KR101347049B1 - 가변형 고액분리장치 및 수질정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입유량, 농도 및 오염물질의 성상 등의 변화와 초기우수 등의 유입으로 인한 단기간의 충격 유입부하 등에 효과적으로 대응할 수 있는 가변형의 고액분리장치 및 수질정화장치에 관한 것으로, 유입구와 유출구가 구비되고 고형물이 함유된 유입수가 체류하면서 고액분리가 이루어지는 수조; 수면아래 바닥에 침전된 침전 고형물을 수집할 수 있는 침전물 수집장치; 수중에 현탁된 고형물을 플록으로 응집시킬 수 있는 응집제를 주입할 수 있는 응집제 주입장치, 물과 공기를 가압하여 공기를 물에 용해시키는 가압용해장치; 및 수면에 부상된 부유 고형물을 수집할 수 있는 부유물 수집장치;를 포함하고, 1단계에 해당하는 유입부하량이 상기 수조에 유입되면, 상기 수조는, 유입된 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 고형물은 상기 침전물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 중력식 침전 모우드;로 작동되고, 상기 1단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 2단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는, 상기 수조는, 상기 응집제 주입장치에 의하여 투입되는 응집제와 유입 고형물이 응집 결합된 응집 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 응집 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 응집 고형물은 상기 침전물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 화학응집 침전 모우드;로 작동되고, 상기 2단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 3단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는, 상기 수조는, 상기 가압용해장치에 의하여 공기가 과포화 용해된 공기 과포화 용해수가 투입되어 발생되는 미세기포와 유입되는 고형물의 결합물이 부력에 의하여 수면으로 부상 분리되고, 부유 고형물이 부상 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 수면에 부상된 부유 고형물은 상기 부유물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 용존공기 부상 모우드;로 작동됨으로써, 하나의 장치에서 수면적 유량부하율, 유입 고형물의 농도 및 침강성, 수온 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 중력식 침전, 화학응집 침전, 및 용존공기부상으로 이루어진 3종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동될 수 있고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동되는 가변형 고액분리장치를 제공한다.

Description

가변형 고액분리장치 및 수질정화장치{VARIABLE SOLID-LIQUID SEPERATION AND WATER PURIFICATION APPARATUS}

본 발명은 정수처리 및 하폐수처리 등과 같은 수질정화장치에 관한 것으로, 유입유량, 농도 및 오염물질의 성상 등의 변화와 초기우수 등의 유입으로 인한 단기간의 충격 유입부하 등에 효과적으로 대응할 수 있는 가변형의 고액분리장치 및 수질정화장치에 관한 것이다.

우리나라의 하수관로는 주로 합류식 관로이므로 갈수기와 우기, 홍수기에 따라 하수처리장으로 유입되는 하수의 농도와 유량의 변화가 매우 심하고, 휴가철과 명절에는 많은 인구가 해안도시와 지방의 중소도시로 이동하므로 수도권지역 하수처리장의 유입부하는 급감하는 반면에 지방의 중소도시 하수처리장의 유입부하가 급증하기도 한다. 또한, 사계절의 기후변화가 매우 뚜렷하여 계절별로 하수량과 수질이 서로 다를 뿐 아니라, 동절기에는 수온도 낮아지므로 밀도와 점도의 증가로 인해 고형물의 침강성이 저하되기도 한다.

또한, 일조량이 풍부한 하절기에는 상수원에 녹조류가 과다 증식되고 침강성이 낮은 녹조류가 정수처리장으로 유입되며, 침강성이 낮은 녹조류는 응집침전 공정에서 충분히 제거되지 못하므로 사여과 장치의 역세 빈도를 증가시키므로 이러한 장치의 가동율이 저하되는 문제점이 있다.

이와 같이 유입부하 변동과 기후변화로 인하여 운전조건이 변하므로, 처리공정과 운전형태가 고정된 종래 방식의 수질정화장치로는 계절과 명절에 따라 유량, 유입수질, 및 수온 등의 변화에 효과적으로 대처하기 어려운 실정이다.

특히, 오염도가 높고 일시에 과다한 유량이 유입되고 단기간에 유입이 종료되는 초기하수의 처리는 매우 어려운 과제로 대두되고 있다. 단기간에 종료되고 간헐적으로 발생되며 유입유량이 과다한 초기우수를 처리하기 위하여 별개의 처리시설을 건설하는 것은 과도한 건설비와 유지관리비가 소요된다. 그러나 초기우수를 처리하지 않고 수계로 방류하는 것은 용수원을 주로 인공 댐과 제방에 의존하는 우리나라의 실정에서 심각한 부영양화 등 수질관리에 문제가 될 수 있다.

따라서 상술한 바와 같이 과다한 녹조류의 유입, 초기우수 유입 등과 같은 충격부하, 유입농도의 변화, 계절변화에 따른 수온의 변화 등과 같은 운전조건의 변화에 따라 다양한 운전 모우드로 변경하여 대응할 수 있고 상수처리와 하폐수처리에 효과적으로 적용될 수 있는 수질정화장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명은, 상기한 제 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 초기우수 유입 등과 같은 충격부하, 유입농도의 변화, 계절변화에 따른 수온의 변화 등과 같은 운전조건의 변화에 능동적으로 대응하여 수계에 유입되는 오염물을 현저하게 저감시킬 수 있는 가변형 고액분리장치 및 수질정화장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 운전 모우드가 자동적으로 가변될 수 있고, 추가적인 설비의 설치 없이도 침전슬러지의 농축이나 슬러지의 재이용이 가능하여 설비의 효율성이 극대화될 수 있는 가변형 고액분리장치 및 수질정화장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 유입구와 유출구가 구비되고 고형물이 함유된 유입수가 체류하면서 고액분리가 이루어지는 수조; 수면아래 바닥에 침전된 침전 고형물을 수집할 수 있는 침전물 수집장치; 수중에 현탁된 고형물을 플록으로 응집시킬 수 있는 응집제를 주입할 수 있는 응집제 주입장치, 물과 공기를 가압하여 공기를 물에 용해시키는 가압용해장치; 및 수면에 부상된 부유 고형물을 수집할 수 있는 부유물 수집장치;를 포함하고, 1단계에 해당하는 유입부하량이 상기 수조에 유입되면, 상기 수조는, 유입된 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 고형물은 상기 침전물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 중력식 침전 모우드;로 작동되고, 상기 1단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 2단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는, 상기 수조는, 상기 응집제 주입장치에 의하여 투입되는 응집제와 유입 고형물이 응집 결합된 응집 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 응집 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 응집 고형물은 상기 침전물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 화학응집 침전 모우드;로 작동되고, 상기 2단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 3단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는, 상기 수조는, 상기 가압용해장치에 의하여 공기가 과포화 용해된 공기 과포화 용해수가 투입되어 발생되는 미세기포와 유입되는 고형물의 결합물이 부력에 의하여 수면으로 부상 분리되고, 부유 고형물이 부상 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 수면에 부상된 부유 고형물은 상기 부유물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 용존공기 부상 모우드;로 작동됨으로써, 하나의 장치에서 수면적 유량부하율, 유입 고형물의 농도 및 침강성, 수온 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 중력식 침전, 화학응집 침전, 및 용존공기부상으로 이루어진 3종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동될 수 있고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동되는 가변형 고액분리장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 가변형 고액분리장치는, 1차 침전지에서 침전 분리된 생슬러지 및 생물화학적 수질정화 공정에서 발생된 잉여 활성슬러지 등과 같은 상대적으로 고형물 농도가 낮은 슬러지가 유입되도록 하는 슬러지 유입장치;를 더 포함하고, 상기 슬러지 유입장치를 통하여 유입된 슬러지는, 상기 수조에서 화학응집 침전 모우드 또는 용존공기 부상 모우드의 작동에 의하여 농축 슬러지로 농축될 수 있다.

또한, 본 발명의 가변형 고액분리장치는, 미생물이 부착증식할 수 있는 생물막담체;를 더 포함하고, 상기 생물막담체는, 부착증식하는 미생물에 의하여 유입수에 함유된 오염물질을 생물화학적으로 정화할 수 있다.

또한, 본 발명의 가변형 고액분리장치는, 상기 응집제는, 인이 화학적으로 응결 및 응집되어 제거되는 총인 처리공정에서 발생된 총인 슬러지가 재이용될 수 있다.

한편, 상기 가변형 고액분리장치를 포함하는 가변형 수질정화장치로서, 유기성 오염물질 등을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설; 상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치; 및 상기 1차 고액분리장치 및 상기 2차 고액분리장치의 유출수를 정화할 수 있는 3차 처리장치;를 더 포함하고, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는, 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제1 모우드의 처리공정으로 작동되며, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는, 상기 가변형 고액분리장치 이후의 유로를 변경하여, 기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치을 순차적으로 거쳐서 처리되는 제2 모우드의 처리공정으로 작동됨으로써, 상기 가변형 고액분리장치 이후의 처리공정은, 유입 유량 및 오염부하량 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동되고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동되는 가변형 수질정화장치를 제공한다.

또한, 상기 가변형 고액분리장치를 포함하는 가변형 수질정화장치로서, 유기성 오염물질 등을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설; 상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치; 및 유기성 오염물질 등을 생물화학적 또는 물리화학적으로 정화할 수 있는 제2 처리장치;를 포함하고, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는, 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제1 모우드의 처리공정으로 작동되고, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는, 기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치 및 상기 제2 처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제 2모우드의 처리공정으로 작동됨으로써, 상기 가변형 고액분리장치 이후의 처리공정은, 유입 유량 및 오염부하량 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동되고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동되는 가변형 수질정화장치를 제공한다.

상기 3차 처리장치는 부착미생물에 의한 생물화학적 정화와 물리적인 여과가 동시에 이루어질 수 있는 생물막여상;을 포함할 수 있다.

상기 제2 처리장치는, 생물화학적 처리시설이며, 상기 제2 처리장치에는 하폐수처리시설에서 발생된 슬러지, 슬러지에서 발생된 폐액, 슬러지 발효액, 음식 폐기물, 음식물 폐수, 침출수, 생산공정에서 발생된 유기성 부산물 등과 같은 액상 및 고상의 유기성 폐기물이 투입되고, 상기 유기성 폐기물은 상기 제2 처리장치에서 정화되고, 미생물의 증식 및 유지에 이용될 수 있다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 운전조건의 변화에 대응하여 가변할 수 있는 구성을 구비하고 중력식 침전 모우드, 화학응집 침전 모우드 및 용존공기 부상 모우드로 선택적으로 작동되도록 함으로써 유입유량, 고형물의 침강성 또는 고형물부하 등을 감안하여 최적화된 고액분리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 운전 모우드들을 고액분리 환경에 따라 자동적으로 가변시킬 수 있으면서도, 1차침전된 슬러지의 농축이 가능하며, 다른 공정의 슬러지를 재이용할 수 있으므로 공정의 부하 및 설비의 효율성이 극대화될 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 가변형 수질정화장치는, 상기 가변형 고액분리장치를 활용하고 가변적인 유로를 가지는 운전 모우드를 구비함으로써 유입 유량 및 오염부하량 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드가 선택되거나 상호 보완적으로 작동할 수 있으므로 유입부하에 유연하게 대응이 가능하고 제한된 설비에 있어서도 수계에 유입되는 오염물을 현저하게 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치를 도시한 측단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 수질정화장치를 나타내는 처리계통도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 수질정화장치를 나타내는 처리계통도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 가변형 고액분리장치 및 수질정화장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치의 측단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 중력식 침전조, 화학응집 침전조 및 부유공기 부상조의 기능을 선택적으로 수행할 수 있으므로 하나의 장치에 의하여 3종류의 기능을 수행할 수 있고 유입수의 조건 및 운전조건의 변화에 대응하여 상기 3종류의 기능 중에서 어느 하나를 선택하여 운전할 수 있는 구성을 나타내고 있다.

먼저 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 제1의 기능으로서 중력식 침전조의 기능을 수행할 수 있으며, 작동기작을 설명하면, 유입구(210)를 통하여 고형물 등이 함유된 유입수가 수조(100)로 유입되면 유입수 중에 함유된 침전성 고형물은 중력에 의하여 상기 수조(100)의 바닥에 침전되고, 침전성 고형물이 분리된 상징수는 월류웨어(280), 유출구(220) 및 유출유로(260) 등을 통하여 상기 수조(100)의 외부로 유출된다.

상기 수조(100)의 바닥에 침전된 침전물은 구동부(240)에 의하여 작동하는 침전물 수집장치(200)에 의하여 수집되어 침전물 수집호퍼(230)에 모이게 되며, 침전물 수집호퍼(230)에 모인 상기 침전물은 침전물 인출펌프(250)에 의하여 인출되고 침전물 이송관(270)을 통하여 상기 수조(100)의 외부로 이송된다.

이와 같이 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는 중력식 침전조로서의 구조 및 기능을 갖추고 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 제2의 기능으로서 화학응집 침전조의 기능을 수행할 수 있으며, 작동기작을 설명하면, 원수 유입구를 통하여 고형물 등이 함유된 유입수가 급속교반조(300)로 유입되며, 유입된 유입수에는 응집제 주입장치(340)에 의하여 응집제가 투입되고 교반기(320)에 의하여 급속교반 및 응집이 이루어진다. 급속교반 및 응집이 이루어진 상기 급속교반조(300)의 유출수는 후속되는 완속교반조(310)에 유입되고 응집보조제 주입장치(350)에 의하여 고분자 응집제 등 주로 가교결합에 의하여 침강성이 개선되도록 하는 응집보조제 등이 투입되고, 교반기(330)에 의하여 완속 교반되어 조대플록으로 성장한다. 이와 같이 완속교반에 의하여 플록이 성장된 반응액은 상기 수조(100)의 유입구(210)를 통하여 상기 수조(100)에 유입되어 화학응집된 고형물이 중력에 의하여 침전되는 화학응집 침전이 이루어지게 된다.

응집침전된 여액인 상징수는 월류웨어(280), 유출구(220) 및 유출유로(260) 등을 통하여 수조(100)의 외부로 유출된다. 이러한 화학응집 침전에서도 상기 수조(100)의 바닥에 침전된 화학응집 침전물의 수집 및 인출과정 등은 전술한 중력 침전조의 기능을 수행할 때와 동일하다.

이와 같이, 화학응집 침전을 위하여 상기 수조(100)의 전단계에는 급속교반조(300)와 완속교반조(310)를 함께 설치하거나, 상기 급속교반조(300)와 완속교반조(310) 중에서 어느 하나의 반응조 만을 선택하여 설치할 수 있다.

또한, 상기 급속교반조(300) 및 완속교반조(310)의 설치를 생략하고 유입수가 상기 수조(100)로 유입되도록 유로를 제공하는 소정의 유입수로(미도시)에 응집제 및 응집보조제 등을 투입하거나, 또는 상기 유입구(210) 측의 상기 수조(100)에 직접 투입할 수 있으며, 이러한 장치구성 및 방법은 현장의 제반 여건과 유입수의 성상 및 농도 등 운전조건에 따라서 선택할 수 있다.

또한, 화학응집 침전에서는 상기 응집제와 응집보조제 중에서 어느 한 종류만을 투입하거나, 필요에 따라서는 수소 이온농도를 조정할 수 있는 알칼리 등을 추가로 투입할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치에서 기 설치된 수조(100)의 수면적 및 수심 등과 같은 시설용량이 중력식 침전으로는 감당하기 어려운 운전조건, 예를 들면 상대적으로 강우 강도가 낮은 초기우수가 유입되어 유입유량의 증대로 수면적 유량부하율이 기준을 초과하거나, 고형물의 침강성이 낮거나, 고형물부하가 높은 경우에는 화학응집 침전조로서 작동하여 원활하게 고액분리가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 제3의 기능으로서 용존공기 부상조의 기능을 수행할 수 있으며, 작동기작을 설명하면, 상기 유입구(210)를 통하여 고형물 등이 함유된 유입수가 상기 수조(100)로 유입되고, 가압펌프(410), 이젝터(420) 및 공기와 물을 대기압보다 높은 압력에서 기액접촉 시키는 포화기(400) 등으로 구성된 가압용해장치에 의하여 생성된 과포화 용해수가 과포화 용해수 주입관(430)을 통하여 상기 수조(100)의 내부 또는 상기 수조(100)의 전단계에 투입되면, 과포화 용해수에서 발생되는 미세기포와 유입 고형물이 결합되어 겉보기 비중이 감소된 고형물이 부력에 의하여 수면 측으로 부상하여 고액분리가 이루어진다.

수면으로 부상된 부유물은 수면 측에 설치된 부유물 수집장치(440)에 의하여 수집되어 부유물 수집호퍼(450)에 담겨서 모이게 되며, 상기 부유물 수집호퍼(450)에 모인 상기 부유 고형물 등은 별도의 관로 또는 상기 부유물 수집호퍼(450) 내부에 설치된 스크류(미도시) 등과 같은 이송수단에 의하여 수조(100)의 외부로 인출된다.

부유고형물 등이 분리된 상징수는 월류웨어(280), 유출구(220) 및 유출유로(260) 등을 통하여 수조(100)의 외부로 유출되어 고액분리가 이루어진다.

용존공기부상을 위한 상기 가압 용해수는 미세기포가 발생 및 부상할 수 있는 수심을 확보할 수 있도록 주로 유입구(210)와 근접한 수조(100)의 하부 측에 투입하는 것이 일반적이다.

용존공기부상은 가압용해수와 유입고형물이 직접 접촉하여 미세기포와 유입고형물이 결합하여 부상분리 되도록 하거나, 또는 응집제 등을 투입하고 유입고형물을 플록으로 응집시켜서 고액분리효율을 증대시킬 수 있다. 유입고형물의 응집을 위한 응집제의 투입 위치, 응집제의 종류 및 급속교반조와 완속교반조의 설치 등과 같은 장치구성 및 방법 등은 화학응집 침전에서와 같이 현장의 여건과 유입수의 성상 및 농도 등 운전조건에 따라 선택할 수 있다.

가변형 고액분리장치의 수면적, 체류시간 등 시설용량이 중력식 침전으로는 물론, 화학응집 침전으로도 감당하기 어려운 정도의 초기우수 등과 같은 유입유량의 과다한 증대로 인하여 수면적 유량부하율이 과다하거나, 하절기에 과다하게 증식된 녹조류 등과 같은 비중이 작고 침강성이 낮은 고형물이 유입되거나, 고형물 유입부하가 과다하거나, 또는 수온이 낮아서 유입수의 비중과 밀도가 증가되어 고형물의 침강성이 저조해질 경우에 주로 용존공기 부상조로 운전 모우드를 변경하여 작동하게 된다.

도 1에 도시된 수조(100)는 장방형이며 상기 침전물 수집장치(200)와 부유물 수집장치(440)는 무한궤도형 수집기로 도시되어 있으나, 상기 침전물 수집장치(200)는 왕복형 수집기로 구성될 수 있다.

또한, 상기 수조(100)는 원형 또는 원통형으로 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 침전물 수집장치(200)와 부유물 수집장치(440)는 이에 대응되어 회전되는, 예를 들면 수평방향으로 회전하는 방식으로 구성될 수 있다.

또한, 도 1에서는 포화기(400), 가압펌프(410), 이젝터(420) 등으로 구성된 이젝터형(Ejector Type)의 가압용해장치가 도시되어 있으나, 가압펌프와 공기압축기가 구비되고 그 내부에 접촉재가 충전된 포화기로 이루어지는 접촉재 충전형(Packed Bed Type)의 가압용해장치로 구성될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치의 구성요소들은 종래의 공지된 장치들 중에서 현장여건과 운전조건 등에 적절한 장치들이 선택될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 중력식 침전조 또는 화학응집 침전조로 작동될 경우에는 상기 침전물 수집장치(200)는 가동되고 상기 부유물 수집장치(440)는 가동이 중지되며, 부유공기 부상조로 작동될 경우에는 상기 부유물 수집장치(440)는 가동되고 상기 침전물 수집장치(200)는 가동이 중지될 수 있다.

그런데, 유입수 중에는 부상분리가 불가능한 입경이 작은 모래(細沙) 등이 유입되면 부유공기 부상조로 작동되는 경우에도 침전물이 생성되며, 중력에 의하여 침전이 불가능한 유지방 등이 유입되면 중력식 침전조 또는 화학응집 침전조로 작동되는 경우에도 수면에 부유물 즉, 스컴(Scum)이 부유될 수 있다.

따라서, 중력식 침전조 및 화학응집 침전조로 작동될 경우에도 필요에 따라서 수면 위의 스컴을 제거하기 위하여 상기 부유물 수집장치(440)를 가동하거나, 부유공기 부상조로 작동될 경우에도 모래 등의 침전물을 제거하기 위하여 상기 침전물 수집장치(200)를 가동할 수 있다.

또한, 상기 침전물 수집장치(200)와 부유물 수집장치(440)는 하나의 구동부에 의하여 연동하여 작동될 수 있고, 하나의 모듈로서 일체형으로 구성될 수 있다. 그러나, 중력식 침전조 및 화학응집 침전조로 작동될 경우와 부유공기 부상분리조로 작동될 경우의 고형물 수집량은 큰 차이가 발생될 수 있으므로 각각 별개의 장치로 이원화되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치의 수조(100)에서 고액분리가 이루어지고 분리된 고형물이 배출되는 구조이므로 미생물의 부유증식이 불가능하다. 따라서 상기 수조(100)에는 미생물이 부착증식할 수 있는 생물막담체(500)를 설치함으로써 용존성 유기물 등을 정화시켜서 후속되는 생물화학적 반응조 등으로 유입되는 부하가 경감되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 1차 침전지에서 침전 분리된 생슬러지 및 생물화학적 수질정화 공정에서 발생된 잉여 활성슬러지 등과 같은 상대적으로 고형물 농도가 낮은 슬러지가 유입되도록 하는 슬러지 유입장치(미도시)를 구성하고, 상기 슬러지 유입장치를 통하여 유입된 슬러지가 상기 수조(100)에서 상대적으로 고형물 농도가 높은 농축 슬러지로 농축되도록 할 수 있다. 상기 가변형 고액분리장치가 화학응집 침전조 또는 용존공기 부상조로 작동될 경우에는 슬러지 농축장치로서의 기능을 원활하게 수행할 수 있으므로 별도의 슬러지 농축장치의 설치가 생략되거나 용량이 축소될 수 있고 탈수기 등의 슬러지 처리공정의 부하를 경감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치에서는, 다른 공정에서 발생된 화학응집 슬러지를 투입하여 상기 화학응집 슬러지에 포함된 응집제를 유입 고형물의 응집에 재이용할 수 있다. 특히, 생물학적 처리가 완료된 처리수 중에 함유된 인을 제거하기 위하여 응결제 및 응집제 등을 투입하여 발생되는 인이 화학적으로 응결 및 응집된 총인 슬러지 등과 같이 유기물의 농도가 매우 낮은 응집슬러지는 응집제로서 매우 유용하게 재이용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치의 운전 모우드의 전환은 유량계 등으로 유입유량을 확인하고 유입유량에 따라 화학응집 침전이 필요한 경우 응집제 주입장치 및 교반기 등을 작동하여 화학응집 침전 모우드로 전환하고, 공기부상 분리조로의 전환이 필요한 경우 과포화 용해수를 투입하여 공기부상 분리 모우드로 운전 모우드를 전환할 수 있다. 또한, 응집제, 과포화 용해수 등의 주입을 중단함으로써 중력식 침전 모우드로 환원할 수 있다. 이러한 운전 모우드의 전환은 인력에 의하여 수동으로 할 수 있음은 물론, 유량계나 오탁계 등의 계측기와 연동하여 자동으로 이루어질 수 있으며, 공지된 계측기 및 자동제어기기 등을 조합하여 구성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치는, 유입구(210)와 유출구(220)가 구비되고 고형물이 함유된 유입수가 체류하면서 고액분리가 이루어지는 수조(100), 수면 아래 바닥에 침전된 침전 고형물을 수집할 수 있는 침전물 수집장치(200), 수중에 현탁된 고형물을 플록으로 응집시킬 수 있는 응집제를 주입할 수 있는 응집제 주입장치(340), 물과 공기를 가압하여 공기를 물에 용해시키는 가압용해장치 및 수면에 부상된 부유 고형물을 수집할 수 있는 부유물 수집장치(440)를 포함하고, 1단계에 해당하는 유입부하량이 상기 수조(100)에 유입되면, 상기 수조(100)는, 유입된 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구(220)를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 고형물은 상기 침전물 수집장치(200)에 의하여 수집 후 인출되는 중력식 침전 모우드로 작동되고, 상기 1단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 2단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는, 상기 수조(100)는, 상기 응집제 주입장치(340)에 의하여 투입되는 응집제와 유입 고형물이 응집 결합된 응집 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 응집 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구(220)를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 응집 고형물은 상기 침전물 수집장치(200)에 의하여 수집 후 인출되는 화학응집 침전 모우드로 작동되고, 상기 2단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 3단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는, 상기 수조(100)는, 상기 가압용해장치에 의하여 공기가 과포화 용해된 공기 과포화 용해수가 투입되어 발생되는 미세기포와 유입되는 고형물의 결합물이 부력에 의하여 수면으로 부상 분리되고, 부유 고형물이 부상 분리된 상징수는 상기 유출구(220)를 통하여 외부로 유출되며, 수면에 부상된 부유 고형물은 상기 부유물 수집장치(440)에 의하여 수집 후 인출되는 용존공기 부상 모우드로 작동됨으로써, 하나의 장치에서 수면적 유량부하율, 유입 고형물의 농도 및 침강성, 수온 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 중력식 침전, 화학응집 침전, 및 용존공기부상으로 이루어진 3종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동될 수 있고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동될 수 있다.

상기 1단계, 2단계 및 3단계로 정의되는 유입부하량은 상호간에 상대적인 값을 의미할 수 있다. 상기 1단계의 경우 환경에 따라 중력식의 침전이 가능한 유입부하를 의미하며, 2단계의 경우 중력식 침전방식만으로는 침전이 어려운 1단계보다 상대적으로 많은 유량유입을 의미할 수 있다. 상기 3단계의 경우는 2단계의 경우보다 상대적으로 많은 유량유입을 의미할 수도 있으나 경우에 따라 상기 3단계는 1단계 및 2단계의 경우와 무관하게 작동환경에 따라 침강성이 낮은 경우나 부상분리가 필요한 경우의 유량을 의미할 수도 있다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 수질정화장치의 처리계통도이다.

도 2a의 예에 따른 수질정화장치는, 기본적으로 상기된 가변형 고액분리장치에서 고액분리된 상징수가 생물화학적 반응시설, 2차 고액분리장치 및 3차 처리장치를 순차적으로 거쳐서 정화되는 개념을 제시한다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 수질정화장치는 유입수 중의 고형물을 분리하는 가변형 고액분리장치, 유입수 중의 유기성 오염물질을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설, 상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치 및 상기 2차 고액분리장치에서 고액분리된 여액을 생물화학적 또는 물리화학적으로 정화할 수 있는 3차 처리장치를 포함하여 이루어지고, 유입수의 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는, 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치, 및 상기 3차 처리장치을 순차적으로 거쳐서 처리된다.

그러나 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 유로를 변경하여, 기준 범위 내의 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 및 상기 3차 처리장치을 순차적으로 거쳐서 처리될 수 있다.

이와 같이 상기된 가변형 고액분리장치를 거쳐 1차 고액분리된 이후 단계의 처리공정은 유입부하량의 변화에 따라 유로를 변경할 수 있는 가변형의 수질정화장치를 제공할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 가변형 수질정화장치는, 상기된 가변형 고액분리장치에 추가하여 유기성 오염물질 등을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설, 상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치 및 상기 1차 고액분리장치 및 상기 2차 고액분리장치의 유출수를 정화할 수 있는 3차 처리장치를 더 포함하고, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치, 및 상기 3차 처리장치 등에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는, 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치, 및 상기 3차 처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제1 모우드의 처리공정으로 작동되며, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는, 상기 가변형 고액분리장치 이후의 유로를 변경하여, 기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치을 순차적으로 거쳐서 처리되는 제2 모우드의 처리공정으로 작동됨으로써, 상기 가변형 고액분리장치 이후의 처리공정은 유입 유량 및 오염부하량 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동되고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동될 수 있다.

여기서 상기 가변형 고액분리장치는 비가변형일 경우 유량변화 및 유입농도 변화 등과 같은 유입부하량의 변화에 능동적인 대처가 불가능하므로 도 1에서 설명한 본 발명에 따른 가변형 고액분리장치로 구성하고 유입부하량이 증가하여 제1 모우드에서 제2 모우드로 처리공정의 조정이 필요하면 상기 가변형 고액분리장치의 운전 모우드도 유입부하량의 변화에 대응하여 재조정할 수 있도록 한 것이다.

유입부하량이 기준 범위 내로 유입될 경우에는 가변형 고액분리장치에서부터 3차 처리장치까지 전 과정을 거쳐서 처리되므로 양질의 처리수질을 기대할 수 있다. 그러나 유입부하량이 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는 기준 범위 내의 유입부하량은 3차 처리장치을 거치지 않고 1차 고액분리장치인 가변형 고액분리장치를 거쳐서 생물화학적 반응시설과 2차 고액분리장치에서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유량은 1차 고액분리장치에서 바이패스(By Pass)되어 3차 처리장치를 거쳐서 처리되므로 상대적으로 양질의 처리수질을 기대하기 어렵다.

그러나 초기우수 등과 같이 일과성의 충격 유량 및 오염부하를 처리할 목적으로 전 과정을 처리할 수 있는 정화시설을 건설하는 것은 과다한 시설투자 및 유지관리의 문제가 수반된다. 반면에 초기우수 등 비록 일과성의 오염부하일지라도 이를 처리하지 않은 상태로 하천, 호소, 해양 등의 수계에 유출하는 것은 수질관리에 문제가 된다.

따라서, 도 2b에서와 같이, 비록 초기우수가 포함된 충격유량의 유입수 전체가 모든 공정을 다 거쳐서 처리되지 못하여 상대적으로 처리수질이 미흡하더라도, 유로를 변경하여 기준용량을 초과하는 유입수까지도 가급적 일부 공정을 거쳐서 처리하는 것이 수계에 유입되는 오염부하량을 총량 면에서 저감시킬 수 있다.

예를 들면, 초기우수 등에 의하여 3Q의 유입부하량이 유입될 경우, 제1 모우드로 운전하여 1Q를 95% 까지 정화시키고 나머지 2Q를 미처리 상태로 방류하면 유입부하량의 31.0%만 정화되고 나머지 69.4%는 미처리 상태로 방류된다. 반면에 제2운전모우드로 처리공정을 변경하여 1Q는 80% 까지 정화시키고 나머지 2Q를 60% 정화시키면 유입부하량의 66.7%가 정화되고 나머지 33.3%가 미처리 상태로 방류되므로 총량 면에서 35.1%가 추가 정화될 수 있다.

이와 같이 고도처리시설이 추가될수록 한계 정화효율이 낮아지므로 초기우수 등과 같이 충격부하가 유입될 경우에는 일부 공정이 생략되더라도 한계 정화효율이 균등에 가깝도록 처리공정을 재조정하여 충격 유입부하량에 대응하는 것이 총량 면에서 정화효율이 개선될 수 있다.

여기서, 상기 생물화학적 처리시설은 하나의 반응조 이거나 복수의 반응조일 수 있으며, 혐기성 반응조, 무산소 반응조, 호기성 반응조 및 간헐포기조 등 다양한 상태의 반응조들을 조합하여 구성할 수 있다.

또한, 상기 2차 고액분리장치는, 중력식 침전조, 막분리장치 등 다양한 형태의 공지된 고액분리장치 중에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 생물화학적 반응시설과 2차 고액분리장치는 반드시 생물화학적 반응과 고액분리공정이 이원화되는 것으로 제한되지 않으며, 생물화학적 반응과 물리적인 여과에 의한 고액분리가 동시에 이루어질 수 있는 생물막여상(BioFilter) 등과 같은 하나의 장치로 취합될 수 있다.

상기 3차 처리장치가 생물막여상인 경우, 상기 제1 모우드 처리공정에서 상기 생물막여상에서는 생물화학적 반응과 체거름에 의하여 고형물이 여과되는 물리적인 여과가 병행될 수 있고, 제2 모우드의 처리공정에서 유입부하량이 과다할 경우 주로 체거름에 의한 물리적인 여과기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 3차 처리장치는 화학응집 침전 공정이거나, 오존접촉 산화시설, 펜톤 산화시설, 생물막여상, 또는 다양한 단위공정(Unit Process) 및 단위조작(Unit Operation)의 조합으로 구성된 고도처리시설 일 수 있다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 수질정화장치의 처리계통도이다.

도 3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 수질정화장치는, 유입수 중의 고형물을 분리하는 가변형 고액분리장치, 유입수 중의 유기성 오염물질 등을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설, 상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치 및 상기 가변형 고액분리장치에서 고액분리된 여액을 생물화학적 또는 물리화학적으로 정화할 수 있는 제2 처리장치를 포함하여 이루어진다.

유입부하량이 상기 생물화학적 반응조, 상기 2차 고액분리장치 등에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는, 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리된다.

그러나 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는, 기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치 및 상기 제2처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 가변형 수질정화장치는, 도 1과 관련하여 설명된 가변형 고액분리장치에 추가하여, 유기성 오염물질 등을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설, 상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치 및 유기성 오염물질 등을 생물화학적 또는 물리화학적으로 정화할 수 있는 제2 처리장치를 포함하고, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치 등에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는, 유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제1 모우드의 처리공정으로 작동되고, 유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는, 기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치 및 상기 제2 처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제2 모우드의 처리공정으로 작동됨으로써, 상기 가변형 고액분리장치 이후의 처리공정은 유입 유량 및 오염부하량 등과 같은 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동되고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동될 수 있다.

여기서, 상기 제2 처리장치가 생물화학적 정화공정으로 이루어질 경우 유입부하량이 기준 내로 유입되어 제2 처리정치가 장기간 휴지상태가 되면 상기 제2처리장치에 증식된 미생물은 내생호흡에 의하여 자산화되므로 미생물의 유지가 불가능하게 된다.

제2 처리장치에서 미생물을 증식 및 유지하기 위하여 상기 생물화학적 처리시설의 공정수의 일부를 상기 제2 처리장치에 유입시키는 방법이 제시될 수 있다. 그러나 일과성으로 유입되는 과다한 유입부하량을 정화하기 위해서는 미생물량(Biomass)이 부족하고 F/M(Food / Microorganism)의 과다로 인하여 제대로 정화될 수 없다.

예를 들면, 평상시에 유입되는 유입부하량은 1Q인데, 제2처리장치에서 미생물을 증식 및 유지시킬 목적으로 제1 처리장치인 가변형 고액분리장치에서 0.7Q를 정화시키고 제2 처리장치에 0.3Q를 배분하여 제2 처리장치에서 0.3Q를 미생물의 유지에 이용할 수 있다.

그러나 0.3Q를 처리하도록 F/M비의 균형이 이루어진 상태에서 3Q의 초기우수가 유입되어 그중 2Q의 유입부하량이 상기 제2 처리장치에 유입되면, 0.3Q에서 균형이 이루어진 제2 처리장치에 2Q가 유입되므로 대략 7배의 충격 유입부하량이 부하되므로 0.3Q에서 배양된 미생물(Bio Mass)로는 처리가 불가능하다.

제2 처리장치의 미생물이 초기우수로 유입된 2Q를 처리할 수 있도록 증식되기도 전에 초기우수의 유입은 중지되고 미생물의 자산화가 시작된다. 제1 처리장치의 공정수 일부를 제2 처리장치에 유입시켜서 미생물을 증식 및 유지하는 것은 초기우수 등의 충격부하에 대응하는 것은 기술적으로 불가능하다.

이와 같이 2Q에 대비하여 상기 제2 처리장치에서 미생물을 증식 및 유지하기 위해서는 보다 많은 양의 유기물이 소요된다.

따라서, 본 발명에 따른 가변형의 수질정화장치에서는 상기 제2 처리장치가 생물화학적 처리공정으로 구성될 경우, 상기 제2 처리장치에는 하폐수처리시설 등에서 발생된 잉여슬러지 또는 슬러지에서 발생된 폐액, 슬러지 발효액, 음식 폐기물, 음식물 폐수, 침출수, 생산공정에서 발생된 유기성 부산물 및 유기성 폐액 등과 같이 액상 및 고상의 유기성 폐기물을 투입하여 이를 감량화 및 정화시키고 동시에 다량의 미생물의 증식 및 유지에 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변형 수질정화장치는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 3차 처리장치가 추가될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...수조 200...침전물 수집장치
210...유입구 220...유출구
230...침전물 수집호퍼 240...구동부
250...침전물 인출펌프 260...유출유로
270...침전물 이송관 280...월류웨어
300...급속교반조 310...완속교반조
320,330...교반기 340...응집제 주입장치
350...응집보조제 주입장치 400...포화기
410...가압펌프 420...이젝터
430...과포화 용해수 주입관 440...부유물 수집장치
450...부유물 수집호퍼 500...생물막담체

Claims (8)

1. 유입구와 유출구가 구비되고 고형물이 함유된 유입수가 체류하면서 고액분리가 이루어지는 수조;
   수면아래 바닥에 침전된 침전 고형물을 수집할 수 있는 침전물 수집장치;
   인이 화학적으로 응결 및 응집되어 제거되는 총인 처리공정에서 발생된 총인 슬러지가 재이용되어 수중에 현탁된 고형물을 플록으로 응집시킬 수 있는 응집제를 주입할 수 있는 응집제 주입장치;
   물과 공기를 가압하여 공기를 물에 용해시키는 가압용해장치; 및
   수면에 부상된 부유 고형물을 수집할 수 있는 부유물 수집장치;
   1차적으로 침전 분리된 생슬러지 및 생물화학적 수질정화 공정에서 발생된 상대적으로 고형물 농도가 낮은 슬러지가 수조로 유입되도록 하는 슬러지 유입장치;
   부착증식하는 미생물에 의하여 유입수에 함유된 오염물질을 생물화학적으로 정화하는 생물막담체;를 포함하며,
   1단계에 해당하는 유입부하량이 상기 수조에 유입되면,
   상기 수조는, 유입된 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 고형물은 상기 침전물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 중력식 침전 모우드;로 작동되고,
   상기 1단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 2단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는,
   상기 수조는, 상기 응집제 주입장치에 의하여 투입되는 응집제와 유입 고형물이 응집 결합된 응집 고형물이 중력에 의하여 침전 분리되고, 응집 고형물이 침전 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 침전된 응집 고형물은 상기 침전물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 화학응집 침전 모우드;로 작동되고,
   상기 2단계의 유입부하량보다 상대적으로 많은 3단계의 유입부하량이 상기 수조에 유입되거나 고형물의 침강성이 낮을 경우에는,
   상기 수조는, 상기 가압용해장치에 의하여 공기가 과포화 용해된 공기 과포화 용해수가 유입구측 하부에 투입되어 발생되는 미세기포와 유입되는 고형물의 결합물이 부력에 의하여 수면으로 부상 분리되고, 부유 고형물이 부상 분리된 상징수는 상기 유출구를 통하여 외부로 유출되며, 수면에 부상된 부유 고형물은 상기 부유물 수집장치에 의하여 수집 후 인출되는 용존공기 부상 모우드;로 작동됨으로써,
   하나의 장치에서 수면적 유량부하율, 유입 고형물의 농도 및 침강성, 수온의 운전조건의 변화에 대응하여 중력식 침전, 화학응집 침전, 및 용존공기부상으로 이루어진 3종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동될 수 있고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동될 수 있고,
   상기 슬러지 유입장치를 통하여 유입된 슬러지는, 상기 수조에서 화학응집 침전 모우드 또는 용존공기 부상 모우드의 작동에 의하여 농축 슬러지로 농축되는 것을 특징으로 하는 가변형 고액분리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수조의 전단계에 배치되는 급속교반조 및 완속교반조;를 더 포함하며,
   상기 급속교반조에서는, 유입수에 응집제가 투입되어 급속교반 및 응집이 이루어지고,
   상기 완속교반조에서는, 급속교반조의 유출수에 침강성 개선을 위한 응집보조제가 투입되어 완속교반이 이루어지고 플록이 성장된 반응액을 형성하는 것을 특징으로 하는 가변형 고액분리장치.
   
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5. 제1항 또는 제2항의 가변형 고액분리장치를 포함하는 가변형 수질정화장치로서,
   오염물질을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설;
   상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치; 및
   상기 가변형 고액분리장치 및 상기 2차 고액분리장치의 유출수를 정화할 수 있는 3차 처리장치;를 더 포함하고,
   유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는,
   유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제1 모우드;로 작동되며;
   유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는,
   상기 가변형 고액분리장치 이후의 유로를 변경하여, 기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설, 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치 및 상기 3차 처리장치을 순차적으로 거쳐서 처리되는 제2 모우드;로 작동됨으로써,
   상기 가변형 고액분리장치 이후의 처리공정은, 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동되고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동되는 것을 특징으로 하는 가변형 수질정화장치.
   
6. 제1항 또는 제2항의 가변형 고액분리장치를 포함하는 가변형 수질정화장치로서,
   오염물질을 정화할 수 있는 생물화학적 반응시설;
   상기 생물화학적 반응시설의 유출수를 고액분리하는 2차 고액분리장치; 및
   유기성 오염물질을 생물화학적 또는 물리화학적으로 정화할 수 있는 제2 처리장치;를 포함하고,
   유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위 내로 유입될 경우에는,
   유입수는 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제1 모우드;로 작동되고;
   유입부하량이 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치에서 처리 가능한 기준 범위를 초과하여 유입될 경우에는,
   기준 범위 내의 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 상기 생물화학적 반응시설 및 상기 2차 고액분리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되고, 기준 범위를 초과하는 유입부하량은 상기 가변형 고액분리장치, 및 상기 제2 처리장치를 순차적으로 거쳐서 처리되는 제 2모우드;로 작동됨으로써,
   상기 가변형 고액분리장치 이후의 처리공정은, 운전조건의 변화에 대응하여 상기 2종류의 운전 모우드 중에서 최적의 어느 한 종류의 운전 모우드를 선택하여 작동되고, 상기 운전조건이 변화하면 이에 대응하여 다른 운전 모우드로 변경하여 작동되는 것을 특징으로 하는 가변형 수질정화장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 3차 처리장치는 부착미생물에 의한 생물화학적 정화와 물리적인 여과가 동시에 이루어질 수 있는 생물막여상;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 수질정화장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2처리장치는, 생물화학적 처리시설이며,
   상기 제2처리장치에는 하폐수처리시설에서 발생된 액상 및 고상의 유기성 폐기물이 투입되고,
   상기 유기성 폐기물은 상기 제2 처리장치에서 정화되고, 미생물의 증식 및 유지에 이용되는 것을 특징으로 하는 가변형 수질정화장치.

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