KR100872381B1 - 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법 - Google Patents

조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법으로서, 외부 오염수가 유입되고, 유량을 조절하여 이송하는 유량조정조와, 탈질반응의 탄소원을 공급하는 제 1호기조와, 인 과다섭취로 수중 내 인을 제거하는 제 2호기조와, 탈질반응이 일어나는 복합반응조 및 슬러지가 농축되는 오니농축조를 거쳐 수처리되는 고도처리장치에 있어서, 외부 오염수를 공급받아 조류를 배양하여 외부로 공급하는 조류배양조; 상기 조류배양조 및 복합반응조에서 각각 공급된 조류 및 슬러지를 가용 분해하여 수중으로 유기물을 용출시키는 오니농축조; 상기 오니농축조와 연결되어, 유기물을 공급받는 제 1호기조;를 포함하여 이루어지되, 상기 복합반응조에서 탄소원 부족시, 상기 조류배양조에서 배양된 조류가 상기 오니농축조로 전달되고, 상기 오니농축조에서 조류와 슬러지가 가용분해되어 수중으로 유기물이 용출되며, 상기 유기물이 상기 제 1호기조로 전달되어 복합반응조의 탄소원으로 공급되는 것을 기술적 특징으로 하여, 유입수 중에서 유기물과 질소의 비(C/N)를 적정하게 유지하고, 자체적으로 경제성이 있는 내부탄소원을 공급할 수 있으므로, 외부탄소원을 공급하지 않아도 충분하게 탄소원을 탈질반응에 공급할 수 있는 효과가 있다
Figure R1020080079791
질소, 고도처리, 조류(Algae), 초음파, 가용분해

Description

조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법{apparatus and method for advanced treatment using algae and ultrasonic decomposition for carbon source supply}
본 발명은 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법에 관한 것로서, 특히 조류를 이용하여, 복합반응조에서 일어나는 탈질반응의 탄소원을 충분히 공급함으로써, 유기물 부족에 의한 질소 및 인의 처리 효율 저하를 극복하며, 질소 및 인을 섭취하여, 수중 내 질소 및 인의 농도를 조절하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 질소나 인은 생태계에서 생물이 살아가는데 필요한 구성요소이지만, 하수나 폐수에 다량 함유될 시에는 조류 또는 박테리아 등과 같은 생물체가 과잉번식하여 부영양화가 초래되므로, 다양한 방법으로 질소나 인을 제거하는 고도처리가 제안되고 있다.
생물학적 처리방법으로 종래의 질소 및 인 제거 방법은 크게 두가지로 나누어지는데, 하나는 연속식(Continuous Flow)과 다른 하나는 회분식(Batch Flow)이 있으며, 질소와 인을 동시 제거하는 방법 중 대표적인 것은 혐기와 호기 조건을 적 절히 분리 조합하여 운전하는 혐기-호기공정(A/O), 혐기-무산소-호기 공정(A2O), VIP(VirginiaInitiative Plant)공정, UTC(University of Cape Town)공정, 바덴포(Bardenpho)공정 등이 있다.
또 하나의 처리방법은 유입방식에 따라 SBR프로세스로 대표되는 간헐유입 방식과 연속유입 방식으로 분류된다. 상기 이들 몇 개의 다른 방식은 단일구획 또는 여러 단계로 분리 구성된 반응조에서 호기공정과 무산소공정이 별도로 이루어져 시스템 운영이 복잡하고 설치비용과, 유지관리비용이 비싼 문제점이 있다.
그리고, 이러한 대표적인 공정들은 여러 개의 반응조와 내부순환펌프들로 구성되어 있으며 질소와 인의 제거를 위한 최적조건을 유지하기가 까다로워 운전이 매우 복잡하고, 미생물과 처리수의 고액분리가 침전조에서 중력침강에 의하여 이루어지기 때문에 미생물의 농도를 높게 유지하기가 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인이 제안한 대한민국 특허청 등록번호 제0649099호에서는 복합반응조를 이용하여, 탈질반응과 및 무산소조와 침전조 및 혐기조의 반응이 동시에 일어날 수 있는 고도처리장치를 제안하였다.
이러한 종래의 기술에 따른 발명은, 각기 다른 처리가 이루어진 두 가지의 호기성 처리수를 무산소조, 혐기조, 침전조의 역할을 수행하는 하나의 복합반응조에 투입하여 처리함으로써, 질소 및 인의 고도처리가 이루어지도록 하여, 설치비용을 절감하고, 설치부지면적을 축소할 수 있고, 미생물이 회전날개의 측면에서 분비되어, 미생물이 수중 내에 충분히 부유되면서 반응할 수 있으며, 운영효율의 향상 을 가져올 수 있었다.
그러나, 종래의 기술에 따른 발명은, 탈질반응에서 탄소원의 부족으로 질소처리 효율이 낮고, 시설비 및 전력비가 많이 소요되고, 운영이 복합하며, 추가로 메탄올 등과 같은 탄소원을 주입하여 높은 추가비용이 드는 문제점이 있다.
한편, 우리나라의 하수처리시설에 유입되는 하수는 유입수 중의 유기물과 질소의비(C/N)가 통상 BOD/TN=2.8로 낮은 수준으로, 단순한 혐기조, 무산소조 및 호기조로 구성된 하수처리 공정을 적용하면 질소를 제거하는데 필요한 탄소원이 부족하여 외부로부터 탄소원을 공급받아야 하는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 유입되는 오염수의 C/N(유기물/질소)의 비가 낮을 때, 배양된 조류를 분해하여 발생된 영양물질을 복합반응조로 공급하여, 탈질반응에 필요한 탄소원을 자체적으로 공급하며, 공정이 간단한 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부 오염수가 유입되고, 유량을 조절하여 이송하는 유량조정조와, 탈질반응의 탄소원을 공급하는 제 1호기조와, 인 과다섭취로 수중 내 인을 제거하는 제 2호기조와, 탈질반응이 일어나는 복합반응조 및 슬러지가 농축되는 오니농축조를 거쳐 수처리되는 고도처리장치에 있어서, 외부 오염수를 공급받아 조류를 배양하여 외부로 공급하는 조류배양조; 상기 조류배양조 및 복합반응조에서 각각 공급된 조류 및 슬러지를 가용 분해하여 수중으로 유기물을 용출시키는 오니농축조; 상기 오니농축조와 연결되어, 유기물을 공급받는 제 1호기조;를 포함하여 이루어지되, 상기 복합반응조에서 탄소원 부족시, 상기 조류배양조에서 배양된 조류가 상기 오니농축조로 전달되고, 상기 오니농축조에서 조류와 슬러지가 가용분해되어 수중으로 유기물이 용출되며, 상기 유기물이 상기 제 1호기조로 전달되어 복합반응조의 탄소원으로 공급되는 것을 기술적 특징으로 한다.
여기서, 상기 조류배양조는 상기 제 1호기조 및 제 2호기조로 유입되는 외부 오염수의 유기물 함량이 질소의 함량에 비해 낮으면, 상기 오니농축조로 조류를 이송하여, 탈질반응의 탄소원을 공급하고, 외부 오염수의 유기물 함량이 질소의 함량에 비해 높으면, 슬러지가 수집되는 오니저류조로 조류를 폐기시키는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 조류배양조는 내부 일측에 조류의 성장조건을 높이도록 충분한 빛의 조사가 이루어지는 광원과, 적정온도를 유지하는 열선 및 이산화탄소를 공급하도록 조류를 교반시키는 조류교반기 중 어느 하나가 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 오니농축조는 내측에 상기 복합반응조에서 이송된 농축 슬러지와 상기 조류배양조에서 이송된 조류를 분해하여 세포가 파열시켜 유기물을 용출시키는 가용분해기가 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 복합반응조는 수면에서 하측으로 1/10 ~ 1/20인 지점에 원형관으로 형성되고, 측면에 하나 이상의 유출공이 형성되어 상기 유출공을 통해 일정한 유속으로 배출되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 외부 오염수가 유입되고, 유량을 조절하여 이송하는 유량조정조와, 탈질반응의 탄소원을 공급하는 제 1호기조와, 인 과다섭취로 수중 내 인을 제거하는 제 2호기조와, 탈질반응이 일어나는 복합반응조 및 슬러지가 농축되는 오니농축조를 거쳐 수처리되는 고도처리 방법에 있어서, 외부 오염수를 공급받아 조류를 배양하는 조류배양단계; 상기 제 1호기조 및 제 2호기조로 유입된 외부 오염수의 질소 함량에 비해 유기물 함량이 적은 경우에, 상기 조류배양단계에서 배양된 조류와, 복합반응조에서 형성된 농축슬러지의 일부가 상기 오니농축조 이송하는 조류이송단계와; 농축슬러지와 조류를 가용분해기로 분해하여 수중에 용출된 유기물질을 포함하는 유기물 처리수를 상기 제 1호기조로 이송하는 유기물이송단계와; 상기 유기물이송단계에서 용출된 유기물질이 포함된 유기물 처리수상등액이 상기 복합반응조로 이송되어 탈질반응의 탄소원으로 사용되는 탄소원공급단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 유입되는 오염수 내 함유된 C/N(유기물/질소)의 비가 낮은 경우, 가용분해된 조류를 이용하여, 외부탄소원을 공급하지 않고, 자체적으로 경제성이 있는 내부 탄소원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 조류배양조에서 배양된 조류가 수질 내의 질소와 인을 섭취하여, 질소와 인의 농도를 낮출 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치는, 외부에서 유입된 오염수를 저장하고 전달하는 유량조정조(100)와, 탄소원을 공급받는 제 1호기조와, 인 과잉섭취로 인을 제거하는 제 2호기조(20)와, 탄소원이 필요한 탈질반응이 일어나는 무산소조, 아나목스(Anamnox) 탈질반응이 일어나는 혐기조, 슬러지가 침전되는 침전조가 한 반응조에서 일어나는 복합반응 조(30)와, 상기 복합반응조(30)에서 수처리된 처리수가 이송되는 복합기능조(40)로 이루어진다.
먼저, 유량조정조(100)와 조류배양조(110)에 대해 설명하기로 한다.
상기 유량조정조(100)는 외부 오염수가 공급되어 일정시간 동안 저장되는 하나의 반응조로 이루어진다.
이렇게 상기 유량조정조(100)에 저장된 외부 오염수는 오염수유입관(1)을 통해 일정한 비율로 상기 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)로 분배되어 이송된다.
그리고, 상기 조류배양조(110)는 외부 오염수를 공급받으며, 후술할 복합반응조(30)의 무산소조에서 일어나는 탈질반응에 부족한 탄소원을 공급할 수 있도록 외부 오염수 내에 용존 및 산재하는 NH4 +, NO3 -, CO2를 이용하여 조류(Algae)가 배양될 수 있도록 한다.
이러한 조류배양조(110)는 내측에 광원이 설치되어 조류를 배양하기에 충분한 빛이 조사되고, 일측에는 열선이 설치되어 상기 조류배양조(110)가 적정한 온도로 유지되어 조류 생체합성이 원활하게 이루어지게 한다.
그리고, 상기 조류배양조(110)의 내측에는 일정시간 회전되어 내부에서 배양되는 조류와 외부 오염수에 녹아있는 산소 및 유기물이 잘 교반되도록 하는 조류교반기(150)가 설치되어 조류가 잘 배양될 수 있도록 한다.
한편, 상기 조류배양조(110)에서 배양되는 조류는 호흡을 통해 외부 오염수에 있는 질소와 인을 배양 영양물질로 사용하여 수중 내 질소, 인의 농도를 낮출 수 있는 또 다른 효과가 있다.
여기서, 상기 조류배양조(110)에서 배양되는 조류는 Kessleri, Chlorella 등이 사용되며, 생물체로서 기본적으로 탄소를 매개로 하는 유기체이다. 따라서, 이러한 조류가 분해되어 조류 분해 산출물이 생성되는데, 이러한 조류 분해 산출물은 조류 세포가 파열되어 수중 내로 유기물이 용출된 것으로 수중 내에 탄소가 풍부해져, 복합반응조(30)로 이송되어 무산소조에서 발생되는 탈질반응에 쓰이는 탄소원의 역할을 수행하게 된다.
이러한 조류배양조(110)는 유량조정조(100)와 별도로 설치될 수 있으나, 바람직하게는 설치 부지 및 설치비의 경감을 위하여, 유량조정조의 일측에 격벽을 설치하여 분회되도록 하는 것이 좋다. 따라서 외부에서 유입되는 외부 오염수 중 일부는 유량조정조(100)로 전달되고, 일부는 조류배양조(110)로 전달되도록 하며, 전달되는 양은 유량조정조(100) 및 조류배양조(110)의 각 기능에 따라 적절히 이루어진다.
한편, 상기 조류배양조(110)에서 배양된 조류는 상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)에 유입되는 외부 오염수의 유기물/질소 비(C/N)에 따라 오니농축조(200)로 공급하거나, 오니저류조(50)로 폐기된다.
즉, 후술할 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)에 유입되는 외부 오염수의 유기물/질소 비(C/N)가 기준값보다 적은 경우에는 외부 오염수 내 유기물이 적은 것 으로 판단하여, 탈질반응의 탄소원으로 쓰일 조류가 조류이송관(210)을 통해 오니농축조(200)로 이송되고, 외부 오염수의 C/N(유기물/질소) 비가 기준값보다 높은 경우에는 조류이송관(210)을 통해 이송되는 조류가 오니저류조(50)로 폐기되도록 한다.
다음으로, 오니농축조(200)에 대해 설명하기로 한다.
상기 오니농축조(200)는 상기 조류배양조(110)와 연결된 조류이송관(210)을 통해 조류가 공급되고, 후술할 복합반응조(30)와 연결된 오니이송관(7)을 통해 복합반응조(30)로부터 농축된 슬러지의 일부가 공급된다.
이렇게 공급된 조류와 농축된 슬러지를 가용분해하기 위해, 상기 오니농축조(200)의 내측에는 가용분해기(250)가 설치된다.
상기 가용분해기(250)는 초음파 발생장치와 같이 세포를 파열시켜, 영양물질 및 유기물질이 수중으로 용출된 유기물처리수가 형성할 수 있는 장치이다.
여기서, 상기 초음파 발생장치는 20kHz 이상의 주파수를 갖는 음파장치이다.
그리고, 유기물처리수는 상기 오니농축조(200) 내부의 조류 및 슬러지에서 용출된 유기물질을 포함하고, 탄소원이송관(230)을 통해 제 1호기조(10)로 이송되어, 복합반응조(30)의 탈질 반응을 위해 필요한 탄소원으로 사용된다.
따라서, 본 발명은 기존의 수처리 시설에서 탈질반응에 사용되던 고가의 탄소원을 첨가하지 않고, 조류를 자체적으로 배양 후, 가용분해하여 탄소원으로 공급할 수 있으므로 추가설비비와 추가설비의 부지를 절약할 수 있다.
다음으로, 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)에 대해 설명하기로 한다.
상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)는 질소, 인 고도 처리를 위해 산소가 공급되고, 오염수에 부유하는 미생물을 이용하여 유기물의 산화, 암모니아성 질소를 아질산성질소 및 질산성 질소로 전환하는데, 상기 제 1호기조(10)에서는 복합반응조(30)의 탈질반응에 쓰이는 탄소원을 제공받아 저장하는 역할을 수행하며, 상기 제 2호기조(20)에서는 미생물들이 인을 과잉섭취하여 수중 내 인을 제거하도록 이루어진다.
상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)는 따로 분리되거나 하나의 반응용기가 격벽으로 분리되는데, 일측은 제 1호기조(10)가 형성되고, 타측은 제 2호기조(20)로 이루어진다.
상기 제 1호기조(10)는, 유입되는 총 오염수 중 30%정도가 공급되고, 나머지는 제 2호기조(20)로 이송된다. 이 때, 그러나, 제 1호기조(10)로 유입되는 외부 오염수에 C/N(유기물/질소)의 비가 낮아지면, 총 유입량 중 제 1호기조(10)에 30% 이상의 외부 오염수를 유입시켜 수중 내 유기물의 함량을 높여야 하는데, 이렇게 외부 오염수를 늘이면 처리할 오염수가 많아지므로 처리 시간이 오래 걸리고, 생성되는 슬러지가 많아지는 어려움이 있다.
따라서, 상기 조류배양조(110)에서 배양되어 오니농축조(200)로 이송된 조류와 후술할 복합반응조(30)에서 이송된 농축 슬러지의 일부를 가용분해하여 유기물을 수중으로 용출하여 유기물/질소의 함량을 높여서 탈질반응에 사용될 탄소원의 공급을 확보할 수 있도록 한다.
다음으로 복합반응조(30)를 설명하기로 한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 복합반응조내 교반기 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 복합반응조내 교반기 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 복합반응조내 교반기의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 복합반응조(30)는, 저장용기 내부 중앙에 수직하방으로 형성된 회전날개(34)와 부상슬러지를 수집하는 스크래퍼(35)가 형성되어, 내부에서 무산소조, 혐기조, 침전조의 수처리 반응이 동시에 일어날 수 있는 교반장치가 설치되다.
상기 제 1호기조(10)에서 조류를 포함한 탄소원인 유기물을 함유한 유기물처리수가 복합이송관(5)을 통해 복합반응조(30)로 이송되고, 제 2호기조(20)에서는 탈인처리가 된 상등액 처리수가 반응이송관(9)을 통해 상기 복합반응조(30)로 공급된다.
상기 복합이송관(5)과 반응이송관(9)은 상기 복합반응조(30)의 중앙에 설치된 처리수배관(32)을 통해 공급되는데, 상기 처리수배관(32) 외주면에는 수직하방측의 다단으로 돌출된 회전날개(34)가 형성되고, 상기 회전날개(34) 측면에는 회전유출공이 형성되어, 회전축(31)의 회전에 따라 상등액처리수가 상방향으로 유출되 고, 이때, 상기 회전날개(34)의 표면에서는 무산소조에서 활동하는 미생물이 고정 설치되어 무산소조에서 이루어지는 탄소원이 필요한 탈질반응이 이루어진다.
이렇게 무산소조, 혐기조, 침전조를 거쳐 생성된 상등액 처리수는, 상측에 이송관을 거쳐, 상기 복합반응조와 연결된 복합기능조(40)로 이송되고, 농축된 슬러지의 일부는 반송이송관(3)을 통해 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)로 이송되고, 나머지 농축된 슬러지는 오니이송관(7)을 통해 오니농축조(200)로 이송된다.
상기 복합반응조(30)의 하단부에는 상기 탈질반응 후에 여러가지 유기물 슬러지가 형성되어 혐기상태를 유지하고, 혐기조에 필요한 미생물이 존재하여 탄소원이 필요없는 탈질반응이 일어나는 혐기조 역할을 수행하면서 동시에 침전조의 역할을 수행한다.
이렇게 복합반응조(30)에서 일어나는 탈질반응에서는 많은 탄소원이 필요한데, 종래에는 상기 탈질반응에서 부족한 탄소원을 보충하기 위해, 메탄올, 에탄올, 아세트산 등의 외부탄소원을 공급해야하는 번거로움이 있었으나, 본 발명에서는 이러한 탄소원을 내부에서 해결하도록 상기 복합반응조(30)의 농축슬러지와 조류배양조(110)의 조류를 이용하도록 한다.
한편, 농축슬러지와 수처리된 상등액을 더욱 효율적으로 분리하기 위해, 상기 복합반응조(30)내 수면의 상측에서 1/10 ~ 2/10 지점에 원형관의 형상인 유출수 관로(300)가 형성되어, 수면에 부상된 슬러지는 스크래퍼(35)로 수거하여, 흡입되는 웨어(33)을 통해 외부로 배출하며, 슬러지가 배재한 상등액 처리수를 복합기능조(50)으로 이송하도록 한다.
상기 유출수 관로(300)의 일측에 형성된 다수개의 유출공(310)은 이송되는 처리수가 와류가 발생되지 않고, 일정한 유속으로 배출되기 위한 것으로 동일한 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 기존의 복합 반응조(30)의 수심을 유지하기 위해, 유출수 관로(300)를 복합 기능조(40)로 연결시, 도 2에서 나타난 종래의 이송관(39)이 직선으로 형성된 것에 비해, 유출이송관(420)은 곡선을 이루도록 휘어지도록 이루어져, 상기 복합반응조(30)의 수면의 위치가 유지되면서 상등액 처리수가 복합기능조(40)로 이송되도록 한다.
또한, 탈질반응을 통해 생성된 슬러지의 일부는 호기이송관(3)을 통해 상기 제 1호기조(10), 제 2호기조(20)로 반송되며, 나머지 슬러지는 농축이송관(7)을 통해 오니농축조(200)로 이송된다.
다음으로 복합기능조(40)를 설명하기로 한다.
복합기능조(40)는 상기 복합반응조(30)에서 고도처리된 상등액 처리수가 유출수 관로(300)를 통해 이송되고, 상기 복합기능조(40)의 내측에는 상향류 생물막 여재(41)가 형성되는데, 상기 상향류 생물막 여재(41)은 상기 상향류 미생물이 부착, 서식하기 용이한 망직물로 형성되어 상등액 처리수에 포함된 미량의 인을 필터하여 제거된 상등액처리수를 형성할 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리 방법을 살펴보고자 한다.
먼저, 조류배양단계는 외부 오염수를 공급받아 조류를 배양하는 단계로서, 조류배양조(110)의 내측에 설치된 열선(130) 및 광원을 통해 알맞은 햇빛과 온도를 유지하면서 조류를 배양하고, 교반기(150)로 잘 섞어 이산화탄소가 충분히 공급될 수 있도록 상기 조류배양조(110)의 배양환경을 조성할 수 있도록 하는 단계이다.
다음으로, 조류이송단계는, 외부 오염수의 질소 함량에 비해 유기물 함량이 적은 경우에 상기 조류배양조(100)와 오니농축조(200)을 연결하는 조류이송관(210)을 통해 상기 조류배양조(100)에서 배양된 조류를 상기 오니농축조(200)로 이송하는 단계이다.
여기서, 외부 오염수의 유기물 함량이 적은 경우의 기준은, 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)에 유입되는 외부 오염수의 유기물과 탄소의 비(C/N)를 통해 정해지며, 상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)에 유입되는 유기물과 탄소의 비(C/N)가 낮으면, 상기 복합반응조(30)의 탈질반응에 쓰일 탄소원이 부족하게 되므로, 탄소원을 공급할 수 있도록 상기 조류이송관(210)을 통해 조류배양조(110)에서 배양된 조류를 오니농축조(200)로 이송한다.
이 때, 상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)에 유입되는 유기물과 탄소의 비(C/N)가 높으면, 탈질반응에 필요한 탄소원을 보충할 필요가 없으므로, 슬러지를 수집하여 폐기하는 오니저류조(50)으로 이송하여 폐기시킨다.
다음으로 가용분해단계에서는, 상기 오니농축조(200)에 이송된 조류와 농축 슬러지를 가용분해기(250)으로 조류와 농축 슬러지 내 미생물을 파열하여 유기물이 수중으로 용해되어 유기물의 함량이 높아지도록 이루어진다.
다음으로 유기물 이송단계에서는 상기 오니농축조(200)에서 초음파 발생장치와 같은 가용분해기(250)로 조류와 농축 슬러지를 분해하여 수중에 유기물이 용출되도록 하며, 이러한 유기물질을 함유하는 유기물처리수를 상기 제 1호기조(10)로 이송하도록 한다.
따라서, 제 1호기조(10)의 처리수에는 탄소원인 유기물이 다량 함유되어, 복합반응조(30)에서 일어나는 탈질반응에 필요한 탄소원으로 공급될 수 있도록 한다.
다음으로, 탄소원공급단계에서는 상기 오니농축조(200)로부터 이송된 유기물처리수를 복합반응조(30)로 공급해주는 단계로서, 유기물처리수에 포함된 영양물질 및 유기물질이 복합이송관(5)을 통해 상기 복합반응조(30)로 이송되어 탈질반응에 필요한 탄소원을 공급하도록 한다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 단면도.
도 2는 종래의 기술에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 복합반응조내 교반기 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 복합반응조내 교반기 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치의 복합반응조내 교반기 평면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1: 오염수유입관 3: 반송이송관
5: 복합이송관 7: 오니이송관
9: 반응이송관 10: 제 1호기조
20: 제 2호기조 30: 복합반응조
31: 회전축 32: 배출로
33: 웨어 34: 회전날개
34: 스크래퍼 39: 이송관
40: 복합기능조 50: 오니저류조
41: 상향류 생물막 여재 100: 유량 조정조
110: 조류배양조 130: 열선
150: 조류교반기 200: 오니농축조
210: 조류이송관 230: 탄소원이송관
250: 가용분해기 300: 유출수 관로
310: 유출공 320: 유출 이송관

Claims (6)

  1. 외부 오염수가 유입되고, 유량을 조절하여 이송하는 유량조정조(100)와, 탈질반응의 탄소원을 공급하는 제 1호기조(10)와, 인 과다섭취로 수중 내 인을 제거하는 제 2호기조(20)와, 탈질반응이 일어나는 복합반응조(30) 및 슬러지가 농축되는 오니농축조(200)를 거쳐 수처리되는 고도처리장치에 있어서,
    외부 오염수를 공급받아 조류를 배양하여 외부로 공급하는 조류배양조(110);
    상기 조류배양조(110) 및 복합반응조(30)에서 각각 공급된 조류 및 슬러지를 가용 분해하여 수중으로 유기물을 용출시키는 오니농축조(200);
    상기 오니농축조(200)와 연결되어, 유기물을 공급받는 제 1호기조(10);를 포함하여 이루어지되,
    상기 복합반응조(30)에서 탄소원 부족시, 상기 조류배양조(110)에서 배양된 조류가 상기 오니농축조(200)로 전달되고, 상기 오니농축조(200)에서 조류와 슬러지가 가용분해되어 수중으로 유기물이 용출되며, 상기 유기물이 상기 제 1호기조(10)로 전달되어 복합반응조(30)의 탄소원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조류배양조(110)는
    상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)로 유입되는 외부 오염수의 유기물 함량이 질소의 함량에 비해 낮으면, 상기 오니농축조(200)로 조류를 이송하여, 탈 질반응의 탄소원을 공급하고, 외부 오염수의 유기물 함량이 질소의 함량에 비해 높으면, 슬러지가 수집되는 오니저류조(50)로 조류를 폐기시키는 것을 특징으로 하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 조류배양조(110)는
    내부 일측에 조류의 성장조건을 높이도록 충분한 빛의 조사가 이루어지는 광원과, 적정온도를 유지하는 열선(130) 및 이산화탄소를 공급하도록 조류를 교반시키는 조류교반기(150) 중 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 오니농축조(200)는
    내측에 상기 복합반응조(30)에서 이송된 농출슬러지와 상기 조류배양조(110)에서 이송된 조류를 분해하여 세포가 파열시켜 유기물을 용출시키는 가용분해기(250)가 형성된 것을 특징으로 하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 복합반응조(30)는
    수면에서 하측으로 1/10 ~ 1/20인 지점에 원형관으로 형성되고, 측면에 하나 이상의 유출공(310)이 형성되어 상기 유출공(310)을 통해 일정한 유속으로 배출되는 것을 특징으로 하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리장치.
  6. 외부 오염수가 유입되고, 유량을 조절하여 이송하는 유량조정조(100)와, 탈질반응의 탄소원을 공급하는 제 1호기조(10)와, 인 과다섭취로 수중 내 인을 제거하는 제 2호기조(20)와, 탈질반응이 일어나는 복합반응조(30) 및 슬러지가 농축되는 오니농축조(200)를 거쳐 수처리되는 고도처리 방법에 있어서,
    외부 오염수를 공급되는 조류배양조(110)에서 조류를 배양하는 조류배양단계;
    상기 제 1호기조(10) 및 제 2호기조(20)로 유입된 외부 오염수의 질소 함량에 비해 유기물 함량이 적은 경우에, 상기 조류배양조(110)에서 배양된 조류가 상기 오니농축조(200)로 이송하는 조류이송단계와;
    상기 조류배양조(110)에서 이송된 조류와 상기 복합반응조(30)로 이송된 농축슬러지가 오니농축조(200)로 이송되어 가용분해기(250)로 조사하여 수중에 유기물을 용출시키는 가용분해단계와;
    용출된 유기물질을 포함하는 유기물 처리수를 상기 제 1호기조(10)로 이송하는 유기물이송단계와;
    상기 유기물이송단계에서 용출된 유기물질이 포함된 유기물 처리수상등액이 상기 복합반응조(30)로 이송되어 탈질반응의 탄소원으로 사용되는 탄소원공급단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조류를 가용분해하여 탄소원을 공급하는 고도처리방법.
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