KR100446718B1 - 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존시설의 개량 또는 신설하고자 하는 하ㆍ폐수 처리장에서 구조물을 최대한 간략하게 구성하여 전체 공사비와 유지관리비를 절감시키도록 하는 것으로서 하ㆍ폐수처리시설 중 포기조(주반응조)를 분할하여 일부분은 혐기조를 두어 전탈질화 및 인 방출을 시키고 나머지 부분은 간헐 포기시설을 구비하여 동일 반응조에서 호기조건과 무산소 조건을 선택적으로 부여하여 포기시 질산화, 인 과잉섭취, 비포기시 탈질화를 유도하여 유기물 및 질소ㆍ인을 제거하는 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

이에 본 발명 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치는 고도처리를 위하여 원수가 유입되는 원수유입조(1);와 1차적으로 침전시키는 최초침전조(2);와 상기 최초침전조를 경유한 폐수를 주처리하며 수중형 반응기(6)가 설치된 혐기조(3)와 미생물반응기인 지상형반응기(7)와 수중형반응기(6)가 함께 적치된 간헐포기조 겸 배양조(4)로 구성된 주반응조(5);와 상기 주반응조(5)를 통해 처리된 것을 경사틀(9)을 갖추고 최종적으로 침전시키는 최종침전조(8); 및 폐수처리된 것을 방류시키는 방류조(10);로 구성되어지고 처리된 잉여슬러지를 이송관(13)을 통해 상기 원수유입조(1) 또는 유입 맨홀로 반송하여 사전에 악취의 발산을 제거토록 한다.

Description

하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치{THE METHOD OF ORDOR-FREE AND HIGH-LEVEL TREATMENT FOR WASTE-WATER TREATMENT AND THE EQUIPMENT THEREOF - HBR 3 PROCESS}

본 발명은 수질오염방지를 위한 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존시설의 개량 또는 신설하고자 하는 하ㆍ폐수 처리장에서 구조물을 최대한 간략하게 구성하여 전체 공사비와 유지관리비를 절감할 수 있는 처리방법 및 장치에 관한 것으로서 하ㆍ폐수처리시설 중 포기조(주반응조)를 분할하여 일부분은 혐기조를 두어 전탈질화 및 인 방출을 시키고 나머지 부분은 간헐 포기시설을 구비하여 동일 반응조에서 호기 조건과 무산소 조건을 선택적으로 부여하여 포기시에는 질산화, 인 과잉섭취, 비포기시에는 탈질화를 유도하여 유기물 및 질소ㆍ인을 제거하는 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적인 활성슬러지법 및 기타 생물학적 처리방법을 이용한 하수ㆍ폐수 처리방법에서는 호기성 미생물균의 작용에 의하여 용해 상태와 부유 상태의 유기물을 분해 정화시키고, 노화 사멸된 호기성 미생물균, 사체 등 잉여슬러지를 제거함으로써 하ㆍ폐수를 처리하여 왔으며 최근에는 인구 증가 및 산업 발달로 인하여 유기물, 부유물질 이외에도 부영양화 물질인 질소와 인의 처리가 매우 중요시되어져 국내외에서 이의 처리를 위한 공정개발이 매우 활발히 이루어지고 있는 실정이다.

상기와 관련한 최근의 기술동향을 살펴보면, 중대형 규모용 하수ㆍ폐수 처리기술로는 혐기조를 분할하여 혐기조 전단에 탈질조를 신설하여 반송된 슬러지의 내생 탈질을 유도하고 혐기조에서의 유기물 경쟁을 저감시켜 기존 하수처리장에 add-on 개념으로 무산소조와 호기조가 부가되는 공법(De & N 공법), Phostrip 공법을 변경하여 포기조 이전에 미생물 선택조를 추가하여 낮은 F/M 비에 의한 사상성 미생물의 벌킹(bulking)을 방지하는 공법(P/L 공법) 그리고 반응조 내 독특한 미생물을 우점 배양되도록 약품을 투여하여 질소 및 인을 제거하는 공법(B₃) 등이 개발되어 상용화가 진행중에 있다. 또한 중ㆍ소규모용 고도처리 기술로는, 단일 반응조에 중력이론을 적용하여 반응기 상부의 호기성조와 하부의 혐기, 무산소조를 이용하여 질소, 인을 처리하는 공법(KS BNR 공법), 미생물 고정화 담체에 고밀도로 부착시킨 유동상 생물막법(BIO-SAC 공법) 그리고 연속회분식 활성슬러지와 장기포기법을 조합한 공법(KIDEA 공법) 등이 실용화 검증단계에 있는 실정으로 공정내 유기물 미생물, 질산화 미생물 및 탈인 미생물 등을 활용하는 기술이 많은 관심을 갖고 개발되고 있다.

그리고 악취 제거를 위한 물리적 처리방법으로는 수세법, 활성탄 흡착법 및 공기희석법이 있으며 화학적 처리방법으로는 산화법, 약액세정법, 중화법, 연소법 및 이온교환수지법 등이 있으며, 생물학적 처리방법은 스크라바(scrubber) 탈취, 포기조 탈취, 토양 탈취, 콤프스터 탈취 및 충진탑식 바이오필터(bio-filter) 등을 설치하여 악취를 제거하는 방법 등이 사용되고 있는 실정이다.

상기와 같이 하ㆍ폐수를 처리함에 있어서 통성 토양성 미생물을 배양하는 배양조를 구비하여 토양성 미생물균군의 배설물과 유기성 슬러지에 함유되어 있는 오염물질을 축중합 거대분자화시켜 고액분리를 유도시키므로 하ㆍ폐수의 정화공정에서 악취발생이 전혀 없고 공정의 전단으로 토양성 미생물균군의 슬러지를 반송하여 악취의 주요 물질인 암모니아, 황화수소, 메틸메르캅탄 등과 접촉하여 이를 용해, 흡착 및 산화시킴으로서 악취를 제거하고 수처리를 시행하여 왔다.

그러나 상기한 처리방법들은 신기술들로 기존의 시설에 접목시키는 데 있어서 많은 문제점들을 내포하고 있는 바 이는 기존 하ㆍ폐수처리장의 거의 대부분이 표준활성슬러지법으로써 상기 배양조 또는 고도처리공정의 도입을 위한 추가시설에 대한 부지면적이 협소하거나 아예 없는 관계로 더 이상 생물학적 고도처리공정을 도입할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주목적은 하ㆍ폐수의 생물학적 처리방법 중 가장 많이 사용 중인 표준활성슬러지법 및 기타 생물학적 처리방법에 있어 유기물, 부유물질, 질소, 인 및 악취를 동시에 저감하여 처리효율을 높일 수 있고 시간별 유량 변화에 대처할 수 있는 새로운 생물학적 처리방법 및 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기에서 설명한 고도처리 및 악취제거가 가능토록 제안된 신기술로서 개별적인 분야에서의 공정개발이 아닌 기존 또는 신설코자하는 하ㆍ폐수처리장의 시설물을 그대로 활용하면서 단일 수처리 공정 내에서 고도처리 및 악취 제거가 동시에 가능한 하ㆍ폐수처리를 위한 방법 및 장치를 제공하려는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 하ㆍ폐수처리장의 고도처리공정으로의 개량시 추가설비를 최소화함으로서 전체적인 공사기간의 단축과 함께 공사비용을 절감하고자 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리에 이용되는 토양미생물의 배양을 위한 배양조 구조물의 구비를 생략하고, 대신에 포기조(주반응조)에 배양조 기능을 수행할 수 있는 미생물 반응기를 지상형과 수중형으로 각각 분리 또는 병설하여 구비함으로서 종전의 혐기조, 간헐포기조, 배양조 등으로 이루어진 공정을 보다 간략화시키면서도 하ㆍ폐수의 무취 고도처리가 가능하도록 하여 공정시설화의 단순화를 통해 유지관리비를 절감시키고자 하려는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 최종침전조에는 수처리용 경사틀을 제작 설치하여 수처리 침강면적을 증대시킴으로서 침전효율을 향상시키고 빠른 침강속도에 의하여 하수처리량 및 처리효율 증대가 가능하도록 하며 처리수는 중수로의 재활용이 가능하도록 하려는 데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하ㆍ폐수처리 공정을 보여주는 계통도이며

도 2는 도1의 평면 배치도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 원수유입조 2. 최초침전조

3. 혐기조 4. 간헐포기조 겸 배양조

5. 주반응조 6. 수중형 반응기

7. 지상형 반응기 8. 최종침전조

9. 수처리용경사틀 10. 방류조

11. 수중교반기 12. 내부반송관

13. 이송관

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치는 고도처리를 위하여 원수가 유입되는 원수유입조(1);와 1차적으로 침전시키는 최초침전조(2);와 상기 최초침전조를 경유한 폐수를 주처리하는 혐기조(3)와 간헐포기조 겸 배양조(4)로 구성된 주반응조(5);와 상기 주반응조(5)를 통해 처리된 것을 경사틀(9)을 갖추고 최종적으로 침전시키는 최종침전조(8); 및 폐수처리된 것을 방류시키는 방류조(10);로 이루어져 구성되며 이와 함께 처리된 잉여슬러지를 상기 원수유입조(1) 또는 유입 맨홀로 반송하여 사전에 악취의 발산을 제거토록 구성되어진다.

이하 상기한 본 발명에 대하여 바람직한 실시예인 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 도 1은 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 과정을 보여주는 개략 공정도이며, 도 2는 상기 도 1의 공정의 시설에 대한 평면도이다.

도 1에서 볼 수 있는 것처럼 본 발명은 고도처리를 위하여 혐기성 상태에서의 인 방출을 위한 혐기조(3)를 구성하되 상기 혐기조 내에 수중형 반응기(6)를 설치함으로서 인의 방출을 돕는 미생물균을 형성하여 미탈질된 질산염의 탈질을 돕고 인의 방출을 극대화 할 수 있도록 하며 주반응조(5)에는 지상형반응기(7)와 수중형반응기(6)를 함께 적치하여 배양조 겸 간헐포기조(4)로 전환하면서 포기시에는 질산화 및 인 과잉섭취를 비포기시에는 탈질을 시간적 처리하여 영양염류를 제거하도록 하였으며, 상기 주반응조(5)를 통한 후 최종침전조(8)에서는 하ㆍ폐수처리장의 최대 변화되는 유량을 경사틀(9)을 설치하여 침전유효 분리면적을 증대시킴으로서 빠른 침강을 유도하여 고액분리는 물론 수처리 효율을 더욱 높여 안정된 하ㆍ폐수를 생물학적으로 처리하는 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치이다.

즉, 본 발명은 기존 또는 신설시에 하ㆍ폐수 처리장 구조물을 최소로 구성하여 전체적인 공사비와 유지관리비가 저렴하게 소요될 수 있도록 함에 있어 기존 또는 신설하는 하ㆍ폐수처리장의 반응조에 본 발명의 주공정인 배양조 공정이 이루어지도록 하여 주반응조를 자연계에서 널리 존재하는 통기성 토양미생물균류를 형성시키는데 가장 적합한 환경조건이 될 수 있도록 간헐적인 포기로 개선하고, 토탄, 부식토 또는 토양성 미생물균군의 작용에 의하여 처리 생성된 슬러지와 규산질이 함유된 경석, 제올라이트 또는 맥반석의 쇄석을 혼합하여서 된 충진제가 채워져 있는 미생물반응기인 외부 지상형반응기(7)와 내부 수중형반응기(6)를 상기 주반응조부에 병설시키되 상기 주반응조(5)의 중간에 격벽설치를 통해 간헐포기조 겸 배양조(4)와 혐기조(3)로 분리시켜 하ㆍ폐수 처리장에 발생되는 악취와 고도처리를 병행처리토록 하고 나아가 최종침전조(8)에는 유효분리면적을 극대화하도록 수처리용 경사틀(9)을 제작 설치하여 접촉면적을 증대시켜 시간별 유량의 급변화에 대처토록 함으로서 침전 및 침강효율을 높이며 처리수의 부유물질등 제거효율이 상승되어 하수처리량을 증량시키고 또한 높은 처리효율에 의해 처리된 하ㆍ폐수는 제2의 자원인 중수로의 사용이 가능하도록 하는 매우 콤팩트화된 무취화 및 고도처리 방법 및 장치인 것이다.

상기에서 혐기조(3)는 침사지(1) 및 최초침전조(2) 등 전처리시설을 거친 후 상기 혐기조(3)로 유입되는 유기물과 최종침전조에서 반송되는 슬러지가 상기 혐기조(3)내에서 체류하는 일정시간 동안 미생물에 의한 동화이화작용과 인 제거 관련 미생물에 의해 휘발성 지방산(VFAs;Volatile Fatty Acids)으로 변환되어 세포 내에 PHB(Poly-β-Hydroxybutyrate)로 저장되는 원리에 의해 제거가 이루어진다.

본 발명에서는 상기 혐기조(3)에도 수중형반응기(6)를 설비하여 인 방출에 필요한 각종 미생물균Acinetobacter, Aeromonas, Pseudomonas에 의해 과잉섭취된 인이 3∼5배로 방출되도록 한다. 즉, 인의 제거에 관련된 균체들이 호기성 상태에서는 다중인산염의 형태로 인을 과잉섭취하여 저장하며, 혐기성 상태에서는 인제거 미생물의 내부에서 폴리인산염이 분해되면서 미생물의 체외로 인산염을 방출하여 혐기조 하단의 인 농도가 증가하게 된다.

상기 간헐포기조 겸 배양조(4)는 고도처리공정에 있어서 포기조를 간헐적으로 포기시켜 운전함으로써 질소 및 인을 제거하는 원리를 이용하고 있는데 그 기능 및 역할을 보다 상세히 설명하면, 상기 간헐포기조 겸 배양조(4)의 포기조에 일정주기를 통해 간헐적으로 공기를 주입하여 포기 주기시에는 암모니아성 질소 및 유기질소의 질산화가 이루어지며 상기 혐기조(3)에서 방출된 인이 과잉섭취되는 현상이 발생하게 되며, 비포기 주기시에는 질산화되어 생성된 질산성 질소가 유입되는 유기물질과 내생호흡을 통해 질소가스로 탈질화되는 현상이 발생함으로써 질소가 제거되며, 잔류 유기물질을 통해 인의 방출이 발생하게 되어 추후 포기 주기로의 작업전환 시 인의 과잉섭취가 재발될 수 있는 여건을 조성하게 된다. 여기서 탈질효과를 더욱 높이기 위해서 비포기시에는 상기 포기조 말단에서 전단으로 수중교반기(11)에 이송관(12)을 연결하여 내부 반송시켜 운전한다. 상기 간헐포기조 겸 배양조(4)에 지상형 및 수중형반응기(6)(7)를 설치시킨다.

상기 지상형 및 수중형반응기(6)(7)는 일반 대사기능을 갖는 토양성 미생물균군이 선택적으로 배양, 증식되어 방향족대사를 활성화시키는 것으로 알려져 있는바, 토양성 미생물을 이용한 하수처리에 있어 가장 기본이 되는 이론인 부식화 반응을 촉진하여 하ㆍ폐수처리에 적용하기 위해서 토양에 오수를 살포하는 대신, 역으로 오수 중에 활성화된 토양을 주입한 후 토양 내에서 일어나는 것과 같은 부식화 반응을 진행시키는데, 이러한 슬러지 배양은 표준활성 슬러지법과는 크게 구분되는 토양 미생물을 이용한 공법의 큰 특징이다(, 1994). 상기한 부식화 반응의 촉진을 위해서 과도한 포기는 오히려 유해할 수 있으며, 간헐적인 포기를 행하여 부식화반응을 촉진할 수 있는 환경을 조성하는 것을 기본원리로 한다. 다음의 그림 1은 토양미생물에 의한 수처리 원리를 보여 주는데, 횡축은 시간을 종축은 반응진행 상황을 나타내며 그림의 중앙 굵은 선을 중심으로 상단의 "가", "나", "다" 는 원수의 오염정도를, 하단의 ① ∼ ⑤는 정화상태에 있는 배양슬러지의 부식화 진행정도를 나타낸다. 예를 들어, 정화 ④단계의 배양슬러지가 오염정도가 "다" 인 원수에 반송되면 반송슬러지의 정화력이 부족하여 오염상태인 B에 머무르게 된다. 그러나, 충분히 부식화가 진행된 배양슬러지가 반송되면 같은 반송비율이지만 정화상태인 A에 도달하게 된다. 이러한 현상은 반송율에 따라서도 나타나는데 즉, 배양슬러지 ④의 정화력이 부족할 경우 반송율을 증가시키면 정화상태인 A에 도달시킬 수 있게 되는 것이다.(, 1994).

(그림1)

토양미생물에 의한 수처리 원리

상기 지상형 및 수중형반응기(6)(7)에서 토양성 미생물을 일정기간 순응시키면 미생물과 호기성, 혐기성 미생물들이 혼합된 통성의 토양미생물로 안정화되면서 정상적으로 신진대사 활동이 시작되어 이후 활발한 악취 및 영양염류 제거 작용이 일어난다. 즉, 상기 지상형 및 수중형반응기(6)(7)는 토양성 미생물들이 가장 양호하게 배양 번식할 수 있는 토양 속의 자연환경 조건과 유사한 환경을 조성시키는 장치로서 그 내부에 부정형의 괴상, 원통형, 구형등으로 압축된 토양, 부식토 또는 토양성 미생물들의 작용에 의해 정화처리된 과정에서 생성된 슬러지 결정체와 규산질이 함유된 경석, 제오라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석으로 충진된 활성제가 충진되며 일정시간 통성 상태로 유지하면서 접촉반응을 시키면 일반 토양성 미생물과 더불어Bacillus, Tiobacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Acinetobacter, Aeromonas등이 우점화되어 배양 증식된다.

일반적으로 토양의 표면에 분포되어 있는 부식토는 스스로가 유기질 등의 오염물질을 부식화하는 기능이 있는 데 상기 부식토 내에 함유되어 있는 토양성 미생물들에 의해 이와 같은 작용이 일어나게 된다. 상기 부식토와 토탄에는 토양성 미생물이 서식하며, 이러한 미생물들은 통기성 또는 통성혐기성에 가까운 미생물들로서, 그 기능을 토양이 아닌 수액상태의 오염물질을 부식화시키는 자연원리를 하수의 정화처리에 적용시킨 것이다.

상기와 같이 배양 번식된 슬러지에서는 흙 냄새가 나게 되는 데, 이를 혐기 - 무산소 - 호기상태의 조건에서 유기성 하수와 혼합 접촉시키면 응집, 결합, 축중합, 산화 및 환원반응에 의해 악취와 질소ㆍ인이 제거되고, 슬러지 또한 부식화 상태로 안정화되어 악취가 발생하지 않게된다.

이와 같은 상기 지상형 및 수중형반응기(6)(7)에 충진되는 미생물활성제는 펠릿(Pellet)과 스톤(Stone)으로 구성되는데, 상기 펠릿은 원기둥의 형상으로, 평균 직경 25mm, 길이 55mm로 개당 약 27㎤의 평균 부피를 가지며 개당 평균 23.6g의 중량으로 약 0.87의 비중치를 갖게되어 상기 반응기(6)(7)에 투여시 최초에는 물에 부상하게 되나 내부로 물이 침입되면서 침전된다. 상기 스톤은 부정형으로 일정한 제원을 갖지 않으나 비중은 상기 펠릿과 유사한 약0.86 정도로 물에 부상되며 상기 펠릿과 달리 좀처럼 가라앉지 않는 특성을 가진다. 평균 공극율을 보면 상기 펠렛은 68%, 스톤은 73%, 미생물 활성제의 평균 공극율은 약 70%의 다공성 매체로 구성된다.

상기에서 최종침전조(8)는 통상적인 하수도 시설기준에 준하여 설계되는 바유입량은 계획 1일 최대 오수량으로 하며, 수면적 부하량은 20∼30㎥/㎡ㆍday(평균 25㎥/㎡ㆍday), 체류시간은 3∼5시간(평균 4시간)으로 설계하여 시공되고 있는 실정이다. 그러나, 일일중 시간별 유량은 그 변동이 매우 심하여 시간 최대오수량이 계획 1일 최대 오수량에 1.3∼1.8배에 달하고 있어 유량조정조 등이 없는 하ㆍ폐수 처리장의 경우 최종침전조(8)의 수면적 부하 및 체류시간이 하수도 시설기준을 초과하고 있는 실정으로 슬러지가 부상하여 처리수와 함께 넘어가 수질이 악화되어 안정된 처리가 불가능해질 수 있으므로 이에 대한 대응으로 상기 최종침전조(8) 내에 수처리용 경사틀(9)을 제작 설치하여 유효 분리면적을 증대시키므로서 시간별 최대 유량 변화에 대체하며 침전효율을 향상시키고 빠른 침강속도에 의하여 많은 하수를 처리할 수 있도록 하므로써 궁극적으로 하수의 처리효율을 높이고자 함에 있다.

상기 수처리용 경사틀(9)의 작용에 따라 고액분리된 상징수는 중수로의 사용이 되며 잉여슬러지는 이송관(13)을 통해 이미 토양성 세균화되어 있어 전처리 계통인 원수유입조(1) 또는 유입 맨홀로 반송하여 사전에 악취의 발산을 제거토록 하고 상기 간헐포기조 겸 배양조(4)에로 슬러지를 반송시키되 기존의 활성슬러지 반송율인 전체 잉여슬러지양의 30∼40% 정도만 반송하여도 충분하다.

다음은 본 발명의 실제 하수처리장에의 적용에 대한 일실시예이다.

<실시예>

부산광역시 소재 ○○하수종말처리장을 고도처리공정으로 개량하기 위하여 현지조건과 동일한 주반응조(간헐포기조 겸 배양조)(5)를 가지고 상기 주반응조(5)의 앞부분을 칸을 막아 혐기성조(3)를 2시간 이내에 구성하고 인 방출에 필요한 미생물균의 증식을 위해 상기 혐기성조(3)에 수중형반응기(6)를 적치하고 나머지 부분은 간헐포기조 겸 배양조(4)를 구성하여 간헐포기를 할 수 있도록 구비하며 본 발명의 가장 핵심공정인 배양조(BIO-REACTOR)인 수중형반응기(6)와 지상형반응기 (7)를 간헐포기조 끝부분에 부설하되 상기 반응기(6)(7)에는 토양미생물균류를 형성시키는데 가장 적합한 토탄, 부식토, 또는 토양성 세균군의 작용에 의하여 처리 생성된 슬러지와 규산질이 함유된 경석, 제올라이트 또는 맥반석의 쇄석을 혼합하여서 된 펠릿과 스톤이 충진되어 있고, 최종침전지의 체류시간은 기존시설인 3시간을 유지하면서 경사판에 의한 경사판 대입식(유효분리면적(㎡) = 경사판 매수(n) ⅹ 경사판 면적(㎡) ⅹ Cosθ)으로 산정하여 적절히 P.V.C 경사판을 격자로 배열하여 설치하고 상기 간헐포기조 겸 배양조(4)의 포기와 비포기의 주기는 50/10분, 40/20분, 30/30분을 각각 행하면서 가장 안정적인 주기를 관찰하고 포기시의 용존산소농도는 1.89∼2.89㎎/ℓ(평균2.3㎎/ℓ)로, 비포기시의 용존산소농도는 0.02∼0.034㎎/ℓ(평균 0.08㎎/ℓ)를 유지하면서 포기조 말단에 설치한 수중교반기 (11)로 내부 이송하여 반송하면서 운전하였다.

상기와 같이 하수처리장의 최초침전지(2)의 유출수를 유입원수로 하여 운전한 결과 원수의 생물학적 산소요구량(BOD)의 농도범위는 62.0∼108㎎/ℓ이고 평균은 81.2㎎/ℓ로 분석되었으며, 처리수의 범위는 5.9∼13.5㎎/ℓ로 평균 7.6㎎/ℓ로 제거효율은 80.4∼92.5%로 평균 90.4%로 나타났다.

또한 원수의 화학적산소요구량(COD_MIN)의 농도범위는 46.3∼86.5㎎/ℓ로, 평균 63.2㎎/ℓ로 분석되었으며, 처리수의 범위는 6.3∼15.3㎎/ℓ로 평균 7.95㎎/ℓ로 분석되어 제거 효율의 범위는 70.8∼91.5% 이며, 평균 제거효율은 86.9%로 나타났다.

그리고 원수 내 암모니아성 질소의 농도범위는 25.4∼34.2㎎/ℓ이고 평균 29㎎/ℓ이며, 처리수의 농도범위는 3.6∼16.7㎎/ℓ이고, 평균은 7.54㎎/ℓ로 나타나 제거효율의 범위는 44∼89.3%이며 평균제거율은 73.9%를 보였다.

총 질소(T-N)의 원소농도 범위는 32.6∼36.8㎎/ℓ로 평균 34.7㎎/ℓ로 나타났으며, 처리수의 농도범위는 8.5∼12.4㎎/ℓ로 평균은 10.4㎎/ℓ로 분석되어져 제거효율의 범위는 66.3∼74%이고 평균 제거효율은 70.1%로 나타났다.

또한 총 인(T-P)의 원수농도 범위는 2.05∼3.95㎎/ℓ이고 평균은 2.92㎎/ℓ로 분석되어졌으며, 처리수 농도범위는 0.37∼0.61㎎/ℓ로 나타나 평균은 0.48㎎/ℓ로 나타났고, 제거효율의 범위는 76.1∼86.5%이고 평균은 83.5%로 나타나 수중형반응기(6)에 의한 효과가 상승하는 것으로 분석되어졌다.

부유물질(SS)의 원수농도 범위는 67∼98㎎/ℓ이고 평균은 83.8㎎/ℓ로 나타났으며, 처리수의 농도범위는 3.2∼7.1㎎/ℓ이고 평균은 5.2㎎/ℓ로 분석되어져 제거효율의 범위는 91.6∼96.1%로 나타났으며, 평균은 93.8%로 나타나 수처리용 경사틀(9)에 의한 효과가 탁월함이 분석되어졌다.

이상과 같이 본 발명에서 토양성 미생물반응기(BIO-REACTOR)(6)(7)를 기존고도처리공정에 적용한 사례를 살펴본 결과, 혐기조(3)에도 수중형반응기(6)를 설비하여 인 방출 미생물균의 증식을 도모하며 간헐포기조(4)를 배양조(6)(7)에 의한 악취제거 기능을 유지하고 고도처리 기능을 추가하기 위해서는 간헐포기조겸 배양조(4)(6)(7)에서 활성화시킨 통성미생물의 역할을 증진시키는 것이 필요한 것으로 확인되었으며, 이에 본 발명은 혐기(3) - 간헐포기조(4)를 직렬로 배치한 기본공정과 포기조의 포기량을 조절하는 저감포기공정을 단일반응조(5)내에서 포기와 비포기에 의해 포기/무산소조 및 배양조(6)(7)를 조성할 수 있는 간헐포기겸 배양조(4) 공정을 제공하도록 개발된 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법 및 장치이다.

본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 하ㆍ폐수의 무취 고도처리 방법 및 장치를 통해서 기존 하수처리장 또는 신설하고자 하는 하ㆍ폐수처리장의 단일 수처리 공정 내에서 고도처리 및 악취 제거가 동시에 가능하도록 하며 주반응조(5)의 처리시간을 최대한으로 짧게(7.5hr)할 수 있고, 하수 및 오ㆍ폐수를 처리함에 있어 발생되는 악취를 부수적인 탈취설비 없이 처리할 수 있으며 동일한 하ㆍ폐수 처리량에 대하여 전체처리장의 규모를 축소시켜 전체 공사비용은 감소는 물론 유지관리비가 크게 절감되는 효과를 가진다.

본 발명의 다른 효과로는 최종침전조(8)의 증설없이 계획시간 최대 유량변화에 대비한 수처리용 원형 경사틀(9)을 적용시킴으로 슬러지의 침강면적을 증가시켜 침강성을 높임으로서 하수처리량 및 처리효율 증대가 가능하도록 하여 증산처리가 가능하며 침전효율을 높임으로서 특히 부유물질의 제거효율이 탁월하여 최종방류수를 제2의 자원인 중수로의 활용이 가능하다.

본 발명의 또 다른 효과로는 국내 하ㆍ폐수 처리장의 대부분을 차지하고 있는 표준활성슬러지 공정의 향후 고도처리공정으로의 변경에 대비하여 기존의 시설을 최대한 활용할 수 있으며 개조도 용이한 공정에 비중을 두어 핵심공정의 변경만으로도 변화에 대응가능하도록 한다.

Claims (3)

1. 원수유입조, 최초침전조, 주반응조, 최종침전조 및 방류조로 이루어진 기존 또는 신설의 하ㆍ폐수 처리를 위한 생물학적 고도처리 공정에 있어서,

   상기 주반응조(5)의 내부에 격벽을 만들어 전단에는 인방출 미생물균의 증식을 도모하는 수중형반응기(6)가 내설된 혐기성조(3)를 형성시키고 후단에는 하ㆍ폐수의 유기성 슬러지와 접촉시켜 토양성 세균화된 슬러지를 얻도록 자연계에 존재하는 통기성 토양미생물균류를 형성시키는 목적의 다양한 충진제가 채워져 있는 외부지상형반응기(7)와 내부수중형반응기(6)가 병설된 간헐포기조 겸 배양조(4)를 형성시켜 일체로 구성되도록 하여 수처리를 하고,

   수처리용 경사틀(9)이 설치된 상기 최종침전조(8)의 경사판에 의해 침강면적을 증대시키며 높은 침전효율로 고액분리시키도록 하고,

   상기 최종침전조(8)에서 고액분리된 상징수는 중수로 사용하고, 토양성 세균화된 잉여슬러지는 이송관(13)을 통해 원수유입조(1) 또는 원수유입 맨홀로 반송시켜 악취 발산을 사전에 제거토록 하며,

   상기 간헐포기조겸 배양조(4)로는 기존의 활성슬러지 반송율인 전체 잉여슬러지양의 일정비율을 반송시켜 수처리되도록 하는,

   것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 방법.
2. 원수유입조, 최초침전조, 주반응조, 최종침전조 및 방류조로 이루어진 기존또는 신설의 하ㆍ폐수 처리를 위한 생물학적 고도처리 공정에 있어서,

   내부에 격벽을 만들되 전단에는 인방출 미생물균의 증식을 도모하는 수중형반응기(6)가 내설된 혐기성조(3)를 형성시키고, 후단에는 하ㆍ폐수의 유기성 슬러지와 접촉시켜 토양성 세균화된 슬러지를 얻도록 자연계에 존재하는 통기성 토양미생물균류를 형성시키는 목적의 다양한 충진제가 채워져 있는 외부지상형반응기(7)와 내부수중형반응기(6)가 병설된 간헐포기조 겸 배양조(4)를 형성시켜 일체로 구성되도록 한 주반응조(5);와

   경사판에 의해 침강면적을 증대시키며 높은 침전효율로 고액분리시키도록 하는 수처리용 경사틀(9)이 설치되는 최종침전조(8);및

   상기 최종침전조(8)에서 고액분리된 상징수는 중수로 사용하고 토양성 세균화된 잉여슬러지는 이송관(13)을 통해 원수유입조(1) 또는 원수유입 맨홀로 반송시켜 악취 발산을 사전에 제거토록 하는 이송관(13);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 간헐포기조 겸 배양조(4)의 간헐적인 포기 중 포기 중단된 무산소 상태시에 간헐포기조 말단에 설치된 수중교반기(11)을 가동하여 간헐포기조 전단으로 공기가 흘러가도록 이송관 또는 내부반송관(12) 중 하나를 설치하여 하ㆍ폐수와 유기성 슬러지를 더욱 접촉시키는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수의 무취화 및 고도처리 장치.