KR100557483B1

KR100557483B1 - 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템 및 처리공법

Info

Publication number: KR100557483B1
Application number: KR1020040029811A
Authority: KR
Inventors: 오태균
Original assignee: (주)에코베이스
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2006-03-07
Also published as: KR20050104497A

Abstract

본 발명은 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템 및 처리공법에 관한 것으로써, 종래의 하수 처리장치는 일정 농도의 유기물질 처리는 가능하지만 질소와 인(T-P) 제거가 잘 안되고 운영비가 많이 소요되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 집수조(110),유량조정조(120),폭기조(130),침전조(140),여과조(150), 소포 및 방류조(160)로 오/하수의 처리시스템을 구성할 때 집수조(110)와 유량조정조(120) 사이에 메디아(172)가 적층된 미생물 증식조(170)를 설치하고, 유량조정조(120)와 폭기조(130) 사이에는 혐기조(180)와 무산소조(190)를 설치하며, 상기 폭기조(130) 내에 메디아(132)를 적층시키고, 폭기조(130)와 침전조(140) 사이에는 처리수 일부를 무산소조(190)로 재 공급하는 순환수조(200)를 설치하며, 상기 여과조(150)에도 미생물 배양을 위한 메디아(152)를 충진시키고 여과조(150)의 역세수를 폭기조(130)로 반송되게 한 것으로서, 본 발명은 미생물 증식조와 폭기조 및 여과조 내에 다량의 메디아를 적층시켜서 물 흐름도를 바꿔주고 유입수량 변화 및 수질 변동에도 안정적으로 미생물 배양을 증식시킬 수 있어 시스템 전체에서 질소와 인 제거 효율이 뛰어나므로 적은 비용에 고도처리가 가능한 것이다.

유량조정조, 미생물 증식조, 메디아, 폭기조, 침전조, 여과조, 순환수조

Description

메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템 및 처리공법 {Advanced treatment system and method for foul water of middle.small size village by using a media}

도 1 은 본 발명의 처리 과정을 나타낸 블럭도

도 2 는 본 발명의 처리과정을 도시한 처리계통도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

120 : 유량조정조 121,131: 에어공급관

130 : 폭기조 132,152,172: 메디아

140 : 침전조 150 : 여과조

170 : 미생물 증식조 180 : 혐기조

190 : 무산소조 200 : 순환수조

210 : 가성소다약품탱크 220 : PAC약품탱크

본 발명은 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템 및 처리공법에 관한 것으로써, 더욱 상세히는 자연생태계 먹이 연쇄의 생물 정화 원리를 이용하여 호기성 미생물의 배양효율 증대와 함께 오/하수 속에 함유된 질소(T-N)나 인(T-P)의 제거 효율이 뛰어나고, 저렴한 시설비와 유지관리비가 저렴하여 경제성이 있는 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템 및 처리공법에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라는 가정이나 소규모의 가내공업, 축산농가 등의 무단 오염물 배출로 인하여 각종 오수와 산업 및 축산폐수 및 생활하수 (이하 오/하수라 칭함) 에는 오염적 특성이 상당히 복잡하다고 할 수 있으며, 이들 오/하수 속에는 질소(T-N)와 인(T-P)이 다량 함유되어 있다.

그리고 오랜 연구에 의하여 이러한 오/하수 속에 함유된 질소(T-N)와 인(T-P) 성분은 적조현상과 수질 오염 등을 일으키는 주범인 것으로 밝혀진 바 있다. 따라서, 오/하수는 항상 정수처리를 하여 BOD(생물학적 산소요구량: 이하 BOD 라 칭함)를 최대한 낮춘 상태로 방류하여야만 관련 법규에 저촉되지 않게 된다.

즉, 각종 오/하수 속에는 하천이나 해안을 오염시키는 유기물질 질소(T-N)와 인(T-P)이 다량 함유되어 있고 색도가 다량 함유되어 있어서 이를 정화처리 하지않고 그대로 방류할 경우에는 적조현상과 함께 물고기가 떼죽음을 당하는 등 생태계가 심각하게 파괴되는 현상이 종종 발생하고 있는 실정에 처해있어 방류수의 수질기준이 점차적으로 강화되고 있는 추세에 있다.

그 일례로서, 하수처리장에는 1996년부터 질소(T-N)와 인(T-P)을 규제하고 있고, 앞으로는 오수처리에 까지 적용될 전망이며, BOD(생물학적 산소요구량) 및 SS 와 질소 및 인(T-P)이 서로 관계없다고 해석할 수도 있겠으나 수질 분석결과는 BOD와 SS가 높으면 질소와 인(T-P)도 동시에 상승한다.

따라서, 기존의 활성 슬러지 등의 처리공정은 질소나 인(T-P) 같은 영양물질을 제거하기 위하여 과다한 폭기조 용량을 필요로 하며, 급격한 부하변동에 대처하는 능력에 한계가 있으며, 처리시스템의 운전과 유지 관리에 난점이 많다고 할 수 있다.

또한 근본적으로 생물학적 오/하수 처리에 있어서 최종 처리 효율과 성능의 향상은 미생물의 농도를 높게하여 줌으로서 최종 처리 효율을 향상시킬 수 있음은 널리 알려진 사실이라고 할 것이며, 이를 위해서는 폭기조 내의 미생물 농도는 약 5,000mg/ℓ이상 유지시켜야 하는데 기존의 활성 슬러지 처리공정에서는 침전조에서의 미생물의 분리가 문제시되어 좋은 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결 보완하기 위한 방안으로 다양한 부착 성장 미생물을 이용하는 방법이 꾸준히 연구되어져 왔으나, 1999년 까지는 방류수의 수질 기준이 상수원 보호지역을 제외하고는 BOD 80mg/ℓ이하로 규제되어 오던 것이 2000년 부터는 10mg/ℓ이하로 점차적으로 강화되어 가고 있어 고도처리가 반드시 요구되는 실정이다.

이를 해결하기 위해 현재 개발되어 사용되고 있는 것으로 오/하수 정화 처리시스템을 이용한 생물학적 처리방법으로는 특허 제272758호 및 실용신안 190709호가 있고, 화학적 처리방법으로는 특허 제278798호가 있다.

하지만, 상기 처리방법들은 일정 농도의 유기물질 처리는 가능하지만 오/하수의 정화처리시 항상 문제가 되고 있는 상기 질소(T-N)와 인(T-P) 성분은 효과적 으로 제거되지 못하고 있다.

또한 이를 보완한 처리기술 개발이 활발하게 연구 중에 있거나 개발되었다고 하더라도 시설단가가 높고 운영비가 고가이며, 경제성이 없어서 현장에서 실용화되지 못하고 있는 실정이며, 이에 따라 상당량의 질소(T-N)와 인(T-P) 성분이 다량 함유된 오/하수 정화처리에 따른 현실적 대응 방안이 확립되지 못한 실정이다.

따라서, 본 발명은 현장에서의 오랜 경험과 연구 끝에 상기한 종래의 제반 문제점을 두루 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 오/하수의 BOD를 낮추어 주는 호기성 미생물이 신속하게 배양되게 하므로서 질소(T-N)와 인(T-P), BOD, COD, SS의 처리 효율이 양호함과 아울러 시공비와 유지 보수비가 저렴하고 중/소규모의 용량에 적합하며, 무인으로 가동시킬 수 있는 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템 및 처리공법을 제공하는 데 있다.

이하, 본 발명의 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예의 기술구성 및 작용을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 처리 과정을 나타낸 블럭도이고, 도 2 는 본 발명의 처리과정을 도시한 처리계통도로서, 오/하수가 집수조(110)에 모인 다음 유량조정조(120), 폭기조(130), 침전조(140), 여과조(150)를 차례로 거쳐 소포 및 방류조(160)를 통해 방류되게 하는 처리시스템의 구성은 종래와 같다고 할 수 있다.

본 발명은 블로아(B)와 연결된 에어공급관(121)을 통해 내부로 에어가 공급되는 유량조정조(120)와 집수조(110) 사이에 메디아(172)가 적층되어 있는 미생물 증식조(170)를 형성한 것을 특징으로 하며, 유량조정조(120)와 폭기조(130) 사이에는 미생물에 의한 유기물의 흡수가 일어나면서 인(T-P)을 방출하는 혐기조(180) 및 질소산화물을 질소가스로 변화시키는 무산소조(190)를 설치한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 블로아(B)와 연결된 에어공급관(131)이 바닥에 설치된 통상의 폭기조(130) 역시 메디아(132)를 적층시켜 설치한 것을 특징으로 하며, 그러한 폭기조(130)와 침전조(140) 사이에는 용존산소(DO) 농도를 조정하여 질소와 인을 제거함과 아울러 그 처리수 일부를 무산소조(190)로 재 공급하는 순환수조(200)를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 순환수조(200)와 침전조(140) 사이의 처리수 라인에는 가성소다약품탱크(210)와 PAC약품탱크(220)의 공급라인을 연결하여 필요시 인 응집제가 공급되게 한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 여과조(150)는 블로어(B)와 연결된 에어공급관(151)이 바닥에 설치되고, 그 상부에는 미생물이 접촉되어 배양되는 메디아(152)를 충진시켜서 슬러지 발생량 감소와 함께 노화 퇴적된 미생물군의 탈락을 유도하고 활동성이 양호한 미생물은 역세수라인(153)을 통해 폭기조(130)로 반송되게 형성한 것을 특징으로 한다.

도면중 미설명 부호 (P1)는 유량조정조(120)의 오/하수를 혐기조(180)로 펌 핑 공급하는 펌프이고, (P2)는 순환수조(200)의 처리수를 무산소조(190)로 재 순환시키는 펌프이며, (P3)는 침전조(140)의 침전오니(슬러지)를 오니농축조(230)나 혐기조(180)로 공급하는 펌프이고, (P4)는 오니농축조(230) 바닥의 오니를 오니저류조(240)로 보내는 펌프 이며, (P5)는 소포 및 방류조(160)의 처리수를 폭기조(130)로 보내 살수되게 하는 펌프이다.

이러한 본 발명의 처리시스템에 의한 처리공정 중 침수조에 모인 오/하수의 유량조정공정, 폭기공정, 침전공정, 여과공정의 각 처리공정을 차례로 거친 다음 소포 및 방류공정을 통해 방류되게 하는 오/하수의 처리공법은 종래와 같다고 할 수 있다. 본 발명의 특징은 상기 유량조정조(120)에서 유량조정공정을 행하기 전에 내부에 채워진 메디아(172)에 의해 집수조(110)에서 유입되는 물의 흐름을 바꾸어주면서 다량의 미생물을 증식하여 오/하수를 1차 정화된 상태로 유량조정조에 유입되게 하는 미생물증식단계를 행함에 있다.
이와 같이 형성된 본 발명은 집수조(110)와 유량조정조(120) 사이의 미생물 증식조(170)에 메디아(172)가 적층되어 있으므로 물 흐름도를 바꾸어 주며, 그 메디아(172)에 의해 미생물이 다량 증식되면서 유입수량 변화 및 수질(부하) 변동에 강하다. 특히 이러한 미생물 증식조(170)는 유량조정조(120) 내로 오/하수가 유입되기 전에 밀물과 썰물 역할을 하므로 자연 갯벌이 정화될 때와 같은 원리로 정화가 1차 이루어 진다.

그리고 본 발명은 상기 폭기공정을 행하기 전에 오/하수의 미생물에 의한 유기물 흡수가 일어나게 하는 혐기 처리단계 및 질소산화물을 질소가스로 변화시키는 무산소처리단계를 선행하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 미생물 증식조(170)에서 미생물이 다량 포함된 오/하수가 유량조정조(120)를 거쳐 혐기조(180)로 유입되면 혐기조(180)에서는 미생물에 의한 유기물의 흡수가 일어나면서 오/하수에 함유된 인(T-P) 성분의 방출이 양호하게 이루어지며, 무산소조(190)에서는 무산소 상태에서 질소 산화물을 질소가스로 변화시켜 시스템 전체에서 질소 제거와 함께 인 성분의 방출을 방해하지 않도록 하여주므로 인(T-P) 제거가 효과적으로 이루어진다.

그리고 에어공급관(131)을 통해 오/하수에 에어가 공급되는 폭기조(130)에 메디아(132)를 적층시켜 놓으면 수온에 민감한 미생물의 부착과 탈리가 주기적(7~10일: 미생물 성장에 따라 약간의 변동이 있음)으로 이루어지면서 미생물의 왕성한 활동과 더불어 유입수량 변화와 수질(부하) 변동에도 안정적으로 작용하여 미생물 증식이 양호하게 되며, 이에 따라 폭기조(130)에서는 유기물 분해 및 질산화가 일어남과 동시에 인(T-P) 성분의 충분한 섭취가 일어나게 된다.

또한 본 발명은 침전공정 처리 전에 용존산소(DO) 농도조정 및 처리수 일부를 무산소 처리단계때 재 공급 순환시키는 단계를 선행하고, 메디아를 이용한 여과공정에서 오/하수를 여과시켜 통과시키면서 미생물이 다량 포함된 역세수를 폭기공정으로 반송시키는 단계를 행함을 특징으로 한다. 이와 같이 하면 오/하수가 유입되는 순환수조(200)에서는 시스템 전체에서의 용존산소(DO) 농도 조정에 따라 질소(T-N)와 인(T-P) 제거효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 상기 순환수조(200)에서 침전조(140)로 유입되는 오/하수의 인 제거가 충분히 이루어지지 않았을 경우에는 가성소다약품탱크(210) 및 PAC약품탱크(220)를 통해 인 응집제인 가성소다와 PAC약품을 투입하므로 침전조(140)에서의 인 응집력을 높혀줄 수 있으며, 이러한 인 응집제의 약품 투입은 인 제거가 충분히 되지 않는 비상시에만 사용하도록 한다.

또한 상기 침전조(140)에서는 침강상태에서 용존산소(DO)가 풍부한 슬러지의 경우 외부로의 반송됨을 낮추어 주므로서 슬러지 발생량이 종래의 처리방식에 비해 상당히 적다고 할 수 있다.

그리고 여과조(150) 역시 충진된 메디아(152)에 부착되어 배양되는 호기성 미생물들이 상당량의 슬러지를 없애주므로 슬러지 자산화로 슬러지의 발생량을 미미하게 만들어 주며, 노화 퇴적된 미생물군은 탈락을 유도하고 활동성이 양호한 미생물의 일부는 역세수와 함께 폭기조(130)로 반송시키므로 시스템 전체에서 질소와 인 성분 및 COD 성분의 제거 효율을 높힐 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 처리시스템 및 처리공법은 유량조정조 내의 미생물 증식조와 폭기조 및 여과조 내에 다량의 메디아를 적층시켜서 물 흐름도를 바꿔주고 유입수량 변화 및 수질 변동에도 안정적으로 미생물 배양을 증식시켜 주므로 시스템 전체에서 질소(T-N) 및 인(T-P) 등의 불순물 제거 효율이 뛰어나 중.소규모 마을에서 발생되는 오/하수의 고도처리가 가능한 효과가 있다.

그리고, 종래에 비해 구조가 간단하여 시설비가 저렴하면서도 공정에 따른 작동이 간편하고 유지관리비가 저렴하여 경제성이 있으며, 부하변동에 대한 대응이 용이함과 아울러 기후 영향이 적은 효과가 있다.

또한, 슬러지 발생량이 적으므로 슬러지 반송을 간헐적으로 행하여도 되며, 중.소규모의 마을에서 발생되는 오/하수의 고도 처리가 가능하면서 무인가동이 가능하여 경비를 절감할 수 있는 효과도 있다.

Claims

오/하수가 집수조(110)에 모인 다음 유량조정조(120), 폭기조(130), 침전조(140), 여과조(150)를 차례로 거쳐 소포 및 방류조(160)를 통해 방류되게 하는 오/하수의 처리시스템을 구성함에 있어서,

에어가 공급되는 유량조정조(120)와 집수조(110) 사이에는 내부에 메디아(172)가 적층된 미생물 증식조(170)를 설치하고, 유량조정조(120)와 폭기조(130) 사이에는 미생물에 의한 유기물 흡수가 일어나는 혐기조(180)와 질소산화물을 질소가스로 변화시키는 무산소조(190)를 차례로 설치하며,

상기 폭기조(130) 내에는 메디아(132)를 적층하여 채우고, 폭기조(130)와 침전조(140) 사이에는 용존산소(DO) 농도 조정 및 처리수 일부를 무산소조(190)로 재 공급하는 순환수조(200)를 설치하며,

상기 여과조(150)는 바닥에 설치된 에어공급관(151) 상부에 미생물 배양을 위한 메디아(152)를 충진시키고, 역세수를 폭기조(130)로 반송되게 한 것을 특징으로 하는 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

순환수조(200)와 침전조(140) 사이의 처리수 공급라인에 가성소다약품탱크(210)와 PAC약품탱크(220)의 공급라인을 연결하여 필요시 인 응집제가 공급되게 한 것을 특징으로 하는 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리시스템.
집수조에 모인 오/하수가 유량조정공정, 폭기공정, 침전공정, 여과공정의 각 처리공정을 차례로 거친 다음 소포 및 방류공정을 통해 방류되게 하는 오/하수의 처리공법에 있어서,

상기 유량조정공정을 행하기 전에 내부에 채워진 메디아에 의해 집수조에서 유입되는 물의 흐름을 바꾸어주면서 다량의 미생물을 증식하여 오/하수를 1차 정화된 상태로 유량조정조에 유입되게 하는 미생물 증식단계와;

상기 폭기공정을 행하기 전에 행하는 오/하수의 미생물에 의한 유기물 흡수가 일어나게 하는 혐기처리단계 및; 질소산화물을 질소가스로 변화시키는 무산소처리단계와;

상기 침전공정을 행하기 전에 용존산소(DO) 농도조정 및 처리수 일부를 무산소처리단계로 재 공급 순환시키는 단계와;

메디아를 이용한 여과공정에서 오/하수를 여과시키면서 미생물이 다량 포함된 역세수를 폭기공정으로 반송시키는 단계;

를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리공법.
제 3 항에 있어서,

상기 순환단계에서 침전공정을 행하기 위한 처리수 공급때 인응집제를 공급함을 특징으로 하는 메디아를 이용한 중.소규모 마을 하수도 고도 처리공법.