KR100346924B1 - 하/폐수 고도처리 시스템 - Google Patents

하/폐수 고도처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응조를 주반응조와 반송반응조로 구분하고, 주반응조에서는 주로 인 제거가 이루어지고, 반송반응조에서는 주로 질소 제거가 이루어지도록 하며, 내부 반송 라인을 생략함으로써, 설치 공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 운전 비용을 절감할 수 있는 하/폐수 고도처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 질소와 인 등의 영양물질을 제거하기 위한 하/폐수 고도처리 시스템에 있어서, 혐기조와 제1 호기조 순으로 배열되어, 주로 인 제거를 수행하는 주 반응조; 제2 호기조와 무산소조 순으로 배열되어, 주로 질소 제거를 수행하는 반송 반응조; 및 상기 주 반응조의 후단에 설치된 최종 침전지를 포함하되, 상기 혐기조로는 유입수의 일부와 상기 무산소조의 처리수가 유입되고, 상기 최종 침전지에서 발생된 슬러지 모두를 상기 제2 호기조로 유입시겨, 질산화가 이루어지도록 함과 동시에 잉여 슬러지를 배출하며, 상기 무산소조로는 유입수의 나머지 일부와 상기 제2 호기조의 질산화된 처리수 및 일차 슬러지 농축여액 또는 일차 슬러지 발효여액이 투입되어, 탈질 과정이 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

하/폐수 고도처리 시스템{ADVANCED WASTEWATER TREATMENT SYSTEM}
본 발명은 설치 공간 절약형 하/폐수 고도처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 반응조를 주반응조와 반송반응조로 구분하고, 주반응조에서는 주로 인 제거가 이루어지고, 반송반응조에서는 주로 질소 제거가 이루어지도록 하며, 내부반송 라인을 생략함으로써, 설치 공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 운전 비용을 절감할 수 있는 하/폐수 고도처리 시스템에 관한 것이다.
최근 생활하수, 산업폐수, 축산폐수 등 오염물이 증가하면서, 종래의 활성슬러지법의 2차 처리시설로는 BOD, SS외의 질소, 인 등 영양염류가 제거되지 않아, 하천 및 호소의 수질을 개선하는데 한계가 있었다.
이러한 문제를 극복하고자 질소, 인 등의 영양염류를 제거할 수 있는 하??폐수고도처리 시스템이 제안되고 있다. 일반적으로, 질소와 인 등의 영양염류를 제거하는 방법으로 크게 물리화학적인 방법과 생물학적인 방법으로 대별된다. 여기서, 물리화학적인 방법은 화학약품을 첨가하여 제거효율을 향상시키므로, 지속적으로 약품을 투입해야 하고, 슬러지 발생량이 증가하여 비경제적인 단점을 가지고 있다. 이에 반해, 생물학적인 처리방법은 공정의 안정성과 신뢰성 및 장기적인 안목에서 경제적인 장점을 가지고 있고, 이것 때문에 영양물질을 제거하는 방법으로 선호되고 있다. 이와 같이 질소와 인 등의 영양물질을 제거하기 위한 하/폐수 고도처리 시스템은 대부분 혐기조, 무산소조, 호기조 및 내부반송라인 등을 적절히 배열 및 운영하여, 미생물에 의해 질소 및 인을 제거하는 시스템으로, 이의 종류로는 A2O, MUCT, VIP, P/L, 5단계 Bardenpho, MLE, SBR 등이 있다.
하지만, 이러한 종래의 하/폐수 고도처리 시스템은 질소 및 인의 제거를 위해 내부순환 펌프를 사용하고 있어, 운전 비용이 상승할 뿐만 아니라 운전상의 복잡함을 주고 있다. 또한, 종래의 시스템은 질소 제거의 전 단계로서 질산화 과정을 두는데, 우리나라와 같이 겨울철의 수온 저하 및 유입수질이 설계수질 이하로유입되는 경우가 빈번한 경우에는, 질산화 미생물이 충분한 반응을 하지 못하기 때문에, 긴 슬러지 체류시간을 요구하고 있어, 많은 반응조 공간을 요구하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반응조를 주반응조와 반송반응조로 구분하고, 주반응조에서는 주로 인 제거가 이루어지고, 반송반응조에서는 주로 질소 제거가 이루어지도록 하며, 내부 반송 라인을 생략함으로써, 설치 공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 운전 비용을 절감할 수 있는 하/폐수 고도처리 시스템을 제공하는데 있다.
도1은 본 발명에 따른 하/폐수 고도처리 시스템의 구성도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 혐기조
12,14 : 호기조
13 : 최종침전지
15 : 무산소조
16 : 우회 라인
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하/폐수 고도처리 시스템은, 질소와 인 등의 영양물질을 제거하기 위한 하/폐수 고도처리 시스템에 있어서, 혐기조와 제1 호기조 순으로 배열되어, 주로 인 제거를 수행하는 주 반응조; 제2 호기조와 무산소조 순으로 배열되어, 주로 질소 제거를 수행하는 반송 반응조; 및 상기 주 반응조의 후단에 설치된 최종 침전지를 포함하되, 상기 혐기조로는 유입수의 일부와 상기 무산소조의 처리수가 유입되고, 상기 최종 침전지에서 발생된 슬러지 모두를 상기 제2 호기조로 유입시겨, 질산화가 이루어지도록 함과 동시에 잉여 슬러지를 배출하며, 상기 무산소조로는 유입수의 나머지 일부와 상기 제2 호기조의 질산화된 처리수 및 일차 슬러지 농축여액 또는 일차 슬러지 발효여액이 투입되어, 탈질 과정이 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 반응조를 혐기조와 호기조로 구성된 주 반응조와 호기조와 무산소조로 구성된 반송 반응조 및 최종 침전지로 이루어져, 반송 반응조의 호기조로는 최종 침전지에서 배출되는 농축된 슬러지가 유입되어, 높은 포기조 혼합액(MLSS: Mixed Liquor Suspended Solids) 농도를 유지시켜, 이곳에서 대부분의 질산화가 이루어지도록 한다. 또한, 반송 반응조의 무산소조로는 유입수의 일부 혹은 분뇨, 일차 슬러지 농축조 농축 여액 및 일차 침전지 발효조 발효여액을 투입시켜, 질산화된 질소를 탈질시키고, 주 반응조의 혐기조 및 호기조는 인 제거를 수행한다. 또한, 본 발명에서는 제거되는 질소량을 증가시키기 위해서 최종 침전지를 우회하는 우회펌프를 설치하여, 질소 제거량을 조절할 수 있도록 하였다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 겨울철의 수온 저하 및 저농도 수질이 유입되는 경우에도, 작은 반응조 공간으로 경제적으로 질소 및 인을 효과적으로 제거할 수 있고, 내부반송라인을 생략함으로써, 시스템이 단순화 되고, 운전 비용을 절감할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하수고도처리 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 하/폐수 고도처리 시스템의 구성을 나타낸 도면으로, 도면에서 11은 혐기조, 12는 호기조, 13은 최종 침전지, 14는 호기조, 15는 무산소조, 16은 우회 라인을 각각 나타낸다.
본 발명은 크게 혐기조(11)와 제1 호기조(12) 순으로 배열된 주 반응조와, 제2 호기조(14)와 무산소조(15) 순으로 배열된 반송 반응조와, 최종 침전지(13)로 이루어진다. 주 반응조의 혐기조(11)로는 유입수의 일부와 반송 반응조의 무산소조(15)의 처리수가 유입되며, 혐기조(11)에서 일정시간 체류된 처리수는 호기조(12)로 유입된다. 주 반응조는 이와 같이 혐기조(11)에 이은 호기조(12)로 구성하여, 주로 인 제거를 수행한다. 이렇게 주 반응조에서 처리된 처리수는 최종 침전지(13)로 유입되어, 일정 시간 체류한 다음 배출된다. 그리고, 최종 침전지(13)에서 발생된 슬러지는 모두 반송 반응조의 제2 호기조(14)로 유입되어, 일정 시간 체류하게 된다.
반송 반응조의 제2 호기조(14)에서는 높은 포기조 혼합액(MLSS) 농도를 가진 유입수에 의하여, MLSS가 증가되고 슬러지 체류시간(SRT)이 증가됨에 따라 유입수의 질산화가 이루어진다. 이렇게 제2 호기조(14)에 의해 질산화된 처리수는 후단의 무산소조(15)로 유입된다. 한편, 본 발명에서는 기존의 최종 침전지가 담당하였던 잉여 슬러지 인발을 반송 반응조의 호기조(14)에서 수행한다. 반송 반응조의 무산소조(15)로는 호기조(14)의 질산화된 처리수와, 유입수의 일부 혹은 분뇨, 일차 슬러지 농축조 농축 여액 및 일차 침전지 발효조 발효여액 등이 유입된다. 무산소조(15)는 고농도의 MLSS를 이용해 질산화된 유입수의 내생 탈질과 더불어, 유입수 일부, 일차 슬러지 농축여액 또는 일차 슬러지 발효여액의 투입에 의해 질소 제거 효율이 더욱 상승되며, 따라서 작은 반응조 용량으로도 효율적으로 질산화된 유입수의 탈질을 수행할 수 있다. 이렇게 무산소조(15)에 의해 탈질된 처리수는주 반응조의 혐기조(11)로 유입된다.
한편, 본 발명에서는 최종 침전지(13)를 우회하는 우회펌프(도시되지 않음)와 우회 라인(16)을 설치하여, 질소 제거량을 조절할 수 있도록 하였다. 즉, 본 발명에서는 질소 제거량을 조절하기 위해, 주 반응조의 호기조(12)에서 반송 반응조의 호기조(14)로 연결되는 우회 라인(16)을 설치하여, 주 반응조의 호기조(12) 처리수를 반송 반응조의 호기조(14)로 유입시킬 수 있도록 하였다.
다음 본 발명에 따른 각 반응조의 운전조건에 대해 살펴본다.
혐기조(11)는 생물학적 인 제거 미생물의 성장에 가장 중요한 요소를 차지하는 곳으로, 용존 산소와 질산성 산소가 존재하지 않는 혐기상태를 유지하는 것이 필수적이다. 그러므로, 혐기조(11)의 운전에 있어서는 용존산소 뿐만 아니라 질산성 질소 유입을 방지해야 한다. 혐기조(11)의 운전 조건은 유입수 성상에 따라 달라 질 수 있는데, pH는 7.0±1 정도가 바람직하고, 용존산소는 0.5mg/L 이하가 되도록 유지하는 것이 바람직하며, 질산성 질소는 0.2mg/L 이하가 되도록 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 체류시간은 1시간에서 2시간 사이가 바람직하며, MLSS 농도는 4,000mg/L 정도가 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서 있어서, 혐기조(11)는 격벽을 이용해 적어도 2개 이상의 반응조로 분할하는 것도 가능하다.
주 반응조의 호기조(12)는 유기물 제거, 질산화 및 생물학적 인 제거가 동시에 수행되는 반응조이지만, 본 발명에 따른 호기조(12)는 주로 인 제거를 목적으로 하는 반응조로, 호기조(12)는 pH가 7.0±1정도가 되도록 하고, 용존산소 농도가2.0mg/L 이상이 되도록 하며, 체류시간이 1.5시간에서 2.5시간 사이를 유지한다. 그리고, MLSS 농도는 4,000mg/L 정도가 유지되도록 한다. 또한, 호기조(12)를 적어도 2개 이상의 반응조로 분할하여 구성하는 것도 가능하다.
또한, 반송 반응조의 호기조(14)는 질산화 및 생물학적 인 흡수를 유발하는 반응조로, 본 발명에 따른 반송 반응조의 호기조(14)는 주로 질산화를 목적으로 하는 반응조이다. 이와 같은 호기조(14)는 pH가 7.0±1정도가 되도록 하고, 용존산소 농도가 2.0mg/L 이상이 되도록 하며, 체류시간이 2.5시간에서 3.5시간 사이를 유지한다. 그리고, MLSS 농도는 8,000mg/L 정도가 유지되도록 한다. 또한, 호기조(14)를 적어도 2개 이상의 반응조로 분할하여 구성하는 것도 가능하다.
반송 반응조의 무산소조(15)는 질산성 질소 제거 및 유기물 제거가 이루어지는 반응조로, pH가 7.0±1정도가 되도록 하고, 용존산소 농도가 0.5mg/L 이하가 되도록 하며, 체류시간이 1시간에서 3시간 사이를 유지한다. 그리고, MLSS 농도는 8,000mg/L 정도가 유지되도록 한다. 또한, 무산소조를 적어도 2개 이상의 반응조로 분할하여 구성하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 유입수질이 계획수질 이하로 유입되거나, 수온저하로 인하여 질소제거 효율이 저하될 때에도, 추가적인 시설없이 안정적인 방류수질을 보증할 수 있으며, 내부 반송 라인을 생략함으로써, 시스템의 구성이 간단해 지고, 운영 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 질소와 인 등의 영양물질을 제거하기 위한 하/폐수 고도처리 시스템에 있어서,
    혐기조와 제1 호기조 순으로 배열되어, 주로 인 제거를 수행하는 주 반응조;
    제2 호기조와 무산소조 순으로 배열되어, 주로 질소 제거를 수행하는 반송 반응조; 및
    상기 주 반응조의 후단에 설치된 최종 침전지를 포함하되,
    상기 혐기조로는 유입수의 일부와 상기 무산소조의 처리수가 유입되고,
    상기 최종 침전지에서 발생된 슬러지 모두를 상기 제2 호기조로 유입시겨, 질산화가 이루어지도록 함과 동시에 잉여 슬러지를 배출하며,
    상기 무산소조로는 유입수의 나머지 일부와 상기 제2 호기조의 질산화된 처리수 및 일차 슬러지 농축여액 또는 일차 슬러지 발효여액이 투입되어, 탈질 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 하/폐수 고도처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    질소 제거량을 조절하기 위해, 상기 제1 호기조에서 상기 제2 호기조로 연결되는 우회 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 고도처리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 혐기조와 제1 및 제2 호기조, 및 무산소조 각각은,
    격벽에 의해 분리된 적어도 두 개이상의 반응조로 분할되어 구성된 것을 특징으로 하는 하/폐수 고도처리 시스템.
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