KR101565647B1

KR101565647B1 - 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법

Info

Publication number: KR101565647B1
Application number: KR1020130094849A
Authority: KR
Inventors: 조형제; 성기문; 조인수
Original assignee: 조형제
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-11-04
Also published as: KR20150018211A

Abstract

본 발명은 하·폐수중에 함유된 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법에 관한 것으로, 하수 및 유기물 함유 폐수 중에 함유된 영양염류 즉 질소 및 인의 제거기술이 미약함으로 인하여 물의 흐름이 정제된 호수나 연안 해안에 부영양화와 적조현상이 발생되어 자연환경을 훼손하고 있으며, 인간 생활에 막대한 피해를 끼치는 하수 및 유기물 함유 폐수를 처리하기 위한 기술에 관한 것으로서, 기존 기술이 하수 및 유기물 폐수에 함유된 유기물 및 부유물질을 제거하는 데에는 상당한 수준에 도달해 있지만, 질소와 인 등의 영양염류의 제거기술이 미흡하기 때문에 처리 효율에 비하여 시설비나 시설유지비가 너무 많이 들고 공정도 아주 복잡하고 운전이 힘들어 이러한 공법의 정화시설을 기피하고 있는 실정을 감안하여 발명한 것으로 종래 하폐수 처리시설비와 비슷하면서도 시설유지비가 적게들고, 또 기존의 하폐수시설을 약간만 보완하여도 적용할 수 있는 공법으로서 하폐수 처리분야에 지대한 공헌을 기할 수 있는 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법이 개시된다.

Description

하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법{Advaced treatment apparatus for removing the nonbiodegradable organic material and nutrient salt of wastewater and remiving method by using it}

본 발명은 하·폐수중에 함유된 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법에 관한 것으로, 하수 및 유기물 함유 폐수 중에 함유된 영양염류 즉 질소 및 인의 제거기술이 미약함으로 인하여 물의 흐름이 정제된 호수나 연안 해안에 부영양화와 적조현상이 발생되어 자연환경을 훼손하고 있으며, 인간 생활에 막대한 피해를 끼치는 하수 및 유기물 함유 폐수를 처리하기 위한 기술에 관한 것으로서, 기존 기술이 하수 및 유기물 폐수에 함유된 유기물 및 부유물질을 제거하는 데에는 상당한 수준에 도달해 있지만, 질소와 인 등의 영양염류의 제거기술이 미흡하기 때문에 처리 효율에 비하여 시설비나 시설유지비가 너무 많이 들고 공정도 아주 복잡하고 운전이 힘들어 이러한 공법의 정화시설을 기피하고 있는 실정을 감안하여 발명한 것으로 종래 하폐수 처리시설비와 비슷하면서도 시설유지비가 적게들고, 또 기존의 하폐수시설을 약간만 보완하여도 적용할 수 있는 공법으로서 하폐수 처리분야에 지대한 공헌을 기할 수 있는 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법에 관한 것이다.

기존 기술은 하수 및 유기물 폐수에 함유된 유기물 및 부유물질을 제거하는 데에는 상당한 수준에 도달해 있지만, 질소와 인 등의 영양염류의 제거기술이 미흡하기 때문에 처리 효율에 비하여 시설비나 시설유지비가 너무 많이 들고 공정도 아주 복잡하고 운전이 힘들어 이러한 공법의 정화시설을 기피하고 있는 실정이다. 종래의 하폐수의 생물학적인 처리공법 중에는 회전원판을 사용하는 공법이 많이 있지만, 대부분이 미생물 접촉체의 재질로서 플라스틱스판을 변형시켜 이용하고 있다. 초기에는 회전판 접촉체에 Biofilm이 많이 부착되어 정화효율이 양호하지만, 부착된 Biofilm이 불규칙하게 부착되어 있으므로 정상적인 회전이 되지 않아서 자주 고장이 발생되는 불편함이 있었다.

이러한 단점을 개선하고자 본 발명자들에 의해 개발된 대한민국 특허 제0276095호에 회전식 미생물 접촉조에 바실러스 혼합균을 주체로 한 미생물을 접촉체에 부착시키고 미생물활성제를 주입하면서 하수를 통과시키는데 합성수지 섬유에 의하여 가공된 다공조직 회전체를 하폐수에 부분 침적시킨 상태에서 회전 작동시키는 바실러스 종 혼합균에 의한 하수 고도처리 방법 및 그 장치가 개시되어있다.

그러나, 상기 등록특허 기술에 적용된 회전식미생물접촉조는 섬유소재에 부착된 Biofilm의 두께가 얇기 때문에 유입 하폐수의 수온이 떨어지거나 유입하수의 수질이나 수량의 변동이 심할 경우에는 정화효율이 현저하게 감소되고, 처리 중 고장이나 미생물의 배양에 문제가 발생할 때에 회복기간이 느린 단점이 있었다.

또한, 회전식미생물접촉조 내부에 설치된 회전체의 내구성이 약해 상기 회전체의 재질에 변형 및 파손이 발생할 때 파손된 부분을 보수하려면 회전체 전체를 교환해야 하는 불편이 있었다. 그리고 바실러스 종 혼합균에 의한 슬러지는 활성슬러지 공법의 슬러지 보다 약간 비중이 낮아 침강 분리 시 침전조의 표면적으로 넓게 설계해야 하는 단점이 있었다.

1. 대한민국등록특허 제10-0276095호

본 발명은, 기존의 생물학적 하폐수 처리기술 및 그 응용기술로서 해결하지 못하는 난분해성 유기물과 영양염류가 다량 함유된 하폐수의 처리에 있어서, 최근 무분별하게 개발되어 적용하고 있는 대다수의 기술들이 영양염류 및 난분해성 유기물 제거를 위해 복잡한 공정과 고가의 시설비, 시설유지비 및 설치 부지 면적 등이 많이 소요되는데 비하여 처리요율은 기대에 못 미치는 것을 감안하여, 이러한 점들은 보완하고 난분해성 유기물 및 부유물질의 제거뿐만 아니라 영양염류인 질소와 인까지도 경제적이고 효율적으로 정화하고, 또한 각 처리공정에서 발생되는 갖가지 악취물질을 제거하는 탈취설비에 대한 대책도 마련할 수 있는 획기적인 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법을 공급하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 하폐수 정화처리를 목적으로 하는데 바실러스 종 혼합균을 우점화 농축함으로써 양호한 처리 결과를 확인하였고, 이 같은 우점화 농축 기술을 확보함으로써, 하폐수 정화처리를 원활하고 편리하게 실현할 수 있다.

상기한 과제를 해결한 본 발명의 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치는

하·폐수에 함유된 협잡물 및 부유물질을 전처리하는 조목스크린(10), 세목스크린(20) 및 침사기(30)가 순차적으로 배열되어 구성되는 하·폐수 전처리부(300)와;

상기 전처리부(300)에서 유입된 전처리된 하·폐수의 유량을 조절하는 내부에 유량공기공급관(46)이 내재된 유량조정조(40)와 상기 유량조정조(40)에 연결된 원수이송관(42)에 설치된 원수이송펌프(44)에 의해 유입된 원수에 바실러스 활성제를 투여하고, 상기 원수를 균일하게 분배하는 유량분배조(50)와 상기 유량분배조(50)로부터 균일하게 공급되는 하·폐수를 1차 생물학적 처리하는 바실러스 종 혼합균을 우점 종으로 한 미생물필름이 부착된 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)가 다수개 장착되고, 내부에 공기공급관(62)이 구비된 밀폐된 수로인 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)가 복수개 구비되어 구성되는 1차 생물학적 처리부(400)와;

상기 1차 생물학적 처리부(400)에서 처리된 원수를 이송하여 바실러스 활성제를 투여하는 1차 생물학적 처리수 계량조(70)와 상기 계량조(70)에서 공급되는 바실러스 활성제가 투여된 처리수를 반응시켜 미처리된 유기물 및 영양염류를 제거하는 다수개의 반응실로 이루어진 내부에 공기공급관(81)이 구비된 생물반응조(80)로 구성되는 2차 생물착적 처리부(500)와;

상기 2차 생물학적 처리부(500)에서 처리된 처리수가 유입되는 침전조유입관(91)과 상기 침전조 유입관(91)을 통해 유입된 처리수를 고액분리하는 침전조(90)와 슬러지이송관(92)과 상징수 이송관(95)이 상기 침전조(90)에 연결되어 구성되고, 상기 슬러지이송관(92)에 연속하여 잉여슬러지펌프(94)와 반송슬러지펌프(93)가 연결되어 구성되는 슬러지 분리부(600)와;

상기 슬러지 분리부(600)를 구성하는 잉여슬러지펌프(94)에 연결되어 구성되는 잉여슬러지이송관(96)과 상기 잉여슬러지이송관(96)으로부터 공급되는 슬러지를 저장하는 잉여슬러지 저장조(100)와 상기 잉여슬러지저장조(100)에 연결된 잉여슬러지공급관(101)과 상기 잉여슬러지공급관(101)에 결합된 슬러지공급펌프(102)와 상기 슬러지공급펌프(102)로부터 공급된 슬러지를 탈수시키는 탈수기(110)와 상기 탈수기(110)에서 탈수된 탈리액을 유량조정조(40)로 공급하는 탈리액이송관(111)과, 상기 탈수기(110)에 연결된 슬러지케익컨베이어(112)에 의해 공급된 슬러지케익을 저장 및 반출시키는 슬러지케익호퍼(120)로 구성되는 슬러지 처리부(700); 및

상기 슬러지 분리부(600)에서 분리된 상징액을 상기 상징수 이송관(95)을 통해 공급받는 처리수를 1차 저장하는 1차 처리수조(130)와 상기 1차처리수조(130)에 연결된 여과기 유입펌프(131)와 상기 여과기 유입펌프(131)로 여과기유입관(132)을 통해 유입된 상징액을 여과시키는 여과기(140)와 상기 여과기(14)에서 여과된 여과수를 이송하는 소독조유입관(151)과 상기 소독조유입관(151)으로부터 유입된 여과수를 소독하는 소독조(150) 및 상기 소독조(150)로 처리된 소독처리수를 방출하는 방류관(152)으로 구성되는 여과 및 소독부(800)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)는 회전축(64)과 상기 회전축(64)의 양끝단에 회전축을 받쳐주는 굴대받이(63)가 구비되고, 일측의 굴대받이(63)쪽에 상기 회전축(64)을 회전시키는 구동장치(66)와 상기 구동장치(66)와 전기적으로 연결되어 회전축(64)을 회전속도를 변환시키는 변환장치(67)가 구비되고,

상기 회전축(64)에 입체망상구조의 합성섬유조직체로 구성된 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61) 다수개가 층상구조로 장착되고, 상기 접촉체(61)의 일부가 부분침적되고 상기 유량분배조(50)로부터 공급된 하·폐수가 유입되는 하폐수 접촉조(65)와, 상기 접촉조(65)에 결합되어 밀폐시키는 일측면에 다수의 점검창(68)이 형성되고, 상단에 가스배출구(69)가 형성된 밀폐덮게(71)로 구성되며,

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 45~60㎜의 간격을 유지한 상태로 장착되어 구성되며, 상기 접촉체(61)의 간격은 칼날부(72a)와 축부분(72b)으로 구성된 간격띄우기(72)가 설치되고, 상기 축부분(72b) 중심부가 비어 있어 연결축을 넣어 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 형성하는 입체망상구조의 합성섬유조직체는 중량 겉보기밀도 0.04~0.08g/㎤이고, 공극률 97% 이상으로 이루어지며, 바실러스 종 혼합균의 농도가 10000~30000㎎/ℓ까지 부착성장이 가능한 망상형 다공조직의 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명에서는

하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법에 있어서,

조목스크린(10), 세목스크린(20) 및 침사기(30)에 하폐수를 순차적으로 통과시켜 하·폐수에 함유된 협잡물 및 부유물질을 제거하는 전처리 단계;와

상기 전처리 설비를 거친 하·폐수와 바실러스 활성제를 유량분배조(50)에 투여하여 망상형 바실러스 접촉체(61)가 장착된 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)를 통과시켜 하·폐수중의 오염물질을 제거하는 1차 생물학적 처리 단계;와

상기 1차 생물학적 처리단계를 거친 하·폐수를 계량조(70)에 특별히 제조된 바실러스 활성제를 투여하면서 하·폐수를 통과시켜 다수개의 생물반응조(80)를 통과시키면서 하·폐수에 남아 있는 유기물 및 영양염류를 제거하고, 생물반응조의 폭기액을 유량분배조(50)와 계량조(70)에 분산 순환시켜 망상형 회전식 바실러스 접촉조(61)와 생물반응조(80)의 바실러스 종 혼합균의 개체수를 조절하는 2차 생물학적 처리단계;와

상기 2차 생물학적 처리단계에서 처리된 하·폐수 처리수를 이송하여 침전조(90)에 유입시키고, 일정시간동안 정체시켜 상징수와 슬러지로 분리시키는 슬러지 분리단계;와

상기 슬러지 분리단계에서 분리된 슬러지는 일부는 반송슬러지펌프(93)로 반송슬러지관(96)을 통해 유량분배조(50)와 계량조(70)로 반송시키고, 반송되지 않고 남은 잉여슬러지는 잉여슬러지이송관(101)을 통해 잉여슬러지 펌프(94)로 슬러지저장조(100)로 이송하고, 이송된 슬러지는 슬러지공급펌프(102)로 슬러지공급관(103)을 통해 탈수기(110)로 공급하여 상기 탈수기(110)에서 농축 및 탈수시키고, 탈리액은 탈수여액관(111)을 통해 유량조정조(40)로 보내어지고, 탈수된 슬러지 케익은 슬러지케익컨베이어(121)로 슬러지케익호퍼(120)로 이송하여 저장된 후 반출시키는 슬러지 분리 배출단계; 및

상기 슬러지 분리단계에서 분리된 상징액은 1차 저리수조(130)에 저류시킨 후, 여과기 유입펌프(131)로 여과기유입관(141)을 통해 여과기(140)를 통과시키고, 상기 여과기(140)에서 역세수는 역세수관(142)을 통해 유량조정조(40)로 보내어지고, 여과수는 소독조유입관(151)을 통해 소독조(150)로 공급되어 소독된 후, 방류관(152)을 통해 방류되는 여과단계를 포함하여 되는 운전과정으로 이루어지는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법을 제공한다.

여기서, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조에 부유물질의 침적과 혐기화를 방지하고 망상형 회전식 접촉체에 과잉 부착된 바이오필름(Biofilm)을 박리시키기 위하여 간헐적으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 생물반응조(80)는 4개의 반응실로 구성되고, 상기 생물반응조(80)에 공급되는 공기공급은 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에 전체 공기공급량의 30%를 공급하고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에 70%를 공급하여, 바실러스 종 혼합균의 성장조건을 나쁘게 하여 내생포자화를 촉진시키고, 잔류 인을 과잉섭취토록 하여 이의 처리효율을 극대화 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 생물반응조(80)의 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에서 DO를 0.0~0.5㎎/ℓ의 약호기성으로 연속 운전하고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에서 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ의 강호기성으로 연속 운전하는 것을 특징으로 한다.

삭제

여기서, 상기 전처리 단계에서 발생하는 악취를 제거하기 위하여 상기 전처리 단계에서 발생하는 악취를 포집하여 생물반응조(80)에 공기를 공급하는 생물반응조용 송풍기(81)에 흡입시켜 생물반응조(80)에서 바실러스종 혼합균에 의해 섭취시켜 신진대사를 시킴으로써 악취를 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 BOD, COD, SS에 대해서도 월등한 처리효과를 얻었으며, 특히 질소 및 인의 제거에 대해서도 종래의 공법과는 비교할 수 없을 정도의 안정적인 처리효과를 얻었으며, 그 외에 처리시간을 많이 단축시켰으며, 다시 말하면 처리설비의 콤팩트화에 대한 성공이 가능토록 하였고, 악취도 동시에 제거 및 소독설비가 필요 없음은 물론, DO로 운전함으로써 에너지 절감효과를 유도하여 운영비 절감을 실현시켰으며 하폐수 처리에 있어서 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 등의 오염성분을 고효율로 정화할 수 있으므로 공학적으로 효과가 지대한 발명이라 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리장치의 일구성도.
도 2 는 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 일공정을 도시한 블럭도.
도 3 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 유량조정조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도.
도 4 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 망상형 회전식 바실러스 접촉조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도.
도 5 는 본 발명의 생물반응조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도.
도 6 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 여과조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도.
도 7 은 본 발명 내생포자 형성 바실러스 종 혼합균을 사용한 망상형 회전식 바실러스 접촉조의 일실시예에 따른 부분 측면도.
도 8 은 본 발명 내생포자 형성 바실러스 종 혼합균을 사용한 망상형 회전식 바실러스 접촉조의 내부 상태를 부분적으로 나타낸 단면도.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리장치의 일구성도이고, 도 2 는 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 일공정을 도시한 블럭도이며, 도 3 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 유량조정조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도이며, 도 4 는 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 망상형 회전식 바실러스 접촉조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도이며, 도 5 는 본 발명의 생물반응조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도이며, 도 6 은 본 발명의 바실러스 종 혼합균에 의한 하·폐수 고도처리공법의 여과조 부분의 공기공급상태를 나타낸 공정도이며, 도 7 은 본 발명 내생포자 형성 바실러스 종 혼합균을 사용한 망상형 회전식 바실러스 접촉조의 일실시예에 따른 부분 측면도이며, 도 8 은 본 발명 내생포자 형성 바실러스 종 혼합균을 사용한 망상형 회전식 바실러스 접촉조의 내부 상태를 부분적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따르면, 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치는 조목스크린(10), 세목스크린(20), 침사기(30), 유량 조정조(40), 유량 분배조(50), 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60), 계량조(70), 생물반응조(80), 침전조(90), 슬러지 저장조(100), 탈수기(110), 슬러지케익 호퍼(120), 1차 처리 수조(130), 여과기(140) 및 소독조(150)로 구성되어 지는 것으로, 첨부도면 도 1을 참조하여 설명하면,

상기 2차 생물학적 처리부(500)에서 처리된 처리수가 유입되는 침전조유입관(91)과 상기 침전조 유입관(91)을 통해 유입된 처리수를 고액분리하는 침전조(90)와 상기 침전조(90)에 연결되어 구성되는 슬러지이송관(92)과 상징수 이송관(95)으로 구성되는 슬러지 분리부(600)와;

상기 슬러지 분리부(600)를 구성하는 슬러지 이송관(92)에 결합되어 구성되는 반송슬러지펌브(93)와 잉여슬러지펌프(94)와 상기 잉여슬러지펌프(94)에 연결되는 잉여슬러지이송관(96)과 상기 잉여슬러지이송관(96)으로부터 공급되는 슬러지는 저장하는 잉여슬러지 저장조(100)와 상기 잉여슬러지저장조(100)에 연결된 잉여슬러지공급관(101)과 상기 잉여슬러지공급관(101)에 결합된 슬러지공급펌프(102)와 상기 슬러지공급펌프(102)로부터 공급된 슬러지를 탈수시키는 탈수기(110)와 상기 탈수기(110)에서 탈수된 탈리액을 유량조정조(40)로 공급하는 탈리액이송관(111)과, 상기 탈수기(110)에 연결된 슬러지케익컨베이어(112)에 의해 공급된 슬러지케익을 저장 및 반출시키는 슬러지케익호퍼(120)로 구성되는 슬러지 처리부(700); 및

본 발명에 따르면, 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)는 회전축(64)과 상기 회전축(64)의 양끝단에 회전축을 받쳐주는 굴대받이(63)가 구비되고, 일측의 굴대받이(63)쪽에 상기 회전축(64)을 회전시키는 구동장치(66)와 상기 구동장치(66)와 전기적으로 연결되어 회전축(64)을 회전속도를 변환시키는 변환장치(67)가 구비되고,

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 45~60㎜의 간격을 유지한 상태로 장착되어 구성되며, 상기 접촉체(61)의 간격은 칼날부(72a)와 축부분(72b)으로 구성된 간격띄우기(72)가 설치되고, 상기 축부분(72b) 중심부가 비어 있어 연결축을 넣어 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 형성하는 입체망상구조의 합성섬유조직체는 중량 겉보기밀도 0.04~0.08g/㎤이고, 공극률 97% 이상으로 이루어지며, 바실러스 종 혼합균의 농도가 10000~30000㎎/ℓ까지 부착성장이 가능한 망상형 다공조직의 형태로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조는 주요 핵심부분으로 바실러스 종 혼합균을 우점 배양하여 하·폐수를 정화하기에 알맞은 서식처로서 도 7 및 도 8에 나타낸 것으로서, 조목스크린, 세목스크린, 침사기를 거치면서 하폐수를 유량 조정조에서 원수 이송펌프(44)로서 유량분배조(50)를 거친 후, 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)로 하폐수가 유입되어 회전축(64) 양쪽에 설치된 굴대받이(63)에 따라 축을 연결하는 구동체(66)와 회전축(64)에 설치된 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 변환장치(67)로 회전 속도를 제어하면서 운전하는 것이다.

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 10~30개 정도의 디스크를 간격띄우기(72)로서 층상으로 연결하여 회전축64)에 설치한 것인데, 각 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)의 주위 부분에는 별도로 도 8에 나타낸 바와 같이, 칼날부(72a)와 축부분(72b)으로 구성된 간격띄우기(72)를 설치하여 그 축부분(72b)은 가운데가 비어 있어 연결축을 넣고 나사를 돌려 고정하고 망상형 회전 식 바실러스 접촉체(61)를 소정의 간격을 유지한 상태로서 설치하여 10~30매 정도로 된 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 입체화 하여 회전되도록 만들어져 있다.

상기와 같은 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)의 30%~40%정도는 하폐수에 잠기도록하고 나머지는 대기 중에 노출시킴으로써, 변환장치(67)의 제어로 회전속도를 알맞게 함으로써 망상형 섬유조직에 부착된 바실러스 종 혼합균인 Biofilm에 필요한 만큼 산소를 대기 중으로부터 공급을 받는다. 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)에는 내부 관찰이 적당한 곳에 점검창(68)이 있어 내부에서의 작동 상태를 확인할 수가 있다.

망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 Poly Vinylidene Chloride와 같은 강성을 가진 합성섬유재를 알맞게 굴곡 가능한 것을 불규칙하게 망상형이 되도록 Poly Vinylidene Chloride계 접착제를 스프레이 방식으로 살포하여 부착시켜 각 섬유의 교점 부분에 있어서 상술한 접착제의 접착응결에 따라 일체화시켜 겉보기 비중이 0.04~0.08g/㎤로서 공극률이 97% 이상으로서 회전시 하폐수와 공기의 망상 조직에 대한 출입이 쉬워 바실러스 종 혼합균을 주체로 생육을 왕성하게 하여 양호한 처리 효과를 얻게 된다.

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 Poly Vinylidene Chloride계의 합성섬유로서 특수 망상 구조로 된 회전식 바실러스 접촉체는 아래와 같은 특성을 가지고 있다.

(1) 접촉 면적이 매우 큰 특수 망상구조이기 때문에 하폐수 및 공기와의 접촉 면적이 넓어 호기성을 유지하는 Biofilm을 많이 부착시키므로 아주 양호하고 안정된 처리효율을 얻는다.

(2) 운전중량이 가볍고 접촉체의 함수율이 없으므로(겉보기 비중 0.04~0.08g/㎤) 구동체의 유지비가 저렴하며 고장이 잘 나지 않는다.

(3) 접촉체의 공극율이 97%이상이므로 접촉체와 하폐수와 공기의 출입이 쉬워져 부착된 바실러스 종 혼합균에 고르게 산소를 공급하므로 호기성을 유지하므로 처리효율이 아주 양호하며, 혐기화가 안되므로 악취가 발생하지 않는다.

(4) 흡수성 및 흡습성이 거의 없기 때문에 하폐수와 접촉 시 중량 변화가 일어나지 않으며 곰팡이의 번식과 부식의 문제가 발생하지 않는다.

(5) 내후성, 내약품성 및 내용제성이 양호하고, 기계적 강도가 크기 때문에 장치의 수명이 길다.

(6) 입체 망상구조의 접촉체의 재질로 사용되는 합성섬유는 Vinylidene Chloride에 PVC, 염화비닐로니트릴이나 아크릴산에스테르 등을 일정 비율로 첨가하여 공축합시켜 형성된 것이다.

(7) 상기(3)와 같이 공극률이 큰 입체 망상구조의 접촉체에 바실러스 종 혼합균이 많이 부착하여 고농도의 유지가 가능함으로써 유량변동이나 유기물 부하변동에 강하고 안정적인 고도의 처리효율을 유지할 수 있고, 저온에서도 높은 처리효율을 유지할 수가 있다.

(8) 또한, 입체 망상구조의 접촉체에 바실러스 종 혼합균이 많이 서식하기 때문에 공기 중에 있는 산소의 흡수율을 높이기 위해, 접촉체의 회전속도를 늘려서 운전을 하게 된다.

(9) 이와 같이 입체 망상구조의 접촉체에 많은 바실러스 종 혼합균이 부착되어 있기 때문에 BOD가 10,000~30,000㎎/ℓ까지의 고농도 폐수까지도 무희석으로 처리가 가능하다.

(10) 상기와 같은 바실러스 종 혼합균을 주체로 하는 것에서 바실러스 종 혼합균의 특성상 발생되는 잉여슬러지 탈수효율이 양호하여 폐기될 슬러지 케이크의 부피가 작고 탈질 및 탈인에 커다란 효과를 얻을 수 있다.

(11) 또한 망상 구조에 바실러스 종 혼합균의 부착량의 증가하게 되면 회전체에 부착된 바실러스 종 혼합균의 Biofilm에 공기 중의 산소 전달이 부족하게 되어 혐기성이 될 경우가 있고 망상형 회전식 바실러스 접촉조 바닥에 부유물질이 침적되어 혐기화가 일어나 처리효율에 악영향을 미칠 우려가 있어 조 바닥에 산기관을 설치하여 공기를 간헐적으로 불어 넣어 주면 필요 이상으로 부착된 Biofilm은 박리되고 침적된 부유물질은 교반이 되어 다음 공정인 생물반응조로 유입시킴으로써 처리효율을 높이며 악취도 방지할 수 있다.

상기와 같은 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 겉보기 비중이 0.04~0.08g/㎤정도로 공극률이 높은 합성 섬유재에 의하여, 예컨대 직경이 2m가 되어도 회전구동을 위한 동력이 적게 소요되며, 하폐수와의 접촉면적도 아주 커서, 같은 조직속의 공기 및 하폐수의 출입이 원활하여 바실러스 종 혼합균이 조직 내에서 안정한 서식처로서 양호한 증식을 진행하면서, 생물반응조(19)에 연결하여 미처리된 유기물 및 영양염류를 완벽하게 처리하는데, 기존 바실러스 사용공법에서 어려웠던 인(P) 처리도 후단부에서 공기량을 증대시킴으로써 해결하였으며, MLSS의 농도를 조절함으로써 저온에서도 안정적인 처리효율을 유지하였고, 폭기액의 유량 분배조(50)와 계량조(70)에 적당히 순환시킴으로써 Biofilm의 두께 및 바실러스 종 혼합균의 농도도 조절할 수 있게 되어 문제점을 원활하게 해결하였으며, 침전조(90)를 거친 후, 모래여과기(140)를 거쳐 소독조(150)에서는 UV를 사용함으로써 자연계에 안전하게 배출되도록 하였고, 침전조에서는 반송 슬러지 펌프(93)로서 유량 조정조(40)와 유량 분배조(50), 계량조(70)에 침전된 슬러지를 반송시킴으로서 유량 조정조에서 악취제거와 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)의 Biofilm 농도조절과 생물반응조(80)에서의 MLSS의 농도를 조절하게 하였으며 잉여슬러지는 잉여슬러지 저장조(100)에 일시 저장하였다가 잉여슬러지 펌프(102)로 탈수기(110)로 보내어 탈수 처리된 슬러지 케익은 슬러지케익컨베이어(121)로 이송시켜 슬러지케익 호퍼(120)에 일시 저장했다가 외부로 반출시켜 매립하거나 소각, 퇴비로서 재활용되고, 탈리액은 유량 조정조(40)로 이송되는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명에서는 상기 개시되는 본 발명의 고도처리장치를 이용하여 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법을 제공한다.

바람직한 형태로, 도 2에 도시된 본 발명의 일공정을 나타낸 블럭도를 참조하여 설명하면,

상기 슬러지 분리단계에서 분리된 슬러지는 일부는 유량분배조(50)와 계량조(70)로 반송시키고, 반송되지 않고 남은 잉여슬러지는 잉여슬러지이송관(101)을 통해 잉여슬러지 펌프(94)로 슬러지저장조(100)로 이송하고, 이송된 슬러지는 슬러지공급펌프(102)로 슬러지공급관(103)을 통해 탈수기(110)로 공급하여 상기 탈수기(110)에서 농축 및 탈수시키고, 탈리액은 탈수여액관(111)을 통해 유량조정조(40)로 보내어지고, 탈수된 슬러지 케익은 슬러지케익컨베이어(121)로 슬러지케익호퍼(120)로 이송하여 저장된 후 반출시키는 슬러지 분리 배출단계; 및

상기 슬러지 분리단계에서 분리된 상징액은 1차 처리수조(130)에 저류시킨 후, 여과기 유입펌프(131)로 여과기유입관(141)을 통해 여과기(140)를 통과시키고, 상기 여과기(140)에서 역세수는 역세수관(142)을 통해 유량조정조(40)로 보내어지고, 여과수는 소독조유입관(151)을 통해 소독조(150)로 공급되어 소독된 후, 방류관(152)을 통해 방류되는 여과단계를 포함하여 되는 운전과정으로 이루어지는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조에 부유물질의 침적과 혐기화를 방지하고 망상형 회전식 접촉체에 과잉 부착된 바이오필름(Biofilm)을 박리시키기 위하여 간헐적으로 공기를 공급한다.

본 발명에 따르면, 상기 생물반응조(80)는 4개의 반응실로 구성되고, 상기 생물반응조(80)에 공급되는 공기공급은 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에 전체 공기공급량의 30%를 공급하고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에 70%를 공급하여, 바실러스 종 혼합균의 성장조건을 나쁘게 하여 내생포자화를 촉진시키고, 잔류 인을 과잉섭취토록 하여 이의 처리효율을 극대화 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 생물반응조(80)의 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에서 DO를 0.0~0.5㎎/ℓ의 약호기성으로 연속 운전하고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에서 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ의 강호기성으로 연속 운전하는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에 따르면, 상기 전처리 단계에서 발생하는 악취를 제거하기 위하여 상기 전처리 단계에서 발생하는 악취를 포집하여 생물반응조(80)에 공기를 공급하는 생물반응조용 송풍기(81)에 흡입시켜 생물반응조(80)에서 바실러스종 혼합균에 의해 섭취시켜 신진대사를 시킴으로써 악취를 제거하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법을 보다 구체적으로 설명하면,

도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 하폐수의 고도처리장치는 조목스크린(10), 세목스크린(20), 침사기(30)를 순차적으로 통과되면서 협잡물, 침사물 및 굵은 부유물질 들을 제거한 후 유량 조정조(40)에서 일정량씩 원수 이송펌프(44)에 의하여 유량 분배조(50)로 이송된다.

본 발명에 따른 유량 분배조(50)는 각 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)에 하폐수가 균일하게 유입되도록 하폐수를 분배하는 장치로서 생물 반응조 제 4반응실(80d)에서 폭기액 중 유입량 대비 30~50%가 유입되어 같이 섞여져 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)로 하폐수를 유입시킨다.

상기 유량분배조(50)에는 바실러스 종 혼합균의 성장과 내생포자화를 촉진하기 위해 매일 일정량의 바실러스 활성제를 투여한다.

본 발명에 따른 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)는 내부에 본 발명의 망상형 바실러스 접촉체(61)를 포함하여 구성되는 것으로 복수개로 구성되어 유량 분배조(50)로부터 유입되는 하폐수를 고도 처리하는 장치로서, 상기 유량 분배조(50)로 유입된 하폐수 중에 함유된 오염물질을 정화시킨 후 제 1차 처리된 하폐수를 계량조(70)로 이송시킨다.

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60) 아래 한쪽에는 망상형 회전식 바실러스 접촉조용 송풍기(84)와 연결된 공기공급관(81a, 81b, 81c, 81d)과 청소시 침적물을 배출할 수 있는 배출구(미 도시)가 설치되어 있다. 이때, 망상형 회전식 바실러스 접촉조용 송풍기(84)는 전처리시설에서 발생하는 악취를 포집하는 탈취관(미 도시)과 연결시킴으로서 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)로 악취를 바실러스 종 혼합균과 접촉시킴으로서 분해할 수 있다.

이때, 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)로 공급되는 공기는 유입 하폐수 중에 유기물 또는 침적된 물질이 퇴적하여 부패하는 것을 방지하며, 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)에 과잉으로 부착된 Biofilm을 떨어뜨려 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)의 중량을 감소시키고 공극의 막힌 곳의 구멍을 뚫어 주어 하폐수와 공기가 원활하게 유통되도록 해준다.

특정 양태로서, 본 발명에 망상형 회전식 접촉조(60)는 횡측 방향의 양 끝에 설치된 굴대받이(63)에 의해 구동되며, 회전축(64)에 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61) 여러 개, 바람직하게는 10매~30매가 회전축(64)에 장착된 것인데, 각 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 50mm간격을 유지한 상태로 장착한다.

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 30%가 하폐수에 잠기도록하고 나머지는 대기 중에 노출시켜 회전함으로서 망상형 섬유조직에 하폐수와 공기가 동시에 접촉하도록 한다. 덮개(71)의 적당한 곳에 점검창(68)이 장착되어 내부에서의 작동상태를 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 계량조(70)는 1차 처리된 하수 및 생물반응로 제4반응실(81d)에서 순환되는 폭기액을 유입량 대비 50~70%와, 침전조(90)에서 반송되는 하폐수 슬러지를 유입량 대비 50~70%를 유입시켜 혼화하여 계측하면서 생물반응조(80)로 이동시키는 장치이다.

본 발명에 따른 생물반응조(80)는 상기 계량조(70)로부터 1차 처리된 하폐수에 바실러스 종 혼합균이 유동상으로 접촉할 수 있도록 일정량의 DO를 유지할 수 있도록 공기를 주입하면서 1차 처리된 유기물 및 영양염류를 물질대사로서 제거하고 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)를 형성시키는 여러 개의 반응실, 바람직하게는 4개의 반응실로 구성된 장치로서, MLSS를 포함한 처리된 하폐수를 침전조(90)로 이동시키고, 일부 폭기액을 폭기액 순환펌프(83)로서 유량 분배조(50)와 계량조(70)로 이송시킨다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 생물반응조(80)는 4개의 반응실로 구성되며, 생물반응조용 송풍기(84)가 생물반응조(80)의 제1,2,3,4 반응실에 구비된 공기공급관(81a,81b,81c,81d)를 통하여 공급한다. 이때 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에는 생물반응조(80)에 공급하는 전체 공기량의 각각 15%씩을 공급하는데, 이때의 DO(Dissolved Oxygen)은 0.0~0.5㎎/ℓ이며, ORP(Oxidation Reduction Potentials)는 10~100mV이고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에는 각각 전체 공기공급량의 35%씩을 공급하는데 이때의 DO는 0.5~1.5/㎎/ℓ이며, ORP는 100~250mV이다.

본 발명에 따른 침전조(90)는 생물반응조(80)에서 형성된 MLSS를 일정시간 동안에 고체와 액체로 분리시키는 침전 장치로서 침전된 슬러지 일부는 반송슬러지 펌프(93)로서 유량분배조(50)와 계량조(70)로 반송되어 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)과 생물반응조(80)의 부착 및 부유 바실러스 종 혼합균의 농도를 조절하여, 바실러스 종 혼합균의 우점화를 조성하게 되고, 슬러지 일부는 잉여 슬러지 펌프(94)로서 슬러지 저장조(100)로 이송된다. 분리된 상징액은 1차 처리수조(130)로 이송된다.

본 발명에 따르면, 상기 1차 처리수조(130)의 처리수는 여과기유입펌프(131)로 여과기유입관(141)을 통해 여과기(140)에 통과시켜 미세한 부유물질까지 제거된 깨끗한 처리수는 소독조유입관(151)을 통해 이송시켜 소독조(150)를 통과하여 방류관(152)을 통하여 자연계에 방류된다. 이때, 여과기내의 역세수는 유량 조정조로 이송된다.

본 발명에 따른 탈수기(110)는 슬러지의 농축과 탈수 겸용으로서 별도의 슬러지 농축조를 설치할 필요는 없다. 여기에 적용되는 탈수기(110)는 응집보조제인 양이온형 폴리머를 주입하는 원심형 농축탈수기로서 여기서의 탈리액은 유량 조정조(40)로 이송되고, 탈수된 슬러지 케익은 슬러지케익 컨베이어(121)로 슬러지케익호퍼(120)에 이동시켜 일시 저장되었다가 슬러지케익유출관(122)을 통해 외부로 반출되어 매립 또는 소각, 퇴비로서 재활용된다.

본 발명에 따른 하폐수 고도처리장치는 난분해성 유기물 및 부유물질 뿐만 아니라, 영양 염류인 질소 및 인을 90% 이상의 처리 효율로 고도 처리할 수 있으며, 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)에 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 구비하여 처리과정에서 발생하는 악취물질도 섭취, 제거할 수 있다.

또한, 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)에는 다량의 바실러스 종 혼합균이 함유된 Biofilm이 부착되어 있으므로, 유량변동이나 유기물의 농도변화, 수온저하, 고농도 난분해성 유기물의 유입등에 강하여 안정적으로 고효율의 처리가 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 10매 이상, 바람직하게는 30매 또는 60매의 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)와 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)을 연결, 설치하는 여러 개의 간격띄우기(72)로서 구성된다.

이때, 각 망상형 회전식 바실러스 접촉체는 50mm간격으로 연결되도록 구성되며, 각 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)의 중공에는 하폐수 고도처리장치에 길이 방향으로 구비된 회전축64)이 삽입되어 고정되어 있다.

상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 바실러스 종 혼합균이 함유된 Biofilm을 부착시키고, 유입되는 하폐수 속에서 중심축 아래 부분이 하폐수에 침적된, 예컨대 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61) 전체의 30% 침적된 상태에서 회전시키면 유입된 하폐수와 대기 중의 공기가 동시에 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61) 속으로 유출입됨으로서, 상기 하폐수가 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)에 부착된 약호기성인 바실러스 종 혼합균과 접촉되면서 정화된다.

이때, 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)의 회전은 3~12rpm의 속도로 회전축64)을 회전시키는 구동장치(66)에 전기적으로 연결된 회전속도 변환 장치인 변환장치(67)로서 회전속도를 조절할 수 있다.

즉, 상기 변환장치(67)는 DO가 높으면 회전속도를 감소시키고, DO가 낮아지면 회전속도를 증가시킨다. 또한, 유량 분배조(50)에 투여하는 특별히 제조된 바실러스 활성제는 바실러스 종 혼합균의 필라멘트 성장과 내생포자화를 촉진하는 역할을 하며, 난분해성 유기물질을 분해 할 수 있는 강력한 가수분해 효소인 카탈라제, 수퍼옥사이드무스타제의 생산에 관여한다.

여기서, 상기 무수 규산은 필라멘트의 성장 즉, 바실러스 종 혼합균의 분열에 관여하여 인의 섭취를 원활하게 하며, 마그네슘은 내생포자화 과정에서 리보솜, 포자막, 핵산 등의 구조를 안정화 시키는데 관여하고 여러 가지 효소 특히 인산 전이 효소의 활성에 필수이며, 망간은 많은 효소들의 활성제로 작용하여 바실러스 종 혼합균에 유독한 산소유도체를 해독하는데 중요한 역할을 하는 불균등화 효소(수퍼옥사이드무스타제, 카탈라제)의 분비에 관여하고, 칼슘은 내생포자 형성 시 표피의 성분으로 소요되며, 나머지는 잔류 인성분과 화합물을 형성하여 침전되므로 인 제거에도 관여하게 된다.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 하·폐수 고도처리 방법은

조목스크린(10), 세목스크린(20), 침사기(30)에 하폐수를 순차적으로 통과시켜 하폐수 중에 함유되어 있는 협잡물, 커다란 협잡물 및 침사물을 제거하는 단계

상기 전처리 설비를 거친 하폐수와 바실러스 활성제를 유량 분배조(50)에 투여하여 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)가 장착된 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)를 통과시켜 하폐수 중의 오염물질을 제거하는 1차 생물학적인 처리 단계

상기 오염물질 제거 단계를 거친 하폐수를 계량조(70)에 특별히 제조된 바실러스 활성제를 투여하면서 하폐수를 통과시켜 생물반응조(80)를 통과시키면서 하폐수에 남아있는 유기물 및 영양염류를 제거하고 생물반응조 제4반응실(d)에서 폭기액을 유량 분배조(50)와 계량조(70)에 순환시켜 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)와 생물반응조(80)의 바실러스 종 혼합균의 개체수를 조절하는 2차 생물학적 처리 단계;

상기 유기물질 및 영양염류를 제거시키는 과정에서 형성된 MLSS 즉, 슬러지와 처리된 하폐수를 침전조(90)에서 고액 분리된 슬러지 일부를 유량 분배조(50)와 계량조(70)에 반송시켜 망상형 회전식 접촉조(60)와 미생물 접촉체(61) 중의 바실러스 종 혼합균의 개체수를 늘려 바실러스 종 혼합균의 우점화를 조성하고, 슬러지와 하폐수의 처리수를 고액 분리시키는 단계;

상기 슬러지 분리 단계를 거치고, 나머지 슬러지는 잉여 슬러지로서 슬러지저장조(100)에 잠시 저류시켰다가 잉여슬러지 펌프(102)로 탈수기(110)에 고분자 응집제와 함께 유입시켜 탈수한 후 탈지액은 유량 조정조(40)로 보내고 탈수된 슬러지 케익은 슬러지케익 호퍼(120)에 잠시 저장되었다가 매립 및 소각 또는 퇴비로서 재활용하는 단계;

상기 침전조(90)에서 고액 분리된 상징수는 미세 잔류물까지도 제거시키기 위하여 여과기(140)를 통과시켜 자연계로 깨끗한 처리수를 소독조(150)를 거쳐 안전하게 방류시키는 3차 처리단계를 포함한다.

본 발명에 따른 협잡물, 침사물 및 부유물질 처리 단계는 조목스크린(10), 세목스크린(20), 침사기(30)에 하폐수를 순차적으로 통과시켜 하폐수에 함유된 협잡물 및 부유물질을 처리하는 단계로서, 이와 같이 전처리를 하면서 하폐수에 함유된 오염물질을 1차적으로 생물학적 처리를 하는 유량 분배조(50)를 통하여 후단에 연결된 각 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)로 하폐수를 균일하게 유입시켜 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)에 부착된 바실러스 종 혼합균과 접촉시켜 하폐수에 함유된 오염물질을 제거한다.

본 발명에 따른 2차 생물학적 처리단계는 상기 1차 생물학적 처리 단계를 거친 하폐수를 계량조(70)에서 바실러스 활성제를 투여하여 생물 반응조(80)에 유입시켜 하폐수 속에 미처리된 유기물 및 영양염류를 제거하는 2차 생물학적 처리단계로서 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)로부터 계량조(70)를 통하여 생물반응조(80)로 유입된 하폐수에 일정량의 공기를 각 실마다 차등적으로 주입하여 하폐수에 함유된 미처리 유기물 및 영양염류를 신진대사 산소를 용존시키는데 바실러스 종 혼합균의 빠른 필라멘트 성장을 유도하기 위하여 DO를 0.0~0.5㎎/ℓ 범위에 들도록 조절하며 생물반응조 제3반응실과 제4반응실(80c, 80d)에는 바실러스 종 혼합균의 생육조건을 나쁘게 하여 내생포자를 형성시키고, 인의 흡착을 최대화시키기 위하여 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ를 유지토록 공기를 주입시킨다.

본 발명에 따른 2차 생물학적 처리단계를 거친 하폐수를 침전조(90)로 유입시키고 일부 슬러지를 유량 분배조(50) 및 계량조(70)로 반송시켜 망상형 회전식 접촉조(60)와 생물반응 바실러스 종 혼합균의 개체수를 조절하는 단계로서 생물반응조 제4반응실(80d)에 연결된 폭기액 순환펌프(83)로서 일부 폭기액을 유량 분배조(50)와 계량조(70)로 순환시키고, 침전조(90)에 연결된 반송슬러지 펌프(93)를 통하여 일부 슬러지를 유량분배조(50)와 계량조(70)로 반송시키며 바실러스 종 혼합균의 개체수를 일정하게 유지하기 위하여 생물반응조 제4실(80d)와 침전조(90)로부터 폭기액과 반송슬러지를 가변적으로 반송 및 순환 시키면서 바실러스 종 혼합균의 최적 성장 조건 및 내생포자 형성 조건을 만들어 준다.

본 발명에 따른 슬러지 분리 단계는 상기 바실러스 종 혼합균의 개체수 조절단계를 거친 하폐수를 침전조(90)에 유입시켜 하폐수에 함유된 폭기액을 고체와 액체로 분리하는 단계로서, 일정시간, 바람직하게는 3~5시간 정도 정체시키면서 슬러지와 상징수로 분리시킨다. 본 발명에 따른 슬러지 처리 단계는 슬러지 분리단계를 거친 하폐수의 슬러지 일부는 유량분배조(50) 및 계량조(70)로 반송시키고, 반송되지 않고 남은 잉여 슬러지는 잉여슬러지펌프(94)로서 슬러지 저장조(100)를 거쳐 슬러지 공급펌프(102)로서 탈수기(110)에서 농축탈수가 이루어지는데 이 과정에서의 탈리액은 유량 조정조(40)로 보내어지고, 탈수된 슬러지 케익은 슬러지케익 호퍼(120)에 잠시 저장되었다가 반출되어 매립 및 소각되거나 퇴비로서 활용된다.

본 발명에 따른 여과 단계는, 침전조(90)에서 분리된 상징액은 1차 처리수조(130)를 거쳐 여과기 공급펌프(131)에 의하여 여과기(140)에 유입되어지고 역세수는 유량 조정조(40)로 보내어지고, 여과수는 소독조(150)를 거쳐 방류관(152)을 통해 자연계로 방류된다. 이때, 상기 여과기(140)에 역세수는 콤프레서(145)로부터 에어챔버 유입관(146)을 통해 에어챔버(144)로 공급되고, 에어챔버(144)에 의해 역세수가 여과기 공기유입관(147)을 통해 여과기로 공급되게 된다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 단,하기에 기술되는 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이를 실시 예에 의하여 본 발명의 범위를 한정지으려 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1에 도시된 하폐수 고도처리장치를 이용하여 도 2에 예시된 공정을 이용한 운전조업의 예로써,

45,000㎥/일 규모의 하수처리시설에 본 발명에 따른 하수 고도처리 장치를 설치하여 BOD₅, COD_Mn, SS, T-N, T-P, 대장균 군을 함유하는 하수를 유입시켜 고도처리를 하였는데, 시운전 6개월을 거쳐 정상 운전이 시작된 1년 이후 하절기에 10일간 11시경 연속적으로 채수하여 분석하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

이때, 망상형 회전식 바실러스 접촉조는 직경 2m의 망상형 회전식 바실러스 접촉체가 그 계열로 60매가 장착되어 있으며 8대가 병렬로 설치되어 있으며, 망상형 회전식 바실러스 접촉체는 접촉조 수면 밑으로 30%를 유입, 하수에 침적시킨 상태로서 3~6rpm으로서 가변적으로 회전시켰으며, 바실러스 종 혼합균의 증식 상태에 따른 DO가 0.5㎎/ℓ이하이면 회전속도를 늘리고, DO가 1.0㎎/ℓ 이상이 되면 회전속도를 감소시키면서 가변적으로 운전하였다.

가능하면 DO가 0.5~1.0㎎/ℓ가 유지되도록 운전하였으며, Biofilm의 두께는 1cm정도였으며, 생물반응조 제1반응실과 제2반응실의 DO를 0.0~0.5㎎/ℓ, ORP는 10~100mV, MLSS는 3,000㎎/ℓ, SV₃₀은 약 90%이었고, 제3반응실과 제4반응실은 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ 정도 높였으며, ORP를 100~150mV, SV₃₀은 약 60% 정도를 유지하였다. 바실러스 활성제는 유량 분배조에 BOD 부하량 1㎏당 0.03㎏을, 계량조에는 0.01㎏을 투여하였다. 폭기액은 유량 분배조에 유입하수량 대비 30~50%를 계량조에 50~70%를 반송시켰는데, 바실러스 종 혼합균의 개체수를 현미경 400배로 검경하면서 가변적으로 운전을 하였다.

또한, 바실러스 종 혼합균의 상은 망상형 회전식 접촉체에서는 B.Subtilis, B.Polymyxa, B.Thuringenis, B.Coagulans 등과 원생동물류인 Verticella류, Zoothanium류, Epistilis류, Tokophrya류 등이 공존하고 있었으며, 생물 반응조에서는 B.Subtilis, B.Megatrium, B.Brevis, B.Stearothermophilus, B.Fastidiosus 등과 원생 동물류인 Verticella류, Epstilis류, Opercularia류, Carchesium류, Acimeta류 등이 공존하고 있었으며, 생물반응조 제3반응실과 제4반응실에서는 후생동물인 Rotaria류, Philodina류, Lepadella류, Aeolosoma류, Dyplogaster류 등이 공존하고 있었다.

단위 :㎎/ℓ, 대장균수 : 개/㎖
구 분		BOD ₅	COD _Mn	SS	T-N	T-P	대장균군수
1일	유입수	252	240	202	35	6	217,500
1일	유출수	4.1	4.5	1.5	6.9	0.09	98
2일	유입수	265	238	255	36	5	199,600
2일	유출수	3.5	4.2	2.0	7.0	0.05	92
3일	유입수	261	246	259	39	5	245,200
3일	유출수	2.0	2.4	1.7	6.2	0.05	85
4일	유입수	289	277	275	42	7	239,300
4일	유출수	4.5	4.9	1.4	5.5	0.07	77
5일	유입수	288	267	270	45	6	229,500
5일	유출수	3.0	3.3	2.2	4.8	0.03	95
6일	유입수	275	261	272	33	6	246,700
6일	유출수	2.5	3.0	2.5	5.1	0.08	87
7일	유입수	286	266	280	45	7	257,200
7일	유출수	2.2	2.6	1.7	4.1	0.04	75
8일	유입수	306	275	295	32	6	228,800
8일	유출수	3.1	3.4	1.9	5.2	0.07	69
9일	유입수	293	272	291	33	5	215,900
9일	유출수	2.5	3.0	2.2	3.8	0.05	72
10일	유입수	277	263	265	37	7	220,700
10일	유출수	3.1	3.4	2.3	3.2	0.07	73
평균	유입수	279	260	266	38	6	230,040
평균	유출수	3.1	3.5	1.9	5.2	0.06	82.3
처리요율(%)		98.9	98.7	99.3	86.3	99.0	99.9

상기 표 1에서 보는 바와 같이 평균 BOD₅ 279㎎/ℓ, COD_Mn 260㎎/ℓ, SS 266㎎/ℓ, T-N 38㎎/ℓ, T-P 6㎎/ℓ, 대장균수 230,040개/㎖의 유입 수질이 본 발명의 하수고도처리 시설에서 처리된 처리수의 평균 BOD₅ 3.1㎎/ℓ, COD_Mn 3.5㎎/ℓ, SS 1.9㎎/ℓ, T-N 5.2㎎/ℓ, T-P 0.06㎎/ℓ, 대장균수 82.3개/㎖의 결과를 보여주고 있다.

여기서, 대장균군수의 제거율이 탁월하였던 것은 바실러스 종 혼합균을 용균 및 사멸 시킨 것으로 사료되며, 위의 자료는 소독조에서 UV를 작동시키지 않은 것이다.

처리 효율을 보면 BOD₅ 98.9%, COD_Mn 98.7%, SS 99.3%, T-N 86.3%, T-P 99.0%, 대장균군수 99.9%였다. 또한, 각 공정에서 발생되는 악취가 없어 별도의 탈취시설은 설치하지 않았다.

[실시예 2]

동절기에 수온 5~8℃에서 운전 조업을 하였으며, 운전 조건은 생물 반응조에서 MLSS의 농도를 4,000㎎/ℓ 이상으로 하였으며, 폭기액 순환을 50% 이상으로 유량 조정조와 계량조로 순환시켰으며, 반송슬러지는 70% 이상을 유량조정조와 계량조로 순환시켰으며, 바실러스 활성제는 유량조절조에 BOD 부하량 1㎏당 0.04㎏을 계량조에 0.02㎏으로 증가시켜 투입하였으며 망상형 회전식 접촉체의 Biofilm의 두께는 2cm 정도로 하여 운전조업을 실시한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 운전조업하여 분석하였고, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

단위 :㎎/ℓ, 대장균수 : 개/㎖
구 분		BOD ₅	COD _Mn	SS	T-N	T-P	대장균군수	수온(℃)
1일	유입수	279	268	289	37	7	195,200	5
1일	유출수	4.5	4.9	2.5	7.0	0.08	110
2일	유입수	285	286	290	42	5	162,300	7
2일	유출수	3.8	4.6	2.3	6.5	0.06	89
3일	유입수	297	267	310	35	8	157,200	7
3일	유출수	3.5	3.8	1.9	6.8	0.05	82
4일	유입수	265	252	278	37	6	155,500	8
4일	유출수	4.1	4.5	1.8	5.9	0.05	92
5일	유입수	268	253	289	45	7	147,800	8
5일	유출수	3.6	3.9	2.7	5.0	0.06	75
6일	유입수	310	285	299	42	7	139,700	7
6일	유출수	3.2	3.8	2.9	6.2	0.09	86
7일	유입수	288	268	285	36	9	189,200	7
7일	유출수	3.0	3.6	2.0	6.9	0.07	77
8일	유입수	278	264	287	38	6	215,300	6
8일	유출수	3.6	4.0	1.9	5.5	0.06	65
9일	유입수	265	247	279	41	5	224,200	5
9일	유출수	2.9	3.5	2.5	4.0	0.05	79
10일	유입수	279	265	225	45	8	157,600	8
10일	유출수	3.5	3.8	2.9	3.7	0.06	75
평균	유입수	281	267	283	40	7	174,400	6.8
평균	유출수	3.6	4.0	2.3	5.8	0.063	83
처리요율(%)		98.7	98.5	99.2	85.5	99.1	99.9

상기 표 2에서 보는 바와 같이 평균 6.8℃에서 BOD₅ 281㎎/ℓ, COD_Mn 267㎎/ℓ, SS 283㎎/ℓ, T-N 40㎎/ℓ, T-P 7㎎/ℓ, 대장균수 174,400개/㎖의 유입수질이 본 발명의 하수고도처리시설에서 운전조건의 변화로 인하여 처리된 처리수의 평균 BOD₅ 3.6㎎/ℓ, COD_Mn 4.0㎎/ℓ, SS 2.3㎎/ℓ, T-N 5.8㎎/ℓ, T-P 0.063㎎/ℓ, 대장균수 83개/㎖의 결과를 보여주고 있다.

여기서도 소독조에서 UV를 작동시키지 않았다. 처리효율을 보면 BOD₅ 98.9%, COD_Mn 98.7%, SS 99.3%, T-N 86.3%, T-P 99.1%, 대장균군수 99.9%였다.

참고로 2012년 1월 1일부터 적용되는 환경부 고시 공공하수처리시설에 대한 방류 수질기준은 1일 하수처리 용량 500㎥ 이상 I지역은 BOD₅ 5㎎/ℓ이하, COD_Mn 20㎎/ℓ이하, SS 10㎎/ℓ 이하, T-N 20㎎/ℓ 이하, T-P 0.2㎎/ℓ 이하, 대장균군수 1,000개/㎖ 이하이다.

[실시예 3]

도축시설에서 돼지 1,500두/일, 소 500두/일을 도살하는데 폐수가 2,500㎥/일 발생하는데, 본 발명의 고도처리장치를 도축시설에 건설한 후본 본 발명의 공법을 적용하여, 시운전 3개월을 거친 후, 1년 동안 정상 가동한 후, 10일간 10시경 연속적으로 채수하여 분석한 결과를 표3에서 나타내었다.

이때, 망상형 회전식 바실러스 접촉조는 직경 2m의 망상형 회전식 바실러스 접촉체가 30매 장착되어 있으며, 3대가 병렬로 설치되어 있으며, 망상형 회전식 접촉체는 접촉조 수면 밑으로 30%를 유입 폐수에 침적시킨 상태로서 3~8rpm으로서 가변적으로 회전시켰으며, 바실러스 종 혼합균의 증식상태에 따라서 가변적으로 회전시켰는데, 바실러스 종 혼합균의 증식상태에 따라서 DO가 0.5㎎/ℓ 이하가 되면 회전속도를 늘리고, DO가 1.0㎎/ℓ 이상이 되면 회전속도를 감소시키면서 가변적으로 운전을 하였다.

가능하면 DO가 0.5~1.0㎎/ℓ가 유지되도록 운전하였으며, Biofilm의 두께는 2~3cm정도였으며, 생물반응조 제1반응실과 제2반응실의 DO는 0.0~0.5㎎/ℓ, MLSS 농도는 5,000㎎/ℓ 이상을 SV₃₀은 90% 정도였으며, 제3반응실과 제4반응실은 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ 정도로 공기 주입량을 늘렸으며, SV₃₀은 60%정도를 유지하였다. 바실러스 활성제는 유량 분배조에 BOD부하량 1㎏당 0.05㎏을, 계량조에 0.02㎏을 투여하였다.

폭기액은 유량 분배조와 계량조에 유입하수량대비 50~100%, 반송슬러지는 유량 분배조와 계량조에 유입하수량 대비 100~200%를 반송시켰다. 바실러스 종 혼합균의 개체수를 현미경으로 검경하면서 운전을 했다.

또한 바실러스 종 혼합균의 상은 B.Polymxa, B.Crulans, B.Popilliae, B.Licheniformic, B.Pumpilus, B.Thuringensis, B.Brevis, B.Fusiformis, B.Fastidiosus, B.Marinus 등과 원생동물류인 Verticella류, Epistylis류, Opercularia류 등과 공존하고 있었으며, 생물반응조 제1조와 제2조에서는 B.Thuringensis, B.Stearothermophilu, B.Macerans, B.Subtilis, B.Badiys, B.Larvae, B.Simplex 등과 원생동물류인 Verticella류, Opercularia류, Epistilis류, Carchesium류 등이 공존하고 있었으며, 생물반응조 제3조와 제4조에서는 후생동물인 Rotaria류, Philodina류, Lepadella류, Colurella류, Aeolsoma류, Dyplogaster 등이 공존하고 있었다.

단위 : ㎎/ℓ, 대장균수 : 개/㎖
구 분		BOD ₅	COD _Mn	SS	T-N	T-P	대장균군수
1일	유 입 수	2,578	5,672	2,879	312	57	256,000
1일	유 출 수	6	16	5	10	0.8	250
2일	유 입 수	2,850	7,125	3,650	324	48	277,000
2일	유 출 수	5	12	4	9	0.9	230
3일	유 입 수	3,165	9,179	3,275	295	45	315,000
3일	유 출 수	8	25	8	15	0.7	240
4일	유 입 수	3,027	9,081	3,673	320	55	326,000
4일	유 출 수	7	21	6	14	0.6	310
5일	유 입 수	3,521	10,095	3,972	315	52	285,000
5일	유 출 수	4	11	5	14	0.6	260
6일	유 입 수	3,365	8,339	4,352	356	47	297,000
6일	유 출 수	5	15	5	15	0.8	210
7일	유 입 수	2,978	8,339	4,352	356	47	315,000
7일	유 출 수	4	12	5	8	0.6	200
8일	유 입 수	3,157	8,839	4,525	294	58	306,000
8일	유 출 수	4	15	6	7	0.7	310
9일	유 입 수	3,079	9,237	3,787	307	49	325,000
9일	유 출 수	4	11	7	7	1.1	270
10일	유 입 수	2,877	8,344	3,953	332	46	332,000
10일	유 출 수	5	15	8	8	1.5	260
평균	유 입 수	3,060	8,612	3,833	314	56	303,400
평균	유 출 수	5	15	6	10	1.2	254
처리요율(%)		99.8	99.8	99.8	96.8	97.6	99.9

상기 표 3에서 보는 바와 같이, 유입폐수의 평균 BOD₅ 3,060㎎/ℓ, COD_Mn 8,612㎎/ℓ, SS 3,833㎎/ℓ, T-N 314㎎/ℓ, T-P 50㎎/ℓ의 수질이 본 발명의 폐수 고도처리 시설에서 처리된 처리수의 평균 BOD₅ 5㎎/ℓ, COD_Mn 15㎎/ℓ, SS 6㎎/ℓ, T-N 10㎎/ℓ, T-P 1.2㎎/ℓ의 결과를 보여주고 있다. 처리 효율을 보면 BOD₅ 98.9%, COD_Mn 98.7%, SS 99.3%, T-N 86.7%, T-P 98.5%, 대장균수 254개/㎖였다. 또한, 각 공정에서 발생되는 악취가 없어 별도의 탈취시설은 설치하지 않았다.

[실시예 4]

우유 및 유제품 가공공장에서 배출되는 폐수는 2,000㎎/ℓ로 이를 처리하기 위하여 본 공법을 적용하여 고도처리장치를 건설한 후, 시운전 3개월을 거친 후, 2년 동안 정상가동한 후, 10일간 10시경 연속적으로 채수하여 분석한 결과를 표 4에 나타내었다.

이때, 망상형 회전식 바실러스 접촉조는 직경 2m의 망상형 회전식 바실러스 접촉체가 30매 장착되어 있으며, 2대가 병렬로 설치되어 있으며, 망상형 회전식 접촉체는 접촉조 수면 밑으로 30%를 유입 폐수에 침적시킨 상태로서 3~8rpm으로서 가변적으로 회전시켰다.

바실러스 종 혼합균의 증식 상태에 따라서 DO가 0.5㎎/ℓ이하가 되면 회전속도를 늘리고, DO가 1.0㎎/ℓ 이상이 되면 회전속도를 감속시키면서 가변적으로 운전을 하였다.

Biofilm 두께는 2cm 정도였으며, 생물반응조 제1반응실과 제2반응실의 DO는 0.0~0.5㎎/ℓ, MLSS 농도는 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ 정도로 유지하고, SV₃₀은 60% 정도로 유지하였다.

바실러스 활성제는 유량 분배조에 BOD 부하량 1㎏당 0.04㎏을 계량조에 0.01㎏을 투여하였다.

폭기액은 유량 분배조와 계량조에 유입하수량 대비 50~80%, 반송슬러지는 유입하수량 대비 유량 분배조와 계량조에 100~150%를 반송시켰다. 망상형 회전식 바실러스 접촉체와 생물반응조에 나타난 바실러스 종 혼합균과 원생동물류는 실시예 3과 유사하였다.

단위 : ㎎/ℓ
구 분		BOD ₅	COD _Mn	SS	T-N	T-P
1일	유 입 수	1,256	1,004	1,356	201	51
1일	유 출 수	5	10	7	7	0.8
2일	유 입 수	1,029	833	1,255	195	55
2일	유 출 수	3	7	5	5	0.6
3일	유 입 수	998	818	1,386	189	48
3일	유 출 수	2	5	5	3	0.4
4일	유 입 수	1,175	975	1,277	211	49
4일	유 출 수	5	11	8	6	0.5
5일	유 입 수	1,155	970	1,352	193	56
5일	유 출 수	3	8	6	5	0.3
6일	유 입 수	1,075	913	1,274	187	53
6일	유 출 수	3	7	5	4	0.1
7일	유 입 수	1,136	977	1,456	215	59
7일	유 출 수	4	8	5	4	0.5
8일	유 입 수	1,379	1,158	1,312	214	45
8일	유 출 수	5	13	4	3	0.4
9일	유 입 수	1,231	1,022	1,408	185	36
9일	유 출 수	5	15	3	7	0.5
10일	유 입 수	1,026	872	1,365	189	47
10일	유 출 수	4	11	5	6	0.7
평균	유 입 수	1,146	954	1,344	198	50
평균	유 출 수	4	10	5	5	0.5
처리요율(%)		99.7	98.9	99.6	97.5	99.0

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 평균 BOD₅ 1,146㎎/ℓ/, COD_Mn 954㎎/ℓ, SS 1,344㎎/ℓ, T-N 178㎎/ℓ, T-P 50㎎/ℓ의 유입수질이 본 발명의 폐수 고도처리 시설에서 처리된 처리수의 평균 BOD₅ 4㎎/ℓ, COD_Mn 10㎎/ℓ, SS 5㎎/ℓ, T-N 5㎎/ℓ, T-P 0.5㎎/ℓ의 결과를 보여주고 있다. 처리 효율을 보면 BOD₅ 99.7%, COD_Mn 98.9%, SS 99.6%, T-N 97.5%, T-P 99.0%였다. 또한, 각 공정에서 발생되는 악취가 없어 별도의 탈취시설은 설치하지 않았다.

이상에서 설명된 바와 같이, 기존의 생물학적 처리로는 도저히 처리할 수 없는 각종 난분해성 유기물 폐수에 적용하여 탁월한 처리능력을 입증함으로서 이 분야의 하폐수 고도처리공법으로서 탁월한 공법임을 알 수 있었다.

이상에서 개시된 바와 같이, 본 발명에 의한 것은 망상형 회전식 바실러스 접촉조에 하폐수와 바실러스 종 혼합균을 주체로 한 미생물 및 바실러스 활성제를 투여하여 Polyvinylidene Chloride의 합성섬유재로서 가공된 특수 망상형 구조체를 앞에서의 하폐수에 부분 침적한 상태에서 회전시키는 것으로부터 BOD, COD 및 SS와 같은 성분을 종래의 생물학적 처리법에 비해 월등한 처리효율을 나타냈을 뿐만 아니라, T-N 및 T-P까지도 동일 공정 내에서 처리되는 우수함을 입증하였으며, 콤팩트한 설비로서 시설 운영비가 훨씬 적게 소요되는 것을 알 수 있었다.

하폐수를 차례로 유입시키도록 한 복수의 망상형 회전식 바실러스 접촉체를 회전시키면서 바실러스 종 혼합균을 조체로 하는 미생물과 바실러스 활성체를 투여한 앞에서의 하폐수를 차례로 유입시켜 다공조직인 회전체의 가변적인 회전에 의하여 공기 중의 산소를 하폐수에 공급하면 서로 하폐수를 공기 중에서 분산 전개하여 처리함으로써 고효율적인 정화처리를 각종 하폐수 발생시설에 대해서도 유효하게 적용시킬 수 있다.

또한, 복수 개의 망상형 회전식 바실러스 접촉조에 의한 처리 후, 생물반응조를 두어 부유식 폭기 처리를 실시하는 것에 따라서 고도의 처리효율을 안정적으로 확보할 수 있다. 하폐수와 바실러스 종 혼합균을 주체로 한 미생물 및 바실러스 활성제를 투입하도록 한 망상형 회전식 바실러스 접촉조에 Polyvinylidene Chloride 합성섬유로 가공된 특수 망상 다공조직 회전체를 하폐수에 부분 침적시켜 회전시키면 하폐수와 공기의 접촉에 의하여 바실러스 종 혼합균을 주체로 한 미생물이 하폐수 중에 함유된 오염성분을 왕성하게 대주 성장하면서 섭취하여 대사함으로 정화하는 작용을 원활하게 한다.

또한, 4개의 반응실로 구성된 생물반응조에 있어서의 공기 중의 산소공급은 송풍기로서 생물반응조 제1반응실과 제2반응실에 전체 공기 공급량의 30%정도를 유입 폭기시킴으로써 바실러스 종 혼합균을 사상형 성장을 유도하기 위하여 바실러스 활성제를 일정량 투여하면서 DO를 0.0~0.5㎎/ℓ정도가 되도록 조절하며, 바실러스 종 혼합균의 개체수를 유지하기 위하여 생물반응조 제4실에서의 폭기액 순환과 침전조에서 슬러지반송을 가변적으로 하면서 바실러스 종 혼합균의 최적 성장조건을 만들어 주고 생물반응조 제3반응실과 제4반응실에는 전체 공기공급량의 70%정도를 집중 폭기시킴으로써 바실러스 종 혼합균의 성장조건을 악화시켜 내생포자화를 유도하도록 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ 유지시키고 남아있는 인을 최대한 미생물이 섭취하도록 조성한다.

앞에서 언급한 바와 같이 망상형 회전식 바실러스 접촉조와 생물반응조에서 이루어지는 하폐수의 정화처리장치에 있어서 생물반응조 제4반응실에서 포자형성 초기의 폭기액을 유량 분배조와 계량조를 통하여 망상형 회전식 바실러스 접촉조와 생물반응조 제1반응실에 순환토록하고 침전조에서 침강한 바실러스 종 혼합균의 슬러지를 유량 분배조와 계량조를 통하여 망상형 회전식 바실러스 접촉조와 생물반응조 제1반응실에 반송토록 하였다.

1:유입관 2:조목스크린
3:세목스크린 유입관 4:세목스크린
5:침사기 유입관 6:침사기
7:유량 조정조 유입관 8:유량 조정조
9:유량 조정조 공기 유입관 10:원수 이송펌프
11:원수 이송관 12:유량 분배조
13:유량 분배조 유출관 14:망상형 회전식 바실러스 접촉조
15:망상형 회전식 바실러스 접촉조 공기공급관
16:계량조 유입관 17:계량조
18:생물반응조 유입관 19:생물반응조
19a:생물반응조 제 1실 19b:생물반응조 제 2실
19c:생물반응조 제 3실 19d:생물반응조 제 4실
20:생물반응조 공기 공급관 21:폭기액 순환펌프
22:폭기액 순환관 23:침전조 유입관
24:침전조 25:반송 슬러지 펌프
26:반송 슬러지관 27:잉여 슬러지펌프
28:잉여 슬러지관 29:슬러지 저장소
30:슬러지 공급펌프 31:슬러지 공급관
32:탈수기 33:탈수여액관
34:슬러지케익 컨베이어 35:슬러지케익 호퍼
36:슬러지케익 유출관 37:1차 처리 수조유입관
38:1차 처리 수조 39:여과기 유입펌프
40:여과기 유입관 41:여과기
42:역세수관 43:소독조 유입관
44:소독조 45:방류관
46:유량조정조용 송풍기
47망상형 회전식 바실러스 접촉조용 송풍기
48:생물반응조용 송풍기 49:콤프레서
50:에어챔버 유입관 51:에어챔버
52:여과기 공기 유입관 53:망상형 회전식 바실러스 접촉체
54:덮개 55:유입구
56:유출구 57:회전축
58:구동장치 59:굴대받이
60:간격띄우기 61:변환장치
62:가스 배출구 63:점검창

Claims

하·폐수에 함유된 협잡물 및 부유물질을 전처리하는 하·폐수 전처리부(300)와;
상기 전처리부(300)에서 유입된 전처리된 하·폐수의 유량을 조절하는 유량조정조(40)와 상기 유량조정조(40)에 바실러스 활성제를 투여하고, 원수를 균일하게 분배하는 유량분배조(50)와 미생물필름이 부착된 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)가 다수개 장착된 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)가 복수개 구비되어 구성되는 1차 생물학적 처리부(400)와;
상기 1차 생물학적 처리부(400)에서 처리된 원수를 이송하여 바실러스 활성제를 투여하여 미처리된 유기물 및 영양염류를 제거하는 2차 생물학적 처리부(500)와;
상기 2차 생물학적 처리부(500)에서 처리된 처리수를 고액분리하는 슬러지 분리부(600)와;
상기 슬러지 분리부(600)로부터 공급되는 슬러지를 탈수시켜 탈리액과 슬러지 케익으로 분리시키는 슬러지 처리부(700); 및
상기 슬러지 분리부(600)에서 분리된 상징액을 여과하고 소독시키는 여과 및소독부(800)로 구성되고,
상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)는 회전축(64)과 상기 회전축(64)의 양끝단에 회전축을 받쳐주는 굴대받이(63)가 구비되고, 일측의 굴대받이(63)쪽에 상기 회전축(64)을 회전시키는 구동장치(66)와 상기 구동장치(66)와 전기적으로 연결되어 회전축(64)을 회전속도를 변환시키는 변환장치(67)가 구비되고,
상기 회전축(64)에 입체망상구조의 합성섬유조직체로 구성된 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61) 다수개가 층상구조로 장착되고, 상기 접촉체(61)의 일부가 부분침적되고 상기 유량분배조(50)로부터 공급된 하·폐수가 유입되는 하폐수 접촉조(65)와, 상기 접촉조(65)에 결합되어 밀폐시키는 일측면에 다수의 점검창(68)이 형성되고, 상단에 가스배출구(69)가 형성된 밀폐덮게(71)로 구성되며,
상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)는 45~60㎜의 간격을 유지한 상태로 장착되어 구성되며, 상기 접촉체(61)의 간격은 칼날부(72a)와 축부분(72b)으로 구성된 간격띄우기(72)가 설치되고, 상기 축부분(72b) 중심부가 비어 있어 연결축을 넣어 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 형성하는 입체망상구조의 합성섬유조직체는 중량 겉보기밀도 0.04~0.08g/㎤이고, 공극률 97% 이상으로 이루어지며, 바실러스 종 혼합균의 농도가 10000~30000㎎/ℓ까지 부착성장이 가능한 망상형 다공조직의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치.
하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법에 있어서,
조목스크린(10), 세목스크린(20) 및 침사기(30)에 하폐수를 순차적으로 통과시켜 하·폐수에 함유된 협잡물 및 부유물질을 제거하는 전처리 단계;와
상기 전처리 설비를 거친 하·폐수와 바실러스 활성제를 유량분배조(50)에 투여하여 망상형 바실러스 접촉체(61)가 장착된 망상형 회전식 바실러스 접촉조(60)를 통과시켜 하·폐수중의 오염물질을 제거하는 1차 생물학적 처리 단계;와
상기 1차 생물학적 처리단계를 거친 하·폐수를 계량조(70)에 특별히 제조된 바실러스 활성제를 투여하면서 하·폐수를 통과시켜 다수개의 생물반응조(80)를 통과시키면서 하·폐수에 남아 있는 유기물 및 영양염류를 제거하고, 생물반응조의 폭기액을 유량분배조(50)와 계량조(70)에 분산 순환시켜 망상형 회전식 바실러스 접촉조(61)와 생물반응조(80)의 바실러스 종 혼합균의 개체수를 조절하는 2차 생물학적 처리단계;와
상기 2차 생물학적 처리단계에서 처리된 하·폐수 처리수를 이송하여 침전조(90)에 유입시키고, 일정시간동안 정체시켜 상징수와 슬러지로 분리시키는 슬러지 분리단계;와
상기 슬러지 분리단계에서 분리된 슬러지는 일부는 반송슬러지펌프(93)로 반송슬러지관(96)을 통해 유량분배조(50)와 계량조(70)로 반송시키고, 반송되지 않고 남은 잉여슬러지는 잉여슬러지이송관(101)을 통해 잉여슬러지 펌프(94)로 슬러지저장조(100)로 이송하고, 이송된 슬러지는 슬러지공급펌프(102)로 슬러지공급관(103)을 통해 탈수기(110)로 공급하여 상기 탈수기(110)에서 농축 및 탈수시키고, 탈리액은 탈수여액관(111)을 통해 유량조정조(40)로 보내어지고, 탈수된 슬러지 케익은 슬러지케익컨베이어(121)로 슬러지케익호퍼(120)로 이송하여 저장된 후 반출시키는 슬러지 분리 배출단계; 및
상기 슬러지 분리단계에서 분리된 상징액은 1차 저리수조(130)에 저류시킨 후, 여과기 유입펌프(131)로 여과기유입관(141)을 통해 여과기(140)를 통과시키고, 상기 여과기(140)에서 역세수는 역세수관(142)을 통해 유량조정조(40)로 보내어지고, 여과수는 소독조유입관(151)을 통해 소독조(150)로 공급되어 소독된 후, 방류관(152)을 통해 방류되는 여과단계를 포함하여 되는 운전과정으로 이루어지되,
상기 망상형 회전식 바실러스 접촉체(61)를 형성하는 입체망상구조의 합성섬유조직체는 중량 겉보기밀도 0.04~0.08g/㎤이고, 공극률 97% 이상으로 이루어지며, 바실러스 종 혼합균의 농도가 10000~30000㎎/ℓ까지 부착성장이 가능한 망상형 다공조직의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법.
제 5 항에 있어서,
상기 망상형 회전식 바실러스 접촉조에 부유물질의 침적과 혐기화를 방지하고 망상형 회전식 접촉체에 과잉 부착된 바이오필름(Biofilm)을 박리시키기 위하여 간헐적으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법.
제 5 항에 있어서,
상기 생물반응조(80)는 4개의 반응실로 구성되고, 상기 생물반응조(80)에 공급되는 공기공급은 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에 전체 공기공급량의 30%를 공급하고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에 70%를 공급하여, 각 반응실에 공기를 차등공급하여 바실러스 종 혼합균의 성장조건을 나쁘게 하여 내생포자화를 촉진시키고, 잔류 인을 과잉섭취토록 하여 이의 처리효율을 극대화 하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법.
제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 생물반응조(80)의 제1반응실(80a)과 제2반응실(80b)에서 DO를 0.0~0.5㎎/ℓ의 약호기성으로 연속 운전하고, 제3반응실(80c)과 제4반응실(80d)에서 DO를 0.5~1.5㎎/ℓ의 강호기성으로 연속 운전하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법.
삭제
제 5 항에 있어서,
상기 전처리 단계에서 발생하는 악취를 제거하기 위하여 상기 전처리 단계에서 발생하는 악취를 포집하여 생물반응조(80)에 공기를 공급하는 생물반응조용 송풍기(81)에 흡입시켜 생물반응조(80)에서 바실러스종 혼합균에 의해 섭취시켜 신진대사를 시킴으로써 악취를 제거하는 것을 특징으로 하는 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리방법.