KR100621792B1

KR100621792B1 - 축산 폐수 처리시스템

Info

Publication number: KR100621792B1
Application number: KR20050004953A
Authority: KR
Inventors: 변무원
Original assignee: 주식회사 젠트로
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: KR20060084232A

Abstract

가축 분뇨 또는 이를 포함하는 폐수 및, 오염도가 심한 오수 등의 축산 폐수를 처리하기 위한 축산 폐수 처리시스템이 제공된다.

본 발명의 축산 폐수 처리시스템은, 유입 원수를 저장하는 원수 저장장치와 연계 배치되면서 폐수를 생물학적 반응단계를 통하여 처리하는 생물학적 처리장치와, 이와 연계되면서 적어도 하나 이상 배치되고, 폐수를 집중 처리하는 집중포기관을 구비한 표면분사형 순환포기장치(CROSS)장치와, 이에 연계 배치되고, 유기물과 고형물을 응집 침전시키는 응집-침전장치 및, 상기 응집-침전장치와 연계되면서 적어도 하나 이상 배치되고, 광촉매를 통하여 폐수의 유기화합물을 분해 제거하여 최종 방류하는 광촉매 포기장치를 포함하여 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 고효율의 산소흡수를 가능하게 하면서, 집중포기관에서 연속적으로 상승 순환하는 폐수내의 유기물과 고형물을 흡착한 거품이 응집조에서 제거되는 한편, 광촉매를 통한 유기화합물의 분해 제거가 이루어 져, 전체적으로 오염도가 심한 축산 폐수의 정화, 처리 효율을 극대화시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

축산 분뇨, 축산 폐수, 오,폐수, 집중포기관, 광촉매 포기장치.

Description

축산 폐수 처리시스템{Livestock Wastewater Treating System}

도 1은 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시스템의 전체 배치구성을 도시한 배치상태도

도 2는 본 발명인 축산 폐수 처리시스템을 도시한 공정 흐름도

도 3은 본 발명인 축산 폐수 처리시스템에서 사용되는 표면 분사형 순환포기장치(CROSS장치)를 도시한 구성도

도 4는 본 발명인 축산 폐수 처리시스템에서 사용되는 롤파이프형 수처리장치를 도시한 것으로서,

(a)는 사시도

(b)는 요부 사시도

(c)는 단면도

(d)는 미생물을 통한 수처리 작용을 도시한 개략도

도 5는 본 발명인 축산 폐수 처리시스템에서 사용되는 광촉매 포기장치를 도시한 구성도

도 6은 도 3의 표면분사형 순환포기장치(CROSS장치)에서 사용되는 슬러지 확산수단을 도시한 것으로서,

(a)는 구성도

(b)는 평면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10.... 폐수 저장장치 12.... 저장조

14.... 고액분리기 16.... 폭기 발효조

50.... 생물학적 처리장치 32.... 호기성 유량조정조

34.... 혐기-부패조 36.... 무산소조

38.... 혐기-탈질조 50,50'.... 표면분사형 순환포기장치

52.... 집중포기관 54.... 수조

56.... 산기수단 56a.... 산기관

56b.... 산기노즐 58,58'.... 슬러지 순환 및 확산수단

70.... 응집-침전장치 72.... 반응-응집조

74.... 중화-침전조 76.... 최종 침전조

78.... 소독-방류조 80.... 접촉포기조

82.... 접촉여재 84.... 산기관

90.... 광촉매 포기장치 92.... 집중포기관

94.... 수조 96.... 산기수단

98.... 자외선발생기 100.... 광촉매

102.... 유기물 제거수단 104.... 오존램프

110.... 롤파이프형 수처리장치 112.... 로프형 미디어

114.... 관로 116.... 유공관

본 발명은 가축 분뇨 또는 이를 포함하는 폐수 및, 오염도가 심한 오수 등의 축산 폐수를 처리하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 조내의 폐수를 산기되는 집중포기관을 통하여 순환 및 수면상으로 분출시키어 산소흡수가 용이한 기포상태로 변화시킴으로서, 고효율의 산소흡수를 가능하게 하면서, 집중포기관에서 연속적으로 상승 순환하는 폐수내의 유기물과 고형물을 흡착한 거품이 응집조에서 제거되는 한편, 광촉매를 통한 유기화합물의 분해 제거가 이루어 지기 때문에, 전체적으로 오염도가 심한 축산 폐수의 정화, 처리 효율을 극대화시킨 축산 폐수 처리시스템에 관한 것이다.

국민의 소득 수준이 향상되고, 식생활의 변화로 육류의 소비가 증대되지만, 이에 비례하여 가축 사육시 발생하는 가축 분뇨 또는 이를 포함하는 오,폐수(이하, '축산폐수'라 총칭한다)에 의한 환경오염이 사회적인 문제로 대두되고 있는 실정이다.

한편, 가축 분뇨의 BOD는 평상시에는 20,000-30,000 mg/L 수준이고, 간혹 하절기에는 100,000 mg/L을 초과하기도 하는데, 이와 같은 고농도 오염물질은 1차적으로 고액분리후 대략 5,000-10,000mg/L 정도로 처리한 후, 이와 같은 고농도의 축산 폐수를 정화 처리하게 된다.

한편, 이와 같은 축산 폐수를 처리하기 위한 기존의 여러 기술들 예를 들어, 여러 형태의 활성오니 시스템은 알려져 있다.

그러나, 이와 같이 알려진 활성오니 시스템은 그 시공과 관리면에서 비용이 상당히 발생되기 때문에, 현재 국내에서 축산업자가 대부분 소규모의 축산농가인 것을 감안하면 활성오니 시스템을 시공, 사용하는 것은 어려운 것이다.

예를 들어, 기존의 활성오니 시스템은 오염도가 심한 축산 폐수를 제대로 처리하기 위하여는 상당히 대용량(대형)의 혐기조, 무산소조, 호기조, 침전조 등의 대형 조들을 많이 사용하여야 하기 때문이다.

그리고, 이와 같은 활성오니 시스템에 있어서는, 처리 공정에 사용하는 반응기라든가, 영양원과 미생물의 투입비, 조내 평균 체류시간 등의 선택이 어렵고, 특히 축산 폐수에 함유된 다량의 섬유상 미생물로 인하여 포기조 등의 처리조내에서 슬러지의 침강이 방해된다.

따라서, 지금까지 알려진 활성오니 시스템을 이용한 축산폐수 처리시스템은 경제적이지 않기 때문에, 대부분의 소규모 축산농가에서는 축산 폐수를 제대로 처리하지 못한채, 구덩이에 축산분뇨 등을 저장하여 자연분해시키거나 또는, 콘트리트 구조물에 축산 분뇨를 저장하고, 포기를 통하여 유기물의 분해를 기다리는 원시적인 방법에 의존할 수 밖에 없는 실정이다.

그러나, 이와 같은 구덩이이나 콘크리트 구조물을 이용하는 축산 분뇨(폐수)의 자연분해는 그 처리시간이 상당히 오래 걸리고, 지하수를 오염시키는 다른 환경문제를 초래하게 된다.

이에 따라서, 소규모 조들을 이용하면서, 축산 폐수의 처리효율은 높이어 설비비용을 줄이도록 하면서, 환경오염의 염려가 없는 축산 폐수 처리시스템이 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 조내의 폐수를 산기되는 집중포기관을 통하여 순환 및 수면상으로 분출시키어 산소흡수가 용이한 기포상태로 변화시킴으로서, 고효율의 산소흡수를 가능하게 하면서, 집중포기관에서 연속적으로 상승 순환하는 폐수내의 유기물과 고형물을 흡착한 거품이 응집조에서 제거되는 한편, 광촉매를 통한 유기화합물의 분해 제거가 이루어 져, 전체적으로 오염도가 심한 축산 폐수의 정화, 처리 효율을 극대화시킨 축산 폐수 처리시스템을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 다중 배치된 저장조를 포함하여 유입 원수를 저장토록 구성된 원수 저장장치;
상기 원수 저장장치와 연계 배치되고, 증식된 미생물의 슬러지 과잉 섭취를 통하여 인을 제거하는 혐기-부패조와, 상기 혐기-부패조와 연계 배치되고 질산성 질소를 질소가스로 환원시키어 질소를 제거하는 무산소조 및, 상기 무산소조와 연계 배치되고 증식된 미생물에 의한 슬러지 섭취를 통하여 인을 제거하는 혐기-탈질조를 포함하여 폐수를 생물학적 반응단계를 통하여 처리하는 생물학적 처리장치;
상기 혐기-탈질조 하류측에 연계 배치되어 처리된 폐수가 유입되는 수조와, 상기 수조내에 적어도 하나 이상 배치되고, 유입 폐수가 내부를 통하여 수면상으로 상승 분출되면서 발생기포의 유기물과 고형물 흡착을 가능하게 하는 산기수단을 구비하는 집중포기관을 포함하여 유기물과 침전성 고형물의 기포혼합과 부상 및 표면분사를 통하여 폐수를 집중 처리토록 구성된 CROSS장치;
상기 CROSS장치의 하류측에 연계 배치되어 처리된 폐수에 응집제를 투입하여 발생된 플록을 침전시키는 반응-응집조를 포함하여 유기물과 고형물을 흡착한 거품과 폐수중의 유기물과 고형물을 응집 침전토록 구성된 응집-침전장치; 및,
상기 응집-침전장치와 연계되면서 적어도 하나 이상 배치되고, 내부에 설치되고 코팅된 자외선발생기와 광촉매의 유기물 제거수단을 포함하여 폐수의 유기화합물을 분해 제거하여 최종 방류하는 광촉매 집중포기관을 구비하는 광촉매 포기장치;
를 포함하여 구성된 축산 폐수 처리시스템을 제공한다.

삭제

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에서는 본 발명에 따른 축산 폐수 처리시스템의 배치구성과 공정 흐름도를 도시하고 있다.

즉, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 축산폐수 처리시스템(1)은, 원수(유입 폐수) 저장장치(10)와 생물학적 처리장치(30)와 표면분사형 순환포기장치(Continuous Removal of Organic ans Settling Solid)(이하, CROSS 장치라 약한다)(50)(50')와 응집-침전장치(70) 및, 광촉매 포기장치(90)를 기본으로 구성되고, 이에 더하여 접촉 포기장치(80) 및 관로형 수처리장치(110)를 추가로 구비하는데, 이들 축산 폐수 처리시스템의 장치들을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 축산폐수 처리시스템(1)에서 원수(유입 축산폐수)를 저장하는 저장장치(10)는, 구체적으로는 다중으로 배치되는 저장조(12)와, 그 사이에 배치되어 폐수에 포함된 고형의 협착물을 제거하는 고액분리기(14) 및, 상기 저장조 하류측과 다음에 상세하게 설명하는 생물학적 처리장치(30)사이에 제공되는 폭기 발효조(16)로 구성되어 있다.

이때, 상기 다중 저장조(12)는 고액분리기(14)사이의 원수 저장조(12a)와 폭기 발효조로 흐르기 전의 폐수(원수)를 임시적으로 저장하는 임시 저장조(12b)로 구분될 수 있다.

한편, 본 발명의 시스템에서 처리되는 축산폐수는 통상 축산농가에서 배출되는 분뇨를 포함하기 때문에, 오염물질의 농도가 매우 높아서 바로 미생물을 이용한 생물학적 정화처리방법으로는 축산폐수를 정상적으로 처리하기 어렵다.

따라서, 상기 고액분리기(14)는 원심분리방식으로 축산폐수에 포함된 고형 협착물이나 입도가 큰 오염물질의 상당부분을 제거한후, 다음의 임시 저장조(12b)측으로 폐수를 보낸다, 물론 도면에서는 별도의 부호로 나타내지 않았지만 이송관을 통하여 폐수의 이송이 수행된다.

한편, 상기 다중 저장조(12)들중 원수 저장조(12a)에는 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 시스템내에 배치된 슬러지 저장조(130)에서 부터 슬러지를 반송토록 슬러지 반송관(별도의 부호로 나타내지 않음)이 연결되고, 이와 같은 반송관에는 펌프(미도시)가 제공되어 있음은 물론이다.

다음, 상기 폭기 발효조(16)는, 원통형상으로 대략 60톤의 폐수를 처리하도록 구성되어 있으며, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 4개의 조들이 모여서 하나의 폭기 발효조를 구성한다.

이때, 상기 폭기 발효조(16)에는 도 2 및 도 3에서 도시하고 다음의 CROSS 장치(50)의 설명에서 보다 상세하게 설명하듯이, 유입구(18a)와 배출구(18b)를 구비하여 유입 폐수가 관내부를 통하여 수면상으로 상승 분출되면서, 발생되는 기포(거품)가 유기물과 고형물과 흡착하도록 하여 슬러지 발생을 원활하게 하는 산기수단(20)이 내부에 설치된 집중포기관(18)을 구비한다.

상기 산기수단(20)은, 폭기 발효조(16)의 외부에서 부터 상기 집중포기관(18)에 연결되는 산기관(20a)과 이에 연결되고 폭기 발효조에 침전되는 슬러지 (S)보다 높은 위치에 있는 산기노즐(20b)로 구성되어 있다.

한편, 이와 같은 폭기 발효조(16)에 배치된 집중포기관(18)의 작용설명은 다음의 CROSS장치(50)와 도 3에서 상세하게 설명한다.

그리고, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 저장장치(10)의 폭기 발효조(16)에서는 집중포기관(18)에 의하여 공급되는 산소에 의하여 미생물의 증식이 활발하게 되는 혐기상태가 유지되어 폭기 발효조에서 머무는 폐수의 유기물이 발효된다.

다음, 도 1 및 도 2에서는 본 발명의 축산폐수 처리시스템(1)에서 상기 생물학적 처리장치(30)를 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 생물학적 처리장치(30)는, 상기 저장장치(10)와 연계 배치되면서 폐수를 생물학적 반응단계를 통하여 처리하는 데, 예를 들어 인과 질소를 제거하면서 유기물을 분해 제거하는 것이다.

그런데, 이와 같은 본 발명의 생물학적 처리장치(30)는, 구체적으로는 상기 저장장치(10)의 폭기 발효조(16)의 하류측에 연계 배치되고, 내부에 구비된 산기관 (32a)을 포함하여 유입 폐수중의 유기질소 또는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 호기성 유량조정조(32)를 포함한다.

다음, 상기 호기성 유량조정조(32)와 연계 배치되어 미생물 증식을 통한 슬러지의 과잉섭취를 통하여 인을 제거하는 혐기-부패조(34)를 구비한다.

그리고, 상기 혐기-부패조(34)와 연계 배치되어 질산성 질소를 질소가스로 환원시키어 질소를 제거하는 무산소조(36)를 포함한다.

마지막으로, 상기 무산소조(36)와 연계 배치되고 증식된 미생물에 의한 슬러지 섭취를 통하여 인을 제거하면서, 탈질시키는 혐기-탈질조(38)를 포함한다.

따라서, 본 발명의 생물학적 처리장치(30)는 활성오니를 통한 생물학적 반응단계들을 거쳐서 폭기 발효조(16)로 부터 보내진 축산 폐수의 정화,처리를 수행한다.

이때, 중요한 것은 본 발명의 축산 폐수 처리시스템(1)에서는 다음에 설명하는 CROSS장치(50)(50')와 광촉매 폭기장치(90) 등에 의하여 축산 폐수의 처리효율이 높기 때문에, 상기 생물학적 처리장치(30)의 각 수조들은 그 크기가 매우 소형화될 수 있어 비용적인 부담을 적게하여 소규모 축산농가에서도 본 발명의 시스템을 시공 사용하는 데에 부담이 없게 한다.

한편, 상기 호기성 유량조정조(32)는, 폐수의 효과적이 생물학적 처리를 위해 오염물 부하변동을 완화시키고, 과도한 원수 발생시 시스템의 처리용량을 감안하여 적당한 폐수(원수)량으로 조정하는 유량 조정기능을 갖추도록 한다.

그리고, 상기 혐기성 유량조정조(32)에서 유출되는 폐수의 오염물을 혐기-부 패조(34)에서 미생물의 증식이 이루어 지면서 슬러지의 과잉섭취로 인이 제거되고, 혐기성 상태와 호기성 상태를 거치면서 혐기성 과정에서는 질산이 탈질 세균의 작용으로 질소가 분리되어 제거되고 동시에 유기물의 일부가 제거되며, 호기성 상태에서는 유기물이 제거되고 암모니아성 질소가 질산으로 산화된다.

다음, 무산소조(36)에서는 질산화된 질소가 질소가스화되어 배출되면서 질소가 제거된다.

마지막으로, 생물학적 처리장치(30)의 혐기-탈질조(38)에서는 미생물의 증식으로 슬러지가 과잉섭취되면서 유기물과 인이 제거되고, 이때 발생되는 잉여 미생물인 슬러지는 도 2에서 도시한 바와 같이, 반송유니트(140)를 통하여 상기 호기성 유량조정조(32)로 반송되고, 다시 호기성 유량조정조(32)에서 산기관(32a)을 통한 산소공급으로 질산화가 이루어 진다.

다음, 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 축산폐수 처리시스템(1)의 CROSS장치(50)를 도시하고 있다.

즉, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 CROSS장치(50)는, 상기 생물학적 처리장치(30)의 마지작 탈질-혐기조(38)와 이송관을 통하여 연계 배치되는 적어도 하나 이상이 배치되고, 유기물과 침전성 고형물의 기포(거품)혼합과 부상 및 표면분사를 통하여 축산 폐수를 처리하는 집중포기관(52)을 구비하여 구성된다.

이때, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 CROSS장치(50)는, 다시 슬러지 저장조(130)에 슬러지를 반송토록 연결되는 슬러지 반송유니트(140) 및, 약품 투입-교반 유니트(150)를 구비하는 제 1 CROSS장치(50a) 및, 상기 슬러지 반송유니 트(140)가 각각 구비되면서 적어도 하나의 반송유니트(140)는 슬러지 저장조(130)로 슬러지를 반송토록 연결되는 제 2-4 CROSS장치(50b-d)로 구분될 수 있다.

따라서, 제 1 CROSS장치(50a)에서는 약품(응집제)를 투입하여 폴록(Floc)의 발생으로 슬러지의 침전이 1차적으로 이루어 지도록 하는데, 이는 제 1 CROSS장치(50a)의 내부에서 슬러지 침전영역과 그외의 영역에서 무산소, 혐기 및 호기작용이 가능하게 되기 때문이다.

한편, 도 3에서는 이와 같은 본 발명의 상기 CROSS장치(50)를 구체적으로 도시하고 있는데, 상기 생물학적 처리장치(30)의 혐기-탈질조(38) 하류측에 연계 배치되어 생물학적으로 1차 처리된 폐수가 유입되는 수조(54)와 상기 수조(54)내에 적어도 하나 이상 배치되고, 폐수 유입구(52a)와 배출구(52b)를 구비하고, 유입 폐수가 집중포기관의 내부를 통하여 수면상으로 상승 분출시키어 발생된 기포(거품)가 유기물과 고형물과 흡착되도록 하는 산기수단(56)을 구비하는 상기 집중포기관(52)을 포함하여 구성된다.

이때, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 포기관(52)의 폐수 유입구(52a)는 침전되는 슬러지층의 위에 형성되거나, 또는 수조 바닥측에 가깝게 형성될 수 있는데, 수조 바닥측에 형성되는 경우에는 침전 슬러지(S)가 폐수와 함께 포기관(52)으로 유입 상승순환되기 때문에, 적어도 폐수와 함께 순환되는 슬러지는 수조내에서 썩게 되는 것이 방지될 것이다.

또한, 상기 포기관(52)의 폐수 배출구(52b)도 수명상 또는 그 위에 형성되어 순환 폐수를 기포를 발생시키면서 분출시키게 할 수 있다.

그리고, 상기 산기수단(56)은 수조외부에서 부터 집중포기관(52)에 연결되는 산기관(56a)와 상기 수조상의 침전 슬러지 이상높이로 관내부에 배치되는 산기노즐(56b)로 이루어 진다.

따라서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 CROSS장치(50)는, 폐수(물)의 순환과정에서 발생하는 자정작용을 이용하도록 강제적인 폐수의 순환을 가능하게 하는 것이다.

즉, 집중포기관(52)의 내부에 배치된 산기수단(56)의 산기노즐(56b)에서 고압의 에어가 분사되면 일정공간내의 집중포기관(52) 내부에서 집중포기가 이루어 진다.

이에 따라, 집중포기관(52)의 배출구(52b)를 통하여 축산폐수가 수조(54)의 수면상에서 분출되고, 이때 산소의 용존이 증대괴면서, 미생물 증식이 활성화되고, 특히 분사되면서 발생되는 기포(거품)가 입자상 물질이나 슬러지(생성오니)와 흡착,응집되면서 농축되고, 다음에 설명하는 응집-침전장치(70)에서 처리되어 폐수의 처리효율을 높이는 것이다.

이경우, 폐수의 순환회전수가 처리효율을 결졍하게 되는데, 예를 들어 폐수가 수조(54)내에서 집중포기관(52)을 통하여 순환되면서 유기물질이 제거되고, 미생물의 증식을 동반하고, 슬러지 체류시간(HRT)에 영향을 미친다.

그리고, 상기 집중포기관(52)을 통한 순환과 동시에, 산기수단(56)에 의해 거품화된 기포혼합상태의 폐수는 부력작용으로 두가지 경로에 따라 순환 처리된다.

즉, 제 1 순환경로로 CROSS장치(50)의 수조(54)내 순환경로에서는 다량의 기 포혼합폐수가 집중포기관(52)의 수면위 배출구(52b)에서 분출되고, 이때 미생물의 산소요구함량을 증대시키며, 폐수에 용해되어 있는 암모니아 등의 휘발성가스가 공기중으로 탈기되게 된다.

다음, 제 2 순환경로로는 수조(54)내의 생물학적 반응의 순환인데, 도 3에서 도시한 바와 같이, 슬러지(S)가 침전된 영역(S1)은 혐기와 무산소 상태를 유지하고, 폐수가 순환되는 집중포기관(52)의 산기노즐(56b)에서 배출구(52b)사이의 영역(S2)은 산소공급이 원활한 호기상태를 유지하게 된다.

따라서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 CROSS장치(50)에서는 폐수의 강제순환과 동시에, 혐기-호기반응과 혐기-무산소반응의 순환반응이 공존하기 때문에, 유기물분해와 인제거 효율이 높은 것이다.

예를 들어, 본 발명의 CROSS장치(50)에서 집중포기관(52)에 의한 집중포기에 의해, 밀도 높은 거품이 생성되고, 이 거품에 유기물을 부착시키어 연속적으로 장치외(응집 침전장치(70))로 배출 제거되기 때문에, 고도의 정화능력과 정화효율을 얻을 수 있다.

그리고, 생물처리하는 미생물의 증식에 적당한 산소를 항상 공급할 수가 있고, 활발한 대기접촉으로 암모니아 가스가 100% 제거되며, 대장 균류도 제거되어 BOD 부하량이 높고 점성이 큰 축산 폐수의 처리에 매우 적당한 것이다.

한편, 도 3에서 폐수 유입구(52a)의 위치가 바닥측에 인접하는 경우 침전 슬러지(S)가 유입구를 통하여 폐수와 함께 유입되지만, 실제 폐수 유입영역은 한계가 있고, 집중포기관(52)과 멀어지는 수조(54)의 모서리부분에 쌓여진 침전 슬러지는 무산소 및 혐기상태일 것이다.

이때, 본 발명의 상기 CROSS장치(50)의 수조(54)에는 침전되는 슬러지(S)의 확산을 가능하게 하여 슬러지의 순한을 통하여 수조내에서 호기와 무산소 및 혐기환경을 제공하는 슬러지 순환수단(58) 또는 확산수단(58')을 추가로 구비할 수 있다.

즉, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 슬러지 순환수단(58)은 수조(54)의 바닥측으로 슬러지 침전영역에 배치된 슬러지 유입관(60) 및, 상기 유입관(60)의 내부에 배치된 산기수단(62) 및 상기 유입관(60)에 수직하게 배출구가 수면위에 배치토록 연결된 상승관(60a)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 산기수단(62)은 산기관(62a)과 산기노즐(62b)로 구성된다.

따라서, 상기 산기노즐에서 분사되는 에어는 유입관을 통하여 슬러지가 유입되도록 하고, 이때 슬러지는 상승관(60a)을 통하여 수면상에 분출되면서 슬러지의 순환이 이루어 진다.

즉, CROSS장치(50)에서 수조(54) 특히, 모서리부분에 침전된 슬러지(S)는 슬러지 배출관(61)을 통한 배출이 이루어 지지 않는한, 집중포기관(52)을 통한 순환이 어렵기 때문에, 손쉽게 썩게되지만, 상기 슬러지 순환수단(58)은 이와 같은 문제를 해결시킨다.

그리고, 이와 같은 슬러지(S)의 순환은 슬러지가 침전된 상태에서는 혐기와 무산소 상태이고, 순환시 호기상태가 되면서 혐기-호기 및 혐기-무산소의 반응단계가 이루어 지도록 한다.

한편, 도 6에서와 같이, 슬러지를 강제로 수조(54)내에서 확산시키어 슬러지의 순환을 가능하게 하는 슬러지 확산수단(58')이 제공될 수 있다.

이때, 상기 슬러지 확산수단(58')은 CROSS장치(50)의 집중포기관(52)의 폐수 유입구 주변에 배치되는 에어관(66)상의 다수 에어분사노즐(64)들을 포함하고, 상기 에어관(66)에는 에어공급관(66a)이 수조 바닥을 통하여 또는 상부에서 연결될 수 있다.

따라서, 이와 같은 슬러지 확산수단(58')에서 집중포기관(52)의 산기시 유입되는 영역에서 벗어난 곳의 침전 슬러지 특히, 수조의 모서리부분에 다량으로 누적되어 있는 침전슬러지(S)를 에어 분사를 통하여 폐수내에서 확산시키고, 이경우 집중포기관(52)을 통한 슬러지의 순환으로 슬러지가 썩는 것이 방지된다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 CROSS장치(50)에서는 순환되는 폐수의 산소접촉율을 높이도록 상기 집중포기관(52)의 상부에 대기접촉관(52c)이 추가로 구비되는 것도 바람직할 것이다.

이경우, 수면상으로 분출되는 폐수와 대기와의 접촉이 원활하게 됨으로서, 산소 용존율은 물론, 암모니아 가스가 100% 까지도 제거될 수 있을 것이다.

한편, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 저장장치(10)의 폭기 발효조(16)에 제공된 산기수단(20)을 포함하는 집중포기관(18)과, 다음에 설명하는 접촉포기조(80)에 제공되는 산기수단(86)을 구비하는 집중포기관(88)의 구성이나 작용은 도 3의 CROSS장치의 집중포기관(52)과 동일하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

다음, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 축산폐수 처리시스템 (1)의 상기 응집-침전장치(70)는, 상기 CROSS장치(50)와 연계 배치되고, 유기물과 고형물을 흡착한 거품과 폐수중의 유기물과 고형물을 응집 침전시키도록 구성되어 있다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 응집-침전장치(70)는, 상기 제 1-4 CROSS장치(50a-d)중 제 4 CROSS장치(50d)의 하류측에 연계 배치되어 처리된 폐수에 응집제를 투입하여 발생된 플록(floc)을 침전시키는 반응-응집조(72)와, 상기 반응-응집조(72)의 수면상 플록을 중화 침전시키는 중화-침전조(74)와, 상기 중화-침전조와 연계 배치된 최종 침전조(76) 및, 산기관(78a)이 구비되고 소독을 위한 소독,방류조(78)로 구성되어 있다.

이때, 상기 반응-응집조(72)와 중화-침전조(74)에는 약품 투입-교반 유니트(150)를 각각 구비하고, 상기 최종침전조(76)에는 교반유니트(152)가 제공되어 있다.

그리고, 상기 반응-응집조(72)와 중화-침전조(74) 및, 최종 침전조(76)에는 생물학적 처리장치(30)의 호기성 유량조정조(32) 및, 슬러지 저장조(130)와 연결되는 슬러지 반송유니트(140)들이 제공되어 슬러지를 반송토록 구성되어 있다.

따라서, 응집-반응조(32)에서는 응집제가 약품 투입-교반 유니트(150)로서 첨가되고, 이때 앞의 CROSS장치(50a-d)들에서 발생된 기포(거품)과 흡착되어 이송된 다량의 기포혼합물은 응집제로서 크고 무거운 플록(Floc)으로 생성된다.

다음, 중화-침전조(74)에서는 응집반응조(72)에서 유출된 폐수중에 포함된 응집 플록을 신속하게 침강 분리하고, 최종 침전조(76)에서 다시 최종적으로 플록 의 침전이 이루어 지며, 상등수의 분리된 처리수는 다음의 소독 방류조(78)로 보내져 소독 처리후 방류되거나, 다음의 본 발명의 롤파이프 수처리장치(110)로 보내지게 된다.

즉, 응집 반응조(72)에서는 폐수 즉, 처리수에 침전되지 않는 미세한 입자를 서로 결합시키어 쉽게 분리하는 것을 가능하게 응집제를 첨가하여 크고 무거운 플록을 생성하는 것이다.

이때, 응집제로는 알륨(ALUM) 또는 보조응집제인 폴리머(POLYMER) 등을 사용할 수 있으며, 또는 플록 반응속도가 양호하도록 가성소다(NaOH) 등을 사용할 수도 있다.

또한, 상기 소독 방류조(78)에서는 휘발성이 강한 화학약품(예를 들어, 나프탈렌)을 사용하여 방류시 휘발이 이루어지도록 하는 방법으로 소독하거나, 통상의 염소를 사용하거나, 또는 수용성 이산화염소(ClO₂)를 이용하여 물 속에 함유된 유해한 세균, 바이러스 및 불순물을 살균소독 처리할 수도 있다.

결국, 응집단계에서는 황산알루미늄과 같은 응집제로서 처리수 중의 부유물질 및 탁질에 반응하여 응집(플록화)되고, 응집되는 과정에서 다른 탁질 입자들과 같이 서로 엉겨 더욱더 커다란 플록을 형성하는 단계가 수행되고, 침전단계에서는 응집된 고형물질의 슬러지가 슬러지 저장조(130)로 반송유니트(140)를 이용하여 반송된다.

한편, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같아, 상기 중화-침전조(74)와 최종 침 전조(76)사이에는 접촉여재(82)와 산기관(84)을 포함하는 적어도 하나 이상의접촉포기조(80)가 연계 배치될 수 있다.

이때, 도 2에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 접촉여재(82)는 접촉포기조(80)에 제공되어 고형물이 접촉 제거되는 스크린 또는 망형태로 엮어진 와이어로 구성될 수 있다.

즉, 이와 같은 접촉포기조(80)는 활성슬러지법과 구분되는 접촉산화법으로 폐수를 처리하는 것으로, 이와 같은 접촉산화법은 여재에 미생물을 부착시켜 증식시키어 처리하는 차이가 있다.

그리고, 본 발명에서 접촉포기조(80)는 여재의 표면적에 비례하여 미생물이 부착 증식되기 때문에, 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 높은 부하에서도 처리가 가능하여 축산폐수의 처리에 용이하고, 유지관리가 간편하며 유지비용이 적게 들게 한다.

이때, 상기 접촉포기조(80)에는 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 외부에서 연결되는 산기관(86a)와 이와 연결되고 관내부에 배치되는 산기노즐(86b)으로 구성된 산기수단(86)을 구비하는 집중포기관(88)이 구비되면서 폐수의 처리효율을 높일 수 있으며, 이때 집중포기관(88)은 도 3의 CROSS장치(50)의 설명으로 간략한다.

다음, 도 1, 2 및 도 5에서는 본 발명의 축산폐수 처리시스템(1)에서 상기 응집-침전장치(70)의 소독 방류조(78)와 연계되면서 적어도 하나 이상 배치되고, 적외선과 광촉매를 통하여 폐수의 유기화합물을 분해 제거하여 최종 방류하는 광촉 매 집중포기관(92)을 포함하는 광촉매 포기장치(90)를 도시하고 있다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 광촉매 포기장치(90)는 상기 응집-침전장치(70)와 연계 배치된 수조(94) 및 상기 광촉매 집중포기관(92)으로 구성되고,상기 광촉매 집중포기관(92)은 조외부에서 연결되는 산기관(96a)와 관내부에 배치된 산기노즐(96b)의 산기수단(96)과, 상기 집중포기관(92)의 내부에 각각 설치되고 코팅된 자외선발생기(98)와 광촉매(100)의 유기물 제거수단(102)을 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 상기 집중포기관(92)중 광촉매(100)가 코팅되는 부분은 합성수지 주름관(92a)으로 구성되고, 이 집중포기관(92)은 실제로는 플랜지 형태로 다중 조립체이다.

또한, 상기 유기물 제거수단(102)의 자외선(UV)발생기(98)는 자외선램프이며, 상기 광촉매(100)는 이산화티탄(TiO₂)을 사용한다.

그리고, 상기 광촉매 포기장치(90)의 산기관(96a)에는 집중포기관(92)내에 에어와 함께 오존을 산기시키어 폐수의 유기화합물 분해와 살균을 가능하게 하는 오존램프(104)가 추가로 제공될 수 있다.

따라서, 축산 폐수는 집중포기관(92)의 유입구(91a)을 통하여 집중포기관(92)의 산기수단(96)중 산기노즐(96b)에 위하여 포기관내부에서 순환수가 상승되면서 수면위로 배출구(91b)를 통하여 배출된다.

이때, 용존산소량이 증대되면서 폐수의 pH를 높이면서 폐수의 정화효율을 향 상시키게 되고, 증대된 pH는 다음에 설명하는 오존과의 반응으로 유기화합물(VOC)의 분해속도를 증가시킨다.

한편, 축산 폐수에 포함된 유기화합물(VOC)은 인체의 발암의 원인이 되는 것으로 알려져 있고, 이와 같은 유기화합물은 축산폐수에 포함되기 때문에, 광촉매 포기장치(90)를 이용하여 제거한다.

예를 들어, 도 5에서 도시한 바와 같이, 이산화티탄의 광촉매(100)가 자외선램프(98)로 부터 자외선을 받으면 전자(Electron), 전공대(Electron Hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드을 생성하고, 이 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드가 VOC를 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시키어 오폐수중의 유기화합물(VOC)을 무해한 물과 탄산가스로 변화시키고, 예를 들어 세균(박테리아)도 유기화합물이므로 광촉매의 강한 산화작용에 의해 산화분해 되어 살균되게 된다.

즉, 자외선램프에서 방사된 자외선이 집중포기관의 주름관(92a)측에 코팅된 광촉매(100)인 이산화티탄(TiO₂)에 조사되면 그 표면에서 OH 라디칼이 생성되고, 이 OH 라디칼의 강한 산화력에 의하여 표면에 흡착된 물질을 분해하게 되는데, 예를 들어 자외선발생기(98)인 램프에서 방출된 광에너지가 이산화티탄의 결합에너지(Band gap energy)보다 같거나 그 이상이 되면 전자가 채워져 있던 이산화티탄의 가전자대(Valence band)에서 전자가 방출되어 전도대(Conduction band)로 이동하게 되며, 동시에 이산화티탄의 가전자대에는 정공이 생성되고, 상기 전자는 촉매의 표 면에 흡착되어 있는 전자수용체인 산소와 물분자등과 반응하여 높은 산화력을 가지는 OH 라디칼을 생성하는 것이다.

그리고, 이와 동시에 이산화티타늄의 표면에서 생성된 정공은 촉매에 흡착되어 있는 물을 산화시키거나, 입자표면의 수산화이온과 반응하여 OH 라디칼을 형성하거나 유기화합물과 직접 반응하여 VOC 등의 유기화합물을 분해 제거하는 것이다.

이때, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 집중포기관(92)의 주름관(92a)은 광촉매(100)의 코팅면적을 증대시키도록 PE 등의 성형 주름관으로 제공하는 것이 바람직하다.

다음, 도 5에서 도시한 바와 같이, 오존램프(104)를 통과하는 에어는 집중포기관(92)의 내부에서 산기노즐(96b)을 통하여 분사되면, 오존에 의하여 폐수의 살균이나 유기화합물 제거효율을 보다 증대된다.

예를 들어, 오존(ozone)은 공기를 정화시키고, 살균작용으로 음료수 소독이나 표백 또는 유기화합물의 구조 결정 등에 사용되는 것으로 알려져 있다.

한편, 오존산화법(ozonization process)에 의하면, 오존이 가진 강한 산화 분해작용에 의해 오폐수를 정화하는데, 수중에 포함된 오존이 유기화합물과 반응할 경우에는 두가지 경로 즉, 오존에 의하여 직접 산화되는 경우가 있고, 오존 분해과정에서 생성되는 OH라디칼에 의한 산화의 경우가 있다.

한편, 오존의 분해과정에서 생성되는 상기 OH 라디칼은 특히, 그 대부분이 유기화합물과 고르게 반응하기 때문에, 유기화합물 산화제거에 큰 효과가 있고, 이와 같은 OH라디칼 생성량을 늘려 산화력을 증가하기 위한 방법으로 앞에서 설명한 바와 같이, 자외선과 광촉매를 같이 사용하는 것이다.

예를 들어, 오존이 집중포기관(92)내에서 포기되면서 순환되는 오폐수에 유입되면, 오존은 수용액상태에서 수산화기에 의하여 분해가 시작되어 중간생성물질로 hydroperoxy radical(HO₂- ㆍ)과 superoxide radical(O₂- ㆍ)를 생성시키고, 이때 pH가 증가하면 할수록 오존의 분해속도가 빨라지게 되고, 오존과 빠른 속도로 직접 반응하는 오염물질이 없는 경우에는 주로 이 경로에 의해 먼저 분해된다.

그리고, 이 두 라디칼들은 다시 오존과 반응하여 Ozonide radical(O₃- ㆍ)를 형성하고 결국 OH라디칼을 생성하게 되는 것이다.

따라서, 오존이 포기관(10)내에서 포기되면서 순환되는 오폐수에 혼합될 경우 포함된 유기화합물은 오존분자에 직접적으로 제거될 수 있는 직접경로(Direct reaction pathway)와 OH radical에 의하여 분해되는 간접경로의 이 두 가지 경로에 의해 제거된다.

이에 따라서, 도 5에서 도시한 본 발명의 광촉매 포기장치(90)는, 집중포기관(92)의 내부에서 포기되어 용존산소량이 증대되면서 순환되는 폐수는 직접 살균될 뿐만아니라, 폐수에 포함된 유기화합물이 자외선과 광촉매의 작용과 오존에 의하여 효과적으로 분해 제거되게 한다.

그리고, 상기 광촉매 포기장치(90)의 산기수단(96)에는 수조(94)에 설치된 커버(106)와 연결되는 오존순환관(108)이 연결되어 오존농도를 증대시키도록 구성되는 것도 바람직할 것이다.

즉, 오존은 물에 쉽게 녹지는 않기 때문에, 포기관(10)내의 산기노즐 (30)에서 공기와 함께 오존이 분사되면, 앞에서 설명한 오존의 분해과정이 이루어 지면서 분해되지 않은 오존은 상기 오존순환관(108)을 통하여 다시 산기관(96a)으로 순환되고, 이때 순환된 오존은 공기와 함께 오존발생기를 통과하여 다시 포기관내에서 분사되기 때문에, 오존의 순환이 반복되면 그 만큼 오존 농도가 높아지고, 이는 오폐수에서 분해되는 오존의 량을 증대시키어 유기화합물 제거효율을 높이는 것이다.

다음, 도 2 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 응집-침전장치(70)와 광촉매 포기장치(90)사이에는 미생물의 증식과 플러그 흐름(Plug Flow)을 통하여 처리효율을 높이는 로프형 미디어(112)를 포함하는 적어도 하나 이상의 롤파이프형 수처리장치(110)가 추가로 배치될 수 있다.

즉, 상기 롤파이프형 수처리장치(110)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 로프형 미디어(112)가 내부에 길이방향으로 내장되고 원통상으로 감겨져 수조로 제공되는 관로(114)를 포함한다.

이때, 도 4b 및 도 4c에서 도시한 바와 같이, 상기 로프형 미디어(112)는 관로의 내부에 길이방향으로 내장되는 합성수지 중심줄(112a)과 이에 엮어져 미생물의 증착을 용이하게 하는 미세사(112b)로 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 롤파이프형 수처리장치(110)를 폐수가 통과하면서, 표면이 미세사(112b)로 엮어진 중심줄(112a)로 이루어진 로프형 미디어(112)에 각종 부착성 미생물이 접촉 증식되고, 부유성 미생물을 관로를 따라 이동한다.

결국, 기존의 반응탱크에 비해 상대적으로 좁은 관로(114)를 따라 미생물을 포함하는 폐수가 유동되므로, 탱크에 비하여 유기물의 희석율이 매우 낮고, 이는 단위미생물 당 유기물 부하를 높이어 질소제거율을 매우 향상시키게 된다.

특히, 플러그 흐름 방식에 의해 하수 또는 오수 등이 처리되므로 처리시간을 크게 단축시킬 수 있다.

한편, 도 4b 및 도 4c에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 관로형 수처리장치(110)에서는, 그 내부에 길이방향으로, 소정위치마다 통공(116a)을 구비하는 유공관(116)을 더 포함할 수 있다.

이때, 이와 같은 유공관(116)은 상기 로프형 미디어(112)에 미생물이 서식하는데 필요한 공기를 적절하게 공급해줄 수 있고, 또는 필요시 상기 관로(114)의 내부에 공기를 분사시키어 공기 세척해주는 기능을 제공할 수 있다.

한편, 도 4d에서 도시한 바와 같이, 관로(114)가 주름관으로 형성되어 이어 주름관의 요철부를 통하여 흐르는 폐수의 와류현상이 증대되면서 기포가 발생되고, 이때 기포에 유기물이나 고형물이 흡착되어 CROSS장치와 같은 처리를 가능하게 할 것이다.

다음, 본 발명의 축산 폐수 처리시스템(1)에서는 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 관로형 수처리장치(110)와 연계되는 예비조의 기능을 하면서 최종적으로 폐수(처리수)를 추가로 처리하는 앞의 도 3에서 설명한 CROSS (50')장치가 적어도 하나 이상 추가로 연계 배치될 수 있고, 이를 통하여 최종적인 처리수가 방류될 수 있다.

이때, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 광촉매 포기장치(90)와 최종 처리 수를 방류하는 예비조의 CROSS장치(50')사이에는 광촉매 포기장치에서 제거된 유기화합물을 반응 응집시키는 응집-침전장치(70)의 반응-응집조(72)가 연계 배치될 수 있다.

이경우, 광폭매 포기장치(90)에서 제거된 유기화합물이 반응-응집조(72)에서 응집제의 투여로 응집 제거되기 때문에, 폐수 처리효율을 보다 향상시킬 것이다.

다음, 아래의 표 1에서는 본 발명의 축산 폐수 처리시스템을 통한 각 장치들에서의 수질상태를 나타내고 있다.

구분	pH	Alkalinity	SS	TCOD	SCOD	T-N	TKN	Org-N	NH₃-N	NO_X-N	T-P
단위	-	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l
원수(12a)	8.8	18,700	9433.3	30,725	13,475	5,660	5,600	1,827	3,772	60	565
유량조정(32)	8.96	11,000	3583.3	14,225	6,147	3,400	3,360	920	2,440	40	246
제 1 CROSS장치(50a)	9.11	6,800	1541.7	6,154	3,410	2,268	2,240	532	1,708	28	93
제 2 CROSS장치(50b)	9.08	5,700	533.3	4,255	2,264	1,536	1,512	190.5	1,321	24	66
제 3 CROSS장치(50c)	9.12	4,700	683.3	2,530	1,597	1,248	1,232	141	1,091	16	41
제 4 CROSS장치(50d)	9.1	3,800	1216.7	2,117	1,327	1,132	1,120	129	991	12	31
무산소조(36)	9.08	9,900	2666.7	10,891	3,535	5,410	5,376	3,303	2,343	40	159
제 1 접촉포기조(80)	8.90	758	116.7	307.7	272.3	720	716.8	320.3	396.5	3.2	2.1
제 2 접촉포기조(80)	8.95	816	131.7	324.4	148.1	810.4	806.4	398.4	408	4	6
반응-응집조(72)	7.99	2018	3980	2007.1	321.4	1011.2	1008	672	336	3.2	27
중화-침전조(74)	8.98	808	55.8	289	138.9	332.6	329	124.4	204.6	3.6	1.25
최종-침전조(76)	8.27	602	73	412.3	261.9	266	263.2	182.6	80.6	2.8	1.25
폴파이프형 수처리장치(110)	8.73	326	24	83.1	50.6	159.8	156.2	93.1	63.1	3.6	0.44
광촉매 포기장치(90)	8.56	196	12	33.9	31.4	75.4	70.6	9.2	61.4	4.8	0.42
최종방류조 (50')	8.55	166	12	28.1	26.4	58.1	52.9	9.2	43.7	5.2	0.17

이때, 상기 표 1에서 각 장치나 수조의 부호는 도 1,2에 표시된 본 발명의 축산 폐수 처리시스템의 구성요소들의 도면부호이다.

따라서, 상기 표 1에서 알 수 있듯이, 모든 수치가 최종방류조(예비 CROSS장치(50')에서는 매우 낮아지는 것을 알 수 있는데, 예를 들어 SS의 경우 방류 기준치인 150mg/L 보다 극히 낮은 12 mg/L에 불과함을 알 수 있고, 결국 본 발명의 시스템은 축산폐수(축산 분뇨와 이를 포함하는 폐수 및 기타 하수 등)의 처리효율이 매우 높음을 알 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명인 축산 폐수 처리시스템에 의하면 다음과 같은 우수한 효과들을 제공한다.

첫째, 시스템이 보다 고효율의 폐수 처리를 가능하게 하는 다수의 CROSS장치들을 포함하기 때문에, 생물학적 처리를 위한 호기,혐기,무산조조들의 크기를 축소시키어도 폐수의 처리효율은 유지되기 때문에, 전체 시스템의 시공 및 운영비용을 줄이어 소규모 축산농가나 하수 처리설비로 사용하는 것을 용이하게 한다.

둘째, CROSS장치는 물론, 다른 조들에 배치된 집중포기관에 의하여, 폐수의 순환 및 수면분출시 산소흡수나 고형물과 유기물의 흡착이 용이한 기포상태로 분출되기 때문에, 기포혼합액의 효율적인 처리와 용존산소율의 증대로 전체적인 축산 폐수 처리효율을 높이는 것이다.

셋째, 광촉매나 오존등을 통한 추가적인 유기물제겅하 살균이 이루어 져, 특히 오염도가 심한 축산 폐수의 정화, 처리 효율이 극대화되는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

다중 배치된 저장조를 포함하여 유입 원수를 저장토록 구성된 원수 저장장치;

상기 원수 저장장치와 연계 배치되고, 증식된 미생물의 슬러지 과잉 섭취를 통하여 인을 제거하는 혐기-부패조와, 상기 혐기-부패조와 연계 배치되고 질산성 질소를 질소가스로 환원시키어 질소를 제거하는 무산소조 및, 상기 무산소조와 연계 배치되고 증식된 미생물에 의한 슬러지 섭취를 통하여 인을 제거하는 혐기-탈질조를 포함하여 폐수를 생물학적 반응단계를 통하여 처리하는 생물학적 처리장치;

상기 혐기-탈질조 하류측에 연계 배치되어 처리된 폐수가 유입되는 수조와, 상기 수조내에 적어도 하나 이상 배치되고, 유입 폐수가 내부를 통하여 수면상으로 상승 분출되면서 발생기포의 유기물과 고형물 흡착을 가능하게 하는 산기수단을 구비하는 집중포기관을 포함하여 유기물과 침전성 고형물의 기포혼합과 부상 및 표면분사를 통하여 폐수를 집중 처리토록 구성된 CROSS장치;

상기 CROSS장치의 하류측에 연계 배치되어 처리된 폐수에 응집제를 투입하여 발생된 플록(floc)을 침전시키는 반응-응집조를 포함하여 유기물과 고형물을 흡착한 거품과 폐수중의 유기물과 고형물을 응집 침전토록 구성된 응집-침전장치; 및,

상기 응집-침전장치와 연계되면서 적어도 하나 이상 배치되고, 내부에 설치되고 코팅된 자외선발생기와 광촉매의 유기물 제거수단을 포함하여 폐수의 유기화합물을 분해 제거하여 최종 방류하는 광촉매 집중포기관을 구비하는 광촉매 포기장치;

를 포함하여 구성된 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 원수 저장장치의 다중 배치된 다중 저장조 사이에는 폐수에 포함된 고형 협착물과 대립 오염물질을 제거하는 고액분리기가 배치되고, 상기 저장조 하류측과 상기 생물학적 처리장치사이에는 폭기 발효조가 제공된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 2항에 있어서, 상기 다중 저장조중 최초 저장조는 슬러지를 반송토록 슬러지 저장조와 연결 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 2항에 있어서, 상기 폭기 발효조는, 폐수 유입구와 배출구를 구비하고, 유입 폐수를 관내부를 통하여 수면상으로 상승 분출키어 발생된 기포가 유기물 및 고형물과 흡착되도록 하는 산기수단이 제공된 다수의 집중포기관을 구비하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 4항에 있어서, 상기 산기수단은, 조외부에서 부터 집중포기관에 연결되는 산기관과 상기 조내부의 침전 슬러지 이상높이로 관내부에 배치되는 산기노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 원수 저장장치의 하류측으로 상기 생물학적 처리장치의 혐기-부패조사이에는, 산기관을 구비하여 유입된 폐수중 유기질소 또는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 호기성 유량조정조가 배치되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 혐기-탈질조에는 상기 호기성 유량조정조와 연결되어 슬러지를 반송시키도록 제공된 슬러지 반송유니트가 구비된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 CROSS장치는,

슬러지 저장조에 슬러지를 반송토록 제공된 슬러지 반송유니트 및, 약품 투입-교반 유니트를 구비하는 제 1 CROSS장치; 및,

슬러지 반송유니트가 각각 구비되면서 적어도 하나의 반송유니트는 슬러지 저장조로 슬러지를 반송토록 연결 구성되는 제 2-4 CROSS장치;

로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
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제 1항에 있어서, 상기 산기수단은 수조외부에서 부터 집중포기관에 연결되는 산기관과 상기 수조상의 침전 슬러지 이상높이로 관내부에 배치되는 산기노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 CROSS장치의 수조에는 침전되는 슬러지 순환 또는 확산을 가능하게 하여 슬러지 순환 또는 확산수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 11항에 있어서, 상기 슬러지 순환수단은,

수조의 바닥측으로 슬러지 누적층에 배치된 슬러지 유입관;

상기 유입관의 내부에 배치된 산기수단; 및,

상기 유입관에 수직하게 배츨구가 수면위에 배치토록 연결된 상승관;

으로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 11항에 있어서, 상기 슬러지 확산수단은,

상기 집중포기관의 폐수 유입구 주변에 배치된 에어관; 및,

상기 에어관에 배열 설치되어 슬러지를 고압에서로서 확산시키는 에어분사노즐;

로서 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 CROSS장치의 집중포기관의 상부에는 상승하는 폐수와 기포의 산소접촉을 위한 대기접촉관이 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 응집-침전장치는, 상기 반응-응집조와 연계 배치되어 수면상 플록을 중화 침전시키는 중화-침전조와 상기 중화-침전조와 연계 배치된 최종 침전조 및, 산기관이 구비되고 소독을 위한 소독-방류조를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 15항에 있어서, 상기 반응-응집조와 중화-침전조에는 약품 투입-교반 유니트가 각각 구비되고,

상기 최종침전조에는 교반유니트가 제공된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처 리시스템.
제 15항에 있어서, 상기 반응-응집조와 중화-침전조 및, 최종 침전조에는 상기 생물학적 처리장치의 호기성 유량조정조 및, 슬러지 저장조와 연결되는 슬러지 반송유니트들이 제공되어 슬러지를 반송토록 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 15항에 있어서, 상기 중화-침전조와 최종 침전조사이에는 접촉여재를 포함하는 적어도 하나 이상의 접촉포기조가 추가로 연계 배치된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 18항에 있어서, 상기 접촉여재는 접촉포기조에 제공되어 고형물이 접촉 제거되는 스크린 또는 엮어진 와이어로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 18항에 있어서, 상기 접촉포기조에는 조외부에서 연결되는 산기관과 이와 연결되고 관내부에 배치되는 산기노즐을 포함하는 산기수단을 구비하는 집중포기관이 추가로 구비된 것을 특징으로 축산폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 광촉매 포기장치의 광촉매 집중포기관은 상기 응집-침전장치와 연계 배치된 수조내에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 광촉매 집중포기관은 조외부에서 연결되는 산기관과 관내부에 배치된 산기노즐의 산기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 21항에 있어서, 상기 집중포기관중 광촉매가 코팅되는 부분은 합성수지 주름관으로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 21항에 있어서, 상기 유기물 제거수단의 자외선발생기는 자외선램프이며, 상기 광촉매는 이산화티탄(TiO₂)으로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 21항에 있어서, 상기 광촉매 포기장치의 산기관에는 집중포기관내에 에어와 함께 오존을 산기시키어 폐수의 유기화합물 분해와 살균을 가능하게 하는 오존램프가 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 응집-침전장치와 광촉매 포기장치사이에는 미생물의 증식과 플러그 흐름을 통하여 처리효율을 높이는 로프형 미디어를 포함하는 적어도 하나 이상의 롤파이프형 수처리장치가 추가로 연계 배치된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 25항에 있어서, 상기 롤파이프형 수처리장치는, 상기 응집-침전장치의 소독-방류조와 광촉매 포기장치사이에 연계 배치되고, 상기 로프형 미디어가 내부에 길이방향으로 내장되고 원통상으로 감겨져 수조로 제공되는 관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 25항에 있어서, 상기 로프형 미디어는 관로의 내부에 길이방향으로 내장되는 합성수지 중심줄과 이에 엮어져 미생물의 증착을 용이하게 하는 미세사로 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 광촉매 포기장치에는 예비조로서 적어도 하나 이상의 CROSS장치가 추가로 연계 배치되어 최종 처리수를 방류토록 구성된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.
제 28항에 있어서, 상기 광촉매 포기장치와 최종 처리수를 방류하는 예비조의 CROSS장치사이에는 광촉매 포기장치에서 제거된 유기화합물을 반응 응집시키는 반응-응집조가 추가로 연계 배치된 것을 특징으로 하는 축산 폐수 처리시스템.