KR100762376B1

KR100762376B1 - 친환경 오수처리시스템

Info

Publication number: KR100762376B1
Application number: KR1020060079891A
Authority: KR
Inventors: 이건기
Original assignee: 이건기
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2007-10-04

Abstract

본 발명은 친환경 오수처리시스템에 관한 것으로서, 그 목적은 고액처리기(11), 조목스크린(7), 저류조(8), 고도처리조(20), 호기반응조(34), 생물반응조(48), 유량조정조(72), 탈색조(80), 처리수조(90) 등을 순차적으로 연결하여 하나의 시스템을 구성함으로써 오수에 포함된 유기물과 부영양화의 원인물질인 질소와 인 그리고 색도 및 악취를 획기적으로 제거시키는 오수처리시스템(2)을 제공하고자 하는 데에 있고, 다른 목적으로는 오수처리시스템(2)에 고액처리기(11)를 설치하여 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액처리기(11)에서 발생된 배출수를 오수처리시스템으로 보내어 처리함으로써 실용성이 획기적으로 향상되게 하는 데에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 오수에 포함된 이물질을 걸러내고 특정크기 이하의 오수만을 통과시키는 조목스크린(7)과, 상기 조목스크린(7)에 연결되면서 통과한 오수를 저장하는 저류조(8)와, 상기 저류조(8)에 연결되면서 투입된 유기성 고형물을 바이오칩(19)으로 소멸처리하고 소멸처리하는 과정에서 발생되는 배출수를 저류조(8)로 공급하는 고액처리기(11)와, 상기 저류조(8)에 연결되면서 오수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 제거하는 고도처리조(20)와, 상기 고도처리조(20)에 연결되면서 오수에 포함된 유기물을 제거하는 호기반응조(34)와, 상기 호기반응조(34)에 연결되면서 오수에 포함된 잔류 유기물을 최종적으로 제거하는 생물반응조(48)와, 상기 생물반응조(48)에 연결되면서 일정한 양의 처리수를 저장하며 유량 을 조정하는 유량조정조(72)와, 상기 유량조정조(72)에 연결되면서 처리수를 탈색시키는 탈색조(80)와, 상기 탈색조(80)에 연결되어 처리수를 저장하는 처리수조(90)로 된 것을 특징으로 하는 친환경 오수처리시스템에 관한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 고액처리기(11), 조목스크린(7), 저류조(8), 고도처리조(20), 호기반응조(34), 생물반응조(48), 유량조정조(72), 탈색조(80), 처리수조(90) 등을 순차적으로 연결하여 오수처리시스템(2)을 구성함으로써 오수에 포함된 유기물과 부영양화의 원인물질인 질소와 인 그리고 색도 및 악취가 획기적으로 제거되고, 또한 처리수가 최초로 사용되었던 수질 수준에 도달하게 됨에 따라 오수처리시스템(2)의 정화능력이 크게 향상되는 효과가 있다.

우드칩, 여재, 산기관, 센서, 고액처리기

Description

친환경 오수처리시스템{eco-friendly sewage treatment system}

도 1 은 종래 기술에 따른 오수처리시스템의 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 오수처리 시스템의 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 시스템의 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2:오수처리시스템 5:제1수위센서

7:조목스크린 8:저류조

11:고액처리기 13:배출관

15:탱크 16:커터펌프

17:세목스크린 18:오수공급관

19,30:바이오칩 20:고도처리조

21,42,74:반송관 22:탈질실

23:탈인실 24,36:산기관

25:교반기 26,38:에어펌프

27:임펠러 28:탈인메디아

29:감속기 31:집수조

32,70,88:배출관 34:호기반응조

40:여과장치 44,78:이송관

46:흡인펌프 48:생물반응조

50:반응탑 72:유량조정조

76:이송펌프 80:탈색조

82:제1케이스 84:제2케이스

86:연결관 90:처리수조

92:제2수위센서 94:제3수위센서

96:급수관 98:급수펌프

102:방류수관 110:제어부

본 발명은 친환경 오수처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고액처리기, 조목스크린, 저류조, 고도처리조, 호기반응조, 생물반응조, 유량조정조, 탈색조, 처리수조 등을 순차적으로 연결하여 하나의 오수처리시스템을 구성함으로써 오수에 포함된 유기물과 부영양화의 원인물질인 질소와 인 그리고 색도 및 악취를 획기적으로 제거시킬 수 있게 하고, 또한 오수처리시스템에 고액처리기를 설치하여 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액처리기에서 발생된 배출수를 오수처리시스템으로 보내어 처리함으로써 실용성이 획기적으로 향상되게 한 친환경 오수처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 분뇨와 생활오수 등이 포함된 오수는 부영양화의 원인물질인 질소와 인이 다량으로 포함되어 있으면서 악취를 발생시키게 되는데, 이러한 오수에 포함된 질소와 인은 미생물의 활동 및 증식을 위한 단백질과 핵산합성의 필수 영양소로 작용하게 되며 잉여분은 제거되거나 방류되는데, 특히 하천이나 호수로 방류될 경우 부영양화 현상이 발생함에 따라 수질오염의 원인이 되고 있다.

따라서 통상적인 오수처리 방식에 있어서 오수에 포함된 질소와 인 및 악취를 제거하기 위해 생물학적 처리공정 또는 화학적 처리공정이 적용되고 있으나, 화장실의 경우 관리자가 없기 때문에 화학적 처리공정은 적용하기가 곤란하다.

또한 음식점이나 가정에서 배출되는 음식물쓰레기의 경우 처리에 있어서 곤란함이 많이 따르는데, 이러한 음식물쓰레기를 처리하기 위해 별도의 장치를 설치해야 하므로 사용상 불편함이 많이 따라 개선책이 요구되고 있는 실정이다.

한편 종래의 기술인 특허등록번호 제10-452479호 "오폐수처리시스템"을 도 1에서 살펴 보면 다음과 같다.

먼저 오폐수처리시스템(1)에는 오염수에 포함된 특정 크기의 부유물 및 이물질을 걸러내는 스크린조(11)가 구성되고, 상기 스크린조(11)에는 집수조(15)와 응집조(21)가 순차적으로 연결되는데, 이때 상기 응집조(21)에는 오염수에 포함된 오염물질을 응집시키는 응집제투입기가 설치된다.

상기 응집조(21)에는 응집된 슬러지를 침전시키는 침전조(23)가 연결되고, 상기 침전조(23)에는 오염수에 미생물을 접촉시켜 유기물을 제거하는 혐기조(31) 및 슬러지를 수거하는 슬러지농축조(25)가 각각 연결되며, 상기 혐기조(31)에는 오 염수에 포함된 슬러지를 재차 침전시키는 2차침전조(33)가 연결된다.

상기 2차침전조(33)에는 정화수에 약품을 투입하여 오염물을 분해 처리하는 약품투입기가 구비된 약품조(41) 및 상기 슬러지농축조(25)가 각각 연결되고, 상기 약품조(41)에는 정화수를 하수구로 방류하는 방류조(43)가 연결된다.

그리고 상기 슬러지농축조(25)에는 슬러지를 탈수시키는 탈수기(13)가 연결된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 오폐수처리시스템(1)으로 오염수가 유입되면, 상기 오염수는 스크린조(11)를 통과하면서 특정 크기의 슬러지와 이물질이 걸러지게 되고, 이후로 상기 오염수는 스크린조(11)를 빠져나가 집수조(15)를 지나 응집조(21)로 이동하게 된다.

상기와 같이 응집조(21)에 오염수가 도달하면 응집제투입기로부터 응집제가 투입되는데, 이때 오염수에 내포되어 있는 이물질과 부유물 등이 응집제에 의해 응집되면서 슬러지화되고, 동시에 상기 오염수와 슬러지는 응집조(21)에서 침전조(23)로 이동하게 된다.

상기와 같이 침전조(23)에 도달한 오염수는 내포된 침전물을 바닥으로 낙하시키면서 혐기조(31)로 이동하고, 동시에 상기 오염수로부터 분리된 슬러지는 바닥으로 가라앉으면서 슬러지농축조(25)로 이동하게 된다.

계속하여 상기 혐기조(31)로 이동한 오염수는 미생물에 의해 유기물이 제거되어 정화되면서 2차침전조(33)로 이동하게 되고, 상기 2차침전조(33)에 도달한 오 염수는 1차적으로 분리되지 않은 슬러지를 침전시키게 된다.

이때 상기 오염수로부터 분리되어 바닥으로 가라앉은 슬러지는 슬러지농축조(25)로 이동하게 되고, 동시에 상기 오염수는 약품조(41)로 이동하게 된다.

상기 약품조(41)에 도달한 오염수는 투입되는 약품에 의해 정화되면서 정화수 형태로 방류조(43)로 이동하게 되고, 이후로 상기 정화수는 하수구로 방류된다.

한편 상기 슬러지농축조(25)에 도달한 슬러지는 탈수기(13)에 의해 수분이 탈수되면서 건조된 상태로 수집소로 보내어지게 된다.

상기와 같은 종래의 기술은 오염수에 포함된 이물질과 부유물을 응축시켜 슬러지 형태로 분리하면서 유기물을 제거하는 구조인 관계로, 상기 오염수에 포함된 부영양화의 원인물질인 질소와 인 그리고 색도 및 악취를 획기적으로 제거하지 못하는 구조적인 문제점을 가지게 된다.

다른 문제점으로는 음식점이나 가정에서 발생하는 음식물쓰레기를 직접 오폐수처리시스템(1)에 투입할 경우, BOD 부하가 너무 높아 처리를 할 수 없기 때문에 실용성이 없는 결점을 지닌다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 고액처리기, 조목스크린, 저류조, 고도처리조, 호기반응조, 생물반응조, 유량조정조, 탈색조, 처리수조 등을 순차적으로 연결하여 하나의 시스템을 구성함으로서 오수에 포함된 유기물과 부영양화의 원인물질인 질소와 인 그리고 색도 및 악취를 획기적으로 제거시키는 오수처리시스템을 제공하고자 하는 데에 있다.

다른 목적으로는 오수처리시스템에 고액처리기를 설치하여 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액처리기에서 발생된 배출수를 오수처리시스템으로 보내어 처리함으로써 실용성이 획기적으로 향상되게 하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성은, 오수에 포함된 이물질을 걸러내고 특정크기 이하의 오수만을 통과시키는 조목스크린(7)과, 상기 조목스크린(7)에 연결되면서 통과한 오수를 저장하는 저류조(8)와, 상기 저류조(8)에 연결되면서 투입된 유기성 고형물을 바이오칩(19)으로 소멸처리하고 소멸처리하는 과정에서 발생되는 배출수를 저류조(8)로 공급하는 고액처리기(11)와, 상기 저류조(8)에 연결되면서 오수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 제거하는 고도처리조(20)와, 상기 고도처리조(20)에 연결되면서 오수에 포함된 유기물을 제거하는 호기반응조(34)와, 상기 호기반응조(34)에 연결되면서 오수에 포함된 잔류 유기물을 최종적으로 제거하는 생물반응조(48)와, 상기 생물반응조(48)에 연결되면서 일정한 양의 처리수를 저장하며 유량을 조정하는 유량조정조(72)와, 상기 유량조정조(72)에 연결되면서 처리수를 탈색시키는 탈색조(80)와, 상기 탈색조(80)에 연결되어 처리수를 저장하는 처리수조(90)로 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명을 도 2에서 살펴보면, 먼저 오수처리시스템(2)에는 오수에 포함된 이물질을 걸러내면서 특정 크기 이하의 오수만을 통과시키는 조목스크린(7)이 구성되고, 상기 조목스크린(7)에는 저류조(8)가 연결된다.

이때 상기 조목스크린(7)은 유입된 오수 중 이물질은 걸러내고 특정 크기 이 하의 오수만을 통과시킬 수 있도록 20-50mm 크기의 평판 모양으로 된 여과망 형태 또는 원형막대 형태로 이루어지면서 설치된다.

상기 저류조(8)에는 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 바이오 소멸처리하고, 소멸처리 과정에서 발생된 배출수는 오수처리시스템(2)으로 보내어 처리할 수 있도록 고안된 고액처리기(11)가 배출관(13)으로 연결된다.

상기와 같이 설치된 고액처리기(11)의 상부는 유기성 고형물 투입구를 포함하는 개폐형 구조로 형성되고, 고액처리기(11) 내부에는 "U"자형 또는 평판형으로서 3~5mm의 여과망 크기로 형성된 세목스크린(17)이 장착되어 있으면서, 미생물의 활동을 왕성하게 하는 바이오칩(19)이 충진재로 채워지면서 설치된다. 바이오칩(19)은 우드칩 또는 세라믹볼 및 스티로폼볼 등을 사용하며, 우드칩은 퇴비화가 가능하고 세라믹볼이나 스티로폼볼로 된 바이오칩은 반영구적으로 사용이 가능하다.

상기와 같이 설치되는 세목스크린(17) 아래에는 단계적으로 배출수중의 이물질을 거르는 2단스크린(61), 3단스크린(63)이 순차적으로 장착되어 있고, 상기 2,3단스크린(61,63)은 본체의 측면에서 손쉽게 탈착이 가능한 서랍식 구조로 되어 있으며, 상기 2단스크린(61), 3단스크린(63)은 평판 모양으로 제작되어 있다.

상기 3단스크린(63) 아래에는 고액처리기(11)의 탱크(15) 바닥면으로부터 소정의 높이만큼 이격되어 아래에 공간을 형성하게 되는데, 이러한 공간부는 처리과정에서 발생된 수분이 모이는 집수조(31)를 형성하게 된다.

그리고 상기 세목스크린(17) 내부에는 투입된 유기성 고형물이 바이오칩과 잘 섞여서 분해효율이 향상될 수 있도록 한 교반기(25)가 설치된다.

상기 교반기(25)에는 세목스크린(17) 내부에 위치하는 임펠러(27)가 구성되고, 상기 임펠러(27)에 연결된 축 구동부에는 교반속도를 조절하면서 동력을 전달하는 감속기(29)가 결합되면서 탱크(15) 외부에 설치된다.

계속하여 조목스크린(7)을 통과한 특정 크기 이하의 오수를 저장하는 저류조(8) 내부에는 유입된 오수중의 고형물을 잘게 부수는 커터펌프(16)가 오수공급관(18)을 결합하면서 설치되며, 또한 상기 저류조(8) 내부의 상측에는 위험수위를 체크하는 제1수위센서(5)가 설치된다.

상기와 같이 구성되는 저류조(8)에는 오수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 제거하는 고도처리조(20)와, 오수에 포함된 유기물을 제거하는 호기반응조(34)와, 오수에 포함된 잔류 유기물을 최종적으로 제거하는 생물반응조(48)와, 일정한 양의 처리수를 저장하며 유량을 조정하는 유량조정조(72)와, 처리수를 탈색시키는 탈색조(80)와, 처리수를 저장 및 방류하는 처리수조(90)가 순차적으로 연결되는데, 상기 고도처리조(20)와 호기반응조(34)와 생물반응조(48)와 유량조정조(72)와 탈색조(80)와 처리수조(90)의 구조 및 기능은 동일한 출원인에 의해 출원된 특허출원번호 제10-2006-60541호 "무방류 순환수세식 화장실 오수처리시스템"과 구조 및 기능이 동일한데, 이하에서 상기 구조를 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 커터펌프(16)에 연결된 오수공급관(18)에는 오수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 제거하는 고도처리조(20)가 연결되고, 상기 고도처리조(20) 상부에는 오버된 오수를 복귀시키는 반송관(21)이 설치되면서 저류조(8)에 연결된다.

상기와 같이 구성되는 고도처리조(20) 내부에는 질소를 제거하는 탈질실(22)과 인을 제거하는 탈인실(23)로 나누어지면서 상호 연결된다.

상기 탈질실(22)에는 산기관(24)이 바닥에 근접하여 설치되고, 산기관(24)에는 간헐적으로 작동하면서 공기를 주기적으로 공급하는 에어펌프(26)가 연결된다.

상기 탈인실(23)에는 굴껍질을 주성분으로 압축성형하므로서 특정 크기(10~30mm)와 형태(원형, 사각형, 타원형, 원통형 등등)의 입방체로 만들어진 탈인메디아(28)와, 삼나무 또는 참나무를 칩화하여 만들어진 바이오칩(30)이 특정 크기(3-10mm)와 형태(원형, 사각형, 타원형, 원통형 등등)의 입방체로 만들어지면서 순차적으로 적층되는데, 이때 상기 탈인메디아(28)와 바이오칩(30)의 적층순서는 한정하지 않는다.

계속하여 상기 고도처리조(20)에 설치된 탈인실(23)에는 처리된 오수가 빠져나갈 수 있게 안내하는 배출관(32)이 소정의 높이에 설치되고, 상기 배출관(32)에는 오수에 포함된 유기물을 호기성미생물에 의해 제거하는 호기반응조(34)가 연결된다.

상기와 같이 구성되는 호기반응조(34) 내부에는 산기관(36)이 바닥에 근접하여 설치되고, 상기 산기관(36)에는 공기를 주기적으로 공급하는 에어펌프(38)가 연결되며, 상기 호기반응조(34) 일측에는 상자형으로 된 여과장치(40)가 설치된다.

상기 여과장치(40)는 전술한 바와 같이 동일하게 삼나무 또는 참나무를 칩화하여 만들어진 우드칩과, 그리고 세라믹, 운모, 플라스틱 등을 칩화하여 압축성형하므로서 만들어진 무기물여재와, 활성탄 중 어느 하나로 이루어진다.

상기와는 달리 전체적으로 우드칩과 무기물여재와 활성탄 등을 혼합하여 설치할 수도 있다.

이때 여과장치(40)를 구성할 때 우드칩:무기물여재:활성탄은 부피비율로서 일정한 비율로 혼합하여 만들지만 비율에는 특별히 한정되지 않는다.

또한 상기와 달리 여과장치(40)에는 통상적으로 널리 사용되는 방식으로서 평막 또는 중공사막으로 이루어진 침지식막을 선택하여 설치할 수도 있다.

상기 호기반응조(34)에는 처리되어 오버되는 오수를 자동적으로 복귀시키는 반송관(42)이 소정의 높이에 설치되면서 저류조(8)에 연결된다.

그리고 상기 여과장치(40)에는 처리된 오수의 흐름을 안내하는 이송관(44)이 흡인펌프(46)를 결합하면서 설치되고, 상기 이송관(44)은 오수에 포함된 잔류 유기물을 최종적으로 제거하는 생물반응조(48)에 연결되는데, 이때 상기 이송관(44) 끝단부는 생물반응조(48) 내부에 설치되는 반응탑(50) 상부에 위치한다.

상기와 같이 설치되는 반응탑(50)에는 우드칩과 무기질 여재가 내부에 채워진다.

상기 우드칩은 전술한 바와 같이 참나무 또는 삼나무를 칩화하여 만들어지고, 상기 무기물여재는 세라믹, 운모, 플라스틱을 칩화하여 압축성형하므로서 만들어진다.

계속하여 상기 생물반응조(48)에는 오수를 배출시키는 배출관(70)이 설치되고, 상기 배출관(70)에는 배출되는 처리수를 저장하면서 유량을 조정하는 유량조정조(72)가 연결된다.

상기 유량조정조(72)에는 오버된 처리수를 복귀시키는 반송관(74)이 소정의 높이에 설치되면서 저류조(8)에 연결되고, 상기 유량조정조(72)의 바닥에는 이송펌프(76)가 설치되면서 이송관(78)을 연결하고, 상기 이송관(78)에는 처리수를 탈색시키는 탈색조(80)가 연결된다.

상기와 같이 구성되는 탈색조(80)는 활성탄을 내부에 채운 제1,2케이스(82,84)로 구성되는데, 상기 제1케이스(82) 상단부에는 이송관(78)의 끝단부가 결합 되고, 상기 제1,2케이스(82,84)의 하단부 사이에는 처리된 처리수의 흐름을 안내하는 연결관(86)이 결합되며, 상기 제2케이스(84)의 상단부에는 처리된 처리수가 빠져나가는 배출관(88)이 결합된다.

상기 배출관(88)에는 처리수가 저장되는 처리수조(90)가 연결되고, 상기 처리수조(90) 내부벽에는 제2,3수위센서(92,94)가 높이를 달리하면서 설치되며, 상기 처리수조(90)의 상부에는 처리수가 일정 수위만큼 도달하면 자연적으로 하수구 등으로 방출될 수 있도록 한 방류수관(102)이 설치된다.

상기 처리수조(90)에는 재사용 목적의 급수관(96)이 급수펌프(98)를 결합하면서 설치되고, 상기 급수관(96)은 재사용처에 연결되며, 상기 급수관(96)에는 이용자가 처리수의 일부를 수세식화장실 세정수 및 조경용수 또는 청소용수 등으로 재사용할 있도록 별도의 급수파이프를 연결하여 사용할 수 있다.

상기와 같이 오수처리시스템(2)을 구성하는 커터펌프(16)와, 에어펌프(26,38)와, 이송펌프(76)와, 흡인펌프(46) 및 급수펌프(98), 그리고 제1,2,3수위센서(5,92,94)에는 전달되는 정보를 바탕으로 작동명령을 전달하는 제어부(110)(도 3참조)가 연결되고, 상기 제어부(110)에는 입력부(116)와 모니터로 된 출력부(118)가 각각 연결된다.

한편 상기와 같이 구성되는 고액처리기(11), 조목스크린(7), 저류조(8), 고도처리조(20), 호기반응조(34), 생물반응조(48), 유량조정조(72), 탈색조(80), 처리수조(90)의 배열순서는 설치장소의 환경에 따라 삭제 및 치환하여 변경할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 입력부(116)(도3참조)를 통하여 시작모드를 선택하면 제어부(110)는 출력부(118)인 모니터로 현재의 작동상태를 보여주면서 상기 오수처리시스템(2)(도2참조)을 운전하게 되는데, 이러한 상태에서 분뇨 및 생활오수 등의 오수는 조목스크린(7)을 거치면서 입자가 큰 고형물은 걸러지고 특정 크기 이하의 오수만 조목스크린(7)을 통과하면서 저류조(8)로 낙하하게 된다.

상기와 같은 상태에서 일반 가정 및 식당에서 배출되는 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 고액처리기(11)에 투입하고 입력부(116)(도3참조)를 통하여 감속기(29)를 자동모드로 선택하면, 상기 제어부(110)는 감속기(29)(도2참조)에 작동명령을 전달하여 동력을 교반기(25)의 축에 전달함으로써 임펠러(27)를 5-10분 정도 회전시키며 투입된 유기성 고형물을 세목스크린(17)내에서 교반시키게 되는데, 이로 인해 유기성 고형물이 분해되는 과정에서 발생된 수분은 세목스크린(17)의 타공된 홀을 통과하여 2단스크린(61), 3단스크린(63)을 순차적으로 지나 집수조(31)로 빠져나가게 되고, 유기성 고형물은 세목스크린(17) 내부에 투입된 바 이오칩(19)과 섞인 상태에서 호기성미생물에 의해 지속적으로 분해된다.

따라서 상기 세목스크린(17)내에 머물러 있는 대부분의 유기성 고형물은 바이오칩(19)에 기생하고 있는 호기성 미생물에 의해 유기물 분해가 촉진되어 소멸되는 데, 이때 소량의 물질은 분해되지 않은 상태로 누적되게 된다. 따라서 일정기간이 지나서 바이오칩(19)의 성능이 저하되면 이러한 바이오칩(19)이 포함된 내용물은 사용자가 세목스크린(17)으로부터 꺼내어 식물재배용으로 사용하거나 전답의 객토용으로 다양하게 이용할 수 있다.

그리고 상기 2단스크린(61)과 3단스크린(63)을 인출하여 내부에 쌓여 있는 이물질을 털어내고 본래의 위치에 끼워 넣는다.

계속하여 상기 고액처리기(11)의 집수조(31)로 낙하한 수분은 배출관(13)을 따라 저류조(8)로 유입된다.

상기와 같이 저류조(8)로 낙하한 오수는 제어부(110)(도3참조)로부터 전달되는 명령에 따라 작동하는 커터펌프(16)(도2참조)에 의해 오수중의 고형물은 작은 덩어리로 분쇄되면서 상기 오수공급관(18)을 통해 고도처리조(20)의 탈질실(22)로 보내어지게 되는데, 이때 상기 오수가 고도처리조(20)측으로 많이 보내어져 일정 수위를 넘으면, 상기 오수는 반송관(21)을 통해 저류조(8)측으로 복귀하게 된다.

따라서 상기 고도처리조(20)는 수위가 일정하게 유지된다.

상기와 같이 작동하는 커터펌프(16)는 저류조(8)의 오수 수위가 일정수위까지 낮아지면 미 도시된 센서가 체크하여 커터펌프(16)의 작동을 중지시키고, 다시 일정 수위까지 오수가 도달하면 커터펌프(16)를 작동시켜 오수를 고도처리조(20)로 이동시킨다.

계속하여 상기 고도처리조(20)에서는 제어부(110)로부터 전달되는 명령에 의해 에어펌프(26)가 간헐적으로 작동하며 공기를 산기관(24)으로 공급하는데, 이때 상기 산기관(24)을 통해 공기가 공급되는 상태이면 고도처리조(20)는 호기성 상태가 되고, 상기 산기관(24)을 통하여 공기 공급이 중단되는 상태이면 고도처리조(20)의 탈질실(22)은 무산소 상태가 된다.

상기와 같이 호기성 상태일 경우에는 오수에 포함된 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N)가 아질산성 질소(NO₂ ^--N)로 전환되고, 아질산성 질소(NO₂ ^--N)는 다시 질산성 질소(NO₃ ^--N)로 전환되는 질산화반응이 진행된다.

상기와 같이 질산화반응이 진행될 때 질산화균인 니트로소모나스(Nitrosomonas)나 니트로박터(Nitrobacter)가 관여하게 된다.

상기 호기성 상태에서의 질산화반응 과정은 다음과 같다.

(Nitrosomonas)

(1) NH₄ ⁺ + 3/2 O₂ ----------→ NO₂ ^- + H₂O + 2H⁺

(Nitrobacter)

(2) NO₂ ^- + 1/2 O₂ ^- ----------→ NO₃ ^-

또한 상기와 같이 호기성 상태일때 미생물이 세포내에 저장된 기질을 산화분해하여 생체 반응을 위한 에너지를 얻고, 이를 이용하여 방출된 정인산을 재흡수하여 폴리인산의 형태로 세포내에 저장하게 된다.

계속하여 상기와는 달리 산기관(24)을 통하여 공기의 공급이 중단되면 고도처리조(20) 내부의 탈질실(22)은 무산소 상태가 되는데, 이러한 상태에서 탈질 미생물이 탈질반응을 진행시켜 N₂ 를 방출시키게 된다.

상기 탈질반응 과정은 다음과 같다.

NO₃ ^- → NO₂ ^- → NO → N₂O → N₂

또한 고도처리조(20)의 탈인실(23)이 혐기성 상태일때 미생물은 세포내의 폴리인산을 가수분해하여 정인산으로 방출한다.

상기와 같이 방출된 인은 호기성 과정에서 미생물이 인을 과잉 섭취하게 되는데, 이러한 미생물은 차후 제거함으로서 생물학적 탈인반응을 이루게 되고, 동시에 상기 오수에 포함된 인은 탈인실(23)에 설치된 탈인메디아(28)로 흡착되어 제거되기도 한다.

또한 상기 탈인실(23)에 설치된 바이오칩(30)에서는 호기성 미생물은 표면에 기생하고, 혐기성 미생물은 내면에 기생하게 되는데, 이때 호기성 미생물은 질산화 과정을 촉진시키면서 인을 세포내에 저장하고, 혐기성 미생물은 NO₃ ^- 에 대해 탈질을 진행시켜 N₂ 를 방출하는 동시에 유기물을 제거하게 된다.

계속하여 상기 고도처리조(20)에서 탈질과 탈인 및 유기물 제거가 이루어진 오수는 탈인실(23)을 통하여 배출관(32)을 따라 호기반응조(34)로 이동한다.

상기 호기반응조(34)에 도달한 오수는 전술한 바와 같이 제어부(110)(도3 참조)로부터 전달되는 명령에 의해 에어펌프(38)(도2 참조)가 지속적으로 작동하면서 산기관(36)을 통해 공기를 공급하게 된다.

따라서 상기 호기반응조(34)는 호기성 상태가 지속적으로 이루어지는데, 상기와 같은 상태에서 여과장치(40)가 우드칩, 무기물여재, 활성탄, 침지식막 중 어느 하나로 구성되어 있거나, 우드칩, 무기물여재, 활성탄 등으로 여과장치(40)를 구성하게 될 경우를 예로 들어 반응과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 호기반응조(34)의 내부는 호기성이며 호기성 미생물에 의해 오수는 질산화과정이 촉진되면서 방출된 인의 섭취 과정이 진행되고, 여과장치(40)의 우드칩은 물리적인 여과작용을 하며 동시에 우드칩 표면에 기생하는 호기성 미생물과 우드칩 내부에 기생하는 혐기성 미생물에 의해 유기물을 제거하게 된다.

또한 상기 무기물여재에 의해서는 전술한 바와 같이 동일한 과정을 거치면서 물리적인 여과작용을 하고, 동시에 유기물을 제거하게 된다.

또한 상기 활성탄에 의해서는 전술한 바와 같이 동일한 과정을 거치면서 생물활성탄의 역할을 하게 되어 물리적인 여과작용을 하고 동시에 유기물을 제거하게 된다.

또한 상기 침지식막에 의해서는 오수에 포함된 유기물과 부유물이 물리적으로 여과된다.

계속하여 상기 제어부(110)(도3참조)로부터 전달되는 명령에 의해 이송관(44)(도2참조)에 설치된 흡인펌프(46)가 작동하면, 상기 호기반응조(34)에 있는 오수가 여과장치(40)를 통과하면서 물리적인 여과과정을 거친 다음 이송관(44)을 따라 생물반응조(48)로 이동하게 된다.

상기와 같이 처리된 오수는 생물반응조(48)에 설치된 반응탑(50) 상단부로 뿌려지면서 하방측으로 낙하하게 되는데, 이때 상기 오수는 반응탑(50) 내부에 채워진 우드칩 및 무기물여재를 순차적으로 지나 생물반응조(48)의 바닥으로 빠져나가게 된다.

상기와 같이 오수가 우드칩을 통과하게 될 때 전술한 바와 같이 우드칩 표면에 기생하는 호기성 미생물에 의해 질산화과정이 촉진되면서 방출된 인의 섭취 과정이 진행되고, 일부 오수는 우드칩 내부에 기생하는 혐기성 미생물에 의해 실질적인 탈질이 이루어져 N₂ 가 방출되며, 동시에 상기 미생물에 의해 유기물이 제거된다.

상기와 같이 유기물이 최종적으로 제거된 오수는 생물반응조(48)에 설치된 배출관(70)을 통해 유량조정조(72)로 이동하게 되고, 이후로 상기 처리수가 오버될 경우 반송관(74)을 통해 저류조(8)로 일부가 복귀하게 되며, 동시에 상기 처리수의 일부는 이송펌프(76)에 의해 이송관(78)을 따라 탈색조(80)로 이동하게 된다.

상기 이후로 상기 처리수는 제1케이스(82)의 상부에서부터 하부로 이동하면서 내부에 채워진 활성탄에 의해 유기물 등이 제거되면서 탈색이 이루어지고, 이러한 처리수는 제1케이스(82)의 하단부에 설치된 연결관(86)을 통해 제2케이스(84)의 하단부에서 상부로 이동하면서 재차 유기물 등이 제거되고, 동시에 처리수는 탈색된다.

상기와 같은 과정을 거친 처리수는 최초에 사용되었던 세정수 수준으로 정화된 처리수로 만들어져 처리수조(90)에 저장된다.

상기와 같이 처리수가 처리수조(90)에 채워지면서 수위가 높아지면 오버된 오수는 방류수관(102)을 통해 하수구로 빠져나가므로서 처리수조(90)의 수위가 일정하게 유지되게 하고,

상기와는 달리 제어부(110)로부터 전달되는 명령에 의해 급수펌프(98)가 작동하면서 처리수를 급수관(96)을 통하여 재사용처로 공급하는데, 이때 상기 처리수의 사용양이 많아져 수위가 낮아지면 상기 제3수위센서(94)가 정보를 제어부(110)(도3참조)에 전달하게 되고, 상기 제어부(110)는 급수펌프(98)에 작동중지명령을 전달하는 동시에 제어부(110)를 통하여 용수부족을 알려 사용자가 별도의 급수라인을 통해 용수를 공급할 수 있다.

상기와 같이 용수가 처리수조(90)(도2참조)로 공급되면서 수위가 높아지면 제2수위센서(92)가 정보를 제어부(110)(도3참조)에 전달하고, 상기 제어부(110)는 처리수조(90)(도2참조)에 수위가 적정수위에 도달하였다는 것을 출력부(118)(도3참 조)의 모니터를 통하여 알림으로써 사용자가 급수를 중지할 수 있도록 하여 처리수조(90)(도2참조)의 수위가 일정하게 유지되게 한다.

상기와 같은 상태에서 사용자가 처리수의 일부를 재사용수로 사용하고자 할 경우에는, 재사용처로 연결되는 급수배관에 장착된 밸브를 개방함으로써 배출되는 처리수를 일부 재사용수로서 사용하게 된다.

한편 저류조(8)로 유입되는 오수량이 급격히 증가하면 저류조(8)의 수위가 위험수위에 도달하게 된다.

이때 상기 저류조(8)에 설치된 제1수위센서(5)가 위험수위에 대한 정보를 제어부(110)(도3참조)에 전달하게 된다.

상기와 같이 저류조(8)(도2참조)가 위험수위로 될 경우에는 고도처리조(20), 호기반응조(34), 유량조정조(72) 등도 함께 위험수위에 도달한 상태가 된다.

따라서 상기 제어부(110)(도3참조)는 유량조정조(72)(도2참조)에 설치된 이송펌프(76)에 작동명령을 전달하므로서, 상기 처리수가 유량조정조(72)에서 탈색조(80)를 거쳐 처리수조(90)측으로 계속 공급되게 한다.

계속하여 상기 처리수가 처리수조(90)에서 방류수관(102)을 통해 하수구로 빠져나가면 상기 저류조(8)의 수위가 낮아지게 되는데, 이때 상기 제1수위센서(5)로부터 신호가 제어부(110)(도3참조)에 도달하지 않으면, 상기 제어부(110)는 저류조(8)(도2참조)가 정상수위로 복귀한 것으로 판단하고 이송펌프(76)에 작동중지 명령을 전달한다.

상기와 같이 오수처리시스템(2)이 운전되는 과정에서 처리수의 일부가 폭기 과정에서 증발하여 물량이 줄어들게 되고, 반면에 오수의 유입으로 인해서 물량이 증가하게 되며, 또한 재사용처에서 처리수를 사용하게 되면 물량이 줄어들게 된다.

따라서 처리수의 사용량과 증발량이 증가량보다 많을 경우 전체 물량은 부족하게 된다.

상기와 같이 전체 물량이 부족하게 될 경우를 대비하여 우수를 별도의 라인으로 처리수조(90)에 연결하여 자연스럽게 부족한 물을 보충할 수 있다.

상기와 같이 오수의 처리가 고도화될 수 있도록 하기 위해서는 오수처리시스템(2)내에서의 오수 체류시간이 충분할 필요가 있는데, 이러한 체류시간의 연장을 오수처리시스템(2)에 설치된 반송관(42,72)이 만족시키게 되어 전체적으로 오수의 처리효율이 크게 향상된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 고액처리기(11), 조목스크린(7), 저류조(8), 고도처리조(20), 호기반응조(34), 생물반응조(48), 유량조정조(72), 탈색조(80), 처리수조(90) 등을 순차적으로 연결하여 오수처리시스템(2)을 구성하므로, 오수에 포함된 유기물과 부영양화의 원인물질인 질소와 인 그리고 색도 및 악취가 획기적으로 제거되고, 또한 처리수가 최초로 사용되었던 수질 수준에 도달하게 되므로 오수처리시스템(2)의 정화능력이 크게 향상되는 효과가 있다.

다른 효과로는 오수처리시스템(2)에 고액처리기(11)를 설치하여 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 처리하면서 고액처리기(11)에서 발생된 배출수를 오수처리시스템으로 보내어 처리하게 되므로 실용성이 획기적으로 향상된다.

Claims

오수에 포함된 이물질을 걸러내고 특정크기 이하의 오수만을 통과시키는 조목스크린(7)과,

상기 조목스크린(7)에 연결되면서 통과한 오수를 저장하는 저류조(8)와,

상기 저류조(8)에 연결되면서 투입된 유기성 고형물을 바이오칩(19)으로 소멸처리하고 소멸처리하는 과정에서 발생되는 배출수를 저류조(8)로 공급하는 고액처리기(11)와,

상기 저류조(8)에 연결되면서 오수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 제거하는 고도처리조(20)와,

상기 고도처리조(20)에 연결되면서 오수에 포함된 유기물을 제거하는 호기반응조(34)와,

상기 호기반응조(34)에 연결되면서 오수에 포함된 잔류 유기물을 최종적으로 제거하는 생물반응조(48)와,

상기 생물반응조(48)에 연결되면서 일정한 양의 처리수를 저장하며 유량을 조정하는 유량조정조(72)와,

상기 유량조정조(72)에 연결되면서 처리수를 탈색시키는 탈색조(80)와,

상기 탈색조(80)에 연결되어 처리수를 저장하는 처리수조(90)로 된 것을 특징으로 하는 친환경 오수처리시스템.
오수에 포함된 이물질을 걸러내고 특정크기 이하의 오수만을 통과시키는 조목스크린(7)과,

상기 조목스크린(7)에 연결되면서 통과한 오수를 저장하는 저류조(8)와,

상기 저류조(8)에 연결되면서 오수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 제거하는 고도처리조(20)와,

상기 고도처리조(20)에 연결되면서 오수에 포함된 유기물을 제거하는 호기반응조(34)와,

상기 호기반응조(34)에 연결되면서 오수에 포함된 잔류 유기물을 최종적으로 제거하는 생물반응조(48)와,

상기 생물반응조(48)에 연결되면서 일정한 양의 처리수를 저장하며 유량을 조정하는 유량조정조(72)와,

상기 유량조정조(72)에 연결되면서 처리수를 탈색시키는 탈색조(80)와,

상기 탈색조(80)에 연결되어 처리수를 저장하는 처리수조(90)로 된 것을 특징으로 하는 친환경 오수처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 고액처리기(11)는 바이오칩(우드칩, 세라믹볼, 스티로폼볼 등)에 의해 음식물쓰레기 및 슬러지 등의 유기성 고형물을 바이오 소멸처리하고, 소멸처리 과정에서 발생된 수분을 단계적으로 설치한 세목스크린(17)과, 2단스크린(61)과, 3단 스크린(63)으로 여과하여 오수처리시스템(2)으로 공급함으로써, 유기성 고형물의 처리가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 친환경 오수처리시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 처리수조(90)에 급수관(96) 및 방류수관(102)을 각각 설치하여,

상기 급수관(96)은 처리수가 재사용처로 공급될 수 있게 하고,

상기 방류수관(102)은 처리수를 방류하도록 된 것을 특징으로 한 친환경 오수처리시스템.