KR102097717B1 - 급속 부상 침전 장치 및 이를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비 - Google Patents
급속 부상 침전 장치 및 이를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 급속 부상 침전 장치 및 이를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비에 관한 것이다.
본 발명의 급속 부상 침전 장치는, 평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)와, 상기 측벽부(12) 하부에 연결되어 있는 침전물배출관(13)과, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)와, 상기 월류바닥부(14)의 단부와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성하고 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있는 외부측벽부(15)와, 상기 월류바닥부(14)에 연결되어 월류공간(15a)에 위치한 처리수가 배출되도록 하는 처리수배출관(16)으로 이루어진 본체(10)와; 외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있되, 하단은 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있으며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하며, 내부에 여재(21)가 설치되어 내부 공간이 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분되는 분리케이스(20)와; 일측은 외부로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 상기 상향공간(22)으로 원수를 나선류를 일으키면서 공급하는 원수공급관(30)과; 바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있되, 바닥(41)에 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있고, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있는 부유물처리탱크(40)와; 상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있되 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하는 상부회전축(52)과, 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 원수를 상향 이동시키도록 이루어져 있는 상향날개(53)와, 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 원수의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있는 하향날개(54)로 구성된 분리장치(50)와; 상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성하는 하부이격판(61)과, 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성하는 상부이격판(62)과, 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있고, 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통되는 다수 개의 침전가이드관(63)으로 구성되는 침전케이스(60)와; 상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 원수를 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성된 침전가이드장치(70);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 급속 부상 침전 장치에서는 최소한의 설비로 부유물과 침전물을 물리적으로 신속하게 분리하고, 급속 부상 침전 장치와 이온분해소독반응조에서는 산화와 환원 반응을 통한 화학적 처리가 이루어지도록 함과 더불어, 간헐폭기조, 호기폭기조 등을 이용하여 미생물을 통한 정화 처리가 이루어지도록 함으로써 폐수의 신속한 정화 처리가 가능해질 수 있게 된다.
본 발명의 급속 부상 침전 장치는, 평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)와, 상기 측벽부(12) 하부에 연결되어 있는 침전물배출관(13)과, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)와, 상기 월류바닥부(14)의 단부와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성하고 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있는 외부측벽부(15)와, 상기 월류바닥부(14)에 연결되어 월류공간(15a)에 위치한 처리수가 배출되도록 하는 처리수배출관(16)으로 이루어진 본체(10)와; 외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있되, 하단은 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있으며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하며, 내부에 여재(21)가 설치되어 내부 공간이 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분되는 분리케이스(20)와; 일측은 외부로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 상기 상향공간(22)으로 원수를 나선류를 일으키면서 공급하는 원수공급관(30)과; 바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있되, 바닥(41)에 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있고, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있는 부유물처리탱크(40)와; 상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있되 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하는 상부회전축(52)과, 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 원수를 상향 이동시키도록 이루어져 있는 상향날개(53)와, 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 원수의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있는 하향날개(54)로 구성된 분리장치(50)와; 상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성하는 하부이격판(61)과, 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성하는 상부이격판(62)과, 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있고, 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통되는 다수 개의 침전가이드관(63)으로 구성되는 침전케이스(60)와; 상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 원수를 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성된 침전가이드장치(70);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 급속 부상 침전 장치에서는 최소한의 설비로 부유물과 침전물을 물리적으로 신속하게 분리하고, 급속 부상 침전 장치와 이온분해소독반응조에서는 산화와 환원 반응을 통한 화학적 처리가 이루어지도록 함과 더불어, 간헐폭기조, 호기폭기조 등을 이용하여 미생물을 통한 정화 처리가 이루어지도록 함으로써 폐수의 신속한 정화 처리가 가능해질 수 있게 된다.
Description
본 발명은 급속 부상 침전 장치 및 이를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비에 관한 것이다.
기존 축산 농가사에서 분뇨 처리 방법은 5천두 이상의 대규모 농가에서는 수처리 시스템을 도입한 후 이를 통해 정화 처리한 후 방류 처리하며, 2 ~4천두 규모의 농가는 액비화하거나 자체 방류 처리하는 것이 일반적이다.
통상 축산 분뇨 처리시 BOD 농도를 낮추기 위해 원수에 유기응집제 및 무기응집제를 사용하여 부하를 낮춘 후 액비화 처리를 하는 것이 일반적이다.
그러나, 이 과정에서 과도한 응집제 사용 및 유기 탄소원의 부족으로 질산 처리에 어려움을 겪고 수질의 알칼리 농도가 높아지면서 낮은 DO와 악취 발생이 문제가 된다.
또, 부식 발효 과정에서 난분해 색도가 높아져 방류시 민원 문제가 야기되고 있는 실정이다.
더불어, 액비화하거나 자체 방류를 위한 수처리 시스템을 도입하는 경우 정부 관리 기준에 맞추기에 전담 인력 부족과 고도 처리 지식의 필요로 인해 적절한 운용이 어려운 경우가 많다.
또, 기존 수처리 시스템의 경우 BOD, COD, T-N, T-C와 같은 특정 규정만을 맞추기 위해 각종 화학 처리제와 산화제를 남용하는 바, 이로 인한 또다른 환경 오염을 일으키는 문제도 있다.
더불어, 화학적 처리제와 산화제 등의 사용을 위해 농가에서는 경제적 부담이 매우 크게 작용하고 있으며, 이를 회피하기 위해 불법적 방류를 시도하기도 하여 비점오염원으로 관리 사각지대에 놓이기도 한다.
축산 분뇨 및 오폐수의 처리에 관한 종래의 기술을 살펴보면, "토착 미생물을 이용한 축산 분뇨 정화 방법"(한국 등록특허공보 제10-0336463호, 특허문헌 1)에는 특정 미생물 제재를 분뇨에 투입한 후 발효시키고, 미생물 특성에 맞게 호기 상태를 유지하는 분뇨 정화 처리 방법이 공개되어 있다.
그러나, 특허문헌 1과 같이 미생물만을 활용하는 종래의 기술은 처리 시간이 오래 소요되기 때문에 막대한 설비 면적을 필요로 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로, "액상부식법에 있어서 축산폐수 또는 분뇨 고도처리의 질소 및 인 제거방법"(한국 등록특허공보 제10-0342667호, 특허문헌 2)에서는 액상부식조에서 호기반응과 무산소 반응을 연속적으로 반복하고, 특정 미생물을 접종하고 액상부식조와 연동하여 전체 처리 시스템을 퍼지 제어하여 단시간 내에 질소 인을 동시 제거하고자 하는 노력이 있었다.
그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이 미생물을 이용하여 축산 분뇨를 처리하는 방법은 물리 화학적인 처리 방식에 비해 처리 속도가 더딘 관계로, "오,폐수 내의 인 및 부유물 연속 제거방법 및 장치"(한국 등록특허공보 제10-1081302호, 특허문헌 3)과 같은 물리 화학적 처리 방식이 최근들어 주를 이루고 있다.
한편한, 수 처리 시스템에서는 원수의 오염물질을 제거하기 위해 통상적으로 침전조와 가압부상조가 설치된다.
침전조는 물과 오염물질의 비중 차를 이용하여 오염물질을 침강시켜 분리 제거하는 장치로써 단순히 중력을 이용하여 침강시키기도 하지만, 대부분 응집제를 주입하려 플록을 형성하여 침강속도를 가속화하여 시간은 단축시킨다.
또, 가압부상조는 오일 성분과 물의 비중차를 이용하여 가벼운 오염물질을 물의 표면으로 떠오르게 하여 제거하는 장치로, 가압부상조는 침전조에서 1차 처리된 폐수 중에 남아 있는 오염물질을 재차 제거하기 위해 침전조에 인접하여 설치된다.
이처럼 물리적인 분리를 위해 침강과 부상의 공정 및 설비를 모두 필요로 하게 되는 바, 부지가 낭비되고 소요비용이 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 기술로, "부상 및 침전 기능을 겸비하는 수처리조"(한국 등록특허공보 제10-1587264호, 특허문헌 4)에서는 원통이 다중으로 설치되고, 원수는 정 중앙의 원통 내부로 공급된 후 인접한 원통 사이를 상하로 교번하여 넘어가는 과정에서 침전 및 부상이 순차적으로 이루어지도록 한 사례가 공개되어 있다.
특허문헌 4의 경우 종래의 침전조와 부상조가 인접하여 설치되는 경우에 비해 설비 면적을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 침전과 부상이 순차적으로 이루어지는 방식으로 처리 속도가 더딜 수 밖에 없다.
처리 속도를 빠르게 하기 위해 유입되는 물 량을 증대시킬 경우 충분한 시간을 두고 침전되거나 부상하지 못하고, 침전물에 부상형 물질이 흡착되어 있거나, 부유물에 침전형 물질이 흡착될 수 있으며, 이 경우 후속 처리 과정에서 상호 분리된 채 수처리가 진행되어 이하의 공정에서 부하가 발생할 수 밖에 없다.
즉, 특허문헌 4의 경우 침전과 부유물의 처리 효율이 저하되는 문제점이 있는 것이다.
뿐만 아니라 침전이 단순 중력 방식으로 진행되기 때문에 침전물의 분리 효율이 떨어지며, 특히 부유물이 필터 하부에 고여 부유물의 분리 효율 역시 현저히 저하되는 문제점도 있다.
본 발명의 급속 부상 침전 장치 및 이를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 부유물과 침전물이 교번하여 분리되지 않고 동시에 분리됨으로써 부유물과 침전물의 처리가 독립적으로 동시에 이루어져 처리 속도가 종래에 비해 훨씬 단축될 수 있게 하려는 것이다.
보다 구체적으로, 원통형 분리케이스 내부 상측에는 상향날개와 하향날개가, 하측에는 하향날개가 설치되어 있고, 상향날개와 하향날개의 사이로 원수가 공급되어 부유물을 상향날개를 타고 상향 이동하고, 원수 및 침전물은 하향날개를 타고 하향 이동하도록 함으로써 동시에 분리되고, 부유물과 침전물의 처리가 독립적으로 동시에 이루어져 처리 속도가 종래에 비해 훨씬 단축될 수 있게 하려는 것이다.
또한, 분리케이스 하부에는 원통형의 침전케이스와 침전가이드장치가 구비되어 수류에 의해 부상되는 것을 억제하고, 침전물의 침전이 신속히 이루어지게 하여 처리 속도를 가일층 단축시키고, 처리 효율이 높아질 수 있게 하려는 것이다.
또한, 본체에 원수가 유입되는 원수유입관에 플라즈마발생장치와 마이크로 버블 이젝터가 설치됨으로써 본체 내의 공간에서 오존 및 라디칼 이온에 의한 산화 반응이 이루어질 수 있게 함으로써 인접한 이온분해소독반응조에서의 환원 처리를 통해 화학적 처리가 원할하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.
종합적으로, 급속 부상 침전 장치에서는 최소한의 설비로 부유물과 침전물을 물리적으로 신속하게 분리하고, 급속 부상 침전 장치와 이온분해소독반응조에서는 산화와 환원 반응을 통한 화학적 처리가 이루어지도록 함과 더불어, 간헐폭기조, 호기폭기조 등을 이용하여 미생물을 통한 정화 처리가 이루어지도록 함으로써 폐수의 신속한 정화 처리가 가능해질 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 급속 부상 침전 장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)와, 상기 측벽부(12) 하부에 연결되어 있는 침전물배출관(13)과, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)와, 상기 월류바닥부(14)의 단부와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성하고 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있는 외부측벽부(15)와, 상기 월류바닥부(14)에 연결되어 월류공간(15a)에 위치한 처리수가 배출되도록 하는 처리수배출관(16)으로 이루어진 본체(10)와; 외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있되, 하단은 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있으며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하며, 내부에 여재(21)가 설치되어 내부 공간이 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분되는 분리케이스(20)와; 일측은 외부로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 상기 상향공간(22)으로 원수를 나선류를 일으키면서 공급하는 원수공급관(30)과; 바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있되, 바닥(41)에 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있고, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있는 부유물처리탱크(40)와; 상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있되 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하는 상부회전축(52)과, 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 원수를 상향 이동시키도록 이루어져 있는 상향날개(53)와, 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 원수의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있는 하향날개(54)로 구성된 분리장치(50)와; 상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성하는 하부이격판(61)과, 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성하는 상부이격판(62)과, 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있고, 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통되는 다수 개의 침전가이드관(63)으로 구성되는 침전케이스(60)와; 상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 원수를 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성된 침전가이드장치(70);를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 외부로부터 공기를 공급받아 플라즈마를 이용해서 오존 및 라디칼 이온을 생산하는 플라즈마발생장치(31)와, 상기 플라즈마발생장치(31)에서 배출되는 오존 및 라디칼 이온을 상기 원수공급관(30)에 공급하는 마이크로 버블 이젝터(32)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 하부이격판(61)은 기공 크기 3 ~ 5mm의 금속망 구조로 이루어져 있으며, 상기 상부이격판(62)은 기공 크기 0.001 ~ 0.1㎛의 중공사막 필터로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부이격판(61)과 상부이격판(62) 사이에는 순지트와 금속산화물이 코팅된 황토볼이 충진되어 있는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비는, 축산 분뇨 및 오폐수가 저장되는 집수조(100)와; 상기 집수조에 저장된 분뇨 및 오폐수를 탈수 처리하는 탈수기(110)와; 상기 탈수기(110)에서 탈수 처리되고 남은 탈리액이 저장되는 유량조절조(120)와; 평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)와, 상기 측벽부(12) 하부에 연결되어 있는 침전물배출관(13)과, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)와, 상기 월류바닥부(14)의 단부와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성하고 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있는 외부측벽부(15)와, 상기 월류바닥부(14)에 연결되어 월류공간(15a)에 위치한 탈리액이 배출되도록 하는 처리수배출관(16)으로 이루어진 본체(10)와; 외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있되, 하단은 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있으며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하며, 내부에 여재(21)가 설치되어 내부 공간이 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분되는 분리케이스(20)와; 일측은 상기 유량조절조(120)에서 배출되는 탈리액이 공급되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 상기 상향공간(22)으로 탈리액을 나선류를 일으키면서 공급하되, 외부로부터 공기를 공급받아 플라즈마를 이용해서 오존 및 라디칼 이온을 생산하는 플라즈마발생장치(31)와, 상기 플라즈마발생장치(31)에서 배출되는 오존 및 라디칼 이온을 공급하는 마이크로 버블 이젝터(32)가 연결되어 있는 원수공급관(30)과; 바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있되, 바닥(41)에 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있고, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있는 부유물처리탱크(40)와; 상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있되 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하는 상부회전축(52)과, 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 탈리액을 상향 이동시키도록 이루어져 있는 상향날개(53)와, 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 탈리액의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있는 하향날개(54)로 구성된 분리장치(50)와; 상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성하는 하부이격판(61)과, 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성하는 상부이격판(62)과, 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있고, 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통되는 다수 개의 침전가이드관(63)으로 구성되는 침전케이스(60)와; 상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 탈리액을 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성된 침전가이드장치(70);를 포함하여 구성되어 부유물질과 침전물질이 동시에 급속 분리되고, 마이크로 버블 이젝터(32)로 공급된 오존 및 라디칼 이온에 의해 탈리액을 산화 처리하는 급속 부상 침전 장치(1)와; 상기 급속 부상 침전 장치(1)로부터 배출된 탈리액이 저장되며, 내부에 미네랄염과 알칼리수를 공급하고 교반하여 탈리액을 환원 처리하는 이온분해소독반응조(130)와; 상기 이온분해소독반응조(130)에서 환원 처리된 탈리액과, 미생물배양기(141)로부터 통성 혐기성 미생물을 공급받으며, DO 0.1 ~ 0.2 ppm 정도의 간헐 폭기 상태를 유지하여 통성 혐기성 미생물을 이용하여 탈리액을 탈인 및 탈질화시키는 간헐폭기조(140)와; 상기 간헐폭기조(140)로부터 탈리액을 공급받아 현탁물질을 침전시켜 고체와 액체를 분리하기 위한 제1침전조(150)와; 상기 제1침전조(150)로부터 현탁물질이 분리된 탈리액을 공급받으며, DO 1.4 ~ 1.6 ppm 정도의 호기성 상태를 유지하여 통성 혐기 미생물과 호기성 미생물이 공존 상태가 되도록 하는 호기폭기조(160)와; 상기 호기폭기조(160)로부터 탈리액을 공급받아 현탁물질을 침전시켜 고체와 액체를 분리한 후 액체를 방류 처리하는 제2침전조(170);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 부유물과 침전물이 교번하여 분리되지 않고 동시에 분리됨으로써 부유물과 침전물의 처리가 독립적으로 동시에 이루어져 처리 속도가 종래에 비해 훨씬 단축될 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 원통형 분리케이스 내부 상측에는 상향날개와 하향날개가, 하측에는 하향날개가 설치되어 있고, 상향날개와 하향날개의 사이로 원수가 공급되어 부유물을 상향날개를 타고 상향 이동하고, 원수 및 침전물은 하향날개를 타고 하향 이동하도록 함으로써 동시에 분리되고, 부유물과 침전물의 처리가 독립적으로 동시에 이루어져 처리 속도가 종래에 비해 훨씬 단축될 수 있게 된다.
또한, 분리케이스 하부에는 원통형의 침전케이스와 침전가이드장치가 구비되어 수류에 의해 부상되는 것을 억제하고, 침전물의 침전이 신속히 이루어지게 하여 처리 속도를 가일층 단축시키고, 처리 효율이 높아질 수 있게 된다.
또한, 본체에 원수가 유입되는 원수유입관에 플라즈마발생장치와 마이크로 버블 이젝터가 설치됨으로써 본체 내의 공간에서 오존 및 라디칼 이온에 의한 산화 반응이 이루어질 수 있게 함으로써 인접한 이온분해소독반응조에서의 환원 처리를 통해 화학적 처리가 원할하게 이루어질 수 있게 된다.
종합적으로, 급속 부상 침전 장치에서는 최소한의 설비로 부유물과 침전물을 물리적으로 신속하게 분리하고, 급속 부상 침전 장치와 이온분해소독반응조에서는 산화와 환원 반응을 통한 화학적 처리가 이루어지도록 함과 더불어, 간헐폭기조, 호기폭기조 등을 이용하여 미생물을 통한 정화 처리가 이루어지도록 함으로써 폐수의 신속한 정화 처리가 가능해질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 급속 부상 침전 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 급속 부상 침전 장치를 나타낸 부분 절단 사시도.
도 3은 본 발명에서 분리장치의 일 예를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에서 침전가이드장치의 일 예를 나타낸 부분절단 사시도.
도 5는 본 발명에서 하부이격판과 상부이격판의 다른 예를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에서 여재의 구성 예와 컨트롤장치와의 연결 상태를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 급속 부상 침전 장치를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 급속 부상 침전 장치를 나타낸 부분 절단 사시도.
도 3은 본 발명에서 분리장치의 일 예를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에서 침전가이드장치의 일 예를 나타낸 부분절단 사시도.
도 5는 본 발명에서 하부이격판과 상부이격판의 다른 예를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에서 여재의 구성 예와 컨트롤장치와의 연결 상태를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 급속 부상 침전 장치를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비를 나타낸 구성도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 급속 부상 침전 장치 및 이를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 급속 부상 침전 장치를 이용한 오폐수 처리 설비는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 집수조(100), 탈수기(110), 유량조절조(120), 급속 부상 침전 장치(1), 이온분해소독반응조(130), 간헐폭기조(140), 제1침전조(150), 호기폭기조(160) 및 제2침전조(170);를 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 구성요소인 집수조(100)는 통상의 수처리장치에서 공개된 바와 같이 내부가 빈 통 형상을 이루어 내부에 축산 분뇨나 오폐수가 저장된다.
더하여, 집수조(100)는 급속 부상 침전 장치(10)의 침전물배출관(13) 및 부유물배출관(45), 제1침전조(150) 및 제2침전조(170) 등에 배관이나 컨베이어 등으로 연결되어 이들로부터 배출되는 고형물이나 침전물, 부유물 등이 내부로 공급되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 구성요소인 탈수기(110)는 상기 집수조(100)와 펌프가 구비된 배관으로 연결되거나 이송스크류가 내장된 배관으로 연결되어 상기 집수조(100)에 저장된 축산 분뇨나 오폐수를 공급받으며, 공급받은 축산 분뇨나 오폐수를 탈수 처리한다.
탈수 과정을 거쳐 분리된 탈수케익은 별도의 가공 처리가 이루어지게 되며, 탈수 처리가 끝나고 남은 탈리액은 펌프 또는 이송스크류가 구비된 배관을 통해 유량조절조(120)에 저장된다.
본 발명의 구성요소인 유량조절조(120)는 상기 탈수기(110)에서 탈수 처리되고 탈수케익과 분리된 탈리액이 임시 저장되어 정량으로 급속 부상 침전 장치(1)로 공급되도록 임시 저장되는 것으로, 내부는 빈 탱크 상으로 구성되며, 내부에 펌프와 배관이 설치되어 펌프의 작동에 따라 일정량이 급속 부상 침전 장치(1)로 공급되도록 이루어진다.
본 발명의 급속 부상 침전 장치(1)는 본 발명의 주요한 구성요소로, 본체(10), 분리케이스(20), 원수공급관(30), 부유물처리탱크(40), 분리장치(50), 침전케이스(60) 및 침전가이드장치(70)로 구성되어, 부유물질과 침전물질이 동시에 급속 분리되고, 마이크로 버블 이젝터(32)로 공급된 오존 및 라디칼 이온에 의해 탈리액을 산화 처리하도록 이루어져 있다.
먼저, 본체(10)는 도 1, 2 등에 도시되어 있는 바와 같이 평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)를 구비한 원통형 구조를 이룬다.
더하여, 상기 측벽부(12) 하부에는 침전물이 배출되는 침전물배출관(13)이 연결되어 있다.
또한, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에는 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)가 형성되어 있으며, 상기 월류바닥부(14)의 단부에는 외부측벽부(15)가 연결되어 있다.
외부측벽부(15)는 월류바닥부(14)와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성한다.
이때, 외부측벽부(15)는 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있다.
이에 따라 본체(10)의 내부에 있는 원수는 측벽부(12) 상단까지 차오른 다음 측벽부(12) 상단을 넘어 월류공간(15a) 내부로 유입될 수 있게 되며, 이 과정에서 측벽부(12) 상단은 부유물이 걸러지는 기능을 하게 된다.
한편, 월류바닥부(14)에는 도시되어 있는 바와 같이 처리수배출관(16)이 연결되어 있어 부유물질과 침전물질이 분리되고 남은 탈리액이 배출되어 이온분해소독반응조(130)로 공급되도록 이루어져 있다.
분리케이스(20)는 도 1, 2에 도시되어 있는 바와 같이 상하로 관통된 관상의 형태를 취하는데, 외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있다.
도 1, 2를 살펴보면 도면기호로 표기되지 않은 프레임이 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 분리케이스(20)를 상호 연결하고 있음을 알 수 있다.
이러한 분리케이스(20)의 하단은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있다.
한편, 분리케이스(20)의 내부에는 여재(21)가 설치되어 있다.
이때, 분리케이스(20)의 내부 공간은 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분된다.
여재(21)는 미도시된 케이스에 삽입되는 등 다양한 고정 방식으로 분리케이스(20) 내부에 고정 또는 착탈되도록 설치된다.
여재(21)는 분리케이스(20) 내부로 유입된 탈리액을 필터링하는 기능도 발휘할 수 있으며, 원수공급관(30)을 통해 유입된 탈리액이 중력에 의해 하향 이동하려는 현상을 지체시켜 분리장치(50) 작동시 부유물질의 상향 이동이 원할히 이루어질 수 있게 해주는 역할도 한다.
이를 위한 여재(21)는 다공성 구조를 이룬다 할 것인데, 만일 공극의 크기가 너무 작을 경우 탈리액의 하향 이동을 잘 억제하지 못하는 현상이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 여재(21)가 손쉽게 막혀버려 본체(10) 내부로의 탈리액 유입이 원할히 이루어지지 못할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 여재(21)의 또다른 예가 도시되어 있다.
도면에서의 여재(21)는 일측에 개구부(21a)가 형성되어 있고, 상기 개구부(21a)를 개폐시키는 개폐도어(21b)가 설치되어 있으며, 상기 개폐도어(21b)를 작동시키는 구동장치(21c)가 설치되어 있다.
도면의 예는 이해의 편의를 위해 개폐도어(21b)가 여재(21) 일측에 힌지 결합되어 있고, 구동장치(21c)는 힌지 축에 연결된 모터를 예로 나타낸 것으로, 개폐도어(21b)가 개구부(21a)에 슬라이딩 방식으로 설치되는 구성도 가능하다 할 것이다.
이때의 여재(21)는 분리케이스(20) 내부를 완전히 밀폐시키는 차폐성 구조를 취할 수도 있으며, 통상의 여재와 같은 망상 구조를 취할 수도 있다.
차폐성 구조를 취할 경우의 여재(21)는 필터링 역할을 하지 못하게 되는 바, 망상 구조를 취하고, 이 경우의 공극은 개폐도어(21b)가 개방되는 방식이기 때문에 작아도 무관하다.
도 6에서는 원수공급관(30)에 펌프(121)가 설치되어 있으며, 구동장치(21c)와 펌프(121)는 컨트롤장치(180)와 연결되어 있으며, 컨트롤장치(180)의 제어에 의해 펌프(121)가 작동되도록 할 수 있다.
이때, 상부모터(51)도 컨트롤장치(180)에 연결되어 컨트롤장치(180)의 제어에 의해 작동한다.
즉, 펌프(121) 작동에 의해 탈리액이 공급되면 개폐도어(21b)가 개구부(21a)를 차단시키도록 하고, 이어서 상부모터(180)가 작동하면 탈리액이 상하로 분리된다.
일정 시간 동안 이 상태를 유지하다가 컨트롤장치(180)는 펌프(121)의 작동을 일시적으로 중지하고, 개폐도어(21b)를 개방시키면 개구부(21a)를 막고 있는 이물질(침전물질 또는 부유물질)이 개방된 개구부(21a)를 통해 상향 또는 하향 이동하게 되면서 여재(21)가 막히는 현상을 억제할 수 있게 된다.
즉, 여재(21)를 골격 면적이 크면서 공극의 크기는 작은 구조 예를 들어 표면적의 50%는 막혀 있도록 하면서 공극 갯수는 최대화하여 개별 공극의 면적을 아주 작게 할 경우 순간적으로 여재(21) 상부에 탈리액이 공급된 상태에서 일시적인 체류 현상을 유도할 수 있게 되고, 이를 통해 분리장치(50)의 작동에 의해 부유물질을 원할하게 상향 이동시킬 수 있게 되고, 개폐도어(21b)가 개구부(21a)를 개방시키는 경우 여재(21)의 공극을 막고 있는 침전물질이 원할하게 하부의 공간으로 이동할 수 있게 된다.
원수공급관(30)은 일측은 상기 유량조절조(120)에 연결되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 있다.
따라서, 유량조절조(120)에 저장된 탈리액을 상향공간(22)으로 공급하게 된다.
이때, 전술한 것처럼 상향공간(22)의 중심이 아닌 외곽으로 편심되게 배관 연결되어 상향공간(22)으로 유입되는 탈리액은 나선류를 일으키게 된다.
이러한 원수공급관(30)에는 플라즈마발생장치(31)와 마이크로 버블 이젝터(32)가 연결됨이 바람직하다
플라즈마발생장치(31)는 외부로부터 공기를 공급받아 고주파 플라즈마를 이용해서 오존 및 라디칼 이온을 생산하는 장치로 등록특허 572514 등 다양한 문헌에 공지되어 있는 것이므로 그 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.
마이크로 버블 이젝터(32) 역시 공지의 것으로, 일측이 상기 플라즈마발생장치(31)와 연결되어 있고, 타측은 원수공급관(30)에 연결되어 있어 상기 플라즈마발생장치(31)에서 배출되는 오존 및 라디칼 이온을 원수공급관(30)에 공급하는 역할을 하게 된다.
플라즈마발생장치(31)와 마이크로 버블 이젝터(32)를 이용하여 탈리액에 오존 및 라디칼 이온을 공급하게 되면 탈리액 중의 유기물의 산화 반응을 촉진시키게 된다.
또, 유기물이나 중금속 착이온, 극성 유기분자들이 수화층을 분리할 수 있게 된다.
이때, 유량조절조(120)에는 미도시된 염소혼합물 공급 탱크를 배관 연결하여 유량조절조(120)에 저장된 탈리액에 염소혼합물을 공급할 수 있는데, 이 경우 마이크로 버블 이젝터(32)를 통해 공급되는 오존 등의 물질과 원수공급관(30) 내에서 혼합되면서 염소이온의 산화로 차아염소산이온이 발생하여 폐수 내의 산소 용해도를 증가시킬 수 있게 된다.
부유물처리탱크(40)는 도 1, 2에 도시되어 있는 바와 같이 바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있다.
이때, 바닥(41)에는 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 있다.
이에 따라 부유물처리탱크(40) 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있다.
한편, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있다.
부유물배출관(45)에는 도면에 나타난 것처럼 미도시된 밸브가 설치되며, 관로상에 펌프가 설치되어 부유물체류공간(44) 내부에 저장된 부유물을 강제로 집수조(100)로 공급할 수 있도록 구성된다.
분리장치(50)는 도 1, 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있는 상부회전축(52) 및 상부회전축(52)에 설치되어 있는 상향날개(53) 및 하향날개(54)로 구성되어 있다.
상부회전축(52)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하다.
상향날개(53)는 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 탈리액을 상향 이동시키도록 이루어져 있으며, 하향날개(54)는 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 탈리액의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있다.
상향날개(53)와 하향날개(54)의 형상은 도 2에 도시된 것처럼 원추형의 형상을 취하도록 이루어질 수도 있고, 도 3에 도시된 것처럼 스크류 형상으로 이루어질 수도 있으며, 다양한 공지의 형상으로 구성될 수도 있다.
상기한 분리장치(50)의 구성은 상부모터(51)의 구동에 의해 상부회전축(52)이 일방향으로 회전하게 되면 상향날개(53)는 탈리액에 포함된 부유물질(2)을 상향 이동시키게 되며, 하향날개(54)는 탈리액을 하향 이동시키게 되며, 이 탈리액에는 침전물질(3)이 포함된 상태를 이룬다.
이때, 상향날개(53)는 분리케이스(20) 내주면에 완전히 밀착된 채 구동하는 것이 아니라 분리케이스(20) 내주면과 이격된 상태로 구동하게 되며, 스컴과 같은 부유물질은 상향날개(53)에 안착된 상태로 계속 상향 이동하게 되며, 탈리액은 중력에 의해 분리케이스(20) 내에서 하향 이동하게 된다.
침전케이스(60)는 도 1, 2에 도시되어 있는 바와 같이 하부이격판(61), 상부이격판(62) 및 침전가이드관(63)으로 구성되어 있다.
하부이격판(61)과 상부이격판(62)은 모두 둘레가 본체(10)의 측벽부(12) 내주면에 고정된다.
더하여, 하부이격판(61)은 상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성한다.
또, 상부이격판(62)은 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성한다.
침전가이드관(63)은 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있다.
이때, 하부이격판(61)과 상부이격판(62)은 각각 침전가이드관(63)과 연결되는 부분이 홀 타공 처리되어 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통된다.
이때, 침전가이드관(63)의 상부는 도시된 것처럼 상광하협의 테이퍼진 형태를 취하여 침전물 및 탈리액의 유도를 가이드하도록 이루어진다.
한편, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 하부이격판(61)과 상부이격판(62)을 물이 통과할 수 있는 일종의 망 구조로 형성하여 물리적 분리 효율을 극대화시킬 수 있다.
이렇게 하면 침전가이드장치(70)의 작동에 의해 침전가이드관(63)으로 탈리액이 침전물질과 함께 유입된 후 침전가이드관(63)들 사이의 공간을 통해 하부이격판(61) 및 상부이격판(62)의 순서로 이동하면서 분리장치(50)에서 미처 분리되지 못하고 하향 이동된 탈리액에 포함되어 있는 부유물질을 침전물질과 분리시켜 물리적 분리 효율을 높여줄 수 있게 된다.
이때, 상부이격판(62)은 기공 크기를 매우 작게 하여 침전가이드장치(70)의 가이드에 의한 침전물질과 탈리액의 통과를 최대한 억제하고, 하부이격판(61)은 기공 크기를 상대적으로 크게 하여 침전가이드관(63) 이외의 공간에서 탈리액의 상향 흐름이 원할하게 이루어지도록 함이 바람직하다.
이를 위해 하부이격판(61)은 기공 크기 3 ~ 5mm의 금속망 구조로 이루어져 있으며, 상기 상부이격판(62)은 기공 크기 0.001 ~ 0.1㎛의 중공사막 필터로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
상부이격판(62)이 중공사막 필터로 구성됨에 따라 침전가이드장치(70)의 작동에 의한 침전물질은 중공사막 필터 통과가 비교적 어려워 침전가이드관(63)을 통해 원할하게 하향 이동하게 되며, 반대로 침전가이드관(63) 이외의 영역에서는 자연스럽게 상향류의 흐름이 원할하게 이루어지게 되며, 상부이격판(62)의 저부에는 채 걸러지지 못한 부유물질이 모여 걸러지게 된다.
이때, 하부이격판(61)과 상부이격판(62) 사이에서의 수 처리 효과를 극대화시키기 위하여 하부이격판(61)과 상부이격판(62) 사이에 황토볼과 같은 여과재를 충진시킬 수 있다.
황토볼은 다공성 구조를 이루고 있기 때문에 황토볼을 통과하는 탈리액이 자연스럽게 정화 처리가 된다.
이때, 단순 황토볼을 충진시키는 것보다 순지트 코팅액을 표면 처리할 수도 있다.
순지트는 러시아의 카렐리아 슝가 지역을 원료로 하는 광물로 규산염과 플러렌을 주 성분으로 하며, 여기서 플러렌은 천연 플러렌을 의미한다.
순지트에 다량 포함되어 있는 플러렌은 흑연이나 다이아몬드와 같은 탄소 동소체이나 흑연이나 다이아몬드와는 다른 구조적 형태를 가짐으로 인하여, 제3의 탄소 동소체로 불린다.
플러렌은, 탄소(C) 원자가 5각형이나 6각형으로 배열 연결된 탄소 고리를 가지며, 이러한 탄소 고리들이 대략 구체(구형) 등의 형상으로 결합되어 중공(中空)을 형성하고 있다.
이러한 순지트를 분쇄하여 분말상의 형태가 되도록 한 후, 아세톤이나 메틸알콜과 같은 분산 용매에 혼합하여 분쇄시켜 순지트 분산액을 제조하고, 제조된 순지트 분산액에 클로라이드, 아세테이트, 할로겐화합물과 같은 용매에 티타늄 테트라에톡사이드와 같은 금속산화물 전구체와 트리에탄올아민, 디에탄올아민과 같은 안정제를 첨가하여 안정화된 금속산화물 전구체와 순지트간의 소수성 상호인력에 의해 순지트 표면에 금속산화물이 코팅된 순지트 코팅액을 제조하고, 이를 황토볼의 표면에 코팅 처리할 수 있다.
이처럼 순지트 코팅액이 코팅 처리된 황토불은 금속산화물 전구체가 안정적으로 코팅되어 있어 금속 산화물을 이용하여 유기물 분해 효과를 더 높여줄 수 있게 된다.
침전가이드장치(70)는 도 1, 2, 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 탈리액을 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성되어 있다.
침전날개(73)는 전술한 하향날개(54)와 마찬가지로 원추형의 형상을 취하거나 나선형의 형상을 취하여 하부회전축(71)의 회전에 의해 침전물질이 포함된 탈리액을 하향 이동시키도록 구성되어 있다.
하부모터(72)와 하부회전축(71)은 직접 연결 방식으로 구성될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 하부회전축(71)이 빈 관상의 형태를 취하되, 하부에 확경부(71a)가 형성되는 한편, 확경부(71b)의 내부에는 영구자석과 같은 자성체(71b)가 설치될 수 있다.
더하여, 하부모터(72)의 축(72a)에는 상기한 확경부(71a) 내부에 수납되어 하부모터(72)의 작동에 의해 회전하는 자성구동부재(72b)가 설치될 수 있다.
자성구동부재(72b) 역시 동일한 영구자석으로 이루어질 수 있으며, 자성체(71b)와 자성구동부재(72b) 사이에는 인력과 척력이 작용하며, 자성구동부재(72b)의 회전에 의해 이 인력과 척력의 작용에 의해 상기 하부회전축(71)이 회전하게 된다.
본 발명의 구성요소인 이온분해소독반응조(130)는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 상기 급속 부상 침전 장치(1)로부터 배출된 탈리액이 저장되며, 일측에 미네랄염이 공급되는 미네랄염공급탱크(131) 및 알칼리수를 공급하는 알칼리수공급탱크(132)가 연결된 채 내부에 정량 공급하도록 이루어져 있다.
즉, 이온분해소독반응조(130)에는 상기 급속 부상 침전 장치(1)를 통과하여 무유물질과 침전물질이 물리적으로 분리되고, 내부에는 오존과 라디컬 이온이 공급되어 산화 처리된 탈리액에 미네랄염과 알칼리수를 공급함으로써 환원 반응을 일으킴으로써 화학적 처리를 완성하게 된다.
이때, 전술한 것처럼 염소 화합물이 첨가된 경우 발생한 차염소산의 산화력은 알칼리수 공급에 의해 안정화됨으로써 미생물을 이용한 생물확적 처리가 원할하 이루어질 수 있게 해준다.
본 발명의 구성요소인 간헐폭기조(140)는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 상기 이온분해소독반응조(130)에서 환원 처리된 탈리액과, 별도로 구비된 미생물배양기(141)로부터 통성 혐기성 미생물을 공급받으며, DO 0.1 ~ 0.2 ppm 정도의 간헐 폭기 상태를 유지하여 통성 혐기성 미생물을 이용하여 탈리액을 탈인 및 탈질화시킨다.
본 발명의 구성요소인 제1침전조(150)는 상기 간헐폭기조(140)로부터 탈리액을 공급받아 현탁물질을 침전시켜 고체와 액체를 분리한다.
이때, 분리된 고체물질은 집수조(100)로 이동시켜 처리한다.
본 발명의 구성요소인 호기폭기조(160)는 상기 제1침전조(150)로부터 현탁물질이 분리된 탈리액을 공급받으며, DO 1.4 ~ 1.6 ppm 정도의 호기성 상태를 유지하여 통성 혐기 미생물과 호기성 미생물이 공존 상태가 되도록 한다.
이때, 호기성 미생물은 미생물배양기(141)로부터 호기성 미생물을 배양하여 공급할 수도 있고, 외기에서 자연적으로 접촉한 것이 활용되도록 할 수도 있다.
이러한 호기폭기조(160)에는 각각의 미생물들이 거대 분자화가 이루어지게 된다.
본 발명의 구성요소인 제2침전조(170)는 상기 호기폭기조(160)로부터 탈리액을 공급받아 거대분자화에 의해 발생한 현탁물질을 침전시켜 고체와 액체를 분리한 후 액체를 방류조(190)에 저장한다.
이때, 방류조(190)에 저장된 처리수는 그대로 방류 처리할 수도 있으며, 고도화처리장치(200)로 공급하여 고도 처리할 수도 있다.
이상과 같은 구성은 급속 부상 침전 장치(1)에서는 탈리액상의 부유물질과 침전물질을 동시에 급속하게 분리시키게 됨과 더불어, 산화 처리를 하게 되며, 이온분해소독반응조(130)에서는 산화 처리된 탈리액에 미네랄염과 알칼리수를 공급하여 탈리액을 환원 처리하여 산화 및 환원 반응을 통해 화학적으로 탈리액을 처리할 뿐만 아니라 미생물을 이용한 수처리가 가능한 상태를 만들어주게 된다.
이어 간헐폭기조(140) 및 통상호기조(160)를 연속으로 거쳐 통성 혐기 미생물 및 호기성 미생물의 활동을 통해 탈리액을 정화 처리함으로써 액비로 활용하거나 방류 처리하게 된다.
1 : 급속 부상 침전 장치 2 : 부유물질
3 : 침전물질 10 : 본체
11 : 바닥부 12 : 측벽부
13 : 침전물배출관 14 : 월류바닥부
15 : 외부측벽부 15a : 월류공간
16 : 처리수배출관 20 : 분리케이스
21 : 여재 21a : 개구부
21b : 개폐도어 21c : 구동장치
22 : 상향공간 23 : 하향공간
30 : 원수공급관 31 : 플라즈마발생장치
32 : 마이크로 버블 이젝터 40 : 부유물처리탱크
41 : 바닥 42 : 천정
43 : 벽체 44 : 부유물체류공간
45 : 부유물배출관 50 : 분리장치
51 : 상부모터 52 : 상부회전축
53 : 상향날개 54 : 하향날개
60 : 침전케이스 61 : 하부이격판
61a : 침전물저장공간 62 : 상부이격판
62a : 분산공간 63 : 침전가이드관
63a : 침전가이드공간 70 : 침전가이드장치
71 : 하부회전축 71a : 확경부
71b : 자성체 72 : 하부모터
72a : 축 72b : 자성구동부재
73 : 침전날개 100 : 집수조
110 : 탈수기 120 : 유량조절조
130 : 이온분해소독반응조 131 : 미네랄염공급탱크
132 : 알칼리수공급탱크 140 : 간헐폭기조
150 : 제1침전조 160 : 호기폭기조
170 : 제2침전조 180 : 컨트롤장치
190 : 방류조 200 : 고도화처리장치
3 : 침전물질 10 : 본체
11 : 바닥부 12 : 측벽부
13 : 침전물배출관 14 : 월류바닥부
15 : 외부측벽부 15a : 월류공간
16 : 처리수배출관 20 : 분리케이스
21 : 여재 21a : 개구부
21b : 개폐도어 21c : 구동장치
22 : 상향공간 23 : 하향공간
30 : 원수공급관 31 : 플라즈마발생장치
32 : 마이크로 버블 이젝터 40 : 부유물처리탱크
41 : 바닥 42 : 천정
43 : 벽체 44 : 부유물체류공간
45 : 부유물배출관 50 : 분리장치
51 : 상부모터 52 : 상부회전축
53 : 상향날개 54 : 하향날개
60 : 침전케이스 61 : 하부이격판
61a : 침전물저장공간 62 : 상부이격판
62a : 분산공간 63 : 침전가이드관
63a : 침전가이드공간 70 : 침전가이드장치
71 : 하부회전축 71a : 확경부
71b : 자성체 72 : 하부모터
72a : 축 72b : 자성구동부재
73 : 침전날개 100 : 집수조
110 : 탈수기 120 : 유량조절조
130 : 이온분해소독반응조 131 : 미네랄염공급탱크
132 : 알칼리수공급탱크 140 : 간헐폭기조
150 : 제1침전조 160 : 호기폭기조
170 : 제2침전조 180 : 컨트롤장치
190 : 방류조 200 : 고도화처리장치
Claims (5)
- 급속 부상 침전 장치에 있어서,
평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)와, 상기 측벽부(12) 하부에 연결되어 있는 침전물배출관(13)과, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)와, 상기 월류바닥부(14)의 단부와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성하고 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있는 외부측벽부(15)와, 상기 월류바닥부(14)에 연결되어 월류공간(15a)에 위치한 처리수가 배출되도록 하는 처리수배출관(16)으로 이루어진 본체(10)와;
외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있되, 하단은 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있으며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하며, 내부에 여재(21)가 설치되어 내부 공간이 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분되는 분리케이스(20)와;
일측은 외부로부터 처리 대상이 되는 원수가 공급되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 상기 상향공간(22)으로 원수를 나선류를 일으키면서 공급하는 원수공급관(30)과;
바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있되, 바닥(41)에 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있고, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있는 부유물처리탱크(40)와;
상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있되 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하는 상부회전축(52)과, 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 원수를 상향 이동시키도록 이루어져 있는 상향날개(53)와, 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 원수의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있는 하향날개(54)로 구성된 분리장치(50)와;
상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성하는 하부이격판(61)과, 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성하는 상부이격판(62)과, 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있고, 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통되는 다수 개의 침전가이드관(63)으로 구성되는 침전케이스(60)와;
상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 원수를 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성된 침전가이드장치(70);를 포함하여 구성된,
급속 부상 침전 장치.
- 제 1항에 있어서,
외부로부터 공기를 공급받아 플라즈마를 이용해서 오존 및 라디칼 이온을 생산하는 플라즈마발생장치(31)와,
상기 플라즈마발생장치(31)에서 배출되는 오존 및 라디칼 이온을 상기 원수공급관(30)에 공급하는 마이크로 버블 이젝터(32)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는,
급속 부상 침전 장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 하부이격판(61)은 기공 크기 3 ~ 5mm의 금속망 구조로 이루어져 있으며,
상기 상부이격판(62)은 기공 크기 0.001 ~ 0.1㎛의 중공사막 필터로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는,
급속 부상 침전 장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 하부이격판(61)과 상부이격판(62) 사이에는 순지트와 금속산화물이 코팅된 황토볼이 충진되어 있는 것을 특징으로 하는,
급속 부상 침전 장치.
- 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비에 있어서,
축산 분뇨 및 오폐수가 저장되는 집수조(100)와;
상기 집수조에 저장된 분뇨 및 오폐수를 탈수 처리하는 탈수기(110)와;
상기 탈수기(110)에서 탈수 처리되고 남은 탈리액이 저장되는 유량조절조(120)와;
평평한 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11) 둘레와 연결되어 수직 상향되게 형성된 측벽부(12)와, 상기 측벽부(12) 하부에 연결되어 있는 침전물배출관(13)과, 상기 측벽부(12)의 상단으로부터 하측으로 이격된 위치에 수평 방향으로 외측으로 돌출된 월류바닥부(14)와, 상기 월류바닥부(14)의 단부와 연결된 채 수직 상향되게 형성되어 측벽부(12)와의 사이로 월류공간(15a)을 형성하고 상단이 상기 측벽부(12)의 상단보다 높게 이루어져 있는 외부측벽부(15)와, 상기 월류바닥부(14)에 연결되어 월류공간(15a)에 위치한 탈리액이 배출되도록 하는 처리수배출관(16)으로 이루어진 본체(10)와;
외주면이 상기 본체(10)의 측벽부(12) 내주면과 이격된 채 상기 본체(10) 내부에 설치되어 있되, 하단은 상기 본체(10)의 바닥부(11)로부터 상측으로 이격되어 있으며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하며, 내부에 여재(21)가 설치되어 내부 공간이 여재(21) 상부의 상향공간(22)과, 여재(21) 하부의 하향공간(23)으로 구분되는 분리케이스(20)와;
일측은 상기 유량조절조(120)에서 배출되는 탈리액이 공급되고, 타측은 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)에 편심되게 연결되어 상기 상향공간(22)으로 탈리액을 나선류를 일으키면서 공급하되, 외부로부터 공기를 공급받아 플라즈마를 이용해서 오존 및 라디칼 이온을 생산하는 플라즈마발생장치(31)와, 상기 플라즈마발생장치(31)에서 배출되는 오존 및 라디칼 이온을 공급하는 마이크로 버블 이젝터(32)가 연결되어 있는 원수공급관(30)과;
바닥(41)과, 상기 바닥(41)의 상측에 형성되어 있는 천정(42) 및 바닥(41)과 천정(42)을 연결하는 벽체(43)로 구성되어 있되, 바닥(41)에 상기 분리케이스(20)가 끼워져 있되, 상기 분리케이스(20)의 상단은 천정(42)과 이격되어 내부에는 상기 분리케이스(20)의 상향공간(22)으로부터 상향 이동하여 월류하는 부유물이 저장되는 부유물체류공간(44)이 형성되어 있고, 상기 벽체(43) 일측에는 부유물체류공간(44)에 저장되어 있는 부유물이 배출되는 부유물배출관(45)이 연결되어 있는 부유물처리탱크(40)와;
상기 부유물처리탱크(40) 상부에 설치되어 있는 상부모터(51)와, 상부는 상기 상부모터(51)에 연결되어 있으며, 하부는 상기 분리케이스(20) 내부에 설치되어 있되 하단이 상기 여재(21)를 관통하여 설치되어 있으며, 상부모터(51)의 작동에 의해 회전하는 상부회전축(52)과, 상기 상향공간(22) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며 원수공급관(30)을 통해 공급된 탈리액을 상향 이동시키도록 이루어져 있는 상향날개(53)와, 상기 하향공간(23) 내의 상부회전축(52)에 연결되어 있으며, 여재(21)를 통과하여 하향 이동하는 탈리액의 하향 이동을 가속하도록 이루어져 있는 하향날개(54)로 구성된 분리장치(50)와;
상기 본체(10)의 바닥부(11)의 상측으로 이격되게 설치되어 바닥부(11)와의 사이로 침전물저장공간(61a)을 형성하는 하부이격판(61)과, 상기 하부이격판(61)의 상측으로 이격되게 설치되되, 상기 분리케이스(20)의 하단과도 이격되어 분리케이스(20)와의 사이로 분산공간(62a)을 형성하는 상부이격판(62)과, 하부는 상기 하부이격판(61)에 연결되고 상부는 상기 상부이격판(62)에 연결되며, 상하로 관통된 관상의 형태를 취하여 내부에 침전가이드공간(63a)이 형성되어 있고, 상기 침전가이드공간(63a)은 하부의 침전물저장공간(61a) 및 상부의 분산공간(62a)과 연통되는 다수 개의 침전가이드관(63)으로 구성되는 침전케이스(60)와;
상기 각 침전가이드관(63) 내부에 수직으로 설치되어 있는 하부회전축(71)과, 상기 하부회전축(71)의 하부에 연결되어 있으며 하부회전축(71)을 회전시키는 하부모터(72)와, 상기 하부회전축(71)에 설치되어 있으며, 침전가이드관(63) 내의 탈리액을 하향 이동시키도록 가이드하는 침전날개(73)로 구성된 침전가이드장치(70);를 포함하여 구성되어 부유물질과 침전물질이 동시에 급속 분리되고, 마이크로 버블 이젝터(32)로 공급된 오존 및 라디칼 이온에 의해 탈리액을 산화 처리하는 급속 부상 침전 장치(1)와;
상기 급속 부상 침전 장치(1)로부터 배출된 탈리액이 저장되며, 내부에 미네랄염과 알칼리수를 공급하고 교반하여 탈리액을 환원 처리하는 이온분해소독반응조(130)와;
상기 이온분해소독반응조(130)에서 환원 처리된 탈리액과, 미생물배양기(141)로부터 통성 혐기성 미생물을 공급받으며, DO 0.1 ~ 0.2 ppm 정도의 간헐 폭기 상태를 유지하여 통성 혐기성 미생물을 이용하여 탈리액을 탈인 및 탈질화시키는 간헐폭기조(140)와;
상기 간헐폭기조(140)로부터 탈리액을 공급받아 현탁물질을 침전시켜 고체와 액체를 분리하기 위한 제1침전조(150)와;
상기 제1침전조(150)로부터 현탁물질이 분리된 탈리액을 공급받으며, DO 1.4 ~ 1.6 ppm 정도의 호기성 상태를 유지하여 통성 혐기 미생물과 호기성 미생물이 공존 상태가 되도록 하는 호기폭기조(160)와;
상기 호기폭기조(160)로부터 탈리액을 공급받아 현탁물질을 침전시켜 고체와 액체를 분리한 후 액체를 방류 처리하는 제2침전조(170);를 포함하여 구성된,
급속 부상 침전 장치를 이용한 축산 분뇨 및 오폐수 처리 설비.
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