KR20210009111A - 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설 및 이를 이용한 하폐수 처리 방법 - Google Patents

그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설 및 이를 이용한 하폐수 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미생물을 이용하여 하폐수의 유기물을 산화시키는 생물반응부; 상기 생물반응부로부터 배출된 하폐수를 수용하고, 상기 하폐수로부터 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지를 침전시켜 배출시키는 침전조; 상기 침전조로부터 배출된 상기 제1 침전 슬러지를 입경에 따라 제1 그래뉼 슬러지와 플럭 슬러지로 분류하여 배출하는 회수장치; 및 상기 회수장치로부터 배출된 상기 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양하여 상기 생물반응부로 공급하는 가속화반응부를 포함하는, 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설이 제공될 수 있다.

Description

그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설 및 이를 이용한 하폐수 처리 방법{WASTEWATER TREATMENT FACILITY WITH GRANULE SLUDGE ACCELERATION REACTOR AND RECOVERY DEVICE AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설 및 이를 이용한 하폐수 처리 방법에 대한 발명이다.
일반적으로 하폐수의 생물학적 처리시설로 범용화되어 있는 활성슬러지 공법은 부유미생물을 이용하여 유기물을 산화하는 반응조와 더불어 부유미생물과 처리수를 분리하는 이차침전지가 반드시 필요하다. 또한, 활성슬러지 공법은 반응조 내 미생물농도(MLSS, Mixed Liquor Suspended Solids)가 낮아 처리효율이 낮고, 발생슬러지의 침강속도가 느린 단점이 있어 상대적으로 큰 규모의 반응조 및 침전지가 필요하였다. 이러한 이차침전지 시설은 수리학적 부하에 예민하며, 슬러지 벌킹(Sludge Bulking), 부상(Rising), 핀 플럭(Pin-point Floc) 등 다양한 문제가 발생되어 수질기준 초과가 발생하기도 한다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 활성슬러지의 그래뉼화 기술들이 국내외 다수 개발되었으나, 종래의 그래뉼 슬러지 기술은 그래뉼 슬러지 생성과 유지를 위해 25~30일 이상의 긴 SRT(Solid Retention Time) 조건이 필요하였고, 높은 MLSS농도를 적용하더라도 생물반응부 용량의 축소에 한계가 있었다. 이에 따라, 활성슬러지의 그래뉼화 기술 중 반응조의 SRT를 축소하고, 반응조내에 고농도 미생물을 확보하여 반응조 용량을 축소하며, 처리효율도 향상시키는 그래뉼 배양조를 추가한 공정 기술이 등장하였다.
그러나, 활성슬러지의 그래뉼화 기술 중 그래뉼 배양조만 추가된 공정은 별도의 그래뉼 슬러지 회수수단이 마련되어 있지 않기 때문에, 그래뉼화가 필요한 플럭 상태의 미생물과 이미 형성된 양질의 그래뉼이 분리되지 않고 한꺼번에 배양조로 유입되어 비효율적으로 배양조가 운영되었었다. 이에 따라, 배양조가 과도하게 커질 수 있으며, 반응조내 그래뉼 슬러지가 우점화하는데 소요되는 기간이 상대적으로 길어지게 됐었다. 또한, 그래뉼 슬러지의 효율적인 생성과 유지를 위해 연속회분식반응조로 주로 개발됨에 따라 특수한 공정구성 및 운전기술이 필요로 하는 등 유지관리가 익숙하지 않고, 대용량 처리시설 적용에 불리한 단점이 있다. 또한, 일반 활성슬러지 공법으로 운전 중인 기존 시설을 활용하여 개량하기에는 부적합한 측면이 있다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 생물반응부내 미생물농도를 높게 유지하여 생물학적 하폐수 처리 효율을 높일 수 있는 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설을 제공하고자 한다.
또한, 생물반응부 및 침전조의 크기를 줄여, 전체 처리시설에 필요한 부지 면적 및 에너지 사용량을 줄일 수 있는 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설을 제공하고자 한다.
또한, 생물반응부와 가속화반응부를 이원화하여 생물반응부 용량은 축소하면서, 가속화반응부는 25일 이상의 긴 SRT를 유지하여 그래뉼슬러지의 원활한 생성을 도모할 수 있는 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 미생물을 이용하여 하폐수의 유기물을 산화시키는 생물반응부; 상기 생물반응부로부터 배출된 하폐수를 수용하고, 상기 하폐수로부터 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지를 침전시켜 배출시키는 침전조; 상기 침전조로부터 배출된 상기 제1 침전 슬러지를 입경에 따라 제1 그래뉼 슬러지와 플럭 슬러지로 분류하여 배출하는 회수장치; 및 상기 회수장치로부터 배출된 상기 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양하여 상기 생물반응부로 공급하는 가속화반응부를 포함하는 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설이 제공될 수 있다.
또한, 상기 침전조에서 배출되는 상기 제2 침전 슬러지 및 상기 회수장치에서 배출되는 플럭 슬러지 중 하나 이상을 처리할 수 있는 슬러지처리시설을 더 포함하는 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 생물반응부내 미생물농도를 높게 유지하여 생물학적 하폐수 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 생물반응부 및 침전조의 크기를 줄여, 전체 처리시설에 필요한 부지면적 및 에너지 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 생물반응부와 가속화반응부의 이원화를 통해 생물반응부의 SRT를 25일 이상 유지하지 않고도 그래뉼 슬러지를 확보할 수 있어 생물반응부의 크기를 축소시킬 수 있으며, 가속화반응부는 25일 이상의 긴 SRT를 유지하여 그래뉼 슬러지의 원활한 생성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설의 개념도이다.
도 2는 도 1의 가속화반응부의 개념도이다.
도 3는 도 1의 침전조의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 침전조의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '유입', '공급', '유동', 된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 유입, 공급, 유동될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 상부, 하부, 상면, 하면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 한편, 본 명세서의 상하 방향은 도 2의 상하 방향일 수 있으며, 횡방향은 도 3의 좌우 방향일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
이하, 도 1 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설(1)은 생활하수 또는 산업폐수 내에 있는 오염물질을 제거할 수 있다. 이러한 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설(1)은 생물반응부(100), 침전조(200), 회수장치(300), 가속화반응부(400), 공급부(500), 인발 배관(600), 이송 통로(700), 슬러지처리시설(800), 및 제어부(900)를 포함할 수 있다.
생물반응부(100)는 외부로부터 하폐수를 제공받아, 미생물을 이용하여 하폐수 내에 존재하는 유기물 및 질소, 인을 제거시킬 수 있다. 또한, 생물반응부(100)는 하폐수를 먹이로 이용하는 미생물의 신진대사에 의해 슬러지가 생성되는 공간을 제공할 수 있다. 이러한 생물반응부(100) 내에는 후술할 제1 그래뉼 슬러지 및 제2 그래뉼 슬러지가 공존할 수 있다. 또한, 생물반응부(100) 내의 처리공정은 일반 활성슬러지법, MLE공법, A20공법, A20변법, SBR공법 등이 적용 가능하다. 이러한 생물반응부(100)는 생물반응조(110) 및 공기 공급부(120)를 포함할 수 있다.
생물반응조(110)는 미생물이 산소를 이용하여 유기물을 산화시킬 수 있는 공간 및 질소, 인을 제거시킬 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 이러한 생물반응조(110)는 공기 공급부(120)로부터 공기를 공급받을 수 있다. 또한, 생물반응조(110) 내에서의 공기공급량 절감을 위하여 생물반응조(110)에서의 공기 공급을 일정 시간 중단시키거나 생물반응조(110) 내 구간별로 공기 공급부(120)의 일부의 운전을 중단시키는 등의 간헐 폭기 공정이 이용될 수 있으며, 유기물과 질소 처리에 적합한 호기/무산소 조건을 단일반응조에서 반복적으로 실행할 수 있는 공정으로 질소의 처리를 극대화 시킬 수 있으며 폭기시간의 단축으로 인한 경제적 효과를 얻을 수 있다. 이러한 간헐 폭기 공정은 생물반응조(110) 내의 용존산소 농도 및 암모니아성 질소 농도 중 하나 이상에 따라서 선택적으로 이루어질 수 있다. 생물반응조(110) 내의 용존산소 농도 및 MLSS 농도는 후술할 제어부에 의해서 조절될 수 있다. 예를 들어, 생물반응조(110)의 용존산소 농도가 2mg/L 이상 10mg/L 이하 암모니아성 질소 농도가 0.1mg/L 이상 1.0 mg/L 이하가 될 때, 공기 공급부(120)는 생물반응조(110)의 용존산소 농도가 0.5mg/L 이하가 유지되도록 작동될 수 있다. 또한, 생물반응조(110) 내의 MLSS 농도는 5,000mg/L 이상 15,000mg/L 이하로 유지되도록 제어부에 의해서 조절될 수 있으며, 바람직하게는 6,000mg/L 이상 8,000mg/L 이하로 유지될 수 있다.
공기 공급부(120)는 생물반응조(110) 내의 유기물 산화 및 질산화에 필요한 산소를 공급할 수 있다. 이러한 공기 공급부(120)로부터 공급되는 공기량에 의하여 생물반응조(110) 내의 용존산소 농도가 조절될 수 있다. 또한, 공기 공급부(120)는 제어부에 의하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 공기 공급부(120)는 하폐수 내에서 기포를 발생시킬 수 있는 기포발생 장치일 수 있다.
도 3을 참조하면, 침전조(200)는 생물반응부(100)로부터 배출된 하폐수를 수용하여 슬러지를 침전 시키는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 침전조(200)는 장방형일 수 있으며, 하부는 소정의 경사를 가질 수 있다. 이러한 침전조(200)의 내부에 유입된 슬러지는 침강성에 따라 후술할 제1 호퍼부(210)와 제2 호퍼부(220)에 각각 침전될 수 있다. 다시 말해, 제1 호퍼부(210)에 침전되는 슬러지보다 침강성이 상대적으로 낮은 슬러지는 제2 호퍼부(220)에 침전될 수 있다. 이하, 침전조(200) 내부의 제1 호퍼부(210)에 침전되어 수집된 슬러지를 제1 침전 슬러지로 명명하고, 침전조(200) 내부에 침전되나 제1 침전 슬러지보다 침강성이 낮아 제2 호퍼부(220)에 침전되어 수집된 슬러지를 제2 침전 슬러지로 명명한다. 또한, 침전조(200) 내부에는 침전조(200) 하부에 침전된 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지를 이송할 수 있는 이송장치(230)가 마련될 수 있다. 다시 말해, 이송장치(230)는 침전조(200) 하부의 경사면에 침전된 제1 침전 슬러지를 제1 호퍼부(210)로, 제2 침전 슬러지는 제2 호퍼부(220)로 이송할 수 있다. 이러한 침전조(200)는 후술할 인발 배관(600)과 연결되며 제1 침전 슬러지의 일부는 제1 인발 배관(610)을 통하여 회수장치(300)로 배출될 수 있다. 또한, 침전조(200) 내의 플럭의 선택적 제거가 필요할 때 제어부에 의하여 플럭의 농도가 제어될 수 있다. 예를 들어, 침전조(200) 내의 플럭의 선택적 제거가 필요할 때 제2 침전 슬러지는 제2 인발 배관(620)을 통하여 회수장치(300)로 배출되지 않고 슬러지처리시설(800)로 바로 배출될 수 있다. 또한, 생물반응부(100)의 제1 그래뉼 슬러지 및 제2 그래뉼 슬러지가 과다축적 되거나 MLSS와 같은 농도가 과도하게 상승될 때, 침전조(200)는 제1 침전 슬러지를 슬러지처리시설(800)로 바로 배출할 수 있다.
제1 호퍼부(210)는 제1 침전 슬러지가 침전되는 공간을 제공할 수 있으며, 생물반응부(100)로부터 배출된 하폐수가 침전조(200)에 유입되는 유입구(미도시)의 하측에 형성될 수 있다. 이러한 제1 호퍼부(210)는 제2 호퍼부(220)보다 침전조(200)의 일면으로부터 더 깊은 곳에 형성될 수 있다. 다시 말해, 제1 호퍼부(210)는 침전조(200)의 하부에서 제2 호퍼부(220)보다 아래쪽에 형성될 수 있다. 또한, 제1 호퍼부(210)는 제1 인발 배관(610)과 연결되어 제1 침전 슬러지를 배출할 수 있다.
제2 호퍼부(220)는 제2 침전 슬러지가 침전되는 공간을 제공할 수 있다. 이러한 제2 호퍼부(220)는 침전조(200)의 횡방향을 따라 제1 호퍼부(210)와 상이한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 장방형 구조의 침전조(200)에서 제2 호퍼부(220)는 침전조(200)의 횡방향 길이의 1/3 내지 2/3 지점에 형성될 수 있다. 또한, 제2 호퍼부(220)는 제2 인발 배관(620)과 연결되어 제2 침전 슬러지를 배출할 수 있다.
한편, 이하에서 서술하는 제2 실시예에 따르면 침전조(200)는 원추형일 수 있다. 이하에서, 도 4를 참조하여 상술한 제1 실시예와 비교하였을 때 차이점을 위주로 제2 실시예를 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 원용한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따르면, 침전조(200)는 원추형일 수 있다. 이러한 침전조(200)의 하부에 형성된 제1 호퍼부(210)는 침전조(200)의 하부의 중심부에 돌출 형성된 부분일 수 있다. 또한, 제2 호퍼부(220)는 침전조(200)의 벽면으로부터 돌출 형성되며, 둘레를 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2 호퍼부(220)는 제1 호퍼부(210)로부터 침전조(200) 높이의 1/4 내지 1/3 위치에 형성될 수 있다. 이러한 제1 호퍼부(210) 및 제2 호퍼부(220)의 위치 및 구조는 침전조(200)의 형상에 따라 상이할 수 있으며, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
회수장치(300)는 침전조(200)로부터 배출된 제1 침전 슬러지를 입경에 따라 분리할 수 있다. 이하, 침전조(200)로부터 배출되어 회수장치(300)로 유입된 제1 침전 슬러지를 제3 침전 슬러지로 명명한다. 이러한 회수장치(300)로 유입된 제3 침전 슬러지의 농도는 10,000mg/L 이상일 수 있다. 이러한 회수장치(300)는 입경에 따라서, 제3 침전 슬러지를 제1 그래뉼 슬러지, 미생물 플럭, 해체된 그래뉼 슬러지로 분리할 수 있다. 이하, 미생물 플럭 및 해체된 그래뉼 슬러지를 플럭 슬러지로 명명한다. 이러한 회수장치(300)는 제1 그래뉼 슬러지를 제2 이송 통로(720)를 통해 생물반응부(100)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 회수장치(300)는 생물반응부(100)의 상부에 배치될 수 있으며, 회수장치(300) 내의 제1 그래뉼 슬러지는 후술할 펌프(320)의 사용 없이 중력에 의한 자연유하로 생물반응부(100)로 공급될 수 있다. 또한, 회수장치(300)는 플럭 슬러지를 제3 이송 통로(730)를 통해 가속화반응부(400)로 공급할 수 있으며, 운전조건에 따라서 플럭 슬러지를 제5 이송 통로(750)을 통하여 슬러지처리시설(800)로 바로 배출할 수 있다. 이러한 회수장치(300)는 필터부(310), 펌프(320), 저류조(330) 및 세정장치(340)를 포함할 수 있다.
필터부(310)는 회수장치(300)로 유입된 제3 침전 슬러지를 분리할 수 있다. 이러한 제3 침전 슬러지는 필터부(310)를 통과하여 슬러지의 입경에 따라 제1 그래뉼 슬러지 및 플럭 슬러지로 분리될 수 있다. 또한, 필터부(310)의 여과 공극(미도시)의 크기는 분리하고자 하는 제3 침전 슬러지의 입경에 따라 선택적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 필터부(310)에 0.5mm 크기의 여과 공극을 적용함으로써 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 크기를 갖는 제1 그래뉼 슬러지와 0.5mm 미만의 크기를 갖는 플럭 슬러지를 효과적으로 분리할 수 있다. 이에 따라, 필터부(310)를 통과한 플럭 슬러지는 제3 이송 통로(730)를 통해 가속화반응부(400)로 배출되고, 여과 공극을 통과하지 못한 제1 그래뉼 슬러지는 필터부(310)에 남을 수 있다. 이러한 여과 공극을 통과하지 못하고 걸러진 제1 그래뉼 슬러지를 생물반응부(100)으로 공급하기 위하여 필터부(310)는 연속적으로 회전하여 제1 그래뉼 슬러지를 배출할 수 있다. 다시 말해, 필터부(310)는 소정의 상방의 경사를 갖도록 설치될 수 있으며 구동모터(미도시)에의하여 연속적으로 회전할 수 있다. 이러한 필터부(310)에서 걸러진 제1 그래뉼 슬러지는 필터부(310)의 회전에 따라 상부로 이송되어 배출되고, 제2 이송 통로(720)을 통하여 생물반응부(100)로 배출될 수 있다. 이에 따라, 필터부(310)는 제3 침전 슬러지를 연속적으로 공급받아 제1 그래뉼 슬러지를 여과시킬 수 있다. 또한, 필터부(310)의 연속적인 회전은 제어부(900)에 의하여 제어될 수 있다.
펌프(320)는 필터부(310)를 통과하여 분리된 제1 그래뉼 슬러지를 생물반응부(100)의 전단으로 이송할 수 있다. 다시 말해, 저류조(330)에 수용된 제1 그래뉼 슬러지를 생물반응부(100)로 이송할 수 있다. 이러한 펌프(320)는 기계적 충돌에 의한 제1 그래뉼 슬러지의 해체를 방지하면서 제1 그래뉼 슬러지를 생물반응부(100)로 이송할 수 있다. 예를 들어, 임펠라 등에 의한 그래뉼 해체를 방지하기 위해 용적식 펌프가 사용될 수 있다.
저류조(330)는 제1 그래뉼 슬러지를 포함한 혼합액을 수용할 수 있는 공간을 제공한다. 다시 말해, 저류조(330)는 제1 그래뉼 슬러지를 생물반응부(100)로 원할하게 이송하기위하여 펌프(320)의 성능을 고려하여 적정용량의 혼합액을 수용할 수 있다.
세정 장치(340)는 필터부(310)의 여과 공극이 막히는 것을 방지하기 위하여 필터부(310)를 세척할 수 있다. 이러한 세정 장치(340)는 제어부에 의하여 제어될 수 있다. 다시 말해, 필터부(310)의 여과 공극이 막혔을 때, 회수장치(300) 내의 높아진 수위를 제어부가 인가하고, 세정 장치(340)를 제어하여 필터부(310)를 세정할 수 있다. 또한, 세정 장치(340)는 공기 또는 물을 이용하여 필터부(310)를 세정할 수 있다.
도 2를 더 참조하면, 가속화반응부(400)는 회수장치(300)로부터 공급받은 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양하는 공간을 제공할 수 있다. 이러한 가속화반응부(400)는 저장조(410), 가속화반응조(420), 저장조 통로(430), 이송 펌프(440), 공기 공급장치(450), 및 배출밸브(460)를 포함할 수 있다. 또한, 가속화반응부(400)는 연속회분식방법을 통하여 제2 그래뉼 슬러지를 배양할 수 있다. 다시 말해, 연속회분식반응은 (1)유입원수의 일부와 회수장치(300)로부터 공급받은 플럭 슬러지를 가속화반응조(420)에 연속회분 방식으로 주입하는 단계, (2)그래뉼화에 필요한 공기를 가속화반응조(420)로 공급하면서 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 형성시키는 단계, (3)공기 공급을 중단하여 가속화반응조(420) 내의 혼합을 중지시킨 후, 형성된 제2 그래뉼 슬러지는 침강시키고, 그래뉼이 형성되지 않은 플럭 슬러지는 배출하는 단계, (4)침강된 제2 그래뉼 슬러지를 인출하는 단계를 포함하는 방법일 수 있다.
저장조(410)는 회수장치(300)로부터 플럭 슬러지와 제1 공급부(510)로부터 유입수를 공급받고, 유체를 저장할 수 있는 공간을 제공한다. 또한, 저장조(410)는 제2 공급부(520)로부터 Alginate(알긴산염), Ca2+ 또는 Mg2+ 등 2가 양이온, 폴리머, 외부탄소원 등을 공급받을 수 있다. 이러한 저장조(410)는 제3 이송 통로(730) 및 분지 통로(540)와 연결될 수 있다. 또한, 저장조(410)의 운전에 있어, 플럭 슬러지를 포함하는 혼합물은 연속적으로 유입될 수 있다.
가속화반응조(420)는 저장조(410)로부터 플럭 슬러지를 공급받아 제2 그래뉼 슬러지로 배양할 수 있다. 이러한 가속화반응조(420)는 제2그래뉼 슬러지 박테리아가 우점종으로 자랄 수 있는 환경을 조성하기 위하여 저장조(410)와는 별도로 구성될 수 있다. 또한, 가속화반응조(420) 내부에는 수리학적 전단력으로 구형의 그래뉼을 형성할 수 있는 내부 유도판(미도시) 또는 특수한 구조의 공기 공급장치(450)가 제공될 수 있다. 이러한 가속화반응조(420) 내에서 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 가속화하기 위한 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 가속화반응조(420)는 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 가속화하기 위하여 Alginate, Ca2+, Mg2+ 등 2가 양이온을 공급받을 수 있다. 이러한 Alginate(알긴산염)는 제2 그래뉼 슬러지의 구조형성에 매우 중요한 역할을 하는 EPS(Extracellular Polymeric Substances)와 미생물세포를 하나로 부착시킬 수 있으며, 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 촉진하고, 독성 등의 외부환경으로부터 보호할 수 있다. 또한, Ca2+ 및 Mg2+ 와 같은 2가 양이온 금속염은 일반적으로 음전하를 띠는 미생물 입자표면에 대하여 하전중하 및 가교작용을 통한 응집반응을 유도할 수 있으며, 특히 제2 그래뉼 슬러지에서 발생하는 EPS의 겔화를 촉진하고, 응집핵 역할을 함으로써 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 가속화 할 수 있다. 또한, 가속화반응조(420)에서 유기물 주입량과 미생물 양의 F/M 비(Food to Microorganism)를 제1 공급부(510)의 F/M비보다 높게 유지시켜 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 가속화할 수 있다. 다시 말해, 가속화반응조(420)의 F/M 비가 제1 공급부(510)의 F/M 비보다 높게 운전될 때 미생물의 먹이가 풍부해질 수 있으며, 제2 그래뉼 슬러지배양을 위한 세포 내의 주요 구성 물질인 폴리사카라이드와 단백질 함량을 증진시킬 수 있다. 이러한 가속화반응조(420)에는 가속화반응조(420)내의 유기물 농도가 낮은 경우 제2그래뉼 슬러지 생성에 필요한 유기물 및 유입수를 공급받을 수 있다. 다시 말해, 가속화반응조(420)에 유입수의 일부를 간헐적으로 분할 주입하여 유기물을 가속화반응조(420)에 제공할 수 있다. 예를 들어, F/M 향상을 위하여 Acetate 또는 Glucose, 대체탄소원 등의 외부탄소원을 주입하여 제2 그래뉼 슬러지의 성장속도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제2 그래뉼 슬러지의 생성 및 구조에 큰 역할을 하는 PAO(Polyphosphate Accumulating Organism, 인축적미생물)는 생물학적 인 제거를 담당한다. 이러한 PAO는 혐기조건 하에서 유입수 중의 VFA(Volatile Fatty Acids, 휘발성유기산)을 이용하여 인을 방출하는데 이 때 충분한 VFA가 공급되지 않으면 PAO의 성장이 저해받게 된다. 이에 Acetate와 같은 외부탄소원을 공급하여 PAO의 원활한 성장을 위한 조건을 형성해줌으로써 제2 그래뉼 슬러지의 형성을 가속화할 수 있다. 또한, 가속화반응조(420)는 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 촉진하기 위하여 플럭간의 응집을 촉진하는 폴리머를 공급받을 수 있다. 예를 들어, 가속화반응조(420) 내부로 다량의 플럭 슬러지가 유입될 때, 폴리머가 플럭간의 응집을 촉진시켜 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 가속화할 수 있다.
저장조 통로(430)는 저장조(410)로부터 가속화반응조(420)로 플럭 슬러지가 이송되기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 저장조 통로(430)의 일측은 저장조(410)와, 저장조 통로(430)의 타측은 가속화반응조(420)와 연결될 수 있다.
이송 펌프(440)는 저장조 통로(430)를 통하여 저장조(410) 내의 플럭 슬러지를 가속화반응조(420)로 이송시킬 수 있다.
공기 공급장치(450)는 가속화반응조(420) 내부에 그래뉼화에 필요한 공기를 공급할 수 있다. 또한, 가속화반응조(420) 내부의 제2 그래뉼 슬러지가 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 입경을 갖도록 가속화반응조(420)를 교반시킬 수 있다. 다시 말해, 공기 공급장치(450)는 공기 공급을 통하여 제2 그래뉼 슬러지 입자간 충돌 및 폭기강도에 의한 강한 전단력을 부여하여 적절한 입경을 갖는 제2 그래뉼 슬러지를 배양할 수 있다.
배출 밸브(460)는 제2 그래뉼 슬러지가 생성 및 침강된 후, 그래뉼이 형성되지 않은 플럭 슬러지를 외부로 배출할 수 있다. 이러한 배출 밸브(460)는 침강된 제2 그래뉼 슬러지는 외부로 배출시키지 않으면서, 그래뉼이 형성되지 않은 플럭 슬러지를 외부로 배출하기 위하여 침강된 제2 그래뉼 슬러지 보다 상부에 배치될 수 있다. 다시 말해, 가속화반응조(420)에 수용된 혼합액의 높이에 따라 플럭 슬러지를 선택적으로 배출할 수 있도록 배출 밸브(460)는 가속화반응조(420)의 상하 방향을 따라 복수 개가 제공될 수 있다. 이러한 배출 밸브(460)로부터 배출된 플럭 슬러지는 제7 이송 통로(770)을 통하여 슬러지처리시설(800)로 배출될 수 있다.
공급부(500)는 하폐수를 생물반응부(100)로 공급할 수 있으며, Alginate, Ca2+, Mg2+, 폴리머, 외부탄소원 및 유입수 등을 가속화반응부(400)로 공급할 수 있다. 이러한 공급부(500)는 제1 공급부(510), 제2 공급부(520), 제1 공급 통로(530), 분지 통로(540) 및 제2 공급 통로(550)를 포함할 수 있다.
제1 공급부(510)는 하폐수를 생물반응부(100)로 공급할 수 있으며, 유입수를 가속화반응부(400)로 공급할 수 있다.
제2 공급부(520)는 가속화반응부(400) 내의 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 촉진하기 위하여 Alginate, Ca2+, Mg2+, 폴리머, 외부탄소원 등을 가속화반응부(400)로 공급할 수 있다.
제1 공급 통로(530)는 제1 공급부(510)로부터 생물반응부(100)로 하폐수가 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제1 공급 통로(530)의 일측은 제1 공급부(510)와 연결되고, 제1 공급 통로(530)의 타측은 생물반응부(100)와 연결될 수 있다.
분지 통로(540)는 Alginate, Ca2+, Mg2+, 폴리머, 외부탄소원 및 유입수가 가속화반응부(400)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 분지 통로(540)는 제1 공급 통로(530)로부터 분지되어 저장조(410)와 연결될 수 있다. 또한, 분지 통로(540)는 제2 공급부(520)로부터 Alginate, Ca2+, Mg2+, 폴리머, 외부탄소원 등을 공급받기 위하여 제2 공급통로(550)와 연결될 수 있다.
제2 공급 통로(550)는 제2 공급부(520)으로부터 Alginate, Ca2+, Mg2+, 폴리머, 외부탄소원이 가속화반응부(400)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제2 공급 통로(550)는 분지 통로(540)을 통하여 Alginate, Ca2+, Mg2+, 폴리머, 외부탄소원를 저장조(410)로 공급하거나, 직접 가속화반응조(420)로 공급할 수 있다. 이러한 제2 공급 통로(550)의 일측은 제2 공급부(520)와 연결되고, 타측은 분지 통로(540) 또는 가속화반응조(420)와 연결될 수 있다.
인발 배관(600)은 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지가 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 인발 배관(600)은 제1 인발 배관(610) 및 제2 인발 배관(620)을 포함할 수 있다.
제1 인발 배관(610)은 제1 침전 슬러지가 회수장치(300)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제1 인발 배관(610)의 일측은 침전조(200)의 제1 호퍼부(210)와 연결되고, 제1 인발 배관(610)의 타측은 회수장치(300)와 연결될 수 있다.
제2 인발 배관(620)은 제2 침전 슬러지가 슬러지처리시설(800)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제2 인발 배관(620)의 일측은 침전조(200)의 제2 호퍼부(220)와 연결되고, 제2 인발 배관(620)의 타측은 슬러지처리시설(800)과 연결될 수 있다. 이러한 제2 인발 배관(620)의 타측은 제6 이송 통로(760)와 연결될 수 있다.
이송 통로(700)는 유체가 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 이송 통로(700)은 제1 이송 통로(710), 제2 이송 통로(720), 제3 이송 통로(730), 제4 이송 통로(740), 제5 이송 통로(750), 제6 이송 통로(760) 및 제7 이송 통로(770)를 포함할 수 있다.
제1 이송 통로(710)는 생물반응부(100)의 하폐수가 침전조(200)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제1 이송 통로(710)의 일측은 생물반응부(100)와 연결되고, 제1 이송 통로(710)의 타측은 침전조(200)와 연결될 수 있다.
제2 이송 통로(720)는 회수장치(300)의 제1 그래뉼 슬러지가 생물반응부(100)로 유동하기위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제2 이송 통로(720)의 일측은 회수장치(300)와 연결되고, 제2 이송 통로(720)의 타측은 공급통로(530) 또는 생물반응부(100)와 연결될 수 있다.
제3 이송 통로(730)는 회수장치(300)의 플럭 슬러지가 가속화반응부(400)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제3 이송 통로(730)의 일측은 회수장치(300)와 연결되고, 제3 이송 통로(730)의 타측은 가속화반응부(400)와 연결될 수 있다.
제4 이송 통로(740)는 가속화반응부(400)의 제2 그래뉼 슬러지가 생물반응부(100)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제4 이송 통로(740)의 일측은 가속화반응부(400)와 연결되고, 제4 이송 통로(740)의 타측은 제2 이송 통로(720) 또는 생물반응부(100)와 연결될 수 있다.
제5 이송 통로(750)는 회수장치(300)의 플럭 슬러지가 슬러지처리시설(800)로 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제5 이송 통로(750)의 일측은 회수장치(300)와 연결되고, 제5 이송 통로(750)의 타측은 제6 이송 통로(760)와 연결될 수 있다.
제6 이송 통로(760)는 제1 침전 슬러지, 제2 침전 슬러지 및 플럭 슬러지가 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제6 이송 통로(760)는 제1 인발 배관(610), 제2 인발 배관(620), 제5 이송 통로(750), 및 슬러지처리시설(800)과 연결될 수 있다.
제7 이송 통로(770)는 가속화반응부(400)로부터 배출 밸브(460)를 통하여 배출되는 플럭 슬러지가 유동하기 위한 유로를 제공할 수 있다. 이러한 제7 이송 통로(770)의 일측은 가속화반응부(400)의 배출 밸브(460)와 연결되고, 제7 이송 통로(770)의 타측은 제5 이송 통로(750)와 연결될 수 있다.
슬러지처리시설(800)은 침전조(200)로부터 배출되는 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지와 회수장치(300)로부터 배출되는 플럭 슬러지를 폐기시킬 수 있다. 이러한 제1 침전 슬러지, 제2 침전 슬러지 및 플럭 슬러지는 제6 이송 통로(760)을 통하여 슬러지처리시설(800)로 배출될 수 있다. 또한, 슬러지처리시설(800)에서 발생하는 고농도의 반류수는 가속화반응부(400)조로 주입될 수 있다. 이러한 슬러지처리시설의 반류수는 슬러지의 농축, 탈수, 소화, 건조 등의 처리과정에서 발생하는 상징수, 탈리여액, 응축수, 세척수, 침출수 등을 포함할 수 있으며, 주처리공정으로 재유입시켜 폐액으로 처리할 수 있다. 예를 들어, 슬러지처리시설(800) 내의 반류수는 BOD(biochemical oxygen demand, 생화학적 산소요구량)가 250mg/L~5,000mg/L, SS(Suspended Solids, 부유물질량)는 200mg/L~20,000mg/L 일 수 있으며, 슬러지처리시설(800) 내의 공정의 구성, 설비의 성능 및 고형물회수율에 따라 성상이 달라질 수 있다. 이러한 슬러지처리시설(800) 내의 반류수를 가속화반응부(400)에 주입함으로써 생물반응부(100)에 가중되는 부하를 줄일 수 있다.
제어부(900)는 생물반응조(110) 내의 미생물 농도를 조절하기 위해 생물반응부(100)를 제어할 수 있고, 침전조(200)에서의 슬러지의 인발장치를 제어할 수 있으며, 회수장치(300) 및 가속화반응부(400)의 구동여부 및 작동 조건을 제어할 수 있다. 또한, 개폐 밸브 등을 통해 인발 배관(600) 등의 연결통로의 개폐를 제어할 수 있다.
제어부는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 센서 등의 측정장치 및 메모리에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 일 실시예에 따른 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설을 이용한 하폐수 처리 방법에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 처리 방법은 생물반응부 공정(S100), 침전조 공정(S200), 회수장치 공정(S300) 및 가속화반응부 공정(S400)을 포함할 수 있다.
생물반응부 공정(S100)에서는 공급부(500)로부터 생물반응부(100)로 유입된 하폐수의 유기물을 산화시킬 수 있다.
침전조 공정(S200)에서는 생물반응부(100)로부터 침전조(200)로 유입된 하폐수의 슬러지를 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지로 침전시켜 배출할 수 있다. 이러한 침점조 공정(S200)은 호퍼부 공정(S210) 및 침전 슬러지 배출 공정(S220)을 포함할 수 있다.
호퍼부 공정(S210)에서는 제1 침전 슬러지는 제1 호퍼부(210)로 침전시키고, 제1 침전 슬러지보다 침강성이 낮은 제2 침전 슬러지는 제2 호퍼부(220)로 침전시킬 수 있다.
침전 슬러지 배출 공정(S220)에서는 제1 침전 슬러지는 회수장치(300)로 배출시키고 제2 침전 슬러지는 슬러지처리시설(800)로 배출시킬 수 있다.
회수장치 공정(S300)에서는 침전조(200)로부터 회수장치(300)로 유입된 제1 침전 슬러지를 제1 그래뉼 슬러지 및 플럭 슬러지로 분리하여 배출할 수 있다. 이러한 회수장치 공정(S300)은 분리 공정(S310) 및 분리 배출 공정(S320)을 포함할 수 있다.
분리 공정(S310)에서는 침전조(200)로부터 회수장치(300)로 유입된 제1 침전 슬러지를 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 크기를 갖는 제1 그래뉼 슬러지 및 0.5mm 미만의 크기를 갖는 플럭 슬러지로 분리할 수 있다.
분리 배출 공정(S320)에서는 제1 그래뉼 슬러지는 생물반응부(100)로 배출하고, 플럭 슬러지는 가속화반응부(400) 또는 슬러지처리시설(800) 중 어느 하나로 배출할 수 있다.
가속화반응부 공정(S400)에서는 회수장치(300)로부터 가속화반응부(400)로 유입된 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양할 수 있다. 이러한 가속화반응부 공정(S400)은 공기공급 공정(S410), 배양 공정(S420) 및 이송 공정(S430)을 포함할 수 있다.
공기공급 공정(S410)에서는 회수장치(300)로부터 가속화반응부(400)로 유입된 플럭 슬러지가 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 입경을 갖는 제2 그래뉼 슬러지로 배양되도록 공기를 공급할 수 있다.
배양 공정(S420)에서는 연속회분식방법을 통하여 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양할 수 있으며, 제2 그래뉼 슬러지의 생성을 가속화 하기 위하여 Alginate, Ca2+, Mg2+ 등 2가 양이온, 폴리머, 외부탄소원 등을 공급받을 수 있다.
이송 공정(S430)에서는 배양된 제2 그래뉼 슬러지를 생물반응부(100)로 이송할 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설(1)은 하폐수 내에 존재하는 오염물질을 제거할 수 있다. 이러한 하폐수는 공급부(500)에 의하여 생물반응부(100)로 공급될 수 있다. 생물반응부(100) 내에서는 부유미생물을 이용하여 유기물을 산화시킬 수 있으며, 슬러지가 생성될 수 있다. 이러한 슬러지를 포함한 하폐수는 침전조(200)로 배출될 수 있다. 또한, 침전조(200) 내에서 슬러지를 포함한 하폐수는 침전과정을 거쳐서 침전조(200) 하부에 침전된 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지로 분리될 수 있다. 이러한 제2 침전 슬러지는 제2 인발 배관(620)을 거쳐서 슬러지처리시설(800)로 배출될 수 있으며, 제1 침전 슬러지는 회수장치(300)로 배출될 수 있다. 회수장치(300)로 유입된 제3 침전 슬러지는 필터부(310)를 거쳐서 제1 그래뉼 슬러지 및 플럭 슬러지로 분리될 수 있다. 이러한 제1 그래뉼 슬러지는 생물반응부(100)로 반송되어 주처리공정에 이용될 수 있다. 또한, 플럭 슬러지는 제5 이송 통로(750)를 통해서 슬러지처리시설(800)로 배출되거나, 제3 이송 통로(730)를 통해서 가속화반응부(400)로 배출될 수 있다. 가속화반응부(400)에서는 연속회분식반응에 의하여 플럭 슬러지가 제2 그래뉼 슬러지슬러지로 배양될 수 있다. 이러한 제2 그래뉼 슬러지는 생물반응부(100)로 공급되어 주처리공정에 이용될 수 있다.
그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설(1)은 생물반응부(100) 내의 MLSS 농도를 높게 유지하여 생물학적 하폐수 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 생물반응부(100) 및 침전조(200)의 크기를 줄여, 전체 처리시설에 필요한 부지면적 및 에너지 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 생물반응부(100)와 가속화반응부(400)를 이원화하여 서로 독립된 공정으로 운영함으로써, 상기 생물반응부(100)는 상기 가속화반응부(400)와 상기 회수장치(300)를 통해 반송된 양질의 그래뉼 슬러지를 이용하여 높은 수준의 MLSS농도를 확보함으로써 반응조 용량을 축소할 수 있는 효과가 있다. 상기 가속화반응부(400)는 생물반응부(300)로 그래뉼 슬러지를 보충하는데 주 역할을 하기 위하여 25일 이상의 긴 SRT를 유지하며 연속회분식반응을 통해 그래뉼 슬러지를 생성하고, Ca2+, Mg2+, 외부탄소원, 폴리머 등을 주입하여 그 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
[시험예]
본 발명에 따른 그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설의 부지면적 절감효과를 파악하기 위해 기존 A2O공법, 기존 활성슬러지 그래뉼(AGS)공법 및 본 발명의 필요한 HRT, SRT를 용량산정 시뮬레이션을 통해 하기 표 1에 나타내었다.
생물반응부 설계조건
설계유량 38,000 ㎥/day
설계수온 15℃
구 분 유입수질 처리수질
BOD 138 mg/L 5 mg/L
TKN 37 mg/L 8 mg/L
TP 5 mg/L 1 mg/L
생물반응부 용량산정 시뮬레이션 결과
구 분 기존 A2O 공법 기존 AGS 공법 본 발명
MLSS 농도 3,500 mg/L 5,400 mg/L 5,400 mg/L
생물반응부 용량 20,425 ㎥ 19,000 ㎥ 13,775 ㎥
SRT 20.0 day 32.0 day 21.2 day
HRT 12.9 hr 12.0 hr 8.7 hr
(상기 표 1에서 BOD(biochemical oxygen demand)는 생화학적 산소요구량이고, TKN(Total Kjeldahl Nitrogen)는 물속에 포함된 킬달질소(유기질소와 암모니아성질소의 합)의 전량이고, TP(Total Phosphorus)는 물속에 포함된 총 인량이고, MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)는 미생물농도이고, SRT(Solid Retention Time)은 고형물 체류 시간이고, HRT(Hydraulic Retention Time)는 수리학적 체류시간이다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 하폐수 처리 시설 100: 생물반응부
110: 생물반응조 120: 공기 공급부
200: 침전조 210: 제1 호퍼부
220: 제2 호퍼부 230: 이송장치
300: 회수장치 310: 필터부
320: 펌프 330: 저류조
340: 세정장치 400: 가속화반응부
410: 저장조 420: 가속화반응조
430: 저장조 통로 440: 이송 펌프
450: 공기 공급장치 460: 배출 밸브
500: 공급부 510: 제1 공급부
520: 제2 공급부 530: 제1 공급 통로
540: 분지 통로 550: 제2 공급 통로
600: 인발 배관 610: 제1 인발 배관
620: 제2 인발 배관 700: 이송 통로
710: 제1 이송 통로 720: 제2 이송 통로
730: 제3 이송 통로 740: 제4 이송 통로
750: 제5 이송 통로 760: 제6 이송 통로
770: 제7 이송 통로 800: 슬러지처리시설
900: 제어부

Claims (20)

  1. 미생물을 이용하여 하폐수의 유기물을 산화시키는 생물반응부;
    상기 생물반응부로부터 배출된 하폐수를 수용하고, 상기 하폐수로부터 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지를 침전시켜 배출시키는 침전조;
    상기 침전조로부터 배출된 상기 제1 침전 슬러지를 입경에 따라 제1 그래뉼 슬러지와 플럭 슬러지로 분류하여 배출하는 회수장치; 및
    상기 회수장치로부터 배출된 상기 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양하여 상기 생물반응부로 공급하는 가속화반응부를 포함하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 침전조에서 배출되는 상기 제2 침전 슬러지 및 상기 회수장치에서 배출되는,
    상기 플럭 슬러지 중 하나 이상을 처리할 수 있는 슬러지처리시설을 더 포함하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 침전조에는,
    상기 제1 침전 슬러지가 침전되는 공간을 제공하는 제1 호퍼부; 및
    상기 제1 침전 슬러지 보다 침강성이 낮은 상기 제2 침전 슬러지가 침전되는 공간을 제공하는 제2 호퍼부가 형성되고,
    상기 제1 호퍼부는 상기 제2 호퍼부보다 상기 침전조의 일면으로부터 더 깊은 곳에 형성된,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 호퍼부는 상기 침전조의 일면에서 상기 침전조의 횡방향 길이의 1/3 내지 2/3 지점에 형성되는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 호퍼부는 상기 침전조의 일측으로부터 상기 침전조의 높이의 1/4 내지 1/3 지점에 형성되는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 침전조에 연결되며 상기 제1 침전 슬러지가 상기 회수장치로 유동하기 위한 인발 배관을 더 포함하고
    상기 인발 배관은,
    상기 생물반응부의 상기 제1 그래뉼 슬러지 및 상기 제2 그래뉼 슬러지가 소정량 이상으로 축적될 때, 상기 침전조의 상기 제1 침전 슬러지를 상기 회수장치로 배출하지 않고, 상기 슬러지처리시설로 이송시키는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수장치는 상기 제1 침전 슬러지를 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 크기를 갖는 상기 제1 그래뉼 슬러지 및 0.5mm 미만의 크기를 갖는 상기 플럭 슬러지로 분리할 수 있는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 회수장치 내의 상기 제1 그래뉼 슬러지는 상기 생물반응부로 배출되고, 상기 회수장치 내의 상기 플럭 슬러지는 상기 가속화반응부 및 상기 슬러지처리시설 중 어느 하나로 배출되는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회수장치는 상기 제1 그래뉼 슬러지가 해체되는 것을 방지하면서, 상기 제1 그래뉼 슬러지를 상기 생물반응부로 이송할 수 있는 펌프를 포함하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물반응부는,
    하폐수를 수용할 수 있는 공간을 제공하는 생물반응조, 및 상기 생물반응조에 수용된 하폐수에 공기를 공급할 수 있는 공기 공급부를 포함하고,
    상기 생물반응조의 용존산소 농도가 2mg/L 이상, 암모니아성 질소 농도가 1.0 mg/L 이하일 때, 상기 공기 공급부는 상기 생물반응조의 용존산소 농도가 0.5mg/L 이하가 되도록 작동되어 상기 공기를 공급하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물반응부 내의 MLSS 농도는 5,000mg/L 이상 15,000mg/L 이하로 유지되는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속화반응부는,
    상기 회수장치로부터 상기 플럭 슬러지를 공급받아 상기 제2 그래뉼 슬러지로 배양하는 공간을 제공하는 가속화반응조; 및
    상기 가속화반응조의 그래뉼화에 필요한 공기를 공급하고, 상기 공기를 통하여 상기 플럭 슬러지 입자간 충돌에 의해 제2 그래뉼 슬러지가 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 입경을 갖도록 상기 제2 그래뉼 슬러지의 배양을 보조하는 공기 공급장치를 포함하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가속화반응부는 연속회분식 공정을 이용하여 상기 플럭 슬러지를 상기 제2 그래뉼 슬러지로 배양하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 생물반응부에 하폐수를 공급하는 공급부를 더 포함하고,
    상기 공급부는,
    상기 가속화반응부에 상기 제2 그래뉼 슬러지 생성에 필요한 유입수를 공급할 수 있는 제1 공급부;
    상기 공급부로부터 상기 생물반응부로 하폐수가 유동하기 위한 제1 공급 통로; 및 상기 제1 공급 통로로부터 분지되어 상기 가속화반응부에 연결되는 분지통로를 포함하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공급부는,
    상기 제2 그래뉼 슬러지의 생성을 가속화하기 위한 Alginate, Ca2+, Mg2+ 및 폴리머 또는 상기 가속화반응부 내의 F/M 비 향상을 위한 Acetate, glucose, 및 대체탄소원 중 하나 이상의 외부탄소원을 상기 가속화반응부에 공급할 수 있는 제2 공급부를 더 포함하는,
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 생물반응부에 가중되는 부하를 줄이기 위하여 상기 슬러지처리시설에서 발생하는 반류수를 상기 가속화반응부에 공급할 수 있는
    그래뉼 슬러지 가속화반응조와 회수장치를 구비한 하폐수 처리 시설.
  17. 공급부로부터 생물반응부로 유입된 하폐수의 유기물을 산화시키는 생물반응부 공정;
    상기 생물반응부로부터 침전조로 유입된 하폐수의 슬러지를 제1 침전 슬러지 및 제2 침전 슬러지로 침전시키는 침전조 공정;
    상기 침전조로부터 회수장치로 유입된 상기 제1 침전 슬러지를 제1 그래뉼 슬러지 및 플럭 슬러지로 분리하는 회수장치 공정;
    상기 회수장치로부터 가속화반응부로 유입된 상기 플럭 슬러지를 제2 그래뉼 슬러지로 배양하는 가속화반응부 공정을 포함하는,
    하폐수 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 침전조 공정은,
    상기 제1 침전 슬러지는 제1 호퍼부로 침전시키고, 상기 제1 침전 슬러지 보다 침강성이 낮은 상기 제2 침전 슬러지는 제2 호퍼부로 침전시키는 호퍼부 공정을 더 포함하는,
    하폐수 처리 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 회수장치 공정은,
    상기 제1 그래뉼 슬러지는 상기 생물반응부로 배출하고, 상기 플럭 슬러지는 상기 가속화반응부 또는 슬러지처리시설 중 어느 하나로 배출하는 배출 공정을 더 포함하는,
    하폐수 처리 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 가속화반응부 공정은,
    상기 회수장치로부터 가속화반응부로 유입된 상기 플럭 슬러지가 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 입경을 갖는 상기 제2 그래뉼 슬러지로 배양되도록 공기를 공급하는 공기공급 공정을 더 포함하는,
    하폐수 처리 방법.
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