KR20240010746A - 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탈질 반응에 의해 생성된 질소(N2)를 탈기 및 부상분리 공정에 적용함으로써 처리대상수 내에 용존되어 있는 산소를 저감함과 함께 슬러지를 농축할 수 있는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치는 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 무산소조; 상기 무산소조에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조에 질소 미세기포 형태로 공급하는 질소순환 미세기포장치; 및 상기 질소순환 미세기포장치로부터 공급되는 질소 미세기포를 이용하여 처리대상수 내의 용존산소를 탈기시킴과 함께 질소 미세기포에 의한 부상분리를 통해 슬러지를 농축시키는 탈기-농축조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탈질 반응에 의해 생성된 질소(N2)를 탈기 및 부상분리 공정에 적용함으로써 원수 내에 용존되어 있는 산소를 저감함과 함께 슬러지를 농축할 수 있는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치에 관한 것이다.
산업의 발달과 인구의 도시집중 현상으로 수질오염 문제는 날로 심각해지고 있으며, 인간 활동과 산업 생산의 증가로 하폐수 내에 함유되어 있는 다량의 질소, 인 및 유기물은 더 이상 자연의 자정작용에 의한 처리에 의존할 수 없는 상황에 도달하게 되었다.
질소와 인과 같은 영양염류는 생물의 성장에 필수적인 영양요소이지만 처리가 미흡하여 수중에 다량 함유된 경우에는 부영양화 현상을 유발하여 수질 오염을 악화시키는 역할을 하며, 이를 처리하기 위한 방법을 통상, 고도처리공법이라 칭한다. 하폐수에 포함되어 있는 질소, 인 등을 제거하기 위한 고도처리공법으로 A2O, 바덴포(Bardenpho), UCT, MUCT, VIP 공법 등이 있다.
다양한 고도처리공법 중 가장 단순하고 가장 대표적인 고도처리공법인 A2O 공법의 경우 혐기조, 무산소조 및 호기조의 배열을 갖고 혐기조에서 인 방출을, 무산소조에서는 탈질화, 호기조에서는 질산화 및 인 섭취 등이 일어나게 된다. 세부적으로, 질소 처리 과정은 호기성 상태에서 하폐수 중에 존재하는 유기질소나 암모니아성 질소(NH4-N)를 질산화미생물을 통해 질산성 질소(NO3-N)로 산화시키는 질산화 반응과, 질산화 반응에 의해 생성된 질산성 질소를 무산소 상태에서 탈질미생물에 의해 질소가스로 전환시키는 탈질 반응이 순차적으로 진행되며, 탈질미생물이 무산소 조건에서 호흡하기 위해 산소 대신 질산(NO3)과 아질산(NO2) 등의 결합산소를 이용하여 질소 가스(N2)로 환원시켜 질소를 제거한다. 한편, 인 처리 과정은 호기 조건에서 인산염(poly-P)의 형태로 미생물에 의해 섭취되어 세포 내에 축적되고 혐기 조건에서 체외로 인산염의 방출이 진행되는데, 혐기 조건에서 방출된 인을 호기 조건에서는 미생물이 인을 과잉 섭취하게 되고, 이러한 과정으로 인을 과잉 섭취한 잉여 슬러지를 처리공정 외부로 배출함으로써 인을 제거한다.
이렇듯, 고도처리공법에서는 질소 제거를 위해 호기조에서 무산소조로의 내부반송이 필요하고, 인 제거를 위해서는 혐기조와 호기조를 일련하여 배치하여야 하기 때문에, 질소와 인을 처리하기 위한 고도처리 공법들은 대부분 혐기조와 무산소조 및 호기조를 기본적으로 한 단계 이상 포함하여 구성된다.
그러나, A2O 공법처럼 혐기조와 무산소조 및 호기조로 단순하게 구성된 경우에는 질소와 인의 제거효율이 높지 않은 단점이 있어 다양한 고도처리 공법들이 개발되고 있는 실정이다. 구체적으로는 호기조에서 무산소조로 직접 내부반송하는 경우 반송수 내에 NOx, SOx와 같은 결합산소가 아닌 용존산소가 존재하기 때문에 탈질효율을 저하시키는 것이 문제이고, 혐기조로 반송되는 슬러지(또는 공정수) 내에는 용존산소 뿐만 아니라 결합산소도 없어야 인 방출이 효율적으로 이루어지는데 반송되는 슬러지(또는 공정수) 내에 질산성질소와 같은 결합산소가 있으면 인 방출이 저해 작용을 받게 되어 인의 처리효율이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 처리공법에 따라 호기조에서 무산소조로 슬러지를 반송하는 경우나, 2차침전지 또는 무산소조에서 혐기조로 슬러지를 반송하는 경우와 같이 반송수가 있는 경우에는 이를 위한 동력이 크게 소요되는 단점이 있다. 잉여슬러지의 경우에도 처리공법에 따라 호기조에서 잉여슬러지를 인발하는 경우나, 2차침전지에서 잉여슬러지를 인발하는 경우가 있는데, 인발하는 잉여슬러지의 농도가 낮으면 후속공정인 농축 및 탈수공정의 용량이 커지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 탈질 반응에 의해 생성된 질소(N2)를 탈기 및 부상분리 공정에 적용함으로써 원수(또는 슬러지) 내에 용존되어 있는 산소를 저감함과 함께 슬러지를 농축할 수 있는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치는 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 무산소조; 상기 무산소조에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조에 질소 미세기포 형태로 공급하는 질소순환 미세기포장치; 및 상기 질소순환 미세기포장치로부터 공급되는 질소 미세기포를 이용하여 처리대상수 내의 용존산소를 탈기시킴과 함께 질소 미세기포에 의한 부상분리를 통해 슬러지를 농축시키는 탈기-농축조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치는 처리대상수를 저류함과 함께 처리대상수를 혐기조에 단독 공급하거나 혐기조와 무산소조에 분배하여 공급하는 유량조정조; 혐기조건 하에서 처리대상수에 포함되어 있는 인(P)을 방출하는 혐기조; 혐기조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 질소 미세기포를 이용하여 처리대상수 내의 용존산소를 탈기시킴과 함께 질소 미세기포에 의한 부상분리를 통해 슬러지를 농축시키는 탈기-농축조; 탈기-농축조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서 무산소 조건 하에서 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 무산소조; 무산소조에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조에 질소 미세기포 형태로 공급하는 질소순환 미세기포장치; 및 무산소조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 인(P)을 섭취함과 함께 잉여슬러지의 일부를 탈기-농축조로 내부반송하고 분리막을 이용해 처리수를 생산하는 호기 MBR조;를 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.
여기서, 탈기-농축조에서 질소 미세기포를 이용해 슬러지를 부상분리 및 농축시켜 생성한 부상슬러지(또는 부상스컴)를 혐기조 전단이나 유량조정조 후단으로 내부반송시킨다.
이와 함께, 본 발명에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치는 처리대상수를 저류함과 함께 처리대상수를 혐기조에 단독 공급하거나 혐기조와 무산소조에 분배하여 공급하는 유량조정조; 혐기조건 하에서 처리대상수에 포함되어 있는 인(P)을 방출하는 혐기조; 혐기조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서 무산소 조건 하에서 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 무산소조; 무산소조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 인(P)을 섭취하는 호기조; 호기조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 질소 미세기포를 이용하여 처리대상수 내의 용존산소를 탈기시킴과 함께 질소 미세기포에 의한 부상분리를 통해 슬러지를 농축시키는 탈기-농축조; 무산소조에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조에 질소 미세기포 형태로 공급하는 질소순환 미세기포장치; 및 탈기-농축조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 분리막을 이용하여 처리수를 생산함과 함께 총인을 제거하는 MBR조;를 포함하여 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.
여기서, 탈기-농축조에서 질소 미세기포를 이용해 슬러지를 부상분리 및 농축시켜 생성한 부상슬러지(또는 부상스컴)를 혐기조 전단이나 유량조정조 후단 또는 무산소조로 내부반송시킨다.
상기 질소순환 미세기포장치는, 질소가 용존된 유체를 미세기포 발생노즐에 공급하는 유체 배관과, 상기 무산소조에서 생성된 질소 가스를 상기 유체 배관에 공급하는 질소 공급관과, 질소가 용존된 유체를 질소 미세기포가 포함된 유체로 전환시켜 탈기-농축조에 공급하는 미세기포 발생노즐을 포함하여 구성된다.
상기 유체 배관에 공급되는 유체는 하폐수처리장치의 처리대상수 또는 처리수이다.
상기 탈기-농축조 내에 미세기포의 부상 흐름을 가이드하는 경사판이 구비되며, 경사판을 기준으로 탈기 공간과 슬러지 농축 공간으로 구분되며, 탈기 공간에 해당되는 탈기-농축조의 하단에 미세기포 발생노즐이 구비되며, 미세기포 발생노즐을 통해 공급된 질소 미세기포는 탈기 공간의 처리대상수와 접촉하여 처리대상수에 용존되어 있는 산소를 탈기시킴과 함께 처리대상수 내에 포함되어 있는 슬러지 또는 오염물질을 부상분리하며, 질소 미세기포와 결합된 부유성 슬러지 또는 오염물질은 부상분리되어 탈기-농축조 상부에서 스컴층을 형성하며, 스컴층을 이루는 부상슬러지는 슬러지농축조 또는 슬러지 이송수로로 수집된 후 자연유하 방식으로 내부반송된다.
탈기-농축조에서의 부상분리 효율을 높이기 위해 상기 유체 배관에 응집제가 공급되며, 상기 미세기포 발생노즐을 통해 질소 미세기포 및 응집제가 포함된 유체가 탈기-농축조에 공급될 수 있다.
상기 자연유하방식은, 탈기-농축조의 일측에 부상슬러지 농축조가 구비되며, 부상슬러지 농축조와 유량조정조 사이에 수두차가 존재하여 부상슬러지 농축조의 슬러지가 유량조정조 또는 무산소조로 자연유하되며, 탈기-농축조의 슬러지를 부상슬러지 농축조로 이송하는 방법은, 스키머와 저양정 용적펌프의 조합, 스키머와 스프르트펌프(spurt pump)의 조합, 스키머와 드래프트 튜브펌프의 조합 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 스키머 일측에 슬러지 이송을 위한 메쉬망 형태의 컨베이어를 설치하고 컨베이어에 의해 이송된 슬러지를 슬러지농축조 또는 유량조정조로의 내부반송 유로로 공급하는 방식일 수 있다.
본 발명에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
탈질 반응에 의해 생성된 질소 가스를 용존산소의 탈기 공정에 적용함에 따라, 원수에 포함되어 있는 용존산소를 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 하폐수처리장치 각 반응조의 반응효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 탈질 반응에 의해 생성된 질소 가스를 미세기포화 하여 부상분리 공정에 적용함으로써 탈기와 함께 슬러지를 부상농축시킬 수 있으며, 슬러지 부상농축을 통해 반송슬러지의 농도를 높여 내부반송량과 잉여슬러지 인발량을 최소화시킬 수 있으며, 잉여슬러지의 농도를 높이고 인발량을 최소화 함으로써 슬러지 배출시설 중 농축/탈수시설을 최소화할 수 있다. 이와 함께, 내부반송시 기존에는 수조 하부에서 침강 및 농축된 슬러지를 펌프로 이송하는 방식과는 달리 부상된 스컴을 수조 상부에서 수집하여 자연유하방식을 택함에 따라 수조 수심만큼의 수리학적 위치에너지와 펌프의 이송을 위해 필요한 동력에너지를 절감할 수 있다.
추가적으로 탈기-농축조에서는 질소순환 미세기포 발생장치의 유체 배관에 응집제가 공급되며, 상기 미세기포 발생노즐을 통해 질소 미세기포 및 응집제가 포함된 유체가 혼합된 상태로 탈기-농축조에 공급되므로, 응집제 혼합 및 교반 효율이 증대되어 질소 미세기포와 입자성 물질의 접촉/충돌/결합 효율을 높여 부상분리 효율을 높임과 동시에 응집제와 용존성 인(PO4-P)의 결합 효율을 함께 높임으로써 총인(T-P) 처리효율이 증대되어 추가적인 총인처리 시설이 불필요하거나 부하를 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
본 발명은 생물학적 하폐수처리공정을 진행함에 있어서 탈질 반응에 의해 생성되는 질소 가스를 용존산소 저감 및 슬러지 농축에 이용하는 기술을 제시한다.
'발명의 배경이 되는 기술'에서 A2O 공법, 바덴포(Bardenpho) 공법 등의 생물학적 하폐수처리공정을 언급하였으며, A2O 공법 및 바덴포(Bardenpho) 공법을 포함한 통상의 생물학적 하폐수처리공정은 혐기조, 무산소조 및 호기조의 조합을 기반으로 하고 이를 통해 하폐수에 포함되어 있는 질소, 인 등을 제거한다. 통상, 혐기조에서는 인의 방출이, 무산소조에서는 탈질 반응이, 호기조에서는 질산화 반응 및 인의 섭취가 진행된다.
생물학적 하폐수처리공정이 효과적으로 진행되기 위해서는 각 반응조에서의 반응효율이 우수해야 함과 함께 슬러지의 MLSS 농도가 높아야 하고, 배출되는 잉여슬러지의 농축률이 높아야 한다.
각 반응조에서의 반응효율이라 함은 혐기조의 경우 인 방출 효율, 무산소조의 경우 탈질 반응 효율, 호기조의 경우 질산화 반응 효율을 의미한다. 예를 들어, 무산소조의 경우 탈질 반응 효율이 향상되기 위해서는 무산소조 조건이 유지되어야 하며, 무산소조 조건을 위해서는 처리대상수에 용존산소가 최소화되어야 한다. 본 명세서에서 '처리대상수'라 함은 하폐수처리장치에 유입되는 원수, 하폐수처리장치의 각 반응조에서 처리되는 공정수 또는 슬러지를 포함하는 의미이다. 한편, 생물학적 하폐수처리공정의 부산물로 슬러지가 필수적으로 발생되며, 추가 생성되어 배출이 필요한 슬러지를 잉여슬러지라고 한다. 이와 같은 잉여슬러지는 농축 및 탈수 공정을 거쳐 폐기되는데, 슬러지의 함수율이 낮은 상태로 배출된다면 즉, 슬러지의 농축률이 높은 상태로 배출된다면 농축 및 탈수 공정을 위한 장치를 최소화할 수 있음은 자명하다.
본 발명은 무산소조의 탈질 반응에 의해 생성되는 질소 가스를 처리대상수에 공급함으로써 처리대상수 내에 용존되어 있는 용존산소를 저감 및 탈기시켜 무산소 조건이 요구되는 반응조 예를 들어, 무산소조 또는 혐기조의 반응효율을 향상시킬 수 있는 기술을 제시한다. 또한, 본 발명은 무산소조의 탈질 반응에 의해 생성되는 질소 가스를 처리대상수에 미세기포 형태로 공급함으로써 탈기뿐만 아니라 미세기포에 의한 부상분리를 유도하여 슬러지가 농축되도록 하는 기술을 제시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 3가지 실시예를 제시한다. 제 1 실시예는 탈질 반응에 의해 생성된 질소 가스를 이용하여 탈기 및 부상분리를 유도하는 원리에 관한 것이고, 제 2 실시예 및 제 3 실시예는 <탈질 반응에 의해 생성된 질소 가스를 이용하여 탈기 및 부상분리를 유도하는 원리>를 생물학적 하폐수처리공정에 구체적으로 응용한 실시예이다. 또한, 제 2 실시예는 무산소조의 반응효율을 향상시킴에 초점이 맞추어진 것이고, 제 3 실시예는 총인 처리 및 하수재이용을 위한 처리수 수질개선에 초점이 맞추어진 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치는 무산소조(10), 탈기-농축조(20) 및 질소순환 미세기포장치(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 무산소조(10)는 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 무산소조(10)는 무산조 조건으로 운전되며, 무산조 조건 하에서 처리대상수 내에 포함되어 있는 질산성 질소(NO3-N), 아질산성 질소(NO2-N)는 질소(N2) 가스로 환원된다. 상기 무산소조(10)는 상기 탈기-농축조(20)의 전단 또는 후단에 구비될 수 있다.
상기 질소순환 미세기포장치(30)는 무산소조(10)에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조(20)에 미세기포 형태로 공급하는 역할을 한다. 상기 질소순환 미세기포장치(30)는 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 가압용존식 미세기포장치로 구성하는 경우 상기 질소순환 미세기포장치는 유체배관(31), 질소 공급관(32), 미세기포 발생노즐(33), 용해장치(35) 및 가압펌프(34)로 구성될 수 있다.
상기 용해장치(35)의 일단에 유체 배관(31)이 연결되고, 유체 배관(31)의 일측에 질소 공급관(32)이 연결되는 구조를 이룬다. 상기 질소 공급관(32)은 무산소조의 상단부에 연장되어 무산소조에서 생성된 질소 가스를 유체 배관(31)에 공급하는 역할을 하며, 상기 유체 배관(31)은 질소 가스가 용존될 수 있는 유체를 공급하는 역할을 한다. 상기 용해장치(35)는 질소 가스를 유체에 용존시키며, 질소 가스의 유체로의 용존을 위해 가압펌프(34)가 구비된다. 가압펌프(34)가 유체를 가압 공급함으로써 용해장치(35) 내에서 질소 가스가 유체에 용존된다. 가압펌프(34) 및 용해장치(35)에 의해 '질소가 용존된 유체'가 생성되며, '질소가 용존된 유체'는 미세기포 발생노즐(33)로 공급된다. 상기 미세기포 발생노즐(33)은 '질소가 용존된 유체'를 '질소 미세기포가 포함된 유체'로 전환시키는 역할을 한다. 이와 함께, 상기 유체 배관(31)에 공급되는 유체는 하폐수처리장치의 처리대상수 예를 들어, 무산소조(10) 내의 처리대상수를 이용하거나 처리수를 이용할 수 있다.
상기 질소순환 미세기포장치는 상술한 가압용존식 미세기포장치 이외에 산기관 형태의 미세기포장치로 구성될 수 있다. 이 경우, 질소순환 미세기포장치는 질소 공급관과 산기관을 포함하여 구성된다. 상기 질소 공급관은 무산소조에서 생성된 질소 가스를 산기관에 공급하는 역할을 하며, 상기 산기관은 질소 가스를 질소 미세기포로 변환시키는 역할을 한다. 상기 질소 공급관의 일측에 질소 가스를 가압 공급하는 가압장치가 더 구비될 수 있다.
질소순환 미세기포장치의 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관은 탈기-농축조(20) 공간으로 연장되어 구비되며, '질소 미세기포가 포함된 유체'는 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관을 통해 탈기-농축조(20)로 공급된다.
상기 탈기-농축조(20)는 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관을 통해 공급되는 질소 미세기포를 이용하여 탈기-농축조(20)의 처리대상수에 용존되어 있는 산소를 탈기함과 함께 탈기-농축조(20)의 처리대상수를 질소 미세기포를 통해 부상분리하여 처리수와 슬러지로 분리하고 슬러지를 농축하는 역할을 한다. 즉, 탈기-농축조(20)에 공급된 질소 미세기포는 용존산소의 탈기 및 부상분리 공정에 이용된다.
상기 탈기-농축조(20)는 하나의 반응조이나 반응 특성에 따라 2개의 공간으로 구분된다. 탈기-농축조(20) 내에는 경사판(21)이 구비되며, 경사판(21)을 기준으로 탈기 공간(22)과 부상슬러지 농축 공간(23)으로 구분된다. 탈기 공간(22) 내에서는 탈기 반응이 주도적으로 발생되며, 부상슬러지 농축 공간(23)에서는 부상슬러지의 농축이 주로 진행된다. 경사판(21)은 수직 방향에서 부상슬러지 농축 공간(23)으로 기울어진 형태로 구비되며, 미세기포의 부상 흐름을 가이드하는 역할을 한다.
탈기 공간(22)에 해당되는 탈기-농축조(20)의 하단에는 질소순환 미세기포장치가 구비된다. 정확히는, 질소순환 미세기포장치의 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관이 구비된다. 질소순환 미세기포장치를 통해 공급된 질소 미세기포는 탈기 공간(22)의 처리대상수와 접촉하여 처리대상수에 용존되어 있는 산소를 탈기시킨다. 또한, 질소 미세기포와 처리대상수의 접촉에 의해 처리대상수 내의 용존산소가 탈기됨과 함께 처리대상수 내에 포함되어 있는 슬러지(또는 오염물질)은 질소 미세기포와 결합되어 부상슬러지(또는 스컴) 형태로 부상된다. 질소 미세기포와 결합된 슬러지(또는 오염물질)는 부상분리되어 탈기-농축조(20) 상부에서 농축된 스컴층 즉, 부상슬러지층을 형성한다.
상술한 바와 같은 탈기-농축조(20) 내에서의 탈기 및 슬러지 농축 과정을 정리하면, 질소 미세기포가 탈기-농축조(20)의 탈기 공간(22)으로 주입됨에 따라 처리대상수의 용존산소가 질소 미세기포에 의해 탈기되며, 이와 함께 처리대상수의 슬러지(또는 오염물질)는 질소 미세기포와 결합되어 농축된 스컴층을 형성한다.
한편, 탈기-농축조(20)에서의 부상분리 효율을 높이기 위해 상기 유체 배관(31)에 응집제가 공급될 수도 있다. 응집제가 유체 배관(31)에 공급되는 경우, '질소 미세기포 및 응집제가 포함된 유체'가 미세기포 발생노즐(33)을 통해 탈기-농축조(20)에 공급된다. 덧붙여, 질소 가스는 산소 가스에 비해 용해도가 낮은 특성을 갖고 있어 탈기-농축조(20)에 공급된 질소 미세기포는 탈기-농축조(20) 상부로 이동되어 다시 질소 가스로 전환되는데, 탈기-농축조(20) 상부에 존재하는 질소 가스를 무산소조(10)의 질소 가스와 함께 질소 공급관(32)으로 공급할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하폐수처리장치는 무산소조(10)에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조(20)에 질소 미세기포 형태로 주입하고, 질소 미세기포에 의해 처리대상수에 포함되어 있는 용존산소가 효과적으로 제거되며, 부가적으로 부상슬러지의 농축 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 하폐수처리장치에 대해 설명한다. 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예는 제 1 실시예의 원리 즉, 탈질 반응에 의해 생성된 질소 가스를 이용하여 탈기 및 부상분리를 유도하는 원리를 생물학적 하폐수처리장치에 응용한 것이다. 먼저, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하폐수처리장치에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하폐수처리장치는 유량조정조(210), 혐기조(220), 탈기-농축조(230), 무산소조(240), 호기 MBR조(250) 및 질소순환 미세기포장치(30)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 하폐수처리장치는 생물학적 공정으로 처리대상수를 처리하여 처리수를 생산하는 장치이다. 이와 같이 처리대상수를 생물학적으로 처리하여 처리수를 생산함에 있어서, 제 1 실시예에 따른 <탈질 반응에 의해 생성된 질소 가스를 이용하여 탈기 및 부상분리를 유도하는 원리>를 적용함으로써 생물학적 처리효율을 향상시킴에 그 특징이 있다. 특히, 용존산소의 저감 및 슬러지의 농축을 유도하여 무산소조(240)의 탈질반응 효율을 향상시키고 반송슬러지를 최소화함과 함께 슬러지 농축 및 탈수시설을 최소화함을 특징으로 한다.
상기 유량조정조(210)는 처리대상수인 원수를 저류하고, 원수를 혐기조(220)에 공급하는 역할을 한다. 유량조정조(210)의 원수는 혐기조(220)에 단독 공급되거나 혐기조(220)와 무산소조(240)에 분배되어 공급될 수도 있다. 상기 혐기조(220)는 혐기조건 하에서 처리대상수에 포함되어 있는 인(P)을 방출하는 역할을 한다. 혐기조(220)의 혐기조건은 용존산소농도와 산화-환원전위차를 조절하여 제어할 수 있다.
상기 혐기조(220)의 후단에 탈기-농축조(230)과 무산소조(240)가 순차적으로 배치되고, 질소순환 미세기포장치(30)가 탈기-농축조(230) 및 무산소조(240)와 연동되어 동작된다. 상기 탈기-농축조(230), 무산소조(240) 및 질소순환 미세기포장치(30) 각각의 기능은 제 1 실시예의 탈기-농축조(230), 무산소조(240) 및 질소순환 미세기포장치(30) 각각의 기능과 기본적으로 동일하다.
구체적으로, 상기 탈기-농축조(230)은 처리대상수 내에 포함되어 있는 용존산소를 저감시킴과 함께 부상분리를 통해 슬러지를 농축하는 역할을 하며, 탈기-농축조(230)에 공급되는 처리대상수는 혐기조(220)로부터 공급되는 원수 및 호기 MBR조(250)로부터 반송되는 슬러지를 포함한다. 탈기-농축조(230)의 용존산소 저감 및 슬러지 농축은 질소 미세기포를 이용한다. 질소 미세기포는 질소순환 미세기포장치(30)에 의해 생성되며, 질소순환 미세기포장치(30)에 이용되는 질소 가스는 무산소조(240)에서 생성된 것을 이용한다. 질소 미세기포에 의한 탈기-농축조(230)에서의 용존산소 저감 및 부상슬러지 농축 과정은 후술하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 무산소조(240)는 탈기-농축조(230)로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서 무산소 조건 하에서 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성한다. 무산소조(240)에서의 탈질 반응에 의해 처리대상수에 포함되어 있는 질산성 질소(NO3-N), 아질산성 질소(NO2-N)는 질소(N2) 가스로 환원된다. 이 때, 유입되는 하폐수 원수의 유기물 특성 등에 따라 상기 유량조정조(210)로부터 무산소조(240)로 일부분을 분배하여 유입시킬 수 있다.
상기 질소순환 미세기포장치(30)는 무산소조(240)에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조(230)에 미세기포 형태로 공급하는 역할을 한다. 상기 질소순환 미세기포장치(30)는 제 1 실시예와 마찬가지로 가압용존식 미세기포장치 또는 산기관 형태의 미세기포장치로 구성될 수 있다.
가압용존식 미세기포장치로 구성되는 경우, 질소순환 미세기포장치는 유체배관(31), 질소 공급관(32), 미세기포 발생노즐(33), 용해장치(35) 및 가압펌프(34)로 구성된다.
구체적으로, 상기 용해장치(35)의 일단에 유체 배관(31)이 연결되고, 유체 배관(31)의 일측에 질소 공급관(32)이 연결되는 구조를 이룬다. 상기 질소 공급관(32)은 무산소조의 상단부에 연장되어 무산소조에서 생성된 질소 가스를 유체 배관(31)에 공급하는 역할을 하며, 상기 유체 배관(31)은 질소 가스가 용존될 수 있는 유체를 공급하는 역할을 한다. 상기 용해장치(35)는 질소 가스를 유체에 용존시키며, 질소 가스의 유체로의 용존을 위해 가압펌프(34)가 구비된다. 가압펌프(34)가 유체를 가압 공급함으로써 용해장치(35) 내에서 질소 가스가 유체에 용존된다. 가압펌프(34) 및 용해장치(35)에 의해 '질소가 용존된 유체'가 생성되며, '질소가 용존된 유체'는 미세기포 발생노즐(33)로 공급된다. 상기 미세기포 발생노즐(33)은 '질소가 용존된 유체'를 '질소 미세기포가 포함된 유체'로 전환시키는 역할을 한다. 또한, 상기 유체 배관(31)에 공급되는 유체는 하폐수처리장치의 처리대상수 예를 들어, 무산소조(10) 내의 처리대상수를 이용하거나 처리수를 이용할 수 있다. 상기 미세기포 발생노즐(33)은 탈기-농축조(230) 공간으로 연장되어 구비되며, '질소 미세기포가 포함된 유체'는 미세기포 발생노즐(33)을 통해 탈기-농축조(230)로 공급된다.
상기 탈기-농축조(230)은 하나의 반응조이나 반응 특성에 따라 2개의 공간으로 구분된다. 탈기-농축조(230) 내에는 경사판(231)이 구비되며, 경사판(231)을 기준으로 탈기 공간(232)과 부상슬러지 농축 공간(233)으로 구분된다. 탈기 공간(232) 내에서는 탈기 반응 및 질소 미세기포와 슬러지(또는 오염물질)와의 접촉/충돌현상이 주도적으로 발생되며, 부상슬러지 농축 공간(233)에서는 질소 미세기포와 슬러지(또는 오염물질)가 결합된 부상슬러지의 농축이 주로 진행된다. 경사판(231)은 수직 방향에서 부상슬러지 농축 공간(233)으로 수직 또는 기울어진 형태로 구비될 수 있으며, 미세기포와 슬러지(또는 오염물질의) 접촉/충돌 공간을 분리 및 확보함과 동시에 미세기포의 부상 흐름을 가이드하는 역할을 한다.
탈기 공간(232) 내에서는 탈기 반응이 주도적으로 발생되며, 부상슬러지 농축 공간(233)에서는 부상슬러지의 농축이 주로 진행된다. 경사판(231)은 수직 방향에서 부상슬러지 농축 공간(233)으로 기울어진 형태로 구비되며, 미세기포의 부상 흐름을 가이드하는 역할을 한다.
탈기 공간(232)에 해당되는 탈기-농축조(230)의 하단에는 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관이 구비된다. 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관을 통해 공급된 질소 미세기포는 탈기 공간(232)의 처리대상수와 접촉하여 처리대상수에 용존되어 있는 산소를 탈기시킨다. 또한, 질소 미세기포와 처리대상수의 접촉에 의해 처리대상수 내의 용존산소가 탈기됨과 함께 처리대상수 내에 포함되어 있는 슬러지(또는 오염물질)는 질소 미세기포와 결합되어 부상된다. 질소 미세기포와 결합된 슬러지(또는 오염물질)는 부상되어 탈기-농축조(230) 상부에서 농축된 스컴층을 형성한다.
이상 설명한 바와 같이, 질소 미세기포가 탈기-농축조(230)의 탈기 공간(232)으로 주입됨에 따라 처리대상수의 용존산소가 질소 미세기포에 의해 탈기되며, 이와 함께 처리대상수의 부유성 오염물질은 질소 미세기포와 결합되어 스컴층 즉, 부상슬러지를 형성한다. 탈기-농축조(230) 상부에 농축된 부상슬러지는 외부로 방출되며, 일부 부상슬러지는 유량조정조(210) 또는 혐기조(220) 전단으로 내부반송된다.
탈기-농축조(230)에서의 부상분리 효율을 높이기 위해 상기 유체 배관(31)에 응집제가 공급될 수도 있다. 응집제가 유체 배관(31)에 공급되는 경우, '질소 미세기포 및 응집제가 포함된 유체'가 미세기포 발생노즐(33)을 통해 탈기-농축조(230)에 공급된다. 덧붙여, 질소 가스는 산소 가스에 비해 용해도가 낮은 특성을 갖고 있어 탈기-농축조(230)에 공급된 질소 미세기포는 탈기-농축조(230) 상부로 이동되어 다시 질소 가스로 전환되는데, 탈기-농축조(230) 상부에 존재하는 질소 가스를 무산소조(240)의 질소 가스와 함께 질소 공급관(32)으로 공급할 수도 있다. 또한, 상기 혐기조(220)에도 응집제가 공급될 수도 있다.
무산소조(240)에서의 탈질 반응이 완료된 처리대상수는 상기 호기 MBR조(250)로 이송된다. 상기 호기 MBR조(250)는 분리막을 이용하여 처리수를 생산함과 동시에 호기조건 하에서 미생물에 의한 인(P) 섭취를 유도하며, 잉여 슬러지의 배출로 인을 제거한다.
한편, 탈기-농축조(230)에 농축된 스컴층 즉, 부상슬러지를 유량조정조(210) 또는 혐기조(220)로 내부반송함에 있어서, 수리학적 동력에너지의 최소화가 요구된다. 이를 위해, 본 발명은 탈기-농축조(230)의 부상슬러지를 자연유하 방식으로 유량조정조(210) 또는 혐기조(220)로 내부반송하는 구성을 제시한다. 구체적으로, 탈기-농축조(230)의 일측에는 부상슬러지 이송수로(또는 농축조)가 구비되며, 부상슬러지 이송수로(또는 농축조)와 유량조정조(210) 사이에는 수두차가 존재하도록 설계하여 부상슬러지 이송수로(또는 농축조)의 슬러지가 유량조정조(210)로 자연유하되도록 한다. 탈기-농축조(230)의 부상슬러지를 부상슬러지 이송수로(또는 농축조)로 이송하는 방법은 스키머와 드래프트 튜브펌프 또는 저양정 용적펌프를 이용할 수 있다. 즉, 스키머에 의해 집합된 부상슬러지를 드래프트 튜브펌프 또는 저양정 용적펌프를 이용하여 부상슬러지 이송수로(또는 농축조)로 이송할 수 있으며, 부상슬러지 이송수로(또는 농축조)로 이송된 부상슬러지는 수두차에 의해 유량조정조(210)로 자연유하된다. 다른 방식으로, 스키머 일측에 부상슬러지 이송을 위한 메쉬망 형태의 컨베이어를 설치하고, 컨베이어에 의해 이송된 부상슬러지를 유량조정조(210)로의 내부반송 유로로 곧바로 공급되도록 할 수도 있다. 이 때, 스컴층을 이루는 부상슬러지는 슬러지 농도가 높아 점성이 강하므로 필요에 따라서는 내부반송 유로 내에 스컴 또는 농축된 슬러지의 원활한 이송을 위한 헬리컬 내지는 스크류 형태의 보조 이송장치를 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하폐수처리장치에 대해 설명하였다. 다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하폐수처리장치에 대해 설명하기로 한다. 전술한 바와 같이, 제 2 실시예는 무산소조의 반응효율을 향상시킴에 초점이 맞추어진 것이고, 제 3 실시예는 총인 처리 및 하수 재이용을 위한 처리수 수질개선에 초점이 맞추어진 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하폐수처리장치는 유량조정조(310), 혐기조(320), 무산소조(330), 호기조(340), 탈기-농축조(350), 질소순환 미세기포장치(30) 및 MBR조(360)를 포함하여 이루어진다.
상기 유량조정조(310)는 처리대상수인 원수를 저류하고, 원수를 혐기조(320)에 공급하는 역할을 한다. 유량조정조(310)의 원수는 혐기조(320)에 단독 공급되거나 혐기조(320)와 무산소조(330)에 분배되어 공급될 수도 있다. 상기 혐기조(320)는 혐기조건 하에서 처리대상수에 포함되어 있는 인(P)을 방출하는 역할을 한다. 혐기조(320)의 혐기조건은 용존산소농도와 산화-환원전위차를 조절하여 제어할 수 있다.
상기 혐기조(320)의 후단에 무산소조(330), 호기조(340) 및 탈기-농축조(350)가 순차적으로 배치된다. 상기 혐기조(320)는 인을 방출하며, 상기 무산소조(330)는 탈질 반응을 통해 질산성 질소를 질소 가스로 환원시키며, 상기 호기조(340)는 인을 섭취하는 역할을 한다. 또한, 질소순환 미세기포장치(30)가 무산소조(330) 및 탈기-농축조(350)와 연동되어 동작된다. 상기 무산소조(330), 탈기-농축조(350) 및 질소순환 미세기포장치(30) 각각의 기능은 제 1 실시예의 탈기-농축조(350), 무산소조(330) 및 질소순환 미세기포장치(30) 각각의 기능과 기본적으로 동일하다.
구체적으로, 상기 무산소조(330)는 무산소 조건 하에서 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성한다. 무산소조(330)에서의 탈질 반응에 의해 처리대상수에 포함되어 있는 질산성 질소(NO3-N), 아질산성 질소(NO2-N)는 질소(N2) 가스로 환원된다. 상기 무산소조(330)에 공급되는 처리대상수는 혐기조(320)와 유량조정조(310)로부터 공급되는 처리대상수 및 탈기-농축조(350)로부터 반송되는 슬러지를 포함한다.
무산소조(330)에서의 탈질 반응이 완료된 처리대상수는 상기 호기조(340)로 이송되며, 상기 호기조(340)는 호기조건 하에서 유기물의 산화, 질산화 및 미생물에 의한 인(P) 섭취를 유도한다.
상기 탈기-농축조(350)는 호기조(340)로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 처리대상수 내에 포함되어 있는 용존산소를 저감시킴과 함께 부상분리를 통해 슬러지를 농축하는 역할을 한다. 탈기-농축조(350)의 용존산소 저감 및 슬러지 농축은 질소 미세기포를 이용한다. 질소 미세기포는 질소순환 미세기포장치(30)에 의해 생성되며, 질소순환 미세기포장치(30)에 이용되는 질소 가스는 무산소조(330)에서 생성된 것을 이용한다. 질소 미세기포에 의한 탈기-농축조(350)에서의 용존산소 저감 및 슬러지 농축 과정은 후술하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 질소순환 미세기포장치(30)는 무산소조(330)에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조(350)에 미세기포 형태로 공급하는 역할을 한다. 상기 질소순환 미세기포장치(30)는 제 1 실시예와 마찬가지로 가압용존식 미세기포장치 또는 산기관 형태의 미세기포장치로 구성될 수 있다.
가압용존식 미세기포장치로 구성되는 경우, 질소순환 미세기포장치는 유체배관(31), 질소 공급관(32), 미세기포 발생노즐(33), 용해장치(35) 및 가압펌프(34)로 구성된다.
구체적으로, 상기 용해장치(35)의 일단에 유체 배관(31)이 연결되고, 유체 배관(31)의 일측에 질소 공급관(32)이 연결되는 구조를 이룬다. 상기 질소 공급관(32)은 무산소조의 상단부에 연장되어 무산소조에서 생성된 질소 가스를 유체 배관(31)에 공급하는 역할을 하며, 상기 유체 배관(31)은 질소 가스가 용존될 수 있는 유체를 공급하는 역할을 한다. 상기 용해장치(35)는 질소 가스를 유체에 용존시키며, 질소 가스의 유체로의 용존을 위해 가압펌프(34)가 구비된다. 가압펌프(34)가 유체를 가압 공급함으로써 용해장치(35) 내에서 질소 가스가 유체에 용존된다. 가압펌프(34) 및 용해장치(35)에 의해 '질소가 용존된 유체'가 생성되며, '질소가 용존된 유체'는 미세기포 발생노즐(33)로 공급된다. 상기 미세기포 발생노즐(33)은 '질소가 용존된 유체'를 '질소 미세기포가 포함된 유체'로 전환시키는 역할을 한다. 또한, 상기 유체 배관(31)에 공급되는 유체는 하폐수처리장치의 처리대상수 예를 들어, 호기조(340) 내의 처리대상수를 이용하거나 처리수를 이용할 수 있다. 상기 미세기포 발생노즐(33)은 탈기-농축조(350) 공간으로 연장되어 구비되며, '질소 미세기포가 포함된 유체'는 미세기포 발생노즐(33)을 통해 탈기-농축조(350)로 공급된다.
상기 탈기-농축조(350)는 하나의 반응조이나 반응 특성에 따라 2개의 공간으로 구분된다. 탈기-농축조(350) 내에는 경사판(351)이 구비되며, 경사판(351)을 기준으로 탈기 공간(352)과 부상슬러지 농축 공간(353)으로 구분된다. 탈기 공간(352) 내에서는 탈기 반응 및 질소 미세기포와 슬러지(또는 오염물질)와의 접촉/충돌현상이 주도적으로 발생되며, 부상슬러지 농축 공간(353)에서는 질소 미세기포와 슬러지(또는 오염물질)가 결합된 부상슬러지 농축이 주로 진행된다. 경사판(351)은 수직 방향에서 부상슬러지 농축 공간(353)으로 수직 또는 기울어진 형태로 구비될 수 있으며, 미세기포와 슬러지(또는 오염물질의) 접촉/충돌 공간을 분리 및 확보함과 동시에 미세기포의 부상 흐름을 가이드하는 역할을 한다.
탈기 공간(352)에 해당되는 탈기-농축조(350)의 하단에는 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관이 구비된다. 미세기포 발생노즐(33) 또는 산기관을 통해 공급된 질소 미세기포는 탈기 공간(352)의 처리대상수와 접촉하여 처리대상수에 용존되어 있는 산소를 탈기시킨다. 또한, 질소 미세기포와 처리대상수의 접촉에 의해 처리대상수 내의 용존산소가 탈기됨과 함께 처리대상수 내에 포함되어 있는 슬러지(또는 오염물질)는 질소 미세기포와 결합되어 부상된다. 질소 미세기포와 결합된 슬러지(또는 오염물질)는 부상되어 탈기-농축조(350) 상부에서 농축된 스컴층 즉, 부상슬러지층을 형성한다.
이상 설명한 바와 같이, 질소 미세기포가 탈기-농축조(350)의 탈기 공간(352)으로 주입됨에 따라 처리대상수의 용존산소가 질소 미세기포에 의해 탈기되며, 이와 함께 처리대상수의 부유성 슬러지(또는 오염물질)는 질소 미세기포와 결합되어 스컴층 즉, 부상슬러지층을 형성한다. 탈기-농축조(350)에 농축된 부상슬러지는 외부로 방출되며, 일부 부상슬러지는 무산소조(330), 유량조정조(310) 및 혐기조(320) 전단으로 내부반송된다.
탈기-농축조(350)에서의 부상분리 효율을 높이기 위해 상기 유체 배관(31)에 응집제가 공급될 수도 있다. 응집제가 유체 배관(31)에 공급되는 경우, '질소 미세기포 및 응집제가 포함된 유체'가 미세기포 발생노즐(33)을 통해 탈기-농축조(350)에 공급된다. 덧붙여, 질소 가스는 산소 가스에 비해 용해도가 낮은 특성을 갖고 있어 탈기-농축조(350)에 공급된 질소 미세기포는 탈기-농축조(350) 상부로 이동되어 다시 질소 가스로 전환되는데, 탈기-농축조(350) 상부에 존재하는 질소 가스를 무산소조(330)의 질소 가스와 함께 질소 공급관(32)으로 공급할 수도 있다. 또한, 총인 처리 효율을 향상시키기 위해 상기 혐기조(320) 및 호기조(340)에도 각각 응집제가 공급될 수도 있다.
호기조(340)를 거친 처리대상수에 대해 탈기-농축조(350)의 공정이 적용됨에 따라, 용존산소를 저감시킴과 동시에 슬러지가 고농도로 농축됨에 따라 내부반송수에서의 용존산소에 의한 탈질효율 저하 문제를 최소화하고 반송슬러지의 양을 줄여 동력비를 절감시킬 수 있으며, 후단의 MBR조(360)에서 슬러지에 의한 막오염부하를 낮춤과 동시에 총인처리 효율까지 높일 수 있다.
탈기-농축조(350)의 공정이 완료된 처리대상수는 MBR조(360)로 이송된다. 상기 탈기-농축조(350)에서 일정 부분의 슬러지를 제거함으로써 MBR조(360)에서는 상대적으로 낮은 농도의 슬러지를 유지하게 되고, 별도의 응집제를 투입시에는 용존인 제거시 슬러지에 의한 저해 영향을 최소화 시킬 수 있어 총인제거 효율을 증대시킬 수 있으며, MBR조(360)의 분리막을 이용하여 처리수를 생산함으로써 처리수질을 개선시킬 수 있다. 이때, 잉여슬러지는 외부로 배출되거나 무산소조(330)에 간헐적으로 내부반송될 수 있다.
10, 240, 330 : 무산소조
20, 230, 350 : 탈기-농축조
30 : 질소순환 미세기포장치
31 : 유체 배관
32 : 질소 공급관
33 : 미세기포 발생노즐
210, 310 : 유량조정조
220, 320 : 혐기조
250 : 호기 MBR조
340 : 호기조
360 : MBR조
20, 230, 350 : 탈기-농축조
30 : 질소순환 미세기포장치
31 : 유체 배관
32 : 질소 공급관
33 : 미세기포 발생노즐
210, 310 : 유량조정조
220, 320 : 혐기조
250 : 호기 MBR조
340 : 호기조
360 : MBR조
Claims (7)
- 처리대상수를 저류함과 함께 처리대상수를 혐기조에 단독 공급하거나 혐기조와 무산소조에 분배하여 공급하는 유량조정조;
혐기조건 하에서 처리대상수에 포함되어 있는 인(P)을 방출하는 혐기조;
혐기조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 질소 미세기포를 이용하여 처리대상수 내의 용존산소를 탈기시킴과 함께 질소 미세기포에 의한 부상분리를 통해 슬러지를 농축시키는 탈기-농축조;
탈기-농축조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서 무산소 조건 하에서 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 무산소조;
무산소조에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조에 질소 미세기포 형태로 공급하는 질소순환 미세기포장치; 및
무산소조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 인(P)을 섭취함과 함께 잉여슬러지의 일부를 탈기-농축조로 내부반송하고 분리막을 이용해 처리수를 생산하는 호기 MBR조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
- 처리대상수를 저류함과 함께 처리대상수를 혐기조에 단독 공급하거나 혐기조와 무산소조에 분배하여 공급하는 유량조정조;
혐기조건 하에서 처리대상수에 포함되어 있는 인(P)을 방출하는 혐기조;
혐기조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서 무산소 조건 하에서 처리대상수의 탈질 반응을 유도하여 질소 가스를 생성하는 무산소조;
무산소조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 인(P)을 섭취하는 호기조;
호기조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 질소 미세기포를 이용하여 처리대상수 내의 용존산소를 탈기시킴과 함께 질소 미세기포에 의한 부상분리를 통해 슬러지를 농축시키는 탈기-농축조;
무산소조에서 생성된 질소 가스를 탈기-농축조에 질소 미세기포 형태로 공급하는 질소순환 미세기포장치; 및
탈기-농축조로부터 처리대상수를 공급받은 상태에서, 분리막을 이용하여 처리수를 생산함과 함께 총인을 제거하는 MBR조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 질소순환 미세기포장치는,
질소가 용존된 유체를 미세기포 발생노즐에 공급하는 유체 배관과,
상기 무산소조에서 생성된 질소 가스를 상기 유체 배관에 공급하는 질소 공급관과,
질소가 용존된 유체를 질소 미세기포가 포함된 유체로 전환시켜 탈기-농축조에 공급하는 미세기포 발생노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 유체 배관에 공급되는 유체는 하폐수처리장치의 처리대상수 또는 처리수인 것을 특징으로 하는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 탈기-농축조 내에 미세기포의 부상 흐름을 가이드하는 경사판이 구비되며, 경사판을 기준으로 탈기 공간과 슬러지 농축 공간으로 구분되며,
탈기 공간에 해당되는 탈기-농축조의 하단에 미세기포 발생노즐이 구비되며, 미세기포 발생노즐을 통해 공급된 질소 미세기포는 탈기 공간의 처리대상수와 접촉하여 처리대상수에 용존되어 있는 산소를 탈기시킴과 함께 처리대상수 내에 포함되어 있는 슬러지 또는 오염물질을 부상분리하며,
질소 미세기포와 결합된 부유성 슬러지 또는 오염물질은 부상분리되어 탈기-농축조 상부에서 스컴층을 형성하며, 스컴층을 이루는 부상슬러지는 슬러지농축조 또는 슬러지 이송수로로 수집된 후 자연유하 방식으로 내부반송되는 것을 특징으로 하는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 탈기-농축조에서의 부상분리 효율을 높이기 위해 상기 유체 배관에 응집제가 공급되며, 상기 미세기포 발생노즐을 통해 질소 미세기포 및 응집제가 포함된 유체가 탈기-농축조에 공급되는 것을 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 자연유하 방식은,
탈기-농축조의 일측에 부상슬러지 농축조가 구비되며, 부상슬러지 농축조와 유량조정조 사이에 수두차가 존재하여 부상슬러지 농축조의 슬러지가 유량조정조 또는 무산소조로 자연유하되며,
탈기-농축조의 슬러지를 부상슬러지 농축조로 이송하는 방법은, 스키머와 저양정 용적펌프의 조합, 스키머와 스프르트펌프(spurt pump)의 조합, 스키머와 드래프트 튜브펌프의 조합 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 스키머 일측에 슬러지 이송을 위한 메쉬망 형태의 컨베이어를 설치하고 컨베이어에 의해 이송된 슬러지를 슬러지농축조 또는 유량조정조로의 내부반송 유로로 공급하는 방식인 것을 특징으로 하는 탈질 질소를 이용하여 탈기 및 슬러지 농축을 가능하게 하는 하폐수처리장치.
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| JPH0889994A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-09 | Shinko Pantec Co Ltd | 生物脱窒装置 |
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| A107 | Divisional application of patent | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |