KR100589723B1 - 고농도 유기성 폐수 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수를 유입하는 유량조정조(10); 상기 유량조정조(10)에서 원수펌프(11)를 통하여 폐수를 공급받아 폐수를 고형물과 액체로 분리시켜 고형물은 케이크상태로 배출시키고 액체는 다음 공정인 혐기조(30)로 배출시키게 되는 고액분리기(20); 상기 고액분리기(20)로부터 고액분리된 액체의 부유고형물을 스컴(scum)층과 혐기성 소화를 통하여 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프(21)를 통하여 다음 공정인 바덴포공정조(40)로 이송시키는 혐기조(30); 상기 혐기조(30)에서 유입된 액체에서 질소를 제거하고 호기성 소화를 통하여 부유고형물을 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프(31)를 통하여 다음 공정인 멤브레인 장치(50)에 이송시키는 바덴포공정조(40); 상기 공정조(40)로부터 유입된 액을 깨끗한 처리수와 농축수로 분리하여 처리수는 방류하고 농축수는 이송펌프(41)를 통하여 다음 공정인 전기분해 장치(60)에 이송시키는 역삼투압 멤브레인 장치(50); 그리고 상기 멤브레인으로부터 유입된 농축수에 함유된 질소산화물을 전기분해하여 가스화하여 대기로 방출시키고 남은 액체를 처리수로서 방류하는 장치(60)를 포함하고 있는 폐수 처리 시스템으로 되어 있다..

바덴포공정조, 멤브레인, 전기분해, 혐기조, 고액분리기

Description

고농도 유기성 폐수 처리 시스템{system for processing organic waste water of high concentration}

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 도,

도 2는 도 1의 혐기조에 대한 상세도.

본 발명은 고농도 유기성 폐수 처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.

고농도 유기성 폐수는 예를 들면 질소성분이 다량함유된 축산폐수가 있다. 이 축산폐수는 분뇨가 분리된 돈사나 슬러리(똥과 오줌이 혼합된) 돈사가 있다. 현재 축산업계에서는 분뇨를 분리하기 위한 시설이 필요한 분뇨가 분리된 돈사 대신에 저장탱크만 필요한 슬러리 돈사를 축산폐수로서 배출하는 실정이다.

통상 슬러리 돈사는 고액분리공정(예를 들면 원심분리기에 의한 고체와 액체분리), 일반생물학처리공정(예를 들면 반덴포공정에 의해 질소, 인, 부유고형물(SS) 제거), 역삼투압을 이용한 멤브레인여과공정(질소, 색도, 및 악취가 제거된 깨끗한 처리수와 고농도의 농축수로 분리), 전기분해공정(농축수에 함유된 가스성 분인 질소산화물이 전기분해되어 가스화되어서 대기로 배출) 순으로 여과처리되어 방류된다.

여기에서 바덴포공정(Bardenpho Porcess)은 무산소조-호기조-무산소조-호기조로 구성된 공정으로서, 질소제거를 위한 공정인 것으로서 공지된 공정이다.

하지만, 고액분리공정은 어느 정도 중량이 나가는 고형물을 폐수로부터 제거시킬 수 있지만, 가벼운 중량을 가지고 있고 눈에 보이지 않은 아주 작은 크기의 부유고형물을 제거하지 못하여, 이후 공정인 바덴포공정에서 상기 제거되지 못한 부유고형물에 의한 폐수의 고농도로 인하여 상기 부유고형물을 슬러지화하여 여과처리하기 위한 생물학적 산소요구량이 높아져서, 바덴포공정을 유지하기 위한 가동동력비 및 바덴포공정 시설설치비가 상승되고 있는 실정이다.

바덴포공정은 아무리 부유고형물, BOD, 질소 제거효율이 높아도, 바덴포공정에 유입되는 폐수의 농도(다향 부유고형물 함유)가 높으면, 상기 부유고형물을 혐기 및 호기처리하여 슬러지 처리하는 데 한계가 있어, 바덴포공정에서 여과처리되어 배출되는 폐수의 농도가 약간만 낮게 할 수 있는 역활만 한다. 이를 해결하기 위해, 스크린 등을 통하여 부유고형물을 걸러서 폐수를 여과시키려는 시도가 있어 왔지만, 이 또한, 눈에 보이는 정도의 크기의 부유고형물만 걸러낼 수 있는 것이지 눈에 보이지 않는 정도의 크기의 부유고형물을 걸러낼 수 있는 것은 아니어서 역시 스크린 등을 통하여 여과 처리된 폐수에는 다량의 부유고형물이 함유하고 있다.

이러한 상태에서, 상기 눈에 보이지 않는 정도의 크기의 부유고형물을 함유한 폐수를 바덴포공정에서 역삼투압을 이용한 멤브레인여과공정으로 유입시키면, 폐수의 질소, 색도와 악취의 제거효율이 우수한 역삼투압 멤브레인여과공정은, 유입된 폐수의 양에 비해, 질소, 색도와 악취가 제거된 깨끗한 소량의 처리수를 방류시킬 수 있고, 여과되지 못한 더욱더 고농도의 농축수를 다량으로 양생하게 될 뿐만 아니라, 부유고형물로 인하여 멤브레인의 막이 조기에 막히게 되어, 비효율적인 처리공정으로 된다.

또한, 이 다량으로 양생된 농축수를 처리하기 위해 고가의 전기분해공정을 이용할 수 있지만, 상기 농축수에는 다량의 질소, 색도, 악취 성분이 함유되어 있어서, 그 성분들을 모두 전기분해하여 가스화시켜서 대기로 배출시킬려면, 그 만큼 그 규모가 커지게 되고, 전해질이 소량 함유된 농축수를 전기분해하기 위한 소금이 다량 필요하게 된다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 바덴포공정 전에 부유고형물을 제거할 수 있는 혐기조를 제공하여, 바덴포공정, 역삼투압을 이용한 멤브레인공정 및 전기분해공정의 여과 효율을 증대시킬 수 있는 고농도 유기성 폐수 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수를 유입하는 유량조정조; 상기 유량조정조에서 원수펌프를 통하여 폐수를 공급받아 폐수를 고형물과 액체로 분리시켜 고형물은 케이크상태로 배출시키고 액체는 다음 공정인 혐기조로 배출시키게 되는 고액분리기; 상기 고액분리기로부터 고액분리된 액체의 부유고형물을 스컴(scum)층과 혐기성 소화를 통하여 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프를 통하여 다음 공정인 바덴포공정조로 이송시키는 혐기조; 상기 혐기조에서 유입된 액체에서 질소를 제거하고 호기성 소화를 통하여 부유고형물을 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프를 통하여 다음 공정인 역삼투압 멤브레인 장치에 이송시키는 바덴포공정조; 상기 바덴포공정조로부터 유입된 액을 색도,질소, 악취가 제거된 깨끗한 처리수와 색도, 질소, 악취를 함유한 농축수로 분리하여 처리수는 방류하고 농축수는 이송펌프를 통하여 다음 공정인 전기분해 장치에 이송시키는 역삼투압 멤브레인 장치; 그리고 상기 역삼투압 멤브레인으로부터 유입된 농축수에 함유된 질소산화물을 전기분해하여 가스화하여 대기로 방출시키고 남은 액체를 처리수로서 방류하는 전기분해장치를 포함하고 있는 폐수 처리 시스템으로 되어 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수 처리 시스템을 도시한 도면.

도 1에는 본 실시예의 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수 처리 시스템이 부호 100으로서 전체적으로 지시되어 있다.

본 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수를 유입하는 유량조정조(10); 상기 유량조정조(10)에서 원수펌프(11)를 통하여 폐수를 공급받아 폐수를 고형물과 액체로 분리시켜 고형물은 케이크상태로 배출시키고 액체는 다음 공정인 혐기조(30)로 배출시키게 되는 고액분리기(20); 상기 고액분리기(20)로부터 고액분리된 액체의 부유고형물을 스컴(scum)층과 혐기성 소화를 통하여 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프(21)를 통하여 다음 공정인 바덴포공정조(40)로 이송시키는 혐기조(30); 상기 혐기조(30)에서 유입된 액체에서 질소를 제거하고 호기성 소화를 통하여 부유고형물을 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프(31)를 통하여 다음 공정인 역삼투압 멤브레인 장치(50)에 이송시키는 바덴포공정조(40); 상기 바덴포공정조(40)로부터 유입된 액을 색도,질소, 악취가 제거된 깨끗한 처리수와 색도, 질소, 악취를 함유한 농축수로 분리하여 처리수는 방류하고 농축수는 이송펌프(41)를 통하여 다음 공정인 전기분해 장치(60)에 이송시키는 역삼투압 멤브레인 장치(50); 그리고 상기 역삼투압 멤브레인으로부터 유입된 농축수에 함유된 질소산화물을 전기분해하여 가스화하여 대기로 방출시키고 남은 액체를 처리수로서 방류하는 전기분해장치(60)를 포함하고 있다.

상기 설명에서 반덴포공정조는 앞서 종래기술에서 설명한 바와 같이 무산소조-호기조-무산소조-호기조로 구성된 조이고, 질소제거를 위한 공정인 것으로서 공지된 공정조이어서 여기에서는 더 이상의 상세한 설명은 생략되며, 또한, 역삼투압을 이용한 멤브레인장치 및 전기분해장치도 공지된 장치이어서, 여기에서는 더 이상의 상세한 설명은 생략된다.

이하, 상기 혐기조(30)에 대한 실시예를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 실시예의 혐기조가 전체적으로 부호 30으로서 지시되어 있다.

이 혐기조(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 횡단면이 장방형인 큰 조(110) 내부를 2개의 중간 조(120, 130)로 구획하는 구획벽(111)이 상기 조(110)에 기립고 정되어 있다.

상기 구획벽(111)은 상기 중간 조(120)에서 여과처리된 폐수가 상기 중간 조(130)에 월류(over flow)하여 유입될 수 있도록 상단에 개구부(112)가 형성되어 있다.

또한, 상기 중간 조(120, 130) 각각에는 상기 중간 조(120, 130) 각각을 두개의 작은 조(140, 150; 160, 170)로 구획하는 구획벽(141, 151)이 기립 현수되어 고정되어 있다.

상기 구획벽(141, 151) 각각은 상기 작은 조(140, 160)에서 여과처리된 폐수가 상기 작은 조(150, 170)에 수중류(under flow)하여 유입될 수 있도록 하단 끝에 개구부(142, 152)가 형성되어 있다.

여기에서 상기 작은 조(140), 상기 작은 조(150), 상기 작은 조(160), 상기 작은 조(170)의 배열순서는 상류에서 하류측으로의 배열순서이다.

상기와 같이 구성된 혐기조(30)에 고액분리기(20)를 통하여 고액분리되어 전처리된 액체가 유입되는 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.

상기 액체는 고액분리기(예를 들면 원심분리기)를 통하여 고체와 액체로 분리된 고농노 유기성 폐수이지만, 상기 고액분리기에서 가벼운 부유고형물이 처리되지 못하여 다량의 부유고형물을 함유하고 있다.

이러한 액체가 본 혐기조(30)의 작은 조(140)에 유입되게 되면, 부유고형물은 작은 조(140)에 담겨진 고농도 유기성 폐수의 표면에 스컴(scum)층(S)으로서 뜨게 되고, 혐기성 소화과정 중에 있는 부유고형물은 작은 조(140) 및 작은 조(150) 의 바닥에 침전층(B)으로서 가라앉게 된다.

이러한 상태에서 계속해서 고액분리기(20)를 통하여 유입되는 새로운 액체가 작은 조(140)에 유입되게 되면, 새로운 액체에 함유된 부유고형물이 상기 작은 조(140)의 상기 스컴층(S)에 걸러져 상기 스컴층(S)을 더욱 더 두꺼운 층으로 만들면서, 여과된 액체가 상기 작은 조(140)의 상기 스컴층(S)을 통하여 상기 작은 조(140) 내부로 유동하여 상기 개구부(142)를 통하여 상기 작은 조(150)에 유입되게 되며, 상기 스컴층(S)에서 혐기성 소화과정중에 있는 부유고형물은 작은 조(140) 및 작은 조(150)의 바닥에 침전층(B)으로서 가라앉게 된다.

상기 개구부(142)를 통하여 상기 작은 조(150)에 유입된 액체는 아직도 상기 작은 조(140)에서 여과되지 못한 부유고형물이 잔존하게 되어, 상기 작은 조(150)에도 부유고형물이 스컴층(S)으로서 작은 조(150)에 담겨진 액체의 표면에 뜨게 되고, 혐기성 소화과정 중에 있는 부유고형물은 작은 조(140) 및 작은 조(150)의 바닥에 침전층(B)으로서 가라앉게 된다.

이러한 상태에서 계속해서 상기 개구부(142)를 통하여 작은 조(140)의 액체가 작은 조(50)에 유입되게 되면, 작은 조(150)에 액체가 일정 레벨 수위를 넘게 되고, 이때, 상기 일정 레벨 수위에 위치된 개구부(112)를 통하여 상기 작은 조(160)에 유입되게 되고, 상기 개구부(112)를 통하여 상기 작은 조(160)에 유입된 액체는 상기 작은 조(50)에서 여과되지 못한 부유고형물이 잔존하게 되어, 상기 작은 조(160)에도 부유고형물이 스컴층(S)으로서 작은 조(160)에 담겨진 액체에 뜨게 되고, 혐기성 소화과정 중에 있는 부유고형물은 작은 조(160) 및 작은 조(170)의 바닥에 침전층(B)으로서 가라앉게 된다.

이러한 상태에서 계속해서 상기 작은 조(150)에서 액체가 작은 조(160)에 유입되게 되면, 액체에 함유된 부유고형물이 상기 작은 조(160)의 상기 스컴층(S)에 걸러져 상기 스컴층(S)을 더욱 더 두꺼운 층으로 만들면서, 여과된 액체가 상기 작은 조(160)의 상기 스컴층(S)을 통하여 상기 작은 조(160) 내부로 유동하여 상기 개구부(152)를 통하여 상기 작은 조(160)에 유입되게 되며, 상기 스컴층(S)에서 혐기성 소화과정 중에 있는 부유고형물은 작은 조(160) 및 작은 조(170)의 바닥에 침전층(B)으로서 가라앉게 된다.

상기 개구부(152)를 통하여 상기 작은 조(170)에 유입된 고농도 유기성 폐수는 상기 작은 조(140)에서 부유고형물을 거의 여과시켜서 상기 작은 조(170)에는 거의 부유고형물 없이 작은 조(170)에 담겨지게 된다.

상기 작은 조(170)에 담겨진 고농도 유기성 폐수는 상기 작은 조(170)의 일정 레벨 이상 담겨지면, 이송펌프(21)를 통해 바덴포공정조(40)으로 보내어 진다.

상기와 같이 구성된 고농도 유기성 폐수 처리 시스템에 의하면, 바덴포공정 전에 부유고형물을 제거하여서, 바덴포공정, 역삼투압을 이용한 멤브레인공정 및 전기분해공정의 여과 효율을 증대시킬 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 고농도 유기성 폐수를 여과처리하여 방류시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 질소성분이 다량 함유된 고농도 유기성 폐수를 유입하는 유량조정조(10);

   상기 유량조정조(10)에서 원수펌프(11)를 통하여 폐수를 공급받아 폐수를 고형물과 액체로 분리시켜 고형물은 케이크상태로 배출시키고 액체는 다음 공정인 혐기조(30)로 배출시키게 되는 고액분리기(20);

   상기 고액분리기(20)로부터 고액분리된 액체의 부유고형물을 스컴(scum)층과 혐기성 소화를 통하여 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프(21)를 통하여 다음 공정인 바덴포공정조(40)로 이송시키는 혐기조(30);

   상기 혐기조(30)에서 유입된 액체에서 질소를 제거하고 호기성 소화를 통하여 부유고형물을 슬러지 처리한 후 남은 액체를 이송펌프(31)를 통하여 다음 공정인 역삼투압 멤브레인 장치(50)에 이송시키는 바덴포공정조(40);

   상기 바덴포공정조(40)로부터 유입된 액을 색도,질소, 악취가 제거된 깨끗한 처리수와 색도, 질소, 악취를 함유한 농축수로 분리하여 처리수는 방류하고 농축수는 이송펌프(41)를 통하여 다음 공정인 전기분해 장치(60)에 이송시키는 역삼투압 멤브레인 장치(50); 그리고

   상기 역삼투압 멤브레인으로부터 유입된 농축수에 함유된 질소산화물을 전기분해하여 가스화하여 대기로 방출시키고 남은 액체를 처리수로서 방류하는 전기분해장치(60)를 포함하고 있는 고농도 유기성 폐수 처리 시스템으로서,

   상기 혐기조(30)는

   큰 조(110) 내부를 2개의 중간 조(120, 130)로 구획하는 구획벽(111)이 상기 조(110)에 기립고정되어 있는 혐기성 소화조로서,

   상기 구획벽(111)은 상기 중간 조(120)에서 여과처리된 폐수가 상기 중간 조(130)에 월류(over flow)하여 유입될 수 있도록 상단에 개구부(112)가 형성되어 있고,

   상기 중간 조(120, 130) 각각에는 상기 중간 조(120, 130) 각각을 두개의 작은 조(140, 150; 160, 170)로 구획하는 구획벽(141, 151)이 기립 현수되어 고정되어 있고,

   상기 구획벽(141, 151) 각각은 상기 작은 조(140, 160)에서 여과처리된 폐수가 상기 작은 조(150, 170)에 수중류(under flow)하여 유입될 수 있도록 하단 끝에 개구부(142, 152)가 형성되어 있으며,

   상기 작은 조(140), 상기 작은 조(150), 상기 작은 조(160), 상기 작은 조(170)의 배열순서는 상류에서 하류측으로의 배열순서인 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 폐수 처리 시스템.
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