KR102313193B1 - 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 abi-cass sbr 하폐수처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 벤츄리관형 슬러지 파괴 분해식 하수처리 방법이 개시되어 있으나, 벤츄리관에 의하여 슬러지가 충분히 작은 크기로 파쇄되지 않아 슬러지파쇄효율이 떨어지고, 미생물의 활성도 저하로 인해 수처리효율이 저하되는 문제점과, 전체 수처리공정이 현장중심이 아닌, 획일적인 프로그램중심으로만 되어 있어, 하폐수의 처리속도가 늦고, 하폐수의 처리효율 또한 낮아지며, 에너지소비가 많아지는 문제점을 개선하고자, 저류조, 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조, 슬러지 저류, 산기관, 배출용 디켄터(Decanter)에다가, 트리플형 마이크로나노버블 생성부, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈, 현장지능형제어부가 포함되어 구성됨으로서, 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 10㎛~50㎛ 마이크로나노크기의 산소공급과, 마이크로나노버블분사와 버블터짐의 슬러지 파쇄로 인해, 큰 덩어리의 슬러지가 파쇄되어 잘게 나누어져서 소화 미생물의 먹이(기질, Substrate)가 되는 슬러지의 비표면적(Specific Surface Area)이 증가하여 분해가 용이하게 할 수 있고, 이로 인해 기존에 비해 미생물접촉분위기를 활성화율을 80% 향상시킬 수 있고, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)로 이루어진 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적으로 자동제어할 수 있어, 하폐수의 처리속도를 1.5배~3배로 높일 수 있고, 인(P)의 제거와 함께 동시적 질산화 및 탈질화를 이룰 수 있으며, 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 마이크로나노크기의 산소공급및 공급중단의 제어와, 하폐수 하단방향에서 상단방향으로 산기관의 공기공급 및 공급중단의 제어로 인해 배양된 미생물을 접촉조에 적시 적소에 공급하여 하폐수처리 저해요인의 발생을 지연 또는 현저하게 감소시켜 하폐수처리효율을 80% 향상시킬 수 있는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치 및 방법{ABI-CASS SBR sewage treatment device and method consisting of a triple-type micro-nano bubble generation unit and a field intelligent control unit}

본 발명은 기존의 CASS(Cyclic Activated Sludge System) SBR 하폐수처리장치를 개량하고 성능효율을 높여, 마이크로나노크기의 산소공급효과, 마이크로나노버블분사와 버블터짐의 슬러지 파쇄로 미생물접촉분위기를 활성화시키는 효과, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적 자동제어효과를 갖도록 하는 새로운 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 하폐수처리 및 슬러지처리 공정에는 매우 많은 시간과 경비가 소요되고, 많은 에너지를 필요로 한다.

그리고 환경정책의 방향이 매립 및 해양투기금지로 바뀌고 있는 상황이므로 슬러지의 처리가 더욱 어려워지고 있는 실정으로 슬러지의 처리에도 많은 비용이 소요되고 있다.

따라서 효과적인 하폐수처리 및 슬러지처리의 기술적 관건은 유기물질을 가능한 한 높은 정도로 분해하여 슬러지의 발생량을 줄이는 것이 된다.

현재 하폐수처리 및 슬러지처리 공정을 대체할 수 있는 새로운 기술로서 하수 슬러지 가용화 및 감량화 기술이 활발히 개발되고 있는데, 오존, 과산화수소, 산·알카리 등을 하수처리과정에 주입하는 화학적인 방법, 기계적 충격 및 가열 등과 같은 물리적인 방법 등이 개발되고 있다.

상기 화학적 방법은 비교적 간단하고 비용이 적게 드는 장점이 있으나, 슬러지와 약품이 잘 섞이지 않아 원활한 반응이 일어나지 않거나 새로운 제2차 화학공해물질을 생성하는 문제점이 있었고, 물리적 방법은 제2차 공해의 문제는 없으나, 에너지 소모가 너무 큰 문제점이 있었다.

큰 덩어리의 슬러지가 파쇄되어 잘게 나누어지면 소화 미생물의 먹이(기질, Substrate)가 되는 슬러지의 비표면적(Specific Surface Area)이 증가하여 분해가 용이하게 된다.

이를 위해, 종래기술로, 벤츄리관을 이용하여 수리 동력학적 방법으로 큰 덩어리의 슬러지를 파괴하여 분해가 잘 일어나도록 하는 하수처리 방법이 개시되어 있었다.

하지만, 벤츄리관에 슬러지가 자주 막히는 문제점과, 벤츄리관에 의하여 슬러지가 충분히 작은 크기로 파쇄되지 않아 슬러지파쇄효율을 획기적으로 높이는 데는 한계가 있었다.

또한, 종래 기술이 적용되는 폐수처리장치에서는 후처리 생물학적 처리단계에서 장기간 운전이 계속됨에 따른 미생물의 생흡착 특성에 의하여, 분해성 유기물 또는 유기성 질소가 과다하게 슬러지에 흡착 축적함으로써 순기능이 아닌 미생물의 활성도 저하 등 역기능에 의한 처리효율의 저하현상이 빈번하게 일어나는 문제점이 있었다.

그리고, 수동방식으로, 사람의 손으로 일일이 반응조에 있는 하폐수 수중에 수질측정센서를 담가서 하폐수처리장 내에 녹아든 산소만을 보고 운영을 하기 때문에, 전체 수처리공정이 현장중심이 아닌, 획일적인 프로그램중심으로만 되어 있어, 하폐수의 처리속도가 늦고, 하폐수의 처리효율 또한 낮아지는 문제점과, 하폐수의 처리효율을 높이기 위해 이중, 3중의 반복순환루프과정을 거쳐야 하므로, 에너지소비가 많아지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-0420647(등록일자 2004.02.17)

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 마이크로나노크기의 산소공급과, 마이크로나노버블분사와 버블터짐의 슬러지 파쇄로 인해, 큰 덩어리의 슬러지가 파쇄되어 잘게 나누어져서 소화 미생물의 먹이(기질, Substrate)가 되는 슬러지의 비표면적(Specific Surface Area)이 증가하여 분해가 용이하게 할 수 있고, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)로 이루어진 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적으로 자동제어할 수 있으며, 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 마이크로나노크기의 산소공급및 공급중단의 제어와, 하폐수 하단방향에서 상단방향으로 산기관의 공기공급 및 공급중단의 제어로 인해 배양된 미생물을 접촉조에 적시 적소에 공급하여 하폐수처리 저해요인의 발생을 지연 또는 현저하게 감소시킬 수 있는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치는

외부에서 유입된 하폐수를 저장하는 저류조(10)와;, 상기 저류조(10)의 원수펌프(11)를 통해 이송된 하폐수와 2차생물반응조로부터 반송된 슬러지를 무산소 조건에서 혼합하는 접촉조(20)와;, 상기 접촉조(20)에서 유입되는 슬러지와 혼합된 하폐수를 미생물의 활성화 및 보유량을 극대화시켜 1차 처리하는 1차생물반응조(30)와;, 상기 1차생물반응조(30)에서 처리한 하폐수를 폭기와 비폭기 과정을 반복하면서 하폐수를 최종처리하고, 반송슬러지펌프(41)를 통해 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시키며, 잉여슬러지배출펌프(42)를 통해 슬러지저류저로 인발되도록 하는 2차생물반응조(40)와;, 상기 2차생물반응조(40)에서 침전된 슬러지를 인출하여 저장하는 슬러지 저류조(50)와;, 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조의 바닥 부위에 위치되어, 공기공급장치(61)에서 생성된 공기를 바닥에서 상(上)방향으로 공급하는 산기관(60)과;, 2차생물반응조에서 정화된 상등수를 수처리조(80)로 배출시키는 배출용 디켄터(Decanter)(70)가 구성되는 하폐수처리장치에 있어서,

상기 접촉조 일측, 1차생물반응조 일측, 2차생물반응조 일측 중 어느 하나 또는 둘 이상에 위치되어, 원수공급받은 후, 원수를 고압토출압력의 힘으로, 1차 스크류메쉬충돌, 2차 벤츄리노즐통과, 3차 헥사곤분사를 거쳐 마이크로·나노 크기의 버블로 생성시켜, 접촉조, 1차 생물반응조, 2차 생물반응조 중 어느 하나 또는 둘 이상에 선택되는 곳에 분사시키는 트리플형 마이크로나노버블 생성부(100)과,

상기 2차생물반응조 상단 일측에 위치되어, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 수중슬라이드형 수질감지센서모듈(200)과,

각 기기의 전반적인 동작을 제어하여, 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)를 하나의 반응조 상에서 수행하도록 순환운전제어하면서, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 마이크로·나노버블분사횟수 및 분사시간을 조절하여, 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적으로 자동제어시키는 현장지능형제어부(300)가 포함되어 구성됨으로서 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리방법은

접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조에 하폐수가 채워지면, 현장지능형제어부에서 폭기·혼합모드로서, 공기공급장치를 구동시켜 반응조 바닥 방향에서 공기를 주입하여 유기물질 및 질소를 산화시키도록 제어하고, 반응조의 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시켜 하폐수와 미생물슬러지(Biomass)를 혼합시키도록 제어하는 단계(S100)와,

현장지능형제어부의 제어신호에 따라 수중슬라이드형 수질감지센서모듈이 구동되어, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 단계(S200)와,

현장지능형제어부에서 DO(용존산소), 탁도, pH(수소이온농도), ORP(산화환원전위), 전기전도도, TDS(총용존물질), TSS(총부유물질)을 연산제어하여, 기준설정치에 설정된 기준DO(용존산소)값 이하이면, 마이크로·나노버블분사모드로서, 산기관을 통한 공기공급으로 미생물 기본 배양분위기를 조성시킨 후에, 하폐수 수중에 마이크로나노버블을 분사시켜 마이크로나노버블의 분사파쇄와 버블터짐을 통한 하폐수에 함유된 슬러지 파쇄로 미생물접촉분위기를 활성화시키도록 제어하는 단계(S300)와,

현장지능형제어부에서 침전모드(Fill-Settle)로서, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시켜, 액체의 상등수와 고체의 슬러지 사이가 분리되도록 하기 위해 침전분위기를 형성시키도록 제어하는 단계(S400)와,

현장지능형제어부에서 방류모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)의 액츄에이터형 디켄터를 구동시켜 2차 생물반응조의 상층수에 있는 정화된 액체의 상등수를 원류하여 수처리조로 배출시키도록 제어하는 단계(S500)와,

현장지능형제어부에서 휴식모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)가 제위치로 돌아간 후, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시킨 후, 5분~30분의 휴식타임을 가지도록 제어하는 단계(S600)로 이루어짐으로서 달성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는

첫째, 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 마이크로나노크기의 산소공급과, 마이크로나노버블분사와 버블터짐의 슬러지 파쇄로 인해, 큰 덩어리의 슬러지가 파쇄되어 잘게 나누어져서 소화 미생물의 먹이(기질, Substrate)가 되는 슬러지의 비표면적(Specific Surface Area)이 증가하여 분해가 용이하게 할 수 있고, 이로 인해 기존에 비해 미생물접촉분위기를 활성화율을 80% 향상시킬 수 있다.

둘째, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)로 이루어진 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적으로 자동제어할 수 있어, 하폐수의 처리속도를 1.5배~3배로 높일 수 있고, 인(P)의 제거와 함께 동시적 질산화 및 탈질화를 이룰 수 있다.

셋째, 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 마이크로나노크기의 산소공급및 공급중단의 제어와, 하폐수 하단방향에서 상단방향으로 산기관의 공기공급 및 공급중단의 제어로 인해 배양된 미생물을 접촉조에 적시 적소에 공급하여 하폐수처리 저해요인의 발생을 지연 또는 현저하게 감소시켜 하폐수처리효율을 80% 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 5은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로·나노버블노즐부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로·나노버블노즐부의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 7는 본 발명에 따른 스크류메쉬충돌부가 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 복수개의 스크류메쉬구조를 따라 스크류회전시키면서 복수개의 메쉬홀을 통과시켜 복수의 충돌과 복수의 마찰을 일으켜, 2차 미세버블화시키고, 벤츄리노즐부가 스크류메쉬충돌부를 통해 2차 미세버블화된 상태를 점점 좁아지는 벤츄리관을 통해 보다 빠른 속도로 가속화시켜 헥사곤분사부쪽으로 마찰과 충돌을 일으키도록 유도하는 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 벤츄리노즐부의 구조를 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 슬라이드바가 하폐수의 수중에 슬라이드식으로 내려가 하폐수의 수중에 멀티센서부가 위치되도록 지지해주는 것을 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 멀티센서부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 구성요소를 도시한 회로도,
도 13은 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 14는 본 발명에 따른 파이브모드구동제어부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 15는 본 발명에 따른 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조에 하폐수가 채워지면, 현장지능형제어부에서 폭기·혼합모드가 구동되는 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 제어신호에 따라 수중슬라이드형 수질감지센서모듈이 구동되어, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 것을 도시한 일실시예도,
도 17은 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 제어신호에 따라 마이크로·나노버블분사모드로서, 산기관을 통한 공기공급으로 미생물 기본 배양분위기를 조성시킨 후에, 하폐수 수중에 마이크로나노버블을 분사시켜 마이크로나노버블의 분사파쇄와 버블터짐을 통한 하폐수에 함유된 슬러지 파쇄로 미생물접촉분위기를 활성화시키도록 제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 18은 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 제어신호에 따라 침전모드(Fill-Settle)가 구동되는 것을 도시한 일실시예도,
도 19는 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 제어신호에 따라 방류모드가 구동되는 것을 도시한 일실시예도,
도 20은 본 발명에 따른 현장지능형제어부의 제어신호에 따라 휴식모드가 구동되는 것을 도시한 일실시예도,
도 21은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리방법을 도시한 순서도.

먼저, 본 발명에서 설명되는 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치에서 ABI 에서 ' A '는 본 출원인 "(주)아태수기엔지니어링"의 영문이름인 " A sia Pacific Water Technology INC."에서 " A "를 지칭하는 의미이고, ' B '는 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 영문이름인 "Triple-type micro-nano B ubble generation unit"에서 버블" B "를 지칭하는 의미이며, ' I '는 현장지능형제어부의 영문이름인 "on-site I ntelligent control unit"에서 " I "를 지칭하는 의미이다.

즉, 본 출원인 "(주)아태수기엔지니어링"이 독창적으로 심사숙고 끝에 개발하여 "마이크로나노크기의 산소공급효과"와, "마이크로나노버블분사와 버블터짐의 슬러지 파쇄로 미생물접촉분위기를 활성화시키는 효과" + "수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적 자동제어효과"를 갖는 새로운(NEW) ABI-CASS SBR 하폐수처리장치 를 말한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 외부에서 유입된 하폐수를 저장하는 저류조(10)와;, 상기 저류조(10)의 원수펌프(11)를 통해 이송된 하폐수와 2차생물반응조로부터 반송된 슬러지를 무산소 조건에서 혼합하는 접촉조(20)와;, 상기 접촉조(20)에서 유입되는 슬러지와 혼합된 하폐수를 미생물의 활성화 및 보유량을 극대화시켜 1차 처리하는 1차생물반응조(30)와;, 상기 1차생물반응조(30)에서 처리한 하폐수를 폭기와 비폭기 과정을 반복하면서 하폐수를 최종처리하고, 반송슬러지펌프(41)를 통해 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시키며, 잉여슬러지배출펌프(42)를 통해 슬러지저류저로 인발되도록 하는 2차생물반응조(40)와;, 상기 2차생물반응조(40)에서 침전된 슬러지를 인출하여 저장하는 슬러지 저류조(50)와;, 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조의 바닥 부위에 위치되어, 공기공급장치(61)에서 생성된 공기를 바닥에서 상(上)방향으로 공급하는 산기관(60)과;, 2차생물반응조에서 정화된 상등수를 수처리조(80)로 배출시키는 배출용 디켄터(Decanter)(70)가 구성된다.

상기 1차생물반응조(30)는 상기 접촉조(20)에서 유입되는 슬러지와 혼합된 하폐수를 미생물의 활성화 및 보유량을 극대화시켜 1차 처리한다.

여기서, 미생물의 활성화 및 보유량을 극대화시키는 것은 하폐수 수면 상단방향에서 하단방향으로 마이크로나노크기의 산소공급과, 마이크로나노버블분사와 버블터짐의 슬러지 파쇄로 인해, 큰 덩어리의 슬러지가 파쇄되어 잘게 나누어져서 소화 미생물의 먹이(기질, Substrate)가 되는 슬러지의 비표면적(Specific Surface Area)이 증가하여 분해가 용이하게 할 수 있고, 이로 인해 기존에 비해 미생물접촉분위기를 활성화율을 80% 향상시킴으로서, 미생물의 활성화 및 보유량을 극대화시킬 수가 있다.

이로 인해, 종래의 회분식 하폐수 처리시스템의 단일 반응조에서 폭기 및 비폭기(호기 및 혐기) 운전상태의 짧은 싸이클에서 오는 탈질효율 저하, 부하 대처능력 감소 및 긴 체류시간 등을 개선할 수 있다. 이때 1차생물막반응조(30)의 용존산소는 폭기시 2 mg/ℓ 내지 4.5 mg/ℓ, 비폭기시에는 0.2 mg/ℓ 내지 0.6 mg/ℓ이 유지된다.

상기 1차생물반응조(30)는 폭기·혼합, 마이크로·나노버블분사, 침전, 방류, 휴식을 반복하여 진행되며, 이와 같은 공정들은 후술하는 2차생물반응조(40)와 동일한 공정을 통해 운전된다.

상기 1차생물반응조(30)에서 처리한 하폐수는 2차생물반응조(40)로 자연 이송된다.

상기 2차생물반응조(40)는 상기 1차생물반응조(30)에서 1차 처리된 하폐수를 폭기·혼합, 마이크로·나노버블분사, 침전, 방류, 휴식을 반복하면서 하폐수를 최종처리하는 역할을 한다.

상기 2차생물반응조(40)에서 반송슬러지펌프(41)와 슬러지 반송관에 의해 접촉조(20)로 반송되는 미생물슬러지에는 도 15에 도시한 바와 같이, 니트로조모나스(Nitrosomonas) 또는 니트로박터(Nitrobactor) 등의 질산화균 미생물에 의해 하폐수에 용해된 암모니아성 질소가 질산화된 질산염을 포함하며, 상기 반송과정에서 1차 탈질반응이 유도된다.

상기 2차생물반응조(40)에서 반송된 슬러지는 접촉조(20)에서 높은 신진 대사활동을 일으켜 저류조(10)로부터 이송된 하폐수 내에 함유되어 있는 유기물을 빠르게 분해하며, 고농도의 F/M비를 유지하여 저부하상태에서 발생하는 사상균의 발생이 억제된다. 사상균 발생을 억제하는 것은 침전효율을 증대시켜 처리수질의 효율을 증대시키는 역할을 한다.

상기 2차생물반응조(40)에서 반송되는 슬러지의 반송비는 15 % 내지 30 %로 유지시키고, 용존산소의 농도는 0.3 mg/ℓ 내지 0.5 mg/ℓ로 유지시키는 것이 중요하다. 이 과정에서 슬러지의 고형분 농도는 2차생물반응조(40)의 호기성 상태에서 3000 mg/ℓ 내지 5000 mg/ℓ를 유지하고 있다가 접촉조(20)의 혐기성 상태 동안에 신진대사를 활발히 일으켜 그 고형분 농도가 10000 mg/ℓ 내지 14000 mg/ℓ 정도까지 증가된다.

상기 2차생물반응조(40)에서는 폭기·혼합, 마이크로·나노버블분사, 침전, 방류, 휴식으로 이루어지는 운전과정을 통해 폭기와 비폭기가 반복된다. 이와 같은 과정을 통해 질소 및 인이 제거되며, 침전모드에서 슬러지가 침전되어 정화된 상등수는 배출용 디켄터(Decanter)를 통해 배출되고 침전된 슬러지는 슬러지 저류조(60)로 이송된다.

상기 2차생물반응조(40) 역시 호기와 혐기가 교대로 이루어지면서 유기물과 질소 및 인 제거와 함께 혐기상태에서 미생물의 인의 방출을 유도하며 이때 과잉섭취한 미생물을 2차생물반응조(40) 외부로 인출하여 인을 제거하는 역할도 한다.

이러한 과정 중에 유기성 질소 화합물은 질산화균에 의해 질산성 질소로 변화되며, 접촉조(20)로 슬러지를 반송할 때 탈질을 위한 질산화를 일으키게 된다.

이때 2차생물반응조(40)의 용존산소 농도가 2.5 mg/ℓ이하가 되도록 하여 인의 제거와 함께 동시에 질산화 및 탈질 작용이 일어날 수 있게 하는 것이 좋다.

상기 정화처리 완료 후 발생된 침전 슬러지는 슬러지 저류조(60)로 이송되고 상등수는 외부로 방류되게 된다.

이때 통상의 침강된 슬러지 상부 농도는 3500 mg/ℓ 내지 5000 mg/ℓ정도이며, 하부 슬러지 농도는 10000 mg/ℓ 내지 14000 mg/ℓ 정도가 된다. 특히 접촉조(20) 및 1차생물반응조(30)의 역할로 인하여 침강 효율이 높고 짧으며, 침강슬러지 체적이 작아 2차생물반응조(40)의 체적을 줄일 수 있는 요인이 된다.

이하, 본 발명에 따른 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치(1)는 저류조(10), 접촉조(20), 1차생물반응조(30), 2차생물반응조(40), 슬러지 저류조(50), 산기관(60), 배출용 디켄터(Decanter)(70)에다가, 트리플형 마이크로나노버블 생성부(100), 수중슬라이드형 수질감지센서모듈(200), 현장지능형제어부(300)가 포함되어 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부(100)에 관해 설명한다.

상기 트리플형 마이크로나노버블 생성부(100)는 원수공급받은 후, 원수를 고압토출압력의 힘으로, 1차 스크류메쉬충돌, 2차 벤츄리노즐통과, 3차 헥사곤분사를 거쳐 마이크로·나노 크기의 버블로 생성시켜, 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시켜 마이크로나노크기의 산소공급과 함께, 하폐수에 함유된 큰 덩어리의 슬러지를 수중파쇄시켜 잘게 나누어지도록 해주는 역할을 한다.

이는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 원수흡입펌프(110), "U"자형파이프(120), 마이크로·나노버블용 고압펌프(130), 고압원수공급튜브(140), 트리플형 마이크로·나노버블노즐부(150)로 구성된다.

상기 원수흡입펌프(110)는 원수탱크에 저장된 원수를 흡입하여 "U"자형파이프로 전달시키는 역할을 한다.

상기 "U"자형파이프(120)는 "U"자와 역"U"자가 복수개로 결합되어 원수흡입펌프를 통해 흡입된 원수를 "U"자와 역"U"자를 거치면서 마찰과 충돌로 1차 미세버블화시키는 역할을 한다.

여기서, 1차 미세버블의 크기는 직경 0.01mm~1mm를 말한다.

상기 마이크로·나노버블용 고압펌프(130)는 "U"자형파이프를 통해 1차 버블화된 원수에 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 가해 고압원수공급튜브쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

상기 고압원수공급튜브(140)는 마이크로·나노버블용 고압펌프와 트리플형 마이크로·나노버블노즐부 사이에 위치되어, 마이크로·나노버블용 고압펌프를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 트리플형 마이크로·나노버블노즐부쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

이는 고압원수공급튜브 길이가 1m~10m로 길게 형성되어, 트리플형 마이크로·나노버블노즐부가 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조 내부인 하폐수의 상층수, 중층수, 하층수 중 어느 하나에 위치되도록 길이방향으로 지지해준다.

상기 트리플형 마이크로·나노버블노즐부(150)는 고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 스크류메쉬충돌, 벤츄리노즐통과, 헥사곤분사로 이루어진 트리플모드를 거쳐 10㎛~50㎛의 마이크로·나노크기를 갖는 마이크로·나노버블을 생성시켜 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시키는 역할을 한다.

이는 도 5에 도시한 바와 같이, 노즐본체(151), 스크류메쉬충돌부(152), 벤츄리노즐부(153), 헥사곤분사부(154)로 구성된다.

상기 노즐본체(151)는 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 길이방향을 갖는 긴 봉형상으로 형성된다.

그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 노즐본체의 헤드 끝단에 고압원수공급튜브가 연결되어 형성되고, 헤드 하단인 내부공간방향으로 스크류메취충돌부가 형성되며, 스크류메쉬충돌부 일측에 벤츄리노즐부가 형성되고, 벤츄리노츨부 일측에 헥사곤분사부가 출구 끝단에 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 스크류메쉬충돌부, 벤츄리노즐부, 헥사곤분사부는 전체 노즐본체의 길이 중 6:3:1의 비율로 형성된다.

즉, 1m 길이를 갖는 노즐본체가 있다면, 노즐본체 내부공간에 60cm의 스크류메쉬충돌부가 형성되고, 30cm의 벤츄리노즐부가 형성되며, 10cm의 헥사곤분사부가 형성된다.

여기서, 스크류메쉬충돌부가 전체길이 중 60%비율로 형성되는 이유는 고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 복수개의 스크류메쉬구조를 따라 스크류회전시키면서 복수개의 메쉬홀을 통과시켜 복수의 충돌과 복수의 마찰을 일으킬 수 있어, 3초~7초라는 2차 미세버블화시간을 가질 수 있기 때문이다. 여기서, 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 갖는 이유는 0.2 ㎫이하에서는 토출압력의 힘이 약해, 충돌과 마찰의 횟수가 적어, 미세버블율이 떨어지고, 헥사곤분사부를 통한 분사의 힘이 약해져 슬러지의 수중파쇄율이 떨어지는 문제점이 발생되고, 0.6 ㎫이상에서는 고압의 힘에 의해 스크류메슈충돌부, 벤츄리노즐부를 감싸는 노즐본체의 내벽이 금이가거나 파손되는 문제점이 발생되고, 노즐본체가 고압의 힘에 의해 하폐수 수중 상에서 정위치되지 않고, 이리저리 휘저으면서 움직이기 때문에 정위치상에서 마이크로나노버블 분사가 힘든 문제점이 발생되기 때문에, 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 갖는 바람직하다.

또한, 벤츄리노즐부가 전체길이중 30%비율로 형성되는 이유는 스크류메쉬충돌부를 통해 2차 미세버블화된 상태를 점점 좁아지는 벤츄리관을 통해 보다 빠른 속도로 가속화시켜 헥사곤분사부쪽으로 마찰과 충돌을 일으키도록 유도하기 위해, 0.5초~2초의 시간을 가질 수 있기 때문이다.

그리고, 헥사곤분사부가 전체길이중 10%비율로 형성되는 이유는 벤츄리노즐부를 통해 빠른 속도로 가속화되어 유입되는 원수를 헥사곤구조(육각형구조)를 통과하면서 헥사곤구조내에서 각진부위와의 마찰과 충돌을 일으켜 3차 미세버블화시키도록 유도하기 위해, 0.5초~1초의 시간을 가질 수 있기 때문이다.

상기 스크류메쉬충돌부(152)는 노즐본체의 헤드 하단인 내부공간에 길이방향을 따라 스크류메쉬구조로 형성되어, 고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 복수개의 스크류메쉬구조를 따라 스크류회전시키면서 복수개의 메쉬홀을 통과시켜 복수의 충돌과 복수의 마찰을 일으켜, 2차 미세버블화시키는 역할을 한다.

여기서, 2차 미세버블의 크기는 50㎛~100㎛(마이크로미터,혹은 미크론, 1㎛=0.001㎜)를 말한다.

상기 스크류메쉬충돌부는 부식에 강하고, 내구성과 강도가 강한 메탈합금재질로 이루어진다. 그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 길이방향을 따라 스크류메쉬구조로 형성된다.

여기서, 스크류메쉬구조는 스크류형상의 나산구조에다가, 스크류형상의 표면에 복수개의 구멍이 메쉬(Mesh)망 형상으로 형성된 것을 말한다.

본 발명에 따른 스크류메쉬충돌부가 스크류메쉬구조로 형성됨으로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 복수개의 스크류메쉬구조를 따라 스크류회전시키면서 복수개의 메쉬홀을 통과시켜 복수의 충돌과 복수의 마찰을 일으켜, 원수를 잘게 분쇄하여 2차 미세버블화시킬 수가 있다.

상기 벤츄리노즐부(153)는 스크류메쉬충돌부를 통해 2차 미세버블화된 상태를 점점 좁아지는 벤츄리관을 통해 보다 빠른 속도로 가속화시켜 헥사곤분사부쪽으로 마찰과 충돌을 일으키도록 유도하는 역할을 한다.

여기서, 보다 빠른 속도로 가속화된다는 것은 도 8에 도시한 바와 같이, 직경D를 갖는 곳에서는 고압(High Pressure)의 저속도(Low Speed)가 형성되다가 직경d를 갖는 곳에서는 저압(Low Pressure)의 고속도(High Speed)로 형성되어, 가속화된다는 것을 말한다.

상기 벤츄리노즐부가 구성됨으로서, 보다 빠른 속도로 가속화시켜 헥사곤분사부쪽으로 마찰과 충돌을 일으키도록 유도시킬 수가 있다.

상기 헥사곤분사부(154)는 벤츄리노즐부를 통해 빠른 속도로 가속화되어 유입되는 원수를 헥사곤구조(육각형구조)를 통과하면서 헥사곤구조내에서 각진부위와의 마찰과 충돌을 일으켜 3차 미세버블화시키는 역할을 한다.

여기서, 3차 미세버블의 크기는 10㎛~50㎛의 마이크로·나노크기를 말한다.

상기 헥사곤분사부는 도 6에 도시한 바와 같이, 헥사곤구조가 복수개로 응집되는 구조로 형성되고, 내부공간에 각진부위가 형성된다.

그리고, 하나의 헥사곤구조의 크기는 한변의 길이가 0.2cm~1.3cm를 갖는다.

이처럼, 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성장치가 구성됨으로서, 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조의 하폐수 수중의 용존산소량을 증가시켜 미생물접촉분위기를 활성화시키고, 부상분리 및 부유물질을 제거할 수 있으며, 유입된 슬러지를 잘게 나뉘어지게 분쇄하여 미생물에 의한 소화작용이 용이하게 할 수 있다.

또한, 기체의 체류시간을 늘리고, 접촉 면적을 획기적으로 증가시켜 산소 전달 속도를 향상시킬 수 있다.

그리고, 부하변동이나 독성물질 유입에 대응이 가능하고, 고농도로 미생물의 보유가 가능함에 따라 반응조의 용량을 감소할 수 있어 설치면적과 설치비 절감이 가능하며, 특히 종래의 산소전달효율이 25% 미만인 송풍기와 산기장치로 이루어진 산기관을 이용하여 공기를 공급하는 비효율적인 공기공급방식을 90 %이상 고효율의 산소전달이 가능한 트리플형 마이크로나노버블 생성장치를 적용하여 공기의 공급량을 획기적으로 감소시키면서 송풍기의 동력과 가동시간도 크게 감소함으로 대폭적인 에너지비용을 저감되는 이점이 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 수중슬라이드형 수질감지센서모듈(200)에 관해 설명한다.

상기 수중슬라이드형 수질감지센서모듈(200)은 상기 2차생물반응조 상단 일측에 위치되어, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 역할을 한다.

이는 도 9에 도시한 바와 같이, 센서몸체(210), 센서용상하액츄에이터(220), 슬라이드바(230), 멀티센서부(240)로 구성된다.

상기 센서몸체(210)는 길이방향의 봉형상으로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 지지프레임에 의해 지지된다.

센서몸체는 상단 헤드부 일측에 수질측정연산제어부가 형성되고, 수질측정연산제어부 하단 일측에 센서용상하액츄에이터가 형성되며, 센서용상하액츄에이터 하단일측에 슬라이드바가 형성되고, 슬라이드바 하단 일측에 멀티센서부가 형성된다.

상기 센서용상하액츄에이터(220)는 센서몸체의 상단 일측에 위치되어, 슬라이드바를 상하왕복운동시키는 힘을 생성시키는 역할을 한다.

상기 슬라이드바(230)는 센서용상하액츄에이터 하단 일측에 위치되어, 센서용상하액츄에이터로부터 상하왕복운동의 힘을 전달받아 상하방향으로 슬라이드된다.

이는 도 10에 도시한 바와 같이, 하폐수의 수중에 슬라이드식으로 내려가 하폐수의 수중에 멀티센서부가 위치되도록 지지해준다.

상기 멀티센서부(240)는 슬라이드바 하단에 위치되어, 슬라이드바의 상하왕복운동에 따라 상하방향으로 슬라이드되면서 하폐수의 수중에 위치하여, 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 역할을 한다.

이는 도 11에 도시한 바와 같이, 원통형의 센서몸체(241)로 이루어지고, 센서몸체에 질산염을 측정하는 질산염측정센서(242)와, 암모니아를 측정하는 암모니아센서(243)와, pH(수소 이온 농도)를 측정하는 pH센서(244)와, 하폐수의 수심온도를 측정하는 수심온도센서(245)와, 산기관과 트리플형 마이크로나노버블 생성장치를 통해 현재 수중의 용존산소농도를 측정하는 산소센서(246)와, 하폐수의 수심(Depth)을 측정하는 수심센서(247)와, 하폐수의 수중에 위치하여, 그 수중상태의 압력을 측정하는 압력센서(248)가 구성된다.

즉, 질산염측정센서(242)와 암모니아센서(243)가 동일선상의 구조를 이루며 센서몸체의 하단부 일측에 형성되고, 센서몸체의 중단부 일측에 pH센서(244)와 수심온도센서(245)가 형성되며, pH센서 상단 일측에 공기주입 측정센서(246)가 형성되고, 산소센서 윗단인 센서몸체의 상단부 일측에 수심센서(247)와 압력센서(248)가 동일선상의 구조를 이루며 형성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 현장지능형제어부(300)에 관해 설명한다.

상기 현장지능형제어부(300)는 각 기기의 전반적인 동작을 제어하여, 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)를 하나의 반응조 상에서 수행하도록 순환운전제어하면서, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 마이크로·나노버블분사횟수 및 분사시간을 조절하여, 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적으로 자동제어시키는 역할을 한다.

이는 마이크로프로세서부로 구성된다.

즉, 도 12에 도시한 바와 같이, 입력단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 질산염측정센서(242)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 질산염측정센서가 측정한 현재 하폐수의 질산염에 관한 센싱신호가 입력되고, 또 다른 입력단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 암모니아센서(243)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 암모니아센서가 측정한 현재 하폐수의 암모니아에 관한 센싱신호가 입력되며, 또 다른 입력 단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 pH센서(244)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 pH센서가 측정한 현재 하폐수의 pH(수소 이온 농도)에 관한 센싱신호가 입력되고, 또 다른 입력 단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 수심온도센서(245)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 수심온도센서가 측정한 현재 하폐수의 수심온도에 관한 센싱신호가 입력되며, 또 다른 입력단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 산소센서(246)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 산소센서가 측정한 현재 수중의 용존산소농도를 측정신호가 입력되고, 또 다른 입력단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 수심센서(247)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 수심센서가 측정한 현재 하폐수의 수심에 관한 센싱신호가 입력되며, 또 다른 입력단자 일측에 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 압력센서(248)가 연결되어, 수중슬라이드형 수질감지센서모듈의 압력센서가 측정한 하폐수의 수중상태의 압력신호가 입력되고, 출력단자 일측에 저류조의 원수펌프(11)와 연결되어, 저류조에 있는 하폐수를 흡입하여 접촉조로 배출시키도록 원수펌프쪽으로 구동출력신호를 출력시키고, 또 다른 출력단자 일측에 2차 생물반응조의 반송슬러지펌프(41)와 연결되어, 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시키도록 반송슬러지펌프쪽으로 구동출력신호를 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 잉여슬러지배출펌프(42)와 연결되어, 잉여슬러지배출펌프를 통해 슬러지저류저로 인발되도록 잉여슬러지배출펌프쪽으로 구동출력신호를 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 공기공급장치(61)와 연결되어, 산기관을 통해 공기방울이 나오도록 공기공급장치쪽으로 구동출력신호를 출력시키고, 또 다른 출력단자 일측에 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 원수흡입펌프(121)가 연결되어, 원수탱크에 저장된 원수를 흡입하여 "U"자형파이프로 전달시키도록 원수흡입펌프쪽으로 출력신호를 출력시키고, 또 다른 출력단자 일측에 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 마이크로·나노버블용 고압펌프(123)와 연결되어, 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 가해 고압원수공급튜브쪽으로 공급시키도록 마이크로·나노버블용 고압펌프쪽으로 출력신호를 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 액츄에이터형 디켄터(71)가 연결되어, 배출용 디켄터(Decanter)가 수면을 기준으로 수직하단방향으로 내려오거나 또는, 제위치로 복귀시키도록 액츄에이터형 디켄터쪽으로 출력신호를 출력시키도록 구성된다.

상기 현장지능형제어부(300)는 도 13에 도시한 바와 같이, 파이브모드구동제어부(310), 수질측정연산제어부(320), 산소공급제어부(330), 공기량 자동조절 알고리즘엔진부(RRC:Respiration Rate Control)(340)로 구성된다.

첫째, 본 발명에 따른 파이브모드구동제어부(310)에 관해 설명한다.

상기 파이브모드구동제어부(310)는 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)를 하나의 반응조 상에서 수행하도록 순환운전제어하는 역할을 한다.

이는 도 14에 도시한 바와 같이, 폭기·혼합모드(Fill-Aeration)제어부(411), 마이크로·나노버블분사모드제어부(412), 침전모드(Fill-Settle)제어부(413), 방류모드(Effluent Remova)제어부(414), 휴식모드(Fill-Idle)제어부(415)로 구성된다.

[폭기·혼합모드(Fill-Aeration)제어부(411)]

이는 폭기·혼합모드로서, 산기관의 공기공급장치를 구동시켜 반응조 바닥 방향에서 공기를 주입하여 유기물질 및 질소를 산화시키도록 제어하고, 반응조의 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시켜 하폐수와 미생물슬러지(Biomass)를 혼합시키도록 제어하는 역할을 한다.

이때, 미생물슬러지구동알고리즘엔진부가 2차 생물반응조의 반송슬러지펌프를 자동으로 구동시켜, 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조쪽으로 공급시킨다.

상기 폭기·혼합모드(Fill-Aeration)제어부를 통한 폭기·혼합모드는 현장의 수질 상태에 따라 1:1 맞춤형으로 90분~120분 동안 진행된다.

이때, 활성슬러지에 의한 BOD 제거와 질산화 및 인의 과잉섭취 반응이 수행되며, 유기질소는 질산성질소로 변화된다. 즉, 폭기를 통해 인의 섭취를 유도하고 질산화를 유도하게 된다.

[마이크로·나노버블분사모드제어부(412)]

이는 마이크로·나노버블분사모드로서, 하폐수 수중에 마이크로나노버블을 분사시켜 하폐수 내에 산소공급과 함께, 마이크로나노버블의 분사파쇄와 버블터짐을 통해 하폐수에 함유된 슬러지를 파쇄시키도록 제어하는 역할을 한다.

이는 트리플형 마이크로나노버블 생성부를 구동제어시킨다.

즉, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 원수흡입펌프가 구동되어, 원수탱크에 저장된 원수를 흡입하여 "U"자형파이프로 전달시키면, "U"자형파이프(120)에서 원수흡입펌프를 통해 흡입된 원수를 "U"자와 역"U"자를 거치면서 마찰과 충돌로 1차 미세버블화시킨다.

이어서, 마이크로·나노버블용 고압펌프가 구동되어, "U"자형파이프를 통해 1차 버블화된 원수에 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 가해 고압원수공급튜브쪽으로 공급시킨다.

이어서, 고압원수공급튜브에서, 마이크로·나노버블용 고압펌프를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 트리플형 마이크로·나노버블노즐부쪽으로 공급시킨다.

이어서, 트리플형 마이크로·나노버블노즐부에서 고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 스크류메쉬충돌, 벤츄리노즐통과, 헥사곤분사로 이루어진 트리플모드를 거쳐 10㎛~50㎛의 마이크로·나노크기를 갖는 마이크로·나노버블을 생성시켜 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시킨다.

상기 마이크로·나노버블분사모드제어부를 통한 마이크로·나노버블분사모드는 현장의 수질 상태에 따라 1:1 맞춤형으로, 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에서 3분~10분을 주기로 2회~10회 간격으로 진행된다.

[침전모드(Fill-Settle)제어부(413)]

이는 침전모드(Fill-Settle)로서, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시켜, 액체의 상등수를 원류하여 고체의 슬러지 사이가 분리되도록 하기 위해 침전분위기를 형성시키도록 제어하는 역할을 한다.

여기서, 슬러지는 일정량을 유지하여 고형성분이 잘 침강되도록 한다. 플록은 잘 뭉쳐지고 침전물은 슬러지 블랭크(Sludge Blanket)를 이루며 수중의 상층부와, 중층부에 정화된 액체의 상등수가 형성된다.

침전모드(Fill-Settle)의 처음 단계에서는 슬러지가 잔여 혼합에너지에 의하여 응집되게 된다.

에너지가 소실됨에 따라 슬러지도 서로 결합되어 침전하게 된다.

농도가 높은 슬러지는 바닥에 깔리게 된다.

침강속도는 최초슬러지의 농도와, 1차생물반응조 및 2차생물반응조의 깊이, 1차생물반응조 및 2차생물반응조의 면적, 1차생물반응조 및 2차생물반응조내 미생물의 종류에 따라 다르다.

최고 수위에서의 슬러지 농도는 통상 3,500㎎/ℓ이며, 침전된 슬러지 농도는 10,000㎎/ℓ정도가 된다.

본 발명에 따른 침전모드(Fill-Settle)제어부는 침전모드에도 접촉조쪽으로 하폐수를 받도록 하폐수구동알고리즘엔진부가 포함되어 구성되고, 미생물이 포함된 미생물슬러지는 2차 생물반응조에서 접촉조로 반송되도록 미생물슬러지구동알고리즘엔진부가 포함되어 구성된다.

여기서, 하폐수구동알고리즘엔진부는 저류조의 원수펌프와 연결되어, 원수펌프를 자동으로 구동시켜, 저류조에 있는 하폐수를 흡입하여 접촉조쪽으로 배출시킨다.

상기 미생물슬러지구동알고리즘엔진부는 2차 생물반응조의 반송슬러지펌프와 연결되어, 반송슬러지펌프를 자동으로 구동시켜, 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조쪽으로 반송시킨다.

상기 침전모드(Fill-Settle)제어부를 통한 침전모드(Fill-Settle)는 현장의 수질 상태에 따라 1:1 맞춤형으로 40분~60분 동안 실행한다.

[방류모드(Effluent Remova)제어부(414)]

이는 방류모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)의 액츄에이터형 디켄터를 구동시켜 2차 생물반응조의 상층수에 있는 정화된 액체의 상등수를 원류하여 수처리조(80)로 배출시키도록 제어하는 역할을 한다.

이는 배출용 디켄터(Decanter)가 구동되는 동안에는 하폐수구동알고리즘엔진부의 구동을 스톱(Stop)시켜 하폐수가 접촉조에 유입되는 것을 차단시킨다.

이때, 하폐수를 또 다른 이웃하는 반응조로 보내지도록 제어된다.

그리고, 바닥에 적층된 잉여슬러지는 잉여슬러지배출펌프를 통해 슬러지저류저로 인발된다.

여기서, 잉여슬러지배출펌프는 제2 생물반응조의 바닥부위에 설치된다.

또한, 미생물슬러지구동알고리즘엔진부를 통해 반송슬러지펌프를 자동으로 구동시켜, 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조쪽으로 반송시킨다.

상기 배출용 디켄터(Decanter)는 액츄에이터형 디켄터로 이루어지고, 빠른 속도로 내려와서 수면에 닿으면 자동으로 정상적인 속도로 기능을 하여 방류시키게 된다. 정해진 최저수위까지 내려가면, 빠른 속도로 제위치로 돌아가게 된다.

즉, 모터와 감속기가 구동되면, 웜기어에서 회전방향이 수직방향으로 바뀌어, 샤프트 스크루잭이 내려와서, 메인 샤프트를 눌러주고, 거기에 웨어부분이 수면쪽으로 서서히 내려가서 수면에 처박혀서 상등수를 수처리조로 배출시키는 원리로 구동된다.

이는 상,하 유동식으로 침수속도를 자동으로 조절시키는 침강속도 자동조절알고리즘엔진부가 포함되어 구성된다.

이로 인해, 우기시 또는 피크시간이 많은 유량유입시에, 배출기가 자동으로 속도를 조절되어 침수가 빨리 이루어짐으로써 많은 유량을 처리할 수가 있다(침수속도 20~100L/M/SEC).

상기 방류모드(Effluent Remova)제어부를 통해 방류모드의 배출시간은 현장의 수질 상태에 따라 1:1 맞춤형으로 30분 내지 60분 정도 진행된다.

[휴식모드(Fill-Idle)제어부(415)]

이는 휴식모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)가 제위치로 돌아간 후, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시킨 후, 5분~30분의 휴식타임을 가지도록 제어하는 역할을 한다.

이때, 5분~30분의 휴식타임동안 미생물슬러지구동알고리즘엔진부를 통해 반송슬러지펌프를 자동으로 구동시켜, 2차 생물반응조에 있는 남아있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조쪽으로 반송시킨다.

그리고, 바닥에 적층된 잉여슬러지는 잉여슬러지배출펌프를 통해 슬러지저류저로 인발된다.

둘째, 본 발명에 따른 수질측정연산제어부(420)에 관해 설명한다.

상기 수질측정연산제어부(420)는 멀티센서부로부터 측정된 수질측정값을 전달받아, DO(용존산소), 탁도, pH(수소이온농도), ORP(산화환원전위), 전기전도도, TDS(총용존물질), TSS(총부유물질)을 연산시키도록 제어하는 역할을 한다.

상기 DO(용존산소)는 하폐수 속에 녹을 수 있는 최대 산소량을 말하는 것으로, 본 발명에서는 표 1과 같이 1기압 아래의 하폐수에서 온도에 따른 포화용존산소량을 기준테이블화시킨 후, 기압, 수온, 용존염류농도에 따른 변화를 기준테이블에서 대입하여 현재 용존산소량을 연산시킨다.

	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
0	14.15	14.12	14.08	14.04	14.00	13.97	13.93	13.89	13.85
1℃	10.92	10.90	10.87	10.85	10.82	10.80	10.77	10.75	10.72
5℃	9.76	9.74	9.72	9.71	9.68	9.66	9.64	9.62	9.60
10℃	8.64	8.83	8.81	8.79	8.78	8.76	8.75	8.73	8.71
15℃	8.11	8.10	8.09	8.06	8.05	8.04	8.02	8.01	8.0
30℃	7.53	7.52	7.51	7.50	7.48	7.47	7.46	7.45	7.44

상기 탁도는 빛이 하폐수를 통과할 때, 빛은 상대적으로 방해받지 않는 경로를 따라 이동한다. 순수한 유체중에 부유하는 입자에 의해 빛이 산란할때 약간의 비틀림이 발생한다.

즉, 빛이 현탁물질을 포함하는 유체를 통과할 때 입자와 상호작용을 하고 이 상호작용은 입자의 크기, 모양, 색깔, 굴절률에 따라 다르다.

따라서, 본 발명에서는 투사되는 광원과 입자크기와의 관계에 따라 입자 크기에 따른 빛의 산란형태는 다음과 같이 연산된다.

즉, 투사되는 산란형태가 균등한 방사형태(=투사방향 전후방의 산란이 대칭구조임)로 나타내면, 입자크기가 투사되는 빛 파장의 1/10보다 작은 크기를 갖는다(D<λ/10).

또한, 투사되는 산란형태가 투사방향 전방쪽에 산란이 집중됨으로 나타내면, 입자크기가 투사되는 빛 파장의 1/4크기를 갖는다(D=λ/4).

또한, 투사되는 산란형태가 투사방향 전방쪽에 산란이 극심해지고, 사방으로 산란이 확산됨으로 나타내면, 입자크기가 투사되는 빛의 파장보다 큰 크기를 갖는다(D>λ).

여기서, λ는 빛의 파장을 나타내고, D는 입경(Particle size)을 나타낸다.

상기 pH(수소이온농도)는 수소 이온(H+)의 해리 농도를 로그의 역수를 취해 나타낸 값으로, pH의 값이 7보다 낮으면 산성, 7보다 높으면 염기성으로 수치가 연산된다. 본 발명에서는 pH5.8~8.5로 설정된다.

상기 ORP(산화환원전위)는 양전하를 띤 이온이 중성 또는 낮은 양전하 이온으로, 중성 원자가 음전하를 띤 이온으로 환원할 때 나타나는 전위의 저하(低下)를 연산시키는 것으로, 이는 표준환원전위테이블표를 기준으로 연산된다.

즉, ORP는 산과 염기에만 반응하는 pH와는 다르게 산화제와 환원제 전체에 영향을 받는다. ORP에서는 산화환원 반응 과정의 전자 이동을 직접 측정하기 때문에 측정전극이 용액에서 전자를 빼앗기고 대신 플러스 전위를 발생하게 된다. 환원조건하에서는 측정전극이 전자를 얻어오면서 마이너스 전위를 발생하게 된다.

상기 전기전도도는 전기가 잘 통하는 정도를 연산시킨다.

즉, 전기전도도의 측정은 두 개의 특수 전극판을 사용하여 전류를 흘려보내 측정하며, 전기전도도는 하폐수속에 함유된 용존 고형물질(TDS, Total Dissolved Solids)의 양과 밀접한 관계를 갖는다. 하폐수속에 전하를 띤 이온이 많을수록 물의 전기전도도는 커진다. 즉 용액내에서 이온농도가 증가할수록 용액의 전기전도도는 증가하기 때문에 전기전도도는 하폐수속에 존재하는 이온농도의 지시인자이다.

본 발명에 따른 전기전도도는 농도 변화에 따른 전도도로서, 수용액의 농도가 5%에서 10%로 전해질 때 전류의 세기 차가 커짐으로 전도 능력이 증가 하나 20%로 진할 때는 전류의 세기가 이온화 정도가 큰 물질은 작아진다.

이온화 정도가 큰 전해질은 농도가 10%일 때 전도 능력이 가장 좋고, 이온화 정도가 작은 전해질은 농도가 진할수록 전도 능력이 좋아 진다.

따라서, 본 발명에 따른 전기전도도는 700~2000ms/cm로 설정된다.

상기 TDS(총용존물질)는 하폐수속에 녹아있는 고형물질의 총량으로서, 이는 하폐수속의 무기물과 유기물의 총량을 연산시킨다.

이는 전기전도도를 기준으로, 하폐수속에 이온물질이 많을수록 전기가 흐르는 양을 연산시킨다.

본 발명에서는 200~500ppm으로 연산된다.

상기 TSS(총부유물질)은 용해되지 않은 부유 입자를 필터 그것은 여과 장치를 사용하여 분석되는 것으로, 총용존고형물 용해되지 않은 부유 입자가 아닌 물에 완전히 용해 된 총 물질을 기준으로 수질을 결정하는데도 사용되는 별도의 분석을 통해 얻은 또 다른 매개 변수로서 사용된다.

본 발명에서는 여과지로 걸러지지 아니하는 부유물질을 건조시킨 후에 무게를 측정하여 ppm이나 mg/L로 연산시킨다.

셋째, 본 발명에 따른 산소공급제어부(430)에 관해 설명한다.

상기 산소공급제어부(430)는 공기량 자동조절 알고리즘엔진부에서 전달된 산소요구량 중 싸이클 공정에 의한 변환주기시 산소 소모량이 줄어들 경우 자동으로 산기관의 공기공급장치를 통한 공기공급량을 감소시켜 과다 산소 공급을 방지하고, 초기 유입시 많은 산소 요구량이(질산화 타임)증가할 경우에 요구량에 맞게 산기관을 통한 공기공급량제어와, 트리플형 마이크로나노버블 생성부를 통한 마이크로나노버블분사제어를 통해 산소공급을 증대시키도록 제어하는 역할을 한다.

넷째, 본 발명에 따른 공기량 자동조절 알고리즘엔진부(RRC:Respiration Rate Control)(440)에 관해 설명한다.

상기 공기량 자동조절 알고리즘엔진부(RRC:Respiration Rate Control)(440)는 부하량에 따라 산소 요구량을 산출하여 산소공급제어부를 전달시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 현장지능형제어부에서는 1차생물반응조(30)와, 2차생물반응조(40)의 싸이클 운영은 보통 오수 및 하수의 경우 4시간 1사이클로 1일 6회 운전되며, 1싸이클 운전은 폭기 2시간, 침강 1시간, 배출 30분, 휴지 30분으로 4시간 기준으로 설정하여 운영하도록 제어한다.

하폐수 중에 오염물 농도가 높거나 낮을 시에는 싸이클을 조정하여 폭기 시간을 길게 하거나 짧게 하여 처리효율을 극대화 시키는 방향으로 적절히 조절할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 현장지능형제어부는 일예로, 수질측정연산제어부(420)를 통해 DO(용존산소)가 8.79이하이고, 탁도가 투사되는 산란형태가 투사방향 전방쪽에 산란이 집중됨으로 나타내고, 입자크기가 투사되는 빛 파장의 1/4크기(D=λ/4)를 갖으며, pH(수소이온농도)7이고, ORP(산화환원전위)가 -0.74~+1.07V이며, 전기전도도가 1000~1800ms/cm이고, TDS(총용존물질)가 200~400ppm이며, TSS(총부유물질)는 TS(총고형물)에서 TDS(총용존물질)을 연산한 수치로 설정되어, 1싸이클의 운전시간과 속도를 조절한다.

이하, 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리방법의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.

도 21은 본 발명에 따른 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리방법을 도시한 순서도에 관한 것이다.

먼저, 도 15에 도시한 바와 같이, 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조에 하폐수가 채워지면, 현장지능형제어부에서 폭기·혼합모드로서, 공기공급장치를 구동시켜 반응조 바닥 방향에서 공기를 주입하여 유기물질 및 질소를 산화시키도록 제어하고, 반응조의 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시켜 하폐수와 미생물슬러지(Biomass)를 혼합시키도록 제어한다(S100).

다음으로, 현장지능형제어부의 제어신호에 따라 수중슬라이드형 수질감지센서모듈이 구동되어, 도 16에 도시한 바와 같이, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정한다(S200).

다음으로, 현장지능형제어부에서 DO(용존산소), 탁도, pH(수소이온농도), ORP(산화환원전위), 전기전도도, TDS(총용존물질), TSS(총부유물질)을 연산제어하여, 기준설정치에 설정된 기준DO(용존산소)값 이하이면, 마이크로·나노버블분사모드로서, 도 17에 도시한 바와 같이, 산기관을 통한 공기공급으로 미생물 기본 배양분위기를 조성시킨 후에, 하폐수 수중에 마이크로나노버블을 분사시켜 마이크로나노버블의 분사파쇄와 버블터짐을 통한 하폐수에 함유된 슬러지 파쇄로 미생물접촉분위기를 활성화시키도록 제어한다(S300).

즉, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 원수흡입펌프가 구동되어, 원수탱크에 저장된 원수를 흡입하여 "U"자형파이프로 전달시키면, "U"자형파이프(120)에서 원수흡입펌프를 통해 흡입된 원수를 "U"자와 역"U"자를 거치면서 마찰과 충돌로 1차 미세버블화시킨다.

이어서, 마이크로·나노버블용 고압펌프가 구동되어, "U"자형파이프를 통해 1차 버블화된 원수에 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 가해 고압원수공급튜브쪽으로 공급시킨다.

이어서, 고압원수공급튜브에서, 마이크로·나노버블용 고압펌프를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 트리플형 마이크로·나노버블노즐부쪽으로 공급시킨다.

이어서, 트리플형 마이크로·나노버블노즐부에서 고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 스크류메쉬충돌, 벤츄리노즐통과, 헥사곤분사로 이루어진 트리플모드를 거쳐 10㎛~50㎛의 마이크로·나노크기를 갖는 마이크로·나노버블을 생성시켜 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시킨다.

다음으로, 현장지능형제어부에서 침전모드(Fill-Settle)로서, 도 18에 도시한 바와 같이, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시켜, 액체의 상등수와 고체의 슬러지 사이가 분리되도록 하기 위해 침전분위기를 형성시키도록 제어한다(S500).

이때, 침전모드(Fill-Settle)는 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 마이크로나노버블분사를 통한 미생물접촉 활성화 분위기를 통해 통상적으로 1시간 진행되던 침전모드가 45분으로 진행된다.

다음으로, 현장지능형제어부에서 방류모드로서, 도 19에 도시한 바와 같이, 배출용 디켄터(Decanter)의 액츄에이터형 디켄터를 구동시켜 2차 생물반응조의 상층수에 있는 정화된 액체의 상등수를 원류하여 수처리조(80)로 배출시키도록 제어한다(S600).

이때, 방류모드의 배출시간은 40분으로 진행된다.

끝으로, 현장지능형제어부에서 휴식모드로서, 도 20에 도시한 바와 같이, 배출용 디켄터(Decanter)가 제위치로 돌아간 후, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시킨 후, 30분의 휴식타임을 가지도록 제어한다(S700).

1 : ABI-CASS SBR 하폐수처리장치
10 : 저류조
20 : 접촉조
30 : 1차생물반응조
40 : 2차생물반응조
50 : 나노기포 발생부
60 : 슬러지 저류조
100 : 트리플형 마이크로나노버블 생성부
200 : 수중슬라이드형 수질감지센서모듈
300 : 현장지능형제어부

Claims (7)

1. 외부에서 유입된 하폐수를 저장하는 저류조(10)와;, 상기 저류조(10)의 원수펌프(11)를 통해 이송된 하폐수와 2차생물반응조로부터 반송된 슬러지를 무산소 조건에서 혼합하는 접촉조(20)와;, 상기 접촉조(20)에서 유입되는 슬러지와 혼합된 하폐수를 미생물의 활성화 및 보유량을 극대화시켜 1차 처리하는 1차생물반응조(30)와;, 상기 1차생물반응조(30)에서 처리한 하폐수를 폭기와 비폭기 과정을 반복하면서 하폐수를 최종처리하고, 반송슬러지펌프(41)를 통해 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시키며, 잉여슬러지배출펌프(42)를 통해 슬러지저류저로 인발되도록 하는 2차생물반응조(40)와;, 상기 2차생물반응조(40)에서 침전된 슬러지를 인출하여 저장하는 슬러지 저류조(50)와;, 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조의 바닥 부위에 위치되어, 공기공급장치(61)에서 생성된 공기를 바닥에서 상(上)방향으로 공급하는 산기관(60)과;, 2차생물반응조에서 정화된 상등수를 수처리조(80)로 배출시키는 배출용 디켄터(Decanter)(70)가 구성되는 하폐수처리장치로 이루어지고,
   상기 하폐수처리장치는 원수공급받은 후, 원수를 고압토출압력의 힘으로, 1차 스크류메쉬충돌, 2차 벤츄리노즐통과, 3차 헥사곤분사를 거쳐 마이크로·나노 크기의 버블로 생성시켜, 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시켜 10㎛~50㎛ 마이크로나노크기의 산소공급과 함께, 하폐수에 함유된 큰 덩어리의 슬러지를 수중파쇄시켜 잘게 나누어지도록 해주는 트리플형 마이크로나노버블 생성부(100)와,
   상기 2차생물반응조 상단 일측에 위치되어, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 수중슬라이드형 수질감지센서모듈(200)과,
   각 기기의 전반적인 동작을 제어하여, 폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)를 1차생물반응조, 2차생물반응조 상에서 수행하도록 순환운전제어하면서, 수질을 실시간으로 측정한 후, 수질상태에 따라 마이크로·나노버블분사횟수 및 분사시간을 조절하여, 각 모드의 구동시간과 정화배출주기를 현장의 수질 상태에 맞게 1:1지능적으로 자동제어시키는 현장지능형제어부(300)가 포함되어 구성되는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치에 있어서,
   상기 트리플형 마이크로나노버블 생성부(100)는
   원수탱크에 저장된 원수를 흡입하여 "U"자형파이프로 전달시키는 원수흡입펌프(110)와,
   "U"자와 역"U"자가 복수개로 결합되어 원수흡입펌프를 통해 흡입된 원수를 "U"자와 역"U"자를 거치면서 마찰과 충돌로 1차 미세버블화시키는 "U"자형파이프(120)와,
   "U"자형파이프를 통해 1차 버블화된 원수에 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 가해 고압원수공급튜브쪽으로 공급시키는 마이크로·나노버블용 고압펌프(130)와,
   마이크로·나노버블용 고압펌프와 트리플형 마이크로·나노버블노즐부 사이에 위치되어, 마이크로·나노버블용 고압펌프를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 트리플형 마이크로·나노버블노즐부쪽으로 공급시키는 고압원수공급튜브(140)와,
   고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 스크류메쉬충돌, 벤츄리노즐통과, 헥사곤분사로 이루어진 트리플모드를 거쳐 10㎛~50㎛의 마이크로·나노크기를 갖는 마이크로·나노버블을 생성시켜 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시키는 트리플형 마이크로·나노버블노즐부(150)로 구성되고,
   상기 트리플형 마이크로·나노버블노즐부(150)는
   외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 노즐본체(151)와,
   노즐본체의 헤드 하단인 내부공간에 길이방향을 따라, 스크류형상의 나산구조에다가, 스크류형상의 표면에 복수개의 구멍이 메쉬(Mesh)망 형상으로 형성된 스크류메쉬구조로 형성되어, 고압원수공급튜브를 통해 0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫의 토출압력을 받은 원수를 복수개의 스크류메쉬구조를 따라 스크류회전시키면서 복수개의 메쉬홀을 통과시켜 복수의 충돌과 복수의 마찰을 일으켜, 2차 미세버블화시키는 스크류메쉬충돌부(152)와,
   스크류메쉬충돌부를 통해 2차 미세버블화된 상태를 점점 좁아지는 벤츄리관을 통해 보다 빠른 속도로 가속화시켜 헥사곤분사부쪽으로 마찰과 충돌을 일으키도록 유도하는 벤츄리노즐부(153)와,
   벤츄리노즐부를 통해 빠른 속도로 가속화되어 유입되는 원수를, 복수개로 응집되는 구조로 형성되고, 내부공간에 각진부위가 형성된 헥사곤구조를 통과하면서, 헥사곤구조내의 각진부위와의 마찰과 충돌을 일으켜 3차 미세버블화시키는 헥사곤분사부(154)로 구성되는 것을 특징으로 하는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 현장지능형제어부(300)는
   폭기·혼합모드(Fill-Aeration), 마이크로·나노버블분사모드, 침전모드(Fill-Settle), 방류모드(Effluent Remova), 휴식모드(Fill-Idle)를 1차생물반응조, 2차생물반응조 상에서 수행하도록 순환운전제어하는 파이브모드구동제어부(310)와,
   하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 멀티센서부로부터 수질측정값을 전달받아, DO(용존산소), 탁도, pH(수소이온농도), ORP(산화환원전위), 전기전도도, TDS(총용존물질), TSS(총부유물질)을 연산시키도록 제어하는 수질측정연산제어부(320)와,
   공기량 자동조절 알고리즘엔진부에서 전달된 산소요구량 중 싸이클 공정에 의한 변환주기시 산소 소모량이 줄어들 경우 자동으로 산기관을 통한 공기공급량을 감소시켜 과다 산소 공급을 방지하고, 초기 유입시 많은 산소 요구량이 증가할 경우에 요구량에 맞게 산기관을 통한 공기공급량제어와, 트리플형 마이크로나노버블 생성부를 통한 마이크로나노버블분사횟수제어, 마이크로나노버블분사시간제어를 통해 산소공급을 증대시키도록 제어하는 산소공급제어부(330)와,
   부하량에 따라 산소 요구량을 산출하여 산소공급제어부쪽으로 전달시키는 공기량 자동조절 알고리즘엔진부(RRC:Respiration Rate Control)(340)로 구성되는 것을 특징으로 하는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 파이브모드구동제어부(310)는
   폭기·혼합모드로서, 공기공급장치를 구동시켜 1차생물반응조, 2차생물반응조 바닥 방향에서 공기를 주입하여 유기물질 및 질소를 산화시키도록 제어하고, 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시켜 하폐수와 미생물슬러지(Biomass)를 혼합시키도록 제어하는 폭기·혼합모드(Fill-Aeration)제어부(411)와,
   마이크로·나노버블분사모드로서, 하폐수 수중에 마이크로나노버블을 분사시켜 하폐수 내에 산소공급과 함께, 마이크로나노버블의 분사파쇄와 버블터짐을 통해 하폐수에 함유된 슬러지를 파쇄시키도록 제어하는 마이크로·나노버블분사모드제어부(412)와,
   침전모드(Fill-Settle)로서, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시켜, 액체의 상등수를 원류하여 고체의 슬러지 사이가 분리되도록 하기 위해 침전분위기를 형성시키도록 제어하는 침전모드(Fill-Settle)제어부(413)와,
   방류모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)의 액츄에이터형 디켄터를 구동시켜 2차 생물반응조의 상층수에 있는 정화된 액체의 상등수를 원류하여 수처리조로 배출시키도록 제어하는 방류모드(Effluent Remova)제어부(414)와,
   휴식모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)가 제위치로 돌아간 후, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시킨 후, 5분~30분의 휴식타임을 가지도록 제어하는 휴식모드(Fill-Idle)제어부(415)로 구성되는 것을 특징으로 하는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리장치.
   
7. 접촉조, 1차생물반응조, 2차생물반응조에 하폐수가 채워지면, 현장지능형제어부에서 폭기·혼합모드로서, 공기공급장치를 구동시켜 1차생물반응조, 2차생물반응조 바닥 방향에서 공기를 주입하여 유기물질 및 질소를 산화시키도록 제어하고, 2차 생물반응조에 있는 미생물슬러지를 흡입하여 접촉조로 공급시켜 하폐수와 미생물슬러지(Biomass)를 혼합시키도록 제어하는 단계(S100)와,
   현장지능형제어부의 제어신호에 따라 수중슬라이드형 수질감지센서모듈이 구동되어, 하폐수 수중에 슬라이드식으로 내려가 현재 하폐수의 질산염, 암모니아, 그리고 pH(수소 이온 농도), 온도, 수심, 압력을 측정하는 단계(S200)와,
   현장지능형제어부에서 DO(용존산소), 탁도, pH(수소이온농도), ORP(산화환원전위), 전기전도도, TDS(총용존물질), TSS(총부유물질)을 연산제어하여, 기준설정치에 설정된 기준DO(용존산소)값 이하이면, 마이크로·나노버블분사모드로서, 산기관을 통한 공기공급장치로 미생물 기본 배양분위기를 조성시킨 후에, 하폐수 수중에 마이크로나노버블을 분사시켜 마이크로나노버블의 분사파쇄와 버블터짐을 통한 하폐수에 함유된 슬러지 파쇄로 미생물접촉분위기를 활성화시키도록 제어하는 단계(S300)와,
   현장지능형제어부에서 침전모드(Fill-Settle)로서, 공기공급장치의 구동과, 1차 생물반응조 또는 2차 생물반응조에 분사시켜 마이크로나노크기의 산소공급과 함께, 하폐수에 함유된 큰 덩어리의 슬러지를 수중파쇄시켜 잘게 나누어지도록 해주는 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시켜, 액체의 상등수와 고체의 슬러지 사이가 분리되도록 하기 위해 침전분위기를 형성시키도록 제어하는 단계(S400)와,
   현장지능형제어부에서 방류모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)의 액츄에이터형 디켄터를 구동시켜 2차 생물반응조의 상층수에 있는 정화된 액체의 상등수를 원류하여 수처리조로 배출시키도록 제어하는 단계(S500)와,
   현장지능형제어부에서 휴식모드로서, 배출용 디켄터(Decanter)가 제위치로 돌아간 후, 공기공급장치의 구동과, 트리플형 마이크로나노버블 생성부의 구동을 스톱(Stop)시킨 후, 5분~30분의 휴식타임을 가지도록 제어하는 단계(S600)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 트리플형 마이크로나노버블 생성부·현장지능형제어부로 이루어진 ABI-CASS SBR 하폐수처리방법.

Images