KR100760816B1

KR100760816B1 - 순환이 있는 수로형 혐기·호기조 상하 배치에 의한 하수고도처리공정

Info

Publication number: KR100760816B1
Application number: KR1020070022316A
Authority: KR
Inventors: 최광회
Original assignee: 최광회
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2007-10-04
Also published as: AU2008221801A1; US20100101995A1; AU2008221801B2; WO2008108546A1; US7972507B2

Abstract

본 발명은 수로형 호기조 유출수의 순환이 있는 단일의 반응조 내에서 수로형 혐기·호기조를 상하로 배치하여 하수의 고도처리를 위한 공정에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 수로형 호기조 유출수의 일부를 유입부로 순환시키며, 단일의 반응조 내에 상부에는 수로형 호기조를 하부에는 수로형 혐기조를 배치하였고, 수로형 혐기·호기조 내에서 하수의 흐름은 유입, 유출부의 수위차와 수로형 호기조에서의 에어리프트( air lift ) 효과에 의하며, 수로형 혐기조, 호기조의 격벽은 서로 교차하는 방식의 구조로 이루어졌고, 수로형 호기조를 호기·무산소조로 구분한 특징이 있다.

수로형 혐기조, 수로형 호기조, 단일반응조, 에어리프트, 고도처리, 유출수 순환

Description

순환이 있는 수로형 혐기·호기조 상하 배치에 의한 하수고도처리공정{Advanced wastewater treatment process using up ＆ down aerobic·anaerobic basin of channel type in a unit basin with recycle.}

도 1은 수로형 혐기·호기조의 측면도

도 2는 수로형 호기조 평면도

도 3 은 수로형 혐기조 평면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 산기관 2 : 수로형 호기조 격벽

3 : 수로형 혐기조 유입구 4 : 수로형 혐기조 격벽

5 : 수로형 혐기조 유출구 6 : 수로형 혐기·호기조 구분 격벽

7 : 상판 8 : 유입구 수위

9 : 유출구 수위 10 : 환기구

11,12,13 : 호기성 수로 14,15 : 무산소 수로

16 : 수로형 호기조 유출수 순환

본 발명은 수로형 호기조 유출수 순환이 있는 단일 반응조상에 수로형 혐기·호기조를 상·하로 배치하여 하수의 고도처리를 하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수로형 호기조 유출수 일부를 단일 반응조의 유입부에 순환시키며, 단일의 반응조에 하부에는 수로형 혐기조를 상부에는 수로형 호기조를 배치하고, 수로형 호기조는 호기 상태와 무산소 상태로 구분하여, 혐기성, 호기성, 무산소 상태하에서 혐기성, 호기성 미생물을 이용하여 하수중의 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 하수고도처리 방법에 관한 것이다.

최근 들어 부영양화, 적조현상 등 수질환경 악화로 인한 피해가 급속히 증가하고 있고, 이에 대한 대책으로 질소,인을 동시에 제거하기 위한 처리공법이 많이 연구되어지고 있는데, 특히 탈질 공정은 암모니아성 질소를 산화시키기 위한 호기조와 질산성 질소를 질소 가스로 환원시키기 위한 무산소조가 반드시 존재하여야 하며, 탈인 공정도 인의 방출을 위한 혐기조와 인의 과잉 섭취를 위한 호기조가 필요하며 이들을 공간적으로 구분해야 하기 때문에 반응조의 용적이 많이 소요되는 문제점이 있다.

상기와 같이 질소와 인을 동시에 제거하는 방법중에 대표적인 처리방법으로는 A²/O공법, 5-스테이지 바덴포 공법, UCP( University Capetown Process)공법, VIP( Virginia initiative plant )공법, 연속 회분식 활성슬러지 공법( Sequencing Batch Reactor : SBR ) 등이 있는데, 상기 A²/O 공법은 A/O 공법을 개량하여 탈질이 요구될 때 혐기조와 호기조 사이에 무산소조를 추가하여 질소와 인을 동시에 제거 할 수 있도록 한 것이지만, 최적 운전조건의 설정이 어렵고, 추운 기후에 처리 효율이 떨어지는 경향이 있으며, 또한 완전한 인 제거가 곤란하고, A/O 공정에 비해 다소 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.

상기 5-스테이지 바덴포공법은 종래의 생물학적 질소제거 공정인 4단 바덴포공정 앞에 혐기조를 추가시겨서 질소 및 인을 동시에 제거하는 공정으로서 기존의 A²/O 공정에 추가로 무산소조와 폭기조를 설치하도록 한 것으로, 내부순환 펌프비용이 추가적으로 들게 되며, A²/O공정에 비해 큰 반응조가 필요하게 되고, 또한 높은 BOD/P 비가 필요로 하며, 온도의 영향이 불명확하고, 특히 반송 슬러지내의 잔존 질산염이 혐기조에 유입되어 탈질산화 박테리아들이 Acinetobactor에 우선하여 탄소원을 사용하면서 탈질산화하므로써 인 방출이 저하되고, 결과적으로 인제거 효율이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 UCP( University Capetown Process)공법은 슬러지를 혐기조로 반송시키지 않고, 탈질조로 반송시키며, 질산성 질소가 제거된 무산조조의 혼합액을 혐기조로 반송시켜 혐기조에서의 질산성 질소에 의한 영향을 최소화함으로써 유입수의 COD/TKN비가 7.14 mgCOD/mgTKN에서도 처리수의 인 농도를 1 mg/ℓ이하로 유지할 수 있도록 한 것이지만, 내부순화 펌프비용이 추가적으로 들며, 높은 BOD/P비가 필요하며, 또한 슬러지의 침전성이나 농축성이 떨어지고, 특히 Anoxic조의 질산염 농도를 낮게 유지하는 것이 전체 인 제거효율을 결정짓게 됨으로써 질산화를 충분히 시키지 않게 되는 문제점이 있다.

상기 VIP( Virginia initiative plant )공법은 UCT가 한 개의 완전 혼합조로 구성된 반면 완전 혼합조를 직렬조합하여 인의 과잉농축을 증가시킨 것이고, UCT의 슬러지 체류시간이 13 ∼ 25일인 반면에 VIP의 경우 슬러지 체류시간이 5 ∼ 10일 이므로 슬러지 생성율이 높아 인 제거에 유리하도록 한 것이지만, 내부 순환 펌프가 필요하므로 에너지 비용이 증가하며, 저온시 질소의 제거효율이 다른 공정에 비해 떨어진다는 문제점이 있다.

상기 연속 회분식 활성슬러지 공법( Sequencing Batch Reactor : SBR )은 유입수를 한 개의 반응조에서 혐기, 호기, 무산소, 침전 등의 운전을 교대로 실시하여 영양 염류를 처리하는 공정으로, 운전형태는 기본적으로 유입(fill), 반응(react), 침전(settle), 방류(draw) 및 휴지기(idle)의 5가지 공정으로 이루어지는데, 폐수가 유입되어 반응, 침전 및 방류를 거쳐 대기를 할 때까지를 한 사이클로 하며, 한 사이클에 걸리는 총 소요시간은 다섯공정에 걸리는 시간의 합으로 표시할 수 있고, 상기 공법의 경우 각기 생장 환경이 다른 미생물이 동일한 반응기에서 존재를 해야 하는데 위에서 기술한 기본 5가지 공정을 각기 연속적인 시간에 따라 수행함으로써, 갑자기 변화하는 환경에 적응하는 시간이 지연되어 탈질과 탈인의 효과가 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 수로형 호기조 유출수의 순환이 있는 단일 반응조상에 수로형 호기·혐기조를 상·하부에 배치하고 하수의 흐름을 유입부와 유출부의 수위차와 수로형 호기조에서 하수중에 용존산소를 공급하 기 위해 설치된 산기장치의 에어리프트(air lift) 효과에 의해 하수의 흐름을 유도하며, 연속적으로 하수의 흐름이 이루어지도록 하여 에너지 비용을 절감하고, 수로형 혐기조가 단일 반응조 하부에 위치하여 수로형 혐기조에서 발생하는 악취성분을 대부분 호기조에서 제거하도록 하였고, 수로형 호기조 상부에 상판을 설치하여 동절기 수온저하의 영향을 최소화 하였으며, 수로형 호기조를 호기·무산소수로로 구분하여 탈질과 탈인의 효율성을 향상시키도록 하는데 본 발명의 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 질소, 인의 제거 효율을 향상시키기 위하여 수로형 호기조 유출수의 일부를 단일 반응조 유입부로 순환시키고, 단일 반응조 내에서 하수의 흐름이 자연유하로 흐르도록 유입부와 유출부에 일정한 수두차를 두었으며, 수로형 호기조에서 1,3,5번째 수로(11,12,13)에만 산기장치를 설치하여 수로형 호기조에서의 에어리프트(air lift)효과를 이용, 수로형 혐기조에서 수로형 호기조 유출부까지 하수의 흐름을 유지하도록 하였으며, 수로형 혐기조의 격벽과 수로형 호기조의 격벽의 배치 구조는 수로형 혐기조의 격벽 배치를 가로 방향으로, 수로형 호기조의 격벽 배치는 세로 방향으로 하여, 수로형 혐기조와 호기조의 격벽 배치가 교차하는 방식을 하도록 한 것에 특징이 있다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 수로형 혐기·호기조의 측면도이고, 도 2는 수로형 호기조의 평면도이며, 도 3은 수로형 혐기조의 평면도이다.

도 1에서 단일 반응조 유입하수는 유입부 수위(8)와 수로형 호기조 유출부의 수위(9)차와 수로형 호기조 산기관(1)에 의한 에어리프트(air lift) 효과에 의해 하수가 하향으로 흐르며, 수로형 혐기조 유입부(3)로 유입한 하수는 수로형 혐기조 격벽(4)으로 구분된 수로형 혐기조를 유하하여 수로형 혐기조 유출부(5)에서 수로형 호기조로 유입한다. 수로형 호기조로 유입한 하수는 산기관(1)의 공기 공급으로 인한 에어리프트(air lift) 효과에 의해 상향으로 흐르며 다음 수로(14)에서는 세 번째 수로(12)에 배치된 산기관(1)의 에어리프트(air lift) 효과와 두 번째 수로(14)와 세 번째 수로(12)와의 수위차에 의해 하향으로 흐른다. 수로형 혐기조와 수로형 호기조는 수로형 혐기·호기조 구분 격벽(6)으로 구분되고 호기조 상부는 상판(7)이 설치되어 기후 변화 및 악취 저감의 효과를 발휘하도록 하며, 환기구(10)는 탈질 공정에서 발생한 질소 가스를 배출한다.

도 2는 수로형 호기조의 평면도로서 수로형 호기조는 4개의 수로형 호기조 격벽(2)으로 구분되어 5개의 수로가 일체가 되어 하나의 수로형 호기조로 구성되고, 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째 수로(11,12,13)에 산기관(1)이 배치되어 하수에 공기공급 및 에어리프트(air lift) 효과를 발휘하게 한다. 두 번째, 네 번째 수로(14,15)는 무산소 상태가 되며, 하수는 하향으로 흐른다. 수로형 혐기조에서의 유출구(5)는 수로형 호기조의 첫 번째 수로(11)에 위치하며, 수로형 혐기조 유출구(5) 전단에 산기관(1)이 설치되어 혐기성 하수에 공기를 공급하여 호기성으로 변환시킨다. 수로형 호기조에서는 호기상태와 무산소 상태가 반복되어 탈질, 질산화 및 인의 제거가 이루어지며, 수로형 호기조에서의 격벽(2)은 세로로 배치한다. 질소,인의 제거효율을 향상시키기 위하여 수로형 호기조 유출수의 일부가 유입부로 순환 (16)되도록 한다.

도 3은 수로형 혐기조의 평면도로서 수로형 혐기조는 3개의 수로형 혐기조 격벽(4)과 4개의 수로가 일체가 되어 하나의 수로형 혐기조를 구성하고, 수로형 혐기조의 격벽(4)은 가로로 배치하여 수로형 호기조 격벽(2)과 교차하는 형식이 되도록 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 질소,인의 제거 효율을 향상시키기 위하여 수로형 호기조 유출수의 일부를 단일 반응조 유입부로 순환시키며, 수로형 혐기조와 호기조를 단일 반응조의 상·하부에 배치하여 하수중의 질소,인 처리가 이루어지도록하고, 하수의 흐름이 단일 반응조의 유입부와 유출부의 수위차와 수로형 호기조의 산기관에 의한 에어리프트(air lift) 효과로 이루어져 하수의 내부순환 흐름에 소비되는 에너지 비용을 절감하고, 단일 반응조 내에 수로형 혐기·호기조의 배치로 인하여 하수처리장 설치시 부지면적을 줄일 수 있으며 부대시설 설비에 필요한 겅비도 절감되어 경제적인 효과도 있다.

Claims

단일 반응조 내에서 수로형 혐기조, 호기조를 상·하로 배치하는 공정과 그 공정의 구조;

(1) 수로형 혐기조, 호기조에서 하수가 흐르는 방법은 단일반응조 유입부·유출부의 수위차와 산기관에 의한 에어리프트(air lift) 효과에 의하며,

(2) 수로형 혐기조, 호기조의 격벽은 수로형 혐기조에서 가로방향, 수로형 호기조에서 세로방향인, 교차 방식의 구조로 하고,

(3) 수로형 호기조는 산기관이 설치된 호기 수로와 산기관이 없는 무산소 수로가 있는 구조이며,

(4) 수로형 호기조 유출수의 일부를 동력설비에 의하여 단일 반응조 유입부로 순환시키는 방법으로 구성된 것을 특징으로 하는 순환이 있는 수로형 혐기·호기조 상하 배치에 의한 하수고도처리공정