KR101923992B1 - 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 하폐수 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수처리장에서 발생되는 아산화질소(N₂O) 제거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수처리장의 자체하수를 이용하여 추가적인 이산화탄소(CO₂)의 배출 없이 생물학적으로 아산화질소를 제거하는 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 1차침전지 및 생물반응조를 구비하는 하폐수 처리 시설에서 이용되는 아산화질소 제거 장치로서, 상기 1차침전지와 상기 생물반응조 사이에 배치되며, 상기 1차침전지에서 배출되는 하폐수의 일부가 수두차에 의하여 유입되는 하폐수 유입구; 상기 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생되는 저농도의 기체상 아산화질소(N₂O)가 유입되는 아산화질소 유입구; 및 상기 하폐수 유입구로 유입된 하폐수에 포함된 영양분과 상기 아산화질소 유입구로 유입된 아산화질소(N₂O)가 생물학적 반응을 일으키도록 하는 바이오필터부를 포함하되, 상기 바이오필터부에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같다:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.

Description

자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 하폐수 처리 시스템{The self-sustaining biofiltration apparatus for removal of nitrous oxide and the method of its installation and operation at wasterwater treatment plants}

본 발명은 하폐수 처리장에서 발생되는 아산화질소(N₂O) 제거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하폐수 처리장의 자체하수를 이용하여 추가적인 이산화탄소(CO₂)의 배출 없이 생물학적으로 아산화질소를 제거하는 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 하폐수 처리 시스템에 관한 것이다.

21세기 들어 나날이 온실가스에 대한 우려가 커져가고 전 세계적으로 온실가스의 배출을 규제하는 정책들이 제시되고 있다. 아산화질소(N₂O)는 동일 농도에서 이산화탄소(CO₂)의 300배가 넘는 온실 효과를 가지므로 소량의 제거만으로도 큰 효과를 얻을 수 있다.

아산화질소의 배출량은 매해 증가하고 있으며 IPCC(Intergovernmental Panel on climate Change)의 예측에 따르면 하수처리장에서 발생되는 아산화질소의 증가율(13.15%)은 다른 발생원에서의 발생량의 증가율(5~10%)보다 높을 것으로 전망하였으며, 하수처리장에서 발생하는 아산화질소를 친환경적이고 경제적으로 저감할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.

현재까지의 온실가스 아산화질소 제거기술은 고농도(예; 아디프산의 제조과정에서는 아산화질소가 30% 이상의 농도로 배출)의 온실가스를 제거하는데 그 초점을 두고 있다. 하지만 연구된 바에 따르면 특히 메탄이나 아산화질소 등의 비-이산화탄소 온실가스는 100 ppmv 이하의 낮은 농도로 배출되는 양이 그 대부분을 차지하고 있다. 따라서 비-이산화탄소 온실가스의 제거는 저농도 배출가스를 그 대상으로 해야 효과적일 것으로 알려져 있다. 그 중 한 예로, 하수처리장에서 발생되는 아산화질소는 그 농도가 낮아서(<100 ppmv) 질산이나 아디프산 제조과정에서 발생되는 고농도의 아산화질소를 제거하는 화학적 처리 방법을 적용하는 것이 현실적으로 불가능하다. 현재로써는 아산화질소 등의 온실가스 저감기술 중에서도 특히 저농도로 지속적으로 방출되는 온실가스를 제거하는 기술에 대한 연구는 전 세계적으로도 거의 이루어지지 않은 상태이다.

한편 가스 형태의 오염물질의 제거에는 바이오필터 방식을 적용하는 것이 일반적이며, 바이오필터는 주로 휘발성 유기물질(VOC)의 제거에 쓰이는데, 이 휘발성 유기물질은 공동대사(cometabolism)에 의해 제거되는 경우가 많으므로 바이오필터 내의 미생물을 유지하려면 전자공여체, 탄소원, 질소원 및 기타 영양염분을 펌프를 이용하여 제공해주어야 한다. 한편, 아산화질소는 질소로의 환원으로 제거되게 되므로 전자공여체와 탄소원, 영양분이 제공되어야 한다. 이 과정에서 일반적인 바이오필터를 이용한다면 영양염분의 전과정적 제조과정에서 발생하는 온실가스와 전력의 생산에서 발생하는 온실가스가 저감효과를 상쇄시키게 되므로 아산화질소 바이오필터의 온실가스 저감효과가 감소하게 된다. 또한 유기물질 형태(유기산이나 당류)의 전자공여체를 제공할 경우, 이 물질들의 산화로 인해서 이산화탄소가 추가적으로 발생되어 온실가스를 오히려 생산하게 되는 결과로 이어질 수 있다. 또한 영양염류의 생산과 전력에 들어가는 비용이 상당할 것으로 예상된다.

KR 1009288390000 B1 KR 1009069000000 B1 KR 1007126430000 B1

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전력 및 영양분을 별도로 이용하지 않고 저농도의 아산화질소를 제거하는 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 하폐수 처리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 1차침전지 및 생물반응조를 구비하는 하폐수 처리 시설에서 이용되는 아산화질소 제거 장치로서, 상기 1차침전지와 상기 생물반응조 사이에 배치되며, 상기 1차침전지에서 배출되는 하폐수의 일부가 수두차에 의하여 유입되는 하폐수 유입구; 상기 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생되는 저농도의 기체상 아산화질소(N₂O)가 유입되는 아산화질소 유입구; 및 상기 하폐수 유입구로 유입된 하폐수에 포함된 영양분과 상기 아산화질소 유입구로 유입된 아산화질소(N₂O)가 생물학적 반응을 일으키도록 하는 바이오필터부를 포함하되, 상기 바이오필터부에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같다:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.

바람직하게는 상기 생물학적 반응은 상기 바이오필터부에 자연적으로 조성되는 탈질화균 또는 아산화질소(N₂O) 환원 미생물에 의하여 이루어지는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치에서의 아산화질소 제거 방법으로서, (a) 1차침전지의 하폐수를 생물반응조로 흘려보내는 동시에 상기 하폐수의 일부가 수두차에 의하여 바이오필터의 상부로 유입되도록 하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생된 저농도의 기체상 아산화질소(N₂O)가 상기 바이오필터로 유입되게 하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (a)에서 상기 바이오필터의 상부로 유입되어 들어간 하폐수에 포함된 영양분과 상기 단계 (b)에서 상기 바이오필터로 유입된 아산화질소(N₂O)가 생물학적 반응에 의해서 서로 반응하는 단계를 포함하되, 상기 단계 (c)에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같다:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.

바람직하게는 상기 생물학적 반응은 상기 바이오필터에서 자연적으로 조성되는 탈질화균 또는 아산화질소(N₂O) 환원 미생물에 의하여 이루어지는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면은 하폐수에 포함된 이물질의 물리적 분리가 발생되는 1차침전지; 상기 1차침전지에서 처리된 하폐수에 대하여 생물학적 반응을 통한 처리를 수행하는 생물반응조; 및 상기 1차침전지와 상기 생물반응조 사이에 수두차가 발생하도록 배치되며, 상기 1차침전지에서 배출되는 하폐수에 포함된 영양분과 상기 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생되는 기체상 아산화질소(N₂O)를 이용하여 생물학적 반응을 일으키도록 하는 아산화질소 제거 장치를 포함하되, 상기 아산화질소 제거 장치에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같은 하폐수 처리 시스템이다:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.
바람직하게는 상기 생물학적 반응은 상기 아산화질소 제거 장치에 자연적으로 조성되는 탈질화균 또는 아산화질소(N₂O) 환원 미생물에 의하여 이루어지는 것이다.

본 발명에 의하면, 전력 및 영양분을 별도로 이용하지 않고 저농도의 아산화질소를 제거하는 효과가 있다.

또한, 유기물질 형태의 전자공여체를 하폐수에서 충당하므로, 이산화탄소가 추가적으로 발생되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자체하수를 이용한 아산화질소 제거를 위한 하폐수 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예를 통한 실험실 규모의 바이오필터 실험을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 실시예를 통한 실험실 규모의 바이오필터 실험을 나타낸 그래프로, 대전하수처리장의 1차침전지, 생물반응조의 혐기조, 무산소조에서 수집한 하수를 순환액으로 이용한 바이오필터 내의 아산화질소의 농도 분포도.
도 5는 본 발명에 따른 실시예를 통한 실험실 규모의 바이오필터 실험을 나타낸 그래프로, 1차침전지의 하수의 교체를 통해 바이오필터를 장기간 운전했을 때의 아산화질소 제거율을 나타낸 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자체하수를 이용한 아산화질소 제거를 위한 하폐수 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 시스템은 하폐수가 모이며, 이 하폐수에 포함된 이물질의 물리적 분리가 발생되는 1차침전지(10)와, 이 1차침전지(10)와 낙차를 가지고 배수관(40)으로 연결된 생물반응조(30)와, 1차침전지(10)와 생물반응조(30) 사이에 구비되는 바이오필터(20)로 구성된다. 여기서 배수관(40)은 배수로를 포함하며 관(pipes)의 형태로 한정하는 것은 아니다.

일반적으로 바이오필터(20)에 가장 기본적으로 필요한 요소들로는 필터, 담채, 미생물, 탄소원 및 질소원 등 영양분 등이 있다. 이 중 경제적인 측면에 있어서 장기적으로 가장 큰 비용이 발생하는 부분은 영양분의 공급 과정에서 발생하는 전력 및 화학 약품 소요로, 본 발명에서는 1차침전지(10)의 하수를 바이오필터(20)에 공급할 영양분으로 이용하는 방식을 취하여 비용을 획기적으로 저감할 뿐 아니라 추가적인 이산화탄소의 발생량을 감축할 수 있다.

1차침전지(10)는 하폐수가 모이며, 이 하폐수에는 충분한 양의 용존 유기물질(DOC)이 포함되어 있으며, 질소원 등의 영양염분도 충분히 포함되어 있다. 또한 1차침전지(10)는 일반적으로 생물반응조(30)에 대응하여 지대가 높은 곳에 위치하고 있다.

생물반응조(30)는 1차침전지(10)보다 지대가 낮은 곳에 위치하며, 세로방향으로 낙차를 가지는 배수관(40)으로 연결된다. 여기서 배수관(40)은 1차침전지(10)의 하폐수가 흐르는 통로로써 배수로를 포함한다. 이와 같이 1차침전지(10)의 하폐수가 배수관(40)을 통하여 생물반응조(30)로 흘러들어가면, 생물반응조(30)는 1차 침전지에서 처리된 하폐수에 대하여 생물학적 반응을 통한 처리를 수행한다.

바이오필터(20)는 1차침전지(10)와 생물반응조(30) 사이에 위치하며, 세로방향으로 낙차를 가지는 배수관(40a)과 나란하게 구비되며, 1차침전지(10)에 모인 하폐수의 일부가 1차침전지(10)와 수평으로 연결된 배수관(40b)을 통하여 유입되어 생물반응조(30)로 합류되도록 한다. 여기서 도시되지 않았지만 바이오필터(20) 내부에는 배수관(40a)과 연결되는 하폐수 유입구가 구비된다. 그리고 바이오필터(20)는 1차침전지(10)와의 고저차로부터 비롯된 수두차를 이용하므로 전력을 이용하지 않고 1차침전지(10)로부터 영양분을 공급받을 수 있다. 또한 바이오필터(20)는 1차침전지(10)에서 배출되어 유입된 하폐수에 포함된 영양분과 생물반응조(30)에서 배출되어 유입된 아산화질소를 이용하여 생물학적 반응을 일으키며, 생물반응조(30)에서 발생된 아산화질소는 생물반응조(30)와 바이오필터(20) 사이에 연결된 아산화질소 배출관(50)을 통하여 바이오필터(20) 내부에 구비된 아산화질소 유입구(도시되지 않음)로 유입된다. 즉 1차침전지(10)에서 배출되는 하폐수의 일부가 바이오필터(20)의 하폐수 유입구로 유입되고, 생물반응조(30)로부터 배출되는 저농도의 아산화질소가 아산화질소 유입구로 유입되며, 하폐수 유입구로 유입된 하폐수에 포함된 영양분과 아산화질소 유입구로 유입된 아산화질소가 바이오필터(20) 내부에 구비되는 바이오필터부(도시되진 않음)에서 생물학적인 반응이 이루어진다. 다만 아산화질소 유입구는 바이오필터(20)의 특정 위치에 한정되지 않으며 설계상 어느 위치에서든 가능하다. 참고로 실선으로 표시된 화살표는 하폐수가 흐르는 경로이며, 점선으로 표시된 화살표는 아산화질소가 흐르는 경로이고 바이오필터(20)의 상단에서 공기중으로 배출되는 가스는 질소(N₂)이다.

도 2는 본 발명에 따른 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 1차침전지에 모인 하폐수를 생물반응조로 흘려보내는 동시에 1차침전지에 모인 하폐수의 일부를 바이오필터로 흘려보낸다(S110). 여기서 1차침전지에 모인 하폐수에는 충분한 양의 용존 유기물질(DOC)이 포함되어 있으며, 질소원 등의 영양염분도 충분히 포함되어 있다. 또한 1차침전지의 하폐수는 지대가 높은 곳에 위치하고 있다.

그리고 단계 (S110)에서 흘려보내어져 생물반응조에 채워진 하폐수에서 폭기되는 공기에 탈기(stripping)되어 저농도의 아산화질소가 발생한다(S120).

이어서, 생물반응조에 모인 하폐수에서 폭기되는 공기에 탈기(stripping)된 저농도의 아산화질소가 발생하면(S120), 이 발생된 아산화질소를 바이오필터로 배출되도록 한다(S130). 이때 아산화질소는 바이오필터의 아산화질소 유입구로 유입되는데 이때 유입은 바이오필터의 하단 또는 상단을 포함하여 설계조건에 따라 달라진다.

그리고 바이오필터로 흘려보내진 하폐수에 포함된 용존 유기물질과 영양염분과, 단계 (S130)에서 배출된 아산화질소가 바이오필터 내의 미생물에 의해서 서로 반응하여 정화된 가스가 바이오필터의 상단 또는 하단의 아산화질소 배출관(50)통하여 배출되도록 한다.(S140). 여기서 단계 (S140)의 반응식은 다음과 같다.

[반응식 1]

N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O

<실험을 통한 실시예 >

실험실 규모의 바이오필터를 내부직경:16cm, 두께:0.5cm, 길이:100cm 로 제작하였다. 담체로는 정육면체의 폴리우레탄 폼을 이용한다.

실험실 규모에서는 낙차를 이용하는 대신 증류수, 인공배지, 증류수를 펌프로 순환시켜서 영양분을 공급하였다. 아산화질소(N₂O)는 99.999%의 N₂ 에 ~100ppm과 ~200ppm의 N₂O를 첨가하여 특별 제작된 가스를 이용한다. 가스의 유속으로는 39.5-150mL/hr을 이용한다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예를 통한 실험실 규모의 바이오필터 실험을 나타낸 그래프로 왼쪽 그래프는 멸균된 이중 증류수를, 가운데의 그래프는 멸균된 합성 영양 배지(NaCl 0.5g, dextrose, 1.8g, NH₄Cl 0.0266g, KH₂PO₄ 0.466g, Na₂HPO₄ 2.2321g 그리고 미량 금속 농축액 1 mL)를 이용한 미생물을 첨가하지 않은 음성 대조군(negative control) 실험의 결과이고, 오른쪽의 그래프는 Pseudomonas stutzeri strain DCP-Ps1을 같은 합성 영양배지에 접종한 순환액을 이용하여 실험한 양성 대조군(positive control) 실험의 결과이다. 그래프는 의사 정상 상태(pseudo-steady state)에 도달했을 때 바이오필터 내 아산화질소 농도 분포이다. 음성 대조군에서는 아산화질소의 환원이 일어나지 않음을 확인할 수 있었고, 양성 대조군(positive control) 실험에서는 98%의 아산화질소의 제거가 가능하였음을 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예를 통한 실험실 규모의 바이오필터 실험을 나타낸 그래프로 대전하수처리장의 1차침전지, 생물반응조의 혐기조, 무산소조에서 수집한 하수를 순환액으로 이용한 경우에 바이오필터 내의 아산화질소의 농도 분포를 나타내었다. 도 4에 도시된 그래프와 같이 혐기조, 무산소조에서 얻은 용수를 이용했을 때는 원하는 효율을 얻을 수 없었고, 반면 DOC 농도가 45~50mg/L 로 높은 1차침전지로부터 수집한 용수를 이용했을 때는 80%에 달하는 제거율을 얻을 수 있었다. 시간이 지남에 따라 효율이 줄어드는 경향을 보였으며 이는 가용 탄소량의 감소 때문인 것으로 예상된다.

도 5는 본 발명에 따른 실시예를 통한 실험실 규모의 바이오필터 실험을 나타낸 그래프로 1차침전지의 하수의 교체를 통해 바이오필터를 장기간 운전했을 때의 아산화질소 제거율을 나타내었으며 바이오필터에 제공되는 하수를 5~6시간마다 교체하면서 수행한 결과 장기간 지속적으로 95% 이상의 효율을 얻을 수 있었다.

탈질화균/N₂O 환원 미생물은 NosZ 효소를 이용해서 N₂O를 N₂로 환원하면서 이를 전자 수용체로 활용하여 성장할 수 있다.

바이오필터 상에 자연적으로 조성될 탈질화균/N₂O 환원 미생물을 이용해서 N₂O 제거가 본 발명을 통해서 가능한 것이다

또한 하수처리수/중수처리수에는 NH₄+, NO₃-, PO₄₃- 등의 영양분이 포함되어 있으므로 처리수의 흐름과 영양분을 이용하면 별도의 에너지 소비나 약품 없이도 바이오필터의 지속적 운용이 가능하다.

그리고 N₂O의 농도가 온실가스 기여도 총량이 적다고는 하나 1몰을 제거하면 CO₂ 300몰 이상을 제거하는 효과가 있으므로 본 발명은 별도의 에너지나 화학물질을 필요로 하지 않으므로 하수처리장, 분뇨처리시설 등에서 발생하는 온실가스의 양을 감축하는데 유용하게 쓰일 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 변형이 가능함은 물론이다.

10: 1차침전지
20: 바이오필터
30: 생물반응조
40: 배수관
50: 아산화질소 배출관

Claims (6)

1차침전지 및 생물반응조를 구비하는 하폐수 처리 시설에서 이용되는 아산화질소 제거 장치로서,
상기 1차침전지와 상기 생물반응조 사이에 배치되며, 상기 1차침전지에서 배출되는 하폐수의 일부가 수두차에 의하여 유입되는 하폐수 유입구;
상기 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생되는 저농도의 기체상 아산화질소(N₂O)가 유입되는 아산화질소 유입구; 및
상기 하폐수 유입구로 유입된 하폐수에 포함된 영양분과 상기 아산화질소 유입구로 유입된 아산화질소(N₂O)가 생물학적 반응을 일으키도록 하는 바이오필터부
를 포함하되,
상기 바이오필터부에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같은 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.

청구항 1에 있어서,
상기 생물학적 반응은 상기 바이오필터부에 자연적으로 조성되는 탈질화균 또는 아산화질소(N₂O) 환원 미생물에 의하여 이루어지는 것
을 특징으로 하는 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치.

자체하수를 이용한 아산화질소 제거 장치에서의 아산화질소 제거 방법으로서,
(a) 1차침전지의 하폐수를 생물반응조로 흘려보내는 동시에 상기 하폐수의 일부가 수두차에 의하여 바이오필터의 상부로 유입되도록 하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생되는 저농도의 기체상 아산화질소(N₂O)가 상기 바이오필터로 유입되게 하는 단계; 및
(c) 상기 단계 (a)에서 상기 바이오필터의 상부로 유입되어 들어간 하폐수에 포함된 영양분과 상기 단계 (b)에서 상기 바이오필터로 유입된 아산화질소(N₂O)가 생물학적 반응에 의해서 서로 반응하는 단계
를 포함하되,
상기 단계 (c)에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같은 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 방법:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.

청구항 3에 있어서,
상기 생물학적 반응은 상기 바이오필터에서 자연적으로 조성되는 탈질화균 또는 아산화질소(N₂O) 환원 미생물에 의하여 이루어지는 것
을 특징으로 하는 자체하수를 이용한 아산화질소 제거 방법.

하폐수에 포함된 이물질의 물리적 분리가 발생되는 1차침전지;
상기 1차침전지에서 처리된 하폐수에 대하여 생물학적 반응을 통한 처리를 수행하는 생물반응조; 및
상기 1차침전지와 상기 생물반응조 사이에 수두차가 발생하도록 배치되며, 상기 1차침전지에서 배출되는 하폐수에 포함된 영양분과 상기 생물반응조에서 폭기되는 공기에 탈기되어 발생되는 기체상 아산화질소(N₂O)를 이용하여 생물학적 반응을 일으키도록 하는 아산화질소 제거 장치
를 포함하되,
상기 아산화질소 제거 장치에서 이루어지는 생물학적 반응은 아래 반응식과 같은 하폐수 처리 시스템:
N₂O +2H⁺ + 2e^- → N₂ + H₂O.

청구항 5에 있어서,
상기 생물학적 반응은 상기 아산화질소 제거 장치에 자연적으로 조성되는 탈질화균 또는 아산화질소(N₂O) 환원 미생물에 의하여 이루어지는 것
을 특징으로 하는 하폐수 처리 시스템.

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