KR100562943B1

KR100562943B1 - 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치

Info

Publication number: KR100562943B1
Application number: KR1020040025024A
Authority: KR
Inventors: 이병헌
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2006-03-23
Also published as: KR20050099811A

Abstract

본 발명은 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템에 관한 것으로, 농축조 상징액, 탈수기 탈리액 등으로 이루어진 반류수와 반송슬러지를 전기분해하여 생물반응조로 유입시키도록 한 것이다

이를 위하여 본 발명은 부유물질 제거조와 생물반응조와 고액분리조와 슬러지 처리조를 구비하고, 상기 고액 분리조에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지와 상기 슬러지처리조에서 발생하는 반류수를 함께 또는 각각 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지와 반류수를 생물 반응조로 보내는 제 1전기분해조 또는 제 2전기분해조와 제 3전기분해조로 구성되는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 제공하여, 하폐수처리장의 영양소 제거효율을 증진시키고 생물학적 폐 슬러지의 발생량을 감소시킬 수 있게 한다.

전기분해조, 반류수, 슬러지처리, 생물 반응조, 유기물질, 질소·인 제거

Description

슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치{Advaned wastewater treatment system with electrolysis of sludge and sidestream}

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리시스템의 공정예도

도 2는 도 1의 생물 반응조에 대한 다른 실시예도

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리시스템의 공정예도

도 4는 도 3의 생물 반응조에 대한 다른 실시예도

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리시스템의 공정예도

도 6은 도 5의 생물 반응조에 대한 다른 실시예도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 부유물질제거조 20 : 생물반응조

30 : 고액분리조 40 : 슬러지 처리조

50 : 슬러지/반류수 전기분해조 55 : 슬러지 전기분해조

57 : 반류수 전기분해조 60 : 슬러지 무산소조

70 : 혐기조 80 : 무산소조

90 : 호기조 110 : 유입수

120 : 부유물질제거공정의 유출수 130 : 부유물 혼합액(MLSS)

140 : 최종 처리수 150,155,160 : 생물학적 폐 슬러지

170 : 부유물질제거공정 슬러지 180 : 반류수

190 : 전기분해된 슬러지/반류수 191 : 전기분해된 슬러지

195 : 전기분해된 반류수 200 : 슬러지 케익

210 : 내부반송슬러지

본 발명은 하폐수처리장의 슬러지 처리과정에서 발생되는 슬러지와 반류수를 전기분해 처리하여 하폐수 처리효율을 증대시킬 수 있는 고도 하폐수처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러지 처리과정에서 발생되는 슬러지와 반류수를 전기분해 처리하여 생물학적 폐 슬러지의 발생량을 줄이고 하폐수 처리효율을 높일 수 있도록 한 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 하폐수처리공정은 예비처리, 1차처리, 2차처리, 고도처리, 슬러지처리공정으로 나뉘어지며, 그 중 2차처리공정은 주로 생물학적 처리공정으로서 사용된 생물 반응조는 살수여과상, 활성슬러지, 회전원판법 등이 있는데, 초기에는 유기물질을 제거하는 공정으로부터 시작하였다.

최근에는 부영양화에 따른 해역의 적조현상이 문제되면서 생물학적 질소 및 인의 제거 공법이 개발되고 있다. 질소제거에 많이 사용되는 생물반응조는 MLE(Modified Ludzack-Ettinger)공정이며, 질소 및 인의 동시 처리에 많이 사용되는 생물반응조는 A2/O(Anaerobic-Anoxic-Oxic)공정과 여러 가지의 A2/O변법이 활용되고 있다. 또한 산화구나 SBR(Sequencing Batch Reactor)공법의 여러 병형공법도 개발되고 있다.

외국의 A2/O공정의 변법으로는 UCT(University of Cape Town), Bardenpho, PhoStrip, VIP(Virginia Initiative Plant), Osawa, MUCT(Modified University of Cape Town), PID(Phase Isolation Ditch), DeNiPho 공법 등이 있다. 메디어 공정으로는 생물학적 여과공정인 프랑스 Degremont사의 Biofor, O.T.V.사의 Biostyr, 또한 SBR계열은 ICEAS(Intermittent Cycle Extended Aeration System), Ominiflo SBR, CASS(Cyclic Activated Sludge System), CAST 공법 등이 있다.

한국에서 개발되는 A2/O 계열의 공정으로는, DNR(Daewoo Nutrient Removal), NAP(Night Added Process), 풍림산업의 P/L-II, ACS(ASRT Control System), PADDO(Pre-anoxic, Anaerobic, Anoxic-1, Anoxic-2, Oxic), HDF(Hanwha Dynamic Flow), DeN&P, PhICD(Phase Isolation Intra Clarifier Ditches)등의 반류수주입 슬러지탈질조를 포함한 생물학적 영양소제거 공법 등이 있다.

메디아를 이용한 A2/O계열은 CNR(cilium nutrient removal), SM(samsung media) process, NAP(nightsoil added process), SDPR(SK Denitrifying Phosphorus Removal), BioFor, HBR(hanmee bio reactor), HBR II, SPAD(sulfur particle autotrophic denitrification) 공법 등이 있다.

생물반응조에서 막을 이용하는 공정으로는 HANT(Hyundai Advanced Nutrients Treatment), KIMAS(Kolon Immersed Membrane Activated Sludge) 등의 여러 MBR(membrane bio reactor) SYSTEM 공법 등이 있다.

SBR 계열은 KIDEA(Kumho & KIST intermittently Decanted Extended Aeration), MSBR, 태영의 TSBR 및 CSBR(Constant Sequencing Batch Reactors), AquaMSBR, PSBR(Pumyang Sequencing Batch Reactors) 공법 등이 있다.

특수 미생물을 이용한 B3 공법 등이 있다.

이상의 여러 공정들은 하폐수처리의 생물 반응조에 대한 공정들로서, 이러한 생물반응조는 미생물이 유기물질을 분해하면서 세포 즉, 생물학적 슬러지를 생산하게 되며, 상기 슬러지를 농축, 소화, 탈수 등의 방법으로 처리하는 과정에서 농축조 상징핵, 소화조 상징액, 탈리액 등으로 이루어진 반류수의 발생은 필수적이다.

그런데, 이렇게 발생되는 반류수는 하폐수처리장의 유입부에 보내져 하폐수 처리공정에 유기물질 및 영양소 부하량을 증대시키는 원인이 되고 있으며, 이러한 반류수를 처리하려는 노력도 미진하여 반류수에 의한 유기물질 및 영양소 제거공정에 많은 부담이 되고 있다.

상기 반류수의 수질은 하폐수처리장의 공정 및 조건에 따라 다르지만, 일반적으로 반류수가 주는 하폐수처리장의 오염물질부하량에 대한 분율은 아래의 표 1과 같다.

표 1 하수처리장 유입수 부하량에 대한 분율 (%)
항목	농축조	소화조	탈수기	혼합반류수
유량 BOD SS TN TP	0.68 5.16 11.42 5.21 5.94	0.23 4.37 16.44 10.00 11.40	0.30 0.87 3.32 5.42 4.94	1.21 10.40 31.28 20.63 22.28

상기 표 1과 같이 유량부하는 유입수의 1.2%정도이지만, 영양소의 부하량은 20%정도로서 생물학적 영양소제거에 많은 부담을 주고 있다.

또한 최근에는 국제적 규약에 의해 슬러지의 해양투기가 어렵게 되면서 슬러지의 처분에 대한 필요성이 증대되고 있으며, 이러한 생물학적 슬러지의 발생량을 줄이는 방법으로 오존 및 초음파에 의한 처리공정이 제안되고 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 농축조 상징액, 탈수기 탈리액 등으로 이루어진 반류수와 반송슬러지를 전기분해하여 생물반응조로 유입시킴으로써 하. 폐수처리장의 영양소 제거효율을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 생물학적 폐 슬러지의 발생량을 감소시킬 수 있는 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1실시예는, 유입하수 내의 부유물질을 제거하기 위한 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질 제거조와; 상기 부유물질제거조의 유출수와 전기분해 처리된 슬러지/반류수와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지가 유입되어 유기물질 및 영양소를 제거하는 생물반응조와; 상기 생물반응조의 부유물 혼합액(MLSS)으로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지와 최종 처리수을 얻어내는 침지막 혹은 침전지 등의 고액분리조와; 상기 부유물질 제거조에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지와 생물학적 처리과정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지를 처리하여 최종 슬러지케익과 반류수를 배출하는 슬러지 처리조와; 상기 고액 분리조에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지와 상기 슬러지처리조에서 발생하는 반류수를 함께 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지/반류수를 생물 반응조로 보내는 제 1전기분해조로 구성하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2실시예는, 유입하수 내의 부유물질을 제거하기 위한 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질 제거조와; 상기 부유물질제거조의 유출수와 전기분해 처리된 슬러지와 전기분해 처리된 반류수와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지가 유입되어 유기물질 및 영양소를 제거하는 생물반응조와; 상기 생물반응조의 부유물 혼합액(MLSS)으로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지와 최종 처리수를 얻어내는 침지막 혹은 침전지 등의 고액분리조와; 상기 부유물질제거조에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지와 생물학적 처리과정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지를 처리하고 최종 슬러지케익과 반류수를 배출하는 슬러지처리시설과; 상기 생물학적 처리공정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지를 전기분해처리하여 전기분해된 슬러지를 상기 생물 반응조로 보내는 제 2전기분해조와; 상기 슬러지 처리조에 서 발생하는 반류수를 전기분해 처리하여 전기분해된 반류수를 상기 생물 반응조로 보내는 제 3전기분해조로 구성하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 3실시예는, 유입하수 내의 부유물질을 제거하기 위한 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질제거조와; 상기 부유물질제거조의 유출수와 전기분해된 반류수와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지가 유입되어 유기물질 및 영양소를 제거하는 생물반응조와; 상기 생물반응조의 부유물 혼합액(MLSS)로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지와 최종 처리수을 얻어내는 침지막 혹은 침전지 등의 고액분리조와; 상기 생물학적 처리공정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지를 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지를 슬러지 처리조로 보내는 제 2전기분해조와; 상기 부유물질 제거조에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지와 상기 전기분해된 슬러지를 처리하여 최종 슬러지케익과 반류수를 배출하는 슬러지처리조와; 상기 슬러지 처리조에서 발생하는 반류수를 전기분해 처리하여 전기분해된 반류수를 생물 반응조로 보내는 제 3전기분해조로 구성되는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 제공한다.

상기 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예의 구성에 있어서, 특히 상기 생물 반응조는, 전기분해된 슬러지 및 반류수와 반송슬러지가 유입되어 슬러지 내의 질산성 질소를 감소시키는 슬러지 무산소조와; 상기 부유물질 제거조로부터 분할 주입되는 유출수의 일부와 상기 슬러지 무산소조에서 유입된 슬러지가 함께 만나 유기 물질이 제거되고 인이 방출되는 혐기조와; 상기 부유물질제거조로부터 분할 주입되는 유출수의 일부와 상기 혐기조에서 유입된 슬러지와 호기조에서 유입되는 내부반송슬러지가 함께 만나 유기물질과 질소가 제거되는 무산소조와; 상기 무산소조에서 유입된 슬러지 내의 미처리된 유기물질과 암모니아가 제거되고, 인이 과잉 섭취된 부유물질 혼합액을 배출하는 호기조로 구성될 수 있다.

특히, 상기 본 발명의 각 실시예에 적용된 전기분해조에서 유기물질 및 영양소를 제거하는 과정에서 사용되는 극판은 판형, 망형, 원통망형 중의 어느 하나로 이루어지는 티타늄 극판에 이리듐을 코팅하여 형성한 것을 사용할 수 있다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 고도하폐수처리공정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리시스템의 공정예도로서, 본 발명의 제 1실시예는 부유물질 제거조(10)와 생물 반응조(20)와 고액분리조(30)와 슬러지처리조(40)와 제 1전기분해조인 슬러지/반류수 전기분해조(50)로 반응조를 구성하여, 상기 전기분해조에 의해 슬러지와 반류수를 전기분해하여 외부 탄소원으로 공급하게 됨으로써 하폐수 처리효율을 더욱 증진시킬 수 있게 할 뿐만 아니라, 이 공정은 생물 반응조(20)에서 발생하는 슬러지(155)와 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 하나의 슬러지/반류수 전기분해조(50)에서 함께 전기분해 함으로써 전기분해 장치를 간소화 시킬 수 있게 한 것이다.

상기 부유물질 제거조(10)는 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성되어 유입하수(110) 내의 고형물질을 스크린 또는 여과 등에 의해 침전 및 분리시켜 부유물질을 제거하는 처리공정을 갖는다.

상기 생물 반응조(20)는 상기 부유물질 제거조(10)에서 나오는 유출수(120)와 전기분해조(50)에서 보내지는 전기분해 처리된 슬러지/반류수(190)와 고액분리조(30)에서 반송되는 생물학적 폐 슬러지(150)가 유입되며, 유기물질 및 영양소를 제거하는 처리공정을 갖는다. 이러한 생물 반응조(20)에 사용가능한 공정으로는 MLE 공정, A2/O 공정, 메디아를 이용한 A2/O계열의 공정, A2/O공정의 여러가지 변법, 메디어 공정, 산화구나 SBR 공법, 막을 이용하는 공정, 특수 미생물을 이용한 B3 공법 등이 사용될 수 있으며, 이하에 나열되는 여러 공정들은 본 발명의 생물 반응조에 대해 적용 가능한 공정들이다.

A2/O 계열의 공정은 앞서 기술한 DNR, NAP, P/L-II, ACS, PADDO, DASPro, HDF, DeN&P 등의 반류수주입 슬러지탈질조를 포함한 생물학적 영양소제거(HS+)공정 등이며, 메디아를 이용한 A2/O 계열의 공정은 CNR, SM process, NAP, SDPR, BioFor, HBR, HBR II, SPAD 공법 등이며, A2/O공정의 변법은 UCT, Bardenpho, PhoStrip II, VIP, Osawa, MUCT, PID, DeNiPho 공법 등이며, 메디어 공정은 Biofor, Biostr 등이며, SBR 계열의 공정은 ICEAS, Ominiflo SBR, CASS, CAST, KIDEA, MSBR, TSBR, CSBR, AquaMSBR, WECSBR, PSBR 공법 등이며, 막을 이용하는 공정은 HANT, KIMAS, MBR 시스템 공법 등이 사용될 수 있다.

상기 고액분리조(30)는 침지막 혹은 침전지 등으로 구성되며, 상기 생물 반응조(20)의 부유물 혼합액(MLSS)(130)으로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지(150,155,160)와 최종 처리수(140)을 얻어내는 공정을 갖는다.

상기 슬러지 처리조(40)는 상기 부유물질 제거조(10)에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지(170)와 생물학적 처리과정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(160)를 처리하여 최종 슬러지케익(200)과 반류수(180)를 배출하는 공정을 갖는다.

상기 제 1전기분해조인 슬러지/반류수 전기분해조(50)는 상기 고액 분리조(30)에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(155)와 상기 슬러지처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 함께 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지/반류수(190)를 생물 반응조(20)로 보내는 처리공정을 갖는다. 이 전기분해 처리에 의한 유기물질 및 영양소 제거과정은 전기분해조의 전극판에서 일어나는 직접 산화방식과 전극판에서 발생된 레디칼에 의한 간접산화방식에 의해 분해가 이루어진다. 여기서 상기 전기분해조는 자유표면을 갖는 개방형 반응조를 사용할 수도 있으며, 일정 압력하의 관형태 반응조에 슬러지를 유입시키는 자유표면이 없는 폐쇄형 반응조로 운전될 수 있다. 또한 상기 전기분해조에 사용되는 극판은 판형, 망형, 원통망형 중의 어느 하나로 구성되는 티타늄 극판을 사용할 수 있으며, 상기 티타늄 기판의 부식을 방지하기 위해서는 상기 티타늄 극판을 이리듐으로 코팅하여 형성하는 것이 바람직하다. 특히 상기 극판은 처리하고자 하는 하폐수의 종류에 따라 그 형태를 달리 선택하여 사용할 수가 있는데, 판형의 경우 전력 소모는 높지만 처리효율을 감안하여 볼때 악성폐수 처리공정에 적용되는 것이 좋고, 망형 또는 원통 망형의 경우 저전 력 처리공정에 적용되는 것이 바람직할 것이다. 이러한 전기분해조는 이하에서 예시되는 제 2실시예 및 제 3실시예에서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

도 2는 도 1의 생물 반응조에 대한 다른 실시예도로서, 특히 본 발명의 제 1실시예에 적용된 상기 생물 반응조(20)가 본 출원인(발명자도 동일함)에 의한 대한민국 특허등록 제10-041721호(명칭 :"반류수 주입 슬러지 탈질조를 포함한 생물학적 영양소 제거장치")에 기재된 슬러지 무산소조(60)와 혐기조(70)와 무산소조(80)와 호기조(90)의 순으로 반응조를 구성한 상태를 예시하고 있다.

상기 대한민국 특허등록 제10-0401721호의 생물반응조는, 농축조 상징액, 탈수기 탈리액 등으로 이루어진 반류수 등의 외부탄소원을 유입수에 넣어 처리하지 않고 슬러지탈질조에 주입하여 탈질속도를 높이고 질소·인의 제거효율을 증진시킬 수 있도록 한 것으로서, 종래의 A₂O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정에 슬러지 내생탈질을 추가한 DNR((Daewoo Nutrient Removal)공정은 슬러지 탈질조에서 내생탈질을 사용하여 탈질속도가 느리고, 분뇨를 주입한 NAP(Nightsoil Added Process)공정은 추가적인 질소·인의 주입으로 후속처리조의 증가에 대한 부담이 있는 등의 문제점을 해소할 수 있도록 구성한 것이다.

상기 도 2의 생물 반응조(20)에서, 슬러지 무산소조(60)는 상기 제 1전기분해조(50)에서 함께 전기분해된 슬러지/반류수(190)와 상기 고액 분리조(30)에서 반송되는 슬러지(150)가 유입되어 슬러지 내의 질산성 질소를 감소시키는 처리공정을 갖는다.

상기 혐기조(70)는 상기 부유물질 제거조(10)로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 슬러지 무산소조(60)에서 유입된 슬러지가 함께 만나 유기물질이 제거되고 인이 방출되는 처리공정을 갖는다.

상기 무산소조(80)는 상기 부유물질 제거조(10)로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 혐기조(70)에서 유입된 슬러지와 호기조(90)에서 유입되는 내부반송슬러지(210)가 함께 만나 유기물질과 질소가 제거되는 처리공정을 갖는다.

상기 호기조(90)는 상기 무산소조(80)에서 유입된 슬러지 내의 미처리된 유기물질과 암모니아가 제거되고, 인이 과잉 섭취된 부유물질 혼합액(130)을 배출하는 처리공정을 갖는다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리시스템의 공정예도로서, 본 발명의 제 2실시예는 부유물질 제거조(10)와 생물 반응조(20)와 고액 분리조(30)와 슬러지 처리조(40) 및 두 개의 제 2,3전기분해조, 즉, 슬러지와 반류수를 각각 전기분해하기 위한 슬러지 전기분해조(55)와 반류수 전기분해조(57)를 포함하여 구성한 것이다.

그 중에서 특히 상기 제 2전기분해조인 슬러지 전기분해조(55)는 상기 생물학적 처리공정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(155)를 전기분해처리하여 전기분해된 슬러지(191)를 상기 생물 반응조(20)로 보내고, 상기 제 3전기분해조인 반류수 전기분해조(57)는 상기 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 전기분해 처리하여 전기분해된 반류수(195)를 상기 생물 반응조(20)로 보낸다.

따라서 상기 생물 반응조(20)는 부유물질제거조의 유출수(120)와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지(150), 및 각각 전기분해 처리된 슬러지(191)와 전기분해 처리된 반류수(195)가 유입된다.

이 공정은 생물학적 처리공정에서 발생하는 슬러지(155)와 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 각각 다른 전기분해조(55,57)를 이용하여 전기분해함으로써, 슬러지 전기분해시와 반류수 전기분해시의 조건을 최적화시킬 수 있는 점에서 유리하다.

도 4는 도 3의 생물 반응조에 대한 다른 실시예도로서, 특히 본 발명의 제 2실시예에 적용된 상기 생물 반응조(20)가 상기 언급된 바 있는 대한민국 특허등록 제10-041721호의 슬러지 무산소조(60)와 혐기조(70)와 무산소조(80)와 호기조(90)의 순으로 반응조를 구성한 상태를 예시하고 있다.

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 슬러지 및 반류수의 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리시스템의 공정예도로서, 본 발명의 제 3실시예는 상기 제 2실시예의 구성에서 특히 제 2전기분해조인 슬러지 전기분해조(55)의 설치 위치가 다르게 구성된 것이다.

여기서, 특히 상기 제 2전기분해조인 슬러지 전기분해조(55)는 상기 생물학적 처리공정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(160)를 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지(191)를 슬러지 처리조(40)로 보낼 수 있도록 구성한 것이며, 상기 제 3전기분해조(57)는 상기 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 전기분해 처리하여 전기분해된 반류수(195)를 상기 생물 반응조(20)로 보낸다.

따라서 상기 생물 반응조(20)는 부유물질제거조의 유출수(120)와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지(150), 제 3전기분해조(57)에서 전기분해 처리된 반류수(195)가 유입된다.

이 공정은 생물학적 처리공정에서 발생하는 슬러지(155)와 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(1780)를 각각 다른 전기분해조(55,57)를 이용하여 전기분해함으로써, 슬러지 전기분해시와 반류수 전기분해시의 조건을 최적화시킬 수 있는 점에서 유리함이 있으며, 또한 전기분해된 슬러지(191)가 생물 반응조로 보내지지 않고 슬러지 처리조(40)에 보내짐으로써, 기존 생물반응조(20)로 보내야만 했던 부담으로 인하여 회피되는 강전압을 전기분해장치에 주입하여 폐슬러지의 감량화를 극대화시킬 수 있는 점에서 유리하다.

도 6은 도 5의 생물 반응조에 대한 다른 실시예도로서, 특히 본 발명의 제 3실시예에 적용된 상기 생물 반응조(20)가 상기 언급된 바 있는 대한민국 특허등록 제10-041721호의 슬러지 무산소조(60)와 혐기조(70)와 무산소조(80)와 호기조(90)의 순으로 반응조를 구성한 상태를 예시하고 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 각 실시예에 대한 각 처리공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1실시예의 경우, 부유물질 제거조(10)에서는 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질 제거공정을 통해 유입하수(110) 내의 부유물질을 제거하여 유출수(120)를 생물 반응조(20)에 내보낸다.

다음으로 생물 반응조(20)에서는 상기 부유물질 제거공정에서 나오는 유출수(120)와 전기분해 처리된 슬러지/반류수(190)와 고액 분리된 후 반송되는 반송슬러지(150)가 유입되어 앞에서 예시된 바와 같은 생물학적 처리공정을 통해 유기물질 및 영양소를 제거하여 부유물질 혼합액(130)을 배출하게 된다.

특히 상기 생물 반응조(20)가 도 2와 같이 구성되는 경우, 전기분해 처리된 슬러지/반류수(190)와 고액분리공정의 반송슬러지(150)가 슬러지 무산소조(60)에 유입되어 슬러지 내의 질산성 질소가 감소되며, 다음으로 혐기조(70)에서는 상기 부유물질 제거공정으로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 슬러지 무산소조(60)에서 나오는 슬러지가 유입되어 유기물질이 제거되고 인이 방출된다. 아울러 무산소조(80)에는 상기 부유물질 제거공정으로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 혐기조(70)에서 나오는 슬러지와 호기조(90)에서 유입되는 내부 반송슬러지(210)가 함께 유입되어 이곳에서 유기물질과 질소가 제거된다. 이후 호기조(90)에서는 상기 무산소조(80)에서 유입된 슬러지 내의 미처리된 유기물질과 암모니아가 제거되고 인이 과잉 섭취된 부유물질 혼합액(130)을 배출할 수 있게 된다.

이러한 생물학적 처리공정은 농축조 상징액, 탈수기 탈리액 등으로 이루어진 반류수 등의 외부탄소원을 유입수에 넣어 처리하지 않고 우선 슬러지탈질조에 주입하여 탈질속도를 높인 후 투입하게 되므로 질소·인의 제거효율을 증진시킬 수 있게 되며, 전기분해에 의해 슬러지와 반류수를 전기분해하여 외부탄소원으로 공급하기 때문에 그 효율을 더욱 증진시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 고액분리조(30)에서는 상기 생물 반응조(20)에서 나오는 부유물질 혼합액(130)을 분리막 혹은 침전지 등을 통해 고액분리하여 미생물과 상징수를 분리해냄으로써 생물학적 폐 슬러지(150,155,160)와 최종 처리수(140)를 배출하게 된다.

다음으로 상기 슬러지 처리조(40)에서는 상기 부유물질 제거공정에서 발생하는 1차 슬러지인 부유물질 제거공정 슬러지(170)와 생물 반응공정 혹은 고액분리공정에서 발생하는 2차 슬러지인 생물학적 폐 슬러지(150,155,160)를 처리하여 최종 슬러지케익(200)과 함께 반류수(180)을 각각 배출하게 된다.

마지막으로 상기 제 1전기분해조(50)에서는 상기 생물학적 처리공정의 슬러지(155)와 상기 슬러지 처리공정에서 발생하는 반류수(180)를 함께 전기분해함으로써 전극판에서 일어나는 직접산화방식 또는 전극판에서 발생된 레디칼에 의한 간접산화에 의해 유기물질 및 영양소를 분해하여 전기분해 처리된 슬러지/반류수(190)를 생물 반응조(20)로 보낼 수 있게 된다.

다음으로 제 2실시예의 경우, 생물 반응조(20)에서는 상기 부유물질 제거공정에서 나오는 유출수(120)와 각각의 전기분해조(55,57)에서 전기분해 처리된 슬러지(191)와 반류수(195)와 고액 분리된 후 반송되는 반송슬러지(150)가 유입되어 앞에서 예시된 바와 같은 생물학적 처리공정을 통해 유기물질 및 영양소를 제거하여 부유물질 혼합액(130)을 배출하게 된다.

두 전기분해조(55,57)에서는 상기 생물학적 처리공정의 슬러지(155)와 상기 슬러지 처리공정의 반류수(180)를 각각 전기분해함으로써 전극판에서 일어나는 직 접산화방식 또는 전극판에서 발생된 레디칼에 의한 간접산화에 의해 유기물질 및 영양소를 분해하여, 각각 전기분해 처리된 슬러지(191)와 반류수(195)를 생물 반응조(20)로 보낼 수 있게 된다.

마지막으로 제 3실시예의 경우, 생물 반응조(20)에서는 상기 부유물질 제거공정에서 나오는 유출수(120)와 전기분해 처리된 반류수(195)와 고액 분리된 후 반송되는 반송슬러지(150)가 유입되어 앞에서 예시된 바와 같은 생물학적 처리공정을 통해 유기물질 및 영양소를 제거하여 부유물질 혼합액(130)을 배출하게 된다.

그리고 슬러지 처리조(40)에서는 상기 부유물질 제거공정에서 발생하는 1차 슬러지인 부유물질 제거공정 슬러지(170)와 생물 반응공정 혹은 고액분리공정에서 발생하여 1차 전기분해조(57)를 통해 전기분해 처리된 슬러지(191)를 처리하여 최종 슬러지케익(200)과 함께 반류수(180)을 각각 배출하게 된다.

제 2전기분해조(55)에서는 상기 고액분리되어 나온 슬러지(160)를 1차 전기분해처리하여 전기분해 처리된 슬러지(191)를 슬러지 처리조(40)에 배출하게 되며, 제 3전기분해조(57)에서는 상기 슬러지 처리공정에서 발생하는 반류수(180)를 전기분해함으로써 전극판에서 일어나는 직접산화방식 또는 전극판에서 발생된 레디칼에 의한 간접산화에 의해 유기물질 및 영양소를 분해하여 전기분해 처리된 반류수(195)를 생물 반응조(20)로 보낼 수 있게 된다.

이상의 본 발명에 의하면, 하폐수 처리장의 슬러지 처리과정에서 발생하는 슬러지를 전기분해조를 통하여 전기분해 처리함으로써, 하수처리장에서 슬러지의 발생량을 감소시킬 수 있으며, 또한 슬러지 처리과정에서 발생하는 반류수를 전기분해하여 유기물질 및 영양소를 처리하므로서 하수처리장의 처리효율을 증대시킬 수 있게 되고, 특히 영양소가 비교적 높고, 유기물질이 낮은 하폐수처리장의 경우 본 발명에서와 같이 전기분해 처리된 슬러지 및 반류수를 외부탄소원으로 활용할 수 있도록 함으로써 하폐수 처리장에서의 반류수 활용도를 높이는 등의 이점을 얻을 수 있다.

Claims

유입하수(110) 내의 부유물질을 제거하기 위한 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질제거조(10)와;

상기 부유물질제거조의 유출수(120)와 전기분해 처리된 슬러지/반류수(190)와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지(150)가 유입되어 유기물질 및 영양소를 제거하는 생물반응조(20)와;

상기 생물반응조의 부유물 혼합액(MLSS)(130)으로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지(150,155,160)와 최종 처리수(140)을 얻어내는 침지막 혹은 침전지인 고액분리조(30)와;

상기 부유물질 제거조(10)에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지(170)와 생물학적 처리과정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(160)를 처리하여 최종 슬러지케익(200)과 반류수(180)를 배출하는 슬러지 처리조(40)와;

상기 고액 분리조에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(155)와 상기 슬러지처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 함께 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지/반류수(190)를 생물 반응조(20)로 보내는 제 1전기분해조(50)로 구성하는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.
제 1항에 있어서, 상기 생물 반응조(20)는,

상기 제 1전기분해조(50)에서 함께 전기분해된 슬러지/반류수(190)와 상기 고액 분리조에서 반송되는 슬러지(150)가 유입되어 슬러지 내의 질산성 질소를 감소시키는 슬러지 무산소조(60)와;

상기 부유물질 제거조로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 슬러지 무산소조(60)에서 유입된 슬러지가 함께 만나 유기물질이 제거되고 인이 방출되는 혐기조(70)와;

상기 부유물질제거조로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 혐기조(70)에서 유입된 슬러지와 호기조에서 유입되는 내부반송슬러지(210)가 함께 만나 유기물질과 질소가 제거되는 무산소조(80)과;

상기 무산소조(80)에서 유입된 슬러지 내의 미처리된 유기물질과 암모니아가 제거되고, 인이 과잉 섭취된 부유물질 혼합액(130)을 배출하는 호기조(90)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.
유입하수(110) 내의 부유물질을 제거하기 위한 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질 제거조(10)와;

상기 부유물질제거조의 유출수(120)와 전기분해 처리된 슬러지(191)와 전기분해 처리된 반류수(195)와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지(150)가 유입되어 유기물질 및 영양소를 제거하는 생물반응조(20)와;

상기 생물반응조의 부유물 혼합액(MLSS)(130)으로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지(150,155, 160)와 최종 처리수(140)을 얻어내는 침지막 혹은 침전지인 고액분리조(30)와;

상기 부유물질제거조(10)에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지(170)와 생물학적 처리과정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(160)를 처리하고 최종 슬러지케익(200)과 반류수(180)를 배출하는 슬러지처리조(40)와;

상기 생물학적 처리공정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(155)를 전기분해처리하여 전기분해된 슬러지(191)를 상기 생물 반응조(20)로 보내는 제 2전기분해조(55)와;

상기 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 전기분해 처리하여 전기분해된 반류수(195)를 상기 생물 반응조(20)로 보내는 제 3전기분해조(57)로 구성하는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.
제 3항에 있어서, 상기 생물 반응조(20)는,

상기 제 2전기분해조(55)에서 전기분해된 슬러지(191)와 상기 제 3전기분해조(57)에서 전기분해된 반류수(195)와 상기 고액 분리조에서 반송되는 슬러지(150)가 유입되어 슬러지 내의 질산성 질소를 감소시키는 슬러지 무산소조(60)와;

상기 부유물질 제거조로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 슬러지 무산소조(60)에서 유입된 슬러지가 함께 만나 유기물질이 제거되고 인이 방출되는 혐기조(70)와;

상기 부유물질제거조로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 혐기조(70)에서 유입된 슬러지와 호기조에서 유입되는 내부반송슬러지(210)가 함께 만나 유기물질과 질소가 제거되는 무산소조(80)과;

상기 무산소조(80)에서 유입된 슬러지 내의 미처리된 유기물질과 암모니아가 제거되고, 인이 과잉 섭취된 부유물질 혼합액(130)을 배출하는 호기조(90)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.
유입하수(110) 내의 부유물질을 제거하기 위한 스크린, 미세스크린, 드럼스크린, 침전지 등의 조합으로 구성된 부유물질제거조(10)와;

상기 부유물질제거조의 유출수(120)와 전기분해된 반류수(195)와 고액분리되어 반송되는 생물학적 폐 슬러지(150)가 유입되어 유기물질 및 영양소를 제거하는 생물반응조(20)와;

상기 생물반응조의 부유물 혼합액(MLSS)(130)로부터 미생물을 고액분리하여 생물학적 폐 슬러지(150,160)와 최종 처리수(140)을 얻어내는 침지막 혹은 침전지인 고액분리조(30)와;

상기 생물학적 처리공정에서 발생하는 생물학적 폐 슬러지(160)를 전기분해 처리하여 전기분해된 슬러지(191)를 슬러지 처리조(40)로 보내는 제 2전기분해조(55)와;

상기 부유물질 제거조(10)에서 발생하는 부유물질제거공정 슬러지(170)와 상기 전기분해된 슬러지(191)를 처리하여 최종 슬러지케익(200)과 반류수(180)를 배출하는 슬러지처리조(40)와;

상기 슬러지 처리조(40)에서 발생하는 반류수(180)를 전기분해 처리하여 전기분해된 반류수(195)를 생물 반응조(20)로 보내는 제 3전기분해조(57)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.
제 5항에 있어서, 상기 생물 반응조(20)는,

상기 제 3전기분해조(57)에서 전기분해된 반류수(195)와 상기 고액 분리조에서 반송되는 슬러지(150)가 유입되어 슬러지 내의 질산성 질소를 감소시키는 슬러지 무산소조(60)와;

상기 부유물질 제거조로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 슬러지 무산소조(60)에서 유입된 슬러지가 함께 만나 유기물질이 제거되고 인이 방출되는 혐기조(70)와;

상기 부유물질제거조로부터 분할 주입되는 유출수(120)의 일부와 상기 혐기조(70)에서 유입된 슬러지와 호기조에서 유입되는 내부반송슬러지(210)가 함께 만나 유기물질과 질소가 제거되는 무산소조(80)과;

상기 무산소조(80)에서 유입된 슬러지 내의 미처리된 유기물질과 암모니아가 제거되고, 인이 과잉 섭취된 부유물질 혼합액(130)을 배출하는 호기조(90)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.
제 1항 또는 제 3항 또는 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 전기분해조에서 사용되는 극판은 판형, 망형, 원통망형 중의 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리 장치.
제 7항에 있어서, 상기 전기분해조에서 사용되는 극판은 티타늄에 이리듐을 코팅하여 형성한 것을 특징으로 하는 슬러지 및 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수 처리장치.