KR100876323B1

KR100876323B1 - 활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치

Info

Publication number: KR100876323B1
Application number: KR1020080025187A
Authority: KR
Inventors: 강훈
Original assignee: 에이네스트(주)
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2008-12-31

Abstract

본 발명은 오수, 폐수 및 하수 중에 유입되어 하천으로 방류시 부영양화의 원인이 되는 질소 및 인을 동시에 처리할 수 있는 고도처리 장치에 관한 것으로서, 특히 이 고도처리 장치는 원수에 포함된 고형물을 제거시키기 위한 원통형의 미세스크린을 포함하고, 무산소조, 혐기조, 고정상 접촉여재가 구비된 접촉산화조, 생물반응조의 활성화를 위한 미생물 활성화 장치, 막분리조 및 침전조와 탈기조의 기능을 겸하면서 탈기된 슬러지를 무산소조로 반송시키는 침전탈기조를 포함한다. 이러한 고도처리 장치에 의하면, 오수, 폐수 및 하수 등에 포함되어 있는 유기물과 질소, 인 등의 제거효율이 향상되고, 완벽한 고액분리가 가능하여 항상 안정적인 처리수질이 확보될 수 있다. 또한 접촉산화조 내의 접촉여재 및 막분리조 내에 구비된 활성화장치에 의한 완충작용에 의해 반응조 내부의 미생물농도를 일정하게 유지되게 함으로써 유입수의 유기물 농도변화에도 불구하고 안정적인 처리수질의 확보가 담보될 수 있을 뿐만 아니라 생물학적인 질소, 인의 제거에도 효율성을 높일 수 있으며, 이러한 고도처리 장치는 프로그램이 내장된 자동제어장치에 의해 무인상태에서 자동으로 운전됨으로써 이에 따른 인건비도 절감시킬 수 있다.

오수, 폐수, 하수, 고도처리 시스템, 활성화장치, 질소 및 인 제거

Description

활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치 {Advanced Treatment Apparatus for treatment of sewage water or waste water using aerobic microorganism activation apparatus}

본 발명은 오수, 폐수, 하수 등에 함유되어 있는 질소, 인 등을 제거하기 위한 고도처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원수에 포함된 고형물을 제거시키기 위한 원통형의 미세스크린을 포함하고, 무산소조, 혐기조, 및 고정상 접촉여재가 구비된 접촉산화조로 구성되는 생물학적 처리수조 뿐만 아니라 생물반응조의 활성화를 위한 미생물 활성화 장치 및 침지형 막이 구비된 막분리조와 침전탈기조를 순차적으로 배치하여 어떠한 조건에서도 오수, 폐수, 하수 등에 함유되어 있는 유기물 뿐만 아니라 질소와 인을 효율적으로 제거할 수 있으며, 이러한 고도처리 장치는 프로그램이 내장된 자동제어장치에 의해 무인상태에서 자동으로 운전됨으로써 이에 따른 인건비도 절감시킬 수 있는 고도처리 장치에 관한 것이다.

종래에, 오수, 폐수, 하수 등에 함유되어 있는 질소와 인을 동시에 제거하기 위해 선진국에서 개발된 대표적인 생물학적 공정으로는 A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정, UCT 공정, VIP 공정, 5단계 바덴포(Five-Stage Bardenpho) 공정 등이 있다.

상기한 바와 같은 질소와 인의 제거를 위한 종래의 고도처리 공정 및 그에 따른 고도처리 장치는 유리한 면이 많이 있지만, 계절의 변화가 분명하고, 즉, 계절에 따른 온도 변화가 분명하고 선진 외국의 하수성상과 부합하지 않는 우리나라의 실정에는 그대로 사용하기에는 부적합하다. 또한, 상기한 바와 같은 종래의 고도처리 공정만으로는 수류 특성이 가변적인 경우이거나 원수가 초과량으로 유입되는 경우에는 그에 대한 대처 방안이 없는 실정이다.

최근에는, 생물학적 처리 공정에 더하여 분리막에 의한 막분리 공정이 개발되어 적용되고 있다. 분리막을 채택하고 있는 오수, 폐수, 하수 등의 고도처리 장치의 경우에는, 분리막을 사용하지 않는 다른 고도처리 장치에 비하여 양질의 처리수를 얻을 수 있다는 점에서는 유리하나, 설계용량을 초과한 원수의 유입과 유입수질의 다양한 변화에 대하여는 능동적으로 대처하기가 곤란하다.

표 1은 하수처리시설의 지역구분별 오염부하량 원단위를 나타내는데, 대도시에 비해 소규모 도시의 오수량이 적어 오염부하량 또한 낮게 나타나나 상대적으로 BOD농도는 더 높음을 알 수 있다.

표 2 및 도 4는 하수처리시설의 요일별 유입수량변화에 대한 자료로서 주로 마을단위의 소규모 하수처리시설 2곳에 대한 유입수량의 변화를 보여주는데, 요일별로 유입수량 변동의 폭이 상당히 크게 나타남을 알 수 있으며, 심지어 설계용량 대비 실제 유입수량이 50% 미만으로 유입되는 경우도 볼 수 있다.

표 3 및 도 5는 현재 가동중인 하수처리시설의 수질분석 데이터인데, BOD가 상당히 저농도로 유입되는 등 설계수질과 실제 하수처리시설로 유입되고 있는 수질과는 큰 차이가 있음을 알 수 있다.

실제 하수처리시설로 유입되는 수질은 지하수 유입, 우수 유입으로 설계치보다 낮은 오염도를 보이나 설계수질은 향후 인구증가와 분류식 하수관거등을 고려하여 실측치보다 높게 하는데, 통상 표 4의 범위로 하게 된다.

상기한 바와 같이 설계상의 수질과 실제 하수처리시설로 유입되는 수질에는 상당한 차이가 있음으로 해서 기존의 시설과 기술로는 변동폭이 큰 유입수에 대응하여 안정적인 처리수를 얻는데 어려움이 있다.

이러한 종래기술의 문제점을 감안하여, 본 발명자는 국내의 오수, 폐수, 하수 등의 성상에 부합하면서도 처리수의 수질 향상이 기대될 뿐만 아니라 처리장내의 다양한 변화에도 능동적으로 대처할 수 있는 고도처리 장치를 개발하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원수에 포함된 고형물을 제거시키기 위한 원통형의 미세스크린을 포함하고 무산소조, 혐기조 및 고정상 접촉여재가 구비된 접촉산화조를 이용한 생물학적 처리수조 뿐만 아니라 생물반응조의 활성화를 위한 활성화장치 및 침지형 막이 구비된 침지식 막분리조 및 침전 기능과 탈기 기능을 동시에 수행하면서 슬러지는 반송시키고 처리수는 배출시키는 구조를 갖는 침전탈기조를 이용한 처리를 병행함으로써, 오수, 폐수, 하수 등에 포함되어 있는 유기물과 질소, 인 등의 제거효율을 향상시키고 완벽한 고액분리를 통해 침전조에서의 문제점을 해결할 뿐만 아니라 활성화장치를 이용하여 생물반응조내의 MLSS농도를 설계치 정도로 높게 유지함으로써 설계수질과는 상이한 저농도 내지는 고농도의 원수가 유입되거나 유량변동이 있는 경우에도 안정되게 대처할 수 있는 고도처리 장치를 제공하는 데에 있으며, 이러한 고도처리 장치는 프로그램이 내장된 자동제어장치에 의해 무인상태에서 자동으로 운전됨으로써 이에 따른 인건비도 절감시킬 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

(a) 전처리된 원수를 탈질화시키기 위한 교반기가 구비된 무산소조;

(b) 상기 무산소조에서 처리수가 유입되며 혐기성 상태에서 유기물을 PHB 형태로 저장하며 인 방출을 유도하기 위한 교반기가 구비된 혐기조;

(c) 상기 혐기조에서 인 방출이 유도된 원수의 유기물과 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N)를 미생물에 의해 산화시키기 위한 고정상 접촉여재와 폭기장치가 구비된 접촉산화조;

(d) 상기 접촉산화조로부터 처리된 원수를 슬러지 함유 고형물질과 처리수로 고액분리하기 위한 침지형 막과 폭기장치가 구비된 막분리조;

(e) 침전탈기조로부터 이송된 슬러지를 내부에서 활성화시켜 막분리조의 MLSS를 유지시키기 위한 에어레이터가 구비된 활성화장치;

(g) 상기 막분리조에서 분리된 슬러지 함유 고형물질에 용해되어 있는 용존산소를 제거하면서 침전을 유도하기 위한 침전탈기조로서 침전에 의해 고액분리되도록 내부가 아래로 갈수록 점점 좁아지는 외형을 갖는 침전탈기조; 및

(f) 상기 침전탈기조에서 용존산소가 제거된 슬러지 함유 고형물질을 무산소조로 반송시키기 위한 수단을 포함하는 고도처리 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 미생물 활성화 장치는

호기성 미생물을 활성화시키기 위한 활성화 장치 본체;

외부의 공기를 상기 본체의 내부로 공급하기 위한 에어레이터;

상기 본체에 슬러지의 일부를 유입시키기 위한 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브;

상기 본체에 반송 슬러지를 충수 및 배출시키기 위한 슬러지 배출용 솔레노이드 밸브;

상기 본체로 유입되는 슬러지의 양을 감지하여 상기 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브를 조절하기 위한 레벨스위치;

상기 본체의 내부에 충진되어 미생물의 활성화를 촉진시키기 위한 활성화제재;

상기 본체 내의 산화환원전위(ORP)를 감지하여 활성화된 슬러지의 일부를 호기성 생물반응조로 배출시키기 위한 산화환원전위계(ORP METER); 및

상기 본체 내부의 슬러지를 하부까지 외부로 배출시키기 위한 드레인 밸브를 포함한다.

본 발명에서 사용되는 활성화 장치에서, 상기 에어레이터는 상기 본체의 외부에 구비되어 있는 인덕션 모터, 상기 인덕션 모터를 상기 본체에 대하여 지지하기 위한 모터 베이스 및 상기 인덕션 모터와 동력전달 가능하도록 연결되어 있으며 표면 전체에 일정한 간격의 간극이 구비되어 있는 임펠러를 포함한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 고도처리 장치는 원수에 포함된 고형물을 제거시키기 위한 원통형의 미세스크린을 포함하고, 무산소조, 혐기조 및 고정상 접촉여재가 구비된 접촉산화조를 이용한 생물학적 처리수조 뿐만 아니라 생물반응조의 활성화를 위한 활성화장치 및 침지형 막이 구비된 침지식 막분리조 및 침전 기능과 탈기 기능을 동시에 수행하면서 슬러지는 반송시키고 처리수는 배출시키는 구조를 갖는 침전탈기조를 이용한 처리를 병행함으로써, 오수, 폐수, 하수 등에 포함되어 있는 유기물과 질소, 인 등의 제거효율을 향상시키고 완벽한 고액분리를 통해 침전조에서의 문제점을 해결할 뿐만 아니라 반송되는 슬러지를 활성화장치에 유입시켜 내부에서 일정시간 미생물의 활성화단계를 거친 후 활성화된 슬러지를 생물반응조에 투입하여 생물반응조내의 MLSS농도를 설계치 정도로 높게 유지함으로써 설계수질과는 상이한 저농도 내지는 고농도의 원수가 유입되거나 유량변동이 있는 경우에도 안정적인 처리수질의 확보가 담보될 수 있을 뿐만 아니라 생물학적인 질소, 인의 제거에도 효율성을 높일 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 고도처리 장치는 체류시간을 줄여 반응조의 크기를 크게 줄임으로써 초기 시설비 뿐만 아니라 운전유지 비용 또한 최소화할 수 있으며, 이러한 고도처리 장치는 프로그램이 내장된 자동제어장치에 의해 무인상태에서 자동으로 운전됨으로써 이에 따른 인건비도 절감시킬 수 있다.

본원에서 임의로 사용되는 용어 "반응조"는 유량조정조, 무산소조, 혐기조, 접촉산화조, 막분리조, 침전탈기조 등을 의미하는 것으로서, 달리 명시하지 않는 한 동일한 단락에서는 그 반응이 수행되는 조를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 최상의 구체예가 상세하게 설명된다.

도 1 및 2를 참조하여, 오수, 폐수, 하수 등(이하, "원수")은 원수유입라인(1)을 통해 유량조정조(10)에 유입되는데, 유량조정조(10)에는 유입된 원수의 농도를 균등하게 유지시키기 위한 산기관(14)과 후처리 공정으로 이송시키기 위한 이송펌프(16) 및 유입되는 원수의 양을 감지하여 상기한 이송펌프(16)의 작동을 조절하기 위한 레벨 스위치(18)가 구비된다.

유량조정조(10)를 거친 원수는 이송펌프(16)에 의해 원통형의 미세스크린(15)으로 이송되어 원수중의 고형물질이 제거되고, 이러한 고형물질이 제거된 원수는 무산소조(20)로 이송된다. 무산소조(20)에서는 유량조정조(10)에서 유입된 처리수의 유기물을 이용하여 침전탈기조(60)로부터 반송되는 슬러지내의 질산성 질소(예, NO₃-N)를 무산소 조건에서 환원시킴으로써 질소 기체(N₂)를 방출시키는 탈질화반응이 일어나게 되며 이러한 과정을 거쳐 환원된 질소 기체는 최종적으로 대기중으로 방출되어 제거된다. 이때, 무산소조(20)에는 원수와 침전탈기조(60)로부터 반송되는 슬러지가 가라앉지 않고 이들간의 접촉 기회를 많이 부여함으로써 반응을 극대화하기 위한 교반기(22a)(22b)가 구비된다.

무산소조(20)에서 탈질화된 원수는 혐기조(30)로 이송된다. 혐기 조건하의 혐기조(30)에서는 무산소조(20)에서 탈질화된 원수를 혐기성 미생물에 의해 처리하여 고분자물질인 폴리-β-히드록시부티레이트를 오르토포스페이트(o-phosphate)로 방출시킴으로써 인 방출이 유도된다. 이때에도, 혐기조(30)에는 반응을 극대화할 목적으로 교반기(32)가 구비된다.

혐기조(30)에서 인 방출이 유도된 원수는 접촉산화조(40)로 이송된다. 접촉산화조(40)에는 유입된 원수에 잔류하는 유기물과 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N)를 미생물에 의해 산화(예, NO₃-N)시키기 위해 미생물이 부착된 고정상의 접촉여재(46)가 구비된다. 이러한 고정상의 접촉여재(46)의 사용에 인해, 혐기조(20)에서 방출되었던 오르토포스페이트를 방출된 양의 약 8배까지 고분자 물질인 폴리-β-히드록시 부트레이트로 합성한다. 또한, 이러한 접촉여재의 사용에 의해, 이 반응조(40)로 유입되는 원수와 미생물의 접촉시간이 증가되고 이로 인해 반응조(40)의 크기 또한 감소되어 전체 반응조의 크기를 감소시키는 효과를 가져온다. 한편, 이 접촉산화조(40)에는 상기한 접촉여재 외에도 폭기장치인 산기관(44)이 구비된다.

접촉산화조(40)에서 처리된 원수는 막분리조(50)로 이송된다. 이 막분리조(50)에서는 상기한 접촉산화조(40)와 거의 동일한 기능을 수행하게 되며, 반응조(50)내의 분리막, 특히 침지형 막(56)을 이용하여 슬러지 함유 고형물질과 처리수로 고액분리하게 되는데, 이때 상기한 분리막의 공극이 대장균의 크기 보다 작으므로 부유물질 및 대장균이 여과된다. 분리막, 특히 침지형 막(56)은 막의 폐색을 유발시키는 막면오염(fouling)이 발생하는 경우에 별도의 세정조(90)에서 세정된다. 또한 활성화장치(100)를 구비하여 생물반응조내의 MLSS농도를 설계치 정도로 높게 유지함으로써 설계수질과는 상이한 저농도 내지는 고농도의 원수가 유입되거나 유량변동이 있는 경우에도 안정되게 대처할 수 있다. 이 활성화장치(100)는 내부의 에어레이타(111)에 의해 공기가 공급되며 반송되는 슬러지를 장치내에서 일정시간 활성화시켜 막분리조(50)로 보내게 된다. 본 발명에 따른 막분리조(50)에는 상기한 구성이외에도 침전탈기조(60)와 유체연통하는 슬리브관(61)이 하부에 구비된다. 고액분리된 처리수는 레벨 스위치(57)의 작동으로 흡인펌프(58)에 의한 펌핑에 의해 유량계(59)를 거쳐 처리수조(70)로 이송되어 방류되고 슬러지는 침전탈기조(60)로 슬리브관(61)을 통해 이송되며. 잉여분의 일부 슬러지는 슬러지 저류조(80)로 이송되어 처리된다.

이후, 슬리브관(61)을 통해 침전탈기조(60)로 유입된 슬러지는 여기에서 용존산소 제거 과정을 거치면서 재차 고액분리된다. 고액분리된 슬러지는 반송펌프(62)에 의한 펌핑에 의해 슬러지 반송라인(66)을 거쳐 무산소조(20)로 반송된다.

본 발명은 반송되는 슬러지를 활성화장치(100)에 유입시켜 내부에서 일정시간 미생물의 활성화단계를 거친 후 활성화된 슬러지를 생물반응조에 투입하여 생물반응조의 MLSS농도를 설계치 정도의 높은 농도로 일정하게 유지함으로써 유량과 수질의 변화의 폭이 큰 원수가 유입되는 경우에도 완충작용에 의해 안정되게 대처할 수 있는 고도처리 장치를 제공할 수 있다는 장점을 가진다.

도 3에는 본 발명에 따른 미생물 활성화 장치(100)가 개략적으로 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서 사용되는 미생물 활성화 장치(100)는 호기성 미생물을 활성화시키기 위한 활성화장치 본체(101), 외부의 공기를 본체(101)의 내부로 공급하기 위한 에어레이터(111), 미생물의 활성화를 촉진시키기 위한 활성화제재(106)를 포함한다.

에어레이터(111)는 본체(101)의 외부에 구비되어 있는 인덕션 모터(112), 인덕션 모터(112)를 본체(101)에 대하여 지지하기 위한 모터 베이스(108) 그리고 인덕션 모터(112)와 동력 전달 가능하도록 연결되어 있는 임펠러(114)를 포함한다. 임펠러(114)는 이의 표면 전체에 일정한 간격의 간극이 구비되어 있다. 임펠러(114)에 구비되어 있는 이러한 간극들은 이의 회전으로 발생되는 기포의 크기를 미세화하여 슬러지와 외부 공기의 접촉을 극대화되게 한다. 이와 함께, 임펠 러(114)는 가이드 파이프(107)에 구속되어 있다. 가이드 파이프(107)는 에어레이터(111)의 회전력에 의해 발생되는 기포에 의한 상향류가 원활하게 발생되게 한다.

활성화제재(6)는 가이드 파이프(107)와 본체(101) 내측면 사이에 배치된다. 특히 여기서 주목할 점은 활성화제재(106)와 본체(101) 사이에 슬러지의 일부가 순환할 수 있을 정도의 갭이 형성되어 있다는 것이다. 이러한 갭은 활성화제재(106)의 일부가 용해되어 흐름을 방지하는 등의 극한 상황에서도 본 발명에 따른 미생물 활성화 장치가 원활하게 작동되게 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 미생물 활성화 장치는 본체(101)에 반송 슬러지의 일부를 유입시키기 위한 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브(103), 본체(101)에 반송 슬러지를 충수 및 배출시키기 위한 슬러지 배출용 솔레노이드 밸브(102), 본체(101)로 유입되는 슬러지의 양을 감지하여 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브(103)를 조절하기 위한 레벨스위치(104) 및 본체(101) 내의 산화환원전위(ORP)를 감지하여 활성화된 슬러지의 일부를 호기성 생물반응조로 배출시키기 위한 산화환원전위계(ORP METER)(5)를 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 미생물 활성화 장치에는, 본체(101) 내부의 슬러지를 하부까지 외부로 배출시키기 위한 드레인 밸브(109)와 상부의 슬러지가 일정 수위 이상으로 차오를 때를 대비한 오버플로우관(110)이 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 사용되는 미생물 활성화 장치(100)의 구동 및 작용은 다음과 같다.

호기성 미생물을 활성화시키기 위한 활성화 장치 본체(101)와 에어레이터(111)의 동력전달장치인 인덕션 모터(112)를 지지해주는 모터베이스(108)가 있고, 전원이 인가되어 그 본체(101)에 호기성 생물반응조로 반송되는 슬러지를 충수시키기 위해 배출용 솔레노이드 밸브(102)가 닫힌 상태에서 슬러지의 양을 감지하기 위해 설치된 레벨스위치(104)가 저수위를 감지하여 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브(103)를 열면 반송 슬러지의 일부가 본체(101)에 차오르게 되고, 고수위까지 차게 되면 레벨스위치(104)가 감지하여 자동으로 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브(103)를 닫아 더 이상의 슬러지의 유입을 막게 된다.

슬러지 유입용 솔레노이드 밸브(103)가 닫히게 되면 인덕션 모터(112)와 함께 가이드파이프(107)내에서 축(113)과 연결된 임펠라(114)가 회전하면서 임펠러(114) 표면의 전체에 구비된 일정한 간격의 간극을 통해 외부공기를 미세기포로 나눠 발생시켜 주는 장치인 에어레이터(111)를 통해 본체(101)내로 공기를 전달시키게 된다.

본체(101) 내부에는 활성화제재(106)가 충진되어 있는데, 이는 미생물의 작용에 의해 분해, 대사, 재합성되어 생성된 부식토를 특수처리하여 성형한 것으로서 반송 슬러지내의 유용한 미생물의 활성화를 촉진시키고 악취를 분해하는 작용을 하게 된다.

에어레이터(111)는 회전력에 의해 수중에 진공 영역을 만들어 대기중으로부터 공기를 유입하여 임펠러(114)의 작용으로 기포를 미세화시키며, 미세화된 기포의 부력에 의해 상향류가 발생되고, 다시 하향하면서 활성화제재(106)를 접촉하면 서 통과하여 본체(101) 내부의 상하로 흐름이 생기게 되고, 이러한 반복적인 작용을 통해 미생물의 활성화가 촉진되게 된다. 한편, 활성화제재(106)와 본체(101) 내측면 사이에는 갭이 형성되어 있고, 이러한 갭을 통해 와류가 발생하게 되어, 활성화제재(106)의 일부 기능이 상실되어도 본 발명에 따른 미생물 활성화 장치가 원활하게 작동되게 한다.

본 발명에 따른 미생물 활성화 장치는 산화환원전위(ORP)와 미생물군(호기성, 통성혐기성, 혐기성)과의 상관관계를 이용하여 농축된 활성슬러지를 산화환원전위(ORP) +200mV이상으로 개질시킨 후 이를 다시 처리공정으로 돌려보내 처리공정에서 호기성 미생물군이 우점종이 되는 생태계를 인위적으로 조성시켜주기 위한 장치로서, 미생물의 활동에 적합한 범위를 산화환원전위(ORP)로 나타낸 것이 도 3으로서, 호기성 미생물은 산화환원전위(ORP) +400 ~ -200mV, 혐기성 미생물은 +50 ~ -400mV에서 활동한다.

활성슬러지 공정이 포함되는 호기성 처리방법에서는 처리공정에서의 산화환원전위(ORP)를 최소한 +50 ~ +200mV 범위로 조정해주는 것이 호기성 미생물의 활성에 가장 바람직하다고 할 수 있다.

본 발명에 따른 미생물 활성화 장치가 작동되어 활성화가 진행되다가 본체(101)내의 산화환원전위(ORP)가 +200mV 이상이 되면 산화환원전위계(ORP METER)가 이를 감지하여 인덕션 모터(112)를 정지시켜 에어레이터(111)의 작동을 중지시키고, 슬러지 배출용 솔레노이드 밸브(102)를 열어 저수위까지 활성화된 슬러지를 호기성 생물반응조로 돌려보내게 된다.

저수위가 되면 슬러지 배출용 솔레노이드 밸브(102)가 닫히고 유입용 솔레노이드 밸브(103)가 열리게 되어 다시 반송슬러지가 본체(101)내로 유입되어 지고, 이러한 과정이 반복되면서 호기성 생물반응조의 생물상을 호기성 미생물이 우점종이 되도록 인위적으로 조성시켜 주게 된다.

이외에 본체(101) 내부의 슬러지를 하부까지 외부로 배출시키기 위한 드레인밸브(109)와 슬러지가 일정수위 이상으로 차오를 때를 대비한 오버플로우관(110)이 설치되어 있다.

이와 같이 본 발명은 반송되는 슬러지를 활성화 장치 본체(101)에 유입시켜 내부에서 일정시간 미생물의 활성화단계를 거친 후 활성화된 슬러지를 생물반응조에 투입하여 생물반응조의 생물상을 호기성 미생물군이 우점종이 되는 생태계를 인위적으로 조성시켜 일정하게 유지되게 함으로써 오수, 폐수 및 하수처리시설 등에서 나타나는 설계용량을 초과한 원수의 유입과 유입수질의 다양한 변화에도 불구하고 안정적인 처리수질의 확보가 담보될 수 있는 장치를 제공할 수 있다는 장점을 가진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도처리 장치의 개략도; 및

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 고도처리 장치를 보다 자세하게 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 고도처리 장치에서 사용되는 미생물 활성화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 4는 하수처리시설의 요일별 유입수량변화를 나타내는 그래프이다(표 2참조).

도 5는 현재 가동 중인 하수처리시설의 수질 데이터를 보여주는 그래프이다(표 3 참조).

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원수유입라인 10 : 유량조정조

14 : 산기관 15 : 원통형의 미세스크린

16 : 이송펌프 18, 57 : 레벨 스위치

20 : 무산소조 22a, 22b, 32 : 교반기

30 : 혐기조 40 : 접촉산화조

44 : 산기관 46 : 접촉여재

50 : 막분리조 54 : 산기관

56 : 분리막, 특히 침지형 막 58 : 흡인펌프

59 : 유량계 60 : 침전탈기조

61 : 슬리브관 62 : 반송펌프

65 : 소독기 66 : 슬러지 반송 라인

70 : 처리수조 80 : 슬러지 저류조

90 : 세정조 120 : 블로워

100 : 활성화장치 101 : 본체

102 : 슬러지 배출용 솔레노이드 밸브

103 : 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브

104 : 레벨스위치

105 : 산화환원전위계(ORP METER)

106 : 활성화제재(ACTI-BALL)

107 : 가이드파이프 108 : 모터베이스

109 : 드레인밸브 110 : 오버플로우관

111 : 에어레이터 112 : 인덕션 모터

113 : 축 114 : 임펠라

Claims

활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치에 있어서,

(a) 전처리된 원수를 탈질화시키기 위한 교반기가 구비된 무산소조;

(b) 상기 무산소조에서 처리수가 유입되며 혐기성 상태에서 유기물을 PHB 형태로 저장하며 인 방출을 유도하기 위한 교반기가 구비된 혐기조;

(c) 상기 혐기조에서 인 방출이 유도된 원수의 유기물과 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N)를 미생물에 의해 산화시키기 위한 고정상 접촉여재와 폭기장치가 구비된 접촉산화조;

(d) 상기 접촉산화조로부터 처리된 원수를 슬러지 함유 고형물질과 처리수로 고액분리하기 위한 침지형 막과 폭기장치가 구비된 막분리조;

(e) 침전탈기조로부터 이송된 슬러지를 내부에서 활성화시켜 막분리조의 MLSS를 유지시키기 위한 미생물 활성화 장치;

(f) 상기 막분리조에서 분리된 슬러지 함유 고형물질에 용해되어 있는 용존산소를 제거하면서 침전을 유도하기 위한 침전탈기조로서 침전에 의해 고액분리되도록 내부가 아래로 갈수록 점점 좁아지는 외형을 갖는 침전탈기조; 및

(g) 상기 침전탈기조에서 용존산소가 제거된 슬러지 함유 고형물질을 무산소조로 반송시키기 위한 수단을 포함하며,

상기 미생물 활성화 장치는, 호기성 미생물을 활성화시키기 위한 활성화 장치 본체; 외부의 공기를 상기 본체의 내부로 공급하기 위한 에어레이터; 상기 본체에 슬러지의 일부를 유입시키기 위한 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브; 상기 본체에 반송 슬러지를 충수 및 배출시키기 위한 슬러지 배출용 솔레노이드 밸브; 상기 본체로 유입되는 슬러지의 양을 감지하여 상기 슬러지 유입용 솔레노이드 밸브를 조절하기 위한 레벨스위치; 상기 본체의 내부에 충진되어 미생물의 활성화를 촉진시키기 위한 활성화제재; 상기 본체 내의 산화환원전위(ORP)를 감지하여 활성화된 슬러지의 일부를 호기성 생물반응조로 배출시키기 위한 산화환원전위계(ORP METER); 및 상기 본체 내부의 슬러지를 하부까지 외부로 배출시키기 위한 드레인 밸브를 포함하고,

상기 에어레이터는 상기 본체의 외부에 구비되어 있는 인덕션 모터, 상기 인덕션 모터를 상기 본체에 대하여 지지하기 위한 모터 베이스 및 상기 인덕션 모터와 동력전달 가능하도록 연결되어 있으며 표면 전체에 일정한 간격의 간극이 구비되어 있는 임펠러를 포함하며, 상기 임펠러는 가이드 파이프에 의해 상기 에어레이터의 축방향으로 구속되어 있으며, 상기 가이드 파이프의 내부에서는 상기 임펠러에 의해 상향류가 형성됨을 특징으로 하는 고도처리 장치.
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제 1항에 있어서, 상기 활성화제재와 상기 본체 사이에는 슬러지의 일부가 순환할 수 있을 정도의 일정한 갭이 형성되어 있는 것을 특징으로 고도처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 산화환원전위계는 상기 본체 내의 산화환원전위가 50 내지 400mV 인 경우에 작동하는 것을 특징으로 하는 고도처리 장치.
제 1항에 있어서, 원수에 포함된 고형물을 제거시키기 위한 원통형의 미세스크린을 포함함을 특징으로 하는 고도처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 고도처리 장치는 프로그램이 내장된 자동제어장치에 의해 무인상태에서 자동으로 운전됨을 특징으로 하는 고도처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 폭기장치가 외부에 설치된 하나 이상의 블로워(blower)에 의해 작동됨을 특징으로 하는 고도처리 장치.