KR100627040B1 - 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법 - Google Patents

유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100627040B1
KR100627040B1 KR1020050057441A KR20050057441A KR100627040B1 KR 100627040 B1 KR100627040 B1 KR 100627040B1 KR 1020050057441 A KR1020050057441 A KR 1020050057441A KR 20050057441 A KR20050057441 A KR 20050057441A KR 100627040 B1 KR100627040 B1 KR 100627040B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inlet
tank
outlet
center
anaerobic
Prior art date
Application number
KR1020050057441A
Other languages
English (en)
Inventor
류성호
이동우
박용삼
이재걸
Original Assignee
뉴엔텍(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 뉴엔텍(주) filed Critical 뉴엔텍(주)
Priority to KR1020050057441A priority Critical patent/KR100627040B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100627040B1 publication Critical patent/KR100627040B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/308—Biological phosphorus removal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

본 발명은 하폐수의 고도 처리 방법에 관한 것으로, 내부 반송을 하지 않아 에너지를 적게 사용하고, 하폐수에 함유된 유기물을 탈질 반응에 최대한 이용하고, 부하가 변동하더라도 슬러지 농도를 적정하게 유지할 수 있고, 반응조를 최소화 하면서도 높은 체류시간을 확보할 수 있는, 하폐수의 고도 처리 방법을 제공하는 것이 목적이다.
양쪽 말단부와 중앙부에 대칭으로 2곳, 모두 4곳에 원수 유입구가 있고, 양쪽 말단부에 유출구가 있으며, 부분적으로 포기할 수 있도록 포기장치가 구비된 선형 간헐 포기조와; 간헐 포기조에 연결된 침전조와; 침전조의 침전된 슬러지를 유입수의 유입라인으로 반송하는 펌프를 포함하는 장치에서,
1) 유입수를 한 쪽 말단부의 유입구로 유입시키고, 다른 한 쪽 말단부로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입구에 인접한 부분은 혐기성 환경으로, 혐기성 환경의 경계선에서 정중앙까지는 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제1 단계와,
2) 유입수를 1)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입시키고, 1)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제2 단계와,
3) 유입수를 다른 쪽 말단부의 유입구 (제1 단계에서의 유출구 위치)로 유입 시키고, 1)번의 유입구 쪽 유출구로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입구에 인접한 부분은 혐기성 환경으로, 혐기성 환경의 경계선에서 정중앙까지는 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경을 유지하는 제3 단계와,
4) 유입수를 2)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입수를 유입시키고, 3)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제4 단계를, 순환하며 반복하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
하 폐수 고도 처리, 질소, 인, 간헐 포기, 유로 변경 형

Description

유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법 {wastewater treatment method by switching of flow direction and intermittent aeration}
도 1 내지 도 5는 각각 종래 하폐수 처리 장치의 개략도이다.
도 6a에서 6d는 본 발명에 사용되는 하폐수 처리 장치의 기본형에서 모드 1에서 모드 4까지 운전할 때, 하폐수의 흐름, 포기 여부 및 이에 따른 반응조의 상태를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 기본형에 전무산소조와 혐기조를 추가한 경우에 있어서, 처리수의 흐름을 도시한 것이다.
도 8a와 8b는 도 6의 기본형에 원수 다점주입방식을 채택한 경우에 있어서, 처리수의 흐름, 포기 여부 및 이에 따른 반응조의 상태를 도시한 것이다.
도 9a와 9b는 도 6의 기본형에 내부 침전지를 둔 경우에 있어서, 처리수의 흐름을 도시한 것이다.
본 발명은 하폐수의 고도 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 처리수의 유로 변경 및 간헐 포기에 의하여 반응조를 부분적으로 혐기, 호기, 무산소 조 건으로 전환해 가면서 하폐수를 고도 처리하는 방법에 관한 것이다.
하폐수의 고도 처리라 함은 유기물뿐만 아니라 질소와 인까지 제거하는 것을 말하는데 질소와 인이 제거되는 메커니즘은 다음과 같다.
하폐수 중의 질소는 대부분 유기 질소와 암모니아성 질소의 형태로 존재하는데 이들은 호기성 조건에서 질산성 질소로 전환된 후, 무산소 조건에서 질소로 환원되어 제거된다.
유기 질소와 암모니아성 질소에서 질산성 질소로 전환되는 질산화 반응은 독립 영양 미생물에 의해 이루어지는데, 용존 산소의 농도가 높을수록 반응속도가 빨라지지만 유기물 농도가 높으면 유기물을 제거하는 종속 영양 미생물 증식이 활발하게 일어나기 때문에 잘 이루어지지 않는다.
반면, 질산성 질소가 질소기체로 전환되어 제거되는 탈질 반응은 용존산소가 존재하면 잘 일어나지 않으며, 종속 영양 미생물에 의해 이루어지기 때문에 빠른 반응속도를 얻기 위해서는 일정량의 유기물이 반드시 필요하다. 1g의 질산성 질소가 질소분자로 전환되는 데는 이론적으로 2.86g-COD가 필요한데 일반 하수에 함유된 유기물의 경우에는 약 4~5g-COD가 요구되며, 탈질효율을 높이기 위해서는 하수를 바로 무산소조에 투입하는 것보다는 혐기성 산 발효를 거쳐 유기물을 단쇄 지방산(VFAs)과 같이 탈질 미생물이 이용하기 유리한 형태로 전환시켜 투입하는 것이 효과적이다. 유기물이 부족한 경우에는 탈질 미생물들은 세포 내 유기물을 탈질반응에 이용하게 되는데 이러한 반응을 내생 탈질 반응(endogenous denitrification)이라 하며 반응속도가 매우 느리다.
한편, 하폐수에 함유된 인은 혐기성 조건에서의 인 방출 과정과 무산소 조건에서의 인 흡수 과정을 거쳐 제거된다.
인 방출은 인 축적 미생물 (PAO, phosphate accumulating organism)이 혐기성 조건하에서 세포 외부의 유기물을 세포 내 저장물질인 PHAs (예, PHB, PHV 등)로 전환하는 과정에서 ATP를 소비하면서 일어난다.
이들 PAO는 탄소원은 충분하지만 산소나 질산성 질소가 결핍된 조건에서는 핵산과 단백질 합성이 잘 이루어지지 않아 동화되는 탄소원을 PHAs 형태로 세포 내에 축적하는데 산소나 질산성 질소가 존재하면 인 방출은 잘 일어나지 않게 되며, 인 방출이 효과적으로 일어나게 하기 위해서는 산 발효될 수 있는 유기물이 충분히 존재하여야 한다. 기존의 연구 결과에 의하면 유출수의 T-P를 1mg/L 이하로 낮추기 위해서는 유입수의 BOD5: T-P를 20: 1 이상, 유입수의 TCODcr: T-P를 45: 1 이상으로 유지해야 하는 것으로 알려져 있다.
인 흡수는 이들 PAO가 호기성 조건에서 세포 내에 축적된 PHAs가 산소를 전자수용체로 하여 TCA 사이클을 거쳐 분해되는 과정에서 ADP가 ATP로 환원되면서 외부의 용해성 인을 과잉으로 흡수하여 일어나며 이 결과로서 하폐수 내의 인이 제거되는 것이다.
최근의 많은 연구들은 이들 PAO 중의 일부는 무산소 조건에서 질산성 질소를 전자수용체로 하여 PHAs를 분해하면서 인을 흡수하는 것으로 보고하고 있다. 다만, 이들 미생물들 (denitrifying phosphate removing bacteria, DPB)이 내부 탄소원을 소비하여 인을 흡수하기 위해서는 유기물의 농도가 낮아야 하고, 산소와 질산성 질 소가 동시에 존재하는 경우에는 질산성 질소를 전자수용체로 사용하지 않게 되므로 무산소 조건이어야 한다는 것이다. 전자 수용체로 질산성 질소를 사용하는 경우에는 산소를 사용할 때보다 내부 탄소원의 소비량이 많기 때문에 비효율적이기 때문이다.
상기 반응에 대한 지식을 바탕으로 하폐수에서 질소와 인을 제거하는 공정이 다수 개발되었는데, 도 1에 도시한 바와 같이, 혐기조, 무산소조, 호기조를 차례로 배치한 A2O 공정이 대표적이다.
이 공정에서 인은 첫 번째 반응조인 혐기조에서 방출이 일어난 후, 세 번째 반응조인 호기조에서 과잉으로 흡수되어 제거된다. 한편, 질소는 세 번째 반응조인 호기조에서 질산성 질소로 전환된 후, 내부 반송을 통해 두 번째 반응조인 무산소조로 보내져 질소기체로 전환되어 제거된다.
그러나 이 공정은 내부 반송비를 100~300%로 높게 해야 하기 때문에 동력비가 많이 드는 단점이 있다.
상기 A2O 공정을 개량한 것으로, 수정 바덴포 (modified Bardenpho) 공정이 있다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, A2O 후단에 무산소조 및 제2 호기조를 추가한 것으로, 제1 호기조 유출수에 포함된 질산성 질소를 내생 탈질에 의해 제거하는데 주안점을 두고 있다. 제2 호기조는 침전지에서의 인 방출을 막기 위해 호기성 조건을 유지시켜 준다. 이 공정은 처리수의 수질 T-P 1mg/L 이하, T-N 3mg-L 이하로 하기 위해 설계된 공정으로 질소제거 효율을 높일 필요가 있는 경우에 유효하 다.
그러나 이 공정 역시 전술한 A2O 공정과 마찬가지로 내부반송비가 400%로 높기 때문에 동력비가 많이 들고, 반응조의 수가 늘어나는 단점이 있다.
따라서 A2O 공정이나 바덴포 공정처럼 처리수를 내부 반송하지 않고 간헐적으로 포기해 줌으로써 반응조의 상태를 무산소조에서 호기조로, 또 호기조에서 무산소조로 전환하는 방법이 제시되었다. 즉, A2O나 Bardenpho 공정에서는 무산소조는 무산소조로, 호기조는 호기조로 시종일관하여 고정되어 운전되는데 반해, 간헐포기 공정에서는 포기의 유무에 의해 반응조가 무산소조가 호기조로, 또는 호기조가 무산소조로 변경되면서 운전되는 것이다.
이를테면, 도 3에 도시한 STAR (Samsung Tetra A Reactor)와 같이, 내부반송 없이 간헐 포기조를 두어 포기의 유무에 따라 간헐 포기조를 호기조 또는 무산소조로 전환시켜 가며 운전하여 질산화 반응과 탈질 반응을 한 반응조 내에서 수행하는 것이다.
상기 STAR 공정은 간헐포기조를 둔 것 외에 혐기조 앞에 전무산소조를 두어 원수를 전무산소조와 혐기조로 분할 투입하여 질소제거 효율을 향상시킨 것이 또 하나의 특징인데, 혐기조의 유출수가 간헐포기조가 무산소 조건일 때뿐만 아니라 호기 조건일 때도 유입되기 때문에 유기물이 호기성 종속영양 미생물에 의해 소모되어 유기물을 극대화하여 사용하는데 문제가 있고, 간헐 포기조가 비포기 조건일 때도 처리수가 유출되므로 인이 재방출될 수 있다는 문제가 있다.
따라서 상기 STAR 공정의 문제점을 극복하기 위해 간헐포기조를 2개 설치하 여 혐기조의 유출수를 교대로 유입시키는 유로 변경형 공정이 제시되었는데 도 4a, 4b에 도시된 TSBR (Taeyoung sequencing batch reactor)이 그것이다. 이 공정에서 혐기조의 유출수는 간헐포기조인 SBR 1과 SBR 2에 교대로 유입되어, SBR 1에서 포기 또는 비포기를 통하여 질소와 인이 제거되는 반응이 일어날 때 SBR 2에서는 슬러지의 침전, 상징수의 배출 및 유입수의 유입이 이루어지고, SBR 2에서 포기 또는 비포기를 통하여 질소와 인이 제거되는 반응이 일어날 때 SBR 1에서는 슬러지의 침전과 반송, 상징수의 배출 및 유입수의 유입이 이루어진다.
그러나 이 공정은 유입수의 유기물을 최대한 이용한다는 장점이 있지만, 간헐포기조를 두 개 설치해야 하는 만큼 넓은 부지가 요구되고, 장치 비용이 더 든다. 또 침전공정이 반응조 내에서 이루어지기 때문에 표준 활성슬러지 공정을 채택하고 있는 국내 대다수 하수처리장에 구조를 변경하여 적용할 수 없다는 단점이 있다.
그 밖에 유로변경형 간헐포기 공정으로는, 도 5a, 5b, 5c, 5d에 도시된 바와 같이, 4 단계로 모드로 운전되는 HDF (Hanwha dynamic flow) 공정이 있다. 이는 간헐포기조인 1, 2조가 무산소 조건으로 운전되면 3조를 재포기조로 이용하여 질산화와 유기물을 제거하고, 1, 2조가 호기조건으로 운전되면 3조를 탈질조로 이용하는 방식으로 질소제거 효율을 증대시킨 공정이다. 이 공정은 반송하지 않으므로 에너지가 적게 들고, 혐기조의 유출수가 간헐포기조가 무산소 상태일 때 유입되므로 유기물을 효율적으로 사용할 수 있으며, 연속적으로 운전할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 이 공정 역시 유출수가 무산소 상태에서 유출되는 경우가 있어 인의 재방출로 인하여 처리수의 수질이 악화될 우려가 있고, 슬러지의 침강성이 불량하다는 단점이 있다. 또, 반응조 1, 2를 효율적으로 활용할 수 없어 적절한 체류시간을 확보하기 위하여 넓은 부지가 요구되고, 반드시 4개의 분리된 반응조가 필요하므로 기존 활성슬러지 공법을 적용하는 처리장에 구조를 변경하여 적용하기 어려운 단점이 있다.
본 발명의 목적은 내부 반송을 하지 않아 에너지를 적게 사용하고, 하폐수에 함유된 유기물을 탈질 반응에 최대한 이용하고, 부하가 변동하더라도 슬러지 농도를 적정하게 유지할 수 있고, 반응조를 최소화 하면서도 높은 체류시간을 확보할 수 있는, 하폐수의 고도 처리 방법을 제공하는 것이다.
양쪽 말단부와 중앙부에 대칭으로 2곳, 모두 4곳에 원수 유입구가 있고, 양쪽 말단부에 유출구가 있으며, 부분적으로 포기할 수 있도록 포기장치가 구비된 선형 간헐 포기조와; 간헐 포기조에 연결된 침전조와; 침전조의 침전된 슬러지를 유입수의 유입라인으로 반송하는 펌프를 포함하는 장치에서,
1) 유입수를 한 쪽 말단부의 유입구로 유입시키고, 다른 한 쪽 말단부로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입구에 인접한 부분은 혐기성 환경으로, 혐기성 환경의 경계선에서 정중앙까지는 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제1 단계와,
2) 유입수를 1)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입시키고, 1)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제2 단계와,
3) 유입수를 다른 쪽 말단부의 유입구 (제1 단계에서의 유출구 위치)로 유입시키고, 1)번의 유입구 쪽 유출구로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입구에 인접한 부분은 혐기성 환경으로, 혐기성 환경의 경계선에서 정중앙까지는 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경을 유지하는 제3 단계와,
4) 유입수를 2)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입수를 유입시키고, 3)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제4 단계를, 순환하며 반복하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
본 발명에 사용되는 간헐포기조는 국지적으로 포기할 수 있는 것이 특징으로, 직선형 외에 여러 가지 형태가 있을 수 있는데, 아마 도 6에 도시된 형태가 최적의 형태일 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 도면을 사용하여 보다 상세히 설명한다.
도 6a에서 6d는 본 발명에 사용되는 하폐수 처리 장치의 기본형에서 모드 1에서 모드 4까지 운전할 때, 하폐수의 흐름, 포기 여부 및 이에 따른 반응조의 상 태를 도시한 것인데 모드 1(도 6a)→ 모드 2(도 6b)→ 모드 3(도 6c)→ 모드 4(도 6d)→ 모드 1(도 6a)의 순서로 순환하며 운전한다.
각각의 모드에서는 유입수가 유입되는 위치와 유출수가 유출되는 위치 (즉, 처리수의 흐름) 및 포기되는 위치에 따라 간헐포기조 내부의 조건이 시간에 따라 국지적으로 변화하고, 각각의 조건에 맞는 생물학적 반응이 일어난다. 일반적으로 유기물이 일정량 이상이면 탈질 반응속도보다 독립영양미생물에 의한 질산화 반응속도가 느리므로 전체 모드에서 호기구간의 비중이 가장 크다.
인과 질소가 제거되는 과정을 보다 상세히 설명한다.
모드 1(도 6a)은 모드 4(도 6d)에 이어지는 단계로, 유입수를 (도면의) 우측 상부로 유입시켜 (도면의) 우측 하부로 유출시키고, (도면의) 상단은 포기를 중단한다. 그리하면 반응조 상단에서는 모드 4에서 질산화 반응에 의해 생성된 질산성 질소가 질소로 환원되어 제거되고, 질산성 질소가 소진되면 혐기 조건이 되어 인의 방출이 일어난다. 한편, 하단에서는 포기에 의해 호기 조건이 되므로 모드 3(도 6c)에서 유입된 하폐수의 암모니아성 질소가 질산화되고, 혐기 상태에서 배출되었던 인이 미생물의 과잉 섭취에 의해 제거된다.
모드 2(도 6b)는 유입수를 (도면의) 좌측 상부로 유입시켜 모드 1과 동일한 (도면의) 우측 하부로 유출시키고, 상하단의 좌측 일부를 제외하고는 모두 포기한다. 그리하면 상단과 하단의 좌측 일부는 무산소 조건이 유지되어 탈질이 진행되고, 좌측 무산소 조건인 부분을 제외한 상단에서는 모드 1에서 유입된 암모니아성 질소가 질산화되고, 좌측 무산소 조건인 부분을 제외한 하단에서는 모드 3과 모드 4에서 유입된 암모니아성 질소의 질산화가 진행된다.
모드 3(도 6c)은 유입수를 (도면의) 우측 하부로 유입시켜 (도면의) 우측 상부로 유출시키고, 하단은 포기를 중단한다. 이를 모드 1(도 6a)과 비교하면, 처리수의 흐름, 포기 유무 및 반응조의 기능이 상단과 하단이 바뀌는 것을 제외하고는 모드 1과 동일하다.
또, 모드 4(도 6d)는 처리수의 흐름, 반응조의 기능이 상단과 하단이 바뀌는 것을 제외하고는 모드 2(도 6b)와 동일하다.
본 발명을 구성하는 상기 4개 모드에서 간헐 포기조의 유출수는 모두 호기 상태에서 침전조로 배출되므로 침전조에서 인이 재방출될 우려가 적고, 암모니아성 질소의 배출이 최소화되며, 슬러지의 침강성이 향상된다.
상기의 본 발명은 처리해야 하는 원수의 수질, 목표로 하는 최종 처리수의 수질, 및 기존 처리시설을 개조하여 실시하고자 하는 경우 기존 처리시설의 여건에 따라 여러 가지로 변형할 수 있다.
우선, 가장 간단하게는 원수 유입구를 양쪽 말단부와 중앙부에 대칭으로 2곳, 모두 4곳에 두지 않고, 간헐포기조의 양쪽 말단부와 정중앙 모두 3곳에만 두어 제1 단계와 제3 단계는 상기 기본형과 동일하게 진행하고, 제2 단계와 제4 단계는 유입수를 정중앙에 있는 동일한 유입구를 통해 주입시키고, 유출구만 달리하면서 진행할 수 있다.
또, 간헐 포기조 앞에 혐기조를 두어 혐기조의 유출수를 간헐 포기조의 유입수로 하여 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 순환하며 반복할 수도 있고, 간헐 포기조 앞에 전무산소조와 혐기조를 두어 슬러지 반송을 전무산소조로 하면서 원수의 0-50%는 전무산소조를 거쳐 혐기조로 유입되도록 하고, 원수의 100-50%는 혐기조로 직접 유입시켜 혐기조의 유출수를 간헐 포기조의 유입수로 하여 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 순환하며 반복할 수도 있다.
인 방출은 혐기상태에서 활발하게 이루어지고, 반송수에 잔류하는 질산성 질소가 제거될 때 혐기 상태가 조성되므로, 최적의 인 방출 조건을 형성하기 위하여 혐기조 앞에 전무산소조를 배치한 것이다. 전무산소조에 유기물을 주입하지 않고 내생 탈질에만 의존할 경우에는 반응속도가 느리므로 원수를 나누어 유입시킴으로써 탈질 반응을 촉진시키는 것이다.
처리수의 흐름을 도 7에 도시하였으며, 이 경우 역시 간헐 포기조는 상기 도 6a 내지 도 6d와 동일한 모드를 따라 운전한다.
그런데 상기 모드 1(도6a)과 모드 3(도 6c)에서 원수는 간헐 포기조 후단(우측 상단 또는 우측 하단)의 한 지점으로 유입된다. 이러한 일점 주입 방식은 긴 체류시간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
그러나 각 모드의 주기가 짧거나 장폭비가 긴 경우에는 간헐 포기조의 좌측 일부를 충분히 활용하지 못하게 되는데 도 6과 같이 원수 유입구를 양쪽 말단부와 중앙부에 대칭으로 2곳, 모두 4곳 (도 6 기준으로는 좌우측 상하단의 말단)에 두지 않고, 간헐 포기조의 한 쪽 말단부에서 다른 쪽 말단부까지 전체에 걸쳐 6-20곳에 배치하고,
1) 유입수를 한 쪽 절반에 분포한 유입구로 유입시키고, 다른 한 쪽 말단부로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입수가 유입되는 절반은 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제1 단계와,
2) 유입수를 1)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입시키고, 1)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제2 단계와,
3) 유입수를 다른 쪽 절반에 분포한 유입구로 유입시키고, 1)번의 유입구 쪽 유출구로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입수가 유입되는 절반은 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제3 단계와,
4) 유입수를 2)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입수를 유입시키고, 3)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제4 단계를, 순환하며 반복하여 운전할 수도 있다.
여기에서, 제2 단계와 제4 단계는 상기 기본형을 운전할 때와 동일하며, 이러한 다점주입방식으로 운전하는 경우에서 제1 단계와 제3 단계를 도 8a와 8b에 도 시하였다.
또, 도 9a와 9b에 도시한 바와 같이, 간헐 포기조의 유출구 인접부에 슬러지의 일부를 침전시키는 내부 침전지를 두어 간헐포기조의 처리수를 침전조로 그대로 보내지 않고 슬러지가 침전되도록 하였다가 유로를 변경할 때 반응조의 내부로 반송되도록 하면, 반응조 내의 미생물 농도를 높게 유지하여 처리효율을 향상시킬 수 있고, 침전조에서 반송하는 슬러지의 양이 줄어 에너지가 절약되고, 또 폐기해야 하는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있다. 여기에서, 내부 침전지는 특별한 장치를 하지 않고 단순히 포기를 하지 않아 슬러지가 침전되도록 하는 것으로 충분하다.
이는 상기 본 발명의 장점을 극대화한 것으로서, 기존의 일방향의 공정에서는 반응조 말단에 누적된 슬러지를 반응조 전단으로 반송시키기 위한 시설이 반드시 필요하나 본 발명에서는 특별한 반송 설비 없이도 모드 전환에 따른 유로 변경만으로 가능하다. 내부 침전지는 유출 말단에 존재하여 모드 1과 모드 2에서는 우측 하단의 유출부에서, 모드 3과 모드 4에서는 우측 상단의 유출부에서 그 기능을 수행한다.
본 발명은 후술하는 실시예를 통하여 그 구성이 더욱 명확해지고, 그 효과가 입증될 것이다.
<실시예 1>
A. 실험 장치
도 6에 도시된 장치를 사용하였다. 여기에서, 간헐 포기조의 용적은 14 L이고, 장폭비는 3이다. (여기에서, 장폭비는 도 6에서 간헐포기조의 세로길이에 대한 가로길이의 비이다.)
B. 시료 폐수
원수로 사용한 시료 폐수는 실험실에서 제조하여 사용하였으며 제조된 원수의 수질은 다음 표 1에 기재하였다. 유기물은 글루코스, 암모니아성 질소는 NH4Cl, 인은 KH2PO4를 사용하였다.
C. 실험 조건
HRT (hydraulic retention time)을 7시간, SRT (solids residual time)는 20일로 하고, 침전조에서 간헐포기조로 반송되는 슬러지의 양은 0.5Q (여기에서, Q는 원수 유입유량이다)로 하여 모드 1= 2시간, 모드 2= 1시간, 모드 3= 2시간, 모드 4= 1시간으로 하여, 모드를 변경해가며 18ㅁ2??에서 실시하였다.
D. 실험 결과
유출수의 수질과 유기물, 인, 질소의 제거율을 유입수(시료폐수)의 수질과 함께 다음 표 1에 기재하였다.
구분 CODcr (mg/L) NH3-N (mg/L) T-N (mg/L) T-P (mg/L)
유입수 180 - 46 4.5
유출수 22 3 12 0.9
제거율(%) 88 - 73 80
CODcr의 제거율이 각각 88%로 매우 높았고, T-N과 T-P도 각각 73, 80%가 제거되어 제거율이 매우 높음을 알 수 있다. 특히, 유출수의 NH3-N 농도가 매우 낮았다.
<실시예 2>
전무산소조와 혐기조가 설치된 장치(도 7)를 사용하여 실시예 1과 동일한 시료 폐수(유입수)를 처리하였다.
시료 폐수는 전무산소조와 혐기조에 2: 8로 분주하여 주입하고, 전무산소조와 혐기조의 HRT는 각각 30분과 1시간으로 운전하였다.
전무산소조와 혐기조를 배치한 경우와 배치하지 않은 경우(실시예 1)의 유출수의 수질을 다음 표 2에 기재하였다.
전무산소조, 혐기조 유무 CODcr (mg/L) T-P (mg/L) T-N (mg/L)
미배치 22 0.9 12
배치 21 0.6 16
CODcr 은 전무산소조와 혐기조를 두지 않은 경우와 거의 비슷했고, T-P의 농도는 감소한 반면, T-N의 농도는 증가하였다. 이는 인 제거 미생물과 탈질미생물의 유기물 경쟁에 의한 것으로 해석된다.
결국 전무산소조와 혐기조를 두는 것이 좋기만 한 것은 아니라는 것을 의미하지만 이는 하수처리장을 설계할 때, 목표로 하는 처리수의 수질에 적절하게 대응시켜 혐기조와 무산소조의 유무를 유연하게 결정할 수 있음을 의미한다.
<실시예 3>
모드 1과 모드 3에서 원수를 다점주입방식(도 8a, 도 8b)에 의해 주입하고, 간헐 포기조의 장폭비를 달리 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 시료 폐수를 동일한 방법으로 실시하였다.
원수는 등 간격으로 설치된 다섯 개의 유입 지점에서 균등하게 유입시키고, 모드 별 할당시간을 동일하게 하면서 장폭비가 짧은 경우(3인 경우)와 긴 경우(5인 경우)에 대하여 일점주입 방식과 다점주입 방식으로 실험을 하였다.
각각의 경우에 대한 오염원의 제거율을 다음 표 3에 기재하였다.
장폭비 (L/W) 주입방식 CODcr(%) T-N(%) T-P(%)
3 일점주입 88 73 80
다점주입 70 60 62
5 일점주입 82 62 64
다점주입 80 71 75
장폭비 3인 경우에는 일점 주입 방식의 경우가 제거율이 높은 반면, 장폭비 5인 경우에는 다점 주입 방식이 제거율이 높음을 알 수 있다.
이는 기존의 표준 활성슬러지 처리장에 본 발명을 적용하여 고도 처리하고자 하는 경우, 장폭비를 고려하여 주입방식을 선택하여야 효율을 높일 수 있음을 의미한다.
<실시예 4>
간헐 포기조의 출구에 내부 침전지(도 9a, 도 9b)를 두고, 침전조에서 간헐 포기조로의 슬러지 반송량을 0.3Q로 줄인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 시료를 동일한 방법으로 처리하였다.
내부 침전지 슬러지 반송량 (Q) 반응조내 MLSS (mg/L)
있음 0.3 2,950
없음 0.5 2,900
슬러지 반송량을 0.5Q에서 0.3Q로 0.2Q만큼 줄였음에도 불구하고, 반응조 내 고형물(MLSS) 농도를 오히려 높게 유지할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 의하면, A2O 공정이나 바덴포 공정과는 달리 내부 반송을 하지 않기 때문에 에너지 사용량이 적고, 하폐수에 함유된 유기물을 탈질 반응에 최대한 이용할 수 있으며, 유입 원수의 부하가 변동되더라도 간헐 포기조 내의 슬러지(미생물) 농도를 적정하게 유지할 수 있고, 반응조의 규모를 최소화하면서도 높은 체류시간을 확보할 수 있는 하폐수의 고도 처리 방법이 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, 인 제거율 등 목표로 하는 수질에 따라 또는 처리장의 형상에 따라 모드 변경주기를 달리하여 유동적으로 운전할 수 있으며, 침전조에 서 발생되는 슬러지의 양도 줄일 수도 있다.
그 밖에, 본 발명은 표준 활성슬러지 공정을 채택하고 있는 국내 대다수 하수처리장에 최소의 구조 변경만으로 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 양쪽 말단부와 중앙부에 대칭으로 2곳, 모두 4곳에 원수 유입구가 있고, 양쪽 말단부에 유출구가 있으며, 부분적으로 포기할 수 있도록 포기장치가 구비된 선형 간헐 포기조와; 간헐 포기조에 연결된 침전조와; 침전조의 침전된 슬러지를 유입수의 유입라인으로 반송하는 펌프를 포함하는 장치에서,
    1) 유입수를 한 쪽 말단부의 유입구로 유입시키고, 다른 한 쪽 말단부로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입구에 인접한 부분은 혐기성 환경으로, 혐기성 환경의 경계선에서 정중앙까지는 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제1 단계와,
    2) 유입수를 1)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입시키고, 1)번과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제2 단계와,
    3) 유입수를 다른 쪽 말단부의 유입구 (제1 단계에서의 유출구 위치)로 유입시키고, 1)번의 유입구 쪽 유출구로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입구에 인접한 부분은 혐기성 환경으로, 혐기성 환경의 경계선에서 정중앙까지는 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경을 유지하는 제3 단계와,
    4) 유입수를 2)번 유입구 쪽의 중앙부 유입구로 유입수를 유입시키고, 3)번 과 동일한 유출구로 유출시키면서, 전체적으로 포기하여, 유입구에 인접한 중앙부와 이에 대칭되는 중앙부는 무산소 환경으로 유지하고, 나머지 부분은 호기성 환경으로 유지하는 제4 단계를, 순환하며 반복하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 원수 유입구를 간헐포기조의 양쪽 말단부와 정중앙 모두 3곳에 두어 제2 단계와 제4 단계는 유입수를 정중앙에 있는 동일한 유입구를 통해 주입시키고, 유출구만 달리하면서 진행하는 것을 특징으로 하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 간헐 포기조 앞에 혐기조를 두어 혐기조의 유출수를 간헐 포기조의 유입수로 하여 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 순환하며 반복하는 것을 특징으로 하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 혐기조 앞에 전무산소조를 두어 슬러지 반송을 전무산소조로 하면서 원수의 0-50%는 전무산소조를 거쳐 혐기조로 유입되도록 하고, 원수의 100-50%는 혐기조로 직접 유입시켜 혐기조의 유출수를 간헐 포기조의 유입수로 하여 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 순환하며 반복하는 것을 특징으로 하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원수 유입구가 간헐 포기조의 한 쪽 말단부에서 다른 쪽 말단부까지 전체에 걸쳐 6-20곳에 산재해 있는 장치에서,
    1) 유입수를 한 쪽 절반에 분포한 유입구로 유입시키고, 다른 한 쪽 말단부로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입수가 유입되는 절반은 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제1 단계와,
    2) 제1항과 동일한 제2 단계와,
    3) 유입수를 다른 쪽 절반에 분포한 유입구로 유입시키고, 1)번의 유입구 쪽 유출구로 유출시키면서, 정중앙에서 유출구까지 절반만 포기하여, 유입수가 유입되는 절반은 무산소 환경으로, 정중앙에서 유출구까지는 호기성 환경으로 유지하는 제3 단계와,
    4) 제1항과 동일한 제4 단계를 순환하며 반복하는 것을 특징으로 하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 간헐 포기조가 유출구 인접부에 슬러지의 일부를 침전시키는 내부 침전지를 구비하는 것을 특징으로 하는 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법.
KR1020050057441A 2005-06-30 2005-06-30 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법 KR100627040B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050057441A KR100627040B1 (ko) 2005-06-30 2005-06-30 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050057441A KR100627040B1 (ko) 2005-06-30 2005-06-30 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100627040B1 true KR100627040B1 (ko) 2006-09-25

Family

ID=37628582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050057441A KR100627040B1 (ko) 2005-06-30 2005-06-30 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100627040B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102295346A (zh) * 2011-06-14 2011-12-28 江苏龙腾工程设计有限公司 一种可调式生化池及其进行水处理的可调式aao工艺
CN103145247A (zh) * 2013-04-02 2013-06-12 上海泓济环保工程有限公司 复合式hbf模块反应器及污水处理工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010097869A (ko) 2000-04-26 2001-11-08 한상배 공정간 고액분리와 유로변경 및 간헐포기에 의한 질소, 인제거방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010097869A (ko) 2000-04-26 2001-11-08 한상배 공정간 고액분리와 유로변경 및 간헐포기에 의한 질소, 인제거방법 및 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102295346A (zh) * 2011-06-14 2011-12-28 江苏龙腾工程设计有限公司 一种可调式生化池及其进行水处理的可调式aao工艺
CN102295346B (zh) * 2011-06-14 2012-12-26 江苏龙腾工程设计有限公司 一种可调式生化池及其进行水处理的可调式aao工艺
CN103145247A (zh) * 2013-04-02 2013-06-12 上海泓济环保工程有限公司 复合式hbf模块反应器及污水处理工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130035387A (ko) 입상 슬러지를 이용한 하·폐수 처리장치 및 방법
CN101417837A (zh) 活性污泥生物膜带净化生活污水的方法
CN102040315A (zh) 两级a/o工艺处理高氨氮废水
CN105129989A (zh) 一种处理城市污水的mbbr工艺方法
KR20100046745A (ko) 하수 고도 처리 방법
Ai et al. Study on nitrogen removal mechanism of the micro-pressure double-cycle reactor
KR100729655B1 (ko) 혐기-무산소 변형조를 이용한 막분리 활성슬러지 장치 및방법
KR100390633B1 (ko) 무산소·혐기형 연속회분식 반응장치와 이를 이용하는 생물학적 질소·인 제거방법
KR100800550B1 (ko) 유동상 메디아를 이용한 하수처리공정의 반류수 처리방법
KR100627040B1 (ko) 유로 변경과 간헐 포기에 의한 하폐수의 고도 처리 방법
KR100304544B1 (ko) 혐기발효조를이용한개량된하·폐수의영양소제거방법
KR100632487B1 (ko) 단계적으로 운영되는 연속회분식 폐수처리장치 및 그 방법
KR101269877B1 (ko) Ｓｎｄ를 적용한 ｍｂｒ 반응조에서 격벽에 의한 하수고도처리 시스템
KR20110023436A (ko) Ｓｎｄ를 적용한 ｍｂｒ 반응조에서 하수고도처리 시스템
KR100364641B1 (ko) 고농도 질소함유폐수의 생물학적 질소 인 제거장치 및 방법
Huang et al. BICT biological process for nitrogen and phosphorus removal
WO2013041893A1 (en) Modified continuous flow sequencing batch reactor and a method for treating waste water
KR100438323B1 (ko) 생물학적 고도처리에 의한 하수, 폐수 처리방법
KR100643843B1 (ko) 생물학적 여과를 포함하여 처리할 수 있는 복합기능형 오폐수처리용 반응조
KR100423801B1 (ko) 하폐수 고도 처리 시스템
CN103466880B (zh) 一种难降解有机污水的改质去除及脱氮除磷一体化工艺
KR100415437B1 (ko) 탈질율을 개선시킨 슬러지 재포기조를 조합한하수고도처리시스템
KR100460851B1 (ko) 내부 반송이 필요 없는 하폐수 고도처리 장치
CN103449656B (zh) Sfbr-baf生物脱氮除磷技术
CN105540845A (zh) 焦化废水短程硝化反硝化处理工艺

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120831

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130730

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140829

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180910

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190903

Year of fee payment: 14