KR102596611B1 - 기포를 이용한 분리막 세정 장치 및 이를 구비하는 ｍｂｒ 공법 기반 하폐수 처리 설비 - Google Patents

기포를 이용한 분리막 세정 장치 및 이를 구비하는 ｍｂｒ 공법 기반 하폐수 처리 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 하폐수를 여과하여 처리하는 분리막이 처리조에 침지된 상태에서 상기 분리막을 세정하기 위해 상기 한 장치로서, 상기 처리조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 거대기포 발생기를 포함하며, 상기 거대기포 발생기는 상부와 측면이 폐쇄된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물; 상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물; 및 복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 포함하며, 상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며, 상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 형성되며, 상기 기포 배출관은 상기 외측 공간에 배치되며, 상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하는 분리막 세정 장치가 제공된다.

Description

기포를 이용한 분리막 세정 장치 및 이를 구비하는 ＭＢＲ 공법 기반 하폐수 처리 설비 {APPARATUS FOR CLEANING SEPATION MEMBRANE USING BUBBLE AND WASTEWATER TREATING EQUIPMENT BASDED ON MBR METHOD}
본 발명은 하폐수 처리 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 MBR 공법을 이용한 하폐수 처리 기술에 관한 것이다.
MBR(Membrane Bio-Reactor) 공법은 기존의 활성슬러지 공법에서 중력 침강에 의한 고액분리 침전조 대신 분리막을 이용하여 고액분리를 달성하는 공법이다. MBR 공법은 기존의 활성슬러지법에 비해 소요면적이 작고 자동운전이 용이하여 하폐수 처리 시설에 많이 사용되고 있다.
MBR 공법에 대한 선행특허문헌인 등록특허 제10-1341163호에는 무산소조, 혐기조, 호기조 및 탈기조로 구성되는 생물반응조와, 호기조 내에 설치되는 침지식 분리막을 구비하는 하수 고도처리시설이 기재되어 있다. 이러한 종래의 BMR 공법을 이용한 시설에서, 침지된 상태의 분리막에 쌓인 오염물은 분리막의 아래에 설치되는 산기관으로부터 배출되는 세정 공기에 의해 제거되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1341163호 (2013.12.13)
본 발명의 목적은 MBR 공법에 사용되는 분리막의 세정 효과가 향상된 분리막 세정 장치 및 이를 구비하는 MBR 공법 기반 하폐수 처리 설비를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하폐수를 여과하여 처리하는 분리막이 처리조에 침지된 상태에서 상기 분리막을 세정하기 위해 상기 한 장치로서, 상기 처리조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 거대기포 발생기를 포함하며, 상기 거대기포 발생기는 상부와 측면이 폐쇄된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물; 상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물; 및 복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 포함하며, 상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며, 상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 형성되며, 상기 기포 배출 홀은 상기 외측 공간에 위치하며, 상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하는 분리막 세정 장치가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 처리 대상 하폐수에 대해 무산소 조건 하에서 탈질 미생물에 의한 질소 방출이 이루어지는 무산소조; 상기 무산소조로부터 배출되는 무산소조 배출수에 대해 혐기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 방출이 이루어지는 혐기조; 상기 혐기조로부터 배출되는 혐기조 배출수에 대해 호기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 과잉 섭취와 탈질 미생물에 의한 질소의 산화가 이루어지는 호기조; 상기 호기조로부터 배출되는 호기조 배출수에 침지되어서 상기 호기조 배출수를 여과하여 처리하는 분리막을 구비하는 분리막조; 및 상기 분리막조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 거대기포 발생기를 구비하는 분리막 세정 장치를 포함하며, 상기 거대기포 발생기는 상부와 측면이 폐쇄된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물과, 상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물과, 복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 구비하며, 상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며, 상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 형성되며, 상기 기포 배출 홀은 상기 외측 공간에 위치하며, 상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하는 하폐수 처리 설비가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 처리 대상 하폐수에 대해 무산소 조건 하에서 탈질 미생물에 의한 질소 방출이 이루어지는 무산소조; 상기 무산소조로부터 배출되는 무산소조 배출수에 대해 혐기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 방출이 이루어지는 혐기조; 상기 혐기조로부터 배출되는 혐기조 배출수에 대해 호기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 과잉 섭취와 탈질 미생물에 의한 질소의 산화가 이루어지는 호기조; 상기 호기조로부터 배출되는 호기조 배출수에 침지되어서 상기 호기조 배출수를 여과하여 처리하는 분리막을 구비하는 분리막조; 상기 처리 대상 하폐수에 포함된 섬유사를 제거하는 전처리부; 및 상기 분리막조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 거대기포 발생기를 구비하는 분리막 세정 장치를 포함하며, 상기 거대기포 발생기는 상부와 측면이 폐쇄된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물과, 상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물과, 복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 구비하며, 상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며, 상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 형성되며, 상기 기포 배출 홀은 상기 외측 공간에 위치하며, 상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하는 하폐수 처리 설비가 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 거대기포를 생성하여 침지된 분리막으로 배출하므로 기포에 의한 분리막의 세정 효과가 향상된다.
또한, 탈기조 저장수의 용존산소 농도가 높은 경우에 처리 대상 하폐수의 일부가 탈기조로 공급되어서 반송수의 용존산소 농도가 낮아짐으로써, 무산소조에서의 탈질 효율 및 혐기조에서의 인방출 효율이 향상될 수 있다.
그리고, 처리 대상 하폐수의 암모니아성 질소량과 처리수의 질산성 질소량 사이의 비율에 따라 호기조의 후단에 배치되는 교대반응조가 호기조 또는 무산소조로 선택적으로 작동하므로 하폐수의 처리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 처리 대상 하폐수가 무산소조로 유입되기 전에 전처리부에 의해 처리 대상 하폐수에서 머리카락과 같은 섬유사 물질이 제거되므로, 분리막조에 구비되는 분리막 여과 장치의 섬유사 물질에 의한 파울링 문제가 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하폐수 처리 설비에 구비되는 전처리부의 일 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전처리부에 구비되는 전처리 장치의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전처리 장치에 구비되는 섬유사 제거 유닛의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 섬유사 제거 유닛에 구비되는 섬유사 제거 부재의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유사 제거 부재를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 하폐수 처리 설비에 구비되는 분리막조의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 분리막조에 설치되는 분리막 세정 장치의 사시도이다.
도 9은 도 8에 도시된 분리막 세정 장치에 구비되는 거대기포 발생기의 사시도로서, 내부 구조가 보이도록 외벽 구조물과 내벽 구조물을 단면으로 도시한 것이다.
도 10은 도 8에 도시된 분리막 세정 장치에 구비되는 거대기포 발생기의 종단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 거대기포 발생기의 다른 실시예에 대한 사시도로서,내부 구조가 보이도록 외벽 구조물과 내벽 구조물을 단면으로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 설비(100)는 MBR 공법을 기반으로 처리 대상 원수(W0)를 처리하는 설비로서, 처리 대상 원수(W0)의 유량을 조절하는 유량 조정조(110)와, 유량 조정조(110)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에서 협잡물 등의 이물질을 제거하는 스크린 장치(120)와, 스크린 장치(120)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에서 머리카락과 같은 섬유사를 제거하는 전처리부(130)와, 전처리부(130)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에 대한 탈질이 이루어지는 무산소조(140)와, 무산소조(140)로 유입되는 처리 대상 하폐수(W1)의 암모니아성 질소(NH4-N)의 양을 측정하는 제1 질소량 센서(145)와, 무산소조(140)로부터 배출되는 무산소조 배출수(W2)에 대한 인 방출이 이루어지는 혐기조(150)와, 혐기조(150)로부터 배출되는 혐기조 배출수(W3)에 대한 질산화 및 인 과잉 섭취가 이루어지는 호기조(160)와, 호기조(160)로 공급되는 약품이 저장되는 약품 저장 탱크(161)와, 약품 저장 탱크(161)로부터 배출되는 약품이 유동하는 제1 약품 주입 라인(162a)에 설치되는 제1 약품 주입 펌프(162b)와, 약품 저장 탱크(161)로부터 배출되는 약품이 유동하는 제2 약품 주입 라인(163a)에 설치되는 제2 약품 주입 펌프(163b)와, 호기조 공기 공급 라인(163)을 통해 호기조(160)로 공기를 공급하는 송풍기(167)와, 호기조(160)로부터 배출되는 호기조 배출수(W4)에 대한 추가 처리가 이루어지는 교대반응조(170)와, 호기조 공기 공급 라인(163)으로부터 분기되어서 교대반응조(170)와 연결되는 교대반응조 공기 공급 라인(175)을 개폐하는 공기 공급 밸브(177)와, 교대반응조(170)로부터 배출되는 교대반응조 배출수(W5)에 대한 분리막 여과가 이루어지는 분리막조(180)와, 분리막조(180)로부터 배출되는 처리수(W6)의 질산성 질소(NO3-N)의 양을 측정하는 제2 질소량 센서(185)와, 분리막조(180)로부터 배출되는 처리수(W6)의 총인(T-P) 농도를 측정하는 인 센서(187)와, 분리막조(180)로부터 배출되는 분리막조 배출수(W7)의 용존산소 농도를 낮추는 탈기조(190)와, 탈기조(190)로부터 배출되어서 무산소조(140)로 반송되는 반송수(W8)가 유동하는 무산소조 반송 라인(191)으로부터 분기되어서 호기조(160)와 연결되는 호기조 반송 라인(191a)에 설치되는 약품 혼합기(191b)와, 호기조 반송 라인(191a)을 개폐하는 호기조 반송 라인 개폐 밸브(191c)와, 탈기조(190)에 저장된 탈기조 저장수의 용존산소 농도를 측정하는 용존산소 센서(192)와, 탈기조(190)로 공급되는 처리 대상 하폐수(W1)가 유동하는 하폐수 공급 라인(193)을 개폐하는 하폐수 공급 밸브(194)와, 제1 약품 주입 펌프(162b), 제2 약품 주입 펌프(163b), 송풍기(167), 공기 공급 밸브(177), 호기조 반송 라인 개폐 밸브(191c) 및 하폐수 공급 밸브(194)의 작동을 제어하는 제어기(195)를 포함한다.
유량 조정조(110)는 처리 대상 원수(W0)를 저장하고, 유량 조정조(110)에 저장된 차리 대상 원수(W0)를 하폐수 처리 설비(100)의 처리 용량에 대응하여 적합한 유량으로 배출한다. 도시되지는 않았으나, 유량 조정조(110)는 유량 조정조(110)에 저장된 처리 대상 원수(W0)를 배출하기 위한 이송 펌프를 구비한다. 유량 조정조(110)로부터 배출된 처리 대상 하폐수(W1)는 스크린 장치(120)와 전처리부(130)를 차례대로 거쳐서 무산소조(140)로 유입된다.
스크린 장치(120)는 유량 조정조(110)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에서 협잡물 등의 이물질을 제거한다. 스크린 장치(120)는 하폐수 처리 설비에서 통상적으로 사용되는 스크린 장치의 구성을 포함하므로, 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
전처리부(130)는 스크린 장치(120)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에서 머리카락과 같은 섬유사를 제거한다. 도 2에는 전처리부(130)의 일 실시예가 블록도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 전처리부(130)는 처리 대상 하폐수(W1)의 흐름에 대해 병렬로 배치되는 제1 전처리 장치(131a) 및 제2 전처리 장치(131b)와, 처리 대상 하폐수(W1)가 제1 전처리 장치(131a)와 제2 전처리 장치(131b) 중 어느 하나 만을 통과하도록 처리 대상 하폐수(W1)의 흐름을 제어하는 유로 제어 밸브 장치(1301)를 구비한다.
제1 전처리 장치(131a)와 제2 전처리 장치(131b)는 처리 대상 하폐수(W1)의 흐름에 대해 병렬로 배치된다. 전처리부(130)에서 처리 대상 하폐수(W1)는 유로 제어 밸브 장치(1301)의 작동에 의해 제1 전처리 장치(131a)와 제2 전처리 장치(131b) 중 어느 하나의 전처리 장치만을 선택적으로 통과한다. 제1 전처리 장치(131a)와 제2 전처리 장치(131b)의 구성을 동일하므로, 여기서는 제1 전처리 장치(131a)의 구성에 대해서만 설명한다.
도 3에는 제1 전처리 장치(131a)의 구조가 단면도로서 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 제1 전처리 장치(131a)는 처리 대상 하폐수(W1)가 저장되는 저장 공간을 제공하는 전처리조(132)와, 전처리조(132)의 내부에 전체 또는 일부가 잠기도록 설치되는 복수 개의 섬유사 제거 유닛(135)들과, 섬유사 제거 유닛(136)의 상승을 감지하는 상승 감지 센서(139)를 구비한다.
전처리조(132)는 처리 대상 하폐수(W1)가 저장되는 저장 공간(1321)을 제공한다. 전처리조(132)는 1 단부벽(1323)과, 제1 단부벽(1323)과 이격되어서 위치하는 제2 단부벽(1325)과, 제1 단부벽(1323)과 제2 단부벽(1325)의 사이에서 차례대로 이격되어서 배치되는 복수 개의 제1 격벽(133)들과, 제1 단부벽(1323)과 제2 단부벽(1325)의 사이에서 차례대로 이격되어서 배치되는 복수 개의 제2 격벽(134)들을 구비한다.
제1 단부벽(1323)은 저장 공간(1321)의 바닥(1322)에 인접하여 위치하는 유입구(1324)를 구비한다. 유입구(1324)를 통해 처리 대상 하폐수(W1)가 저장 공간(1321)으로 유입된다.
제2 단부벽(1325)은 제1 단부벽(1323)과 이격되어서 위치한다. 제2 단부벽(1325)는 제1 단부벽(1321)에 형성된 유입구(1324)보다 높게 위치하는 배출구(1326)를 구비한다. 배출구(1326)를 통해 처리 대상 하폐수(W1)가 저장 공간(1321)로부터 배출된다.
복수 개의 제1 격벽(133)들은 제1 단부벽(1323)과 제2 단부벽(1325)의 사이에서 차례대로 이격되어서 배치된다. 복수 개의 제1 격벽(133)들 각각에는 처리 대상 하폐수(W1)가 통과할 수 있는 제1 통로(1331)가 형성된다. 제1 통로(1331)의 하단은 유입구(1324)보다 높고 배출구(1326)보다 높지 않게 위치한다.
복수 개의 제2 격벽(134)들은 제1 단부벽(1323)과 제2 단부벽(1325)의 사이에서 차례대로 이격되어서 배치된다. 복수 개의 제1 격벽(133)들과 관련하여, 제1 단부벽(1323)과 제2 단부벽(1325)의 사이에서 제1 격벽(133)과 제2 격벽(134)이 교대로 배치된다. 복수 개의 제2 격벽(134)들 각각에는 처리 대상 하폐수(W1)가 통과할 수 있는 제2 통로(1341)가 형성된다. 제2 통로(1341)는 제1 통로(1331)보다 낮게 위치하는데, 본 실시예에서는 저장공간(1321)의 바닥(1322)에 인접하여 위치하는 것으로 설명한다. 인접하는 제1 격벽(133)과 제2 격벽(134)의 사이에 형성되는 공간들 각각에 섬유사 제거 유닛(135)이 배치된다.
복수 개의 섬유사 제거 유닛(135)들 각각은 복수 개의 제1 격벽(133)들과 복수 개의 제2 격벽(134)들을 구비하는 전처리조(132)에서 인접하는 제1 격벽(133)과 제2 격벽(134)의 사이에 형성되는 공간에 처리 대상 하폐수(W1)에 전체 또는 일부가 잠기도록 배치된다. 도 4에는 섬유사 제거 유닛(135)이 사시도로서 도시되어 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 섬유사 제거 유닛(135)은 케이지(136)와, 케이지(136)의 내부에 채워지는 복수 개의 섬유사 제거 부재(137)들을 구비한다. 복수 개의 섬유사 제거 유닛(135)들은 처리 대상 하폐수(W1)의 유동 방향에 대해 직렬로 배치된다.
케이지(136)는 망 구조물로서, 내부에 복수 개의 섬유사 제거 부재(137)들이 채워지는 내부 공간(1361)을 제공한다. 본 실시예에서 케이지(136)는 전처리조(132)의 제1 격벽(133)과 제2 격벽(134)의 사이에 형성되는 공간에 대응하는 직육면체의 형상인 것으로 설명한다.
복수 개의 섬유사 제거 부재(137)들은 케이지(136)의 내부 공간(1361)에 채워져서 머리카락과 같은 섬유사 물질을 포집하여 처리 대상 하폐수(W1)로부터 제거한다. 도 5에는 섬유사 제거 부재(137)가 사시도로서 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 섬유사 제거 부재(137)은 대체로 구형으로서, 복수 개의 선재들이 결합되어서 형성된 것이다. 본 실시예에서 섬유사 제거 부재(137)를 구성하는 복수 개의 선재들은 철재인 것으로 설명한다. 섬유사 제거 부재(137)를 구성하는 복수 개의 선재들 중 일부는 섬유사 제거 부재(137)를 구조적으로 지지하는 구조 선재(1371)이며, 나머지들은 섬유사 물질을 잘 포집할 수 있도록 가시 또는 톱니 구조가 형성된 포집 선재(1372)이다. 포집 선재(1372)는 도시된 바와 같이 섬유사 제거 부재(137)의 외형부뿐만 아니라 내부 공간에도 존재할 수 있다.
섬유사 제거 부재(137)에서 포집 선재(1372)들의 비율은 케이지(136) 내에서의 위치에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상류측(도 3에서 좌측)에 가까울수록 포집 선재(1372)의 비율이 낮은 섬유사 제거 부재(137)가 사용된다. 이는 상류측과 하류측에서 전체적으로 포집 비율이 고르게 형성되도록 하기 위함이다. 본 실시예에서는 동일한 컬럼(C1, C2, C3, C4)에 위치하여 상하로 배치되는 복수 개의 섬유사 제거 부재(137)들이 동일한 포집 선재(1372)의 비율을 갖는 것으로 설명하며, 하류측 컬럼(C1, C2, C3, C4)에 위치할수록 포집 선재(1372)의 비율이 높아진다.
도 6에는 다른 실시예에 따른 섬유사 제거 부재가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 섬유사 제거 부재(237)는 대체로 직육면체 형태로서, 복수 개의 구조 샌재(1371)들과, 복수 개의 포집 선재(1372)들을 구비한다. 도 6과 같은 직육면체 형태의 섬유사 제거 부재(237)는 케이지(도 4의 136) 내에서 적층이 용이하다.
상승 감지 센서(139)는 전처리조(132)에 설치되어서 섬유사 제거 유닛(136)의 상승을 감지한다. 섬유사 제거 유닛(136)에 포집되는 섬유사 물질의 양이 증가함에 따라 섬유사 제거 유닛(136)에 작용하는 부력도 함께 증가하게 되는데, 섬유사 제거 유닛(136)에 포집되는 섬유사 물질의 양이 일정 양 이상이 되면 상승하게 된다. 본 실시예에서는 상승 감지 센서(139)가 접촉 센서인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 상승 감지 센서(139)는 섬유사 제거 유닛(136)의 상승을 감지하여 섬유사 제거 유닛(136)의 교체를 유도한다. 전처리조(132)에서 분리된 섬유사 제거 유닛(136)은 연소 장치에서 약 250℃의 온도로 가열되어서 머리카락과 같은 섬유사가 제거된다. 상승 감지 센서(139)에 의해 감지된 섬유사 제거 유닛(136)의 상승 신호는 제어기(195)로 전달되어서, 유로 제어 밸브 장치(1301)의 작동 제어에 사용된다.
유로 제어 밸브 장치(1301)는 처리 대상 하폐수(W1)가 제1 전처리 장치(131a)와 제2 전처리 장치(131b) 중 어느 하나 만을 통과하도록 처리 대상 하폐수(W1)의 흐름을 제어한다. 유로 제어 밸브 장치(1301)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어된다. 유로 제어 밸브 장치(1301)은 제1 유로 밸브(1302)와 제2 유로 밸브(1303)를 구비한다.
제1 유로 밸브(1302)는 제1 전처리 장치(131a)로 유입되는 처리 대상 하폐수(W1)가 유동하는 제1 유입 라인(1304)을 개폐한다. 제1 유로 밸브(1302)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어된다.
제2 유로 밸브(1303)는 제2 전처리 장치(131b)로 유입되는 처리 대상 하폐수(W1)가 유동하는 제2 유입 라인(1306)을 개폐한다. 제2 유로 밸브(1303)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어된다.
제1 유로 밸브(1302)와 제2 유로 밸브(1303) 중 하나의 밸브 만이 개방되도록 제어기(195)에 의해 제어된다. 본 실시예에서는 도 2에서 도시된 상태에서 제어기(195)가 정상적으로 사용 중이던 제1 전처리 장치(131a)로부터 상승 감지 센서(139)에 의한 신호를 감지하면, 자동으로 제1 유로 밸브(1302)를 폐쇄하고 제2 유로 밸브(1303)를 개방하여 비사용 중이던 제2 전처리 장치(131b)를 사용하는 것으로 설명한다.
무산소조(140)에는 전처리부(130)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)와 탈기조(190)로부터 반송되는 반송수(W8)가 유입된다. 무산소조(140)에서는 탈질 미생물이 무산소 조건 하에서 처리 대상 하폐수(W1)와 반송수(W8)에 포함된 유기물을 이용하여 질소가스를 방출한다. 무산소조(140)의 탈질 미생물은 질산성 질소 또는 아질산성 질소에 포함된 산소를 호흡하여 소비함으로써 질산성 질소를 질소가스로 전환하고, 세포 조직을 형성하기 위해 유기물을 소비한다. 무산소조(140)로부터 배출되는 무산소조 배출수(W2)는 혐기조(150)로 유입된다.
제1 질소량 센서(145)는 무산소조(140)로 유입되는 처리 대상 하폐수(W1)의 암모니아성 질소(NH4-N)의 양을 측정한다. 제1 질소량 센서(145)에 의해 측정된 암모니아성 질소량의 전기적 신호는 제어기(195)로 전송되어서 송풍기(167)와 공기 공급 밸브(177)의 제어에 이용된다.
혐기조(150)에는 무산소조(140)로부터 배출되는 무산소조 배출수(W2)가 유입된다. 혐기조(150)에서는 인축적 미생물이 혐기 조건 하에서 무산소조 배출수(W2)에 포함된 유기물을 섭취하여 PHB(Polyhydroxybutyrates) 또는 PHA(Polyhydroxyalkanates)와 같은 저장물질을 형성한다. 인축적 미생물은 상기 저장물질의 형성 과정에 필요한 에너지를 얻기 위해 ATP(Adenosine Triphosphate) 또는 폴리인산(Polyphosphate)에 포함되어 있는 인을 방출시킨다. 혐기조(150)에는 전처리부(130)로부터 배출되는 전처리 배출수(W1) 중 10 ~ 20%가 무산소조(140)를 통과하지 않고 우회하여 직접 유입된다. 혐기조(150)로부터 배출되는 혐기조 배출수(W3)는 호기조(160)로 유입된다.
호기조(160)에는 혐기조(150)로부터 배출되는 혐기조 배출수(W3)가 유입된다. 호기조(160)에서는 인축적 미생물이 호기 조건 하에서 체내의 인을 산화시키면서 혐기조 배출수(W3)에 포함된 인을 과잉 섭취하게 되고, 탈질 미생물이 혐기조 배출수(W3)에 포함된 질소를 산화시켜서 질산성 질소로 전환시킨다. 호기조(160)는 호기조 공기 공급 라인(163)을 통해 송풍기(167)로부터 산소를 공급받는다. 도시되지는 않았으나, 호기조(160)에는 공기 공급 라인(163)과 연통되는 산기관이 구비된다. 호기조(160)로부터 배출되는 호기조 배출수(W4)는 교대반응조(170)로 유입된다. 호기조(160)에는 인(P)의 처리를 위해 처리수(W6)의 총인(T-P) 농도에 따라 약품 저장 탱크(161)에 저장된 약품인 응집제가 공급될 수 있다.
약품 저장 탱크(161)에는 호기조(160)로 공급하기 위한 약품이 저장된다. 약품 저장 탱크(161)에 저장되는 약품은 호기조(160)에서 인을 처리하기 위한 응집제로서, 인의 처리를 위해 통상적으로 사용되는 응집제일 수 있다. 약품 저장 탱크(161)로부터 배출되는 응집제는 제1 약품 주입 라인(162a)을 통해 약품 혼합기(191b)로 주입되고, 제2 약품 주입 라인(163a)을 통해 호기조(160)로 주입된다.
제1 약품 주입 펌프(162b)는 약품 저장 탱크(161)와 약품 혼합기(191b)를 연통시키는 제1 약품 주입 라인(162a)에 설치된다. 제1 약품 주입 펌프(162b)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어되며, 제1 약품 주입 펌프(162b)가 작동하면, 약품 저장 탱크(161)에 저장된 응집제가 제1 약품 주입 라인(162a)을 통해 약품 혼합기(191b)로 주입된다.
제2 약품 주입 펌프(163b)는 약품 저장 탱크(161)와 호기조(160)를 연통시키는 제2 약품 주립 라인(163a)에 설치된다. 제2 약품 주입 펌프(163b)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어되며, 제2 약품 주입 펌프(163b)가 작동하면, 약품 저장 탱크(161)에 저장된 응집제가 제2 약품 주입 라인(163a)을 통해 호기조(160)로 주입된다.
송풍기(167)는 호기조 공기 공급 라인(163)을 통해 호기조(160)에 구비되는 산기관(미도시)으로 공기를 공급한다.
교대반응조(170)에는 호기조(160)로부터 배출되는 호기조 배출수(W4)에 대한 추가 처리가 이루어진다. 교대반응조(170)는 호기 조건과 무산소 조건 중 하나의 조건이 선택적으로 형성된다. 도시되지는 않았으나, 교대반응조(170)에는 산기관이 구비된다. 교대반응조(170)에 구비되는 산기관(미도시)을 통해 공기가 공급되면, 교대반응조(170)는 호기조로서 기능하며, 교대반응조(170)에 구비되는 산기관(미도시)을 통해 공기가 공급되지 않으면, 교대반응조(170)는 무산소조로서 기능한다. 교대반응조(170)의 기능은 공기 공급 밸브(177)의 작동 상태에 따라 달라진다. 교대반응조(170)로부터 배출되는 교대반응조 배출수(W5)는 분리막조(180)로 유입된다.
공기 공급 밸브(177)는 호기조 공기 공급 라인(163)으로부터 분기되어서 교대반응조(170)에 구비되는 산기관(미도시)와 연결되는 교대반응조 공기 공급 라인(175)을 개폐한다. 공기 공급 밸브(177)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어된다. 공기 공급 밸브(177)에 의해 교대반응조 공기 공급 라인(175)이 개방되면 교대반응조(170)로 공기가 공급되어서 교대반응조(170)는 호기조로서 기능하며, 공기 공급 밸브(177)에 의해 교대반응조 공기 공급 라인(175)이 폐쇄되면 교대반응조(170)로 공기가 공급되지 않아서 교대반응조(170)는 무산소조로서 기능한다.
분리막조(180)에는 교대반응조(170)로부터 배출되는 교대반응조 배출수(W5)에 대한 분리막 여과가 이루어진다. 분리막조(180)은 교대반응조 배출수(W5)를 여과하여 처리하는 분리막 여과 장치(182)를 구비한다. 분리막 여과 장치(182)는 처리수(W6)를 배출수로서 배출한다. 분리막조(180)로부터 배출되는 분리막조 배출수(W7)는 탈기조(190)로 유입된다. 도 7에는 분리막조(180)의 내부 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 분리막조(180)의 내부에 분리막 여과 장치(182)와 분리막 세정 장치(161)가 분리막조 배출수(W7)에 침지된 상태로 설치되어 있다. 분리막 여과 장치(182)는 MBR 공법에서 통상적으로 사용되는 구성을 포함하므로, 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략된다. 분리막 세정 장치(161)는 분리막 여과 장치(182)의 아래에 배치되며, 거대기포(B)를 발생시켜서 배출한다. 분리막 세정 장치(161)로부터 배출되는 거대기포(B)는 상승하여 분리막 여과 장치(182)에 구비되는 분리막을 세정한다.
도 8에는 분리막 세정 장치(161)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 분리막 세정 장치(161)는 평면 상에 배치되는 복수 개의 거대기포 발생기(162)들을 구비한다. 복수 개의 거대기포 발생기(162)들 각각이 거대기포(도 7의 B)를 간헐적으로 발생시켜서 배출한다. 도 9와 도 10에는 거대기포 발생기(162)의 내부 구조가 상세하게 도시되어 있다. 도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 거대기포 발생기(162)는 외벽 구조물(163)과, 외벽 구조물(163)의 내부에 배치되는 내벽 구조물(167)과, 외벽 구조물(163)의 내부에 설치되는 기포 배출관(168)을 구비한다.
외벽 구조물(163)은 대체로 원통 형상으로서, 내부에 내벽 구조물(167)과 기포 배출관(168)이 배치되는 내부 공간(163a)을 제공한다. 외벽 구조물(163)은 상판부(164)와, 상판부(164)의 가장자리로부터 아래로 연장되어서 형성되는 측벽부(165)와, 상판부(164)로부터 아래로 연장되어서 형성되는 거대기포 배출관(166)을 구비한다. 외벽 구조물(163)은 상판부(164)에 의해 상부가 폐쇄되고, 측벽부(165)에 의해 측면이 폐쇄되며, 하부는 개방된 형태이다.
상판부(164)는 대체로 평평한 원판 형상으로서, 상판부(164)의 가장자리에 측벽부(165)가 일체로 연결되고, 상판부(164)의 중심 위치에 거대기포 배출관(166)가 일체로 연결된다. 상판부(164)의 중심에는 거대기포 배출관(166)에 의해 형성되는 거대기포 배출구(164a)가 형성된다.
측벽부(165)는 상판부(164)의 가장자리로부터 아래로 연장되어서 형성된다. 측벽부(165)의 하단은 개방된다.
거대기포 배출관(166)는 상판부(165)의 중심 위치로부터 아래로 연장되어서 형성된다. 거대기포 배출관(166)의 내부 통로가 거대기포(B)가 상승하는 거대기포 상승 통로(166a)가 된다. 거대기포 배출관(165c)의 하단과 상단은 개방되며, 거대기포 배출관(166)의 개방된 상단이 거대기포 배출구(165d)를 형성한다. 거대기포 배출관(166)의 입구를 형성하는 개방된 하단은 측벽부(165)의 상단보다 낮고, 측벽부(165)의 하단보다 높게 위치한다. 도 10에 명확히 도시된 바와 같이, 거대기포 배출관(166)의 하단부는 아래로 갈수록 좁아지는 외형을 갖는다.
내벽 구조물(167)은 대체로 원통 형상으로서, 외벽 구조물(163)의 내부 공간(166)에 배치된다. 내벽 구조물(167)은 거대기포 배출관(166)을 빙 둘러서 에워싸도록 형성된다. 내벽 구조물(167)의 상단은 상판부(164)와 이격된다. 외벽 구조물(163)의 내부 공간(163a)은 내벽 구조물(167)에 의해, 내벽 구조물(167)의 바깥쪽 공간인 반경방향 외측 공간(163b)와, 내벽 구조물(167)의 안쪽 공간인 반경방향 내측 공간(163c)으로 분할된다. 반경방향 외측 공간(163b)과 반경방향 내측 공간(163c)은 내벽 구조물(167)의 위에 형성되는 상부 공간(163d)을 통해 연통된다. 도 10에 명확히 도시된 바와 같이, 내벽 구조물(167)의 하부는 개방되어서 내측 공간(163c)은 외측 공간(163b)의 개방된 하부와 연통된다.
기포 배출관(168)은 대체로 직선으로 연장되며 내부 공간(163a)의 바닥에 설치된다. 기포 배출관(168)은 반경방향 외측 공간(163b)과 반경방향 내측 공간(163c)을 가로질러서 통과한다. 기포 배출관(168)에는 내벽 구조물(167)을 사이에 두고 서로 이격되어서 위치하는 복수 개의 기포 배출 홀(169)들이 형성된다. 기포 배출관(168)을 따라 유동하는 공기가 기포 배출 홀(169)을 통해 배출되어서 기포(B1)를 형성한다. 기포 배출관(168)은 다른 거대기포 발생기(162)에 구비되는 기포 배출관(168)과 연결된다.
도 10을 참조하여, 거대기포 발생기(162)가 거대기포(B)를 발생시켜서 배출하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 거대기포 발생기(162)가 침지된 상태에서, 외벽 구조물(163)의 내부 공간(163a)의 수위는 내벽 구조물(167)의 상단보다 낮게 형성된다. 거대기포 배출관(166)의 거대기포 상승 통로(166a) 전체는 하폐수로 채워진다. 이러한 상태에서, 기포 배출관(168)의 기포 배출 홀(169)로부터 배출되는 기포(B1)은 수면(S) 위의 상부 공간(163d)에서 포집된다. 상부 공간(163d)에 기포(B1)가 충분히 포집되면 거대기포(B)가 발생하여 거대기포 상승 통로(166a)를 통해 외부로 배출된다.
도 11에는 거대기포 발생기의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 11을 참조하면, 거대기포 발생기(262)는 외벽 구조물(163)과, 외벽 구조물(163)의 내부에 배치되는 내벽 구조물(167)과, 외벽 구조물(163)의 내부에 설치되는 기포 배출관(268)을 구비한다. 외벽 구조물(163) 및 내벽 구조물(167)의 구성은 도 9에 도시된 실시예의 외벽 구조물(163) 및 내벽 구조물(167)과 대체로 동일하므로, 여기서 이에 대한 설명은 생략된다. 기포 배출관(268)은 반경방향 외측 공간(163b)의 바닥에 설치된다. 기포 배출관(268)은 원주방향을 따라서 연장되어서 폐곡선을 형성하는데, 본 실시예에서는 대체로 원형의 고리 형상이다. 기포 배출관(268)에는 복수 개의 기포 배출 홀(269)들이 형성된다. 기포 배출관(268)을 따라 유동하는 공기가 기포 배출 홀(269)을 통해 배출되어서 기포를 형성한다. 기포 배출관(268)으로 공기 공급관(269a)을 통해 외부로부터 공기가 유입되고 공기 배출관(269b)을 통해 공기가 배출된다. 기포 배출관(268)은 다른 거대기포 발생기에 구비되는 기포 배출관(268)과 연결된다.
도 1을 참조하면, 제2 질소량 센서(185)는 분리막 여과 장치(182)로부터 배출되는 처리수(W6)의 질산성 질소(NO3-N)의 양을 측정한다. 제2 질소량 센서(185)에 의해 측정된 질산성 질소량의 전기적 신호는 제어기(195)로 전송되어서 송풍기(167)와 공기 공급 밸브(177)의 제어에 이용된다.
인 센서(187)는 분리막조(180)로부터 배출되는 처리수(W6)의 총인(T-P) 농도를 측정한다. 인 센서(187)에 의해 측정된 총인(T-P) 농도는 제어기(195)로 전송되어서 제1, 제2 약품 주입 펌프(162b, 163b)와 호기조 반송 라인 개폐 밸브(191c)의 제어에 이용된다.
탈기조(190)에는 분리막조(180)로부터 배출되는 분리막조 배출수(W7)가 유입된다. 탈기조(190)에서는 분리막조 배출수(W7)의 용존산소(DO)가 제거된다. 그에 따라, 탈기조(190)로부터 배출되어서 무산소조(140)로 유입되는 반송수(W8)의 DO 농도가 낮아져서, 무산소조(140)에서의 탈질 효과 및 혐기조(150)에서의 인방출 효과가 향상된다.
약품 혼합기(191b)는 탈기조(190)로부터 배출되어서 무산소조(140)로 반송되는 반송수(W8)가 유동하는 무산소조 반송 라인(191)으로부터 분기되어서 호기조(160)와 연결되는 호기조 반송 라인(191a)에 설치된다. 약품 혼합기(191b)는 호기조(160)로 유입되는 반송수(W8)의 일부와 약품 저장 탱크(161)로부터 주입되는 응집제를 혼합한다.
호기조 반송 라인 계폐 밸브(191c)는 호기조 반송 라인(191a)에 설치된다. 호기조 반송 라인 개폐 밸브(191c)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어되어서, 호기조 반송 라인(191a)을 개폐한다.
용존산소 센서(192)는 탈기조(190)에 저장된 탈기조 저장수의 용존산소 농도를 측정한다. 용존산소 센서(192)에 의해 측정된 용존산소 농도는 제어기(195)로 전송되어서 하폐수 공급 밸브(194)의 제어에 이용된다.
하폐수 공급 밸브(194)는 탈기조(190)로 공급되는 처리 대상 하폐수(W1)가 유동하는 하폐수 공급 라인(193)을 개폐한다. 하폐수 공급 밸브(194)의 작동은 제어기(195)에 의해 제어된다. 하폐수 공급 밸브(194)에 의해 하폐수 공급 라인(193)이 개방되면, 전처리부(130)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)의 5 ~ 10%가 탈기조(190)로 공급되어서 반송수(W8)의 DO 농도를 낮춘다.
제어기(195)는 제1 질소량 센서(145)에 의해 측정된 암모니아성 질소량과 제2 질소량 센서(185)에 의해 측정된 질산성 질소량을 이용하여 송풍기(167)와 공기 공급 밸브(177)의 작동을 제어하고, 인 센서(187)에 의해 측정된 총인 농도와 용존산소 센서(192)에 의해 측정된 용존산소 농도를 이용하여 하폐수 공급 밸브(194), 제1, 제2 약품 주입 펌프(162b, 163b), 호기조 반송 라인 개폐 밸브(191c)의 작동을 제어한다. 제어기(195)의 작용은 도 12 및 도 13을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도 12에 도시된 하폐수 처리 설비의 운전 방법은 도 1에 도시된 하폐수 처리 설비(100)의 운전 방법으로서, 도 1과 함께 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법은, 제어기(195)가 제1, 제2, 제3 설정 총인 농도들(T-PSET1, T-PSET2, T-PSET3)를 확인하는 설정 총인 농도 확인 단계(S110)와, 제어기(195)가 인 센서(187)에 의해 계측된 계측 총인 농도(T-PPV)를 확인하는 계측 총인 농도 확인 단계(S112)와, 제어기(195)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)와 계측 총인 농도(T-PPV)를 비교하는 제1 총인 농도 비교 단계(S120)와, 제1 총인 농도 비교 단계(S120)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)의 이하인 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 설정 용존산소 농도(DOSET)를 확인하는 설정 용존산소 농도 확인 단계(S130)와, 제어기(195)가 용존산소 센서(192)에 의해 계측된 계측 용존산소 농도(DOPV)를 확인하는 계측 용존산소 농도 확인 단계(S132)와, 제어기(195)가 설정 용존산소 농도(DOSET)와 계측 용존산소 농도계측 용존산소 농도(DOPV)를 비교하는 용존산소 농도 비교 단계(S140)와, 용존산소 농도 비교 단계(S140)에서 계측 용존산소 농도(DOPV)가 설정 용존산소 농도(DOSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 하폐수 공급 밸브(194)를 개방하는 밸브 개방 단계(S142)와, 용존산소 농도 비교 단계(S140)에서 계측 용존산소 농도(DOPV)가 설정 용존산소 농도(DOSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 하폐수 공급 밸브(194)를 폐쇄하는 밸브 폐쇄 단계(S150)와, 제1 총인 농도 비교 단계(S120)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)와 계측 총인 농도(T-PPV)를 비교하는 제2 총인 농도 비교 단계(S160)와, 제2 총인 농도 비교 단계(S160)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)의 이하인 것으로 확인되는 경우에 수행되는 제1 약품 주입 제어 단계(S170)와, 제2 총인 농도 비교 단계(S160)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 수행되는 제2 약품 주입 제어 단계(S180)를 포함한다.
설정 총인 농도 확인 단계(S110)에서는 제1 설정 총인 농도(T-PSET1), 제2 설정 총인 농도(T-PSET2) 및 제3 설정 총인 농도(T-PSET3)가 확인된다. 설정 총인 농도 확인 단계(S110)는 처리 설비(100)의 관리자가 입력하여 설정된 제1 설정 총인 농도(T-PSET1), 제2 설정 총인 농도(T-PSET2) 및 제3 설정 총인 농도(T-PSET3)를 확인함으로써 수행된다. 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)는 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)보다 크고, 제3 설정 총인 농도(T-PSET3)는 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)보다 크다.
계측 총인 농도 확인 단계(S112)에서는 계측 총인 농도(T-PPV)가 확인된다. 계측 총인 농도 확인 단계(S112)는 제어기(195)가 인 센서(187)에 의해 계측된 처리수(W6)의 총인 농도(T-PPV)를 확인함으로써 수행된다.
제1 총인 농도 비교 단계(S120)에서는 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)와 계측 총인 농도(T-PPV)가 비교된다. 제1 총인 농도 비교 단계(S120)는 제어기(195)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)의 크기와 계측 총인 농도(T-PPV)의 크기를 비교함으로써 수행된다. 제1 총인 농도 비교 단계(S120)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)의 이하인 것으로 확인되는 경우에 용존산소 농도 비교 단계(S140)가 수행된다.
설정 용존산소 농도 확인 단계(S130)에서는 설정 용존산소 농도(DOSET)가 확인된다. 설정 농도 확인 단계(S130)는 제어기(195)가 처리 설비(100)의 관리자가 입력하여 설정된 설정 용존산소 농도(DOSET)를 확인함으로써 수행된다.
계측 용존산소 농도 확인 단계(S132)에서는 계측 용존산소 농도(DOPV)가 확인된다. 계측 농도 확인 단계(S132)는 제어기(195)가 용존산소 센서(192)에 의해 계측된 탈기조(190)에 저장된 오폐수의 용존산소 농도를 확인함으로써 수행된다.
용존산소 농도 비교 단계(S140)는 제1 총인 농도 비교 단계(S120)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)의 이하인 것으로 확인되는 경우에 수행된다. 용존산소 농도 비교 단계(S140)에서는 설정 용존산소 농도(DOSET)와 계측 용존산소 농도계측 용존산소 농도(DOPV)가 비교된다. 용존산소 농도 비교 단계(S140)는 제어기(195)가 설정 용존산소 농도(DOSET)의 크기와 계측 용존산소 농도계측 용존산소 농도(DOPV)의 크기를 비교함으로써 수행된다. 용존산소 농도 비교 단계(S140)에서 계측 용존산소 농도(DOPV)가 설정 용존산소 농도(DOSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에는 밸브 개방 단계(S142)가 수행되고, 용존산소 농도 비교 단계(S130)에서 계측 용존산소 농도(DOPV)가 설정 용존산소 농도(DOSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에는 밸브 폐쇄 단계(S150)가 수행된다.
밸브 개방 단계(S142)에서는 하폐수 공급 밸브(194)가 개방된다. 밸브 개방 단계(S142)는 용존산소 농도 비교 단계(S140)에서 계측 용존산소 농도(DOPV)가 설정 용존산소 농도(DOSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 하폐수 공급 밸브(194)를 개방함으로써 수행된다. 밸브 개방 단계(S142)가 수행되어서 전처리부(130)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)의 5 ~ 10%가 탈기조(190)로 공급된다. 그에 따라, 반송수(W8)의 DO 농도가 낮아진다. 밸브 개방 단계(S142)는 폐쇄된 하폐수 공급 밸브(194)를 폐쇄하여 작동 상태를 변경하는 것뿐만 아니라, 개방된 하폐수 공급 밸브(194)를 개방된 상태로 계속 유지하는 것도 포함한다.
밸브 폐쇄 단계(S150)에서는 하폐수 공급 밸브(194)가 폐쇄된다. 밸브 폐쇄 단계(S140)는 용존산소 농도 비교 단계(S140)에서 계측 용존산소 농도(DOPV)가 설정 용존산소 농도(DOSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 하폐수 공급 밸브(194)를 폐쇄함으로써 수행된다. 밸브 폐쇄 단계(S150)가 수행되어서 전처리부(130)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)는 탈기조(190)로 공급되지 않는다. 밸브 폐쇄 단계(S150)는 개방된 하폐수 공급 밸브(194)를 폐쇄하여 작동 상태를 변경하는 것뿐만 아니라, 폐쇄된 하폐수 공급 밸브(194)를 폐쇄된 상태로 계속 유지하는 것도 포함한다.
제2 총인 농도 비교 단계(S160)는 제1 총인 농도 비교 단계(S120)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제1 설정 총인 농도(T-PSET1)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 수행된다. 제2 총인 농도 비교 단계(S160)는 제어기(195)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)의 크기와 계측 총인 농도(T-PPV)의 크기를 비교함으로써 수행된다. 제2 총인 농도 비교 단계(S160)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2) 이하인 것으로 확인되는 경우에 제1 약품 주입 제어 단계(S170)가 수행되고, 제2 총인 농도 비교 단계(S160)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2) 보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제2 약품 주입 제어 단계(S180)가 수행된다.
제1 약품 주입 제어 단계(S170)는 제2 총인 농도 비교 단계(S160)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)의 이하인 것으로 확인되는 경우에 수행된다. 제1 약품 주입 제어 단계(S170)는 제어기(195)가 제1 약품 주입 펌프(162b)를 작동시키고, 호기조 반송 라인 개폐 밸브(191c)를 개방시킴으로써 수행된다. 제1 약품 주입 제어 단계(S170)가 수행되어서 응집제가 호기조(160)로 반송수에 혼합되어서 공급된다.
제2 약품 주입 제어 단계(S180)는 제2 총인 농도 비교 단계(S160)에서 계측 총인 농도(T-PPV)가 제2 설정 총인 농도(T-PSET2)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 수행된다. 제2 약품 주입 제어 단계(S180)는 제어기(195)가 제2 약품 주입 펌프(163b)를 작동시킴으로써 수행된다. 제2 약품 주입 제어 단계(S180)가 수행되어서 응집제가 호기조(160)에 설치되는 약품 주입 노즐을 통해 직접 주입된다. 제2 약품 주입 제어 단계(S180)가 수행되어서 호기조(160)로 공급되는 응집제의 양은 제1 약품 주입 제어 단계(S170)에 의해 호기조(160)로 공급되는 응집제의 양보다 많다.
도시되지는 않았으나, 계측 총인 농도(T-PPV)와 제3 설정 총인 농도(T-PSET3)를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 계측 총인 농도(T-PPV)가 제3 설정 총인 농도(T-PSET3)보다 큰 경우에는 처리 설비(100)의 작동을 중단하는 등의 다른 조치가 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도 13에 도시된 하폐수 처리 설비의 운전 방법은 도 1에 도시된 하폐수 처리 설비(100)의 운전 방법으로서, 도 1과 함께 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법은, 제어기(195)가 설정 질소비(NI-RSET)를 확인하는 설정 질소비 확인 단계(S115)와, 제어기(195)가 계측 질소비(NI-RPV)를 확인하는 계측 질소비 확인 단계(S125)와, 제어기(195)가 설정 질소비(NI-RSET)와 계측 질소비(NI-RPV)를 비교하는 질소비 비교 단계(S135)와, 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)가 설정 질소비(NI-RSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 공기 공급 밸브(177)를 폐쇄하는 제1 제어 단계(S145)와, 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)가 설정 질소비(NI-RSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 공기 공급 밸브(177)를 개방하는 제2 제어 단계(S155)를 포함한다.
설정 질소비 확인 단계(S115)에서는 설정 질소비(NI-RSET)가 확인된다. 설정 질소비 확인 단계(S115)는 제어기(195)가 처리 설비(100)의 관리자가 입력하여 설정된 설정 질소비(NI-RSET)를 확인함으로써 수행된다. 설정 질소비 NI-RSET는 아래 수학식 1과 같이 정의된다.
[수학식 1]
NI-RSET = NH4-NSET / NO3-NSET
수학식 1에서, NH4-NSET는 설정된 암모니아성 질소량이고, NO3-NSET는 설정된 질산성 질소량이다.
계측 질소비 확인 단계(S125)에서는 계측 질소비(NI-RPV)가 확인된다. 계측 질소비 확인 단계(S125)는 제어기(195)가 제1 질소량 센서(145)에 의해 계측된 무산소조(140)로 유입되는 처리 대상 하폐수(W1)의 암모니아성 질소량과 제2 질소량 센서(185)에 의해 계측된 분리막 여과 장치(182)로부터 배출되는 처리수(W6)의 질산성 질소량을 이용하여 산출된 계측 질소비(NI-RPV)를 확인함으로써 수행된다. 계측 질소비 NI-RPV는 아래 수학식 2와 같이 정의된다.
[수학식 2]
NI-RPV = NH4-NPV / NO3-NPV
수학식 2에서, NH4-NPV는 제1 질소량 센서(145)에 의해 계측된 암모니아성 질소량이고, NO3-NPV는 제2 질소량 센서(185)에 의해 계측된 질산성 질소량이다.
질소비 비교 단계(S135)에서는 설정 질소비(NI-RSET)와 계측 질소비(NI-RPV)가 비교된다. 질소비 비교 단계(S135)는 제어기(195)가 설정 질소비 확인 단계(S115)에서 확인된 설정 질소비(NI-RSET)의 크기와 계측 질소비 확인 단계(S125)에서 확인된 계측 질소비(NI-RPV)의 크기를 비교함으로써 수행된다. 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)의 크기가 설정 질소비(NI-RSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에는 제1 제어 단계(S145)가 수행되고, 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)의 크기가 설정 질소비(NI-RSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에는 제2 제어 단계(S145)가 수행된다.
제1 제어 단계(S145)에서는 공기 공급 밸브(177)가 폐쇄된다. 제1 제어 단계(S145)는 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)의 크기가 설정 질소비(NI-RSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 공기 공급 밸브(177)를 폐쇄함으로써 수행된다. 제1 제어 단계(S145)에서 제어기(195)는 송풍기(167)의 작동도 제어하여 제2 제어 단계(S155)에서의 송풍량의 80%가 되도록 한다. 제1 제어 단계(S145)는 개방된 공기 공급 밸브(177)를 폐쇄하고 송풍기(167)에 의한 송풍량을 줄여서 작동 상태를 변경하는 것뿐만 아니라, 폐쇄된 공기 공급 공급 밸브(194)를 폐쇄된 상태로 계속 유지하고 송풍량을 제2 제어 단계(S155)에서의 송풍량의 80%로 유지시키는 것도 포함한다. 제1 제어 단계(S145)가 수행됨으로써, 교대반응조(170)는 무산소조로서 기능한다.
제2 제어 단계(S155)에서는 공기 공급 밸브(177)가 개방된다. 제2 제어 단계(S155)는 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)의 크기가 설정 질소비(NI-RSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에 제어기(195)가 공기 공급 밸브(177)를 개방함으로써 수행된다. 제2 제어 단계(S155)에서 제어기(195)는 송풍기(167)의 작동을 제어하여 제1 제어 단계(S145)에서의 송풍량의 125%가 되도록 한다. 제2 제어 단계(S155)는 폐쇄된 공기 공급 밸브(177)를 개방하고 송풍기(167)에 의한 송풍량을 늘여서 작동 상태를 변경하는 것뿐만 아니라, 개방된 공기 공급 공급 밸브(194)를 개방된 상태로 계속 유지하고 송풍량을 제1 제어 단계(S155)에서의 송풍량의 125%로 유지시키는 것도 포함한다. 제2 제어 단계(S155)가 수행됨으로써, 교대반응조(170)는 호기조로서 기능한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 14를 참조하면, 하폐수 처리 설비(200)는 처리 대상 원수(W0)의 유량을 조절하는 유량 조정조(110)와, 유량 조정조(110)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에서 협잡물 등의 이물질을 제거하는 스크린 장치(120)와, 스크린 장치(120)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에서 머리카락과 같은 섬유사를 제거하는 전처리부(130)와, 전처리부(130)로부터 배출되는 처리 대상 하폐수(W1)에 대한 탈질이 이루어지는 무산소조(140)와, 무산소조(140)로 유입되는 처리 대상 하폐수(W1)의 암모니아성 질소(NH4-N)의 양을 측정하는 제1 질소량 센서(145)와, 무산소조(140)로부터 배출되는 무산소조 배출수(W2)에 대한 인 방출이 이루어지는 혐기조(150)와, 혐기조(150)로부터 배출되는 혐기조 배출수(W3)에 대한 질산화 및 인 과잉 섭취가 이루어지는 호기조(160)와, 호기조 공기 공급 라인(163)을 통해 호기조(160)로 공기를 공급하는 송풍기(167)와, 호기조(160)로부터 배출되는 호기조 배출수(W4)에 대한 추가 처리가 이루어지는 교대반응조(170)와, 교대반응조 공기 공급 라인(265)을 통해 교대반응조(170)로 공기를 공급하는 추가 송풍기(267)와, 교대반응조(170)로부터 배출되는 교대반응조 배출수(W5)에 대한 분리막 여과가 이루어지는 분리막조(180)와, 분리막조(180)로부터 배출되는 처리수(W6)의 질산성 질소(NO3-N)의 양을 측정하는 제2 질소량 센서(185)와, 분리막조(180)로부터 배출되는 분리막조 배출수(W7)의 용존산소 농도를 낮추는 탈기조(190)와, 탈기조(190)에 저장된 탈기조 저장수의 용존산소 농도를 측정하는 용존산소 센서(192)와, 탈기조(190)로 공급되는 처리 대상 하폐수(W1)가 유동하는 하폐수 공급 라인(193)을 개폐하는 하폐수 공급 밸브(194)와, 송풍기(167), 추가 송풍기(267) 및 하폐수 공급 밸브(194)의 작동을 제어하는 제어기(295)를 포함한다.
유량 조정주(110), 스크린 장치(120), 전처리부(130), 무산소조(140), 제1 질소량 센서(145), 혐기조(150), 호기조(160), 송풍기(167), 교대반응조(170), 분리막조(180), 제2 질소량 센서(185), 탈기조(190), 용존산소 센서(192) 및 하폐수 공급 밸브(194)의 구성은 도 1에 도시된 실시예와 대체로 동일하므로, 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
추가 송풍기(267)는 교대반응조(170)와 연결되는 교대반응조 공기 공급 라인(265)을 통해 교대반응조(170)로 공기를 공급한다. 추가 송풍기(267)의 작동은 제어기(295)에 의해 제어된다. 추가 송풍기(267)가 작동하여 공기가 교대반응조(170)로 공급되면, 교대반응조(170)는 호기조로서 기능하며, 추가 송풍기(267)가 작동하지 않아서 공기가 교대반응조(170)로 공급되지 않으면, 교대반응조(170)는 무산소조로서 기능한다.
제어기(295)는 송풍기(167), 추가 송풍기(267) 및 하폐수 공급 밸브(194)의 작동을 제어한다. 제어기(295)가 하폐수 공급 밸브(194)의 작동을 제어하는 방법은 도 12에 도시된 바와 같으므로, 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략된다. 제어기(295)에 의한 송풍기(167)와 추가 송풍기(267)의 작동 제어는 도 15를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하폐수 처리 설비의 운전 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도 15에 도시된 하폐수 처리 설비의 운전 방법은 도 14에 도시된 하폐수 처리 설비(200)의 운전 방법으로서, 도 14와 함께 도 15를 참조하면, 하폐수 처리 설비의 운전 방법은, 제어기(295)가 설정 질소비(NI-RSET)를 확인하는 설정 질소비 확인 단계(S115)와, 제어기(295)가 계측 질소비(NI-RPV)를 확인하는 계측 질소비 확인 단계(S125)와, 제어기(295)가 설정 질소비(NI-RSET)와 계측 질소비(NI-RPV)를 비교하는 질소비 비교 단계(S135)와, 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)가 설정 질소비(NI-RSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(295)가 추가 송풍기(267)를 작동시키지 않는 송풍기 작동 중단 단계(S245)와, 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)가 설정 질소비(NI-RSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에 제어기(295)가 추가 송풍기(267)를 작동시키는 송풍기 작동 단계(S255)를 포함한다.
설정 질소비 확인 단계(S115), 계측 질소비 확인 단계(S125) 및 질소비 비교 단계(S135)는 도 13을 통해 설명된 실시예의 대응하는 구성과 대체로 동일하므로, 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
송풍기 작동 중단 단계(S245)에서는 추가 송풍기(267)가 작동하지 않는다. 송풍기 작동 중단 단계(S245)는 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)가 설정 질소비(NI-RSET)보다 큰 것으로 확인되는 경우에 제어기(295)가 추가 송풍기(267)를 작동시키지 않음으로써 수행된다. 송풍기 작동 중단 단계(S245)는 작동 중인 추가 송풍기(267)의 작동을 중단시켜서 작동 상태를 변경하는 것뿐만 아니라, 작동 중단 중인 추가 송풍기(267)를 작동 중단 상태로 계속 유지하는 것도 포함한다. 송풍기 작동 중단 단계(S245)가 수행됨으로써, 교대반응조(170)로 공기가 공급되지 않아서 교대반응조(170)는 무산소조로서 기능한다. 송풍기 작동 중단 단계(S245)가 수행되는 동안 교대반응조(170)에 구비되는 교반기(미도시)가 함께 작동할 수 있다.
송풍기 작동 단계(S255)에서는 추가 송풍기(267)가 작동한다. 송풍기 작동 단계(S255)는 질소비 비교 단계(S135)에서 계측 질소비(NI-RPV)가 설정 질소비(NI-RSET)보다 크지 않은 것으로 확인되는 경우에 제어기(295)가 추가 송풍기(267)를 작동시킴으로써 수행된다. 송풍기 작동 단계(S255)는 작동이 중단된 추가 송풍기(267)를 작동시켜서 작동 상태를 변경하는 것뿐만 아니라, 작동 중인 추가 송풍기(267)를 작동 상태로 계속 유지하는 것도 포함한다. 송풍기 작동 단계(S245)가 수행됨으로써, 교대반응조(170)로 공기가 공급되어서 교대반응조(170)는 호기조로서 기능한다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100: 하폐수 처리 설비 110: 유량 조정조
120: 스크린 장치 130: 전처리부
131a: 제1 전처리 장치 131b: 제2 전처리 장치
132: 전처리조 133: 제1 격벽
134: 제2 격벽 135: 섬유사 제거 유닛
136: 케이지 137: 섬유사 제거 부재
139: 상승 감지 센서 140: 무산소조
145: 제1 질소량 센서 150: 혐기조
160: 호기조 161: 분리막 세정 장치
162: 거대기포 발생기 163: 외벽 구조물
164: 상판부 165: 측벽부
166: 거대기포 배출관 167: 내벽 구조물
168: 기포 배출관 167: 송풍기
170: 교대반응조 177: 공기 공급 밸브
180: 분리막조 185: 제2 질소량 센서
190: 탈기조 192: 용존산소 센서
194: 하폐수 공급 밸브 195: 제어기
200: 하폐수 처리 설비 267: 추가 송풍기
295: 제어기 1301: 유로 제어 밸브 장치
1302: 제1 유로 밸브 1303: 제2 유로 밸브
1371: 구조 선재 1372: 포집 선재

Claims (21)

  1. 하폐수를 여과하여 처리하는 분리막이 처리조에 침지된 상태에서 상기 분리막을 세정하기 위한 장치로서,
    상기 처리조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 복수 개의 거대기포 발생기들을 포함하며,
    상기 복수 개의 거대기포 발생기들은 평면 상에 배치되며,
    상기 복수 개의 거대기포 발생기들 각각은 상부와 측면이 폐쇄되고 하부는 개방된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물;
    상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물; 및
    복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 포함하며,
    상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며,
    상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 하부가 개방된 상태로 형성되며,
    상기 기포 배출관은 상기 외측 공간에서 상기 내벽 구조물을 에워싸는 고리 형상이며,
    상기 복수 개의 기포 배출 홀들은 상기 외측 공간에 원주방향을 따라서 차례대로 위치하며,
    상기 복수 개의 기포 배출관들 중 이웃하는 두 기포 배출관들은 상기 외벽 구조물을 통과하는 공기 공급관에 의해 연통되어서, 상기 공기 공급관에 의해 공기가 상기 복수 개의 기포 배출관들을 차례대로 통과하며,
    상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 내벽 구조물의 하부는 개방되어서 상기 외측 공간의 개방된 하부와 연통되며,
    상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하며,
    상기 내부 공간에서 상기 하폐수의 수위가 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮고 상기 거대기포 배출관의 하단 및 상기 기포 배출 홀보다 높은 상태에서, 상기 기포 배출 홀로부터 배출되는 기포는 상기 내부 공간의 상기 하폐수의 수면 위 공간에서 포집되어서 거대 기포를 형성하여 상기 하폐수에 잠긴 상기 거대기포 배출관의 하단을 통해 상기 거대기포 배출관으로 유입되며,
    상기 거대기포 배출관의 하단부는 아래로 갈수록 좁아지는 외형을 갖는,
    분리막 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 처리 대상 하폐수에 대해 무산소 조건 하에서 탈질 미생물에 의한 질소 방출이 이루어지는 무산소조;
    상기 무산소조로부터 배출되는 무산소조 배출수에 대해 혐기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 방출이 이루어지는 혐기조;
    상기 혐기조로부터 배출되는 혐기조 배출수에 대해 호기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 과잉 섭취와 탈질 미생물에 의한 질소의 산화가 이루어지는 호기조;
    상기 호기조로부터 배출되는 호기조 배출수에 침지되어서 상기 호기조 배출수를 여과하여 처리하는 분리막을 구비하는 분리막조; 및
    상기 분리막조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 복수 개의 거대기포 발생기들을 구비하는 분리막 세정 장치를 포함하며,
    상기 복수 개의 거대기포 발생기들은 평면 상에 배치되며,
    상기 복수 개의 거대기포 발생기들 각각은 상부와 측면이 폐쇄되고 하부가 개방된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물과, 상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물과, 복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 구비하며,
    상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며,
    상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 하부가 개방된 상태로 형성되며,
    상기 기포 배출관은 상기 외측 공간에서 상기 내벽 구조물을 에워싸는 고리 형상이며,
    상기 복수 개의 기포 배출 홀들은 상기 외측 공간에 원주방향을 따라서 차례대로 위치하며,
    상기 복수 개의 기포 배출관들 중 이웃하는 두 기포 배출관들은 상기 외벽 구조물을 통과하는 공기 공급관에 의해 연통되어서, 상기 공기 공급관에 의해 공기가 상기 복수 개의 기포 배출관들을 차례대로 통과하며,
    상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 내벽 구조물의 하부는 개방되어서 상기 외측 공간의 개방된 하부와 연통되며,
    상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하며,
    상기 내부 공간에서 상기 하폐수의 수위가 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮고 상기 거대기포 배출관의 하단 및 상기 기포 배출 홀보다 높은 상태에서, 상기 기포 배출 홀로부터 배출되는 기포는 상기 내부 공간의 상기 하폐수의 수면 위 공간에서 포집되어서 거대 기포를 형성하여 상기 하폐수에 잠긴 상기 거대기포 배출관의 하단을 통해 상기 거대기포 배출관으로 유입되며,
    상기 거대기포 배출관의 하단부는 아래로 갈수록 좁아지는 외형을 갖는,
    하폐수 처리 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분리막조로부터 배출되는 분리막조 배출수의 용존산소 농도를 낮추는 탈기조를 더 포함하며,
    상기 탈기조에 저장된 탈기조 저장수는 반송수로서 상기 무산소조로 공급되며,
    상기 탈기조 저장수의 용존산소 농도에 따라 상기 처리 대상 하폐수의 일부가 상기 탈기조로 공급되는,
    하폐수 처리 설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 탈기조로 유입되는 상기 처리 대상 하폐수의 일부가 유동하는 하폐수 공급 라인에 설치되는 하폐수 공급 밸브와, 상기 하폐수 공급 밸브를 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는,
    하폐수 처리 설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 탈기조 저장수의 용존산소 농도를 계측하는 용존산소 센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 용존산소 센서로부터 전송된 계측 용존산소 농도를 설정 용존산소 농도와 비교하여, 상기 계측 용존산소 농도가 상기 설정 용존산소 농도보다 큰 경우에만 상기 하폐수 공급 밸브가 개방되도록 상기 하폐수 공급 밸브의 작동을 제어하는,
    하폐수 처리 설비.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 탈기조로 유입되는 상기 처리 대상 하폐수의 일부가 유동하는 하폐수 공급 라인에 설치되는 하폐수 공급 밸브와, 상기 탈기조로부터 배출되는 반송수 중 일부를 상기 호기조로 유입시키는 호기조 반송 라인 상에 설치되는 호기조 반송 라인 개폐 밸브와, 상기 호기조 반송 라인에 설치되어서 반송수에 응집제를 혼합시키는 약품 혼합기와, 제1 약품 주입 라인을 통해 응집제를 상기 약품 혼합기로 주입하는 제1 약품 주입 펌프와, 제2 약품 주입 라인을 통해 응집제를 상기 호기조로 주입하는 제2 약품 주입 펌프와, 상기 하폐수 공급 밸브, 상기 호기조 반송 라인 개폐 밸브, 상기 제1 약품 주입 펌프 및 상기 제2 약품 주입 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는,
    하폐수 처리 설비.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분리막으로부터 배출되는 처리수의 총인 농도를 계측하는 인 센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 인 센서에 의해 계측된 계측 총인 농도에 따라 상기 하폐수 공급 밸브, 상기 호기조 반송 라인 개폐 밸브, 상기 제1 약품 주입 펌프 및 상기 제2 약품 주입 펌프의 작동을 제어하는,
    하폐수 처리 설비.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 탈기조 저장수의 용존산소 농도를 계측하는 용존산소 센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 계측 총인 농도가 제1 설정 총인 농도보다 크지 않은 경우에, 상기 용존산소 센서로부터 전송된 계측 용존산소 농도를 설정 용존산소 농도와 비교하여, 상기 계측 용존산소 농도가 상기 설정 용존산소 농도보다 큰 경우에만 상기 하폐수 공급 밸브가 개방되도록 상기 하폐수 공급 밸브의 작동을 제어하는,
    하폐수 처리 설비.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는 상기 계측 총인 농도가 상기 제1 설정 총인 농도보다 큰 제2 설정 총인 농도보다 크지 않은 경우에, 상기 제1 약품 주입 펌프를 작동시키고 상기 호기조 반송 라인 개폐 밸브를 개방하는,
    하폐수 처리 설비.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어기는 상기 계측 총인 농도가 상기 제2 설정 총인 농도보다 큰 경우에, 상기 제2 약품 주입 펌프를 작동시키는,
    하폐수 처리 설비.
  13. 청구항 4에 있어서,
    상기 호기조 배출수가 상기 분리막조로 유입되기 전에 상기 호기조 배출수에 대해 호기 조건과 무산소 조건 중 어느 하나의 조건이 선택적으로 형성되어서 처리되는 교대반응조를 더 포함하며,
    상기 처리 대상 하폐수의 암모니아성 질소량과 상기 분리막으로부터 배출되는 처리수의 질산성 질소량의 비에 따라 상기 교대반응조로의 산소 공급 여부가 결정되는,
    하폐수 처리 설비.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 호기조와 연결되는 호기조 공기 공급 라인을 통해 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 호기조 공급 라인으로부터 분기되어서 상기 교대반응조와 연결되는 교대반응조 공기 공급 라인에 설치되는 공기 공급 밸브와, 상기 공기 공급 밸브의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는,
    하폐수 처리 설비.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 처리 대상 하폐수의 암모니아성 질소량을 계측하는 제1 질소량 센서와, 상기 처리수의 질산성 질소량을 계측하는 제2 질소량 센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는 설정 질소비와 계측 질소비를 비교하여 상기 계측 질소비가 상기 설정 질소비보다 크지 않은 경우에만 상기 공기 공급 밸브가 개방되도록 상기 공기 공급 밸브의 작동을 제어하며,
    상기 설정 질소비는 아래 수학식 1과 같이 정의되며,
    [수학식 1]
    설정 질소비 = NH4-NSET / NO3-NSET
    상기 NH4-NSET는 설정된 암모니아성 질소량이고, 상기 NO3-NSET는 설정된 질산성 질소량이며,
    상기 계측 질소비는 아래 수학식 2와 같이 정의되며,
    [수학식 2]
    계측 질소비 = NH4-NPV / NO3-NPV
    상기 NH4-NPV는 상기 제1 질소량 센서에 의해 계측된 암모니아성 질소량이고, 상기 NO3-NPV는 상기 제2 질소량 센서에 의해 계측된 질산성 질소량인,
    하폐수 처리 설비.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 교대반응조와 연결되는 교대반응조 공기 공급 라인을 통해 공기를 공급하는 추가 송풍기와, 상기 추가 송풍기의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는,
    하폐수 처리 설비.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 처리 대상 하폐수의 암모니아성 질소량을 계측하는 제1 질소량 센서와, 상기 처리수의 질산성 질소량을 계측하는 제2 질소량 센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는 설정 질소비와 계측 질소비를 비교하여 상기 계측 질소비가 상기 설정 질소비보다 크지 않은 경우에만 상기 추가 송풍기를 작동시키며,
    상기 설정 질소비는 아래 수학식 1과 같이 정의되며,
    [수학식 1]
    설정 질소비 = NH4-NSET / NO3-NSET
    상기 NH4-NSET는 설정된 암모니아성 질소량이고, 상기 NO3-NSET는 설정된 질산성 질소량이며,
    상기 계측 질소비는 아래 수학식 2와 같이 정의되며,
    [수학식 2]
    계측 질소비 = NH4-NPV / NO3-NPV
    상기 NH4-NPV는 상기 제1 질소량 센서에 의해 계측된 암모니아성 질소량이고, 상기 NO3-NPV는 상기 제2 질소량 센서에 의해 계측된 질산성 질소량인,
    하폐수 처리 설비.
  18. 청구항 4에 있어서,
    상기 처리 대상 하폐수에 포함된 섬유사를 제거하는 전처리 장치를 구비하는 전처리부를 더 포함하는,
    하폐수 처리 설비.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 전처리 장치는 상기 처리 대상 하폐수가 저장되는 전처리조와, 상기 전처리조에 설치되는 섬유사 제거 유닛을 구비하며,
    상기 섬유사 제거 유닛은 복수 개의 섬유사 제거 부재들과, 상기 복수 개의 섬유사 제거 부재들을 내부에 수용하는 망 형태의 케이지를 구비하며,
    상기 섬유사 제거 부재는 결합된 복수 개의 선재들을 구비하며,
    상기 복수 개의 선재들 중 적어도 일부는 가시 또는 톱니 구조가 형성된 포집 선재인,
    하폐수 처리 설비.
  20. 처리 대상 하폐수에 대해 무산소 조건 하에서 탈질 미생물에 의한 질소 방출이 이루어지는 무산소조;
    상기 무산소조로부터 배출되는 무산소조 배출수에 대해 혐기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 방출이 이루어지는 혐기조;
    상기 혐기조로부터 배출되는 혐기조 배출수에 대해 호기 조건 하에서 인축적 미생물에 의한 인 과잉 섭취와 탈질 미생물에 의한 질소의 산화가 이루어지는 호기조;
    상기 호기조로부터 배출되는 호기조 배출수에 침지되어서 상기 호기조 배출수를 여과하여 처리하는 분리막을 구비하는 분리막조;
    상기 처리 대상 하폐수에 포함된 섬유사를 제거하는 전처리부; 및
    상기 분리막조 내에서 상기 분리막의 아래에 배치되어서 거대기포를 발생시켜서 배출하는 복수 개의 거대기포 발생기들을 구비하는 분리막 세정 장치를 포함하며,
    상기 복수 개의 거대기포 발생기들은 평면 상에 배치되며,
    상기 복수 개의 거대기포 발생기들 각각은 상부와 측면이 폐쇄되고 하부가 개방된 내부 공간을 제공하는 외벽 구조물과, 상기 내부 공간에 배치되는 내벽 구조물과, 복수 개의 기포 배출 홀들이 형성되는 기포 배출관을 구비하며,
    상기 외벽 구조물은 상기 내부 공간의 천장으로부터 아래로 연장되고 양단이 개방되는 거대기포 배출관을 구비하며,
    상기 내벽 구조물은 상기 거대기포 배출관을 외부에서 에워싸도록 형성되어서 상기 내벽 구조물의 반경방향 바깥쪽에는 고리 형상의 외측 공간이 하부가 개방된 상태로 형성되며,
    상기 기포 배출관은 상기 외측 공간에서 상기 내벽 구조물을 에워싸는 고리 형상이며,
    상기 복수 개의 기포 배출 홀들은 상기 외측 공간에 원주방향을 따라서 차례대로 위치하며,
    상기 복수 개의 기포 배출관들 중 이웃하는 두 기포 배출관들은 상기 외벽 구조물을 통과하는 공기 공급관에 의해 연통되어서, 상기 공기 공급관에 의해 공기가 상기 복수 개의 기포 배출관들을 차례대로 통과하며,
    상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 내벽 구조물의 하부는 개방되어서 상기 외측 공간의 개방된 하부와 연통되며,
    상기 내벽 구조물의 상단은 상기 천장과 이격되고, 상기 거대기포 배출관의 하단은 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮게 위치하며,
    상기 내부 공간에서 상기 하폐수의 수위가 상기 내벽 구조물의 상단보다 낮고 상기 거대기포 배출관의 하단 및 상기 기포 배출 홀보다 높은 상태에서, 상기 기포 배출 홀로부터 배출되는 기포는 상기 내부 공간의 상기 하폐수의 수면 위 공간에서 포집되어서 거대 기포를 형성하여 상기 하폐수에 잠긴 상기 거대기포 배출관의 하단을 통해 상기 거대기포 배출관으로 유입되며,
    상기 거대기포 배출관의 하단부는 아래로 갈수록 좁아지는 외형을 갖는,
    하폐수 처리 설비.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 전처리부는 상기 처리 대상 하폐수가 저장되는 전처리조와, 상기 전처리조에 설치되는 섬유사 제거 유닛을 구비하며,
    상기 섬유사 제거 유닛은 복수 개의 섬유사 제거 부재들과, 상기 복수 개의 섬유사 제거 부재들을 내부에 수용하는 망 형태의 케이지를 구비하며,
    상기 섬유사 제거 부재는 결합된 복수 개의 선재들을 구비하며,
    상기 복수 개의 선재들 중 적어도 일부는 가시 또는 톱니 구조가 형성된 포집 선재인,
    하폐수 처리 설비.
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