KR20030059749A

KR20030059749A - 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치와 이를이용한 하수고도처리방법

Info

Publication number: KR20030059749A
Application number: KR1020030029075A
Authority: KR
Inventors: 한상배
Original assignee: 한상배
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2003-07-10
Also published as: KR100581752B1; CN1548384A; JP2004330188A; CN1326783C; CN1821119A

Abstract

본 발명은 하폐수처리와 어류양식등에 사용되는 포기장치와 하수고도처리방법에 관한 것으로, 하부 깊은 수심에 설치되는 교반기, 반응조의 상부 얕은 수심에 설치되는 공기공급관이 구비된 이젝터와, 흡입구와 분출구가 구비된 펌프와 포기수류유도관으로 구성된 장치에 있어서, 공기는 이젝터를 이용하여 흡입시키고, 흡입된 공기는 상기 펌프에 의하여 깊은 수심에까지 상기 포기수류유도관을 통하여 압송되도록 하므로써 공기흡입량을 증대시키고, 흡입된 공기가 상기 교반기의 회전익과 충돌 및 분출되도록하여 반응조를 포기 및 교반하는 포기장치로, 포기와 비포기교반이 교차 반복될 수 있도록 하는 간헐포기 기능이 구비되고, 시설비와 유지관리비가 저렴하며, 모든 구동부가 수중에서 작동되므로 수온이 상승되어 반응효율이 향상되며 무소음 정숙운전이 이루어질 수 있는 교반, 포기, 간헐포기기능이 구비된 포기장치를 제공하는 한편, 종래방식의 포기장치와 본 발명에 따른 포기장치를 하수고도처리공정에 적용하여 다양한 운전모드를 선택하여 가변적으로 운영하므로써 운전조건의 변화에 능동적으로 대처할 수 있으며 유입 C/N비가 낮은 하수에서 질소·인을 높은 효율로 제거할 수 있는 하수고도처리방법에 관한 것이다.

Description

교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치와 이를 이용한 하수고도처리방법{The Aerators with the Functions of Mixing, Aeration, Intermittent Aeration and Advanced Waste Water Treatment Methods with using these Aerators}

본 발명은 설치 공간이 작고 하수중의 질소와 인을 동시에 효율적으로 제거할수 있는 포기, 교반기능과 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기 기능이 구비되며, 유지관리가 간편하고, 시설비와 동력비 소요가 적고, 무소음 정숙운전이 가능한 포기장치를 제공하는 한편, 교반 및 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치가 설치된 반응조들로 하수고도처리공정을 구성하므로써 운전조건의 변화에 따라 운전모드(OPERATION MODE)를 다양하게 변경하여 계절변화,유입부하 및 수질변화, 온도변화등과 같은 운전조건의 변화에 대처할 수 있는 하수고도처리방법에 관한 것이다.

우리나라의 하수관로는 주로 합류식 관로이므로 갈수기와 우기, 홍수기에 따라 하수처리장으로 유입되는 하수의 농도와 유량의 변화가 매우 심하고, 휴가철과 명절에는 많은 인구가 해안도시와 지방의 중소도시로 이동하므로 수도권지역하수처리장의 유입부하는 급감하는 반면에 지방의 중소도시하수처리장의 유입부하가 급증하기도 하며, 사계절의 기후변화가 매우 뚜렷하여 계절별로 하수량과 수질이 서로 다를뿐 아니라, 수온의 변화도 극심하므로 미생물의 생육조건에 큰 차이가 있다. 또한, 우리나라 하수는 유입유기물 농도가 낮은 반면에 T-N 농도가 높기 때문에 유입하수의 C/N비가 낮고 질소와 인제거에 어려움을 겪게 된다. 이와 같이 부하변동과 기후변화로 인하여 운전조건이 다양하게 변하므로, 반응조의 용량과 운전형태가 고정된 종래 방식의 AO, MLE, A2O, Bardenpho, Phostrip등과 같은 하수고도처리공정 또는 SBR계열의 하수처리공정으로는 계절과 명절에 따라 유입수질, 유입C/N비, 유량 및 수온등이 변하는 하수를 효과적으로 처리하기 어려운 실정이다.

이와 같이 계절과 강수량 및 명절에 따라 유입수질, C/N비, 유량 및 수온등운전조건의 변화에 대응이 가능하면서도 시설과 장치를 변경하지 않고 간단한 방법으로 처리공정을 변경하고 최적의 공정을 선택하여 운전할 수 있는 다양한 형태의 운전모드로 변경가능한 하수처리장치 및 방법의 개발과 C/N비가 낮은 하수에서 효과적으로 탈질ㆍ탈인이 이루어질 수 있도록 유입유기물을 탈질반응에 최대로 이용하거나 외부로부터 값싼 유기물질을 쉽게 조달할 수 있는 공급방안이 절실하게 요구되고 있다.

이와 같이 다양한 운전모드를 구성할 수 있는 하수처리방법을 실현하기 위해서는 하수처리시설을 구성하는 각각의 반응조를 유입조건의 필요에 따라 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태, 호기조건이 지속되는 포기상태, 또는 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기상태 중의 어느 한 상태를 선택하여 운전될 수 있도록 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 함께 구비된 포기장치가 요구된다.

이와 같이 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 반응조를 실현하여 다양한 모드로 운전이 가능한 하수처리시설을 실현하기 위해서는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치가 설치된 반응조에 의하여 하수처리공정이 구성되어야 한다. 이와 같은 기능이 구비된 포기장치를 실현하되 종래 방식의 포기장치를 이용하는 제1의 방법으로, 표면포기기가 설치된 반응조에 교반기를 추가 설치하므로써, 표면포기기를 작동하여 호기조건이 지속되는 포기상태, 표면포기기 작동을 중지하고 교반기만을 작동하여 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태, 설정된 조건에 따라 상기 표면포기기와 교반기를 교차하여 ON-OFF 작동하거나 교반기가 작동되는 상태에서 표면포기기를 ON-OFF 작동하여 간헐포기상태가 이루어지도록 하므로써 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 실현할 수 있다.

종래 방식의 포기장치를 이용하여 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 실현하는 제2의 방법으로, 송풍기와 산기관(Diffuser)으로 구성된 종래 방식의 포기장치가 설치된 반응조에 교반기를 추가 설치하므로써, 산기관을 통하여공기를 공급하여 호기조건이 지속되는 포기상태, 산기관에서 공기공급을 중단하고 교반기를 작동하여 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태, 교반기가 작동되는 상태에서 설정된 조건에 따라 산기관에서 공기를 분출 또는 중지하거나 또는 교반기의 작동과 산기관에서의 공기공급이 교차 반복되도록 하여 간헐포기가 이루어지도록 하는 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 실현할 수 있다.

그러나, 종래 방식의 포기장치를 이용하여 교반, 포기, 간헐포기 기능을 구비하는 것은 장치의 구성이 복잡하고, 동력효율이 낮거나 소음과 진동이 발생되고, 시설비와 동력비면에서 비경제적인 단점이 있다.

상기 표면포기기는 반응조의 수면을 회전차로 교반하여 대기중의 공기가 반응액으로 직접 공급되도록 하고 활성슬러지가 반응조 바닥에 침전되지 않고 수중에 부유될수 있도록 교반기능을 수행하므로, 포기동력효율이 비교적 우수하고 송풍기등 건축물과 송기배관등이 생략될 수 있는 장점은 있으나, 반응액이 대기중으로 비산되고 소음이 발생되는 등의 2차 오염을 유발하고, 증발산량의 증가로 인하여 수온이 낮아지므로 미생물의 증식과 활동이 저하되어 동절기에는 처리효율이 낮아지게 된다.

상기 산기식 포기장치는 포기조에 공기를 공급하는 송풍기와 송기배관 및 산기관으로 구성되어 송풍기에 의해 압송되는 공기는 산기관에 의하여 미세한 공기방울형태로 반응조에 공급되며 송풍기와 송기배관 및 송풍기동 건축물이 소요되므로 시설비와 동력비면에서 비경제적이며 유지관리가 번거롭다. 송풍기는 소음과 진동이 발생되며, 전동기발열과 공기압축열이 대부분 대기로 방출되어 반응조의 수온상승에는 별로 기여하지 못하고 낭비된다. 특히, 산기관이 설치된 반응조에 교반기를 설치하여 비포기 교반상태를 장시간 지속하거나 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 반복되는 간헐포기를 수행하게 되면, 비포기시에 슬러지에 의하여 산기관이 폐쇄되어 포기를 재개하더라도 공기공급량이 감소될 수 있으므로 이미 산기관이 설치되어 가동중인 하수처리시설의 고도처리개선공사에 그 적용을 제한하는 것이 바람직하다.

종래방식의 포기장치를 이용하여 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 실현하는 제3의 방법으로, 도1에서와 같이 출원인이 발명하여 제0271932호로 특허등록 공개한 것으로 송풍기와 수중포기기 및 공기공급관에 공기공급밸브를 설치하여 간헐포기장치를 실현할 수 있으며, 그 장치의 구성과 기능을 살펴보면 2조 이상의 반응조(10, 11)에는 반응액을 교반하거나 또는 외부로부터 압송되는 공기를 미세한 공기방울로 분산시켜서 반응액과 함께 혼합하여 교반시킬 수 있는 회전차(4)가 구비된 수중포기기(2)가 설치되고, 각 반응조로 공기를 분배하는 공기공급관(6)들은 모아져서 공기공급주관(7)에 연결되며, 상기 공기공급주관(7)의 다른 일방에는 공기를 압송시키는 송풍기(3)의 토출구에 연결되고, 상기 공기공급관에는 Timer, ORP(Oxidation Reduction Potential ; 산화환원전위) 제어기, DO(용존산소 ; Disolved Oxygen) 제어기와 연동하여 자동으로 개폐될 수 있는 공기공급밸브(1)가 설치되는 구성이다. 이 장치에서는 송풍기가 상시 가동되는 상태에서 상기 공기공급밸브를 닫아서 무산소 또는 혐기성조건이 지속되는 교반상태, 상기 공기공급밸브를 개방하여 호기성조건이 지속되는 포기상태, 상기 공기공급밸브를 설정된 조건에 따라 개폐작동을 반복하여 포기와 비포기교반이 교차 반복되도록 하는 간헐포기상태로 전환할 수 있으므로, 송풍기 가동율을 높일 수 있는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 실현할 수 있다. 이 장치는 소음과 진동이 발생되고 공기공급배관과 송풍기 및 송풍기동 건축물이 설치되는 문제점은 해소되지 못하였으나, 송풍기와 수중포기기가 이미 설치되어 가동중인 기존의 하수처리장을 고도처리공정으로 개선하기에 매우 유리하다.

종래 방식의 포기장치를 이용하여 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 실현하는 제4의 방법으로, 도2에서와 같이 출원인이 발명하여 제02505452호로 특허등록 공개한 "하수처리장의 간헐포기 및 장치"에서는 종래 방식의 펌프이젝터와 이젝터의 공기공급관에 자동밸브를 설치하여 조작하므로써, 교반, 소포 및 설정된 조건에 따라 포기와 비포기교반이 교차반복되도록 하는 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 간단하게 실현하고 탈취와 소포기능을 추가로 구비할 수 있다.

이 장치의 구성과 기능을 좀더 상세하게 살펴보면 펌프(2)의 유출구(3)를 연장하여 구성된 유출관(4)에는 한 개이상 다수개의 이젝터(5)가 설치되고, 상기 이젝터에는 공기조절밸브(8a)가 구비된 공기흡입관(6)이 연결되고, 상기 다수개의 공기흡입관은 공기공급밸브(8)가 구비된 공기공급주관(7)과 연결되므로, 하나의 펌프(2)로 폭기와 교반을 병행할 수 있다. 상기 공기공급밸브를 Timer, ORP 또는 DO제어기와 연동시켜서 자동으로 개폐시켜 간헐포기 기능을 수행할 수 있으며, 상기 유출관에는 소포노즐(15)이 구비된 소포수관(14)을 연결하여 반응조에서 발생되는 거품을 진정시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 공기공급주관을 탈수기실, 농축조등의 악취발생원과 배관등으로 연통되도록 연결시키면 악취를 흡입하여 반응조의 미생물에 의하여 생물학적 탈취가 이루어지게 된다.

이 발명에서는 다수개의 이젝터를 조합하여 하나의 펌프로도 대용량의 포기장치를 구성할 수 있으나, 주로 배관으로 구성되고 장치가 복잡하며, 현장설치부분이 많으므로 공장제작이 어렵고, 품질관리가 어려운 문제점이 있었다. 또한 반응조에 유동상 생물막담체를 충전할 경우 유동상담체가 펌프로 흡입되어 파쇄되는 것을 방지하기 위하여 스크린이 구비된 별도의 펌프실(13)을 설치하여야 되는 번거로움이 있으며, 특히 배관에서의 양정손실이 크고 팽창성 기체인 공기를 깊은 수심에까지 흡입하므로 포기동력효율과 교반동력효율이 낮은 종래의 이젝터 포기장치의 한계점을 벗어나지 못하고 있다.

도3에 표시된 종래의 펌프이젝터 포기장치는 본 발명에 따른 포기장치의 특징을 이해하는데 비교하고자 도시한 것으로 액적의 비산이 없고, 무소음 정숙운전이 이루어지며, 펌프(2)를 구동시키는 모터의 발열이 모두 수체로 전달되어 수온이 상승되므로 미생물 배양에 유리하다. 그러나, 상기 펌프 이젝터는 비중량이 작고 압축성 유체인 공기를 효율이 낮은 제트펌프의 일종인 이젝터(1)를 이용하여 깊은 수심에까지 공기흡입관(4)을 통하여 흡입시킴에 따라 과다하게 동력이 소요되어 비경제적이며, 회전익에 의하여 반응액을 직접 교반하는 수중교반기와 달리 디퓨저(3)에서 분출되는 수류에 의하여 반응액을 간접교반하므로 교반동력효율이 낮은 취약점이 있다.

따라서 상술한 바와 같이 계절변화, 유입부하 및 수질변화, 온도변화등과 같은 운전조건변화와 부족한 C/N비에 대응하여 질소, 인제거효율을 유지할 수 있도록, 운전조건의 변화에 따라 다양한 운전모드로 변경하여 대응할 수 있는 하수고도처리방법의 개발과 이러한 하수고도처리방법에 효과적으로 적용될 수 있는 교반, 포기, 간헐포기 기능을 보유하고 무소음 정숙운전이 가능한 포기장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

이에 본 발명은 상술한 제 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 펌프이젝터를 이용하여 요구되는 기술적 과제를 해소하되, 펌프이젝터의 공기흡입방식에 새로운 개념을 도입 개선하므로써 운전조건의 변화에 따라 다양한 형태로 운전가능하며 동력효율이 개선되고 컴팩트한 포기장치를 실현하였으며, 소음 진동 및 액적비산등의 2차 오염이 발생되지 않고, 장치의 발열량이 모두 반응액으로 전달되고 수온의 상승으로 처리효율이 향상되며, 번거로운 송기배관이 생략되고, 송풍기동 건축물이 불필요하여 건축비가 절감되며, 특히 공기자흡용 이젝터와 수류공급펌프의 거리를 최소화하고 직관으로 구성하므로써 포기동력효율이 개선된 교반, 포기, 탈취, 소포, 포기와 비포기교반이 교차반복되는 간헐포기와 공기자흡기능이 구비되는 컴팩트한 구조의 동력절약형 포기장치와 이를 이용하므로써 계절변화, 유입부하 및 수질변화, 온도변화등과 같은 운전조건의 변화에 따라 다양한 운전모드로 변형하여 대처할 수 있는 하수고도처리방법을 고안하였다.

본 발명에서는 액적의 비산이 없고 무소음 정숙운전이 이루어지며 구조가 단순한 펌프이젝터 포기장치의 장점을 살려서 상기 목적을 실현하되, 도3의 설명에서상술한 바와 같이 포기동력효율이 낮은 단점을 개선하기 위하여 공기흡입방식을 개선하고 펌프이젝터와 교반기가 일체로 구성된 장치를 고안하였다.

압력이 작아지면 부피가 팽창되고 비중량이 작아지는 압축성 유체인 공기를 이젝터의 노즐에서 분출되는 수류에 의하여 형성되는 부압을 이용하여 깊은 수심에까지 흡입시키는 도3에 따른 종래 방식의 이젝터 포기장치는 포기동력효율이 매우 낮다. 따라서, 본 발명에서는 반응조 상부의 얕은 수심 또는 수면에 공기공급관이 대기와 연통되도록 이젝터를 설치하고, 기체와 액체가 혼합된 수류가 유출되는 이젝터의 유출구를 반응조 바닥부근의 깊은 수심에까지 포기수류유도관으로 연결시켜서 장치를 구성하고 ; 압축성유체이며 비중량이 작은 공기는 얕은 수심에까지만 이젝터를 이용하여 흡입시키고, 이젝터에 의하여 얕은 수심에까지 흡입된 공기를 펌프에 의하여 상기 포기수류유도관 내부에 형성되는 공기방울의 부상속도보다 빠르고 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름을 이용하여 강제로 깊은 수심에까지 이송시켜서 반응조의 하부 깊은 수심에서 분출되도록 하므로써, 공기방울의 수중 체류시간이 길어지고 계면에 작용되는 수압이 증가되도록 하여 산소전달율과 포기동력효율을 개선하였다.

상술한 도2에 의한 종래 방식의 펌프이젝터에 의한 간헐포기장치에서는 공기조절밸브의 개폐작동에 의하여 교반, 포기 및 간헐포기가 이루어지므로 공기조절밸브를 밀폐하여 비포기교반이 이루어지는 단계에서도 포기를 위한 많은 동력이 소요되는 이젝터가 동력소요가 적은 교반에도 이용되는 구성이므로 동력이 과다하게 소비된다. 따라서 본 발명에서는 교반과 간헐포기에 따른 동력소요를 최소화하기 위하여 원심펌프, 축류펌프 또는 사류펌프등과 같은 터빈펌프를 이용하여 반응조에 공기가 흡입되도록 하되, 회전익에 의하여 반응액을 직접 교반하는 교반기를 추가하여 일체화된 포기장치를 구성하고 교반 및 간헐포기시에는 포기와 교반을 분리작동하여 교반기에 의하여 교반과 비포기교반을 수행하므로써 교반동력효율이 향상되고 간헐포기를 위한 동력이 감소되도록 개선하였다.

이젝터만을 이용하여 대용량의 포기장치를 구성하게 되면 배관구성이 복잡하여 공장제작이 어렵고 현장설치에 따른 품질관리문제가 대두되며 상술한 바와 같이 동력소요가 작은 교반과 간헐포기에 따른 비포기교반시에도 포기때와 같은 과다한 동력이 소요되는 동력낭비의 요인이 있다. 이러한 문제의 해소방안으로 본 발명에서는 다수개의 이젝터를 결합시켜서 수체와 공기를 공급할 수 있는 수류체임버와 공기체임버를 구비하고, 수류공급용 펌프와 이젝터의 거리를 단축하거나 직결시키므로써, 배관에서의 양정손실이 감소되고 포기동력효율이 향상되어 동력을 절약할 수 있는 대용량의 컴팩트한 포기장치를 실현하였다.

도2에 따른 종래의 펌프이젝터를 이용한 포기장치에서는 교반력을 유지하기 위하여 펌프를 상시 가동하는 상태에서 공기조절밸브의 개폐상태를 조절하여 반응조의 용존산소농도를 조절하므로, 용존산소요구량이 적은 조건에서도 교반을 위하여 포기상태와 동일하게 많은 동력이 낭비되었다. 따라서 본 발명에서는 반응조 혼합용 교반기가 가동되는 상태에서 펌프이젝터의 수류공급용 펌프에 주파수 변조기를 구비하고 펌프의 회전수를 조절하므로써, 상기 구동모터의 회전수 변경에 의하여 상기 이젝터에 공급되는 유량과 압력을 조절할 수 있게 되고 이에 따라 반응조의 용존산소농도를 정교하게 조절할 수 있게 된다. 따라서 공기조절밸브의 개방상태를 조절하는 것과 달리 산소요구량의 감소에 비례하여 펌프구동모터의 소요동력도 감소되므로 포기동력이 절약될 수 있다. 또한, 상기 교반기는 상시 작동되는 상태에서 상기 이젝터수류공급용 펌프를 ON-OFF 작동하거나, 상기 펌프와 교반기를 교차반복 작동하므로써 매우 용이하게 간헐포기 기능을 실현할 수 있다.

본 발명에서는 포기용 수류공급 펌프의 토출구와 수류체임버를 연결하여 대용량의 포기장치가 구성될 수 있도록 하는 한편, 상기 수류체임버에는 펌프회전차와 안내익을 구비하여 펌프기능을 병행하므로써, 펌프회전차에 의하여 형성되는 속도수두가 상기 수류케이싱에 의하여 압력수두로 전환되고 이젝터 노즐에 직접 수류가 압송되므로 장치의 구성이 보다 컴팩트하고 동력손실도 감소될 수 있다.

종래의 펌프이젝터를 이용한 간헐포기장치에서는 반응조내의 협잡물 또는 미생물의 복합증식을 위하여 충전된 유동상생물막담체의 펌프유입을 방지하고, 수선때에 인양된 펌프를 설치하는 과정에서 유동상생물막담체가 펌프에 의하여 압착 파손되는 것을 방지하기 위하여 별도의 펌프실을 구비하고 다공판등으로 구성된 스크린을 설치하였다. 이에 따라 장치구성이 복잡하고 펌프와 이젝터사이의 배관이 길고 곡관이 많아서 동력이 낭비되는 구성이다. 따라서 본 발명에서는 펌프의 토출구와 이젝터의 수류유입구를 연결하는 배관을 곡관부가 없는 반듯한 직관으로 구성하여 양정손실이 감소되도록 수중펌프의 토출구와 이젝터의 수류유입구가 수평이 되도록 수중펌프를 인양설치하였다. 수중펌프의 인양설치방법은 다양한 형태의 지지대 또는 부유물을 이용할 수 있으나, 펌프하부를 유공관 형태의 지지용 구조물에의하여 펌프흡입구가 보호되도록 지지하므로써, 펌프내부의 협잡물 유입과 충전된 유동상생물막담체가 펌프로 유입되는 것을 방지하는 스크린으로서의 기능을 병행하고 펌프의 인양깊이도 단축되므로 펌프의 유지보수에도 편리하다.

또한, 본 발명에서는 하수의 유입조건 및 수온변화에 능동적으로 대응할 수 있는 고도처리방법을 실현하기 위하여 제1내지 제4반응조로 구성된 4개의 반응조와 최종반응조인 제4반응조의 유출수를 고액분리시키는 침전지를 유입하수와 반응액의 흐름이 순차적으로 이루어질 수 있도록 직열로 연결하여 하수처리공정을 구성하고, 상기 제1내지 제3반응조들에는 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태, 호기조건이 지속되는 포기상태, 또는 설정된 조건에 따라 포기와 비포기교반이 교차반복되는 간헐포기상태중의 어느 하나를 선택하여 운전될 수 있도록 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 간헐포기장치가 각각 구비되고, 제4반응조에는 상시 호기조건을 지속할 수 있는 포기장치가 구비되는 하수처리공정을 구성하므로써, 유입수질의 성상, 유입C/N비, 부하변동, 계절변화에 따른 수온변화등과 같은 운전조건의 변화에 따라 상기 하수처리공정을 구성하는 반응조들을 다양한 운전모드중에서 운전조건에 가장 적합한 최적의 어느 한 운전모드로 설정하여 운전하고, 운전조건이 변화될 경우 변화된 운전조건에 적합한 최적의 운전모드로 재설정하여 변경된 운전모드로 가동하므로써, 운전모드를 가변적으로 운전하여 시설과 장치를 변경하지 않고서도 운전조건의 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 하수고도처리방법을 제공하였다.

여기서, 상기 간헐포기장치는 본 발명에 따른 탈취와 공기자흡기능이 구비되고, 교반과 포기 및 간헐포기 기능이 구비된 포기장치이거나, 송풍기에 의한 산기식 포기장치와 교반기 및 공기공급밸브의 조합장치, 또는 송풍기와 수중포기기 및 공기공급용 자동밸브의 조합장치, 또는 표면포기기와 교반기의 조합장치중의 어느하나로 구성될 수 있다.

또한 상기 하수고도처리방법에서 부족되는 유입유기물을 최대로 활용하기 위하여 제4반응조로부터 제1반응조로 반응액이 반송될 수 있는 내부순환수단을 구비하여 제4반응조의 반응액이 제1반응조로 역류 순환시키는 전탈질방법을 추가 적용하거나, 상기 제1내지 제3반응조 가운데 무산소 또는 혐기성조건을 위한 교반상태로 운전되는 반응조, 또는 간헐포기로 운전되는 반응조가 비포기 교반상태로 가동되는 동안에 탈질과 인방출 반응을 위한 외부탄소원으로 음식쓰레기, 축분, 수거분뇨, 산업공장에서 발생되는 유기성폐기물, 또는 그 발효액을 주입하여 질소, 인제거효율을 향상시킬 수 있도록 하였다. 또한 상기 4개의 반응조중 최초반응조인 제1반응조의 전단계에는 최초침전지를 설치하고, 상기 최초침전지에서 발생된 생슬러지를 유기산으로 발효시키는 발효조를 구비하여, 상기 제1내지 제3반응조 가운데 무산소 또는 혐기성조건을 위한 교반상태로 운전되는 반응조, 또는 간헐포기로 운전되는 반응조가 비포기 교반상태로 가동되는 동안에 탈질과 인방출 반응을 위한 외부탄소원으로 상기 발효조에서 발효된 생슬러지를 주입하여 질소, 인제거효율을 향상시키기도 한다. 상기 최초침전지로 유입되기 전단계의 유입하수, 또는 상기 발효조에는 음식쓰레기, 축분, 수거분뇨, 산업공장에서 발생되는 유기성폐기물을 투입하는 등의 방법을 추기하여 부족되는 유기물을 보충하여 전탈질반응과 후탈질반응이 동시에 적용될 수 있도록 하므로써, 탈인·탈질효율을 증대시키는 하수고도처리방법을 제공하였다.

도1 내지 도3은 펌프이젝터 또는 수중포기기와 송풍기에 의한 종래의 포기장치 개념도,

도4 내지 도10은 본 발명에 따른 포기장치 제1내지 제7실시예의 개념도,

도11 내지 도11c는 본 발명에 따른 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치와 종래 방식의 간헐포기장치를 이용한 하수고도처리방법의 공정도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 이젝터 2,2a : 포기수류유도관

3,3a : 교반기 4 : 펌프

5 : 펌프 토출구 6 : 에어벤트

10 : 수류공급관 11 : 공기공급관

11a : 공기공급주관 12 : 풍량조절밸브

13 : 공기공급밸브 14 : 수류유입구

15 : 유출구 16 : 구동모터

17 : 교반용 회전차 18, 18a : 흡입구

19 : 분출구 20 : 케이싱

21 : 펌프지지용 유공관 22, 22a : 수류체임버

23, 23a : 공기체임버 24 : 소포수관

25 : 소포노즐 26 : 스크린

27 : 유동상담체 28 : 펌프용 회전차

29 : 구동모터 30 : 펌프용 안내익

31 : 송풍용 회전차 32 : 송풍용 안내익

33 : 송풍기 34 : 수중포기기

35 : 산기관 36 : 표면포기기

이하 첨부도면에 의하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 포기장치 제1실시예의 개념도이다.

이 실시예에서도 반응조의 얕은 수심 또는 수면위에 설치되는 공기공급관(11)이 구비된 이젝터(1)와 반응액을 흡입하여 이송시킬 수 있는 펌프(4) 및 포기수류유도관(2)으로 포기장치를 구성하되, 상기 이젝터의 수류유입구(14)는 상기 펌프 토출구(5)와 연통되도록 수류공급관(10)으로 연결되며, 상기 이젝터의 유출구(15)에서 분사되는 포기수류는 반응조의 깊은 수심에서 분출되도록 상기 포기수류유도관의 분출구(19)를 반응조의 하부 깊은 수심에 설치하므로써, 압축성유체이며 비중량이 작은 공기는 상기 이젝터에 의하여 얕은 수심의 상기 포기수류유도관의 상부까지 흡입시키고, 포기수류유도관 내부에 흡입된 공기는 상기 펌프에 의하여 형성되는 공기방울의 부상속도보다 빠르고 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름을 이용하여 반응조의 하부 깊은 수심에까지 강제로 압송시켜서 반응조 내부로 분출되도록 하므로써 반응조에 기포를 공급하는 구성이다.

이 실시예에서는 상기 공기공급관에 구비된 공기공급밸브(13)의 개폐상태를 조절하여 공기흡입량을 조절하므로써 반응조의 DO농도를 조절할 수 있게 된다. .

또한, 상기 펌프의 구동모터에는 주파수 변조기를 구비하고, 상기 구동모터의 회전수를 변경하여 상기 이젝터에 공급되는 유량과 압력을 조절하므로써, 흡입풍량을 조절하고 반응조의 DO 농도를 정교하게 조절할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 상부설치형 이젝터에서 수류공급용 펌프의 구동모터에 공급되는 전류의 주파수 변조에 의하여 펌프 수마력을 변경하고 흡입풍량을 조절하는 실험사례를 소개하면, 이젝터와 포기수류유도관의 내경은 50mm이며 노즐 구경은 30mm인 이젝터를 노즐부분이 수면위 30cm에 위치하도록 설치하고 포기수류유도관의 끝부분인 분출구가 3m 수심에 설치된 실험장치에서, 주파수 변조기를 이용하여 터빈펌프의 회전수를 다양하게 변경하여 상기 이젝터에 작용되는 수마력을 변경한 결과 다음 <표1>에서와 같이 수마력과 비례하여 공기흡입량이 변경됨을 확인하였다.

공급수류의 수마력 제어를 통한 흡입풍량조절

공급수류의 수마력(kw)	0.061	0.108	0.151	0.207	0.286	0.302	0.345	0.418	0.469
흡입풍량(ℓ/sec)	0.90	1.31	2.94	3.36	5.49	6.44	7.08	7.94	8.24

종래 방식의 이젝터(도2, 도3)에서는 일정 수마력이하 즉, 임계수마력이하에서는 공기흡입자체가 중단되고, 임계수마력을 초과하게 되면 일시에 다량의 공기가 반응조로 흡입되므로 반응조의 DO농도를 정교하게 제어하기 어려운 구조이다. 그러나, 이 실시예에서는 부하변동에 따라 주파수 변조기를 이용하여 펌프의 회전수를 제어하여 펌프의 수마력을 조절하고 가장 적합한 풍량의 공기를 반응조에 공급할 수 있게 되므로 DO농도를 정교하게 제어할 수 있고 공기공급량과 비례하여 동력도 절감할 수 있다.

이 실시예에서도 상기 공기공급관에는 공기공급밸브(13)를 설치하고 개폐작동시켜서 반응조가 포기와 비포기 교반중의 어느 한 모드를 선택하여 가동하거나 상기 공기공급밸브를 Timer, ORP, DO Controller와 연동하여 설정된 조건에 따라 자동으로 개폐작동하므로써 포기 또는 비포기교반이 교차 반복되는 간헐포기상태로 운전할 수 있다.

그러나 상기 반응조에는 교반기(3)를 추가 설치하고 필요에 따라 이젝터용 펌프와 상기 교반기를 교대로 ON-OFF 작동하여 반응조의 운전모드를 포기 또는 비포기교반중의 어느 한 모드로 선택하여 운전하거나 설정된 조건에 따라 포기와 비포기교반이 교차 반복되는 간헐포기로 운전하게되면, 교반기의 회전차로 반응액을 직접 교반하게 되므로 펌프이젝터의 분출수류에 의하여 반응액을 간접교반 하는 것보다 동력을 절감할 수 있다.

또한 상기 반응조에 설치된 교반기는 상시 가동되는 상태에서 상기 이젝터용 펌프를 ON-OFF 작동하므로써, 포기조건에서는 상기 포기수류유도관에서 분출되는 공기방울이 상기 교반기에 의하여 미세한 기포로 분산 및 혼합되므로 산소전달효율을 증대시킬 수 있다.

이와 같이 교반기가 구비되어 상기 펌프와 교차하여 ON-OFF 작동시키거나, 교반기가 상시 가동되는 상태에서 펌프를 ON-OFF 작동시킬 경우에는 자동밸브로 구성되는 상기 공기공급밸브의 설치는 생략될 수 있다. 또한 상기 주파수 변조기에 의하여 펌프의 토출 수마력을 제어하여 흡입풍량을 조절할 경우에는 상기 공기조절밸브의 설치도 생략될 수 있다. 상기 수류공급관에는 기포가 배출될 수 있는 에어벤트(Air-Vent)(6)를 설치하므로써 상기 이젝터에서 역류되어 상기 수류공급관에 적체되는 공기를 배기하므로써 상기 수류공급관의 유효관경이 축소되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 공기공급주관의 상부 공기유입구에는 농축조와 탈수기등의 악취발생원으로부터 발생되는 악취함유공기를 흡입시킬 수 있는 악취공기유입관[도면생략]을 연결하여 탈취기능을 수행할 수 있다. 또한 상기 수류공급관에는 소포노즐(25)이 구비된 소포수관(24)을 구비하고 반응액을 수면에 살수하므로써 반응조 수면에 발생되는 거품을 진정시키기게 되므로 별도의 소포수조와 소포수 펌프시설을 생략할 수 있어 경제적이다.

도5는 본 발명에 따른 포기장치 제2실시예의 개념도이다.

이 실시예는 제1실시예에서의 이젝터와 포기수류유도관을 다수개 조합하여 하나의 펌프를 이용하여 넓은 반응조를 고르게 포기 및 교반시킬수 있는 대용량의 포기장치를 구성한 실시예이다.

펌프(4)의 펌프 토출구(5)를 연장하여 구성된 유출관 또는 관형의 수류체임버(22)에는 한 개이상 다수개 이젝터(1)의 수류유입구(14)가 연결되어 반응조 상부 수면과 근접 설치되고, 상기 이젝터들의 공기흡입구는 풍량조절밸브(12)와 공기공급밸브(13)가 구비된 공기공급주관(11a)과 연결된 관형의 공기체임버(23)와 연통되므로, 상기 펌프가 가동되는 상태에서, 상기 공기공급밸브를 개폐시켜서 간헐포기기능을 수행할 수 있고, 상기 공기조절밸브의 개폐정도에 따라 반응조의 DO농도를 조절할 수 있다. 또한 상기 관형의 수류체임버에는 소포노즐(25)이 구비된 소포수관(24)을 연결하여 반응조에서 발생되는 거품을 진정시킬 수 있다.

또한, 이 실시예에서는 수중펌프의 토출구와 상기 관형의 수류체임버가 수평의 직선형태가 되도록 수중펌프를 인양 설치하므로써, 펌프(4)의 토출구(5)와 수류체임버(22)를 연결하는 배관을 곡관부가 없는 반듯한 직관으로 구성하여 배관에서의 양정손실이 감소되도록 개선하였다. 수중펌프의 인양설치방법은 다양한 형태의 지지대 또는 부유물을 이용할 수 있으나, 이 실시예에서는 펌프하부에 유공관 형태의 지지용 구조물을 예시하였다. 펌프지지용 유공관(21)은 펌프내부로 협잡물 유입을 방지하고, 충전된 유동상 생물막담체(27)의 유입도 방지하는 스크린 기능을 병행할 수 있으며, 상기 펌프를 바닥에 설치할 경우보다 유지보수를 위한 펌프의 인양깊이도 단축되므로 펌프의 유지관리가 쉬워진다.

도6은 본 발명에 따른 포기장치 제3실시예의 개념도로 포기수류유도관(2)의 끝부분에 있는 포기수류 분출구(19)에는 교반기(3a)를 설치한 실시예이다.

이 실시예에서는 본 발명에 따른 펌프이젝터와 수중교반기를 조합시킨 포기장치로 포기수류유도관의 분출구가 주로 하향이므로 하부흡입 상부토출형의 교반기보다 상부흡입 하부토출형의 교반기가 수류흐름에 따른 포기효율 측면에서 바람직하다. 상부흡입 하부토출형 교반기는 구동모터(16)에 의하여 교반용회전차(17)가 회전하면서 형성되는 흡입력이 포기수류유도관(2)의 분출유속을 가속시킬수 있게 되므로 공기흡입력을 증대시키고, 분출된 포기수류중의 기포가 상기 회전차와 충돌하여 미세하게 분산되므로 포기효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도7은 본 발명에 따른 포기장치 제4실시예의 개념도이다.

이 실시예는 포기수류유도관과 이젝터를 2개이상 다수개가 밀집되도록 설치하므로써 용이하게 대용량의 포기장치를 실현한 것으로, 다수개의 이젝터와 포기수류유도관을 원통형의 수류체임버와 공기체임버에 연결하여 대용량으로 구성된 포기장치를 예시하고 있다.

반응조의 상부 얕은 수심에 설치되는 공기공급관이 구비된 하나이상의 이젝터(1)와 펌프(4) 및 포기수류유도관(2)으로 포기장치를 구성하되, 상기 펌프 토출구(5)와 상기 이젝터의 수류유입구(14)는 각각 원통형의 수류체임버(22a)의 내부와 연통되도록 연결하며, 상기 이젝터의 공기공급관(11)과 공기공급주관(11a)은 각각 공기체임버(23a)의 내부와 연통되도록 연결하고, 상기 공기공급주관의 다른 일측은 대기와 연통되며, 상기 이젝터의 유출구에서 분출되는 포기수류는 반응조의 깊은 수심에서 분출되도록 상기 포기수류유도관의 분출구(19)를 깊은 수심에 설치하므로써, 압축성유체이며 비중량이 작은 공기는 상기 이젝터에 의하여 얕은 수심의 상기 포기수류유도관 윗 부분까지 흡입시키고, 포기수류유도관 내부로 흡입된 공기는 상기 펌프에 의하여 형성되는 공기방울의 부상속도보다 빠르고 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름을 이용하여 반응조의 하부 깊은 수심에까지 강제로 이송 및 분출시켜서 반응조를 포기 및 교반할 수 있다.

여기서, 반응조의 깊은 수심에 구성되는 상기 포기수류유도관 끝부분에 있는 상기 포기수류의 분출구에는 교반기(3a)를 설치하여, 상기 포기수류유도관에서 분출되는 포기수류를 상기 교반기용 회전차와 충돌 및 분산시켜서 반응조를 포기 및 교반하고 포기효율을 증대시킬 수 있다.

상기 교반기는 회전차 주변에 케이싱이 구비된 상부흡입 하부토출형으로 구성하는 것이 상기 포기수류유도관의 분출유속을 가속시킬수 있으므로 바람직하며, 상기 교반기의 구동모터를 다극모터로 구성하게 되면 감속기를 생략할 수 있어 제작비와 동력손실을 줄일수 있게 되므로 경제적이다.

이 실시예에서는 상기 펌프를 펌프지지용 유공관(21)을 이용하여 인양설치하고 펌프토출구(5)와 상기 수류체임버는 수류공급관(10)으로 연결하는 구성이다.

도8은 본 발명에 따른 포기장치의 제5실시예에 관한 것이다.

이 실시예에서는 제4실시예에서 펌프지지용 유공관과 수류공급관을 생략하고, 펌프(4)를 원통형의 수류체임버(22a)와 원통형의 공기체임버(23a)에 고정 및 안착시켜서 펌프의 토출구(5)를 상기 수류체임버에 직결시킨 구성이므로, 장치의 구성이 단순하고 양정손실이 감소되어 경제적이다.

지지대 또는 부유수단을 이용하거나, 포기수류유도관(2)의 일측을 반응조 구조물 또는 교반기(3a)의 흡입구에 고정시키고, 상기 포기수류유도관의 다른 일측에 고정된 상기 수류체임버 또는 공기체임버에 펌프를 고정시켜서 펌프를 낮은 수심에 설치할 수 있다. 이 실시예에서와 같이 포기수류유도관이 다수개 설치되는 경우에는 별도의 지지대를 생략하고서도 구조적으로 안정되게 펌프의 토출구를 상기 수류체임버와 직결되도록 낮은 수심에 인양 설치할 수 있게 된다.

여기서 펌프의 흡입구에는 협잡물 유입이 방지되는 스크린(26)을 설치하는 것이 바람직하며, 상기 수류체임버와 공기체임버의 중앙부분에 펌프가 설치될 수 있도록 상기 체임버를 그 중앙에 펌프를 설치할 수 있는 공간이 형성된 중공형태로제작하게 되면 펌프설치후에도 장치 전체의 무게중심이 장치의 중앙에 위치하게 되므로 편심이 없는 안정된 장치를 구성할 수 있다.

도9는 본 발명에 따른 포기장치 제6실시예에 관한 것으로 펌프 와류실과 수류체임버를 일체형으로 구성한 것이다.

수류체임버(22a)에는 펌프용 회전차(28)와, 상기 회전차가 회전함에 따라 형성되는 속도수두를 압력수두로 전환시키는 안내익(30)이 구비되고, 상기 회전차는 구동모터(29)와 직결되어 펌프를 구성하고, 상기 안내익 외곽부분의 상기 수류체임버에는 노즐이 공기체임버(23a)의 내부를 관통하도록 구성되어 물을 분사시키므로, 상기 공기체임버를 통하여 공기가 흡입되고, 공기가 혼합된 수류를 포기수류 유도관(2)으로 분출시키는 이젝터(1)가 구성되는 구조이다.

이와 같이 수류체임버의 내부에 안내익과 구동모터(29)에 의해 회전하는 펌프용 회전차를 구비하여 상기 수류체임버를 펌프로 구성하므로, 장치의 제작비를 줄이고 동력손실이 최소화 될 수 있다. 이 실시예에서는 상기 펌프의 흡입구를 상향으로 도시하였으나, 반응조 전체의 수류교반을 고려하여 상향 또는 하향으로 제한없이 구성할 수 있다.

도10은 본 발명에 따른 포기장치 제7실시예에 관한 것으로 공기체임버에 송풍용 회전익과 안내익을 추가 구성한 것이다.

공기체임버(23a)에는 송풍용의 회전차(31)와 상기 회전차가 회전함에 따라 형성되는 속도에너지를 압력에너지로 전환시키는 안내익(32)이 구비되고, 상기 송풍용 회전차는 상기 구동모터(29)의 회전축과 직결되어 송풍기를 구성하며, 상기안내익 외곽부분의 상기 공기체임버에는 공기공급관(11)이 구비되며, 상기 공기공급관의 관말의 주변에는 수류체임버(22a)에서 수류가 분출되는 환상의 노즐(Annular Type Nozzle)이 구성되고, 상기 노즐을 통하여 물을 분사시켜서 형성되는 공기흡입력에 추가하여 상기 송풍용 회전차에 의하여 공기를 압송하므로 공기공급량을 증대시킬 수 있다. 또한 JET PUMP의 일종으로 효율이 낮은 펌프이젝터에 송풍기에 의한 압송을 추가하게 되므로 포기동력효율이 개선될 수 있다.

또한, 상기 송풍용 회전차(31)를 구동하는 모터는 별도로 설치할 수 있으나, 펌프용 회전차(28) 구동모터를 병용하므로써 장치의 제작비를 줄이고 동력효율도 개선된다.

이상에서 설명한 본 발명의 제1내지 제7실시예에서의 공통된 사항으로, 주로 자동밸브로 구성되는 상기 공기공급밸브들을 개방정도가 비례 제어되는 비례제어형 자동밸브로 구성하게 되면, 상기 공기조절밸브들을 생략할 수 있어 장치가 보다 단순하게 구성될 수 있다.

제3내지 제7실시예에서의 공통사항으로 상기 교반기들의 흡입구는 상기 포기수류유도관의 분출구와 연결되는 부분만을 개방하고 나머지부분을 밀폐하면 교반기의 흡입력이 포기수류의 흐름에 가세되므로 포기효율이 개선될 수 있다.

이상에서 설명한 제2내지 제7실시예에서의 공통사항으로 제1실시예에서와 같이 상기 공기공급관에는 공기공급밸브를 설치하고, 상기 공기공급밸브를 개폐작동시켜서 포기 또는 비포기교반중의 어느 한 운전모드로 가동하거나, Timer, ORP, DO Controller와 연동하여 설정된 조건에 따라 자동으로 개폐작동하므로써, 포기 또는비포기교반이 교차반복되는 간헐포기로 운전할 수 있다. 또한, 공기공급관에 공기조절밸브를 구비하거나, 펌프의 구동모터에 주파수 변조기를 구비하여 반응조의 DO농도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 공기공급주관의 유입구에는 농축조와 탈수기등 악취발생원으로부터 배기되는 악취함유공기를 흡입시킬 수 있는 악취공기 유입관을 연결하여 생물학적 탈취가 이루어지도록 할 수 있고, 제3내지 제7실시예에서도 제1내지 제2실시예에서와 같이 상기 수류체임버 또는 펌프의 토출관에도 소포노즐이 구비된 소포수관이 연통되도록 연결시켜 소포기능을 병행할 수 있다.

특히 제4내지 제6실시예에서 외부에 별도의 송풍기를 구비하고, 상기 송풍기의 토출구와 상기 공기공급주관을 연통하여 공기를 압송하므로써 포기량을 증대시키거나 포기동력효율을 개선할 수 있다.

상기 제1내지 제2실시예와 제4내지 제6실시예에서는 표준형 이젝터(Standard Type Ejector)가 예시되고, 제3실시예와 제7실시예에서는 애뉼라 이젝터(Annular Type Ejector)가 예시되어 있으나 각 실시예마다 이젝터의 형식은 제한없이 적용될 수 있다.

도11은 본 발명에 따른 포기장치의 기능을 이용하여 가동상태에 따라 다양한 형태의 처리공정을 실현할 수 있는 하수고도처리방법의 실시예에 관한 것이다. 이 실시예에서의 처리공정은 본 발명에 따른 포기장치[도면생략]가 구비된 4개의 반응조가 하수의 흐름에 따라 순차적으로 직열 연결되고 제4반응조에서 유출되는 반응액을 고액분리시키는 침전지와 침전지에서 침전된 활성슬러지를 최초반응조로 반송시키는 공정으로 구성된다.

미생물을 증식시켜 하수중의 유기물과 영양염류를 제거하는 하수처리공정은 계절변화에 따른 수온변화, 유입수질의 변화, 유량변화, C/N비의 변화에 따라 민감하게 반응하므로, 하나의 고정된 공정으로는 효과적인 질소·인제거가 어렵고 때에 따라서는 유기물제거에도 어려움을 겪게 된다.

본 발명에 따른 포기장치는 공기공급밸브의 개폐와 포기용 펌프의 ON-OFF 작동을 통하여 동일한 시설로도 제1내지 제3반응조의 가동형태를 포기 또는 교반중의 어느 한 운전모드로 가동하거나, Timer, ORP, DO Controller와 연동하여 설정된 조건에 따라 자동으로 포기 또는 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기로 운전할 수 있다. 따라서 하수처리시설을 구성하는 장치를 개조 또는 변경하지 않고서도 부하변동과 계절변화에 따라 다음 <표2>에 표기된 8가지의 운전모드중 유입수질과 수온등의 주어진 운전조건에 가장 적합한 운전모드를 선정하여 가동할수 있게 되므로 다양한 운전모드에 의한 다양한 처리공정을 자유로이 선택하여 유입조건과 기후조건의 변화에 탄력적으로 대응할 수 있다.

본 발명에 따른 포기장치를 이용한 4단 간헐포기공정의 운전모드

운전모드 NO	제1반응조	제2반응조	제3반응조	제4반응조
1	△	△	△	Ｏ
2	△	Ｏ	△	Ｏ
3	Ｏ	△	△	Ｏ
4	△	Ｏ	Ｏ	Ｏ
5	◎	△	△	Ｏ
6	◎	Ｏ	△	Ｏ
7	◎	Ｏ	◎	Ｏ
8	Ｏ	Ｏ	Ｏ	Ｏ

범례: ◎: 비포기(무산소 또는 혐기), △: 간헐포기, Ｏ: 포기(호기)

상기 운전모드에 대하여 간략하게 설명하면, 제1운전모드는 3단 간헐과 호기공정으로 구성되어 반송슬러지 또는 내부반송수중의 질소산화물이 제1내지 제3반응조에서 비포기 교반시에는 전탈질반응과 미생물의 내생호흡에 의한 탈질반응 및 포기에 따른 호기조건에서는 질산화와 유기물분해가 이루어지는 기본 운전모드에 해당된다.

제2내지 제4운전모드는 제1운전모드에서 보다 수온이 낮거나 유입 T-N 농도가 높아 질산화를 위한 호기조건의 연장이 요구될 때에 적용되는 운전모드에 해당된다. 여기서 제3운전모드는 암모니아성 질소유입농도는 높은 반면에 탈질반응에 이용가능한 용존성의 이분해성 유기물농도가 낮은 경우 제1반응조에서는 전탈질반응을 포기하고 질산화반응에 치중하며, 제2,3반응조가 비포기 교반시에 외부탄소원을 주입하여 탈질시키기에 적합한 운전모드이다.

제5내지 제7운전모드는 유입유기물을 전탈질반응에 최대한 이용할 수 있는 운전모드로 탈질반응에 쉽게 이용될 수 있는 이분해성 유기물농도가 높은 경우 전탈질반응을 증대시키기 위한 운전모드에 해당된다. 그중 제6운전모드는 질산화를 위한 호기성조건을 좀더 연장시킨 운전모드이다.

상기 제5내지 제7운전모드는 전탈질반응을 위하여 슬러지 반송유량을 증대시키거나 내부반송을 추가시키기도 한다. 그러나 전탈질반응을 위하여 슬러지반송을 과다하게 할 경우 침전지에서 슬러지 블랭킷이 파괴되어 고형물 포집효율이 저하되므로, 내부순환수단을 갖추고 제4반응조에서 제1반응조로 반응액을 내부순환시키는것이 유리하다. 제1반응조로의 내부순환은 제1반응조가 상시 비포기상태로 가동되는 상기 제5내지 제7운전모드에 적용될 수 있고, 제1, 제3, 제4운전모드에서 제1반응조가 비포기 교반시에 제한적으로 적용될 수 있다.

또한 제7운전모드는 유입유기물을 이용하는 전탈질반응에 추가하고 제3반응조에 외부탄소원을 추가하여 후탈질반응을 병행하므로 질산화반응은 잘 이루어지는 반면에 유입유기물이 부족한 운전조건에서 적용이 유리한 운전모드이다.

제8운전모드는 혹한기 저수온 또는 관광도시의 휴가철 성수기와 명절연휴때의 중소도시와 같이 일시적인 인구의 급격한 증가로 인하여 유입부하가 과다할 때에 탈질반응과 인방출반응을 포기하고, 유기물의 호기성분해와 질산화반응을 위한 호기성 반응을 위주로 하는 운전모드로 종래의 일반적인 활성슬러지 공정에 해당되는 운전모드이다.

상기 하수고도처리공정에서 제1반응조가 무산소 또는 혐기조건이 되도록 상시 교반하는 운전모드는 유입유기물이 탈질반응에 이용되도록 하는 전탈질반응을 수행하기 위한 것이며, 포기와 비포기 교반이 교차 반복되도록 하는 간헐포기는 비포기 교반시에 미생물의 내생호흡에 의한 유기물도 탈질반응에 이용하기 위한 것으로 효과적인 탈인 탈질반응을 위해서는 유기물의 질과 양이 매우 중요하다.

탈질과 인방출 반응에 부족되는 유기물을 공업용 메탄올과 아세트산으로 보충하는 것은 취급과 관리는 용이한 반면에 비용소요가 큰 문제점이 제기되므로, 최초침전지에서 발생되는 생슬러지를 발효하여 생성되는 유기산을 이용하거나, 잔반등의 음식쓰레기, 축산분뇨, 수거분뇨, 산업공장에서 발생되는 유기성폐기물등을유기산 발효하여 이용하거나, 협잡물을 제거하고 분쇄하는 전처리과정을 거친후에 직접 이용할 수 있다. 그러나 이러한 유기성폐기물들은 이분해성의 저분자 물질로 발효시켜서 생성된 발효액을 이용하는 것이 탈질 및 인방출 반응에 유리하고 반응조의 용량도 줄일 수 있게 된다.

잔반등 대부분의 유기성폐기물은 배출 및 수거하는 과정에서 일부는 부패되어 이분해성의 분자량이 적은 용존성유기물로 전환되고 고형성 유기물과 혼합된 상태로 처리장에 반입되므로 용존성유기물과 고형성유기물을 선별하지 않고 발효조에서 그대로 발효시킬 경우 이분해성 유기물은 대부분 CO2, H2O, CH4등으로 분해되어 소모된다. 따라서 수거된 잔반등을 유입하수에 투입 희석시켜서 최초침전지에서 고액분리되도록 하므로써, 용존성유기물은 최초침전지의 상징수에 용해되어 상기 제1반응조에서 전탈질반응에 이용되고, 유기성고형물은 최초침전지에서 생슬러지와 함께 침전 분리되므로 회수하여 발효조에서 유기산 발효시켜서 상기 제1반응조에 주입하여 전탈질반응에 이용하거나, 제2 또는 제3반응조에 주입하여 후탈질반응에 이용할 수 있다.

또한, 상기 반응조에는 미생물의 농도를 높게 유지하며 증식계수가 작고 세정되기 쉬운 질산화미생물이 잘 증식될 수 있도록 미생물이 생물막형태로 부착증식할 수 있는 생물막담체를 충전하게 되면 작은 용량의 반응조에서도 높은 처리효율을 유지할 수 있게 된다..

본 발명에 따른 도11의 하수고도처리공정을 <표2>에 기재된 운전모드에 따라 처리효율을 다음 <표3>에 기재된 규격의 파일롯장치에 의해 검증하였으며, 상기 파일롯의 반응조에는 직격 200mm인 구형의 다공성 PP케이스 내부에 PVDC LOCK이 각각 800cm3가 충전된 유동상 생물막담체를 각 반응조에 180개씩 총 720개를 충전하여 강원도에 소재하는 C하수처리장에서 실험가동하여 다음 <표4>내지 <표7>에서와 같이 T-N, T-P 제거효율이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.

파일롯장치의 단위공정 규격 (단위:길이m, 용량㎥)

명 칭	최초침전지	반응조	침전지	슬러지발효조	고액분리조
규 격	φ1.8×H2.4	W1.5xL2.0xH2.4	φ2.8xH2.2	W1.2xL0.9xH1.5	φ0.8×H1.5
유효용량	5.1	24.0	12.3	1.4	0.58

본 발명에 따른 도11의 하수고도처리공정을 <표2>의 운전모드 가운데 제1운전모드에 의한 3단 간헐포기와 호기로 구성한 공정에서 생슬러지 발효액을 포함한 외부탄소원 주입은 생략시킨 실증결과는 다음 <표4>에서와 같이 유기물과 T-P제거효율은 우수하고 T-N제거효율은 57.8%를 나타내고 있다.

제1운전모드(외부탄소원 미주입) 실험사례 (단위 : 수질 mg/ℓ, 효율 %)

구분	운전조건 및 처리효율
운전조건	반응조 총체류시간	6.01 hrs
	발효슬러지성상	-
	발효슬러지주입량	-
	MLSS 평균농도	5,180 mg/ ℓ
	반응조수온	13.0 ℃
	C/N 비	8.2 BOD/T-N
운전결과	항 목	BOD	CODMn	SS	T-N	T-P
	유입수질	270.0	122.0	315.0	32.9	9.2
	유출수질	8.0	11.9	10.5	13.9	0.8
	제거효율	97.0	90.2	96.7	57.8	91.3

다음 <표5>에서의 처리효율은 도11의 공정을 <표2>에서의 제1운전모드로 운전하되 최초침전지에서 인출된 생슬러지를 5일간 상온에서 발효시킨 유기산 발효액을 간헐포기로 운전되는 제2반응조와 제3반응조가 각각 비포기 교반상태인 동안에 주입하여 실험한 결과이다. <표5>에서와 같이 슬러지 발효액을 주입한 실증결과에 의하면 반응조의 총체류시간은 <표4>의 실증에서와 동일하고, T-N농도가 높고(45.4mg/ℓ ＞ 32.9mg/ℓ ), C/N비(BOD/T-N)는 낮음(3.96 ＜ 8.2)에도 불구하고, 생슬러지 발효액의 주입으로 인하여 T-N제거효율은 57.8%에서 66.3%로 증대되고 T-N제거농도는 30.1mg/ℓ (45.4-15.3)로 대폭 증대되었음을 확인하였다.

제1운전모드(슬러지 발효액 추가) 실험사례 (단위 : 수질 mg/ℓ , 효율 %)

구분	운전조건 및 처리효율
운전조건	반응조 총체류시간	6.01 hrs
	발효슬러지성상	TVA 1,500 mg/ ℓ
	발효슬러지주입량	제2반응조 10 ℓ /hr, 제3반응조 10 ℓ /hr
	MLSS 평균농도	4,190 mg/ ℓ
	반응조수온	15.40 ℃
	C/N 비	3.96 BOD/T-N
운전결과	항 목	BOD	CODMn	SS	T-N	T-P
	유입수질	180.0	83.0	260.0	45.4	6.9
	유출수질	5.0	8.6	3.2	15.3	0.6
	제거효율	97.2	89.0	98.8	66.3	91.3

다음 <표6>은 도11의 공정을 상기 <표2>의 운전모드 가운데 제2운전모드로 운전하되, 최초침전지에서 인출된 생슬러지를 5일간 상온에서 발효시킨 유기산 발효액을 간헐포기로 운전되는 제3반응조가 비포기 교반으로 가동되는 동안에 주입시킨 실증 결과를 요약한 것이다.

이 실증사례에서는 유입 T-N 농도가 높으므로 제2반응조를 상시 호기조건으로 운전하는 제2운전모드를 선정하여 질산화를 위한 호기성 상태를 연장하고, 생슬러지 발효액을 간헐포기로 운전되는 제3반응조가 비포기 교반상태로 가동되는 동안에 주입하여 탈질과 인방출 반응에 이용하므로써, <표5>의 운전사례보다 유입 T-N 농도가 매우 높음(69.2mg/ℓ＞ 45.4mg/ℓ )에도 불구하고 T-N제거 농도는 55.3mg/ℓ (69.2-13.9), 제거효율은 79.9%로 매우 높게 처리되었다. <표6>의 결과는 <표5>의 운전모드에서는 호기시간이 짧고 생슬러지 주입에 따른 유기물부하의 과중으로 질산화가 충분하지 못하였던 것을 제2운전모드로 변경하고 발효슬러지 주입량을 적절하게 조정시켜서 처리효율이 개선된 결과로 판단된다. 이와 같이 본 발명에 따른 하수고도처리방법에서는 C/N비와 T-N농도에 따라 최적의 운전모드를 선정하고 유입유기물 주입량을 조절하여 우수한 처리수질을 확보할 수 있었다.

제2운전모드(슬러지 발효액 추가) 실험사례 (단위 : 수질 mg/ℓ , 효율 %)

구분	운전조건 및 처리효율
운전조건	반응조 총체류시간	5.81 hrs
	발효슬러지성상	TVA 1,500 mg/ ℓ
	발효슬러지주입량	제3반응조 비포기시 7 ℓ/hr
	MLSS 평균농도	4,500 mg/ℓ
	반응조수온	14.5 ℃
	C/N 비	2.75 BOD/T-N
운전결과	항 목	BOD	CODMn	SS	T-N	T-P
	유입수질	190.0	172.0	444.0	69.2	12.5
	유출수질	6.0	10.0	8.0	13.9	0.4
	제거효율	96.8	94.2	98.2	79.9	96.8

다음 <표7>은 도11의 공정을 <표2>의 운전모드 가운데 제6운전모드로 운전하되 최초침전지에서 인출된 생슬러지를 5일간 상온에서 발효시킨 발효액을 간헐포기로 운전되는 제3반응조가 비포기 교반으로 가동되는 동안에 주입시킨 실험사례의 결과를 요약한 것이다.

이 실험사례에서는 유입 T-N이 61.8mg/ℓ 로 매우 높고 유입 C/N비(BOD/T-N)는 3.23으로 낮은 조건임에도 불구하고, 제1반응조를 혐기조건으로 운전하므로써 반송슬러지에 함유된 질소산화물의 전탈질반응과 인방출반응에 이용되고 제3반응조가 비포기교반시에 슬러지발효액을 투입하여 후탈질반응을 병행하므로써 T-N제거 효율을 80.6%로 향상시키고 인제거효율이 98.3%로 크게 향상시킬 수 있었다.

제6운전모드(슬러지 발효액 추가) 실험사례 (단위 : 수질 mg/ℓ , 효율 %)

구분	운전조건 및 처리효율
운전조건	반응조 총체류시간	101 ㎥/일(반응조 Total HRT : 601 hrs)
	발효슬러지성상	TVA 1,200 mg/ℓ
	발효슬러지주입량	제3반응조 비포기시 7 ℓ /hr
	MLSS 평균농도	4,190 mg/ ℓ
	반응조수온	15.4 ℃
	C/N 비	3.23 BOD/T-N
운전결과	항 목	BOD	CODMn	SS	T-N	T-P
	유입수질	190.0	172.0	444.0	69.2	12.5
	유출수질	6.0	10.0	8.0	13.9	0.4
	제거효율	96.8	94.2	98.2	79.9	96.8

또한, 지금까지 설명한 본 발명에 따른 도11의 하수고도처리방법에서 반응조의 내부에 설치되는 포기장치는 본 발명에 따른 포기장치로 국한되지 않고 포기와 교반중의 어느 한 모드와 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기 기능을 갖춘 포기장치는 제한 없이 적용될 수 있는바, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 그 대표적인 실시예를 들면 출원인이 발명하여 특허등록 공개한 도1의 간헐포기장치를 이용할 수 있다.

도11a는 도11의 하수고도처리공정에 도1의 간헐포기장치를 적용한 실시예로 포기장치의 구성은 상기 반응조의 내부로 압송되는 공기를 미세한 기포로 분산 및 혼합시키는 회전차가 구비된 수중포기기(34)와 각 반응조에 설치된 상기 수중포기기에 공기를 분배시키고 공기공급밸브(13)가 구비된 공기공급관(11)들과, 상기 공기공급관들이 모아져서 연결되며, 다른 일방에는 송풍기(33) 토출구와 연결되어 있는 공기공급주관(11a)으로 구성되어, 상기 공기공급밸브가 열린 상태로 작동하여 호기조건이 지속되는 포기상태로 운전되거나, 또는 상기 공기공급밸브가 닫힌 상태로 작동하여 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태로 운전될 수 있고, 설정된조건에 따라 포기와 비포기교반이 교차 반복되는 간헐포기상태중의 어느 한 모드로 운전 될 수 있으므로 운전조건에 따라 용이하게 <표2>에 표기된 8가지의 운전모드중에 최적의 어느 한 운전모드를 선택하여 가동할 수 있다.

도11b는 도11의 하수고도처리공정에 종래 방식의 송풍기와 산기관으로 구성된 포기장치에 교반기를 추가로 구성하여 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 구성하여 적용한 하수고도처리방법의 실시예에 관한 것이다.

상기 간헐포기장치는 반응조의 내부로 압송되는 공기를 미세한 기포로 분출시키는 산기관(35)과 반응액을 교반하는 교반기(3)로 구성되고, 공기공급관(11)에 설치된 공기공급밸브(13)가 열린상태로 작동하므로써, 상기 산기관에서 공기를 분출하여 호기조건이 지속되는 포기상태로 운전하거나, 상기 공기공급밸브가 닫힌상태로 작동하므로써 상기 산기관에서 공기분출을 중지하고 교반기를 작동하여 무산소 또는 혐기조건의 지속되는 교반상태로 운전될 수 있고, 설정된 조건에 따라 상기 공기공급밸브를 개폐작동하므로써 산기관에서 공기분출과 중지과정이 반복되도록 하여 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기상태중의 어느 한 운전모드로 운전될 수 있으므로 <표2>에 표시된 8가지 운전모드 가운데 운전조건에 적절한 최적의 어느 한 운전모드를 선택하여 쉽게 최적 운전모드로 설정하여 가동시킬 수 있다.

도11c는 도11의 하수고도처리공정에 종래 방식의 표면포기기에 교반기를 추가로 구성하여 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 구성하여 적용한 하수고도처리방법의 실시예에 관한 것이다.

상기 간헐포기장치는 반응조의 수면에서 회전하는 회전차에 의하여 반응액을 포기 및 교반하는 표면포기기(36)와 반응액을 교반하는 교반기(3)가 추가로 구성되어, 상기 표면포기기를 작동하여 호기조건이 지속되는 포기상태, 상기 표면포기기의 작동을 중지하고 상기 교반기를 작동하여 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태로 운전될 수 있고, 설정된 조건에 따라 상기 표면포기기와 교반기를 교차하여 ON-OFF작동을 반복하므로써 포기와 비포기교반이 교차 반복되는 간헐포기상태중의 어느 한 운전모드로 운전될 수 있으므로 <표2>에 표기된 8가지 운전모드 가운데 운전조건에 적절한 최적의 어느 한 운전모드를 선택하고 쉽게 최적 운전모드로 설정하여 가동시킬 수 있다.

또한 상기 도11내지 도11c의 공정들에서 제4반응조도 질산화와 탈질반응 또는 슬러지반송수와 내부순환수에 과다한 용존산소가 포함되는 것을 방지하기 위하여 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기방식으로 운전될 수 있으며 간헐포기로 운전될 수 있도록 상기 도11내지 도11c에 의한 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 구비할 수 있다. 그러나, 제4반응조는 최종반응조이므로 비포기 교반시간이 과다할 경우 침전지에서 슬러지 침전효율이 저하될 수 있으므로 비포기 교반시간을 지나치게 연장하는 것은 바람직하지 않다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 포기장치와 하수고도처리방법에 의하면, 반응조를 포기 또는 교반상태로 운전하여 호기조건 또는 혐기(무산소)조건을 선택적으로 지속할 수 있는 기능과 포기와 비포기교반 운전이 교차 반복되는 간헐포기 기능 및 탈취기능이 구비되며, 이젝터와 펌프간의 양정손실을 최소화하므로 동력낭비가 적고, 모든 구동부가 수중에서 작동되므로 수온이 상승되어 반응효율이 향상되며, 무소음 정숙운전이 이루어질 수 있는 대용량의 포기장치를 제공하는 한편, 교반 또는 포기기능이 구비되고 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기기능이 구비된 포기장치가 설치된 반응조로 구성되어 다양한 운전모드로 선택하여 운전할 수 있는 하수처리시설을 구성하므로써 계절변화에 따른 수온변화, 유입부하, 수질변화 및 유입C/N비 변화에 따라 최적의 운전모드를 선택하여 운영하고, 운전조건이 변화하면 최적의 운전모드로 재설정하므로써 운전조건에 따라 탄력적으로 대응할 수 있는 하수고도처리방법을 실현하여 고도처리효율을 개선하고 수질환경개선에 기여할 수 있다.

Claims

반응조의 상부 얕은 수심에 설치되는 공기공급관이 구비된 한개 이상의 이젝터와 흡입구 및 분출구가 구비된 펌프 및 포기수류유도관으로 포기장치를 구성하되, 상기 펌프의 토출구와 상기 이젝터의 수류유입구는 각각 수류체임버의 내부와 연통되도록 연결하며, 상기 이젝터의 공기공급관과 공기공급주관은 각각 공기체임버의 내부와 연통되도록 연결하고, 상기 공기공급주관의 다른 일측은 대기와 연통되며, 상기 이젝터의 유출구에서 분출되는 포기수류는 반응조의 깊은 수심에서 분출되도록 상기 포기수류유도관의 분출구를 깊은 수심에 설치하므로써, 압축성 유체이며 비중량이 작은 공기는 상기 이젝터에 의하여 얕은 수심의 상기 포기수류유도관의 윗 부분까지 흡입시키고, 포기수류유도관 내부로 흡입된 공기는 상기 펌프에 의하여 형성되는 공기방울의 부상속도보다 빠르고 비압축성이며 비중량이 큰 반응액의 흐름을 이용하여 반응조의 하부 깊은 수심에까지 강제로 이송 및 분출시켜서 반응조를 포기 및 교반하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 공기공급관에는 공기공급밸브를 설치하고, 상기 공기공급밸브가 열리거나 또는 닫힌상태로 작동시켜서 포기 또는 비포기교반중의 어느한 운전모드로 가동하거나, Timer, ORP, DO 제어기와 연동하여 설정된 조건에 따라 자동으로 개폐작동을 반복하므로써 포기 또는 비포기교반이 교차반복되는 간헐포기로 운전하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프의 구동모터에는 주파수 변조기를 구비하고, 주파수변조에 따른 상기 구동모터의 회전수 변경에 의하여 상기 이젝터에 공급되는 유량과 압력을 변경하므로써, 공기흡입량과 반응조의 용존산소농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 공기공급관에는 개방정도에 따라 반응조의 용존산소농도를 조절할 수 있는 공기조절밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 공기공급주관의 유입구에는 농축조와 탈수기등 악취발생원으로부터 배기되는 악취함유공기를 흡입시킬 수 있는 악취공기 유입관을 연결하여 탈취기능이 구비되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 수류체임버 또는 펌프의 토출관에는 소포노즐이 구비된 소포수관이 연통되도록 연결되어 소포기능이 구비되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 반응조의 깊은 수심에 구성되는 상기 포기수류유도관 끝부분의 분출구에는 교반기를 설치하여, 상기 포기수류유도관에서 분출되는 포기수류를 상기 교반기의 회전차와 충돌 및 분산시켜서 반응조를 포기 및 교반하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제7항에 있어서, 상기 펌프를 ON-OFF 작동하여 반응조를 포기 또는 비포기교반중의 어느한 운전모드로 가동하거나, Timer, ORP, DO 제어기와 연동하여 설정된 조건에 따라 상기 펌프를 자동으로 ON-OFF 작동하므로써 포기 또는 비포기교반이 교차반복되는 간헐포기로 운전하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 수류체임버에는 구동모터에 의해 구동되는 펌프의 회전차와 속도수두를 압력수두로 전환시키는 안내익이 그 내부에 구비되어 이젝터의 수류유입구로 수류를 압송하는 펌프기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프의 토출구와 상기 수류체임버 유입구를 연결하는 수류공급관은 곡관부가 없고 양정손실이 적은 직관으로 구성되도록, 상기 펌프의 하부에 스크린기능을 병행하는 유공관으로 구성된 지지물을 설치하므로써 상기 펌프를 상기 이젝터와 유사한 수위에 설치될 수 있도록 수면과 근접하게 인양 설치하는 것을특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 상기 수류체임버 또는 공기체임버에 안착시키고, 그 토출구는 상기 수류체임버와 직결시켜서 수류공급관의 설치를 생략하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 수류체임버와 공기체임버는 원통형 또는 관형태인 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1항에 있어서, 상기 공기체임버는 구동모터에 의해 구동되는 송풍기의 회전차와 풍속을 풍압으로 전환시키는 안내익이 그 내부에 구비되어 이젝터의 공기공급관에 공기를 압송시키는 송풍기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제13항에 있어서, 상기 송풍용 회전차는 펌프 회전차 구동모터와 직결되어 한 대의 모터로 송풍용 회전차와 펌프용 회전차를 동시에 구동시키는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치.
제1 내지 제4반응조로 구성된 4개의 반응조와 최종반응조인 제4반응조의 유출수를 고액분리시키는 침전지를 유입하수와 반응액의 흐름이 순차적으로 이루어질 수 있도록 직열로 연결하여 하수처리공정을 구성하고, 상기 제1 내지 제3반응조들은 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태, 호기조건이 지속되는 포기상태, 또는 설정된 조건에 따라 포기와 비포기교반이 교차반복되는 간헐포기상태중의 어느 하나를 선택하여 운전될 수 있도록 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 간헐포기장치가 상기 제1내지 제3반응조에 각각 구비되고, 제4반응조에는 상시 호기조건을 지속할 수 있는 포기장치가 구비된 하수처리장치를 구성하므로써, 유입수질의 성상, 유입C/N비, 부하변동, 계절변화에 의한 수온등의 변화에 따라 상기 하수처리공정을 구성하는 반응조들을 운전조건에 가장 적합한 최적의 어느한 운전모드로 설정하여 운전하고, 운전조건이 변화될 경우 변화된 운전조건에 적합한 최적의 운전모드로 다시 변경하여 운전하므로써, 8종류의 운전모드를 가변적으로 운전하여 운전조건의 변화에 대처하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 간헐포기장치는 탈취와 교반, 포기 및 간헐포기 기능이 구비된 본 발명의 청구항 제1내지 제15항에 의한 포기장치인 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 간헐포기장치는 상기 반응조의 내부로 압송되는 공기를 미세한 기포로 분산 및 혼합시키는 회전차가 구비된 수중포기기와, 각 반응조에 설치된 수중포기기에 공기를 분배시키고 공기공급밸브가 구비된 공기공급관들과, 상기공기공급관들이 모아져서 연결되며 다른 일방에는 송풍기의 토출구와 연결되어 있는 공기공급주관으로 구성되어, 상기 공기공급밸브가 열린 상태로 작동하여 호기조건이 지속되는 포기상태로 운전되거나, 또는 상기 공기공급밸브가 닫힌 상태로 작동하여 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태로 운전될 수 있고, 설정된 조건에 따라 포기와 비포기교반이 교차 반복되는 간헐포기상태중의 어느한 모드로 운전될 수 있는 송풍기와 수중포기기와 공기공급밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 간헐포기장치는 상기 반응조의 내부로 압송되는 공기를 미세한 기포로 분출시키는 산기관과 반응액을 교반하는 교반기로 구성되어, 상기 산기관에서 공기를 분출하여 호기조건이 지속되는 포기상태로 운전하거나, 상기 산기관에서 공기분출을 중지하고 교반기를 작동하여 무산소 또는 혐기조건의 지속되는 교반상태로 운전될 수 있고, 설정된 조건에 따라 상기 산기관에서 공기분출과 중지과정이 반복되도록 하므로써 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기상태중의 어느한 운전모드로 운전될 수 있는 송풍기와 산기관 및 교반기로 구성되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 간헐포기장치는 반응조의 수면에서 회전하는 회전차에 의하여 반응액을 포기 및 교반하는 표면포기기와 반응액을 교반하는 교반기로 구성되어, 상기 표면포기기를 작동하여 호기조건이 지속되는 포기상태, 상기 표면포기기의 작동을 중지하고 상기 교반기를 작동하여 무산소 또는 혐기조건이 지속되는 교반상태로 운전될 수 있고, 설정된 조건에 따라 상기 표면포기기와 교반기를 교차하여 ON-OFF 작동을 반복하므로써 포기와 비포기 교반이 교차 반복되는 간헐포기상태중의 어느한 모드로 운전될 수 있는 표면포기기와 교반기로 구성되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 최종반응조인 제4반응조에는 설정된 조건에 따라 포기와 비포기 교반이 교차 반복될 수 있는 간헐포기장치가 구비되어 간헐포기상태로 운전되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 제4반응조로부터 제1반응조로 반응액이 반송될 수 있는 내부순환수단이 구비되어 제4반응조의 반응액이 제1반응조로 역류 순환되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 반응조에는 미생물이 부착 증식할 수 있는 생물막담체가 충전되는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 제1내지 제3반응조 가운데 무산소 또는 혐기성조건을 위한 교반상태로 운전되는 반응조, 또는 간헐포기로 운전되는 반응조가 비포기 교반상태로 가동되는 동안에 탈질과 인방출 반응을 위한 외부탄소원으로 음식쓰레기, 축분, 수거분뇨, 산업공장에서 발생되는 유기성폐기물, 또는 그 발효액을 주입하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제15항에 있어서, 상기 4개의 반응조중 최초반응조인 제1반응조의 전단계에는 최초침전지를 설치하고, 상기 최초침전지에서 발생된 생슬러지를 유기산으로 발효시키는 발효조를 구비하여, 상기 제1내지 제3반응조 가운데 무산소 또는 혐기성조건을 위한 교반상태로 운전되는 반응조, 또는 간헐포기로 운전되는 반응조가 비포기 교반상태로 가동되는 동안에 탈질과 인방출 반응을 위한 외부탄소원으로 상기 발효조에서 발효된 생슬러지를 주입하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.
제24항에 있어서, 상기 최초침전지로 유입되기 전단계의 유입하수, 또는 상기 발효조에는 음식쓰레기, 축분, 수거분뇨, 산업공장에서 발생되는 유기성폐기물을 투입하는 것을 특징으로 하는 교반, 포기, 간헐포기 기능이 구비된 포기장치를 이용한 하수고도처리방법.