KR101714446B1

KR101714446B1 - 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치

Info

Publication number: KR101714446B1
Application number: KR1020160012709A
Authority: KR
Inventors: 강영현
Original assignee: 강영현
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-03-22

Abstract

본 발명은 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치에 관한 것으로서, 무산소구간(탈질구간)과 호기구간(또는 인 과잉섭취 구간 및 질산화 구간)이 동시에 구성됨으로써 질소성분(T-N)을 효과적으로 제거할 수 있는 생물 여과장치와 생물여과장치 후단에 총인(T-P)저감을 목적으로 하여 가중여재를 재순환 사용하는 처리시설을 동시에 구성할 수 있고 용도에 따라 여과살균공정도 선택적으로 운영함으로써 방류수질을 SS, BOD, COD가 각각 2.0mg/L 이하, 2.0mg/L 이하, 3.0mg/L 이하이고, T-N와 T-P를 각각10.0mg/L 이하 및 0.20mg/L 이하를 달성함과 동시에 장치의 컴팩트화가 구현되어 건설비 및 소유부지 매입비용을 대폭 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치{ADVANCED SEWAGE WASTEWATER TREATMENT SYSTEM COMBINED WITH BIOLOGICAL AERATED FILTER AND ULTRA RAPID SEDIMENTATION}

본 발명은 초고도 수처리 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치에 관한 것이다.

최근 질소(T-N)와 인(T-P) 제거를 하고자 하는 고도처리공정들이 많이 적용되고 있으나, 기술적으로는 하수 특성이 상이한 해외기술의 도입으로 국내 실정에 적합한 질소, 인 동시제거공정 선정에 어려움을 겪고 있으며 공간적으로는 많은 수처리장에서 부지면적의 제약을 받고 있다.

기존 공정들로는 회분식인 SBR 계통과 활성슬러지 변법인 A2O 계통, 생물막 계통인 담체 이용공정이 주를 이룬다. 그 밖에 SHARON공법, 전자수용체로 황을 이용하는 공법, 혐기상태에서 질소를 제거하는 ANAMMOX공법 등이 많이 연구되고 있다.

생물여과공정은 생물학적 처리와 동시에 여과기능이 수행되어 우수한 처리 효율을 나타내는 공정으로서, 부유식 공정에 비해 높은 유기물 및 수리부하에서 안정적인 처리효율을 획득할 수 있다. 이는 미생물이 여재 내에 부착되어 있어 수리학적 부하 시 워시아웃(wash-out)되지 않고, 여재 내의 고형물량이 10~40kg/㎥로 고농도로 미생물을 확보할 수 있기 때문이다.

여재 내의 고형물 농도를 부유식 공정의 반응조 내 고형물 농도로 환산하면10,000~40,000mg/L로 부유식 공정의 반응조 내 고형물 농도 3,500mg/L에 비해 2.8~11배의 매우 높은 값이다.

생물여과공정은 여재의 종류와 여과방향에 따라 분류되는데 여재의 비중이 물보다 작은 것은 부유식, 큰 것은 침지식이라고 하며, 여과방향에 따라 하향류나 상향류로 분류된다.

프랑스 베올리아사의 Biocarbone은 3~5mm의 fired caly를 여재로 사용하는 침지식 하향류 생물여과 공정이다. 여재로는 2mm 크기의 모래, 안트라사이트나 활성탄을 사용하기도 한다. 또한, 침지식 여재를 사용하는 미국 TETRA Technologies사의 3차 처리공정인 하향류식 탈질여상공정이 있다.

상향류 생물여과공정의 대표적인 공정으로는 데그레몽사의 Biofor로 2~4mm 크기의 Biolite라는 expanded clay를 침지식 여재로 사용한다.

상향류 공정 중 부상식 여재로 사용하는 대표적인 공정으로는 프랑스 베올리아사의 BIOSTYR로서 여재로 2~4mm 크기의 폴리프로필렌(Poly-Propylene)을 사용한다. 부상식 생물여과공정을 응용하여 생물여과공정을 병렬로 배치한 다중병렬식으로 구성하는 기술도 있다.

호기-탈질공정으로 구성되는 하향류식 생물여과공정으로 호기조의 여재는 안트라사이트를, 탈질공정에는 입상황을 사용하여 질소제거를 수행하는 기술사례도 있다. 또한, 생물여과 공정을 조합하여 하향류식 호기-탈질-호기 또는 탈질-호기로 구성하여 유기물 및 질소를 제거한다. 침지식 하향류 생물여과공정을 탈질-호기로 구성하고 호기에서 반송을 실시하여 질소를 제거하는 공정이 많이 개발되었다. 상향류 Biofor공정도 탈질-호기로 구성되어 질소 및 유기물을 제거하는데 도입된 예이다.

부상식 상향류 BIOSTYR 공정을 응용하여 질소 및 유기물을 제거하기 위한 실시예로서, 생물여과공정을 상하직렬로 배치하여 오염물질을 처리하기도 하고, 호기(큰 여재)-호기(작은 여재)-여과순으로 여재를 배치하여 하향류식 생물여과공정을 구성하기도 한다. 부상식 여재를 사용하는 상향류식 생물여과공정으로 탈질-호기 순으로 상하직렬배치로 하거나 비중이 상이한 여재층을 구비한 상향류식 생물여과 공정으로 탈질-호기조로 구성하여 질소 및 유기물을 제거하기도 한다. 생물여과공정은 부유식 공정과 조합되어 사용되기도 하는데 부유식 무산소-호기, 침전, 하향류 생물여과공정으로 구성되어 기존 유기물 제거공정을 고도처리공정으로 변경하는데 사용되기도 한다.

생물여과공정에서 탈질을 목적으로 할 때, 여과방향이 하향류일 경우 탈질시 발생하는 질소가스로 인하여 수두손실이 쉽게 발생하고, 상향류일 경우 탈질시 발생하는 질소가스에 의한 수두손실이 발생하지 않지만 호기조건 형성을 위하여 공기를 주입할 경우 물과 공기의 흐름이 동일한 방향으로 형성되는데 이때 여재 내에 부착되어 있던 고형물의 유출이 발생하여 처리수가 악화될 가능성이 있어 초고도처리수를 획득하는데 어려움이 있을 수 있다.

하향류의 경우, 여재내에 포집된 질소가스를 배출하기 위하여 2~3시간마다 3분정도 역세수를 주입하여 범핑(Bumping)을 실시해야 하는데 이로 인하여 역세수의 사용량이 증가한다.

여과를 통하여 여재내에 포집된 고형물을 제거하기 위한 역세는 1~2일에 1회정도 실시하고 소모되는 역세수가 유입수의 2~5%인데 반해 질소가스를 배출하기 위한 범핑(Bumping)에 사용되는 역세수는 약 5~8%로 역세수의 소모가 과도하게 된다.

반면, 하수처리장 방류수에 잔존하는 총인(T-P)을 처리하기 위한 다양한 방법들이 행해지고 있는데, 생물학적 탈인 공정으로는 하수유입과 반송슬러지의 유입이 첫 단계의 혐기조로 함께 유입되는 혐기-호기조합법이 대표적인 예이다. 이 공법은 유입수 중에 총인농도가 5.0㎎/L 정도되면, 처리수의 총인농도를 1.0㎎/L 이하로 처리하는 것이 가능하며, 총인 제거율은 80% 이상 가능하다.

또한, 방류수에 응집제를 주입하여 응집시켜 플럭(floc)을 생성시킨 후 플럭이 포함된 방류수를 모래나 여과재에 통과시켜 여과 처리하거나 플럭을 침전 및 부상시켜 처리한다.

기존 응집침전 및 부상 공법에서는 유입수질에 따라 조대 플럭을 형성하기 위해 응결제 외에도 응집제, 산화제나 염기제 등과 같은 약품을 사용함으로써 슬러지 발생량이 증가하고 유입수 부하변동에 대한 대응성이 부족하여 처리수질의 변동성에 큰 문제점이 있었다.

또한, 여과 공법에서는 여과재를 통과하는 이물질에 의해 여과재에서의 폐색현상이 빠르게 일어나고, 폐색현상에 대해 여과재를 역세척하기 위한 역세수가 많이 사용됨은 물론 여과재에 포집된 플럭이 여과재로부터 쉽게 탈리되지 않을 뿐만 아니라 응집된 입자상 물질을 단순히 포집함에 따라 용존성 유기물질의 제거효율이 낮아 설비의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.

대부분의 총인(T-P)제거설비들은 응집공정에서 형성된 플럭(floc)을 여과함으로써 총인농도를 저감하는 공법들이다. 이때 투입되는 응결/응집제 투입량은 주기적인 Jar test를 통해 설정되기는 하나 경시적인 유입농도 변화에는 대응성이 많이 떨어져 연간 약품투입비와 발생슬러지량 증대라는 문제점을 안고 있다.

기존 국내 하수처리장은 표준활성슬러지공법이 주를 이루어 유기물 제거 위주로 운영되었으나, 방류수에 포함된 질소 및 인 등의 영양염류로 인해 인근 하천의 오염과 그에 따른 부영양화 우려가 있어 고도하수처리공법인 무산소/호기조 및 이를 변경한 고도처리공법을 적용하고 있다. 그러나 사용부지의 제한과 친환경적인 공간활용 등을 위한 컴팩트하면서 고효율의 생물학적 처리공법 적용이 대두되고 있으며 강화된 총인(T-P) 수질기준을 충족하기 위해서는 추가적인 공정개선이 필요한 상황이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1398996호(등록일자 2014년05월19일) 대한민국 공개특허공보 제2009-0098910호(공개일자 2009년09월17일) 대한민국 공개특허공보 제2002-0075479호(공개일자 2002년10월05일)

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 첫째 유입부하에 대한 대응성이 우수하고 컴팩트하며 향후 강화될 수 있는 질소(N) 성분의 제거효율이 우수한 공법을 제공하기 위해 생물여과공정을 적용하되 과도하게 소요되는 범핑 워터(bumping water), 질소가스(N2) 배출에 따른 수두손실 문제를 해소하기 위해 물의 흐름을 상향류로 하고 질소제거를 위한 공정구성으로써 무산소구간 이후에 호기구간을 두는 것으로 구성하며, 둘째 고도처리 후 수중에 잔존하는 인(P), 유기물 및 탁질을 함께 제거하기 위해 비중과 경도가 큰 마이크로 입경을 갖는 가중여재를 사용하여 응집효과를 극대화시키고 수리학적 체류시간을 획기적으로 단축시킴으로써 공사비와 소요부지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 유입되는 총인(T-P)과 인산염 인(PO43--P) 농도를 실시간으로 측정하여 상호간의 농도상관관계를 상관식으로 유도하여 이를 통해 약품투입량을 결정함으로써 약품소모량과 슬러지 발생량을 저감시킬 수 있는 초고속응집침전공정이 결합된 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도수처리 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치는, 유입수에 포함된 고형물의 침전 분리 및 생물여과재를 이용해 여과 처리 및 탈질-질산화하는 생물여과처리부; 상기 유입수 또는 상기 생물여과처리부로부터 유입된 생물여과 처리수에 가중여재와 함께 약품 혼합하여 오염물질들을 중화, 응결 및 응집과정을 통해 침전분리시키고, 분리된 슬러지 침전물 중에서 상기 가중여재를 선별하여 재사용 가능하게 순환 공급하는 가중응집침전처리부; 및 총인 및 인산염 인을 측정할 수 있는 다항목 측정기를 통해 측정된 측정값을 통해 상기 생물여과처리부 또는/및 상기 가중응집침전처리부를 선택적으로 가동 운전하도록 하는 운전제어부;를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 생물여과처리부는 유입되는 상기 유입수를 담아 고형물을 침전 분리시키는 1차 침전조; 및 상기 1차 침전조로부터 이송된 상등수를 상기 생물여과재를 이용해 무산소 조건과 호기조건을 거쳐 처리하도록 하는 적어도 하나 이상의 생물여과조:를 포함할 수 있다.

또한, 상기 생물여과조는 내측에서 하부 타공판과 상부 타공판에 의해 상기 생물여과재들이 수납되도록 수납 공간부가 분할 구획되며 형성되는 여과조 탱크; 상기 하부 타공판 상측에 설치되어 상기 하부 타공판을 역세시키거나 또는 유입수의 질산화 반응 및 인의 과잉 섭취 과정이 이루어질 수 있게 공기를 분사시키는 공정용 산기관; 상기 상부 타공판 하측에 설치되어 공기 분사를 통해 상기 상부 타공판을 세척하는 상부 타공판 세척용 산기관; 상기 하부 타공판 하측에 설치되어 공기 분사를 통해 상기 하부 타공판을 세척하는 하부 타공판 세척용 산기관; 상기 상부 타공판 상측에는 처리수가 균등하게 월류되도록 유도하는 월류웨어; 상기 월류웨어와 상기 생물여과조 처리수 배출배관 사이에 후단 설비로 스컴의 유입을 방지하기 위해 설치되는 스컴 유출 방지 타공판; 및 상기 스컴 유출 방지 타공판 하측에 설치되어 공기 분사를 통해 상기 생물여과조에서 발생한 스컴을 상기 스컴 유출 방지 타공판 상부로 유도하기 위해 설치되는 스컴 유출 방지 산기관;를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 생물여과재는 부석(pumice stone), 모래, 소결성형한 점토류, 섬유사 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 생물여과재는 균등계수가 1 내지 2 범위 이내로 이루어지고, 크기가 2mm 내지 6㎜ 범위 이내로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가중응집침전처리부는 상기 가중여재와 함께 상기 응결제를 투입하여 혼합하는 응결조를 포함하고, 상기 응결조는 상기 응결제 및 상기 가중여재의 혼화 효율을 증진시킬 수 있도록 내부 일측에 설치되는 수직 타공관 또는 수직 타공판이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가중응집침전처리부는 응집된 상태로 이송 공급된 슬러지 침전물 중에서 슬러지를 탈리 및 분리시켜 상기 가중여재를 재사용 가능하게 회수한 후, 상기 응결조로 재순환 공급하는 복수의 가중여재 회수 공급조;를 포함하고, 상기 가중여재 회수 공급조는 탈리된 상기 슬러지를 상기 농축조로 배출하기 위한 슬러지배출펌프; 상기 가중여재를 상기 응결조로 재사용 가능하도록 순환공급하기 위한 가중여재재순환펌프; 물의 흐름을 교란시켜 상기 슬러지의 탈리 및 분리시키기 위한 산기관 및/또는 교반기; 상기 슬러지의 탈리 효율을 증진시킬 수 있도록 내부 일측에 설치되는 수직 타공관 또는 수직 타공판; 및 저수위와 고수위를 상기 운전 제어부로 실시간 전송하여 일련의 과정들을 자동화하기 위한 레벨 센서들;을 포함하여 구성될 수 있다.

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또한, 상기 다항목 측정기는 생물여과조 처리수 배출 배관 상에 또는 상기 생물여과조 처리수 배출배관을 통해 연결되는 상기 응결조 전단에 구비되는 총인 및 인산염 인 샘플링조 내에 설치되어, 측정된 총인과 인산염 인 농도의 상관값에 따라 상기 응결조에 투입되는 응결제 투입량을 자동 조절하도록 총인 샘플러 및 인산염 인 샘플러인 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생물여과처리부 또는/및 상기 가중응집침전처리부를 통해 처리된 처리수를 여과 및 살균 처리하여 방류시키는 여과살균처리부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 방류조 유입관 상에 설치되는 다항목 측정 샘플러 및 센서를 통해 측정된 성상에 따라 방류수를 상기 1차 침전조로 반송시켜 재처리 과정을 거치도록 하는 방류수반송부;를 더 포함하고, 상기 방류수반송부는 상기 방류조와 상기 생물여과처리부 또는 상기 가중여재침전처리부의 유입 배관을 연결하는 방류수반송배관; 및 상기 방류수반송배관 상에 구비되는 방류수 반송펌프;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 항목 측정 샘플러 및 센서는 상기 방류수의 pH, 탁도(SS), COD, T-N, T-P 등의 항목 중 2개 이상을 측정하도록 구성될 수 있다.

상기한 본 발명의 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치에 따르면, 생물여과장치에서 무산소구간(탈질구간)과 호기구간(또는 인 과잉섭취 구간 및 질산화 구간)이 동시에 구성됨으로써 장치의 컴팩트화가 구현되어 건설비 및 소요부지 매입비용을 대폭 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치에 따르면 방류수 수질기준에 따라 질산화 생물여과조 및 탈질화 생물여과조를 다단으로 구성하여 질소제거효율을 높이고 가중여재를 이용한 초고속 응집침전 과정을 통해 T-P 제거능력을 증대시켜 질소와 인을 동시에 제거하고 제거능력을 증대시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 처리수 T-P농도를 0.2mg/L 이하로 처리하고, T-N 10mg/L 이하, 유기물 중 SS, BOD, COD를 각각 2.0mg/L 이하, 2.0mg/L 이하, 5.0mg/L 이하로 유지하여 유입 하폐수를 고도처리할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치를 통해 획득할 수 있는 수질은 공공하수처리시설의 처리용량별, 지역기준별 및 중수도 등의 수질기준을 충분히 만족할 수 있어 경제성이 뛰어나고 다목적으로 활용이 가능한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치에 따르면, 생물학적 질소·인 제거와 가중여재 순환형 수처리 장치가 결합하여 운전 제어부를 통해 상기 중화조 또는 상기 응결조, 응집조 내로 유입되는 하폐수의 성상에 따라, 특히 총인(T-P)과 인산염 인(PO₄ ^3--P) 농도를 실시간으로 측정하여 이들의 농도상관관계를 수립한 후 인산염 인의 최대값을 기준으로 하여 각각의 상기 pH 조정액, 상기 응결제 및 상기 응집제의 투입량을 자동 제어하도록 함으로써 수처리를 위해 사용되는 약품량과 슬러지 발생량을 줄여 수처리 운전비용을 절감시킴과 동시에 사용 약품에 의한 2차 오염을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 생물여과처리부를 이용한 수처리 과정을 도시한 개략도이다.
도 3는 도 1의 생물여과처리부와 여과살균처리부를 이용한 수처리 과정을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 1의 가중응집침전처리부를 이용한 수처리 과정을 도시한 개략도이다.
도 5는 도 1의 가중응집침전처리부와 여과살균처리부를 이용한 수치리 과정을 도시한 개략도이다.
도 6은 도 1의 생물여과처리부 및 가중응집침전처리부를 이용한 수처리 과정을 도시한 개략도이다.
도 7은 도 1의 생물여과조를 확대 도시한 측단면도이다.
도 8은 도 1의 생물여과조의 평면도이다.
도 9는 도 1의 중화조 전단에 총인 및 인산염 인 샘플조가 구비되는 예를 도시한 부분 확대도이다.
도 10은 도 1의 가중여재 회수부를 확대 도시한 정단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치를 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치(1; 이하, “초고도 수처리 장치”라 칭함)는 크게 생물여과 처리부(2), 가중응집침전처리부(5), 여과살균처리부(7) 및 운전제어부(8)를 포함하여 구성된다.

여기서, 생물여과처리부(2)는 생물여과재(22)를 이용해 고형물을 여과 처리함과 아울러 질소성분을 탈질, 질산화하도록 한다.

가중응집침전처리부(5)는 상기 유입수 또는 상기 생물여과처리부(2)로부터 유입된 처리수에 가중여재와 함께 약품 혼합하여 오염물질들을 중화, 응결 및 응집 과정을 통해 침전 분리시키고, 분리된 슬러지 침전물 중에서 상기 가중여재를 선별하여 재사용 가능하게 순환 공급하도록 한다.

여과살균처리부(7)는 상기 생물여과처리부(2) 또는/및 상기 가중응집침전 처리부(5)를 통해 처리된 처리수를 방류 기준에 맞추어 추가 여과 및 살균 처리하여 방류시키도록 한다.

그리고, 운전제어부(8)는 상기 유입수를 방류 기준에 따라 상기 생물여과 처리부(2), 상기 가중응집침전처리부(5) 또는/및 여과살균처리부(7)를 선택적으로 가동 운전할 수 있도록 한다.

즉, 유입수의 성상 및 방류 기준에 따라 몇 가지 단위공정들을 선택적으로 운전제어할 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 도 7에 도시한 바와 같이,

첫째, 유입→생물여과처리부(2)→방류(도2 참조),

둘째, 유입→생물여과처리부(2)→여과살균처리부(7)→방류(도 3 참조),

셋째, 유입→ 가중응집침전처리부(5)→방류(도 4 참조),

넷째, 유입→가중응집침전처리부(5)→여과살균처리부(7)→방류(도 5 참조),

다섯째, 유입→생물여과처리부(2)→가중응집침전처리부(5)→방류(도 6 참조),

여섯째, 유입→생물여과처리부(2)→가중응집침전처리부(5)→여과살균처리부(7) →방류(도 1참조) 등의 방식으로 운전 제어될 수 있다.

따라서, 유입부하와 방류수 수질기준에 대한 대응성이 우수하고 컴팩트하며 향후 강화될 수 있는 총 질소(T-N) 성분 및 총 인(T-P) 성분의 제거효율이 우수한 수처리 공법을 제공할 수 있도록 한다.

상기 생물여과처리부(2)는 유입되는 유입수를 담아 고형물을 침전 분리시키는 1차 침전조(10) 및 생물여과를 위한 생물여과조(20)를 포함하여 구성된다.

1차 침전조(10) 내에서 침전 분리된 고형물들은 하부 배출구(11)를 연결하는 침전 고형물 이송 배관(16)을 통해 농축조(80)로 이송 배출되고, 분리된 상등수는 이송 배관(15)을 통해 생물여과조(20)로 이송 공급된다.

생물여과조(20)는 상기 1차 침전조(10)로부터 이송된 상등수를 상기 생물 여과재(22)를 이용해 여과처리하도록 하되, 상기 생물여과조(20) 하부로부터 무산소구간과 호기구간을 구성함으로써 유입된 1차 침전조 상등수의 탈질반응, 질산화 및 인 과잉 섭취 과정이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 질산화구간에서 방류되는 일정량을 상시 탈질구간으로 유입시킴으로써 원활한 질소제거가 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다.

본 실시예에서 생물여과조(20)는 여과조 탱크(21), 하부 타공판(24), 상부 타공판(26), 공정용 산기관(25), 타공판 세척용 산기관(27a), 하부 세척용 산기관(27b), 스컴 유출 방지 산기관(27c), 스컴 유출 방지 타공판(28), 및 월류 웨어(29)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다.

도 7은 도 1의 생물여과조를 확대 도시한 측단면도이고, 도 8은 도 1의 생물여과조의 평면도이다.

도 1과 함께 도 7 및 도 8를 참조하여 설명하면, 여과조 탱크(21)는 상부 내측에서 하부 타공판(24)과 상부 타공판(26)에 의해 상기 생물여과재(22)들이 수납될 수 있도록 수납 공간부(21a)가 구획되며 형성된다.

상기 1차 침전조 상등수는 여과조 탱크(21)의 하부로 유입되며, 하부 타공판(24)의 미세 공극을 통해 수납 공간부(21a) 내에 수납된 상기 생물여과재(22)들과 접하며 상향류 형태의 여과 과정을 거친 후 월류되어 여과살균처리부(7)를 통해 방류되거나 가중응집침전처리부(5)를 거쳐 추가적인 물리화학적 수처리과정을 거친 후 여과 살균처리부(7)를 통해 방류되도록 한다.

상부 타공판(26) 하부에 위치한 타공판 세척용 산기관(27a)은 필요에 따라 설치 할 수 있다.

또한, 하부 타공판(24)이 없이 생물여과재(22) 하측으로 1차 침전조 상등수가 유입되도록 구성할 수 있다.

한편, 생물여과재(22)는 2~6㎜ 크기를 갖는 부석(Pumice stone), 모래, 고온소성시킨 점토류, 섬유사 등이 사용된다. 생물여과용 담체로 균등계수가 1~2에 가까운 것을 사용함으로써 담체와 유체의 접촉을 균일하게 하여 분해효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 상기 생물여과제(22)로 사용되는 부석(Pumice stone)은 매우 많은 기공을 갖고 있는 골재로 여타 생물여과제에 비하여 막힘 현상을 최소화할 수 있으며, 역세주기 또한 길게 가질 수 있는 효과가 있다.

공정용 산기관(25)은 상기 하부 타공판(24) 상측에 설치되어 상측에서 본격적인 질산화 반응 및 인(P)의 과잉섭취가 일어나도록 유도한다.

공정용 산기관(25)을 통해 주입되는 공기량은 유기물 제거효율 및 질산화 효율 정도에 따라 조절하게 하여, 상기 수납 공간부(21a)에 호기구간을 형성한다.

생물여과재(22) 충진율을 유입수질에 따라 60~95%(v/v) 범위 내에서 가변적으로 조절함으로써 처리조건에 따라 부유식 또는 고정방식을 탄력적으로 적용할 수 있는 장점을 갖게 된다.

하부 무산소구간에서의 탈질반응의 경우, 종속영양 미생물의 효율적인 반응을 달성하기 위해 외부탄소원이나 슬러지 외부반송이 필요하게 된다. 외부탄소원을 주입할 경우, 주기적인 구매비용이 발생하여 장기적 운영시에는 유지관리비 상승에 요인으로 작용하여 통상 슬러지 외부반송을 통해 해결하게 된다.

이러한 이유로 상부 호기구간에서 배출되는 처리수의 일정량을 반송시킴으로써 탈질반응에 필요한 탄소원을 공급함과 아울러 질산성 질소를 탈질화하는 과정을 거치도록 한다.

호기구간 상측에는 상부 타공판(26)이 있어 유체 또는 공기력에 의해 생물 여과재(22)가 월류되는 것을 방지하는 기능을 갖는다.

한편, 생물여과조 처리수 배출배관(20a)과 월류웨어(29) 사이에 후단 설비로 스컴의 유입을 방지하기 위한 스컴 유출 방지 타공판(28)이 설치될 수 있다.

또한, 상부 타공판(26) 상측에는 처리수가 균등하게 월류되도록 유도하는 역사다리꼴 모양의 월류웨어(29)가 둘레를 따라 설치될 수 있다.

또한, 스컴 유출 방지 타공판(28) 상측에는 타공판 세척을 위한 세척수를 공급하는 스컴 유출 방지 타공판 세척수 배관(20h)이 설치될 수 있다.

또한, 스컴 유출 방지 타공판(28) 하측에는 공기 분사를 통해 생물여과조(2)에서 발생한 스컴을 스컴 유출 방지 타공판(28) 상부로 유도하기 위한 컴 유출 방지 산기관(27c)이 설치될 수 있다.

여기서, 1차 침전조(10) 및 생물여과조(20)에서의 수리학적 체류시간은 각각 0.5~1시간 및 2~3시간으로 운영하는 것이 바람직하다.

생물여과조(20)의 역세시에는 공기세정과 수세정을 실시하며, 공기역세시에는 상기 하부 세척용 산기관(27b)을 통해 역세에 충분한 공기량을 공급하면서 충진된 생물여과재(22)의 유동화를 실시한다.

공기역세 이후 역세용수 공급 밸브(20f)를 오픈하여 생물여과조(20) 하부로 역세용수를 공급함으로써 수세정이 이루어지고, 이때 역세수 배출밸브(20b)를 개방하여 역세수 배출 배관(20c)을 통해 역세수가 농축조(80)로 원활하게 배출되도록 한다.

역세용수 유입은 하부 세척용 산기관(27)을 이용할 수도 있으며, 역세수로는 별도의 방류수나 처리수의 유입 없이 전단에서 유입되는 1차 침전조 상등수를 이용하여 역세를 수행할 수도 있다.

그리고, 생물여과조(20)에서 월류된 생물여과 처리수는 전술한 바와 같이 방류조(76)를 통해 그대로 방류되거나 또는 가중응집침전처리부(5) 및/또는 여과살균처리부(70)를 거친 후 류조(76)를 통해 방류되도록 상황에 따라 선택적으로 운전제어된다.

상기 가중응집침전처리부(5)는 생물여과처리수 배출배관(20a)을 통해 유입된 생물여과 처리수를 중화, 응결 및 응집과정을 통해 침전분리시키도록 한다. 단, 상황에 따라 중화공정이 필요치 않을 경우에는 생략할 수 있으며, 가중여재와 응결제는 응결조에 투입한다.

한편, 상기 생물여과 처리수가 가중응집침전처리부(5)를 경유해 물리화학적 처리 과정을 거치도록 운전 제어되는 경우, 생물여과조(20)로부터 월류 공급되는 생물여과 처리수는 가중응집침전처리부(5)로 자연유하되며 공급되게 높이 단차를 이루며 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 운전제어부(8)는 총인(T-P) 및 인산염 인(PO₄ ^3--P)을 측정할 수 있는 다항목 측정기를 통해 측정된 측정값을 통해 상기 단위 공정들을 선택적으로 가동 운전하도록 한다.

도 9는 도 1의 중화조 전단에 총인 및 인산염 인 샘플조가 구비되는 예를 도시한 부분 확대도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 상기 가중응집침전처리부(5) 전단에는 생물여과조 처리수 배관(20a) 상에 총인(T-P)과 인산염 인(PO₄ ^3--P)을 실시간으로 샘플링할 수 있는 샘플링조(87)와 샘플러(86a, 86b)를 설치하여, 운전제어부(8)에서 분석/측정된 총인(T-P)과 인산염 인(PO₄ ^3--P)간의 농도상관관계에 따라 정의된 범위내에서 후술하는 약품 처리조(30)의 응결조(33)를 통해 투입되는 PAC, ALUM 등의 응결제 투입량을 결정하도록 하도록 하는 것을 예시한다.

일례로, 농촌지역과 도시지역에서의 인산염 인과 총인의 상관성을 조사한 결과 각각 1 : 1.1~1.3 그리고 1 : 1.5~1.8로 확인되었다. 이러한 비율을 적용하되 인산염 인의 가장 높은 비율값을 기준으로 하여 응결제 투입량을 설정한 후 총인 저감효율을 실험한 결과, 총인(T-P) 농도를 0.05~0.15ppm로 저감시킬 수 있었다.

이때, 총인(T-P)과 인산염 인(PO₄ ³-P)의 측정값을 확보하는 데 걸리는 소요시간이 각각 60~90분, 5~15분이기 때문에 측정시간이 상대적으로 짧은 인산염 인(PO₄ ³-P) 측정값에 의해 응결제 투입량을 결정한다.

한편, 본 실시예에서는 총인 샘플러(86a)와 인산염 인 샘플러(86b)가 생물 여과조 처리수 배출 배관(20a) 상에 설치되는 것을 예시하나 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 중화조(31) 전단에 총인 및 인산염 인 샘플링조(87)를 설치하고 그 내측에 총인 샘플러(86a)와 인산염 인 샘플러(86b)를 설치하여 이를 통해 총인(T-P)과 인산염 인(PO₄ ³-P)의 농도를 측정할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

본 실시예에서 상기 가중응집침전처리부(5)는 복수의 약품 처리조(30), 침전조(40), 복수의 가중여재 회수 공급조(50) 및 가중여재 충전조(60)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다.

여기서, 약품 처리조(30)는 유입된 상기 유입수 또는 상기 생물여과 처리수의 성상에 따라 가중여재와 함께 약품을 혼합하는 중화, 응결 및 응집시키도록 적어도 하나 이상의 중화조(31), 응결조(33) 및 응집조(35)를 포함하여 구성된다.

상기 중화조(31)와 그에 따른 중화공정은 유입수의 pH에 따라 생략할 수도 있다.

본 실시예에서는 상기 중화조(31), 상기 응결조(33) 및 상기 응집조(35)는 상기 생물여과조(20)로부터 유입된 생물여과 처리수가 이들을 경유해 상기 침전조(40)까지 자연유하 방식의 유체 흐름을 가지며 이송되도록 높이 차이를 가지고 다단 형태로 형성되는 것을 예시한다.

중화조(31) 내로 유입된 유입수 또는 생물여과 처리수에는 최적응결조건에 맞도록 중화제(pH 조정액)가 저장된 중화제 저장 탱크(31a)를 연결하는 중화제 주입관(31b)상에 구비된 중화제 공급 펌프(31c)를 통해 중화제가 적정량 주입되도록 한다.

한편, 중화조(31) 내에서 pH 조정을 신속하게 하기 위해 중화조(31) 내에 설치되는 중화조 교반기(32)가 기설정된 교반 강도를 갖고 회전하게 된다. 연속적인 교반 과정을 거친 후에는 중화조(31) 내부 일측에 있는 분할벽(31d)을 통하여 중화 처리수(pH 조정수)가 중화조(31) 하측에 위치한 응결조(33) 내로 이송 공급하도록 자연유하시킨다.

응결조(33)는 상기 중화조(31)로부터 유입되는 중화 처리수에 PAC, Alum, 철염 등의 응결제가 적정량 주입함과 동시에 가중여재 이송관(65)을 통해 가중여재를 응결조(33)에 공급하여 잔류하는 유기, 무기오염물질과의 반응을 촉진하여 미세 플럭을 빠르게 형성하도록 한다.

응결제는 응결제 탱크(33a)를 연결하는 응결제 공급 배관(33b) 상에 구비되는 응결제 공급 펌프(33c)를 통해 적정량이 공급되도록 한다.

그리고, 가중여재는 운전 초기에는 가중여재 이송관(65)을 통해 가중여재 충전조(60)로부터 공급되다가 정상 운전되기 시작된 이후 대부분 손실분을 가중여재 충전조(60)로부터 보충하는 것을 제외하고 가중여재 회수 공급조들(50)로부터 회수하여 재순환 사용하게 된다.

한편, 응결제 공급 배관(33b)은 상기 응결제 저장 탱크(33a)로부터 공급된 상기 응결제가 상기 응결조(33)에 직접 공급된다.

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한편, 가중여재 이송관(65) 상에는 각각 가중여재 배출 조절 자동 밸브(미도시)를 설치하여, 운전제어부(8)를 통해 기설정된 시간마다 시차를 두고 가중여재 배출 조절 자동 밸브를 자동 개폐하며, 선별된 가중여재를 응결조(33)쪽으로 재순환 사용 가능하게 분리 배출할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 응결조에 투입되는 가중여재 량은 유입되는 유입수량에 따라 기설정된 양만큼씩 투입되게 된다.

응결조(33) 내에서는 공급된 응결제 및 가중여재의 혼화 과정을 신속하게 하기 위해 응결조 교반기(34)가 급속교반강도를 갖고 회전하게 된다. 급속교반과정을 거친 후에는 응결조(33) 내부 일측에 있는 분할벽(33d)을 통하여 미세플럭수가 응결조(33) 하측에 위치한 응집조(35)로 자연유하 된다.

본 실시예에서 응결조(33) 내에 공급된 응결제 및 가중여재의 혼화 과정을 신속히 하기 위해 응결조 교반기(34)가 사용되는 것을 예시하고 있으나, 추가적으로 중화조(31)에서 유입되는 중화제(pH 조정수)와 응결제 및 가중여재의 혼화 효율을 증진시킬 수 있도록 응결조(33) 내부 일측에 일정크기의 수직 타공관 또는 수직 타공판(33e)을 배치하고 교반기를 장착하는 구조도 가능하다.

응집조(35)는 상기 응결조(33)로부터 유입되는 응결 처리수에 응집제를 투입 및 혼합하여 응결조(33)에서 형성된 미세플럭을 조대화시키도록 한다.

응집제로는 유기고분자 응집제인 폴리머(Polyacrylate), 알긴산나트륨, 벤토나이트 등이 사용되고, 상기 응집제는 응집제 저장 탱크(35a)를 연결하는 응집제 공급 배관(35b) 상에 구비되는 응집제 공급 펌프(35c)를 통해 적정량을 지속적으로 주입하도록 한다.

따라서, 응집조(35) 내에 유입된 응결 처리수 내에서 응집제와 가중여재가 최적으로 반응하도록 하기 위해 응집조(35)에 있는 응집조 교반기(36)가 적정 교반강도를 가지고 회전시켜 교반시키도록 한다.

적정체류시간이 경과한 후에는 응집조(36)내에서 발생한 조대플럭수가 일측에 있는 분할벽(35d)을 지나 응집조(36) 일측에 위치한 침전조(40)로 자연유하 된다.

침전조(40)는 상기 약품 처리조들을 통해 이송된 약품 처리수 중에 응집된 슬러지 침전물을 침전 분리시키도록 한다.

응집조(35)에서 형성된 조대플럭수가 침전조(40)로 유입될 때, 난류로 인한 침전저해 또는 조대플럭의 깨짐을 방지하기 위해 침전조(40) 내부 일측에 정류벽(41)이 형성되고, 정류벽(41)을 지나 하부로 움직이는 조대플럭수는 중력에 의해 조대플럭들이 침전조 경사면(44)을 따라 호퍼에 침적하게 되며 고액분리 된 상등액은 경사판(43)의 경사면을 따라 침전조 상부로 이동하게 되어 일측에 있는 여과살균 처리부로 자연유하되어 방류기준에 따라 추가적인 여과 및 살균 처리된 후 방류조를 통해 방류된다.

가중응집침전처리부(5)를 이루는 중화조(31), 응결조(33), 응집조(35), 침전조(40)의 일련의 처리과정에 소요되는 수리학적 체류시간(HRT)은 10~15분 정도가 수용되도록 운전 제어하는 것이 바람직하다.

가중여재 회수 공급조(50; 51, 53, 55)는 침전조 하부 호퍼(42)로부터 가중여재 슬러지이송관(45)을 통해 이송된 슬러지와 가중여재, 침전조내부수 등으로 구성된 침전물을 유입시켜서, 유입된 침전물 중 슬러지와 가중여재의 탈리를 유도하기 위해 상기 가중여재 회수 공급조 교반기(58)로 고속교반을 진행하고 이와 동시에 하부의 가중여재 회수 공급조 산기관(59c)로 공기를 주입함으로써 탈리를 진행한다. 이때의 교반속도는 탈리가 이루어질 수 있도록 고속·중속을 번갈아 운전하되, 가중여재의 깨짐현상을 방지하기 위해 적절한 교반속도 조정이 필요함은 당연하다.

그리고 탈리가 이루어진 다음 슬러지와 가중여재를 안정화한 후, 물 공급 펌프를 이용하여 방류조(76)에서 가중여재의 공급을 위해 처리수를 상기 가중여재 회수조 내부로 유입시켜서 상기 가중여재 회수 공급조 교반기(58)를 이용하여 가중여재가 균일한 농도로 분포할 수 있는 교반속도로 교반을 한 후 재공급하기 위한 단계까지 준비·대기 상태로 있게 한다.

즉, 가중여재 회수 공급조(50; 51, 52, 53)는 상기 기술된 일련의 과정을 통해 상기 응결조(33)로 가중여재를 재사용이 가능하게 순환 공급하도록 구성되는 것을 포함한다.

그리고 상기한 가중여재 회수 공급조들(50; 51, 53, 55)에서 분리 이송된 부유 슬러지는 슬러지 배출 배관(85)을 통해 농축조(80)로 이송시킨다.

한편, 상기 가중여재 회수 공급조(50)는 두 개 조 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 침전조로부터 간헐적으로 슬러지와 가중여재 혼합물을 인출하도록 단속 운전시에는 2조 이상 그리고 침전조로부터 연속적으로 슬러지와 가중여재 혼합물을 인출하도록 연속 운전시에는 3조 이상으로 구성하는 것이 바람직하다.

본 실시예의 가중여재 회수 공급조(50)는 3개의 제1 내지 제3 가중여재 회수 공급조들(51, 53, 55)로 이루어지는 것을 예시한다.

또한, 상기 가중여재 회수 공급조(50)는 슬러지를 상기 농축조(80)로 배출하기 위한 슬러지배출펌프(66a)와 상기 가중여재를 상기 응결조(33)로 재사용 가능하도록 순환공급하기 위한 가중여재재순환펌프(66); 물의 흐름을 교란시켜 탈리 효율을 증대시키기 위하여 수직으로 배치된 일정한 크기의 하나 내지 복수의 수직 타공판 또는 수직 타공관(57)과 가중여재 회수 공급조 산기관(59c); 탈리와 슬러지부상, 캐리어부상을 위한 가중여재 회수 공급조 교반기(58); 저수위와 고수위를 제어부(8)로 실시간 전송하여 전술한 일련의 과정들을 자동화하기 위하여 저수위레벨센서(59a)와 고수위레벨센서(59b)등을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 가중여재 충전조(60)는 응결조(33) 및/또는 상기 가중여재 회수 공급조들(51, 53, 55)로 가중여재를 공급하도록 한다.

즉, 가중여재 충전조(60)는 제3 가중여재 회수 공급조(55) 일측에 인접하게 수조 형태로 설치되어 제1 내지 제3 가중여재 회수 공급조(51, 53, 55) 내에 각각 운전중 손실된 가중 여재를 추가 공급하여 보충할 수 있도록 한다.

또한, 상기 가중여재 충전조(60)에서 전술한 바와 같이 운전 초기에 상기 응결조(33)로 직접 가중여재를 공급할 수도 있다.

또한, 상기 가중여재 충전조(60)를 운영시에는 자동제어를 통해 응결조(33) 및 또는 상기 가중여재 회수공급조들(51, 53, 55)에 공급되어지며 상기 가중여재 충전조(60)가 없을시에는 인력을 이용한 수동조작으로 공급되어질 수도 있다.

여과살균처리부(7)는 상기 생물여과처리부(2) 또는/및 상기 가중응집침전 처리부(5)를 통해 처리된 처리수를 설정된 방류 기준에 맞추어 방류시킬 수 있도록 여과 및 살균 처리하기 위한 하나 이상의 여과기(71) 및 살균기(75)를 포함하여 구성된다.

여기서, 여과기(71)는 중력식 여과기, 압력식 여과기, 섬유사 여과기, 마이크로 디스크 필터, 정밀여과기필터(MF), 한외여과기필터(UF) 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 살균기(75)는 UV, UV/광촉매, UV/H2O2, 오존, 오존/H2O2, 염소소독 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

한편, 가중여재의 추가 공급량과 각 가중여재 회수 공급조(51, 53, 55)에 부유슬러지는 운전제어부(8)를 통해 가중여재 공급 배관 및 부유슬러지 배출 배관(85) 상에 설치되는 각각의 자동 조절 밸브(미도시)를 제어하여 조절할 수 있음은 당연하다.

그리고, 상기 침전조로부터 상등수를 상기 방류조로 공급하도록 연결하는 방류조 유입관 상에 설치되는 다항목 측정 샘플러 및 센서(95)를 통해 측정된 성상에 따라 상기 방류수를 상기 유량조정조(미도시)로 반송시켜 재처리 과정을 거치도록 하는 방류수반송부(90)를 더 포함할 수 있다. 상기 다항목 측정 샘플러 및 센서(95)는 방류조(76)내 일측에 설치하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 방류수반송부(90)는 상기 방류조(76)와 상기 생물여과처리부(2) 이전에 위치한 유량조정조(미도시)로 유입되는 제1 유입 배관(3) 또는 상기 가중 여재침전처리부(5)로 유입되는 제2 유입 배관(4)을 연결하는 방류수반송배관(91) 및 방류수반송배관(91) 상에 구비되는 방류수반송펌프(92)를 포함하도록 구성된다.

따라서, 다항목 측정 샘플러 및 센서(95)를 통해 방류수의 pH, 탁도(SS), COD, T-N, T-P 등의 수질을 측정하여, 그 측정 값들이 방류수질기준을 초과하는 경우 방류수 반송배관(91)을 통해 생물여과처리부(2) 또는 상기 가중여재침전처리부로 반송시키거나 공정운전을 긴급정지시키도록 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

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1: 초고도 수처리 장치 2: 생물여과처리부
3: 제1 유입 배관 5: 가중응집침전처리부
7: 여과살균처리부 8: 운전제어부
10: 1차 침전조 15: 1차 침전조 상등수 이송 배관
20: 생물여과조 20a: 생물여과 처리수 배출 배관
20b: 역세수 배출 밸브 20c: 역세수 배출 배관
20d: 질산화액 이송관 20f: 역세수용 공급 배관
20g: 역세수용 공급 밸브 20h: 스컴 유출 방지 타공판 세척수 배관
21: 여과조 탱크 22: 생물여과재
21a: 수납 공간부 24: 하부 타공판
25: 공정용 산기관 26: 상부 타공판
27a: 상부 타공판 세척용 산기관 27b: 하부 타공판 세척용 산기관
27c: 스컴 유출 방지 산기관 28: 스컴 유출 방지 타공판
29: 월류웨어 30: 약품 처리부
31: 중화조 31a: 중화제 탱크
31b: 중화제 공급 배관 31c: 중화제 공급 펌프
31d: 분할벽 32: 중화조 교반기
33: 응결조 33a: 응결제 탱크
33b: 응결제 공급 배관 33c: 응결제 공급 펌프
33d: 분할벽 33e: 응결조 타공관(판)
34: 응결조 교반기 35: 응집조
35a: 응집제 탱크 35b: 응집제 공급 배관
35c: 응집제 공급 펌프 35d: 분할벽
36: 응집조 교반기 40: 침전조
41: 정류벽 43: 경사판
44: 침전조 경사면 45: 슬러지침전물 배출 배관
50: 가중여재 회수 공급조 51: 제1 가중여재 회수 공급조
52, 54, 56; 교반기 53: 제2 가중여재 회수 공급조
55: 제3 가중여재 회수 공급조 57a: 수직 타공관 또는 수직 타공관
58: 가중여재 회수 공급 교반기 59a: 저수위레벨센서
59b: 고수위레벨센서 59c: 가중여재 회수 공급조 산기관
60: 가중여재 충전조 71: 여과기
75: 살균기 76: 방류조
80: 농축조 85: 부유슬러지 배출 배관
86a: 총인 샘플러 86b: 인산염 인 샘플러
87: 샘플링조 90: 방류수 반송부
91: 방류수반송배관 92: 방류수반송펌프
95: 다항목측정 샘플러 및 센서

Claims

유입수에 포함된 고형물의 침전 분리 및 생물여과재를 이용해 여과 처리 및 탈질-질산화하는 생물여과처리부;
상기 유입수 또는 상기 생물여과처리부로부터 유입된 생물여과 처리수에 가중여재와 함께 약품 혼합하여 오염물질들을 중화, 응결 및 응집과정을 통해 침전분리시키고, 분리된 슬러지 침전물 중에서 상기 가중여재를 선별하여 재사용 가능하게 순환 공급하는 가중응집침전처리부; 및
총인 및 인산염 인을 측정할 수 있는 다항목 측정기를 통해 측정된 측정값을 통해 상기 생물여과처리부 또는/및 상기 가중응집침전처리부를 선택적으로 가동 운전하도록 하는 운전제어부;를 포함하고,

상기 생물여과처리부는,
유입되는 상기 유입수를 담아 고형물을 침전 분리시키는 1차 침전조; 및
상기 1차 침전조로부터 이송된 상등수를 상기 생물여과재를 이용해 무산소 조건과 호기조건을 거쳐 처리하도록 하는 적어도 하나 이상의 생물여과조:를 포함하며,

상기 생물여과조는,
내측에서 하부 타공판과 상부 타공판에 의해 상기 생물여과재들이 수납되도록 수납 공간부가 분할 구획되며 형성되는 여과조 탱크;
상기 하부 타공판 상측에 설치되어 상기 하부 타공판을 역세시키거나 또는 유입수의 질산화 반응 및 인의 과잉 섭취 과정이 이루어질 수 있게 공기를 분사시키는 공정용 산기관;
상기 상부 타공판 하측에 설치되어 공기 분사를 통해 상기 상부 타공판을 세척하는 상부 타공판 세척용 산기관;
상기 하부 타공판 하측에 설치되어 공기 분사를 통해 상기 하부 타공판을 세척하는 하부 타공판 세척용 산기관;
상기 상부 타공판 상측에는 처리수가 균등하게 월류되도록 유도하는 월류웨어;
상기 월류웨어와 상기 생물여과조 처리수 배출배관 사이에 후단 설비로 스컴의 유입을 방지하기 위해 설치되는 스컴 유출 방지 타공판; 및
상기 스컴 유출 방지 타공판 하측에 설치되어 공기 분사를 통해 상기 생물여과조에서 발생한 스컴을 상기 스컴 유출 방지 타공판 상부로 유도하기 위해 설치되는 스컴 유출 방지 산기관;를 포함하고,

상기 생물여과재는,
부석(Pumice stone), 모래, 소결성형한 점토류, 섬유사 중 어느 하나 이상으로 이루어지며,

상기 가중응집침전처리부는,
상기 가중여재와 함께 응결제를 투입하여 혼합하는 응결조; 및
응집된 상태로 이송 공급된 슬러지 침전물 중에서 슬러지를 탈리 및 분리시켜 상기 가중여재를 재사용 가능하게 회수한 후, 상기 응결조로 재순환 공급하는 복수의 가중여재 회수 공급조;를 포함하고,

상기 가중여재 회수 공급조는,
탈리된 상기 슬러지를 농축조로 배출하기 위한 슬러지배출펌프;
상기 가중여재를 상기 응결조로 재사용 가능하도록 순환공급하기 위한 가중여재재순환펌프;
물의 흐름을 교란시켜 상기 슬러지의 탈리 및 분리시키기 위한 산기관 및/또는 교반기;
상기 슬러지의 탈리 효율을 증진시킬 수 있도록 내부 일측에 설치되는 수직 타공관 또는 수직 타공판; 및
저수위와 고수위를 상기 운전 제어부로 실시간 전송하여 일련의 과정들을 자동화하기 위한 레벨 센서들;을 포함하는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.
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제1항에서,
상기 생물여과재는,
균등계수가 1 내지 2 범위 이내로 이루어지고,
크기가 2mm 내지 6㎜ 범위 이내로 이루어지는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.
제1항에서,
상기 응결조는,
상기 응결제 및 상기 가중여재의 혼화 효율을 증진시킬 수 있도록 내부 일측에 설치되는 수직 타공관 또는 수직 타공판이 설치되는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.
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제1항에서,
상기 다항목 측정기는,
생물여과조 처리수 배출 배관 상에 또는 상기 생물여과조 처리수 배출배관을 통해 연결되는 상기 응결조 전단에 구비되는 총인 및 인산염 인 샘플링조 내에 설치되어,
측정된 총인과 인산염 인 농도의 상관값에 따라 상기 응결조에 투입되는 응결제 투입량을 자동 조절하도록 총인 샘플러 및 인산염 인 샘플러인 것을 포함하는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.
제1항에서,
상기 생물여과처리부 또는/및 상기 가중응집침전처리부를 통해 처리된 처리수를 여과 및 살균 처리하여 방류시키는 여과살균처리부;를 더 포함하는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.
제1항 또는 제10항에서,
방류조 유입관 상에 설치되는 다항목 측정 샘플러 및 센서를 통해 측정된 성상에 따라 방류수를 상기 1차 침전조로 반송시켜 재처리 과정을 거치도록 하는 방류수반송부;를 더 포함하고,

상기 방류수반송부는,
상기 방류조와 상기 생물여과처리부 또는 상기 가중응집침전처리부의 유입 배관을 연결하는 방류수반송배관 및 상기 방류수반송배관 상에 구비되는 방류수 반송펌프를 포함하도록 구성되는 생물여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.
제11항에서,
상기 다항목 측정 샘플러 및 센서는,
상기 방류수의 pH, 탁도(SS), COD, T-N, T-P 등의 항목 중 2개 이상을 측정하는 생물 여과 및 가중응집침전을 이용한 초고도 수처리 장치.