KR100705541B1

KR100705541B1 - 하·폐수에서 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리방법 및장치

Info

Publication number: KR100705541B1
Application number: KR1020060115814A
Authority: KR
Inventors: 이갑덕
Original assignee: 이갑덕
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2007-04-09

Abstract

본 발명은 하·폐수에서 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 하·폐수처리방법은, 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응공정; 무산소 조건하에서 질소와 인을 동시에 제거하는 탈질공정; 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화공정; 상기 질산화공정을 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입공정; 및 상기 약품투입공정을 거친 하·폐수를 응집침전시켜 고액분리시키는 최종침전공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 하·폐수처리장치는, 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응조(6); 무산소 조건하에서 질소와 인을 동시에 제거하는 무산소조(8); 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화조(10); 상기 질산화조(10)를 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입조(12); 상기 약품투입조를 거친 하·폐수를 최종적으로 고액분리시키는 최종침전조(14);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

하수, 폐수, 탈질, 탈인, 영양염류, 사상균

Description

하·폐수에서 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리방법 및 장치{A CONFIGURATION OF PROCESS AND SYSTEM FOR BNR/CPR WITH A FILAMENTOUS BIO-SOLIDS BULKING CONTROL}

도 1은 종래 기술에 의한 하·폐수처리방법 및 장치의 처리계통도이다.

도 2는 본 발명에 따른 하·폐수처리방법 및 장치의 일실시예 처리계통도이다.

도 3은 본 발명에 따른 하·폐수처리방법 및 장치의 다른 실시예 처리계통도이다.

도 4는 본 발명에 따른 하·폐수처리방법 및 장치의 또 다른 실시예 처리계통도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 침사조 4 : 일차침전조

6 : 혐기성바이오선택반응조 8 : 무산소조

10 : 질산화조 12 : 약품투입조

13 : 재폭기반응조 14 : 최종침전조

16 : 급속혼화조 18 : 플록형성조

20 : 약품응집 침전조 30 : 슬러지저류조

32 : 슬러지농축조 34 : 슬러지탈수조

본 발명은 하·폐수에서 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하·폐수에 포함된 질소는 생물학적으로 처리하고, 인은 약품투입에 의해 화학적으로 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

가정에서 사용되는 각종 세제와 산업화가 진행됨에 따라 배출되는 각종 공장 폐수 등으로 인하여 하·폐수는 증가하고 있으며 이에 따라 상수원 및 위락수역 오염 등이 가중되고 있다.

하·폐수에는 질소와 인 등의 영얌염류가 함유되어 있어 부영양화/적조현상을 일으키고 심한 악취가 발생한다.

하·폐수에 함유된 질소는 무기질소와 유기질소의 형태로 존재하며, 이들을 합하여 총질소(T-N)라고 한다. 무기질소는 암모니움성 질소(NH₄-N)와 질산성 질소(NO₃-N)로 양분되며, 60% 정도가 암모니움성 질소의 형태이고, 40% 정도는 유기질소로 존재한다. 실제 하수의 pH 영역에서 대부분의 질산성 질소는 수중에 용해되어 암모니움성 질소의 형태로 존재하며, 암모니움성 질소와 유기질소의 합을 TKN(Total Kjeldal Nitrogen)이라고 한다.

하·폐수에 함유된 질소의 형태는 대부분 TKN 형태이며, 일반적으로 질산화- 탈질(nitrification-denitrification)의 2단계에 의한 생물학적 처리방법에 의해 처리된다. 즉 질산화 단계에서 질산화 관여 미생물은 전형적인 호기성 자가영양미생물(aerobic autotrophic microorganism)이다. 반면 암모니아화(ammonification)를 일으키는 미생물은 다양한 종류의 종속영양미생물(heterotrophic microorganism)에 의해 암모니움성 질소로 전환되며, 용존산소가 없는 조건(anoxic 또는 anaerobic)에서 이루어지는 탈질 관계에서 관여하는 탈질미생물의 종류는 아주 다양하다. 탈질미생물에 따라 전자공여체(electron doner)의 종류도 다르다. 종속영양미생물은 각종 유기탄소화합물(organic carbon)을, 독립영양미생물은 환원된 무기물을 전자수용체로 사용 탈질산화 미생물이 유기물을 산화시키고 질산성 질소는 질소기체로 환원시켜 대기 중으로 방출시킨다. 탈질미생물은 일반적인 유기물제거 미생물(aerobic heterotrophs)의 일부분이다.

한편, 하·폐수 내에 포함된 인은 혐기성 상태에서 유기물을 이용하는 미생물에 의하여 인이 방출된 후 호기성 상태에서 미생물이 인을 과잉 섭취하여 세포내에 인 함량을 증가시킴으로써 제거된다. 특히, 혐기성 상태에서 미생물에 의한 인 방출을 위해서는 질산성 질소의 농도가 낮아야 하는데, 질산성 질소가 다량 존재하게 되면 질산 중의 산소로 인해 미생물의 인 방출 활동이 억제된다. 따라서 하·폐수에 함유된 질소와 인을 동시에 제거하기 위하여 종래에는 생물학적인 방법에 의한 질소 제거, 약품 투입에 의한 인 제거방법 등이 이용되고 있다.

구체적으로 예를 들면, 질산화액 순환질산화탈질공법인 MLE(Modified Ludzack-Etinger) 공법에 약품(응집제)이 투입 되는 방법이 도 1에 도시되어 있다.

일차침전지(2)를 거친 하·폐수는 질산화조(10)에서 내부 순환되는 질산화액(NRCY; Nitrate Recycle)과 최종침전조(14)에서 반송되는 반송슬러지와 함께 무산소조(8)로 유입된다. 무산소조(8)에서는 유입수에 함유된 탄소원을 이용하여 질산화조(10)에서 내부 순환된 질산성 진소의 탈질반응이 일어난다. 무산소조(8)를 거친 하·폐수는 질산화조(10)로 유입되어 질산화반응이 진행되면서 유기물이 제거된다. 질산화조(10)를 거친 하·폐수는 질산화조(10) 끝단에서 인 제거를 위한 약품을 투입, 최종침전조(14)에서 응집침전 또는 최종침전지 유출부에 약품투입시설을 추가, 응집침전 고액분리되어 상징수는 처리수로 배출되고, 잉여슬러지는 폐기됨으로써 인이 제거된다.

상기 MLE 공법에서는 사상균, 특히 노카르디아의 성장이 가장 흔한 운전상의 문제점이다. 사상균의 증가는 슬러지 팽화현상, 슬러지 침전불량을 초래하여 반응조 내의 혼합액 농도유지(mixed liquor inventory)를 제한함으로써 질산화 능력을 저하시키며, 또한 사상균은 NO₃-N/NO₂-N를 전자수용체로 사용하지 못하므로 사상균 번식은 탈질능력도 저하시키므로 하·폐수 내의 질소를 안정적으로 제거할 수 없어 질소를 제거하는데 한계가 있다. 그리고 처리수의 부유물질 상승으로 소독장애를 일으키고, 처리공정의 효율저하로 인한 처리용량이 감소된다.

본 발명자는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 사상균 성장을 억제하여 질소와 인을 동시에 제거하는 방법을 개발하고 이를 특허 제531516호(명칭: 하·폐수의 영양염류를 생물학적으로 처리하는 방법)로 등록받았다. 상기 특허 제531516호는 하·폐수에 포함되는 질소와 인을 생물학적으로 동시에 제거하는 방법에 관한 것으로, 본 발명자는 본 기술분야에서 계속적으로 연구하여 좁은 부지내에서도 효과적으로 하·폐수에 포함되어 있는 질소와 인을 제거하는 방법과 장치를 개발하여 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 목적은 하·폐수에 포함된 질소는 생물학적으로 처리하고, 인은 약품투입에 의해 화학적으로 처리하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하·폐수에 포함된 질소는 생물학적으로 처리하고, 인은 약품투입에 의해 화학적으로 처리하는 장치를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 하·폐수에서 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리방법을 설명한다.

본 발명의 하·폐수처리방법은, 상기 일차침전공정을 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응공정; 상기 혐기성바이오선택반응공정과 질산화공정을 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 탈질공정; 상기 탈질공정을 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화공정; 상기 질산화공정을 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입공정; 및 상기 약품투입공정을 거친 하·폐수를 응집침전시켜 고액분리시키는 최종침전공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

먼저, 유입되는 하·폐수의 불순물(모래 등)을 1차적으로 제거하는 침사공정을 거친다. 하·폐수는 통상의 침사조에 유입되어 침사조 내의 스크린 등의 통상의 여과 수단을 통하여 불순물을 걸러낸다.

침사공정을 마친 하·폐수는 통상의 일차침전조로 유입되어 침전과정을 거쳐 1차 처리수 및 폐슬러지로 분리되는 일차침전공정을 거친다. 이 일차침전공정에서 침전된 슬러지는 통상의 슬러지저류조, 슬러지농축조 및 슬러지탈수조를 거쳐 분리되어 위생매립/소각 최종처분 된다.

본 발명의 하·폐수의 처리방법에서는, 상기 일차침전공정을 거친 하·폐수가 혐기성바이오선택반응공정(Anaerobic Bio-selectors Process)을 거친다. 이때, 최종침전공정에서 침전된 슬러지 중 일부가 혐기성바이오선택반응공정이 이루어지는 탱크로 반송된다.

혐기성바이오선택반응공정은 혐기성 조건하에서 사상균(filamentous organism)의 성장을 억제하는 공정이며, 동시에 인축적 미생물(phosphorus accumulating organism; PAOs)을 증식시키는 공정이다.

이어, 혐기성바이오선택반응공정을 거친 하·폐수는 탈질공정을 거치는데, 이 탈질공정은 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거 하는 공정이다.

이어, 탈질공정을 거친 하·폐수는 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화공정을 거친다.

이때, 질산화공정을 거친 하·폐수는 다시 무산소조로 이동되어 탈질공정을 거침으로써 질산화혼합액은 내부 순환(NRCY)하게 된다.

본 발명의 하·폐수 처리방법에서는, 상기 질산화공정을 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 화학적 인제거공정(CPR; Chemical Phosphorous Removal)을 도입한다. 이때 투입되는 화학약품은 무기 응집제로서 하·폐수처리장에서 영양염류를 제거하기 위해 통상적으로 사용되는 것이 이용될 수 있고, 투여되는 양은 처리되는 하·폐수의 양, 수질, 온도 등에 따라 달라질 것이다.

상기 약품투입공정을 거친 하·폐수는 화학약품에 의해 응집침전된 침전물을 고액분리하는 최종침전공정을 거친다. 이 최종침전공정을 거친 최종처리수는 방류되고 최종적으로 침전된 슬러지 일부는 혐기성바이오선택반응공정으로 반송되고, 반송되고 남은 잉여슬러지는 통상의 슬러지 처리공정을 거쳐 처리된다. 즉, 잉여슬러지는 통상의 설비인 슬러지저류조(20)에서 슬러지농축조(21)로 이송, 슬러지탈수조(22)를 거쳐 탈수된 슬러지케익(sludge cake)은 유기비료로 사용 또는 위생매립 처분된다.

본 발명의 하·폐수 처리방법에서는 배출되는 최종 총 인(T-N)이 1.5∼2.0㎎/ℓ가 되도록 조절된다.

또한, 본 발명의 하·폐수 처리방법의 다른 실시 방법으로써, 질산화공정을 거친 하·폐수를 최종침전시키고 이어 화학약품을 투입하는 공정을 진행시킬 수 있다. 이어 상기 투입약품을 혼화하여 플록을 형성하도록 하는 플록형성공정을 거치고, 약품투입에 의해 형성된 플록을 침전시키는 약품응집 침전공정을 거쳐 하·폐수를 처리할 수 있다.

상기 본 발명의 다른 실시방법에서는 약품응집 침전공정을 통하여 침전된 화학슬러지를 슬러지저류조로 반송시킨다.

상기한 다른 실시 방법은, 미량의 용존 인이 유입하게 되면 조류가 크게 번식하여 방류수역에 부영양화를 일으키는 경우에 적용되는 방법으로, 이때 인은 질소보다 더 중요한 제한물질로 작용한다. 즉, 이산화탄소와 질소는 대기의 구성물질이기 때문에 수중에서 평형농도가 존재할 수 있지만 인은 전적으로 외부에서 유입되기 때문이다. 더욱이 남조류는 대기로부터 질소를 세포내에 고정할 수 있으므로 미량의 용존 인이 유입하게 되면 조류가 크게 번식하여 수계에 부영양화를 일으켜 수질을 악화시킨다.

그러므로 임계농도 이하로 그 배출허용기준이 제한적용되는 경우에는 최종침전공정이후 화학약품을 투입하고 이 투입약품에 의해 형성된 플록을 침전시킴으로써 인 제거 및 최종 처리수 내의 부유물질(suspended solids)도 제거되므로 안정적인 처리수를 얻을 수 있다.

또한, 최종침전지의 생물학적 슬러지(bio-sludge)와 화학적 슬러지(chemical sludge)가 구분 배제될 수 있고, 화학적슬러지가 혼입된 반송슬러지(RAS)의 반송으 로 인한 질산화조 용량증대를 방지한다.

본 발명의 하·폐수 처리방법에서 화학약품의 처리시점을 최종침전공정 전 또는 후로 달리하는 것은 하·폐수 내의 인의 성상(농도, poly-p 및 ortho-p의 종류 등), 목표로 하는 허용배출규제농도 및 공정운전 특성 등에 따라 최적의 시점을 선택하기 위함이다.

본 발명의 하·폐수 처리방법은 하·폐수 처리시설의 고도화 성능 개선을 위하여 추가적인 부지의 확보 없이 기존 시설 부지를 그대로 이용할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 본 발명의 하·폐수 처리방법의 또 다른 실시 방법으로써, 혐기성바이오선택반응공정을 거친 하·폐수를 질산화공정, 탈질공정 순으로 진행시키고, 화학약품을 투입하여 재폭기공정을 거쳐 최종침전시켜 하·폐수를 처리할 수 있다.

질산화공정에서는 유기물이 산화되고 암모니움성 질소가 질산성 질소로 변환되며 일부 인 섭취반응이 진행된다. 이 방법에서는 질산화공정을 거친 하·폐수가 탈질공정을 거치게 되므로, 탈질공정에서 내생탈질(endogenous denitrification)에 의해서만 탈질이 이루어지기 때문에 반응시간이 다소 길어지나 질산화액 내부 반송이 필요하지 않다. 이어, 탈질공정을 거친 하·폐수에 화학약품이 투입되고 이를 교반하고 혼합하여 재폭기하는 공정을 거치고 최종침전된다.

이 또 다른 실시 방법은 질소제거 목표치가 높은 고효율 질소제거를 요구하는 경우에 이용되는 것이 바람직하다. 앞서 언급된 혐기성바이오선택반응공정, 탈질공정, 질산화공정 순으로 진행되는 방법에서는 질소제거율이 60~70%에 지나지 않 으나, 이 방법을 이용하면 질소제거율이 70~90%의 높은 효율을 나타낸다. 즉, 질산화액 순환공법에서의 유기 탄소원이 액상 중의 유기탄소 화합물 농도인 것에 반하여, 내생탈질공법에서는 유기 탄소원이 액상 중의 유기물 농도가 아닌 슬러지내에 축적, 흡착된 유기물량 및 세포 내에 축적된 유기물량으로, C/N 비율이 높아질수록 질소제거율이 높아지기 때문이다. 이 방법에서는 최종침전공정에서 혐기성바이오선택반응공정으로 반송되는 반송슬러지비를 높게 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 최종침전공정에서 혐기성바이오선택반응공정으로 반송되는 반송슬러지량이 유입되는 하·폐수량에 대하여 90∼110%로 하는 것이 바람직하다. 또한 방류수의 용존산소 확보로 용존산소 농도가 낮은 처리 방류수 유입에 의한 방류수역의 용존산소 급강하 현상이 방지된다.

또한, 또 다른 실시 방법에서는, 유입 하·폐수에 유기물 함량이 낮은 경우 침사공정과 일차침전공정을 모두 거치게 되면 유입 하·폐수의 유기물 함량이 더욱 낮아지게 되어 후속되는 탈질반응이 원활하게 진행되지 않으므로, 침사공정후 일차침전공정을 거치지 않고 혐기성바이오선택반응공정으로 진행할 수 있다.

이어, 본 발명의 하·폐수에서 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리장치를 도면을 참조하면서 설명한다.

본 발명의 하·폐수처리장치는, 침사조와 일차침전조를 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 장치에 있어서, 상기 일차침전조(1)를 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응 조(6); 상기 혐기성바이오선택반응조와 질산화조를 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 무산소조(8); 상기 무산소조(8)를 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화조(10); 상기 질산화조(10)를 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입조(12); 및 화학약품이 투입된 하·폐수를 최종적으로 고액분리시키는 최종침전조(14);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 유입되는 하·폐수는 침사조(2)를 거쳐 침사조(2) 내의 스크린 등의 통상의 여과수단을 통하여 불순물은 걸러지고, 침사조(2)를 거친 하·폐수는 일차침전조(4)로 유입된다.

한편, 일차침전조(4)에서 침전된 슬러지는 통상의 슬러지저류조(20), 슬러지농축조(21) 및 슬러지탈수조(22)를 거쳐 분리되어 위생매립/소각 최종처분 된다.

침사조(2)를 통과한 하·폐수는 일차침전조(4)에서 침전과정을 거쳐 혐기성바이오선택반응조(6)로 유입된다. 이 혐기성바이오선택반응조(6)에서는 혐기성 조건하에서 사상균(filamentous organism)의 성장을 억제하고, 동시에 인축적 미생물(phosphorus accumulating organism; PAOs)을 증식시키게 된다.

상기 혐기성바이오선택반응조(6)를 거친 하·폐수는 무산소조(8)로 유입되는데, 이 무산소조(8)에서는 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하게 된다.

상기 무산소조(8)를 거친 하·폐수는 질산화조(10)로 유입되는데, 이 질산화조(10)는 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취 반응이 진행된다.

이때, 질산화조(10)에서 처리된 하·폐수를 무산소조(8)로 순환시키는 내부순환라인(NRCY)을 갖는다.

상기 질산화조(10)를 거친 하·폐수에 약품투입조(12)로부터 화학약품이 투입된다. 투여되는 화학약품은 통상적으로 하수처리장에서 사용되는 것으로, 처리되는 하·폐수에 따라 적정량 투여하여 약품용해액을 제조하고 이 약품용해액이 질산화조(10)를 거친 하·폐수에 투입되는 것이다.

상기 화학약품이 투여된 하·폐수는 화학약품에 의해 응집 침전되어 침전물을 형성하게 되고, 이는 최종침전조(14)에서 고액분리되며, 이어 최종처리수는 방류된다.

또한, 도 3에 본 발명의 하·폐수 처리장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 다른 실시 장치에서는, 질산화조(10)를 거친 하·폐수가 최종침전지(6)로 유입되어 생물학적으로 처리된 슬러지를 고액분리하게 된다.

상기 최종침전지(6)에서 방류된 방류수에 화학약품이 투입되면 이를 혼화시키는 급속혼화조(16)로 이송된다. 상기 급속혼화조(16)에서 혼합된 방류수는 플록형성조(18)로 이송되어 투입약품에 의한 플록이 형성된다. 상기 플록형성조(18)를 거친 하·폐수는 약품투입에 의해 형성된 플록을 침전시키는 약품응집 침전조(20) 로 유입되어 이 약품응집 침전조(20)에서 화학슬러지를 고액분리하게 된다.

본 발명의 하·폐수처리장치에서는 상기 약품응집 침전조(20)에서 침전된 화학슬러지를 슬러지저류조(20)로 반송시킨다.

또한, 도 4에 본 발명의 하·폐수 처리장치의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 또 다른 실시 장치에서는 혐기성바이오선택반응조(6)를 거친 하·폐수가 질산화조(10)로 유입되고, 무산소조(8)를 거쳐 재폭기반응조(13)로 유입되고 최종침전조(14)에서 고액분리된다.

이 장치에서는 혐기성바이오선택반응조(6)를 거친 하·폐수가 질산화조(10)로 유입되고 이어 무산소조(8)로 유입되므로 무산소조에서 내생탈질반응만이 진행되게 된다. 이어 무산소조(8)를 거친 하·폐수와 약품투입조(12)에서 투입된 화학약품을 재폭기반응조(13)에서 교반 및 혼합하고 이어 최종침전조(14)에서 고액분리하게 된다.

또한, 유입 하·폐수의 유기물 함량이 적을 경우, 일차침전조(4)에서 유기물이 침전 제거되면 유기물 함량이 너무 낮아져 무산소조(8)에서 탈질 반응이 원활하게 진행되지 못하므로 침사조(2)를 거친 하·폐수가 일차침전조(4)를 거치지 않고 혐기성바이오선택반응조(6)로 우회 유입되도록 보조측관(bypass)을 둘 수 있다.

본 발명의 하·폐수처리장치에서는 상기 혐기성바이오선택반응조(6), 무산소조(8) 및 질산화조(10)가 각각 하나의 반응조로 구성되어 설치될 수 있으나, 복수개의 칸막이에 의해 복수개의 구역으로 나누어져 하나의 반응조에서 이루어질 수 있다. 또한, 급속혼화조(16), 플록형성조(18) 및 약품응집 침전조(20)가 각각 하나 의 반응조로 구성되어 설치될 수 있으나, 복수개의 칸막이에 의해 복수개의 구역으로 나누어져 하나의 반응조에서 이루어질 수 있다.

이하, 하·폐수에서 영양염류를 제거하는 과정을 보다 상세하게 설명한다.

생물학적인 질소 제거공정(MLE)에서 사상균의 증식은 가장 흔한 운전상의 문제점이다. 사상균의 증식은 슬러지의 팽화(sludge bulking), 슬러지 침전성 및 농축 불량을 초래한다. 슬러지의 팽화현상은 과대 번식한 사상균인 마이크로스릭스 파비셀라(Microthrix Parvicella), 스휘이로틸러스 네이탠스(Sphaerotilus Natans), 노카르디아(Nocardia), 에이취 하이드로시스(H Hydrossis), 시오스릭스 Ⅰ & Ⅱ(Thiothrix Ⅰ & Ⅱ), 엔 리미콜라 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ(N Limicola Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ), 타입021엔(Type 021N)과 타입(0041, 0675, 1851, 0803, 0581, 0092, 1701, 1863과 부패성(septicity), 그리스와 오일(grease & oil) 및 겨울철의 온도저하에 기인한다.

MLE 공법의 슬러지 팽화를 일으키는 주종은 노카르디아(Nocardia)이며, 반응조(reactor)내의 낮은 먹이-미생물(low F/M microorganism), 긴 슬러지 일령(long sludge age), 혐기성소화조공정 때문이다. 낮은 먹이-미생물은 낮은 기질 농도에서 매우 높은 성장률을 나타낸다. 따라서 낮은 F/M비에서는 세포 분열에 의해 사상균이 증식, 플록 형성균(floc-forming bacteria) 성장을 억제하며, 역으로 짧은 접촉/체류시간의 높은 기질 농도에서는 플록 형성미생물군의 높은 성장률을 유지하여 사상균의 성장이 억제된다.

또 다른 사상균 성장은 무산소조 연속혼합(anoxic mixing sequences), 낮은 BOD:N 과 BOD:P 비율과 낮은 pH에 기인 한다. 현저하게 우세한 사상균 성장은 질산 화 임계(critical for nitrification), 저온 팽화(bulking)(12~14℃) 기간에 발견되며 마이크로스릭스 파비셀라이다. 이 미생물은 일률적인 낮은 sBOD 농도로 유지되는 시스템 내에서 발견된다. 한번 팽화가 발생하면 공정기능이 저하되며 제2의 사상균(second filaments)을 유도한다. 즉 수온이 낮으면 마이크로스릭스 파비셀라의 증식은 가속된다. 온도 저하가 지속되면 타입 1701이 사라지는 반면 다른 타입 0041이 대체되어 나타난다. 베기아토아(Beggiatoa)와 시오스릭스(Thiothrix spp)(sulfide 사상균)은 황화수소와 환원기질(reduced substrate) 유입환경에서 잘 번식한다. 이는 정화조 폐수 유입에 기인한다. 발효된 정화조 폐수는 휘발성 지방산(VFA)과 환원 유황화합물(sulfide & thiosulfate)의 함유로 인한 시오스릭스(Thiothrix spp) 사상균의 증식 환경이 이루어진다. 서로 다른 다양한 변화로 인하여 팽화를 일으키나 이들 변화무쌍한 환경을 제어하기 위한 종래 단일 공정의 파라메터(parameter)가 불가능하였다.

본 발명에서는 탈질공정 전 단계에 플러그 흐름(plug flow) 형태의 혐기성바이오선택반응공정을 두어 일차침전공정의 유출수와 최종침전지에서 반송되는 반송슬러지를 유입, 15~30분간 접촉 혼합함으로써 높은 먹이-미생물(F/M)비에 의한 비사상성 미생물(non-filamentous organism)을 선택적으로 성장 촉진시켜 사상균의 성장이 억제, 안정적인 SVI를 유지함으로써 슬러지의 침강성과 농축성이 제고, 공정기능이 가능하도록 하였다.

혐기성바이오선택반응공정의 접촉 시간이 30분을 초과하면 기질 농도가 희석되어 F/M비가 너무 낮아 플록-형성균(floc-formers)이 성장하지 못하여 사상균을 억제하지 못하고, 접촉 시간이 15분 미만이면 용존 기질의 상당부분이 무산소조로 그냥 흘러가게 되어, 슬러지 팽화를 일으키게 된다.

즉, 비사상성 플록 형성균은 μmax 값은 크나 기질에의 친화력은 낮은 반면(즉, 큰 Ks), 사상균은 μmax 값은 작으나 기질에의 친화력은 크다(즉, 작은 Ks). 기질의 농도 구배가 크기 때문에 용존 유기물이 플록 형성미생물에 신속히 흡착된다. 용존 유기물의 급격한 제거에 따라 사상균의 성장에 필요한 유기물이 적게 되어 사멸된다. 그러므로 낮은 기질 농도에서는 사상균의 성장이 유리하다.

또한 혐기성바이오선택반응조(4)는 혐기성 조건(환경) 이므로 혐기성상(anaerobic)에서 성장률이 우수한 인축적 미생물(PAOs)을 증식 시킨다. 인축적 미생물의 활성에 필요한 에너지원으로 유기물을 사용함으로서 BOD도 제거된다.

종래의 사상균 제어는 염소(chlorine)나 과산화수소(H₂O₂)를 반송슬러지에 주입하거나, 질산화공정의 용존산소(dissolved oxygen: DO) 농도를 변화시키거나, 주요 영양소를 주입하거나, 성장요소(growth factor)를 일시적으로 주입하였다. 용존산소 농도 저하는 산소 결핍에 의한 공정 효율 저하와 제2의 용존산소 저하 원인인 사상균의 성장을 유도케 되어 장기간의 사상균 성장을 초래한다. 염소 주입은 사상균 증식에 의한 슬러지 팽화 억제에는 효과적이지만 부착수(bound water)를 함유한 가벼운 플록에 의한 팽화에는 비효과적이다. 또한 염소 주입시 사상균이 사멸할 때까지의 탁한 유출수가 생산된다. 질산화된 슬러지의 염소처리 역시 질산화 미생물의 사멸로 탁한 유출수가 만들어지며 유지관리비의 상승요인이 된다.

질산화공정에서 Poly-p 미생물이 아질산염과 산소를 PHB 산화에 이용함으로써 새로운 Poly-p 미생물로 성장하면서 PHB로 산화할 때 방출된 에너지를 흡수하여 용해 인을 정상수준 이상으로 섭취함으로써 세포 내에 고분자 인산염으로 저장된다. 이렇게 저장된 일부 인은 미생물로 응집된 슬러지 내에 축적되어 최종침전공정에서 침전 제거된다.

질산화공정 및 탈질공정은, 주공정으로 유기물질 또는 질소 및 인을 동시에 제거하기 위한 공정이며, 종래 사상균의 성장으로 인한 낮은 질소 효율을 향상시키기 위하여 별도의 혐기성바이오선택공정을 탈질공정 전단에 설치하여 질소의 제거효율을 보다 높게 개선시킨 것이다.

질산화공정인 호기성(oxic) 지역에서는 유기물질 산화 및 암모니움성 질소(NH₄-N)를 질산성 질소(NO₃-N)로 산화가 이루어지고, 아울러 인의 과잉섭취로 인해 일부 탈인이 일어나며, 무산소(anoxic)지역(분자상 산소가 없는 상태)에서는 질산화된 질산염과 유기성 탄소의 반응에 의해 탈질이 진행되어 질산성 질소를 질소 가스로 방출케 한다. 이 탈질 반응에는 에너지원으로 유기탄소가 필요하기 때문에 유입 하·폐수 그 자체가 탄소원이다. 본 발명에서는 유입 하·폐수가 바로 무산소 지역으로 유입되기 때문에 유입 하·폐수가 탈질반응에 원활하게 사용될 수 있다.

질산화는 자가영양균(autotrophs)의 생물학적 과정이다. 즉 미생물 성장의 에너지가 주로 암모니움과 같은 질소산화물의 산화에서 얻어진다. 암모니움성 질소의 질산화는 나이트로조모나스(Nitrosomonas)와 나이트로박터(Nitrobacter)의 2 종 류의 미생물이 관여하는 2단계 과정이다. 첫번째 단계에서 암모니움이 아질산염(Nitrite)으로 변환되며, 두번째 단계에서 아질산염이 질산염(Nitrate)으로

즉,

나이트로조모나스

NH₄ ⁺ +O₂ ---------------> NO₂ ^- + H₂O + 2H⁺

나이트로박터

NO₂ ^- + 1/2O₂ -------------> NO₃ ^-

나이트로조모나스와 나이트로박터는 상기 반응에서 생산된 에너지를 세포성장과 유지에 사용한다.

총괄적인 에너지 반응은 하기와 같으며, 결국 무산소 지역에서 탈질 즉 질소가 방출되는 것이다.

NH₄ ^- + O₂ -------------> NO₃ ^- + 2H⁺ + H₂O

NO₃ ^- + 기질 -------------> N₂ + CO₂ + H₂O + OH + 세포

종래 하·폐수처리공정에서는 상기 나이트로조모나스 sp.와 나이트로박터 sp.의 2종류로 알려져 있는 질산균(nitrifier)은 실제 다양한 질산화 미생물종을 대표하는 관행상 편의에 의해 호칭한 것이다. 최근 FISH(fluorescent in situ hybridization) 등의 생명공학적 미생물 확인기법(gene probe)에 의하여 실제 하· 폐수처리 공정에서 질산화를 일으키는 미생물 종에 대한 정보가 증가되고 있어, 본 발명의 공정에서는 이들 종속영양미생물에 의한 질산화반응(heterotrophic nitrification)을 활용함으로써(autotrotrophic nitrification의 10-15%) 가장 경제적인 질산화 공정을 가능하게 한다.

탈질은 반응조의 F/M비, 먹이의 양상(VFA 함량, VFA 종류), 사용미생물의 농도 등에 따라 상이한 데 F/M비가 클수록, VFA가 많을수록 탈질효과가 크다. 효과적인 탈질을 위해서는 충분한 먹이 즉 COD/N비가 클수록 효과가 크다. 따라서 질소와 인을 동시에 제거시키는 영양소 제거공정에서 COD/N비는 중요한 설계요소이다.

특히 우리나라의 저농도 하수는 COD 농도가 낮기 때문에 탈질이 어려우며, 결과적으로 인의 제거도 어렵다. 즉, COD/N비가 낮으므로 유기물에 비해 상대적으로 질소 농도가 높으므로 생물학적인 질소 제거에 필요한 유기물 중 필요한 부분을 해결하는 본 발명에서는 종래의 전통적인 무산소(anoxic) 상태에서 탄소원을 사용하는 종속영양 탈질산균(heterotrophic denitrifier)에 의한 질산염(NO₃-N)을 질소 가스(N₂)로 전환하는 과정 이 외에도 자가영양탈질(Autotrophic denitrification) 미생물, 탈질가능한 탈인미생물(denitrifying phosphorous removal bacteria: DPRB)을 이용하는 개념을 도입하였다.

즉, 혐기성바이오선택반응공정에서 인축적 미생물이 증식, 인 함유 하·폐수를 탈질공정으로 직접 주입하여 탈인미생물에 의한 탈질반응과 인축적 미생물(PAOs)에 의한 인의 섭취와 탈질가능한 탈인미생물들에 의한 탈질반응 및 탈인반 응이 동시에 진행되어 질소와 인이 동시에 제거되는 것이다. 결과적으로 영양소에서 탈질반응공정의 COD의 요구량을 절감할 수 있는 것이다.

즉, 탈질시 전환 과정은 하기 식으로 이루어지며, 이와 같은 질산화/탈질 반응공정의 연속 반복에 의해 탈질 및 인의 축적을 일으키며 최종침전공정(6)을 거치게 된다.

최종침전공정은, 혼합액(mixed liquor suspended solid: MLSS)으로부터 고액 분리하여 목표 처리수를 얻고, 반송슬러지의 농축기능을 만족시켜야 한다.

종래의 최종침전지공정은 하수도 설계기준(환경부)에 있는 표면부하율 또는 고형물 부하율을 적용하여 공정설계함으로써, 부하율을 너무 크게 하는 경우 많은 양의 고형물이 유출되는 문제점을 안고 있었다. 생물학적 영양소 제거공정은 MLSS의 농도가 높고, 또한 SVI도 높기 때문에 최종침전지의 슬러지 계면이 높게 되어 침전지의 고형물이 유출되기 쉽다.

본 발명에서는 처리수의 고형물 농도를 낮게 억제하고, 고액분리가 확실하게 달성되고, 슬러지 농축에 소요되는 침전지 바닥까지 이동할 수 있는 슬러지 계 면(zone settling)을 고려한 한계고형물 플럭스(limiting solids flux) 기법을 적용함으로써 침사지로 유입되는 고형물 양이 한계고형물 플럭스 값보다 커서 고형물은 침전지 내에서 축적되어 침전지 상부로 유출될 수 없다.

이와 같이 반송슬러지의 농도에 따라 질산화공정의 최대 MLSS 농도는 변하게 된다. 이 때문에 최종침전공정은 생물학적 영양소 제거공정에서 일체적으로 함께 고려되어야 안정된 처리수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는 최종침전공정내의 침전 슬러지층(10cm)(anoxic sludge blanket depth)에 의한 내생탈질호흡에 의한 탈질을 적용, 탈질반응공정의 체적(anoxic volume)을 감소시킴으로서 초기 투자비를 저렴화할 수 있다.

특히 본 발명의 하·폐수 처리방법은 혐기성바이오선택반응공정, 탈질반응공정, 질산화공정, 최종침전공정의 연속 공정에 따라 하·폐수의 탈인, 탈질 및 고액분리로 처리함으로써 초기 시설투자비가 적고 가장 경제적이며 안정된 처리수를 얻고 잉여슬러지는 인출 위생매립/퇴비로 재활용된다.

또한 본 발명에서는 혐기성바이오선택반응의 사상균 제거로 여름철의 처리 효율제고 및 겨울철의 고농도 질산성 질소(NO₃-N) 제거 효율제고, 질산화공정의 탈질 및 최종침전공정의 탈질을 고려한 공법은 탈질반응조 규모를 감소 가능케 하고, 혐기성바이오선택반응공정에서 인축적 미생물이 증식, 인 함유 하·폐수를 바로 탈질반응공정으로 직접 유입시켜 탈인미생물을 이용한 질소 및 일부 인의 동시제거로 후속 CPR 공정의 약품투입 절감, 탈질반응공정의 COD 요구량 절감으로 우리나라 하 수의 특성인 COD가 낮아 탈질이 어려우며, 결과적으로 인의 제거도 어려운 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 소요 시설부지가 제한적이거나, 기존처리시설(특히 활성슬러지공법)을 고도처리시설로 변경, 성능개선시 기존 시설의 활용도가 매우 높고, 또한 가장 안정된 처리수를 얻고 초기 시설 투자비와 시설 운영비가 저렴한 유용한 발명이다.

본 발명의 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수처리방법 및 장치의 적용범위는 상기에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양하게 변형 가능하고 이러한 변형은 하기한 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

본 발명의 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 하·폐수 처리방법 및 장치는 사상균의 성장 억제로 안정적인 SVI 유지, 슬러지의 팽화현상 제어, 탈질과 탈인 효율을 높이고 최종슬러지의 침전성과 농축성을 높인다.

또한, 본 발명의 하·폐수처리방법 및 장치는 질산화공정 내의 탈질, 최종침전공정에서의 탈질과 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질반응 및 탈인반응이 동시에 이루어지므로 탈질반응공정의 COD 요구량을 절감하여 저농도의 하·폐수 처리가 가능하며, 무산소조의 규모를 줄일 수 있고, 탈인 미생물에 의한 일부 인의 제거로 CPR(약품투입 감소) 규모를 줄일 수 있어 초기 시설 투자비와 시설 운영비를 줄일 수 있다.

나아가, 본 발명의 하·폐수 처리장치를 이용하면, 생물학적으로 인을 제거 하기 위하여 인방출을 위한 혐기조를 별도로 구비할 필요가 없으므로 하·폐수 처리시설이 보다 단순해짐은 물론 규모가 작아지게 된다.

아울러 본 발명의 방법으로 하·폐수 내의 질소와 인을 동시에 제거하고 유기물을 효과적으로 제거, 안정적인 목표 수질이 달성됨으로써 상수원 및 위락수역 수질보호, 폐쇄수역의 부영양화/적조현상을 조기에 차단시킬 수 있다.

Claims

침사공정과 일차침전공정을 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 방법에 있어서,

상기 일차침전공정을 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응공정;

상기 혐기성바이오선택반응공정과 질산화공정을 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 탈질공정;

상기 탈질공정을 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화공정;

상기 질산화공정을 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입공정; 및

상기 약품투입공정을 거친 하·폐수를 응집침전시켜 고액분리시키는 최종침전공정;을 포함하여 이루어지는 하·폐수처리방법.
침사공정과 일차침전공정을 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 방법에 있어서,

상기 일차침전공정을 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물 을 증식시키는 혐기성바이오선택반응공정;

상기 혐기성바이오선택반응공정과 질산화공정을 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 탈질공정;

상기 탈질공정을 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화공정;

상기 질산화공정을 거친 하·폐수를 최종적으로 고액분리시키는 최종침전공정;

상기 최종침전공정을 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입공정;

상기 투입약품을 혼화하여 플록을 형성하도록 하는 플록형성공정; 및

상기 약품투입에 의해 형성된 플록을 침전시키는 약품응집 침전공정;을 포함하여 이루어지는 하·폐수처리방법.
침사공정 또는 침사공정과 일차침전공정을 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 방법에 있어서,

상기 침사공정 또는 침사공정과 일차침전공정을 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응공정;

상기 혐기성바이오선택반응공정을 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질 산화공정;

상기 질산화공정을 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 탈질공정;

상기 탈질공정을 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하여 교반 및 혼합하는 재폭기공정; 및

상기 재폭기공정을 거친 하·폐수를 응집침전시켜 고액분리시키는 최종침전공정;을 포함하여 이루어지는 하·폐수처리방법.
청구항 3에 있어서,

상기 최종침전공정에서 상기 혐기성바이오선택반응공정으로 반송되는 반송슬러지양이 유입되는 하·폐수량에 대하여 90∼110%인 것을 특징으로 하는 하·폐수처리방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성바이오선택반응공정에서 하·폐수와 반송슬러지가 15~30분간 체류하는 것을 특징으로 하는 하·폐수처리방법.
침사조(2)와 일차침전조(4)를 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 장치에 있어서,

상기 일차침전조(1)를 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응조(6);

상기 혐기성바이오선택반응조와 질산화조를 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 무산소조(8);

상기 무산소조(8)를 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화조(10);

상기 질산화조(10)를 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입조(12); 및

화학약품이 투입된 하·폐수를 최종적으로 고액분리시키는 최종침전조(14);를 포함하여 이루어지는 하·폐수처리장치.
침사조(2)와 일차침전조(4)를 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 장치에 있어서,

상기 일차침전조(1)를 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응조(6);

상기 혐기성바이오선택반응조와 질산화조를 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질 미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 무산소조(8);

상기 무산소조(8)를 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화조(10);

상기 질산화조(10)를 거친 하·폐수를 최종적으로 고액분리시키는 최종침전조(14);

상기 최종침전조(14)를 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입조(12);

투여된 화학약품을 하·폐수와 혼화시키는 급속혼화조(16);

상기 투입약품을 혼화시켜 플록을 형성하도록 하는 플록형성조(18); 및

상기 약품투입에 의해 형성된 플록을 침전시키는 약품응집 침전조(20);를 포함하여 이루어지는 하·폐수처리장치.
침사조(2)와 일차침전조(4)를 거쳐 유입된 하·폐수의 영양염류를 제거하기 위한 장치에 있어서,

상기 일차침전조(1)를 거친 하·폐수와 최종침전과정에서 침전되어 반송되는 반송슬러지를 유입시키어 혐기성조건하에서 사상균 성장을 억제하고 인축적 미생물을 증식시키는 혐기성바이오선택반응조(6);

상기 혐기성바이오선택반응조(6)를 거친 하·폐수를 호기성 조건하에서 암모니움성 질소를 질산성 질소로 변환시킴과 동시에 일부 인 섭취반응이 진행되는 질산화조(10);

상기 질산화조(10)를 거친 하·폐수를 무산소 조건하에서 인축적 미생물에 의한 인의 섭취, 탈질가능한 탈인미생물에 의한 탈질, 탈질미생물에 의한 탈질반응으로 질소와 인을 동시에 제거하는 무산소조(8);

상기 무산소조(8)를 거친 하·폐수에 화학약품을 투입하는 약품투입조(12);

상기 무산소조(8)를 거친 하·폐수와 투입된 화학약품을 교반하여 혼합시키는 재폭기반응조(13); 및

상기 재폭기반응조(13)를 거친 하·폐수를 최종적으로 고액분리시키는 최종침전조(14);를 포함하여 이루어지는 하·폐수처리장치.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성바이오선택반응조(6), 무산소조(8) 및 질산화조(10)가 복수개의 칸막이에 의해 복수개의 구역으로 나누어진 하나의 반응조에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 하·폐수처리장치.