KR100304058B1 - 하수처리시스템에이용되는반응조간격벽구조및하수고도처리시스템 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

하수처리시스템에 이용되는 반응조간 격벽구조 및 하수고도 처리시스템.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

유입수의 조건 및 온도에 따라 탄력적으로 운용하여 하수처리 효율을 향상시키고, 격벽을 개량하여 부유물과 거품이 축적되는 것을 방지하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명의 하수고도처리시스템은 다수개의 반응조를 구비하되, 호기상태를 위한 미세기포발생수단, 혐기상태 또는 무산소상태를 위한 혼합수단, 혹은 무산소상태를 위한 큰기포발생수단을 운용하고자 하는 조건에 따라 상기 반응조들 중 일부에 설치하고, 유입수를 상기 각 반응조에 가변적으로 투입할 수 있도록 하여 유입수의 수질 조건 및 온도의 변화에 따라 상기 각 반응조를 혐기조, 무산소조, 호기조 중 하나의 반응조로 가변적으로 운용할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 격벽구조는, 수위보다 낮은 높이로 설치되며, 상기 격벽의 하단에는 제1 홀이, 상기 제1 홀의 후단에는 방호벽이 설치된다.

4. 발명의 중요한 용도

하수처리시스템에 이용됨.

Description

하수처리시스템에 이용되는 반응조간 격벽구조 및 하수고도 처리시스템

본 발명은 하수처리시스템에 이용되는 반응조간 격벽구조 및 하수고도 처리시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 혐기조, 무산소조, 호기조 등을 포함하고, 활성슬러지 반송 및 내부순환을 통해 2차처리에서 제거되지 않는 대부분의 질소, 인을 제거하기 위한 미생물을 이용한 생물학적 하수고도 처리시스템에 있어서, 유입수의 조건 및 온도에 따라 탄력적으로 반응조의 크기를 변형하여 운용함으로써, 하수처리 효율을 향상시킨 하수고도 처리시스템 및 하수처리시스템에서 반응조간을 구별하는 격벽을 개량하여 하수처리시 발생되는 부유물과 거품이 축적되는 것을 방지한 반응조간 격벽구조에 관한 것이다.

생물학적인 하수고도 처리공정은 최근 생활하수, 산업폐수, 축산폐수 등 오염물의 증가와 활성슬러지법 2차 처리 시설의 한계로 인해 BOD, SS 이외의 질소, 인 등 영양염류의 제거 효율이 낮아 하천 및 호소의 수질이 날로 악화되고 있는 실정이다.

이러한 수질오염의 근본적인 원인을 제거하고자 개발된 종래의 질소, 인 등의 영양염류 제거방법은 크게 물리화학적인 방법 및 생물학적인 방법으로 구별된다. 물리화학적인 방법은 화학약품을 첨가하여 제거효율을 향상시키므로, 지속적인 약품투입과 슬러지 발생량의 증가 등으로 인해 비경제적인 반면, 생물학적인 방법은 공정의 안정성과 신뢰성 및 장기적인 안목에서 경제적인 장점 때문에 영양물질 제거방법으로 활발하게 연구되고 있다.

대부분의 고도처리시스템은 질소, 인 제거를 위하여 혐기조, 호기조 또는 무산소조를 구비한 것으로, 이러한 종래의 공법으로는 A2O, MUCT, VIP, P/L, SBR 등이 있다.

미생물을 이용한 하수고도처리공법은 혐기조건에 이은 호기조건에서의 인 제거와 호기조건에 연계된 무산소 조건을 주어 질산화와 탈질을 통해 질소를 제거하며, 인, 질소의 제거 효율은 각각 반응조 체류시간에 의해 결정된다.

고도처리에 의한 질소의 제거는 유입수의 온도조건에 의해 제거 효율의 변화가 크게 되므로, 이에 따른 별도의 조치가 요구된다. 즉, 질산화 미생물의 증식속도는 수온의 영향을 받기 때문에 저수온(13도 이하)에서는 질산화 미생물을 반응조내에 유지하기 위해 슬러지 유지 주기인 슬러지일령이 길어져야 한다. 따라서, 질산화를 일으킬 수 있는 호기상태 부분을 늘리는 것이 필요하다. 하지만, 종래의 반응조(혐기조, 무산소조, 호기조)는 각각의 체류시간을 결정하여 고정적인 격벽을 설치해 각각 독립적인 기능을 갖도록 함으로써, 온도의 변화에 대한 호기조건에서의 체류시간을 증가시키는 등의 유입수질의 변화에 대처할 수 없었다.

한편, 전술한 바와 같이 종래의 하수고도처리시스템에서는 반응조내에 혐기조, 무산소조, 그리고 호기조의 구분을 위하여 벽을 설치하거나, 별도의 반응조를 구성하는 방식을 사용하는데, 여기서, 반응조내에 격벽을 설치하는 경우에는 일반적으로 수면이상의 높이로 격벽을 설치하고, 측단의 한쪽에 흐름이 가능하도록 일부를 절개하거나, 홀을 설치하고 있다.

하지만, 이러한 반응조의 격벽은 상.하, 좌.우 방향의 선회류식 흐름이 형성되게 하고, 또한 일반적으로 하수처리장 반응조내의 격벽은 수위보다 높게 설치되어 각 조마다 폭기에 의한 부유물(scum) 및 거품이 축적되어 산소 전달에 저해가 되므로, 거품 제거를 위한 소포수를 살수하거나, 소포제를 투입 또는 인위적으로 제거하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 첫 번째 목적은 겨울철과 같이 수온저하 및 유입수질이 설계수질 이하로 유입되더라도 유입수의 공급과 각 반응조의 크기를 탄력적으로 운용하여 질소, 인 제거 효율이 저하되지 않고, 일정한 방류수질을 유지할 수 있는 하수고도 처리시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은 하수의 고도처리 과정에는 질산화된 활성슬러지를 탈질화하기 위하여 내부반송이 이루어지는데, 상기 내부 반송을 개수로를 통해 이루어지도록 함으로서, 유지관리비를 절감하고, 손실수두를 최소화시키면서 유량조절 및 유량분배가 원활히 이루어지도록 한 하수고도 처리시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 세 번째 목적은 격벽의 높이를 수면이하로 낮춰 설치함으로써, 격벽 내에 부유물 및 거품이 축적되는 것을 방지하고, 역류 및 혼합에 의한 탈질효과가 저하되는 것을 방지하도록 한 하수처리시스템에 이용되는 격벽구조를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 하수고도 처리시스템의 구조와 일반적인 상태에서의 운용상태를 나타낸 도면.

도2는 유입수의 상태와 온도에 따라 변형된 운용 상태를 나타낸 도면.

도3a는 본 발명에 따른 제1 격벽구조를 나타낸 도면.

도3b는 본 발명에 따른 제2 격벽구조를 나타낸 도면.

도3c는 본 발명에 따른 격벽의 측면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 내지 10 : 반응조

11 : 개수로(Open channel)

110-1 내지 110-3 : 위어 게이트(weir gate)

111-1 내지 111-4 : 슬루스 게이트(sluice gate)

112-1 내지 112-6 : 반송수 개폐판

12-1 내지 12-4 : 제1 격벽

13-1 내지 13-3 : 제2 격벽

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수고도 처리시스템은, 혐기조, 무산소조, 호기조를 포함하는 하수고도처리시스템에 있어서, 다수개의 반응조를 구비하되, 호기상태를 위한 미세기포발생수단, 혐기상태 또는 무산소상태를 위한 혼합수단, 혹은 무산소상태를 위한 큰기포발생수단을 운용하고자 하는 조건에 따라 상기 반응조들 중 일부에 설치하고, 유입수를 상기 각 반응조에 가변적으로 투입할 수 있도록 하여 유입수의 수질 조건 및 온도의 변화에 따라 상기 각 반응조를 혐기조, 무산소조, 호기조 중 하나의 반응조로 가변적으로 운용할 수 있도록 하며, 개수로를 이용해 상기 유입수를 상기 각 반응조에 가변적으로 투입하고, 반송슬러지를 상기 어느 하나의 반응조로 투입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 격벽구조는, 하수처리시스템에서 반응조와 반응조간 설치된 격벽의 구조에 있어서, 상기 격벽은, 수위보다 낮은 높이로 설치되며, 상기 격벽의 하단에는 수로 형성을 위한 제1 홀이 설치되고, 상기 제1 홀의 후단에는 유속을 감소시키기 위한 방호벽이 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 하수고도 처리시스템의 구조와 일반적인 상태에서의 운용상태를 나타낸 도면이고, 도2는 유입수의 상태와 온도에 따라 변형된 운용 상태를 나타내는 도면으로, 도면에서 1 내지 10은 반응조를, 11은 개수로(Open channel)를, 110-1 내지 110-3은 위어 게이트(weir gate)를, 111-1 내지 111-3은 슬루스 게이트(sluice gate)를, 112-1 내지 112-6은 반송수 개폐판을, 12-1 내지 12-4은 제1 격벽을, 13-1 내지 13-3은 제2 격벽을 각각 나타낸다.

본 발명 또한 종래와 같이 혐기조, 무산소조, 호기조 및 활성슬러지의 내부 반송을 위한 내부반송로를 구비하여 미생물에 의한 질소, 인을 제거하는 것에 있어서는 유사하나, 본 발명의 가장 큰 특징은 유입수의 수질 및 온도의 변화에 따라 능동적으로 대처하기 위해 혐기조, 무산소조, 호기조를 각각 여러조로 세분하여 구성하고, 유입수의 수질 및 온도가 저하될 때, 이에 대응하여 호환 운용될 수 있도록 구성한데 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에서는 격벽을 통해 서로 구별되도록 구성된 다수개의 반응조(1 내지 10)를 구비하되, 상기 각각의 반응조(1 내지 10)에는 호기조 상태로 운전시 사용하기 위해 미세 기포를 발생하는 산기장치(fine diffuser)를 설치하고, 혐기조 상태 또는 무산소조 상태로 운전시 사용하기 위한 믹서를 설치하며, 상황에 따라 탈질을 위한 무산소조 운전시 사용하기 위한 큰 기포를 발생하는 산기장치(coarse diffuser)를 설치한다. 상기 큰 기포를 발생하는 산기장치는 공기의 부양력에 의한 믹싱 효과를 이용해 믹서 대용으로 사용되기도 한다.

이를 도1 및 도2를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 제1 및 제2 반응조(1, 2)는 운전 조건에 따라 혐기조 혹은 호기조로 운용될 수 있다. 그리고, 제3, 제4 및 제5 반응조(3, 4, 5)는 운전 조건에 따라 무산소조 혹은 혐기조 혹은 호기조로 운용될 수 있다. 또한, 제6, 제7 및 제9 반응조(6, 7, 9)는 운전 조건에 따라 호기조 혹은 무산소조로 운용될 수 있으며, 제8 및 제10 반응조(8, 10)는 호기조 상태로 운용된다.

따라서, 제1 내지 제10 반응조(1 내지 10)의 저부에는 미세 기포를 발생하는 산기장치가 모두 설치되고, 제1 내지 제5 반응조(1 내지 5)의 저부에는 믹서가 설치된다. 그리고, 상황에 따라 탈질을 위한 무산소조 운전시 사용할 수 있도록 제6, 제7 및 제9 반응조(6, 7, 9)의 저부에는 큰 기포를 발생하는 산기장치가 설치된다.

본 발명에서는 유입되는 하수 및 내부 반송수를 처리하기 위해 반응조로 유입시킴에 있어, 개수로(11)를 이용한다.

개수로(11)는 유입되는 하수와 내부 반송수를 각 반응조로 공급하기 위해 하수의 흐름을 유도하기 위한 수로와, 상기 수로의 소정의 위치에 설치되어 하수의 흐름을 개폐하기 위한 위어 게이트(110-1 내지 110-3)와 슬루스 게이트(111-1 내지 111-3), 그리고 수로의 소정의 위치에 설치되어 각 반응조로의 하수의 유입을 개폐하기 위한 반송수 개폐판(112-1 내지 112-6)을 구비한다.

이를 도1 및 도2를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 도면에서 제1, 제7, 그리고 제9 반응조(1, 7, 9)에는 각각 위어 게이트가 설치되는데, 이는 유입되는 유입수를 반응조로 투입하기 위해 사용된다. 그리고, 제1 내지 제7 반응조(1 내지 7)를 따라 형성된 수로에는 슬루스 게이트(111-1, 111-2)가 설치되어 유입수의 흐름을 조절 가능하도록 하거나, 내부 반송수의 조절이 가능하도록 한다. 또한, 제10 반응조의 처리수 배출구에는 슬루스 게이트(111-3)가 설치된다. 그리고, 제1 내지 제6 반응조(1 내지 6)에는 반송수 개폐판(112-1 내지 112-6)이 설치되어 탄력적으로 운용될 때, 하수 혹은 내부 반송수의 각 반응조로의 투입을 개폐하기 위해 사용된다.

한편, 본 발명에서는 반응조간의 경계를 나타내는 격벽의 구조를 개선하였는데, 도1 및 도2에서 제1 내지 제5 반응조들의 각각에 설치된 격벽은 제1 패턴의 격벽(12-1 내지 12-4)을 설치하고, 제5와 제6 반응조, 제6과 제7 반응조, 제9와 제10 반응조간에는 제2 패턴의 격벽(13-1 내지 13-3)을 설치하였다. 이를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도3a는 본 발명에 따른 제1 격벽구조를 나타낸 도면이고, 도3b는 본 발명에 따른 제2 격벽구조를 나타낸 도면이며, 도3c는 본 발명에 따른 격벽의 측면도이다.

본 발명에 따른 격벽은 수위보다는 낮게 설치한다. 즉, 호기조와 호기조 사이에 설치되는 제1 격벽은 수위보다 낮은 높이를 가지며, 소정의 하단 측면에는 홀(120)이 형성됨과 동시에 격벽의 하단 중앙에도 홀(130)이 형성되어 있다. 한편, 제2 격벽은 제1 격벽과 유사하나, 측면에 홀이 형성되어 있지 않다는게 차이점이다. 그리고, 제1 및 제2 격벽의 하단 중앙에 형성된 홀(130)의 후단에는 유속에 의한 기포발생용 산기장치의 손상을 방지하기 위해 방호벽(140)이 설치되어 있다. 한편, 바닥에는 도랑(150)이 설치되어 있는데, 상기 도랑(150) 및 격벽 수로의 측면 홀(120)은 각각 유지관리시 반응조의 활성슬러지를 한곳에서 원활히 제거하기 위한 수로 및 점검통로로 사용된다.

이러한 구성을 갖는 격벽은 활성슬러지의 일부가 격벽을 넘쳐 흐르게 되므로, 부유물의 흐름이 원활하게 된다. 그리고, 무산소조와 호기조 사이에 설치된 제2 격벽은 단회로 현상을 방지하고, 역류에 의한 호기조의 용존성 산소의 유입을 방지하여 완전한 무산소 상태를 유지함으로써, 최적의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 격벽은 저부에 형성된 홀(130), 즉 격벽 수로를 통한 하수 흐름과 격벽을 넘어 형성되는 하수의 흐름을 동시에 발생시키게 된다.

한편, 도1 및 도2에 나타낸 바와 같이 제1 격벽의 측면에 형성된 홀(120)은 후단에서는 반대되는 위치의 측면에 형성되도록 하여 하수 흐름의 조절 및 혼합이 원활히 되도록 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 하수고도처리시스템의 운용 상태를 도1 및 도2를 참조하여 살펴본다.

도1은 일반적인 조건에서의 하수처리시스템의 운용 상태를 보인 것으로, 혐기조, 무산소조, 호기조의 각 크기는 운용 조건에 따라 가변될 수 있다.

도면에 보인 바와 같이 유입수는 개수로를 따라 제1 반응조(1)로 유입되고, 유입된 하수는 제2 내지 제10 반응조로 순서적으로 흘러간다. 여기서, 제7 반응조에서 제8 반응조로, 제8 반응조에서 제9 반응조로의 흐름은 종래와 같이 홀을 통해서 이루어진다. 그리고, 펌프를 통해 반송된 내부 반송수는 개수로를 따라 반응조로 유입된다.

한편, 종래의 하수처리시스템에서는 온도의 변화에 따른 호기조건에서의 반응조 체류시간을 증가시킬 수 없었으나, 본 발명에서는 도2에 나타낸 바와 같이 유입수의 온도조건에 따라 탈인과 탈질반응에 사용했던 혐기조, 무산소조를 질산화를 일으키는 호기조로 변환하고, 탈질반응을 위해 호기조로 사용했던 제7 및 제9 반응조(7, 9)를 무산소조로 전환하여 사용한다. 이때의 무산소조(7, 9)를 제외한 나머지 반응조는 모두 호기성 상태로 운용되어 미세기포 발생용 산기장치에 의해 공기가 공급된다. 또한, 탈질화를 위한 무산소조에서는 미생물내에 산화 대상이 되는 유기물이 존재해야 하므로, 이를 위해 유기물이 풍부한 1차 처리수를 제1 반응조(1)와 제7 및 제9 반응조(7, 9)의 무산소조에 분배 유입시켜 질소 제거율을 향상시킨다. 단, 2차 침전지로부터 반송되는 슬러지는 분배하지 않고, 1차 처리수 유입부인 제1 반응조로 모두 유입시킨다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 겨울철과 같이 수온저하 혹은 유입수질이 설계수질 이하로 유입되더라도 유입수의 공급과 각 반응조의 크기를 탄력적으로 운용할 수 있어, 질소 및 인의 제거 효율이 저하되지 않고, 일정한 방류수질을 유지할 수 있으며, 개수로를 통해 유입수 및 내부 반송수가 분배되도록 하여 유지관리비를 절감하고, 손실수두를 최소화시키면서 유량조절 및 유량분배가 원활히 이루어질 수 있다.

또한, 격벽의 높이를 수면이하로 낮춰 설치하여, 격벽 내에 부유물 및 거품이 축적되는 것을 방지하고, 역류 및 혼합에 의한 탈질효과가 저하되는 것을 방지함으로써, 종래의 하수처리시스템에 비해 하수처리 효율을 매우 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 혐기조, 무산소조, 호기조를 포함하는 하수고도처리시스템에 있어서,

   다수개의 반응조를 구비하되,

   호기상태를 위한 미세기포발생수단, 혐기상태 또는 무산소상태를 위한 혼합수단, 혹은 무산소상태를 위한 큰기포발생수단을 운용하고자 하는 조건에 따라 상기 반응조들 중 일부에 설치하고, 유입수를 상기 각 반응조에 가변적으로 투입할 수 있도록 하여 유입수의 수질 조건 및 온도의 변화에 따라 상기 각 반응조를 혐기조, 무산소조, 호기조 중 하나의 반응조로 가변적으로 운용할 수 있도록 하며,

   개수로를 이용해 상기 유입수를 상기각 반응조에 가변적으로 투입하고, 반송슬러지를 상기 어느 하나의 반응조로 투입하는 것을 특징으로 하는 하수고도처리시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개수로는,

   상기 일부의 반응조에 설치되어 유입수의 투입을 개폐하기 위한 제1 게이트와,

   상기 수로상에 설치되어 유입수의 흐름을 개폐하기 위한 제2 게이트, 및

   상기 수로를 따라 흐르는 하수 및 내부 반송수의 상기 각 반응조로의 투입을 개폐하기 위한 개폐판을 포함한 것을 특징으로 하는 하수고도처리시스템.
3. 하수처리시스템에서 반응조와 반응조간 설치된 격벽의 구조에 있어서,

   상기 격벽은,

   수위보다 낮은 높이로 설치되며,

   상기 격벽의 하단에는 수로 형성을 위한 제1 홀이 설치되고, 상기 제1 홀의 후단에는 유속을 감소시키기 위한 방호벽이 설치된 것을 특징으로 하는 격벽구조.