KR20190102341A

KR20190102341A - 폐수 처리 장치

Info

Publication number: KR20190102341A
Application number: KR1020180022594A
Authority: KR
Inventors: 국영롱
Original assignee: 주식회사 그레넥스
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2019-09-04

Abstract

본 발명은 번갈아 가면서 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용을 통해 처리수를 처리하여 배출하는 두 개의 SBR조에, 각각 침전 작용을 할 때 슬러지를 전무산소조로 반송할 수 있도록 펌프를 갖춤으로써, 혐기조 내를 미리 정한 미생물 농도를 유지하게 하여 처리수를 원활하게 처리할 수 있게 한 폐수 처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 상기 펌프가 정해진 침전 과정 동안 충분한 혐기조의 미생물 농도를 미리 정한 수준까지 유지할 수 있도록 가변 펌프를 사용하므로, 혐기조로 들어온 폐수의 농도에 따라 적절한 미생물 농도를 유지하여 폐수 처리 효과를 높일 수 있게 한 폐수 처리 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

폐수 처리 장치{WASTEWATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 폐수 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리수를 배출하는 두 개의 SBR조에서 이루어지는 반응 중에 침전 반응이 일어날 때, SBR조의 미생물이 포함된 슬러지를 전무산소조로 반송하므로, SBR조에서 처리수 침전이 일어날 때 혐기조에서의 미생물 농도가 낮아지는 것을 막아 폐수 처리가 신속하게 이루어질 수 있게 한 것이다.

오수나 폐수 등을 생물학적으로 처리하는 방법에는 크게 부유 현탁법과 고착법이 있다. 부유현탁법은 오수나 폐수와 미생물을 혼합한 현탁 상태에서 미생물과 처리수를 분리한 뒤 미생물을 다시 사용할 수 있게 하는 방법을 말하고, 고착법은 고정된 지지체에 미생물을 부착시키고 폐수가 부착된 미생물 주위를 통과하게 하여 처리하는 방법을 말한다. 아래의 (특허문헌 1) 및 (특허문헌 2)에는 미생물을 이용하여 오수나 폐수를 처리하는 처리장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제1484881호

소규모 하수처리를 위한 MSBR공정에서, 질소제거와 전기전도도를 이용한 인 제거 자동제어 고도처리 시스템 및 그 작동방법에 관한 것으로, 인공지능형 자동제어기법을 이용하여 MSBR 공정에서 질소나 인과 같은 영양염류 물질의 고도처리 시스템에 대한 것으로, 기존에 수동으로 운전되거나 유기물 처리 중심으로 운영되던 하수처리 공정을 자동제어 기법을 도입하여 자동으로 운전됨으로써 BOD나 COD와 같은 유기물질뿐만 아니라 질소나 인과 같은 영영염류 물질도 고도처리되도록 공정을 자동화한 것이다.

(특허문헌 2) 한국등록특허 제1325659호

연속 회분식 반응조에서 질산화 반응과 연계한 포기 동력 제어 장치에 관한 것으로서, 회분식으로 운영되는 하수 고도 처리공정, 즉 회분식 활성 슬러지(SBR, Sequencing Batch Reactor)에서 호기 조건에서 암모니아성 질소 농도를 미생물 호흡율 측정을 통해 질산화 반응 여부를 연속적으로 모니터링하고, 질산화 반응 종료가 인지되면 호기 반응을 종료시켜 다음 사이클(cycle)로 반응을 앞당기거나, 반응 시간 조절을 통한 HRT(Hydraulic Retention Time)제어 및 처리용량 증대를 가져 올 수 있는 연속 회분식 반응조에서 질산화 반응과 연계한 포기동력 제어 장치에 대한 것입니다. 이에 따르면, 산소 소모율 측정으로 인해 질산화 반응이 종료되면 변곡점이 나타나는데, 변곡점 인지 로직에 의해 질산화 반응 종료 여부를 판단하게 되므로, 질산화 반응 종료 시 하수처리공정인 SBR에 호기 공정의 주요 제어 인자인 산소공급을 제어 또는 중단하여 하수 처리장에 소모되는 동력을 최소화하는 것이 가능하다.

이런 기존 혐기조, 무산소조, 호기조를 포함하는 생물반응 공정을 이용한 폐수 처리 장치는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 폐수 혐기조(①')에 공급하여 탈질을 위한 무산소조(②'), 미생물로 인을 제거하는 호기조(③'), 그리고 SBR조(④')를 거쳐 방류하게 구성한다. 이때, SBR조(④')는 무산소-호기-침전-배출 과정을 반복하고, 두 개의 SBR조(④') 중에서 어느 하나가 배출 상태이면, 다른 하나의 SBR조(④')는 무산소-호기-침전 과정을 거쳐 처리수를 처리하여 방출하게 된다.

하지만, 기존 혐기조, 무산소조, 호기조, SBR조를 포함하는 폐수 처리 장치는 다음과 같은 문제가 발생한다.

(1) SBR조에서 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 과정을 거친 처리수는 디켄터 등을 통해 외부로 배출하는데, 이때 2개의 SBR는 어느 하나가 배출 상태이면 다른 SBR은 무산소와 호기 그리고 침전 과정을 거친다. 그리고 이처럼 SBR조는 두 개의 SBR조가 배출과 처리 과정을 번갈아 가면서 수행한다.

(2) 한편, 처리수를 처리하는 과정 중 침전과정에서는 SBR조에 갖춘 모둔 기계 장치의 작동을 멈춘 상태에서 이루어진다. 이에, 침전 과정에서는 미생물이 포함된 슬러지 반송이 이루어지지 않는다.

(3) 이처럼 SBR의 침전 과정에서의 슬러지 반송이 이루어지지 않음에 따라 혐기조 내의 미생물 수가 줄어들어 폐수 처리가 제대로 이루어지지 않아 폐수 처리 시간이 길어지게 된다.

(4) 특히, SBR에서 오랫동안 처리수를 처리하여 배출하는 횟수가 많을수록 혐기조 내의 미생물 수가 줄어 폐수 처리 효과가 떨어진다.

(5) 이에, 시간이 지남에 따라 미생물 충전 등 유지 보수에 어려움이 있다.

한국등록특허 제1484881호 (등록일 : 2015.01.14) 한국등록특허 제1325659호 (등록일 : 2013.10.30)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 번갈아 가면서 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용을 통해 처리수를 처리하여 배출하는 두 개의 SBR조에, 각각 침전 작용을 할 때 미생물이 포함된 슬러지를 전무산소조로 반송할 수 있도록 펌프를 갖춤으로써, 혐기조 내를 미리 정한 미생물 농도를 유지하게 하여 처리수를 원활하게 처리할 수 있게 한 폐수 처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 펌프가 정해진 침전 과정 동안 충분한 혐기조의 미생물 농도를 미리 정한 수준까지 유지할 수 있도록 가변 펌프를 사용하므로, 혐기조로 들어온 폐수의 농도에 따라 적절한 미생물 농도를 유지하여 폐수 처리 효과를 높일 수 있게 한 폐수 처리 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, 폐수를 공급받는 전무산소조(10); 상기 전무산소조(10)에 공급하는 폐수 일부를 공급받아 인 방출을 유도하는 혐기조(20); 혐기조(20)에 연결하여 인 방출한 처리수를 탈질하는 유기물을 공급하는 무산소조(30); 상기 무산소조(30)와 연결하여 호기성 미생물로 오염 물질을 제거하는 호기조(40); 상기 호기조(40)와 연결하여 처리수를 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용을 하며, 서로 번갈아가며 처리수를 배출하는 제1 및 제2 SBR조(50, 60)를 포함하되;, 상기 혐기조(20)에는 미생물의 농도를 검출하는 농도센서를 갖추고;, 상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에는, 각각, 침전 작용을 할 때 상기 전무산소조(10)에 슬러지(미생물)를 반송하여 상기 농도센서를 통해 검출한 상기 혐기조(20)를 미리 정한 농도로 유지하게 하는 펌프(51, 61)를 갖춘 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 펌프(51, 61)는, 상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)의 침전 시간 내에 혐기조(20) 내의 미생물 농도가 미리 정한 농도에 도달할 수 있게 가변하여 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폐수 처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) SBR조에서 이루어지는 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용 중에서 SBR조에 장착한 모든 장치가 멈춰 슬러지 반송을 하지 못할 때, 펌프를 이용하여 미생물을 포함한 슬러지를 전무산소조로 반송하므로, 혐기조의 미생물 농도가 낮아지는 것을 막을 수 있다.

(2) 특히, 폐수를 초기에 받아들이는 혐기조의 미생물 농도가 낮아지는 것을 방지하여 폐수에 포함된 부영양화 물질의 종류인 인 및 질소의 처리시간이 제1 및 제2 SBR조에 각각 침전 작용을 할 때 미생물이 포함된 슬러지를 반송하지 않는 종래의 폐수처리 장치 대비 20% 정도 줄어드는 효과가 있다.

(3) 한편, 펌프는 가변식 펌프를 이용하므로, SBR조의 침전 작용 중에 혐기조의 미생물 농도를 맞출 때 이에 적절한 슬러지량을 전무산소조로 반송할 수 있게 하므로, 혐기조의 미생물 농도에 알맞은 슬러지량을 반송하여 처리 효과를 높일 수 있다.

[도 1]은 종래 혐기조, 무산소조, 호기조, 그리고 SBR조를 포함하는 생물반응 공정을 이용한 폐수 처리 장치의 배치 구성을 보여주는 평면도이다.
[도 2]는 종래 혐기조, 무산소조, 호기조, 그리고 SBR조를 포함하는 생물반응 공정을 이용한 폐수 처리 장치의 폐수 처리 흐름을 보여주는 흐름도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 폐수처리 장치의 구성을 보여주는 평면도이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 폐수처리 장치의 폐수 처리 흐름을 보여주는 흐름도이다.
[도 5]는 본 발명에 따라 SBR조의 침전 과정에서 펌프가 구동하는 예를 보여주기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한가지 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 폐수 처리 장치는, [도 3] 내지 [도 5]와 같이, 전무산소조(10), 혐기조(20), 무산소조(30), 호기조(40), 제1 및 제2 SBR조(50, 60)를 포함한다.

특히, 상기 혐기조(20)에는 그 내부의 미생물 농도를 검출하는 농도센서를 장착하고, 상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에는 각각 침전 과정에서 슬러지를 전무산조(10)로 반송할 수 있도록 펌프(51, 61)를 갖춤으로써, 침전 과정에서 전무산소조(10)에 미생물이 포함된 슬러지 반송이 이루어지지 않아 혐기조(20)의 미생물 농도가 떨어지는 것을 막아 폐수 처리 효과를 일정하게 유지할 수 있게 한 것이다.

또한, 상기 펌프(51, 61)는 가변식 펌프를 채택하므로, 침전 시간에 따라 혐기조(20)의 미생물 농도가 달라지더라도 이에 알맞은 슬러지량을 반송할 수 있게 하여 폐수 처리가 원활하게 이루어질 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전무산소조(10)는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 외부에서 폐수를 공급받고, 탈질 작용을 하고, 탈질 작용한 처리수를 혐기조(20)로 송출한다.

혐기조(20)는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 폐수에 함유한 인 방출과 유기물을 제거한다. 특히, 혐기조(20)는 호기조로 미생물을 이용하여 섭취한 인을 방출하게 하는 통상의 혐기조를 이용한다.

특히, 상기 혐기조(20)에는 미생물 농도를 측정할 수 있는 농도센서를 장착한다. 이때, 농도센서에서 검출한 미생물 농도는 후술할 제1 및 제2SBR조(50, 60)에 장착한 펌프(51, 61) 구동을 제어하는 데 이용한다. 이러한 농도센서는 통상의 기술로 제작한 것을 사용하며, 미리 정해 놓은 농도 이상이 되면 후술할 펌프(51, 61)에 출력 신호를 보내 펌프 구동을 멈추게 한다.

무산소조(30)는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 상술한 혐기조(20)에서 처리한 처리수를 공급받아 탈질 작용을 하는 통상의 무산소조를 이용한다. 이때, 무산소조(30)는 유기물을 이용하여 질산성질소를 탈질한다.

호기조(40)는, [도 3] 및 [도 4]와 탈질한 처리수를 공급받아 유기물 산화와 질산화 그리고 인을 제거하는 통상의 기술로 제작한 호기조를 이용한다. 이때, 호기조(40) 안의 미생물은 산소 유기물을 산화한다.

제1 및 제2SBR조(50, 60)는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 미생물 반응하게 하여 유기물과 질소 그리고 인 등을 반응물로 얻는 통상의 SBR조를 이용한다. 이때 사용하는 미생물은 질산화, 탈질산화 미생물, 생물고분자 응집제를 생산하는 미생물 등 다양하게 첨가하여 사용할 수 있다. 그리고 이들 제1 및 제2SBR조(50, 60)는 각각 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용을 통해 처리수를 처리하여 배출한다.

이때, 이들 제1 및 제2SBR조(50, 60)는, [도 5]와 같이, 번갈아 가면서 동작하게 되는데, 예를 들어 제2SBR조(60)가 처리수를 외부로 배출하는 상태이면 다른 하나의 제1SBR조(50)는 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용을 하게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에는, [도 5]와 같이, 각각 침전 과정에서 슬러지(미생물)를 상술한 전무산소조(10)로 반송할 수 있도록 펌프(51, 61)를 갖춘다. 이때, 펌프(51, 61)는 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에 장착한 다른 장비가 가동하지 않을 때, 즉 침전 상태에서 가동하게 구성함으로써, 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에서 전무산소조(10)로 미생물이 포함된 슬러지 반송이 없음에 따라 혐기조(20) 내의 미생물 농도가 떨어지는 것을 방지할 수 있게 한다.

특히, 상기 펌프(51, 61)는, 상술한 혐기조(20)에 장착한 미생물 농도를 바탕으로 미리 정한 농도 이하에서 동작하고, 미생물 농도가 미리 정한 농도 이상이면 동작하지 않게 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 펌프(51, 61)는, 가변식 펌프를 이용하므로, 제1 및 제2 SBR조(50, 60)의 침전시간 동안 정해진 농도에 맞출 수 있도록 충분한 슬러지를 전무산소조(10)로 반송할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 폐수처리 장치의 작동에 대하여 SBR조를 중심으로 설명하면 다음과 같다.

이처럼 이루어진 본 발명에 따른 폐수처리장치는, [도 4] 및 [도 5]와 같이, 폐수가 전무산소조(10)와 혐기조(20)로 유입되어 무산소조(30)와 호기조(40)를 거친다. 호기조(40)를 거친 처리수는 제2SBR조(60)에 들어가서 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 과정을 거쳐 처리수를 배출한다. 이때, 제1SBR조(50)는 제2SBR조(60)가 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 과정을 거칠 때는 처리수를 배출하고, 반대로 제2SBR조(60)에서 배출할 때는 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 과정을 수행한다.

한편, 제1SBR조(50)에 장착한 펌프(51)는, [도 5]와 같이, 이 제1SBR조(50)가 처리수를 처리하는 과정 중에서 침전 과정일 때 동작하여 슬러지(미생물)를 전무산소조(10)로 반송한다. 이때, 제2SBR(60)에 장착한 펌프(61)는 이 제2SBR조(60)가 처리수를 배출하는 과정이므로 동작하지 않는다. 이러한 펌프(51, 61)의 작동은 제1 및 제2 SBR조(50, 60) 중에서 어느 SBR조가 침전 상태이고 다른 SBR조가 배출 상태인지에 따라 작동 상태에 따라짐을 본 발명이 속한 기술 분야의 종사자라면 누구든지 쉽게 알 수 있을 것이다.

이처럼 동작하는 펌프(51)는 혐기조(20)에 장착한 농도센서의 신호를 받아 미리 정한 미생물 농도에 도달하거나, 제1SBR조(50)의 침전 시간이 끝나면 작동을 멈춘다.

여기서는 제1SBR조(50)에서 슬러지를 반송하는 예를 보여주나, 이와 반대로 제2SBR조(60)에서 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용 중에서 침전 작용이 이루어질 때 제2SBR조(60)의 펌프(61)가 동작하고 제1SBR조(50)의 다른 펌프(51)는 동작하지 않게 됨을 본 발명이 속한 기술 분야의 종사자라면 누구든지 쉽게 알 수 있을 것이다.

10 : 전무산소조
20 : 혐기조
30 : 무산소조
40 : 호기조
50, 60 : 제1, 제2SBR조
51, 61 : 펌프

Claims

폐수를 공급받는 전무산소조(10); 상기 전무산소조(10)에 공급하는 폐수 일부를 공급받아 인 방출을 유도하는 혐기조(20); 혐기조(20)에 연결하여 인 방출한 처리수를 탈질하는 유기물을 공급하는 무산소조(30); 상기 무산소조(30)와 연결하여 호기성 미생물로 오염 물질을 제거하는 호기조(40); 상기 호기조(40)와 연결하여 처리수를 무산소, 무산소와 호기, 그리고 침전 작용을 하며, 서로 번갈아가며 처리수를 배출하는 제1 및 제2 SBR조(50, 60)를 포함하되,
상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에는, 각각, 침전 작용을 할 때 상기 전무산소조(10)에 미생물이 포함된 슬러지를 반송하는 펌프(51, 61)를 갖춘 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
제1 항에서,
상기 혐기조(20)에는 미생물의 농도를 검출하는 농도센서를 갖추고,
상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)에는, 각각, 침전 작용을 할 때 상기 전무산소조(10)에 슬러지(미생물)를 반송하여 상기 농도센서를 통해 검출한 상기 혐기조(20)를 미리 정한 농도로 유지하게 하는 펌프(51, 61)를 갖춘 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
제2 항에서,
상기 펌프(51, 61)는,
상기 제1 및 제2 SBR조(50, 60)의 침전 시간 내에 혐기조(20) 내의 미생물 농도가 미리 정한 농도에 도달할 수 있게 가변하여 구동하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.