KR101369351B1 - 다단형 ｐＨ조절조를 구비한 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법 - Google Patents

다단형 ｐＨ조절조를 구비한 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 pH조절조 내부에 차단판을 설치하여, 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울을 미세화시키지 않으면서도 상승을 방해하여, pH조절조 내 체류시간을 증대시키면서, 알칼리성 물질이 방출되도록 알칼리슬러지에 충격을 가하여, pH조절조의 공기방울 공급장치의 송풍에 이용되는 에너지를 절감할 수 있도록 한 알칼리슬러지를 이용한 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법에 관한 것이다.

Description

다단형 ｐＨ조절조를 구비한 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법{Apparatus having pH regulating tank with blocking plate for treating of sewage or wastewater and Method for reducing nitrogen and phosphorus using it}
본 발명은 하·폐수에 함유된 질소와 인을 제거, 특히 총질소가 5 ㎎/ℓ이하, 바람직하게는 2 ㎎/ℓ이하, 총인이 0.5 ㎎/ℓ이하, 바람직하게는 0.3 ㎎/ℓ이하, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎎/ℓ이하가 되도록 처리하면서, pH조절조의 송풍량을 줄이면서도 목표하는 pH 및 용존산소를 달성할 수 있는 에너지 절감형 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법에 관한 것이다.
일반적으로 도시하수, 가축폐수, 농업폐수 및 산업폐수 등을 포함하는 하·폐수에는 BOD성분인 유기물뿐만 아니라 질소 및 인을 포함하는 영양염류 성분이 존재한다. 이러한 영양염류의 증가는 생태계 균형을 파괴하며, 부영양화 현상이 발생하는 문제가 있다.
그러므로 상기 유기물, 질소 및 인을 포함하는 영양염류를 처리하기 위하여 다양한 방법 및 장치들이 개발되어 왔다.
종래 하·폐수 처리방법은 주로 하·폐수에 존재하는 유기물을 제거하기 위한 것으로서 예비처리, 1차 처리, 2차 처리, 슬러지 처리 등의 공정이 이용되었다. 이때 상기 2차 처리공정에서는 유기물을 제거하기 위하여 생물학적 처리를 하였다. 그러나 상기 생물학적 처리방법은 질소 및 인은 제거하지 못하고 유기물만 제거하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여 종래 한국공개특허 제2000-40351호에는 유량조절조, 접촉조, 질산화조, 인흡수조, 인방출조, 처리수조 등으로 구성된 오폐수처리방법을 개시하고 있으며, 종래 한국등록특허 제242795호에는 제1 호기성조, 제1 침전조, 제2 호기성조, 혐기성조, 무산소조 및 제3 호기성조로 이루어진 생물반응조에서 활성슬러지(미생물)를 이용하여 질소 및 인을 동시에 처리하는 방법이 개시되어 있다. 하지만, 상기 종래기술들은 상기 활성슬러지가 유기물을 흡착하므로 이로 인한 슬러지 침강속도 하락, 질산화 활성슬러지를 폐기하는 장치의 필요 등의 문제가 있다.
또한, 종래 막공정을 이용하여 하·폐수를 처리하는 방법은 BOD, COD 등의 유기물을 처리, 탈질 후 발생되는 부유물질(SS)을 분리막을 통하여 안정화시키고 고농도의 하수를 처리하였다. 그러나 최근 강화되는 인처리 수준을 만족하지 못하는 문제가 있다.
본 출원인이 출원하여 등록받은 한국등록특허 제1142860호 "인저감용 알칼리슬러지, 알칼리슬러지의 제조방법, 알칼리슬러지를 이용한 하·폐수의 인 저감방법 및 이를 수행하기 위한 하·폐수 처리장치"에서는 알칼리슬러지를 이용하여 하·폐수의 총인 함량을 0.5 ㎎/ℓ이하까지 저감시킬 수 있고, 또한 한국등록특허 제1237408호 "활성슬러지 체류부를 구비한 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 저감방법"에서는 총인 함량을 낮출 뿐만 아니라, 총질소를 5 ㎎/ℓ이하로 저감시킬 수 있었다. 그러나 상기 특허들에서 알칼리슬러지를 활용하기 위하여 무산소조와 분리막조 사이에 도입된 pH조절조의 pH를 6.5 내지 7.5로 유지하기 위하여 에어 폭기가 지속적으로 수행되어야 하므로, pH조절조에서 발생하는 에너지 비용을 절감할 수 있는 방법의 필요성이 대두되었다.
본 발명의 목적은 알칼리슬러지를 이용하여 하·폐수의 총질소를 5 ㎎/ℓ이하, 총인을 0.5 ㎎/ℓ이하가 되도록 처리하면서, pH조절조의 공기방울 공급장치의 송풍에 이용되는 에너지 비용을 절감할 수 있는 하·폐수처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 알칼리슬러지를 이용하여 하·폐수의 총질소를 5 ㎎/ℓ이하, 총인을 0.5 ㎎/ℓ이하가 되도록 처리하면서, pH조절조의 공기방울 공급장치의 송풍에 이용되는 에너지 비용을 절감할 수 있는 상기 하·폐수처리장치를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하·폐수 저장조, 생물반응조 및 처리수조를 포함하고; 알칼리 화합물 공급통로 및 슬러지 공급통로와 연결되고, 구비된 교반장치로 상기 알칼리 화합물과 슬러지를 교반하여 알칼리슬러지를 제조하는 알칼리슬러지조, 및 상기 알칼리슬러지조의 알칼리슬러지를 상기 생물반응조로 이송하는 알칼리슬러지 이송통로를 포함하며; 상기 생물반응조는 유입원수인 질소 및 인이 함유된 하·폐수의 유기물을 제거하고 탈질화를 시키기 위한 무산소조, 상기 무산소조로부터 유입된 하·폐수의 용존성 인을 불용성 인산염으로 변화시켜 활성슬러지에 흡착시키는 pH조절조, 상기 pH조절조로부터 유입된 유입수 및 활성슬러지를 질산화시키고 상기 활성슬러지를 막분리하여 수처리하는 분리막조를 포함하고; 상기 분리막조는 분리막조에서 처리된 활성슬러지 중 일부를 무산소조로 내부 반송시키는 활성슬러지 반송통로 및 다른 일부의 활성슬러지를 외부로 배출시키는 활성슬러지 배출통로를 포함하는 하·폐수 처리장치에 있어서, 상기 pH조절조는 pH조절조 내부로 공기방울을 공급하는 공기방울 공급장치, 및 상기 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울의 상승을 방해하는 차단판이 수면에 경사지게 설치되고, 상기 차단판에는 다수의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 공기방울 공급장치의 노즐의 직경은 0.5 내지 10 mm, 바람직하게는 2 내지 8 mm일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 경사지게 설치된 차단판의 상측단은 공기방울의 상승통로를 제공하도록 상기 pH조절조의 측벽으로부터 이격된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 경사지게 설치된 차단판의 하측단은 알칼리슬러지의 하강통로를 제공하도록 상기 pH조절조의 측벽으로부터 이격된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 이격된 상부에 하나 이상의 별도의 차단판이 추가 설치되고, 상기 상부에 추가 설치된 차단판이 그 하부에 설치된 차단판에 의해 형성된 공기 상승통로를 통한 공기방울의 상승을 방해할 수 있도록, 상기 상부에 추가 설치된 차단판과 그 하부에 설치된 차단판에 의해 형성된 공기 상승통로가 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 위치에 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 상부에 추가 설치된 차단판이 그 하부에 설치된 차단판은 각각의 경사 방향이 다르게 지그재그로 설치된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 구멍 직경은 상기 공기방울 공급장치의 노즐의 직경 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 구멍 직경은 0.6 내지 15 mm, 바람직하게는 2 내지 10 mm 인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 상부에 설치된 차단판의 구멍의 크기는 상기 하부에 설치된 차단판의 구멍의 크기 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 경사진 상측으로 갈수록 구멍의 크기가 커지는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 구멍은 상기 공기 상승통로와 접한 차단판의 일단에 인접한 영역에 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 상부에 설치된 차단판과 하부에 설치된 차단판에 형성된 구멍은, 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 위치에 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 하면에는 차단판의 경사방향에 수직하게 주름이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 차단판의 경사진 상측으로 갈수록 주름의 깊이가 깊어지는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, pH조절조의 수면에 평행한 임의의 면과 상기 차단판의 하면 사이의 각도가 상기 차단판의 상면 사이의 각도보다 작은 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 무산소조 외부 또는 내부에 상부에서 하부로 갈수록 직경이 감소하는 관형 활성슬러지 체류부를 포함하고, 상기 관형 활성슬러지 체류부 상부로 상기 활성슬러지 반송통로를 통해 배출되는 활성슬러지 및 상기 하·폐수가 각각 공급된 후, 상기 관형 활성슬러지 체류부 하부로 활성슬러지 및 하·폐수의 혼합물이 침강되어 상기 무산소조의 하부로 공급되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따르면, 상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)2), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO3), 포타슘바이카보네이트(KHCO3), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)2), 과탄산나트륨(2Na2CO3-3H2O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)2), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
또한 본 발명은, 슬러지와 알칼리 화합물을 혼합하여 알칼리슬러지를 제조한 후, 무산소조, pH조절조 및 분리막조를 포함하여 이루어진 생물반응조에 알카리슬러지를 첨가하는 하·폐수의 질소 및 인 저감방법에 있어서, 상기 하·폐수 처리장치를 이용하되, 상기 하·폐수 처리장치는 구멍 직경이 0.6 내지 15 mm 인 하나 이상의 차단판 및 노즐의 직경이 0.5 내지 10 mm인 공기방울 공급장치를 통해 공기방울을 공급하여, pH조절조 내부 조건을 pH 6.5 내지 7.5 및 용존산소 1 내지 10 ㎎/ℓ가 되도록 송풍량을 조절하는 것일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 알칼리슬러지는 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부로 첨가되는 것일 수 있다.
본 발명의 하·폐수처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법은 활성슬러지와 혼합되어 하·폐수의 인을 저감시키는 알칼리 화합물을 함유하는 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가함으로써 하·폐수에 함유된 질소 및 인을 제거하는 과정에서, pH조절조 내부에 차단판을 설치하여, 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울을 미세화시키지 않으면서도 상승을 방해하여, pH조절조 내 체류시간을 증대시키면서, 알칼리성 물질이 방출되도록 알칼리슬러지에 충격을 가하여, pH조절조의 공기방울 공급장치의 송풍에 이용되는 에너지 비용을 절감할 수 있도록 한다. 본 발명에 의해 종래 pH조절조에 비해 송풍량과 에너지를 절감하면서도, pH조절조의 pH와 용존산소를 동일하게 유지하여 총인 및 총질소를 각각 0.5 ㎎/ℓ이하 및 5 ㎎/ℓ이하로 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 하·폐수처리장치의 공정 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 공기방울 공급장치만 설치된 종래 하나의 비교예의 pH조절조의 단면도이다.
도 3a는 본 발명과 달리 차단판이 pH조절조의 수면에 평행하게 설치된 다른 하나의 비교예의 pH조절조의 단면도이다.
도 3b는 본 발명과 달리 경사지게 설치된 차단판의 하측단이 pH조절조의 측벽과 접하도록 설치된 또다른 하나의 비교예의 pH조절조의 단면도이다.
도 3c는 본 발명과 달리 경사지게 설치된 차단판에 다수의 구멍이 형성되지 않은 또다른 하나의 비교예의 pH조절조의 단면도이다.
도 4a는 차단판이 지그재그로 3개 형성되고, 상기 차단판이 pH조절조의 수면에 경사지게 형성되며, 상기 차단판의 하측단이 pH조절조의 측벽에 이격되도록 설치되고, 상기 차단판에 다수의 구멍이 공기이송 통로측에 편향되게 형성된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 pH조절조의 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 pH조절조의 가장 하측에 설치된 차단판의 일부 평면도이다.
도 4c는 도 4a의 pH조절조의 중간에 설치된 차단판의 일부 평면도이다.
도 5a는 차단판이 지그재그로 4개 형성되고, 상기 차단판이 pH조절조의 수면에 경사지게 형성되며, 상기 차단판의 하측단이 pH조절조의 측벽에 이격되도록 설치되고, 상기 차단판에 다수의 구멍이 형성되고, 상기 차단판의 하면에 경사 방향에 수직하게 주름이 형성된 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 pH조절조의 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 pH조절조의 가장 하측에 설치된 차단판의 단면 확대도로서, 상기 차단판의 하면에 경사 방향에 수직하게 주름이 공기이송 통로 측단에서 타단으로 갈수록 주름이 낮아지도록 형성된 것이다.
도 5c는 도 5a의 pH조절조의 가장 하측에 설치된 차단판 상부면의 일부 평면도로서, 차단판에 다수의 구멍이 공기이송 통로 측단에서 타단으로 갈수록 직경이 감소하면서 형성된 것이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차단판의 단면도로서, pH조절조의 수면에 평행한 임의의 면과 상기 차단판의 하면 사이의 각도가 상기 차단판의 상면 사이의 각도보다 작게 형성된 것이다.
본 발명은 pH조절조 내부에 차단판을 설치하여, 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울을 미세화시키지 않으면서도 상승을 방해하여, pH조절조 내 체류시간을 증대시키면서, 알칼리성 물질이 방출되도록 알칼리슬러지에 충격을 가하여, pH조절조의 공기방울 공급장치의 송풍에 이용되는 에너지 비용을 절감할 수 있도록 한 알칼리슬러지를 이용한 하·폐수 처리장치 및 이를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 하·폐수처리장치는 알칼리슬러지가 첨가되어 pH를 조절함으로써 인을 제거하는 생물반응조(100)와 알칼리슬러지조(200)를 포함한다.
상기 생물반응조(100)는 무산소조(110), pH조절조(120) 및 분리막조(130) 중에서 선택된 하나 이상의 조를 포함하는 장치로서, 생물반응조(100)의 후단에 처리수조(140)가 구비될 수 있다.
상기 도 1은 알칼리슬러지조(200)가 pH조절조(120)의 일측에 구비된 것을 나타내고 있으나 이는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것이다. 상기 알칼리슬러지조(200)는 생물반응조가 어떠한 구조이든 생물반응조의 일부에 구비되는 것으로서, 바람직하게는 무산소조(110), pH조절조(120) 및 분리막조(130) 중 어느 한 조의 일측에 구비되어 알칼리슬러지를 알칼리슬러지 이송통로(c)을 통하여 투입한다.
상기 알칼리슬러지조(200)는 알칼리 화합물과 슬러지를 교반장치(M)로 혼합하여 슬러지에 알칼리 화합물을 주입시킴으로써 알칼리슬러지를 제조한다. 이때 알칼리 화합물은 알칼리슬러지조(200)에 연결된 알칼리 화합물 공급통로(a)으로부터 공급되고, 슬러지는 알칼리슬러지조(200)에 연결된 슬러지 공급통로(b)으로부터 공급된다.
이때 슬러지는 무산소조(110), pH조절조(120) 및 분리막조(130) 중 어느 하나 이상에서 반송된 활성슬러지이거나 외부로부터 공급받은 슬러지일 수 있다.
상기 무산소조(110)에서는 유입원수인 하·폐수와 활성슬러지를 교반장치(M)로 교반하여 생물학적 활성슬러지가 하·폐수에 존재하는 유기물을 섭식하도록 작용하여 유기물을 제거하며, 분리막조(130)에서 반송받은 질산화된 활성슬러지를 무산소조건에서 탈질과정(Denitrification)을 유도하여 질소가스를 대기 중에 방출함으로써 탈질화한다.
또한, 상기 pH조절조(120)에서는 상기 무산소조(110)에서 유기물 및 질소가 제거된 유입수를의 pH를 조절하여 유입수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 알칼리성 상태에서 용존성 인과 응집함으로써 불용성 인산염을 형성하고 불용성 인산염을 상기 활성슬러지에 흡착시킨다.
또한, 상기 분리막조(130)는 상기 pH조절조(120)에서 유입된 유입수의 암모니아성 질소 및 활성슬러지를 질산화시킨다.
상기 질산화된 유입수 및 활성슬러지는 침지식 분리막을 통과하며, 상기 분리막을 통과한 처리수는 처리수조(140)로 배출되고, 분리막을 통과하지 못한 활성슬러지(불용성 인산염이 흡착된 활성슬러지) 중 일부는 활성슬러지 반송통로(d)을 따라 무산소조(100)로 반송되며 다른 일부는 활성슬러지 배출통로(e)을 따라 외부로 배출된다. 또한, 간헐적으로 분리막에서 처리된 활성슬러지를 알칼리슬러지 반송통로(미도시)을 따라 알칼리슬러지조(200)로 이송할 수 있다.
상기 분리막조(130)에 설치되는 분리막(Membrane)은 형태에 따라 평막, 중공사막 및 관상형막 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이며, 막의 기공크기로는 카트리지 필터, MF(Microfiltration) 및 UF(Ultrafiltration) 중에서 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 분리막조(130)는 호기성 상태를 유지하기 위하여 산기관을 통하여 공기를 공급하지만, 일반적으로 용존산소(DO)를 1 내지 5 ㎎/ℓ범위에서 조절하여, 교반 및 수류를 형성하고, 더불어 분리막을 에어세척하므로 막이 막히는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 처리수조(140)는 상기 분리막조(130)에서 분리막을 통과한 처리수가 유입되며, 상기 처리수를 저장 및 방류시키기 위하여 이를 처리한다.
본 발명은 하·폐수 저장조, 생물반응조(100) 및 처리수조(140)를 포함하고; 알칼리 화합물 공급통로 및 슬러지 공급통로와 연결되고, 구비된 교반장치로 상기 알칼리 화합물과 슬러지를 교반하여 알칼리슬러지를 제조하는 알칼리슬러지조(200), 및 상기 알칼리슬러지조의 알칼리슬러지를 상기 생물반응조로 이송하는 알칼리슬러지 이송통로를 포함하며; 상기 생물반응조(100)는 유입원수인 질소 및 인이 함유된 하·폐수의 유기물을 제거하고 탈질화를 시키기 위한 무산소조(110), 상기 무산소조로부터 유입된 하·폐수의 용존성 인을 불용성 인산염으로 변화시켜 활성슬러지에 흡착시키는 pH조절조(120), 상기 pH조절조로부터 유입된 유입수 및 활성슬러지를 질산화시키고 상기 활성슬러지를 막분리하여 수처리하는 분리막조(130)를 포함하고; 상기 분리막조(130)는 분리막조에서 처리된 활성슬러지 중 일부를 무산소조로 내부 반송시키는 활성슬러지 반송통로 및 다른 일부의 활성슬러지를 외부로 배출시키는 활성슬러지 배출통로를 포함하는 하·폐수 처리장치에 있어서, 상기 pH조절조(120)는 pH조절조 내부로 공기방울을 공급하는 공기방울 공급장치, 및 상기 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울을 미세화시키지 않으면서도 상승을 방해하여공기방울의 상승을 방해하면서 pH조절조 내부에 차단판을 설치하여, 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울을 미세화시키지 않으면서도 상승을 방해하여, pH조절조 내 체류시간을 증대시키면서, 알칼리성 물질이 방출되도록 알칼리슬러지에 충격을 가하는 차단판을 포함한다.
상기 pH조절조(120)는 공기방울 공급장치(121)를 통해 배출되는 공기방울의 충격량에 의해 알칼리슬러지에 포집된 알칼리화합물에서 유래한 알칼리성 물질이 용출되어 상기 무산소조(110)에서 유입되는 유기물 및 질소가 제거된 유입수의 pH를 조절하여, 상기 유입수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 알칼리성 상태에서 용존성 인과 응집함으로써 불용성 인산염을 형성하고 불용성 인산염을 상기 활성슬러지에 흡착시킨다.
일반적으로 에어 폭기는 슬러지 내의 미생물에 산소를 공급하기 위해서 실시하는 것으로 액상의 용존산소 농도를 높이는 것을 목적으로 하고, 용존산소 농도를 높이기 위해서는 기액계면을 넓히고 기포의 상승속도를 늦춰 기액계면에서의 접촉시간을 늘리기 위해 미세기포를 형성하는 것이 일반적이며, 액상의 용존산소 농도가 높아지면 pH가 떨어진다.
그러나 본 발명의 pH조절조(120)에서는 상기 무산소조(110)에서 유입되는 유기물 및 질소가 제거된 유입수와 함께 알칼리슬러지가 별도로 공급되고, 공기방울 공급장치(121)에 의해 배출된 공기방울이 알칼리슬러지에 충격을 가하여, 알칼리슬러지에 포집된 알칼리화합물에서 유래한 알칼리성 물질이 용출되어 pH조절조의 pH를 6.5 내지 7.5, 바람직하게는 6.7 내지 7.3, 보다 바람직하게는 6.8 내지 7.2가 되도록 조절한다. 상기 pH범위에서 2가 및 3가의 양이온이 용존성 인과 응집되어 불용성 인산염을 형성하게 된다.
따라서 본 발명의 pH조절조는 공기방울 공급장치(121)를 통해 용존산소 농도를 높이는 것이 아니므로 수십 ㎛, 나아가 수십 nm 이하로 조절할 필요 없이 상대적으로 크기가 큰 공기방울을 공급하는 것이 오히려 알칼리슬러지에 충격을 가하여 알카리성 물질을 용출시킬 수 있고, 상기 공기방울 공급장치(121)에서 배출되는 공기방울의 상승을 방해하면서 공기방울끼리 융합되도록 하는 차단판(122a, 122b, 122c, 122d)을 추가로 구비함으로써, 공기방울 공급장치(121)의 공기방울 송풍량을 증대시키거나, 공기방울 배출 압력을 높이지 않으면서도 알칼리슬러지에 알칼리성 물질이 용출되는 임계점 이상의 충격량을 부가할 수 있다.
상기 공기방울 공급장치(121)에서 배출되는 공기방울의 크기는 마이크로 단위로서, 0.5 내지 10 mm, 바람직하게는 2 내지 8 mm이다. 상기 하한치 미만의 공기방울을 배출하기 위해서는 미세기포 제조를 위한 장치 비용 및 에너지 비용이 상승하고, 상기 하한치 미만의 공기방울이 배출되었을 때 용존산소 농도는 높아지지만, 알칼리슬러지에 가해지는 충격량이 적어 알칼리슬러지에서 알칼리성 물질의 용출이 적어지고, 한편 상기 하한치 미만의 미세 공기방울이 알칼리슬러지를 상승 부유시킴으로서, pH가 본 발명에서 정하는 범위보다 낮아 불용성 인산염 형성이 줄어들고, 인 제거 효율이 저하된다. 또한 상기 상한치를 초과하는 공기방울을 배출하는 경우 pH가 높아져서 인응집 목적은 달성할지 모르나, 용존산소 공급이 불충분하고 생물반응조 내에 있는 활성슬러지 미생물 성장환경이 파괴되어 하·폐수 처리가 지속될 수 없다.
상기 차단판은 공기방울의 상승통로를 제공하기 위하여, 차단판의 적어도 일단이 상기 pH조절조의 측벽으로부터 이격된 것이 바람직하다. 다만, 상기 차단판에 공기방울 구멍이 형성된 경우에는 공기방울 구멍이 공기방울의 상승통로 기능을 수행할 수도 있으므로, 차단판의 일단이 pH조절조의 측벽에서 이격되지 않더라도 공기방울 상승통로를 별도로 제공하지 않을 수 있다.
또한 상기 경사지게 설치된 차단판의 하측단은 알칼리슬러지의 하강통로를 제공하도록 상기 pH조절조의 측벽으로부터 이격되는 것이 바람직하다.
또한 상기 차단판의 이격된 상부에 하나 이상의 별도의 차단판이 추가 설치되어, pH조절조 내에 2 내지 20개, 바람직하게는 3 내지 10 개의 차단판이 설치될 수 있다. 도 4a는 차단판이 3개 설치된 실시예이고, 도 5a는 차단판이 4 개 설치된 실시예를 나타낸다. 도 4a를 예로 들면, 상기 상부에 추가 설치된 차단판(122b)이 그 하부에 설치된 차단판(122a)에 의해 형성된 공기 상승통로를 통한 공기방울의 상승을 방해할 수 있도록, 상기 상부에 추가 설치된 차단판과 그 하부에 설치된 차단판에 의해 형성된 공기 상승통로가 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 위치에 형성된 것일 수 있다.
또한 도 4a에서처럼 상기 상부에 설치된 차단판(122b)과 하부에 설치된 차단판(122a)에 형성된 공기방울 구멍은, 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 위치에 형성된 것이 바람직하다. 이는 도 4b 및 도 4c와 같이 공기방울 구멍이 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 영역, 즉 공기이동 통로와 가까운 일단 영역과 그에 대향되는 타단 영역으로 형성될 수 있으나, 별도로 도시하지는 않았으나, 그 영역이 동일하거나 겹치는 부분이 있더라도, 하부에 설치된 차단판에서 상승한 공기방울이 바로 상부에 설치된 차단판의 공기방울 구멍에 들어가지 않고 상부의 차단판 면에 부딪칠 수 있도록 공기구멍의 위치를 달리할 수 있다. 상기 공기방울 구멍은 도 4a와 같이 상기 공기 상승통로에 접한 차단판의 일단에 인접한 영역에 형성될 수 있고, 상기 차단판의 일단에 인접한 영역이란, 차단판의 폭이 일정하다고 할 때 일단에서 그에 대향되는 타단까지의 길이를 100으로 볼 때 일단부터 10 내지 50, 바람직하게는 일단부터 30까지의 길이로부터 계산되는 면적을 의미한다.
상기 상부에 설치된 차단판(122b)의 공기방울 구멍(1220b)은 상기 하부에 설치된 차단판(122a)의 공기방울 구멍(1220b)보다 크기가 같을 수 있지만, 하부에 설치된 차단판(122a)의 공기방울 구멍(1220b) 또는 공기이동 통로를 통해 공기방울이 상승하면서 공기방울끼리 응집되어 크기가 커지므로, 상부에 설치된 차단판(122b)의 공기방울 구멍(1220b)은은 하부의 공기방울 구멍(1220b)보다 큰 것이 바람직하다(도 4a 내지 도 4c 참조).
또한 도 5c처럼 하나의 차단판 내에서도 경사진 상측으로 갈수록 공기방울 구멍의 크기가 커질 수 있다.
상기 공기방울 구멍의 크기는 공기방울 공급장치(121)로부터 몇 번째에 설치되는지, 또는 차단판 내에서도 공기이동 통로와 가까운 경사진 상측에 가까운지에 따라 크기가 다를 수 있지만, 적어도 공기방울 공급장치(121)에서 공급되는 공기방울의 크기, 즉 공기방울 공급장치의 노즐 직경 이상이며, 공기방울 구멍의 직경은 0.6 내지 15 mm, 바람직하게는 2 내지 10 mm이다.
상기 차단판은 도 3a와 같이 pH조절조의 수면에 평행하게 형성될 경우, 차단판 상부에 슬러지(α)가 퇴적하고, 퇴적된 슬러지에 산소 공급이 되지 않아 슬러지 내부가 혐기조건이 되어 슬러지가 검게 변하면서 미생물 성장환경이 파괴된다. 따라서 공기방울이 상기 차단판에 부딪치면서 다시 알칼리슬러지에 충격을 가하면서 상승하는 동시에 슬러지가 퇴적되지 않고 pH조절조 하부로 침강할 수 있도록 차단판은 경사지게 설치되는 것이 바람직하다(도 4a 및 도 5a 참조). 상기 차단벽을 경사지게 설치할 경우 수면을 기준으로 한 경사각은 5°내지 45°, 바람직하게는 10°내지 30°이고, 상기 하한치 미만에서는 차단판 상부에 쌓인 슬러지의 미끄러짐 및 침강이 지연되어 슬러지 내부가 혐기 조건이 될 수 있고, 상기 상한치를 초과할 경우 pH조절조 내부에 차단판을 복수로 설치하기 위해서 pH조절조의 높이가 너무 높아져야 하거나, 차단판을 복수로 2 내지 5 단으로 설치하기 어려울 수 있다. 상기 상부에 추가 설치된 차단판이 그 하부에 설치된 차단판은 각각의 경사 방향이 다르게 지그재그로 설치된 것이 바람직하다.
한편, 상승하는 공기가 접하는 차단판의 하면과, 슬러지가 미끄러지는 차단판의 상면의 각도를 달리하여, 도 6과 같이 pH조절조의 수면에 평행한 임의의 면과 상기 차단판의 하면 사이의 각도가 상기 차단판의 상면 사이의 각도보다 작게 형성할 수 있다.
한편 상기 차단판(122a)의 하면에 차단판의 경사방향에 수직하게 주름(1221a)이 형성될 수 있다(도 5a 참조). 상기 차단판의 하면에 주름이 형성됨으로써, 공기방울 공급장치(121)에서 상승한 공기방울이 차단판의 하면에 부딪치면서 상기 주름을 거치며 공기방울의 응집이 더 용이하게 유도될 수 있다.
또한 차단판의 경사진 상측으로 갈수록 주름의 깊이가 깊어질 수 있고, 도 5b에 나타낸 것과 같이 d1(하측의 주름깊이)〈 d2(상측의 주름 깊이)일 수 있다.
한편 하·폐수는 공기 중에 상부가 개구된 하·폐수 유입통로를 통해 무산소조로 유입되므로 공기와 접촉하면서 산소가 녹아들어가게 되고, 상기 관형 활성슬러지 체류부 없이 바로 무산소조로 유입되면서 무산소조 상층부에 난류(turbulent flow)가 형성되어, 대기중의 공기와 접촉하면서 산소가 녹아들어가기 때문에 무산소조의 상층부의 용존산소가 약 0.1 내지 0.3으로 상승하기 때문에 탈질 효율이 감소하는 문제가 있으므로, 상기 무산소조 외부 또는 내부에 상부에서 하부로 갈수록 직경이 감소하는 관형 활성슬러지 체류부를 포함하고, 상기 관형 활성슬러지 체류부 상부로 상기 활성슬러지 반송통로를 통해 배출되는 활성슬러지 및 상기 하·폐수가 각각 공급된 후, 상기 관형 활성슬러지 체류부 하부로 활성슬러지 및 하·폐수의 혼합물이 침강되어 상기 무산소조의 하부로 공급되는 것이 바람직하다. 상기 관형 활성슬러지 체류부는 반송되는 활성슬러지가 무산소조와 분리된 상태에서 반송되는 활성슬러지의 산소 뿐만 아니라 유입되는 하·폐수에 녹아든 산소까지 무산소조에 유입되기 전에 활성슬러지 내 미생물이 소모하게 함으로써 무산소조의 용존산소를 낮출 수 있고, 일단 설치한 다음에는 유지비용이 거의 소요되지 않는다. 즉 하·폐수에 녹아들어오는 대기 중의 산소를 분리막조에서 호기적 조건으로 살고 있던 활성슬러지 미생물들이 갑작스럽게 반송되어 산소공급이 끊어짐으로써 유입되는 하수가 가져오는 미량의 산소라도 섭취함으로써 활성슬러지 체류부 내에서 산소의 완전소모를 달성할 수 있게 된다.
상기 관형 활성슬러지 체류부의 부피는 무산소조 부피의 100에 대하여 10 내지 40, 바람직하게는 20 내지 35인 것으로, 관형 활성슬러지 체류부에서의 체류시간은 2 내지 20분, 바람직하게는 5 내지 15 분이다. 상기 관형 활성슬러지 체류부의 부피나, 그 체류부에서의 체류시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 용존산소 저감 효과 및 이로 인한 총질소 함량 저감 효과가 충분하지 않고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 더 이상 효과의 증대는 없으면서 하·폐수 처리장치의 부피가 커지고 처리시간이 길어진다.
상기 관형 활성슬러지 체류부 하부로 침강된 활성슬러지가 상기 무산소조의 하부는, 무산소조의 높이를 100으로 볼 때 30 내지 80, 바람직하게는 40 내지 70 사이로 한다. 상기 무산소조의 높이가 상기 하한치 미만인 경우에는 무산소조 하부에 침전된 슬러지에 의해 관형 활성슬러지 체류부의 하부를 통한 활성슬러지의 공급이 원활하지 않을 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 활성슬러지의 체류시간이 짧아 용존산소 저감 효과 및 이로 인한 총질소 함량 저감 효과가 충분하지 않을 수 있다.
본 발명의 알칼리슬러지는 슬러지에 알칼리 화합물을 투입하고 이를 혼합함으로써 제조된다.
상기 알칼리슬러지는 알칼리 화합물과 슬러지를 혼합하여 슬러지 내부에 알칼리 화합물을 축적시켜 제조된 것으로서, 상기 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가하면 활성슬러지와 혼합되어 하·폐수의 인을 저감시키고 알칼리 화합물을 직접 첨가하는 경우와 달리 활성슬러지의 미생물 사멸을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 pH를 일정하게 유지시키기가 용이하다.
상기 슬러지에 알칼리 화합물을 투입하고 혼합하는 시간은 2 내지 12 시간, 바람직하게는 4 내지 10시간이다. 상기 혼합시간이 2시간 미만인 경우에는 슬러지에 알칼리 화합물이 축적되기 어렵고, 혼합시간이 12시간 초과인 경우에는 더 이상 활성슬러지에 알칼리 화합물이 축적되지 않고 공정시간만 길어진다.
슬러지와 알칼리 화합물이 혼합되는 혼합공정은 상기 혼합공정 전체에 걸쳐 알칼리 화합물이 투입된다.
상기 혼합공정 전체에 알칼리 화합물을 투입하는 공정은 바람직하게 슬러지에 알칼리 화합물을 10 내지 50회 분할하여 간헐적으로 투입하면서 교반하는 공정이거나, 알칼리 화합물을 연속적으로 주입하는 공정일 수 있다.
슬러지에 투입하는 알칼리 화합물의 농도는 1 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 내지 4 중량%이다. 알칼리 화합물의 농도가 상기 상한치를 초과하면 알칼리화합물을 포집하는 슬러지가 분해 또는 가용화되어 원하는 부피의 알칼리슬러지를 얻을 수 없고, 상기 하한치 미만에서는 인 저감효율이 저하된다.
상기 알칼리 화합물을 간헐적으로 투입하는 공정은 구체적으로 슬러지를 교반하면서 3 내지 8분 동안 알칼리 화합물을 주입한 후 알칼리 화합물의 주입을 중단하고 8 내지 15분 동안 교반하는 과정을 10 내지 30회 반복하는 공정이다.
상기 알칼리화합물 간헐주입에 의한 슬러지와 알칼리화합물의 혼합공정은, 예를 들어 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리화합물로 알칼리화합물 주입단계에서는 투입속도를 분당 2 내지 50 ㎖, 바람직하게는 3 내지 20 ㎖로 투입한다.
또한, 상기 알칼리 화합물을 연속적으로 주입하는 공정은 구체적으로 2 내지 12시간 동안 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리 화합물로 분당 1 내지 20 ㎖을 투입한다. 이때 알칼리 화합물의 투입량은 제조하려는 알칼리 슬러지의 부피, 고형분 함량, 알칼리 화합물의 농도에 따라 조절할 수 있다.
상기 공정의 조건에 따라 알칼리 화합물을 주입하지 않거나 알칼리 화합물을 한 번에 모두 주입하는 경우에는 슬러지 가용화에 따라 알칼리 화합물이 슬러지에 축적되지 못하여 생물반응조에 알칼리슬러지를 공급시 불용성 인산염이 형성되지 않을 수 있다.
상기 알칼리슬러지에 함유되는 3 중량%의 알칼리 화합물은 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%, 바람직하게는 0.1 내지 10 부피%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 부피%로 투입된다. 상기 알칼리화합물의 투입량은 3 중량% 농도를 기준으로 한 알칼리화합물의 투입량이므로, 투입되는 알칼리화합물의 농도를 3 중량%가 아닌 다른 농도를 사용할 경우, 알칼리 화합물의 투입량을 농도에 따라 희석하여 조절할 수 있다. 또한 슬러지 고형분 함량이 0.7 중량%에서 벗어날 경우 이에 따라 슬러지 고형분의 함량이 증가하면 투입되는 알칼리 화합물의 함량도 증가하도록 조절한다.
상기 알칼리슬러지 내의 알칼리 화합물의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 원하는 pH를 얻지 못하여 불용성 인산염이 형성이 충분하지 않아 인 저감효율이 낮고, 함량이 상기 상한치 초과인 경우에는 생물반응조 내의 활성슬러지의 미생물의 활동성을 저하시키고, 생물반응조의 수처리 효율을 저하시킨다.
상기 알칼리슬러지의 pH는 7.5 내지 8.5, 바람직하게는 7.7 내지 8.2이다.
또한, 상기 알칼리슬러지는 슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준의 슬러리 상태를 저속교반하여 측정하였을 때, 알칼리도는 40 내지 60 ㎎/ℓ이다.
알칼리도는 슬러리 상태의 활성 슬러지 또는 알칼리슬러지, 예를 들어 고형분 함량이 0.7 중량%인 슬러지를 80 내지 150 rpm에서 교반하면서 측정하는 것으로 알칼리슬러지와 활성 슬러지의 알칼리도는 유사 범위에 있다. 알칼리 화합물이 축적된 알칼리슬러지의 알칼리도와 활성 슬러지의 알칼리도가 유사하게 나타나는 것은 슬러리 상태의 알칼리슬러지 성분 중 액상의 알칼리도를 측정한 것이기 때문이며, 주입한 알칼리화합물에 의한 알칼리도는 알칼리화합물이 고상의 슬러지 내부에 포집되어, 슬러지를 제외한 액상부의 알칼리도에 있어서 활성 슬러지나 알칼리슬러지가 큰 차이가 없는 것으로 판단되었다. 실험적으로 슬러지에 본 발명과 동일한 양의 알칼리화합물을 슬러지에 한꺼번에 과량 투입하는 경우에는 알카리도가 100 내지 120 ㎎/ℓ으로 급격히 상승하는 점에서, 본 발명의 알칼리슬러지에는 알칼리화합물이 포집됨을 알 수 있다.
상기 알칼리슬러지의 슬러지는 통상 사용되는 슬러지로서 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 활성슬러지, 잉여 슬러지, 이들을 농축한 농축슬러지 또는 탈수케익이다.
상기 활성슬러지는 생물반응조의 분리막조에서 반송된 활성슬러지이거나 다른 하·폐수처리장치에서 발생되는 활성슬러지일 수 있으며, 잉여 슬러지는 하·폐수처리장치에서 발생되는 슬러지이다. 또한 농축슬러지는 슬러지농축기 또는 중력침강에 의하여 상기 활성슬러지 또는 잉여슬러지를 고형분 함량 1 내지 5 중량%가 되도록 농축한 것이고, 탈수케익은 활성슬러지, 잉여슬러지 또는 농축슬러지를 탈수기로 압착하여 고형분 함량 15 내지 25 중량%로 제조한 것이다. 상기 농축슬러지는 1 내지 5 배 희석하여 사용할 수도 있으나, 그 자체로 현탁하여 사용가능하고, 탈수케익은 케익 덩어리가 뭉치지 않도록 3 내지 20 배 희석하여 이용한다.
또한, 상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)2), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO3), 포타슘바이카보네이트(KHCO3), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)2), 과탄산나트륨(2Na2CO3-3H2O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)2), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.
이렇게 제조된 알칼리슬러지는 슬러지에 알칼리 화합물이 축적된 상태로 바로 이용해도 되지만, 슬러지농축기 또는 탈수기를 이용하여 고형분 함량 1 내지 25 중량%로 농축시켜 이용할 수 있다. 상기 슬러지농축기 또는 탈수기를 이용하여 알칼리슬러지는 뭉치지 않을 정도로 3 내지 20배 희석하여 생물반응조에 투입된다.
알칼리슬러지는 생물반응조에 공급되어 하·폐수 처리에 이용시 슬러지에 축적된 알칼리 화합물이 조금씩 용출되므로 1회 공급시 1 내지 3개월 동안 사용할 수 있다. 상기 알칼리 화합물은 알칼리슬러지로부터 서서히 용출되고, 에어폭기 강도를 증진시킬 경우 용출량이 증대될 수 있다.
상기 알칼리슬러지는 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부로 첨가되는 것이 바람직하다.
한편 본 발명은 상기 알칼리슬러지 및 하·폐수 처리장치를 이용한 하·폐수의 질소 및 인 저감방법을 제공한다.
일반적으로 분리막 생물 반응공정(MBR)은 유기물 및 질소의 고효율 제거를 위해 고농도의 활성슬러지를 유지하며 슬러지 체류시간(SRT) 또한 길게 유지할 수 있는데, 이러한 경우 탈질시간을 연장하여 질소제거가 효율적으로 발생될 수 있는 장점이 있는 반면, 과량의 인을 섭취한 슬러지에서 인이 재용출되어 처리효율이 떨어지는 단점이 있다.
상기 단점을 극복하기 위하여 본 발명의 하·폐수의 질소 및 인 저감방법은 슬러지에 알칼리 화합물을 주입하여 알칼리슬러지를 제조하는 단계 및 상기 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가하는 단계를 포함한다.
상기 생물반응조에 알칼리슬러지가 첨가된 후 pH를 조절하면 하·폐수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 알칼리성 상태에서 용존성 인(PO4 3-)과 응집하여 스케일(Scale)을 형성하고 응집된 스케일인 불용성 인산염을 활성슬러지에 흡착시키므로 인이 재용출되지 않으며 다량의 인 제거가 용이하다.
상기 생물반응조는 무산소조, pH조절조 및 분리막조를 포함하는 것으로서, 상기 세 개의 조 중 어느 하나의 조에 알칼리슬러지가 일시에 첨가되며, 내부반송통로를 통하여 골고루 분산된다. 상기 알칼리슬러지는 일시에 투입되어 생물반응조에 머물면서 알칼리 화합물을 서서히 용출하여 생물반응조의 pH를 조절한다. 그러므로 생물반응조의 pH를 조절하기 위하여 알칼리슬러지를 지속적으로 투입할 필요가 없다.
상기 생물반응조에 첨가되는 알칼리슬러지의 함량은 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부, 바람직하게는 10 내지 35 부피부이다. 상기 함량이 5 부피부 미만인 경우에는 알칼리슬러지를 투입해야 하는 주기가 짧고 원하는 pH를 유지하지 못하여 불용성 인산염을 형성할 수 없으며, 함량이 40 부피부 초과인 경우에는 생물반응조에 존재하는 활성슬러지의 양이 상대적으로 적어 유기물 분해가 이루어지지 않을 수 있다.
상기 알칼리슬러지가 첨가된 생물반응조의 pH 값은 6.5 내지 7.5, 바람직하게는 6.7 내지 7.3, 보다 바람직하게는 6.8 내지 7.2이다. 상기 pH가 6.5 미만인 경우에는 불용성 인산염이 형성되지 않으며, pH가 7.5 초과인 경우에는 활성슬러지의 미생물이 사멸되고 처리수의 총인이 0.5 ㎎/ℓ초과의 값을 갖는다.
상기 pH는 알칼리슬러지의 투입에 의한 자연용출로 조절되고, 또한 알칼리슬러지가 투입된 생물반응조의 반응액, 즉 pH조절조의 공기방울 공급장치의 송풍량을 조절함으로써 물리적 조절이 가능하다. 일반적으로 에어폭기를 가하여 공기방울을 공급하면 용존산소가 높아지면 pH는 산성이 되지만, 본 발명에서는 공기방울 공급장치에 의해 공급된 공기방울이 알칼리슬러지에 충격을 가하여, 알칼리슬러지 내부에 축적된 알칼리 화합물이 외부로 용출되어 pH가 상기 범위가 되도록 조절할 수 있다. 상기 pH조절조의 용존산소(DO)는 1 내지 10 ㎎/ℓ, 바람직하게는 1 내지 5 ㎎/ℓ, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 ㎎/ℓ로 조절된다.
또한, 상기 용존성 인과 결합할 하·폐수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 부족할 경우에는 2가 및 3가의 양이온인 Al, Ba, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn, Be, Sr, Ra, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, As, Se, Sn, Sb 및 Pb로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 생물반응조의 세 개의 조 중 어느 하나의 조에 첨가할 수 있다.
상기 첨가되는 2가 및 3가의 양이온은 재활용된 2가 및 3가의 양이온일 수 있다. 구체적으로, 생물반응조의 후단에 역삼투압 장치(R/O 장치)를 추가로 구비하여 생물반응조를 통과한 처리수를 역삼투압 장치(R/O 장치)로 처리함으로써 걸러진 농축수에 포함된 물질(2가 및 3가의 양이온)을 생물반응조에 재활용하는 것이다. 또한, 상기 역삼투압 장치(R/O 장치)로 처리된 물은 재이용수로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 하·폐수의 질소 및 인 저감방법은 생물반응조에 유입된 하·폐수의 유기물을 제거하고 탈질화하는 단계 및/또는 상기 불용성 인산염이 흡착된 활성슬러지를 막분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5
본 발명의 고도처리장치를 이용하여 하·폐수 400 ℓ/day를 기준으로 하기 표 1 및 2와 같은 조건에 따라 처리하였다. 알칼리슬러지조에서는 슬러지에 알칼리 화합물을 분당 3.775 ㎖씩 5분 동안 주입하고 10분 동안 알칼리 화합물의 주입 없이 교반하는 것을 6시간 동안 반복하였으며, 슬러지는 분리막조에서 반송된 활성슬러지를 사용하였다.
이때 생물반응조의 활성슬러지와 알칼리슬러지가 혼합된 전체 부피는 131.53 ℓ인 것이다.
상기 생물반응조의 무산소조, pH조절조 및 분리막조 내에 함유된 각각의 부피는 43.94 ℓ, 8.45 ℓ 및 79.14 ℓ이고, 특히 pH조절조는 가로, 세로 및 높이가 각각 260, 50 및 750 mm이고, 유효높이는 650mm이었다.
비교예 1은 pH조절조에 차단판이 없는 것이고, 비교예 2는 도 3a와 같이 pH 조절조에 면적 68.25m2(195mm x 35mm)인 공기방울 구멍이 없는 차단판이 pH조절조의 수면에 평행하게 설치되되 다만 2 단이 아닌 3 단으로 설치된 것이며, 비교예 3은 도 3b와 같이 pH 조절조에 면적 68.25m2(195mm x 35mm)인 공기방울 구멍이 없는 차단판이 pH조절조의 수면에 20°각도로 지그재그 형태로 설치되되 다만 2 단이 아닌 3 단으로 설치된 것이며(도 3b), 비교예 4는 도 3c와 같이 pH 조절조에 면적 68.25m2(195mm x 35mm)인 공기방울 구멍이 없는 차단판이 20°각도로 지그재그 형태로 설치된 것이다.
또한 실시예 1의 pH조절조는 도 4a와 유사하게 pH 조절조에 면적 68.25m2(195mm x 35mm)이고, 하부 차단판에는 직경 2 mm인 구멍이 가로 및 세로 각각 3 mm 간격으로 형성되고, 중간 차단판에는 직경 2.5 mm인 구멍이 형성되며, 상부 차단판에는 직경 3 mm인 구멍이 각각 수면에 20°각도로 지그재그 형태로 설치된 것으로, 상기 차단판의 전체면이 아니라 공기 이송통로에 인접한 약 40% 면적에만 구멍이 형성된 것이다.
또한 실시예 2의 pH조절조는 도 5a와 유사하게 pH 조절조에 면적 68.25m2(195mm x 35mm)이고, 경사진 차단판의 하측에는 직경이 2 mm인 구멍이 형성되고, 상부로 갈수록 구멍이 커져 상측에는 3.5 mm의 구멍이 형성되며, 각각 수면에 20°각도로 지그재그 형태로 설치된 것으로, 상기 차단판의 전체면에 구멍이 형성된 것이고, 상기 차단판의 하측 하부면에는 높이 1 mm인 주름이 형성되고, 상부로 갈수록 주름이 높아져 상측에는 높이 3 mm의 주름이 형성된 것으로, 다만 도 5a와 달리 4 단이 아닌 3 단으로 형성된 것이다.
상기 비교예 1 내지 4 및 실시예 1 및 2는 pH조절조에서 노즐의 직경 2 mm인 공기방울 공급장치를 통해 송풍하고, 다만 비교예 5는 실시예 1과 동일한 형태의 pH조절조를 사용하되, 다만 공기방울 공급장치의 노즐의 직경이 0.1 mm인 미세 공기방울을 공급하는 것이다.
또한 송풍기는 40 Wh, 풍량 40 L/min인 송풍기를 이용하고, 상기 송풍기에 연결된 노즐 중에서 20%는 pH조절조에 연결하고, 나머지는 분리막조에 연결하여 송풍을 실시하였다. 송풍량 조절이 필요한 경우 인버터를 이용하여 송풍량을 조절하였다.
또한, 무산소조에 투입되는 하·폐수의 pH는 7.0 내지 7.5이고, 알칼리슬러지의 pH는 7.8이다. 또한, 분리막조에서 사용된 평막 MF는 유아사에서 제조된 공극의 크기가 0.1 내지 0.4 ㎛인 분리막이다.
구 분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
관형 활성슬러지 체류부 형태 플레이트형 플레이트형 플레이트형 플레이트형
높이1) 40 40 40 40
DO(㎎/ℓ)2) 0.17 0.18 0.17 0.16
체류시간(min) 6.69 6.69 6.69 6.69
부피(L)3) 6.50 6.50 6.50 6.50
무산소조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 7150 7210 7040 7100
알칼리슬러지주입량(L) - - - -
내부반송률(%) 250 250 250 250
교반속도(RPM) 180 180 180 180
DO(㎎/ℓ)4) 0.00 0.00 0.00 0.00
DO(㎎/ℓ)5) 0.00 0.00 0.00 0.00
ORP(mmV) -201 -198 -220 -214
체류시간(hr) 2.64 2.64 2.64 2.64
알칼리슬러지조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 8780 8840 8710 8680
MLSS 량(L) 33 33 33 33
알칼리약품농도(%)
(NaOCl) 		3 3 3 3
알칼리약품 주입량(ml) 453 453 453 453
약품 주입시간(hr) 6 6 6 6
주입위치 pH 조절조 pH 조절조 pH 조절조 pH 조절조
pH 조절조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 7790 7840 7710 7680
차단판 유무 및 형태 없음 도 3a 도 3b 도 3c
DO(㎎/ℓ) 2.1 1.8 1.8 1.7
pH 7.07 7.06 7.06 7.07
알칼리슬러지주입량(L) 33 33 33 33
체류시간(hr) 0.51 0.51 0.51 0.51
분리막조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 8260 8310 8190 8220
알칼리슬러지주입량(L) - - - -
pH 7.05 7.03 7.04 7.04
DO(㎎/ℓ) 2.5 2.4 2.5 2.4
체류시간(hr) 4.74 4.74 4.74 4.74
분리막 종류 평막 MF 평막 MF 평막 MF 평막 MF
전체 체류시간(hr) 7.89 7.89 7.89 7.89
1) 높이는 무산소조 높이를 100으로 했을 때 관형 활성슬러지 체류부의 높이를 의미합니다.
2) DO는 관형 활성슬러지 체류부 상층부 시료(수면에서 깊이 5 cm)에서 측정한 용존산소 농도입니다.
3) 부피는 무산소조의 부피를 100으로 했을 때 관형 활성슬러지 체류부의 상대 부피입니다.
4) DO는 무산소조 상층부 시료(수면에서 깊이 5cm)에서 측정한 용존산소 농도입니다.
5) DO는 무산소조 하층부 시료(수면에서 깊이 40 cm)에서 측정한 용존산소 농도입니다.
구 분 실시예 1 실시예 2 비교예 5
관형 활성슬러지 체류부 형태 플레이트형 플레이트형 플레이트형
높이1) 40 40 40
DO(㎎/ℓ)2) 0.16 0.17 0.16
체류시간(min) 6.69 6.69 6.69
부피(L)3) 6.50 6.50 6.50
무산소조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 7190 7200 7180
알칼리슬러지주입량(L) - - -
내부반송률(%) 250 250 250
교반속도(RPM) 180 180 180
DO(㎎/ℓ)4) 0.00 0.00 0.00
DO(㎎/ℓ)5) 0.00 0.00 0.00
ORP(mmV) -205 -208 -224
체류시간(hr) 2.64 2.64 2.64
알칼리슬러지조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 8730 8800 8830
MLSS 량(L) 33 33 33
알칼리약품농도(%)
(NaOCl)		 3 3 3
알칼리약품 주입량(ml) 453 453 453
약품 주입시간(hr) 6 6 6
주입위치 pH 조절조 pH 조절조 pH 조절조
pH 조절조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 7730 7800 7830
차단판 유무 및 형태 도 4a 도 5a 도 4a 미세공기
DO(㎎/ℓ) 1.7 1.5 3.4
pH 7.06 7.08 6.46
알칼리슬러지주입량(L) 33 33 33
체류시간(hr) 0.51 0.51 0.51
분리막조 MLSS 농도(㎎/ℓ) 8240 8160 8170
알칼리슬러지주입량(L) - - -
pH 7.05 7.06 6.52
DO(㎎/ℓ) 2.4 2.5 2.7
체류시간(hr) 4.74 4.74 4.74
분리막 종류 평막 MF 평막 MF 평막 MF
전체 체류시간(hr) 7.89 7.89 7.89
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에 대한 BOD, COD, SS, T-N, T-P 및 총대장균수를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
구 분
 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%) 유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%) 유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%) 유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%)
BOD 149.5 1.2 99.2 151.0 1.4 99.1 174.6 1.6 99.1 156.5 1.6 99.0
COD 122.4 6.0 95.1 127.1 6.1 95.2 135.3 6.1 95.5 130.4 5.9 95.9
SS 246.0 0.1 100 240.0 0.1 100 236.0 0.1 100 245.0 0.1 100
T-N 41.533 4.816 88.4 42.716 5.153 87.9 45.504 5.270 88.4 41.661 5.146 87.6
T-P 3.950 0.185 95.3 4.214 0.289 93.1 4.354 0.310 92.9 4.089 0.262 93.6
총대장균군수
(개/ml)		 TNTC <30 - TNTC <30 - TNTC <30 - TNTC <30 -
상기 비교예 2에서 pH조절조의 pH는 차단판이 없는 비교예 1과 동일하게 하기 위하여 송풍량을 증대시켜 운전하기 때문에 pH는 동일하지만, 도 3a에서 차단판 하부 pH조절조의 측벽 부분의 큰 원으로 나타낸 영역과 같이 공기방울이 뭉쳐져서 공기방울을 가두게 돼서 비효율적으로 되는 모습이고, 또한 차단판 상부에 슬러지가 퇴적되어 검게 변하면서 혐기화되어 총인(T-P)의 방출이 발생하여 총인의 농도가 상승시킵니다.
상기 비교예 2 내지 4의 경우는 차단판 상부에 슬러지가 퇴적되어 검게 변하면서 혐기화되어 총인(T-P)의 방출이 발생하여 총인의 농도가 상승한 것으로 추정된다.
구 분
 실시예 1 실시예 2 비교예 5
유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%) 유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%) 유입수
(㎎/ℓ)		 처리수
(㎎/ℓ)		 처리효율(%)
BOD 165.0 1.8 98.9 171.6 1.4 99.2 160.9 2.0 98.8
COD 126.0 5.5 95.6 140.5 6.2 95.6 134.9 6.1 95.5
SS 223.0 5.5 97.5 241.0 0.1 100 230.0 0.1 100
T-N 38.718 5.204 86.6 44.653 5.346 88.0 40.520 5.884 85.5
T-P 3.844 0.179 95.3 4.154 0.148 96.4 3.984 1.245 68.8
총대장균군수
(개/ml)		 TNTC <30 - TNTC <30 - TNTC <30 -
실시예 1 및 2에서는 비교예 4와 동일한 형태로 차단판이 설치되었음에도, 차단판에 공기방울 구멍이 형성되어 총인 함량이 상승하지 않았다. 또한 비교예 5의 경우는 실시예 1과 동일하게 공기방울 구멍이 형성된 차단판이 설치되었음에도 실시예 1과 달리 미세기포가 공급되어 표 2에서 확인할 수 있듯이 pH조절조의 용존산소농도가 증가하고, 미세기포에 의해 알칼리슬러지가 pH조절조의 상부로 부상하게 되어 알칼리슬러지에 의한 2~3가 양이온과 PO4-P의 불용성 염의 결합 반응이 일어나지 못한 것으로 추정된다. 즉, 종래 다른 MBR 공법과 같은 일반적인 처리 결과를 나타내고 있다.
비교예 3의 경우는 차단판에 기울기를 둠으로써 비교예 2보다는 덜하지만, 역시 도 3b의 큰 원으로 표시한 부분과 같이 공기를 가두는 공간이 발생하고, 특히 차단판의 기울기로 인하여 차단판 상부의 슬러지 쌓임 현상이 비교예 2보다 훨씬 심하여 혐기화로 슬러지 부상 및 총인 농도의 상승이 현저하게 발생합니다.
또한 비교예 4의 경우 도3c에서 보듯이 pH조절조의 측벽쪽으로 뚫려있어 공기를 가두는 영역에 대해서 보완이 이루어졌으나, 슬러지 퇴적으로 인한 슬러지 혐기화 및 총인 농도 상승은 여전히 발생합니다.
이에 비하여 실시예 1은 도 4a와 같이 공기가두는 영역이 형성되지 않고, 차단판에 공기구멍을 둠으로써 상부에 슬러지가 퇴적되는 것을 보완되어, 적은 송풍량으로도 pH조절조의 pH를 조절할 수 있고, 총인 농도를 목표 수준으로 낮출 수 있습니다.
나아가 실시예 2는 실시예 1과 유사하면서도 도 5a와 같이 차단판 하단에 주름을 둠으로써 슬러지가 차단판에 부딪히는 효과와 더불어 차단판에 인접한 슬러지를 공기가 움직임으로써 긁어주는 역할까지 추가함으로써 알칼리슬러지를 더욱 자극하여 적은 송풍량을 가지고서도 기존보다 효율적으로 pH를 조절할 수가 있습니다.
실험예 2
상기 실시예 및 비교예의 pH조절조의 pH, 용존산소, 송풍량 및 전력량을 측정하여 표 5에 나타내었다.
구분 비교예1 비교예2 비교예 3 비교예 4 실시예 1 실시예 2 비교예 5
pH 7.07 7.06 7.06 7.07 7.06 7.08 6.46
용존산소
(㎎/ℓ)		 2.1 1.8 1.8 1.7 1.7 1.5 3.4
송풍량
(L/min)		 8.0 6.4 6.3 6.3 4.9 3.8 2.1
전력량(Wh) 192 148 146 145 116 92 49
상기 실시예 및 비교예에서는 송풍량을 달리하여 pH조절조의 pH를 7.05로 조절했을 때의 용존산소량 및 송풍량과 전력량을 나타낸 것으로, 송풍량 및 전력량은 pH조절조 및 분리막조에 공급되는 전체 송풍량 및 전력량에서 일정하게 유지된 분리막조의 송풍량 및 전력량을 제외하고, pH조절조의 pH 조절에 이용된 송풍량과 전력략만을 계산한 것이다.
상기 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 4에 비해 송풍량 및 그에 따른 전력량을 현저히 절감시키면서도 목표 pH를 달성할 수 있었다. 그러나 비교예 5의 경우는 pH를 7.05 수준으로 맞추기 위하여 송풍량을 늘려도 pH조절조에 있는 알칼리슬러지가 스컴 형태로 미세버블에 의해 부상됨으로써 시간이 지나감에 따라 산화되어 pH가 낮아졌기 때문에 목표 pH를 달성하는 것이 불가능하였고, 이와 동시에 실시예 1 및 2에 비해 용존산소 농도만 상승한 것을 확인할 수 있었다.
100: 생물반응조 110: 무산소조
120: pH조절조 121: 공기방울 공급장치
122a, 122b, 122c, 122d: 차단판
1220a, 1220b, 1220c, 1220d: 공기방울 구멍
1221a, 1221b, 1221c, 1221d: 주름
130: 분리막조
140: 처리수조 200: 알칼리슬러지조
a: 알칼리 화합물 공급통로 b: 슬러지 공급통로
c: 알칼리슬러지 이송통로 d: 활성슬러지 반송통로
e: 활성슬러지 배출통로 f: 용존산소 저감 활성슬러지 공급통로

Claims (20)

  1. 하·폐수 저장조, 생물반응조 및 처리수조를 포함하고;
    알칼리 화합물 공급통로 및 슬러지 공급통로와 연결되고, 구비된 교반장치로 상기 알칼리 화합물과 슬러지를 교반하여 알칼리슬러지를 제조하는 알칼리슬러지조, 및 상기 알칼리슬러지조의 알칼리슬러지를 상기 생물반응조로 이송하는 알칼리슬러지 이송통로를 포함하며;
    상기 생물반응조는 유입원수인 질소 및 인이 함유된 하·폐수의 유기물을 제거하고 탈질화를 시키기 위한 무산소조, 상기 무산소조로부터 유입된 하·폐수의 용존성 인을 불용성 인산염으로 변화시켜 활성슬러지에 흡착시키는 pH조절조, 상기 pH조절조로부터 유입된 유입수 및 활성슬러지를 질산화시키고 상기 활성슬러지를 막분리하여 수처리하는 분리막조를 포함하고;
    상기 분리막조는 분리막조에서 처리된 활성슬러지 중 일부를 무산소조로 내부 반송시키는 활성슬러지 반송통로 및 다른 일부의 활성슬러지를 외부로 배출시키는 활성슬러지 배출통로를 포함하는 하·폐수 처리장치에 있어서,
    상기 pH조절조는 pH조절조 내부로 공기방울을 공급하는 노즐을 구비한 공기방울 공급장치, 및 상기 공기방울 공급장치에서 배출되는 공기방울의 상승을 방해하는 차단판이 수면에 경사지게 설치되고,
    상기 차단판에는 다수의 구멍이 형성되며,
    상기 경사지게 설치된 차단판의 상측단은 공기방울의 상승통로를 제공하도록 상기 pH조절조의 측벽으로부터 이격되고, 상기 경사지게 설치된 차단판의 하측단은 알칼리슬러지의 하강통로를 제공하도록 상기 pH조절조의 측벽으로부터 이격되며,
    상기 차단판의 이격된 상부에 하나 이상의 별도의 차단판이 추가 설치되고, 상기 상부에 추가 설치된 차단판이 그 하부에 설치된 차단판에 의해 형성된 공기 상승통로를 통한 공기방울의 상승을 방해할 수 있도록, 상기 상부에 추가 설치된 차단판과 그 하부에 설치된 차단판에 의해 형성된 공기 상승통로가 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기방울 공급장치의 노즐의 직경은 0.5 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공기방울 공급장치의 노즐의 직경은 2 내지 8 mm인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 상부에 추가 설치된 차단판이 그 하부에 설치된 차단판은 각각의 경사 방향이 다르게 지그재그로 설치된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 차단판의 구멍 직경은 상기 공기방울 공급장치의 노즐의 직경 이상인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 차단판의 구멍 직경은 0.6 내지 15 mm 인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 상부에 설치된 차단판의 구멍의 크기는 상기 하부에 설치된 차단판의 구멍의 크기 이상인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 차단판의 경사진 상측으로 갈수록 구멍의 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 차단판의 구멍은 상기 공기 상승통로와 접한 차단판의 일단에 인접한 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 상부에 설치된 차단판과 하부에 설치된 차단판에 형성된 구멍은, 상기 pH조절조의 밑면의 수직방향으로 볼 때 서로 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 차단판의 하면에는 차단판의 경사방향에 수직하게 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 차단판의 경사진 상측으로 갈수록 주름의 깊이가 깊어지는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  16. 제1항에 있어서, pH 조절조의 수면에 평행한 임의의 면과 상기 차단판의 하면 사이의 각도가 상기 차단판의 상면 사이의 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 무산소조 외부 또는 내부에 상부에서 하부로 갈수록 직경이 감소하는 관형 활성슬러지 체류부를 포함하고, 상기 관형 활성슬러지 체류부 상부로 상기 활성슬러지 반송통로를 통해 배출되는 활성슬러지 및 상기 하·폐수가 각각 공급된 후, 상기 관형 활성슬러지 체류부 하부로 활성슬러지 및 하·폐수의 혼합물이 침강되어 상기 무산소조의 하부로 공급되는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)2), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO3), 포타슘바이카보네이트(KHCO3), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)2), 과탄산나트륨(2Na2CO3-3H2O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)2), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리장치.
  19. 슬러지와 알칼리 화합물을 혼합하여 알칼리슬러지를 제조한 후, 무산소조, pH조절조 및 분리막조를 포함하여 이루어진 생물반응조에 알카리슬러지를 첨가하는 하·폐수의 질소 및 인 저감방법에 있어서,
    청구항 제1항 내지 제3항 및 제7항 내지 18항 중 어느 한 항의 하·폐수 처리장치를 이용하되,
    상기 하·폐수 처리장치는 구멍 직경이 0.6 내지 15 mm 인 하나 이상의 차단판 및 노즐의 직경이 0.5 내지 10 mm인 공기방울 공급장치를 통해 공기방울을 공급하여, pH조절조 내부 조건을 pH 6.5 내지 7.5 및 용존산소 1 내지 10 ㎎/ℓ가 되도록 송풍량을 조절하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 질소 및 인 저감방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 알칼리슬러지는 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 질소 및 인 저감방법.
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