KR20170123396A - 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법 - Google Patents

하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170123396A
KR20170123396A KR1020160052328A KR20160052328A KR20170123396A KR 20170123396 A KR20170123396 A KR 20170123396A KR 1020160052328 A KR1020160052328 A KR 1020160052328A KR 20160052328 A KR20160052328 A KR 20160052328A KR 20170123396 A KR20170123396 A KR 20170123396A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tank
flow rate
hrt
anoxic tank
retention time
Prior art date
Application number
KR1020160052328A
Other languages
English (en)
Inventor
김만수
이승필
김진식
Original Assignee
대양엔바이오(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대양엔바이오(주) filed Critical 대양엔바이오(주)
Priority to KR1020160052328A priority Critical patent/KR20170123396A/ko
Publication of KR20170123396A publication Critical patent/KR20170123396A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
    • C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/14—NH3-N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/15—N03-N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/44—Time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입수가 혐기조, 무산소조 및 호기조를 차례로 거치면서 하수 처리되고 슬러지 혼합액의 내부반송 및 외부반송이 이루어지는 하수처리장치에 있어서, 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 모델링부; 상기 무산소조에서 배출되는 하수의 유량을 조절하는 제1 유량조절부; 상기 호기조에서 하수 처리되어 배출되는 처리수의 유량을 조절하는 제2 유량조절부; 및 상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조 및 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)과 각각 일치하도록 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 무산소조 및 상기 호기조는 상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부에 의해 미생물 반응시간이 조절되는 반응조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수처리장치가 제공될 수 있다.

Description

하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법{SEWAGE TREATMENT APPARATUS AND METHODS USING THE SAME}
본 발명은 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법에 관한 것이다.
가정에서 배출되는 생활오수, 축산농가에서 배출되는 축산폐수, 공장에서 배출되는 산업폐수 등(이하 '하수'라고 한다)에는 부유물 외에 각종 유기물과 질소, 인 등의 오염물질이 포함되어 있다. 이러한 오염물질이 그대로 포함된 상태에서 하수가 하천에 방류된다면 조류가 대량 증식하는 부영양화 현상이 발생할 수 있다. 하천에 부영양화 현상이 발생하면, 대량 증식된 조류로 인해 수중에 산소와 햇빛이 부족하게 되어 하천에 서식하는 대부분의 동식물이 폐사하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 하수를 하천에 방류하기 전에 하수에 포함된 각종 오염물질, 특히 질소, 인 등을 제거할 필요가 있다.
하수에 포함된 질소, 인 등을 제거할 수 있는 하수처리공법 중 대표적인 생물학적 공법으로 A20공법이 있다. A20공법에서는 최초 침전조에서 부유물이 제거된 하수 등의 유입수가 복수의 반응조, 즉 혐기조, 무산소조, 호기조 및 침전조를 차례로 거치면서 질소, 인 등이 제거될 수 있다.
종래 반응조는 설계시 반응조 체류시간이 결정되므로 상황 변화, 예를 들어 수온 변화, 유입수 유량 변화 등에 따라 충분한 미생물 반응시간을 확보하기 어려워 원활한 수처리가 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 특히, 동절기에는 수온이 낮아져 질산화 미생물의 활성도가 저하되므로 하절기보다 긴 미생물 반응시간을 확보할 필요가 있지만, 종래에는 호기조 체류시간을 조절할 수 없어 호기조 내 질산화 미생물의 농도를 높여 대처하였다. 하지만, 과도한 미생물 증식은 침전조, 탈수기 등의 후속 공정에 악 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 상황 변화에 따라 질산화 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있는 경우, 탈질 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있는 경우 등이 개별적으로 발생할 수 있는데, 미생물 농도를 일괄적으로 조절하면 무산소조 또는 호기조에서 미생물이 필요 이상 존재할 수 있고, 이러한 미생물 증식은 원하는 시점에 급격하게 이루어질 수도 없다는 문제점도 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-1997-0069904호(1997.11.07, 하수 및 오, 폐수의 생물학적 질소, 인 동시 제거 처리 방법 및 그 장치)
본 발명의 실시예들은 반응조별 최적의 미생물 반응시간을 확보할 수 있는 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유입수가 혐기조, 무산소조 및 호기조를 차례로 거치면서 하수 처리되고 슬러지 혼합액의 내부반송 및 외부반송이 이루어지는 하수처리장치에 있어서, 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 모델링부; 상기 무산소조에서 배출되는 하수의 유량을 조절하는 제1 유량조절부; 상기 호기조에서 하수 처리되어 배출되는 처리수의 유량을 조절하는 제2 유량조절부; 및 상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조 및 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)과 각각 일치하도록 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 무산소조 및 상기 호기조는 상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부에 의해 미생물 반응시간이 조절되는 반응조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수처리장치가 제공될 수 있다.
상기 모델링부는 다중회귀모델에 의해 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출할 수 있다.
상기 무산소조에 수용된 하수의 질산이온(NO3 -) 농도를 측정하는 질산이온센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 질산이온센서에서 측정된 질산이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제1 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시킬 수 있다.
상기 호기조에 수용된 하수의 암모늄이온(NH4 +) 농도를 측정하는 암모늄이온센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 암모늄이온센서에서 측정된 암모늄이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시킬 수 있다.
상기 유량조절부는, 상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽 상단에서 하향 연장되어 형성되는 제1 배출구; 및 상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽에 상하 이동 가능하게 결합되어, 상기 제1 배출구의 개도율을 조절하는 댐 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 유량조절부는, 상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽 하단에 형성되는 복수 개의 제2 배출구; 및 상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽에 결합되어, 상기 복수 개의 제2 배출구를 개별적으로 개폐하는 댐퍼를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 하수처리장치를 이용한 하수처리방법에 있어서, 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 모델링단계; 및 상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조 및 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링단계에서 산출된 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)과 각각 일치하도록 조절하는 유량조절단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수처리방법이 제공될 수 있다.
상기 모델링단계에서는 다중회귀모델에 의해 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출할 수 있다.
상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)은 하기 수학식 1 내지 5로부터 산출될 수 있다.
(수학식 1)
Y1 = 0.004633 × A1 - 0.01931 × A2 + 0.000652 × A3 - 0.20994 × A4 + 0.00001364 × A5 - 2.41546 × A6 + 6.819807
(수학식 2)
Y2 = 0.026868 × A1 + 0.002917 × A3 - 0.15481 × A4 - 0.2661 × A7 + 0.00000262 × A8 - 8.69565 × A9 + 62.28522
(수학식 3)
A1 = B1 / C
(수학식 4)
A2 = B2 / C
(수학식 5)
A3 = B3 / C
(Y1: 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)(hour), Y2: 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)(hour), A1: 잉여슬러지 인발율(%), A2: 내부반송율(%), A3: 외부반송율(%), A4: 슬러지 체류시간(SRT)(day), A5: 무산소조에 유입되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A6: 무산소조에서 유출되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A7: 호기조의 용존산소 농도(mg/ℓ), A8: 호기조에 유입되는 하수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), A9: 호기조에서 유출되는 처리수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), B1: 잉여슬러지 인발 양(㎥/day), B2: 내부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), B3: 외부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), C: 하수처리장치에 유입되는 유입수 양(㎥/day))
상기 유량조절단계 이후에, 상기 무산소조에 수용된 하수의 질산이온(NO3 -) 농도를 측정하는 질산이온농도 측정단계; 및 상기 질산이온농도 측정단계에서 측정된 질산이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제1 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링단계에서 산출된 상기 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시키는 무산소조 유량보정단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유량조절단계 이후에, 상기 호기조에 수용된 하수의 암모늄이온(NH4 +) 농도를 측정하는 암모늄이온농도 측정단계; 및 상기 암모늄이온농도 측정단계에서 측정된 암모늄이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링단계에서 산출된 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시키는 호기조 유량보정단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무산소조 및 호기조의 최적 수리학적 체류시간을 각각 산출한 후 반응조별 실제 수리학적 체류시간을 반응조별 최적 수리학적 체류시간에 일치하도록 각 반응조에서 배출되는 하수 또는 처리수의 유량을 조절함으로써, 반응조별 최적의 미생물 반응시간을 확보할 수 있다. 예를 들어, 동절기에 수온이 낮아져 질산화 미생물의 활성도가 저하되면, 호기조 내 질산화 미생물의 농도를 증가시킬 필요 없이 호기조 체류시간을 증가시킴으로써 최적의 질산화 미생물의 반응시간을 확보할 수 있다. 특히, 무산소조에서 배출되는 하수의 유량과 호기조에서 배출되는 처리수의 유량을 개별적으로 조절함으로써 탈질 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있는 경우, 질산화 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있는 경우 등에 개별적으로 대응할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 반응조별 최적 수리학적 체류시간은 수질 데이터 등을 기초로 다중회귀모델, ASM간략화모델 또는 인공신경망을 활용하여 산출할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 반응조별 측정된 미생물 반응물질의 농도가 기 설정값을 초과하면, 해당 반응조의 미생물 반응시간을 추가 확보할 필요가 있다고 판단하고, 이에 따라 해당 반응조의 실제 수리학적 체류시간을 최적 수리학적 체류시간을 초과하도록 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4는 제1 유량조절부의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 유량조절부의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하수처리방법을 나타낸 순서도이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치(10)는 혐기조(100), 무산소조(110), 호기조(120) 및 침전지(130)를 포함할 수 있다. 하수처리장치(10)에 유입된 하수, 즉 유입수는 혐기조(100), 무산소조(110), 호기조(120) 및 침전지(130)를 차례로 거치면서 처리될 수 있다. 또한, 혐기조(100)의 전단과 침전지(130)를 연결하는 외부반송부(150)를 통해 침전지(130)에 수용된 슬러지 혼합액, 즉 슬러지가 혼합된 하수가 혐기조(100)의 전단으로 반송되어 유입수에 혼합될 수 있고, 무산소조(110)와 호기조(120)를 연결하는 내부반송부(160)를 통해 호기조(120)에 수용된 슬러지 혼합액이 무산소조(110)로 반송되어 무산소조(110)에 수용된 하수에 혼합될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수처리장치(10´)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치(10)와 비교하여 침전지(130) 대신에 호기조(120)에 침지막(121)이 구비되고 슬러지저류조(140)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하에서 차이 나는 구성을 중심으로 설명하면, 하수처리장치(10´)에 유입된 하수, 즉 유입수는 혐기조(100), 무산소조(110), 호기조(120) 및 침지막(121)를 차례로 거치면서 하수 처리될 수 있고, 침지막(121)에 의해 걸러진 슬러지 혼합액은 슬러지저류조(140)로 배출될 수 있다. 외부반송부(150)는 혐기조(100)의 전단과 슬러지저류조(140)를 연결할 수 있다.
도 3은 제어부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치(10) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수처리장치(10´)는 모델링부(200), 질산이온센서(210), 암모늄이온센서(220), 제1 유량조절부(300), 제2 유량조절부(400) 및 제어부(500)를 더 포함할 수 있다.
모델링부(200)는 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간 및 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간을 각각 산출할 수 있다. 반응조의 최적 수리학적 체류시간이란 해당 반응조에서 배출되는 하수의 미생물 반응물질 농도가 기 설정값, 예를 들어 처리수에 요구되는 기준 농도가 될 수 있는 수리학적 체류시간(HRT, hydraulic retention time)을 의미할 수 있다.
모델링부(200)는 다중회귀모델에 의해 반응조별 최적 수리학적 체류시간을 산출할 수 있다.
(수학식 1)
Y1 = 0.004633 × A1 - 0.01931 × A2 + 0.000652 × A3 - 0.20994 × A4 + 0.00001364 × A5 - 2.41546 × A6 + 6.819807
(수학식 2)
Y2 = 0.026868 × A1 + 0.002917 × A3 - 0.15481 × A4 - 0.2661 × A7 + 0.00000262 × A8 - 8.69565 × A9 + 62.28522
(수학식 3)
A1 = B1 / C
(수학식 4)
A2 = B2 / C
(수학식 5)
A3 = B3 / C
상기 수학식 1 내지 5에서, Y1은 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간 (hour), Y2는 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간(hour), A1은 잉여슬러지 인발율(%), A2는 내부반송율(%), A3는 외부반송율(%), A4는 슬러지 체류시간(SRT)(day), A5는 무산소조(110)에 유입되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A6는 무산소조(110)에서 유출되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A7는 호기조(120)의 용존산소 농도(mg/ℓ), A8는 호기조(120)에 유입되는 하수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), A9는 호기조(120)에서 유출되는 처리수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), B1는 잉여슬러지 인발 양(㎥/day), B2는 내부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), B3는 외부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), C는 하수처리장치(10)에 유입되는 유입수 양(㎥/day)을 의미할 수 있고, 이들의 전부 또는 일부는 각 반응조에 설치된 각종 센서 등을 통해 계측될 수 있다.
질산이온센서(210)는 무산소조(110)에 수용된 하수의 질산이온(NO3 -) 농도를 측정할 수 있다.
암모늄이온센서(220)는 호기조(120)에 수용된 하수의 암모늄이온(NH4 +) 농도를 측정할 수 있다.
제1 유량조절부(300)는 무산소조(110)에 설치되어 무산소조(110)에서 호기조(120)로 배출되는 하수의 유량을 조절할 수 있다. 제1 유량조절부(300)에 의해 무산소조(110)에서 배출되는 하수의 유량을 조절하면, 무산소조(110)에 수용된 하수의 용량이 변경될 수 있고, 이에 따라 무산소조(110)의 실제 수리학적 체류시간이 변경될 수 있다. 그 결과, 무산소조(110)는 제1 유량조절부(300)에 의해 미생물 반응시간이 조절되는 반응조로 이루어질 수 있다.
제2 유량조절부(400)는 호기조(120)에 설치되어 호기조(120)에서 하수 처리되어 침지막(121) 또는 침전지(130)를 통해 배출되는 처리수의 유량을 조절할 수 있다. 제2 유량조절부(400)에 의해 호기조(120)에서 배출되는 처리수의 유량을 조절하면, 호기조(120)에 수용된 하수의 용량이 변경될 수 있고, 이에 따라 호기조(120)의 실제 수리학적 체류시간이 변경될 수 있다. 그 결과, 호기조(120)는 제2 유량조절부(400)에 의해 미생물 반응시간이 조절되는 반응조로 이루어질 수 있다.
도 4는 제1 유량조절부의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 유량조절부(300)는 제1 배출구(310) 및 댐 플레이트(320)를 포함할 수 있다.
제1 배출구(310)는 무산소조(110)의 측벽 상단에서 하향 연장되어 형성됨으로써 무산소조(110)에 수용된 하수의 배출 통로를 제공할 수 있고, 댐 플레이트(320)는 무산소조(110)의 측벽에 상하 이동 가능하게 결합되어 제1 배출구(310)의 개도율을 조절함으로써 무산소조(110)에서 배출되는 하수의 유량을 조절할 수 있다. 댐 플레이트(320)는 무산소조(110)에 탑재되는 윈치, 유압실리더, 랙엔피니언장치 등에 의해 상하 이동할 수 있다.
도 5는 제1 유량조절부의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 유량조절부(300)는 복수 개의 제2 배출구(330) 및 댐퍼(340)를 포함할 수 있다.
복수 개의 제2 배출구(330)는 무산소조(110)의 측벽 하단에 형성됨으로써 무산소조(110)에 수용된 하수의 배출 통로를 제공할 수 있고, 댐퍼(340)는 복수 개의 제2 배출구(330)에 각각 설치되어 복수 개의 제2 배출구(330)를 개별적으로 개폐함으로써 무산소조(110)에서 배출되는 하수의 유량을 조절할 수 있다. 댐퍼(340)는 무산소조(110)에 탑재되는 모터, 유압실린더 등에 의해 구동될 수 있다. 제2 유량조절부(400)는 호기조(120)에 설치된다는 점에서 차이가 있을 뿐 제1 유량조절부(300)와 마찬가지로 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같은 구조로 이루어질 수 있다.
제어부(500)는 모델링부(200), 질산이온센서(210) 및 암모늄이온센서(220)에서 산출 또는 측정된 수치를 기초로 제1 유량조절부(300) 및 제2 유량조절부(400)를 제어할 수 있다.
제어부(500)는 무산소조(110)의 실제 수리학적 체류시간이 모델링부(200)에서 산출된 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간에 일치하도록 제1 유량조절부(300)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 무산소조(110)의 실제 수리학적 체류시간이 모델링부(200)에서 산출된 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간에 일치하게 조절된 후에도 질산이온센서(210)에서 측정된 질산이온 농도가 기 설정값을 초과하면, 무산소조(110)의 탈질 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있다고 판단할 수 있고, 제1 유량조절부(300)를 제어하여 무산소조(110)의 실제 수리학적 체류시간이 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간을 초과하도록 증가시킬 수 있다. 또한, 제어부(500)는 호기조(120)의 실제 수리학적 체류시간이 모델링부(200)에서 산출된 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간에 일치하도록 제2 유량조절부(400)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 호기조(120)의 실제 수리학적 체류시간이 모델링부(200)에서 산출된 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간에 일치하게 조절된 후에도 암모늄이온센서(220)에서 측정된 암모늄이온 농도가 기 설정값을 초과하면, 호기조(120)의 질산화 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있다고 판단할 수 있고, 제2 유량조절부(400)를 제어하여 호기조(120)의 실제 수리학적 체류시간이 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간을 초과하도록 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하수처리방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하수처리방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치(10) 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수처리장치(10´)를 이용할 수 있고, 모델링단계(S100), 유량조절단계(S110), 질산이온농도 측정단계(S120), 무산소조 유량보정단계(S130), 암모늄이온농도 측정단계(S140) 및 호기조 유량보정단계(S150)를 포함할 수 있다.
먼저, 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간 및 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간을 산출할 수 있다(S100). 무산소조(110) 및 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간의 산출 방법은 모델링부(200)와 관련하여 설명되었는바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 제1 유량조절부(300)를 제어하여 무산소조(110)의 수리학적 체류시간을 모델링단계(S100)에서 산출된 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간과 일치하도록 조절할 수 있고, 제2 유량조절부(400)를 제어하여 호기조(120)의 수리학적 체류시간을 모델링단계(S100)에서 산출된 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간과 일치하도록 조절할 수 있다(S110).
한편, 무산소조(110)의 수리학적 체류시간을 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간과 일치하도록 조절한 후에는, 무산소조(110)에 수용된 하수의 질산이온 농도를 측정할 수 있고(S120), 측정된 질산이온 농도가 기 설정값을 초과하면 무산소조(110)의 탈질 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있다고 판단하고 제1 유량조절부(300)를 제어하여 무산소조(110)의 수리학적 체류시간을 무산소조(110)의 최적 수리학적 체류시간을 초과하도록 증가시킬 수 있다(S130). 이와 마찬가지로, 호기조(120)의 수리학적 체류시간을 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간과 일치하도록 조절한 후에는, 호기조(120)에 수용된 하수의 암모늄이온 농도를 측정할 수 있고(S140), 측정된 암모늄이온 농도가 기 설정값을 초과하면 호기조(120)의 질산화 미생물의 반응시간을 추가 확보할 필요가 있다고 판단하고 제2 유량조절부(400)를 제어하여 호기조(120)의 수리학적 체류시간을 호기조(120)의 최적 수리학적 체류시간을 초과하도록 증가시킬 수 있다(S150).
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10, 10´: 하수처리장치
100: 혐기조
110: 무산소조
120: 호기조
121: 침지막
130: 침전지
140: 슬러지저류조
150: 외부반송부
160: 내부반송부
200: 모델링부
210: 질산이온센서
220: 암모늄이온센서
300: 제1 유량조절부
310: 제1 배출구
320: 댐 플레이트
330: 제2 배출구
340: 댐퍼
400: 제2 유량조절부
500: 제어부

Claims (12)

  1. 유입수가 혐기조, 무산소조 및 호기조를 차례로 거치면서 하수 처리되고 슬러지 혼합액의 내부반송 및 외부반송이 이루어지는 하수처리장치에 있어서,
    상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 모델링부;
    상기 무산소조에서 배출되는 하수의 유량을 조절하는 제1 유량조절부;
    상기 호기조에서 하수 처리되어 배출되는 처리수의 유량을 조절하는 제2 유량조절부; 및
    상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조 및 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)과 각각 일치하도록 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 무산소조 및 상기 호기조는 상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부에 의해 미생물 반응시간이 조절되는 반응조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모델링부는 다중회귀모델에 의해 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)은 하기 수학식 1 내지 5로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
    (수학식 1)
    Y1 = 0.004633 × A1 - 0.01931 × A2 + 0.000652 × A3 - 0.20994 × A4 + 0.00001364 × A5 - 2.41546 × A6 + 6.819807
    (수학식 2)
    Y2 = 0.026868 × A1 + 0.002917 × A3 - 0.15481 × A4 - 0.2661 × A7 + 0.00000262 × A8 - 8.69565 × A9 + 62.28522
    (수학식 3)
    A1 = B1 / C
    (수학식 4)
    A2 = B2 / C
    (수학식 5)
    A3 = B3 / C
    (Y1: 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)(hour), Y2: 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)(hour), A1: 잉여슬러지 인발율(%), A2: 내부반송율(%), A3: 외부반송율(%), A4: 슬러지 체류시간(SRT)(day), A5: 무산소조에 유입되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A6: 무산소조에서 유출되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A7: 호기조의 용존산소 농도(mg/ℓ), A8: 호기조에 유입되는 하수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), A9: 호기조에서 유출되는 처리수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), B1: 잉여슬러지 인발 양(㎥/day), B2: 내부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), B3: 외부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), C: 하수처리장치에 유입되는 유입수 양(㎥/day))
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무산소조에 수용된 하수의 질산이온(NO3 -) 농도를 측정하는 질산이온센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 질산이온센서에서 측정된 질산이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제1 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시키는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 호기조에 수용된 하수의 암모늄이온(NH4 +) 농도를 측정하는 암모늄이온센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 암모늄이온센서에서 측정된 암모늄이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링부에서 산출된 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시키는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절부는,
    상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽 상단에서 하향 연장되어 형성되는 제1 배출구; 및
    상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽에 상하 이동 가능하게 결합되어, 상기 제1 배출구의 개도율을 조절하는 댐 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절부는,
    상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽 하단에 형성되는 복수 개의 제2 배출구; 및
    상기 무산소조 또는 상기 호기조의 측벽에 결합되어, 상기 복수 개의 제2 배출구를 개별적으로 개폐하는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수처리장치.
  8. 제1항에 따른 하수처리장치를 이용한 하수처리방법에 있어서,
    상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 모델링단계; 및
    상기 제1 유량조절부 및 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조 및 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링단계에서 산출된 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)과 각각 일치하도록 조절하는 유량조절단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모델링단계에서는 다중회귀모델에 의해 상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 산출하는 것을 특징으로 하는 하수처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무산소조 및 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)은 하기 수학식 1 내지 5로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 하수처리방법.
    (수학식 1)
    Y1 = 0.004633 × A1 - 0.01931 × A2 + 0.000652 × A3 - 0.20994 × A4 + 0.00001364 × A5 - 2.41546 × A6 + 6.819807
    (수학식 2)
    Y2 = 0.026868 × A1 + 0.002917 × A3 - 0.15481 × A4 - 0.2661 × A7 + 0.00000262 × A8 - 8.69565 × A9 + 62.28522
    (수학식 3)
    A1 = B1 / C
    (수학식 4)
    A2 = B2 / C
    (수학식 5)
    A3 = B3 / C
    (Y1: 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)(hour), Y2: 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)(hour), A1: 잉여슬러지 인발율(%), A2: 내부반송율(%), A3: 외부반송율(%), A4: 슬러지 체류시간(SRT)(day), A5: 무산소조에 유입되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A6: 무산소조에서 유출되는 하수의 질산이온 농도(mg/ℓ), A7: 호기조의 용존산소 농도(mg/ℓ), A8: 호기조에 유입되는 하수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), A9: 호기조에서 유출되는 처리수의 암모늄이온 농도(mg/ℓ), B1: 잉여슬러지 인발 양(㎥/day), B2: 내부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), B3: 외부반송 되는 슬러지 혼합액 양(㎥/day), C: 하수처리장치에 유입되는 유입수 양(㎥/day))
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유량조절단계 이후에,
    상기 무산소조에 수용된 하수의 질산이온(NO3 -) 농도를 측정하는 질산이온농도 측정단계; 및
    상기 질산이온농도 측정단계에서 측정된 질산이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제1 유량조절부를 제어하여 상기 무산소조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링단계에서 산출된 상기 무산소조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시키는 무산소조 유량보정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수처리방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유량조절단계 이후에,
    상기 호기조에 수용된 하수의 암모늄이온(NH4 +) 농도를 측정하는 암모늄이온농도 측정단계; 및
    상기 암모늄이온농도 측정단계에서 측정된 암모늄이온 농도가 기 설정값을 초과하면 상기 제2 유량조절부를 제어하여 상기 호기조의 수리학적 체류시간(HRT)을 상기 모델링단계에서 산출된 상기 호기조의 최적 수리학적 체류시간(HRT)을 초과하도록 증가시키는 호기조 유량보정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수처리방법.
KR1020160052328A 2016-04-28 2016-04-28 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법 KR20170123396A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160052328A KR20170123396A (ko) 2016-04-28 2016-04-28 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160052328A KR20170123396A (ko) 2016-04-28 2016-04-28 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170123396A true KR20170123396A (ko) 2017-11-08

Family

ID=60385418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160052328A KR20170123396A (ko) 2016-04-28 2016-04-28 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170123396A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116165974A (zh) * 2022-12-14 2023-05-26 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 污水处理工艺的曝气控制方法、系统、终端及介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050039546A (ko) * 2003-10-23 2005-04-29 가부시끼가이샤 도시바 하수 처리 시스템
KR101479513B1 (ko) * 2014-06-17 2015-01-07 코오롱엔솔루션(주) 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050039546A (ko) * 2003-10-23 2005-04-29 가부시끼가이샤 도시바 하수 처리 시스템
KR101479513B1 (ko) * 2014-06-17 2015-01-07 코오롱엔솔루션(주) 상관관계분석을 이용한 하·폐수처리장 통합운영 제어장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
한국상하수도협회. 하수도시설기준. 2011, p.400, 514. 1부. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116165974A (zh) * 2022-12-14 2023-05-26 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 污水处理工艺的曝气控制方法、系统、终端及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9340439B2 (en) Method and apparatus for nitrogen removal in wastewater treatment
KR100935916B1 (ko) 2단 반응조를 갖는 고도처리장치의 제어방법
JP3961835B2 (ja) 下水処理場水質制御装置
KR100873416B1 (ko) 연속 회분식 반응조의 활성 슬러지를 이용한 하수처리 장치 및 그 방법
CN107074598B (zh) 废水处理操作方法
Miller et al. A/B process pilot optimized for nitrite shunt: High rate carbon removal followed by BNR with ammonia-Based cyclic aeration control
JP5956372B2 (ja) 水処理装置および水処理方法
KR101044826B1 (ko) 막 여과 생물반응조의 고도처리 효율을 높이는 운전방법 및 그 방법을 이용한 고도처리장치
JP2015104712A (ja) 下水処理設備及び下水処理方法
KR20170123396A (ko) 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법
JP2018111061A (ja) 窒素除去システムおよび窒素除去方法
JP6369245B2 (ja) 汚泥濃縮方法
JP7039201B2 (ja) 送風量制御装置、送風量制御方法及びコンピュータプログラム
KR102209323B1 (ko) 하천 수질 개선 강화를 위하여 미생물 반응시간 확보 구조를 갖는 하폐수 고도처리시설용 생물반응조
KR20170142916A (ko) 하폐수 고도처리시스템
Carrio et al. Practical considerations for design of a step-feed biological nutrient removal system
JP2018103113A (ja) 排水処理システム及び排水処理方法
US20040144718A1 (en) Process and plant for cleaning waste water
deBarbadillo et al. Practical considerations for design of a step-feed biological nutrient removal system
KR100882228B1 (ko) 과염소산염을 포함한 폐수의 처리 장치 및 그 처리 방법
Larrea et al. Optimizing and modelling nitrogen removal in a new configuration of the moving-bed biofilm reactor process
KR20150116646A (ko) 생물학적 하폐수 처리장의 제어장치와 그 하폐수 처리장의 제어 방법
CN217757184U (zh) 一种基于季节变化调整的渗滤液处理系统
KR101186859B1 (ko) 반응조별 반응조절조를 구비한 하수 및 오수고도처리 시스템 및 방법
KR102239139B1 (ko) 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application