KR100794336B1 - 생물여과지를 이용한 오폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

생물여과지를 이용한 오폐수 처리장치가 개시된다. 오폐수 처리장치는, 처리대상 오폐수의 생흡착과 1차 침전을 수행하는 1차 침전지, 1차 침전지로부터의 유출수에 대하여 생물반응을 수행하는 생물반응조, 생물반응조의 유출수에 대해 2차 침전을 수행하는 2차 침전지, 및 2차 침전지의 유출수에 대해 용존성 유기물과 암모니아성 질소를 제거하는 생물여과지를 포함한다. 생물여과지는 1단 생물여과지와 2단 생물여과지로 구성된다. 1단 생물여과지에는 우기시에 침사지나 초침에서 오폐수가 유입되고 건기시에 종침에서 오폐수가 유입된다. 2단 생물여과지에는 1단 생물여과지에서 여과된 오폐수가 유입되며, 우기시에 종침 유출수가 유입된다. 이에 의하면, 생물여과지의 구성을 1단 및 2단 생물여과지로 구성하고 건기시와 우기시에 그 운영방안을 다르게 구성함으로써, 건기 및 우기시 오염물질의 특성 및 운영조건 변화에 따라 주어진 조건에 적합하게 운영할 수 있고 이에 의해 수계로 유입되는 오염물질의 총량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

생물여과지, 오폐수 처리장치, 우기, 건기

Description

생물여과지를 이용한 오폐수 처리장치 {Wastewater processing apparatus employing a biological filtering device}

본 발명은 생물여과지를 이용한 오폐수 처리장치에 관한 것이다.

본 발명의 출원인은, 초기강우에 따른 오염물질의 유출 문제(CSO : Combined Sewer Overflow)를 해결하고 특히 용존성 오염물질을 안정적으로 제거할 수 있으며 잔류하는 응집성분을 재활용하여 침전효율을 증가시켜 후속되는 공정의 부하를 경감시킬 수 있는 오폐수 처리장치로서 특허출원 제2007-0021987호를 출원한 바 있다. 도 1 은 이 특허출원 제2007-0021987호에서 제안한 오폐수 처리장치를 도시한 것이다.(도 1 의 구성은 본 발명의 출원 시점에 공개되어 있지 않음)

도 1 의 오폐수 처리장치는 침전지(10)(1차 침전지), 생물반응조(20), 2차침전지(30) 및 생물여과지(40)를 순차 배치하여 구성된다.

1차침전지(10)는 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조를 구비하고 있고, 침전조에는 경사판(11)이 구비되어 있다. 침전지(10)는 또한 자체의 반송관(13)(제1반송관)을 구비하고 있어 침전조의 유출 슬러지의 일부가 혼화조로 반송된다.

2차침전지(30)는 유출 슬러지를 침전지(10)로 반송하는 반송관(33)(제2반송관)과 생물반응조(20)로 반송하는 반송관(35)(제3반송관)을 가지고 있다. 생물여과지(40)는 유출 슬러지를 침전지(10)로 반송하는 반송관(43)(제4반송관)을 가지고 있다. 침전지(10)와 생물여과지(40) 사이에는 처리수의 일부를 우회시키켜 생물여과지(40)로 공급하기 위한 우회관(17)이 마련되어 있다.

초기강우에 의해 발생된 오염물질은 설계유량(Q)의 3배(3Q)로 경사판 침전지(10)로 유입된다. 경사판 침전지(10)로 유입된 폐수는 생물반응조(20)에서 반송관(35)을 통해 반송된 활성슬러지와 접촉하여 생물흡착이 발생하고, 경사판 침전지(10) 및 생물여과지(40)에서 각각 반송관(13, 43)을 통해 반송된 약품슬러지에 포함된 미사용된 응집제에 의해 응집이 이루어진다. 이때 고형물뿐만 아니라 용존성 오염물이 일부 흡착되어 제거된다.

이후 부족한 응집제와 응집보조제인 고분자응집제(폴리머)가 경사판 침전지(10)의 교반조와 고분자응집조에 각각 주입되어 응집 및 플럭을 형성하여 침전성을 개선한다. 그리고 나서, 오염물질은 경사판 침전지(10)의 침전조로 유입되어 침전을 통하여 처리수와 슬러지로 구분된다.

생물여과지(40)로부터 반송되는 생슬러지, 침전지(10)에서 자체 반송되는 일차슬러지, 및 침전지(10)와 생물여과지(40)에서 반송되는 약품슬러지가 혼합된 슬러지의 일부를 필요에 따라 반송하여 응집특성을 개선한다.

침전지(10)의 처리수의 일부(1Q)는 생물반응조(20)로 유입되어 생물학적으로 질소, 인, 유기물을 제거한다. 생물반응조(20)에서 처리된 처리수는 2차침전 지(30)로 유입되어 처리수와 슬러지를 분리한다.

침전지(10) 처리수의 일부(2Q)는 우회관(17)을 통해 바로 생물여과지(40)로 유입되어 고형물뿐만 아니라 용존성 유기물과 암모니아성 질소가 산화된다. 또한 생물여과지(40)에는 응집제를 투입하여 낮은 농도로 인 제거를 수행하게 되는데 주입된 응집제로 인한 슬러지를 생물여과지(40)에서 여과함으로써 인 제거가 이루어진다. 여과를 통하여 제거된 슬러지는 반송관(43)을 통해 1차 침전지(10)로 일부 반송하여 남아있는 응집능력을 재활용함으로서 약품소모량을 절감할 수 있다.

생물여과지(40)의 무산소지역에서는 생물반응조(20)에서 유입된 질산성 질소가 초기우수에 남아있는 용존성 유기물을 이용한 탈질반응을 통하여 제거된다. 생물여과지(40)의 호기지역에서는 잔류되는 유기물의 산화와 암모니아성 질소의 산화가 발생하여 수계로 유입되어 용존산소를 소모하는 물질의 안정적인 제거가 이루어져 강우시에도 수계로 유입되는 오염물질을 양을 최소화할 수 있다.

이에 따르면, 침전지와 생물여과지가 결합된 구조에 의하여 오폐수 및 초기우수에 의에 유출된 오염물질을 안정적으로 처리할 수 있으며, 특히 용존성 오염물질을 안정적으로 제거할 수 있다. 또한 생물공정에서 발생하는 잉여 슬러지 및 응집 슬러지의 일부를 경사판 침전지로 반송시킴으로써 생흡착(biosorption)에 의한 용존오염 물질의 안정적인 제거 및 잔류하는 응집성분을 재활용이 이루어진다. 따라서, 침전효율이 증가되어 후속되는 공정의 부하기 경감되고 부하변동이 심한 경우에도 안정적인 처리수질의 획득이 가능하다

상기와 같은 구성을 갖는 특허출원 제2007-0021987호의 오폐수 처리장치에서는 운전 조건의 변화에 따라(예컨대 건기와 우기의 변화에 따라) 최적의 처리 효율을 발휘하기 위한 운영의 다양성을 구현하는 방법이 제시되어 있지 않다.

이에 따라, 본 발명은 상기 특허출원 제2007-0021987호의 생물여과 부분의 운영 방법을 개선하고자 하는 것으로서, 운영 조건 변동시 최적의 운전 방법을 구현하여 우수한 처리 수질을 확보하기 위한 것이다. 즉, 운영 조건이 건기와 우기로 변동시 생물여과지의 생물학적 운영 조건 및 오폐수 유입 방법을 최적화되도록 변경 운전이 가능하도록 함으로써 처리 수질의 개선 효율을 최대화할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리장치는, 처리대상 오폐수의 생흡착과 1차 침전을 수행하는 1차 침전지; 상기 1차 침전지로부터의 유출수에 대하여 생물반응을 수행하는 생물반응조; 상기 생물반응조의 유출수에 대해 2차 침전을 수행하는 2차 침전지; 및 상기 2차 침전지의 유출수에 대해 용존성 유기물과 암모니아성 질소를 제거하는 생물여과지;를 포함하여 구성되며, 여기에서 상기 생물여과지는, 우기시에 침사지나 초침에서 오폐수가 유입되고 건기시에 종침에서 오폐수가 유입되는 유입관을 구비하며, 응집제와 공기가 주입되는 1단 생물여과지; 및 상기 1단 생물여과지에서 여과된 오폐수가 유입되는 제1유입관과 우기시에 종침 유출수가 유입되는 제2유입관을 구비하며, 공기가 주입 되는 2단 생물여과지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 1단 생물여과지는 건기시에는 무산소조로 사용되고 우기시에는 호기조로 사용된다.

상기 1단 생물여과지는 다층 여재식 생물여과지로서 구성될 수 있다.

우기시에 상기 1단 생물여과지로부터 상기 제1유입관을 통해 상기 오폐수 처리장치의 설계유량(Q)의 0배 내지 2배의 오폐수가 상기 2단 생물여과지로 유입된다.

바람직하게는, 상기 2단 생물여과지의 유출수가 상기 2단 생물여과지로 재유입되어 재처리되도록 한다.

본 발명에 따르면, 1차 침전지, 생물반응조, 2차침전지, 및 생물여과지를 구비한 오폐수 처리장치에서 생물여과지의 구성을 1단 및 2단 생물여과지로 구성하고 건기시와 우기시에 그 운영방안을 다르게 구성함으로써, 건기 및 우기시 오염물질의 특성 및 운영조건 변화에 따라 주어진 조건에 적합하게 운영할 수 있고 이에 의해 수계로 유입되는 오염물질의 총량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 도 1 의 오폐수 처리장치의 대부분의 구성요소가 본 발명의 구성요소로서 그대로 인용된다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 오폐수 처리장치는 도 1 에 도시된 침전지(10)(1차 침전지), 생물반응조(20), 2차침전지(30), 및 기타 반송관 등의 구성요소를 동일하게 구비하며, 이들 구성요소는 본 발명의 오폐수 처리장치의 구성요소로서 채용되나 그에 대한 중복 설명은 생략하고 종래기술 부분에 기재되어 있는 내용을 본 발명의 내용으로서 그대로 인용한다.

본 발명의 오폐수 처리장치에서 도 1 과 다른 부분은 도 1 의 생물여과지(40) 부분으로서, 본 발명에서는 이 부분이 1단 생물여과지(41)와 2단 생물여과지(42)의 두 부분으로 구성된다. 이하에서는 이들 구성(41, 42)에 대해서만 도 2 및 도 3 에 도시하고 상세하게 설명한다.

1단 생물여과지(41)는 다층여재 생물여과공정으로 구성된다. 이러한 다층 여재 생물여과 공정의 생물여과지는 등록특허 제10-0591541-0000호에 개시된 바와 같은 구성(물보다 비중이 큰 고정상 여재로 구성된 하부여재층과 물보다 비중이 작고 크기가 고정상 여재보다 큰 부상식 여재로 구성된 상부여재층을 구비한 다층 여재식 부상식 오폐수 처리장치)을 채용할 수 있다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 1단 생물여과지(41)에는 침사지나 초침에서 오폐수가 유입되는 유입관(41a)과 고형물과 인을 응집하기 위한 응집제 주입시설과 공기주입을 위한 시설이 마련되어 응집제와 공기가 주입된다.

2단 생물여과지(41)는 하향류식 일반 호기성 생물여과지로 구성된다. 2단 생물여과지(42)는 운영조건에 따른 무산소 및 호기조건으로 운전된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 2단 생물여과지(42)는 1단 생물여과지(41)에서의 여과 후 유입되는 제1유입관(42a)과 종침 유출수가 유입되는 제2유입관(42b)을 구비하고 있으며, 공기주입을 위한 시설이 마련되어 공기가 주입된다. (도 2 에서는 제1유입관(42a)과 제2유입관(42b)이 도시의 편의상 생략되어 있다) 2단 생물여과지(42)는 항상 호기조건으로 운전된다.

이하에서는 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 오폐수 처리장치에서 1단 생물여과지(41) 부분과 2단 생물여과지(42) 부분에서의 건기시와 우시기 운영 방안에 대해서 설명한다.

도 2 는 본 발명의 오폐수 처리장치의 건기시 운영 방안을 보여주고 있다.

건기시에는 1단 생물여과지(41)로 유입관(41a)을 통해 종침에서 오폐수가 유입되며, 1단 생물여과지(41)의 유출수는 제1유입관(42a)을 통해 2단 생물여과지(42)로 유입된다. 건기시에는 1단 생물여과지(41)는 무산소조건으로 운전하여 탄소원 주입에 따른 질소제거를 유도하고 2단 생물여과지(42)는 호기조건으로 운전하여 유기물 및 질소산화를 유도한다. 1단 및 2단 생물여과지(41, 42)는 기본적으로 여과기능을 수행하여 고형물을 제거한다. 이와 같이 생물학적 탈질, 화학적 인 제거 생물학적 질산화 및 유기물 산화를 통하여 친수용수 수질을 만족하는 처리수를 획득할 수 있다.

도 3 은 본 발명의 오폐수 처리장치의 우기시 운영 방안을 보여주고 있다.

우기시에는 1단 및 2단 생물여과지(41, 42)가 호기조건으로 운전되어, 1단 생물여과지(41)에서는 생물학적 유기물 및 질소산화를 통하여 유입유량(오폐수 처리장치의 설계유량)의 2배(2Q)에 해당하는 초기우수 유출수(CSO)를 처리하고, 2단 생물여과지(42)에서는 생물학적 유기물 및 질소산화를 통하여 2차 처리수를 재처리 한다. 우기시에는 1단 생물여과지(41)로부터 제1유입관(41a)을 통해 오폐수 처리장치의 설계유량(Q)의 0배 내지 2배(바람직하게는 1배 내지 2배)의 오폐수가 2단 생물여과지(42)로 유입된다.

필요에 따라 2단 생물여과지(42)의 유출수를 2단 생물여과지(42)로 다시 유입하여 재처리함으로써 처리수질을 향상시킨다. 1단 및 2단 생물여과지(41, 42) 모두 여과기능은 기본적으로 수행한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이며, 이러한 변형은 본 발명의 보호범위에 속할 것이다.

도 1 은 기존의 초기우수 처리 개념도.

도 2 는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 건기시 생물 여과 운영 방안을 보여주는 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 우기시 생물 여과 운영 방안을 보여주는 도면.

Claims (5)

1. 처리대상 오폐수의 생흡착과 1차 침전을 수행하는 1차 침전지;

   상기 1차 침전지로부터의 유출수에 대하여 생물반응을 수행하는 생물반응조;

   상기 생물반응조의 유출수에 대해 2차 침전을 수행하는 2차 침전지; 및

   상기 2차 침전지의 유출수에 대해 용존성 유기물과 암모니아성 질소를 제거하는 생물여과지;를 포함하여 구성되며,

   상기 생물여과지는,

   우기시에 침사지나 초침에서 오폐수가 유입되고 건기시에 종침에서 오폐수가 유입되는 유입관을 구비하며, 응집제와 공기가 주입되는 1단 생물여과지; 및

   상기 1단 생물여과지에서 여과된 오폐수가 유입되는 제1유입관과 우기시에 종침 유출수가 유입되는 제2유입관을 구비하며, 공기가 주입되는 2단 생물여과지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 1단 생물여과지는 건기시에는 무산소조로 사용되고 우기시에는 호기조로 사용되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 1단 생물여과지는 다층 여재식 생물여과지인 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   우기시에 상기 1단 생물여과지로부터 상기 제1유입관을 통해 상기 오폐수 처리장치의 설계유량(Q)의 0배 내지 2배의 오폐수가 상기 2단 생물여과지로 유입되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 2단 생물여과지의 유출수가 상기 2단 생물여과지로 재유입되어 재처리되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.

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