KR100313315B1 - 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법 및 장치에 관한 것으로, 스크린조(2), 침사조(3), 생물막여과조(32), 방류조(9) 및 탈수기(12)로 이루어지며, 생물막여과조(32)가 가수분해반응기(4), 탈질반응기(5) 및 호기성반응기(6)로 구분되어 각기 자체 상향류 연속순환식 압출류형 반응이 일어나도록 구성되며, 상기 생물막여과조(32)의 각 반응기가 중간에 내부순환관(16)이 설치된 여과상(15), 상기 여과상(15)의 위아래에 각기 설치되며 상부지지대(13a) 및 하부지지대(13b), 하강류상승판(14a)(14b)(14c) 및 슬러지배출구(26)로 이루어지는 장치를 통하여, 생물막 여과공정이 생물막 담체의 물리적 작용에 의한 부유물질의 포획 및 혐기성 미생물의 생물화학적 작용에 의한 가수분해 및 발효로 저분자유기산을 생성하는 1단계반응, 상기 생성된 저분자유기산을 탄소원으로 하여 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 2단계반응 및 질산화반응과 유기물이 제거되며 호기성 미생물에 의해 탈인작용이 일어나는 3단계반응으로 분리되어 단계적으로 이루어지며, 상향류 연속 순환의 압출류형 방식으로 진행됨으로써, 상향류에 의한 경우 최하층의 과다 부하로 인한 최하층의 폐색과 역세척회수를 대폭 감소시킬 수 있어 하폐수처리 효율을 상당히 높이며 무엇보다도 하폐수 내 인의 제거가 가능한 잇점이 있다.

Description

3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법 및 장치{Method and apparatus for treating sewage and organic waste-water by circulation and filter of 3 divided biofilm}

본 발명은 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 말하면 생물막공정에 있어서 3상 생물막을 이용한 상향류 연속순환에 의하여 하수 및 유기성 폐수를 효율적으로 처리하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.

생물막 공정(biofilm process)은 담체에 고정된 미생물을 이용하여 하폐수를 처리하는 것으로, 부유상태의 미생물을 이용하는 활성 슬러지 공정과는 달리 담체에 미생물이 부착되어 하폐수와 연속적 또는 간헐적으로 접촉하는 공정으로, 살수여상공정(trickling filter process), 회전원판공정(rotating biological contactor process), 고정 생물막공정(fixed film process), 유동상생물막공정(fluidized bed biofilm process) 및 생물막 여과공정등이 있다.

이러한 생물막공정 중 생물막 여과공정은 유입 하폐수에 함유된 협잡물을 제거하는 스크린 공정, 모래등 비중이 큰 침강성 물질등을 제거하는 침사(沈沙)공정 및 1차침전공정과 생물막 여과공정으로 하폐수를 처리한 다음 재차 침전시킨 후 방류시키는 것으로 진행되고 있으며, 생물막 여과조에는 통상 모래, 활성탄, 안스라사이트(anthracite), 세라믹물질이나 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 폴리올레핀계 합성물질이 충전되어 이루어진 생물막 담체를 통해 상향류 또는 하향류로 하폐수를 다단계 통과시킴으로써 상기 담체 표면에 미생물이 번식하여 생물막이 형성되어, 하폐수가 상기 생물막을 통과하면 미생물과 유기물이 상기 담체와 접촉되어 미생물은 더욱 증식되고 그럼으로써 하폐수내 유기물이 제거되면서 여과되는 방식으로, 미생물이 담체에 부착되어 생물막을 형성하므로 증식속도가 느린 미생물도 외부로 유출되지 않고 증식할 수 있어 외부로의 유출슬러지 발생량이 적고 미생물이 다양하게 출현하여 온도, pH, 충격부하의 변동에 강하며 난분해성 물질의 분해력도 강하고 활성 슬러지공정과는 달리 슬러지 팽화현상(bulking)으로 인한 슬러지 부상현상 등이 없어 운전관리가 용이하였다.

그러나, 이러한 생물막 여과공정에서는 하폐수 유입시 상향류에 의한 경우 최하층의 과다 오염으로 최하층이 폐색됨에 따라 유입 하폐수가 여과상에 일부분적으로만 통과하게됨으로써 처리효율이 저하되고 완전 처리가 불가능하여 정기적으로 간격을 두고 생물막 여과조를 역세척시켜 하부층의 폐색을 해소해야 하는 단점이 있으며, 역세척시 생물막 담체에 부착된 미생물 및 부유물질이 외부로 씻겨 배출되므로 재가동시 미생물이 일정 수준의 보유량으로 증가될 때까지 하폐수처리 효율이 낮아지며 무엇보다도 하폐수내 인(p)의 제거효율이 낮은 큰 문제점이 내재하고 있었다.

본 발명자는 본 분야에 오랫동안 종사해 오면서 실제 생물막공정에 의한 하폐수처리시 발생하는 상술한 단점을 해결하고자 수년간 예의 연구와 거듭된 실험을 통하여 기존의 1,2차 침전공정 등의 과정을 줄여 처리가 간단하면서도 하폐수내 유기물질의 인성분도 제거할 수 있으며 역세척 회수를 상당히 낮출 수 있고 여과조의 폐색이 전혀 없어 원활하게 하폐수가 처리될 수 있는 획기적인 방안을 제시하게 되었다.

즉, 본 발명에서는 기존의 고정 생물막 여과공정과는 달리 생물막 여과조를 3상으로 분리하여 하폐수를 효율적으로 순환여과시킴으로써 지금까지는 볼 수 없었던 새로운 효과를 나타내는 생물막 공정 및 장치를 제공하고자 한다.

도1은 본 발명에 따른 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 전체적인 개략도,

도2(가)는 상기 도1의 생물막여과조 중 가수분해반응기의 확대단면도,

도2(나)는 상기 도1의 생물막여과조 중 호기성 반응기의 확대단면도,

도3 및 도4는 각기 상기 도2의 화살표 A 및 B에서 본 내부순환관의 확대도,

도5(가)(나)는 여과상을 구성하는 생물막 담체의 확대 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하폐수 2 : 스크린조

3 : 침사조 4 : 가수분해반응기

5 : 탈질(脫窒)반응기 6 : 호기성 반응기

7 : 탈취기 8 : 산소용해기

9 : 방류조 10 : 이젝터(ejector)

11 : 농축조 12 : 탈수기

13a : 상부지지대 13b : 하부지지대

14a,14b,14c : 하강류상승판 15 : 여과상

16 : 내부순환관 17,18,19,20,23,24,25,27,28,29,30: 관

34a, 34b : 생물막 담체

본 발명에 의하면 스크린공정, 침사공정, 생물막 여과공정 및 방류공정으로 이루어지는 생물막을 이용한 하수 및 유기성 폐수 처리방법에 있어서,

상기 생물막 여과공정이 생물막 담체의 물리적 작용에 의한 부유물질의 포획 및 혐기성 미생물의 생물화학적 작용에 의한 가수분해 및 발효로 저분자유기산을 생성하는 1단계반응, 상기 생성된 저분자유기산을 탄소원으로 하여 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 2단계반응 및 질산화반응과 유기물이 제거되며 호기성 미생물에 의해 탈인작용이 일어나는 3단계반응으로 분리되어 단계적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면 스크린조, 침사조, 생물막여과조, 방류조 및 탈수기로 이루어지는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치에 있어서,

상기 생물막여과조가 가수분해반응기, 탈질반응기 및 호기성반응기로 구분되어 각기 자체 상향류 연속순환식 압출류형 반응이 일어나도록 구성되며,상기 생물막여과조의 각 반응기가 중간에 내부순환관이 설치된 여과상, 상기 여과상의 위아래에 각기 설치되며 다수의 통공이 있는 상부 및 하부지지대, 하강류상승판 및 슬러지배출구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치를 제공한다.

게다가, 본 발명은 상기 호기성 반응기와 연결되며 내부에 초음파진동기가 설치된 산소용해기가 더 장착되고, 이젝터에 의하여 외부로부터 산소가 상기 산소용해기에 공급되며, 상기 하부지지대가 상기 여과층의 하단에서 약간 떨어져 간격을 두고 설치되는 것도 또한 특징으로 한다.

또한, 상기 여과상을 구성하는 생물막 담체가 기재에 입경 20㎛이하의 지얼라이트분말이 8-15중량% 함유되어 이루어지는 것도 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 유입된 하수 및 유기성 폐수는 먼저 스크린조에서 협잡물이 제거된 다음 침사조에서 모래등 무거운 물질이 제거된 후 침전과정을 거치지 않고 바로 생물막여과조로 도입된다.

본 발명의 생물막여과조에서는 가수분해반응을 하는 1단계, 탈질반응의 2단계 및 호기성 반응의 3단계로 분리되어 유입된 하수 및 유기성 폐수가 처리된다.

즉, 1단계의 가수분해반응에서는 유입된 하수 및 유기성 폐수에 함유된 유기오염물질 및 용해성 물질을 여과상의 고정 담체에 의해 여과, 침전, 충돌, 차단,부착, 흡착, 응집 등의 물리화학적 작용으로 포획하여 반응기내 혐기성 미생물에 의해 가수분해 및 발효반응이 일어나 1차적으로 고분자 유기산을 생성하고, 또 혐기성 미생물은 생성된 고분자 유기산을 저분자 유기산으로 분해한다.

2단계의 탈질반응에서는 다음 3단계의 호기성 반응에서 질산화 반응을 거친 재순환수와 1단계 후 도입된 물을 반응기 내관에서 혼합함에 따라 산소가 내재하여 혐기성 상태가 되질 못하고 호기와 혐기가 공존하는 임의성 단계로 된다. 따라서, 메탄 발효는 정지되고 저분자 유기산을 탄소원으로 사용할 수 있어 탈질반응이 지속적으로 일어나게 된다.

3단계의 호기성 반응에서는 1단계 및 2단계 반응에서 처리되어 유입되는 하폐수 내의 잔존유기물질과 영양염류를 호기성 미생물에 의해 물리적 작용 및 생물학적 작용 등으로 고도 처리된다. 이때 호기성 반응에서는 유입되는 하폐수가 압출류형 방식으로 처리된다. 다시 말해, 내부순환관에 유입되는 하폐수는 산소용해기에서 공급되는 유체의 힘에 의하여 내부순환관내에서 상호 혼합된 후 하부로 하강된 후 다시 상향류로 되어 호기성 반응기의 고정 생물막을 통과하여 상부에서 배출되고 일부는 내부순환관을 통하여 다시 하부로 순환된다.

이렇게 하여 1단계 및 2단계 반응에서도 유체 흐름이 자체 내부 상향류로 연속 순환되어 생물막 여과상에서 오염물질과 미생물이 압출류형 반응을 하게 되며, 3단계 호기성 반응의 질산화반응을 거친 물을 1단계 및 2단계 반응과정으로 재순환함으로써 탈질반응에 의해 질소가 제거되며, 또 호기성 조건하의 3단계의 호기성 반응에서는 담체표면에 형성된 호기성 미생물의 유기물질 및 질소, 인등의 영양염류 등의 섭취로 생체증식 및 분해 등의 작용이 일어나 오염물질을 제거하게 된다.

이러한 본 발명의 방법을 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 장치를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1에 본 발명의 생물막을 이용한 하수 및 유기성 폐수 처리장치 전체를 개략적으로 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장치는 크게 스크린조(2), 침사조(3), 생물막여과조(32), 방류조(9) 및 탈수기(12)로 이루어진다.

상기 생물막여과조(32)는 도2(가)에 도시된 가수분해반응기(4) 및 탈질반응기(5)와 도2(나)에 도시된 호기성반응기(6)로 구분되어 있으며, 각기 자체 상향류 연속순환식 압출류형 반응이 일어나도록 구성된다.

그리고, 상기 호기성반응기(6)에는 가수분해반응기(4) 및 탈질반응기(5)에서의 반응을 위해 각기 0.5-1Q(quantity) 및 1-3Q정도의 처리된 하폐수가 내부적으로 재순환되도록 하기 위하여 펌프(p)와 관(18)(19)등이 상호 연결되어 있다.

상기 생물막여과조(32)의 가수분해반응기(4), 탈질반응기(5) 및 호기성반응기(6) 각각에는 다수의 생물막 담체(34a)(34b)로 이루어진 여과상(15)에 내부순환관(16)이 중간에 설치되어 있으며, 또 상기 각각의 여과상(15)의 위아래에는 각기 다수의 통공(36)이 있는 상부지지대(13a) 및 하부지지대(13b), 하강류상승판(14a)(14b)(14c) 및 슬러지배출구(26)가 설치되어 있다.

도5에 도시된 바와 같이, 가수분해반응기(4) 및 탈질반응기(5)의 생물막 담체(34a)는 원통상 튜브로 구성되며 담체끼리 부착되지 않고 여과능력과 강도를 높이기 위해 중간에 수개의 돌기(35)가 설치되어 있으며, 호기성반응기(6)의 생물막 담체(34b)는 수개 돌기(35)가 있는 2중 원통상 튜브로 구성되어 있다.

상기 모든 반응기에는 도3 및 도4에 확대하여 나타낸 바와 같이, 하폐수가 도입되는 노즐(31)이 설치된 내부순환관(16)이 배치되어 있어, 각 반응기로 유입되는 하폐수와 각 여과상(15)을 통과한 상부의 하폐수 일부를 상기 내부순환관(16)으로 흡입하여 하폐수의 유체를 상승시키는 과정을 통하여 이차적으로 완전 혼합하게 되고 여과상(15)을 통과하면서 압출형반응이 연속적으로 순환하여 일어나게 된다.

또한, 상기 각 여과상(15)의 하강류상승판(14a)(14b)(14c)의 배치에 의해 1단계 가수분해반응기(4) 및 2단계 탈질반응기(5)에서는 그들의 저부에, 내부순환관(16)내의 하강류의 유속에 의해 침적된 분해 부산물이 재부상되는 것을 방지하게 되며, 3단계 호기성반응기(6)에서는 하강류상승판(14c)이 공기가 용해되어 있는 하강류와 충돌하여 상향류로 전환시키는 작용을 하게 된다.

그래서, 침적된 분해 부산물인 슬러지는 각 반응기의 하부에 있는 슬러지배출구(26)에 의해 방출되어 농축조(11)를 통해 슬러지는 더욱 농축된 후 탈수기(12)에서 탈수된 다음 폐기되며, 상기 농축조(11)에서의 상층여액은 관(25)을 통해 다시 생물막 여과조(32)로 도입되어 처리된다.

또한, 상기 각 반응기의 하부지지대(13b)는 상기 각각의 여과상(15)의 하단에서 약간 떨어져 간격을 두고 설치되는데, 이는 미생물성장으로 상기 여과상(15)의 부피가 팽창하는 경향이 있으며 또 역세척시 약간의 요동이 필요하기 때문이다.

게다가, 상기 생물막여과조(32)위에 탈취기(7)가 설치되어 있어 각 단계의 반응 중 발생된 가스를 누설없이 관(17)을 통해 탈기시킨다.

3단계 호기성반응기(6)는 하강류상승판(14c) 하부에 연결되어 있는 펌프(p), 이젝터(10)와 산소용해기(8)와 연결되어 있어 충분한 산소를 조달하게 된다.

또, 상기 산소용해기(8)는 압력게이지(22), 압력밸브 및 초음파진동기(21)로 이루어진다.

따라서, 상기 이젝터(10)가 대기 중의 신선한 공기를 흡입하여 하폐수와 함께 상기 산소용해기(8)로 가압하에 주입시킴으로써, 주입된 하폐수와 공기방울은 산소용해기(8)내의 초음파진동기(21)에 의한 진동이 가해져서 서로 불안정한 상태가 되어 많은 양의 공기가 하폐수에 용해하게 된다. 그럼으로써, 산소가 많이 용해된 이 하폐수가 호기성반응기(6)의 내부순환관(16) 상부로 분사되어 하강류에 유속이 생기게 되어 이 유속에 의해 상부의 하폐수도 함께 내부순환관(16)으로 흡입되어 하폐수 속에 산소가 균일하게 용해되며 호기성반응기(6)의 여과상(15)의 미생물에게 공급된다. 그래서 산소를 공급하기 위한 송풍기 등의 설비와 미세산기관(微細散氣管)이 필요 없으며 적은 동력으로 산소를 공급할 수 있게 된다.

또, 본 발명에서는 상기 여과상(15)의 생물막 담체(34a)(34b)는 폴리프로필렌물질로 주로 제조되는데, 1단계의 가수분해반응기(4)와 2단계의 탈질반응기(5)에서는 유입수의 많은 부유성 유기물이 물리적 작용에 의하여 축적되므로 담체의 보유능력이 높고 유체저항이 적으며 혐기성 미생물 및 부유물질의 유출현상이 발생하지 않고 비표면적이 큰 부상 담체(34a)를 사용하며, 1단계 및 2단계의 반응을 통해 하폐수내 뷰유물질은 90%이상 제거되고 용해된 유기물질이 주로 유입되는 3단계의 호기성 반응기(6)에서는 호기성 미생물에 의해 유기물질이 제거되므로 미생물을 충분히 보유할 수 있고 유체흐름 및 산소전달에 있어 저해 요인이 적은 구조의 생물막 담체(34b)가 사용된다(도5(가)(나) 참조).

그리고, 상기 생물막여과조(32)의 각 반응기에서의 여과상(15)의 생물막담체(34a)(34b)는 지얼라이트(zeolite)를 건조한 후 입경 20㎛이하로 분말화하여 폴리프로필렌에 8-15중량%, 바람직하게는 10중량% 이내로 첨가하여 비표면적이 1000㎡/㎥이상이고 내구성이 있으며, 담체표면에 미세 기공과 표면 거칠기가 높도록 구성된다.

이러한 구조의 본 발명에 따른 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치에 의하면 유입된 하폐수는 먼저 스크린조(2)에서 협잡물이 제거된 다음 침사조(3)에서 모래 등이 제거된 후 통상과는 달리 침전공정을 거치지 않고 바로 생물막여과조(32)의 1단계인 가수분해반응기(4)로 도입된다.

도입된 하폐수는 자체 상향류로 압출류형 방식으로 연속 순환되면서 처리되는 가수분해반응기(4)에서 여과상(15)의 생물막 담체에 의해 여과, 침전, 충돌, 흡착 등의 물리화학적 작용으로 유기오염물질 및 용해성 물질이 포획되어 상기 가수분해반응기(4)내의 혐기성 미생물이 증식되며 또 이들에 의해 가수분해 및 발효반응을 받아서 유기물은 고분자 유기산으로 되며, 또 이 고분자 유기산은 저분자 유기산으로 분해된 후 메탄발효반응이 일어나기 전에 관(28)을 통해 탈질반응기(5)로 이송된다. 탈질반응기(5)에서는 다음 단계의 호기성반응기(6)에서 질산화반응을 거친 재순환수가 관(19)을 통해 재유입되어 탈질반응기(5)내의 하폐수와 혼합된 후 내부순환관(16)을 통해 하부로 공급되며 혐기성 미생물에 의한 탈질반응에 의해 적정 탄소원이 공급됨으로써 지속적으로 탈질반응이 진행된다.

탈질반응동안 생성된 가스는 질소등 기체상 물질은 관(17)을 통해 탈취기(7)로 배기되며 탈질된 하폐수에는 관(29)을 거쳐 3단계의 호기성반응기(6)로 유입된다.

호기성반응기(6)로 유입되는 하폐수에는 1단계 및 2단계의 가수분해반응기(4) 및 탈질반응기(5)에 의해 제거되고 남은 유기물질 및 질소나 인등의 영양염류가 주로 내포되어 있으며 이중 암모니아성 질소는 호기성 상태에서 질산화 과정을 거쳐 1단계 및 2단계의 가수분해반응기(4) 및 탈질반응기(5)로 관(18)(19)를 통해 재순환되어 탈질반응되며, 그 후 생성된 질소는 역시 관(17)을 통해 탈취기(7)로 보내져 대기로 방출된다. 용존성 유기물과 인은 상기 호기성반응기(6)의 여과상(15)의 호기성 미생물에 의해 흡착 섭취되어 생체증식 및 생체유지에너지로 소비되고 일부는 자산화되어 분해 제거된다. 이렇게 하여 처리된 하폐수는 2차 침전공정없이 관(30)을 통해 방류기(9)로 보내져 외부로 방출된다.

상기 호기성 반응기(6)는 그에 연결된 이젝터(10)에 의해 대기중의 신선한 공기를 내부로 흡입하여 산소용해기(8)로 하폐수와 함께 가압하에 주입함으로써 상기 산소용해기(8)의 초음파진동기(21)의 초음파진동으로 하폐수와 공기가 불안정한 상태로 되어 다량의 공기가 용해하게 되며, 공기가 용해된 이 하폐수가 상기 호기성반응기(6)의 내부순환관(16) 상부로 분사됨으로써 하강류에 유속이 생기게 되어 이 유속에 의해 상부의 하폐수가 함께 내부로 흡입됨에 따라 산소가 균일하게 하폐수 내에 용해하게 되어 그 내 호기성 미생물에 산소를 충분히 공급해 주게 된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법 및 장치에 의하면, 혐기성 미생물은 가수분해반응기 및 탈질반응기에, 호기성 미생물은 호기성반응기로 구분되어 배양 및 증식됨으로써 각 미생물 고유의 역할을 충분히 수행할 수 있게 된다.

즉, 상기 가수분해반응기 및 탈질반응기에서 혐기성 미생물은 생체유지 및 세포합성시 유기물질과 질소 및 인 등을 섭취하여 세포증식을 하므로 혐기성 미생물에 의해서 질소, 인 등의 영양염류의 제거가 가능하며 다량의 혐기성 미생물이 유출되지 않고 세포증식을 하기 때문에 혐기성 미생물의 증식속도가 낮아도 질소, 인 등의 영양염류의 제거가 가능하다.

또, 상기 가수분해반응기 및 탈질반응기의 역세척시 농축조로 배출되는 슬러지는 농축조의 혐기성 상태에서는 인을 방출하지 않으므로 인을 따로 처리하기 위한 급속농축장치 및 약품을 주입할 필요가 없다.

더욱이, 본 발명에서는 가수분해반응기, 탈질반응기 및 호기성반응기에서 유체가 내부순환관을 통하여 자체 상향류 연속 순환되므로 생물막 여과조에서의 여과상의 물질부하가 균일하여 기존 단일 호기성 생물막공정에 비하여 과도한 생물막 성장으로 인한 유체의 단회로현상 및 빈번한 역세척으로 인한 수질저하 현상을 방지하며, 또 각 반응기의 여과상을 10m정도까지 유지할 수 있어 처리시설의 면적을 현저히 줄일 수도 있다.

게다가, 역세척 회수를 대폭 줄임으로써 미생물 제거에 의한 처리효율저하 및 수질악화현상도 막으며, 반응기가 구분되어 있으므로 역세척 후 1단계에서의 생물막 담체의 물리적 작용은 오히려 증가되어 2단계 탈질반응기 및 3단계의 호기성 반응기의 유기물 부하를 일정하게 유지할 수 있어 수질관리를 적절히 할 수 있게 되며, 슬러지발생량이 매우 적게 된다.

즉, 1단계 가수분해반응기, 2단계 탈질반응기 및 3단계 호기성반응기를 구분 설치함에 따라 1단계 반응에서는 부유물질을 포획하여 가수분해반응 및 발효에 의해 무기질화 되고 2단계 반응에서는 분해산물을 탈질반응의 탄소원으로 소모하고 3단계 반응에서는 호기성 미생물이 반응기에 부착 성장하므로 미생물의 체류시간을 길게 유지할 수 있으며, 유기물질을 미생물 생존에너지 및 성장에너지 등의 형태로 소비하고 미생물의 자산화 현상 등에 의하여 유기물질이 제거되므로 슬러지 발생량이 상당히 줄어들게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 상술한 기존의 생물막 여과공정에서의 단점을 완전 해결할 수 있게 됨은 물론 지금까지는 볼 수 없었던 획기적인 효과를 거둘 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치는 분뇨, 축산폐수 등의 처리시에도 적용할 수 있다.

Claims (6)

1. 스크린공정, 침사공정, 고정 생물막 여과공정 및 방류공정으로 이루어지는 하수 및 유기성 폐수 처리방법에 있어서,

   상기 생물막 여과공정이 생물막 담체의 물리적 작용에 의한 부유물질의 포획 및 혐기성 미생물의 생물화학적 작용에 의한 가수분해 및 발효로 저분자유기산을 생성하는 1단계반응, 상기 생성된 저분자유기산을 탄소원으로 하여 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 2단계반응 및 질산화반응과 유기물이 제거되며 호기성 미생물에 의해 탈인작용이 일어나는 3단계반응으로 분리되어 단계적으로 진행되며, 상기 1단계, 2단계 및 3단계 반응이 상향류 연속 순환의 압출류형 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리방법.
2. 스크린조(2), 침사조(3), 생물막여과조(32), 방류조(9) 및 탈수기(12)로 이루어지는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치에 있어서,

   상기 생물막여과조(32)가 가수분해반응기(4), 탈질반응기(5) 및 호기성반응기(6)로 구분되어 각기 자체 상향류 연속순환식 압출류형 반응이 일어나도록 구성되며,

   상기 생물막여과조(32)의 각 반응기가 중간에 내부순환관(16)이 설치된 여과상(15), 상기 여과상(15)의 위아래에 각기 설치되며 다수의 통공(36)이 있는 상부지지대(13a) 및 하부지지대(13b), 하강류상승판(14a)(14b)(14c) 및 슬러지배출구(26)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치.
3. 제3항에 있어서, 상기 호기성 반응기(6)와 연결되며 내부에 초음파진동기(21)가 설치된 산소용해기(8)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 3상생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치.
4. 제4항에 있어서, 상기 산소용해기(8)는 이젝터(10)에 의하여 외부로부터 산소가 공급되며, 그 내에 초음파진동기(21)가 구비되는 것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 반응기들의 각각의 여과상(15)의 하부지지대(13a)(13b)(13c)들이 상기 여과상(15)의 하단에서 약간 떨어져 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 여과상(15)이 입경 20㎛이하의 지얼라이트 분말 8-15중량%가 기재에 포함되어 이루어지는 다수의 생물막 담체(34a)(34b)로 이루어지는것을 특징으로 하는 3상 생물막의 순환여과에 의한 하수 및 유기성 폐수 처리장치.