KR100520034B1 - 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물,영양염류 제거방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 유기물, 영양염류의 생물학적 처리를 위한 연속 회분식 처리 공정에 있어서, 단일 반응조(200)내 원수 연속균등유입상태에서 반응, 침전, 방류의 1주기가 혼합액의 혐기교반단계(S1), 혼합액의 포기단계(S2), 혼합액의 무산소교반단계(S3), 혼합액의 재포기단계(S4), 혼합액의 침전단계(S5) 및 상징수의 방류단계(S6)로 구성되는 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명은 단일 반응조(200)에서 원수가 연속 주입되는 상태에서 생물학적 반응, 침전이 행하여지므로 부지 면적이 줄어드는 한편, 원수 연속균등유입상태에서 혐기, 포기, 무산소, 재포기, 침전, 방류의 6단계가 이루어지는 연속 회분식 활성 슬러지 변법을 사용함으로써 생물학적인 탈질, 탈인 효율의 향상을 가져오고, 우기시에도 공정의 주기를 자유롭게 변경할 수 있어 하수, 폐수, 오수의 우회없이 효과적으로 처리가 가능하며 또한 혐기교반, 무산소교반, 포기 및 슬러지 인발의 동시 수행이 가능하여 설비비, 동력비 및 유지관리비가 절감되는 효과가 달성된다.

Description

원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법 및 그 장치{ORGANIC MATTERS, NUTRIENTS REMOVAL METHOD IN SEQUENCING BATCH REACTOR BY CONTINUOUSLY EQUALIZED INFLUENT OF ORIGINAL WATER AND THE APPARATUS THEREIN}

본 발명은 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조내에서, 원수 연속균등유입상태에서 반응, 침전, 방류의 1주기를 혐기교반단계(S1), 포기단계(S2), 무산소교반단계(S3), 재포기단계(S4), 침전단계(S5), 및 방류단계(S6)로 구성되는 유기물, 영양염류 제거방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 '원수'란 유기물, 영양염류의 생물학적 처리의 대상이 되는 하수, 폐수, 오수 등을 의미하는 것이고, '혼합액'이란 단일 반응조 내의 처리대상이 되는 원수와 미생물 덩어리인 활성슬러지와의 혼합액체를 의미한다.

하수, 폐수, 오수 중에는 유기물과 질소 및 인 등의 영양염류가 포함되어 있는데, 유기물만 제거되고 질소 및 인 등의 영양염류가 적절히 제거되지 않은 상태에서 하천과 해양으로 배출되면 부영양화로 조류가 급격히 번식하여 녹조와 적조현상을 일으키게 된다. 이러한 녹조와 적조현상은 다수의 조류를 폐사시켜 물속의 용존산소 부족, 유독물질의 용출 및 황화수소의 발생 등을 유발함으로써 상수도, 농림수산업을 비롯하여 위락에 이르기까지 물 및 수변을 이용하는데 여러가지 악영향을 초래한다. 따라서 이러한 부영양화에 의한 적조, 녹조 현상을 예방하기 위하여 하폐수내의 영양염류를 충분히 제거하여야만 한다.

영양염류중 인은 생물학적 처리시 세포합성을 통해서 제거가 가능하지만, 일반적인 미생물의 구성성분으로 볼 때 미생물내의 인 함량은 탄소나 질소에 비하여 소량 즉 약 1∼2% 이어서 세포합성에 의하여 제거하는 경우 만족할 만한 결과를 얻을 수 없다.

최근에는 미생물의 신진대사에 필요한 양 이상을 제거하기 위해 PAO(Phosphate Accumulation Organisms)의 존재하에, 혐기 및 호기조건의 적절한 조작에 의한 PHB(Poly-β-HydroxyButyrate)의 축적과 방출에 의한 기작, 즉 인의 방출 및 과잉 섭취 현상을 이용한 방안이 사용되고 있다.

인 제거 미생물(acinetobacter)은 혐기성 조건에서 세포내에 축적되어 있던 무기인(Poly-P)을 분해할 때 발생되는 에너지를 이용하여 초산과 같은 유기산을 섭취한 후에 이들을 세포내로 이동시켜 acetyl-CoA를 만들고, 세포내의 enzyme-CoA의 제한된 공급속에서 acetyl-CoA를 아세테이트로 만들고, 이것을 PHB(Poly-β-HydroxyButyrate)로 전환하여 저장하고, 이때에 유리된 정 인산을 용액 내로 용존상태에서 방출시키는데, 이 현상을 인의 방출이라고 한다.

혐기성 조건 다음에 호기성으로 전환하여 주면 인 제거 미생물은 저장되었던 PHB를 acetyl-CoA로 산화하며, ATP를 합성하여 미생물 성장을 위한 에너지원으로 사용하며, TCA Cycle을 거치면서 용액 내로부터 정 인산을 섭취하여 무기 인으로 합성하여 세포 내에 저장시킨다. 이러한 현상을 인의 과잉 섭취(phosphorus luxury uptake)라고 한다.

영양염류중 질소는 통상 유기질소와 암모니아성 질소(NH₃-N)로 구성되어 있으며, 이 질소들은 가수분해와 질산화반응(nitrification)에 의하여 아질산성 질소(NO₂-N)와 질산성 질소(NO₃-N)로 변한 후, 탈질과정(denitrification)을 거쳐 질소가스(N₂)로 대기중에 방출됨으로써 제거된다. 탈질과정은 탄소원과 용존산소가 없는 무산소조건(anoxic)을 필요로 한다.

질산화는 질산화균(케모오토트로픽 박테리아, chemoautotrophic bacteria)에 의하여 암모니아성 질소가 아질산기를 거쳐서 질산성 질소로 바뀌는 과정을 말하는 것이다.

이 과정중 암모니아가 아질산으로 산화되는 첫 번째 반응은 주로 니트로소모나스(Nitrosomonas)와 니트로소코커스(Nitrosococcus)속의 미생물에 의해 이루어지며, 그 밖에 토양으로부터 분리되는 니트로소바실러스 멀티포르미스(Nitrosobacillus multiformis)와 니트로소스피라 브리엔시스(Nitrosospira briensis) 등도 이에 포함된다. 그리고 아질산의 산화반응은 니트로박터(Nitrobacter)와 니트로소시티스(Nitrosocytis)속으로 분류되는 미생물에 의해 수행된다.

상기 탈질산화(denitrification) 반응은 2단계로 일어나는데, 첫번째 단계는 질산이 아질산으로 전환되는 과정이고, 두번째 단계는 두가지의 중간 생성물을 거치면서 아질산이 질소가스로 전환되는 과정이다.

용존산소가 충분한 상태에서는 미생물들은 용존산소를 전자수용체로 사용하여 에너지를 얻게 되지만, 용존산소가 절대적으로 부족하고 반면에 NO₃ ^-나 NO₂ ^-와 같은 형태의 화합물이 존재하는 무산소 상태에서는 NO₃ ^-나 NO₂ ^- 등을 전자수용체로 사용하게 된다.

질소 기체로의 환원을 위해서 미생물은 산화제를 필요로 한다. 탈질산화를 위한 전자 제공자로는 아세트산, 아세톤, 메탄올 등을 들 수 있다. 하수 등이 가장 경제적이고 확실한 유기탄소원이 된다. 이것이 탈질산화에 이용되면 약간의 암모니아가 재합성되고 상당량의 용해성 BOD가 제거된다.

이와 같은 인, 질소 제거 기작을 이용한 지금까지의 영양염류 제거 공법은 크게 혐기, 무산소, 호기 활성슬러지법, 응집제 첨가 무산소, 호기 활성슬러지법과 연속회분식 활성슬러지 변법으로 구분된다.

그 중 혐기, 무산소, 호기 활성슬러지법은 각각의 혐기조, 무산소조와 호기조, 그리고 고액 분리를 위한 침전조 순으로 구성되어 있다.

이 공법에서 영양염류의 제거원리는 혐기조에서 미생물이 인을 방출하고 호기조에서 미생물이 인을 과잉섭취한 상태에서 침전조의 슬러지를 인발함으로써 인을 제거하며, 호기조에서 NH₄ ⁺-N이 질산화 미생물에 의하여 NO₃-N으로 질산화되면 질산화액을 무산소조로 내부 순환하여 탈질 미생물에 의하여 질소를 제거하게 된다. 또한 침전조의 슬러지를 혐기조 전단에 반송하여 원수와 반송슬러지의 혼합액의 미생물 농도를 일정하게 유지시켜 준다.

이와 같이 슬러지를 외부 반송하고 질산화액을 내부 순환하기 위한 펌프 설비, 질산화를 위한 산기장치와 블로워(blower), 혐기조와 무산소조를 위한 각각의 교반 설비 그리고 혼합액의 고액 분리를 위한 침전 설비가 필요하다.

그러므로 설비의 종류가 많으므로 설비비와 동력비가 크게 소요되고 또한 유지관리 항목이 많아지므로 유지관리의 어려움이 있는 문제점을 갖고 있다.

응집제 첨가 무산소, 호기 활성슬러지법은 무산소조, 호기조, 그리고 침전조 순으로 구성되어 있다. 영양염류의 제거 원리는 상기 혐기, 무산소, 호기 활성슬러지 공법과 마찬가지로 호기조에서 NH₄ ⁺-N이 질산화 미생물에 의하여 NO₃-N으로 질산화 되면 질산화액을 무산소조로 내부 순환하여 탈질 미생물에 의하여 질소를 제거하게 되고, 호기조 말단에 황산알루미늄이나 PAC 등의 응집제를 주입하여 인을 제거하게 되며 침전조의 슬러지를 무산소 전단에 반송하여 혼합액 미생물 농도를 일정하게 유지시켜 준다.

이와 같이, 슬러지를 외부 반송하고 질산화액을 내부 순환하기 위한 펌프설비, 질산화를 위한 산기장치와 블로워, 무산소조를 위한 교반설비, 인제거를 위한 응집제 주입설비, 그리고 혼합액의 고액 분리를 위한 침전 설비가 필요하다.

그러므로 설비의 종류가 많고 응집제가 사용되므로 설비비, 동력비, 약품비 및 유지 관리 비용이 크게 소요되는 문제점을 가지고 있다.

연속회분식 활성슬러지 변법에는 원수 연속 유입 상태에서 포기, 침전, 방류 3단계의 연속회분식 활성슬러지 변법, 혐기선택조 결합, 포기, 침전, 방류 3단계의 연속회분식 활성슬러지 변법 등이 있다.

연속회분식 공법이란 단일반응조에서 하수 등의 유입 및 처리수의 유출이 일어나는 공정으로 정해진 시간의 배열에 따라 각 단위공정 즉, 유입(fill)공정, 반응(react)공정, 침전(settle)공정, 배출(draw)공정 및 휴지(idle) 공정이 연속적으로 일어나는 공법을 말한다.

상기 연속회분식 공법의 변법으로서 원수 연속 유입, 포기, 침전, 방류 3단계의 연속회분식 활성슬러지 변법은 하부 개방 격벽형 원수 연속유입장치(310)가 있는 단일반응조(300)에서 시간적 순서에 따라 1주기가 포기, 침전, 방류의 3단계로 구성되어 있다.

그 원리는 포기단계에서 유기물 산화와 NH₄ ⁺-N의 NO₃-N으로의 질산화가 진행되고, 침전단계에서 무산소 상태에 의한 NO₃-N의 탈질화로 질소가 제거되며, 방류단계에서 혐기성 상태가 유지되어 인을 방출하고, 포기단계에서 인을 과잉섭취하며 혼합액 또는 침전슬러지를 인발함으로써 인을 제거하게 된다.

그러나 이러한 연속회분식 변법은 교반이 없는 상태의 무산소 상태와 혐기 상태를 형성하므로 탈질과 탈인효율이 낮고, 방류단계에서 혐기 상태를 유지하므로 인방출로 인하여 인농도가 상승하는 문제점을 갖고 있고, 또한 원수가 하부 개방 격벽형 원수 연속유입장치(310)로 유입될 때 격벽 하부면만을 통과하여 연속 유입됨으로써 종래의 단일반응조(300)의 전체에 걸쳐 균등하게 유입 분배되지 않고 한 부분에 집중적으로 치우쳐, 침전단계시 침전효율이 저하되고 상층부의 깨끗한 상징수에 원수가 섞여 수질이 악화되며, 탈질효율이 저하되는 문제점을 갖고 있다.

혐기선택조 결합 포기, 침전, 방류 3단계의 연속회분식 활성슬러지 변법은 하부 개방 격벽이 있는 단일반응조 앞에 혐기선택조를 설치한 것으로서 그 원리는 혐기선택조에서 미생물이 인을 방출하고 그 다음의 단일반응조의 포기단계에서 인을 과잉섭취하여 인을 제거하고, 질소제거는 침전단계에서 무산소 상태에 의한 NO₃-N의 탈질화에 의한다. 또한 단일반응조의 침전슬러지를 혐기선택조로 반송하는 공정이 포함된다.

그러나 이 공법은 교반이 없는 상태에서 무산소 상태를 형성하므로 탈질효율이 낮게 되고, 침전슬러지를 반송하기 위한 펌프설비와 혐기선택조를 위한 교반설비가 추가되는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 설비의 종류가 적어 설비비, 동력비 및 유지관리비가 대폭 절감되고 또한 유기물, 영양염류의 처리효율이 높은 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 유기물, 영양염류의 생물학적 처리를 위한 연속회분식 처리 공정에 있어서, 단일반응조(200)내 원수 연속균등유입상태에서 반응, 침전, 방류의 1주기가 혼합액의 혐기교반단계(S1), 혼합액의 포기단계(S2), 혼합액의 무산소교반단계(S3), 혼합액의 재포기단계(S4), 혼합액의 침전단계(S5) 및 상징수의 방류단계(S6)로 구성되는 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법에 의하여 달성될 수 있다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적은 유기물, 영양염류의 생물학적 처리를 위한 단일 반응조를 가지는 연속회분식 처리 장치에 있어서, 단일반응조(200) 내부에 설치되는 원수 연속균등유입분배수단(13); 단일반응조(200) 내부에 설치되는 데칸터(90); 단일반응조(200) 내부의 혼합액 또는 슬러지의 외부 유출수단; 상기 유출수단에 연결되고 잉여슬러지 배출을 제어하기 위한 제3밸브수단(110)을 구비하는 잉여슬러지를 배출하기 위한 배출수단; 상기 유출수단에 연결되어 혼합액을 단일반응조(200) 내부로 유입하기 위한 혼합액 내부 유입수단; 및 상기 유입수단에 연결되고 공기를 단일반응조(200) 내부로 유입하기 위한 공기유입수단;을 포함하는 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거장치에 의하여 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법의 1주기를 구성하는 각 단계를 나타낸 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법은 단일반응조(200)에서 하부 유공관(12)을 통하여 원수가 단일반응조(200) 전체에 연속적으로 균등하게 유입되는 상태에서 시간적 흐름에 따라 반응, 침전, 방류의 1주기가 혐기교반단계(S1), 포기단계(S2), 무산소교반단계(S3), 재포기단계(S4), 침전단계(S5) 및 방류단계(S6)를 거치게 된다.

본 발명에 따른 인 제거 공정은, 혐기교반단계(S1)에서 미생물이 인을 방출하고, 포기단계(S2)에서 인을 과잉섭취할 때 침전슬러지가 인발하게 된다.

또한 질소 제거 공정은 포기단계(S2), 무산소교반단계(S3), 재포기단계(S4)로 구성되며, 탈질 효율이 우수한 질산화 내생 탈질법이 적용된다.

포기단계(S2)에서 암모니아성 질소의 질산화가 촉진되고, 그 다음 무산소교반단계(S3)에서 질산성 질소의 탈질화가 촉진되어 질소가 제거되며, 마지막 재포기단계(S4)에서 무산소교반단계(S3)에서의 잔존 질소를 대기중으로 방출하여, 질소가스에 의한 침전슬러지의 부상을 방지하게 된다.

또한 본 발명에서는 침전단계(S5)와 방류단계(S6)전에 재포기함으로써 침전, 방류시 인의 방출이 억제되는 작용을 하게 된다.

상기 포기단계(S2)와 재포기단계(S4)에서 포기용 공기로서 춘하추절기에는 대기의 공기 흡입을 사용하며, 동절기의 경우 블로워(30)를 장착한 제2공기이송라인(53)을 통해 상승된 온도의 공기를 흡입하게 된다.

본 발명에서는 연속균등유입분배 장치에 의하여 질산화 내생 탈질에 부족하기 쉬운 유기탄소원이 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 유입됨으로써 메탄올과 같은 별도의 유기탄소원이 필요하지 않다. 혐기교반시 인방출에 필요한 유기탄소원도 탈질화와 같은 방법에 의해 유입된다.

본 발명에 따른 공정 주기는 단일반응조(200)의 크기에 따라 가변적이며, 통상적으로 사용되는 용량의 단일반응조(200)의 경우 바람직한 일례로서 건기의 경우 1일 기준으로 약 4∼6 주기가 운전되고, 우기의 경우 1일 기준으로 8∼9 주기가 운전된다. 따라서 건기의 경우 침전과 방류단계의 시간이 각각 약 1시간 정도 소요되고, 우기의 경우 각각 약 40분 정도가 소요된다. 이에 따라 하수, 폐수, 오수 등의 우회없이 공정주기만의 변경에 의해 오염도를 감소하게 된다.

이하 본 발명에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거장치에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 유기물, 영양염류의 생물학적 처리를 위한 단일반응조를 가지는 연속회분식 처리 장치는 원수 연속균등유입분배수단(13)과 데칸터(90)가 단일반응조(200) 내부에 설치되고, 혼합액을 단일반응조(200) 외부로 유출하고 이를 다시 단일반응조(200) 내부로 유입시키는 장치를 포함하며, 상기 장치는 혼합액의 유출 및 유입 작용 이외에 슬러지 배출 및 반송을 수행할 수 있도록 하고, 잉여슬러지의 배출을 위한 장치가 상기 장치에 연결되고, 또한 상기 장치에는 포기단계(S2) 및 재포기단계(S4)에서 필요한 공기의 단일반응조(200) 내부로의 유입을 위한 공기 유입 장치가 연결된다.

즉, 단일반응조(200) 내부의 혼합액 또는 슬러지의 외부 유출수단이 단일반응조(200) 내부로부터 단일반응조(200) 외부에 이르기까지 개설되고, 잉여슬러지 배출을 제어하기 위한 제3밸브수단(110)을 개설한 잉여슬러지 배출수단이 단일반응조(200) 외부에서 상기 유출수단에 연결되고, 혼합액을 단일반응조(200) 내부로 다시 유입하기 위한 혼합액 내부 유입수단이 상기 유출수단에 연결되어 단일반응조(200) 외부에서 단일반응조(200) 내부에 이르기까지 개설되며, 포기 및 재포기를 위한 공기를 단일반응조(200) 내부로 유입하기 위한 공기유입수단이 단일반응조(200) 외부에서 단일반응조(200) 내부에 이르기까지 개설되어 단일반응조(200) 내부에서 상기 유입수단에 연결된다.

바람직하게는 상기 유출수단은, 단일반응조(200) 내부에 개설되고 혼합액 흡입과 슬러지 인발을 함께 수행하도록 하는 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단(80)과, 상기 겸용수단(80)에 연결되고 단일반응조(200) 내부로부터 단일반응조(200) 외부에 이르기까지 개설되는 혼합액 또는 슬러지의 이송라인(81) 및 상기 이송라인(81)에 장착되고 단일반응조(200) 외부에 개설되는 펌프(10)로 이루어진다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단(80)을 나타내는 개략도이고, 도 3b는 상기 겸용수단(80)의 사시모습을 나타내는 개략도이다.

도 3a, 3b에서 도시된 바와 같이, 상기 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단(80)은 적어도 하나 이상의 슬릿(82)을 구비하는 관(83)인 것이 바람직하고, 상기 관(83)은 원통형관(83)인 것이 더욱 바람직하며, 상기 슬릿(82)은 소정 형상 예를 들어 원형, 직사각형, 정사각형 등으로서 소정 간격으로 상기 관(83)에 개설되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 이송라인(81)은 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발을 제어하기 위한 제1밸브수단(130)과 이송 유량을 제어하기 위한 제2밸브수단(60)을 각각 또는 동시에 구비하는 것이 바람직하다.

상기 펌프(10)는 육상 가압 펌프(10)인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 유입수단은 바람직하게는 혼합액 유입을 제어하기 위한 제4밸브수단(120)이 개설된 유입라인(121)으로 구성되고, 상기 유입라인(121)의 말단에는 제트레이터(20)를 개설하는 것이 바람직하다.

상기 공기유입수단은 공기 유입 제어를 위한 제5밸브수단(50)을 개설한 제1공기이송라인(52)으로 구성되는 것이 바람직하고, 제1공기이송라인(52)은 대기와 접하는 제1공기이송라인(52)의 말단부에 소음기(170) 예를 들어 필터부착형 소음기(170)를 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 공기유입수단은, 동절기의 공기 유입시 공기 온도 상승을 유도하기 위해, 대기와 접하는 말단부에 블로워(30)가 개설되고 상기 블로워(30)를 통해 흡입된 공기 유입 제어를 위한 제6밸브수단(51)이 개설된 제2공기이송라인(53)을 상기 제1공기이송라인(52)과 별도로 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 상기 제1∼6 밸브수단은 예를 들어 전자밸브 또는 전동밸브를 사용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 원수 연속균등유입분배수단(13)은 도 2, 5a, 5b, 5c에서와 같이 단일반응조(200)의 저부에는 소정의 간격을 두고 상방으로 형성된 다수개의 유공관 배출구(12a)를 갖는 유공관(12)들이 소정의 간격을 두고 단일반응조(200)의 전체에 걸쳐 균등하게 길이 방향으로 나란하게 설치되고, 상기 유공관(12)의 상방에는 유공관 배출구(12a)로부터 유출되는 유입 원수의 상승방향을 하방향으로 절환시켜 주고 단면이 삿갓 모양인 상승속도 감속유도커버(11)가 배치됨으로써 처리수질의 악화없이 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 원수가 연속적으로 균등하게 유입되는 목적을 달성할 수가 있다.또한 상기 원수 연속균등유입분배수단(13)은 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 원수가 연속적으로 균등하게 유입됨으로써 유기물, 질소 및 인제거효율이 향상되고, 단일반응조(200)의 침전단계(S5)와 방류단계(S6)에서 원수가 연속적으로 유입되더라도 상승속도 감속유도커버(11)에 의해서 유입 원수의 상승속도가 상당히 감소되므로 침전효율에 별다른 영향을 주지 않으며 침전후 형성된 단일반응조(200)의 상층부의 깨끗한 상징수와 원수가 섞일 염려가 없으므로 처리수질의 악화를 방지할 수 있다.상기 원수 연속균등유입분배수단(13)인 유공관 배출구(12a)를 갖는 유공관(12)과 상승속도 감속유도커버(11)의 재질은 스테인리스 스틸이나 PVC 등이 사용될 수 있다.상기한 바와 같이 본 발명은 혐기조, 무산소조, 호기조, 침전조의 순서로 나열된 혐기, 무산소, 호기 활성슬러지법과 같이 생물학적 반응과 반응 후의 혼합액의 고액 분리의 과정이 반응조와 침전조라는 공간에서 연속적으로 행하여지는 생물학적 공정들과는 달리, 단일반응조(200)에 의하면서도, 단일반응조(200) 전체에 원수의 연속균등유입분배가 가능한 원수 연속균등유입분배수단(13)을 구비하고, 생물반응, 침전후의 상징수를 방류하기 위한 데칸터(90)를 구비하는 한편, 혐기교반, 무산소교반, 포기 및 슬러지 인발의 동시 수행이 가능한 장치 시스템을 구비하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있으며, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.

[실시예]

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거장치의 개략도를 나타낸 것이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 단일반응조(200)에는 데칸터(90)가 설치되고 데칸터(90)는 상등수를 단일반응조(200)의 외부로 유입하기 위한 상등수 이송라인(미도시)이 설치된다. 또한 도 2 뿐만 아니라 도 5a, 5b, 5c에 도시된 바와 같이, 단일반응조(200)의 하부에는 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 원수를 연속적으로 균등하게 유입시키기 위하여 소정의 간격을 두고 상방으로 형성된 다수개의 유공관 배출구(12a)를 갖는 유공관(12)들이 소정의 간격을 두고 단일반응조(200)의 전체에 걸쳐 균등하게 길이 방향으로 나란하게 설치되고, 상기 유공관(12)의 상방에는 유공관 배출구(12a)로부터 유출되는 유입 원수의 상승방향을 하방향으로 절환시켜 주고 단면이 삿갓 모양인 상승속도 감속유도커버(11)가 배치되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같은 다수개의 직사각형 슬릿(82)을 개설한 원통형관(83) 형상을 가진, 단일반응조(200) 내부의 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단(80)이, 단일반응조(200) 내부로부터 단일반응조(200)의 벽을 통해 단일반응조(200) 외부에 이르기까지 개설되는 혼합액 또는 슬러지의 이송라인(81)의 단일반응조(200) 내부측 말미에 장착되고, 상기 이송라인(81)은 단일반응조(200) 외부에서 육상 가압 펌프(10)로 입관 및 출관한다.

상기 이송라인(81)이 육상 가압 펌프(10)로 입관하기 전, 이송라인(81)의 일측에 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발을 제어하기 위한 제1밸브수단(130)이 개설되고, 상기 이송라인(81)이 육상 가압 펌프(10)로 출관한 후, 이송라인(81)의 다른 일측에 이송 유량을 제어하기 위한 제2밸브수단(60)이 개설된다.

상기 이송라인(81)은 잉여슬러지 배출라인(140)과 혼합액 내부 유입라인(121)으로 분기되고, 상기 배출라인(140)에는 잉여슬러지 배출을 제어하기 위한 제3밸브수단(110)이 개설되어 단일반응조(200)의 외부로 잉여슬러지를 배출한다.

상기 유입라인(121)은 단일반응조(200)의 외부에서 단일반응조(200)의 벽을 통해 단일반응조(200) 내부에 이르기까지 개설된 것으로, 혼합액 유입을 제어하기 위한 제4밸브수단(120)이 단일반응조(200)의 외부에서 유입라인(121)의 일측에 개설되어 있고, 단일반응조(200)의 내부에서 유입라인(121)의 말단에 제트레이터(20)가 개설되어 있다.

상기 유입라인(121)의 단일반응조(200)의 내부측 일측에, 공기 유입 제어를 위한 제5밸브수단(50)이 개설되고 또한 대기와 접하는 말단부에는 필터부착형 소음기(170)가 개설된 제1공기이송라인(52)이 연결된다.

상기 유입라인(121)의 단일반응조(200)의 내부측 다른 일측에, 동절기의 공기 유입시 공기 온도 상승을 유도하기 위해 대기와 접하는 말단부에 블로워(30)가 개설되고 상기 블로워(30)를 통해 흡입된 공기 유입 제어를 위한 제6밸브수단(51)이 개설된 제2공기이송라인(53)이 연결된다.

본 실시예에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거장치의 1주기 즉, 혐기교반단계(S1), 포기단계(S2), 무산소교반단계(S3), 재포기단계(S4), 침전단계(S5) 및 방류단계(S6)에 따른 작동은 다음과 같다.

혐기교반단계(S1)에서는 인의 방출을 원활히 하기 위하여 혐기교반이 필요한데, 그 교반은 육상 가압 펌프(10)에 의하여 혼합액 흡입 및 슬러지 인발 겸용수단(80)에서 혼합액을 제트레이터(20)에 가압하면 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 균등하게 교반이 행해진다.

이때 제1밸브수단(130)은 열리고, 제2밸브수단(60)은 열리고, 제3밸브수단(110)은 닫히고, 제4밸브수단(120)은 열리고, 제5밸브수단(50) 및 제6밸브수단(51)은 닫혀야 한다.

상기 제2밸브수단(60)은 교반 강도를 제어하는 역할을 수행하게 되며, 밸브의 조절에 의하여 교반 강도가 조절되게 된다.

포기단계(S2)에서는 원수의 질산화를 촉진하기 위하여 포기를 행하는데, 포기는 육상 가압 펌프(10)에 의하여 혼합액을 제트레이터(20)에 가압하게 되면 제트레이터(20) 부근에서 진공이 형성되고 대기중의 공기가 필터부착형 소음기(170)를 통하여 흡입되고 이 때 생성된 기포에 의하여 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 균형있게 포기가 행하여 진다.

동절기의 경우 혼합액의 수온을 고려하여 블로워(30) 흡입공기를 유입하여 포기를 행한다.

이때 밸브의 작동상태는 제1밸브수단(130)은 열리고, 제2밸브수단(60)은 열리고, 제3밸브수단(110)은 닫히고, 제4밸브수단(120)은 열리고, 제5밸브수단(50)은 열리고, 제6밸브수단(51)은 닫혀야 한다.

동절기의 경우 밸브의 작동상태는 제1밸브수단(130)은 열리고, 제2밸브수단(60)은 열리고, 제3밸브수단(110)은 닫히고, 제4밸브수단(120)은 열리고, 제5밸브수단(50)은 닫히고, 제6밸브수단(51)은 열려야 한다.

무산소교반단계(S3)에서는 전단계에서의 질산화액의 탈질을 촉진하기 위하여 무산소교반이 필요하며, 그 교반 방법은 혐기교반의 경우와 동일하다.

재포기단계(S4)에서의 포기 방법은 포기단계(S2)에서의 포기 방법과 같다.

침전단계(S5)의 경우는 육상 가압 펌프(10)와 블로워(30)의 가동이 중지되어야 한다.

방류단계(S6)에서는 데칸터(90)를 통하여 상층부의 상징수가 방류된다.

본 발명은 단일 반응조에서 원수가 연속 주입되는 상태에서 생물학적 반응, 침전이 행하여지므로 부지 면적이 줄어드는 한편, 원수 연속균등유입상태에서 혐기, 포기, 무산소, 재포기, 침전, 방류의 6단계가 이루어지는 연속 회분식 활성 슬러지 변법을 사용함으로써 생물학적인 탈질, 탈인 효율의 향상을 가져오고, 우기시에도 공정의 주기를 자유롭게 변경할 수 있어 하수, 폐수, 오수의 우회없이 효과적으로 처리가 가능하며 또한 혐기교반, 무산소교반, 포기 및 슬러지 인발의 동시 수행이 가능하여 설비비, 동력비 및 유지관리비가 절감되는 효과가 달성된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법의 1주기를 구성하는 각 단계를 나타낸 모식도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거장치의 개략도,

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단을 나타내는 개략도,

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단의 사시모습을 나타내는 개략도, 도 4는 종래의 원수 연속유입, 포기, 침전, 방류 3단계의 연속회분식활성슬러지변법의 하부 개방 격벽형 원수 연속유입장치가 있는 단일반응조의 개략도,도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 원수 연속균등유입분배수단의 평면도,도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 원수 연속균등유입분배수단의 사시도,도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 원수 연속균등유입분배수단의 A-A단면도이다.

*주요 도면 부호에 관한 간단한 설명*

10:펌프(육상 가압 펌프) 11:상승속도 감속유도커버

12:유공관 12a:유공관 배출구

13:연속균등유입분배수단 20:제트레이터

30:블로워 50:제5밸브수단

51:제6밸브수단 52:제1공기이송라인

53:제2공기이송라인 60:제2밸브수단

80:혼합액 흡입 또는 슬러지 인발 겸용수단

81:이송라인 82:슬릿

83:관(원통형관) 90:데칸터

110:제3밸브수단 120:제4밸브수단

121:유입라인 130:제1밸브수단

140:배출라인 170:소음기

200:본 발명에 따른 단일반응조 300:종래의 단일반응조310:하부 개방 격벽형 원수 연속유입장치

Claims (13)

1. 유기물, 영양염류의 생물학적 처리를 위한 주기가 1일 4∼6주기로 운전되는 연속회분식 처리공정에 있어서,

   인의 방출을 원활히 하기 위하여 가압펌프(10)에 의하여 혼합액 흡입 및 슬러지 인발 겸용수단(80)에서 혼합액을 제트레이터(20)에 가압하여 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 균등하게 교반이 행해지는 혐기교반단계(S1);

   원수의 질산화를 촉진하기 위하여 가압펌프(10)에 의하여 혼합액을 제트레이터(20)에 가압하여 제트레이터(20) 부근에서 진공이 형성되어 대기중의 공기가 필터부착형 소음기(170)를 통하여 흡입되고 이 때 생성된 기포에 의하여 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 균등하게 포기가 행해지는 포기단계(S2);

   가압펌프(10)에 의하여 혼합액 흡입 및 슬러지 인발 겸용수단(80)에서 혼합액을 제트레이터(20)에 가압하여 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 균등하게 교반시킴으로써 포기단계(S2)에서의 질산화액의 탈질을 촉진시키는 무산소교반단계(S3);

   포기단계(S2)와 동일한 수단에 의하여 재포기시킴으로써 침전단계(S5)와 방류단계(S6)시 인의 방출을 억제시키는 재포기단계(S4);

   상기 가압펌프(10) 가동을 중지시킨 상태에서 처리된 혼합액이 상층부의 깨끗한 상징수와 하층부의 슬러지로 분리되는 침전단계(S5); 및

   상기 상층부의 상징수가 데칸터(90)를 통하여 외부로 방류되는 방류단계(S6);를 포함하고,

   상기 유입원수의 상승속도를 상당히 감소시켜 침전효율에 별다른 영향을 주지 않으며 침전후 형성된 상층부의 깨끗한 상징수와 유입원수의 혼합을 방지하여 양호한 처리수질을 유지하게 하고, 단일반응조(200)의 저부에 소정의 간격을 두고 상방으로 형성된 다수개의 유공관 배출구(12a)를 갖는 유공관(12)들이 소정의 간격을 두고 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 균등하게 길이 방향으로 나란하게 설치되고, 상기 유공관(12)의 상방에는 유공관 배출구(12a)로부터 유출되는 유입원수의 상승 방향을 하방향으로 절환시켜 주며 단면이 삿갓 모양인 상승속도 감속유도커버(11)로 구성된 연속균등유입분배수단(13)에 의하여 상기 6단계 동안 단일반응조(200) 전체에 걸쳐 원수가 연속적으로 균등하게 유입되는 상태를 유지하면서 상기 6단계를 순서대로 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 원수 연속균등유입 연속회분식 반 응조에서의 유기물, 영양염류 제거방법.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 유기물, 영양염류의 생물학적 처리를 위한 단일반응조를 가지는 연속회분식 처리 장치에 있어서,

   단일반응조(200) 내부에 설치되고 다수개의 유공관 배출구(12a)를 갖는 유공관(12)과 상승속도 감속유도커버(11)로 구성된 원수 연속균등유입분배수단(13);

   단일반응조(200) 내부에 설치되는 데칸터(90);

   단일반응조(200) 내부의 혼합액 또는 슬러지의 외부 유출수단;

   상기 유출수단에 연결되고 잉여슬러지 배출을 제어하기 위한 제3밸브수단(110)을 구비하는 잉여슬러지를 배출하기 위한 배출수단;

   상기 유출수단에 연결되어 혼합액을 단일반응조(200) 내부로 유입하기 위한 혼합액 내부 유입수단; 및

   상기 유입수단에 연결되고 공기를 단일반응조(200) 내부로 유입하기 위한 공기유입수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물, 영양염류 제거장치.
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