KR101444642B1 - 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리 장치 - Google Patents

미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생물막 여과조 후단에 미세조류의 광합성 작용으로 생태 산소를 발생시키는 광합성·질산화조를 구비함으로써, 부유물질 유입을 차단하고, 유기물질의 탈질 반응이 용이하며, 조류의 광합성 과정에서 발생되는 생태 산소를 이용하여 유기물 분해, 질산화 및 인을 동시에 제거할 수 있어 유기물, 질소 및 인 처리 효율을 향상시킬 수 있고, 산소 공급에 따른 기계설비 및 처리기능에 따른 부가설비가 대폭 축소되어 설비 및 유지비용을 절감할 수 있는 에너지 절약형 하· 폐수 처리장치에 관한 것이다.

Description

미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리 장치{Wastewater Treating Apparatus for Saving Energy Using Microalgae}
본 발명은 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리 장치에 관한 것이다.
세계적으로 산업화의 발전에 따른 하천오염으로 인하여 하·폐수 처리 방법에 대한 다양한 연구가 제시되어 왔다. 하·폐수의 처리방법은 크게 물리적, 화학적 및 생물학적 처리방법으로 구분되는데, 일반적으로는 하·폐수에 포함된 일정 크기의 부유물을 물리적으로 제거하는 1차 처리 단계와 하·폐수의 유기물을 생물학적으로 제거하는 2차 처리 단계로 진행된다.
일반적으로 생물학적 활성슬러지 방법을 사용하는 2차 처리 단계는 질소와 인을 제거하기 위해 혐기 조건, 무산소 조건 및 호기 조건을 인위적으로 형성하여 혐기조건에서는 인을 제거하는 기작이 진행되고, 무산소 조건에서는 질소를 제거하는 기작이 진행되며, 호기 조건에서는 유기물 제거와 질산화 반응이 일어난다. 특히, 호기 조건을 유지하기 위해서는 인위적으로 공기를 주입하여야 하며 하·폐수처리장 운전비용에서 가장 큰 부분을 차지하고 있다.
질소와 인이 제거된 하·폐수는 중력침전, 가압부상 또는 분리막 등의 방법으로 미생물과 물을 분리하고, UV, 염소, 오존 등의 소독과정을 거친 후에 물은 시스템 밖으로 배출되고 슬러지의 일부는 반송라인을 통해 혐기조 또는 무산소조로 반송되며 나머지는 농축, 탈수 등의 공정을 거쳐 폐기되거나 재활용된다.
호기 조건에서는 질산화 미생물에 의해 하·폐수 내 유기 질소 및 암모니아계 질소가 산화되어 아질산성 질소나 질산성 질소로 전환된다. 이렇게 질산화된 하·폐수는 다시 무산소 조건이 형성된 무산소조로 반송되어 탈질소 미생물에 의해 질소 가스로 환원되어 대기중으로 배출되어 하폐수에서 제거된다. 혐기 조건에서는 Bio-P(Biological Phosphourus removing bacteria) 미생물에 의해 하·폐수 내 유기물이 박테리아 체내에서 PHA, PHB 등의 고분자 물질로 합성되며 박테리아 체내에 존재하는 Poly-P가 분해되어 용출된다.
이러한 박테리아가 혐기 조건에서 호기 조건으로 유입되면, 체내에서 필요한 적정량의 인보다 많은 과량의 인을 섭취함으로써 하·폐수 내에 인이 미생물 생체내로 이동하게 되며 미생물을 폐기함으로써, 인을 하·폐수에서 제거하게 된다.
이러한 생물학적 질소, 인 처리방법은 공기 주입을 위한 에너지 비용이 많이 소요되고, C/N(COD/Nitrogen)비율, C/P(COD/Phosphorus)비율이 낮은 경우에는 질소, 인 제거효율이 급격히 저하하는 문제점이 발생되어 왔다. 또한 잉여슬러지의 발생량이 많고, 잉여슬러지 처리를 위한 별도의 설비와 비용이 추가되는 문제점이 있다.
이에, 한국등록특허 제100460214호는 질소제거를 위해 박테리아를 기반으로하는 미생물 대신 미세조류(광합성 미생물)를 사용하였으나, 미세조류 단독 종만으로는 질소 가스로 대기중에 배출함으로써, 질소를 제거하는 박테리아의 기작을 기대할 수 없어 고효율의 질소 제거율을 기대할 수 없으며, Luxury Uptake(과잉 섭취)로 알려진 인 제거 박테리아의 특성을 이용할 수 없어 고효율의 인 제거율도 기대할 수 없는 한계가 있다. 또한 고농도의 유기물질이 함유된 하·폐수에서 종속영양 박테리아와의 경쟁관계에 의해 미세조류의 성장이 담보될 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명의 주된 목적은 종래 생물학적 처리방법에 비해 기계설비 및 처리기능에 따른 부가설비가 대폭 축소되어 설비 및 유지비용을 절감할 수 있으며, 유기물, 질소 및 인 처리 효율을 향상시킬 수 있는 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하·폐수 처리장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는 유입수 일부가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 하·폐수의 고형물과 유기물이 제거되고, 탈질과 탈인이 순차적으로 수행되는 생물막 여과조; 상기 생물막 여과조 후단에 배치되고, 유입수 일부가 유입되어 탈인이 수행되는 혐기조; 상기 생물막 여과조 및 혐기조에서 처리된 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양하는 광합성·질산화조; 및 상기 광합성·질산화조에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 상기 생물막 여과조로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출시키는 침전조를 포함하는 하·폐수 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 광합성·질산화조의 평균 혼합액 현탁고형물(MLSS)은 500mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 혐기조의 하·폐수 유입량은 하·폐수 총 유입량에 대하여, 10 ~ 20vol%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 생물막 여과조의 처리수는 부유물질(SS)이 15 mg/L 이하이고, 생화학적 산소요구량(BOD)이 40 mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 혐기조 및 광합성·질산화조는 유동성 담체를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 혐기조에서 유동성 담체의 충진율은 20 ~ 50vol%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 광합성·질산화조에서 유동성 담체의 충진율은 20 ~ 30vol%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 유입수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 하·폐수의 고형물과 유기물이 제거되고, 탈질과 탈인이 순차적으로 수행되는 생물막 여과조; 상기 생물막 여과조에서 처리된 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양하는 광합성·질산화조; 및 상기 광합성·질산화조에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 생물막 여과조로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출하며, 분리된 슬러지 일부는 광합성·질산화조로 반송시키고, 나머지 슬러지는 폐기 처리하는 침전조를 포함하는 하·폐수 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 광합성·질산화조의 평균 혼합액 현탁고형물(MLSS)은 500mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 생물막 여과조의 처리수는 부유물질(SS)이 15 mg/L 이하이고, 생화학적 산소요구량(BOD)이 40 mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 광합성·질산화조는 유동성 담체를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 광합성·질산화조에서 유동성 담체의 충진율은 20 ~ 30vol%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 하·폐수 처리장치는 생물막 여과조 후단에 미세조류의 광합성 작용으로 생태 산소를 발생시키는 광합성·질산화조를 구비함으로써, 부유물질 유입을 차단하고, 유기물질의 탈질 반응이 용이하며, 조류의 광합성 과정에서 발생되는 생태 산소를 이용하여 유기물 분해, 질산화 및 인을 동시에 제거할 수 있어 유기물, 질소 및 인 처리 효율을 향상시킬 수 있고, 산소 공급에 따른 기계설비 및 처리기능에 따른 부가설비가 대폭 축소되어 설비 및 유지비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 에너지 절약형 하·폐수 처리장치의 계략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에너지 절약형 하·폐수 처리장치의 계략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 에너지 절약형 하·폐수 처리장치의 계략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 에너지 절약형 하·폐수 처리장치의 계략도이다.
도 5는 본 발명의 실험예 2에서 사용된 광 반응기의 계략도이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 일 관점에서, 유입수 일부가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 하·폐수의 고형물과 유기물이 제거되고, 탈질과 탈인이 순차적으로 수행되는 생물막 여과조; 상기 생물막 여과조 후단에 배치되고, 유입수 일부가 유입되어 탈인이 수행되는 혐기조; 상기 생물막 여과조 및 혐기조에서 처리된 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양하는 광합성·질산화조; 및 상기 광합성·질산화조에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 상기 생물막 여과조로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출시키는 침전조를 포함하는 하·폐수 처리 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 하·폐수 처리 장치는 생물막 여과조 후단에 광합성·질산화조를 포함함으로써, 부유물질 유입을 차단하고, 유기물은 탈질반응에 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 조류의 광합성 과정에서 생성되는 생태산소를 이용하여 유기물 분해는 물론 생물학적 질산화 및 인 제거를 수행할 수 있고, 산소 공급에 따른 에너지 비용 또한 획기적으로 절감이 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 하·폐수 처리 장치는 생물막 여과조(10), 혐기조(20), 광합성·질산화조(30) 및 침전조(40)를 포함한다.
상기 생물막 여과조(10)는 하단부에 미생물이 부착된 생물막을 구비하고, 용존 산소가 0.1 ~ 1ppm로 유지되는 무산소 상태가 유지되는 무산소 여과부(11); 및 상단부에는 미생물이 부착된 생물막을 구비하고, 용존 산소가 0.1ppm 이하로 유지되는 혐기 상태의 혐기 여과부(12)를 포함한다.
따라서, 하·폐수가 상향류로 생물막 여과조로 유입되면, 무산소 여과부(11)에서 생물막에 의해 고형물과 유기물이 제거되는 동시에, 생물막에 부착된 미생물에 의해 탈질 반응이 수행되고, 혐기 여과부(12)에서는 미처리된 고형물과 유기물의 혐기적 분해반응이 진행된다.
상기 생물막은 미생물이 부착할 수 있는 담체와 담체에 부착하여 성장하는 미생물로 구성되는 것으로, 담체 자체에 의해 물리적으로 처리되는 동시에 담체 표면에 막처럼 부착되어 있는 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다. 상기 담체 표면에 부착된 미생물로는 제한되지 않으나, 바람직하기로는 마이크로코쿠스(Micrococcus), 슈도모나스(Pseudomonas), 아코모박터(Archomobacter), 바실러스(Bacillus), 파라콕쿠스(Paracoccus), 아세토박테리움(Acetobacterium) 등과 같은 고농도의 혐기성 미생물을 사용할 수 있다.
이러한 상기 혐기성 미생물은 난분해성 물질과 장기간 접촉하여 집중적 처리가 가능하다. 이에 따라, 난분해성 물질에 대한 혐기성 미생물의 분해력이 증진되고 결과적으로 난분해성 물질이 신속하게 분해된다. 특히, 혐기성 미생물은 부유성보다 고착성이 우수하므로 담체를 이용하는 경우보다 효율적으로 혐기성 미생물을 고농도로 유지할 수 있다.
또한, 부수적으로 혐기성 미생물의 생장으로 인한 탈질 작용이 유도되어 질산성 질소의 제거가 가능하며, 난분해성 유기물의 소화과정에서 유기산이 생성되어 유기원으로 활용될 수 있어 별도의 영양원 투입을 줄일 수 있는 장점이 있다.
상기 담체는 고정상으로, 재질은 본 발명에서 한정하지 않으며, 당업계에서 공지된 바의 것을 사용한다. 대표적으로, 폴리염화비닐, 폴리에텔렌, 폴리에테르술폰, 폴리플루오르화물비닐라덴, 폴리테트라플루오르에틸렌, 세라믹 등이 가능하다.
이와 같이 처리된 생물막 여과조(10)의 처리수의 SS 및 BOD는 각각 15mg/L 이하 및 40mg/L 이하로 유지됨으로써, NH4-N, PO4-P 농도가 높고, BOD, 탁도가 낮기 때문에 광합성·질산화조(30)에 직접 주입함으로써, 후술되는 광합성·질산화조(30)의 미세조류 광합성을 촉진시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 혐기조(20)는 생물막 여과조(10) 후단에 설치되고, 유입수 일부가 직접 유입되어 하·폐수의 인 방출 및 유기물 분해가 수행되도록 혐기 상태가 유지된다.
일반적으로, 유기물은 질산성 질소(NOX - N)가 질소(N2)가스로 방출(탈질)될 때 뿐만 아니라, 인 축적 미생물이 유기물을 폴리-β-히드록시부틸산(PHB)의 형태로 축적하고 인을 방출시킬 때에도 필요하므로, 하·폐수 내에 포함된 질소와 인의 제거시 유기물이 중요 인자로 작용하게 되며 제한된 유기물을 탈질화 미생물과 인축적 미생물에게 적절하게 분배 되도록 하는 것이 중요하다.
특히, 인 축적 미생물과 탈질 미생물이 경쟁관계에 있을 때에는 탈질 미생물이 상대적으로 인 축적 미생물에 비해 먼저 유기물을 섭취하게 되어 우점종이 된다. 그러므로, 인 축적 미생물에게 제한된 유기물을 최대한 먼저 공급하도록 하여 질산성 질소의 독성유발물질의 방해를 줄여주어야 탈질 미생물에 비해 상대적으로 약한 인축적 미생물의 활동을 활성화시킴으로써 질소와 인의 동시 처리가 일어날 수 있게 된다.
이에, 본 발명에 따른 하·폐수 처리장치는 혐기조에 하·폐수의 원수(유입수)를 분할 유입시킴으로써, 유입된 하·폐수의 원활한 유기물 공급에 의한 유기물을 공급받아 인 축척 미생물의 활동을 활성화시켜 탈인 효율을 증대시킬 수 있고, 혼합액 부유고형물(MLSS) 농도를 일정하게 유지하게 하여 후술되는 광합성·질산화조(30)와 결합하므로써, 질소와 인의 동시 처리가 손쉽게 일어날 수 있도록 구성된다.
이때, 혐기조(20)의 하·폐수 유입량은 하·폐수 총 유입량에 대하여, 10 ~ 20vol%로 조절하여 유입시킬 수 있다. 만일, 혐기조(20)에 유입되는 하·폐수 총 유입량이 10vol% 미만일 경우, 유기물 부족으로 혐기조에서 인 제거미생물의 고분자 물질 합성량이 감소하여 호기조에서 인 과잉 부족이 발생될 수 있고, 20vol%를 초과하는 경우에는 호기조에서 종속영양 미생물의 과다 성장으로 인하여 미생물에 의한 빛 차단과 이로 인한 광합성율 저해현상이 발생될 수 있다. 특히, 혼합액 고형물(MLSS) 농도가 500mg/L 이하를 유지할 수 있는 범위에서 혐기조에 분할 유입하는 것이 적절하다.
본 발명에 있어서, 광합성·질산화조(30)는 상기 생물막 여과조 및 혐기조에서 처리된 처리수가 유입되고, 상기 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양시킨다.
빛, 물 등이 있어 미세조류 성장이 가능한 환경에서 미세조류는 광합성 반응 과정에서 질소, 인을 섭취하여 생장하고, 광합성 반응으로 다량의 산소를 생성하므로, 일반적으로 미세조류가 질소 및 인을 처리하는 속도는 미세조류의 성장속도에 비례하게 되는데, 성장속도를 높여서 질소 및 인의 처리효율을 높이기 위해서는 반응기 내 미세조류의 농도를 고농도로 유지할 필요가 있다.
이에 본 발명에서는 생물막 여과조(10) 및 혐기조(20) 후단에 광합성·질산화조(30)를 설치하여 생물막 여과조(10) 및 혐기조(20) 후단에서 처리된, NH4-N와 PO4-P 농도가 높고, BOD와 탁도가 낮은 처리수를 유입함으로써, 미세조류의 성장속도를 높여 미세조류의 농도를 고농도로 유지시킬 수 있다.
구체적으로 생물막 여과조(10) 및 혐기조(20)에서 NH4-N와 PO4-P 농도가 높고, BOD와 탁도가 낮은 처리수가 광합성·질산화조(30)로 유입되면, 처리수 중의 질소 및 인 성분을 영양염류로 이용하고, 광원 또는 태양광에서 얻어지는 광 에너지와 공기 중의 이산화탄소를 각각 에너지원과 무기 탄소원으로 이용하여 미세조류의 배양이 이루어지며 미세조류의 양이 늘어나게 된다.
이때, 상기 광합성·질산화조(30)의 혼합액 현탁고형물(MLSS) 농도는 바이오매스 세이딩(shading)에 의한 광합성 방해 현상을 최소화하기 위해 500mg/L 이하로 유지하고, 보다 바람직하게는 200 ~ 300mg/L로 유지하는 것이 최적의 광합성율 달성을 용이하게 하고, 이로 인한 산소 생산 측면에서 좋다.
상기 광합성·질산화조(30)는 다양한 미생물 군집이 혼재되어 있어 우점되는 특정 미생물이 존재하기 어렵고, 유입 수질 변동, 수온 등의 운전 환경, 반송량의 증감 등 운전 인자에 따라 미생물 군집의 변화가 상존하나, 공통적으로 유지되는 미세조류로는, 안키스트로데스무스 그라실리스(Ankistrodesmus gracilis SAG278-2: KCTC AG20745), 세네데스무스 아쿠이나투스(Scenedesmus accuminatus: KCTC AG 10316), 세네데스무스 쿠아드리카우다(Scenedesmus quadicauda: KCTC AG 10308), 아르쓰로스퍼라 플라텐시스( Arthrospira platensis: KCTC AG20590) 및 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris: KCTC AG10032)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 광합성·질산화조(30)는 미세조류를 배양할 수 있는 수조이면 제한 없이 사용 가능하고, 그 일 예로는 장방형의 완전혼합형 수조(반응조 내 어느 부분에서나 동일한 농도), 장방형의 플러그 플로우형 수조(외부물질의 유입순서대로 서서히 이동하여 유출되는 반응조), 산화구형의 플러그 플로우형 수조 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 광합성·질산화조(30)는 미세조류 배양에 필요한 장치들, 예를 들어, 미세조류 및 배양액 투입구, 이산화탄소 투입구, 광원 등이 구비될 수 있다.
그 일 예로, 상기 광합성·질산화조(30)는 일 측면에 미세조류 투입구, 배양액 투입구 및 가스 투입구 및 상등수의 투입구가 구비되고, 하부 측면에는 미세조류 배출구가 구비되며, 상기 내부에는 일정 간격으로 설치되어 있는 다수개의 광원과 상기 광원 외부에 설치되어 수밀성을 갖는 광원 케이싱, 상기 광원 케이싱 내부에 구비되며 외부 전원으로부터 광원에 전력을 공급하는 전력공급용 케이블이 구비된다. 그 외에는 상기 광원 케이싱 표면에 부착되는 미세조류를 세척하는 케이싱 청소 와이퍼, 탈착형 구조체에 의해서 상기 광원 케이싱이 고정되는 인공 광원 설치용 프레임, 상기 인공 광원 설치용 프레임 하단부에 설치되며 다수개의 고압가스 분사노즐이 구비된 고압가스 배출관을 포함하는 산기관, 상기 광원 설치용 프레임들 사이에 설치되며 미세 조류 배양액을 혼합하는 교반기, 온도 조절기 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 광합성·질산화조(30)에서 미세조류 배양에 필요한 광 에너지를 공급하기 위한 광원은 인공적으로 설치된 인공 광원이거나, 자연적인 태양광을 이용할 수도 있고, 2 가지 모두 사용할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 침전조(40)는 상기 광합성·질산화조(30)에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 상기 생물막 여과조(10)로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출시킨다. 이때, 반송은 통상의 방법과 장치를 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명에서는 생물막 여과조에서 담체에 부착된 미생물의 탈리 과정에서 극히 소량의 미생물 슬러지가 발생되고, 80 ~ 90vol%의 하·폐수 원수를 생물막 여과조에 주입하여 처리하기 때문에 폐기 대상 슬러지는 극히 적게 된다. 또한, 광합성·질산화조(30)에는 전체 하·폐수의 약 10 ~ 20vol%가 주입되므로 종속영양 박테리아에 의해 생성되는 슬러지량 또한 작아 작은 용량의 침전조를 설치 운전할 수 있다.
또한, 상기 침전조(40)는 슬러지와 분리된 상징수 일부를 생물막 여과조(10)의 무산소 여과부(11)로 반송시킴으로써, 무산소 여과부의 무산소 상태를 유지시켜 탈질 효율을 극대화하였다. 또한, 이러한 탈질 과정에서는 하·폐수내 유기물의 산화 반응에 의해 BOD 제거 반응이 진행되며, 이러한 분해 과정에서 발생된 이산화탄소는 후속 공정인 광합성·질산화조(30)에서 미세조류의 광합성 반응에 직접 이용된다.
한편, 본 발명에 따른 하·폐수 처리장치는 도 2에 나타난 바와 같이, 전술된 혐기조(20)와 광합성·질산화조(30)에 질산화 반응과 인 제거 반응을 위해 유동성 담체(50)를 충진시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유동성 담체(50)는 질산화 박테리아의 부착 성장을 유도하는 생물막 역할을 하는 것으로, 일반적으로 미세조류는 질산화 박테리아 비해 성장속도가 빠르기 때문에 질산화 미생물의 느린 성장속도로 인해 충분한 질산화 박테리아를 확보할 수 없게 된다. 따라서, 질산화 박테리아가 부착할 수 있는 유동성 담체를 충진하여 질산화 박테리아의 성장률을 극대화하여 광합성·질산화조(30)에서 질산화 반응을 수행하게 된다.
상기 유동성 담체(50)의 재질은 유동에 알맞은 부력을 확보하기 위해 비중(25℃)이 0.7 ~ 0.9이고, 재질은 폴리염화비닐, 폴리에텔렌, 폴리에테르술폰, 폴리플루오르화물비닐라덴, 폴리테트라플루오르에틸렌, 세라믹 등이 사용가능하며, 질산화 박테리아가 부착할 수 있는 표면적을 증가시키기 위해 유동성 담체의 최대 직경은 1.5cm를 넘지 않도록 한다.
또한, 상기 유동성 담체에 부착된 미생물로는 인을 과잉 섭취하는 Bio-P(Biological Phosphourus removing bacteria) 미생물이 포함되어 있어, 유동성 담체만을 혐기조(20)로 반송함으로써 혐기조 내에서 Bio-P 미생물에 의한 인 용출, 체내 고분자 물질 합성 반응을 유도할 수 있으며, 이를 통해 하·폐수 내 인의 생물학적 처리가 가능하게 된다. 이때, 유동성 담체(50)의 반송량은 하·폐수의 성상, 상태 등을 고려하여 조절할 수 있다.
상기 혐기조(20) 및 광합성·질산화조(30)에서의 유동성 담체(50) 충진율은 각 수조의 유효 용량에 대하여, 각각 20 ~ 50vol% 및 20 ~ 30vol%로, 상기 기재된 유동성 담체의 충진율 범위를 벗어난 경우에는 그 효과가 미미하거나, 또는 과도한 양의 유동성 담체로 인해 빛 투과도 저해로 미세조류의 성장이 억제되는 문제점이 있다.
본 발명은 다른 관점에서, 유입수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 하·폐수의 고형물과 유기물이 제거되고, 탈질과 탈인이 순차적으로 수행되는 생물막 여과조(10); 상기 생물막 여과조에서 처리된 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양하는 광합성·질산화조(30); 및 상기 광합성·질산화조에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 생물막 여과조로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출하며, 분리된 슬러지 일부는 광합성·질산화조로 반송시키고, 나머지 슬러지는 폐기 처리하는 침전조(40)를 포함하는 하·폐수 처리 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 하·폐수 처리 장치는 도 3에 나타난 바와 같이, 방류수 내에 인 함량이 낮아도 되는 하·폐수에 적용가능 한 하·폐수 처리 장치로, 전술된 하·폐수 처리 장치에서 혐기조(20)를 설치하지 않고, 침전조(40)에서 바닥에 가라앉은 슬러지 일부를 광합성·질산화조(30)로 반송하여 광합성·질산화조 내의 미생물량이 적절한 수준으로 유지시킬 수 있는 하·폐수 처리 장치이다.
한편, 본 발명에 따른 하·폐수 처리 장치는 도 4에 나타난 바와 같이, 광합성·질산화조에 유동성 담체(50)를 충진시켜 하·폐수의 인 및 질소의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 하·폐수 처리 장치의 생물막 여과조, 광합성·질산화조 및 침전조는 앞서 설명한 하·폐수 처리 장치의 생물막 여과조, 광합성·질산화조 및 침전조와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되지 않음은 명백하다.
< 실시예 1>
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 하·폐수 처리 장치를 제작하여, 경기도 용인시 소재 영덕레스피아의 하·폐수를 처리하였다. 상기 하·폐수 처리장치의 유효 용량은 총 14.0L(생물막 여과조: 2.0L, 혐기조: 2.0L, 광합성·질산화조 : 8.0L 및 침전조 : 2.0L)이다.
상기 생물막 여과조의 생물막은 Micrococcus, Pseudomonas, Bacillus , Paracoccus 등의 혐기성 미생물이 함유된 무산소 슬러지를 폴리에틸렌 소재의 직경 4mm 담체를 채운 혐기성 반응기에 접종한 다음, 하·폐수 방류수와 하·폐수 원수를 혼합하여 주입하는 방법으로 1개월 동안 배양하여 제조한 다음, 각각 하단부과 상단부에 스트레이너를 설치하여 담체의 유실을 방지하였고, 유효 용적을 2.0L로 고정설치하였다.
한편, 광합성·질산화조는 안키스트로데스무스 그라실리스, 세네데스무스 아쿠이나투스, 세네데스무스 쿠아드리카우다 등을 대상으로 광도 5,000Lx, 온도 25±2.3℃로 수행하였으며, 배양액은 경기도 용인시 소재 영덕레스피아(하수처리장)에서 채수하여 40L/D 속도로 연속 주입하였다. 상기 하·폐수 처리 장치의 운전 조건들은 하기 표 1에 기재하였다.
< 실시예 2>
실시예 1에서 제작된 하·폐수 처리 장치에 유동성 담체를 충진시켜 고효율 총인 제거용 하·폐수 처리 장치를 제작하고, 하·폐수에 함유된 유기물, 질소 및 인을 제거하였다.
상기 유동성 담체는 Nitrosomonas , Nitrosococcus , Nitrobacter , Nitrococcus 등의 미생물이 함유된 호기성 슬러지를 식종하여 담체에 호기성 미생물을 부착시켰다. 유동성 담체는 직경 1.5cm, 높이 0.7cm의 폴리에틸렌 소재로 제작하였으며, 비중은 0.7로 하여 유체 흐름에 따라 활발하게 유동되게 하였다. 이때, 유동성 담체는 유효용량 8L, 직경 20cm, 높이 50cm, 두께 5㎜의 아크릴 반응기에서 제조하였으며 빛은 Red : White : Blue의 비율이 2 : 1: 1로 조합된 LED를 24시간 조사하였다. 하폐수 처리장치의 표면 조도는 5,000Lx이고, 담체 충진율은 20vol%이였으며, 경기도 용인시 소재 하수처리장(영덕레스피아) 하·폐수를 이용하여 측정하였다. 이때, 하·폐수 처리 장치의 운전 조건들은 하기 표 1에 기재하였다.
< 실시예 3>
실시예 1에서 제작된 하·폐수 처리 장치에서 혐기조를 설치하지 않고, 생물막 여과조 후단에 직접 광합성·질산화조를 배치하여 제작하였으며, 하·폐수에 함유된 유기물, 질소 및 인을 제거하였다. 이때, 하·폐수 처리 장치의 운전 조건들은 하기 표 1에 기재하였다.
< 실시예 4>
실시예 3에서 제작된 하·폐수 처리 장치에 유동성 담체를 충진시켜 하·폐수 처리 장치를 제작하고, 하·폐수에 함유된 유기물, 질소 및 인을 제거하였다.
상기 유동성 담체는 Nitrosomonas , Nitrosococcus , Nitrobacter , Nitrococcus 등의 미생물이 함유된 호기성 슬러지를 식종하여 담체에 호기성 미생물을 부착시켰다. 유동성 담체는 직경 1.5cm, 높이 0.7cm의 PE 소재로 제작하였으며, 비중은 0.7로 하여 유체 흐름에 따라 활발하게 유동되게 하였다. 이때, 유동성 담체는 유효용량 8L, 직경 20cm, 높이 50cm, 두께 5㎜의 아크릴 반응기에서 제조하였으며, 빛은 Red : White : Blue의 비율이 2 : 1: 1로 조합된 LED를 24시간 조사하였다. 하폐수 처리장치의 표면 조도는 5,000Lx이고, 담체 충진율 20%이었으며, 경기도 용인시 소재 하수처리장(영덕레스피아) 하수를 이용하여 실험하였다. 이때, 하·폐수 처리 장치의 운전 조건들은 하기 표 1에 기재하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
운전기간 '14.4.26~'14.5.20 '14.5.21~'14.6.10 '14.4.3~'14.4.25 '14.6.11~'14.6.20
HRT(hr) 7.5 7.5 7.0 7.0
SRT(d) 10 5 10 5
수온(℃) 21.3 22.5 23.5 24.1
광합성·질산화조의 용존산소(mg/L) 2.1 0.8 5.8 1.5
총 하·폐수 유입량(L/d) 40 40 40 40
생물막 여과조의 하·폐수 유입량(L/d) 36 36 40 40
혐기조 하·폐수 유입량(L/d) 4 4 - -
생물막 여과조의 처리수 SS(mg/L) 13.5 12.2 11.2 10.6
생물막 여과조의 처리수의 BOD(mg/L) 35.3 20.5 30.6 17.5
광합성·질산화조의 MLSS(mg/L) 490.5 315.2 498.2 189.5
광합성·질산화조의 유동성 담체 충진율(vol%) - 20 - 20
하기 표 2는 상기 실시예 1 내지 4에서 처리된 처리수의 BOD, SS, T-N 및 T-P를 측정하여 나타내었다. 이때, BOD, SS, T-N 및 T-P의 측정방법은 수질오염공정시험방법(2012, 환경부)에 준하여 측정하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
BOD

 유입수(mg/L) 270.2±33 294.5±44.0 225.1±30.1 274.3±65.7
처리수(mg/L) 6.6±1.7 5.1±0.7 10.4±1.1 9.5±1.2
제거율(%) 97.6±0.4 98.2±0.4 95.3±0.6 96.4±0.7
SS

 유입수(mg/L) 126.2±23.9 136.2±20.9 216.8±102.5 170.2±28.6
처리수(mg/L) 11.5±1.2 7.4±1.1 8.6±2.1 6.4±1.0
제거율(%) 90.5±2.3 93.9±1.7 95.5±1.4 96.2±0.2
T-N

 유입수(mg/L) 51.9±5.7 53.2±5.9 45.3±3.1 44.5±4.7
처리수(mg/L) 18.9±1.1 13.8±1.9 17.3±1.2 10.9±0.8
제거율(%) 63.3±3.3 74.0±1.7 61.8±0.5 75.4±2.1
TKN 유입수(mg/L) 44.4±2.4 50.5±5.6 44.1±3.0 43.1±4.2
처리수(mg/L) 13.5±0.7 5.0±0.7 13.2±0.7 2.0±0.2
제거율(%) 69.6±2.2 95.9 70.0±1.0 95.4±0.7
T-P

 유입수(mg/L) 5.0±0.3 7.2±0.5 5.8±0.3 6.0±0.5
처리수(mg/L) 1.4±0.1 1.4±0.1 2.1±0.3 2.26±0.3
제거율(%) 72.2±2.0 80.3±2.4 63.7±4.2 62.3±4.8
그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 BOD 제거율은 95.3 ~ 98.2%인 것으로 나타나, 인위적 폭기를 실시하는 일반 활성 슬러지 수준의 효율을 보였으며, SS 제거율 또한, 90.5 ~ 96.2%로 매우 높음을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 4의 하·폐수 처리장치에서는 미세조류·박테리아 미생물 군집의 생물-응집(bio-flocculation)에 의해 매우 양호한 침강성이 나타남을 확인할 수 있었다.
반면, T-N 제거율은 유동성 담체를 충진하지 않은 실시예 1 및 3에서 각각 63.3% 및 61.8%였으나, 유동성 담체를 충진한 실시예 2 및 4에서는 각각 74.0% 및 75.4%로 높았고, 또한 유기성 질소(TKN)의 경우에도 실시예 1 및 3은 각각 69.6% 및 70.0%였으나, 실시예 2 및 4는 각각 95.9% 및 95.4%로 매우 높음을 알 수 있었다. 이를 통해 높은 질소 제거율이 요구되는 경우, 유동성 담체를 충진한 장치를 적용하는 것이 유용함을 확인할 수 있었다.
한편, T-P 제거에 있어서 혐기조를 설치하고, 하·폐수를 분할 유입하는 것과 혐기조를 설치하지 않고 운전하는 경우를 실시예 1 내지 4에서 비교하였다. 혐기조를 설치한 실시예 1 및 2의 경우, T-P 제거율이 각각 72.2% 및 80.3%로 혐기조를 설치하지 않은 경우에 비해 약 8.7% ~ 18.0%로 높았다. 이를 통해 높은 T-P 제거율이 요구되는 경우에는 혐기조를 설치하고 하·폐수의 원수를 분할 유입하는 장치를 적용하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하·폐수 처리장치는 유기물 산화, 질산화 및 인 과잉 섭취와 생물에 의한 탈질 및 인 방출이 원활히 이루어져 높은 폐수 처리 효율을 가질 뿐만 아니라, 광합성·질산화조 전단에 생물막 여과조가 위치하여 서로 상호보완적인 관계를 유지함에 따라 유기물, 질소 및 인 제거효율을 극대화한 것을 확인할 수 있었다.
< 실험예 1>
미세조류 혼합액 현탁고형물(MLSS) 농도에 따른 광합성 산소 생성량을 확인하기 위해 300ml 유리 재질의 반응기에 블루(Blue) LED 램프와 레드(Red) LED 램프를 50㎛/m2/s 광량으로 60 분간 조사하여 미세조류의 광합성 반응에 의해 생성된 용존 산소량을 측정하였다. 이때, 상기 미세조류는 경기도 소재 하수처리장(영덕레스피아)에서 인공 광원을 조사하여 하수를 처리하고 있는 12L 유효 용량의 광배양 반응기에서 채취하였고, 배양액은 경기도 용인시 소재 하수처리장(영덕레스피아) 방류수 40L에 NH4-N 50mg/L, PO4-P 10mg/L, 알카리도 200mg/L(as CaCO3)를 첨가하여 제조하였다. 반응기 온도는 25℃±0.5℃이고, 3회 반복 실험을 실시하였으며, 이에 대한 평균값을 하기 표 3에 나타내었다.
MLSS(mg/L) 100 200 300 400 500 600 700 800 1,500
Red LED DO(mg/L) 5.8 9.3 11.5 13.4 14.9 15.6 15.9 16.1 14.5
△DO 5.8 3.5 2.2 1.9 1.5 0.7 0.3 0.2 -1.6
Blue LED DO(mg/L) 4.2 6.6 7.3 7.7 7.9 8.0 8.1 8.1 5.4
△DO 4.2 2.4 0.6 0.4 0.2 0.1 0.1 0.0 -2.7
그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 최적의 광합성 산소 생성을 위한 MLSS 농도는 블루 LED 광원에서는 200mg/L 이하이고, 레드 LED 광원에서는 500mg/L 이하임을 알 수 있었다.
< 실험예 2>
실험예 1에서 혼합액 현탁고형물(MLSS) 농도가 미세조류의 광합성 산소생성량에 매우 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 실제 하·폐수에서 광합성 산소를 이용하여 하·폐수를 처리할 때 MLSS 농도가 유기물, 질소, 인 제거 효율에 미치는 영향을 정량화하기 위해 MLSS의 농도 범위에 따른 하폐수의 유기물, 인 및 질소 제거율을 측정하였다.
이때, 사용된 반응기로는 도 5에 나타난 바와 같이 두께 5mm의 아크릴 재질로 제작하였으며, 반응기(8) 내부에는 skimmer(2) 및 교반기(4)를 구비하고, 외부에서 공기를 에어 레귤레이터(7)로 주입하여 반응기 내부에 기포(3)를 형성하고, 반응기 외부에는 광세기 조절기(6)로 조절되는 LED 램프(1)와 광차단장치(5)를 설치하였으며, 운전조건은 표 4에 나타내었다. 유입수 및 처리(방류)수에 대한 BOD, SS, T-N, T-P는 각각 수질오염공정시험방법(2012, 환경부)에 준하여 측정하여 표 5에 나타내었다.
구분 MLSS 고농도인 경우 MLSS 저농도인 경우
운전기간 2014.1.3~2014.2.9 2014.2.10~2014.3.10
광원 적색 LED, 10W 적색 LED, 10W
HRT(hr) 96 96
SRT(day) 10 4
MLSS(mg/L) 671.1±90.5mg/L 454.3±85.0mg/L
유효용량 12.6L(직경 20cm, 높이 40cm) 12.6L(직경 20cm, 높이 40cm)
구분 MLSS 고농도의 경우 MLSS 저농도의 경우
유입수(mg/L) 처리수(mg/L) 처리율(%) 유입수(mg/L) 처리수(mg/L) 처리율(%)
BOD(mg/L) 279.2±47.9 116.8±34.1 58.2 284.1±60.5 14.2±6.4 95.0
SS(mg/L) 173.1±37.5 134.1±48.5 22.5 153.9±30.2 25.2±7.5 83.6
T-N(mg/L) 44.039±2.7 28.289±4.9 35.8 50.197±5.1 9.057±2.4 82.0
T-P(mg/L) 4.748±0.4 2.389±0.7 49.7 5.647±0.5 0.304±0.1 94.6
표 5에 나타난 바와 같이, BOD, SS, T-N 및 T-P 제거율은 저농도인 경우 고농도에 비해 각각 36.8%, 61.1%, 46.2% 및 44.9%로 높은 것을 확인할 수 있었다.
< 실험예 3>
유동성 담체는 반응기에 조사된 빛을 차단하는 현상이 있어 과도하게 충진할 경우, 광합성 반응에 이용되는 빛을 크게 감소시키게 된다. 이에 유동성 담체에 의한 빛 차단 현상을 정량적으로 평가하기 위해 미세조류의 광합성 산소 생성량을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.
이때, 측정에 사용된 반응기 및 측정방법은 실험예 1과 동일한 반응기, 방법 및 조건으로 측정하였고, 반응기에 충진되는 담체로는 폴리에틸렌 재질의 직경 1.3cm, 높이 0.7cm의 원기둥으로 제작하였으며, 경기도 용인시 소재 하수처리장(영덕 레스피아)의 하·폐수를 이용하여 3개월 동안 레드 LED 광원을 조사하면서 상기 담체에 미세조류를 부착시켜 유동성 담체를 제조하였다. 이때, 반응기의 광원은 레드 LED 램프로 50㎛/m2/s 광량으로 60분간 조사하면서 산소 농도를 측정하였다.
충진량(vol%) 10 20 30 40 50 60
산소농도(mg O2/L) 4.6 9.0 11.2 8.2 5.1 유동 안됨
표 6에 나타난 바와 같이, 유동성 담체의 충진량이 증가하면 할수록 유동성 담체에 의한 빛 차단 현상이 발생되어 산소 생산 속도가 급격히 감소하였고, 유동 성 담체 충진율이 10vol% 미만인 경우에는 산소 공급량이 낮아 짧은 시간 동안 질산화 반응을 수행하는데 어려움이 있었다. 이러한 측정을 통해 광합성·질산화조의 유동성 담체의 적정 충진율은 20 ~ 30vol%임을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 도면에 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 생물막 여과조
11: 무산소 여과막부
12: 혐기 여과막부
20: 혐기조
30: 광합성·질산화조
40: 침전조
50: 유동성 담체

Claims (12)

  1. 하단부에는 생물막이 구비된 무산소 상태의 무산소 여과부 및 상단부에는 생물막이 구비된 혐기 상태의 혐기 여과부로 이루어져 유입수 일부가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 하·폐수의 고형물과 유기물이 제거되고, 탈질과 탈인이 순차적으로 수행되는 생물막 여과조;
    상기 생물막 여과조 후단에 배치되고, 유입수 일부가 유입되어 탈인이 수행되는 혐기조;
    상기 생물막 여과조 및 혐기조에서 처리된 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양하는 광합성·질산화조; 및
    상기 광합성·질산화조에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 상기 생물막 여과조로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출시키는 침전조를 포함하는 하· 폐수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광합성·질산화조의 평균 혼합액 현탁고형물(MLSS)은 500mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 하는 하· 폐수 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 혐기조의 하·폐수 유입량은 하·폐수 총 유입량에 대하여, 10 ~ 20vol%인 것을 특징으로 하는 하· 폐수 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 생물막 여과조의 처리수는 부유물질(SS)이 15 mg/L 이하이고, 생화학적 산소요구량(BOD)이 40 mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 혐기조 및 광합성·질산화조는 유동성 담체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 혐기조에서 유동성 담체의 충진율은 20 ~ 50vol%인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광합성·질산화조에서 유동성 담체의 충진율은 20 ~ 30vol%인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  8. 하단부에는 생물막이 구비된 무산소 상태의 무산소 여과부 및 상단부에는 생물막이 구비된 혐기 상태의 혐기 여과부로 이루어져 유입수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 하·폐수의 고형물과 유기물이 제거되고, 탈질과 탈인이 순차적으로 수행되는 생물막여과조;
    상기 생물막여과조에서 처리된 처리수의 질산화, 유기물 산화 및 인 과잉 섭취가 수행되도록 미세조류를 배양하는 광합성·질산화조; 및
    상기 광합성·질산화조에서 처리된 처리수의 슬러지와 상징수를 분리하여 상징수 일부를 생물막여과조로 반송시키고, 나머지 상징수를 최종 처리수로 배출하며, 분리된 슬러지 일부는 광합성·질산화조로 반송시키고, 나머지 슬러지는 폐기 처리하는 침전조를 포함하는 하·폐수 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광합성·질산화조의 평균 혼합액 현탁고형물(MLSS)은 500mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 생물막 여과조의 처리수는 부유물질(SS)이 15 mg/L 이하이고, 생화학적 산소요구량(BOD)이 40 mg/L 이하가 되도록 유지하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 광합성·질산화조는 유동성 담체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광합성·질산화조에서 유동성 담체의 충진율은 20 ~ 30vol%인 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.
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