KR101671491B1 - 하폐수의 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하폐수의 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 단일의 회분식 생물반응조에서 정해진 시간에 따라 각 단위공정을 연속적으로 진행시켜 하폐수의 유기물 및 질소, 인을 제거하는 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하폐수의 고도 수처리 장치는 처리대상수가 유입되는 유량조정조와, 유량조정조로부터 상기 처리대상수를 이송시키는 이송부와, 이송부를 통해 상기 처리대상수가 유입되는 상태에서 혐기처리, 호기처리, 무산소처리가 순차적으로 진행되고, 상기 무산소처리 후 상기 처리대상수의 유입이 중단된 상태에서 호기처리, 침전, 상등수 배출이 순차적으로 진행되는 회분식 생물반응조와, 생물반응조에서 배출되는 상등수가 내부로 유입되는 방류조와, 생물반응조와 상기 방류조로부터 배출되는 잉여슬러지가 저장되는 슬러지저류조를 구비한다.

Description

하폐수의 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법{Advanced water-treating apparatus and method for wastewater}

본 발명은 하폐수의 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 단일의 회분식 생물반응조에서 정해진 시간에 따라 각 단위공정을 연속적으로 진행시켜 하폐수의 유기물 및 질소, 인을 제거하는 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법에 관한 것이다.

고도 수처리라 함은 질소와 인을 함유한 하/폐수에서, 유기물뿐만 아니라 질소와 인 성분도 동시에 제거하는 향상된 정수처리방법을 말한다.

질소의 제거는 호기성 분위기하에서 폐수 내의 질소화합물을 질산성 질소로 전환하는 질산화공정 및 무산소 분위기하에서 질산성 질소를 질소기체로 환원시키는 탈질공정을 통해 이루어지고, 통상 생물학적으로 이루어지는 인의 제거는 혐기성 상태에서 미생물의 대사활동에 의해 인을 방출시키고, 호기성 상태에서 미생물로 하여금 인을 과잉으로 섭취하게 한 후 이를 슬러지로 제거하는 과정을 통해 이루어진다.

최근 도시 하수 처리장의 경우 활성 슬러지 처리공법의 대안으로 SBR 공법이 적용되고 있으며 질소와 인의 동시 제거, 저렴한 비용, 효율적인 설비 및 유지관리, 운전 등으로 여러 SBR 변형공법이 나오는 추세이다.

일반적으로 연속 회분식 반응조(SBR; Sequencing Bath Reactor)공법은 유입되는 오폐수를 저장하는 유량조정조로부터 단일의 반응조로 처리할 양만큼 유입되도록 하여 폭기, 침전 등의 처리과정을 거친 후 유출되도록 한다. 이와 같은 SBR 공법은 폐수 발생이 불균일한 농ㆍ어촌의 소규모 수처리 시설에 주로 적용되었는데, 근래에는 중ㆍ대규모의 수처리 시설에도 적용하기 위한 방안으로 다양한 기술이 제안되고 있다.

SBR 공법은 유입, 반응기의 포기와 혼합에 의해 혐기, 호기, 무산소 조건을 임의로 조절할 수 있으며, 호기성 조건에서 유기물질 제거와 인 섭취 및 질산화 과정이 일어나고, 무산소 조건에서 탈질산화 과정이 그리고 혐기성 조건에서 인을 방출시킴으로써 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 장점을 지니고 있다.

하지만, SBR 공법에서 양호한 유출수질을 얻는데 가장 중요한 관건은 침전단계에서 고액분리의 효율성에 관한 문제이다. 반응단계 이후 침전단계에서 고효율의 SS 제거효율을 얻기 위한 방안이 계속 모색되고 있다. 처리수질은 침전 후 상등수를 배출시키는 고액분리장치(디켄터)에 많은 영향을 받는다.

대한민국 등록특허 제 10-1218082호에는 수처리공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치가 개시되어 있다.

상기 에스비알 장치는 반응조에 디켄터를 설치하여 최종 방류수가 방류되도록 하고 있는데, 이러한 디켄터는 상등수의 배출시 스컴까지 함께 배출되어 최종 배출수의 수질을 악화시키는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제 10-1218082호: 수처리공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 단일의 회분식 생물반응조에서 수행되는 공정을 개선하여 하폐수의 유기물 및 질소, 인의 제거효율이 더욱 향상된 고도 수처리 장치 및 이를 이용한 고도 수처리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 상등수를 방류조로 배출하는 디켄터의 구조를 개선하여 디켄터를 통해 스컴이 외부로 배출하는 것을 차단하여 최종 배출수의 수질을 향상시키는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하폐수의 고도 수처리 장치는 처리대상수가 유입되는 유량조정조와; 상기 유량조정조로부터 상기 처리대상수를 이송시키는 이송부와; 상기 이송부를 통해 상기 처리대상수가 유입되는 상태에서 혐기처리, 호기처리, 무산소처리가 순차적으로 진행되고, 상기 무산소처리 후 상기 처리대상수의 유입이 중단된 상태에서 호기처리, 침전, 상등수 배출이 순차적으로 진행되는 회분식 생물반응조와; 상기 생물반응조에서 배출되는 상등수가 내부로 유입되는 방류조와; 상기 생물반응조와 상기 방류조로부터 배출되는 잉여슬러지가 저장되는 슬러지저류조;를 구비한다.

상기 이송부는 상기 유량조정조에 설치된 수위센서를 이용하여 상기 유량조정조로 유입되는 처리대상수의 유량값에 따라 상기 생물반응조로 이송시키는 처리대상수의 유량을 제어하는 유량제어기가 구비된다.

상기 생물반응조에 공기를 공급하기 위한 폭기수단과 상기 생물반응조의 내부를 교반시키기 위한 교반수단이 구비되며, 상기 생물반응조 내부에는 수위센서, DO센서, pH센서, MLSS센서가 설치되어 상기 센서의 측정값에 의해 상기 생물반응조로의 처리대상수 유입여부, 폭기여부, 교반여부가 달라진다.

상기 생물반응조에 설치된 부유식 디켄터에 의해 상기 상등수가 자연유하로 상기 방류조로 유입되며, 상기 디켄터는 내부에 공기가 수용될 수 있는 수용공간이 형성된 공기챔버와, 상기 공기챔버의 하방에 설치되어 내부로 상등수가 유입되는 분리챔버와, 상기 분리챔버에 설치되어 상기 분리챔버로 유입된 상등수가 배출되는 배출관을 구비하고, 상기 분리챔버는 상기 공기챔버의 일측에 결합되는 제 1지지편과, 상기 공기챔버의 타측에 결합되는 제 2지지편과, 상기 제 1 및 제 2지지편 사이에 설치되며 중앙에서 굽어져 좌우 양측으로 진행할수록 점진적으로 낮아지는 상판과, 상기 상판의 하방에 위치하여 상기 제 1 및 제 2지지편 사이에 설치되며 중앙에 상기 배출관이 연결되는 배출구가 형성되고 상기 배출구와 이격되어 상등수가 유입되는 다수의 유입구가 형성된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 형성된 통로를 전후방향에서 밀폐시키는 전면판 및 후면판을 구비한다.

상기 분리챔버 내부로 공기를 주입하여 상기 유입구를 통해 스컴이 유입되는 것을 방지하고, 상등수의 배출시에는 상기 분리챔버 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 스컴유입방지수단을 구비한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하폐수의 고도 수처리 방법은 처리대상수를 유량조정조에서 회분식 생물반응조로 이송시키는 제 1단계와; 상기 생물반응조에서 상기 처리대상수를 처리한 후 고액분리하여 방류조로 방출시키는 제 2단계;를 포함하고, 상기 제 2단계는 상기 처리대상수가 상기 생물반응조로 유입되는 상태에서 교반수단을 가동하여 상기 생물반응조로 유입된 처리대상수를 활성슬러지와 교반하여 인을 방출시키는 혐기처리단계와, 상기 혐기처리단계 후 상기 처리대상수의 유입은 유지시키면서 상기 교반수단은 정지시키고 폭기수단은 가동시켜 상기 생물반응조 내부로 공기를 공급하여 질소를 질산화시키는 제 1호기처리단계와, 상기 호기처리단계 후 상기 처리대상수의 유입은 유지시키면서 상기 폭기수단은 정지시키고 상기 교반수단을 재가동하여 질산성 질소를 제거하는 무산소처리단계와, 상기 무산소처리단계 후 상기 처리대상수의 유입과 상기 교반수단은 정지시키고 상기 폭기수단은 재가동시켜 질소를 질산화시키는 제 2호기처리단계와, 상기 호기처리단계 후 상기 처리대상수의 유입은 계속 정지시킨 상태에서 및 상기 폭기수단을 정지시켜 활성슬러지를 침전시키는 침전단계와, 상기 생물반응조에 설치된 부유식 디켄터에 의해 상등수를 자연유하 방식으로 상기 방류조로 배출하는 상등수배출단계를 구비한다.

상기 디켄터는 내부에 공기가 수용될 수 있는 수용공간이 형성된 공기챔버와, 상기 공기챔버의 하방에 설치되어 내부로 상등수가 유입되는 분리챔버와, 상기 분리챔버에 설치되어 상기 분리챔버로 유입된 상등수가 배출되는 배출관을 구비하고, 상기 분리챔버는 상기 공기챔버의 일측에 결합되는 제 1지지편과, 상기 공기챔버의 타측에 결합되는 제 2지지편과, 상기 제 1 및 제 2지지편 사이에 설치되며 중앙에서 굽어져 좌우 양측으로 진행할수록 점진적으로 낮아지는 상판과, 상기 상판의 하방에 위치하여 상기 제 1 및 제 2지지편 사이에 설치되며 중앙에 상기 배출관이 연결되는 배출구가 형성되고 상기 배출구와 이격되어 상등수가 유입되는 다수의 유입구가 형성된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 형성된 통로를 전후방향에서 밀폐시키는 전면판 및 후면판을 구비하며, 상기 혐기처리단계, 상기 호기처리단계, 상기 무산소처리단계, 상기 호기처리단계, 상기 침전단계에서는 상기 분리챔버의 내부에 공기를 채워서 상기 통로로 스컴의 유입을 차단시키고, 상기 상등수배출수단계에서는 상기 분리챔버 내부의 공기를 외부로 배출시켜 상기 통로로 상등수를 유입시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은 생물반응조로 유입된 처리대상수를 회분식 형태로 유지함으로써 혐기, 무산소 조건을 형성하여 탈질 및 인 방출이 유리하고 충격부하에 강하며, 사상균을 제어할 수 있는 운전의 융통성이 있고, 처리공정이 단순하며 침전조의 설치가 필요 없어 경제성이 우수하면, 시설이 간단하여 운전이 매우 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 단일의 회분식 생물반응조에서 처리대상수가 유입되는 상태로 혐기처리, 호기처리, 무산소처리가 순차적으로 진행되고, 이어서 처리대상수의 유입이 중단된 상태로 호기처리, 침전, 상등수 배출이 순차적으로 진행시켜 처리대상수 중의 유기물과 질소 및 인을 효과적으로 처리할 수 있다.

그리고 본 발명은 디켄터의 유입구를 공기에 의해 차단시키고 있다가 상등수 배출시에만 상등수가 디켄터 내부로 유입되므로 스컴이 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어서 깨끗한 상등수만을 자연배출하므로 최종 배출수의 수질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고도 수처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 디켄터의 사시도이고,
도 3은 도 2의 일부 절개 분리사시도이고,
도 4는 도 2의 디켄터의 작용을 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하폐수의 고도 수처리 장치 및 방법에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 하폐수의 고도 수처리 장치는 크게 유량조정조(10), 이송부, 생물반응조(20), 방류조(30), 슬러지저류조(40)를 구비한다.

유량조정조(10)는 처리대상수의 유량과 수질의 변동을 흡수해서 균등화함으로써 수처리효율을 높이고 처리수질의 향상을 도모할 목적으로 설치된다.

유량조정조(10)는 처리대상수가 유입되어 수용된다. 유량조정조(10)로 유입되는 처리대상수는 유기물, 영양염류의 생물학적 처리의 대상이 되는 하수 또는 폐수 등을 의미한다. 처리대상수는 생물반응조(20)에서 미생물 덩어리인 활성슬러지와의 혼합되어 처리된다.

유량조정조(10)에는 수위를 측정하기 위한 수위센서(151), 처리대상수를 내부순환시켜 교반하기 위한 교반기(101)가 설치된다. 교반기(101)로 순환펌프를 이용할 수 있다.

이송부는 유량조정조(10)로부터 처리대상수를 생물반응조(20)로 이송시키는 역할을 한다.

이송부는 유량조정조(10)의 내부에 설치된 이송펌프(102)와, 이송펌프(102)와 연결된 이송관(105)에 설치되는 유량제어기(103)를 구비한다. 유량제어기(103)는 유량조정조(10)에 설치된 수위센서(151)를 이용하여 유량조정조(10)로 유입되는 처리대상수의 유량값에 따라 생물반응조(20)로 이송시키는 처리대상수의 유량을 제어한다. 또한, 유량제어기(103)는 생물반응조(20)의 각 단위공정과 연동되어 생물반응조(20)로 처리대상수의 유입여부를 제어한다.

회분식으로 운영되는 생물반응조(20)는 이송부에 의해 유량조정조(10)로부터 이송된 처리대상수를 처리한다. 생물반응조(20)는 미생물을 이용하여 처리대상수 중의 유기물 및 질소, 인을 제거한다.

생물반응조(20)는 단일의 회분식 조에서 처리대상수의 유입 및 처리된 상등수의 유출이 일어나도록 구성되어 정해진 시간의 배열에 따라 각 단위공정들이 연속적으로 이루어진다.

생물반응조(20)에서 수행되는 단위공정들은 혐기처리 공정, 호기처리 공정, 무산소처리 공정, 호기처리 공정, 침전 공정, 상등수 배출공정 순서로 이루어진다.

상기 단위공정들은 처리대상수가 유입되는 상태에서 혐기처리, 호기처리, 무산소처리가 순차적으로 진행된다. 이어서 처리대상수의 유입이 중단된 상태에서 호기처리, 침전, 상등수 배출이 순차적으로 진행된다.

생물반응조(20)는 내부 공간이 배플(23)에 의해 2개의 공간으로 구분된다. 배플(23)에 의해 전단에 위치한 전반응부(21), 후단에 위치한 주반응부(22)로 구분될 수 있다. 전반응부(21)에서는 높은 F/M비(유기물 부하율: food-to-microorganism ratio)를 유지하여 슬러지 벌킹의 원인이 되는 사상균 증식을 억제하고 주반응부(22)에서의 반응에 필요한 처리시간을 단축시킬 수 있다.

유량조정조(10)와 연결된 이송관(105)은 생물반응조(20)의 전반응부(21)로 연장된다. 따라서 이송부에 의해 유량조정조로 이송된 처리대상수는 전반응부(21)로 유입된다. 배플(23)의 하부에는 교반수단(201)이 설치된다. 교반수단으로 순환펌프를 이용할 수 있다. 순환펌프에 의해 처리대상수는 주반응부(22)로 이동하면서 활성슬러지와 골고루 혼합된다.

생물반응조(20)의 내부로 공기를 공급하기 위해 폭기수단이 구비된다. 폭기수단으로 블로워(206)와, 생물반응조(20)의 내부에 설치되는 산기관(202)과, 블로워와 산기관을 연결하는 공기공급관(210)으로 이루어진다. 공기공급관(210)에는 블로워로부터 공급되는 공기의 양을 제어하는 통상적인 풍량제어기(207)가 설치될 수 있다.

또한, 생물반응조(20) 내부에는 수위센서(251), DO센서(252), pH센서(253), MLSS센서(254)가 설치될 수 있다. 이러한 센서들로부터 측정된 수위, DO 농도, pH, MLSS(mixed liquor suspended solid) 농도의 측정값에 의해 처리대상수의 유입여부, 폭기여부, 교반여부가 달라진다.

센서들로부터 측정된 측정값은 제어부로 입력되고, 수위 및 DO 농도, pH, MLSS 농도가 설정된 값에 도달하면 제어부는 이송부, 폭기수단, 교반수단의 가동을 제어하여 생물반응조(20) 내에서 혐기처리 공정, 호기처리 공정, 무산소처리 공정, 호기처리 공정, 침전 공정, 상등수 배출 공정이 연속적으로 이루어지도록 진행시킨다. 도시되지 않았지만 제어부는 통상적인 컨트롤러, 입력부, 구동회로, 디스플레이 등으로 구성될 수 있다.

생물반응조(20) 내부에는 침전 공정 후 슬러지와 분리된 상등수를 방류조(30)로 배출하기 위한 디켄터(300)가 설치될 수 있다.

본 발명에 적용되는 디켄터(300)는 수면에 부유하여 수위에 따라 상하로 이동할 수 있는 부유식 디켄터를 이용한다. 이러한 부유식 디켄터(300)를 이용하여 생물반응조(20)의 상등수를 자연유하 방식으로 방류조(30)로 배출한다.

디켄터(300)의 일 실시 예로 내부에 공기가 수용될 수 있는 수용공간이 형성된 공기챔버(310)와, 공기챔버(310)의 하방에 설치되어 내부로 상등수가 유입되는 분리챔버(320)와, 분리챔버(320)의 하부에 설치되어 분리챔버(320)로 유입된 상등수가 배출되는 배출관(340)을 구비한다.

공기챔버(310)는 원통형으로 형성된다. 공기챔버(310)의 일측에는 제 1연결브라켓트(315)가 설치되고, 공기챔버(310)의 타측에는 제 2연결브라켓트(317)가 설치된다.

분리챔버(320)는 공기챔버(310)와 일정 거리 이격되어 공기챔버(310)의 하방에 설치된다.

분리챔버는 공기챔버(310)의 일측에 결합되는 제 1지지편(321)과, 상기 공기챔버의 타측에 결합되는 제 2지지편(323)과, 제 1 및 제 2지지편(321)(323) 사이에 설치되며 중앙에서 굽어져 좌우 양측으로 진행할수록 점진적으로 낮아지는 상판(325)과, 상판(325)의 하방에 위치하여 제 1 및 제 2지지편(321)(323) 사이에 설치되며 중앙에 배출관(340)이 연결되는 배출구(329)가 형성되고 배출구(329)와 이격되어 상등수가 유입되는 다수의 유입구(328)가 형성된 하판(327)과, 상판(325)과 하판(327) 사이에 형성된 통로를 전후방향에서 밀폐시키는 전면판(330) 및 후면판(335)을 구비한다.

제 1지지편(321)은 제 1연결브라켓트(315)의 하부에 볼트로 결합된다. 그리고 제 2지지편(317)은 제 2연결브라켓트(323)의 하부에 볼트로 결합된다.

상판(325)은 제 1 및 제 2지지편(321)(323) 사이에 설치된다. 상판(325)의 일측은 제 1지지편에 결합되고, 타측은 제 2지지편에 결합된다. 상판(325)은 중앙에서 굽어져 좌우 양측으로 진행할수록 점진적으로 낮아지도록 형성된다. 즉, 상판(325)의 중앙 높이가 좌우 양측의 높이보다 더 높게 형성된다.

하판(327)은 상판(325)으로부터 하방으로 이격되어 위치한다. 따라서 상판(325)과 하판(327) 사이에는 빈 공간인 통로(326)가 형성된다. 하판(327)은 제 1 및 제 2지지편(321)(323) 사이에 설치된다. 하판(327)의 일측은 제 1지지편에 결합되고, 타측은 제 2지지편에 결합된다. 하판(327)은 수평하게 형성된다.

전면판(330)과 후면판(335)은 제 1 및 제 2지지편(321)(323) 사이에 설치된다. 전면판(330)과 후면판(335)의 일측은 제 1지지편에 결합되고, 타측은 제 2지지편에 결합된다. 전면판(330)은 상판 및 하판의 전면에 결합되고, 후면판(335)은 상판 및 하판의 후면에 결합된다. 전면판과 후면판의 하부는 하판보다 더 낮게 형성된다.

하판(327)에는 유입구(328)와 배출구(329)가 형성된다. 상등수가 상판(325)과 하판(327) 사이에 형성된 통로(326)로 유입될 수 있도록 다수의 유입구(328)가 형성된다. 유입구들(328)은 배출구(329)를 중심으로 하판의 좌우측 부분에 다수가 일정 간격으로 형성된다.

배출구(329)는 하판(327) 중앙에 형성된다. 유입구(328)를 통해 유입된 상등수는 배출구(329)를 통해 배출관(340)으로 배출된다. 배출구에 설치되는 배출관(340)은 방류조(30)로 연장되는 플렉시블한 상등수배출호스(360)와 연결된다. 상등수배출호스(360)에는 제 1솔레노이드밸브(302)가 설치되고, 제 1솔레노이드밸브(302)는 제어부를 통해 제어될 수 있다.

도 2에서 미설명 부호 311은 디켄터를 로프로 지지하기 위한 고리이다.

상술한 디켄터(300)는 공기챔버(310)에 의해 수면에 부유하면서 수위의 변동에 따라 상하로 이동한다. 디켄터(300)의 분리챔버(320)는 수면 아래에 잠긴 상태가 유지된다. 상등수의 배출시에는 제 1솔레노이드밸브(302)가 열린 상태에서 생물반응조(20)의 수위가 방류조(30)의 수위보다 높으므로 자연유하방식에 의해 상등수가 방류조로 배출된다.

한편, 디켄터(300)에 의한 상등수의 배출은 첨전공정 후에 일정 시간 동안 진행된다. 따라서 혐기처리공정, 호기처리공정, 무산소처리공정, 호기처리공정, 침전공정에서는 디켄터가 작동되지 않는다. 이때 디켄터의 분리챔버(320)로 스컴이 유입될 수 있기 때문에 본 발명은 스컴유입방지수단을 구비한다.

스컴유입방지수단은 혐기처리공정, 호기처리공정, 무산소처리공정, 호기처리공정, 침전공정에서는 분리챔버(320)의 내부에 공기를 채워서 통로(326)로 처리대상수 및 스컴의 유입을 차단시킨다. 그리고 상등수의 배출 시에는 분리챔버(320) 내부의 공기를 외부로 배출시켜 통로(326)로 상등수가 유입될 수 있도록 한다.

스컴유입방지수단으로 공기를 공급하는 송풍기(205)와, 송풍기(205)와 연결되는 공기호스(350)와, 공기호스(350)에 설치되는 제 2솔레노이브밸브(355)를 구비한다. 공기호스(350)는 분리챔버(320)의 전면판(350)에 연결된다.

제 2솔레노이드밸브(355)를 개방시키고 송풍기(205)가 가동되면 공기가 공기호스(350)를 통해 분리챔버의 통로(326)로 주입된다. 통로(326)로 주입된 공기는 대기압 이상의 압력으로 유지되기 때문에 유입구(328)를 통해 처리대상수나 스컴이 유입될 수 없다. 이와 같이 분리챔버의 통로(326)에 공기가 주입되어 일정한 압력이 유지되면 송풍기(205)의 가동을 중단시키고 제 2솔레노이드밸브(355)를 닫는다. 분리챔버의 통로(326)에 공기를 주입하게 되면 통로(326)에 공기가 채워져 통로(326) 내부는 일정한 압력이 계속 유지된다. 공기가 채워진 상태는 혐기처리공정, 호기처리공정, 무산소처리공정, 호기처리공정, 침전공정 동안 계속 유지된다. 분리챔버의 통로(326)에 공기가 채워져 있는 상태에서는 제 1 및 제 2솔레노이드밸브(302)(355)는 닫힌 상태를 유지한다.

그리고 침전공정 후 상등수를 배출할 때는 제 2솔레노이드 밸브(355)를 개방하여 분리챔버의 통로(326)에 채워져 있던 공기를 외부로 배출시킨다. 공기의 배출과 함께 제 1솔레노이브밸브(302)가 개방되어 상등수가 유입구(328)를 통해 통로 (326) 내부로 유입되고 배출관(360)을 통해 방류조(30)로 배출된다.

방류조(30)는 디켄터(300)에 의해 생물반응조(20)에서 배출되는 상등수가 내부로 유입된다.

방류조(30)로 유입된 상등수, 즉 처리수는 일정시간 체류 후 외부로 최종 방류된다. 처리수를 방류조(30) 외부로 방류하기 위해 방류조(30)에 배출펌프(301)가 설치된다. 또한, 방류조(30)에는 수위센서(351)가 설치된다. 수위센서(351)로부터 측정된 측정값에 의해 제어부는 배출펌프(301)의 구동을 제어하여 처리수를 외부로 방류시킨다.

방류조(30에는 추가적으로 인처리 효율을 높이기 위해 약품 투입설비 및 유기물질의 처리효율을 높이기 위한 침지형 분리막이 추가로 설치될 수 있다.

슬러지저류조(40)는 생물반응조(20)와 방류조(30)로부터 배출되는 잉여슬러지가 저장된다.

슬러지저류조(40)는 소규모 하수처리시설의 경우 처리대상수의 처리공정에서 발생하는 슬러지를 일정기간 저장시킨 후 차량을 이용하여 인근 하수종말처리장으로 이송하기 위한 것이며, 중규모 이상의 하수처리시설의 경우 잉여슬러지는 탈수 전에 저장 및 농축시키기 위한 시설이다.

슬러지저류조(40)로 잉여슬러지를 이송하기 위해 슬러지이송장치가 설치된다. 슬러지이송장치로 생물반응조 및 방류조와 연결되어 슬러지저류조로 연장되는 슬러지이송관(400)과, 슬러지이송관(400)에 설치되는 펌프(401)로 이루어진다.

그리고 슬러지저류조(40)에 저장된 잉여슬러지로부터 인의 용출을 억제하기 위해 슬러지저류조에는 산기관(402)이 설치된다. 산기관(402)은 생물반응조에 공기를 공급하기 위한 블로워(206)와 연결되어 공기를 공급받는다.

또한, 슬러지저류조에는 수위센서가 설치될 수 있다.

이하, 상술한 하폐수의 고도 수처리 장치를 이용한 고도 수처리 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 하폐수의 고도 수처리 방법은 처리대상수를 유량조정조(10)에서 생물반응조(20)로 이송시키는 제 1단계와, 생물반응조(20)에서 처리대상수를 처리한 후 고액분리하여 방류조(30)로 방출시키는 제 2단계를 포함한다.

먼저, 이송부에 의해 유량조정조(10)에서 처리대상수를 이송시켜 생물반응조(20)로 유입시킨다.

그리고 생물반응조(20)에서 처리대상수의 유입과 함께 제 2단계가 수행된다.

제 2단계는 연속적으로 수행되는 다수의 단위공정들로 이루어진다. 가령, 제 2단계는 혐기처리 공정, 호기처리 공정, 무산소처리 공정, 호기처리 공정, 침전 공정, 상등수 배출공정이 연속으로 수행되어 1사이클을 이룬다.

상기 단위공정들은 처리대상수가 유입되는 상태에서 혐기처리, 호기처리, 무산소처리가 순차적으로 진행된다. 이어서 처리대상수의 유입이 중단된 상태에서 호기처리, 침전, 상등수 배출이 순차적으로 진행된다.

상술한 제 2단계를 구체적으로 살펴보면, 처리대상수가 유량조정조(10)에서 생물반응조(20)로 유입되기 시작하면 교반수단(201)을 가동하여 생물반응조(20)로 유입된 처리대상수를 활성슬러지와 교반시키면서 혐기처리단계를 먼저 수행한다. 혐기처리단계는 폭기 없이 교반이 진행되는 유입공정으로 플록(floc)의 침강성을 저하시키는 사상성 미생물의 성장을 억제한다. 그리고 혐기조건을 형성하여 인의 방출 및 처리대상수 내 유기물을 이용하여 탈질을 유도한다.

혐기처리단계가 완료되면 다음으로 제 1호기처리단계를 수행한다. 제 1호기처리단계는 처리대상수의 유입이 계속되는 상태에서 수행된다. 제 1호기처리단계는 교반수단은 정지시키고 폭기수단을 가동시켜 생물반응조 내부로 공기를 공급하여 호기조건을 형성한다. 제 1호기처리단계에서 유기물의 산화 및 질소의 질산화, 인의 과잉 섭취가 일어난다.

호기처리단계가 완료되면 다음으로 무산소처리단계를 수행한다. 무산소처리단계는 처리대상수의 유입이 계속되는 상태에서 수행된다. 무산소처리단계에서 폭기수단은 정지시키고 교반수단은 재가동시킨다. 무산소처리단계에서 무산소 조건이 형성되어 질산성 질소를 제거하는 탈질반응이 수행된다.

그리고 무산소처리단계가 완료되면 다음으로 제 2호기처리단계를 수행한다. 제 2호기처리단계에서 처리대상수의 유입은 중단된다. 그리고 교반수단은 정지시키고 폭기수단은 호기조건을 형성한다. 이러한 제 2호기처리단계를 통해 잔류 유기물의 제거와 질산화가 효과적으로 이루어질 수 있다.

그리고 호기처리단계가 완료되면 후 상기 처리대상수의 유입은 계속 정지된 상태에서 폭기수단을 정지시켜 활성슬러지를 침전시키는 침전단계가 수행된다. 침전단계는 이송부, 폭기수단, 교반수단의 가동이 모두 정지된 상태에서 수행된다. 침전과정을 통해 처리대상수와 활성 슬러지의 혼합액은 슬러지가 응집되어 중력에 의해 침강되어 고액분리된다.

고액분리 후 생물반응조에 설치된 부유식 디켄터에 의해 상등수를 자연유하 방식으로 방류조로 배출하는 상등수배출단계가 수행된다.

상등수 배출을 위해 제 2솔레노이드 밸브(355)를 개방하여 분리챔버의 통로(326)에 채워져 있던 공기를 외부로 배출시킨다. 공기의 배출과 함께 제 1솔레노이브밸브(302)가 개방되어 상등수가 유입구(328)를 통해 통로 (326) 내부로 유입되고 배출관(360)을 통해 방류조(30)로 배출된다.

그리고 상등수 배출이 완료되면 제 1솔레노이드밸브를 닫고, 송풍기(205)를 가동시켜 공기호스(350)를 통해 분리챔버의 통로(326)로 공기를 주입한다. 통로에 공기가 일정한 압력으로 채워지면 제 2솔레노이드밸드를 닫는다.

상등수배출과정에서 본 발명은 스컴의 유출 없이 깨끗한 상등수만을 자연배출하므로 최종 배출수의 수질을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10: 유량조정조 20: 생물반응조
30: 방류조 40: 슬러지저류조
300: 디켄터

Claims (7)

1. 처리대상수가 유입되는 유량조정조와;
   상기 유량조정조로부터 상기 처리대상수를 이송시키는 이송부와;
   상기 이송부를 통해 상기 처리대상수가 유입되는 상태에서 혐기처리, 호기처리, 무산소처리가 순차적으로 진행되고, 상기 무산소처리 후 상기 처리대상수의 유입이 중단된 상태에서 호기처리, 침전, 상등수 배출이 순차적으로 진행되는 회분식 생물반응조와;
   상기 생물반응조에서 배출되는 상등수가 내부로 유입되는 방류조와;
   상기 생물반응조와 상기 방류조로부터 배출되는 잉여슬러지가 저장되는 슬러지저류조와;
   상기 생물반응조의 내부로 공기를 공급하기 위한 폭기수단;을 구비하고,
   상기 폭기수단은 블로워와, 상기 생물반응조의 내부에 설치되는 산기관과, 상기 블로워와 상기 산기관을 연결하는 공기공급관으로 이루어지며,
   상기 슬러지저류조에는 저장된 잉여슬러지로부터 인의 용출을 억제하기 위해 상기 블로워와 연결되는 산기관이 설치되고,
   상기 생물반응조는 내부에 배플이 설치되어 상기 배플에 의해 내부공간이 전단에 위치한 전반응부와 후단에 위치한 주반응부로 구분되며,
   상기 이송부는 상기 유량조정조의 내부에 설치된 이송펌프와, 상기 이송펌프와 연결되어 상기 전반응부로 연장되는 이송관과, 상기 유량조정조에 설치된 수위센서를 이용하여 상기 유량조정조로 유입되는 처리대상수의 유량값에 따라 상기 생물반응조로 이송시키는 처리대상수의 유량을 제어하기 위해 상기 이송관에 설치되는 유량제어기를 구비하고,
   상기 생물반응조에 설치된 부유식 디켄터에 의해 상기 상등수가 자연유하로 상기 방류조로 유입되며,
   상기 디켄터는 내부에 공기가 수용될 수 있는 수용공간이 형성된 공기챔버와, 상기 공기챔버의 하방에 설치되어 내부로 상등수가 유입되는 분리챔버와, 상기 분리챔버에 설치되어 상기 분리챔버로 유입된 상등수가 배출되는 배출관을 구비하고,
   상기 배출관은 상기 방류조로 연장되며 제 1솔레노이드밸브가 설치된 상등수배출호스와 연결되며,
   상기 분리챔버는 상기 공기챔버의 일측에 설치되는 제 1연결브라켓트의 하부에 볼트로 결합되는 제 1지지편과, 상기 공기챔버의 타측에 설치되는 제 2연결브라켓트의 하부에 볼트로 결합되는 제 2지지편과, 상기 제 1 및 제 2지지편 사이에 설치되며 중앙에서 굽어져 좌우 양측으로 진행할수록 점진적으로 낮아지는 상판과, 상기 상판의 하방에 수평하게 형성되어 상기 제 1 및 제 2지지편 사이에 설치되며 중앙에 상기 배출관이 연결되는 배출구가 형성되고 상기 배출구와 이격되어 상등수가 유입되는 다수의 유입구가 형성된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 형성된 통로를 전후방향에서 밀폐시키기 위해 상기 상판 및 상기 하판의 전면에 결합되는 전면판과 상기 상판 및 상기 하판의 후면에 결합되는 후면판을 구비하며,
   상기 전면판과 상기 후면판의 하부는 상기 하판보다 더 낮게 형성되고,
   상기 분리챔버 내부로 공기를 주입하여 상기 유입구를 통해 스컴이 유입되는 것을 방지하고, 상등수의 배출시에는 상기 분리챔버 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 스컴유입방지수단을 구비하고,
   상기 스컴유입방지수단은 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기의 가동시 공기가 상기 통로로 주입될 수 있도록 상기 송풍기와 상기 분리챔버의 전면판을 연결하는 공기호스와, 상기 공기호스에 설치되는 제 2솔레노이드밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 고도수처리장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 생물반응조의 내부를 교반시키기 위한 교반수단이 구비되며,
   상기 생물반응조 내부에는 수위센서, DO센서, pH센서, MLSS센서가 설치되어 상기 센서의 측정값에 의해 상기 생물반응조로의 처리대상수 유입여부, 폭기여부, 교반여부가 달라지는 것을 특징으로 하는 하폐수의 고도수처리장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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