KR20110137597A - 폐ㆍ하수 처리장치 - Google Patents

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KR20110137597A KR1020100057614A KR20100057614A KR20110137597A KR 20110137597 A KR20110137597 A KR 20110137597A KR 1020100057614 A KR1020100057614 A KR 1020100057614A KR 20100057614 A KR20100057614 A KR 20100057614A KR 20110137597 A KR20110137597 A KR 20110137597A
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Abstract

본 발명은 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인을 동시에 보다 효과적으로 처리하기 위해 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과; 상기 유입수를 상기 제 1 무산소조로 유입하는 제 2 유입수 분할관과; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과; 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐ㆍ하수 처리장치{APPARATUS FOR SEWAGE AND WASTEWATER TREATMENT}
본 발명은 폐ㆍ하수 처리장치에 관한 것으로서, 특히 폐ㆍ하수 처리장치로 유입되는 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인을 동시에 보다 효과적으로 처리하기 위하여, 질소 및 인을 이용하는 미생물이 성장하기에 가장 적합한 조건으로 장치를 구성한 폐ㆍ하수 처리장치에 관한 것이다.
폐ㆍ하수 중의 질소 및/또는 인을 생물학적으로 처리하고자 하는 일반적인 시설은 생물반응조와 침전조로 구성되며, 상기 생물반응조는 혐기영역, 무산소영역, 호기영역 등 다양한 조합으로 이루어진다. 생물학적으로 질소를 처리하기 위해서는, 기본적으로 호기영역과 무산소영역이 요구되며, 호기영역에서 암모니아성 질소가 산화되면, 산화된 결과물인 질산염이 무산소영역에서 질산염을 최종 전자 수용체로 사용하는 종속 영양 미생물에 의해 질소가스로 탈질산화되어 제거된다. 또한, 생물학적으로 인을 처리하기 위해서는, 혐기영역과 호기영역 또는 무산소영역이 요구되며, 혐기영역에서 인을 과잉섭취하는 미생물인 PAO(phosphate accumulating organism)가 인을 방출하면서 휘발성 유기산을 흡수하여 체내에서 PHA(poly-hydroxy alkanoate)를 합성하면, 호기영역 또는 무산소영역에서 상기 PAO가 PHA를 이용하여 성장하면서 인을 과잉섭취하고, 이와 같이 인을 과잉섭취한 PAO를 슬러지를 통해 배출함으로써 인을 제거한다. 이러한 원리를 이용하여, 생물학적으로 질소 및 인을 동시에 처리하고자 하는 시설이 개발되었으며, 그 구조의 일예는 첨부된 도 1에 나타낸 바와 같다.
A2O는 도 1에 나타낸 바와 같이 혐기조(101), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 및 침전조(105)의 순차적인 배열로 이루어진 간단한 구조의 장치를 사용하여 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인을 처리하는 일반적인 공법이다. 이러한 장치에 의하면, 폐ㆍ하수가 유입되는 혐기조(101)에 침전조(105)로부터의 슬러지도 반송 슬러지관(205)을 통해 유입되기 때문에, 상기 슬러지에 포함되어 있는 상당량의 질산염에 의해 인의 처리가 저해되는 문제가 발생한다. 즉, 유입되는 폐ㆍ하수에 포함된 유기산 및 생물학적 이분성 COD(RBCOD, readily biodegradable COD)가 혐기조(101)에서 PAO에 의해 이용되기 전에 인을 과잉섭취하지 않은 일반 탈질 미생물(ordinary denitrifying heterotrophic organism)에 의해 먼저 소모되므로, PAO는 체내에 PHA를 충분히 합성하지 못하여 이후 호기조(104)에서 인을 흡수하지 못하고, 인은 그대로 처리수와 함께 방류된다. 특히 일반적인 국내 하수와 같이 TKN(total kjeldahl nitrogen)/COD 및 TP(total phosphorus)/COD 비율은 높고 COD 중에서 RBCOD의 함량은 낮은 조건에서는 A2O 공법에 의한 인처리 효율의 저하를 피할 수 없다.
상기에서 A2O 공법의 근본적인 문제점으로 지적된, 침전조(105)의 슬러지를 혐기조(101)로 반송하는 것 대신, A2O 공법에서의 혐기조(101) 전단에 제 1 무산소조(102)를 추가로 배치하여 침전조(105)의 슬러지가 당해 제 1 무산소조(102)로 반송되게 함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 무산소조(102)-혐기조(101)-제 2 무산소조(103)-호기조(104)-침전조(105) 배열의 장치를 이용하여 폐ㆍ하수를 처리하는 수정요하네스버그공법(Modified Johannesburg Process)이 개발되었다. 이러한 수정요하네스버그공법에 의하면, 침전조(105)의 슬러지에 포함된 질산염은 제 2 유입수 분할관(202)에 의해서 유입된 유기물을 이용하여 제 1 무산소조(102)에서 탈질산화된 후 혐기조(101)로 이송되기 때문에, 혐기조(101)에서 PAO의 유기물 흡수에 지장을 주지 않고, PAO가 이후 호기조(104)에서 성장하여 인을 과잉으로 흡수할 수 있으므로 인의 제거 효율을 높일 수 있다. 그러나 반송슬러지의 질산염 부하가 클수록 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 유입수량이 증가하게 되어 혐기조(101)로 유입되는 유입수량은 감소하게 된다. 혐기조(101)로의 유입수량 감소는 PAO에 의한 RBCOD 이용율의 감소를 의미하고, 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 유입수량이 증가할수록 A2O와 같은 인처리 효율 저하가 발생하게 된다.
슬러지 전환율 0.4gVSS/gRBCOD, 슬러지 산소요구량 1.42gO2/gVSS, 질산염 산소 전환율 2.86gO2/gNO3-N를 적용할 경우 질산성 질소 1g 당 필요 RBCOD g수는 6.6gRBCOD/gNO3-N 정도가 된다. 6.6gRBCOD/gNO3-N를 적용시 국내 하수처리장의 일반적인 설계치인 슬러지 반송율 70%, 반송슬러지내 질산염 농도 12mg/l에 대해서 반송슬러지내 질산염을 완전히 탈질화시키기 위해서는 유입수 RBCOD 55.4mg/l 정도가 필요하다. 수정요하네스버그공법의 제한된 제 1 무산소조(102)의 수리학적 체류시간을 고려하면 가수분해한 후 미생물 섭취가 가능한 고형성 유기물(Slowly Biodegradable COD, SBCOD)의 이용은 제한되어, 반송슬러지 질산염 탈질산화는 RBCOD를 대부분 이용해야 한다. 낮은 RBCOD를 함유한 국내 하수 특성을 고려시 RBCOD 농도는 55mg/l를 초과하는 것이 용이하지 않음을 고려하다면, 수정요하네스버그 공법의 제 1 무산소조(102)로 많은 양의 유입수를 유입해야 하는 상황이 발생하고 그 만큼 혐기조(101)에서 PAO가 흡수할 수 있는 유기물량이 감소하여 인처리 효율은 현저히 저하된다. 이를 방지하기 위해서 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 유입수량을 감소시키면 반송슬러지내 질산염이 불완전하게 제거된 상태로 혐기조(101)로 유입되므로 제 1 유입수 분할관(201)을 통해서 혐기조(101)로 유입된 유입수내의 RBCOD는 PAO가 아닌 일반 탈질 미생물에 의해서 소모되는 양이 증가되어 인처리 효율이 저하된다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 질소 및 인을 동시에 보다 높은 효율로 제거하기 위한 폐ㆍ하수 처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, A2O의 단점인 혐기조로의 반송 슬러지 유입에 따른 질산염 부하의 유입을 최소화하고, 수정요하네스버그공법의 단점인 반송슬러지 질산염의 탈질산화에 높은 유입 폐ㆍ하수 RBCOD 소모량에 대한 문제를 해결하여 인의 제거 효율을 보다 높일 수 있는 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치를 개발함으로써, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과; 상기 유입수를 상기 제 1 무산소조로 유입하는 제 2 유입수 분할관과; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과; 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 침전조를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조의 현탁액, 상기 침전지 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 고액분리부는 상기 호기조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 호기조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 고액분리부는 상기 호기조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 후단에 설치되어 상기 호기조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 호기조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 분리막조의 현탁액을 상기 호기조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 호기조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환관과; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 분리막조의 후단에 설치되어 상기 분리막조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은, 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과; 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와; 상기 호기조의 후단에 설치되어 상기 호기조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 호기조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하며, 상기 고액분리부는 상기 호기조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과; 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와; 상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은, 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과; 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 분리막조의 현탁액을 상기 호기조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 호기조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환관과; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과; 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와; 상기 분리막조의 후단에 설치되어 상기 분리막조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과; 상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과; 상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과; 상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폐ㆍ하수 처리장치에 의하면, 혐기조에서의 PAO에 의한 유기물 흡수 및 인의 방출이 원활하게 이루어짐에 따라 인의 제거 효율을 높일 수 있음과 동시에 질소의 제거 효율도 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 폐ㆍ하수 처리장치를 기본틀로 하여 종래의 분리막을 적용함으로써, 질소 및 인의 높은 제거 효율은 유지하면서, 폐ㆍ하수 처리장치의 부피 및 필요 부지 면적을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 A2O 공법을 위한 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 2은 종래의 수정요하네스버그(Modified Johannesburg) 공법을 위한 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3c는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3d는 본 발명의 제4실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3e는 본 발명의 제5실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3f는 본 발명의 제6실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3g는 본 발명의 제7실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3h는 본 발명의 제8실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3i는 본 발명의 제9실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3j는 본 발명의 제10실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도이다.
이하, 본 발명을 구현한 일실시예를 나타낸 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치와, 그것을 이용한 폐ㆍ하수 처리방법에 대해 보다 상세하게 설명한다. 하기 도면 및 설명은 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명은 청구 범위에 기재된 사항을 바탕으로 적절한 변형 및 수정이 가능하다. 또한, 설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 제1실시예를 나타낸 개략도이다.
도 3a에 따르면 본 발명은 제 1 무산소조(102), 혐기조(101), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 그리고 호기조(104)의 현탁액을 고액분리하는 고액분리부로서 침전조(105)가 구성되고, 폐ㆍ하수는 제 1 무산소조(102)와 혐기조(101)로 각각 유입된다. 또한, 호기조(104)의 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 이송하는 제 2 내부 순환관(203), 침전조(105)의 슬러지를 제 1 무산소조(102)로 반송하는 반송 슬러지관(205)이 설치된다. 본 발명이 수정요하네스버그공법과의 현저한 차이는 인처리 효율을 상승시키기 위해서 혐기조(101)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하는 제 1 내부 순환관(207)이 추가로 설치하는 것이다.
외부로부터 유입되는 폐ㆍ하수 중에서 일부는 제 1 유입수 분할관(201)을 통하여 혐기조(101)로 유입되며, 혐기 반응을 통해서 폐ㆍ하수 중의 유기물은 혐기성 발효되어 유기산 등의 발효 산물로 전환되고, 이러한 유기산은 PAO(phosphate accumulating organism)에 의해 흡수되어 PHA로 저장되며, 이와 같은 과정을 통해 PAO내 저장되어 있던 다중-인(poly-phosphorus)이 혐기조(101) 내에서 인산염의 형태로 방출된다. PAO는 질산염과 용존산소와 같은 전자수용체가 존재시 저장된 PHA(poly-hydroxy alkanoate)를 분해하면서 인을 과잉섭취하게 되므로 저장된 PHA양이 증가할수록 인처리 성능은 향상된다. 반면, 제 2 유입수 분할관(202)으로 나머지 폐ㆍ하수를 유입시킬 경우, 반송 슬러지관(205)내 질산염의 탈질산화에 필요한 유기물은 미혐기성 반응 폐ㆍ하수를 그대로 이용하므로, PAO에 의한 PHA 합성이 이루어지지 않은 상태가 되어 제 2 유입수 분할관(202)으로 유입되는 폐ㆍ하수량이 증가할수록 인처리 성능은 제한된다. 이와 같이 인처리 성능을 최대화하기 위해서는 제 1 유입수 분할관(201)으로 유입 폐ㆍ하수 전량을 혐기조(101)로 유입하고 혐기 반응이 완료된 현탁액 유기물(혐기 발효산물, PAO 세포 내에 저장된 PHA, 그리고 미발효 유입수 유기물 등의 형태로 존재)을 제 1 내부 순환관(207)을 통해서 제 1 무산소조(102)로 이송시켜서 반송슬러지내 질산염을 탈질산화시키는 것이 이상적이다. 제 1 유입수 분할관(201)을 통해서 유입된 폐ㆍ하수에 대해서는 혐기상태에서 PAO가 인처리에 유효한 RBCOD를 포함한 유입수 유기물 중에서 흡수할 수 있는 유기물을 이미 체내에 PHA로 저장한 상태이므로, 제 1 무산소조(102)로 유입되어도 일반 탈질 미생물과의 RBCOD 먹이 경쟁은 피할 수 있게 되므로 인처리 효율의 저하는 최소화된다. 수정요하네스버그공법의 경우 제 1 무산소조(102)로 유입된 반송슬러지의 질산염을 탈질산화시키기 위해서 제 2 유입수 분할관(202)로 유입된 폐ㆍ하수만을 이용하므로 반송슬러지의 질산염의 부하가 크고 유입 폐ㆍ하수의 RBCOD(readily biodegradable COD)가 낮을수록 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 유입수량이 증가하게 된다. 앞서 언급하였듯이 국내 하수처리장의 일반적인 운전 상황을 고려시 수정요하네스버그공법의 경우, 반송슬러지내 질산염을 탈질산화시키기 위해서 유입 하수의 많은 부분을 제 1 무산소조(102)로 유입해야 하므로 인처리 효율은 현저히 낮아진다. 그러나 본 발명과 같이 혐기조(101)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하는 제 1 내부 순환관(207)이 추가로 설치되고 혐기조(101) 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송시키면, 혐기 반응이 완료된 상태의 유기물을 추가로 공급할 수 있으므로 반송슬러지의 질산염을 탈질산화시키면서 인처리 효율 저하를 방지할 수 있다. 혐기조(101) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 제 1 내부 순환율(혐기조(101) 현탁액 이송 유량/전체 유입수 유량)은 반송슬러지의 질산염의 부하가 크고 유입 폐ㆍ하수의 RBCOD가 낮을수록 증가하게 된다. 혐기조(101)는 제 1 무산소조(102)의 후단에 배치되므로 혐기조(101) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 이송은 펌프와 같은 시설이 요구되므로 제 1 내부 순환율이 증가할수록 이송과 관련된 펌프 및 배관 설치비와 펌프운전 에너지비용이 증가하게 된다. 실질적으로 제 1 내부 순환율이 증가할수록 혐기조(101) 현탁액의 무산소조(102)로의 절대적인 이송량은 증가하지만 제 1 내부 순환율의 증가율이 커질수록 현탁액 이송량의 증가율은 점점 감소하며, 이는 제 1 내부 순환율의 증가율 만큼 현탁액 이송율이 증가하지 않음을 의미한다. 이와 같은 이유로 제 1 내부 순환율은 500% 이하로 유지하는 것이 바람직하며 제 1 내부 순환에 의해서 반송슬러지의 질산염을 완전히 탈질산화시키기 위한 유기물이 충분하지 않은 부분은 제 2 유입수 분할관(202)을 통해서 유입 폐ㆍ하수를 통해서 보충한다.
제 1 무산소조(102)는 전자 공여체인 유기물이 산화되면서 생성된 전자를 전자 수용체인 질산염으로 전달함으로써 질산염을 탈질산화시키는 생물반응조이다. 이와 같은 반응을 위한 제 1 무산소조(102)로의 유기물 공급은 제 1 내부 순환관(207)을 통한 혐기조(101) 현탁액의 발효산물, PAO 세포 내에 저장된 PHA, 미발효 유입수 등의 유기물과 제 2 유입수 분할관(202)을 통해서 유입된 유입수내 유기물로 이루어진다. 기존 수정요하네스버그공법과 비교시 현저히 개선된 점은 제 1 무산소조(102)에 유기물을 추가로 제공하기 위해서 혐기조(101) 현탁액을 이용하는 것이다.
상기한 바와 같이 수정요하네스버그공법은 제 1 무산소조(102)로 유입된 반송슬러지의 질산염을 탈질산화시키기 위해서 제 2 유입수 분할관(202)로 유입된 폐ㆍ하수만을 이용하므로 반송슬러지의 질산염의 탈질산화를 위한 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 유입수량은 증가하게 된다. 이로 인해서 혐기조(101)에서 PAO가 흡수할 수 있는 유기물량이 감소하여 인처리 효율은 저하되고, 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 제 1 무산소조(102)로의 유입수량을 감소시키면 반송슬러지내 질산염이 불완전하게 제거되어 잔류된다. 제 1 무산소조(102)에 잔류된 질산염은 혐기조(101)로 유입되어 인을 과잉섭취하지 않는 일반 탈질 미생물이 제 1 유입수 분할관(201)을 통해서 혐기조(101)로 유입된 RBCOD를 산화시킬 때 전자 수용체로 사용된다. 혐기조(101)에 유입된 RBCOD를 PAO가 아닌 일반 탈질 미생물이 소모하므로 인처리 효율은 저하된다. 따라서 제 1 무산소조(102)로의 추가적인 유기물의 공급을 통한 질산염의 추가처리는 인처리 효율 증가시킬 수 있다. 본 발명은 이와 같은 추가적인 유기탄소원으로 혐기조(101)의 현탁액을 이용하는 것이다. 추가 유기물의 공급은 제 2 유입수 분할관(202)에 의한 제 1 무산소조(102)로의 유입수량을 감소시켜 PAO에 의한 인처리 효율을 상승시키게 된다.
제 1 무산소조(102)로 유입되는 반송슬러지내 질산염 부하는 침전조(105)의 침전 슬러지 농도, 상기 생물반응조들의 MLSS(mixed liquor suspended solid) 농도, 처리수의 질산성 질소 농도 등에 영향을 받으며, 이에 상응하는 유기물 부하는 유입수의 COD 농도와 유입수 COD의 조성 그리고 제 1 내부 순환율과 전체 유입수량 중에서 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 제 2 유입수량 비율, 즉 제 2 유입수 분할율(제 2 유입수 유량/전체 유입수 유량) 등에 영향을 받는다.
PAO에 의한 인처리 효율 극대화를 위해서는 제 2 유입수 분할율을 최소화하고 제 1 유입수 분할율(제 1 유입수 분할관(201)을 통해서 유입되는 제 1 유입수량/전체 유입수 유량)을 최대화하여 혐기조(101)의 현탁액 이용율을 증가시키는 것이 필요하다. 그러나 혐기조(101) 현탁액 이용율의 증가는 제 1 내부 순환율의 증가를 의미하고 이는 이송에 관련된 장치의 설치비 및 이송을 위한 에너지 비용의 증가를 초래한다. 또한, 제 1 내부 순환율의 증가율에 따른 혐기조(101) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로 이송 유량 증가율은 제 1 내부 순환율이 증가할수록 감소하므로 혐기조(101) 현탁액의 이송에 관련된 장치 설치비 및 이송을 위한 에너지 비용을 고려시 앞서 언급한 바와 같이 제 1 내부 순환율은 500% 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 혐기조(101)에서 PAO에 의해서 이용되는 RBCOD 이용량을 증가시키기 위해서 제 2 유입수 분할율은 낮게 유지하는 것이 요구되지만, 이로 인하여 제 1 내부 순환율은 증가하게 되고 이송에 관련된 장치의 설치비 및 이송을 위한 에너지 비용의 상승을 초래하게 된다. 따라서, 인처리 효율과 에너지 소모량 및 설치비용 등을 종합적으로 고려하여 최적의 제 1 내부 순환율과 제 2 유입수 분할율을 선정하는 것이 바람직하다. 그러나 처리수 인농도 규제치가 낮거나 유입 폐ㆍ하수 RBCOD 농도가 낮은 반면 반송슬러지의 질산염 부하가 큰 경우는 제 1 유입수 분할관(201)을 통해서 다량의 유입 폐ㆍ하수를 유입한 후 혐기상태에서 반응이 완료된 혐기조(101) 현탁액을 제 1 내부 순환율을 증가시켜서 제 1 무산소조(102)로의 이송량을 증가시키는 것이 필요하다. 한편, 질산염의 공급은, 후술하는 바와 같이, 질산염을 함유하는 침전조(105)의 슬러지를 반송 슬러지관(205)을 통해 제 1 무산소조(102)로 반송시킴으로써 이루어진다. 이와 같이 제 1 무산소조(102)로 공급된 반송슬러지에 함유된 질산염은 제 1 무산소조(102)에서의 탈질산화 반응이 완료된 후 혐기조(101)로 이송되기 때문에, 혐기조(101)에 유입된 RBCOD는 일반 탈질 미생물과 경쟁을 하지 않고 PAO에 의해서 이용될 수 있으므로 인 처리의 저해문제가 해소된다.
혐기조(101)로부터 제 1 무산소조(102)로 이송되는 현탁액의 유기물은, 앞서 언급한 바와 같이, 혐기성 발효 산물, PAO 세포 내에 저장된 PHA, 미발효 유입수 유기물 등으로 구성된다. 이들 유기물은 제 1 무산소조(102) 내의 일반 탈질 미생물과 인을 과잉섭취하는 탈질 미생물인 dPAO(denitrifying phosphorus accumulating organism)에 의해서 일어나는 탈질산화의 전자 공여체로 사용될 수 있다. 이 중, dPAO는 무산소상태, 즉 질산염을 전자 수용체로 사용하는 상태에서 PHA를 분해하여 세포를 합성하고 인을 흡수하여 다중-인(poly-phosphate)의 형태로 세포 내에 저장한다.
제 2 무산소조(103)는 혐기조(101)의 현탁액 중에서 제 1 무산소조(102)로 이송되지 않은 유기물 잔량을 산화시키고 호기조(104)로부터 이송된 현탁액에 함유된 질산염을 탈질산화시키는 생물반응조이다. 혐기조(101)의 현탁액이 호기조(104)로 직접 유입될 경우, 현탁액 내의 유기물이 호기조(104) 내의 산소를 소모하기 때문에 폭기 에너지가 요구된다. 또한, 탈질산화에 유용한 현탁액 내의 유기물이 탈질산화에 사용되지 않고, 그대로 소모되는 문제점이 있다. 따라서, 혐기조(101)의 현탁액이 호기조(104)로 유입되기 이전에 제 2 무산소조(103)를 거치게 하면, 폭기 에너지의 비용을 절감할 수 있음은 물론, 탈질산화 효율도 증가시킬 수 있다. 제 2 내부 순환관(203)에 의한 호기조(104) 현탁액의 제 2 무산소조(103)으로의 이송 비율, 즉 제 2 내부 순환율(호기조(104) 현탁액 이송 유량/전체 유입수 유량)은 주로 처리수 총질소 농도와 제 2 무산소조(103)에서 이용할 수 있는 유기물량에 의해서 결정된다.
호기조(104)는, 전자 공여체인 유기물이 산화되면서 전자를 전자 수용체인 산소에 전달함으로써 유기물의 산화가 이루어지는 생물반응조이며, 유기물원은 제 2 무산소조(103)에서 호기조(104)로 이송되어 온 현탁액에 포함된 유기물이다. 이송되어 온 현탁액에 존재하는, 체내에 유기물 PHA를 저장하고 있는 PAO는 호기조(104)에서 상기 PHA를 분해하여 세포를 합성하고, 인을 과잉으로 흡수하여 다중-P의 형태로 세포 내에 저장한다. 한편, 유입 폐ㆍ하수의 암모니아성 질소 등은 호기조(104)에서 증식ㆍ성장하는 독립 영양 미생물인 질산화 미생물에 의해 질산염으로 전환된다. 이와 같이, 질산염을 함유하는 호기조(104)의 현탁액은, 제 2 내부 순환관(203)을 통해 제 2 무산소조(103)로 반송되어 재처리되고, 일부는 반송되지 않고 그대로 침전조(105)로 이송된다.
침전조(105)는 생물반응조의 현탁액을 고액분리시키는 장소로서, 침전조(105)의 상등수는 처리수로서 처리수 배출관(204)을 통해 배출되며, 침전된 슬러지는 생물반응조의 MLSS(mixed liquor suspended solids) 농도를 적정하게 유지시키기 위해서 반송 슬러지관(205)을 통해 제 1 무산소조(102)로 반송된다. 침전된 슬러지의 질산성 질소 농도는 처리수와 비슷하므로 슬러지 반송율(반송 슬러지 유량/전체 유입수 유량)을 높일수록 제 1 무산소조(102)로 유입되는 질산염 부하는 증가하게 된다. 생물반응조의 적정 MLSS 농도를 유지하기 위한 침전조(105)로부터 제 1 무산소조(102)로의 슬러지 반송율은, 일반적인 폐ㆍ하수를 대상으로 할 경우, 20∼100% 정도이다.
잉여 슬러지의 배출은 호기조(104)에서 PAO에 의한 인의 과잉섭취, 유기물의 산화, 그리고 암모니아의 질산화 등의 반응이 이루어진 상황에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 배출된 잉여슬러지는 그 발생량이 유입 폐ㆍ하수량에 비해서 현저히 적고, 잉여슬러지는 별도의 슬러지처리 계통에서 농축과 탈수과정을 통해서 대부분 탈리액으로 발생되며 이는 다시 유입수와 혼합되어 생물반응조로 재유입되는 것이 일반적이므로 생물반응조의 현탁액 및/또는 침전조(105)의 침전된 슬러지를 대상으로 잉여 슬러지를 배출할 수 있다. 따라서, 잉여슬러지의 배출은 제 1 무산소조(102), 혐기조(101), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 침전조(105) 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 슬러지 배출관(206)을 통해 배출함으로써 이루어지게 된다. 도 3a에서 잉여슬러지 배출을 침전조(105)에서 수행하는 것으로 표현한 것은 상기 배출처 중에서 대표적인 한 예를 나타낸 것이다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치가 도 3b에 도시되어 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치는 전술한 제1실시예와는 달리, 도 3b와 같이 호기조(104)에 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부로서 침지형 분리막 장치(301)가 침지되게 마련되고, 호기조(104)에 처리수 배출관(204), 반송 슬러지관(205)이 설치되어 있으며, 이에 필요부지를 최소화하고 운전을 용이하게 할 수 있다.
반송 슬러지관(205)은 호기조(104)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하도록 호기조(104)와 제 1 무산소조(102)를 서로 연결하며, 제 2 내부 순환관(203)은 호기조(104)의 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 이송하도록 호기조(104)와 제 2 무산소조(103)를 서로 연결한다.
한편, 침전조(105)는 생물반응조의 현탁액을 고액분리하는 역할을 수행하지만 필요부지 요구도가 크고 생물반응조의 운전상태에 따라서 침전성이 변화하여 유지관리가 쉽지 않은 단점이 있다. 그러나 침지형 분리막 장치(301)을 적용하면 필요부지가 감소하고, 생물반응조의 침전성과는 무관하게 현탁액의 고형물과 처리수를 분리할 수 있으므로 안정적인 처리수질과 생물반응조의 높은 MLSS 유지가 가능하다. 생물반응조의 높은 MLSS 농도의 유지는 생물반응조의 필요부지까지도 줄일 수 있는 장점을 나타낼 수 있다.
침지형 분리막은 제거 대상 입자의 크기에 따라, 대표적으로 정밀여과(microfiltration)와 한외여과(utrafiltration)가 적용가능하며, 분리 기작은 체거름과 흡착 등 다양한 기작을 포함한다. 정밀여과의 분리되는 입자의 대표적인 크기는 0.1∼10㎛ 정도이고 한외여과의 경우는 0.1∼0.001㎛ 정도이다.
침지형 분리막 장치(301)를 사용한 폐ㆍ하수의 처리의 일반적인 원리는 다음과 같다. 즉, 호기조(104)에 설치된 침지형 분리막 장치(301)는 호기조(104)로 유입된 현탁액을 흡입 여과한다. 현탁액은 흡입 펌프(302)에 의해 침지형 분리막에 흡입되며, 침지형 분리막을 통과하지 못한 고형물은 그대로 호기조(104)에 남아있게 되고, 침지형 분리막을 통과한 여과수는 처리수 배출관(204)을 통해서 처리수로서 배출된다. 잉여 슬러지의 배출은 제1무산소조(102), 혐기조(101), 제 2무산소조(103), 호기조(104) 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 슬러지 배출관(206)을 통해 배출함으로써 이루어지게 된다. 도 3b에서 잉여슬러지 배출을 호기조(104)에서 수행하는 것으로 표현한 것은 상기 배출처 중에서 대표적인 한 예를 나타낸 것이다.
생물반응조의 적정한 미생물 농도의 유지는 반송 슬러지관(205)을 통한 호기조(104) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 이송을 통해 이루어진다. 이와 같은 침지형 분리막 장치(301)를 이용한 처리장치로 폐ㆍ하수를 처리하면, 침전조(105)를 이용한 처리장치에 비해 처리수의 SS 저감 효과를 얻을 수 있으며, 생물반응조 내의 MLSS 농도를 높게 유지할 수 있어 생물반응조의 부피를 크게 줄일 수 있고 침전조(105)도 설치하지 않아도 된다.
또한, 인처리와 질소처리 효율을 보다 상승시키기 위해서 본 발명의 제3실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치가 도 3c에 도시되어 있다. 본 발명의 제3실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치는 전술한 제2실시예와는 달리, 상기 호기조(104)의 후단에 별도로 설치되어 관로를 통하여 연결되며 호기조(104)의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조(107)를 더 포함하며, 탈전자수용체조(107)에 제 2 내부 순환관(203)과 반송 슬러지관(205)이 도 3c와 같이 설치되어 있다. 제 2 내부순환관(203)은 탈전자수용체조(107)의 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 이송하도록 탈전자수용체조(107)와 제 2 무산소조(103)를 서로 연결하며, 반송 슬러지관(205)은 탈전자수용체조(107)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하도록 탈전자수용체조(107)와 제 1 무산소조(102)를 서로 연결한다.
본 발명에 따른 호기조(104)는 용존산소와 질산염과 같은 전자수용체를 함유하고 있으며, 보다 많은 양의 전자수용체가 제 1 무산소조(102)로 이송될 경우 인처리 효율을 저하시키거나 제 1 내부 순환율이 증가되어 에너지 소모량을 증가시키고, 보다 많은 양의 용존산소가 제 2 무산소조(103)로 이송될 경우 탈질 미생물과 비탈질 미생물과의 유기물 먹이 경쟁을 하게 되고 이로 인해서 탈질효율은 감소하게 된다. 이와 같은 문제는 호기조(104)의 후단에 탈전자수용체조(107)을 설치하여 미생물의 내호흡반응을 유도하여 해결할 수 있다. 내호흡반응은 전자공여체인 유기물이 미생물 자신이며, 이와 같은 미생물의 자산화는 산소와 질산염과 같은 전자수용체를 물과 질소함유 가스로 전환시켜서 용존산소와 질산염을 제거할 수 있다. 내호흡에 의한 용존산소의 대표적인 제거 반응식은 다음과 같으며 C5H7O2N는 대표적인 미생물 조성식이다. 내호흡에 의한 탈질산화는 일반적으로 1시간을 초과하지 않지만 낮은 반응온도, 높은 전자수용체의 농도의 경우 1시간 이상이 될 수도 있다.
C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3
잉여 슬러지의 배출은 제1무산소조(102), 혐기조(101), 제 2무산소조(103), 호기조(104), 탈전자수용체조(107) 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 슬러지 배출관(206)을 통해 배출함으로써 이루어지게 된다. 도 3c에서 잉여슬러지 배출을 호기조(104)에서 수행하는 것으로 표현한 것은 상기 배출처 중에서 대표적인 한 예를 나타낸 것이다.
생물반응조의 적정한 미생물 농도의 유지는 반송 슬러지관(205)을 통한 탈전자수용체조(107) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 이송에 의해서 이루어진다. 제 2 무산소조(103)에서의 탈질산화를 위한 질산염의 공급은 제 2 내부 순환관(203)을 통해서 탈전자수용체조(107) 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 공급함으로써 이루어진다.
또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치가 도 3d에 도시되어 있다. 본 발명의 제4실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치는 전술한 제1실시예와는 달리, 호기조(104) 현탁액의 고액분리를 위한 고액분리부로서 호기조(104) 후단에 설치되는 분리막조(106)와, 분리막조(106)에 침지되게 마련되는 침지형 분리막 장치(301)를 포함한다. 그리고 상기 호기조(104)의 후단에 별도로 설치되는 분리막조(106)에는 제 2 내부 순환관(203)과 반송 슬러지관(205)을 도 3d와 같이 설치된다.
제 2 내부 순환관(203)은 분리막조(106)의 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 이송하도록 분리막조(106)와 제 2 무산소조(103)를 서로 연결하며, 반송 슬러지관(205)은 분리막조(106)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하도록 분리막조(106)와 제 1 무산소조(102)를 서로 연결한다.
이와 같이 별도의 분리막조(106)을 호기조(104)의 후단에 배치하고 호기조(104)와 분리막조(106)을 연결하는 관을 설치할 경우 다양한 분리막 장치의 형상과 특성에 적합한 분리막조(106)를 설치할 수 있으므로 분리막 장치를 보다 효과적으로 사용할 수 있다. 따라서, 침지형 분리막 장치(301)를 설치할 수 있는 별도의 분리막조(106)를 설치하는 방법도 많이 적용되고 있다. 일반적으로 호기조(104)를 포함한 생물반응조의 수심은 4.5~10m 정도이지만 침지형 분리막 장치(301)의 높이는 1.5~3.0m가 일반적이다. 또한 침지형 분리막 장치(301)는 분리막 장치 제조업체에 따라 가로와 세로 길이가 다양한 모듈 형태를 갖고 있다. 이와 같이 생물반응조의 수심과 분리막 장치의 높이차에 의해서 침지형 분리막 장치(301)의 설치 및 유지관리를 곤란하게 하며, 침지형 분리막 장치(301) 설치 호기조(104)의 가로와 세로 길이를 제한할 수 있어 비경제적인 호기조(104) 구조물이 될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 침지형 분리막의 표면은 호기조(104)로부터 분리막조(106)로 유입된 현탁액의 분리과정에서 현탁액에 의한 얇은 케이크층이 형성되므로 일반적으로 침지형 분리막에 공기를 주입하여 공기로 케이크층을 파괴하는 방법이 사용된다. 이와 같이 침지형 분리막 장치(301)의 유지관리를 위해서 복잡하고 다양한 배관들이 필요하며 이러한 배관 설치 작업 및 유지관리 방법은 분리막 장치 제조업체에 따라 다양하므로 적용될 침지형 분리막 장치(301)에 적합한 별도의 분리막조(106)를 설치하는 것이 유리하다.
잉여 슬러지의 배출은 제1무산소조(102), 혐기조(101), 제 2무산소조(103), 호기조(104), 분리막조(106) 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 슬러지 배출관(206)을 통해 배출함으로써 이루어지게 된다. 도 3d에서 잉여슬러지 배출을 분리막조(106)에서 수행하는 것으로 표현한 것은 상기 배출처 중에서 대표적인 한 예를 나타낸 것이다.
생물반응조의 적정한 미생물 농도의 유지는 반송 슬러지관(205)을 통한 분리막조(106) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 이송에 의해서 이루어진다. 제 2 무산소조(103)에서의 탈질산화를 위한 질산염의 공급은 제 2 내부 순환관(203)을 통해서 분리막조(106) 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 공급함으로써 이루어진다.
처리수의 배출은 분리막조(106)에 설치된 처리수 배출관(204)을 통해서 이루어진다.
또한, 본 발명의 제5실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치가 도 3e에 도시되어 있다. 본 발명의 제5실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치는 전술한 제4실시예와는 달리, 분리막조(106) 현탁액을 호기조(104)로 이송하는 제 3 내부순환관(208)과, 호기조(104)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하는 반송 슬러지관(205)과, 호기조(104)의 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 이송하는 제 2 내부 순환관(203)을 설치함으로써 탈인 및 탈질 효율의 저하를 방지할 수 있다.
앞서 언급하였듯이 침지형 분리막 장치(301)에 형성되는 케이크층을 파괴하게 위해서 일반적으로 공기를 이용하며 이로 인해서 분리막조(106)는 호기상태로 용존산소가 4∼6mg/l 정도까지 상승할 수도 있으며, 이는 일반적인 호기조(104)의 운전 용존산소농도 1.5∼2mg/l보다 상당히 높은 수치이다. 이와 같이 높은 용존산소농도를 갖는 분리막조(106)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)와 제 2 무산소조(103)로 직접 유입하면 탈질 및 탈인 효율이 저하된다. 용존산소가 제 1 무산소조(102)에서 미처리되어 혐기조(101)로 유입될 경우 질산염과 마찬가지로 PAO의 인방출에 필요한 RBCOD를 소모하여 인처리효율이 저하된다. 따라서, 제 1 무산소조(102)로 이송되는 용존산소의 농도가 증가하게 되면, 용존산소를 제거하기 위한 유기물공급량을 증가시켜야 되고 이는 제 1 내부 순환율의 증가를 초래하여 에너지 소모량을 증가시키게 된다. 보다 많은 양의 용존산소가 제 2 무산소조(103)로 이송될 경우 탈질 미생물과 비탈질 미생물과의 유기물 먹이 경쟁을 하게 되고 이로 인해서 탈질효율은 감소하게 된다. 이상과 같이 별도의 분리막조(106)을 설치할 경우 분리막조(106)의 용존산소 농도는 일반적으로 호기조(104)보다 높으며 이로 인해서 탈질 및 탈인 효율이 저하된다. 이와 같은 문제는 분리막조(106)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)와 제 2 무산소조(103)로 이송하기 전에 호기조(104)로 이송하여 용존산소를 호기조(104)에서 이용하게 한 후 호기조(104)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)와 제 2 무산소조(103)로 이송함으로써 해결할 수 있다. 또한, 이와 같은 운전 방식은 높은 용존산소농도에 의한 제 1 무산소조(102)와 제 2 무산소조(103)의 운전 성능 저하를 방지하는 것과 더불어 호기조(104)의 폭기에너지를 절감시킬수 있는 장점이 있다. 분리막조(106) 현탁액의 호기조(104)로의 이송은 제 3 내부 순환관(208)에 의해서 이루어지며, 생물반응조의 적정한 미생물 농도의 유지는 반송 슬러지관(205)을 통한 호기조(104) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 이송을 통해 이루어진다. 제 2 무산소조(103)에서의 탈질산화를 위한 질산염의 공급은 제 2 내부 순환관(203)을 통해서 호기조(104) 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 공급함으로써 이루어진다.
또한, 인처리와 질소처리 효율을 보다 상승시키기 위해서 본 발명의 제6실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치가 도 3f에 도시되어 있다. 본 발명의 제6실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치는 전술한 제4실시예와는 달리, 분리막조(106)의 후단에 설치되어 분리막조(106)의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조(107)를 더 포함하며, 탈전자수용체조(107)에 제 2 내부 순환관(203)과 반송 슬러지관(205)을 도 3f와 같이 설치된다. 제 2 내부 순환관(203)은 탈전자수용체조(107)의 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 이송하도록 탈전자수용체조(107)와 제 2 무산소조(103)를 서로 연결하며, 반송 슬러지관(205)은 탈전자수용체조(107)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송하도록 탈전자수용체조(107)와 제 1 무산소조(102)를 서로 연결한다.
본 발명에 따른 분리막조(106)의 현탁액은 호기조(104)에서 질산화된 다량의 질산염과 분리막에 형성된 케이크 파괴를 위한 공기 주입에 의한 다량의 용존산소가 존재한다. 따라서 앞서 언급한 바와 같은 다량의 질산염과 용존산소를 함유한 현탁액이 제 1 무산소조(102)로 이송될 경우 인처리 효율 저하가 발생되고 제 2 무산소조(103)로 이송될 경우 질소처리효율을 저하시킨다. 이를 방지하기 위해서 앞서 언급한 바와 같이 미생물 자신을 유기물원으로 사용하여 질산염과 용존산소와 같은 전자수용체를 처리하는 내호흡 방식을 이용할 수 있다. 이와 같은 내호흡 방식으로 전자수용체를 처리하기 위해서는 분리막조(106) 후단에 탈전자수용체조(107)를 설치하여 분리막조(106) 현탁액에 함유된 질산염과 용존산소를 제거하게 된다. 본 발명 도 3f의 탈전자수용체조(107)는 본 발명 도 3c의 탈전자수용체조(107)와 그 처리원리가 유사하지만 적용 필요성이 더욱 증가되며, 이는 도 3f에 따른 본 발명은 별도의 분리막조(106)를 설치하여 용존산소농도가 본 발명 도 3c의 호기조(104)보다 일반적으로 높기 때문이다.
잉여 슬러지의 배출은 제1무산소조(102), 혐기조(101), 제 2무산소조(103), 호기조(104), 분리막조(106), 탈전자수용체조(107) 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 슬러지 배출관(206)을 통해 배출함으로써 이루어지게 된다. 도 3f에서 잉여슬러지 배출을 분리막조(106)에서 수행하는 것으로 표현한 것은 상기 배출처 중에서 대표적인 한 예를 나타낸 것이다.
생물반응조의 적정한 미생물 농도의 유지는 반송 슬러지관(205)을 통한 탈전자수용체조(107) 현탁액의 제 1 무산소조(102)로의 이송을 통해 이루어진다. 제 2 무산소조(103)에서의 탈질산화를 위한 질산염의 공급은 제 2 내부 순환관(203)을 통해서 탈전자수용체조(107) 현탁액을 제 2 무산소조(103)로 공급함으로써 이루어진다. 내호흡에 의한 탈질산화는 일반적으로 1시간을 초과하지 않지만 낮은 반응온도, 높은 전자수용체의 농도의 경우 1시간 이상이 될 수도 있다.
또한, 인처리 효율을 보다 상승시키기 위해 본 발명에 따른 도 3c 내지 도 3f의 제 2 유입수 분할관(202)을 통해서 제 1 무산소조(102)로 유입되는 유입수를 없애고 유입수 전량을 혐기조(101)로 유입할 수 있으며, 도 3g 내지 도 3j는 이에 대한 예를 보여준다. 도 3c 내지 도 3f의 제 1 무산소조(102)로 유입된 반송슬러지 질산염의 탈질산화를 위한 필요 유기물의 공급은 제 2 유입수 분할관(202)을 통한 유입수와 제 1 내부 순환관(207)을 통한 혐기조(101) 현탁액에 의해서 이루어진다.
본 발명의 제7, 8, 9, 그리고 10실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치가 도 3g, 도 3h, 도 3i, 도 3h에 도시되어 있다. 본 발명의 제7, 8, 9, 그리고 10실시예에 따른 폐ㆍ하수 처리장치는 전술한 제3, 4, 5, 그리고 6실시예와는 달리, 제 2 유입수 분할관(202)을 갖지 않는다. 제1실시예에서 언급하였듯이 PAO에 의한 인처리 효율 극대화를 위해서는 제 2 유입수 분할율을 최소화하고 제 1 유입수 분할율을 최대화하여 혐기조(101)의 현탁액 이용율을 증가시키는 것이 필요하다. 그러나 혐기조(101) 현탁액 이용율의 증가는 혐기조(101)에서 제 1무산소조(102)로의 제 1 내부 순환율의 증가를 의미하고 이는 이송에 관련된 장치의 설치비 및 이송을 위한 에너지 비용의 증가를 초래한다. 이에, 제 1 내부 순환율이 증가 및 이에 관련된 설치비 및 에너지 비용의 상승을 허용시키면서 유입수 전량을 혐기조(101)로 이송하여 PAO가 유입수의 RBCOD 전량을 소모하도록 한 후 혐기조(101) 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 이송할 경우, PAO에 의한 인처리 효율은 극대화시킬수 있다. 폐ㆍ하수처리장치는 공공수역의 수질오염을 방지하기 위한 오염물질의 규제치에 적합하도록 처리하는 장치이다. 최근 입법기관에서는 부영양화에 대한 적극적인 대처로 하수처리장치의 방류수 인농도를 보다 낮게 강화하는 추세이다. 따라서, 제 1 내부 순환율의 증가에 따른 설치비 및 이송 에너지 비용 증가를 허용하더라도 폐ㆍ하수의 처리수 인농도의 엄격한 규제치를 충족시키기 위해서 제 2 유입수 분할관(202)을 통해서 제 1 무산소조(102)로 유입되는 유입수를 없애고 유입수 전량을 혐기조(101)로 유입시키는 것이 필요하다.
본 발명에 따른 처리장치를 이용하여 폐ㆍ하수를 처리함에 있어서, 도 3a, 도 3b의 장치를 사용하여 일반적인 하수를 처리할 경우의 혐기조(101), 제 1 무산소조(102), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 침전조(105)에서의 하수의 수리학적 체류 시간, MLSS 농도, 유입수 분할율, 내부 순환율, 슬러지 반송율을 각각 하기 표 1에 정리하여 나타낸다. 이와 같은 조건하에서, 본 발명에 따른 처리장치로 일반적인 하수를 처리할 경우, 처리수 내의 총질소(TN)와 총인(TP)은 각각 15mg/l, 2mg/l 이하로 처리되어, 양호한 처리 효과를 얻을 수 있다.
Figure pat00001
또한, 본 발명에 따른 폐ㆍ하수 처리장치를 사용하여 폐ㆍ하수를 처리할 경우, 질소 및 인을 보다 효율적으로 처리하기 위해서 즉, COD/TKN(total kjeldahl nitrogen), COD/TP(total phosphorus)를 일정한 비율로 유지시키기 위해서, 상기 제1무산소조(102), 혐기조(101), 제 2무산소조(103), 호기조(104), 분리막조(106), 그리고 탈전자수용체조(107) 중에서 적어도 1개의 조에 메탄올, 초산 등을 다량 함유한 유기 화학 약품, 메탄올, 초산 등의 유기물이 다량 함유된 유기 폐액, 분뇨, 정화조 폐액, 축산 폐수, 음식물 쓰레기 등의 고형성 유기 폐액, 폐ㆍ하수 처리장의 최초 침전조에서 발생된 생슬러지, 폐ㆍ하수 처리장의 농축 장치, 소화조, 탈수 장치에서 배출된 반류수, 상기 유기 폐액, 고형성 유기 폐액, 생슬러지의 산 발효액으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 외부 탄소원을 유입시킬 수 있다. 특히, 인을 보다 효과적으로 처리하기 위해서는 COD 중에서도 유기산이 효과적이기 때문에, 유기 폐액, 고형성 유기 폐액, 생슬러지 등의 고농도 유기 폐액을 혐기성 산발효를 통해 유기산으로 전환시킨 후 유입할 수도 있다. 상기 외부 탄소원의 유입 지점을 혐기조(101)로 할 경우, PAO에 의한 유기물의 흡수와 인방출량이 증가하여 결과적으로 인처리 효율이 증가되고, 상기 외부 탄소원의 유입 지점을 제1무산소조(102), 제 2무산소조(103), 호기조(104), 분리막조(106), 그리고 탈전자수용체조(107) 중에서 적어도 1개의 조로 할 경우에는, 외부 탄소원이 전자 공여체가 되어 질산염이 활발하게 탈질산화되므로 질소 처리 효율이 증가된다.
또한, 본 발명에 따른 폐ㆍ하수 처리장치를 사용하여 폐ㆍ하수를 처리할 경우, 인을 보다 높은 효율로 처리하기 위해서, 상기 제 1 무산소조(102), 혐기조(101), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 분리막조(106), 전자수용체조(107)의 현탁액과 침전조(105)의 슬러지 중에서 적어도 1종에 대해서 인을 침전물화시킬 수 있는 화학제를 주입하여, 침전물화된 인을 상기 슬러지 배출관(206)을 통해서 배출하여 처리할 수 있다. 화학제로는 일반적으로 Al3+, Fe3+, Ca2+ 등의 2가 이상의 양이온 함유 화학제와 응집 보조제인 고분자 응집제를 사용하며, 상황에 따라 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다. 화학제 주입은 제 1 무산소조(102), 혐기조(101), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 분리막조(106), 탈전자수용체조(107)의 현탁액과 침전조(105)의 슬러지 중에서 적어도 1종에 대해서 이루어지며 현탁액의 인과 화학제 중 Al3+과 Fe3+에 대한 기본적인 침전물화 반응식은 다음과 같다.
Al3++PO4 3- → AlPO4(↓); Fe3++PO4 3- → FePO4(↓)
또한, 본 발명에 따른 제 1 무산소조(102), 혐기조(101), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 그리고 탈전자수용체조(107)과 같은 생물반응조 중에서 적어도 1개의 조내에 미생물을 포획 또는 부착시켜 두기 위한 공간 또는 표면을 제공하기 위해 생물반응조 내에서 담체가 유동하는 유동 담체 또는 생물반응조 내에서 담체가 고정되는 고정 담체를 충진하여, 미생물의 농도를 증가시킬 수 있다. 상기 유동 담체 또는 고정 담체에서의 미생물의 증식 및 성장에 의한 미생물 농도의 증가는, 생물반응조의 부피 및 사용 부지 면적을 약 1/2∼2/3 정도로 감소시킬 수 있는 효과를 부여한다.
101: 혐기조
102: 제 1 무산소조
103: 제 2 무산소조
104: 호기조
105: 침전조
106: 분리막조
107: 탈전자수용체조
201: 제 1 유입수 분할관
202: 제 2 유입수 분할관
203: 제 2 내부 순환관
204: 처리수 배출관
205: 반송 슬러지관
206: 슬러지 배출관
207: 제 1 내부 순환관
208: 제 3 내부 순환관
301: 침지형 분리막 장치
302: 흡입 펌프

Claims (11)

  1. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과;
    상기 유입수를 상기 제 1 무산소조로 유입하는 제 2 유입수 분할관과;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과;
    상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 침전조를 포함하며,
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조의 현탁액, 상기 침전지 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리부는 상기 호기조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며,
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 호기조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리부는 상기 호기조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며,
    상기 호기조의 후단에 설치되어 상기 호기조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와;
    상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 호기조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며,
    상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며,
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 분리막조의 현탁액을 상기 호기조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 호기조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환관과;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리부는 상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며,
    상기 분리막조의 후단에 설치되어 상기 분리막조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와;
    상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  8. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과;
    상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와;
    상기 호기조의 후단에 설치되어 상기 호기조의 현탁액에 함유된 탈전자수용체를 제거하는 탈전자수용체조와;
    상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 탈전자수용체조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 탈전자수용체조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 호기조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 탈전자수용체조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하며,
    상기 고액분리부는 상기 호기조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  9. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과;
    상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와;
    상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 분리막조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  10. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환관과;
    상기 호기조의 후단에 설치되는 분리막조와, 상기 분리막조에 침지되는 침지형 분리막 장치를 포함하며, 상기 호기조의 현탁액의 고액 분리를 위한 고액분리부와;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환관과;
    상기 분리막조의 현탁액을 상기 호기조로 이송하며, 상기 분리막조와 상기 호기조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환관과;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하며, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지관과;
    상기 분리막조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관과;
    상기 제 1 무산소조, 상기 혐기조, 상기 제 2 무산소조, 상기 호기조, 상기 분리막조 중 적어도 어느 하나로부터의 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  11. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조 및 이들을 순차적으로 연결하는 관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    유입수를 상기 혐기조로 유입하는 제 1 유입수 분할관과;
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