KR100590589B1 - 생물학적 하·폐수 처리장치와 이를 이용한 비정상원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생물학적 하·폐수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유량조정조 및 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치와, 유량조정조 및 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치를 이용하여 비정상적인 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치는, 다수 개의 생물반응조와, 다수 개의 침전지 그리고 외부에서 유입되는 원수를 일시 체류하여 상기 생물반응조로 공급하는 펌프장과, 상기 펌프장에서 공급되는 원수를 다수의 생물반응조로 균등 분배하는 균등분배조를 포함하여 구성된 생물학적 하·폐수 처리장치에 있어서,

상기 다수의 생물반응조와 다수의 침전지가 쌍을 이루어 형성하는 다수 개의 폭기-침전지와; 상기 균등분배조에서 균등 분배된 원수를 상기 폭기-침전지의 각 생물반응조로 선택적으로 공급하는 원수이송라인과; 상기 폭기-침전지의 각 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 상기 펌프장으로 선택적으로 역이송하는 슬러지혼합액 역이송라인과; 상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 해당하는 폭기-침전지의 생물반응조로 선택적으로 반송하는 내부반송라인과; 상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 타 폭기-침전지의 생물반응조, 균등분배조 또는 펌프장으로 반송하는 외부반송라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

하수,폐수, 생물학적, 슬러지혼합액, 반송, 저유량, 독성물질, 미생물활성

Description

생물학적 하·폐수 처리장치와 이를 이용한 비정상 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법{Biological wastewater treatment system and method for managing abnormal water inflow using the same}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 개략적인 구성도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치의 구성을 보여주는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치의 다른 실시예를 보여주는 평면도,

도 6은 정상적으로 원수가 유입될 때 적용하는 본 발명의 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 평면도,

도 7은 비정상적으로 저유량의 원수가 유입될 때 적용되는 본 발명의 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 평면도,

도 8 원수의 유입이 정상범위로 회복될 때 적용하는 본 발명의 생물학적 하 ·폐수 처리장치를 보여주는 평면도,

도 9는 유입원수에 독성물질이 포함된 경우에 적용되는 본 발명의 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 평면도,

도 10은 원수에 포함된 독성물질을 물리, 화학적으로 처리하는 본 발명의 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 평면도이다.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****

10 : 생물반응조 20 : 침전지

30 : 원수이송관 50 : 내부반송관

60 : 슬러지주입관 70 : 슬러지인출관

80 : 슬러지인발관 90 : 슬러지혼합액 역이송관

100 : 펌프장 200 : 균등분배조

300 : 폭기-침전지 400 : 원수이송라인

500 : 슬러지혼합액 역이송라인 600 : 내부반송라인

700 : 외부반송라인 800 : 슬러지인발수단

본 발명은 생물학적 하·폐수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유량조정조 및 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치와, 유량조정조 및 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치를 이용하여 비정상적인 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 생물학적 하·폐수 처리장치는, 도1a 및 도1b에서 보는 바와 같이, 순차적으로 설치되는 침사지(5), 유량조정조(6), 일차침전지(7), 생물반응조(8) 및 이차침전지(9)로 구성된다. 상기 침사지(5)와 일차침전지(7)는 물리적인 방법으로 부유성이나 침전성 오염물질을 제거한다. 그리고 생물반응조(8)와 이차침전지(9)는 미생물을 이용하여 원수에 포함되어 있는 용존성 유기물질을 제거한다. 그리고 상기 유량조정조(6)는 유입되는 원수를 일시 저장하여 생물반응조(8)로 공급되는 원수의 수량을 균일하게 유지시켜 준다. 이와 같이, 종래의 생물학적 하·폐수 처리장치에서는 변동하는 원수의 유량과 수질을 균일하게 조정하는 유량조정조(6)와, 유입원수의 유량과 수질을 조정할 뿐만 아니라 오염물질을 침전 제거하는 일차침전지(7)가 구비된다.

그러나 최근에는 이러한 유량조정조(6)와 일차침전지(7)가 없는 생물학적 하·폐수처리장치가 요청되고 있다. 즉, 기존의 하·폐수 처리장을 개선하여 방류수의 수질을 높이기 위해서는 처리시설의 용량을 늘리거나 고도처리시설을 추가로 설치할 필요가 있는데, 기존의 한정된 부지에 이들 시설을 모두 설치하거나 추가하는 것이 매우 곤란하다. 따라서 종래의 생물학적 하·폐수 처리장치에서 필수불가결한 요소를 제외한 나머지를 생략하여 컴팩트화 하는 것이 요구된다.

일반적으로 생물학적 하·폐수 처리장치의 처리능력은 주로 생물반응조(8)와 이차침전지(9)의 크기에 의해서 결정된다. 따라서, 생물학적 하·폐수 처리장의 능력을 올리기 위해서는 생물반응조(8)와 이차침전지(9)의 용량을 늘려야 한다. 반면 에 유량조정조(6)와 일차침전지(7)는 하·폐수의 생물학적 처리에 직접 관여하지 않으면서도 면적을 크게 차지하기 때문에 생략할 경우 많은 부지면적을 확보할 수 있다.

그러나 유량조정조(6)와 일차침전지(7)를 생략하는 데는 많은 어려움이 있다. 특히, 유량조정조(6)와 일차침전지(7)가 생략됨으로 인하여 외부에서 유입되는 원수의 수량이나 수질의 변동에 미생물이 직접적으로 영향받기 때문에 안정적인 미생물의 활성을 유지할 수 없다. 즉, 생물반응조(8)는 미생물의 대사를 이용하여 원수에 포함된 용존 유기물을 침전가능한 플록으로 바뀌는 과정이므로 적정한 F/M비(food-to-microorganism ratio)를 유지하는 것이 중요하다. 다시 말해 외부에서 유입되는 유기영양물질(B0D)과 생물반응조(8) 내의 활성미생물(MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid))의 비율을 일정하게 유지하여야 한다.

예를 들어, F/M비가 높으면 폭기조 내에 유기영양물이 과하게 존재하고 신진대사율은 최대가 된다. 그러나 미생물이 침전하지 않고 분산되어 성장하므로 침전지에서 침전성이 나쁘다. 반대로 F/M비가 낮으면 미생물이 조금밖에 없는 유기영양분을 두고 서로 경쟁하므로 결국 신진대사율은 감소하고 자신의 원형질을 분해시켜 에너지를 얻으므로 원형질 전체 무게가 준다. 따라서 표준활성오니법의 운전에서는 0.1∼0.35의 범위 쓰고, 변형폭기법에서는 2.0∼5.0의 범위를 취한다.

그런데 유량조정조(6)와 일차침전지(7)를 생략할 경우, 외부에서 유입되는 원수가 생물반응조로 직접 유입되므로 유입원수의 수량 및 농도 변화 또는 독성물질의 유입 등에 따라 생물반응조(8)의 F/M비가 급격하게 변동할 우려가 있다. 이러한 F/M비의 급격한 변동은 미생물의 활성저하, 벌킹(bulking), 핀플록(pin floc) 등을 일으켜 방류수의 수질을 악화시킬 뿐만 아니라, 심할 경우 생물반응조 내의 활성미생물이 모두 사멸되는 문제가 있다. 이와 같이, 활성미생물이 사멸되거나 활성이 크게 저하되는 경우 불가피하게 새로운 미생물을 식종하는데, 새로운 미생물을 식종하여 활성화하는 데는 많은 시간과 비용이 들뿐만 아니라, 미생물이 충분히 활성화하기까지 하·폐수를 처리하지 못한 채 방류함으로써 하천과 바다를 오염시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 유량조정조와 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 유량조정조와 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치를 제공하되, 유입원수의 수량이나 유기물 농도의 변화 또는 유독물질의 유입 등 비정상적인 원수유입에 대응할 수 있도록 유입원수의 흐름을 선택적으로 차단하는 수단과, 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 선택적으로 역이송하거나 타 생물반응조로 이송하는 수단과, 침전지의 슬러지를 내부반송하거나 외부반송하는 수단 등을 구비하는 생물학적 하·폐수 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 유량조정조와 일차침전지가 없는 생물학적 하폐수 처리장치를 이용하여 비정상적인 원수유입에 대응할 수 있도록 원수의 수량이나 수질에 따라서 유입원수의 흐름을 선택적으로 차단하거나, 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 선택적으로 역이송하여 타 생물반응조로 이송하거나, 침전지의 슬러지를 내부반송하거나 또는 외부반송하는 생물학적 하·폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치는, 다수 개의 생물반응조와, 다수 개의 침전지 그리고 외부에서 유입되는 원수를 상기 생물반응조로 공급하는 펌프장과, 상기 펌프장에서 공급되는 원수를 다수의 생물반응조로 균등 분배하는 균등분배조를 포함하여 구성된 생물학적 하·폐수 처리장치에 있어서,

상기 다수의 생물반응조와 다수의 침전지가 쌍을 이루어 형성하는 다수 계열의 폭기-침전지와; 상기 균등분배조에서 균등 분배된 원수를 상기 폭기-침전지의 각 생물반응조로 선택적으로 공급하는 원수이송라인과; 상기 폭기-침전지의 각 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 상기 펌프장으로 선택적으로 역이송하는 슬러지혼합액 역이송라인과; 상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 슬러지를 동일 계열의 폭기-침전지의 생물반응조로 선택적으로 반송하는 내부반송라인과; 상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 타계열의 폭기-침전지의 생물반응조나 펌프장 또는 균등분배조로 반송하는 외부반송라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 비정상적인 원수유입에 대응하는 생물학적 하폐수 처리방법은, 상기한 유량조정조와 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치에 있어서,

상기 펌프장으로 유입되는 원수가 비정상적으로 저유량일 때, 상기 원수이송 라인의 일부를 선택적으로 폐쇄하여 상기 다수 계열의 폭기-침전지 중 적어도 하나 이상의 생물반응조로 원수가 유입되는 것을 차단하는 단계와; 상기 원수의 유입이 차단된 생물반응조로부터 슬러지혼합액을 상기 펌프장으로 역이송하기 위하여 상기 슬러지혼합액 역이송라인을 선택적으로 개방하는 단계와; 상기 펌프장으로 역이송된 슬러지혼합액을 선택적으로 폐쇄된 상기 원수이송라인을 통하여 타계열의 폭기-침전지의 생물반응조로 공급하는 단계를 포함하여 구성되어 일부 폭기-침전지 계열의 생물반응조를 비워서 저유량 유입에 대응하는 것을 특징으로 한다.

이어, 비정상적인 저유량 원수유입이 계속될 경우, 상기 원수유입이 차단되고 슬러지혼합액이 역이송되는 폭기-침전지의 내부반송라인을 폐쇄하는 동시에 상기 폭기-침전지의 침전지로부터 인발되는 혼합액과 침전슬러지를 나머지 다른 계열 폭기-침전지의 생물반응조로 반송하기 위하여 상기 외부반송라인을 선택적으로 개방하는 단계를 더 포함하여 구성되어 일부 폭기-침전지 계열의 침전지를 비워서 계속되는 저유량 유입에 대응하는 것을 특징으로 한다.

이어서, 상기 펌프장으로 유입되는 원수가 정상적인 범위 내의 유량이 될 때, 상기 폐쇄되어 있는 원수이송라인을 개방하고 개방되었던 외부반송라인을 폐쇄하여 비워진 폭기-침전지의 생물반응조와 침전지로 원수를 공급하는 단계와; 상기 외부반송라인을 선택적으로 개방하여 타계열의 폭기-침전지로부터 인발되는 슬러지를 상기 비워진 폭기-침전지의 생물반응조로 외부반송하는 단계를 포함하여 구성되어 비워졌던 생물반응조의 미생물 활성을 신속히 복구하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치와 이를 이용한 비정상 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치를 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 생물학적 하·폐수 처리장치를 보다 구체적으로 보여주는 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 생물학적 하·폐수 처리장치의 평면도이다.

도 2a 및 도 2b에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는, 유량조정조와 일차침전지가 구비되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 외부에서 유입하는 원수가 생물반응조(10)로 바로 유입되는 구조이다. 본 발명의 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 원수 공급방식에 따라 두 종류로 분류되는데, 도 2a는 펌프장(100)을 이용하여 유입원수를 강제로 생물반응조(10)로 이송하는 방식이고, 도 2b는 유입원수 자체의 수압이나 경사를 이용하여 유입원수를 자연유하 방식으로 생물반응조(10)로 공급하는 것이다.

본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는, 하나의 생물반응조(10)와 침전지(20)가 쌍을 이루어 두 개 이상의 폭기-침전지(300) 계열을 형성한다(도 3 및 도 4 참조). 또한 상기 생물반응조(10)와 유입 펌프장(100) 사이에는 생물반응조(10)의 슬러지혼합액을 역이송하기 위한 슬러지혼합액 역이송라인(500)이 형성되고, 상기 침전지(20)와 생물반응조(10) 사이에는 내부반송라인(600)이 형성되며, 상기 침전지(20)와 펌프장(100)이나 균등분배조와 같은 원수이송라인과의 사이에는 외부반송라인(700)이 형성된다. 여기서, 내부반송은 동일 계열의 폭기-침전지(300) 내에서의 슬러지 반송을 말하고, 외부반송은 다른 계열의 폭기-침전지(300) 간의 슬러지 반송을 말한다. 그리고 상기 역이송라인(500)과 반송라인(600)(700)에는 필요에 따라 소정의 펌프가 설치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 유량조정조와 일차침전지를 생략함으로써 부지면적을 절감하거나 한정된 부지면적을 효율적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 유량조정조와 일차침전지의 생략을 통해서 확보된 부지면적에 생물반응조(10)와 침전지(20)의 용량을 늘림으로써 처리장 전체의 처리용량을 확대하거나 여유부지를 이용하여 고도처리시설을 추가 설치함으로써 방류수의 수질을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)를 이용하면, 비정상적인 원수가 유입될 때, 예를 들어, 상당기간 원수의 유입량이 감소하거나 원수에 독성물질이 포함될 때, 일부 계열의 폭기-침전지를 폐쇄하고 폐쇄된 폭기-침전지 계열의 슬러지혼합액과 침전슬러지를 나머지 정상 가동 중인 타계열의 폭기-침전지로 반송하여 비정상 원수 유입에 의해서 생물학적 하폐수 처리장 전체가 영향받는 것을 방지하고 적어도 하나 계열 이상의 폭기-침전지에서 미생물의 활성을 정상적으로 유지함으로써, 이후 정상적인 원유가 유입될 때, 일부 계열의 폭기-침전지에서 보존하고 있는 활성미생물을 폐쇄되거나 비워진 계열의 폭기-침전지로 이송함으로써 미생물활성을 신속하고 저렴하게 복원할 수 있도록 하는 것이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치 (1)를 보다 구체적으로 살펴본다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는, 다수 개의 생물반응조(10)와, 다수 개의 침전지(20)가 쌍으로 이루어진 다수 개의 폭기-침전지(300)를 포함한다. 그리고 유입원수는 다수 개의 생물반응조(10)로 직접 공급되는 구조를 갖는다. 이때, 상기 다수 계열의 폭기-침전지(300)의 상류 또는 선단에는 필요에 따라 펌프장(100)과 균등분배조(200)가 순차적으로 배열될 수 있다. 상기 펌프장(100)은 외부에서 유입되는 원수를 각 생물반응조(10)로 펌핑한다. 그리고 상기 균등분배조(200)는 펌프장(100)에서 핑핑되는 원수를 각 계열의 폭기-침전지(300)의 생물반응조(10)로 균등 분배하여 공급한다. 이러한 펌프장(100)과 균등분배조(200)는 종래의 것과 동일하고 필요에 따라서 생략될 수 있다.

그리고 상기 펌프장(100), 균등분배조(200) 및 폭기-침전지(300) 사이에는 원수 이송을 위한 원수이송라인(400)과, 슬러지혼합액의 역이송을 위한 슬러지혼합액 역이송라인(500), 그리고 침전슬러지의 반송을 위한 내부반송라인(600) 및 외부반송라인(700)이 설치되어 있다. 그리고 상기 펌프장(100)에는 원수 유입을 위한 원수 유입배관(37)이 설치되고, 상기 생물반응조(10)에는 공기공급을 위한 공기공급배관(40), 상기 침전지(20)에는 처리수 배출을 위한 처리수배관(79) 및 잉여슬러지를 인발하기 위한 슬러지인발수단(800) 등이 설치된다.

즉, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)의 일 실시예는, 소정 크기를 갖는 4개의 생물반응조(10)가 이웃하여 평행하게 배치되어 있다. 그리고 상기 4개의 생물반응조(10)의 하류에는 각각 4개의 침전지(20)가 이웃 하여 평행하게 배치되어 있다. 그리고 이들은 서로 쌍을 이루어 4개의 폭기-침전지(300)를 이루고 있다.

이때 각 생물반응조(10)는 격벽을 통해 수리학적으로 분리되어 있다. 그리고 각 생물반응조(10)에는 슬러지혼합액을 교반하기 위한 교반장치(도시되지 않음)와, 공기를 불어넣기 위한 산기장치(40)와, 슬러지혼합액의 수위를 측정하는 수위센서(S3)가 설치되어 있다. 이러한 교반장치와 산기장치(40) 및 수위센서는 종래의 것과 동일하거나 당해 분야에서 알 수 있는 것이다.

한편, 상기 생물반응조(10)와 침전지(20)는 월류판을 통해서 수리학적으로 연결되어 있다. 따라서 상기 생물반응조(10)의 슬러지혼합액은 모두 상기 침전지(20)로 유입된다. 그리고 각 침전지(20)의 내부에는 도시되지 않은 스크레이퍼가 설치되어 침강슬러지나 스컴을 수집한다. 이러한 스크레이퍼의 구조는 종래의 것과 같다. 본 실시예는 생물반응조와 침전지가 인접하고 평행하게 배치되어 있으나 다른 실시예에서는 생물반응조와 침전지가 서로 이격되게 설치될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 폭기-침전지(300)는 물리적인 거리에 의해서 결정되는 것이 아니라 수리학적인 연결에 의해서 결정된다. 즉, 동일 계열의 폭기-침전지(300)에 속하는 생물반응조(10)와 침전지(20)는 수리학적으로 연결되어 하나의 독립적인 폐쇄 시스템을 구성한다.

그러므로 동일 계열의 생물반응조(10)와 침전지(20)는 수리학적으로 연결되어 정상적인 미생물 대사과정을 수행하고 필요에 따라서는 슬러지 내부반송이 일어난다. 반면에 타계열의 생물반응조(10)와 침전지(20) 간에는 수리학적으로 분리되 어 있고 슬러지의 반송이 일어나지 않는다. 즉, 종래 기술에 따른 생물학적 하폐수 처리장치는 상술한 바와 같이, 서로 독립적인 다수의 생물반응조와 침전지 즉, 다수 계열의 폭기-침전지가 직렬 또는 병렬적으로 배열된 것이다. 그러나 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 특정 상황에서, 예를 들어 비정상 원수가 유입될 경우에 타계열의 폭기-침전지(300)들이 선택적으로 수리학적으로 연결되어 슬러지혼합액와 잉여슬러지의 반송이 이루어지는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 비정상 원수유입 상태에서, 원수가 일부 계열의 폭기-침전지(300)로 유입되는 것을 차단하고, 다른 계열의 폭기-침전지(300) 사이에 슬러지혼합액 및 슬러지의 반송이 일어나도록 하여 전체 처리장에서 미생물의 활성이 저하되는 것을 방지하고, 적어도 하나 이상의 생물반응조(10)에서 미생물의 활성을 유지함으로써, 원수가 정상상태로 복귀할 때, 타계열의 폭기-침전지(300)의 활성슬러지를 이용하여 신속하고 저렴하게 미생물의 활성을 복원할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 펌프장(100)은 비교적 작은 크기의 수조(101)와 원수공급 펌프(36)로 이루어진다. 상기 펌프장(100)은 외부에서 불규칙하게 유입되는 원수를 일시적으로 체류하여 생물반응조(10)로 공급하는 역할을 한다. 또한 상기 균등분배조(200)는 다수의 분배실(201)를 구비하여 상기 펌프장(100)에서 공급되는 원수를 균등 분배하여 상기 생물반응조(10)로 공급한다. 이러한 펌프장(100)와 균등분배조(200)는 처리장의 여건에 따라 전부 또는 일부 생략될 수도 있다.

그리고, 상기 펌프장(100)과 균등분배조(200) 사이에는 원수공급 펌프(36)와 연통되는 원수공급관(35)(또는 원수공급수로)이 설치되고, 상기 균등분배조(200)의 각 분배실(201)과 각 폭기-침전지(300) 계열의 생물반응조(10) 사이에는 원수이송라인(400)이 형성된다. 상기 원수이송라인(400)은 다수의 원수이송관(30)(또는 원수이송수로나 월류격판 등)과 각 원수이송관(30)에 설치되어 생물반응조(10)로 공급되는 원수의 흐름을 단속하는 원수공급 단속밸브(30a)로 구성된다. 따라서 상기 원수공급 단속밸브(30a)를 선택적으로 폐쇄하면 특정 계열의 생물반응조(10)로는 원수가 공급되지 않게 된다. 예를 들어, 펌프장(100)으로 유입되는 원수의 수량이 극히 적은 경우, 상기 원수공급 단속밸브(30a)를 이용하여 하나 이상의 생물반응조(10)로 공급되는 원수를 차단함으로써 나머지 생물반응조(10)로 공급되는 원수의 양을 유지할 수 있다. 한편 상기 원수공급 펌프(36)는 상기 펌프장(100)의 저수위 감지센서(S1)과 전기적으로 연결되어 유입원수가 적을 때 생물반응조(10)로 공급되는 원수를 자동으로 차단할 수 있다.

한편, 상기 각 생물반응조(10)와 펌프장(100) 사이에는 각 생물반응조(10) 내의 슬러지혼합액을 상기 펌프장(100)으로 이송하는 역이송라인(500)이 설치된다. 상기 역이송라인(500)은 각 생물반응조(10)와 펌프장(100)(또는 균등분배조) 사이에 연통되게 설치되는 다수의 슬러지혼합액 역이송관(90)과, 각 슬러지혼합액 역이송관(90)에 설치되어 슬러지혼합액의 흐름을 단속하는 슬러지혼합액 단속밸브(90a)로 구성된다.

따라서, 상기 슬러지혼합액 단속밸브(90a)를 선택적으로 개방하면, 특정 생물반응조(10)의 슬러지혼합액이 펌프장(100)이나 균등분배조(200)로 역이송 된다. 예를 들어, 원수의 공급이 차단된 생물반응조(10)는 슬러지혼합액을 역이송함으로써 생물반응조(10)를 비우게 된다. 그리고 역이송 된 슬러지혼합액은 상술한 원수이송라인(400)를 통해서 비워진 생물반응조(10)를 제외한 나머지 생물반응조(10)로 균등분배하여 공급함으로써 부족한 수량을 보충한다. 이와 같이, 본 발명의 생물학적 하폐수 처리장치(1)는, 슬러지혼합액 역이송라인(500)과 원수이송라인(400)을 통해 타계열 폭기-침전지(300) 간에 슬리지혼합액을 이송하여 타계열의 폭기-침전지(300)를 수리학적으로 연결한다.

이어서, 각 폭기-침전지(300)의 하류에는 잉여슬러지를 인발하기 위한 슬러지인발수단(800)이 설치된다. 상기 슬러지인발수단(800)은 각 침전지(20)에 연통되어 있는 소정 길이의 슬러지인발관(80)과 상기 슬러지인발관(80)에 설치된 슬러지인발 펌프(80p)로 이루어진다. 그리고 상기 슬러지인발 펌프(80p)의 후방에는 각 침전지(20)에서 인발된 잉여슬러지의 일부를 당해 폭기-침전지(300)의 생물반응조(10)로 반송하는 내부반송라인(600)과, 각 침전지(20)에서 인발된 잉여슬러지를 타 폭기-침전지(300)의 생물반응조(10)로 반송하기 위한 외부반송라인(700)이 설치되어 있다. 한편 미설명 부호 69는 잉여슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지배출관이다.

즉, 상기 내부반송라인(600)은 해당 침전지(20)와 동일 계열의 폭기-침전지(300)의 생물반응조(10) 사이에 설치되는 다수의 내부반송관(50)과, 각 내부반송관(50)에 설치되어 반송슬러지의 흐름을 단속하는 내부반송 단속밸브(50a)로 구성된다. 이러한 내부반송라인(600)는 종래의 생물학적 하폐수 처리장치에서 적용하고 있는 반송라인과 동일하다.

그리고 상기 외부반송라인(700)은, 슬러지인발 펌프(80p)의 후방에 연통되게 설치됨과 아울러, 동일 계열의 폭기-침전지(300)의 생물반응조(10) 뿐만 아니라 타계열의 생물반응조(10)로 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 외부반송관(70, 60, 65, 66, 67)과, 각 외부반송관(70, 60, 65, 66, 67)에 설치되어 반송슬러지의 흐름을 단속하는 단속밸브(70a, 60a, 65a, 66a, 67a)로 구성된다.

이때, 상기 외부반송관(70, 65, 60, 66 67)은 슬러지의 공급 위치에 따라 다수의 관으로 연결되어 있다. 즉, 상기 외부반송관은 슬러지인발 펌프(80p)에 연통되는 다수의 슬러지인출관(70)과, 다수의 슬러지인출관(70)과 연통되는 슬러지이송관(65)과, 각 생물반응조(10)에 직접 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 다수의 슬러지주입관(60)과, 상기 균등분배조(200)로 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 제1 슬러지순환관(66)과, 상기 펌프장(100)으로 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 제2 슬러지순환관(67)으로 구성된다. 따라서 본 발명은 각 외부반송관(70, 60, 65, 66, 67)에 설치되어 반송슬러지 단속밸브(70a, 60a, 65a, 66a, 67a)를 제어하여 원하는 곳으로 슬러지를 반송할 수 있게 된다.

예를 들어 상기 슬러지인출관(70)에 설치된 슬러지인출 단속밸브(70a)는 각 침전지(20)로부터 선택적으로 슬러지를 인출할 수 있게 한다. 그리고 상기 슬러지주입관(60)에 설치된 슬러지주입 단속밸브(60a)는 각 생물반응조(10)로 슬러지를 선택적으로 주입할 수 있게 한다. 아울러 상기 제1 슬러지순환관(66)과 제2 슬러지순환관(67)에 설치된 제1 및 제2 슬러지순환 단속밸브(66a)(67a)는 상기 균등분배 조(200) 또는 펌프장(100)으로 반송되는 슬러지의 흐름을 단속한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는, 내부반송라인(600)뿐만 아니라 다양하게 선택 가능한 외부반송라인(700)을 포함한다. 따라서, 정상상태에서는 동일 계열의 폭기-침전지(300) 내부에서 반송이 일어난다. 그러나 비정상 원수유입 시에는, 상기 내부반송이 부분적으로 중단되고, 상기 외부반송라인(700)을 통해서 타계열의 폭기-침전지(300) 간에 슬러지 반송이 일어난다. 이에 따라 특정 침전지(20)에서 인출된 혼합액 및 침전슬러지가 타계열의 생물반응조(10)로 반송된다. 이와 같이, 본 발명은 타계열 간의 슬러지 반송이 가능하도록 함으로써 비정상 원수유입에 따른 미생물의 활성저하 및 사멸을 방지하고 불필요한 잉여슬러지의 발생을 최소화할 수 있다.

이어서, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)를 보다 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는, 하나의 펌프장(100)과, 하나의 균등분배조(200) 그리고 4개의 폭기-침전지(300)로 구성되어 있다. 이때, 상기 폭기-침전지(300:310,320,330,340)는 4개의 생물반응조(10:11,12,13,14)와 4개의 침전지(20:21,22,23,24)의 쌍으로 구성된다.

그리고, 제1 폭기-침전지(310)는 제1 생물반응조(11)와 제1 침전지(21)가 쌍으로 결합하여 제1 계열을 형성하고, 제2 폭기-침전지(320)는 제2 생물반응조(12)와 제2 침전지(22)가 결합하여 제2 계열을 형성하며, 제3 폭기-침전지(330)는 제3 생물반응조(13)와 제3 침전지(23)가 결합하여 제3 계열을 형성하고, 제4 폭기-침전지(340)는 제4 생물반응조(14)와 제4 침전지(24)가 결합하여 제4 계열을 형성한다.

또한, 각 폭기-침전지(300)는 생물반응조(10)와 침전지(20)가 직렬로 배열되고 소정의 월류판을 통해서 생물반응조(10)의 슬러지혼합액이 침전지(20)로 유입된다. 그리고 이웃하는 타계열의 폭기-침전지(300) 사이는 소정의 격벽이 설치되어 수리학적으로 분리되어 있다. 한편, 상기 각 생물반응조(10)에는 산기장치(40:41,42,43,44)와 교반장치(도시되지 않음)가 설치된다. 상기 산기장치(40)는 폭기-침전지(300)의 외부에 설치된 블로워(45)에서 공급되는 공기의 흐름을 단속하기 위한 공기공급 단속밸브(40a:41a,42a,43a,44a)가 각각 설치된다. 그리고 상기 교반장치에도 전원의 공급을 단속하기 위한 스위치(도시되지 않음)가 각각 설치된다. 이때 상기 공기공급 단속밸브(40a)는 원격자동제어가 가능한 전동밸브이다. 따라서 상기 단속밸브(40a)를 각 생물반응조(10)에 설치된 수위센서(S3)과 전기적으로 연결하여 수위가 떨어질 때 공기공급을 자동으로 줄이거나 정지시켜 에너지사용을 절감할 수 있다. 또한 상기 4개의 침전지(20)에는 슬러지와 스컴을 수집하기 위한 스크레이퍼(도시되지 않음)가 설치된다. 따라서 상기 침전지(20)에 설치된 수위센서(S4)와 스크레이퍼를 연동시키면 동일한 방법으로 원격 자동제어가 가능하다.

상기 펌프장(100)의 수조(101) 내부에는 저수위 센서(S1)와 고수위 센서(S2)가 설치되고, 생물반응조(10)에도 수위센서(S3)가 설치된다. 펌프장의 저수위 센서(S1)는 원수공급 펌프(36)와 연동되어 원수공급을 자동으로 제어한다. 한편, 슬러지혼합액 단속밸브(90a)는 상기 펌프장의 고수위 센서(S2)와 전기적으로 연결되어 펌프장 수위가 일정 이상이면 단속밸브(90a)가 일부 또는 전부 닫히어 펌프장이 월 류하는 것을 방지하면서 생물반응조(10)의 슬러지혼합액을 배수시킨다. 또한, 슬러지혼합액 단속밸브(90a)는 생물반응조(10)에 설치된 수위센서(S3)와도 전기적으로 연동되어 비우고자 하는 생물반응조의 수위가 충분히 낮아지면 슬러지혼합액 단속밸브(90a)가 닫히도록 하여 펌프의 공회전을 방지한다.

그리고 펌프장(100)이 없이 슬러지혼합액 역이송관(90)에 역이송펌프(도시되지 않음)를 설치하여 생물반응조(10) 내의 슬러지혼합액을 균등분배조(200)로 펌핑하여 타계열의 생물반응조로 이송하는 경우에는 역이송펌프와 슬러지혼합액 단속밸브(90a)가 동시에 생물반응조 수위센서(S3)와 전기적으로 연결되어 작동케 함으로써 생물반응조의 수위 하강시 펌프의 공회전을 방지한다.

그리고, 상기 다수의 생물반응조(10:11,12,13,14)의 선단에는 원수가 이송되는 다수의 원수이송관(30:31,32,33,34)과, 슬러지혼합액이 역이송되는 다수의 슬러지혼합액 역이송관(90:91,92,93,94)과, 동일 계열의 침전지(20)로부터 슬러지가 반송되는 다수의 내부반송관(50:51,52,53,54)과, 타계열의 침전지(20)로부터 슬러지가 반송되는 다수의 슬러지주입관(60:61,62,63,64)이 각각 설치된다. 한편, 도면에서는 편의상 규칙적으로 부여되는 참조번호를 생략하였으나 당해 분야의 전문가는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

상기 원수이송관(30:31,32,33,34)은 균등분배조(200)의 각 분배실(201)과 연통되며, 원수공급 단속밸브(30a:31a,32a,33a,34a)가 각각 설치된다. 그리고 상기 균등분배조(200)와 펌프장(100)은 소정의 원수공급관(35)과 원수공급 펌프(36)를 통해서 연통된다. 이어, 상기 슬러지혼합액 역이송관(90:91,92,93,94)은 각 생물반 응조(10)와 펌프장(100) 사이에 설치된다. 그리고 슬러지혼합액 역이송관(90)에는 슬러지혼합액 단속밸브(90a:91a,92a,93a,94a)가 각각 설치된다. 따라서 상기 슬러지혼합액 단속밸브(90a:91a,92a,93a,94a)를 선택적으로 개방함으로써 슬러지혼합액은 펌프장(100)으로 반송될 수 있다. 한편, 상기 슬러지혼합액 역이송관(90:91,92,93,94)은 도시되지는 않았지만, 각 생물반응조(10)와 균등분배조(200) 사이에 설치되어 동일한 기능을 수행할 수 있을 것이다.

그리고 상기 다수의 내부반송관(50:51,52,53,54)은 슬러지인발 펌프(80p)를 통해서 슬러지인발관(80)과 연통된다. 그리고 각 내부반송관(50)에는 슬러지의 흐름을 단속하기 위한 내부반송 단속밸브(50a:51a,52a,53a,54a)가 설치되어 있다. 따라서 상기 내부반송 단속밸브(50a:51a,52a,53a,54a)를 선택적으로 개폐하면 슬러지의 내부반송을 선택적으로 임의 제어할 수 있다.

또한, 상기 다수의 슬러지주입관(60:61,62,63,64)은 슬러지이송관(65) 및 슬러지인출관(70)을 통해서 상기 슬러지인발 펌프(80p) 및 슬러지인발관(80)과 연통된다. 그리고 상기 슬러지주입관(60:61,62,63,64)에는 슬러지의 흐름을 단속하기 위한 슬러지주입 단속밸브(60a:61a,62a,63a,64a)가 각각 설치되어 있다. 그리고, 상기 슬러지인출관(70:71,72,73,74)에도 슬러지의 흐름을 단속하기 위한 슬러지인출 단속밸브(70a:71a,72a,73a,74a)가 각각 설치되어 있다. 따라서 상기 슬러지인출 단속밸브(70a)와 슬러지주입 단속밸브(60a)를 적절하게 선택 조합함으로써 원하는 침전지(20)의 슬러지를 원하는 생물반응조(10)로 반송할 수 있다.

예를 들어, 제1 계열 및 제2 계열의 폭기-침전(310)(320)의 침전지(21)(22) 로부터 슬러지를 인발하기 위해서는 제1 및 제2 슬러지인출 단속밸브(71a)(72a)를 개방하고 나머지 제3 및 제4 슬러지인출 단속밸브(73a,74a)는 폐쇄한다. 그리고 상기 제1 및 제2 침전지(21)(22)에서 인발된 슬러지를 제3 계열 및 제4 계열의 생물반응조(13)(14)로 반송하기 위해서는, 제3 및 제4 슬러지주입 단속밸브(63a)(64a)를 개방하고 이때 나머지 단속밸브(61a)(62a)는 폐쇄한다. 이에 따라 제1 및 제2 계열의 침전슬러지와 혼합액은 제3 및 제4 계열의 폭기-침전지(330)(340)로 이송되는 반면에 상기 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(310)(320)는 비워지게 된다.

한편, 상기 펌프장(100)은 외부로부터 원수가 유입되는 원수유입관(37), 다수의 침전지(20)로부터 외부반송되는 제2 슬러지순환관(67), 상기 균등분배조(200)로 원수를 이송하는 원수공급관(35) 및 생물반응조(300)로부터 슬러지혼합액이 역이송되는 슬러지혼합액 역이송관(90)이 각각 연통되게 설치된다.

그리고 상기 균등분배조(200)는 펌프장(100)으로부터 원수가 유입되는 원수공급관(35)과, 다수의 침전지(20)로부터 슬러지가 외부반송되는 제1 슬러지순환관(66)과, 다수의 생물반응조(10)로 원수를 이송하는 다수의 원수이송관(30)과, 생물반응조(300)로부터 슬러지혼합액이 역이송되는 슬러지혼합액 역이송관(도시되지 않음)이 각각 설치된다. 한편, 상기 펌프장(100), 균등분배조(200) 또는 원수유입관(37)에는 독극물 감지센서가 설치될 수 있다. 따라서 상기 독극물 감지센서에 따라서도 상기 원수공급 단속밸브(30a)와 슬러지혼합액 단속밸브(90a) 및 슬러지인출 단속밸브(70a)와 슬러지주입 단속밸브(60a)가 자동으로 제어된다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)의 다른 실시예를 보여주는 평면도로서, 특히 2개의 생물반응조(10)가 이웃하여 평행하게 배치되고,그 하류에는 하나의 침전지(20)가 설치된 경우이다. 이러한 구조는 소규모 하수처리장에서 적용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 생물반응조(10)와 침전지(20)는 월류판을 통해서 수리학적으로 연결되어 있다. 따라서 상기 두 개의 생물반응조(10)의 슬러지혼합액은 하나의 침전지(20)로 모두 유입된다. 이와 같이, 본 실시예는 생물반응조(10)와 침전지(20)가 쌍을 이루지 못하는 경우에 적용된다. 특히 도면에서는 두 개의 생물반응조(10)만이 도시되어 있으나, 다수 개의 생물반응조(10)와 쌍을 이루지 못하는 다수의 침전지(20)의 경우에도 본 발명의 기술적 사상은 동일하게 적용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 생물반응조(10)의 전단에는 균등분배조(200)가 설치되고, 상기 균등분배조(200)는 원수 이송관(30)과 원수공급 단속밸브(30a)를 통해서 상기 두 개의 생물반응조(10)와 연통되어 있다. 따라서 상기 원수공급 단속밸브(30a)를 개폐함으로써 상기 생물반응조(10)로 이송되는 원수의 흐름을 선택할 수 있다. 또한, 상기 두 개의 생물반응조(10)와 균등분배조(200) 사이에는 슬러지혼합액 역이송관(90)와 슬리지혼합액 단속밸브(90a)가 설치되어 있다. 따라서 상기 슬러지혼합액 단속밸브(90a)를 개폐함으로써 상기 균등분배조(200)로 역이송되는 슬러지혼합액의 흐름을 선택적으로 제어할 수 있다. 한편, 미설명 부호 37은 외부로부터 원수가 유입되는 원수유입관이다. 상기 원수유입관(37)에는 원수의 유입를 차단하는 단속밸브(37a)가 설치되어 있다.

이어, 상기 침전지(20)의 하단에는 슬러지인출관(180)과 슬러지인출 펌프(180p)가 설치된다. 이때 미설명 부호 79는 처리수가 배출되는 처리수 배출관이고, 69는 잉여슬러지가 배출되는 잉여슬러지 배출관이다. 그리고 상기 슬러지인출 펌프(180a)에는 슬러지이송관(165)이 연결되어 있다. 그리고 상기 슬러지이송관(165)에는 두 개의 생물반응조(10)에 슬러지를 반송하기 위한 두 개의 슬러지주입관(160) 및 상기 균등분배조(200)로 슬러지를 반송하기 위한 슬러지순환관(167)이 연결되어 있다. 따라서 상기 슬러지주입관(160)에 설치된 슬러지주입 단속밸브(160a)와 슬러지순환관(167)에 설치된 슬러지순환 단속밸브(167a)를 제어하여 슬러지를 원하는 생물반응조(10)로 반송할 수 있다. 이와 같이, 다수의 생물반응조(10)에 하나의 침전지(20)가 연결되는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 그대로 적용될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치를 이용하여 비정상 원수유입에 대응하는 생물학적 하폐수 처리방법에 대해서 자세히 설명한다.

먼저, 도 6은 정상적으로 원수가 유입될 때 적용하는 생물학적 하폐수 처리장치를 보여주는 평면도이다. 도시된 바와 같이, 정상범위 내로 하폐수가 유입되거나 원수에 독극물 등이 포함되지 않는 경우에는, 상기 슬러지혼합액 역이송라인(500)과 외부반송라인(700)이 모두 폐쇄된다. 반면에, 상기 원수이송라인(400)과 내부반송라인(600)은 모두 개방되어 각 계열의 폭기-침전지(300)가 수리학적으로 독립되어 미생물 대사과정을 정상적으로 수행한다.

따라서, 펌프장(100)에서 공급되는 원수는 균등분배조(200)를 통해 균등하게 분배되어 모든 생물반응조(10)로 유입된다. 그리고 각 생물반응조(10)로 균등하게 유입된 원수는 생물반응조(10) 내의 활성슬러지의 대사작용을 통해 용존성 유기물을 침강성 플럭으로 전환한다. 이때 각 생물반응조(10)의 교반장치와 산기장치(40)는 정상적으로 작동되어 호기성 상태를 유지한다. 그리고 상기 생물반응조(10) 내의 침강성 플럭은 동일 계열의 침전지(20)로 유입되어 침전된다. 이때 스크레퍼는 침전된 슬러지를 수집하고, 상등수는 처리수관(79)을 통해서 외부로 방류된다. 또한 잉여슬러지는 잉여슬러지 배출관(69)을 통해서 외부로 배출된다. 즉, 상기 침전지(20)에서 침전된 침전슬러지는 슬러지인발관(80)과 슬러지인발 펌프(80p)를 통해서 인발된 후, 그 중 일부는 내부반송관(50)을 통해서 동일 계열의 생물반응조(10)로 내부반송되고, 나머지 잉여슬러지는 잉여슬러지 배출관(69)을 통해서 외부로 방출된다.

이어, 도 7은 비정상적으로 저유량의 원수가 유입될 때 적용되는 생물학적 하폐수 처리장치를 보여주는 평면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 원수이송라인(400)의 일부(제1 및 제2 원수이송관)는 폐쇄되고 상기 슬러지혼합액 역이송라인(500)의 일부(제1 및 제2 슬러지혼합액 역이송관)는 개방된다. 따라서 일부 폭기-침전지(310)(320)의 생물반응조(11)(12)로는 원수공급이 차단되고, 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)의 슬러지혼합액은 역이송된 후 타계열의 폭기-침전지(330)(340)의 제3 및 제4 생물반응조(13)(14)로 공급된다.

또한 상기 내부반송라인(600)의 일부(제1 및 제2 내부반송관)는 폐쇄되고 상기 외부반송라인(700)의 일부(제3 및 제4 슬러지주입관)은 개방된다. 따라서, 일부 폭기-침전지(310)(320)의 제1 및 제2 침전지(21)(22)의 혼합액과 침전슬러지는 외 부반송되어 타계열의 폭기-침전지(330)(340)의 제3 및 제4 생물반응조(13)(14)로 공급된다.

따라서, 상기 펌프장(100)에서 공급되는 원수는 균등분배조(200)를 통해서 제3 및 제4 계열의 생물반응조(13)(14)로만 공급되고, 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12)로는 공급되지 않는다. 이에 따라, 원수유입이 차단된 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12)는 미생물의 대사작용이 중단될 뿐만 아니라 슬러지혼합액이 슬러지혼합액 역이송관(91)(92)을 통해 제3 및 제4 계열의 생물반응조(13)(14)로 이동하므로 점차 비워지게 된다. 또한 제1 및 제2 침전지(21)(22)의 혼합액과 침강슬러지는 슬러지인출관(71)(72) 및 슬러지주입관(63)(64)을 통해서 제3 및 제4 계열의 생물반응조(13)(14)로 이동하므로 제1 및 제2 계열의 침전지(21)(22)도 점차 비워지게 된다.

이에 반해, 제3 및 제4 계열의 생물반응조(13)(14)는 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)와 침전지(21)(22)로부터 슬러지혼합액과 슬러지가 계속적으로 공급됨으로 정상적인 미생물 대사작용을 유지한다. 따라서 교반장치와 산기장치(43,44) 그리고 스크레이퍼가 정상적으로 작동하고 내부반송도 계속하여 일어난다. 이와 같이 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치는 비정상적으로 저유량의 원수가 유입되는 경우에, 유입원수와 슬러지혼합액 및 침전슬러지를 일부 폭기-침전지(300)로 이송시킴으로써 적어도 하나 이상의 생물반응조(10)에서는 정상적인 미생물 활성을 유지하게 된다.

이어서, 도 8은 원수의 유입이 정상범위로 회복되어 정상 운전상태로 복귀할 때 적용하는 생물학적 하폐수 처리장치를 보여주는 평면도이다.

도시된 바와 같이, 정상범위로 원수의 수량이 회복되면, 폐쇄되었던 제1 및 제2 원수이송관(31)(32)을 개방하여 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12)로 원수를 우선 공급한다. 그리고 개방되었던 상기 제1 및 제2 슬러지혼합액 역이송관(91)(92)와, 제1 및 제2 슬러지인출관(71)(72)을 폐쇄하여 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(300)로부터 슬러지혼합액과 침전슬러지가 빠져나가는 것을 방지한다. 그리고 제3 및 제4 슬러지인출관(73)(74)를 개방하고 제1 및 제2 슬러지주입관(61)(62)을 개방하여 상기 제3 및 제4 계열의 침전지(23)(24)에서 인발되는 슬러지를 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)로 반송한다. 한편, 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)가 완전히 정상상태로 운전되기 전까지는 처리수를 방류하지 않고 제3 및 제4 생물반응조(13)(14)로 반송하여 재차 처리할 수 있다.

따라서, 상기 펌프장(100)에서 공급되는 원수는 균등분배조(200)를 통해서 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)로 우선 공급되어 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12)와 침전지(21)(22)에 채워지게 된다. 그리고 정상상태를 유지하고 있는 제3 및 제4 계열의 침전지(23)(24)로부터 활성미생물을 반송받는다. 이와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 정상상태를 유지하고 있는 제3 및 제4 계열의 침전지(23)(24)로부터 활성슬러지를 신속하게 공급받을 수 있기 때문에 비워있었던 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)의 미생물을 신속하게 활성화할 수 있다. 특히, 제3 및 제4 계열에서 반송받는 활성슬러지는 동일한 환경에서 생육하던 미생물이므로 다른 하수처리장에서 가져오는 미생물에 비해서 활성이 신속하고 안정적 이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 일부 폭기-침전지(300)의 슬러지혼합액과 슬러지를 타계열의 폭기-침전지(300)로 쉽게 이송할 수 있는 구조이므로 원수의 유입수량이 급감할 때, 일부 폭기-침전지(300)는 폐쇄하고 나머지 폭기-침전지(300)를 유지하여 하나의 생물반응조의 미생물을 활성상태로 유지하여 전체 하폐수 처리장의 미생물이 모두 사멸하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치(1)는 타계열의 침전지로부터 활성슬러지를 신속히 공급받을 수 있는 구조이므로 폐쇄된 생물반응조의 복구가 신속하고 용이하다. 아울러, 본 발명은 원수량이 급감하거나 미생물의 활성이 저하된 경우에도 처리수를 반송하여 타계열의 폭기-침전지에서 재차 처리할 수 있으므로 미처리된 처리수에 의한 하천이나 바다의 오염을 방지할 수 있고, 불필요한 잉영슬러지의 발생을 막을 수 있다.

이어서, 도 9는 유입원수에 미생물에 해로운 독극물이 포함된 경우에 적용되는 생물학적 하폐수 처리장치(1)를 보여주는 평면도이다.

도시된 바와 같이, 펌프장(100)으로 독극물이 포함된 원수가 유입되는 것을 차단하기 위해서 먼저, 원수공급관(37)의 차단밸브(37a)를 폐쇄한다. 그런 다음 하나 또는 하나 이상의 폭기-침전기(300)를 신속히 비우기 위해서, 상기 슬러지혼합액 역이송라인(500)의 일부(제1 및 제2 슬러지혼합액 역이송관)를 개방하여 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12)의 슬러지혼합액을 제1 및 제2 역이송관(91)(92)과 제3 및 제5 원수이송관(33)(34)을 통해서 제3 및 제4 생물반응조(13)(14)로 공급한 다. 따라서 상기 제1 및 제2 생물반응조(11)(12)가 비워지게 된다.

이와 동시에, 상기 제1 및 제2 계열의 내부반송라인(600)은 폐쇄하고, 제3 및 제4 계열의 외부반송라인(700)은 개방한다. 그리고 제1 및 제2 슬러지인출관(71)(72)과 제3 및 제4 슬러지주입관(63)(64)를 개방하여 제1 및 제2 침전지(21)(22)에서 인발되는 혼합액과 침전슬러지를 외부반송관(70, 65, 60)을 통해서 제3 및 제4 생물반응조(13)(14)로 공급한다. 이에 따라 제1 및 제2 침전지(21)(22)도 비워지게 된다.

한편, 상기 제3 및 제4 계열의 폭기-침전지(330)(340)는 원수이송관(33)(34)이 폐쇄되어 외부로부터 원수가 공급되지 않는다. 이때, 상기 제3 및 제4 계열의 폭기-침전지(330(340)는 외부로부터 원수가 공급되지 않더라도 상기 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(300)로부터 슬러지혼합액과 슬러지를 공급받았을 뿐만 아니라 처리수를 내부반송하기 때문에 폭기를 최소화한 상태에서 운전하여 미생물의 활성을 유지할 수 있다.

이와 같이, 상기 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(310)(310)가 완전히 비워진 상태에서, 도 10에서 보는 바와 같이, 상기 원수 차단밸브(37a)를 개방하여 독극물이 포함된 원수를 상기 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12) 및 침전지(21)(22)로 공급한다. 그리고 상기 생물반응조(11)(12) 및 침전지(21)(22)로 유입된 원수 중에 포함된 독극물은 소정의 물리, 화학적 처리를 통해서 제거된다. 이를 위해 상기 생물반응조(11)(12) 및/또는 침전지(21)(22)에는 소정의 약품 투입장치(99)가 구비된다.

이어서, 상기 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(310)(320)에서 독성제거가 완료된 원수는 처리수 배출관(79)를 통해서 모두 외부로 배출된다. 이때, 독성이 미생물에 영향을 미치지 않을 정도로 처리된 경우라면, 외부반송라인(700)을 통해서 상기 제3 및 제4 계열의 생물반응조(13)(14)로 반송하여 생물학적 처리를 거친 후 방류하는 것이 바람직하다. 반면에 상기 원수에 포함된 독성물질의 처리가 곤란한 경우에는 불가피하게 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(310)(320)를 통해서 외부로 그대로 배출한다.

상기와 같이, 독성물질이 유입된 원수가 처리되고 더 이상 독성물질이 유입되지 않으면, 상술한 바와 같은 방법으로, 제1 및 제2 계열의 폭기-침전지(310)(320)를 완전히 비운 다음, 원수이송관(31)(32)을 개방하여 원수를 채우고, 적절한 F/M비에 도달할 때까지 제3 및 제4 계열에서 인발되는 슬러지를 외부반송하여 제1 및 제2 계열의 생물반응조(11)(12)를 활성화시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치는, 유량조정조와 일차침전지가 없는 생물학적 하·폐수 처리장치를 제공하여 처리장 부지와 처리 시설비를 절감할 뿐만 아니라 기존 하폐수 처리장을 개량할 때 처리용량을 확충하거나 고도처리시설을 추가하기 용이하다.

또한 본 발명에 따른 생물학적 하폐수 처리장치는, 유입원수의 수량이나 유기물 농도의 변화 또는 유독물질의 유입 등 비정상적인 원수유입에 적적히 대응하여 적어도 하나 이상의 생물반응조에서 미생물 활성도를 안정적으로 유지할 수 있 다.

본 발명은 또한 생물반응조와 침전지로 이루어진 다수의 폭기-침전지를 병렬적으로 설치하고, 타계열의 폭기-침전지 간의 수리학적 연결이 가능하도록 함으로써 별도의 유량조정조 없이 유량조정이 가능하고, 유량 변동 및 독성물질 유입 시에 신속하게 대응하여 미생물 활성도를 유지할 수 있으며, 타계열의 폭기-침전지로부터 활성미생물을 반송받아 훼손된 생물반응조를 신속하고 용이하게 복구할 수 있다.

따라서 본 발명은 미생물의 활성유지와 복구에 요구되는 비용과 시간을 절약할 뿐만 아니라 미처리 방류수에 의한 하천 및 바다의 오염을 방지하고, 불필요한 잉여슬러지의 발생을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 설계유량 대비 유입유량이 지속적으로 적게 유입될 경우 일부 생물반응조의 사용을 최소화 내지 중단함으로써, 이에 공급되는 공기량도 최소화 내지 중단할 수 있어 운전에너지 비용을 절감하면서 처리장의 정상운전을 기할 있다.

아울러, 본 발명은 각종 단속밸브와 펌프 등을 자동화하여 원수의 공급, 슬러지혼합액 및 슬러지의 반송을 자동화할 수 있다.

Claims (20)

1. 다수 개의 생물반응조와, 다수 개의 침전지 그리고 외부에서 유입되는 원수를 상기 생물반응조로 공급하는 펌프장과, 상기 펌프장에서 공급되는 원수를 다수의 생물반응조로 균등 분배하는 균등분배조를 포함하여 구성된 생물학적 하·폐수 처리장치에 있어서,

   상기 다수의 생물반응조와 다수의 침전지가 쌍을 이루어 형성하는 다수 계열의 폭기-침전지와;

   상기 균등분배조에서 균등 분배된 원수를 상기 폭기-침전지의 각 생물반응조로 선택적으로 공급하는 원수이송라인과;

   상기 폭기-침전지의 각 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 상기 펌프장으로 선택적으로 역이송하는 슬러지혼합액 역이송라인과;

   상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 슬러지를 동일 계열의 폭기-침전지의 생물반응조로 선택적으로 반송하는 내부반송라인과;

   상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 타계열의 폭기-침전지의 생물반응조나 펌프장 또는 균등분배조로 반송하는 외부반송라인을 포함하여 구성되어;

   변동하는 원수의 유량과 수질을 균일하게 조정하기 위한 유량조정조와 일차침전지를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 슬러지혼합액 역이송라인은 각 생물반응조와 펌프장 사이에 연통되게 설치된 다수의 슬러지혼합액 역이송관과, 상기 슬러지혼합액 역이송관에 설치되어 슬러지혼합액의 흐름을 단속하는 슬러지혼합액 단속밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 외부반송라인은 다수의 침전지와 연통되게 설치됨과 아울러, 동일 계열의 생물반응조 뿐만 아니라 타계열의 생물반응조로 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 외부반송관과, 상기 외부반송관에 설치되어 반송슬러지의 흐름을 단속하는 슬러지 단속밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 외부반송관은 슬러지인발 펌프에 연통되는 다수의 슬러지인출관과, 다수의 슬러지인출관과 연통되는 슬러지이송관, 각 생물반응조에 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 다수의 슬러지주입관과, 상기 슬러지주입관에 설치된 반송슬러지 단속밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 외부반송관은 상기 균등분배조로 슬러지를 반송할 수 있도록 상기 슬러지이송관의 선단에 연통되게 설치된 제1 슬러지순환관과, 상기 제1 슬러지순환관에 설치된 반송슬러지 단속밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 외부반송관은 상기 펌프장으로 슬러지를 반송할 수 있도록 상기 슬러지이송관의 선단에 연통되게 설치된 제2 슬러지순환관과, 상기 제2 슬러지순환관에 설치된 반송슬러지 단속밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 펌프장은 외부로부터 원수가 유입되는 원수유입관과, 다수의 침전지로부터 외부반송되는 제2 슬러지순환관, 상기 균등분배조로 원수를 이송하는 원수공급관 및 생물반응조로부터 슬러지혼합액이 역이송되는 슬러지혼합액 역이송관이 각각 연통되게 설치되고, 상기 펌프장의 수조에는 저수위 센서와 고수위 센서가 설치되며, 상기 고수위 센서는 슬러지혼합액 단속밸브와 전기적으로 연결되고 슬러지혼합액의 역이송을 자동으로 제어하고, 상기 저수위 센서는 원수공급 펌프와 연결되어 원수공급을 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장 치.
9. 삭제
10. 제 3항에 있어서,

    상기 슬러지혼합액 역이송라인은 각 생물반응조와 상기 균등분배조 사이에 연통되게 설치되는 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
11. 다수 개의 생물반응조와, 하나 이상의 침전지, 외부에서 공급되는 원수를 다수의 생물반응조로 균등 분배하는 균등분배조를 포함하여 구성된 생물학적 하·폐수 처리장치에 있어서,

    상기 다수의 생물반응조와 하나 이상의 침전지가 수리적으로 연결되어 형성하는 다수 개의 폭기-침전지와;

    상기 균등분배조에서 균등 분배된 원수를 상기 폭기-침전지의 각 생물반응조로 선택적으로 공급하는 원수이송라인과;

    상기 폭기-침전지의 각 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 상기 균등분배조로 선택적으로 역이송하는 슬러지혼합액 역이송라인과;

    상기 폭기-침전지의 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 타 폭기-침전지의 생물반응조 또는 균등분재조로 반송하는 반송라인을 포함하여 구성되어;

    변동하는 원수의 유량과 수질을 균일하게 조정하기 위한 유량조정조와 일차침전지를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 생물반응조는 2개이고, 상기 침전지는 하나인 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 슬러지혼합액 역이송라인은 각 생물반응조와 균등분배조 사이에 연통되게 설치되는 다수의 슬러지혼합액 역이송관과, 상기 슬러지혼합액 역이송관에 설치되어 슬러지혼합액의 흐름을 단속하는 슬러지혼합액 단속밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
14. 제 11항에 있어서,

    상기 외부반송라인은 하나 이상의 침전지와 연통되게 설치됨과 아울러, 동일 계열의 생물반응조 뿐만 아니라 타계열의 생물반응조로 슬러지를 반송할 수 있도록 설치된 외부반송관과, 각 외부반송관에 설치되어 반송슬러지의 흐름을 단속하는 단속밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 하·폐수 처리장치.
15. 다수 개의 생물반응조와 침전지로 이루어진 다수 계열의 폭기-침전지와, 외부에서 유입되는 원수를 상기 생물반응조로 공급하는 펌프장과, 상기 펌프장에서 공급되는 원수를 다수의 생물반응조로 균등 분배하는 균등분배조와, 상기 균등분배조에서 균등 분배된 원수를 상기 각 생물반응조로 선택적으로 공급하는 원수이송라인과, 상기 각 생물반응조 내의 슬러지혼합액을 상기 펌프장으로 선택적으로 역이송하는 슬러지혼합액 역이송라인과, 상기 각 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 해당 계열의 폭기-침전지의 생물반응조로 선택적으로 반송하는 내부반송라인과, 상기 폭기-침전지의 각 침전지에서 인발되는 잉여슬러지를 타계열 폭기-침전지의 생물반응조 또는 펌프장으로 반송하는 외부반송라인을 포함하여 구성되어 변동하는 원수의 유량과 수질을 균일하게 조정하기 위한 유량조정조와 일차침전지를 구비하지 않는 생물학적 하폐수 처리장치에 있어서,

    상기 펌프장으로 유입되는 원수가 비정상적으로 저유량일 때, 상기 원수이송라인의 일부를 선택적으로 폐쇄하여 상기 다수 계열의 폭기-침전지 중 적어도 하나 이상의 생물반응조로 원수가 유입되는 것을 차단하는 단계와;

    상기 원수의 유입이 차단된 생물반응조로부터 슬러지혼합액을 상기 펌프장으로 역이송하기 위하여 상기 슬러지혼합액 역이송라인을 선택적으로 개방하는 단계와;

    상기 펌프장으로 역이송된 슬러지혼합액을 선택적으로 폐쇄된 상기 원수이송라인을 통하여 타계열의 폭기-침전지의 생물반응조로 공급하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비정상 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법.
16. 제 15항에 있어서,

    비정상적인 저유량 원수유입이 계속될 경우, 상기 원수유입이 차단되고 슬러지혼합액이 역이송되는 폭기-침전지의 내부반송라인을 폐쇄하는 동시에 상기 폭기-침전지의 침전지로부터 인발되는 혼합액과 침전슬러지를 나머지 다른 계열 폭기-침전지의 생물반응조로 반송하기 위하여 상기 외부반송라인을 선택적으로 개방하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비정상 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법.
17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,

    상기 펌프장으로 유입되는 원수가 정상적인 범위 내의 유량이 될 때, 상기 폐쇄되어 있는 원수이송라인을 개방하고 개방되었던 외부반송라인을 폐쇄하여 비워진 폭기-침전지의 생물반응조와 침전지로 원수를 공급하는 단계와;

    상기 외부반송라인을 선택적으로 개방하여 타계열의 폭기-침전지로부터 인발되는 슬러지를 상기 비워진 폭기-침전지의 생물반응조로 외부반송하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비정상 원수유입에 대응하는 생물학적 하·폐수 처리방법.
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