KR100491900B1 - 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치 및 그것을 이용한 생물학적 폐ㆍ하수 처리방법 - Google Patents

생물학적 폐ㆍ하수 처리장치 및 그것을 이용한 생물학적 폐ㆍ하수 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인을 동시에 보다 효과적으로 처리하기 위한 폐ㆍ하수 처리장치 및 그것을 이용하여 폐ㆍ하수를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 순차적으로, 무산소조, 혐기조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관; 상기 침전조의 슬러지를 상기 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관; 상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및 상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치를 제공한다.

Description

생물학적 폐ㆍ하수 처리장치 및 그것을 이용한 생물학적 폐ㆍ하수 처리방법{APPARATUS FOR SEWAGE AND WASTEWATER TREATMENT AND METHOD FOR SEWAGE AND WASTEWATER TREATMENT USING THE SAME}
본 발명은 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치 및 그의 처리방법에 관한 것으로서, 특히 폐ㆍ하수 처리장치로 유입되는 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인을 동시에 보다 효과적으로 처리하기 위하여, 질소 및 인을 이용하는 미생물이 성장하기에 가장 적합한 조건으로 장치를 구성한 폐ㆍ하수 처리장치 및 그것을 이용하여 폐ㆍ하수를 처리하는 방법에 관한 것이다.
종래의 폐ㆍ하수 처리에 있어서는, 주로 COD 및 BOD의 적정수치에 적합하도록 폐ㆍ하수를 처리하고자 노력하여 왔으나, 최근 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인에 의한 물의 부영양화가 문제됨에 따라, 정부에서는 폐ㆍ하수 처리장치에서 방출되는 처리수 중의 질소 및 인의 양을 규제하기에 이르렀고, 이러한 규제 수준은 보다 엄격해지는 추세이다.
폐ㆍ하수 중의 질소 및/또는 인을 생물학적으로 처리하고자 하는 일반적인 시설은 생물 반응조와 침전조로 구성되며, 상기 생물 반응조는 혐기영역, 무산소영역, 호기영역 등 다양한 조합으로 이루어진다. 생물학적으로 질소를 처리하기 위해서는, 기본적으로 호기영역과 무산소영역이 요구되며, 호기영역에서 암모니아성 질소가 산화되면, 산화된 결과물인 질산염이 무산소영역에서 질산염을 전자 수용체로 사용하는 종속 영양 미생물에 의해 질소가스로 탈질산화되어 제거된다. 또한, 생물학적으로 인을 처리하기 위해서는, 기본적으로 혐기영역과 호기영역이 요구되며, 혐기영역에서 인을 과잉섭취하는 미생물인 PAO(phosphate accumulating organism)가 인을 방출하면서 휘발성 유기산을 흡수하여 체내에서 PHA(poly-hydroxy alkanoate)를 합성하면, 호기영역에서 상기 PAO가 PHA를 이용하여 성장하면서 인을 과잉섭취하고, 이와 같이 인을 과잉섭취한 PAO를 슬러지를 통해 배출함으로써 인을 제거한다. 이러한 원리를 이용하여, 생물학적으로 질소 및 인을 동시에 처리하고자 하는 시설이 개발되었으며, 그 구조의 일예는 첨부된 도 1에 나타낸 바와 같다.
A2O 공법이라 불리워지는 폐ㆍ하수 처리공법은, 도 1에 나타낸 바와 같이 혐기조(101), 무산소조(102), 호기조(104), 및 침전조(105)의 순차적인 배열로 이루어진 간단한 구조의 장치를 사용하여 폐ㆍ하수 중의 질소 및 인을 처리하는 일반적인 공법이다. 그러나, 이러한 장치에 의하면, 폐ㆍ하수가 유입되는 혐기조(101)에 침전조(105)로부터의 슬러지도 반송 슬러지 배관(205)을 통해 유입되기 때문에, 상기 슬러지에 포함되어 있는 상당량의 질산염에 의해 인의 처리가 저해되는 문제가 발생한다. 즉, 유입되는 폐ㆍ하수에 포함된 유기산 및 생물학적 이분성 COD(RBCOD, readily biodegradable COD)가 혐기조(101)에서 PAO에 의해 이용되기 전에 탈질 미생물에 의해 먼저 소모되므로, PAO는 체내에 PHA를 충분히 합성하지 못하여 이후 호기조(104)에서 인을 흡수하지 못하고, 인은 그대로 처리수와 함께 방류된다. 특히 일반적인 국내 하수와 같이 TKN(total kjeldahl nitrogen)/COD 및 TP(total phosphorus)/COD 비율은 높고 COD 중에서 RBCOD의 함량은 낮은 조건에서는 A2O 공법에 의한 인처리 효율의 저하를 피할 수 없다.
이와 같은 A2O 공법의 문제점을 해결하기 위하여, 혐기조(101), 무산소조(102), 호기조(104) 등의 생물 반응조의 배열을 변경하거나, 일부의 생물 반응조를 더 첨가한 유사 A2O 공법이 계속해서 개발되고 있으며, 또한 혐기조(101) 내의 RBCOD의 함량을 높이기 위해 외부 탄소원을 부가적으로 공급함으로써 질소 및 인을 제거하는 방법(대한민국 특허등록 제375413호)도 개발되고 있다. 그러나, 이들 방법에 의하면, 여전히 침전조(105)의 질산염 함유 슬러지를 혐기조(101) 내로 반송시키는 근본적인 문제점을 내포하고 있기 때문에, 효율적인 인의 제거에 있어서는 한계가 있다.
이어서, 상기에서 A2O 공법 및 그와 유사한 공법들의 근본적인 문제점으로 지적된, 침전조(105)의 슬러지를 혐기조(101)로 반송하는 것 대신, A2O 공법에서의 혐기조(101)와 무산소조(102)의 배치를 바꾸어 침전조(105)의 슬러지가 당해 무산소조(102)로 반송되게 하고(당해 무산소조(102)를 제 1 무산소조라 함), 무산소조를 1개 더 배치하여 이를 제 2 무산소조(103)로 함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 무산소조(102)-혐기조(101)-제 2 무산소조(103)-호기조(104)-침전조(105) 배열의 장치를 이용하여 폐ㆍ하수를 처리하는 DNR 공법이 개발되었다. 이러한 DNR 공법에 의하면, 침전조(105)의 슬러지에 포함된 질산염이 제 1 무산소조(102)에서 탈질화된 후 혐기조(101)로 이송되기 때문에, 혐기조(101)에서의 PAO의 유기물 흡수에 지장을 주지 않고, PAO가 이후 호기조(104)에서 성장하여 인을 과잉으로 흡수할 수 있으므로 인의 제거 효율을 높일 수 있다. 그러나, DNR 공법은 제 1 무산소조(102)에서 미생물 자신의 유기물을 이용한 내생호흡에 의해 탈질산화가 이루어지기 때문에, 그 속도가 현저히 낮다는 단점이 지적된다. 일반적인 하수의 경우 유입수의 유기물을 이용한 탈질 속도는 0.04~0.15g NO3 --N/gVSS(volatile suspended solid)/일 인 반면, 내생호흡에 의한 탈질산화는 유입수의 유기물을 이용한 탈질속도의 20~50% 정도로 매우 낮다.
본 발명의 목적은, 질소 및 인을 동시에 보다 높은 효율로 제거하기 위한 폐ㆍ하수 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 본 발명에 따른 폐ㆍ하수 처리장치를 사용하여 폐ㆍ하수를 처리하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, A2O의 단점인 혐기조로의 반송 슬러지 유입에 따른 질산염 부하의 유입을 최소화하고, DNR의 단점인 내생탈질에 의한 탈질산화보다 신속한 탈질산화가 일어나도록 하고, 이로 인하여 인의 제거 효율도 보다 높일 수 있는 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치를 개발함으로써, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 순차적으로, 무산소조, 혐기조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관; 상기 침전조의 슬러지를 상기 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관; 상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및 상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관; 상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관; 상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및 상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관; 상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관; 상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관; 상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및 상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 순차적으로, 혐기조, 제 1 무산소조, 제 2 무산소조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서, 폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관; 상기 제 1 무산소조의 슬러지를 상기 혐기조로 반송하는, 상기 제 1 무산소조와 상기 혐기조를 서로 연결하는 슬러지 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관; 상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관; 상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관; 상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및 상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 폐ㆍ하수 처리장치들에서, 상기 호기조가 제 2 내부 순환 배관을 포함하는 경우, 상기 침전조 및 그에 연결된 반송 슬러지 배관, 처리수 배출관 및 슬러지 배출관을 제거하고, 상기 호기조의 내부에 침지형 한외여과막을 설치하고, 상기 호기조에 처리수 배출관 및 슬러지 배출관을 연결하여 폐ㆍ하수 처리장치를 구성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 폐ㆍ하수 처리장치들에는, 상기 호기조의 내부에 유동 담체 또는 고정 담체가 부가적으로 충진되어 있을 수 있으며, 상기 유입관 전단에, 폐ㆍ하수의 협잡물을 제거하기 위한 스크린, 모래와 같은 침사물을 제거하기 위한 침사지, 유량 및 수질을 균등화하기 위한 유량 조정조, 부유 물질을 제거하기 위한 1차 침전조에서 선택된 적어도 하나의 장치를 더 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 폐ㆍ하수 처리장치들의 상기 혐기조 및/또는 제 1 무산소조에는, 메탄올, 초산 등의 유기 화학약품, 메탄올, 초산 등의 유기물이 다량 함유된 유기 폐액, 분뇨, 정화조 폐액, 축산 폐수, 음식물 쓰레기 등의 고형성 유기 폐액, 폐ㆍ하수 처리장의 최초 침전조에서 발생된 생슬러지, 폐ㆍ하수 처리장의 농축장치, 소화조, 탈수 장치에서 배출된 반류수, 상기 유기 폐액, 고형성 유기 폐액, 생슬러지의 산 발효액으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 외부 탄소원을 유입시켜, 질소 및 인의 처리를 촉진할 수도 있다.
이하, 본 발명을 구현한 일실시예를 나타낸 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치와, 그것을 이용한 폐ㆍ하수 처리방법에 대해 보다 상세하게 설명한다. 하기 도면 및 설명은 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명은 청구 범위에 기재된 사항을 바탕으로 적절한 변형 및 수정이 가능하다.
도 3a은 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 일예를 나타낸 개략도이다.
유입관(201)을 통하여 외부로부터 유입된 폐ㆍ하수는 먼저 혐기조(101)를 거치면서 폐ㆍ하수 중의 유기물이 혐기성 발효되어 유기산 등의 발효 산물로 전환되고, 이러한 유기산은 미생물, 특히 PAO에 의해 흡수되어 PHA로 저장되며, 이와 같은 과정을 통해 상기 미생물이 혐기조(101) 내에서 인을 방출한다. 혐기조(101)에서의 반응이 완료되면, 혐기조(101)의 현탁액 내에는 발효산물, PAO 세포 내에 저장된 PHA, 미발효 유입수 유기물 등의 형태로 유기물이 존재하게 된다. 이상의 반응이 이루어진 혐기조(101)의 현탁액은 순차적으로 호기조(104)로 이송되거나, 제 1 내부 순환 배관(202)을 통해 무산소조(102)로 이송된다.
무산소조(102)는, 전자 공여체인 유기물이 산화되면서 생성된 전자를 전자 수용체인 질산염으로 전달함으로써 질산염을 탈질산화시키는 생물 반응조이며, 이와 같은 반응을 위한 무산소조(102)로의 유기물의 공급은, 상기 혐기조(101)의 현탁액을 제 1 내부 순환 배관(202)을 통해 무산소조(102)로 이송시킴으로써 이루어진다. 한편, 질산염의 공급은, 후술하는 바와 같이, 질산염을 함유하는 호기조(104)의 현탁액 및 침전조(105)의 슬러지를 각각 제 2 내부 순환 배관(203) 및 반송 슬러지 배관(205)을 통해 무산소조(102)로 반송시킴으로써 이루어진다. 이와 같이 무산소조(102)로 공급된 질산염은, 무산소조(102)에서의 탈질산화 반응이 완료된 후 다시 혐기조(101)로 이송되기 때문에, RBCOD의 섭취를 위한 PAO와 탈질 미생물 간의 경쟁이 사전에 차단되어 인 처리의 저해문제가 해소된다.
혐기조(101)로부터 무산소조(102)로 이송되는 현탁액의 유기물은, 상기 언급한 바와 같이, 혐기성 발효 산물, PAO 세포 내에 저장된 PHA, 미발효 유입수 유기물 등으로 구성된다. 이들 유기물은 무산소조(102) 내의 인을 과잉섭취하지 않는 탈질 미생물과 인을 과잉섭취하는 탈질 미생물인 dPAO(denitrifying phosphorus accumulating organism)에 의해서 일어나는 탈질산화의 전자 공여체로 사용될 수 있다. 이 중, dPAO는 무산소상태, 즉 질산염을 전자 수용체로 사용하는 상태에서 PHA를 분해하여 세포를 합성하고 인을 흡수하여 다중-P(poly-phosphate)의 형태로 세포 내에 저장하는데, 무산소조(102)로 유입되는 혐기조(101)의 현탁액은, PAO가 유입수의 유기물 중에서 혐기상태에서 이용할 수 있는 유기물을 이미 이용하여 체내에 PHA로 저장한 상태이므로, 인을 과잉섭취하지 않는 탈질 미생물은 이용할 수 없다.
호기조(104)는, 전자 공여체인 유기물이 산화되면서 전자를 전자 수용체인 산소에 전달함으로써 유기물의 산화가 이루어지는 생물 반응조이며, 유기물은 혐기조(101)의 현탁액을 통해 공급된다. 상기 현탁액에 존재하는, 체내에 유기물 PHA를 저장하고 있는 PAO는 호기조(104)에서 상기 PHA를 분해하여 세포를 합성하고, 인을 과잉으로 흡수하여 다중-P의 형태로 세포 내에 저장한다. 한편, 유입 폐ㆍ하수의 암모니아성 질소 등은 호기조(104)에서 증식ㆍ성장하는 독립 영양 미생물인 질산화 미생물에 의해 질산염으로 전환된다. 이와 같이, 질산염을 함유하는 호기조(104)의 현탁액은, 제 2 내부 순환 배관(203)을 통해 무산소조(102)로 반송되어 재처리되고, 일부는 반송되지 않고 그대로 침전조(105)로 이송된다.
침전조(105)는 생물 반응조의 현탁액을 고액분리시키는 장소로서, 침전조(105)의 상등수는 처리수로서 처리수 배출관(206)을 통해 배출되며, 침전된 슬러지는 생물 반응조의 MLSS(mixed liquor suspended solids) 농도를 적정하게 유지시키고, 또한 슬러지에 잔류하는 질산염을 부가적으로 처리하기 위해 반송 슬러지 배관(205)을 통해 무산소조(102)로 반송된다. 잉여 슬러지의 배출은 침전조(105)의 침전된 슬러지를 슬러지 배출관(207)을 통해 배출함으로써 이루어지며, 이때 인 과잉섭취 미생물도 함께 배출되므로, 인처리는 완결된다.
상기에서 언급한 바와 같이, 무산소조(102)와 연결된 배관은 다양하기 때문에(제 1 내부 순환 배관(202), 제 2 내부 순환 배관(203), 반송 슬러지 배관(205) 등), 본 발명에 따라 질소 및 인을 적절히 처리하기 위해서는 무산소조(102)로의 유량을 조정해주는 것이 중요하다.
먼저, 질산염을 함유하는 호기조(104)의 현탁액을 무산소조(102)로 반송시키는 내부 순환율(내부 순환량/유입수 유량)은, 통상 처리수의 질소 농도와 유입수의 유기물 부하에 따라 조정하여야 한다. 처리수의 질소 농도를 낮게 유지하고자 할 경우에는, 내부 순환율을 증가시켜야 하지만, 500% 이상은 바람직하지 않으며, 이는 내부 순환율의 증가에 따라 질산염의 순환량의 증가는 미미해지기 때문이다. 또한, 유입수의 유기물 부하가 낮으면 내부 순환된 질산염을 탈질산화시킬 수 없으므로, 내부 순환을 제한하여야 하고, 결국 내부 순환율은 유입수의 유기물 부하에 따라 조정하여야 한다.
한편, 무산소조(102)로의 유기물의 유입은 혐기조(101)에서 무산소조(102)로의 현탁액 이송율(현탁액 이송량/유입수 유량)로 조정한다. 현탁액 이송율은, 침전조(105)로부터 반송되는 슬러지 내의 질산염과 호기조(104)로부터 반송되는 현탁액 내의 질산염의 부하에 따라 조정하여야 하지만, 500% 이상은 바람직하지 않으며, 이는 현탁액 이송율의 증가에 따른 무산소조(102)로의 현탁액의 증가량이 미미하기 때문이다.
또한, 침전조(105)로부터 무산소조(102)로의 슬러지 반송은, 일반적인 폐ㆍ하수를 대상으로 할 경우, MLSS의 적정 농도를 유지하기 위한 일반적인 슬러지 반송율(반송 슬러지량/유입수 유량)에 따라 10~100% 정도가 되도록 조정한다.
도 4a는 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 또 다른 일예를 나타낸 개략도이다.
도 4a에 나타낸 본 발명에 따른 장치는, 도 3a의 장치에 의한 폐ㆍ하수의 처리시, 혐기조(101)의 현탁액 중에서 무산소조(102)로 이송되지 않고 호기조(104)로 그대로 유입되는 것을 방지하기 위하여 혐기조(101)와 호기조(104) 사이에 무산소조(103)를 하나 더 배치한 장치이다(이후, 유입 폐ㆍ하수의 흐름 순서에 따라 제 1 무산소조 및 제 2 무산소조로 구분하여 표기함). 혐기조(101)의 현탁액이 호기조(104)로 직접 유입될 경우, 현탁액 내의 유기물이 호기조(104) 내의 산소를 소모하기 때문에 폭기 에너지가 요구된다. 또한, 탈질산화에 유용한 현탁액 내의 유기물이 탈질산화에 사용되지 않고, 그대로 소모되는 문제점이 있다. 따라서, 혐기조(101)의 현탁액이 호기조(104)로 유입되기 이전에 제 2 무산소조(103)를 거치게 하면, 폭기 에너지의 비용을 절감할 수 있음은 물론, 탈질산화 효율도 증가시킬 수 있다. 또한, 호기조(104)에서 생성된 질산염이 제 1 무산소조(102) 뿐만 아니라 제 2 무산소조(103)에서도 재처리되도록, 호기조(104)와 제 2 무산소조(103)를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관(204)을 설치하여 반송시킴으로써, 탈질산화 효율을 보다 높일 수 있다. 이때 상기 제 3 내부 순환 배관(204)은 제 2 내부 순환 배관(203)에서 분기하여 설치할 수 있다.
도 4a에 나타낸 장치에 있어서의 유량의 조정은, 유입수의 COD/TKN 비가 높은 경우에는 제 1 무산소조(102)에서의 탈질산화에 필요한 유기물이 충분하므로, 처리수의 질소 농도에 따라 호기조(104)에서 제 1 무산소조(102)로의 내부 순환율을 정하고, 그에 상응하게 혐기조(101)에서 제 1 무산소조(102)로의 현탁액 이송율을 정한다. 이때, 혐기조(101)에서 제 1 무산소조(102)로 이송되지 않은 현탁액은 제 2 무산소조(103)로 유입시킨다. 한편, 유입수의 COD/TKN 비가 낮은 경우에는 유입수의 유기물량이 낮으므로, 호기조(104)에서 제 1 무산소조(102)로의 내부 순환율은 유입수의 유기물에 의해서 제한을 받게 된다. 이와 같이 유입수의 COD/TKN 비가 낮은 경우 혐기조(101)에서 제 1 무산소조(102)로의 현탁액 이송율을 높여서, 그에 상응하게 호기조(104)에서 제 1 무산소조(102)로의 내부 순환율을 증가시키게 되지만, 현탁액 이송율을 높게 유지하여도 혐기조(101)의 현탁액을 제 1 무산소조(102)로 전량 이송시키는 것은 현실적으로 어려우며 경제성도 결여되므로, 일부는 후속 생물 반응조인 제 2 무산소조(103)로 유입된다. COD/TKN 비가 낮은 폐ㆍ하수에 있어서 혐기조(101)의 현탁액의 유기물을 탈질산화에 사용하지 못하면 그만큼 비효과적이므로, 이와 같이 제 2 무산소조(103)로 이송된 현탁액의 유기물에 상응하는 질산염을 내부 순환에 의해 유입시킴으로써 탈질산화율을 높이고 폭기 에너지도 저감시킨다. 여기서 호기조(104)에서 제 1 무산소조(102)로의 내부 순환율을 제 1 내부 순환율(제 1 무산소조로의 내부 순환량/유입수 유량)이라 하고, 호기조(104)에서 제 2 무산소조(103)로의 내부 순환율을 제 2 내부 순환율(제 2 무산소조로의 내부 순환량/유입수 유량)로 구분하여 표기한다. 앞서 설명하였듯이 제 1 내부 순환율과 제 2 내부 순환율은 통상 처리수의 질소 농도와 유입수의 유기물 부하에 따라 조정하며, 특히 제 2 내부 순환율은 제 1 내부 순환율 및 제 1 무산소조(102)로 이송되지 않은 유기물의 부하에 따라 조정한다. 혐기조(101)에서 제 1 무산소조(102)로의 현탁액 이송율은 침전조(105)로부터 반송되는 반송 슬러지의 질산염 부하와 제 1 내부 순환율에 의한 질산염 부하에 따라 조정한다.
도 5는 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 또 다른 일예를 나타낸 개략도이다.
도 5에 나타낸 본 발명에 따른 장치는, 도 4a에 있어서의 제 2 내부 순환 배관(203)만을 삭제한 장치로서, 제 1 무산소조(102)로 호기조(104)의 현탁액 및 침전조(105)의 슬러지가 모두 반송될때 우려되는 질산염의 과부하나 부하 변동에 의한 저해를 방지할 수 있다. 이러한 장치에 의하면, 제 1 무산소조(102)는 침전조(105)의 슬러지에 의한 질산염 부하만을 받기 때문에, 안정적으로 침전조(105)의 슬러지 내의 질산염을 탈질산화시킬 수 있으며, 이를 탈질산화시키기 위한 유기물량도 보다 덜 필요하므로, 혐기조(101)로부터의 현탁액 이송율도 줄일 수 있다. 또한, 혐기조(101)로부터의 현탁액이 일부 이송되는 제 2 무산소조(103)로만 호기조(104)의 현탁액이 반송되어, 그에 함유되어 있는 질산염이 탈질산화되므로, 도 5의 장치에 의하면 인을 보다 완벽하고 안정적으로 처리할 수 있다. 종래의 DNR 공법에 이용되는 장치인 도 2의 장치와 비교할 경우, 종래의 DNR 공법에서는 탈질산화가 미생물 자신의 유기물을 이용한 내호흡을 통해 일어나므로, 내생 탈질 속도가 매우 낮고, 따라서 원하는 효과를 얻기 위해서는 미생물의 양을 증가시킬 필요가 있기 때문에, 생물 반응조의 부피를 증대시켜야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 도 5의 장치에 의하면, 제 1 내부 순환 배관(202)을 통해 혐기조(101)의 현탁액에 함유된 유기물이 제 1 무산소조(102)로 공급되므로, 보다 신속하게 질산염을 탈질산화시킬 수 있고, 따라서 생물 반응조의 부피 증대가 요구되지 않는다.
도 5에 나타낸 장치에 있어서의 유량의 조정은, 혐기조(101)에서 제 1 무산소조(102)로의 현탁액 이송율은 침전조(105)에서 제 1 무산소조(102)로의 반송 슬러지 내 질산염 부하에 따라 정하고, 호기조(104)에서 제 2 무산소조(103)로의 제 2 내부 순환율은 현탁액 이송율에 따라 제 1 무산소조(102)로 이송되지 않고 제 2 무산소조(103)로 유입된 유기물의 부하에 따라 정한다.
도 6a는 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 또 다른 일예를 나타낸 개략도이다.
도 6a에 나타낸 본 발명에 따른 장치는, 도 4a에 있어서의 제 1 무산소조(102)와 혐기조(101)의 배치를 바꾸고, 상기 제 1 무산소조(102)의 슬러지가 혐기조(101)로 반송되도록 슬러지 내부 순환 배관(208)을 설치한 장치로서, 이에 의하면, 제 1 무산소조(102)에서 호기조(104)의 현탁액 및 침전조(105)의 슬러지에 함유되어 있는 질산염이 탈질산화된 후 혐기조(101)로 반송되기 때문에, 역시 PAO와 탈질 미생물 간의 경쟁을 방지할 수 있으므로, 결과적으로 인의 제거 효율을 높일 수 있다. 이때, 슬러지 내부 순환 배관(208)을 통한 제 1 무산소조(102)에서 혐기조(101)로의 슬러지의 내부 순환은, 제 1 무산소조(102)의 현탁액을 혐기조(101)로 반송시킴으로써 이루어지며, 슬러지 내부 순환율(슬러지 내부 순환량/유입수 유량)은 혐기조(101)의 적정 미생물 농도(MLSS 농도)에 따라 적절히 조정해주어야 한다. 혐기조(101)의 MLSS 농도를 높이기 위해서는 슬러지 내부 순환율을 높여야 하지만, 상기 슬러지 내부 순환율이 500% 이상이면 혐기조(101)의 MLSS 농도의 증가가 미미하므로 바람직하지 않다. 또한, 도 6a의 장치에 의하면, 도 4a의 장치 및 도 5의 장치와 마찬가지로, 혐기조(101)의 현탁액이 제 1 무산소조(102) 및 제 2 무산소조(103)를 거친 후 호기조(104)로 이송되기 때문에, 폭기 에너지의 비용을 줄이면서 탈질산화 효율을 높일 수 있다. 여기서 호기조(104)에서 제 1 무산소조(102)로의 제 1 내부 순환율과 호기조(104)에서 제 2 무산소조(103)로의 제 2 내부 순환율의 조정은 통상 처리수의 질소 농도와 유입수의 유기물 부하에 따라 조정하지만 유입수 질소와 유기물의 부하 변동에 의해서도 영향을 받는다. 대부분의 폐ㆍ하수와 같이 유입수의 질소와 유기물의 부하 변동이 있을 경우, 제 1 무산소조(102)에 가해지는 유기물과 질산염 부하에 의해서 미처리된 질산염이 제 1 무산소조(102)에서 혐기조(101)로 유입되어 인처리에 저해를 주게 된다. 따라서, 제 1 무산소조(102)로의 제 1 내부 순환율은 질산염을 안정적으로 처리할 수 있을 정도로 조정하고, 제 2 무산소조(103)로의 제 2 내부 순환율은 제 1 무산소조(102)에서 미처리된 유기물 부하에 상응한 질산염을 처리할 수 있도록 조정한다.
본 발명에 따른 처리장치를 이용하여 폐ㆍ하수를 처리함에 있어서, 도 3a, 도 4a, 도 5 및 도 6a의 장치를 사용하여 일반적인 하수를 처리할 경우의 혐기조(101), 무산소조(제 1 무산소조, 102), 제 2 무산소조(103), 호기조(104), 침전조(105)에서의 하수의 수리학적 체류 시간, MLSS 농도, 현탁액 이송율, 내부 순환율(제 1 내부 순환율), 제 2 내부 순환율, 슬러지 내부 순환율 및 슬러지 반송율을 각각 하기 표 1에 정리하여 나타낸다.
도 3a 도 4a 도 5 도 6a
하수의수리학적체류 시간(시간) 혐기조 0.3∼3 0.3∼3 0.3∼3 0.3∼3
(제 1) 무산소조 1∼5 0.1∼4 0.1∼2 0.5∼5
제 2 무산소조 - 0.1∼4 0.2∼4 0.1∼3
호기조 3∼8 3∼8 3∼8 3∼8
침전조 2∼5 2∼5 2∼5 2∼5
MLSS 농도(mg/l) 1,000∼5,000 1,000∼5,000 1,000∼5,000 1,000∼5,000
현탁액 이송율(%) 10∼500 10∼500 5∼400 -
(제 1) 내부 순환율(%) 10∼500 5∼500 - 10∼500
제 2 내부 순환율(%) - 5∼400 10∼500 5∼400
슬러지 반송율(%) 10∼100 10∼100 10∼100 10∼100
슬러지 내부 순환율(%) - - - 10∼500
이와 같은 조건하에서, 본 발명에 따른 처리장치로 일반적인 하수를 처리할 경우, 처리수 내의 총질소(TN)와 총인(TP)은 각각 6~12mg/l, 1~2mg/l 정도까지 처리되어, 양호한 처리 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 폐ㆍ하수 처리장치에는 필요에 따라 종래에 알려진 장치 및 방법들을 부가하여 적용할 수 있다. 즉, 유입수를 혐기조(101)로 유입하기 이전에, 상기 유입관(201)의 전단에 폐ㆍ하수의 협잡물을 제거하기 위한 스크린, 모래와 같은 침사물을 제거하기 위한 침사지, 유량 및 수질을 균등화하기 위한 유량 조정조 등을 거치게 하거나, 부유 물질을 제거하기 위하여 1차 침전조를 경유하게 할 수 있다. 본 발명에 따른 처리장치 중 혐기조(101), 제 1 무산소조(102) 및 제 2 무산소조(103)에는 혼합을 위한 적절한 교반장치가, 호기조(104)에는 미생물에게 산소를 공급하기 위한 산소 및 공기 공급장치가 각각 구비되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 도 3a, 도 4a 및 도 6a의 호기조(104) 내부에는 현탁액의 고액 분리를 위한 침지형 한외여과막(301)을 설치할 수도 있다. 이때 상기 호기조(104)에 처리수 배출관(206) 및 슬러지 배출관(207)을 추가로 설치함으로써, 본 발명에 따른 장치에 있어서의 침전조(105) 및 그와 연결된 배관(반송 슬러지 배관(205), 처리수 배출관(206) 및 슬러지 배출관(207))을 제거하여 공간 효율을 높일 수 있다. 본 발명에 따른 도 3a, 도 4a 및 도 6a의 장치에서 호기조(104) 내에 침지형 한외여과막(301)을 적용한 도면을 도 3b, 도 4b 및 도 6b에 각각 나타낸다. 상기 침지형 한외여과막(301)은 분리막의 한 종류로서, 그 분리 기작은 체거름과 흡착이고, 필요에 따라 분획 분자량(molecular weight cutoff) 1,000~200,000, 세공경 0.1~0.001㎛의 범위에서 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 그 형태도 여과막 모듈에 따라 판형, 관형, 중공사형, 나권형 중에서 선택하여 사용할 수 있고, 특히 판형, 관형, 중공사형을 사용하는 것이 바람직하다. 침지형 한외여과막(301)을 사용한 폐ㆍ하수의 처리 원리는 다음과 같다. 즉, 호기조(104)에 침지된 침지형 한외여과막(301)은 호기조(104)로 유입된 현탁액을 흡입 여과한다. 현탁액은 일반적으로 0.5kg/㎠ 이하로 흡입 펌프(302)에 의해 침지형 한외여과막(301)에 흡입되며, 침지형 한외여과막(301)을 통과하지 못한 고형물은 그대로 호기조(104)에 남아있게 되고, 침지형 한외여과막(301)을 통과한 여과수는 처리수로서 배출된다. 흡입 펌프(302)에 의해서 흡인된 처리수는 침지형 한외여과막(301)을 투과한 것이므로, 탁도가 현저히 낮다. 잉여 슬러지의 배출은 호기조(104)에 설치된 슬러지 배출관(207)을 통해 이루어지며, 침전조의 역할인 생물 반응조의 적정한 미생물 농도의 유지는 제 2 내부 순환 배관(203)을 통한 호기조(104)의 현탁액의 반송을 통해 이루어진다. 침지형 한외여과막(301)을 사용하는 경우에는, 처리장치를 운전함에 따라 여과막의 표면 또는 세공경에 이물질이 부착되거나 포획될 수 있기 때문에 세정이 필요하며, 따라서 부가적인 세정 장치를 설치하여도 좋다. 이와 같은 침지형 한외여과막(301)을 이용한 처리장치로 폐ㆍ하수를 처리하면, 침전조를 이용한 처리장치에 비해 처리수의 SS 저감 효과를 얻을 수 있으며, 생물 반응조 내의 MLSS 농도를 높게 유지할 수 있다. 구체적으로는, 침전조를 이용하는 생물학적 질소 및 인처리 방식의 경우 처리수의 SS는 10~30mg/l, MLSS는 1,000~4,000mg/l가 일반적이지만, 침지형 한외여과막(301)을 이용하는 생물학적 질소 및 인처리의 경우에는 처리수의 SS가 2mg/l 이하, MLSS는 2,000~8,000mg/l 정도이므로, 생물 반응조의 부피를 약 1/2까지 줄일 수 있다.
또는, 본 발명에 따른 도 3a, 도 4a, 도 5 및 도 6a의 호기조(104) 내에 미생물을 포획 또는 부착시켜 두기 위한 공간 또는 표면을 제공하기 위해 유동 담체(401) 또는 고정 담체(408)를 충진하여, 미생물의 농도를 증가시킬 수 있다. 상기 유동 담체(401) 또는 고정 담체(408)에서의 미생물의 증식 및 성장에 의한 미생물 농도의 증가는, 호기조(104)의 부피 및 사용 부지 면적을 약 1/2~2/3 정도로 감소시킬 수 있는 효과를 부여한다. 또한, 호기조(104)에서 질산화를 일으키는 질산화 미생물의 성장 속도가 느리고, 상기 질산화 미생물에 의한 저온에서의 질산화 작용이 용이하지 않다는 점을 고려할 때, 유동 담체(401) 또는 고정 담체(408)를 이용한 질산화 미생물의 안정적인 보유는 보다 효율적인 질산화 효과를 얻을 수 있다. 이때 충진하는 유동 담체(401) 또는 고정 담체(408)의 크기, 모양, 재질 등은 특별히 한정되지 않으며, 유동 담체(401)의 경우 수 mm 내지 수 cm의 구형 또는 입방체 등의 다면체형의 담체를 선택하여 충진할 수 있고, 고정 담체(408)의 경우 길이가 수십 cm 내지 수 m의 실타래 모양의 섬유상형, 벌집형이나, 판형 등의 담체를 선택하여 충진할 수 있다. 또한, 유동 담체(401) 또는 고정 담체(408)의 재질은, 점토, 모래, 천연 또는 인공 제올라이트 등의 무기질, 폐타이어, 폐비닐 등의 폐기물, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리아미드 등의 합성 수지, 이들 합성 수지에 활성탄이 첨가된 활성탄 첨가 합성 수지 중 어느 것을 선택하여 사용할 수 있다.
이와 같이 충진된 담체가 호기조(104) 내에서 이탈되어 유실되지 않도록 하기 위해서는, 유동 담체(401)의 경우 도 7a에 나타낸 바와 같이 호기조(104) 현탁액의 흐름, 담체의 중력 및 관성력을 이용하여 담체를 회전시키는 장치를 설치하거나, 도 7b에 나타낸 바와 같이 호기조(104) 내에 스크린(407)을 설치할 수 있고, 고정 담체(408)의 경우에는 도 7c에 나타낸 바와 같이 상단과 하단이 틀에 고정된 섬유상형 담체, 격자형의 틀에 고정된 벌집형 담체나 판형 담체를 호기조(104)에 충진할 수 있다. 도 7a와 같이 호기조(104) 현탁액의 흐름, 담체의 중력 및 관성력을 이용하여 담체를 회전시키기 위해, 호기조(104) 내에 폭기 장치(405), 회전 유도판(402) 등을 설치하는 경우, 유동 담체(401)를 포함한 현탁액의 월류를 방지하기 위한 방지판(403) 및 분리판(404)을 부가적으로 설치할 수 있다. 일부 현탁액 및 유동 담체(401)가 상기 방지판(403)을 월류할 경우에는, 이들이 중력에 의해 호기조(104)의 하부로 유도된 후 현탁액의 회전력 및 담체의 중력과 관성력에 의해 상기 방지판(403)을 경계로 서로 분리되고, 현탁액만이 분리판(404)을 통해 유출되므로, 유동 담체(401)는 호기조(104) 내에서 계속해서 재순환할 수 있다. 또한, 도 7b와 같이 호기조(104) 내에 스크린(407)을 설치하는 경우에는, 유동 담체(401)를 순환시키기 위한 담체 순환 배관(406)을 부가적으로 설치할 수 있고, 유동 담체(401)를 포함한 현탁액의 흐름에 따라 유동 담체(401)가 스크린(407)에 집중하여 모이는 현상을 방지하기 위해 기포 펌프(air lift pump)와 같은 유동 담체(401)의 순환 장치를 더 설치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐ㆍ하수 처리장치를 사용하여 폐ㆍ하수를 처리할 경우, 질소 및 인을 보다 효율적으로 처리하기 위해 COD/TKN, COD/TP를 일정한 비율로 유지시키기 위해서는, 상기 혐기조(101) 및/또는 제 1 무산소조(102)에 메탄올, 초산 등과 같은 유기 화학 약품, 메탄올, 초산 등의 유기물이 다량 함유된 유기 폐액, 분뇨, 정화조 폐액, 축산 폐수, 음식물 쓰레기 등의 고형성 유기 폐액, 폐ㆍ하수 처리장의 최초 침전조에서 발생된 생슬러지, 폐ㆍ하수 처리장의 농축 장치, 소화조, 탈수 장치에서 배출된 반류수, 상기 유기 폐액, 고형성 유기 폐액, 생슬러지의 산 발효액으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 외부 탄소원을 유입시킬 수 있다. 특히, 인을 보다 효과적으로 처리하기 위해서는 COD 중에서도 유기산이 효과적이기 때문에, 유기 폐액, 고형성 유기 폐액, 생슬러지 등의 고농도 유기 폐액을 혐기성 산발효를 통해 유기산으로 전환시킨 후 유입할 수도 있다. 상기 외부 탄소원의 유입 지점을 혐기조(101)로 할 경우, PAO에 의한 유기물의 흡수와 인방출량이 증가하여 결과적으로 인처리 효율이 증가되고, 상기 외부 탄소원의 유입 지점을 제 1 무산소조(102)로 할 경우에는, 외부 탄소원이 전자 공여체가 되어 질산염이 활발하게 탈질산화되므로 질소 처리 효율이 증가된다.
본 발명의 폐ㆍ하수 처리장치에 의하면, 혐기조에서의 PAO에 의한 유기물 흡수 및 인의 방출이 원활하게 이루어짐에 따라 인의 제거 효율을 높일 수 있음과 동시에 질소의 제거 효율도 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 폐ㆍ하수 처리장치를 기본틀로 하여 종래의 여과막 및 담체를 적용함으로써, 질소 및 인의 높은 제거 효율은 유지하면서, 폐수 처리장치의 부피 및 필요 부지 면적을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 A2O 공법을 위한 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 2는 종래의 DNR 공법을 위한 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 3a, 도 4a, 도 5 및 도 6a는 본 발명에 따른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 일예를 나타낸 개략도.
도 3b, 도 4b 및 도 6b는 본 발명에 따른 또 다른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치로서, 호기조에 침지형 한외 여과막을 설치한 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 또 다른 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치로서, 호기조에 담체를 충진한 생물학적 폐ㆍ하수 처리장치의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 혐기조 102: 무산소조(제 1 무산소조)
103: 제 2 무산소조 104: 호기조
105: 침전조 201: 유입관
202: 제 1 내부 순환 배관 203: 제 2 내부 순환 배관
204: 제 3 내부 순환 배관 205: 반송 슬러지 배관
206: 처리수 배출관 207: 슬러지 배출관
208: 슬러지 내부 순환 배관 301: 침지형 한외여과막
302: 흡입 펌프 401: 유동 담체
402: 회전 유도판 403: 방지판
404: 분리판 405: 폭기 장치
406: 담체 순환 배관 407: 스크린
408: 고정 담체

Claims (8)

  1. 순차적으로, 무산소조, 혐기조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관;
    상기 침전조의 슬러지를 상기 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관;
    상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및
    상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관;
    을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  2. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관;
    상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관;
    상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및
    상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관;
    을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  3. 순차적으로, 제 1 무산소조, 혐기조, 제 2 무산소조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관;
    상기 혐기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 이송하는, 상기 혐기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 1 내부 순환 배관;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관;
    상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관;
    상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및
    상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관;
    을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  4. 순차적으로, 혐기조, 제 1 무산소조, 제 2 무산소조, 호기조, 침전조 및 이들을 순차적으로 연결하는 배관들로 이루어진 폐ㆍ하수 처리장치에 있어서,
    폐ㆍ하수를 상기 혐기조로 유입하는 유입관;
    상기 제 1 무산소조의 슬러지를 상기 혐기조로 반송하는, 상기 제 1 무산소조와 상기 혐기조를 서로 연결하는 슬러지 내부 순환 배관;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 제 2 내부 순환 배관;
    상기 호기조의 현탁액을 상기 제 2 무산소조로 반송하는, 상기 호기조와 상기 제 2 무산소조를 서로 연결하는 제 3 내부 순환 배관;
    상기 침전조의 슬러지를 상기 제 1 무산소조로 반송하는, 상기 침전조와 상기 제 1 무산소조를 서로 연결하는 반송 슬러지 배관;
    상기 침전조에서 처리수가 배출되는 통로인 처리수 배출관; 및
    상기 침전조에서 슬러지가 배출되는 통로인 슬러지 배출관;
    을 포함하는 폐ㆍ하수 처리장치.
  5. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 침전조 및 그에 연결된 반송 슬러지 배관, 슬러지 배출관 및 처리수 배출관을 제거하고,
    상기 제 2 내부 순환 배관이 구비된 호기조 내부에 침지형 한외 여과막을 설치하고, 상기 호기조에 슬러지 배출관 및 처리수 배출관을 연결한 것을 특징으로 하는
    폐ㆍ하수 처리장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호기조의 내부에 유동 담체 또는 고정 담체가 부가적으로 충진된 것을 특징으로 하는
    폐ㆍ하수 처리장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입관의 전단에, 폐ㆍ하수의 협잡물을 제거하기 위한 스크린, 모래와 같은 침사물을 제거하기 위한 침사지, 유량 및 수질을 균등화하기 위한 유량 조정조, 부유 물질을 제거하기 위한 1차 침전조에서 선택된 적어도 하나의 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    폐ㆍ하수 처리장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혐기조 및/또는 제 1 무산소조에, 메탄올, 초산 등의 유기 화학약품, 메탄올, 초산 등의 유기물이 다량 함유된 유기 폐액, 분뇨, 정화조 폐액, 축산 폐수, 음식물 쓰레기 등의 고형성 유기 폐액, 폐ㆍ하수 처리장의 최초 침전조에서 발생된 생슬러지, 폐ㆍ하수 처리장의 농축장치, 소화조, 탈수 장치에서 배출된 반류수, 상기 유기 폐액, 고형성 유기 폐액, 생슬러지의 산 발효액으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 외부 탄소원을 유입시키는 것을 특징으로 하는
    폐ㆍ하수 처리장치.
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