KR0123211B1

KR0123211B1 - 슬러지의 고속침강 농축방법

Info

Publication number: KR0123211B1
Application number: KR1019930019319A
Authority: KR
Inventors: 지해성; 고종호
Original assignee: 정한균; 두산건설주식회사; 성우경; 두산기술원연구조합
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1997-11-20
Also published as: KR950008387A

Abstract

오수 및 폐수를 생물학적인 처리방법으로 처리하고, 상기 공정의 2차침전조에서 발생한 슬러지에 양이온성 키토산을 첨가하고, 상기 키토산이 첨가된 유출수를 침전 농축조에 투입하여 슬러지를 침전시키는 슬러지의 고속침강 농축방법은 슬러지를 신속하게 침강하면서 고농도로 농축시키므로써 슬러지의 농축침강 효율을 높이고, 아울러 농축된 슬러지를 형성하여 후속하는 혐기성 슬러지 소화공정에 투입하므로써 슬러지 처리가 효율적으로 실시된다.

또한 고속 침강된 슬러지는 침전 농축조에서 체류하는 시간이 짧아지게 되어, 그에 따른 슬러지의 침전 농축에 필요한 침전 농축조의 설비의 축소가 가능하다.

Description

슬러지의 고속침강 농축방법

제1도는 본 발명을 이용한 폐수처리공정의 일실시예를 개략적으로 나타낸 공정도이고,

제2도는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2 그리고 비교예에 의하여 침강되는 슬러지의 부피를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.

[산업상 이용분야]

본 발명은 슬러지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 침강성이 저조한 슬러지를 고속침가하여 농축하는 슬러지의 고속침강 농축방법에 관한 것이다.

[종래기술]

일반적으로 오수 및 폐수의 처리는 1차처리로서 스크리닝, 침전등을 포함한 물리적 처리를 행하고 이어서, 2차처리로서 이들 처리수 내에 함유되어 있는 유기물을 생물학적인 방법으로 처리한 뒤, 3차처리로서 고도의 물리화학적 처리를 행하여 처리한다. 상기한 폐수처리에 있어서, 2차 처리인 생물학적 처리를 한 후에는 많은 슬러지가 발생하여 이들 슬러지는 따로 분리되어 다시 슬러지 처리를 하고 있다. 예를 들면 2차처리인 생물학적 처리의 대표적인 것의 하나인 활성슬러지 처리공정에서는 많은 슬러지가 발생하며, 이들 슬러지는 일반적으로 다시 침전조에서 침전 및 농축시킨 뒤, 이들 침전된 슬러지는 수집되어 혐기성 슬러지 소화조에서 다시 처리되고 있다. 이때 상기한 슬러지의 침전은 신속하게 일어나야 할 뿐만 아니라 고농도로 침전되어야만 후속하는 슬러지 처리공정에서 슬러지의 처리를 효율적으로 행할 수 있다.

종래에는 이와 같은 슬러지의 효율적인 농축침전을 위한 침전기술로서 단순히 중력에 의존하는 중력식 농축방법, 토사류 등의 공침제를 혼합하여 침전농축시키는 공침제를 이용한 농축방법, 화학고분자 응집보조제를 사용하는 응집농축방법 등이 사용되어 왔다.

그러나 상기한 중력시 농축방법은 단순히 슬러지의 침강성에 의존하여 슬러지를 침전조에서 침전농축시키는 방법으로, 침강성이 낮은 비침강성 미생물 예를 들면, SVI(Sludge Volume Index)가 150 이상인 사상성 미생물이 슬러지 내에 많이 존재할 경우에는 슬러지의 침강이 저조하다는 문제점이 있다. 이와 같이 침강성이 저조한 슬러지의 경우 다음 공정인 슬러지 혐기 소화조에 유입되는 슬러지의 양 및 농도가 감소하여 슬러지 처리조인 혐기 소화조의 원활한 운전과 효율에 문제를 야기한다. 특히 SVI가 200 이상이며 침전 슬러지의 SV30 (슬러지 부피1ℓ의 용기에서 30분간 침강시킬 때 활성오니가 차지하는 비율)이 90 이상인 경우 특히 침전속도 및 농축도에 문제가 많다.

한편 상술한 또다른 침전방법인 공침체를 이용하는 기술은 대한민국 특허 공고 제93-1811호에 개시되어 있다. 그러나 공침제를 사용한 경우 이들 공침제의 첨가량이 중량비로 슬러지에 대하여 1:1 이라는 많은 양이 요구되기 때문에 이들 공침제를 사용하여 침전된 슬러지를 혐기성 소화조에서 처리할 경우 분해되지 않은 무기물인 상기 공침제가 슬러지 처리조인 혐기성 소화조에 누적되어 처리조의 유효용량을 감소시킨다는 문제점이 있다.

또 상술한 또다른 침전방법인 화학 고분자 응집보조제를 사용하여 슬러지를 침전시키는 경우에는 응집된 슬러지의 플럭이 응집제에 의하여 안정되면서 슬러지의 플럭이 거대화되고 점성이 높아지므로써 슬러지 처리조인 혐기성 소화조에 존재하는 혐기성 미생물의 활성에 악영양을 주어 효율적인 슬러지의 처리를 방해한다는 문제점이 있다.

또한 슬러지가 침전농축조에서의 체류시간이 길고 수온이 높은 경우에는, 슬러지의 질산화 과정에 의하여 발생하는 질소, 이산화탄소 등의 가스가 슬러지에 부착하여 슬러지의 비중을 낮게 만들고, 그 결과 침강성을 저하시키므로써 슬러지의 부상현상이 발생하여 농축이 충분히 일어나지 않고 이에 따라 슬러지 처리 공정이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제점이 발생한다.

[발명이 해결하려 하는 과제]

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 첫째 침강서이 낮은 슬러지도 신속하게 고농도로 농축시킬수 있는 슬러지 침강농축 방법을 제공하고, 둘 째 슬러지 처리공정에서 작용하는 미생물의 성장 및 활성에 장해를 주지 않는 즉, 후속 슬러지 처리공정에 무해한 슬러지 침강농축 방법을 제공하고, 셋째 슬러지 플럭의 비표면적을 높여 후속하는 슬러지 처리공정의 효율을 높일 수 있는 슬러지 침강농축 방법을 제공하기 위함이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐수를 생물학적인 처리방법으로 처리하고, 상기 처리방법의 2차 침전조에서 발생된 침전조 슬러지에 양이온성 키토산을 첨가하고, 상기 키토산이 첨가된 슬러지를 중력식 농축조에 투입하는 공정들을 포함하는 슬러지의 고속침강 농축방법을 제공한다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기한 키토산은 슬러지의 건조중량에 대하여 0.12-0.15중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기한 키토산의 첨가량이 0.12중량% 미만이면 슬러지의 응집력이 약하여 미세 플럭의 형성이 원활하지 못하며, 0.15중량%를 초과하는 경우에는 응집된 플럭의 점성이 높아져 미세한 플럭의 형성에 방해가 되며 또한 플럭에 포집된 가스의 배출이 저하된다는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 상기한 본 발명에 있어서, 상기한 키토산은 400,000-500,000의 분자량을 갖는 것과 800,000-1,000,000의 분자량을 갖는 키토산의 혼합물인 것이 바람직하며, 상기한 400,000-500,000의 키토산과 800,000-1000,000의 키토산의 혼합비율은 400,000-500,000:800,000- 1,000,000-1-3:1인 것이 바람직하다. 상기한 바와 같은 키토산 혼합물을 사용하지 않으면 플럭의 크기 및 비중 조절의 문제점이 발생 할 수 있다. 또 상기한 키토산들의 혼합비율이 1미만이면 오니의 플럭이 거대화되고 부착가스의 이탈이 저조하여 거대화된 슬러지가 농축조의 상부로 부상하는 문제점이 발생하고, 3을 초과하면 슬러지의 플럭형성이 미흡하다는 문제점이 발생 할 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 슬러지를 60-120초 동안 양이온성 키토산과 슬러지의 응집반응이 일어나는 응집반응조에서 체류시키는 것이 바람직하다. 상기한 체류시간이 60초 미만이면 플럭형성에 미흡한 문제점이 발생하며, 120초를 초과하면 플럭의 크기 조절에 문제점이 발생한다. 상기한 양이온성 키토산이 첨가된 처리수를 응집반응조에서 교반하는 공정을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 교반을 행하므로써 슬러지의 부착기포를 제거하여 슬러지의 침강성을 더욱 높일 수 있다. 이와 같은 교반 공정은 1-5mm의 프럭을 형성하도록 교반하는 것이 바람직하다. 교반에 의하여 형성되는 플럭의크기가 1mm보다 작은 경우에는 플럭의 비중이 작아 침강속도가 저하되는 문제점이 발생 할 수 있으며, 5mm보다 큰 경우에는 플럭에 포집된 가스의 이탈이 저조하여 플럭의 비중이 적어져 침강속도가 저하되는 문제점이 발생 할 수 있다. 또 본 발명에 있어서 상기한 교반은 패들형 교반기에 의하여 250-350rpm으로 교반하는 것이 바람직하다. 상기 교반기의 교반속도가 250ppm미만인 경우에는 오니의 플럭이 커지면서 포집된 가스의 이탈이 저조하다는 문제점이 발생하고, 350ppm을 초과하는 큰경우에는 응집플럭이 극기 미세하게 되어 침강속도가 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명은 또한 상기한 방법에 의하여 침강농축된 슬러지를 혐기성 슬러지 소화하는 슬러지의 처리방법을 제공한다. 상술한 바와 같은 고속 침강 농축방법에 의하여 고농도로 침전된 슬러지는 혐기성 슬러지 소화를 실시하는 것이 바람직하다.

[작용]

상기한 본 발명을 이요한 폐수처리공정의 일실시예를 개략적으로 나타낸 공정도를 제1도에 도시하였다. 제1도에 도시한 바와 같이 원폐수는 스크리닝, 침전 등의 1차처리를 거쳐 폭기조로 유입되고, 폭기조에서 나온 유출수는 2차침전조를 거쳐 최종 방류되면, 침전조 슬러지는 응집반응에서 천연 양이온 키토산에 의하여 교반과 함께 슬러지의 침강성을 높인 뒤, 슬러지 농축조에 유입되어 슬러지를 고속침강시키고, 침전된 슬러지는 혐기성 슬러지 소화조에서 소화처리되고, 이들 처리되고 남는 최종 슬러지는 탈수하여 슬러지 케이크를 만들어 비료등으로 재활용하거나 소각, 매립등으로 처분한다.

상기와 같은 본 발명은 특히 침전조 슬러지의 고형물의 농도(T.S)가 0.3-1.0 중량%로서 SVI가 300이상, 슬러지의 SV30 특성이 99 이상인 침전조 슬러지도 효율적으로 처리할 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본발명의 구성 및 효과를 입증하기 위한 본 발명의 일실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

폭기조 내의 활성 슬러지의 MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid)가 400mg/l이고, 침전조의 슬러지의 고형물 농도(TS)가 600mg/l이고, SV30가 99으로서, SVI가 165인 슬러지를 응집 반응조에 투입하고 300rpm으로 교반하면서 여기에 400,000-500,000:800,000-1,000,000=7:3의 혼합비를 갖는 천연 양이온성 키토산 혼합물을 슬러지 건조중량비에 대하여 0.12중량%를 첨가하여 슬러지를 침강농축하였다.

이와 같은 방법에 의하여 침강되는 슬러지의 양과 시간과의 관계를 제2도에 그래프로 나타내었다.

[실시예 2]

양이온성 키토산 혼합물 대신, 슬러지 건조중량비에 대하여 0.5중량%의 400,000-500,000 양이온성 키토산과 슬러지 건조중량비에 대하여 0.5중량%의 500-100메쉬의 제올라이트를 첨가한 것을 제외하고는 실질적으로 상기한 실시예 1과 동일하게 실시하여 슬러지를 침강농축하였다.

[실시예 3]

상기한 실시예 1의 현장 적용방법을 연속식으로 다음과 같이 실시하였다.

폭기조 내의 활성 슬러지의 MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid)가 3,000-4,000mg/ℓ을 갖고 있고, 침전조의 침전 슬러지의 고형물 농도(TS)가 5,000-7,000mg/ℓ이고, SV30가 100, SVI가 350-400인 침전슬러지를 응집반응조에 하루 평균 150㎥씩 투입하고, 체류시간 90초, 교반은 250-350rpm으로 교반하면서 여기에 400,000-500,000: 800,000- 1,000,000=7:3의 혼합비를 갖는 천연 양이온성 키토산 혼합물을 슬러지 건조중량비에 대하여 0.12-0.15중량%를 첨가하여 슬러지를 침강농축하였다. 이때 응집반응에 의하여 형성된 플럭은 중력식 침전농축조로 유입하였고, 상등수의 수질중 SS(Suspended Solids) 및 COD는 각각 60mg/ℓ 이하였으며, 이들은 상부웨어(weir)를 통하여 활성슬러지 공정의 폭기조로 반송하였다.

이와 같은 방법에 의하여 침전 농축조에서 농축된 슬러지 고형물의 농도는 2.0중량% 이상이었으며, 이와 같은 농축효율은 종래에 비하여 3배 이상 증가한 것이었다.

상기 방법에 따라 형성된 농축 플럭 슬러지는 침전 농축조의 중앙하부를 통하여 일일 평균 500㎥씩을 7,000㎥용량의 혐기성 슬러지 소화조에 투입되어 처리되었으며 소화된 슬러지는 응집탈수하여 제거하고, 탈수여액은 다시 활성오니공정의 폭기조로 반송하여 처리를 실시하였다.

[비교예]

응집반응을 위한 천연 양이온성 키토산 및 제올라이트를 전혀 첨가하지 않는 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 동일하게 실시하여 슬러지를 침강농축하였다.

[효과]

상기한 실시예 1-3 및 비교예에 의해서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 슬러지를 침강농축하는 경우 종래 기술에 따라 침강농축하는 것에 비하여 월등히 농축침강이 잘 일어나고, 특히 고형물의 농도가 0.3-1.0중량%로서, SVI가 300이상, 슬러지의 SV30이 99이상인 슬러지에 대하여도 효율적으로 침강 농축을 시킬 수 있다. 또한 종래의 비하여 3배 이상 농축된 슬러지를 형성하여 후속하는 혐기성 슬러지 소화공정에 투입되므로써 슬러지 처리가 효율적으로 운전될 수 있다.

Claims

오수 및 폐수를 생물학적으로 처리할 때 발생하는 슬러지를 응집 반응조에 수집하고, 상기 응집 반응조에 분자량 400,000-500,000인 양이온성 키토산 및 분자량 800,000-1,000,000의 양이온성 키토산을 1-3:1로 혼합한 키토산을 슬러지의 건조중량에 대하여 0.12-0.15중량% 첨가하고 교반하여 1-5mm의 플럭을 형성하는 : 공정들을 포함하는 슬러지의 고속침강 농축방법.
제1항에 있어서, 상기한 교반은 패들형 교반기에 의하여 250-350rpm으로 교반하는 슬러지의 고속침강 농축방법.