KR100920454B1 - 하수종말처리장의 하수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 하수가 하수구를 통하여 하수종말처리장의 침사지로 유입되는 유입단계(10)와; 유입된 각종 하수가 침사지에서 비중이 큰 물질은 침전되고 물에 뜨는 물질은 스크린을 통해 걸러내는 고형물제거단계(20)와; 침사지에서 침전물과 고형물이 제거된 하수가 최초침전지로 펌핑되는 펌핑단계(30)와; 상기 펌핑단계(30)에서 유입된 하수가 최초침전지에서 부유물질이 침전되도록 하여 부유물질과 생물학적 산소요구량이 제거되는 최초침전단계(40)와; 상기 최초침전단계(40)에서 이송된 하수는 폭기조에서 미생물의 대사작용에 의해 하수 중에 포함된 유기물질이 산화, 분해되어 슬러지덩어리(floc)로 형성되도록 하는 폭기단계(50)와; 상기 폭기단계(50)에서 생성된 슬러지 덩어리의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지 덩어리에 황토가 혼합되는 제1 혼합단계(60)와; 상기 제1 혼합단계(60)에서 혼합된 황토에 흡착된 슬러지 덩어리가 최종침전지에서 침전되어 방류되는 정수수와 슬러지가 서로 분리되도록 되는 최종침전단계(70)와; 상기 최종침전단계(70)에서 깨끗하게 처리된 정수수가 공공수역에 방류되도록 되는 방류단계(80)와; 상기 최초침전단계(40)에서 침전된 슬러지와 최종침전단계(70)에서 침전된 슬러지의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지에 황토가 혼합되는 제2 혼합단계(90)와; 상기 제2 혼합단계(90)에서 혼합된 황토에 흡착된 슬러지가 농축 조에서 중력에 의해 침전되어 상등수와 슬러지가 서로 분리되고 슬러지가 농축되도록 되는 농축단계(100)와; 상기 농축단계(100)에서 농축시킨 슬러지를 밀폐된 소화조 내에서 슬러지를 가온하여 교반함으로써, 슬러지의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 발생 되게 되는 소화단계(110)와; 상기 소화단계(110)에서 이송된 슬러지가 함수율 60%이하로 탈수시켜 슬러지가 고형화 되도록 되는 탈수단계(120)와; 상기 탈수단계(120)에서 고형화된 슬러지가 매립장에 매립되거나 해양에 투기 되는 최종처분단계(130)로 이루어져 하수의 유입량이 증가하더라도 하수 처리가 가능하게 되어 하수의 처리능력이 상승 되게 된다

제1 혼합단계, 제2혼합단계, 최종침전단계, 농축단계, 방류단계

Description

하수종말처리장의 하수처리방법{Sewage disposal plant sewage disposal method}

본 발명은 수질오염방지를 위하여 하수종말처리장으로 유입되는 각종 하수를 수 처리과정을 거쳐 정수수로 처리되어 하천으로 방류되고, 슬러지 처리과정을 거쳐 매립 또는 해양에 투기 되어 최종처리되게 되는 하수종말처리장의 하수를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수종말처리장의 최종침전지나 농축조에서 슬러지가 침전되는 속도를 상승시켜 슬러지 처리시간을 감소시킬 뿐 아니라 슬러지의 함수율을 감소시켜 하수처리비용을 감소시키거나 하수를 처리하는 효율을 상승시키는 하수종말처리장의 하수처리방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 가정생활이 윤택하게 됨에 따라 무심코 버리게 되는 음식 찌꺼기, 합성세제와 같은 생활하수와, 정화조의 급증 등으로 인한 수질오염이 극심해지고 있으며, 경제의 비약적인 성장으로 공장에서 유출되는 산업폐수가 수질오염을 가속화시켜 우리들의 생명을 위협하고 있는 실정이다.

상기와 같이 다양한 오염물질을 제거하고, 더러워진 물을 깨끗이 하여 환경을 안전하게 회복시키기 위한 노력이 절대적으로 필요하게 되었다.

여기서, 상기와 같은 하수 중에 포함된 오염물질을 제거하고 다시 깨끗한 정수수를 하천으로 방류하는 것을 목적으로 하는 하수처리방법은 도 1에 도시되는 바와 같이 크게 수처리 과정과 슬러지 처리 과정으로 나누어진다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 하수처리 방법은 우선, 각 가정 등에서 버린 생활하수 및 각종 찌꺼기와 산업폐수 등의 각종 하수가 하수구를 통하여 하수종말처리장의 침사지로 유입되는 유입단계(1)와; 상기 유입된 각종 하수가 침사지에서 흙, 모래 등의 비중이 큰 물질은 침전되고 물에 뜨는 물질은 스크린을 통해 걸러내는 고형물제거단계(2)와; 침사지에서 고형물이 제거된 하수가 최초침전지로 펌핑되는 펌핑단계(3)와; 상기 펌핑단계(3)에서 유입된 하수가 2시간 내지 3시간 동안 최초침전지에서 체류하면서 하수 중에 포함된 부유물질인 슬러지가 침전되도록 하여 부유물질과 생물학적 산소요구량이 제거되는 최초침전단계(4)와; 상기 최초침전단계(4)에서 침전되고 남은 하수는 폭기조로 이송되게 되고, 이송된 하수는 폭기조에서 미생물에 의해 하수 중에 포함된 유기물질이 산화, 분해되어 슬러지덩어리(floc)로 형성되도록 하는 폭기단계(5)와; 상기 폭기단계(5)에서 하수 중에 포함된 유기물을 제거하는 과정에서 생성된 슬러지 덩어리가 최종침전지에 침전되어 정수수와 슬러지로 분리되도록 하여, 슬러지 일부는 폭기단계(5)로 반송되고 나머지는 농축단계(8)로 이송되게 되며, 깨끗하게 처리된 정수수는 하천으로 방류되는 최종침전단계(6)와; 상기 최종침전단계(6)에서 깨끗하게 처리된 정수수는 생물학적 산소요구량(BOD) 20ppm, 부유물질(SS) 10ppm 이하로 공공 수역에 방류되도록 되는 방류단계(7)로 이루어지는 수처리 과정과; 상기 수처리 과정 중 상기 최초침 전단계(4)에서 발생 되어 침전된 슬러지와 최종침전단계(6)에서 침전된 슬러지의 일부가 농축조로 이송되고 이송된 슬러지와 상등 수가 서로 분리되도록 농축 조에서 중력에 의해 슬러지가 침전되어 농축되도록 되는 농축단계(8)와; 상기 농축단계(8)에서 농축시킨 슬러지를 밀폐된 소화조 내에서 슬러지를 가온하여 교반함으로써, 슬러지의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 발생 되는 소화단계(9)와; 상기 소화단계(9)에서 이송된 슬러지에 응집약품을 첨가하여 함수율 80%이하로 탈수시켜 슬러지가 고형화 되도록 되는 탈수단계(10)와; 상기 탈수단계(10)에서 고형화된 슬러지가 매립장에 매립되거나 해양에 투기 되는 최종처분단계(11)로 이루어지는 슬러지 처리과정이 혼합되어 하수가 처리되게 된다.

상기한 종래 하수처리방법의 최초침전단계에서 침전된 슬러지와 최종침전단계에서 침전된 슬러지가 농축 조에서 중력에 의해 24시간 이상 장시간에 걸쳐 침전됨에 따라 침전된 슬러지의 함수율이 높아지게 되고, 함수율이 높아짐에 따라 슬러지의 부피가 커져 다음 공정에서의 처리능력이 저하될 뿐 아니라 최종 폐기물의 부피가 커져 매립시 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

또한, 최종침전단계에서 생물학적 방법으로 5시간 이상 침전시켜 정수수를 방류시키게 되는데 여기에서 장시간 침전으로 인한 부유물이 완전제거되지않는 경우가 있어 사여과지를 통과해야만 부유물질을 완전제거할 수 있게 되었다.

이로 인하여 부유물을 제거하기 위한 여과 단계의 공정이 추가되어 원가상승 및 처리시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

그리고 유입되는 1일 하수량이 증가 되면 최초침전단계와 최종침전단계에서 장시간 침전이 이루어짐에 따라 하수를 처리할 수 있는 능력이 저하되게 되고 차츰 하수 처리능력이 한계에 봉착하게 된다.

이를 극복하기 위한 방법으로 하수처리시설을 증설하는 방법이 있으나 이 또한 설치장소에 따른 사회적 문제와 증설에 따른 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 각종 하수가 하수구를 통하여 하수종말처리장의 침사지로 유입되는 유입단계와; 유입된 각종 하수가 침사지에서 비중이 큰 물질은 침전되고 물에 뜨는 물질은 스크린을 통해 걸러내는 고형물제거단계와; 침사지에서 침전물과 고형물이 제거된 하수가 최초침전지로 펌핑되는 펌핑단계와; 상기 펌핑단계에서 유입된 하수가 최초침전지에서 부유물질이 침전되도록 하여 부유물질과 생물학적 산소요구량이 제거되는 최초침전단계와; 상기 최초침전단계에서 이송된 하수는 폭기조에서 미생물의 대사작용에 의해 하수 중에 포함된 유기물질이 산화, 분해되어 슬러지덩어리(floc)로 형성되도록 하는 폭기단계와; 상기 폭기단계에서 생성된 슬러지 덩어리의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지 덩어리에 황토가 혼합되는 제1 혼합단계와; 상기 제1 혼합단계에서 혼합된 황토에 흡착된 슬러지 덩어리가 최종침전지에서 침전되어 방류되는 정수수와 슬러지가 서로 분리되도록 되는 최종침전단계와; 상기 최종침전단계에서 깨끗하게 처리된 정수수가 공공수역에 방류되도록 되는 방류단계와; 상기 최초침전단계에서 침전된 슬러지와 최종침전단계에서 침전된 슬러지의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지에 황토가 혼합되는 제2 혼합단계와; 상기 제2 혼합단계에서 혼합된 황토에 흡착된 슬러지가 농축 조에서 중력에 의해 침전되어 상등수와 슬러지가 서로 분리되고 슬러지가 농축되도록 되는 농축단계와; 상기 농축단계에서 농축시킨 슬러지를 밀폐된 소화조 내에서 슬러지를 가온하여 교반함으로써, 슬러지의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 발생 되게 되는 소화단계와; 상기 소화단계에서 이송된 슬러지가 함수율 60%이하로 탈수시켜 슬러지가 고형화 되도록 되는 탈수단계와; 상기 탈수단계에서 고형화된 슬러지가 매립장에 매립되거나 해양에 투기 되는 최종처분단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수종말처리장의 하수처리방법 제안한다.

그리고 상기 제1 혼합단계(60)와 제2 혼합단계(90)에서 응집제가 더 첨가되어 혼합되어 지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1 혼합단계(60)와 제2 혼합단계(90)에서 혼합되는 황토는 1.5~4 중량%로 혼합되어 지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1 혼합단계(60)에서 혼합되는 황토 및 응집제는 황토 1.5~4 중량%와 응집제 0.02~0.1 중량%로 혼합되어 지고, 제2 혼합단계(90)에서 혼합되는 황토 및 응집제는 황토 1.5~4 중량%와 응집제 0.1 중량%로 혼합되어 지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1 혼합단계(60)와 제2 혼합단계(90)에서 혼합되어 지는 황토는 함수량 70％와 황토 30%로 구성된 황토액으로 이루어져 혼합되어 지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1 혼합단계(60)와 제2 혼합단계(90)에서 혼합되어 지는 황토는 황토액을 탈수하여 건조시킨 황토 분체로 이루어져 혼합되어 지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 최종침전단계 및 농축단계에서 침전되는 슬러지가 제1 혼합단계 및 제2 혼합단계에서 혼합되는 황토 및 응집제에 흡착되고 이로 인해 슬러지의 비중이 증가 되어 최종침전단계 및 농축단계에서 슬러지가 침전되는 속도가 증가되 고, 상기 침전속도의 증가로 인하여 침전시간이 단축되게 되며, 또한 상기 슬러지가 침전되면서 함수율이 낮아져 슬러지의 부피가 감소 되어 후처리공정의 처리효율이 상승 되고, 처리비용이 절감되게 되며, 하수의 유입량이 증가하더라도 하수 처리가 가능하게 되어 하수의 처리능력이 상승 되게 된다.

또한, 상기 최종침전단계에서 슬러지를 침전시켜 얻어지게 되는 정수수는 부유물질이 거의 없는 양질의 수질상태에서 방류가 되어 강 주변과 바닥에 퇴적물이 쌓이는 2차적인 수질오염을 미연에 방지할 뿐 아니라 양질의 수질상태로 인하여 정수수를 다시 여과시키는 여과과정이 생략될 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도 2에 도시되는 바와 같이, 각 가정 등에서 버린 생활하수 및 각종 찌꺼기와 산업폐수 등의 각종 하수가 하수구를 통하여 하수종말처리장의 침사지로 유입되는 유입단계(10)와; 상기 유입된 각종 하수가 침사지에서 흙, 모래 등의 비중이 큰 물질은 침전되고 물에 뜨는 물질은 스크린을 통해 걸러내는 고형물제거단계(20)와; 침사지에서 침전물과 고형물이 제거된 하수가 최초침전지로 펌핑되는 펌핑단계(30)와; 상기 펌핑단계(30)에서 유입된 하수가 최초침전지에서 하수 중에 포함된 부유물질인 슬러지가 침전되도록 하여 부유물질과 생물학적 산소요구량이 제거되는 최초침전단계(40)와; 상기 최초침전단계(40)에서 이송된 하수는 폭기조에서 미생물의 대사작용에 의해 하수 중에 포함된 유기물질이 산화, 분해되어 슬러지덩어리(floc)로 형성되도록 하는 폭기단계(50)와; 상기 폭기단계(50)에서 하수 중에 포함된 유기물을 제거하면서 생성된 슬러지 덩어리의 침전속도가 증가 되어 침 전시간이 단축되도록 슬러지 덩어리에 황토 및 응집제가 혼합되는 제1 혼합단계(60)와; 상기 제1 혼합단계(60)에서 혼합된 황토와 응집제에 흡착되어 부피가 커지고 비중이 증가 된 슬러지 덩어리가 최종침전지에서 침전되어 방류되는 정수수와 슬러지가 서로 분리되도록 되는 최종침전단계(70)와; 상기 최종침전단계(70)에서 깨끗하게 처리된 정수수가 공공수역에 방류되도록 되는 방류단계(80)와; 상기 최초침전단계(40)에서 침전된 슬러지와 최종침전단계(70)에서 침전된 슬러지의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지에 황토 및 응집제가 혼합되는 제2 혼합단계(90)와; 상기 제2 혼합단계(90)에서 혼합된 황토 및 응집제에 흡착되어 부피가 커지고 비중이 증가 된 슬러지가 농축 조에서 중력에 의해 침전되어 상등수와 슬러지가 서로 분리되고 슬러지가 농축되도록 되는 농축단계(100)와; 상기 농축단계(100)에서 농축시킨 슬러지를 밀폐된 소화조 내에서 슬러지를 가온하여 교반함으로써, 슬러지의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 발생 되게 되는 소화단계(110)와; 상기 소화단계(110)에서 이송된 슬러지에 응집약품을 첨가하여 함수율 60%이하로 탈수시켜 슬러지가 고형화 되도록 되는 탈수단계(120)와; 상기 탈수단계(120)에서 고형화된 슬러지를 매립장에 매립하거나 해양에 투기하는 최종처분단계(130)로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

여기에서 상기 유입단계(10)는 각 가정에서 배출되는 생활하수, 각종 찌꺼기와 공장에서 배출되는 산업 폐수 및 빗물, 빗물과 함께 이송되는 흙, 모래, 자갈 등이 하수구를 통하여 하수종말처리장의 침사지로 유입된다.

상기의 유입단계(10)에서 하수와 함께 침사지에 유입된 흙, 모래 등의 각종 찌꺼기들을 걸러내어 제거하는 고형물제거단계(20)는 흙, 모래, 자갈 등의 비중이 큰 물질은 침사지에서 침전되고, 플라스틱병, 비닐 등의 물에 뜨는 물질들은 스크린을 통해 걸러내는 단계이다.

즉, 입경 0.2mm 이상의 모래 또는 무기물이 침사지에서 침전되어 제거되고 물에 뜨는 물질들은 침사지에 설치된 스크린에 의해 걸러져 제거되어 후처리공정에서 배관 및 펌프기계를 보호하고 아울러 방류 수역에 쓰레기 등이 유출되는 것을 방지하게 되는 것이다.

그리고 상기 펌핑단계(30)는 상기 고형물제거단계(20)에서 침전물과 고형물이 제거된 하수를 슬러지 등에 의한 고장 위험이 상대적으로 적은 스크류 타입의 대형펌프를 통해 하수를 최초침전지 시설을 갖춘 최초침전단계(40)로 펌핑하는 단계이다.

이러한 펌핑단계(30)는 자연적으로 흘러 고형물제거단계(20)로 들어오는 하수의 다음 공정을 위한 압력을 얻기 위해서 펌프를 이용하여 유입된 하수를 높은 곳으로 펌핑 하는 역할을 수행하게 된다.

상기 최초침전단계(40)는 상기 펌핑단계(30)에서 유입된 하수를 최초침전지에서 2시간 내지 4시간 동안 체류하면서 표면에 떠다니는 부유물 등은 스크래퍼에 의해 제거되고, 하수 중의 미세한 미립자는 침전되게 되어 유입된 하수 중의 부유물질(SS; Suspended Solid)과 부유물질(SS)에 의해 유발되는 생물학적 산소요구량(BOD; Biochemical Oxygen Demand)이 제거되도록 하는 단계이다.

한편, 이때 침전된 침전물을 슬러지 라고 하며, 상기 침전된 슬러지는 부유 물질 (SS) 22,000ppm의 상태로 농축단계(100)에 보내어져 처리되게 된다.

또한, 상기 최초침전단계(40)에서 침전 처리되어 부유물질이 걸러져 유출되는 하수는 부유물질(SS) 50 ~ 60ppm 상태로 폭기조로 이송되어 생물학적 처리를 통해 처리되게 된다.

이러한, 최초침전단계(40)는 최초침전지에서 생물학적 산소요구량(BOD)이 30% 정도 제거되며, 부유물질(SS)은 35%정도가 제거됨으로써 후처리 공정부하를 줄이고 처리효율을 높이게 된다.

상기 폭기단계(50)는 폭기조에 많은 양의 공기를 공급하여 호기성 미생물을 빠르게 증식시키고, 증식된 미생물의 대사작용에 의해 하수에 포함된 유기물질을 산화, 분해시켜 미세한 오염물질 및 악취가 제거되도록 하는 단계이다.

한편, 상기 호기성 미생물이 하수 중에 함유된 유기물을 흡착 분해하여 침강성이 좋은 슬러지 덩어리(Floc)로 형성하여 최종침전지에서 침전이 용이하도록 한다.

상기 제1 혼합단계(60)는 상기 폭기단계(50)에서 하수 중에 포함된 유기물을 제거하면서 생성된 슬러지 덩어리가 최종침전단계(70)의 최종침전지에서 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지 덩어리에 황토 및 응집제가 혼합되는 단계이다.

여기에서 상기 황토 및 응집제가 상기 슬러지 덩어리를 흡착하여 응집시킴으로써 슬러지 덩어리의 부피가 커지고 비중이 증가하게 되어 슬러지 덩어리가 최종침전단계(70)에서 침전속도가 증가 되고 이로 인하여 침전시간이 단축 되게 된다.

한편, 상기 제1 혼합단계(60)에서 혼합되는 황토는 각종 골재를 채취하는 과정에서 채취되는 황토를 주로 사용하게 된다.

여기에서 상기 황토를 채취하는 과정을 살펴보면 먼저, 각종 골재 채취과정에서 토분이 함유된 원석이 채취되고, 상기 채취된 원석을 골재로 사용하기 적당한 크기로 파쇄하게 된다.

그리고 파쇄된 원석을 세척하여 원석에서 토분을 분리시키면, 적당한 크기의 골재와 함수량 70％와 황토 30％로 이루어진 황토액으로 분리되어 황토가 채취되게 된다.

이때, 상기한 과정을 통하여 채취된 황토는 폐기물로 구분되어 많은 비용을 주면서 폐기 처분하도록 되어 있다.

그러나 상기한 황토를 폐기 처분하지 않고 환경오염을 방지하고 하수처리능력을 향상시킬 수 있도록 하수를 처리하는 처리시설에 재활용하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 황토는 황토액을 탈수한 후 건조하여 분체 형태로 제1 혼합단계에 혼합하여도 무방하다.

또한, 상기 황토와 같이 혼합되게 되는 응집제는 유기고분자응집제를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 혼합단계(60)에서 황토 및 응집제가 혼합되는 혼합비율은 황토 1.5~4 중량%와 응집제 0.02~0.1 중량%로 혼합하는 것이 바람직하나, 상기 제1 혼합단계(60)에서 황토 1.5~4 중량%만 혼합하여 사용하여도 슬러지가 흡착되어 응 집이 원활히 이루어지게 된다.

상기 최종침전단계(70)는 상기 제1 혼합단계(60)에서 혼합된 황토와 응집제에 흡착되어 부피가 커지고 비중이 증가 된 슬러지 덩어리가 2시간 내지 3시간에 걸쳐 최종침전지에서 침전되어 깨끗하게 정수 되어 방류되는 정수수와 슬러지가 서로 분리되도록 되는 단계이다.

이때 상기 제1 혼합단계(60)에서 황토와 응집제에 의하여 원활히 흡착된 상기 슬러지 덩어리는 최종침전지에서 침전시간이 단축되면서 침전되어 슬러지의 함수율이 낮아지게 되고, 이로 인해 슬러지의 부피가 감소 되고, 또한 농도가 높은 슬러지로 침전되게 된다.

여기에서 상기의 정수수는 상기 슬러지가 제1 혼합단계(60)에서 혼합된 황토와 응집제에 흡착 및 응집되어 최종침전지에서 침전됨으로써 정수수의 방류 허용기준인 부유물질(SS)함유량 10ppm 이하를 훨씬 밑도는 부유물질(SS)함유량 0.5~1ppm 이하의 부유물질이 거의 없는 양질의 수질상태가 되어 별도의 여과과정을 거치지 않게 된다.

그리고 상기의 최종침전단계(70)에서 얻어진 정수수는 부유물질이 거의 없는 양질의 수질상태에서 방류되어 강주변과 바닥에 퇴적물이 쌓이는 2차적인 수질오염을 미연에 방지하여 깨끗한 강과 하천을 유지보존 할 수 있게 된다.

또한, 최종침전단계(70)에서 슬러지가 침전되는 침전시간이 종래 슬러지가 침전되는 침전시간보다 약 40~60%정도로 단축되어 침전이 이루어져 전체적인 하수 처리시간이 단축되고, 또한 하수유입량이 증가하더라도 하수를 처리할 수 있게 된 다.

한편, 상기의 침전과정에서 침전된 슬러지의 일부는 폭기단계(50)로 반송되어 새로이 유입된 유기물질들을 산화, 분해하는데 이용이 되고, 나머지는 농축단계(100)로 이송되게 되며, 깨끗하게 처리된 정수수는 하천으로 방류되도록 된다.

상기 방류단계(80)는 방류펌프장에 마련된 방류시설을 통해 최종침전단계(70)에서 부유물질(SS)함유량이 0.5~1ppm 이하로 깨끗하게 처리된 정수수가 공공수역에 방류되도록 되는 단계이다.

한편, 상기 최초침전단계(40)와 최종침전단계(70)에서 침전된 슬러지가 합류되어 농축단계(100)의 농축 조로 이송되고 이송된 슬러지는 재차 침전되어 슬러지를 농축시키게 된다.

이때, 상기 농축단계(100)에서 슬러지가 침전되는 속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 최초침전단계(40)와 최종침전단계(70)에서 침전되어 합류된 슬러지에 황토 및 응집제가 혼합되는 제2 혼합단계(90)가 상기 농축단계(100) 이전에 이루어지게 된다.

여기에서 상기 황토 및 응집제가 상기 슬러지를 흡착하여 응집시킴으로써 슬러지의 부피가 커지고 비중이 증가하게 되어 슬러지가 농축단계(100)에서 침전속도가 증가 되고 이로 인하여 침전시간이 단축되게 된다.

한편, 상기 제2 혼합단계(90)에서 혼합되는 황토는 상기 제1 혼합단계(60)에서 채취되는 황토와 같은 방법에 의해 채취된 황토를 주로 사용하게 된다.

또한, 상기 제2 혼합단계(90)에서 혼합되는 황토액을 탈수한 후 건조하여 분 체 형태로 제2 혼합단계(90)에 혼합하여도 무방하다.

또한, 상기 황토와 같이 혼합되게 되는 응집제는 유기고분자응집제를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2 혼합단계(90)에서 황토 및 응집제가 혼합되는 혼합비율은 황토 1.5~4 중량%와 응집제 0.1 중량%로 혼합하는 것이 바람직하나, 상기 제2 혼합단계(90)에서 황토 1.5~4 중량%만 혼합하여 사용하여도 슬러지가 흡착되어 응집이 원활히 이루어지게 된다.

상기 제2 혼합단계(90)에서 황토 및 응집제에 흡착된 슬러지가 농축 조로 이송되어 침전, 농축되는 농축단계(100)는 상기 제2 혼합단계(90)에서 황토 및 응집제에 흡착되어 부피가 커지고 비중이 증가 된 슬러지가 12시간 내지 17시간에 걸쳐 농축 조에서 중력에 의해 침전되어 부유물질(SS) 함유량이 15~20ppm으로 유지되는 상등수와 슬러지가 서로 분리되고 슬러지가 농축되도록 되는 단계이다.

여기에서 상기 제2 혼합단계(90)에서 황토와 응집제에 의하여 원활히 흡착된 상기 슬러지는 농축 조에서 침전시간이 단축되면서 침전되어 슬러지의 함수율이 낮아지게 되고, 이로 인해 슬러지의 부피가 감소 되고, 또한 농도가 높은 슬러지로 침전되어 농축되게 된다.

상기와 같이 함수율이 낮아져 부피가 감소 된 슬러지는 농축단계(100)의 다음 공정인 상기 소화단계(110) 및 탈수단계(120)에서의 처리효율이 향상되게 되고, 또한 최종처분단계(120)에서 고형화되는 슬러지의 무게 및 부피가 감소하게 된다.

또한, 농축단계(100)에서 슬러지가 침전되는 침전시간이 종래 슬러지가 침전 되는 침전시간보다 약 30~40%정도로 단축되어 침전이 이루어져 전체적인 슬러지를 처리하는 시간이 단축되고, 또한 슬러지의 유입량이 증가하더라도 유입되는 슬러지를 처리할 수 있게 된다.

그리고, 상기 농축단계(100)의 농축 조에서 농축된 슬러지는 소화단계(90)의 소화조로 보내지게 된다.

상기 소화단계(110)는 농축단계(100)에서 농축시킨 슬러지를 소화조 내에서 화학적인 처리를 하는 단계로서, 밀폐된 소화조 내에서 슬러지를 30일간 체류시키며 35℃로 가온하여 교반시켜 슬러지의 유기물을 혐기 상태에서 분해되도록 하여 부산물과 메탄가스가 발생 되도록 한 것이다.

한편, 상기 소화단계(110)의 소화조 내에서는 통상 슬러지를 30일 정도 체류시키게 되는바, 그 과정에서 불필요한 박테리아를 사멸시키고 고형물질을 감소시키게 된다.

이러한 상기 소화단계(110)에서 슬러지 용량이 감소되고, 안정화 되고 처리하기 쉬운 슬러지가 되어 탈수기로 이송이 되게 된다.

상기 탈수단계(120)는 상기 소화단계(110)에서 이송된 슬러지에 응집약품을 첨가하여 함수율 60%이하로 탈수시켜 슬러지가 고형화 되도록 하는 단계이다.

여기에서, 여과와 압축을 조합한 가압여과기와 같은 상기 슬러지 탈수기를 이용하여 슬러지 함수율 60%이하 정도의 케익상으로 탈수하여 슬러지 용량을 줄여주고, 아울러 반출, 운반 및 처분을 쉽게 하고 있는 것이다.

상기 최종처분단계(130)는 상기 탈수단계(120)에서 고형화된 슬러지를 매립 장에 매립하거나 해양에 투기하여 최종적으로 슬러지가 처리되게 된다.

여기서 제1 혼합단계(60) 및 제2 혼합단계(90)에서 혼합되는 황토 및 응집제에 흡착된 슬러지가 농축단계(100) 및 최종침전단계(70)에서 침전되는 침전량과 황토 및 응집제가 혼합되지 않은 슬러지가 농축단계(100) 및 최종침전단계(70)에서 침전되는 침전량을 침전시간에 따라 서로 측정하여 비교한 시험을 하였다.

먼저, 표 1은 최종침전단계(70)에서 슬러지가 침전되는 침전량을 측정한 것으로서, 그 시험방법은 신천 하수종말처리장의 폭기조에서 최종침전지로 이송되는 하수를 채취 한 다음 5개의 100ml 시험관에 하수 100ml만 투입한 것과, 하수 100ml에 황토를 투입한 것과, 하수 100ml에 황토 및 응집제를 투입한 것으로 각각 나누어 시간대별로 하수 중에 포함된 슬러지가 침전되는 침전량을 측정하여 서로 비교한 것이다.

침전시간 및 혼합조건	10분경과	30분 경과	1시간경과
하수100ml 투입	침전량 80ml	침전량 60ml	침전량 30ml
하수100ml+황토1.5g 투입	침전량 70ml	침전량 40ml	침전량 20ml
하수100ml+황토1.5g +응집제 0.02g 투입	침전량 50ml	침전량 35ml	침전량 14ml
하수100ml+황토4g +응집제0.02g투입	침전량 40ml	침전량 30ml	침전량 14ml
하수100ml+황토4g +응집제0.1g투입	침전량 30ml	침전량 20ml	침전량 12ml

상기 표 1의 결과를 분석해 보면, 하수 100ml에 황토만 투입한 시험관의 슬러지 침전량과, 하수 100ml에 황토 및 응집제를 같이 투입한 시험관의 슬러지 침전량이 침전시간이 경과 함에 따라 정수수와 분리되는 슬러지의 침전량이 비슷하게 침전되는 것을 알 수 있다.

그러나 침전시간이 경과 함에 따라 하수 100ml만 투입된 시험관의 슬러지 침전량은 하수 100ml에 황토와 응집제가 혼합된 슬러지 침전량에 비해 약 40~60% 정도의 차이가 나는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 최종침전단계(70)에서 황토 및 응집제가 혼합된 슬러지의 침전속도가 황토 및 응집제가 혼합되지 않은 슬러지의 침전속도에 비해 약 40~60% 침전이 빨리 이루어져 침전시간이 단축되는 것을 알 수 있다.

한편, 표 2는 농축단계(100)에서 슬러지가 침전되는 침전량을 측정한 것으로서, 그 시험방법은 신천 하수종말처리장의 최초침전단계(40)에서 침전된 슬러지와 최종침전단계(70)에서 침전된 슬러지가 합류되어 농축 조로 이송되는 슬러지를 채취 한 다음 5개의 100ml 시험관에 슬러지 100ml만 투입한 것과, 하수 100ml에 황토를 투입한 것과, 하수 100ml에 황토 및 응집제를 투입한 것으로 각각 나누어 시간대별로 슬러지가 침전되는 침전량을 측정하여 서로 비교한 것이다.

침전시간 및 혼합조건	30분경과	1시간경과	2시간경과	2시간 30분경과
슬러지100ml	침전량 86ml	침전량 81ml	침전량 77ml	침전량 74ml
슬러지100ml+황토1.5g	침전량 70ml	침전량 65ml	침전량 60ml	침전량 56ml
슬러지100ml+황토1.5g +응집제0.1g	침전량 67ml	침전량 57ml	침전량 54ml	침전량 52ml
슬러지100ml+황토4g	침전량 64ml	침전량 60ml	침전량 56ml	침전량 54ml
슬러지100ml+황토4g +응집제0.1g	침전량 60ml	침전량 56ml	침전량 50ml	침전량 48ml

상기 표 2의 결과를 분석해 보면, 슬러지 100ml에 황토만 투입한 시험관의 슬러지 침전량과, 슬러지 100ml에 황토 및 응집제를 같이 투입한 시험관의 슬러지 침전량이 침전시간이 경과 함에 따라 상등수와 분리되는 슬러지의 침전량이 비슷하게 침전되는 것을 알 수 있다.

그러나 침전시간이 경과 함에 따라 슬러지 100ml만 투입된 시험관의 슬러지 침전량은 슬러지 100ml에 황토와 응집제가 혼합된 슬러지 침전량에 비해 약 30~40% 정도의 차이가 나는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 농축단계(100)에서 황토 및 응집제가 혼합된 슬러지의 침전속도가 황토 및 응집제가 혼합되지 않은 슬러지의 침전속도에 비해 약 30~40% 침전이 빨리 이루어져 침전시간이 단축되는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 하수가 처리되는 본 발명은 최종침전단계(70)와 농축단계(100)에서 슬러지가 침전되는 침전속도를 증가시키도록 황토 및 응집제를 혼합함으로써 침전되는 시간이 단축되게 되어 하수의 유입량이 증가하더라도 하수 처리가 가능하도록 하였으며, 또한 하수를 처리하는 처리비용 또한 상당히 감소 되도록 한 것이다

도 1은 종래 발명의 하수처리공정을 설명하는 블럭도

도 2는 본 발명의 하수처리공정을 설명하는 블럭도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 유입단계 20 : 고형물제거단계

30 : 펌핑단계 40 : 최초침전단계

50 : 폭기단계 60 : 제1 혼합단계

70 : 최종침전단계 80 : 방류단계

90 : 제2 혼합단계 100 : 농축단계

110 : 소화단계 120 : 탈수단계

130 : 최종처리단계

Claims (6)

1. 각종 하수가 하수구를 통하여 하수종말처리장의 침사지로 유입되는 유입단계(10)와; 유입된 각종 하수가 침사지에서 비중이 큰 물질은 침전되고 물에 뜨는 물질은 스크린을 통해 걸러내는 고형물제거단계(20)와; 침사지에서 침전물과 고형물이 제거된 하수가 최초침전지로 펌핑되는 펌핑단계(30)와; 상기 펌핑단계(30)에서 유입된 하수가 최초침전지에서 부유물질이 침전되도록 하여 부유물질과 생물학적 산소요구량이 제거되는 최초침전단계(40)와; 상기 최초침전단계(40)에서 이송된 하수는 폭기조에서 미생물의 대사작용에 의해 하수 중에 포함된 유기물질이 산화, 분해되어 슬러지덩어리(floc)로 형성되도록 하는 폭기단계(50)와; 상기 폭기단계(50)에서 폭기되어 형성된 슬러지 덩어리가 최종침전지에서 침전되어 방류되는 정수수와 슬러지가 서로 분리되도록 되는 최종침전단계(70)와; 상기 최종침전단계(70)에서 깨끗하게 처리된 정수수가 공공수역에 방류되도록 되는 방류단계(80)와; 상기 최초침전단계(40)에서 침전된 슬러지와 최종침전단계(70)에서 침전된 슬러지의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지에 황토가 혼합되는 제2 혼합단계(90)와; 상기 제2 혼합단계(90)에서 혼합된 황토에 흡착된 슬러지가 농축 조에서 중력에 의해 침전되어 상등수와 슬러지가 서로 분리되고 슬러지가 농축되도록 되는 농축단계(100)와; 상기 농축단계(100)에서 농축시킨 슬러지를 밀폐된 소화조 내에서 슬러지를 가온하여 교반함으로써, 슬러지의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 발생 되게 되는 소화단계(110)와; 상기 소화단계(110)에서 이송된 슬러지가 함수율 60%이하로 탈수시켜 슬러지가 고형화 되도록 되는 탈수단계(120)와; 상기 탈수단계(120)에서 고형화된 슬러지가 매립장에 매립되거나 해양에 투기 되는 최종처분단계(130)로 이루어진 하수종말처리장의 하수처리방법에 있어서;

   상기한 폭기단계(50)와 상기 최종침전단계(70)의 사이에는 상기 폭기단계(50)에서 생성된 슬러지 덩어리의 침전속도가 증가 되어 침전시간이 단축되도록 슬러지 덩어리에 황토 1.5~4 중량%와 응집제 0.02~0.1 중량%가 혼합되는 제1 혼합단계(60)가 더욱 포함되되, 상기한 황토는 함수량 70％와 황토 30%로 구성된 황토액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하수종말처리장의 하수처리방법.
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