KR20100102567A - 여과병용 다기능 소결소재 미세기포 발생기에 의한 고도 수처리 방법 - Google Patents

여과병용 다기능 소결소재 미세기포 발생기에 의한 고도 수처리 방법 Download PDF

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대웅이엔에스 (주)
우광재
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Abstract

본 발명은 하수종말처리장, 폐수처리장, 마을하수처리장, 호기성 발효조 등과 같이 용존산소가 필요한 호기성 반응조 내지 가압부상조, 정수처리장, 마을상수도/지하수 등 미세기포가 요구되는 공정에 공기 또는 기타 기체를 효율적으로 공급하기 위한 미세기포 발생용 산기수단(fine bubble diffuser)에 관한 것이다. 특히 본 발명은 생물학적 하폐수처리공정에 있어서 호기성 미생물에게 산소를 전달할 뿐만 아니라 침지식 여과수단까지 병용할 수 있는 스테인레스 금속재질 내지 합성수지 재질로 제조된 다기능 소결소재(sintered material) 미세기포 발생기가 제공된 고도 수처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, '소결(sintering)' 방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기의 다공성 소결체는 기공의 크기가 균일하고 높은 기공률을 나타낼 뿐만 아니라 기공의 형상이 쉽게 변형되지 않기 때문에, 수중에서 균일하고 미세한 기포를 발생시켜 기체-액체 간의 접촉면적을 증가시키고, 기체-액체간의 물질전달효율을 높이게 한다. 특히 소결방법으로 제조된 미세기포 발생기에 기포확산유도판이 제공되어 미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 하여 수중에서의 산소전달효율을 월등히 상승시킨다. 산소전달효율과 교반효율을 높인 고효율 미세기포 발생기의 다공성 소결체는 수처리공정에 있어서 소요동력을 대폭 절감시키는 효과가 있다.
본 발명인 여과병용 다공성 소결체는, 폭기공정에 있어서 높은 산소전달효율로 인한 소요동력 절감효과, 여과/분리공정, 가압부상공정, 정수처리, 마을상수도/지하수 등 고도 수처리 공정에 있어서는 시설의 간소화, 설치부지 축소, 운전의 용이성 등으로, 지구온난화의 주범인 온실가스 저감 및 물 재이용 사업, 물 부족현상의 극복에 큰 효과가 있다.
[색인어]
소결소재, 미세기포, 여과병용, 침지식 여과, 다기능 폭기조, 하폐수처리, 고도 수처리

Description

여과병용 다기능 소결소재 미세기포 발생기에 의한 고도 수처리 방법 {The advanced water treatment method using the sintered multi-functional fine bubble diffuser for aeration as well as filtration}
본 발명은 하수종말처리장, 폐수처리장, 마을하수처리장, 호기성 발효조 등과 같이 용존산소가 필요한 호기성 반응조 또는 가압부상조, 정수처리장, 마을상수도/지하수 등 미세기포가 요구되는 공정에 공기 또는 기타 기체를 효율적으로 공급하기 위한 미세기포 발생용 산기수단(fine bubble diffuser)에 관한 것이다. 특히 상기 수처리공정의 물리적인 고도처리를 위하여 침지식 여과방식이 보편적으로 사용되고 있는데, 본 발명은 생물학적 수처리공정에 있어서 호기성 미생물에게 산소를 전달할 뿐만 아니라 침지식 여과수단까지 병용할 수 있는 스테인레스 금속재질 내지 합성수지 재질로 제조된 다기능 소결소재(sintered material) 미세기포 발생기가 제공된 고도 수처리(advanced water treatment)방법에 관한 것이다.
완전히 처리되지 않은 하폐수 중의 수질오염물질이 하천이나 호소를 비롯한 기타 수원에 유입됨에 따라 효율적 수질관리에 많은 문제점을 발생시키고 있다.
하폐수 처리기술로는 여과설비, 약품 응집, 침전 등의 물리화학적인 방법과 주로 활성슬러지가 저류된 생물반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 처리방법이 있다. 물리화학적인 방법은 기존 처리시설 설비에 큰 변화를 주지 않고 부가적으로 설치하여 사용할 수 있으며 안정적이고 높은 효율의 처리효과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나 경제적 측면과 기술적인 측면에서 대규모 처리설비를 설치운영 하기에는 무리가 있으며 경우에 따라 다량의 처리 부산물이 발생한다는 단점이 있다. 생물학적 처리방법은 비용대비 처리효율측면에서 물리화학적 방법보다 유리하며 대규모의 하수를 처리하는 주 처리공정으로써 국내외 대부분의 하폐수처리장에 이용되고 있다.
생물학적 하폐수 처리과정의 주요단계에 해당하는 폭기공정(aeration process)에 사용되는 폭기장치는 설치위치에 따라서 다음과 같이 분류될 수 있다. 첫째는 산기관(air diffuser)이라고 통칭되는 주로 하폐수처리장 바닥에 설치되는 공급기체의 확산을 위한 폭기장치이고, 둘째는 수중에 설치되는 수중 교반기나 터빈형 폭기장치이며, 셋째는 기계식 표면 폭기장치이다. 이중에서 산기관을 제외한 다른 방식의 폭기장치에는 대체로 많은 운전에너지와 넓은 설치공간 등의 과다한 시설 및 운전경비가 요구되며 작동부품의 유지와 보수 및 소음 등의 문제도 발생되고 있다. 이에 비하여 산기관은 상대적으로 우수한 효율, 간편한 운전 및 작은 설치 공간 등의 장점으로 인하여 다양한 재질과 형태의 제품이 개발되었고 오랫동안 실제현장에서 사용되어온 중요한 수처리 관련 환경설비 품목 중의 하나이다.
하폐수처리시설은 다량의 전력을 소비하는 설비로서 그 중 하폐수에 용존산소를 공급하는 폭기설비의 전력 소모량은 전체 하/폐수처리 소비전력량의 40∼50％에 달하고 있다. 이에 액상의 하폐수에 전달되는 산소의 양과 전달속도 등 기체-액체간의 산소전달 특성은 폐수처리 공정의 성능과 처리량뿐만 아니라 그 운전비용을 결정하는 주요인자라 할 수 있다. 그러나 현재 운영되고 있는 산기관의 경우 과거 10여 년 전 설치되어 가동되는 것들이 대부분이고 설계 당시 산기관에 대한 설계참고 문헌이 미비하여 국내 설계자들은 일본의 설계 지침서를 참조로 한 측면식 폭기 방식(spiral roll)이나 기계식 방식들로 설계를 해왔다. 또한 각 제작사 별로 생산되는 산기관의 산소전달효율에 대한 검증 없이 설치되었기 때문에 정상적인 처리 효율을 기대 할 수 없을 뿐만 아니라 소비전력에 대한 평가도 이루어지지 못한 상황이다. 산기관을 이용하여 하폐수에 동일한 유량의 공기를 공급한다고 하여도 적용된 산기관의 특성에 따라 하폐수 중에 용해되는 산소의 양은 달라진다.
산기관의 성능을 나타내는 대표적인 지표로는 표준산소전달효율(SOTE, Standard Oxygen Transfer Efficiency)인데, 산기관을 이용하여 하폐수에 동일한 유량의 공기를 공급한다고 해도 사용된 산기관의 특성에 따라 하폐수 중에 용해되는 산소의 양(DO, Dissolved Oxygen)은 달라진다. 산기관의 산소전달효율을 증가시키기 위해서는 여러 방법이 가능하겠지만 주로 다음 세 가지 요인을 고려하여야 한다. 첫째는 크기가 작고 균일한 기포를 만들어 연속상인 하폐수와 공기의 접촉면적을 증가시키는 것이며, 둘째는 기포의 상승경로를 길게 함으로써 분산상인 기포와 하폐수 사이의 접촉시간을 최대한 늘려 주는 것이고, 셋째는 기포와 하폐수의 경계면에서 일어나는 확산에 의해서 기포내의 산소가 원수로 전달되므로 기포에 초음파 내지 음향공진 등의 에너지를 공급하여 산소의 용해속도를 증가시키는 방법이다.
현재 사용되는 산기관은 산기형태에 따라 크게 (1)다공성 산기기 (2)비다공성 산기기 (3)기타 산기기 (분사식, 흡출식, U tube, 음향공진식 등)로 분류된다.
산기관으로부터 생성되어지는 기포의 크기는 산기관의 성능을 결정짓는 중요한 요소 중의 하나이며, 일반적으로 산기관의 종류를 구분할 때에도 사용되는 기준이 된다. 산기관에서 생성되는 기포의 크기는 전기저항 탐침법, 음향학적 측정법, 직접 촬영기법 등을 사용하여 측정할 수 있다.
높은 산소전달효율을 나타내는 미세기포식 산기관(fine bubble diffuser)으로는 멤브레인형, 세라믹형, 원뿔형 등의 산기관이 있으며, 낮은 산소전달효율을 나타내는 조대기포식 산기관(coarse bubble diffuser)으로는 측면분사형, 구슬충진형, 음향공진형(acoustic resonance) 등의 산기관이 사용되고 있다. 각각의 산기관은 고유의 장단점을 갖고 있으므로 설치되는 환경조건과 설치 및 운전비용 그리고 주된 사용목적 등이 고려되어야 한다. 특히 최근 도약적으로 개발되고 있는 하폐수 대상 고도처리공법에 가장 적절한 산기수단이 강구되어야 하며, 이로부터 최적의 고도 수처리효율을 기대할 수 있다.
일례로 대한민국 등록실안 20-0368391는 중앙에 형성된 볼트체결부와 볼트체결부 주위에 형성된 공기실과, 공기실과 인접하여 일정크기 및 일정간격으로 홈이 파여진 공기노즐이 구비되며, 하부면이 상부면보다 크게 형성됨으로 해서 그 외면이 경사지게 형성된 디스크들과 통기관이 구비된 볼트와 볼트와 결합하여 디스크들을 조립하기 위한 너트와 아래쪽은 공기유입관과 연결되고, 윗쪽은 공기구멍이 뚫려진 디스크가 결합되는 반구 형태의 용기 내부에 볼이 구비되는 역류방지부로 구성된 원뿔형태의 다단식 산기장치에 관한 것으로서, 슬러지의 적층현상을 방지하며 공기노즐을 조절하여 미세기포를 발생시키려는 고안이다.
반면, 대한민국 등록특허 10-0503680는 공기가 토출되는 산기장치의 출구를 개선하여 산기장치의 산소전달 효율을 증대시킨 것으로서, 공기가 들어오는 입구와, 상기 입구를 통해 유입된 공기가 회전 소용돌이(vortex)와 음향공진을 생성하는 챔버와, 상기 챔버의 하면 중앙부에 설치되며 상부로 갈수록 그 직경이 증가하고 그 수평단면의 외주가 원형이고, 상기 입구로부터 유입되는 공기의 회전을 원활하게 하는 가이드와, 상기 챔버와 가이드와의 틈에 의하여 링 형상으로 형성되고, 회전 소용돌이로 만들어진 공기가 상기 챔버에 의해서 발생되는 음향에너지를 얻으면서 수중으로 공급되는 출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전력과 음향공진을 이용한 산기장치에 관한 것인데, 미세기포를 기대하기 보다는 음향공진 에너지를 공급하여 산소의 용해속도를 증가시키려는 발명이다.
하지만 상기의 종래 하폐수 대상 산기수단은 호기조에 산소만 전달시키는 단순기능이며, 오염물질의 여과기능 및 활성슬러지의 완전혼합 같은 다기능 역할에는 미흡하였다.
또한 종래의 생물학적 고도처리기술은 기본적으로 표준활성슬러지 공법을 이용한 것으로써 유기물, 질소 및 인을 제거하기 위한 생물반응조 및 고액분리를 통해 맑은 처리수를 얻기 위한 침전설비로 이루어져 있다. 각 공정의 특징은 대체적으로 생물반응조의 배치 및 개수, 침전조로부터의 슬러지 반송 위치, 각 반응조 간 내부 반송 위치, 생물학적 처리능력을 극대화하기 위한 미생물 담체(media)의 적용 여부 등에 따라 달라진다.
그러나 종래의 생물학적 고도처리 공법은 미생물과 처리수의 고액분리가 중력침강에 의하여 침전조에서 이루어지기 때문에 미생물의 농도를 높게 유지하기가 어려우며, 유입부하의 변동과 독성물질의 유입과 같은 충격부하에 의하여 미생물의 팽화현상이 발생하여 처리수질을 떨어뜨리거나 활성미생물이 유실되어 효율적인 처리에 많은 문제를 야기하기도 한다. 또한 공정에 따라 2∼5개 이상의 독립적인 반응조들과 말단의 침전조를 설치해야 하므로 넓은 부지를 필요로 하게 되어 중소규모의 고도처리에는 적합하지 않다는 단점이 있다. 또한 유기탄소원의 농도가 낮고 계절별로 오염물질 부하량의 변화가 크다는 국내 하폐수의 질적, 양적 특성으로 인해 그 성능이 제대로 발휘되지 못하는 경우가 많다. 특히 맛, 냄새 유발물질, 내분비계 장애물질, 미량 유해물질 등 용존 유기물의 처리를 위해서는 생물학적처리에 부가하여 물리화학적 고도처리가 요구된다.
대한민국 등록신안 20-0290102 및 등록특허 10-0843656는 침지형 분리막인 MBR(Membrane Biological Reactor)을 이용한 하폐수 고도처리에 관한 것인데, 특히 대한민국 등록특허 10-0843656는 2단 침지형 분리막을 이용한 고도처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여과-공기세정 및 역세의 과정을 반복하고 배출하는 공정으로 이루어진 침지형 분리막을 이용한 고도정수처리장치를 제공하고 있는데, 원수 도입관의 일부분에 응집제의 투입라인을 제공하고, 이어서 인라인혼화기를 거쳐 응집제와 원수가 혼합되어 응집조로 수송되고, 응집조에서는 pH조절에 의해 응집효율을 증가시킨 후, 제 1단 침지식 막여과조, 제 2단 침지식 막여과조를 통과시켜 여과한 후 처리수를 공급하는 시스템으로서, 상기 막여과조는 연속적으로 여과와 동시에 하부의 산기관을 통하여 공기를 공급하는 동시에 간헐적으로 역세하여 분리막의 효율을 극대화한 침지형 분리막을 세정하는 공정에 관한 것이다. 하지만 침지형 분리막은 오로지 여과수단만으로 이용되므로 별도의 공기주입 산기관 및 폭기조가 요구되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-0843970 및 대한민국 공개특허 10-2010-0056429는 용존공기부상법(DAF)에 의해 다량의 초미세 기포를 생성할 수 있는 미세기포 발생방법에 관한 것으로서, 기체와 액체를 고압으로 흡입하여 혼합시키는 고압펌프 및 공기가 용존되어질 수 있는 압력탱크를 이용하여 미세기포를 발생시키는데, 상기와 같은 위험성이 높은 고가의 기계설비가 요구된다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-0844141은 수중의 오염물질을 부상시켜 고액분리하기 위한 초미세기포를 발생시키는 실리카 또는 알루미나 세라믹 산기관(ceramic diffuser), 세라믹 산기관 제조방법 및 상기 산기관을 이용하는 오염물질 부상방법에 관한 것으로서, 1기압 내외의 낮은 공기압만 적용해도 미세기포를 균일하면서도 일정하게 발생시킬 수 있도록 하는 발명인 반면에, 세라믹 산기관은 진동을 부여하면서 가압하여 제조되거나, 내지 압출성형 방법으로 제조됨으로써, 실리카 또는 알루미나 분말 미립자가 표면에서 내부 중심으로 갈수록 기공크기가 커지는 넓은 기공분포를 형성한다는 점과, 세라믹 재질은 작은 충격에도 '깨지기 쉽다(brittle)' 라는 단점을 가지고 있는 발명이다.
살펴본 바와 같이 단순한 하폐수 고도처리라는 개념을 넘어서 BOD/COD, SS의 고효율 처리, 병원성 미생물 제거, 계절에 관계없이 안정적인 수질오염원 처리, 자연방사선물질 제거, 미량 유해물질의 처리 등 한 단계 높은 차원의 하폐수 고도처리를 가능하게 하고 최소의 비용으로 최적의 처리수를 생산함으로써 수질, 수량, 경제적인 측면 모두에서 진정한 의미의 재이용이 가능한 수준의 하폐수처리가 가능하게 하기 위해서는 새로운 패러다임의 기술개발이 긴요한 실정이다.
대한민국 등록실안 20-0368391 (2004.11.11)
대한민국 등록특허 10-0503680 (2005.07.16)
대한민국 등록신안 20-0290102 (2002.09.10)
대한민국 등록특허 10-0843656 (2008.06.27)
대한민국 등록특허 10-0843970 (2008.06.27)
대한민국 공개특허 10-2010-0056429 (2010.05.27)
대한민국 등록특허 10-0844141 (2008.06.30)
본 발명의 목적은 호기성 폭기조 등 미세기포가 요구되는 공정에 있어서, 기체-액체 간의 접촉면적을 증가시키고, 기체-액체간의 물질전달효율을 높이기 위하여, 균일하면서도 미세한 크기의 기포가 수중에서 넓게 분산/확산될 수 있도록 할뿐만 아니라 오랜 운전시간에도 기공형상에 변형이 없는 미세기포 발생기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 표준활성슬러지 공법과 생물학적 고도처리공법에 있어서, 호기성 미생물에게 산소를 전달할 뿐만 아니라 폭기휴지기에는 수질오염 미세입자까지 분리/여과할 수 있는 여과병용 미세기포 발생기가 구비된 다기능 침지여과식 폭기조를 구성하여 종래 「폭기조+최종침전조+모래여과기+활성탄여과기」를 하나의 다기능조에서 모두 처리할 수 있도록 하는 방법을 제공하는데 있다. 특히 상기 목적을 달성하기 위해서는, 본 발명인 여과병용 다공성 소결체에 기공막힘 현상이 발생하였을 경우, 자체적인 운전모드에 의해 다공성 소결체의 기공을 초기상태로 회복시켜 주는 역세척(back-washing) 방법이 제공되어야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 가압부상조 등 초미세기포가 요구되는 공정에 초미세기포를 용이하게 발생시켜 위험성이 높은 고가의 시설을 간소화시키고, 정수처리, 마을상수도/지하수 등 음용수 처리시설에 있어서, 자연 방사성 물질인 라돈(Rn)을 비롯한 휘발성 유기화합물(VOC)을 60％ 이상 제거할 수 있을 뿐만 아니라 용존산소농도(DO)를 높여 건강한 음용수를 얻을 수 있도록 하는 영구적이고 기공률(porosity)이 높은 여과병용 산기수단이 구비된 고도 수처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명인 여과병용 미세기포 발생기의 미세기포 발생부는, '소결(sintering)' 방법으로 제조하여 균일한 기공크기분포(pore size distribution)와 높은 기공률(porosity)을 지니게 하여 수중에서 균일하고 미세한 기포를 발생시켜 기체-액체 간의 접촉면적을 증가시키고, 기체-액체간의 물질전달효율을 높이게 한다. 특히 기포가 발생되는 부분의 재질상에 있어서, 종래 산기관 재질의 단점을 극복하고자, 본 발명에서는 기공(pore) 형태와 크기가 영구적으로 변형되지 않도록 스테인레스(stainless) 금속소재 내지 합성수지(synthetic resins) 재질을 사용하였으며, 소결방법으로 제조된 미세기포 발생기에 수평식, 경사식, 다중경사식, 회전식, 수평설치식 등 기포확산 유도판이 제공되어 미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 한다.
본 발명인 여과병용 미세기포 발생기는, 표준활성슬러지 공법과 생물학적 고도처리공법에 있어서, 호기성 미생물에게 산소를 전달할 뿐만 아니라 폭기휴지기에는 수질오염 미세입자까지 분리/여과할 수 있도록 하는 여과병용 미세기포 발생기가 구비된 다기능 침지여과식 폭기조를 구성하여 「폭기조+최종침전조+모래여과기+활성탄여과기」를 하나의 다기능조에서 모두 처리할 수 있도록 하는 방법을 제공한다. 특히 본 발명인 여과병용 다공성 소결체에 기공막힘 현상이 발생하였을 경우, 자체적인 운전모드에 의해 다공성 소결체의 기공을 초기상태로 회복시켜 주는 공기 내지 공기+액체 역세척(back-washing) 방법을 제공하고자 한다.
가압부상조 등 초미세기포가 요구되는 공정에, 본 발명인 다공성 소결체를 적용하여 초미세기포를 용이하게 생성시킴으로써, 위험성이 높은 고가의 시설을 간소화시키고, 정수처리, 마을상수도/지하수 등 음용수 처리시설에 있어서, 자연 방사성 물질인 라돈(Rn)을 비롯한 휘발성 유기화합물(VOC)를 60％ 이상 제거할 수 있을 뿐만 아니라 용존산소농도(DO)를 높여 건강한 음용수를 얻을 수 있도록 하는 기공도가 높은 다공성 소결체 산기수단이 구비된 고도 수처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따르면, '소결(sintering)' 방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기의 다공성 소결체는 기공의 크기가 균일하고 높은 기공률을 나타냄으로써, 수중에서 균일하고 미세한 기포를 발생시켜 기체-액체 간의 접촉면적을 증가시키고, 기체-액체간의 물질전달효율을 높이게 한다. 특히 소결방법으로 제조된 미세기포 발생기에 기포확산유도판이 제공되어 미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 하여 수중에서의 산소전달효율을 월등히 상승시킨다. 산소전달효율과 교반효율을 높인 고효율 미세기포 발생기의 다공성 소결체는 하폐수처리장에 있어서 소요동력을 대폭 절감시키는 효과가 있다.
본 발명인 여과병용 미세기포 발생기는, 표준활성슬러지 공법과 생물학적 고도처리공법에 있어서, 호기성 미생물에게 산소를 전달할 뿐만 아니라 폭기휴지기에는 수질오염 미세입자까지 분리/여과할 수 있도록 하는 다기능 침지여과식 폭기조를 구성하여 「폭기조+최종침전조+모래여과기+활성탄여과기」를 하나의 다기능조에서 모두 처리할 수 있도록 하는 방법 및 자체적인 운전모드에서 폐색된 소결체의 기공을 초기상태로 회복시키는 역세척 방법을 제공함으로써, 설치부지 축소 및 운전용이성 등 경제적인 측면에서 큰 효과가 있다.
한편, 정수처리, 마을상수도/지하수 등 음용수 처리시설에 있어서, 본 발명인 여과병용 소결소재 미세기포 발생기가 적용된 침지여과식 다기능 폭기조는, 자연 방사성 물질인 라돈(Rn)을 비롯한 휘발성 유기화합물(VOC)를 60％ 이상 제거할 수 있을 뿐만 아니라 용존산소농도(DO)를 높여 건강한 음용수를 제공할 수 있다.
초미세기포가 요구되는 가압부상조에 본 발명인 소결소재 초미세기포 발생기를 계단식으로 적용시킴으로써, 액상순환용 고압펌프, 용존산소 압력탱크, 기체 분산판 및 미세기포 상승유도벽 없이 초미세기포를 용이하게 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 처리수의 순환이 필요없게 되므로 가압부상조의 전체 처리량이 크게 증대되는 효과가 있다.
본 발명인 여과병용 다공성 소결체는, 폭기공정에 있어서 높은 산소전달효율로 인한 소요동력 절감효과, 여과/분리공정, 가압부상공정, 정수처리, 마을상수도/지하수 등 고도 수처리 공정에 있어서는 시설의 간소화, 설치부지 축소, 운전의 용이성 등으로 기인하여 지구온난화의 주범인 온실가스 저감 및 물 재이용 사업, 물 부족현상의 극복에 지대한 효과가 있다.
도1은 전형적인 하폐수 대상 표준활성슬러지공법의 처리계통도,
도2는 전형적인 질소/인 제거용 A2/O 생물학적 처리공법의 처리계통도,
도3은 대표적인 종래 하폐수 대상 공기발생 산기관,
도4는 본 발명에 따른 수평식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 구성도,
도5는 본 발명에 따른 경사식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 구성도,
도6은 본 발명에 따른 다중경사식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 구성도,
도7은 본 발명에 따른 회전식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 구성도,
도8은 본 발명에 따른 기포확산유도판이 구비된 수평설치형 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 구성도,
도9a 및 도9b는 본 발명인 수평식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 일례,
도10a 및 도10b는 본 발명인 경사식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 일례,
도11a 및 도11b는 본 발명인 경사식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 실시예,
도12a 및 도12b는 본 발명인 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 테스트 장비 및 압력손실 실험결과,
도13a 및 도13b는 본 발명인 여과병용 소결소재 미세기포 발생기가 실시된 침지여과식 간헐폭기조 및 완전혼합형 침지여과식 다단 폭기조의 입면도,
도14는 전형적인 종래 가압부상조의 입면도,
도15는 본 발명인 소결소재 초미세기포 발생기가 실시된 수질오염입자 부상조의 실시예이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 침사조(settler) 2 : 최초침전조(first clarifier)
3 : 활성슬러지 호기조(폭기조) 4 : 최종침전조(final clarifier)
5 : 소독방류조(최종처리수조) 6 : 슬러지 농축조/소화조
7 : 슬러지 탈수장치 8 : 모래 여과기(sand filter)
9 : 활성탄 여과기(A/C filter) 10 : 공기 송풍기(air blower or compressor)
11 : 종래 공기 산기장치 12 : 기포(bubble)
14 : 혐기조(anaerobic) 15 : 무산소조(anoxic tank)
16 : 호기조(폭기조, aerobic) 17 : 미생물 접촉여재(biological media)
18 : 화학응집 반응조
20 : 수평식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기
21 : 수평식 기포확산유도판 22 : 상부 미세기포 발생부
23 : 미세기포 주발생부 24 : 하부 미세기포 발생부
25 : 배관 연결부(female connector)
30 : 경사식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기
31: 경사식 기포확산유도판
40 : 다중 경사식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기
41∼43 : 다중 경사식 기포확산유도판
50 : 회전식 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기
51 : 회전식 기포확산유도판 52 : 기포확산유도판의 회전축
53 : 기포확산유도판의 회전부
60 : 수평설치형 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기
61 : 수평설치형 기포확산유도판 70 : 침지여과식 미세기포 간헐폭기조
71 : 미세기포(fine bubbles) 72 : 기상용 밸브(valve)
73 : 액상용 밸브 74 : 액상 흡입펌프(suction pump)
75 : 차압(ΔP) 감지기 76 : 슬러지 피트(pit)
80 : 완전혼합형 침지여과식 다단 폭기조
85 : 조대기포(coarse bubble) 90 : 종래 가압부상조(DAF)
91 : 액상용 고압펌프 92 : 용존산소 압력탱크
93 : 에어필터 94 : 공기압축기(compressor)
95 : 기체 분산판(distributor) 96 : 압력조절기(regulator)
98 : 미세기포 발생노즐 99 : 미세기포 상승 유도벽
100 : 소결소재 초미세기포 발생기가 실시된 수질오염입자 부상조
101 : 소결소재 초미세기포 발생기 102 : 수질오염입자 부상용 초미세기포
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 하폐수 대상의 생물학적 방법의 가장 기본이 되는 전형적인 표준 활성슬러지공법(standard activated sludge process)의 처리계통도이다.
도1에서, 가정 생활하수 및 산업단지 등의 하폐수는 우선 침사조(1)와 최초침전조(2)에서 모래, 침전물, 협잡물 등은 물리적인 방법과 중력침강에 의해 제거되는데, 소규모 처리장의 경우에는 침사조(1)와 최초침전조(2)는 스크린(screen)이 구비된 유량조정조로 대체된다. 유입 하폐수를 일차적으로 침사조(1) 및 최조침전조(2)에서 1차 침전시킨 후, 1차 처리된 상등수와 반송 슬러지가 활성슬러지가 다량 존재하는 폭기조(3, 호기조 또는 포기조라고도 함)의 앞부분으로 유입되고, 공기공급 산기장치(11) 또는 기계식 폭기(도면 생략)에 의하여 호기성 미생물로의 산소공급 및 활성슬러지가 폭기조(3) 내에서 잘 혼합되도록 한다. 일반적으로 공기는 폭기조(3) 길이로 균등하게 주입되고 폭기시간 동안 유기물과 활성슬러지 플록간에 흡착, 응결(flocculation), 산화가 일어나면서 유기물은 생물학적 활성슬러지(MLSS, mixed liquor suspended solid)로 변환되며 일정 체류시간 동안 폭기조(3)에서 반응 후 활성슬러지와 처리수는 최종침전조(4)로 이송되어 침전 분리되게 된다. 최종침전조(4)에서 침전 분리되어 맑게 된 상등수는 잔존 오염물질의 제거효율을 높이고자 모래여과기(8) 및 활성탄여과기(9)를 거친 후에 최종처리수조(5)인 소독방류조로 자연유하 되어 소독제(13)에 의해 살균소독 되고 최종 방류된다. 최종침전조(4)에서 침전된 활성슬러지의 일부는 폭기조(3) 전단으로 반송되어 미생물 기작의 먹이물질로 사용되어지고, 일부 잉여슬러지는 슬러지 농축조/소화조(6) 및 탈수기(7)를 거쳐 케이크 상태로 인발/제거된다.
도1의 표준 활성슬러지공법의 일반적인 운전조건은 수리학적 체류시간(HRT)이 4∼8시간, 고형물 체류시간 (SRT)이 5∼15일, 유기물부하율 (F/M 비)이 0.2∼0.6kgBOD/MLSS/d 정도인데, 오염물질에 대한 처리효율은 BOD의 경우 85∼90％, SS는 85∼90％, 영양염류는 총질소(T-N)의 경우 20∼30％, 총인(T-P)의 경우 10∼25％ (응집체 첨가시 : 70∼80％, 하지만 미생물에 대한 악영향 고려해야 됨) 정도로 영양염류에 대한 처리효율은 낮은 것으로 보고되고 있다.
따라서 부영양화의 주된 원인물질인 질소(T-N)/인(T-P)을 제거하기 위한 하폐수 고도처리기술이 강구되어야 한다.
도2는 하폐수 중의 질소/인 영양염류를 효율적으로 제거하기 위한 생물학적인 고도처리공법인 A2/O(Anaerobic/Anoxic/Oxic) 공정의 처리계통도를 나타내는데, 생물학적인 반응조로 혐기조(14, anaerobic)-무산소조(15, anoxic)-폭기조(16, aerobic) 3단의 생물학적 반응조와, 생물학적 반응조 전후단에 물리화학적 처리공정으로 구성된다.
종래의 하폐수 처리공정 중 표준활성슬러지법의 생물학적 반응조는 활성슬러지의 폭기조(3)만으로 구성되어 폭기조(3)에서 처리된 처리수가 최종침전조(4)에서 침전된 후 방류되는 방식이었다. 그러나, 이러한 하폐수 처리방법은 상술한 바와 같이 질소와 인의 제거효율이 낮아 하천에 방류시 부영양화의 주된 요인이 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 혐기조(14), 무산소조(15) 및 폭기조(16)로 구성되는 A2/O 방식의 하수처리방법이 개발되어 사용되고 있다. A2/O 방식은 폭기조(16)의 전단계에 혐기조(14)와 무산소조(15)를 설치하고 폭기조(16)에서 처리된 처리수를 무산소조(15)로 다시 반송하여 질산성 질소(NO3-N)를 제거하며, 최종침전조(4)에서 침전된 활성슬러지 중의 일부를 혐기조(14)로 반송함으로써 반응조 전체의 미생물 농도를 일정하게 유지할 뿐만 아니라, 혐기상태에서 인을 방출시키고 후속 폭기조(16)에서 과잉의 인을 섭취함으로써 잉여슬러지 상태로 인을 인발/제거하게 된다.
도2의 전형적인 하폐수 A2/O(Anaerobic/Anoxic/Oxic) 공정에 있어서, 하폐수는 혐기조(14)-무산소조(15)-폭기조(16) 3단의 반응조로 구성되어진 주 반응공정 A2/O 생물학적 반응조로 유입되어 BOD, COD, SS를 비롯한 수질오염물질, 특히 부영양화의 원인물질로 작용하고 있는 질소, 인 등의 영양염류가 제거된다. 생물학적 방법으로 2차 처리된 하폐수 중 미생물 기작에 의해 무겁게 형성된 플럭(floc) 및 화학응집반응(18)에 의해 형성된 응집물은 최종침전조(4)에서 중력에 의해 침전되어 일부는 전단으로 반송되어지고 잉여슬러지는 슬러지 농축소화조(6)와 탈수기(7)를 거쳐 인발 제거된다. 최종침전조(4)에서의 상등수는 모래여과기(8)와 활성탄여과기(9)에 의해 여과되어지고 최종처리수는 소독방류조(5)에서 염소(13) 소독되어 최종 방류되는 것이 일반적인 종래 하폐수 고도처리공정이다.
상기와 같이 혐기성조(14)-무산소조(15)-호기성조(16) 3단의 A2/O 공법은 질산성 질소를 제거하기 위한 내부반송(nitrification recycle)과 인 제거를 위한 침전조(4)로부터의 슬러지 외부 반송으로 구성되어지는데, 혐기성조(14)에서 인을 방출시키고 호기성조(16)에서 미생물이 인을 과잉섭취 할 수 있도록 하여 활성슬러지 내 총인의 함량비를 높임으로써 하수 중의 인 제거율을 높이며, 무산소조(15)에서는 호기성(16)조로부터의 내부 반송수 내 질산성질소(nitrate)를 탈질시켜 질소 가스로 전환시킴으로써 하수중의 질소를 제거하게 된다. A2/O 공법의 처리효율은 일반적으로 BOD 제거율 90％ 이상, SS 90％ 이상, T-N은 40∼70％, T-P는 60％ 정도로 보고되고 있다. HRT는 5∼8시간 (혐기성조: 0.5∼1.0시간, 무산소조: 0.5∼1.0시간, 호기성조: 3.5∼6.0시간) 정도로 운전되며 SRT는 4∼27일, 외부 슬러지반송율(RAS)은 25∼50％, 내부반송율은 유입수량의 100∼200％ 정도이다.
현재까지 개발된 질소/인 하폐수의 생물학적 고도처리공법은 90％ 이상 대부분 도2의 A2/O 공법을 변형시킨 공법이다.
도1 및 도2의 전형적인 생물학적 하폐수 처리공정에서 상술한 바와 같이, 생물학적 처리공정에 있어서 호기성 미생물의 활성과 활성슬러지의 원활한 혼합(mixing)을 위하여 공기주입을 통한 산소공급은 필수불가결하다.
생물학적 하폐수 처리공정에 있어서, 폭기조(3,16) 내에서의 용존산소(DO, Dissolved Oxygen)농도는 유입수내의 기질과 함께 호기성 미생물의 가장 기본적인 성장조건이며, 일반적으로 DO 1.5∼3.5 ppm 정도의 용존산소농도가 호기성 미생물에게 요구되는데, 산기관(air diffuser)을 통한 공기주입은 보편화된 호기성 미생물의 활성화와 하폐수의 교반방법이라 할 수 있다. 하지만 폭기조내의 활성슬러지농도(MLSS)가 높거나 수온이 상승하는 하절기에는 DO 1.5∼3.5 ppm 정도의 용존산소농도를 유지하기는 용이치만은 않다. 폭기조(3,16) 내에서 DO 1.5∼3.5 ppm 까지 산소를 용존시키기 위하여 산소전달효율(SOTE, Standard Oxygen Transfer Efficiency)이 높은 미세기포(fine bubble) 산기관을 사용하면 적은 동력으로 목표 용존산소농도를 맞출 수는 있으나, 산기관으로부터 생성되는 기포들은 너무 작은 미세기포이므로 활성슬러지의 교반효과는 미비하며, 반대로 조대기포(coarse bubble)를 발생시키는 산기관을 사용하게 되면 활성슬러지의 교반효과는 월등하나 산소전달효율이 저조하여 소요동력이 높게 요구되기 때문이다. 따라서 산소전달효율 뿐만 아니라 활성슬러지의 교반효과까지 우수한 폭기조의 구성방법이 강구되어야 한다.
도3a∼도3f는 생물학적 하폐수 처리공정에 있어서, 폭기조(3,16) 내에 산소공급을 위하여 현재 사용되고 있는 대표적인 산기관(air diffuser)을 나타내는데, 도3a와 도3b는 저렴하지만 산소전달효율(청수, 수심 5m 기준)이 10∼16％ 정도로 저조한, 조대기포(coarse bubbles)를 발생시키는 측면분사형(도3a)과 구슬충진형(도3b) 비다공성 산기관의 실제 형상과 정면도 및 평면도이다. 도3a와 도3b의 비다공성 산기관은 산소전달효율이 낮기 때문에, 높은 산소전달효율이 요구되지 않는 정화조나 수심이 7m 이상으로 깊은 하폐수처리수조의 교반목적으로 설치하는 것이 바람직하다.
반면, 도3c∼도3f는 청수기준 5m 수심에서 산소전달효율이 25％ 이상인, 미세기포(fine bubbles)를 생성시키는 다공성 내지 원뿔노즐형(도3f) 산기관이다. 도3c 내지 도3d의 산기관은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)라는 합성고무 재질의 멤브레인(membrane)이라 칭하는 산기관으로서, 작동 초기에는 매우 균일하고 미세한 기포가 발생되더라도 수개월이 지나면 오폐수의 피내식성으로 인해 고무의 신축성이 떨어진다. 이에 따라 기포노즐의 크기는 수배 이상 커져 기포크기 증가로 인한 산소전달효율 저하뿐만 아니라 공기주입 중지시 액상의 역류현상을 초래할 수 있다. 도3e의 세라믹 재질의 산기관은 상기의 EPDM 합성고무 재질의 단점을 극복할 수 있는 초미세기포 발생형 산기관으로서 가장 높은 산소전달효율을 발휘할 수 있으나 압력손실이 높고 세라믹 재질에 미생물이 용이하게 증착하여 기공을 폐색시킬 수 있을 뿐만 아니라 고가라는 단점이 있다. 도3f의 산기관은 기포발생노즐이 구비된 디스크를 다단으로 쌓아 올려 전체 형상을 원뿔형으로 하여 슬러지의 적층을 최대한 방지하려는 고안(대한민국 등록실안 20-0368391)인데, 공기송풍기(10, blower)로 인한 진동이 반복되면서 배관과의 연결부위 내지 다단 디스크들이 풀리는 경향이 있어 역시 장기 사용에 불안정한 요소가 있다.
산기관에 있어서, 산소전달효율은 일반적으로 수심 5m 시험수조에 시험대상 산기관을 1개 이상 설치하고, 시험수(청수)를 채운 후 아황산나트륨(Na2SO3)과 염화코발트(CoCl2)를 이용하여 탈기시켜 수중의 용존산소를 완전 제거한 후, 설치된 산기관에 일정 공기량을 포기시키면서 수조상부(수심 4.5m 지점)에서 단위시간 간격으로 DO-meter를 이용하여 용존산소를 측정하고, 이를 이용하여 총괄산소전달계수(KLa)와 산소전달효율(SOTE)을 산정하게 된다.
그리고 산기관으로부터 생성되는 기포의 크기는 산기관의 성능을 결정짓는 중요한 요소 중의 하나이며, 일반적으로 산기관의 종류를 구분할 때에도 사용되는 기준이 된다. 산기관으로부터 생성되는 기포의 크기 및 분포는 전기저항 탐침법, 음향학적 측정법, 직접 촬영기법 등을 사용하여 측정할 수 있다.
표1에 상기의 종래 산기관과 하기에 상술할 본 발명인 다공성 소결체로 제작된 미세기포 발생기의 특징과 수심 5m에서의 표준산소전달효율(청수기준)을 정리하였는데, 20℃ 청수기준의 산소전달효율이므로 실제 하폐수처리장에서의 산소전달효율(SOTE)은 활성슬러지농도에 의한 점성과 수온차로 인하여 보다 낮아질 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
최근 들어 지구온난화의 원인이 되고 있는 온실효과가스인 이산화탄소(CO2)의 저감방안이 환경이슈로 크게 대두되고 있는데, 본 발명이 속하는 수질환경분야에서는 소비전력을 저감할 수 있는 고효율 산기장치를 사용하는 것이 매우 용이한 방법이라 할 수 있다. 하폐수처리시설은 다량의 전력을 소비하는 설비로서 그 중 하폐수에 용존산소를 공급하는 폭기설비의 전력 소모량은 전체 하폐수처리 소비전력량의 40∼50％에 달하고 있기 때문이다. 에너지 절감 차원에서의 산기장치는 산소전달효율을 최대한 높여 송풍기(10, blower)의 가동대수 및 가동시간을 줄이는 것이라 할 수 있는데, 산기장치의 산소전달효율을 높이기 위해서는 산기장치에서 발생되는 기포를 최대한 미세하고 균일하게 하여 기-액 접촉면적 즉 수중 기포들의 벌크 총비표면적을 증대시켜야 한다. 또한 산기장치에서 부하되는 압력손실을 최대한 낮춰 적은 동력의 송풍기 압력으로 충분히 기포가 발생할 수 있도록 해야 한다. 특히 교반효과가 요구되는 반응조 및 수질처리조에서는 낮은 압력손실(pressure loss) 하에 다량의 공기발생이 필수적이다.
도4 내지 도8은, 종래 산기관에서의 상기에서 상술한 문제점을 해결하고자 하는, 본 발명에 따른 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재(sintered material) 미세기포 발생기의 구성도이다.
도4∼도8의 본 발명은, 기포가 발생되는 부분의 재질상에 있어서, 도3c 내지 도3d의 산기관 재질인 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)라는 합성고무 재질의 단점을 극복하고자, 본 발명에서는 기공(pore) 형태와 크기가 영구적으로 변형되지 않도록 스테인레스(stainless) 금속소재 내지 합성수지(synthetic resins) 재질을 사용하였으며, 일정한 기공형태와 기공크기를 확보하기 위해서 '소결(sintering)' 방법으로 제조하였으며, 본 발명으로부터 발생된 미세기포(fine bubble)들이 수중에서 최대한 넓게 분산/확산되어 큰 기포로 합체되는 것을 방지하고자 목표 수질성상에 맞도록 여러 형태의 기포확산유도판을 제공하였으며, 수중에서 균일한 미세기포(fine bubble)를 발생시킬 뿐만 아니라 여과(filtration) 기능까지 수행할 수 있도록 한 것이 본 발명의 특징이다.
대한민국 등록특허 10-0844141은 수중에서 미세기포를 발생시키기 위한 실리카 또는 알루미나 세라믹 산기관(ceramic diffuser)에 관한 것으로서, 1기압 내외의 작은 공기압만 적용해도 미세기포를 균일하면서도 일정하게 발생시킬 수 있도록 하는 발명인 반면에, 세라믹 산기관은 진동을 부여하면서 가압하여 제조되거나, 내지 압출성형 방법으로 제조됨으로써, 실리카 또는 알루미나 분말 미립자가 표면에서 내부 중심으로 갈수록 기공크기가 커지는 넓은 기공분포를 형성한다는 점과, 세라믹 재질은 작은 충격에도 '깨지기 쉽다(brittle)' 라는 단점을 가지고 있는 발명이다.
도4는 본 발명에 따른 수평식 기포확산유도판(21)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20)의 구성도이다. 본 발명인 도4의 주된 제조공정은, 상기 세라믹 산기관의 재질상의 단점 및 넓은 기공크기의 분포를 해결하고자, 스테인레스(stainless) 금속소재 내지 합성수지(synthetic resins) 소재인 수μm∼수mm의 분말(powder)로부터 '소결(sintering)' 공정에 의한 균일기공크기의 다공성 소결체(porous sintered objects)의 제조방법으로서, 분말야금분야 기술의 일종이다.
소결(sintering)에 의한 금속 내지 합성수지 소재의 다공성 소결체를 제조하는 방법을 설명하면 하기와 같다.
'소결(sintering)'이란, 일정 입도(particle size distribution)의 고순도/고압축성 분말체(powder)를 정밀기계로 완전 혼합한 후, 3∼7 ton/cm2의 압력을 가진 고정밀 공구를 사용하여 적당한 형상으로 가압 성형한 성형체를 용융점 부근까지 가열하면 서로 단단히 밀착/고결되는 현상을 이용한 성형방법으로, 본 발명에서는 수 마이크론(μm)∼수 밀리(mm) 입경의 스테인레스 금속소재 내지 합성수지의 미세분말들을 틀(mold) 속에 넣고 프레스(press)로 고압으로 눌러 설계형상으로 성형한 다음 그 물질의 용융점에 가까운 온도로 가열했을 때 분말체가 서로 접한 면에서 확산접합이 이루어지거나 일부가 증착하여 서로 연결되면서 하나의 단단한 다공성 소결체(porous sintered objects)가 형성되는데, 설계원료로 사용되는 분말체의 입도(particle size distribution)를 조절함으로써 최종 소결체의 균일기공크기의 기공 그레이드(porosity grade)를 결정할 수 있다.
다공성 소결체(porous sintered objects)의 제조에 있어서, 스테인레스 금속재질의 분말체를 원료로 사용하게 되면 내식성, 내열성 및 내구성이 우수한 다공성 금속소결체 제품을 생산할 수 있으며, 합성수지 분말체를 원료로 이용하면 값이 싸고 내화학성이 우수한 다공성 수지소결체를 제조할 수 있다.
상기와 같이 소결방법에 의해 제조된 다공성 소결체는, 원료로 사용되는 분말체의 입도를 조절하여 최종 소결체의 기공을 0.01∼100 μm급 까지 용이하게 결정할 수 있다는 점과, 균일한 입도를 지니는 분말체를 사용할 경우 단순압착에 의해 생산된 종래제품보다 기공도(porosity)가 우수하며 다양한 형상으로 제작할 수 있을 뿐만 아니라 최종 소결체를 오랫동안 반복사용해도 기공형상이 변형되지 않는다는 점과, 두 가지 이상의 입도를 지니는 분말체를 원료로 사용하게 되면 다양한 기공을 갖는 최종 소결체를 얻을 수 있다는 점 등 소결방법에 의해 생산된 최종 다공성 소결체(porous sintered objects)는 많은 장점을 가지고 있다.
따라서 상기와 같은 방법으로 제조된 다공성 소결체는, 세라믹 재질과 여과포(bag filter)를 대체할 수 있는 고온고압 하에서의 대기오염입자 여과수단, 유압/공압 분야에서의 필터와 소음저감(silencer) 및 역화 방지수단, 부식이 발생할 수 있는 환경에서 부식방지소재로 석유화학/전자/제약 분야, 0.01 μm급 이하의 초정밀 제균/제습/오일제거 필터수단 등 다양한 분야에 다공성 소결체는 응용 시도되고 있으나, 본 발명에서와 같이 수질오염처리를 위하여 폭기시에는 균일한 미세기포를 발생시키면서, 폭기 휴지기에는 오염입자를 분리하는 여과수단(filter medium) 까지 병행하며, 상기 다공성 소결체는 폭기/여과 공정을 반복하면서 자체적으로 폐색된 기공을 원래 상태로 회복시키는 역세척(back-flushing) 기술은 전무한 실정이다.
도4는 본 발명에 따른 수평식 기포확산유도판(21)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20)의 구성도인데, 상기 소결방법으로 제조된 미세기포 주발생부(23) 및 소결소재 상부의 미세기포 발생부(22), 하부 미세기포 발생부(24), 주 공기배관과 연결할 수 있는 배관 연결부(25)로 구성되는데, 특히 다공성 소결체인 미세기포 발생부(22, 23, 24)로 생성된 미세기포들(fine bubbles)이 수중에서 합체가 이루어지는 것을 방지하면서 작은 기포입자 형태로 수중에서 효과적으로 분산되도록 기포확산유도판(21)이 제공되는 특징이 있다.
도5는 본 발명인 경사식 기포확산유도판(31)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(30)의 구성도인데, 도4에서 제공되었던 수평식 기포확산유도판(21)에서보다 도5의 경사식 기포확산유도판(31)을 적용하면 수중에서의 기포합체방지, 기포분산 및 활성슬러지의 교반을 더 효과적으로 유도할 수 있다. 기포확산유도판에 있어서, 경사식유도판(31)은 수평식(21)에서보다 유도판 하부 국부지점에서의 기포들의 순간체류량과 체류시간을 짧게 하기 때문이다. 따라서 본 발명인 도4의 수평식 기포확산유도판(21)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20)는 정화조나 간이 마을하수처리장에 용이하게 적용될 수 있으며, 반면 수심이 깊고 활성미생물농도(MLSS)가 높은 중형 내지 대단위 하폐수처리장에는 본 발명인 도5의 경사식 기포확산유도판(31)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(30)를 적용하는 것이 바람직하다.
도5의 경사식 기포확산유도판(31)은, 경사식 유도판의 상기 장점들을 더욱 구현하고자 할 경우에는, 특히 대단위 수처리공정 내지 본 발명의 미세기포 발생기의 크기가 커질 경우에는 여러 개의 경사식 기포확산유도판(41,42,43)이 제공될 수 있는데, 본 발명에 따른 다중 경사식 기포확산유도판(41,42,43)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(40)의 구성도를 도6에 나타내었는데, 수심이 5m 이상 깊은 대단위 처리장일 경우에는 도6의 발명은 더욱 효과적이다.
도7은 본 발명에 따른 회전식 기포확산유도판(51)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(50)의 구성도이다. 도7의 본 발명에 있어서, 다공성 소결체인 주발생부(23)로부터 생성된 미세기포들은, 주발생부(23) 상부에 구비된 선풍기 날개모양으로 생긴 회전식 기포확산유도판(51)과 부딪히면서 나선형 곡선(spiral curve)을 형성하면서 분산/상승한다. 이때 회전식 기포확산유도판(51)은 발생된 기포들의 부력에 의해 회전축(52)을 따라 수직으로 부양되면서 기포확산유도판의 회전부(53)를 중심으로 회전하게 되는데, 기포확산유도판의 회전부(53)는 마찰력을 최소로 하기 위하여 테프론(teflon) 재질과 같이 마찰계수가 적은 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 나선형으로 상승(spiral rising)하는 기포(bubble)는 수직으로 상승하는 기포보다 수중에 체류하는 시간이 길게 되므로, 즉 기포의 상승경로를 길게 함으로써 분산상인 기포와 하폐수 사이의 접촉시간을 최대한 늘려 주게 되므로 기체 체류량(gas holdup)이 증가될 뿐만 아니라 와류에너지(eddy energy)에 의한 교반효과(mixing effect) 또한 증가되기 때문에, 대규모 하폐수처리장 및 유동층(fluidized bed) 내지 기포탑(bubble column)의 경우에는 도7의 회전식 기포확산유도판(51)이 구비된 미세기포 발생기(50)를 적용하는 것이 보다 효과적이다.
현재 하폐수처리장에 사용되고 있는 대표적인 산기관(도3)에 있어서, 도3c는 수평방향으로 설치되는 러버 봉 형태(rubber tube type)의 멤브레인 산기관(air diffuser)이다. 종래 산기관인 도3c를 본 발명의 다공성 소결체인 고효율 미세기포 발생기로 교체하고자 할 경우에는, 본 발명 또한 수평방향으로 설치되는 것이 경제적인 측면에서 유리하다.
도8은 본 발명에 따른 기포확산유도판(61)이 구비된 수평설치형 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(60)의 구성도인데, 본 발명인 도8은 종래 멤브레인 봉 산기관(도3c)과 마찬가지로 수평방향으로 설치되되, 미세기포가 합성고무가 아닌 다공성 소결체에서 발생된다는 점과, 기포확산유도판(61)이 구비되어 수중에서 미세기포들의 분산을 촉진시킨다는 특징이 있다.
도9a 및 도9b는 본 발명인 도4의 수평식 기포확산유도판(21)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20)의 일례로서, 도9a는 다공성 소결체의 외경(φ, OD) 53mm, 길이(L, length) 50mm, 소결체 두께(T, thickness) 7mm, 다공성 소결체의 기공크기(pore size)는 10μm 이다. 도9b는 다공성 소결체의 길이(L) 100mm인 수평식 기포확산유도판(21)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 일례이다.
도10a 및 도10b는 본 발명인 도5의 경사식 기포확산유도판(31)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 일례로서, 도10a는 다공성 소결체의 외경(φ, OD) 53mm, 길이(L, length) 100mm, 소결체 두께(T, thickness) 7mm, 다공성 소결체의 기공크기(pore size)는 3μm 이다. 도10b는 다공성 소결체의 외경(φ) 70mm, 길이(L) 140mm, 소결체 두께(T) 8mm, 다공성 소결체의 기공크기(pore size)는 0.3μm인 경사식 기포확산유도판(31)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 일례이다.
도11a 및 도11b는 본 발명의 일례인 도10a와 도10b의 경사식 기포확산유도판(31)이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(30)의 실시예인데, 다공성 소결체로부터 발생된 기포들은 경사식 기포확산유도판(31)에 의해 수중에서 효과적으로 분산/확산 된다는 점과, 동일 통기량에서 다공성 소결체의 기공크기(pore size)가 세밀해질수록(3⇒0.3μm) 발생되는 기포들은 더욱 미세해지고 균일해지는 것을 알 수 있다.
도12a 및 도12b는 본 발명인 기포확산유도판이 구비된 여과병용 소결소재 미세기포 발생기의 테스트 장비 및 통기량에 따른 압력손실 실험결과인데, 테스트 장비는 공기를 주입할 수 있는 에어펌프, 압력계, 유량계, 액상 흡입펌프로 구성되어져 있으며, 실제 생태계가 존재하는 소형수조에서 본 발명을 시험하였다. 도12b에서 알 수 있듯이, 본 발명의 미세기포 발생부인 다공성 소결체에 부하되는 압력손실(pressure loss)은 통기량의 증가에 따라 증가하는데, 종래 대표적인 산기관 중 EPDM 합성고무 산기관(도3c, 도3d)과 유사한 압력손실 값을 나타냈다. 도12b로부터 본 발명의 적절한 통기량, 즉 50∼150L/min(LPM)을 선정할 수 있다.
일반적인 종래 침지식 여과방법인 MBR(Membrane Biological Reactor)에 사용되는 중공사막(hollow fiber membrane)에 있어서, 중공사막 하나의 엘리먼트(element)는, 직경 2mm, 내경 0.8mm, 길이 1.5m, 기공크기 0.1μm, 중공사 160개 내외의 가닥수로 구성되는데, 도12a의 테스트 장비 및 수학식1로부터 구한 본 발명의 청수기준 여과율은, 종래 친수화된 PVDF 재질의 중공사 막여과의 여과율에 비하여 수배∼수십배 높은 값을 나타냈는데, 이는 본 발명의 다공성 소결체의 기공율(porosity)이 종래 중공사에서 보다 높기 때문이다.
[수학식 1]
Figure pat00002
본 발명의 통기량에 따른 최대압력손실, 청수기준 통수량 및 단위여과면적당 여과율(filtration rate)을 종래 중공사막과 비교하여 표2에 정리하였으며, 표2로부터 대상 원수성상에 적절한 본 발명의 사양과 설치개수를 산정할 수 있다.
[표 2]
Figure pat00003
도13a 및 도13b는 본 발명인 여과병용 소결소재 미세기포 발생기가 실시된 침지여과식 간헐폭기조(70) 및 완전혼합형 침지여과식 다단 폭기조(80)의 입면도로서 본 발명에서의 대표도라 할 수 있는데, 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다.
하폐수의 생물학적 전단부에 해당되는 혐기조(14) 및 무산소조(15)를 거쳐 이송되는 유입수는 소결소재 미세기포 발생기(20,30,40,50,60)가 설치된 침지여과식 간헐폭기조(70)로 유입된다. 유입된 원수는 공기공급수단인 송풍기(10, blower 내지 compressor)와 본 발명인 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20,30,40,50,60)로부터 발생된 미세기포(71)에 의해 폭기(aeration) 및 교반(agitation)되며, 중력침전되어 슬러지 피트(76)에 모여진 활성슬러지의 일부는 다기능 폭기조(70,80)의 전단부로 반송되어 미생물 기작의 먹이물질로 사용되어지고, 일부 잉여슬러지는 슬러지 농축조/소화조(6) 및 탈수기(7)를 거쳐 케이크 상태로 인발/제거된다.
도13a 및 도13b에 있어서, 침지여과식 다기능 폭기조(70,80)의 용존산소농도(DO) 값이 미세기포(71)의 폭기에 의해 세팅된 DO 값에 다다르면 폭기과정은 휴지되는데, 폭기 휴지기 동안에는 액상흡입펌프(74, liquid suction pump) 및 본 발명인 다공성 소결체(20,30,40,50,60)에 의해 원수가 여과/흡입되어 처리수조(5)로 이송된다. 즉 도13a 및 도13b에 있어서, 본 발명인 다공성 소결체(20,30,40,50,60)는 폭기시에는 미세기포 발생기로 운용되며, 폭기 휴지기에는 미세 수질오염입자를 걸러주는 여과/분리수단으로 운용되는 다기능 고도 수처리 수단이 된다.
액상의 여과/흡입 과정이 진행되다가 본 발명인 다공성 소결체에 수질오염입자에 의한 기공막힘 즉 폐색이 발생하면, 액상흡입펌프(74)의 전후단 사이의 압력차를 측정하는 압력강하센서(75)에 의해 압력강하(ΔP, pressure drop) 값이 2.0∼3.5 kgf/cm2 까지 증가하게 되는데, 기공의 막힘현상 정도가 압력강하센서(75)에 의해 감지되면, 액상의 여과/흡입 과정은 중단되고, 다시 공기송풍기(10)에 의한 폭기과정이 이루어진다. 공기송풍기(10)에 의한 폭기과정에 있어서, 폐색된 다공성 소결체(20,30,40,50,60)의 기공들은 자연적으로 원래 상태로 회복되는 역세척(back-washing) 과정이 이루어지는데, 다공성 소결체의 기공들이 과도로 폐색되었을 경우에는, 액상흡입펌프(74)의 +/- 전기적 단자는 자동으로 변환되어 흡입방향이 역으로 바뀌면서 흡입펌프(74)는 역세척 펌프(back-washing pump)로 작동하면서 폐색된 다공성 소결체(20,30,40,50,60)의 기공들을 초기 상태로 회복되는 과정을 돕게 된다. 즉 본 발명의 다공성 소결체는 자체 운전모드인 공기폭기에 의해, 내지 액상흡입펌프(74)의 역세척 펌프로의 전환으로 자동 세정된다. 다공성 소결체의 여과/흡입과정 및 액상에 의한 역세척 과정은 대한민국 공개특허 10-2010-0056429에 상세히 설명되어져 있다.
본 발명에 따르면, 하수 및 폐수처리공정에 있어서, 여과병용 다공성 소결체(20,30,40,50,60)의 기공크기(pore size)는 0.1∼100μm이 바람직하다. 다공성 소결체의 기공이 100μm 이상으로 너무 크면 발생된 기포들의 크기가 커서 산소전달효율이 저하될 뿐만 아니라, 액상의 여과/흡입 과정시 통수량은 많은 반면에 수질오염 미세입자 및 미세 floc들을 효과적으로 여과 분리시킬 수 없으며, 반대로 기공이 0.1μm 이하로 너무 작으면 다공성 소결체에 압력손실(pressure loss)이 많이 걸려서 액상흡입펌프(74)에 무리를 줄 수 있을 뿐만 아니라 역세척(back-flushing) 공정이 용이치 못하기 때문이다.
본 발명인 도13b에 따르면, 침지여과식 미세기포 폭기조(70)에 있어서, 다공성 소결체(20,30,40,50,60)의 기공막힘 현상 즉 폐색(blockage)을 최대한 방지하고자 다공성 소결체(20,30,40,50,60) 하부에 조대기포(85) 발생수단인 산기장치(60, air diffuser)가 제공되며, 산기장치(60)로부터 발생된 조대기포들(85)은 다공성 소결체(20,30,40,50,60)의 표면을 연속적 내지 주기적으로 표면세정하게 되는데, 조대기포 산기관(60)은 종래 산기관(도3)을 활용할 수 도 있으며, 본 발명의 다공성 소결체를 사용할 수도 있는데, 다공성 소결체를 사용하고자 할 경우에는, 본 발명인 기포확산유도판(61)이 구비된 수평설치형 소결소재 기포발생기(60)를 수평으로 설치하되, 수평설치형 소결소재 기포발생기(60)를 구성하는 다공성 소결체의 기공은, 미세기포 발생용 다공성 소결체(20,30,40,50)의 기공보다 크게 10∼100 μm로 하여 조대기포를 발생시키게 하는 것이 바람직한데, 다공성 소결체(20,30,40,50)의 표면세정과 활성슬러지의 교반효과는 미세기포보다 조대기포가 더 유리하기 때문이다. 또한, 기포확산유도판(61)이 구비된 수평설치형 소결소재 기포발생기(60)만을 독립적으로 운용할 수 있는 공기송풍기(82)를 별도로 설치하여 완전혼합형 침지여과식 다단 폭기조(80)를 연속 장기폭기까지 운전할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명인 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20,30,40,50,60)가 적용된 도13a의 침지여과식 간헐폭기조(70) 및 도13b의 완전혼합형 침지여과식 다단 폭기조(80) 구성은, 전형적인 표준활성슬러지 공법(도1)과 생물학적 고도처리공법(도2)에 있어서, 「폭기조(3 내지 16)+최종침전조(4)+모래여과기(8)+활성탄여과기(9)」를 하나의 다기능조(70,80)에서 모두 처리할 수 있도록 하여, 설치부지 축소 및 운전용이성 등 경제적인 측면에서 효과가 크다 할 수 있다.
한편, 정수처리, 마을상수도/지하수 등 음용수 처리시설에 있어서, 본 발명인 여과병용 소결소재 미세기포 발생기(20,30,40,50,60)가 적용된 도13a의 침지여과식 간헐폭기조(70) 및 도13b의 완전혼합형 침지여과식 다단 폭기조(80)를 실시하게 되면, 자연 방사성 물질인 라돈(Rn, Radon)을 비롯한 휘발성 유기화합물(VOC)를 60％ 이상 제거할 수 있을 뿐만 아니라 용존산소농도(DO)를 높여 건강한 음용수를 제공할 수 있다. 2010년 국내 환경부 보도자료에 따르면, 마을상수도 및 지하수 474 곳을 조사한 결과, 발암성 물질인 라돈(Rn) 항목은 106개 지점(22.4％)에서 미국 먹는물 제안치를 초과하였는데, 라돈(Rn) 물질은 수중에서 휘발성이므로 일반폭기로도 60％ 저감될 수 있다는 보고가 있는 바, 본 발명의 미세기포에 의한 폭기방식을 적용하면 60％ 이상 용이하게 저감시킬 수 있다.
도14는 전형적인 종래 가압부상조(90)의 입면도로서, 가압부상조(90)에 있어서 미세기포를 고압하에서 발생시키는 일반적인 방법을 도시하고 있는데, 본 발명인 소결소재 초미세기포 발생기(101)를 계단식으로 실시하게 되면, 액상순환용 고압펌프(91), 용존산소 압력탱크(92), 기체 분산판(95) 및 미세기포 상승유도벽(99)의 구비없이 초미세기포(102, ultra-fine bubble)를 용이하게 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 처리수의 순환이 필요없게 되므로 가압부상부의 전체 처리량이 크게 증대되는 효과가 있다.
한편, 대한민국 등록특허 10-0844141은 수중의 오염물질을 부상시키기 위한 초미세기포를 발생용 세라믹 산기관(ceramic diffuser)에 관한 것으로서, 1기압 내외의 낮은 공기압으로 초미세기포를 균일하면서도 일정하게 발생시켜 수중의 오염물질을 빠르고 확실하게 부상시킬 수 있는 발명인 반면에, 세라믹 산기관은 진동을 부여하면서 가압하여 제조되거나, 내지 압출성형 방법으로 제조됨으로써, 실리카 또는 알루미나 분말 미립자가 표면에서 내부 중심으로 갈수록 기공크기가 커지는 넓은 기공분포를 형성한다는 점과, 세라믹 재질은 작은 충격에도 '깨지기 쉽다(brittle)' 라는 단점을 가지고 있는데, 본 발명인 소결방법으로 제조된 금속소재 내지 합성수지소재 초미세기포 발생기(101)를 실시하게 되면, 상기 단점을 해결할 수 있다.
도15는 본 발명인 소결소재 초미세기포 발생기(101)가 실시된 수중 미세오염물질 부상조(100)의 실시예인데, 마이크론(μm) 크기의 초미세기포들(102)을 발생시키기 위한 다공성 소결체의 기공은 0.01∼0.1μm 크기이며, 계단식으로 설치하여 초미세기포들(102)의 상승유로를 유도하는 것이 바람직하다.

Claims (5)

  1. 여과병용 미세기포 발생기에 있어서,
    미세기포 발생부인 다공성 소결체는,
    스테인레스 금속분말 내지 합성수지 미세분말을 원료로 하여,
    균일한 기공크기분포와 높은 기공률을 지니게 하기 위하여; 및
    기공형태와 기공크기가 오랜 가동에도 변형되지 않도록 하기 위하여,
    소결(sintering) 방법으로 제조되어,
    수중에서 균일하고 미세한 기포를 발생시킬 수 있도록 하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기 일측에 수평식(21), 경사식(31), 다중경사식(41), 회전식(51), 수평설치형(61) 중 어느 하나의 기포확산유도판(bubble spreading device)이 제공되어,
    미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 유도하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기는,
    폭기시에는 미세기포를 발생시켜 호기성 미생물에게 산소를 전달하면서 활성슬러지를 교반시켜 주고; 및
    폭기휴지기에는 수질오염 미세입자를 분리/여과할 수 있도록 하는,
    상기 여과병용 다기능 소결소재 미세기포 발생기가 제공된 것을 특징으로 하는 고도 수처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    여과병용 다공성 소결체의 기공막힘 현상이 흡입/여과 차압감지기(75)에 의해 감지되었을 경우,
    자체적인 폭기운전모드; 및
    액상흡입펌프(74)의 +/- 전기적 단자는 자동으로 변환되어 액상 흡입방향이 역으로 바뀌어 흡입펌프(74)는 다공성 소결체의 역세척 펌프로 작동되면서,
    다공성 소결체의 기공을 초기상태로 회복시켜 주는 공기 내지 공기+액체 역세척 공정이 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고도 수처리 방법.
  3. 여과병용 미세기포 발생기에 있어서,
    미세기포 발생부인 다공성 소결체는,
    스테인레스 금속분말 내지 합성수지 미세분말을 원료로 하여,
    균일한 기공크기분포와 높은 기공률을 지니게 하기 위하여; 및
    기공형태와 기공크기가 오랜 가동에도 변형되지 않도록 하기 위하여,
    소결(sintering) 방법으로 제조되어,
    수중에서 균일하고 미세한 기포를 발생시킬 수 있도록 하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기 일측에 수평식(21), 경사식(31), 다중경사식(41), 회전식(51), 수평설치형(61) 중 어느 하나의 기포확산유도판(bubble spreading device)이 제공되어,
    미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 유도하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기는,
    폭기시에는 미세기포를 발생시켜 호기성 미생물에게 산소를 전달하면서 활성슬러지를 교반시켜 주고; 및
    폭기휴지기에는 수질오염 미세입자를 분리/여과할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하여,
    「폭기조+침전조+여과기」를 하나의 다기능조(70,80)에서 모두 처리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는,
    상기 여과병용 소결소재 미세기포 발생기가 실시된 침지여과식 다기능 폭기조.
  4. 정수처리, 마을상수도/지하수 등 음용수 처리의 폭기시설에 있어서,
    미세기포 발생부인 다공성 소결체는,
    스테인레스 금속분말 내지 합성수지 미세분말을 원료로 하여,
    균일한 기공크기분포와 높은 기공률을 지니게 하기 위하여; 및
    기공형태와 기공크기가 오랜 가동에도 변형되지 않도록 하기 위하여,
    소결(sintering) 방법으로 제조되어,
    수중에서 균일하고 미세한 기포를 발생시킬 수 있도록 하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기 일측에 수평식(21), 경사식(31), 다중경사식(41), 회전식(51), 수평설치형(61) 중 어느 하나의 기포확산유도판(bubble spreading device)이 제공되어,
    미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 유도하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 여과병용 미세기포 발생기는,
    폭기시에는 미세기포를 발생시켜 자연 방사성 물질인 라돈(Rn)을 비롯한 휘발성 유기화합물(VOC)을 저감시킬 뿐만 아니라 음용수의 용존산소농도(DO)를 높여 주고; 및
    폭기휴지기에는 음용수의 미세오염입자를 분리/여과할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는,
    상기 여과병용 소결소재 미세기포 발생기가 제공된 음용수 고도 처리방법.
  5. 수질오염입자 부상용 초미세기포 발생기에 있어서,
    초미세기포 발생부인 다공성 소결체는,
    스테인레스 금속분말 내지 합성수지 미세분말을 원료로 하여,
    균일한 기공크기분포와 높은 기공률을 지니게 하기 위하여; 및
    기공형태와 기공크기가 오랜 가동에도 변형되지 않도록 하기 위하여,
    소결(sintering) 방법으로 제조되며,
    상기 소결방법으로 제조된 초미세기포 발생기(101)의 일측에 수평설치형 기포확산유도판(61)이 제공되어,
    초미세기포 발생기로부터 생성된 균일 미세기포들이 수중에서 넓게 분산/확산 되도록 유도하며; 및
    상기 소결방법으로 제조된 초미세기포 발생기(101)를 계단식으로 설치하여 초미세기포들(102)의 상승유로를 유도하여,
    액상순환용 고압펌프, 용존산소 압력탱크, 미세기포 상승유도벽의 구비없이; 및
    처리수의 순환없이,
    상기 소결방법으로 제조된 초미세기포 발생기(101)로부터 수중에서 마이크론(μm) 크기의 균일하고 미세한 기포를 발생시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수질오염입자 부상조(100).
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