KR200221815Y1 - 유동상 하수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유동상 하수처리장치에 미생물의 성장에 필요한 기체를 공급하는 공기분배장치에 관한 것으로서, 일측은 개방되어 있고, 타측에는 복수개의 관통공이 형성되며 공기분배관의 상부 일측면에는 45°의 경사면을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 기체공급용 공기분배장치를 특징으로 한다.

본 고안에 따른 공기분배관 및 이를 이용한 유동상 하수처리장치는 처리조 내의 하수를 효과적으로 순환시킴으로써 기존 산기관이나 수중포기기 보다도 적은 동력비를 사용하여 처리조내에 균일하게 산소전달율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

유동상 하수처리장치 {Fluidized bed system for sewage treatment}

하수에 공기를 불어넣고 교반시키면 각종의 미생물이 하수중의 유기물을 이용하여 증식하고 응집성의 플록을 형성한다. 이것이 활성슬러지라 불리워지는 것인데 세균류, 원생동물, 후생동물 등의 미생물 및 비생물성의 무기물과 유기물 등으로 구성된다.

활성슬러지를 산소와 함께 혼합하면 하수중의 유기물은 활성슬러지에 흡착되어 활성슬러지를 형성하는 미생물군의 대사기능에 따라 산화 또는 동화되며 그 일부는 활성슬러지로 전환된다.

활성슬러지법에서는 공기를 불어넣거나 기계적인 수면 교반 등에 의해 반응조내에 산소를 공급하며, 이때 발생하는 반응조내의 수류에 의해 활성슬러지가 부유상태로 유지된다.

기체와 액체, 고체와 액체 등 서로 다른 계면에서는 물질이 물리적, 화학적으로 농축되는 경향이 있으며 이 현상을 일반적으로 흡착이라고 부른다. 활성슬러지에 의한 유기물의 흡착은 활성슬러지의 표면에 유기물이 농축되는 현상이다.

하수와 활성슬러지를 혼합하여 포기시키면 하수로부터 C-BOD로서 표현되는 유기물이 제거된다. 하수중의 유기물은 활성슬러지와 접촉하면 대부분 단기간에 제거된다. 이러한 현상을 초기흡착이라 한다. 초기흡착에 의해 제거된 유기물은 가수분해를 거쳐 미생물 체내로 섭취되어 산화 및 동화된다.

따라서 활성슬러지의 산소소모량은 외관상으로는 유기물제거량과 관계없고, 산화 및 동화가 진행되는 시간까지의 포기시간에 비례하여 증가하게 된다.

하수의 유기물과 그 제거량이 증가하는 만큼 산소소모량은 증가한다.

반응조내 공기를 불어 넣어주기 위해 산기관 등이 사용되게 되는데 공급된 산소는 포기조를 혼합시킨다. 공급된 공기중의 산소가 물속에 녹아 들어가는 산소전달량에 영향을 미치는 인자로서 공기방울의 크기, 산기장치의 송기량, 산기기의 배치 및 물의 유속 등이 있다. 동일한 송풍량에 있어서 공기방울의 크기가 증대될수록 공기와 물이 접하는 면적이 감소되어 산소전달량은 적어진다.

즉 공기방울의 크기가 2배 증대되면 공기와 물의 접촉면은 절반으로 감소된다. 또한 산기장치로부터 유출된 공기의 상승속도가 크면 클수록 공기방울이 수면에 단기간에 도달하여 산소전달효율이 감소된다.

따라서 산기장치는 포기조의 밑바닥에 설치하도록 하며 또한 산기장치를 일정한 간격으로 골고루 분산시키는 것이 효과적이다.

본 고안은 하수처리장의 생물학적 처리에 있어서 처리조내에 공기를 공급해 주는 유동상 하수처리장치에 관한 것이다.

기존 하수처리장의에 공기를 공급해주는 장치로는 산기관과 수중펌프 등이 사용되어 왔으나 산소전달 효율에 비하여 장비의 가격이 고가인 때문에 이에대한 시설대체가 요구되고 있다.

산기관과 같은 산소전달 장치는 상기에서 언급한바와 같이 처리조내에 미세한 공기를 공급해주기 위하여 작은 직경을 지닌 복수개의 구멍을 지니고 있다.

산기관에서 공급된 기체는 산기관 구멍을 통해 상부로 이동하여 처리조내에 호기성미생물이 생장을 돕는 역할을 한다. 따라서 유동상 하수처리장치의 원활한 운전을 위해서는 처리조내에 공급되는 유동화 기체의 균일한 분산 및 혼합이 매우 중요하다.

그러나 종래의 유동상 하수처리장치에 사용되는 산기관이나 수중펌프는 상향으로만 향하기 때문에 유동매체의 혼합운동을 촉진할 수 없어 처리조내에 반응효율 향상에 한계가 있고, 처리조 상부외측면과 하부 외측면에서는 산소전달율이 잘 일어나지 않는 문제점이 발생되었다.

이에 본 고안은 처리조내에 공기를 균일하게 공급할 수 있는 공기분배관을 제공함으로서 생물학적 하수처리에 있어서 호기성미생물의 활동을 증가시켜 처리대상 원수의 유기물질을 원활히 제거함에 있다.

또한 본 고안이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 공기분배장치를 적절하게 배치함으로써 산소전달 효율을 극대화시켜 처리비용의 감소와 처리효율을 극대화 시킬수 있는 유동상 하수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 유동상 하수처리장치의 구조를 나타낸 입체도

도 2는 본 고안에 따른 유동상 하수처리장치의 절개사시도

도 3a 및 3b는 유동상 하수처리장치에 설치되는 공기분배관 형상을 나타낸 평면도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 유동상 하수처리장치 2 : 배기관

3 : 공기투입관 4 : 처리수유입관

5 : 처리수유출관 6 : 슬러지배출관

7 : 지지대 8 : 상부유도판

9 : 공기분배관지지대 10 : 공기분배관

10a : 경사각 10b : 공기분배관 공기배출구

11 : 월류웨어 12 : 하부유도판

13 : 벤츄리노즐

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 통상의 산기관이나 수중포기식펌프가 설치되는 것과 같이 유동상하수처리장치(1) 하부에 설치하게 된다. 유동상하수처리장치(1)에 공기를 공급해주기 위한 공기공급펌프는 도면에는 도시되어 있지 않으나 처리조 외측면에 구비되어 유동상하수처리장치(1)내로 공기를 공급시켜주게 된다.

유동상하수처리장치(1) 내로의 원수공급은 유동상하수처리장치(1)의 상부 일측면에 구비된 처리수유입관(4)을 통하여 처리조내로 유입되게 된다.

유입된 처리수는 유동상하수처리장치(1)의 하부면으로 유하하게 되며, 이때 공기투입관(3)을 통해 미생물활성화에 필요한 공기가 유동상하수처리장치(1)내로 유입되게 되며, 유입된 공기와 처리수가 혼합하여 유동상하수처리장치(1)내의 호기성미생물의 생장에 도움을 준다.

이를 첨부된 도면을 참조로 자세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 유동상 하수처리장치의 구조를 나타낸 입체도이며, 도 2는 본 고안에 의한 유동상 하수처리장치의 절개사시도, 도 3a 및 3b는 유동상 하수처리장치에 설치되는 공기분배관 형상을 나타낸 평면도를 도시하고 있다.

도 2에 도시된바와 같이 유동상하수처리장치(1) 내로의 처리수 공급은 처리수공급관(4)을 통해 이루어지며, 공급된 처리수는 하부로 유하되면서 공기투입관(3)에 의해 공급된 공기가 공기분배관(10)을 통해 빠져나오면서 유동상하수처리장치(1)내에서 회전하게 된다. 이때 처리조내에 존재하는 미생물 등에 의해서 유기물 흡착작용이 일어나게 되며, 발생된 슬러지는 하부 슬러지수집부(14)로 모이게 된다.

발생슬러지를 슬러지수집부(14)로 모이게 하기 위해서는 공기분배관지지대(9)의 외측면이 통공되어 있어야 하며 이를 통해 슬러지가 하강하게 된다.

공기투입관(3)을 통해 공급된 공기는 벤츄리노즐(13)을 통해 분사되게 되는데 이때 벤츄리노즐(13)의 설치각도는 공기분배관(10)의 설치각도와 일치시켜 주는 것이 바람직하다.

유동상하수처리장치(1)내의 처리효율을 높이기 위해서는 사공간(dead-space)을 줄여주는 것이 중요한데 이를 위해서는 공급된 공기로 인해 상승된 수위높이에 상부유도판(8)을 설치하며, 하부에는 하부유도판(12)을 설치하여 주는 것이 처리효율의 향상에 기여한다.

슬러지수집부(14)로 모인 슬러지는 슬러지배출관(6)을 통해 외부로 배출되어지며, 처리과정이 완료된 처리수는 월류웨어(11)을 넘어 처리수유출관(5)을 통해 배출되게 된다.

본 고안의 가장 큰 특징은 유동상하수처리장치(1)내에 공기를 균일하게 공급해주기 위해 벤츄리노즐(13)의 설치각도를 공기분배관(10)과 일치하였다는 것이고 또한 처리효율을 높이기 위해 공기분배관(10)의 설치각도를 중앙을 중심으로 하여 회전력을 가질수 있게끔 상부면을 경사지게 구성하였다는 점이 특징이다.

도 3a와 도 3b는 본 고안의 공기분배관(10)의 형상을 나타내주고 있다. 도면에 나타난바와 같이 공기분배관(10)의 상부면이 경사지게 깍여져 있음을 알수 있고 이는 공급된 공기방을이 도 3a과 같이 회전력을 가질수 있게끔 흐름을 유도하는 형상을 도시해주고 있다.

종래 유동상 하수처리장치에 사용되는 산기관이나 수중펌프는 상향으로만 향하기 때문에 유동매체의 혼합운동을 촉진할 수 없어 처리조내에 반응효율 향상에 한계가 있었으나, 본 고안에 의한 공기분배관 장치를 유동상하수처리장치 하단에 설치할 경우 반응조 전체에 고른 공기분배를 할 수 있어 공급된 공기가 손실없이 모두 반응조내 미생물이 사용할 수 있게끔 하는 역할을 한다.

즉, 기존에는 반응조 상부외측면과 하부 외측면에서는 산소전달율이 잘 일어나지 않는 문제점이 발생되었으나 본 고안에 의한 공기분배장치를 적용할 경우 반응조 전체에 공급된 공기를 손실없이 효과적으로 순환시킴으로써 미생물들이 생장에 도움을 주어 하수처리효율을 향상시킬 수가 있다.

Claims (2)

1. 처리수를 공급하기 위한 처리수공급관(4)이 유동상하수처리장치(1)의 상부 일측면에 구비되며; 공기투입관(3)을 통해 공급된 공기는 벤츄리노즐(13)을 통해 분사되게 되는데 이때 벤츄리노즐(13)의 설치각도는 공기분배관(10)의 설치각도와 일치되게 구비되며; 처리과정중 발생된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지배출관이 유동상하수처리장치(1) 하부에 설치되며; 처리조내 처리효율을 높이기 위한 사공간(dead-space)을 줄여주기 위한 장치로 상부유도판(8)과 하부유도판(12)을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유동상하수처리장치
2. 상기항에 있어 공기분배관(10)의 형태는 원통형의 구체로 형성되어 공기방울이 처리조내에 공급시에 회전력을 가질수 있게 상부가 경사지게 깍여져 있는 형상을 띠고 있는 것을 특징으로 하는 유동상하수처리장치