KR101632325B1 - 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치 - Google Patents

약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치에 관한 것으로, 생물학적 처리반응조 내에 구비된 약품 혼합식 디켄터; 및 생물학적 처리반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치를 포함하되, 상기 약품 혼합식 디켄터는, 생물학적 처리반응조 내의 상징수를 외부로 배출하는 상징수 배출수단; 및 상기 상징수 배출수단에 연결되어, 상기 상징수 배출수단을 통해 상징수가 배출되는 과정에서 상징수에 화학처리를 위한 화학약품을 주입하는 약품주입수단이 구비되고, 상기 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치는, 생물학적 처리반응조 내의 반응액을 배출하는 반응액 배출수단; 상기 반응액 배출수단과 연계되어, 상기 반응액 배출수단에 의해 배출된 반응액을 필터링하여 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 상기 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 미세슬러지를 분리하는 필터링수단; 및 상기 필터링수단과 생물학적 처리반응조를 연계하여, 상기 필터링수단에 의해 분리된 상기 호기성 그래뉼 슬러지를 상기 생물학적 처리반응조 내에 리턴시키는 리턴수단을 포함하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치에 관한 것이다.

Description

약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치{Apparatus for sewage treatment combined with decanter for mixing chemicals and granule sludge selecting unit}
본 발명은 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호기성 그래뉼 슬러지(Aerobic Granular Sludge, AGS)가 주입된 연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)를 이용하여 처리시설로 유입되는 유기물 및 영양물질(질소, 인)을 처리하며 반응조 내 설치되어 처리수에서 상징수만을 배출하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 구조의 안정성 향상을 위한 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치에 관한 것이다.
현대사회는 산업 및 경제의 발전과 생활수준 향상으로 인한 수환경 오염이 심각해지고 있는데 생활하수에 포함된 영양물질(질소와 인) 등으로 인한 수계의 부영양화가 유발되고 있으며 이러한 문제를 해결하고자 그간 많은 처리공법이 개발되어 왔다. 국내의 경우, 대규모 하수처리장은 주로 A/O나 A2/O와 같은 연속 흐름식 고도처리 공법이 적용 중에 있으며, 중소규모의 경우에는 유입 유량의 탄력적인 대응을 목적으로 연속 회분식 반응조 공법이 다수 적용되고 있다. 특히 회분식 반응조 공법은 연속 흐름식 공법에 비해 설치 면적이 작고, 공정이 단순하며, 시설비 및 운전비가 저렴하다는 등의 이유로 다양한 형태로 하수처리분야에 적용되고 있다.
이와 같은 회분식 처리시스템에서 반응조에 수용된 처리수에서 상징수만을 배출하도록 하는 디켄터가 사용된다. 예컨대, 대한민국 등록번호 제10-0470175호 '부유식 혼합 디켄터'는 물위에 떠 있도록 부력을 구비한 부력탱크와, 이 부력탱크의 중심부에 설치되는 실린더와, 이 실린더 내부에 설치되어 전기적인 신호에 따라 정회전 또는 역회전하는 구동부와, 이 구동부와 결합되며 구동부의 회동에 따라 정회전 또는 역회전하는 스크류와, 중앙에 나사홀이 형성되며 스크류에 결합되어 스크류의 동력을 전달받는 이송판과, 이송판을 내주연에 결합시키며, 이송판의 유동에 따라 상하로 유동되어 실린더에 착탈되는 이송관과, 이 이송관의 하부에 결합되며 다수개의 유입홀을 구비하여 하부로 하강시 상징수를 외부로 배출하기 위한 유입관과 유입관의 하부에 부착되어 유입관의 움직임에 따라 스컴의 유입을 막는 스컴 방지막을 구비하여 이루어지는 디켄터가 제안되고 있다.
한편, 대한민국 공개번호 제10-2004-0006926호의 '내부순환형 연속회분식 반응장치를 이용한 하수처리방법'은 다목적조와 주반응조가 별도로 구비되고, 양 조 내의 물질교환을 위하여 자동이송장치, 내부액순환장치, 슬러지반송라인이 구비된 연속회분식 반응장치를 이용하는 하수처리방법에 있어서, 운전상황에 따라 내부액순환장치를 가동시켜 단계적으로 다목적조 내의 반응액을 주반응조로 이송시켜 탈질·탈인에 필요한 약품을 제공하고, 주반응조는 연속회분식 반응공정으로 운전되며, 다목적조는 주반응조의 운전공정 중 반응기에는 혐기조 또는 무산소조로 운전되고, 그 외의 시간에는 유량조절조로 운전되는 기술이 제안되고 있다. 그런데, 상술된 바와 같이 약품을 사용하여 하수처리를 하기 위해서는, 주 반응조 이외에 다른 반응조들의 설치 등이 더 요구되며, 이에 따라 정화처리를 위한 비용이 상승하고 나아가 설치공간도 커지게 되는 문제점이 있다.
한편, 일반적인 하·폐수 처리장 시스템에서는 부유 슬러지를 이용하여 연속식 흐름 혹은 슬러지 반송 등에 의해 부유 슬러지들이 각 조로 계속 이동되기 때문에, 각 조의 조건별 우점화와 오염물질의 제거효율성이 떨어지고, 특히 유입수의 특성 및 운전방법에 따라 벌킹 및 포밍(foaming)이 빈번히 발생하는 등의 고액 분리와 처리 효율상의 여러 문제를 가지고 있다.
최근 국내에도 이러한 부유 슬러지의 단점을 해결하기 위하여 중력침전에 의한 고액 분리를 막분리로 대체하고 반응기 내의 미생물 농도를 증가시켜 처리 효율을 향상시키는 침지형 막분리 공정(MBR)이 적용되고 있다. 그러나 침지형 막분리 공정 또한 기존의 막분리 공정과 마찬가지로 막 투과 시간에 따른 막오염 현상 발생으로 인한 주기적인 막 교체가 필수적이며 막의 세정을 위해 포기조 내에 과다한 공기를 공급함으로 포기조 내에 필요 이상의 높은 DO농도가 유지되고, 이로 인한 높은 에너지가 소모되는 것이 단점으로 지적되고 있다.
상기한 종래의 생물학적 수처리 장치 및 방법에서의 부유슬러지 문제점을 해결하기 위하여, 슬러지를 입상화한 기술들이 많이 알려져 있다.
대한민국 등록특허 제0357042호 및 제0345451호는 부유 슬러지 대신 부유 슬러지를 입상화시켜 하수를 처리하는 수처리 장치 및 방법을 개시하였다. 구체적으로, 대한민국 등록특허 제0357042호에는 공기를 공급하는 간접폭기조, 부유 슬러지를 입상화시키기 위한 교반기가 설치되어 있는 입상화 생물학적 처리반응조를 핵심 구성으로 하는 수처리 장치와 간접폭기조에서 용존 산소가 풍부해진 폭기 혼합액을 생물학적 처리반응조에 상향류식으로 공급하여, 폭기 혼합액의 수리력에 의해 부유 슬러지 간에 접촉을 극대화시켜 입상화가 이루어지도록 하여 하수를 처리하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제0345451호에는 상술된 대한민국 등록특허 제0357042호의 필수 구성 장치인 간접폭기조 및 생물학적 처리반응조 외에 혐기성 입상화조를 추가하여 각 입상화조의 환경에 따라 우점화 시킴으로써, 하수에 포함된 유기물, 질소 및 인 등의 오염물질을 제거하는 수처리 장치 및 방법이 개시되어 있다.
상기 특허들의 공통점은 수처리 장치 내에서 운전조건 등을 조절하여 부유 슬러지로부터 입상 슬러지를 생성시키는 방법을 이용한 것으로서, 부유 슬러지 입상화를 통한 입상 슬러지의 생산은 많은 시간이 소모될 뿐만 아니라, 균일한 크기의 입상 슬러지를 생산하기 어렵기 때문에 안정적으로 하·폐수 처리가 어려운 단점이 있다. 또한 상기 특허에 개시된 수처리 장치 및 방법은 간접폭기조, 입상화 생물반응조를 추가하여야 하는 단점을 가지고 있어, 기존 하·폐수처리 시설의 대부분을 차지하고 있는 A/O나 A2/O 공정의 보강(retrofitting) 기술로 활용하기 어려운 구조를 가지고 있다.
이 외에도 대한민국 공개번호 제10-1336988호에는 분리판이 각각 구비된 혐기조, 무산소조, 제1 포기조 및 제2 포기조에 혐기성 입상 슬러지, 제1 호기성 입상 슬러지, 제2 호기성 입상 슬러지 및 질산화 입상 슬러지를 각각 충진시킴으로써, 하·폐수의 유기물, 질소, 인 등의 오염물질 처리효율을 대폭 향상시킨 기술인 입상 슬러지를 이용한 하·폐수 처리장치 및 방법을 제안하고 있다. 그러나 생물학적 처리반응조 내 안정적인 미생물 농도를 유지하기 위해 일정량의 슬러지를 폐기하여야 하는데, 호기성 그래뉼 슬러지와 부유 슬러지가 동시에 폐기됨으로써, 생물학적 처리반응조 내 호기성 그래뉼 슬러지의 농도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 연속 회분식 반응조 운영시의 정화처리 비용 및 설치공간을 줄이기 위해, 하·폐수의 정화처리과정에서 생물학적으로 처리된 상징수가 배출되는 과정에서 응집제의 투입량을 최소화하면서도 탈인처리가 가능한 특수 구조의 약품 혼합식 디켄터가 포함된 하수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 연속 회분식 반응조 내 입자화된 호기성 그래뉼 슬러지의 농도와 순도를 높일 수 있도록, 반응조로부터 배출되는 호기성 그래뉼 슬러지와 부유 슬러지를 쉽게 분리할 수 있는 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 더 부가된 하수처리장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치는, 생물학적 처리반응조 내에 구비된 약품 혼합식 디켄터; 및 생물학적 처리반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치를 포함하되, 상기 약품 혼합식 디켄터는, 생물학적 처리반응조 내의 상징수를 외부로 배출하는 상징수 배출수단; 및 상기 상징수 배출수단에 연결되어, 상기 상징수 배출수단을 통해 상징수가 배출되는 과정에서 상징수에 화학처리를 위한 화학약품을 주입하는 약품주입수단이 구비되고, 상기 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치는, 생물학적 처리반응조 내의 반응액을 배출하는 반응액 배출수단; 상기 반응액 배출수단과 연계되어, 상기 반응액 배출수단에 의해 배출된 반응액을 필터링하여 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 상기 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 미세슬러지를 분리하는 필터링수단; 및 상기 필터링수단과 생물학적 처리반응조를 연계하여, 상기 필터링수단에 의해 분리된 상기 호기성 그래뉼 슬러지를 상기 생물학적 처리반응조 내에 리턴시키는 리턴수단을 포함할 수 있다.
또한 상기 상징수 배출수단은, 상기 생물학적 처리반응조 내의 상징수가 유입되도록 하는 상징수 유입부; 상기 상징수 유입부를 통해 유입된 상징수를 외부로 배출하는 상징수 토출관; 및 상기 상징수 유입부과 상징수 토출관을 연결하고 상기 약품주입수단이 연결되며, 상기 상징수 토출관으로 상징수를 토출시키는 배출펌프를 가진 혼합탱크를 포함할 수 있다.
또한 상기 약품주입수단은, 상기 혼합탱크와 연결된 약품공급배관을 가지며, 화학약품을 공급하도록 구성되는 약품공급부; 및 상기 혼합탱크 내에서 상기 약품공간배관의 단부에 장착되어, 상징수와 화학약품을 혼합시키도록 구성되는 혼합노즐을 포함할 수 있다.
또한 상기 혼합노즐은, 일단부가 상기 약품공급배관과 연통된 내관; 및 상기 내관을 감싸면서 상기 내관의 측부와 이격된 외관을 구비하며, 상기 내관은 타단부 측으로 갈수록 테이퍼지게 형성되고, 상기 외관은 타단부 측으로 갈수록 확장되게 형성되되 상기 내관의 측부와 대응되는 부분에 상징수가 인입되는 인입홀이 형성되며, 일단부가 상기 내관의 일단부에 장착되고 상기 내관의 타단부 측으로 연장되되 상기 내관보다 길게 연장될 수 있다.
또한 상기 상징수 유입부는, 상기 생물학적 처리반응조 내에 배치되며, 상기 혼합탱크와 연결된 상징수 유입관; 및 상기 상징수 유입관의 상단부에 연결되며, 상기 상징수 유입관을 승강시키도록 부력식 또는 윈치식으로 구성되는 승강유닛을 포함할 수 있다.
또한 상기 필터링수단은, 반응액을 필터링하여 상기 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지를 분리하는 필터유닛; 및 상기 필터유닛에 의해 분리된 상기 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지 각각이 이동되어 저장되는 저장유닛을 구비할 수 있다.
또한, 상기 필터유닛은, 반응액의 상기 호기성 그래뉼 슬러지 중에서 입자가 상대적으로 큰 호기성 그래뉼 슬러지와 작은 호기성 그래뉼 슬러지를 순차적으로 걸러내도록, 복수 개가 배치되어 회전하는 필터링벨트를 구비할 수 있다.
또한, 복수 개의 상기 필터링벨트 중 한 쌍의 상기 필터링벨트는, 횡방향 이격배치되고 회전 시 반응액을 필터링하는 필터링부가 서로를 향해 이동하며, 상기 저장유닛은, 각각의 상기 필터링벨트 하측에 배치된 저장수조; 및 한 쌍의 상기 필터링벨트 사이의 하측에 배치되어 상기 호기성 그래뉼 슬러지가 저장되는 호기성 그래뉼 슬러지수조를 구비하며, 상기 필터링수단은, 한 쌍의 상기 필터링벨트 중 하나의 상기 필터링벨트 하측에 배치된 상기 저장수조에서 다른 하나의 상기 필터링벨트로 반응액을 이동시키는 이동유닛을 더 구비할 수 있다.
또한 한 쌍의 상기 필터링벨트는, 서로 마주보게 배치된 각각의 구동풀리가 하나의 구동모터에 구동벨트로 연결되어 회전하며, 상기 필터링부가 서로를 향해 이동하도록 방향전환 스프라켓이 상기 구동벨트에 연결될 수 있다.
또한 상기 필터링수단은 상기 필터링벨트의 구동풀리와 종동풀리 각각의 하부로부터 서로를 향해 하방경사지게 배치된 제1 가이드판 및 한 쌍의 상기 필터링벨트의 구동풀리 각각의 하부로부터 서로를 향해 하방경사지게 배치된 제2 가이드판을 더 구비할 수 있다.
또한 상기 필터링수단은, 상기 저장수조 내에 배치된 역세펌프; 상기 역세펌프로 상기 저장수조 내의 반응액을 상기 필터링벨트의 리턴부 상측까지 이동시키도록, 상기 역세펌프로부터 상기 필터링벨트의 필터링부와 리턴부 사이까지 연장된 역세관; 및 상기 역세관의 단부에 장착되어 상기 리턴부에 반응액을 분사하는 역세노즐을 더 구비할 수 있다.
또한 상기 리턴수단은, 상기 호기성 그래뉼 슬러지수조 내에 배치된 리턴펌프; 및 상기 리턴펌프로 상기 호기성 그래뉼 슬러지수조 내의 반응액을 상기 생물학적 처리반응조까지 리턴시키도록, 상기 리턴펌프로부터 상기 생물학적 처리반응조까지 연장된 리턴관을 구비할 수 있다.
또한 상기 필터링수단은, 상기 필터링부에 의해 걸러진 상기 호기성 그래뉼 슬러지를 상기 필터링벨트로부터 떨어뜨리도록, 상기 필터링벨트에서 회전 시 반응액을 필터링하는 필터링부가 리턴부로 전환되는 위치에서 상기 필터링벨트에 접하게 배치된 스크래퍼를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면 기 제조된 호기성 그래뉼 슬러지를 연속 회분식 반응조 내 충진시킴으로써, 유입원수에 함유되어 있는 고농도 유기물 및 영양물질 농도 조건에서도 미생물 유실 없이 장기간 운전이 가능하며 안정적으로 오염물질을 처리할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 약품 혼합식 디켄터는, 배출수단에 연결되어 배출수단을 통해 상징수가 배출되는 과정에서 상징수에 응집 및 탈질, 탈인처리 등의 화학처리를 위한 화학약품을 주입하는 약품주입수단이 구성됨으로써, 하·폐수의 정화처리과정에서 생물학적 처리된 상징수에 대해 별도의 화학적 처리가 필요 없게 됨에 따라, 정화처리를 위한 비용을 절감할 수 있고, 아울러 정화처리 설치공간도 줄일 수 있는 효과를 가진다.
아울러 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치는, 생물학적 처리반응조에서 배출된 반응액을 필터링하여 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지를 분리하는 필터링수단과, 필터링수단에 의해 분리된 호기성 그래뉼 슬러지를 생물학적 처리반응조 내에서 재활용하도록 리턴시키는 리턴수단이 구성됨으로써, 미세슬러지인 부유 슬러지만을 폐기하여 호기성 그래뉼 슬러지의 농도를 높게 유지시켜, 동일한 유기물 유입시 부유 슬러지보다 호기성 그래뉼 슬러지가 유입된 유기물을 더 많이 사용할 수 있도록 함에 따라, 부유 슬러지의 생산량을 억제하여 하·폐수 처리 효율을 높일 수 있는 효과를 가진다.
나아가, 호기성 그래뉼 슬러지에 붙어있는 부유 슬러지를 제거함으로써, 생물학적 처리반응조 내에 순도 높은 호기성 그래뉼 슬러지를 다시 공급함에 따라, 생물학적 처리반응조 내의 호기성 그래뉼 슬러지의 하·폐수 처리 효율을 더욱더 증대시킬 수 있는 이점이 있으며 상술된 바와 같이 부유 슬러지만이 폐기됨에 따라, 호기성 그래뉼 슬러지의 구조를 유지하기 위한 폴리머 생산에 필요한 유기물이 충분함으로써, 호기성 그래뉼 슬러지의 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 약품 혼합식 디켄터를 나타낸 사시도 및 측면도이다.
도 4는 도 2의 약품 혼합식 디켄터에서 혼합탱크의 내부를 나타낸 도면이다
도 5 내지 도 7은 도 2의 약품 혼합식 디켄터에서 혼합노즐을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치를 개략적으로 나타낸 사시도 및 측면도이다.
도 10은 도 8의 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치에서 한 쌍의 필터링벨트를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치의 운전에 대한 BOD5 농도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치의 운전에 대한 T-N 농도를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치의 운전에 대한 MLSS, AGS 농도를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 유입 하수는 드럼 스크린(Drum Screen)을 거쳐 부유성 물질을 제거한 후 유입 농도의 균등화를 위한 유량조정조(Equalization Tank)를 거쳐 호기성 그래뉼 슬러지(Aerobic Granule Sludge, AGS)가 주입된 생물학적 처리 반응조인 연속 회분식 반응조(SBR Tank)로 유입된다.
반응조 운전의 경우 무산소 조건을 통한 탈질반응, 포기 조건을 통한 질산화 반응을 반복적으로 수행하여 유입 하수 내의 유기물, 질소를 제거하며 상기의 단계를 마친 후 적정 시간 정치시킨다. 다음으로 슬러지와 분리된 상징수에 약품(응집제)을 주입하면서 디켄터를 통하여 침전조(Sedimentation tank)로 배출시키고, 약품과 결합한 화학슬러지는 침전조에서 침전시켜 분리한다.
한편 연속 회분식 반응조 내 주입된 호기성 그래뉼 슬러지의 효율을 증대시키고자 연속 회분식 반응조의 정치시간 중 호기성 그래뉼 슬러지를 포함하여 침강된 슬러지를 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치로 유입시켜, 호기성 그래뉼 슬러지에 부착된 부유 슬러지는 침전조로 배출시키고 선별된 호기성 그래뉼 슬러지는 다시 연속 회분식 반응조로 유입시켜 호기성 그래뉼 슬러지의 순도를 높임으로써 오염원 처리효율을 증대시킨다.
이하에서는 본 발명의 주요 특징부에 해당되는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
< 약품 혼합식 디켄터 >
도 2 및 도 3은 생물학적 처리반응조에 배치된 상징수 배출수단을 나타낸 사시도 및 측면도이고, 도 4는 도 2의 상징수 배출수단에서 혼합탱크의 내부를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명은 생물학적 처리반응조(10) 내의 상징수를 외부로 배출하는 상징수 배출수단, 상기 상징수 배출수단에 연결된 약품주입수단을 포함한다.
여기에서, 상기 상징수 배출수단은 상징수 유입부, 상징수 토출관(130) 및 상기 상징수 유입부와 토출관을 연결하는 혼합탱크(140)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 상징수 유입부는 생물학적 처리반응조(10) 내의 상징수가 유입되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 상징수 유입부는 생물학적 처리반응조(10) 내에 배치되며 혼합탱크(140)와 연결된 상징수 유입관(110)과, 상기 상징수 유입관(110)을 승강시키는 승강유닛을 구비할 수 있다. 이때, 상징수 유입관(110)은 일례로서 상방연장된 배치구조를 이루며, 상단부에 상징수가 유입되는 유입홀(110a)이 형성될 수 있다.
이러한 상징수 유입관(110)은 일례로서 승강 시 슬라이드 절첩되도록 텔레스코픽 구조로 형성될 수 있다. 즉, 상징수 유입관(110)은 상측으로부터 하측으로 점차적으로 단면적이 작아지는 복수 개의 단위관(111)이 연결된 구조로서, 최하측 단위관(111)이 위치 고정된 상태에서 최상측의 단위관(111)부터 하방 슬라이드되어 서로 겹쳐지면 높이가 낮아지게 되고, 이와 반대로 상방 슬라이드되면서 겹쳐진 부분이 줄어들게 되면 높이가 높아지게 된다.
또한, 상기 승강유닛은 상징수 유입관(110)의 상단부에 연결되면서 부력식 또는 윈치식으로 구성될 수 있다. 일례로서, 부력식인 경우 도면에 도시된 바와 같이 상징수 유입관(110)의 상단부에 물에 잘 뜨는 부력부재(120)가 장착됨으로써, 생물학적 처리반응조(10) 내의 수위에 따라 승강함에 따라 상징수 유입관(110)의 높이를 조절할 수 있다. 다른 일례로서 비록 도면에 도시되지는 않았지만 윈치식인 경우 상징수 유입관(110)의 상단부에 연결된 케이블을 윈치가 감거나 풀도록 구성됨으로써, 윈치의 작동을 제어함에 따라 상징수 유입관(110)의 높이를 조절할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명은 상징수 유입관(110)의 높이를 조절하도록 상징수 유입관(110)을 승강시킬 수 있는 승강구성이라면 종래의 어떠한 승강구성도 활용될 수 있음은 물론이다.
상기 상징수 토출관(130)은 상징수 유입부를 통해 유입된 상징수를 외부로 배출하는 기능을 수행하는데, 이를 위해 일단부가 혼합탱크(140)에 의해 상징수 유입부와 연결되고 타단부가 생물학적 처리반응조(10)의 외부로 연장된 배치구조를 취한다. 참고로, 상기 상징수 토출관(130)은 생물학적 처리반응조(10) 내의 하부에 배치된 관브라켓(150)에 견고하게 고정된 구조를 취할 수 있다.
그리고, 상기 혼합탱크(140)는 상징수 유입부과 상징수 토출관(130)을 연결하고 배출펌프(141)를 구비한다. 이러한 혼합탱크(140)는 상징수 유입부와 상징수 토출관(130)을 연결함으로써, 상징수 유입관(110)으로 유입된 상징수가 상징수 토출관(130)으로 유동하는 과정에서 인입되어, 일정 정도의 시간 동안 수용되는 공간을 형성한다. 아울러, 상기 혼합탱크(140)는 내부에 배출펌프(141)가 배치되되 상징수 토출관(130)과 연결된 구조를 취함으로써 상징수 토출관(130)으로 상징수를 토출할 수 있다. 이와 같은 혼합탱크(140)는 약품주입수단이 연결된 구조를 취함으로써, 약품주입수단에 의해 화학약품이 혼합탱크(140)에 주입됨에 따라, 혼합탱크(140) 내에서 화학약품이 상징수와 혼합하게 된다.
한편, 본 발명의 주요 구성적 특징인 상기 약품주입수단은 상징수 배출수단에 연결되어, 상징수 배출수단을 통해 상징수가 배출되는 과정에서 상징수에 화학처리를 위한 화학약품을 주입하는 역할을 수행한다. 일반적으로 상징수는 생물학적 처리반응조(10)에서 생물학적 처리가 된 다음, 화학적 처리를 위해 화학적 처리조를 거쳐야 하는데, 본 발명은 상징수가 생물학적 처리반응조(10)에서 배출되는 과정에서 약품주입수단에 의해 화학약품이 주입됨으로써, 별도의 화학적 처리조를 거치지 않아도 되는 효과를 가진다. 즉, 하·폐수를 정화처리하기 위해서는 하·폐수를 생물학적 처리한 후 화학적 처리를 하게 되는데, 이때 본 발명은 약품주입수단에 의해 상징수가 생물학적 처리반응조(10)에서 배출되는 과정에서 화학적 처리가 이루어짐에 따라, 종래기술에 따른 하·폐수 정화처리 시스템에서 요구되는 화학약품 주입조, 주입한 화학약품을 혼합시키고 응집을 촉진시키는 화학약품 반응조를 필요로 하지 않아, 전체적인 처리 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 정화처리 설치공간도 줄일 수 있다.
상기와 같이 구성되는 약품주입수단은, 구체적으로 약품공급부와 혼합노즐(220)을 구비할 수 있다. 여기에서, 상기 약품공급부는 화학약품을 공급하도록 구성될 수 있는데, 이를 위해 화학약품이 저장된 약품저장탱크(미도시), 상기 약품저장탱크와 혼합탱크(140)를 연결하는 약품공급배관(210), 및 상기 약품저장탱크에 장착되어 화학약품을 상기 약품공급배관(210)을 통해 혼합탱크(140)로 보내는 약품펌프(미도시)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 약품공급부는 화학약품을 약품공급배관(210)을 통하여 혼합탱크(140)로 공급하도록 구성되면 될 뿐 종래의 어떠한 약품공급구성도 취할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 혼합노즐(220)은 혼합탱크(140) 내에서 약품공간배관의 단부에 장착되어, 상징수와 화학약품을 혼합시키도록 구성된다. 구체적으로, 상기 혼합노즐(220)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 내관(221)과 외관(222)을 구비하여 이중관 구조를 형성될 수 있다. 여기에서, 상기 내관(221)은 일단부(221a)가 약품공급배관(210)과 연통된 체결구조를 이루며, 상기 외관(222)은 이러한 내관(221)을 감싸면서 내관(221)의 측부와 이격된 배치구조를 이룰 수 있다. 이때, 상기 외관(222)은 내관(221)의 측부와 대응되는 부분에 상징수가 인입되는 인입홀(h)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 6을 참조하여 먼저 혼합노즐(220)에서의 화학약품 유동과정을 살펴보면, 약품공급배관(210)으로부터 공급되는 화학약품이 내관(221)의 일단부(221a)를 통해 유입되어 내관(221) 내부를 통과하면서 내관(221)의 타단부(221b)를 통해 토출된다.
또한, 혼합노즐(220)에서의 상징수 유동과정을 살펴보면, 외관(222)의 측부에 형성된 인입홀(h)을 통해 유입되어 내관(221)과 외관(222) 사이를 통과하면서 외관(222)의 타단부(222b)를 통해 분사된다. 그런데 이때 상기 내관(221)과 비교한 외관(222)의 상대적인 형상구조를 살펴보면, 외관(222)은 일단부(222a)가 내관(221)의 일단부(221a)에 장착되어 내관(221)의 타단부(221b) 측으로 연장되되 내관(221)보다 길게 연장된 구조를 취함으로써, 혼합탱크(140) 내로 내관(221)을 통해 유입되는 화학약품에 유동력에 의해 화학약품을 둘러싸는 상징수가 당겨져서 화학약품과 함께 나아감에 따라, 상징수와 화학약품이 혼합될 수 있다.
실질적으로 외관(222) 내부에서는 배출수의 유동은 거의 이루어지지 않는데, 내관(221)을 통해 화학약품이 상대적으로 빠른 속도로 혼합탱크(140) 내로 주입됨에 따라, 외관(222) 내부의 배출수도 주입되는 화학약품에 빨려드는 유동이 발생함으로써 상징수와 화학약품이 혼합되게 된다. 나아가, 상기 내관(221)이 타단부(221b) 측으로 갈수록 테이퍼지게 형성됨으로써, 내관(221)을 통과하는 화학약품의 유속은 빨라지게 되어 상징수가 빨려드는 힘도 커지게 된다. 또한, 상기 외관(222)이 타단부(222b) 측으로 갈수록 확장되게 형성됨으로써, 혼합된 화학약품과 상징수가 혼합탱크(140) 내로 분사 시 보다 넓은 범위에 확산되면서 교반될 수 있다.
결과적으로, 상기와 같이 본 발명은, 상징수 배출수단에 연결되어 배출수단을 통해 상징수가 배출되는 과정에서 상징수에 화학처리를 위한 화학약품을 주입하는 약품주입수단이 구성됨으로써, 별도의 화학적 처리조가 필요 없어 정화처리 설치공간을 줄일 수 있고, 나아가 상기에 설명한 바와 같은 혼합노즐(220)의 구성으로 인하여 소량의 화학약품으로도 충분한 응집효율을 기대할 수 있어 정화처리를 위한 비용도 절감할 수 있다.
< 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치 >
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치를 개략적으로 나타낸 사시도 및 측면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 생물학적 처리반응조 내의 반응액을 배출하는 반응액 배출수단, 상기 반응액 배출수단에 연계되어 반응액을 필터링하는 필터링수단, 상기 필터링수단과 연계되어 분리된 호기성 그래뉼 슬러지를 생물학적 처리반응조에 리턴하는 리턴수단을 포함한다.
여기에서, 상기 반응액 배출수단은 생물학적 처리반응조 내의 반응액을 배출하도록 구성되는데, 이를 위해 생물학적 처리반응조 내에 배치된 배출펌프, 상기 배출펌프로 반응액을 필터링수단으로 배출시키도록 배출펌프로부터 필터링수단까지 연장된 반응액 배출관(311), 및 상기 반응액 배출관(311)의 단부에 장착되어 필터링벨트(410)에 반응액을 분사하는 반응액 배출노즐(313)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 반응액 배출수단은 반응액을 반응액 배출관(311)을 통하여 필터링수단으로 배출하도록 구성되면 될 뿐 종래의 어떠한 배출구성도 취할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 생물학적 처리반응조 내의 반응액이란 일정 시간 침전을 통해 상징수와 분리된 호기성 그래뉼 슬러지를 포함한 것을 의미할 수 있고, 또 침전시키지 않은 상태인 호기성 그래뉼 슬러지를 포함한 것을 의미할 수도 있다.
즉, 생물학적 처리반응조를 무산소 조건으로 운전한 탈질반응, 포기 조건을 통한 질산화 반응을 반복적으로 수행하여 유입 하수 내의 유기물, 질소를 제거한 침전단계 수행 이전의 반응조 내의 반응액뿐만 아니라, 침전단계 이후 상징수가 분리된 호기성 그래뉼 슬러지 함유 슬러지층을 의미할 수도 있다.
상기 필터링수단은, 배출되는 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지를 재활용하도록 반응액을 필터링하는 역할을 수행한다. 여기에서, 상기 호기성 그래뉼 슬러지(Aerobic Granule Sludge, AGS)에 대해 참고적으로 살펴보면, 호기성 그래뉼 슬러지는 하수처리장에서 호기성 미생물들의 생화학적인 특성에 따라 다양한 탄소원과 단백질에 따라 그래뉼의 모양과 색 등 물리적인 형태가 형성됨으로써 생성된다. 이때 호기성 그래뉼화 과정은 생물학적, 물리학적, 화학적 현상을 포함하는 미생물간의 상호 작용을 수반한다. 이러한 호기성 그래뉼 슬러지는 미생물막과 달리 호기성 조건 아래에서 매개체의 도움 없이 미생물의 자가 고정화를 통해 형성되는데, 다양한 박테리아 종으로 구성된 고밀도의 미생물 군집체이며, 다양한 생물학적 기능을 가지는 수백만의 미생물들을 군집체 안에 포함할 수 있다. 또한, 상기 호기성 그래뉼 슬러지는 부유성 슬러지와 육안으로 확연한 구별이 가능하며, 주로 표면이 매끄러운 구형의 형태로 생성되는데 이는 슬러지 내의 미생물이 만드는 바이오 폴리머에 의해 생성된 구형의 형상을 띈다. 상술된 호기성 그래뉼 슬러지를 활용한 생물학적 반응처리는, 일반적인 부유 슬러지가 아닌 호기성 그래뉼 슬러지를 생물학적 처리반응조에 넣어서 하·폐수에 대한 생물학적 처리를 하는데, 시간이 지남에 따라 점차적으로 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 부유 슬러지와 같은 미세 슬러지가 발생함으로써, 호기성 그래뉼 슬러지의 순도를 떨어뜨린다.
이에, 본 발명의 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치를 활용하여, 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 부유 슬러지와 같은 미세 슬러지만을 폐기함으로써, 호기성 그래뉼 슬러지의 순도를 높여 하·폐수 처리효율을 높이고, 호기성 그래뉼 슬러지 구조의 안정성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치에서 필터링수단에 대해 살펴보면, 필터링수단은 상징수 배출수단에 의해 배출된 반응액을 필터링하여, 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 상기 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 미세슬러지를 분리하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 상기 필터링수단은 반응액을 필터링하여 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지를 분리하는 필터유닛과, 상기 필터유닛에 의해 분리된 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지 각각이 이동되어 저장되는 저장유닛을 구비할 수 있다.
여기에서 상기 필터유닛은 컨베이어벨트와 같은 회전구동구조를 가진 필터링벨트(410)를 구비할 수 있다. 이러한 필터링벨트(410)는 필터링효과를 증대시키기 위해, 반응액의 호기성 그래뉼 슬러지 중에서 입자가 상대적으로 큰 호기성 그래뉼 슬러지와 작은 호기성 그래뉼 슬러지를 순차적으로 걸러내도록, 복수 개가 배치되어 회전하는 구조를 취할 수 있다.
일례로서, 상기 필터링벨트(410)는 도면에 도시된 바와 같이 두 개가 한 쌍으로서 횡방향 이격배치되고 회전 시 반응액을 필터링하는 필터링부(410a)가 서로를 향해 이동하는 구조를 취할 수 있다. 참고로, 상기 필터링벨트(410)의 필터링부(410a)는 필터링벨트(410)가 회전 시 상측에 위치되어 반응액을 필터링하는 부분이고, 리턴부(410b)는 필터링벨트(410)가 회전 시 하측에 위치되어 필터링부(410a)의 위치에 다시 되돌아가기 위해 리턴하는 부분이다.
구체적으로 한 쌍의 필터링벨트(410)는, 도 10에 도시된 바와 같이 서로 마주보게 배치된 각각의 구동풀리(411)가 하나의 구동모터에 구동벨트(414)로 연결되어 회전하며, 필터링부(410a)가 서로를 향해 이동하도록 방향전환 스프라켓(415)이 구동벨트(414)에 연결된 구조를 취할 수 있다. 여기에서, 상기 구동벨트(414)는 도면상 좌측의 구동풀리(411)에는 구동풀리(411)가 시계방향 회전되게 좌측부분을 감싸고 우측의 구동풀리(411)에는 구동풀리(411)가 반시계방향 회전되게 하측부분을 감싸며, 상기 방향전환 스프라켓(415)은 우측에 배치된 구동풀리(411)의 우측에 배치되어 구동벨트(414)가 시계방향 회전되게 상측부분을 감싸는 구조를 취할 수 있다.
참고로, 구동벨트(414)가 다른 부재와의 간섭을 피하도록, 상기 구동풀리(411)는 길이방향으로 연장된 연장축(411a)이 형성되고, 이러한 연장축(411a)이 구동모터의 구동축(413)과 구동벨트(414)로 연결되어 회전구동하는 구조를 취할 수 있다.
그리고, 상기 저장유닛은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 필터링벨트(410) 하측에 배치된 저장수조(451)와, 한 쌍의 필터링벨트(410) 사이의 하측에 배치되어 호기성 그래뉼 슬러지가 저장되는 호기성 그래뉼 슬러지수조(452)를 구비할 수 있다.
이로 인하여 반응액 중 필터링벨트(410)를 통과한 액체는 저장수조(451)에 떨어져서 수용되고, 필터링벨트(410)에 의해 걸러진 호기성 그래뉼 슬러지는 필터링벨트(410)에 의해 이동되어 호기성 그래뉼 슬러지수조(452)에 떨어져서 수용됨으로써, 반응액에서 호기성 그래뉼 슬러지만을 분류하여 저장하게 된다.
이때, 상기 필터링수단은 필터링벨트(410)를 통과한 반응액과 필터링벨트(410)에 의해 걸러진 호기성 그래뉼 슬러지가 원활하면서도 명확하게 분류저장되도록, 제1 가이드판(421) 및 제2 가이드판(422)을 더 구비할 수 있다. 상기 제1 가이드판(421)은 필터링벨트(410)의 구동풀리(411)와 종동풀리(412) 각각의 하부로부터 서로를 향해 하방경사지게 배치될 수 있고, 제2 가이드판(422)은 한 쌍의 필터링벨트(410)의 구동풀리(411) 각각의 하부로부터 서로를 향해 하방경사지게 배치될 수 있다.
아울러, 상기 필터링수단은 필터링벨트(410)에 접하는 스크래퍼(440)를 더 구비할 수 있다. 상기 스크래퍼(440)는 필터링벨트(410)에서 회전 시 반응액을 필터링하는 필터링부(410a)가 리턴부(410b)로 전환되는 위치에 배치되어, 필터링부(410a)에 의해 걸러진 호기성 그래뉼 슬러지를 필터링벨트(410)로부터 떨어뜨리는 역할을 수행한다.
한편, 상기 필터링수단은 필터링벨트(410)를 세척하도록 역세유닛을 더 구비할 수 있다. 이러한 역세유닛은 저장수조(451) 내에 배치된 역세펌프(431), 상기 역세펌프(431)로부터 상기 필터링벨트(410)의 필터링부(410a)와 리턴부(410b) 사이까지 연장된 역세관(432), 및 상기 역세관(432)의 단부에 장착된 역세노즐(433)을 구비한다. 이에 의해, 상기 저장수조(451) 내의 반응액이 역세펌프(431)에 의해 역세관(432)을 따라 필터링벨트(410)의 리턴부(410b) 상측까지 이동되고, 역세노즐(433)에 의해 리턴부(410b)에 반응액을 분사함에 따라, 필터링벨트(410)를 끼어서 떨어지지 않은 슬러지를 제거할 수 있다.
그리고, 반응액의 호기성 그래뉼 슬러지 중에서 입자가 상대적으로 큰 호기성 그래뉼 슬러지와 작은 호기성 그래뉼 슬러지를 순차적으로 걸러내도록, 상기 필터링수단은 한 쌍의 필터링벨트(410) 중 하나에서 필터링된 반응액을 다른 하나로 이동시키는 이동유닛을 더 구비할 수 있다. 즉, 상기 이동유닛은 한 쌍의 필터링벨트(410) 중 하나의 필터링벨트(410) 하측에 배치된 저장수조(451)에서 다른 하나의 필터링벨트(410)로 반응액을 이동시키도록 구성된다.
구체적으로 상기 이동유닛은 일례로서, 도면상 일측의 저장수조(451) 내에 배치된 이동펌프(462), 상기 이동펌프(462)로 반응액을 우측의 필터링 측으로 이동시키도록 이동펌프(462)로부터 타측의 필터링벨트(410) 상측으로 연장된 이동관(461), 및 이동관(461)의 단부에 장착되어 필터링벨트(410)에 반응액을 분사하는 이동노즐(463)을 구비할 수 있다. 이와 같은 이동유닛은 상기 필터링벨트(410)가 복수 개 배치 시 필터링벨트(410)에 의해 필터링된 반응액이 다음의 필터링벨트(410)로 이동할 수 있도록 구성되면 될 뿐, 그 구체적인 구조에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않음은 물론이다.
한편, 상기 리턴수단은 필터링수단과 생물학적 처리반응조를 연계하여, 필터링수단에 의해 분리된 호기성 그래뉼 슬러지를 생물학적 처리반응조 내에서 재활용하도록 리턴시키는 기능을 수행한다. 구체적으로 상기 리턴수단은 호기성 그래뉼 슬러지수조(452) 내에 배치된 리턴펌프(512)와, 상기 리턴펌프(512)로 호기성 그래뉼 슬러지수조(452) 내의 반응액을 생물학적 처리반응조까지 리턴시키도록 리턴펌프(512)로부터 생물학적 처리반응조까지 연장된 리턴관(511)을 구비할 수 있다.
결과적으로, 상기와 같이 본 발명은 생물학적 처리반응조에서 배출된 반응액을 필터링하여 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지를 분리하는 필터링수단과, 필터링수단에 의해 분리된 호기성 그래뉼 슬러지를 생물학적 처리반응조 내에서 재활용하도록 리턴시키는 리턴수단이 구성됨으로써, 미세슬러지인 부유 슬러지만을 폐기하여 호기성 그래뉼 슬러지의 농도를 높게 유지시켜, 동일한 유기물 유입시 부유 슬러지보다 호기성 그래뉼 슬러지가 유입된 유기물을 더 많이 사용할 수 있도록 함에 따라, 부유 슬러지의 생산량을 억제하여 하·폐수 처리 효율을 높일 수 있다. 나아가, 호기성 그래뉼 슬러지에 붙어있는 부유 슬러지를 제거함으로써, 생물학적 처리반응조 내에 순도 높은 호기성 그래뉼 슬러지를 다시 공급함에 따라, 생물학적 처리반응조 내의 호기성 그래뉼 슬러지의 하·폐수 처리 효율을 더욱더 증대시킬 수 있다. 아울러, 상술된 바와 같이 부유 슬러지만이 폐기됨에 따라, 호기성 그래뉼 슬러지의 구조를 유지하기 위한 폴리머 생산에 필요한 유기물이 충분함으로써, 호기성 그래뉼 슬러지의 구조를 안정적으로 유지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
[실시예]
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 실험실 규모의 하수처리장치(연속 회분식 반응기)를 제작하였으며 용인시 기흥 하수처리장의 유입하수를 기질로 사용하여 운전조건에 따른 BOD5, T-N의 처리효율 및 MLSS, AGS의 농도를 평가하였다.
하수처리장치의 부피는 총 5 L이고, 처리장치 내 주입된 호기성 그래뉼 슬러지는 혼합액 부유고형물(MLSS) 농도가 약 1,500 mg/L가 되도록 주입하였다. 운전조건의 경우, 유입교반(30분), 포기교반(60분), 유입교반(30분), 포기교반(60분), 침전(10분), 유출(10분)으로 상기와 같이 제작된 하수처리장치의 수리학적 체류시간은 6.6시간으로 운전하였으며, 유입하수량은 2.5 L로 정량펌프를 이용하여 유입교반 시 각 1.25 L씩 분할하여 주입하였다.
포기교반 조건 시의 공기 주입은 송풍기를 이용하여 장치 하단에 부착된 산기관을 통하여 1 L/min의 유량으로 공기를 주입하였다. 또한 호기성 그래뉼 슬러지에 부착된 부유물질의 제거를 위해 1주일에 1번씩 0.2 mm의 시브를 이용하여 반응조 슬러지의 체거름 작업을 실시하여 호기성 그래뉼 슬러지의 순도를 유지하였다.
다음의 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하수처리장치를 이용하여 하수를 처리함에 있어 BOD5, T-N의 처리효율이 각각 평균 95.4, 97.2%로 매우 우수한 것으로 나타났으며(도 11 내지 13), 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 장기간 운전 시 손실 없이 3,520 mg/L까지 증가하는 경향을 나타냈다.
구분 BOD5 T-N MLSS AGS
유입수(mg/L) 63~249.4
(121.3)
2.4~40.8
(23.4)
1,660~3,840
(3,050)
1,580~3,520
(2,800)
처리수(mg/L) 0.2~22
(5.6)
0.1~6.8
(0.6)
처리효율(%) 69.1~99.8
(95.4)
70.4~99.9
(97.2)
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 생물학적 처리반응조
110 : 상징수 유입관
110a : 유입홀 111 : 단위관
120 : 부력부재
130 : 상징수 토출관
140 : 혼합탱크 141 : 배출펌프
150 : 관브라켓
210 : 약품공급배관
220 : 혼합노즐
221 : 내관 221a : (내관의)일단부
221b : (내관의)타단부
222 : 외관
222a : (외관의)일단부 222b : (외관의)타단부
h : 인입홀
311 : 반응액 배출관 313: 반응액 배출노즐
410 : 필터링벨트
410a: 필터링부 410b: 리턴부
411: 구동풀리 411a: 연장축
412: 종동풀리
413: 구동축
414: 구동벨트
415: 방향전환 스프라켓
421: 제1 가이드판
422: 제2 가이드판
431: 역세펌프 432: 역세관
433: 역세노즐
440: 스크래퍼
451: 저장수조 452: 호기성 그래뉼 슬러지수조
461: 이동관 462: 이동펌프
463: 이동노즐
511: 리턴관
512: 리턴펌프

Claims (13)

  1. 생물학적 처리반응조 내에 구비된 약품 혼합식 디켄터; 및 생물학적 처리반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치를 포함하되,
    상기 약품 혼합식 디켄터는, 생물학적 처리반응조 내의 상징수를 외부로 배출하는 상징수 배출수단; 및 상기 상징수 배출수단에 연결되어, 상기 상징수 배출수단을 통해 상징수가 배출되는 과정에서 상징수에 화학처리를 위한 화학약품을 주입하는 약품주입수단이 구비되고,
    상기 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치는, 생물학적 처리반응조 내의 반응액을 배출하는 반응액 배출수단; 상기 반응액 배출수단과 연계되어, 상기 반응액 배출수단에 의해 배출된 반응액을 필터링하여 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 상기 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 미세슬러지를 분리하는 필터링수단; 및 상기 필터링수단과 생물학적 처리반응조를 연계하여, 상기 필터링수단에 의해 분리된 상기 호기성 그래뉼 슬러지를 상기 생물학적 처리반응조 내에 리턴시키는 리턴수단;을 포함하되,
    상기 필터링수단은, 반응액의 상기 호기성 그래뉼 슬러지 중에서 입자가 상대적으로 큰 호기성 그래뉼 슬러지와 작은 호기성 그래뉼 슬러지를 순차적으로 걸러내도록, 복수 개가 배치되어 회전하는 필터링벨트를 포함하는 필터유닛; 및 상기 필터유닛에 의해 분리된 상기 호기성 그래뉼 슬러지와 미세슬러지 각각이 이동되어 저장되는 저장유닛을 구비하고,
    복수 개의 상기 필터링벨트 중 한 쌍의 필터링벨트는, 횡방향 이격배치되고 회전 시 반응액을 필터링하는 필터링부가 서로를 향해 이동하며,
    상기 저장유닛은, 각각의 상기 필터링벨트 하측에 배치된 저장수조; 및 한 쌍의 상기 필터링벨트 사이의 하측에 배치되어 상기 호기성 그래뉼 슬러지가 저장되는 호기성 그래뉼 슬러지수조;를 구비하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상징수 배출수단은, 상기 생물학적 처리반응조 내의 상징수가 유입되도록 하는 상징수 유입부; 상기 상징수 유입부를 통해 유입된 상징수를 외부로 배출하는 상징수 토출관; 및 상기 상징수 유입부과 상징수 토출관을 연결하고 상기 약품주입수단이 연결되며, 상기 상징수 토출관으로 상징수를 토출시키는 배출펌프를 가진 혼합탱크;를 포함하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 약품주입수단은, 상기 혼합탱크와 연결된 약품공급배관을 가지며, 화학약품을 공급하도록 구성되는 약품공급부; 및 상기 혼합탱크 내에서 상기 약품공급배관의 단부에 장착되어, 상징수와 화학약품을 혼합시키도록 구성되는 혼합노즐;을 포함하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 혼합노즐은, 일단부가 상기 약품공급배관과 연통된 내관; 및 상기 내관을 감싸면서 상기 내관의 측부와 이격된 외관을 구비하며,
    상기 내관은 타단부 측으로 갈수록 테이퍼지게 형성되고,
    상기 외관은 타단부 측으로 갈수록 확장되게 형성되되 상기 내관의 측부와 대응되는 부분에 상징수가 인입되는 인입홀이 형성되며, 일단부가 상기 내관의 일단부에 장착되고 상기 내관의 타단부 측으로 연장되되 상기 내관보다 길게 연장된 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상징수 유입부는, 상기 생물학적 처리반응조 내에 배치되며, 상기 혼합탱크와 연결된 상징수 유입관; 및 상기 상징수 유입관의 상단부에 연결되며, 상기 상징수 유입관을 승강시키도록 부력식 또는 윈치식으로 구성되는 승강유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필터링수단은, 한 쌍의 상기 필터링벨트 중 하나의 상기 필터링벨트 하측에 배치된 상기 저장수조에서 다른 하나의 상기 필터링벨트로 반응액을 이동시키는 이동유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    한 쌍의 상기 필터링벨트는, 서로 마주보게 배치된 각각의 구동풀리가 하나의 구동모터에 구동벨트로 연결되어 회전하며, 상기 필터링부가 서로를 향해 이동하도록 방향전환 스프라켓이 상기 구동벨트에 연결된 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 필터링수단은,
    상기 필터링벨트의 구동풀리와 종동풀리 각각의 하부로부터 서로를 향해 하방경사지게 배치된 제1 가이드판; 및
    한 쌍의 상기 필터링벨트의 구동풀리 각각의 하부로부터 서로를 향해 하방경사지게 배치된 제2 가이드판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 필터링수단은,
    상기 저장수조 내에 배치된 역세펌프;
    상기 역세펌프로 상기 저장수조 내의 반응액을 상기 필터링벨트의 리턴부 상측까지 이동시키도록, 상기 역세펌프로부터 상기 필터링벨트의 필터링부와 리턴부 사이까지 연장된 역세관; 및
    상기 역세관의 단부에 장착되어 상기 리턴부에 반응액을 분사하는 역세노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 리턴수단은,
    상기 호기성 그래뉼 슬러지수조 내에 배치된 리턴펌프; 및
    상기 리턴펌프로 상기 호기성 그래뉼 슬러지수조 내의 반응액을 상기 생물학적 처리반응조까지 리턴시키도록, 상기 리턴펌프로부터 상기 생물학적 처리반응조까지 연장된 리턴관;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 필터링수단은,
    상기 필터링부에 의해 걸러진 상기 호기성 그래뉼 슬러지를 상기 필터링벨트로부터 떨어뜨리도록, 상기 필터링벨트에서 회전 시 반응액을 필터링하는 필터링부가 리턴부로 전환되는 위치에서 상기 필터링벨트에 접하게 배치된 스크래퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 약품 혼합식 디켄터와 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 결합된 하수처리장치.
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