KR0132937B1

KR0132937B1 - 생물학적오폐수처리장치

Info

Publication number: KR0132937B1
Application number: KR1019940037226A
Authority: KR
Inventors: 최용수; 이영대; 박용배
Original assignee: 김은영; 한국과학기술연구원
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1998-04-14
Also published as: KR960022285A

Abstract

본 발명은 오폐수에 함유된 질소와 인을 생물학적으로 동시에 제거하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 기존에 개발된 공정들(A²O공정, 5단계 바덴포 동정, UCT공정, VIP공정 등)과는 달리, 생물학적 탈질, 탈인을 위해 필요한 혐기성 반응조, 무산소 반응조, 호기성 반응조, 침전조 등을 단일 반응기 내에 구성함으로써 처리 시설의 팩케이지화가 가능하고 설치 면적을 절약할 수 있다.

Description

생물학적오폐수처리장치

제1도는 본 발명의 따른 유기물, 질소 및 인의 제거 장치의 일례를 나타내는 수직 단면도.

제2도는 제1도의 절취선 a-a를 따라서 절취한 본 발명에 따른 제거 장치의 수평 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 오폐수 저장조 2 : 유입관

3 : 호기성 반송관 4 : 혐기성-무산소 반송관

5 : 혐기성-무산소 구역 6 : 교반기

7 : 송풍기 8 : 호기성 구역

9 : 격막 10 : 침전 구역

11 : 유출관 12 : 잉여 슬러지 탱크

13 : 반응기 d : 반응기의 내경

h : 반응기의 높이

본 발명은 생물학적 오폐수 처리 장치에 관한 것이다. 더 상세하게 설명하자면, 생물학적 반응기(이하, 「KIST Nutrients Compact Reactor」라고 명명하고, 약칭하여 「KNCR」이라고도 부름)를 사용하여 오폐수에 함유된 유기물, 질소 및 인을 제거하기 위한 신규한 장치에 관한 것이다.

미생물을 이용한 생물학적 질소, 인 동시 제거 방법이 알려져 있다. 이러한 예로는 A²/O공정, 5 단계 바덴포(five-stage bardenpho) 공정, UCT 공정, VIP 공정 등을 들 수 있다.

이와 같은 공정들은 폐수 처리에 있어서 어느 정도 소망하는 효과를 거두고는 있으나, 몇가지 문제점을 안고 있다. 즉, 이들 종래의 공정에서는 오염 물질, 예를 들면 유기물, 질소 및 인 등을 제거하기 위해서 필수적으로 필요한 혐기적 반응조, 무산소 반응조, 호기성 반응조, 침전조 등이 각각 분리되어 있어 공정이 복잡하며, 전체 장치의 대형화가 불가피하다. 따라서, 이들 시설을 위한 부지가 과대하게 소요되어 설치 부지의 확보가 용이하지 않으며, 각 단위 공정 및 전체 공정의 유지 및 관리가 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 장치의 컴펙트(compact)화 및 소형화를 통하여 시설 부지와 관련된 문제를 해결할 수 있는 오폐수 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 유기물, 질소 및 인 등의 오염 물질을 제거하기 위한 혐기성 반응조, 무산소 반응조, 호기성 반응조, 침전조들을 동일 반응기 내에 구성하여 장치의 컴펙트화를 통한 설치 부지의 확보 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 장치의 소형화, 페케이지(package)화가 가능하여 경제적이고 유지 관리가 용이한 중소규모의 오폐수 처리 장치로 활용될 수 있다.

본 발명의 유기물, 질소 및 인의 제거 작용에 관하여 개략적으로 설명한다. 본 장치에 접종되는 미생물은 호기성 미생물, 임의성 미생물, 혐기성 미생물들로서, 일반 활성 슬러지와 함께 일정 기간 장치 내에서 순화시키면 유기물, 질소 및 인등을 영양 성분으로하여 대사 작용이 활발해지고 이에 의하여 오염 물질이 제거된다.

이하 본 발명은 첨부 도면을 참고로 상세히 설명한다.

유입된 오폐수 내의 유기물은 생물학적 반응기(KNCR) 상부의 호기성 구역(8)에서 미생물에 의해 질산화된 반송수와 제일 먼저 접촉이 일어나면서 탈질소화 작용으로 유기물의 일부가 소모되고, 혐기성-무산소 구역(5)에서 인 제거에 관계하는 미생물의 생물학적 작용으로 유기물의 소모가 다시 일어난다. 혐기성-무산소 반송관(4)를 통해 반송된 일부 잔존 유기물은 호기성 상태에서 미생물에 의해 소모된다. 유입된 유기물은 전술한 과정에서 제거되는 것과 동시에, 미생물의 이화 작용 및 동화 작용 등의 성장에 필요한 탄소원으로 소모되어 유기물의 제거가 완료된다.

유입된 오폐수 내의 질소는 KNCR내의 호기성 미생물, 임의성 미생물, 혐기성 미생물의 성장에 필요한 필수 영양소로 소모된다. 소모되지 않은 잉여분의 질소는 혐기성-무산소 반송관(4)를 통해 호기성 구역(8)에서 질산화 미생물에 의한 질산화 과정을 거쳐 호기성 반송관(3)과 혐기성-무산소 구역(5)에서 짧은 시간 내에 유기물을 소모하면서 탈질소화 미생물들에 의해 질소 가스로 환원되어 제거된다.

유입된 오폐수 중의 인 역시 호기성 미생물, 임의성 미생물, 혐기성 미생물의 성장에 필수 영양소로 소모되며, 소모되지 않은 잉여분의 인은 혐기성-무산소 구역(5)에서 인 제거 미생물에 의해 유기물이 소모되면서 인을 방출하게 되고, 인을 방출한 미생물은 혐기성-무산소 반송관(4)를 통해 호기성 구역(8)에서 인을 과잉 섭취하여 중력 침전한다.

이들 인을 다량 함유한 슬러지의 일정량을 매일 제거함으로써 인을 제거할 수 있다. 이상과 같이 설명한 미생물의 작용은 연속적으로 동시에 일어나는 생물학적 반응이다.

제1도에서 (5)는 혐기성-무산소 구역으로 반응기 전체용적(호기성 구역 + 혐기성-무산소 구역 + 침전조)의 4/11이다. 혐기성-무산소 구역 하부는 원추형의 호퍼(hopper)로 되어있다. 호기성 구역(8)은 6/11, 침전조(10)는 1/11로 구성되어있다.

한편, 침전조로 유입되는 유출수 내의 부유성 고형물의 양을 저감시키기 의해 침전조 하부에 격막(9)를 설치한다. 소풍기(7)을 반응기 하부로부터 6/11 지점에 설치한다. (6)은 교반장치로서 1 내지 4 rpm으로 작용한다.

생물학적 반응기의 내경(d)과 높이 (h)의 비율은 1:14 내지 1:3의 범위로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 KNCR 장치는 그 상부가 호기성 구역(8)으로, 그리고 하부는 혐기성-무산소 구역(5)로 구성되어 있으며, 호기성 구역과 혐기성 구역의 비율은 부피기준으로 6:4이다. 또한,KNCR 장치는 물리적, 기계적인 특성이 의해 슬러지 침전 및 반송이 이루어지게 설계되어 있으며, 이와 같은 구조적 특징에 의해 호기성 구역과 혐기성-무산소 구역이 형성된다.

(실시예)

본 실시예에서는 본 발명에 따른 오폐수 질소, 인 제거 장치(KNCR)의 운전 방법을 설명한다. 처리하고자 하는 오폐수는 스크린(도면에서는 생략)을 통해 오폐수 저장조에 연속적으로 도입된다. 오폐수는 유입관(2)를 통하여 일정량씩 KNCR의 하부에 주입된다. KNCR 상부의 호기성 구역(8)에서 미생물에 의해 질산화 된 반송수의 일정량(유입 오폐수의 100%, 도면에서는 생략)이 호기성 반송관(3)을 통해 유입관(2)에 합류되어 탈질소화 반응이 진행되면서 혐가성-무산소 구역(5)의 중간인 2/11 지점에 주입된다. 주입된 오폐수는 탈질소화 미생물의 작용으로 계속 탈질소화 반응이 일어나며, 인 제거 기전과 관련된 미생물에 의해 유기물이 분해 소모되면서 인의 방출 작용이 일어난다.

한편, 혐기성-무산소 구역(5)에 설치된 교반기(6)은 저속(1 내지 4 rpm) 교반으로 오폐수의 유기 탄소원과 미생물과의 접촉을 용이하게 해줄 뿐 아니라, 발생되는 가스를 호기성 구역(8)을 통해 외부로 배출시키는 역할을 해준다.

인을 방출한 인 제거 미생물은 정량 펌프(도면에서는 생략)에 의해 일정량(유입 오폐수의 200%)이 혐기성-무산소 반송관(4)를 통해 호기성 구역(8)의 10/11 지점에 반송되어 인을 과잉섭취한 후 중력 침전한다.

침전된 슬러지 중 일정량[호기성 구역(8)의 용적을 기준으로 고령물 체류 시간(SRT) 10일]을 혐기성-무산소 구역(5)와 호기성 구역(8)이 접하고 있는 4/11 지점에서 잉여 슬러지 탱크(12)를 통해 폐기한다.

한편, 유기물,질소 및 인의 제거가 완료된 처리수는 침전조를 거친 후 유출관(11)을 통해 외부로 방류된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 오폐수 처리 장치는 오폐수 중의 질소와 인을 생물학적으로 동시에 제거할 수 있으며, 기존에 개발된 공정들(A²O 공정, 5단계 바덴포 공정, UCT 공정, VIP 공정 등)과는 달리 모든 반응이 동일 반응기내서 이루어지는 컴펙트한 소형 장치이다. 즉, 생물학적 탈질, 탈인을 위해 필요한 혐기성 반응조, 무산소 반응조, 호기성 반응조, 침전조 등의 기능이 단일 반응기내에서 이루어지기 때문에, 처리 시설의 팩케이지화가 가능하고 설치 면적을 절약할 수 있는 부지 절약형 경제적인 장치이다.

Claims

단일의 반응조 내에 호기성 구역(8), 혐기성 무산소 구역(5) 및 침전구역(10)이 구비되어 있고, 호기성 구역과 침전 구역은 반응조 상부에, 그리고 혐기성 무산소 구역은 반응조의 하부에 위치하며, 호기성 구역, 혐기성 무산소 구역 및 침전 구역의 용적 비율이 6:4:1 인 것을 특징으로 하는 생물학적 오폐수 처리 장치.
제1항에 있어서, 반응조의 내부에 미생물을 접종 및 배양하여 오폐수 내의 오염 물질을 제거하는 것인 처리 장치.
제2항에 있어서, 미생물이 호기성 미생물, 임의성 미생물 및 혐기성 미생물로 이루어진 것인 처리 장치.
제2항에 있어서, 오염 물질이 유기물, 질소 및 인인 것인 처리 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 반응조 기저부에 교반기(6)을 설치하여 오염 물질과 미생물과의 접촉을 용이하게 한 것인 처리 장치.
제 1항에 있어서, 잉여 슬러지 탱크가 외부에 더 설치된 것이 특징인 처리 장치.