KR100646861B1

KR100646861B1 - 용존오존부상조（ｄｏｆ조), 고압오존산화조（ｐｏ２조） 및 용존오존산화조(ｄｏ２조)를 구비한 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법

Info

Publication number: KR100646861B1
Application number: KR1020060016437A
Authority: KR
Inventors: 이병호; 김성혁; 이창진
Original assignee: (주)미시간기술
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2006-11-23

Abstract

본 발명은 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼화응집조, 부상산화조, 제1분사기 및 폐오존분해조를 포함하는 용존오존부상조(DOF조); 제1산화반응조 및 이송밸브를 포함하는 고압오존산화조(PO2조); 및 제2분사기 및 제2산화반응조를 포함하는 용존오존산화조(DO2조)로 이루어진 군에서 선택된 둘 이상의 수처리조로 이루어진 폐수처리장치를 이용함으로써 처리대상이 되는 원수의 종류에 따라 유연한 폐수처리가 가능하고, 부유물은 물론이고 색도 및 난분해성 유기물을 동시에 제거할 수 있으며, 나아가 폐수처리비용을 절감할 수 있다.

Description

용존오존부상조（ＤＯＦ조), 고압오존산화조（ＰＯ２조） 및 용존오존산화조(ＤＯ２조)를 구비한 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법{Wastewater treating apparatus equipped with dissolved ozone flotation, pressurized ozone oxidation and dissolved ozone oxidation and wastewater treating method using the same}

본 발명은 처리대상이 되는 원수의 종류에 따라 유연한 폐수처리가 가능하고, 부유물은 물론이고 색도 및 난분해성 유기물을 동시에 제거할 수 있으며, 나아가 폐수처리비용을 절감할 수 있는 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것이다.

오존(Ozone: 0₃)은 산화력이 뛰어난 가스로, 공기나 물속의 박테리아, 바이러스, 악취를 내는 각종 유해가스 또는 인체에 해로운 유기물(용매류, 농약, 중금속 성분) 등을 산화시켜 제거한다. 또한 오존은 일반 염소계 살균제에 비해 살균력이 우수한 반면, 잔류성은 전혀 없어 공기정화 및 폐수처리분야에서 널리 사용되고 있다.

일반적으로 오존을 이용한 폐수처리는 하·폐수를 담은 오존접촉시설에 오존을 분사장치로 주입하는 방법으로 시행되어 왔다. 그런데, 이와 같은 오존 분사장치에 따르면, 오존이 물속에서 큰 기포로 분사되기 때문에 오존과 오염물의 접촉효율이 높지 않은 단점이 있다. 따라서 오염도가 높은 하·폐수를 정화하기 위해서는 고가의 오존이 상당량 요구되며, 결국 폐수처리비용이 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한, 큰 기포상태인 오존의 접촉효율을 높이기 위해서는 오존접촉시설의 규모를 크게 해야 하며, 이에 따라 시설비가 증가하는 문제점이 있다.

더욱이, 기존의 폐수처리의 경우 보통 부유물을 침전시설 및 침전제를 이용하여 침전시켜 제거한 후, 난분해성 유기물은 따로 오존 처리하여 제거하기 때문에 고가의 오존이 효율적으로 이용되지 못하고 소모되는 문제점이 있다. 그리고 이렇게 공정이 따로 진행됨에 따라 난분해성 유기물 및 부유물을 함유하는 하·폐수를 처리하는 데 필요한 시설비 및 경비가 증가하는 문제점이 있다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 고압 하에서 용해된 오존을 이용하여 폐수와 오존의 접촉효율을 높임으로써 폐수에 존재하는 부유물은 물론 색도 및 난분해성 유기물을 효율적으로 제거할 수 있으며, 나아가 폐수처리비용을 절감할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 처리대상이 되는 원수의 종류에 따라 유연한 폐수처리가 가능하고, 부유물은 물론이고 색도 및 난분해성 유기물을 동시에 제거할 수 있으며, 나아가 폐수처리비용을 절감할 수 있는 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

혼화응집조, 부상산화조, 제1분사기 및 폐오존분해기를 포함하는 용존오존부상조(DOF조); 제1산화반응조 및 이송밸브를 포함하는 고압오존산화조(PO2조); 및 제2분사기 및 제2산화반응조를 포함하는 용존오존산화조(DO2조)로 이루어진 군에서 선택된 둘 이상의 수처리조로 이루어진 폐수처리장치를 제공한다.

상기 용존오존부상조(DOF조, Dissolved Ozone Flotation)는 혼화응집과정을 거친 원수의 유입과 동시에 고압오존산화조(PO2조, Pressurized Ozone Oxidation)에서 생성된 고압오존수를 제1분사기에 의해 미세기포 형태로 분사하여 부유물을 부상시켜 제거하고, 오존에 의해 일부 색도물질과 유기물을 분해하며, 미세기포 형태로 분사된 오존에 의해 부상된 슬러지는 슬러지제거장치에 의해 제거된다.

상기 고압오존산화조(PO2조)는 오존발생기에서 나오는 오존가스를 직접 투입하고 대기압보다 높은 압력을 유지하여 헨리의 법칙에 따라 오존가스의 용해도를 극대화함으로써 다량의 색도물질 및 유기물을 분해하며, 용존오존부상조(DOF조)의 오존부상처리를 위하여 일부 고압오존수를 용존오존부상조(DOF조)로 이송시킨다.

상기 용존오존산화조(DO2조, Dissolved Ozone Oxidation)는 고압오존산화조(PO2조)에서 오존과 반응하지 못한 오염물질을 오존산화처리하여 소독하거나 색도물질을 처리한다.

본 발명의 폐수처리장치는 처리대상이 되는 원수의 종류에 따라 유연한 폐수처리가 가능하다.

처리대상이 되는 원수가 부유물을 함유한 폐수 예를들어 음용수, 하수, 저농도 유기물 함유 폐수 등인 경우에는 상기 수처리조 중 고압오존산화조(PO2조)-용존오존부상조(DOF조)로 구성된 폐수처리장치를 이용한다.

예를들어, 처리하고자 하는 원수가 부유물을 함유하고 있고, 유기물의 농도나 색도가 낮은 경우이거나 소독이 주목적인 경우에는 원수를 응집시킨 후 고압오존산화조(PO2조)에서 이송되는 고압오존수의 일부나 전부를 용존오존부상조로 분사하여 미세 오존기포가 석출되어 슬러지는 부상처리되고, 낮은 COD나 색도는 산화되어 제거되며, 미생물의 살균도 동시에 일어날 수 있다.

현재 음용수를 생산하는 정수장에는 부유물을 제거하기 위한 침전지가 있고 오존 접촉지가 따로 건설이 되어 있다. 그러나 고압오존산화조(PO2조)-용존오존부상조(DOF조)로 구성된 폐수처리장치를 정수처리장에 도입하면 부유물의 제거능력을 침전지보다 훨씬 높일 수 있고 동시에 오존 접촉지를 따로 건설하지 않아도 되기 때문에 처리효율을 높이면서 동시에 건설비용을 대폭 낮출 수 있다. 또한 우리나라 전국의 상수원이 심하게 오염되어 가고 있기 때문에 하수처리장의 처리수를 소독해서 방류하도록 법에 명시하고 있는데, 이러한 하수처리장의 처리수에는 미생물 덩어리인 플럭이 다량 존재하고 대장균 등이 대량 존재하기 때문에 고압오존산화조(PO2조)-용존오존부상조(DOF조)로 구성된 폐수처리장치를 도입하게 되면 부유물은 물론 법에 명시된 소독효과 외에 색도 제거와 BOD, COD는 물론 하천이나 호수의 2차 오염에 의한 부영양화 유발물질인 인의 제거에도 탁월한 효과를 얻을 수 있다.

또, 부유물을 함유한 고농도 유기물 함유 폐수 예를들어, 축산폐수, 분뇨, 침출수, 유해 산업폐수 등인 경우에는 용존오존부상조(DOF조)-고압오존산화조(PO2조)-용존오존산화조(DO2조)로 구성된 폐수처리장치를 이용한다.

예를들어, 축산폐수는 고농도의 유기물을 포함하고 있을 뿐만 아니라 함유된 유기물이 난분해성이기 때문에 가장 처리하기 어려운 폐수 중의 하나에 속하며, 특히 축산폐수를 처리하기 위해서는 부유물의 제거와 난분해성 유기물의 제거가 가장 어려운 문제이다. 이러한 축산폐수를 용존오존부상조(DOF조)-고압오존산화조(PO2조)-용존오존산화조(DO2조)로 구성된 폐수처리장치를 적용하여 고압오존산화조에서 생성된 고압오존수 중 10 내지 30 중량%를 용존오존부상조에 분사시켜 미세오존기포를 통한 부상처리와 일부 오존산화처리를 하고, 나머지 고압오존수 70 내지 90 중량%를 용존오존산화조에 분사시켜 추가로 오존산화를 진행시켜 부유물 및 난분해성 유기물을 제거할 수 있다.

또, 부유물을 함유하지 않은 폐수 예를들어, 고농도 색도폐수, 고농도 용존성 유기물 함유 폐수, 유해물질 함유 폐수, 소독만을 위한 폐수 등인 경우에는 고압오존산화조(PO2조)-용존오존산화조(DO2조)로 구성된 폐수처리장치를 이용한다.

예를들어, 처리대상인 최종침전지의 방류수에는 부유물이 상대적으로 적고, 색도 제거가 가장 큰 목적이기 때문에 고압오존산화조(PO2조)-용존오존산화조(DO2조)로 구성된 폐수처리장치를 적용하여 미생물 처리 후 남아있는 난분해성의 색도 물질을 제거할 수 있다.

본 발명은 보다 바람직하게, 부유물을 함유한 원수를 수용하며 부유물을 응집시키는 혼화응집조, 응집된 부유물을 부상시켜 제거하는 부상산화조, 고압오존산화조의 이송밸브로부터 운반된 고압오존수를 미세기포로 분사하는 제1분사기 및 폐오존가스를 제거하는 폐오존분해기를 포함하는 용존오존부상조(DOF조); 부유물을 함유하지 않은 원수 또는 용존오존부상조에서 처리된 원수에 오존가스를 고압 하에서 용해시키고 오존가스에 의해 원수를 산화처리하여 고압오존수를 생성하는 제1산화반응조 및 고압오존수를 용존오존부상조 및 용존오존산화조로 각각 운반하는 이송밸브를 포함하는 고압오존산화조(PO2조); 및 고압오존산화조의 이송밸브로부터 운반된 고압오존수를 미세기포로 분사하는 제2분사기, 고압오존수 중의 잉여 오존가스로 재산화처리하는 제2산화반응조 및 재산화처리된 처리수를 배출하는 배출밸브를 포함하는 용존오존산화조(DO2조)로 이루어지는 폐수처리장치를 제공한다.

상기 용존오존부상조(DOF조)는 처리된 원수를 고압오존산화조로 순환시키는 순환펌프를 포함할 수 있다.

상기 제1산화반응조는 오존가스를 3 내지 6 기압 하에서 용해하며, 오존가스와 원수 중의 오염물 간의 반응을 촉진시키기 위하여 최신형 충전물들 예를들어, 트리팩(Tri-Packs), 헤일렉스(Heilex), 폴링(Pall Ring), 새들(Saddle) 또는 링(Rings) 등과 같은 형태의 충전물을 사용한다. 이러한 충전물들은 세라믹, 스테인레스 또는 티타늄 등의 재질로 구성된다.

상기 분사기는 오존가스의 접촉효율을 높이기 위하여 10 내지 120 ㎛의 미세기포상태로 분사한다. 상기 범위를 벗어나 오존가스가 물속에서 큰 기포로 분사되면 오존과 오염물질의 접촉효율이 높지 않은 문제가 야기된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리장치의 구성도로, 도시된 바와 같이 폐수처리장치(100)는 용존오존부상조(110), 고압오존산화조(120) 및 용존오존산화조(130)를 포함하여 구성된다.

도 1을 참조하면, 상기 용존오존부상조(110)는 부유물을 응집하는 혼화응집조(112), 응집된 부유물을 부상시켜 제거하는 부상산화조(114) 및 폐오존을 제거하는 폐오존분해기(116)를 구비하며, 상기 부상산화조(114)는 고압오존산화조의 이송밸브(128A)로부터 운반된 고압오존수를 미세기포로 분사하는 제1분사기(114A) 및 응집된 부유물을 제거하는 슬러지제거장치(114B)로 구성된다. 이때, 고압오존수의 생성에 대한 부분은 후술한다.

먼저, 상기 용존오존부상조(110)로 폐수가 유입되면 혼화응집조(112)에서 원수에 함유된 부유물을 응집시킨다. 이때, 부유물의 응집이 용이하도록 상기 혼화응집조(112)에는 응집제 및 응집보조제가 첨가될 수 있으며, 상기 응집제로는 황산알루미늄, 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 폴리염화알루미늄, 고분자응집제 및 이온계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용하고, 상기 응집보조제로는 점토, 수산화칼슘, 산화칼슘, 양이온응집제, 음이온응집제 및 비이온응집제로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다.

상기 혼화응집조(112)에서 부유물이 응집된 원수는 상기 부상산화조(114)로 이송된다. 부상산화조(114)로 이송된 원수에 제1분사기(114A)를 통해 고압오존수를 미세기포상태로 분사하면 응집된 부유물이 수면으로 부상한다. 이때, 상기 제1분사기(114A)에서 분사되는 미세기포입자의 크기는 10 내지 120 ㎛인 것이 바람직하며, 기포의 크기가 120 ㎛를 초과하여 더 클 경우에는 응집된 부유물과의 부착성이 떨어지고, 기포가 부상되어 수 표면에서 불안정한 상태가 되어 부상된 슬러지 등이 안정적으로 제거되지 못하여 재침전될 수 있다.

그리고 부상한 부유물을 상기 슬러지제거장치(114B)로 제거함으로써 폐수에 함유된 부유물이 제거될 수 있다. 이러한 부유물의 예로는 인성분, 철 또는 망간 등의 중금속, 대장균 및 일반세균류, 색도유발물질, 기타 콜로이드성 물질 등이 있다.

또, 상기 고압오존산화조(120)는 부유물을 함유하지 않은 원수 또는 용존오존부상조(110)에서 처리된 원수에 오존가스를 고압 하에서 용해시키고 오존가스에 의해 원수 중의 오염물을 산화처리하여 고압오존수를 생성하는 제1산화반응조(122) 및 고압오존수를 용존오존부상조(110) 및 용존오존산화조(130)로 각각 운반하는 이송밸브(124, 126)를 구비한다.

상기 용존오존부상조(110)에서 부유물이 제거된 원수는 순환펌프(114C)를 통해 이송되어 고압오존산화조(120)의 제1산화반응조(122) 상단으로 유입된다. 또, 오존가스는 제1산화반응조(122) 하단의 일측으로 오존가압장치(129)를 통해 유입되며, 상기 오존가압장치(129)는 오존저장조(128)와 연결되며, 상기 오존저장조(128)는 오존발생기(127)와 연결된다. 상기 제1산화반응조(122)에서 3 내지 6기압의 압력을 가하여 오존을 원수에 용해시켜 고압오존수를 생성한다. 그리고, 상기 제1산화반응조(122)에서 고압오존수에 함유된 색도물질 또는 난분해성 오염물을 오존과 산화반응시킨다. 이때, 오존과 오염물의 반응을 극대화하기 위하여 상기 제1산화반응조(126)에 충전물을 충진할 수 있으며, 이러한 충전물로는 최신형 충전물들 예를들어, 트리팩(Tri-Packs), 헤일렉스(Heilex), 폴링(Pall Ring), 새들(Saddle) 또는 링(Rings) 등과 같은 형태의 충전물을 사용한다. 이러한 충전물들은 세라믹, 스테인레스 또는 티타늄 등의 재질로 이루어진다.

이렇게 고압오존산화조(120)에서 색도물질 또는 난분해성 유기물 등이 제거된 고압오존수의 10 내지 30 중량%는 이송밸브(124)를 통해 용존오존부상조(110)로 이송되어 새로 유입되는 부유물을 함유한 원수의 부유물을 제거하는데 사용되고, 나머지 70 내지 90 중량%는 이송밸브(126)를 통해 용존오존산화조(130)로 이송된다. 이러한 색도물질의 예로는 미생물이나 플랑크톤의 번식, 용해성 물질, 콜로이드성 물질, 안료 및 염색폐수, 축산폐수, 매립장 침출수 등이 있고, 난분해성 유기물의 예로는 살충제, 제초제, 할로겐화 용매, 기타 유기용매 함유폐수, 중금속 함유폐수, 시안 함유 폐수 등이 있으며, 이 중 살충제, 제초제, 할로겐화 용매, PCB 등은 지노바이오틱(xenobiotic)로도 분류될 수 있다. 또한 합성수지 성분을 함유한 폐수나 일부 매립지 침출수 등과 같이 부식성 물질(humic substances)을 함유한 폐수 등은 고분자성 난분해성으로 구분할 수 있다.

또, 상기 용존오존산화조(130)는 제2분사기(132) 및 제2반응조(134)를 구비하며, 상기 제2분사기(132)는 이송밸브(128B)에서 이송된 고압오존수를 제2반응조(134)에 미세기포상태로 분사한다. 이때, 상기 제2분사기(132)에서 분사되는 미세기포입자의 크기는 10 내지 120㎛인 것이 바람직하며, 만약 기포의 크기가 120㎛를 초과하여 더 클 경우에는 응집된 부유물과의 부착성이 떨어지고, 기포가 부상되어 수 표면에서 불안정한 상태가 되어 부상된 슬러지 등이 안정적으로 제거되지 못하여 재침전될 수 있다. 즉, 고압오존수는 상술한 크기의 미세기포상태로 제2반응조(132)에 분사되는데 이 과정에서 고압오존수 내의 오존과 상기 고압오존산화조(120)에서 미처리된 약한 색도물질 및 난분해성 유기물의 산화반응이 극대화될 수 있다. 또, 상기 용존오존산화조(130) 상부에 폐오존가스를 제거하는 제2폐오존분해기(138)를 구비하여 원수의 산화 및 부상 처리 후 남은 폐오존가스를 제거할 수 있다.

이와 같이 용존오존산화조(130)에서 약한 색도물질 및 난분해성 유기물을 제거함으로써 정제가 완료된 원수는 용존오존산화조(130)의 일측에 구비된 배출밸브(136)를 통해 토출된다.

또한, 본 발명은 원수를 용존오존부상조(DOF조)로 유입시켜 원수에 존재하는 부유물을 응집시키고 응집된 부유물을 부상시켜 제거하는 단계; 상기 부유물이 제거된 원수를 고압오존산화조(PO2조)로 이송시키고, 오존가스에 의해 원수를 산화하고 고압오존수를 생성하는 단계; 및 상기 고압오존수의 10 내지 30 중량%를 용존오존부상조(DOF조)로 분사시키고, 상기 고압오존수의 70 내지 90 중량%를 용존오존산화조(DO2조)로 분사시키는 단계를 포함하여 구성되는 폐수처리방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 폐수처리장치에 따른 폐수처리공정을 나타낸 흐름도로, 먼저 용존오존부상조(DOF조)에서 원수 중의 부유물을 제거하는 부유물 제거단계(S110)가 실시되고, 고압오존산화조(PO2조)에서 부유물이 제거된 원수를 오존을 이용하여 오존산화하고 고압오존수를 생성하는 오존산화 및 고압오존수 생성단계가 실시된다(S120). 그 후, 생성된 고압오존수의 일부를 용존오존부상조(DOF조)에서 미세기포 상태로 분사함으로써 새로 유입된 부유물을 함유한 원수의 부유물을 부상처리하는 오존부상처리단계(S130)가 실시되며, 나머지 고압오존수를 용존오존산화조(DO2조)에서 미세기포 상태로 분사함으로써 미세기포 내의 잉여오존과 원수 중의 오염물질의 산화반응을 극대화하는 오존산화단계(140)가 실시된다.

이하, 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 고압오존산화조(PO2조)를 이용한 처리예

수처리조 중 도 1에 도시된 고압오존산화조(120)만을 이용하여 안료폐수를 처리하였고, 비교를 위하여 일반 산기식 폭기장치(제조회사: 동서기공, 제품명: 세라믹 산기관)를 이용하였다. 그 결과, 도 3에 첨부된 바와 같이 본 발명의 고압오존산화조를 이용하여 처리한 경우 일반 산기식 폭기장치보다 적은 양의 오존을 투입하고도 유기물 CODcr 제거율(A)과 색도 제거율(B)이 탁월하게 높다는 것을 확인할 수 있다. 이는 오존이 고농도로 존재할 때는 색도 제거에 저항성이 큰 안료물질이 분해되기 위한 활성에너지를 쉽게 넘을 수 있기 때문에 색도가 제거되는 과정에서 CODcr도 동시에 제거가 가능하기 때문에 일어나는 현상이다. 이때, 처리대상으로 삼은 안료폐수는 안료의 CODcr 제거와 색도의 제거가 매우 어려운 난분해성 폐수로 널리 알려져 있다.

< 실시예 2> 고압오존산화조 ( PO2 )- 용존오존산화조(DO2)를 이용한 처리예

미생물의 활성슬러지에 의해 처리된 염색폐수의 최종침전지 방류수를 처리대상으로 하여 고압오존산화조(PO2)-용존오존산화조(DO2)를 이용하여 처리하였다. 즉, 처리대상인 최종침전지의 방류수에는 부유물이 상대적으로 적고, 색도 제거가 가장 큰 목적이기 때문에 PO2-DO2 조합공정을 선택하여 적용하였다. 미생물 처리 전의 최초 염색폐수의 색도는 950 ~ 1000 CU였는데 미생물 처리 후 500 CU 정도까지 낮아졌다. 미생물 처리 후 남아있는 색도는 난분해성이기 때문에 처리가 어려운 물질이며, 미생물 처리에 의해 색도가 낮아진 폐수에 오존을 5 ~ 14 mg/l까지 변화시키면서 처리한 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타난 바와 같이, 적은 양의 오존으로도 높은 색도 제거율을 얻을 수 있었다. 즉, 5 mg/l의 오존 투입으로 70% 정도의 색도 제거율을 얻을 수 있었으며, 10 mg/l 이상에서는 90% 이상의 높은 색도 제거율을 얻을 수 있었다. 또한, CODmn도 거의 40% 이상의 제거율을 나타내었다.

오존투여농도(mg/l)	색도 (원수: 498 CU)		CODmn (원수: 35.2 mg/l)
오존투여농도(mg/l)	처리수 농도	처리효율(%)	처리수 농도	처리효율(%)
14	35	93.0	20.4	42.0
12	43	91.4	21.0	40.3
10	54	89.2	21.0	40.3
8	72	85.5	21.3	39.5
7	98	80.3	21.3	39.5
6	112	77.5	21.5	38.9
5	150	69.9	21.5	38.9

< 실시예 3> 고압오존산화조 ( PO2 )- 용존오존부상조(DOF)를 이용한 처리예

활성슬러지에 의한 하수처리장 방류수는 고압오존산화조(PO2)-용존오존부상조(DOF)를 이용하여 처리하였다.

그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이 오존의 산화력이 영향을 미친 색도, 일반세균 그리고 대장균의 경우 처리효율이 매우 높았고, 뿐만 아니라 탁도와 부유물이 응집 부상에 의해 대부분 제거되어 높은 처리효율을 나타내었다. 특히 총인은 응집과정에 참여하기 때문에 응집에 참여하지 않은 총질소와 비교하면 훨씬 제거율이 높다. 그리고, 부유물과 색도가 제거되는 과정에서 COD와 BOD도 많은 양이 제거된 것으로 나타났다.

따라서, 고압오존산화조(PO2)-용존오존부상조(DOF)를 이용한 하수처리장 방류수의 탁도가 10 NTU 이상에서 1 NTU 이하로 낮아졌으며 미생물의 농도가 음용수 수질기준(일반세균 100 CFU/㎖, 대장균 불검출/㎖) 이하로 처리가 되었다.

시료	PO2-DOF
시료	원수	처리수	제거율(%)
온도(℃)	22.8	22.4	-
pH	6.98	6.86	-
용존산소(㎎/ℓ)	5.4	10.5	-
UV-254(ABS)흡광도	0.171	0.042	75
색도(CU)	24	7	72.1
탁도(NTU)	12.5	0.7	94
부유물(㎎/ℓ)	18.1	1.2	93
COD(㎎/ℓ)	9.8	4.4	55
BOD(㎎/ℓ)	4.1	1.1	73
총질소(T-N)(㎎/ℓ)	8.6	2.3	73
총인(T-P)(㎎/ℓ)	0.84	0.09	89
일반세균(CFU/㎖)	TNTC	5	99
대장균(MPN/㎖)	840	0	100

※ TNTC : 셀 수 없이 많이 검출됨.

< 실시예 4> 용존오존부상조 ( DOF )- 고압오존산화조 ( PO2 )- 용존오존산화조(DO2)를 이용한 처리예

축산폐수의 부유물을 제거하고 난분해성 유기물을 제거하기 위하여 용존오존부상조(DOF)-고압오존산화조(PO2)-용존오존산화조(DO2)를 이용하여 축산폐수를 처리하였다. 이때, 축산폐수는 원 축산폐수를 미생물에 의해 1차로 처리하고 난 유출수를 사용하였다.

그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이 부유물(SS)은 대부분 90 ~ 99% 정도 제거되었고, CODcr도 80 ~ 90% 정도로 제거되었으며, 본 실시예에 따른 처리과정을 거친 후 2차 미생물 처리에 의하여 폐수처리장의 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있었다.

오존투입량(g/m³)	pH		SS (mg/l)			CODcr (mg/l)
오존투입량(g/m³)	Alum투입후	Alum+Fecl₃투입후	유입수 농도	유출수 농도	제거율(%)	유입수 농도	유출수 농도	제거율(%)
179	6.06	4.2	910	234	74	1,672	137	92
196	6.35	5.42	770	62	92	1,666	276	83
193	6.01	4.24	880	183	79	1,816	339	81
380	6.02	3.59	2,240	140	94	3,016	389	87
360	7.1	3.6	890	20	98	1,890	284	85
365	5.8	4.35	780	17	98	1,892	354	81
350	6.78	3.65	1,070	7	99	2,196	278	87
350	6.75	3.76	1,070	16	99	2,372	279	88
360	6.75	3.96	1,480	8	99	2,292	194	92
450	6.94	4.0	1,660	17	99	2,494	237	90
450	6.81	4.08	1,680	9	99	2,358	318	87
425	6.97	4.13	1,580	25	98	2,198	348	84
420	6.98	4.67	1,720	47	97	2,246	474	79
400	6.81	4.68	1,580	39	98	2,318	236	90
400	5.0	4.5	1,340	37	97	2,472	296	88
400	5.2	4.68	1,140	24	98	2,372	264	89
400	5.14	4.87	2,200	43	98	2,942	286	90
400	4.71	4.68	4,580	31	99	2,700	584	78
400	5.21	4.81	1,700	73	96	2,680	526	80

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 폐수처리장치는 처리대상이 되는 원수의 종류에 따라 용존오존부상조(DOF조), 고압오존산화조(PO2조) 및 용존오존산화조(DO2조)로 이루어진 군에서 선택된 수처리조의 일부나 전체를 조합하여 적용함으로써 음용수를 위한 정수처리로부터 생활오수, 산업폐수, 축산폐수, 분뇨폐수 또는 침출수 등 다양한 수처리에 이용 가능하고, 고압오존수를 이용하여 폐수와 오존의 접촉효율을 높임으로써 색도 및 COD와 같은 난분해성 유기물을 효율적으로 제거할 수 있으며, 또한 부유물까지 용이하게 제거할 수 있고, 게다가 고압오존수를 재사용하여 부유물을 부상시켜 제거함으로써 폐수처리비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한, 부유물의 제거 및 난분해성 유기물의 제거가 연속적으로 진행됨에 따라 폐수처리의 번거로움 및 시설비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수처리장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 폐수처리장치에 따른 폐수처리방법의 흐름도이고,

도 3은 고압오존산화조를 이용한 폐수처리공정에 따른 유기물 및 색도 제거 효율을 나타낸 것이다(A: 유기물(CODcr) 제거율, B: 색도 제거율).

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...폐수처리장치 110...용존오존부상조

112...혼화응집조 114...부상산화조

114A...제1분사기 114B...슬러지제거장치

114C...순환펌프 116...폐오존분해기

120...고압오존산화조 122...제1산화반응조

124, 126...이송밸브 127...오존발생기

128...오존저장조 129...오존가압장치

130...용존오존산화조 132...제2분사기

134...제2산화반응조 136...배출밸브

138...제2폐오존분해기 S100...폐수처리방법

S110...부유물 제거단계 S120...오존산화 및 고압오존수 생성단계

S130...오존부상 처리단계 S140...오존산화단계

Claims

삭제
부유물을 함유한 원수를 수용하며 부유물을 응집시키는 혼화응집조, 응집된 부유물을 부상시켜 제거하는 부상산화조, 고압오존산화조의 이송밸브로부터 운반된 고압오존수를 미세기포로 분사하는 제1분사기 및 폐오존가스를 제거하는 폐오존분해기를 포함하는 용존오존부상조(DOF조);

부유물을 함유하지 않은 원수 또는 용존오존부상조에서 처리된 원수에 오존가스를 고압 하에서 용해시키고 오존가스에 의해 원수를 산화처리하여 고압오존수를 생성하는 제1산화반응조 및 고압오존수를 용존오존부상조 및 용존오존산화조로 각각 운반하는 이송밸브를 포함하는 고압오존산화조(PO2조); 및

고압오존산화조의 이송밸브로부터 운반된 고압오존수를 미세기포로 분사하는 제2분사기, 고압오존수 중의 잉여 오존가스로 재산화처리하는 제2산화반응조 및 재산화처리된 원수를 배출하는 배출밸브를 포함하는 용존오존산화조(DO2조)

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제 2항에 있어서, 상기 용존오존부상조는 처리된 원수를 고압오존산화조로 순환하는 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제 2항에 있어서, 상기 제1산화반응조는 오존가스를 3 내지 6 기압 하에서 용해하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제 4항에 있어서, 상기 제1산화반응조는 트리팩(Tri-Packs), 헤일렉스(Heilex), 폴링(Pall Ring), 새들(Saddle) 및 링(Rings)으로 이루어진 군에서 선택된 형태의 충전물을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
제 2항에 있어서, 상기 분사기는 10 내지 120 ㎛의 미세기포상태인 오존가스를 함유한 고압오존수를 분사하는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
원수를 용존오존부상조(DOF조)로 유입시켜 원수에 존재하는 부유물을 응집시키고 응집된 부유물을 부상시켜 제거하는 단계;

상기 부유물이 제거된 원수를 고압오존산화조(PO2조)로 이송시키고, 오존가스에 의해 원수를 산화하고 고압오존수를 생성하는 단계; 및

상기 고압오존수의 10 내지 30 중량%를 용존오존부상조(DOF조)로 분사시키고, 상기 고압오존수의 70 내지 90 중량%를 용존오존산화조(DO2조)로 분사시키는 단계

를 포함하며, 제 2항의 폐수처리장치를 이용한 폐수처리방법.