KR20070112722A - 무폭기 수처리 시스템 - Google Patents

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KR20070112722A KR20070049227A KR20070049227A KR20070112722A KR 20070112722 A KR20070112722 A KR 20070112722A KR 20070049227 A KR20070049227 A KR 20070049227A KR 20070049227 A KR20070049227 A KR 20070049227A KR 20070112722 A KR20070112722 A KR 20070112722A
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야스히코 나가모리
다쿠미 오바라
다카시 멘주
가츠야 야마모토
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명의 무폭기(無曝氣) 수처리 시스템은 공급된 하수(6)를 펌프(7)에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수(6)를 혐기적으로 처리하도록 하는 혐기적 처리 탱크(1), 및 상기 혐기적 처리 탱크(1)로부터 상부로 공급되는 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하는 호기적 처리 탱크(2)를 구비하고 있다. 호기적 처리 탱크(2)는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어(carrier)(21)들이 배열 설치되어 있는 호기적 필터 베드부(11)를 구비하고 있다. 호기적 필터 베드부(11)는 상기 혐기적 처리수를 상기 캐리어(21)의 표면에 부착된 호기성 미생물과 접촉시킴으로써 상기 혐기적 처리수를 분해 처리한다. 호기성 필터 베드부(11)는 표준 압력 하에서 공기를 흡입하여, 호기성 미생물을 활성화시키는 공기 포트(air port)(15)를 구비하고 있다. 혐기적 처리수가 상기 호기적 처리 유닛(11)에서 아래로 흐르면, 상기 공기 포트(15)로부터 공기가 흡입된다.
혐기, 호기, 슬러지, 폐수, 하수, 박테리아, 미생물, 활성화

Description

무폭기 수처리 시스템{AERATION-LESS WATER TREATMENT SYSTEM}
도 1은 종래의 수처리 시스템의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 1 실시예에서의 전체 구조를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 나타낸 호기적 처리 탱크의 내부 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 1 실시예에서의 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 1 실시예에서의 또 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 2 실시예에서의 호기적 처리 탱크의 내부 구조를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 2 실시예에서의 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 2 실시예에서의 또 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 3 실시예에서의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 3 실시예에서의 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 4 실시예에서의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 4 실시예에서의 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 5 실시예에서의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 5 실시예에서의 다른 예의 호기적 처리 탱크의 구조를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 6 실시예에서의 전체 구조를 나타낸 도면.
도 16는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 7 실시예에서의 전체 구조를 나타낸 도면.
도 17은 도 16에 나타낸 무폭기 수처리 시스템의 운전을 설명하는 흐름도.
도 18은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 8 실시예에서의 전체 구조의 일례를 나타낸 도면.
도 19는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 8 실시예에서의 전체 구조의 다른 예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 혐기적 처리 탱크
2 : 호기적 처리 탱크
6 : 하수
7 : 펌프
11 : 호기적 필터 베드부
21 : 캐리어(carrier)
15 : 공기 포트(air port)
본 발명은 자연 하향류의 하수(sewage)를 이용하여 공기를 흡입함으로써 호기적(aerobic) 처리를 수행하는 무폭기 수처리 시스템(aeration-less water treatment system)에 관한 것이다.
종래로부터, 하수를 정화하는 수처리 시스템이 제안되어 왔다.
이 수처리 시스템은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 혐기적(anaerobic) 처리 탱크(101) 및 호기적 처리 탱크(102)를 포함하고 있다. 혐기적 처리 탱크(101) 내에는 혐기적 하측 공동부(lower cavity section)(103), 혐기적 필터 베드부(bed section)(104), 및 혐기적 상측 오버플로우부(overflow section)(105)가 하측으로부터 상측으로 열거한 순서대로 배열 설치된다. 펌프(107)를 구동함에 따라서, 하수(106)는 수관(water pipe)(108)을 통해 흘러, 혐기적 하측 공동부(103)로 공급된 다. 이후에, 하수(106)는 상향 흐름(upward stream)으로서 혐기적 필터 베드부(104) 내로 흘러 들어간다.
혐기적 필터 베드부(104) 내에는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어들이 배치되어 있다. 각각의 플라스틱 캐리어의 표면에는 혐기성 미생물이 부착되어 있다. 혐기적 필터 베드부(104)로 들어온 하수 내의 유기물(organic matter)은 혐기성 미생물과 접촉하게 된다. 그 결과, 혐기성 미생물의 분해 작용에 의해 소정량의 유기물이 분해 및 제거된다.
혐기성 미생물의 분해 작용에 의해 소정량의 유기물이 분해 및 제거된 물[水]이 혐기적 상측 오버플로우부(105)까지 충전되면, 이 물은 혐기적 처리 탱크의 방출수(outlet water)(109)로서 방출되어, 수관(110)을 통해 호기적 처리 탱크(102)의 상부로 공급된다. 도면 부호 109a는 혐기적 처리 탱크의 방출수(109)의 수면(water surface)을 지시한다.
호기적 처리 탱크(102) 내에는, 호기적 필터 베드부(111) 및 호기적 하측 공동부(112)가 상측으로부터 하측으로 열거한 순서대로 배열 설치되어 있다. 확산관(diffusion pipe)(113)은 호기적 하측 공동부(112)에 배치되어 있다. 송풍기(blower)(114)를 구동함에 따라서, 공기관(115)을 통해서 공기가 흡입되어, 확산관(113)으로부터 호기적 하측 공동부(112) 내로 기포(bubble)가 공급된다. 이에 의해서, 호기적 처리가 수행된다.
혐기적 처리 탱크(101)로부터 호기적 처리 탱크(102) 내로 공급된 물은 하향 흐름(downward stream)으로서 호기적 필터 베드부(111)로 전달된다. 혐기적 필터 베드부(104)에서와 마찬가지로, 호기적 필터 베드부(111) 내에는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어들이 배치되어 있다. 각각의 플라스틱 캐리어의 표면에는 호기성 미생물이 부착되어 있다. 이때, 혐기적 처리 탱크의 방출수(109) 내에 잔존하는 유기물은 하향 흐름으로서 호기적 필터 베드부(111) 내로 흘러 들어, 호기성 미생물 및 확산관(113)으로부터 공급된 공기와 접촉하게 된다. 그 결과, 잔존하는 유기물은 활성화된 호기성 미생물의 분해 작용에 의해 분해 및 제거된다. 도면 부호 116은 호기적 필터 베드부(111)로부터 배수(排水)된 처리수(treated water)를, 예를 들면, 후속하는 소독 프로세스(disinfection process)(일본국 공개 특허 공보 평11-285696호 참조)로 방출하기 위한 수관을 지시한다.
그러나, 상술한 수처리 시스템과 관련하여 다음과 같은 문제점들이 지적되고 있다.
(1) 송풍기(114)의 운영 비용(running cost)이 높다.
확산관(113)이 호기적 하측 공동부(112)에 배치되고, 기포가 송풍기(112)를 구동함으로써 확산관(113)으로부터 호기적 하측 공동부(112) 내로 공급된다. 송풍기(114)의 구동 에너지가 높고, 또한 송풍기(114)가 항상 구동되어야 하기 때문에, 송풍기(114)의 운영 비용이 높다. 환언하면, 송풍기(114)를 구동하지 않고는 낮은 운영 비용으로 수처리를 수행하는 것이 곤란하다. 일반적으로, 하수 처리의 전체 운영 비용에 대한 송풍기(114)의 구동 에너지 비용의 비율은 대략 50 % 내지 70 % 정도이다. 송풍기(114)의 운영 비용을 절감할 필요성이 있다.
(2) 호기적 처리의 처리 성능이 점차로 불안정해진다.
수처리 시스템에 있어서, 송풍기(114)가 존재하지 않게 되거나 송풍기(114)의 공기량이 감소하게 된다면, 호기적 하측 공동부(112) 내의 산소가 모자라게 된다. 그 결과, 생존을 위해서 산소를 필요로 하는 호기성 미생물의 증식이 억제되고, 미생물이 죽게 되어, 호기적 처리 탱크(102)의 처리 성능이 현저하게 열화하게 된다.
(3) 질소 및 인과 같은 영양 염류(nutrient salt)를 감소시키는 프로세스는 호기적 처리만으로는 수행하기 곤란하다.
질소, 인 등을 처리할 때에는, 혐기적 처리에 의한 질화 반응 및 호기적 처리에 의한 탈질 반응에 기초하는 미생물 반응을 이용하는 방법, 또는 광합성 반응을 이용하는 방법 등을 채용할 필요가 있다. 이 경우에, 호기적 처리에서 혐기적 처리까지의 순환 프로세스가 필요하게 된다. 그러나, 전술한 수처리 프로세스에서, 호기적 처리에서 혐기적 처리까지의 순환 프로세스를 채용하게 되면, 호기성 미생물이 혐기적 처리 탱크(101) 내에서 혼합되어 버려, 혐기적 처리의 열화를 초래한다. 따라서, 호기적 처리에서 혐기적 처리까지의 순환 프로세스는 채용될 수 없고, 그 결과, 질소, 인 등을 감소시키는 프로세스의 수행이 곤란하였다.
광합성 반응을 이용하는 방법을 채용하는 경우에는, 처리 탱크의 상부를 개방할 수 있다. 그러나, 개방된 부분에만 빛이 들어 오게 되어, 이 개방된 부분을 제외한 다른 부분에서는 광합성 반응이 일어나지 않는다. 그 결과, 질소 및 인과 같은 영양 염류를 처리하기 곤란하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 고려하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 송풍기와 같은 가압 공기 공급원을 사용하지 않고, 처리될 물이 자연스럽게 하측으로 흐를 때 공기를 흡입함으로써 호기성 미생물을 활성화하는 무폭기 수처리 시스템을 제공하여, 운영 비용의 감소와 호기성 미생물의 처리 성능을 안정화하는 것을 보장하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 무폭기 수처리 시스템에 있어서, 공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및 상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며, 상기 호기적 처리 탱크는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 호기적 필터 베드부를 구비하고 있으며, 상기 호기적 필터 베드부는 상기 혐기적 처리수를 상기 캐리어들의 표면에 부착된 상기 호기성 미생물과 접촉시킴으로써 상기 혐기적 처리수를 분해 처리하고, 상기 호기적 필터 베드부는 표준 압력 하에서 공기를 흡입하여, 상기 호기성 미생물을 활성화시키는 공기 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 무폭기 수처리 시스템에 있어서, 공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및 상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하 향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며, 상기 호기적 처리 탱크는 높이 방향으로 배열 설치되어 있는 복수의 분할된 호기적 처리 탱크를 구비하며, 각각의 상기 분할된 호기적 처리 탱크는, 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 호기적 필터 베드부와, 처리수가 상기 분할된 호기적 처리 탱크의 상단으로부터의 하향류로서 흘러 내리도록 하고, 상기 호기적 필터 베드부를 관통시켜서, 상기 분할된 호기적 처리 탱크의 하단으로 흐르도록 하는 공기 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 무폭기 수처리 시스템에 있어서, 공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및 상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며, 상기 호기적 처리 탱크는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 나선식 호기적 필터 베드부를 구비하며, 상기 혐기적 처리수를 상기 나선식 호기적 필터 베드부에서 나선형으로 흐르도록 하는 방식으로 함으로써, 상기 혐기적 처리수 내로 공기 속의 산소가 흡입되는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 무폭기 수처리 시스템에 있어서, 공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및 상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하 향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며, 상기 호기적 처리 탱크는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 계단식 호기적 필터 베드부를 구비하며, 상기 혐기적 처리수는 상기 계단식 호기적 필터 베드부에 흐르는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템이 제공된다.
본 발명은 송풍기와 같은 가압 공기 공급원을 사용하지 않고, 처리될 물이 자연스럽게 하측으로 흐를 때 공기를 흡입함으로써 호기성 미생물을 활성화할 수 있는 무폭기 수처리 시스템을 제공할 수 있으며, 따라서 운영 비용의 감소와 호기성 미생물의 처리 성능의 안정화를 보장할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
(제 1 실시예)
도 2는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 1 실시예에서의 전체 구조를 나타낸 도면이다. "무폭기(aeration-less)"라는 용어는 송풍기 등을 구동시켜 강제적으로 기포(bubble)를 공급하지 않고, 하수 처리수의 자연 하향류(downflow) 프로세스에서 공기를 흡입함으로써 호기적 처리를 수행하는 수처리 프로세스를 지칭하는 용어이다.
도 2에서, 도면 부호 1은 혐기적 처리 탱크를, 도면 부호 2는 호기적 처리 탱크를 지시한다. 혐기적 처리 탱크(1) 내에는, 혐기적 하측 공동부(3), 혐기적 필터 베드부(4), 및 혐기적 상측 오버플로우부(5)가 하측으로부터 상측으로 열거한 순서대로 배열 설치된다. 하수(6)는 펌프(7)와 수관(8)을 통해서 흐르며, 혐기적 처리 탱크(1)의 저부에 형성된 혐기적 하측 공동부(3)로 공급된다. 이후에, 하수(6)는 상향 흐름으로서 혐기적 필터 베드부(4) 내로 흘러 들어간다. 도면 부호 9는 혐기적 처리 탱크의 방출수를 지시하고, 도면 부호 9a는 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)의 수면을 지시한다.
혐기적 필터 베드부(4) 내에는, 예를 들어, 플라스틱 재료로 형성된 매우 많은 수의 캐리어(이하에서는 일반적으로 "플라스틱 캐리어"라 함)가 배열 설치되어 있다. 각각의 플라스틱 캐리어의 표면에는 혐기성 미생물이 부착되어 있다.
혐기적 처리 탱크(1)의 상부에 형성된 혐기적 상측 오버플로우부(5)는 수관(10)을 통해 호기적 처리 탱크(2)의 상부에 결합되어 있다. 혐기적 처리 탱크(1)에서 혐기적으로 처리된 유기 오염물(organic polluant matter)을 함유한 물은 호기적 처리 탱크(2)로 공급된다.
호기적 처리 탱크(2) 내에는, 호기적 필터 베드부(11) 및 역원추형 경사 구조(inverted-conical sloping structure)를 갖는 호기적 하측 공동부(12)가 상측으로부터 하측으로 열거한 순서대로 배열 설치되어 있다. 호기적 하측 공동부(12)의 저부를 향해 흘러 내려가는 처리수(13)는 수관(14)을 통해 후속하는 프로세스(예를 들면, 염소 소독 프로세스)로 전달된다.
또한, 공기 공급부로서 기능하는 원통형 공기 포트(air port) 부재(15)는 호기적 필터 베드부(11)의 벽면의 중간부에 수평 방향으로 부착되어 있다. 도면 부호 16은 액체 차폐부(liquid shield section)(11)를, 도면 부호 17은 밸브를 지시한다. 공기 포트 부재(15)로부터 유출되는 소량의 물은 액체 차폐부(16)에 저장되 고, 수관(18)을 통해 밸브(17)로부터 외부로 배출된다. 밸브(17)는, 예를 들면, 액체 차폐부(16) 상에 배치된 수위 표시기(water level indicator)(도시하지 않음)에 의해 소정값이 측정되는 경우에 자동적으로 개폐되도록 구성될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 호기적 필터 베드부(11) 내에는, 호기적 필터 베드부(11)와 호기적 하측 공동부(12) 사이의 경계 부분에, 예를 들면, 그물 형상의 구조(mesh-like structure)를 갖는 지지 부재(20)가 배치된다. 지지 부재(20) 상에는 다양한 입경을 갖는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21)가 임의적으로 배치되어 있다. 각각의 플라스틱 캐리어(21)의 표면에 호기성 미생물이 부착되어 있다. 지지 부재(20)에는 플라스틱 캐리어(21)의 입경보다 작은 크기의 무수히 많은 작은 구멍(hole)이 형성되어 있다. 예를 들어, 플라스틱 캐리어의 입경이 5 mm라면, 지지 부재(21) 내의 각각의 구멍의 크기는 대략 1 mm로 되어 있다.
다음으로, 전술한 무폭기 수처리 시스템의 운전에 대해서 설명하기로 한다.
펌프(7)를 구동함에 따라, 하수(6)는 수관(8)을 통해서 혐기적 처리 탱크(1)의 혐기적 하측 공동부(3) 내로 공급된다. 이후에, 하수는 상향 흐름으로서, 혐기적 필터 베드부(4) 내로 공급된다. 혐기적 필터 베드부(4) 내에는, 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(도시하지 않음)가 적당한 간격을 두고 적층되어 있다. 플라스틱 캐리어의 표면에는 산 생성 박테리아(acid-producing bacteria), 메탄 박테리아(methane bacteria), 탈질 박테리아(denitrification bacteria), 및 수소 박테리아(hydrogen bacteria)와 같은 혐기성 미생물이 부착되어 있다. 그 결과, 캐리어에 부착되어 있는 혐기성 미생물은 공급된 하수(6) 내에 포함된 유기 오염물과 접 촉하게 된다. 혐기성 미생물의 혐기적 분해 작용에 의해, 유기 오염물은 분해되어, 제거 및 감소된다.
한편, 화학 반응에 의한 유기 오염물 감소 프로세스의 일례로서, 산 생성 박테리아(산 발효, acid fermentation)와 메탄 박테리아(메탄 발효) 사이의 반응에 대해서 설명하기로 한다.
유기 슬러지 물질(organic sludge matter)은 고분자의 탄수화물, 지방, 단백질 등으로 이루어지며, 산 생성 박테리아 및 메탄 박테리아에 의해 다음의 물질로 변환된다.
→ 지방산(R-COOH, RCHNH2COOH) : 산 생성 박테리아에 의한 산 발효
→ 아세트산(CH3COOH) : 산 생성 박테리아에 의한 산 발효
→ 메탄(CH4) + 이산화탄소(CO2) : 메탄 박테리아에 의한 메탄 발효
구체적으로, 화학식 1에 따르면, 하수(6) 내의 유기 슬러지 물질은 혐기적 필터 베드부(4) 내의 캐리어에 부착되어 있는, 산 생성 박테리아 및 메탄 박테리아와 같은 혐기성 미생물의 분해 반응에 의해서 지방산, 아세트산, 메탄, 및 이산화탄소로 분해된다.
전술한 바와 같이 유기 슬러지 물질이 감소된 물은, 혐기적 처리 탱크(1)의 상부에 형성되어 있는 혐기적 상측 오버플로우부(5)로부터, 혐기적 처리 탱크의 방 출수(9)로서, 수관(10) 내로 흘러 들어간다. 이후에, 이 물은 호기적 처리 탱크(2)의 상부에 형성되어 있는 호기적 필터 베드부(11)로 공급된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 호기적 필터 베드부(11)의 상부는 개방되어 있어 공기를 흡입한다. 또한, 호기적 필터 베드부(11) 내에는 광합성을 가능하게 하는 환경이 조성되어 있다. 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21)가 지지 부재(20) 상에 호기적 필터 베드부(11) 내에서, 플라스틱 캐리어(21) 사이에 적당한 간격을 두고 적층되어 있다. 캐리어(21)의 표면에는 호기성 미생물이 부착되어 있다. 호기적 필터 베드부(11) 내로 공급된 물은 하향 흐름으로서 흘러 내려간다. 이 때, 물은 표준 압력(normal pressure) 하에서 원통형 공기 포트 부재(15)로부터 외부의 공기를 흡입하면서 흘러 내려간다. 그 결과, 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급되는 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)가 공기 포트 부재(15)로부터 흡입한 공기와 혼합된 상태에서 플라스틱 캐리어(21) 사이의 간극(gap)을 통해 아래쪽으로 흘러 내려간다.
혐기적 처리 탱크의 방출수(9)의 하향류(downflow) 프로세스에서, 혐기적 처리 탱크의 방출수(9) 내에 잔존하는 유기 오염물은 공기의 존재 하에서 호기성 미생물과 접촉하게 되어, 다음의 화학식에 따른 산화 분해 반응이 일어난다.
유기 슬러지 물질(CxHyOz) + 산소(x + y / 4 - z / 2)O2
→ 이산화탄소(xCO2) + 물(y / 2 H2O)
여기서, x, y, 및 z는 계수이다(x, y, z = 1, 2, ... 등의 정수).
호기적 필터 베드부(11) 내에서 이산화탄소와 H2O로 분해된 물은 호기적 하측 공동부(12) 내로 흘러 들어가고, 처리수(13)로서 수관(14)을 통해서 흘러, 후속하는 프로세스(예를 들면, 염소 소독 프로세스)로 보내진다.
호기적 필터 베드부(11) 내의 물의 일부가 공기 포트 부재(15)의 외부로 흘러 나가면, 공기 포트 부재(15)의 외부로 흘러 나간 물은 액체 차폐부(16) 내에 저장되며, 예를 들면, 규칙적인 시간 간격으로 밸브(17)를 개방함으로써 수관(18)으로부터 배출된다.
취기제(odorant) 성분인 황화 수소(H2S)를 함유하는 호기적 필터 베드부(11)로 공급되는 물을 공급할 수 있다. 이 경우에, 취기제 성분은 호기적 필터 베드부(11)의 상부 및 공기 포트 부재(15)로부터 공기를 흡입함으로써, 후술하는 분해 반응에 의해 분해시킬 수 있다.
황화 수소(H2S) + 산소(O2) -> 이산화황(SO2) + 물(H2O)
따라서, 본 실시예에 따르면, 후술하는 다양한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기한 무폭기 수처리 시스템에서, 공기 포트 부재(15)는 호기적 필터 베드부(11)의 높이 방향의 중간부에 부착되어 있다. 예를 들면, 호기적 필터 베드부(11)의 높이가 비교적 작은 경우에, 소수의 포트를 사용하여 호기적 필터 베드부(11) 내로 공기를 효율적으로 흡입할 수 있으며, 따라서 호기성 미생물의 활성화 에 크게 기여할 수 있다.
또한, 호기적 필터 베드부(11)가 플라스틱 캐리어(21)로 이루어진 고정식 베드 구조를 채용하고 있기 때문에, 호기성 미생물이 플라스틱 캐리어(21)에 고밀도로 부착되고, 따라서 유기 오염물의 처리 성능이 향상된다.
더욱이, 혐기적 처리 탱크(1)의 혐기적 필터 베드부(4) 역시 유동식 베드 구조가 아닌 고정식 베드 구조를 채용하고 있기 때문에, 저밀도의 경우 쉽게 흘러 나오게 되는 호기성 미생물이 캐리어의 표면에 고밀도로 부착되어 있을 수 있고, 따라서 혐기적 분해 반응의 안정화에 기여할 수 있다.
(제 1 실시예의 변형례)
(1) 전술한 실시예에서, 원통형 공기 포트 부재(15)는 호기적 필터 베드부(11)의 벽면에, 벽면 높이 방향으로 중간 위치에 수평으로 부착되어 있다. 다르게는, 원통형 공기 포트 부재(15)는 호기적 필터 베드부(11)의 벽면에, 예를 들면 하방으로 경사진 형태로 부착될 수 있다. 이 구조에 의하면, 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급된 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)가 호기적 필터 베드부(11)를 통해서 아래로 흘러 내려갈 때, 공기 포트 부재(15)로부터 자연스럽게 공기를 흡입할 수 있으며, 호기적 필터 베드부(11) 내의 물의 일부가 흘러 나가는 것을 방지할 수 있다.
(2) 호기적 필터 베드부(11)의 벽면에 부착되어 있는 공기 포트 부재의 개수는 호기적 필터 베드부(11)의 높이, 크기 등에 따라 증가될 수 있다. 예를 들면, 도 4에서 나타낸 바와 같이, 수직 방향으로 또는 수평 방향으로 복수의 공기 포트 부재(15a, 15b, 15c)를 형성할 수 있다.
복수의 공기 포트 부재(15a, 15b, 15c)를 갖는 구조에 의하면, 호기적 필터 베드부(11) 내의 전체 플라스틱 캐리어(21)로 공기가 균일하게 공급될 수 있으며, 또한 호기성 미생물의 증식 및 활성화가 촉진될 수 있다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 호기적 필터 베드부(11)의 벽면의 수직 방향에 복수의 공기 포트 부재가 형성되는 경우에, 상측 공기 포트 부재(15d), 중간 공기 포트 부재(15e), 및 하측 공기 포트 부재(15f)의 직경은 차례대로 감소될 수 있다.
이 구조에 의하면, 대직경을 갖는 공기 포트 부재(15d)는 호기적 필터 베드부(11)의 상부에 위치되어 있고, 공기 포트 부재(15d)로부터 호기적 필터 베드부(11) 내의 물로 대량의 공기가 공급된다. 물이 아래로 흘러 내려감에 따라, 공기의 양은 점차 감소된다. 그러나, 공기는 공기 포트 부재(15e,15f)로부터 보충되며, 호기적 필터 베드부(11)의 수직 방향으로의 공기의 유량이 균일하게 되고, 따라서 호기적 분해 반응의 안정화에 크게 기여하게 된다.
도 4 및 도 5에 나타낸 구조에서도, 벽면에 하방으로 경사진 원통형 공기 포트 부재(15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f)가 부착될 수 있다.
(3) 전술한 실시예에서, 혐기적 필터 베드부(4) 및 호기적 필터 베드부(11) 내에는 플라스틱 캐리어가 사용되고 있다. 다르게는, 플라스틱 캐리어 이외의 캐리어를 사용할 수 있다.
캐리어로 사용 가능한 재료의 예에는 모래(sand), 무연탄(anthracite), 활성 탄(activated carbon), 섬유질(fibrous) 캐리어, 목질(woody) 캐리어, 왕겨(chaff) 등이 포함된다.
모래의 입경은 작기 때문에, 상대적인 표면적이 크며 또한 체적당 부착되는 호기성 미생물의 양이 증가될 수 있다. 무연탄 캐리어의 표면은 거칠기 때문에, 캐리어당 부착되는 호기성 미생물의 양이 증가될 수 있다. 활성탄 캐리어의 표면은 흡착 특성을 갖기 때문에, 캐리어당 부착되는 호기성 미생물의 양이 증가될 수 있다. 섬유질 캐리어의 표면의 상대적인 표면적은 크기 때문에, 체적당 부착되는 호기성 미생물의 양이 증가될 수 있다. 목재 캐리어 및 왕겨 캐리어의 표면은 흡착 특성을 갖기 때문에, 부착되는 호기성 미생물의 양이 증가될 수 있다.
따라서, 혐기적 필터 베드부(4) 및 호기적 필터 베드부(11)에 사용되는 전술한 캐리어들은 하수(6) 내의 오염 성분 등을 고려하여 적당하게 선택될 수 있다. 한 종류의 캐리어 뿐만 아니라 몇 가지 종류의 캐리어들을 적당히 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 혐기적 필터 베드부(4)의 경우, 모래층, 왕겨층, 그리고 활성탄층이 아래로부터 수직으로 적층되는 경우에, 하수(6)의 혐기적 분해 작용이 효율적으로 촉진될 수 있다.
(4) 혐기적 필터 베드부(4)로서는, 상향류 혐기적 슬러지 블랭킷(upflow anaerobic sludge blanket, UASB)와 같은 유체-베드형 반응 탱크를 이용할 수 있다. 이 반응 탱크를 사용하는 경우, 캐리어가 항상 약간씩 이동한다. 따라서, 캐리어 표면에 오염물(stain)이 거의 부착되지 않아, 막힘(clogging)을 방지할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 6은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 6은 호기적 처리 탱크를 개선한 부분을 나타낸다. 호기적 처리 탱크를 제외한 제 2 실시예의 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하므로, 여기서 공통적인 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
호기적 처리 탱크(2) 내에는, 확산부로 기능하는 스크린(26), 호기적 필터 베드부(11), 및 호기적 하측 공동부(12)가 상측으로부터 하측으로 열거한 순서대로 배치되어 있다.
스크린(26)은 호기적 처리 탱크(2)의 최상부의 위치에 수평으로 위치되어 있다. 구체적으로, 스크린(26)의 상부는 완전히 개방되거나, 공기가 유입될 수 있는 그물 형상(mesh-like)의 덮개 또는 투명한 덮개로 폐쇄된다. 스크린(26)의 하면부(lower surface part)에는 매우 많은 수의 작은 구멍이 형성되어 있다. 스크린(26)에는 수관(10)을 통해서 혐기성 처리 탱크(1)로부터 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)가 유입되고, 이 유입된 물은 작은 구멍으로부터 분무되며, 분무된 수류(水流, water streams)(27)의 형태로 호기적 필터 베드부(11)에 공급된다. 도면 부호 28은 스크린(26)의 수면을 지시한다.
호기적 필터 베드부(11) 및 호기적 하측 공동부(12)는 도 2를 참조한 설명과 동일하다.
본 실시예의 운전에 대해서 설명하기로 한다.
혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는, 수관(10)을 통해, 호기적 처리 탱크(2)의 최상부에 배치된 스크린(26)에 공급된다. 수류(27)는 스크린(26) 저면 내의 다수의 작은 구멍으로부터 분무되고, 호기적 필터 베드부(11)의 상부로 흘러간다. 이 때, 작은 구멍을 빠져 나와 흐르는 수류(27)는 대량의 공기를 흡입하고, 분무 형태로 호기적 필터 베드부(11)의 상부에 공급된다.
전술한 바와 같이, 호기적 필터 베드부(11) 내에는 다수의 플라스틱 캐리어(21)가 적층되어 있고, 캐리어(21) 표면에는 무수한 호기성 미생물이 부착되어 있다. 그 결과, 캐리어(21)에 부착되어 있는 호기성 미생물은 수류(27)에 용해된 산소를 이용하여, 화학식 2로 표현되는 전술한 유기 분해 반응에 따라 유기 오염물을 분해 및 제거한다. 유기 오염물이 분해 및 제거된 물은 호기적 하측 공동부(12)로 흘러 내려가서, 수관(14)을 통해, 예를 들면 소독 프로세스로 보내진다.
본 실시예에 따르면, 스크린(26)의 상부에 물이 공급되고, 수류(27)로서 스크린(26)에서 분무되는 경우에, 분무된 수류(27)는 충분한 양의 공기 중의 산소를 함유한다. 따라서, 복잡한 장치를 설치하지 않고도, 용이하고 효과적으로 공기 중의 산소를 흡입하여 호기성 미생물에 공급할 수 있다. 따라서, 화학식 2에 따라 전술한 처리 성능이 향상될 수 있다.
(제 2 실시예의 변형례)
(1) 전술한 실시예에서, 스크린(26)은 호기적 처리 탱크(2)의 상부에만 형성되어 있다. 다르게는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 호기적 처리 탱크(2) 내에 복수단의 호기적 필터 베드부(11)를 형성할 수도 있고, 각각의 호기적 필터 베드부(11) 내의 지지 부재(20a, 20b) 상에 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21a, 21b)가 배치 될 수도 있고, 또한 플라스틱 캐리어(21a, 21b) 상에 스크린(26a, 26b)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 호기적 필터 베드부(11)의 내측은, 예를 들어, 상단 영역과 하단 영역으로 분할되어 있다. 상단 영역 내에는, 상단 지지 부재(20a) 상에 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21a)가 적층되어 있으며, 스크린(26a)은 적층된 플라스틱 캐리어(21a)의 상방에 수평으로 위치해 있다. 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 수관(10)을 통해서 혐기적 처리 탱크(1)로부터 스크린(26a)으로 공급된다.
이와 유사하게, 하단 영역 내에는, 하단 영역 및 호기적 하측 공동부(12) 사이의 경계 위치에 하단 지지 부재(20b)가 수평으로 배치되어 있고, 하단 지지 부재(20b) 상에 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21b)가 적층되어 있으며, 스크린(26b)은 적층된 플라스틱 캐리어(20b)의 상방에 수평으로 위치해 있다.
이 구조에 의하면, 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급된 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 스크린(26a)으로부터 분무되어, 상단 호기적 필터 베드부로 분무의 형태로 흘러가면서, 공기 중의 산소를 흡입한다. 분해 작용이 호기성 미생물에 의해서 수행되는 동안에, 물은 하부단 스크린(26b)으로 떨어진다. 공기 중의 산소가 흡입되는 동안에, 물은, 스크린(26a)의 경우에서와 마찬가지로, 스크린(26b)으로부터 하단 호기적 필터 베드부로 흘러가서, 호기성 미생물을 활성화할 수 있다.
(2) 도 7에서, 호기적 필터 베드부(11)는 수직 방향으로 두 개의 영역, 예를 들면, 상단 영역과 하단 영역으로 분할되고, 또한 스크린(26a 및 26b)은 각각의 상단 영역 및 하단 영역 내에 배치되어 있다. 다르게는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 수평 방향의 폭이 넓은 호기적 처리 탱크(2)를 사용하는 경우에, 호기적 처리 탱크(2)의 최상부에 복수의 스크린(26)이 수평으로 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 호기적 처리 탱크(2)의 수평으로의 폭이 넓은 경우에서 조차, 복수의 분할된 스크린(26)이 형성될 수 있으며, 또한 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급된 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)가 각각의 스크린(26)으로 분산된 방식으로 공급될 수 있다. 따라서, 분무에 의한 산소 용해 효율이 개선되며, 공기 중의 산소를 균일하게 흡입한 물이 호기적 필터 베드부(11) 전체에 공급될 수 있다. 또한, 호기성 미생물의 균일한 활성화에도 기여하게 된다.
(제 3 실시예)
도 9는 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 3 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 9는 호기적 처리 탱크의 개선된 부분을 나타낸다. 호기적 처리 탱크(2)를 제외한 제 3 실시예의 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하므로, 여기서 공통적인 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
호기적 처리 탱크는 복수의 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)를 포함하고 있다. 상단의 분할된 호기적 처리 탱크(2a)는 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급되는 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)가 유입되는 상부에 대응하는 높은 위치에 배치되어 있다. 중간단의 분할된 호기적 처리 탱크(2b)는 상단의 분할된 호기적 처리 탱크(2a) 보다 낮은 높이의 위치에 배치되어 있고, 측방향으로 상단의 분할된 호기적 처리 탱크(2a)로부터 변위되어 있다. 하단의 분할된 호기적 처리 탱크(2c)는 중단의 분할된 호기적 처리 탱크(2c) 보다 낮은 높이의 위치에 배치되어 있고, 측 방향으로 중간단의 분할된 호기적 처리 탱크(2b)로부터 변위되어 있다. 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)는 수관(10a, 10b)을 통해서 연결되어 있다. 도면 부호 11a, 11b, 및 11c는 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c) 내의 호기적 필터 베드부를 지시한다.
본 무폭기 수처리 시스템은 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급된 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는, 분할된 호기적 처리 탱크(2a) 내의 호기적 분해 반응이 수행되는 동안에, 수관(10a, 10b)을 통해서 난류 흐름의 형태로 중간단의 분할된 호기적 처리 탱크(2b) 내로 흘러 들어가고, 이후에 하단의 분할된 호기적 처리 탱크(2c)로 흘러 들어간다.
각각의 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)는 상부측으로부터 하부측으로 호기적 필터 베드부(11a, 11b, 11c) 및 호기적 하측 공동부(12a, 12b, 12c)를 개별적으로 구비하고 있다. 각각의 호기적 필터 베드부(11a, 11b, 11c) 내에는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21)가 배치되어 있다.
도 9에서, 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)는 경사진 위치에 배치되어 있다. 다르게는, 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)는 수평으로 배치되어 있을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)의 상부는 완전하게 개방되어 있다. 따라서, 광합성 반응이 유리하게 촉진될 수 있으며, 조류(algae)가 효과적으로 성장할 수 있게 된다. 그 결과, 조류의 성장에 의해서 전술한 화학식 3에 따른 분해 반응이 수행되며, 혐기적 처리 탱크의 방출수(9) 내에 함유된 취기제 성분이 악취없는 성분으로 유리하게 분해된다.
각각의 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)와 관련하여, 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c) 내에서 수직으로 아래쪽으로 흘러 내려서, 폭포에서와 유사한 난류 흐름의 형태로 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)를 통해서 경사진 방향으로 흐른다. 따라서, 공기 중의 산소의 용해 효율이 개선될 수 있다. 그 결과, 호기적 필터 베드부(11a, 11b, 11c) 내의 산소를 사용하는 호기성 미생물에 의한 유기 오염물의 분해 반응이 조장되고, 물 속의 유기 오염물의 분해가 촉진되어, 수처리 성능이 개선된다. 따라서, 유기 오염물의 분해 효율에서의 개선에 의해서 깨끗한 처리수(13)를 생산할 수 있게 된다.
(제 3 실시예의 변형례)
제 3 실시예에서는, 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)가 측방향으로 위치적으로 변위되어 계단식으로 경사진 모양으로 배열 설치되어 있다. 다르게는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)의 최상부에 스크린(26a, 26b, 26c)을 형성할 수 있다. 따라서, 도 6을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 동일한 장점을 얻을 수 있다.
분할된 호기적 처리 탱크(2a, 2b, 2c)는 각각 빈 공간을 두고 배열 설치되어 있다. 따라서, 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)가 상기 빈 공간 내의 공기와 접촉하게 되므로, 산소 용해 효율 등을 개선할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 11은 본 발명에 다른 무폭기 수처리 시스템의 제 4 실시예를 나타내기 위 한 도면이다. 특히, 도 11은 호기적 처리 탱크를 개선한 부분을 나타낸다. 호기적 처리 탱크를 제외하고는 제 4 실시예의 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하므로, 여기서 공통적인 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제 4 실시예에서 사용되는 호기적 처리 탱크는 상측 중앙부에서 하부측으로 방사 방향으로 외측으로 치수가 점차적으로 증가하는, 소위 나선형(원추형) 형상을 갖는 나선형의 호기적 처리 탱크(2d)이다.
나선형의 호기적 처리 탱크(2d)의 상측 중앙부는 수관(10)을 통해서 혐기적 처리 탱크의 상부에 형성되어 있는 혐기적 상측 오버플로우부(5)에 연결되어 있다. 나선형의 호기적 처리 탱크(2d) 내에는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21d)가 배열 설치되어 있으며, 나선형의 호기적 처리 탱크(2d)의 상부는 완전하게 개방되어 있다.
나선형의 호기적 처리 탱크(2d)의 최하부에는 수관(14)이 연결되어 있으며, 처리수(13)는 소독 프로세스와 같은 후속하는 프로세스로 보내진다.
본 무폭기 수처리 시스템의 운전에 대해서 설명하기로 한다.
혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 수관(10)을 통해서 혐기적 처리 탱크(1)로부터 나선형의 호기적 처리 탱크(2d)의 상부에 공급된다. 유기 오염물을 포함하는 공급된 물은 나선형의 호기적 처리 탱크(2d) 내에서 흘러 내려 가면서 플라스틱 캐리어(21d)의 표면에 부착된 호기성 미생물과 접촉한다. 이와 동시에, 물은 난류 흐름으로서 흘러 내려 가면서, 공기 중의 산소를 흡입한다. 이에 의해서, 전술한 화학식 2 및 3에 따른 유기 오염물의 호기적 분해 반응이 발생한다. 그 결과, 물 이 흘러 내려 가면서 물 속의 유기 오염물이 분해 및 제거되며, 물은 깨끗한 처리수(13)로 되어, 수관(14)으로부터 배출된다.
본 실시예에 따르면, 플라스틱 캐리어(21d)는 나선형의 호기적 처리 탱크(2d)의 상부로부터 하측 주변부까지 배열 설치되어 있다. 유기 오염물을 포함하는 물은 플라스틱 캐리어(21d)의 표면과 접촉하면서, 공기 중의 산소를 흡입하고, 흘러 내려 간다. 그 결과, 공기와 접촉하는 기회의 수가 증가하게 되고, 산소 용해 효율이 개선된다. 그러므로, 호기성 미생물의 활성화가 조장되고, 안정적인 호기적 분해 반응이 유지되며, 따라서 처리 성능의 안정화에 기여하게 된다.
(제 4 실시예의 변형례)
제 4 실시예에서는, 나선형의 호기적 처리 탱크(2d)가 실질적으로 원뿔 형상으로 형성되어 있다. 다르게는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 실질적으로 역전된 원뿔 형상을 갖는 나선형의 호기적 처리 탱크(2e)를 형성할 수 있다. 나선형의 호기적 처리 탱크(2e)는 대직경의 상부 호(arc)와 및 하부로 향해서 직경이 점차적으로 감소하는 다수의 호를 갖는 나선형 형상을 갖도록 형성되어 있다. 나선형의 호기적 처리 탱크(2d)의 상부는 완전하게 개방되어 있다. 나선형의 호기적 처리 탱크(2e) 내에는, 도 11에 나타낸 나선형의 호기적 처리 탱크와 마찬가지로, 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21e)가 배열 설치되어 있다. 캐리어(21e)의 표면에는 호기성 미생물이 부착되어 있다. 나선형의 호기적 처리 탱크(2e)는 안정적인 직립 위치를 유지하도록 하기 위해서 대형 컨테이너(30) 내에 위치되어 있다.
본 구조에 따르면, 처리된 깨끗한 물(13)은 호기적 처리 탱크(2e)의 저측 중 앙부 내에 모아지며, 수관(14)을 통해서 회수 가능하다.
도 11 및 도 12에서는, 호기적 처리 탱크(2d, 2e)가 모두 원추 형상을 가지고 있다. 다르게는, 호기적 처리 탱크는, 예를 들면, 피라미드 형상이나 역피라미드 형상을 가질 수 있다. 이 구조에 의하면, 직사각형의 모서리 부분에서 유체 상태의 변화가 발생하고, 따라서 산소 용해 효율이 개선된다.
(제 5 실시예)
도 13은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 5 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 13은 호기적 처리 탱크의 개선된 부분을 나타낸다. 호기적 처리 탱크를 제외한 제 5 실시예의 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하므로, 여기서 공통적인 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서는, 계단식 호기적 처리 탱크(2f)가 사용된다. 계단식 호기적 처리 탱크(2f)의 계단식 내측부 내에는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21f)가 배열 설치되어 있다.
혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 수관(10)을 통해서 혐기적 처리 탱크(1)로부터 계단식 호기적 처리 탱크(2f)의 최상단(uppermost stage)으로 공급된다. 공급된 물은, 각각의 단계에서 플라스틱 캐리어(21f)의 표면과 접촉하면서, 난류 흐름의 형태로 연속적으로 하단으로 흘러 내려간다. 처리수는 수관(14)을 통해서 최하단으로부터 후속하는 프로세스로 보내진다.
본 구조에 따르면, 혐기적 처리 탱크(1)로부터 공급된 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 유체 상태에서의 변화가 발생하는 상태, 즉 흐르는 물 속에 난류가 발 생하는 상태로 계단식 부분을 통하여 흘러 내려간다. 따라서, 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 공기 중의 산소를 용이하게 흡입할 수 있으며, 산소 용해 효율이 개선될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 플라스틱 캐리어(21f)의 표면에 부착된 미생물이 활성화되고, 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)에 포함된 유기 오염물은 전술한 화학식 2 및 3에 따른 분해 반응에 의해서 효율적이고 안정적으로 분해 및 제거될 수 있게 된다.
다르게는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 서로 다른 직경을 갖는 복수의 처리 탱크를 적층함으로써 수직으로 배열 설치된 단(stage)을 갖는 다단계의 호기적 처리 탱크(2g)를 형성할 수 있다. 상단의 처리 탱크에서 넘쳐 흐른 물은 하단의 처리 탱크로 떨어지게 된다. 전술한 바와 동일한 방식으로, 각각의 단의 처리 탱크 내에는 매우 많은 수의 플라스틱 캐리어(21g)가 배열 설치되어 있으며, 플라스틱 캐리어(21g)의 표면에는 호기성 미생물이 부착되어 있다.
이 구조에 의하면, 도 13에 나타낸 구조에서와 마찬가지의 동일한 유리한 효과를 얻을 수 있게 된다.
(제 6 실시예)
도 15는 본 발명의 무폭기 수처리 시스템의 제 6 실시예를 나타내기 위한 도면이다. 도 15는 전술한 실시예와 마찬가지로 호기적 처리 탱크를 개선한 부분을 나타낸다. 호기적 처리 탱크를 제외한 제 6 실시예의 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하므로, 여기서 공통적인 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서는, 혐기적 처리 탱크(1)의 혐기적 상측 오버플로우부(5)로부 터 복수의 분기 파이프(31, 32)가 연장되어 있다. 분기 파이프(31)는 호기적 처리 탱크(2)의 호기적 필터 베드부(11)의 상부에 연결되어 있으며, 다른 분기 파이프(32)는 호기적 필터 베드부(11)의 중간부에 연결되어 있다. 분기 파이프(31, 32)에는 밸브(33, 34)가 개별적으로 장착되어 있다.
무폭기 수처리 시스템에서의 호기적 처리 탱크(2)의 운전에 대해서 설명하기로 한다.
호기적 처리 탱크(2) 내에서, 밸브(33, 34)는 소정의 시간 주기로 교대로 개폐된다. 밸브(33)가 개방되면, 혐기적 처리 탱크(1) 내의 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 분기 파이프(31)를 통해서 호기적 처리 탱크(2)의 호기적 필터 베드부(11)의 상부에 공급되며, 공급된 물(9)의 수위는 호기적 필터 베드부(11)의 상부의 위치에 대응한다.
한편, 밸브(34)가 개방되면, 혐기적 처리 탱크(1) 내의 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 분기 파이프(32)를 통해서 호기적 처리 탱크(2)의 호기적 필터 베드부(11)의 중간부로 공급되며, 공급된 물(9)의 수위는 호기적 필터 베드부(11)의 중간부의 위치로 변화한다.
전술한 구조에 의하면, 밸브(33, 34)는 교대로 전환되며, 또한 호기적 필터 베드부(11) 내의 수위는 변동하게 된다. 따라서, 수위에 근접한 상측 영역은 기상(gas phase) 상태로 설정되며, 수위에 근접한 미생물에 대한 산소 용해 효율이 개선될 수 있다. 또한, 호기적 필터 베드부(11) 내의 호기성 미생물의 전체 성장 영역 내에서의 공기와의 접촉 기회의 수도 증가될 수 있다. 따라서, 호기성 미생 물의 활성화에 크게 기여하게 되어, 처리 성능을 안정화시킬 수 있다.
도 15에서는 두 개의 분기 파이프(31, 32)가 형성되어 있다. 그러나, 분기 파이프의 숫자는 두 개로만 제한되지 않는다. 구체적으로, 높이 방향으로 서로 다른 위치에서 호기적 필터 베드부(11)에 세 개 또는 그 이상의 분기 파이프가 형성되고 연결될 수도 있다. 각각의 분기 파이프에는 밸브가 개별적으로 장착되어 있으며, 이들 밸브는 소정의 순서로 연속적으로 개폐된다. 다르게는, 분기 파이프는 높이 방향이 아니라 수평 방향으로 서로 다른 위치에서 호기적 필터 베드부(11)에 연결될 수 있다.
또한, 밸브(33, 34)는 수동으로 개폐될 수 있다. 다르게는, 전기적으로 구동되는 밸브 및 타이머(timer)를 조합시킴으로써, 밸브(33, 34)가 소정의 시간 주기에 자동적으로 교대로 개폐될 수 있다.
(제 7 실시예)
도 16은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 7 실시예의 구조를 나타내기 위한 도면이다.
본 무폭기 수처리 시스템의 실시예에서는, 처리 탱크(1, 2) 내에서 역세정 운전을 수행할 수 있다. 구체적으로, 무폭기 수처리 시스템에서, 수관(41, 42)을 통해 혐기적 처리 탱크(1)의 저부 및 호기적 처리 탱크(2)의 저부에 펌프(7)의 출력측이 연결되어 있다. 수관(41, 42)에는 밸브(43, 44)가 장착되어 있다. 밸브(45)가 장착되어 있는 수관(46)은 밸브(44) 및 호기적 처리 탱크(2)의 저부 사이에 형성된 수관(42)의 소정 부분으로부터 연장되며, 수관(46)은 후속 프로세스에 연결되어 있다.
또한, 수관(47, 48)은, 각각, 혐기적 상측 오버플로우부(5) 및 호기적 처리 탱크(2)의 호기적 필터 베드부(11)의 상부 사이, 및 호기적 필터 베드부(11)의 상부 및 혐기적 처리 탱크(1)의 혐기적 필터 베드부(4)의 상부 사이에 연결되어 있다. 수관(47, 48)에는 밸브(49, 50)가 장착되어 있다. 또한, 밸브(51)가 장착되어 있는 수관(52)은 한쪽 단부에서 혐기적 처리 탱크(1)의 하부에 배치되어 있는 혐기적 하측 공동부(3)에 연결되어 있다. 수관(52)의 다른쪽 단부는 하수(6)가 저장되어 있는 저장소(53)에 연결되어 있다. 다른 구조적인 측면에 대해서는, 제 7 실시예의 구조는 도 1에 나타낸 것과 동일한 것이며, 따라서 공통적인 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 17을 참조하여, 본 무폭기 수처리 시스템의 운전에 대해서 설명하기로 한다.
정상 운전 시, 즉, 하수(6)의 분해 처리 시에는, 밸브(43, 49, 45)가 개방되며, 다른 밸브(44, 50, 51)는 폐쇄된다(S1).
이 상태에서, 역류 조작의 시작 시간에 도달했는지의 여부가 판단된다(S2). 역세정 운전의 시작 시간에 아직 도달하지 않았다면, 펌프(7)가 구동되며, 하수(6)는 수관(41)을 통해서 혐기적 하측 공동부(3)에 공급된다. 하수(6)는 혐기적 처리 탱크(1) 내에서 상향류(upflow)로 된다. 혐기적 처리 탱크(1)의 상부에 형성되어 있는 혐기적 상측 오버플로우부(5)에 도달한 유기 오염물을 함유한 물은, 밸브(49)가 장착되어 있는 수관(47)을 통해서 호기적 처리 탱크(2)의 상부에 공급된다. 이 후에, 물은 호기적 처리 탱크(2) 내로 하향류(downflow)로 된다.
처리 탱크(1, 2) 내에서는, 혐기성 미생물에 의한 전술한 화학식 1의 반응 및 호기성 미생물에 의한 화학식 2의 반응이 수행되어 하수(6) 내의 유기 오염물이 분해 및 제거된다. 따라서, 하수(6)는 깨끗한 처리수(46)로 분해되며, 이 깨끗한 처리수(46)는 수관(42) 및 밸브(45)가 장착된 수관(46)을 통해서 소독 프로세스와 같은 후속하는 프로세스로 보내진다.
한편, 단계(S2)에서, 역세정 운전의 시작 시간에 도달했다고 판단되면, 정상 운전은 역세정 운전으로 전환된다. 역세정 운전에서는, 밸브(43, 49, 45)가 폐쇄되고, 밸브(44, 50, 51)가 개방된다(S3). 따라서, 물의 흐름의 방향이 역전된다. 구체적으로, 하수(6)는 밸브(44)가 장착된 수관(42)을 통해서 흘러, 호기적 처리 탱크(2) 내의 저부로 공급된다. 호기적 처리 탱크(2) 내에서, 하수(6)는 상향 흐름으로서 흐른다. 하수(6)가 호기적 처리 탱크(2)의 상부에 도달한 이후에, 하수(6)는 밸브(50)가 장착된 수관(48)을 통해서 흘러, 혐기적 처리 탱크(1)의 상부에 공급된다. 혐기적 처리 탱크(1) 내에서는, 호기적 처리 탱크(2)로부터 유입된 물이 하향 흐름으로서 흐른다. 이후에, 물은 밸브(51)가 장착된 수관(52)을 통해서 흘러, 하수(6)의 저장소(53)로 되돌아간다.
역류형의 역세정 운전 시에는, 역세정 운전의 종료 시간에 도달했는지의 여부가 판단된다(S4). 역세정 운전의 종료 시간에 아직 도달하지 않았다면, 역세정 운전은 계속된다. 단계(S4)에서는, 역세정 운전의 종료 시간에 도달한 경우에, 각각의 밸브(43, 44, 45, 49, 50, 51)가 개폐되어 정상 운전 상태로 복귀되며, 이후 에, 하수(6)의 분해 반응이 수행된다.
그 결과, 역세정 운전 시에, 호기적 처리 탱크(2) 내의 호기적 필터 베드부(11) 내에서 증식된 과도한 양의 고밀도 호기성 미생물 등은 물의 역류의 전단력(shearing force)에 의해서 플라스틱 캐리어(21)로부터 분리된다. 이 세정에 의해서 분리된 물질은 하수(6)와 함께 호기적 처리 탱크(2) 내에서 (위로) 올라가며, 혐기적 처리 탱크(1) 내의 상부에 공급된다.
혐기적 처리 탱크(1) 내로 공급되는, 호기적 처리 탱크(2) 내에서의 세정에 의해서 분리된 물질을 포함하는 물은 하향 흐름으로서 혐기적 처리 탱크(1) 내에서 아래로 흘러간다. 이 때, 과도한 양의 혐기성 미생물 등은 물의 역류의 전단력에 의해서 유사하게 분리되며, 밸브(51)가 장착된 수관(52)을 통해서 하수(6)의 저장도(53)로 되돌아 간다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 혐기적 처리 탱크(1) 및 호기적 처리 탱크(2) 사이의 유동 경로는 정상 운전에 적합한 유동 경로와는 다른 유동 경로로 전환된다. 따라서, 정상 운전 외에도, 역세정 운전을 용이하게 수행할 수 있으며, 처리 탱크(1, 2) 내에서의 유기 분해 반응의 성능도 회복될 수 있으며, 또한 안정적인 분해 처리 성능이 보장될 수 있다.
펌프(7)를 구동시킴으로서 공급되는 하수(6)는 처리 탱크(1, 2)가 세정된 이후에 하수 저장소로 되돌아간다. 따라서, 세정수(cleaning water)를 위한 특별한 탱크가 필요하지 않으며, 공간 절약적인 운전이 실현된다.
정상 운전과 역세정 운전 사이에는 물의 흐름 방향이 역전되기 때문에, 세정 해야할 물질을 전단(shear)하기 위한 전단력이 증가되고, 청소 효과가 개선되며, 또한 유기 분해 반응 성능의 회복도 촉진된다.
(제 7 실시예의 변형례)
(1) 혐기적 처리 탱크(1) 및 호기적 처리 탱크(2)가 개별적인 역전 세정 유동 경로를 사용하여 세정되는 경우에, 과도한 양으로 증식된 혐기성 미생물 및 과도한 양으로 증식된 호기성 미생물은 독립적으로 회수되어 저장된다. 따라서, 처리 탱크(1, 2) 내의 미생물의 상태가 열화되었을 경우에는, 이 저장된 미생물을 보충하여, 재생시킬 수 있다. 또한, 처리 탱크(1, 2) 내의 과잉 미생물을 반대쪽의 처리 탱크(2, 1)로 이동시킴으로써 오염(미생물 오염)을 발생시키면, 개별적인 역세정 운전을 수행하는 것에 의해서, 대칭적인 탱크 내에서의 미생물의 활성화가 열화된다고 하는 문제가 해결될 수 있다.
(2) 하수(6)의 순환 처리를 수행하지 않고도 다른 탱크 내에서 세정된 하수를 회수하는 것이 가능하다. 전술한 경우(1)에서와 유사하게, 미생물의 활성화는 유지될 수 있다.
(3) 전술한 실시예에서, 역세정 운전은 정상 운전의 흐름 방향을 역전시킴으로써 수행되었다. 정상 운전에서의 유속을 증가시켜서 역세정 운전을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 구조에서, 펌프(7)의 구동력을 증가시키면, 하수(6)의 유속도 증가된다. 처리 탱크(1, 2) 내에서의 유동성을 증가시킴으로써, 처리 탱크(1, 2) 내의 미생물을 분리시킬 수 있다. 말할 것도 없이, 이 기법은 도 1에 나타낸 구조에만 적용할 수 있는 것이 아니라, 도 16에 나타낸 구조에서의 후 류 운전에서 유속이 증가한 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
(제 8 실시예)
도 18은 본 발명에 따른 무폭기 수처리 시스템의 제 8 실시예의 구조를 나타내는 도면이다.
본 무폭기 수처리 시스템에서는, 복수의 혐기적 처리 탱크(1)가 연속하여 연결되어 있다. 마지막 혐기적 처리 탱크(1)의 상부 내의 혐기적 처리 탱크의 방출수(9)는 마찬가지로 연속하여 연결되어 있는 복수의 호기적 처리 탱크(2) 중 첫번째의 상부에 공급된다. 각각의 혐기적 처리 탱크(1) 및 각각의 호기적 처리 탱크(2)는 전술한 실시예에서 설명한 것과 마찬가지로 동일한 구조를 가지고 있다.
전술한 구조를 갖는 무폭기 수처리 시스템의 운전에 대해서 설명하기로 한다.
두 개의 혐기적 처리 탱크(1)가 연속하여 연결되어 있으며, 그 곳에서 분해 반응이 수행된다. 혐기적 처리 탱크(1) 내의 다수의 플라스틱 캐리어의 표면에는, 예를 들어, 서로 다른 종류의 혐기성 미생물이 부착되어 있으며, 적절한 분해 처리가 수행된다. 예를 들면, 분해가 잘 안되는 유기물을 용해하는 가용화 미생물을 주종으로 하여 전단(former-stage)의 혐기적 처리 탱크(1)에서 사용하고, 또한 용해된 유기물을 메탄 등으로 변환하는 메탄 박테리아를 후단(latter-stage)의 혐기적 처리 탱크(1)에서 사용하며, 이에 의해서 분해 반응 처리에 의해서 유기물이 메탄으로 변환된다.
한편, 두 개의 호기적 처리 탱크(2)는 연속하여 연결되어 있다. 유기물의 제거를 위한 헤테로트로픽 박테리아(heterotrophic bacteria)는 주로 전단의 호기적 처리 탱크(2) 내의 플라스틱 캐리어(21)에 부착되어 있고, 질화 및 (암모니아) 제거를 위한 질화 박테리아 등은 주로 호기적 처리 탱크(2)의 후단 내의 플라스틱 캐리어(21)에 부착되어 있으며, 따라서 분해 반응 처리를 수행할 수 있게 된다.
전술한 구조에 따르면, 복수의 혐기적 처리 탱크(1) 및 복수의 호기적 처리 탱크(2)는 각각 연속하여 연결되어 있다. 따라서, 부착되는 미생물의 종류는 혐기적 처리 및 호기적 처리 시에 변동될 수 있다. 유기 오염물 뿐만 아니라 암모니아성 질소(ammonia nitrogen) 및 인과 같은 분해가 잘 안되는 미생물 및 오염물도 용이하게 분해 반응 처리할 수 있다.
(제 8 실시예의 변형례)
(1) 전술한 실시예에서는, 두 개의 혐기적 처리 탱크(1)는 전단측 상에 배열 설치되어 있고, 두 개의 호기적 처리 탱크(2)는 후단측 상에 배열 설치되어 있다. 다르게는, 각각, 세 개 또는 그 이상의 혐기적 처리 탱크 및 호기적 처리 탱크를 배열 설치할 수 있다.
혐기적 처리 탱크의 숫자 및 호기적 처리 탱크의 숫자는 동일하지 않을 수 있다. 서로 다른 수의 혐기적 처리 탱크 및 호기적 처리 탱크, 예를 들면, 두 개의 혐기적 처리 탱크 및 세 개의 호기적 처리 탱크, 또는 세 개의 혐기적 처리 탱크 및 두 개의 호기적 처리 탱크를 연결할 수도 있으며, 분해 반응 처리가 수행될 수 있다. 본 구조에 따르면, 하수 내의 유기 오염물의 농도가 높은 경우에도, 처리 성능을 낮추지 않고 분해 반응 처리를 수행할 수 있다.
(2) 전술한 실시예에서는, 두 개의 혐기적 처리 탱크(1)가 전단측 상에 배열 설치되어 있고, 두 개의 호기적 처리 탱크(2)가 후단측 상에 배열 설치되어 있다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 혐기적 처리 탱크(1) 및 호기적 처리 탱크(2)가 연속하여 교대로 배열 설치되어 있을 수도 있다.
본 구조에 따르면, 전단 상에서 처리 탱크(1, 2)의 조합에 의해서 제거되지 않은 유기 오염물을 후단 상에서의 처리 탱크(1, 2)의 조합에 의해서 분해 및 제거할 수 있게 된다. 최종 처리수의 품질도 개선될 수 있다.
각각의 실시예에서는, 호기적 처리 탱크가 외부 대기로 노출되는 상태로 배치되어 있다. 그러나, 필요에 따라서, 적어도 투명한 재료로 형성된 상부를 갖는 컨테이너 내에 호기적 처리 탱크를 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 컨테이너에 공기창(air window)을 적당하게 형성하고, 또한 외광 뿐만 아니라 공기 투과성까지도 고려하여 호기적 처리 탱크를 설치한다.
본 발명은 전술한 실시예에로만 제한되지 않는다. 본 발명의 정신으로부터 이탈하지 않고 다양한 변형을 실시할 수 있다. 실시예들은 가능한 만큼 조합될 수 있으며, 또한 이와 같은 경우에 조합된 장점도 획득될 수 있다. 또한, 각각의 실시예는 다양한 일반적 및 특정한 수준의 발명을 포함하며, 본원에서 개시된 구조적인 요소의 바람직한 조합으로부터 다양한 발명이 유도될 수 있다. 예를 들면, 실시예 내의 전체 구조적인 요소 중의 일부를 생략함으로써 어떤 발명이 유도된다면, 이 추출된 발명을 실시함에 있어서 공지된 기술이 생략된 요소를 적절히 대체한다.
이상 본 발명에 따르면, 송풍기와 같은 가압 공기 공급원이 없어도 호기성 미생물을 활성화할 수 있는 무폭기 수처리 시스템이 제공되며, 따라서 운영 비용의 감소와 호기성 미생물의 처리 성능의 안정화를 보장할 수 있다.

Claims (12)

  1. 무폭기 수처리 시스템에 있어서,
    공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및
    상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며,
    상기 호기적 처리 탱크는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 호기적 필터 베드부를 구비하고 있으며, 상기 호기적 필터 베드부는 상기 혐기적 처리수를 상기 캐리어들의 표면에 부착된 상기 호기성 미생물과 접촉시킴으로써 상기 혐기적 처리수를 분해 처리하고, 상기 호기적 필터 베드부는 표준 압력 하에서 공기를 흡입하여, 상기 호기성 미생물을 활성화시키는 공기 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 공급부는 상기 호기적 필터 베드부를 형성하는 외측벽 표면부에 대해서 수평으로 또는 소정의 각도로 형성된 원통형의 공기 포트(air port)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 공급부는 적어도 상기 호기적 필터 베드부의 상부에 배치되고, 상기 혐기적 처리 탱크로부터 공급된 상기 혐기적 처리수를 상기 호기적 필터 베드부로 분무하는 확산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  4. 무폭기 수처리 시스템에 있어서,
    공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및
    상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며,
    상기 호기적 처리 탱크는 높이 방향으로 배열 설치되어 있는 복수의 분할된 호기적 처리 탱크를 구비하며,
    각각의 상기 분할된 호기적 처리 탱크는,
    호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 호기적 필터 베드부와,
    처리수가 상기 분할된 호기적 처리 탱크의 상단으로부터의 하향류로서 흘러 내리도록 하고, 상기 호기적 필터 베드부를 관통시켜서, 상기 분할된 호기적 처리 탱크의 하단으로 흐르도록 하는 공기 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공기 공급 수단은 상기 분할된 호기적 처리 탱크의 상부에 배치되어 있고, 상기 공급된 처리수를 상기 호기적 필터 베드부 상으로 분무하는 확산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  6. 무폭기 수처리 시스템에 있어서,
    공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처리하는 혐기적 처리 탱크, 및
    상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며,
    상기 호기적 처리 탱크는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 나선식 호기적 필터 베드부를 구비하며,
    상기 혐기적 처리수를 상기 나선식 호기적 필터 베드부에서 나선형으로 흐르도록 하는 방식으로 함으로써, 상기 혐기적 처리수 내로 공기 속의 산소가 흡입되는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  7. 무폭기 수처리 시스템에 있어서,
    공급된 하수를 펌프에 의해서 상향류가 되도록 하여 상기 하수를 혐기적 처 리하는 혐기적 처리 탱크, 및
    상기 혐기적 처리 탱크로부터 상부로 공급된 혐기적 처리수를 자연 하향에 의해 상기 혐기적 처리수를 하향류가 되도록 함으로써, 호기적으로 처리하도록 하는 호기적 처리 탱크를 포함하며,
    상기 호기적 처리 탱크는 호기성 미생물이 부착되어 있는 캐리어들이 배열 설치되어 있는 계단식 호기적 필터 베드부를 구비하며, 상기 혐기적 처리수는 상기 계단식 호기적 필터 베드부에 흐르는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 공급부는 혐기적 처리 탱크와 호기적 처리 탱커의 상부 사이에 구비되고, 각각 밸브가 장착된 복수의 파이프(pipe), 및 상기 복수의 밸브의 개폐 전환에 의해서 상기 호기적 처리 탱크 내의 상기 혐기적 처리수의 수위를 변화시키기 위한 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    각각, 밸브가 장착된 파이프에 의해서 상기 혐기적 처리 탱크와 상기 호기적 처리 탱크를 연결함으로써 통상적인 미생물 분해 처리 경로로부터 벗어나서 형성되는 역류 세정 경로, 및
    상기 밸브의 전환 및 상기 펌프의 구동에 의해서 상기 역류 세정 경로를 관통하여 처리수를 통과시킴으로써 상기 각각의 처리 탱크들을 세정하는 탱크 세정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    전단측 상에는 복수의 혐기적 처리 탱크가 연속하여 배열 설치되고, 상기 복수의 혐기적 처리 탱크 다음에는 복수의 호기적 처리 탱크가 연속하여 배열 설치되며, 또한 서로 다른 종류의 미생물이 각각의 처리 탱크 내에서 성장하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    복수 쌍의 상기 혐기적 처리 탱크와 상기 호기적 처리 탱크가 연속하여 배열 설치되어 상기 혐기적 처리 탱크와 상기 호기적 처리 탱크가 교대로 배치되며, 서로 다른 종류의 미생물이 각각의 처리 탱크 내에서 성장하는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 호기적 처리 탱크는 서로 빈 공간을 가지면서 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 무폭기 수처리 시스템.
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