KR100353004B1

KR100353004B1 - 스미어에 의한 하수의 생물학적 고도처리공정

Info

Publication number: KR100353004B1
Application number: KR1020010004719A
Authority: KR
Inventors: 김홍태
Original assignee: 동성이앤지(주)
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-09-18
Also published as: KR20010078443A

Abstract

본 발명은 유입 하수내의 질소와 인을 단일 반응조에서 효과적으로 제거하기 위한 것으로, 1차 침전조(A), 혐기조(B), 침지형 회전매체 간헐포기(C)조, 2차 침전조(D)로 구성되어 있으며, 특히 간헐포기조(C)에는 침지형 회전매체(10)를 설치하여 많은 미생물을 확보할 수 있도록 하는 동시에 회전에 의한 전단력으로 일정 두께의 미생물막이 형성되도록 하여 과도한 생물막의 탈리로 인한 유출수질의 악화를 방지할 수 있도록 설계되었다.

따라서 본 발명은 기존공법에서 사용하는 여러 대의 반응조 역할을 단일 반응조에서 수행시킬 수 있는 운전조건을 제공하고 시설비, 유지비 등을 절약할 수 있으며, 동시에 질소, 인제거 및 미생물의 활동에 적합한 환경을 인위적으로 조성하여 줌으로서 영양소를 효과적으로 제거하고, 회전매체의 부착미생물에 의해서 수리학적 유기물질의 과부하에도 유연하게 대처할 수 있도록 하였다.

Description

침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법 및 장치{Biological Nutrient Removal Method using a Submerged Moving Media Intermittent Aeration Reactor and System}

본 발명은 유입 하수내의 질소와 인을 단일 반응조에서 효과적으로 제거하기 위한 것으로, 특히 간헐포기조에는 침지형 회전매체를 설치하여 많은 미생물을 확보할 수 있도록 하는 동시에 회전에 의한 전단력으로 일정 두께의 미생물막이 형성되도록 하여 과도한 생물막의 탈리로 인한 유출수질의 악화를 방지할 수 있도록 침지형 회전매체의 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법 및 장치에 관한 것이다.일반적으로, 유입 하수내의 유기물질, 질소, 인 등을 제거하기 위한 공정들은 여러 단계의 처리공정을 거치면서 보다 효과적으로 제거될 수 있도록 설계되어 있다. 그 중에서 생물학적 처리공정은 처리효율과 공정의 안정성 그리고 신뢰도가 높으며 처리비용을 절감할 수 있기 때문에 많이 선호되고 있다. 본 발명에서도 생물학적 처리공정을 통한 오폐수처리를 주안점으로 하고 있다.1차 침전조(A)는 1차처리 및 생물학적 처리를 위한 예비처리의 역할을 수행하기 위한 반응조이며, 유입수의 유기물질 농도에 따라 설치여부가 결정된다.

즉 유기물질의 농도가 높을 때에는 1차 침전조가 필요하며, 낮을 때에는 세망만을 통과한 유입수를 혐기조로 바로 유입할 수도 있다. 이는 생물학적 영양소제거공정(BNR)에서 필요한 탄소원을 충분히 확보하기 위해서이다.

혐기조(B)는 인 축적 미생물(PAO)에 의해서 유기물질제거와 인(P) 방출이 일어나는 반응조이며, 인 방출의 과정은 인 축적 미생물들이 세포내에 축적되어 있던 Poly P를 분해할 때 생기는 에너지를 이용하여 아세테이트(acetate)와 같은 유기산을 섭취한 후 PHB(poly∼β∼hydroxybutyrate)의 형태로 저장하고 반대로 Poly∼P의 분해로 생긴 정인산(ortho∼P)을 혼합액 속으로 방출하면서 이루어진다.

혐기조에는 미생물의 혼합을 위한 교반장치와 단회로를 방지하기 위한 배플(baffle)장치가 설치된다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C)(SMMIAR;Submerged Moving Media Intermittent Aeration Reactor)는 미생물의 확보와 미생물막의 일정한 두께를 유지하기 위하여 속도를 조절할 수 있는 회전축을 가진 원형 매체 디스크를 사용하였으며, 호기상태에서 질산화반응 즉 니트로소모나스(Nitrosomonas)에 의하여 NH₄ ⁺를 NO₂ ^-로 전환하는 반응과 니트로백터(Nitrobacter)에 의하여 NO₂ ^-를 NO₃ ^-로 전환하는 반응들이 일어나고, 무산소상태에서는 탈질반응 즉, 아크로모백터(Achromobacter), 서도모나스(Pseudomonas) 그리고 스피릴륨(Spirillium) 등과 같은 탈질미생물에 의해서 NO₃ NO₂ N₂로의 반응이 순차적으로 일어나서 질소가 제거된다.

이러한 반응들을 수행하기 위해 에어발생장치(C2)와 반응기속으로 에어를 주입하는 산기관(C3)에 송풍기를 설치하여 타이머(C1)로 송풍을 제어하도록 하여 간헐포기조건을 형성하였으며, 에어발생장치(C2)는 간헐적 포기환경의 장기간 사용에도 에어 토출구의 막힘(fouling)현상이 발생되지 않도록 멤브레인형 산기관(C3)을 이용하였다.

또한 산기관을 선회류식(물이 원형으로 흐르도록 함)으로 설치하여 회전매체 운동방향과 일치토록하여 교반효율 및 에너지효율을 향상토록 하였으며, 공기토출부에는 배플(C4)을 설치하여 포기력에 의한 직접적으로 회전매체에 형성된 생물막(bio film)의 강제 탈리현상을 방지하도록 하였다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C)에서 효과적인 질소제거를 위하여서는 호기/무산소 시간비가 매우 중요한 변수가되며 유입수의 부하조건에 따라서도 변화된 호기/무산소 시간비를 가져야 한다.

이는 질산성 질소가 생물학적 영양소제거공정을 성공적으로 수행하는데 중요한 요소이기 때문이다,

즉, 탈질과정에서 미제거된 질산성 질소가 혐기조로 반송되면 인방출에 방해인자로 작용하여 생물학적 영양소제거공정에 악영향을 미치므로 침지형 회전매체 간헐포기조(C)에서 호기/무산소 시간비의 제어는 매우 중요한 요소가 되는 것이다.

침지형 회전매체가 무산소상태에서는 교반기의 역할을 하도록 하여 탈질기능을 원활하게 수행토록 하며, 호기상태에서는 유입하수와 미생물의 접촉 및 산소공급 효율을 제고할 수 있도록 설치하여 유기물 산화와 질산화를 촉진토록 하였다.

침지형 회전매체 간헐포기조의 하부에는 반응기 기저부의 중앙으로부터 산기관(C3)을 설치한 한쪽방향으로 1/10정도의 슬로프(C5)를 두어 용적비를 유지하고 반응기내의 활성슬러지 포집 및 인발이 용이하도록 하였다.

2차 침전조(D)는 생물학적 처리에 의해 발생되는 슬러지와 처리수를 분리할수 있는 구조로 하고, 슬러지반송설비(E)를 설치하였다.

본 발명은 생활환경에서 발생되는 하·폐수중의 유기물질분해와 동시에 질소·인 등 영양소를 고효율로 제거하기 위한 방법과 장치를 제공하고 처리시설의 유지 및 운전관리가 용이한 경제적인 처리공정을 제공하여 하천 및 수원지의 수질오염을 방지하고, 특히 영양소에 기인한 조류번식에 따른 부영양화 발생을 억제하여 깨끗한 수자원을 유지, 확보하기 위함이다.

하수 중에 포함된 오염물질은 크게 유기물질, 질소, 인으로 나눌 수 있으며 이러한 오염물질을 제거하기 위하여, 지금까지 개발된 생물학적 영양소제거공정은 연속유입식 활성슬러지법과 회분식 활성슬러지법으로 구분된다. 연속유입식 활성슬러지법에는 A/O(Anaerobic / Oxic), A₂/O(Anaerobic, Anoxic, Oxic), UCT(University of Cape Town), MUCT(Modified Univerisity of Cape Town,) VIP(Virgina Initiative Plant)등이 공법이 있다.

그 중에 인제거를 목적으로 하는 A/O공법은 반송슬러지가 유입수와 함께 혼합되어 혐기조로 유입되고, 혐기조에서는 인제거 미생물에 의하여 유입수의 유기물질을 세포내로 흡수하면서 인을 방출하여, 호기조에서 유기물질의 산화와 인의 섭취를 유도하는 공법인데, 인의 제거 효율에 비해 질소의 제거효율이 낮으며 고부하 운전을 위하여 고율의 산소전달을 필요로 하는 것이 단점으로 지적되고 있다.

A₂/O공법은 생물학적 질소와 인을 동시에 제거하기 위하여 혐기, 무산소, 호기를 조합한 공정이다.

즉, 인을 제거하기 위하여 혐기, 호기 조건을 반복하여 혐기조에서 인을 방출시키고 호기조에서는 질산화를 선행시켜 무산소조로 반송한 뒤 탈질을 시킨다.

하지만 반송슬러지 내의 질산성 질소가 혐기조의 인의 방출을 방해하여 인의 제거율이 낮으며 내부순환율이 높은 것이 단점이다.

UCT공법은 A₂/O공법의 단점인 반송슬러지 내의 질산성 질소가 혐기조로 유입되어 인의 방출기작이 방해받는 것을 보완하기 위하여, 반송슬러지를 무산소조로 반송시켜서 탈질반응에 의하여 질산성 질소를 제거시킨 후에 혐기조로 다시 반송하는 공법인데 이러한 내부순환으로 유지관리비가 증가하고 운전이 복잡해지는 단점을 가지고 있다.

MUCT공법은 UCT공법을 보완한 생물학적 질소, 인 제거공법이다. 즉 UCT공법에서 반송슬러지와 호기조 혼합액의 반송이 단일 무산소조로 유입되는 것을 MUCT공법에서는 무산소조를 2부분으로 분리하고 제1 무산소조로는 반송슬러지를 유입시켜 탈질반응을 일으킨 후에 혐기조로 반송하여 미생물을 공급하며, 호기조 혼합액의 반송은 제2 무산소조로 유입시켜 탈질반응에 의한 질소제거를 수행한다.

따라서 다른 생물학적 질소, 인 동시 제거공법보다 인제거율이 높은 장점이 있다.

하지만 내부반송이 많아 동력비가 많이 소요되고 유지관리가 힘든 단점이 있다.

VIP공법은 UCT, MUCT공법과 유사한 공법인데 운전이 복잡한 것이 단점으로 나타나고 있다.

이와 같이 위에서 소개한 연속유입식 활성슬러지 공법들은 내부반송에 의해 질소와 인 제거효율이 결정되고 이에 따른 반송펌프의 설치로 설치비와 유지관리비가 증가하는 단점이 있다.

또 하나의 방법인 회분식 활성슬러지공법은 유입방식에 따라 간헐유입 연속회분식 공정(SBR)과 간헐포기 연속유입 회분식 공정(Intermittent Cycle Extended Aeration System)으로 나누어지는데 이들 공법은 한 반응조에서 반응 및 침전이 동시에 일어나므로 초기투자비가 저렴한 장점이 있으나 대규모 처리시설에는 부적합한 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해소하기 위하여 창안된 것으로, 본발의 목적은 하수 중에 함유된 질소와 인을 효율적으로 제거할 수 있는 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 침지형 회전매체를 이용하여 많은 미생물을 확보하는 동시에 회전에 의한 전단력으로 일정 두께의 미생물막이 형성되도록 하여 과도한 생물막의 탈리로 인한 유출수질의 악화를 방지할 수 있는 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법 및 그 장치을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일반응조 내에서 연속적으로 질소와 인을 제거함으로써 소요되는 부지면적을 최소한으로 줄일 수 있는 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법 및 그 장치을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 구현수단은 간헐포기조에는 침지형 회전매체를 설치하여 많은 미생물을 확보할 수 있도록 하는 동시에 회전에 의한 전단력으로 일정 두께의 미생물막이 형성되도록 하여 과도한 생물막의 탈리로 인한 유출수질의 악화를 방지할 수 있도록 함으로서 구현되도록 한 것으로,

이를 위한 방법으로서는 외부로부터 유입수가 1차침전조(A)로 유입되어 유입수에 포함된 각종 이물질이 여과된 뒤 혐기조(B)로 유입되고 포기조, 2차 침전조(D)로 유입되어 상기 2차 침전조(D)에 침전된 슬러지를 슬러지 반송설비(E)를 통해 상기 혐기조(B)로 반송시켜 정화시키는 미생물에 의한 하수 정화방법에 있어서,상기 혐기조(B)로 부터 유입되는 하수가 담긴 반응기내에 침지형 회전매체(10)를 소정의 속도로 회전되도록 설치하고, 반응기내에는 포기를 위한 멤브레인봉형 산기관(C3)을 설치하여 에어발생장치(C2)로부터 에어를 공급하여 포기시키되 타이머(C1)에 의하여 30/60∼60/120(min/min)로 간헐적으로 포기 및 비포기하고, 산기관(C3, 멤브레인형) 측면에는 배플(C4)을 마련하여 포기로 인한 강한 수류가 직접 상기 회전매체(10)에 형성된 생물막에 충격을 주어 탈리되지 않도록 하고, 하수를 정화시킨 뒤 상기 2차 침전조(D)를 통해 배출되도록 하되 상기 반송설비(E)을 통해 슬러지가 50∼100%로 상기 혐기조(B)로 반송되도록 한 것에 특징이 있다.그리고, 본 발명에 따른 장치로서는 : 유입수가 유입되는 1차침전조(A)와;상기 1차침전조(A)와 수로가 연결되고 유입배플과 교반기가 설치되는 혐기조(B)와;에어발생장치(C2)에 의해 반응기속으로 에어를 공급하여 포기시키는 산기관(C3)과, 포기로 인한 강한 수류가 선회류하도록 상기 산기관(C3) 주위에 설치된 배플(C4)과, 상기 산기관(C3)으로 주입되는 에어를 간헐적으로 포기 및 비포기시키기 위하여 송풍기와 연결된 타이머(C1)로 이루어진 침지형 회전매체 간헐포기반응조(C)와;상기 간헐포기반응조(C)내에 회전가능하게 충진되고, 글라스화이버 및 불포화 폴리에스테르 수지의 복합재질 또는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 재질 중에서 선택되고, 그 재질의 2∼3mm두께의 표면이 거칠게 가공된 표면을 갖는 다수의 매체 디스크(2)와, 상기 매체 디스크(2)를 일정간격으로 이격되게 고정되도록 지지하는 샤프트(3)를 상기 간헐포기반응조(C)의 반응기에 회전가능하게 설치되고 구동모터(7)와 연결된 기어에 의해 상기 샤프트(3)가 소정의 속도로 회전하는 회전매체(10) 및상기 침지형 회전매체 간헐포기반응조(C)와 연결되어 상등 정화수를 배출시키고 하부의 슬러지는 혐기조(B)로 반송할 수 있는 슬러지 반송설비(E)가 설치된 2차 침전조(D)로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 생물학적 질소·인 제거공정인 침지형 회전매체 간헐포기공정(SMMIAR)을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 생물학적 고도처리장치인 침지형 회전매체 간헐포기조의 단면도이다.

도 3은 도 2의 일측단면도이다.

도 4는 본 발명의 침지형 회전매체 간헐포기공정에 충진되는 침지형 회전매체의 개략적인 단면도이다.

도 5는 본 발명의 샤프트에 결합된 매체 디스크의 일측면도이다.

도 6은 본 발명의 회전매체의 요부확대도이다.

도 7은 도 4의 B∼B선 단면도이다.

도 8은 도 4의 A부 확대단면도이다.

도 9는 도 5의 B부 확대단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

A: 1차 침전조 B: 혐기조

C: 침지형 회전매체 간헐포기조(SMMIAR)

C1:타이머 C2:에어발생장치C3:산기관 D: 2차 침전조

E:슬러지 반송설비 2:매체 디스크2a:회전매체 간격유지 고정바 2b:샤프트-회전매체 고정용 후레임2b-1:강선 2c:회전매체 간격 유지 링

3:샤프트 4:구동기어

5:구동체인 6:매체회전기어

7:구동모터 8:인버터 및 감속기

10:회전매체

이하, 본 발명에 따른 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법 및 그 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.도 1을 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따른 생물학적 질소·인 동시 제거공정인 침지형 회전매체 간헐포기공정(SMMIAR)을 개략적으로 도시한 구성으로서, 1차 침전조(A), 혐기조(B), 침지형 회전매체 간헐포기조(C), 2차 침전조(D)로 구성되어 있다.

혐기조(B)에서는 인 제거미생물에 의해 인 방출을 유도하였으며, 침지형 회전매체 간헐포기조(C)에서는 타이머(C1)에 의해서 포기가 간헐적으로 이루어지도록 하여 호기/무산소 조건이 반복될 수 있도록 하였다.

따라서 호기조건에서는 질산화 미생물에 의해 질산화 과정이 수행되고 무산소 조건에서는 탈질미생물에 의해 탈질소화가 수행되는 것이 한 반응조 안에서 일어나기 적합하게 환경조성하였고 오랜 연구 끝에 이들 요인을 충족시킬 수 있는 반응조건을 찾고 원하는 방류수 조건을 충족할 수가 있었다.

그리고 간헐포기조(C) 내에는 도 2에 도시된 바와 같이 침지형 회전매체(10, submerged moving media)를 설치하여 많은 미생물 확보가 가능하도록 하는 동시에 회전에 의한 전단력을 이용하여 회전매체의 미생물막이 일정한 두께를 유지하도록 하였으며, 이는 침지형 회전매체(10)의 회전력 조절(0.05∼0.3(m/s)을 통하여 가능하였다.

무산소시에 회전매체(10)는 적절한 양의 활성슬러지가 혐기조(B)로 반송될 수 있도록 하는 교반장치의 역할도 수행하도록 하였다.

2차 침전조(D)에서는 침지형 회전매체 간헐포기조(C)에서 유입되는 혼합액을 고액 분리하여 상등수는 유출수로 내보내고 슬러지는 혐기조(B)로 반송되도록 하였다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C) 내에서의 호기/무산소의 시간비와 혐기조(B)에서의 체류시간 그리고 침지형 회전매체 간헐포기조(C)에서의 체류시간은 들어오는 유입수의 조건에 따라 적절히 변화되어 운전될 수 있다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C)에서 효과적인 질소제거를 위하여서는 호기/무산소 시간비가 매우 중요하며, 유입수의 변화에 따라 침지형 회전매체 간헐포기조에서 변화된 간헐포기 시간비, 즉 포기/비포기의 시간비는 30/60 ∼ 60/120(min/min)로 운전하였다.

또한 유입수의 변화에 따라 혐기조에서의 체류시간은 60∼150(min)로, 간헐포기조(C)에서의 체류시간은 3∼6(hr)을 적용하였다.

유입하수의 부하조건과 성상에 따른 적절한 운전변수(parameter), 즉 DO농도는 2∼4(mg/ℓ), 침전지에서 혐기조로의 슬러지 반송율은 50∼100%, 회전매체(10)의 회전속도는 0.05∼0.3(m/s), 회전매체 표면적당 반응조의 유효용적비는 11∼16(ℓ/㎡), 혐기조 및 간헐포기조(C)의 혼합액 농도는 각각 2000mg/ℓ(간헐포기조(C)의 경우 회전매체부착미생물 포함시 4000∼5000mg/ℓ) 정도 유지되도록 하였다.

혐기조(B)에는 미생물의 혼합을 위한 교반장치와 단회로를 방지하기 위한 배플(baffle)장치가 설치되며, 2차 침전조(D)로부터의 슬러지 반송설비(E)가 연결된다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C)의 구성은 도 4에 도시된 바와 같이 많은 미생물을 확보하기 위한 다수의 매체 디스크(2)와 상기 매체 디스크(2)들을 소정의 간격으로 이격되도록 지지하고 이들을 회전가능하게 지지하는 샤프트(3)와 매체 디스크(2)에 형성된 미생물막의 일정한 두께를 유지하기 위하여 회전속도를 조절할 수 있는 구동장치, 즉 적절한 기어비(1:3∼1:6)를 갖는 구동기어(14) 및 이 구동기어(4)와 구동체인(5)으로 연결된 매체회전기어(6)로 구성된 구동장치에 의해 회전 가능하게 간헐폭기조(C)의 반응기에 결합되어 있다. 참조번호 7은 구동용 모터이고, 8은 인버터 및 감속기이다. 따라서, 인버터 및 감속기(8)에 의해 구동모터(7)의 동력이 소망하는 비율로 적절히 회전하여 상기한 회전매체(10)를 회전시키게 된다.또한 상기의 침지형 회전매체 간헐포기조(C)에는 간헐포기를 위한 타이머(C1)가 부착된 에어발생장치(C2), 송풍기 및 산기관(C3) 그리고 포기에 의한 강한 수류가 회전매체(10)표면에 형성된 생물막에 직접 접촉하여 탈리되지 않도록 하기 위한 배플(C4), 슬러지 반송라인(E1), 기타 부대시설 등으로 더 부설되어 있다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C)내의 산기관(C3)는 회전매체(10)의 운동방향과 일치하도록 하여 교반효율, 산소전달효율 및 구동에너지효율을 향상시킬 수 있도록 선회류식으로 설치하며, 산기관(C3)은 장기간의 간헐적 운전에도 공기토출구의 폐쇄현상이 발생되지 않도록 멤브레인형 산기관(C3)을 설치하였다.

여기서 사용되는 회전매체(10)는 그라스화이버 및 불포화 포리에스테르 수지의 복합재질 또는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 재질의 2∼3㎜ 두께의 표면이 거칠게 가공된 매체 디스크(2)로 구성되어 있으며, 이 매체 디스크(2)는 복수개로 설치된다. 이때, 각각의 매체 디스크(2)의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 그 중앙에 상기한 구동장치에 의해 회전하는 샤프트(3)와 상기 매체 디스크(3)의 표면을 각각의 매체 디스크(2)들을 관통하는 회전매체 간격유지 고정바(2a)(도 5참조)와 샤프트-회전매체 고정용 후레임(2b)(도 7참조)이 조립되어져 있다.상기 매체 디스크(2) 표면에는 도5에 도시된 바와 같이 수평직진성을 유지하기 위하여 강선(2b-1)이 설치되어 있다. 그리고 상기 매체 디스크(2)사이에는 상기 샤프트상에 각각의 매체 디스크(2)의 간격이 일정하게 이격되도록 도 8과 도9에 도시된 바와 같이 회전매체 간격 유지 링(2c)이 삽입되어 있다.

회전매체(10)의 운전은 상기 구동모터(7) 및 인버터 및 감속기(8) 등을 이용하여 0.05∼0.3(m/s)의 운전이 가능토록 구성하여 전단력에 의한 생물막의 두께를 조절할 수 있도록 하였다.

또한 침지형 회전매체(10)가 무산소 상태에서는 교반기의 역할을 하도록 하여 탈질기능을 원활하게 수행토록 하며, 호기상태에서는 유입하수와 미생물의 접촉 및 산소공급 효율을 제고할 수 있도록 설치, 운전하여 유기물 산화와 질산화를 촉진토록 하였다.

침지형 회전매체 간헐포기조(C)의 하단부에는 그 반응기 기저부의 중앙으로부터 산기관(C3)를 설치한 방향으로 1/10정도의 슬로프(C5)를 두어 용적비를 유지하고 반응기내의 활성슬러지의 포집 및 인발이 용이하도록 하였으며, 슬러지 반송라인(E1)을 더 설치하였다.

2차 침전조(D)는 생물학적 처리에 의해 발생되는 슬러지와 처리수를 분리할 수 있는 구조로 하였다.이와 같이 구성된 본 발명에 따른 침지형 회전매체의 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법은; 외부로부터 유입수가 1차침전조(A)로 유입되어 유입수에 포함된 각종 이물질이 여과된 뒤 혐기조(B)와 포기조 및 2차 침전조(D)로 유입되어 상기 2차 침전조(D)에 침전된 슬러지를 슬러지 반송설비(E)를 통해 혐기조(B)로 반송시켜 정화시키는 미생물에 의한 하수 정화방법에 있어서, 상기 혐기조(B)로 부터 유입되는 하수가 담긴 반응기내에 침지형 회전매체(10)를 소정의 속도로 회전되도록 충진하고, 반응기내에는 포기를 위한 멤브레인봉형 산기관(C3)을 설치하여 에어발생장치(C2)로부터 에어를 공급하여 포기시키되 타이머(C1)에 의하여 30/60∼60/120(min/min)로 간헐적으로 포기 및 비포기 하고, 멤브레인봉형 산기관(C3) 측면에는 배플(C4)을 마련하여 포기로 인한 강한 수류가 직접 상기 회전매체(10)에 충격을 주지 않도록 하여 하수를 생물학적으로 정화시킨 뒤 상기 2차 침전조(D)에 침전된 슬러지를 슬러지 반송설비(E)을 통해 슬러지가 50∼100%로 상기 혐기조(B)로 반송되도록 함으로서 달성되어 진다.여기서 상기 회전매체(10)는 전술한 바와 같은 다수의 매체 디스크(2)를 포함하는 구성이며, 그 회전은 구동모터(7), 인버터, 감속기(8), 구동기어(4), 구동체인(5) 및 매체회전기어(6)에 의해 회전가능해진다.

본 발명은 유입되는 하수내의 유기물질, 질소, 인 그리고 기타의 다른 불순물을 효과적으로 제거하는 동시에, 유지관리가 간편하고 용이하며, 건설비용과 운전비용 또한 최소한으로 유지함으로써 하수의 고도처리를 효과적으로 할 수 있는 생물학적 하수처리장치를 제공하는 효과를 갖는다.

또한 국내 하수처리의 특성중 하나인 비교적 저농도의 하수와 동적 및 유기물 부하변동이 심한 환경에서도 유연성을 높일 수 있도록 본 침지형 회전매체 간헐포기공정은 생물학적 영양소제거공정의 고정매체(Fixed Media)와 유동상(Fludized Bed), RBC등 기존의 부착성장 미생물을 이용한 공정의 단점을 보완한 공법으로 하수 고도처리 효율을 극대화 할 수 있다.

그리고, 침지형 회전매체 간헐포기공정은 부유성장 미생물 뿐만 아니라 부착성장미생물을 이용함으로써 다양한 미생물 집단과 미생물 체류시간이 길어 유기물질의 충격부하나 동적부하(Dynamic loading)에 대하여 탁월하므로 안정된 처리수를 얻을 수 있어 하수처리의 보다 높은 안정성 확보에 기여할 수 있다.

Claims

하수내의 질소와 인, 유기물을 제거하기 위하여 유입하수가 1차침전조(A), 혐기조(B), 침지형 회전매체 간헐포기반응조(C), 2차 침전조(D)로 경유하여 처리되고 상기 2차 침전조(D)에 침전된 슬러지는 슬러지 반송설비(E)를 통해 상기 혐기조(B)로 반송시켜 정화시키는 미생물에 의한 하수 정화처리방법에 있어서,

상기 혐기조(B)와 연결되는 간헐포기반응조(C)내에는 침지형 회전매체(10)가 0.05∼0.3(m/s)속도로 회전되도록 설치하고, 반응조내에는 포기를 위한 멤브레인봉형 산기관(C3)을 설치하여 에어발생장치(C2)로부터 에어를 공급하여 포기시키되 타이머(C1)에 의하여 30/60∼60/120(min/min)로 간헐적으로 포기 및 비포기가 이루어지도록 하며, 멤브레인봉형 산기관(C3) 측면에는 배플(C4)을 마련하여 포기로 인한 강한 수류가 직접 상기 회전매체(10)에 형성된 생물막에 충격을 주어 탈리되지 않도록 하여 하수를 정화시킨 뒤 상기 2차 침전조(D)를 통해 배출되도록 하되 상기 반송설비(E)을 통해 발생슬러지의 50∼100%가 상기 혐기조(B)로 반송되도록 운전인자를 조작하여 하수중의 질, 인, 유기물을 제거하는 것을 특징으로 하는 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 회전매체(10)가 담긴 반응조(C)는 상기 회전매체(10)표면적당 반응조의 용적비를 11∼16ℓ/㎡가 되도록 유지하고, 반응기 하부는 슬러지의 포집과 인발이 용이하도록 기저부 중앙으로부터 산기관(C3)이 위치하는 방향으로 1/10 정도의 슬로프(C5)를 갖는 반응조인 것을 특징으로 하는 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 회전매체(10)가 담긴 반응조(C)의 운전인자는 포기조호시기 DO농도가 2∼4(mg/ℓ)이며, 혐기조 및 간헐포기조의 혼합액 농도가 각각 2,000mg/ℓ로 유지하고, 상기 반응조에서의 체류시간은 3∼6(hr)으로 한 것을 특징으로 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리방법.
하수내의 질소와 인, 유기물을 제거하기 위하여 유입하수가 1차침전조(A), 혐기조(B), 침지형 회전매체 간헐포기반응조(C), 2차 침전조(D)를 경유하여 처리되는 미생물에 의한 하수 정화처리장치에 있어서,

간헐포기반응조(C)내에서의 회전매체는 글라스화이버 및 불포화 폴리에스테르 수지의 복합재질 또는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 재질 중에서 선택되고, 그 재질의 2∼3mm두께의 표면이 거칠게 가공된 표면을 갖는 다수의 매체 디스크(2)와, 상기 매체 디스크(2)를 일정간격으로 이격되게 고정되도록 지지하는 샤프트(3)를 이용하여 상기 간헐포기반응조(C)에 회전가능하게 설치되고 구동모터(7)와 연결된 속도조절장치에 의해 상기 샤프트(3)가 소정의 속도로 회전되도록 하고,

반응조의 하부에서는 에어발생장치(C2)에 의해 반응기 속으로 에어를 공급, 포기시키는 산기관(C3), 포기로 인한 강한 수류가 선회류하도록 산기관배플(C4)이 구비되며, 산기관으로 주입되는 에어가 간헐적으로 포기/비포기를 실시하기 위해 상기 에어발생장치(C2)와 연결된 타이머(C1)로 이루어져 간헐포기가 이루어지는 것을 특징으로 하는 침지형 회전매체와 간헐포기에 의한 하수의 생물학적 고도 처리장치.
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