KR102095467B1 - 미생물반응기를 이용한 수처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미생물반응기를 이용한 수처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물반응기에서 토양미생물을 배양 및 증식하여 유입되는 원수와 반응시킴에 따라 미생물의 활성을 촉진하고, 슬러지의 부식화 및 안정화를 이룰 수 있으며, 특히 미생물반응기에서는 활성미생물균군을 토양미생물로 우점화시켜 고도처리시 혐기조에서의 인방출, 간헐포기조의 무산소조건에서의 탈질화, 호기조건에서의 유기물제거 및 질산화가 이루어져 영양염류 및 유기물을 원활하게 제거할 수 있는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템에 관한 것이다.

Description

미생물반응기를 이용한 수처리시스템{WATER TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 미생물반응기를 이용한 수처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물반응기에서 토양미생물을 배양 및 증식하여 유입되는 원수와 반응시킴에 따라 미생물의 활성을 촉진하고, 슬러지의 부식화 및 안정화를 이룰 수 있으며, 특히 미생물반응기에서는 활성미생물균군을 토양미생물로 우점화시켜 고도처리시 혐기조에서의 인방출, 간헐포기조의 무산소조건에서의 탈질화, 호기조건에서의 유기물제거 및 질산화가 이루어져 영양염류 및 유기물을 원활하게 제거할 수 있는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템에 관한 것이다.

오염 물질 중 영양염은 하수 및 폐수(가축 분뇨 및 산업단지 폐수) 등에서 배출된 영양염류, 유기물 등의 산업 제품에서 유발된 인으로 주로 구성되며, 이들이 하천에 섞이면 부영양화를 발생시켜 수생태계에 악영향을 미친다. 일반적으로 영양염에는 폐수에서 유래한 질소의 양이 많으며, 질소는 부영양화의 원인이 되고, 하천의 용존산소 저하의 원인이 되는 등의 문제점이 있어 질소의 제거가 필요하다. 폐수에 포함된 주요 질소 성분으로는 암모니아성 질소, 아질산성질소, 질산성 질소, 유기성 질소 등이 있다. 이를 제거하기 위해서는 탈질 기술이 융합된 폐수 처리 기술이 필요하다. 하수처리장에서 질소를 제거하기 위해서는 약품을 투입하여 질소를 제거하는 물리화학적인 방법 및 미생물을 이용한 생물학적 질소 제거 공정을 주로 이용한다. 폐수에 포함된 질소 농도가 저농도일 경우 이온 교환법이나 염소, 오존에 의한 산화법을 사용할 수 있다. 그러나, 물리화학적인 방법의 경우, 투입된 약품으로 인한 2차적인 수질 오염이 발생할 수 있어, 최근에는 생물학적 질소 제거 공정을 이용하는 추세이며, 특히 SBR(Sequencing Bath Reactor)공법이 사용되고 있으며, 이 공법은 유입되는 오폐수를 저장하는 유량조정조로부터 단일의 반응조로 처리할 양만큼 유입되도록 하여 폭기, 침전 등의 처리과정을 거친 후 유출되도록 하는 기술로서, 폐수 발생이 불균일한 농,어촌의 소규모 수처리 시설에 주로 적용되었는데, 근래에는 중/대규모의 수처리 시설에도 적용하기 위한 방안으로 다양한 기술이 제안되고 있다.

기존 활성슬러지 공정, 즉 생물학적 수처리 공정에서는 질소는 10∼30%, 인은 10∼25%를 제거할 수 있으며, 하수 내 질소를 80%까지 제거할 수 있는 공정으로는 MLE(Modified Ludzac-Ettinger)공정, A2O 공정, UCT와 VIP 등이 있다. 질소와 인의 동시 제거에는 Modified Bardenpho공정, 탈질화 여과기를 부가적으로 설치한 A2O공정, 그리고 UCT공정을 사용할 수 있다. 특히, 인을 80%이상 제거하기 위해서는 Phostrip 공정을 이용한 응집제거가 가장 확실한 방법으로 제시되고 있다. 예를 들어 질소만 85% 이상 제거하고자 하는 경우는 4단계 Bardenpho 공정을 BNR공정으로 선택할 수 있으며, 인을 제거하고자 하는 경우에는 화학적 응집침전 공정을 첨가하여 질소와 인을 동시에 제거할 수 있다.

상기 여러 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법 중 A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic)공법은 혐기조, 무산소조, 포기조로 유입된 하수 및 오수가 혐기반응조에서 인을 방출하고 무산소조로 이동하여 처리 대상 하폐수에 포함된 질산성 질소가 환원되어 질소가스형태로 변화, 제거된다. 이어 무산소조를 거쳐 포기조로 유입된 유입수 중의 암모니아성 질소는 호기조건에서의 활성미생물에 의해 아질산성 질소(Nitrite), 질산성 질소(Nitrate)로 산화되고 동시에 유기물이 제거된다. 이렇게 산화된 질소성분은 내부반송을 통해 무산소조로 이송, 무산소조건에서 질소가스로 환원되어 대기중으로 방출, 제거된다. 특히 혐기조에서 방출된 인산 이온들은 호기조건에서 미생물이 제거된다.

한편, 다양한 사유로 전형적인 A2O공법을 변형한 기술들이 제시되어 있다. 예를 들어 특허등록 제10-0643775호(등록일자 2006년11월01일) [부유·부착성장 미생물을 이용한 영양염류처리 하이브리드시스템]이 있는데,

이 등록특허는 원수의 인의 방출을 유도하는 혐기접촉조와, 유입된 원수를, 유기물을 흡착한 슬러지와 무기물이 용존되어 있는 상등수로 분리하는 최초침전조와, 암모니아성 질소를 부유성 담·매체를 이용하여 안정적으로 제거하는 질산화반응조와, 질산염을 탈질시키는 제1무산소조와, 유기질소를 가수분해 및 산화시키고 방출된 인을 흡수하는 과정과, 축적된 질산염을 탈질시키는 간헐포기조와, 질산염을 재탈질시키는 제2무산소조와, 인과 탈질 반응시 발생한 질소 가스의 탈기반응을 수행하는 재포기조와, 활성슬러지와 처리수를 고·액분리하는 최종침전조와, 질산화반응조내에 충진된 유동상메디아의 역세를 위하여 항상 처리수를 저장하는 처리수조로 이루어진 부유·부착성장 미생물을 이용한 영양염류처리 하이브리드 시스템을 제시하고 있다.

다양한 A2O공법에도 불구하고 낮은 MLSS 유지, 긴 SRT 확보, 처리대상 하폐수 유입상황에 따라 포기조, 무산소조, 간헐포기조의 용량의 가변화 등을 위한 추가 변형 및 개선 여지가 많이 있다.

한편, 하폐수 처리에 있어 가압부상 분리법(DISSOLVED AIR FLOTATION)은 분산매(dispersion medium) 중에 함유된 부유상(suspended phase)에 미소한 기포(bubble)를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계면까지 부상시켜 고액분리를 유도하는 것을 말하며 부유물질, 유분, 그리스 등을 물로부터 분리하여 폐수를 정화하고 슬러지를 분리, 농축하는데 사용된다.

이 중 대표적인 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation, DAF)은 높은 압력으로 물에 공기를 충분히 용해시켜 를 처리하고자 하는 원수에 주입시키면, 수중에서 다시 감압된 물은 과포화된 만큼의 공기가 미세한 기포로 성되어 처리수중의 플록과 결합하게 되는데, 이 기포-플록 결합체가 빠르게 수중에서 수표면으로 상승하여 고 분리가 달성되는 수처리 기법이다.

종래 부상 분리법과 관련된 기술로는 ㈜수산이엔씨의 특허등록 제0786944호(등록일자 2007년12월11일) [계면활성제 미세기포를 이용한 하수 슬러지 상압부상 고농축 방법]이 있는데,

상기 등록특허는 하수처리장의 침사지 생슬러지와 최종침전지 잉여슬러지 또는 혼합슬러지를 계면활성제 미세기포와 분산/발포 반응시켜, 혼합 슬러지 고형물의 수면 농축과 반류수의 처리효율을 개선하고, 하수처리장의 독립적 슬러지 처리공정의 효율을 높이는 동시에 슬러지의 높은 수분 함유로 인한 탈수시설의 경제적 비용 절감과 운전상의 문제점을 보완하여 적은 부지면적 내에서 연계 공정간 구성 효율을 증가시켜, 종래의 하수처리장 슬러지 처리 방식인 중력식 농축 및 가압부상농축 시설의 운영상 문제점을 보완하고, 슬러지 처리에 소요되는 약품사용량을 절감시키므로서, 경제적 비용지출을 줄이는 동시에 농축슬러지의 함수 저감을 극대화하여 소화조의 원활한 처리를 유도함으로서 처리효율 개선 및 고도처리 효율증가를 위한 계면활성제 미세기포를 이용한 하수 슬러지 상압부상 고농축 방법을 제시하고 있다.

그러나 상기 등록특허를 비롯한 종래기술들은 다양한 오폐수에 대한 부상 분리 및 처리 효율성 향상 방안이나, 다른 수처리시스템과의 연계 구성, 그리고 편리성 등에 관한 것일 뿐, 이를 보다 개선하여 효율적이고 완벽한 수처리시스템의 제시가 필요하다.

따라서 본 발명은 보다 효율적이고 효과적으로 원수 내의 오염물질을 제거하기 위한 것으로서,

미생물반응기에서 토양미생물균류를 배양 및 증식하여, 유입되는 원수와 혼합 반응함에 따라 미생물의 활성을 촉진하고, 슬러지의 부식화 및 안정화를 이룰 수 있는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템을 제공함을 목적으로 한다.

특히, 미생물반응기에서 활성미생물균군을 토양미생물로 우점화시켜, 고도처리시 혐기조에서의 인방출, 간헐포기조의 탈질화, 유기물제거 및 질산화, 인의 흡수가 이루어져 영양염류 및 유기물을 원활하게 제거할 수 있는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템을 제공함을 목적으로 한다.

나아가 상기 미생물반응기에는 메디아가 충진되어, 토양미생물을 배양활성화 하는데 있어 반송슬러지 유입시 미생물을 일부 공급하여 미생물 활성화의 촉매제로 작용할 수 있도록 하는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미생물반응기를 이용한 수처리시스템은

원수가 유입되는 혐기조;

상기 혐기조를 거친 처리수가 유입되며, 공기공급을 위한 산기관이 구비되는 간헐포기조내 호기조건과 교반을 위한 무산소조건이 구비되는 간헐포기조;

상기 간헐포기조를 거친 처리수 내의 슬러지를 고액분리하여 방류하는 침전조; 및

상기 침전조에서 고액분리된 슬러지 중 일부가 유입되고, 유입된 슬러지와 미생물을 반응시켜 상기 간헐포기조로 투입하는 미생물반응기;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 미생물반응기를 이용한 수처리시스템은

미생물반응기를 통해 토양미생물의 우점화를 야기하여 간헐포기조로 토양미생물을 투입함에 따라 무산소조건에서의 탈질화, 호기조건에서의 유기물제거 및 질산화, 인의 흡수가 이루어져 영양염류 및 유기물의 원활한 제거가 이루어지는 효과가 있다.

또한 미생물반응기에는 메디아가 충진되어 미생물을 배양 및 활성화하는데 있어서, 촉매제로 작용이 가능한 효과가 있다.

나아가 간헐포기조 말단의 처리수를 다시 간헐포기조 전단으로 내부반송이 가능하도록 이루어져 탈질 반응을 유도하여 질소 제거율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미생물반응기를 이용한 수처리시스템의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 미생물반응기를 이용한 수처리시스템의 지상형 리액터의 개략도
도 3은 본 발명에 따른 미생물반응기를 이용한 수처리시스템의 산기관의 연결방법

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

우선 본 발명에 따른 미생물반응기(40)를 이용한 수처리시스템은 도1에 도시된 바와 같이, 혐기조(10), 간헐포기조(20), 침전조(30) 및 미생물반응기(40)로 이루어져, 유입되는 원수 내의 오염물질을 제거하여 깨끗한 정화수를 배출하는 것을 특징으로 한다.

먼저 원수는 혐기조(10)에 유입된 후 간헐포기조(20)를 거쳐 이차침전지를 통과함으로서 정화(수처리)되어 방출되게 되는데, 이 때 미생물반응기(40)를 더 구비하여 반송되는 슬러지의 일부를 유입하여 활성미생물균군을 토양미생물로 우점화시켜 고도처리 시 혐기조(10)에서의 인방출 및 간헐포기조(20)의 무산소조건에서의 탈질화, 호기조건에서의 유기물제거, 질산화, 인의 흡수가 이루어져 영양염류 및 유기물을 원활하게 제거할 수 있도록 이루어진다.

혐기조(10)는 용존산소와 질산성 질소가 존재하지 않는 반응조를 말한다.

간헐포기조(20)는 혐기조(10)에서 인방출된 슬러지와 미생물반응기(40)에서 배양활성화된 토양미생물의 혼합하에 유기물 성상(농도)에 따라 무산소 및 호기 시간 조건을 선택하여 처리수(혐기조(10)를 거친 원수 및 반송슬러지와 미생물 반응기의 토양미생물을 혼합한 슬러지를 말한다.)를 정화하는 조를 말한다.

침전조(30)는 상기 간헐포기조(20)를 거친 처리수 내의 슬러지를 고액분리하여 정화된 상등수를 방류하는 조를 말한다.

우선 각각의 반응조, 즉 혐기조(10), 간헐포기조(20) 및 침전조(30)에 대해 도1을 참조하여 간략적으로 설명하면, 상기 혐기조(10)에는 유입된 원수를 상기 침전조(30)에서 생긴 반송슬러지가 보다 원활하게 혼합될 수 있도록 교반기가 더 구비되고.

상기 간헐포기조(20)는 호기조건과 무산소조건을 위한 수중포기기(혹은 산기관)와 브로워가 반영되어 호기조건일 경우 브로워(B)가 ON되어 수중포기기(A)를 거쳐 수중에 공기를 공급하고, 무산소조건일 경우 브로워(B)는 OFF되어 수중포기기(A)만 가동되어 교반만 일어나고, 간헐포기조(20) 내의 무산소 및 호기 시간 조건을 변경할 수 있는 설정부(제어반)가 더 구비되며, 유기물 및 영양염류의 유입수 특성에 따라 혐기조에서 인방출, 간헐포기조에서 호기/무산소 조건을 60분 포기/10분 비포기, 50분 포기/10분 비포기, 40분 포기/20분 비포기 등으로 조정하고, 고부하시 운전은 2시간 포기/30분 비포기, 3시간포기/30분 비포기 등으로 운영, 저부하시 운전은 20분 포기/20분 비포기, 30분 포기/30분 비포기 등으로 운전 설정을 자유롭게 할 수 있도록 구성되어 질산화, 인의 흡수 및 탈질반응이 일어나고, 침전조의 고액분리에 의한 인의 제거로 고도처리가 일어나며, 이와 별도로 반송슬러지의 일부를 미생물반응기에서 고농도로 배양, 활성화하여 간헐포기조에 주입함으로써 토양미생물로 인한 질산화 및 탈질화 반응, 인의 제거, 침강성 향상에 탁월한 제거효과가 이루어진다.

일반적으로 유량 및 유입 원수의 성상 등에 따라 호기시간 단축 또는 증가시켜 운전하도록 한다.

또한 상기 침전조(30)에는 고액분리가 될 수 있는 정류통 및 슬러지수집기 및 감속기가 구비되어 하부에 슬러지를 침전시키고, 상부는 깨끗하게 정화된 상등수를 침전조(30)에 구비되는 방류관(31)을 통해 방류시키게 되며, 이 때 별도의 처리장치, 즉 여과장치, 총인처리장치, 소독장치 등에 연결되어 정화된 처리수를 2차적으로 수처리하여 방류할 수 있다.

이 때 상기 혐기조(10)에는 상기 침전조(30)에서 고액분리된 침전된 슬러지 중 일부가 유입되는 슬러지유입부(13)가 더 구비되어 있으며, 상기 혐기조(10)의 일측상부측에는 미생물반응기(40)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

각각의 반응조 및 미생물반응기(40)의 기능에 대하여 설명하면,

우선 상기 혐기조(10)에는 원수와 상기 침전조(30)로부터 반송된 슬러지가 혼합(교반)되어 인방출이 일어나며, 유기물의 일부를 제거하게 된다.

이 때 상기 침전조(30)로부터 반송된 슬러지는 전체 총 슬러지 중량대비 30~70%의 슬러지가 반송되어 유입되게 된다.

상기 간헐포기조(20)는 상기 혐기조(10)에서 인방출된 슬러지와, 상기 미생물반응기(40)에서 배양 활성화된 토양미생물의 혼합하에 유기물의 농도에 따라 무산소 및 호기 시간 조건을 선택하여 반응하게 되고,

무산소조건에서는 탈질산화가 이루어지고, 호기조건에서는 질산화 및 유기물의 제거가 이루어진다.

상기 침전조(30)에서는 상기 고액분리기를 통해 상등수는 후단 처리시설, 즉 필요에 따라 구성되는 여과장치, 총인처리장치, 소독설비 등을 거친 후 최종 방류하게 되고, 하부의 침전된 슬러지는 혐기조(10) 및 미생물반응기(40)로 이송되게 되며, 이 때 혐기조(10)에는 총 슬러지 중량대비 30~70%의 슬러지가 반송되고, 미생물반응기(40)에는 5~10%의 슬러지가 반송되게 된다.

상기 침전조(30)의 슬러지의 일부는 슬러지의 폐기로 인을 제거하며, 슬러지의 고형물 체류시간을 조절하여 적정 미생물의 최적화를 이루도록 한다.

나아가 상기 간헐포기조(20)에는 질소 제거율을 향상시키기 위하여 상기 간헐포기조(20) 말단에서 전단으로 처리수를 반송시키는 내부반송부(R)를 더 구비하여 탈질산화반응 효율을 높여 질소 제거율을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.

상기 미생물반응기(40)에 대하여 설명하면,

상기 미생물반응기(40)는 배양용 미생물을 공급하는 미생물공급부와, 공급된 미생물과 유입된 반송 슬러지를 반응시키는 반응부로 이루어져 있다.

나아가 상기 미생물반응기(40)에서의 체류시간은 반송슬러지가 5~10% 유입되면, 1~4시간/1회배양 주기로 체류되는 것이 바람직하다.

나아가 상기 미생물반응기(40)에는 미생물의 활성을 돕는 담체가 충진되어 있으며, 상기 담체는 토양미생물이 자연상태의 토양과 같은 환경조건을 만들어 주는 기능을 한다.

상기 담체는 미생물 서식성 향상을 위한 인공 또는 천연 다공성 소재로 구성되며, 교체 편리성을 위하여 카트리지 타입으로 구성되는 것이 바람직하며, 구체적으로 이탄, 토탄 및 부식토를 혼합하여 킬레이트화(chelation)를 촉진시키고, 혐기성균류(嫌氣性菌類)를 우점종화(優占種化)시켜 토양미생물을 활성 및 촉진시키기 위한 펠릿(pellet)형상상의 메디아(media)를 카트리지 타입의 케이스에 충진한 것을 활용할 수 있다.

나아가 상기 미생물반응기(40)에는 반송되는 활성슬러지가 유입되며, 이 활성슬러지 내에 포함되는 미생물을 배양시켜 사용하는 것이 바람직하나, 상황에 따라서는 상기 반송되는 활성슬러지 라인에 외부에서 별도의 미생물을 공급(미생물공급부)하여 미생물을 배양시키는 것도 가능하며, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.(도1참조)

도 2에 도시된 바와 같이 상기 지상형 바이오리액터(GBR)의 경우에는 배양조의 외측 상부 부분에 위치하게 되며,

상기 반응기(100)의 투입구(130)에는 폭기조 또는 배양조의 잉여 및/또는 반송슬러지를 반응기(100)로 이송시키기 위한 슬러지공급수단(400)이 구비된다.

상기 슬러지공급수단(400)은 폭기조 또는 배양조와 상기 투입구(130)를 연결하는 공급용 파이프(410)와, 상기 파이프(410)에는 폭기조 또는 배양조의 잉여 및/또는 반송슬러지를 상기 반응기(100)로 공급하기 위한 공급밸브(411)가 구비된다.

따라서 상기 슬러지공급수단(400)에 의하여 반응기(100)로 공급된 잉여 및/또는 반송슬러지는 상기 반응기(100)내로 유입되는데,

이 경우 상기 반응기(100)는 상기 수용조(110) 내의 충진제(200)에 의하여 임의적 토양성균 군류를 형성시키는데 가장 적합한 환경 조건을 제공하고,

상기 반응기(100)로 유입된 잉여 및/또는 반송슬러지는 임의성 토양 미생물균 군류로 활성 배양되어 상기 유동상 담체(500)에서 서식하면서 유기물을 흡착 및 분해하여 제거효율을 높일 수 있게 된다.

한편 상기 지상형 바이오리액터(GBR)에서는 상기 반응기(100) 내부로 과잉 투입된 잉여 및/또는 반송슬러지는 상기 오버플로파이프(140)를 통해 유출되어, 상기 슬러지 인입을 위한 전동 볼밸브(144)와 배출구(143)를 통하여 외부로 이송되고,

상기 반응기(100)에서 정화된 처리수는 볼밸브(142)와 드레인(141)을 통하여 소정의 장소로 이송된다. 더 나아가 상기 지상형 바이오리액터(GBR)에서 상기 반응기(100)의 상부 내벽면에 연결되고, 하부가 개구되어 상기 투입구(130)를 감싸는 거름망(145)이 구비되어 있어 상기 거름망(145)에 의하여 상기 투입구(130)를 통하여 유입되는 잉여 및/또는 반송슬러지에 포함되어 함께 유입되는 이물질이나 기타 부유물질을 여과할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 지상형 바이오리액터(GBR)에서 상기 반응기(100) 상부에는 개폐도어(146)가 힌지 결합되고, 상기 개폐도어(146)에는 손잡이(147)가 구비되어 개폐도어(146)를 열고 닫을 수 있게 되는데, 상기 개폐도어(146)는 상기 반응기(100) 내에 내장된 충진제(200)나 유동상 담체(500)의 교체나 보충을 가능하게 하고,

또한 반응기(100) 내부의 청소나 고장 시 수리와 같은 유지관리가 가능하게 한다.

도3은 산기관의 결합형태의 변형례를 도시한 것으로서,

일반적으로 산기관에 에어를 공급하기 위해서는 상기 외부블로어와 연통되는 메인파이프가 구비되고, 이 메인파이프에 복수개의 분기관이 구비되며, 상기 각각의 분기관에 상기 산기관에 구비되는 연결관이 결합됨으로서 산기관을 통해 에어를 분사할 수 있도록 이루어진다.

이 때 복수의 산기관 중 어느 하나의 산기관을 유지보수 하기 위해 분기관으로부터 분리시키면, 분기관을 통해 에어가 방출될 수 있기 때문에 외부블로어의 동작을 중지해야 하는 문제가 발생하였고, 이를 해결하기 위하여 본 발명은 차단부재(50)의 구성을 통해 상기 분기관에 연결관이 탈착 가능하게 이루어질 수 있으며, 이 때 상기 연결관을 결합하지 않았을 경우에는 상기 분기관 내부를 차단하여 공기가 새어나오는 것을 방지하게 된다.

먼저, 상기 분기관(B2)은 상기 메인파이프(B1) 일측으로 돌출된 형상으로 구성되며, 상기 연결관(A1)의 단부는 3개의 분체로 이루어져 상기 분기관(B2)의 상부방향에서 아래로 끼워 결합될 수 있도록 구성된다.(본 명세서에서의 상하는 도2에 도시된 도면을 기준으로 지칭하였으며, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.)

보다 상세하게는 상기 연결관(A1)은 도2[A]에 도시된 바와 같이, 그 단면을 기준으로 상부반원을 형성하는 제1분체(A13)와, 상기 제1분체(A13) 양단에 각각 힌지부(A16)를 통해 결합되는 제2분체(A14) 및 제3분체(A15)로 이루어지며, 이 제2분체(A14)와 제3분체(A15)가 연결관(A1)의 단면을 기준으로 각각 1/4을 형성하도록 이루어진다.

또한 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)의 단부에는 서로 다른 극성의 마그넷(A17)이 더 구비되어 있다.

따라서 이러한 구성으로 상기 분기관(B2) 상부에서 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 벌려 끼워 결합한 후, 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 닫아 상기 마그넷(A17) 끼리 서로 부착될 수 있도록 하면 상기 연결관(A1)이 상기 분기관(B2)에 손쉽게 고정될 수 있게 된다.

아울러, 상기 분기관(B2)에는 차단부재(50)를 더 구비하여 상기 연결관(A1)이 결합된 경우에만 정화된 공기를 연결관(A1)으로 공급할 수 있도록 고안되어 연결관(A1)이 결합되지 않는 분기관(B2)에서는 공기가 세어나가지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는 상기 차단부재(50)는 제1차단판(51), 제2차단판(52) 및 탄성부재(54)로 이루어져 있으며 도2[B]를 참고하여 각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

우선, 상기 제1차단판(51)과 제2차단판(52)은 각각 상기 분기관(B2) 내부에 구비되는 것으로서, 상기 제1차단판(51)에는 일정간격 이격된 제1배출공(511)이 구비되고, 제2차단판(52)에도 상기 제1배출공(511)과 마찬가지로 일정간격 이격된 제2배출공(521)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 제1차단판(51)은 상기 분기관(B2) 내부에 고정되게 되며, 상기 제1차단판(51) 일측, 보다 정확하게는 상기 연결관(A1) 방향으로는 제2차단판(52)이 중첩배열되게 되고, 상기 제2차단판(52)은 상기 분기관(B2) 내에서 상하로 움직일 수 있도록 이루어져 있다.

아울러 상기 제2차단판(52)의 상부에는 푸쉬부(522)가 더 형성되고, 이 푸쉬부(522)는 상기 분기관(B2) 상부에 형성된 노출홀(251)을 통하여 상기 분기관(B2) 상부로 돌출되도록 이루어져 있으며, 상기 제2차단판(52)의 하부에는 탄성부재(54)가 구비되어 상기 제2차단판(52)에 상부방향으로 탄성력을 부여할 수 있도록 이루어진다.

따라서, 평상시에는 상기 제1차단판(51)의 원 중심보다 상기 제2차단판(52)의 원 중심이 위로 올라간 형태로 서로 동심원을 이루지 않는 위치에 있게 되고,

상기 푸쉬부(522)가 눌리게 되면, 상기 제2차단판(52)이 하강하여 상기 제1차단판(51)과 제2차단판(52)이 동심원을 갖는 형태로 위치가 변형되게 된다.

여기서, 푸쉬부(522)가 눌리는 상황은 상기 연결관(A1)이 상기 분기관(B2)에 결합될 때이다.

본 발명은 상기 연결관(A1)이 분기관(B2)에 결합되는 경우에만 공기가 연통될 수 있음을 특징으로 하는 바, 이는 상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)의 형성위치에 의해 결정될 수 있다.

즉, 상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)은 제1차단판(51)과 제2차단판(52)이 서로 동심원 위치에 있을 때만 서로 연통되게 되며, 상기 제2차단판(52)이 상승하는 경우에는 상기 복수의 제1배출공(511)들 사이의 이격부분에 상기 제2배출공(521)이 위치함으로서, 공기가 연통되는 것을 차단하기 때문이다.

따라서, 이러한 구조로 인하여, 상기 메인파이프(B1)에 복수의 분기관(B2)이 구비되어 있더라도, 상기 연결관(A1)이 결합되지 않으면, 별도의 차단동작 없이 자연스럽게 분기관(B2)이 막혀 공기가 외부로 새어나오지 않으며, 연결관(A1)이 결합된 분기관(B2)만 상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)이 서로 연통하게 됨으로서, 정화된 공기를 메인파이프(B1)으로부터 상기 연결관(A1)으로 공급하여 산기관(A)을 통하여 분사할 수 있도록 할 수 있다.

아울러 상기 분기관(B2)의 내측, 즉 상기 제1차단판(51)의 내측에는 메쉬판(53)이 더 구비되어, 유입되는 공기 내의 이물질을 1차적으로 거를 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 혐기조 11 : 유입부
13 : 슬러지유입부 20 : 간헐포기조
30 : 침전조 31 : 방류부
40 : 미생물반응기 A : 산기관
B : 외부블로어 R : 내부반송부

Claims (4)

1. 원수가 유입되는 혐기조(10);
   상기 혐기조(10)를 거친 처리수가 유입되며, 공기공급를 위한 산기관(A)을 포함하여 이루어지는 간헐포기조(20);
   상기 간헐포기조(20)를 거친 처리수 내의 슬러지를 고액분리하여 방류하는 침전조(30); 및
   상기 침전조(30)에서 고액분리된 슬러지 중 일부가 유입되고, 유입된 슬러지와 미생물을 반응시켜 상기 간헐포기조(20)로 투입하는 미생물반응기(40);
   를 포함하여 이루어지되,
   상기 산기관(A)에 공기를 공급하도록 메인파이프(B1)가 구비되는 외부블로어가 더 구비되되,
   상기 메인파이프(B1)에는 복수의 분기관(B2)이 구비되고, 상기 산기관(A)에는 상기 각각의 분기관(B2)에 결합되는 연결관(A1)이 구비되어,
   상기 외부블로어로부터 공급되는 에어가 복수의 산기관(A)으로 분기되어 분사되고,
   상기 분기관(B2)에는 연결관(A1)을 결합하는 경우에만 에어가 새어나오도록 서로 중첩배열되는 제1차단판(51)과 제2차단판(52)을 포함하는 차단부재(50)가 더 구비되되,
   상기 연결관(A1)은 단면을 기준으로 상부 반원을 형성하는 제1분체(A13)와, 상기 제1분체(A13)의 양단에 각각 힌지결합되는 제2분체(A14) 및 제3분체(A15)로 이루어져 단면형상이 원형을 이루도록 하고,
   상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)의 서로 접하는 단부에는 각각 서로 다른 극성의 마그넷(A17)이 더 구비되며,
   상기 제1차단판(51)에는
   복수의 제1배출공(511)이 일정간격 이격 구비되고,
   상기 제2차단판(52)에는
   일정간격 이격 구비되는 복수의 제2배출공(521)과, 상기 분기관(B2) 상부로 돌출되는 푸쉬부(522)와, 탄성력에 의해 상기 제2차단판(52)의 상승상태를 유지시키는 탄성부재(54)가 더 구비되어,
   상기 연결관(A1)을 상기 분기관(B2) 상부에서 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 벌려 끼워 결합하여 상기 푸쉬부(522)가 상기 연결관(A1)의 상부 내측에 의해 눌려 제2차단판(52)이 하강하여 제1차단판(51)과 동심원 위치가 되도록 배열시킨 후 상기 제2분체(A14)와 제3분체(A15)를 닫아 서로 다를 극성의 마그넷(A17)이 서로 부착되어 연결관(A1)을 상기 분기관(B2)에 고정시키면,
   상기 제1배출공(511)과 제2배출공(521)이 서로 대응되는 위치에 있어 제1배출공(511)과 제2배출공(521)이 상호 연통되고,
   상기 연결관(A1)을 상기 분기관(B2)으로부터 분리시키면,
   상기 제2차단판(52)이 상기 탄성부재(54)에 의해 상승하여, 상기 제1배출공(511)이 상기 서로 이격된 복수의 제2배출공(521)들 사이에 위치하여 서로 연통되지 않도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 간헐포기조(20)에는
   상기 간헐포기조(20) 후단과 전단을 연결하여, 간헐포기조(20) 후단의 처리수가 간헐포기조(20) 전단으로 반송되도록 하는 내부반송부(R)가 더 구비되어,
   처리수의 탈질산반응 효율을 높일 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 간헐포기조(20)에는
   간헐포기조내의 무산소조건 여부 및 호기시간 조건을 설정하는 설정부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분기관(B2)의 의 내측에는 메쉬판(53)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미생물반응기를 이용한 수처리시스템.

Images