KR100762919B1

KR100762919B1 - 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR100762919B1
Application number: KR20070062816A
Authority: KR
Inventors: 윤길원
Original assignee: 윤길원
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2007-10-04
Also published as: WO2009017306A2; WO2009017306A3; CN101679086A

Abstract

본 발명은 하수 및 폐수를 고도처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유입 하수 및 폐수의 유량, 오염 농도, 그리고 온도 변화에 따른 대처 능력을 높여 유입 하수 및 폐수에 포함된 유기 오염물과 질소(N), 인(P) 등 영양염류의 제거 능력을 극대화함으로써 외부 환경의 변화에 관계없이 처리수의 수질을 일정하게 유지하여 재 이용수(중수도)로 이용가능한 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)는, 유입된 원수를 저류하고 필요량을 인출하는 유량조정조와, 상기 유량조정조와 공간적으로 분리되며 폭기-침전-방류를 반복적으로 수행하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 정화 처리하고 그 상징수를 방류하는 연속회분식반응조로 이루어진 하·폐수 고도처리장치에 있어서,

상기 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 공간적으로 분리되어 설치되어 있는 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조와;

상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조를 통해 상기 연속회분식반응조로 월류수가 흘러가도록 설치되어 있는 월류관과;

상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급할 수 있도록 설치된 원수 펌프와 원수 이송관으로 이루어진 원수 분배공급장치와;

상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수를 상기 연속회분식반응조로 공급할 수 있도록 설치된 유입수 펌프와 유입수 공급관으로 이루어진 유입수 공급장치와;

상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송할 수 있도록 설치되어 있는 슬러지 펌프와 슬러지 반송관으로 이루어진 슬러지 반송장치와;

상기 원수 분배공급장치, 유입수 공급장치 및 슬러지 반송장치의 펌프와, 상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 간헐정량공급조 및 연속회분식반응조의 수위계, 그리고 상기 연속회분식반응조 내의 산기장치와 상징수배출장치 및 각종 제어밸브와 전기적으로 연결되어 원수, 유입수, 슬러지 및 처리수의 흐름을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

고도처리, 연속회분식반응조, SBR, 교반, 반송, 호기, 혐기, 무산소

Description

하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치{ADVANCED WATER RECLAMATION METHOD AND SYSTEM THEREOF}

도 1은 종래의 A²/O계열의 하수처리장치를 보여주는 공정도이다.

도 2는 종래의 SBR계열의 하수처리장치를 보여주는 공정도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)의 개략적인 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무동력 교반 기능을 갖는 연속회분식반응조를 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 5 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)를 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치의 개략적인 평면도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 적용되는 분산판의 바람직한 실시 예를 보여주는 부분 사시도이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 적용되는 무동력 회전살수장치의 사시도 및 단면도이다.

도 9는 본 발명의 연속회분식반응조의 수처리 공정을 보여주는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 연속회분식반응조의 운전모드에 따른 각 공정의 시간을 보여주는 스케줄 테이블이다.

*****도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

100 : 연속회분식반응조(SBR) 110 : 슬러지 반송장치

111 : 슬러지 반송관 112 : 슬러지 펌프

114 : 슬러지 제어밸브 120 : 상부 유입수공급장치

121 : 상부 분산판 122 : 상부 공급관

125 : 상부 월류홈 130 : 하부 유입수공급장치

131 : 유입수 안정접촉실 132 : 하부 공급관

133 : 삼방밸브 134 : 하부 분산판

135 : 하부 월류홈 136 : 접촉여재

140 : 산기장치 141 : 산기관

142 : 공기공급관 143 : 블로워

150 : 상징수 배출장치 200 : 혐기조

201,301,401,406 : 월류관 202,302,404,504 : 산기수단

300 : 무산소조 400 : 간헐정량공급조

402, 502 : 수위계 500 : 유량조정조

510 : 원수 이송관 511,512,513 : 원수 제어밸브

600 : 회전살수장치 610 : 회전통

620 : 중심축 630 : 유입수유입관

640 : 고정대 650 : 구멍

700 : 방류조 800 : 오니저류조

900 : 컨트롤러

일반적으로 하·폐수처리시설은 미생물을 이용하여 오염물을 생물학적으로 제거하는 활성슬러지법을 사용한다. 종래의 활성슬러지법은 유기 오염물의 처리에 있어서 안정된 처리 결과를 기대할 수 있었으나, 질소(N)와 인(P) 등 영양염류의 제거효율은 기대에 못 미쳤다. 따라서 유기 오염물뿐만 아니라 영양염류의 제거효율도 높이기 위해서 다양한 종류의 생물학적 고도처리공법이 개발되었다.

여러 생물학적 고도처리공법 중 A²/O(Anaerobic/Anoxic/Aerobic)공법과 연 속회분식반응조(Sequencing Batch Reactor; SBR)공법은 생물 반응조를 혐기상태(조), 무산소상태(조), 호기상태(조)로 구분하여 운영함으로써 유기 오염물과 질소(N)와 인(P) 등 영양염류의 제거효율을 높이기 위한 공법이다. A²/O공법은 다수 개의 생물 반응조을 격벽으로 구분하여 혐기조, 무산소조 및 호기조를 형성한 것이고, SBR공법은 하나의 생물 반응조를 시간에 따라 운전 조건을 달리하여 혐기상태, 무산소상태 및 호기상태가 시간적으로 구분되도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 A²/O계열의 하수처리장치를 보여주는 공정도이다. 도시된 바와 같이, A²/O계열의 하수처리장치는 격벽에 의해서 공간적으로 분리된 혐기조(20), 무산소조(30), 호기조(10)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 호기조(10)를 거친 유입수는 침전조(40)에서 이물질을 침전시킨 후 외부로 방출된다.

이때 상기 침전조(40)에서 발생한 슬러지는 혐기조(20)로 재유입되어 재처리 과정을 거친다. 또한, 질소 제거효율을 향상시키기 위하여 상기 호기조(10)에서 암모니아성 질소를 질산성 질소로 전환한 후 내부반송펌프를 이용하여 무산소조(30)로 반송한다. 이러한 A²/O계열의 하수처리장치는 생물 반응조가 공간적으로 분리될 뿐만 아니라 침전조가 별도로 구비되므로 설치 면적이 커지는 단점이 있었다.

도 2는 종래의 연속회분식반응조(SBR)계열의 하수처리장치를 보여주는 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상기 SBR계열의 하수처리장치는 하나의 생물 반응조(80)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 생물 반응조(80)는 시간적으로 혐 기상태, 무산소상태, 호기상태로 구분된다. 따라서 상기 연속회분식반응조계열의 하수처리장치는 A²/O계열의 하수처리장치에 비해 소요 부지 면적이 작고, 내부반송을 필요로 하지 않기 때문에 반송펌프와 반송라인 등이 생략되어 구조가 단순하게 되는 장점이 있다.

일반적으로 연속회분식반응조를 이용한 하수처리공법은 하나의 생물 반응조를 시간에 따라 폭기공정-침전공정-방류공정으로 구분하여 하나의 반응조 내에서 질산화와 탈질화 반응이 반복적으로 이루어지도록 되어 있다. 예를 들어, 폭기공정에서는 질산화 반응이 일어나고, 침전공정에서는 탈질화 반응이 일어나는 구조를 갖는다.

이와 같이 SBR공법은 하나의 생물 반응조를 시간대 별로 구분하여 호기상태, 혐기상태, 무산소상태로 운영하기 때문에 순수한 호기상태, 순수한 혐기상태및 무산소상태를 이루기 위해서 각 공정별로 적어도 일정 시간 이상의 유지시간이 주어져야 한다.

즉, SBR공법을 적용하여 적정 수질을 얻기 위해서는 각 공정이 필요로 하는 시간을 유지시켜야 한다. 따라서 각 공정에서 요구되는 시간을 유지하기 위해서 생물 반응조로 유입되는 원수의 유입량이 항상 일정해야 한다. 그런데 현실적으로 외부에서 유입되는 원수의 량이 일정하지 않기 때문에 원수의 유입량에 따라서 공정별 반응시간이 현저하게 적거나 반대로 공정별로 요구되는 시간보다 너무 지체됨으로써 적정 수질을 얻을 수 없는 문제가 있었다.

또한, 이러한 현상은 원수 자체의 오염 농도가 변하거나 외기의 온도가 변하는 경우에 더욱 심각해 질 수 있다. 예를 들어, 원수의 오염 농도가 높아지거나 외기의 온도가 낮아지는 경우 각 공정별로 요구되는 시간이 더 길어지고, 반대로 원수의 오염 농도가 낮아지거나 외기의 온도가 높아지는 경우 각 공정별로 요구되는 시간이 단축된다. 따라서 원수의 부하에 따라서 생물 반응조로 공급되는 원수의 유입량이 조절되어야 하는데도 불구하고 종래에는 이러한 기능이 구비되어 있지 않았다.

즉, 종래의 SBR공법에서, 원수의 유량이나 부하가 일시적으로 증가하면, 질산화 반응시간과 탈질화 반응시간이 부족하여 질소가 제대로 처리되지 못하고, 또 탈질 시간을 충분하게 준 후 탈인이 이루어져야 하는데, 탈질화 반응을 위한 무산소 상태가 곧바로 혐기성 상태로 전환되어 탈질화가 크게 떨어지면 그 이후 호기성 상태에서 인의 과잉 섭취율도 크게 떨어져 인의 제거율도 떨어지는 문제가 발생한다. 또한, 반대로 유량 저 부하상태로 일정 시간이 지속하면, 기질 공급에 문제가 발생하여 미생물 해체가 일어남으로써 고도처리가 불가능하게 될 뿐만 아니라 유기물 처리마저 힘들게 되고, 결국에는 2차 오염이 발생하게 되어 하수처리장을 다시 시운전하여 미생물의 활성을 회복하는 수밖에 없게 된다.

이와 같이 종래의 SBR공법은 하수 및 폐수가 생물 반응조로 연속적으로 유입되고 이를 제어할 수 있는 수단이 구비되어 있지 못하므로, 생물 반응조의 호기, 혐기 및 무산소 상태가 원수의 유입량, 원수의 수질부하량 및 외기의 온도에 따라 함께 변동하게 되어 각 공정별로 요구되는 순수한 호기상태, 순수한 혐기상태 및 무산소상태를 유지하기 힘든 실정이다. 따라서 종래의 SBR공법은 이론적으로는 가능할 수 있으나 현실적으로는 현장에서 수시로 변하는 원수의 유입량, 수질 부하 및 외기에 맞춰서 안정적으로 수처리 할 수 없는 상황이다.

본 발명자는 수년간의 현장경험을 토대로 본 발명을 하게 되었다. 본 발명은 기존의 연속회분식반응조(SBR)공법과 A²/0 공법 그리고 접촉산화공법의 특·장점은 살리고 단점은 제거하여 유기 오염물과 영양염류의 제거효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 생물학적 고도처리방법 및 장치(AWRS)를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 주된 목적은 종래의 연속회분식반응조(SBR)공법과 A²/0 공법을 하나로 결합하되, 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 혐기조와 무산소조를 공간적으로 분리하여 배열함으로써 기존의 단일 연속회분식반응조만으로는 불안정한 유기물 처리를 보다 안정적으로 처리함과 아울러 공간적으로 분리된 혐기조와 무산소조를 이용하여 탈질반응과 탈인처리를 보다 완벽하게 함으로써 질소(N), 인(P) 등 영양염류의 처리 효율을 높일 수 있는 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 종래의 연속회분식반응조(SBR)공법과 A²/0 공법을 하나로 결합하되, 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 공간적으로 분리된 혐기조와 무산소조를 설치하여 유기물과 영양염류의 처리 효율을 높임과 아울러, 기존의 원수 연속유입형태에 따른 문제점을 해결하기 위해서 무산소조와 연속회분식반응조 사이에 간헐정량공급조를 설치하여 연속회분식반응조로 원수를 간헐정량 공급함으로써 원수의 유량, 수질 부하 및 외기 온도에 대응하여 안정적으로 처리할 수 있는 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명은 연속회분식반응조의 전단에 설치된 간헐정량공급조로부터 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조의 수표면을 통해 살수 공급하고, 상기 유입수의 나머지를 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 공급함으로써, 별도의 동력을 사용하지 않고서도 충분히 교반할 수 있는 무동력 교반 기능을 갖는 연속회분식반응조를 이용한 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)를 제공한다.

또한, 본 발명은 간헐정량공급조로부터 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 공급하되, 반응조내에 별도의 격벽으로 구분되고 그 내부에 매체(메디아)가 충전된 유입수 안정접촉실을 설치하고 이를 통해서 원수를 공급함으로써 매체에 부착된 생물막을 이용하여 고농도 또는 저농도(유량 고부하 또는 저부하)로 유입되는 유기물질과 영양염류를 효과적으로 처리하여 원수의 유량, 수질 부하 및 외기에 대응하여 안정적으로 처리할 수 있는 유입수 안정접촉실을 갖는 연속회분식반응조를 이용한 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)를 제공하는 것이다.

또, 본 발명은 유량의 변화에 따른 부하 대처 능력을 향상시키도록 고 부하 시에는 연속유입처리가 가능하고, 저 부하 시에도 안정된 고도처리가 이루어질 수 있도록 원수를 간헐정량 유입하여 처리함과 아울러, 유량의 부하변동에 따라 운전 주기를 전환하여 처리의 효율성을 극대화하고 설비 유지관리의 편리성을 높일 수 있도록 된 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)는, 유입된 원수를 저류하고 필요량을 인출하는 유량조정조와, 상기 유량조정조와 공간적으로 분리되며 폭기-침전-방류공정을 반복적으로 수행하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 정화 처리하고 그 상징수를 방류하는 연속회분식반응조로 이루어진 하·폐수 고도처리장치에 있어서,

상기 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 공간적으로 분리되어 설치된 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조와; 상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조를 통해서 상기 연속회분식반응조로 월류수가 흘러가도록 설치된 월류관과; 상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급할 수 있도록 설치된 원수 펌프와 원수 이송관으로 이루어진 원수 분배공급장치와; 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수를 상기 연속회분식반응조로 공급할 수 있도록 설치된 유입수 펌프와 유입수 공급관으로 이루어진 유입수 공급장치와; 상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송할 수 있도록 설치된 슬러지 펌프와 슬러지 반송관으로 이루어진 슬러지 반송장치와; 상기 원수 분배공급장치, 유입수 공급장치 및 슬러지 반송장치의 펌프와, 상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 간헐정량공급조 및 연속회분식반응조의 수위계, 그리고 상기 연속회분식반응조 내의 산기장치와 상징수배출장 치 및 각종 제어밸브와 전기적으로 연결되어 원수, 유입수, 슬러지 및 처리수의 흐름을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 유입수 공급장치는 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급하는 상부 유입수공급장치와, 상기 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급하는 하부 유입수공급장치로 구성된다.

또한, 상기 상부 유입수공급장치는 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 연속회분식반응조의 수표면의 상부에 위치하게 설치되는 상부 공급관과, 상기 상부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 연속회분식반응조의 수표면에 분산시켜 공급하도록 설치된 소정 크기의 상부 분산판을 포함하여 구성되고; 상기 하부 유입수공급장치는 상기 연속회분식반응조 내에 수직으로 설치되고 그 하단은 바닥면으로부터 일정거리 떨어지며 그 상단은 만수위의 수표면 상부로 노출되도록 설치된 유입수 안정접촉실과, 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면 상부에 위치하도록 설치된 하부 공급관과, 상기 하부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면에 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 하부 분산판을 포함하여 구성된다.

본 발명은 또한, 상기 간헐정량공급조에서 월류하는 유입수는 상기 유입수 안정접촉실 내부로 흘러가도록 월류관이 설치된다.

그리고 상기 유입수 안정접촉실 내부에는 생물막을 형성하기 위한 접촉여재 (메디아)가 충진된다.

본 발명의 다른 관점은, 하나의 생물 반응조를 시간적으로 분리하여 폭기-침전-방류공정을 반복적으로 수행하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 정화 처리하고 그 상징수를 방류하는 연속회분식반응조를 포함하여 구성된 하·폐수 고도처리장치에 있어서, 상기 연속회분식반응조는, 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급하는 상부 유입수공급장치와, 상기 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급하는 하부 유입수공급장치를 포함하여 별도의 동력 없이 교반 작용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에서, 상기 상부 유입수공급장치는 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 연속회분식반응조의 수표면의 상부에 위치하도록 설치되는 상부 공급관과, 상기 상부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 연속회분식반응조의 수표면에 분산시켜 공급하도록 설치된 소정 크기의 상부 분산판을 포함하여 구성되고; 상기 하부 유입수공급장치는 상기 연속회분식반응조 내에 수직으로 설치되고 그 하단은 바닥면으로부터 일정거리 떨어지며 그 상단은 만수위의 수표면 상부로 노출되도록 설치된 유입수 안정접촉실과, 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면 상부에 위치하도록 설치된 하부 공급관과, 상기 하부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면에 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 하부 분산판을 포함하여 구성된다.

상기 유입수 안정접촉실 내부에는 생물막을 형성하기 위한 접촉여재(메디아)가 충진된다.

또한, 상기 간헐정량공급조에서 월류하는 유입수는 상기 유입수 안정접촉실 내부로 흘러가도록 월류관이 설치된다.

그리고, 상기 연속회분식반응조와 공간적으로 분리되도록 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조가 설치되고, 상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송할 수 있도록 슬러지 펌프와 슬러지 반송관으로 이루어진 슬러지 반송장치가 설치된다.

상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조 사이의 격벽에는 각 조의 월류수가 자연적으로 흐르도록 월류관이 설치된다.

상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급할 수 있도록 설치된 원수 펌프와 원수 이송관으로 이루어진 원수 분배공급장치가 설치된다.

상기 상부 유입수공급장치와 하부 유입수공급장치를 통해 공급되는 유입수의 흐름을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

본 발명의 또 다른 관점은, 하나의 연속회분식반응조를 시간적으로 분리하여 폭기-침전-방류공정을 반복적으로 수행하여 수처리 하고 그 상징수를 방류하며, 상기 연속회분식반응조의 선단에 설치된 유입수 간헐정량공급조를 통해서 유입수를 간헐적으로 정량공급하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치에 있어서, 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급함과 아울러 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로써 연속회분식반응조를 별도의 동력 없이 교반하는 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 따르면, 폭기공정에서는 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급함과 아울러 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로써 연속회분식반응조의 교반이 이루어지도록 하고, 상기 침전 및 방류공정에서는 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해서만 유입수를 분산 공급함으로써 침전물의 부상이나 와류 현상 없이 유입수를 연속주입하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 간헐정량공급조가 만수위인 경우 상기 간헐정량공급조에서 월류하는 월류수를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로써 침전물의 부상이나 와류 현상의 발생이 없으므로 유입수를 연속주입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간헐정량공급조의 전단에 원수를 저류하고 필요량을 인출하는 유량조정조와, 상기 유량조정조로부터 원수를 공급받아 탈인 반응이 이루어지는 혐기조와, 상기 혐기조에서 탈인된 유입수를 공급받아 탈질반응이 이루어지는 무산소조를 공간적으로 분리하여 설치하고; 상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급하며; 상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송하고; 상기 유량조 정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조의 월류관을 통해서 월류하는 월류수가 상기 연속회분식반응조로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)는 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조를 별도로 구비함으로써 불안전하던 탈질반응과 탈인처리를 보다 완벽하게 처리할 수 있게 되고, 원수의 유량 부하의 변동에 관계없이 유입수를 상기 연속회분식반응조로 정량 간헐 유입시킬 수 있게 되어 유량의 부하 변동에 용이하게 대처하여 안정적으로 설비를 가동할 수 있게 되고 유기물과 질소, 인 등의 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)는 간헐정량공급조에서 연속회분식반응조로 유입되는 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급함과 아울러 상기 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로써 별도 동력을 사용하지 않고서도 연속회분식반응조 내의 유입수를 충분히 교반시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)의 개략적인 공정도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무동력 교반 기능을 갖는 연속회분식반응조를 보여주는 개략적인 구성도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(이하 '본 발명의 하수처리장치'라 한다)는, 원수의 자연이송(월류)의 관점에서 볼 때, 유량조정조(500), 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400), 연속회분식반응조(100) 및 방류조(700)로 구성된다.

상기 유량조정조(500)는 원수가 유입되어 저류되고, 상기 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(400)로 원수를 분배하여 강제로 이송한다.

상기 혐기조(200)는 연속회분식반응조(100)에 연결되어 슬러지가 반송되고 탈인 반응이 이루어진다.

상기 무산소조(300)는 혐기조(200) 및 연속회분식반응조(100)와 연결되어 반송된 슬러지와 탈인된 원수를 공급받아 탈질 반응이 이루어진다.

상기 간헐정량공급조(400)는 유량조정조(500)와 무산소조(300)에 연결되어 유입된 원수를 상기 연속회분식반응조(100)로 간헐정량 공급한다.

상기 연속회분식반응조(100)는 간헐정략공급조(400)와 연결되고 유입수를 폭기-침전-방류공정을 반복하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 생물학적으로 처리하고 그 슬러지는 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400)로 반송하고, 그 상징수는 방류조(700)를 통해 방류한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 하수처리장치는, 공간적으로 분리된 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(400)가 유량조정조(500)와 연속회분식반응조(100) 사이에 순차적으로 설치되어 있는 구조이다.

그리고, 상기 유량조정조(500), 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급 조(400) 및 연속회분식반응조(100) 사이에는 각 조에서 월류하는 유입수가 자연적으로 흐르도록 하는 월류관이 형성되어 있다. 상기 월류관은 각 조 사이의 격벽을 관통하여 설치된 관통공으로 이루어진다.

그리고, 상기 유량조정조(500)와 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(400) 사이에는 유량조정조(500)에 저류되어 있는 원수를 각 조로 분배하여 공급할 수 있는 원수 분배공급장치가 더 설치되어 있다. 상기 원수 분배공급장치는 각 조와 연결되는 이송관과 유량조정조(500)에 설치된 원수 펌프로 이루어진다.

또한, 상기 간헐정량공급조(400)와 연속회분식반응조(100) 사이에는 간헐정량공급조(400)에 저류된 유입수를 연속회분식반응조(100)로 간헐정량 공급하는 유입수 공급장치가 설치된다. 상기 유입수 공급장치는 연속회분식반응조(100)와 연결되어 있는 유입수 공급관과 간헐정량공급조(400) 내부에 설치된 유입수 펌프로 이루어진다.

또, 상기 연속회분식반응조(100)와 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(400) 사이에는 연속회분식반응조(100) 내부에 침전된 잉여 슬러지를 각 조로 반송할 수 있도록 슬러지반송장치가 설치된다. 상기 슬러지반송장치는 연결된 반송관과 상기 연속회분식반응조(100 내부에 설치된 슬러지 펌프로 이루어진다.

한편, 본 발명의 하수처리장치는, 하나의 생물 반응조 내에서 폭기공정-침전공정-방류공정을 반복적으로 수행하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 정화 처리하고 그 상징수를 방류하는 연속회분식반응조를 포함한다.

종래의 연속회분식반응조(80)를 보여주는 도 2를 참조하면, 종래의 연속회분식반응조(80)는 하나의 생물 반응조(81)에 유입수 유입관(82)과 상징수배출장치(85)를 설치함과 아울러 생물 반응조(81) 내의 유입수를 교반하기 위한 교반장치(86)와 폭기를 위한 산기장치(84)가 구비되어 있다. 이러한 종래의 연속회분식반응조(80)는 상기 유입수 유입관(82)과 상징수배출장치(85)를 단속하여 유입수 및 상징수의 흐름을 제어함과 동시에 상기 교반장치(86)와 산기장치(84)를 단속하여 호기, 혐기 및 무산소 상태를 제어한다.

이러한 종래의 연속회분식반응조(80)에서 유입수는 유입관(82)을 통해서 생물 반응조(81) 내부의 수표면 아래로 공급된 다음 모터에 의해서 회전하는 프로펠러타입의 교반 날개에 의해서 교반된다. 이와 같은 유입수 교반장치(86)는 반응조 내부에 난류를 형성하여 오염물질과 미생물의 접촉 가능성을 높일 뿐만 아니라 산소 농도를 균일하게 하여 미생물의 활성이 최적화하도록 하는 것이다.

반면, 도 4는 본 발명의 하수처리장치에 적용되는 무동력 교반 기능을 갖는 연속회분식반응조(100)를 보여준다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 연속회분식반응조(100)은 펌프에 의해서 회전하는 교반장치가 없다. 대신에 유입수의 일부를 연속회분식반응조(100)의 수표면을 통해서 분산공급함과 아울러 유입수의 나머지 일부를 연속회분식반응조(100)의 바닥면을 통해서 분산 공급함으로써, 별도의 동력을 사용하지 않고서 유입수를 교반하는 무동력 교반장치를 구비한다.

도시된 바와 같이, 상기 무동력 교반장치는, 상술한 간헐정량공급조(400) 내부에 설치된 유입수 펌프(도시되지 않음)와, 상기 연속회분식반응조(100)로 유입수 를 공급하는 유입수 공급관(405)과, 상기 유입수 공급관(405)를 통해 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조(100)의 수표면으로 분산 공급하는 상부 유입수공급장치(120)와, 상기 유입수 공급관(405)를 통해 공급되는 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조(100)의 바닥면을 통해 분산 공급하는 하부 유입수공급장치(130)로 구성된다.

먼저, 상기 상부 유입수공급장치(120)는 상기 유입수 공급관(405)과 연통되고 그 선단이 상기 연속회분식반응조(100)의 수표면의 상부에 위치하도록 설치되는 상부 공급관(122)과, 상기 상부 공급관(122)을 통해 공급된 유입수를 상기 연속회분식반응조(100)의 수표면으로 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 상부 분산판(121)으로 구성되어 있다. 그리고 바람직하게 상기 상부 분산판(121)에는 다수 개의 월류홈(125)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 하부 유입수공급장치(130)는 상기 연속회분식반응조(100) 내에 수직으로 설치된 원통 또는 사각 체로서 그 하단은 바닥면으로부터 일정거리 이격되고 그 상단은 만수위의 수표면 상부로 노출되도록 설치된 유입수 안정접촉실(131)과, 상기 유입수 공급관(405) 상에 설치된 삼방밸브(133)를 통해 연통되고 그 선단이 상기 유입수 안정접촉실(131) 내부의 수표면 상부에 위치하도록 설치된 하부 공급관(132)과, 상기 하부 공급관(132)을 통해 공급된 유입수를 상기 유입수 안정접촉실(131) 내부의 수표면으로 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 하부 분산판(135)을 포함하여 구성된다. 바람직하게 상기 하부 분산판(135)에는 다수 개의 월류홈(135)이 형성되어 있다.

따라서, 상기 상부 유입수공급장치(120)를 통해서 수표면의 상부로 분산된 유입수는 수표면으로 넓게 분산된 상태로 투입되게 된다. 그리고 상기 하부 유입수공급장치(120)를 통해서 유입수 안정접촉실(131) 내부의 수표면으로 분산된 유입수는 밀폐된 유입수 안정접촉실(131)을 따라 바닥면 아래까지 하강하면서 유입수의 흐름이 더욱 안정된 후, 연속회분식반응조(100)의 바닥면과 부딪친 다음 유입수 안정접촉실(131) 외부로 분산되어 방출되어 상향류의 흐름을 형성하게 된다. 그리고 바닥면에 설치된 산기관(141)은 상향류의 흐름을 강화하여 하향류의 혼합을 촉진함과 아울러 대류현상을 유도하여 상향류와 하량류를 교반한다.

이와 같이 본 발명의 연속회분식반응조(100)는 별도의 동력을 이용하지 않고서도 우수한 교반능력을 가질 뿐만 아니라, 유입수 안정접촉실(131)을 통해 공급되는 유입수가 연속회분식반응조(100)의 바닥부에서 전면적으로 분산되어 공급되므로 와류현상이나 유속이 거의 없고 부분적인 편수가 일어나지 않으며 넓고 고르게 공급되기 때문에 미생물 활성에 유리하게 작용한다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보다 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)를 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치의 개략적인 평면도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)(이하 '본 발명의 하수처리장치'라고도 함)는, 폭기, 혐기 및 무산소공정을 반복적으로 운전하여 질산화와 탈질화 반응 그리고 인 과잉섭취를 통해 질소와 인 등 영양염류와 유기물을 제거한 후 그 상징수를 외부로 방류하는 연속회분식반응조(100)와; 상기 연속회분식반응조(100)와 연통되어 슬러지가 반송되고 탈인 반응이 이루어지는 혐기조(200)와; 상기 연속회분식반응조(100) 및 혐기조(200)와 연통되어 반송된 슬러지와 탈인된 유입수를 공급받아 탈인 반응이 이루어지는 무산소조(300)와; 상기 무산소조(300)와 연통되어 유입된 원수를 상기 연속회분식반응조(100)로 간헐적으로 정량 공급하기 위한 간헐정량공급조(400)와; 원수가 유입되어 저류되고 상기 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(40)로 원수를 배분하여 공급하기 위한 유량조정조(500)와; 상기 연속회분식반응조(100)에서 배출되는 상징수를 소독하여 방류하기 위한 방류조(700)와; 상기 연속회분식반응조(100)와 연결되어 이송된 슬러지를 포집 처리하기 위한 오니저류조(800)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 하수처리장치는 상기 연속회분식반응조(100)의 운전모드를 제어하고 운전모드에 따라 상기 각 조의 원수, 유입수 및 슬러지의 흐름을 제어하기 위한 컨트롤러(900)를 포함한다. 여기서 '원수'는 유량조정조로 유입되는 최초의 오염수를 말하고, '유입수'는 각 조에서 처리된 후 다음 조로 유입되는 오염수를 말하는 것으로 정의한다. 또, 상기 컨트롤러(900)는 유입되는 원수의 유량, 오염 농도 및 기후 등에 의한 부하량의 변화에 따라 다양한 운전모드가 프로그램화되어 내장되어 있다. 상기 컨트롤러(900)의 구성 및 작용에 대해서는 후에 다시 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 유량조정조(500)는 측면에 설치된 원수 유입관(501)을 통해 화장 실이나 축산관련 폐수, 공장폐수, 쓰레기 침출수 등과 같은 하수 및 오, 폐수가 유입되어 저류되며, 내부에 수위를 감지하기 위한 수위계(502)와 원수 펌프(503)가 구비된다.

상기 유량조정조(500)는 원수 펌프(503)에 연결된 원수 이송관(510)을 통해 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(400)로 각각 연결되고, 상기 원수 이송관(510)에는 각 조에 대응하도록 개폐밸브(511,512,513)가 설치되어 있다. 상기 수위계(502)의 감지신호 및 컨트롤러(900)의 제어작동에 의해서 저류된 원수를 상기 혐기조(200), 무산소조(300) 및 간헐정량공급조(400)로 간헐적으로 공급한다. 이와 같이 유량조정조(500)로 유입되는 원수를 각 조로 분배하여 공급함으로써 원수의 유량부하에 용이하게 대응할 수 있고 상기 혐기조(200) 및 무산소조(300)에 미생물의 생육에 필요한 기질을 공급하는 역할을 한다.

아울러, 상기 유량조정조(500), 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400) 및 연속회분식반응조(100) 사이에는 각 조에서 월류하는 유입수가 하류방향으로 자연 월류하는 월류관(201,301,401,406)이 설치된다. 상기 월류관(201,301,401,406)은 각 조의 수위가 일정 수준이상 상승한 때 다음 조로 자연적으로 흐르도록 유량 과부하 시 무동력으로 작동하도록 한다.

한편, 상기 간헐정량공급조(400)와 연속회분식반응조(100)에 사이에 설치된 월류관(406)은 그 선단이 후술하는 유입수 안정접촉실(131) 내부에 연통되도록 하여 자연 월류하는 유입수가 연속회분식반응조(100)의 바닥면에서 분산 공급되도록 한다. 이와 같이 유입수가 유입수 안정접촉실(131)를 경유하여 흐름이 안정된 상태 에서 연속회분식반응조(100)로 유입되도록 함으로써 유량 과부하 시에도 연속회분식반응조(100)의 무산소 및 혐기 상태가 유지될 수 있도록 한다.

상기 혐기조(200)는 연속회분식반응조(100)로부터 반송된 슬러지와 유량조정조(500)에서 유입된 원수를 혼합하여 처리하기 위한 것으로, 일측 벽면에 설치된 월류관(201)과 원수 이송관(510)을 통해 상기 유량조정조(500)와 연결되어 원수를 공급받고, 후술하는 슬러지 반송관(111)을 통해서 연속회분식반응조(100)로부터 슬러지를 반송받는 구조로 이루어진다. 또한, 그 내부에는 반송된 슬러지와 월류관(201) 및 이송관(510)을 통해 유입된 원수를 교반하기 위한 교반기(202)가 구비된다. 따라서 상기 혐기조(200)는 연속회분식반응조(100)로부터 공급된 슬러지와 상기 유량저장조(500)로부터 공급된 원수가 교반되면서 탈인 반응이 일어나게 된다.

이어서, 상기 무산소조(300)는 일측 벽면에 설치된 월류관(301)을 통해 상기 혐기조(200)와 연통되며, 하부에는 교반기(302)가 설치되고 저부에는 후술하는 슬러지 반송관(111)이 연결 설치되어 상기 연속회분식반응조(100)로부터 슬러지를 반송받는 구조로 되어 있다. 또한, 상기 무산소조(300)는 유량조정조(500)에서 유입된 원수를 통하여 외부의 탄소원(기질)이 공급되는 구조로 이루어진다.

따라서 상기 무산소조(300)는 혐기조(200)로부터 월류된 탈인된 유입수와 상기 연속회분식반응조(100)로부터 반송된 슬러지가 교반되면서 탈질반응이 이루어지고, 상기 유량조정조(500)에서 공급되는 외부의 탄소원에 의해서 탈질반응이 촉진되게 된다.

이어, 상기 간헐정량공급조(400)는 측면에 설치된 월류관(401)을 통해서 상기 무산소조(300)와 연통되고 저부에는 후술하는 슬러지 반송관(111)을 매개로 상기 연속회분식반응조(100)와 연통되어 있다. 또한, 상기 간헐정량공급조(400)는 이송관(510)을 통해 상기 유량조정조(500)로부터 원수를 직접 공급받는다.

또한, 상기 간헐정량공급조(400)는 내부에 수위를 감지하기 위한 수위계(402)와 유입수 펌프(403) 및 교반기(404)가 구비되며, 상기 유입수 펌프(403)는 유입수분배관(405)을 통해 상기 연속회분식반응조(100)로 연결되어 유입수를 공급하게 된다.

상기 간헐정량공급조(400)는 무산소조(300)로부터 월류된 유입수와 상기 연속회분식반응조(100)에서 반송된 슬러지 및 유량조정조(500)로부터 유입된 원수를 교반하여 수질을 균질하게 한다. 그리고 상기 컨트롤러(900)의 제어신호에 따라 유입수를 상기 연속회분식반응조(100)로 간헐적으로 정량 공급한다.

이와 같이 본 발명의 하수처리장치는, 연속회분식반응조(100)의 전단에 일정한 농도로 균질화된 유입수를 저장하면서 간헐적으로 공급할 수 있는 간헐정량공급조(400)를 구비함으로써, 유입 원수의 유량, 오염농도 및 외기의 변동에 관계 없이 상기 연속회분식반응조(100)로 공급되는 유입수를 능동적으로 제어함과 더불어 상기 연속회분식반응조(100)의 반응모드에 따라 유입수의 흐름을 단속할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 연속회분식반응조(100)는, 호기, 혐기 및 무산소 상태를 시간적으로 분리하는 하나의 생물 반응조로서, 폭기공정과 침전공정 및 방 류공정을 하나의 주기로 하여 반속 운전한다.

이를 위해, 상기 연속회분식반응조(100)는 그 저부에 설치되어 침전된 슬러지를 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400) 및 오니저류조(800)로 반송시키기 위한 슬러지 반송부(110)와; 상기 간헐정량공급조(400)로부터 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조(100) 수면상으로 분산 투입하기 위한 상부 유입수공급장치(120)와; 상기 간헐정량공급조(400)로부터 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조(100)의 하부로 분사 투입하기 위한 하부 유입수공급장치(130)와; 상기 연속회분식반응조(100)의 저부에 설치되어 반응조 내의 유입수에 산소를 공급하기 위한 산기장치(140)와; 상기 연속회분식반응조(100) 내부에 설치되어 슬러지 침전 후 그 상징수만을 분리하여 외부로 배출하기 위한 상징수포집기(150)를 포함하여 구성된다.

상기 상부 유입수공급장치(120)는 전술한 바와 같이, 유입수 공급관(405)과 연통되고 그 선단이 상기 연속회분식반응조(100)의 수표면의 상부에 위치하도록 설치되는 상부 공급관(122)과, 상기 상부 공급관(122)을 통해 공급된 유입수를 상기 연속회분식반응조(100)의 수표면으로 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 상부 분산판(121)으로 구성되고, 상기 하부 유입수공급장치(130)는 상기 연속회분식반응조(100) 내에 수직으로 설치된 유입수 안정접촉실(131)과, 상기 공급관(405)과 연통되고 그 선단이 상기 유입수 안정접촉실(131) 내부의 수표면 상부에 위치하도록 설치된 하부 공급관(132)과, 상기 하부 공급관(132)을 통해 공급된 유입수를 상기 유입수 안정접촉실(131) 내부의 수표면에 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 하부 분산판(131)을 포함하여 구성된다. 바람직하게 상·하부 분산판(121,131)에는 다수 개의 월류홈(125,135)이 형성되어 있다.

또한, 상기 연속회분식반응조(100)에는 일 측에 수위계(101)가 설치되고 그 내부에는 용존산소농도 측정기(D0-meter)(102) 또는 ORP(Oxidation Reduction Potential)가 설치된다. 따라서 상기한 컨트롤러(900)는 상기 센서의 측정값에 대응하여 적정한 운전모드로 반응조를 제어한다.

상기 슬러지 반송부(110)는 상기 반응조(100) 저부에 설치되는 슬러지 펌프(112)와, 상기 슬러지 펌프(112)와 연결되어 슬러지를 상기 혐기조(200)와 무산소조(300)와 간헐정량공급조(400) 및 오니저류조(800)로 각각 반송하기 위한 슬러지 반송관(111)을 포함한다.

상기 슬러지 펌프(112)와 연결되는 슬러지 반송관(111)은 상기 혐기조(200)와 무산소조(300)와 간헐정량공급조(400) 및 오니저류조(800)로 분기되고 분기된 각 슬러지 반송관(111)에는 개폐밸브(112,113,114)가 설치되어 필요한 수조로 슬러지를 반송하게 된다.

한편, 상기 상부 유입수공급장치(120)와 하부 유입수공급장치(130)는 별도의 동력을 이용하지 않고서 연속회분식반응조(100)의 유입수를 교반할 수 있는 무동력 교반장치를 제공한다. 즉, 상기 상부 유입수공급장치(120)를 통해서 수표면의 상부로 분산된 유입수는 수표면을 통해 넓게 분산된 상태로 하강하고, 상기 하부 유입수공급장치(120)를 통해서 유입수 안정접촉실(131) 내부의 수표면에 분산된 유입수는 밀폐된 유입수 안정접촉실(131)을 따라서 바닥까지 하강하면서 유입수의 흐름이 안정된 후, 부딪혀서 상향류의 흐름을 형성하게 된다. 따라서 수표면에서 내려오는 유입수와 바닥에서 올라오는 유입수가 전면적으로 분산되어 혼합되므로 와류현상 없이 교반이 이루어진다. 아울러 상기 연속회분식반응조(100)의 바닥면에 설치된 산기관(141)이 작동하여 공기방울에 의한 상향류가 생기면 교반이 더욱 촉진된다.

그리고 상기 상·하부 분산판(121,131)은 간헐정량공급조(400)로부터 공급되는 유입수를 수표면 위로 분산하여 공급하기 위한 것으로, 상기 상부 분산판(121)은 연속회분식반응조(100) 상부에 수평을 유지하도록 설치되고, 하부 분산판(131)은 유입수 안정접촉실(131) 내의 상부에 수평을 유지하도록 설치된다.

도 7a 및 도 7b의 부분 사시도에서 보는 바와 같이, 상기 분산판(121)은 상부가 개방되고 소정의 면적을 갖는 납작한 상자 형태로, 좌우 수직 벽에 다수 개의 월류홈(125)이 형성되어 유입수가 수표면 위에 고르고 폭넓게 뿌려질 수 있게 된다. 상기 월류홈(125)은 원호나 각도를 가지고 절곡된 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며 특별히 한정되지는 안는다.

도 7b에서 보는 바와 같이, 각 월류홈(125) 외측에 유입수가 안내되는 안내통(126)을 설치할 수도 있다. 상기 안내통(126)은 상 하단이 개방된 통으로 하단은 분산판(121)을 지나 소정 길이 연장되고 상단은 상기 월류홈(125)이 노출되도록 파여 진 구조로 되어 있다. 이에 따라 월류홈(125)을 통해 배출되는 유입수는 각 월류홈(125)에 설치된 안내통(126)을 통해서 배출되어 더욱 확실한 분산 배출이 이루어지게 된다. 이와 같이 원수를 연속회분식반응조(100)의 수표면 상에 고르게 분산 투입함으로써 별도의 동력을 이용한 교반 장치와 같은 교반능력을 얻을 수 있게 되 는 한편 교반장치 구입 및 전력 사용비 등을 절감할 수 있는 효과가 있다.

다시 도 5를 참조하면, 상기 연속회분식반응조(100) 내에 설치되어 있는 유입수 안정접촉실(131)은 상기 간헐정량공급조(400)로부터 공급되는 원수를 보다 안정적으로 연속회분식반응조(100) 하부로 유도하여 투입하기 위한 것으로 상기 연속회분식반응조(100) 내에 수직으로 설치된 원형 또는 사각형의 밀폐된 통 체로서, 그 상단은 만수위의 상부에 위치하도록 하고, 그 하단은 연속회분식반응조(100) 저부로 연장되어 연속회분식반응조(100)의 바닥면과의 사이에 일정 높이의 개방부를 형성한다. 이를 위해 바람직하게 상기 유입수 안정접촉실(131)은 연속회분식반응조(100)의 상부에 매달리는 형태로 설치되거나 하단부에 다수 개의 개방구가 형성된다.

본 실시 예에서 상기 유입수 안정접촉실(131)은 연속회분식반응조(100) 전체 면적의 20% 정도를 차지하는 면적으로 이루어지며, 연속회분식반응조(100) 내에 별도로 판재 등의 구조물로 사면을 막아 내부 공간을 확보한 구조로 되어 있다. 또한, 상기 유입수 안정접촉실(131)의 하단은 연속회분식반응조(100)의 바닥면에서 30~50cm의 높이에 위치하도록 설치하여, 통수가 가능한 개방부를 형성하여 상기 개방부를 통해 유입수가 연속회분식반응조(100)에 전면적으로 분산될 수 있게 한다. 상기 유입수 안정접촉실(131)의 면적은 가장 바람직한 경우를 예시한 것이지만 특별히 이에 한정되지 않으며 경우에 따라 다양한 크기로 적용될 수 있다.

그리고, 상기 유입수 안정접촉실(131)의 내부 상부에는 하부 분산판(134)이 설치되어 하부 유입수공급장치(130)를 구성한다는 점과, 상기 간헐정량공급조(400) 와 유입수 안정접촉실(131) 사이에 월류관(406)이 설치되어 유량 과부하 시 간헐정량공급조(400)의 유입수가 상기 유입수 안정접촉실(131)로 유입된다는 점에 대해서는 이미 전술한 바와 같다.

한편, 본 발명에 따른 상기 유입수안정접촉식(131)은 유입수의 공급 및 교반 기능과 더불어 접촉산화공법의 기능을 수행할 수 있는 구조를 갖는다. 이를 위해 상기 유입수 안정접촉실(131)의 내부에 생물막 형성을 위한 접촉여재(136)가 충진된다. 바람직하게 상기 접촉여재(136)는 상기 유입수 안정접촉실(131) 내에 약 50%의 충진률로 충진된다. 또한, 상기 접촉여재(136)의 충진 형태는 고정상 또는 유동상 모두 적용가능하며, 접촉여재(136)의 종류 역시 기능과 효율성이 확보된 제품이라면 특별히 한정함 없이 모두 적용가능하다 할 것이다.

이와 같이 유입수 안정접촉실(131) 내에 접촉여재(136)를 충진함으로써 유입수가 저농도인 경우나 고농도인 경우에 관계없이 매우 안정적으로 수행할 수 있으며 동절기 온도 변화에 대한 대처에도 매우 효과적이다. 또한, 상기 접촉여재(136)에 의한 접촉산화공법이 추가되어 농도부하에 대한 대처와 원수의 유량부하 특히 저 부하에 대한 대처가 탁월하다.

상기 산기장치(140)는 상기 연속회분식반응조(100) 저부에 설치되는 복수개의 산기관(141)과, 상기 산기관(141)과 공기공급관(142)을 통해 연결되어 공기를 공급하기 위한 블로워(143)를 포함한다. 상기 산기관(141)은 상기 유입수 안정접촉실(131)의 하부를 포함하여 연속회분식반응조(100) 바닥 전면에 고르게 분포 설치함이 바람직하다.

이어서, 상기 상징수배출장치(Decanter)(150)는 상기 연속회분식반응조(100)의 침전 공정 후 배출공정에서 수면하의 약 40cm 내외의 상징수를 포집하여 배출시키기 위한 것으로, 측면에는 포집된 상징수를 배출시키기 위한 배출관(151)이 설치되어 연속회분식반응조(100) 외측으로 연장되고, 상기 배출관(151) 상에는 상징수 배출펌프(152)가 연결되어 포집된 상징수를 인출하는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 상징수배출장치(150)는 반응조(100) 내의 수위에 따라 이동될 수 있도록 와이어(153)를 매개로 반응조(100) 상부의 구동펌프(154)에 연결된 구조로 되어 있다. 이에 연속회분식반응조(100) 내의 수위계(101)의 신호에 따라 컨트롤러(900)는 상기 구동펌프(154)를 제어작동하게 되고, 상기 구동펌프(154)에 연결된 와이어(153)가 당겨지거나 풀려나면서 상기 상징수배출장치(150)의 위치를 항상 상징수 포집에 적당한 수표면상에 위치시키게 된다.

본 실시 예에서 상기 상징수배출장치(150)로 유입된 상징수의 방류는 배출 펌프(152)의 구동에 의해 이루어지는 구조로 되어 있으나, 특별히 이에 한정되지 않으며 예컨대 배출관(151)의 끝단 위치를 상기 상징수배출장치(150) 보다 상대적으로 낮게 함으로써 낙차를 이용하여 무동력으로 상징수를 배출시키는 구조도 적용될 수 있다. 이때 자동밸브 장치를 포함하여 사용할 수도 있다. 상기 상징수배출장치(150)는 수면상의 상징수를 선택적으로 포집할 수 있으면 그 구조에 있어서 특별히 한정되지 않으며, 기존에 사용되는 다양한 형태의 디켄터 모두 적용가능하다 할 것이다.

상기 방류조(700)는 자외선소독기를 구비하여 상기 자외선소독기를 거친 최 종 처리수가 저류되며, 일 측에 설치된 방류관(701)을 통해 외부로 처리수를 방류하게 된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 상부 유입수공급장치(120)의 다른 실시 예를 보여주는 무동력 회전살수장치(600)의 사시도 및 단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 회전살수장치(600)는 회전통(610)과, 상기 회전통(610)의 중심에 수직하게 설치되는 중심축(620)과, 상기 회전통(610)에 유입수를 유입하는 유입수유입관(630)과, 상기 중심축(620)의 상단을 고정하는 고정대(640)와, 상기 회전통(610)의 바닥면과 측면에 구비되는 다수 개의 구멍(650)으로 이루어진다.

여기에서 상기 회전통(610)은 바닥면을 갖는 소정크기의 원통형 본체(611)를 구비하고, 상기 본체(611)의 내주면에는 방사상으로 일정간격을 갖는 다수개의 회전날개(612)를 구비하며, 상기 회전날개(612)는 회전통(610)의 내주면 상부에서 하부를 향해 만곡된 형상으로 사선방향의 경사면을 이루도록 구비한다.

상기 회전통(610)의 중심에 수직하게 설치되는 중심축(620)은 상기 회전통(610)이 회전가능하도록 지지하기 위하여 중심축(620)과 회전통(610) 사이에 제1베어링(621)을 구비하고, 상기 회전통(610)의 저면에는 중심축(620)을 고정시키고 회전통을 지지하는 지지부(623)를 구비하되, 상기 회전통(610)과 지지부(623) 사이에는 회전통(610)이 회전가능하도록 제2베어링(622)을 구비한다.

상기 중심축(620)의 상단에 구비되는 고정대(640)는 상기 회전통(610)을 연속회분식반응조(100)의 수면 위에 설치할 수 있도록 한다.

또한, 상기 원수유입관(630)은 회전통(610)의 상부에 이격되도록 설치하되, 상기 원수유입관(630)의 선단은 회전통(610)의 내주면 상부에서 하부를 향해 만곡된 형상으로 사선방향의 경사면을 이루는 회전날개(610)의 전면에 대해 직각방향이 되도록 구비한다. 그리고 상기 원수유입관(630)은 상기한 간헐정량공급조(400)와 연통되어 있다.

그리고, 상기 회전통(610)의 바닥면과 측면에는 대각선으로 다수개의 구멍(650)을 구비하되, 상기 구멍(650)의 수는 투입되는 유입수의 양과 구멍으로 살수되는 유입수 양이 적당한 비율로 원활한 흐름이 이루어지도록 구비하는 것이 바람직하다.

따라서, 원수유입관(630)으로 투입되는 원수의 수압이 회전날개(612)의 전면에 직각으로 부딪치면서 회전통(610)을 회전시키고, 상기 회전하는 회전통(610) 내부의 원수가 원심력에 의해서 다수개의 구멍(650)을 통해 반응조의 수면으로 넓게 분산된 상태로 살포되게 된다.

이와 같이 상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 무동력 회전살수장치(600)는 연속회분식반응조(100)에 걸쳐지는 고정대(640)에 의해 회전통(610)이 반응조의 수면 위에 설치되고, 상기 원수유입관(630)으로 투입되는 유입수의 수압이 회전날개(612)의 전면에 직각으로 부딪치면서 회전통(610)을 회전시키며, 상기 회전하는 회전통(610) 내부의 원수가 원심력에 의해서 다수개의 구멍(650)을 통해 반응조의 수면으로 넓게 살포되므로 유입수 혼합이 신속히 이루어진다. 특히 상기 무동력 회전살수장치(600)는 별도의 동력을 이용하지 않고서도 우수한 교반 능력을 가질 수 있어 연속회분식반응조(100)에서의 미생물 활성에 매우 유리하다.

이하, 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리장치(AWRS)의 작용에 대해서 설명한다.

화장실이나 축산관련 폐수, 공장폐수, 쓰레기 침출수 등과 같은 하수 및 오·폐수 등의 원수는 원수 유입관(501)를 통해 상기 유량조정조(500)로 투입되어 유량조정조(500) 내에 저류된다. 그리고 소정 높이의 만수위를 넘으면, 각 격벽에 설치된 월류관(201,301,401,406)을 통해서 상기 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400)를 통과하여 상기 연속회분식반응조(100)로 공급된다.

또한, 상기 유량조정조(500) 내에 저류된 원수는 컨트롤러(900)의 제어에 의해 펌프(503)와 유입수 이송관(510)에 설치된 개폐밸브(511,512,513)가 작동됨으로써 혐기조(200), 무산소조(300) 또는 간헐정량공급조(400)로 간헐적으로 공급된다.

상기 컨트롤러(900)는 상기 유량조정조(500) 내에 설치된 수위계(502)의 검출신호에 따라 원수의 저류량을 확인하고 원수의 이송량을 결정하여 각 조의 처리량을 균일하게 관리한다. 본 실시 예에서 상기 컨트롤러(900)는 개폐 밸브를 제어하여 유입수 이송관(510)을 통해 공급되는 유량조정조(500)의 총 공급량 중 약 40%는 상기 혐기조(200)로 공급하고, 무산소조(300)와 간헐정량공급조(400)로는 각각 30%씩 공급한다. 그러나 상기한 공급량의 비율은 현장의 환경에 맞게 조절 가능하다.

상기 혐기조(200)에서는 유량조정조(500)로부터 공급된 원수와 연속회분식반응조(100)로부터 반송된 슬러지가 교반되어 탈인반응이 촉진된다. 이때 상기 유량 조정조(500)로부터 공급된 원수는 외부 탄소원으로 작용한다. 그리고 상기 혐기조(200)에서 탈인과정을 거친 원수는 측벽에 설치된 월류관(301)을 통해 상기 무산소조(300)로 흘러간다. 상기 무산소조(300)에서는 혐기조(200)로부터 흘러들어온 유입수와 연속회분식반응조(100)로부터 반송된 슬러지 그리고 상기 유량조정조(500)로부터 공급된 원수를 함께 교반하여 탈질반응이 촉진된다. 이때 상기 유량조정조(500)로부터 공급된 원수는 외부 탄소원으로 작용하여 더욱 효과적으로 처리할 수 있게 한다.

이어, 상기 무산소조(300)에서 저류되면서 탈질과정을 거친 원수는 측벽에 설치된 월류관(401)을 통해 상기 간헐정량공급조(400)로 흘러들어간다. 상기 간헐정량공급조(400)는 상기 무산소조(300)로부터 월류된 유입수와 상기 연속회분식반응조(100)로부터 반송된 슬러지 그리고 상기 유량조정조(500)로부터 공급된 원수가 간헐적으로 교반되며 상기 연속회분식반응조(100)로 공급되기까지 일정 기간 저류된다.

상기 간헐정량공급조(400) 내의 원수는 컨트롤러(900) 제어에 따라 펌프(403)가 구동됨으로써 연속회분식반응조(100)로 공급되는데 상기 연속회분식반응조(100)의 방류공정이 끝나면 유입수 공급이 시작된다. 상기 유입수는 연속회분식반응조(100)에서 방류된 처리수의 양만큼 공급된다.

이때 상기 간헐정량공급조(400)로부터의 유입수 공급량은 반응조(100) 내의 수위계의 검출신호에 따라 이루어지는데 연속회분식반응조(100)의 방류공정에 의해 수위가 설정 값 이하로 낮아지면 컨트롤러(900)는 수위계(402)의 신호에 따라 간헐 정량공급조(400)의 펌프(403)를 구동시켜 유입수를 공급하게 되고, 간헐정량공급조(400)에서 공급되는 유입수에 의해 연속회분식반응조(100) 내의 수위가 설정값에 도달하면 수위계(402)의 신호에 따라 상기 간헐정량공급조(400)의 펌프(403)도 구동을 멈추게 된다. 따라서 유입수를 연속회분식반응조(100) 내로 공정에 맞춰 정량 공급할 수 있게 되는 것이다.

상기 연속회분식반응조(100)는 컨트롤러(900)에 의해 설정된 운전모드에 따라 폭기, 침전 및 방류공정을 한 주기로 하여 반복 운전되며, 이 과정에서 간헐정량공급조(400)로부터 연속회분식반응조(100)로 공급된 유입수는 무산소, 호기 및 혐기단계를 거치면서 유기물과 영양염류가 제거된다.

한편, 종래 연속회분식반응조는 특히 하수 및 오·폐수에 포함된 인을 제어하는데 한계가 있었는데, 그 이유는 혐기나 무산소 상태가 짧거나 길어져서 효과적인 인을 제거하지 못할 뿐만 아니라, 원수의 수량 과부하 시 원수가 연속적으로 유입되게 되면, 방류 공정 직후에 들어오는 하·폐수에 포함된 질소와 인의 성분이 처리수와 함께 배출되기 때문에 처리수의 수질이 떨어지게 된다.

이에 대해 상술한 바와 같은 본 발명의 하·폐수처리장치는 무산소, 호기, 및 혐기 단계를 교대로 운전하면서 질소와 인을 제거하는 연속회분식반응조(100)와 함께 공간적으로 분리되어 있는 혐기조(200), 무산소조(300)를 더 구비하고 있으므로 하나의 연속회분식반응조(100)에서 완벽하게 처리할 수 없었던 질소(N), 인(P) 등의 영양염류를 더욱 효과적으로 처리할 수 있게 된다.

이어서, 도 9와 도 10을 참조하여, 상기 본 발명에 따른 연속회분식반응 조(100)에서의 수처리 과정을 살펴본다. 여기서, 도 9는 본 발명의 연속회분식반응조의 수처리 공정을 보여주는 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 연속회분식반응조의 운전모드에 따른 각 공정의 시간을 보여주는 시간표이다.

도시된 바와 같이, 상기 연속회분식반응조(100)는 유입 및 폭기공정, 침전공정 및 방류공정을 하나의 주기로 반복 운전된다. 또한, 상기 연속회분식반응조(100)는 유입수량의 부하에 대응하여 그 운전모드를 고부하, 평균 및 저부하 운전모드로 세분한다. 그리고 이러한 운전모드는 컨트롤러(900)에 의해서 자동으로 변환된다.

예를 들어, 유량조정조(500) 및 간헐정량공급조(400)에 설치되어 있는 수위계(402,502)는 수위 검출신호를 컨트롤러(900)에 인가하고, 수위 정보를 인가받은 컨트롤러(900)는 슬러지 펌프(112), 블로워(143), 원수 이송펌프(503), 유입수 공급펌프(403) 등을 제어하여 수위에 따른 적합한 운전모드로 전환시킨다.

도 10을 참조하면, 상기 컨트롤러(900)는 처리 대상수인 하수 및 오·폐수의 유량 부하에 따라 고부하 운전모드, 표준 운전모드, 저부하 운전모드를 선택하여 운전할 수 있다.. 각 운전모드는 폭기, 침전 및 방류의 3단계 공정이 한 사이클을 이루게 되며, 고부하 운전모드는 한 사이클에 3시간이 소요되어 8사이클/1일로 운전하며, 표준 운전모드는 한 사이클에 4시간이 소요되어 6사이클/1일로 운전한다. 그리고 저부하 운전모드는 한 사이클이 8시간 또는 12시간에 이루어져 2 또는 3사이클/1일로 운전한다. 이하에서는 한 사이클이 4시간에 이루어지는 표준 운전모드를 예로서 설명하며, 표준 운전모드 이외의 운전모드의 경우에도 각 단계에서의 시 간차이가 존재할 뿐 그 처리과정은 동일하다 할 것이다.

<유입 및 폭기공정>

일반적으로 유입공정은 폭기공정과 함께 이루어지거나 폭기공정의 일부에서 이루어진다.

유입공정은 기본적으로 간헐정량공급조(400)로부터 연속회분식반응조(100)로의 유입수 유입작용에 의해서 이루어진다. 즉, 방류공정이 끝나고 폭기공정이 시작되기 전 또는 폭기공정의 시작과 동시에 간헐정량공급조(400)로부터 유입수의 공급이 시작되며 연속회분식반응조(100)에서 방류된 처리수만큼의 유입수가 공급된다.

상기 연속회분식반응조(100)에 설치된 수위계(101)의 신호를 인가받은 컨트롤러(900)는 간헐정량공급조(400) 내의 원수 공급펌프(403)를 구동시키고, 상기 공급펌프의 구동에 따라 유입수 공급관(405)을 통해서 간헐정량공급조(400)의 유입수가 연속회분식반응조(100)로 공급된다. 상기 컨트롤러(900)는 수위계(101)의 신호에 따라 원수가 연속회분식반응조(100) 내의 설정된 수위에 도달할 때까지 유입수의 공급을 계속하며, 바람직하게 폭기 공정 시작 후 약 1시간 이내에 유입이 완료될 수 있도록 제어한다.

또한, 상기 컨트롤러(900)는 간헐정량공급조(400) 내에 저류되는 유입수 수위에 따라 그 운전모드를 전환한다. 예컨대 상기 간헐정량공급조(400) 내에 공급할 유입수가 없는 경우에는, 간헐정량공급조(400)에 설치된 수위계(402)가 이를 감지하고 상기 수위계의 신호를 인가받은 컨트롤러(900)는 운전모드를 저부하 운전모드로 전환하여 운전하게 된다. 반대로 상기 간헐정량공급조(400)가 만수위일 경우에 는 고부하 운전모드로 전환하여 운전한다.

한편, 상기 컨트롤러(900)는 연속회분식반응조(100)의 상부와 하부로 유입수를 나누어서 공급함으로써 연속회분식반응조(100) 전면에 걸쳐 유입수를 분배하게 되어 별도의 교반기 설치가 불필요할 뿐만 아니라 종래 교반기와 비교하여 우수한 교반 효과를 얻을 수 있다. 또한, 무동력으로 분산 투입이 이루어지기 때문에 반영구적인 사용이 가능하며 유지관리가 편리하고 비용도 절감할 수 있다.

그러나 상부 유입수공급장치(120)를 이용하여 연속회분식반응조(100)의 상부로 유입수를 공급하는 것으로 유입 및 폭기 공정에서만 이루어지고, 이후에서 설명될 침전 및 방류공정에서는 중단된다. 반면에 하부 유입수공급장치(130)를 이용하여 연속회분식반응조(100)의 하부로 유입수를 공급하는 것은 침전 및 방류공정에서도 연속적으로 이루어질 수 있다. 특히 상기 간헐정량공급조(400)의 수위가 만수위에 도달한 경우에는 유입수를 상기 하부 유입수공급장치(130)를 통해 공급함으로써 미처리 오염물이 외부로 방류되는 것을 최소화한다.

즉, 하부 유입수공급장치(130)를 통한 유입수의 공급은 유입수가 유입수 안정접촉실(131)을 통해 연속회분식반응조(100) 하부로 분산 공급되므로 침전 및 방류단계에서도 유입수 유입에 따른 와류 현상이나 침전물의 부유현상을 최소화한다. 이와 같이, 본 발명은 폭기공정 뿐만 아니라 침전 및 방류공정에서도 유입수를 공급할 수 있으므로 수량 과부하 시에도 연속적인 처리가 가능하다.

아울러, 하부 유입수공급장치(130)로 유입된 유입수는 유입수 안정접촉실(131) 내에 충진된 접촉여재(136)를 지나 연속회분식반응조(100)로 투입되기 때 문에 유량 과부하시에 월류관(406)을 통해서 비교적 오염농도가 높은 유입수가 유입하더라고 안정적인 처리가 가능하다.

이어서, 유입수의 유입공정은 연속회분식반응조(100) 내의 표준 수위에 도달할 때까지 계속되며 수위계(101)에 의해 표준 수위에 도달됨이 감지되면, 상기 수위계의 신호를 인가받은 컨트롤러(900)의 제어작동에 따라 유입수 이송펌프(403)의 작동이 멈추게 되고 유입수의 유입공정이 완료되고 폭기공정이 이어진다.

폭기공정이 개시되면, 상기 컨트롤러(900)는 연속회분식반응조(100)에 설치된 블로워(143)을 작동시키고 블로워(143)는 공기공급관(142)를 통해 연속회분식반응조(100) 저부에 설치된 산기관(141)으로 공기를 공급함으로써 상기 산기관(141)을 통해 분출되는 공기에 의해서 폭기가 이루어지게 된다. 폭기공정이 개시될 때 상징수포집기(151)는 물 수위에 맞춰 대기 상태로 있게 되므로 폭기공정에서는 상징수의 배출이 이루어지지 않는다.

상기 폭기공정은 연속회분식반응조(100) 내 용존산소 농도를 1~3ppm으로 유지하도록 운전된다. 즉, 상기 연속회분식반응조(100) 내에 설치된 용존산소농도측정기(DO-METER) 또는 ORP(102)에 의해 감지된 신호를 인가받은 컨트롤러(900)는 블로워(143)를 단속하여 적정 용존산소 농도를 유지하도록 한다. 바람직하게 폭기는 표준 운전모드에서 약 2시간 동안 이루어진다. 상기 폭기공정에서는 미생물에 의한 BOD 산화 및 질산화 반응과 인의 과잉섭취가 이루어진다.

<침전공정>

표준 운전모드에서 상기 침전공정은 공정 개시 후 약 2~3시간대에 이루어진 다. 침전공정은 폭기공정이 완료된 후 전환되며, 침전시간은 설정된 모드에 따라 다르게 설정할 수 있다.

폭기공정에서 침전공정으로 전환되면, 컨트롤러(900)는 블로워(143)를 오프(off)하고 유입수공급관(405)에 설치된 삼방밸브(133)를 작동하여 상부 공급관(122)으로의 유입수 공급을 차단하여 연속회분식반응조(100)의 수면으로 유입수가 투입하는 것을 중지한다. 그러나 하부 공급관(132)을 통한 유입수의 유입은 침전물의 부상이나 와류 현상의 발생이 없으므로 필요한 경우에는 계속하여 가능하다.

폭기가 멈추면 연속회분식반응조(100) 내의 슬러지는 중력에 의해 밑으로 가라앉게 된다. 침전된 슬러지는 연속회분식반응조(100) 바닥에 소정 두께로 슬러지 층을 형성하게 된다. 또한 상기 연속회분식반응조(100)는 혐기 및 무산소 상태로 변화되면서 질소와 인을 제거하게 된다.

상기 침전된 슬러지는 과잉섭취한 인이 포함되어 있으며, 침전공정에서 일정시간이 지난 후부터 상기 잉여슬러지를 오니저류조(800)로 인출한다. 이송시간은 임의 조절가능하며 일정시간 이송 후에는 컨트롤러(900)의 제어에 따라 오니저류조(800)로 연결되는 이송라인(111)의 개폐밸브를 차단하고, 이후 다시 폭기가 개시될 때까지 슬러지를 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400) 내로 분할하여 반송한다. 상기한 슬러지 인출은 침전공정이 끝날 때까지 계속되며 상기 슬러지 반송은 방류공정이 끝날 때까지 계속된다. 상기 슬러지 인출은 상기 오니저류조(800)에서 이루어지는데 탈수 처리하여 인을 제거하게 된다. 이 과정을 통해 인 을 90%이상 제거할 수 있게 된다.

상기 침전공정에서 상기 연속회분식반응조(100)는 통상의 침전조와 무산소조의 역할을 수행하게 되는데, 폭기가 끝나면 순차적으로 침전이 이루어지기 때문에 별도의 침전조가 필요치 않고 탈질 미생물에 의해 질소를 가스로 배출하는 무산소조의 기능을 통해 85% 이상의 질소제거율을 이룰 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 연속회분식반응조(100) 내의 슬러지는 슬러지 펌프(112)의 작동에 따라 혐기조(200), 무산소조(300), 간헐정량공급조(400)로 필요량만큼 반송된다. 본 실시 예에서는 반응조(100)로부터 반송되는 총 슬러지 중 35%는 혐기조(200)로 반송되고, 무산소조(300)로는 50%가 반송되며, 나머지 15%는 간헐정량공급조(400)로 반송된다. 그러나 슬러지 반송비율은 각 현장에 맞게 조절될 수 있다.

상기 혐기조(200)로의 슬러지 반송은 반응조(100) 내에서 혐기 단계에 이루어지게 되며, 혐기조(200)로 반송된 슬러지는 인의 용출이 이루어지게 된다. 이때의 에너지원으로는 유량조정조(500)로부터 상기 혐기조(200)로 유입된 원수의 탄소원이 이용된다.

상기 무산소조(300)로의 슬러지 반송은 반응조(100) 내에서 슬러지의 무산소단계 초기에 이루어지는데 무산소조(300)로 반송된 슬러지는 탈질 미생물에 의해 질산성 질소가 질소가스로 처리 배출된다. 이 과정에서 상기 유량조정조(500)로부터 공급된 유입원수가 탄소원으로 이용된다.

상기 침전공정 약 1시간~2시간 정도 진행되며, 침전공정 말기에 이르러 상기 상징수배출장치(150)가 작동되면서 상징수포집기가 열리며 방류과정이 이루어지게 된다. 그리고 이후에는 슬러지의 반송이 이루어지되, 슬러지의 인출은 수행되지 않는다. 이는 농축이 불량한 슬러지의 인출을 미리 차단하고자 하는 것이다.

<방류공정>

표준 운전모드에서 상기 방류공정은 공정 개시 후 약 3~4시간대에 이루어진다. 본 공정은 상기한 침전공정 후 바로 전환되며 방류시간은 설정된 모드에 따라 다르게 설정할 수 있다.

방류공정에서도 침전된 슬러지의 반송은 계속되며, 침전물 부상을 방지하기 위하여 원수는 하부 공급관(132)과 유입수 안전접촉실(131)을 통한 반응조(100) 하부로만 유입된다.

상기 방류단계는 상징수를 배출하는 과정이며, 이는 상징수배출장치(150)를 통해 이루어진다. 본 실시 예에서 상기 상징수배출장치(150)는 연속회분식반응조(100) 내에 하나만이 설치되어 상징수를 포집하게 되나, 설비의 크기나 상징수포집기(151)의 크기에 따라 두 개 이상 설치될 수 있다. 여기서 상기 상징수의 배출은 폭기가 멈추고 슬러지가 침전된 상태에서 이루어지게 되므로 폭기공정와 침전공정에서는 상징수 포집은 이루어지지 않는다.

방류공정이 개시되면 컨트롤러(900)는 연속회분식반응조(100) 내의 수위계의 신호를 연산하여 구동펌프(154)를 제어작동시킴으로써 상기 상징수포집기(151)를 수위에 따라 상징수 포집위치로 이동시키게 된다. 즉, 상기 구동펌프(154)가 작동되면 와이어(153)가 풀려나오거나 감겨짐으로써 와이어(153)에 연결되어 있는 상징 수포집기(150)를 수직으로 이동시키게 된다.

여기서 '상징수포집기'라 함으로 원수 상부에 부유하고 있는 이물질이 이루어진 층보다 밑에 위치하여 이물질이 배출되는 것을 피할 수 있는 위치로 수면에서 약 50cm 아래 지점을 의미한다.

이와 같이 상징수포집기(151)의 위치가 결정되고 폭기공정와 방류단계가 경과되면 상징수의 포집과 방류작업이 시작된다. 상징수포집기(151)로 유입된 상징수는 상징수포집기(151)에 연결된 배출관(152)을 통해 배출될 수 있는 것이다. 방류공정은 약 1시간 이내로 진행되며 설정된 시간 이내라 할지라도 제한 수위까지 방류가 되었을 때에는 수위계의 감지신호에 따라 방류작업을 멈출 수 있도록 하여 슬러지의 유출을 방지한다.

상기 방류단계가 완료되며 표준 운전모드에 의한 1 사이클이 처리된 것으로 상기 연속회분식반응조(100)는 바로 폭기공정로 전환되어 다음 사이클을 반복 처리하게 된다.

한편, 상기 배출관(151)을 통해 배출된 상징수는 방류조(700)를 거쳐 방류처리된다. 상기 방류조(700)는 처리수를 자외선 소독기 등으로 소독하여 외부로 방류하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 명세서는 바람직한 실시 예를 참조로 상세히 설명되었지만 상기한 실시 예 외에 다양한 변형과 다른 실시 예가 당해 기술분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 따라서 이러한 변형과 다른 실시 예들도 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 권리범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 하·폐수의 재이용수 고도처리방법 및 장치(AWRS)는 종래의 연속회분식반응조(SBR)공법과 A²/0 공법을 하나로 결합하되, 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 혐기조와 무산소조를 공간적으로 분리하여 배열함으로써 기존의 단일 연속회분식반응조만으로는 불안정한 유기물 처리를 보다 안정적으로 처리함과 아울러 공간적으로 분리된 혐기조와 무산소조를 이용함으로써 탈질반응과 탈인처리를 보다 완벽하게 하여 질소(N), 인(P) 등 영양염류의 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래의 연속회분식반응조(SBR)공법과 A²/0 공법을 하나로 결합하되, 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 공간적으로 분리된 혐기조와 무산소조를 설치함으로써 유기물과 영양염류의 처리 효율을 높일 수 있는 있고, 기존의 연속유입형태에 따른 문제점을 해결하기 위해서 무산소조와 연속회분식반응조 사이에 간헐정량공급조를 설치함으로써 원수의 유량, 수질 부하 및 외기에 대응하여 안정적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 연속회분식반응조의 전단에 설치된 간헐정량공급조로부터 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조의 수표면을 통해 공급하고, 상기 유입수의 나머지를 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 공급함으로써, 별도의 동력을 사용하지 않고서도 충분히 교반할 수 있는 무동력 교반 기능을 갖는 연속회분식반응조 를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 간헐정량공급조로부터 공급되는 유입수의 일부를 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 공급하되, 반응조내에 별도의 격벽으로 구분되고 그 내부에 매체(메디아)가 충전된 유입수 안정접촉실을 통해서 원수를 공급함으로써 매체에 부착된 생물막을 이용하여 유량 과부하 시 고농도로 유입되는 유기물질과 영양염류를 처리하여 원수의 유량, 수질 부하 및 외기에 대응하여 안정적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 유량의 변화에 따른 부하 대처 능력이 우수하고 고 부하 시에는 연속유입처리가 가능하고, 저 부하 시에도 안정된 고도처리가 이루어질 수 있도록 원수를 정량 유입하여 처리함으로써 유량의 부하변동에 따라 운전모드를 전환하여 처리의 효율성을 극대화하고 설비 유지관리의 편리성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

유입된 원수를 저류하고 필요량을 인출하는 유량조정조와, 상기 유량조정조와 공간적으로 분리되며 폭기-침전-방류공정을 반복적으로 수행하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 정화 처리하고 그 상징수를 방류하는 연속회분식반응조로 이루어진 하·폐수 고도처리장치에 있어서,

상기 유량조정조와 연속회분식반응조 사이에 공간적으로 분리되어 설치된 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조와;

상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조를 통해서 상기 연속회분식반응조로 월류수가 흘러가도록 설치된 월류관과;

상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급할 수 있도록 설치된 원수 펌프와 원수 이송관으로 이루어진 원수 분배공급장치와;

상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수를 상기 연속회분식반응조로 공급할 수 있도록 설치된 유입수 펌프와 유입수 공급관으로 이루어진 유입수 공급장치와;

상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송할 수 있도록 설치된 슬러지 펌프와 반송관으로 이루어진 슬러지 반송장치와;

상기 원수 분배공급장치, 유입수 공급장치 및 슬러지 반송장치의 펌프와, 상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조, 간헐정량공급조 및 연속회분식반응조의 수위 계, 그리고 상기 연속회분식반응조 내의 산기장치와 상징수배출장치 및 각종 제어밸브와 전기적으로 연결되어 원수, 유입수, 슬러지 및 처리수의 흐름을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 유입수 공급장치는 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급하는 상부 유입수공급장치와, 상기 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급하는 하부 유입수공급장치로 구성되되;

상기 상부 유입수공급장치는 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 연속회분식반응조의 수표면의 상부에 위치하도록 설치되는 상부 공급관과, 상기 상부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 연속회분식반응조의 수표면에 분산시켜 공급하도록 설치된 소정 크기의 상부 분산판을 포함하여 구성되고;

상기 하부 유입수공급장치는 상기 연속회분식반응조 내에 수직으로 설치되고 그 하단은 바닥면으로부터 일정거리 떨어지며 그 상단은 만수위의 수표면 상부로 노출되도록 설치된 유입수 안정접촉실과, 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면 상부에 위치하도록 설치된 하부 공급관과, 상기 하부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 유 입수 안정접촉실 내부의 수표면에 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 하부 분산판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 간헐정량공급조에서 월류하는 유입수는 상기 유입수 안정접촉실 내부로 흘러가도록 월류관이 설치된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 2항에 있어서,

상기 유입수 안정접촉실 내부에는 생물막을 형성하기 위한 접촉여재(메디아)가 충진된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 2항에 있어서,

상기 상부 유입수공급장치는, 바닥면을 갖는 소정크기의 원통형 본체와, 상기 본체의 내주면에 일정간격을 가지며 방사상으로 구비되는 다수개의 회전날개로 이루어진 회전통과;

상기 회전통의 중심에 수직하게 설치되어 상기 회전통을 회전가능하게 지지하는 중심축과;

상기 회전통의 상부에 이격되어 설치되고 상기 회전날개의 전면에 대해 직각 방향으로 일정수압의 유입수를 투입할 수 있도록 설치되고 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하는 원수유입관과;

상기 회전통을 연속회분식반응조의 수면 위에 설치할 수 있도록 상기 중심축의 상단을 고정하는 고정대와;

상기 회전통의 바닥면과 측면에 구비되어 회전통 내부의 유입수가 원심력에 의해서 상기 반응조의 수면으로 살수될 수 있도록 천공된 다수개의 구멍을 포함하여 이루어진 무동력 회전살수장치인 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
하나의 생물 반응조를 시간적으로 분리하여 폭기-침전-방류공정을 반복적으로 수행하여 유입수에 포함된 유기물과 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류를 정화 처리하고 그 상징수를 방류하는 연속회분식반응조를 포함하여 구성된 하·폐수 고도처리장치에 있어서,

상기 연속회분식반응조는, 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급하는 상부 유입수공급장치와, 상기 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급하는 하부 유입수공급장치를 포함하여 별도의 동력 없이 교반 작용할 수 있도록 구성되되;

상기 상부 유입수공급장치는 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 연속회분식반응조의 수표면의 상부에 위치하도록 설치되는 상부 공급관과, 상기 상부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 연속회분식 반응조의 수표면에 분산시켜 공급하도록 설치된 소정 크기의 상부 분산판을 포함하여 구성되고;

상기 하부 유입수공급장치는 상기 연속회분식반응조 내에 수직으로 설치되고 그 하단은 바닥면으로부터 일정거리 떨어지며 그 상단은 만수위의 수표면 상부로 노출되도록 설치된 유입수 안정접촉실과, 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하고 그 선단이 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면 상부에 위치하도록 설치된 하부 공급관과, 상기 하부 공급관을 통해 공급된 유입수를 상기 유입수 안정접촉실 내부의 수표면에 분산시켜 공급할 수 있도록 설치된 소정 크기의 하부 분산판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 유입수 안정접촉실 내부에는 생물막을 형성하기 위한 접촉여재(메디아)가 충진된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 간헐정량공급조에서 월류하는 유입수는 상기 유입수 안정접촉실 내부로 흘러가도록 월류관이 설치된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 연속회분식반응조와 공간적으로 분리되도록 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조가 설치되고, 상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송할 수 있도록 슬러지 펌프와 반송관으로 이루어진 슬러지 반송장치가 설치된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 9항에 있어서,

상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조 사이의 격벽에는 각 조의 월류수가 자연적으로 흐르도록 월류관이 설치된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 9항에 있어서,

상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급할 수 있도록 설치된 원수 펌프와 원수 이송관으로 이루어진 원수 분배공급장치가 설치된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
제 9항에 있어서,

상기 상부 유입수공급장치와 하부 유입수공급장치를 통해 공급되는 유입수의 흐름을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이 용수 고도처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 상부 유입수공급장치는, 바닥면을 갖는 소정크기의 원통형 본체와, 상기 본체의 내주면에 일정간격을 가지며 방사상으로 구비되는 다수개의 회전날개로 이루어진 회전통과;

상기 회전통의 중심에 수직하게 설치되어 상기 회전통을 회전가능하게 지지하는 중심축과;

상기 회전통의 상부에 이격되어 설치되고 상기 회전날개의 전면에 대해 직각방향으로 일정수압의 유입수를 투입할 수 있도록 설치되고 상기 간헐정량공급조 내부에 설치된 유입수 펌프와 연통하는 원수유입관과;

상기 회전통을 연속회분식반응조의 수면 위에 설치할 수 있도록 상기 중심축의 상단을 고정하는 고정대와;

상기 회전통의 바닥면과 측면에 구비되어 회전통 내부의 유입수가 원심력에 의해서 상기 반응조의 수면으로 살수될 수 있도록 천공된 다수개의 구멍을 포함하여 이루어진 무동력 회전살수장치인 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치.
하나의 연속회분식반응조를 시간적으로 분리하여 폭기-침전-방류공정을 반복적으로 수행하여 수처리 하고 그 상징수를 방류하며, 상기 연속회분식반응조의 선 단에 설치된 유입수 간헐정량공급조를 통해서 유입수를 간헐적으로 정량공급하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리장치에 있어서,

상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급함과 아울러 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로서 연속회분식반응조를 별도의 동력없이 교반하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리방법.
제 14항에 있어서,

상기 폭기공정에서는 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 수표면을 통해서 분산 공급함과 아울러 상기 간헐정량공급조에 저류된 유입수의 일부를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로서 연속회분식반응조를 교반이 이루어지도록 하고, 상기 침전 및 방류공정에서는 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해서만 유입수를 분산 공급함으로써 침전물의 부상이나 와류 현상의 발생이 없으므로 유입수를 연속주입하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리방법.
제 14 또는 15항에 있어서,

상기 간헐정량공급조가 만수위인 경우 상기 간헐정량공급조에서 월류하는 월류수를 상기 연속회분식반응조의 바닥면을 통해 분산 공급함으로써 침전물의 부상이나 와류 현상의 발생이 없으므로 유입수를 연속주입하는 것을 특징으로 하는 하 ·폐수의 재이용수 고도처리방법.
제 14항에 있어서,

상기 간헐정량공급조의 전단에 원수를 저류하고 필요량을 인출하는 유량조정조와, 상기 유량조정조로부터 원수를 공급받아 탈인 반응이 이루어지는 혐기조와, 상기 혐기조에서 탈인된 유입수를 공급받아 탈질반응이 이루어지는 무산소조를 공간적으로 분리하여 설치하고;

상기 유량조정조에 저류된 원수를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조로 분배하여 공급하며;

상기 연속회분식반응조에 침전된 슬러지를 상기 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조으로 반송하고;

상기 유량조정조, 혐기조, 무산소조 및 간헐정량공급조의 월류관을 통해서 월류하는 월류수가 상기 연속회분식반응조로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 재이용수 고도처리방법.