KR101303820B1 - 상하향류 완전혼합 탈질및탈인 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피처리수가 유입되어 중력에 의한 하향류 흐름이 형성되며 제1교반부에 의해 교반되고, 혐기상태에서 미생물의 인방출반응이 일어나는 하향류 완전혼합 반응조; 상기 하향류 완전혼합 반응조의 후단에 배치되고, 내부의 유체가 상향류 흐름이 형성되며 제2교반부에 의해 교반되고, 무산소상태에서 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 상향류 완전혼합 반응조; 상기 하향류 완전혼합 반응조 하부의 하부유체를 상향 이동시킨 후, 상기 상향류 완전혼합 반응조의 상부를 경유하여 하부에서 유출되도록 하여 상기 상향류를 유도하는 상향류 유도부; 및 상기 상향류 완전혼합 반응조의 후단에 배치되고, 호기상태에서 미생물의 인과잉 흡수가 일어나는 호기조를 포함하며, 상기 상향류 완전혼합 반응조는 상부에 내부의 유체를 상기 호기조로 유출시키는 유출부가 형성되는 수처리장치를 제공한다. 본 발명에 의해 탈질 및 탈인 효과가 뛰어난 수처리 장치를 제공할 수 있다.

Description

상하향류 완전혼합 탈질및탈인 수처리 장치{WATER TREATMEN APPARATUS FOR REMOVING NITROGEN AND PHOSPHORUS USING UPFLOW AND DOWNFLOW COMPLETE MIXING CHAIN REACTION}

본 발명은 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피처리수의 탈인 및 탈질 효과를 증대시킬 수 있는 수처리 장치에 관한 것이다.

오수 또는 폐수와 같은 수중의 질소와 인을 제거하기 위한 방법 중 A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic)공법은 생물학적으로 질소와 인을 동시에 제거하는 전형적인 방법이다. A2O공법은 혐기조, 무산소조, 호기조로 구성된 장치를 이용하는 공법으로, 이를 이용한 방법들이 알려져 있다(대한민국 공개특허 제10-2001-0083723 등).

이 방법은 기본적으로 혐기조에서 미생물이 혐기상태에서 인방출을 하고, 호기조에서는 인을 과잉흡수하도록 한 미생물을 슬러지로 폐기하여 인을 제거하며, 무산소조에서는 탈질미생물에 의해 질산염과 아질산염 등이 질소가스로 전환되도록 하여 제거하는 방법이다. 또한, 호기조에서는 유기물질과 질소성분이 산화된다.

이와 같은 방법은 수중의 질소와 인을 함께 제거할 수 있다는 장점이 있으나, 혐기조에서의 혐기상태 유지가 쉽지 않아 인방출이 용이하지 않으며, 그로 인해 처리수의 수질에 영향을 주는 경우가 종종 있었다.

또한, 무산소조에서는 유입수의 C/N비가 낮을 경우 탈질에 필요한 유기물 부족과 미생물 부족의 문제가 있었고, 이러한 두가지 조건을 만족하는 경우에도 접촉기회가 충분하지 않아 탈질율이 떨어질 수 있었다.

따라서, 탈질과 탈인을 연속적이고 효과적으로 수행하는 것이 용이하지 않았다.

아울러, 종래의 경우 운전자의 경험에 의존하는 경우가 많으므로, 조작이 필요한 기계적 구동장치가 많지 않고 간이하여 손쉽게 이용할 수 있는 수처리기술의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2001-0083723호, 2001.9.1, 도면 1

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피처리수의 탈질, 탈인을 연속적이고 효과적으로 수행할 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것이다.

이하, 전술한 기술적 과제에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재 사항으로 부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치는 피처리수가 유입되어 중력에 의한 하향류 흐름이 형성되며 제1교반부에 의해 교반되고, 혐기상태에서 미생물의 인방출반응이 일어나는 하향류 완전혼합 반응조; 상기 하향류 완전혼합 반응조의 후단에 배치되고, 내부의 유체가 상향류 흐름이 형성되며 제2교반부에 의해 교반되고, 무산소상태에서 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 상향류 완전혼합 반응조; 상기 하향류 완전혼합 반응조 하부의 하부유체를 상향 이동시킨 후, 상기 상향류 완전혼합 반응조의 상부를 경유하여 하부에서 유출되도록 하여 상기 상향류를 유도하는 상향류 유도부; 및 상기 상향류 완전혼합 반응조의 후단에 배치되고, 호기상태에서 미생물의 인과잉 흡수가 일어나는 호기조를 포함하며, 상기 상향류 완전혼합 반응조는 상부에 내부의 유체를 상기 호기조로 유출시키는 유출부가 형성된다.

상기 제1교반부는 상기 하향류 방향의 축을 중심으로 회전하는 원심교반에 의하는 것일 수 있다.

상기 제2교반부는 상기 상향류 방향의 축을 중심으로 회전하는 원심교반에 의한 것일 수 있다.

상기 하향류 완전혼합 반응조의 수면은 상기 상향류 완전혼합 반응조의 수면 보다 높게 위치할 수 있다.

상기 상향류 완전혼합 반응조의 수면은 상기 호기조의 수면보다 높게 위치할 수 있다.

상기 하향류 완전혼합 반응조는 반송슬러지가 유입되는 제1반송유입부를 포함할 수 있다.

상기 상향류 완전혼합 반응조는 내부반송질산화액이 유입되는 질산화액유입부를 포함할 수 있다.

상기 상향류 완전혼합 반응조는 반송슬러지가 유입되는 제2반송유입부를 더 포함할 수 있다.

상기 상향류 완전혼합 반응조는 상기 하향류 완전혼합 반응조를 거치지 않은 피처리수인 미처리수가 탄소공급원으로 추가될 수 있도록 유입되는 미처리수 유입부를 더 포함할 수 있다.

상기 질산화액유입부와 상기 미처리수 유입부는 상기 상향류 완전혼합 반응조에 형성된 동일한 유입구를 공유할 수 있다.

상기 제1교반부는 회전운동을 하는 제1구동축, 및 상기 제1구동축에 일측이 연결되어 상기 제1구동축을 중심으로 회전하는 제1회전부를 적어도 하나 포함할 수 있다.

상기 제1구동축은 일측이 상기 하향류 완전혼합 반응조의 상방향 외측에 위치하는 제1구동부에 연결되고 타측은 상기 하향류 완전혼합 반응조의 바닥에 회동 가능하도록 연결될 수 있다.

상기 제1회전부는 상기 제1구동축에 일측이 연결된 돌출부로, 상기 제1회전부의 회전면은 상기 하향류의 흐름방향과 수직으로 위치할 수 있다.

상기 제1회전부는 복수개로 상기 하향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치될 수 있다.

상기 하향류 완전혼합 반응조는 상기 피처리수를 일차 수용하는 제1웰 및 상기 제1웰의 일측에 연결되어 상기 피처리수의 흐름을 분배하여 유출하는 분배부를 포함할 수 있다.

상기 제1웰의 내부에는 제1유입교반부가 형성되어 유입되는 상기 피처리수를 교반할 수 있다.

상기 분배부는 내부에 상기 피처리수가 유동할 수 있는 수용부가 형성되고, 상기 수용부의 일측은 상기 제1웰의 타측에 연결되며, 상기 수용부의 타측은 복수의 개방홀이 형성될 수 있다.

상기 제1교반부는 회전운동을 하는 제1구동축을 포함하고, 상기 제1웰은 상기 제1구동축에 일측이 연결되어 상기 제1구동축을 중심으로 회전하며, 상기 제1유입교반부는 상기 제1구동축과 이격된 상태로 상기 제1구동축의 외측방향으로 돌출고정되어 상기 제1웰 회전시 정지상태를 유지하는 제1돌출바를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제1웰은 바닥부를 포함하고, 상기 바닥부를 관통하는 제1관통공이 형성되며, 상기 제1구동축에 연결되는 일측은 상기 제1관통공의 적어도 일부일 수 있다.

상기 상향류 유도부는 상기 상향류 완전혼합 반응조의 상부에 위치하여 상기 하부유체를 일차 수용하는 제2웰, 일측은 상기 제2웰의 타측에 연결되고 타측은 상기 상향류 완전혼합 반응조의 하부에서 개방되는 개방부를 가져, 상기 제2웰에 일차 수용되는 상기 하부유체를 상기 상향류 완전혼합 반응조의 하부로 흐르도록 유도하는 유도관, 및 일측은 상기 하향류 완전혼합 반응조의 하부에서 상기 하부유체를 유입하는 하부유체 유입부로 이루어지고 타측은 상기 제2웰에 상기 하부유체를 유출시키는 하부유체 유출부로 이루어지는 연결부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 하향류 완전혼합 반응조는 상기 피처리수를 일차 수용하는 제1웰 및 상기 제1웰의 일측에 연결되어 상기 피처리수의 흐름을 분배하여 유출하는 분배부를 포함하며, 상기 하부유체 유출부의 유출고도는 상기 분배부의 유출고도 보다 낮고, 상기 유출부의 유출고도보다 높을 수 있다.

상기 개방부는 상기 상향류 완전혼합 반응조의 바닥을 향하여 개방되도록 형성될 수 있다.

상기 유도관의 타측은 상기 상향류 완전혼합 반응조의 바닥을 향하도록 절곡되고, 상기 개방부는 복수개일 수 있다.

상기 제2교반부는 회전운동을 하는 제2구동축을 포함하고, 상기 제2웰의 내부에는 제2서브교반부가 형성되어 유입되는 상기 하부유체를 교반할 수 있다.

상기 제2웰은 상기 제2구동축에 일측이 연결되어 상기 제2구동축을 중심으로 회전하며, 상기 제2서브교반부는 상기 제2구동축과 이격된 상태로 상기 제2구동축의 외측방향으로 돌출고정되어 상기 제2웰 회전시 정지상태를 유지하는 제2돌출바를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제2웰은 바닥부를 포함하고, 상기 바닥부를 관통하는 제2관통공이 형성되며, 상기 제2구동축에 연결되는 일측은 상기 제2관통공의 적어도 일부일 수 있다.

상기 제2교반부는 회전운동을 하는 제2구동축, 및 상기 제2구동축에 일측이 연결되어 상기 제2구동축을 중심으로 회전하는 제2회전부를 적어도 하나 포함할 수 있다.

상기 제2구동축은 일측이 상기 상향류 완전혼합 반응조의 상방향 외측에 위치하는 제2구동부에 연결되고 타측은 상기 상향류 완전혼합 반응조의 바닥에 회동 가능하도록 연결될 수 있다.

상기 제2회전부는 상기 제2구동축에 일측이 연결된 돌출부일 수 있다.

상기 제2회전부의 회전면은 상기 상향류의 흐름방향과 수직으로 위치할 수 있다.

상기 제2회전부는 복수개로 상기 상향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치될 수 있다.

상기 호기조 후단에 막분리조가 배치될 수 있다.

상기 막분리조 후단에 교대반응조가 배치될 수 있다.

상기 막분리조는 폭기부, 및 내부반송질산화액을 상기 상향류 완전혼합 반응조로 내부반송시키는 내부반송부를 포함할 수 있다.

상기 교대반응조는 상기 하향류 완전혼합 반응조로 반송슬러지를 반송시키는 제1반송부를 포함할 수 있다.

상기 교대반응조는 상기 상향류 완전혼합 반응조로 반송슬러지를 반송시키는 제2반송부를 포함할 수 있다.

상기 수처리장치는 침사및스크린조, 유량조정조, 슬러지저류조, 응집조, 및 방류조를 더 포함할 수 있다.

상기 피처리수는 상기 침사및스크린조와 상기 유량조정조를 순차적으로 경유한 것일 수 있다.

상기 막분리조에서 방류수가 유출되되, 상기 방류수는 상기 응집조와 상기 방류조를 경유하여 방류되는 것일 수 있다.

상기 교대반응조에서 슬러지가 유출되되, 상기 슬러지는 상기 슬러지저류조에 수용될 수 있다.

상기 호기조는 복수개로, 제1호기조와 제2호기조를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 호기조 후단에 교대반응조가 배치될 수 있다.

상기 교대반응조 후단에 침전조가 배치될 수 있다.

상기 침전조 후단에 피트조가 배치될 수 있다.

상기 교대반응조는 폭기부, 및 내부반송질산화액을 상기 상향류 완전혼합 반응조로 내부반송시키는 내부반송부를 포함할 수 있다.

상기 피트조는 상기 하향류 완전혼합 반응조로 반송슬러지를 반송시키는 제1반송부를 포함할 수 있다.

상기 피트조는 상기 상향류 완전혼합 반응조로 반송슬러지를 반송시키는 제2반송부를 포함할 수 있다.

상기 수처리장치는 침사및스크린조, 유량조정조, 슬러지저류조, 및 소독및방류조를 더 포함할 수 있다.

상기 피처리수는 침사및스크린조와 유량조정조를 경유한 것일 수 있다.

상기 침전조에서 방류수가 유출되되, 상기 방류수는 상기 소독및방류조를 경유하여 방류되는 것일 수 있다.

상기 교대반응조에서 슬러지가 유출되되, 상기 슬러지는 상기 슬러지저류조에 수용될 수 있다.

본 발명에 의해, 하향류 완전혼합 반응조에서 적절한 혐기상태 유지가 가능하고, 동시에 상향류 완전혼합 반응조에서의 탈질 효과를 증대시킬 수 있으므로, 탈질과 탈인을 연속적이고 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 간이하고 손쉽게 탈질과 탈인이 가능하다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 수처리장치에 포함되는 하향류 완전혼합 반응조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 2의 하향류 완전혼합 반응조의 I-I'단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 수처리장치에 포함되는 상향류 완전혼합 반응조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 4의 상향류 완전혼합 반응조의 J-J'단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 상향류 완전혼합 반응조의 K-K'단면을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제1변형예를 나타낸 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제2변형예를 나타낸 공정도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제3변형예를 나타낸 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제4변형예를 나타낸 공정도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 또 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

각각의 조에서 상부는 각각의 조에 수용되는 유체를 기준으로 유체의 표면에 가까운 쪽을 지칭하고, 하부는 그 반대쪽을 지칭한다.

또한, 상향류는 상부를 향하는 흐름을 의미하고, 하향류는 하부를 향하는 흐름을 의미한다.

또한, 유체 바람직하게는 처리 대상이 되는 피처리수의 흐름을 기준으로, 유체가 흘러가는 측을 후단이라 하고, 흘러오는 측을 전단이라 한다.

피처리수는 수처리장치에 의해 처리대상이 되는 유체를 의미하며, 오수, 폐수 등을 포괄한다.

하향류 완전혼합 반응조는 하향류 완전혼합 반응(Downflow Complete Mixing Chain Reaction)이 일어나는 반응조로, 일명 DCMCR로 지칭할 수 있다. 하향류 완전혼합 반응조는 혐기상태에서 미생물의 인방출반응이 일어나는 혐기조일 수 있으며, 혐기조는 별도의 폭기부를 포함하지 않는 조로, 내부가 혐기상태인 조를 의미한다.

상향류 완전혼합 반응조는 상향류 완전혼합 반응(Upflow Complete Mixing Chain Reaction)이 일어나는 반응조로, 일명 UCMCR로 지칭할 수 있다. 상향류 완전혼합 반응조는 무산소상태에서 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 무산소조일 수 있으며, 무산소조는 별도의 폭기부를 포함하지 않는 조로, 내부에 유리 상태의 산소가 포함되지 않는 무산소 상태의 조를 의미한다.

호기조는 별도의 폭기부를 포함하는 조로, 내부에 유리 상태의 산소가 공급되어 호기 상태를 나타내는 조를 의미한다.

수처리 장치는 상하향류 완전혼합 탈질및탈인 수처리 장치일 수 있으며, 이는 상하향류 완전혼합을 이용한 탈질및탈인용 수처리 장치의 의미일 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 수처리장치에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치를 개략적으로 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1의 수처리장치에 포함되는 하향류 완전혼합 반응조를 나타내는 개략도이고, 도 3은 도 2의 하향류 완전혼합 반응조의 I-I'단면을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 수처리장치에 포함되는 상향류 완전혼합 반응조를 나타내는 개략도이고, 도 5는 도 4의 상향류 완전혼합 반응조의 J-J'단면을 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 4의 상향류 완전혼합 반응조의 K-K'단면을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수처리장치(1)는 하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20), 상향류 유도부(30), 및 호기조(40)를 포함하여 이루어진다.

하향류 완전혼합 반응조(10)는 피처리수가 유입관(110)으로 유입되어 중력에 의한 하향류 흐름이 형성되며 제1교반부(130)에 의해 교반되고, 혐기상태에서 미생물의 인방출이 일어나게 된다. 하향류 완전혼합 반응조(10)에는 혐기상태에서 인방출이 일어나는 미생물이 포함될 수 있으며, 종래 A2O((Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공법 등에 적용되는 혐기조에 포함되는 것과 동일할 수 있다.

하향류 완전혼합 반응조(10)에는 반송슬러지가 유입될 수 있다. 반송슬러지는 하향류 완전혼합 반응조(10)에 미생물 등을 보충하기 위한 것으로, 호기조(40)를 거쳐 만들어진 슬러지 중 일부일 수 있다. 슬러지는 활성슬러지를 포함하는 의미이다.

상향류 완전혼합 반응조(20)는 하향류 완전혼합 반응조(10)의 후단에 배치되고, 내부의 유체가 상향류 흐름이 형성되며 제2교반부(230)에 의해 교반되고, 무산소상태에서 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나게 된다. 상향류 완전혼합 반응조(20)에는 무산소상태에서 탈질반응을 일으키는 탈질미생물이 포함될 수 있으며, 종래 A2O 공법 등에 적용되는 무산소조에 포함되는 것과 동일할 수 있다.

상향류 완전혼합 반응조(20)에는 내부반송질산화액이 유입될 수 있다. 내부반송질산화액은 탈질반응시 요구되는 아질산성 질소, 질산성 질소 등의 전자수용체를 상향류 완전혼합 반응조에 보충하기 위한 것으로, 호기조(40)를 거쳐 산화된 형태의 질소 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

상향류 완전혼합 반응조(20)의 상향류는 상향류 유도부(30)에 의해 유도된다. 상향류 유도부(30)는 하향류 완전혼합 반응조(10) 하부의 하부유체를 상향 이동시킨 후, 상향류 완전혼합 반응조(20)의 상부를 경유하여 하부에서 유출되도록 함으로써 상향류를 유도할 수 있다.

호기조(40)는 상향류 완전혼합 반응조(20)의 후단에 배치되고, 폭기부(41)를 포함하여 호기상태에서 미생물의 인과잉흡수가 일어나게 된다. 호기조(40)에는 호기상태에서 유기물질과 질소성분을 산화하는 미생물이 포함되며, 종래 A2O 공법 등에 적용되는 호기조에 포함되는 것과 동일할 수 있다.

이 때, 상향류 완전혼합 반응조(20)는 상부에 내부의 유체를 호기조(40)로 유출시키는 유출부(290)가 형성되어 상향류가 일어나도록 할 수 있다. 즉, 상향류 유도부(30)에 의해 상향류 완전혼합 반응조(20) 하부로 유출된 유체가 상부의 유출부(290)를 통해 호기조(40)로 유출되도록 함으로써 상향류 완전혼합 반응조(20)에서 상향류가 일어나도록 할 수 있는 것이다. 유출부(290)는 토출관(도 4의 295 참조)의 일측에 형성된 위어 박스(weir box)(도 4의 293 참조)를 포함하여 이루어져, 유출되는 유량을 조절하고, 탈질미생물을 포함하는 슬러지가 호기조(40)로 유입되는 것을 막아주는 역할을 하게 된다. 상향류 완전혼합 반응조(200의 후단에 배치되는 호기조(40)는 하부에 막분리조연결부(42)와 같은 유출부를 형성하여 화살표 방향으로 자연스럽게 유체가 흐르도록 할 수 있다.

하향류 완전혼합 반응조(10)에서는 피처리수가 유입된 후, 내부의 미생물에 의해 인방출반응이 일어나고 미생물 등의 혼합체인 슬러지가 생성되며, 하향류 흐름에 의해 슬러지가 하부에 농축되게 된다. 이 때, 제1교반부(130)의 교반작용에 의해 슬러지와 피처리수의 접촉시간을 증가시킬 수 있다. 제1교반부(130), 바람직하게는 하향류 방향의 축을 중심으로 회전하는 원심교반에 의하는 제1교반부에 의해 슬러지와 피처리수의 접촉시간을 보다 증가시킬 수 있다. 그 결과 미생물의 인방출 능력을 향상시키게 된다. 이와 같이 인방출 능력이 향상된 미생물은 호기조(40)에서 과잉의 인을 흡수하여 인제거율을 증가시킬 수 있다. 하향류에 의해 하향류 완전혼합 반응조(10)의 하부에는 인방출반응을 일으키는 미생물 등이 포함되는 슬러지가 농축되게 되고, 하향류 하부의 하부유체에는 이와 같은 농축된 슬러지가 함유되게 된다. 이와 같은 농축된 슬러지를 후단으로 이동시킴으로써 슬러지 관리능을 향상시키게 된다. 또한, 상향류 유도부(30)에 의해 하향류 완전혼합 반응조(10) 하부의 하부유체를 상향 이동시킨 후, 상향류 완전혼합 반응조(20)로 유출시키는 결과 하향류 완전혼합 반응조(10)는 상향류 완전혼합 반응조(20)의 영향을 피할 수 있어 용이하게 혐기상태를 유지할 수 있다. 그 결과 적절한 혐기조건을 유지할 수 있어 미생물의 인방출 능력을 보다 증가시킬 수 있다.

상향류 완전혼합 반응조(20)에서는 상향류 유도부(30)를 통해 하부에서 유출되는 하향류 완전혼합 반응조(10) 하부의 하부유체가 상방향으로 이동하게 되며, 그 과정에서 탈질미생물과 질산염의 오랜 접촉시간을 통해 탈질 효과를 증가시키게 된다. 이 때, 제2교반부(230)의 교반작용에 의해 탈질미생물과 질산염의 접촉시간을 보다 증가시킬 수 있다. 제2교반부(230), 바람직하게는 상향류 방향의 축을 중심으로 회전하는 원심교반에 의하는 제2교반부에 의해 탈질미생물과 질산염의 접촉시간을 보다 증가시킬 수 있다.

이와 같은 구성으로 인해, 하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20)와 호기조(40) 각각이 서로의 영향을 피할 수 있어, 각각의 조에서 원하는 조건을 유지할 수 있게 된다. 특히 하향류 완전혼합 반응조(10)의 하부는 상향류 완전혼합 반응조의 영향을 피할 수 있어, 혐기상태를 보다 효과적으로 유지할 수 있어, 하부 유체에 포함되는 미생물은 인방출이 효과적으로 일어난 것일 수 있다. 결과적으로, 하향류 완전혼합 반응조(10)에서 혐기상태 유지가 용이하여 미생물의 인방출이 효과적으로 일어나고, 호기조(40)에서 호기상태 유지가 용이하여 미생물의 인과잉흡수가 용이하게 일어나며, 상향류 완전혼합 반응조(20)에서 무산소상태 유지가 용이하여 탈질반응이 용이하게 일어날 수 있는 것이다.

전체적인 유체의 흐름은 펌프와 같은 별도의 동력에 의할 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 조에 수용되는 유체의 수면의 높이 차에 의하여 별도의 동력을 공급하지 않고도 하향류 완전혼합 반응조로부터 호기조를 향한 전체적인 흐름이 일어나도록 할 수 있다.

즉, 하향류 완전혼합 반응조(10)의 수면은 상향류 완전혼합 반응조(20)의 수면 보다 높게 위치하고, 상기 상향류 완전혼합 반응조(20)의 수면은 호기조(40)의 수면보다 높게 위치하도록 함으로써 하향류 완전혼합 반응조(10)로부터 상향류 완전혼합 반응조(20)를 거쳐 호기조(40)로 별도의 동력을 공급하지 않고도 유체가 흘러가도록 할 수 있다. 수면은 각각의 조에 수용되는 유체와 기체의 경계면을 의미한다. 이와 같은 구성에 의해 조작이 용이함은 물론 기계적 장치가 많지 않아 유지관리가 용이할 수 있다.

이와 같은 구성을 위해, 예를 들어, 상향류 유도부(30)에 포함되는 연결부(도 2의 310)의 타측을 이루는 하부유체 유출부(도 4의 311)의 유출고도는 하향류 완전혼합 반응조(10)에 포함되는 분배부(도 2의 190)의 유출고도 보다는 낮고, 상향류 완전혼합 반응조(20)에 형성되는 유출부(도 4의 290)의 유출고도보다는 높게 형성되도록 할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해 각각의 조에 유입되는 유체의 유출고도를 조정함으로써, 수면의 높이 차이에 의한 흐름이 일어나도록 할 수 있는 것이다. 유출고도는 유체가 유출되는 높이로, 고도는 예를 들어 해발고도일 수 있다.

이와 같은 일 실시예에 의해 하향류 완전혼합 반응조(10)에서 미생물의 인방출과 호기조(40)에서 미생물의 인과잉 흡수에 의해 인을 제거하고, 상향류 완전혼합 반응조(20)에서의 탈질반응을 거쳐 질소를 제거하는 과정을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

도 2 내지 도 3을 참조하여, 하향류 완전혼합 반응조에 대해 보다 상세히 설명한다.

하향류 완전혼합 반응조(10)에는 제1교반부(130)가 포함되고, 제1교반부(130)는 회전운동을 하는 제1구동축(133), 및 상기 제1구동축(133)에 일측이 연결되어 상기 제1구동축(133)을 중심으로 회전하는 제1회전부(135)를 적어도 하나 포함할 수 있다. 제1구동축(133)은 일측이 하향류 완전혼합 반응조(10)의 상방향 외측에 위치하는 제1구동부(131)에 연결되고 타측은 하향류 완전혼합 반응조(10)의 바닥에 회동 가능하도록 연결될 수 있다. 상기 제1회전부(135)는 상기 제1구동축(133)에 일측이 연결된 돌출부로, 상기 제1회전부(135)의 회전면은 상기 하향류의 흐름방향과 수직으로 위치하며, 상기 제1회전부(135)는 복수개로 상기 하향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로 인해, 제1교반부(130)는 하향류 방향의 축을 중심으로 원심교반을 할 수 있는 것이다. 이와 같이 조 전체를 원심교반에 의해 교반해 줄 수 있게 되므로, 미생물과 유기물이 원활하게 접촉할 수 있게 된다. 따라서, 추가적인 펌프나 기포발생장치 등에 의하지 않고도 미생물과 유기물의 원활한 접촉이 가능하게 되므로, 전력 소모 등을 줄일 수 있다. 이는 제1회전부가 복수개로 하향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치되어 다단 혼합이 가능하므로, 상대적으로 적은 전력량을 소모하면서도 혼합 효과는 증대할 수 있기 때문이다. 이와 같은 구성에 의해 조작이 용이함은 물론 기계적 장치가 많지 않아 유지관리가 용이할 수 있다. 이는 후술하는 제2교반부 역시 동일하다.

하향류 완전혼합 반응조(10)는 피처리수를 일차 수용하는 제1웰(150) 및 제1웰의 일측에 연결되어 피처리수의 흐름을 분배하여 유출하는 분배부(190)를 포함할 수 있다. 제1웰(150)의 내부에는 제1유입교반부(170)가 형성되어 유입되는 피처리수가 교반되도록 할 수 있다.

제1웰(150)은 제1구동축(133)에 일측이 연결되어 제1구동축(133)을 중심으로 회전하며, 제1유입교반부(170)는 제1구동축과 이격된 상태로 제1구동축의 외측방향으로 돌출고정되어 제1웰 회전시 정지상태를 유지하는 제1돌출바(175)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제1웰(150)은 웰의 몸체에 해당하는 측벽부(155) 외에 바닥을 폐쇄하는 바닥부(151)를 포함하고, 바닥부를 관통하는 제1관통공(153)이 형성되며, 제1구동축에 연결되는 일측은 제1관통공의 적어도 일부일 수 있다. 이와 같은 구성으로 인해, 피처리수는 제1구동축을 중심으로 회전하는 제1웰(150)에 수용되어 함께 회전되고, 제1웰 회전시 정지상태를 유지하는 제1돌출바(175)에 의해 교반되는 효과를 나타내게 되는 것이다. 그 결과, 피처리수에 포함되는 여러가지 물질들이 고르게 섞여 보다 효과적인 반응이 일어나게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 분배부(190)는 내부에 피처리수가 유동할 수 있는 수용부(193)가 형성되고, 수용부(193)의 일측은 제1웰(150)의 일측에 연결되며, 수용부(193)의 타측은 복수의 개방홀(195)이 형성되어, 제1웰을 경유한 피처리수가 하향류 완전혼합 반응조 내부로 효과적으로 분배되도록 할 수 있다. 이 때, 분배부(190)는 회전하는 제1웰(150)에 연결되어 있으므로, 제1웰과 함께 하향류 완전혼합 반응조 내부에서 회전하게 되어 보다 균일하게 피처리수를 하향류 완전혼합 반응조 내부에 분배할 수 있다.

또한, 하향류 완전혼합 반응조(10)는 반송슬러지가 유입되는 제1반송유입부(120)를 포함할 수 있다. 반송슬러지는 하향류 완전혼합 반응조(10)에 미생물 등을 보충하기 위한 것으로, 호기조(40)를 거쳐 만들어진 슬러지 중 일부일 수 있다. 슬러지는 활성슬러지를 포함하는 의미이다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 상향류 완전혼합 반응조에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상향류 완전혼합 반응조(20)는 제2교반부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.

제2교반부(230)는 회전운동을 하는 제2구동축(233), 및 상기 제2구동축에 일측이 연결되어 상기 제2구동축을 중심으로 회전하는 제2회전부(235)를 적어도 하나 포함한다. 제2구동축(233)은 일측이 상향류 완전혼합 반응조의 상방향 외측에 위치하는 제2구동부(231)에 연결되고 타측은 상향류 완전혼합 반응조의 바닥에 회동 가능하도록 연결된다. 제2회전부(235)는 제2구동축(233)에 일측이 연결된 돌출부로, 제2회전부(235)의 회전면은 상향류의 흐름방향과 수직으로 위치한다. 제2회전부(235)는 복수개로 상향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치된다. 이와 같은 구성으로 인해, 제2교반부(230)는 상향류 방향의 축을 중심으로 원심교반을 할 수 있는 것이다.

상향류 완전혼합 반응조(20)는 내부반송질산화액이 유입되는 질산화액 유입부(220)를 포함할 수 있다. 내부반송질산화액은 탈질반응시 요구되는 아질산성 질소, 질산성 질소 등의 전자수용체를 상향류 완전혼합 반응조에 보충하기 위한 것으로, 호기조(40)를 거쳐 산화된 형태의 질소 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상향류 완전혼합 반응조(20)는 반송슬러지가 유입되는 제2반송유입부(240), 및 하향류 완전혼합 반응조를 거치지 않은 피처리수인 미처리수가 탄소공급원으로 추가될 수 있도록 유입되는 미처리수 유입부(260)를 더 포함할 수 있다. 반송슬러지는 상향류 완전혼합 반응조에 미생물 등을 보충하기 위한 것으로, 호기조를 거쳐 만들어진 슬러지 중 일부일 수 있다. 슬러지는 활성슬러지를 포함하는 의미이다. 미처리수는 상향류 완전혼합 반응조에 부족할 수 있는 탄소를 공급하기 위한 것으로, C/N비가 낮은 피처리수의 경우도 하향류 완전혼합 반응조를 거치지 않고 직접 상향류 완전혼합 반응조에 유입되도록 함으로써, 탈질 효과를 증대시킬 수 있다.

질산화액 유입부(240)와 미처리수 유입부(260)는 각각 별개로 도시되어 있으나, 이로써 한정되는 것은 아니고, 질산화액 유입부와 미처리수 유입부가 상향류 완전혼합 반응조에 형성된 동일한 유입구를 공유할 수 도 있다. 즉, 내부반송질산화액과 미처리수가 각각 공급되는 배송관은 상이하여도, 하나의 지점에서 합류되어 하나의 유입구를 공유할 수 있는 것이다. 각각의 배송관에 밸브 등을 장착하여 선택적으로 상향류 완전혼합 반응조에 공급되도록 할 수 있음은 물론이다.

도 2와 도 4를 참조하여, 상향류 유도부에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상향류 유도부(도 1의 30)는 제2웰(350), 유도관(370), 및 연결부(310)를 포함하여 이루어질 수 있다.

제2웰(350)은 상향류 완전혼합 반응조(20)의 상부에 위치하여, 하향류 완전혼합 반응조 하부의 하부유체를 일차 수용한다. 제2웰(350)은 제2구동축(233)에 일측이 연결되어 제2구동축을 중심으로 회전하게 된다. 제2웰(350)의 내부에는 제2서브교반부(270)가 형성되어 유입되는 하부유체를 교반하게 된다. 제2서브교반부(270)는 제2구동축과 이격된 상태로 제2구동축의 외측방향으로 돌출고정되어 제2웰 회전시 정지상태를 유지하는 제2돌출바(275)를 포함하여 이루어지므로, 제2웰과 함께 회전하는 하부유체를 교반할 수 있게 된다.

바람직하게는, 제2웰(350)은 웰의 몸체에 해당하는 측벽부(355) 외에 바닥을 폐쇄하는 바닥부(351)를 포함하고, 바닥부를 관통하는 제2관통공(353)이 형성되며, 제2구동축(233)에 연결되는 일측은 제2관통공의 적어도 일부가 되어, 제2구동축을 중심으로 효과적으로 회전할 수 있다. 이와 같은 구성으로 인해, 하부유체는 제2구동축을 중심으로 회전하는 제2웰(350)에 수용되어 함께 회전되고, 제2웰 회전시 정지상태를 유지하는 제2돌출바(275)에 의해 교반되는 효과를 나타내게 되는 것이다. 그 결과, 하부유체에 포함되는 여러가지 물질들이 고르게 섞여 보다 효과적인 반응이 일어나게 된다.

또한, 제2웰(350)은 측벽부(355) 외측으로 돌출된 제2웰돌출바(357)가 형성될 수 있으며, 제2웰돌출바(357)는 제2웰(350)과 함께 회전하며, 상향류 완전혼합 반응조(20)의 상부에서 제2회전부(235)와 같은 역할을 할 수 있다.

유도관(370)은 일측은 제2웰(350)의 타측에 연결되고 타측은 상향류 완전혼합 반응조의 하부에서 개방되는 개방부(373)를 가져 제2웰(350)에 일차 수용되는 하부유체를 상향류 완전혼합 반응조(20)의 하부로 흐르도록 유도한다. 개방부(373)는 상향류 완전혼합 반응조(20)의 바닥을 향하여 개방되도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 유도관(370)의 타측은 상향류 완전혼합 반응조의 바닥을 향하도록 절곡되고, 개방부(373)는 복수개로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조로 인해 하부유체가 상향류 완전혼합 반응조의 바닥을 향해 고르게 분산되도록 할 수 있다.

연결부(310)는 일측이 하향류 완전혼합 반응조(10)의 하부에서 하부유체를 유입하는 하부유체 유입부(도 2의 313)로 이루어지고 타측이 제2웰(350)에 하부유체를 유출시키는 하부유체 유출부(311)로 이루어져, 하향류 완전혼합 반응조(10)의 하부유체를 선택적으로 상향류 완전혼합 반응조(20)로 전달하는 것이 가능하다.

이와 같은 구성에 의해 하향류 완전혼합 반응조의 하부는 혐기상태 유지가 용이하며, 혐기상태에서 인을 방출한 하부유체에 포함되는 미생물은 선택적으로 상향류 완전혼합 반응조를 경유하여 호기조로 전달되어 효과적인 인과잉흡수가 일어날 수 있다.

이하에서는 도 7 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 다양한 변형예에 대하여 살펴본다.

일 실시예에서 언급된 내용은 변형예에 동일성 범위에서 적용되며, 변형예에서 언급될 내용 역시 동일성 범위에서 일 실시예에 적용된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제1변형예를 나타낸 블럭도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1변형예인 수처리장치(1-1)는 하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20), 호기조(40), 막분리조(50), 및 교대반응조(60)를 포함하여 이루어진다.

하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20), 및 호기조(40)는 일 실시예와 동일한 내용이 적용되며, 이하에서는 막분리조(50)와 교대반응조(60) 등에 대해 보다 상세히 설명한다.

막분리조(50)는 분리막부(도 8의 53 참조) 등의 고형물을 분리할 수 있는 막을 포함하는 조로, 호기조(40)를 경유한 부유고형물 등을 침전시키는 침전조의 역할을 하며, 폭기부를 가져 유체 중 함유되는 유기물 등을 산화시키는 역할도 겸할 수 있다. 막분리조에서 고형물 등이 제거된 유체는 방류수로써 방류될 수 있다.

막분리조(50)는 호기조(40)의 후단에 위치하여, 호기조(40)의 하부에 형성된 막분리조 연결부(도 8의 42 참조)에 의해 연결될 수 있고, 호기조(40)에서 유출되는 산화상태의 질소가 풍부한 내부반송질산화액을 상향류 완전혼합 반응조(20)로 내부반송시키는 내부반송부(55)를 포함할 수 있다. 이와 같은 내부반송부는 펌프(도 8의 51 참조) 등을 포함할 수 있으며, 타이머(도 8의 T 참조)를 설치하여 펌프의 기동 시간 등을 조절할 수도 있다.

교대반응조(60)는 2이상의 역할을 수행할 수 있는 조로, 탈기작용을 하는 탈기조와 슬러지 농축을 하는 슬러지 피트(pit)조의 역할을 겸할 수 있다. 제1변형예에 적용되는 교대반응조(60)는 제3변형예 내지 제4변형예에 적용되는 교대반응조(도 9, 도 10의 70)와 달리 별도의 폭기부를 포함하지 않아 산소 공급이 이루어 지지 않을 수 있다. 교대반응조(60)는 막분리조(50)의 후단에 위치하여, 막분리조(50)의 하부에 형성된 교대반응조 연결부(도 8의 52 참조)에 의해 연결될 수 있다. 교대반응조(60)는 하향류 완전혼합 반응조(10)로 반송슬러지를 반송시키는 제1반송부(63)를 포함하고, 부가적으로 상향류 완전혼합 반응조(20)로 반송슬러지를 반송시키는 제2반송부(65)를 포함할 수 있다. 반송을 위한 동력으로 펌프(도 8의 61 참조)를 이용할 수 있다. 반송슬러지는 호기조를 거친 후, 막분리조에서 분리되지 않고 남은 슬러지가 교대반응조에 유입되어 반송에 적절한 상태가 될 수 있다. 즉, 교대반응조에서 슬러지가 침전하여 농축되고, 탈기되어 하향류 완전혼합 반응조 또는 상향류 완전혼합 반응조로 반송시 각각의 조에 산소로 인한 스트레스를 저감할 수 있는 것이다. 교대반응조에서 반송되지 않은 슬러지는 잉여슬러지로 폐기될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제2변형예를 나타낸 공정도이다.

제2변형예인 수처리장치(1-2)는 제1변형예와 동일하게, 하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20), 호기조(40), 막분리조(50), 및 교대반응조(60)를 포함하고, 침사및스크린조(100), 유량조정조(200), 슬러지저류조(400), 응집조(600), 및 방류조(500)를 더 포함한다. 이하의 도에서 실선은 피처리수가 흐르는 관(예를 들어, 오수관)을 나타내고, 점선은 반송 및 이송관을 나타내며, 일점쇄선은 공기관을 나타낸다. 이와 같은 각종 관에는 도시된 바와 같이 유량계와 밸브 등이 장착될 수 있음은 물론이다.

피처리수는 침사및스크린조(100)와 유량조정조(200)를 순차적으로 경유하여 하향류 완전혼합 반응조(10) 및/또는 상향류 완전혼합 반응조(20)로 유입할 수 있다. 침사및스크린조(100)는 원수에 포함되는 고형물 등을 일차적으로 제거하기 위한 조로, 침사조와 스크린조가 격벽에 의해 분리된 상태로 형성될 수 있으며, 스크린(101) 등이 설치될 수 있다. 침사및스크린조(100) 후단에는 유량조정조(200)가 배치되어 하향류 완전혼합 반응조 등으로 유입되는 피처리수의 유량을 조절할 수 있다. 유량조정조(200)에는 교반기(201)가 배치될 수 있으며, 타이머(T)가 설치되어 교반기(201)의 운전시간 등을 조절할 수 있다. 유량조정조(200)에는 펌프(203)가 포함되어 피처리수를 동력을 이용하여 하향류 완전혼합 반응조(10) 등으로 보낼 수 있다. 이 때 미세여과스크린(700) 등을 이용하여, 피처리수가 하향류 완전혼합 반응조 및/또는 상향류 완전혼합 반응조로 유입되기 전에 고형물 등을 추가적으로 제거할 수 있다.

막분리조(50)에 포함되는 분리막부(53)에 의해 방류수를 분리하여 막분리조로부터 유출되도록 할 수 있으며, 방류수를 방류하기 전에 응집조(600)와 방류조(500)를 경유하여 하천 등으로 방류되도록 할 수 있다. 이 때, 도시된 바와 같이 펌프 등으로 응집조로 방류수를 이송할 수 있다. 막분리조(50)에는 브로워에서 공기를 브로워연결부(B)를 통해 주입해 주는 폭기부가 형성되도록 할 수 도 있다. 응집조(600)는 화학응집제 등을 이용하여 방류수에서 추가적인 인제거 등의 목적으로 사용될 수 있다. 응집조(600)에서 응집된 침전물은 슬러지저류조(400)로 이송하여 처리하고, 상등액은 방류조(500)로 이송하여 방류되도록 할 수 있다. 화학응집제를 이용하기 위해 약품탱크(601)를 응집조(600)와 연결되도록 배치할 수 있으며, 응집조(600)는 응집제투여조(603)와 경사판침전조(605)가 함께 포함되도록 형성하여 보다 효과적인 응집/침전이 일어나도록 할 수 있다.

방류조(500)는 방류수량을 조절할 수 있으며, 폭기부(501)를 포함하여 공기를 공급할 수 있다. 방류조(500)의 방류부(503)에는 유량계(502)를 설치하고 시료채취가 가능하도록 할 수 있다.

슬러지저류조(400)는 교대반응조(60)에서 유출되는 슬러지를 저류할 수 있으며, 슬러지저류조(400)의 농축 상등수는 반류수로 유량조정조(200)로 반송이 가능하다. 슬러지 저류조(400)는 브로워 연결부(E)와 연결된 폭기부(401)에 의해 폭기가 가능하다. 또한 브로워 연결부(F)를 통한 공기의 압력을 농축 상등수 반송에 이용할 수 있다. 슬러지 저류조(400)에 저류된 슬러지는 차량 등에 의해 별도의 장소에서 처리가 가능하다. 그 결과, 인 과잉 흡수된 미생물을 포함하는 슬러지를 처리할 수 있어 효과적인 탈인이 가능하다.

도 8에서 A 내지 F는 블로워와 연결된 블로워연결부를 의미하고, T는 타이머를 의미한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제3변형예를 나타낸 블럭도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제3변형예인 수처리장치(1-3)는 하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20), 제1호기조(43), 제2호기조(45), 교대반응조(70), 침전조(80) 및 피트조(90)를 포함하여 이루어진다.

하향류 완전혼합 반응조(10), 및 상향류 완전혼합 반응조(20)는 일 실시예와 동일한 내용이 적용되며, 이하에서는 제1호기조(43), 제2호기조(45), 교대반응조(70), 침전조(80) 및 피트조(90) 등에 대해 보다 상세히 설명한다.

제1호기조(43)와 제2호기조(45)는 일 실시예의 호기조(40)와 동일하되, 2개의 구획으로 나누어 호기조의 운영을 보다 용이하게 하기 위한 것이다. 각각의 조에는 각각 폭기부(도 10의 41, 47 참조)를 포함할 수 있으며, 제2호기조 연결부(도 10의 44 참조)에 의해 서로 연결될 수 있다.

교대반응조(70)는 제2호기조(45) 하부에 형성된 교대반응조 연결부(도 10의 46 참조)에 의해 제2호기조와 연결될 수 있다. 교대반응조(70)는 2이상의 역할을 수행할 수 있는 조로, 교대반응이 일어날 수 있다. 제3변형예의 교대반응조는 폭기조 또는 탈기조의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 필요에 따라 폭기조 또는 탈기조로 선택적으로 반응이 일어나도록 운전할 수 있다. 제3변형예의 교대반응조(70)는 폭기부(도 10의 73 참조)를 포함하여 폭기부 가동시에는 호기조로 운전되고, 필요에 따라 폭기부의 운전을 정지함으로써 탈기조로 운전될 수 있다. 이는 유입되는 유기물이 많을 때는 호기조로 운전하고, 적을 때는 탈기조로 운전하여 탈질율을 높이기 위한 것이다. 교대반응조(70)는 제2호기조(45)에서 유출되는 산화상태의 질소가 풍부한 내부반송질산화액을 상향류 완전혼합 반응조(20)로 내부반송시키는 내부반송부(75)를 포함할 수 있다. 이와 같은 내부반송부(75)는 펌프(도 10의 71 참조) 등을 포함할 수 있으며, 타이머(도 10의 T 참조)를 설치하여 펌프의 기동 시간 등을 조절할 수도 있다. 교대반응조(70)에서 발생하는 슬러지는 브로워연결부(도 10의 D 참조)로부터 공급되는 공기의 압축력을 이용하여 슬러지저류조(도 10의 400 참조)로 이송할 수 있다. 교대반응조의 상부에는 침전조 연결부(도 10의 81 참조)가 형성되어 상등액을 침전조로 이송할 수 있다.

침전조(80)는 슬러지 등의 침전을 유도하는 조로, 후단에 피트조(90)를 배치하고, 피트조(90)의 하부로 침전된 슬러지가 유출되는 슬러지 유출부(도 10의 85 참조)를 하부에 형성할 수 있다. 이와 같은 구조로 인해, 침전조(80) 하부에 침전된 슬러지가 피트조(90) 하부에 모이게 되고, 피트조(90)에 포함되는 제1반송부(93)와 제2반송부(95)에 의해 반송슬러지를 하향류 완전혼합 반응조(10)와 상향류 완전혼합 반응조(20)로 반송시킬 수 있다. 침전조(80)의 하부에는 펌프(도 10의 91 참조) 등을 포함하는 반송부를 설치하기 어려우나, 피트조(90)에는 펌프 등을 포함하는 제1반송부(93)와 제2반송부(95)를 용이하게 설치할 수 있어 효과적인 반송이 가능하다. 침전조(80)에서는 월류부(도 10의 83 참조)를 월류하는 상등액을 방류수로 방류할 수 있다.

피트조(90)는 하향류 완전혼합 반응조(10)로 반송슬러지를 반송시키는 제1반송부(93)를 포함하고, 부가적으로 상향류 완전혼합 반응조(20)로 반송슬러지를 반송시키는 제2반송부(95)를 포함할 수 있다. 침전조(80)에서 침전된 슬러지가 별도의 폭기부, 교반부 등을 갖지 않는 피트조(90)에서 농축 및 탈기되어 하향류 완전혼합 반응조(10) 또는 상향류 완전혼합 반응조(20)로 반송시 각각의 조에서 발생할 수 있는 산소로 인한 스트레스를 저감할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 수처리장치의 제4변형예를 나타낸 공정도이다.

제4변형예인 수처리장치(1-4)는 제3변형예와 동일하게 하향류 완전혼합 반응조(10), 상향류 완전혼합 반응조(20), 제1호기조(43), 제2호기조(45), 교대반응조(70), 침전조(80) 및 피트조(90)를 포함하고, 침사및스크린조(100), 유량조정조(200), 슬러지저류조(400), 및 소독및방류조(300)를 더 포함한다.

피처리수는 침사및스크린조(100)와 유량조정조(200)를 경유한 것일 수 있으며, 침사및스크린조(100)와 유량조정조(200)는 제2변형예와 동일성 범위의 것일 수 있어, 상세한 설명은 생략한다. 다만, 제4변형예는 제2변형예와 달리 미세여과스크린을 적용하지 않은 차이가 있다.

침전조(80)는 제3변형예와 동일하나, 침전조의 상등액 중의 스컴을 제1호기조로 이송하는 점에서 제3변형예와 차이가 있다. 이는 침전조 상등액 중의 스컴을 제거하기 위함이다. 침전조(80)의 월류부(83)에서 월류된 방류수는 소독및방류조(300)를 경유하여 하천 등으로 방류할 수 있다. 소독및방류조(300)는 자외선소독기(301) 등을 설치하여 방류수를 소독할 수 있으며, 방류수의 수량을 조절할 수 있다. 소독및방류조(300)에는 폭기부(305)가 포함될 수 있으며 일측에 방류부(303)가 형성될 수 있다. 방류부(303)에는 유량계(302)를 설치하고 시료채취가 가능하다.

슬러지저류조(400)는 교대반응조(70)에서 유출되는 슬러지를 저류할 수 있으며, 슬러지저류조(400)의 농축 상등수는 반류수로 유량조정조(200)로 반송이 가능하다. 브로워 연결부(H)를 통한 공기의 압력을 농축 상등수 반송에 이용할 수 있다. 슬러지 저류조(400)는 블로워 연결부(G)와 연결된 폭기부(401)에 의해 폭기가 가능하다. 슬러지 저류조(400)에 저류된 슬러지는 차량 등에 의해 별도의 장소에서 처리가 가능하다. 그 결과, 인 과잉 흡수된 미생물을 포함하는 슬러지를 처리할 수 있어 효과적인 탈인이 가능하다.

도 10에서 A 내지 H는 블로워와 연결된 블로워 연결부를 의미하고, T는 타이머를 의미한다.

1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4: 수처리장치 10: 하향류 완전혼합 반응조
20: 상향류 완전혼합 반응조 30: 상향류 유도부
40: 호기조 41, 47, 73, 305, 401, 501: 폭기부
42: 막분리조 연결부 43: 제1호기조
44: 제2호기조 연결부 45: 제2호기조
46: 교대반응조 연결부 50: 막분리조
52: 교대반응조 연결부 53: 분리막부
55, 75: 내부반송부 60: 교대반응조
63: 제1반송부 65: 제2반송부
70: 교대반응조 51, 61, 71, 91, 203: 펌프
80: 침전조 81: 침전조 연결부
83: 월류부 85: 슬러지 유출부
90: 피트조 93: 제1반송부
95: 제2반송부 100: 침사및스크린조
101: 스크린 110: 유입관
120: 제1반송유입부 130: 제1교반부
131: 제1구동부 133: 제1구동축
135: 제1회전부 150: 제1웰
151: 바닥부 153: 제1관통공
155: 측벽부 170: 제1유입교반부
175: 제1돌출바 190: 분배부
193: 수용부 195: 개방홀
200: 유량조정조 201: 교반기
220: 질산화액 유입부 230: 제2교반부
231: 제2구동부 233: 제2구동축
235: 제2회전부 240: 제2반송유입부
260: 미처리수 유입부 275: 제2돌출바
290: 유출부 293: 위어 박스
295: 토출관 300: 소독및방류조
301: 자외선소독기 302, 502:유량계
303: 방류부 310: 연결부
311: 하부유체 유출부 313: 하부유체 유입부
350: 제2웰 351: 바닥부
353: 제2관통공 355: 측벽부
357: 제2웰 돌출바 370: 유도관
373: 개방부 400: 슬러지 저류조
500: 방류조 503: 방류부
600: 응집조 601: 약품탱크
603: 응집제투여조 605: 경사판침전조
700: 미세여과스크린

Claims (15)

1. 피처리수가 유입되어 중력에 의한 하향류 흐름이 형성되며 제1교반부에 의해 교반되고, 혐기상태에서 미생물의 인방출반응이 일어나는 하향류 완전혼합 반응조;
   상기 하향류 완전혼합 반응조의 후단에 배치되고, 내부의 유체가 상향류 흐름이 형성되며 제2교반부에 의해 교반되고, 무산소상태에서 탈질미생물에 의해 탈질반응이 일어나는 상향류 완전혼합 반응조;
   상기 하향류 완전혼합 반응조 하부의 하부유체를 상향 이동시킨 후, 상기 상향류 완전혼합 반응조의 상부를 경유하여 하부에서 유출되도록 하여 상기 상향류를 유도하는 상향류 유도부; 및
   상기 상향류 완전혼합 반응조의 후단에 배치되고, 호기상태에서 미생물의 인과잉 흡수가 일어나는 호기조를 포함하며,
   상기 상향류 완전혼합 반응조는 상부에 내부의 유체를 상기 호기조로 유출시키는 유출부가 형성되는 수처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1교반부는 상기 하향류 방향의 축을 중심으로 회전하는 원심교반에 의한 것이고, 상기 제2교반부는 상기 상향류 방향의 축을 중심으로 회전하는 원심교반에 의한 것인 수처리장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하향류 완전혼합 반응조는 반송슬러지가 유입되는 제1반송유입부를 포함하고,
   상기 상향류 완전혼합 반응조는 내부반송질산화액이 유입되는 질산화액유입부, 반송슬러지가 유입되는 제2반송유입부, 및 상기 하향류 완전혼합 반응조를 거치지 않은 피처리수인 미처리수가 탄소공급원으로 추가될 수 있도록 유입되는 미처리수 유입부를 포함하는 수처리장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1교반부는 회전운동을 하는 제1구동축, 및 상기 제1구동축에 일측이 연결되어 상기 제1구동축을 중심으로 회전하는 제1회전부를 적어도 하나 포함하고, 상기 제1구동축은 일측이 상기 하향류 완전혼합 반응조의 상방향 외측에 위치하는 제1구동부에 연결되고 타측은 상기 하향류 완전혼합 반응조의 바닥에 회동 가능하도록 연결되며,
   상기 제1회전부는 상기 제1구동축에 일측이 연결된 돌출부로, 상기 제1회전부의 회전면은 상기 하향류의 흐름방향과 수직으로 위치하며, 상기 제1회전부는 복수개로 상기 하향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치되는 수처리장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하향류 완전혼합 반응조는 상기 피처리수를 일차 수용하는 제1웰 및 상기 제1웰의 일측에 연결되어 상기 피처리수의 흐름을 분배하여 유출하는 분배부를 포함하고, 상기 제1웰의 내부에는 제1유입교반부가 형성되어 유입되는 상기 피처리수를 교반하며,
   상기 분배부는 내부에 상기 피처리수가 유동할 수 있는 수용부가 형성되고, 상기 수용부의 일측은 상기 제1웰의 일측에 연결되며, 상기 수용부의 타측은 복수의 개방홀이 형성된 수처리장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1교반부는 회전운동을 하는 제1구동축을 포함하고,
   상기 제1웰은 상기 제1구동축에 일측이 연결되어 상기 제1구동축을 중심으로 회전하며, 상기 제1유입교반부는 상기 제1구동축과 이격된 상태로 상기 제1구동축의 외측방향으로 돌출고정되어 상기 제1웰 회전시 정지상태를 유지하는 제1돌출바를 포함하여 이루어지는 수처리장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 상향류 유도부는
   상기 상향류 완전혼합 반응조의 상부에 위치하여 상기 하부유체를 일차 수용하는 제2웰,
   일측은 상기 제2웰의 타측에 연결되고 타측은 상기 상향류 완전혼합 반응조의 하부에서 개방되는 개방부를 가져, 상기 제2웰에 일차 수용되는 상기 하부유체를 상기 상향류 완전혼합 반응조의 하부로 흐르도록 유도하는 유도관, 및
   일측은 상기 하향류 완전혼합 반응조의 하부에서 상기 하부유체를 유입하는 하부유체 유입부로 이루어지고 타측은 상기 제2웰에 상기 하부유체를 유출시키는 하부유체 유출부로 이루어지는 연결부를 포함하여 이루어지는 수처리장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 하향류 완전혼합 반응조는 상기 피처리수를 일차 수용하는 제1웰 및 상기 제1웰의 일측에 연결되어 상기 피처리수의 흐름을 분배하여 유출하는 분배부를 포함하며, 상기 하부유체 유출부의 유출고도는 상기 분배부의 유출고도 보다 낮고, 상기 유출부의 유출고도보다 높은 수처리장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제2교반부는 회전운동을 하는 제2구동축을 포함하고,
   상기 제2웰의 내부에는 제2서브교반부가 형성되어 유입되는 상기 하부유체를 교반하고,
   상기 제2웰은 상기 제2구동축에 일측이 연결되어 상기 제2구동축을 중심으로 회전하며, 상기 제2서브교반부는 상기 제2구동축과 이격된 상태로 상기 제2구동축의 외측방향으로 돌출고정되어 상기 제2웰 회전시 정지상태를 유지하는 제2돌출바를 포함하여 이루어지는 수처리장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2교반부는 회전운동을 하는 제2구동축, 및 상기 제2구동축에 일측이 연결되어 상기 제2구동축을 중심으로 회전하는 제2회전부를 적어도 하나 포함하고, 상기 제2구동축은 일측이 상기 상향류 완전혼합 반응조의 상방향 외측에 위치하는 제2구동부에 연결되고 타측은 상기 상향류 완전혼합 반응조의 바닥에 회동 가능하도록 연결되고, 상기 제2회전부는 상기 제2구동축에 일측이 연결된 돌출부로, 상기 제2회전부의 회전면은 상기 상향류의 흐름방향과 수직으로 위치하며, 상기 제2회전부는 복수개로 상기 상향류의 흐름방향을 따라 각각 이격 배치되는 수처리장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호기조 후단에 막분리조가 배치되고, 상기 막분리조 후단에 교대반응조가 배치되는 수처리장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 수처리장치는 침사및스크린조, 유량조정조, 슬러지저류조, 응집조, 및 방류조를 더 포함하고,
    상기 피처리수는 상기 침사및스크린조와 상기 유량조정조를 순차적으로 경유한 것이고,
    상기 막분리조에서 방류수가 유출되되, 상기 방류수는 상기 응집조와 상기 방류조를 경유하여 방류되는 것이며,
    상기 교대반응조에서 슬러지가 유출되되, 상기 슬러지는 상기 슬러지저류조에 수용되는 수처리장치.
13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호기조는 복수개로 제1호기조와 제2호기조를 포함하여 이루어지고, 상기 호기조 후단에 교대반응조가 배치되고, 상기 교대반응조 후단에 침전조가 배치되며, 상기 침전조 후단에 피트조가 배치되는 수처리장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 교대반응조는 폭기부, 및 내부반송질산화액을 상기 상향류 완전혼합 반응조로 내부반송시키는 내부반송부를 포함하고,
    상기 피트조는 상기 하향류 완전혼합 반응조로 반송슬러지를 반송시키는 제1반송부와 상기 상향류 완전혼합 반응조로 반송슬러지를 반송시키는 제2반송부를 포함하는 수처리장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 수처리장치는 침사및스크린조, 유량조정조, 슬러지저류조, 및 소독및방류조를 더 포함하고,
    상기 피처리수는 침사및스크린조와 유량조정조를 경유한 것이고,
    상기 침전조에서 방류수가 유출되되, 상기 방류수는 상기 소독및방류조를 경유하여 방류되는 것이며,
    상기 교대반응조에서 슬러지가 유출되되, 상기 슬러지는 상기 슬러지저류조에 수용되는 수처리장치.

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