KR100455816B1

KR100455816B1 - 배수 처리 장치

Info

Publication number: KR100455816B1
Application number: KR10-2002-7006857A
Authority: KR
Inventors: 다카하시도시히로
Original assignee: 아오키 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2004-11-06
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: KR20020061624A; JPWO2002028784A1; WO2002028784A1; JP3878130B2; AU2000274505A1; EP1327609A1; US6793810B1; EP1327609A4

Abstract

배수 처리 장치가 부식 물질을 함유하는 펠릿이 충전된 리액터(12)와, 리액터(12)가 설치되는 저수조(4)를 구비한다. 저수조(4)에는 복수의 리액터(12)가 설치되고, 각 리액터(12) 및 리액터(12)에 부속되어 있는 펠릿 충전부(27)는 개별적으로 저수조(4)로부터 빼낼 수 있게 형성된다.

Description

배수 처리 장치{WASTE WATER TREATING DEVICE}

종래, 농업 집락 배수 등을 토양 세균의 작용에 의해서 정화하는 기술은 주지되어 있다. 일본 특허 공고 평5-10999호 공보에는 그 토양 세균을 배양하여, 활성화하기 위해서 부식 물질을 이용해야 한다는 것과, 그 부식 물질을 펠릿으로 성형하여, 저수조 내에서 그 펠릿과 배수를 호기적인 조건 하에 접촉시켜 종오니(種汚泥)를 얻기 위한 기술이 개시되어 있다. 저수조 내에 설치되어 펠릿이 충전되는 장치를 당업자 사이에서 리액터라고 부르는 경우가 있다. 또, 이 리액터와 저수조를 함께 리액터라고 부르는 경우도 있는데, 본 발명에서 리액터라고 할 때에는 전자의 펠릿이 충전되는 장치를 의미하고 있다.

상기 종래 기술에서는 저수조 1기에 대하여 상기 리액터가 1대 사용된다. 리액터에 충전되는 부식 물질의 펠릿은 저수조의 배수 처리 능력에 거의 비례하여 증가한다. 예컨대, 배수 처리 능력이 10,000 ㎥/일인 저수조의 리액터에는 약 1,200 ㎏의 펠릿이 충전되고, 배수 처리 능력 20,000 ㎥/일인 저수조의 리액터에는 약 2,400 ㎏의 펠릿이 충전된다. 그런데, 본원의 발명자가 알아본 바에 따르면, 배수 처리 능력에 거의 비례하여 충전한 펠릿은 그 충전량이 약 1,000 ㎏을 넘게 되면, 펠릿 용기의 중심부는 배수의 흐름이 빠르지 않다는 것과, 공기가 충분히 공급되지 않는다는 것 등에 의해, 특히 그 중심부의 펠릿이 반드시 유효하게 이용되고 있지 않다. 또한, 충전량이 그와 같이 많아지면 리액터가 대형화되어, 리액터에 대한 펠릿의 보충이나 교체를 위한 작업에 대형 중기가 필요하게 되고, 그에 따라 배수 처리 장치의 유지비가 늘어나게 된다.

그래서, 본 발명은 펠릿을 효율적으로 사용함으로써, 저수조 1기당의 펠릿의 사용량을 줄이고, 아울러 배수 처리 장치의 유지비의 상승을 억제할 수 있는 배수 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다. 또, 본 발명에서 펠릿이 용기나 장치에 충전된다고 할 때는 펠릿이 용기나 장치에 가득히 채워져 있는 경우만을 의미하는 것은 아니며, 용기나 장치에 상당한 공극을 남기고 채워져 있는 경우도 의미하고 있다.

본 발명은 농업 집락(集落) 배수나 하수 등의 오수를 토양 세균을 이용하여 정화하는 배수 처리 장치에 관한 것이다.

도 1은 배수 처리 공정의 일례를 나타낸 도면.

도 2는 저수조(배양조)의 사시도.

도 3은 도 2의 III-III선 단면도.

도 4는 리액터의 부분 파단 사시도.

도 5(1) 및 도5(2)는 실시예를 도시하는 배양조의 평면도.

도 6(1)은 실시예를 도시하는 도 5(1)과 동일한 도면이고, 도 6(2)는 도 6(1)의 A-A선 단면도.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 대상으로 하는 것은, 유기성 배수의 처리 공정에 셋팅된 저수조와 상기 저수조 내에 설치된 리액터로 이루어져, 상기 저수조 내의 배수와 상기 리액터 내에 충전된 부식 물질을 포함하는 펠릿을 호기적인 조건하에서 접촉시켜 상기 배수 속에서 토양 세균을 배양하는 것이 가능한 배수 처리 장치이다.

이러한 배수 처리 장치에서, 본 발명의 특징점은 상기 저수조에, 상기 배수의 유입구와 유출구를 마련하는 동시에, 상기 유입구와 유출구 사이에 복수의 상기 리액터를 설치하여, 상기 리액터 각각 및 상기 펠릿을 충전하기 위하여 상기 리액터에 부속되어 있는 용기 중 어느 것을 상기 저수조로부터 빼낼 수 있게 형성한 데에 있다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 배수 처리 장치를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

도 1은 농업 집락 배수나 하수 등의 배수(W)를 토양 세균의 작용에 의해서 정화하는 배수 처리 공정의 일례를 도시한 도면이다. 도 1에서는 본 발명에 따른 배수 처리 장치는 배양조(4)와 그 속에 설치된 복수의 리액터(12)(도 2 참조)로 형성되어 있다. 도 1에서는, 배수(W)는 조정조(1)로 유도되고, 여기에서 토양 세균을 다량으로 포함하는 오니와 배수(W)가 배수(W)의 특성과 상태에 따른 적절한 비율로 혼합된다. 혼합된 것은 반응조(2)로 나아가, 호기적인 조건하에서, 또는 혐기적인 조건과 그것에 이어지는 호기적인 조건하에서 배수가 토양 세균의 작용을 받아, 배수의 정화가 진행된다. 분리조(3)에서는 배수(W)가 정화된 물과 오니를 많이 포함하는 배수로 나뉘어지고, 정화된 물은 처리수로서 공정 밖으로 나와 유효하게 이용된다. 또 한쪽의 오니는 배수(W)와 함께 배양조(4)로 이송되는 것 외에, 조정조(1)나 반응조(2)로 되돌려진다.

도 2, 도 3 및 도 4는 각각 배양조(4)의 사시도, 도 2의 III-III선을 따라 보고 도시한 도면 및 리액터(12)의 부분 파단 사시도이다. 배양조(4) 속에는 다수의 리액터(12)가 설치되어 있다. 예시한 배양조(4)는 20,000 ㎥/일의 배수 처리 능력을 갖는 것으로, 콘크리트제 바닥부(13)와, 서로 마주 한 제1 및 제2 측벽부(16, 17)와, 마찬가지로 서로 마주 한 제3 및 제4 측벽부(18, 19)로 이루어진다. 제1 측벽부(16)에서는 분리조(3)로부터 뻗어 나온 송수관(21)이 유입구(22)에 연결되고, 제2 측벽부(17)에서는 배양조(4)로부터 밖으로 뻗어 나온 송수관(23)이 유출구(24)에 연결되어 있다. 유입구(22)는 유출구(24)보다도 약간 높은 위치에 있어, 이들 유입구(22)와 유출구(24)의 수위 차에 의해서, 배수(W)는 유입구(22)에서 유출구(24)를 향해 배양조(4) 내에서 흐른다. 제2 측벽(17) 근방까지 흐른 배수(W)의 일부는 환류용 펌프(P)의 작용에 의해 송수관(26)을 지나, 유입구(22) 근방까지 되돌려질 수 있다.

리액터(12)는 배양조(4)의 제1 측벽(16)에서 제2 측벽(17)으로 향하는 x 방향과, 이 방향에 직교하는 y 방향으로 열을 지어 배치되어 있다. 각 열마다 5대의 리액터(12)가 존재하여, 합계 25대의 리액터가 하루에 20,000 ㎥의 배수를 처리하기 위해 사용되고 있다. 도시한 예의 리액터(12)는 세로로 긴 직방체의 펠릿 충전부(27)와, 충전부(27)의 바로 아래에 위치하는 산기관(散氣菅)(28)과, 4개의 지지 다리(29)를 구비하고 배양조(4)의 바닥부(13)에 고정 배치되어 있어, 소형 크레인을 사용하여 배양조(4)로부터 빼낼 수 있다. 펠릿 충전부(27)는 4개의 주벽(31)과, 꼭대기부와 바닥부의 메쉬 플레이트(32, 33)로 이루어지고, 내부에는 약 45 ㎏의 펠릿(34)이 충전되어 있다. 산기관(28)에는 배양조(4)의 상측으로부터 연장되는 공기 배관(36)이 연결되고, 산기관(28)으로부터는 바닥부의 메쉬 플레이트(33)를 향하는 다수의 기포 흐름이 생기고 있다. 이 기포의 흐름은 리액터(12)의 내부에 배수(W)의 상승류를 생기게 하는 동시에 펠릿 충전부(27)를 호기적인 조건으로 만들 수 있다. 그 상승류에 따라, 배수(W)는 화살표 37을 따라 지지 다리(29) 사이에서 리액터(12)로 진입하여 바닥부 메쉬 플레이트(33)를 향하고, 펠릿 충전부(27)로 들어가 꼭대기부 메쉬 플레이트(32)에서 밖으로 나오며, 화살표 38을 따라서 인접한 리액터(12)를 향해 흐른다. 리액터(12)의 주벽(31) 중, 유출구(24) 부근에 위치하는 주벽(31a)은 다른 주벽(31)에 비해서 배양조(4)의 바닥부(13) 근방까지 뻗어 있는 것이 바람직하다. 이러한 주벽(31a)은 꼭대기부 메쉬 플레이트(32)로부터 나온 배수(W)의 흐름 중에서 유출구(24) 방향으로 향하는 흐름(38a)이 다시 동일한 리액터(12)의 바닥부 메쉬 플레이트(33)로 향하는 것을 방지하여, 그 흐름(38a)이 유출구(24) 부근에 위치한 다른 리액터(12)로 향하는 것을 촉진한다. 펠릿(34)은 부식 물질 또는 부식 물질과 안산암이나 경석 등의 무기 물질과의 혼합물을 입자형으로 성형한 것으로, 이것에는 공지 또는 주지된 것을 사용할 수 있다. 또, 펠릿 충전부(27)에 충전된 펠릿(34)은 그 총량의 80 중량%를 상한으로 하여, 경석 등의 무기질 입자로 대체할 수 있다. 본 발명에서 펠릿(34)의 중량이라 함은 이들 부식 물질을 포함하는 입자와 무기질 입자의 합계의 중량을 의미하고 있다. 이들 입자의 혼재는 토양 세균의 배양과 활성화에 유효하다.

이러한 배양조(4)와 리액터(12)로 형성되는 본 발명의 배수 처리 장치에서는 배양조(4)의 유입구(22)로부터 들어온 배수(W)가 몇 개의 리액터(12) 속을 빠져나가며, 빠져나갈 때에는 호기적인 조건 하에 펠릿(34)에 접촉하여 유출구(24)로 서서히 진행한다. 배수(W)가 배양조(4)에 체류하고 있는 동안에, 배수(W)를 정화하는 데 유효한 토양 세균이 배양되거나, 활성화되거나 한다. 이러한 토양 세균을 다량으로 포함하는 배수(W)는 그 일부의 것이 종오니로서 유출구(24)로부터 나와, 조정조(1)나 반응조(2)로 공급된다. 또, 본 발명에 따른 장치를 운전함에 있어서 필요하다면 배수(W)의 일부가 펌프(P)에 의해서 송수관(26)으로 유도되어, 유입구(22) 근방까지 되돌려 보내진다. 되돌려진 배수(W)는 다시 리액터(12)의 펠릿(34)과의 접촉을 반복한다. 장기간의 운전으로 펠릿(34)의 대부분이 소모된 리액터(12)를 소형 크레인을 이용하여 배양조(4)로부터 빼내, 펠릿(34)을 보충하거나, 소모되어 세립(細粒)으로 된 펠릿(34)을 새로운 펠릿(34)으로 교환하거나 한다. 크레인으로 빼낼 때에는 리액터(12)에 부착되어 있는 아이볼트(40)(도 4 참조)를 이용할 수 있다.

본 발명은 배수 처리 능력이 5,000 ㎥/일 이상인 배양조(4)에서 실시했을 때에 효과가 현저하다. 본 발명에서는, 그와 같은 배양조(4)의 처리 능력을 t(단위1000 ㎥/일)로 했을 때에, 배양조(4)에 설치하여야 할 리액터(12)의 대수(n)는 다음의 수학식 1에 의해서 구할 수 있다.

예컨대, 20×1000 ㎥/일의 처리 능력을 갖는 배양조(4)에 설치하여야 할 리액터(12)의 대수(n)는 다음과 같다.

리액터(12)는 15∼35대 설치하는 것이 바람직하고, 도시한 예의 배양조(4)에서는 25대의 리액터(12)가 설치되어 있다.

또, 이러한 대수(n)의 리액터(12)에 대하여 사용되는 펠릿(34)의 총중량(r)(단위 1,000 ㎏)은 배양조(4)의 배수 처리 능력(t)에 대하여, 다음의 수학식 2에 의해서 구할 수 있다.

r = (1.5t/30 + 0.5) ×(1 ±0.4)

리액터(12) 1대 당 펠릿 충전량(s)(단위 1,000 ㎏)은 다음의 수학식 3에 의해서 구할 수 있다.

20 ×1000 ㎥/일의 배수 처리 능력을 갖는 도시한 예의 배양조(4)에서는 25대의 리액터(12)를 사용했기 때문에, 펠릿(34)의 총중량(r)과 리액터(12) 1대 당 펠릿(34)의 충전량(s)은 각각 다음과 같이 된다.

r = (1.5/30 ×20 + 0.5) ×(0.6 ~ 1.4) = 1.5 ×(0.60 ~ 1.4) = 9 ~ 2.1 (단위 1,000 kg)

총중량(r)으로서 1.5×0.75 = 1.125 (단위 1,000 ㎏)를 사용하면,

s = 1.125/25 = 0.045 (단위 1,000 kg)

도 5는 리액터(12)의 레이아웃을 도시하는 배양조(4)의 평면도인데, 송수관(26)과 공기 배관(36)은 도시되어 있지 않다. 도 5(1)은 도 2의 배양조(4)의 평면도이며, 도 5(2)는 본 발명의 실시 형태의 다른 일례를 도시하는 평면도이다. 도 5(1)에서, 배양조(4)의 평면 형상은 직사각형이며, 서로 직교하는 x 방향과 y 방향을 갖는다. 리액터(12)는 x 방향과 y 방향으로 등간격으로 나란히 배치되고, x 방향으로 뻗은 열(A, B, C …)과 y 방향으로 뻗은 열(a, b, c …)을 형성하고 있다. 도 5(2)에서, 리액터(12)는 x 방향과 y 방향으로 등간격으로 나란히 늘어서 있는데, y 방향으로 연장되는 열(a)과 열(b) 사이에서는 열(b)의 리액터(12)가 열(a)의 리액터(12와 12) 사이에 위치하고 있다. 이와 같이 리액터(12)가 배치되어 있으면, 열(a)의 리액터(12와 12) 사이를 빠져나간 배수(W)는 열(b)의 리액터(12)에 있어서 펠릿(34)과의 접촉이 가능하게 된다. 열(c, e)의 리액터(12)는 열(a)과 동일하게 나란히 늘어서 있고, 열(d)의 리액터(12)는 열(b)과 동일하게 나란히 늘어서고 있다.

도 6(1)은 본 발명 실시 형태의 다른 일례를 도시한 도 5(1)과 동일한 도면이며, 도 6(2)는 도 5(1)의 A-A선 단면도이다. 이 배수 처리 장치에서는 a, b, c …의 각 열 사이에, 배수(W)가 흐르는 방향을 규제하는 정류판(41)이 설치되어 있다. 정류판(41)의 상단부(42)는 리액터(12)의 꼭대기부 메쉬 플레이트(32)보다도 상측에, 보다 바람직하게는 수면(L)보다도 상측에 위치하고 있다. 하단부(43)는 배양조(4)의 바닥부(13)의 상측에 위치하고 있다. 이러한 정류판(41)의 존재에 의해서, 배수(W)가 유입구(22)로부터 들어와 리액터(12)의 상측을 통과하여, 그대로 유출구(24)에서 밖으로 나간다고 하는 흐름을 방지할 수 있다. 배수(W)는 도 6(2)에 쇄선 화살표로 나타내는 것과 같이, 리액터(12)의 꼭대기부 메쉬 플레이트(32)에서 나가면, 정류판(41)을 따라서 밑으로 흘러, 인접한 리액터(12)에 진입하는 것이 가능하다. 이와 같이 하면, 배수(W)는 펠릿(34)과의 접촉 기회가 늘어, 토양 세균의 배양과 활성화를 촉진할 수 있다. 정류판(41)은 배양조(4)나 리액터(12)에 부착할 수 있다. 정류판(41)은 도시된 바와 같이 y 방향으로 일련의 것이 아니라, 복수로 분할되어, 분할된 것 하나 하나가 리액터(12)에 부착되어 있어도 된다.

본 발명에서, 리액터(12)는 그 전체가 아니라 펠릿 충전부(27)를 배양조(4)으로부터 빼낼 수 있도록 만들 수도 있다. 펠릿 충전부(27)의 형상에는 특별한 제약이 없고, 도시한 것 대신에 원통형인 것으로 할 수도 있다. 배양조(4)에 있어서의 리액터(12)는 배양조(4)의 x 방향과 y 방향 중 적어도 한 방향으로 열을 이루고 있는 것이 바람직하다. 리액터(12)가 열을 이룸으로써, 리액터(12)의 배양조(4)에 있어서의 설치 작업이나 빼내기 작업이 용이하게 된다. 다만, 펠릿(34)과 배수(W)의 접촉을 양호하게 하기 위해서, 리액터(12)를 임의 위치에 설치하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 배수 처리 장치에서는 배양조에 복수의 리액터를 설치하여 부식 물질로 이루어지는 펠릿을 각각의 리액터에 분산시켰기 때문에, 펠릿과 배수와 공기의 접촉 기회가 많아져, 종래 기술과 같이 배수 처리량에 비례하여 펠릿 사용량을 많게 할 필요가 없다. 복수 리액터를 채용함에 의해 각각의 리액터를 소형화할 수 있으므로, 리액터의 점검, 펠릿의 보충·교환 작업이 용이하게 된다.

Claims

유기성 배수의 처리 공정에 셋팅된 저수조와, 상기 저수조 내에 설치된 리액터를 포함하고, 상기 리액터 내의 펠릿 충전부에 충전된 부식 물질을 포함하는 펠릿과 상기 저수조 내의 배수를 호기적인 조건하에서 접촉시켜 상기 배수 속에서 토양 세균을 배양할 수 있도록 구성되어 있는 배수 처리 장치에 있어서,

상기 저수조에는 상기 배수의 유입구와 유출구가 마련되어 있고, 상기 유입구와 유출구 사이에는 복수의 상기 리액터가 설치되어 있으며, 각 리액터에는 그 리액터의 펠릿 충전부의 하부에 배치되는 산기관과 지지 다리가 마련되어 상기 펠릿 충전부와 저수조의 바닥부와의 사이에 공간을 형성함으로써 배수가 유입하여 상승할 수 있도록 하며, 상기 리액터 중 임의의 것을 상기 저수조로부터 빼낼 수 있게 형성한 것을 특징으로 하는 상기 배수 처리 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 저수조에는 상기 배수가 흐르는 방향을 규제할 수 있는 정류판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 저수조의 배수 처리 능력이 5,000 ㎥/일 이상이며, 상기 저수조에 설치되는 상기 리액터의 대수(n)와, 상기 저수조의 배수 처리 능력(t)(단위 1,000 ㎥/일)이 다음의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.

n = (t + 5) ×(1 ±0.4)
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 저수조의 배수 처리 능력이 5,000 ㎥/일 이상이며, 상기 저수조에 사용되는 상기 펠릿의 총중량(r)(단위1,000 ㎏)과 상기 저수조의 배수 처리 능력(t)(단위 1,000 ㎥/일)이 다음의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.

r = (1.5t/30 + 0.5) ×(1 ±0.4)
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 저수조에는 상기 유출구 부근 위치에서 상기 유입구 부근 위치를 향하여 상기 배수의 일부를 되돌려 보낼 수 있는 송수 설비가 부속되어 있는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.