KR20020025110A - 완전침지형회전매체와 반응조용적 최적화를 통한 호기 및미세포기, 무산소 반응상 동시조성에 의한 하·폐수의유기물질 및 질소, 인 제거장치 및 방법 - Google Patents

완전침지형회전매체와 반응조용적 최적화를 통한 호기 및미세포기, 무산소 반응상 동시조성에 의한 하·폐수의유기물질 및 질소, 인 제거장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 완전침지형회전매체와 포기조용적 최적화를 통한 호기 및 미세포기, 무산소 반응상 동시 조성에 의한 하ㆍ폐수의 유기물질 및 질소(N), 인(P)을 단 일반응조에서 효과적으로 제거하기 위한 장치 및 그 운전방법에 관한 것이다.
본 발명의 구성은 유입 하ㆍ폐수중의 유기물질을 에너지원으로 이용하여 인(P)을 방출하는 혐기조(1)와; 상기 혐기조(1)를 통과한 피처리물의 유기물질산화, 질산화 및 탈질산화, 인섭취 작용이 동시에 이루어지는 완전침지형회전매체를 갖는 포기조(2)와; 상기 포기조(2)를 경유한 피처리물이 처리수와 슬러지로 고액분리가 이루어지는 침전조(3)와; 상기 침전조(3)의 저부에 침전된 슬러지를 상기 혐기조(1)로 이송하여 혐기조(1)내의 MLSS 농도를 유지시키기 위한 슬러지반송장치(4)로 이루어져 있다. 본 발명은 전단에 혐기조(1)를 두고, 포기조(2)에는 완전침지형회전매체어셈블리(17) 장치를 설치, 운전하여 매체어셈블리 표면에 고농도, 고밀도의 부착미생물을 다량 확보하고, 동시에 완전침지형매체어셈블리(17)의 회전에 의한 물과의 전단력에 의해 일정 두께의 미생물막(Biofilm)을 유지하여 매체표면에 과도한 생물막의 부착과 그로 인한 생물막의 일시적인 탈리현상에 따른 유출수질의 악화를 방지할 수 있으며, 특히 포기조(2)에 충진되는 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 표면적과 포기조(2)용적을 최적화하고, 아울러 포기조(2)내 MLSS 농도와 용존산소(DO) 농도를 조절함으로써 동일반응조내에서 유기물질, 질소, 인을 동시에 제거할 수 있는 반응상, 즉 호기 및 미세포기, 무산소조건을 동시에 조성할 수 있는 하ㆍ폐수의 유기물질 및 질소, 인 제거 장치 및 그 운전방법을 제공한다. 본 발명은 기존처리공법에서 사용하는 여러 대의 반응조 역할을 단일반응조에서 수행하게 되어 초기시설비, 유지관리비 등을 절약할 수 있으며, 동시에 질소, 인 제거 미생물의 활동에 적합한 환경을 인위적으로 조성하여 영양소를 효과적으로 제거할 수 있다. 본 발명은 부착성장미생물과 부유성장미생물을 이용하는 복합시스템이며, 또한 완전침지형회전매체에 형성된 부착미생물의 체류시간(SRT)을 길게 유지할 수 있어 충격부하나 동적부하, 온도변화에 유연하게 대응할 수 있는 하ㆍ폐수고도처리장치이다.

Description

완전침지형회전매체와 반응조용적 최적화를 통한 호기 및 미세포기, 무산소 반응상 동시조성에 의한 하·폐수의 유기물질 및 질소, 인 제거장치 및 방법{Biological Nutrient Removal Process that Simultaneously make an oxic, microaeration and anoxic Zone by a Submerged Moving Media and Reactor Volume Optimum}
하ㆍ폐수 중에 포함된 오염물질은 크게 유기물질, 질소, 인등으로 나눌 수 있으며 이러한 오염물질을 제거하기 위하여, 하ㆍ폐수의 BOD제거에 중점을 두는 종전의 처리방식으로는 부영양화의 제한인자인 질소(N), 인(P) 등이 제거되지 않아 근본적인 개선을 이루기 어렵다. 따라서 하천이나 호수의 수질보전을 위해서는 유기물질과 질소, 인을 동시에 제거할 수 있는 효과적이고 간편한 공정개발이 시급한 실정이다. 그러나 현재 운전되고 있는 하수처리장은 대부분 표준활성슬러지 공정 또는 그 변법으로 질소와 인이 10 - 30% 정도만이 제거되고 대부분 미 처리된 상태로 방류된다. 그래서 부영양화의 주원인인 질소(N)와 인(P)을 제거할 수 있는 고도처리 공정이 개발 및 도입되고 있다. 최근에 처리비용과 유지관리 면에서 효과적인 단일공정으로 탈질 및 탈인이 가능하며, 처리효율이 우수하고 경제적인 생물학적 질소, 인 동시 제거공정(BNR;Simultaneous Biological Nutrients And Organic Matters Removal)기술에 관한 여러 가지 연구가 활발히 전개되고 있다.
본 발명은 하ㆍ폐수가 혐기조로 유입되어 유입수내 유기물질을 에너지원으로 사용하여 인(P)을 방출하며, 이어지는 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)에서 유기물질산화, 질산화 및 탈질산화, 인 과잉섭취 작용에 의한 탈질, 탈인반응이 이루어진다. 상기 과정은 완전침지형회전매체어셈블리(17)표면적과 반응조용적비를 유입수의 유기물질부하에 따라 10∼15ℓ/㎡로 최적화하고, 아울러 DO농도와 MLSS농도 제어를 통하여 포기반응조내에 호기, 미세포기, 무산소 반응상을 동시에 형성함으로써 호기조건에서 유기물질산화와 질산화, 인 섭취 반응이 이루어지며, 미세포기조건에서 유기물질산화와 질산화, 인 섭취 반응과 아울러 호기성 탈질이 이루어진다. 무산소조건에서 NO3-N이 전자수용체로 사용되어 환원됨으로써 탈질반응이 이루어진다. 상기 조건의 운전에 의해 포기조의 완전침지형회전매체어셈블리 축 중심부에 무산소 존(Zone)이 형성되고, 그 외각부에 미세포기 존(Zone)과 호기 존(Zone)이 형성되어 동일반응기내에서 하ㆍ폐수중의 유기물질뿐만 아니라 질소와 인을 동시에 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
지금까지 개발된 BNR 공정은 연속유입식 활성슬러지법과 회분식 활성슬러지법으로 구분된다. 연속유입식 활성슬러지법에는 A/O, A2/O, UCT, MUCT, VIP 등의 공법이 있다.
그 중에 인 제거를 목적으로 하는 A/O공법은 반송슬러지가 유입수와 함께 혼합되어 혐기조로 유입되고, 혐기조에서는 인제거 미생물에 의하여 유입수의 유기물질을 세포내로 흡수하면서 인을 방출하여, 호기조에서 유기물질의 산화와 인의 섭취를 유도하는 공법인데, 인의 제거 효율에 비해 질소의 제거효율이 낮으며 고부하 운전을 위하여 고율의 산소전달을 필요로하는 것이 단점으로 지적되고 있다.
A2/O공법은 생물학적 질소와 인을 동시에 제거하기 위하여 혐기-무산소-호기를 조합한 공정이다. 인을 제거하기 위하여 혐기-호기 조건을 반복하여 혐기조에서 인을 방출시키고 호기조에서는 질산화를 선행시켜 무산소조로 반송한 뒤 탈질을 시킨다. 하지만 반송슬러지 내의 질산성 질소가 혐기조의 인의 방출을 방해하여 인의 제거율이 낮으며 내부순환율이 높은 것이 단점이다.
UCT공법은 A2/O공법의 단점인 반송슬러지 내의 질산성 질소가 혐기조로 유입되어 인의 방출기작이 방해받는 것을 보완하기 위하여, 반송슬러지를 무산소조로 반송시켜서 탈질반응에 의하여 질산성 질소를 제거시킨 후에 혐기조로 다시 반송하는 공법인데 이러한 내부순환으로 유지관리비가 증가하고 운전이 복잡해지는 단점을 가지고 있다.
MUCT공법은 UCT공법을 보완한 생물학적 질소, 인 제거공법이다. 즉 UCT공법에서 반송슬러지와 호기조 혼합액의 반송이 단일 무산소조로 유입되는 것을 MUCT공법에서는 무산소조를 2부분으로 분리하고 제1 무산소조로는 반송슬러지를 유입시켜 탈질반응을 일으킨 후에 혐기조로 반송하여 미생물을 공급하며, 호기조 혼합액의 반송은 제2 무산소조로 유입시켜 탈질반응에 의한 질소제거를 수행한다. 따라서 다른 생물학적 질소, 인 동시 제거공법보다 인 제거율이 높은 장점이 있다. 하지만 내부반송이 많아 동력비가 많이 소요되고 유지관리가 힘든 단점이 있다.
VIP공법은 UCT, MUCT공법과 유사한 공법인데 운전이 복잡한 것이 단점으로 나타나고 있다.
이와 같이 위에서 소개한 연속유입식 활성슬러지 공법들은 내부반송에 의해 질소와 인 제거효율이 결정되고 이에 따른 반송펌프의 설치로 설치비와 유지관리비가 증가하는 단점이 있다.
또 하나의 방법인 회분식 활성슬러지공법은 유입방식에 따라 간헐유입 연속회분식 공정(SBR)과 간헐포기 연속유입 회분식 공정(Intermittent Cycle Extended Aeration System)으로 나누어지는데 이들 공법은 한 반응조에서 반응 및 침전이 동시에 일어나므로 초기투자비가 저렴한 장점이 있으나 대규모 처리시설에는 부적합한 단점이 있다.
본 발명은 생활환경에서 발생되는 하ㆍ폐수중의 유기물질 분해와 동시에 질소ㆍ인 등 영양소 제거를 위한 경제적이고 유지 및 운전관리가 용이한 처리공정 및 장치와 그 운전방법을 제공하여 하천 및 수원지의 수질오염을 방지하고, 특히 영양소에 기인한 조류번식에 따른 부영양화 발생을 억제하여 깨끗한 수자원을 유지, 확보하기 위함이다.
본 발명은 고도하수처리 공정에 완전침지형회전매체을 도입하여 충격부하나 온도변화와 같은 환경적 요인의 변동에 대한 적응력을 높여 처리의 안정성을 도모하기 위함이다. 또한 회전매체의 구동장치를 개선하여 운전비용을 줄이고 유지관리 편의성 및 현장 시공성을 제고하기 위함이다.
본 발명은 동일반응조내에서 유기물질, 질소, 인을 동시에 제거하기 위하여완전침지형회전매체에셈블리와 반응조용적비를 최적화(10∼15ℓ/㎡)하여 운용하므로써 동일반응기내에 호기, 미세포기, 무산소 조건을 동시에 형성시켜 오염물질을 제거할 수 있는 장치의 개발로 반응기 구성을 단순화하고 내부반송설비 등을 없애 운전관리 및 유지관리비를 줄여 경제성과 실용성을 갖춘 하ㆍ폐수중의 오염물질 제거장치를 제공하기 위함이다.
본 발명은 하ㆍ폐수 중에 함유된 유기물질, 질소, 인등을 동일반응조내에서 동시에 제거할 수 있는 생물학적 처리장치와 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 이용하여 많은 미생물을 확보하는 동시에 회전에 의한 수류전단력으로 일정 두께의 미생물막이 형성되도록 하여 항상 최적상태를 유지시키고 과도한 생물막의 형성과 그에 따른 생물막 탈리로 인한 유출수질의 악화를 방지하고 부하변동, 온도변화, 유해물질 유입 등 환경변화에 적응력이 높은 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인 제거장치 및 그 운전방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 단일반응조 내에 완전침지형회전매체를 이용하여 반응조용적/매체표면적비 최적화(10∼15ℓ/㎡)하고 아울어 MLSS농도, DO농도조절을 통하여 한 반응조내에 호기 및 미세포기, 무산소 반응상을 공존시켜 질소와 인을 동시에 제거함으로써 소요되는 부지면적을 줄일 수 있는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인 제거장치 및 그 운전방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 회전매체어셈블리의 운전방법을 개선하여 운전비용을 절감시키고자 완전침지형운전과 매체어셈블리의 경량화, 유니버셜조인트커플링(28)을 이용한 구동장치개발과 완전침지형회전매체를 운용함에 있어 반응기 벽과 매체어셈블리의 샤프트가 관통하는 접촉부의 수밀성 유지를 위한 그랜드패킹어셈블리(18)등 장치 및 운전방법을 제공하여 현장 시공성을 향상시키고, 유지관리비를 절약할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기(下記) 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하ㆍ폐수중의 유기물질, 질소, 인 제거장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 (a)는 본 발명에 따른 혐기조(1)와 그 장치의 단면도이고, (b)는 평면도이다.
도 3 (a)는 본 발명에 따른 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)의 단면도이고, (b)는 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 포기조(2)를 2조로 구성할 경우의 완전침지형회전매체어셈블리 및 그랜드패킹어셈블리, 매체어셈블리구동장치, 유니버셜조인트커플링 등 반응기 구성장치의 단면도이다.
도 5 (a)는 본 발명에 사용된 그랜드패킹어셈블리(18) 장치의 조립단면도, (b)는 조립순서도, (c)는 그랜드패킹(29)의 평면도 및 단면도, (d)는 워터링(31)의 평면도 및 단면도, (e)는 슬리브(32)의 평면도 및 단면도, (f)는그랜드패킹박스(33)의 평면도와 단면도이다.
도 6은 본 발명에 사용된 도 3의 매체어셈블리구동장치(21)의 상세도이다.
도 7은 본 발명에 사용된 도 4의 유니버셜조인트커플링(28) 장치의 상세도이다.
도 8 (a)는 본 발명에 사용된 도 3의 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 외형도이며, (b)는 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 단면도, (c)는 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 구성하는 매체원판(59)의 단면도이고, (d)는 매체원판-샤프트 지지용 휠(60)의 단면도를, (e)는 샤프트-보조샤프트 지지용 휠(61)의 단면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에서 사용된 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 구성하는 도 8의 매체어셈블리샤프트(56)의 단면도이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1: 혐기조 2: 완전침지형회전매체를 갖는 포기조
3: 침전조 4: 슬러지반송장치
5: 혐기반응기 6: 유입구
7: 유입배플 8: 교반모터
9: 탈부착용플랜지 10: 교반기샤프트
11: 교반날개 12: 지지용메탈박스
13: 교반용방해판 14: 슬러지반송라인
15: 유출구 16: 포기반응기
17: 완전침지형회전매체어셈블리 18: 그랜드패킹어셈블리
19: 매체어셈블리구동베어링 20: 매체어셈블리회전기어
21: 매체어셈블리구동장치 22: 바닥헌치
23: 포기장치배플 24: 멤브레인봉형디퓨져
25: 산기관 26: 송풍량조절밸브
27: 송풍기 28: 유니버셜조인트커플링
29: 그랜드패킹 30: 패킹
31: 워터링 32: 슬리브
33: 그랜드패킹박스 34: 그랜드패킹박스고정용플랜지
35: 그랜드패킹조립볼트 36: 그랜드패킹탈부착용렌치볼트
37: 워터링탈부착용탭 38: 실링워터주입홈
39: 오링 40: 슬리브탈부착용탭
41. 실링워터밸브 42: 그랜드패킹조립볼트구
43: 패킹박스보강플랜지 44: 패킹박스탈부착용탭
45: 패킹박스조립볼트 46: 감속구동모터 및 인버터
47: 구동장치베어링 48: 브이벨트
49: 브이벨트풀리 50: 구동장치샤프트
51: 구동체인 52: 구동기어
53: 고정커플링 54: 유니버셜커플링
55: 완전침지형회전매체어셈블리외형도56: 매체어셈블리샤프트
57: 매체어셈블리보조샤프트 58: 매체간격유지봉
59: 매체원판 60: 매체원판-샤프트지지용휠
61: 샤프트-보조샤프트지지용휠 62: 매체어셈블리보조샤프트구
63: 매체간격유지봉구 64: 매체어셈블리샤프트구
65: 매체어셈블리샤프트키홈
본 발명은 생물학적 처리방법을 채택하였으며, 스크린 및 침사지를 통과한 유입수를 1차침전지를 경유하지 않고 바로 유입시키는 혐기조(1)와, 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)와, 침전조(3) 및 슬러지반송장치(4)등으로 구성되어 있다.
본 발명에 따르면, 피처리물은 혐기조로 유입되어 유입수내 유기물질을 에너지원으로 사용하여 인(P)을 방출하며, 이어지는 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)에서 유기물질산화, 질산화 및 탈질산화, 인 과잉섭취 작용에 의한 탈질, 탈인반응이 이루어진다. 상기 과정은 완전침지형회전매체어셈블리(17)와 반응조용적비를 유입수의 유기물질부하에 따라 10∼15ℓ/㎡로 최적화하고, 아울러 DO농도(0.5∼1.5mg/ℓ)와 MLSS농도(부유미생물농도:3,000∼6,000mg/ℓ, 부착성장 미생물 포함시 6,000∼12,000mg/ℓ) 제어를 통하여 포기조내에 호기, 미세포기, 무산소 반응상을 동시에 형성함으로써 호기조건에서 유기물질산화와 질산화, 인 섭취반응이 이루어지며, 미세포기조건에서 유기물질산화와 질산화, 인 섭취 반응과 아울러 호기성 탈질이 이루어진다. 무산소조건에서 NO3-N이 전자수용체로 사용되어 환원됨으로써 탈질반응이 이루어진다. 상기 조건의 운전에 의해 포기조의 완전침지형회전매체어셈블리 축 중심부에 무산소 존(Zone)이 형성되고, 그 외각부에 미세포기 존(Zone)과 호기 존(Zone)이 형성된다. 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 반응기용적과 상기 최적화조건(10∼15ℓ/㎡)을 유지하여 운전하면 포기에 의한 공기의 흐름과 분산을 조절하고, 또한 반응기내 혼합액과 주입된 공기의 순환을 매체회전방향으로 연속된 원운동의 상하방향 흐름(Cyclo Vertical flow)을 형성하여 제한된 혼합이 이루어져 상기 조건을 형성시킨다. 본 발명에 있어 포기반응기의 포기장치가 반응기의 한쪽면 외각부에 설치되어 선회류식 포기에 의해 산소공급이 이루어져 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 외곽부에서 원운동의 상하방향 흐름에 따라 중심부 방향으로 혼합액 및 산소의 순환이 이루어지고, 또한 매체어셈블리의 각 매체간에는 좁은 미로를 형성하여 매체간의 혼합액은 좌우방향의 혼합이 제한되어 중심부에는 직접적인 산소공급이 제한되고, 순환에 의해 혼합액이 완전침지형회전매체어셈블리(17) 중심부에 이르러서는 순환과정에서 산소분산과 소모에 의해 무산소상태가 형성되고 그 외곽부에는 미세포기 및 호기조건이 형성된다. 따라서 본 발명의 포기조 운용은 완전포기형(SMMCAR)으로 운전되면서도 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 이용하여 상기 세 가지 반응상을 동시에 조성하여 유기물질 뿐만 아니라 질소, 인을 한 반응기내에서 동시에 제거할 수 있으므로효율성과 경제성을 갖는 장치 및 기술이다. 포기조(2)를 경유한 피처리물은 침전조(3)에서 처리수와 슬러지로 고액분리가 이루어지고, 침전슬러지는 슬러지반송장치(4)에 의하여 혐기조(1)로 반송되어 혐기조내 MLSS를 유지하고 일부 슬러지는 폐기되어 안정적인 처리효율을 확보할 수 있는 하ㆍ폐수중의 유기물질 및 질소, 인 제거 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 하ㆍ폐수중에 함유된 유질물질과 질소(N), 인(P)등 영양물질을 생물학적인 처리방법에 의하여 제거할 수 있는 효율적이고 경제성과 실용성을 겸비한 처리장치 및 그 운전방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 앞단에 인제거미생물(PAO)에 의해서 유기물질제거와 인(P) 방출이 일어나는 혐기조(1)를 설치하여 인제거미생물들이 세포내에 축적되어 있던 Poly-P를 분해할 때 생기는 에너지를 이용하여 아세테이트(acetate)와 같은 유기산을 섭취한 후 PHB(poly--hydroxybutyrate)의 형태로 저장하고, 반대로 Poly-P의 분해로 생긴 정인산(ortho-P)을 혼합액 속으로 방출하도록 한다. 혐기조(1)에는 MLSS의 혼합을 위한 교반모터(8)와 교반용방해판(13), 단회로(short circuiting)를 방지하기 위한 유입배플(7)등이 설치된다.
상기 혐기조(1) 후단에 완전침지형회전매체를 갖는 포기조(2)를 두어 매체표면에 고농도, 고밀도의 부착미생물을 다량 확보하고, 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 운전에 의한 전단력을 이용하여 미생물막(biofilm)의 두께를 일정하게 유지하여 미생물의 활동도(Actlvity)를 높여 처리효율을 향상시키고, 충격부하나 동적부하, 온도변화에 대한 유연성을 높였다.특히 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)는 매체어셈블리의 표면적에 대한 반응조용적을 10∼15ℓ/㎡로 최적화시켜 운용하고, 동시에 반응기내 MLSS조절을 통한 DO제어로 동일반응조 내에 호기(Oxic) 및 미세포기(Microaeration)와 무산소(Anoxic) 상태가 공존하게 되어 유기물질산화, 질산화와 탈질산화반응, 그리고 인 섭취 작용이 동시에 이루어지도록 하였다. 상기 조건의 운전에 의하여 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 중심부(Central Zone)부근에 무산소(Anoxic)상태를 형성하며, 그 외곽부에 미세포기(Microaeration)상태와 호기성(Oxic)조건이 형성되어 한 반응기 내부에 호기, 미세포기 및 무산소 조건이 동시에 형성되어 유기물질산화와 질산화 및 탈질, 인 섭취 작용이 동시다발적으로 이루어진다. 포기조(2)에서 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 구조와 운전은 포기 및 DO 농도조절, 반응기내의 MLSS농도조절과 더불어 완전침지형회전매체표면적에 대한 반응조 용적비의 최적화(10∼15ℓ/㎡) 운전은 반응기 내부에 질소, 인 동시 제거에 필요한 호기와 무산소, 미세포기조건을 형성함에 있어 매우 중요한 역할을 수행한다. 완전침지형회전매체어셈블리(17) 는 반응기내에서 포기에 의한 공기의 흐름과 분산을 조절하고, 또한 반응기내 혼합액과 주입된 공기의 순환을 매체회전방향으로 연속된 원운동의 상하방향 흐름(Cyclo Vertical flow)을 형성하여 제한된 혼합이 이루어져 상기 조건을 형성시킨다. 한편, 상기 최적화 조건을 10ℓ/㎡이하로 하면 유기물부하가 높을 경우 매체간 생물막의 막힘현상(clogging)과 단락현상(short circuiting), 순환장애가 발생하기 쉽고, 또한 생물막의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 회전속도를 높게 운전해야 하므로 운전동력이 증가하게되어 비효율적이다. 또 한편, 15ℓ/㎡이상으로 유지하면 매체충진율이 감소하여 생물막(blofilm) 확보가 줄고 매체간격이 너무 커지면 혼합과 흐름양상이 바뀌어 상기 반응상 동시 유지에 불리하므로 많은 실험결과 최적화 조건을 10∼15ℓ/㎡로 유지하는 것이 가장 효과적이었다.
본 발명에 따른 완전침지형회전매체와 반응조용적 최적화를 통한 호기 및 미세포기, 무산소 반응상 동시 조성에 의한 하ㆍ폐수의 유기물질 및 질소, 인 제거 장치 및 그 운전방법은 유기물질과 질소(N), 인(P)을 동시에 처리할 수 있으며, 제거효율이 높고, 처리공정 및 장치구성이 간단하여 유지관리가 편리한 생물학적 영양소제거(Biological Nutrient Removal; BNR)장치기술을 제공한다. 본 발명은 부착성장(Attached Microbial Growth)과 부유성장(Suspended Microbial Growth)방식의 복합시스템을 적용하여 기존 처리공정의 단점 보완 및 부하변동, 온도변화, 난분해성 유해물질 유입 등 여러 가지 환경요인의 변화에 유연하게 대응하므로 안정된 처리효율을 제공하는 기술이다. 본 발명은 시스템 내에 다양한 미생물 집단을 형성하고 매체표면에 형성된 생물막(biofilm)의 두께를 일정하게 유지함으로써 항상 미생물의 활성도(Activity)를 최적상태로 유지할 수 있고, 미생물 체류시간(SRT)을 길게 유지하여 유기물질의 충격부하나 동적부하 변동에 대하여 안정된 처리수를 얻을 수 있고, 단일반응조에서 유기물질과 질소, 인 제거를 동시 수행하므로 부지면적을 줄일 수 있고, 낮은 DO농도 유지로도 처리가 가능하여 포기에 따른 운전비용을 줄이고, 반응기 구성이 간단하여 장치구성이 복잡하지 않고, 운전이 용이하며 경제성 있는 고도처리장치를 제공한다.
부착성장(생물막) 공법은 미생물이 매체에 부착되는 특성을 이용하여, 매체표면에 형성된 생물막(bioflim)에 의해서 하ㆍ폐수내의 유기물질을 단시간 내에 분해시키는 방법으로 사용되는 매체에 따라 고정상과 유동상으로 나누어진다. 기존의 고정상 매체는 부착되는 생물막의 두께가 증가하면, 충진재의 내부에서 막힘현상(clogging)과 단락현상(short circuiting), 순환장애 및 미생물층의 탈리(unloading)가 발생하여 순간적인 유출수 수질의 악화를 초래하기 때문에 여분의 반응조를 설치할 필요가 있으며, 생물막의 갱신이 어려워 관리상에 어려움이 많다. 한편, 큐빅형태의 유동상 매체는 마모 및 손실과 그에 따른 보충, 반응기내에서 매체를 고르게 분포시키기 위한 리프트시설 등이 필요하여 유지관리가 번거롭고 비용이 증가하는 단점이 있다.
본 발명에 의한 속도조절이 가능한 완전침지형회전매체어셈블리(17)는 물과의 전단력에 의해 일정한 두께의 생물막(Biofilm)를 유지할 수 있으며, 고농도 및 고밀도의 미생물막을 형성하고, 장시간의 미생물 체류시간(SRT)을 유지할 수 있어 충격부하나 동적부하, 수온변화에도 유연하게 대응할 수 있고, 마모 및 손실에 따른 교체나 보충이 필요 없으며, 완전침지상태로 운전하므로 부력에 의하여 운동부하 및 축하중 부하가 감소되어 유지비용이 감소하는 등 기존의 고정상 또는 유동상 매체가 갖는 단점를 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 실규모 파일럿 플랜트(Pilot plant) 운전결과 유기물질과 영양소 제거에 있어서 탁월한 처리성능을 나타내었다. 따라서 하 ㆍ폐수중의 유기물질, 인 그리고 질소제거에 본 발명에 따른 장치 및 운전방법의 적용은 효과적이고, 경제적이며, 컴팩트한 시스템으로 신설하수처리장이나 농어촌지역 집단하수처리에적합하며, 특히 계절 및 시기에 따라 유동 인구의 변화, 유량 및 하 ㆍ폐수성상의 변이가 심한 관광시설집단지구 등의 하수처리장에 적용이 용이한 고도처리장치와 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하ㆍ폐수중의 유기물질 및 질소, 인 제거 장치의 개략적인 구성도이며, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 혐기조(1), 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)와, 침전조(3) 및 슬러지반송장치(4)로 구성되어 있다.
혐기조(1)에서 인 제거미생물에 의해 인 방출이 일어나고 그 과정에서 유기물질을 에너지원으로 사용하여 유기물질이 제거된다.
도 2는 혐기조(1)의 단면 및 평면도를 나타내며, 혐기조(1)는 유입구(6) 및 유출구(15)와 단회로 방지를 위한 유입배플(7), 교반용방해판(13; 사각반응기형태일 경우 방해판 필요 없음)이 설치되고, 미생물과 하ㆍ폐수의 혼합을 위한 교반모터(8), 교반기의 수리 및 보수가 용이하도록 탈부착용플랜지(9), 교반기샤프트(10), 교반날개(11), 지지용메탈박스(12)로 구성된 교반장치가 설치되어 운전된다. 혐기조 교반기의 운전은 반응기의 크기와 교반정도에 따라 30-90RPM으로 운전한다. 그리고 침전조(3)로부터의 슬러지반송장치(4)에 의하여 혐기조내 MLSS농도를 유지하며, 유입 유기물부하에 따라 MLSS농도를 3,000∼6,000mg/ℓ정도 유지한다. 혐기조(1)에서의 체류시간은 유입수의 변화에 따라 1∼ 3hr정도 유지한다. 침전조(3)로부터 혐기조(1)로의 슬러지반송율은 50-100% 정도이다.
도 3은 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(3)의 종, 횡단면도이며, 포기조(3)의 구성은 완전침지형회전매체어셈블리(17)와, 포기장치배플(23), 멤브레인봉형디퓨져(24), 산기관(25), 송풍량조절밸브(26), 송풍기(27) 등의 포기장치와, 매체어셈블리구동장치(21), 반응기벽과 매체어셈블리샤프트 접촉부의 누수방지용 그랜드패킹어셈블리(18)로 구성된다. 포기반응기의 구조는 매체어셈블리표면적과 반응조용적비를 10∼15ℓ/㎡로 최적화하기 위하여 도 3의 (b)와 같이 반응기의 한쪽 면은 완전침지형회전매체의 원주둘레와 같은 호형구조를 하며, 멤브레인봉형디퓨져(24)가 설치되는 다른 한쪽 면은 직선형 구조이며, 반응기 기저부 중앙으로부터 멤브레인봉형디퓨져(24)가 설치되는 방향으로 15˚정도의 바닥헌치(22)를 두어 사공간(dead space)을 줄이고 반응기내 혼합액과 공기의 순환이 용이한 구조로 한다.
한편, 2기 이상의 포기조(2)를 운영할 경우에는 완전침지형회전매체어셈블리(17)가 부력에 의하여 운전부하 및 축하중부하가 크게 감소하기 때문에 도4에서 보는 바와같이 유니버셜조인트커플링(28)장치를 이용하여 2축의 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 하나의 구동장치로 운전함으로써 장치소요를 줄이고 운전비용을 감소시킬 수 있도록 구성하였다.
포기조(2)에 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 설치, 운전하여 반응기내에 질소, 인 제거를 위해 필요한 호기, 미세포기, 무산소 존(Zone)을 동시에 조성되도록 하였다. 이때 포기는 완전포기를 하며 회전매체어셈블리의 설치 및 운전과 포기조내 MLSS농도와 DO농도 조절을 통하여 상기 조건을 형성시켜 질산화, 탈질, 탈인작용이 동시에 이루어지도록 하였다. 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 반응조용적과 10~15ℓ/㎡로 최적화하여 운전을 하면 반응기내 혼합액과 주입된 공기가 매체회전방향으로 연속된 원운동의 상하방향 흐름(Cyclo Vertical flow)에 의하여 제한된 혼합이 이루어지고, 아울러 DO농도(0.5∼1.5mg/ℓ) 및 MLSS농도(부유미생물:3,000∼6,000mg/ℓ, 부착성장 미생물 포함시 6,000∼12,000mg/ℓ)의 제어와 함께 포기반응기내에 호기, 미세포기, 무산소조건의 공존상태를 형성하는 핵심적인 기능을 한다. 한편 포기조에 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 설치하여 많은 미생물 확보가 가능하도록 하는 동시에 매체의 회전에 의한 물과의 전단력을 이용하여 회전매체의 미생물막이 일정한 두께를 유지하도록 하였으며, 이는 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 회전조절을 통하여 가능하였다. 회전속도 조절은 생물막 형성 초기에는 0.05∼0.1m/s범위의 저속으로 운전하며, 생물막이 완전하게 형성된 후에는 생물막의 두께 정도와 교반정도에 따라 회전속도를 0.1∼0.3m/s정도로 운전한다. 또한 회전매체어셈블리는 반응상(호기,미세포기,무산소)의 조성과 부착생물막 형성기능 외에 활성슬러지가 적절하게 혼합될 수 있도록 하는 교란장치의 역할을 하도록 하여 피처리물과 미생물의 접촉 및 산소공급 효율을 높여 유기물 산화와 질산화를 촉진토록 하며, 탈질기능 등을 원활하게 수행토록 한다. 포기조 외곽부 DO농도는 0.5∼1.5mg/ℓ정도로 비교적 낮게 유지하고, MLSS농도는 유입 유기물질부하에 따라 3,000∼6,000mg/ℓ(부착성장 미생물 포함시 6,000∼12,000mg/ℓ)범위로 운전한다. DO 농도를 너무 높게 유지하면 상기 반응상 동시 조성에 불리하며 포기동력비용도 증가하게되므로 비효과적이다. 상기 조건이 형성된 반응기내에서 호기조건에서는 유기물질산화와 질산화 미생물에 의해 질산화 과정이 수행되고 아울러 인섭취가 이루어지며, 무산소조건에서는 탈질미생물에 의해 탈질소화, 인섭취가 수행되며, 미세포기상태에서는 질산화, 인섭취, 호기성 탈질반응이 공존하여 결국 한 반응조 안에서 질산화, 탈질, 탈인 반응이 동시에 일어나도록 적합한 환경을 제공한다.
포기조의 체류시간(HRT)은 유입수의 변화에 따라 4∼6hr 정도 유지하며, 유입하수의 부하조건과 성상에 따른 적절한 기타 운전조건은 회전매체어셈블리 표면적당 포기반응조의 유효용적비는 10∼15ℓ/㎡를 효과적으로 유지할 수 있도록 회전매체 간격을 15∼20mm로 유지하고, 포기조(2)의 MLSS농도는 부유상 미생물로 3,000mg/ℓ∼ 6,000mg/ℓ(부착미생물 포함시 6,000mg/ℓ∼ 12,000mg/ℓ )정도 유지한다. 반응기 외곽부의 DO농도는 0.5∼ 1.5mg/ℓ로 비교적 낮게 유지한다. 완전침지형회전매체의 회전속도는 0.05 ∼ 0.3m/s 범위이며, 생물막 형성초기에는 저속(0.05 m/s내외)으로, 생물막 형성 후에는 막의 두께에 따라 0.1∼0.3 m/s정도로 운전한다. 많은 실험결과 상기 운전속도범위에서 생물막 두께를 유지하는데 적합하게 나타났다. 필요이상으로 속도를 높게 유지하면 동력비가 증가하고 전단력이 커져 생물막의 지나친 탈 리가 일어날 수 있다. 포기조의 포기방식은 침지형회전매체어셈블리의 회전방향과 순방향으로 선회류식 포기방식을 적용한다. 포기장치 설치는 반응기 기저부 중앙으로부터 15˚정도의 바닥헌치(22)를 이루는 반응기 벽쪽 헌치상부에 산기관(25)과 멤브레인봉형디퓨져(24), 포기장치배플(23)등을 설치한다. 포기장치배플(23)은 포기에 의한 강한 수류가 완전침지형회전매체어셈블리(17)표면에 직접 작용하여 생물막이 강제 탈리되지 않도록 한다.
도 5는 본 발명에 사용된 반응기 벽과 매체어셈블리 샤프트 접촉부의 수밀성 유지를 위한 도 3의 그랜드패킹어셈블리(18)의 상세도이며, (a)는 조립단면도를, (b)는 조립순서도이고, (c)는 그랜드패킹(29)의 평면도 및 단면도를, (d)는 워터링(31)의 평면도 및 단면도이고, (e)는 슬리브(32) 평면도 및 단면도를 나타내며, 슬리브(32) 안쪽에 1개의 오링(39)을 설치하여 샤프트와 접하는 면의 수밀성을 유지한다. 워터링(31)과 패킹(30)은 슬리브(32) 바깥 면과 그랜드패킹박스(33) 사이에서 수밀성을 유지한다. 그랜드패킹어셈블리(18)의 최외곽부에는 그랜드패킹(29)이 설치되어 고정시키고 패킹(30)의 점검, 보수시에 편의성을 제공하며, 사용시간이 오래 경과하여 패킹(30)이 마모되는 정도에 따라 그랜드패킹(29)의 그랜드패킹조립볼트(35)를 사용하여 조여줌으로써 수밀성을 지속적으로 유지하도록 한다. 그랜드패킹(29)의 그랜드패킹탈부착용렌치볼트(36)는 패킹(30) 교체시 매체어셈블리샤프트(56)를 해체하지 않고 샤프트로부터 그랜드패킹탈부착용렌치볼트(36)를 이용하여 그랜드패킹(29)의 탈부착이 용이하도록 설치한다. 그랜드패킹어셈블리(18)를 구성하는 그랜드패킹박스고정용플랜지(34)는 포기반응기 벽체에 설치하여 현장 시공성이 용이하도록 하였다.
그랜드패킹어셈블리(18)의 그랜드패킹박스(33)에는 실링워터밸브(41)를 설치하여 그랜드패킹어셈블리(18)의 워터링(31)에 실링워터를 2kg/㎠압으로 20ℓ/min주입하여 패킹사이 공극의 수밀성을 유지하도록 하였다.
도 6은 도3의 매체어셈블리구동장치(21)의 상세도이며, 감속구동모터 및 인버터(46), 구동장치베어링(47), 브이벨트(48), 브이벨트플리(49), 구동장치샤프트(50), 구동체인(51), 구동기어(52)등으로 구성되어 있다. 매체어셈블리구동장치(21)의 감속구동모터 및 인버터(46)와 구동기어(52) 및 매체어셈블리회전기어(20) 비(1:4∼1:8)에 의해 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 회전속도를 조절한다.
도 7은 도4의 유니버셜조인트커플링(28)의 상세도이며, 유니버셜조인트커플링(28)를 사용하여 완전침지형회전매체어셈블리(17) 2축을 하나의 구동모터로 운전함으로써 구동모터 수요를 줄이고 운전비용을 절약할 수 있다. 유니버셜조인트커플링(28)은 고정커플링(53)과 유니버셜커플링(54)으로 구성되며, 매체어셈블리회전기어(20)에 의해 매체어셈블리구동장치(21)와 연결되어 완전침지형회전매체어셈블리(17) 2축을 운전한다.
도 8은 본 발명에 사용된 도3의 완전침지형회전매체어셈블리(17)장치의 상세도이다. (a)는 완전침지형회전매체어셈블리(17) 외형도를, (b)는 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 단면도이고, (c)는 매체원판(59)의 단면도, (d)는 매체원판-샤프트지지용휠(60) 의 단면도, (e)는 샤프트-보조샤프트지지용휠(61)의 단면도를 나타낸다. 매체원판-샤프트지지용휠(60)과 매체원판(59)은 복합재질 또는 폴리에틸렌재로 성형하여 경량화를 실현하였고, 부식현상을 방지하여 내구성을 향상시켰다. 매체원판(59)은 기존매체와 달리 겉면을 요철형태의 굴곡을 주지 않고 표면이 거칠게 가공된 평판구조의 원판으로 완전침지형회전매체어셈블리(17) 표면적당 포기조용적을 10∼15ℓ/㎡로 최적화하는데 용이하도록 제작하였으며, 매체어셈블리샤프트(56)및 매체어셈블리보조샤프트(57), 매체간격유지봉(58), 매체원판-샤프트지지용휠(60) 등에 의하여 매체간격이 15∼20mm정도 유지되어 결합된 회전체 구조로 이루어져 있다. 매체원판(59)에 형성된 미생물막의 일정한 두께를 유지하기 위한 장치로 감속구동모터 및 인버터(46), 구동기어(52)와 매체어셈블리회전기어(20)의 기어비가 1:4∼1:8범위를 갖는 속도조절이 가능한 구동장치를 이용하여 생물막의 형성정도에 따라 운전속도를 조절함으로써 전단력의 강약조절로 생물막의 두께를 조절한다.
도 9는 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 구성하는 매체어셈블리샤프트(56)의 단면도이다.
침전조(3)는 포기조(2)를 경유하여 유입되는 피처리물이 처리수와 슬러지로 고액분리되는 장치로 상징수는 유출수로 내보내고 슬러지는 혐기조(1)로 반송하며, 일부슬러지는 잉여슬러지로 폐기한다. 침전조(3)로부터 혐기조(1)로의 슬러지반송은 50-100% 정도이다. 침전조의 구성은 슬러지를 수집하는 스크레이퍼, 감속구동모터, 슬러지반송장치(4)로 구성되며, 스크레이퍼는 메로형 구조로 하여 설치 및 유지관리가 용이하도록 하였다.
실시 예
이하, 본 발명을 실시 예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 본 발명을 쉽게 이해하도록 제공되는 것으로 본 발명이 하기 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.
앞에서 설명한 본 발명에 따른 하ㆍ폐수중의 유기물질 및 질소, 인 제거 장치 및 그 운전방법에 따라 70㎥/일 규모의 파일럿플랜트(Pilot Plant)를 제작하여 2001년 2월부터 2001년 12월까지 운전하였다. ＜표 1＞에 Pilot Plant사양에 대한 구체적인 설명이 나타나있다. 운전기간 동안 유입되는 유입수의 성상은 ＜표 2＞에 나타나있으며, 유입수는 K하수처리장의 침사지 월류수로서 BOD와 CODCr가 각각 278mg/L, 474mg/L TP와 TKN이 각각 9mg/L, 48mg/L의 평균치를 보였고, 현장에서 유입되는 하수는 농축조 상징액이 혼합되어 유입되므로 CODCr및 TKN 농도가 높게 조사되었다. ＜표 3＞에는 파일럿플랜트(Pilot-plant)의 운전조건이 나타나 있는데 포기조 HRT가 5.7hr, 수리학적 부하율과 유기물 부하율은 각각 48ℓ/㎡/day 및 22.7gTCODCr/㎡/day이었다. ＜표 4＞는 파일럿플랜트(Pilot Plant)에서의 처리효율을 나타내었는데 ＜표4＞에서의 값들은 전제 운전기간 동안의 평균값이며, 유출수는 1주일에 4∼5회 채취하여 Standard Methods에 의하여 분석하였다. 운전결과 CODCr, BOD 제거효율이 각각 94.9%, 96%로 높게 나타났으며, 유출수 BOD, SS 농도는 평균 11.2mg/ℓ, 7.6mg/ℓ로 중수도 시설기준인 10mg/ℓ와 비슷하게 나타났다. 또한 TN, TP 제거효율도 86%, 94.4%로 높게 나타났는데, 이는 본 발명의 장치 및 그 운전방법이 종래의 방법과 비교하여 탁월하다는 것을 증명한 결과이다.
＜표 1＞ 본 발명에 따른 파일럿 플랜트(Pilot-plant, 70㎥/d) 사양
＜표2＞ 유입수 특성
＜표3＞ 파일럿 플랜트(Pilot Plant) 운전조건 및 미생물특성
＜표4＞ Pilot plant운전결과
본 발명은 유입되는 하ㆍ폐수내의 유기물질, 질소, 인 그리고 기타의 다른 불순물을 효과적으로 제거하는 동시에, 유지관리가 간편하고 용이하며, 건설비용과 운전비용을 감소시켜 하ㆍ폐수의 고도처리를 효과적으로 할 수 있는 컴팩트한 생물학적 하ㆍ폐수처리장치를 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명은 동일반응기내에서 유기물질, 질소, 인을 동시에 제거할 수 있어 부지면적이 감소되며, 장치구성이 단순하여 운전이 용이하고 내부반송이 없어 유지관리비용이 절약되는 등 경제성 있는 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 부유성장미생물 뿐만 아니라 부착성장미생물을 이용함으로써 다양한 미생물집단을 확보할 수 있고 미생물 체류시간이 길어 유기물질의 충격부하나 동적부하(Dynamic loading) 변동, 온도변화 등 환경요인의 변화에 대한 유연성이 커 처리안정성 확보에 기여할 수 있다.
본 발명은 유입되는 하ㆍ폐수내의 유기물질 뿐만 아니라 질소, 인을 제거함으로써 방류수계에서 조류성장에 의한 용존산소 고갈문제와 부영양화현상을 방지하여 수질오염 저감에 크게 기여하는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 장치 및 그 운전방법은 동일반응조에서 호기, 미세포기, 무산소조건을 동시에 조성함으로써 질소, 인 제거효율을 높이고 처리시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 혐기조(1)와 포기조(2), 침전조(3), 슬러지반송장치(4)로 구성되는 하ㆍ폐수의 생물학적 정화처리방법에 있어서, 포기조(2)가 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 구비하고, 동시에 DO농도 및 MLSS농도 조절을 통하여 동일반응기내에서 호기(oxic), 미세포기(microaeration), 무산소(anoxic)조건을 형성시켜 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 동시에 제거하는 정화처리방법
  2. 제 1항에 있어서,
    혐기조(1)에서는 유기물질 제거 및 인 방출이 이루어지며 유입배플(7), 교반용방해판(13), 교반모터(8), 탈부착용플랜지(9), 교반기샤프트(10), 교반날개(11), 지지용메탈박스(12)등으로 구성되고, 슬러지반송장치(4)에 의하여 혐기조(2)내 MLSS농도를 유지하되 혐기조의 교반기속도는 30∼90RPM이고, 유입 유기물부하에 따라 MLSS농도를 3,000∼6,000mg/ℓ정도를 유지하고, 체류시간(HRT)은 유입수의 변화에 따라 1∼3hr정도이며, 침전조(3)로부터 혐기조(1)로의 슬러지반송율은 50∼100%로 유지하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 동시에 제거하는 정화처리방법
  3. 제 1항에 있어서,
    포기조(2)에서는 완전침지형회전매체어셈블리(17)와 반응조(포기조;2) 용적을 10∼15ℓ/㎡로 최적화하고, 아울러 포기조외곽부 DO농도가 0.5∼1.5mg/ℓ로 유지하며, MLSS농도는 유기물질 부하에 따라 3,000∼6,000mg/ℓ(부착미생물 포함시 6,000∼12,000mg/ℓ), 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 운전속도가 0.05∼0.3m/s로 유지하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 동시에 제거하는 정화처리방법
  4. 혐기조(1)와 포기조(2), 침전조(3), 슬러지반송장치(4)로 구성되는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치에 있어서,
    상기 혐기조(1)를 통과한 피처리물을 호기, 미세포기, 무산소조건을 형성시켜 유기물질 산화, 인 섭취, 질산화 및 탈질소화 등의 반응을 동시에 수행할 수 있는 완전 침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2); 상기 포기조는 완전침지형회전매체어셈블리(17)장치와 매체어셈블리구동베어링(19), 매체어셈블리회전기어(20), 속도조절이 가능한 매체어셈블리구동장치(21)로 이루어진 매체어셈블리운전장치 그리고 반응기의 누수방지를 위한 그랜드패킹어셈블리(18)장치와 포기를 위한 산기관(25), 멤브레인봉형디퓨져(24), 송풍기(27), 송풍량조절밸브(26) 및 포기장치배플(23)로 이루어진 포기장치 등으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 포기조(2)에 사용되어 매체어셈블리샤프트(56)와 반응기벽 접촉부의 수밀성을 유지하는 그랜드패킹어셈블리(18)는 슬리브(32), 샤프트와 슬리브 사이에서 수밀성을 유지하는 오링(39), 슬리브(32) 바깥 면과 그랜드패킹박스(33) 사이에서 수밀성을 유지하기 위한 워터링(31) 및 패킹(30), 그랜드패킹어셈블리(18)의 최외곽부에 설치되어 그랜드패킹어셈블리(18)를 고정시키고 패킹(30)의 점검, 보수시에 편의성을 제공하며 사용시간이 오래 경과하여 패킹(30)이 마모되는 정도에 따라 조여줌으로써 수밀성을 지속적으로 유지하는 그랜드패킹(29) 및 그랜드패킹조립볼트(35) 등으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 포기조(2)에서 운용되는 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 운전을 위한 매체어셈블리구동장치(21)는 감속구동모터 및 인버터(46), 구동장치베어링(47), 브이벨트(48), 브이벨트풀리(49), 구동장치샤프트(50), 구동체인(51), 구동기어(52)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 포기조(2)를 2축 이상 운용할 경우 2축의 완전침지형회전매체어셈블리(17)를 유니버셜조인트커플링(28)를 사용하여 하나의구동모터로 운전하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 포기조(2)에 운용되는 완전침지형회전매체어셈블리(17)장치는 표면이 거칠게 가공된 평판구조의 매체원판(59)과 매체원판-샤프트지지용횔(60)을 복합재질(FRP)또는 폴리에틸렌재로 성형하여 경량화 및 내구성을 향상시키고, 샤프트-보조샤프트지지용휠(61), 매체어셈블리샤프트(56) 및 매체어셈블리보조샤프트(57), 매체간격유지봉(58), 매체원판-샤프트지지용휠(60) 등에 의하여 매체간격이 15∼20mm정도 유지되어 완전침지형회전매체어셈블리(17) 표면적당 반응조용적이 10∼15ℓ/㎡로 최적화된 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치
  9. 혐기조(1)와 완전침지형회전매체어셈블리를 갖는 포기조(2), 침전조(3), 슬러지반송장치(4)로 구성되는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치의 운전방법에 있어서,
    완전침지형회전매체어셈블리(17)에 고농도, 고밀도의 다양한 부착미생물을 확보하고 감속구동모터 및 인버터(46)에 의해 회전속도를 0.05 ∼ 0.3m/sec로 조절함으로써 침지형회전매체어셈블리의 회전에 의한 물과의 전단력을 발생시켜 일정한 두께의 활성미생물막(bioflim)을 유지 및 과대부착을 방지하는 것을 특징으로 하는하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치의 운전방법
  10. 제 9항에 있어서,
    완전침지형회전매체어셈블리(17)를 갖는 포기조(2)는 완전침지형회전매체어셈블리(17)의 표면적과 반응조용적을 최적화(10∼152/㎡)한 조건하에 유입 유기물질부하에 따라 MLSS농도를 3,000∼6,000mg/ℓ(부착미생물 포함시 6,000∼12,000mg/ℓ)정도 유지하고, 아울러 DO농도를 0.5∼1.5mg/ℓ범위로 운전하여 반응기의 매체어셈블리의 중심부에는 무산소조건을, 그 외곽부에는 미세포기 및 호기조건을 동시에 형성시키며, 체류시간(HRT)은 유입수 변화에 따라 4∼6hr정도이며, 매체어셈블리회전과 순방향의 선회류식 포기를 실시하는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 유기물질, 질소, 인을 제거하는 정화처리장치의 운전방법
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