KR101332849B1 - 질소, 인 처리장치 및 이를 이용한 하수 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 질소, 인 처리장치는 외부에서 유입되는 하수의 유량을 조절하는 유량조정조, 상기 유량조정조에서 유입되는 하수를 여과하는 1차 여과유닛, 상기 1차 여과유닛에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행하는 반응조, 상기 반응조에 설치되고, 상기 반응조에 유입되는 하수의 질소 및 인을 처리하는 전기분해유닛 및 상기 반응조에서 배출되는 하수를 여과하는 2차 여과유닛을 포함하고, 상기 전기분해유닛은 양극과 음극으로 각각 대전되는 2개의 금속전극으로 이루어지는 전극모듈, 상기 금속전극이 탈착 가능하도록 결합되는 전극프레임, 상기 전극프레임 및 상기 전극프레임에 결합되는 상기 금속전극을 상하 이송하는 이송부재 및 상기 금속전극의 외주면에 접촉함으로써 상기 금속전극의 상하 이송에 따라 상기 금속전극의 외주면을 세척하는 세척부재를 포함한다.
Description
본 발명은 질소, 인 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수에 포함되어 있는 각종 오염물질, 특히 질소, 인을 제거하는 질소, 인 처리장치 및 이를 이용한 하수 처리방법에 관한 것이다.
가정에서 배출되는 생활오수, 축산농가에서 배출되는 축산폐수, 공장에서 배출되는 산업폐수 등(이하 "하수"라고 한다)에는 부유물 외에 각종 유기물질과 질소, 인 등이 오염물질이 포함되어 있다. 이러한 오염물질이 포함되어 있는 하수가 그대로 하천으로 방류되면 조류의 대량 증식을 초래하는 부영양화 현상이 발생할 수 있다. 즉, 대량 증식한 조류로 인해 햇빛이 차단되고 산소 소비량이 증가됨으로써 하천에 서식하는 대부분의 동식물이 폐사하게 된다. 따라서, 하수를 하천에 방류하거나 재활용하기 위해서는 하수에 포함되어 있는 부유물, 각종 유기물질, 질소, 인 등의 오염물질을 제거하는 것이 필수적이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0137597호(2011.12.23, 폐하수 처리장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 하수에 포함되어 있는 부유물, 각종 유기물질, 질소, 인 등의 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는 질소, 인 처리장치 및 이를 이용한 하수 처리방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 질소, 인 처리장치는 외부에서 유입되는 하수의 유량을 조절하는 유량조정조, 상기 유량조정조에서 유입되는 하수를 여과하는 1차 여과유닛, 상기 1차 여과유닛에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행하는 반응조, 상기 반응조에 설치되고, 상기 반응조에 유입되는 하수의 질소 및 인을 처리하는 전기분해유닛 및 상기 반응조에서 배출되는 하수를 여과하는 2차 여과유닛을 포함하고, 상기 전기분해유닛은 양극과 음극으로 각각 대전되는 2개의 금속전극으로 이루어지는 전극모듈, 상기 금속전극이 탈착 가능하도록 결합되는 전극프레임, 상기 전극프레임 및 상기 전극프레임에 결합되는 상기 금속전극을 상하 이송하는 이송부재 및 상기 금속전극의 외주면에 접촉함으로써 상기 금속전극의 상하 이송에 따라 상기 금속전극의 외주면을 세척하는 세척부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리방법은 외부에서 유입되는 하수 유량을 조절하는 유량조절단계, 상기 유량조절단계를 거쳐 유입되는 하수를 여과하는 1차 여과단계, 상기 1차 여과단계를 거쳐 유입되는 하수에 포함되어 있는 암모늄이온을 질산화 및 탈질산화 박테리아를 이용하여 질소가스로 배출하는 반응단계, 상기 반응단계를 거쳐 유입되는 하수에 포함되어 있는 인산이온을 전기분해유닛의 금속전극에서 방출되는 금속이온을 이용하여 인산염으로 석출하는 질소 - 인 제거단계 및 상기 질소 -인 제거단계를 거쳐 유입되는 하수를 여과하는 2차 여과단계를 포함하고, 상기 질소 - 인 제거단계에서 상기 금속전극을 상하 이송함으로써 상기 금속전극의 외주면에 형성될 수 있는 부식층을 상기 금속전극의 외주면에 접촉하는 세척부재를 이용하여 제거할 수 있다.
상기 반응조는 상기 1차 여과유닛에 연결되고, 상기 1차 여과유닛에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행하는 서브반응조 및 상기 서브반응조와 상기 2차 여과유닛을 연결하고, 상기 서브반응조에서 유입되는 하수를 상기 2차 여과유닛으로 배출하며, 상기 전기분해유닛이 설치되는 전기분해조를 포함한다.
상기 전기분해조는 상기 서브반응조와 상기 2차 여과유닛을 연결하는 관으로 이루어질 수 있다.
상기 금속전극은 상기 전극프레임에 결합되는 원통부 및 상기 원통부의 하단에서 연장되고, 하향 테이퍼 진 원뿔부를 포함하고, 상기 세척부재는 상기 금속전극이 삽입되는 고리 형상의 와이퍼 및 상기 와이퍼를 지지하는 고정부를 포함하고, 상기 와이퍼는 상기 원통부의 외경보다 작지만 탄성적으로 늘어나는 내경을 가질 수 있다.
상기 금속전극은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
상기 전기분해유닛은 상기 전극모듈에 포함되는 2개의 금속전극의 극성을 상호간에 맞바꿀 수 있는 자동평형부재를 더 포함할 수 있다.
상기 전기분해유닛은 상기 금속전극에 자외선을 조사하는 UV램프를 더 포함할 수 있다.
상기 전기분해유닛은 상기 금속전극의 표면에 공기를 공급하는 에어 자동세정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 전기분해유닛은 상기 금속전극의 길이를 검출하는 길이센서 및 상기 길이센서에서 검출되는 상기 금속전극까지의 길이 및 상기 금속전극까지의 길이로부터 산출되는 사용가능시간을 디스플레이 하고, 상기 금속전극에 인가되는 전압의 크기를 조정할 수 있는 디스플레이부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 장시간 하수 처리로 인해 발생하는 금속전극의 부동태화 현상을 억제함으로써 하수 내 오염물질, 특히 질소, 인의 제거효율을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소, 인 처리장치를 도시한 블록도.
도 2는 반응조의 일 실시예를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 전기분해유닛을 I - I´에서 절단하여 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 전극모듈의 전기적 연결관계를 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 상하 이송된 금속전극을 각각 도시한 도면.
도 7은 와이퍼의 일 실시예를 도시한 도면.
도 8은 디스플레이부재의 일 실시예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리방법을 도시한 순서도.
도 2는 반응조의 일 실시예를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 전기분해유닛을 I - I´에서 절단하여 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 전극모듈의 전기적 연결관계를 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 상하 이송된 금속전극을 각각 도시한 도면.
도 7은 와이퍼의 일 실시예를 도시한 도면.
도 8은 디스플레이부재의 일 실시예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리방법을 도시한 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 질소, 인 처리장치 및 이를 이용한 하수 처리방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소, 인 처리장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 질소, 인 처리장치(10)는 유량조정조(100), 1차 여과유닛(200), 반응조(300), 전기분해유닛(400) 및 2차 여과유닛(500)을 포함한다.
상기 유량조정조(100)는 외부에서 유입되는 하수의 유량 변동에 관계없이 일정한 유량의 하수를 상기 1차 여과유닛(200)으로 공급하는 기능을 한다.
상기 1차 여과유닛(200)은 상기 유량조정조(100)에서 유입되는 하수를 상기 반응조(300)에 공급하기에 앞서 하수에 포함되어 있는 부유물을 최초 여과하는 기능을 하고, 상기 1차 여과유닛(200)에는 스크린, 협잡물처리기 등을 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 반응조(300)는 상기 1차 여과유닛(200)에서 유입되는 하수에 대한 생물학적 처리를 통해 하수에 포함되어 있는 암모늄이온(NH4 +)을 질소가스(N2)로 배출하는 기능을 한다. 보다 구체적으로는, 상기 반응조(300)는 상호간에 관로를 통해 연결되는 여러 개의 구분 공간으로 분리될 수 있고, 그 중에는 질산화 박테리아가 투입되고 질산화 박테리아가 호흡할 수 있는 산소가 충분히 공급되는 호기조(미도시) 및 탈질산화 박테리아가 투입되고 산소가 공급되지 않는 무산소조(미도시)를 포함할 수 있으며, 암모늄이온(NH4 +)은 호기조를 거치면서 질산화 박테리아의 호흡에 의하여 질산염(NO3 -)으로 질산화되고, 질산염(NO3 -)은 무산소조를 거치면서 탈질산화 박테리아에 의한 탈질산화 작용에 의하여 질소가스(N2)로 배출된다.
도 2는 반응조(300)의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 반응조(300)는 서브반응조(310) 및 전기분해조(320)를 포함할 수 있다.
상기 서브반응조(310)는 상기 1차 여과유닛(200)에 연결되고, 상기 1차 여과유닛(200)에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행한다. 상기 서브반응조(310)는 상기 호기조 및 상기 무산소조를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 분리되지 않은 하나의 공간으로 이루어질 수도 있다.
상기 전기분해조(320)는 상기 서브반응조(310)와 상기 2차 여과유닛(500)을 연결하고, 상기 서브반응조(310)에서 유입되는 하수를 상기 2차 여과유닛(500)으로 배출하며, 상기 전기분해유닛(400)이 설치된다.
상기 전기분해조(320)는 상기 서브반응조(310)와 상기 2차 여과유닛(500)을 연결하는 관으로 이루어질 수도 있다.
상기 전기분해유닛(400)은 전극모듈(410), 전극프레임(420), 이송부재(430) 및 세척부재(440)를 포함한다.
상기 전기분해유닛(400)은 상기 전기분해조(320)에 설치된다. 보다 구체적으로는, 전술한 것처럼 상기 전기분해조(320)는 상기 반응조(300)를 구성하는 하나의 구분공간으로 이루어질 수도 있고, 상기 서브반응조(310)와 상기 2차 여과유닛(500)을 연결하는 관으로 이루어질 수도 있으므로, 상기 전기분해유닛(400)은 상기 반응조(300)를 구성하는 하나의 구분공간 또는 상기 서브반응조(310)와 상기 2차 여과유닛(500)을 연결하는 관에 설치될 수 있다.
상기 전극모듈(410)은 2개의 금속전극(412, 414)을 포함한다.
상기 2개의 금속전극(412, 414)은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다. 상기 2개의 금속전극(412, 414)의 전기분해 과정에서 방출되는 철 또는 알루미늄 이온은 하수에 포함되어 있는 인산이온(PO4 3 -)과 결합하여 난용성 인산염(FePO4, AlPO4)을 형성하며 침전된다.
상기 2개의 금속전극(412, 414)은 각각 원통 형상의 원통부(412a, 414a) 및 상기 원통부(412a, 414a)의 하단에서 연장되고 하향 테이퍼 진 원뿔부(412b, 414b)를 포함한다.
상기 원통부(412a, 414a)는 상기 전극프레임(420)의 하면에 형성되는 결합홈(미도시)에 결합, 예를 들어 끼워 맞춤 됨으로써, 상기 2개의 금속전극(412, 414)은 상기 전극프레임(420)에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다. 그 결과로, 상기 2개의 금속전극(412, 414)이 전기분해로 인해 길이가 짧아지면 상기 전극프레임(420)에서 분리하여 새로운 금속전극으로 교체할 수 있다.
상기 원뿔부(412b, 414b)는 하향 테이퍼 진 형상으로 인해 상기 2개의 금속전극(412, 414)이 상기 세척부재(440)에 용이하게 삽입될 수 있고, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
도 3은 도 2의 전기분해유닛을 I - I´에서 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 전극모듈(410)은 2개의 전극모듈로 이루어진 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 상기 전극모듈(410)은 적어도 하나 이상의 전극모듈로 이루어질 수 있다. 상기 전극모듈(410)의 개수가 증가함에 따라 전기분해 효율은 향상될 수 있을 것이다.
도 4는 도 3의 전극모듈의 전기적 연결관계를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 전극모듈(410)을 구성하는 상기 2개의 금속전극(412, 414)은 자동평형부재(450)를 거쳐 직류전원(452)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 2개의 금속전극(412, 414)은 상기 직류전원(452)에 의해 각각 양극과 음극으로 대전되고, 상기 2개의 금속전극(412, 414)의 극성은 상기 자동평형부재(450)에 의해 각각 양극에서 음극으로 음극에서 양극으로 변환된다. 상기 자동평형부재(450)에는 상기 2개의 금속전극(412, 414)의 극성 교환시간을 조절하는 타이머(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 전극모듈(410)이 2개 이상의 전극모듈로 이루어지는 경우, 각각의 전극모듈을 구성하는 2개의 금속전극 중 하나의 금속전극은 직류전원의 양극에 병렬 연결되고, 2개의 금속전극 중 나머지 하나의 금속전극은 직류전원의 음극에 병렬 연결될 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 상기 전극프레임(420)에는 상기 금속전극(412, 414)이 결합된 상태로 상기 이송부재(430), 예를 들어 윈치(winch)에 연결된 와이어에 의하여 상하로 이송된다. 상기 윈치는 전동모터(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 상기 전동모터는 트윈타이머(미도시)에 의해 미리 정의된 주기로 정회전 또는 역회전으로 구동될 수 있다.
상기 이송부재(430)로는 상기 전극프레임(420)을 상하로 이송할 수 있는 장치라면 윈치 장치에 한정되지 않고 공지의 다양한 이송 장치가 활용될 수 있다.
상기 이송부재(430)는 상기 반응조(300), 예를 들어 상기 전기분해조(320)에 설치될 수 있다.
상기 세척부재(440)는 상기 금속전극(412, 414)의 외주면에 접촉한다.
상기 세척부재(440)는 상기 금속전극(412, 414)이 상하 이송됨에 따라 상기 세척부재(440)와 상기 금속전극(412, 414) 사이에서 발생하는 마찰력에 의하여 상기 금속전극(412, 414)의 외주면에 형성되는 녹조류 또는 부식층을 세척하는 기능을 한다.
상기 세척부재(440)는 상기 반응조(300), 예를 들어 상기 전기분해조(320)에 설치될 수 있다.
상기 세척부재(440)는 상기 금속전극(412, 414)이 각각 삽입되는 고리 형상의 와이퍼(442) 및 상기 와이퍼(442)를 지지하는 고정부(444)를 포함한다. 상기 고정부(444)는 상기 반응조(300), 예를 들어 상기 전기분해조(320)에 고정될 수 있다.
상기 와이퍼(442)는 상기 원통부(412a, 414a)의 외경보다 작지만 탄성적으로 늘어나는 내경을 가질 수 있다.
도 5 및 도 6은 상하 이송된 금속전극을 각각 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 금속전극(412)이 상향 이송되었을 때, 상기 와이퍼(442)는 상기 원통부(412a)의 외경보다 작은 내경을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 금속전극(412)이 하향 이송되었을 때, 상기 와이퍼(442)는 방사상으로 늘어남으로써 상기 원통부(412a)의 외주면에 밀착되는 것을 확인할 수 있다.
상기 와이퍼(442)는 상기 원통부(412a)의 외경보다 작은 내경을 가짐으로써, 상기 금속전극(412)이 전기분해 되어 외경이 줄어들더라도 상기 원통부(412a)의 외주면에 밀착될 수 있고, 상기 금속전극(412)은 상기 원뿔부(412b)를 하단에 구비함으로써, 상기 금속전극(412)이 전기분해 되기 전에 상기 원통부(412a)가 상기 와이퍼(442)의 내경보다 큰 외경을 가지더라도 상기 와이퍼(442)에 용이하게 삽입될 수 있다.
도 7은 와이퍼의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 와이퍼(442)는 코일스프링(442´)으로 이루어질 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 전기분해유닛(400)은 상기 금속전극(412, 414)에 자외선을 조사하는 UV램프(460)을 더 포함할 수 있다.
상기 UV램프(460)는 상기 전극프레임(420)에 결합될 수 있다.
상기 UV램프(460)는 상기 금속전극(412, 414)의 표면에 형성될 수 있는 녹조류를 제거하고, 그로 인해 전기분해 효율 저하를 예방할 수 있다.
상기 전기분해유닛(400)은 상기 금속전극(412, 414)의 표면에 공기를 공급하는 에어 자동세정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 에어 자동세정부재는 에어탱크(미도시) 또는 에어펌프(미도시)의 공기를 상기 고정부(444)에 형성되는 에어 방출구(470)를 통해 상기 금속전극(412, 414)의 표면에 공급할 수 있다.
상기 에어 방출구(470)는 상기 고정부(444)의 높이 방향으로 상기 금속전극(412, 414)에 대향하도록 복수 개 형성될 수 있다.
상기 에어 자동세정부재에서 공급되는 공기는 상기 금속전극(412, 414)의 전기분해 효율을 높일 수 있다.
도 8은 디스플레이부재의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 전기분해유닛(400)은 상기 금속전극(412, 414)의 길이를 검출하는 길이센서 및 상기 길이센서에서 검출되는 상기 금속전극(412, 414)까지의 길이 및 상기 금속전극(412, 414)까지의 길이로부터 산출되는 사용가능시간을 디스플레이 하고, 상기 금속전극(412, 414)에 인가되는 전압의 크기를 조정할 수 있는 디스플레이부재(490)를 더 포함할 수 있다.
상기 길이센서는 전극봉 센서일 수 있다.
상기 전극봉 센서는 복수 개의 서로 다른 길이를 가지는 전극봉(480)으로 이루어지고, 상기 전극봉(480)은 상기 금속전극(412, 414)의 길이 방향으로 설치될 수 있다.
상기 전극봉 센서는 일종의 수위센서이다. 여기서 수위센서란 전극봉의 하단이 하수에 접촉하면 수위 도달신호를 출력하는 센서를 의미한다. 다단 수위센서는 복수 개의 서로 다른 길이를 가지는 전극봉을 포함하고, 각각의 전극봉의 하단이 하수에 접촉할 때마다 서로 다른 수위 도달신호를 출력하게 된다.
상기 전극봉(480)의 대부분은 절연체로 피복된다. 하지만, 상기 전극봉(480)의 하단은 절연체로 피복되지 않기 때문에, 상기 금속전극(412, 414)이 전기분해 되어 길이가 짧아지면, 상기 전극봉(480)의 하단은 하수에 노출되고, 상기 전극봉 센서는 수위 도달신호를 출력하게 된다. 상기 전극봉 센서의 수위 도달신호에 따라 상기 금속전극(412, 414)의 길이를 산출할 수 있다.
상기 금속전극(412, 414)의 전기분해 시간, 최초 길이, 현재 길이로부터 상기 금속전극(412, 414)의 시간에 따른 길이 변화율을 산출할 수 있고, 상기 금속전극(412, 414)의 현재 길이, 시간에 따른 길이 변화율 및 한계 길이로부터 상기 금속전극(412, 414)의 사용가능시간을 산출할 수 있다. 여기서 상기 금속전극(412, 414)의 전기분해 시간은 직류전원(452)의 전원 인가 시간으로부터 확인할 수 있고, 상기 금속전극(412, 414)의 최초 길이 및 한계 길이는 미리 측정되거나 설정될 수 있다.
상기 디스플레이부재(490)는 상기 금속전극(412, 414) 각각의 정보를 디스플레이 할 수도 있다.
상기 2차 여과유닛(500)은 상기 반응조(300)를 거친 하수를 배출하기에 앞서 하수에 포함되어 있는 부유물을 최종 여과하는 기능을 하고, 상기 2차 여과유닛(200)에는 스크린, 협잡물처리기 등을 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리방법을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소, 인 처리장치(10)를 이용하고, 유량조절단계(S100), 1차 여과단계(S200), 반응단계(S300), 질소 - 인 제거단계(S400), 2차 여과단계(S500)를 포함한다.
먼저, 외부에서 유입되는 하수의 유량을 조절한다(S100).
상기 유량조정조(100)는 외부에서 유입되는 하수의 유량 변동에 관계없이 일정한 유량의 하수를 상기 1차 여과유닛(200)으로 공급 한다.
다음으로, 상기 유량조절단계를 거쳐 유입되는 하수를 여과한다(S200).
상기 1차 여과유닛(200)은 상기 유량조정조(100)에서 유입되는 하수를 상기 반응조(300)에 공급하기에 앞서 하수에 포함되어 있는 부유물을 최초 여과한다.
다음으로, 상기 1차 여과단계를 거쳐 유입되는 하수에 포함되어 있는 암모늄이온을 질산화 및 탈질산화 박테리아를 이용하여 질소가스로 배출한다(S300).
상기 서브반응조(310)는 상기 1차 여과유닛(200)에 연결되고, 상기 1차 여과유닛(200)에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행한다. 상기 서브반응조(310)는 상기 호기조 및 상기 무산소조를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 분리되지 않은 하나의 공간으로 이루어질 수도 있다.
다음으로, 상기 반응단계를 거쳐 유입되는 하수에 포함되어 있는 인산이온을 전기분해유닛(400)의 금속전극(412, 414)에서 발생되는 금속이온을 이용하여 인산염으로 석출한다(S400).
상기 전기분해조(320)는 상기 서브반응조(310)와 상기 2차 여과유닛(500)을 연결하고, 상기 서브반응조(310)에서 유입되는 하수를 상기 2차 여과유닛(500)으로 배출하며, 상기 전기분해유닛(400)이 설치된다.
상기 전기분해조(320)는 상기 서브반응조(310)와 상기 2차 여과유닛(500)을 연결하는 관으로 이루어질 수도 있다.
상기 질소 - 인 제거단계에서는 전기분해 실험을 통해 인 뿐만 아니라 질소의 제거율도 증가하는 것으로 확인되었다.
상기 금속전극(412, 414)은 상술한 것처럼 미리 정의된 주기로 상하 이송됨으로써 상기 금속전극(412, 414)의 외주면에 형성될 수 있는 부식층을 상기 금속전극(412, 414)의 외주면에 접촉하는 세척부재(440)를 이용하여 제거할 수 있다.
다음으로, 상기 질소 - 인 제거단계를 거쳐 유입되는 하수를 최종 여과한다(S400).
상기 2차 여과유닛(500)은 상기 반응조(300)에서 유입되는 하수를 배출하기에 앞서 하수에 포함되어 있는 부유물을 최종 여과한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 질소, 인 제거장치
100: 유량조정조
200: 1차 여과유닛
300: 반응조
310: 서브반응조
320: 전기분해조
400: 전기분해유닛
410: 전극모듈
412, 414: 금속전극
412a, 414a: 원통부
412b, 414b: 원뿔부
420: 전극프레임
430: 이송부재
440: 세척부재
442: 와이퍼
442´: 코일스프링
444: 고정부
450: 자동평형부재
452: 직류전원
460: UV램프
470: 에어 방출구
480: 전극봉
490: 디스플레이부재
500: 2차 여과유닛
100: 유량조정조
200: 1차 여과유닛
300: 반응조
310: 서브반응조
320: 전기분해조
400: 전기분해유닛
410: 전극모듈
412, 414: 금속전극
412a, 414a: 원통부
412b, 414b: 원뿔부
420: 전극프레임
430: 이송부재
440: 세척부재
442: 와이퍼
442´: 코일스프링
444: 고정부
450: 자동평형부재
452: 직류전원
460: UV램프
470: 에어 방출구
480: 전극봉
490: 디스플레이부재
500: 2차 여과유닛
Claims (10)
- 외부에서 유입되는 하수의 유량을 조절하는 유량조정조;
상기 유량조정조에서 유입되는 하수를 여과하는 1차 여과유닛;
상기 1차 여과유닛에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행하는 반응조;
상기 반응조에 설치되고, 상기 반응조에 유입되는 하수의 질소 및 인을 처리하는 전기분해유닛; 및
상기 반응조에서 배출되는 하수를 여과하는 2차 여과유닛을 포함하고,
상기 전기분해유닛은,
양극과 음극으로 각각 대전되는 2개의 금속전극으로 이루어지는 전극모듈;
상기 금속전극이 탈착 가능하도록 결합되는 전극프레임;
상기 전극프레임 및 상기 전극프레임에 결합되는 상기 금속전극을 상하 이송하는 이송부재; 및
상기 금속전극의 외주면에 접촉함으로써 상기 금속전극의 상하 이송에 따라 상기 금속전극의 외주면을 세척하는 세척부재를 포함하고,
상기 금속전극은,
상기 전극프레임에 결합되는 원통부; 및
상기 원통부의 하단에서 연장되고, 하향 테이퍼 진 원뿔부를 포함하고,
상기 세척부재는,
상기 금속전극이 삽입되는 고리 형상의 와이퍼; 및
상기 와이퍼를 지지하는 고정부를 포함하고, 상기 와이퍼는 상기 원통부의 외경보다 작지만 탄성적으로 늘어나는 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 질소, 인 처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 반응조는,
상기 1차 여과유닛에 연결되고, 상기 1차 여과유닛에서 유입되는 하수의 질산화 및 탈질을 수행하는 서브반응조; 및
상기 서브반응조와 상기 2차 여과유닛을 연결하고, 상기 서브반응조에서 유입되는 하수를 상기 2차 여과유닛으로 배출하며, 상기 전기분해유닛이 설치되는 전기분해조를 포함하는 질소, 인 처리장치.
- 제2항에 있어서,
상기 전기분해조는 상기 서브반응조와 상기 2차 여과유닛을 연결하는 관에 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 질소, 인 처리장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 금속전극은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소, 인 처리장치.
- 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해유닛은,
상기 전극모듈에 포함되는 2개의 금속전극의 극성을 상호간에 맞바꿀 수 있는 자동평형부재를 더 포함하는 질소, 인 처리장치.
- 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해유닛은,
상기 금속전극에 자외선을 조사하는 UV램프를 더 포함하는 질소, 인 처리장치.
- 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해유닛은,
상기 금속전극의 표면에 공기를 공급하는 에어 자동세정부재를 더 포함하는 질소, 인 처리장치.
- 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해유닛은,
상기 금속전극의 길이를 검출하는 길이센서; 및
상기 길이센서에서 검출되는 상기 금속전극까지의 길이 및 상기 금속전극까지의 길이로부터 산출되는 사용가능시간을 디스플레이 하고, 상기 금속전극에 인가되는 전압의 크기를 조정할 수 있는 디스플레이부재를 더 포함하는 질소, 인 처리장치. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR20120151276A KR101332849B1 (ko) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 질소, 인 처리장치 및 이를 이용한 하수 처리방법 |
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