KR102021289B1 - 하수 처리장치 및 방법 - Google Patents
하수 처리장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102021289B1 KR102021289B1 KR1020190009305A KR20190009305A KR102021289B1 KR 102021289 B1 KR102021289 B1 KR 102021289B1 KR 1020190009305 A KR1020190009305 A KR 1020190009305A KR 20190009305 A KR20190009305 A KR 20190009305A KR 102021289 B1 KR102021289 B1 KR 102021289B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- granules
- sewage
- algae
- granule
- algal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
- C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
- C02F3/325—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae as symbiotic combination of algae and bacteria
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
- C02F3/104—Granular carriers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2866—Particular arrangements for anaerobic reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Botany (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Abstract
하수 처리장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 하수를 유입받아, 하수 내 포함된 부유물질 또는 고형물을 분리하는 제1 침전조와 상기 제1 침전조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 미생물 또는 미생물로부터 형성된 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착되도록 유도하여 조류 그래뉼을 생성하고, 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물 또는 질소를 제거하는 조류 그래뉼 반응조와 상기 조류 그래뉼 반응조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 잔류 부유조류 또는 잔류 조류 그래뉼을 분리하는 제2 침전조 및 상기 제1 침전조, 상기 조류 그래뉼 반응조 및 상기 제2 침전조 중 적어도 하나로부터 유기물 또는 질소를 포함하는 조류 그래뉼, 고형물 또는 슬러지 그래뉼을 유입받아 혐기소화를 진행하는 혐기성 소화조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 하수를 유입받아, 하수 내 포함된 부유물질 또는 고형물을 분리하는 제1 침전조와 상기 제1 침전조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 미생물 또는 미생물로부터 형성된 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착되도록 유도하여 조류 그래뉼을 생성하고, 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물 또는 질소를 제거하는 조류 그래뉼 반응조와 상기 조류 그래뉼 반응조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 잔류 부유조류 또는 잔류 조류 그래뉼을 분리하는 제2 침전조 및 상기 제1 침전조, 상기 조류 그래뉼 반응조 및 상기 제2 침전조 중 적어도 하나로부터 유기물 또는 질소를 포함하는 조류 그래뉼, 고형물 또는 슬러지 그래뉼을 유입받아 혐기소화를 진행하는 혐기성 소화조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치를 제공한다.
Description
본 발명은 하수 내 유기물과 질소를 제거하는 하수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
오늘날 경제발전에 따라 급속한 산업화와 도시화가 진행되고 있고, 그로 인한 수자원 고갈과 수질오염이 점점 심각한 문제로 대두되고 있다. 특히, 수질 오염의 문제는 수자원의 재활용 및 오염 방지에 대한 대책과 더불어 반드시 해결해야 할 사안으로 떠오르고 있다.
산업화·도시화에 따른 하수의 발생과, 이에 대한 수처리 기술로서는 스크린, 침전, 부상 및 여과 등을 수행하는 물리적 처리방식과; 응집, 산화, 흡착 및 이온교환 등을 수행하는 화학적 처리방식; 그리고, 미생물에 의한 생물학적 처리방식이 존재하며, 물리·화학적 처리방식과 생물학적 처리방식을 단위공정으로 하여 조합하고 연계하여 처리하는 다단계 처리방식이 새롭게 개발되고 있다.
오늘날 일반적으로 개발되고 있는 수처리 공정기술을 살펴보면, 화학적 또는 생물학적으로 1차 처리하고, 1차 처리된 처리수 내에 잔류하는 부유물질과 유기성 오염물질을 2차적으로 처리하여 전체적으로 안정적 처리효율을 이루기 위하여 물리적 여과기나 생물학적 여과기를 사용하는 것을 예시할 수 있다. 물리적 여과기는 통상적인 모래여과기와 활성탄 여과기를 대표적으로 들 수 있고, 생물학적 여과기(Bio Filter)로서는 처리 용기의 내부에 미생물이 서식할 수 있는 여재를 충전한 다음, 여기에 하수를 유입시켜 미생물이 유기물을 생물학적으로 분해하도록 하는 것을 시스템을 대표적으로 들 수 있다.
최근에 들어서는, 하수의 처리를 위하여 물리·화학적인 처리 방식의 한계를 인식하고, 생물학적 처리방식에 관한 관심이 증대되고 있다. 이러한 생물학적 처리방식은 하수를 저장하는 용기 내부에 미생물이 자라날 수 있는 담체 내지 미생물 배양체를 집어넣고, 상기 미생물이 하수 내에 존재하는 각종의 영양 염류를 먹이로 삼아 제거하도록 하는 기술이다.
종래의 생물학적 처리방식은 호기성/혐기성 미생물 이용하는 방식과 미세조류를 이용하는 방식이 존재한다.
호기성/혐기성 미생물을 이용하는 방식은 하수 내 유기물이나 질소 성분을 호기성/혐기성 미생물을 이용해 제거하는 방식이다. 그러나 이러한 방식은 미생물이 유지되고 보존될 수 있는 환경을 지속적으로 제공하고 유지해야 하는 불편이 존재한다. 즉, 미생물이 호기성이거나 혐기성일 경우, 종래의 방식은 미생물이 활동할 수 있도록 지속적으로 산소를 공급하거나 산소를 제거해야 하며, 주기적으로 하수 내 산소량을 확인해야만 하는 번거로움이 존재한다.
반면, 미세조류를 이용하는 방식은 하수 내 유기물이나 질소 성분을 미세조류를 이용해 제거하는 방식이다. 미세조류는 광을 수광하여 광합성을 하는 독립영양 미세조류일 수 있으며, 이러한 미세조류가 하수 내 포함되어 별도의 환경 제공없이 유기물이나 질소 성분을 제거한다. 그러나 이러한 미세조류들은 그래뉼(Granule)화 하는 성질이 부족하여, 침전되는데 장 시간이 소모된다. 유기물이나 질소 성분을 포함한 미세조류들이 침전되어야만, 침전된 미세조류들을 바이오매스(Biomass)로 이용할 수 있으며 유기물이나 질소 성분이 제거된 하수를 방류할 수 있다. 이에 따라, 종래의 방식은 유기물이나 질소 성분의 제거 효율이나 바이오매스 회수 효율면에서 현저히 떨어지는 문제가 있다. 또한, 미세조류들이 충분히 침전되지 않은 채로 하수 내 포함되어 하천이나 바다로 방류될 경우, 미세조류들의 증식이 급격히 활성화되어 수질오염을 유발할 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는, 호기성 미생물로 구성된 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착된 조류그래뉼을 생성하고, 생성된 조류그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물과 질소를 제거함과 동시에 바이오매스로부터 에너지를 획득하는 하수 처리장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 하수를 유입받아, 하수 내 포함된 부유물질 또는 고형물을 분리하는 제1 침전조와 상기 제1 침전조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 미생물 또는 미생물로부터 형성된 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착되도록 유도하여 조류 그래뉼을 생성하고, 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물 또는 질소를 제거하는 조류 그래뉼 반응조와 상기 조류 그래뉼 반응조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 잔류 부유조류 또는 잔류 조류 그래뉼을 분리하는 제2 침전조 및 상기 제1 침전조, 상기 조류 그래뉼 반응조 및 상기 제2 침전조 중 적어도 하나로부터 유기물 또는 질소를 포함하는 조류 그래뉼, 고형물 또는 슬러지 그래뉼을 유입받아 혐기소화를 진행하는 혐기성 소화조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 미세조류는 광합성을 수행하는 독립영양 미세조류인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 슬러지 그래뉼은 표면에 부착된 미세조류로부터 발생하는 산소를 소모하며 유기물 또는 질소를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조류 그래뉼은 상기 조류 그래뉼 반응조로 광이 입사되는지 여부에 따라 수행하는 반응이 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조류 그래뉼은 상기 조류 그래뉼 반응조로 광이 입사하는 경우, 광합성 반응과 질산화 반응을 수행하며, 상기 조류 그래뉼 반응조로 광이 입사하지 않는 경우, 탈질 반응을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 하수를 유입받아, 하수 내 포함된 부유물질 또는 고형물을 분리하는 제1 침전조와 상기 제1 침전조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 미생물로부터 슬러지 그래뉼을 생성하는 그래뉼 생성조와 상기 제1 침전조를 거친 하수와 상기 그래뉼 생성조에서 생성된 슬러지 그래뉼을 유입받아, 슬러지 그래뉼에 하수 내 미세조류가 부착되도록 유도하여 조류 그래뉼을 생성하고, 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물 또는 질소를 제거하는 조류 그래뉼 반응조와 상기 조류 그래뉼 반응조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 잔류 부유조류 또는 잔류 조류 그래뉼을 분리하는 제2 침전조 및 상기 제1 침전조, 상기 조류 그래뉼 반응조 및 상기 제2 침전조 중 적어도 하나로부터 유기물 또는 질소를 포함하는 조류 그래뉼, 고형물 또는 슬러지 그래뉼을 유입받아 혐기소화를 진행하는 혐기성 소화조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 그래뉼 생성조는 슬러지 그래뉼로 생성되지 않은 슬러지 부유물을 상기 제1 침전조로 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 조류 그래뉼을 생성하는 방법에 있어서, 부유물질 또는 고형물이 분리된 하수를 유입받아, 하수 내 슬러지 그래뉼 및 미세조류로부터 조류 그래뉼을 생성하는 생성과정과 입사되는 광량 및 하수 내 용존 산소량을 측정하는 측정과정과 상기 측정과정에서 측정된 광량에 따라, 조류 그래뉼이 교반되는 교반량 및 각도를 조절하는 제1 조절과정 및 측정된 용존 산소량에 따라, 하수로 공급될 산소량을 조절하는 제2 조절과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 그래뉼 생성방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 조절과정은 측정된 광량이 기 설정된 범위를 초과하여 벗어나는 경우, 상기 조류 그래뉼로 입사되는 광량이 감소하는 방향으로 조류 그래뉼의 교반량과 교반 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 조절과정은 측정된 광량이 기 설정된 범위에 미치지 못하는 경우, 상기 조류 그래뉼로 입사되는 광량이 증가하는 방향으로 조류 그래뉼의 교반량과 교반 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 호기성 미생물로 구성된 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착된 조류그래뉼을 생성하고 이를 이용함으로써, 별도로 미생물이 생존할 환경을 제공하고 유지하기 위한 장치의 구비없이도 유기물과 질소의 제거가 가능하며, 침전속도를 향상시켜 바이오매스의 회수율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 그래뉼의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 그래뉼 생성조와 조류 그래뉼 반응조의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치가 하수를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치가 하수를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 제1 또는 제2 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조가 동작하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 그래뉼의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 그래뉼 생성조와 조류 그래뉼 반응조의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치가 하수를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치가 하수를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 제1 또는 제2 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조가 동작하는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 의해서 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.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치(100)는 제1 침전조(110), 조류 그래뉼 반응조(120), 제2 침전조(130) 및 혐기성 소화조(140)를 포함한다.
제1 침전조(110)는 외부에서 유입되는 하수 내 부유물질 또는 고형물을 제거한다. 하수 내 존재하는 부유물질이나 고형물은 그림자 효과를 유발하여 미세조류의 광합성을 저하시키기 때문에, 제1 침전조(110)는 하수 내 부유물질이나 고형물을 제거한다. 제1 침전조(110)는 중력으로 인한 부유물질 또는 고형물의 침전을 유도함으로써, 하수 내에서 부유물질 또는 고형물을 제거한다.
제1 침전조(110)에서 부유물질 또는 고형물이 제거된 하수 내에는 질산화 또는 탈질 미생물과 소량의 미세조류가 포함되어 있다. 질산화 미생물은 유기물 분해와 함께 하수 내 포함된 암모니아성 질소를 질산성 질소로 변화시키는 미생물이며, 탈질 미생물은 유기물 분해와 함께 질산성 질소 또는 질산성 질소와 암모니아성 질소나 아질산성 질소를 질소 가스로 변환하는 미생물이다. 제1 침전조(110)를 거친 하수 내에는 이러한 미생물들이 포함되어 있으며, 미생물들이 서로 뭉쳐 그래뉼(Granule)을 구성할 수 있다. 또한, 미세조류는 독립영양 미세조류로서, 수광하여 광합성을 하여 산소를 발생시키는 미세조류를 의미한다. 미세조류는 독립영양을 하여 산소를 발생시킴으로써, 미생물들이 유기물을 분해하는 과정에서 필요로 하는 산소를 제공한다.
조류 그래뉼 반응조(120)는 제1 침전조(110)를 거친 하수를 유입받아, 미생물 또는 슬러지 그래뉼에 미세 조류가 부착된 조류 그래뉼을 생성하며, 조류 그래뉼을 이용해 하수 내 유기물과 질소를 제거한다.
조류 그래뉼 반응조(120)에서는 슬러지 그래뉼이 형성되며, 미세조류가 번식한다. 조류 그래뉼 반응조(120)에서 유입된 하수 내에는 대부분의 미생물들은 슬러지 그래뉼화되지 않은 채로 존재한다. 이러한 미생물들은 조류 그래뉼 반응조(120)에서 미생물들이 서로 뭉치며 슬러지 그래뉼을 형성한다. 한편, 조류 그래뉼 반응조(120)에서 하수 내 존재하는 미세조류는 조류 그래뉼 반응조(120)로 입사하는 광을 수광하여 번식한다. 조류 그래뉼 반응조(120)로 입사되는 광은 태양광이거나 별도의 광원에 의한 인공광일 수 있다. 미세조류는 태양광 또는 인공광을 수광하여 번식한다. 이때, 조류 그래뉼 반응조(120)는 특정 파장대역을 투과시키는 필터를 별도로 포함하여, 반응조 내로 특정 파장대역만이 입사하도록 할 수 있다. 조류 그래뉼 반응조(120)로 특정 파장대역의 광만이 입사되는 경우, 반응조 내에서 특정 종류의 미세조류가 우점하여 번식하도록 할 수 있다. 여기서, 우점하여 번식하도록 하는 미세조류는 조류 자체의 응집력이 크며, 슬러지 그래뉼과의 응집도 우수한 Aphanizomenon sp., Oscillatoria sp., Phormidium sp. 중 적어도 하나일 수 있으며, 조류 그래뉼 반응조(120)는 필터를 이용해 450 내지 650 nm 파장대역의 광만이 입사되도록 필터링하여 전술한 종류의 미세조류를 우점시킬 수 있다. 다만, 조류 그래뉼 반응조(120)에서 충분한 양의 미세조류가 번식되지 않을 경우, 별도로 미세조류가 첨가될 수 있다.
조류 그래뉼 반응조(120)에서는 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착된 조류 그래뉼이 생성된다. 조류 그래뉼 반응조(120)가 기 설정된 환경을 제공하는 경우, 미세조류는 제1 침전조(110)에서 형성되거나 조류 그래뉼 반응조(120)에서 형성된 슬러지 그래뉼의 표면에 부착된다. 슬러지 그래뉼의 표면에서는 미세조류가 부착될 수 있도록 하는 물질이 배출되기 때문에, 미생물이 슬러지 그래뉼을 형성하고 미세조류가 충분한 양만큼 번식하였을 경우, 미세조류가 슬러지 그래뉼에 부착되어 조류 그래뉼을 형성한다. 조류 그래뉼 반응조(120)는 조류 그래뉼 형성에 필요한 기 설정된 환경을 제공한다. 기 설정된 환경에는 반응조 내 온도, 반응조로 입사하는 광량 또는 반응조 내 하수의 유속 등이 존재한다. 조류 그래뉼 반응조(120)는 반응조 내 온도, 반응조로 입사하는 광량 또는 반응조 내 하수의 유속 등을 조류 그래뉼이 형성되는데 최적의 조건으로 제공한다. 원활한 조류 그래뉼의 생성을 위해 조류 그래뉼 반응조(120)로 화합물이 첨가될 수 있다. 첨가되는 화합물은 칼슘 이온, 마그네슘 이온, 칼륨 이온, 구리 이온 또는 아연 이온 등 양 이온을 제공하기 위한 물질에 해당한다. 화합물이 첨가되어 조류 그래뉼 반응조(120)로 양이온이 공급됨으로써, 공급되는 양이온이 미생물이나 슬러지 그래뉼의 생물막 고정화 진행을 촉진하는데 영향을 미친다. 첨가되는 화합물의 양은 조류 그래뉼 반응조(120)로 유입되는 하수 1m3 당 0.5 내지 3g이 첨가될 수 있다. 이처럼, 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착되며 조류 그래뉼 반응조(120)에서 조류 그래뉼이 생성되며, 생성되는 조류 그래뉼은 도 2에 상세히 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 그래뉼의 단면을 도시한 도면이다.
조류 그래뉼(200)은 슬러지 그래뉼(210)의 외부에 미세조류(220)가 부착되어 형성된다. 미생물들이 그래뉼화 하여 조류 그래뉼 반응조(120)에서 슬러지 그래뉼(210)로 형성되고, 미세조류가 조류 그래뉼 반응조(120)에서 번식된 후 슬러지 그래뉼(210)의 표면에 부착되며 조류 그래뉼 반응조(120)에서 조류 그래뉼(200)이 생성된다. 이처럼 생성된 조류 그래뉼(200)은 별도의 산소 공급장치 없이도 미세조류가 생성한 산소를 이용해 슬러지 그래뉼(210)이 유기물 및 질소를 제거할 수 있으며, 슬러지 그래뉼(210)과 미세조류가 결합된 상태이기 때문에 유기물 및 질소를 제거한 조류 그래뉼(200)의 침전속도가 빨라져 처리 속도가 상승하고, 유기물 및 질소를 제거한 하수의 후처리를 위해 유출하는데 까지도 시간이 현저히 단축되는 장점을 갖는다.
다시 도 1을 참조하면, 조류 그래뉼 반응조(120)는 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 광이 입사되는지 여부에 따라 탈질 반응 또는 광합성 반응과 질산화 반응을 수행한다. 조류 그래뉼은 반응조 내로 광이 입사되는지 여부에 따라, 상이한 반응을 수행한다. 태양광 또는 인공광이 반응조로 입사하는 경우, 조류 그래뉼 내 미세조류는 광합성 반응을 수행하고, 슬러지 그래뉼 내 질산화 미생물은 질산화 반응을 수행한다. 반면, 태양광 또는 인공광이 반응조로 입사되지 않거나 차단된 경우, 슬러지 그래뉼 내 탈질 미생물은 탈질 반응을 수행한다. 이처럼 생성된 조류 그래뉼은 광이 입사되는지 여부에 따라 유기물과 질소를 제거하며, 유기물과 질소를 제거한 조류 그래뉼은 바이오 매스로 이용될 수 있도록 혐기성 소화조로 이송된다.
이때, 광이 반응조로 입사되는 시간과 광이 반응조로 입사되지 않는 시간의 비율은 조류 그래뉼의 생성량과 하수 내 잔존하는 질산성 질소의 양에 따라 조절될 수 있다. 태양광의 경우, 조류 그래뉼 반응조(120)는 태양광의 입사를 차단함으로써 광이 입사되는 시간과 광이 입사되지 않는 시간을 조절할 수 있으며, 인공광의 경우, 조류 그래뉼 반응조(120)는 광원을 제어함으로써 광이 입사되는 시간과 광이 입사되지 않는 시간을 조절할 수 있다. 조류 그래뉼 반응조(120)는 최적의 조류 그래뉼 생성과 질소의 제거를 위해, 광이 입사되는 시간과 광이 입사되지 않는 시간의 비를 3:5 내지 12:12로 설정할 수 있다.
다만, 조류 그래뉼 반응조(120)로 입사되는 광이 태양광일 경우, 태양광량은 기상조건에 따라 충분치 못할 수도 있고 과도할 수도 있다. 충분한 양의 광이 반응조로 입사하지 않을 경우, 미세조류에서 충분한 광합성 반응이 수행되지 않아 반응조 내 하수의 용존 산소량(DO: Dissolved Oxygen)이 충분치 않게 된다. 이에 따라, 질산화 미생물에 의해 충분한 질산화 반응이 이루어지지 않게 되어, 하수의 정화가 충분히 수행되지 못하는 문제가 발생한다. 반면, 과도한 양의 광이 반응조로 입사할 경우, 생성된 조류 그래뉼에서 미세조류들이 분리되는 광 저해현상이 발생하게 된다. 이러한 문제의 발생을 방지하기 위해, 조류 그래뉼 반응조(120)는 조류 그래뉼의 교반량 및 교반 각도를 조절함으로써 조류 그래뉼로 입사되는 광량을 조절한다. 또한, 태양광량이 기상조건에 의해 충분치 못할 경우, 용존 산소량이 증가하도록 조류 그래뉼 반응조는 보조 포기장치를 가동한다.
조류 그래뉼 반응조(120)는 생성된 조류 그래뉼의 양을 파악하여, 기 설정된 범위를 초과하는 양의 조류 그래뉼은 혐기성 소화조(140)로 이송시킬 수 있다. 실질적으로 유입되는 양이 특정되어 있을 경우, 기 설정된 범위보다 많은 양의 조류 그래뉼이 생성된다 하더라도 유기물 및 질소의 제거 효율이나 속도가 향상되는 것은 아니다. 이에 따라, 기 설정된 범위를 초과하는 추가 조류 그래뉼은 혐기성 소화조(140)로 이송시켜, 혐기성 소화조에서 바이오매스로 이용될 수 있도록 할 수 있다. 조류 그래뉼 반응조(120)에 대한 구체적인 설명은 도 3 및 4를 참조하여 설명하기로 한다.
제2 침전조(130)는 조류 그래뉼 반응조(120)를 거친 하수를 유입받아, 하수내 잔류하는 부유 조류 또는 조류 그래뉼을 침전시켜 제거한다. 조류 그래뉼 반응조(120)에서 미세조류는 슬러지 그래뉼의 표면에 부착되어 조류 그래뉼로 생성되는데, 일부 미세조류는 그래뉼의 표면에 부착되지 않고 잔류할 수 있다. 또는, 조류 그래뉼 반응조(120)에서 생성되어 유기물 및 질소를 제거한 조류 그래뉼은 혐기성 소화조로 이송되는데, 일부 조류 그래뉼이 하수 내 잔류할 수 있다. 이처럼, 잔류하는 부유 조류나 조류 그래뉼은 그대로 방류되면, 하천이나 바다에 악영향을 미친다. 이러한 문제를 해소하고자, 제2 침전조(130)는 중력으로 인한 부유 조류나 조류 그래뉼의 침전을 유도함으로써, 하수 내에서 부유 조류나 조류 그래뉼을 제거한다.
혐기성 소화조(140)는 제1 침전조(110), 조류 그래뉼 반응조(120) 및 제2 침전조(130)에서 발생한 바이오매스를 혐기소화시켜 메탄(CH4)을 발생시킨다. 혐기성 소화조(140)로는 제1 침전조(110)에서 침전거나 분리된 고형물, 일부 미생물이나 미세조류, 조류 그래뉼 반응조(120)에서 생성되어 유기물과 질소를 제거한 조류 그래뉼, 제2 침전조에서 침전된 미세조류, 슬러지 그래뉼 또는 조류 그래뉼이 바이오매스로 유입된다. 혐기성 소화조(140)는 이처럼 유입된 바이오매스를 혐기소화시켜 메탄을 발생시킨다. 혐기성 소화조(140)에서 발생한 메탄은 에너지로 사용될 수 있다. 조류 그래뉼 반응조(120)에서 생성되는 조류 그래뉼은 혐기소화를 할 때 에너지 포텐셜이 높아 메탄 생산량이 더 많으며, 같은 양의 유기물이 유입되더라도 보다 많은 바이오 매스를 생산할 수 있다. 이는 아래의 표에서 확인할 수 있다.
종래 기술에 비해 유입된 바이오매스의 양은 약 20%가량 증가하였고, 누적 메탄생산량과 메탄 수율은 약 30%가량 증가한 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조(120)는 측정부(310), 교반부(320), 보조 포기부(330), 펌프부(340), 상등수 배출부(350) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
측정부(310)는 조류 그래뉼 반응조(120)로 입사되는 광량 및 유입된 하수 내 용존 산소량을 측정한다. 측정부(310)는 광센서를 포함하여, 외부에서 조사되어 조류 그래뉼 반응조(120)로 입사되는 광량을 측정하여 제어부(미도시)로 전달한다. 또한, 측정부(310)는 용존 산소량 측정센서를 포함하여, 유입되는 하수 내 용존 산소량을 측정하여 제어부(미도시)로 전달한다.
교반부(320)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 조류 그래뉼 반응조(120) 내 조류 그래뉼을 교반한다. 교반부(320)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 교반량이나 교반 각도를 조절할 수 있으며, 조류 그래뉼 반응조(120) 내 조류 그래뉼을 교반하여 조류 그래뉼이 수광하는 광량을 조절할 수 있다. 교반부(320)는 조류 그래뉼 반응조(120)의 일 측면에 하나만이 포함될 수도 있고, 일 측면 또는 복수의 측면에 각각 복수 개가 포함될 수도 있다. 또한, 조류 그래뉼 반응조(120) 내 복수 개가 포함되는 경우, 각 교반부(320)는 조류 그래뉼 반응조(120) 내에서 높낮이를 달리하여 포함될 수도 있다.
보조 포기부(330)는 제어부(미도시)의 제어에 따라, 조류 그래뉼 반응조(120) 내 하수에 산소를 공급한다.
펌프부(340)는 유기물 및 질소를 제거한 조류 그래뉼을 흡입하여 혐기성 소화조(140)로 배출한다. 펌프부(340)는 조류 그래뉼 반응조(120)의 하단에 형성되어, 유기물 및 질소를 제거한 후 침전되는 조류 그래뉼을 흡입하여 혐기성 소화조(140)로 배출한다.
상등수 배출부(350)는 유기물 및 질소를 제거한 조류 그래뉼의 침전 및 배출이 완료된 하수를 제2 침전조(130)로 배출한다. 상등수 배출부(350)는 하수가 유입된 후, 하수 내 유기물 및 질소가 조류 그래뉼에 의해 제거되도록 기 설정된 기간 동안 대기한다. 여기서, 기 설정된 기간은 18 내지 40 시간일 수 있다. 상등수 배출부(350)는 기 설정된 시간 동안 대기 후, 펌프부(340)에 의해 유기물 및 질소를 제거한 조류 그래뉼이 배출된 하수를 제2 침전조(130)로 배출한다.
제어부(미도시)는 측정부(310)가 측정한 측정값을 수신하여 교반부(320)와 보조 포기부(330)를 제어한다.
제어부(미도시)는 측정부(310)에서 측정된 입사광량을 수신하여, 측정값에 따라 교반부(320)의 교반량과 교반 각도를 조절한다. 제어부(미도시)는 측정된 입사광량이 기 설정된 범위 내에 있는지, 기 설정된 범위를 초과하여 벗어나는지 또는 기 설정된 범위에 미치지 못하는지에 따라 서로 다르게 교반부(320)를 제어한다. 제어부(미도시)가 교반부(320)를 제어하는 방법에 대해서는 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조의 동작을 도시한 도면이다. 도 4에는 교반의 효율을 향상시키기 위해 조류 그래뉼 반응조(120) 내 복수의 교반부(320a, 320b)가 높이를 달리하여 포함되어 있는 것을 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4(a)는 측정부에서 측정된 입사광량이 기 설정된 범위 내일 경우에서의 교반부(320)의 동작을 도시한 도면이다. 측정부(310)에서 측정된 입사광량이 기 설정된 범위, 예를 들어, 10000 내지 40000 Lux 내인 경우, 제어부(미도시)는 기 설정된 세기로 교반하고, 하수면과 평행한 각도로 조류 그래뉼을 교반하도록 교반부(320)를 제어한다. 반응조로 과도하거나 부족하지 않은 적정범위의 광이 조사되고 있기 때문에, 제어부(미도시)는 교반부(320)를 교반량과 교반각도가 특별히 조정되지 않은 채 동작하도록 한다.
도 4(b)는 측정부에서 측정된 입사광량이 기 설정된 범위에 미치지 못하는 경우에서의 교반부(320)의 동작을 도시한 도면이다. 이러한 경우, 조류 그래뉼로 보다 많은 광이 입사될 수 있도록, 제어부(미도시)는 기 설정된 세기보다 세게 조류 그래뉼을 교반하고, 조류 그래뉼로 입사되는 광량이 증가하는 각도로 조류 그래뉼을 교반하도록 교반부(320)를 제어한다. 예를 들어, 반응조의 상부에서 광이 입사되는 경우, 제어부(미도시)는 교반부(320)가 기 설정된 세기보다 세도록, 조류 그래뉼이 반응조의 상부를 향하도록 교반기(320)의 교반량과 교반각도를 조정한다. 이에 따라, 제어부(미도시)는 입사량이 상대적으로 부족하더라도, 조류 그래뉼이 광과 최대한 접촉하여 산소를 생성하고 질산화 반응을 수행할 수 있도록 한다.
도 4(c)는 측정부에서 측정된 입사광량이 기 설정된 범위를 초과하여 벗어나는 경우에서의 교반부(320)의 동작을 도시한 도면이다. 조류 그래뉼로 입사되는 광량이 감소하도록, 제어부(미도시)는 기 설정된 세기보다 세게 조류 그래뉼을 교반하고, 조류 그래뉼로 입사되는 광량이 감소하는 각도로 조류 그래뉼을 교반하도록 교반부(320)를 제어한다. 예를 들어, 반응조의 상부에서 광이 입사되는 경우, 제어부(미도시)는 교반부(320)가 기 설정된 세기보다 세도록, 조류 그래뉼이 반응조의 하부를 향하도록 교반기(320)의 교반량과 교반각도를 조정한다. 이에 따라, 제어부(미도시)는 입사량이 상대적으로 과도하더라도, 조류 그래뉼과 광의 접촉을 최소화하여 미세조류가 분리되는 광 저해반응의 발생을 방지한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치(500)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치(100)의 구성에 추가적으로 그래뉼 생성조(510)를 더 포함한다.
제1 침전조(110)는 외부에서 유입되는 하수 내 부유물질 또는 고형물을 제거한 후, 제거한 하수를 조류 그래뉼 반응조(120)와 그래뉼 생성조(510)로 분리하여 유출한다.
그래뉼 생성조(510)는 유입된 하수 내 미생물로 슬러지 그래뉼을 생성하여, 조류 그래뉼 반응조(120)로 전달한다.
그래뉼 생성조(510)는 유입된 하수로부터 슬러지 그래뉼을 생성한다. 그래뉼 생성조(510)는 이처럼 슬러지 그래뉼로 생성되지 않은 미생물들을 슬러지 그래뉼로 생성한다. 그래뉼 생성조(510)는 폭기부를 포함하여, 미생물들을 강하게 폭기키고 침전시킨다. 이에 따라, 미생물에 전단력이 발생하여 미생물이 슬러지 그래뉼로 생성될 수 있다. 이때, 그래뉼 생성조(510)에는 화합물이 함께 첨가되어, 슬러지 그래뉼의 생성을 촉진할 수 있다.
그래뉼 생성조(510)에서 생성된 슬러지 그래뉼은 침전되어 조류 그래뉼 반응조(120)로 배출되고, 나머지 하수는 다시 제1 침전조(110)로 유출된다. 하수 내에는 슬러지 그래뉼로 생성되지 않은 미생물 부유물들이 존재하기 때문에, 나머지 하수는 다시 제1 침전조(110)로 유출된다.
조류 그래뉼 반응조(120)는 제1 침전조(110)로부터 미생물, 슬러지 그래뉼 및 미세조류가 포함된 하수;와 그래뉼 생성조(510)로부터 슬러지 그래뉼을 유입받아 미생물 또는 슬러지 그래뉼에 미세 조류가 부착된 조류 그래뉼을 생성하며, 조류 그래뉼을 이용해 하수 내 유기물과 질소를 제거한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 그래뉼 생성조와 조류 그래뉼 반응조의 구성을 도시한 도면이다.
슬러지 그래뉼 배출통로(600)는 그래뉼 생성조(510)의 배출구(610)와 조류 그래뉼 반응조(120)의 유입구(620)를 연결하여, 그래뉼 생성조(510)에서 침전된 슬러지 그래뉼이 조류 그래뉼 반응조(120)로 배출될 수 있도록 한다. 그래뉼 생성조(510)의 배출구(610)는 조류 그래뉼 반응조(120)의 유입구(620)보다 높은 곳에 위치하여, 별도의 펌프나 동력원 없이도 생성된 슬러지 그래뉼이 중력에 의해 그래뉼 생성조(510)에서 조류 그래뉼 반응조(120)로 이동하도록 한다. 또한, 별도의 펌프나 동력원이 사용되지 않기 때문에, 생성된 슬러지가 침전되거나 배출되며 펌프나 동력원에 충돌함에 따라 손상될 우려도 존재하지 않는다.
슬러지 그래뉼 배출통로(600)는 밸브(630)를 포함하여, 배출되는 슬러지 그래뉼의 양을 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하수 처리장치가 하수를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다. 하수 처리장치(100)가 하수를 처리하는 방법은 도 1을 참조하여 상세히 설명하였기 때문에, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
하수 처리장치(100)는 제1 침전조(110)를 이용하여 제1 침전조(110)로 유입된 하수 내 부유물질 또는 고형물을 제거한다(S710)
하수 처리장치(100)는 조류그래뉼 반응조(120)를 이용하여 제1 침전조(110)로부터 유입된 하수로부터 조류그래뉼을 생성한다(S720).
하수 처리장치(100)는 수광되는 광 강도 및 하수 내 용존 산소량을 측정하여, 용존 산소량 및 조류 그래뉼의 교반량을 제어한다(S730).
하수 처리장치(100)는 제2 침전조(130)를 이용하여 조류그래뉼 반응조(120)로부터 유입된 하수 내 잔류 부유조류 또는 조류 그래뉼을 제거한다(S740).
하수 처리장치(100)는 혐기성 소화조(140)를 이용하여 제1 침전조(110), 조류그래뉼 반응조(120) 또는 제2 침전조(130)로부터 유입되는 바이오매스에 혐기소화를 진행한다(S750).
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하수 처리장치가 하수를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다. 하수 처리장치(500)가 하수를 처리하는 방법은 도 1 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하였기 때문에, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
하수 처리장치(500)는 제1 침전조(110)를 이용하여 제1 침전조(110)로 유입된 하수 내 부유물질 또는 고형물을 제거한다(S810)
하수 처리장치(500)는 그래뉼 생성조(510)를 이용하여 제1 침전조(110)로부터 유입된 하수로부터 슬러지 그래뉼을 생성한다(S820).
하수 처리장치(500)는 조류그래뉼 반응조(120)를 이용하여 제1 침전조(110)로부터 유입된 하수와 그래뉼 생성조(510)로부터 유입된 슬러지 그래뉼로부터 조류 그래뉼을 생성한다(S830).
하수 처리장치(500)는 수광되는 광 강도 및 하수 내 용존 산소량을 측정하여, 용존 산소량 및 조류 그래뉼의 교반량을 제어한다(S840).
하수 처리장치(500)는 제2 침전조(130)를 이용하여 조류그래뉼 반응조(120)로부터 유입된 하수 내 잔류 부유조류 또는 조류 그래뉼을 제거한다(S850).
하수 처리장치(500)는 혐기성 소화조(140)를 이용하여 제1 침전조(110), 조류그래뉼 반응조(120) 또는 제2 침전조(130)로부터 유입되는 바이오 매스에 혐기소화를 진행한다(S860).
도 9는 제1 또는 제2 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조가 동작하는 방법을 도시한 순서도이다. 제1 또는 제2 실시예에 따른 조류 그래뉼 반응조(120)가 동작하는 방법은 도 3 및 4를 참조하여 상세히 설명하였기 때문에, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
조류 그래뉼 반응조(120)는 유입된 하수 내 슬러지 그래뉼 및 미세조류로부터 조류 그래뉼을 생성한다(S910).
측정부(310)는 입사되는 광량 및 하수 내 용존 산소량을 측정한다(S920).
제어부는 측정된 광량에 따라, 조류 그래뉼이 교반되는 교반량 및 각도를 조절한다(S930).
제어부는 측정된 용존 산소량에 따라, 하수로 공급될 산소량을 조절한다(S940).
도 7 내지 9에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7 내지 9에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 7 내지 9는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 7 내지 9에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 500: 하수 처리장치
110: 제1 침전조
120: 조류 그래뉼 반응조
130: 제2 침전조
140: 혐기성 소화조
200: 조류 그래뉼
210: 슬러지 그래뉼
220: 미세조류
310: 측겅부
320: 교반부
330: 보조 포기부
340: 펌프부
350: 상등수 배출부
510: 그래뉼 생성조
600: 슬러지 그래뉼 배출통로
610: 배출구
620: 유입구
630: 밸브
110: 제1 침전조
120: 조류 그래뉼 반응조
130: 제2 침전조
140: 혐기성 소화조
200: 조류 그래뉼
210: 슬러지 그래뉼
220: 미세조류
310: 측겅부
320: 교반부
330: 보조 포기부
340: 펌프부
350: 상등수 배출부
510: 그래뉼 생성조
600: 슬러지 그래뉼 배출통로
610: 배출구
620: 유입구
630: 밸브
Claims (10)
- 하수를 유입받아, 하수 내 포함된 부유물질 또는 고형물을 분리하는 제1 침전조;
상기 제1 침전조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 미생물 또는 미생물로부터 형성된 슬러지 그래뉼에 미세조류가 부착되도록 유도하여 조류 그래뉼을 생성하고, 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물 또는 질소를 제거하는 조류 그래뉼 반응조;
상기 조류 그래뉼 반응조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 잔류 부유조류 또는 잔류 조류 그래뉼을 분리하는 제2 침전조; 및
상기 제1 침전조, 상기 조류 그래뉼 반응조 및 상기 제2 침전조 중 적어도 하나로부터 유기물 또는 질소를 포함하는 조류 그래뉼, 고형물 또는 슬러지 그래뉼을 유입받아 혐기소화를 진행하는 혐기성 소화조를 포함하며,
상기 조류 그래뉼 반응조 내로 입사되는 광이 태양광일 경우, 상기 조류 그래뉼 반응조는 조류 그래뉼 반응조로 입사되는 광량을 측정하고,
측정된 입사광량이 기 설정된 범위를 초과하는 경우, 생성된 조류 그래뉼에서 미세조류들이 분리되는 광 저해현상을 방지하기 위해 상기 조류 그래뉼 반응조는 조류 그래뉼이 반응조의 하부를 향하도록 조류 그래뉼의 교반량을 조정하고,
측정된 입사광량이 기 설정된 범위에 미치지 못하는 경우, 상기 조류 그래뉼 반응조 내 용존 산소량의 부족으로 인한 질산화 반응이 저하되는 것을 방지하기 위해 상기 조류 그래뉼 반응조는 조류 그래뉼이 반응조의 상부를 향하도록 조류 그래뉼의 교반량을 조정하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 미세조류는,
광합성을 수행하는 독립영양 미세조류인 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제2항에 있어서,
상기 슬러지 그래뉼은,
표면에 부착된 미세조류로부터 발생하는 산소를 소모하며 유기물 또는 질소를 제거하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 조류 그래뉼은,
상기 조류 그래뉼 반응조로 광이 입사되는지 여부에 따라 수행하는 반응이 상이한 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제4항에 있어서,
상기 조류 그래뉼은,
상기 조류 그래뉼 반응조로 광이 입사하는 경우, 광합성 반응과 질산화 반응을 수행하며, 상기 조류 그래뉼 반응조로 광이 입사하지 않는 경우, 탈질 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제1항에 있어서,
양이온을 제공하여 조류 그래뉼의 생성을 증진시키는 화합물이 상기 조류 그래뉼 반응조로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 하수를 유입받아, 하수 내 포함된 부유물질 또는 고형물을 분리하는 제1 침전조;
상기 제1 침전조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 미생물로부터 슬러지 그래뉼을 생성하는 그래뉼 생성조;
상기 제1 침전조를 거친 하수와 상기 그래뉼 생성조에서 생성된 슬러지 그래뉼을 유입받아, 슬러지 그래뉼에 하수 내 미세조류가 부착되도록 유도하여 조류 그래뉼을 생성하고, 생성된 조류 그래뉼을 이용하여 하수 내 유기물 또는 질소를 제거하는 조류 그래뉼 반응조;
상기 조류 그래뉼 반응조를 거친 하수를 유입받아, 하수 내 잔류 부유조류 또는 잔류 조류 그래뉼을 분리하는 제2 침전조; 및
상기 제1 침전조, 상기 조류 그래뉼 반응조 및 상기 제2 침전조 중 적어도 하나로부터 유기물 또는 질소를 포함하는 조류 그래뉼, 고형물 또는 슬러지 그래뉼을 유입받아 혐기소화를 진행하는 혐기성 소화조를 포함하며,
상기 조류 그래뉼 반응조 내로 입사되는 광이 태양광일 경우, 상기 조류 그래뉼 반응조는 조류 그래뉼 반응조로 입사되는 광량을 측정하고,
측정된 입사광량이 기 설정된 범위를 초과하는 경우, 생성된 조류 그래뉼에서 미세조류들이 분리되는 광 저해현상을 방지하기 위해 상기 조류 그래뉼 반응조는 조류 그래뉼이 반응조의 하부를 향하도록 조류 그래뉼의 교반량을 조정하고,
측정된 입사광량이 기 설정된 범위에 미치지 못하는 경우, 상기 조류 그래뉼 반응조 내 용존 산소량의 부족으로 인한 질산화 반응이 저하되는 것을 방지하기 위해 상기 조류 그래뉼 반응조는 조류 그래뉼이 반응조의 상부를 향하도록 조류 그래뉼의 교반량을 조정하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제7항에 있어서,
상기 그래뉼 생성조는,
슬러지 그래뉼로 생성되지 않은 슬러지 부유물을 상기 제1 침전조로 전달하는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 제7항에 있어서,
양이온을 제공하여 조류 그래뉼의 생성을 증진시키는 화합물이 상기 조류 그래뉼 반응조로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하수 처리장치. - 조류 그래뉼을 생성하는 방법에 있어서,
부유물질 또는 고형물이 분리된 하수를 유입받아, 하수 내 미생물이나 미생물로부터 형성된 슬러지 그래뉼 및 미세조류로부터 조류 그래뉼을 생성하는 생성과정;
입사되는 광량 및 하수 내 용존 산소량을 측정하는 측정과정;
상기 측정과정에서 측정된 광량에 따라, 조류 그래뉼이 교반되는 교반량 및 각도를 조절하는 제1 조절과정; 및
측정된 용존 산소량에 따라, 하수로 공급될 산소량을 조절하는 제2 조절과정을 포함하며,
상기 측정과정에서 측정된 입사광량이 기 설정된 범위를 초과하는 경우, 생성된 조류 그래뉼에서 미세조류들이 분리되는 광 저해현상을 방지하기 위해 상기 제1 조절과정을 거치며 조류 그래뉼이 반응조의 하부를 향하도록 조류 그래뉼의 교반량이 조정되고,
상기 측정과정에서 측정된 입사광량이 기 설정된 범위에 미치지 못하는 경우, 상기 조류 그래뉼 반응조 내 용존 산소량의 부족으로 인한 질산화 반응이 저하되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 조절과정을 거치며 조류 그래뉼이 반응조의 상부를 향하도록 조류 그래뉼의 교반량이 조정되는 것을 특징으로 하는 조류 그래뉼 생성방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190009305A KR102021289B1 (ko) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | 하수 처리장치 및 방법 |
| PCT/KR2020/001032 WO2020153722A1 (ko) | 2019-01-24 | 2020-01-21 | 하수 처리장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190009305A KR102021289B1 (ko) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | 하수 처리장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102021289B1 true KR102021289B1 (ko) | 2019-09-11 |
Family
ID=67949233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190009305A KR102021289B1 (ko) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | 하수 처리장치 및 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102021289B1 (ko) |
| WO (1) | WO2020153722A1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111285474A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-16 | 弘筑(福建)建设集团有限公司 | 一种复合生物菌剂进行水质净化的方法 |
| WO2020153722A1 (ko) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | 주식회사 부강테크 | 하수 처리장치 및 방법 |
| WO2022142552A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 南京万德斯环保科技股份有限公司 | 微藻污泥mabr反应器、自聚光微藻污泥mabr反应器、微藻污泥绿色污水处理系统 |
| KR102436828B1 (ko) * | 2021-04-19 | 2022-08-26 | 주식회사 부강테크 | 조류 그래뉼을 이용한 하·폐수 처리장치 |
| KR102589773B1 (ko) * | 2023-03-24 | 2023-10-16 | 주식회사 부강테크 | 수처리용 미세조류 과립화 가속 장치 및 방법 |
| KR102589760B1 (ko) * | 2023-03-24 | 2023-10-16 | 주식회사 부강테크 | 에너지 소비효율의 개선과 미세조류 입상화를 가속할 수 있는 탄소중립형 하수처리 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114262060B (zh) * | 2021-12-22 | 2022-11-15 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 一种再生水补给的水环境化学平衡处理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101444643B1 (ko) * | 2014-07-03 | 2014-09-30 | 경기도 | 미세조류를 이용한 하· 폐수 처리 장치 |
| KR20160031777A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 주식회사 부강테크 | 조류를 이용한 오폐수 처리장치 |
| KR20160128311A (ko) * | 2014-01-22 | 2016-11-07 | 유니버시티 오브 매사추세츠 | 폐수 처리 및 바이오에너지 공급원료 생성을 위한 조류-슬러지 과립 |
| KR101830902B1 (ko) * | 2017-02-23 | 2018-03-30 | 주식회사 부강테크 | 암모늄 산화 박테리아 그래뉼 생성조를 연계한 회분식 부분 아질산화 반응조 및 혐기성 암모늄 산화를 이용한 고농도 질소 오폐수 처리장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460214B1 (ko) * | 2001-01-05 | 2004-12-08 | 학교법인 인하학원 | 광합성 미생물을 이용한 하폐수 처리방법 및 그의 처리장치 |
| KR102021289B1 (ko) * | 2019-01-24 | 2019-09-11 | 주식회사 부강테크 | 하수 처리장치 및 방법 |
-
2019
- 2019-01-24 KR KR1020190009305A patent/KR102021289B1/ko active IP Right Grant
-
2020
- 2020-01-21 WO PCT/KR2020/001032 patent/WO2020153722A1/ko active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160128311A (ko) * | 2014-01-22 | 2016-11-07 | 유니버시티 오브 매사추세츠 | 폐수 처리 및 바이오에너지 공급원료 생성을 위한 조류-슬러지 과립 |
| KR101444643B1 (ko) * | 2014-07-03 | 2014-09-30 | 경기도 | 미세조류를 이용한 하· 폐수 처리 장치 |
| KR20160031777A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 주식회사 부강테크 | 조류를 이용한 오폐수 처리장치 |
| KR101830902B1 (ko) * | 2017-02-23 | 2018-03-30 | 주식회사 부강테크 | 암모늄 산화 박테리아 그래뉼 생성조를 연계한 회분식 부분 아질산화 반응조 및 혐기성 암모늄 산화를 이용한 고농도 질소 오폐수 처리장치 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020153722A1 (ko) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | 주식회사 부강테크 | 하수 처리장치 및 방법 |
| CN111285474A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-16 | 弘筑(福建)建设集团有限公司 | 一种复合生物菌剂进行水质净化的方法 |
| WO2022142552A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 南京万德斯环保科技股份有限公司 | 微藻污泥mabr反应器、自聚光微藻污泥mabr反应器、微藻污泥绿色污水处理系统 |
| KR102436828B1 (ko) * | 2021-04-19 | 2022-08-26 | 주식회사 부강테크 | 조류 그래뉼을 이용한 하·폐수 처리장치 |
| WO2022225300A1 (ko) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 주식회사 부강테크 | 조류 그래뉼을 이용한 하·폐수 처리장치 |
| KR102589773B1 (ko) * | 2023-03-24 | 2023-10-16 | 주식회사 부강테크 | 수처리용 미세조류 과립화 가속 장치 및 방법 |
| KR102589760B1 (ko) * | 2023-03-24 | 2023-10-16 | 주식회사 부강테크 | 에너지 소비효율의 개선과 미세조류 입상화를 가속할 수 있는 탄소중립형 하수처리 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020153722A1 (ko) | 2020-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102021289B1 (ko) | 하수 처리장치 및 방법 | |
| CA1174381A (en) | Method for the anaerobic degradation of organic material | |
| CA2083199C (en) | Method for the treatment of sewage and installation to be used for this method | |
| KR101830902B1 (ko) | 암모늄 산화 박테리아 그래뉼 생성조를 연계한 회분식 부분 아질산화 반응조 및 혐기성 암모늄 산화를 이용한 고농도 질소 오폐수 처리장치 | |
| EP2740713B1 (en) | Method for starting up and controlling a biological process for ammonium removal by the action of autotrophic bacteria in wastewater | |
| CN101302058B (zh) | 同步脱除无机废水中硫和氮的方法 | |
| CN103402926A (zh) | 废水处理系统和方法 | |
| Burghate et al. | Fluidized bed biofilm reactor–a novel wastewater treatment reactor | |
| JP2008284427A (ja) | 排水処理装置及び排水処理方法 | |
| CN111470627A (zh) | 一种高氨氮、低碳氮比畜禽养殖废水脱氮处理工艺 | |
| KR102311712B1 (ko) | 여재가 투입된 회분식 반응조(sbbr)를 이용한 부분 아질산화와 이를 이용한 단축질소제거 오폐수 처리장치 및 시스템 | |
| CN101781056B (zh) | 造纸废水的处理方法 | |
| WO2022225300A1 (ko) | 조류 그래뉼을 이용한 하·폐수 처리장치 | |
| Guo et al. | The first pilot-scale demonstration of the partial nitritation/anammox-hydroxyapatite process to treat the effluent of the anaerobic membrane bioreactor fed with the actual municipal wastewater | |
| JP4915036B2 (ja) | 脱窒方法及び脱窒装置 | |
| Gikonyo et al. | Scaling-up of oxygenic photogranular system in selective-CSTR | |
| JP5055667B2 (ja) | 生物脱窒方法及び生物脱窒装置 | |
| CN109231486A (zh) | 一种光反应-mbr一体化脱氮除磷设备 | |
| KR101023479B1 (ko) | 미세사 생물담체와 약품을 이용한 하, 폐수,축산폐수처리장의 연속회분식 호기탈질방법 및 장치 | |
| Canziani et al. | Nitrogen removal in fixed-bed submerged biofilters without backwashing | |
| KR20180028262A (ko) | 고 질산태 질소, 무 암모니아태 질소 및 무 부유고형물의 고품질 액비 제조 시스템 | |
| WO2012017834A1 (ja) | 嫌気性消化方法 | |
| JP2004255269A (ja) | 脱窒方法及び脱窒装置 | |
| KR101023478B1 (ko) | 미세사 생물담체를 이용한 연속회분식 하.폐수/축산폐수처리방법 및 장치 | |
| CA2922111C (en) | Hybrid reactor and process for removing selenium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |