KR20160054907A - 담체를 이용한 sbr 공법의 무취화와 고도처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제올라이트 또는 토착토양미생물로 이루어진 담체가 투입된 회분식 반응조를 통해 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치에 있어서, 조세목스크린(101,102)과 미세목스크린(103)에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하는 스크린조, 회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 유입된 원수가 미생물이 인(P)을 방출하도록 하는 혐기조와 질산염(NO₃-) 을 질소(N₂↑)가스로 환원시키는 무산소조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조(400)에서의 잉여슬러지는 반송받아 사전에 악취를 제거하는 유량조정조, 상기 유량 조정조에 유입된 오수의 량을 소정 레벨로 구분하여 측정한 레벨 측정 정보를 제어부에 전송하는 수위계, SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체, 상기 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물에 공기를 공급하여 일정 압력으로 유지하는 에어 챔버, 상기 담체가 투입되어, 유량조정의 기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하는 회분식 반응조, 수중 교반 장치와 연장된 선상의 일정 위치에 또는 상기 회분식 반응조 벽면 중 어느 한면에 설치되는 와류 발생 장치, 반응조 내에 미생물 서식을 용이하게 하는 접촉여재, 상기 회분식 반응조의 유입배관 전단에 설치되는 분배관, 및 상기 유량조정조와 회분식반응조 사이에 설치되어, 일정 유량과 시간을 조절하는 계량조를 포함하여 구성되어, 하수처리 과정에서 필연적으로 발생하는 악취에 대하여 토착토양미생물을 활성화 시켜 미생물의 자정작용과 탈취기능을 사용하여 악취를 효과적으로 저감시키고 별도의 혐기조와 무산소조 없이 유량조정조를 이용하여 탈질과 인제거를 병행 할 수 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치에 있어서, 조세목스크린(101,102)과 미세목스크린(103)에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하는 스크린조, 회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 유입된 원수가 미생물이 인(P)을 방출하도록 하는 혐기조와 질산염(NO₃-) 을 질소(N₂↑)가스로 환원시키는 무산소조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조(400)에서의 잉여슬러지는 반송받아 사전에 악취를 제거하는 유량조정조, 상기 유량 조정조에 유입된 오수의 량을 소정 레벨로 구분하여 측정한 레벨 측정 정보를 제어부에 전송하는 수위계, SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체, 상기 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물에 공기를 공급하여 일정 압력으로 유지하는 에어 챔버, 상기 담체가 투입되어, 유량조정의 기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하는 회분식 반응조, 수중 교반 장치와 연장된 선상의 일정 위치에 또는 상기 회분식 반응조 벽면 중 어느 한면에 설치되는 와류 발생 장치, 반응조 내에 미생물 서식을 용이하게 하는 접촉여재, 상기 회분식 반응조의 유입배관 전단에 설치되는 분배관, 및 상기 유량조정조와 회분식반응조 사이에 설치되어, 일정 유량과 시간을 조절하는 계량조를 포함하여 구성되어, 하수처리 과정에서 필연적으로 발생하는 악취에 대하여 토착토양미생물을 활성화 시켜 미생물의 자정작용과 탈취기능을 사용하여 악취를 효과적으로 저감시키고 별도의 혐기조와 무산소조 없이 유량조정조를 이용하여 탈질과 인제거를 병행 할 수 있다.
Description
본 발명은 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제올라이트 또는 토착토양미생물로 이루어진 담체가 투입된 회분식 반응조를 통해 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 SBR 공법은 개발된 지 오래되었으나 설치 운전되는 경우가 많지 않았으나 최근에는 원격감시 및 제어 기술의 발달로 소규모 처리시설에서 많이 설치되어 운전되고 있는데 유기물과 질소의 제거에는 좋지만 호수나 하천 등의 부영양화의 원인이 되는 인(P)의 안정적 처리가 어려워 고도처리에서의 사용을 꺼려온게 사실이다.
이를 해결하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 한국등록특허 제0420647호는 저류조로부터 이송된 오폐수 내에 함유되어 있는 유기물을 분해하며, 무산소이므로 사상균의 발생을 억제한다. 무산소혼합조에서 슬러지와 혼합된 오폐수는 생물막 반응조로 자연 이송된다. 생물막 반응조에서는 유동상 담체를 15% 내지 30% 정도 충진시켜 운영하는 것이 좋으며, 이와 같이 유동상 담체를 사용함으로써 미생물 농도를 높일 수 있을 뿐만 아니라(5000mg/ℓ 내지 9000mg/ℓ) 미생물에게 높은 비표면적을 제공하여 긴 슬러지 체류시간을 제공하여, 다량의 미생물을 보유하게 됨으로서 부하 변동에 강하고, 동절기 낮은 수온에도 처리효율을 유지할 수 있으며, 특히 증식율이 매우 느리고 긴 체류시간을 요구하는 질산화균을 담체에 고착시켜 질산화균의 보유량을 늘리게 됨으로서 결과적으로 체류시간을 늘리는 효과가 있어 질소처리 효율을 높일 수 있게 된다.
그러나, 하수처리 과정에서 필연적으로 발생하는 악취에 대하여 확실한 대응을 하기 어려웠고, 처리시간 및 부지 문제가 심각하게 대두되었다.
특히 도 1에 도시된 바와 같이, 한국등록특허 제1097144호는 섬모상(cilium) 구조로 형성된 섬모볼담체를 설치하여 호기성 및 통성혐기성 미생물들이 부착 서식하게 하는 방법을 제시하였지만, 입도분포와 다공구조가 매우 큰 비표면적을 형성하지 못하여 하수의 악취유발물질인 황화수소, 메틸메르캅탄, 암모니아등의 물질들과 서로 접촉하여 이를 용해, 흡착 및 산화시킴으로써 악취를 제거시킬 수 업을 뿐만 아니라, 탈질과 탈인을 효과적으로 하지 못하는 문제가 있었다.
따라서 생물 반응조에 담체를 투입하여 담체의 표면에 미생물을 부착시켜 전체적으로 반응조내 미생물양을 증대시켜 악취 제거는 물론, 기존의 부유성 미생물이 가지는 한계를 보완시킬 기술 개발의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제올라이트 또는 토착토양미생물로 이루어진 담체가 투입된 회분식 반응조를 이용하여 미생물을 증식시켜 악취를 제거하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 별도의 혐기조와 무산소조 없이 유량조정조를 이용하여 탈질과 인제거를 병행 할 수 있는 고도처리 장치와 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치에 있어서, 조세목스크린과 미세목스크린에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하는 스크린조, 회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 유입된 원수가 미생물이 인(P)을 방출하도록 하는 혐기조와 질산염(NO₃-) 을 질소(N₂↑)가스로 환원시키는 무산소조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조에서의 잉여슬러지는 반송받아 사전에 악취를 제거하는 유량조정조, 상기 유량 조정조에 유입된 오수의 량을 소정 레벨로 구분하여 측정한 레벨 측정 정보를 제어부에 전송하는 수위계, SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체 타워, 상기 담체 타워가 투입되어, 유량조정의 기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하는 회분식 반응조, 수중 교반 장치와 연장된 선상의 일정 위치에 또는 상기 회분식 반응조 벽면 중 어느 한면에 설치되는 와류 발생 장치, 반응조 내에 미생물 서식을 용이하게 하는 접촉여재, 상기 회분식 반응조의 유입배관 전단에 설치되는 분배관, 및 상기 유량조정조와 회분식반응조 사이에 설치되어, 일정 유량과 시간을 조절하는 계량조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 담체 타워는, 상기 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물에 공기를 공급하여 일정 압력으로 유지하는 에어 챔버와, 상기 제올라이트 또는 pellete 형태를 둘러싸면서 다수개의 통공부들을 통해 하수의 악취유발물질과 반응하도록 하면서, 상기 pellete 형태가 외부로 분산되는 것을 방지하는 메쉬망과 상측부에 체결되는 덮개로 구성된 담체타워가 형성되되, 메쉬망의 상측부를 덮는 덮개를 체결하기 위한 수직봉이 pellete 형태들을 중심부에서 관통하여 에어 챔버와 걸림 체결되어 볼트로 고정되고, 상기 에어 챔버의 상측부에는 공기 공급 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 에어 노즐이 결합되어, 상기 pellete 형태들의 입도분포와 다공구조가 일정치 이상인 비표면적을 형성하도록 한다.
또한 본 발명은 회분식 반응조의 상부에 쌓인 슬러지를 30%정도만 유량조정조로 반송시키고 나머지 70%는 슬러지 저장조에 이송시키며 유량조정조로 반송시킨 슬러지는 인(P)용출에 필요한 유기물을 인 제거 미생물이 먼저 이용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 회분식 반응조가 유입수 이송 배관을 회분식 반응조의 수중 교반 장치 전단으로 분배하여 초기 교반률을 높이고, 유입 원수의 유기탄소원을 활용하여 2차 탈질을 유도하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 유량 조정조가, 상기 레벨 측정 정보에 따라 유입 오수량이 적어 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 송풍기를 일정 시간만 가동하는 간헐적 가동하는 저부하 모드가 가동되며, 상기 레벨 측정 정보에 따라 오수 유입량의 과다 유입에 따른 유량 조정조 고수위에서는 고부하 모드가 가동되어 유입 예비 펌프를 가동시켜 유입 시간을 단축시키고, 상기 송풍기를 동시 가동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 분배관이 회분식 반응조로 오수가 유입되는 부분에 설치되며, 낙차에 의해 기포가 발생되면 산소가 유입되어 초기 탈질 처리 효율이 감소되는 것을 방지하기 위하여 "ㄱ" 형상으로 꺽여 반응조의 하부로 향하게 하여 낙차를 줄이도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 방법에 있어서, 스크린조의 조세목스크린과 미세목스크린에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하는 단계, 유량조정조를 통해 회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조에서의 잉여슬러지를 반송받아 사전에 악취를 제거하는 단계, 회분식 반응조에 SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트로 이루어진 담체 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물을 투입하는 단계, 상기 회분식 반응조 내에 오수의 농도가 일정치 이상일 경우 반응 시간을 늘리기 위해 제1 송풍기와 제2 송풍기를 가동시키고, 산기 장치를 통해 오수의 농도에 따라서 포기량을 조절하는 반응 단계, 상기 회분식 반응조 내의 수중 교반 장치와 벽면의 와류 발생 장치와, 유입배관 전단에 설치되는 분배관에 의해 오수를 교반시키는 교반 단계, 상기 회분식 반응조 내에서 오수의 침전을 실행시켜 미생물과 상등수를 분리시키는 침전 단계, 및 상기 침전단계에서 분리된 상등수를 처리 수조로 배출하는 배출 단계를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체타워를 통해 미생물을 고정화시켜 미생물의 체류시간(SRT)이 길어지게 함으로써, 슬러지의 발생량 감소는 물론 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸 등의 악취를 미생물의 자정작용과 탈취기능을 사용하여 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 특수한 기능을 갖고 증식속도가 느린 미생물을 담체를 투입하여 담체에 활성 슬러지를 고농도로 유지함으로써, PH, 충격부하 및 난분해성 물질유입에도 부하변동에 완충적으로 대응 할 수 있어 안정적 처리가 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 탁월한 친수성 및 다공성의 open cell 구조를 형성한 담체를 통해 미생물에 의한 생분해에 매우 유리하며 내마모성, 내약품성 재질로 가수분해가 되지 않아 담체의 수명이 매우 길어지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유량조정조로 혐기와 무산소 조건이 동시에 수행될 수 있도록 하여 처리시간 및 부지를 절감할 수 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 고도처리 장치를 개념화하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연속회분식을 이용한 막분리 고도처리 장치를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 3a, 도 3b는 도 2의 A 부분을 상세히 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 담체 타워의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 (a) 와류 발생 장치와 (b) 분배관을 상세하게 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 토착토양미생물의 탈취효과를 비교한 실험 데이터이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제올라이트(Zeolite) 구성 성분을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연속회분식을 이용한 막분리 고도처리 장치를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 3a, 도 3b는 도 2의 A 부분을 상세히 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 담체 타워의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 (a) 와류 발생 장치와 (b) 분배관을 상세하게 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 토착토양미생물의 탈취효과를 비교한 실험 데이터이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제올라이트(Zeolite) 구성 성분을 보여주는 도면이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참고하여 자세히 설명한다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록(100, 200, 300, 400, 500) 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 선별되어 수행될 수도 있으며 각 기능에는 센서가 연결되어 제어될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 스크린조(100), 조세목스크린(101,102), 미세목스크린(103), 유량조정조(200), 수중폭기장치(201), 유량조정펌프(202, 203), 수위조절장치(204), 계량조(300), 회분식반응조(400), 수중폭기장치(401, 402), 담체타워(403), 에어펌프(404), 상등수 분리장치(405), 수위조절장치(406), 슬러지 이송펌프(407, 408), 수중 교반 장치(445), 분배관(447), 와류 발생 장치(448), 송풍기(410, 411, 501, 502), 산기장치(409, 503), 슬러지 저장조(500) 등으로 구성된다.
상기 회분식 반응조(400)는 유량조정조(200)로 유입되는 하폐수를 처리하기 위한 담체타워(403)를 포함하여, 유량조정조(200)가 유량조정의 기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하여, 간단한 구성으로도 처리시간 및 부지를 절감할 수 있다.
즉, 상기 유량조정조(200)가 혐기조의 역할을 수행하는 동안 담체타워(403)가 투입된 회분식 반응조(400)는 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체타워(403)를 통해, 미투입된 경우보다 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸 등의 악취를 미생물의 자정작용과 탈취기능을 사용하여 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이를 위해 도 4에서 도시된 바와 같이, 담체타워(403)는 상기 제올라이트 또는 pellete 형태(4033)로 압축되어 충진된 토착토양미생물에 공기를 공급하여 일정 압력으로 유지하는 에어 챔버(4034)와, 상기 제올라이트 또는 pellete 형태(4033)를 둘러싸면서 다수개의 통공부들을 통해 하수의 악취유발물질과 반응하도록 하면서, pellete 형태(4033) 등이 외부로 분산되는 것을 방지하는 메쉬망(4032)과 상측부에 체결되는 덮개(4031) 등으로 구성된 담체타워(403)가 형성되되, 메쉬망(4032)의 상측부를 덮는 덮개(4031)를 체결하기 위한 수직봉(4035)이 pellete 형태(4033)들을 중심부에서 관통하여 상기 에어 챔버(4034)와 걸림 체결되어 상기 덮개(4031)의 상측부에 볼트(4036)로 고정되고, 상기 에어 챔버(4034)의 상측부에는 공기 공급 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 에어 노즐(4037)이 결합되어, pellete 형태(4033)들의 입도분포와 다공구조가 매우 큰 비표면적을 형성하여 미생물의 부착 및 성장이 우수하며, 초기 고농도성분 유입시 흡착능력으로 인해 순치기간이 매우 짧고 부하변동에 강하다.
또한 상기 담체타워(403)의 주성분인 토착토양미생물과 제올라이트는 상기 에어 챔버(4034)에 의해 일정시간동안 강제 투입되는 공기에 의하여 하수의 악취유발물질인 황화수소, 메틸메르캅탄, 암모니아 등의 물질들과 서로 접촉하여 이를 용해, 흡착 및 산화시킴으로써 악취를 저감시키는 것은 물론 탈질과 탈인을 효과적으로 제거할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 도 3a,b 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스크린조(100)는 조세목스크린(101,102)과 미세목스크린(103)을 포함하여 유입되는 하폐수 중 현탁물질이나 미세한 부유물을 제거하고, 유량조정조(200)는 회분식반응조(400)가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행케 하며 회분식 반응조(400)에서의 잉여슬러지는 유량조정조(200)에 반송(30%)시켜 사전에 악취발산을 제거한다. 스크린조(100)에 설치되어 있는 조세목스크린(101,102)과 미세목스크린(103)에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하게 되는데 이때 유기물(BOD)의 일부도 함께 제거된다.
회분식 반응조(400)에서는 담체타워(403)가 설치되고, 담체타워(403)에는 제올라이트(Zeolite)와 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물 등으로 이루어진다.
하폐수의 초기유입시 암모니아성 질소의 충격부하에 대한 완충작용 역할이 가능하며, 질산화가 진행됨에 따라 담체타워(403)에 이온교환 된 암모니아성 질소가 탈착되면서 생물학적 재생이 이루어진다.
회분식반응조(400)에서 내생호흡을 통한 탈질과정 완료 후 타이머와 수위조절장치에 의해 반응단계로 넘어가게 되는데 다수개 중 하나 이상의 송풍기(410, 411, 501, 502)를 가동시켜 산기장치(409, 503)를 통해 공기를 강제 주입시켜 포기반응단계로 돌입한다.
상기 담체타워(403)는 비중이 1.1g/cm이고 입자크기가 6~18mm 정도의 다공성 점토인 제올라이트(Zeolite)와 pellete 형태로 압축된 토착토양미생물에 접촉반응을 시키면 일반 토양성 미생물과 더불어 간균(桿菌; bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 미구균(微球菌; Micrococcus), 티오바실루스(Tiobacillus), 아시네토박터(Acinetobacter), 아에로모나스(Aeromonas) 등이 우점화(優占化) 되어 배양 증식 된다.
여기에서 제올라이트(Zeolite)의 구조는 SiO2와 Al2O3의 사면체로 삼차원의 입체구조를 가지며 구조내에 기공(Pore)과 채널(Channel) 등을 가지며 NH4 이온에 대한 교환이 가능한 이온교환성능을 가지고 있다.
예를 들어, 도 6과 도 7에서 보는 바와 같이, 회분식 반응조(400)에는 SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체타워(403)가 투입되면, 미투입된 경우보다 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸 등의 악취를 미생물의 자정작용과 탈취기능을 사용하여 효과적으로 저감시킬 수 있다.
여기에서 상술한 중량%의 한계치를 넘거나 모자랄 경우, 토착토양미생물을 활성화 시켜 미생물의 자정작용과 탈취기능이 약하여, 악취를 효과적으로 저감시키지 못해, 별도의 혐기조와 무산소조 없이 유량조정조를 이용하여 탈질과 인제거를 병행 할 수 없는 문제점이 발생하나, 제올라이트의 수치범위에서는 미생물을 고정화시켜 미생물의 체류시간(SRT)이 길어지게 함으로써, 슬러지의 발생량 감소는 물론 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸 등의 악취를 미생물의 자정작용과 탈취기능을 사용하여 효과적으로 저감시킬 수 있다..
따라서 하폐수의 초기유입시 암모니아성 질소의 충격부하에 대한 완충작용 역할이 가능하며, 질산화가 진행됨에 따라 담체타워(403)에 이온교환 된 암모니아성 질소가 탈착되면서 생물학적 재생이 이루어진다.
한편, 회분식반응조(400)는 유량조정조(200)의 오수 유입량이 적은 경우, 저부하 모드에서는 송풍기(410, 411, 501, 502)를 간헐적으로 동작시켜 산기장치(409, 503)를 통해 회분식반응조(400)에 공기를 간헐적으로 공급하게 된다. 이는 실질적인 수처리가 수행되지 않는다 할지라도, 회분식반응조(400)의 미생물이 자산화(Auto-Oxidation) 되는 것을 방지하게 된다.
상기 수중 교반 장치(445)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회분식반응조(400)의 내측에서 대각선 방향으로 설치되어있고, 상기 와류 발생 장치(448)는 수중 교반 장치(445)와 연장된 선상의 일정 위치에 또는 회분식반응조(400) 벽면 중 어느 한면에 설치되어, 처리 공정 중 오수 유입 단계 및 교반 단계에서 순차적으로 가동하게 된다.
상기 수중 교반 장치(445)는 시스템 제어부에 의해서 일정 프로그램에 따라서 동작하도록 할 수 있는데, 복수의 수중 교반 장치가 동시에 가동하도록 하거나 각각 가동하도록 프로그램으로 처리 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
또한 상기 수중 교반 장치(445)의 가동은 주변에 추가 설치된 일정 경사도를 갖는 경사판(미도시)의 영향을 받아 보다 활발히 유입 원수와 회분식반응조(400)내 미생물이 상호 접촉할 수 있도록 한다.
따라서, 송풍기(410, 411, 501, 502)와 연결되어 회분식 반응조(400)에 공기를 분사하기도 하지만, 수중 교반 장치(445)의 동작에 의해서 오수가 이동 및 회전하게 되고 이 회전은 벽면의 와류 발생 장치(448) 등으로 인해서 교반 능력이 향상됨을 알 수 있다.
즉, 상기 회분식반응조(400) 내부 대각선 방향으로 설치된 수중 교반 장치(445) 및 벽면 와류 발생 장치(448)는 오수의 유입과 동시 가동되어 회분식반응조(400) 내 질소화합물을 유입 원수의 유기 탄소원을 이용하여, 초기 1단계 탈질화 반응 후 교반 단계에서 2단계의 탈질화 과정을 수행하는 데, 상기 와류 발생 장치(448)는 벽면에 설치되는 직사각형 형상 또는 유선형 형상을 가지며, 직사각형 또는 유선형 형상의 외부면 또는 곡선면을 타고 직선형 공기 줄기가 와류형 공기 줄기로 변하도록 하여 초기 교반 효과를 극대화할 수 있고, 유입 원수의 유기탄소원을 활용 2차 탈질을 유도함으로써, 질소 제거를 효율적으로 수행할 수 있다.
상기 분배관(447)은 회분식반응조(400)로 오수가 유입되는 부분에 설치되어 유입되는 오수의 낙차에 의해서 발생되는 기포를 미연에 방지하게 된다. 낙차에 의해서 기포가 발생되면 산소가 유입되어 초기 탈질 처리 효율이 감소될 수 있는데, 이를 방지하기 위해서 회분식반응조(400)로 오수가 유입되는 부분에 분배관(447)을 도 5에서와 같이 "ㄱ" 형상으로 꺽여 반응조의 바닥면으로 향하게 하여 낙차를 줄이도록 설치한다. 이는 기포 발생 억제뿐만 아니라 초기 교반에도 효과적이다. 여기에서 "ㄱ" 형상의 꺽이는 부분을 일정 지름을 갖는 원호 형상으로 꺽이게 하여 더욱 기포 발생을 억제시킬 수도 있다.
상기 회분식반응조(400)에 있어서 유입 오수량에 따라 소정 레벨을 통한 제어시스템의 컨트롤을 받아 작동되며, 회분식반응조(400)의 수위에 따라 상하로 이동하는 부력식 상등수 배출장치 및 미생물의 서식이 용이한 접촉여재를 포함한다.
본 발명에 따라서 회분식반응조(400)에는 미생물이 서식하는데 도움이 되는 접촉 여재(미도시)를 설치하게 된다. 이화 같은 접촉 여재에 미생물이 부착되어 유입 오수의 농도 및 오수량이 변화한다 할지라도 강한 환경적 적응성을 갖게 되며 이로 인해서 오수의 처리 효율을 높게 유지시킬 수 있다.
이하, 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 방법에 대하여 구체적으?? 설명한다.
먼저, 스크린조의 조세목스크린과 미세목스크린에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거한다.
그리고, 유량조정조를 통해 회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조에서의 잉여슬러지를 반송받아 사전에 악취를 제거한다.
또한 회분식 반응조에 SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트로 이루어진 담체 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물을 투입한다.
그리고, 상기 회분식 반응조 내에 오수의 농도가 일정치 이상일 경우 반응 시간을 늘리기 위해 제1 송풍기와 제2 송풍기를 가동시키고, 산기 장치를 통해 오수의 농도에 따라서 포기량을 조절한다.
또한 상기 회분식 반응조 내의 수중 교반 장치와 벽면의 와류 발생 장치와, 유입배관 전단에 설치되는 분배관에 의해 오수를 교반시킨다.
그리고, 상기 회분식 반응조 내에서 오수의 침전을 실행시켜 미생물과 상등수를 분리시키고, 상기 침전단계에서 분리된 상등수를 처리 수조로 배출하는 배출한다.
따라서 본 발명은 토착토양미생물과 제올라이트를 포함하는 담체타워(403)를 통해 상기 에어 챔버(4034)에 의해 일정시간동안 강제 투입되는 공기에 의하여 하수의 악취유발물질인 황화수소, 메틸메르캅탄, 암모니아 등의 물질들과 서로 접촉하여 이를 용해, 흡착 및 산화시킴으로써 악취를 저감시키는 것은 물론, 탈질과 탈인을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명은 담체의 입도분포와 다공구조가 매우 큰 비표면적을 형성하여 미생물의 부착 및 성장이 우수하여 초기 고농도 성분 유입시 흡착능력으로 인해 순치기간이 매우 짧고 부하변동에 매우 강하며, 미생물 체류시간(SRT)이 길어져 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 유량조정조에 의해 혐기와 무산소 조건이 동시에 수행될 수 있도록 하여 처리시간 및 부지 면적를 절감할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치는 예시일 뿐이고, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 스크린조
101,102 : 조세목스크린
103 : 미세목스크린
200 : 유량조정조
201 : 수중폭기장치
202, 203 : 유량조정펌프
204 : 수위조절장치
300 : 계량조
400 : 회분식반응조
401, 402 : 수중폭기장치
403 : 담체타워
4031 : 덮개
4032 : 메쉬망
4033 : pellete 형태
4034 : 에어 챔버
404 : 에어펌프
405 : 상등수 분리장치
406 : 수위조절장치
407, 408 : 슬러지 이송펌프
445 : 수중 교반 장치
447 : 분배관
448 : 와류 발생 장치
410, 411, 501, 502 : 송풍기
409, 503 : 산기장치
500 : 슬러지 저장조
101,102 : 조세목스크린
103 : 미세목스크린
200 : 유량조정조
201 : 수중폭기장치
202, 203 : 유량조정펌프
204 : 수위조절장치
300 : 계량조
400 : 회분식반응조
401, 402 : 수중폭기장치
403 : 담체타워
4031 : 덮개
4032 : 메쉬망
4033 : pellete 형태
4034 : 에어 챔버
404 : 에어펌프
405 : 상등수 분리장치
406 : 수위조절장치
407, 408 : 슬러지 이송펌프
445 : 수중 교반 장치
447 : 분배관
448 : 와류 발생 장치
410, 411, 501, 502 : 송풍기
409, 503 : 산기장치
500 : 슬러지 저장조
Claims (5)
- 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치에 있어서,
조세목스크린과 미세목스크린에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하는 스크린조;
회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 유입된 원수가 미생물이 인(P)을 방출하도록 하는 혐기조와 질산염(NO₃-) 을 질소(N₂↑)가스로 환원시키는 무산소조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조에서의 잉여슬러지는 반송받아 사전에 악취를 제거하는 유량조정조;
상기 유량 조정조에 유입된 오수의 량을 소정 레벨로 구분하여 측정한 레벨 측정 정보를 제어부에 전송하는 수위계;
친수성 및 다공성의 open cell 구조이고, 질산화 세균을 고정한 질산화 담체로 구성되되, SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물로 이루어진 담체 타워;
상기 담체 타워가 투입되어, 유량조정의 기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하는 회분식 반응조;
수중 교반 장치와 연장된 선상의 일정 위치에 또는 상기 회분식 반응조 벽면 중 어느 한면에 설치되는 와류 발생 장치;
상기 회분식 반응조 내에 미생물 서식을 용이하게 하는 접촉여재;
상기 회분식 반응조의 유입배관 전단에 설치되는 분배관; 및
상기 유량조정조와 회분식반응조 사이에 설치되어, 일정 유량과 시간을 조절하는 계량조;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치. - 제1항에 있어서, 상기 담체 타워는,
상기 제올라이트 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물에 공기를 공급하여 일정 압력으로 유지하는 에어 챔버와, 상기 제올라이트 또는 pellete 형태를 둘러 싸면서 다수개의 통공부들을 통해 하수의 악취유발물질과 반응하도록 하면서, 상기 pellete 형태가 외부로 분산되는 것을 방지하는 메쉬망과 상측부에 체결되는 덮개로 구성된 담체타워가 형성되되, 메쉬망의 상측부를 덮는 덮개를 체결하기 위한 수직봉이 pellete 형태들을 중심부에서 관통하여 에어 챔버와 걸림 체결되어 볼트로 고정되고, 상기 에어 챔버의 상측부에는 공기 공급 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 에어 노즐이 결합되어, 상기 pellete 형태들의 입도분포와 다공구조가 일정치 이상인 비표면적을 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치. - 제1항에 있어서, 상기 회분식 반응조는 유입수 이송 배관을 회분식 반응조의 수중 교반 장치 전단으로 분배하여 초기 교반률을 높이고, 유입 원수의 유기탄소원을 활용하여 2차 탈질을 유도하는 것을 특징으로 하는 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유량 조정조는, 상기 레벨 측정 정보에 따라 유입 오수량이 적어 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 송풍기를 일정 시간만 가동하는 간헐적 가동하는 저부하 모드가 가동되며, 상기 레벨 측정 정보에 따라 오수 유입량의 과다 유입에 따른 유량 조정조 고수위에서는 고부하 모드가 가동되어 유입 예비 펌프를 가동시켜 유입 시간을 단축시키고, 상기 송풍기를 동시 가동시키는 것을 특징으로 하는 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 장치.
- 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 방법에 있어서,
스크린조의 조세목스크린과 미세목스크린에 의해 외부로부터 유입되는 하폐수중 현탁물질이나 미세한 부유물을 순차적으로 제거하는 단계;
유량조정조를 통해 회분식반응조가 내생호흡을 통해 탈질을 수행하는 동안 유량조정기능과 혐기조의 역할을 동시에 수행하며, 상기 회분식 반응조에서의 잉여슬러지를 반송받아 사전에 악취를 제거하는 단계;
회분식 반응조에 SiO2 60 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 2 중량%, MgO 1 내지 2 중량%, CaO 3 내지 5 중량%, NaO 1 내지 3 중량%, 및 K2 3내지 5 중량%로 이루어진 제올라이트로 이루어진 담체 또는 pellete 형태로 압축되어 충진된 토착토양미생물을 투입하는 단계;
상기 회분식 반응조 내에 오수의 농도가 일정치 이상일 경우 반응 시간을 늘리기 위해 제1 송풍기와 제2 송풍기를 가동시키고, 산기 장치를 통해 오수의 농도에 따라서 포기량을 조절하는 반응 단계;
상기 회분식 반응조 내의 수중 교반 장치와 벽면의 와류 발생 장치와, 유입배관 전단에 설치되는 분배관에 의해 오수를 교반시키는 교반 단계;
상기 회분식 반응조 내에서 오수의 침전을 실행시켜 미생물과 상등수를 분리시키는 침전 단계; 및
상기 침전단계에서 분리된 상등수를 처리 수조로 배출하는 배출 단계;
를 포함하는 담체를 이용한 SBR 공법의 무취화와 고도처리 방법.
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