KR100951184B1 - 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법 - Google Patents

고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 전처리 단계, 제 1 생물학적 처리 단계, 고액 분리 단계, 제 2 생물학적 처리 단계, 화학적 처리 단계 및 자원화 단계를 포함하는데, 고율 미생물 반응 교반기를 액비 생산 시설 및 정화 처리에 공통으로 사용함으로써 단일설비로 필요에 따라 축산폐수를 자원화 또는 정화시킬 수 있으며, 상기 제 1 생물학적 처리 단계를 거친 후 제 2 유량 조정조에 저장된 폐수를 상기 전처리 단계에서 사용한 원심분리기를 이용하여 슬러지 및 폐수로 고액 분리함으로써 설치비를 줄일 수 있다.
고율 미생물 반응 교반기, 원심분리기, 폐수

Description

고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법{METHOD FOR RECYCLING AND PURIFYING LIVESTOCK WASTEWATER OR HIGH CONCENTRATION WASTEWATER BY MICROBIAL HIGH RATE REACTOR}
본 발명은 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고율 미생물 반응 교반기를 액비 생산 시설 및 정화 처리에 공통으로 사용함으로써 단일설비로 필요에 따라 축산폐수를 자원화 또는 정화시킬 수 있는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법에 관한 것이다.
유기물 폐수의 처리방법은 스크린분리, 침전분리 등을 통하여 고액 분리를 행하고, 이어서 호기성 처리기, 혐기성 처리기 및 무산소 처리기가 조합된 생물학적 처리를 한 후 방류하는 방식이 일반적이다. 상기와 같은 방법에 의하여 폐수 속에 녹아 있는 미생물의 먹이원인 각종 유기물, 단백질의 분해로부터 발생하는 질소화합물, 지방질로부터 유래되는 인 화합물 등을 제거할 수 있다.
그러나 미생물의 먹이원인 탄화수소는 미생물에 의해 비교적 용이하게 제거되지만, 질소화합물 및 인 화합물들은 그 제거가 용이하지 않아 이를 생물학적으로 제거하기 위한 연구가 오래 전부터 진행되어 오고 있다. 생물학적 질소 제거의 경우는 활성슬러지 공정 내에서 질산화와 탈질화를 수행할 수 있음을 확인하였으며, 생물학적 인 화합물의 제거 공정도 반응기의 환경조건을 변화시킴으로서 미생물의 생화학적 작용에 의해 인 화합물을 제거하는 많은 처리방법이 제안된 바 있다.
그런데, 지금까지 알려진 상기와 같은 미생물처리방법은 비교적 유기질소의 함량이 낮은 생활오수에는 탁월한 효과를 보이고 있으나, 축산폐수의 경우는 축산 분뇨에서 발생한 과다한 양의 슬러지를 계속적으로 분해함에 따라 질소화합물이 증가하여, 이를 처리하는 시설이 거대해져야하는 문제가 있으며, 또 처리시간도 장기화되는 문제가 있어 현실적으로 적용되지 못하는 문제가 있다.
생물학적 질소의 제거는 미생물의 동화작용에 의한 세포합성과 질산화 및 탈질화 반응을 연속적으로 유도하여 질소가스로 전환시켜 제거하는 방법으로 암모니아성 질소화합물이 니트로소모나스, 니트로박터 등의 미생물의 동화작용에 의해 질산성질소로 변화한다. 이 때, 질산성질소는 임의성 종속영양 미생물인 헤테로트롭프스에 의해 무산소 상태에서 전자공여체인 유기탄소원에 의해 질소가스상태로 변화하게 된다.
상기와 같은 원리를 이용하여 개발된 처리방법으로는 BNR(biological nutrient removal) 공정이 있으며, 이 공정은 반응기 내를 호기성으로 유지하여 질산화를 유도하고, 질산화된 질소를 준혐기성 조건에서 탈질을 이루도록 한 호기성 및 준혐기 반응기의 배열에 의존하는 것이고, 이 BNR 공정을 바탕으로 하여 연구가 진행되어 바덴포(Bardenpho)공정, A/O공정, A2/O공정, UCT(University of capetown)공정, 바이오데니포(Biodenipho; Biological denitrification phosphorus)공정, BB(Bunnik Bunschoten)프로세스, 캐로우셀(Carrousel)공정, 산화구(Oxidation ditch)공정 등이 개발되었다.
또한, 일반적으로 축산폐수는 미생물처리와 화학적처리를 사용하여 정화처리하는 방법과 가축폐수 중의 고형분은 고형퇴비화 하고 액상은 액체비료화하여 자원화하는 방법을 현장 여건에 맞추어 선택하여 사용하고 있다.
그러나 지금까지의 자원화 설비나 정화처리설비의 경우에 가축폐수 중의 고형분을 제거하여 고형 퇴비화하는 공정은 공통적으로 사용하고 있으나 액비생산공정과 정화처리공정은 별도로 설치하거나 한 공정만을 선택하여 설치하고 있어 정화처리설비에서 액비를 생산할 경우에는 별도의 신규공정을 설치하거나, 액비생산공정에서 정화처리를 할 경우에 전공정에 대하여 별도의 설비를 설치하여야 하는 문제가 있다.
또한, 기존의 액비생산기술의 경우 장시간의 호기성 폭기로 인하여 많은 영양물질이 제거되고 액비의 성상에서 중요한 질소성분의 조절이 불가능한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은 액비를 생산하기 위한 공정과 정화처리를 위한 전처리 공정을 효율적으로 동시에 수행할 수 있고, 고율 미생물 반응 교반기의 가스배출량을 조절하여 액비중의 질소농도를 필요에 따라 조절할 수 있도록 하고, 단시간의 체류시간을 통하여 액비에 불필요한 물질만 제거하고 영양물질의 파괴 없이 이를 보존하여 양질의 액비를 확보할 수 있는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
축산폐수 또는 고농도의 폐수 내에 포함된 대형의 협잡물을 협잡물 처리기로 걸러내고, 상기 협잡물 처리기에서 걸러진 폐수를 집수기에서 집수하여 펌핑한 후, 상기 펌핑된 폐수 내에 포함된 미세한 고형물을 원심분리기에 의해 분리하는 전처리 단계;
상기 전처리 단계를 거친 폐수 내에 포함된 고농도의 영양물질을 고율 미생물 반응 교반기를 이용하여 분해하는 단계로서, 상기 단계는 상기 전처리 단계에서 협잡물 및 미세한 고형물을 걸러낸 폐수를 제 1 유량 조정조에 저장하고, 상기 저장된 폐수를 고율 미생물 반응교반기에 의해 내부의 미생물을 이용하여 산소와 반 응시켜 정화한 후 배출시키고, 상기 배출된 폐수를 제 2 유량 조정조에 저장하는 단계를 포함하는 제 1 생물학적 처리 단계;
상기 제 2 유량 조정조에 저장된 폐수를 상기 전처리 단계에서 사용한 원심분리기를 이용하여 슬러지 및 폐수로 고액 분리하는 단계;
상기 고액 분리 단계를 거친 폐수를 제 3 유량 조정조에 저장하는 단계;
상기 제 3 유량 조정조에 저장된 폐수 내에 함유된 유기물 및 질소를 생물학적 처리 시설에 의해 분해하는 제 2 생물학적 처리 단계;
상기 제 2 생물학적 처리 단계를 거친 폐수 내에 함유된 난분해성 물질 및 색도를 화학적 처리 시설에 의해 분해하는 화학적 처리 단계; 및
상기 제 2 유량 조정조에 저장된 폐수를 노지용 액비로 자원화하거나 또 는 상기 제 3 유량 조정조에 저장된 폐수를 시설농가용 액비로 자원화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법은 액비를 생산하기 위한 공정과 정화처리를 위한 전처리 공정을 효율적으로 동시에 수행할 수 있고, 고율 미생물 반응 교반기의 가스배출량을 조절하여 액비중의 질소농도를 필요에 따라 조절할 수 있도록 하고, 단시간의 체류시간을 통하여 액비에 불필요한 물질만 제거하고 영양물질의 파괴 없이 이를 보존하여 양질의 액비를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 방법은 원심분리기의 운전시간을 달리하여 고율 미생물 반응 교반기 후단의 원심탈수기를 제외하고 전단의 원심분리기만으로 기존의 원심분리기와 원심탈수기의 역할을 수행하도록 함으로써 설치비를 줄일 수 있고, 고율 미생물 반응 교반기 유출수를 노지에 필요한 액비로 생산하고, 고형물질(SS)의 함량이 적어야만 하는 시설농가용 액비는 원심분리기를 거쳐 생산하고, 액비에서 가장 중요한 질소의 농도를 임의대로 조절할 수 있도록 하여 현장여건에 탄력적으로 대응할 수 있는 액비생산공정을 제공할 수 있다.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리를 위한 계통도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법은 전처리 단계(A), 제 1 생물학적 처리 단계(B), 고액 분리 단계(C), 저장 단계(D), 제 2 생물학적 처리 단계(E), 화학적 처리 단계(F) 및 자원화 단계(G)를 포함한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리공정도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리공정도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리공정도이다. 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또 는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법은 축산폐수 또는 고농도의 폐수 내에 포함된 대형의 협잡물을 협잡물 처리기(10)로 걸러내고, 상기 협잡물 처리기(10)에서 걸러진 폐수를 집수기(12)에서 집수하여 펌핑한 후, 상기 펌핑된 폐수 내에 포함된 미세한 고형물을 원심분리기(14)에 의해 분리하는 전처리 단계(A);
상기 전처리 단계(A)를 거친 폐수 내에 포함된 고농도의 영양물질을 고율 미생물 반응 교반기(22)를 이용하여 분해하는 단계로서, 상기 단계는 상기 전처리 단계(A)에서 협잡물 및 미세한 고형물을 걸러낸 폐수를 제 1 유량 조정조(20)에 저장하고, 상기 저장된 폐수를 고율 미생물 반응교반기(22)에 의해 내부의 미생물을 이용하여 산소와 반응시켜 정화한 후 배출시키고, 상기 배출된 폐수를 제 2 유량 조정조(26)에 저장하는 단계를 포함하는 제 1 생물학적 처리 단계(B);
상기 제 2 유량 조정조(26)에 저장된 폐수를 상기 전처리 단계(A)에서 사용한 원심분리기(14)를 이용하여 슬러지 및 폐수로 고액 분리하는 단계(C);
상기 고액 분리 단계(C)를 거친 폐수를 제 3 유량 조정조(29)에 저장하는 단계(D);
상기 제 3 유량 조정조(29)에 저장된 폐수 내에 함유된 유기물 및 질소를 생물학적 처리 시설에 의해 분해하는 제 2 생물학적 처리 단계(E);
상기 제 2 생물학적 처리 단계(E)를 거친 폐수 내에 함유된 난분해성 물질 및 색도를 화학적 처리 시설에 의해 분해하는 화학적 처리 단계(F); 및
상기 제 2 유량 조정조(26)에 저장된 폐수를 노지용 액비로 자원화하거나 또는 상기 제 3 유량 조정조(29)에 저장된 폐수를 시설농가용 액비로 자원화하는 단 계(G)를 포함한다.
이때, 상기 협잡물 처리기(10)는 공지된 장치로써 외부에서 유입되는 분뇨, 인분, 가축 폐수, 생활 폐수와 같은 폐수 속에 함유된 상대적으로 부피가 큰 협잡물을 걸러낸다. 그리고 상기 집수기(12)는 협잡물 처리기(10)에서 일부 큰 협잡물을 걸러낸 폐수를 집수하여 펌핑하기 위해 구비된다.
도 5는 본 발명에 따른 원심분리기의 구조도이다. 원심분리기(14)는 고속으로 회전되며 원심력장을 형성시켜 폐수보다 비중이 큰 협잡물을 내부에 침전시키고, 동시에 이 침전된 협잡물을 배출구 쪽으로 이송 배출하고, 분리된 폐수를 협잡물과 반대로 흘려보내도록 하는 장치이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 원심분리기(14)는 구동수단에 의해서 양측의 회전축(121, 122)을 중심으로 케이스(120)의 내부에서 회전통(123)을 고속으로 회전시키고, 그 내부에 이송스크류(124)가 동축상으로 회전 가능하게 형성된다.
또한, 상기 회전통(123)에는 상대적으로 큰 협잡물을 걸러낸 폐수를 공급하기 위한 폐수 공급관(125)이 단부측에 위치하여, 외부의 폐수를 이송스크류(124) 내부로 투입하고, 이 투입된 폐수는 이송스크류(124)의 고속회전에 의한 원심력에 의해서 비중이 높은 협잡물 순으로 회전통(123)의 내측벽에 착상되면서 적층형태로 고액분리가 이루어지게 된다.
이때, 상기 폐수의 협잡물을 회전통(123)의 전측에 형성된 구멍(도시하지 않음)을 통해 케이스(120)의 협잡물 배출구(126)로 빠져 나오게 된다. 그리고 상기 폐수의 상대적으로 맑고 깨끗한 상등수는 이송스크류(124)에 의해 회전통(123) 내 부에서 이송되며 회전통(123)의 구멍을 통해 케이스(120)의 끝단에 다수 형성된 분리액 배출구(127)로 배출된다.
또한, 상기 분리액 배출구(127)를 통해 배출되는 폐수의 분리액은 회전통(123)의 고속회전에 의한 원심력에 의해서 비산되면서 무화상태로 되는데, 분리액에 포함된 암모니아성 질소성분을 갖는 가스가 분리액으로부터 이탈되는 탈기 현상이 일어나게 되는 것이다.
한편, 상기 원심분리기(14)는 단계적 시간을 두어 상기 전처리 단계(A) 및 상기 고액 분리 단계(C)에 공통으로 사용될 수 있다. 즉, 상기 원심분리기(14)는 후술할 고율미생물반응교반기(22)의 활성화된 폐수 중의 슬러지와 폐수를 분리시킨다. 특별히 이에 한정되는 것은 아니나, 하나의 예로써 원심분리기가 1일 8시간 운전 중 4시간은 미세한 협잡물을 제거하기 위한 전처리용으로 운전되고, 나머지 4시간은 고율 미생물 반응 교반기에서 유출된 폐수의 슬러지와 폐수를 분리하기 위한 용도로써 사용될 수 있다. 각각의 운전시간은 현장 여건에 맞추어 조정될 수 있다.
제 1 생물학적 처리 단계(B)는 상기 전처리 단계(A)에서 협잡물을 걸러낸 폐수를 제 1 유량 조정조(20), 상기 폐수를 산소와 반응시키며 내부의 미생물을 활성화시키는 고율 미생물 반응 교반기(22) 및 미생물이 활성된 폐수를 저장하는 제 2 유량 조정조(26)로 이루어진다.
상기 제 1 유량 조정조(20)는 폐수를 저장하여 고율 미생물 반응 교반기(22)로 안정되게 폐수를 공급하도록 구비된다. 상기 제 1 유량 조정조(20)에 저장된 폐수는 연속적 또는 간헐적으로 미생물 반응 교반기(22)에 공급된다.
도 6은 본 발명에 따른 고율 미생물 반응 교반기의 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고율 미생물 반응 교반기의 종단면도이다. 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 상기 고율 미생물 반응 교반기(22)는 다수개의 반응조가 횡방향으로 구획 연결되어 오염물질과 미생물을 접촉시키는 탈질반응조(212), 활성화조(214), 질산화반응조(216)를 포함하는 다수개의 반응조; 상기 탈질반응조(212)의 상부로 축산폐수 또는 고농도폐수를 공급하는 원수유입관(220); 상기 질산화반응조(216) 내부의 축산폐수 또는 고농도폐수를 상기 탈질반응조(212)로 반송시키는 내부반송관(230); 상기 원수유입관(220)과 상기 탈질반응조(212) 사이에 설치되어 산소용존효율을 극대화시키는 이젝터(240); 상기 다수개의 반응조의 각각의 내부에 공기를 공급하는 다수개의 공기유입관(250, 250a, 250b); 상기 다수개의 반응조의 상부로 각각 가스를 배출시키는 가스배출관(260); 상기 가스배출관(260)과 상기 질산화반응조(216)의 일측에 일체로 연결되어 정화된 폐수 처리액을 배출시키는 처리액 배출관(270); 상기 다수개의 반응조의 하부에 각각 설치된 다수개의 수중공기펌프(2121, 2141, 2161); 상기 다수개의 공기유입관(250, 250a, 250b)으로부터 상기 다수개의 수중공기펌프(2121, 2141, 2161)로 연결된 공기유입호스(2123, 2143, 2163); 및 상기 탈질반응조(212) 및 상기 질산화반응조(216)의 하부에 슬러지를 배출시키는 슬러지배출구(2125, 2165)를 포함한다.
본 발명에 의한 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법을 보다 상세하게 살펴보면, 미생물 반응 교반 기(22)에 공급된 폐수는 원수유입관(220)을 통하여 탈질반응조(212), 활성화조(214), 질산화반응조(216)를 거쳐 처리되어 외부로 배출되며, 처리액의 일부는 질산화반응조(216)에서 탈질반응조(212)로 내부 반송된다.
일정 시간 동안 수중공기펌프(2121, 2141, 2161)를 사용하여 이젝터(240) 및 공기유입호스(2123, 2143, 2163)를 통하여 각 반응조 내부에 공기를 유입 교반시켜 유기물을 분해시키고 암모니아성 질소를 질산화시킨다. 도 7에서 파선형 화살표는 폐수가 이동되는 경로를 나타낸 것이다.
일정 시간 경과 후 탈질반응조(212)의 공기유입을 차단시킨 후 수중공기펌프(2121, 2141, 2161)를 사용하여 내부를 교반하여 질산화되어 내부 반송된 질산성질소를, 유입되는 원수 중의 유기물질을 이용하여 탈질시킨다. 탈질 후 다시 공기를 유입하여 이 과정을 일정시간별로 반복한다.
또한, 상기 탈질반응조(212)와 상기 질산화반응조(216)의 하부에는 슬러지를 배출시키는 슬러지 배출구(2125, 2165)가 형성되어 있다.
상기에서 배출된 폐수는 제 2 유량 조정조(26)에 저장되는데, 이는 노지용 액비로 공급되거나 일정시간 안정적으로 원심분리기로 이송될 수 있다.
상기 고율 미생물 반응 교반기(22)는 가스배출량을 조절하여 상기 자원화된 액비 중의 질소의 농도를 조절할 수 있다. 즉, 외부로 배출되는 가스 중에는 많은 양의 암모니아 가스가 함유되어 있으며 이 가스배출관(260)을 이용하여 배출 가스량을 조정하여 손쉽게 액비중의 질소함유량을 0.3~0.5%로 조절할 수 있다.
제 1 생물학적 처리 단계(B)에서 상기 고율 미생물 반응 교반기(22)에서의 상기 폐수의 수리학적 체류 시간은 12 내지 24시간이 바람직하다. 이는 단시간의 처리를 통하여 토양에 유해한 이분해성유기물을 최대한 분해하면서 토양에 이로운 난분해성 유기물을 보존하여 토양에 필요한 영양물질을 최대한 보존하여 양질의 액비를 확보하기 위함이다.
또한, 고율 미생물 반응 교반기(22) 내부의 온도는 50~60℃를 유지하는 것이 바람직한데, 이는 대장균 및 병원성 미생물을 사멸하기 위함이다.
한편, 고액 분리 단계(C)는 상기 제 2 유량 조정조(26)에 저장된 폐수를 상기 전처리 단계(A)에서 사용한 원심분리기(14)를 이용하여 슬러지 및 폐수로 고액 분리한다. 종래의 고율 미생물 반응 교반기에서는 미세한 고형물을 분리하기 위한 원심분리기와 고율 미생물 반응 교반기에서 유출된 폐수 중에서 슬러지와 폐수를 분리하기 위한 원심탈수기를 별도로 설치하여 사용하였는데, 본 발명에서는 원심분리기의 운전시간을 달리함으로써 원심분리기만으로 기존의 원심분리기와 원심탈수기의 역할을 동시에 수행할 수 있게 되어 설치비를 줄일 수 있다.
저장 단계(D)는 상기 고액 분리 단계(C)를 거친 폐수를 제 3 유량 조정조(29)에 저장하는데, 이는 시설농가용 액비로 공급되거나 연속시간 안정적으로 후단시설로 이송될 수 있다.
한편, 상기 제 3 유량 조정조(29)에 저장된 폐수는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 제 2 생물학적 처리 단계(E)와 화학적 처리 단계(F)를 거쳐 방류된다. 상기 제 2 생물학적 처리 단계(E)는 상기 제 3 유량 조정조(29)에 저장된 폐수 내에 함유된 유기물 및 질소를 생물학적 처리 시설에 의해 분해하고, 상기 화학적 처리 단계(F)는 상기 제 2 생물학적 처리 단계(E)를 거친 폐수 내에 함유된 난분해성 물질 및 색도를 화학적 처리 시설에 의해 분해한다.
도 3에 도시된 폭기조(30), 침전조(32) 또는 도 4에 도시된 혐기조(34), 무산소조(35), 호기조(36) 및 침전조(37)는 제 2 생물학적 처리 단계(E)의 바람직한 실시예를 보여준다.
상기 폭기조(30)는 공기를 공급받으면서 호기성 미생물을 이용하여 유기물질을 제거하고, 제 1 침전조(32)는 폭기조(30)에서 처리된 폐수와 슬러지를 침전작용을 통하여 분리하는 설비이다.
또한 혐기조(34), 무산소조(35), 호기조(36), 침전조(37)는 유기물질 이외에 질소와 인을 제거하는 기술이다. 혐기조(34)에서는 공기를 공급하지 않아 미생물이 인을 흡착하도록 함으로써 인을 제거하며, 무산소조(35)에서는 산소를 공급하지 않음으로써 미생물을 이용하여 호기조(36)에서 질산화된 질소를 질소가스로 변환시켜 질소를 제거한다. 호기조(36)에서는 산소를 공급하여 유기물질의 분해 및 암모니아성 질소를 질산성 질소로 변환시키며 일부 처리된 폐수를 혐기조(34) 또는 무산소조(35)로 반송한다. 침전조(37)는 호기조(36)에서 처리된 폐수와 슬러지를 침전작용을 통하여 분리하는 설비이다.
한편, 도 3에 도시된 화학응집조(40), 제 2 침전조(42) 및 도 4에 도시된 오존접촉조(44)는 화학적 처리 단계(F)의 바람직한 실시예를 보여준다.
상기 화학응집조(40)는 무기응집제 또는 유기응집제를 사용하여 난분해성 물질 및 각종 오염물질을 응집시켜 제 2 침전조(42)에서 응집물과 처리된 폐수를 침 전 분리하여 처리하는 기술이다. 이러한 화학응집기술 이외에 사용가능한 것이 오존접촉조(44)이며 산화력이 강한 오존을 폐수 중에 주입하여 난분해성 물질 및 각종 오염물질을 처리하는 기술이다. 제 2침전조(42)에서 배출된 슬러지는 탈수 및 케이크 처리된다.
도 2 내지 4에서는 공기의 흐름, 잉여슬러지의 반송흐름, 고형물의 이송흐름 및 기타 폐수의 반송흐름에 관한 전체적인 이동을 화살표로 나타내었다.
자원화 단계(G)는 상기 제 1 생물학적 처리 단계(B)의 제 2 유량 조정조(26)에 저장된 폐수를 노지용 액비로 자원화하거나 또는 상기 저장 단계(D)의 제 3 유량 조정조(29)에 저장된 폐수를 시설농가용 액비로 자원화 사용한다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리를 위한 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리공정도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리공정도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 축산폐수 또는 고농도폐수의 처리공정도이다.
도 5는 본 발명에 따른 원심분리기의 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고율 미생물 반응 교반기의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고율 미생물 반응 교반기의 종단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A : 전처리 단계 B : 제 1 생물학적 처리 단계
C : 고액 분리 단계 D: 저장 단계
E: 제 2 생물학적 처리 단계 F: 화학적 처리 단계
G : 자원화 단계
10 : 협잡물처리기 12 : 집수기(펌핑조)
14 : 원심분리기 20 : 제 1 유량 조정조
22 : 고율 미생물 반응 교반기 26 : 제 2 유량 조정조
29: 제 3 유량 조정조 30 : 폭기조
32 : 제 1 침전조 34 : 혐기조
36 : 호기조 35: 무산소조
37 : 침전조 40 : 화학응집조
42 : 제 2 침전도 44 : 오존접촉조
120: 케이스
121, 122 : 회전축 123 : 회전통
124 : 이송스크류 125 : 폐수 공급관
126 : 협잡물 배출구 127 : 분리액 배출구
212 : 탈질반응조 214 : 활성화조
216 : 질산화반응조
220 : 원수유입관 230 : 내부반송관
240 : 이젝터 250, 250a, 250b : 공기유입관
260 : 가스배출관 270 : 처리액 배출관
2121, 2141, 2161 : 수중공기펌프 2123, 2143, 2163 : 공기유입호스
2125, 2165: 슬러지 배출구

Claims (7)

  1. 축산폐수 또는 고농도의 폐수 내에 포함된 대형의 협잡물을 협잡물 처리기로 걸러내고, 상기 협잡물 처리기에서 걸러진 폐수를 집수기에서 집수하여 펌핑한 후, 상기 펌핑된 폐수 내에 포함된 미세한 고형물을 원심분리기에 의해 분리하는 전처리 단계;
    상기 전처리 단계를 거친 폐수 내에 포함된 고농도의 영양물질을 고율 미생물 반응 교반기를 이용하여 분해하는 단계로서, 상기 단계는 상기 전처리 단계에서 협잡물 및 미세한 고형물을 걸러낸 폐수를 제 1 유량 조정조에 저장하고, 상기 저장된 폐수를 고율 미생물 반응교반기에 의해 내부의 미생물을 이용하여 산소와 반응시켜 정화한 후 배출시키고, 상기 배출된 폐수를 제 2 유량 조정조에 저장하는 단계를 포함하는 제 1 생물학적 처리 단계;
    상기 제 2 유량 조정조에 저장된 폐수를 상기 전처리 단계에서 사용한 원심분리기를 이용하여 슬러지 및 폐수로 고액 분리하는 단계;
    상기 고액 분리 단계를 거친 폐수를 제 3 유량 조정조에 저장하는 단계;
    상기 제 3 유량 조정조에 저장된 폐수 내에 함유된 유기물 및 질소를 생물학적 처리 시설에 의해 분해하는 제 2 생물학적 처리 단계;
    상기 제 2 생물학적 처리 단계를 거친 폐수 내에 함유된 난분해성 물질 및 색도를 화학적 처리 시설에 의해 분해하는 화학적 처리 단계; 및
    상기 제 2 유량 조정조에 저장된 폐수를 노지용 액비로 자원화하거나 또는 상기 제 3 유량 조정조에 저장된 폐수를 시설농가용 액비로 자원화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법으로서,
    상기 제 2 생물학적 처리단계는 공기를 공급하며 호기성 미생물을 이용하여 상기 폐수 내에 함유된 유기물질을 제거하는 폭기조 단계; 및
    상기 폭기조에서 처리된 폐수 및 슬러지를 침전작용을 통하여 분리하는 제 1 침전조 단계를 포함하고,
    상기 화학적 처리단계는 무기응집제 또는 유기응집제를 사용하여 난분해성 물질을 응집시키는 화학응집조 단계; 및
    상기 화학응집조 단계에서 응집된 응집물과 폐수를 분리하는 제 2 침전조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 원심분리기는 단계적 시간을 두어 상기 전처리 단계 및 상기 고액 분리 단계에 공통으로 사용되는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고율 미생물 반응 교반기는 가스배출량을 조절하여 상기 자원화된 액비 중의 질소의 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 생물학적 처리 단계에서 상기 고율 미생물 반응 교반기에서의 상기 폐수의 체류 시간은 12 내지 24 시간인 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 생물학적 처리단계는 미생물을 이용하여 인을 흡착하는 혐기조 단계;
    미생물을 이용하여 호기조에서 질산화된 질산성 및 아질산성 질소를 탈질하여 질소를 제거하는 무산소조 단계;
    산소를 공급하여 유기물질의 분해 및 암모니아성 질소를 질산성 질소로 변환시키는 호기조 단계; 및
    상기 호기조에서 처리된 폐수 및 슬러지를 분리하는 침전조 단계를 포함하고,
    상기 화학적 처리단계는 오존발생기를 통하여 오존을 폐수 중에 주입하는 오존접촉조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 고율 미생물 반응교반기는 다수개의 반응조가 횡방향으로 구획 연결되어 오염물질과 미생물을 접촉시키는 탈질반응조, 활성화조, 질산화반응조를 포함하는 다수개의 반응조;
    상기 탈질반응조의 상부로 축산폐수 또는 고농도폐수를 공급하는 원수유입관;
    상기 질산화반응조 내부의 축산폐수 또는 고농도폐수를 상기 탈질반응조로 반송시키는 내부반송관;
    상기 원수유입관과 상기 탈질반응조 사이에 설치되어 산소용존효율을 극대화시키는 이젝터;
    상기 다수개의 반응조의 각각의 내부에 공기를 공급하는 다수개의 공기유입관;
    상기 다수개의 반응조의 상부로 각각 가스를 배출시키는 가스배출관;
    상기 가스배출관과 상기 질산화반응조의 일측에 일체로 연결되어 정화된 폐수 처리액을 배출시키는 처리액 배출관;
    상기 다수개의 반응조의 하부에 각각 설치된 다수개의 수중공기펌프;
    상기 다수개의 공기유입관으로부터 상기 다수개의 수중공기펌프로 연결된 공기유입호스; 및
    상기 탈질반응조 및 상기 질산화반응조의 하부에 슬러지를 배출시키는 슬러지배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 고율 미생물 반응 교반기를 이용한 축산폐수 또는 고농도폐수의 자원화 및 정화 처리 방법.
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