KR200363069Y1 - 하수 및 오수의 생물학적 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 생물학적 처리 방법을 이용하여 하수 및 오수를 분할 처리함으로써, 체류시간 내에 유기물과 부유물질을 효과적으로 제거함을 물론, 질소와 인을 높은 효율로 처리하기 위한 것으로서, 혐기조 내부에 미생물접촉여재를 설치하고 하수 및 오수를 유입시켜 혐기성미생물의 증식 환경을 제공하며 상기 혐기성미생물에 의해 BOD, SS 제거 및 인을 방출하고; 상기 하수 및 오수를 무산소조로 유입시켜, 내부에 설치된 미생물접촉여재를 통해 임의성미생물 증식 환경을 제공하며, 상기 임의성미생물에 의해 BOD, SS를 제거하고 탈질반응을 실현하며; 다시 상기 하수 및 오수를 호기조로 유입시켜, 내부에 설치된 미생물접촉여재를 통해 호기성미생물 증식 환경을 제공하고, 상기 호기성미생물에 의해 유기물질 산화와 혐기조에서 방출된 인을 과잉섭취하므로 농축슬러지를 생성하는 것을 특징으로 하는 하수 및 오수의 생물학적 처리장치를 제안한다.
Description
본 고안은 미생물접촉여재를 이용하여 하수 및 오수를 혐기, 무산소, 호기(호기)로 분할 처리함으로써, 부착미생물량을 고농도 유지하여 짧은 체류시간 내에 유기물(BOD)과 부유물질(SS) 뿐아니라 질소와 인을 고효율로 처리할 수 있도록 한 하수 및 오수의 생물학적 처리장치에 관한 것이다.
종래 하수, 오수 및 고농도 유기 폐수를 처리하는 방법은 혐기성 소화, 호기성 소화, 습식산화 등의 방식으로서 대략 10∼20배 가량의 희석수가 필요한 것으로 되어 있으나, 실제 가동에 있어서는 이 보다 더 많은 양의 희석수를 사용하는 것이 보통이다.
이러한 방식들은 유기 오수에 다량의 희석수를 가하여 처리하므로 상수도를 사용하기에는 비용이 과도하고, 또한 다량의 희석수가 첨가되므로 전체 오수 용량이 증가하는 문제점이 있으며, 그 결과 호기조, 침전 분리조 등 시설의 거대화가 필요하고, 시설비와 유지 및 관리비가 증가하는 단점이 있다.
또한 종래의 처리방법들은 및 오수 중의 유기물과 부유물질을 제거하기 위한 방법으로서, 및 오수중의 질소와 인을 활성슬러지 성장에 필요한 양 밖에 섭취하지 못하며, 그 제거율은 질소가 10∼40% 및 인이 5∼20% 정도에 그치고 있다. 이러한 처리 능력은 96년부터 강화된 환경규제에 미치지 못하는 것이며, 기존 처리장에서는 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.
본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적에서 안출된 것으로서, 미생물접촉여재에 의한 생물학적 처리 방법을 이용하여 하수 및 오수를 혐기, 무산소, 호기(폭기)로 분할 처리함으로써, 체류시간 내에 유기물과 부유물질을 효과적으로 제거함을 물론, 질소와 인의 처리를 고효율로 처리할 수 있도록 한 하수 및 오수의 생물학적 처리장치를 제공함에 그 목적을 두고 있다.
아울러 본 고안에서는 미생물접촉여재의 부착미생물에 의한 유기물 산화와유기물을 먹이로 하는 원생동물 및 후생동물을 공존시켜 슬러지의 발생을 최소화하고, 미생물 접촉여재의 미생물 군집현상인 수막 효과를 이용하여 질소의 처리 효율을 최대화할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.
도 1은 본 고안의 하수 및 오수의 생물학적 처리장치를 도시한 전체 구성도이고,
도 2는 본 고안의 미생물접촉여재 유니트를 도시한 일부 확대 사시도이며,
도 3은 본 고안의 미생물접촉여재 유니트의 다른 실시예를 도시한 일부 확대 사시도이다.
이하, 본 고안을 실현하기 위한 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안의 전체 구성을 보여주고 있으며, 도 2는 본 고안의 미생물접촉여재 유니트를 보여주고 있다.
도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 고안의 하수 및 오수의 생물학적 처리장치는 하수 및 오수 등의 유입수를 1차로 혐기성미생물에 의한 인의 방출을 유도하는 혐기조(1), 2차로 탈질 처리하는 무산소조(3), 3차로 질산화 및 인의 과잉 섭취 공정을 실현하는 호기조(5), 농축 침전된 슬러지는 무산소조(3)로 반송하고 상등수는 이후의 소독/배수조로 이송하는 침전조(7), 마지막으로 침전조(7)에서 넘어 온 상등수를 소독하여 배수 처리하는 소독/배수조(9)를 포함하여 전체 시스템을 구성하고 있다.
특히 본 고안은 하수 및 오수를 생물학적으로 처리하는 방법으로서, 이를 실현하기 위하여 미생물접촉여재를 사용하는 바, 이는 도 2에 확대 도시한 바와 같이 미생물접촉여재(11)를 적층하여 유니트(13) 형태로 구성되는 것이며, 이러한 미생물접촉여재 유니트(13)는 각각의 혐기조(1), 무산소조(3) 및 호기조(5) 내에 설치되어서 하수 및 오수 등의 유입수로부터 유기물과 부유물질과 질소 및 인을 제거하는 생물학적 처리를 실현하게 된다.
미생물접촉여재(11)는 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)를 용융, 냉각, 파쇄 및 압출 공정하여 섬유상의 다수 공극을 갖도록 제조된 것으로서, 특히 상기 PP 및 PE는 자원의 재활용 측면에서 폐자재를 사용하는 것이 좋다. 본 고안에 사용되는 미생물접촉여재(11)는 확대 도시한 바와 같이, 단면이 'V'를 역으로 뒤집어놓은 모양으로 형성되며, 내면과 외면에 모두 미세 요철이 형성된 구조로 이루어진다.
미생물접촉여재(11)는 50-90%의 공극율을 갖도록 제조되며, 그 결과 기존 활성오니의 미생물 양보다 3~5배 이상의 미생물 증식 환경을 제공하게 된다.
각각의 혐기조(1), 무산소조(3) 및 호기조(5) 내에 설치되는 미생물접촉여재 유니트(13)는 처리조의 용적 당 50~70%의 충진율로 설치된다. 이에 따라 본 고안의 처리조는 BOD 10~20mg/1 이하의 처리 능력을 갖게 된다.
미생물접촉여재 유니트(13)는 도 2에서와 같이 유동을 방지하기 위하여 순차 적층된 후 고정봉(15)을 이용하여 결합되는 것이며, 도시 생략한 적치대를 이용하여 각각의 처리조 내부에 설치될 수 있다.
또한 미생물접촉여재 유니트(13)는 도 3에 도시한 바와 같이 앵글(17)과 철망(19)을 이용하여 별도의 적치대를 구성하고, 그 내부에 적층 설치될 수 있으며, 이렇게 구성된 미생물접촉여재 유니트(13)는 각각의 혐기조(1), 무산소조(3) 및 호기조(5) 내에 설치되어 진다.
이상에서 설명한 본 고안의 구성에 의하여 실현되는 하수 및 오수의 생물학적 처리방법을 설명하면 다음과 같다.
(1) 1차 처리
혐기조(1)는 유동 없이 정체된 상태를 유지하는 것으로서, 여기에 설치된 미생물접촉여재(11)는 혐기성미생물의 증식 환경을 제공하게 된다. 혐기조(1)로 유입된 하수 및 오수는 혐기성 미생물에 의해 PHB(Polyhydroxybutylate) 형태로 저장되고 폴리포스페이트(Polyphosphate)의 가수분해에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 인이 방출된다.
이러한 1차 처리 공정은 12-15hr/day 동안 이루어진다.
(2) 2차 처리
무산소조(3)는 산소 공급이 차단된 상태로 소정의 유동이 발생되고 있는 상태를 유지하는 것으로서, 여기에 설치된 미생물접촉여재(11)는 임의성미생물의 증식 환경을 제공한다.
무산소조(3)로 유입된 하수 및 오수는 호기조에서 내부반송된 질산성 질소(NO3-)를 탈질균의 질산호흡, 아질산호흡을 통해 N2O, NO등의 형태로 환원되어 탈질효율을 상승시킨다.
이러한 2차의 탈질처리공정은 2~4hr/day 동안 이루어진다.
(3) 3차 처리
호기조(5)는 산소가 공급되는 호기성 상태를 유지하는 것으로서, 여기에 설치된 미생물접촉여재(11)는 호기성미생물의 증식 환경을 제공한다.
호기조(5)에서는 질산화 공정 및 인의 과잉섭취 공정이 이루어진다. 혐기조(1)에서 인을 방출시킨 미생물은 호기성 상태에서 저장된 PHB를 사용하여 유기물질 산화와 동시에 인을 3~4배 과잉섭취하여 농축된 상태에서 침전조에서 잉여 슬러지로 인출된다. 이때 미생물접촉여재(11)는 증식속도가 느린 질산균을 다량 고정화하여 질산화 효율을 상승시킨다.
호기조(5)에 의한 처리 공정은 다수 호기조(5)를 연결하여 1~4회 실시할 수 있으며, 12~15hr/day 동안 이루어진다.
상술한 혐기조(1), 무산소조(3) 및 호기조(5)에 의하여 이루어지는 본 고안의 질소처리공정은 다음과 같다.
NO4-N → (Nitrosomsnas 미생물) NO2-N → (Nitrobactor 미생물) NO3-N
호기조에서 반응이 일어나고 생성된 NO2, NO3을 내부반송으로 무산소조(3)로 이송한다.
NO3→ NO2→ N2↑
호기조에서 이송된 NO2, NO3은 무산소조에서 탈질균에 의해서 탈질반응이 일어나고 질소는 가스(gas) 상태로 제거 된다.
또한 혐기조(1), 무산소조(3) 및 호기조(5)에 의하여 이루어지는 본 고안의 인처리공정은 다음과 같다.
혐기성과 임의성 미생물 등에 의해서 유기물을 PHB 형태로 저장하고Polyhosphated의 가수분해에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 인이 방출된다. 혐기성조에서 인을 방출시킨 기아상태의 미생물은 호기성 상태에서 저장된 PHB를 사용하여 유기물질 산화와 동시에 인을 3~4배 과잉섭취하여 농축슬러지 상태로 침전조에서 잉여슬러지로 인출된다.
(4) 침전처리
침전조(7)에서는 농축슬러지가 침전되어진다. 침전 시간은 3~6hr로 하는 것이 좋다. 침전이 완료된 후에는 상등수를 배출시킨 다음 적정량의 고분자 응집제를 투입하여 응집 침전시키고 필요에 따라 오존처리한 후, 침전된 슬러지는 소화조 용량의 1/10∼1/3 정도만 남기고 나머지 탈수기로 보내서 고액 분리시킨다. 분리된 고형물은 슬러지 저장고에 저장하였다가 유기질 비료화 또는 토양 개량제화하고, 배출되는 여액은 다시 무산소조(3)로 반송하여 재처리한다.
(5) 소독 및 배수 처리
소독/배수조(9)에서는 최종적으로 방류가 이루어진다. 방류수는 아래와 같이 정화된 깨끗한 배출수로서 96년이후의 환경기준을 만족하는 고도의 처리수이다.
--최종 방류수질--
PH : 6.5∼7.5
BOD : 0∼10ppm
SS : 0∼10ppm
T - N : 0 ∼ 20ppm
T - P : 0 ∼ 10ppm
본 고안을 이용하여 하수 및 오수의 처리를 다수에 걸쳐 시행하고 그 결과를 측정함으로써, 다음과 같은 양호한 배출수를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
구분 | 유입수 농도 | 배출수 농도 |
PH | 7~9 | 6.3~8.3 |
BOD | 200~400ppm | 1~10ppm |
T-N | 5,000~7,500ppm | 160~380ppm |
T-P | 700~1,300ppm | 70~120ppm |
SS | 200~400ppm | 1~10ppm |
상기 배출수에서 보면 BOD의 제거율 뿐아니라, 질소와 인의 제거율이 기존의 방법(질소제거율 10∼40%, 인제거율 5∼20%)보다 본 고안에 의한 방법(질소제거율 95%, 인제거율 90%)에서 현저하게 향상됨을 알 수 있다.
이상에서 설명한 실시 형태를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 고안은 생물학적 처리 방법을 이용하여 하수 및 오수를 혐기, 무산소, 호기로 분할 처리함으로써, 체류시간 내에 유기물(BOD)과 부유물질(SS)을 효과적으로 제거함을 물론, 질소와 인을 고효율로 처리하는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 본 고안에 의하면, 미생물접촉여재의 부착미생물에 의한 유기물 산화와 슬러지를 먹이로 하는 원생동물 및 후생동물을 공존시켜 슬러지의 발생을 최소화할 수 있으며, 미생물 접촉여재의 미생물 군집현상인 수막 효과를 이용하여 질소의 처리 효율을 최대화하는 효과를 얻을 수 있다.
Claims (4)
- 하수 및 오수 등의 유입수를 1차로 인의 과잉 섭취를 유도하는 혐기조, 2차로 탈질 처리하는 무산소조, 3차로 질화화 및 인의 과잉 섭취 공정을 실현하는 호기조, 농축슬러지 상태로 침전 및 인출하는 침전조, 마지막으로 소독/배수조를 포함하는 하수 및 오수의 처리장치에 있어서,상기 혐기조, 무산소조 및 호기조의 내부에 미생물접촉여재를 설치한 것을 특징으로 하는 하수 및 오수의 생물학적 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미생물접촉여재는 처리조의 용적 당 50~70%의 범위로 충진된 것을 특징으로 하는 하수 및 오수의 생물학적 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미생물접촉여재는 고정봉 혹은 앵글과 철망을 이용하여 다수 적층되고, 조립 및 고정된 것임을 특징으로 하는 하수 및 오수의 생물학적 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 미생물접촉여재는 단면이 'V'를 역으로 뒤집어놓은 모양이고, 내면과 외면을 포함하는 전표면에 미세 요철이 형성된 하수 및 오수의 생물학적 처리장치.
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KR20-2004-0019114U KR200363069Y1 (ko) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | 하수 및 오수의 생물학적 처리장치 |
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---|---|---|---|---|
KR100883436B1 (ko) * | 2008-07-30 | 2009-02-11 | 주식회사 대진환경산업 | 생물막을 이용한 비점오염원 처리장치 및 처리방법 |
KR101180338B1 (ko) | 2011-12-19 | 2012-09-06 | 이경섭 | 하수처리장치 |
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2004
- 2004-07-06 KR KR20-2004-0019114U patent/KR200363069Y1/ko not_active IP Right Cessation
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