KR100906395B1

KR100906395B1 - 축산폐수처리를 위한 고효율 축산 폐수 처리장치 및 이를 이용한 방법

Info

Publication number: KR100906395B1
Application number: KR1020070071512A
Authority: KR
Inventors: 안대희; 김동진
Original assignee: 명지대학교 산학협력단
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-07-07
Also published as: KR20090008518A

Abstract

본 발명은 전처리 공정장비, 생물학적 처리 공정장비, 가압부상 공정장비 및 막분리 공정장비으로 구성된 장치를 이용하여 축산폐수를 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, (a) 스크린, 유량조정조, 4S 혐기여과조, 반응조 및 원심고액분리기를 포함하는 전처리 공정장비; (b) 제1무산소조, 제1폭기조, 제2무산소조 및 제2폭기조를 포함하는 4단계 바덴포(Bardenpho) 공정장비 및 침전조를 포함하는 생물학적 처리공정장비; (c) 생물학적 처리수조 및 가압부상조를 포함하는 가압부상공정장비; 및 (d) 정밀여과(U/F)유입탱크, 정밀여과막 모듈, 역삼투(R/O)유입탱크 및 역삼투막 모듈을 포함하는 막분리공정장비를 포함하는 축산폐수 처리장치 및 상기 장치를 이용하는 축산폐수 처리방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 축산 폐수 처리방법은 축산 폐수 처리공정을 최적화하여 축산폐수를 효율적으로 처리하여 수계로 방류할 수 있는 효과를 갖는다.

축산폐수처리시스템, 4S 혐기조, 가압부상조, 정밀여과막공정, 역삼투막공정

Description

축산폐수처리를 위한 고효율 축산 폐수 처리장치 및 이를 이용한 방법 {High Efficient Piggery Wastewater Treatment Apparatus for Treating Piggery Wastewater and Method Thereof}

본 발명은 전처리 공정장비, 생물학적 처리 공정장비, 가압부상 공정장비 및 막분리 공정장비로 구성된 장치를 이용하여 축산폐수를 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, (a) 스크린, 유량조정조, 4S 혐기여과조, 반응조 및 원심고액분리기를 포함하는 전처리 공정장비; (b) 제1무산소조, 제1폭기조, 제2무산소조 및 제2폭기조를 포함하는 4단계 바덴포(Bardenpho) 공정장비 및 침전조를 포함하는 생물학적 처리공정장비; (c) 생물학적 처리수조 및 가압부상조를 포함하는 가압부상공정장비; 및 (d) 정밀여과(U/F)유입탱크, 정밀여과막 모듈, 역삼투(R/O)유입탱크 및 역삼투막 모듈을 포함하는 막분리공정장비를 포함하는 축산폐수 처리장치 및 상기 장치를 이용하는 축산폐수 처리방법에 관한 것이다.

축산폐수는 고농도의 유기성 폐수로서 질소와 인 등의 영양염류를 다량 함유 하기 때문에 미처리 상태로 수계에 방류되면 하천, 호수 등의 부영양화를 가속화시켜 상수원수로서 가치를 떨어뜨릴 뿐 아니라, 결국 수중생태계를 파괴하게 된다. 또한, 고농도의 난분해성 물질, 악취물질 등을 함유하고 있기 때문에 일반적인 생물학적 처리방법에 의하여 방류수 수질기준에 적합한 처리수를 얻기 힘들다. 종래에는 대부분 해양투기 처리방법에 의존하고 있으나 런던협약(1972)이 발효됨에 따라 더 이상 해양투기로 축산폐수를 처리하기가 어렵고, 육상에서 자체적으로 처리할 시설이 매우 부족한 상황이다. 게다가, 해양수산부에서는 해양 투기량을 2005년부터 매년 10% 감축하여, 2011년까지는 50% 수준까지 감축할 예정이기 때문에 축산폐수 방류처리 기술의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

축산폐수처리의 기본 원칙으로 퇴비, 액비 등의 재활용 방안을 추진하였으나, 국내 토양의 양분 수요 초과로 인하여 비료 공급의 축소 및 축분퇴비의 품질저하, 자원화시 노천야적, 악취발생에 기인한 환경피해 등 환경성, 경제성을 검토하여 자체처리 또는 공공처리 하는 방안이 확대되고 있다. 축산폐수 처리의 어려움으로는, 고농도 유기물 및 질소성분, 과도한 부유물질(Suspended Solids, SS), 폐수의 성상과 특성이 농가별로 상이하여 표준화된 처리방법을 찾을 수 없다는 문제가 있다.

위와 같은 어려움 때문에 축산폐수의 처리에는 다양한 방법이 적용되고 있다. 축산폐수의 전처리 방법으로는 크게 생물학적 처리방법과 물리화학적 처리방법으로 구분할 수 있다. 생물학적 처리방법은 공기의 주입유무에 따라 호기성 소화법, 혐기성 소화법으로 구분되는데, 단시간에 대용량의 원수처리를 원하면 호기성 으로 처리하고, 장시간에 걸쳐 원수의 희석 없이 전처리를 하면서 부수적으로 유용한 가스를 얻고자 한다면 혐기성 처리를 한다. 물리화학적 처리방법은 스크린, 탈수기, 원심분리기, 응집부상장치 등이 사용될 수 있는데, 원수의 성상, 제거율에 따라 단독 처리하거나 2~3개를 조합해서 사용하기도 한다.

일반적으로 유기물 제거와 질소ㆍ인을 동시에 제거하는데 많이 쓰이는 생물학적 고도 처리공법에는 A₂O, 수정 Bardenpho, UCT(University of Cape Town)공법들이 알려져 있다. 이 공정들은 약간의 차이는 있으나 혐기(Anaerobic)반응조 및 무산소(Anoxic) 반응조를 추가하여 연속흐름 반응기에서 공간적으로 혐기조(인 방출, 유기물 축적), 무산소조(탈질) 및 폭기조(질산화, 탄소산화, 인 축적)를 순서대로 구분·유지하여 유기물(탄소), 질소, 인 제거를 달성하고자 하는 공법들이다.

A₂O 공법은 미국의 Air product사가 개발한 방법으로 인의 제거만을 목적으로 하는 AO 공법을 개량하여 인 뿐만 아니라 질소제거도 가능하도록 혐기조와 폭기조 사이에 무산소조를 설치하였으며, 혐기조에서는 유입하수의 유기물을 이용하여 인을 방출하고, 무산소조에서는 폭기조로부터 내부반송된 질산 성질소를 질소가스로 환원시켜 질소를 제거한다. 폭기조에서는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시킴과 동시에 유기물제거와 인의 과잉 섭취가 일어나며 인의 제거는 잉여슬러지의 폐기에 의한다.

수정 바덴포(Bardenpho)공법은 남아프리카 공화국의 Barnard에 의해 개발되어 미국의 Eimco사에 의해 상업화되었으며, 기존의 A₂O공법에 추가로 무산소조와 폭 기조를 설치하였다. 1차 무산소조에서는 A₂O과 마찬가지로 유입하수를 외부 탄소원으로 하여 탈질을 하였고, 2차 무산소조에서는 내생탈질을 이용함으로서 질소제거율도 한층 높이며 재폭기조에서는 내생탈질에 의해 발생된 암모니아성 질소의 산화와 최종침전지에서 탈질에 의한 슬러지부상 및 인의 재방출을 막는다. 혐기조에서의 인 방출과 무산소조에서의 질소제거에 소요되는 탄소원은 유입 하수 내의 유기물을 이용하기 때문에 인 및 질소의 제거는 유입 하수의 유기물농도에 영향을 받는다. 특히 유입 하수의 총킬달질소(Total Kjeldahl Nitrogen, TKN)/화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD)비가 0.007~0.008㎎N/㎎COD보다 높을 경우 무산소조에서 미처리된 질산성 질소가 2차 침전지에서 혐기조로 반송되는 슬러지에 함유되어 혐기성조에서의 인 방출이 저하될 수 있다.

UCT 공법(University Cape Town Process)에서는 앞에서 설명된 질산성 질소에 의한 혐기조 성능저하를 막기 위해 2차 침전지의 반송슬러지를 혐기조로 반송시키지 않고 무산소조로 반송시키며, 질산성질소가 제거된 혼합액을 혐기조로 반송시켜 혐기성조에서 질산성질소에 의한 영향을 최소화시킴으로써 유입수의 TKN/COD의 비율이 0.14㎎N/㎎COD에서도 처리수의 인의 농도를 1㎎/L 이하로 배출시킬 수 있다.

위의 고도처리공법들은 슬러지 반송유량이 보통 원폐수 유량의 최대 4배까지 되기 때문에 대규모 폐수처리장에서는 펌프의 시설 및 운전비용 및 반응기수가 증가하므로 건설비용과 부지비용이 추가되는 문제가 있다. 또한 원폐수의 수질변화에 따라 운전조건을 변경하는데 유연성이 부족하다는 문제점도 제기되고 있다. 건설비용이 저렴하고 유지관리가 용이한 공법으로는 산화구법(Oxidation Ditch)과 회분식 활성슬러지법(Sequencing Batch Reactor : SBR)이 있다. 산화구법을 변형하여 Kruger사와 Technical University of Denmark에 의해 개발된 Bio-denipho(Kruger) 공법은 혐기조, 간헐포기가 가능한 두 개의 폭기조, 침전조 및 반송슬러지 라인으로 구성되어 있다. 이 공정은 질소와 인을 동시에 제거하며, 특히 5~8℃의 낮은 온도에서도 방류수질 기준을 잘 만족하였다는 보고가 있다.

SBR 공법은 기본적으로는 활성슬러지를 사용하는 공정으로 단지 반응기의 운전방법이 회분식(batch type)으로, 일정량의 폐수를 반응기에 유입시킨 후에는 반응 - 슬러지 침전분리 - 처리수 유출 - 잉여슬러지 유출의 과정을 한 개의 반응기에서 모두 수행한다는 점이 연속반응기와 다른 차이점이다. 따라서 시설 면에서 보면 침전조 및 반송슬러지 펌프 및 라인이 필요 없다는 장점이 있다. 회분식이라는 문제점에 대해서는, 반응부터 잉여슬러지 유출까지의 시간 동안에 그 반응기에는 폐수 유입이 차단되므로 예비조를 두거나 혹은 2개 이상의 SBR를 설치함으로써 계속 유입되는 폐수를 연속 흐름의 형식으로 처리하거나, 유입수를 계속해서 유입시키고 침전 및 처리수 유출만을 간헐적으로 하는 변형 회분식 공정이 개발되기도 하였다.

상기한 고도처리공법들을 바탕으로 축산폐수처리와 관련하여 국내에서 개발된 대표기술들로는 B3공법, BCS(Boat Clarifier System)공법, 자연정화법, 액상부식법, BIOSURF공법, KHTS(Kist High-quality Treatment System)공법 등이 개발되어 있다. 이 중 B3공법은 바실러스균의 포자형성 및 침강성 증진을 위해 무기영양제(바이오토닉)을 첨가함에 따른 비용증가, 색도제거의 어려움의 단점이 있고, BCS 공법은 인제거의 어려움, 색도제거의 어려움의 단점이 있으며, 자연정화법은 팰릿(pallet)과 스톤(stone)의 교체비용발생의 단점이 있고, 액상부식법은 상대적으로 거품이 다량발생하며 약품사용량이 타공법에 비하여 비싼 단점이 있으며, BIOSURF공법은 한외여과막 만을 사용하여 완전한 색도제거가 이루어지지 않은 단점이 있고, KHTS공법은 미생물 조정조의 별도설치 및 색도제거가 어려운 단점이 있다. 따라서 현재 개발된 기술로는 축산폐수처리시 요구되는 유기물제거, 영양염류제거 및 색도제거 등을 모두 만족시키기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 본 발명자가 개발한 선행발명(특허 등록 제589,722호)의 단점을 보완하고 효율적으로 축산폐수를 처리하고자 고안된 것이다. 선행발명의 구성은 전처리공정, 생물학적 처리공정, 역삼투(Reverse Osmosis, R/O)막모듈 및 전기분해공정으로 구성되어 있는바, 생물학적 처리공정의 처리수가 직접 R/O 막모듈로 이송됨에 따라 처리수속에 포함되어 있는 미생물 등의 슬러지에 의해 R/O 막모듈이 자주 폐색되는 현상이 나타나게 되어 이러한 단점을 개선하고자, 본 발명에서는 생물학적 처리공정 후단에 생물학적 처리수조, 가압부상공정, 정밀여과(Ultra Filter, U/F) 막모듈을 설치하여 후단의 R/O막모듈에 미치는 부하를 최소화하고자 하였다. 한편, 선행발명에서는 R/O 막모듈후단에 전기분해공정을 두어 R/O 막모듈에서 발생하는 농축수 속의 질소성분을 전기분해하여 가스화하여 대기로 방출시키는 기능을 수행하였다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 농축수를 액비로 사용하면 농축수 속에 포함되어 있는 고농도의 질소성분에 의해 액비의 비료기준을 맞추게 되어 비료자원으로의 활용을 할 수 있으므로 굳이 전기분해공정을 둘 필요가 없다라는 결론에 도달하여 R/O막모듈에서 발생하는 농축수를 농축액 저장조에 저장하였다가 액비로 사용하는 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명의 목적은 기존에 해양투기로 처리하던 축산폐수를 자체적으로 처리하여 방류할 수 있는 처리시스템을 개발하여 유기물 뿐만 아니라, 지금까지 축산폐수 처리에 가장 문제가 되었던 총질소, 총인 및 색도까지 처리하고, 해양투기와 비교하여 적은 비용으로 처리할 수 있는 경제적이고 친환경적인 축산폐수처리시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하고자 본 발명은 (a) 스크린, 유량조정조, 4S 혐기여과조, 반응조 및 원심고액분리기를 포함하는 전처리 공정장비; (b) 제1무산소조, 제1폭기조, 제2무산소조 및 제2폭기조를 포함하는 4단계 바덴포(Bardenpho) 공정장비 및 침전조를 포함하는 생물학적 처리 공정장비; (c) 생물학적 처리수조 및 가압부상조를 포함하는 가압부상 공정장비; 및 (d) 정밀여과(U/F)유입탱크, 정밀여과막 모듈, 역삼투(R/O)유입탱크 및 역삼투막 모듈을 포함하는 막분리 공정장비를 포함하는 축산폐수 처리장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, (c) 공정의 생물학적 처리수조는 (b) 공정의 침전조에서 크기가 커진 미생물 플록들을 분산시킨 후, 후단의 가압부상조로 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 축산폐수처리장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 축 산폐수의 처리방법을 제공한다.

본 발명에 따른 축산 폐수 처리장치 및 방법을 이용하면 기존 해양투기에 의존하던 축산폐수를 자체 처리하여 방류함으로써 해양배출량을 감소시켜 해양오염을 방지할 수 있고, 고도처리를 통한 처리를 통하여 안정적인 수질 확보가 가능하며, 부영양화 인자인 질소ㆍ인의 제거와 동시에 고농도 유기물의 제거가 가능하여 인근 하천 및 연안 해역의 수질 환경을 개선할 수 있다. 또한, 해양투기에 소요되는 비용을 톤당 25,000원으로 간주할 때, 본 발명의 축산 폐수 처리방법은 유지비용이 5,000원 정도이기 때문에 약 1/5 비용으로 처리가능한 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 축산 폐수 처리장치는 크게 전처리 공정장비, 생물학적 처리 공정장비, 가압부상 공정장비, 막분리 공정장비로 구성된다. 이하, 이들 단위 구성공정장비에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

가) 전처리 공정장비

전처리 공정장비의 세부구성은 스크린, 유량조정조, 4S(Step-Septic-Sedimentation-System) 혐기여과조, 반응조 A(중화조), 반응조 B(응집반응조), 원 심고액분리기 (Decanter)로 구성된다. 스크린 및 유량조정조는 축산폐수 유입 시 함유된 협잡물, 거대입자 등을 제거하고 후단 생물학적 처리공정의 유입량을 균등하게 하기 위한 목적으로 설치되었으며, 4S 혐기여과조는 단계별로 침전과 소화를 반복함으로써 고농도의 축산폐수에 대하여 총질소 60%, 화학적 산소요구량(COD) 80~90%, 생화학적 산소요구량(BOD) 50% 정도를 제거가능하게 하며, 슬러지 발생량이 매우 적은 특징을 갖는 조이다. 상기 혐기 여과조는 선행 특허(대한민국특허 제589,722호)에 따른 혐기 여과조인 것이 바람직하다. 원심고액분리기는 반응조B에서 발생한 슬러지의 고액분리를 위하여 사용되었다.

나) 생물학적 처리 공정장비

본 발명에 적용되는 생물학적 처리 공정장비는 공지기술인 바덴포 공정(Eimco Process Equipment Co., USA)으로 제1무산소조-제1폭기조-제2무산소조-제2폭기조를 포함한다. 본 발명의 구성중의 하나인 전처리 공정장비를 거친 후 고액이 분리된 폐수는 제1무산소조로 유입되고 순차적으로 제1폭기조, 제2무산소조, 제2폭기조를 거친후 침전조에서 다시 미생물과 처리수로 분리되어 후단 가압부상 공정장비로 주입된다. 폐수가 생물학적 처리공정의 제1무산소조-제1폭기조-제2무산소조-제2폭기조를 거치면서 탈질, 유기물산화, 잔류질소의 탈질 및 유기물 산화가 반복되면서 유기물 제거 및 질소제거가 이루어진다. 이 때, 제1무산소조에서의 탈질효율을 증대시키기 위해 제2폭기조의 내용물은 내부반송이 이루어지게 구성된다. 한편, 생물학적 공정장비의 후단에 설치된 침전조에서 분리된 미생물은 슬러지 저 장조로 이송되고 이 슬러지 저장조에 저장된 슬러지는 전처리 공정장비의 원심고액분리기로 이송되어 처리된다. 본 발명에 적용된 생물학적 처리 공정장비는 폐수의 부하변동에 강하고 운전이 용이하며, 고농도의 유기물 제거 및 T-N 제거에 매우 안정적이고 효율적인 공정장비이다.

다) 가압부상 공정장비

본 발명에 따른 가압부상 공정장비는 생물학적 처리수조와 가압부상조로 구성된다. 이 가압부상 공정 전단의 생물학적 처리 공정장비의 침전조에서 부분적인 고액분리가 이루어진 상등수는 생물학적 처리수조로 유입되고 이후 가압부상조에서 가압부상에 의해 다시 완전하게 미생물과 처리수가 분리된다. 여기에서 생물학적 처리수조의 기능은 전단의 침전조에서 크기가 커진 미생물 플록들을 잘 분산시켜 후단의 가압부상조에서 가압부상이 잘 이루어지게 하는 기능과 상등수 내에 존재하는 잔류 유기물을 한번 더 분해하는 기능을 갖는다. 이와 같이 가압부상조에서 가압부상된 슬러지는 슬러지 저장조로 이송되어 이후 원심 고액분리기에서 물과 분리되어 케이크 형태로 배출된다.

라) 막분리 공정장비

가압부상 공정장비 이후의 막분리 공정장비는 U/F 유입탱크, U/F 막모듈, R/O 유입탱크, R/O 막모듈로 이루어져 있다. 이러한 공정장비 구성의 이유는 다음과 같다. 통상 고농도의 축산폐수의 경우 전처리 공정장비, 생물학적 처리공정장 비, 가압부상 공정장비를 거친 후에도 부유물질(Suspended solids)이 존재하기 때문에 부유물질에 강한 내성을 갖는 Tubular 형태의 U/F 막모듈을 적용하여 U/F 유입탱크로부터 유입되는 부유물질을 95%이상 제거하고, 후단의 역삼투(R/O)막 모듈의 미생물 및 슬러지에 의한 막힘을 방지하는 것이며, U/F 막모듈을 거친 처리수는 후단의 R/O 막모듈로 이송하게 된다. 후단의 R/O 막모듈은 전처리공정, 생물학적 처리공정, 가압부상공정 및 막분리 공정 중 전단의 U/F 막모듈을 거친 처리수중에 잔류하고 있는 이온성분 등을 제거하기 위한 목적으로 구성된다. 이 R/O 막모듈에 의해서 축산폐수 원수대비 BOD, COD, SS 등을 95% 이상 제거하고 색도를 제거하여 방류수의 수질기준을 충족시키며 심미적 효과를 높이는 역할을 한다. R/O 막모듈에 의해 처리된 처리수는 방류수조를 거쳐 방류되고, R/O 막모듈에 의해 농축된 농축수는 농축액 저장조로 이송된 후 그중 일부는 액비로 배출되고, 일부는 4S 혐기조로 반송된다.

이와 같이 본 발명은 선행발명에서 해결하지 못한 기술적 과제들을 생물학적 처리수조, 가압부상조, U/F 막모듈을 추가구성하고 전기분해공정을 제거함으로써 효율적이고 경제적으로 해결하게 되었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 안정적이고 최적의 처리 조건을 만족시키기 위하여 각 처리 공정장비별 연속 운전을 통한 처리효율을 검증하였다. 이를 위해서 각 공정별 수질 확인을 위한 정기적 샘플링을 약 3~5일 간격으로 9개월간 실시하였다. 각 처리 공정별로 14단계를 구분하여 샘플링을 수행하였고 pH, DO, Alkalinity, MLSS, MLVSS, BOD, SCOD, T-N, T-P 항목별 분석을 실시하였다. 본 발명에 따른 축산폐수처리 시스템의 구조를 도 1에 나타내었다. 실험결과를 나타낸 도 2 내지 도 6에서 (1)은 유입수, (2)는 4S 혐기조 처리수, (11)은 생물학적 처리 후 침전조 상등수, 그리고 (14)는 최종 방류수를 의미한다.

실시예 1: 본 발명에 따른 BOD 의 변화

도 2에 나타낸 바와 같이 유입수의 BOD는 변화가 심하고 농도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 유입수의 평균 BOD 농도는 12,002 mg/L 이다. 그러나 4S혐기조를 지나면서 약 70%의 BOD가 감소하였고, 생물학적 처리 공정을 거치면서 침전조 상등수의 BOD 평균 농도는 9mg/L로 측정되었다. 막분리 공정 이후 방류수의 BOD 측정결과는 평균 2mg/L로서 본 발명을 통한 BOD의 처리효율은 거의 100% 에 이르는 것을 볼 수 있다.

실시예 2: 본 발명에 따른 COD 의 변화

도 3에 나타낸 바와 같이 유입수에서의 CODcr의 평균 농도는 53,838mg/L 이다. 이 중 65% 정도가 4S혐기조 거치면서 처리되는 것을 볼 수 있다. 유입수의 농도에 따라 4S혐기조의 농도 역시 변화하는 것을 볼 수 있으나 생물학적 처리공정에서의 농도는 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 생물학적 처리후의 침전조 상등수의 CODcr의 평균 농도는 1,354mg/L로 약 95%의 처리효율을 보인다. 마지막 막분리 공정을 거친 후의 CODcr의 농도는 191 mg/L로서 99% 이상의 제거율을 보인다.

실시예 3: 본 발명에 따른 SS 의 변화

도 4에 나타낸 바와 같이 스크린을 통하여 협잡물을 제거한 유입수의 평균 SS 농도는 21,640mg/L 이고, 4S혐기조를 지난 후의 평균 농도는 8,332mg/L 이었다. 4S혐기조의 SS 제거율은 60% 정도이고, 생물학적 처리공정을 거친 침전조상등수의 평균 SS 농도는 606mg/L 로서, 제거율은 97% 정도이다. 한편, 막분리 공정을 거친 후의 방류수의 SS 는 0.1mg/L 이하로 제거율은 100% 이다.

실시예 4: 본 발명에 따른 질소의 변화

도 5에 나타낸 바와 같이 본 발명 장치 내에 존재하는 대부분의 질소의 형태는 암모니아성 질소의 형태를 갖으며, 이러한 이유는 질산화된 질산, 아질산은 미생물에 의해서 쉽게 탈질이 이루어지기 때문이며, 잔류하는 암모니아성 질소는 축산폐수의 원수의 유기물 및 질소의 비율을 고려할 때 원수 중의 암모니아성 질소를 전부 탈질시킬 수 있을 만큼 유기물이 충분히 존재하지 않기 때문에 일어나는 현상이다. 유입수에서의 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N) 평균 농도는 4,247mg/L 이고, 4S혐기조에서의 농도는 2,177mg/L 로서 약 50%의 제거 효율을 보인다. 생물학적 처리공정에서의 질소의 농도는 공정이 안정화된 이후 일정한 농도를 유지하였다. 침전조 상등수의 암모니아성 질소 평균 농도는 600mg/L 이었고, 막분리 공정을 거친 후의 방류수의 농도는 314mg/L로 나타났다. 총 공정을 거친 후의 질소의 제거율은 약 93% 이다. 잔류하는 암모니아성 질소의 제거는 부족한 유기물을 외부에서 보충하면 거의 100% 제거가 가능하다.

실시예 5: 본 발명에 따른 총인의 변화

도 6에 나타낸 바와 같이 유입원수에서의 총인의 농도는 계속 증가하는 경향이 있다. 유입수의 총인의 평균 농도는 292mg/L 이고, 4S혐기조에서의 처리 후 농도는 142mg/L 이었다. 4S혐기조에서의 처리효율은 약 50%정도이고 생물학적 처리공정을 거치면서 추가적으로 유입수의 약 90%의 총인이 제거된다. 이 후로 막분리공정을 통하여 방류되는 유출수 총인의 평균 농도는 약 2mg/L 이었다. 이로써 유입수 내 총인의 99% 이상이 제거된다는 것을 알 수 있다.

이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전처리 공정장비, 생물학적 처리 공정장비, 가압부상 공정장비 및 막분리 공정장비를 포함하는 축산폐수처리장치를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 축산폐수처리장치에 따른 공정별 생물학적 산소요구량(BOD)의 변화를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 축산폐수처리장치에 따른 공정별 화학적 산소요구량(COD)의 변화를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 축산폐수처리장치에 따른 공정별 부유물질(SS)의 변화를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 축산폐수처리장치에 따른 공정별 암모니아성 질소 (NH₄ ⁺-N)의 변화를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 의한 축산폐수처리장치에 따른 공정별 총인(T-P)의 변화를 나타낸 것이다.

Claims

다음 장비를 포함하는 축산폐수 처리장치:

(a) 스크린, 유량조정조, 4S 혐기여과조, 반응조 및 원심고액분리기를 포함하는 전처리 공정장비;

(b) 제1무산소조, 제1폭기조, 제2무산소조 및 제2폭기조를 포함하는 4단계 바덴포(Bardenpho) 공정장비 및 침전조를 포함하는 생물학적 처리 공정장비;

(c) 생물학적 처리수조 및 가압부상조를 포함하는 가압부상 공정장비;

(d) 정밀여과(U/F)유입탱크, 정밀여과막 모듈, 역삼투(R/O)유입탱크 및 역삼투막 모듈을 포함하는 막분리 공정장비; 및

(e) 상기 역삼투압 모듈에서 처리된 처리수가 유입되는 방류수조 및 상기 역삼투압 모듈에서 농축된 농축수가 유입되는 농축액 저장조.
제1항에 있어서, (c) 공정의 생물학적 처리수조는 (b) 공정의 침전조에서 크기가 커진 미생물 플록들을 분산시킨 후, 후단의 가압부상조로 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.
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