KR102124730B1 - Cip-sbr 공법에 의한 하수처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방류수의 질산성 질소 농도를 안정적으로 유지하기 위한 하수의 내부 반송공정이 추가된 질산성 질소 처리 강화형 하수 연속 주입식 유사 SBR 공법인 CIP-SBR 공법을 기반으로 하수를 처리하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템은, 전처리 반응조(110), 주처리 반응조(120) 및 전처리 반응조(110)와 주처리 반응조(120)를 일부 구획지게 하며, 하수의 유동을 위한 층류 발생구(135)가 형성된 배플(130)이 구비되는 반응부(100); 전처리 반응조(110) 내에 구비되며, 하수를 전처리 반응조(110)에 유입되도록 하되, 하수의 난류 및 단락류가 감소되도록 하는 난류/단락류 감소 유입부(200); 배플(130)에 구비되며, 하수를 주처리 반응조(120)로부터 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송부(300); 주처리 반응조(120) 내에 복수로 구비되며, 층류 발생구(135)를 통과하는 하수의 내부 반송부(300)로의 단락류를 방지하면서 하수의 확산을 유도하는 층류 안내부(400); 층류 안내부(400)의 상측 또는 층류 안내부(400)의 사이공간에 구비되는 산기부(500); 전처리 반응조(110) 내에 구비되며, 전처리 반응조(110)에 산소 공급 및 전처리 반응조(110)의 하수를 교반하는 수중포기부(600); 주처리 반응조(120) 내에 구비되며, 주처리 반응조(120)의 하수를 교반하는 수중교반부(700); 및 주처리 반응조(120) 내에 구비되며, 현탁물질이 배제된 주처리 반응조(120)의 상등수를 배출구로 배출하는 배출부(800);를 포함한다.

Description

CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템{Sewage treatment system by Continuous Inflow Pseudo Sequencing Batch Reactor}

본 발명은 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 방류수의 질산성 질소 농도를 안정적으로 유지하기 위한 하수의 내부 반송공정이 추가된 질산성 질소 처리 강화형 하수 연속 주입식 유사 SBR 공법인 CIP-SBR 공법(Continuous Inflow Pseudo Sequencing Batch Reactor)을 기반으로 하수를 처리하는 시스템에 관한 것이다.

하수에서 질소와 인을 제거하는 소위 고도처리를 위한 공정은 다양하나 대부분의 공정은 혐기조, 무산소조 및 호기조로 구성되어 있는 A2O(Anaerobic / Anoxic / Oxic)공법을 기초로 하여 변형된 것들이다.

반면, 중소규모 하수처리시설에서 널리 적용되고 있는 연속 회분식(Sequencing Batch Reactor, SBR) 공법은 A2O 공법에서 혐기조, 무산소조, 호기조 등의 반응조로 구분되어 있는 공간 개념을 시간 개념으로 변경한 것으로서, 단일 반응조에서 하수의 유입공정, 반응공정, 침전공정, 배출공정 및 휴지공정이 시간 흐름에 따라 연속적으로 진행되고 이에 따라 조성되는 혐기, 호기, 무산소 조건에서 하수 중의 유기물, 질소 및 인을 생물학적으로 제거시키는 방법이다. 이러한 SBR 공법은 하나의 반응조 내에서 모든 처리공정이 이루어지며, 별도의 침전시설이 필요 없으므로 다른 하수처리 공법들에 비해 소요 면적이 작고, 제어 요소도 감소하여 운전이 간편하다는 장점이 있어 특히 소규모 하수처리시설에서 널리 사용되는 실정이다.

그러나 SBR 공법은 회분식 운전의 특성상 하수 유입 후, 다음 하수 유입 공정까지 하수를 저장하는 저류조 또는 유량조정조가 필요하며, 특히 반응공정 뒷부분으로 갈수록 유기물이 부족한 빈영양 상태가 되어 사상균의 번식으로 인한 슬러지 침강성 불량이 우려되는 문제점이 있다.

이러한 SBR 공법의 문제점을 극복하고자 변형된 공법들이 제시된 바 있다. 그 중 하나로는 SBR 공정 전단에 별도의 소규모 반응조를 두어 하수를 연속적으로 주입시키는 방법이다. 이 방법의 대표적인 공법으로는 간헐주기 장기포기 공법(Intermittent Cycle Extended Aeration System, ICEAS)이 있다. 이러한 ICEAS 공법은 주반응조의 전단에 전처리조가 구비되어 하수가 연속 주입되며, 전처리조와 주반응조 사이의 배플 하단에 위치한 구멍을 통해 하수는 전처리조로부터 주반응조로 이송된다. 그리고 ICEAS 공법은 유입, 반응, 침전, 배출 및 휴지 공정이 반복되는 SBR 공법의 운전 주기와 달리, 하수가 연속적으로 주입되므로 반응, 침전, 배출 공정이 반복된다.

ICEAS 공법의 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-1672022호, "에스비알 공법에 의한 하수처리방법 및 이에 사용되는 장치"가 개시된 바 있다. 상기의 선행기술은 주반응조에 업부스터홀이 형성된 업부스터와 다운부스터홀이 형성된 다운부스터를 구비하여 이들을 통과하는 하수의 흐름을 비스듬한 상향 또는 비스듬한 하향으로 제어하는 에스비알 공법에 의한 하수처리방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0436186호, "연속주입 간헐폭기식 하수 처리 장치 및 방법"이 개시된 바 있다. 상기의 선행기술은 하수 처리 공정에서 연속주입에 의한 간헐폭기식 반응기를 이용하여 질산화와 탈질 반응을 유도하여 질소를 제거하고, 유기물질을 보다 효율적으로 제거할 수 있는 하수 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

한편, 국내외의 기본 ICEAS 공법의 운전 주기는 도 1에 도시된 바와 같이, 반응공정 2.8시간, 침전공정 1시간, 배출공정 1시간으로 하여 4.8시간을 한 주기로 하며, 상기의 반응공정은 24분을 주기로 하여 공기가 공급되는 호기공정(도 1의 "AIR ON")과 공기 공급이 중단되는 무산소공정(도 1의 "AIR OFF")이 교대로 반복되어 진행된다. 즉, 호기공정은 4회, 무산소공정은 3회로 구성된다.

이와 달리, 강우 시와 같은 비상시에 운용되는 국내외의 비상 ICEAS 공법의 운전 주기는 도 2에 도시된 바와 같이, 반응공정 126분, 침전공정 45분, 배출공정 45분으로 하여 3.6시간을 한 주기로 하며, 상기의 반응공정은 18분을 주기로 하여 호기공정(도 1의 "AIR ON")과 무산소공정(도 2의 "AIR OFF")이 교대로 반복되어 진행된다.

그러나 상기의 ICEAS 공법의 운전 주기에서는 단일 반응조의 운전 특성상 호기성 상태 후 산소가 완전히 고갈되는 순수 무산소 상태로 전환되기 위한 시간이 많이 소요되므로, 순수한 무산소 상태가 실질적으로는 설정해 놓은 시간보다 짧게 유지될 우려가 크다. 또한, 일반적으로 호기성 상태에서 하수 중의 유기물 분해 속도보다 암모니아성 질소의 질산성 질소로의 전환에 소요되는 시간이 길다는 점과 동절기 등의 환경 영향에 의해 낮은 수온에서는 독립영양미생물 작용에 의한 암모니아성 질소의 질산성 질소로의 전환에 많은 시간이 소요된다는 점을 감안할 때, 종래의 ICEAS 공법에서의 운전 조건으로는 방류수의 질산성 질소 농도 조절이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 종래의 ICEAS 공법을 대체하여 방류성의 질산성 질소 농도 조절이 용이한 공법의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1672002호 대한민국 등록특허 제10-0436186호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 방류수의 질산성 질소 농도를 안정적으로 유지하기 위한 하수의 내부 반송공정이 추가된 질산성 질소 처리 강화형 하수 연속 주입식 유사 SBR 공법인 CIP-SBR 공법을 기반으로 하수를 처리하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템은, 전처리 반응조(110), 주처리 반응조(120) 및 전처리 반응조(110)와 주처리 반응조(120)를 일부 구획지게 하며, 하수의 유동을 위한 층류 발생구(135)가 형성된 배플(130)이 구비되는 반응부(100); 전처리 반응조(110) 내에 구비되며, 하수를 전처리 반응조(110)에 유입되도록 하되, 하수의 난류 및 단락류가 감소되도록 하는 난류/단락류 감소 유입부(200); 배플(130)에 구비되며, 하수를 주처리 반응조(120)로부터 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송부(300); 주처리 반응조(120) 내에 복수로 구비되며, 층류 발생구(135)를 통과하는 하수의 내부 반송부(300)로의 단락류를 방지하면서 하수의 확산을 유도하는 층류 안내부(400); 층류 안내부(400)의 상측 또는 층류 안내부(400)의 사이공간에 구비되는 산기부(500); 전처리 반응조(110) 내에 구비되며, 전처리 반응조(110)에 산소 공급 및 전처리 반응조(110)의 하수를 교반하는 수중포기부(600); 주처리 반응조(120) 내에 구비되며, 주처리 반응조(120)의 하수를 교반하는 수중교반부(700); 및 주처리 반응조(120) 내에 구비되며, 현탁물질이 배제된 주처리 반응조(120)의 상등수를 배출구로 배출하는 배출부(800);를 포함한다.

그리고 난류/단락류 감소 유입부(200)는, 하수가 낙하유입되는 낙하유입 통로 내에 설치되며, 낙하유입되는 하수와의 충돌을 통해 하수의 낙하속도를 감속시켜 하수의 난류를 감소시키는 충돌판(210); 및 충돌판(210)에 의해 감속된 하수가 배출되는 배출 통로의 끝단에 복수로 형성되며, 하수를 층류 발생구(135)와 이격된 위치에서 전처리 반응조(110)로 배출하여 하수의 단락류를 감소시키는 하수 배출구(220);를 포함한다.

또한, 충돌판(210)은, 낙하유입 통로의 내벽과 이격되되, 낙하유입 통로 내에 복수로 설치되며, 낙하유입되는 하수가 충돌에 의해 감속되도록 하고, 감속된 하수가 내벽과의 틈인 제1 낙하구(212)를 통해 하측으로 낙하되도록 하는 제1 충돌판(211); 및 제1 충돌판(211)과 교차로 낙하유입 통로의 내벽에 복수로 설치되며, 제1 충돌판(211)에 의해 감속된 하수가 충돌에 의해 더 감속되도록 하고, 더 감속된 하수가 중심부에 형성되는 제2 낙하구(214)를 통해 하측으로 낙하되도록 하는 제2 충돌판(213);을 포함한다.

그리고 내부 반송부(300)는, 주처리 반응조(120) 하수를 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송공정 이외의 공정에서, 주처리 반응조(120)의 하수가 전처리 반응조(110)로 반송되는 것을 차단하는 역류 방지밸브(310);를 포함한다.

또한, 층류 안내부(400)는, 일단이 층류 발생구(135)와 접촉되며, 타단이 배출부(800)가 설치되는 주처리 반응조(120)의 측벽과 접촉되도록 연장형성됨으로써, 주처리 반응조(120)로 유입되는 하수가 주처리 반응조(120)의 하측에서 확산되도록 하기 위한 확산구(405)가 복수로 형성된다.

그리고 층류 안내부(400)는, 일단으로부터 타단으로 향할수록, 확산구(405)의 직경이 증가된다.

또한, 수중포기부(600)는, 호기공정 동안에 외부의 공기를 흡입하여 전처리 반응조(110)에 산소 공급 및 산소를 통해 전처리 반응조(110)의 하수를 교반하되, 무산소공정 동안에는 전처리 반응조(110)의 하수를 물리적으로 교반한다.

그리고 산기부(500)는, 호기공정 동안에 외부의 공기를 흡입하여 주처리 반응조(120)에 산소 공급 및 산소를 통해 주처리 반응조(120)의 하수를 교반한다.

또한, 수중교반부(700)는, 무산소공정 동안에 주처리 반응조(120)의 하수를 물리적으로 교반한다.

그리고 반응부(100)는, 하수 유입공정 후에, 주처리 반응조(120)의 호기공정과 무산소공정이 침전공정 전까지 교대로 반복되되, 호기공정의 시간이 무산소공정의 시간보다 길게 설정된다.

또한, 내부 반송부(300)는, 주처리 반응조(120) 하수를 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송공정이 하수 유입공정 후 첫 호기공정과 침전공정 전의 호기공정을 제외한 나머지 호기공정마다 이루어진다.

그리고 배출부(800)는, 주처리 반응조(120)의 하수에 부유되면서 상등수를 외부로 배출한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 ICEAS 공법 대신에 하수의 내부 반송공정을 수행하는 CIP-SBR 공법을 채택함으로써, 종래의 ICEAS 공법에서는 어려운 방류성의 질산성 질소의 농도 조절이 용이한 장점이 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주처리 반응조의 호기공정 반응시간을 무산소공정 반응시간보다 길게 설정함으로써, 하수 중의 암모니아성 질소를 질산성 질소로 전환하기 위한 충분한 반응시간을 부여할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, CIP -SBR 공법의 무산소공정의 반응시간을 종래의 ICEAS 공법의 무산소공정의 반응시간보다 길게 설정함으로써, 질산성 질소가 제거된 후에 인 제거를 위한 혐기조건까지 진행되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 국내외 기본 ICEAS 공법의 운전 주기를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 국내외 비상 ICEAS 공법의 운전 주기를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수유입부를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수유입부를 따라 유동되는 하수의 흐름을 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 반송부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 층류 안내부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 층류 안내부가 제외된 주처리 반응조로 유입되는 하수의 흐름을 나타내는 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부를 나타내는 측면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법의 공정순서를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법의 운전 주기를 나타내는 도면이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

<구성>

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템(10)의 구성을 자세히 설명하도록 하겠다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템을 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수유입부를 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수유입부를 따라 유동되는 하수의 흐름을 나타내는 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌판을 나타내는 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 반송부의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 층류 안내부를 나타내는 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 층류 안내부가 제외된 주처리 반응조로 유입되는 하수의 흐름을 나타내는 측면도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부를 나타내는 평면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부를 나타내는 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템(10)은 방류수의 질산성 질소 농도를 안정적으로 유지하기 위한 하수의 내부 반송공정이 추가된 질산성 질소 처리 강화형 하수 연속 주입식 유사 SBR 공법인 CIP-SBR(Continuous Inflow Pseudo Sequencing Batch Reactor) 공법을 기반으로 하수를 처리하는 시스템이다.

이러한 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템(10)은 반응부(100), 유입부(200), 내부 반송부(300), 층류 안내부(400), 산기부(500), 수중포기부(600), 수중교반부(700), 배출부(800) 및 제어부(900)가 구비된다.

반응부(100)는 슬러지에 포함된 미생물에 의해 하수처리가 이루어지며, 상기 하수처리에 의해 하수는 처리수와 슬러지로 분리된다. 여기서, 처리수는 하수에서 질소, 인 등의 오염물질이 제거된 후 슬러지가 침강되고 남은 부분을 의미한다.

이러한 반응부(100)는 상기의 하수처리가 이루어지도록 전처리 반응조(110), 주처리 반응조(120) 및 배플(130)이 구비된다.

전처리 반응조(110)는 반응부(100)의 전단에 구비되는 반응조로서, 난류/단락류 감소 유입부(200)로부터 배출되는 하수를 처리수와 슬러지로 분리하는 하수처리가 이루어진다. 이러한 전처리 반응조(110)는 전체 반응조 용량의 15~25 %를 차지하며, 이는 안정적인 배출수질을 관리하기 위함이다.

주처리 반응조(120)는 배플(130)을 사이에 두고 전처리 반응조(110)의 후단에 구비되는 반응조로서, 배플(130)을 통과하는 전처리 반응조(110)의 하수를 처리수와 슬러지로 분리하는 하수처리가 이루어진다. 이러한 주처리 반응조(120)는 전처리 반응조가 전체 반응조 용량의 15~25 %를 차지함에 따라, 전체 반응조의 용량을 85~75 %를 차지하게 되며, 길이:폭의 비는 3:1 일 수 있다.

배플(130)은 전처리 반응조(110)의 하수가 주처리 반응조(120)로 유동되도록 하는 층류 발생구(135)가 하측에 복수로 형성된다.

이러한 배플(130)은 전처리 반응조(110)와 주처리 반응조(120)가 일부 구획지도록 한다.

또한, 배플(130)은 도면에 미도시되었으나, 측벽에 구비되는 내부 반송부(300)를 통해 주처리 반응조(120)의 하수가 전처리 반응조(110)로 반송되도록 하기 위한 반송구(미도시)가 형성된다.

난류/단락류 감소 유입부(200)는 전처리 반응조(110) 내에 구비되어 처리 반응조(110)로 하수가 유입되도록 하며, 하수 유입에 따른 난류와 단락류가 감소되도록 하기 위해 특수 고안된 장치로서, 충돌판(210) 및 하수 배출구(220)가 구비된다.

충돌판(210)은 전처리 반응조(110) 내에 하수가 유입되도록 하는 통로 중 하수가 낙하유입되는 낙하유입 통로 내에 설치되며, 낙하유입되는 하수와의 충돌을 통해 하수의 낙하속도를 감속시키고, 하수 배출구(220)를 통해 전처리 반응조(110)로 배출될 하수의 난류를 감소시키기 위한 제1 충돌판(211) 및 제2 충돌판(213)으로 구비된다.

제1 충돌판(211)은 낙하유입 통로의 내벽과 이격되되, 낙하유입 통로 내에서 제2 충돌판(213)과 교차로 설치되며, 외부로부터 낙하유입되는 하수가 충돌에 의해 감속되도록 하거나 제2 충돌판(213)에 의해 감속된 후 낙하되는 하수가 더 감속되도록 한다. 이러한 제1 충돌판(211)은 충돌에 의해 감속된 하수가 낙하유입 통로의 내벽과의 틈인 제1 낙하구(212)를 통해 하측으로 낙하되도록 한다.

제2 충돌판(213)은 제1 충돌판(211)과 교차로 낙하유입 통로 내에 설치되며, 제1 충돌판(211)을 통과하는 하수가 충돌에 의해 더 감속되도록 한다. 이러한 제2 충돌판(213)은 충돌에 의해 더 감속된 하수가 중심부에 형성된 제2 낙하구(214)를 통해 하측으로 낙하되도록 한다.

하수 배출구(220)는 통로 중에서 제1 충돌판(211)과 제2 충돌판(213)을 통해 감속된 하수가 배출되는 배출 통로의 끝단에 복수로 형성되며, 감속된 하수를 순차적으로 전처리 반응조(110)에 배출한다.

더 나아가, 하수 배출구(220)는 통로 중에서 층류 발생구(135)와 최대한 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직할 것이다. 이는, 외부로부터 낙하유입되는 하수가 제1 충돌판(211)과 제2 충돌판(213)에 의해 감속되었다 하더라도, 체류시간보다 빠른 시간 내에 층류 발생구(135)로 유동될 수 있는 단락류가 발생될 수 있기 때문이다.

내부 반송부(300)는 배플(130)의 측벽에 구비되며, 내부 반송공정 동안에 주처리 반응조(120)의 하수가 전처리 반응조(110)로 내부 반송되도록 한다.

여기서, 내부 반송되는 주처리 반응조(120)의 하수는 내부 반송부(300)를 통해 배플(130)에 형성되는 반송구(미도시)를 통과하여 전처리 반응조(110)로 내부 반송되는 것으로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

그리고 내부 반송부(300)는 배출공정이 종료된 후에 하수의 높이보다 약간 하측인 주처리 반응조(120)의 만수위의 50~65 % 사이에 맞춰 층류 발생구(135)와 이격되게 배플(130)의 측벽에 설치된다. 이는, 전처리 반응조(110)로부터 주처리 반응조(120)로 유동되는 하수가 내부 반송공정 이외의 공정에서 내부 반송부(300)를 통해 전처리 반응조(110)로 반송될 수 있는 단락류 형성을 최대로 억제하기 위함이다.

또한, 내부 반송부(300)는 내부 반송공정 이외의 공정에서 주처리 반응조(120)의 하수가 전처리 반응조(110)로 반송되는 것을 차단하는 역류 방지밸브(310)가 구비된다.

역류 방지밸브(310)는 제어부(900)에 의해 내부 반송공정에서는 반송구(미도시)를 개방하여 주처리 반응조(120)의 하수가 전처리 반응조(110)로 반송되도록 하며, 내부 반송공정 이외의 공정에서는 반송구(미도시)를 폐쇄하여 주처리 반응조(120)의 하수가 전처리 반응조(110)로 반송되는 것을 차단한다.

층류 안내부(400)는 주처리 반응조(120) 내에 복수로 구비되되, 일단이 층류 발생구(135)와 접촉되며, 타단이 배출부(800)가 설치되는 주처리 반응조(120)의 측벽과 접촉되도록 연장형성됨으로써, 층류 발생구(135)를 통과하는 하수의 내부 반송부(300)로의 단락류를 방지한다.

그리고 층류 안내부(400)는 산기부(500)와 수중교반부(700)에 의한 교반이 발생되지 않는 침전공정 및 배출공정 동안에 계속 유입되는 하수가 주처리 반응조(120)의 하측에서 확산되도록 하기 위한 확산구(405)가 복수로 형성된다.

확산구(405)는 도면에 도시된 바와 달리, 일단으로부터 타단으로 갈수록 직경이 증가된다. 일례로, 일단의 확산구(405a)보다 타단의 확산구(405b)의 직경이 크게 형성된다. 이는, 주처리 반응조(120)의 하측에 침전되는 슬러지층의 교란을 최대한 억지시킴과 동시에 배출공정 동안에도 층류 발생구(135)를 통과하는 하수의 배출부(800)로의 유선을 최대한 연장시키기 위함이다. 또한, 산기부(500)가 가동되는 동안에 교반되지 않는 침적 슬러지의 발생을 억제시키기 위함이다.

이와 같은, 층류 안내부(400)는 도면에 도시된 바와 달리, 단독으로 주처리 반응조(120) 내에 구비될 수 있다.

산기부(500)는 층류 안내부(400)가 단독으로 구비되는 경우에는 층류 안내부(400)의 상측에 구비되며, 층류 안내부(400)가 복수로 구비되는 경우에는 층류 안내부(400)의 사이공간에 구비된다.

이러한 산기부(500)는 층류 안내부(400)가 복수로 구비되는 경우에 층류 안내부(400)와 동일 높이로 주처리 반응조(120) 내에 설치된다. 이는, 호기공정 동안에 외부로부터 공기를 흡입하여 주처리 반응조(120)에 산소를 공급하는 과정 동안에 층류 안내부(400)에 의해 층류 안내부(400)에 의해 산소 공급이 원활하지 않게 됨을 방지하기 위함이다.

그리고 산기부(500)는 호기공정 동안에 주처리 반응조(120)에 산소를 공급하고, 주처리 반응조(120)에 공급하는 산소를 이용하여 주처리 반응조(120)의 하수를 교반한다. 다만, 산기부(500)는 무산소공정 동안에는 가동되지 않는다.

수중포기부(600)는 호기공정 동안에 외부로부터 공기를 흡입하여 전처리 반응조(110)에 산소를 공급하며, 전처리 반응조(110)에 공급하는 산소를 이용하여 전처리 반응조(110)의 하수를 교반한다.

또한, 수중포기부(600)는 무산소공정 동안에 전처리 반응조(110)의 하수를 교반한다. 여기서, 수중포기부(600)는 산소가 아닌 물리적인 작용을 이용하여 전처리 반응조(110)의 하수를 교반한다. 이를 위해, 수중포기부(600)에는 제어부(900)에 의해 회전되는 교반익(미도시)이 구비된다.

즉, 전처리 반응조(110)는 수중포기부(600)에 의해 호기공정 동안에 산소 공급 및 산소 기반의 교반이 이루어지며, 무산소공정 동안에 물리적 작용 기반의 교반이 이루어진다.

수중교반부(700)는 무산소공정 동안에 주처리 반응조(120)의 하수를 교반한다. 여기서, 수중교반부(700)는 산소가 아닌 물리적인 작용을 이용하여 주처리 반응조(120)의 하수를 교반한다. 이를 위해, 수중교반부(700)에는 제어부(900)에 의해 회전되는 교반익(미도시)이 구비된다.

즉, 주처리 반응조(120)는 산기부(500)에 의해 호기공정 동안에 산소 공급 및 산소 기반의 교반이 이루어지며, 수중교반부(700)에 의해 무산소공정 동안에 물리적 작용 기반의 교반이 이루어진다.

배출부(800)는 주처리 반응조(120)의 측벽에 설치되어 주처리 반응조(120)의 하수에 부유되며, 현탁물질의 유입을 원천적으로 차단하면서 방류기준을 초과하지 않는 상등수를 외부로 배출하는 장치로서 챔버(810), 상등수 위어부(820), 공기유출입부(830), 부유체(840), 탁도센서(850) 및 바닥판 개폐부(860)가 구비된다.

챔버(810)는 상등수 위어부(820)와 함께 내부로 상등수가 유입되는 유입구역, 상등수가 내부에서 유동되는 유동구역 및 상등수가 외부로 배출되는 배출구역을 형성한다.

이러한 챔버(810)는 상등수 위어부(820)와 함께 상등수의 유동구역을 이루기 위한 제1 벽체(811)와 제2 벽체(813)가 구비된다.

제1 벽체(811)는 챔버(810)의 상부로부터 하부를 향해 연장형성되며, 제2 벽체(813)와는 일정간격으로 이격된다.

그리고 제1 벽체(811)는 후술될 바닥판 개폐부(860)에 구비되는 개폐부재(861)의 회전에 따라 회전정지부재(864)와 접촉되어, 회전정지부재(864)와 함께 개폐부재(861)의 회전이 정지되도록 한다.

제2 벽체(813)는 챔버(810)의 상부로부터 하부를 향해 연장형성되며, 제1 벽체(811)와는 일정간격으로 이격된다.

이러한 제1, 2 벽체(811, 813)는 서로 간의 이격공간에 상등수 위어부(820)가 구비되면서 상등수 위어부(820)와 함께 상등수의 유동구역을 이루게 된다. 그리고 상등수의 유동구역에서 상등수는 제1, 2 벽체(811, 813)와 상등수 위어부(820)에 의해 구획지게 유동된다.

상등수 위어부(820)는 챔버(810)의 측면 하우징 또는 제1, 2 벽체(811, 813)와 함께 상등수가 챔버(810)의 내부로 유입되도록 하는 유입구역, 상등수가 챔버(810) 내부에서 유동되도록 하는 유동구역 및 상등수가 챔버(810)로부터 배출되도록 하는 배출구역을 이루기 위해, 제1 상등수 위어(821), 제2 상등수 위어(823) 및 제3 상등수 위어(825)가 구비된다.

제1 상등수 위어(821)는 챔버(810)의 일측부 하우징과 함께 상등수가 챔버(810)의 내부로 유입되도록 하는 유입구역을 이룬다. 구체적으로, 제1 상등수 위어(821)는 챔버(810)의 일측부 하우징과 일정간격 이격되며, 이러한 이격공간은 상등수 유입구의 역할을 수행하여 상등수가 유입되도록 한다.

제2 상등수 위어(823)는 제1, 2 벽체(811, 813)와 함께 상등수가 챔버(810) 내부에서 유동되도록 하는 유동구역을 이룬다. 구체적으로, 제2 상등수 위어(823)는 제1 벽체(811) 및 제2 벽체(813)와 각각 일정간격으로 이격되며, 제1, 2 벽체(811, 813)와 대향되는 방향으로 연장형성되어 상등수가 구획지게 유동되도록 한다.

그리고 제2 상등수 위어(823)의 하단은 개폐부재(861)가 회전되는 각도에 따라 개폐부재(861)와 접촉된다. 이러한 접촉에 의해 제2 상등수 위어(823)의 하단 또는 개폐부재(861)는 파손될 우려가 존재한다. 이와 같은 파손의 우려를 해소하기 위해 제2 상등수 위어(823)의 하단에는 개폐부재(861)와의 충돌에 의해 개폐부재(861)가 파손되는 것을 방지하기 위한 고무패킹(824)이 구비된다.

제3 상등수 위어(825)는 챔버(810)의 타측부 하우징과 함께 상등수가 챔버(810)로부터 배출되도록 하는 배출구역을 이룬다. 구체적으로, 제3 상등수 위어(825)는 챔버(810)의 타측부 하우징과 일정간격 이격되며, 이러한 이격공간은 상등수 배출구의 역할을 수행하여 상등수가 상등수 배출관을 향해 배출구로 배출되도록 한다.

또한, 제3 상등수 위어(825)의 하단은 개폐부재(861)가 회전되는 각도에 따라 개폐부재(861)에 끝단에 구비되는 후술될 고무패킹(865)과 접촉되며, 이러한 접촉을 통해 제1 벽체(811) 및 회전정지부재(864)와 함께 개폐부재(861)의 회전이 정지되도록 한다.

더 나아가, 제3 상등수 위어(825)의 하단은 개폐부재(861)의 회전을 정지시키기 위해 상등수 유출구의 직경이 축소되는 방향으로 경사지게 이루어진다.

여기서, 제3 상등수 위어(825)의 하단은 상등수 유출구의 직경이 상등수의 배출방향으로 갈수록 축소됨으로써, 상등수 배출구로부터 상등수 배출관을 통해 배출구로 유동되는 상등수의 유동속도를 증가시키는 부가적인 효과를 낼 수 있다.

공기유출입부(830)는 챔버(810)의 내부로 공기가 유입 또는 유출되도록 하기 위해 챔버(810)의 상측부에 구비된다.

부유체(840)는 챔버(810)의 유입구역이 구비되는 일측부를 제외한 챔버(810)의 나머지 측면부에 결합되며, 압축공기의 주입 또는 배출을 통해 챔버(810)가 주처리 반응조(120)의 하수로부터 배출 주기수위(B) 또는 배출 외 주기수위(C)로 부유되도록 하기 위해 압축공기 주입구(841) 및 압축공기 배출구(843)가 구비된다.

압축공기 주입구(841)는 제어부(900)에 의해 작동되는 압축공기 주입장치(미도시)와 연결되며, 압축공기 주입장치(미도시)의 압축공기가 부유체(840) 내부에 주입되도록 한다.

여기서, 압축공기가 압축공기 주입구(841)를 통해 부유체(840)의 내부에 주입되는 것은 챔버(810)가 배출 주기수위(B)로부터 배출 외 주기수위(C)로 부유되도록 하기 위함이며, 압축공기가 압축공기 주입구(841)를 통해 부유체(840)의 내부에 주입되는 시기는 탁도센서(850)로부터 챔버(810) 내부의 상등수의 탁도가 기설정된 수치 이상의 탁도인 것으로 감지되어 감지정보가 생성될 때이다.

한편, 챔버(810)가 부유체(840)에 의해 배출 주기수위(B)로부터 배출 외 주기수위(C)로 부유될 때, 상등수는 제1 상등수 위어(821)를 통과하지 못하게 되면서 챔버(810)의 내부로 유입되지 않는다.

즉, 챔버(810)는 부유체(840)에 의해 배출 주기수위(B)로부터 배출 외 주기수위(C)로 부유될 때, 상등수가 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다.

압축공기 배출구(843)는 제어부(900)에 의해 작동되는 압축공기 배출장치(미도시)와 연결되며, 압축공기 배출장치(미도시)를 통해 부유체(840) 내부의 압축공기가 배출되도록 한다.

여기서, 압축공기가 압축공기 배출구(843)를 통해 부유체(840)로부터 배출되는 것은 챔버(810)가 배출 외 주기수위(C)로부터 배출 주기수위(B)로 부유되도록 하기 위함이며, 압축공기가 압축공기 배출구(843)를 통해 부유체(840)로부터 배출되는 시기는 탁도센서(850)가 감지정보의 미생성과 함께 챔버(810)의 유동구역 폐쇄 상태 또는 탁도센서(850)가 감지정보를 생성한 후에 감지정보의 생성이 종료되고, 개폐부재(861)가 회전을 통해 개방된 유동구역을 완전히 폐쇄할 때이다.

이와 같이, 챔버(810)가 부유체(840)에 의해 배출 외 주기수위(C)로부터 배출 주기수위(B)로 부유될 때, 상등수는 챔버(810)의 유입구역인 제1 상등수 위어(821)를 통과하여 제1, 2 벽체(811, 813) 및 제2 상등수 위어(823)를 통해 이루어지는 유동구역을 향해 유입된다.

그리고 부유체(840)는 챔버(810)의 내부로 상등수만 유입되도록, 챔버(810)를 배출 주기수위(B) 또는 배출 외 주기수위(C)에 부유시킴으로써, 주처리 반응조(120)의 하수에 침전되는 침전물질이 챔버(810)의 내부로 유입되는 것을 차단한다.

탁도센서(850)는 챔버(810)의 내부로 유입될 수 있는 현탁물질을 포함하는 상등수의 탁도가 제어부(900)에 기설정된 수치 이상의 탁도일 때, 상등수에 대한 감지정보를 생성한다. 이러한 탁도센서(850)는 챔버(810)의 유동구역에서 유동되는 상등수의 탁도를 감지하기 위해, 챔버(810)의 유동구역을 이루는 제2 상등수 위어(823)의 일측에 구비되는 것이 바람직할 것이다.

즉, 탁도센서(850)는 챔버(810)의 내부로 유입되는 상등수에 포함될 수 있는 기설정된 탁도 이상의 현탁물질이 외부로 배출되는 것을 차단하기 위해 구비된다.

이러한 탁도센서(850)는 본 발명에서 상등수의 탁도가 아닌 상등수의 DO, pH, MLSS, 온도 등을 측정 또는 감지하는 센서로 대체될 수 있다. 뿐만 아니라, 탁도센서(850)는 하나의 센서가 아니라 탁도, DO, pH, MLSS, 온도 등을 각각 측정하는 복수의 센서로 구비될 수 있다.

바닥판 개폐부(860)는 제어부(900)가 감지정보를 수신하는지 여부에 따라 챔버(810)의 유동구역에서 유동되는 상등수를 주처리 반응조(120)로 배출하거나 챔버(810)의 유동구역에서 유동되는 상등수를 챔버(810)의 배출구역 및 배출구로 배출하기 위해 개폐부재(861), 회전축(862), 모터(863), 회전정지부재(864) 및 고무패킹(865)이 구비된다.

개폐부재(861)는 상등수에 현탁되어 있는 현탁물질이 외부로 배출되는 것을 방지 하기 위해 챔버(810)의 하측을 개방 또는 개방 상태를 유지하거나, 상등수가 챔버(810)의 배출구역 및 배출구로 유동되도록 하기 위해 챔버(810)의 하측을 폐쇄 또는 폐쇄 상태를 유지한다.

이러한 개폐부재(861)는 제1 상등수 위어(821)의 하단과 결합되는 회전축(862)과 일단이 결합되며, 제3 상등수 위어(825)의 하단과 접촉되는 고무패킹(865)이 타단에 구비된다.

회전축(862)은 개폐부재(861)의 일단과 결합되며, 개폐부재(861)가 챔버(810)의 하측을 개방 또는 폐쇄하도록 개폐부재(861)를 회전시킨다.

모터(863)는 회전축(862)과 연결되며, 제어부(900)가 감지정보를 수신할 때, 제어부(900)에 의해 제어되어 회전축(862)을 회전시킬 구동력을 생성하여 회전축(862)이 회전되도록 한다.

회전정지부재(864)는 회전축(862)으로부터 연장형성되며, 회전축(862)의 회전에 따라 제1 벽체(811)와의 접촉을 통해 개폐부재(861)의 회전이 정지되도록 하여 챔버(810)의 유동구역이 기설정된 폭(A) 이상으로 개방되는 것을 차단한다.

고무패킹(865)은 개폐부재(861)의 타단과 제3 상등수 위어(825)의 충돌에 의해 개폐부재(861) 또는 제3 상등수 위어(825)가 파손되는 것을 방지하기 위해 제3 상등수 위어(825)의 타단에 구비된다.

이하에서는, 챔버(810)의 하측이 폐쇄된 상태와 개방된 상태의 배출부(800) 사용예를 자세히 설명하도록 하겠다.

먼저, 챔버(810)의 하측이 폐쇄된 상태의 사용예를 설명하면, 탁도센서(850)는 챔버(810)의 유동구역에서 유동되는 상등수의 탁도가 제어부(900)에 의해 기설정된 수치 이하의 탁도라고 감지하여 감지정보를 생성하지 않을 때, 제어부(900)는 탁도센서(850)로부터 감지정보를 수신하지 않는다.

그리고 제어부(900)는 챔버(810)가 배출 외 주기수위(C)에 부유되는 경우, 압축공기 배출장치(미도시)를 제어하여 부유체(840)의 압축공기가 압축공기 배출구(843)를 통해 부유체(840)로부터 배출되도록 함으로써, 챔버(810)가 배출 주기수위(B)에 부유되도록 한다.

이와 달리, 제어부(900)는 챔버(100)가 배출 주기수위(B)에 부유되는 경우, 현 상태를 유지한다.

또한, 제어부(500)는 챔버(800)가 배출 외 주기수위(C)에 부유되면서 챔버(810)의 하측이 개방되는 경우, 개폐부재(861)가 회전되도록 모터(863)를 제어하여 챔버(810)의 하측이 폐쇄되도록 하고, 압축공기 배출장치(미도시)를 제어하여 부유체(840)로부터 압축공기가 배출되도록 함으로써 챔버(810)가 배출 주기수위(B)에 부유되도록 한다.

이와 달리, 제어부(900)는 챔버(810)가 배출 주기수위(B)에 부유되면서 챔버(810)의 하측이 폐쇄되는 경우, 현 상태를 유지한다.

한편, 챔버(810)의 하측이 개방된 상태의 사용예를 설명하면, 탁도센서(850)는 챔버(810)의 유동구역에서 유동되는 상등수의 탁도가 제어부(900)에 의해 기설정된 수치 이상의 탁도라고 감지하여 감지정보를 생성할 때, 제어부(900)는 탁도센서(850)로부터 생성된 감지정보를 수신한다.

그리고 제어부(900)는 챔버(810)가 배출 주기수위(B)에 부유되는 경우, 압축공기 주입장치(미도시)를 제어하여 부유체(840)에 압축공기가 주입되도록 하여 챔버(810)가 배출 외 주기수위(C)에 부유되도록 한다.

이와 달리, 제어부(900)는 챔버(810)가 배출 외 주기수위(C)에 부유되는 경우, 현 상태를 유지한다.

또한, 제어부(900)는 챔버(100)가 배출 주기수위(B)에 부유되면서 챔버(810)의 하측이 폐쇄되는 경우, 개폐부재(861)가 회전되도록 모터(863)를 제어하여 챔버(810)의 하측이 개방되도록 한다. 특히, 기설정된 폭(A)까지 챔버(810)의 하측이 개방되도록 모터(863)를 제어한다.

이와 달리, 제어부(900)는 챔버(810)가 배출 외 주기수위(C)에 부유되면서 챔버(810)의 하측이 기설정된 폭(A)으로 개방되는 경우, 현 상태를 유지한다.

<공정 순서 및 운전 주기>

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법의 공정 순서 및 운전 주기에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법의 공정순서를 나타내는 흐름도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIP-SBR 공법의 운전 주기를 나타내는 도면이다.

먼저, 난류/단락류 감소 유입부(200)를 통해 난류 및 단락류가 감소된 하수가 전처리 반응조(110) 내에 유입된다(S10).

하수 유입공정(S10) 후, 산기부(500)는 주처리 반응조(120)에 산소 공급 및 산소를 기반으로 주처리 반응조(120)의 하수를 교반하고, 수중포기부(600)는 전처리 반응조(110)에 산소를 공급 및 산소를 기반으로 전처리 반응조(110)의 하수를 교반하는 호기공정이 이루어진다(S20).

호기공정(S20) 후, 수중교반부(700)는 주처리 반응조(120)의 하수를 교반익(미도시)로 교반하고, 수중포기부(600)는 전처리 반응조(110)의 하수를 교반익(미도시)로 교반하는 무산소공정이 이루어진다(S30).

이러한 호기공정(S20)과 무산소공정(S30)은 하수처리를 위해 한 번 이상의 호기공정(S40, S70)과 무산소공정(S60)이 이루어진다. 본 발명의 공정 순서에서는 호기공정이 3회, 무산소공정을 2회 이루어지는 것으로 설명하였으나, 바람직한 본 발명의 CIP-SBR 공법의 운전 주기에서는 호기공정이 4회, 무산소공정이 3회 이루어지며, 호기공정 중 마지막 1회는 유기물 제거를 위해 반응시간이 짧게 설정될 수 있다.

더 나아가, 호기공정이 복수번 진행되는 경우, 호기공정 중 하수 유입공정 후 첫 호기공정과 침전공정 전의 호기공정을 제외한 나머지 호기공정에서는 주처리 반응조(120)의 하수가 내부 반송부(300)를 통해 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송공정이 이루어진다(S50).

호기공정(S70) 후, 산기부(500), 수중포기부(600), 수중교반부(700)이 가동되지 않게 되며, 이를 통해 전처리 반응조(110)와 주처리 반응조(120)의 하수가 침전되는 침전공정이 이루어진다.(S80).

침전공정(S80) 후, 배출부(800)가 주처리 반응조(120)에 부유된 상태로 하수처리된 주처리 반응조(120)의 상등수를 외부로 배출한다(S90).

이와 같은, 본 발명의 CIP-SBR 공법의 운전 주기는 도면에 도시된 바와 같이, 반응공정 4시간, 침전공정 1시간, 배출 0.5시간으로 하여 5.5시간을 한 주기로 하며, 상기의 반응공정은 42분을 주기로 하는 호기공정이 3회 및 24분을 주기로 하는 호기공정이 1회, 30분을 주기로 하는 무산소공정이 교대로 반복되어 진행된다.

이러한 CIP-SBR 공법의 운전 주기에서 주처리 반응조(120)의 호기공정이 무산소공정의 반응시간보다 길게 설정되는 것은, 주처리 반응조(120)의 하수의 암모니아성 질소를 질산성 질소로 전환하기 위한 충분한 반응시간을 부여하기 위함이다.

그리고 주처리 반응조(120)의 마지막 호기공정은 유기물 제거를 주된 목적으로 진행되기 때문에, 다른 호기공정의 반응시간보다 짧게 진행된다.

주처리 반응조(120)의 무산소공정은 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 ICEAS 공법보다 무산소공정의 반응시간이 길게 설정된다. 이는, 호기공정 시간이 끝나고 완전한 무산소 조건으로 전환되는데 소요하는 시간을 고려할 뿐만 아니라, 질산성 질소가 제거되고 난 후, 인 제거를 위한 혐기조건까지 진행될 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 본 발명의 CIP-SBR 공법의 운전 주기 중 내부 반송공정은 주처리 반응조(120)의 첫 호기공정과 침전공정 전 마지막 호기공정을 제외한 나머지 호기공정의 마지막 12분 동안 진행된다. 이때, 전처리 반응조(110)는 내부 반송을 위해 수중포기부(600)의 산소 공급이 중단되면서 무산소공정으로 전환된다. 즉, 전처리 반응조(110)는 첫 호기공정과 침전공정 전 마지막 호기공정의 반응시간은 30분이 되며, 감소된 호기공정의 반응시간만큼 무산소공정의 반응시간이 증가하여 주처리 반응조(120)와 달리 첫 무산소공정을 제외한 나머지 무산소공정의 반응시간이 42분씩 유지된다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10: CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템, 100: 반응부,
110: 전처리 반응조, 120: 주처리 반응조,
130: 배플, 135: 층류 발생구,
200: 난류/단락류 감소 유입부, 210: 충돌판,
211: 제1 충돌판, 212: 제1 낙하구,
213: 제2 충돌판, 214: 제2 낙하구,
220: 하수 배출구, 300: 내부 반송부,
310: 역류 방지 밸브, 400: 층류 안내부,
405: 확산구, 500: 산기부,
600: 수중포기부, 700: 수중교반부,
800: 배출부, 810: 챔버,
811: 제1 벽체, 813: 제2 벽체,
820: 상등수 위어부, 821: 제1 상등수 위어,
823: 제2 상등수 위어, 824: 고무패킹,
825: 제3 상등수 위어, 830: 공기유출입부,
840: 부유체, 841: 압축공기 주입구,
843: 압축공기 배출구, 850: 탁도센서,
860: 바닥판 개폐부, 861: 개폐부재,
862: 회전축, 863: 모터,
864: 회전정지부재, 865: 고무패킹,
900: 제어부, A: 기설정된 폭,
B: 배출 주기수위, C: 배출 외 주기수위.

Claims (12)

1. 전처리 반응조(110), 주처리 반응조(120) 및 상기 전처리 반응조(110)와 상기 주처리 반응조(120)를 일부 구획지게 하며, 하수의 유동을 위한 층류 발생구(135)가 형성된 배플(130)이 구비되는 반응부(100);
   상기 전처리 반응조(110) 내에 구비되며, 하수를 상기 전처리 반응조(110)에 유입되도록 하되, 상기 하수의 난류 및 단락류가 감소되도록 하는 난류/단락류 감소 유입부(200);
   상기 배플(130)에 구비되며, 상기 하수를 상기 주처리 반응조(120)로부터 상기 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송부(300);
   상기 주처리 반응조(120) 내에 복수로 구비되며, 상기 층류 발생구(135)를 통과하는 하수의 상기 내부 반송부(300)로의 단락류를 방지하면서 상기 하수의 확산을 유도하는 층류 안내부(400);
   상기 층류 안내부(400)의 상측 또는 상기 층류 안내부(400)의 사이공간에 구비되는 산기부(500);
   상기 전처리 반응조(110) 내에 구비되며, 상기 전처리 반응조(110)에 산소 공급 및 상기 전처리 반응조(110)의 하수를 교반하는 수중포기부(600);
   상기 주처리 반응조(120) 내에 구비되며, 상기 주처리 반응조(120)의 하수를 교반하는 수중교반부(700); 및
   상기 주처리 반응조(120) 내에 구비되며, 현탁물질이 배제된 상기 주처리 반응조(120)의 상등수를 배출구로 배출하는 배출부(800);를 포함하고,
   상기 난류/단락류 감소 유입부(200)는,
   상기 하수가 낙하유입되는 낙하유입 통로 내에 설치되며, 상기 낙하유입되는 하수와의 충돌을 통해 상기 하수의 낙하속도를 감속시켜 상기 하수의 난류를 감소시키는 충돌판(210); 및
   상기 충돌판(210)에 의해 감속된 하수가 배출되는 배출 통로의 끝단에 복수로 형성되며, 상기 하수를 상기 층류 발생구(135)와 이격된 위치에서 상기 전처리 반응조(110)로 배출하여 상기 하수의 단락류를 감소시키는 하수 배출구(220);를 포함하며,
   상기 층류 안내부(400)는,
   일단이 상기 층류 발생구(135)와 접촉되며, 타단이 상기 배출부(800)가 설치되는 주처리 반응조(120)의 측벽과 접촉되도록 연장형성됨으로써, 상기 주처리 반응조(120)로 유입되는 하수가 상기 주처리 반응조(120)의 하측에서 확산되도록 하기 위한 확산구(405)가 복수로 형성되고,
   상기 층류 안내부(400)는,
   상기 일단으로부터 상기 타단으로 향할수록, 상기 확산구(405)의 직경이 증가되며,
   상기 배출부(800)는,
   상등수 위어부(820)와 함께 상기 상등수가 내부로 유입되도록 하는 유입구역, 상기 상등수가 내부에서 유동되도록 하는 유동구역 및 내부로 유입된 상등수가 배출되도록 하는 배출구역을 이루기 위한 제1 벽체(811)와 제2 벽체(813)가 구비되는 챔버(810); 및
   상기 챔버(810)와 함께 상기 유입구역, 상기 유동구역 및 상기 배출구역을 이루기 위한 상기 상등수 위어부(820);를 포함하고,
   상기 상등수 위어부(820)는,
   상기 유입구역을 이루며, 하단에 바닥판 개폐부(860)에 구비되는 회전축(862)이 결합되는 제1 상등수 위어(821);
   상기 제1, 2 벽체(811, 813)와 함께 상기 유동구역을 이루며, 상기 회전축(862)의 회전에 따라 상기 바닥판 개폐부(860)에 구비되는 개폐부재(861)와 접촉되는 제2 상등수 위어(823); 및
   상기 배출구역을 이루며, 상기 회전축(862)의 회전에 따라 상기 개폐부재(861)의 끝단이 하단에 접촉되되, 상기 하단은 상기 개폐부재(861)의 회전이 정지되도록 경사지는 제3 상등수 위어(825);를 포함하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 충돌판(210)은,
   상기 낙하유입 통로의 내벽과 이격되되, 상기 낙하유입 통로 내에 복수로 설치되며, 상기 낙하유입되는 하수가 충돌에 의해 감속되도록 하고, 상기 감속된 하수가 상기 내벽과의 틈인 제1 낙하구(212)를 통해 하측으로 낙하되도록 하는 제1 충돌판(211); 및
   상기 제1 충돌판(211)과 교차로 낙하유입 통로의 내벽에 복수로 설치되며, 상기 제1 충돌판(211)에 의해 감속된 하수가 충돌에 의해 더 감속되도록 하고, 상기 더 감속된 하수가 중심부에 형성되는 제2 낙하구(214)를 통해 하측으로 낙하되도록 하는 제2 충돌판(213);을 포함하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부 반송부(300)는,
   상기 주처리 반응조(120) 하수를 상기 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송공정 이외의 공정에서, 상기 주처리 반응조(120)의 하수가 상기 전처리 반응조(110)로 반송되는 것을 차단하는 역류 방지밸브(310);를 포함하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 수중포기부(600)는,
   호기공정 동안에 외부의 공기를 흡입하여 상기 전처리 반응조(110)에 산소 공급 및 상기 산소를 통해 상기 전처리 반응조(110)의 하수를 교반하되, 무산소공정 동안에는 상기 전처리 반응조(110)의 하수를 물리적으로 교반하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 산기부(500)는,
   호기공정 동안에 외부의 공기를 흡입하여 상기 주처리 반응조(120)에 산소 공급 및 상기 산소를 통해 상기 주처리 반응조(120)의 하수를 교반하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 수중교반부(700)는,
   무산소공정 동안에 상기 주처리 반응조(120)의 하수를 물리적으로 교반하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응부(100)는,
    하수 유입공정 후에, 상기 주처리 반응조(120)의 호기공정과 무산소공정이 침전공정 전까지 교대로 반복되되, 상기 호기공정의 시간이 상기 무산소공정의 시간보다 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 반송부(300)는,
    상기 주처리 반응조(120) 하수를 상기 전처리 반응조(110)로 반송하는 내부 반송공정이 상기 하수 유입공정 후 첫 호기공정과 상기 침전공정 전의 호기공정을 제외한 나머지 호기공정마다 이루어지는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출부(800)는,
    상기 주처리 반응조(120)의 하수에 부유되면서 상기 상등수를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 CIP-SBR 공법에 의한 하수처리 시스템.

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