KR-20260060547-A - Advanced wastewater treatment system with eccentric mixing blades for improved treatment performance

Abstract

본 발명은 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1무산소조, 혐기조, 제2무산소조, 호기조 및 제3무산소조가 순서대로 연결되어 위치하고, 상기 호기조는, 편심 설치된 복수의 교반날개를 갖고, 처리공간부에 회전 가능하도록 구비되어 산소를 공급하되, 처리공간부에 저수된 원수를 회전시켜 와류를 형성하며 산소를 공급하기 위한 산소공급수단;을 포함하고, 상기 산소공급수단은 산소공급회전축에 편심 설치되는 산소공급편심축;을 포함한다. 상기와 같은 본 발명에 의하면, 편심된 복수의 교반날개가 처리공간부를 따라 회전되며 변동되어 하수내 고농도 질소의 제거효율, 슬러지 저감효과 내지 산소요구량을 기존대비 현저히 절감할 수 있어 하수 내 유기물, 질소제거효과 및 염분제거효과가 우수하면서도 장치 소형화 및 비용절감효과를 통해 경제적으로 고농도의 질소 함유 하수를 효율적으로 처리할 수 있다.

Inventors

• 신희정
• 박균철
• 김성환

Assignees

• (주)동명기술공단종합건축사사무소
• 주식회사 디엠이엔씨

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241024

Claims (5)

1. 제1무산소조, 혐기조, 제2무산소조, 호기조 및 제3무산소조가 순서대로 연결되어 위치하고, 상기 제1무산소조는 유입원수가 분할유입되는 제1분할유입라인과 상기 제3무산소조로부터의 반송슬러지가 분할내부반송되는 제1분할반송라인이 연결되고, 상기 제1무산소조로부터의 처리수가 이송되는 상기 혐기조에는 상기 유입원수가 분할유입되는 제2분할유입라인이 연결되고, 상기 혐기조로부터의 처리수가 이송되는 상기 제2무산소조에는 상기 제3무산소로부터의 반송슬러지가 분할내부반송되는 제2분할반송라인이 연결되고, 상기 호기조에는 제2무산소조로부터의 처리수가 유입되고, 호기조의 처리수가 이송되는 제3무산소조에는 슬러지 반송라인이 연결된 하폐수의 고도처리장치에 있어서, 상기 호기조는, 내부에 처리공간부가 형성된 챔버; 상기 챔버의 처리공간부로 원수를 공급하기 위한 원수공급부; 상기 처리공간부에서 처리된 처리수가 배출되기 위한 처리수배출부; 상기 처리공간부에서 침전된 침전물을 배출시키기 위한 침전물배출부; 및 편심된 산소공급편심축에 복수의 교반날개를 갖고, 상기 처리공간부에 회전 가능하도록 구비되어 산소를 공급하되, 처리공간부에 저수된 원수를 회전시켜 와류를 형성하며 산소를 공급하기 위한 산소공급수단;을 포함하고, 상기 산소공급수단은, 상기 챔버의 상단부 중앙에 회전 가능하도록 설치되는 산소공급회전축; 상기 처리공간부에 위치되되, 상기 산소공급회전축을 기준으로 편심 설치되어 처리공간부의 외주방향을 따라 회전되는 산소공급편심축; 상기 산소공급회전축, 산소공급편심축을 따라 산소가 이동되어 처리공간부로 공급하기 위한 산소공급부; 상기 산소공급편심축의 외주를 따라 일정 간격으로 이격되도록 구비되는 복수의 교반날개; 상기 산소공급편심축이 처리공간부 외주방향을 따라 회전되도록 상기 산소공급회전축을 회전시키는 제1회전구동부; 및 상기 교반날개가 회전되도록 상기 산소공급편심축을 회전시키는 제2회전구동부;를 포함하는 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 산소공급수단은, 각 상기 교반날개의 내부에 형성되어 상기 처리공간부의 원수가 통과되며 필터링하는 날개필터부;를 더 포함하는 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 교반날개는, 회전방향을 기준으로, 중앙부가 일정 두께로 형성되고, 전단부, 후단부로 갈수록 두께가 점진적으로 감소되며, 상기 날개필터부는, 상기 교반날개의 중앙부 내부에 형성되는 날개필터공간부; 상기 날개필터공간부에 설치되어 원수를 필터링하는 날개필터; 상기 날개필터공간부로 처리공간부의 원수가 유입되는 날개필터유입구; 및 상기 날개필터를 거쳐 필터링된 처리수가 처리공간부로 토출되는 날개필터토출구;를 포함하는 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 날개필터유입구는 상기 교반날개의 전단부에 형성되고, 상기 날개필터토출구는 상기 교반날개의 후단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 날개필터유입구는 상기 교반날개의 전단부에서 일정 거리 이격된 상면에 형성되고, 상기 날개필터토출구는 상기 교반날개의 후단부에서 일정 거리 이격된 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템.

Description

처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템{Advanced wastewater treatment system with eccentric mixing blades for improved treatment performance} 본 발명은 고도처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편심된 복수의 교반날개가 처리공간부를 따라 회전되며 변동되어 하수내 고농도 질소의 제거효율, 슬러지의 저감시킬 수 있어 하수 내 유기물, 질소제거효과 및 염분제거효과가 우수하면서도 장치 소형화 및 비용절감효과를 통해 경제적으로 고농도의 질소 함유 하수를 효율적으로 처리할 수 있는 새로운 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 하폐수 중의 오염물질에는 유기물과 영양염류인 질소와 인이 주종을 이루고 있으며, 이에 따라 질소와 인을 제거하여 폐수를 정화하기 위한 장치의 개발이 다양하게 시도되고 있다. 종래의 정화장치는 생물학적 질소, 인 제거공정은 질산화반응(nitrification)과 인의 과잉섭취를 위한 호기성 반응조(일반적으로 폭기조(曝氣槽)라고 통칭됨), 탈질화(denitrification) 반응을 위한 무산소 반응조 및 인의 방출을 위한 혐기성 반응조 등과 같은 다양한 종류의 반응조를 포함하여 구성된다. 여기서, 종래의 폐수 정화 장치는 한국 공개특허공보 제2009-22168호(발명의 명칭 : 축산폐수 처리 방법 및 그 장치), 한국 등록특허공보 제10-0709456호(발명의 명칭 : 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 방법), 한국 공개특허공보 제1998-67740호(발명의 명칭 : 하, 폐수처리에서의 영양염류의 제거방법 및 장치) 등에서 개시된 바와 같이 주로 박스 형태인 폭기조가 하부에 산기관이 연결 형성되고, 산기관에서 공급되는 공기가 폐수와 혼합되어 미생물이 오염물질을 분해 정화하는 것을 촉진하는 폐수 처리 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종래 폐수 처리장치는 반응이 일어나는 내부가 단일 구조를 이루고 있어, 하폐수가 호기성 반응조를 통과할 때 산소와의 접촉이 원활하게 이루어지지 않으며, 이로 인해 하폐수의 오염물질을 분해하는 능력이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 유입유기물의 손실이 크고 이로 인해 질소 및 인의 제거효율이 크게 저하되는 문제가 있어 처리효율을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 도 1은 본 발명에 따른 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템의 전체 구성도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 호기조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 산소공급수단을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 날개필터부를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 날개필터교체부가 더 포함된 산소공급수단을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 교반날개탈부착부가 더 포함된 산소공급수단을 도시한 도면이다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 처리성능 향상을 위한 편심 교반날개를 갖는 하폐수 고도처리시스템의 전체 구성도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 호기조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 산소공급수단을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 날개필터부를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 날개필터교체부가 더 포함된 산소공급수단을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 교반날개탈부착부가 더 포함된 산소공급수단을 도시한 도면이다. 먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정은 제1무산소조(10), 혐기조(20), 제2무산소조(30), 호기조(40) 및 제3무산소조(60)의 순서로 구성되고, 유입원수(1)가 제1무산소조(10)와 혐기조(20)로 분할유입된다. 또한, 제3무산소조(60)에서 내생탈질된 슬러지(2)는 제1무산소조(10)와 제2무산소조(30)로 분할되어 내부반송된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입원수(1)는 제1분할유입(11)을 통하여 제1무산소조(10)로, 제2분할유입(12)을 통하여 혐기조(20)로 각각 유입되고, 제3무산소(60)에서 내생탈질된 슬러지(2)는 제1분할내부반송(21)을 통하여 제1무산소조(10)로, 그리고 제2분할내부반송(22)을 통하여 제2무산소조(30)로 분할되어 내부반송된다. 이하 본 발명에 따른 처리장치를 이루는 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 1) 제1무산소조(10) 종속영양미생물들은 유리산소와 결합산소 모두 호흡에 이용할 수 있으며 유리산소호흡을 선호한다. 따라서 원활한 탈질을 위해서는 유리산소인 용존산소의 유입이 방지되고 탈질에 필요한 충분한 유기물이 공급되어 질산이온내의 산소를 전자 수용체로 유기물 분해에 이용하면서 질소 가스로 환원시킬 수 있는 무산소 조건이 형성되어야 한다. 따라서 무산소조 내로 용존산소 유입시 탈질은 저해된다. 질산 이온을 환원시킬 수 있는 미생물은 Aerobacter, Bacillus, Micrococcus 등 매우 다양한 종이 알려져 있다. 본 발명에 있어서 제1무산소조(10)에는 원수가 제1분할유입(11) 될 뿐 아니라 제3무산소조(60)로부터 반송된 제1분할반송 슬러지(21)가 함께 유입된다. 따라서 제1무산소조(10)에서는 제3무산소조(60)로부터의 제1분할반송 슬러지(21) 내의 잔여 질산성 질소를 제1분할유입 원수(11)을 통해 유입된 유기물을 이용하여 종속탈질미생물이 종속탈질시킨다. 제1분할반송 슬러지(21)는 호기조(40) 및 막분리조(50)를 거쳐 질산화된 질산성질소를 탈질미생물에 의하여 별도의 유기물 없이 내생탈질한 슬러지로서 질산성 질소의 함량이 최소화 되기 때문에 최적의 탈질 조건에서 충분한 유기물이 공급되는 조건이 된다. 제3무산소조(60)에서는 원수내 유기물이 제1무산소조(10), 혐기조(20), 제2무산소조(30) 및 호기조(40)를 거치면서 대부분이 소비됨에 따라 외부에서 유입되는 유기물 대신 세포내의 기질을 이용한 내생탈질이 발생하며, 결과적으로 원수내 유기물의 소모없이 질산성 질소를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 슬러지 반송시 제1무산소조(10)와 제2무산소조(30)로의 질산성질소 부하가 감소되어 별도의 유기물 투입없이 질산성 질소의 제거율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 2) 혐기조(20) 혐기조(20) 내에서의 인방출은, 유리산소와 결합산소가 없는 혐기성 조건에서 인 대사 미생물이 유기물을 흡수하여 PHB로 체내에 저장하면서 동시에 ATP를 분해하여 ADP로 전환 시키면서 생물대사에 필요한 에너지를 얻게 되며, 이 과정에서 정인산을 체외로 배출되는 인 방출이 발생하므로 혐기조(20) 내에 질산성 질소가 존재하면 인방출은 저해된다. 본 발명에 있어서, 혐기조(20)에서는 제2분할유입원수(12)를 통하여 유입된 유기물을 이용하여 인대사 미생물이 인방출시키며 이때 제1무산소조(10)에서 탈질이 완료된 슬러지가 혐기조(20)로 이송됨에 따라 혐기조(20) 내에서 질산저해가 방지될 수 있다. 구체적으로, 제1무산소조(10)에서 질산성 질소가 제거된 후 혐기조(20)로 전달되는 슬러지 내의 인 대사미생물 및 별도로 분할유입(12)되는 원수 내의 인방출 속도가 빠른 휘발성 유기산 성분을 이용하여 인 방출이 진행되므로, 질산성 질소가 없으면서 탈질이 빠른 휘발성 유기산이 충분히 공급되는 최적 인방출 조건을 충족한다. 3) 제2무산소조(30) 제1무산소조(10)와 혐기조(20)에서 사용되고 잔류하는 잔류유기물을 이용하여 제3무산소조(60)로부터 별도로 분할반송되는 슬러지(22)에 포함된 질산성질소를 탈질함에 따라 최적 탈질 조건인 용존산소가 없으면서 충분한 유기물이 공급되는 조건을 충족한다. 제2무산소조(30)에서는 혐기조(20)에서 인방출에 소비되고 잔류하는 유기물을 이용하여 제2분할반송 슬러지(22) 내에 잔류하는 질산성 질소를 종속탈질 미생물에 의하여 종속탈질 시킨다. 4) 호기조(40) 종속영양미생물에 의하여 제1무산소조(10), 혐기조(20), 제2무산소조(30)를 거치면서 탈질과 인방출에 사용되고 잔류하는 유기물을 제거하고, 혐기조(20)에서 방출된 인을 흡수하며, 독립영양미생물에 의하여 하수 유입수에 포함된 질소(유기질소, 암모니아성질소)를