KR100953075B1

KR100953075B1 - 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조 및 이를 이용한 폐수처리방법

Info

Publication number: KR100953075B1
Application number: KR20090116740A
Authority: KR
Inventors: 김창환
Original assignee: 김창환
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-04-13
Anticipated expiration: 2029-11-30

Abstract

본 발명은 활성오니 미생물의 기초대사 과정인 산화와 환원의 기본원리를 폐수처리에 적용한 고효율 순환제어산화환원조이며, 첫째 유기성폐수/오폐수처리시설의 폐수처리시 종균접촉여재메디아 적용과 순환제어법과 산화조 및 환원조등의 다양한 기능성조를 구성하여 처리효율을 높이는 방식으로 부하변동에도 안정적인 수질정화처리법과, 둘째 수온이 높은 폐수처리장의 고비용 저효율시설이었던 냉동기 등의 냉각방식을 탈피하여 생물반응조의 미생물혼합액을 종균접촉여재메디아층을 통과하는 직접 쿨링방식으로 온도저감하여 적정 미생물 폭기조온도를 대기온도까지 낮추어 조절하는 직접냉각기능과, 셋째 전처리된 가축분뇨를 유입산화시켜 액비제조시설로 사용할 수 있다.

생활오수, 유기성폐수와 산업생산에서 유발된 다양한 원폐수를 전처리 물리적 스크린등의 과정 후, 순환제어산환환원조의 활성오니 종균접촉여재메디아층을 통과시키면서 종균이 용출되면서 폐수처리에 유용한 종균을 부여하고, 여재표면에 형성된 바이오필름에서 임의, 호기, 혐기성 균주를 통한 미생물 흡착분해 대사과정을 이루고, 산화환원조내 미생물량을 증가시켜 수질 처리효율을 상승시키며, 폐수처리시설내 적정 미생물대사에 필요한 생물반응조의 순환미생물 직접냉각제어에 의한 생물반응조의 온도조절기능과, 종균접촉여재메디아층을 하향류로 낙하하면서 다단으로 잘게 부서지면서 수증기를 증발시킬 때 용해되어 있던 난분해성 물질인 휘발성물질과 악취물질이 휘산되는 과정을 거치므로 얻어지는 수질개선효과와, 연계 된 탈취기가 있을 때에 상부팬이나 송풍기로 탈취기에 연계하여 탈취하므로 악취를 제거하는 것과, 메디아층을 낙하하며 잘게 부서진 폐수입자는 산화조에 떨어지면서 자체 소포효과를 통해 산화조 상부에 형성되는 거품을 제거하므로 부유미생물의 소포로 미생물 대사효율을 높이는 것과 기존의 스컴제거펌프나 소포펌프 그리고 소포제를 투여하던 시설이 없이도 완벽히 소포하면서 수처리가 가능하며, 공기공급장치인 블로워를 DO(용존산소)계측기와 연계하여 공기공급량을 증감조절하여 유입부하에 맞추어 수처리 기능성을 높인 것과, 순환펌프의 순환량을 유입량(Q, 유량계)과 DO에 따라서 증감조절 가동 하도록 하여, 유입 부하변동 조건변화에 적정 미생물대사효율로 조절 운전케함으로써 최적의 온도유지 및 대사조건을 유지시켜 처리할 수 있어 기존시설들보다 적은 설비용량으로 안정적 폐수처리시설을 유지관리할 수 있는 것이다.

종균메디아여재접촉층과 산화조의 증감폭기를 통한 유기물의 우수한 제거효율을 얻을 뿐만 아니라 2단계 환원조를 통하여 부영양화의 주요 인자인 질소 인등을 동시에 고효율로 처리 가능하며, 유입원수에 동화되어 생장한 바이오필름과 종균접촉메디아를 미생물의 활성을 이루고, 조류번식에 의한 사상성 벌킹제어가 용이하다.

특히 유입부하변동이 많은 소규모 오폐수처리장의 경우에는 그 공정이 단순하고도 효율적이므로 유입부하가 최소인 경우 순환펌프만으로도 처리되고, 유입부하량이 증가되는 경우에는 순환량과 DO공급이 자동화(DO,PH,유량계,ORP,온도)기기로 조절하도록 제어되어 누구나 쉽게 오폐수처리장치의 운전을 통하여 안정적 수질 을 얻을 수 있다.

또한 생물막여과조를 통하여 환원조에서 분리된 상등수 즉 처리수를 다시 한번 생물막필터로 여과하므로, 유출수의 SS를 제거하여 양질의 오폐수의 처리수를 얻을 수 있다.

또한 가축분뇨의 전처리된 분뇨를 시설에 유입하고, 산화조에서 강력한 공기공급을 통해 질산화하여 환원조에서 미생물을 침강 후 그 처리수 상등액을 액비로 자원화하는 액비자원화 생산시설로도 사용할 수 있다.

이 때 종래에는 발열 반응과 대량의 거품발생문제와 악취로 인한 문제가 발생되어 기존의 액비화시설들이 많은 보완시설을 설치하고 설치비용과다와 유지관리상에 어려움을 겪어 왔으나, 본 발명은 공기에 의한 냉각으로 미생물 활성에 필요한 적정 온도를 증감 유지하고, 종균접촉메디아층으로 유용한 수처리 종균을 부여하며 형성된 바이오필름을 통하여 호기임의 혐기미생물로 미생물대사를 통해 활성도를 높이고, 자체 낙하수의 소포기능을 통하여 거품을 제거하며, 탈취시설로 악취를 이송하여 탈취함으로써 저비용으로 고효율의 액비를 얻으며 부가적 환경오염 문제를 저비용으로 처리할 수 있는 것이다.

오폐수 처리, 산화환원조, 순환제어 산화환원조

Description

오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조 및 이를 이용한 폐수처리방법{OXIDATION―REDUCTION REACTION TANK FOR TREATING WASTEWATER AND WASTEWATER TREATMENT METHOD USING THE SAME}

본 발명은 오폐수 처리시설용 고효율 순환제어 산화환원조 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오·폐수의 정화기능과 생물반응조의 온도 저감기능을 향상하고, 가축분뇨를 고속으로 질산화시켜 용이하게 액비화할 수 있도록 하는 오폐수 처리시설용 고효율 순환제어 산화환원조 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것이다.

최근들어 급격하게 발전한 산업화 및 도시화로 자연환경과 생활환경은 더 이상 방치할 수 없을 정도로 악화일로에 있으며, 특히 수질오염에 있어서는 그 심각성이 나날이 더하여 전국의 주요 수역과 해역에 많은 문제가 발생되고 있다.

또한 하천과 호소(湖沼)의 수질오염은 그 영향이 가장 심각한 곳이며, 수질오염의 주된 원인이 고농도의 축산 분뇨 등과 같은 오·폐수의 유입에서 기인된다.

따라서 이러한 오염원의 적절한 폐수처리가 요구되지만, 현재 국내외 소개되어 있는 다양한 폐수 처리기술의 실제 운전 실태와 그 검증에 관하여는 폐수의 특 수성과 수질변화의 관리상에 아직도 많은 어려움이 있음을 수처리 기술인들은 토로하고 있는 상황이다.

앞으로 해양투기의 규제 등 환경오염의 주범으로 주변 수계에 부영양화를 유발시키는 축산 폐수와 유기성 산업 폐수, 오폐수 등의 처리시설은 마을 단위의 소규모 영농 법인과 산업의 규모에 따라 공동 처리장 또는 개별 정화 시설에 의하여 처리가 확대될 것이다.

그러나 요구되는 많은 폐수처리시설들 가운데 축산 폐수 공동처리장의 경우에 실무 경험 부재의 부적절한 설계와 관리방법으로 인하여 거의 대부분이 제 기능을 발휘하지 못하고 있으며, 개별 정화조의 경우에도 축사의 유형과 가축의 종에 따른 폐수 농도 대한 이해 부족과 관리능력 부재로 인하여 제 기능을 발휘하지 못하고 있는 실정이다.

또한 축산 폐수 또는 유기성 산업폐수, 오폐수를 처리하기 위하여 투자되는 비용이 관련 폐수처리 산업 규모에 비해 과대하여 산업 경쟁력 확보가 어려운 실정이며, 특히 축산폐수 공공처리시설의 경우 국내 여러 곳에서 단위 사업장으로서 단독 방류 시스템으로 수질의 안정성을 검증한 곳도 찾아보기 힘든 실정이다.

예컨대 종래에는 국내특허 제151928호, 제100603호, 제229406호, 제271942호, 제33531호, 일본특허 제3122654호 등으로 개발된 기술이 있다.

상기와 같은 종래의 기술은 축산 폐수의 다양한 공법이 적용되고 있으나 많은 공법이 임의로 관련 미생물을 투여하거나 막분리 등의 고가의 수처리 기재를 사용하여야 비로소 운전이 되고, 또한 향후 그 정비나 교체시기의 비용이 매우 고가 이어서 유지관리상의 지대한 문제점을 내포하고 있는 실정이다.

또한 종래의 기술은 자연적인 처리방식의 효과적 접근보다는 인위적이고, 다분히 고비용 시설로 많은 비경제적 문제점을 가지고 있으며, 그 교체시기의 생물안정성이 떨어져 시설의 수질 회복 시점이 장시간 소요될 것이다.

더우기 국내 축산 폐수 또는 분뇨가 수계 부영양화의 주요인으로 인식되고 있지만, 기존의 유기물 제거 위주의 처리 시설로는 이들로 인한 N/P부영양화와 같은 환경 오염문제를 해소할 수 없는 실정이다.

기존 시설을 개선하여 축산 폐수 처리효율을 개선하기 위해, 종래에는 미생물 활성제를 투입하거나, 생물반응기(Bio-reactor)와 같은 기술이 도입 운전되고 있으나, 미생물 제제의 추가비용 부담이 발생되는 것과, 교체시기에 시설운전이 일시 정지되는 것과, 미생물 고형화 기술의 불안정으로 인해 주입된 종균의 재활성화율이 상당히 떨어지는 것 등 관련 처리 시설의 운전비용과 설치비용이 커서 비경제적이므로 현실 적용에 많은 문제점을 안고 있다.

또한 종래에는 오폐수 처리시설의 처리효율, 자동화 운전, 생물반응조의 미생물활성시 적정온도의 유지가 어렵고, 생물반응조 거품 제거와 액비화 기능을 높이기에 매우 미흡하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐수의 유입시 유입유량과 농도의 부하변동시, 시설운전이 자체 공기공급량을 증감하고 순환율을 증감하여 종균메디아접촉을 통하여 호기/임의/혐기미생물대사 접촉율을 극대화하고, 생물학적대사과정에서 발생하는 탈질반응열 및 유기산화열을 폭기조미생물혼합액으로 직접 냉각하여 미생물생장적정 온도를 유지하고, 수질조건변화에 따르는 미생물트러블, 거품발생 등의 문제를 제거하며, 수질계측기기(DO,PH,유량계,ORP,온도)에 의해 시설물의 자동조절 운전을 기능하게 함으로써 시설의 처리규모를 최소화하여 처리비용을 절감하고 운전의 편의성을 높여 일반적 수질관리경험으로도 안정적인 처리수질을 얻는 것과, 액비시설로 활용시 생물반응조의 온도 증가에 대응하여 온도를 저감하는 기능, 탈취기능, 고속 질산화기능, 거품발생에 따르는 소포기능 등 기타 부대시설과 비용없이 기능적 액비화를 향상할 수 있는 오폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조 및 이를 이용한 폐수처리방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전처리되어 잔존물이 제거된 오폐수를 처리하는 것으로 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조에 있어서, 전처리된 오폐수가 외부 상측으로부터 유입되는 냉각탑본체의 상부에는 팬이 설치됨과 아울러 냉각탑본체의 하부 측면에는 엘리미네이터가 설치되고, 상기 냉각탑본체의 내부 상측에는 미생물 담체를 바둑판 형상으로 다단으로 형성되 어 표면에 바이오필름을 자라게 하는 종균접촉여재메디아층이 설치되어 상부에서 하부로 낙하하는 폐수와 접촉되고, 상기 냉각탑본체의 내부에서 종균접촉여재메디아층의 하부에는 목재가 부식할 때 기능하는 백색부후균류와 다양한 펀자이(fungi)류와 유입된 미생물이 표면에 대사하여 바이오필름을 자라게 하는 목재메디아층이 배치되고, 상기 냉각탑본체의 내부에서 목재메디아층의 하부에는 사상성균류의 동정을 제어하여 벌킹을 제어하는 벤토나이트층이 배치되며, 상기 냉각탑본체의 하부에는 블로어에 의해 공기를 토출하는 산기관을 구비한 산화조가 설치되어 상기 종균접촉여재메디아층과 벤토나이트층을 통과한 폐수에 공기를 접촉시키고, 상기 산화조의 측면에 형성되는 원류구를 원류한 폐수가 제1환원조와 제2환원조를 거쳐서 생물막필터를 통과하여 방류조(처리수조) 또는 액비저장탱크로 이동됨과 아울러 상기 제1환원조와 제2환원조 내의 폐수가 순환펌프에 의해 상기 종균접촉여재메디아층의 상부로 이송 낙하되는 것으로 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 활성오니 미생물의 기초대사 과정인 산화와 환원의 기본원리를 폐수처리에 적용한 고효율 순환제어산화환원조이며, 첫째 유기성폐수/오폐수처리시설의 폐수처리시 종균접촉여재메디아 적용과 순환제어법과 산화조 및 환원조등의 다양한 기능성조를 구성하여 처리효율을 높이는 방식으로 부하변동에도 안정적인 수질정화처리법과, 둘째 수온이 높은 폐수처리장의 고비용 저효율시설이던 냉동기 등의 냉각방식을 탈피하여 생물반응조의 미생물폐수를 직접 쿨링방식으로 온도저감하여 적정 미생물 폭기조온도를 대기온도까지 낮추어 조절하는 직접냉각기능과, 셋째 전처리된 가축분뇨를 유입 산화시켜 액비제조시설로 사용할 수 있다.

생활오수, 유기성폐수와 산업생산에서 유발된 다양한 원폐수를 전처리 물리적 스크린등의 과정 후, 순환제어산환환원조의 활성오니 종균접촉여재메디아층을 통과시키면서 종균이 용출되면서 폐수처리에 유용한 종균을 부여하고, 여재표면에 형성된 바이오필름에서 임의, 호기, 혐기성 균주를 통한 미생물 흡착분해 대사과정을 이루고, 산화환원조내 미생물량을 증가시켜 수질 처리효율을 상승시키며, 폐수처리시설내 적정 미생물대사에 필요한 생물반응조의 순환되는 미생물을 직접냉각제어에 의한 생물반응조온도조절기능과, 종균접촉여재메디아층을 낙하하면서 다단으로 잘게 부서지면서 수증기를 증발시킬 때 온도감소로 인한 용해도 감소의 원리를 이용하여 폐수에 용해되어 있던 난분해성 물질인 휘발성물질과 악취물질의 휘산되는 과정을 거치므로 수질개선효과와, 연계된 탈취기가 있을 때에 상부팬이나 송풍기로 탈취기에 연계하여 탈취하므로 악취를 제거하는 것과, 메디아층을 낙하하며 잘게 부서진 폐수입자는 산화조에 떨어지면서 자체 소포효과를 통해 산화조 상부에 형성되는 거품을 제거하므로 기존의 스컴제거펌프나 소포펌프 그리고 소포제를 투여하던 시설이 없이도 완벽히 소포하면서 수처리가 가능하며, 공기공급장치인 블로워를 DO(용존산소)계측기와 연계하여 공기공급량을 증감조절하여 유입부하에 맞추어 수처리 기능성을 높인것과, 순환펌프의 순환량을 유입량(Q, 유량계)과 DO에 따라서 증감조절 가동 하도록 하여, 유입 부하변동 조건변화에 적정 미생물대사효율 로 조절 운전케함으로써 최적의 온도유지 및 대사조건을 유지시켜 처리할 수 있어 기존시설들보다 적은 설비용량으로 안정적 폐수처리시설을 유지관리할 수 있는 것이다.

종균접촉여재메디아층과 산화조의 증감폭기를 통한 유기물의 우수한 제거효율을 얻을 뿐만 아니라 2단계 환원조를 통하여 부영양화의 주요 인자인 질소 인등을 동시에 고효율로 처리 가능하며, 유입원수에 동화되어 생장한 바이오필름과 종균접촉메디아를 미생물의 활성을 이루고, 조류번식에 의한 사상성 벌킹제어가 용이하다.

특히 유입부하변동이 많은 소규모 오폐수처리장의 경우에는 그 공정이 단순하고도 효율적이므로 유입부하가 최소인 경우 순환펌프만으로도 처리되고, 유입부하량이 증가되는 경우에는 순환량과 DO공급이 자동화(DO,PH,유량계,ORP,온도)기기로 조절하도록 제어되어 누구나 쉽게 오폐수처리장치의 운전을 통하여 안정적 수질을 얻을 수 있다.

이 때 종래에는 발열 반응과 대량의 거품발생문제와 악취로 인한 문제가 발 생되어 기존의 액비화시설들이 많은 보완시설을 설치하고 설치비용과다와 유지관리상에 어려움을 겪어 왔으나, 본 발명은 공기에 의한 냉각으로 미생물 활성에 필요한 적정 온도를 증감 유지하고, 종균접촉메디아층으로 유용한 수처리 종균을 부여하며 형성된 바이오필름을 통하여 호기임의 혐기미생물로 미생물대사를 통해 활성도를 높이고, 자체 낙하수의 소포기능을 통하여 거품을 제거하며, 탈취시설로 악취를 이송하여 탈취함으로써 저비용으로 고효율의 액비를 얻으며 부가적 환경오염 문제를 저비용으로 처리할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 나타내는 도면으로서, 상기 산화환원조는 전처리되어 잔존물이 제거된 오폐수를 처리하게 된다.

전처리된 오폐수가 외부 상측으로부터 유입되는 냉각탑본체(1)의 상부에는 팬(2)이 설치되고, 상기 냉각탑본체의 하부 측면에는 공기의 유입량을 조정하기 위한 엘리미네이터(3)가 설치된다.

상기 냉각탑본체(1)의 내부 상측에는 미생물 담체를 바둑판 형상으로 다단으로 형성되어 표면에 바이오필름을 자라게 하는 종균접촉여재메디아층(4)이 설치되어 상부에서 하부로 낙하하는 폐수와 접촉된다.

여기서 일 예로서 상기 바이오필름은 오폐수와 동화되어 생장하게 되고, 상 기 미생물 담체는 종균접촉메디아로서 바실러스종균과 부엽토추출물과 미강과 광물질과 활성탄과 점토질과 벤토나이트와 미량금속류조류를 결합하는 바인더물질의 혼합으로 제작한 것으로 미생물을 활성화한다.

상기 냉각탑본체(1)의 내부에서 종균접촉여재메디아층(4)의 하부에는 사상성균류의 동정을 제어하여 벌킹을 제어하는 벤토나이트층(5)이 배치된다.

상기 냉각탑본체(1)의 하부에는 블로어(6)에 의해 공기를 토출하는 산기관(7)을 구비한 산화조(8)가 설치되어 상기 종균접촉여재메디아층(4)과 목재메디아층(4a), 벤토나이트층(5)을 차례로 통과하는 폐수에 공기를 접촉시킨다.

그리고 상기 산화조(8)의 측면에 형성되는 원류구(8a)를 원류한 폐수가 제1환원조(9)와 제2환원조(10)를 거쳐서 생물막필터(11)를 통과하여 도 1과 같은 방류조(12) 또는 도 2와 같은 액비저장탱크(13)로 이동되며, 상기 제1환원조(9)와 제2환원조(10) 내의 폐수가 순환펌프(14)에 의해 상기 종균접촉여재메디아층(4)의 상부로 이송되어 확산 낙하되는 것이다.

또한 본 발명은 상기 제1환원조(9)의 출구에 제1조절밸브(15)를 설치함과 아울러 상기 제2환원조(10)의 출구에 제2조절밸브(16)를 설치하여 상기 순환펌프(14)에 의해 순환되는 제1환원조(9)와 제2환원조(10) 내의 오폐수의 순환량을 조절하게된다.

또한 도 3에 도시한 바와 같이, 외부에서 냉각탑본체(1)의 내부로 유입되는 오폐수의 유입량을 측정함과 아울러 상기 산화조(8)의 용존산소를 측정하여 상기 산화조(8) 내의 산기관(7)과 연결된 블로어(6)와 상기 순환펌프(14)가 제어기(17)에 의해 제어되는 구조를 포함한다.

또한 본 발명은 상기 냉각탑본체(1)의 상부에 설치된 팬(2)의 출구측으로 유출되는 공기를 흡입하여 악취를 제거하는 탈취기(18)를 포함한다.

이와 같이 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조는 다음과 같이 오폐수를 처리하게 된다.

블로어(6)와 연결된 산기관(7)이 산화조(8) 내에서 공기를 토출하여 산화조 (8)내의 폐수를 공기와 접촉시키고, 상기 산화조(8)의 측면에 형성되는 원류구(8a)를 원류한 폐수가 제1환원조(9)와 제2환원조(10)로 단계적으로 유입되고, 상기 제1환원조(9)와 제2환원조(10) 내의 폐수가 순환펌프(14)에 의해 냉각탑본체(1) 내의 종균접촉여재메디아층(4)의 상부로 이송하여 분산 낙하되며, 상기 순환펌프(14)에 의해 낙하되는 폐수가 상기 종균접촉여재메디아층(4)을 통과하면서 냉각탑(1) 하부 측면의 엘리미네티어(3)로 유입된 공기와 접촉 냉각되는 것이다.

또한 미생물 담체를 바둑판형태 격자모양으로 다단으로 설치된 종균접촉여재메디아층(4)이 상부에서 하부로 낙하되는 유입수와 접촉되면서 담체미생물이 용출되어 종균이 부여되어 미생물활성도를 향상하게 된다.

상기 종균접촉여재메디아층(4)이 사각 격자모양으로 배열하여 그 표면에 바이오필름을 자라게 하고, 호기 혐기 임의성 기질의 미생물이 대사과정을 통해 유기물 및 영양염류를 제거하고, 종균접촉여재메디아층(4) 하부에 목재메디아층(4a)을 두어 백색부후균류와 다양한 펀자이(fungi)류와 유입된 순환수 미생물이 표면에 대사하여 바이오필름을 형성하게 하며, 상기 목재메디아층(4a) 하부에 벤토나이트 층(5)을 두어 사상성균류의 동정을 제어하여 벌킹을 제어하게 된다.

상기 목재메디아층(4a)은 예컨대 가로 5센티 세로 1센티 길이의 목각을 스테인레스 망상체(미도시)에 걸쳐 내부에 쌓아두어 그 표면에는 목재 또는 목재 내의 섬유질이 부식할 때 기능하는 백색부후균류와 다양한 fungi류 등과 유입된 순환수 미생물이 표면에 대사하여 바이오필름을 형성하게 된다.

따라서 상기 목재메디아층(4a)은 섬유질최종분해물인 리그닌등 난분해성물질의 분해기능성과 임의 호기 혐기균주의 표면 생장을 통하여 미생물대사 기능으로 수질정화 기능을 하고 상부에서 하부로 낙하하면서 증발되는 잠열의 온도저감과정과 유입되는 냉각공기를 통한 유입수의 수온냉각 및 산화조(8) 내에 용해되어 유입순환되는 휘발성물질 및 악취유발물질, 포화되었던 방향족물질 등이 수온냉각과 수증기와 잠열 발산시에 용해도의 감소 등으로 함께 휘산되어 연속적으로 순환되므로 수질정화과정을 수행하게 된다.

한편 상기 냉각탑본체(1)로 유입되는 외부의 폐수량을 기준으로 하여 산화조(8)의 용존산소(DO)농도에 의한 산화조(8)에 연결된 블로어(BLOWER)(6)의 가동율과 상기 순환펌프(14)의 가동율을 제어기(17)로 증감 조절하게 된다.

오폐수가 다단으로 설치된 종균접촉여재메디아층(4)을 접촉하면서 낙하할 때, 비열이 크므로 낙하시 잠열을 수증기와 함께 비산시켜 유기산화열과 탈질열을 증발시키며, 산화조의 미생물활성 온도를 대기온도까지 낮추게 된다.

상기 냉각탑본체(1)에 구비된 엘리미네이터(3)의 개폐로 유입 냉각공기를 조절하여 동절기 온도조절을 하며, 상기 순환펌프(14)의 출구측에 바이패스(14a) 라 인을 두어 오폐수의 순환량을 제어하어 소포기능성 조절 및 온도 조절을 한다.

오폐수가 순환 낙하하면서 산화조(8) 내의 상부에 형성된 스컴과 거품을 연속적으로 제거하고, 소포를 통하여 스컴이 산화조(8) 내로 용해되어 미생물대사율을 높이게 된다.

상기 순환펌프(14)를 이용하여 전체 유입량 대비 순환율을 증감시켜서 오폐수를 처리하여 시설설치용량과 부대설비를 줄이게 된다.

다시 말하면 본 발명은 전처리 물리적 스크린 과정을 통하여 원수가 유입되어 순환수와 혼합되어 종균접촉여재메디아층(4)을 통과하게 된다.

이 때 종균접촉여재메디아층(4)의 표면에는 미생물 바이오필름이 형성되고, 메디아내의 종균이 용출되어 유입수의 분해기작을 일으킨다.

오폐수는 미생물과 접촉하면서 임의/호기/혐기성 균주를 통한 미생물대사과정을 이루며, 이 때 다층(多層)의 메디아여재에 접촉하면서 상부에서 하부로 낙하과정을 계속적으로 반복하면서 물(水)입자가 잘게 부서지면서 유입수내에 잔존하는 휘발성물질과 악취물질이 휘산과정을 거치면서 순환수의 수증기의 잠열을 발산하여 수온이 하강하는데 대기온도 수준으로 활성오니 미생물대사에 적정한 온도로 조절할 수 있는 것이다.

물론 팬(2)의 가동시간을 조절하거나 엘리미네이터(3)의 개폐정도를 조절하여 원하는 수온을 제어하게 된다.

아무튼 낙하되는 폐수는 산화조(8) 상부에 넓게 분포되면서 떨어져서 산화조(8) 상부에 형성된 거품을 제거하여 소포효과를 나타내며, 거품에 존재하는 부유 성 미생물이 산화조 하부로 순환되므로 미생물의 대사율을 증진시킨다.

다시 말하면 오폐수가 순환 낙하하면서 벤토나이트층과 목재메디아층 등의 구성에 의한 방해판을 통해 넓게 도포되면서 산화조(폭기조/생물반응조) 내의 상부에 형성된 스컴과 거품을 연속적으로 제거하고, 소포를 통하여 스컴이 산화조 내로 용해되어 미생물대사율을 높이는 것이다.

산화조(8) 하부에서 블로어(6)에 의해 산기관(7)에서 토출된 공기는 산화조(8) 내의 오폐수에 있는 미생물에게 유입량 부하에 대비한 용존산소를 증감하며, 필요한 양의 충분한 공기공급을 통해 부하변동에 대처하도록 되어 있다.

제1, 제2환원조(9,10)로 넘어온 오폐수는 제1환원조(9)에서 침강성을 가지며 폭기조혼합액(MLSS)이 침강하여 모이며, 무산소 개념의 환원처리가 이루어지고, 제 2환원조(10)에서는 무산소 환원처리 체류시간을 증가시켜 상등액의 고액분리능을 더 높이며, 유출수를 생물막필터(11)를 통하여 필터링하여 방류할 수 있는 것이다.

이 때 상기 순환펌프(14)는 제1,2환원조(9,10)의 하부에 구비된 제1,제2조절밸브(15,16)를 각각 조절하여, 제1환원조(9)의 반송량을 높이고 침강미생물의 농도를 농축함과 아울러 제2환원조(10)의 반송량을 조절하여 미생물량을 줄이고 상등액의 부유물질(SS)를 조절 방류한다.

전체 운전시 순환펌프(14)를 유입유량계와 산화조(8)의 DO(용존산소) 등의 계측기(19)와 연계하여 공기공급량을 증감 조절하고, 순환펌프(14)에 의한 순환량을 유압량(Q,유량계)과 DO(용존산소)를 증감 조절하도록 연동하여 유입부하변동에 자동 제어될 수 있다.

수질관련 폐수처리 특성상 부하 변동에 따른 가장 큰 어려움으로는 미생물의 트러블(거품발생/침강성악화 벌킹문제/방류수질악화등 기타문제)로서 본 발명에서는 폐수유입량과 수질에 따라서 접촉순환율증감과 폭기강도의 증감으로 기존시설들보다 적은 설비용량으로 유입량에 대비하여 최적의 DO와 온도유지 및 MLSS량을 유지시키고, 소포기능성과 온도제어기능과 종균부여기능 및 산화환원의 처리기능 등이 병행되어 있어 매우 안정적 오폐수처리시설/냉각시설/액비제조시설을 유지할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 유기물 뿐만 아니라 부영양화의 주요 인자인 질소, 인 등을 동시에 고효율로 처리할 수 있고, 그 공정 역시 단순하고도 효율적이며, 자동화(DO,PH,유량계,ORP,온도)기기로 조절하도록 제어되어 있어 누구나 쉽게 운전할 수 있어 안정적 수질을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조의 일 예를 나타내는 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조의 다른 예를 나타내는 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조의 또다른 예를 나타내는 개략적인 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 냉각탑본체 2 : 팬

3 : 엘리미네이터 4 : 접촉여재메디아층

5 : 벤토나이트층 6 : 블로어

7 : 산기관 8 : 산화조

9,10 : 제1,제2환원조 11 : 생물막필터

12 : 방류조 13 : 액비저장탱크

14 : 순환펌프 15,16 : 제1,제2조절밸브

17 : 제어기 18 : 탈취기

19 : 계측기

Claims

전처리되어 잔존물이 제거된 오폐수를 처리하는 것으로 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조에 있어서,

전처리된 오폐수가 외부 상측으로부터 유입되는 냉각탑본체의 상부에는 팬이 설치됨과 아울러 냉각탑본체의 하부 측면에는 엘리미네이터가 설치되고,

상기 냉각탑본체의 내부 상측에는 미생물 담체를 바둑판 형상으로 다단으로 형성되어 표면에 바이오필름을 자라게 하는 종균접촉여재메디아층이 설치되어 상부에서 하부로 낙하하는 폐수와 접촉되고,

상기 냉각탑본체의 내부에서 종균접촉여재메디아층의 하부에는 목재가 부식할 때 기능하는 백색부후균류와 다양한 펀자이(fungi)류와 유입된 미생물이 표면에 대사하여 바이오필름을 자라게 하는 목재메디아층이 배치되고,

상기 냉각탑본체의 내부에서 목재메디아층의 하부에는 사상성균류의 동정을 제어하여 벌킹을 제어하는 벤토나이트층이 배치되며,

상기 냉각탑본체의 하부에는 블로어에 의해 공기를 토출하는 산기관을 구비한 산화조가 설치되어 상기 종균접촉여재메디아층과 벤토나이트층을 통과한 폐수에 공기를 접촉시키고,

상기 산화조의 측면에 형성되는 원류구를 원류한 폐수가 제1환원조와 제2환원조를 거쳐서 생물막필터를 통과하여 방류조(처리수조) 또는 액비저장탱크로 이동됨과 아울러 상기 제1환원조와 제2환원조 내의 폐수가 순환펌프에 의해 상기 종균 접촉여재메디아층의 상부로 이송 낙하되는 것으로 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조.
제1항에 있어서,

상기 제1환원조의 출구에 제1조절밸브를 설치함과 아울러 상기 제2환원조의 출구에 제2조절밸브를 설치하여 상기 순환펌프에 의해 순환되는 제1환원조와 제2환원조 내의 폐수의 순환량을 조절하며, 외부에서 냉각탑본체의 내부로 유입되는 오폐수의 유입량을 측정함과 아울러 상기 산화조의 용존산소를 측정하여 상기 산화조 내의 산기관과 연결된 블로어와 상기 순환펌프가 제어기에 의해 제어되는 것을 포함하여 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조.
제1항에 있어서,

상기 냉각탑본체의 상부에 설치된 팬의 출구측으로 유출되는 공기를 흡입하여 악취를 제거하는 탈취기를 포함하여 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조.
오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 제어하는 방법에 있어서,

블로어와 연결된 산기관이 산화조 내에서 공기를 토출하여 산화조 내의 폐수를 공기와 접촉시키고, 상기 산화조의 측면에 형성되는 원류구를 원류한 폐수가 제1환원조와 제2환원조로 단계적으로 유입되고, 상기 제1환원조와 제2환원조 내의 폐 수가 순환펌프에 의해 냉각탑본체 내의 종균접촉여재메디아층의 상부로 이송하여 분산 낙하되며, 상기 순환펌프에 의해 낙하되는 폐수가 상기 종균접촉여재메디아층을 통과하면서 냉각탑 하부 측면의 엘리미네티어로 유입된 공기와 접촉 냉각되는 것으로 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제4항에 있어서,

미생물 담체를 바둑판형태 격자모양으로 다단으로 설치된 종균접촉여재메디아층이 상부에서 하부로 낙하되는 유입수와 접촉되면서 담체미생물이 용출되어 종균이 부여되어 미생물활성도를 높이는 것을 포함하여 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제4항에 있어서,

상기 종균접촉여재메디아층이 사각 격자모양으로 배열하여 그 표면에 바이오필름을 자라게 하고, 호기 혐기 임의성 기질의 미생물이 대사과정을 통해 유기물 및 영양염류를 제거하고, 종균접촉여재메디아층 중앙부에는 목재여재층을 두고 하부에 벤토나이트 재질의 벤토나이트층을 두어 사상성균류의 동정을 제어하여 벌킹을 제어하는 것을 포함하여 이루어지는 오폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제4항에 있어서,

냉각탑본체로 유입되는 외부의 폐수량을 기준으로 하여 산화조의 용존산소(DO)농도에 의한 산화조에 연결된 블로어(BLOWER)의 가동율과 상기 순환펌프의 가동율을 제어기로 증감 조절하는 것을 포함하여 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제4항에 있어서,

오폐수가 다단으로 설치된 종균접촉여재메디아층을 접촉하면서 낙하할 때, 비열이 크므로 낙하시 잠열인 유기산화열과 탈질반응열을 증발시키며, 수증기와 함께 비산시에 온도 저감에 따른 폐수의 용해도 감소원리를 이용하여 용해되어 있던 난분해성 물질인 휘발성물질과 악취물질이 휘산되어 감소하는 것과, 산화조의 미생물활성 온도를 대기온도까지 낮추어 미생물생장 적정온도를 유지하는 것을 포함하여 이루어지는 오폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제8항에 있어서,

상기 냉각탑본체에 구비된 4개의 엘리미네이터의 개폐가능시설로 제작하여 유입 냉각공기를 조절하여 동절기 온도조절을 하며, 상기 순환펌프의 출구측에 바이패스 라인을 두어 오폐수의 순환량을 제어하어 소포기능성조절 및 온도조절을 하는 것을 포함하여 이루어지는 오폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제4항에 있어서,

오폐수가 순환 낙하하면서 방해판을 통해 넓게 도포되면서 산화조 내의 상부에 형성된 스컴과 거품을 연속적으로 제거하고, 소포를 통하여 스컴이 산화조 내로 용해되어 미생물대사율을 높이는 것을 포함하여 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.
제4항에 있어서,

상기 순환펌프를 이용하여 전체 유입량 대비 순환율을 증감시켜서 오폐수를 처리하여 시설설치용량과 부대설비를 줄이는 것을 포함하여 이루어지는 오·폐수 처리용 고효율 순환제어 산화환원조를 이용한 폐수처리방법.