KR100468403B1

KR100468403B1 - 축산폐수 처리 장치

Info

Publication number: KR100468403B1
Application number: KR1020040037008A
Authority: KR
Inventors: 김명호; 김영배
Original assignee: 주식회사 청록이엔지; 김명호
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-01-31

Abstract

본 발명은 축산 농가의 소, 돼지 사육시 발생되는 농도가 높고, 수량의 변화가 심한 폐수를 처리하는 위해 탈수시설과 탈질조 및 여과시설을 포함하는 축산폐수 처리 장치에 관한 것으로, 축산 폐수 중 분을 상등폐수와 폐슬러지로 고액분리하는 농축조(1); 상기 농축조(1)에서 생성된 폐슬러지로부터 응집제를 사용하여 탈수시켜, 고형케이크와 탈수여액으로 분리하는 탈수시설(2); 상기 농축조(1)의 상등폐수와 탈수시설(2)의 탈수여액과 축산폐수 중 뇨가 유입되고, 상기 축산폐수 중의 수리부하량 및 오염물질 변화를 균등화시키는 유량조절시설(3); 상기 유량조절시설(3)과 연결되어, 질소 및 인을 제거하는 탈질조(4); 상기 탈질조(4)와 연결되어 폐수에 산소를 주입하여 교반시키는 폭기조(5); 상기 폭기조(5)에서 나온 폐수를 중력에 의해 상등폐수와 혼탁액으로 고액분리하여 혼탁액은 탈질조(4) 또는 폭기조(5)로 이송시키는 1차침전조(6); 상기 1차침전조(6)의 상등폐수를 공급받아 오염물질 변화를 균등화시키는 1차처리수조(7); 염화제2철을 첨가하여 상기 1차처리수조(7)를 지나온 폐수 중에 함유되어 있는 콜로이드상태의 불순물 입자를 뭉치게 하는 반응조(8); 상기 반응조(8)를 지나온 폐수에 NaOH를 투입하여 pH를 7까지 상승시키는 중화조(9); 상기 중화조(9)에서 나온 폐수에 응집제를 첨가하여 플록(Floc)으로 형성시키는 응집조(10); 상기 응집조(10)에서 형성된 플럭(Floc)을 중력에 의하여 자연 침강시켜 폐슬러지와 상등폐수로 고액분리하고, 상기 폐슬러지는 농축조(1)로 이송시키는 2차침전조(11); 상기 2차침전조(11)의 상등폐수의 오염물질 변화를 균등화시키는 2차처리수조(12); 상기 2차처리수조(12)를 지난 상등폐수에 질소인제거제를 첨가하여 질소와 인의 제거 및 탈취하고, 일정주기로 역세시켜 생성되는 역세수는 농축조(1)로 이송시키는 여과시설(13); 상기 여과시설(13)에서 처리된 상등폐수를 방류조정하는 방류조(14); 및 상기 방류조(11)로부터 방류되는 양을 측정하는 유량계를 포함하는 축산폐수 처리 장치이다.

Description

축산폐수 처리 장치{Livestock wastewater treatment device}

본 발명은 축산폐수 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산 농가의 소, 돼지 사육시 발생되는 농도가 높고, 수량의 변화가 심한 폐수를 처리하는 위해 탈수시설과 탈질조 및 여과시설을 포함하는 축산폐수 처리 장치에 관한 것이다.

축산폐수는 소, 말, 돼지의 분뇨와 축산 세척수가 혼합되어 발생되는 폐수로 오염부하량이 높아 미처리시 방류 하천의 수질악화 및 소호의 부영양화를 초래하며, 지하수 및 토양을 오염시킬 뿐만 아니라 악취 및 해충 발생 등으로 쾌적한 생활환경을 해치는 요인이 되고 있다.

예를 들어 돼지가 생성하는 오염물질의 농도는 다음 표와 같다.

<표 1> 오염물질 농도(단위:mg/L)

구분	BOD	COD	SS	T-N	T-P
돼지	분	61,000	262,000	183,000	10,000	4,100
돼지	뇨	5,000	9,000	4,500	4,400	320

축산물은 국민보건 향상과 식생활에 주요한 비중을 차지하고 있으며 축산업은 농촌경제의 주요 소득원으로 축산폐수의 적정한 처리는 농촌 소득원 보호에 매우 중요하다.

그러나, 일부 축산폐수는 미처리된 채로 방류되고 있어, 이로 인한 하천 및 호수의 수질오염을 방지하고자 여러 가지 처리방법이 이용된다.

대부분의 축산분뇨가 폐기물 처리업체를 통해 퇴비화 되어 다시 농지로 환원되고 있지만, 이 과정에서 비교적 많은 부분을 차지하는 분뇨의 액상부분은 분뇨의퇴비화를 위한 부정적 요인으로 작용하고 있다.

또한, 고농도 질소를 포함하는 축산분뇨 폐수의 경우에는 적용실적이 미비하고 고농도 질소로 인해 폐수처리시설이 제대로 가동되지 않는 등의 문제점이 있어 축산분뇨 폐수의 처리가 어려운 실정이다.

축산폐수의 적정관리를 위해 1981년 환경보전법에서 대규모 축산시설을 축산폐수 배출시설로 규제하였고, 1987년부터는 폐기물관리법을 제정하여 중규모 축산시설에 대하여 축산폐수 정화시설을 설치토록 의무화하였으며 1991년 오수ㆍ분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률이 제정되면서 이원화되어 있던 축산폐수 관련 규제를 일원화하였다.

그러나, 일부 축산폐수는 미처리된 채로 방류되고 있어, 이로 인한 하천 및 호소의 수질오염을 방지하고자 안출된 본 발명의 목적은, 우사, 돈사에서 발생된 분을 고액 분리하기 위하여 종래의 처리시설 보다 탈수시설을 우선적으로 포함시키고, 또한 부영양화 원인물질인 질소ㆍ인을 처리하기 위하여 무산소조와 여과시설을 포함하는 축산폐수 처리 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 블럭도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 농축조 2: 탈수시설

3: 유량조절시설 4: 탈질조

5: 폭기조 6: 1차 침전조

7: 1차 처리수조 8: 반응조

9: 중화조 10: 응집조

11; 2차 침전조 12: 2차 처리수조

13: 여과시설 14: 방류조

15: 유량계

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 축산 폐수 중 분을 상등폐수와 폐슬러지로 고액분리하는 농축조(1); 상기 농축조(1)에서 생성된 폐슬러지로부터 응집제를 사용하여 탈수시켜, 고형케이크와 탈수여액으로 분리하는 탈수시설(2); 상기 농축조(1)의 상등폐수와 탈수시설(2)의 탈수여액과 축산폐수 중 뇨가 유입되고, 상기 축산폐수 중의 수리부하량 및 오염물질 변화를 균등화시키는 유량조절시설(3); 상기 유량조절시설(3)과 연결되어, 질소 및 인을 제거하는 탈질조(4); 상기 탈질조(4)와 연결되어 폐수에 산소를 주입하여 교반시키는 폭기조(5); 상기 폭기조(5)에서 나온 폐수를 중력에 의해 상등폐수와 혼탁액으로 고액분리하여 혼탁액은 탈질조(4) 또는 폭기조(5)로 이송시키는 1차침전조(6); 상기 1차침전조(6)의 상등폐수를 공급받아 오염물질 변화를 균등화시키는 1차처리수조(7); 염화제2철을 첨가하여 상기 1차처리수조(7)를 지나온 폐수 중에 함유되어 있는 콜로이드상태의 불순물 입자를 뭉치게 하는 반응조(8); 상기 반응조(8)를 지나온 폐수에 NaOH를 투입하여 pH를 7까지 상승시키는 중화조(9); 상기 중화조(9)에서 나온 폐수에 응집제를 첨가하여 플록(Floc)으로 형성시키는 응집조(10); 상기 응집조(10)에서 형성된 플럭(Floc)을 중력에 의하여 자연 침강시켜 폐슬러지와 상등폐수로 고액분리하고, 상기 폐슬러지는 농축조(1)로 이송시키는 2차침전조(11); 상기 2차침전조(11)의 상등폐수의 오염물질 변화를 균등화시키는 2차처리수조(12); 상기 2차처리수조(12)를 지난 상등폐수에 질소인제거제를 첨가하여 질소와 인의 제거 및 탈취하고, 일정주기로 역세시켜 생성되는 역세수는 농축조(1)로 이송시키는 여과시설(13); 상기 여과시설(13)에서 처리된 상등폐수를 방류조정하는 방류조(14); 및 상기 방류조(11)로부터 방류되는 양을 측정하는 유량계를 포함하는 축산폐수 처리 장치이다.

상기의 탈수시설(2)에 첨가되는 응집제는 아니온계 또는 카치온계 응집제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기의 질소인제거제로 카다로스Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ와, CSP(Compound Stony Pellet)와 WCSP(Waster Compound Stony Pellet)을 사용하는 것이 바람직하다

싱기의 1차처리수조에 니켈함량 200ppm인 염화제2철을 주입하여 pH 3~4로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 중화조(9)에 첨가되는 NaOH는 순도 98% 이상인 것이 바람직하다.

상기의 응집조(10)에 첨가되는 응집제는 고분자 응집제 폴리머인 것이 바람직하다.

상기의 여과시설(13)의 역세주기는 3~4회/주인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 처리 장치는 도 1에서 와 같이 축산폐수를 축산폐수 처리 장치로써, 하기하는 바와 같이 탈수시설(2)과 탈질조(4) 및 여과시설(13)을 포함시킴으로써, 축산분뇨의 액상부분의 퇴비화와 질소 및 인을 제거할 수 있는 것을 주된 특징으로 한다.

농축조(1)는 유입 분뇨 및 각각의 공정에서 발생된 폐슬러지와 폐수 중의 고형물질을 농축시키는 시설로써, 축산 폐수 중 분을 고액분리하여, 상등폐수는 유량조절시설(3)으로 보내고, 아래에 가라앉은 폐슬러지는 탈수시설(2)로 보낸다.

탈수시설(2)에서는 카치온계 응집제를 주입하여, 침전된 1차 슬러지를 탈수하는 시설로써, 이 때 생성되는 고체케이크는 퇴비로 재이용되고, 탈수된 탈수여액은 유량조절시설(3)로 공급된다. 탈수시설(2)의 추가는 기타 축산폐수 처리 방법과 본 발명의 첫 번째 다른 시설이다.

상기 탈수시설(2)에서 응집제로 아니온계를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 탈수시설(2)에 사용되는 탈수기는 벨트프레스를 이용하는 탈수기를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유량조절시설(3)에는 상기 탈수시설(2)에서 형성된 탈수여액과, 축산폐수 중 뇨가 유입된다.

상기 유량조절시설(3)시설은 폐수 중의 수리부하량 및 오염물질 변화를 균등화시킨다.

상기 유량조절시설에 연결된 탈질조(4)는 부영양화 원인 물질인 질소와 인을 제거하는 시설로써, 기타 축산폐수 처리 방법과 본 발명의 두 번째 다른 시설이다.

침전된 슬러지가 일정한 시간이 지나면 부패하여 부상하고 수질악화 및 처리 공정에서 정상적인 처리가 어렵고, 이 상태에서 폭기를 시키면 2차 침전조에서 핀 플록(Floc) 현상이 일어난다. 따라서, 탈질조(4)에서는 물리적, 화학적 방법인 합성제올라이트 및 흡착물질인 카다로스 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ((주)태윤크린사 제품)과 CSP(특허출원 번호 2002-0029088), WCSP(특허출원 번호 2004-0036897)를 이용하여 질소ㆍ인을 제거하는 시설이다.

폭기조(5)는 폐수의 생물학적 처리시설로써, 필요한 공기, 즉 산소를 주입 교반시키면서 활성슬러지에 의한 유기성 물질의 산화, 미생물의 증식, 자기 산화등 생물학적 반응을 진행시켜 유기물을 제거한다.

즉, 수중 교반기를 설치하여 침전되지 않도록 하고, 대략 48시간에 30분씩 폭기를 시켜 전체적으로 혼합시켜 준다.

1차침전조(6)는 생물학적 처리 후, 플럭(Floc)을 중력에 의하여 자연 침강시켜 고액 분리 제거하는 시설로써, 폐수 중의 부유물질을 침전시켜 상등 폐수만을 1차처리수조(7)로 이송시키고, 폐슬러지는 농축조(1)로, 혼탁액은 탈질조(4) 또는 폭기조(5)로 이송시킨다.

1차처리수조(7)는 1차 생물학적 처리 후 잔존하는 오염물질을 제거하기 위하여 화학적 처리시설 전 단계로 오염물질 변화를 균등화시키는 시설이다.

반응조(8)는 폐수 중에 함유되어 있는 콜로이드상태의 불순물을 최적 pH상태(pH 3~4)에서 염화제2철을 첨가하여 입자를 크게 뭉치게 하는 시설이다.

상기 첨가되는 염화제2철은 니켈함량 200 ppm인 (주) 유니드사의 염화제2철을 주입한다.

중화조(9)는 반응조(8)에서 반응시킨 폐수를 응집조(10)에서 고분자 응집제를 투입시 응집을 용이하게 하기 위하여, NaOH를 투입하여 pH를 7까지 상승시킨다.

상기 첨가되는 NaOH는 (주) 영진화학, (주) 동해사의 NaOH(98%)를 주입한다.

응집조(10)는 중화조(9)에서 반응시킨 다음 응집보조제인 고분자 응집제 폴리머((주)날코코리아, (주)이양화학, (주)코오롱의 고분자 응집제 폴리머 사용)를 첨가해 반응시설에서 형성된 입자끼리의 응집을 촉진시켜 크고 무거운 플록(Floc)으로 형성시키는 시설이다.

2차침전조(11)는 반응조(8), 중화조(9), 응집조(10)에서 화학적 처리 후 생성된 플럭(Floc)을 중력에 의하여 자연 침강시켜 최종적으로 고액분리 제거하는 시설로써, 폐수 중의 부유물질을 침전시킨 후 상등 폐수는 2차처리수조(12)시설로 이송시키고, 침전된 부유물질은 농축조(1)로 이송시킨다.

2차처리수조(12)는 화학적 처리 후 잔존하는 오염물질을 제거하기 위하여 여과시설 전 단계로 오염물질 변화를 균등화시키는 시설이다.

여과시설(13)은 상등 폐수 중 2차로 질소와 인을 처리하고 탈취하는 시설로써, 탈질조(4)와 같은 합성제올라이트 및 흡착물질(CSP, WCSP)을 사용한다. 여과시설(13)은 본 발명의 세 번째 다른 시설이다.

여과시설(13)의 역세주기는 통상 1~2회/주이나, 본 발명은 3~4회/주로 하고, 역세수는 (1)시설로 이송한다. 혼합상태를 수시 관찰하여 레벨 스위치를 설치 일정량씩 펌핑하여 후 처리공정에서 부하 변동이 없도록 유의하여 처리하여야 한다.

방류조(14)는 여과시설(13)에서 처리된 상등폐수를 방류조정하기 위한 시설이다.

상기 방류조(14)의 방류부분에는 유량계(15)를 설치하여 방류되는 양을 점검한다.

상기와 같은 본 발명으로 인하여, 탈수시설(2)을 포함시킴으로써 축산분뇨의 비교적 많은 부분을 차지하는 액상부분 분뇨의 퇴비화가 가능하다.

또한, 본 발명은 탈질조(4) 및 여과시설(13)을 장치에 추가 설치하여 질소와 인을 제거하므로, 종래의 시설보다 질소ㆍ인 농도가 우리나라 오수분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률 제5조 축산폐수처리시설의 방류수수질기준(표 2)에 적합하게 처리 될 수 있다.

<표 2>

구분지역항목	축산폐수배출시설의 설치 허가를 받은 자가 설치한 축산폐수처리시설	축산폐수배출시설의 설치신고를 한 자가 설치한 축산폐수처리시설
특정지역	BOD(mg/L)	50이하	150이하
	SS (mg/L)	50이하	150이하
	T-N(mg/L)	260이하	-
	T-P(mg/L)	50이하	-
기타지역	BOD(mg/L)	150이하	350이하
	SS (mg/L)	150이하	350이하

상기와 같은 본 발명은 통하여 축산폐수를 생물학적, 물리적, 화학적 처리 시설로 분과 뇨를 1일 50 ㎥ 이상을 동시에 처리할 수 있다.

이에 따라 가축의 분ㆍ뇨의 처리 시설 용량의 증ㆍ감이 가능할 뿐만 아니라 유기물(BOD, COD, SS)과 질소ㆍ인을 동시에 제거 할 수 방법이 설치된 것이 특징이다.

Claims

축산 폐수 중 분을 상등폐수와 폐슬러지로 고액분리하는 농축조(1);

상기 농축조(1)에서 생성된 폐슬러지로부터 응집제를 사용하여 탈수시켜, 고형케이크와 탈수여액으로 분리하는 탈수시설(2);

상기 농축조(1)의 상등폐수와 탈수시설(2)의 탈수여액과 축산폐수 중 뇨가 유입되고, 상기 축산폐수 중의 수리부하량 및 오염물질 변화를 균등화시키는 유량조절시설(3);

상기 유량조절시설(3)과 연결되어, 질소 및 인을 제거하는 탈질조(4);

상기 탈질조(4)와 연결되어 폐수에 산소를 주입하여 교반시키는 폭기조(5);

상기 폭기조(5)에서 나온 폐수를 중력에 의해 상등폐수와 혼탁액으로 고액분리하여 혼탁액은 탈질조(4) 또는 폭기조(5)로 이송시키는 1차침전조(6);

상기 1차침전조(6)의 상등폐수를 공급받아 오염물질 변화를 균등화시키는 1차처리수조(7);

염화제2철을 첨가하여 상기 1차처리수조(7)를 지나온 폐수 중에 함유되어 있는 콜로이드상태의 불순물 입자를 뭉치게 하는 반응조(8);

상기 반응조(8)를 지나온 폐수에 NaOH를 투입하여 pH를 7까지 상승시키는 중화조(9);

상기 중화조(9)에서 나온 폐수에 응집제를 첨가하여 플록(Floc)으로 형성시키는 응집조(10);

상기 응집조(10)에서 형성된 플럭(Floc)을 중력에 의하여 자연 침강시켜 폐슬러지와 상등폐수로 고액분리하고, 상기 폐슬러지는 농축조(1)로 이송시키는 2차침전조(11);

상기 2차침전조(11)의 상등폐수의 오염물질 변화를 균등화시키는 2차처리수조(12);

상기 2차처리수조(12)를 지난 상등폐수에 질소인제거제를 첨가하여 질소와 인의 제거 및 탈취하고, 일정주기로 역세시켜 생성되는 역세수는 농축조(1)로 이송시키는 여과시설(13);

상기 여과시설(13)에서 처리된 상등폐수를 방류조정하는 방류조(14); 및

상기 방류조(11)로부터 방류되는 양을 측정하는 유량계를 포함하는 축산폐수 처리 장치.
제 1항에 있어서, 탈수시설(2)에 첨가되는 응집제는 아니온계 또는 카치온계 응집제를 사용하는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리 장치.
제 1항에 있어서, 질소인 제거제로 카다로스Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ와, CSP와 WCSP을 사용하는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리 장치.
제 1항에 있어서, 1차처리수조에 니켈함량 200ppm인 염화제2철을 주입하여 pH 3~4로 변화시키는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리 장치.
제 1항에 있어서, 중화조(9)에 첨가되는 NaOH는 순도 98% 이상인 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리 장치.
제 1항에서 있어서, 응집조(10)에 첨가되는 응집제는 고분자 응집제 폴리머인 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리 장치.
제 1항에서 있어서, 여과시설(13)의 역세주기는 3~4회/주인 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리 장치.