KR19990040951A - 고농도 유기물 및 암모니아성 질소가 포함된 침출수의 처리장치 - Google Patents
고농도 유기물 및 암모니아성 질소가 포함된 침출수의 처리장치 Download PDFInfo
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
고농도 유기물 및 암모니아성 질소가 포함된 침출수의 처리장치.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
고농도의 질소 및 난분해성 유기물질의 처리 효율을 높이고, 화학약품에 대한 의존도를 낮추며, 최종 유출수가 양질의 수질을 갖도록 하는 침출수 처리장치를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
유입되는 침출수의 pH 농도 조정 및 인을 보충하는 조정조; 조정조로부터 유입된 침출수 중 생분해성 유기물질을 제거하는 상향류식 혐기성 반응조; 포기조 후단에서 질산화되어 내부반송된 침출수내에 포함된 질산성 질소를 탈질시키기 위한 무산소조; 무산소조로부터 유입된 침출수내에 포함된 암모니아성 질소를 질산화시키는 포기조; 포기조의 후단에 결합된 침전조; 및 침전조로부터 유입된 침출수의 난분해성 유기물질을 화학적으로 제거하는 난분해성 유기물질 처리부를 구비하되, 포기조와 침전조 사이에 암모니아성 질소의 산화율을 높이기 위해 여재가 충진된 여재 충진조를 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
침출수의 처리장치로 이용됨.
Description
본 발명은 침출수 처리장치에 관한 것으로, 특히 도시폐기물 매립지에서 발생되는 고농도 유기물 및 암모니아성 질소가 포함된 침출수를 정화처리하는 침출수 처리장치에 관한 것이다.
종래의 침출수 처리장치는 연중 다변화되는 침출수 성상에 대한 처리능력이 저조하여 만족할만한 수질을 얻지 못하였으며, 고농도 유기물질의 대부분을 재래식 혐기성 반응조의 능력부족으로 인해 호기성 처리에 의존함으로써, 긴 체류시간과 넓은 부지면적이 필요하며, 많은 에너지가 소비되었다. 이러한 조건에도 불구하고 유입수내 고농도의 질소는 거의 제거되지 않았으며, 난분해성 유기물질의 제거효율이 저조함으로 인해 화학약품에 대한 의존도가 높아 약품비가 과다하게 소모되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 성상이 다변화하는 침출수에 대해 상향류식 혐기성 공정을 적용하여 후속 공정(호기성 공정)에 안정된 수질을 공급하고, 고농도의 암모니아성 질소는 질산화 및 탈질공정을 통하여 제거하며, 난분해성 유기물질은 최적의 화학적 응집반응과 산화반응을 통하여 높은 효율로 제거하여 최종 유출수가 양질의 수질을 갖도록 하는 침출수 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 침출수 처리장치의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 조정조 2 : 상향류식 혐기성 반응조(UASB)
3 : 무산소조 4 : 포기조
4-1 : 여재 충진조 4-2 : 침전조
5 : 슬러지 반송라인
6 : 호기성 유출수의 무산소조 반송라인
7 : 제 1급속교류반조 8 : pH 조정조
9 : 제 1완속교반조 10 : 제 1약품침전조
11 : 화학적 산화조(펜토산화조)
12 : 제 2급속교반조 13 : 제 2완속교반조
14 : 제 2약품침전조 15 : 최종방수
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고농도 유기물 및 암모니아성 질소가 포함된 침출수 처리장치에 있어서, 유입되는 침출수의 수소이온농도(pH)를 조정하고, 영양물질을 주입하는 조정조; 상기 조정조로부터 유입된 침출수내에 포함된 생분해성 유기물질을 제거하는 상향류식 혐기성 반응조; 상기 상향류식 혐기성 반응조로부터 유입된 침출수와 후단으로부터 반송된 침출수를 혼합하여 상기 침출수내에 포함된 질산성 질소를 탈질시키기 위한 무산소조; 상기 무산소조로부터 유입된 침출수내에 포함된 암모니아성 질소를 질산화시키는 포기조; 상기 포기조의 후단에 결합되며, 내부 반송라인을 통해 침전이후의 질산화된 침출수를 상기 무산소조로 반송시키는 침전조; 및 상기 침전조로부터 유입된 침출수내에 포함된 난분해성 유기물질을 화학적으로 제거하는 난분해성 유기물질 처리부를 구비하되, 상기 포기조와 상기 침전조 사이에 암모니아성 질소의 산화율을 높이기 위해 여재가 충진된 여재 충진조를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 침출수 처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
국내의 폐기물 매립지에서 발생되는 침출수는 높은 알칼리도와 영양물질중 인(P)이 부족한 특성을 지니고 있다. 이에 따라 조정조(1)에서는 물과 염산(HCl)을 1:1로 희석한용액을 이용하여 pH를 중성(pH 7)으로 조절하여 주고, 인이 함유된 KH2PO4을 토입하여 부족한 인(P)을 보충하여 준다.
그리고, 이렇게 처리된 침출수는 생분해성 유기물질을 제거하기 위한 상향류식 혐기성 반응조(UASB 반응조; 2)로 유입되는데, 조정조(1)에 의해 수소이온농도(pH)의 조정 및 인의 보충이 이루어짐으로써, 상향류식 혐기성 반응조내의 혐기성 미생물에 악영향이 미치지 않는다. pH의 조정은 반응조의 초기 안정화시에 필요하며, 반응조가 안정화된 후에는 pH 조정이 없어도 무방하다. 상향류식 혐기성 반응조(2)를 여러 운전 조건으로 실험한 결과, 가장 바람직하게는 체류시간 1일, 유기물부하 6㎏ CODcr/m3/d 정도에서 BOD 제거효율이 95~98% 정도였다.
상향류식 혐기성 반응조(2)에 의해 처리된 유출수는 무산소조(3)로 유입되어 질산성 질소의 탈질을 위하여 포기조 후단 침전조(4-2)에서 내부반송라인(6)을 통해 반송된 반송수와 혼합된다. 무산소조(2)에는 무산소조내의 미생물 농도를 유지시키기 위해 포기조(4) 하둔의 침전조(4-2)의 슬러지가 반송라인(5)을 통해 유입된다. 무산소조(3)내의 용존산소(DO) 농도는 0.5㎎/L 이하로 유지하도록 하며, 체류시간은 1~2일 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 3,000~5,000g/L의 조건으로 운전한다.
한편, 포기조(4)에 의해 질산화된 유출수를 침전조(4-2) 이후에서 내부반송 라인(6)을 통해 무산소조(3)로 반송시켜 무산소조(3)에서 탈질 반응이 일어나도록 하였다.
본 발명에서 포기조(4)의 유출수를 침전조(4-2) 이후에서 반송시키는 이유는 상향류식 혐기성 반응조(2)내의 혐기성 미생물에 용존산소(DO)의 영향을 없게 하기 위함이다. 무산소조(3)내에서의 탈질반응에 필요한 탄소원은 상향류식 혐기성 반응조(2)로부터 유입된 유출수에 잔여하는 유기물질을 이용하고, 부족시 메탄올을 첨가하도록 한다.
상향류식 혐기성 반응조(2)에서 처리된 침출수는 무산소조(3)에서 탈질된 처리수와 혼합되어 암모니아성 질소의 질산화를 위한 포기조(4)로 유입된다. 포기조(4)는 유입된 침출수내의 암모니아성 질소를 질산화시키기 위하여 충분한 체류시간(약 5일 정도)을 가지며, 본 발명에서는 더욱더 질산화 효율을 높이기 위하여 포기조(4)의 후단에 미생물의 수를 늘리기 위한 여재를 투입한 여재 충진조(4-1)를 설치하였다. 포기조(4)에는 용존산소(DO) 농도를 2㎎/L 이상으로 유지하기 위하여 공기를 공급하며, 질산화에 의한 pH 및 알칼리도의 강하를 막기 위해 중탄산나트륨을 첨가한다. pH는 6~8정도, MLSS를 3,000~5,000㎎/L 정도의 조건에서 운전한다. 이후 여재 충진조(4-1)를 통과한 침출수는 침전조(4-2)에서 침전되며, 침전된 슬러지는 반송라인(6)을 통해 무산소조(3)로 반송되고, 질산화된 유출수 중 일부는 내부 반송라인(6)을 통해 무산소조(3)로 반송된다.
본 발명의 실시예에서는 무산소조(3)와 포기조(4)를 각각 2개로 분리하였으나, 이는 모두 하나의 무산소조와 하나의 포기조로 구성될 수도 있다.
이와 같이 호기성 반응조를 거친 유출수는 생물학적 반응으로 제거 불가능한 난분해성 유기물질이 다량 포함되어 있으며, 이 난분해성 유기물질을 제거하기 위해서는 화학적 처리를 해야 한다.
이를 위해서 본 발명에서는 첫단계로 응집침전 반응을 실시하였다.
제 1화학적 응집침전조는제 1급속교반조(7), pH 조정조(8), 제 1완속교반조(9), 제 1약품침전조(10)로 구성된다. 실험결과 여러 응집제중 염화제 2철(FeCl3)을 사용한 경우가 가장 우수하고 경제적이라는 결론을 얻어 본 발명에서는 이를 사용하였다.
제 1급속교반조(7)에는 유입된 호기성 유출수에 염화제 2철(FeCl3)을 투입하여 급속 교반시킨다. pH 조정조(8)에서는 황산을 이용하여 pH를 5정도로 유지시킨다. 본 발명의 실시예에서는 제 1급속 교반조(7)와 pH 조정조(8)를 회전속도 150rpm, 체류시간 5분의 조건으로 운전하였다.
이후 pH조정조(8)를 거친 유출수는 제 1완속교반조(9)로 유입되어 30rpm의 속도로, 20분의 체류시간동안 교반된 다음, 제 1약품침전조(10)에서 1시간 동안 침전시킨다. 본 반응에서 유출수에 포함된 난분해성 유기물질은 약 30~45% 정도 제거되며, 이후 화헉적 산화조로 유입된다.
화학적 산화는 과산화수소수(H2O2)와 황산철염(FeSO4)을 이용한 펜톤산화조(11)를 이용하였으며, 여러 조건실험을 통하여 두 물질의 최적비 1:1.25(무게비)을 얻었다. 화학적 산화조(11)는 200rpm, 체류시간 60분, pH 2~3 정도로 운전되었으며, 이후 다시 응집반응을 수행하였다. 이때 화학적 산화반응과 재응집침전 반응결과 난분해성 유기물질은 45%정도의 제거율을 나타내었다.
제 2화학적 응집침전조는 제 2급속교반조(12), 제 2완속교반조(13), 제 2약품침전조(14)로 이루어진다. 제 2화학적 응집침전조에서는 앞의 화학적 산화조(11)에서 낮아진 pH를 8.5이상으로 유지시키기 위해 수산화나트륨을 제 2급속교반조(12)에 투입하며, 제 2급속교반조(12)의 운전조건은 200rpm 속도, 체류시간 30분으로 하였다.
제 2급속교반조(12)에서 처리된 유출수는 제 2완속교반조(13)로 유입되는데, 제 2완속교반조(13)에서 충분한 반응이 일어나도록 운전조건을 30rpm, 20분의 체류시간을 유지한다. 그런 다음, 최종 제 2약품침전조(14)에서 60분의 체류시간을 거친 후 유출수는 최종방류된다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면 유입된 침출원수는 전체적으로 유기물 제거효율이 CODmn로 91%, BOD로 99% 정도이며, 질소제거효율이 70%의 우수한 제거양상을 보여 종래의 방법에 비해 탁월한 효과를 보였다.
Claims (13)
- 고농도 유기물 및 암모니아성 질소가 포함된 침출수 처리장치에 있어서,유입되는 침출수의 수소이온농도(pH)를 조정하고, 영양물질을 주입하는 조정조;상기 조정조로부터 유입된 침출수내에 포함된 생분해성 유기물질을 제거하는 상향류식 혐기성 반응조;상기 상향류식 혐기성 반응조로부터 유입된 침출수와 후단으로부터 반송된 침출수를 혼합하여 상기 침출수내에 포함된 질산성 질소를 탈질시키기 위한 무산소조;상기 무산소조로부터 유입된 침출수내에 포함된 암모니아성 질소를 질산화시키는 포기조;상기 포기조의 후단에 결합되며, 내부 반송라인을 통해 침전이후의 질산화된 침출수를 상기 무산소조로 반송시키는 침전조; 및상기 침전조로부터 유입된 침출수내에 포함된 난분해성 유기물질을 화학적으로 제거하는 난분해성 유기물질 처리부를 구비하되,상기 포기조와 상기 침전조 사이에 암모니아성 질소의 산화율을 높이기 위해 여재가 충진된 여재 충진조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 난분해성 유기물질 처리부는,유입된 침출수내에 포함된 난분해성 유기물질을 제거하기 위해 응집제를 투입하고, 수소이온농도를 조정하여 교반을 통해 1차 침전시키는 제1화학적 응집침전조;촉매 및 산화제를 투입하여 상기 제 1응집침전수단으로부터 유입된 폐수 중 미세 유기물질을 산화처리하는 펜톤산화조; 및상기 펜톤산화조로부터 유입된 침출수의 수소이온농도(pH)를 조정하고, 교반을 통해 응집침전시키는 제 2화학적 응집침전조를 구비한 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 1항 또는 제2항에 있어서,상기 조정조는,물과 염산을 희석한 용액으로 수소이온농도를 중성으로 조절하고, 인을 보충하기 위한 시약을 투입하는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 상향류식 혐기성 반응조는,체류시간 약 1일, 유기물부하 약 6㎏ CODcr/m3/d 조건으로 운전되는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 무산소조는,미생물의 농도를 유지시키기 위해 상기 침전조에서 발생된 슬러지를 반송라인을 통해 유입받고, 상기침전조에서 방류되는 질산화된 침출수를 내부반송라인을 통해 유입받는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 5항에 있어서,상기 무산조소는,탈질반응에 필요한 탄소원으로 유기물질을 이용하고, 부족시 메탄올을 첨가하는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 6항에 있어서,상기 무산소조는,용존산소(DO) 농도를 약 0.5㎎/L 이하로 유지하고 체류시간은 약 1 내지 2일, MLSS를 약 3,000~5,000㎎/L의 조건으로 운전되는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 5항에 있어서,상기 포기조는, 용존산소(DO) 농도를 약 2㎎/L 이상으로 유지하기 위하여 공기를 공급하며, 질산화에 의한 수소이온농도(pH) 및 알칼리도의 강하를 막기 위해 중탄산나트륨을 첨가하는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 2항에 있어서,상기 제 1화학적 응집침전조는,응집제를 투입하여 소정의 속도로 소정의 시간동안 급속교반되는 제 1급속교반조;상기 제 1급속교반조로부터 유입된 침출수의 pH농도를 조정하기 위해 황산을 투입하여 소정의 속도로 소정의 시간동안 교반하는 pH조정조;상기 pH조정조로부터 유입된 폐수를 소정의 속도로 소정의 시간동안 교반하여 침전성이 높아지도록 입자크기를 증가시키는 제 1완속교반조; 및상기 제 1완속교반조로부터 유입된 폐수의 응집된입자를 침전시키는 제 1약품침전조를 구비한 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 9항에 있어서,상기 제 1급속교반조에 투입되는 응집제는 염화제 2철(FeCl3)인 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 2항에 있어서,상기 펜톤산화조는 산화제로 과산화수소수와 촉매로 황산철염을 이용하는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 9항에 있어서,상기 제 2화학적 응집침전조는,상기 펜톤산화조로부터 유입된 폐수의 pH농도를 조정하고, 소정의 속도로 소정의 시간동안 급속교반하는 제 2급속교반조;상기 급속교반조로부터 유입된 침출수를 소정의 속도로 소정의 시간동안 교반하여 침전성이 높아지도록 입자크기를 증가시키는 제 2완속교반조; 및상기 제 2완속교반조로부터 유입된 폐수의 응집된 입자를 침전시키는 제 2약품침전조를 구비한 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
- 제 12항에 있어서,상기 제 2급속교반조는, 수산환나트륨을 이용하여 pH 농도를 약 pH 8.5 이상으로 조정하는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
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