KR100510878B1

KR100510878B1 - 호기성 생물 여과 시스템을 이용한 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법

Info

Publication number: KR100510878B1
Application number: KR10-1998-0051858A
Authority: KR
Inventors: 어경해; 정용대; 강은조; 김창희
Original assignee: 삼성엔지니어링 주식회사
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2005-10-25
Also published as: KR20000034519A

Abstract

본 발명은 여재의 여과기능과 미생물의 분해능력을 동시에 이용하여 폐수를 정화하는 장치 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것으로서, 기저부 및 상기 기저부로부터 소정 거리 이격된 상부에 위치하며 상기 기저부와 함께 하부챔버를 형성하는 플레이트를 포함하는 반응조; 상기 플레이트에 의해 플레이트 상부에 지지되는 여재층; 정상 운전시에는 처리하고자 하는 폐수를, 역세시에는 역세수를 상기 하부챔버에 공급하는 액체 도입수단; 정상 운전시에 프로세스 공기를 상기 플레이트 상부의 여재층에 공급하는 프로세스 공기 도입수단; 상기 플레이트로부터 소정 거리 이격된 상부에 위치하며, 상기 프로세스 공기 도입수단과 연통하는 복수개의 통기관에 장착되는 복수개의 산기장치; 역세시에 역세공기를 상기 하부챔버에 공급하는 역세공기 도입수단; 상기 플레이트를 통과하여 상기 하부챔버로부터 상기 여재층까지 뻗어 있는 복수개의 노즐; 및 상기 여재층을 통과하여 처리된 폐수를 배출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 폐수처리 장치는 유입폐수와 공기의 균등분배를 통하여 공정효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

Description

호기성 생물여과 시스템을 이용한 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법{Wastewater treatment units using an aerated biofilter system and wastewater treatment method using the same}

본 발명은 호기성 생물여과 시스템을 이용한 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법, 보다 상세하게는 여재의 여과기능과 미생물의 분해능력을 동시에 이용하여 폐수를 정화하는 장치 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것이다.

폐하수 처리방법은 크게 호기성 및 혐기성 처리방법으로 나뉘며, 호기성 미생물을 이용하여 폐하수를 처리하는 방법은 다시 두 가지로 대별할 수 있다. 첫 번째 방법은 부유성장 미생물을 이용하는 부유성장법으로서 폐수와 미생물을 반응조에서 혼합하고 반응조의 하부에서 공기를 공급함으로써 폐수와 미생물의 접촉을 원활하게 해주는 방법이다. 반응조내의 미생물은 공급되는 공기중의 산소를 이용하여 오염물질을 제거한다. 부유성장법의 대표적인 방법으로 활성슬러지법이 널리 사용되고 있으나, 처리부하의 한계로 인해 우수한 처리수질을 얻기에 부족하며, 또한 도 2에 도시된 바와 같이 미생물과 처리수를 분리하는 침전조(200b)를 반드시 구비하여야 하기 때문에 소요되는 부지의 면적이 크다는 단점이 있다.

두 번째 방법은 반응조내에 여재를 충진하고 여기에 미생물을 부착시키는 방법으로서, 호기성 생물여과 시스템이 대표적이다. 이 방법은 상기 부유 성장법과 달리 다량의 미생물을 성장시켜 고부하로 운전할 수 있기 때문에 처리수의 수질이 우수하고, 여재의 여과기능으로 인해 별도의 침전조가 필요없어 소요되는 부지면적을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 기존의 활성 슬러지법과 호기성 생물여과 시스템이 각각 처리할 수 있는 폐수중의 오염물질을 비교하여 보면, 기존의 활성 슬러지법은 주로 유기물을 제거하며, 암모니아성 질소의 일부를 질산화시킬 수 있다. 따라서, 암모니아성 질소를 완벽하게 제거하기 위해서는 별도의 질산화 반응조를 추가로 설치해야 하거나 반응조의 용적이 커야하는 단점이 있다. 그러므로, 반응조 부피에 따른 제거효율이 상당히 낮아 즉, 같은 양의 오염물질을 제거하는데 보다 큰 용적의 반응조가 필요하여 용적부하가 상당히 낮다.

이에 반해, 호기성 생물여과 시스템은 반응조의 높이에 따라 유기물 제거 미생물과 질산화 미생물이 적절하게 분포하여 하나의 반응조 만으로도 유기물과 암모니아성 질소를 완벽하게 처리할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 폐수가 유입되는 부분에는 상대적으로 유기물의 분해가 활발히 일어나며, 폐수의 흐름이 진행되면서 유기물의 농도가 감소하기 때문에 질산화가 일어난다. 따라서, 최종적으로는 유기물 뿐만 아니라 암모니아성 질소가 제거된 방류수가 배출된다. 그러므로, 호기성 생물여과 시스템은 적은 반응조 용적으로도 폐수중의 유기물과 암모니아성 질소를 동시에 제거할 수 있어 반응조의 용적부하를 높게 유지할 수 있으며, 부지 소요면적은 적고 오염물질 제거효율은 높다는 장점이 있다.

한편, 호기성 생물여과 시스템은 유체의 흐름 방향에 따라 상향류식과 하향류식으로 구분될 수 있다. 상향류식은 처리하고자하는 폐하수와 공기가 동일하게 상향류로 공급되는 반면, 하향류식은 처리하고자 하는 폐하수는 하향류로, 공기는 상향류로 공급된다. 유체의 공급방식은 유입폐수와 공기의 균등분배에 관한 기술적인 문제와 관련되며, 시스템 도입초기에는 하향류식이 많이 적용되었으나 처리유속이 증가하면 여재의 상부층이 쉽게 막히는 문제가 발생하기 때문에 처리가능 유속의 한계가 있다.

이에 상향류식 호기성 생물여과 시스템에 대한 관심이 증대되고 있는데, 구체적으로 미국 특허 4,604,197호와 같은 시스템을 예로 들 수 있다. 상기 시스템은 노즐 스템의 길이를 달리함으로써 폐수 또는 역세수와 같은 액체 공급용 노즐과, 프로세스 공기 또는 역세 공기와 같은 공기 공급용 노즐로 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 이와 같은 시스템은 하나의 노즐을 이용하여 폐수처리 단계의 프로세스 공기와 역세 단계의 역세공기를 공급하기 때문에 공기 버블의 크기를 조절할 수 없다는 단점이 있다. 폐수처리단계에서는 시스템의 안정과 산소전달 효율이 중요하기 때문에 미세한 공기 버블이 공급되어야 하고, 역세 단계에서는 여재층을 팽창(expansion)시킬 수 있을 정도로 상당한 압력을 지닌 공기가 공급되어야 하기 때문에 버블의 크기가 상대적으로 커야하기 때문이다. 또한, 상기 시스템은 시스템 정지시 역류를 방지할 수 있는 수단을 포함하고 있지 않아 여재층에 위치하는 노즐의 상부 슬롯이 슬러지에 의해 막힐 우려가 있으며, 이로 인해 공기가 균일하게 공급되지 못하면 여재 내부에 클로깅이 생길 수 있다는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 활성 슬러지법에 비해 적은 반응조 용적과 부지면적으로도 유기물과 암모니아성 질소를 높은 제거효율로 동시에 제거할 수 있으며, 기존의 호기성 생물여과 시스템에 비해 시스템 안정성 및 공정 효율성이 향상된 폐수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 폐수처리장치를 이용하여 폐수를 처리하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 호기성 생물여과 시스템을 이용하는 폐수처리장치에 있어서, 기저부 및 상기 기저부로부터 소정 거리 이격된 상부에 위치하며 상기 기저부와 함께 하부챔버를 형성하는 플레이트를 포함하는 반응조; 상기 플레이트에 의해 플레이트 상부에 지지되는 여재층; 정상 운전시에는 처리하고자 하는 폐수를, 역세시에는 역세수를 상기 하부챔버에 공급하는 액체 도입수단; 정상 운전시에 프로세스 공기를 상기 플레이트 상부의 여재층에 공급하는 프로세스 공기 도입수단; 상기 플레이트로부터 소정 거리 이격된 상부에 위치하며, 상기 프로세스 공기 도입수단과 연통하는 복수개의 통기관에 장착되는 복수개의 산기장치; 역세시에 역세공기를 상기 하부챔버에 공급하는 역세공기 도입수단; 상기 플레이트를 통과하여 상기 하부챔버로부터 상기 여재층까지 뻗어 있는 복수개의 노즐; 및 상기 여재층을 통과하여 처리된 폐수를 배출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리 장치를 제공한다.

상기 여재층은 정상운전시에는 처리하고자 하는 폐수와 프로세스 공기가 상향 통과하고, 역세시에는 역세공기 또는 역세수가 상향 통과하는 것이 바람직하다.

상기 산기장치는 정상 운전시에는 미세한 버블형태의 프로세스 공기를 균일하게 공급하여 미생물의 성장에 최적조건이 형성되도록 하고, 역세시에는 상기 공기 공급을 차단하더라도 처리폐수의 역류를 방지할 수 있는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 노즐은 정상 운전시에는 처리하고자 하는 폐수를, 역세시에는 역세공기 또는 역세수를 상기 하부챔버로부터 상기 여재층에 공급하며, 역세공기 주입시 상기 플레이트 하부에 소정높이의 공기층을 형성할 수 있는 수단을 구비하여 여재층의 팽창시키기에 충분한 압력의 역세공기를 공급하는 것이 바람직하다.

상기 여재층이 상기 플레이트의 상부면으로부터 상기 산기장치를 덮고 있는 소정 높이의 지지층에 의해 지지되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, (a) 처리하고자 하는 폐수를 침전조에 유입시켜 폐수중의 부유성 고형물의 일부를 제거하는 단계; (b) 상기 침전단계를 거친 폐수를 상기 폐수처리장치의 액체공급수단에 유입시켜 여재층을 상향통과토록 하여 나머지 부유성 고형물을 제거하면서, 역시 상향류로 공급되는 프로세스 공기와 미생물을 이용하여 유기물 및 암모니아성 질소를 제거하는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계에서 유기물 및 암모니아성 질소가 제거된 처리수를 배출시키는 단계를 포함하는 폐수처리 방법을 제공한다.

또한, 처리하고자 하는 폐수의 유기물 및 암모니아성 질소 부하가 높은 경우에는 상기 (b) 단계를 거친 처리수를, 또다른 상기 폐수처리장치에 공급하여 잔류 유기물 및 암모니아성 질소를 완벽하게 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 폐수처리장치는 (a) 처리하고자 하는 폐수를 액체 도입수단과 플레이트에 장착된 노즐장치를 통해 하부챔버로부터 여재층에 유입시키고, 프로세스 공기는 프로세스 공기 도입수단과 산기장치를 통해 여재층에 균등분배시키는 단계; (b) 상기 액체도입수단을 통한 폐수 공급 및 프로세스 공기 도입수단을 통한 공기 공급을 중단하는 단계; (c) 역세공기 도입수단과 플레이트에 장착된 복수개의 노즐을 통해 역세공기를 하부챔버로부터 여재층에 공급하여 여재층을 팽창시키는 단계; (d) 역세공기 공급을 중단하고, 상기 액체 도입수단과 플레이트에 장착된 복수개의 노즐을 통해 역세수를 공급하여 여재층을 세척하는 단계; (e) 역세수 공급을 중단하는 단계; 및 (f) 상기 (a)단계로 되돌아가는 단계로 운전되는 것이 바람직하다.

상기 역세수는 상기 폐수처리장치에서 배출된 처리수인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

호기성 생물여과 시스템을 이용한 폐수처리공정은 어느 정도 시간이 경과하면 폐하수중의 부유성 오염물질과 미생물의 과다성장으로 인하여 여재 사이의 공간이 막힐 우려가 있기 때문에 일정 시간간격을 두고 역세 공정을 실시할 필요가 있다.

또한, 상향류식 호기성 생물여과 시스템을 이용한 폐수처리공정에 있어서 중요한 문제 중 하나는 유입폐수와 공기의 균등분배이다. 즉, 유입폐수가 여재 내부에 균등하게 분배되지 않으면 여재층의 공간을 전체적으로 활용할 수 없어 공정효율이 저하되고, 공기가 여재 내부로 균등하게 공급되지 않으면 여재층이 부분적으로 혐기성 상태가 되어 과다성장된 미생물이 부패하여 여재가 막히는 클로깅 (clogging)이 발생하거나 한쪽으로만 공기가 공급되는 편류 현상(channeling)이 발생하기 때문이다.

본 발명자들은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 국내특허출원 98-27898호의 산기장치와 국내특허출원 98-27899호의 노즐장치를 개발한 바 있다.

즉, 98-27898호의 산기장치는 미생물의 성장에 적합한 미세한 공기 버블을 여재층에 균등하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 공기의 공급이 중단되더라도 폐수의 역류가 일어나지 않아 폐수내의 부유물질로 인해 멤브레인의 구멍이 막히는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 98-27899호의 노즐장치는 역세단계에서 여재층을 지지하는 플레이트 하부에 일정한 높이의 공기층을 형성하기 때문에 여재층의 팽창에 필요한 충분한 압력을 제공하여 여재층에 부착된 불순물을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 공기와 물을 일정한 압력으로 상부 여재층에 공급할 수 있어 여재층 전면에 균일한 역세 효과를 부여할 수 있어 폐수처리 공정의 안전성 및 효율성을 극대화할 수 있다.

따라서, 본 발명의 폐수처리 장치는 미생물과 처리수를 분리하기 위한 침전조가 불필요하며, 하나의 반응조만으로도 유기물 및 암모니아성 질소를 동시에 제거할 수 있고, 처리유속을 높일 수 있는 상향류식 호기성 생물여과 시스템으로서, 미생물의 성장에 필요한 프로세스 공기와 역세공정에 필요한 역세공기를 상기와 같은 도입수단을 통하여 각각 적절한 유량으로 여재층 전반에 균등하게 공급하여 공정 효율 및 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 단면도로서, 반응조 (10), 플레이트(12), 프로세스 공기 도입수단(14), 역세공기 도입수단(16), 액체 도입수단(18), 처리수 배출 수단(20), 복수개의 노즐(30), 산기장치(40) 등을 포함한다.

반응조(10)의 기저부(11)는 플레이트(12)와 함께 하부챔버(13)를 형성하고, 플레이트(12)는 유입폐수가 노즐(30)을 통해서만 플레이트 상부로 유입될 수 있도록 반응조(10) 내벽에 밀착하여 설치되어 있다.

플레이트 상부에는 여재층(22)이 위치하며, 여재층(22)은 소정높이의 지지층(21)에 의해 지지될 수 있다. 지지층(21)은 자갈과 같은 재료로 이루어지며, 지지층(21)의 높이는 반응조(10)내 산기장치(40)의 높이에 따라 결정되는데, 프로세스 공기가 여재층(22)에 전반적으로 균일하게 공급될 수 있도록 산기장치와 여재가 직접 접촉하지 않도록 한다. 또한, 지지층(21)은 보다 고가인 여재의 낭비를 방지하기도 한다.

여재층(22)의 높이는 시스템의 안정성 및 여재의 여과기능을 고려할 때 여재층(22) 내에 미생물이 서식할 수 있는 높이의 2배 정도가 바람직하다.

본 발명의 장치에 사용될 수 있는 여재는 미생물의 탈착과 부착이 용이한 재질로서 클레이가 주로 사용되며, 석탄회(fly ash)를 사용하기도 한다. 폐수처리시 여재의 안정적인 정착과 역세시 여재층의 팽창효과를 고려할 때, 여재의 비중은 1 내지 2 가 바람직하고, 여재의 크기는 폐수처리용량, 여과효율 및 취급적성을 고려하여 적당한 공극율을 갖도록 선택하며, 예를 들면 그 직경이 2 내지 8mm인 것이 바람직하다.

처리하고자 하는 폐수는 일단, 도 3에 도시된 바와 같이 1차적으로 침전조(100)를 거쳐 부유성 고형물의 일부를 제거하는 것이 장치의 운전주기를 길게할 수 있다는 점에서 바람직하다.

정상운전시, 침전조를 거쳐 고형물의 일부가 제거된 폐수는 펌프에 의해 액체 도입수단(18)을 통해 반응조 하부챔버(13)로 유입된 후 복수개의 노즐장치(30)를 통하여 플레이트(12) 상부로 상향이동한다. 프로세스 공기 도입수단(14)을 통해 공급되는 공기는 복수개의 통기관(42)에 장착된 산기장치(40)를 통해 미세한 버블형태로 여재층 전반에 걸쳐 균등하게 분배될 수 있도록 상향 공급된다. 따라서, 여재층(22)에 서식하는 미생물의 성장에 최적조건이 형성될 수 있다.

프로세스 공기와 함께 여재층(22) 내부를 상향이동하는 폐수는 여재층(22)에 의해 부유성 고형물이 걸러지면서, 여재층(22)에 서식하는 호기성 미생물에 의해 유기물 분해 및 암모니아성 질소의 질산화가 일어난다. 즉, 여재층의 하부에서는 상대적으로 유기물 분해가 활발히 일어나고 상부로 갈수록 유기물의 농도가 감소함에 따라 질산화가 일어나게 된다. 여재층을 통과하면서 고형물, 유기물 및 암모니아성 질소가 제거된 처리수는 상부 웨어(19)의 배출수단(20)을 통해 배출된다. 배출되는 처리수는 역세공정의 역세수로 이용하기 위하여 별도의 저류조(도 3의 300)에 집수할 수 있다.

소정시간의 정상운전후 여재층은 부유성 고형물이나 과다성장된 미생물 찌꺼기로 많이 끼어있기 때문에 역세단계를 필요로 한다.

역세단계에서는 먼저, 반응조(10)의 하부챔버(13)에 역세공기를 역세공기 도입수단(16)을 통해 공급하며, 역세공기는 노즐장치(30)를 통해 여재층으로 공급된다. 이때 플레이트(12) 하부에는 일정 높이의 공기층이 형성되기 때문에 여재층을 팽창시키기에 충분한 압력의 공기가 균등하게 공급될 수 있다. 역세공기 공급단계가 종료되면 정상운전시에는 처리하고자 하는 폐수를 공급하는 액체 도입수단(18)을 통해 역세수를 하부챔버(13)로 공급한다. 하부챔버(13)로 유입된 역세수는 복수개의 노즐(30)을 통해 팽창된 여재층 내부에 갇힌 오염물질을 효과적으로 제거한다.

역세공정 완료후에는 다시 정상 운전단계로 돌아가 폐수처리를 실시하며, 정상운전과 역세단계가 계속해서 반복된다.

유입되는 유기물의 농도와 암모니아성 질소의 부하범위에 따라 처리수의 유기물, 부유물질 및 암모니아성 질소를 완벽하게 제거하기 위해서는 본 발명의 폐수처리장치를 2단으로 설치할 수 있다. 즉, 유입되는 유기물의 농도와 암모니아성 질소의 농도가 낮은 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 1단(200)만으로도 이들을 완벽하게 제거할 수 있지만, 유기물의 농도와 암모니아성 질소의 농도가 높은 경우, 예를 들어 처리하고자 하는 폐수중의 유기물 농도가 4 내지 5 kg CODcr/m³/day 이상인 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치를 2단으로 설치하여 제1단(200a)에서는 유기물의 제거와 질산화 반응이 일부 일어나게 한 다음 제2단(200b)에서는 나머지 암모니아성 질소를 완벽하게 질산화시킬 수 있다.

폐수처리 유속은 원수의 성상에 따라 달라지는데, 일반적으로 3 내지 10 m/hr의 범위이며, 1일 1회정도의 역세로 과다성장된 미생물 찌거기를 방출함으로써 안정적인 운전이 가능하다.

일반적으로, 호기성 생물여과 시스템은 미생물의 성장특성상 안정성이 확보되지 않기 때문에 자동운전이 불가능한 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명의 폐수처리 장치는 전반적으로 시스템이 안정적이기 때문에 PLC(Programmable Logic Controller)에 의한 자동운전도 가능하다. 즉, 시간을 기준으로 운전단계와 역세단계가 1일 1회 반복되도록 자동운전하더라도 별무리가 없으며, 인력이 절감되고 공정 조작이 훨씬 간편해질 수 있다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 예시하고자 하나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아님은 물론이다.

<실시예>

하수처리장의 하수를 대상으로 도 1의 장치 및 도 3의 방법(1단)을 적용하여 다음과 같은 조건하에 처리하였다.

지지층의 높이; 30cm

여재층의 높이; 3.7m

여재의 종류 및 크기 ; 클레이, 3 내지 6mm

처리유속; 4 내지 7 m/hr

처리유량; 17 내지 30 m³/day

체류시간; 30분 내지 60분

유기물 유입부하; 2 내지 4 kg CODcr/m³/day

암모니아성 질소 유입부하; 400 내지 600 g N/m³/day

역세주기; 1회/day

1차 침전조를 거친 하수를 유입수로, 본 발명의 장치를 거쳐 방출되는 처리수를 유출수로 하여 수질 검사를 하였다. 유입수 및 유출수의 유기물 농도는 BOD₅와 CODcr, 질소 농도는 암모니아성 질소(NH₄-N)와 TKN(Total Kjeldahl Nitrogen), 부유물질의 농도는 SS로 나타내었다(단위: mg/ℓ). 표준방법에 따라 분석하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.

항 목	CODcr	BOD₅	NH₄-N	TKN	SS
유입수	80∼100	40∼60	8∼10	8∼12	60∼70
유출수	＜16	＜5	＜0.5	＜1	＜5
제거효율	80% 이상	88% 이상	94% 이상	88% 이상	92% 이상

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 폐수처리 장치를 사용하게 되면 하나의 반응조만으로도 유기물과 암모니아성 질소를 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 의한 폐수처리 장치는 유입폐수와 공기의 균등분배를 통하여 공정효율을 극대화할 수 있으며, 여재층 높이에 따라 유기물 제거 미생물과 질산화 미생물이 하나의 반응조 내에 공존하기 때문에 폐수중의 유기물과 암모니아성 질소가 완벽하게 제거될 수 있고, 활성슬러지법과 달리 별도의 침전조를 필요로 하지 않기 때문에 좁은 부지면적에도 설치가능하다. 또한, 시스템의 안정성이 뛰어나 자동운전에 의한 인력절감 및 운전의 용이성을 꾀할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수처리 장치의 구조를 개략적으로 설명하는 도면이다.

도 2는 기존의 활성슬러지법에 의한 폐수처리 공정의 흐름도이다.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 폐수처리 공정의 흐름도이다.

도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수처리공정의 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...반응조

12...플레이트

21...지지층

22...여재층

30...노즐

40...산기장치

100, 100a, 100b... 침전조

200, 200a, 200b... 폐수처리 반응조

300...저류조

Claims

호기성 생물여과 시스템을 이용하는 폐수처리장치에 있어서,

기저부 및 상기 기저부로부터 소정 거리 이격된 상부에 위치하며 상기 기저부와 함께 하부챔버를 형성하는 플레이트를 포함하는 반응조;

상기 플레이트에 의해 플레이트 상부에 위치하는 지지층;

상기 지지층의 상부에 지지되는 여재층;

정상 운전시에는 처리하고자 하는 폐수를, 역세시에는 역세수를 상기 하부챔버에 공급하는 액체 도입수단;

정상 운전시에 프로세스 공기를 상기 플레이트 상부의 여재층에 공급하는 프로세스 공기 도입수단;

상기 플레이트로부터 소정 거리 이격된 상부에 위치하며, 상기 프로세스 공기 도입수단과 연통하는 복수개의 통기관에 장착되는 복수개의 산기장치;

역세시에 역세공기를 상기 하부챔버에 공급하는 역세공기 도입수단;

상기 플레이트를 통과하여 상기 하부챔버로부터 상기 여재층까지 뻗어 있는 복수개의 노즐; 및

상기 여재층을 통과하여 처리된 폐수를 배출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리 장치
제1항에 있어서, 상기 여재층은 정상운전시에는 처리하고자 하는 폐수와 프로세스 공기가 상향 통과하고, 역세시에는 역세공기 또는 역세수가 상향 통과하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 산기장치는 정상 운전시에는 미세한 버블형태의 프로세스 공기를 균일하게 공급하여 미생물의 성장에 최적조건이 형성되도록 하고, 역세시에는 상기 공기 공급을 차단하더라도 처리폐수의 역류를 방지할 수 있는 수단을 구비한 것을 특징으로하는 폐수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐은 정상 운전시에는 처리하고자 하는 폐수를, 역세시에는 역세공기 또는 역세수를 상기 하부챔버로부터 상기 여재층에 공급하며, 역세공기 주입시 상기 플레이트 하부에 소정높이의 공기층을 형성할 수 있는 수단을 구비하여 여재층의 팽창시키기에 충분한 압력의 역세공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 여재층이 상기 플레이트의 상부면으로부터 상기 산기장치를 덮고 있는 소정 높이의 지지층에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 폐수처리 장치.
(a) 처리하고자 하는 폐수를 침전조에 유입시켜 폐수중의 부유성 고형물의 일부를 제거하는 단계;

(b) 상기 침전단계를 거친 폐수를 제1항 내지 5항 중 어느 한 항의 폐수처리장치의 액체공급수단에 유입시켜 여재층을 상향통과토록 하여 나머지 부유성 고형물을 제거하면서, 역시 상향류로 공급되는 프로세스 공기와 미생물을 이용하여 유기물 및 암모니아성 질소를 제거하는 단계; 및

(c) 상기 (b)단계에서 유기물 및 암모니아성 질소가 제거된 처리수를 배출시키는 단계를 포함하는 폐수처리 방법.
제6항에 있어서, 처리하고자 하는 폐수의 유기물 및 암모니아성 질소 부하가 높은 경우에는 상기 (b) 단계를 거친 처리수를, 또다른 제1항 내지 5항중 어느 한 항의 폐수처리장치에 공급하여 잔류 유기물 및 암모니아성 질소를 완벽하게 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 또는 7항에 있어서, 상기 제1항 내지 5항중 어느 한 항의 폐수처리장치는

(a) 처리하고자 하는 폐수를 액체 도입수단과 플레이트에 장착된 노즐장치를 통해 하부챔버로부터 여재층에 유입시키고, 프로세스 공기는 프로세스 공기 도입수단과 산기장치를 통해 여재층에 균등분배시키는 단계;

(b) 상기 액체도입수단을 통한 폐수 공급 및 프로세스 공기 도입수단을 통한 공기 공급을 중단하는 단계;

(c) 역세공기 도입수단과 플레이트에 장착된 복수개의 노즐을 통해 역세공기를 하부챔버로부터 여재층에 공급하여 여재층을 팽창시키는 단계;

(d) 역세공기 공급을 중단하고, 상기 액체 도입수단과 플레이트에 장착된 복수개의 노즐을 통해 역세수를 공급하여 여재층을 세척하는 단계;

(e) 역세수 공급을 중단하는 단계; 및

(f) 상기 (a)단계로 되돌아가는 단계로 운전되는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법
제8항에 있어서, 상기 역세수는 제6항의 (c) 단계에서 배출된 처리수인 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 (a)단계 내지 (f) 단계가 프로그래머블 로직 콘트롤러(PLC)에 의한 자동운전에 의해 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.