KR101010053B1 - 하수 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하수 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수리학적 체류시간(HRT) 동안 미생물 혼합액(MLSS)과 유기물의 균등한 확산으로 처리 수질이 우수할 뿐만 아니라 내부 반송이 필요 없으면서도 유입수질의 변화에 적응적으로 대처하면서 질소와 인을 적정하게 제거할 수 있어 목표 처리수질을 제공할 수 있는 하수 처리 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 유입된 하수 중 고체물질을 제거하고 비중이 큰 오염물질을 침전시켜 제거하는 침사지와, 상기 침사지를 거친 하수 중 비중이 작은 부유물질을 침전시켜 제거하는 1차 침전지와, 상기 1차 침전지를 거친 하수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조와, 상기 생물반응조를 거친 하수에서 활성 오니를 걸러 호기성 미생물은 다시 상기 생물반응조로 피드백시키고 분해되지 않은 찌꺼기인 슬러지를 걸러내는 2차 침전지를 포함하는 하수 처리 장치로서, 상기 생물반응조는 상기 1차 침전지를 거친 하수를 처리하는 제1 호기조와, 상기 제1 호기조를 거친 하수를 처리하는 무산소조와, 상기 무산소조를 거친 하수를 처리하는 혐기조와, 상기 혐기조를 거친 하수를 처리하는 제2 호기조를 포함하되, 상기 제1 호기조에는 상기 제1 호기조와 연결되는 상기 1차 침전지로부터의 유입수와, 상기 제1 호기조 내의 미생물 개체수를 유지시키기 위하여 상기 제1 침전지와는 다른 쪽에 배치되는 상기 2차 침전지로부터의 반송수가 유입되고, 상기 제1 호기조 내에는 상기 유입수와 상기 반송수의 급속혼화를 위한 급속혼화기가 마련되는 것을 특징으로 한다.

하수, 폐수, 처리, 미생물, 호기조, 무산소조, 혐기조

Description

하수 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING WASTEWATER}

본 발명은, 하수 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수리학적 체류시간(HRT) 동안 미생물 혼합액(MLSS)과 유기물의 균등한 확산으로 처리 수질이 우수할 뿐만 아니라 내부 반송이 필요 없으면서도 유입수질의 변화에 적응적으로 대처하면서 질소와 인을 적정하게 제거할 수 있어 목표 처리수질을 제공할 수 있는 하수 처리 장치에 관한 것이다.

하수(폐수를 포함함) 처리에 있어 종전에는 주로 COD 및 BOD의 적정수치에 적합하도록 하수를 처리하여 왔으나 최근 하수 중의 질소 및 인에 의한 물의 부영양화가 문제됨에 따라, 하수 처리 장치에서 방출되는 처리수 중의 질소 및 인의 양을 규제하기에 이르렀다. 현재 이러한 규제 수준은 보다 엄격해지고 있는 추세이다.

하수 중의 질소 및 인을 생물학적으로 처리하고자 하는 일반적인 시설은 생물 반응조와 침전조로 구성되며, 상기 생물 반응조는 혐기 영역, 무산소 영역, 호기 영역 등 다양한 조합으로 이루어진다.

생물학적으로 질소를 처리하기 위해서는, 기본적으로 호기 영역과 무산소 영 역이 요구되며, 호기 영역에서 암모니아성 질소가 산화되면, 산화된 결과물인 질산염이 무산소 영역에서 질산염을 전자 수용체로 사용하는 종속 영양 미생물에 의해 질소가스로 탈질산화되어 제거된다.

또한 생물학적으로 인을 처리하기 위해서는, 기본적으로 혐기 영역과 호기 영역이 요구되며, 혐기 영역에서 인을 과잉 섭취하는 미생물인 PAO(phosphate accumulating organism)가 인을 방출하면서 휘발성 유기산을 흡수하여 체내에서 PHA(polyhydroxy alkanoate)를 합성하면, 호기영역에서 상기 PAO가 PHA를 이용하여 성장하면서 인을 과잉 섭취하고, 이와 같이 인을 과잉 섭취한 PAO를 슬러지를 통해 배출함으로써 인을 제거한다.

이러한 원리를 이용하여, 생물학적으로 질소 및 인을 동시에 처리하고자 하는 시설이 개발되어 왔는데, 이러한 구조의 실시예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1은 종래의 A₂O 공법을 위한 하수 처리 장치의 개략도이고, 도 2는 종래의 DNR 공법을 위한 하수 처리 장치의 개략도이다.

도 1을 참조하면, A₂O 공법이라 불리는 종래의 하수 처리 장치는 혐기조, 무산소조, 호기조 및 침전조의 순차적인 배열로 이루어진 간단한 구조의 장치를 사용하여 하수 중의 질소 및 인을 처리하는 일반적인 공법이다.

그런데, 이러한 시스템에 의하면, 하수가 유입되는 혐기조에 침전조로부터의 슬러지도 반송 슬러지 배관을 통해 유입되기 때문에, 상기 슬러지에 포함되어 있는 상당량의 질산염에 의해 인의 처리가 저해되는 문제가 발생된다.

즉, 유입되는 하수에 포함된 유기산 및 생물학적 이분성 COD(RBCOD, readily biodegradable COD)가 혐기조에서 PAO에 의해 이용되기 전에 탈질 미생물에 의해 먼저 소모되므로, PAO는 체내에 PHA를 충분히 합성하지 못하여 이후 호기조에서 인을 흡수하지 못하고, 인은 그대로 처리수와 함께 방류된다.

특히 일반적인 국내 하수와 같이 TKN(total kjeldahl nitrogen)/COD 및 TP(total phosphorus)/COD 비율은 높고 COD 중에서 RBCOD의 함량은 낮은 조건에서는 A2O 공법에 의한 인처리 효율의 저하를 피할 수 없다.

이와 같은 A₂O 공법의 문제점을 해결하기 위하여, 혐기조, 무산소조, 호기조 등의 생물 반응조의 배열을 변경하거나, 일부의 생물 반응조를 더 첨가한 유사 A₂O 공법이 계속해서 개발되고 있으며, 또한 혐기조 내의 RBCOD의 함량을 높이기 위해 외부 탄소원을 부가적으로 공급함으로써 질소 및 인을 제거하는 방법(대한민국 특허등록 제375413호)도 개발되고 있다.

하지만 이들 방법에 의하면, 여전히 침전조의 질산염 함유 슬러지를 혐기조 내로 반송시키는 근본적인 문제점을 내포하고 있기 때문에, 효율적인 인의 제거에 있어서는 한계가 있다.

한편, 전술한 A₂O 공법 및 그와 유사한 공법들의 근본적인 문제점으로 지적된, 침전조의 슬러지를 혐기조로 반송하는 것 대신, A₂O 공법에서의 혐기조와 무산소조의 배치를 바꾸어 침전조의 슬러지가 무산소조 1로 반송되게 하고, 무산소조 2 를 더 배치하여 도 2와 같이, 무산소조 1, 혐기조, 무산소조 2, 호기조 및 침전조의 배열을 이루어 하수를 처리하는 DNR 공법이 개발된 바 있다.

도 2의 DNR 공법에 의한 하수 처리 장치에 의하면, 침전조의 슬러지에 포함된 질산염이 무산소조 1에서 탈질화 된 다음에 혐기조로 이송되기 때문에, 혐기조에서의 PAO의 유기물 흡수에 지장을 주지 않고, PAO가 이후 호기조에서 성장하여 인을 과잉으로 흡수할 수 있으므로 인의 제거 효율을 높일 수 있다.

그런데, 이러한 DNR 공법은 무산소조 1에서 미생물 자신의 유기물을 이용한 내생호흡에 의해 탈질산화가 이루어지기 때문에, 그 속도가 현저히 낮다는 단점이 지적된다. 일반적인 하수의 경우 유입수의 유기물을 이용한 탈질 속도는 0.04~0.15g NO3--N/gVSS(volatile suspended solid)/일 인 반면, 내생호흡에 의한 탈질산화는 유입수의 유기물을 이용한 탈질속도의 20~50% 정도로 매우 낮은 것으로 알려지고 있다.

따라서 수리학적 체류시간(HRT) 동안 미생물 혼합액(MLSS)과 유기물의 균등한 확산으로 처리 수질이 우수하면서 내부 반송을 없앨 수 있고, 또한 유입수질의 변화에 적응적으로 대처하면서 질소와 인을 적정하게 제거할 수 있도록 하는 새로운 방안의 하수 처리 장치가 요구된다.

본 발명의 목적은, 수리학적 체류시간(HRT) 동안 미생물 혼합액(MLSS)과 유기물의 균등한 확산으로 처리 수질이 우수할 뿐만 아니라 내부 반송이 필요 없으면 서도 유입수질의 변화에 적응적으로 대처하면서 질소와 인을 적정하게 제거할 수 있어 목표 처리수질을 제공할 수 있는 하수 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 유입된 하수 중 고체물질을 제거하고 비중이 큰 오염물질을 침전시켜 제거하는 침사지와, 상기 침사지를 거친 하수 중 비중이 작은 부유물질을 침전시켜 제거하는 1차 침전지와, 상기 1차 침전지를 거친 하수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조와, 상기 생물반응조를 거친 하수에서 활성 오니를 걸러 호기성 미생물은 다시 상기 생물반응조로 피드백시키고 분해되지 않은 찌꺼기인 슬러지를 걸러내는 2차 침전지를 포함하는 하수 처리 장치로서, 상기 생물반응조는 상기 1차 침전지를 거친 하수를 처리하는 제1 호기조와, 상기 제1 호기조를 거친 하수를 처리하는 무산소조와, 상기 무산소조를 거친 하수를 처리하는 혐기조와, 상기 혐기조를 거친 하수를 처리하는 제2 호기조를 포함하되, 상기 제1 호기조에는 상기 제1 호기조와 연결되는 상기 1차 침전지로부터의 유입수와, 상기 제1 호기조 내의 미생물 개체수를 유지시키기 위하여 상기 제1 침전지와는 다른 쪽에 배치되는 상기 2차 침전지로부터의 반송수가 유입되고, 상기 제1 호기조 내에는 상기 유입수와 상기 반송수의 급속혼화를 위한 급속혼화기가 마련되는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치에 의해 달성된다.

여기서, 탈질에 필요한 유기원을 상기 무산소조 내로 공급하되, 상기 무산소조의 둘레를 따라 상호간 규칙적으로 균등하게 배열되는 다수의 제1 노즐을 구비한 무산소조용 유입수 공급관을 포함할 수 있다.

상기 무산소조 내의 처리수 전역으로 탈질 미생물 농도가 실질적으로 균일하게 유지될 수 있도록 상기 무산소조 내에 마련되어 상기 무산소조 내의 처리수를 완속으로 혼화시키는 무산소조용 완속혼화기를 포함할 수 있다.

인 제거 미생물이 기작에 필요한 탄소원을 상기 혐기조 내로 공급하되, 상기 혐기조의 둘레를 따라 상호간 규칙적으로 균등하게 배열되는 다수의 제2 노즐을 구비한 혐기조용 유입수 공급관을 포함할 수 있다.

상기 혐기조 내의 처리수 전역으로 인 제거 미생물 농도가 실질적으로 균일하게 유지될 수 있도록 상기 혐기조 내에 마련되어 상기 혐기조 내의 처리수를 완속으로 혼화시키는 혐기조용 완속혼화기를 포함할 수 있다.

상기 제2 호기조 내에 안정지의 형성을 위해 마련되며, 과다 월류를 방지하고 상기 제2 호기조 내의 처리수에 대한 유출 유속을 소정의 범위로 유지시켜 질산화율을 배가시키는 적어도 하나의 간벽을 포함할 수 있다.

상기 제1 호기조와 상기 제2 호기조에는 각각 송풍기로부터의 공기가 부유되는 다수의 공기홀을 구비한 제1 및 제2 산기판이 마련될 수 있다.

상기 제1 호기조, 상기 무산소조, 상기 혐기조 및 상기 제2 호기조들 사이사이에는 다수의 격벽이 형성되며, 상기 다수의 격벽에는 처리수가 유동되는 다수의 처리수 유동홀이 형성되되 상기 다수의 처리수 유동홀은 상부 및 하부 위치가 반복되는 상하우류식 배치구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 수리학적 체류시간(HRT) 동안 미생물 혼합액(MLSS)과 유기물의 균등한 확산으로 처리 수질이 우수할 뿐만 아니라 내부 반송이 필요 없으면서도 유입수질의 변화에 적응적으로 대처하면서 질소와 인을 적정하게 제거할 수 있어 목표 처리수질을 제공할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리 장치를 구비하는 하수 처리 계통도이다.

이 도면을 참조하면, 일반적인 하수 처리 계통은, 크게 침사지, 1차 침전지, 생물반응조 및 2차 침전지를 구비하며, 이들을 지난 후에 방류된다.

물론, 도 3은 극히 일반적인 하수 처리 계통을 나타낸 것으로서, 지역과 수질 등의 상황에 따라 다른 기능의 조가 더 추가될 수도 있다. 예컨대 2차 침전 후에 염소를 제거하는 별도의 조가 추가되는 등의 구조가 그 예일 수 있다. 각 구조에 대해 간략하게 살펴본다.

침사지는 유입된 하수를 그물망을 통과시키면서 비닐, 종이, 나무 조각 같이 큰 고체 물질을 제거하고 모래나 자갈과 같이 비중이 큰 오염물질을 침전시켜 제거하는 곳이다.

1차 침전지는 물리적 처리라고도 하는데, 비중이 작은 부유성 물질을 침전시켜 제거하며 물에 뜨는 기름이나 찌꺼기 등을 걷어내는 역할을 한다.

생물반응조는 다른 말로 포기조 또는 생물학적 처리조라 불리기도 한다. 전술한 종래기술에서 설명된 도 1 및 도 2의 구조는 모두 생물반응조에 해당되며, 이하에서 자세히 설명될 본 발명의 하수 처리 장치 역시 주로 이 생물반응조를 가리킨다. 이러한 생물반응조로서의 본 발명의 하수 처리 장치에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.

2차 침전지는 활성 오니를 걸러 호기성 미생물은 다시 생물반응조로 피드백시키고, 분해되지 않은 찌꺼기인 슬러지를 걸러내는 장소이다. 활성 오니란 분해 과정에서 생긴 침전물과 미생물이 섞여 있는 것을 말하며, 호기성 미생물이란 유기물을 분해하여 에너지를 얻는데 산소를 소비하는 미생물을 가리킨다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리 장치의 평면 구조도이고, 도 5는 도 4의 종단면 구조도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 하수 처리 장치는, 유입된 하수 중 고체물질을 제거하고 비중이 큰 오염물질을 침전시켜 제거하는 침사지와, 상기 침사지를 거친 하수 중 비중이 작은 부유물질을 침전시켜 제거하는 1차 침전지와, 상기 1차 침전지를 거친 하수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조와, 상기 생물반응조를 거친 하수에서 활성 오니를 걸러 호기성 미생물은 다시 생물반응조로 피드백시키고 분해되지 않은 찌꺼기인 슬러지를 걸러내는 2차 침전지를 포함하는 하수 처리 장치로서, 이때의 생물반응조는 1차 침전지를 거친 하수를 처리하는 제1 호기조와, 제1 호기조를 거친 하수를 처리하는 무산소조와, 무산소조를 거친 하수를 처리하는 혐기조와, 혐기조를 거친 하수를 처리하는 제2 호기조가 하수의 처리를 위해 하수가 처리되는 방향을 따라 상호 인접하게 배열되는 구조를 갖는다. 즉 본 실시예의 하수 처리 장치에서 생물반응조는 제1 호기조, 무산소조, 혐기조, 제2 호기조가 상호 인접하게 배열되는 4단으로 구성된다.

편의를 위해 제1 호기조, 무산소조, 혐기조, 제2 호기조에는 별도의 도면 참조부호를 부여하지 않았다. 각 조의 역할 및 구조에 대해 살펴보면 다음과 같다.

우선, 제1 호기조는 미생물이 호기성(산소가 존재하는 상태)에서 오염물(유기물 등)을 분해하기 위한 환경을 조성해 놓은 반응조이다. 예컨대 수족관을 생각할 수 있는데, 이러한 제1 호기조에는 계속적으로 산소가 공급되며, 그로 인해 오염물이 분해될 수 있다.

이를 위해 제1 호기조에는 도시 않은 송풍기로부터의 공기가 부유되는 다수의 공기홀(11)을 구비한 제1 산기판(10)이 마련된다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으며, 제1 산기판(10) 대신에 에어블러워를 설치해도 무방하다.

이러한 제1 호기조에는 제1 호기조와 연결되는 1차 침전지로부터의 유입수와, 제1 호기조 내의 미생물 개체수를 유지시키기 위하여 제1 침전지와는 다른 쪽에 배치되는 2차 침전지로부터의 반송수가 유입되는데, 이때, 제1 호기조 내에는 유입수와 반송수의 급속혼화를 위한 급속혼화기가 마련된다. 참고로 도 3을 참조할 때, 2차 침전지에서 반송수를 반송시키는 까닭은 제1 호기조 내에 미생물의 개체수를 유지시키기 위한 수단이다.

이처럼 1차 침전지에서 유입되는 유입수와 2차 침전지에서 반송되는 반송수의 용해성 성분 및 콜로이드성 유기물을 제1 호기조에 부유 성장하고 있는 미생물 플럭에 균등한 확산을 통한 유기물 농도를 제1 호기조 내에 균등하게 분산하여 미생물이 유기물을 섭취, 분해할 수 있는 최적의 환경을 신속하게 조성할 수 있도록 유입수와 반송수의 급속혼화를 위한 수단으로서 급속혼화기(12)가 마련되는 것이다. 급속혼화기(12)란 모터의 속도를 증가시킨 교반기로 볼 수 있다.

이때, 급속혼화기(12)는 제1 호기조 내에서 개방부(14)가 형성된 구획공간부(13) 내에 배치될 수 있는데, 반드시 그러할 필요는 없다. 개방부(14)는 격벽(15)의 제1 호기조 내의 하부 영역에 마련되는 것이 바람직할 수 있다.

제1 호기조와 무산소조 사이에는 제1 격벽(51)이 형성되는데, 제1 격벽(51)에 형성되는 제1 처리수 유동홀(51a)은 상부 위치에 마련된다. 따라서 제1 호기조 내의 처리수는 상부 위치의 제1 처리수 유동홀(51a)을 통해 무산소조로 유동된다. 이처럼 처리수를 흐름을 상향으로 유도함으로써 제1 호기조 내 체류 시간을 최대화시킬 수 있고, 이에 따라 유입수의 BOD 제거로 무산소조에서의 탈질 미생물의 기작을 기대할 수 있고, 산소와의 혼화 기능 또한 극대화할 수 있다.

다음으로, 무산소조는 질산화 된 미생물 혼합액(MLSS)을 반송시켜 탈질을 구현시키는 장소이다. 이러한 무산소조에는 다수의 제1 노즐(22)을 구비한 무산소조용 유입수 공급관(21)이 연결된다. 무산소조용 유입수 공급관(21)은 다수의 제1 노즐(22)을 통해서 탈질에 필요한 유기원을 무산소조 내로 공급하는 역할을 한다.

이 경우, 유기원이 무산소조에 균등하게 공급될 수 있도록 무산소조용 유입수 공급관(21)은 무산소조의 둘레를 따라 배열되며, 다수의 제1 노즐(22)은 무산소조용 유입수 공급관(21)의 둘레를 따라 상호간 규칙적으로 균등하게 배열된다.

그리고 무산소조에는 무산소조 내의 처리수 전역으로 탈질 미생물 농도가 실질적으로 균일하게 유지될 수 있도록 무산소조 내의 처리수를 완속으로 혼화시키는 무산소조용 완속혼화기(23)가 구비된다.

무산소조용 완속혼화기(23)는 전술한 급속혼화기(12)보다 모터의 회전 속도가 낮은 것을 의미한다. 이러한 무산소조용 완속혼화기(23)를 동작시키면 무산소조 내의 전면적에서 균등한 미생물 농도의 상태를 유지할 수 있는 이점이 있다. 개략적으로 도시된 바와 같이, 무산소조용 완속혼화기(23)는 높이별로 다수의 교반날개(23a)를 구비하고 있다.

무산소조와 혐기조 사이에는 제2 격벽(52)이 형성되는데, 제2 격벽(52)에 형성되는 제2 처리수 유동홀(52a)은 하부 위치에 마련된다. 따라서 무산소조 내의 처리수는 하부 위치의 제2 처리수 유동홀(52a)을 통해 혐기조로 유동된다.

다음으로, 혐기조는 미생물이 혐기성(산소가 존재하지 않는 상태)에서 오염물(유기물 등)을 분해하기 위한 환경을 조성해 놓은 반응조이다. 예컨대 화장실의 정화조를 생각할 수 있다. 즉 혐기성 상태에서 서식하는 미생물을 이용해서 유기물을 처리하는 장치인데, 호기조와 다른 점이라면 산소 공급을 차단해야 하니까 에어레이션 장치가 없다는 것이다.

부연하면, 인 제거 미생물이 혐기조에서 인을 방출하고 다음 단의 제2 호기조에서 인 과다 섭취를 할 수 있도록 인 제거 미생물이 체내에 있는 인을 최대한 방출할 수 있도록 DO 농도를 혐기 상태로 유지토록 한다.

이러한 혐기조에는 다수의 제2 노즐(32)을 구비한 혐기조용 유입수 공급 관(31)이 연결된다. 혐기조용 유입수 공급관(31)은 다수의 제2 노즐(32)을 통해서 인 제거 미생물이 기작에 필요한 탄소원을 혐기조 내로 공급하는 역할을 한다.

이 경우, 탄소원이 혐기조에 균등하게 공급될 수 있도록 혐기조용 유입수 공급관(31)은 혐기조의 둘레를 따라 배열되며, 다수의 제2 노즐(32)은 혐기조용 유입수 공급관(31)의 둘레를 따라 상호간 규칙적으로 균등하게 배열된다. 여기서, 혐기조용 유입수 공급관(31)은 전술한 무산소조용 유입수 공급관(21)과 동일한 라인일 수도 있고 혹은 별개의 라인일 수도 있다.

그리고 혐기조에는 혐기조 내의 처리수 전역으로 인 제거 미생물 농도가 실질적으로 균일하게 유지될 수 있도록 혐기조 내의 처리수를 완속으로 혼화시키는 혐기조용 완속혼화기(33)가 구비된다. 이러한 혐기조용 완속혼화기(33)를 동작시키면 혐기조 내의 전면적에서 균등한 미생물 농도의 상태를 유지할 수 있는 이점이 있다. 혐기조용 완속혼화기(33)는 무산소조용 완속혼화기(23)와 동일한 것일 수 있다.

혐기조와 제2 호기조 사이에는 제3 격벽(53)이 형성되는데, 제3 격벽(53)에 형성되는 제3 처리수 유동홀(53a)은 상부 위치에 마련된다. 따라서 혐기조 내의 처리수는 상부 위치의 제3 처리수 유동홀(53a)을 통해 혐기조로 유동된다.

마지막으로, 제2 호기조는 질산화율을 극대화시키기 위해 마련된 부분이다. 즉 제2 호기조는 혐기조에서 인을 방출한 미생물이 제2 호기조에서 다시 인 과다 섭취를 할 수 있도록 하기 위해 마련된다.

제2 호기조에는 도시 않은 송풍기로부터의 공기가 부유되는 다수의 공기 홀(41)을 구비한 제2 산기판(40)이 마련된다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으며, 제2 산기판(40) 대신에 에어블러워를 설치해도 무방하다.

이러한 제2 호기조 내에는 과다 월류를 방지하고 제2 호기조 내의 처리수에 대한 유출 유속을 소정의 범위로 유지시켜 질산화율을 배가시키는 간벽(60)이 마련된다. 간벽(60)에는 그 하부 영역에 처리수 유동홀(61)이 형성된다. 간벽(60)으로 인해 제2 호기조 내에는 안정지(65)가 형성되는데, 이러한 안정지(65)로 인해 과다 월류가 방지됨은 물론 적정 지내 체류 시간을 확보할 수 있고, 이를 통해 질산화율을 극대화시킬 수 있다.

제2 호기조의 후단에는 종침분배수로와 종침이 각각 배치되는데, 제2 호기조와의 사이에는 제4 격벽(54)이 형성되며, 제4 격벽(54)에 형성되는 제4 처리수 유동홀(54a)은 상부 위치에 마련된다. 따라서 제2 호기조 내의 처리수는 상부 위치의 제4 처리수 유동홀(54a)을 통해 혐기조로 유동된다.

결과적으로 제1 호기조, 무산소조, 혐기조, 제2 호기조, 종침분배수로를 따라 흐르는 처리수는 상하우류식 배열의 유동홀(51a~54a,61)을 통해 흐르게 되는 것이다. 상하우류식 배열이란, 물이 상부와 하부로 반복되면서 물이 흐르는 것을 의미한다.

이러한 구성을 갖는 하수 처리 장치의 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.

침사지와 1차 침전지를 거쳐 유입되는 유입수와 2차 침전지에서 반송되는 반송수는 제1 호기조 내로 유입된 후 급속혼화 된 다음 상부 위치에서 무산소조로 유동된다.

그리고는 무산소조 내에서 질소 방출의 탈질 작용이 수행된다. 탈질 작용 시 무산소조용 유입수 공급관(21)을 통해 탈질에 필요한 유기원이 공급되며, 무산소조용 완속혼화기(23)에 의해 무산소조 내의 전면적에서 균등한 미생물 농도의 상태가 유지되면서 탈질 작용이 진행된다.

다음, 무산소조 내의 처리수는 하부 위치에서 혐기조 내로 유동되며, 혐기조 내에서 인 방출 작용이 진행된다. 인 방출 작용 시 혐기조용 유입수 공급관(31)을 통해 인 제거 미생물이 기작에 필요한 탄소원이 공급되며, 혐기조용 완속혼화기(33)에 의해 혐기조 내의 전면적에서 균등한 미생물 농도의 상태가 유지되면서 인 방출 작용이 진행된다.

그런 다음에 혐기조 내의 처리수는 상부 위치에서 제2 호기조 내로 유동되며, 제2 호기조의 안정지(65)를 통해서 적정 지내 체류 시간이 확보되어, 즉 처리수에 대한 유출 유속을 소정의 범위로 유지시킴으로써 질산화율을 극대화시키게 된다. 질산화율이 극대화되고 난 처리수는 종침분배수로와 종침으로 향한다.

이처럼 화학 처리 작용이 완료된 처리수는 2차 침전지를 거치게 되고, 2차 침전지에서 활성 오니를 걸러 호기성 미생물은 다시 생물반응조로 피드백시키고, 분해되지 않은 찌꺼기인 슬러지를 걸러내고 방류하게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 수리학적 체류시간(HRT) 동안 미생물 혼합액(MLSS)과 유기물의 균등한 확산으로 처리 수질이 우수할 뿐만 아니라 내부 반송이 필요 없으면서도 유입수질의 변화에 적응적으로 대처하면서 질소와 인을 적정하게 제거할 수 있어 목표 처리수질을 제공할 수 있게 된다.

실제로, 수리학적 체류시간(HRT)을 6-8 시간, 고형물 체류시간(SRT)을 10-15 일, 미생물 혼합액(MLSS)을 2500-3500 mg/l, 그리고 슬러지 반송비를 50-100%로 설계하고 시뮬레이션을 실시하면, BOD 98% 이상, 챙 95% 이상, SS 98% 이상, T-N 및 T-P 85% 의 처리 효율을 기대할 수 있었다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 종래의 A₂O 공법을 위한 하수 처리 장치의 개략도,

도 2는 종래의 DNR 공법을 위한 하수 처리 장치의 개략도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리 장치를 구비하는 하수 처리 계통도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리 장치의 평면 구조도,

도 5는 도 4의 종단면 구조도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1 산기판 12 : 급속혼화기

21 : 무산소조용 유입수 공급관 22 : 제1 노즐

23 : 무산소조용 완속혼화기 31 : 혐기조용 유입수 공급관

32 : 제2 노즐 33 : 혐기조용 완속혼화기

40 : 제2 산기판 11,41 : 공기홀

51~54 : 격벽 60 : 간벽

Claims (8)

1. 유입된 하수 중 고체물질을 제거하고 비중이 큰 오염물질을 침전시켜 제거하는 침사지와, 상기 침사지를 거친 하수 중 비중이 작은 부유물질을 침전시켜 제거하는 1차 침전지와, 상기 1차 침전지를 거친 하수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조와, 상기 생물반응조를 거친 하수에서 활성 오니를 걸러 호기성 미생물은 다시 상기 생물반응조로 피드백시키고 분해되지 않은 찌꺼기인 슬러지를 걸러내는 2차 침전지를 포함하는 하수 처리 장치로서,

   상기 생물반응조는 상기 1차 침전지를 거친 하수를 처리하는 제1 호기조와, 상기 제1 호기조를 거친 하수를 처리하는 무산소조와, 상기 무산소조를 거친 하수를 처리하는 혐기조와, 상기 혐기조를 거친 하수를 처리하는 제2 호기조를 포함하되,

   상기 제1 호기조에는 상기 제1 호기조와 연결되는 상기 1차 침전지로부터의 유입수와, 상기 제1 호기조 내의 미생물 개체수를 유지시키기 위하여 상기 제1 침전지와는 다른 쪽에 배치되는 상기 2차 침전지로부터의 반송수가 유입되고, 상기 제1 호기조 내에는 상기 유입수와 상기 반송수의 급속혼화를 위한 급속혼화기가 마련되는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   탈질에 필요한 유기원을 상기 무산소조 내로 공급하되, 상기 무산소조의 둘레를 따라 상호간 규칙적으로 균등하게 배열되는 다수의 제1 노즐을 구비한 무산소조용 유입수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 무산소조 내의 처리수 전역으로 탈질 미생물 농도가 실질적으로 균일하게 유지될 수 있도록 상기 무산소조 내에 마련되어 상기 무산소조 내의 처리수를 완속으로 혼화시키는 무산소조용 완속혼화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   인 제거 미생물이 기작에 필요한 탄소원을 상기 혐기조 내로 공급하되, 상기 혐기조의 둘레를 따라 상호간 규칙적으로 균등하게 배열되는 다수의 제2 노즐을 구비한 혐기조용 유입수 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 혐기조 내의 처리수 전역으로 인 제거 미생물 농도가 실질적으로 균일하게 유지될 수 있도록 상기 혐기조 내에 마련되어 상기 혐기조 내의 처리수를 완속으로 혼화시키는 혐기조용 완속혼화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2 호기조 내에 안정지의 형성을 위해 마련되며, 과다 월류를 방지하고 상기 제2 호기조 내의 처리수에 대한 유출 유속을 소정의 범위로 유지시켜 질산화율을 배가시키는 적어도 하나의 간벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 호기조와 상기 제2 호기조에는 각각 송풍기로부터의 공기가 부유되는 다수의 공기홀을 구비한 제1 및 제2 산기판이 마련되는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 호기조, 상기 무산소조, 상기 혐기조 및 상기 제2 호기조들 사이사이에는 다수의 격벽이 형성되며,

   상기 다수의 격벽에는 처리수가 유동되는 다수의 처리수 유동홀이 형성되되 상기 다수의 처리수 유동홀은 상부 및 하부 위치가 반복되는 상하우류식 배치구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.

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