KR20150124970A - 폐수 처리에서의 ｃｏｄ 전환 및 마이크로-체 분리 - Google Patents

폐수 처리에서의 ｃｏｄ 전환 및 마이크로-체 분리 Download PDF

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Abstract

본원에는, 마이크로-체의 상류측에 폭기 탱크를 갖는 폐수 처리 장치가 기술되어 있다. 폐수를 처리하는 프로세스는, 수력학적 체류 시간을 6시간 이하로 하는 조건, 고형물 체류 시간을 6일 이하로 하는 조건, 또는 상기 두 조건 모두를 적용한 폭기에 의해 폐수를 처리하여 제1 유출수를 생성하는 단계를 포함한다. 제1 유출수는 제2 유출수 및 슬러지를 생성하도록 마이크로-체에 의해 처리된다. 슬러지의 일부분이 폭기 탱크 단계로 재순환될 수 있다. 슬러지의 일부분이 혐기성 소화 장치에서 더 처리될 수 있다. 제2 유출수는, 예컨대 하나 이상의 추가적인 소화 단계, 추가적인 고액 분리 단계, 또는 상기 두 단계 모두에 의해 더 처리될 수 있다.

Description

폐수 처리에서의 ＣＯＤ 전환 및 마이크로-체 분리{MICRO-SIEVE SEPARATION AND ＣＯＤ DIVERSION IN WASTEWATER TREATMENT}
본원은 폐수 처리에 관한 것이다.
마이크로-체는 마이크로-스크린 또는 마이크로-스트레이너라고도 불릴 수 있는 고액 분리 장치이다. 마이크로 체는 통상적으로 시트 형태의 재료에 명확하게 획정된 개구들을 이용하여 파티클을 막음으로써 작용한다. 상기 재료는 무단 벨트, 회전 드럼, 또는 회전 디스크의 형태일 수 있다. 상기 개구는 통상적으로 비원형 구멍과 동등한 면적의 원의 직경으로서 측정되는 크기가 10~1000 미크론의 범위이다. 시판 예로는 Salsnes 또는 M2R의 회전 벨트 체, Estuagua의 회전 디스크 필터 및 Passavant Geiger의 회전 드럼 필터 등이 있다.
본원에는, 마이크로-체의 상류측에 폭기 탱크를 갖는 폐수 처리 장치가 기술되어 있다. 재순환 도관이 마이크로-체의 공급측을 다시 폭기 탱크에 연결한다.
폐수를 처리하는 프로세스는, 수력학적 체류 시간을 6시간 이하로 하는 조건, 고형물 체류 시간을 6일 이하로 하는 조건, 또는 상기 두 조건 모두를 적용한 폭기에 의해 폐수를 처리하여 제1 유출수를 생성하는 단계를 포함한다. 제1 유출수는 제2 유출수 및 슬러지를 생성하도록 마이크로-체에 의해 처리된다. 슬러지의 일부분이 유입수로서 재순환 및 재처리될 수 있다. 슬러지의 일부분이 혐기성 소화 장치에서 더 처리될 수 있다. 제2 유출수는, 예컨대 하나 이상의 추가적인 소화 단계, 추가적인 고액 분리 단계, 또는 상기 두 단계 모두에 의해 더 처리될 수 있다.
상기한 장치 및 프로세스는, 예컨대 도시의 하수 등과 같은 폐수를 처리하는 데 유용하다.
도 1은 폐수 처리 장치의 프로세스 흐름도이다.
도 1은 폭기 탱크(12)와 마이크로-체(14)를 갖는 폐수 처리 장치(10)를 보여준다. 적절한 도관, 입구 및 출구가 있어, 액체가 폐수 처리 장치(10) 안으로, 밖으로 그리고 안에서 유동하는 것이 가능하게 된다. 유입수(16)가 폭기 탱크(12)에 흘러들어간다. 제1 유출수(18)는 폭기 탱크(12)로부터 마이크로-체(14)로 흘러간다. 제2 유출수(20)는 마이크로-체(14)에 있는 스크리닝 물질(22)을 통과한 후 마이크로-체(14)로부터 흘러나간다. 선택적으로, 응집제(24)가 투여 장치로부터 제1 유출수(18) 또는 유입수(16)에 첨가될 수 있다. 스크리닝 물질(22)에 의해 거부된 고형물을 포함하는 슬러지(26)가 마이크로-체(14)의 공급측으로부터 빼내어진다. 슬러지(26)는 폐슬러지(28)와 리턴 슬러지(30)로 나뉜다. 리턴 슬러지(30)는 바로 또는 유입수(16)와 혼합되어 폭기 탱크(12)로 재순환된다. 선택적으로, 폭기 탱크(12)의 제2 폭기 탱크 또는 구역은 리턴 슬러지(30)를 운반하는 재순환 라인과 직렬로 마련될 수 있다.
폭기 탱크(12)는 6시간 이하, 예컨대 0.5~3시간 범위의 수력학적 체류 시간(HRT)을 갖는 것이 바람직하다. 폐수 처리 장치(10)의 슬러지 체류 시간(고형물 체류 시간이라고도 함)(SRT)은 6일 이하, 또는 3일 이하인 것이 바람직하다. 폭기 탱크(12)는 마이크로-체(14)에 의한 유입수(16)로부터 폐슬러지(28)로의 화학적 산소 요구량(COD)의 제거를 증대시킨다. 선택적으로, 폐수 처리 장치(10)는 또한 짧은 SRT 활성 슬러지 프로세스, 스테이지 A 생물학적 처리, 또는 접촉 안정 유닛으로서 기능할 수 있다.
선택적으로, 유입수(16)는 도시의 하수 또는 다른 유형의 미처리 폐수일 수 있다. 이 경우에는 유입수(16)가, 사전 처리되는 미처리 하수로서 호기성 반응기(12)에 들어가기 전에, 하나 이상의 사전 처리 단계를 거치는 것이 바람직하다 예를 들어, 유입수(16)에는 스크리닝 처리와 모래 제거 처리 중 어느 하나 또는 양자 모두가 행해질 수 있다. 스크리닝 처리는, 예를 들어 3 내지 6 ㎜ 범위의 구멍들을 갖는 조목(粗目) 스크린을 이용하여 실시될 수 있다. 모래 제거 처리는, 예를 들어 볼텍스 유닛에서 실시될 수 있다.
폐슬러지(28)는 혐기성 소화 장치에 배치되거나, 인가되어 내려앉거나, 또는 선택적으로 더 처리될 수 있다. 이하에 더 기술하는 바와 같이, 마이크로-체(14)는 슬러지(26)에서의 입자성 및 콜로이드성 COD를 상당량 잡아둔다. 폐슬러지(28)가 혐기성 소화 장치에서 처리될 때에는, 보통의 중력 침강 장치를 정화기로서 사용하는 프로세스에 비해, 혐기성 소화 처리되는 COD의 양이 증대된다. COD를 혐기성 소화 장치로 우회시킴으로써, 폐수 처리 프로세스에서의 에너지 소비가 감소되는 경향이 있다.
제2 유출수(20)는 하나 이상의 생물학적 영양소 제거(BNR) 프로세스에 의해, 추가적인 고액 분리에 의해, 또는 양자 모두에 의해 선택적으로 더 처리된다. 예를 들어, 제2 유출수(20)는 공지의 활성 슬러지 처리 프로세스에서의 1차 정화기를 대체하는 폐수 처리 장치(10)를 이용하는 활성 슬러지 프로세스로 처리될 수 있다. 별법으로서, 유입수(16)는 혼합액 또는 다른 부분적으로 처리된 폐수 흐름일 수 있다.
마이크로-체(14)는 예를 들어 회전 벨트 체, 회전 디스크 필터, 또는 회전 드럼 필터일 수 있다. 스크리닝 물질(22)은 크기가 10~1000 미크론 범위인 구멍을 가질 수 있다. 원형 구멍의 개방 크기가 원형 구멍의 직경이다. 비원형 구멍의 개방 크기는 비원형 구멍과 동등한 면적을 갖는 원의 직경인 것으로 여겨진다. 스크리닝 물질(22)은 크기가 100~500 미크론 범위인 구멍을 갖는 것이 바람직하다.
마이크로-체(14)는 유입수(16)의 총 부유 고형물(TSS)의 적어도 50%, 예컨대 50~80%를 슬러지(26)로 제거하는 것이 바람직하다. 또한 마이크로-체(14)는 유입수(16)의 COD 또는 생물학적 산소 요구량(BOD)의 적어도 40%, 예컨대 40~80%를 제거하는 것이 바람직하다. 선택적으로, 슬러지(26)로의 COD 및 TSS의 제거는 응집제(24)를 첨가함으로써 증대될 수 있다. 응집제(24)는 예컨대 금속염 또는 폴리머 등과 같은 무기 응집제일 수 있다. 응집제(24)는, 제1 유출수(18)가 마이크로-체(14)로 흘러갈 때 제1 유출수(18)에 첨가되거나 또는 유입수(16)에 첨가될 수 있다. 유입수(16) 또는 제1 유출수(18)에 첨가된 응집제(24) 또는 그 밖의 화학물도 또한, 마이크로-체(14)의 제거율을 증대시키는 데 기여하는 필터의 역할을 하거나 또는 인을 석출할 수 있다.
마이크로 체(14)의 바람직한 타입은 회전 벨트 체(RBS)이다. 적절한 RBS 유닛은 예를 들어 Salsnes 또는 M2R에서 시판하고 있다. RBS에는, 스크리닝 표면(22)보다는 하류측이지만 슬러지 배출부보다는 앞에 오거(auger)가 장착될 수 있는데, 이 오거는 슬러지(26)를 10% 이상 또는 15% 이상의 TSS 농도로 농축할 수 있게 한다. 이러한 농도에서, 리턴 슬러지(30)의 유량은 작으며, 예컨대 유입수(16)의 유량의 20% 이하이다. 비교해 보면, 중력 침강 장치를 이용하는 종래의 접촉 안정 프로세스에서는, 리턴 활성 슬러지의 유량이 유입수의 유량보다 크거나 같을 수 있다. 마이크로-체(14)는 또한, 중력 침강 장치에서 달성 가능한 것보다 높은 부유 고형물 농도를 폭기 탱크(12)가 가질 수 있게 한다. 폐슬러지(28)는 사전에 농밀화를 행하지 않고서도 10% 이상의 TSS 농도로 생성되어 혐기성 소화 장치에 바로 공급될 수 있다. 이러한 높은 TSS 농도는 또한, 보다 작은 혐기성 소화 장치로도 특정 수력학적 체류 시간을 확보할 수 있게 한다. 마이크로-체(14)는 또한, 제거하지 않으면 멤브레인 등과 같은 제2 유출수(20)를 처리하는 설비에 손상을 입힐 수도 있는 폐기물 또는 섬유 등의 고형물을 제거한다.
본 명세서는, 본 발명을 가장 바람직한 유형을 포함해 개시하고, 임의의 당업자가 개시된 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위해, 실시예를 사용하고 있는데, 상기 실시에는 임의의 디바이스 또는 시스템을 제작하고 사용하는 것과, 임의의 수반되는 방법을 행하는 것 등이 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정해지며, 당업자에게 떠오르는 다른 예도 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예는, 청구범위의 문자 그대로의 표현과 다르지 않은 구조 요소를 갖는다면, 또는 청구범위의 문자 그대로의 표현과 실질적으로 차이가 없는 등가의 구조 요소를 갖는다면, 청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 되어 있다.

Claims (21)

  1. 폐수 처리 장치로서,
    a) 폭기 탱크;
    b) 마이크로-체; 및
    c) 유입수의 공급원을 상기 폭기 탱크에 연결하고, 상기 폭기 탱크의 출구를 상기 마이크로-체에 연결하며, 상기 마이크로-체의 공급측으로부터의 배출부를 상기 폭기 탱크에 연결하는 도관
    을 포함하는 폐수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로-체는 회전 벨트 체, 회전 디스크 필터, 또는 회전 드럼 필터를 포함하는 것인 폐수 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마이크로-체는 회전 벨트 체를 포함하는 것인 폐수 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전 벨트 체는 고형물 농축 오거(auger)를 포함하는 것인 폐수 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로-체의 공급측으로부터의 배출부에 연결된 혐기성 소화 장치를 더 포함하는 폐수 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입수는 미처리 도시 하수인 것인 폐수 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 유입수의 공급원 및 상기 혐기성 소화 장치에 연결된 도관을 따라 있는 조목(粗目) 스크린 및 볼텍스 유닛을 포함하는 폐수 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로-체는, 직경이 10~1000 미크론의 범위인 원의 면적을 갖는 구멍들이 마련되어 있는 스크리닝 물질을 포함하는 것인 폐수 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로-체는, 직경이 100~500 미크론의 범위인 원의 면적을 갖는 구멍들이 마련되어 있는 스크리닝 물질을 포함하는 것인 폐수 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 호기성 반응기의 배출부를 마이크로-체에 연결하는 도관과 연통해 있는 응집제 투여 장치를 더 포함하는 폐수 처리 장치.
  11. 폐수를 처리하는 프로세스로서,
    a) 수력학적 체류 시간을 6시간 이하로 하는 조건, 고형물 체류 시간을 6일 이하로 하는 조건, 또는 상기 두 조건 모두를 적용한 폭기 탱크에서 폐수를 처리하여 제1 유출수를 생성하는 단계; 및
    b) 제2 유출수 및 슬러지를 생성하도록 마이크로-체에 의해 상기 제1 유출수를 처리하는 단계
    를 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 폭기 탱크의 수력학적 체류 시간은 3시간 이하인 것인 폐수 처리 프로세스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 폭기 탱크의 고형물 체류 시간은 3일 이하인 것인 폐수 처리 프로세스.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러지의 일부분을 상기 폭기 탱크로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수는 도시 하수인 것인 폐수 처리 장치.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러지의 일부분을 혐기성 소화 장치에서 처리하는 단계를 더 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로-체는 폐수의 총 부유 고형물의 적어도 50%를 슬러지로 제거하는 것인 폐수 처리 프로세스.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로-체는 폐수의 화학적 산소 요구량의 적어도 30%를 슬러지로 제거하는 것인 폐수 처리 프로세스.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 폐수 또는 제1 유출수에 응집제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 활성 슬러지는 10% 이상의 총 부유 고형물 농도를 갖는 것인 폐수 처리 프로세스.
  21. 제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유출수는 멤브레인을 이용하여 처리되는 것인 폐수 처리 시스템.
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