KR20240037759A

KR20240037759A - 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리방법

Info

Publication number: KR20240037759A
Application number: KR1020220116663A
Authority: KR
Inventors: 강점석; 심정구; 이용진; 김명희; 한동균; 조용빈
Original assignee: 주식회사 가나엔텍
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2042-09-15
Also published as: KR102730235B1

Abstract

본 발명은, 하수로부터 협잡물, 침점물 또는 토사를 제거하는 스크린 및 침사지; 상기 스크린 및 침사지를 통과한 하수를 담수하여 일정 시간 동안 체류시켜 침전물을 침전시키면서 상등수와 분리시키는 제1침전조; 상기 제1침전조로부터 배출되는 상등수를 미생물이 생식하는 공간에 설정 시간 동안 담수하고, 산소를 공급하여 미생물과의 탄소반응으로 이산화탄소를 배출하고 질소 및 인을 소비시키는 폭기조; 상기 폭기조에서 배출되는 처리수를 설정 시간 동안 담수하여 활성슬러지와 상등부를 분리시키는 침전조; 상기 침전조에서 배출되는 처리수로부터 질소 또는 인을 제거하는 여과필터 및 총인 처리시설; 및 상기 여과필터 및 총인 처리시설로부터 배출되는 처리수에 소독약 및 자외선을 제공하여 미생물을 제거하는 살균부를 포함하고, 상기 폭기조에는, 생물반응공정이 70~80% 진행된 활성슬러지를 제1침전조로 반송시키는 농도조절부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리방법 {Sewage treatment device with active sludge concentration control function and sewage treatment method using it}

본 발명은 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 생물반응조의 활성슬러지의 농도를 제어하는 설비부를 구비하여 활성슬러지의 농도를 설정범위 내로 유지시키고, F/M비(Food to Microorganism ratio)를 낮춰 하수처리장치의 처리효율을 증대시킬 수 있으며, 유입 부하에 대한 대응과 최종침전조 계면 수질 안정화를 도모하고, 운영비절감 및 약품비를 절감할 수 있는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법에 관한 것이다.

근세기는 지구 온난화에 의한 해수의 온도 상승과 함께, 산업화, 도시화에 의해 질소와 인과 같은 영양염류의 배출량이 급격하게 증가하면서 연안과 호소의 부영양화를 유발하여 적조와 녹조 현상을 발생시켜 수질환경을 심하게 오염시키고 있다.

따라서 하수처리장에 대한 방류수 수질기준을 지속적으로 강화하고, 오염물질 감량을 전제로 개발을 허가하는 오염총량제 시행과 같은 규제조치와 더불어 하수처리장의 방류수를 중수도 또는 하천 유지용수로 재활용하도록 권장하고 있고 또한 호소 등의 부영양화 방지를 위한 공공하수처리설의 방류수 수질기준 강화(2008. 1. 1. 시행)에 따라 새로 설치하는 공공하수처리시설은 질소, 인처리 위주로 시설을 설치하고, 기존 시설에 대해서도 고도처리시설을 설치하도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 정부의 방침에도 불구하고 현재 전국적으로 운영되고 있는 하수처리시설들은 거의 대부분 활성슬러지법을 기본으로 하는 2차 처리시설에 의해 운영되고 있으며, 이러한 기존의 활성슬러지 공법을 적용한 시설들은 폭기조와 침전조로 구성되어 있고, 산소가 공급되는 폭기조에서 미생물의 대사과정을 통하여 하수 중의 유기물이 제거되고, 그리고 이어지는 침전조에서 중력침전에 의하여 미생물과 유기물이 제거된 처리수가 분리되도록 되어있으며, 침전조에서 침전한 일부 슬러지는 폭기조의 미생물 농도 유지를 위하여 다시 반송되어 내부 순환되고, 나머지 슬러지는 외부로 배출되는 구조의 시설로서, 상기와 같은 기존 활성슬러지 시설은 하수에 함유된 질소, 인과 같은 영양염류의 처리를 위한 고도처리에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

한편, 하수에 함유된 질소나 인과 같은 영양염류를 제거하기 위해 A2O, A/O, MLE, VIP 등과 같은 고도처리공법으로 처리하고 있지만 상기와 같은 공법들은 질소와 인의 제거에 필수적인 질산화, 탈질, 인의 섭취와 방출과 같은 생물학적 반응을 위하여 기존의 활성슬러지공정의 폭기조와 침전조 외에도 무산소조와 혐기조 등과 같은 여러 개의 반응조와 내부순환을 위한 펌프 등의 시설들이 추가적으로 구비되어있다.

따라서 현재 운영 중인 하수처리장의 경우에는 최근에 신설되는 처리시설의 경우에만 질소, 인의 처리가 가능한 고도처리시설이 설치되고 있고, 종래의 하수처리시설들은 기존의 활성슬러지공법에 고도처리공정을 적용하기 위해서는 기존의 활성슬러지 시설에 무산소조 및 혐기조를 추가적으로 설치하고, 무산소조로의 내부순환을 위한 설비도 추가적으로 설치되어야 하지만 대부분의 하수처리시설의 경우 이러한 추가시설의 설치를 위한 추가부지가 확보되어 있지 아니하여 기존 시설의 개선에 많은 어려움이 있다.

한편, 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로 종래의 활성슬러지 시설을 개선하여 고도처리를 할 수 있도록 개발된 기술들이 특허 출원된 내용들을 살펴보면, 선행기술 1의 예로서 국내 등록특허 제0785044호에는 종래의 폭기조 내부에 격벽을 설치하여 무산소조와 호기조로 분리하고, 종래의 침전조를 유입하수의 유량과 수질을 균등화하는 균등조로 개선하고, 하수를 흡인여과하고 막투과수를 배출하기 위해 호기조 내에 침지형 분리막의 설치와 인의 응집처리를 유도하기 위해 응집제 주입용 약품저장탱크와 약품주입장치를 무산소조로부터 호기조로 활성슬러지 혼합액이 월류하기 직전부분에 설치하여 하수의 영양염류를 처리하는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 공법을 이용하는 기존의 하수처리시설을 고도처리시설로 리모델링하는 방법이 알려져 있다.

그리고 선행기술 2의 예로서, 국내 등록특허 제0740580호에의 반응조는 기존의 폭기조를 이용하되, 그 내부에 3개 이상의 격막을 설치하여 4개 이상의 구획을 형성시키고, 제1 구획에서는 반응조 말단의 호기조로부터 반송되는 반송수의 산소 농도를 줄이고, 제2 구획에서는 무산소 조건을 유도하며, 제3 구획에서는 혐기 조건을 유도하고, 분리막을 설치하는 말단의 제4구획에서는 호기 조건을 유도하고, 격막에 의하여 구획된 반응조 내 영역의 각각에는 미생물과 유입수 또는 반송수가 잘 혼합되도록 교반기를 설치하여 전단으로 유입되는 유입수와 반송수가 반응조 전단으로부터 진행하는 경우 플러그 흐름의 형태로 이동하면서 무산소 조건에서 혐기 조건으로 천이가 일어날 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 활성 슬러지 공법을 이용하는 기존의 하수 처리공정으로부터 개선된 단일 반응조를 구비하는 고도처리장치 및 방법이 알려져 있다.

그러나 상기와 같은 선행기술 1, 2와 같은 특허들의 경우에는 기존 처리시설의 부지 면적 내에서 활성슬러지조 내부에 격벽을 설치한 개선시설로서 하수를 고도 처리한다고는 하나 시설내로 유입되는 처리하수의 영양염류의 종류와 농도변화가 심한 경우 처리하수에 함유된 영양염류를 제대로 처리하지 못하는 문제점이 발생할 우려가 있고, 특히 선행기술 1의 경우에는 고도하수처리의 효율을 높이고자 인의 응집처리를 촉진하기 위해 별도의 약품저장탱크와 약품주입장치를 마련하여야 하는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 기존의 활성슬러지 처리시설을 개선한 하수용 고도처리장치가 개발되었으며, 종래기술에 따른 고도처리장치는, 복수 개의 반응조 및 복수 개의 침전조를 구비한 기존의 활성슬러지 시설을 개선한 하수용 고도처리장치에서, 반응조는 그 내부가 복수 개의 격벽에 의해 복수 개의 각 단이 형성된 구조로 이루어지고, 각 단은 제1단이 혐기조 및 무산소조이고, 나머지 단이 호기조로 각각 이루어지며, 반응조는 유입하수 중에 함유되어 있는 영양염류의 종류와 농도에 따라 혐기조 및 무산소조로 이루어진 제1단에서 혐기조 및 무산소조의 배열조합을 가변적으로 운용되고, 반응조에서 혐기조에는 유입하수와 침전조로부터 외부 반송수가 유입되고, 무산소조에는 유입하수와 침전조로부터 외부 반송수, 호기조 끝단으로부터 내부 반송수가 유입되고, 호기조는 호기조 끝단으로부터 내부 반송수가 호기조 첫단으로 유입된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1019070호(2011년 03월 07일 공고, 발명의 명칭 : 기존의 활성슬러지 처리시설을 개선한 하수 고도처리장치 및 이 장치를 이용한 고도처리방법)에 개시되어 있다.

종래기술에 따른 하수 처리장치는, 일정의 활성슬러지 유입의 농도에 따라 저농도, 고농도 및 온도에 기준하여 적당한 활성슬러지 농도를 정하는 방식으로 설계 고안 되었으며, 일반적인 개념의 맞춤형 하수처리 방식이기 때문에 기존 활성처리방식에 단계별 구획을 정하여 A2O, A/O 등 고도처리공법을 도입하였으나, 이 방법은 운영상 높은 F/M비 운영을 초래 할 수 있고, 최종 침전조 고액분리 단계에서 슬러지부피 증감에 따른 오염물질에 의해 방류 수질이 악화될 수 있는 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 생물반응조의 활성슬러지의 농도를 제어하는 설비부를 구비하여 활성슬러지의 농도를 설정범위 내로 유지시키고, F/M비(Food to Microorganism ratio)를 낮춰 하수처리장치의 처리효율을 증대시킬 수 있으며, 유입 부하에 대한 대응과 최종침전조 계면 수질 안정화를 도모하고, 운영비절감 및 약품비를 절감할 수 있는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 생물반응조(폭기조)의 농도조절을 위해 농도를 측정할 수 있는 센서부와 슬러지를 이송하는 펌프를 포함하는 하수처리장치를 이용하여 종래기술에 따른 고도처리방식의 문제를 해결하고, 수질안정화 및 운영비를 절감할 수 있는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다

또한, 본 발명의 상기 농도조절부는, 일측에 활성슬러지가 공급되는 유입부가 연결되고, 활성슬러지가 담수되는 담수공간을 제공하는 본체부; 상기 본체부의 상면을 커버하는 워크웨이에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부의 중앙부에 수직방향으로 직립되게 설치되는 중심 기둥축; 상기 중심 기둥축으로부터 경사지게 돌출되고, 상기 본체부에 담수되는 활성슬러지를 교반시키는 축 날개; 상기 본체부의 하단으로부터 연장되어 배출부에 설치되어 슬러지를 배출시키는 슬러지 펌프; 및 상기 본체부의 내부 수위를 조절하도록 본체의 상부에 설치되는 수위조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 본체부는, 내벽에 고정 원뿔형 슬라이딩 플레이트가 설치되고, 상기 슬라이딩 플레이트는, 본체부 직경의 1/3 길이로 이루어지며, 상기 슬라이딩 플레이트의 높이는 본체부의 하단부에서 1/5 지점 및 3/5 지점에 45°하향 경사지게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 중심구동축으로부터 돌출되는 축 날개는 본체부의 하부에서 2/5 지점 및 4/5 지점에 배치되고, 2/5,4/5 높이에 각각 4 set를 설치하며, 각각의 축 날개는 20cm 너비에 45°하향으로 경사지게 배치되며, 축 날개의 길이는 본체부 직경의 1/3 크기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 수위조절부는, 유량의 유속에 의해 수위조절부가 기울어지거나 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 상기 수위조절부의 상단에는 롤러부로부터 연장되는 와이어가 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 수위조절부의 하단에는 주름관 단부가 설치되어 상기 수위조절부가 상승 또는 하강할 때에 상기 주름관이 팽창 또는 압축되면서 상기 수위조절부의 높이가 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, (a) 하수를 스크린 및 침사지에 통과시켜 협잡물과 침전물 또는 토사를 제거하는 단계; (b) 상기 스크린 및 침사지를 통과하여 공급된 하수를 제1침전조에 담수하여 체류시간동안 침전시켜 상등수와 침전물을 분리하는 단계; (c) 상기 제1침전조에서 배출되는 상등수를 미생물이 생식하는 생물반응조(폭기조)에 담수하고 체류시간 동안 산소를 공급하여 미생물과의 탄소반응으로 이산화탄소를 배출하고 질소 및 인을 소비시키는 단계; (c) 상기 폭기조에서 처리된 처리수를 침전조에 담수하여 체류시간동안 활성슬러지와 상등수를 분리시키는 단계; (d) 상기 침전조에서 공급되는 처리수를 상기 필터 여과 및 총인 처리시설을 거쳐 질소 또는 인을 제거하는 단계; 및 (e) 상기 필터 여과 및 총인 처리시설에서 배출되는 처리수에 포함된 균을 제거하기 위해 소독약과 자외선을 공급하여 미생물을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 (c)단계는, 일측에 활성슬러지가 공급되는 유입부가 연결되고, 활성슬러지가 담수되는 담수공간을 제공하는 본체부; 상기 본체부의 상면을 커버하는 워크웨이에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부의 중앙부에 수직방향으로 직립되게 설치되는 중심 기둥축; 상기 중심 기둥축으로부터 경사지게 돌출되고, 상기 본체부에 담수되는 활성슬러지를 교반시키는 축 날개; 상기 본체부의 하단으로부터 연장되어 배출부에 설치되어 슬러지를 배출시키는 슬러지 펌프; 및 상기 본체부의 내부 수위를 조절하도록 본체의 상부에 설치되는 수위조절부를 포함하는 농도조절부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법은, 생물반응조 처리과정의 70 ~ 80% 단계에서 활성슬러지를 공급할 수 있는 구조로 유입부가 설치되고, 농도조절장치의 구동에 의해 활성슬러지가 반송 공급되므로 낮은 F/M비를 유지하여 처리효율을 증대시킬 수 있고, 나팔모양의 깔때기 형식으로 하수유속 및 일정한 농도를 유지할 수 있도록 V-웨어형의 유출부가 구비되므로 생물반응조(폭기조) 최종후단부도 낮은 F/M비를 구성 할 수 있어 처리효율을 증대시킬 수 있으므로 약품비 및 처리비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법은, 활성슬러지의 농도를 조절하는 설비부 하단에 반송제어부가 설치되므로 반송제어부의 펌프 구동에 의해 활성슬러지를 생물반응조 전단계로 이송할 수 있는 있어 활성슬러지 농도를 용이하게 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법은, 활성슬러지의 농도를 조절하는 설비부가 구비되므로 유입 부하 조절, 최종 침전조 계면 유지, 수질안정화를 도모할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치를 이용하는 하수처리방법이 도시된 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 유입부, 본체부, 수위조절부 및 슬러지부가 도시된 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 본체부가 도시된 측면도 및 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 유입부 및 수위조절부가 도시된 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 슬러지부가 도시된 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 수위조절부가 도시된 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 이물질제거부가 도시된 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리방법의 일 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치를 이용하는 하수처리방법이 도시된 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치가 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 유입부, 본체부, 수위조절부 및 슬러지부가 도시된 구성도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 본체부가 도시된 측면도 및 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 유입부 및 수위조절부가 도시된 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 슬러지부가 도시된 구성도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치는, 하수로부터 협잡물, 침점물 또는 토사를 제거하는 스크린 및 침사지와, 스크린 및 침사지를 통과한 하수를 담수하여 일정 시간 동안 체류시켜 침전물을 침전시키면서 상등수와 분리시키는 제1침전조와, 제1침전조로부터 배출되는 상등수를 미생물이 생식하는 공간에 설정 시간 동안 담수하고, 산소를 공급하여 미생물과의 탄소반응으로 이산화탄소를 배출하고 질소 및 인을 소비시키는 폭기조와, 폭기조에서 배출되는 처리수를 설정 시간 동안 담수하여 활성슬러지와 상등부를 분리시키는 침전조와, 침전조에서 배출되는 처리수로부터 질소 또는 인을 제거하는 여과필터 및 총인 처리시설과, 여과필터 및 총인 처리시설로부터 배출되는 처리수에 소독약 및 자외선을 제공하여 미생물을 제거하는 살균부를 포함한다.

본 실시예의 폭기조에는 생물반응공정이 70~80% 진행된 활성슬러지를 반응조 각 단으로 반송시키고, 잉여슬러지를 슬러지 저류조로 이송시키는 농도조절부가 구비되므로 활성슬러지의 농도를 설정범위 내로 유지시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 농도조절부는, 일측에 활성슬러지가 공급되는 유입부가 연결되고, 활성슬러지가 담수되는 담수공간을 제공하는 본체부와, 본체부의 상면을 커버하는 워크웨이에 회전 가능하게 설치되어 본체부의 중앙부에 수직방향으로 직립되게 설치되는 중심 기둥축과, 중심 기둥축으로부터 경사지게 돌출되고, 본체부에 담수되는 활성슬러지를 교반시키는 축날개와, 본체부의 하단으로부터 연장되어 배출부에 설치되어 슬러지를 배출시키는 슬러지 펌프와, 본체부의 내부 수위를 조절하도록 본체의 상부에 설치되는 수위조절부를 포함한다.

본 실시예의 유입부는 생물반응조(폭기조)의 수면 높이와 유입부 상단의 높이가 동일하거나 유사하도록 배치되고, 유입부는, 나팔관 형식의 스테인리스재질의 고정관이며, 유입부로부터 하측으로 연장되는 유입관은, 농도조절부의 본체부 하단부 30cm 정도의 높이에 연결되며, 본체부를 지지하는 지지대에 연결되어 고정된다.

또한, 본 실시예의 본체부는, 상단부가 생물반응조(폭기조)수심보다 50cm 이상 높게 배치되어 이루어지고, 처리공정에 필요치 않는 다른 이물질의 유입을 방지하고, 중심기둥축의 원활한 회전을 위해 워크웨이 상면에 중심축 감속모터가 설치되며, 본체부의 하부는 본체 지지대에 고정되어 진동에 의한 영향을 받지 않도록 하고, 본체부로부터 연장되는 배관이 슬러지부의 상부에 연결되고, 배관에 펌프가 설치되어 본체부로부터 제공되는 슬러지가 슬러지부에 담수된다.

또한, 본 실시예의 본체부는, 내벽에 고정 원뿔형 슬라이딩 플레이트가 설치되고, 슬라이딩 플레이트는, STS 5T 이상의 재질로 이루어지며, 본체부 내벽에 일체로 고정되어 밀폐형식으로 본체부 내부를 구획하고, 슬라이딩 플레이트의 길이는 본체부 직경의 1/3 길이로 이루어지며, 슬라이딩 플레이트의 높이는 본체부의 하단부에서 1/5 지점 및 3/5 지점에 45°하향 경사지게 설치되므로 활성슬러지의 부상 유속을 감소시키는 역할을 하게 된다.

또한, 실시예의 감속모터는 상부의 워크웨이에 설치되고, 하부에는 감속회전을 보조하는 고정레일이 설치되어 기둥축이 유동되지 않도록 고정되어 감속모터와 연결된다.

본 실시예의 중심구동축으로부터 돌출되는 축 날개는 본체부의 하부에서 2/5 지점 및 4/5 지점에 배치되고, 2/5,4/5 높이에 각각 4 set를 설치하며, 각각의 축 날개는 20cm 너비에 45°하향으로 경사지게 배치되며, 축 날개의 길이는 본체부 직경의 1/3 크기로 이루어진다.

또한, 본 실시에의 축 날개는 활성슬러지의 침강을 유도하는 역할을 하며, 활성슬러지의 응집력을 도모하고 활성슬러지의 고액 분리가 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

본 실시예의 수위조절부는 본체부의 수심 및 활성슬러지 농도를 조절하기 위해 설치되고, 수위조절부의 상부는 나팔모양 깔대기 V-WEIR형식으로 이루어지며, 수위조절부의 하부에는 원형의 부유체를 고정 설치하여 본체부의 수면에 부유되어 수면의 높이에 따라 부유체 및 수위조절부가 상승 또는 하강되고, 활성슬러지 농도에 따라 상승 또는 하강하게 된다.

또한, 수위조절부의 상단에는 롤러부로부터 연장되는 와이어가 연결되므로 유량의 유속에 의해 수위조절부가 기울어지거나 흔들리는 것을 방지할 수 있게 되고, 유량의 유속에 의한 수위조절부의 흔들림 방지를 위해 나팔모양 깔때기의 원형 상부를 V-WEIR 형식으로 구성하여 유량의 유속에 의한 움직임을 최소화하도록 하며, 나팔모양 깔때기 상부에 고정대 연결축을 3개의 버클로 고정하여 와이어와 연결하므로 수위조절부의 기울임을 보다 더 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

아울러, 나팔모양 깔때기의 하단에는 주름관 단부가 설치되어 수위조절부가 상승 또는 하강할 때에 주름관이 팽창 또는 압축되면서 수위조절부의 높이가 조절되므로 본체부로부터 토출되는 활성슬러지를 원활하게 배출시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 부유체는 수면의 비중보다 비중이 작게 이루어지고, 롤러부와 와이어에 의해 연결되므로 본체부의 수면 높이 및 활성슬러지의 농도 변화에 감속모터가 구동되면서 상승 또는 하강하면서 활성슬러지의 배출할 수 있게 된다.

또한 MLSS 계측기에 연동되어 자동수위조절을 하며 연속적으로 공급되고 있는 활성슬러지는 주름관 내부를 통과하여 생물반응조(폭기조) 다음 단계로 이송된다.

본 실시에의 본체부를 통과여 유출되는 토출부는 생물반응조(폭기조) 수면과 동일한 높이로 생물반응조에 연결되고, T자형으로 형성되어 활성슬러지의 배출이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

본 실시예의 슬러지부는, 본체부와 일체의 구조물로 연결되고, 본체부 하부와 슬러지부가 연결되며, 슬러지부 하부에는 생물반응조의 활성슬러지 농도에 따라 반송율이 결정되면 구동신호에 의해 구동되는 펌프가 설치된다.

또한 본 실시예의 본체부와 슬러지부를 연결하는 배관은, 생물반응조(폭기조)의 각 처리단계에 각각 활성슬러지를 공급할 수 있도록 각각의 단계에 배관이 연결되고, 각가의 배관에는 전동 밸브가 설치되어 활성슬러지의 공급여부 및 공급량을 조절할 수 있게 된다.

본 실시예의 슬러지부의 상부에는 펌프의 운영 관리를 위해 맨홀 및 인양 설비가 설치되어 관리자의 안전 및 편의를 도모한다.

상기한 바와 같이 구성되는 기술구성들에 의해 이루어지는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치를 이용하는 하수처리방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치를 이용하는 하수처리방법은, 하수를 스크린 및 침사지에 통과시켜 협잡물과 침전물 또는 토사를 제거하는 단계와, 스크린 및 침사지를 통과하여 공급된 하수를 제1침전조에 담수하여 체류시간동안 침전시켜 상등수와 침전물을 분리하는 단계와, 제1침전조에서 배출되는 상등수를 미생물이 생식하는 생물반응조(폭기조)에 담수하고 체류시간 동안 산소를 공급하여 미생물과의 탄소반응으로 이산화탄소를 배출하고 질소 및 인을 소비시키는 단계와, 폭기조에서 처리된 처리수를 침전조에 담수하여 체류시간동안 활성슬러지와 상등수를 분리시키는 단계와, 침전조에서 공급되는 처리수를 필터 여과 및 총인 처리시설을 거쳐 질소 또는 인을 제거하는 단계와, 처리수에 포함된 균을 제거하기 위해 소독약과 자외선을 공급하여 미생물을 제거하는 단계 등을 포함한다.

따라서 하수처리장에 유입되는 하수는 스크린과 침사지를 통과하고 제1침전조, 폭기조, 여과 및 총인처리시설, 소독 공정이 진행된 후에 처리수가 하천 및 바다에 배출되어 하수처리공정이 완료된다.

여기서, 본 실시예는, 생물반응조(폭기조)에서 진행되는 질소 및 인을 소비시키는 단계가 진행되는 과정에서 체류시간이 70~80% 진행된 활성슬러지를 채취유로를 통해 연속적으로 농도조절부에 공급하고, 농도조절부에서 회수되는 활성슬러지가 생물반응조(폭기조)에서 이루어지는 각각의 단계에 반송되어 공급되면서 생물반응조 내부의 활성슬러지의 농도를 설정 범위 내로 조절할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 수위조절부가 도시된 구성도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치의 이물질제거부가 도시된 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 수위조절부(100)는, 본체부(50) 내측으로 연장되고, 길이가 조절되는 주름관(102)과, 주름관(102)의 단부에 설치되고, 수면에 부유되어 수면의 높이에 따라 상승 또는 하강하는 부유체(104)와, 부유체(104)로부터 연장되는 지지대에 설치되고, 본체부(50)의 가이드레일(106)을 따라 슬라이딩되는 롤러부재(107)를 포함한다.

따라서 본체부(50)에 공급되는 활성슬러지의 유량에 따라 수위가 상승 또는 하강하게 되면 수면에 부유되는 부유체(104)가 수면과 같이 상승 또는 하강하게 되므로 부유체(104)에 연결되는 주름관(102)의 단부가 상승 또는 하강하면서 수면으로부터 활성슬러지를 채취할 수 있게 된다.

이때, 부유체(104)로부터 연장되는 지지대에 롤러부재(107)가 구비되고, 롤러부재(107)는 본체부(50) 내벽에 구비되는 가이드레일(106)을 따라 수직방향으로 상승 또는 하강하게 되므로 본 실시예의 부유체(104) 및 주름관(102)의 단부는, 본체부(50) 내부에서 측 방향으로 유동되지 않고 수직방향으로 이동 가능하게 지지되어 주름관(102)의 단부가 본체부(50) 중앙측 방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 주름관(102)의 단부가 부유체(104)와 함께 상승 또는 하강하면서 활성슬러지 수면으로부터 시료를 채취하게 되므로 활성슬러지의 배출을 용이하게 진행할 수 있게 되고, 주름관(102)의 단부가 가이드레일(106)을 따라 수직방향으로만 이동되므로 가변되는 수면 위치에 따라 주름관(102)이 본체부(50)의 중앙 측으로 유동되면서 다른 부품들과 간섭되는 오작동을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 가이드레일(106)은, 본체부(50)에 유입되는 활성슬러지에 포함되는 이물질이 가이드레일(106)에 누적되어 롤러부재(107)가 이동되지 않는 경우에 가이드레일(106)과 롤러부재(107) 사이에 작동유체를 분사하여 이물질을 제거하는 이물질제거부(130)를 구비한다.

따라서 본체부(50)에 담수되는 활성슬러지에 침전물이 설정치 이상으로 포함되는 경우에는 롤러부재(107)와 가이드레일(106) 사이에 이물질이 누적되어 롤러부재(107)가 이동되지 않고 주름관(102)의 하단이 상등수의 수면을 지나 본체부(50) 내측으로 삽입된 상태로 판단하여 계측제어부(36)로부터 이물질제거부(130)에 구동신호를 송신하여 가이드레일(106)과 롤러부재(107) 측으로 작동유체를 분사하여 가이드레일(106)과 롤러부재(107) 사이에 개재되는 이물질을 제거하게 된다.

본 실시예의 이물질제거부(130)는, 가이드레일(106) 상단으로부터 가이드레일(106) 내부로 삽입되어 작동유체를 공급하는 제거유로(132)와, 가이드레일(106) 중앙부를 따라 연장되는 제거유로(132)로부터 일측 및 타측 방향으로 분기되어 연장되는 복수 개의 분기유로(134)와, 분기유로(134)의 단부에 구비되어 제거유로(132) 및 분기유로(134)를 따라 공급되는 작동유체를 롤러부재(107) 측으로 토출시키는 노즐(135)을 포함한다.

따라서 본체부(50)에 공급되는 시료에 포함되는 침전물의 함유량이 설정치 이상이면 주름관(102)의 하단이 수면과 비교하여 하측에 배치되면 침전물이 유입되는 것으로 판단하고, 제거유로(132)를 통해 작동유체를 공급하여 롤러부재(107)와 가이드레일(106) 사이에 개재되는 이물질을 제거토록 한다.

또한, 본 실시예의 이물질제거부(130)는, 토출유로(32a)로부터 분기되어 제거유로(132) 측으로 연장되는 분기관(137)과, 분기관(137)과 제거유로(132)를 착탈 가능하게 연결하는 제2착탈연결부(136)와, 분기관(137)에 설치되어 분기관(137)을 개방 또는 폐쇄시키는 밸브(138)를 더 포함할 수 있다.

따라서 분기관(137), 제2착탈연결부(136) 및 밸브(138)를 더 구비하는 경우에는 본체부(50)의 활성슬러지가 반송될 때에 활성슬러지의 일부를 분기관(137)으로 우회시켜 제거유로(132) 및 노즐(135)을 통해 가이드레일(106) 및 롤러부재(107) 측으로 분사하여 이물질 제거작업을 진행할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예는, 수위조절부(100) 또는 이물질제거부(130)가 파손되어 수리작업 또는 교체작업을 진행하는 경우에 수위조절부(100)가 구비되는 본체부(50)의 내벽 일부분을 교체할 수 있는 교체부(110)가 구비되는데, 하수처리공정은 중단되지 않고 지속되면서 수위조절부(100)에 수리작업 또는 교체작업을 진행할 수 있도록 보조본체부가 구비되고, 폭기조(10)로부터 공급되는 활성슬러지를 보조본체부에 공급하여 본체부(50) 내부를 비운 후에 교체부(110)를 조작하여 본체부(50)의 내벽 일부분을 분리하여 수위조절부(100)의 수리작업 또는 교체작업을 진행할 수 있고, 이때, 제2착탈연결부(136)의 결합상태를 해제시켜 분기관(137)과 해제유로를 분리시킬 수 있게 된다.

본 실시예의 교체부(110)는, 본체부(50) 외벽 일부분이 절개되어 별도의 블록으로 이루어지는 교체블록과, 교체블록의 상단과 본체부(50)를 착탈 가능하게 연결하는 제1연결부(112)와, 교체블록의 하단과 본체부(50)를 착탈 가능하게 연결하는 제2연결부(122)를 포함한다.

따라서 교체블록을 본체부(50)의 내측 방향으로 가압하면 제1연결부(112) 및 제2연결부(122)의 작동에 의해 교체블록이 본체부(50)에 형성되는 홀부를 마감하며 결합되고, 제1연결부(112) 및 제2연결부(122)의 잠금상태를 해제시키면 교체블록을 본체부(50)로부터 분리시켜 수위조절부(100)의 수리작업 또는 교체작업을 진행할 수 있고, 본체부(50) 외벽에 형성되는 홀부를 통해 본체부(50) 내부의 청소작업 또한 진행할 수 있게 된다.

본 실시예의 본체부(50)는 콘크리트 구조물로 이루어질 수 있고, 본체부(50)가 콘크리트 구조물로 이루어져 대형의 구조물인 경우에는 교체블록을 크레인 등의 중장비를 사용하여 이동시킬 수 있고, 본체부(50) 외벽에 형성되는 홀부에는 교체블록이 본체부(50) 내부로 유실되는 것을 방지하는 단턱부 또는 스토퍼가 구비된다.

본 실시예의 제1연결부(112)는, 교체블록 상단으로부터 돌출 가능하게 설치되는 제1후크부재(114)와, 제1후크부재(114)가 삽입되도록 본체부(50)에 형성되는 제1결합홈부(115)와, 제1후크부재(114)를 교체블록 외측 방향으로 가압하는 탄성력을 제공하도록 제1후크부재(114)와 교체블록 사이에 개재되는 제1탄성부재(116)와, 제1후크부재(114)를 후퇴시키면서 제1후크부재(114)의 걸림결합을 해제시키는 제1해제부(117)를 포함한다.

또한, 제1해제부(117)는, 제1후크부재(114)의 배면으로부터 교체블록 외측으로 연장되는 제1와이어(118)와, 제1와이어(118) 단부에 설치되는 제1레버(119)를 포함하므로 작업자의 수작업 또는 공구를 사용하거나 중장비를 구동시켜 제1레버(119)부재를 당기면 제1탄성부재(116)가 압축되면서 제1후크부재(114)가 교체블록 내측의 작동공간부로 삽입되므로 제1후크부재(114)와 제1결합홈부(115)의 걸림결합이 해제되어 교체블록이 본체부(50)로부터 분리될 수 있게 된다.

또한, 제2연결부(122)는, 교체블록 하단으로부터 돌출 가능하게 설치되는 제2후크부재(124)와, 제2후크부재(124)가 삽입되도록 본체부(50)에 형성되는 제2결합홈부(126)와, 제2후크부재(124)를 교체블록 외측 방향으로 가압하는 탄성력을 제공하도록 제2후크부재(124)와 교체블록 사이에 개재되는 제2탄성부재(126)와, 제2후크부재(124)를 후퇴시키면서 제2후크부재(124)의 걸림결합을 해제시키는 제2해제부(127)를 포함한다.

또한, 제2해제부(127)는, 제2후크부재(124)의 배면으로부터 교체블록 외측으로 연장되는 제2와이어(128)와, 제2와이어(128) 단부에 설치되는 제2레버(129)를 포함하므로 작업자의 수작업 또는 공구를 사용하거나 중장비를 구동시켜 제2레버(129)부재를 당기면 제2탄성부재(126)가 압축되면서 제2후크부재(124)가 교체블록 내측의 작동공간부로 삽입되므로 제2후크부재(124)와 제2결합홈부(126)의 걸림결합이 해제되어 교체블록이 본체부(50)로부터 분리될 수 있게 된다.

이로써, 생물반응조의 활성슬러지의 농도를 제어하는 설비부를 구비하여 활성슬러지의 농도를 설정범위 내로 유지시키고, F/M비(Food to Microorganism ratio)를 낮춰 하수처리장치의 처리효율을 증대시킬 수 있으며, 유입 부하에 대한 대응과 최종침전조 계면 수질 안정화를 도모하고, 운영비절감 및 약품비를 절감할 수 있는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 구비하는 하수처리방법을 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

또한, 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 하수처리장치 및 이를 이용하는 하수처리방법이 사용될 수 있다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 유입부 2 : 중심축감속모터
3 : 중심 기둥축 4 : 유입관 토출부
5 : 고정원뿔형 슬라이딩플레이트 6 : 부유체
7 : 채취유로 주름관 8 : FLANGE 접합부
9 : 롤러부 10 : 자동수위조절 감속모터
11 : MLSS METER 12 : 슬러지 배출관
13 : 반송 이송관 14 : 토출 유출부 T자형
15 : 슬러지 펌프 16 : 본체 지지대
17 : WALK WAY 18 : SLUDGE TANK
19 : 축 날개 20 : 전동 밸브

Claims

하수로부터 협잡물, 침점물 또는 토사를 제거하는 스크린 및 침사지;
상기 스크린 및 침사지를 통과한 하수를 담수하여 일정 시간 동안 체류시켜 침전물을 침전시키면서 상등수와 분리시키는 제1침전조;
상기 제1침전조로부터 배출되는 상등수를 미생물이 생식하는 공간에 설정 시간 동안 담수하고, 산소를 공급하여 미생물과의 탄소반응으로 이산화탄소를 배출하고 질소 및 인을 소비시키는 폭기조;
상기 폭기조에서 배출되는 처리수를 설정 시간 동안 담수하여 활성슬러지와 상등부를 분리시키는 침전조;
상기 침전조에서 배출되는 처리수로부터 질소 또는 인을 제거하는 여과필터 및 총인 처리시설; 및
상기 여과필터 및 총인 처리시설로부터 배출되는 처리수에 소독약 및 자외선을 제공하여 미생물을 제거하는 살균부를 포함하고,
상기 폭기조에는, 생물반응공정이 70~80% 진행된 활성슬러지를 제1침전조로 반송시키는 농도조절부가 구비되는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치.
제1항에 있어서, 상기 농도조절부는,
일측에 활성슬러지가 공급되는 유입부가 연결되고, 활성슬러지가 담수되는 담수공간을 제공하는 본체부;
상기 본체부의 상면을 커버하는 워크웨이에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부의 중앙부에 수직방향으로 직립되게 설치되는 중심 기둥축;
상기 중심 기둥축으로부터 경사지게 돌출되고, 상기 본체부에 담수되는 활성슬러지를 교반시키는 축 날개;
상기 본체부의 하단으로부터 연장되어 배출부에 설치되어 슬러지를 배출시키는 슬러지 펌프; 및
상기 본체부의 내부 수위를 조절하도록 본체의 상부에 설치되는 수위조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치.
제2항에 있어서,
상기 본체부는, 내벽에 고정 원뿔형 슬라이딩 플레이트가 설치되고, 상기 슬라이딩 플레이트는, 본체부 직경의 1/3 길이로 이루어지며, 상기 슬라이딩 플레이트의 높이는 본체부의 하단부에서 1/5 지점 및 3/5 지점에 45°하향 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치.
제3항에 있어서,
상기 중심구동축으로부터 돌출되는 축 날개는 본체부의 하부에서 2/5 지점 및 4/5 지점에 배치되고, 2/5,4/5 높이에 각각 4 set를 설치하며, 각각의 축 날개는 20cm 너비에 45°하향으로 경사지게 배치되며, 축 날개의 길이는 본체부 직경의 1/3 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치.
제4항에 있어서,
상기 수위조절부는, 유량의 유속에 의해 수위조절부가 기울어지거나 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 상기 수위조절부의 상단에는 롤러부로부터 연장되는 와이어가 연결되는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치.
제5항에 있어서,
상기 수위조절부의 하단에는 주름관 단부가 설치되어 상기 수위조절부가 상승 또는 하강할 때에 상기 주름관이 팽창 또는 압축되면서 상기 수위조절부의 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치.
(a) 하수를 스크린 및 침사지에 통과시켜 협잡물과 침전물 또는 토사를 제거하는 단계;
(b) 상기 스크린 및 침사지를 통과하여 공급된 하수를 제1침전조에 담수하여 체류시간동안 침전시켜 상등수와 침전물을 분리하는 단계;
(c) 상기 제1침전조에서 배출되는 상등수를 미생물이 생식하는 생물반응조(폭기조)에 담수하고 체류시간 동안 산소를 공급하여 미생물과의 탄소반응으로 이산화탄소를 배출하고 질소 및 인을 소비시키는 단계;
(c) 상기 폭기조에서 처리된 처리수를 침전조에 담수하여 체류시간동안 활성슬러지와 상등수를 분리시키는 단계;
(d) 상기 침전조에서 공급되는 처리수를 상기 필터 여과 및 총인 처리시설을 거쳐 질소 또는 인을 제거하는 단계; 및
(e) 상기 필터 여과 및 총인 처리시설에서 배출되는 처리수에 포함된 균을 제거하기 위해 소독약과 자외선을 공급하여 미생물을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 (c)단계는,
일측에 활성슬러지가 공급되는 유입부가 연결되고, 활성슬러지가 담수되는 담수공간을 제공하는 본체부;
상기 본체부의 상면을 커버하는 워크웨이에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부의 중앙부에 수직방향으로 직립되게 설치되는 중심 기둥축;
상기 중심 기둥축으로부터 경사지게 돌출되고, 상기 본체부에 담수되는 활성슬러지를 교반시키는 축 날개;
상기 본체부의 하단으로부터 연장되어 배출부에 설치되어 슬러지를 배출시키는 슬러지 펌프; 및
상기 본체부의 내부 수위를 조절하도록 본체의 상부에 설치되는 수위조절부를 포함하는 농도조절부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 농도 조절기능을 구비하는 하수처리장치를 이용하는 하수처리방법.