생물막 압밀 여과장치 및 이를 이용한 방류수 재이용 시스템{Bio-film filtration using dual perforated plates and compressible synthetic media for secondary effluent reclamation system}

도 1은 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 정면도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 동작을 설명하기 위한 참고도.

도 4는 본 발명의 생물막 압밀 여과장치를 적용한 방류수 재이용 시스템의 구성도.

도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치를 통한 처리 전후의 하수처리장 방류수의 BOD, 탁도 및 부유 물질량을 나타낸 그래프.

도 6은 본 발명의 여재편에 상응하는 스폰지상 수지의 실물을 나타낸 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

101 : 여과조 102 : 고정 통공판

103 : 상부 밀착다공판 104 : 하부 밀착다공판

105 : 구동축 106 : 유압 실린더

107 : 가이드 축 108 : 방류수 공급관

109 : 여과수 배출관 110 : 불순물 배출관

111 : 공기 펌프 112 : 산기관

113 : 유압계 114 : 압력계

120 : 상부 여재층 130 : 하부 여재층

140 : 여재편

본 발명은 생물막 압밀 여과장치 및 이를 이용한 방류수 재이용 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수처리장의 방류수 또는 오폐수 내에 포함되어 있는 BOD(biochemical oxygen demand) 및 탁도 유발 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 생물막 압밀 여과장치 및 이를 이용한 방류수 재이용 시스템에 관한 것이다.

하수처리는 하수 중에 포함된 오염물질의 제거를 목적으로 하며 그 처리 방식에 따라 1차 처리, 2차 처리 및 3차 처리로 분류된다. 1차 처리는 하수 중에 부유하는 물질이나 침감성 물질을 물리적으로 제거하는 방법으로 중력침강, 부상분리 등의 시설이 이용되며 대개 하수처리장에서 최초 침전지까지의 공정이 이에 해당된 다. 2차 처리는 하수 중에 용존되어 있는 유기물 및 1차 처리에서 처리되지 않는 유기성 고형물의 제거를 목적으로 생물학적 처리방식이 주로 이용된다. 3차 처리는 물리, 화학, 생물학적 처리 방식을 조합하여 2차 처리에서 제거되지 않은 생물학적 분해도가 낮은 유기물 이외에 질소, 인과 같은 영양물질을 제거하는 고도의 처리과정이다

통상, 하수처리장에서 방류되는 방류수는 상기 2차 처리를 거친 것을 말하며, 2003년 말 기준으로 국내 184개소 하수처리장에서 방류되는 2차 처리수는 하루 평균 약 1.8 천만톤 정도로 연간 66억톤에 이르며, 하수도 보급률은 2015년도에 81%에 달할 것으로 예상된다(환경부 2005년 자료 기준). 그러나, 방류되는 2차 처리수 중 재이용되는 2차 처리수는 약 1.58억톤으로 재이용률이 약 2.4% 밖에 되지 않는다. 이러한 2차 처리수의 재이용률을 5%로 올릴 경우, 약 3.3억톤 유효용량의 댐을 확보하는 효과가 발생된다. 이에 따라, 하수처리장 2차 처리수를 재이용하기 위해 다양한 노력들이 진행되고 있다.

2차 처리수의 재이용 용도는 세정 용수, 살수 용수, 조경 용수, 하천유지 용수, 농업용 용수 및 냉각 용수 등이 있다. 2차 처리수를 재이용하는 3차 처리 과정의 처리 기준은 상기 용도에 따라 다소간의 차이가 있다. 예를 들어, 살수 용수나 조경 용수로 사용될 경우 색도 처리가 요구되지 않는 반면, 세정 용수의 경우 색도가 20도를 넘지 않아야 한다.

한편, 3처 처리 과정을 수행하는 방법으로는 고도산화법, 응집침전법, 급속여과법, 활성탄 흡착법, 염소처리법, 역삼투압법, 막분리법 등이 있다. 하수처리장 2차 처리수의 재이용 사례가 많은 곳으로 알려진 미국 서부에서는 2차 처리수의 탁도 및 현탁물을 제거하여 소독, 산화 효과를 높이기 위한 목적으로 응집침전법 또는 사여과로 여과한 후 소독 처리하는 방법이 많이 적용되어 왔다. 그러나, 응집의 경우 추가적인 슬러지가 발생하는 단점이 있고, 사여과의 경우 온도가 높은 여름에는 처리수 중의 질소와 인으로 인한 2차 침전조에서의 조류 성장으로 인한 막힘 현상에 대응하기 어려운 단점이 있다. 특히, 국내 하수처리장의 경우 2003년 기준 하수고도처리가 되어 배출되는 처리수가 약 17%이며 숙련된 인력이 부족한 상황에서 스컴, 미세 플록, 조류 성장들로 인한 사여과 장치의 폐색이 쉽게 일어나는 문제점이 있다.

2차 처리수를 염소로 소독하는 경우, 트리할로메탄(THM : Tri halo methan)과 같은 소독부산물이 발생하여 수원을 오염시키는 문제점이 있어 하수처리장에 설치되어 있는 염소소독장치들까지도 사용하지 않는 것이 현실이다. 또한, 염소 처리로 소독 방법을 선택하는 경우, 상기 THM 문제를 해소할 수 있는 탈염소 설비를 설치하여 대책을 강구해야 하는 단점이 있다. 상기 소독부산물에 대한 문제점을 해결하고자 최근에는 자외선 소독 방법이 제안된 바 있으며, 자외선으로 소독을 하는 경우 소독부산물에 대한 문제를 발생시키기 않으며 처리장 시설용량을 접촉방식과 비접촉방식 중 설계인자에 맞게 채택시 시설비 및 관리비를 줄일 수 있게 된다.

한편, 상기 활성탄, 역삼투압 및 막분리법과 같은 기술들의 경우 높은 처리 효율로 인하여 상용화되어 있으나 설치비 및 유지관리비가 워낙 높아 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 하수처리장의 방류수 또는 오폐수 내에 포함되어 있는 BOD(biochemical oxygen demand) 및 탁도 유발 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 생물막 압밀 여과장치 및 이를 이용한 방류수 재이용 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치는 밀폐형의 소정 공간을 갖는 여과조와, 상기 여과조 내의 하단에 구비되며 상기 여과조 내측벽에 밀착, 고정된 고정 통공판과, 상기 고정 통공판으로부터 상부로 소정 거리 이격된 위치에 순차적으로 구비되며, 상기 여과조 내측벽에 밀착되어 상하 이동이 가능한 상부 밀착다공판 및 하부 밀착다공판과, 상기 상부 및 하부 밀착다공판 각각의 일측에 연결되어 상기 상부 및 하부 밀착다공판의 상하 이동을 독립적으로 수행하는 상부 구동축 및 하부 구동축과, 상기 상부 밀착다공판과 하부 밀착다공판 사이의 공간에 충진되어 있는 상부 여재층과, 상기 하부 밀착다공판과 고정 통공판 사이의 공간에 충진되어 있는 하부 여재층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정 통공판, 상부 및 하부 밀착다공판은 각각 일정 간격을 두고 구멍이 형성되어 그물망 형태를 갖는다.

바람직하게는, 상기 상부 및 하부 여재층은 각각 복수개의 여재편으로 구성되며, 상기 여재편은 스폰지상 수지로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 스폰지상 수지는 폴리 우레탄을 포함한다.

바람직하게는, 상기 여과조의 일측과 연결되어 상기 여과조 내부에 공기를 공급하는 산기관과, 상기 산기관에 소정의 압력을 갖는 공기를 공급하는 공기 펌프를 더 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 여과조 일측에 구비되어 상기 여과조 내로 방류수를 공급하는 방류수 공급관과, 상기 여과조 일측에 구비되어 상기 여과조를 통해 여과된 처리수를 배출하는 여과수 배출관과, 상기 여과조 일측에 구비되어 상기 여과조 내의 불순물을 배출하는 불순물 배출관을 더 포함하여 이루어진다.

바람직하게는, 상기 고정 통공판, 상부 및 하부 밀착다공판은 메탈 라스로 구성된다.

바람직하게는, 상기 상부 및 하부 밀착다공판의 소정 부위를 관통하며, 일단이 상기 여과조의 상단에 고정되고 다른 일단이 상기 고정 통공판에 고정되어 상기 상부 및 하부 밀착다공판의 상하 이동을 가이드하는 가이드 축을 더 구비한다.

본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치를 이용한 방류수 재이용 시스템은 생물막 압밀 여과장치와, 상기 생물막 압밀 여과장치의 전단에 구비되어 상기 생물막 압밀 여과장치로 방류수를 공급하는 유량 조절조와, 상기 생물막 압밀 여과장치를 통해 여과된 방류수에 대하여 자외선을 조사하여 소독하는 자외선 소독 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 생물막 압밀 여과장치에 있어 여과조 내에 압밀 세기에 따라 공극율이 서로 다른 상부 및 하부 여재층을 구비시키고 상기 상부 및 하부 여재층을 복수개의 여재편으로 구성되도록 하여 상기 상부 및 하부 여재층의 공극율을 독립적으로 가변시킬 수 있도록 함으로써 방류수 내에 포함되어 있는 BOD, 부유 물질 및 탁도 물질의 하나의 여과 장치 내에서 효과적으로 생물학적 및 물리적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 높은 공극율을 유지함에 따라 높은 여과 처리량을 담보할 수 있다. 또한, 상기 생물막 압밀 여과장치에 자외선 소독 장치를 부가한 방류수 재이용 시스템을 구성하여 자외선 소독 장치의 자외선 조사효율을 극대화할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치 및 이를 이용한 방류수 재이용 시스템을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 정면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치(100)는 먼저, 내부에 소정의 여과 공간을 갖는 여과조(101)를 구비한다. 상기 여과조(101) 내부에는 3개의 판이 구비되어 있는데 상기 3개의 판은 상기 여과조(101) 내측벽에 밀착되어 있다. 상기 3개의 판은 구체적으로 고정 통공판(102), 상부 밀착다공판(103) 및 하부 밀착다공판(104)을 일컫는다. 상기 고정 통공판(102)은 상기 여과조(101)의 하단에 고정된 상태로 설치되며 상기 고정 통공 판(102)으로부터 상부로 소정 거리 이격된 위치에 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)이 순차적으로 구비된다.

상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)은 상기 고정 통공판(102)과는 달리 상기 여과조(101) 내에서 선택적으로 상하 이동이 가능하도록 설계되어 있다. 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 상하 이동은 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 각각의 일측에 구비된 구동 수단에 의해 가능하다. 구체적으로, 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 각각의 일측에는 구동축(105)이 연결, 고정되어 있고 상기 구동축(105)은 유압 실린더(106) 등에 의해 구동력을 전달받도록 되어 있어, 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)을 상하로 선택적으로 이동시킬 수 있게 된다. 한편, 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 원활한 상하 이동을 위해 가이드 축(107)이 구비될 수 있다. 상기 가이드 축(107)은 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 소정 부위를 관통하여 구비되며, 일단이 상기 여과조(101)의 상단에 고정되고 다른 일단이 상기 고정 통공판(102)에 고정된다. 상기 가이드 축(107)은 하나 이상 구비될 수 있으며, 상기 가이드 축(107)이 구비됨에 따라 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 상하 이동시 휨 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 고정 통공판(102), 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)은 일정 간격을 두고 복수개의 구멍이 형성되어 그물망 형태를 갖는데 바람직한 구멍의 크기는 3∼10mm 정도이다. 상기 고정 통공판(102), 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 구체적인 실시 수단으로 메탈 라스(Metal lath) 등을 들 수 있다.

한편, 상기 상부 밀착다공판(103)과 하부 밀착다공판(104) 사이 및 상기 하부 밀착다공판(104)과 고정 통공판(102) 사이의 공간에는 각각 상부 여재층(120)과 하부 여재층(130)이 구비된다. 상기 상부 및 하부 여재층(120)(130)은 소정의 단위 크기를 갖는 복수개의 여재편(140)으로 구성되며, 상기 여재편으로는 폴리 우레탄과 같은 스폰지상 수지를 사용할 수 있다(도 6 참조). 또한, 상기 여재편의 바람직한 크기는 높이 12∼18mm, 길이 12∼18mm, 폭 12∼18mm 정도이다.

상기 상부 여재층(120)과 하부 여재층(130)은 공극율을 서로 다르게 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 상부 여재층(120)의 공극율이 상기 하부 여재층(130)의 공극율보다 작은 것이 바람직하다. 참고로, 상기 공극율이라 함은 도 3a에 도시한 바와 같이 상기 고정 통공판(102), 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)에 의해 여재층이 압밀되었을 때의 공극율을 의미하는 것으로서, 상술한 바와 같이 상기 상부 여재층(120)과 하부 여재층(130)을 구성하는 여재편(140)이 동일하기 때문에 상기 상부 여재층(120)과 하부 여재층(130)의 공극율은 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 압밀 정도에 의해 영향을 받게 된다.

즉, 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 압밀율에 의해 상기 상부 및 하부 여재층(120)(130)의 공극율을 선택적으로 조절할 수 있다. 참고로, 종래의 경우 복합 여과재를 사용하는 방식 예를 들어, 모래와 안트라사이트(anthracite)을 여과재로 사용하는 방식의 경우 각 여과재의 공극율을 조절할 수 없으나 본 발명에서는 상기 상부 및 하부 여재층(120)(130)의 공극율을 독립적으로 조절할 수 있다.

상기 상부 여재층(120)의 공극율이 상기 하부 여재층(130)의 공극율보다 작 도록 설정하는 이유 달리 말하여, 상기 상부 여재층(120)에 대한 압밀율이 상기 하부 여재층(130)에 대한 압밀율보다 크도록 설정하는 이유는 다음과 같다.

상향류로 운전되는 여과조(101) 내부에서, 상기 하부 여재층(130)은 생물학적 분해 역할을 하고 상기 상부 여재층(120)은 물리적인 여과 역할을 수행한다. 상기 하부 여재층(130)이 생물학적 분해 역할을 수행하기 위해서는 하부 여재층(130)의 여재편 상에 미생물이 생물막을 형성하고 성장해야 되는데 이를 위해서는 상대적으로 여재편 사이의 공극율이 커야 한다. 반면, 상기 상부 여재층(120)이 물리적인 여과 역할을 수행하기 위해서는 부유 물질 및 탁도 유발 물질의 축적률을 높여야 되는데 이를 위해서는 여재편 사이의 공극율이 상대적으로 작아야 한다.

또한, 공극율이 서로 다른 상부 및 하부 여재층(120)(130)으로 구성됨에 따라, 상향류의 운전으로 여과시 큰 입자가 먼저 하부 여재편 상에 침적하고 이후 작은 입자가 상부 여재편 상에 침적되어 상부 또는 하부 여재층(130)이 쉽게 막히는 단점이 방지된다.

한편, 상기 여과조(101) 일측에는 상기 여과조(101) 내로 방류수를 공급하는 방류수 공급관(108), 상기 여과조(101)를 통해 여과된 처리수를 배출하는 여과수 배출관(109), 상기 여과조(101) 내의 불순물을 배출하는 불순물 배출관(110) 등이 더 구비된다. 상기 방류수 공급관(108) 일측에는 여과조(101) 내부로 공급되는 방류수의 유량 및 압력을 각각 조절할 수 있는 유량계(113) 및 압력계(114)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 여과수 배출관(109) 일측에는 상기 여과수의 탁도를 측정할 수 있는 탁도계(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 한편, 본 발명의 생물막 압밀 여과장치가 상향류식을 채택함에 따라 상기 방류수 공급관(108)은 여과조(101)의 하측에, 상기 여과수 배출관(109)은 여과조(101)의 상측에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 불순물 배출관(110)은 여과조(101)의 상단, 중단 및 하단에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 여과조(101) 일측에는 공기 펌프(111)가 구비되는데 상기 공기 펌프(111)는 상기 여과조(101) 내부의 세정시 상기 여재편에 흡착되어 있는 물질들이 용이하게 탈착되도록 산기관(112) 및 산기공(112a)을 통해 상기 여과조(101) 내부로 공기를 주입하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 도면에 도시하지 않았지만 본 발명의 생물막 압밀 여과장치에 약품 주입조를 더 구비시켜 응집 여과가 가능하도록 할 수도 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 동작 원리를 살펴보면 다음과 같다. 본 발명의 생물막 압밀 여과장치의 동작은 크게 여과, 폭기(aeration) 및 세정, 폴리싱(polishing) 단계로 구분할 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.

먼저, 여과 단계는 방류수 공급관(108)을 통해 여과조(101) 내부로 방류수 즉, 2차 처리수가 공급되어 2차 처리수 내에 포함되어 있는 BOD 및 탁도 물질이 여과되는데 이 때, 도 3a에 도시한 바와 같이 상기 하부 밀착다공판(104)은 상기 고정 통공판(102)을 향하여 압밀된 상태이고, 상기 상부 밀착다공판(103)은 상기 하부 밀착다공판(104)을 향하여 압밀된 상태를 이룬다. 또한, 상기 상부 및 하부 밀 착다공판(103)(104)의 압밀 정도에 따라 상기 상부 여재층(120) 및 하부 여재층(130)의 공극율을 서로 다르게 설정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 상부 여재층(120)의 공극율이 상기 하부 여재층(130)의 공극율보다 작도록 설정한다.

상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 압밀은 실험적으로, 정상 상태 대비 10∼90%까지 압밀이 가능하며 30% 이상 압밀하는 경우에도 부유 물질 및 탁도 물질 제거가 효과적으로 수행되나 여과조(101) 내의 압력이 증가하는 문제가 발생하므로 30% 이하의 압밀율 내에서 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 방류수 공급관(108)을 통해 여과조(101) 내부로 방류수가 공급되면 압밀 상태의 상부 및 하부 여재층(120)(130)을 거치게 되고 이 때, 상기 방류수 내에 포함되어 있는 BOD 유발 유기물질은 상기 하부 여재층(130)에서 생물학적 기작을 통해 분해되며 부유 물질 및 탁도 물질은 상기 상부 여재층(120)의 여재편에 흡착된다. BOD 유발 유기물질, 부유 물질 및 탁도 물질이 제거된 여과수는 상기 여과수 배출관(109)을 통해 배출되어 일련의 여과 과정이 완료된다. 이 때, 상기 여과수 배출관(109)에 구비되어 있는 탁도계를 통해 여과수의 탁도를 주기적으로 체크하여 상기 탁도에 따라 상기 상부 여재층(120)의 압밀율을 조절할 수 있다.

본 발명의 생물막 압밀 여과장치는 전술한 바와 같이 여과재로서 스폰지상 수지를 사용하여 높은 공극율을 구현할 수 있어 여과 처리량이 종래의 여과장치에 비해 월등히 높다. 종래의 사여과와 무연탄의 공극율은 각각 40∼46%, 50∼56% 정도이며 본 발명의 생물막 압밀 여과장치와 종래의 여과장치를 통한 여과 처리량의 차이는 아래의 <표 1>에 나타낸 바와 같다.

또한, 본 발명의 생물막 압밀 여과장치를 통해 여과된 여과수의 BOD, 탁도 및 부유 물질량은 아래의 <표 2>에 도시한 바와 같이 현저히 낮은 수준을 유지한다.

또한, 본 발명의 생물막 압밀 여과장치를 이용하여 72시간 연속운전으로 여과된 하수처리장 처리수의 BOD, 탁도 및 부유 물질량은 도 5a 내지 도 5c에 도시한 바와 같이 일정한 처리 효율을 보여주고 있다.

한편, 일련의 여과 과정이 완료된 상태에서 상기 여재편에 흡착되어 있는 물질들을 제거하기 위한 폭기 및 세정 단계가 진행된다. 상기 폭기 및 세정 단계에서는 도 3b에 도시한 바와 같이 여과를 위해 압밀되었던 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)의 압밀 상태를 해제한다. 또한, 상기 여과수 배출관(109)은 잠그고 상기 불순물 배출관(110)은 열어야 한다. 이와 같은 상태에서, 상기 방류수 공급관(108)을 통해 세정수를 상기 여과조(101) 내부로 공급함과 동시에 상기 공기 펌프(111)를 이용하여 상기 산기관(112) 및 산기공(112a)을 통해 상기 여과조(101) 내부로 공기를 공급한다. 세정수 내에 공기가 주입됨에 따라 세정수의 운동성이 상승되어 상기 여재편에 흡착되어 있는 물질들의 탈착이 가속된다.

한편, 상기 폭기 및 세정 단계를 진행함에 있어서 상기 상부 여재층(120)과 하부 여재층(130)의 세정 횟수는 다르게 적용한다. 상기 하부 여재층(130)의 경우 여재편에 생물막 형성을 위해 미생물들이 성장할 수 있는 소정의 체류시간이 필요하기 때문에 상부 여재층(120)에 비해 상대적으로 세정 횟수를 적게 적용하는 것이 바람직하다. 상기 하부 여재층(130)에 대한 세정 횟수가 상부 여재층(120)에 비해 세정 횟수가 상대적으로 적더라도 상기 하부 여재층(130)의 압밀율이 상대적으로 작기 때문에 막힘 현상의 발생 가능성이 작으며 이에 따라, 여과조(101) 내부의 압력은 일정하게 유지된다.

상기 폭기 및 세정 단계가 완료되면 폴리싱 단계를 진행하는데 상기 폴리싱 단계(도 3c 참조)에서는 여과 단계에서와 마찬가지로 상기 상부 및 하부 밀착다공판(103)(104)을 압밀한다. 이에 따라, 상기 여재편으로부터 탈착된 불순물들은 여과조(101) 상부로 부유하게 되고 최종적으로 상기 불순물 배출관(110)을 통해 배출된다. 상기 폴리싱 단계가 완료되면 재차 여과 단계가 진행된다.

한편, 본 발명의 목적에 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치는 하수처리장 방류수 즉, 2차 처리수 내에 포함되어 있는 BOD 및 탁도 유발 물질을 효과적으로 제거하는데 사용되는 장치이며 본 발명의 생물막 압밀 여과장치는 3차 처리 시스템 즉, 방류수 재이용 시스템 내에 포함되어 그 효율을 극대화시킬 수 있다. 본 발명의 생물막 압밀 여과장치를 적용한 방류수 재이용 시스템을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 방류수 재이용 시스템은 크게 유량 조절조(301), 생물막 압밀 여과장치(100), 자외선 소독 장치(302)로 구성된다. 종래의 경우 방류수 재이용 시스템으로 상기 자외선 소독 장치(302)만을 단독으로 구성하여 방류수에 대한 3차 처리를 진행하였으나 방류수 내에 BOD 및 탁도 물질이 과도 포함되어 있는 경우에는 자외선 조사 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 방류수 재이용 시스템은 자외선 소독 장치(302)로 방류수를 유입시키기 이전에 본 발명의 생물막 압밀 여과장치를 거치도록 하여 방류수 내에 포함되어 있는 부유 물질 및 탁도 물질을 최소화함으로써 자외선 소독 장치(302)의 자외선 조사 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 방류수 재이용 시스템에 있어 상기 유량 조절조(301)를 구비시킴으로써 방류수의 대장균, 냄새 및 색도에 따라 상기 생물막 압밀 여과장치 및 자외선 소독 장치(302)에서의 방류수 체류시간을 조절할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 방류수 재이용 시스템은 기존 3차 처리 장치의 역할인 부유 물질 및 탁도 물질 제거 기능에 부가하여, 생물막을 이용하여 생물학적 분해를 통하여 BOD를 제거할 수 있다.

본 발명에 따른 생물막 압밀 여과장치 및 이를 이용한 방류수 재이용 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

생물막 압밀 여과장치에 있어 여과조 내에 압밀 세기에 따라 공극율이 서로 다른 상부 및 하부 여재층을 구비시키고 상기 상부 및 하부 여재층을 복수개의 여재편으로 구성되도록 하여 상기 상부 및 하부 여재층의 공극율을 독립적으로 가변시킬 수 있도록 함으로써 방류수 내에 포함되어 있는 BOD, 부유 물질 및 탁도 물질의 하나의 여과 장치 내에서 효과적으로 생물학적 및 물리적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 높은 공극율을 유지함에 따라 높은 여과 처리량을 담보할 수 있다. 또한, 상기 생물막 압밀 여과장치에 자외선 소독 장치를 부가한 방류수 재이용 시스템을 구성하여 자외선 소독 장치의 자외선 조사효율을 극대화할 수 있다.

이에 더불어, 본 발명의 생물막 압밀 여과장치는 종래의 사여과 장치에 비해 단위면적당 방류수 처리 능력이 뛰어나 소형화가 가능하며 부지이용 면적을 최소화할 수 있으며 활성탄 흡착법, 역삼투압법, 막분리법과 같은 유지비용 및 설치비가 비싼 공정과는 달리 유지 관리가 용이하게 경제성이 우수하다.

또한, 하나의 여과장치에서 생물학적 분해를 통해 BOD 제거하고 물리적 기작을 통해 부유물질 및 탁도물질들을 제거할 수 있으므로 기존 공법들과 비교하여 오염물 제거범위가 넓으며 시스템의 구성이 매우 효율적이다.