KR100621650B1

KR100621650B1 - Ｍｂｒ 및 전기산화공정을 이용한 침출수 처리 장치

Info

Publication number: KR100621650B1
Application number: KR20040087256A
Authority: KR
Inventors: 이화복; 최문영; 정재관; 원종철; 홍성균; 김정열; 이호성; 배종복; 홍신표; 윤태광
Original assignee: 주식회사 새 한; 수도권매립지관리공사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-09-19
Also published as: KR20060038097A

Abstract

본 발명은 무산소조, 막분리 반응조, 전기 산화조, 처리수 숙성조로 구성된 고농도 질소함유 침출수 처리 장치에 관한 것으로, UF 분리막을 통해 처리수내 부유물질 및 병원성 미생물을 제거하고 농축된 부유 미생물 혼합액은 무산소조로 반송하여 내부 반송수 중의 질산성 질소를 원수 중의 유기물과 외부에서 인위적으로 조제, 투입되는 외부 탄소원을 탄소원으로 하여 제거하는 MBR(Membrane Bio-Reactor)공정과 저농도의 과산화수소가 투입되는 전기 산화조에서 MBR공정 처리수 중에 함유되어 있는 난분해성 유기물과 색도 물질을 고도로 처리하는 장치를 제공한다.

폐탄소원, TPA, 침출수, 한외 여과막, 과산화수소, 전기산화

Description

ＭＢＲ 및 전기산화공정을 이용한 침출수 처리 장치{APPARATUS FOR LEACHATE TREATMENT BY ＭＢＲ AND ELECTRO-OXIDIZER}

도 1 은 외부 탄소원을 영양원으로 하는 MBR과 전기산화장치가 결합한 침출수 처리장치의 공정 모식도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 외부탄소원 공급장치 2: 무산소조

3: 막분리 반응조 6: 전기산화반응조

7 : 처리수 숙성조 8 : 내부 반송로

9 : 블로워(blower)

BOD(Biochemical Oxygen Demand) : 생물화학적 산소 요구량

COD(Chemical Oxygen Demand) : 화학적 산소 요구량

TKN(Total Kjeldahl Nitrogen) : 총 질소량(TN) 중 유기성 질소와 암모니아성 질소를 말함

본 발명은 침출수 처리장치에 관한것으로, 보다 상세하게는 침출수를 처리하기 위해 MBR(Membrane Bio-Reactor) 공정을 두되 외부 탄소원으로 폐TPA(Terephthalic acid)를 공급하여 상기 침출수에 함유된 질소 특히 암모니아성 질소를 제거하고 상기 질소가 제거된 상태에서 분리막을 통과한 처리수를 전기산화 과정을 거치게 함으로써 난분해성 유기물이나 고농도의 색도 등 오염물질의 산화, 제거는 물론, 슬러지 발생이 전혀 없는 간단하면서 안정적인 침출수 처리장치를 제공한다.

쓰레기 매립장에서 발생되는 침출수는 폐기물의 종류와 매립 양, 매립 연한, 매립지형과 방법, 강우량, 기후조건, 다짐정도 등에 따라 수질특성이 달라진다. 특히 매립경과시간에 따라 성상이 다양하게 변화하는데, 매립 초기인 매립 후 2~3년이 경과 되었을 때는 유기물 농도와 무기이온 농도는 최대치를 보이며, BOD/COD비율이 0.4이상 유지되어 생물학적 처리가 적합하다. 이후 시간이 경과 될수록 매립장 자체 내의 자연 분해에 의해 유기물 농도는 낮아지고, 유기물의 분해에서 생성되는 암모니아로 인해 무기성 질소농도는 오히려 증가되는 특성이 있다. 따라서 매립초기에는 생물학적 처리가 적합하지만 매립 경과기간이 길어 질수록 질소 농도가 증가되면서 생물학적 유기물 처리효율은 저하되고 또한, 난분해성 유기물과 색도의 점유비율은 높아진다. 하지만 침출수 중에 함유된 고농도 질소를 처리하기 위해서는 여전히 생물학적 처리공정이 채택되어, 유기물과 질소를 동시에 제거하고 있다. 통상 생물학적 질소 처리를 위해서는 BOD/TKN 비가 3~5(TKN 즉, 질소를 제거하기 위해서는 적어도 3~5배의 BOD가 필요하다는 뜻) 정도가 적합하지만 5년 이상 경과된 매립장 침출수의 경우 대부분 그 비가 1 이하로써 적절한 질소처리를 위해서는 많은 량의 탄소원을 공급해야 한다. 종래에는 집수조 내에 유입된 폐수 중의 탄소원을 사용하여 질산화된 질소를 제거하는 기술이 한국특허 432645호에 기재되어 있으나 폐수 중의 탄소원만으로는 질소를 제거하는데 필요한 BOD가 부족하여 충분히 질소를 제거할 수 없었다. 또한, 폐수 내의 탄소원이 부족하여 외부 탄소원으로 메탄올을 도입한 기술이 한국 특허 436043호에 기재되어 있으나 메탄올은 현재 전량 해외에서 수입에 의존하고 있는 실정으로 그 비용이 비싸 침출수의 처리비용이 크게 증가된다는 문제점이 있었다.

한편, 생물학적 처리수중에는 더 이상 미생물에 의해 처리가 되지 않는 난분해성 유기물과 색도가 높게 함유되어 있어 물리화학적 추가 처리가 필요 한데, 대개 물리적 방법으로는 역삼투 분리막이 많이 적용되고 있으며, 화학적 방법으로는 약품 응집 침전과 펜톤 산화 방법이 주로 채용되고 있다. 역삼투 분리막 공법은 양질의 처리수를 생산할 수 있는 장점이 있는 반면에, 25~30%의 분리 농축물이 계속 발생되어 이를 처리하는데 문제가 있어 왔으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 분리 농축물을 증발 농축하여 처리하는 공법을 도입한 기술이 한국 특허 제294075호에 소개되어 있으나 이 방법은 설비 비용뿐만 아니라 증발 농축에 따른 에너지 비용 등 운영비가 많이 소요되는 단점이 있었다.

또한, 화학적 처리 방법으로 한국 특허 343637호에 기재된 응집 침전법은 초기 투자비는 저렴하지만 난분해성 유기물, 색도 등의 오염물질 제거효율이 낮으며, 펜톤 산화법은 처리수질을 다소 향상 시킬 수 는 있지만 여전히 색도 등은 높으며, 많은 약품 사용과 그로인한 처리수중 무기이온 농도 증가, 슬러지 탈수, 탈수 슬러지의 처분, 인건비 등 과도한 운영비의 문제점이 있었다. 또한 한국 공개 특허 1999-26365호에 기재된 전기 펜톤 산화법은 상기 화학적 펜톤 처리 방법과 전기산화 방법을 결합한 것으로 공정이 복잡하고, 다수종의 약품이 소요되며, 화학 슬러지에 의한 전극오염, 생성 슬러지의 침전, 농축, 탈수 등이 필요함으로써, 유지 관리상 어려움은 물론이고 폐기물처리와 약품비등 경제적인 문제점이 존재한다.

요약하자면, 상기와 같은 침출수 처리는 생물학적 공정과 물리. 화학적 공정의 조합으로 구성된 방식에 의해 이행되고 있으나 각 공정에서 보이는 처리효율상의 한계로 안정적인 수질을 얻지 못하거나, 높은 운영비가 소요되고 있는 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로 본 발명의 목적은, 침출수를 처리함에 있어 외부 탄소원으로 현재 폐기물로 분류되어 폐기되고 있는 폐TPA(Terephthalic acid)를 공급함으로써 침출수 중의 질소를 저렴하게 제거하는것은 물론 폐기물 또한 동시에 처리될 수 있는 침출수 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 침출수 처리공정을 분리막을 포함하는 MBR공정과 전기산화 공정의 조합 형태로 구성함으로써, 부유물질(SS : Suspended Solid)이나 콜로이드 입자 상당부분까지 제거된 UF 처리수가 저농도 과산화수소와 함께 전기 산화공정에 유입되어 난분해성 유기물과 고농도의 색도 등 오염물질이 산화, 제거될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 추가적인 슬러지 발생이 전혀 없는 간단하면서 안정적인 침출수 처리장치 및 공정을 제공하는데 있다.

상술한 목적들은 본 발명에 따라 제공되는 침출수 처리장치에 의해 달성된다. 본 발명의 일 양상에 따라, 상기 침출수 처리장치는, 외부 탄소원을 용해시켜 공급하는 외부 탄소원 공급 장치와 ; 침출수원수 또는/ 및 상기 외부 탄소원 공급 장치로부터 유입되는 용해된 탄소원과 막분리 반응조로부터 반송되어 돌아오는 반송수가 유입되는 무산소조와 ; 상기 무산소조로부터 유입되는 유입수가 유기물 산화과정과 질산화 과정을 거친 후 분리막을 통해 처리수와 농축된 미생물 혼합액으로 분리되는 막분리 반응조와 ; 상기 분리막을 통과한 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 제거하는 전기산화 반응조 ; 를 포함하여 구성된다.

또한 상기 외부 탄소원으로 폐TPA를 사용하는 것이 바람직하고 상기 분리막은 UF, MF 중 어느 하나가 선택될 수 있고 더 바람직하게는 UF가 사용될 수 있다.

아울러 상기 침출수 처리장치는, 상기 분리막을 통과한 처리수에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급조를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 침출수 처리장치는 상기 전기산화 반응조를 통과한 침출수를 숙성처리 하는 처리수 숙성조가 더 구비될 수 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 구현에 의한 침출수 처리장치의 모식도이고 본발명에 따라 제공되는 침출수 처리장치는 도시된 바와 같이 외부 탄소원 공급 장치(1)와 무산소조(2), 막분리 반응조(3), 분리막(4), 그리고 전기 산화조(6)를 주요 구성 요소로 하고 있다.

이 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 침출수 처리공정을 살펴보면, 먼저 유기물과 고농도의 질소가 함유된 침출수가 무산소조(2)에 투입되고 이어서 계속하여 막분리 반응조(3)로 유입된다. 상기 무산소조(2)에는 산소가 공급되지 않기 때문에 최초에 투입 침출수에 함유된 고농도질소의 분리 반응이 거의 일어나지 않지만, 막분리 반응조(3)는 공기 공급 장치(9)에 의해 지속적으로 산소가 공급되고 있는 호기적 조건으로 무산소조에서 유입되는 유기물의 산화와 암모니아성 질소를 질산성질소로 전환시키는 질산화 반응이 동시에 일어난다. 이와 같은 생물학적 반응에 의해 처리된 침출수는 침지형 분리막(4)에 의해서 미생물과 처리수로 분리되어, 처리수를 생산하고, 농축된 미생물 혼합액은 원수의 6배 유량(6Q:원수량의 6배)으로 내부 반송로(8)를 따라 무산소조로 회수된다. 막분리 반응조(3)에서 사용될 수 있는 분리막(4)은 특별히 한정되지는 않으나, 한외여과막(UltraFilteration) 또는 MF(Micro filteration)을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 한외여과막(UF)이 사용될 수 있다.

내부 반송로(8)를 따라 무산소조(2)로 회수된 반송수는 상기 무산소조(2)로 재차 공급된 침출수 원수와 외부 탄소원 공급장치에서 유입된 탄소원과 함께 Submersible Mixer에 의해 혼합되면서, 상기 반송수 중의 질산성질소가 제거되는 탈질 반응이 일어난다.

본 발명에서 사용되는 외부 탄소원으로는 메탄올, 폐탄소원인 폐TPA 등이 될 수 있으며, 가격 문제를 고려한다면 폐TPA를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 외부 탄소원은 특별히 한정하는 것은 아니며, 질소 제거를 위해 필요한, 외부에서 공급되는 탄소원이면 족하다.

무산소조(2)에서 질소가 제거된 혼합액은 계속하여 막분리 반응조(3)로 유입되어서 유기물의 산화와 질산화 반응과정을 거친 다음 분리막(4)에서 처리수와 농축된 미생물 혼합액으로 분리되고 분리된 상기 혼합액은 다시 무산소조(2)로 내부 반송되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 분리막 반응조(3) 내의 분리막(4)에서 성장하는 미생물 등에 의한 파울링(Fouling)을 줄이기 위해 자동 역세정 공정 및 유지세정(Maintenance cleaning)을 도입할 수 있다. 예컨대 분리막은, 분리막을 통과한 여과수 일부를 세정용 CIP(Cleaning in place)탱크(미도시됨)에 저장하여 일정 여과 주기마다 여과 방향과 반대로 역주입하는 방식으로 세정하고, 원수의 특성에 따라 특히, 원수가 침출수일 경우는 주기적으로 CIP 탱크에 차아염소산 나트륨 수용액과 구연산 수용액을 첨가하여 세정하는 유지 세정(Maintenance cleaning)방식을 병행하는 것이 바람직하다.

상기 무산소(Anoxic)조에서 일어나는 탈질공정과 막분리 반응조에서 일어나는 질산화 공정에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

최초 원수중 질소는 무산소조(2)로 유입되지만 산소가 없는 관계로 미생물에 의한 질산화 공정이 없이 그대로 호기적 조건인 막분리 반응조(3)로 넘어가는 것은 전술한 바와 같다. 이 때 막분리 반응조에서 원수 중에 들어있는 암모니아성 질소(NH₃-N)를 산소 존재하에서 호기균인 질산화균(Nitrifier)을 이용하여 산화질소(NO₃ ^-)로 전환시키는 질산화 반응이 일어나는데 그 반응식은 다음과 같다.

[질산화 공정]

NH₄ ⁺ + 2 O₂ ---------------> NO₃ ^- + H₂O + 2 H⁺

이와 같이 질산화된 질산성 질소(NO₃ ^--N)가 내부 반송수(6Q)에 포함되어 무산소조로 유입되면 새롭게 유입된 원수 중에 포함된 BOD성분과 인위적으로 첨가해 주는 외부 탄소원 중의 BOD를 탄소원으로 하여 상기 질산성질소가 질소가스(N₂)로 환원, 제거되는 탈질산화 반응이 일어난다. 본 반응은 산소가 없는 조건에서 일어나며, 그 반응식은 다음과 같다.

[탈질산화 공정]

2NO ^- 3 + 5 H2 ---------------> N2 ↑ + 4H2O + 2 OH ^-

(탄소원)

상기 반응식에서 질산성 질소를 탈질하기 위해서 약 3배의 유기물이 필요하기 때문에 원수 중의 부족한 탄소원을 보충하기 위하여 반드시 외부 탄소원이 필요하며, 이 유기물은 미생물 성장에 필요한 탄소원이 된다.

한편, 막분리 반응조(3)내의 분리막(4)을 통과한 처리수에는 미생물 처리 단계에서 제거하지 못한 난분해성 유기물과 높은 농도의 색도가 아직 남아 있기 때문에 이를 제거하기 위하여 전기산화 반응조(6)가 필요하다. 전기산화 반응조의 양극 표면에서 오염물질이 흡착된 후 양극의 전자이동 반응에 의해 직접 산화되어 색도와 유기물이 제거된다. 또한 전기 분해의 부산물로 생성되는 과산화 수소(H₂O₂) 및 차아염소산 또한 전기 분해에 의해 강한 산화력을 지닌 ·OH 라디컬(Radical), OCI^-을 생성시켜 난분해성 유기물과 색도를 2차적으로 제거하게 된다.

이 과정에서 난분해성 유기물 및 색도를 보다 높은 효율로 제거하기 위하여 막분리 반응조에서 처리된 처리수가 전기 산화 장치로 유입될 때 10~50mg/L의 농도로 과산화수소를 첨가하는 것이 바람직하다.

이와 같이 MBR 공정 후단에 전기산화장치를 설치함으로써 MBR 공정에 의해 SS와 대부분의 콜로이드 입자상 물질 유입이 차단된 상태에서 색도나 난분해성 물질 제거에만 전기에너지와 산화제가 이용되어 전기산화 반응조의 효율 향상은 물론이고 분해 장치 내에 고형물이 적체되거나 처리수중의 SS 배출 등을 근원적으로 차단할 수 있는 장점이 있다. 또한 전기산화 과정에서 고형물이 전혀 발생되지 않음으로써 종래의 처리 방식과는 달리 2차적인 슬러지 처리 부담이 거의 없다. 또한 전기분해장치의 처리수중에 소량으로 용해되어 있는 과산화수소, 차아염소산(Chlorine) 등의 성분들을 제거하기 위해 처리수 숙성조(7)를 처리수 10~40분 체류시간 용량으로 설계하여, 공폭기함으로써 처리수를 안정화시킬 수도 있다.

이하 본 발명을 다음 실시 예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

<실시 예1> 본 발명에 따른 침출수 처리 시스템의 구성 및 제작

외부 탄소원을 탄소원으로하는 MBR공정과 MBR 처리수중의 색도 및 난분해성 유기물의 처리를 위한 과산화수소 첨가 방식의 전기산화 장치를 이용한 침출수 고도 처리 장치는 도 1 에서 보는 바와 같이 무산소조(2), 막분리 반응조(3) 그리고 과산화수소가 첨가되는 전기 산화조(6), 처리수 숙성조(7)의 단위 공정으로 구성되었으며, 1일 8m³ 처리 규모로 수리학적 체류시간은 6일로 설계하였다. 침출수 원수는 2hp의 원심펌프에 의해 공급되며, 유량은 원수 공급배관에 장착된 자기유량계에 의해 적산, 제어된다. 무산소조(2)는 14m³의 유효 용적으로 1.0hp의 Submersible Mixer에 의해 침출수 원수와 내부 반송수, 외부 탄소원이 침전 없이 혼합 되도록 하였다. 막분리 반응조(3)는 전체 34m³용량이며, 멤브레인 type diffuser, 생물 반응조 산소 공급용 6hp 4.1m³/min Ring blower, 멤브레인 공기 공급용 2hp 1.6m³/min Ring Blower, 흡입 펌프, 침지식 중공사 한외 여과막(UF), 압력계, 유량계, 내부 반송 펌프로 구성되었다. 막분리 반응조(3)내 침지된 중공사 한외 여과막(UF)의 제 원은 표1과 같다.

[ 표1 ]

중공사 한외여과막의 제원

구 분	제 원
Model	ZW 500a
형 태	침지형 중공사막
모듈수	1 Module
막표면적	46.5 m²/ Module
막 재질	PVDF
공칭 공경	0.04um
여과 방식	침지식 흡입 여과
운전 압력 범위	7 - 55 kPa

저농도 과산화수소 첨가 전기산화 반응조(6) 유효 용량은 0.52m³(W0.5m * L1.41m * He 0.75m)이고, 음극으로는 티타늄 판상을 이용하였고, 양극으로는 티타늄 판상에 이리듐(Ir)과 주석(Sn)의 산화물을 피복시킨 전극을 사용하였다. 양극판 9매와 음극판 10매가 교대로 설치하였으며, 각각의 설치 높이를 달리하여 유체의 흐름을 상승 및 하강이 반복되도록 함으로써 폐수 단위 부피당 전극과 접촉하는 면적을 최대한으로 증가 시켰다.

한편 40W Tubing 펌프를 이용하여 희석된 과산화수소를 MBR 처리수에 공급하여 전기산화장치에 유입될 때에는 10 ~ 50mg/L 농도가 되도록 하였다.

처리수 숙성조(7)는 유효 용량 160L로 공기로 폭기 되며, 체류시간은 30분으로 제작 설치되었다.

<실시 예 2> 침출수 처리 시스템의 운전 예

폐탄소원을 영양원으로 한 MBR공정과 저농도 과산화수소가 투입되는 전기산화 공정으로 구성된 본 발명의 침출수 처리 장치를 I 광역시 침출수 처리장내에 설치하여 운전하였으며, 유입수 및 처리수의 평균농도 와 처리효율은 표2에 나타낸 바와 같다.

[표 2]

침출수 처리시스템의 오염물질 처리 효율

항 목	원수 농도	처리수 농도	처리 효율 (%)
BOD (mg/L)	220	8	96.3
CODcr(mg/L)	1,250	280	77.6
SS (mg/L)	84	< 1.0	> 98.8
T-N (mg/L)	1,510	185	87.7
NH₄ ⁺-N(mg/L)	1,460	<1	99.9
색 도	1,050	25	97.6

유입침출수의 평균 BOD농도는 220 mg/L 이며, 처리수는 8mg/L로 96.3%의 제거효율을 보였으며, CODcr의 경우 처리수 농도가 280mg/L로 77.6%의 제거 효율을 나타내었다. 부유물질(SS)는 공칭 공경 0.04um의 중공사 한외 여과막(UF)을 통하여 완벽한 고액 분리가 이루어졌고 후속 공정인 전기분해 산화조에서도 추가적인 SS생성이 없으므로 처리수 중에는 1mg/L이하의 고도 처리수를 얻을 수 있었다. 영양염류의 경우 총질소는 평균 1,510mg/L로 유입되어 185mg/L로 배출되어 87.7%의 처리효율을 나타내었으며, 총질소중 96%이상을 차지하고 있는 암모니아성 질소는 처리수중에 평균 1mg/L 이하 농도로, 99.9%이상의 높은 처리효율을 보여주었다. 원수 색도는 평균 1,050도로 과산화수소가 투입되는 전기 산화조에서 고도로 산화, 제거 되어 평균 25도의 맑은 물 수준으로 제거되었다. 원수의 공급은 유량계를 통하여 0.34m³/hr(8m³/day) 속도로 24시간 연속 공급하였으며, 이와 함께 폐탄소원 용해액도 유입 NH₄ ⁺-N농도에 비례하여 투입하였다. 투입량은 CODcr/ NH₄ ⁺-N의 비가 3-5 범위가 되도록 암모니아성 질소 농도를 측정하여 계산한 값에 의해 폐탄소원을 투입 하였다.

한편, 무산소조 내 혼합액중의 질산성 질소농도는 5-10mg/L 범위로 안정된 값을 보였으며, 이는 본 고체 폐탄소원이 탈질 탄소원으로서 잘 이용되고 있음을 보여주는 것이다. 특히 일부 외부 탄소원이 후속 공정인 막분리 반응조에 유입되어 유기 영양원이 됨으로써, 미생물의 과도한 자산화가 방지 되었을 뿐만 아니라, 미생물의 활성 향상에도 큰 도움이 되었다. 무산소조와 막분리 반응조 내의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid) 농도를 8,000-15,000mg/L 범위로 높게 유지함으로써 질산화와 유기물의 고도처리가 가능하였다. 질산화가 일어나는 3개조로 구성된 막분리 반응조에서는 앞단에서는 1-1.5mg/L의 DO(dissolved oxygen)농도를 보였으나 후단 2개조에서는 2mg/L 이상의 DO농도를 나타 내었으며, 막분리조 분리막(UF)의 막힘(Fouling)을 방지하기 위하여 ①분리막 하부에 공기를 공급하여 (30-40m³/hr) 막표면의 오염물질 제거와 분리막 내부와 외부의 MLSS 농도 균일화를 도모하고 ② 분리막을 통과한 여과수의 일부를 세정용 CIP(Cleaning in place) 탱크에 저장하여 일정 주기마다 여과 방향과 반대로 역주입하는 방식의 자동 역세 실시 ③ 1주일에 2-4회에 걸쳐 역세수에 차아염소산 나트륨 수용액과 구연산 용해액을 첨가(100-1,000mg/L)하여 주입하는 분리막의 약품세정을 실시하였다. 결과로 분리막(UF)은 0.1-0.25bar 범위의 안정적인 차압(TMP, Transmembrane pressure)을 유지 하였다.

공칭 공경이 0.04㎛인 분리막을 통과한 처리수에는 입자상 물질은 거의 없고 상당 부분 콜로이드 까지 제거된 상태로, 전기분해 장치에 유입된다. 따라서 Plug flow 상태로 양극과 음극사이에서 유체흐름이 상승과 하강이 교대하는 전기 산화 반응조 내에 고형물 침전이 없이, 산화 에너지는 오로지 난분해성 물질의 산화제거에 직접 작용하도록 하여 색도 등의 제거 효율을 크게 향상 시킬 수 있었다.

전기 분해 장치의 운전 조건은 전류 밀도 0.001 ~ 0.003A/Cm², 체류시간은 0.5~4hr의 범위에서 운전 하였다. 한편 전기산화 효율을 향상하기 위하여 MBR 처리수에 10~50mg/L 과산화수소를 첨가하여 전기산화 장치에 유입시켰다. 최종 처리수인 전기분해 처리수 중에는 잔류하는 2~5mg/L의 과산화 수소와 Chlorine 등이 존재함으로, 체류시간 30분인 처리수 숙성조에서 폭기하여 제거하게 하였다.

<실시 예 3> 주기적인 자동 역세정

자동 역세정은 분리막을 통과한 여과수 일부를 세정용 CIP(Cleaning in place )탱크(미도시됨)에 저장하여 일정 여과 주기마다 여과 방향과 반대로 역주입하는 방식으로 하였다. 또한, 본 발명에서는 침출수의 특성 등을 고려하여 1주일에 2-4회 역세정수에 주기적으로 차아염소산 나트륨 수용액과 구연산 수용액을 첨가하여 세정하는 방식을 병행하여 하였다. 역세정 유속은 1.2-1.6 m³/hr 이며, 역세정 지속 시간은 30-40초 이다.

유지세정(Maintenance cleaning) 방식은 역세정 방식과 거의 동일하나 차아염소산 나트륨 수용액과 구연산 수용액 등의 약품을 CIP탱크에 주입하여 실시하는 약품세정으로 막 표면에서의 미생물 증식과 유기물 및 무기물 등에 기인하는 막 파울링(Fouling)을 억제 한다. CIP 탱크 내의 차아염소산 나트륨과 구연산 수용액의 농도는 100내지 1,000mg/L이며, 여과 유속의 1.5배 유속으로 30초 동안 세정하고 4분간 정치하는 것을 10회 반복하였다. 4분간의 정치 시간은 막 표면의 오염물질과 약품이 충분히 접촉하도록 유도하기 위함이고, 유지세정이 끝난 후에는 반응조 내 잔류 가능성이 있는 염소를 탈기 처리하기 위하여 10분간 폭기 하였다.

<실시예 4> 처리수 숙성조에 의한 처리수중 저농도 Chlorine과 과산화수소제거

5L 아크릴 반응조에 전기분해 처리수를 넣고 어항 폭기기로 폭기 하면서 시간 경과에 따른 잔류 과산화수소와 Chlorine의 농도를 측정하였다. 전기 산화 처리수중의 Chlorine농도는 4.5 mg/L, 과산화수소 6.2mg/L 였고 10 분 경과 후에는 각각 2.0, 3.5mg/L 였고, 20분경과 후 0.5, 1.2 mg/L, 30분 경과 후에는 0.1mg/L 이하로 거의 제거되었다. 따라서 처리수 숙성조의 적정 체류시간은 30 분이 최적이 라 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 침출수 처리장치는, 외부탄소원을 사용하되 고농도 미생물을 이용하는 생물학적 처리 공정인 MBR과 전기산화 공정을 조합함으로써 침출수의 질소를 제거는 물론 그 처리수가 슬러지 발생 없이 산화처리 될 수 있게 하고, 특히 폐기물로써 매립 또는 해양 투기되고 있는 폐탄소원인 폐TPA를 외부 탄소원으로 사용하여 폐기물을 자원화 함으로써, 값비싼 메탄올의 수입 대체로 인해 침출수 처리 비용을 크게 절감할 수 있음은 물론 폐기물 매립장의 사용 연한 연장 등 환경 개선에도 기여 할 수 있는 안정적인 침출수 처리 방식을 제공할 수 있다.

Claims

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외부 탄소원 공급 장치와; 침출수 원수와 상기 외부탄소원 공급 장치로부터 유입되는 탄소원과 막분리 반응조로부터 반송되어 돌아오는 반송수가 유입되는 무산소조와; 상기 무산소조로부터 유입되는 유입수가 유기물 산화과정과 질산화 과정을 거친 후 분리막을 통해 처리수와 농축된 미생물 혼합액으로 분리되는 막분리 반응조와 ; 상기 분리막을 통과한 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 제거하는 전기산화 반응조로 이루어진 침출수 처리장치에 있어서, 상기 외부 탄소원은 폐 TPA인 것에 특징이 있는, MBR 및 전기산화공정을 이용한 침출수 처리장치.
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외부 탄소원 공급 장치와; 침출수 원수와 상기 외부탄소원 공급 장치로부터 유입되는 탄소원과 막분리 반응조로부터 반송되어 돌아오는 반송수가 유입되는 무산소조와; 상기 무산소조로부터 유입되는 유입수가 유기물 산화과정과 질산화 과정을 거친 후 분리막을 통해 처리수와 농축된 미생물 혼합액으로 분리되는 막분리 반응조와 ; 상기 분리막을 통과한 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 제거하는 전기산화 반응조로 이루어진 침출수 처리장치에 있어서, 상기 침출수 처리장치는, 상기 분리막을 통과한 처리수에 과산화수소를 10~50mg/L의 농도로 공급하는 과산화 수소 공급조를 더 포함하는데 특징이 있는 침출수 처리장치.
외부 탄소원 공급 장치와; 침출수 원수와 상기 외부탄소원 공급 장치로부터 유입되는 탄소원과 막분리 반응조로부터 반송되어 돌아오는 반송수가 유입되는 무산소조와; 상기 무산소조로부터 유입되는 유입수가 유기물 산화과정과 질산화 과정을 거친 후 분리막을 통해 처리수와 농축된 미생물 혼합액으로 분리되는 막분리 반응조와 ; 상기 분리막을 통과한 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 제거하는 전기산화 반응조로 이루어진 침출수 처리장치에 있어서, 상기 침출수 처리장치는 처리수 숙성조를 더 포함하되 상기 처리수 숙성조를 약 10~40분간 폭기시킴으로써 상기 전기산화 반응조를 통과한 침출수에 잔류하는 과산화수소, chlorine을 제거하는데 특징이 있는 침출수 처리장치.
외부 탄소원 공급 장치와; 침출수 원수와 상기 외부탄소원 공급 장치로부터 유입되는 탄소원과 막분리 반응조로부터 반송되어 돌아오는 반송수가 유입되는 무산소조와; 상기 무산소조로부터 유입되는 유입수가 유기물 산화과정과 질산화 과정을 거친 후 분리막을 통해 처리수와 농축된 미생물 혼합액으로 분리되는 막분리 반응조와 ; 상기 분리막을 통과한 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 제거하는 전기산화 반응조로 이루어진 침출수 처리장치에 있어서, 막분리 반응조의 분리막을, 세정용 탱크에 따로 저장된 여과수를 여과 방향과 반대로 역주입하여 세정하는 것을 특징으로 하는 침출수 처리장치.
제 6항에 있어서, 상기 분리막의 세정 시 화학적 세정액을 첨가하여 세정하는 것을 특징으로 하는, MBR 및 전기산화공정을 이용한 침출수 처리 장치.