녹색주택 특허공개 내용, 폐수처리장치(1)

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【요약서】

【요약】
 
본 발명은 폐 발포합성수지인 스치로폴을 시멘트,모래,물을 혼합하여 만든 경량
콘크리트 단열재를 파쇄하고 표면을 용융하는 공정을 포함하여 미생물 담채를 만들
어 정화효율을 현저히 증대시키고 처리장치의 시설과 기계장치의 최소화와 완전 밀
폐식으로 악취발생이 저감되는 것을 특징으로 하는 폐발포합성수지를 이용한 오폐
수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
  더욱 상세하게는 폐수처리장치에 있어서 처리장치의 구성은 폐수처리장치 외부에
유입수 및 밸브(2), 공기압축기(1), 역세정공기배출밸브(8), 악취제거기부착 공기
배출밸브(16), 반송슬러관(4), 유출수 및 밸브(17)가 구비되고 내부처리조구조는 1
차침전조 및 밸브(5),1차산기폭기조(6), 1차살수여상반응조(7), 2차산기폭기조(10)
2차살수여상반응조(12), 최종침전조(15)로 이루어져 압축공기와 유입수가 폐수처리
장치를 통과하면서 최종처리되는 통합 오폐수처리조로 구성되어 지는 것을 특징으
로 하는 폐발포합성수지를 이용한 오폐수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

【대표도】
_

【색인어】
폐수처리, 생물막, 폐발포스치로폴, 역세정, 담체, 미생물, 환경

【명세서】
【발명의 명칭】
폐발포합성수지를 이용한 오폐수처리 장치 및 방법{WASTE STYRENE FOAM USE
SEWAGE TREATMENT SYSTEM AND METHOD}
【도면의 간단한 설명】
   도 1는 본 발명의 실시 예에 따른 폐발포합성수지를 이용한 오폐수처리 장치를
          나타내는 측면도
   도 2는 본 발명에 실시 예에 따른 폐발포합성수지를 이용한 오폐수처리 장치를
          나타내는 평면도
   도 3는 본 발명에 실시 예에 따른 폐발포합성수지를 이용한 오폐수처리 장치를
           나타내는 (A)부분의 상세도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
  1: 공기압축기 2: 유입수 및 밸브 3: 공기주입구 4: 반송슬러지관 5: 1차침전조
 6: 1차산기폭기조 7: 1차살수여상반응조 8: 역세정 공기배출밸브 9: 1차분배기
10: 2차산기폭기조 11: 2차다공성산기관 12: 2차살수여상반응조 13: 공기배기관입
구 14: 부상담체격리막B 15: 최종침전조 16: 악취제거기부착 공기배출밸브  17:유
출수 및 밸브 18: 1차다공성산기관 19: 반송슬러지밸브 20A: 하단부 침전수수위표
시 20B: 상단부 폐수처리장치수위표시 21: 반부상담체입자 22: 2차분배기 23: 반부
상담체격리막 24: 수류이동방향  25: 공기펌프탱크 26: 처리수유출반향 27: 합성수
지격자 28: 부직포 29: 소성점토블럭 30: 분배기용 부상담채

【발명의 상세한 설명】
【발명의 목적】
【발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술】
  일반적으로, 폐수처리방법에는 활성슬러지법, 살수여상법과 그리고 접촉산화법
등이 있는데, 살수여상법은 1차침전지의 유출수를 미생물의 성장을 돕는 쇄석이나 
프라스틱 여재등에 폐수가 위로 뿌려지는 유기물과 접촉시키는 고정상법에 의한 폐
수처리방법이다. 살수여상의 장점은 유기물의 부하변동에 적응력이 높고 폭기시설
이 필요하지 않기 때문에 시설비와 유지비가 절약되고 슬러지 반송장치가 불필요하
며 슬러지 벌킹이 발생하지 않고 시설의 가동이 간편하나 악취발생을 차단하기 어
려우며 파리의 서식처가 되고 여재의 폐쇄현상이 발생되기 쉬우며 여재의 양이 많
으면 중량의 의하여 장치의 구조가 불안정한 단점이 있다.
  그리고 활성슬러지법은 포기조에서 공기에 의한 폐수를 포기하여 용존유기물질이
미생물에 의하여 섭취되거나 분해된 유기물과 증식된 미생물이 침전지에서 침전되
는데 이것을 슬러지라 한다. 이러한 슬러지에 일부는 포기조에 반송되며 나머지 슬
러지는 인출장치와 탈수공정을 거처 퇴비화하거나 소각과 매립하는 방법으로 최종
폐슬러지를 처리하고 있다. 활성슬러지법은 처리 효율이 좋아 현재에도 많이 활용
되고 있으며 주요공정으로는 재래식 프러그 흐름, 완전혼합, 점감포기, 단계주입기
포기, 수정포기, 접촉안정식등 여러 가지 포기방법이 있으나 소규모의 폐수처리에
적용시켰을 때 부하변동에 약하고 슬러지와 공기량의 조정에 전문적인 관리를 필요
하며 콤프레셔와 포기장치의 가동으로 에너지가 많이 들뿐만 아니라 폐슬러지와 벌
킹 등의 문제점 등이 발생 할 수 있다.
  이러한 살수여상법과 활성슬러지법의 처리효율등의 장점을 살린 접촉산화법이 있
는데 이것은 고정상식 활성슬러지법이라고 하며 회전원판법이나 살수여상법 등과
같이 생물막을 이용하여 폐수를 처리하는 방법인데 접촉 여재표면에 생성된 생물막
을 폐수로 접촉시키면서 동시에 포기를 함으로써 폐수중의 증식된 미생물과 유기물
분해물을 제거시키는 방법이다. 이 방법은 포기조내에 균일한 포기가 어렵고 부하
변동 적응력이 낮아 많은 양의 폐수유입으로 접촉재가 부분적으로 폐쇄되어 처리효
율이 떨어지는 단점이 있다.
      
【발명이 이루고자 하는 기술적 과제】
  본 발명은 폐스치로폴로 만든 미생물담채을 이용하여 폐수를 처리하는 통합 폐수
처리장치로써 오폐수의 정화효율을 현저히 증대시키고자 버려지는 폐스치로폴 등의
가벼운 비중의 특성으로 수중에서 물의 비중과 비슷한 0.8~1.2g/㎠으로 반부상하는
담채를 이용하여 현실적으로 이용되고 있는 침전법, 여과법, 활성슬러지법, 살수여
상법 그리고 접촉산화법 등의 방법을 효과적으로 연결하여 구조물의 시설과 기계장
치의 최소화와 완전 밀폐식으로 악취의 발생을 저감하고 운전비용의 저감과 반영구
적인 폐수처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
【발명의 구성】
  상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본인의 특허등록 제0499914호(폐스치
로폴, 폐경질우레탄폼을 이용한 단열재 제조방법 및 이러한 방법으로 제조된 단열
재)에 또 다른 수단과 방법을 추가하여 반부상채 유동상 미생물담채를 만들 수 있
다. 그것의 제조방법은 폐스치로폴을 20mm~35mm로 파쇄하여 인장강도를 높이기 위
해 섬유 보강제와 시멘트방수제를 첨가하고 시멘트, 모래, 물을  3:2:1의 비율로
홉합물을 만들어 파쇄된 스치로폴체적의 25%로 시멘트 혼합물을 회전드럽에 넣어
2~3분간 겔상태 즉 반 액체상태로 만들어 몰드에 넣고 125㎢의 진동 압축으로 압축
고정하여 콘크리트 고유의 수화,응결작용을 거처 양생단계에 이르러 파쇄하여 큰자
갈과 작은 자갈의 크기로 만든후 파쇄된 표면을 가열하여 용융시키고 그 표면에 접
착제와 활성탄입자를 코팅하여 표면적이 넓은 반부상채 유동상 미생물담채를 만드
는 방법이며 여기서 모래는 쇄석 모래 또는 폐콘을 사용해도 무방하다. 
  접착제로는 스티로폴 본트, 실란트, 에폭시,폴리우레탄 등의 접착제중 선택하고
활성탄입자는 1.5mm~2.5mm로 하고 활성탄입자 또는 나무,갈대를 태운 숯과 톱밥등
미생물이 흡착할 수 있는 여재로 사용하는데 접착제와 활성탄입자를 혼합하여 접착
하여 건조시켜 만드는 방법과 상기 미생물담채의 표면에 미리 접착제를 도포 한 후
활성탄입자 또는 상기여재 등을 분산하거나 접촉시켜 접착시키후 상온이나 고온에
서 건조시켜 코팅하는 방법으로 미생물담채를 만드는데 최종비중은 0.8~1.2g/㎠가
되어 물보다 가벼운 반부상 담채가 된다. 0.8~1.2g/㎠의 비중은 시멘트혼합물과 폐
스치로폴비드의 체적의 25%로 압축했을 때 무게로 1㎥에 650~850㎏으로 물에 뜨는
구조물이 되며 이것을 파쇄하여 가열 용융후 코팅처리 하면 반부상담채가 된다.
  이러한 반부상 유동상 미생물담채는 압축강도가 1㎠당 50~74㎏정도로 강도가 높
아 강한 공기의 폭기작용과 유속에 의해 담채끼리 충돌하여 파손 되거나 기능이 저
하되지 않는 효율이 높은 여재가 되는 것으로 폐스치로폴 등의 가벼운 비중의 특성
을 이용하고 콘크리트의 강한 압축강도를 결합하여 반영구적인 폐수처리장치에서
사용하는 반유동상 부상담체가 된다. 이러한 담채의 사용처는 본 발명의 폐수처리
장치에 한정되지 않는다. 폐발포합성수지를 이용한 미생물 담채와 그것을 이용한
오폐수처리 장치에 관한 것에 있어서 처리장치의 구성은 폐수처리장치 외부에 유입
수 및 밸브(2), 공기압축기(1), 역세정공기배출밸브(8), 악취제거기부착 공기배출
밸브(16), 반송슬러관(4),유출수 및 밸브(17)가 구비되고 내부처리조구조는 1차침
전조 및 밸브(5),1차산기폭기조(6), 1차살수여상반응조(7), 2차산기포조(10) 2차살
수여상반응조(12), 최종침전조(15)로 이루어진 폐발포합성수지를 이용한 오폐수처
리 장치 및 방법에 관한 것이다.
  내부 처리구조물 중 상기와 같이 제조한 미생물담채를 1차산기폭기조(6), 2차산
기포조(10)에는 45~60%, 1차살수여상반응조(7), 2차산기포조(10)에는 70~85%까지
우고 공기를 가압하여 각각의 반응조가 별도의 기계장치 없이 공기압과 밸브의 채
개폐조작으로 운전되어 폐수가 최종처리되는 통합 오폐수처리조로 구성되어 지는
것을 특징으로 하는 폐수처리장치를 제공한다.
  도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도1은 본 발명의 실시 예에
따른 폐발포합성수지를 담채로 이용한 오폐수처리 장치를 나타내는 측면도, 도2는
본 발명의 실시 예에 따른 폐발포합성수지를 담채로 이용한 오폐수처리 장치 나타
내는 평면도, 도3은 본 발명의 실시 예에 따른 폐발포합성수지를 담채로 이용한 오
폐수처리 장치 나타내는 (A)부분의 상세도이다.
  도1에 도시한 바와 같이 실시예는 유입수가 유입수 및 밸브(2)를 거쳐 들어오면
공기압축기(1)에 의해서 1차산기폭기조(6)의 하단부를 통해 유입되고 압축공기는 
1차다공성산기관(18)을 통해 1차산기폭기조(6)내부의 반부상담채입자(21)에 접촉폭
기된다. 1차산기폭기조(6)를 거친 유입수는 1차살수여상반응조(7)의 상단부에 1차
분배기(9)를 통해 유입수는 자연낙하로 반부상담체입자에 고르게 살수된다.
  한편 압축공기는 1차살수여상반응조(7)상단부에서 2차산기폭조(10)하단에 2차다
공성산기관(11)의 입구까지 유입수를 밀어 내리면 1차살수여상반응조 내부의 공기
가 가압되고 산소량이 증가되어 미생물의 반응이 용이하게 된다.
  2차산기폭조(10)하단부의 2차다공성산기관(11)을 통해 들어온 유입수와 압축공기
는 1차산기폭기조(6) 하단부1차다공성산기관(18)을 통해 들어온 유입수와 압축공기
가 유입되고 처리되는 과정과 같이 2차산기포조(10) 2차살수여상반응조(12), 최종
침전조(15)를 거치면서 2차 반응을 한다.
  최종침전조(15)까지 도달한 유입수는 최종침전되어 유출수 및 밸브(17)을 통해
방류되고 압축공기는 2차살수여상반응조(12)의 하단부에 있는 공기배기관(13) 입구
까지 유입수를 밀어내려 악취제거기부착 공기배출기(16)를 통하여 대기로 방출하는
것을 특징으로 하며 상기의 처리과정을 내부에 추가하거나 병렬로 설치하여 처리효
율을 얻을 수 있다.
  특히 상기 과정에서 공기는 처리수를 밀어 내리는 압력이 걸려 각 처리조내에서
산소의 공급을 원활하게 하는데 현재 일반적으로 사용되고 있는 폭기조의 공기는
물속에서 공기방울에 의한 산소공급은 5%밖에 이용되지 못하고 낭비되는 비효율적
인 방법이나 본 발명의 폐수처리장치는 콤프레셔의 효율적인 가동으로 에너지가 절
약되며 밀폐된 처리조의 특성으로 악취 등이 처리과정을 거치면서 줄어들게 된다.
  또한 반부상담채는 자갈이나 쇄석의 무게보다 30%밖에 되지 않기 때문에 많은 양
을 적층하여 처리조를 만들더라도 무게를 견딜 수 있고 자갈이나 쇄석보다 70~120%
까지 표면적이 더 많기 때문에 처리효율을 높일 수 있으며 값싸고 흔한 스치로폴과
시멘트를 이용하므로 대량생산하여 사용할 수 있다.
  반부상채는 스치로폴과 적은량의 시멘트로 미생물의 생장에 독성의 영향이 없으
며 용융된 코팅막과 제조할 때 시멘트방수제의 의해서 반부상채의 화학적인 시멘트
의 부식이 없어 반영구적인 담채가 될 수 있으며 접착제에 의해서 코팅된 활성탄등
이 표면적을 더욱 높여 미생물의 부착이 용이하고 증가하여 처리효율이 높아지며
다량의 미생물을 부착시킨 상태에서 폐수의 공급에 양이 적어지거나 장시간 공기주
입이 중지하더라도 부착된 미생물이 분해와 재합성 등 미생물의 자기소화작용이 일
어나 결국 탄산가스와 물로 분해되어 없어지므로 약품이나 물리적 작용을 사용하지
않고도 각종 오폐수를 정화할 수 있다.
  상기 방법 중 접착제에 코팅된 활성탄 등을 사용하지 않고 본 발명자의 특허 제
0199914호에 제시된 경량콘크리트단열재를 자갈크기로 파쇄하여 표면을 용융하여
사용하는 방법도 바람직하다.
  한편 압축공기의 주입을 주기적으로 공급하지 않거나 공기펌프의 고장 등으로 중
단 될 시에도 자연수압의 의해 1차살수여상반응조(7)와 2차살수여상반응조(12)가
상단부 폐수처리장치수위표시(20B)까지 유입수가 차게되어 혐기성반응조로 바뀔 수
있어 1차살수여상반응조(7)와 2차살수여상반응조(12)의 호기성 생활환경에서 과잉
증식한 미생물의 탈리를 쉽게 할 수 있는 장점도 있어 공기압축기의 가동을 중지하
여 에너지를 절감한다.   
  압축공기의 물리적인 작용이 처리조내에서 어떻게 일어나는지 살펴보면 공기의
양은 전체 처리조의 산소공급에 필요한 최소한의 공기량을 조절하여 공급하여야 하
며 장기적인 운전으로 부유물질이 축적이 과하여 허용 손실수두에 이르면 역세정이
필요하다.
  그러나 본 장치에서는 주기적으로 역세정 공기배출밸브(8)를 열어 폐수처리장치
내부에 압축된 공기를 외부로 급격히 방출하면 1차살수여상반응조(7), 2차산기폭기
조(10), 2차살수여상반응조(12),최종침전조(15)가 압축된 공기가 강하게 배출하면
서 유동상담채와 공기 및 폐수가 강하게 요동하므로 역세정을 시킬 수 있어 복잡한
설비가 생략되어 장치의 고장이나 사후 관리가 편리하게 되므로 공기배출밸브(8)의
개폐와 횟수를 자동으로 설정하여 유입수의 증감에 따라 주기적으로 역세정을 시킬
수 있다. 여기서는 일반적으로 역세정을 해야하는 방법과 이유는 생략하기로 한다.
  압축공기의 물리적인 작용이 일반적인 종래의 방법과 비교하여 보면 활성슬러지
반응조의 역할은 호기성 미생물이 부유상태로 유지되는 반응조로 유기폐수가 유입
되면서 폭기하게 되는데 포기식에는 산기식과 기계식이 있다.

녹색주택 특허공개 내용, 폐수처리장치(2)에 계속됩니다.