KR101203944B1

KR101203944B1 - 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템

Info

Publication number: KR101203944B1
Application number: KR1020120078252A
Authority: KR
Inventors: 임정문
Original assignee: 주식회사 제이엠스텍 (JM's Tech)
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2012-11-26

Abstract

본 발명은 질소제거시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세기포부상장치를 이용해 약품의 주입없이 무약주 상태로 유기폐수를 부상처리수와 부상슬러지로 신속하게 분리시킬 수 있고, 분리된 부상슬러지의 일부를 다시 폭기조로 반송시켜 폭기조의 미생물 농도를 높일 수 있는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템은 유기폐수에 함유된 질산성 질소를 질소가스로 환원시키는 탈진산화 반응이 진행되며, 산소가 결필된 상태를 유지하는 무산소조; 상기 무산소조에서 진행되는 탈질산화 반응에 필요한 탄소원을 주입하는 탄소원 공급장치; 상기 무산소조를 경유한 유기폐수가 유입되면 유기폐수에 함유된 질소화합물을 질산성 질소로 산화시킨 후 무산소조로 반송시키는 폭기조; 상기 폭기조내의 pH 농도조절을 위해 폭기조에 알칼리도를 제공하는 약품을 주입하는 pH 조절장치; 그리고, 상기 폭기조를 경유한 유기폐수가 유입되어 고농축 활성미생물과 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지와 부상처리수로 분리되는 저장탱크와, 상기 부상처리수에 기체를 혼합시켜 저장탱크 내부로 다시 공급하는 기체혼합장치와, 상기 부상처리수를 외부로 배출하는 처리수 배출장치와, 상기 부상슬러지의 일부를 상기 폭기조로 반송시키는 슬러지 배출장치를 포함하여 이루어지는 미세기포부상장치를 포함하여 이루어진다.

Description

미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템{Denitrification system using micro bubble floating device}

본 발명은 질소제거시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세기포부상장치를 이용해 약품의 주입없이 무약주 상태로 포기조의 유기폐수를 활성미생물과 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지와, 부상처리수로 신속하게 분리시킬 수 있고, 분리된 부상슬러지의 일부를 다시 폭기조로 반송시켜 폭기조의 미생물(예를 들면, 활성미생물 및 질산화미생물) 농도를 높일 수 있는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템에 관한 것이다.

유기폐수에 함유된 질소화합물은 하천으로 방류될 경우 부영양화를 일으키고 오염을 가속화시키는 등 생태계에 악영향을 끼치는 물질이다.

따라서 유기폐수에 함유된 질소화합물을 제거하기 위한 질산화미생물의 농축을 위하여 다양한 처리방법들이 사용되고 있는데, 이중 가장 많이 쓰이는 방법이 침전방식이고, 최근에는 침지형 멤브레인을 이용한 MBR(Membrane Bio Reactor)방식도 사용되고 있다.

상기 침전방식은 가장 재래식의 방법으로 난류가 형성되지 않도록 자연상태에서 활성미생물 및 질산화미생물이 가라앉도록 하는 방식으로 침전속도가 매우 느려 많은 면적을 차지하고 난류가 형성될 경우 침전된 미생물 덩어리가 침전되지 못하고 부상하여 처리수질을 악화시키는 경우가 잦은 문제점이 있으며, 또한 질산화미생물이 잘 가라앉지 않아 침전조에서 폭기조로 미생물슬러지(활성미생물,질산화미생물 덩어리)를 반송할 때 미생물 슬러지에 함유된 질산화미생물의 농도가 매우 낮다는 문제점이 있다.

이러한 침전방식의 단점을 보완하고자 침지형 멤브레인을 이용한 MBR방식이 등장하였다. 하지만 MBR 방식의 경우에는 포기조에서의 미생물농도가 높아질수록 미생물의 고령화에 따른 끈적끈적한 점액물질(slime)로 인해 멤브레인 표면이 막히는 현상이 발생하고 이에 따라 충분한 양의 유기폐수를 처리할 수 없는 현상이 발생하는 문제점이 있으며, 또한 유지관리비용이 많이 소요되고 설치비용도 고가이고, 공간(포기조내에 설치)도 많이 차지하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0107433호(발명의 명칭: 고효율 오존 용해장치와 배 오존가스가 없는 오존 반응지를 가진 고도정수 처리 시스템)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 별도의 약품 첨가없이 유기폐수를 활성미생물과 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지와, 부상처리수로 신속하게 분리시킬 수 있는 질소제거시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 포기조내의 활성미생물을 비롯한 질산화미생물을 미세기포 부상장치를 이용하여 고농축상태의 부상슬러지로 다시 폭기조로 반송되도록 함으로써 유기폐수내의 질소제거효율을 높일 수 있는 질소제거시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 유기폐수에 함유된 질산성 질소를 질소가스로 환원시키는 탈진산화 반응이 진행되며, 산소가 결필된 상태를 유지하는 무산소조; 상기 무산소조에서 진행되는 탈질산화 반응에 필요한 탄소원을 주입하는 탄소원 공급장치; 상기 무산소조를 경유한 유기폐수가 유입되면 유기폐수에 함유된 질소화합물을 질산성 질소로 산화시킨 후 무산소조로 반송시키는 폭기조; 상기 폭기조내의 pH 농도조절을 위해 폭기조에 알칼리도를 제공하는 약품을 주입하는 pH 조절장치; 그리고, 상기 폭기조를 경유한 유기폐수가 유입되어 고농축 활성미생물과 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지와 부상처리수로 분리되는 저장탱크와, 상기 부상처리수에 기체를 혼합시켜 저장탱크 내부로 다시 공급하는 기체혼합장치와, 상기 부상처리수를 외부로 배출하는 처리수 배출장치와, 상기 부상슬러지의 일부를 상기 폭기조로 반송시키는 슬러지 배출장치로 이루어지는 미세기포부상장치를 포함하여 이루어지는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템을 제공한다.

여기서, 본 발명에 따른 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템은 상기 미세기포부상장치에서 분리된 부상처리수가 유입되는 처리수조; 그리고, 상기 미세기포부상장치에서 분리된 부상슬러지의 일부가 유입되는 슬러지 저장조를 더 포함할 수 있다.

상기 폭기조는 상기 무산소조의 유기폐수가 유입될 수 있도록 하단부에 처리수 통로를 구비하는 격벽을 사이에 두고 상기 무산소조와 이웃하게 설치될 수 있다.

상기 저장탱크 내부는 제1, 2 격벽에 의해 폭기조를 경유한 유기폐수가 유입되는 제1 공간부와, 상기 제1 공간부에서 제1 격벽의 상단을 통과하여 유입되는 부상처리수와 부상슬러지가 채워지는 제2 공간부와, 상기 제2 공간부에서 제2 격벽의 상단을 통과하여 유입되는 부상처리수가 채워지는 제3 공간부로 구획되며, 상기 기체혼합장치는 제2 공간부에 설치되어 제2 공간부에 채워지는 부상처리수에 기체를 혼합하여 제1 공간부에 공급할 수 있다.

상기 제2 공간부의 바닥면에는 제1 공간부에서 넘어와 침전되는 슬러지가 모일 수 있도록 경사면이 형성되며, 상기 경사면이 만나는 지점에는 침전된 슬러지를 외부로 배출시키기 위한 침전슬러지 배출관이 설치될 수 있다.

상기 기체혼합장치는 상기 제2 공간부에 채워지는 부상처리수와 외부 기체가 유입되어 혼합되는 압력탱크; 상기 압력탱크에 연결되어 압력탱크로 부상처리수를 공급하는 처리수 유입관; 상기 처리수 유입관에 연결되어 처리수 유입관에 외부 공기를 공급하는 에어 공급부; 그리고, 상기 압력탱크에 연결된 상태로 끝단이 제1 공간부로 연장되어 압력탱크에서 기체와 혼합된 부상처리수를 제1 공간부로 배출시키는 부상처리수 배출관을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 부상처리수 배출관의 끝단에는 기체와 혼합된 부상처리수를 제1 공간부에 토출시키는 노즐부가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 노즐부는 일단이 폐쇄된 상태로 상기 부상처리수 배출관에 연결되는 제1 배출관과, 일단은 폐쇄된 상태로 상기 부상처리수 배출관 내부에 위치하고, 타단은 상기 제1 배출관 내부에 위치하도록 상기 제1 배출관의 일단을 관통하여 설치되는 제2 배출관을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 배출관의 외측면에는 제1 공간부에 채워져 있는 유기폐수가 유입되는 제2 유입홀이 형성되며, 상기 제2 배출관의 일단 외측면에는 기포와 혼합된 부상처리수가 유입되는 제1 유입홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 질소제거시스템은 미세기포부상장치를 이용해 별도의 약품 첨가없이 유기폐수를 활성미생물과 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지와, 부상처리수로 신속하게 분리시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 질소제거시스템은 미세기포부상장치에서 분리된 부상슬러지의 일부, 예를 들면 고농축 활성미생물 및 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지의 일부를 다시 폭기조로 반송함으로써 폭기조의 미생물 농도를 높여 고농도 유기폐수의 질소제거효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 질소제거시스템의 블럭도이다.
도 2는 도 1의 질소제거시스템에 구비된 무산소조, 탄소원 공급장치, 폭기조, pH 조절장치의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 질소제거시스템에 구비된 미세기포부상장치, 처리수조, 슬러지 저장조의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 미세기포부상장치의 세부구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기체혼합장치의 세부구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 노즐부의 세부구성을 나타내는 도면이다.

이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 질소제거시스템의 블럭도이다. 도 2는 도 1의 질소제거시스템에 구비된 무산소조, 탄소원 공급장치, 폭기조, pH 조절장치의 배치관계를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 질소제거시스템에 구비된 미세기포부상장치, 처리수조, 슬러지 저장조의 배치관계를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 질소제거시스템은 무산소조(100)와, 탄소원 공급장치(200)와, 폭기조(300)와, pH 조절장치(400)와, 미세기포부상장치(500)와, 처리수조(600)와, 슬러지 저장조(700)를 포함하여 이루어진다.

상기 무산소조(100)는 산소가 결핍된 상태를 유지하며, 유기폐수가 유입되면 내부에서 유기폐수에 함유된 질산성 질소를 질소가스로 환원시키는 탈질산화 반응이 진행된다.

구체적으로, 상기 무산소조(100)의 종속영양탈질미생물은 무산소조(100)로 직접 유입되는 유기폐수 또는 상기 폭기조(300)에서 반송되는 유기폐수에 함유된 질산성 질소(NO3-H)를 질소가스(N₂)로 환원시킨다.

상기 무산소조(100)에서 진행되는 탈질산화 반응은 다음과 같다.

NO₃+ 1.08CH₃OH + 0.24H₂CO₃→ 0.06CHO₂N + 0.47N₂+ 1.68H₂O + HCO₃또는 NO₂+ 0.67CH₃OH + 0.53H₂CO₃→ 0.04CHO₂N + 0.48N₂+ 1.23H₂O + HCO₃

이러한 무산소조(100)에는 무산소조(100)로 직접 유입되는 유기폐수와 상기 폭기조(300)에서 반송되는 유기폐수를 균일하게 혼합하여 주기 위한 수중 교반기(110)가 설치되어 있으며, 또한 상기 무산소조(100)에는 내부에서 진행되는 탈질산화 반응속도를 나타내는 산화환원 전위센서(120)가 설치되어 있다.

상기 탄소원 공급장치(200)는 상기 무산소조(100)에서 진행되는 탈질산화 반응에 필요한 탄소원을 주입한다. 구체적으로, 상기 산화환원 전위센서(120)를 통해 확인되는 탈질산화 속도가 기준치 이하로 저하될 경우 탈질산화 반응에 필요한 탄소원이 부족하다고 할 수 있으므로 탄소원 공급장치(200)에 의해 메탄올 등과 같은 탄소원이 무산소조(100)에 주입되도록 한다.

이러한 탄소원 공급장치(200)에는 모터(M) 등에 의해 구동하는 밸브장치(210)가 설치되어 있어 무산소조(100)에 주입되는 탄소원의 양이 정확하게 조절될 수 있다.

상기 폭기조(300)는 상기 무산소조(100)를 경유한 유기폐수가 유입되면 유기폐수에 함유된 질소화합물을 질산성 질소로 산화시킨다.

여기서, 상기 무산소조(100)의 유기폐수가 폭기조(100)로 유입될 수 있도록 상기 폭기조(300)는 하단부에 처리수 통로(131)를 구비하는 격벽(130)을 사이에 두고 무산소조(100)와 이웃하게 설치된다. 물론, 상기 처리수 통로(131)는 무산소조(100)에서 폭기조(300)로 유입되는 유기폐수의 양을 조절할 수 있도록 선택적으로 개폐된다.

상기 폭기조(300)에서 일어나는 질산화 과정은 다음과 같다.

NH₄ + 1.5O₂ → NO² + 2H + H₂O + 새로운 미생물 생성, 또는

NO²+ 0.5O₂ → NO₃ + 새로운 미생물 생성

이러한 폭기조(300)에는 내부에 산소를 공급하기 위한 산소공급관(330)이 설치되어 있다. 상기 산소공급관(330)은 외부에 위치하는 송풍기(340)와 연결되어 송풍기(340)가 모터(M) 등에 의해 동작을 시작하면 폭기조(300) 내부에 채워져 있는 유기폐수에 기포 형태로 산소를 공급한다.

또한, 상기 폭기조(300)에는 내부의 유기폐수를 상기 무산소조(100)로 펌핑하기 위한 제1 수중펌프(310)가 설치되어 있다. 상기 제1 수중 펌프(310)에 의해 상기 폭기조(300)에서 질산화 과정을 거친 유기폐수가 무산소조(100)로 다시 반송되면 탈질산화 반응을 일으키는 미생물이 무산소조(100)에 충분히 공급되어 지므로 무산소조(100)에서 진행되는 탈진산화 반응이 촉진되어 진다. 여기서, 폭기조(300)에서 무산소조(100)로 반송되는 유기폐수의 양은 유기폐수의 종류 및 질소농도에 따라 결정되며, 일반적으로 무산소조(100)로 직접 유입되는 유기폐수량의 3배~20배가 폭기조(300)에서 반송된다.

뿐만 아니라, 상기 폭기조(300)에는 폭기조(300) 내부에 채워져 있는 유기폐수를 상기 미세기포부상장치(500)으로 펌핑하기 위한 제2 수중펌프(320)가 설치되어 있다. 또한, 상기 폭기조(300)에는 폭기조(300)내의 pH 농도를 측정하는 pH 측정센서(350)가 설치되어 있다.

상기 pH 조절장치(400)는 상기 폭기조(300)내의 pH 농도조절을 위해 폭기조(300)에 알칼리도를 제공하는 약품을 주입한다. 폭기조(300)내의 pH 농도가 6이하로 낮아질 경우 질산화미생물의 활동이 저하되므로 폭기조(300)내에 설치된 pH 측정센서(350)의 값이 6이하로 내려갈 경우 pH 조절장치(400)에 의해 가성소다, 소다회, 소석회 등 알칼리도를 제공하는 약품이 자동으로 폭기조(300)에 주입되도록 한다.

이러한 pH 조절장치(400)에는 모터(M) 등에 의해 구동하는 밸브장치(410)가 설치되어 있어 폭기조(300)에 주입되는 약품의 양이 정확하게 조절될 수 있다.

상기 미세기포부상장치(500)는 상기 폭기조(300)를 경유한 유기폐수가 유입되면 유기폐수에 기체를 혼합시켜 유기폐수를 부상처리수와 부상슬러지로 분리시켜 외부로 배출시킨다.

여기서, 상기 미세기포부상장치(500)에서 분리된 부상처리수는 처리수조(600)로 유입되며, 상기 미세기포부상장치(500)에 의하여 분리된 부상슬러지의 80% ~ 90%는 상기 폭기조(300)로 다시 반송되고, 나머지는 외부에 별도로 설치되는 슬러지 저장조(700)로 보내진다.

이와 같이 미세기포부상장치(600)에서 분리된 부상슬러지의 일부가 폭기조(300)로 다시 반송되도록 하면 농축된 활성미생물 및 질산화미생물이 폭기조(300)에 공급되므로 폭기조(300)의 미생물농도를 높일 수 있게 된다.

고농도 유기폐수는 미생물에 의한 분해 후에도 자연적인 침강성이 매우 낮아 일반적인 침전조의 형태로는 침전시간이 매우 오래 걸릴 뿐만 아니라 효율성이 낮아 처리수질이 악화되는 현상이 있다. 특히, 침전된 활성슬러지를 반송할 경우 고농축 활성슬러지를 반송하는데 어려움이 있다. 반면, 미세기포부상장치(500)을 이용할 경우 응집제나 응결제 등의 별도의 약품을 이용하지 않고 무약주로 유기폐수를 부상처리수와 부상슬러지로 분리시킬 수 있으며, 고농축 상태의 활성미생물 및 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지를 폭기조로 반송하여 폭기조에서 질산화 반응이 활발히 일어나도록 할 수 있어 침전방식의 고액분리방법에 비하여 시간이 절약되고 처리수질이 양호해지며, 건설비용이 절감되는 이점이 있다.

이러한 미세기포부상장치(500)에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 미세기포부상장치의 세부구성을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 미세기포부상장치(500)는 저장탱크(510)와, 기체혼합장치(520)와, 처리수 배출장치(530)와, 슬러지 배출장치(540)를 포함하여 이루어진다.

상기 저장탱크(510)는 폭기조(300)를 경유한 유기폐수가 유입되어 부상처리수와 부상슬러지로 분리되는 공간으로 일측에는 유기폐수가 유입되는 폐수 유입관(511)이 형성되어 있다.

이러한 저장탱크(510) 내부에는 제1, 2 격벽(550,560)이 설치되며, 이에 따라 저장탱크(510) 내부는 3개의 공간부로 구획된다. 구체적으로, 상기 저장탱크(510) 내부는 제1, 2 격벽(550,560)에 의해 폭기조(300)를 경유한 유기폐수가 유입되는 제1 공간부(510a)와, 상기 제1 공간부(510a)에서 제1 격벽(550)의 상단을 통과하여 유입되는 부상처리수와 부상슬러지가 채워지는 제2 공간부(510b)와, 상기 제2 공간부(510b)에서 제2 격벽(560)의 상단을 통과하여 유입되는 부상처리수가 채워지는 제3 공간부(510c)로 구획된다.

여기서, 상기 제1 격벽(550)의 상단부는 제2 공간부(510b)를 향해 경사지게 형성되는데, 이에 따라 이하 설명할 기체혼합장치(520)에 의해 제1 공간부(510a)에 기체와 혼합된 유기폐수가 공급되면 유기폐수에 포함된 슬러지 등이 기체에 의해 제1 공간부(510a)의 상측으로 부상하면서 제1 격벽(550)의 상단부를 타고 넘어 자연스럽게 제2 공간부(510b)로 유입될 수 있게 된다.

상기 기체혼합장치(520)는 상기 부상처리수에 기체를 혼합시켜 저장탱크(510) 내부로 다시 공급하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 기체혼합장치(520)는 제2 공간부(510b)에 설치되어 제2 공간부(510b)에 채워지는 부상처리수에 기체를 혼합하여 제1 공간부(510a)에 공급한다.

도 5는 본 발명에 따른 기체혼합장치의 세부구성을 나타내는 도면이다.

상기 기체혼합장치(520)에 대해 좀더 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 기체혼합장치(520)는 압력탱크(521)와, 처리수 유입관(522)과, 에어 공급부(523)와, 부상처리수 배출관(524)을 포함하여 이루어진다.

상기 압력탱크(521)는 부상처리수와 기체가 유입되어 혼합되는 공간으로 고압상태를 유지하여 기체가 부상처리수에 용해되어 혼합되도록 한다.

여기서, 상기 압력탱크(521) 내부에 유입된 기체의 일부는 부상처리수에 용해되지 않고 미혼합된 상태로 있게 되는데 이러한 기체를 방출하기 않으면 압력탱크(521)의 압력이 매우 놓아져 자칫 폭발의 위험이 있으므로 압력탱크(521)의 상부에는 기체 제거부(525)가 추가로 설치됨이 바람직하다.

상기 처리수 유입관(522)은 상기 압력탱크(521)에 연결되어 압력탱크(521)로 부상처리수를 공급하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 처리수 유입관(522)은 제2 공간부(510b)에 채워지는 부상처리수를 흡입하여 압력탱크(521)로 공급한다. 이를 위해 상기 처리수 유입관(522)에는 펌프(522b)가 설치되어 있다. 또한, 상기 처리수 유입관(522)에는 유입되는 부상처리수의 양을 조절하기 위한 조절밸브(522a)가 설치되어 사용자의 선택에 따라 유입되는 부상처리수의 공급량이 조절될 수 있도록 한다.

상기 에어 공급부(523)는 상기 처리수 유입관(522)에 연결되어 처리수 유입관(522)에 외부 공기를 공급한다. 이때, 에어 공급부(523)가 직접 처리수 유입관(522)에 연결될 경우 자칫 에어 공급부(523)로 부상처리수가 역류할 수 있으므로 에어 공급부(523)와 처리수 유입관(522) 사이에는 역류 방지부(526)가 설치됨이 바람직하다.

상기 부상처리수 배출관(524)은 압력탱크(521)에 연결된 상태로 끝단이 제1 공간부(510a)로 연장되어 압력탱크(521)에서 기체와 혼합된 부상처리수를 제1 공간부(510a)로 배출시킨다.(도 4참조)

이와 같이 부상처리수 배출관(524)에 의해 제1 공간부(510a)에 기체와 혼합된 부상처리수가 직접 공급되면 결과적으로 폭기조(300)를 경유하여 유입되는 유기폐수에 대량의 미세기포가 공급되고, 공급된 미세기포가 유기폐수에 함유된 슬러지에 부착되어 슬러지를 부상시키므로 유기폐수가 부상슬러지와 부상처리수로 신속하게 분리될 수 있다.

도 4를 다시 참조하면, 상기 처리수 배출장치(530)는 제3 공간부(510c)에 채워지는 부상처리수를 외부로 배출하는 장치로서 배관을 통해 처리수조(600)와 연결된다.

이러한 처리수 배출장치(530)는 제3 공간부(510c)에 채워지는 부상처리수를 빨아들이는 처리수 흡입관(531)과, 상기 처리수 흡입관(531)에 연결되어 부상처리수를 처리수조(600)로 배출시키는 처리수 배출관(532)을 포함하여 이루어진다.

상기 슬러지 배출장치(540)는 제2 공간부(510b)에서 부유하는 부상슬러지를 걷어들여 외부로 배출시킨다.

이러한 상기 슬러지 배출장치(540)는 제1 격벽(550)을 타고 넘어와 제2 공간부(510b)의 상측에서 부유하는 부상슬러지를 걷어내는 슬러지 제거부(541)와, 상기 슬러지 제거부(541)에서 걷어낸 부상슬러지를 외부로 배출시키는 슬러지 배출관(542)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 슬러지 배출관(542)을 통해 배출되는 부상슬러지는 분지된 배관을 따라 슬러지 저장조(700) 또는 폭기조(300)로 선택적으로 보내어질 수 있다.(도 3참조) 이때, 상기 분지된 배관에는 각각 밸브(360,710)가 설치되어 폭기조(300) 및 슬러지 저장조(700)로 보내지는 부상슬러지의 양이 조절된다.

한편, 상기 제2 격벽(560)의 상측에는 제2 공간부(510b)의 상측에서 부유하는 부상슬러지를 상기 슬러지 제거부(541)로 유도하는 슬러지 안내판(570)이 경사지게 설치된다.

상기 슬러지 안내판(570)은 제2 공간부(510b)에 부유하는 부상슬러지가 자연스럽게 슬러지 제거부(541)로 안내되어 제거될 수 있도록 함과 동시에 상기 제3 공간부(510c)로 부상슬러지가 유입되는 것을 차단하여 제3 공간부(301c)에 채워진 부상처리수가 다시 오염되지 않도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 제2 공간부(510b)의 바닥면에는 제1 공간부(510a)에서 넘어와 침전되는 슬러지가 모일 수 있도록 경사면(580)이 형성되며, 상기 경사면이 만나는 지점에는 침전된 슬러지를 외부로 배출시키기 위한 침전슬러지 배출관(581)이 설치된다.

상기 제1 공간부(510a)에서 제1 격벽(550)을 타고 넘어오는 부상슬러지의 일부 또는 부상처리수에 함유된 미세슬러지 등은 제2 공간부(510b)의 바닥면에 침전되며, 이때 제2 공간부(510b)의 바닥면에 경사면(580)이 형성되면 침전되는 슬러지가 경사면(580)을 타고 미끄러져 경사면(580)이 만나는 지점에 모이게 되므로 침전슬러지 배출관(581)을 경사면(580)이 만나는 지점에 설치하면 침전슬러지를 외부로 신속하게 배출시킬 수 있게 된다.

여기서, 비록 도시하지는 않았지만 상기 침전슬러지 배출관(581)은 이미 설명한 슬러지 배출관(542)과 유사하게 슬러지 장조(700) 또는 폭기조(300)에 연결되어 침전슬러지가 슬러지 저장조(700) 또는 폭기조(300)로 선택적으로 유입되게 할 수 있다.

한편, 상기 부상처리수 배출관(524)의 끝단에는 기체와 혼합된 부상처리수를 제1 공간부(510a)에 토출시키는 노즐부(590)가 설치된다.

도 6은 본 발명에 따른 노즐부의 세부구성을 나타내는 도면이다.

상기 노즐부(590)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 배출관(591)과, 제2 배출관(592)으로 이루어진다.

상기 제1 배출관(591)은 일단이 폐쇄된 상태로 부상처리수 배출관(524)의 끝단에 결합되는 관으로서 외측면에 제1 공간부(510a)에 채워지는 유기폐수가 유입되는 제1 유입홀(591h)이 형성되어 있다.

상기 제2 배출관(592)은 일단은 폐쇄된 상태로 상기 부상처리수 배출관(524) 내부에 위치하고, 타단은 상기 제1 배출관(591) 내부에 위치하도록 제1 배출관(591)의 일단을 관통하여 설치된다.

이러한 상기 제2 배출관(592)의 일단 외측면에는 부상처리수 배출관(524)을 따라 유동하는 기포와 혼합된 부상처리수가 유입되는 제2 유입홀(592h)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 노즐부(590)가 부상처리수 배출관(524)의 끝단에 설치되면, 부상처리수는 제2 유입홀(592h)을 통해 제2 배출관(592) 내부로 유입되면서 속도는 저하되고 압력은 높아지게 되므로 제2 배출관(592)에는 기체가 최대한 용해된 상태의 부상처리수가 흐르게 되며, 또한 부상처리수가 제2 배출관(592)의 타단을 통해 제1 배출관(591) 내부로 다시 배출되는 과정에서 다시 속도는 빨라지고 압력은 낮아지게 되므로 용해된 기체가 부상처리수에서 빠져나오게 되어 결국 대량의 미세기포를 포함하는 부상처리수가 제1 배출관(591) 내부에서 생성되어 제1 공간부(510a)로 토출되게 된다.

또한, 상기 제2 배출관(592)의 타단을 통해 부상처리수가 빠른 속도로 제1 배출관(591) 내부로 배출되면 제1 배출관(591)의 내부 압력이 하락하여 제1 유입홀(591h)을 통해 제1 공간부(510a)에 채워져 있는 유기폐수가 제1 배출관(591) 내부로 빨려들어오게 되고, 이에 따라 대량의 미세기포를 함유한 상태로 제2 배출관(592)의 타단을 통해 제1 배출관(591) 내부로 배출되는 부상처리수와 제1 공간부(510a)에 채워져 있는 유기폐수가 자연적으로 제1 배출관(591) 내부에서 혼합되어 제1 공간부(510a)로 토출되므로 유기폐수에 미세기포가 균일하게 공급되어 제1 공간부(510a)에 채워진 유기폐수가 부상처리수와 부상슬러지로 신속하게 분리될 수 있게 된다.

한편, 상기 부상처리수가 제2 배출관(592)을 통과할 때 부상처리수가 함유하는 미세기포가 서서히 증가할 수 있도록 상기 제2 배출관(592)은 일단에서 타단으로 갈수록 직경이 확장되도록 형성된다.

또한, 이와 같이 구성되는 노즐부(590)는 처리수 유입관(522)과 동일한 높이에 설치됨이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명된 본 발명은 그 범위가 전술된 바에 한하지 않고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있는 것이 본 발명의 범위에 해당함은 물론이고, 그 균등물 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 무산소조 110: 수중 교반기
120: 산화환원 전위센서 130: 격벽
131: 처리수 통로 200: 탄소원 공급장치
300: 폭기조 310: 제1 수중펌프
320: 제2 수중펌프 330: 산소공급관
340: 송풍기 350: pH 측정센서
400: pH 조절장치 210,410: 밸브장치
500: 미세기포부상장치 510: 저장탱크
510a,510b,510c: 제 1,2,3 공간부 511: 폐수 유입관
520: 기체혼합장치 521: 압력탱크
522: 처리수 유입관 522a: 조절밸브
522b: 펌프 523: 에어 공급부
524: 부상처리수 배출관 525: 기체 제거부
526: 역류 방지부 530: 처리수 배출장치
531: 처리수 흡입관 532: 처리수 배출관
540: 슬러지 배출장치 541: 슬러지 제거부
542: 슬러지 배출관 550: 제1 격벽
560: 제2 격벽 570: 슬러지 안내판
580: 경사면 581: 침전슬러지 배출관
590: 노즐부 591: 제1 배출관
591h: 제1 유입홀 592: 제2 배출관
592h: 제2 유입홀 600: 처리수조
700: 슬러지 저장조

Claims

유기폐수에 함유된 질산성 질소를 질소가스로 환원시키는 탈진산화 반응이 진행되며, 산소가 결필된 상태를 유지하는 무산소조;
상기 무산소조에서 진행되는 탈질산화 반응에 필요한 탄소원을 주입하는 탄소원 공급장치;
상기 무산소조를 경유한 유기폐수가 유입되면 유기폐수에 함유된 질소화합물을 질산성 질소로 산화시킨 후 무산소조로 반송시키는 폭기조;
상기 폭기조내의 pH 농도조절을 위해 폭기조에 알칼리도를 제공하는 약품을 주입하는 pH 조절장치; 그리고,
상기 폭기조를 경유한 유기폐수가 유입되어 고농축 활성미생물과 질산화미생물을 포함하는 부상슬러지와 부상처리수로 분리되는 저장탱크와, 상기 부상처리수에 기체를 혼합시켜 저장탱크 내부로 다시 공급하는 기체혼합장치와, 상기 부상처리수를 외부로 배출하는 처리수 배출장치와, 상기 부상슬러지의 일부를 상기 폭기조로 반송시키는 슬러지 배출장치를 갖는 미세기포부상장치를 포함하고,
상기 저장탱크의 내부는 제1, 2 격벽에 의해 제1 공간부, 제2 공간부 및 제3 공간부로 구획되며, 상기 제1 공간부에는 상기 폭기조를 경유한 유기폐수가 유입되고, 상기 제2 공간부에는 상기 제1 공간부에서 상기 제1 격벽의 상단을 통과하여 유입되는 부상처리수와 부상슬러지가 채워지게 되고, 상기 제3 공간부에는 상기 제2 공간부에서 부유하는 부상슬러지가 제거된 이후의 부상처리수가 유입되며,
상기 기체혼합장치는 상기 제2 공간부에 설치되어 상기 제2 공간부에 채워지는 부상처리수에 기체를 혼합하여 상기 제1 공간부에 공급하는 것을 특징으로 하는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.
제1 항에 있어서,
상기 미세기포부상장치에서 분리된 부상처리수가 유입되는 처리수조; 그리고,
상기 미세기포부상장치에서 분리된 부상슬러지의 일부가 유입되는 슬러지 저장조를 더 포함하여 이루어지는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.
제1 항에 있어서,
상기 폭기조는 상기 무산소조의 유기폐수가 유입될 수 있도록 하단부에 처리수 통로를 구비하는 격벽을 사이에 두고 상기 무산소조와 이웃하게 설치되는 것을 특징으로 하는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제2 공간부의 바닥면에는 상기 제1 공간부에서 넘어와 침전되는 슬러지가 모일 수 있도록 경사면이 형성되며,
상기 경사면이 만나는 지점에는 침전된 슬러지를 외부로 배출시키기 위한 침전슬러지 배출관이 설치되는 것을 특징으로 하는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.
제1 항에 있어서,
상기 기체혼합장치는,
상기 제2 공간부에 채워지는 부상처리수와 외부 기체가 유입되어 혼합되는 압력탱크;
상기 압력탱크에 연결되어 압력탱크로 부상처리수를 공급하는 처리수 유입관;
상기 처리수 유입관에 연결되어 처리수 유입관에 외부 공기를 공급하는 에어 공급부; 그리고,
상기 압력탱크에 연결된 상태로 끝단이 상기 제1 공간부로 연장되어 압력탱크에서 기체와 혼합된 부상처리수를 상기 제1 공간부로 배출시키는 부상처리수 배출관을 포함하여 이루어지는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.
제6 항에 있어서,
상기 부상처리수 배출관의 끝단에는 기체와 혼합된 부상처리수를 상기 제1 공간부에 토출시키는 노즐부가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.
제7 항에 있어서,
상기 노즐부는 일단이 폐쇄된 상태로 상기 부상처리수 배출관에 연결되는 제1 배출관과, 일단은 폐쇄된 상태로 상기 부상처리수 배출관 내부에 위치하고, 타단은 상기 제1 배출관 내부에 위치하도록 상기 제1 배출관의 일단을 관통하여 설치되는 제2 배출관을 포함하여 이루어지며,
상기 제1 배출관의 외측면에는 상기 제1 공간부에 채워져 있는 유기폐수가 유입되는 제2 유입홀이 형성되며, 상기 제2 배출관의 일단 외측면에는 기포와 혼합된 부상처리수가 유입되는 제1 유입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포부상장치를 이용한 질소제거시스템.