KR100887567B1

KR100887567B1 - 오폐수 처리 장치

Info

Publication number: KR100887567B1
Application number: KR1020080059787A
Authority: KR
Inventors: 정재우
Original assignee: 주식회사 정우환경산업
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2009-03-09
Anticipated expiration: 2028-06-24

Abstract

본 발명은 오폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 오폐수 처리 장치는 오폐수 중의 고형물을 침전시키는 침사조, 오폐수의 처리 유량을 조절하는 유량조정조, 현수 미생물 접촉링(hanging bio contactor ring, HBC ring)을 포함하는 호기조, 다공성 광물질을 포함하는 광물질 담체층과, 목편 및 상기 목편에 담지된 미생물을 포함하는 접촉 여과층을 포함하며, 간헐폭기(間歇曝氣)에 의하여 오폐수를 정화하는 탈질·인조, 그리고 폭기시 발생하는 거품을 제거한 후, 처리수을 방류하는 소포·방류조를 포함한다.

상기 오폐수 처리 장치는 하나의 반응조에서 인과 질소를 한꺼번에 제거할 수 있으며, 인과 질소의 제거 효율이 우수하다.

오폐수, 처리, 질소, 인, 현수미생물접촉링, HBC, 다공성, 광물질, 목편, 호기, 혐기, 미생물, 차단부재

Description

오폐수 처리 장치{DEVICE FOR TREATING WASTE WATER}

본 발명은 오폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 하나의 반응조에서 인과 질소를 한꺼번에 제거할 수 있으며, 인과 질소의 제거 효율이 우수한 오폐수 처리 장치에 관한 것이다.

최근 급속히 이루어지고 있는 인구의 도시 집중과 산업의 발전으로 인하여,도시 하수 및 산업 폐수가 양적으로 증가되었을 뿐만 아니라, 질적인 오염도가 증가되었다. 이러한 오폐수의 양적·질적 증가는 현대 사회에 커다란 문제가 되었으며, 이를 경제적이고 효과적으로 처리하는 것은 경제 발전과 쾌적한 생활을 추구하기 위한 인류의 당면한 과제가 되었다.

그러나, 종래의 오폐수 처리 시설은 유기물의 제거에만 치중하였을 뿐, 질소와 인의 제거는 거의 이루어지고 있지 못하는 실정이다. 오폐수 중에 포함된 질소와 인은 호수, 하천, 및 인근 해역 심지어 청정해역의 부영화(적조)를 초래함으로써, 생태계를 파괴시킨다.

이에, 정부에서는 1996년 1월부터 하수 종말 처리장에 한하여 총 질소와 총 인의 함량을 규제하기 시작했지만, 일반 소규모의 오폐수 처리 시설에서는 총 질소 와 총 인의 처리 방법에 대한 특별한 방안이 없기 때문에 실효를 거두기가 어려운 실정이다.

생물학적으로 질소·인 제거가 동시에 가능한 공법으로는 혐기/무산소/호기(anaerobic/anoxic/oxic, A²/O) 공법, 변형 바덴포(bardenpo) 공법, UCT(university of cape town) 공법, 또는 VIP(virginia initiative plant) 공법 등이 일반적으로 알려져 있다. 이러한 공법들은 약간의 차이는 있으나 모두 기존의 활성 슬러지 폭기공정을 변형한 형태이다.

즉, 혐기 반응조 및 무산소 반응조를 추가하여 연속 흐름 반응기에서 공간적으로 혐기조, 무산소조, 및 호기조를 순서대로 배열하여 유기물, 질소, 및 인의 제거를 달성하고자 하는 공법이다. 그러나, 이마저도 과다한 설치 면적 및 설치 비용이 요구되며, 그 관리 또한 쉽지 않아 큰 호응을 얻지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 인과 질소를 하나의 반응조에서 한꺼번에 제거할 수 있으며, 인과 질소의 제거 효율이 우수한 오폐수 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 오폐수 중의 고형물을 침전시키는 침사조, 오폐수의 처리 유량을 조절하는 유량조정조, 현수 미생물 접촉링(hanging bio contactor ring, HBC ring)을 포함하는 호기조, 다공성 광물질을 포함하는 광물질 담체층과, 목편 및 상기 목편에 담지된 미생물을 포함하는 접촉 여과층을 포함하며, 간헐폭기(間歇曝氣)에 의하여 오폐수를 정화하는 탈질·인조, 그리고 폭기시 발생하는 거품을 제거한 후, 처리수을 방류하는 소포·방류조를 포함하는 오폐수 처리 장치를 제공한다.

상기 광물질 담체층은 상기 탈질·인조의 유입구 쪽에 설치되고, 상기 접촉 여과층은 상기 탈질·인조의 유출구 쪽에 설치되며, 상기 광물질 담체층과 상기 접촉 여과층 사이에 하부가 개방된 격벽이 설치되어, 상기 오폐수가 상기 격벽의 하부를 통하여 상기 광물질 담체층에서 상기 접촉 여과층으로 이송될 수 있도록 한다.

상기 간헐폭기는 비폭기 시간에 대한 폭기 시간의 비율이 0.7 내지 0.75가 되도록 폭기와 비폭기를 반복할 수 있다.

상기 간헐폭기는 상기 광물질 담체층의 하부에서 이루어지고, 상기 탈질·인 조의 폭기시에 상기 탈질·인조의 바닥에 있는 슬러지(sludge)를 상기 광물질 담체층의 상부로 이송시켜 상기 광물질 담체층의 상부에 분사시킬 수 있다.

상기 오폐수 처리 장치는 상기 침사조와 상기 유량조정조를 연결하는 통로를 포함하며, 상기 통로는 상기 유량조정조 높이의 1/3 내지 2/3 위치에 설치될 수 있다.

상기 오폐수 처리 장치는 상기 침사조와 상기 유량조정조를 연결하는 통로를 포함하며, 상기 침사조는 상기 통로가 형성된 벽면의 상기 통로 주변에 돌출되어 형성되며, 상기 통로와 마주보는 면과 상기 침사조 바닥과 마주보는 면이 개방된 차단부재를 포함할 수 있다.

상기 오폐수 처리 장치는 상기 유량조절조와 상기 호기조를 연결하는 통로를포함하며, 상기 통로 입구에 목편 및 상기 목편에 담지된 미생물을 포함하는 광물질 담체층을 포함할 수 있다.

상기 다공성 광물질은 맥반석, 포졸란(pozzolan), 제올라이트, 황토, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치는 하나의 반응조 내에서 인과 질소를 한꺼번에 제거할 수 있으며, 인과 질소의 제거 효율이 우수하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도이고, 도 3은 도 1의 B 부분을 확대한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치(100)는 침사조(110), 유량조정조(120), 호기조(140), 탈질·인조(150), 및 소포·방류조(160)를 포함한다. 오폐수 처리 장치(100)는 농축조(130)를 더 포함할 수 있다.

오폐수 처리 장치(100)는 하나의 탈질·인조 내부에 광물질 담체층(152)과 접촉 여과층(153)을 포함하여 인과 질소를 한꺼번에 제거할 수 있다. 또한, 오폐수 처리 장치(100)는 호기조(140)에서 암모니아 또는 유기 질소를 질산화시킨 후 탈질·인조(150)에서 질산을 환원시킴으로써, 오폐수에 포함되어 있는 총 질소의 제거 효율이 우수하며, 탈질·인조(150)에서는 간헐폭기를 실시하여 질소의 고도 처리가 가능하다.

침사조(110)는 유입관(101)을 통하여 오폐수를 공급 받는다. 오폐수는 토사류를 함유하고 있는 경우가 많다. 토사류는 관내에 침전하여 오폐수의 흐름을 방해하거나, 설비기기 및 펌프 등을 마모시키며, 관의 용적을 감소시킨다. 침사조(110)는 이러한 토사류는 침전시키고, 부유물질 또는 기름 성분은 부상시킨다. 이때, 침사조(110)의 중층수를 유량조정조(120)로 자연 이송하여 침전된 고형물과 부상된 부유물질 등이 유량조정조(120)로 이송되지 않도록 한다.

이때, 침사조(110)와 유량조정조(120)를 연결하는 유량조정조 유입관(191)은 유량조정조(120) 높이의 1/3 내지 2/3 위치에 설치된다. 유량조정조 유입관(191) 의 높이가 상기 범위 내인 경우, 침사조(110)에서 침전된 고형물과 부상된 부유물질 등이 유량조정조(120)로 이송되지 않으며, 유량조정조(120)의 수위가 그 중간 수위까지 침사조(110)의 수위와 함께 변하도록 하여, 유량조정의 용량을 늘릴 수 있다.

도 2를 참조하면, 유량조정조 유입관(191)의 주변에는 차단부재(115)가 형성된다. 차단부재(115)는 침사조(110)의 벽면(112)에, 유량조정조 유입관(191) 주변에 돌출되어 형성되며, 유량조정조 유입관(191)과 마주보는 면과 침사조(110) 바닥과 마주보는 면이 개방된다. 차단부재(115)는 침사조(110)에서 유량조정조(120)로 오폐수가 이동될 때 오폐수의 흔들림에 의하여 침전된 고형물 또는 부상된 부유물질 등이 중층수에 혼합되는 것을 방지한다. 또한, 차단부재(115)는 중층수에 혼합된 고형물 또는 부유물질 등이 유량조정조(120)로 이송되는 것을 차단한다.

유량조정조(120)는 오폐수의 처리 유량을 조절한다. 유량조정조(120)는 3 단계의 수위 조절 센서(123)을 포함한다. 유량조정조(120)의 수위가 높은 경우에는 오폐수의 이송속도를 빠르게 하고, 중간인 경우에는 오폐수의 이송속도를 보통으로 하고, 낮은 경우에는 오폐수의 이송 속도를 느리게 한다.

유량조정조(120)는 유량조정조(120) 내부에 공기를 지속적으로 공급해주는 폭기 장치(121)를 포함한다. 폭기 장치(121)는 오폐수를 교반하여 주며, 오폐수 자체에 서식하고 있는 미생물에 산소를 공급하여, 미생물에 의해 오폐수 중의 유기 성분이 활발하게 분해되도록 한다. 폭기 장치(121)는 봉 형상의 산기관일 수 있다.

유량조정조(120)는 한쪽 끝에 펌프(181)가 설치된 제1 이송관(171)을 통하여 오폐수를 호기조(140)로 이송시킨다. 또한, 유량조정조(120)는 제2 이송관(172)을 통하여 유량조정조(120)의 상층수만을 호기조(140)로 이송시킬 수 있다. 제2 이송관(172)은 장시간의 정전시 유량조정조(120)가 넘치는 것을 방지하기 위한 것으로서, 유량조정조(120)의 상층수만 호기조(140)로 이송시킨다.

유량조정조(120)는 제2 이송관(172)을 통하여 오폐수를 호기조(140)로 이송시키는 경우, 오폐수를 제1 접촉 여과층(124)에 통과시킨 후 이송시킬 수 있다. 제1 접촉 여과층(124)을 통과시킨 상층수만을 호기조(140)로 이송시켜, 호기조 및 탈질·인조의 생물학적 산소 요구량(BOD) 부하를 줄일 수 있다.

제1 접촉 여과층(124)은 목편에 담지된 다양한 종류의 미생물을 포함하는 여과층이다. 목편은 미생물의 활동을 왕성하게 하며, 제1 접촉 여과층(124) 내부를 적정 온도로 유지시킨다. 목편은 흡수성이 크고, 수용성 추출물 함량이 비교적 적은 삼나무 등의 수종을 사용하여 제조할 수 있다. 목편은 3 내지 7mm, 또는 5 내지 7mm의 크기로 가공하여 잔가루를 제거한 다음, 진공 충격 건조로에 넣어 수액 성분과 색소를 제거한 것을 사용할 수 있다.

제1 접촉 여과층(124)의 목편에 담지되는 미생물로는 종래 오폐수 처리에 사용되는 미생물이면 어떤 종이라도 사용 가능하고, 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 모두 포함할 수 있다.

미생물로는 암모니아를 산화시킬 수 있는 니트로소모나스(nitrosomonas)와 니트로박터(nitrobacter)와 같은 호기성 독립 영양 미생물(aerobic autotrophic micro-organism)을 사용할 수 있다. 호기성 독립 영양 미생물은 산소로 암모니아를 산화시키며 생장한다.

또한, 미생물로는 질산 이온을 환원시킬 수 있는 에어로박터(aerobacter), 바실러스(bacillus), 또는 마이크로코쿠스(micrococcus) 등의 종속 영양 미생물(heterotrophic micro-oranism)도 사용할 수 있다. 종속 영양 미생물들은 산소로도 호흡할 수 있지만, 용존 산소가 고갈되면 질산 이온을 유기물 분해에 이용하면서 질소 가스로 환원시킨다. 종속 영양 미생물들의 탈질 작용을 활성화시키기 위해서는 무산소 환경을 유지하고 유기물을 충분히 공급하여야 한다.

호기조(140)는 유량조정조(120)로 부터 오폐수를 공급 받아 유기물을 제거한다. 호기조(140)는 현수 미생물 접촉링(142)을 포함한다. 현수 미생물 접촉링(142)은 적치대에 복수의 폴리염화비닐리덴 재질의 실을 매달아 구성한다. 현수 미생물 접촉링(142)은 폴리염화비닐리덴 재질의 실을 접촉재로 하고, 접촉재에 미생물을 부착시켜 접촉재의 표면에 생물막을 형성한다. 접촉재에 부착된 미생물은 증식하기 시작하여 봉형상을 이룬다.

생물막이 일정한 두께에 이르면, 생물막의 표면층은 호기성 층을 이루며, 생물막의 심부는 산소가 도달하지 못하여 혐기성 층을 이룬다. 따라서, 현수 미생물 접촉링(142)은 호기성 조건에서는 산소를 소비하고 CO₂, H₂O 등을 생산하며, 혐기성 조건에서는 대사물을 분해시켜 CH₂, H₂O, NH₃ 등의 기체를 방출하는 상호 반응을 한다. 현수 미생물 접촉링(142)은 단위 길이당 접촉 면적이 대단히 넓어 적은 용적으로도 최대의 오폐수 처리 효과를 낼 수 있다.

호기조(140)는 현수 미생물 접촉링(142)의 측면에서 폭기하는 폭기 장치(141)를 포함한다. 호기조(140)는 측면에서 폭기를 함으로써 현수 미생물 접촉링(142)의 파손을 방지할 수 있으며, 폭기에 의해 산소를 현수 미생물 접촉링(142)에 지속적으로 공급함으로써, 현수 미생물 접촉링(142)의 오폐수 처리 능력을 향상시킬 수 있다.

호기조(140)에서 처리된 오폐수의 상층수는 탈질·인조 유입관(192)을 통하여 탈질·인조(150)로 자연 이송된다. 탈질·인조(150)는 다공성 광물질을 포함하는 광물질 담체층(152)과, 목편 및 상기 목편에 담지된 미생물을 포함하는 제2 접촉 여과층(153)을 포함하며, 간헐폭기(間歇曝氣)에 의하여 오폐수를 정화한다.

광물질 담체층(152)은 탈질·인조(150)의 유입관(192) 쪽에 설치되고, 제2 접촉 여과층(153)은 탈질·인조(150)의 유출구 쪽에 설치된다. 광물질 담체층(152)과 접촉 여과층(153) 사이에는 하부가 개방된 격벽(154)이 설치된다. 격벽(154)은 오폐수가 격벽(154)의 하부를 통하여 광물질 담체층(152)에서 접촉 여과층(153)으로 이송되도록 하여, 접촉 여과층(153)의 오폐수 처리 효율을 더욱 향상시킨다.

탈질·인조(150)에 유입된 오폐수는 광물질 담체층(152)을 통과하면서 유기 물, 질소, 및 인이 제거되고, 공극이 넓고 흡수성이 뛰어난 접촉 여과층(153)을 통과하면서 고액 분리된 후, 유기물, 질소, 및 인이 추가 제거되어 고도로 정화된다.

광물질 담체층(152)이 포함하는 다공성 광물질은 맥반석, 포졸란(pozzolan), 제올라이트, 황토, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 다공성 광물질은 미세하게 서서히 분해되면서 질소, 및 인 등의 성분을 흡착한다.

제2 접촉 여과층(153)은 목편을 접촉재로 하는 여과층으로서, 목편에 담지된 다양한 종류의 미생물을 포함한다. 제2 접촉 여과층(153)의 목편에 담지되는 미생물로는 종래 오폐수 처리에 사용되는 미생물이면 어떤 종이라도 사용 가능하고, 제1 접촉 여과층(124)에서 설명한 바와 같다.

목편은 미생물의 활동을 왕성하게 하며, 제2 접촉 여과층(153) 내부를 적정 온도로 유지시킨다. 목편은 흡수성이 크고, 수용성 추출물 함량이 비교적 적은 삼나무 등의 수종을 사용하여 제조할 수 있다. 목편은 3 내지 7mm, 또는 5 내지 7mm의 크기로 가공하여 잔가루를 제거한 다음, 진공 충격 건조로에 넣어 수액 성분과 색소를 제거한 것을 사용할 수 있다.

탈질·인조(150)는 광물질 담체층(152)의 하부에 폭기 장치(151)를 포함한다. 폭기 장치(151)는 비폭기 시간에 대한 폭기 시간의 비율이 0.7 내지 0.75가 되도록 폭기와 비폭기를 반복하는 간헐폭기를 한다. 비폭기 시간에 대한 폭기 시간의 비율이 0.7 내지 0.75인 경우 광물질 담체층(152)의 인과 질소의 제거 효율이 향상된다.

탈질·인조(150)는, 호기성 상태에서 인을 보다 많이 섭취하는 과잉섭취(luxury uptake)한 후 침전된 다공성 광물질 슬러지를 폐기함으로써, 인을 제거할 수 있다. 또한, 탈질·인조(150)는 산소 공급이 중단되는 무산소 상태에서, 유입되는 오폐수 내의 유기물질을 이용하여 NO₃를 NO₂, NO, N₂O, N₂로 순차적으로 환원시키는 탈질화 작용을 통하여, 질소를 N₂ 가스의 형태로 대기 중으로 방출하여 제거한다.

비폭기 시간에 대한 폭기 시간의 비율은 혐기 기간에 대한 호기 기간의 비율 또는 탈질 속도에 대한 질화 속도의 비율과 같은 의미를 가진다. 예를 들어, 탈질·인조(150)의 1 회분 시간을 2 시간으로 할 경우, 폭기 시간을 50분으로 유지하고 비폭기시간을 70분으로 한다. 폭기가 시작되면 용존 산소량(DO)이 상승하고 폭기를 정지하면 용존 산소량은 서서히 내려가기 시작해 마침내 0mg/l가 된다. 다시 폭기를 개시할 때까지 용존 산소량은 0mg/l 상태를 계속 유지하게 된다. 즉, 폭기를 정지해도 용존 산소량이 0mg/l가 될 때까지는 탈질·인조는 호기 상태가 유지된다. 따라서, 비폭기 시간에 대한 폭기 시간의 비율을 0.7 내지 0.75가 되도록 함으로써, 인과 질소의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

간헐폭기시 탈질·인조(150)의 바닥에 있는 슬러지(sludge)를 광물질 담체층(152)의 상부로 이송시킨 후, 스프레이 노즐(185)를 통하여 광물질 담체층(152)의 상부에 분사시켜 줄 수 있다. 슬러지의 이송은 한쪽 끝에 펌프(182)가 설치된 제4 이송관(174)에 의하여 이루어진다. 광물질 담체층(152)의 하부에서 폭기하고, 상부에서 슬러지를 분사시킴으로써, 광물질 담체층(152)의 오폐수 처리 능력을 향상시킬 수 있다.

한편, 접촉 여과층(153)에서는 오폐수 속의 현탁 물질이 미생물에 흡착되고 미생물은 점차 비후해져서 탈리 및 침강하게 된다. 탈질·인조(150)의 바닥에는 질소 및 인을 흡착하여 분해된 다공성 광물질 또는 비후해져서 탈리 및 침강된 미생물 등의 고형물이 쌓이게 된다. 이들 고형물은 한쪽 끝에 펌프(183)를 포함하는 제3 이송관(173)을 통하여 농축조(130)로 이송된다. 고형물의 농축조(130)로의 이송은 탈질·인조(150)의 비폭기 기간이 끝난 후, 폭기가 시작되기 전에 이루어질 수 있다.

이하, 탈질·인조(150)에서 간헐폭기에 의한 질소와 인의 제거 원리를 보다 구체적으로 설명한다. 우선, 탈질·인조(150)에서의 질소 제거는 생물학적 질산염 제거 방법을 이용한다.

생물학적 질소 제거의 최종 경로인 탈질산화 반응은 일반적으로 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계는 질산성 질소가 아질산성 질소로 변화되는 것이고, 두 번째 단계는 아질산성 질소가 질소 가스인 N₂로 전환되는 것이다.

탈질 반응이 일어나기 위해서는 우선 Do가 0.2mg/l 이하로 매우 낮아야 하며, 질산성 질소가 충분히 존재해야 한다. 탈질 반응은 Do에 따라 혐기성 탈질(anaerobic denitrification)과 호기성 탈질(aerobic denitrification)로 구분된다. 호기성 탈질은 산소가 있는 조건에서 호기성 미생물이 암모니아를 아질산이온 또는 질산이온으로 전환시키는 과정이며, 혐기성 탈질은 산소가 없는 조건에서 혐기성 미생물이 산소 대신 질산성 질소를 전자 수용체로 사용하여 탈질화 반응을 일으키는 것이다. 탈질·인조(150)에서는 간헐폭기를 통하여 호기성 분위기와 혐기성 분위기를 번갈아 조성함으로써, 혐기성 탈질과 호기성 탈질을 반복하여 질소를 제거한다.

또한, 탈질·인조(150)의 간헐폭기에서 폭기를 재개할 시 광물질 담체층 상부에서 오폐수를 분사하여 암모니아 같은 휘발성 오염 물질과 공기간의 접촉 면적을 증대시켜 줌으로써, 휘발성 오염 물질을 휘발·제거할 수 있다. 이때, 공기를 물의 흐름 방향에 역류하도록 설치한 폭기 장치(151)를 통해 공기와의 접촉 면적을 증대시킨다.

또한, 탈질·인조(150)에 유입되는 오폐수의 pH를 11 이상으로 충분히 높여서 수중에 존재하는 암모늄 이온(NH₄ ⁺)을 암모니아(NH₃) 분자로 변화시킨 후, 공기와 접촉시켜 기체 상태로 날려 보낸다. 이때, 유입 오폐수의 pH를 높이기 위해 석회 성분과 같은 광물질을 사용할 수 있다.

한편, 탈질·인조(150)에서의 인의 제거는 생물적 탈인 공정에 의한 제거 방법을 이용한다. 생물학적 탈인 공정은 미생물이 호기적 조건에서 인을 필요양 이상으로 섭취하고, 혐기적 조건에서 섭취한 인을 방출하는 성질을 이용한다. 광물 질 담체층(152)의 다공성 광물질은 서서히 미세하게 녹으면서, 혐기성 조건에서 미생물이 방출한 농도가 높은 인을 응집·침전시켜 제거한다. 이때, 침전의 효과를 높이기 위해 탈질·인조(150)의 유출구 쪽에 설치된 제2 접촉 여과층(153)은 오폐수에 포함되어 있는 현탁 물질을 흡착하고, 흡착된 현탁 물질들은 점차 비후해져서 탈리·침강되는데, 이때 침강 속도는 보통 침전의 1.5 내지 2배가 된다. 침강된 현탁 물질들은 제3 이송관(173)을 통하여 농축조(130)로 이송되며, 이러한 방법을 통하여 탈질·인조(150)는 인을 제거할 수 있다.

상기와 같이 방법으로 질소와 인을 제거할 때, 탈질·인조(150)의 질소 제거 효율은 80 내지 90%이고, 탈질·인조(150)의 인 제거 효율을 90 내지 98%이다.

탈질·인조(150)의 접촉 여과층(153)을 통과한 탈질·인조(150)의 상층수는 소포·방류조(160)의 유입관(193)을 통하여 소포·방류조(160)로 이송된다. 소포·방류조(160)로 이송된 처리수는 펌프(184)를 통하여 분사됨으로써, 호기조(140)에서 폭기시 발생한 거품이 제거된다. 거품이 제거된 처리수는 방류관(102)를 통하여 방류된다. 또한, 소포·방류조(160)의 바닥에 있는 슬러지는 한쪽 끝에 펌프(184)가 설치된 제5 이송관(175)에 의하여 호기조(140)로 이송될 수 있다.

한편, 농축조(130)로 이송된 오폐수는 슬러지를 침전시킨 후, 상층수만이 농축조(130)의 방류관(194)를 통하여 유량조정조(120)로 이송된다. 농축조(130)에 침전된 슬러지는 오폐수 처리 장치(100)로부터 반출된다. 또한, 농축조(130)는 폭기 장치(131)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치(100)는 간헐폭기에 의한 호기 과정와 혐기 과정을 통해 하나의 반응조 내에서 유기물, 질소, 및 인을 동시에 제거할 수 있다. 탈질·인조(150)는 광물질 담체층(152) 상부에서 스프레이 노즐(185)을 통해 오폐수를 분무하고, 하부에서 폭기 장치(151)를 통해 오폐수를 역류시킴으로써, 광물질에 의하여 인을 침전 및 제거시키고, 암모니아 탈기 과정을 통해 질소를 동시에 제거할 수 있다.

또한, 오폐수 처리 장치(100)는 호기성 조건에서 과잉섭취한 인을 혐기성 조건에서 방출시키고, 다공성 광물질에 의한 화학 응집 침전에 의해 제거한다. 이때, 제2 접촉 여과층에 의해 침전 효과를 높일 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

( 실시예 1)

축산폐수 종합처리장에서 처리한, 하기 표 1에서 나타낸 바와 같은 조성을 가지는 처리장 원수를 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치를 이용하여 처리하였다. 오폐수 처리 장치를 이용하여 처리한 처리수의 BOD, 화학적 산소 요구량(COD), 부유 물질(SS), 총 인(T-P), 및 총 질소(T-N)를 측정하였고, 그 결과 또한 하기 표 1에 나타내었다.

오폐수 처리 장치를 이용한 처리시, 1 회분 시간을 2 시간으로 하였고, 비폭기시간에 대한 폭기시간의 비율을 50분/70분으로 하였다. 또한, 탈질·인조의 바 닥층 슬러지를 광물질 담체층 상부로 이송하여 분사시켜 주었다.

( 실시예 2)

실시예 1에서 사용한 처리장 원수 대신에, 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 가지는 처리장 방류수를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 오폐수를 처리하였다. 오폐수 처리 장치를 이용하여 처리한 처리수의 BOD, COD, SS, T-P, 및 T-N를 측정하였고, 그 결과 또한 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

	처리장 원수 (mg/l)	처리장 방류수 (mg/l)	처리장 효율 (%)	실시예 1 처리수 (mg/l)	실시예 1 효율 (%)	실시예 2 처리수 (mg/l)	실시예 2 효율 (%)
BOD	1540	1180	23.3	1.2	99.9	1.6	99.8
COD	840	840	0	64.0	92.3	148	83.3
SS	1310	490	62.5	57.3	95.6	60.0	87.7
T-N	311	653	-209	132	57.5	436	33.2
T-P	53.3	25.8	51.5	0.20	99.6	0.57	99.7

상기 표 1을 참조하면, 축산폐수 종합처리장의 경우, BOD의 처리 효율이 23.3%이고, COD의 처리 효율이 0%이고, SS의 처리 효율이 62.5%이고, T-N의 처리 효율이 -209%이고, T-P의 처리 효율이 51.5%으로, 총 질소의 양이 오히려 증가하였으며, 총 인의 제거 효율 역시 매우 낮음을 알 수 있다.

이에 비하여, 실시예 1의 경우, BOD의 처리 효율이 99.9%이고, COD의 처리 효율이 92.3%이고, SS의 처리 효율이 95.6%이고, T-N의 처리 효율이 57.5%이고, T-P의 처리 효율이 99.6%인 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 2의 경우, BOD의 처리 효율이 99.8%이고, COD의 처리 효율이 83.3%이고, SS의 처리 효율이 87.7%이고, T-N의 처리 효율이 33.2%이고, T-P의 처리 효율이 99.7%인 것을 알 수 있다.

실시예 2의 경우가 실시예 1의 경우 보다 처리 효율이 낮은 이유는 축산폐수 종합처리장의 처리 과정에서 응집제를 과다하게 사용하여 T-N이 증가하였고, 축산폐수 종합처리장의 T-N 처리 효율 또한 좋지 않았기 때문이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치를 사용하면 총 인 및 총 질소의 제거 효율을 매우 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리 장치의 단면도.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도.

도 3은 도 1의 B 부분을 확대한 사시도.

<도면 부호의 설명>

100: 오폐수 처리 장치 101: 유입관

102: 방류관 110: 침사조

112: 침사조의 벽면 115: 차단부재

120: 유량조정조 121: 유량조정조 폭기 장치

123: 수위 조절 센서 124: 제1 접촉 여과층

130: 농축조 131: 농축조 폭기 장치

140: 호기조 141: 호기조 폭기 장치

142: 현수 미생물 접촉링 150: 탈질·인조

151: 탈질·인조 폭기 장치 152: 광물질 담체층

153: 제2 접촉 여과층 154: 격벽

160: 소포·방류조 171: 제1 이송관

172: 제2 이송관 173: 제3 이송관

174: 제4 이송관 175: 제5 이송관

181: 제1 이송관 펌프 182: 제4 이송관 펌프

183: 제3 이송관 펌프 184: 제5 이송관 펌프

185: 스프레이 노즐 191: 유량조정조 유입관

192: 탈질·인조 유입관 193: 소포·방류조 유입관

194: 농축조 방류관

Claims

오폐수 중의 고형물을 침전시키는 침사조,

상기 침사조로부터 오폐수를 공급 받으며, 오폐수의 처리 유량을 조절하는 유량조정조,

상기 유량조정조로부터 오폐수를 공급 받으며, 현수 미생물 접촉링(hanging bio contactor ring, HBC ring)을 포함하는 호기조,

상기 호기조로부터 오폐수를 공급 받으며, 상기 다공성 광물질을 포함하는 광물질 담체층과, 목편 및 상기 목편에 담지된 미생물을 포함하는 접촉 여과층을 포함하며, 간헐폭기(間歇曝氣)에 의하여 오폐수를 정화하는 탈질·인조, 그리고

상기 탈질·인조에서 정화된 오폐수를 공급 받아 폭기시 발생하는 거품을 제거한 후, 처리수를 방류하는 소포·방류조

를 포함하는 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 광물질 담체층은 상기 탈질·인조의 유입구 쪽에 설치되고, 상기 접촉 여과층은 상기 탈질·인조의 유출구 쪽에 설치되며,

상기 광물질 담체층과 상기 접촉 여과층 사이에 하부가 개방된 격벽이 설치되어, 상기 오폐수가 상기 격벽의 하부를 통하여 상기 광물질 담체층에서 상기 접촉 여과층으로 이송되도록 하는 것인 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 간헐폭기는 비폭기 시간에 대한 폭기 시간의 비율이 0.7 내지 0.75가 되도록 폭기와 비폭기를 반복하는 것인 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 간헐폭기는 상기 광물질 담체층의 하부에서 이루어지고,

상기 탈질·인조의 폭기시에 상기 탈질·인조의 바닥에 있는 슬러지(sludge)를 상기 광물질 담체층의 상부로 이송시켜 상기 광물질 담체층의 상부에 분사시키는 것인 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 오폐수 처리 장치는 상기 침사조와 상기 유량조정조를 연결하는 통로를 포함하며,

상기 통로는 상기 유량조정조 높이의 1/3 내지 2/3 위치에 설치되는 것인 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 오폐수 처리 장치는 상기 침사조와 상기 유량조정조를 연결하는 통로를 포함하며,

상기 침사조는 상기 통로가 형성된 벽면의 상기 통로 주변에 돌출되어 형성되며, 상기 통로와 마주보는 면과 상기 침사조 바닥과 마주보는 면이 개방된 차단 부재를 포함하는 것인 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 오폐수 처리 장치는 상기 유량조정조와 상기 호기조를 연결하는 통로를 포함하며,

상기 유량조정조는 상기 통로 입구에 목편 및 상기 목편에 담지된 미생물을포함하는 접촉 여과층을 포함하는 것인 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서

상기 다공성 광물질은 맥반석, 포졸란(pozzolan), 제올라이트, 황토, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것인 오폐수 처리 장치.