KR20220076932A

KR20220076932A - 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20220076932A
Application number: KR1020200165926A
Authority: KR
Inventors: 박정호; 김동현
Original assignee: 브니엘 네이처 주식회사
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-08

Abstract

본 발명은 하수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 반응조에서 하수의 유입, 침지식 분리막을 통한 처리수 유출 및 침전 공정후 데칸터 펌프를 이용한 처리수 유출 공정이 정해진 시간 배열에 따라 시계열적으로 수행되는 자동화된 하수 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치 및 그 방법{Sewege treatment system using sequencing membrane reactor and the method thereby}

일반적으로 하수 고도 처리 시스템에는 SBR(SEQUENCING BATCH REACTOR) 공법이 많이 사용된다. SBR 공법은 하나의 반응조 내에서 폭기, 반응, 침전 및 배출을 수행함으로써 질소와 인 등 오염물질을 처리하여 정화하는 공법이다. 구체적으로, SBR 공법에서는 반응조에 하수가 유입된 후 폭기를 통하여 유기물 제거 질산화가 수행되고, 반응(정지) 단계에서 무산소 상태로 탈질이 수행되며, 침전 단계에서 고액이 분리된 후 데칸터 펌프로 상등수가 배출되고 잉여 슬러지가 제거됨에 따라 하수의 정화 처리가 수행된다. 그런데, 이러한 SBR 공법의 경우 단일 반응조를 사용하기 때문에 유입량 증가시 유량조가 넘치는 문제와, 폭기 단계에서 유량 증가에 따른 강제 침전으로 수질 악화의 우려가 있다. 또한, MLSS(평균부유물 농도) 상승 및 반응조내 스컴 발생으로 인하여 방류시 SS(부유물) 유출 우려가 높아 방류 수질 악화의 원인이 되는 단점이 존재한다.

한편, 또 다른 하수 처리 공법으로서 MBR(Membrane Bio Reactor) 공법이 사용되는데, 상기 MBR 공법은 반응조 내부에 분리막을 침지시킨 상태에서 분리막 내부와 흡입펌프를 연결하여 진공 흡입함으로써 분리막의 외부 표면에서 부유물질이 걸러지고 흡입펌프를 통해 처리수만 유출되도록 하여 고액을 분리하는 하수 처리 공법이다. 이러한 분리막 공법은 장기간 처리시 분리막의 폐색으로 인한 차압 상승 등의 문제 발생시 침지된 분리막을 인양하여 세정 또는 약품 처리 등의 조치를 취한후 다시 침지 사용하여야 하기 때문에 시설 복구의 어려움이 있어 장시간의 시설 가동 중단으로 인하여 시설 침수 및 하수 유출 우려가 높고, 유출시 지속적인 폭시 시간 유지로 인해 과포기 발생으로 자산화 현상이 발생하는 등에 따른 수질 악화 문제가 빈번하게 발생하였다.

대한민국 등록특허 제10-2095468호 대한민국 등록특허 제10-2095470호 대한민국 등록특허 제10-0233308호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 SBR 공법 및 MBR 공법을 이용한 하수 처리 방법의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, SBR 공법와 MBR 공법의 장점을 융합하여 단일 반응조에서 하수의 유입, 침지식 분리막을 통한 처리수 유출 및 침전 공정후 데칸터 펌프를 이용한 처리수 유출 공정이 정해진 시간 배열에 따라 시계열적으로 수행되는 자동화된 하수 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수 처리 장치는, 하수 유입을 위한 유입펌프가 구비된 유량조정조와; 상기 유랑조정조의 유입펌프 가동에 의해 유입된 하수를 처리하기 위한 연속적인 반응 공정이 시계열적으로 수행되는 단일의 반응조와; 상기 반응조 내부에 구비되어 혐기 반응 및 무산소 반응을 위해 하수를 교반하기 위한 교반기와; 반응조 내 하수에 침지되며 호기 반응에 의해 처리된 처리수를 여과하기 위한 분리막과; 상기 분리막과 연결되고 흡입펌프가 구비되어 반응조 내 처리수를 흡입 이송하여 배출하기 위한 처리수이송관과; 상기 처리수이송관에 구비되어 분리막의 차압을 측정하는 차압계와; 상기 분리막의 에어 세정을 위해 반응조 내부에 공기를 주입하기 위한 브로워와; 침전 반응시 반응조 하측에 침전된 슬러지를 슬러지이송관을 통하여 외부로 배출하기 위한 슬러지이송펌프와; 고액 분리된 상등수를 외부로 방류하기 위한 데칸터와; 미리 정해진 연속적인 하수 처리 공정이 시계열적으로 자동 수행되도록 전체 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 제어부는 호기 반응시 분리막과 흡입펌프에 의한 처리수 방류를 위해 브로워를 작동시켜 반응조 내에 공기를 공급하고, 흡입펌프를 작동시켜 처리수가 처리수이송관을 통하여 방류되도록 제어한다.

그리고, 상기 제어부는 처리수이송관에 설치된 차압계로부터 실시간으로 감지되는 차압값을 전달받고, 전달된 차압값이 미리 설정된 차압상한값을 초과하는 경우 상기 흡입펌프의 작동을 정지시켜 분리막을 통한 처리수의 방류를 중단하고, 상기 브로워는 계속 작동되도록 하여 주입된 공기에 의해 분리막에 붙어있는 슬러지을 세정 제거하도록 제어한다.

또한, 일정 시간 동안 분리막의 에어 세정이 수행된 후 제어부는 다시 흡입펌프를 작동시켜 방류를 수행하고, 분리막의 세정 후에도 차압계에서 감지된 차압값이 차압상한값 이상을 유지하는 경우 제어부는 상기 흡입펌프와 브로워를 정지시켜 호기반응 단계를 조기 종료하고 침전반응이 수행되도록 제어한다.

상기 반응조에는 부유물농도센서가 추가로 구비되고, 상기 제어부는 분리막에 의한 방류 및 데칸터에 의한 방류 수행 중 부유물농도센서에서 감지된 부유물 농도를 전달받아 이를 미리 설정된 기준농도값과 비교하고, 감지된 부유물 농도가 기준농도값을 초과하는 경우 부유물을 침전시켜 제거하기 위하여 분리막에 의한 방류와 데칸터에 의한 방류를 중단하고 침전반응이 수행되도록 제어한다.

한편, 본 발명에 따른 하수 처리 방법은, 상기 제어부의 제어에 따라 유입펌프가 가동되어 유량조정조로부터 반응조로 하수가 유입되는 유입 단계와; 상기 제어부의 제어에 따라 유량조정조의 유입펌프가 가동되어 반응조로 하수가 유입되면서 반응조의 교반기를 가동하여 미생물에 의해 인이 방출되도록 하여 유기물을 분해시키는 혐기반응 단계와; 상기 제어부에 제어에 따라 브로워가 작동되어 반응조 내에 공기를 공급하여 BOD 제거 및 암모니아의 질산화 반응을 수행하고, 상기 흡입펌프 가동에 따라 분리막을 통해 처리수를 흡입 이송하여 방류하는 제1 호기반응 단계와; 상기 제어부의 제어에 따라 반응조의 교반기를 가동하여 질산성질소를 질소가스로 환원하여 방출 제거하는 무산소반응 단계와; 상기 제어부에 제어에 따라 브로워가 작동되어 반응조 내에 공기를 공급하면서 흡입펌프 가동에 따라 분리막을 통해 처리수를 흡입 이송하여 방류하는 제2 호기반응 단계와; 상기 제어부의 제어에 따라 유입펌프 및 흡입펌프의 가동을 중단하고 일정 시간 동안 대기함에 의해 반응조 내 슬러지를 침전시키고 슬러지이송펌프를 가동하여 침전된 슬러지를 외부로 배출시키는 침전반응 단계와; 상기 제어부의 제어에 따라 데칸터를 가동하여 상기 반응조에서 처리된 상등수를 흡입하여 방류하는 데칸터 방류 단계를 포함한다.

여기서, 상기 다수의 연속적인 반응 단계들은 제어부의 제어에 따라 미리 설정된 시간 동안 시계열적으로 반복 수행된다.

그리고, 상기 반응조로의 하수 유입은 상기 침전반응 단계, 제1 호기반응 단계, 제2 호기반응 단계 및 데칸터 방류 단계를 제외하고 일정 유량의 하수가 반응조로 지속적으로 유입되도록 제어된다.

또한, 상기 제2 호기반응 단계에서, 제어부는 처리수이송관에 설치된 차압계로부터 실시간으로 감지되는 차압값을 전달받고, 전달된 차압값이 미리 설정된 차압상한값을 초과하는 경우 상기 흡입펌프의 작동을 정지시켜 분리막을 통한 처리수의 방류를 중단하고, 상기 브로워는 계속 작동되도록 하여 주입된 공기에 의해 분리막에 붙어있는 슬러지를 세정 제거하도록 제어한다.

그리고, 상기 제2 호기반응 단계에서, 일정 시간 동안 분리막의 에어 세정이 수행된 후 제어부는 다시 흡입펌프를 작동시켜 방류를 수행하고, 분리막의 세정 후에도 차압계에서 감지된 차압값이 차압상한값 이상을 유지하는 경우 제어부는 상기 흡입펌프와 브로워를 정지시켜 호기반응 단계를 조기 종료하고 침전반응 단계로 공정을 조기 전환하다.

또한, 상기 제1 호기반응 단계, 제2 호기반응 단계 및 데칸터 방류 단계에서, 상기 제어부는 반응조에 구비된 부유물농도센서에서 감지된 부유물 농도를 전달받아 이를 미리 설정된 기준농도값과 비교하고, 감지된 부유물 농도가 기준농도값을 초과하는 경우 부유물을 침전시켜 제거하기 위하여 분리막에 의한 방류와 데칸터에 의한 방류를 중단하고 침전반응 단계로 공정을 전환한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 단일 반응조에서 다양한 처리 공정 단계가 시간 주기에 따라 반복적인 사이클로 진행되어 하수의 유입과 방류가 자동으로 이루어지며, 분리막 방류 및 분리막 에어 세정이 자동으로 수행되어 분리막 폐색을 미연에 방지함으로써 분리막 효율 증대 및 안정적인 운영이 가능하고, 분리막 폐색 및 파손 등의 이상 발생시 수처리가 어려울 경우 공법 전환을 통한 운영이 가능하며, MLSS 상승 및 스컴 발생 등 미생물 문제 발생시 분리막을 통해 방류를 실시하면서 슬러지 이송을 통해 반응조 미생물 안정확 가능하고, 통상의 분리막 공법에 비해 분리막의 개수가 적어 설치비 및 운영 유지비가 저렴하고, 반응조 내 효율적인 산소 공급에 따른 자산화 방지 효과가 있으며, 데칸터 방류 시간 및 분리막 방류 시간 조절을 통하여 최적의 MLSS 유지가 가능하다는 장점을 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치의 전체 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 방법의 공정 순서도이다.

이하, 본 발명에 따른 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치 및 그 방법의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치는, 유량조정조(100), 반응조(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

유량조정조(100)는 처리 대상이 되는 하수를 일시 저장하고 후술하는 반응조(200)로 유입되는 하수의 양을 일정하게 조정하기 위한 저수조로서, 하수유입관을 통해 반응조(200)로 하수를 가압 이송하는 유입펌프(110)가 구비된다. 그리고, 상기 하수유입관에는 상기 유입펌프(110)에 의해 가압 이송되는 하수에 포함된 돌이나 기타 이물질을 걸러내기 위한 드럼스크린(120)이 설치된다.

반응조(200)는 상기 유량조정조(100)로부터 유입된 하수를 후술하는 시계열적인 공정에 의해 처리하기 위한 탱크로서 상부가 개구된 함체 형태로 구성된다. 상기 반응조(200)의 내부에는 후술하는 혐기반응 단계 및 무산소 반응 단계시 하수를 교반하기 위한 교반기(210)와, 반응조(200) 내 하수에 침지된 분리막(220)과, 후술하는 침전 반응 단계에서 반응조(200) 하측에 침전된 슬러지를 슬러지이송관(232)을 통하여 외부로 배출하기 위한 슬러지이송펌프(230)와, 반응 처리된 상등수를 외부로 방류하기 위한 데칸터(240)가 구비된다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 분리막(220)은 다수개가 설치되고, 각 분리막(220)은 처리수이송관(222)과 연결된다. 상기 처리수이송관(222)에는 흡입펌프(224)가 구비되어 하수를 진공 흡입력에 의해 이송하여 방류관(242)을 통하여 배출한다. 추가적으로, 상기 처리수이송관(222)에는 차압계(226)가 구비된다. 상기 차압계(226)는 분리막(220) 내외의 차압을 측정하는 것으로, 분리막(220) 외부 표면에 부유물질이 쌓여 폐색이 일어나는 경우에 차압이 상승하게 된다. 이러한 차압 상승이 감지되는 경우 후술하는 바와 같이 제어부(300)의 자동 제어에 의해 흡입펌프(224)의 가동이 중단되고 분리막(220)의 에어 세정이 실시된다(이에 대해서는 추후 보다 상세히 설명한다). 한편, 상기 분리막(220)에는 상기와 같은 분리막(220)의 에어 세정을 위해 반응조(200) 내부에 공기를 주입하기 위한 브로워(228)가 구비된다.

상기 데칸터(240)는 펌프와 부유구를 구비하여 부력에 의해 부유하면서 반응조(200)의 상등수를 방류하는 것으로, 이러한 데칸터(240)의 구조는 이미 공지된 것으로 구체적인 구성의 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서는 상기 데칸터(240)에 와이어(246)가 연결되고, 상기 와이어(246)는 전동윈치(244)에 권취되어, 후술하는 제어부(300)에 의해 전동윈치(244)가 자동 작동되어 반응조(200) 내 수위 변동에 따라 전동윈치(244)의 높이를 자동 조절할 수 있도록 구성된다.

추가적으로, 상기 반응조(200)에는 하수의 부유물 농도를 감지하는 부유물농도센서(250)와 수위를 감지하기 위한 레벨트랜스미터(260)가 구비된다.

제어부(300)는 상술한 본 발명에 따른 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치의 전체 작동을 제어하는 부분으로, 미리 정해진 연속적인 처리 공정이 시계열적으로 자동 수행되도록 제어하고, 이를 위해 유입펌프(110), 교반기(210), 흡입펌프(224), 슬러지이송펌프(230) 및 데칸터(240)의 작동을 제어하며, 추후 설명하는 바와 같이 감지된 부유물 농도와 수위에 따른 하수의 유입, 방류 및 슬러지 이송 등을 제어한다.

지금까지 본 발명에 따른 연속식 분리막 공법을 이용한 하수 처리 장치의 구성을 설명하였는바, 이하에서는 도 1 및 도 2 를 참조로 본 발명에 따른 하수 처리 방법을 상세히 설명한다.

도 2 에는 본 발명에 따른 하수 처리 시스템에 의한 하수 처리 공정 순서도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하수 처리 방법은 유입 단계(S1), 혐기반응 단계(S2), 제1 호기반응 단계(S3), 무산소 반응 단계(S4), 제2 호기반응 단계(S5), 침전반응 단계(S6) 및 데칸터 방류 단계(S7)가 미리 정해진 시간 배열로 순차적으로 반복 수행된다. 이와 같이 단일 반응조(200)에서 분리막(220)을 이용하여 다수의 반응 단계를 연속적으로 수행한다는 점에서 본 발명에 따른 공법을 '연속식 분리막 공법'이라 칭한다.

유입 단계(S1)에서는 제어부(300)의 제어에 따라 유입펌프(110)가 가동되어 유량조정조(100)로부터 반응조(200)로 하수가 유입된다. 이러한 하수의 반응조(200)로의 유입은 후술하는 침전 반응 단계(S6), 제1 호기반응 단계(S3) 및 제2 호기반응 단계(S5)에서의 분리막 방류, 그리고 데칸터 방류 단계(S7)에서의 방류 수행시 및 비상시를 제외하고 일정 유량의 하수가 반응조(200)로 지속적으로 유입되도록 제어된다.

혐기반응 단계(S2)는 유량조정조(100)로부터 유입되는 하수의 유기물을 자정작용에 의해 분해하는 공정으로서, 유입되는 하수와 슬러지에 포함된 미생물의 분해 작용에 의해 인이 과잉 방출된다. 이를 위해, 상기 제어부(300)는 유량조정조(100)의 유입펌프(110)를 가동하여 반응조(200)로 하수를 유입시키면서 반응조(200)의 교반기(210)를 가동하여 일정 시간 동안 미생물에 의한 분해 반응이 일어나도록 한다. 이러한 혐기반응 단계(S2)는 약 30분 정도 지속적으로 수행된다.

그 다음, 제1 호기반응 단계(S3)는 유입 하수 중의 BOD 값을 감소시키는 BOD 제거와, 암모니아 질산염으로 산화시키는 질산화 반응이 수행되는 공정이다. 제1 호기반응 단계(S3)에서 상기 제어부(300)는 브로워(228)를 작동시켜 반응조(200) 내에 충분한 공기를 공급함으로써 호기성 미생물에 의해 고농도 유기물이 제거되어 BOD가 감소되며, 암모니아성 질소는 니트로소모나스(Nitrosomonas)와 니트로벡터(Nitrobactor)에 의해 아질산 및 질산성질소로 산화되는 질산화 반응이 일어나도록 한다. 또한, 상기 반응조(200) 내에 설치된 0.4㎛의 기공을 가진 침지형 분리막(220)에 연결된 흡입펌프(224)가 제어부(300)의 제어에 의해 작동되어 처리수가 처리수이송관(222)을 통하여 이송된 후 방류관(242)으로 배출되어 미생물과 처리수 고액 분리가 일어난다. 이러한 제1 호기반응 단계(S3)는 약 150분 정도 지속적으로 수행된다.

그 다음, 무산소반응 단계(S4)는 내생탈질 혹은 탈질을 유도하는 공정으로, 탈질미생물에 의해 유입되는 유기성탄소를 영양원으로 질산성질소를 질소가스로 환원하여 방출 제거하는 단계이다. 상기 무산소반응 단계(S4)는 제어부(300)의 제어에 의해 반응조(200)의 교반기(210)가 작동되면서 약 40분 정도 지속적으로 수행된다.

그 다음, 제2 호기반응 단계(S5)는 상기 제1 호기반응 단계(S5)와 동일한 호기반응이 재차 수행되는 공정으로서, 위에서 설명한 바와 같이 상기 제어부(300)는 브로워(228)를 작동시켜 반응조(200) 내에 충분한 공기를 공급하고, 분리막(220)에 연결된 흡입펌프(224)를 작동시켜 처리수가 처리수이송관(222)을 통하여 이송된 후 방류관(242)으로 배출되도록 한다. 이러한 제2 호기반응 단계(S5)는 약 50분 동안 지속적으로 수행되는 것이 바람직하다. 상기 제2 호기반응 단계(S5)에서는 제1 호기반응 단계(S3)에서 분리막(220)에 의한 방류를 수행하고 또 다시 재차 분리막(220)에 의한 방류를 반복 수행하기 때문에 장시간의 방류로 인하여 분리막(220)의 기공 막힘 현상으로 분리막(220)의 차압이 상승되어 막 손상 및 폐색 현상이 발생하며, 이로 인한 고액 분리된 처리수의 유출이 어려워질 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 제2 호기반응 단계(S5)에서는 분리막 자동 휴지 기능이 수행된다.

분리막 자동 휴지 기능은 일시적으로 흡입펌프(224)의 작동을 정지시켜 분리막(220)을 통한 처리수의 흡입 방류를 중단하는 기능이다. 위에서 언급한 바와 같이, 분리막(220)을 통한 흡입 방류를 지속적으로 수행할 경우 분리막(220) 외부 표면에 부유물이 쌓여 기공이 막히는 현상이 발생하고, 이로 인하여 분리막(220)의 차압이 상승하게 된다. 이에 따라, 본 제2 호기반응 단계(S5)에서 제어부(300)는 처리수이송관(222)에 설치된 차압계(226)로부터 실시간으로 감지되는 차압값을 전달받고, 전달된 차압값이 미리 설정된 차압상한값을 초과하는 경우 상기 흡입펌프(224)의 작동을 정지시켜 분리막(220)을 통한 처리수의 방류를 중단한다. 단, 상기 브로워(228)는 계속 작동되도록 하여 반응조(200) 내부로 공기가 지속적으로 주입되도록 하고, 주입된 공기에 의해 분리막(220)에 붙어있는 부유물(슬러지)을 제거한다. 일정 시간 동안 분리막(220)의 에어 세정이 수행된 후 제어부(300)는 다시 흡입펌프(224)를 작동시켜 방류를 수행한다. 한편, 분리막(220)의 에어 세정 후에도 차압계(226)에서 감지된 차압값이 차압상한값 이상을 유지하는 경우 제어부(300)는 상기 흡입펌프(224)와 브로워(228)를 정지시켜 제2 호기반응 단계(S5)를 조기 종료하고 분리막(220)을 인양하여 수리하며 그 다음 공정인 침전반응 단계(S6)로 공정을 조기 전환한다.

그 다음, 침전반응 단계(S6)는 슬러지를 침전시켜 외부로 배출하여 미생물과 처리수를 고액 분리하는 공정으로, 제어부(300)는 유입펌프(110) 및 흡입펌프(224)의 가동을 중단하고 약 50분 정도 대기함에 의해 반응조(200) 하측에 슬러지를 침전시키고 슬러지이송펌프(230)를 가동하여 슬러지이송관(232)을 통해 외부로 배출시킨다.

그 다음, 데칸터 방류 단계(S7)는 데칸터(240)가 반응조(200)의 수위까지 하강하여 고액 분리된 상등수를 흡입하여 방류관(242)을 통하여 방류하는 단계이다. 이를 위해, 상기 제어부(300)는 레벨트랜스미터(260)에 의해 감지된 수위값을 기초로 전동윈치(244)의 작동을 제어하여 권취된 와이어(246)를 풀어줌에 따라 반응조(200)의 수위까지 데칸터(240)를 하강시키고 상등수를 흡입 방류한다. 반응조(200)의 수위는 수시로 변동되기 때문에 상기와 같은 제어부(300)에 의한 전동윈치(244)의 제어에 의해 반응조(200) 수위에 상응하는 높이로 데칸터(240)의 높이 조정이 가능하다. 데칸터 방류 단계(S7)는 대체로 약 40분간 수행되는 것이 바람직하다.

데칸터 방류 단계(S7)가 완료되면 다시 상술한 연속적인 공정이 반복적으로 수행됨에 따라 지속적인 하수처리가 가능하다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 호기반응 단계(S3), 제2 호기반응 단계(S5) 및 데칸터 방류 단계(S7)에서의 방류 시간은 반응조(200) 내부의 부유물 농도에 따라 제어부(300)에 의해 조절 가능하게 구성된다. 본 실시예에서는 위에서 설명한 반응 공정들이 모두 동일하게 수행되되, 제1 호기반응 단계(S3), 제2 호기반응 단계(S5) 및 데칸터 방류 단계(S7)에서 부유물의 농도와 기준농도값을 비교하여 다음 공정이 결정되도록 구성된다. 구체적으로, 제어부(300)는 제1 호기반응 단계(S3), 제2 호기반응 단계(S5) 및 데칸터 방류 단계(S7) 수행 중 부유물농도센서(250)에서 감지된 부유물 농도를 전달받아 이를 미리 설정된 기준농도값과 비교하고, 감지된 부유물 농도가 기준농도값을 초과하는 경우 부유물을 침전시켜 제거하기 위하여 분리막(220)에 의한 방류와 데칸터 방류를 중단하고 바로 침전반응 단계(S6)로 공정을 자동으로 전환한다. 이와 같이 부유물의 농도에 따라 방류 시간을 조절하고 공정을 전환함으로써 반응조(200) 내 최적의 MLSS(평균 부유물 농도) 유지가 가능하다. 또한, 하수의 유입 시간은 반응조(200) 내 하수의 수위에 의해 조절될 수 있다. 이를 위해 제어부(300)는 레벨트랜스미터(260)의 수위 감지값이 미리 설정된 기준수위값을 초과하는 경우 유입펌프(110)의 작동을 정지시켜 반응조(200) 내부로의 하수 유입을 차단한다. 이러한 반응조(200) 내 하수의 수위 조절을 통하여 하수가 범람하여 시설 침수 및 오염을 초래하는 상황을 미연에 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

100 : 유량조정조 110 : 유입펌프
120 : 드럼스크린 200 : 반응조
210 : 교반기 220 : 분리막
222 : 처리수이송관 224 : 흡입펌프
226 : 차압계 228 : 브로워
230 : 슬러지이송펌프 232 : 슬러지이송관
240 : 데칸터 242 : 방류관
244 : 전동윈치 246 : 와이어
250 : 부유물농도센서 260 : 레벨트랜스미터
300 : 제어부

Claims

하수 유입을 위한 유입펌프(110)가 구비된 유량조정조(100)와;
상기 유랑조정조의 유입펌프(110) 가동에 의해 유입된 하수를 처리하기 위한 연속적인 반응 공정이 시계열적으로 수행되는 단일의 반응조(200)와;
상기 반응조(200) 내부에 구비되어 혐기 반응 및 무산소 반응을 위해 하수를 교반하기 위한 교반기(210)와;
반응조(200) 내 하수에 침지되며 호기 반응에 의해 처리된 처리수를 여과하기 위한 분리막(220)과;
상기 분리막(220)과 연결되고 흡입펌프(224)가 구비되어 반응조(200) 내 처리수를 흡입 이송하여 배출하기 위한 처리수이송관(222)과;
상기 처리수이송관(222)에 구비되어 분리막(220)의 차압을 측정하는 차압계(226)와;
상기 분리막(220)의 에어 세정을 위해 반응조(200) 내부에 공기를 주입하기 위한 브로워(228)와;
침전 반응시 반응조(200) 하측에 침전된 슬러지를 슬러지이송관(232)을 통하여 외부로 배출하기 위한 슬러지이송펌프(230)와;
고액 분리된 상등수를 외부로 방류하기 위한 데칸터(240)와;
미리 정해진 연속적인 하수 처리 공정이 시계열적으로 자동 수행되도록 전체 작동을 제어하는 제어부(300)를 포함하는 하수 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(300)는 호기 반응시 분리막(220)과 흡입펌프(224)에 의한 처리수 방류를 위해 브로워(228)를 작동시켜 반응조(200) 내에 공기를 공급하고, 흡입펌프(224)를 작동시켜 처리수가 처리수이송관(222)을 통하여 방류되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부(300)는 처리수이송관(222)에 설치된 차압계(226)로부터 실시간으로 감지되는 차압값을 전달받고, 전달된 차압값이 미리 설정된 차압상한값을 초과하는 경우 상기 흡입펌프(224)의 작동을 정지시켜 분리막(220)을 통한 처리수의 방류를 중단하고, 상기 브로워(228)는 계속 작동되도록 하여 주입된 공기에 의해 분리막(220)에 붙어있는 슬러지을 세정 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
일정 시간 동안 분리막(220)의 에어 세정이 수행된 후 제어부(300)는 다시 흡입펌프(224)를 작동시켜 방류를 수행하고, 분리막(220)의 세정 후에도 차압계(226)에서 감지된 차압값이 차압상한값 이상을 유지하는 경우 제어부(300)는 상기 흡입펌프(224)와 브로워(228)를 정지시켜 호기반응 단계를 조기 종료하고 침전반응이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 반응조(200)에는 부유물농도센서(250)가 추가로 구비되고, 상기 제어부(300)는 분리막(220)에 의한 방류 및 데칸터(240)에 의한 방류 수행 중 부유물농도센서(250)에서 감지된 부유물 농도를 전달받아 이를 미리 설정된 기준농도값과 비교하고, 감지된 부유물 농도가 기준농도값을 초과하는 경우 부유물을 침전시켜 제거하기 위하여 분리막(220)에 의한 방류와 데칸터(240)에 의한 방류를 중단하고 침전반응이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 장치.
제 1 항 에 따른 하수 처리 장치에 의해 수행되는 하수 처리 방법으로서,
상기 제어부(300)의 제어에 따라 유입펌프(110)가 가동되어 유량조정조(100)로부터 반응조(200)로 하수가 유입되는 유입 단계(S1)와;
상기 제어부(300)의 제어에 따라 유량조정조(100)의 유입펌프(110)가 가동되어 반응조(200)로 하수가 유입되면서 반응조(200)의 교반기(210)를 가동하여 미생물에 의해 인이 방출되도록 하여 유기물을 분해시키는 혐기반응 단계(S2)와;
상기 제어부(300)에 제어에 따라 브로워(228)가 작동되어 반응조(200) 내에 공기를 공급하여 BOD 제거 및 암모니아의 질산화 반응을 수행하고, 상기 흡입펌프(224) 가동에 따라 분리막(220)을 통해 처리수를 흡입 이송하여 방류하는 제1 호기반응 단계(S3)와;
상기 제어부(300)의 제어에 따라 반응조(200)의 교반기(210)를 가동하여 질산성질소를 질소가스로 환원하여 방출 제거하는 무산소반응 단계(S4)와;
상기 제어부(300)에 제어에 따라 브로워(228)가 작동되어 반응조(200) 내에 공기를 공급하면서 흡입펌프(224) 가동에 따라 분리막(220)을 통해 처리수를 흡입 이송하여 방류하는 제2 호기반응 단계(S5)와;
상기 제어부(300)의 제어에 따라 유입펌프(110) 및 흡입펌프(224)의 가동을 중단하고 일정 시간 동안 대기함에 의해 반응조(200) 내 슬러지를 침전시키고 슬러지이송펌프(230)를 가동하여 침전된 슬러지를 외부로 배출시키는 침전반응 단계(S6)와;
상기 제어부(300)의 제어에 따라 데칸터(240)를 가동하여 상기 반응조(200)에서 처리된 상등수를 흡입하여 방류하는 데칸터 방류 단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 다수의 연속적인 반응 단계들은 제어부(300)의 제어에 따라 미리 설정된 시간 동안 시계열적으로 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 하수 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 반응조(200)로의 하수 유입은 상기 침전반응 단계(S6), 제1 호기반응 단계(S3), 제2 호기반응 단계(S5) 및 데칸터 방류 단계(S7)를 제외하고 일정 유량의 하수가 반응조(200)로 지속적으로 유입되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하수 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제2 호기반응 단계(S5)에서, 제어부(300)는 처리수이송관(222)에 설치된 차압계(226)로부터 실시간으로 감지되는 차압값을 전달받고, 전달된 차압값이 미리 설정된 차압상한값을 초과하는 경우 상기 흡입펌프(224)의 작동을 정지시켜 분리막(220)을 통한 처리수의 방류를 중단하고, 상기 브로워(228)는 계속 작동되도록 하여 주입된 공기에 의해 분리막(220)에 붙어있는 슬러지를 세정 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제2 호기반응 단계(S5)에서, 일정 시간 동안 분리막(220)의 에어 세정이 수행된 후 제어부(300)는 다시 흡입펌프(224)를 작동시켜 방류를 수행하고, 분리막(220)의 세정 후에도 차압계(226)에서 감지된 차압값이 차압상한값 이상을 유지하는 경우 제어부(300)는 상기 흡입펌프(224)와 브로워(228)를 정지시켜 제2 호기반응 단계(S5)를 조기 종료하고 침전반응 단계(S6)로 공정을 조기 전환하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 호기반응 단계(S3), 제2 호기반응 단계(S5) 및 데칸터 방류 단계(S7)에서, 상기 제어부(300)는 반응조(200)에 구비된 부유물농도센서(250)에서 감지된 부유물 농도를 전달받아 이를 미리 설정된 기준농도값과 비교하고, 감지된 부유물 농도가 기준농도값을 초과하는 경우 부유물을 침전시켜 제거하기 위하여 분리막(220)에 의한 방류와 데칸터(240)에 의한 방류를 중단하고 침전반응 단계(S6)로 공정을 전환하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 방법.