KR100275004B1 - 고속응집침전형 오폐수처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속응집침전형 오폐수처리방법에 관한 것으로서, 빗물까지 포함하여 오폐수를 빠른 속도로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 처리과정중에 발생하는 슬러지를 유용하게 재활용할 수 있도록 하는 새로운 고속응집침전형 오폐수처리방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 혼화조, 교반조, 고분자 응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에서 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자 응집조에는 고분자 응집제를 투입하고, 상기 혼화조, 교반조, 고분자 응집조 중의 적어도 어느 한 과정에는 유리 분말과 규조토를 투입하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.

Description

고속응집침전형 오폐수처리방법
본 발명은 고속응집침전형 오폐수처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빗물까지 포함하여 오폐수를 빠른 속도로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 처리과정중에 발생하는 슬러지를 유용하게 재활용할 수 있도록 하는 새로운 고속응집침전형 오폐수처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 오폐수는 하수처리장, 분뇨처리장 등의 오폐수처리장에서 여러 단계의 처리과정을 거쳐 정화된 후 방류되는데, 이러한 오폐수처리과정은 먼저 고형물이나 부유물, 유지 등을 제거한 후 수질기준에 따라 2차, 3차의 처리과정을 더 거치게 된다.
이와 같이 처리과정을 거쳐 정화된 물은 요구되는 수질기준을 충족시켜야 하며, 이러한 수질기준에 있어서 BOD, COD 등도 중요하지만 이들 못지 않게 수질의 부영양화의 중요한 인자로 작용하는 질소나 인의 양 또한 중요하다. 특히 인은 오폐수자체에 함유되어 있는 양보다 지표면으로부터 빗물에 씻겨 유입되는 양이 훨씬 많기 때문에 이를 효과적으로 제거하기 위해서는 점오염원에서 발생되는 오폐수의 처리는 물론이고 우류수까지 함께 처리하여야 한다. 그러나 지금까지 설치된 한국내의 하수처리장은 거의 대부분 표준활성슬러지법 혹은 장기폭기법으로 되어 있는데, 이들 처리방법은 총인의 제거효율이 10 ∼ 30%로 대단히 낮으며, 특히 강우시에 우류수는 전혀 처리하지 않고 그대로 방류함으로써 문제가 발생되었다.
한편, 오폐수 중의 인을 제거하는 가장 효과적인 방법으로 응집제를 사용하여 응집침전처리하는 방법이 일반적으로 사용된다. 그러나 이 방법은 응집침전처리에 의해 슬러지가 발생되므로 이 슬러지의 처리에 별도의 비용이 소요되고 슬러지에 의한 2차 환경오염이 발생하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 빗물까지 포함하여 오폐수를 빠른 속도로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 인을 효과적으로 제거하며, 오폐수처리과정중에서 발생한 슬러지를 유용하게 재활용할 수 있도록 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 고속응집침전형 오폐수처리장치의 개략도이다.
본 발명에 따르면, 혼화조, 교반조, 고분자 응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에서 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자 응집조에는 고분자 응집제를 투입하고, 상기 혼화조, 교반조, 고분자 응집조 중의 적어도 어느 한 과정에는 유리 분말과 규조토를 투입하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 유리분말을 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자응집조에는 고분자응집제를 투입하고, 상기 혼화조, 교반조, 고분자응집조 중의 적어도 어느 한 과정에는 규조토를 투입하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자응집조에는 고분자응집제를 투입하여 오폐수를 처리하며, 상기 침전조에 생성된 슬러지에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 유리분말과 규조토를 혼합하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 유리분발을 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자응집조에는 고분자응집제를 투입하여 오폐수를 처리하며, 상기 침전조에 생성된 슬러지에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 규조토를 혼합하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 고속응집침전형 오폐수처리장치의 개략도이다.
본 발명에 의한 고속응집침전형 오폐수처리방법은 혼화조, 교반조, 고분자응집조 및 침전조가 순차적으로 연결되어 이루어지며 상기 침전조에서 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 구비된, 도 1에 도시된 바와 같은 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어진다. 이 고속응집침전형 오폐수처리장치는 하수 종말처리장이나 건설공사나 호소 준설시 발생하는 흙탕물의 처리나 호소, 하천이나 바다로 유입되는 지천수 등을 처리하는 데 적용될 수 있다.
이러한 상기 고속응집침전형 오폐수처리장치의 혼화조에서는 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하여 혼화시킨다. 상기 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제로는 상품명 Aqua #219[제조원: 정광아쿠아주식회사]를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 혼화조에서는 상기 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 효과적으로 용해시키고 분산시켜 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제가 처리하려는 오폐수와 긴밀하게 접촉이 될 수 있도록 3분의 체류시간을 제공한다. 이와 같이 혼화조에서는 오폐수 중의 유기물질, 질소와 인이 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제에 흡착되어 부유된다. 상기 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제는 그 비중이 크기 때문에 생성되는 응집물에 밀도를 증가시키며 최종 응집물의 침전속도를 증가시키는 역할을 한다. 이와 같이 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제의 존재는 빠른 속도로 응집이 이루어지게 하며, 동시에 중금속과 인의 제거효율을 증대시킨다.
상기 교반조에서는 무기응집제가 투입되어 상기 혼화조에서 생성된 부유물을 응집하여 중금속과 인의 침전물을 생성하는 과정이 이루어진다. 이러한 교반조에 투입되는 무기 응집제로는 당업계에서 통상 사용되고 있는 것이 사용될 수 있으나 alum(황산반토) 또는 alum과 염화제2철을 7:3으로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 교반조에서는 상기 혼화조에서 생성된 부유물이 무기응집제에 의해 응집되어 미세한 응집물로 부유된다. 이러한 교반조에서 일어나는 인의 침전물의 생성반응은 다음과 같다.
FePO4·2H2O ↔ Fe3++ PO4 3-+ 2H2O Ksp = 10-21
ALPO4·2H2O ↔ AL3++ PO4 3-+ 2H2O Ksp = 10-21
그러나 pH 7부근에서 AlPO4는 불안정하므로 AlyPO4(OH)3y-3의 형태로 침전하는 것으로 알려져 있다. 이 경우 인의 침전물의 생성반응은 다음과 같이 알려져 있다.
Al1.4(PO4)(OH)1.2(S) ↔ 1.4Al3++ PO4 3-+1.2(OH-) Ksp = 10-34
또한, pH 7부근에서 FePO4가염화제2철로 응집하는 경우에도 대개 FeyPO4(OH)3y-3형태로 제거되는 것으로 알려져 있다.
상기 고분자 응집조에서는 미세한 응집물을 빠르게 침전할 수 있도록 크기가 수백 ㎛ 이상의 크고 완전한 응집물을 만드는 과정이 이루어지는데 이를 위하여 고분자 응집제가 투입된다. 이러한 고분자응집제로는 음이온성 고분자 응집제의 하나인 폴리아크릴 아마이드계의 SA 307[제조원 : 송원산업주식회사] 또는 YA 712[제조원 : 이양화학주식회사]를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 침전조에서는 상기 전반응조들에서 생성된 침전물들이 침전분리되는데, 침전조를 스크래퍼가 설치된 경사판 침전조로 구성하면 침전조의 월류속도를 증가시키고 300 m/일 이상의 빠른 속도로 침전을 기대할 수 있어서 바람직하다. 또한, 침전조에 슬러지가 전반응조로 반송되는 슬러지 반송라인을 설치하는데 이는 슬러지중의 함유된 입자들을 반복적으로 사용하여 전반응조에서의 입자농도를 증가시켜 응집속도를 증가시키고 플럭의 침전성을 향상시키기 위한 것이다. 따라서 슬러지의 반송으로 인하여 부유되는 입자의 수가 많이 존재하므로 응집속도를 빠르게 한다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 혼화조, 교반조, 고분자 응집조 중의 적어도 어느 한 과정에 유리분말과 규조토를 투입한다. 이는 상기 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 생성되는 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용하기 위한 것이다. 일반적으로 다공질 세라믹은 주로 인공토양이나 각종 여과제, 양액재배용 배지, 미생물 등의 담체, 단열재, 보수재, 흡착제, 흡취제 등으로 사용되는 것이다.
상기 규조토는 다공질 세라믹에 우수한 기공률을 부여하기 위한 것으로, 이는 규조토 분말 입자내의 미세한 기공이 소결처리 후에도 기공으로 잔존하기 때문에 가능한 것이다. 한편, 유리분말은 소결처리시 연화되어 상기 슬러지나 규조토 등의 입자들을 3차원적으로 연결시키는 것으로서, 다공질 세라믹의 제조시 규조토나 제올라이트가 소결되는 온도인 1000 ~ 1300℃ 정도의 높은 온도로 열처리할 필요없이 유리의 연화점 부근인 700 ~ 850℃ 정도까지만 열처리하여도 유리가 연화되어 다른 성분 입자들을 3차원적으로 연결시키기 때문에 충분한 소결이 이루어진다. 따라서 유리분말과 규조토를 투입함으로써, 다공질 세라믹의 제조시 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 의한 다공질 세라믹은 유리분말과 규조토를 첨가하지 않은 일반 다공질 세라믹 보다 높은 기공률을 갖는다.
이러한 유리와 규조토는 급속혼화조나 급속교반조 중의 어느 과정에 투입하여도 가능하나 급속교반조에서 무기 응집제와 함께 투입하면 혼화조에서 생성된 부유물을 더욱 효과적으로 가중 응집하여 빠른 속도로 침전시킬 수 있어서 바람직하다. 이때 투입하는 유리분말과 규조토는 평균입경이 20 ~ 200㎛인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 유리분말과 규조토의 입경이 20㎛이하인 경우는 폐수처리시 침전속도를 저하시키고 유리분말과 규조토의 평균입경이 200㎛이상인 경우는 슬러지를 이용하여 다공질 세라믹을 제조할 때 다공질 세라믹의 성형성을 저하시킬 뿐만 아니라 소결반응을 저해하여 양호한 다공질체를 얻기가 어렵다. 또한, 상기 유리분말의 혼합양은 유리분말을 제외한 규조토, 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제, alum, 염화제2철, 고분자응집제와 같은 기타 투입성분들의 총중량에 대한 유리분말의 중량이 7:3 내지 3:7이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 규조토를 비롯한 기타 투입성분의 양에 비해 유리분말을 과량사용하는 경우에는 다공질 세라믹의 기공률이 저하되며, 유리분말의 양에 비해 기타 투입성분이 과량인 경우에는 소결시 유리의 연화온도보다 높은 규조토나 기타 성분들의 소결온도까지 열처리하여야 하기 때문이다.
이와 같은 방법으로 얻어진 슬러지는 탈수하여 원하는 형태로 성형 입상화한 후, 유리의 연화점 부근인 700 ~ 850℃정도에서 소결시켜 다공질 세라믹을 제조한다. 이와 같은 방법으로 제조된 다공질 세라믹은 후술하는 바와 같이, 우수한 물성을 지닌다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 혼화조에 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제 대신 유리분말을 투입한다. 이는 혼화조에 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하지 않아도 유리분말이 가중 응집을 가능하게 하여 침전속도가 300 m/일이상으로 빠른 침전속도를 지닌 플럭을 생성하고 유기물과 인을 효과적으로 제거하기 때문이다. 또한 이 경우에도 규조토는 혼화조나 교반조, 고분자 응집조 중의 어느 반응조에 투입하여도 가능하다.
또한, 상기 유리분말과 규조토를 오폐수의 처리과정에서 투입하지 않고 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지에 혼합하는 것도 가능하다. 이 경우에는 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지가 침전되는 침전조에 규조토를 혼합할 수도 있으나 침전조에 침전된 슬러지를 제 3의 장소로 이송하여 규조토를 혼합할 수도 있다.
또한, 상기 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 상기 벤토나이트나 제올라이트를 주성분으로 하는 점토광물계 대신에 유리분말을 투입하여 오폐수를 처리하며, 오폐수의 처리에 의해 침전조에 침전된 슬러지에 규조토를 혼합하는 것도 가능하다. 이 경우에도 규조토를 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지가 침전되는 침전조에 규조토를 혼합할 수도 있으나 침전조에 침전된 슬러지를 제 3의 장소로 이송하여 혼합할 수도 있다.
실시예1
인천직할시 승기수질환경사업소에서 발생되는 생물학적 처리수를 원수로 사용하여 상기의 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 월류속도 300 m/일로 다음과 같은 방법으로 실험하였다. 침전조에서 침전되는 슬러지의 반송율을 5%로 하여, 혼화조에는 Aqua #219를 그 양을 달리하면서 투입하여 3분간 혼화하고 교반조에는 Alum대 염화제2철을 7 : 3으로 혼합한 것을 그 양을 달리하면서 투입하여 1분간 교반한다. 그런 다음 고분자 응집조에 YA 712 1mg/L를 투입하여 3분간 응집시켜 처리하였다. 이와 같이 처리한 처리수를 분석한 결과 〈표1〉과 같은 결과를 얻었다.
(1) (2) (3)
투입물 항목 원수 처리수 원수 처리수 원수 처리수
Aqua#219(mg/L) 30 50 70
Alum(mg/L) 35 35 49
염화제2철(mg/L) 15 15 21
YA 712(mg/L) 1 1 1
처리결과 pH 6.7 6.5 6.3
BOD(mg/L) 10.6 4.7 7.5 1.0 51.6 9.0
처리효율 (%) 55.7 86.7 82.6
COD(mg/L) 29.2 6.5 23.4 3.5 74.6 13.3
처리효율 (%) 77.7 85.0 82.2
T-P(mg/L) 2.99 0.25 2.16 0.20 4.37 0.41
처리효율 (%) 91.6 90.7 90.6
T-N(mg/L) 24.5 20.5 20.3 16.5 13.9 11.2
처리효율 (%) 16.3 18.7 19.4
SS(mg/L) 19 4.3 6 2.7 10.1 6.3
처리효율 (%) 77.4 55.0 37.4
〈표1〉의 결과를 보면 Aqua #219와 Alum, 염화제2철을 투입량을 변화시키면서 처리한 결과, Aqua #219와 Alum, 염화제2철의 투입량에 관계없이 총 인에서 90%이상의 처리효율을 보이며, BOD, COD에서도 양호한 처리효율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
실시예2
인천직할시 승기수질환경사업소에서 발생되는 생물학적 처리수를 원수로 사용하여 상기 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 다음과 같은 방법으로 실험하였다. 혼화조에 Aqua #219와, 평균입경 50㎛인 유리분말과, 평균입경 40㎛인 규조토를 그 양을 변화시키며 투입하여 3분간 혼화하고 alum과 염화제2철을 7 : 3으로 혼합한 것을 그 양을 달리하며 투입하여 1분간 교반한다. 그런 다음 고분자 응집조에 음이온성 고분자 응집제인 YA 712[제조원:이양화학]를 1mg/L 투입하여 3분간 응집시켜 처리하였다. 그리고 슬러지는 반송율을 5%로 하여 혼화조로 반송하였다. 이와 같이 처리한 처리수를 분석한 결과 〈표2〉 와 같은 결과를 얻었다.
항목 (1) (2) (3)
원수 처리수 원수 처리수 원수 처리수
투입물 Aqua#219(mg/L) 18 50 100
유리분말(mg/L) 24 66.7 133.3
규조토(mg/L) 18 50 100
alum(mg/L) 50 35 70
염화제2철(mg/L) 0 15 30
YA 712(mg/L) 1 1 1
처리결과 pH 7.32 6.78 7.23 6.90 7.23 6.56
BOD(mg/L) 26.7 10.3 16.2 5.1 16.2 1.2
처리효율(%) 61.4 68.5 92.6
COD(mg/L) 37.6 14.5 29.1 8.1 29.1 3.2
처리효율(%) 61.4 72.2 89.0
T-P(mg/L) 0.96 0.08 0.99 0.05 0.99 0.009
처리효율(%) 91.7 95.0 99.1
T-N(mg/L) 17.8 14.9 20.4 15.5 20.4 15.2
처리효율(%) 16.3 24.0 25.5
〈표2〉의 결과를 보면, 혼화조에 유리분말과 규조토를 투입한 경우에도 총인의 제거효율은 95%이상임을 보이고 있다.
실시예3
인천직할시 승기수질환경사업소에서 발생되는 생물학적 처리수를 취하여 상기의 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 다음과 같은 방법으로 실험하였다. 혼화조에 Aqua #219와, 평균입경 50㎛의 유리분말과, 평균입경 40㎛의 규조토를 그 양을 달리하여 투입하여 3분간 혼화하고 교반조에 alum을 50mg/L 투입하여 1분간 교반한다. 그런 다음 고분자 응집조에 음이온성 고분자 응집제인 YA 712 1mg/L를 투입하여 3분간 응집시켜 처리하였다. 슬러지는 반송율을 5%로 하여 혼화조로 반송하였다. 이와 같이 처리한 처리수를 분석한 결과 〈표3〉와 같은 결과를 얻었다.
항목 원수 (1) (2) (3) (4)
투입물 Aqua#219(mg/L) 0 0 0 0
유리분말(mg/L) 50 100 50 100
규조토 (mg/L) 0 0 50 50
alum(mg/L) 50 50 50 50
YA 712(mg/L) 1 1 1 1
pH 7.32 6.89 6.97 6.69 6.21
처리결과 BOD(mg/L) 26.7 6.1 6.1 15.7 10.5
처리효율 (%) 77.2 77.2 41.2 60.7
COD(mg/L) 37.6 19.5 14.5 22.7 21.1
처리효율 (%) 48.1 61.4 39.6 43.9
T-P(mg/L) 0.96 0.16 0.09 0.09 0.09
처리효율 (%) 83.3 90.6 90.6 90.6
T-N(mg/L) 17.8 15.5 14.9 14.8 14.6
처리효율 (%) 12.9 16.3 16.9 18.0
〈표3〉의 결과를 보면 총 인의 제거효율은 유리분말과 규조토만을 투입하고 Aqua #219를 주입하지 않아도 83%이상임을 보이고 있다. 규조토를 투입하지 않고 유리분말만을 투입한 (1)번과 (2)번을 비교하여 볼 때 유리분말의 주입량이 많은 (2)번이 COD, 총 인, 총 질소의 처리효율이 더 양호함을 알 수 있다. 유리분말과 규조토를 함께 투입한 경우인 (3)번과 (4)번을 비교하여 볼 때 유리분말의 투입량의 증가는 총인과 총질소의 제거효율에는 큰 영향이 없으며 BOD, COD의 제거효율에는 어느 정도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 유리분말을 일정하게 투입하고 규조토를 투입한 경우와 투입하지 않은 경우를 (1)번과 (3)번에서 또는 (2)번과 (4)번에서 비교하면 규조토를 투입하지 않은 경우가 BOD, COD 제거율면에서 더 유리함을 보이고 있으며 총 질소와 총 인의 제거률에서는 규조토를 투입한 경우가 약간 더 유리함을 보이고 있다. 유리분말과 규조토의 총투입량을 100 mg/L로 고정하고 유리분말만을 투입한 경우인 (2)번과 유리분말과 규조토를 반반씩 투입한 (3)번을 비교하면 총 인과 총 질소면에서 거의 같은 처리효율을 보이고 있으나 BOD, COD 면에서는 유리분말 만을 투입한 경우가 유리함을 보이고 있다.
실시예 4
인천직할시 승기수질환경사업소에서 발생되는 생물학적 처리수를 취하여 상기 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 처리속도를 달리하며 다음과 같은 방법으로 처리하였다. 침전조에 침전되는 슬러지의 반송율을 5%로 하여, 혼화조에 평균입경 70㎛의 유리분말과, 평균입경 40㎛의 규조토를 각각 50mg/L 투입하여 3분간 급속혼화하고 교반조에 alum을 50mg/L 투입하여 1분간 급속교반하고 고분자 응집조에 음이온성 고분자 응집제인 YA 712를 1mg/L 투입하여 3분간 응집시켜 처리하였다. 이와 같이 처리한 처리수를 분석한 결과 〈표4〉와 같은 결과를 얻었다.
(1) (2) (3)
항목 원수 처리수 원수 처리수 원수 처리수
월류속도(m/day) 300 360 420
투입량 유리분말(mg/L) 50 50 50
규조토(mg/L) 50 50 50
Alum(mg/L) 50 50 50
YA 712(mg/L) 1 1 1
처리결과 pH 6.7 6.6 6.5
BOD(mg/L) 22.7 3.9 29.6 4.7 38.2 9.0
처리효율(%) 82.8 84.1 76.4
COD (mg/L) 17.5 10 16 10 30 16
처리효율(%) 42.9 37.5 46.7
T-P(mg/L) 0.97 0.10 0.74 0.11 1.06 0.07
처리효율(%) 89.7 85.1 93.4
T-N(mg/L) 13.6 11.3 20.5 16.9 30.7 27.7
처리효율(%) 16.9 17.6 9.8
SS (mg/L) 11.5 2.0 11 4.8 43 5.0
처리효율 (%) 82.6 56.4 88.4
〈표4〉의 결과를 보면 혼화조에 Aqua #219를 투입하지 않고 유리분말과 규조토만을 투입한 경우에도 총 인의 처리효율은 85%이상임을 알 수 있다. 그리고 이 때 월류속도를 증가시킬수록 양호한 처리결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
실시예 5
인천직할시 승기수질환경사업소에서 발생되는 생물학적 처리수를 취하여 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 다음과 같은 방법으로 실험하였다. 월류속도 300 m/day(처리속도 5 m3/hr)에서 침전조에서 침전된 슬러지를 반송율 5%로 혼화조로 반송하고 혼화조에 평균입경 50㎛의 유리분말을 투입하여 3분간 급속혼화하고 교반조에 alum을 투입하여 1분간 급속교반한다. 그런 다음 음이온성 고분자 응집제인 YA 712를 1mg/L씩 고분자 응집조에 투입하여 3분간 응집시켜 처리하였다. 이와 같이 처리한 처리수를 분석한 결과 〈표5〉와 같은 결과를 얻었다.
(1) (2) (3)
항목 원수 처리수 원수 처리수 원수 처리수
투입량 유리분말(mg/L) 30 50 70
Alum(mg/L) 50 50 50
YA 712(mg/L) 1 1 1
처리결과 pH 6.8 6.5 6.2
BOD(mg/L) 20.7 10.2 38.2 4.8 27.5 4.3
처리효율(%) 50.7 87.4 84.4
COD(mg/L) 29.3 14.5 42.5 20.5 24.5 7.5
처리효율(%) 50.5 51.8 69.4
T-P(mg/L) 1.64 0.52 1.35 0.13 1.14 0.18
처리효율(%) 68.3 90.4 84.2
T-N(mg/L) 17.0 12.3 15.5 10.7 10.0 5.8
처리효율(%) 27.6 31.0 42.0
SS(mg/L) 11.5 7.0 6.8 2.4 27.4 6.4
처리효율 (%) 39.1 64.7 76.6
〈표5〉의 결과를 보면 혼화조에 유리분말만을 투입하고 혼화한 경우에도 유리분말을 50mg/L이상 투입한 경우 인의 처리효율은 84%이상임을 알 수 있다.
상기 실시예 1 ∼ 5의 실험 결과로 볼 때 유리분말과 규조토의 투입은 오폐수처리과정에 나쁜 영향을 미치지 않으며, 유리분말만으로도 고속응집침전이 가능하고 유리분말과 규조토를 투입하여도 고속응집침전이 가능하고 Aqua #219, 유리분말과 규조토를 함께 투여하여도 고속응집침전이 가능함을 알 수 있다. 즉 고속응집침전처리과정중에 유리분말과 규조토를 투입하여도 오폐수의 처리능력이 저하되지 않고 종래의 방법에 비해 동등이상의 우수한 처리 능력을 갖는다는 것을 알 수 있다.
실시예 6
인천직할시 승기수질환경사업소에서 발생되는 생물학적 처리수를 원수로 사용하여 상기 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 다음과 같은 방법으로 실험하였다. 슬러지의 반송률은 5%로 하고, 혼화조에 Aqua #219와, 평균입경 50㎛인 유리분말과, 평균입경 40㎛인 규조토를 그 양을 변화시키며 투입하여 3분간 혼화하고 alum과 염화제2철을 7 : 3으로 혼합한 것을 그 양을 달리하며 투입하여 1분간 교반한다. 그런 다음 고분자 응집조에 음이온성 고분자 응집제인 YA 712[제조원:이양화학]를 1mg/L 투입하여 3분간 응집시켜 처리하였다. 그 결과 얻어진 슬러지를 건조시킨 후, 입경 1mm로 입자화하고 약 800℃에서 열처리하여 다공질세라믹을 제조하였다. 이 결과로 얻어진 다공질세라믹의 물리적 특성을 조사한 결과, 〈표6〉과 같은 결과를 얻었다.
항 목 (1) (2) (3)
투입물 Aqua #219(mg/L) 18 50 100
유리 분말(mg/L) 24 133.4 166.6
규조토(mg/L) 18 50 100
Alum(mg/L) 50 35 70
염화제2철(mg/L) 0 15 30
YA 712(mg/L) 1 1 1
실험값 기공률(%) 45.3 46.0
겉보기밀도(g/cc) 1.33 1.29
흡수율(g/cc) 0.43 0.44
〈표6〉을 보면, 항목 (1)의 경우에는 유리분말의 양이 타성분에 비해 30%중량이하이기 때문에 실시예의 조건인 800℃에서는 다공질 세라믹을 얻기가 거의 불가능하였다. 그리고 항목 (2),(3)에 의해 제조된 다공질 세라믹은 우수한 물성을 가짐을 알 수 있다.
실시예 7
상기 실시예 3의 (3),(4)항에 의해 얻어진 슬러지를 건조시킨 후, 평균입경 1mm로 입자화하고 약 800℃에서 열처리하여 다공질세라믹을 제조하였다. 이 결과로 얻어진 다공질 세라믹의 물리적 특성을 조사한 결과, 〈표7〉과 같은 결과를 얻었다.
항 목 (3) (4)
투입물 Aqua #219(mg/L) 0 0
유리 분말(mg/L) 50 100
규조토(mg/L) 50 50
Alum(mg/L) 50 50
YA 712(mg/L) 1 1
실험값 기공률(%) 48.1 45.7
겉보기밀도(g/cc) 1.17 1.21
흡수율(g/cc) 0.46 0.44
〈표7〉을 보면, 혼화조에 점토광물계 응집제 대신 유리분발을 투입하여 오폐수처리하여 생성된 슬러지로 제조된 다공질 세라믹의 물성을 알 수 있다. 그리고 타성분에 대한 규조토의 양이 상대적으로 적은 경우에는 기공률이 저하됨을 알 수 있다.
이상과 같은 실시예 1내지 5의 실험 결과로 볼 때 고속응집침전형 오폐수처리방법에서 그 슬러지를 재활용하기 위하여 유리분말과 규조토를 투입한 결과 오폐수의 처리능력은 저하되지 않고 종래의 방법들에 비해 동등이상의 우수한 처리능력을 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제 대신에 유리분말을 사용한 경우에도 우수한 처리결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한 상기 고속응집침전형 오폐수처리방법으로 총 인과 인산염 인의 농도를 각각 0.02 mg/L와 0.01 mg/L이내의 낮은 수준으로 처리할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 제조되는 다공질 세라믹은 오폐수의 처리과정에서 투입되는 유리분말과 규조토의 양에 의해 다소의 차이를 보이기는 하지만 기존의 다공성 세라믹에 비해 동등이상의 성능을 가짐을 알 수 있으며 다공질 세라믹의 물성은 유리분말과 규조토의 투입시기와는 무관하다는 것을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면 중금속과 인을 효과적으로 처리하면서도 고속으로 응집침전이 가능하며 또한, 응집침전처리결과 얻어진 슬러지를 다공성 세라믹으로 제작하여 재활용할 수 있는 고속응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 본 발명의 목적은 빗물까지 포함하여 하천수를 전량처리할 수 있도록 매우 빠른 속도로 처리가 가능할 뿐만 아니라 오폐수중의 인을 효과적으로 제거할 수 있으며 또한, 처리과정중에서 발생하는 슬러지를 유용하게 재활용할 수 있는 고속 응집침전형 오폐수처리방법이 제공된다.
이러한 본 발명은 종래의 고속응집침전방법에 비해 동등이상의 처리속도와 처리효율을 가지며, 오폐수의 처리결과 얻어진 슬러지는 다공질 세라믹으로 제작하여 재활용할 수 있어서 슬러지에 의한 2차적인 오염을 막을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 상당히 낮은 코스트로 물성이 우수한 다공질 세라믹을 제공할 수 있어서 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 혼화조, 교반조, 고분자 응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에서 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며 상기 혼화조에는 제올라이트나 벤토나이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자 응집조에는 고분자 응집제를 투입하고, 상기 혼화조, 교반조, 고분자 응집조 중의 적어도 어느 한 과정에는 유리분말과 규조토를 투입하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유리분말과 규조토는 그 입경이 각각 20 ∼ 200㎛인 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유리분말의 혼합양은 유리분말을 제외한 기타성분 들의 총중량에 대한 유리분말의 중량이 7:3 내지 3:7 인 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법.
  4. 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 유리분말을 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자응집조에는 고분자응집제를 투입하고, 상기 혼화조, 교반조, 고분자응집조 중의 적어도 어느 한 과정에는 규조토를 혼합하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법
  5. 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 이루어지며, 상기 혼화조에는 벤토나이트나 제올라이트를 주성분으로 하는 점토광물계 응집제를 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자응집조에는 고분자응집제를 투입하여 오폐수를 처리하며, 상기 침전조에 생성된 슬러지에는 입경이 20 ∼ 200㎛인유리분말과 규조토를 혼합하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법
  6. 혼화조, 교반조, 고분자응집조와 침전조가 순차적으로 연결되고 상기 침전조에 침전되는 슬러지를 혼화조나 교반조로 반송하는 반송라인이 설치된 고속응집침전형 오폐수처리장치에서 상기 혼화조에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 유리분발을 투입하고, 상기 교반조에는 무기응집제를 투입하고, 상기 고분자응집조에는 고분자응집제를 투입하여 오폐수를 처리하며, 상기 침전조에 생성된 슬러지에는 입경이 20 ∼ 200㎛인 규조토를 혼합하여 오폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 다공질 세라믹으로 재활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고속응집침전형 오폐수처리방법
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