KR101672739B1

KR101672739B1 - 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조

Info

Publication number: KR101672739B1
Application number: KR1020150152347A
Authority: KR
Inventors: 김연길; 변경태; 김종원; 홍광일; 구재영; 강줄기
Original assignee: 대웅이엔에스 (주)
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-11-04

Abstract

본 발명은 혐기성 및 무산소성으로 각각 역할이 다른 두 개조가 상호 호환 작용이 가능한 하나의 생물호환조로 구성되어, 생물호환조 내 MLSS 2,000~12,000㎎/l 범위의 필요에 따라 선택 조정하여 미생물 개체 수를 조절할 수 있으며, 무산소조 내에 유동상 섬모담체를 충전하여 일반 무산소조 보다도 2~3배 이상 많은 개체 수의 미생물를 유도하여, 하폐수에 포함된 질소 및 인을 처리하는데 있어 하폐수 처리시설 대?중?소 용량 모두 적용이 가능하며, 또한 고농도 질소/유기물이 함유된 난분해성 폐수에도 효율성이 높은 하폐수 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조에 관한 것이다.

Description

고도처리 혐기/무산소성 생물호환조 {ADVANCED TREATMENT ANOXIC/ANAERBIC BIO SWING REACTOR}

본 발명은 하폐수 처리시설 공정 중 질소 및 인 처리를 위한 생물호환조에 관한 것으로, 특히 혐기성 및 무산소성으로 각각 역할이 다른 두 개조가 상호 호환 작용이 가능한 하나의 생물호환조로 구성되어, 생물호환조 내 MLSS 2,000~12,000㎎/l 범위의 필요에 따라 선택 조정하여 미생물 개체 수를 조절할 수 있으며, 무산소조 내에 유동상 섬모담체를 충전하여 일반 무산소조 보다도 2~3배 이상 많은 개체 수의 미생물를 유도하여, 하폐수에 포함된 질소 및 인을 처리하는데 있어 하폐수 처리시설 대·중·소 용량 모두 적용이 가능한 하폐수 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조에 관한 것이다.

현대 사회에 들어 산업화 및 도시화가 나날이 가속화되고 있으며, 이에 따라 발생하는 환경오염은 현대 사회에서 해결해야 할 큰 문제로 대두되고 있다. 특히 환경 오염원 중 가정이나 공장에서 배출되는 하수, 폐수, 오수 등의 하폐수에는 질소, 인, 유기물 등의 인체에 해로운 성분들이 포함되어 있기 때문에, 이를 정화 처리하여 방류하는 시설이 필수적으로 적용되어야 한다.

고도처리는 이러한 하폐수에 포함된 인, 질소를 비롯하여 고농도 영양 염류 등의 각종 유기물을 제거하는 처리법을 의미하는데, 산업 폐수 처리에 있어서는 처리수의 재이용을 목적으로 하고 방류수로서 허가된 배수 기준 이상의 수질로 정화할 때를 고도처리라 한다. 이러한 고도처리에는 응집 침전법, 활성탄 흡착법, 오존 산화법, 막분리법, 전해 처리법 등 물리화학 처리법과 생물학적 탈질, 탈인과 같은 생물 처리법이 있다. 이러한 고도처리 방법 중 생물 처리법은 물리화학 처리법보다 비용대비 처리효율이 유리하기 때문에 하폐수를 처리하는 주요처리공정으로써 국내외에서 많이 이용되고 있다.

일반적으로, 생물 처리법에서 하폐수에 포함된 질소와 인을 모두 제거하기 위해서는 혐기조 및 무산소조가 필요한데, 혐기조에서는 인의 방출 및 유기물 제거가 이루어지고, 무산소조에서는 질소 방출 및 유기물 제거가 이루어지게 된다. 또한, 호기조에서는 산소를 이용하여 유기물을 산화시키고, 질산화 및 인을 제거하는 기능을 수행하게 된다. 이러한 전통적인 생물 처리법을 통하여 하폐수에 포함된 질소와 인 및 유기물의 제거가 이루질 수 있지만, 이러한 방법은 혐기조와 무산소조가 각각 하나의 구조물로 이루어져 설치되어야 하기 때문에 시공이 복잡하고 공간을 많이 차지하며 시설비가 많이 소요되게 된다. 또한, 이렇게 혐기조와 무산소조가 각각 설치되어 독립적으로 운영되게 되면, 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)을 유지하지 어렵고, 많은 개체 수의 탈질균을 유지하지 어려워 그 처리 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1097144호 (2011.12.15. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1097139호 (2011.12.15. 등록)

본 발명은 상기 종래 기술에서 탈질 효율성이 떨어지는 문제점을 해결하여 처리효율성을 높이기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 혐기조 및 무산소조가 상호 호환 작용을 할 수 있도록 하며, 필요에 따라 MLSS 2000~12000㎎/l 범위 조절 가능한 하나의 고도처리 생물 호환조로 구성하여, 하폐수에 포함된 질소 및 인, 유기물을 더욱 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조는 하폐수에 포함된 질소와 인 및 유기물을 처리하기 위한 하폐수 고도처리시설의 생물호환조에 있어서, 외부로부터 유입되는 원수에 포함된 질소를 제거하는 무산소조와 원수에 포함된 인을 제거하는 혐기조가 상호 호환 작용을 할 수 있도록 하나의 구조물 내에 설치되어, 상기 무산소조와 혐기조의 상호 호환 작용을 통하여 원수에 포함된 질소 및 인이 제거되도록 구성된다.

상기 혐기조에는 외부로부터 유입되는 원수와, 외부 반송물 및 유기탄소원 혼합액에 포함된 공기를 탈기하는 탈기장치와; 상기 탈기장치를 통하여 탈기되어 유입되는 혼합액을 균등하게 분산하여 혐기조 하부 내측으로 배출하는 혼합액 균등유입분배장치와; 상기 혼합액 균등유입분배장치를 통하여 배출되는 혼합액을 혼화하고 강제 교반하는 임펠러 회전수 조절이 가능한 인버터(Inverter) 교반기;가 구비된다.

여기에서, 상기 탈기장치에는 하향 40~50° 경사를 갖는 복수의 엇갈림 경사판을 통하여 유입되는 원수와 반송물 및 유기탄소원 혼합액의 흐름을 지연시켜 탈기가 일어날 수 있도록 하는 수류지체부와, 상기 수류지체부의 엇갈림 경사판을 지지하여, 상기 엇갈림 경사판을 통한 혼합액 수류 지연에 따른 탈기 가능 체류시간을 확보할 수 있도록 하는 사각탱크가 구비된다.

상기 혼합액 균등유입분배장치에는 탈기장치에 의해 탈기된 혼합액을 유입받아 혐기조 내부로 배출하는 혼합액 이송관이 혐기조 바닥 상부에 설치되되, 상기 혼합액 이송관에는 혼합액이 혐기조 하부에서부터 전체적으로 균등 분산될 수 있도록 탈기장치와의 거리에 따라 크기가 다른 복수의 혼합액 이송공이 형성되고, 탈기장치와 가장 먼 끝 부분은 일부가 소통되어, 일정량의 혼합액이 처음 부분부터 끝 부분까지 골고루 배출될 수 있도록 적절한 수류압을 유도하게 된다.

또한, 상기 혼합액 이송관은 혐기조 바닥 상부에 ㄷ자 형태로 설계용량에 따라 다수가 배열되는 것이 바람직하다.

상기 무산소조에는 무산소조의 상부에 설치되어, 혼합물의 폭기조 이동시 균등한 흐름을 발생시키는 월류웨어장치와; 탈질균 부착을 위한 PP 재질의 수중 부상형 유동상 담체와; 상기 유동상 담체를 보관하여 외부 이탈을 방지하는 담체 이탈방지장치와; 상기 유동상 담체에 부착되는 슬러지를 탈리하는 부착슬러지 탈리장치와; 하부측에 V 형태의 길이가 다른 엇갈림 경사판이 형성되어 혐기조의 교반기에 의한 수류 영향을 억제하며 무산소조의 슬러지가 혐기조로 되돌려지게 하는 슬러지 순환장치와; 혐기조의 형성된 슬러지를 무산소조로 유입시키는 동시에 수류 영향을 차단하는 슬러지 이송관장치;가 구비된다.

상기 월류웨어장치는 무산소조의 용량에 따라 전체 면적을 2~20 등분 이상 나눈 격자 형태의 월류웨어로 이루어지되, 상기 월류웨어는 V자 홈이 연속된 형태로 이루어지며, 무산소조의 최종 배출 부분으로부터 거리가 멀수록 얕고 가까울수록 깊게 형성되어 혼합액의 균등한 흐름이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 상기 유동상 담체는 지름 10~50mm로 형성되고, 내부 공극율이 90~95%로 형성되어, 내부 공극에 탈질균이 침투할 수 있도록 한 폴리프로필렌(PP) 재질로 형성되어, 비중 0.7~0.95를 갖는 수중 부상형 구형체로 이루어진다.

상기 담체 이탈방지장치는 상하부가 격자 형태의 망으로 이루어지고 측면이 분리격판을 통해 구획되어 복수의 담채 방을 형성하며, 상부에는 담채 방에 유동상 담채를 담을 수 있는 개폐 가능한 덮개 방이 형성된다.

상기 부착슬러지 탈리장치는 소정 간격으로 다수의 원형 천공이 형성된 배관으로 이루어져, 상부 방향으로 공기가 분출되도록 설치되고, 에어스트리핑을 통하여 상부에 위치하는 유동상 담체(420)의 표면에 부착된 폐슬러지 생물막을 제거하며, 탈리장치 배관의 말단에는 전동밸브가 설치되어, 주기적으로 전동밸브를 자동 개폐시켜 배관 내부를 세정할 수 있도록 한다.

상기 슬러지 순환장치의 엇갈림 미끄럼 경사판은 하향 40~50°의 기울기를 가지며, 경사판 사이 하부 끝단이 이격되어 무산소조에서 발생하는 슬러지가 하부로 흘러내릴 수 있도록 구성되되, 상기 엇갈림 미끄럼 경사판 중 교반기에 의한 수류의 영향을 받는 방향의 경사판은 반대쪽 경사판보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 무산소조의 측면에는 혐기조로부터 무산소조를 관통하여 40~50° 하방향으로 설치되어 혐기조의 슬러지를 무산소조로 이송하는 슬러지 이송관장치가 복수개 구비되며, 상기 슬러지 이송관장치는 유입구 상부 끝이 혐기조의 상방향 내측으로 돌출되고 하부 끝은 무산소조 하방향 내부로 돌출되도록 하여 전체적으로 상협하광의 형태로 이루어지고, 하부 끝이 혼합액이 유입되는 상부 끝보다 지름이 약 2배 가량 큰 갓 모양을 이루도록 하여, 혐기조의 혼합액을 무산소조의 경사판에 안정적으로 유입시켜 수류를 안정시키고 슬러지 침강 및 흘러내림을 유도하여 혐기조의 MLSS가 증가되도록 한다.

본 발명에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조는 혐기조와 무산소조가 하나의 고도처리 생물 호환조로 구성되어 상호 호환 작용이 활발하게 이루어짐에 따라 고농도 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)가 형성되어 질소 및 인을 효율적으로 제거할 수 있으며, 고도처리 생물 호환조에서 하폐수 성상에 따라 50~70%의 유기물이 분해되어, 탈질에 앞서 꼭 필요한 폭기조에서의 질산화를 더욱 촉진할 수 있는 사전 조건을 형성하여 폭기조의 용량을 감소할 수 있어, 고도처리 효율성을 높이고 시설투자비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 혐기조의 탈기장치 확대 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 혼합액 균등유입분배장치의 측면 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 무산소조에 구비된 유동상 담체 형상 일례,
도 5는 본 발명에 따른 부착슬러지 탈리장치의 구조도,
도 6은 본 발명에 따른 담체 이탈방지장치의 일례,
도 7은 본 발명에 따른 월류웨어장치의 설치 개념도,
도 8은 본 발명에 따른 슬러지 순환장치의 설치 개념도,
도 9는 본 발명에 따른 슬러지 이송관장치의 설치 개념도,
도 10은 본 발명에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조가 실제 적용된 현장 실물사진 일례를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조의 구성도를 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조(200)는 혐기조(300)와 무산소조(400)가 하나의 구조물로 이루어져, 원활한 상호 호환 작용을 통하여 고농도 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)가 형성되며, 원수에 포함된 질소와 인이 제거되게 된다. 상기 혐기조(300)와 무산조(400)를 통하여 이루어지는 '상호 호환'은 혐기조(300)를 통하여 처리되는 원수가 무산소조(400)로 투입되고, 무산소조(400)에서 처리되는 원수가 다시 혐기조(300)로 투입되는 과정이 반복적으로 이루어지는 것을 의미하는 것으로, 이러한 혐기조(300)와 무산조(400)의 상호 호환을 통하여 원수에 포함된 질소와 인이 충분히 제거될 수 있도록 한다.

즉, 본 발명은 혐기성 및 무산소성으로 각각 역할이 다른 혐기조(300) 및 무산소조(400)가 상호 호환 작용이 가능한 하나의 생물호환조(200)로 구성되어, 혐기조(300)의 교반기 회전속도와 무산소조(400)의 구조 형태에 의하여 생물호환조 내 MLSS 2,000~12,000㎎/l 범위의 필요에 따라 선택 조정하여 미생물 개체 수를 조절할 수 있으며, 무산소조(400) 내에 유동상 섬모담체를 충전하여 일반 무산소조 보다도 2~3배 이상 많은 개체 수의 미생물을 유도하여, 하폐수에 포함된 질소 및 인을 처리하는데 있어서 더욱 효율성을 높일 수 있도록 구성된다.

상기 생물호환조(200)의 혐기조(300)는 원수에 포함된 인을 제거하는 기능을 수행하게 되는데, 이 혐기조(300)에는 원수와 각종 반송물 및 유기탄소원이 유입될시에 함유된 공기를 제거하는 탈기장치(310)와, 상기 탈기장치(310)를 통하여 유입되는 원수와 각종 반송물 및 유기탄소원을 균등하게 분산하여 배출하는 혼합액 균등유입분배장치(320)와, 상기 혼합액 균등유입분배장치(320)를 통하여 배출되는 혼합액을 혼화하고 강제 교반하는 교반기(330)가 구비된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 혐기조의 탈기장치 확대 단면도를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탈기장치(310)는 탈인을 유도하는 혐기조(300)에서 그 효율성을 높이기 위해, 고도처리 공정 중 폭기조와 침전조로부터 반송되는 각각의 반송물 내에 잔존하고 있는 공기를 탈기시키기 위한 장치이다. 이를 위하여 탈기장치(310)는 40~50°(바람직하게는 45°) 경사를 갖는 여러 개의 엇갈림 경사판을 구비한 수류지체부(311)와, 상기 수류지체부(311)의 엇갈림 경사판을 지지하여 최적의 탈기 가능 체류시간(바람직하게는, 4분~6분) 확보가 가능하도록 하는 사각탱크(312)를 포함하여 이루어진다.

상기 구성으로 이루어진 탈기장치(310)는 혐기조(300)로 유입되는 원수, 고도처리 공정 중 폭기조로부터 유입되는 내부 반송물, 침전조로부터 유입되는 반송물, 탈질에 필요한 유기탄소원이 혐기조(300)의 높은 MLSS와 충분히게 접촉되도록 하여 탈질의 효율성을 극대화하게 된다. 이렇게 탈기장치(310)에서 탈기가 일어나 사각탱크(312)에 저장되는 혼합액은 혼합액 균등유입분배장치(320)로 이송된 후 혐기조(300) 내부로 배출되게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합액 균등유입분배장치의 측면 확대도를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합액 균등유입분배장치(320)는 탈기장치(310)와 연결된 하부 혼합액 이송관(321)을 통하여 혐기조(300) 내측으로 혼합액을 균등하게 분배하는 장치이다. 이와 같이 혼합액을 균등하게 분배 유도하기 위한 혼합액 균등유입분장치(320)의 혼합액 이송관(321)에는 각각의 혼합액이 혐기조(300) 하부에서부터 전체적으로 균등 분산되도록 탈기장치(310) 하부로부터 거리가 멀어짐에 따라 각기 다른 크기의 마름모 형태의 혼합액 배출공(322)이 형성되는데, 이러한 혼합액 이송관(321)은 혐기조(300) 바닥으로부터 약 20~40cm 높이의 하방향으로 설치되고, 끝부분은 상하부의 1/3만 소통되도록 하여, 이송관(321) 내부의 적절한 수류압을 유도함으로써 전체적으로 균등한 혼합액의 이송과 분산이 이루어질 수 있도록 구성된다.

이러한 혼합액 이송관(321)은 혐기조(300)의 용량에 따라 복수개가 ㄷ자 형태로 배열되는데, 본 발명의 실시예에서 상기 혼합액 이송관(321)의 배열은 탈기장치(310)의 사각탱크(312) 하부에 설계용량에 따라 1~10열로 배치된다.

상기 혼합액 균등유입분배장치(320)를 통하여 배출되는 혼합액은 교반기(330)를 통하여 강제 교반되어 혼화되는데, 상기 혼합액을 교반하는 교반기(330)는 임펠러 회전수 조절이 가능한 인버터(Inverter) 교반기로 이루어지며, 이렇게 혼화되는 혼합액은 무산소조(400)로 투입되게 된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 호환조(200)의 무산소조(400)는 폭기조에서 질산화가 진행된 내부 반송물의 질소를 탈질하여 제거하는 기능을 수행하게 되는데, 이 무산소조(400)는 몸체 상부에 형성되는 ㅁ 형태의 평면상에 격자형태로 형성되는 월류웨어장치(410)와, 탈질균 부착을 위해 PP 재질로 제작되는 유동상 담체(420)와, 상기 유동상 담체(420)의 이탈을 방지하기 위한 담체 이탈방지장치(430)와, 상기 담체(420)의 부착슬러지를 탈리하는 부착슬러지 탈리장치(440)와, MLSS 유지를 위해 혐기조(300)와 유통하는 하부측 V 형태의 슬러지 순환장치(450)와, 혐기조(300)의 슬러지를 무산소조(400)로 유입시키는 기능 및 혐기조(300)의 교반 수류 영향이 무산소조(400) 내에 미치지 않도록 하는 슬러지 이송관장치(460)가 구비된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무산소조에 구비된 유동상 담체의 형상을 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유동상 담체(420)는 높은 MLSS로 형성된 탈질균의 개체수를 무산소조(400)에서 더욱 많이 확보하기 위해, 균이 유실되지 않으면서 탈질균 부착이 매우 뛰어난 반영구적인 폴리프로필렌(PP) 재질로 이루어져 수중에 부상할 수 있도록 형성된다. 본 발명이 실시예에서 상기 유동상 담체(420)는 지름 10~50mm, 내부 공극율이 90~95%(바람직하게는 93%)로 형성되고 비중 0.7~0.95의 수중 부상형 구형체이다. 즉, 유동상 담체(420)의 내부 공극에는 탈질균만 침투하고, 담채(420)의 표면에만 SS가 부착/탈리될 수 있도록 구성된다. 이러한 유동상 담체(420)는 그 크기가 동일하게 이루어질 수도 있고, 크기가 각각 다르게 혼합하여 함께 이용될 수 있다.

이러한 수중 부상형 유동상 담체(420)의 내부 및 표면에는 시간이 경과함에 따라 탈질균의 부착이 증가하여 탈질 효율을 극대화할 수 있게 되는데, 이 유동상 담채(420)의 표면에 부착되는 슬러지(폐생물막)는 부착슬러지 탈리장치(440)에 의해 제거된다. 상기 부착슬러지 탈리장치(440)에 의해 슬러지가 탈리되면, 이후 다시 탈질균 위주로의 재부착이 진행되어 필요 탄소원 공급과 더불어 95~98%의 높은 탈질효과를 볼 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부착슬러지 탈리장치의 구조를 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부착슬러지 탈리장치(440)는 에어 스트리핑을 통하여 유동상 담체에 부착된 슬러지를 탈리하는 장치이다. 상기 부착슬러지 탈리장치(440)는 처리 규모와 용량에 따라 50A~100A 스텐레스 배관에 2~4mm의 원형 천공을 20~40cm 간격으로 형성하여 상부 방향으로 공기가 분출되도록 설치되는데, 배관의 말단에 하부 방향으로 전동밸브를 설치하여 배관 내부의 주기적인 자동 세척이 이루어질 수 있도록 구성된다.

상기의 구성으로 이루어진 부착슬러지 탈리장치(440)는 유동상 담체(420)에 폐생물막이 과부착되는 경우 외부로부터 유입되는 에어에 따라 10초 이내의 짧은 시간의 에어 스트리핑을 통하여 매우 쉽게 99% 이상의 탈리 효과를 낼 수 있게 된다. 이러한 탈리 횟수는 필요에 따라 일일 1~6회 자동으로 운전 가능하며, 점도가 높은 하폐수의 경우에는 횟수를 늘려 운전하고, 점도가 낮은 하폐수의 경수에는 횟수를 줄여서 운전하며, 호환조(200) 내의 전체적인 MLSS 조절시에도 탈리 횟수를 달리하여 농도 조절을 유도할 수 있다. 이러한 부착슬러지 탈리장치(440) 배관의 최말단과 공기가 나오는 천공된 부분은 막힘이 없도록 하여 내부 이물질 제거가 용이하게 이루어지게 된다.

이러한 부착슬러지 탈리장치(440)에 의해 담체(420)의 부착된 슬러지가 제거되고, 이에 따라 담체(420) 간의 확보된 공극 사이로 잉여 MLSS가 무산소조 상부의 월류웨어장치(410)를 통하여 이후의 고도처리 공정을 수행하는 폭기조로 균등하게 이송될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 담체 이탈방지장치의 일례를 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 담체 이탈방지장치(430)는 유동상 담체(420)를 내측에 수용하여 이탈을 방지하기 위한 장치로서, 상하부가 격자형태의 망으로 이루어지는데, 상부 망에는 담체(420)를 충전 또는 점검할 수 있도록 개폐 가능한 출입 덮개 방이 형성된다. 상기 상부 망 및 하부 망은 평면상 가로, 세로 1~2m 간격으로 망 상부에서 하부 수직 방향 사방으로 분리격판을 통해 담체 방을 구획하고, 측면 끝단에 이탈망지망을 형성함으로써 담체(420)의 균일한 분포를 유도할 수 있도록 한다.

이렇게 담체 방이 구획된 담체 이탈방지장치(430) 내부에는 전체 체적 대비 50~70%로 담체(420)가 충전되며, 충전된 담체(420)는 수중 부상 특성에 따라 부착슬러지 탈리장치(440)에 의한 에어 스트리핑시 원활한 회전운동이 이루어져 폐생물막 등의 슬러지가 탈리되고 담체(420) 간 상호 위치 이동이 용이하게 이루어지게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 월류웨어장치의 설치 개념도를 나타낸 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 월류웨어장치(410)는 호환조(200)의 무산소조(400) 상부에 설치되어 부착슬러지 탈리장치(440)에 의해 슬러지가 탈리되어 확보된 담체(420) 간의 사이로 이송되는 잉여 MLSS가 폭기조로 균등하게 이송될 수 있게 한다. 즉, 대용량이고 표면적이 클수록 후속 공정으로의 혼합액(고농도 MLSS 등) 이동시 편중된 흐름이 발생할 우려가 있고, 유속이 더디거나 정체하면 부분적으로 부패하는 상황이 초래할 수 있기 때문에, 본 발명에서는 이를 방지하고자 V자 홈의 연속된 월류웨어장치(410)를 무산소조(400) 상부에 설치하여, 혼합액의 이동이 균등하게 이루어질 수 있도록 하고 있다.

상기 월류웨어장치(410)에는 용량에 따라 전체 면적의 2~20 등분 이상의 격자 형태의 월류웨어가 설치되는데, 무산소조(400)의 최종 배출부분으로부터 가장 멀리 위치한 부분은 상대적으로 얕게 하고 최종 배출부분에 가까워질수록 깊게 설치하여 혼합액의 흐름을 원할히 이루어질 수 있도록 설치된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 순환장치의 설치 개념도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 순환장치(450)는 혐기조(300)에서 교반기(330)에 의한 혼합액의 강제 교반시 무산소조(400)에서 교반 수류 영향을 받지 않도록 하고 무산소조(400)의 슬러지를 혐기조(300)로 되돌리는 장치이다. 혐기조(300)의 교반 수류 영향을 받지 않아야 혐기조(300) 및 무산소조(400)의 MLSS 농도를 2,000~12,000mg/L 범위에서 선택적으로 조절할 수 있으므로, 본 발명에서는 무산소조(400)의 하부에 길이가 다른 슬러지 미끄럼 경사판을 상광하협 형상으로 엇갈리게 설치하여 교반기(330)에 의한 수류 영향을 억제할 수 있도록 하고 있다. 즉, 슬러지 순환장치(450)의 하부에 형성되는 엇갈림 미끄럼 경사판 중 교반기(330)에 의한 수류의 영향을 받는 방향의 경사판은 반대쪽 경사판보다 20~40cm 더 길게 형성하여 교반 수류에 의한 영향을 받지 않도록 하였다. 또한, 두 경사판은 하부 방향으로 40~50°(바람직하게는 45°)의 기울기를 가지며, 두 경사판 사이 끝단의 거리가 10~20cm 이격되도록 하여, 무산소조(400)에서 형성되는 슬러지가 엇갈림 미끄럼 경사판을 타고 하부로 자연스럽게 흘러내릴 수 있도록 하였다.

한편, 상기 무산소조(400)에서 형성된 슬러지가 슬러지 순환장치(450)를 통하여 혐기조(300)로 되돌려지는 가운데 혐기조(300)에서의 슬러지가 무산소조(400)로 이송되는 장치가 별도로 제공된다.

도 9 이러한 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 이송관장치의 설치 개념도를 나타낸 것이다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러지 이송관장치(460)는 혐기조(300)로부터 무산소조(400)를 관통하여 40~50°(바람직하게는 45°) 하방향으로 설치되는 여러 개의 유도 이송관으로 이루어지는데, 이 유도 이송관은 지름이 100A~500A 크기를 가지며, 유입구 상부 끝이 혐기조(300)의 상방향 내측으로 돌출되고 하부 끝은 무산소조(400) 하방향 내부로 돌출되도록 설치된다. 상기 슬러지 이송관장치(460)는 전체적으로 상협하광의 형태로 이루어지고, 하부 끝이 혼합액이 유입되는 상부 끝보다 지름이 약 2배 가량 큰 갓 모양을 이루도록 하여, 혐기조(300)의 혼합액을 무산소조(400)의 경사판에 안정적으로 유입시켜 수류를 안정시키고 슬러지 침강 및 흘러내림을 유도하여 혐기조(300)의 MLSS가 증가되도록 하였다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조가 실제 적용된 현장 실물사진 일례를 나타낸 것으로, 본 발명에서는 탈인 기능을 수행하는 혐기조(300)와 탈질 기능을 수행하는 무산소조(400)를 하나의 고도처리 생물호환조(200)로 구성하여 상호 호환 작용이 쉽게 일어날 수 있도록 하여, 하폐수에 포함된 질소 및 인을 효율적으로 처리할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 제시된 각 구성들의 재질이나 크기, 시간 등의 수치는 생물호환조의 크기 및 설계용량에 따라 적절하게 변경될 수 있는 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

200 : 호환조
300 : 혐기조 310 : 탈기장치
311 : 수류지체부 312 : 사각탱크
320 : 혼합액 균등유입분배장치 321 : 혼합액 이송관
322 : 혼합액 배출공 330 : 교반기
400 : 무산소조 410 : 월류웨어장치
420 : 유동상 담체 430 : 담체 이탈방지장치
440 : 부착슬러지 탈리장치 450 : 슬러지 순환장치
460 : 슬러지 이송관장치

Claims

외부로부터 유입되는 원수에 포함된 질소 및 인을 제거하는 무산소조(400)와 혐기조(300)가 상호 호환 작용을 할 수 있도록 하나의 구조물 내에 설치되는 하폐수 고도처리시설의 생물호환조로서,
상기 무산소조(400)에는 무산소조(400)의 상부에 설치되어 혼합물의 폭기조(500) 이동시 균등한 흐름을 발생시키는 월류웨어장치(410)와, 탈질균 부착을 위해 내부 공극이 형성된 수중 부상형 유동상 담체(420)와, 상기 유동상 담체(420)를 보관하여 외부 이탈을 방지하는 담체 이탈방지장치(430)와, 상기 유동상 담체(420)에 부착되는 슬러지를 탈리하는 부착슬러지 탈리장치(440)와, 하부측에 V 형태의 엇갈림 경사판이 형성되어 혐기조(300)의 교반기(330)에 의한 수류 영향을 억제하며 무산소조(400)의 슬러지가 혐기조(300)로 되돌려지게 하는 슬러지 순환장치(450)가 구비되고,
상기 월류웨어장치(410)는 상기 무산소조(400)의 용량에 따라 전체 면적을 2~20 등분 이상 나눈 격자 형태의 월류웨어로 이루어지되, 상기 월류웨어는 V자 홈이 연속된 형태로 이루어지며, 무산소조(400)의 최종 배출 부분으로부터 거리가 멀수록 얕고 가까울수록 깊게 형성되어 혼합액의 균등한 흐름이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 1항에 있어서,
상기 혐기조(300)에는
외부로부터 유입되는 원수와, 외부 반송물 및 유기탄소원 혼합액에 포함된 공기를 탈기하는 탈기장치(310)와;
상기 탈기장치(310)를 통하여 탈기되어 유입되는 혼합액을 균등하게 분산하여 혐기조(300) 하부 내측으로 배출하는 혼합액 균등유입분배장치(320)와;
상기 혼합액 균등유입분배장치(320)를 통하여 배출되는 혼합액을 혼화하고 강제 교반하는 교반기(330);가 구비된 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 2항에 있어서,
상기 탈기장치(310)에는
하향 40~50° 경사를 갖는 복수의 엇갈림 경사판을 통하여 유입되는 원수와 반송물 및 유기탄소원 혼합액의 흐름을 지연시켜 탈기가 일어날 수 있도록 하는 수류지체부(311)와,
상기 수류지체부(311)의 엇갈림 경사판을 지지하여, 상기 엇갈림 경사판을 통한 혼합액 수류 지연에 따른 탈기 가능 체류시간을 확보할 수 있도록 하는 사각탱크(312)가 구비된 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 2항에 있어서,
상기 혼합액 균등유입분배장치(320)에는
상기 탈기장치(310)에 의해 탈기된 혼합액을 유입받아 혐기조(300) 내부로 배출하는 혼합액 이송관(321)이 혐기조(300) 바닥 상부에 설치되되,
상기 혼합액 이송관(321)에는 혼합액이 혐기조(300) 하부에서부터 전체적으로 균등 분산될 수 있도록 탈기장치(310)와의 거리에 따라 크기가 다른 복수의 혼합액 이송공(322)이 형성되고, 탈기장치(310)와 가장 먼 끝 부분은 일부가 소통되어, 일정량의 혼합액이 처음 부분부터 끝 부분까지 골고루 배출될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 4항에 있어서,
상기 혼합액 이송관(321)은
상기 혐기조(300) 바닥 상부에 ㄷ자 형태로 설계용량에 따라 다수가 배열되는 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
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제 1항에 있어서,
상기 유동상 담체(420)는 지름 10~50mm로 형성되고, 내부 공극율이 90~95%로 형성되어, 내부 공극에 탈질균이 침투할 수 있도록 한 폴리프로필렌(PP) 재질로 형성되어, 비중 0.7~0.95를 갖는 수중 부상형 구형체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 1항에 있어서,
상기 담체 이탈방지장치(430)는
상하부가 격자 형태의 망으로 이루어지고 측면이 분리격판을 통해 구획되어 복수의 담채 방을 형성하며, 상부에는 담채 방에 유동상 담채(420)를 담을 수 있는 개폐 가능한 덮개 방이 형성된 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 1항에 있어서,
상기 부착슬러지 탈리장치(440)는
소정 간격으로 다수의 원형 천공이 형성된 배관으로 이루어져, 상부 방향으로 공기가 분출되도록 설치되고, 에어스트리핑을 통하여 상부에 위치하는 유동상 담체(420)의 표면에 부착된 폐슬러지 생물막을 제거하며, 탈리장치 배관의 말단에는 전동밸브가 설치되어, 주기적으로 전동밸브를 자동 개폐시켜 배관 내부를 세정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 1항에 있어서,
상기 슬러지 순환장치(450)의 엇갈림 미끄럼 경사판은 하향 40~50°의 기울기를 가지며, 경사판 사이 하부 끝단이 이격되어 무산소조(400)에서 발생하는 슬러지가 하부로 흘러내릴 수 있도록 구성되되,
상기 엇갈림 미끄럼 경사판 중 교반기(330)에 의한 수류의 영향을 받는 방향의 경사판은 반대쪽 경사판보다 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.
제 1항에 있어서,
상기 무산소조(400)의 측면에는 혐기조(300)로부터 무산소조(400)를 관통하여 40~50° 하방향으로 설치되어 혐기조의 슬러지를 무산소조(400)로 이송하는 슬러지 이송관장치(460)가 구비되며,
상기 슬러지 이송관장치(460)는 유입구 상부 끝이 혐기조(300)의 상방향 내측으로 돌출되고 하부 끝은 무산소조(400) 하방향 내부로 돌출되도록 하여 전체적으로 상협하광의 형태로 이루어지고, 하부 끝이 혼합액이 유입되는 상부 끝보다 지름이 큰 갓 모양을 이루도록 하여, 혐기조(300)의 혼합액을 무산소조(400)의 경사판에 안정적으로 유입시켜 수류를 안정시키고 슬러지 침강 및 흘러내림을 유도하여 혐기조(300)의 MLSS가 증가되도록 한 것을 특징으로 하는 고도처리 혐기/무산소성 생물호환조.