KR100422238B1 - 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한폐수의 영양 염류 제거방법 및 그 장치 - Google Patents

혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한폐수의 영양 염류 제거방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐수처리방법 및 그 장치에 있어서, 혐기조와 탈질소화조의 연속된 흐름을 탈피하여 혐기조와 탈질소화조를 처리수 흐름방향과 평행하도록 설치하여 처리수가 각각 유입되게 함으로서 인(Phosphorus)을 처리하는 혐기조의 미생물과 질소(Nitrogen)를 처리하는 탈질소화조의 미생물을 분리성장(독립배양)시켜 미생물의 환경에 따른 효소의 변환시간을 단축시킴으로서 전체 수(水)처리 시간을 크게 향상(단축)시킬 수 있는 폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.
그리고, 본 발명은 침전조의 슬러지는 혐기조로 반송시켜 혐기조 미생물의 적정 농도를 유지하도록 하고, 탈질소화조에는 유동상 미생물 담채(또는 담체:Media)를 설치하여 탈질 미생물의 유실을 방지하도록 하고, 유입수와 미생물분리조의 내부 반송수를 탈질소화조로 동시 유입시켜 탈질소화에 소모되는 탄소원(COD)을 확보하도록 하고, 혐기조와 탈질소화조의 처리수는 후단의 포기조로 동시 유입시켜 질산화 및 방출된 인의 과잉섭취가 동시에 이루어지도록 하고, 탈질소화조의 유동상 담채로는 회전매체를 사용하여 탈질소화조의 미생물 농도를 일정하게 유지하도록 하고, 미생물 분리조는 탈질소화조로부터 유입되는 미생물의 양을 최소화하여 탈질소화조 내부에 축적되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거방법 및 그 장치{Biological nutrient removal method using the separated currents of the anaerobic and anoxic tank and its device}
본 발명은 폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 혐기조와 탈질소화조를 처리수 흐름방향과 평행하도록 설치하여 처리수가 각각 유입되게 함으로서 인(Phosphorus)을 처리하는 혐기조의 미생물과 질소(Nitrogen)를 처리하는 탈질소화조의 미생물을 분리성장(독립배양)시키고 미생물의 환경에 따른 효소 변환시간을 단축시켜 전체 수(水)처리 시간을 크게 향상(단축)시키도록 한 것이다.
그리고, 본 발명에서 침전조의 슬러지는 혐기조로 반송시켜 혐기조 미생물의 적정 농도를 유지하도록 하고, 탈질소화조에는 유동상 미생물 담채(또는 담체:Media)를 설치하여 탈질 미생물의 유실을 방지하도록 하고, 유입수와 미생물분리조의 내부 반송수를 탈질소화조로 동시 유입시켜 탈질소화에 소모되는 탄소원(COD)을 확보하도록 하고, 혐기조와 탈질소화조의 처리수는 후단의 포기조로 동시 유입시켜 질산화 및 방출된 인의 과잉섭취가 동시에 이루어지도록 하고, 탈질소화조의 유동상 담채로는 회전매체를 사용하여 탈질소화조의 미생물 농도를 일정하게 유지하도록 하고, 미생물 분리조는 탈질소화조로부터 유입되는 미생물의 양을 최소화하여 탈질소화조 내부에 축적되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
생물학적 오ㆍ폐수 및 하수 처리장치는 오염된 오ㆍ폐수 및 하수 중에 함유되어 있는 각종 유기물질을 배양물질로 하여 용존산소가 존재하는 호기성 상태하의 포기조 내에서 미생물 혼합액을 반복적으로 순환시키면서 미생물을 다량으로 배양하고, 배양된 미생물로 하여금 오ㆍ폐수 및 하수 중에 혼합된 유기물질을 호기성 상태에서 산화, 분해, 응집, 흡착 및 침전 등의 단계적인 과정을 통해 제거하도록 함으로써 폐수를 정화ㆍ처리하는 것이다.
전국의 주요 상수원으로 유입되는 영양염류물질, 예컨데 질소ㆍ인의 지속적인 증가로 인하여 년 중 기온이 높은 하절기에 상수원(또는 상ㆍ하수원)의 녹조현상이 쉽게 발생할 뿐 아니라 용수 이용에도 많은 지장을 초래하고 있다.
따라서, 하수처리체계가 COD 등을 위주로 하는 처리방법에서 질소ㆍ인을 처리하는 체계로 전환하여 하천ㆍ호소의 부영양화를 방지할 필요성이 부각되고 있다.
이에 따라 각 하수처리장에 대하여 질소ㆍ인을 제거하는 처리방법들이 도입되고 있다.
한편, 하ㆍ폐수 중의 질소ㆍ인을 생물학적으로 제거할 때 총질소(TN;Total Nitrogen)와 총인(TP;Total Phosphorus)의 COD(Chemical Oxygen Demand) 농도에 대한 비율인 COD/TN 및 COD/TP 비율이 각각 10, 40 정도로 높은 COD 농도를 요구하고 있다.
그러나, 국내의 하수처리장으로 유입되는 하수의 특성은 총인(TP)을 제거하기 위한 COD의 농도는 어느 정도 충당할 수 있으나, 총질소(TN)를 생물학적으로 제거하기 위한 COD 농도는 요구량의 50% 정도로 밖에 미치지 못하고 있는 실정이다.
이로 인하여 국내 하ㆍ폐수의 고도처리를 위해서는 농도가 낮은 COD의 보충을 위한 다양한 수(水)처리방법 및 공법들이 연구/개발 중에 있다.
특히, 현재 진행중인 대부분의 생물학적 처리를 위한 연구/개발들은 총질소(TN)를 제거하기 위하여 소모되는 내부탄소원(COD)을 처리장으로 유입되는 하수가 아닌 기타 오ㆍ폐수(분뇨의 발효, 음식 쓰레기의 발효, 폐산의 발효 부산물 등과 같은 외부 탄소원)로부터 보충해주는 방식으로 연구가 진행되고 있다.
기존에 개발된 하ㆍ폐수(또는 오ㆍ폐수)처리방법들은 선진국에서 개발된 고도처리기술들로서 주로 개발된 지역에서 발생하는 하ㆍ폐수를 처리하는데 적합하도록 고안 및 설계된 것 들이다.
따라서, 이러한 방법들을 처리하고자 하는 하ㆍ폐수의 수질이나 처리수량 또는 처리환경 등을 고려하여 그 지역에 적용하기 위해서는 기존의 기술에 부가하여 외부 탄소원의 생성과 주입설비를 필요로 하게 된다.
그러므로 국내에서 발생되는 하수의 특성에 적합한 생물학적 고도처리방법 및 공정개발이 선행되어야 한다. 특히, 총질소(TN)와 총인(TP)의 농도에 비해 COD의 농도가 낮게 유입되는 국내의 하수를 생물학적으로 외부탄소원의 주입없이 기존 지역에서 발생되는 하수만으로 고도처리가 가능한 공정의 개발을 필요로 한다.
한편, 하수내의 총질소와 총인의 생물학적 고도처리공정은 질산화와 탈질소화 및 인의 방출과 과잉섭취에 의해 하수내에서 제거된다.
이러한 반응을 위하여 기존의 모든 공정들은 총질소를 제거하기 위한 질산화, 탈질소화를 수행하는 포기조, 탈질소화조와 총인의 방출을 위한 혐기조를 도 1과 같이 '혐기조-탈질소화조(무산소조)-포기조'와 같이 연속적으로 연결함으로서 혐기조로 유입되는 COD의 약 80%가 인 방출을 위해 소모되며, 이에 따라 혐기조와 연결된 탈질소화조에서는 질산염(NO3-N)을 질소(N2Gas)로 탈질소화하기 위한 COD의부족이 초래된다.
이는 인 방출을 위한 혐기조와 탈질을 위한 탈질소화조를 연속 설치하여 처리하였기 때문에 유입 COD 농도가 낮은 국내 하수의 특성 상 탈질소화가 어렵게 된다.
그러나, 외국의 경우 높은 유입수의 COD 농도는 혐기조에서 인 방출을 위해 80% 이상 소모되더라도 탈질소화를 위한 탄소원으로 그 농도가 충분하다.
그러므로, 높은 유입 COD 농도에 의하여 외국에서는 모든 대부분의 공정들이 도 1과 같이 혐기조와 탈질소화조를 연속적으로 설치하고 있어서 우리나라 수처리 실정에 맞지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 혐기조와 탈질소화조의 연속된 흐름을 탈피하여 혐기조와 탈질소화조를 수(水)처리 흐름방향과 평행하도록 설치하여 처리대상 폐수가 혐기조와 탈질소화조로 각각 유입되어 처리된 다음 각각 배출되게 하고, 혐기조 내의 인제거 미생물과 탈질소화조 내의 미생물을 분리성장(독립배양)시킴으로서 전체적인 하ㆍ폐수 처리시간을 단축 시킬 수 있는 폐수처리방법에 있어서 ; 혐기조로 유입되는 유입수는 인 방출을 위하여 사용하도록 하고, 침전조의 슬러지는 혐기조로 반송시켜(feed back) 혐기조 내의 미생물 농도를 적정선으로 유지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 탈질소화조 내에 유동상 담채를 설치하여 탈질 미생물의 유실을 방지하도록 하고, 처리대상 하ㆍ폐수와 미생물분리조의 분리수가 상기 탈질소화조로 동시 유입되게 하여 탈질소화에 소모되는 탄소원(COD)을 충분히 확보하도록 함을 목적으로 한다.
또한, 혐기조와 탈질소화조에서 처리된 처리수는 포기조(폭기조)로 동시 유입시켜 질산화 및 방출된 인의 과잉섭취가 동시에 이루어지도록 함을 목적으로 한다.
또한, 탈질소화조에 설치하는 유동상 담채로는 회전매체를 사용하여 탈질소화조의 미생물 농도를 일정하게 유지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 미생물 분리조는 탈질소화조로 유입되는 미생물의 양을 최소화하여, 탈질소화조 내부에 축적되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있도록 함을 목적으로 한다.또한, 상기 폐수처리방법에 제공되는 폐수처리장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에서 증식시킬 수 있는 호기성 미생물로는 인 제거 미생물, 주글레아(Zoogloea), 바실러스(Bacillus), 플라보박테리움(Flavobacterium), 에세리치아(Escherichia), 슈도모나스(Pseudomonas), 에어로박터(Aerobacter), 파라콜로박테리움(Paracolobacte-rium)속의 세균, 효모 등의 균류, 원생동물 등을 들 수 있을 것이다.
도 1 : 종래 발명의 순서도.
도 2, 도 3 : 본 발명의 구성도.
도 4 : 본 발명 유동성 담채의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10)--혐기조 (20)--탈질소화조
(30)--포기조(폭기조) (40)--침전조
(50)--미생물분리조 (60)--반응조
(70)--회전매체 (80)--버블러
(90)--회전모터
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 도 2, 도 3과 같이 혐기조(10)와 탈질소화조(20)의 연속된 흐름을 탈피하기 위하여 혐기조(10)와 탈질소화조(20)의 흐름을 평행하도록 설치하여 혐기조(10)와 탈질소화조(20) 내의 미생물을 분리 성장시킴으로서 탈질소화 미생물과 인 제거 미생물의 독립배양이 달성되고, 전체적인 하ㆍ폐수 처리시간이 단축되어 오ㆍ폐수 처리수율이 크게 향상된다.
즉, 혐기조(10)와 탈질소화조(20)를 연속적인 흐름이 아닌 평행 흐름관계로 설치하여 탈질소화 미생물과 인 제거 미생물이 독립적으로 배양되게 함으로서 미생물의 환경에 따른 효소 변환시간을 단축시켜 전체적인 하ㆍ폐수 처리시간을 크게 줄일 수 있게 된다.
그리고, 혐기조(10)와 탈질소화조(20)의 후단에 포기조(폭기조)(30)가 설치되며, 상기 포기조(30)로 혐기조(10)와 탈질소화조(20)에서 1차 처리된 처리수가 동시 유입되어 질산화 및 방출된 인의 과잉섭취가 같이 이루어진다.
상기 포기조(30)의 후단에는 처리수를 방출(방류)하는 침전조(40)와 미생물과 폐슬러지를 분리처리하는 미생물분리조(50)가 각각 설치되며, 침전조(40)와 혐기조(10)는 관로(管路)로 연결되어 침전조(40)의 일부 슬러지가 혐기조(10)로 반송되므로 혐기조(10) 내의 미생물 농도가 적정수준으로 유지된다.
본 발명에서 혐기조(10)로 유입되는 유입수는 인을 방출하는데 사용된다.
또한, 후단에 설치된 미생물분리조(50)와 탈질소화조(20)가 관로(管路)로 연결되어 미생물분리조(50)로부터 반송되는 내부 반송수와 처리대상 유입수가 탈질소화조(20)로 동시 유입되어 탈질소화에 소모되는 탄소원(COD)을 충분히 확보하게 된다.
상기, 미생물 분리조(50)는 탈질소화조(20)로 유입되는 미생물의 양을 최소화하여 탈질소화조(20) 내부에 축적되는 슬러지의 양을 감소시키게 된다.
그리고, 혐기조(10)와 포기조(30)의 내부에는 모터로 회전속도를 가변할 수 있는 복수 개의 임펠러가 축 설치된다.
일반적으로 미생물을 고정화시키는 담채는 사용하는 미생물과 생산목적에 따라 선택할 수 있다.
예컨데, 에탄올(ethanol), 아미노산(amino acid), 백신(vaccine)등을 생산하는 발효공정에서는 담채를 이용하여 세포를 포괄, 응집, 흡착시키는 방법으로 고정화시키며, 담채는 다공성 고분자 섬유, 음이온 교환제, 알지네이트, 아가로스, 카라지난, 실리카겔, 활성탄, 유리개량 물질, 셀룰로오즈, 마이크로 캡슐 등을 사용한다.
또한, 하ㆍ폐수 처리를 목적으로 하는 생물학적 수(水)처리에서 담채의 설치 형태에 따라 고정상 담채와 유동상 담채로 나눌 수 있으며, 담채를 사용한 대표적인 생물학적 수(水)처리방법은 살수 여상법과 회전식 생물막 접촉법 등이 있다.
이 때 사용하는 담채는 석재와 플라스틱 여재 등이다. 또 탄성이 우수한 고분자 섬유소재를 이용한 고정화 생물반응조가 있다. 고정화 생물반응조에서 고려해야할 사항은 미생물의 고정화 상태, 반응조의 혼합강도, 산소전달 효율, 담채의 내구성과 무독성 등이다.
본 발명에서 탈질소화조(20)에는 미생물을 고정화시키는 유동상 담채가 설치되어 탈질 미생물의 유실이 방지된다.
도 4는 본 발명에 사용되는 회전매체(유동성 담채)(70)를 이용한 완전혼합 활성 슬러지방법(SMMCMAS : Submersed Moving Media Complete Mixing Activated Sludge)에 적용할 수 있는 장치를 도시한 것으로, 상기 장치를 이용하여 탈질소화조(20)의 미생물 농도를 일정하게 유지하도록 한다.
상기 유동상 담채는 반응조(60)의 일측으로 회전모터(90)가 설치되며, 상기 회전모터(90)의 축봉에는 반응조(60)의 하ㆍ폐수에 침지된 복수 개의 회전매체(유동상 담채)(70)가 축 고정되어 반응조(60) 내부에서 회전하게 되며, 상기 반응조(60)의 일측으로 공기주입관과 버블러(80)가 설치되어 처리 대상 하ㆍ폐수 중으로 다량의 공기를 버블링(bubbling)시킴으로써 용존산소량이 크게 증가된다.
상기 회전모터(90)는 도시안된 제어기로 속도가변과 감속되는 인버터 모터 또는 기어드 모터 등을 이용하도록 하고, 상기 회전매체(70)를 5RPM ~ 50RPM의 속도로 회전시켜 이에 고착화 된 미생물의 탈리를 방지하도록 한다.
상기 반응조(60)는 수압에 충분히 견딜수 있는 고강도와 내화학성을 갖는 스텐레스와 같은 금속이나 고강도 수지재를 이용하여 원기둥 형상으로 형성하도록 한다.
상기 회전매체(70)는 평면형상이 도너츠 형상이며, 서로 접촉하지 않는 간격으로 조밀하게 설치하여 많은 수의 미생물이 고착화 할 수 있도록 하고, 또한 다량의 산소가 용존된 폐수가 원할히 순환할 수 있도록 한다.
또한, 상기 회전매체(70)는 수 많은 공간이나 구멍이 형성되어 비표면적이크게 확장된 형태로 미생물이 거주할 수 있는 주거공간을 가지면서 내화학성과 불용성으로 함이 바람직하다.
또한, 물리화학적으로 안정하면서 오수ㆍ하수ㆍ폐수 중에 부유하는 입자를 신속히 부착시켜 부착되는 오니의 탈락현상을 방지할 수 있는 구조와 재질이 요구되며, 생물막의 표면은 산화되고 담채의 내부에서는 호기성 뿐 아니라 혐기성 분해가 동시에 발생하여 슬러지의 대부분이 CO2, NH3, CH4가스로 분해 제거되어 잉여오니의 발생이 거의 없는 정도이면 만족한다.
한편, 탈질소화조(20)의 반응조로 유입되는 공기는 버블링되면서 회전모터(90)에 의해 회전하는 회전매체(70)와의 충돌에 의해 미세입자로 부서지면서 하ㆍ폐수와 잘 혼합되어 용존산소량(DO)이 증가하므로 하ㆍ폐수 정화효율이 향상된다.
따라서, 하ㆍ폐수중의 용존산소량이 크게 증가하고, 유동성 담채에 고정화된 미생물이 증식 배양되면서 폐수 중에 혼합된 영양염류물질(질소)을 호기성 상태하에서 산화, 분해, 응집, 흡착 및 침전 등의 과정을 통해 제거함으로서 폐수 중의 질소가 효율적으로 제거된다.
상기 회전모터(90)는 반응조의 외부 또는 반응조 내부의 수중(수중모터)에 설치할 수도 있으며, 모터 드라이버를 이용하여 회전매체(70)의 회전속도를 해당 수처리에 알맞는 속도로 가변하도록 한다.
아래 표 1은 처리 대상 유입폐수의 성상표이고, 아래 표 2는 폐수처리에 적용된 운전조건표이며, 표 3은 내부 반송율과 슬러지 반송율의 변화에 따른 탈질소화 및 인 제거 효율 분석표이다.(표 1) 처리 대상 유입폐수의 성상표.
유입폐수의 성상
파라미터 농도(㎎/ℓ)
범 위 평 균 값
BOD 115 ~ 180 122.5
COD 165 ~ 290 177
TN 18 ~ 22 20
TP 4 ~ 5.5 4.7
(표 2) 폐수처리 운전조건표.
Phase 유입COD(㎎/ℓ) 내부반송 무산소조체류시간(hr) 혐기조체류시간(hr) 포기조 체류시간(hr) MLSS(㎎/ℓ)
1 185~225 200% 1.4 1.33 6 2,700~3,000
2 270~300 200% 1.4 1.33 6 2,700~3,000
3 270~300 250% 1.17 1.33 6 2,700~3,000
4 250~290 300% 1 1.33 6 2,700~3,000
(표 3) 내부 반송율과 슬러지 반송율의 변화에 따른 탈질소화 및 인 제거 효율 분석표.
처리효율(유입량/유출량)
Phase COD(㎎/ℓ) 처리효율(%) TN(㎎/ℓ) 처리효율(%) TP(㎎/ℓ) 처리효율(%)
1 182.72/13.71 92.46 19.51/6.69 65.54 4.92/2.21 55.26
2 290.00/13.95 95.19 21.68/6.04 72.14 5.44/1.60 70.59
3 293.95/15.88 94.60 21.45/5.24 75.50 5.02/1.24 75.30
4 272.46/14.26 94.72 20.83/4.54 78.19 4.76/0.98 79.21
상기 표 3에서 COD 제거효율은 93% 이상으로 나타나 생물학적 질소ㆍ인 제거 공정의 일반적인 특성과 같이 높게 나타났으며, 일반적인 처리 공법과 달리 짧은 체류시간으로 높은 COD 농도에도 일정한 처리 수질을 나타낸 것은 혐기조와 무산소조를 분리, 독립적으로 운전함으로 탈질을 위한 COD 소모와 인방출을 위한 COD의 소모가 동시에 일어남으로 보다 많은 유량을 안정적으로 처리할 수 있었다.그리고, 총질소(TN) 제거효율은 체류시간 약 1시간 정도의 짧은 반응으로 70% 이상의 높은 총질소 제거효율이 나타나 무산소조를 혐기조 말단에 설치한 일련의 공정에 비해 본 유동상 담체를 이용한 처리공법이 보다 높은 처리효율을 나타내고 있다.즉, 담체를 이용하여 무산소조에 탈질미생물을 선택적으로 분리성장 시킬 수 있고, 유입수의 분리 주입과 혐기조가 분리된 본 공법의 장점에 의해 1시간 정도의 짧은 체류시간으로 높은 탈질효율을 보이고 있다.또한, 총인(TP) 제거효율은 79.21%로 무산소 공정을 거치지 않는 PAOs(Phosphorus Accumulating Organisms : 인제거 미생물)의 운전이 가능한 본 발명의 특성 상 총질소(TN) 제거율 70% 이상과 동시에 80% 정도의 총인(TP) 제거효율이 나타나 본 발명으로 처리할 경우 전체 처리시간이 약 8.7시간으로 짧은 반응시간이며, 따라서 여타의 처리방법에 비해 총질소와 총인(영양염류)을 보다 안정적으로 처리 할 수 있게된다.상기에서 전체 처리시간 약 8.7 시간은 무산소체류시간과 혐기조체류시간과 포기조체류시간을 합산한 전체시간을 뜻하며, MLSS는 반응조내의 미생물농도를 뜻한다.
한편, 본 발명은 반응조에 침지되는 유동형 회전매체(70)를 설치하여 많은 미생물을 확보할 수 있도록 하는 동시에 회전에 의한 전단력으로 일정 두께의 미생물막이 형성되도록 하여 과도한 생물막의 탈리로 인한 유출수질의 악화를 방지할 수 있도록 설계하고, 회전매체(70)에 고착화되는 미생물에 의해서 수리학적 및 유기물질의 과부하에도 유연하게 대처할 수 있도록 한다.
상기 반응조(60)에서 모터(90)의 회전축을 따라 회전하는 디스크(Disk)형 담채가 부착되며, 반응조 내부에 위치하는 대부분의 미생물이 상기 담채에 부착하여 성장하게 되며 부유성장 미생물의 농도는 최대 3mg/L로 나타났다.
그러므로, 침전조로 유입되는 처리수의 SS(Suspended Solid:분산 고체입자)가 낮으므로 슬러지 반송설비가 불필요하며, 슬러지 발생량이 0.01gVSS/gBODrem,/d로 매우 낮고, 표 2와 같이 짧은 수리학적 체류시간(약 8.7시간)에도 불구하고 높은 처리효율을 얻을 수 있었다.
본 발명에서 처리대상 유입수는 일반 하수처리장의 초침을 거친 유입수를 사용하여 반응조 각각의 수리학적 체류시간과 혐기조(10)와 포기조(30) 그리고 탈질소화조(20)와 포기조(30)의 수리학적 체류시간 비율을 결정하도록 하고, 혐기조(10)와 탈질소화조(20)로 유입수의 주입비율을 변화시켜 실험함으로서 질소와 인의 처리효율을 검토하며, 슬러지 반송비와 내부 반송비 또한 다양하게 변화시켜 최적의 운전인자를 확보한 다음 설계에 반영하도록 한다.
본 발명의 기대효과 및 활용방안을 살펴보면 다음과 같다.
소규모 하수처리공정에서 저농도로 유입되는 하수 중의 질소와 인에 대한 처리로 장래 강화되는 방류수 수질기준에 적합한 수처리 방법이며, 하수 중의 질소와 인의 제거에 소요되는 외부 탄소원 주입 설비를 배제할 수 있으며, 질소와 인의 제거를 위한 외부 탄소원 주입 설비 배제에 따른 약품비 및 설비비가 절감되며, 부착성장 미생물의 적용으로 소규모 시설에서 유입수의 시간적ㆍ계절적 충격부하 및 동적부하에 유동적으로 대응할 수 있으며, 스텝 피딩(Step Feeding)에 따른 시간 당 처리 수량을 증대할 수 있으며, 질소와 인의 처리 기술 개발에 따른 기술 경쟁력과 국내 여건에 적합한 폐수처리 공정을 구축할 수 있다.
또한, 국내 하수처리장의 시설에 부가적인 설비가 불필요하며, 기존의 시설에서도 공정 내 수리학적 흐름만을 조절하고 유동상 담채를 충진하면 되므로 그 변환과 적용이 용이하다.
그리고, 본 발명에서 혐기조와 탈질소화조로 유입수를 각각 분할 주입함으로서 부하량(단위 시간당 처리수량)이 높아, 동일한 반응조 용적에서도 많은 양의 하수를 처리할 수 있어서 처리수율이 크게 향상된다.
한편, 탈질소화조에서는 부착 성장 미생물을 사용하여 유입수 부하의 변동(충격부하)에 적응성이 높으며, 중ㆍ소규모 하수처리시설에 적용성이 높을 것으로 기대된다.
특히, 현재까지의 수(洙)처리방법(공법)과 다른 새로운 방식의 수(水)처리 방법으로 부가적인 기술의 개발과 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에서 폐수 중에는 호기성, 임의성, 혐기성균이 동시에 공존하기 때문에 미생물 종류가 다양한 편이나 증식시킬 수 있는 호기성 미생물로는 인 제거 미생물, 주글레아(Zoogloea), 바실러스(Bacillus), 플라보박테리움(Flavobacterium), 에세리치아(Escherichia), 슈도모나스(Pseudomonas), 에어로박터(Aerobacter), 파라콜로박테리움(Paracolobacterium) 속의 세균, 효모 등의 균류, 원생동물 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용하는 미생물 고정화 담채는 담채링에 부착된 호기성, 임의성, 혐기성균의 공생작용에 의해 잉여 슬러지의 대부분이 혐기성 분해에 의해 CO2, NH3, CH4가스로 분해되어 대기중으로 방출 제거된다.
본 발명은 혐기조와 탈질소화조를 비연속적으로 분리 설치하여 처리수가 각각 유입되어 처리되게 구성함으로서 미생물 반응효과가 크게 향상되어 그 처리시간이 크게 단축되며, 비단 하ㆍ폐수 처리 뿐 만 아니라 염색가공폐수ㆍ산업폐수ㆍ축산폐수ㆍ침출수 처리ㆍ호기성 생물을 이용한 각종 폐수처리장ㆍ각종 미생물 및 효소반응기 공학 프로젝트 등에 유용하게 적용할 수 있다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
이상과 같이 본 발명은 혐기조와 탈질소화조가 처리수 흐름방향과 평행하도록 설치되어 있어서 혐기조의 미생물과 탈질소화조의 미생물이 독립하여 분리 배양되므로 전체적인 수(水)처리시간이 크게 단축되는 효과가 있다.
즉, 미생물의 환경에 따른 효소의 변환시간을 단축할 수 있으므로 처리수율이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 혐기조로 유입되는 유입수는 인의 방출을 위하여 사용되며, 탈질소화조로 유입되는 유입수는 탈질에 사용되므로 서로의 간섭이나 영향이 배제되며, 침점조로부터 혐기조로 반송되는 슬러지는 혐기조의 미생물 농도를 적정수준으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 탈질소화조에 설치된 유동상 담채에 의해 탈질 미생물의 유실이 방지되는 효과가 있으며, 탈질소화조로 동시 유입되는 처리 대상 유입수와 미생물분리조의 내부 반송수에 의해 탈질소화에 소모되는 탄소원(COD)이 충분히 확보되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하수처리 공정에서 인 제거 미생물과 탈질소화 미생물을 분리 성장시키게 되므로 질소 제거 및 인 제거 반응이 분리되어 처리효율의 증가와 탈질소화를 위하여 요구되는 외부 탄소원의 주입 설비를 제거할 수 있으므로 경제적이며 국내 여건에 적합한 폐수처리 공정을 구축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 국내 하수처리장의 시설에 부가적인 설비가 불필요하며, 기존의 시설에서도 공정 내 수리학적 흐름만을 조절하고 유동상 담채를 충진하면 되므로 그 변환과 적용이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 혐기조와 탈질소화조로 유입수를 각각 분할 주입함으로서 부하량(단위 시간당 처리수량)이 높아 동일한 반응조 용적으로도 많은 양의 하ㆍ폐수를 처리할 수 있어서 처리수율이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 혐기조와 탈질소화조로부터 포기조(폭기조)로 동시 유입되는 유입수는 질산화 및 방출된 인의 과잉섭취가 동시에 이루어지며, 탈질소화조에 설치되는 유동상 담채로 탈질소화조의 미생물 농도가 일정하게 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 미생물을 고정화시키는 담채와 에어 제네레이션에 의해 미생물이 액체 배양되는 생물반응조의 용존산소량(DO)이 증가하여 미생물 반응효과가 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 현재까지의 수(洙)처리방법(공법)과 다른 새로운 방식의 수처리방법으로 부가적인 기술의 개발과 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 미생물 분리조는 탈질소화조로 유입되는 미생물의 양을 최소화하여, 탈질소화조 내부에 축적되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 혐기조와 탈질소화조의 입구에 폐수 유입관을 각각 설치하여 처리수가 분할 유입되게 하고, 혐기조와 탈질소화조의 출구에 포기조를 설치하여 처리수가 합류되게 함으로서 전체 수처리 시간을 단축되게 한 폐수의 영양 염류 제거방법에 있어서 ; 감속모터에 의해 회전하는 복수 개의 회전매체로 구성된 유동상 담채를 탈질소화조에 설치하여 탈질소화조의 미생물 농도를 일정하게 유지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서 ; 관로(管路)를 이용하여 침전조의 슬러지를 혐기조로 반송시켜(feed back) 혐기조 내의 미생물 농도를 유지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거방법.
  4. 청구항 1에 있어서 ; 관로(管路)를 이용하여 미생물 분리조의 미생물 분리수를 탈질소화조로 반송시켜 탈질소화에 소모되는 탄소원(COD)을 확보하도록 함을 특징으로 하는 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거방법.
  5. 청구항 1에 있어서 ; 혐기조와 탈질소화조에서 각각 처리된 처리수는 포기조로 동시 유입시켜 질산화 및 방출된 인의 과잉섭취가 동시에 이루어지도록 함을 특징으로 하는 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거방법.
  6. 청구항 1에 있어서 ; 미생물 분리조는 탈질소화조로 유입되는 미생물의 양을 최소화하여 탈질소화조 내부에 축적되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거방법.
  7. 혐기조(10)와 탈질소화조(20)를 평행 설치하고, 상기 혐기조(10)와 탈질소화조(20)의 입구에 폐수 유입관을 각각 설치하여 처리수가 분할 유입되게 하고, 혐기조(10)와 탈질소화조(20)의 출구에 포기조(30)를 설치하여 처리수가 포기조(30)로 합류되게 구성한 폐수의 영양 염류 제거장치에 있어서 ; 감속회전하는 모터(90)와, 상기 모터(90)에 의해 회전하는 복수 개의 회전매체(70)로 구성된 유동상 담채를 탈질소화조(20)에 설치하여서 된 혐기조와 호기조의 분리 및 유입수의 분할주입에 의한 폐수의 영양 염류 제거장치.
  8. 삭제
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