KR100237041B1 - 미생물 담체를 다공성 상자에 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산폐수 처리시설의 불완전한 방류수와 생활 오수를 고도 처리할 수 있는 미생물 담체를 다공성 상자에 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치에 관한 것이다. 미생물 담체, 특히 목편을 50~95% 충전한 다공성 상자(40)를 다층으로 쌓아 올린 살수여상조(30)에 오폐수를 간헐적 또는 연속적으로 살수하면 목편의 눌림이 방지되고 공기 중의 산소를 동력없이 목편에 최대한 공급할 수 있으므로 목편에 서식하는 호기성 미생물의 활발한 대사활동을 유도하여 오폐수 중 생물화학적 산소 요구량(BOD)원과 부유물질(SS)을 신속히 분해 및 소멸시킬 수 있다. 특히, 생활오스를 정화처리하기 위한 활성오니등 유사한 생물학적 처리시설과 비교할 때 시설이 간단하고 동력비와 약품이 거의 소요되지 않으므로 관리가 용이하고 설치비가 저렴하다.

Description

미생물 담체를 다공성 상자에 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치

본 발명은 축산폐수 처리시설의 불완전한 방류수와 생활 오수를 고도 처리할 수 있는 미생물 담체, 특히, 목편을 다공성 상자에 충전한 살수여상(撒水濾床)식 오폐수 처리장치에 관한 것이다.

양축 농가에서 설치한 가축분뇨 처리시설의 종류는 자원화 시설이 72%, 정화시설이 26%이다. 정화시설 설치농가의 96%가 간이축산 폐수 정화조를 설치 운영하고 있으며, 그 중에서 톱밥토양여과시설을 이용하여 축산뇨오수를 정화처리 하고 있는 농가는 1,100여개소이다.

간이축산 폐수 정화조는 뇨오수중 유기물이 미생물의 활동에 의해 분해 산화되는 방법으로 활성오니법과 같은 원리나 좁은 공간내에 여러 기능을 할 수 있는 정화조이다. 이 정화조는 많은 축산농가에서 축분과 뇨오수가 잘 분리되지 않고 시설운전 기술이 미숙하여 폭기장치등 전기시설을 정상적으로 가동하지 않는 경우가 많다. 처리수질은 양호한 경우 생물화학적 산소 요구량(BOD) 45-500㎎/ℓ 정도이나 대부분이 500㎎/ℓ이어서 특정지역에서 뇨오수를 효율적으로 정화하는데 한계가 있다.

톱밥토양여과상은 축사에서 분리된 뇨오수가 톱밥과 토양여과상을 거치면서 톱밥여과상에서 부유물질등의 오염물질을 최대한 물리적으로 여과시킨 후 토양여과상에서는 토양 미생물과 식물로 오염물질을 정화 또는 흡수하는 방법이다. 처리수는 운전조건이 최적일 때 BOD 13.3㎎/ℓ이나 처리조건이 나쁠때는 BOD304㎎/ℓ이었다고 보고되고 있다. 이 처리기술의 단점은 3개월에 1번씩 톱밥 전체를 새것으로 교환해야 하는 어려움이 있고 토양부위는 식물성장이 어렵다는 것이다. 설치 농가는 1993년에 200개소, 1994년에 340개소, 1995년에 420개소, 1996년에는 140개소로 최근 크게 감소되고 있는 추세이다.

축산폐수에 의한 하천과 호수의 수질오염이 증가하고 처리수의 규제치가 점점 강화되고 있어 방류수가 불완전한 축산폐수 처리시설의 후처리로 시설비가 적게들고 유지관리가 쉬운 우리나라의 여건에 맞는 한국형 고도 정화처리기술 개발이 필요한 실정이다.

생활하수 정화처리의 근간을 이루고 있는 활성오니 시설은 송풍기, 공기공급관, 거품제거장치 및 침전장치 등의 복잡한 시설의 유지 관리가 필요하고 설치비와 운전비가 과다하다. 또한 소음과 악취 발생 등으로 2차 오염을 유발시키는 경우가 많다.

따라서 우리나라의 여건에 맞는 오폐수 처리 기술로서 목편을 이용한 살수여상식 처리기술이 본 발명자들에 의해 개발되었다. 이 처리기술은 동력과 약품이 요구되지 않고 오폐수의 고도처리가 가능한 기술이지만, 오폐수의 과부하시 막힘현상이 생겨 안정적인 처리에 문제점이 있었다.

즉, 종래에 개발된 목편을 이용한 살수여상 장치는 처리용량에 맞게 오폐수가 투입되었을 경우 처리상 큰 문제점이 없었으나 오폐수의 부하량이 많거나 부하변동이 있을때는 안정적으로 처리 되지 않았다.

목편은 나무의 세포벽을 구성하는 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 및 리그닌이 주성분으로 오폐수의 부하변동이 있어서 오폐수가 과다하게 살수되면 목편이 다져지고 목편으로의 산소공급이 적어져 처리효율이 급격히 떨어졌을 뿐만아니라 혐기성 미생물의 증식으로 악취가 많아지면서 처리조의 막힘이 가중되었다.

이를 방지하기 위해서는 목편 충전량을 늘려야 했으므로 처리장 면적 사용량이 과다하게 소요되었고 산소 공급을 증대하기 위해서 대립목편 위주로 충전하면 표면적 및 체류시간이 짧아 처리효율이 낮아졌다. 또한 산소를 원할히 공급하기 위해서 살수여상조에 송풍기로 산소를 공급하여 줄 때 목편이 중력에 의해서 강하게 다져져 용이하지 않았다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 이하여 고안된 본 발명의 목적은 목편이 살수 중력에 의해 눌리지 않고 목편에 동력없이 산소를 최대한 많이 공급할 수 있어 미생물의 환경조건을 최적화하여 오폐수의 오염원을 신속히 분해소멸할 수 있는 목편을 다공성 상자에 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 목편을 보다 저렴하게 이용하기 위해서 미립자를 제거하지 않고 살수여상조에 적용하는 것이 가능하고, 살수장치에서 오폐수가 보다 균일하게 살수될 수 있는 장치 및 동결방지를 위한 간단한 가온장치가 설치되어 불안정한 축산폐수 처리시설의 방류수나 생활오폐수를 안정적으로 고도처리할 수 있는 목편을 다공성 상자에 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 오폐수 저장조와 목편을 다공성 상자에 충전한 살수여상조를 나타내는 다면도이다.

제2도는 본 발명의 미립목편과 대립목편을 충전하기 위해 사용된 다공성 상자의 사시도이다.

제3도는 본 발명의 살수장치를 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 오폐수 저장조 11 : 격막

13 : 스테인레스 망 15 : 목편필터

17 : 자갈 19 : 펌프

20 : 살수관 21 : 살수장치

21a : 중심관 21b : 날개관

21c : 살수구멍 30 : 살수여상조

31 : 바닥 콘크리트 32 : 벽돌

33 : 조립식 패널 35 : 보온등

37 : 환기구멍 39 : 처리수 배출구

40 : 다공성 상자 40a : 소공

40b : 손잡이 40c : 지지대

42 : 미립목편 44 : 대립목편

이하, 본 발명을 첨부도면에 의해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 오폐수 저장조(10)와, 목편을 다공성 상자(40)에 충전한 살수여상조(30)를 나타내는 단면도로서, 오폐수 저장조(10)는 그 내부에 격막(11)을 설치하고 격막(11)과 저장조(10) 벽 사이에 목편필터(15)를 채워 오폐수가 목편필터(15)의 아래에서 위로 통과케 하여 부유물질의 침전효율을 증가시킨 지하 콘크리트 구조물이며, 살수여상조(30)는 바닥에 10cm 크기의 벽돌(32)을 깔고 그위를 미립목편(微粒木片)(43)이 50~95% 충전된 다공성 상자(40)를 옆상자와 간격 없이 또는 간격을 두고 하단부터 상단까지 다층으로 쌓아올리고, 최상층 2칸은 대립목편(大粒木片)(44)이 50~95% 충전된 다공성 상자(40)를 쌓아올린 지상구조물이다.

즉, 오폐수 저장소(10)에서는 오폐수가 저장되면서 유량이 조정되고 격막(11)과 벽사이에 설치된 목편필터(15)를 오폐수가 상방향으로 통과하여 부유물질의 침전효율을 높인다.

오폐수 저장조(10)는 깊이가 2.5-3m의 콘크리트 구조물로서, 크기는 1일 처리량 대비 1:1로 하며, 축산농가에서는 부지확보가 용이하였으므로 1:1이상이 되게 한다. 목편필터(15)는 격막(11)을 바닥에서 30cm 띄우고 격막(11)과 저장조 벽사이의 공간에 설치한다. 즉, 저장조 바닥에서 100cm의 높이에 직경 5mm 구멍이 뚫린 스테인레스 망(13)을 양쪽 벽면에 수평으로 설치하며 그 위를 목편으로 100cm 충전하고 자갈(17) 등을 20cm 두께로 덮어서 목편필터(15)가 쉽게 유동하지 목하게 한다.

살수여상조(30)의 기초공사로서 바닥은 30cm 두께의 콘크리트(31)로 하며 처리수가 옆으로 흘러 넘치지 않도록 바닥 외곽에 30cm 높이의 언덕을 설치하여 방수하는 동시에 그 일측에 처리수 배출구(39)를 형성한다. 외곽 언덕 콘크리트 위를 스티로폼이 내장되어 단열처리된 조립식 판넬(33)로 벽과 지붕을 설치하여 처리조가 외부온도에 영향을 적게 받도록 단열하는 것이 바람직하지만 그외에 벽돌, 콘크리트, 목재 등의 재질로 벽과 지붕을 설치하는 것도 가능하다. 지붕아래에는 처리조내의 가스 배출과 신선한 공기의 순환을 위해서 환기구멍(37)을 설치한다. 조립식 건축물의 높이는 3m 정도로 하며 가로, 세로의 길이는 오폐수의 처리량에 따라 유동적으로 넓힐 수 있게 하는 것이 바람직하다.

목편은 침엽수(육송, 미송 등의 소나무, 삼나무(일본산, 제주도산, 북미산))또는 활엽수를 이용할 수 있으며 목편입자의 분포도는 표 1, 표 2와 같다. 본 발명에 사용된 미립목편(42)의 입자크기는 10mm 이하이고, 대립목편(44)의 입자 크기는 10~60mm이다. 또한, 목편의 미립자와 수피는 제거하거나 제거하지 않고 사용할 수 있다.

목편의 일반성분은 조단백질 0.31%, 조지방 3.41%, 조섬유 68%, 조회분 1.27%이며, 목편을 전처리 없이 살수여상조(30)에 충전할 경우 목편속의 가용성 물질과 고유의 색도가 장기간 처리수로 용출되므로 충전전에 목편을 물로 1개월간 세척하는 것이 바람직하나 이러한 가용성 물질 및 고유의 색도는 오폐수 처리와는 무관한 것이므로 세척처리하지 않고 목편을 사용하는 것도 가능하다.

다공성 상자(40)는 제2도에 도시된 바와 같이, 아랫 부분의 면적이 가로 50cm, 세로 34cm이며, 위부분의 면적은 가로 52cm, 세로 36cm로 윗부분의 면적이 조금 넓고 높이가 37cm인 형태이고, 상자의 벽면과 바닥에 목편을 충전하는 경우 밖으로 빠지지 않을 정도의 소공(40a)이 뚫려 있으며 윗면은 개방되어 있다. 상자를 다층으로 쌓아 올릴 때 상자와 상자가 겹쳐지지 않도록 상자의 손잡이(40b) 부분에 지지대(40c)가 형성되어 있다. 즉, 상자의 윗면 모서리 부분에 상자를 올려 쌓을 때 겹쳐지지 않도록 지지대(40c)가 형성된다. 다공성 상자(40)는 오폐수를 과다하게 살수 하여 오폐수가 상자 옆구멍으로 흘러내릴 경우 바로 아래 상자의 상층 목편에 떨어지게 고안된 것으로서, 그 재질로 플라스틱, 목재(대나무 등), 금속(스테인레스 등) 등이 가능하며, 크기 및 형태도 적절하게 변형시키는 것이 가능하다.

목편은 다공성 상자(40)의 총 용량의 50∼95%를 충전하고 나머지 윗부분은 공기의 유동을 위해서 빈 공간으로 둔다. 다공성 상자(40)의 프레임은 목편이 위에서 누르는 것을 방지하는 역할을 하며 벽면 및 바닥에 소공(40a)이 다수개 뚫려 있어 충전된 목편에 공기가 쉽게 접촉된다.

다공성 상자(40)에는 작업의 용이성과 경제성 때문에 목편만 충전하는 것이 바람직하나 미생물의 담체(carrier)가 되는 여재인 흙, 모래, 활성탄, 제올라이트, 화산토, 고령토, 다공성 플라스틱을 목편과 일부 혼합하거나 전량 사용할 수도 있다.

살수여상조(30) 바닥에 10cm 크기의 벽돌(32)을 1층 깔아 공기가 유동할 수 있도록 한다. 그 위에 미립목편(42)을 충전한 다공성 상자(40)를 옆상자와 간격이 없이 밀착시키거나 옆상자와 간격을 두고 그 사이 공간의 일부 또는 전체를 목편으로 채워 다층으로 쌓아올리고 최상층 2칸 상자는 대부분의 부유물질이 걸러지므로 보다 많은 공기의 유동과 고른 살수를 위해서 대립목편(44)이 충전된 다공성 상자(40)로 쌓는다. 다공성 상자(40)는 제1도에 도시된 바와 같이 상자가 포개지는 방식으로 쌓거나, 지그재그 방식으로 쌓거나, 그 외 적당한 방식으로 쌓아도 무방하다. 최외곽 상자는 조립식 판넬(33)벽에서 10cm 간격을 두고 쌓아 벽면에 공기가 쉽게 유동할 수 있는 구조로 한다.

살수여상조(30)의 높이는 2∼2.5m를 기준으로 하며, 축산폐수 처리시설의 방류수 및 생활 오수 BOD 200㎎/ℓ 정도를 10㎎/ℓ로 정화처리하기 위해서는 일일 오폐수 처리량과 살수여상조의 크기를 1:2 비율로 하고, 축산농가에서는 부지확보가 쉬우므로 1:2 이상이 되게 하는 것이 바람직하다.

살수수단은 오폐수 저장조(10)에 설치된 펌프(19)와, 살수여상조(30)에 설치된 살수장치(21) 및 그 사이를 연결하는 살수관(20)으로 구성되어 있다. 살수장치(21)는 제3도에 도시된 바와 같이, 펌핑 압력으로 중심관(21a)을 통과한 오폐수가 각 날개관(21b)으로 퍼짐과 동시에 날개관의 살수구멍(21c)이 각각의 다공성 상자(40) 중앙에 위치하도록 하여 각 상자가 균일하게 살수되게 한다. 즉, 살수장치(21)는 오폐수 저장조(10)에 설치된 펌프(19)의 작동시 펌핑 압력으로 오폐수가 중심관(21a)을 지나 중심관(21a)에 연결된 다수의 날개관(21b)으로 이동됨과 동시에 최상층 대립목편(44)이 충전된 다공성 상자(40)의 중앙에 각각 균등하게 살수되도록 다수의 살수구멍(21c)이 형성된다.

오폐수 저장조(10)의 오폐수를 목편필터(15)위에 설치되고 자동 수위조절센서 및 타이머가 부착된 펌프(19)를 이용하여 몇 분간 간헐적으로 또는 연속적으로 살수관(20)을 통하여 살수여상조(30)의 목편이 충전된 상자위에 균등하게 살수한다.

살수 후 오폐수는 다공성 상자(40)에 충전된 목편을 통과하면서 부유물질이 걸러진다. 그 후 살수가 중지되는 기간에 오폐수가 목편을 통과하면서 공기중의 산소가 다공성 상자(40)의 사면에서 충분히 공급되어 목편내 호기성 미생물의 활발한 대사활동으로 오염물질을 신속히 이산화탄소와 물 및 질소가스로 분해 소멸화시킨다.

또한, 살수여상조(30) 지붕에 220W 할로겐 보온등(35)을 설치하여 온도조절장치에 의해 실내 온도가 영상 10℃ 이하가 될 경우 자동으로 켜지고 그 이상에서는 꺼지게 하여 동결을 방지한다.

목편을 사용전 세척하지 못하는 경우 살수여상조(30)에서 물이나 오수로 세척하여 사용할 수 있다. 오폐수 저장조(10)의 침전물은 주기적으로 청소해야 하며 목편의 보충과 교환이 필요할 경우는 살수장치(21)를 분리한 후 다공성 상자(40)를 교체 또는 보충한다.

오폐수 처리시 미생물의 담체가 되는 여재가 충전된 다공성 상자(40) 내부는 공기중의 산소가 용이하게 공급되므로 실지렁이(Limnodrilus Socialis)를 다공성 상자(40) 내부에 번식시켜 처리조의 막힘현상을 일으키는 미생물의 담체가 되는 여재 사이에 끼인 생물막을 소화·분해시킬 수 있다. 이때, 살수여상조(30) 다음에는 실지렁이를 수거할 수 있는 침전조를 설치하는 것이 바람직하다.

위 오폐수 저장조(10)나 살수여상조(40)를 병렬 또는 직렬로 연결하여 오폐수를 처리할 경우 화장실 세정수나 청소시 세척수로 처리수를 재이용할 수도 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

본 실시예는 뇨오수가 1일 20㎥씩 배출되는 특정지역내 허가대상 양돈농가에서 실시하였다. 가축 뇨오수는 활성오니 시설을 거쳐 BOD 454㎎/ℓ, 부유물질(SS) 261㎎/ℓ, 총질소(T-N) 130㎎/ℓ, 총인(T-P) 40㎎/ℓ로 정화처리 되었으나 법적규제치인 BOD 50㎎/ℓ, SS 50-㎎/ℓ를 훨씬 초과하고 있었다.

위와 같은 축산폐수 처리시설의 배출되는 방류수를 다음과 같은 조건으로 처리하였다.

1) 다공성 상자내 목편의 충전

목편은 국내산 육송 소나무로 미립목편과 대립목편으로 분류하였고 사용전 물로 세척하여 가용성 물질과 나무 고유의 색도를 용출시킨 후 사용하였다. 미립목편은 다공성 상자에 80% 충전하여 다층으로 쌓아 올렸고 최상층 2칸은 같은 상자에 대립 목편을 80% 충전하여 쌓았다.

2) 오폐수 저장조

오폐수 저장조는 가로 4m, 세로 4m, 깊이가 3m로 저장 용량인 40㎥인 지하 콘크리트 구조물로 만들었다. 목편필터는 격막과 벽사이에 바닥에서 60㎝ 높이로 스테인레스 타공망을 수평으로 설치하고 대립목편을 스테인레스 타공망위에 100㎝ 충전하였으며 그 위 20㎝를 자갈로 채워 넣었다.

3) 살수여상조

미립목편이 80% 충전된 다공성 상자를 가로 5m, 세로 5m, 높이 2.5m까지 쌓아올려 살수여상조의 총 용량이 62.5㎥이었다.

4) 살수량

살수는 분당 100리터를 토출할 수 있는 펌프를 오폐수 저장조 자갈위에 설치하고 타이머와 수위조절용 센서를 부착하여 30분 간격으로 416리터가 살수여상조로 살수되게 하였다.

5) 결과

오폐수 저장조의 목편필터를 통과한 수질은 BOD 293㎎/ℓ, SS 147㎎/ℓ, T-N 70㎎/ℓ, T-P 25㎎/ℓ로서 각각 35.5%, 43.7, 46.1%, 37.5%의 처리효율을 나타내었고, 살수여상조 통과후 처리수의 수질은 BOD 15.2㎎/ℓ, SS가 7.7㎎/ℓ, T-N 40㎎/ℓ, T-P 15㎎/ℓ로서 각각 96.7%, 97%, 69.2%, 62.5%가 정화처리 되었다. 또한, 살수여상조에서는 악취와 막힘현상이 발견되지 않았다. 한편, 오폐수 저장조의 침전물은 6개월에 1번씩 청소하여 퇴비화하였다.

[실시예 2]

1일 20㎥의 생활하수가 배출되는 아파트의 오수를 다음과 같은 조건으로 처리하였다.

1) 다공성 상자내 목편의 충전

육송 소나무의 목편은 사용전 물로 세척하여 가용성 물질과 나무 고유의 색도를 용출 후 사용하였다. 미립목편은 다공성 상자에 80% 충전하여 상자를 다층으로 쌓아 올렸고 최상층 2칸은 같은 상자에 대립목편을 60% 충전하여 쌓았다.

2) 오폐수 저장조

오폐수 저장조는 지하 콘크리트 구조물로 가로 2m, 세로 2m, 깊이가 3m이며 총 10㎥의 오폐수가 저장되게 하였다. 목편필터는 격막을 바닥에서 30㎝ 띄우고 격막과 벽사이에 대립목편을 바닥에서 60㎝ 위에서부터 살수 펌프 아래까지 충전하였다.

3) 살수여상조

살수여상조는 목편이 충전된 다공성 상자를 가로 4m, 세로 4m, 높이 2.5m까지 쌓아 올려 40㎥이 된 지상 조립식 구조물로 하였다.

4) 살수량

살수는 분당 100리터를 토출할 수 있는 펌프를 설치하고 타이머와 수위조절용 센서를 부착하여 30분 간격으로 간헐적으로 살수하였다.

5) 결과

오폐수 저장조의 수질은 BOD 175㎎/ℓ, SS 80㎎/ℓ, T-N 8.5㎎/ℓ, T-P 9.1㎎/ℓ이었고, 살수여상조 통과후 처리수의 수질은 BOD 8.2㎎/ℓ, SS가 6.7㎎/ℓ, T-N 2.1㎎/ℓ, T-P 3.2㎎/ℓ로서 95.3%, 91.6%, 75.3%, 64.8%가 정화처리되었다. 또한, 살수여상조에서는 악취와 막힘 현상이 발견되지 않았다. 한편, 오폐수 저장조의 침전물은 6개월에 1번씩 청소하였다.

[실시예 3]

실시예 1, 2와 같이 막힘현상이 없으면서 정화효과가 높은 살수여상조를 개발하기 위해서 다양한 실험장치를 만들어 소규모의 실험을 수행하였다.

즉, 아파트의 오폐수(BOD 157㎎/ℓ, SS 97㎎/ℓ)를 실험재료로 제1도와 같은 구조의 오폐수 저장조와 살수여상조를 사용하여 2개월 간격으로 3가지 실험을 수행하였다.

1) 실험장치 및 방법

오폐수 저장조는 1일 12㎥가 저장될 수 있는 크기였으며, 여기에 분당 20리터를 토출할 수 있는 3대의 정량펌프를 설치하였다. 펌프를 작동시켜 제3도와 같은 살수 장치로 1일 총 4㎥의 오폐수가 8㎥(가로 2m, 세로 2, 높이 2m)의 살수여상조에 균등하게 살수되게 하였다.

목편은 표 1과 같은 육송 소나무의 미립목편을 이용하였고 다공성 상자는 바닥과 앞 뒤 옆면에 미립목편의 충전시 밖으로 빠지지 않을 정도의 구멍이 규칙적으로 뚫린 직사각형 형태로 가로가 63㎝, 세로가 40㎝, 높이가 16㎝인 것을 사용하였다.

1차 실험은 2개월간 목편을 다공성 상자에 충전할 살수여상조의 처리효과를 구명하기 위하여 실시하였다. 살수여상조에 목편만 충전된 것(장치 1), 다공성 상자를 엎어서 1층 쌓고 그 위를 목편을 충전하는 방식으로 다공성 상자와 목편을 교대로 다층으로 쌓은 것(장치 2), 다공성 상자에 목편을 80% 충전한 상자를 다층으로 쌓아 올린 것(장치 3)을 비교 실험하였다.

2차 실험은 2개월간 살수여상조에 목편을 80% 충전한 다공성 상자를 다층으로 쌓아 올린 것(장치 4), 목편을 80% 충전한 다공성 상자를 옆상자와 10㎝ 간격을 두어 다층으로 쌓고 그 사이를 목편으로 채운 것(장치 5), 장치 5와 같은 구조에서 중상부 살수여상조의 다공성 상자중 빈공간에 공기공급관을 설치하여 분당 300리터를 송풍할 수 있는 1/2HP의 링송풍기로 10분 동안 송풍하고 10분 동안 정지시킨 것(장치 6)을 비교 실험하였다.

3차 실험은 2개월간 목재 종류에 따른 정화처리 효과를 비교하기 위하여 실시되었다. 2차 실험의 장치 4와 같은 살수여상조에 목편의 종류를 일본 삼나무(장치 7), 미송(장치 8), 육송(장치 9)으로 충전하여 비교 실험하였다.

2) 실험결과

1차 실험에서는 2개 살수여상조의 목편 높이가 오폐수를 살수한 15일 후에 장치 1에서 15㎝, 장치 2에서 5㎝가 낮아지는 다짐 현상이 일어났고 장치 3에서는 거의 관찰되지 않았다. 악취는 30일만에 장치 1에서 발생하였고 장치 2 및 장치 3에서는 발생하지 않았다. 또한 장치 1에서 경미한 막힘 현상이 발생하였다. 다공성 상자를 이용한 장치 1 및 장치 2는 목편만 충전한 장치 1에 비해 목편 충전량이 20% 절감되었다. 또한 장치 3이 가장 좋은 정화처리 효율을 나타냈다.

2차 실험에서는 장치 4, 5, 6 모두 다짐 현상과 악취의 발생이 없었다. 장치 4는 6일경에 다공성 상자의 벽사이로 오수가 조금씩 흘러 내렸으며 장치 5, 6은 이런 현상이 관찰되지 않았다. 장치 5, 6은 오폐수의 처리량이 조금 많아도 안정적으로 처리할 수 있는 장점이 있었으나 시공이 어렵고 동력비가 많이 소요되는 단점이 있었다. 처리효율은 장치 4, 5, 5 모두 비슷한 결과를 나타냈다.

3차 실험에서는 2차 실험의 장치 4와 같은 살수여상조로 비교 실험을 실시하였는데 목편을 물로 세척하지 않고 사용하였으므로 1개월 가량 목편의 가용성 물질과 색도가 처리수에 용출되어 배출되었다. 목편 종류에 의한 처리 효과는 실험기간중 큰 차이를 나타내지 않았다.

본 발명은 다공성 상자에 목편을 충전한 살수여상식 오폐수 처리장치로서 축산 폐수 처리시설의 불안정한 방류수와 생활 오수를 고도 처리할 수 있다. 즉, 다공성 상자에 목편을 충전하여 처리하므로써 목편이 다져지지 않고 산소가 용이하게 공급되어 부하량이 다소 높을때도 살수여상조는 막힘없이 안정적인 처리효율을 이룩하였다.

또한, 오폐수 저장조에 목편필터를 설치하여 살수여상조로 유입되는 부유물질의 량을 줄일 수 있었으며, 다공성 상자로 인한 산소 공급의 극대화로 목편의 미립자를 제거하지 않고도 오폐수의 고도처리가 가능하여 목편 가공비를 절감할 수 있었다. 한편, 목편을 살수여상조에 사용전에 물로 세척하여 가용성 물질과 색도를 용출시킨후 이용함으로써 처리시설의 초기 가동부터 높은 처리효율을 나타낼 수 있었다. 고안된 살수장치는 살수여상조에 오폐수가 고루 살수되도록 하여 면적당 처리 효율을 높일 수 있었다. 또한 오폐수가 살수될 때 보온등이 처리조의 실내 온도가 10℃ 이하로 내려 갈 경우 온도조절장치에 의해 켜지게 하므로써 겨울철에 동결방지와 오폐수의 안정적인 처리를 가능케 하였다.

본 발명은 살수여상의 목편을 교체없이 사용할 수 있어 톱밥토양여과상에서와 같이 톱밥 부위가 자주 막혀 3개월마다 전량 교체해야 하는 기존의 문제점을 해결하였을 뿐만 아니라 목편에 공기와 수분이 지속적으로 공급될 때는 부식이 극히 억제 되므로 장기간 목편을 사용할 수 있었다. 본 발명은 생활오수를 처리하기 위한 활성오니 처리시설과 비교하여 시설물의 설치와 운전방법이 간단하여 소비자가 오폐수 처리시설 설치비용을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 기계가 없어 보수관리 및 동력비가 적게 소요된다. 또한 약품이 사용되지 않아 2차오염을 유발시키지 않으며 악취도 거의 없다.

본 발명의 장치는 단위면적당 처리효율이 높아 좁은 면적에서 신속하게 오폐수를 고도 정화처리 할 수 있는 장점이 있어 특정지역 축산농가에서 운영하고 있는 활성오니, 간이축산폐수 정화조, 톱밥토양여과상의 불안정한 방류수를 고도처리하기 위한 후처리 시설 및 상수원 보호구역의 아파트, 음식점, 상점과, 하수종말처리가 어려운 별장등 소형에서 중형 규모 사업장의 오폐수를 고도 정화처리 하는데 효과적으로 적용할 수 있다.

Claims (11)

1. 오폐수 저장조(10)와, 옆면 및 바닥에 다수의 노공이 있고 입자크기 10mm 이하의 미립목편 또는 입자크기 10-60mm의 대립목편을 총 용량의 50-95% 충전한 다공성 상자를 다층으로 설치한 살수여상조(30)와, 상기 오폐수 저장조(10)내의 오폐수를 살수여상조(30)로 이송시켜 살수여상조(30)내에서 살수시키는 살수수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 미생물의 담체가 되는 여재가 목편, 흙, 모래, 활성탄, 제올라이트, 화산토, 고령토, 다공성 플라스틱중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 오폐수 저장조(10)에 오폐수의 부유물질을 여과하는 목편필터(15)가 설치되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 다공성 상자(40)는 옆면 및 바닥에 다수의 소공(40a)이 형성되어 있고 상자를 올려 쌓을 때 겹쳐지지 않도록 다수개의 지지대(40c)가 형성되는 것을 특징으로 하는 상수여상식 오폐수 처리장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 다공성 상자(40)의 재질은 플라스틱, 목재, 금속중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 미생물의 담체가 되는 여재가 충전된 다공성 상자(40)를 옆상자와 간격없이 밀착시켜 다층으로 쌓아 올린 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 미생물의 담체가 되는 여재가 충전된 다공성 상자(40)를 옆상자와 일정 간격을 두어 다층으로 쌓아 올리고 그 사이 공간의 일부 또는 전부를 미생물의 담체가 되는 여재로 채운 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 살수여상조(30)의 내부에 공기공급관을 삽입설치하고 송풍기에 의해 외부 공기를 상기 공기공급관을 통해 상기 살수여상조(30) 내부로 강제송풍하는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 살수수단은 오폐수 저장조(10)에 설치된 펌프(19)와, 상기 펌프(19)에 의해 오폐수를 살수여상조(30)로 이송시키는 살수관(20)과, 펌핑압력으로 오폐수가 중심관(21a)을 통과하여 상기 중심관(21a)에 연결된 다수의 날개관(21b)으로 이동되며 미생물의 담체가 되는 여재가 충전된 다공성 상자(40)의 중앙에 균등하게 살수되도록 다수의 살수구멍(21c)이 형성된 살수장치(21)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 살수여상조(30) 내부에 상수여상조(30)의 내부온도를 일정온도 이상으로 유지하는 보온등(35)이 설치되는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.
11. 제 2항에 있어서, 상기 목편을 물로 세척하여 가용성 물질과 색도를 용출시킨 후 다공성 상자(40)에 충전하는 것을 특징으로 하는 살수여상식 오폐수 처리장치.

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