KR200270535Y1 - 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리 장치 - Google Patents

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KR200270535Y1
KR200270535Y1 KR2020010032624U KR20010032624U KR200270535Y1 KR 200270535 Y1 KR200270535 Y1 KR 200270535Y1 KR 2020010032624 U KR2020010032624 U KR 2020010032624U KR 20010032624 U KR20010032624 U KR 20010032624U KR 200270535 Y1 KR200270535 Y1 KR 200270535Y1
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김영석
이문형
장홍규
장정희
지재성
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(주)담덕씨스템
한국건설기술연구원
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Abstract

본 고안은 표면적이 크고 공극율이 높은 다공성여재를 횡류식 침전 ·여과지에 충진시켜 유효표면적을 극대화시킴으로서 침전지 유출수내의 부유물질과 유기물은 물론 산소와 오존을 더 공급하여 질소와 인을 동시에 제거시킬 수 있는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치에 관한 것이다.
본 고안은, 침전지 유출수가 유입되는 반응조; 및 소정크기의 표면적과 공극을 가지고 상기 반응조에 충진되어 유출수에 포함된 입자성 부유물질을 침전시키면서, 상기 부유물질에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하기 위한 다공성여재를 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치를 제공한다.
본 고안에서는 단일의 반응조로 형성한 것을 특징으로 하고 있으며, 이 외의 변형예로서의 상기 반응조는 외부로부터 유입되는 침전지 유출수를 생물학적 반응과 물리·화학적 반응으로 침적시켜 제거하기 위한 여재가 충진된 전단반응조; 상기 전단반응조로부터 배출된 처리수를 재차 처리할 수 있도록 소정크기의 다공성여재가 내재된 후단반응조; 상기 후단반응조로부터 배출된 2차 처리수를 저류시켜 방류하도록 그 유출부 상측부에 월류웨어가 구비된 방출저류조; 및 상기 전단반응조, 후단반응조 및 방출저류조를 각각 구획하며, 다수의 유출홀이 형성된 정류벽으로 구성할 수 있다.

Description

다공성여재를 이용한 하수의 3차처리 장치{Tertiary sewage treatment apparatus using porous filtering media}
본 고안은 하수처리장 침전지 유출수를 정화시켜 중수도등 목적별 재이용수로 활용할 수 있는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치에 관한 것으로, 특히 표면적이 크고, 공극율이 높은 다공성여재를 침전·여과지에 충진시켜 하수처리장 2차 침전지 유출수에 포함되어 있는 부유물질과 유기물질 및 영양염류를 동시에 처리할 수 있는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하수에 포함된 주요 오염물질은 고형물질, 유기물질 그리고 질소, 인이다. 하수처리는 처리방식에 따라 1차 처리, 2차 처리, 3차 처리로 분류되고 있는데, 상기 1차 처리는 침전성이 양호한 부유물질을 물리적으로 제거하는 것이며, 주처리 단계인 2차 처리는 용존성 유기물 및 유기성 고형물을 처리하는 것으로 주로 생물학적 방법을 이용한다. 3차 처리는 물리, 화학, 생물학적 처리방법을 이용하여 2차 처리에서 제거되지 않은 유기물과 영양염류를 제거하는 것으로 구분할 수 있다.
여기서, 생물학적 2차 처리에 가장 많이 사용되고 있는 방법은 활성슬러지법(activated sludge)이며, 유기물 제거율은 평균 90%를 목표로 하고 있다. 그러나 정상적으로 운영되는 생물학적 2차 처리방법 역시 오염물질 처리에 한계가 있으므로 양질의 처리수를 유지하기 위해서는 다음과 같이 3차 처리가 필요하다.
하수의 3차 처리는 처리 대상물질에 따라 다음과 같은 방법들이 이용된다. 부유물질을 포함한 유기물질을 대상으로 할 경우 급속모래여과, 응집침전 그리고 막분리법 등이 이용되며, 영양염류중 질소를 대상으로 할 경우에는 생물학적 질화/탈질법이 이용되고, 인의 경우는 응집침전과 기타 생물학적 방법, 그리고 생물학적 질소·인 동시제거법과 이상의 변형 공법이 많이 이용되고 있다.
급속여과법를 적용할 경우, 비교적 양질의 처리수를 얻을 수 있으나, 잦은 역세척 실시등 유지관리에 문제점을 내포하고 있으며, 막분리법은 시설비와 유지관리비가 워낙 높아 대규모 처리시설에는 부적합하다.
또한, 인과 질소를 제거하기 위해서는 별도의 반응조가 필요하며 시설비와 유지관리비등 비용 문제와 아울러 고도의 유지관리 기술이 요구되는 방법이다.
따라서, 본 고안은 상기의 제반문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 표면적이 크고 공극율이 높은 다공성여재를 횡류식 침전 ·여과지에 충진시켜 유효표면적을 극대화시킴으로서 침전지 유출수내의 부유물질과 유기물은 물론 산소와 오존을 추가로 공급하여 질소와 인을 동시에 제거시킬 수 있는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 고안은 물리, 화학, 생물학적 반응을 최적화함으로써 침전지 유출수에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하여 중수도등 목적별 재이용수로 활용할 수 있는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 고안은 처리공정이 간단하며, 시설비와 유지관리비용이 적게 들고, 처리수의 안정된 수질을 보장할 수 있는 다공성여재를 이용한 하수의 3차 처리장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
도1은 본 고안에 의한 다공성여재를 이용한 하수 3차처리 장치의 일실시예 구성을 나타낸 모식도.
도2a 및 도2b는 본 고안의 요부인 다공성여재의 형태를 나타낸 모식도.
도2c는 본 고안의 요부인 다공성여재의 표면에 슬러지가 침적되어 생물막이 부착된 상태도.
도3은 본 고안에 의한 다공성여재를 이용한 하수 3차처리 장치의 다른 실시예 구성을 나타낸 모식도.
도4는 본 고안에 의한 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치의 세부구성도.
도5는 본 고안의 요부인 반응조의 변형예시도.
도6a 및 도6b는 본 고안의 요부인 2단 방류장치의 개략적인 사시도 및 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 유입조 2: 반응조
3, 9, 10: 다공성여재 4: 정류벽
5: 방류조 6: 월류웨어
7: 전단반응조 8: 후단반응조
9a, 9b: 플라스틱(폐플라스틱여재)
11: 슬러지저류조 12: 산기관
13: 초음파발생장치 14a, 14b: 반응조 전후단의 단면적
15: 상단 정류벽 16: 하단 정류벽
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 침전지 유출수가 유입되는 반응조; 및 소정크기의 표면적과 공극을 가지고 상기 반응조에 충진되어 유출수에 포함된 입자성 부유물질을 침전시키면서, 상기 부유물질에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하기 위한 다공성여재를 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치를 제공한다.
본 고안에서는 단일의 반응조로 형성한 것을 특징으로 하고 있으며, 이 외의 변형예로서의 상기 반응조는 외부로부터 유입되는 침전지 유출수를 생물학적 반응과 물리·화학적 반응으로 침적시켜 제거하기 위한 여재가 충진된 전단반응조; 상기 전단반응조로부터 배출된 처리수를 재차 처리할 수 있도록 소정크기의 다공성여재가 내재된 후단반응조; 상기 후단반응조로부터 배출된 2차 처리수를 저류시켜 방류하도록 그 유출부 상측부에 월류웨어가 구비된 방출저류조; 및 상기 전단반응조, 후단반응조 및 방출저류조를 각각 구획하며, 다수의 유출홀이 형성된 정류벽으로 구성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안은 소정의 다공성 여재를 이용하여 물리, 화학, 생물학적 반응을 최적화함으로써 침전지 유출수에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거할 수 있다. 또한, 물리적 방법으로는, 상기 반응조에 충진된 소정의 다공성 여재에 의해 유효 표면적을 극대화시켜 입자성 부유물질의 침전효율을 높임과 동시에, 부유물질이 제거됨으로써 부유물질에 포함된 유기물과 영양염류도 동시에 제거된다.
또한, 생물학적 방법으로는, 반응조내에 충진된 소정의 다공성 여재의 표면에 고농도의 미생물막이 형성되어 침전지 유출수에 포함된 저농도 유기물의 처리효율을 높혀준다. 또한, 본 고안과 같이 미생물막공법(fixed growth)을 이용할 경우 부유성 미생물공법(suspended growth)으로는 처리하기 힘든 여분의 유기물을 쉽게 처리할 수 있게 된다.
부가적으로 본 고안에서는 화학적인 방법, 즉 응집제나 고순도산소 또는 오존투입장치을 추가하여, 상기 물리적, 생물학적 처리 효율을 촉진케 하였다. 이때, 상기 응집제를 투입할 경우에는, 부유물의 침전 효율을 향상시키고, 오존이나 고순도 산소를 투입할 경우 산소 전달율을 높혀 생물학적 작용을 획기적으로 증가시킬 수 있다.
한편, 상기의 장치를통한 하수의 3차처리방법을 살펴보면, 외부로부터 유입되는 침전지 유출수를 전단반응조에 취수하되, 전단반응조에 채워진 소정크기의 표면적과 공극을 가지는 다공성여재에 통과시켜 부유물질과 유기물을 생물학적 반응, 물리 ·화학적 반응으로 처리하는 제1 단계; 상기 전단반응조에서 정화된 처리수를 후단반응조에 취수하되, 후단반응조에 채워진 소정크기의 표면적과 공극을 가지는 다공성여재에 통과시켜 잔여 부유물질과 유기물을 생물학적 반응, 물리 ·화학적 반응으로 처리하는 제2 단계; 및 상기 후단반응조로부터 배출된 처리수를 방류조에 저류시켜 방류하는 제3 단계를 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리방법을 제공한다.
또한, 상기의 처리방법에는 처리수에 포함되어 있는 부유물질과 유기물은 물론 인과 질소를 동시에 제거하기 위해 응집제와 고순도 산소나 오존을 공급하여 인제거 및 탈질반응을 유도하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도1 내지 도6의 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.
본 고안에 의한 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치는 서로 다른 크기의 다공성여재를 반응조에 충진시켜 유효표면적을 극대화시키고, 물리, 화학, 생물학적 반응을 최적화하여 침전지유출수에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하고, 산소와 오존을 공급하여 질소와 인을 동시에 제거시킬 수 있도록 구현한 것으로, 본 고안은 별도의 외부 동력을 사용하지 않고 자연유하방식의 무동력 중력침전원리에 의해 이루어진 구조로 되어 있다.
즉, 본 고안의 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이 외부로부터 유입되는 침전지 유출수에 대해 균일한 흐름을 유지시키기 위한 유입조(1)와; 상기 유입조로부터 배출된 침전지 유출수를 저류할 수 있도록 소정크기의 직사각형 형태로 이루어진 반응조(2)와; 소정크기의 표면적과 공극을 가지고 상기 반응조(2)내에 충진되어 유출수에 포함된 입자성 부유물질을 침전시키면서, 상기 부유물질에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하기 위한 다공성여재(3)와; 상기 반응조(2)의 유출된 처리수를 방류하는 방류조(5)와; 상기 유입조(1)와 반응조(2) 및 반응조(2)와 방류조(5) 사이를 각각 구획하는 유공 정류벽(4)과; 상기 방류조(5)의 상면에 구비되어 그의 내부에서 정화된 처리수를 균등하게 배출하는 월류웨어(6)로 구성된다.
본 실시예에서의 상기 다공성 여재(3)는 폐플라스틱이나 플라스틱중 어느 하나를 가공하여 제조되는데, 그 형태는 도2a에 도시된 바와 같이 코일스프링형태로 하거나, 도2b에 도시된 바와 같이 어긋난 링형태로 할 수 있다.
상기와 같은 형태의 다공성여재(3)가 충진된 경우, 도2c에 도시된 바와 같이 다공성여재의 표면에 슬러지가 침적되어 생물막이 부착되게 된다.
또한, 상기 반응조(2)내에 충진되는 다공성여재(3)는 10 ∼ 300mm 크기의 여재가 충진되게 되며, 이때의 상기 여재의 공극율은 50% ∼ 90% 정도로 이루어진다.상기 반응조(2)내에 충진되는 다공성여재(3)는 공극율이 크면서 높은 표면적을 유지하여야 하므로 10 ∼ 300mm의 범위의 여재를 활용하는 것이 본 고안의 목적과 부합된다. 본 고안은 별도의 외부 에너지를 이용하지 않고 중력에 의한 자연유하식 흐름을 이용하므로 반응조(2)내의 수두손실(head loss)을 최소화하는 것이 중요하며, 아울러 다공성 여재의 공극 사이에 침적된 슬러지를 쉽게 배제하기 위해서 여재의 크기와 공극율을 50% ∼ 90%로 제한하였다.
또한, 본 고안의 실시예에서는 상기 반응조(2)의 상부에서 하부로 갈수록 크기가 큰 여재가 충진되도록 한 구조로 되어 있는데, 이는 부유물질의 부하가 상대적으로 높은 반응조의 아래부분에 슬러지가 쉽게 쌓이도록 하기 위함이다.
본 고안의 다른 실시예를 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이, 외부로부터 유입되는 하수처리장 유출수를 집수하는 유입조(1)와; 상기 유입조(1)의 일측에 설치되어 그로부터 배출되는 하수를 생물학적 반응과 물리·화학적반응으로 처리할 수 있도록 50 ∼ 300mm의 다공성여재(9)가 충진된 전단반응조(7)와; 상기 전단반응조(7)로부터 배출된 처리수를 재차 처리할 수 있도록 10 ∼ 200mm의 다공성여재(10)가 충진된 후단반응조(8)와; 상기 후단반응조(8)로부터 배출된 처리수를 저류시켜 방류하며, 그 상부에 월류웨어(6)가 구비된 방류조(5); 및 상기 유입조(1), 전단반응조(7), 후단반응조(8) 및 방류조(5) 사이를 각각 구획하며, 다수의 유출홀이 형성된 유공정류벽(4)으로 구성된다.
도3과 같이 전단반응조(7)와 후단반응조(8)로 구분하여 운전할 경우에는 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에 충진되는 다공성 여재(9, 10)의 크기를 달리하여 반응조 내의 통수능 향상과 오염물질의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 전단반응조(7)에서는 후단반응조(8)보다 높은 농도의 부유물질이 유입되므로 여재의 크기를 50 ∼ 300mm으로 하고, 후단반응조(8)는 유기물과 영양염류의 부가적 처리를 위해 여재의 유효표면적을 증대시킬 필요가 있어 그 크기를 10 ∼ 200mm로 한다.
본 실시예에서의 전단반응조(7)와 후단반응조(8)는 횡류식 침전·생물여과지로 구성되며, 상기 다공성여재(9, 10)는 폐플라스틱이나 플라스틱을 소정 형태로 가공하여 제조된 구조로 되어 있다. 즉, 전술한 바와 마찬가지로, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 코일스프링이나 어긋난 링형태로 가공된 구조가 사용된다.
또한, 본 실시예에서의 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에 충진된 다공성여재(9, 10)의 크기는 각 반응조(7, 8)의 앞부분에서 뒷부분으로 갈수록 점차 작아지거나 커지는 순서로 충진하여 부유물질이 각 반응조(7, 8)의 앞부분에 많이 쌓이도록 하고, 뒤쪽으로 갈수록 적게 쌓이도록 함으로써 슬러지를 쉽게 배제할 수 있도록 하고 있다. 이때, 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에 충진된 다공성 여재(9, 10)의 공극율은 50% ∼ 90% 정도로 이루어진다.
이 밖에, 충진된 다공성여재(9, 10)의 깊이별 크기를 달리하여 반응조(7, 8)내의 슬러지를 쉽게 배제할 수도 있다. 즉, 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에 충진된 다공성여재(9, 10)의 크기가 윗부분에서 아래부분으로 갈수록 점차 커지는 순서로 충진하여 부유물질의 부하가 상대적으로 높은 반응조의 아래부분에 슬러지가 쉽게 쌓이도록 유도할 수 있다.
본 실시예에서는 처리과정에서 발생된 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있도록 하기 위하여 도4에 도시된 바와 같이 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8) 바닥면 소정위치에 슬러지 저류조(11)를 더 구비하고, 상기 슬러지 저류조(11)에는 여재에 부착된 슬러지를 효과적으로 배제할 수 있도록 산기관(12)과 초음파 발생장치(13)를 부가 설치한 구조를 제시하고 있다. 이에 따라, 유출수 처리과정의 진행중에 상기 전단반응조(7) 및 후단반응조(8)내에 충진된 다공성여재(9, 10)의 표면에 부유물질과 미생물이 침적, 부착되고, 시간이 경과함에 따라 과잉으로 침적, 성장한 슬러지는 여재표면에서 붕괴(sliding) 및 탈리(slough off)되어 중력에 의해 반응조(7, 8)의 하부로 쌓이게 한 것이다.
또한, 본 실시예에서는 도5에 도시된 바와 같이 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)의 내부 유속분포를 균등하게 할 수 있도록 전단반응조(7)의 유입부 면적(14a)을 후단반응조(8)의 유출부 면적(14b)보다 크게 형성하여 반응조 전단부의 슬러지 침적으로 인한 단면적 감소를 고려하여 유속불균형 현상을 방지한 구조로 되어 있다. 이는 슬러지가 전단반응조에 주로 침적되어, 통수능이 저하될 가능성이 있는 것을 상기와 같이 면적비를 달리함으로써 원활한 유지관리와 처리효율을 지속적으로 유지할 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 실시예에서는 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이 상기 후단반응조(8)의 유출부를 상,하 2단으로 형성한 구조를 제시하고 있다. 즉, 상기 후단반응조(8)와 방류조(5)를 구획하는 유공정류벽(4)의 중간부에 후단반응조(8)내측을 향하여 연장하는 별도의 상단 정류벽(15)을 더 설치하여 상기 후단반응조(8)의 상단 유입부의 흐름은 후단반응조(8)의 상단 유출부로, 후단반응조(8)의 하단 유입부의 흐름은 후단반응조(8)의 하단 유출부로 흐르게 하여 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)의 조내의 사수지역(dead space)을 최소화할 수 있도록 하였다.
한편, 본 고안의 실시예에서는 전단반응조(7)내에 다공성여재(9)를 충진한 예를 보여주고 있으나, 이에 국한하는 것은 아니고, 하수처리효율을 극대화시키기 위하여 상기 다공성여재(9) 대신에 황산반토, 철염, 석회, 고분자응집제와 같은 응집제를 투입하거나, 고순도 산소 또는 오존주입장치를 설치하여 구성할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 하수 처리에 대한 3차 처리방법을 도3의 처리장치를 예로하여 설명하면 다음과 같다.
본 고안에서의 처리 대상물질은 처리수내에 포함된 부유물질, 유기물질 그리고 질소와 인과 같은 영양염류이며, 별도의 동력이 필요없는 자연유하 방식의 중력침전원리에 주로 의존한다.
즉, 하수처리장 유출수를 유입조(1)로부터 전단반응조(7)에 저류하되, 상기 전단반응조(7)에 채워진 소정크기의 표면적과 공극을 가진 다공성 여재(9, 10)에 통과시켜 물리적·생물학적 반응에 의해 하수 처리수에 잔존하는 부유물질과 유기물질을 침적, 분해한다. 부유물질이 제거됨에 따라 부유물질속에 함유된 소량의 유기물질과 영양염류가 동시에 제거된다. 상기 처리과정에서 다공성여재와 함께 응집제를 충진하거나 전단반응조(7)내에 고순도 산소나 오존을 주입하여 처리효율을 극대화시킬 수도 있다.
본 고안에서의 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에서 부유물질, 유기물질, 질소 및 인이 처리되는 원리와 방법을 각 물질별로 설명한다.
먼저, 부유물질이 처리되는 원리와 방법은 다음과 같다.
생물학적 처리를 거친 침전지 유출수에 포함된 입자성물질은 살아있거나 죽은 미생물, 미립자(pin-floc) 및 미처리된 콜로이드이며, 이들은 탁도 유발물질이다. 표면적이 큰 다공성여재(9, 10)를 이용함으로써 이들 부유물질(suspended solid)은 주로 여재의 표면에 침전(settling)되어 제거된다. 또한, 상기 다공성여재(9, 10) 사이를 통과하는 입자들은 국지적인 난류성 흐름(turbulence)이 형성되어 입자간의 충돌율이 증가하고, 또한 여재의 표면에서 충돌(collision)과 부착(attachment) 작용을 반복하여 입자의 크기와 밀도가 증가되어 여재 표면에 농축(thickening)과 압축(compression) 작용을 반복하게 된다. 잔여 미세입자들은 후속으로 연결되는 여재층과 농축 슬러지 사이를 통과하면서 체거름(straining) 및 차단(interception) 현상으로 제거된다.
본 고안에서의 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에서 유기물질이 처리되는 원리와 방법은 다음과 같다.
침전지 유출수의 유기물질은 살아있거나 죽은 미생물로 구성된 부유물질과, 미처리된 용존성 유기물질로 이루어진다. 여기서, 유기물질의 제거 상태는 크게 2가지로 나누어진다. 먼저, 부유물질에 포함된 유기물은 상기한 바와 같이 반응조내의 부유물질 제거에 의하여 처리되며, 미처리된 용존성 유기물질은 여재 표면에 부착된 미생물의 호기/혐기성 생분해 작용에 의해 처리된다. 아울러 반응조내에 침적된 슬러지도 생분해 작용에 의해 그 양이 감소된다. 생물막공법을 이용할 경우, 부착된 슬러지의 슬러지일령(SRT)이 부유성장에 비해 월등하게 길어지므로 반응조내의 슬러지는 자체 소화되어 그 양이 현저하게 감소된다.
본 고안에서의 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에서 질소가 처리되는 원리와 방법은 다음과 같다.
침전지 유출수내의 주요 질소 성분은 암모니아성질소(NH4 +-N), 질산성질소(NO3 --N) 그리고 유기성질소(Organic-N)로 구분된다. 이중 암모니아성 질소는 미생물대사를 통한 세포합성에 이용됨과 동시에, 질산화과정을 통하여 질산성질소로 전환된다. 질산성질소는 무산소 조건에서 미생물에 의한 탈질작용에 의하여 질소가스(N2)로 전환되면서 질소가 제거된다. 물리적 처리방법인 여과나 흡착처리법은 입자형태로 존재하는 유기질소의 제거에는 효과가 있으나, 암모니아나 질산염과 같이 용해성이 큰 물질은 제거효과가 미미하다.
본 고안에서는 전단반응조(7)에 형성된 고농도 생물막에 의하여 질산화 반응이 추가로 발생되고, 반응조 후단으로 갈수록 산소가 고갈된 무산소 조건이 형성되어 잔여 유기물을 이용하는 부착성 탈질미생물의 작용으로 탈질반응이 기대된다.
아울러 본 고안의 상기 전단반응조(7) 및 후단반응조(8)에 침적된 슬러지를 주기적으로 제거함으로서 부유물질속에 포함된 질소와 인을 동시에 제거한다.
또한, 상기 전단반응조(7)에서 고순도 산소에 의한 용존산소(DO)를 공급하여 유기물산화 및 질산화를 유도하고 후단반응조(8)에서 탈질반응을 더욱 촉진시켜 질소가스로 변환시킨다.
본 고안에서는 상기 전단반응조(7)에 오존(O3)을 공급할 경우, 난분해성 유기물의 생분해 촉진에 따른 유기물 제거효율 제고와 미세입자(pin-floc)의 응집 제거 효율을 높임과 동시에, 질산화를 유도하고 후단반응조에서 탈질반응을 부가적으로 촉진할 수 있다.
본 고안에서의 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)에서 인이 처리되는 원리와 방법은 다음과 같다.
침전지 유출수내의 주요 인 성분은 용존성 PO4 -3-P와 미생물 세포에 포함된 고형성분으로 구성되어 있다. 인의 제거는 용존상태의 인을 미생물의 생물대사과정에서 미생물 세포 물질합성에 의해 일부 제거된다. 즉, 생물학적 인 제거는 혐기/호기성 조건의 미생물대사를 이용하며, 호기성 조건에서 세포내에 인이 과잉섭취되었을 때, 잉여슬러지를 처분하므로써 가능하다. 입자성분은 여재에 의한 침전을 통하여 제거되게 된다. 인은 응집 침전법으로 효과적인 처리가 가능하다. 응집제로는 황산반토, 철염, 석회, 고분자응집제 등이 있다. 이들 금속 이온에 의해 인산염이 AlPO4, FePO4, Ca5(OH)(PO4)3형태로 주로 침전하고, 유기물 입자로 되어 있는 유기성 인도 응집 침전된다.
상기한 인의 처리방법에서 밝힌 바와 같이 본 고안에서 상기 유입조(1)에 응집제를 투입할 경우, 부유물질 제거 효과를 높히고 용존상태의 인을 효율적으로 응집하여 침전시킬 수 있다.
또한, 본 고안에서는 공기와 초음파 세정기를 이용하여 상기 전단반응조(7)와 후단반응조(8)내의 다공성 여재에 부착된 슬러지를 주기적으로 세정, 제거할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 고안에 따르면, 기존의 모래여과 등 기타 공법에 비해 표면적이 크고 공극과 공극율이 높아 방류수에 포함된 부유물질의 침전을 극대화 할 수 있으므로, 효율적으로 하수의 3차처리가 가능하여 중수도등의 목적별 재이용수로 활용할 수 있다. 또한, 일반 여과공법에 비해 공극의 막힘 현상이 적고, 타 공법에 비해 역세척 주기가 월등히 길어 동력소요가 적게 들고, 다공성여재로 사용되는 폐플라스틱 또는 플라스틱 여재의 비중이 적어 유지관리가 용이하며, 자원을 재활용할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (20)

  1. 침전지 유출수가 유입되는 반응조; 및
    소정크기의 표면적과 공극을 가지고 상기 반응조에 충진되어 유출수에 포함된 입자성 부유물질을 침전시키면서, 상기 부유물질에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하기 위한 다공성여재
    를 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조의 유출부 상면에 설치되어 반응조내에서 정화된 처리수를 외부로 방출하는 월류웨어를 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성여재가 10 ∼ 300mm의 크기를 가지는 폐플라스틱여재 및 플라스틱여재중 어느 하나로 이루어진 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응조내의 상부에서 하부로 갈수록 점차 큰 다공성여재가 충진되도록 한 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응조내에 충진된 다공성여재의 공극율이 50% ∼ 90%로 이루어진 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조는
    외부로부터 유입되는 침전지 유출수를 집수하여 생물학적 반응과 물리·화학적 반응으로 침적시켜 제거하기 위한 여재가 충진된 전단반응조;
    상기 전단반응조로부터 배출된 처리수를 재차 처리할 수 있도록 소정크기의 다공성여재가 내재된 후단반응조;
    상기 후단반응조로부터 배출된 2차 처리수를 저류시켜 방류하도록 그 유출부 상측부에 월류웨어가 구비된 방류조; 및
    상기 전단반응조, 후단반응조 및 방류조를 각각 구획하며, 다수의 유출홀이 형성된 정류벽
    을 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전단반응조내에 충진된 여재의 직경이 50 ∼ 300mm의 직경을 가지는 다공성 여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전단반응조내에 충진된 여재가 황산반토, 철염, 석회, 고분자응집제중 어느 하나로 이루어진 다공성 여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단반응조의 하부에 설치되어 인제거 및 탈질을 유도하기 위한 고순도 산소 주입수단을 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  10. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단반응조의 하부에 설치되어 인제거 및 탈질을 유도하기 위한 오존주입수단을 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  11. 삭제
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 후단반응조에 내재된 다공성여재의 직경이 10 ∼ 200mm로 이루어진 다공성여재를 이용한 하수의 3차 처리장치.
  13. 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단반응조 및 후단반응조내에 충진된 다공성여재의 공극율이 50% ∼ 90%로 이루어진 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  14. 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성여재가 폐플라스틱을 포함하는 플라스틱으로 이루어진 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  15. 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후단반응조에 내재된 다공성여재가 후단반응조의 앞부분에서 뒷부분으로 갈수록 크기가 작게 쌓여지는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  16. 제 6 항에 있어서,
    상기 전단반응조 및 후단분응조의 하부에 각각 장착되어 처리과정에서 발생된 슬러지를 모아 제거하기 위한 슬러지 저류조를 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  17. 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항, 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후단반응조의 하부에 장착되어 처리과정에서 발생된 슬러지를 배제하기 위한 산기관을 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  18. 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항, 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후단반응조의 하부에 장착되어 처리과정에서 발생된 슬러지를 배제하기 위한 초음파발생수단을 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  19. 제 6 항에 있어서,
    상기 전단반응조 및 후단반응조내의 유속분포가 균등하게 되도록 상기 전단반응조의 유입부 면적이 후단반응조의 유출부 면적보다 크게 형성된 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
  20. 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후단반응조의 사수(dead space)지역을 최소화할 수 있도록 후단반응조와 방출저류조를 구획하는 정류벽의 소정부위에 후단반응조 내측을 향하여 연장하며, 다수의 유출홀이 형성된 상단 정류벽을 더 포함하는 다공성여재를 이용한 하수의 3차처리장치.
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KR100464112B1 (ko) * 2002-10-17 2005-01-03 (주)담덕 고정상 접촉여재 및 그의 제조방법

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