KR0136017B1

KR0136017B1 - FCS-Biofilm 시스템

Info

Publication number: KR0136017B1
Application number: KR1019940007502A
Authority: KR
Inventors: 강용태
Original assignee: 강용태
Priority date: 1994-04-09
Filing date: 1994-04-09
Publication date: 1998-04-25
Also published as: KR950029204A

Abstract

청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

하수처리 장치인 FCS-Biofilm 장치에 관한 것이다.

발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은 처리장 규모를 축소하면서 수질을 개선하여 국내 하수처리장의 문제점을 해결하는데 있다.

발명의 해결방법의 요지

활성슬러지변법들인 수정폭 기법과 접촉안전화법의 장점을 응용 고안한 FCS법을 통하여 슬러지의 활성도 및 응집침강성을 양호하게 하므로서 처리수질의 향상 및 슬러지의 팽화현상을 억제시킴과 아울러 부지면적과 동력비를 저감시키고, 후속공정으로 생물막 여과공정을 연계한 FCS-Biofilm 장치를 통하여 기존 활성 슬러지법에 의해 제거가 되지 않아 하천이나 해안등에서 2차 오염을 유발시키는 부영양화 현상의 원인물질인 질소 및 인을 제거하므로서 수질오염의 근원적인 문제를 해결하고, 또한 그 처리수를 재이용(중수도)하므로서 수자원의 확충효과를 기대할 수 있음을 요지로 하고 있다.

발명의 중요한 용도

고율 하수처리 장치에 사용하는 것이다.

Description

FCS-Biofilm 시스템

종래에는 하수처리에 있어서 생물학적 처리방법으로 활성슬러지법이 현재 널리 이용되고 있었으며 이 활성슬러지법(Activated Sludge Process)은 1913년 영국의 Arden과 Rokett에 의해 고안된 이후 많은 발전의 과정을 거치면서 지금에 이르고 있다.

이 방법은 정화기능을 가진 floc(미생물 덩어리)상의 생물증식체의 필요에 따라서 생물 반응계내에서 끊없이 순환시켜 폭기조내에서 기질과 정화미생물의 비율이 항상 일정하게 되도록 인위적으로 조작하여 용존산소의 존재하에서 기질과 이동 개체군의 미생물로 구성되는 floc을 충분히 접촉시켜 이것을 호기적으로 산화분해하는 처리법이다.

그러나, 이 처리법은 고도의 유지관리 기술이 필요하며, 슬러지 팽화발생으로 인해 처리수질에 악영향을 끼치는 등의 문제점을 지니고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 여러 연구자들에 의해 활성슬러지변법들의 연구 개발이 진행되어 왔다.

특히, 이러한 활성슬러지변법들은 고농도 하수처리에 보다 효과적이므로 수질 및 수량의 변화가 심한 하수나 지하수가 유입한 저농도 하수 및 원수 기질의 변화가 심한 하수에 대해서는 F/M(Food to Microorganism) 비의 조절이 어렵고, 활성슬러지의 응집(floc)이 잘 형성되지 않아 처리가 대단히 곤란하였다.

생물막 여과에 의한 용존성 유기물질분해 및 미세 부유물질 제거로 인한 FCS-Biofilm 처리수의 소제용수, 화장실 용수, 잡용수로서의 이용은 물론, 급속모래여과, UF막(한외여과막), RO막(역침투막)등과 연계한 경제적인 고급 수질의 중수도(공업용수 등의 처리수 재이용)시스템 구성이 가능케 하는데 있으며, 표준슬러지법의

Builking, Sludge 과다발생등 문제점을 해결하므로써 기존 표준슬러지법의 개선 및 새로운 처리시스템 적용시 하천, 바다, 호소 등의 부영양화 원인물질인 질소, 인 제거를 극대화 하게 한다.

본 발명은 하수처리 장치인 FCS-Biofilm 장치에 관한 것으로 일명 ASA, Advanced Sted Aeration이라고도 하는데 이는 기존의 하수처리법인표준활성슬러지법과는시스템 구성이 전혀 다른 FCS(Flocculation -Clarification -Stabilization) 공정과 미생물을 장치 내에 충진된 매체에 고정화시켜 수처리를 행하는 Biofilm 공정을 연계하여 단일시스템을 구성하여 하수처리를 하는 FCS-Biofilm시스템에 관한 것이다.

FCS법은 수정폭기법의 고부하 하수의 단독처리 능력과 접촉안정화법의 슬러지 재생능력을 절충시킨 형태로서 SVI(Sludge Volume Index) 값이 낮아져서 슬러지의 침강농축성이 우수하고 슬러지 팽화현상을 억제할 수 있다는 등의 장점을 갖고 있다.

여기에 반응조 내에 미생물이 고정 성장하도록 매체를 충진시켜, 매체 표면에 미생물을 부착시켜 고농도의 미생물이 유지되도록 하여 수처리를 행하는 생물막여과 장치인 Biofilm법을 연계하여 저농도 및 고농도 하수처리는 물론 기존 활성슬러지법으로 처리가 안되는 부영양화의 원인물질인 질소 및 인을 제거할 수 있는 FCS-Biofilm 장치란 새로운 고율 하수처리장치를 개발하였다.

제 1도는 FCS-Biofilm 장치 구성을 나타낸 것이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

(1)-(4) 응집조, (5) 침전지,

(6) 안정화조, (7) 매체,

(8) 산기관, (9) 산기장치

FCS-Biofilm 장치(12)의 공정은 FCS법(10)의 응집조(Flocculator 4조(13), 침전지(Clarification)(5), 안정화조(Stabilization)(6) 그리고 생물막 여과조(Biofilm)(11)로 구성된다.

특히, 응집조(13)(수리학적 체류시간, HRT=4시간)로 유입된 오수는 먼저 1,2기 응집조(1),(2)에서 오수와 미생물간의 접촉을 증가시켜 미생물의 대사활동을 증가시키고, 3,4기 응집조(3),(4)에서는 Floc형성이 양호하도록 천천히 교반시킨후 수위차를 이용하여 침전지(5)로 유입된다.

침전지(5)내의 활성이 떨어진 침전슬러지는 안정화조(6)로 0.5의 반송비로 반송되어 여기서 활성이 양호한 슬러지로 재생되어 다시 응집조(13)로 유입시켜 응집조의 기능을 증가시키고, 대형 Floc을 생성시켜 침전지(5)에서 침전시키고 침전지(5)의 상징수는 생물막 여과장치(11)로 유입된다. 생물막 여과장치(11)는 하부에 설치된 미세다공 산기관(8)을 통하여 공기(9)를 공급하면서 매체(7)에 미생물을 부착시켜 동일 반응조내(11)에서 미생물에 의한 산화와 여과기능을 동시에 수행하므로서 침전지(5)에서 제거가 안된 잔류부유물질 및 잔류유기물(BOD, COD) 특히, 부영양화 현상의 원인물질인 질소, 인 제거에 있어서 높은 처리 효과를 얻을 수 있었다.

즉, 본 방법은 침전지에 침전된 슬러지의 활성화를 위한 안정화조를 도입하였다. 안정화조는 동력소모를 최소화하기 위해 용존산소를 낮은 상태(DO 0.5-2mg/ι이하)를 유지하였으며 안정화조에서 활성을 다시 유지하게된 슬러지는 유입 하수와 혼합되면서 급속하게 유기성분을 산화하면서 급속교반(40rpm)과 완속교반(30rpm) 과정을 통해 유입 하수중의 미세 부유물질은 큰 Floc으로 성장된다.

이 같이 안정화된 활성슬러지를 유입하수와 혼합 Floc 형성을 촉진시킴으로서 Floc의 침강성을 크게 높여 1차 처리공정으로 저농도 하수를 단 시간내 단독처리가 가능하도록 한 FCS와 같은 공정은 종래 처리장에서 적용된 예가 없다.

뿐만 아니라, FCS의 탁월한 침강성을 고려하여 2차 처리공정으로 폭기생물막여과지(Aerated Biofilter)를 접목시켜 2차 처리장치로 구성한 기존 하수처리 장치는 없다.

특히, 침전처리 하수와 폭기되는 공기를 향류식으로 흐르게하여 Biofilter 미생물 내에서 산화효과를 높이고 용존성 물질제거에 주력하여 공정의 운전시간을 늘리는(역세빈도를 낮춤) FCS와 Biofilter로 구성된 하수처리 장치는 종전의 표준슬러지 변법이나 생물막만으로 시도되던 하수처리장치와는 매우 다르게 구성된 경제적인 처리장치이다.

◎ FCS-ABF 장치와 Activated Sludge 장치와의 처리특성 차이점 비교

표에서 알수 있는 바와 같이 FCS-ABF 장치는 표준슬러지법의 1/2, A2O 법의 1/3 정도의 체류시간(부지면적 또는 공정 구조물 부피축소 가능)으로 COD, SS의 제거율이 85-90%, 95%로서 타방법보다 COD 15-20%, SS는 5-10% 더 좋은 효과를 나타냈으며 NH₄-N, PO₄-P의 제거율은 표준슬러지범보다 70%, 50% 정도 더 높은 처리효율을 얻을 수 있어 경제적 처리는 물론 수질개선에 크게 기여할 수 있는 방법이다.

또한 FCS 공정내의 급속한 Floc 형성 및 침전으로 매우 낮은 1단계에서 부유성 유기성분이 다량 제거됨(SVI 60-100이하로서 매우 낮음)으로 2단계에서 연계되는 폭기생물막 여과지의 용해성 유기물, NH₄-N, 미세 부유물질 등의 심층여과가 이루어져 그 처리효율이 급격히 증대하게 시스템이 구성된 것이 특징이다. 기존의 생물막여과 장치는 1차 침전후 부유물질이 많이 남아 있기 때문에 여층폐색이 단기간내 이루어져 빈번한 역세등으로 동력비가 크게 증대하는 문제점이 있었다.

그러나, 본 장치는 심층여과가 가능하여 역세빈도를 최소화 할 수 있게 했다. 그리고 질소(T-N), 인(T-P) 제거 효과를 높이기 위해서는 FCS장치의 공정의 배치는 같게 하고 운전조건을 변경하면 고도하수처리장치로 그 처리효과를 기대할 수 있다.

이때의 운전조건은 (6)번 안정화조를 혐기성 상태를 유지하고 (1)번 생물반응조를 혐기상태, (2)번을 호기상태를 유지시키면서 유입수를 (1)번과 (3)번조로 유입시켜 처리하며 MLSS농도 2,500-4,000mg/ι, 반송슬러지 비율 0.5로 하면서 각조의 HRT를 (1)번 반응조에서 1.5-2시간, (2)번 반응조에서 3-4시간, (3)번 반응조에서 1.5-2시간, (4)번 반응조에서 1-2시간으로 SRT 10일로 하였을 때 T-N, T-P, BOD, COD의 제거율이 각각 80%, 90%, 90%, 90%을 얻을 수 있었다.

하수처리장치인 FCS-Biofilm 장치에 관한 것이다.

Claims

유입된 오수는 응집조 4조(13)를 통하여 침전지(5)로 유입되고 슬러지는 안정화조(6)로 유입된 후 재생된 슬러지는 응집조(13)로 유입되며 침전지(5)의 상징수는 하부에 설치된 미세다공 산기관(8)을 통하여 공기(9)를 공급하면서 매체(7)에 미생물을 부착시켜 반응조내(11)에서 미생물에 의한 산화와 여과기능을 동시에 수행하여 처리되는 FCS-Biofilm 장치.