KR100670211B1 - 생물흡착(Ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ)기작을 이용한 부상여재공정 - Google Patents

생물흡착(Ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ)기작을 이용한 부상여재공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우리나라 도시하수처럼 낮은 C/N 비를 가진 폐수, 특히 호수와 하천의 오염 및 부영양화의 주요 원인이 되고 있는 도시하수에 함유된 질소를 효과적으로 제거할 수 있는 폐수의 정화방법에 관한 것으로, 함유된 유기물, 질소 및 인을 별도의 외부탄소원을 주입하지 않고도 효과적으로 처리 할 수 있는 부상여재(예; EPs 등)가 충진된 3-4개의 탑으로 구성, 유동적인 운영이 가능하며 폐수의 흐름은 운영 상황에 따라 무산소 반응조→호기 반응조→무산소 반응조→호기 반응조 또는 무산소 반응조→호기 반응조→무산소 반응조→무산소 반응조를 순차적이며 연속적으로 유입되며 상황에 따라 내부순환을 시켜준다. 유입수의 흐름은 유로를 변경하여 운영함으로서 두개의 무산소 반응조를 효과적으로 이용하여 낮은 C/N비를 갖는 하수의 영양염류 처리효율증대, 질산화속도의 증진 및 전체 공정의 수리학적 체류시간의 단축, 독성물질이 같이 흡착·제거됨에 따라 독성물질로부터 질화균을 보호하여 질화반응에 영향을 주는 것을 방지, 유기물 흡착, 탈질 및 질산화가 여재에 부착된 부착 미생물에 의해 수행되기 때문에 부유성장에 비해 온도의 영향 감소, 적은 부지 면적에서의 사용가능 및 유입 하수의 입자성 유기물 농도가 낮을 경우 여재가 일종의 여과 작용을 함으로서 기존 생물학적 처리 공정에 비해 유기물 처리 효율을 증진 시킬 수 있는 장점을 갖는다.
부상여재, 반응조, C/N비, 영양염류

Description

생물흡착(Ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ)기작을 이용한 부상여재 공정{PROCESS PACKED WITH FLOAT MEDIA USING BIOSORPTION MECHANISM}
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 제 1 무산소 반응조 2 : 호기 반응조
3 : 제 2 무산소 반응조 4 : 연속 또는 간헐포기 반응
5 : 부상여재 6 : 제 3 무산소 반응조
본 발명은 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우리나라 도시하수처럼 낮은 C/N 비를 가진 폐수, 특히 호수와 하천의 오염 및 부영양화의 주요 원인이 되고 있는 도시하수에 함유된 질소를 효과적으로 제거할 수 있는 폐수의 정화방법에 관한 것으로, 함유된 유기물, 질소 및 인을 별도의 외부탄소원을 주입하지 않고도 효과적으로 처리 할 수 있는 부상여재(예; EPs 등)가 충진된 3-4개의 탑으로 구성, 유동적인 운영이 가능하며 폐수의 흐름은 운영 상황에 따라 무산소 반응조→호기 반응조→무산소 반응조→호기 반응조 또는 무산소 반응조→호기 반응조→무산소 반응조→무산소 반응조를 순차적이며 연속적으로 유입되며 상황에 따라 내부순환을 시켜준다. 유입수의 흐름은 유로를 변경하여 운영함으로서 두개의 무산소 반응조를 효과적으로 이용하여 낮은 C/N비를 갖는 하수의 영양염류 처리효율증대, 질산화속도의 증진 및 전체 공정의 수리학적 체류시간의 단축, 독성물질이 같이 흡착·제거됨에 따라 독성물질로부터 질화균을 보호하여 질화반응에 영향을 주는 것을 방지, 유기물 흡착, 탈질 및 질산화가 여재에 부착된 부착 미생물에 의해 수행되기 때문에 부유성장에 비해 온도의 영향 감소, 적은 부지 면적에서의 사용가능 및 유입 하수의 입자성 유기물 농도가 낮을 경우 여재가 일종의 여과 작용을 함으로서 기존 생물학적 처리 공정에 비해 유기물 처리 효율을 증진 시킬 수 있는 장점을 갖는다.
일반적으로, 폐수에 포함되어 있는 영양염류 자체는 무기성 원소이나, 이들이 하천이나, 연안바다, 호소(호수 및 저수지)등으로 유입되어 조류의 성장을 촉진시켜 부영양화 현상을 발생시킨다.
또한, 폐수에 포함되어 있는 영양염류가 연안바다로 유입되었을 때는 적조현상의 원인이 되며, 심하면 수저부에서 부패하고 악취가 발생하여 수질오염을 촉진시키는 원인으로 작용됨에 따라, 이러한 영양염류는 하천이나 호소로 유입되기 전에 제거되어야 할 물질이다.
우리나라의 경우 대부분의 하·폐수처리는 활성슬러지법에 의존하고 있는 실정이다. 활성슬러지법에 의한 처리시 대부분의 현탁 고형물질과 유기물은 제거될 수 있으나, 질소나 인과 같은 영양염류 물질의 처리는 20 ~ 40%에 불과하다.
질소, 인과 같은 영양염류 처리를 위한 공정들로는 물리, 화학적인 처리 방법과 생물학적인 처리 방법이 있다.
우선, 물리적인 처리 방법에 있어서는 암모니아 탈기법, 선택적 흡착 방법을 이용하는 이온교환법, 소석회 및 응집제를 사용하여 인을 침전시키는 방법 및 질소와 인을 동시에 침전시키는 스트로바이트(struvite)형성의 침전법 등이 이용되고 있다. 그러나 이와 같은 방법은 그 처리가 선택적으로 이루어지기는 하지만, 온도에 민감하고 비용이 많이 소요되는 등의 단점이 있다. 또한, 약품비 및 운전상에 요구되는 환경이 특정적이어서 그 운영에 어려움이 있으며, 유출수가 불안정하여 현장에서 사용을 꺼리고 있다.
한편, 생물학적 처리 방법에 있어서는, 질소의 경우 용존상태에 있는 암모니아성 질소와 유기 질소를 호기성 조건에서 질산화균(ie., Nitrosomonas & Nitrobacter 등)에 의해 질산화(암모니아를 질산염형태로 변형)시키고, 질산염을 탈질산화균(ie., Pseudomonas, Paracoccus denitrifiers 등)에 의해 무산소 조건에서 산소대신 전자수용체로서 이용하게 하여 질소 기체로 변환하여 대기중으로 방출(탈질산화)시켜 제거하고 있다. 인의 경우 폐수를 교대로 혐기성 조건과 호기성 조건하에 유지시켜 혐기성 조건에서는 인 제거 미생물(ie., Acinetobacter 등)로부터 인을 방출시키고, 후속되는 호기성 조건에서는 미생물이 인을 과다 섭취하도록 한 다음, 미생물을 일정량씩 제거시키는 방식으로 폐수중의 인을 제거한다.
상기 호기성 조건에서 미생물의 인을 과다 섭취하게 되는 정도는 혐기성 조건으로 유입되는 유기물의 양과 종류에 따라 다르며 특히, 순수한 혐기상태의 유지와 유입되는 유기물이 초산염과 같은 유기산염이 많을 경우 순수한 혐기상태에서 인의 방출량이 증진되며, 후속된 호기상태에서 인의 섭취도가 향상되어 처리율이 증진된다.
따라서, 생물학적 질소 및 인의 제거 공정은 혐기성 - 호기성 - 혐기성 - 호기성 반응조를 적절히 분리 배치하여 각 반응조의 특성에 따라 호기성 반응조에서는 유기물 산화 및 질산화 반응과 미생물이 인을 섭취하도록 유도하고 혐기성 및 무산소 반응조에서는 질산성 질소를 질소가스로 변형시켜 대기중으로 방출시키는 탈질반응과 인의 방출을 유도한다.
생물학적 탈질공정은 1960년 Wuhrmann이 제안한 후탈질 공정인 Wuhrmann process가 최초로 개발되었다. 후-탈질공정은 외부로부터 전자공여체를 주입해 주어 처리효율은 높았지만, 주입하는 외부 전자공여체(Methanol 등)의 비용이 증가함에 따라 Anoxic조를 Oxic조 앞에 두어 폐수 중의 유기물을 탈질에 이용할 수 있는 전탈질 공정인 Ludzack-Ettinger process가 개발되었다. 메탄올 대신 폐수중의 유기물을 사용하는 전탈질 공정은 암모니아 호기 반응조에서 산화되고 반송슬러지를 통해 무산소조로 이송된다. 반송슬러지만으로는 질소제거효율이 매우 낮았다. Barnard는 이 공정의 단점을 보완하기 위해 호기반응조에서 2-4Q의 포기조 혼합액을 무산소조로 반송하여 총질소 제거율을 88%까지 향상시켰고 이후 Modified Ludzack-Ettinger process개념을 기본으로 A2/O process, Modified Bardenpho, UCT, VIP 공정등이 개발되어 실용화 되고 있다. Side Stream의 대표적인 것으로는 Phostrip Process와 국내에서 개발된 PL-Ⅱ Process를 들 수 있다. Phostrip Process는 생물학적 인 제거에 화학적 방법을 조합한 공정으로 Levin에 의해 개발되었다. 기존 Phostrip 공정은 인 제거는 안정적이나, 질소제거를 고려시 질산화 및 탈질시설 설치에 의한 건설비가 많이 소요된다는 문제점이 있다. FPL-ⅡProcess에서는 기존 Phostrip 공정의 2차 침전지와 탈인조 사이에서의 인 방출에는 큰 영향을 받지 않으며 또한 탈인조로의 반송비를 증가시킴으로서 시스템 전체의 질소제거도 어느 정도 이루어지게 하였다. 폐수의 유입과 산소의 주입을 주기적으로 제어하여 반응조간의 흐름의 방향을 바꾸고 반응조를 호기/혐기로 전환하는 Bio-denitro 공정과 전단에 혐기성 반응조를 두어 인의 제거를 향상시킨 Bio-denipho 공정(일명 Kruger system)이 개발되어 유럽에서 실용화되고 있다. 이 기술은 유로를 변경하는 기술과 간헐포기(Intermittent aeration)를 접목한 기술로서 덴마크에서 개발된 것으로 PID(Phased Isolation Ditch) 공정이라 통칭하며 Dynamic state로 운영되므로 활성슬러지법보다 에너지를 크게 절감할 수 있는 기술로 평가된다.
선진국을 중심으로 전술한 공정들이 실용화하여 유기물 및 영양염류처리 목적으로 하수처리 등에 이용되고 있으나 이들 공정들은 비교적 성장이 낮은 질화균을 중심으로 설계되어 수리학적 체류시간이 15-24시간 정도 된다. 선진국에서도 국내와 같이 수리학적 체류시간이 6시간이내의 처리장을 별도 증설 없이 영양염류 처리장화 하는 경우는 없는 실정이다.
미생물의 세포외 폴리머에 의한 유기물 흡착을 이용한 처리공법이 접촉안정 활성슬러지 공정으로 개발되어 지난 40년간 이용되고 있으며 1990년대 이탈리아에서 개발된 Dephanox 공정도 생흡착 기작을 이용하고 있으나 흡착에 영향을 미치는 제반 인자에 대한 규명이 미흡한 실정이며 Dephanox 공정은 유입 유기물이 슬러지의 접촉안정후 침전되어 탈질조로 이동하여 탈질시 유기물로 이용되며 이때 유기성 질소 및 암모니아성 질소가 탈질조로 슬러지와 함께 이동되어 후단에서 이들 질소에 대한 제거가 이루어지지 않아 처리수의 총질소 농도가 높다는 단점이 있다. 따라서 질소제거시 외부탄소원의 투입없이 유입 유기물을 최대한 이용하는 우수한 공법임에도 불구하고 현재 널리 이용되지 않고 있다.
국내의 경우 하수중 영양염류 처리를 위해 20개 이상의 영양염류 처리공법이 개발되어 현장규모로 적용하기 위해 시공 중에 있으나 이들 공정들의 대부분은 외국 기술의 단순 모방과 변형에 의존하고 있어 기존 처리장과 같이 수리학적 체류시간이 짧고 겨울철 온도가 낮은 경우 이들을 이용하는 데는 많은 문제가 있으며, 특히 우리나라 하수와 같이 C/N비(유입수질의 유기물과 질소의 비)가 낮은 하수를 별도의 외부탄소원 없이 처리하기에는 앞으로 점차 강화되는 수질기준을 고려해 볼 때 많은 문제점을 가지고 있다. 한화 중앙연구소가 대학과 공동으로 개발하여 환경부 신기술 및 특허 등록된 유로변경형 간헐폭기 공정(일명, HDF)은 배관과 폭기장치의 조정으로 기존처리장에 쉽게 적용할 수 있으나 수리학적 체류시간의 문제와 국내 하수의 낮은 C/N비 문제만은 해결하지 못하고 있다. 국내하수와 같이 C/N비가 낮은 경우 영양염류 처리시 공급되어야 하는 외부 탄소원으로 초산염을 이용하는 연구가 삼성엔지니어링에서 개발되었으며, 폐수중 고형물을 유기산화하여 이용하는 기술이 개발되어 국내 특허등록 되어 김포시등 일부 처리장 건설에 반영된 바 있으나 외부 탄소원 주입에 따른 별도의 비용문제를 해결하지 못하고 있다.
본 발명의 우리나라의 도시하수처럼 C/N비(유입수질의 유기물과 질소의 비)가 낮은 폐수의 유기물 및 영양염류를 처리하는데 효과적인 처리방법을 제공하는데 있다. 특히 본 발명은 기존 생물학적 처리 공정의 단점을 보완한 것으로서 특히 질소 처리 향상에 주안점을 둔 공정이라 할 수 있다. 기존 생물학적 처리 공정은 유 입수의 낮은 C/N 비로 인한 TN 제거효율 감소, 질화 반응시 유기물 분해로 인해 탈질 반응시 전자 공여체 부족, 낮은 COD 유입시 처리 효율의 저하, 긴 수리학적 체류시간으로 인해 많은 양의 폐수를 처리할 수 없다는 문제점을 지니고 있었다. 따라서 이를 보완한 공정을 개발하고자 하였으며,
이를 위한 구체적 수단으로,
박테리아 등 미생물에 의해 유기물 흡착과 탈질을 수행할 수 있는 두개의 무산소 반응조와 질산화 반응을 수행하는 두개의 호기성 반응조를 두고 각각의 반응조에는 부상여재(예; EPs 여재)를 충진하여 유입 유로를 일정시간 간격으로 변경하거나 상황에 따라 내부순환을 가동하여 운영하는 시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 일정한 간격을 두고서 유입 유로1 및 유입 유로2로 부터 유입되는 폐수가 제1 무산소 반응조(1) 및 제2 무산소 반응조(3)로 유입되는 단계; 제 1무산소 반응조(1) 및 제 2무산소 반응조(3)에서 유기물 흡착 과정을 거친 암모니아성 질소가 농축된 상등수가 호기조(2)로 유입되는 단계; 호기조(2)에 충진되어 있는 부상여재(5)에 농축되어 있는 농축 질화균에 의해 질산화 과정을 거쳐 질산화가 완료된 상등수는 유입 유로1을 통해 유입된 상등수는 제2 무산소 반응조(3)로, 유입 유로2를 통해 유입된 상등수는 제1 무산소 반응조(1)로 유입되는 단계를 거쳐 배출된다.
또한, 상기한 과정을 거쳐 폐수의 처리가 불완전할 때에는 연속 또는 간헐포기 반응조(4)를 하나 더 둠으로써 처리에 안정성을 기할 수 있다.
상기 각 반응조(1,2,3,4)는 부상여재(5)로 충진되어 있으며, 부상여재(5)는 여재에 부착된 미생물에 의한 생물학적 작용과 여재의 물리적 작용인 여과기능이 동시에 일어나는 역할을 하며, 여재의 종류로는, Cell구조가 독립구조(Closed형)로 형성되고 PP수지의 영향으로 유연성이 우수한 EPP등이 바람직하며 형태는 구형, 막대형 및 도넛형으로 구성할 수 있다.
상기한 구성을 보다 상세하게 살펴보도록 한다.
제 1 공정
도 1에 도시된 바와 같이 제 1공정에 따른 폐수 정화 공정을 수행하기 위한 장치는 제1무산소 반응조(1), 호기조(2), 제2무산소 반응조(3), 연속 혹은 간헐포기 반응조(4)로 구성되며, 각각의 반응조는 부상여재(5)로 충진되어 있다.
제 1공정에 따른 폐수의 처리 흐름도는 일정시간 동안 유입펌프에 의해 유입 유로 1번에서 제 1 무산소 반응조(1)로 방향으로 유입되어, 호기조(2), 제 2 무산소 반응조(3), 연속 및 간헐포기 반응조(4)순으로 순차적으로 유입되게 되며, 일정 시간이 경과하면 유입 폐수의 유로가 유입펌프에 의해 유입 유로 1에서 유입 유로 2로 바뀌어 제 2 무산소 반응조(3), 호기조(2), 제 1 무산소 반응조(1), 연속 및 간헐포기 반응조(4) 순을 순차적으로 거치게 된다.
유입 유로 1의 경우 제 1 무산소 반응조(1)는 반응조 내의 부상여재(5)에 부착성장 하는 미생물이 폐수중 유입되는 유기물을 흡착하는 역할을 하며, 이때 흡착된 유기물은 유입 유로 2를 통해 호기조(2)에서 부착성장 농축 질화균에 의해 질산화가 된 후 생성된 질산염이 유입되어 탈질시키는데 이용함으로서 유기물 이용 효율을 극대화 하게 된다. 생흡착이 끝나고 암모니아성 질소가 농축된 상등수는 스트레이너를 빠져나가 호기조(2)로 유입되게 된다. 호기조(2)로 유입되는 상등수의 일부는 상황에 따라 제 1 무산소 반응조(1)에 연속적으로 순환시킬 수 있으며, 또한 유입 유로 2를 통해 유입된 상등수는 제 1 무산소 반응조(1)에서 탈질이 완료된 후 연속 및 간헐 포기조(4)로 유출이 되게 되며 유출되는 상등수의 일부는 제 1 무산소 반응조(1)를 연속적으로 순환시킬 수 있다.
호기조(2)로는 유입 유로 1 및 유입 유로 2를 통해 유입된 유입하수가 제 1 무산소 반응조(1) 및 제 2 무산소 반응조(3)에서 유기물 흡착 과정을 거친 암모니아성 질소가 농축된 상등수가 유입되게 되며 유입된 암모니아성 질소는 호기조(2)에 충진되어 있는 부상여재(5)에 농축되어 있는 농축 질화균에 의해 질산화 과정을 거치게 된다. 질산화가 완료된 상등수는 스트레이너를 빠져나가 유입 유로 1을 통해 유입된 상등수는 제 2 무산소 반응조(3)로, 유입 유로 2를 통해 유입 된 상등수는 제 1 무산소 반응조(1)로 유입되게 되며, 이 과정에서 제 2 무산소 반응조(3) 및 제 1 무산소 반응조(1)로 유입되는 상등수의 일부는 상황에 따라 호기조(2)를 내부순환펌프에 의해 연속적으로 순환하게 된다.
제 2 무산소 반응조(3)는 반응조 내의 부상여재(5)에 부착성장 하는 미생물이 유입 유로 2를 통해 유입되는 폐수중 유입되는 유기물을 흡착하는 역할을 하며, 이때 흡착된 유기물은 유입 유로 1을 통해 호기조(2)로 유입되어 부착성장 농축 질화균에 의해 질산화가 된 후 생성된 질산염을 탈질시키는데 이용함으로서 유기물 이용 효율을 극대화 하게 된다. 유입 유로 2로 유입된 폐수의 유기물의 생흡착이 끝나고 호기조(2)로 유입되는 상등수 및 유입 유로 1로 유입되어 탈질이 끝난 상등수가 스트레이너를 빠져나가 유출되는 상등수의 일부는 탈질효율 향상을 위해 상황에 따라 제 1 무산소 반응조(1)를 연속적으로 순환하게 된다.
연속 및 간헐 포기조(4)는 제 1 무산소 반응조(1) 및 제 2 무산소 반응조(3)로부터 유출되는 처리되지 않은 암모니아성 질소의 질산화를 수행하는 역할을 한다.
제 2 공정
제 2 공정은 제 1 공정의 탈질 효율을 향상 시키기 위해 고안된 공정이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연속 및 간헐포기 반응조(4)의 부상여재(5)에 부착성장하는 질산화 미생물에 의해 질산화된 질산염을 유입 유로 1일 경우에는 제 2 무산소 반응조(3)에 유입수유량의 1~4배(1-4Q)로 내부 순환시켜 주며, 유입 유로 2일 경우에는 제 1 무산소 반응조(1)에 유입수유량의 1~4배(1-4Q)로 내부 순환 시켜주어 탈질효율을 극대화시켜 준다. 제 2 공정은 연속 및 간헐포기 반응조(4)로부터 제 2 무산소 반응조(3) 및 제 1 무산소 반응조(1)로의 내부순환이 있다는 것이 제 1 공정과 다르며, 유입수 흐름, 유로 변경 시간 및 각 반응조의 역할은 제 1 공정과 같다.
제 3 공정
도 3 공정은 제 1 공정의 탈질 효율을 향상시키기 위해 고안된 공정이다.
이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 탈질효율을 향상시키기 위해 제 1 공정의 연속 및 간헐 포기조(4)를 제 3 무산소 반응조(6)로 운영하여 탈질효율을 극대화 시키며, 제 3 무산소 반응조(6)에서 유입 유로가 1일 경우는 제 1 무산소 반응조(1)에 유입수유량의 1~4배(1-4Q)로 내부 순환 시키고, 유입 유로가 2일 경우에는 제 2 무산소 반응조(3)에 유입수유량의 1~4배(1-4Q)로 내부 순환 시켜주어 탈질 효율을 향상시키게 된다. 제 3 공정은 제 1 공정의 연속 및 간헐 포기조(4)를 제 3 무산소 반응조(6)로 운영하는 것과 제 3 무산소 반응조(6)에서 제 1 무산소 반응조(1) 및 제 2 무산소 반응조(3)로 내부 순환이 있다는 것이 제 1 공정과 다르며, 유입수 흐름, 유로변경시간, 제 1 무산소 반응조(1), 호기조(2), 제 2 무산소 반응조(3)의 기능은 제 1 공정과 같다.
제 4 공정
제 4 공정은 제 1 공정의 질소제거 효율을 향상 시키기 위해 고안된 공정이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유입 유로 1일 경우에 제 2 무산소 반응조(3)로부터 유출되는 유출수의 일부를 호기조(2)로 바이패스하여 미처리된 암모니아성 질소를 호기조(2)에서 질산화 시킨 후 폐수 흐름을 통해 제 2 무산소 반응조(3)로 유입 되어 제 2 무산소 반응조(3)에서 탈질 반응이 일어나고, 유입 유로 2일 경우에는 제 1 무산소 반응조(1)로부터 유출되는 유출수의 일부를 호기조(2)로 바이패스하여 미처리된 암모니아성 질소를 호기조(2)에서 질산화 시킨 후 생성된 질산염은 흐름을 따라 제 1 무산소 반응조(1)로 유입되어 탈질 반응이 일어나게 된다.
제 4 공정은 유입 흐름에 따라 제 2 무산소 반응조(3) 및 제 1 무산소 반응조(1)로부터 연속 및 간헐 포기조(4)로 유입되는 폐수의 일부를 호기조(2)로 바이패스한다는 것이 제 1 공정과 다르며, 유입수 흐름, 유로 변경 시간 및 각 반응조의 역할은 제 1 공정과 같다.
본 발명의 제 1공정, 제 2공정, 제 3공정, 제 4공정에서 제 1 무산소 반응조(1), 호기조(2), 제 2 무산소 반응조(3), 연속 및 간헐포기 반응조(4), 제 3 무산소 반응조(5)에 충진되어 있는 부상여재(5)는 하루에 한번씩 역세과정을 거치게 되며 역세에 의해 분리된 고형물은 각 반응조 아래의 드레인 홀을 통과하여 배출된다.
전술한 바와 같이 본 폐수의 정화공정에 의하면, 기존 생물학적 처리 공정에 비해 부영양화의 주요 원인이 되고 있는 질소 처리를 극대화 할 수 있다.
본 발명의 부상여재(5)를 이용한 되새김형 공정은 기존의 부유성 미생물 및 부상여재를 이용한 공정의 단점을 크게 개선한 공정이다. 즉, 유로를 일정간격으로 변경하여 줌으로서 호기조(2)에서는 제 1 무산소 반응조(1)와 제 2 무산소 반응조(3)에 서 유기물이 흡착된 상등수를 질산화 시키기 때문에 짧은 수리학적 체류시간에서 질산화가 가능하며, 질산화된 질산염은 유로 방향에 따라 제 1 무산소 반응조(1) 및 제 3 무산소 반응조(3)로 유입되어 부상여재(5)에 기 흡착된 유기물을 이용하여 탈질 기능을 효율적으로 수행함으로서 낮은 C/N 비를 가진 하수의 탈질 효율을 극대화한 공정이다.
또한 중금속과 같은 독성물질을 함유한 폐수가 공정내로 유입이 될 경우 유로 방향에 따라 제 1 무산소 반응조(1) 및 제 2 무산소 반응조(3)에서 독성물질을 흡착 시킨 후 암모니아성 질소가 농축된 상등수가 별도의 질산화조(3)에서 질산화를 수행하기 때문에 독성물질에 상대적으로 취약한 질화균을 보호할 수 있는 장점을 가지고 있는 동시에 부유성장에 비해 온도의 영향을 덜 받는 장점이 있다. 또한 각각의 반응조는 부상여재로 충진되어 있기 때문에 폐슬러지가 거의 발생하지 않으며, 침전지가 필요 없기 때문에 부지면적을 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다.

Claims (6)

  1. 폐수를 일정시간 간격으로 유입유로 1 또는 유입유로 2로 변경하면서, 폐수의 유입 방향이 유입유로 1인 경우, 제1무산소반응조(1), 호기조(2), 제2무산소반응조(3), 연속 및 간헐포기반응조(4)로 순차적으로 유입하여 처리하고, 폐수의 유입 방향이 유입유로 2인 경우, 제2무산소반응조(3), 호기조(2), 제1무산소반응조(1), 연속 및 간헐포기반응조(4)로 순차적으로 폐수를 유입하여 처리하며, 호기조(2)로 유입하는 폐수의 일부는 제1무산소반응조(1) 및 제2무산소반응조(3)로 일부를 바이패스하거나, 호기조(2)에서 제1무산소반응조(1)로 유입하거나, 호기조(2)에서 제2무산소반응조(2)로 유입하는 폐수의 일부는 내부순환펌프에 의해 호기조(2)로 연속적으로 바이패스 하여 폐수처리하는 것을 특징으로 하는 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정.
  2. 제 1항에 있어서, 연속 및 간헐포기반응조(4)로 유입된 폐수는 탈질효율을 향상시키기 위해 연속 및 간헐포기 반응조(4)로부터, 유입유로 1인 경우 제2무산소 반응조(3)로, 유입유로 2인 경우 제1무산소반응조(1)로 유입수유량의 1-4배의 비율로 내부순환시켜 폐수처리하는 것을 특징으로 하는 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정.
  3. 제 1항에 있어서, 연속 및 간헐포기반응조(4) 대신 제3무산소반응조(6)로 대체되어, 제3무산소반응조(6)로 유입된 폐수는 탈질효율을 향상시키기 위해 제3무산소반응조(6)로부터, 유입유로 1인 경우 제1무산소반응조(1)로, 유입유로 2인 경우 제2무산소반응조(3)로 유입수유량의 1-4배의 비율로 내부순환시켜 폐수처리하는 것을 특징으로 하는 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정.
  4. 제 1항에 있어서, 질소제거효율 향상을 위해 폐수를 유입유로 1로 유입하는 경우 제2무산소반응조(3)로부터 연속 및 간헐포기 반응조(4)로 유출하는 유출수의 일부를 호기조(2)로 바이패스 시키고, 유입유로 2로 유입하는 경우 제1무산소반응조(1)로부터 연속 및 간헐 포기조(4)로 유출하는 유출수의 일부를 호기조(2)로 바이패스 시켜 폐수처리하는 것을 특징으로 하는 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정.
  5. 제 1항, 제2항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1무산소반응조(1), 호기조(2), 제2무산소반응조(3), 연속 및 간헐포기반응조(4), 제3무산소반응조(6)는 부상여재(5)로 충진되는 것을 특징으로 하는 생물흡착(Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정.
  6. 제 5항에 있어서, 부상여재(5)는 Cell구조가 독립구조(Closed형)로 형성되고 PP수지의 영향으로 유연성이 우수한 EPP로 하며, 형태는 구형, 막대형 또는 도넛형 중 선택되는 어느 1종으로 구성되는 것을 특징으로 하는 생물흡착 (Biosorption)기작을 이용한 부상여재 공정.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100836231B1 (ko) * 2007-06-01 2008-06-09 충북대학교 산학협력단 생물흡착 기작을 이용한 소규모 폐수처리 방법

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