KR101683792B1 - 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 생물학적 하폐수 처리 시스템에 있어서, 고효율 용존산소를 공급하는 미세공기 공급부를 구비하여, 공기, 오존 및 순산소를 호기조내로 공급하는 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법에 관한 것으로, 본 발명은, 유입수가 수용되어 미생물에 의해 처리되는 호기조; 상기 호기조에서 유출되는 혼합액을 침전시켜 슬러지와 유출수로 분리하는 2차 침전조; 상기 2차 침전조에서 분리된 슬러지 또는 상기 유입수가 공기, 오존 및 순산소 중 어느 하나 이상과 혼합된 폭기수를 생성하여 상기 호기조에 공급하는 미세공기 공급부; 상기 미세공기 공급부와 연결되어, 상기 공기, 오존, 순산소 각각을 상기 미세공기 공급부에 공급하는 컴프레셔, 오존 탱크 및 순산소 탱크; 및 상기 미세공기 공급부와 연결되는 화학 세정조;를 포함하는하폐수 처리 시스템 및 이의 성능유지관리방법을 제공하며, 이에 의하면, 호기조에 공급되는 공기, 오존 및 순산소를 반송슬러지, 유입수 및 처리수와 혼합하여 미세기포를 포함하며 선회류를 이루는 폭기수를 생성하여 공급함으로써, 이를 유입수의 조건과 연동하여 제어함으로써 유입수에 조건에 맞게 호기조에 공급되는 공기와 반송슬러지의 양을 조졀하여 보다 효율좋은 하폐수 처리공정 및 이의 유지관리가 실현 가능하다.
Description
본 발명은, 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생물학적 하폐수 처리 공정에 있어서, 용존산소를 공급하는 미세공기 공급부를 구비하여, 공기, 오존 및 순산소를 호기조 내로 공급함으로써 보다 경제적이고 효율 좋은 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법에 에 관한 것이다.
일반적으로 유기물을 포함하는 하폐수의 처리에 있어서, 하폐수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해 및 제거하는 생물학적 처리가 많이 이용되고 있으며, 그 중 가장 기본이 되는 처리 시스템으로서 표준활성슬러지법이 있다.
이와 같은 표준활성슬러지법은, 1913년 영국에서 개발되어 수많은 처리장에 적용하여 유기물을 포함하는 하폐수 처리에 가장 많은 기여를 한 공법으로서, 오늘날 생물학적 처리법의 원조로서 많은 변법이 연구되고 있으며, 하폐수중의 유기물질, 콜로이드, 부유물질들을 제거하는데 아주 유용한 공법이다. 이러한 표준활성슬러지 공정은 1차 침전조 →호기조 →2차 침전조로 구성되며, 하폐수 중의 유기물질을 호기성 미생물을 이용하여 분해 섭취시켜 제거한다.
즉, 1차 침전조에서 부유물질을 제거하고 용해성 유기물질은 호기조에서 미생물에 의하여 분해되고 일부는 미생물 세포로 합성되어 2차 침전조에서 침전시킨 후 제거하는 공법으로, 유기물 제거효율이 높고, 가장 기본이 되는 공정인 만큼 적용실적이 많아 운전 기술이 확립되어 있어 운전이 쉽다는 장점이 있으나, 적조, 녹조현상을 일으키는 질소, 인의 제거는 미흡하다는 단점이 있다.
이와 같은 표준활성슬러지법의 단점을 보완하기 위하여 상기한 바와 같이 많은 변법들이 연구되었으며, 대표적인 것으로는 A/O 공법 및 A2/O 공법이 있다.
A/O(Anaerobic(anoxic)-Oxic) 공법은 미국의 Air products &Chemicals사에 의해 개발된 것으로, 표준활성슬러지 공법의 단점인 인의 제거를 주목적으로 하는 처리공법으로서 표준활성슬러지 공법의 호기조 앞에 혐기조를 추가시킨 것이다.
혐기조에서는 2차 침전조의 반송슬러지와 유입수가 함께 혼합되어 미생물에 의한 유기물 흡수가 일어나면서 에너지를 얻기 위하여 ATP →ADP로 되면서 PO4-P를 방출한다.
인이 방출되면 다음 단계인 호기조에서는 BOD를 대사함과 동시에 인의 물질대사에 필요한 양 이상으로 급격한 흡수가 일어나며. 인 방출량의 3~4배의 인을 흡수한다. 이런 현상을 과잉섭취(Luxery uptake)라 하며, 따라서 인의 제거는 생성된 잉여슬러지의 폐기에 의해 이루어지고 슬러지 내 인 함량은 건량으로 4~6%정도로 표준활성슬러지공법의 2~3%에 비하여 2배의 인을 포함하게 된다. 따라서, 유기물 및 인 제거 효율이 높다는 장점이 있으나, 질소제거효율이 낮다는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완한 것으로 A2/0(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공법이 있다. A2/O 공법은 상기한 AO 공법에서 질소제거효율이 낮은 문제점을 해결하기 위하여, 호기조와 혐기조 사이에 무산소조를 설치하고 호기조는 질산화가 가능하도록 운전하며 호기조에서 질산화된 유입수는 반송수로서, 다시 무산소조로 내부 반송시켜 질소를 제거한다. 따라서 호기조내의 F/M 비는 A/O 공법보다 낮게 운전하며 인 뿐만 아니라 질소제거도 가능하다는 장점이 있다.
다만, 상기한 바와 같은 생물학적 하폐수 처리 시스템들은, 호기조 내의 호기성 미생물의 활동에 필요한 공기, 즉 산소를 호기조에 공급하여야 하는바, 호기조에 공기공급수단을 구비하여 지속적으로 공기를 공급하여야 하고, F/M비를 맞추기 위한 반송슬러지를 펌프 등을 이용하여 호기조로 반송시켜야 하기에 이에 드는 동력 소모량이 상당하였고, 호기조 크기 또는 유입수 조건에 따라 호기조 내에 공기가 충분히 공급되지 않는 단점이 있었다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 추가적인 공기공급수단 또는 펌프 등을 설치하여 호기조 상부에 공기를 추가로 공급하였고, 한국특허공개 제2001-011996호에는 호기조 내에 임펠러를 설치하여 교반을 행하는 수처리 순환장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 추가적인 장치에 의해 교반을 하여야 하므로 에너지가 추가로 소모되는 단점이 있다.
또한, 한국특허공개 제2007-0079580호에는 포기조의 포기효율을 높이기 위하여 순산소를 포기조 내로 공급하는 시스템이 개시되어 있고, 이는 순순소의 공급으로 인하여 포기효율이 매우 높으나, 순산소 자체가 고가임에 따라 운전상의 많은 제약이 따르게 된다.
한국특허공개 제2002-0068310호에는 포기 효율 및 반송슬러지의 양을 줄이기 위하여 혼합지역을 따로 구비하여 농축된 슬러지를 1차적으로 혼합지역으로 반송시켜 공기와 교반하여 혼합한 후 포기조로 공급함으로써 포기효율을 높이나, 역시 혼합지역에서의 교반에 추가적인 에너지가 소모된다는 단점이 있다.
또한, 일본특허공개 제1999-226590호에는 2차 침전조에서 호기조로 반송되는 반송슬러지량을 조절하기 위하여 호기조에서 처리될 유입수의 일부를 추출하여 먼저 폭기시키고 이를 슬러지와 혼합한 혼합물을 호기조의 DO값에 따라 공급한다. 그러나, 이 역시 반송슬러지와 배수의 폭기 및 교반에 드는 에너지 소모를 절감하는 데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점에 착안하여 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 호기조를 포함하는 생물학적 폐수 처리 시스템에 있어서, 호기조에 공급되는 공기, 오존 및 순산소와 반송슬러지, 유입수 및 처리수를 혼합하여 공급함으로써 보다 경제적이고 효율 좋은 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유입수가 수용되어 미생물에 의해 처리되는 호기조; 상기 호기조에서 유출되는 혼합액을 침전시켜 슬러지와 유출수로 분리하는 2차 침전조; 상기 2차 침전조에서 분리된 슬러지 또는 상기 유입수가 공기, 오존 및 순산소 중 어느 하나 이상과 혼합된 폭기수를 생성하여 상기 호기조에 공급하는 미세공기 공급부;상기 미세공기 공급부와 연결되어, 상기 공기, 오존, 순산소 각각을 상기 미세공기 공급부에 공급하는 컴프레셔, 오존 탱크 및 순산소 탱크; 및 상기 미세공기 공급부와 연결되는 화학 세정조;를 포함하는 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 제공한다.
상기 미세공기 공급부는, 일측에서 상기 2차 침전조 및 상기 화학 세정조와 각각 연결되는 유입구; 상기 유입구로부터 연장되는 혼합부; 상기 혼합부 일측에서 상기 공기, 오존 및 순산소가 유입되는 공기 유입구; 상기 공기 유입부로부터 다수개가 분기되어 상기 혼합부에 연통되는 공기 분배부; 및 상기 혼합부로부터 연장되는 폭기수 유출구;를 포함하며, 상기 유입구로 유입되는 상기 2차 침전조에서 분리된 슬러지 중 일부와 상기 공기 유입구 및 상기 공기 분배부를 통하여 분배된 공기, 오존 및 순산소가 상기 혼합부에서 혼합되어 선회류가 생성되어 상기 폭기수 유출구를 통하여 상기 호기조로 공급되는 것이 바람직하다.
상기 컴프레셔, 상기 오존 탱크 및 상기 순산소 탱크는 상기 호기조와 추가로 연결되어, 상기 유입수의 유량, 온도 또는 DO 값에 따라 상기 공기, 오존 및 순산소를 각각 상기 미세공기 공급부 및 상기 호기조로 분배하여 공급하는 것이 바람직하다.
상기 호기조로부터 반송수가 반송되는 무산소조를 더 포함하며, 상기 반송수가 상기 슬러지 또는 상기 유입수와 선택적으로 상기 미세공기 공급부로 공급되고, 공급된 상기 반송수와 상기 공기, 오존 및 순산소가 혼합된 폭기수가 상기 호기조로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의운전 방법에 있어서, (a) 유입수가 상기 하폐수 처리 시스템에 의하여 처리되는 단계; (b) 상기 호기조 내 유입수, 상기 호기조로 유입되는 폭기수 및 유출되는 상기 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지되는 단계; 및 (c) 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부로의 상기 슬러지 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔로부터 상기 미세공기 공급부로 상기 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 상기 화학 세정조로부터 상기 미세공기 공급부로 세정액이 공급되는 단계;를 포함하는 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법을 제공한다.
또한, 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 운전 방법에 있어서, (a) 유입수가 상기 하폐수 처리 시스템에 의하여 처리되는 단계; (b) 상기 호기조 내 유입수, 폭기수 및 상기 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지되는 단계; 및 (c) 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부로의 상기 슬러지 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔로부터 상기 공기 유입구로 상기 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 상기 화학 세정조로부터 상기 유입구(410)로 세정액이 공급되는 단계;를 포함하는 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법을 제공한다.
또한, 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 운전 방법에 있어서, (a) 유입수가 상기 하폐수 처리 시스템에 의하여 처리되는 단계; (b) 상기 호기조 내 유입수, 폭기수 및 상기 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지되는 단계; 및 (c) 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부로의 상기 슬러지, 상기 유입수, 상기 반송수의 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔로부터 상기 미세공기 공급부로 상기 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 상기 화학 세정조로부터 상기 미세공기 공급부로 세정액이 공급되는 단계;를 포함하는 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법을 제공한다.
상기 공기 유입구로 공급되는 상기 기설정된 압력 이상의 공기가 상기 공기 분배부를 통과하며 상기 공기 분배부의 세정이 이루어지며, 상기 슬러지 유입구로 유입된 세정액이 상기 혼합부 및 상기 폭기수 유출구를 통과하며 상기 유입구, 상기 혼합부 및 상기 폭기수 유출구의 세정이 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 (c)단계는, (c') 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지 및 상기 유입수의 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 공급되는 공기와 상기 처리수를 혼합하여 상기 미세공기 공급부(400)로 공급하거나, 또는 상기 공기와 상기 화학 세정조(500)의 세정액이 혼합되어 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 단계;인 것이 바람직하다.
상기 (c)단계는, (c") 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지, 상기 유입수 및 상기 반송수의 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 공급되는 공기와 상기 처리수를 혼합하여 상기 미세공기 공급부(400)로 공급하거나, 또는 상기 공기와 상기 화학 세정조(500)의 세정액이 혼합되어 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 단계;인 것이 바람직하다.
상기 (c) 단계가 진행되는 동안 상기 컴프레셔(150)로부터 상기 호기조(100)로 공기가 직접 공급되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법에 의하면, 호기조에 공급되는 공기, 오존 및 순산소를 반송슬러지, 유입수 및 반송수와 혼합하여 미세기포를 포함하며 선회류를 이루는 폭기수를 생성하여 공급함으로써, 호기조에 공기를 공급하기 위하여 소모되는 에너지를 효과적으로 절감할 수 있고, 이를 유입수의 조건과 연동하여 제어함으로써 유입수의 조건에 맞게 호기조에 공급되는 공기, 오존 및 순산소와 반송슬러지, 유입수 및 반송수의 양을 조절하여 보다 효율좋은 하폐수 처리공정이 실현 가능하고, 이의 세정단계를 포함하는 성능유지관리를 통한 장기간의 사용이 가능하다.
도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는, 본 발명의 도 1의 미세공기 공급부의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은, 본 발명의 제2실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는, 본 발명의 제3실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법을 순서도로 도시한다.
도 2는, 본 발명의 도 1의 미세공기 공급부의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은, 본 발명의 제2실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는, 본 발명의 제3실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법을 순서도로 도시한다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 하폐수 처리 시스템을 이루는 각 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템은, 호기조(100), 1차 침전조(200), 2차 침전조(300), 미세공기 공급부(400), 컴프레셔(150) 및 화학 세정조(500)를 포함할 수 있다.
호기조(100)는 유입부로부터 오염물질이 포함된 유입수가 유입되며, 유입수 내 유기오염물질 중 일부는 호기조(100) 내의 호기성 미생물에 의해 분해 섭취되어 처리되며, 나머지 일부는 미생물 세포로 합성되어 유출된다. 또한, 유입수가 유입되는 유입부 측에는 유입수의 호기조(100)로의 이송을 위한 펌프(P1) 및 유입되는 유입수의 온도, DO값 및 유량을 감지하는 센서(S1)가 구비될 수 있으며, 마찬가지로 호기조(100) 내부에도 센서(S2)가 구비될 수 있다.
1차 침전조(200)는 유입수의 유입부와 호기조(100) 사이에 위치하며, 유입된 유입수에 포함된 오염물질 중 침전 가능한 부유물질을 1차적으로 침전시키고 침전된 슬러지를 1차 슬러지로서 배출하여 처리한다.
2차 침전조(300)는 호기조(100) 후단에 연결되며, 상기한 바와 같이, 유입수 및 유입수에 포함된 유기물질 중 미생물 세포로 합성된 슬러지가 유입되고, 슬러지를 최종적으로 침전시킨 후 슬러지가 침전되어 제거된 처리수를 배출한다.
한편, 호기조(100) 내의 F/M비(Food-to-Microorganism ratio)를 유지하기 위하여, 침전된 슬러지 중 일부는 반송슬러지로서 호기조(100)로 반송되고, 다른 일부는 잉여슬러지로서 폐기된다. 반송슬러지를 호기조(100)로 이송하기 위한 반송펌프(P2)가 구비될 수 있다.
미세공기 공급부(400)는 상기한 반송슬러지가 호기조(100)로 반송되는 라인 상에 구비되며, 2차 침전조(300)에서 호기조(100)로 반송되는 반송슬러지와 공기를 혼합한 폭기수를 호기조(100) 내로 공급한다. 따라서, 반송슬러지를 이송하기 위한 라인 및 펌프(P2)의 구성만으로도 반송슬러지와 함께 호기조(100) 내의 미생물에 필요한 공기를 한번에 공급할 수 있다.
도 2를 참조하여, 미세공기 공급부(400)의 구성을 보다 구체적으로 상세히 설명하면, 미세공기 공급부(400)는, 유입구(410), 혼합부(420), 공기 유입구(430), 공기 분배부(440) 및 폭기수 유출구(450)를 포함할 수 있다.
유입구(410)는 미세공기 공급부(400) 일측에 위치하며, 상기 반송슬러지를 호기조(100)로 이송하기 위한 라인에 연결되고, 펌프를 통해 상기 라인을 따라 이송되는 반송슬러지가 고속으로 유입되거나, 후술할 각 실시예에 따라 유입수 또는 반송수가 유입될 수 있다.
혼합부(420)는 유입구(410)로부터 연장형성되며, 유입구(410)를 통하여 유입된 슬러지가 유동한다.
공기 유입구(430)는 상기 혼합부(420) 일측에 구비되며, 컴프레셔(150)와 연결되어, 컴프레셔(150)에서, 호기조(100)로 공급되기 위한 공기가 기설정된 압력으로 유입된다.
공기 분배부(440)는 그 일측이 공기 유입구(430)로부터 다수개가 분기되어 연결되고, 분기된 타측이 혼합부(420)와 연통되어, 공기 유입구(430)로 유입된 공기가 분배되어 혼합부(420)로 유동하고, 혼합부(420)로 유동된 공기는 혼합부(420)를 통과하는 반송슬러지와 혼합되며 미세기포를 포함하는 폭기수가 생성되어 혼합부(420)와 연통된 폭기수 유출구(450)를 통하여 선회류를 이루며 호기조(100)로 공급된다.
선회류란 유체가 원통형 관의 접선방향으로 유입될 때 축을 중심으로 한 회전과 축 방향의 유동이 동시에 생기는 흐름으로, 유입구(410)로 유입된 반송슬러지가 혼합부(420)를 통과하며 선회류를 발생시키고 반송슬러지와 공기 유입구(430) 및 공기 분배부(440)를 통하여 유입된 공기가 혼합부(420)에서 혼합되며 공기가 미세하게 분리되며 미세기포를 포함하는 폭기수가 되어 호기조(100)로 공급된다.
이러한 미세기포를 포함하며 선회류를 이루는 폭기수를 호기조(100)로 공급함에 따라, 폭기수에 포함된 공기의 호기조(100) 내 유입수와의 접촉 표면적이 커지고, 따라서 BOD가 높은 유입수의 고부하 조건하에서도 호기조(100) 내에서의 수리학적 체류시간(처리시간)을 단축시켜 처리효율을 높일 수 있고, 따라서, 컴프레셔(150)의 상기 기설정된 압력을 최소화하여 소모되는 에너지를 종래보다 현저하게 줄일 수 있다.
또한, 컴프레셔(150)는 호기조(150)와 직접 연결되는 라인을 하나 더 구비하여, 호기조(100)로 공급되는 공기를 분배하여 미세공기 공급부(400)를 통하여 또는 호기조(100)로 직접 공급되도록 할 수 있다.
그리고, 추가적으로 오존 탱크(160) 및 순산소 탱크(170)가 구비되어, 상기 컴프레셔(150), 오존 탱크(160) 및 순산소 탱크(170)와 공기 유입구(430)가 연결된 라인에 구비되는 각 밸브(V2, V3, V4)에 의하여, 공기, 오존, 순산소를 각각 선택적으로 또는 이들 중 하나 이상을 혼합하여 공기 유입구(430)로 유입되도록 하고 이를 미세공기 공급부(400)에서 반송슬러지와 폭기시켜 호기조(100)로 공급하거나, 상기와 같이 호기조(100)로 직접 공급함으로써 호기조 내의 처리효율을 높일 수 있다.
화학 세정조(500)는 미세공기 공급부(400), 구체적으로는 미세공기 공급부(400)의 유입구(410)와 연결되어 미세공기 공급부(400)의 세정을 위한 세정액을 공급하며, 화학 세정조(500)와 미세공기 공급부(400)가 연결되는 라인에는 세정액을 공급하기 위한 펌프(P3) 및 이를 제어하는 밸브(V1)가 구비될 수 있다.
또한, 화학 세정조(500)에는, 2차 침전조에서 유출되는 처리수가 펌프(P5)를 통하여 유입될 수 있고, 컴프레셔(150), 오존 탱크(160) 및 순산소 탱크(170)에서 각각 공기, 오존 및 순산소가 공급될 수 있다.
한편, 유입되는 유입수, 화학 세정조(500)로 유입되는 처리수, 미세공기 공급부(400)로 공급되는 공기, 오존 및 순산소는 각 유입라인 및 공급라인에 구비되는 밸브(V2, V3, V4, V6)들에 의해 조절된다.
즉, 세정수만을 미세공기 공급부(400)에 공급하여 세정할 수 있고, 세정수와 공급되는 공기, 오존 또는 순산소를 혼합하여 미세공기 공급부(400)를 플러싱(flushing)하거나, 또는 공기, 오존 또는 순산소와 처리수를 혼합하여 미세공기 공급부(400)의 린싱(rinsing)이 이루어지도록 할 수 있으나, 세정에서는 가격이 높은 오존이나 순산소를 이용하는 것보다는 공기를 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 하폐수 처리공정의 고효율 용존산소 공급 시스템을 설명하되, 발명의 이해를 위하여 상기 실시예와 다른 각 실시예들의 차이점을 중심으로 설명하고, 그 외 동일한 구성은 그 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템을 설명한다.
본 실시예에서는, 유입수가 유입되는 라인과 1차 침전조(200)사이에서 분기되어, 펌프(P1)에 의해 유입되는 유입수를 구비된 밸브(V8)로 조절하여 미세공기 공급부(400)로 공급하여 이를 공기, 오존 및 순산소와 혼합, 폭기하여 호기조(100)로 공급되도록 할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하여, 제3실시예를 설명한다.
호기조(100) 전단에 혐기조(100c) 및 무산소조(100b)가 추가로 구비되며, 이 경우 2차 침전조(300)에서 반송되는 반송슬러지는 반송펌프(P2)에 의해 혐기조(100c)로 반송될 수 있다. 도 8에는 유입수 유입방향으로부터 혐기조(100c) 무산소조(100b), 호기조(100)의 순으로 도시되나, 혐기조(100c)와 무산소조(100b)의 순서는 바뀌어도 된다.
본 실시예에는, A2/0공법에서와 같이 호기조(100)에서 질산화된 유입수가 반송수로서, 반송펌프(P4) 및 반송라인에 구비된 밸브(V8)를 통하여 무산소조(100b)로 반송될 수 있고, 상기 반송라인에서 분기된 라인이 미세공기 공급부(400)와 연결되어, 이에 구비되는 밸브(V9) 및 상기 반송라인에 구비된 밸브(V8)를 통하여 상기 반송수가 무산소조(100b)로 공급되거나, 미세공기 공급부(400)로 공급되어, 미세공기 공급부(400)를 통하여 폭기수가 되어 호기조(100)로 다시 공급될 수 있다.
한편, 앞서 설명된 각 실시예들에도 본 실시예에서와 같이 호기조(100), 혐기조(100c) 및 무산소조(100b)가 각각 구비될 수 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도 5를 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법을 설명한다.
먼저, 하폐수 처리 시스템에 의한 유입수의 처리가 이루어진다(S100).
유입부에 설치된 펌프(P1)를 통하여 유입수가 1차 침전조(200) 내로 유입되고, 이때, 유입부에 설치된 센서(S1)를 통하여 유입수의 온도, DO값 및 유량이 감지될 수 있다.
1차 침전조(200)로 유입된 유입수에 포함된 부유물질을 침전시켜 제거하고, 침전된 부유물질이 1차 슬러지로서 배출되어 폐기된다.
1차 슬러지가 제거된 유입수는 호기조(100)로 유입된다.
호기조(100)로 유입된 유입수는 호기조(100) 내에서 미생물에 의한 분해에 따른 처리가 이루어지고, 이때 호기조(100) 내에 위치한 센서(S2)에 의하여 호기조(100) 내 유입수의 온도, DO값 등이 감지될 수 있다.
처리된 유입수는 슬러지와 처리수가 혼합된 혼합액 상태로 2차 침전조(300)로 유입되어 2차 침전에 의한 2차 슬러지가 침전되어 혼합액으로부터 슬러지 및 처리수로 분리된다. 분리된 처리수는 2차 침전조(300)로부터 유출되며, 분리된 슬러지 중 호기조(100) 내의 F/M비를 맞추기 위한 일부는 반송슬러지로서 펌프에 의해 미세공기 공급부(400)로 유입되거나, 또는 상기한 각 실시예에 따라 반송슬러지, 유입수 및 반송수 중 어느 하나 이상이, 미세공기 공급부(400)의 공기 공급부(430)로 유입되는 공기, 오존 및 순산소 중 어느 하나 이상 또는 이들 중 둘 이상과 혼합되어, 미세기포를 포함하며 선회류를 이루는 폭기수로서 호기조(100)에 공급된다. 미세공기 공급부(400)와 연결된 각 라인 에 구비되는 센서(S3, S4)에 의하여 유입되는 슬러지 및 유출되는 폭기수의 온도, DO값 및 유량이 감지된다.
상기와 같이 미생물을 이용하는 생화학적 처리에 있어서, 처리에 영향을 주는 주요한 인자로는 DO, 온도, 유량(부하량)을 들 수 있고, 추가적으로 pH 및 알칼리도(Akalinity) 등을 들 수 있다.
상기한 각 센서(S1, S2, S3, S4)에 의하여 감지되는 유입수, 반송슬러지 및 폭기수의 온도, DO값 및 유량에 따라 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 반송슬러지의 유량, 유속 및 구비되는 컴프레셔(150)의 출력을 조절/분배함으로써 전체적인 시스템이 제어됨으로써, 효율적인 시스템 제어가 가능하다.
한편, 상기 2차 침전조에서의 침전에 의한 슬러지 중 나머지 일부는 잉여슬러지로서 2차 침전조(300)로부터 유출되어 폐기되고, 이러한 잉여슬러지가 제거된 유입수는 처리수로서 유출되며, 이때 처리수가 유출되는 라인에 구비된 센서(S5)에 의해 처리수의 온도, DO값 및 유량이 감지될 수 있다.
다음, 호기조(100) 내 유입수, 폭기수 및 상기 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지된다(S200).
상기 센서(S2, S4, S5)들 에서 호기조(100) 내 유입수, 폭기수 및 상기 처리수의 수질 및 유량이 감지되며, 상기 S100 단계에서 감지된 수질 및 유량 정보가 이용될 수 있다.
다음, 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 반송슬러지의 공급이 중단된다(S300).
반송슬러지를 미세공기 공급부(400)에 공급하는 라인 상에 구비된 펌프(P2)를 정지함으로써 미세공기 공급부(400)로의 반송슬러지 공급이 중단된다.
또는, 상기 각 실시예에 따라 미세공기 공급부(400)에 선택적으로 공급되는 유입수 또는 반송수의 공급이 밸브(V6, V8)에 의해 중단된다.
다음, 미세공기 공급부(400)로 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 화학 세정조(500)로부터 미세공기 공급부(400)로 세정액이 공급된다(S400).
컴프레셔(150)로부터 미세공기 공급부(400)로 상기 기설정된 압력 이상의 공기가 공급되어 미세공기 공급부(400)의 물리세정이 이루어질 수 있고, 또는, 화학 세정조(500)로부터 미세공기 공급부(400)로 세정액이 공급됨으로써 화학세정이 이루어질 수 있다. 구체적으로는, 컴프레셔(150)로부터 미세공기 공급부(400)의 공기 유입구(430)로 상기 기설정된 압력 이상의 공기가 공급되어, 공기 분배부(440)를 통과하는 압력에 의해 공기 분배부(400) 내에 생성된 스케일 등이 제거됨으로써 물리적인 세정이 이루어지고, 화학 세정조(500)로부터 유입구(410)로 세정액이 공급되어 혼합부(420) 및 폭기수 유출구(450)를 통과하며 화학적 세정이 이루어질 수 있다.
이때, 상기한 각 실시예에 따라 세정수만을 미세공기 공급부(400)에 공급하여 세정할 수 있고, 세정수와 공급되는 공기, 오존 또는 순산소를 혼합하여 미세공기 공급부(400)를 플러싱(flushing)하거나, 또는 공기, 오존 또는 순산소와 처리수를 혼합하여 미세공기 공급부(400)의 린싱(rinsing)이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기한 S400단계가 수행되는 동안 컴프레셔(150)에서 공급되는 공기 중 일부가 호기조(100)로 직접 공급됨으로써, 세정 중에도 유입수의 처리를 중단하지 않고 계속 수행 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법에 의하면, 호기조에 공급되는 공기, 오존 및 순산소를 반송슬러지, 유입수 및 반송수와 혼합하여 미세기포를 포함하며 선회류를 이루는 폭기수를 생성하여 공급함으로써, 호기조에 공기, 오존 및 순산소를 공급하기 위하여 소모되는 에너지를 효과적으로 절감할 수 있고, 이를 유입수의 조건과 연동하여 제어함으로써 유입수에 조건에 맞게 호기조에 공급되는 공기, 오존 및 순산소와 반송슬러지, 유입수 및 반송수의 양을 조절하여 보다 효율좋은 하폐수 처리공정이 실현 가능하며, 이의 세정을 포함하는 효과적인 성능유지운전이 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 호기조
150: 컴프레셔
160: 오존 탱크
170: 순산소 탱크
200: 1차 침전조
300: 2차 침전조
400: 미세공기 공급부
410: 유입구
420: 혼합부
430: 공기 유입구
440: 공기 분배부
450: 폭기수 유출구
500: 화학 세정조
150: 컴프레셔
160: 오존 탱크
170: 순산소 탱크
200: 1차 침전조
300: 2차 침전조
400: 미세공기 공급부
410: 유입구
420: 혼합부
430: 공기 유입구
440: 공기 분배부
450: 폭기수 유출구
500: 화학 세정조
Claims (11)
- 유입수가 수용되어 펌프(P1)에 의하여 유입수를 미생물에 의해 처리하는 혐기조(100c), 무산소조(100b), 및 호기조(100)를 포함하고,
상기 호기조(100)에서 유출되는 혼합액을 침전시켜 슬러지와 처리수로 분리하는 2차 침전조(300);
상기 2차 침전조(300)에서 분리된 슬러지를 상기 호기조(100)에 반송시키는 펌프(P2);
상기 호기조(100)에서 질산화된 반송수를 상기 무산소조(100b)로 반송시키는 펌프(P4);
상기 2차 침전조(300)에서 분리된 슬러지, 상기 유입수 및 상기 반송수와 공기, 오존 및 순산소 중 어느 하나 이상과 혼합된 폭기수를 생성하여 상기 호기조(100)에 공급하는 미세공기 공급부(400); 및
상기 미세공기 공급부(400)에 세정액을 공급하는 화학 세정조(500);를 더 포함하며,
유입수와 혼합되어 생성된 폭기수는 상기 펌프(P1)에 의하여 상기 호기조(100)에 공급되고, 분리된 슬러지와 혼합되어 생성된 폭기수는 상기 펌프(P2) 에 의하여 상기 호기조(100)에 공급되며, 반송수와 혼합되어 생성된 폭기수는 상기 펌프(P4)에 의하여 상기 호기조(100)에 공급되고,
폭기수를 생성하는 상기 반송수, 또는 유입수, 또는 분리된 슬러지의 양은 상기 호기조(100)에서 측정되는 온도, 유량 및 DO값에 따라 결정되며,
상기 세정액, 상기 공기 및 상기 처리수가 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되고,
상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 상기 세정액, 상기 공기 및 상기 처리수의 양이 상기 호기조 내 유입수, 상기 폭기수 및 상기 처리수의 수질 및 유량에 따라 제어됨으로써, 상기 미세공기 공급부(400)의 세정이 이루어지고,
상기 미세공기 공급부(400)의 세정이 이루어지는 동안에는 컴프레셔(150)로부터 상기 호기조(100) 내로 상기 공기 중 일부가 직접 공급되는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 미세공기 공급부(400)는,
일측에서 상기 2차 침전조(300) 및 상기 화학 세정조(500)와 각각 연결되는 유입구(410);
상기 유입구(410)로부터 연장되는 혼합부(420);
상기 혼합부(420) 일측에서 상기 공기, 오존 및 순산소가 유입되는 공기 유입구(430);
상기 공기 유입구로부터 다수개가 분기되어 상기 혼합부(420)에 연통되는 공기 분배부(440); 및
상기 혼합부(420)로부터 연장되는 폭기수 유출구(450);를 포함하며,
상기 유입구(410)로 유입되는 상기 2차 침전조(300)에서 분리된 슬러지 중 일부와 상기 공기 유입구(430) 및 상기 공기 분배부(440)를 통하여 분배된 공기, 오존 및 순산소가 상기 혼합부(420)에서 혼합되어 선회류가 생성되어 상기 폭기수 유출구(450)를 통하여 상기 호기조(100)로 공급되는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 컴프레셔(150), 오존 탱크(160) 및 순산소 탱크(170)는 상기 호기조(100)와 추가로 연결되어, 상기 유입수의 유량, 온도 또는 DO 값에 따라 상기 공기, 오존 및 순산소를 각각 상기 미세공기 공급부(400) 및 상기 호기조(100)로 분배하여 공급하는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 따른 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법에 있어서,
(a) 유입수가 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템에 의하여 처리되는 단계(S100);
(b) 상기 호기조(100) 내 유입수, 상기 호기조(100)로 유입되는 폭기수 및 유출되는 상기 2차 침전조(300)에서 유출되는 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지되는 단계(S200); 및
(c) 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 상기 미세공기 공급부(400)로 상기 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 상기 화학 세정조(500)로부터 상기 미세공기 공급부(400)로 세정액이 공급되는 단계(S300);를 포함하는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
- 제 2 항에 따른 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법에 있어서,
(a) 유입수가 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템에 의하여 처리되는 단계(S100);
(b) 상기 호기조 내 유입수, 폭기수 및 상기 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지되는 단계(S200); 및
(c) 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 상기 공기 유입구(430)로 상기 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 상기 화학 세정조(500)로부터 상기 유입구(410)로 세정액이 공급되는 단계(S300);를 포함하는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
- 제 2 항에 따른 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법에 있어서,
(a) 유입수가 상기 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템에 의하여 처리되는 단계(S100);
(b) 상기 호기조 내 유입수, 폭기수 및 상기 처리수 중 어느 하나 이상의 수질 및 유량이 감지되는 단계(S200); 및
(c) 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지, 상기 유입수, 상기 반송수의 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 상기 미세공기 공급부(400)로 상기 기설정된 압력 이상의 공기, 또는 상기 화학 세정조(500)로부터 상기 미세공기 공급부(400)로 세정액이 공급되는 단계(S300);를 포함하는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 공기 유입구(430)로 공급되는 상기 기설정된 압력 이상의 공기가 상기 공기 분배부(440)를 통과하며 상기 공기 분배부(440)의 세정이 이루어지며,
상기 슬러지 유입구로 유입된 세정액이 상기 혼합부(420) 및 상기 폭기수 유출구(450)를 통과하며 상기 유입구(410), 상기 혼합부(420) 및 상기 폭기수 유출구(450)의 세정이 이루어지는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 (c)단계는,
(c') 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지 및 상기 유입수의 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 공급되는 공기와 상기 처리수를 혼합하여 상기 미세공기 공급부(400)로 공급하거나, 또는 상기 공기와 상기 화학 세정조(500)의 세정액이 혼합되어 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 단계;인,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 (c)단계는,
(c") 상기 감지된 수질 및 유량이 기설정된 범위 밖이면, 상기 미세공기 공급부(400)로의 상기 슬러지, 상기 유입수 및 상기 반송수의 공급을 중단하고, 상기 컴프레셔(150)로부터 공급되는 공기와 상기 처리수를 혼합하여 상기 미세공기 공급부(400)로 공급하거나, 또는 상기 공기와 상기 화학 세정조(500)의 세정액이 혼합되어 상기 미세공기 공급부(400)로 공급되는 단계;인,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
- 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (c) 단계가 진행되는 동안,
상기 컴프레셔(150)로부터 상기 호기조(100)로 공기가 직접 공급되는,
하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템의 성능유지관리 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150179449A KR101683792B1 (ko) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법 |
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| KR1020150179449A KR101683792B1 (ko) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 하폐수 처리공정의 용존산소 공급 시스템 및 이의 성능유지관리 방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR101683792B1 (ko) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10263489A (ja) * | 1997-03-25 | 1998-10-06 | Kinousui Kenkyusho:Kk | 配管内自動洗浄装置 |
| JPH11226590A (ja) | 1998-02-16 | 1999-08-24 | Nec Corp | 活性汚泥処理装置及び返送汚泥のコントロール方法 |
| KR20010111996A (ko) | 2000-06-14 | 2001-12-20 | 안재순 | 수처리용 혼합 및 순환장치 |
| KR20020068310A (ko) | 2002-07-23 | 2002-08-27 | 최흥진 | 오·폐수처리용 미생물반응기 |
| KR100348634B1 (ko) * | 1998-12-10 | 2002-12-26 | 주식회사 신우엔지니어링 | 하수및오.폐수의생물학적활성슬러지처리방법및그장치 |
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| KR20070079580A (ko) | 2006-02-02 | 2007-08-07 | 이재헌 | 오수처리용 순산소 포기시스템 |
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-
2015
- 2015-12-15 KR KR1020150179449A patent/KR101683792B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (8)
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