KR20000021219A - 고액분리와 질소·인제거를 위한 고정상 생물막담체 및 하폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부착증식된 생물막의 작용에 의하여 하폐수중의 유기물질과 질소 및 인등을 제거할 수 있게 된 고정상 생물막담체에 있어서, 다수의 관상공극이 구비되고, 상기 관상공극의 내부표면에 생물막이 부착증식되어 호기성반응조내의 반응액이 상기 관상공극을 통과하여 생물학적 반응을 일으키는 일련의 작용을 통하여 하폐수로부터 질소와 인등이 제거될 수 있고, 상기 관상공극들이 반응액중의 고형물을 분리시키는 종래의 경사판 침전지에 설치되는 경사판과 같은 기능에 의하여 반응조에 후속되는 침전지와 같은 고액분리수단이 생략될수 있는 고정상 생물막담체를 제공하는 한편, 다수의 관상공극이 구비되어 있는 상기 고정상 생물막담체는 호기성반응조에 설치되고 각각의 관상공극 내부에 호기성조건, 무산소조건 또는 혐기성조건으로 상이 분리 형성되도록 하여 유기물의 분해와 질소·인이 제거되는 것을 특징으로 하는 고정상 생물막담체에 의한 하폐수처리방법을 제공한다.

Description

고액분리와 질소·인제거를 위한 고정상 생물막담체 및 하폐수처리방법(Waste Water Treatment Methods and Fixed Bed Type Biofilm Media for Liquid Separation from MLSS &Nitrogen·Phosphorous Removal)

본 발명은 생물학적 하폐수처리를 위한 반응조 내부에 설치되는 고정상 생물막담체에 관한 것으로, 특히 단일반응조에서도 생물막에 의하여 높은 효율로 질소와 인이 제거될 수 있도록 담체의 일부구간에 부착증식되는 생물막은 호기성조건이 되고 또다른 일부구간은 무산소조건 내지는 혐기성조건이 되거나, 생물막담체에 의하여 부유고형물이 분리되어 침전지가 생략될 수 있는 고정상 생물막담체와 이를 이용하는 하폐수처리방법에 관한 것이다.

하폐수중의 오염물질에는 유기물과 영양염류인 질소와 인이 주종을 이루고 있다. 그러나 종래의 생물학적 질소·인제거공정은, 질산화(Nitrification)반응과 인의 과잉섭취(Luxury-uptake)를 위한 호기성반응조(Aerobic Reactor), 탈질(Denitri fication)반응을 위한 무산소반응조(Anoxic Reactor)와 인의 방출(Release)을 위한 혐기성반응조(Anaerobic Reactor) 등 분리된 3조이상의 반응조로 이루어져 있다. 단일반응조에서 질소와 인을 제거하고자 할 경우에는 시간간격을 두고 질산화와 탈질반응을 교대로 반복시키는 간헐포기방법이 사용되므로 공정과 장치의 구성이 복잡하고 운전관리가 어려운 문제점이 있었다.

특히, 활성슬러지공법으로 이미 건설이 완료되어 가동중인 하폐수처리시설에서 질소, 인 제거효율을 높히는 고도처리시설을 도입하고자 할 경우에는 전탈질공법, 후탈질공법 또는 간헐포기방법으로 변경하고 혐기성반응조를 설치하여야 한다. 이에 따라 기계장치와 토목구조물을 개조 또는 증설하여야 되는 어려움이 있었다.

종래의 영양염류제거방법중에서 본 발명에서와 같이 하폐수중의 유기물이 탈질반응에 이용되는 전탈질 방법 중 대표적인 A₂O공법과 장치의 구성에 대하여 좀더 자세히 설명하면, 도6에서 보인 바와 같이, 혐기성 반응조(101)에서 슬러지로부터 인의 방출을 유도한 후에 무산소반응조(102)에서 탈질과 호기성반응조(103)에서 질산화와 유기물을 분해시키는 공정으로 구성된다. 무산소반응조(102)에는 질산염이 함유된 내부 순환수와 유기물이 함유된 하수가 잘 혼합되고 활성슬러지가 바닥에 퇴적되지 않도록 혼합하는 교반장치(104)가 설치된다. 호기성반응조(103)에는 하폐수중의 유기물 분해 및 질산화 반응을 위하여 산소를 공급하기 위한 산기시설(105)과 송풍기(106)등으로 구성된 포기장치가 설치되며 반응액을 무산소반응조(102)로 내부순환시키기 위한 내부순환펌프(107)가 설치되어야 한다.

그런데 상기한 장치들은 포기장치(105, 106)외에도 교반장치(104), 내부순환펌프(107)와 별도의 침전지(111)와 슬러지 반송펌프(108)등이 설치되므로, 시설비와 동력비 측면에서 비경제적이고 유지관리면에서도 어려움이 많은 문제점이 있으며, 특히 침전지(111)와 같은 고액분리수단과 슬러지 반송펌프(108)는 생략될수 없는 필수시설이다.

따라서 많은 전문가들은 종래의 활성슬러지포기조에 생물막담체를 충전하여 단일반응조에서 질소제거를 시도하였다. 그러나 종래방식의 생물막담체를 적용하는 단일반응조는 질소제거효율이 매우 저조하였으며 그 기작(Mechanism)을 설명하면 다음과 같다.

생물막담체에 부착증식되는 생물막의 두께는 통상 1∼2mm정도이며, 그중 표피층 약 0.1∼0.2mm는 호기성조건이고, 내부층 생물막은 산소와 기질이 제대로 도달하지 못하는 혐기성조건이 된다. 이와 같이 생물막은 서로 상이 다른 층으로 형성될 수 있으므로 표피의 호기성층에서는 유기물분해와 함께 암모니아성질소(NH₄-N)가 질소산화물(NO₂-N, NO₃-N)로 산화되는 질산화반응을, 혐기성층에서는 질소산화물이 유리질소(N₂)로 환원되는 탈질반응을 기대하며 많은 환경전문가들은 생물막에 의한 질소제거를 시도하였다. 그러나 기질(Substrate)이 혐기성층에까지 도달하기 위해서는 생물막의 표피부분인 호기성층을 투과하여야 되므로 질소산화물과 유기물이 혐기성층에 도달되는 기회가 충분히 제공되지 못하여 탈질효율이 저조하였다.

또한 탈질반응에 소요되는 전자공여체로서의 유기물도 호기성층에서 우선적으로 소모되므로 혐기성층에는 제대로 도달되지 못한다. 이에 따라 탈질반응에 소요되는 전자공여체는 주로 내부 혐기성층 생물막의 자산화에 의존하게 되므로 탈질효율이 저조할 뿐 아니라, 자산화가 진행되면 담체로부터 생물막이 탈리(Slough Off)되게 된다. 이와 같이 종래방식의 생물막담체로는 동일 반응조에서 질소제거목적으로 생물막을 증식시키는 것은 질소제거효율이 저조함은 물론 생물막 자체의 유지에도 어려움이 있었다.

이와 같이 상시 호기성상태로 가동되는 활성슬러지포기조에는 지금까지 사용되어 온 종래의 생물막담체를 적용하여 생물막공법으로 변경되어도 호기성반응조와 무산소반응조를 별도로 분리하여 구성시키지 않는 단일 반응조에서는 탈질효율이 저조하여 질소를 충분히 제거할 수 없었다.

이에 본 발명은 상술한 제 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 생물막이 부착증식되고, 호기성상태로 가동되는 단일반응조에서도 질소와 인의 제거효율이 우수하며, 추가로 고액분리기능이 구비되어 침전지를 대체할 수 있는 고정상 생물막담체와 이를 이용하는 하폐수처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 부착증식된 생물막의 작용에 의하여 하폐수중의 유기물질과 질소 및 인 등을 제거할 수 있게 된 고정상 생물막담체에 있어서, 다수의 관상공극이 구비되고, 상기 관상공극의 내부표면에 생물막이 부착증식되어, 호기성반응조내의 반응액이 상기 관상공극을 통과하여 생물학적 반응을 일으키는 일련의 작용을 통하여 하폐수로 부터 질소와 인 등이 제거될수 있는 고정상 생물막담체를 제공하는 한편, 다수의 관상공극이 구비되어 있는 상기 고정상 생물막담체는 호기성반응조에 설치되고 각각의 관상공극 내부에 호기성조건, 무산소조건 또는 혐기성조건으로 상이 분리 형성되도록 하여 유기물의 분해와 질소·인이 제거되는 것을 특징으로 하는 고정상 생물막담체에 의한 하폐수처리방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서는 반응조 내부에 담장형 또는 슬라브형의 고정상 생물막담체를 상기 관상공극들이 동일한 고정상 생물막담체에서는 같은 방향으로 경사지도록 설치하므로써, 상기 관상공극들이 반응액중의 고형물을 분리시키는 종래의 경사판 침전지에 설치되는 경사판과 같은 기능에 의하여 반응조에 후속되는 침전지와 같은 고액분리수단이 생략될수 있는 하폐수처리 장치와 방법을 제공한다.

도1은 본 발명에 따른 고정상 생물막담체의 작용을 설명하기 위한 개념도.

도2는 본 발명에 따른 담장형 생물막담체가 설치된 반응조의 일부 절개 사시 도.

도3은 본 발명에 따른 슬라브형 생물막담체가 설치된 반응조의 일부 절개 사 시도.

도4는 본 발명에 따른 고정상 생물막담체에 의한 하폐수처리 실시예의 계통 도.

도6는 종래의 인제거 및 전탈질 공정에 의한 질소제거를 위한 하폐수처리 계 통도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 호기성반응조 2 : 고정상 생물막담체

2a : 담장형 생물막담체 2b : 슬라브형 생물막담체

3 : 관상공극 4 : 산기관

5 : 수중오리피스 6a : 유입구

6b : 유출구 7 : 기포확산방지판

10 : 생물막 11 : 부유미생물

12 : 반응액의 흐름 13 : 고형물의 낙하방향

14 : 무산소반응조 15 : 혐기성 반응조

16 : 내부순환수단 17 : 교반수단

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

이와 같은 생물막담체에 의하여 질소와 인이 제거되는 과정을 생물막담체의 종단면도에 도시한 도1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

관상공극(3)이 다수 형성된 고정상 생물막담체(2)를 하폐수를 처리하는 호기성 반응조에 설치하여 미생물을 증식시키면 담체의 외부표면과 관상공극의 내부표면에는 미생물이 부착증식되어 생물막(10)을 형성하게 되며, 생물막(10)으로부터 탈리된 미생물과 당초부터 부유증식되던 미생물들이 함께 부유미생물(11)군을 이루게 되어 고정상 생물막담체(2)에 부착증식되는 상기 생물막과 함께 반응조내부에서 복합증식형태를 이루게 된다. 반응조내의 하폐수에는 제거대상이 되는 유기물과 질소화합물과 인과 같은 영양염류가 비교적 풍부하게 존재하며 유기물의 호기성분해와 질산화를 위하여 인위적으로 공급되는 산소가 용존상태로 함께 존재하고 담체의 외부표면에는 호기성조건에서 생물막(10)이 증식하면서 유기물분해와 질산화반응이 이루어지게 된다.

반응조로 유입되는 하폐수의 유입수두, 포기에 따른 교반력에 의하여 반응액이 관상공극(3)의 내부로 유입된다. 관상공극(3)의 입구를 통하여서만 기질과 용존산소가 공극내부로 공급될 수 있으므로 공극의 길이 즉 체적에 비하여 관경이 작은 상기 관상공극(3)의 내부는 반응에 필요한 요소중에서 결핍되는 부분이 발생하게 된다.

하폐수처리를 위한 호기성반응조에는 용존산소농도에 비하여 부과되는 유기물농도가 높은 조건으로 운영되므로 공극의 유입구를 통하여 제한적으로 기질과 용존산소가 유입되는 관상공극(3)의 내부에는 호기성조건의 유지에 필요한 용존산소가 결핍되게 된다. 즉, 관상공극(3)의 입구에서부터 내부표면에 부착증식되는 호기성 종속영양계 미생물에 의한 유기물분해와 호기성 독립영양계 미생물인 질산화균(Nitrosomonas, Nitrobactor)에 의한 암모니아성질소의 산화에 유리산소가 우선적으로 소모되므로 반응액이 좀더 깊은 공극내부에 이르면 유리산소는 고갈되어 호기성조건이 종료되고 이산화탄소 등 분해부산물과 질산성질소 형태의 결합산소만이 존재하는 무산소조건으로 전환되게 된다.

유리산소가 존재하지 않는 무산소조건에서는 호기성 종속영양계 미생물은 질소산화물형태의 결합산소를 이용하여 유기물을 분해하게 되므로 질산염은 유리질소(N₂)형태로 환원되어 제거되므로 무산소조건도 종료되어 질산염형태의 결합산소도 고갈된 혐기성조건으로 전환된다. 혐기성조건에서는 혐기성미생물에 의하여 생물막이 형성되어 잔여유기물은 계속 분해된다.

반응조에는 생물막(10)을 형성하는 부착증식 미생물 외에도 상기 생물막으로부터 탈리된 미생물과 기타의 미생물들이 함께 부유증식되며 이러한 부유미생물(11)들도 반응액의 흐름(12)을 따라 관상공극(3)의 내부까지 유입되게 된다. 관상공극(3)의 내부로 유입된 부유미생물들은 혐기성구간을 통과하면서 인을 방출(Release)하게 되며 상기 관상공극(3)의 외부로 유출되어 다시 호기성조건으로 전환되면 방출된 것보다 더 많은 양의 인을 과잉섭취하게 되므로 미생물의 체내에 인이 초과축적된다. 인이 초과축적된 부유미생물(11)을 폐기하므로써 하폐수로부터 최종적으로 인이 제거될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 고정상 생물막담체(2)에서는 다수의 관상공극(3)들이 각각 PFR(Plug Flow Reactor)로 기능하며 용존산소가 제한요소로 작용하여 각각의 관상공극(3)들에 호기성구간, 무산소구간 또는 혐기성구간이 형성되므로 각개의 생물막담체(2)들이 종래의 질소·인 제거를 위한 생물학적 하폐수처리시설의 호기성반응조, 무산소반응조, 혐기성반응조들의 역할을 함축하여 수행할 수 있게 된다.

이와 같이 질소와 인을 제거하기 위한 생물막담체에서는 관상공극의 관경과 길이 및 담체의 크기가 매우 중요하다.

상기 관상공극(3)의 관경이 작아서 지나치게 미세할 경우 부착증식되는 생물막(10)에 의하여 공극이 폐쇄되거나 통수저항이 증대되어 공극내부로 기질공급이 어렵게 된다. 그러나, 상기 관상공극(3)의 관경이 지나치게 클 경우에는 비표면적의 감소와 함께 기질과 용존산소가 관상공극(3)내부의 생물막(10)에 접촉하는 빈도가 감소하게 된다. 또한 포기과정에서 발생되는 공기방울이 공극의 내부까지 유입되어 상의 분리가 어렵게 되거나 공극을 길게 하여야 되므로 생물막담체의 크기가 지나치게 증대될 수도 있다.

생물막담체의 크기는 이와 같은 조건에 따라 설정된 관상공극을 수용할 수 있는 크기이어야 한다.

또한 관상공극(3)이 경사지도록 하여 담장형태 또는 슬라브형태의 생물막담체를 축조하면 미생물의 부착증식과 함께 기존의 경사판침전지에서와 같이 작은 면적에서도 부유고형물을 높은 효율로 분리시킬 수 있게 되므로 반응조의 다음 단계 에 설치되었던 침전지등의 고액분리수단을 생략할 수 있게 된다.

경사판침전지는 포집된 고형물들이 경사판을 따라서 미끄러져서 낙하(Slope down)될 수 있도록 침전지에 다수의 판재 또는 파이프 등이 경사지게 설치된 것으로, 경사판들이 중력방향으로 투영된 면적의 합계만큼 침전지의 수면적이 증대되는 효과를 발휘하므로 작은 침전지에서도 많은 유량을 처리할 수 있고, 고액분리성능 도 우수하며, 고형물을 분리시키는 효율측면에서는 경사판이 촘촘하게 많은 수량이 설치되는 것이 유리하다. 경사판침전지는 고액분리성능이 우수함에도 불구하고 미생물이 부착증식되고 다시 탈리되어 부상되는 문제점이 있으되므로 지금까지 생물학적 하폐수처리공정에서는 사용이 기피되어 왔으나, 본 발명에서는 관상공극에 의하여 경사판침전지의 기능과 생물막담체의 기능 및 질소·인제거기능도 병행될 수 있도록 한 것이다.

생물학적 인제거에서는 혐기·호기조건이 반복되어 인이 과잉섭취된 미생물 즉, 잉여슬러지를 폐기하므로써 인이 최종적으로 제거될수 있으므로 부착증식되는 생물막보다 폐기가 용이한 부유미생물(11)이 인의 제거에 보다 중요한 역할을 하게 된다. 관상공극(3)이 경사진 경우에는 상기 부유미생물이 관상공극(3)을 통과하지 못하게 되므로 일부 부유미생물은 상이 변화되는 관상공극(3) 내부의 전과정을 거칠수 없게 된다. 그러나 대부분의 부유미생물(11)들은 경사진 관상공극(3)의 상부 혐기성구간에까지 도달하여 인을 방출하고 낙하되어 호기성조건인 반응조로 반송되어 다시 인을 과잉섭취할 수 있게 되므로 이를 제거하여 최종적으로 인을 제거할 수 있으며 혐기성 구간에서 방출된 인은 용존상태이므로 관상공극(3)을 통과하여 다음 단계의 호기성조건에서 미생물에 과잉섭취되어 제거될 수 있다.

도2는 본 발명에 따른 질소·인제거와 고액분리목적을 달성하기 위하여 다수의 관상공극이 경사지게 형성된 담장형 생물막담체(2a)가 설치되는 호기성반응조의 일부절개 사시도이다. 반응조(1)내부에 원형 또는 다각형 파이프, 파상의 골이 형성된 판재, 절곡된 판재등을 적층하여 관상공극(3)이 형성되도록 설치하되 생물막담체와 접촉되지 않은 반응액이 유출되거나 다음 단계로 넘어가지 않도록 반응조(1)의 벽면과 닿도록 담장형 생물막담체(2a)로 축조된 것이다. 또한 관상공극(3)이 다수 천공되어 있는 블록형태의 생물막담체를 적층하여 관상공극이 형성되는 담장형 생물막담체(2a)를 축조할 수 있다.

상기 관상공극(3)의 단면은 원형에 국한되지 않으며 별모양, 다각형, 벌집모양. 슬릿(SLIT)형태 또는 기타 다양한 형태로 형성될 수 있으며 비표면적이 큰 형태로 하는 것이 많은 생물막을 부착증식시킬 수 있게 되어 바람직하다.

생물막담체에 부착증식되는 생물막이 노화되면 탈리되므로 관상공극이 수평으로 형성되는 경우에는 탈리된 생물막이 공극의 외부로 유출되지 못하고 장시간 체류되어 공극이 폐쇄되거나 해체 현탁되어 처리수질을 악화시키기도 한다. 관상공극(3)을 경사지게 하면 탈리된 생물막이 중력에 의하여 상기 관상공극 밖으로 미끄러져서 낙하되어 부유하게 되므로 반응조(1)에서 용이하게 제거될 수 있다.

상기 관상공극(3)들이 동일한 방향으로 경사지게 되면 탈리된 생물막과 관상공극에 포집되는 부유고형물들이 경사방향을 따라 낙하되므로 담장형 생물막담체(2a)의 어느 한쪽편에 부유미생물농도를 높게 유지할 수 있게 된다. 따라서 반응조(1)에 다수개의 담장형 생물막담체(2a)를 관상공극(3)들이 하폐수가 유입되는 방향으로 하향경사지도록 축조하게 되면 유입구(6a)측에서 부유증식되는 미생물농도를 보다 높게 유지할 수 있게 되며 반대로 경사방향을 유출되는 방향으로 하향 경사지도록 하는 등 유입수의 성상과 처리목적에 따라 반응조(1)의 어느 한편에 부유미생물농도를 높게 조절할 수 있다.

또한 2개의 담장형 생물막담체(2a)에서 관상공극(3)이 서로 마주보며 하향 경사지도록 하면 상기 부유미생물(11)들이 상기 담장형 생물막담체(2a) 사이의 공간에 밀집되므로 슬러지의 인발이 용이하게 된다.

특히, 관상공극(3)의 내부에는 생물막(10)이 부착증식되므로 통과되는 고형물들이 상기 생물막에 점착되어 부유고형물의 포집능력이 우수할 뿐 아니라 이러한 관상공극(3)들은 고형물 포집능력이 우수한 경사판침전지의 기능도 병행하게 되므로 반응조(1) 다음 단계에는 침전지 등의 고액분리공정과 슬러지 반송시설을 생략할 수 있게 되어 소요부지와 건설비 측면에서 매우 경제적이다. 관상공극(3)에서 포집된 고형물중에서 비중이 가벼운 것은 부상하게 되므로 반응조(1)의 유출구와 최종 담장형 생물막담체 사이의 수면에는 스컴제거장치를 구비하는 것이 바람직하다.

또한 반응액이 일부 관상공극(3)으로 편중되어 유통되는 단락(Short Circuit)현상이 방지되도록 상기 유출구(6b)에는 다공관, 다공판 등에 의한 수중오리피스(5)를 설치하는 것이 바람직하다.

관상공극(3) 내부에서 호기성, 무산소성 또는 혐기성 조건으로 상이 변환되어 질소와 인이 제거되기 위해서는 공기방울이 유입되지 않도록 산기관(4) 등의 포기장치를 상기 관상공극(3)의 경사방향이 고려되어 담장형 생물막담체(2a)에 근접하여 설치되거나 기포확산방지판(7)이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 반응조(1)에는 담장형 생물막담체(2a)에 추가하여 유동상생물막담체를 충전하므로서 미생물농도를 보다 높게 유지할 수도 있다.

도3은 본 발명에 따른 고정상 생물막담체가 설치되는 반응조의 일부 절개사시도이다.

반응조(1) 내부에 원형 또는 다각형 파이프, 파상의 골이 형성된 판재, 절곡된 판재등을 수평으로 적층하여 슬라브(slab)형 생물막담체(2b)로 축조한 것으로 담장형 생물막담체에서보다 담체의 하중을 지지하는 데 소요되는 지지수단은 크게 소요되는 단점은 있으나, 반응조(1)를 좁고 깊게 할 수 있어 부지소요가 작은 장점이 있다. 반응조의 하부에서 직접 포기할 수도 있으나 담장형 담체와는 달리 기포가 상기 관상공극(3)으로 유입되는 구조이어서 질소제거효율이 저하되므로 간접포기방식을 채택하는 것이 유리하다.

관상공극(3)에 의한 고액분리기능 등은 도2의 담장형 생물막담체에서와 동일하다.

도4는 본 발명에 따른 관상공극(3)이 구비된 담장형 생물막담체에 의한 하폐수처리계통도이다.

본 발명에 따른 고정상 생물막담체에 의하여 단일 반응조에서도 높은 효율로 질소와 인을 제거할수 있으나, 질소와 인의 제거효율을 더욱 향상시키기 위하여 무산소반응조와 혐기성반응조를 추가로 구비한 것이다.

본 실시예에서의 하폐수처리공정은 유입구로부터 무산소반응조(14), 혐기성반응조(15), 하나 이상의 담장형 생물막담체(2a)가 설치된 호기성반응조(1)의 순서로 구성되어 있다.

하폐수가 최초로 유입되는 상기 무산소반응조(14)에서는 후단의 호기성반응조(1)로부터 내부순환되는 유입수중의 질소산화물이 유입하폐수중의 유기물이 전자공여체로 이용되어 탈질반응이 이루어지며, 비포기 교반상태를 유지하기 위한 교반수단(17)이 구비되어 있다. 무산소반응조(14)에 후속되어 설치되는 상기 혐기성반응조(15)에서는 미생물로부터 인의 방출이 이루어지며 이또한 비포기 교반상태를 유지하기 위한 교반수단(17)이 구비된다.

담장형 생물막담체(2a)가 하나이상 설치되는 상기 호기성반응조(1)에서는 질소와 인이 제거되며 동시에 침전지를 대체하는 고액분리기능도 이루어지므로 후속되는 침전지는 생략된다.

호기성반응조(1)에는 포기수단이 구비되어야 하며 유출구(6)에 가장 근접하여 설치되는 최종의 담장형 생물막담체(2a)의 앞부분에서 상기 무산소반응조(14)로 반응액이 내부순환될수 있는 내부순환수단(16)이 구비된다.

슬러지반송과 내부순환이 몇 개의 시설에 의하여 분리되어 이루어지는 종래의 A₂O공정은 혐기성반응조, 무산소반응조, 호기성반응조의 순으로 구성되어 있으나, 본 실시예에서는 부유미생물과 내부순환수가 동시에 반송되므로 공정의 순서는 무산소반응조, 혐기성반응조, 호기성반응조로 구성되며 종래의 A₂O공정과는 반응조의 배열이 다르게 이루어진다. 또한 상기 호기성반응조에 2개이상의 담장형 생물막담체(2a)가 설치되는 경우에도 부유미생물이 앞단계의 담장형 생물막담체를 통과할수 있도록 최종의 담장형 생물막담체가 유출구쪽으로 상향 경사진것과 달리 앞단계의 생물막담체는 유입방향으로 상향경사지도록 설치되어야 한다.

본 실시예에서의 상기 호기성반응조(1)에 적용되는 생물막담체는 담장형 생물막담체(2a)에 국한되지 않으며, 슬라브형 생물막(2b)도 이용될수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 질소·인제거를 위한 고정상 생물막담체와 이를 적용한 하폐수처리방법을 이용하게 되면, 단일반응조에서도 높은 효율로 질소와 인을 제거할 수 있게되어 국내외적으로 심각한 하천과 호소의 부영양화를 줄일수 있게 되며, 특히 후속되는 고액분리공정을 생략할 수 있게 되므로 하폐수처리공정이 단순하게 구성되어 매우 경제적이다. 또한 가동중인 하폐수처리시설에 본 발명의 고정상 생물막담체를 설치하므로써 구조물과 기계장치류를 증설 또는 개조하지 않고서도 질소·인이 제거될수 있는 고도하수처리시설로 용이하게 변경할 수 있다.

Claims (5)

1. 원형 또는 다각형 파이프, 파상의 골이 형성된 판재, 절곡된 판재 또는 관상공극이 구비된 블록이 반응조 내부에 담장형태로 적층되어 다수의 관상공극이 형성되며 하나이상의 담장형 생물막담체로 축조되는 것을 특징으로하는 질소·인 제거를 위한 고정상 생물막담체
2. 원형 또는 다각형파이프, 파상의 골이 형성된 판재, 절곡된 판재 또는 관상공극이 구비된 블록이 반응조 내부에 슬라브형태로 적층되어 다수의 관상공극이 형성되며 하나 이상의 슬라브형 생물막담체로 축조되는 것을 특징으로 하는 질소·인제거를 위한 고정상 생물막담체
3. 호기성반응조에 설치되며 다수의 관상공극이 구비되어 있는 고정상 생물막담체에서 각각의 관상공극 내부에 호기성조건, 무산소조건 또는 혐기성조건으로 상이 분리 형성되도록 하여 유기물의 분해와 질소·인이 제거되는 것을 특징으로 하는 고정상 생물막담체에 의한 하폐수처리방법
4. 반응조의 내부에 설치되며 경사진 관상공극이 다수 구비된 담장형 또는 슬라브형 생물막담체에 부착증식되는 생물막에 의하여 생물학적 반응이 이루어지며 동시에 관상공극의 고액분리기능에 의하여 부유고형물이 분리되는 것을 특징으로 하는 고정상 생물막담체에 의한 하폐수처리방법
5. 무산소반응조, 혐기성반응조, 호기성반응조의 순서로 구성되는 하페수처리공정에서, 제1항 또는 제2항의 고정상 생물막담체가 설치되는 상기 호기성반응조로부터 하폐수가 최초로 유입되는 상기 무산소반응조로 반응액이 내부순환되어 유기물의 분해와 질소 및 인이 제거되며 고액분리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정상 생물막담체에 의한 하폐수처리방법