WO2013005913A1 - 복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법 - Google Patents

복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법 Download PDF

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WO2013005913A1
WO2013005913A1 PCT/KR2012/002913 KR2012002913W WO2013005913A1 WO 2013005913 A1 WO2013005913 A1 WO 2013005913A1 KR 2012002913 W KR2012002913 W KR 2012002913W WO 2013005913 A1 WO2013005913 A1 WO 2013005913A1
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anaerobic
anoxic
tank
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우광재
김연길
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대웅이엔에스 (주)
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Definitions

  • the present invention relates to a water treatment apparatus for treating various wastewater, and more particularly, to a complex microbial reaction tank and a water treatment apparatus and method using the same to make both dephosphorization and denitrification in one reaction tank.
  • physicochemical methods such as filtration facilities, drug aggregation, precipitation, and oxidation treatment
  • biological treatment to remove various contaminants by maximizing the metabolic process of microorganisms in a bioreactor containing activated sludge.
  • the method is known.
  • the physicochemical method has the advantage of being able to install and use additional devices without major changes in the existing treatment facility, and obtain a stable and high efficiency treatment effect.
  • the physicochemical method is not easy to install and operate large-scale treatment facilities in terms of economics and technical aspects, and in some cases, a large amount of by-products such as surplus sludge are generated.
  • biological treatment method is advantageous in terms of treatment efficiency compared to physicochemical method, and is used in most domestic and foreign wastewater treatment processes as a main treatment process for treating small and medium-sized, large-scale wastewater.
  • the standard activated sludge method which is the basic method, is mainly composed of the initial settling, aeration tank, and final settling plants to perform the water treatment process.
  • the initial settler the sedimentary solids contained in the influent sewage are precipitated and removed, and the influent sewage from which large contaminants are removed is transferred to the next aeration tank.
  • the aeration tank the influent sewage and the activated sludge conveyed by the return pump are mixed, and the mixed solution is decomposed and removed by the biochemical reaction of aerobic microorganisms.
  • the mixed liquid of the aeration tank is transferred to the final settler, separated into solid and liquid, the supernatant is discharged, a portion of the precipitated sludge is returned to the aeration tank, and the remaining excess sludge is processed through a sludge treatment facility.
  • the water treatment method using a sequencing batch reactor in which the inflow, microbial reaction, sedimentation, and discharge process of sewage water is a series of processes in a single reaction tank uses a single reaction tank as a main reaction tank.
  • SBR sequencing batch reactor
  • the water treatment method using the standard activated sludge method or the batch reaction tank has a very low removal rate for the nitrogen and phosphorus nutrients that act as a cause of eutrophication, which is an issue recently.
  • various studies have recently been conducted to improve the efficiency of removing nitrogen and phosphorus.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 0424060 (registered on March 10, 2004) discloses an integrated wastewater treatment apparatus consisting of a single body of the nitrification tank, the denitrification tank and the settling tank.
  • the integrated wastewater treatment apparatus does not have an anaerobic selection tank that performs a dephosphorization function, it is not easy to remove phosphorus, and it is difficult to be introduced into a large-scale treatment facility because it has to be formed integrally.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 0397697 registered on Aug. 29, 2003
  • Republic of Korea Patent Publication No. 0468997 registered on Jan. 20, 2005
  • the present invention discloses a wastewater treatment apparatus for removing contaminants such as hardly decomposable substances, toxic substances, nutrients, heavy metals, and the like.
  • such a wastewater treatment device may generate short circuiting or dense flow in an upflow anaerobic reactor maintained at an excessively high concentration, thereby reducing the overall removal efficiency of contaminants and denitrifying the upstream anaerobic reactor. Since there is no anoxic selection tank for carrying out the reaction separately, there is a problem in that the denitrification reaction and the dephosphorization reaction interfere with each other, and the nitrogen and phosphorus removal efficiency is reduced as a whole.
  • Korean Patent Publication No. 0655471 registered Dec. 1, 2006
  • Korean Patent Application Publication No. 2010-0127984 published Dec. 07, 2010
  • the wastewater treatment apparatus has a disadvantage in that the total phosphorus removal efficiency is lowered because the dephosphorization process, which is an anaerobic mechanism, and the denitrification process, which is an anoxic mechanism, are made in one reactor that is not partitioned.
  • Korean Patent Publication No. 0912562 (registered on August 10, 2009) and Korean Patent Publication No. 0942053 (registered on Feb. 04, 2010) disclose a wastewater treatment method using a batch reactor.
  • anaerobic dephosphorization mechanism, anoxic denitrification mechanism, and aerobic nitrification mechanism may interfere with each other, and the overall efficiency of removing water pollutants may be reduced. .
  • Republic of Korea Patent Publication No. 0407503 (registered November 17, 2003) discloses a wastewater treatment method using a continuous batch method.
  • this wastewater treatment method since the removal of nitrogen and phosphorus is performed in one reactor for multipurpose tanks, the dephosphorization mechanism and the denitrification mechanism interfere with each other, and thus the nitrogen and phosphorus removal efficiency is easily lowered.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 0563449 discloses a sewage treatment apparatus for removing nitrogen and phosphorus as well as organic matter contained in the sewage using a batch reactor.
  • a sewage treatment device may be provided with a dephosphorization tank, so that the phosphorus removal efficiency may be excellent, but the problem of inferior nitrogen removal efficiency due to the anaerobic denitrification microorganism is likely to occur.
  • an object of the present invention is to improve the removal of nitrogen and phosphorus as well as organic matter by the dephosphorization and denitrification in one reaction tank smoothly without mutual interference
  • the present invention provides a complex microbial reactor and a water treatment apparatus and method using the same.
  • the anaerobic region and the anaerobic anaerobic region is disposed in the inner space containing the wastewater, the inner space to cause the dephosphorization reaction by the anaerobic mechanism of the microorganisms
  • a wastewater discharge part disposed above the anaerobic region, a sludge outlet provided in the lower portion of the inner space for discharging sludge deposited in the wastewater introduced into the inner space, and installed in the anaerobic region, the wastewater of the anaerobic region Including a waste water stirrer for stirring, the The wastewater introduced into the anaerobic region through the wastewater inflow portion is introduced into the anoxic region through
  • the complex microbial reaction tank according to the present invention may further include a cilibol carrier assembly installed in the anoxic region and connected to a plurality of cilibol carriers to which an anaerobic denitrifying microorganism is attached.
  • the ciliabol carrier assembly is preferably filled in the anoxic region 10 to 50 vol% relative to the volume fraction of the anoxic region.
  • the cilia ball carrier has a spherical diameter of 20 to 100 mm, an initial bulk density of 600 to 900 kg / m 3 , and an apparent density of 1,000 ⁇ 100 kg / m 3 due to the attachment of microorganisms in sewage water. It is desirable to have.
  • the partition wall includes a hollow central bulkhead disposed at the center of the inner space, an upper inclined partition wall provided to extend outwardly along an upper circumference of the central partition, and a lower slope provided to extend outwardly along a lower circumference of the central partition wall.
  • the anaerobic region may be provided inside the partition wall, the anoxic region may be provided outside the circumference of the partition wall.
  • the wastewater discharge portion may be provided in a flow-through manner around the upper portion of the anoxic region.
  • Complex microorganism reaction tank is to provide a bubble to the cilivol carrier assembly to desorb microorganisms attached to the cilivol carrier assembly through the diffuser and the air supply pipe disposed in the lower portion of the cilivol carrier assembly
  • the apparatus may further include a bubble generator including an air supply device for supplying air to the diffuser.
  • the wastewater agitation device includes a circulation pump disposed below the anaerobic region, and a wastewater connected to the circulation pump for guiding the wastewater pumped by the circulation pump to an upper portion of the anaerobic region and extending to the upper portion of the anaerobic region.
  • the waste pipe may include a waste water down pipe connected to an upper end of the waste water rise pipe to extend to the lower portion of the anaerobic area to guide the waste water rising along the waste water rise pipe to the lower portion of the anaerobic area.
  • the complex microbial reaction tank according to the present invention may further include a nitride liquid conveying tube disposed under the anoxic region in order to return the nitrified nitride liquid in the wastewater discharged through the wastewater discharge unit to the anoxic region.
  • a composite microbial reaction tank having an internal space for receiving the waste water, a waste apparatus for flowing in the wastewater passing through the complex microbial reaction tank and supplying air into the wastewater;
  • a sludge discharge port for discharging the sludge discharged and installed in the batch reactor (SBR) and the batch reactor in which the inflow, microbial reaction, sedimentation and discharge of sewage water are disposed in the same space are filtered and discharged to the outside.
  • a nitriding solution transfer tank for accommodating the nitrified liquid by the aerobic aeration process in the wastewater in the batch reactor to lower the dissolved oxygen concentration of the nitrided liquid.
  • the complex microbial reaction tank is arranged in the inner space and partitions the inner space into an anaerobic region for causing dephosphorization reaction by anaerobic mechanism of microorganism and an anoxic region for denitrification reaction due to anoxic mechanism of microorganism.
  • Water treatment apparatus for achieving the above object is a complex microbial reaction tank having an internal space for receiving the wastewater, wastewater passing through the complex microbial reaction tank is introduced aeration device for supplying air in the wastewater Aeration tank provided, sewage water passing through the aeration tank flows into the sewage water is separated into solid and liquid, sedimentation tank discharged through the sludge discharge pipe, the sewage discharged through the sludge discharge pipe, nitrification by aerobic aeration process in the waste water of the aeration tank And a nitride liquid conveying tube for conveying the prepared nitride liquid to the complex microbial reaction tank.
  • the complex microbial reaction tank is arranged in the inner space and partitions the inner space into an anaerobic region for causing dephosphorization reaction by anaerobic mechanism of microorganism and an anoxic region for denitrification reaction due to anoxic mechanism of microorganism.
  • the wastewater discharge section The nitride liquid flowing through the aeration tank through the nitriding liquid conveying tube is returned to the anoxic region, and some of the sludge discharged through the sludge discharge pipe of the sedimentation tank is returned to the anaerobic region of the complex microbial reactor. .
  • the water treatment method according to an aspect of the present invention for achieving the above object is (a) the denitrification reaction by the anaerobic region and the anaerobic mechanism of the microorganism to cause the dephosphorization reaction by the anaerobic mechanism of the microorganism by the partition wall inside.
  • the wastewater is introduced into a complex microbial reactor that is partitioned into an anaerobic zone, which causes the wastewater to flow into the anaerobic zone through the wastewater inlet disposed above the anaerobic zone. Flowing the wastewater discharged from the wastewater outlet provided in the upper portion of the anoxic region to a batch reactor (SBR); and (c) the wastewater in the batch reactor.
  • SBR batch reactor
  • the nitrified nitrified liquid by the aerobic aeration process is introduced into the nitriding liquor transfer tank. Lowering the dissolved oxygen concentration of the liquor, (d) returning the nitriding liquid of the nitriding liquor transfer tank to the anoxic zone of the complex microbial reactor, (e) anaerobic sludge precipitated in the batch reactor; Returning to the zone, (f) discharging the sludge precipitated in the complex microbial reaction tank to the outside, and (g) discharging the wastewater treated in the batch reaction tank to the outside.
  • a complex microbial reaction tank is divided into an anaerobic region to the dephosphorization reaction to the dephosphorization reaction by the partition wall and an anoxic region to the denitrification reaction
  • the wastewater flows into the anaerobic region through the wastewater inflow portion disposed above the anaerobic region so that the wastewater introduced into the anaerobic region passes through the bottom of the partition wall and enters the anaerobic region.
  • the water treatment apparatus by providing a complex microbial reaction tank having an anaerobic region in which dephosphorization reaction is carried out by anaerobic mechanism of microorganism and an anoxic region in which denitrification reaction is performed by anoxic mechanism of denitrification microorganism, upstream of the main reaction process tank, It is possible to increase the removal efficiency of nitrogen and phosphorus as well as organic matter contained in sewage water.
  • the anaerobic region and the anoxic region in the complex microbial reactor are partitioned by partition walls so that dephosphorization and denitrification do not interfere with each other in the complex microbial reactor.
  • nitrogen and phosphorus can be stably removed as a result.
  • the water treatment apparatus since the wastewater flowing into the complex microbial reaction tank flows downward in the anaerobic region and flows upward in the anaerobic region, the water treatment apparatus according to the present invention increases the residence time of the wastewater in the complex microbial reaction tank, thereby allowing sufficient mechanisms by microorganisms to be achieved. And short circuiting can be prevented.
  • the water treatment apparatus according to the present invention is arranged in the anoxic region of the complex microbial reaction tank is a cilibol carrier assembly that can inhabit denitrification microorganisms, it is possible to prevent the outflow of denitrification microorganisms, thereby increasing the removal rate of nitrogen. .
  • the water treatment apparatus provides a sludge conveying flow path for dephosphorization reaction separately from a conveying line of a nitride liquid containing a large amount of nitrate nitrogen (NO 3 -N) to convey sludge to the anaerobic region of the complex microbial reactor. Phosphorus removal efficiency can be improved effectively.
  • the water treatment apparatus can maintain a high concentration of MLSS, which is an active microbial concentration in the complex microbial reactor, by installing a stirring device in the anaerobic region of the complex microbial reactor and installing a cilibol carrier assembly in the anaerobic region.
  • MLSS which is an active microbial concentration in the complex microbial reactor
  • the complex microbial reaction tank of the water treatment apparatus according to the present invention is easy to install and repair, since the anaerobic region and the anoxic region are integrally formed together.
  • the complex microbial reaction tank of the water treatment apparatus according to the present invention can be installed in the existing wastewater treatment apparatus through a simple flow path change, the existing wastewater treatment apparatus can be easily and effectively upgraded to an advanced facility without changing the civil structure.
  • FIG. 1 is a wastewater treatment flow diagram of a water treatment device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a water treatment device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing a complex microbial reactor of the water treatment device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a batch reactor of a water treatment device according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a photograph showing an example of a cili ball carrier assembly provided in the water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a surface photograph (a) and a cross-sectional photograph (b) illustrating the cilibol carrier of the cilibol carrier assembly shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a wastewater treatment flow diagram of a water treatment device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing a water treatment device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing a water treatment device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a water treatment device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a wastewater treatment system of a water treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the water treatment apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention, the flow control tank 105, anaerobic region 111 and anoxic region (temporarily storing the incoming wastewater) 112), the nitrate solution discharged from the batch batch reactor (SBR, 150), the batch reactor (150) in which the inflow-microbial reaction-precipitation-discharge process of sewage water is carried out in a single space.
  • the sludge storage tank 175 for receiving the sludge discharged from the complex microbial reaction tank 110 to reduce the dissolved oxygen concentration of the nitride liquid It includes a treatment tank 180 to.
  • the complex microbial reaction tank Flow path for the transport of sewage or sludge between the batch 110 and the sludge storage tank 175, between the batch reactor 150 and the nitride liquid transfer tank 170, and between the batch reactor 150 and the treated water tank 180.
  • B piping is installed.
  • a vortex prevention mechanism 167 is installed in the flow path 166 between the batch reaction tank 150 and the nitride liquid transfer tank 170 to vortex the nitride liquid flowing from the batch reaction tank 150 to the nitride liquid transfer tank 170. It can prevent occurrence.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the complex microbial reaction tank 110 of the water treatment device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • a complex microbial reactor 110 is disposed inside the complex microbial reactor 110 to partition an inner space of the complex microbial reactor 110 into an anaerobic region 111 and an anaerobic region 112. 113, the wastewater inlet 117 disposed above the anaerobic region 111, the wastewater discharge 118 disposed above the anaerobic region 112, and the sludge pits disposed below the inner space.
  • the wastewater flowing into the complex microbial reactor 110 from the flow control tank 105 is first introduced into the anaerobic region 111 through the wastewater inlet 117, and then through the anaerobic region 112, the wastewater discharge unit 118. It flows through the batch reactor 150 through.
  • dephosphorization reaction occurs due to the release of phosphorus (PO 4 -P) by the anaerobic mechanism of the microorganism, and in the anoxic region 112, the nitric acid (NO 3 -N) due to the anaerobic mechanism of the denitrifying microorganism. And denitrification by reducing nitrous acid nitrogen (NO 2 -N) to nitrogen gas (N 2 ).
  • the partition wall 113 partitions the anaerobic region 111 and the anaerobic region 112 so that the dephosphorization reaction in the anaerobic region 111 and the denitrification reaction in the anaerobic region 112 do not interfere with each other.
  • the partition wall 113 is formed in a hollow shape at both ends thereof, and has a central partition 114 disposed at the center of the inner space and an upper inclined partition wall 115 extending outward along an upper circumference of the central partition 114. And a lower inclined partition wall 116 provided to extend outward along a lower circumference of the central partition wall 114.
  • the top end of the upper inclined bulkhead 115 is disposed higher than the maximum water level in the anoxic region 112, and the lower inclined bulkhead 116 is higher than the sludge outlet 120 provided in the sludge pit 119 for sludge discharge. Is placed.
  • the anaerobic region 111 is provided inside the partition wall 113, and the anaerobic region 112 is disposed between the partition wall 113 and the outer wall 121 of the complex microbial reactor 110 to surround the anaerobic region 111. To be prepared.
  • the wastewater inlet 117 for introducing the wastewater into the anaerobic region 111 is provided inside the upper inclined partition wall 115, and the wastewater and the batch reactor passing through the flow control tank 105 through the wastewater inlet 117 ( Sludge conveyed at 150 flows into the anaerobic region 111.
  • the wastewater flowing into the anaerobic region 111 descends toward the lower end of the partition wall 113 and flows into the anaerobic region 112 through a gap between the lower sloped partition wall 116 and the outer wall 121.
  • an anoxic region 112 is connected to a nitride liquid conveying tube 140 connected to the nitride liquid conveying tank 170, and the nitride liquid conveyed along the nitride liquid conveying tube 140 is formed of an anoxic region 112. It is dispersed to the anoxic region 112 through the nitride liquid dispersing unit 141 of the nitride liquid conveying pipe 140 disposed below.
  • the wastewater rises and is discharged toward the batch reactor 150 through the wastewater discharge unit 118 provided on the upper portion of the anoxic region 112.
  • the sewage water discharge portion 118 is provided in a flow-through manner around the upper outer circumference of the anaerobic region 112.
  • the wastewater stirrer 123 agitates the wastewater so that the dephosphorization reaction by the microorganisms can be made in the entire anaerobic region 111.
  • the wastewater agitation device 123 raises the wastewater below the anaerobic region 111 to the upper portion of the partition wall 113 so that sludge contained in the wastewater may be distributed throughout the anaerobic region 111.
  • the wastewater agitation device 123 is a circulation pump 124 disposed under the anaerobic region 111, and a circulation pump 124 for guiding the wastewater being pumped by the circulation pump 124 to the upper portion of the anaerobic region 111.
  • the circulation pump 124 is controlled by the RPM inverter 127 so that the rotation speed (rpm) of the circulation pump 124 can be adjusted to achieve an optimum stirring speed in the anaerobic region 111.
  • the cili ball carrier assembly 129 includes a plurality of cili ball carriers 130 and a connection member 131 connecting the cili ball carriers 130.
  • the cilia ball carrier assembly 129 is suspended and fixedly installed in the lower portion of the anoxic region 112 through the fixing member 132.
  • the plurality of cili ball carriers 130 may be connected in a vertical direction or a horizontal direction through the connection member 131. As shown in the drawing, connecting the plurality of cilibol carriers 130 in the vertical direction is advantageous in preventing short circuiting or drift phenomenon that is impeded by uniform retention distribution of the wastewater.
  • the cilivol carrier 130 has a ciliated structure. Since the inner and outer parts of the cilia ball carrier 130 are made of 100% fine cirrus, all microorganisms in the sewage water can be attached and inhabit well. Aerobic microorganisms on the outside of the cilia ball carrier 130 may be inhabited through anaerobic microorganisms. Therefore, using the cilivol carrier 130 may increase the efficiency of organic decomposition and nitrification by aerobic microorganisms, and dephosphorization and denitrification by aerobic microorganisms.
  • the ciliary material constituting the ciliated ball carrier 130 is preferably made of synthetic resin so as not to be eroded or decomposed in the sewage water.
  • the initial bulk density of the cilia ball carrier 130 may be designed to be 600 to 900 kg / m 3 , and in the sewage water, the apparent density of 1,000 ⁇ 100 kg / m 3 may be due to the attachment and habitat of microorganisms. It is advisable to keep it close to the water density of 1,000 kg / m 3 .
  • the cilia ball carrier 130 has such an apparent density property, it is advantageous not only for the habitat of the microorganism but also for installation and operation.
  • the cili ball carrier 130 is preferably made of a sphere having a diameter of 20 to 100mm. If the diameter of the cilia ball carrier 130 is less than 20 mm, the number of microorganisms that can inhabit it is too small, and if the diameter is greater than 100 mm, the number of microorganisms that can penetrate the inside is not efficient.
  • the shape of the cilia ball carrier 130 may be formed in a shape other than a spherical shape, when the spherical ball carrier 130 may be evenly distributed inside and outside of the cilia ball carrier 130.
  • the microorganisms are excessively attached to the cilivol carrier 130 disposed in the sewage water so that the active microbial concentration in the cilivol carrier 130 shows a concentration value (for example, MLSS concentration of 20,000 mg / L or more).
  • concentration value for example, MLSS concentration of 20,000 mg / L or more.
  • the ciliary ball carrier 130 may sink.
  • the bubble generator 134 supplies a plurality of bubbles to the cilivol carrier 130 to detach microorganisms excessively attached to the cilivol carrier 130 from the cilivol carrier 130.
  • the bubble generator 134 is an air supply device for supplying air to a plurality of diffusers 135 through an air supply pipe 136 and a plurality of diffusers 135 disposed below the cili ball carrier assembly 129 ( 137, an air control valve 138 installed at the air supply pipe 136 to open and close the air flow path in the air supply pipe 136.
  • the bubble generator 134 generates a plurality of bubbles through the plurality of diffusers 135 to supply bubbles to the cilivol carrier assembly 129, thereby desorbing microorganisms and foreign substances attached to the cilivol carrier 130. .
  • the specific structure of the complex microbial reaction tank 110 is not limited to the illustrated and may be variously changed.
  • the anaerobic region 111 and the anaerobic region 112 may be disposed in various arrangement structures in the internal space of the complex microbial reactor 110 according to the structure of the partition wall 113.
  • the structure of the wastewater discharge unit 118 is not limited to the overflow type, but may be changed to another structure.
  • FIG. 6 shows a batch reactor 150 of the water treatment device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the wastewater that has passed through the complex microbial reactor 110 is introduced into the batch reactor 150, and the batch reactor 150 is a wastewater inflow-microbial reaction-precipitation-discharge process in a single space.
  • the batch reactor 150 By using the batch reactor 150, the construction area of the water treatment device 100 can be reduced, there is no need to provide a sedimentation basin separately, and the operation convenience can be increased through process automation, and labor costs can be reduced. There is this.
  • the batch reactor 150 has a stirring device 151 for agitating the wastewater in the batch reactor 150, an aeration device 152 for supplying air into the wastewater in the batch reactor 150, a cilia ball carrier for supporting microorganisms.
  • the assembly 129, the water level detection device 157 for detecting the water level in the batch reactor 150, and the filter module 158 for discharging the wastewater of the batch reactor 150 to the treatment water tank 180 are installed.
  • the aeration device 152 supplies air to supply the air to the diffuser 153 through an air supply pipe 154 connected to the diffuser 153 and the diffuser 153 disposed in the wastewater in the batch reactor 150.
  • the device 155 includes an air control valve 156 installed in the air supply pipe 154.
  • the cili ball carrier assembly 129 is the same as described above, and is suspended in the lower portion of the batch reactor 150 through the fixing member 132.
  • the aerobic microorganisms and the anaerobic microorganisms may be attached to the cili ball carrier 130 to prevent the microbial outflow from the batch reaction tank 150.
  • it is possible to maintain a high concentration of the MLSS compared to the prior art can implement a batch reaction tank 150 resistant to impact load.
  • Cilia ball carrier assembly 129 is preferably disposed below the low water level in the batch reactor (150).
  • the filter module 158 includes a plurality of filters 159 for separating and filtering contaminants, a suction pipe 160 connected to the plurality of filters 159, and a suction pipe 160 to provide suction force to the plurality of filters 159.
  • Suction pump 161 is installed in the), and a plurality of floating body 162 that floats on the water surface by the buoyancy in the water to position the plurality of filters 159 in the upper side of the waste water.
  • the filter module 158 filters the supernatant water having a low concentration of contaminants from the wastewater introduced into the batch reaction tank 150 and discharges it to the treated water tank 180.
  • the wastewater passing through the complex microbial reactor 110 is introduced into the batch reactor 150.
  • Dispersion pipe 163 is disposed below the batch reactor 150, the injection pipe 163 is connected to the guide tube 164 connected to the complex microbial reactor 110, the wastewater discharged from the complex microbial reactor 110 Is introduced into the lower portion of the batch reactor 150 through the dispersion pipe (163).
  • a series of processes of agitation of the wastewater by the stirring device 151, aeration (aerobic), precipitation and discharge by the aeration device 152 is performed, and through this, organic matter, SS, nitrogen, phosphorus And other contaminants are removed.
  • the sludge precipitated in the batch reactor 150 is discharged through the sludge outlet 165 under the batch reactor 150, some of the discharged sludge is returned to the anaerobic region 111 of the complex microbial reactor 110 and the rest is The sludge storage tank 175 is transferred.
  • the present invention can solve this problem by installing the complex microbial reactor 110 upstream of the batch reactor 150, and can improve the efficiency of removing nitrogen and phosphorus as well as organic matter.
  • Wastewater such as sewage or wastewater
  • Wastewater first flows into the flow regulating tank 105 and is temporarily stored in the flow regulating tank 105, and then flows into the complex microbial reaction tank 110 by intermittent inflow or continuous inflow.
  • the wastewater passing through the anaerobic region 111 and the anaerobic region 112 of the complex microbial reactor 110 is introduced into the batch reactor 150.
  • organic matter, SS, nitrogen, and phosphorus are partially removed through a series of stirring-aeration-precipitation-discharge processes.
  • Part of the sludge precipitated in the batch reactor 150 is returned to the anaerobic region 111 of the complex microbial reactor 110 to undergo dephosphorization, and the remaining sludge is drawn into the sludge storage tank 175, and the sludge residence time (SRT). ) Is discharged to outside. And the supernatant in the batch reaction tank 150 filtered through the precipitation process is discharged to the outside after being transferred to the treatment tank 180 through the filter module (158).
  • the nitrided nitrified liquid in the aerobic aeration process of the wastewater of the batch reaction tank 150 is transferred to the nitride liquid transfer tank 170.
  • the nitride liquid thus transferred loses dissolved oxygen (DO) while staying in the nitride liquid transfer tank 170 for a while, and the dissolved oxygen concentration is low and the nitrogen nitrate (NO 3 -N) to nitrite nitrogen (NO 2 -N) are reduced.
  • the nitride solution having a high concentration is returned to the anoxic region 112 of the composite microbial reactor 110.
  • the nitrate nitrogen (NO 3 -N) to Nitrite Nitrogen (NO 2 -N) is by facultative anaerobic denitrifying microorganisms living in the ciliary ball carrier 130, a nitrogen gas (N 2 Reduction of) removes nitrogen contaminants from sewage water.
  • the carbon source (C-source) required for the denitrification mechanism utilizes the BOD in the sewage or sludge transported through the anaerobic region 111.
  • the microorganisms in the sludge returned from the batch reactor 150 to the anaerobic region 111 of the complex microbial reactor 110 cause P-release by an anaerobic mechanism in which oxygen is not present, and again, the batch reactor.
  • luxury uptake of phosphorus is carried out in the aerobic aeration process of the batch reactor 150.
  • phosphorus contaminants are removed to the final excess sludge.
  • the nitric acid nitrate (NO 3 -N) in the nitride solution acting as a barrier to the phosphorus-release mechanism is returned to the anaerobic region 112 of the complex microbial reactor 110, so in the anaerobic region 111 It does not interfere with the phosphorus-release mechanism.
  • Figure 7 is a wastewater treatment system flow diagram of the water treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a plan view schematically showing a water treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the water treatment apparatus 200 uses a semi-batch reactor 210 equipped with two batch reactors 212 and 214 for a main reaction process. It is a semi-batch to semi-continuous sewage treatment system.
  • the water treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a flow rate adjusting tank 105, a complex microbial reaction tank 110, an alternating batch reaction tank 210, two nitride liquid transfer tanks 220 and 222, and a treatment tank 180 ) And a sludge storage tank 175.
  • the water treatment apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention includes two batch reaction tanks 212 and 214 and a nitriding liquid transfer tank 220 and 222. There is a difference in that they are provided one by one, and most of the remaining configurations are the same as the water treatment apparatus according to the second embodiment.
  • the first batch reactor 212 is connected to the first nitride liquid transfer tank 220 through the flow path 216
  • the second batch reactor 214 is connected to the second nitride liquid transfer tank 222 through the flow path 218.
  • the first batch reactor 212 and the second batch reactor 214 are each provided with a filter module 158 for transferring the supernatant of the wastewater to the treated water tank 180.
  • the two floating filter modules 158 installed in the first batch reactor 212 and the second batch reactor 214 may operate alternately, and in some cases share a suction pump 161 (see FIG. 6). Can be used.
  • FIG. 9 schematically shows a water treatment apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention.
  • the water treatment apparatus 300 differs only in that the filtration tank 310 is disposed between the alternating batch reactor 210 and the treatment water tank 180, and the rest of the configuration is implemented in the second embodiment. It is the same as the water treatment apparatus 200 by an example.
  • the filtration tank 310 is provided with a filtration device 315 for separating and removing fine contaminant particles in the sewage water.
  • the filtration device 315 includes a filter body 316 and a suction pump 317 that provides suction force to the filter body 316.
  • the water treatment apparatus 300 uses the filtration apparatus 315 to separate and remove the fine contaminated particles in the treated water passing through the alternating batch reactor 210 to remove the wastewater introduced into the heavy water supply. It can be treated with water quality.
  • Figure 10 schematically shows a water treatment device 400 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the water treatment apparatus 400 is an improvement of the wastewater treatment apparatus using the standard activated sludge method, which has been the basis for the treatment of wastewater. ),
  • the flow rate adjustment tank 410 is provided with a water level detection device 411, the aeration tank 430, the aeration device 431 for supplying air into the wastewater, the cili ball carrier assembly 129 for supporting the microorganisms and the nitride liquid conveyance Pump 436 is installed.
  • the aeration device 431 includes a plurality of diffusers 432 and an air supply 434 and an air supply pipe 433 to supply air to the diffuser 432 through an air supply pipe 433 connected to the diffuser 432. It includes an air control valve 435 installed in.
  • the cilia ball carrier assembly 129 is the same as described above, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the complex microbial reaction tank 420 differs from the complex microbial reaction tank 420 in that the installation structure of the nitride liquid return pipe 421 is different from that of the bubble generating device 134, and most of them are different.
  • the configuration is the same as the complex microbial reaction tank 420 described above.
  • Complex microbial reaction tank 420 is installed to be immersed in the waste water in the aeration tank 430.
  • the complex microbial reaction tank 420 may be disposed outside the aeration tank 430.
  • the water treatment apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention is simply immersed in the conventional aeration tank 430 by complex immersion of the complex microbial reaction tank 420, and the combined microorganisms in the nitrified nitrified liquid in the aerobic aeration tank 430. Internally returned to the anaerobic region 112 of the reactor 420, and externally returned to the anaerobic region 111 of the complex microbial reactor 420 using the sludge pump 445, precipitated activated sludge under the precipitation tank 440. By doing so, the nitrogen and phosphorus removal efficiency can be greatly improved.
  • the water treatment apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention can increase the nitrification rate by nitrifying microorganisms by installing the cilibol carrier assembly 129 in a suspension type in the aeration tank 430.
  • the present invention provides an anaerobic region 111 and an oxygen-free region in the wastewater conveyance flow path between the flow adjusting tank 410 and the aeration tank 430.
  • the complex microbial reactor 420 having a (112) it is possible to increase the efficiency of nitrogen and phosphorus removal.
  • the conventional wastewater treatment apparatus can be improved to an advanced facility easily and effectively without changing the civil structure.

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Abstract

본 발명은 하나의 반응조 내에서 탈인반응과 탈질반응이 모두 이루어지게 하는 복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 복합 미생물반응조는, 하폐수를 수용하는 내부 공간, 내부 공간에 배치되어 내부 공간을 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽, 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부, 하폐수를 외부로 배출하기 위해 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부, 내부 공간으로 유입된 하폐수에서 침전된 슬러지를 배출하기 위해 내부 공간의 하부에 마련되는 슬러지 배출구, 혐기성 영역에 설치되어 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치를 포함하고, 하폐수 유입부를 통해 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 구획벽의 하단을 통과하여 무산소성 영역으로 유입된 후 무산소성 영역에서 상승하여 하폐수 배출부를 통해 외부로 배출된다.

Description

복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법
본 발명은 각종 하폐수를 처리하기 위한 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 반응조 내에서 탈인반응과 탈질반응이 모두 이루어지게 하는 복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
지속되는 산업화와 도시화로 환경오염은 날로 심각해지고 있으며, 배출되는 하수, 폐수, 오수(이하 '하폐수'라 한다)의 형태 또한 매우 다양해지고 있으며, 이의 처리를 위한 시설 역시 고도화되고 처리비용도 증가되고 있다. 또한 완전히 처리되지 않은 하폐수 중의 수질오염물질이 하천이나 호소(湖沼)를 비롯한 기타 상수원에 유입됨에 따라 효율적인 수질관리에 많은 문제점이 발생되고 있다.
현재 하폐수의 정화처리 기술로는 여과설비, 약품응집, 침전, 산화처리 등의 물리화학적인 방법과, 활성슬러지가 저류된 생물반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 처리방법이 알려져 있다. 물리화학적인 방법은 기존 처리시설 설비에 큰 변화를 주지 않고 부가적인 장치를 설치하여 사용할 수 있고, 안정적이고 높은 효율의 처리효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나 물리화학적인 방법은 경제적 측면과 기술적인 측면에서 대규모 처리설비를 설치 운영하기가 용이하지 않고, 경우에 따라 잉여 슬러지와 같은 다량의 처리부산물이 발생하는 단점이 있다. 반면, 생물학적 처리방법은 비용대비 처리효율측면에서 물리화학적 방법보다 유리하여 중소규모 뿐만 아니라 대규모의 하폐수를 처리하는 주처리 공정으로 국내외 대부분의 하폐수처리 공정에 이용되고 있다.
하폐수의 생물학적 처리방법 중, 기본공법이 되고 있는 표준활성슬러지법은 크게 최초침전지와 폭기조 그리고 최종침전지로 시설을 구성하여 수처리 공정을 수행한다. 최초침전지에서 유입 하폐수에 포함된 침강성 고형물이 침전되어 제거되고, 크기가 큰 협잡물이 제거된 유입 하폐수는 다음 공정인 폭기조로 이송된다. 폭기조에서 유입 하폐수와 반송펌프에 의해 반송된 활성슬러지가 혼합되고, 혼합액은 호기성 미생물의 생화학적 반응에 의해 유기물이 분해·제거된다. 폭기조의 혼합액은 최종침전지로 이송되어 고체와 액체로 분리되고, 상등수는 방류되며, 침전된 슬러지의 일부는 폭기조로 반송되고 나머지 잉여 슬러지는 슬러지처리시설을 통해 처리된다.
한편, 하폐수의 유입-미생물반응-침전-배출 공정이 단일 반응조 내에서 일련의 과정으로 이루어지는 회분식반응조(sequencing batch reactor;SBR)를 이용하는 수처리 방법은 주반응조로 단일 반응조를 이용하기 때문에 하폐수 처리시설의 부지면적을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 침전지를 별도로 수용할 필요가 없고, 자동화 시설에 의한 가동의 편리성을 제공하여 인건비가 절감된다는 장점들로 인하여 현재 중소규모 이상의 하폐수 처리에 많이 이용되고 있는 생물학적 하폐수 처리방법이다.
그러나 표준활성슬러지법이나 회분식반응조를 이용하는 수처리 방법은 최근 이슈가 되고 있는 부영양화(eutrophication)의 원인물질로 작용하고 있는 질소와 인(phosphorus) 영양염류에 대한 제거율이 매우 미흡한 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 질소 및 인에 대한 제거 효율을 높이려는 연구들이 다양하게 진행되고 있다.
일례로, 대한민국 등록특허공보 제0424060호(2004. 03. 10 등록)는 질산화조, 탈질조 및 침전조가 일체형인 하나의 본체로 구성된 일체형 오폐수용 처리장치를 개시하고 있다. 그런데 이러한 일체형 오폐수용 처리장치는 탈인기능을 수행하는 혐기성 선택조가 없기 때문에, 인에 대한 제거가 용이하지 않고, 일체형으로 형성되어야 하므로 대규모 처리시설에는 도입하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제0397697호(2003. 08. 29 등록) 및 대한민국 등록특허공보 제0468997호(2005. 01. 20 등록)는 슬러지 농도를 고농도로 유지하여 운전하는 상향류 혐기반응조를 폭기조 전단에 설치하여 난분해성물질, 독성물질, 영양물질, 중금속 등의 오염물을 제거하는 폐수처리장치를 개시하고 있다. 그런데 이러한 폐수처리장치는 과도하게 고농도로 유지되는 상향류 혐기반응조 내에서는 단회로·단락류(short circuiting) 내지 밀도류가 발생하여 오염물질의 전체 제거효율이 저감될 수 있고, 상향류 혐기반응조에는 탈질반응을 별도 수행하는 무산소성 선택조가 구비되지 않아 탈질반응과 탈인반응이 상호 간섭되어 질소 및 인 제거효율이 전체적으로 감소되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제0655471호(2006. 12. 01 등록) 및 대한민국 공개특허공보 제2010-0127984호(2010. 12. 07 공개)는 하폐수의 질소·인 영양염류를 제거하기 위한 상향류 생물반응조 및 장방형 상향류 혐기·무산소성 반응조를 갖는 폐수처리장치를 개시하고 있다. 그런데 이러한 폐수처리장치는 혐기성 기작인 탈인공정과 무산소성 기작인 탈질공정이 구획화되지 않은 하나의 반응조에서 이루어지기 때문에, 총인 제거 효율이 떨어지는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제0912562호(2009. 08. 10 등록) 및 대한민국 등록특허공보 제0942053호(2010. 02. 04 등록)는 회분식반응조를 이용한 하폐수 처리방법을 개시하고 있다. 그런데 상기 공보에 개시된 하폐수 처리방법은 생물학적 반응이 회분식 단일 반응조에서 모두 이루어지기 때문에, 혐기성 탈인 기작, 무산소성 탈질 기작 및 호기성 질산화 기작 등이 상호 간섭되어 전체적인 수질오염물질의 제거효율이 저하될 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제0407503호(2003. 11. 17 등록)는 연속회분식 공법을 이용한 하폐수 처리방법을 개시하고 있다. 그런데 이러한 하폐수 처리방법은 질소 및 인의 제거가 다목적조 하나의 반응조에서 수행되기 때문에, 탈인 기작과 탈질 기작이 상호 간섭되어 질소 및 인의 제거효율이 저하되기 쉽다.
대한민국 등록특허공보 제0563449호(2006. 03. 16 등록)는 회분식반응조를 이용하여 하수에 포함된 유기물뿐만 아니라 질소 및 인 성분을 제거하는 하수 처리장치를 개시하고 있다. 이러한 하수 처리장치는 탈인조가 별도 제공되어 인 제거효율은 우수할 수 있으나, 통성혐기성 탈질미생물에 의한 질소 제거 효율이 떨어지는 문제가 발생하기 쉽다.
현재, 상술한 것과 같이 표준활성슬러지법이나 회분식반응조를 이용하는 수처리 방법의 문제점을 개선하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있지만, 질소 및 인을 효율적으로 처리할 수 있는 기술에 대한 요구는 여전히 남아 있는 실정이다.
본 발명의 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 반응조에서 탈인반응과 탈질반응이 상호 간섭없이 원활하게 이루어지도록 함으로써 유기물뿐만 아니라 질소 및 인을 효율적으로 제거할 수 있는 개선된 구조의 복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합 미생물반응조는, 하폐수를 수용하는 내부 공간, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽, 상기 혐기성 영역으로 하폐수를 유입시키기 위해 상기 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부, 상기 무산소성 영역의 하폐수를 외부로 배출하기 위해 상기 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부, 상기 내부 공간으로 유입된 하폐수에서 침전된 슬러지를 배출하기 위해 상기 내부 공간의 하부에 마련되는 슬러지 배출구, 상기 혐기성 영역에 설치되어 상기 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치를 포함하고, 상기 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입된 후 상기 무산소성 영역에서 상승하여 상기 하폐수 배출부를 통해 외부로 배출된다.
본 발명에 의한 복합 미생물반응조는 상기 무산소성 영역 내에 설치되고 통성혐기성 탈질 미생물이 부착되는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 더 포함할 수 있다.
상기 섬모볼담체 조립체는 상기 무산소성 영역의 부피분율 대비 10∼50 vol％로 상기 무산소성 영역에 충진되는 것이 바람직하다.
상기 섬모볼담체는 직경 20∼100mm의 구형으로 이루어지며, 초기 겉보기밀도(bulk density)는 600∼900 kg/m3, 하폐수 수중에서는 미생물의 부착에 의해 1,000±100 kg/m3의 겉보기 밀도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 구획벽은 상기 내부 공간의 중앙에 배치되는 중공형의 중앙 격벽, 상기 중앙 격벽의 상부 둘레를 따라 외측으로 확장되도록 마련된 상부경사격벽 및 상기 중앙 격벽의 하부 둘레를 따라 외측으로 확장되도록 마련된 하부경사격벽을 포함하고, 상기 구획벽의 안쪽에 상기 혐기성 영역이 마련되고, 상기 구획벽의 둘레 외측에 상기 무산소성 영역이 마련될 수 있다.
상기 하폐수 배출부는 상기 무산소성 영역의 상부 둘레에 월류식으로 마련될 수 있다.
본 발명에 의한 복합 미생물반응조는 상기 섬모볼담체 조립체에 기포를 제공하여 상기 섬모볼담체 조립체에 부착되는 미생물을 탈리시키기 위한 것으로 상기 섬모볼담체 조립체의 하부에 배치되는 산기관 및 공기공급관을 통해 상기 산기관에 공기를 공급하는 공기공급장치를 구비하는 기포 발생장치를 더 포함할 수 있다.
상기 하폐수 교반장치는, 상기 혐기성 영역의 하부에 배치되는 순환 펌프, 상기 순환 펌프에 의해 압송되는 하폐수를 상기 혐기성 영역의 상부로 안내하기 위해상기 순환 펌프에 연결되어 상기 혐기성 영역의 상부로 연장된 하폐수 상승관, 상기 하폐수 상승관을 따라 상승한 하폐수를 상기 혐기성 영역의 하부로 안내하기 위해 상기 하폐수 상승관의 상단부에 연결되어 상기 혐기성 영역의 하부 쪽으로 연장된 하폐수 하강관을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 복합 미생물반응조는 상기 하폐수 배출부를 통해 배출된 하폐수 중 질산화된 질화액을 상기 무산소성 영역으로 반송하기 위해 상기 무산소성 영역의 하부에 배치되는 질화액 반송관을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 수처리 장치는, 하폐수를 수용하는 내부 공간을 갖는 복합 미생물반응조, 상기 복합 미생물반응조를 통과한 하폐수가 유입되고 하폐수 중에 공기를 공급하기 위한 폭기장치 및 침전된 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구를 구비하며 하폐수의 유입-미생물반응-침전-배출이 동일 공간에서 이루어지는 회분식반응조(SBR), 상기 회분식반응조에 설치되어 상기 회분식반응조의 하폐수를 여과하여 외부로 배출하는 필터 모듈, 상기 회분식반응조 내의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 수용하여 상기 질화액의 용존산소농도를 낮추는 질화액이송조를 포함한다. 상기 복합 미생물반응조는, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽, 상기 혐기성 영역으로 하폐수를 유입시키기 위해 상기 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부, 상기 무산소성 영역의 하폐수를 상기 회분식반응조로 배출하기 위해 상기 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부, 상기 내부 공간으로 유입된 하폐수에서 침전된 슬러지를 배출하기 위해 상기 내부 공간의 하부에 마련되는 슬러지 배출구, 상기 혐기성 영역에 설치되어 상기 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치를 구비하며, 상기 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입된 후 상기 무산소성 영역에서 상승하여 상기 하폐수 배출부를 통해 상기 회분식반응조로 유동하고, 상기 회분식반응조의 슬러지 배출구를 통해 배출되는 슬러지는 상기 혐기성 영역으로 반송되고, 상기 질화액이송조의 질화액은 상기 무산소성 영역으로 반송된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 수처리 장치는, 하폐수를 수용하는 내부 공간을 갖는 복합 미생물반응조, 상기 복합 미생물반응조를 통과한 하폐수가 유입되고 하폐수 중에 공기를 공급하기 위한 폭기장치를 구비하는 폭기조, 상기 폭기조를 통과한 하폐수가 유입되고 유입된 하폐수를 고체와 액체로 분리하여 상등수는 방류하고 침전된 슬러지는 슬러지 배출관을 통해 배출하는 침전조, 상기 폭기조의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 상기 복합 미생물반응조로 반송하기 위한 질화액 반송관을 포함한다. 상기 복합 미생물반응조는, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽, 상기 혐기성 영역으로 하폐수를 유입시키기 위해 상기 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부, 상기 무산소성 영역의 하폐수를 상기 폭기조로 배출하기 위해 상기 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부, 상기 혐기성 영역에 설치되어 상기 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치를 구비하며, 상기 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입된 후 상기 무산소성 영역에서 상승하여 상기 하폐수 배출부를 통해 상기 폭기조로 유동하고, 상기 질화액 반송관을 통해 반송되는 질화액은 상기 무산소성 영역으로 반송되며, 상기 침전조의 슬러지 배출관을 통해 배출되는 슬러지 중 일부는 상기 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 반송된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 수처리 방법은, (a) 내부가 구획벽에 의해 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획된 복합 미생물반응조로 하폐수를 유입시키되, 하폐수를 먼저 상기 혐기성 영역의 상부에 배치된 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입시켜, 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수를 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유동시키는 단계, (b) 상기 무산소성 영역의 상부에 마련된 하폐수 배출구에서 배출되는 하폐수를 회분식반응조(SBR)로 유입시키는 단계, (c) 상기 회분식반응조 내의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 질화액이송조로 유입시켜 상기 질화액의 용존산소농도를 낮추는 단계, (d) 상기 질화액이송조의 질화액을 상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역으로 반송하는 단계, (e) 상기 회분식반응조에서 침전된 슬러지를 상기 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 반송하는 단계, (f) 상기 복합 미생물반응조에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하여 처리하는 단계, (g) 상기 회분식반응조에서 처리된 하폐수를 외부로 배출하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 수처리 방법은, (a) 내부가 구획벽에 의해 탈인반응이 이루어지게 하는 혐기성 영역과 탈질반응이 이루어지게 하는 무산소성 영역으로 구획된 복합 미생물반응조로 하폐수를 유입시키되, 하폐수를 먼저 상기 혐기성 영역의 상부에 배치된 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입시켜 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수가 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입되도록 하는 단계, (b) 상기 무산소성 영역의 상부에 마련된 하폐수 배출구에서 배출되는 하폐수를 폭기조로 유입시키는 단계, (c) 상기 폭기조 내의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역으로 반송하는 단계, (d) 상기 폭기조에서 처리된 하폐수를 침전조로 유입시켜 상기 하폐수를 침전 여과시키는 단계, (e) 상기 침전조에서 침전된 슬러지를 상기 상기 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 반송하는 단계, (f) 상기 침전조에서 처리된 하폐수를 상기 침전조로부터 배출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 수처리 장치는 주반응 공정조의 상류에 미생물의 혐기성 기작에 의한 탈인반응이 이루어지는 혐기성 영역과 탈질 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 이루어지는 무산소성 영역을 갖는 복합 미생물반응조를 설치함으로써, 하폐수에 함유된 유기물뿐만 아니라 질소 및 인 성분의 제거효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치는 복합 미생물반응조 내의 혐기성 영역과 무산소성 영역이 구획벽에 의해 구획되어 있어, 복합 미생물반응조 내에서 탈인반응과 탈질반응이 상호 간섭되지 않는다. 따라서 결과적으로 질소와 인을 안정적으로 제거할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치는 복합 미생물반응조 내로 유입되는 하폐수가 혐기성 영역에서는 하향 유동하고 무산소성 영역에서는 상향 유동하므로, 복합 미생물반응조 내에서 하폐수의 체류시간이 증대되어 미생물에 의한 충분한 기작이 이루어질 수 있고, 단회로(short circuiting) 현상을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치는 복합 미생물반응조의 무산소성 영역에 탈질 미생물이 서식할 수 있는 섬모볼담체 조립체가 배치되어, 탈질 미생물의 유출을 방지할 수 있고, 이를 통해 질소의 제거율을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치는 탈인반응을 위한 슬러지의 반송 유로를 질산성질소(NO3-N)를 다량 함유하는 질화액의 반송라인과 별도로 마련하여 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 슬러지를 반송시킴으로써 인의 제거효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치는 복합 미생물반응조의 혐기성 영역에 교반장치를 설치하고 무산소성 영역에 섬모볼담체 조립체를 설치함으로써, 복합 미생물반응조 내에서의 활성미생물농도인 MLSS를 고농도로 유지할 수 있다. 복합 미생물반응조를 고농도의 MLSS로 운전하면 유량변동 및 충격 부하에 강한 수처리 장치를 구현할 수 있고, 동절기에도 높은 탈인효율 및 탈질효율을 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치의 복합 미생물반응조는 혐기성 영역과 무산소성 영역이 함께 배치된 일체형으로 이루어지므로 신규설치 및 보수가 용이하다.
또한 본 발명에 의한 수처리 장치의 복합 미생물반응조는 간단한 유로 변경을 통해 기존 하폐수 처리장치에 설치될 수 있으므로, 기존 하폐수 처리장치를 토목구조의 변경없이 간편하고 효과적으로 고도화 시설로 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치의 하폐수 처리 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치의 복합 미생물반응조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치의 회분식반응조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치에 구비되는 섬모볼담체 조립체의 일예를 나타낸 사진이다.
도 6은 도 5에 도시된 섬모볼담체 조립체의 섬모볼담체를 나타낸 표면 사진(a) 및 단면 사진(b)이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치의 하폐수 처리 계통도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 복합 미생물반응조 및 이를 이용하는 수처리 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치의 하폐수 처리 계통도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치(100)는, 유입되는 하폐수를 일시 저장하는 유량조정조(105), 혐기성 영역(111)과 무산소성 영역(112)을 갖는 복합 미생물반응조(110), 하폐수의 유입-미생물반응-침전-배출 공정이 단일 공간에서 이루어지는 회분식반응조(sequencing batch reactor;SBR, 150), 회분식반응조(150)에서 배출되는 질화액을 수용하여 질화액의 용존산소농도를 낮추는 질화액이송조(170), 복합 미생물반응조(110)에서 배출되는 슬러지를 수용하는 슬러지저류조(175) 및 회분식반응조(150)에서 최종 처리된 처리수를 저장하는 처리수조(180)를 포함한다. 유량조정조(105)와 복합 미생물반응조(110)의 사이, 복합 미생물반응조(110)와 회분식반응조(150)의 사이, 복합 미생물반응조(110)와 질화액이송조(170)의 사이, 복합 미생물반응조(110)와 슬러지저류조(175)의 사이, 회분식반응조(150)와 질화액이송조(170)의 사이, 회분식반응조(150)와 처리수조(180)의 사이에는 하폐수나 슬러지의 이송을 위한 유로나 배관이 설치된다. 특히 회분식반응조(150)와 질화액이송조(170) 사이의 유로(166)에는 와류방지기구(167)가 설치되어 회분식반응조(150)에서 질화액이송조(170)로 유동하는 질화액의 와류 발생을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치(100)의 복합 미생물반응조(110)를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 복합 미생물반응조(110)는 복합 미생물반응조(110) 내부에 배치되어 복합 미생물반응조(110)의 내부 공간을 혐기성 영역(111)과 무산소성 영역(112)으로 구획하는 구획벽(113), 혐기성 영역(111)의 상부에 배치되는 하폐수 유입부(117), 무산소성 영역(112)의 상부에 배치되는 하폐수 배출부(118), 내부 공간의 하부에 배치되는 슬러지 피트(sluge pit, 119), 혐기성 영역(111)에 설치되어 혐기성 영역(111)의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치(123), 무산소성 영역(112)에 설치되는 섬모볼담체 조립체(129) 및 섬모볼담체 조립체(129)의 하부에 설치되는 기포 발생장치(134)를 포함한다. 유량조정조(105)에서 복합 미생물반응조(110)로 유입되는 하폐수는 하폐수 유입부(117)를 통해 혐기성 영역(111)으로 먼저 유입된 후, 무산소성 영역(112)을 거쳐 하폐수 배출부(118)를 통해 회분식반응조(150)로 유동한다.
혐기성 영역(111)에서는 미생물의 혐기성 기작에 의한 인(PO4-P) 방출로 탈인반응이 일어나고, 무산소성 영역(112)에서는 탈질 미생물의 무산소성 기작에 의해 질산성질소(NO3-N) 및 아질산성질소(NO2-N)가 질소기체(N2)로 환원됨으로써 탈질반응이 일어난다. 구획벽(113)은 이들 혐기성 영역(111)과 무산소성 영역(112)을 구획함으로써 혐기성 영역(111)에서의 탈인반응과 무산소성 영역(112)에서의 탈질반응이 상호 간섭되지 않게 한다.
구획벽(113)은 양쪽 끝단이 개방된 중공형으로 이루어지고, 내부 공간의 중앙에 배치되는 중앙 격벽(114), 중앙 격벽(114)의 상부 둘레를 따라 외측으로 확장되도록 마련된 상부경사격벽(115) 및 중앙 격벽(114)의 하부 둘레를 따라 외측으로 확장되도록 마련된 하부경사격벽(116)을 포함한다. 상부경사격벽(115)의 최상단은 무산소성 영역(112)에서의 최대 수위보다 높게 배치되고, 하부경사격벽(116)은 슬러지 배출을 위해 슬러지 피트(119)에 마련되는 슬러지 배출구(120)보다 높게 배치된다. 혐기성 영역(111)은 구획벽(113)의 안쪽에 마련되고, 무산소성 영역(112)은 혐기성 영역(111)을 둘러싸도록 구획벽(113)과 복합 미생물반응조(110)의 외벽(121) 사이에 마련된다.
혐기성 영역(111)으로 하폐수를 유입시키기 위한 하폐수 유입부(117)는 상부경사격벽(115) 내측에 마련되며, 하폐수 유입부(117)를 통해 유량조정조(105)를 통과한 하폐수와 회분식반응조(150)에서 반송되는 슬러지가 혐기성 영역(111)으로 유입된다. 혐기성 영역(111)으로 유입되는 하폐수는 구획벽(113)의 하단부 쪽으로 하강하여 하부경사격벽(116)과 외벽(121) 사이의 간극을 통해 무산소성 영역(112)으로 유입된다.
무산소성 영역(112)으로는 혐기성 영역(111)을 통과한 하폐수 이외에 질화액이송조(170)로부터 질화액이 유입된다. 이를 위해 무산소성 영역(112)에는 질화액이송조(170)에 연결된 질화액 반송관(140)이 연결되며, 질화액 반송관(140)을 따라 반송되는 질화액은 무산소성 영역(112)의 하부에 배치된 질화액 반송관(140)의 질화액 분산부(141)를 통해 무산소성 영역(112)으로 분산된다. 무산소성 영역(112) 내에서 하폐수는 상승하여 무산소성 영역(112)의 상부에 마련된 하폐수 배출부(118)를 통해 회분식반응조(150) 쪽으로 배출된다. 하폐수 배출부(118)는 무산소성 영역(112)의 상부 외측 둘레에 월류식으로 마련된다.
하폐수 교반장치(123)는 미생물에 의한 탈인반응이 혐기성 영역(111) 전체에서 이루어질 수 있도록 하폐수를 교반한다. 특히 하폐수에 함유된 슬러지가 혐기성 영역(111) 전체에 분포될 수 있도록 하폐수 교반장치(123)는 혐기성 영역(111) 하부의 하폐수를 구획벽(113)의 상부로 상승시킨다. 하폐수 교반장치(123)는 혐기성 영역(111)의 하부에 배치되는 순환 펌프(124), 순환 펌프(124)에 의해 압송되는 하폐수를 혐기성 영역(111)의 상부로 안내하기 위해 순환 펌프(124)에 연결되어 혐기성 영역(111)의 상부로 연장된 하폐수 상승관(125) 및 하폐수 상승관(125)을 따라 상승한 하폐수를 혐기성 영역(111)의 하부로 안내하기 위해 하폐수 상승관(125)의 상단부에 연결되어 혐기성 영역(111)의 하부 쪽으로 연장된 하폐수 하강관(126)을 포함한다. 순환 펌프(124)의 회전수(rpm)를 조절하여 혐기성 영역(111) 내에서의 최적 교반속도를 구현할 수 있도록 순환 펌프(124)는 RPM 인버터(127)에 의해 제어된다.
섬모볼담체 조립체(129)는 복수의 섬모볼담체(130)와 이들 섬모볼담체(130)을 연결하는 연결부재(131)를 포함한다. 섬모볼담체 조립체(129)는 고정부재(132)를 통해 무산소성 영역(112)의 하부에 현수식으로 고정 설치된다. 복수의 섬모볼담체(130)는 연결부재(131)를 통해 세로 방향 또는 가로 방향으로 연결될 수 있다. 도시된 것과 같이 복수의 섬모볼담체(130)를 세로 방향으로 연결하면, 하폐수의 균일한 체류 분포에 저해되는 단회로(short circuiting) 내지 편류현상의 방지에 유리한다. 반면, 복수의 섬모볼담체(130)를 가로 방향으로 지그재그 배치하면, 활성 미생물과의 빈번한 흐름 접촉에 의해 보다 많은 생물막을 형성하여 생물막 여과조를 구현하는데 유리하고, 기포를 이용하여 섬모볼담체(130)에 부착된 이물질을 탈리하는데 유리하다.
도 5에 도시된 것과 같이, 섬모볼담체(130)는 섬모상(cilium) 구조로 이루어진다. 섬모볼담체(130)의 내외부는 100％ 미세한 극모(cirrus)로 이루어지기 때문에, 하폐수 중에 있는 모든 미생물이 잘 부착되어 서식할 수 있다. 섬모볼담체(130)의 외부에는 호기성 미생물이, 내부에는 통성혐기성 미생물이 서식할 수 있다. 따라서 섬모볼담체(130)를 이용하면 호기성 미생물에 의한 유기물 분해 및 질산화반응, 그리고 통성혐기성 미생물에 의한 탈인 및 탈질화반응의 효율을 높일 수 있다.
섬모볼담체(130)를 구성하는 섬모상의 재질은, 하폐수 중에서도 침식 및 분해되지 않도록 합성수지로 하는 것이 바람직하다. 그리고 섬모볼담체(130)의 초기 겉보기밀도(bulk density)는 600∼900 kg/m3으로 설계하는 것이 좋고, 하폐수 수중에서는 미생물들의 부착 및 서식에 의해 1,000±100 kg/m3의 겉보기밀도로 물의 밀도인 1,000 kg/m3에 가깝게 유지되도록 하는 것이 좋다. 섬모볼담체(130)가 이러한 겉보기밀도 특성을 가질 때, 미생물의 서식뿐만 아니라 설치 운영에도 유리하다.
또한 섬모볼담체(130)는 직경 20∼100mm의 구형으로 이루어지는 것이 좋다. 섬모볼담체(130)의 직경이 20mm 미만이면 이에 서식할 수 있는 미생물의 수가 너무 작게 되어 효율적이지 못하고, 100mm를 초과하면 내부로 침투할 수 있는 미생물의 수가 적게되어 효율적이지 못하다. 물론 섬모볼담체(130)의 형상은 구형 이외의 형상으로 이루어질 수 있으나, 구형으로 할 때 섬모볼담체(130)의 내외부 전체에 미생물을 고르게 분포시킬 수 있다.
하폐수 중에 배치되는 섬모볼담체(130)에 미생물이 과도하게 부착되어 섬모볼담체(130)에서의 활성 미생물농도가 일정 크기의 농도값(예컨대, MLSS 농도 20,000 mg/L 이상)을 나타내어 섬모볼담체(130)의 겉보기밀도가 일정 크기(예컨대, 1,100 kg/m3) 이상이 되면 섬모볼담체(130)가 가라 앉을 수 있다. 이를 방지하기 위해 기포 발생장치(134)가 섬모볼담체(130)에 다수의 기포를 공급하여 섬모볼담체(130)에 과도하게 부착된 미생물을 섬모볼담체(130)로부터 탈리시킨다.
기포 발생장치(134)는 섬모볼담체 조립체(129)의 하부에 배치되는 복수의 산기관(135), 공기공급관(136)을 통해 복수의 산기관(135)에 공기를 공급하는 공기공급장치(137), 공기공급관(136)에 설치되어 공기공급관(136) 내의 공기 유로를 개폐하는 공기제어밸브(138)를 포함한다. 기포 발생장치(134)는 복수의 산기관(135)을 통해 다수의 기포를 발생시켜 기포를 섬모볼담체 조립체(129)에 공급함으로써, 섬모볼담체(130)에 부착된 미생물과 이물질을 탈리시킨다.
본 발명에 있어서, 복합 미생물반응조(110)의 구체적인 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 혐기성 영역(111)와 무산소성 영역(112)은 구획벽(113)의 구조에 따라 복합 미생물반응조(110)의 내부 공간에 다양한 배치 구조로 배치될 수 있다. 그리고 하폐수 배출부(118)의 구조도 월류식으로 한정되지 않고 다른 구조로 변경도리 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치(100)의 회분식반응조(150)를 나타낸 것이다.
복합 미생물반응조(110)를 통과한 하폐수는 회분식반응조(150)로 유입되며, 회분식반응조(150)에서는 하폐수의 유입-미생물반응-침전-배출 공정이 단일 공간에서 이루어진다. 이러한 회분식반응조(150)를 이용하면 수처리 장치(100)의 시공 면적을 줄일 수 있고, 침전지를 별도로 마련할 필요가 없으며, 공정 자동화를 통한 가동 편리성을 높일 수 있고, 인건비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
회분식반응조(150)에는 회분식반응조(150) 내의 하폐수를 교반하기 위한 교반장치(151), 회분식반응조(150) 내의 하폐수 중으로 공기를 공급하기 위한 폭기장치(152), 미생물을 담지하기 위한 섬모볼담체 조립체(129), 회분식반응조(150) 내의 수위를 검출하기 위한 수위 검출장치(157), 회분식반응조(150)의 하폐수를 처리수조(180)로 배출하기 위한 필터 모듈(158)이 설치된다. 폭기장치(152)는 회분식반응조(150) 내의 하폐수 내에 배치되는 복수의 산기관(153), 산기관(153)에 연결된 공기공급관(154)을 통해 산기관(153)에 공기를 공급하는 공기공급장치(155), 공기공급관(154)에 설치되는 공기제어밸브(156)를 포함한다.
섬모볼담체 조립체(129)는 상술한 것과 같은 것으로, 고정부재(132)를 통해 회분식반응조(150)의 하부에 현수식으로 설치된다. 섬모볼담체 조립체(129)를 회분식반응조(150)에 설치하면 호기성 미생물 및 통성혐기성 미생물이 섬모볼담체(130)에 부착되어 서식하게 되어 회분식반응조(150)로부터의 미생물 유출을 방지할 수 있다. 또한 종래에 비해 높은 농도의 MLSS를 유지할 수 있어 충격부하에 강한 회분식반응조(150)를 구현할 수 있다. 섬모볼담체 조립체(129)는 회분식반응조(150) 내의 저수위 이하에 배치되는 것이 좋다.
필터 모듈(158)은 오염물질을 분리·여과하기 위한 복수의 필터(159), 복수의 필터(159)에 연결되는 흡입관(160), 복수의 필터(159)에 흡입력을 제공하기 위해 흡입관(160)에 설치되는 흡입펌프(161), 수중 부력에 의해 수면 위에 부상하여 복수의 필터(159)를 하폐수 상부측에 위치시키는 복수의 부상체(162)를 포함한다. 이러한 필터 모듈(158)은 회분식반응조(150)로 유입된 하폐수 중에서 오염물의 농도가 낮은 상등수를 여과하여 처리수조(180)로 배출시킨다.
회분식반응조(150)의 내부로는 복합 미생물반응조(110)를 통과한 하폐수가 유입된다. 회분식반응조(150)의 하부에는 분산관(163)이 배치되고, 이 분사관(163)은 복합 미생물반응조(110)에 연결된 안내관(164)과 연결되어 복합 미생물반응조(110)에서 배출되는 하폐수는 분산관(163)을 통해 회분식반응조(150)의 하부로 유입된다. 회분식반응조(150) 내에서는 교반장치(151)에 의한 하폐수의 교반, 폭기장치(152)에 의한 폭기(호기성), 침전 및 배출의 일련의 과정이 이루어지며, 이를 통해 유기물, SS, 질소, 인 등의 오염물질이 제거된다. 회분식반응조(150)에서 침전되는 슬러지는 회분식반응조(150) 하부의 슬러지 배출구(165)를 통해 배출되는데, 배출되는 슬러지 중 일부는 복합 미생물반응조(110)의 혐기성 영역(111)으로 반송되고 나머지는 슬러지저류조(175)로 이송된다.
종래의 회분식반응조를 이용하는 수처리 장치는 모든 미생물 공정 즉, 유기물분해공정, 질산화공정(호기성), 탈질공정(무산소성), 탈인공정(혐기성) 등이 하나의 회분식반응조에서 모두 이루어지므로, 각각의 미생물 공정이 상호 간섭되어 전체적인 오염물 제거효율이 저감될 수밖에 없다. 예컨대, 호기성 폭기공정에 따른 높은 용존산소(DO)는 탈질 및 탈인공정에, 그리고 질산화공정에 따른 질화액중의 질산성질소(NO3-N)는 탈인공정에 큰 방해요소로 작용한다.
본 발명은 상술한 것과 같이, 회분식반응조(150)의 상류에 복합 미생물반응조(110)를 설치함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있으며, 유기물뿐만 아니라 질소와 인의 제거 효율을 높일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수처리 장치(100)를 이용한 수처리 방법에 대하여 설명한다.
하수나 폐수 등의 하폐수는 먼저 유량조정조(105)로 유입되어 유량조정조(105)에 일시 저장되었다가 간헐유입이나 연속유입의 방법으로 복합 미생물반응조(110)로 유입된다. 복합 미생물반응조(110)의 혐기성 영역(111) 및 무산소성 영역(112)을 차례로 통과한 하폐수는 회분식반응조(150)로 유입된다. 회분식반응조(150) 내에서는 교반-폭기-침전-배출의 일련의 과정을 통하여 유기물, SS 이에외 질소 및 인이 부분적으로 제거된다.
회분식반응조(150)에서 침전된 슬러지는 일부가 복합 미생물반응조(110)의 혐기성 영역(111)으로 반송되어 탈인공정을 거치고, 나머지 슬러지는 슬러지저류조(175)로 인발되었다가, 슬러지 체류시간(SRT)이 경과되면 외부로 배출된다. 그리고 침전 공정을 통해 여과된 회분식반응조(150) 내의 상등수는 필터 모듈(158)을 통해 처리수조(180)로 이송된 후 외부로 방류도니다.
이러한 하폐수의 처리에 있어서, 회분식반응조(150)의 하폐수 중 호기성 폭기 공정으로 질산화된 질화액은 질화액이송조(170)로 이송된다. 이렇게 이송된 질화액은 질화액이송조(170)에서 잠시 체류하면서 용존산소(DO)를 잃게 되며, 용존산소농도는 낮고 질산성질소(NO3-N) 내지 아질산성질소(NO2-N)의 농도는 높은 질화액은 복합 미생물반응조(110)의 무산소성 영역(112)으로 반송된다. 무산소성 영역(112)에서 질화액의 질산성질소(NO3-N) 내지 아질산성질소(NO2-N)는 섬모볼담체(130)에 서식하는 통성혐기성 탈질 미생물에 의해 질소기체(N2)로 환원됨으로써 하폐수 중의 질소오염물질이 제거된다. 여기에서, 탈질 기작에 요구되는 탄소원(C-source)은 혐기성 영역(111)을 거쳐 이송되는 하폐수나 슬러지 중의 BOD를 활용하게 된다.
한편, 회분식반응조(150)에서 복합 미생물반응조(110)의 혐기성 영역(111)으로 반송되는 슬러지 중의 미생물은 산소가 존재하지 않는 혐기 기작에 의해 인-방출(P-release)을 일으키고, 다시 회분식반응조(150)로 이송된 후 회분식반응조(150)의 호기성 폭기공정에서 인을 과잉섭취(luxury uptake)하게 된다. 따라서 인 오염물질은 최종 잉여 슬러지 상태로 제거된다. 여기에서, 인-방출 기작에 방해요소로 작용하는 질화액중의 질산성질소(NO3-N)는 복합 미생물반응조(110)의 무산소성 영역(112)으로 반송되므로 혐기성 영역(111)에서의 인-방출 기작에 방해요소로 작용하지 않게 된다.
한편, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치의 하폐수 처리 계통도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치(200)는 두 개의 회분식반응조(212)(214)가 구비된 교번 회분식반응조(210)를 주반응 공정에 이용하는 준회분식(semi-batch) 내지 반연속식(semi-continuous) 하폐수 처리장치이다. 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치는 유량조정조(105), 복합 미생물반응조(110), 교번 회분식반응조(210), 두 개의 질화액이송조(220)(222), 처리수조(180) 및 슬러지저류조(175)를 포함한다.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 수처리 장치(200)는 제 1 실시예에 의한 수처리 장치(100)와 비교하여 회분식반응조(212)(214)와 질화액이송조(220)(222)가 두 개씩 구비되는 점에서 차이가 있고, 나머지 대부분의 구성은 제 2 실시예에 의한 수처리 장치와 같은 것이다. 제 1 회분식반응조(212)는 유로(216)를 통해 제 1 질화액이송조(220)와 연결되고, 제 2 회분식반응조(214)는 유로(218)를 통해 제 2 질화액이송조(222)와 연결된다.
제 1 회분식반응조(212) 및 제 2 회분식반응조(214)에는 하폐수의 상등수를 처리수조(180)로 이송시키기 위한 필터 모듈(158)이 각각 설치된다. 제 1 회분식반응조(212) 및 제 2 회분식반응조(214)에 설치된 두 개의 부상식 필터 모듈(158)은 교번적으로 작동할 수 있으며, 경우에 따라 흡입펌프(161;도 6 참조)를 공유하여 사용할 수 있다.
도면에는 회분식반응조(212)(214)와 질화액이송조(220)(222)가 두 개씩 구비된 것으로 나타냈으나, 회분식반응조(212)(214)와 질화액이송조(220)(222)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 회분식반응조(212)(214)의 개수에 따라 부상식 필터 모듈(158)의 설치 개수도 변경된다.
한편, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 수처리 장치(300)를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 제 3 실시예에 의한 수처리 장치(300)는 교번 회분식반응조(210)와 처리수조(180)의 사이에 여과조(310)가 배치되는 점에서 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 제 2 실시예에 의한 수처리 장치(200)와 같다. 여과조(310)에는 하폐수 중의 미세오염입자를 분리·제거하기 위한 여과장치(315)가 설치된다. 여과장치(315)는 여과체(316)와 여과체(316)에 흡입력을 제공하는 흡입펌프(317)를 포함한다.
이러한 본 발명의 제 3 실시예에 의한 수처리 장치(300)는 여과장치(315)를 이용하여 교번 회분식반응조(210)를 통과한 처리수 중의 미세오염입자를 분리·제거함으로써 유입된 하폐수를 중수도급의 수질로 처리할 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 수처리 장치(400)를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 제 4 실시예에 의한 수처리 장치(400)는 현재까지 하폐수 처리에 있어서 기본이 되고 있는 표준활성슬러지법을 이용한 하폐수 처리장치를 개선한 것으로, 유량조정조(410), 복합 미생물반응조(420), 폭기조(430) 및 침전조(440)로 구성된다. 유량조정조(410)에는 수위 검출장치(411)가 설치되고, 폭기조(430)에는 하폐수 중으로 공기를 공급하기 위한 폭기장치(431)와 미생물을 담지하기 위한 섬모볼담체 조립체(129) 및 질화액 반송펌프(436)가 설치된다. 폭기장치(431)는 복수의 산기관(432), 산기관(432)에 연결된 공기공급관(433)을 통해 산기관(432)에 공기를 공급하는 공기공급장치(434), 공기공급관(433)에 설치되는 공기제어밸브(435)를 포함한다. 섬모볼담체 조립체(129)는 상술한 것과 같은 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
복합 미생물반응조(420)는 상술한 복합 미생물반응조(420)와 비교하여 질화액 반송관(421)의 설치 구조가 다르다는 점과 기포 발생장치(134)가 구비되지 않는다는 점 등에서 차이가 있을 뿐, 대부분의 구성이 상술한 복합 미생물반응조(420)와 같은 것이다. 복합 미생물반응조(420)는 폭기조(430)의 내부에 하폐수 중에 침지되도록 설치된다. 물론, 복합 미생물반응조(420)는 폭기조(430) 외부에 배치될 수도 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 의한 수처리 장치(400)는 종래의 폭기조(430)에 복합 미생물반응조(420)를 간단하게 침지시켜 연계하고, 호기성인 폭기조(430)에서 질산화된 질화액을 복합 미생물반응조(420)의 무산소성 영역(112)으로 내부 반송시키고, 침전조(440) 하부에 침전된 활성 슬러지를 슬러지 펌프(445)를 이용하여 복합 미생물반응조(420)의 혐기성 영역(111)으로 외부 반송시킴으로써 질소 및 인 제거효율을 월등히 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 제 4 실시예에 의한 수처리 장치(400)는 폭기조(430) 내에 섬모볼담체 조립체(129)를 현수식으로 설치함으로써 질산화 미생물에 의한 질산화율을 높일 수 있다.
종래의 표준활성슬러지법을 이용한 하폐수 처리장치는 질소 및 인의 제거효율이 극히 미흡한 반면, 본 발명은 유량조정조(410)와 폭기조(430) 사이의 하폐수 이송 유로에 혐기성 영역(111) 및 무산소성 영역(112)을 갖는 복합 미생물반응조(420)를 배치함으로써 질소 및 인의 제거효율을 높일 수 있다. 또한 표준활성슬러지법을 주처리공정으로 운전하고 있는 종래 하폐수 처리장치에 복합 미생물반응조(420)를 도입함으로써, 종래의 하폐수 처리장치를 토목 구조의 변경없이 간편하고 효과적으로 고도화시설로 개선할 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (23)

  1. 하폐수를 수용하는 내부 공간;
    상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽;
    상기 혐기성 영역으로 하폐수를 유입시키기 위해 상기 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부;
    상기 무산소성 영역의 하폐수를 외부로 배출하기 위해 상기 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부;
    상기 내부 공간으로 유입된 하폐수에서 침전된 슬러지를 배출하기 위해 상기 내부 공간의 하부에 마련되는 슬러지 배출구; 및
    상기 혐기성 영역에 설치되어 상기 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치;를 포함하고,
    상기 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입된 후 상기 무산소성 영역에서 상승하여 상기 하폐수 배출부를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무산소성 영역 내에 설치되고, 통성혐기성 탈질 미생물이 부착되는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬모볼담체 조립체는 상기 무산소성 영역의 부피분율 대비 10∼50 vol％로 상기 무산소성 영역에 충진되는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬모볼담체는 직경 20∼100mm의 구형으로 이루어지며, 초기 겉보기밀도(bulk density)는 600∼900 kg/m3, 하폐수 수중에서는 미생물의 부착에 의해 1,000±100 kg/m3의 겉보기 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구획벽은 상기 내부 공간의 중앙에 배치되는 중공형의 중앙 격벽, 상기 중앙 격벽의 상부 둘레를 따라 외측으로 확장되도록 마련된 상부경사격벽 및 상기 중앙 격벽의 하부 둘레를 따라 외측으로 확장되도록 마련된 하부경사격벽을 포함하고,
    상기 구획벽의 안쪽에 상기 혐기성 영역이 마련되고, 상기 구획벽의 둘레 외측에 상기 무산소성 영역이 마련되는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하폐수 배출부는 상기 무산소성 영역의 상부 둘레에 월류식으로 마련되는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬모볼담체 조립체에 기포를 제공하여 상기 섬모볼담체 조립체에 부착되는 미생물을 탈리시키기 위한 것으로, 상기 섬모볼담체 조립체의 하부에 배치되는 산기관 및 공기공급관을 통해 상기 산기관에 공기를 공급하는 공기공급장치를 구비하는 기포 발생장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하폐수 교반장치는,
    상기 혐기성 영역의 하부에 배치되는 순환 펌프,
    상기 순환 펌프에 의해 압송되는 하폐수를 상기 혐기성 영역의 상부로 안내하기 위해상기 순환 펌프에 연결되어 상기 혐기성 영역의 상부로 연장된 하폐수 상승관, 및
    상기 하폐수 상승관을 따라 상승한 하폐수를 상기 혐기성 영역의 하부로 안내하기 위해 상기 하폐수 상승관의 상단부에 연결되어 상기 혐기성 영역의 하부 쪽으로 연장된 하폐수 하강관을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하폐수 배출부를 통해 배출된 하폐수 중 질산화된 질화액을 상기 무산소성 영역으로 반송하기 위해 상기 무산소성 영역의 하부에 배치되는 질화액 반송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 미생물반응조.
  10. 하폐수를 수용하는 내부 공간을 갖는 복합 미생물반응조;
    상기 복합 미생물반응조를 통과한 하폐수가 유입되고, 하폐수 중에 공기를 공급하기 위한 폭기장치 및 침전된 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구를 구비하며, 하폐수의 유입-미생물반응-침전-배출이 동일 공간에서 이루어지는 회분식반응조(SBR);
    상기 회분식반응조에 설치되어 상기 회분식반응조의 하폐수를 여과하여 외부로 배출하는 필터 모듈; 및
    상기 회분식반응조 내의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 수용하여 상기 질화액의 용존산소농도를 낮추는 질화액이송조;를 포함하고,
    상기 복합 미생물반응조는,
    상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽,
    상기 혐기성 영역으로 하폐수를 유입시키기 위해 상기 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부,
    상기 무산소성 영역의 하폐수를 상기 회분식반응조로 배출하기 위해 상기 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부,
    상기 내부 공간으로 유입된 하폐수에서 침전된 슬러지를 배출하기 위해 상기 내부 공간의 하부에 마련되는 슬러지 배출구, 및
    상기 혐기성 영역에 설치되어 상기 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치를 구비하며,
    상기 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입된 후 상기 무산소성 영역에서 상승하여 상기 하폐수 배출부를 통해 상기 회분식반응조로 유동하고, 상기 회분식반응조의 슬러지 배출구를 통해 배출되는 슬러지는 상기 혐기성 영역으로 반송되고, 상기 질화액이송조의 질화액은 상기 무산소성 영역으로 반송되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역 내에 설치되고, 통성혐기성 탈질 미생물이 부착되는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회분식반응조 내에 설치되고, 통성혐기성 탈질 미생물이 부착되는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 회분식반응조는 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 회분식반응조를 통과한 하폐수가 유입되고, 유입된 하폐수 중의 미세오염입자를 분리·제거하기 위한 여과장치가 설치된 여과조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  15. 하폐수를 수용하는 내부 공간을 갖는 복합 미생물반응조;
    상기 복합 미생물반응조를 통과한 하폐수가 유입되고, 하폐수 중에 공기를 공급하기 위한 폭기장치를 구비하는 폭기조;
    상기 폭기조를 통과한 하폐수가 유입되고, 유입된 하폐수를 고체와 액체로 분리하여 상등수는 방류하고 침전된 슬러지는 슬러지 배출관을 통해 배출하는 침전조; 및
    상기 폭기조의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 상기 복합 미생물반응조로 반송하기 위한 질화액 반송관;을 포함하고,
    상기 복합 미생물반응조는,
    상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획하는 구획벽,
    상기 혐기성 영역으로 하폐수를 유입시키기 위해 상기 혐기성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 유입부,
    상기 무산소성 영역의 하폐수를 상기 폭기조로 배출하기 위해 상기 무산소성 영역의 상부에 배치되는 하폐수 배출부, 및
    상기 혐기성 영역에 설치되어 상기 혐기성 영역의 하폐수를 교반하는 하폐수 교반장치를 구비하며,
    상기 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수는 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입된 후 상기 무산소성 영역에서 상승하여 상기 하폐수 배출부를 통해 상기 폭기조로 유동하고, 상기 질화액 반송관을 통해 반송되는 질화액은 상기 무산소성 영역으로 반송되며, 상기 침전조의 슬러지 배출관을 통해 배출되는 슬러지 중 일부는 상기 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 반송되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역 내에 설치되고, 통성혐기성 탈질 미생물이 부착되는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 폭기조 내에 설치되고, 통성혐기성 탈질 미생물이 부착되는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 복합 미생물반응조는 상기 폭기조 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
  19. (a) 내부가 구획벽에 의해 미생물의 혐기 기작에 의한 탈인반응이 일어나게 하는 혐기성 영역과 미생물의 무산소성 기작에 의한 탈질반응이 일어나게 하는 무산소성 영역으로 구획된 복합 미생물반응조로 하폐수를 유입시키되, 하폐수를 먼저 상기 혐기성 영역의 상부에 배치된 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입시켜, 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수를 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유동시키는 단계;
    (b) 상기 무산소성 영역의 상부에 마련된 하폐수 배출구에서 배출되는 하폐수를 회분식반응조(SBR)로 유입시키는 단계;
    (c) 상기 회분식반응조 내의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 질화액이송조로 유입시켜 상기 질화액의 용존산소농도를 낮추는 단계;
    (d) 상기 질화액이송조의 질화액을 상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역으로 반송하는 단계;
    (e) 상기 회분식반응조에서 침전된 슬러지를 상기 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 반송하는 단계;
    (f) 상기 복합 미생물반응조에서 침전된 슬러지를 외부로 배출하여 처리하는 단계; 및
    (g) 상기 회분식반응조에서 처리된 하폐수를 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에 통성혐기성 탈질 미생물이 부착될 수 있는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역 내에 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 (g) 단계 이후, 여과장치를 이용하여 상기 회분식반응조로부터 배출되는 하폐수 중의 미세오염입자를 분리·제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
  22. (a) 내부가 구획벽에 의해 탈인반응이 이루어지게 하는 혐기성 영역과 탈질반응이 이루어지게 하는 무산소성 영역으로 구획된 복합 미생물반응조로 하폐수를 유입시키되, 하폐수를 먼저 상기 혐기성 영역의 상부에 배치된 하폐수 유입부를 통해 상기 혐기성 영역으로 유입시켜 상기 혐기성 영역으로 유입된 하폐수가 상기 구획벽의 하단을 통과하여 상기 무산소성 영역으로 유입되도록 하는 단계;
    (b) 상기 무산소성 영역의 상부에 마련된 하폐수 배출구에서 배출되는 하폐수를 폭기조로 유입시키는 단계;
    (c) 상기 폭기조 내의 하폐수 중 호기성 폭기 공정에 의해 질산화된 질화액을 상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역으로 반송하는 단계;
    (d) 상기 폭기조에서 처리된 하폐수를 침전조로 유입시켜 상기 하폐수를 침전 여과시키는 단계;
    (e) 상기 침전조에서 침전된 슬러지를 상기 상기 복합 미생물반응조의 혐기성 영역으로 반송하는 단계; 및
    (f) 상기 침전조에서 처리된 하폐수를 상기 침전조로부터 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에 통성혐기성 탈질 미생물이 부착될 수 있는 복수의 섬모볼담체가 연결부재로 연결된 섬모볼담체 조립체를 상기 복합 미생물반응조의 무산소성 영역 내에 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
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