KR20090085918A - 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법 - Google Patents

Abstract

하수처리장의 처리수질을 향상시킬 수 있도록 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법은 하수처리장으로 유입된 오폐수를 침전조와 폭기조와 농축조와 소화조와 탈수기를 통과시키면서 수질을 개선하되, 소화조와 탈수기 사이에 슬러지 농축부재를 마련하여 소화조에서 발생하는 월류수는 없애고 슬러지는 효율적으로 농축시킨다. 그 결과, 탈수기로 유입되는 슬러지는 고농도로 탈수되기 때문에 슬러지 케익 발생량이 현저하게 감소될 뿐만 아니라 탈수기의 수도 줄일 수 있으며, 종래 소화조에서 발생하던 월류수 대신에 슬러지 농축부재에서 발생하는 BOD,SS,T-N,T-P 농도가 현저히 낮은 여액이 침사스크린으로 반송되기 때문에 하수처리장의 처리수질을 극대화할 수 있다.

Description

하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법{Method of reducing return water and sludge in sewage treatment plant}

본 발명은 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오폐수 속에 함유되어 있는 오염물질을 효과적으로 제거하여 처리수질을 개선하는 한편 처리비용을 절감할 수 있는 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수처리장에서는 하수, 오수, 폐수 등(이하 오폐수로 총칭함)에 포함되어 있는 오염물질을 크게 침전, 폭기(생화학적처리), 여과, 소독 등의 과정을 통해 물과 분리하면서 정화 처리를 한다.

특히, 하수 처리 시 분리된 오염물질은 수분이 많은 고형물 형태로 존재하며, 이 고형물들은 농축조, 소화조, 탈수기, 건조기, 및 소각공정 등을 통과하면서 수분 감량과 유기물질 분해가 이루어지는데, 이러한 과정을 통상 슬러지 처리공정 또는 슬러지 감량화 공정이라 한다.

즉, 슬러지 처리공정을 통해서 오폐수에 함유되어 있던 오염물질은 고농도의 유기물이나 오염물질로 농축된 수분이 많은 슬러지(오니)가 되며, 이 슬러지는 농 축조에 의하여 수분이 감소되고 혐기성 소화조에서 유기물질을 분해하여 안정화한 다음, 탈수하면서 수분을 제거하여 그 부피를 최소화한 후 건조하거나 소각하여 그 잔재물을 최종처분한다.

그런데, 대다수의 종래 하수처리장에서 사용되는 협기성 소화조는 소화 처리할 수 있는 슬러지의 농도가 3~ 5%로 낮아 수분이 상당히 많기 때문에 추후 공정인 탈수기로 이 슬러지 및 하수가 유입되면 슬러지 케익의 탈수농도가 낮아서 그 발생량이 과다하게 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 하수처리장에서는 소화조에서 발생하는 월류수를 다시 슬러지 처리공정의 초기단계로 반송하게 되는데, 이때 이 반려수(월류수+탈수기의 여액)는 하수처리장으로 공급되는 유입수의 수질을 더욱 악화시키는 문제점이 있었다. 유입수의 수질이 악화되어 하수처리장에서 처리할 수 있는 설계 농도를 초과하게 되면 최종적으로 수처리된 오폐수의 수질도 기준치를 초과하기 때문에, 이는 결국 하수처리장의 용량을 늘리기 위해 시설을 증설해야 하는 등 상당한 비용이 추가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하수처리장에서 처리되는 수질을 향상시킬 수 있도록 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법은 하수처리장으로 유입된 오폐수를 침전조와 폭기조와 농축조와 소화조와 탈수기를 통과시키면서 수질을 개선하되, 소화조와 탈수기 사이에 슬 러지 농축부재를 마련하여 소화조에서 발생되는 월류수와 슬러지를 전처리한다.

또한, 본 발명에 따른 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법에 있어서 슬러지 농축부재에서 발생한 여액은 침전조 측으로 반송되고, 슬러지는 탈수기로 유출된다.

본 발명에 따른 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법에 있어서 슬러지 농축부재는 벨트형 또는 드럼형 농축설비이다.

본 발명에 따른 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법은 소화조의 하측에 슬러지 농축부재를 설치하여 소화조에서 발생하는 월류수를 없애고 슬러지를 효율적으로 농축시키기 때문에 탈수기로 유입되는 슬러지의 농도를 높여 고농도로 탈수되도록 함으로써 슬러지 양을 저감시키고, 농축부재에서 발생하는 여액을 다시 침사스크린으로 반송함으로써 하수처리장의 처리수질을 극대화할 수 있다. 또한, 탈수 효율의 증가로 인해 탈수기의 수를 줄일 수 있어 비용 절감 효과도 크다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 하수처리장의 슬러지 처리공정을 개략적으로 도시한 것으로서, 도면을 참조하면 하수처리장으로 유입되는 오폐수는 침사스크린(1), 1차침전조(2), 폭기조(3), 2차침전조(4), 농축조(5), 소화조(6), 슬러지 농축부재(7) 탈수기(8)를 통과하면서 수처리된다.

침사스크린(1)은 오폐수에 함유된 토사, 협잡물의 유입을 차단한다.

1차침전조(2)는 스크린(1)을 통과한 오폐수를 침전성 슬러지와 상등수로 분리한다. 분리된 상등수는 폭기조(3)로 유입되며, 침전조 바닥에 침전된 슬러지는 별도의 슬러지 이송라인(L1)을 통해 농축조(5)로 유입된다.

폭기조(3)는 1차침전조(2)의 상등수에 함유된 오염물질을 호기성 미생물을 이용하여 분해 제거한다.

2차침전조(4)는 폭기조(3)로부터의 유출수를 상등수와 활성슬러지(잉여슬러지와 반송슬러지)로 고액분리한다.

농축조(5)는 침전조(1차 및 2차)에서 생성된 활성슬러지의 수분을 줄이고 고형물의 농도를 높여 슬러지의 부피를 줄인다. 슬러지의 수분함량이 높으면 단위고형물(건량의 고형물)에 비하여 슬러지의 부피가 커서 이송과 처리에 동력이 많이 소요되고 그 처리설비나 이송배관의 처리능력도 많이 요구된다.

소화조(6)는 고온(섭씨 약 55도) 또는 중온(섭씨 약 35도)에서 다량의 혐기성 미생물을 이용하여 슬러지를 분해하면서 안정화시킨다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 소화조(6)의 내부에는 다량의 혐기성 미생물이 마련되어 있어서 새로 유입되는 슬러지의 유기물이 산발효를 통하여 유기산으로 변하면 이 유기산을 메탄가스와 탄산가스 등으로 분해하면서 증식한다. 소화조(6)에 유입된 슬러지의 농도는 5% 정도이며 소화반응(산발효 및 메탄발효)이 종결되면 농도가 약 3 ~ 5% 정도로 낮아진다. 소화 반응 중에 증가된 알카리도 및 중탄산염의 증가로 용해성과 유동성이 높아지고 소화조의 수위가 소화오니 저류조보다 높기 때문에 소화된 슬러지는 외부 배출이 용이하게 된다. 또한, 이때의 슬러지는 안정화되어 있기 때문에 악취가 감소하며 고형물 농도도 높아져 탈수하게 되면 수분 함유량이 낮은 슬러지 케익을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 케익의 발생량도 감소시킬 수 있다. 이러한 과정에서 메탄, 이산화탄소등을 함유한 가스가 종전에 비하여 더 많이 발생되는데, 이 가스는 가연성(可燃性) 물질로서 발전이나 보일러의 에너지원으로 이용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 소화조(6)는 상부에 교반용 가스배관과 잉여가스를 배출하는 센터돔(6a)과, 소화조 내부의 수위를 유지하기 위한 월류구(6b)와, 농축 슬러지와 순환 슬러지가 투입되는 투입구(6c)와, 시료채취구, 환기구, 배관 등을 구비한다.

슬러지 농축부재(7)는 소화조(6)를 통과하면서 유기물질이 분해되어 안정화된 소화 슬러지를 탈수기(8)로 이송하기 전에 전처리로서 슬러지를 농축시킨다. 본 발명에 따라 소화조(6)의 하부에 슬러지 농축부재(7)을 설치하게 되면, 약 2.5% 농도의 소화 슬러지가 약 5% 정도로 농축되기 때문에 탈수 시 고농도로 탈수될 뿐만 아니라, 종래 소화조(6)에서 발생하여 다시 침사스크린(1)으로 반송되던 월류수(이하 유입수)를 없앨 수 있다.

상기 표 1은 유입수(종래 소화조에서 발생되는 월류수 및 본 발명에 따라 슬러지 농축부재(7)에서 발생되는 여액)가 침사스크린(1)에 반송될 때의 농도를 각각 비교한 것이다. 여기서, BOD(생물학적 산소 요구량, mg/L)는 미생물이 오염물질을 분해하는데 필요한 산소량이며, SS(부유물질, mg/L)는 물속의 떠다니는 부유물질을 말하는 것으로 부유물질을 제거하면 부유물질에 붙어있는 오염물질까지 같이 제거되므로 BOD의 농도를 저하시킬 수 있다. T-N(총질소, mg/L)은 물속에 포함되어 있는 암모니아성 질소, 아질산성질소, 질산성질소의 양을 총칭하는 것이며, T-P(총인, mg/L)은 물속에 포함되어 있는 유기성 인 및 용존성 인의 양을 총칭하는 것이다.

표 1에 도시한 바와 같이, 슬러지 농축부재(7)를 사용하여 월류수를 없애고 슬러지 농축부재(7)에서 발생되는 여액으로만 이루어진 유입수를 침전조 측 바람직하게는 침사스크린(1)으로 반송시키게 되면, 종래와 동일한 유량(780,000 m³/일)이더라도 BOD,SS,T-N,T-P 농도가 본 발명의 방법이 훨씬 낮기 때문에 수처리에 더욱 효과적임을 알 수 있다. 특히, 이러한 결과를 이용하면 하수처리장의 설계 농도가 140(mg/L)일 경우 종래 하수처리장에서는 처리가 불가능했던 오폐수라도 본원발명의 방법을 이용하면 많은 비용을 추가로 들이지 않고도 처리할 수 있게 된다.

표 2는 표 1의 산출 결과를 구체적으로 비교 나타낸 것으로 종래 슬러지 처리공정(소화조 월류수 부하량)과 본 발명에 따른 슬러지 처리공정(슬러지 농축부재(7)의 부하량)을 비교한 것이다. 본 발명은 동일한 유량(4000)을 처리함에도 불구하고 상기 표 1과 마찬가지로 BOD,SS,T-N,T-P 부하량과 발생된 여액의 BOD,SS,T-N,T-P 농도도 현저하게 낮음을 알 수 있다.

표 3 및 표 4는 종래 기술(개선전)과 본 발명(개선후)의 각 BOD 농도와 탈수할 슬러지양, 탈수기수, 케이크양을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이 슬러지 농축부재(7)를 설치함으로써 농도와 탈수 효율이 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.

슬러지 농축부재(7)로서는 중력식 벨트 농축기, 로타리드럼형 농축기, 원심형 농축기 등이 모두 가능하나, 바람직하게는 전력 소비가 1 ~ 3kw 로 적은 중력식 벨트 또는 드럼 농축기가 가장 효율적이다.

한편, 탈수기(8)는 슬러지 농축부재(7)에서 발생된 슬러지를 탈수시켜 케이크 상태로 만든다. 슬러지 농축부재(7)에서 농축된 슬러지의 농도는 약 5%로서 탈수 시 수분함유량이 75% 이하의 고농도로 탈수되기 때문에 슬러지 케익 발생량을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법을 도시한 도면이다.

*도면의 주요 참조부호에 대한 간단한 설명*

1..침사스크린 2,4..침전조

3..폭기조 5..농축조

6..소화조 7..슬러지 농축부재

8..탈수기

Claims (3)

1. 하수처리장으로 유입된 오폐수를 침전조와 폭기조와 농축조와 소화조와 탈수기를 통과시키면서 수질을 개선하되,

   상기 소화조와 탈수기 사이에 슬러지 농축부재를 마련하여, 소화조에서 발생되는 월류수와 슬러지를 전처리하는 것을 특징으로 하는 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 슬러지 농축부재에서 발생한 여액은 침전조 측으로 반송하고, 슬러지는 탈수기로 유출하는 것을 특징으로 하는 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 슬러지 농축부재는 벨트형 또는 드럼형 농축설비인 것을 특징으로 하는 하수처리장의 반려수 및 슬러지를 저감시키는 방법.

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