KR100467396B1 - 방류수 수처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방류수 수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방류수 수처리 방법에 있어서, 하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉조(2)로 이송하고, 오존발생기(1)에서 발생시킨 오존를 상기 오존접촉조(2)로 이송하여 오존으로 상기 원수를 산화반응시키고, 산화반응을 거친 원수를 응집반응조(3)로 이송하고, 이 응집반응조(3)에 응집제를 주입하여 플록을 형성하고, 이 플록과 상등수를 침전조(4)로 이송하여 침전조(4)에서 플록을 침전시켜 슬러지 형태로 만든 다음, 잔류 상등수를 여과기(5)에 통과시켜 여과수로 정제한 후 흡착조(6)로 이송하고, 이 흡착조(6)에서 여과수에 포함된 불순물을 더욱 더 흡착시키고, 잔류 여과수를 염소소독한 후 용수로 공급하고, 상기 침전조(4)에서 배출된 슬러지를 농축조(7)에서 농축시키고, 탈수장치(8)에서 농축된 슬러지로부터 수분을 제거하여 탈수케이크 형태로 배출하고, 농축조 상등수(10), 탈수여액(11) 및 여과 농축수(9)를 응집반응조(3)로 다시 반송하는 것을 특징으로 하는 방류수 수처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은 방류수 수처리 방법을 이용하면 생활하수를 처리하는 공공하수처리장이나 공장의 폐수처리장 등의 처리후 방류수를 원수로 사용하여 원수 중 존재하는 부유성 고형물, 박테리아, 바이러스, 용존 고형물, 각종 이온 및 영양성분, 냄새 및 색도 유발물질 등을 안정적이고 경제적으로 처리할 수 있다.

Description

방류수 수처리 방법{DISCHARGED WATER TREATMENT METHOD}

[발명이 속하는 기술분야]

본 발명은 방류수 수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생활하수를 처리하는 공공하수처리장이나 공장의 폐수처리장 등의 수처리 후 방류수를 원수로 사용하여 원수 중 존재하는 부유성 고형물, 박테리아, 바이러스, 용존 고형물, 각종 이온 및 영양성분, 냄새 및 색도 유발물질 등을 안정적이고 경제적으로 처리할 수 있는 방류수 수처리 방법에 관한 것이다

[그 분야의 종래기술]

우리나라는 인구밀도가 높고 수자원이 부족하여 매년 용수공급의 부족함을 겪고 있다. 또한 최근에는 그 용수 부족현상이 심각해져 공업용수, 농업용수 등의 공급원 확보가 중요한 문제로 부각되고 있다.

상기 용수 부족문제를 해결할 수 있는 대안의 하나로, 현재 국내의 대규모 건물, 골프장 등의 위락시설, 대규모 공장 등에서 자체적으로 중수도 시설을 설치하는 사례가 많으나 본격적으로 활성화되어 있지는 못하다. 특히 상대적으로 규모가 큰 공공하수처리장, 폐수처리장의 방류수를 원수로 한 이 원수의 재이용 공정은 일부 공장들의 특수한 상황에 대한 개별적인 적용을 제외하고는 체계적인 공정의 연구사례나 적용사례를 찾아보기 힘들다.

방류수를 용수로 재이용하기 위해서는 방류수 중의 부유성 고형물, 박테리아, 바이러스, 용존 고형물, 각종 이온 및 영양성분, 냄새 및 색도 유발물질 등을 제거해야 한다. 그러나 대부분의 하수처리장 또는 폐수처리장에서 생물학적 처리공정을 주된 공정으로 하고 있어 방류수의 처리를 위하여 다시 한번 생물학적 처리공정을 도입하는 것은 공정의 효율면에서 바람직하지 않다.

또한, 일반적으로 방류수의 재이용을 위해서 분리막을 이용한 막분리 공정 또는 활성탄 흡착공정 등이 주로 사용되고 있다. 그러나 방류수는 하수처리장, 폐수처리장의 생물학적 처리 후 침전조에서 침전하지 않고 월류한 미생물을 상당부분 포함하고 있다. 또한 처리장에서 벌킹현상 등이 발생하거나 합류식 관거가 설치된 하수처리장에서 강우로 인하여 급격히 유입유량이 증가하면 방류수 중의 미생물 양은 더욱 많아지게 된다. 이러한 미생물들이 재이용 공정에 적용된 분리막의 표면이나 활성탄 등에 부착하여 성장하는 경우가 빈번히 발생하는데 이러한 미생물들은 분리막의 처리 성능을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 분리막과 흡착여재 등의 교환주기를 앞당겨 처리비용을 증가시키게 된다.

또한, 방류수에는 고형분, 유기물뿐만 아니라 질소, 인 등의 영양염류와 각종 이온성분들이 포함되어 있어 이용하려는 용수의 종류에 따라 이러한 성분이 방해물질로 작용하는 경우가 많다. 현행 우리나라 방류수 수질기준은 질소의 총량은 60 ppm, 인의 총량은 8 ppm으로 규제되어 있으나, 국내 대부분의 하수처리장이 고도처리공정이 아닌 표준 활성슬러지법을 채택하고 있어 질소성분을 고농도로 함유한 방류수가 많은 실정이다.

또한 처리장에서 후처리로서 염소소독을 실시함에 있어서 염소를 소금물이나 해수로부터 전해하여 주입하는 사례가 있고, 매립지 침출수나 음식물쓰레기 처리시설의 침출수 등을 병합하여 처리하는 경우도 많은 등 방류수에는 상당수의 염성분이 포함되게 되므로 이러한 염성분을 반드시 제거해야만 용수로서 사용할 수 있는 경우가 많다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 생활하수를 처리하는 공공하수처리장이나 공장의 폐수처리장 등의 처리후 방류수를 원수로 사용하여 원수 중 존재하는 부유성 고형물, 박테리아, 바이러스, 용존 고형물, 각종 이온 및 영양성분, 냄새 및 색도 유발물질 등을 안정적이고 경제적으로 처리할 수 있는 방류수 수처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 방류수 탈염 수처리 방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 방류수 수처리 방법을 나타내는 공정도이다.

도 2 는 본 발명의 방류수 탈염 수처리 방법을 나타내는 공정도이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1, 1'--- 오존발생기 2, 2'--- 오존접촉조조

3, 3'--- 응집반응조 4, 4'--- 침전조

5, 5'--- 여과기 6--- 흡착조

6'--- 역삼투 여과기 7, 7'--- 농축조

8, 8'--- 탈수장치 9, 9'--- 여과 농축수

10, 10'--- 농축조 상등수 11, 11'--- 탈수여액

12--- 역삼투여과 농축수

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방류수 수처리 방법에 있어서, 하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉조(2)로 이송하고, 오존발생기(1)에서 발생시킨 오존를 상기 오존접촉조(2)로 이송하여 오존으로 상기 원수를 산화반응시키고, 산화반응을 거친 원수를 응집반응조(3)로 이송하고, 이 응집반응조(3)에 응집제를 주입하여 플록을 형성하고, 이 플록과 상등수를 침전조(4)로 이송하여 침전조(4)에서 플록을 침전시켜 슬러지 형태로 만든 다음, 잔류 상등수를 여과기(5)에 통과시켜 여과수로 정제한 후 흡착조(6)로 이송하고, 이 흡착조(6)에서 여과수에 포함된 불순물을 더욱 더 흡착시키고, 잔류 여과수를 염소소독한 후 용수로 공급하고, 상기 침전조(4)에서 배출된 슬러지를 농축조(7)에서 농축시키고, 탈수장치(8)에서 농축된 슬러지로부터 수분을 제거하여 탈수케이크 형태로 배출하고, 농축조 상등수(10), 탈수여액(11) 및 여과 농축수(9)를 응집반응조(3)로 다시 반송하는 것을 특징으로 하는 방류수 수처리 방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 방류수의 수처리 방법에 있어서, 하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉조(2')로 이송하고, 오존발생기(1')에서 발생시킨오존를 상기 오존접촉조(2')로 이송하여 오존으로 상기 원수를 산화반응시키고, 산화반응을 거친 원수를 응집반응조(3')로 이송하고, 이 응집반응조(3')에 응집제를 주입하여 플록을 형성하고, 이 플록과 상등수를 침전조(4')로 이송하여 침전조(4')에서 플록을 침전시켜 슬러지 형태로 만든 다음, 잔류 상등수를 여과기(5)에 통과시켜 여과수로 정제한 후 역삼투여과장치(6')로 이송하고, 이 역삼투여과장치(6')에서 여과수에 포함된 염성분을 더욱 더 여과시키고, 잔류 여과수를 염소소독한 후 용수로 공급하고, 상기 침전조(4')에서 배출된 슬러지를 농축조(7')에서 농축시키고, 탈수장치(8')에서 농축된 슬러지로부터 수분을 제거하여 탈수케이크 형태로 배출하고, 농축조 상등수(10'), 탈수여액(11') 및 여과 농축수(9')를 응집반응조(3')로 다시 반송하고, 역삼투여과 농축수(12)를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 방류수 탈염 수처리 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 방류수 수처리 방법은 하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉조(2)로 이송하고, 오존발생기(1)에서 발생시킨 오존를 상기 오존접촉조(2)로 이송하여 오존으로 상기 원수를 산화반응시키고, 산화반응을 거친 원수를 응집반응조(3)로 이송하고, 이 응집반응조(3)에 응집제를 주입하여 플록을 형성하고, 이 플록과 상등수를 침전조(4)로 이송하여 침전조(4)에서 플록을 침전시켜 슬러지 형태로 만든 다음, 잔류 상등수를 여과기(5)에 통과시켜 여과수로 정제한 후 흡착조(6)로 이송하고, 이 흡착조(6)에서 여과수에 포함된 불순물을 더욱 더 흡착시키고, 잔류 여과수를 염소소독한 후 용수로 공급하고, 상기 침전조(4)에서 배출된 슬러지를 농축조(7)에서 농축시키고, 탈수장치(8)에서 농축된 슬러지로부터 수분을 제거하여 탈수케이크 형태로 배출하고, 농축조 상등수(10), 탈수여액(11) 및 여과 농축수(9)를 응집반응조(3)로 다시 반송하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 방류수 수처리 방법을 나타내는 공정도이다. 이하 본 발명의 방류수 수처리 방법을 도 1을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉조(2)로 이송한다.

그 다음 오존발생기(1)에서 발생시킨 오존을 상기 오존접촉조(2)로 이송하여 오존으로 상기 원수를 산화반응시킨다. 오존발생기(1)에서 발생시킨 오존를 상기 오존접촉조(2)로 이송하는 방법으로는 노즐을 통하여 원수의 유입관에서 원수와 오존을 혼합하여 오존을 오존접촉조(2)로 이송하거나 오존접촉조(2)의 하부에서 산기기를 통하여 원수를 산기함으로써 오존에 의한 산화반응이 오존접촉조(2)에서 일어나도록 하는 것이 바람직하다.

이때 오존의 주입농도는 원수의 오염도에 따라 적정량이 달라질 수 있는데, 일반적인 하수처리장 방류수의 경우 접촉조내에서 오존의 잔류농도가 0.5 ppm 이상으로 유지되도록 주입하면 확실한 원수의 살균효과를 얻을 수 있다.

또한, 오존접촉조(2) 내로 주입되는 오존의 주입량을 줄이기 위하여 산화력이 우수한 과산화수소, 망간, 철 등의 산화제를 오존과 함께 주입해주거나 오존접촉조(2)에 자외선 램프를 설치하는 것도 바람직하다.

오존접촉조(2) 내에서 원수의 체류시간은 주입되는 오존의 농도와 밀접한 관련이 있는 바, 원수의 살균, 원수 내의 유기물의 산화, 원수의 탈취, 원수의 탈색의 효과를 배가시키기 위하여 원수의 오존접촉조(2) 내에서의 체류시간은 20 분 이상이 바람직하다. 그러나 원수의 오존접촉조(2) 내에서의 체류시간에 단순비례하여 상기와 같은 원수의 살균, 원수 내의 유기물의 산화, 원수의 탈취, 원수의 탈색의 효과가 증가하지 않으므로 원수의 오존접촉조(2) 내에서의 체류시간이 2 시간을 초과할 필요는 없다.

그 다음 산화반응을 거친 원수를 응집반응조(3)로 이송하고 이 응집반응조(3)에 응집제를 주입하여 플록을 형성하고, 이 플록과 상등수를 침전조(4)로 이송하여 침전조(4)에서 플록을 침전시켜 슬러지 형태로 만든다.

전단의 원수의 오존처리시 원수 중에 존재하는 부유물의 부분적인 표면산화가 이루어져 부유물의 제타전위가 증가하고 오존처리를 하지 않은 원수에 비하여 적은 양의 응집제를 주입하여 원수 중의 산화된 부유물을 응집반응시킬 수 있다.

응집제로는 황산반토(Al₂(SO₄)₃) 또는 폴리염화알루미늄(PACl) 등이 바람직하다.

상기 응집제의 적정 주입량은 원수의 오염도에 따라 달라질 수 있으며 유입되는 원수의 수질 변동폭이 클 경우에는 원수 내의 부유물(SS)을 측정하여 응집제의 적정 주입량을 주입해주는 것이 바람직하다.

응집시 플럭형성을 용이하게 침전성을 높이려는 목적으로 많이 이용되는 고분자 응집제는 응집반응조(3)에 직접주입하는 대신 응집반응조(3)에서 형성된 플록의 슬러지가 침전조(4)를 통하여 농축조(7)로 이송될 때 주입해주거나 고분자 응집제를 주입하더라고 미량을 응집반응조(3)에 주입하는 것이 바람직하다. 그 이유는 응집반응조(3)에 주입된 고분자 응집제 중 잔류하는 고분자 응집제가 응집반응조(3)의 후단에 연결된 여과기의 분리막 표면에 흡착되어 여과기의 성능을 저하시키고 또한 여과기의 분리막을 오염시키기 때문이다.

전술한 원수의 산화반응 단계에서 과산화수소를 첨가할 경우 과산화수소의 분해에 따른 기포가 응집 침전 과정에서 계속 발생할 수 있어 응집된 슬러지가 침전조(4)에서 기포와 함께 부상할 수 있다. 따라서 이와 같은 부상된 슬러지를 제거하기 위하여 침전조(4)의 상부에 스컴 스키머(scum skimmer)를 설치해주는 것이 바람직하다.

그 다음 상등수를 여과기(5)에 통과시켜 정제한 여과수를 흡착조(6)로 이송한다. 여과기(5)로는 정밀여과 또는 한외여과기가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 여과기(5)의 분리막의 공경의 크기는 최종 요구되는 수질의 용도에 따라 달라질 수 있으며 분리막의 투과수량이 최종 요구되는 수량 이상이 되도록 주기적으로 상기 여과기(5)의 분리막을 투과수 역세척해주는 것이 바람직하다. 또한 이 역세척에 사용된 농축수는 다시 응집반응조(3)로 이송하는 것이 바람직하다.

그 다음 이 흡착조(6)에서 여과수에 포함된 불순물을 더욱 더 흡착시키고, 잔류 여과수를 염소소독한 후 용수로 공급한다. 흡착조에 충진하는 흡착재료는 입상활성탄을 사용하는 것이 바람직하며, 흡착조(6)를 2개 이상으로 분리하거나 흡착조(6) 내부의 단을 나누어 활성탄과 이온 교환수지를 각각 충진하여 운전할 수도 있고 제올라이트 등을 사용할 수도 있다.

또한, 침전조(4)에서 배출된 슬러지를 농축조(7)에서 농축시키고, 탈수장치(8)에서 농축된 슬러지로부터 수분을 제거하여 탈수케이크 형태로 배출하고, 농축조 상등수(10), 탈수여액(11) 및 여과 농축수(9)를 응집반응조(3)로 다시 반송한다.

상기 일련의 과정을 거쳐 수처리된 원수는 공업용수, 농업용수, 하천유지용수, 조경용수, 생활용수 등으로 사용할 수 있는 수질을 나타내며 이후의 송수 및 배수과정에서 미생물의 번식을 막기 위하여 염소소독을 실시한다.

본 발명은 또한, 상기와 같은 방류수 수처리 방법에서 흡착조(6) 대신 역삼투 여과장치(6')를 설치하여 원수 중의 질소 및 각종 염류 성분을 제거하기 위한 방류수 탈염 수처리 방법을 제공한다.

본 발명의 방류수 탈염 수처리 방법은 하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉조(2')로 이송하고, 오존발생기(1')에서 발생시킨 오존을 상기 오존접촉조(2')로 이송하여 오존으로 상기 원수를 산화반응시키고, 산화반응을 거친 원수를 응집반응조(3')로 이송하고, 이 응집반응조(3')에 응집제를 주입하여 플록을 형성하고, 이 플록과 상등수를 침전조(4')로 이송하여 침전조(4')에서 플록을 침전시켜 슬러지 형태로 만든 다음, 잔류 상등수를 여과기(5)에 통과시켜 여과수로 정제한 후 역삼투여과장치(6')로 이송하고, 이 역삼투여과장치(6')에서 여과수에 포함된 염성분과 용존유기물을 더욱 더 여과시키고, 잔류 여과수를 염소소독한 후 용수로 공급하고, 상기 침전조(4')에서 배출된 슬러지를 농축조(7')에서 농축시키고, 탈수장치(8')에서 농축된 슬러지로부터 수분을 제거하여 탈수케이크 형태로 배출하고, 농축조 상등수(10'), 탈수여액(11') 및 여과 농축수(9')를 응집반응조(3')로 다시 반송하고, 역삼투여과 농축수(12)를 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.

도 2 는 본 발명의 방류수 탈염 수처리 방법을 나타내는 공정도이다. 도 2를 참조하여 본 발명의 방류수 탈염 수처리 방법을 설명한다. 본 발명의 방류수 탈염 수처리 방법에서 있어서 오존발생기(1'), 오존접촉조(2'), 응집반응조(3'), 침전조(4'), 여과기(5'), 농축조(7'), 탈수장치(8'), 여과 농축수(9'), 농축조 상등수(10'), 탈수여액(11')의 구성 및 작용은 전술한 방류수 수처리 방법과 동일하다. 차이점이라면 흡착조(6) 대신 역삼투 여과장치(6')를 사용한다는 점이다.

본 발명의 방류수 탈염 수처리 방법에서 여과기(5')에서 여과된 여과수가 역삼투 역삼투 여과장치(6')에 주입되면 여과수 중의 각종 영양염류 및 중금속, 이온성분등이 제거된다.

그러나 역삼투 여과 농축수(12)에 염이 포함되어 있어 응집조(3') 등의 처리공정 내로 다시 반송될 경우 공정 내에 염성분이 축적된다. 따라서 역삼투 여과 농축수(12)는 처리가능한 외부시설로 이송하여 연계처리하거나 배출수로 배출하는 것이 바람직하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 방류수 수처리 방법은 생활하수를 처리하는 공공하수처리장이나 공장의 폐수처리장 등의 처리후 방류수를 원수로 사용하여 원수 중 존재하는 부유성 고형물, 박테리아, 바이러스, 용존 고형물, 각종 이온 및 영양성분, 냄새 및 색도 유발물질 등을 안정적이고 경제적으로 처리할 수 있는 수처리 방법이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능하고, 그와 같은 변형실시도 역시 특허청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

본 발명의 방류수 수처리 방법은 생활하수를 처리하는 공공하수처리장이나 공장의 폐수처리장 등의 처리후 방류수를 원수로 사용하여 원수 중 존재하는 부유성 고형물, 박테리아, 바이러스, 용존 고형물, 각종 이온 및 영양성분, 냄새 및 색도 유발물질 등을 안정적이고 경제적으로 처리할 수 있는 수처리 방법이다.

Claims (2)

1. (A) ⅰ) 하수처리장의 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존 접촉조로 이송한 후, 상기 오존 접촉조에 잔류 농도가 0.5 ppm 이상을 유지하도록 오존을 주입하여 산화 반응을 수행하는 오존 처리 단계;

   ⅱ) 상기 오존 처리된 원수를 응집 반응조로 이송한 후, 상기 응집 반응조에 응집제를 주입하여 플록을 형성하는 단계;

   ⅲ) 상기 형성된 플록과 상등수를 침전조로 이송한 후, 상기 침전조에서 플록을 침전시켜 슬러지를 형성하는 단계;

   ⅳ) 상기 침전조에 존재하는 잔류 상등수를 여과기에 통과시켜 얻어진 여과수를 정제한 다음, 상기 정제된 여과수를 흡착조로 이송하는 단계; 및

   ⅴ) 상기 흡착조에서 여과수에 포함된 불순물을 더욱 더 흡착시킨 후, 잔류 여과수를 염소 소독하여 용수로 공급하는 단계;

   (B) 상기 침전조에서 배출된 슬러지를 농축조에서 농축시킨 후 탈수 장치로 이송하고, 농축된 슬러지의 수분을 제거하여 탈수 케이크 형태로 외부로 배출하는 단계; 및

   (C) 농축조 상등수, 탈수여액 및 여과 농축수를 상기 단계 (A)에서 ⅱ)의 응집 반응조로 다시 반송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방류수 수처리 방법.
2. (A) ⅰ) 하수처리장의 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존 접촉조로 이송한 후, 상기 오존 접촉조에 잔류 농도가 0.5 ppm 이상을 유지하도록 오존을 주입하여 산화 반응을 수행하는 오존 처리 단계;

   ⅱ) 상기 오존 처리된 원수를 응집 반응조로 이송한 후, 상기 응집 반응조에 응집제를 주입하여 플록을 형성하는 단계;

   ⅲ) 상기 형성된 플록과 상등수를 침전조로 이송한 후, 상기 침전조에서 플록을 침전시켜 슬러지를 형성하는 단계;

   ⅳ) 상기 침전조에 존재하는 잔류 상등수를 여과기에 통과시켜 얻어진 여과수를 정제한 다음, 상기 정제된 여과수를 역삼투 여과 장치로 이송하는 단계; 및

   ⅴ) 상기 역삼투 여과 장치의 여과수에 포함된 염 성분을 더욱 여과시킨 후, 잔류 여과수를 염소 소독하여 용수로 공급하는 단계;와

   (B) 상기 침전조에서 배출된 슬러지를 농축조에서 농축시킨 후 탈수 장치로 이송하고, 농축된 슬러지의 수분을 제거하여 탈수 케이크 형태로 외부로 배출하는 단계; 및

   (C)ⅰ) 농축조 상등수, 탈수여액 및 여과 농축수를 상기 단계 (A)에서 ⅱ)의 응집 반응조로 다시 반송하는 단계; 및

   ⅱ) 역삼투 여과 농축수를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 방류수 탈염 수처리 방법.