KR100258637B1 - 오·폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오·폐수 처리방법에 관한 것으로, 특히 반응조의 배열은 저류조-제1반응조-제2반응조의 순으로 하고, 제1 및 제2반응조의 운영인자를 변화시켜 유기물, 질소 및 인의 처리반응이 효과적으로 일어나도록 하였고, 침전조가 없고 내부순환으로 정화된 물의 방류를 용이하게 함으로써 적은 설치비와 운영비로 오수 및 분뇨에서 나오는 유기물이나 질소, 인과 같은 성분을 효과적으로 처리할 수 있는 오폐수 처리기술이다.

Description

오·폐수 처리방법

본 발명은 오·폐수 처리방법에 관한 것으로, 특히 배열 반응조의 운영인자를 변화시켜 유기물과 영양물질인 질소와 인의 처리반응이 효과적으로 일어나도록 하고, 침전조 없이 내부 순환으로 물의 방류를 용이하게 하도록 하여 오·폐수 처리를 효과적으로 할 수 있도록 한 오·폐수 처리방법에 관한 것이다.

오수 및 분뇨로부터 발생하는 영양염류 물질인 질소 및 인은 일반적으로 생성된 장소에서 적절하게 처리되지 않고 하천 및 호소에 유입된다. 상기 유입된 상기 성분은 부영양화를 유발하여 조류 이상 증식의 주 요인이 되어 결국은 하천 및 댐과 같은 귀중한 수자원의 관리에 큰 장애요인으로 작용하게 되고, 이로 인해 이를 원수로 취하여 정수하는 경우 생산비용의 증가 등 많은 경제적 손실을 유발하게 된다.

일반적으로 국내의 하수처리장을 비롯한 대부분의 정화시설과 관련한 종래의 수처리 기술은 접촉여재를 충진하거나 혹은 충진하지 않고 24시간 폭기시키는 활성슬러지 시스템을 98% 이상 사용하고 있다.

특히 오수처리는 장기 폭기 형태의 활성 슬러지 시스템으로 운영하고 있으나 이러한 처리방법은 질소의 경우 유기성 및 암모니아성 질소를 아질산성 혹은 질산성 질소 형태로만 변환시킬 뿐 양적으로 감소시키는 최종처리는 기대할 수 없으며, 인의 처리효율도 저조하여 댐상류를 비롯한 상수원 보호지역의 수질관리에 큰 문제점으로 지적되고 있다.

또한, 가정이나 빌딩등에 설치한 설치한 정화조는 유기물만 처리하는 공정이 대부분이고, 24시간 연속적으로 폭기를 시키기 때문에 많은 경제적 부담이 있다.

최근에 새로이 개발되고 있는 기술로서 질소와 인을 처리하는 생물학적 처리방법은 운영형태에 따라 여러 가지가 이용되고 있다. 상기 운영형태의 일예들로는 바덴포(Bardenpho), 에이오(A/O), 에이투(A²/O) 방법등이 있다. 그러나 상기의 방법들은 질소 제거를 보다 효과적으로 하기 위하여 외부에서 유기물을 공급해 주어야 하기 때문에 경제적으로 부담이 큰 단점이 있다.

최근에는 상기와 같은 종래의 운영방식에서 벗어나 유입수의 주입방향 및 반응조의 운영방식을 시간에 따라 변화시키는 동적인 운영으로 특히 질소의 처리에 효과가 좋은 간헐폭기 형태의 처리기법이 개발되었으나 이 방법은 가정용 정화조에 적용할 시 운영관리 및 유지보수가 어려운 등의 문제점이 있다.

또한 소규모의 오수 및 폐수처리 기술로 이용되고 있는 기존의 연속회분식 반응조 운영방식은 일정시간 동안 반응조내에 공기를 공급하지 않은 혐기성 조건에서 운영한 후, 다시 일정시간 공기를 공급항 호기성 조건으로 운영하며, 상기 혐기성 과 호기성의 조건을 반복한 후 성장한 미생물을 침전시켜 정화된 물을 방출시키는 방식이다.

그러나 상기 연속회식 반응조는 대개가 단일 반응조이거나, 처리용량이 큰 경우에는 단일 반응조를 병렬로 연결하여 운영하는 형태로서, 유기물, 질소 및 인의 처리 효율도 비교적 우수한 것으로 밝혀져 있다. 그러나 방류하는 단계에서 슬러지가 떠오르지 않게 세심한 주의를 요하거나 고가의 방류장치를 필요로 하게 되며, 유기물이 부족한 경우에는 처리효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

따라서 오수 및 분뇨 중의 유기물, 질소 및 인을 효과적으로 처리할 수 있고, 운영비 절감 및 관리를 용이하게 할 수 있는 오.폐수 처리공정의 개발이 절실하게 필요한 바, 본 발명은 이를 달성하기 위한 것으로, 반응조의 배열과 상기 배열된 반응조의 운용방식을 적절하게 조정함으로써 오수 및 분뇨중의 질소 및 인등의 성분을 효과적으로 제거하여 운영 및 관리상의 효율을 향상시킬 수 있는 오·페수 처리공정방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

도 1 내지 도 4 는 본 발명의 방법에 따른 오·폐수 처리공정 시스템의 개략도

도 5 는 본 발명의 방법에 따른 오·폐수 처리 시스템에 있어서, 부유성 이물질의 방출을 방지하기 위한 구조를 도시한 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 저류조 2 : 제 1 반응조

3 : 제 2 반응조 4 : 유입펌프

5 : 반송펌프 6 : 유출펌프

7 : 이송라인 8 : 산기관

9 : 브로아(blower) 10 : 솔레노이드 밸브

11 : 교반기 12 : 접촉재

13 : 스컴 및 부유성 이물질

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기존의 연속회분식반응조의 구조 및 운영방법을 개선한 오· 폐수 처리 방법으로서 별도의 침전조가 필요 없고 기존의 연속회분식반응조에 비해 공기공급장치의 용량을 절반으로 대폭 줄이면서도 처리효율을 증진시킨 기술로서, 본 발명은 오.페수가 저장되는 저류조와 제1 반응조 및 제2 반응조를 직렬로 배열하고, 상기 각 반응조에 공기 공급기와 교반기를 설치하여 공기의 공급 또는 공기혼합이 교대로 이루어질 수 있도록 구성한 후, 상기 저류조에서 오수를 반응조를 포함한 처리시설로 유입하는 단계와; 상기 공기 공급기와 교반기를 이용하여 각 오수의 유입이 완료된 시점으로부터 일정시간 간격으로 상기 각 반응조 모두에 폭기와 비폭기 상태를 교호시켜 폭기 시간에는 질산화, 인의 섭취, 유기물 산화가 이뤄지게 하고, 비폭기 시간에는 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 섭취가 이루어지게 하는 생물학적 반응단계와;

상기공기 공급기와 교반기를 이용하여 각 오수의 유입이 완료된 시점으로부터 일정시간 간격으로 상기 각 반응조 모두에 폭기와 비폭기 상태를 교호시켜 폭기시간에는 질산화, 인의 섭취, 유기물 산화가 이뤄지게 하고, 비폭기 시간에는 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 섭취가 이루어지게 하는 생물학적 반응단계와;

상기공기 공급기와 교반기의 작동을 멈추고, 성장한 미생물인 슬러지를 침전시키면서 방류를 원할하게 하기 위해 상기 인접한 반응조로 슬러지를 이송하는 침전 및 슬러지 이송단계와;

최종 반응조내에 부착된 유출밸브를 통해 정화된 물을 일정시간 배출하는 배출단계와;

상기 배출단계의 완료후 다시 상기 기술된 오수 유입단계로부터 시작하는 공정을 반복하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.

도 1 은 유기물이 비교적 풍부한 오·폐수를 처리할 때 적용하는 처리 시스템을 도시한 도면으로서, 오·폐수의 처리공정 및 그 운전방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1 단계는 유입단계로서, 교반기(11)를 이용하여 교반을 시작하고, 이와 동시에 유입펌프(4)를 이용하여 유입수를 일정시간 예컨데, 1∼2시간 이내에 제1반응조(2) 및 제2반응조(3)로 공급한다.

다음 제 2 단계는 반응단계로서, 유입수 주입이 완료된 시점으로부터 1∼2시간 동안 제1반응조(2) 및 제2반응조(3)모두 공기를 공급하지 않은 상태로 교반만을 행한다. 이때 제2반응조(3)에서 제1반응조(2)로 반송펌프(5)를 이용하여 슬러지를 계속적으로 반송하게 되며, 반응은 탈질산화 및 인의 방출이 되게 한다.

상기 1∼2시간 동안의 무산소 반응이 끝나면 0.5∼2시간 간격으로 제1반응조(2)및 제2반응조(3)에 교대로 솔레노이드밸브(10)를 이용, 공기를 주입함으로써 간헐폭기 형태로 운영하게 되며, 반응은 부분적인 질산화 및 탈질산화와 인의 흡수 및 방출이 일어나게 된다.

상기 제 2 단계의 각각의 반응시간은 폐수의 특성에 따라 효과적으로 조정하면 된다.

다음 제 3 단계는 침전 및 슬러지의 이송단계로서, 상기 제 2 단계의 반응이 끝나면 교반기(11)와 공기 공급 시스템(8)(9)(10)의 전원을 차단하고 약 1∼3시간 동안 슬러지를 침전시킨다.

이때, 제2반응조(3)에서 제1반응조(2)로 침전되는 슬러지를 계속하여 이송시킴으로써 제2반응조(3)에 있는 슬러지를 최대한 제1반응조(2)로 이송시킨다.

제 4 단계는 배출단계로서, 제2반응조(3)에 있는 유출밸브(6)를 열어 정화된 깨끗한 물을 일정시간 예컨데, 0.5∼2시간 동안 배출한다.

도 2 는 유기물이 다소 적은 오·폐수를 처리할 때 적용하는 본 발명의 처리 시스템을 도시한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 제1반응조(2)에는 산기관(8)을 설치하지 않고 교반기(11)만을 설치하여 무산소 및 혐기성 상태에서 운영함으로서 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 산화 반응을 일으키도록 하고, 제2반응조(3)는 공기를 계속적으로 공급하여 호기성 상태에서 운영함으로서 질산화, 인의 섭취 및 유기물 산화를 일으키도록 한것이다.

제2반응조(3)에서 질산화가 충분히 일어나 질산성 질소가 높은 오·폐수는 반송 펌프(5)를 통하여 제1반응조(2)로 이송된 후 탈질산화 되며, 이러한 질산화, 탈질산화 및 인의 흡수, 방출은 슬러지 반송에 의해 계속적으로 이루어 진다.

도 2 의 운전방법은 상기 도 1 의 운전방법에서 설명한 바와 같이, 1단계인 유입수 공급방법은 같으며, 2단계의 반응단계에서는 유입수 공급이 완료된 시점으로부터 일정시간 예컨데, 1∼2시간의 무산소 반응이 끝난 후 제1반응조(2)는 공기를 공급하지 않은 상태로, 제2반응조(3)는 계속적으로 공기를 공급하는 상태로 운영하고, 3단계의 침전 및 슬러지 이송단계, 4단계의 배출단계는 상기 도 1 의 설명과 동일하게 운전한다.

도 3 은 반응조(2, 3)내에 매체 또는 담체와 같은 접촉재(12)를 충진함으로서 반응조(2,3)내에 부유 및 부착미생물의 농도를 높게 유지하여 유기물, 질소 및 인의 농도가 높은 오.폐수 처리에 효과적으로 적용하는 처리공정 및 그 운전방법이다.

이 경우 오·폐수의 처리공정 및 그 운전방법은 상기 도 1 의 경우와 모두 동일하고, 접촉재(12)만 충진하는 것이 다르다.

도 4 는 반응조(2,3)내에 매체 또는 담체와 같은 접촉재(12)를 충진함으로서 반응조(2,3)내에 부유 및 부착 미생물의 농도를 높게 유지하여 유기물, 질소 및 인의 농도가 높은 오·폐수 처리에 효과적으로 적용하는 처리공정 및 그 운전방법이다.

상기 오·폐수의 처리 공정 및 그 운전방법은 상기 도 2 와 모두 동일하고, 접촉재(12)만 충진하는 것이 다르다.

도 5 는 본 발명의 방법에 따른 오·폐수 처리 시스템에 있어서, 부유성 이물질의 방출을 방지하기 위한 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 배출 초기단계를, (b)는 배출 종료단계를 각각 도시하고 있다.

즉, 상기 도면에 도시된 구조는 정화된 물의 방출단계에서 슬러지가 수면으로 부상하거나 부유성 이물질이 그대로 방출되는 것을 방지하기 위한 구조이다.

유출부분의 구조를 상기 도 5 에 도시한 바와 같이, 유출밸브(6)와 연결되는 배관으로 구성하여 설치함으로서 배출이 완료된 후 수면에 떠있는 스컴(scum)을 비롯한 부유성 이 물질(13)이 유출되지 않도록 하게 하는 구조이다.

상기 도 5 의 유출장치는 상기 도 1,2,3 및 도4의 공정에 모두 적용될 수 있다.

한편 본 발명의 일실시예로서, 상기 도 1 과 같이 처리공정을 구성한 후 다음과 같은 시스템 운전조건으로 오·폐수 처리를 실시하였다.

즉 화학적 산소요구량(COD, 망간법)을 30-150mg/L이고, 총 질소(T-N)가 40-70mg/L 이며, 총 인이 (T-P) 1-5mg/L인 오수를 정화처리하는 실험을 수행하기 위하여 유입수 공급시간 30분, 혐기성 반응시간 2시간, 폭기 및 비폭기의 주기가 각각 1시간인 간헐폭기 반응시간 6시간, 침전시간 2시간으로 하여 운전한 결과, 화학적산소요구량(COD, 망간법)의 제거효율은 평균 90% 이었으며, 총 질소(T-N) 및 총 인(T-P)의 제거효율은 각각 평균 80%로서 우수한 처리효율을 얻음을 확인할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 오·폐수 처리방법은 반응조내에서 공기공급장치의 온/오프(On/Off)에 의해 운영되는 간헐폭기 활성슬러지 시스템의 장점과 연속회분식반응기의 장점을 응용한 새로운 처리방법으로서, 유기물, 질소 및 인의 처리효율면에서 우수하며, 별도의 방류장치를 요하지 않으므로 운영이 간단하고, 비용이 저렴하며, 공기를 간헐적으로 공급하기 때문에 공기 공급에 소요되는 비용을 거의 50% 정도 절감 시킬 수 있으며, 침전조가 없어 부지 및 시설비가 적게 소요된다.

Claims (7)

1. 오·폐수 처리방법에 있어서,

   오·폐수가 저장되는 저류조와 제1 반응조 및 제2 반응조를 직렬로 배열하고, 상기 각 반응조에 공기 공급기와 교반기를 설치하여 공기의 공급 또는 공기혼합이 교대로 이루어질 수 있도록 구성한 후,

   상기 저류조에서 오수를 반응조를 포함한 처리시설로 유입하는 단계와;

   상기 공기 공급기와 교반기를 이용하여 각 오수의 유입이 완료된 시점으로부터 일정시간 간격으로 상기 각 반응조 모두에 폭기와 비폭기 상태를 교호시켜 폭기시간에는 질산화, 인의 섭취, 유기물 산화가 이뤄지게 하고, 비폭기 시간에는 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 섭취가 이루어지게 하는 생물학적 반응단계와;

   상기 공기 공급기와 교반기의 작동을 멈추고, 성장한 미생물인 슬러지를 침전시키면서 방류를 원할하게 하기 위해 상기 인접한 반응조로 슬러지를 이송하는 침전 및 슬러지 이송단계와;

   상기 최종 반응조내에 부착된 유출밸브를 통해 정화된 물을 일정시간 배출하는 정화수 배출단계와;

   상기 정화수 배출단계의 완료후 다시 상기 유입단계로부터 시작하는 공정을 반복하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   일정시간 동안 무산소 상태에서 교반만을 실시 한 후, 공기주입을 제1반응조 및 제2반응조에 일정시간 동안 교대로 설정하여 운전하고, 침전과 동시에 슬러지를 제2반응조에서 제1반응조로 반송 한 후, 정화된 물을 배출하게 하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   일정시간 동안 무산소 상태에서 교반만 실시 한 후, 상기 제1반응조는 공기를 공급하지 않은 상태로 운전하고, 상기 제2반응조는 공기를 공급한 상태로 운전하여 침전과 동시에 슬러지를 상기 제2반응조에서 상기 제1반응조로 반송 한 후 정화된 물을 배출하게 하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   매체 또는 담체와 같은 접촉재를 충진하는 처리공정을 구성하여 일정시간 동안 무산소 상태에서 교반만 실시 한 후 공기주입을 상기 제1반응조 및 상기 제2반응조에 일정시간 동안 교대로 설정하여 운전하고 침전과 동시에 슬러지를 상기 제2반응조에서 상기 제1반응조로 반송한 후 정화된 물을 배출하게 하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   매체 또는 담체와 같은 접촉재를 충진한 처리공정을 구성하여 일정시간 동안 무산소 상태에서 교반만 실시 한 후, 상기 제1반응조는 공기를 공급하지 않은 상태에서 운전하고, 상기 제2반응조는 공기를 공급한 상태로 운전하여 침전과 동시에 슬러지를 상기 제2반응조에서 상기 제1반응조로 반송 한 후 정화된 물을 배출하게 하는 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.
6. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항중 임의의 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬러지의 폐기를 저류조로 하여 혐기성 반응조로 활용하여 인의 처리효율을 증진시키고 슬러지 발생량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.
7. 상기 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항중 임의의 어느 한 항에 있어서,

   상기 유출부분의 구조를 유출밸브와 연결되는 배관으로 구성하여 처리수를 배출시킴으로써 스컴 및 부유성 이물질이 배출되지 않도록 하는 특징으로 하는 오·폐수 처리방법.

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