KR102012722B1 - 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변위수단에 의하여 움직이는 가변식 격벽이 구비된 가변식 고도하수 처리 시스템에서 하수 및 오폐수에 대한 생물학적 처리 공정을 개선하여 연속식 생물학적 수처리 공정, 특히 A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정의 처리효율을 개선하고 처리수질의 안정성을 확보하고자, 호기조를 포함하는 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기를 도입하고, 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조 체류시간을 증감시킴으로써 최적의 호기조 체류시간을 설정하여 폭기에 사용되는 동력비를 절감시킬 수 있도록 한 연속식 생물학적 수처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템은 호기조를 포함하는 반응조를 갖고, 반응조의 내부 공간이 가변식 격벽에 의하여 분할된 연속식 생물학적 수처리 시스템에 있어서, 상기 가변식 격벽은 변위수단에 의하여 이동되며, 상기 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기가 구비되어 있고, 상기 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조의 공간을 늘이고, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 작은 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조의 공간을 줄이는 방식으로 호기조 체류시간을 증감시키는 컨트롤부를 포함하여 이루어진다.

Description

체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템{BIOLOGICAL WATER TREATMENT SYSTEM USING AUTOMATIC MEASURING INSTRUMENT FOR OPTIMIZATION OF RESIDENCE TIME}

본 발명은 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 변위수단에 의하여 움직이는 가변식 격벽이 구비된 가변식 고도하수 처리 시스템에서 하수 및 오폐수에 대한 생물학적 처리 공정을 개선하여 연속식 생물학적 수처리 공정, 특히 A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정의 처리효율을 개선하고 처리수질의 안정성을 확보하고자,

호기조를 포함하는 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기를 도입하고, 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조 체류시간을 증감시킴으로써 최적의 호기조 체류시간을 설정하여 폭기에 사용되는 동력비를 절감시킬 수 있도록 한 연속식 생물학적 수처리 시스템에 관한 것이다.

초기의 기존 하수처리장 및 처리시설의 개조는 설계용량 이상으로 유입유량이 증가되거나 유량은 증가되지 않았으나 총오염물질 유입량이 증가되어 배출기준에 부합되는 수질을 얻지 못할 때 수행되었다. 현재 호소와 바다에서의 부영양화가 가속화되어 상수원이 오염되고 이로 인한 생태계 파괴로 자연환경이 크게 영향을 받게 된 이후로는 영양염을 제거하기 위한 공정을 도입하기 위하여 기존 처리장을 개선 및 보완하였다.

특히, 하수처리장의 경우 주로 질소와 인과 같은 영양염류를 처리하기 위하여 현재 공정에서 새로운 공정을 추가하거나 기존공정을 보완하는 방법으로 여러 가지 공법들과 방안들이 제시되어 왔다. 1980년대부터 개발되기 시작한 생물학적 영양염 제거(BNR, Biological Nutrient Removal) 공정은 처리 대상과 처리목적에 따라 매우 다양화 및 세분화된 다양한 공법들이 상용화되어 현장에 적용되고 있다. 상용화된 BNR주어진 처리장 조건에 의하여 다양한 공법들을 선택할 수 있을 정도로 상용화된 공저뿐만 아니라 배출기준에 맞는 처리공정을 선택할 수 있다.

일반화된 BNR공정은 미생물의 성장 상태에 따라 크게 부유성장 공정과 부착성장 공정으로 나누며, 부유성장 공정은 반응조에서 미생물이 공급된 공기 흐름에 의하여 유동 및 자유롭게 이동하며 유기물 및 질소를 제거하는 공정으로 유기물과 영양염을 동시에 제거하도록 설계된 활성슬러지 공정을 말하며 처리시설의 슬러지 종류 및 처리 상태에 따라 연속흐름 단일슬러지공정(continuous flow single sludge system)과 연속흐름 다단 슬러지공정(continuos flow multiple sludge system) 및 회분식 공정으로 나누어진다.

부착성장 공정은 미생물을 다양한 형태와 재질로 제작된 담체 또는 여재에 미생물을 부착성장시켜 반응조에서 생물학적 유기물 및 영양염 제거에 필요한 미생물량이 안정적으로 유지되도록 한 것이다. 부착성장 공정은 메디아 종류, 형상 및 그 충진 방법에 따라서 분류될 뿐만 아니라 메디아가 유동성이냐 고정상이냐에 반응조 유효용적의 60%이상으로 충진되어 있느냐에 따라서 공정형태가 달라진다. 대표적인 부착성장 공정으로는 살수여상, RBC, 유동상, 침적고정상 반응기 등이 있으며, 각 반응기의 운전조건, 형태, 공정 배열에 따라 기존 활성슬러지공정을 영양염제거 공정으로 전환시켜 기존 처리장을 운전할 수 있으며, 사용매체의 종류와 충전율, 비표면적 등에 따라서 처리용량 증대 및 안정적인 처리수질 확보와 같은 이득을 얻을 수 있다.

위와 같이 다양한 종류의 BNR공정이 개발되어 현장에 적용되고 있으나, 처리하고자 하는 대상의 특성과 요구되는 처리수질에 따라서 각 공정을 최적화하여야 할 필요성이 있다. 특히, 국내에서 자체 개발된 기술이 아니라 국외 기술을 도입하여 국내에 적용하고자 하는 경우는 거시적인 환경조건 및 운전조건은 문제가 되지 않으나 미시적인 환경 및 운전조건에 따라 그 처리수질 및 공정효율이 결정되게 되므로 다양한 형태 또는 접근법으로 기존 처리장을 개선 및 보완하는 것이 필요하다.

처리수질에 따라 선택할 수 있는 생물학적 영양염 제거(BNR, Biological Nutrient Removal) 공정은 질소만 제거, 질소와 인의 동시 제거, 그리고 인만 제거하는 경우로 나눌 수 있는데,

생물학적 영양염류 제거공정(Biological Nutrient Removal, BNR)들은 질소·인의 제거를 위해 여러 가지로 개발되어 왔다. 일반적으로 이들 공정은 다음과 같은 공통점을 가지고 있다.

○ 호기조와 질산성 질소의 순환에 따라 혐기조와 무산소조로 구분된다.

○ 인을 방출하는 조가 있다. 용존산소와 질산성 질소가 존재하지 않는 혐기조로서 유입수나 탄소원 또는 아세트산 등의 휘발성 지방산(Volatile Fatty Acid)이 존재해야 한다.

○ 질산화/탈질조가 있다. 여러 가지 방법으로 질산화액을 반송시킨다.

이 공정들을 최적화하는 요체는 내·외부 탄소원의 공급과 혐기성 상태를 조성하여 인방출을 안정화시키는 것이다.

기존 활성슬러지 공정, 즉 생물학적 수처리 공정에서는 질소는 10～30%, 인은 10～25%를 제거할 수 있으며, 하수 내 질소를 80%까지 제거할 수 있는 공정으로는 MLE(Modified Ludzac-Ettinger)공정, A2/O 공정, UCT와 VIP 등이 있다. 질소와 인의 동시 제거에는 Modified Bardenpho공정, 탈질화 여과기를 부가적으로 설치한 A2/O공정, 그리고 UCT공정을 사용할 수 있다. 특히, 인을 80%이상 제거하기 위해서는 Phostrip 공정을 이용한 응집제거가 가장 확실한 방법으로 제시되고 있다. 예를 들어 질소만 85% 이상 제거하고자 하는 경우는 4단계 Bardenpho 공정을 BNR공정으로 선택할 수 있으며, 인을 제거하고자 하는 경우에는 화학적 응집침전 공정을 첨가하여 질소와 인을 동시에 제거할 수 있다.

한편 이상과 같은 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법에 대응된다고 할 수 있는 회분식(batch) 생물학적 수처리 공법은 유입방식에 따라 SBR(Sequencing Batch Reactor)로 대표되는 간헐유입 연속회분식 반응조와 ICEAS(Intermittent Cycle Extended Aeration System)로 대표되는 연속유입 회분식반응조로 분류될 수 있다.

또 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법에 적용되고 간헐 포기조를 포함하는 시스템인 무산소/호기 교호형(AAA: alternative anoxic aerobic) 시스템은, 각기 다른 반응을 위해, 간단히 포기(또는 폭기) 장치를 ON/OFF 함으로써 질산화(호기)/탈질(무산소), 인 방출(무산소)/인 과잉 섭취(호기)에 필요한 다른 환경을 하나의 반응조 내에서 연속적으로 만든다. 포기되는 동안 유입 암모니아는 독립 영양 미생물(질산화 미생물)에 의해 질산화된다. 이어지는 비포기 기간에, 생성된 질산염은 유입 유기 탄소의 존재하에 질소 가스로 탈질된다.

회분식(batch) 생물학적 수처리 공법은 한 반응조에서 반응 및 침전이 동시에 일어나므로 초기투자비가 저렴한 장점을 갖는다.

일반적으로 생활하수, 축산 폐수, 상업 오폐수, 정화조 폐수 등과 같은 오폐수에는 고농도의 유기물질과 고농도의 질소 및 인이 다량 포함되어 있으므로, 주변 하천의 부영양화의 방지를 위하여 환경기준에 맞추어 유기물, 질소, 인 등을 제거하도록 기준치를 정하여 법률로 규제하고 있으며, 이를 위하여 정화시설에 의하여 방류수 배출허용기준치 이하로 적정 처리하여 배출하도록 하고 있다.

기존 표준 활성 슬러지 공정은 온도, pH, 유입수내 오염물질의 농도 등과 같은 주변 조건 변화에 의해 침강성이 달라져 최종 처리수 내 수질의 변동이 심하게 된다. 침강성의 악화에 의해 활성슬러지가 최종처리수 내 포함되어 유출될 경우 유출된 활성슬러지에 의해 높은 유기물 농도를 나타내는 단점을 가지고 있다.

무엇보다도 4계절이 뚜렷하고 계절적 변화에 따라 물의 사용량 변화, 수온변화 등이 특징지어지는 지역에서는 계절변화에 따른 오폐수의 성상 및 수온 변화가 심하기 때문에 동일한 미생물 농도 및 체류시간에서는 서로 다른 처리효율을 나타낼 수밖에 없다. 그러나 계절적 변화에 따른 원수의 성상 변화는 일정한 패턴을 유지하게 된다. 가장 쉽게 생각할 수 있는 수온의 경우에도 계절 변화에 따라 일정한 패턴을 유지하게 되며, 물 사용량이 계절적 변화에 많은 영향을 받으므로, 이로 인해 원수의 농도변화 또한 일정한 패턴을 유지하게 된다. 따라서, 이러한 일정한 원수의 특성 변화에 맞추어 생물학적 처리공정의 체류시간 가변성을 모델을 통하여 예측하고 대응할 수 있다.

종래 변위수단에 의하여 움직이는 가변식 격벽이 구비된 가변식 고도하수 처리 기술로는

특허등록 제10-0386191호(2003년05월21일) [가변형 격벽이 구비된 반응조]가 있는데,

상기 등록특허는 하수나 폐수가 유입되어 물리, 화학 및 생물적으로 반응하는 반응조를 하나 이상의 반응공간으로 구획할 수 있도록 반응조 내부에 가변형 격벽을 설치함으로써 유입 수량 및 부하 변동에 능동적으로 대응할 수 있고, 질산화조와 탈질산화조를 유입부하에 대응하여 가변적으로 조정함으로써 변형된 고도처리공정을 신속히 적용할 수 있으며, 반응조 내의 흐름을 자유롭게 변경시켜 처리효율을 향상시킬 수 있는 가변형 격벽이 구비된 반응조에 관한 것이며,

주요 구성은 하폐수가 유입되어 일정시간 체류하면서 화학적 및 생물학적으로 반응하는 반응조에 있어서, 상기 반응조의 내부에 설치되고 상기 반응조의 단면과 유사한 형태를 갖는 프레임과; 상기 프레임에 슬라이드 및 회전가능하게 설치된 다수의 격판과; 상기 격판을 이송시키기 위한 이송수단 및; 상기 격판을 회전시키기 위한 회전수단을 포함한다.

또 특허등록 제10-0454362호(2004년10월15일) [가변형 간벽이 설치된 연속 회분식 반응조 및 이를 이용한생물학적 하·폐수 고도처리방법]이 있는데,

상기 등록특허는 소정 크기의 연속 회분식 반응조에 설치된 하나 이상의 가변형 간벽을 열거나 닫아 하나의 반응조를 다수의 반응실로 분리시키거나 통합시킴으로써, 원수의 유량 및 부하변동에 용이하게 대처할 수 있고, 반응조를 공간적으로 분리시켜 순혐기 또는 무산소 상태를 달성할 수 있으며, 시간 및 공간적으로 호기와 혐기 또는 무산소 상태를 반복적으로 조성함으로써 탈질 및 탈인 효율을 증대시킬 뿐만 아니라 하폐수와 슬러지를 순환시키기 위한 순환펌프 등을 생략하여 설치비용을 절감하고 운영 및 유지관리가 용이하게 되는 가변형 격벽이 설치된 연속 회분식 반응조 및 이를 이용한 생물학적 하·폐수 고도처리방법에 관한 것이다

아울러 특허등록 제10-0850488호(등록일자 2008년07월30일) [용량가변형 하폐수처리장치]가 있는데,

상기 등록특허는 유입탱크와 유도배관에 의하여 연결되는 혐기조와, 상기 혐기조의 우단에 연속적으로 설치되는 무산소조와 호기조와 범용분리조 및 탈기조로 이루어지는 생물반응조;로 구성되되, 상기 무산소조와 호기조는 전후면 내측에 복수개의 가이드블록이 상호 대향되도록 각각 설치되고, 상기 각각의 가이드블록에 이동격벽이 끼움되어 그 내부 공간이 변경가능하도록 구획되어, 혐기조와 무산소조의 처리용량을 유입수질 및 유입유량에 따라 조절할 수 있는 효과가 있다.

그러나 이러한 종래 가변식 고도하수 처리 기술들은 단순히 계절별로 유입수 수온변화에 따라서 호기조의 체적을 증감하는 것이어서 능동적 대응의 한계를 갖고, 이에 따라 폭기를 상대적으로 과도하게 사용하므로 운전비용 증가나 최적의 반응조건 제시 등에 문제가 있었다.

한편, 다양한 오수, 폐수, 하수를 정화 처리하기 위하여 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법 또는 회분식(batch) 생물학적 수처리 공법을 적용한 다양한 생물학적 수처리 시설이 설치, 운전되는데, 이때 다양한 반응조에서 악취가 발생되며, 이 악취가스를 대기 중으로 방출하지 않도록 하는 것이 필요하다.

특히 다양한 반응조에서 발생된 악취의 포집과 관련된 기술로는

(주)엑센 등의 특허등록 제0975301호(2010년08월05일) [하폐수처리장의 악취방지를 위한 바이오필터 일체형 탈취커버장치]가 있는데, 이 등록특허는 하폐수처리장의 농축조, 침전조, 저류조 등과 같은 악취발생 시설에 악취의 확산방지를 위해 일반적으로 설치되는 커버에 악취 분해기능을 구비하는 미생물 탈취장치를 일체로 설치하여, 악취발생 시설에 연결되는 배관이나 별도의 탈취장치가 없이도 발생하는 냄새의 확산을 방지함과 동시에 생물학적 탈취와 악취제어가 가능한 기능성 탈취커버장치에 관한 것이다.

또 주식회사 비비 테크노의 특허공개 제2009-0127852호(공개일자 2009년12월14일) [가축분뇨처리설비의 잔류악취제거장치]가 있는데, 상기 공개특허는 각종 첨가제를 사용하거나 발효를 통해 처리하여도 잔류되는 악취로 인해 처리오수를 즉각 하천에 방류하지 못하고 일단 여과장치를 경유하여 처리하는데서 용량이 과다하여 전량 처리하지 못하고 대충 처리해 방류를 해 문제를 해결하기 위한 것으로, 특히 집단양돈장을 위한 종합처리시설들(이미 설치되거나 신설되는 시설 모두)에 부가 설치할 수 있는 잔류악취제거장치를 제공하여 효과적인 발효활성화를 촉진시킬 수 있도록 한 것이다.

또 백구엔지니어링(주)의 특허등록 제0949132호(등록일자 2010년03월16일) [가축분뇨 등 부산물을 이용한 퇴비화시설의 악취 배출시스템]이 있는데, 상기 등록특허는 퇴비화시설의 지붕에 솟을지붕을 형성해 악취의 포집공간부를 터널식으로 형성하고, 포집공간부에 덕트를 설치해 포집된 악취를 배출 시킬 뿐만 아니라 악취가 심한부분을 윈치커튼으로 분리하여 나머지 부분에서 자연순환식 공기 배출이 되도록 구성하며, 악취가 거의 발생되지 않는 후숙시설에는 솟을지붕 내부에 먼지를 제거하도록 구성된 가축분뇨 등 부산물을 이용한 퇴비화시설의 악취 배출시스템에 관한 것이다.

또 김태현의 실용신안등록 제0446050호(등록일자 2009년09월11일) [축분뇨 악취 제거 장치]가 있는데, 상기 등록고안은 축사, 축사에 부설된 정화조 및 축분뇨를 발효 건조 처리하는 발효 건조장 등의 축분뇨 악취 발생 시설로부터 발생되는 고약한 악취를 배기시키면서 효과적인 물 분사에 의한 탈취와 아울러 제주송이(scoria)와 숯의 필터링에 의한 탈취를 통해 완벽하게 제거하여 정화된 공기만을 대기 방출할 수 있고, 특히 적은 비용으로 용이하게 구현 및 실시 가능함에 따라 영세한 축산 농가에 원활히 보급되어 많은 도움을 줄 수 있는 축분뇨 악취 제거 장치에 관한 것이다.

그러나 이들은 모두 반응조의 전체를 지붕식으로 덮은 다음 악취를 포집하거나 처리하는 형태이다.

이러한 점은 학교법인 건국대학교의 특허등록 제0556338호(2006년02월23일) [하/폐수종말처리장에서의 악취 제거장치 및 그 방법]에서도 마찬가지인데, 즉 이 등록특허는 하/폐수종말처리장의 하폐수저장조나 포기조에서 발생하는 악취물질을 포집하고, 그 악취에 전자빔을 조사함으로써 직접 악취 분해 및 발생하는 오존수를 재투입시켜 하폐수처리에 도움을 주거나, 악취물질을 발생하는 기체를 제거토록 하는 하/폐수종말처리장에서의 악취제거장치 및 그 방법에 관한 것으로, 하폐수저장조, 침사지, 침전조, 포기조, 농축조 모두에서 악취를 포집하여 처리하는 방안을 제시하고 있다.

이와 같이 종래 생물학적 수처리 시설에서는 가급적 다양한 반응조 모두에 지붕과 같은 덮개를 설치하고 덮개에 배관과 펌프를 설치하여 악취를 포집한 후 처리하는 방안에만 매몰되어 있는데,

이러한 비선택적이고 무차별, 무계획적인 방안은 이론적으로는 악취를 완벽하게 포집 처리하여 냄새로 인한 혐오감과 피해를 줄일 수 있을 것 같으나, 현실적으로는 신규 시설은 물론 기존 시설까지 모든 반응조에 지붕이나 덮개를 설치한다는 것은 비용측면이나 수처리 시설 운전 및 관리면에서도 불가능하여 실제 적용되기에는 무리가 있다.

즉, 단순히 각 공정의 반응조 마다 덮개를 씌우고, 덮개 안의 공기를 포집하여 바이오필터 등의 악취처리시설에서 처리하는 것은 각 공정의 반응조들에서 포집되는 공기의 양이 너무 많기 때문에 후단에 용량이 큰 송풍기와 바이오필터 등을 요구하게 된다. 이는 결국 운영자들에게 경제적인 부담을 주게 된다.

한편, 종래 공지의 생물학적 수처리 시설 등에서 발생된 악취의 처리 방법으로는 토양 탈취법, 흡착법, 미생물처리법, 바이오 필터법, 일반 세정법 등이 있는데, 각각이 장단점을 갖고 있다.

예를 들어 약액 세정법은 수용성 악취물질 처리에 적합하고 설치비가 저렴하며, 분진처리가 가능하다는 장점을 갖는다. 약액 세정법은 순화수의 교체 주기에 따라 효율이 결정된다. 하지만 처리수 비용이 발생하고 비수용성 악취 처리가 어렵다는 단점이 있다.

또 바이오 필터법은 유지비용이 저렴하고 일부 물질에 대해 아주 높은 처리효율을 보인다. 하지만 상대적으로 설치면적이 크고 물질의 생물학적 처리가 어렵다는 단점이 있다.

흡착법은 대부분의 악취 물질 처리가 가능하고 흡착제의 교체 주기에 따라 효율이 결정된다. 하지만 활성탄 교체 비용이 발생하고 고농도 악취 처리시 비용이 과다한 문제점이 있다.

종래 다양한 악취, 즉 기체오염원에 대한 효율적 처리를 위한 기술로는 특허등록 제0930987호(등록일자 2009년12월07일) [오존발생부가 내장된 고효율 탈취 조합 스크러버 시스템을 이용한 통합형 악취처리장치]가 있는데,

상기 등록특허는 악취처리 장치내에 오존발생부를 구비함으로써, 악취를 오존산화, 습식세정 및 흡착을 동시에 할 수 있는 오존발생부가 내장된 고효율 탈취 조합 스크러버 시스템을 이용한 통합형 악취처리장치에 관한 것으로, 오존발생부가 내장된 고효율 탈취 조합 스크러버 시스템을 이용한 통합형 악취처리장치는 충전부, 습식처리부, 미스트 제거부 및 흡착처리부로 이루어진 악취 처리장치에 있어서, 상기 미스트 제거부 상부에 위치하여 악취 유입구로 유입된 악취를 산화시키기 위한 오존을 공급하면서, 상기 습식처리부를 통과한 상기 악취에 포함된 상대습도를 낮추기 위하여 오존방전관에서 오존발생시 방출하는 열을 이용하기 위한 오존 발생부를 더 포함함에 기술적 특징이 있다.

또 특허등록 제1005636호(등록일자 2010년12월27일) [수중 플라즈마 발생장치를 이용한 유해가스 및 복합악취 제거용 정화시스템]은 수중 플라즈마 기술과 습식 스크러버 형태의 세정장치를 효율적으로 연계ㆍ접목시켜 대용량의 유해가스 및 복합악취를 효율적으로 정화할 수 있도록 한 수중 플라즈마를 이용한 유해가스 및 복합악취 제거용 정화시스템에 관한 것이다.

그러나 이들은 모두 시스템으로 유입되는 악취의 종류 및 농도에 따른 효율적인 처리방법이나 시설비용, 유지관리비용의 저하 방안, 배출 가스의 법적 기준 충족, 그리고 종합 악취 관제 시스템 구현을 통한 악취 능동감시 및 처리시스템을 구현하기에는 부족한 점이 많다.

이에 본 발명은 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법, 구체적으로는 A2O 내지 A/O(또는 다양한 변형공법) 공법을 적용한 수처리 시설, 보다 구체적으로는 변위수단에 의하여 움직이는 가변식 격벽이 구비된 가변식 A2O 수처리 시스템에서 호기조를 포함하는 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기를 도입하고, 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조 체류시간을 증감시킴으로써 최적의 호기조 체류시간을 설정하여 폭기에 사용되는 동력비를 절감시킬 수 있도록 한 연속식 생물학적 수처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명은 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법, 특히 A2O 내지 A/O(또는 다양한 변형공법) 공법을 적용한 수처리 시설에서 무엇보다도 호기조 전단 격벽 상부, 특히 무산소조와 호기조 사이의 격벽 상부에 설치되어 호기조에서 발생되는 악취를 집중 포집 처리하도록 구성하여 선택적이고 집중되어 있어 단순화된 악취포집수단 설치만으로도 악취의 대부분을 포집 처리할 수 있어 효율이 크게 증진된 생물학적 수처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 수처리 시설에서 발생되는 악취에 능동적으로 대처할 수 있도록 하기 위하여 악취포집수단이 악취 감지 센서, 특히 TRS센서를 더 도입하여 집중 선택적이고 효율적인 악취 포집 및 제거를 가능케 하는 생물학적 수처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 악취포집수단이 덮개를 포함하고, 이 덮개가 격벽을 포함하여 무산소조 및 호기조의 일부를 덮고, 그 하단은 무산소조 및 호기조의 처리수에 잠겨 있어 단순하여도 극히 효과적인 악취 포집, 처리가 가능한 생물학적 수처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템은

호기조를 포함하는 반응조를 갖고, 반응조의 내부 공간이 가변식 격벽에 의하여 분할된 연속식 생물학적 수처리 시스템에 있어서,

상기 가변식 격벽은 변위수단에 의하여 이동되며,

상기 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기가 구비되어 있고,

상기 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조의 공간을 늘이고, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 작은 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조의 공간을 줄이는 방식으로 호기조 체류시간을 증감시키는 컨트롤부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템에서 상기 컨트롤부는 호기조 체류시간을 0.5HRT씩 증감시키는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명에 따른 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템은 집중 선택형 악취포집수단을 더 도입하기 위하여

호기조; 및

상기 호기조의 전방 격벽과 접하는 위치 상부에 설치되어 있는 집중 선택형 악취포집수단;

을 포함하여 이루어진다.

또 본 발명에 따른 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템에서

상기 호기조 전단에 위치한 무산소조를 더 포함하고, 상기 악취포집수단은 상기 무산소조 및 상기 호기조 사이의 격벽 상부에 설치되어 있으며,

상기 악취포집수단은 TRS센서를 포함하고,

상기 악취포집수단은 덮개를 포함하며,

상기 덮개는 격벽을 포함하여 무산소조 및 호기조의 일부를 덮고, 그 하단은 무산소조 및 호기조의 처리수에 잠겨 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 연속식 생물학적 수처리 시스템은 변위수단에 의하여 움직이는 가변식 격벽이 구비된 가변식 A2O 수처리 시스템에서 호기조를 포함하는 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기를 도입하고, 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조 체류시간을 증감시킴으로써 최적의 호기조 체류시간을 설정하여 폭기에 사용되는 동력비를 절감시킬 수 있으며, 유입수 조건, 온도조건 등의 변화에 실시간으로 능동적인 대처가 가능하여 운전조건의 최적화가 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 생물학적 수처리 시스템은 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법, 특히 A2O 내지 A/O(또는 다양한 변형공법) 공법을 적용한 수처리 시설에서 무엇보다도 호기조 전단 격벽 상부, 특히 무산소조와 호기조 사이의 격벽 상부에 설치되어 호기조에서 발생되는 악취를 집중 포집 처리하도록 구성하여 선택적이고 집중되어 있어 단순화된 악취포집수단 설치만으로도 악취의 대부분을 포집 처리할 수 있어 효율이 크게 증진되며, 또 수처리 시설에서 발생되는 악취에 능동적으로 대처할 수 있도록 하기 위하여 악취포집수단이 악취 감지 센서, 특히 TRS센서를 더 도입하여 집중 선택적이고 효율적인 악취 포집 및 제거를 가능케 하고, 나아가 악취포집수단이 덮개를 포함하고, 이 덮개가 격벽을 포함하여 무산소조 및 호기조의 일부를 덮고, 그 하단은 무산소조 및 호기조의 처리수에 잠겨 있어 단순하여도 극히 효과적인 악취 포집, 처리가 가능하다.

도 1은 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 집중 선택형 악취포집수단을 구비한 생물학적 수처리 시스템의 개념을 적용한 A2O 공법 시스템의 개략도.
도 3은 AAA 활성슬러지 시스템에서 시간경과에 따라 무산소단계 및 호기(포기)단계에 대한 TRS 방출양 비교 그래프.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템은 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법, 보다 구체적으로는 A2O 내지 A/O(또는 다양한 변형공법) 공법을 적용한 생물학적 수처리 시스템을 기본으로 한다.

보다 상세하게는 본 발명에 따른 수처리 시스템은 A2O 내지 A/O 등 다양한 연속식 수처리 공법을 기반으로 하는데, 호기조(T3)를 포함하는 반응조(T)를 갖고, 반응조(T)의 내부 공간이 가변식 격벽(Tp1,Tp2)에 의하여 분할되어 있다.

상기 가변식 격벽(Tp1,Tp2)은 변위수단(미도시됨)에 의하여 이동된다.

또 상기 반응조(T)에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기(Wa)가 구비되어 있으며, 이 수질자동측정기는 컨트롤부(C)와 교신한다. 컨트롤부는 단순히 반응조가 설치된 현장에 구비된 마이컴(또는 PLC 제어)을 포함하는 컨트롤 판넬일 수 있으며, 수처리 시설 전체를 제어하는 중앙 통통제실에 구비되고, 통합 구축된 컴퓨터일 수 있다.

상기 컨트롤부(C)에서는 상기 수질자동측정기(Wa)에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽(Tp1,Tp2)을 이동시켜 호기조의 공간을 늘이고, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 작은 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽(Tp1,Tp2)을 이동시켜 호기조의 공간을 줄이는 방식으로 호기조 체류시간을 증감시키게 된다.

이하에서는 주로 호기조의 공간을 증감에 대하여 설명하나, 이는 일례일 뿐이며, 각종 연식식 수처리 공법의 호기, 혐기, 무산소 조건과 관련된 공간을 증감시키는 방식으로 가변식 격벽을 움직이는 것을 포괄하는 개념으로 본 발명의 보호범위를 확장해석하여야 한다.

이러한 호기조 체류시간 증감은 운전 최적화, 제어 용이성 등을 고려하여 상기 컨트롤부는 호기조 체류시간을 0.5HRT(Hydraulic Retention Time, 수리학적 체류 시간)씩 증감되는 것이 바람직하다.

이를 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 연속식 생물학적 수처리 시스템은 A2O 공법을 기반으로 한 것으로 반응조(T)와, 제1가변식 격벽(Tp1), 제2가변식 격벽(Tp2), 변위수단과, 포기수단(B), 반송수단(P1,P2), 컨트롤부(C)를 구비한다.

도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 반응조(T)는 혐기조(T1), 무산소조(T2) 및 호기조(T3)를 포함하며, 혐기조(T1)에서는 원수에서 유입된 인의 방출이 일어나며, 호기조(T3)에서는 유기물의 분해 및 질산화(nitrification)가 일어난다. 무산소조(T2)는 호기조(T3)에서 내부반송을 통해 유입된 질산성 질소가 공기가 공급되지 않는 조건에서 탈질화(denitrification)가 일어난다. 기타 구체적인 반응기작은 통상의 기술과 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 제1가변식 격벽(Tp1)은 혐기조(T1)와 무산소조(T2) 사이에 구비되며, 혐기조(T1)와 무산소조(T2)의 처리부피, 즉 체류시간을 가변적으로 조절하기 위하여 변위수단(미도시됨)에 의하여 좌우 양측으로 움직인다.

제1가변식 격벽(Tp1)의 하부는 혐기조(T1)나 무산소조(T2)나 모두가 공기가 공급되지 않으므로, 격벽의 이동성 확보를 위하여 반응조(T)의 저면과 소정 간격으로 이격되게 설치된다.

상기 제2가변식 격벽(Tp2)은 무산소조(T2)와 호기조(T3) 사이에 배열되어 있으며, 무산소조(T2)와 호기조(T3)의 처리부피 즉 체류시간을 가변적으로 조절하기 위하여 변위수단(미도시됨)에 의하여 좌우 양측으로 움직인다.

제2가변식 격벽(Tp2)의 하부는 그 이동성을 위하여 반응조(T)의 저면과 소정 거리로 이격되며, 그 이격된 공간으로 호기조(T3)로 공급되는 공기가 무산소조(T2)로 유출되는 것을 방지하고 격벽(Tp2)의 이동성을 보장하기 위하여 하단에 연질 플레이트(도면에는 'Rubber Plate'로 기재되어 있음)가 구비되어 있다.

제1가변식 격벽(Tp1)과 제2가변식 격벽(Tp2)은 서로 독립적이고 개별적으로 변위수단에 의해 이동한다.

상기 변위수단은, 제1가변식 격벽(Tp1)과 제2가변식 격벽(Tp2)을 각각 독립적으로 이동시키기 위한 것으로서, 예를 들어 반응조(T)의 상부에 설치되는 가이드레일, 모터 등일 수 있고, 이 모터는 컨트롤부(C)에 의해 정방향 또는 역방향 구동 제어되는 스핀들모터인 것이 바람직하다.

상기 포기수단(B)은 반응조(T)의 하부에서 상기 호기조(T3) 내부로 공기를 공급하기 위한 것으로, 통상의 산기관과 블러어로 구성될 수 있다.

이러한 포기수단(B)은 구체적으로 반응조(T)의 내부의 저부에 설치되는 다수의 산기관(일종의 노즐)과, 그리고 이 둘을 연결하는 관로와, 관로 중 분기부에 설치되는 다수의 솔레노이드밸브(V)를 포함한다.

상기 산기관은 무산소조(T2)와 호기조(T3)의 하부에 일정 간격으로 배열되며, 제2가변식 격벽(Tp2)의 이동범위와는 무관하게 운최대의 체적을 확보하는 호기조(T3) 영역에 맞게 배열되어 있는 것이 바람직하다.

또 호기조(T3)로는 공기가 공급되어야 하고 무산소조(T2) 및 혐기조(T1)에는 공기가 공급되지 않아야 하므로 솔레노이드밸브(V)의 온/오프는 제2가변식 격벽(Tp2)의 위치에 따라 제어된다.

즉, 제2가변식 격벽(Tp2)의 위치에서는 제2가변식 격벽(Tp2)의 우측에 있는 산기관에서는 공기가 공급되어야 하고 제2가변식 격벽(Tp2)의 좌측에 있는 산기관에서는 공기 공급이 차단되어야 하므로 제2가변식 격벽의 우측에 있는 솔레노이드밸브(V)는 'on'상태(솔레노이드밸브와 산기관을 청색으로 표시)가 되어 오픈되고, 제2가변식 격벽(Tp2)의 좌측에 있는 솔레노이드밸브는 'off'상태가 되어 차단된다(솔레노이드밸브와 산기관을 적색으로 표시). 이러한 솔레노이드밸브(V)의 온/프 동작은 컨트롤부(C)의 제어신호에 의해 제어된다.

이후, 제2가변식 격벽(Tp2)이 도 2에 도시된 위치로 이동되는 경우에는 그에 맞게 제2가변식 격벽(Tp2)의 우측에 있는 산기관에서는 공기가 공급되어야 하므로 솔레노이드밸브가 'on'상태가 되어 오픈되고, 제2가변식 격벽(Tp2)의 좌측에 있는 산기관에서는 공기 공급이 차단되어야 하므로 솔레노이드밸브가 'off'상태가 되도록 제어되어 차단된다.

한편, 상기와 같이 제2가변식 격벽(Tp2)의 위치에 따라서 솔레노이드밸브들(V)의 온/오프를 선택적으로 제어하기 위해서는, 제2 가변식 격벽(Tp2)의 위치를 정확하게 감지해야 하며, 이를 센서가 구비되며, 센서의 신호는 컨트롤부(C)로 전달된다.

다음으로 반송수단, 특히 반송펌프(P1,P2) 및 반송라인이 구비되는데, 무산소조(T2)에서 혐기조(T1)로 반송하는 제1반송펌프(P1)는 필요에 따라 선택된다.

또 호기조(T3)에서 무산소조(T2)로 반송하는 제2반송펌프(P2)는 호기조(T3)에서 질산화된 하수를 재차 무산소조(T2)로 회수하여 질산성 질소가 공기가 공급되지 않는 조건에서 탈질화반응을 재차 일으키도록 하여 보다 효율적으로 하수 중 질소가 처리되도록 하므로 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명은 연속식 수처리 공법, 특히 A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정의 처리효율을 개선하고 처리수질의 안정성을 확보하고자 반응조(T)에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기(Wa)를 도입하고, 수질자동측정기(Wa)에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조 체류시간을 증감시킴으로써 최적의 호기조 체류시간을 설정하여 폭기에 사용되는 동력비를 절감시킬 수 있다.

기존 가변식 고도하수 처리 시스템에서는 미생물 활동이 활발한 여름철에는 호기조 체류시간을 감소시켜 운전하고, 겨울철에는 호기조 체류시간을 증가시켜 운전하였다.

그러나 본 발명에서는 상기 수질자동측정기(Wa)와 컨트롤부(C)를 도입, 구축하고, 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 컨트롤부에 저장된 기준 TN 농도와 비교하여, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽, 특히 제2가변식 격벽(Tp2)을 이동(좌측으로)시켜 호기조(T3)의 공간을 더 크게 하여 질산화 반응시간을 늘이고, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 작은 경우에는 상기 변위수단을 통하여 제2가변식 격벽(Tp2)을 이동시켜(우측으로) 호기조(T3)의 공간을 줄이는 방식으로 여 호기조 체류시간을 증감시킨다.

이에 따라 원수의 특성, 외부 조건 변화에 따라 반응시간(처리시간)이 변경하고, 체류시간 최적화 및 처리효율을 개선과 처리수질의 안정성을 확보가 가능하여 근원적인 능동형 수처리 기술의 확보가 가능하다.

한편, 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 생물학적 수처리 시스템에서 집중 선택형 악취포집수단은 기본적으로 호기조를 별도로 구비한 시스템, 보다 구체적으로는 무산소조와 호기조를 구비한 시스템에 적용된다.

본 발명의 핵심은 상기 호기조의 전방(처리 대상 오수 등의 흐름 순서에 따라 전후 방향을 정한다) 격벽과 접하는 위치 상부, 보다 한정하여서는 상기 무산소조 및 호기조 사이의 격벽 상부에 설치되어 집중 선택형 악취포집수단을 배치하는 것에 있다.

또 본 발명은 다양한 수처리 시설에서 발생되는 악취에 능동적으로 대처할 수 있도록 하기 위하여 악취포집수단이 악취 감지 센서, 특히 TRS센서를 더 도입하여 집중 선택적이고 효율적인 악취 포집 및 제거를 가능케 하며, TRS센서의 도입은 후술하는 악취 능동감시 기능이 구비된 악취 처리수단과의 유기적 연계구성에도 바람직하다.

본 발명은 구체적으로 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법, 보다 구체적으로는 A2O 내지 A/O(또는 다양한 변형공법) 공법을 적용한 생물학적 수처리 시스템을 기본으로 하며, 여기에 침전조나 혐기조 등의 다양한 반응조가 아니라 산소조 및 호기조 사이의 격벽 상부에만 집중된, 그리고 선택적이고 단순한 '집중 선택형 악취포집수단'을 도입하는 것을 필수 사항으로 한다.

예를 들어 단순화시킨 A2O 시스템의 개략도인 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 혐기조(T1), 무산소조(T2), 호기조(T3)로 구성(필요에 따라 최전방에 유량조정도가 구비되고 후방에 침전조가 더 구비될 수 있다)되어 전형적인 혐기-무산소-포기 공정(Anaerobic/Anoxic/Oxic), 즉 A2O 타입의 생물학적 수처리 시스템(편의상 반응조 후단의 수질자동측정기는 생략하였다)에서,

무산소조(T2) 및 호기조(T3) 사이의 격벽(Tp) 상부에 집중 선택형 악취포집수단으로 특히 덮개(C)를 씌워 악취를 포집하도록 한다.

더 나아가 무산소조(T2) 및 호기조(T3) 상면 전체를 지붕형태로 씌우는 것이 아니라 격벽(Tp)을 포함하여 무산소조 및 호기조의 일부를 덮는 형태로 구성하여, 기성 수처리 시설이나 신규 수처리 시설 모두에 저렴한 비용으로 부담 없이 설치할 수 있고, 단순하여도 극히 효과적이다.

예를 들어 격벽(Tp)을 포함하여 무산소조(T2) 및 호기조(T3)를 덮되, 특히 격벽 인접 부위의 호기조 1/3(약 30%)부분만을 덮어도 42O 타입 생물학적 수처리 시스템 전체에서 발생하는 악취 물질의 약 75%까지 포집이 가능한 것으로 나타났다.

또 집중 선택형 악취포집수단을 구성하는 덮개(C)의 하단은 별도의 추가 구성 없이도 악취 누설 문제가 없도록 하기 위하여 덮개(C) 하단이 무산소조 및 호기조의 처리수에 잠겨 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러 본 발명에서는 수질자동분석기(Wa)를 유입수의 수질을 측정기 위하여 더 도입하고 유입수의 수질을 측정하고, 또 호기조(T3)에 산화물을 함유한 물의 산화환원전위 값을 측정하는 산화환원전위(ORP, xidation Reduction Potential) 센서(Sp)를 도입하여 기준값 보다 산화 상태가 낮게 측정되는 경우 악취 포집량을 증가시켜 악취를 제거하는 것이 바람직하다. 악취 포집량의 증감은 악취 이송 배관에 구비된 펌프나 블로어 등에 의한 악취 이송량을 증감시키는 방식으로 구현할 수 있다.

수질자동분석기(Wa) 및 산화환원전위(ORP, xidation Reduction Potential) 센서(Sp)는 컨PLC(programmable logic controller)나 마이컴 등을 통하여 구성되는 컨트롤로에 측정값을 전달하며, 이 컨트롤로는 펌프 등을 제어하여 악취 이송량을 증감시킨다.

상기 수질자동측정기는 COD, BOD, TOC, T-N, T-P, DO 및 pH의 일부 또는 모두를 측정하는 기기로 구성될 수 있다.

상기 수질자동분석기(Wa)의 측정항목 및 측정방법을 표로 정리하면 다음과 같다.

상기 호기조(T3)의 상부 공간 가스(Head Space Gas), 즉 악취원은 자연 유하의 흐름 보다는 펌프에 의한 강제 이송을 통하여 후속 악취 처리수단인 통상의 바이오필터부(20) 및 흡착처리부(30)를 거쳐 처리되는 것이 바람직하다. 또 필요에 따라 집중 선택형 악취포집수단은 별도의 TRS 센서(S)를 구비할 수 있다.

이상 악취포집수단의 설치 형태 및 운전 시간을 정리하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 생물학적 수처리 시스템에서 호기조의 평면 면적을 기준으로,

집중 선택형 악취포집수단을 이루는 덮개는 호기조의 상부 전체를 덮거나,

한정하여 호기조의 전방 격벽과 접하면서 호기조 평면 면적의 80%를 덮는 것이 바람직하고,

더 한정하여 호기조의 전방 격벽과 접하면서 호기조 평면 면적의 70%를 덮는 것이 더 바람직하고,

보다 더 한정하여 호기조의 전방 격벽과 접하면서 호기조 평면 면적의 50%를 덮는 것이 보다 바람직하고,

더욱 한정하여 호기조의 전방 격벽과 접하면서 호기조 평면 면적의 40%를 덮는 것이 보다 더 바람직하고,

가장 한정하여 호기조의 전방 격벽과 접하면서 호기조 평면 면적의 30%를 덮는 것이 바람직하다.

또 하기 실험실 규모(bench scale)의 AAA 실험 결과(도 3의 그래프 참조)를 토대로 근거하여 호기조(또는 무산소조 및 호기조)에서의 포집시간은

호기조의 체류시간 전체에 대하여 초기 120분, 한정하여 100분, 더 한정하여 80분, 보다 더 한정하여 60분간 진행되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 악취가스 포집은 포기단계 초기 40분간 진행되는 것이 좋고, 이 보다 더 바람직하기로는 악취가스 포집은 포기단계 초기 30분간 진행되는 것이 좋다.

이를 전체 포기 시간(또는 체류시간) 120분에 대하여 비율(%)로 대략적으로 환산하면(실험 결과 기준), 호기조(또는 무산소조 및 호기조)에서의 포집시간은 전체 체류시간에 대하여

100%, 한정하여 80%, 더 한정하여 70%, 보다 더 한정하여 50%, 더욱 한정하여 35%, 가장 한정하여 25% 진행되는 것이 바람직하다.

또 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법에서 호기조 또는 무산소조 상부 공간 가스(Head Space Gas)는 펌프 또는 블로어 등을 통하여 강제 이송하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명의 개념은 A2O 내지 A/O(또는 다양한 변형공법) 공법을 비롯한 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법을 활용할 수처리시스템에 적용될 수 있으며, 최소 호기조(또는 호기조)를 별도로 배치한 수처리 시스템에 적용되는 것이 바람직하며, 수처리 효율 등을 고려하면 무산소조와 호기조가 구비된 수처리 시스템에 적용되는 것이 보다 바람직하다.

A/O 및 AAA 활성슬러지 시스템 실험

실시간(on-line) TRS 분석기기(analyzer)를 이용하여 벤치 스케일(bench scale), 즉 실험실 규모의 AAA 및 A/O (Anoxic-Oxic) 활성슬러지 시스템을 제작하여 운영하였다. 이를 통해 실제 하수처리장의 생물반응조에서 발생되는 주요 악취가스 배출원을 확인하고, 악취발생 메커니즘을 밝힘으로써 악취배출을 저감할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.

사용한 하수시료는 실험실 인근의 서울시중랑하수처리장의 1차 침전조 유출수로 하였다.

하수시료는 AAA 반응조 유입수 및 유출수에 대해 ASTM에 따라 COD, TN, NH₃,NO^-3항목을 분석하였다.

또한 하수시료, 반송 활성슬러지 및 생물반응조의 상부공간 가스(head space gas)에 대한 황화물(Sulfates)류(Methyl mercaptan, Dimethyl sulfide, Dimethyl disulfide) 분석은 GC/MS로 분석하였다.

( A/O 활성슬러지 시스템 실험 )

생물반응조 운전시 배출되는 악취를 최적으로 제어하기 위한 방안을 실험하기 위해 실험실 규모의 A/O 활성슬러지 시스템을 설치하였다. A/O 활성슬러지 시스템은 용량이 10L인 무산소(anoxic) 반응조 1개와, 각 10L 용량의 포기(aeration) 반응조 2개를 연속하여 설치하였다. 아래 AAA 활성슬러지시스템 구성과 마찬가지로 유입수 저류조, 생물반응조, 침전조 등으로 동일하게 구성하였다.

A/O 반응조 운전조건으로는 HRT 10시간, Solid Retention Time은 12일, 슬러지반송률(Return of Activated Sludge, RAS)은 100%, pH 약 7, DO 2-3mg/L, MLVSS 3-4g/L로 유지하였다.

( AAA 활성슬러지 시스템 실험 )

또 생물반응조에서의 악취 발생 경향을 파악하고자 lab scale 규모의 AAA 활성슬러지 시스템을 설치하였다. AAA 활성슬러지시스템은 용량이 4L인 생물반응조로서, 후단에 침전조와 앞단에 유입수를 위한 저류조를 설치하였다. 생물반응조의 경우 상부를 덮개로 밀폐하였고, 여기에는 TRS 분석을 위한 가스 포집 장치와 기기분석을 위한 가스 포집 튜브를 설치하였다. 생물반응조의 공기주입장치는 간헐포기방식으로 포기 2시간과 비포기 2시간 간격으로 작동되었다. 또한 반응조 내부의 유입폐수와 슬러지 간 원활한 혼합을 위해 교반장치를 설치하였다. 유입폐수 저류조의 경우 교반장치를 설치하여 폐수의 성상을 일정하게 유지하도록 하였으며 저류조 상부는 덮개를 설치하였다.

AAA 반응조 운전조건으로는 HRT 8시간, Solid Retention Time 15일, 슬러지반송률(Return of Activated Sludge, RAS)은 100%이고, pH 7, DO 2-3mg/L, MLVSS 3-4g/L로 유지하였다.

반응조 운전기간 동안 반응조 내 pH, DO농도와 ORP를 비포기/ 포기시로 구분하여 측정하였다.

결과 요약

실험실 규모의 AAA 활성슬러지 시스템 을 설치하여 총 환원성황화합물 배출 특성을 평가하였다. 실시간 TRS 측정결과로부터 포기 이전 단계인 무산소 상태에서 축적된 환원성황화합물이 포기 단계의 초기에 탈기현상에 의해 배출됨을 확인하였다.

또한 도 3에서 시간경과에 따라 무산소단계 및 호기(포기)단계에 대한 TRS 방출양 비교 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 악취가스 배출은 포기 초기단계 30분 이내에 상당량이 발생되었으며, 포기 초기단계에서만 반응조 상단의 가스를 포집하여 처리할 경우 악취를 상당량 제거할 수 있음을 확인하였다.

또 실험실 규모 A/O 활성슬러지 시스템 을 설치하여 무산소조 및 호기조에서 악취배출량 특성을 파악한 결과,

AAA 활성슬러지 시스템에서의 도 3의 그래프 결과와 유사하게, 호기조의 앞부분 1/3에서 배출되는 악취물질의 양이 전체 호기조 악취배출량의 75.6%에 달하는 것으로 나타났다. 따라서 실제 하수처리장에서 호기조의 약 30% 부분에 덮개를 씌워 이 부분의 상부 공간(head space) 가스를 포집하여 처리할 경우 경제적이고 효과적인 하수처리장 악취 제어 방안이 될 것으로 판단된다.

이상의 결과에 기초하여 앞서 도 2와 관련하여 설명한 바와 같은,

연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법, 특히 A/O 또는 A2O 공법에 기반한 수처리 시스템에 적합한 집중 선택형 악취포집수단을 개발하였고,

또 회분식(batch) 생물학적 수처리 공법, 특히 AAA 공법에 기반한 수처리 시스템에 적합한 집중 선택형 악취포집수단을 개발할 수 있다.

다음으로 이하에서는 본 발명에 따른 생물학적 수처리 시스템의 집중 선택형 악취포집수단에서 포집된 악취에 대한 처리는 바이오필터부(20), 흡착처리부(30)에서 처리된 후 배출되며, 필요에 따라 약액세정처리부를 더 도입할 수 있다.

상기 바이오필터부(20)는 유지비용이 저렴하고 일부 물질에 대해 아주 높은 처리효율을 보인다. 하지만 상대적으로 설치면적이 크고 물질의 생물학적 처리가 어렵다는 단점이 있다.

바이오필터의 핵심 기술은 악취를 분해할 수 있는 미생물과 악취 물질을 흡수하고 미생물들의 서식 공간을 제공하여 미생물의 기능을 유지시킬 수 있는 공지의 메디아 충진부재를 사용한다.

상기 흡착처리부(30)는 대부분의 악취 물질 처리가 가능하고 흡착제의 교체 주기에 따라 효율이 결정된다. 하지만 활성탄 교체 비용이 발생하고 고농도 악취 처리시 비용이 과다한 문제점이 있다. 따라서 도 2와 같이 가능한 후단에 설치하여 전단에서의 처리에도 악취물질이 기준을 충족할 정도로 제거되지 않은 것으로 센싱, 판정된 경우 거치는 것이 바람직하다.

다양한 다공성 알갱이, 특히 활성탄이 충진된 흡착처리부(30)는 악취의 주물질인 암모니아 및 아민을 효과적으로 흡착처리하기 위하여 염기성 가스와 반응할 수 있는 흡착제를 충진하여 처리하며, 최종적으로 처리 가스는 대기중으로 방출된다. 흡착제는 기본적으로 내부에 미세한 세공이 형성되어 비표면적이 넓고 흡착성이 강한 특성을 지니고 있다.

또 약액세정처리부는 약액세정탑으로 구성될 수 있고, 약액 세정처리부는 수용성 악취물질 처리에 적합하고 설치비가 저렴하며, 또한 분진처리가 가능하다는 장점을 갖는다. 또 약액 세정법은 순화수의 교체 주기에 따라 효율이 결정된다. 하지만 처리수 비용이 발생하고 비수용성 악취 처리가 어렵다는 단점이 있다.

알칼리성 및 산성 악취 제거를 위한 산성 세정탑 및 염기성 세정탑, 또는 단순 수(물) 세정탑, 또는 산성 및 염기성 세정 후의 중화처리 세정탑을 더 거칠 수 있다.

한편, 도 1 및 도 4 내지 도 5에서, 본 발명에 따른 하연속식 생물학적 수처리 시스템에서, 포기수단(B)의 산기관으로 공기를 공급 또는 차단하는 솔레노이드밸브(V)의 on/off, 반송펌프(P1)(P2), 기타 수처리 시스템의 조명램프 등의 전기 관련 설비를 on/off 하기 위하여 시설 영역 내에 설치된 기둥 등의 설치 부재의 일측(도면에서는 우측)에 구비된 스위치, 특히 무선 스위치(60)를 활용할 수 있다.

또 하폐수 처리장의 반응조 또는 임시 저장탱크 주변위 설치부재(50)에 장착된 무선 스위치(60)에 의하여 솔레노이드밸브(V), 반송펌프(P1)(P2), 기타 조명램프가 on/off되도록 하기 위하여 솔레노이드밸브(V), 반송펌프(P1)(P2)나 조명램프에는 제어신호 무선 수신부(RS)가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

상기 무선 스위치는 도 4 내지 도 7에서 그 구체 구성을 확인할 수 있으며, 그 핵심은 전력 작동 구성요소의 보다 완벽한 무선 제어를 위한 자가발전기와 관련된 도면이다.

이러한 자가발전기(100)를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 4 내지 도 7을 참고하여 특정하면, 도시한 그대로의 상태에서 상하좌우를 나눈다.

전원 요소의 on/off 제어를 무선 자가전원 방식으로 하기 위한 스위치의 개발은 오래전부터 제안되어 왔으며, 영구자석과 유도코일을 이용한 소형 자가발전기는 그 보다 훨씬 오래된 기술에 해당한다.

예를 들어 특허공개 제2004-0031713호(2004년04월13일) [자력발전 스위치 구동시스템], 특허공개 제2004-0036734호(2004년04월30일) [스위치 자기장치], 특허 제0862175호(2008년10월01일) [완화된 영구 자석 정렬 조건을 가지는 마이크로-마그네틱래칭 스위치], 특허공개 제2009-0113941호(2009년11월03일) [전등기구 점ㆍ소등 원격조정장치] 등이 있다. 그러나 여러 가지 이유로 시장성을 확보하지 못하여 활발하게 일상생활에까지 적용되지 못하고 있다.

본 발명에서는 본 발명에 따른 하폐수 처리장 처리수를 이용한 도로청소 시스템에 도입할 수 있도록 스위치에 적용할 수 있는 자가발전기를 현실성 있게 제시한다. 그러나 이러한 스위치에 적용되는 자가발전기는 이송펌프(20)나 조명램프 등의 전기 작동 구성요소의 on/off 제어를 위하여 적용될 수 있다.

먼저 도 4에서, 스위치(60)의 케이스(61)에 통상의 램프점멸패널과 같은 시소운동을 하는 액추에이터 타입의 작동패널(170)을 도입하고, 케이스(61)의 장착요홈(65)에는 자가발전기의 요부가 특히 억지끼움 방식으로 수용된다.

상기 케이스(61)는 하나의 작동패널(170)만을 위한 구조 및 크기를 갖지만, 필요에 따라 둘 이상의 작동패널을 위한 구조 및 크기를 갖도록 변형하는 것은 당업자가 본 발명으로부터 용이하게 변형 적용할 수 있는 사항에 해당한다.

또 케이스(61)의 둘레에는 작동패널(170)의 동작에 따라 무선 제어신호를 발하는 와이어 타입 안테나(183)를 위한 결합홈(67)이 형성되어 있다.

다음으로 도 4([A]는 결합사시도, [B]는 분해사시도) 및 도 5을 살펴 보면, 스위치(60) 케이스(61)의 장착요홈(65)에 안치되는 자가발전기(100)는

하우징(100A)에 내장되어 있는데, 상기 하우징(100A)은 바디(101)와 커버(102)로 이루어진다.

상기 바디(101)에는 [영구자석(110)-자성체패널(120)-유도코일(130)-구동부재(140)-중계부재(150)-PCB(180) 어셈블리]를 수용하는 안착부(101B)가 구비되어 있고,

작동패널(170)의 시소 동작을 구동부재(140)로 전달하는 중계부재(150)의 스윙축(151)이 결합되는 축장착부(101a)가 형성되어 있다.

또 상기 바디(101)의 안착부(101B) 저면에는 보빈(133) 하부에 돌출된 고정돌기(133a)가 결합되는 고정공(101C)이 2개 형성되어 있어, [자성체패널(120)-유도코일(130)-구동부재(140)-PCB(180) 어셈블리]의 안착고정이 손쉽게 이루어질 수 있다.

다음으로 상기 커버(103)에는 연결편(103a)으로부터 복귀 탄성을 제공받는 가압편(103A)이 구비되어 있어,

시소 스윙동작을 하는 작동패널(170)의 압력이 가압돌기(171)를 통하여 가압편(103A)으로 전달되고, 이어 엘라스토머 소재의 완충패드(105)의 가압점(105A)이 연동하여 PCB(180)에 실장된 센서(181)로 전달되고 유도코일(130)의 단부(131)에서 전달되는 전력에 의하여 외부로 제어신호(이송펌프(20)나 조명램프 등의 on/off)를 발할 수 있다.

또 상기 작동패널(170)은 축을 중심으로 시소운동을 하는데,

그 방식은 커버(103)의 양 끼움공(103B) 중앙에 구비된 끼움축(103b)에 작동패널(170) 하부의 축돌기(173)가 축홈(173c)을 통하여 결합됨으로 가능하다.

각종 소자가 실장된 PCB(180)에는 앞서 언급한 바와 같이 상부에 작동패널(170)이 시소운동을 함에 따라 가해지는 압력과 가압위치를 감지하여 제어신호를 발하기 위한 센서(181)가 구비되어 있고,

상기 PCB(180)의 상부에는 커버(103)의 가압편(103A)을 통하여 전달되는 작동패널(170)의 압력을 완충하여 센서에 전달하여 센서를 보호하고 정확한 센서(181)의 가압이 가능하도록 해당 위치에 가압점(105A)을 갖는 완충패드(105)가 덮인다.

또 상기 PCB(180)의 하부에는 보빈(133) 상부로 연장 돌출된 유도코일(130)의 단부(131)를 통하여 솔더링 결합된 [자성체패널(120)-유도코일(130)-보빈(133)-구동부재(140) 어셈블리]가 마운트되어 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(100A)의 바디(101) 안착부(101B)에 고정된 영구자석(110), 특히 상하 보조패널(113) 사이에는 자성체패널(120)(통상 자가발전기에서는 자로를 형성하는 역할을 하며, 전통적인 소재 특성으로 부터 '철심'으로 지칭하기도 한다)의 양단 접촉부(121)가 위치하도록 조립된다.

상기 영구자석(110)과 상기 자성체패널(120)의 상대적인 위치 변동에 따라 전력은 유도코일(130)로 전달되는데,

도 5 및 도 6에서는 자성체패널(120)을 움직이는 방식을 취하고 있고, 도 7에서는 영구자석(110)을 움직이는 방식을 취하고 있다.

도 6에서, 'ㄷ'자 유사 형상의 자성체패널(120)은 보빈(133)의 유동공(133A)(도 6의 우측 중앙 일점 쇄선 원내 정면도에서 투시개념으로 은선으로 표시함)에 끼워져 움직이는데, 상기 자성체패널(120) 일측(도 6에서는 좌측)에 리벳핀(141)을 통하여 체결된 구동부재(140)가 구비된다(상기 구동부재는 자로 기능의 강화와 강도보장 등을 위하여 베릴륨동(BeCu) 패널로 구성된 것이 바람직하다).

상기 구동부재(140)의 단부는 또 상기 작동패널(170)의 가압력이 균일하게 상기 구동부재(140)로 전달되도록 하는 중계부재(150)의 연동부(153)와 접촉한다.

상기 두 중계부재(150) 각각의 두 스윙축(151)은 상기 하우징(100A)의 바디(101) 양측벽의 축장착부(101A)에 각각 결합되며,

각 중계부재(150)의 좌우 외측이 피가압부(155)를 이루어 작동패널(170)의 양단 하면에 의하여 가압되므로 중계부재(150)가 스윙축(151)을 중심으로 시소 운동을 하고,

두 중계부재(150) 내측 마주보는 면에는 각각 연동부(153)를 형성하고, 이 연동부에 상기 구동부재(140)의 단부가 배열된다.

특히 두 중계부재(150) 연동부(153) 단부가 동일하게 승하강 하지 않으므로,

하나의 중계부재(150) 연동부(153)에만 구동부재(140)의 단부가 끼워지는 슬릿(153A)이 형성되어 있다(도 5 [A]의 좌하부 일점 쇄선 원 내 측면도 참조).

이 중계부재(150)의 다른 연동부(153)는 도 5 [A]의 우하부 일점 쇄선 원내 측면도와 같은 형상을 갖고,

다른 중계부재(150)의 두 연동부(153)는 모두 도 5 [A]의 우하부 일점 쇄선 원내 측면도와 같은 형상을 갖는다.

또 상기 중계부재의 복귀를 위한 스프링을 포함하는 복귀수단을 도입하여 반복된 작동패널(170)의 누름 동작만으로도 이송펌프(20)나 조명램프 등의 on/off를 위한 무선 제어신호를 발하는 것이 가능하다.

구체적으로 상기 복귀수단(160)은 도 5 [B]에 도시된 바와 같이, 하우징(100A)의 커버(103) 내측에 형성된 가이드부(103C)에 안착된 코일스프링(161)과 코일스프링 하단부에 결합되는 캡(163)으로 이루어진다.

이 코일스프링(161) 하단부에 결합된 캡(163)은 동일한 형상(슬릿(153A)이 형성되지 않은 쪽)을 갖고 마주보는 두 중계부재(150)의 연동부(153)를 가압하므로,

외력이 가해지지 않은면 항상 중계부재(150)가 최초 가압 전 상태로 복귀하므로

일 중계부재(150)의 연동부(153) 슬릿(153A)에 결합된 구동부재(140)와 연결된 자성체패널(120) 역시 영구자석(110)의 N극 또는 S극의 자력과 무관하게 일정 위치에 머물게 된다.

도 5 및 도 6면에서, 상기 자성체패널(120)의 접촉부(121)는 가압 방향에 따라 영구자석(110)의 N극 또는 S극에 부착(정확하게는 자석본체(111) 상하면에 구비된 상부 또는 하부 보조패널(113)에 부착)되는데,

외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 복귀수단(160)에 의하여 상기 자성체패널(120)의 접촉부(121)는 상하 보조패널(113) 중간에 위치하게 된다.

상기 영구자석(110)은 제조용이성, 조립성과 함께 자력 세기, 자성체패널(120)과의 상대적인 변위 용이성 등을 고려하여 원기둥형 자석본체(111)와, 이 자석본체(111) 상하면에 결합된 보조패널(113)으로 이루어지며,

도 6의 하부 일점 쇄선 원 내 분해사시도에서 와 같이, 자석본체(111) 중공에 끼워진 합성수지 돌기(111a)를 상하 보조패널(113)의 각 구멍(113a)에 끼우고 열을 가하여 돌기(111a) 단부를 병형시켜 상호 결합을 확고하게 한다.

앞서 언급한 바와 같이, 자성체패널(120)의 시소운동을 가능하게 하는 크기를 갖는 유동공(133A)이 형성된 보빈(133)에 권취된 유도코일(130)의 양단부(131)는 보빈 상단(도 6 참조)으로 돌출되어 있고, PCB(180)에의 실장을 위한 핀 역할을 한다.

다음으로 도 7에는 도 6와는 다른 [영구자석(110)-자성체패널(120A,120B)-유도코일(130)-구동부재(140) 어셈블리]가 도시되어 있는데,

구체적인 차이점은 구조 외에 도 7의 모델에서는 영구자석과 자성체패널의 상대적인 변위 방식이 자성체패널은 고정되어 있고, 영구자석이 승하강한다는 점과,

보다 강한 전력 획득을 위하여 유도코일이 권취된 보빈이 두 자성체 패널 각각에 구비되어 있다는 점이다.

도 7의 [A]는 사시도이고, [B]는 평면도, [C]는 측면도에 해당한다.

일종의 하우징 역하을 하는 베이스패널(100B)의 좌측에는 자성체패널(120A)이 결합되어 있는데,

이 자성체패널(120A)은 영구자석(110) 상부에 접촉부가 위치하도록 상부가 절곡 상승되어 있고, 하부에 유도코일(130)이 권취된 보빈(133)이 끼워지는 돌출형 코일결합부(123)가 형성되어 있다(도 7 [B] 좌측 일점쇄선 원 내 참조).

또 상기 베이스패널(100B) 우측에는 다른 자성체패널(120B)이 결합되어 있고, 이 자성체패널(120B)은 영구자석(110) 하부에 접촉부가 위치하도록 평판형상을 이루며,

역히 유도코일(130)이 권취된 보빈(133)이 끼워지는 돌출형 코일결합부(123)가 형성되어 있다(도 7 [B] 우측 일점쇄선 원 내 참조).

각 자성체패널(120A)(120B)의 상하 접촉부 사이에 위치하는 원반형 영구자석(110)은 베릴륨동 소재의 구동부재(140)가 연결되며,

이 구동부재(140)는 베이스패널(100B)에 결합되는 축핀(165)에 관통 고정되며, 다시 축핀(165) 외주면에 배열되어 복귀수단(160)을 이루는 코일스프링(161)에 의하여 지지되어 수평을 유지한다.

이러한 [영구자석(110)-자성체패널(120A,120B)-유도코일(130)-구동부재(140) 어셈블리]는 유사하게 도 5에 도시된 바디(101)에 안착되고,

작동패널(170)의 가압력이 중계부재(150)의 피가압부(155)로 전달되면, 연동부(153)의 슬릿(153A)에 끼워진 구동부재(140)의 연동이 가능해 진다.

또 각 유도코일(130)의 단부(4개)는 유사한 방식으로 PCB에 실장될 수 있다.

이상의 설명에서 연속식(continuos) 생물학적 수처리 공법 또는 회분식(batch) 생물학적 수처리 공법의 다양하고, 구체적인 공정, 가변식 격벽, 그 변위수단, 악취포집수단을 이루는 덮개에 대한 소재, 치수 등에 대한 구체 설명, 악취의 각종 성분을 측정하는 센서의 종류, 구체적인 약액세정처리부의 약액 성분, 바이오필터부에 적용되는 미생물 및 메디아의 종류, 흡착처리부의 구체 사용 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구성 및 배열을 갖는 수처리 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

T: 반응조 T1: 혐기조
T2: 무산소조 T3: 호기조
Tp1,Tp2: 가변식 격벽 P1,P2: 반송펌프
V: 솔레노이드밸브 B: 블로어
Wa: 수질자동측정기
20: 바이오필터부 30: 흡착처리부

Claims (4)

1. 호기조를 포함하는 반응조 및 상기 호기조 전단에 위치한 무산소조를 포함하고, 반응조의 내부 공간이 가변식 격벽에 의하여 분할된 연속식 생물학적 수처리 시스템에 있어서,
   상기 가변식 격벽은 변위수단에 의하여 이동되며,
   상기 반응조에서 배출되는 방류수의 TN 농도를 측정하는 수질자동측정기가 구비되어 있고,
   상기 수질자동측정기에서 측정된 TN 농도를 저장된 기준 TN 농도와 비교하여, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 큰 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조의 공간을 늘이고, 기준 TN 농도값 보다 측정 TN 농도값이 작은 경우에는 상기 변위수단을 통하여 가변식 격벽을 이동시켜 호기조의 공간을 줄이는 방식으로 호기조 체류시간을 증감시키는 컨트롤부와,
   상기 반응조의 하부에서 상기 호기조 내부로 공기를 공급하는 포기수단을 포함하고,
   상기 포기수단은 상기 반응조의 내부의 저부에 설치되는 복수의 산기관과, 블로어와 상기 산기관을 연결하는 관로와, 상기 관로에서 분기되어 상기 산기관마다 연결된 분기부와, 상기 분기부마다 각각 설치되고 상기 산기관을 통한 공기의 공급 및 차단을 제어하는 복수의 솔레노이드 밸브를 포함하고,
   상기 가변식 격벽이 이동하여 상기 산기관이 호기조 영역 내에 위치하는 경우 상기 솔레노이드 밸브를 온(on) 상태로 하여 상기 호기조에 공기를 공급하며, 상기 가변식 격벽이 이동하여 상기 산기관이 호기조 영역 외에 위치하는 경우 상기 솔레노이드 밸브를 오프(off) 상태로 하여 상기 호기조에 공기를 차단하는 것을 특징으로 하는 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤부는 호기조 체류시간을 0.5HRT씩 증감시키는 것을 특징으로 하는 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 호기조의 전방에 설치된 상기 가변식 격벽과 접하는 위치 상부에 설치되어 있는 집중 선택형 악취포집수단이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 악취포집수단은 상기 무산소조 및 상기 호기조 사이의 상기 가변식 격벽 상부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템.

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