KR101047839B1

KR101047839B1 - 굴패각을 충진한 인공습지와 후처리용 여과 시설을 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법

Info

Publication number: KR101047839B1
Application number: KR20080079120A
Authority: KR
Inventors: 박우하
Original assignee: 한국수자원공사
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2011-07-08
Also published as: KR20100020367A

Abstract

본 발명은 굴패각을 이용한 인공습지를 포함하는 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것으로, 굴패각의 입경을 다르게 사용한 컬럼을 2단으로 설치함으로써 인 제거 효율을 향상시키는 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것이다.

인공습지, 굴패각, 폐수처리, 인 제거, 정수슬러지

Description

굴패각을 충진한 인공습지와 후처리용 여과 시설을 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법{Constructed wetland and post-filter method for treating waste water using a Oyster Shell as filter media}

생활하수나 각종 공장의 폐수는 그대로 방류되는 경우 심각한 수질 오염을 일으키기 때문에, 자연의 정화능을 유지시킬 수 있는 정도까지 오염물질을 제거한 후 방류하여야 한다. 하수처리에서 난분해성 물질, 유해 독성물질, 부영양화 물질, 색소 성분 등은 일반적인 방법으로는 쉽게 제거되지 않는다. 이에 따라 여러 가지 방법이 시도되고 있으며, 그중에서 생물막 공법이나 흡착 처리방법이 가장 우수한 처리방법으로 알려져 있다.

생물막 공법은 메디아에 미생물이 부착되어 상대적으로 안정된 조건에서 미생물 체류시간이 증가하므로, 다양한 오염물질이 분해, 제거될 수 있다. 흡착법은 주로 활성탄에 의해 오염물질을 흡착시킴과 동시에 미생물이 서식하는 환경을 제공 함으로써 오염물질을 제거하는 것이나, 다량의 폐수를 처리하려면 활성탄의 소모가 막대하여 경제성이 문제가 되고 있다.

한국특허 공개 제 96-28965호는 폐분말 활성탄 및 폐규산염을 주제로 한 복합 흡착제의 제조 및 폐수여과처리방법을 개시한다. 이 발명은 식료품 등의 생산 공장에서 폐기되는 분말 활성탄 및 폐규산염을 복합 흡착제로 재생하여 폐수여과처리에 이용하는 것이다. 또한, 한국 특허공개 제 91-22644호는 키토산을 중금속 흡착제와 폐수 응집제로 사용하는 방법을 기재하고 있다.

종래의 폐수처리방법 또는 상기 발명의 방법은 각각의 특성에 따라 폐수를 정화하는 기능을 가지고 있으나, 효율성과 경제성에서 많은 개선의 여지가 있으며, 특히 인을 제거하는 방법에서는 낮은 효율을 보이고 있다.

본 발명은 굴패각을 사용하여 인공습지를 조성하고, 굴패각의 입경을 다르게 하여 2단으로 컬럼을 설치함으로써 폐수의 인을 비롯한 오염물의 제거에 대하여 효율을 높이는 폐수처리장치 및 폐수처리 방법을 제공하고자 한다.

보다 구체적으로 본 발명은 1단에 입경이 큰 굴패각을 사용하여 인공습지를 조성하고, 후단에 입경이 작은 굴패각을 사용하여 후 여과를 함으로써 인을 비롯한 오염물의 제거 효율을 향상시키고, 후단에는 인공습지를 형성하지 않음으로써 장기간 사용 후 쉽게 교체 가능하도록 하는 폐수처리장치 및 폐수처리 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 후단의 여과조에 굴패각과 정수슬러지를 혼합하여 사용함으로써, 여과효율을 보다 높이고, 굴패각의 특성과 정수슬러지의 특성을 필요에 따라 선택하여 비율을 조절할 수 있는 폐수처리장치 및 폐수처리 방법을 제공하고자 한다.

보다 구체적으로 본 발명은 인 흡착용량이 높으며, 장기간 사용이 가능한 굴패각과, 인 제거 반응속도가 빠르고 완벽하게 인을 제거할 수 있는 정수슬러지를 혼합하여 사용함으로써, 설치장소에 따라 재료구입이 용이한 것을 높은 비율로 사용함으로써 경제적으로 인을 제거할 수 있으며, 운전조건에 따라 혼합비율의 조절이 가능하여 효율적으로 인을 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 굴패각의 입경을 다르게 하여 2단으로 설치하고, 입경이 큰 굴패각을 사용하는 선단은 인공습지로 형성하여 식생식물 및 굴패각에 의한 인 제거 효율을 높이고, 후단에는 보다 더 작은 입경의 굴패각을 사용하여 여과조로 형성함으로써 완벽하게 인을 제거할 수 있는 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것이다.

본 발명자는 입경이 다른 굴패각을 2단으로 설치하여 여과함에 따라 인 제거 효율이 98% 이상을 나타내는 놀라운 효과가 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 또한 후단에 설치된 여과조에 굴패각과 정수슬러지(alum sludge)를 혼합하여 사용하는 경우는 인 제거 효율이 99% 이상인 더욱 놀라운 효과가 있음을 발견하였다.

구체적으로 본 발명은 하수로부터 유입된 폐수를 집수하는 집수조; 상기 집수조와 제 1 공급라인에 의해 연결되며, 직경이 0.6 ~ 2mm인 모래, 직경이 0.6mm ~ 30mm인 굴패각 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈이 순차적으로 충진되며, 상기 모래에는 수생식물이 식재되는 인공습지; 및 상기 인공습지와 제 2 공급라인에 의해 연결되며, 직경이 0.3 ~ 0.6mm인 모래, 직경이 0.3mm ~　0.6mm인 굴패각 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈이 순차적으로 충진되는 여과조;를 구비하는 폐수처리장치에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 굴패각은 정수슬러지(alum sludge)와 혼합하여 사용할 수 있으며, 정수슬러지와 혼합하여 사용하는 경우 그 운전방식에 따라 혼합비율을 조절할 수 있다. 즉, 장기간 운전방식을 채택하는 경우는 굴패각의 함량을 증가시키고, 단시간에 처리효율을 향상시키기 위해서는 정수슬러지의 함량을 증가시킨다.

또한, 본 발명은 a)하수로부터 유입된 폐수가 직경이 0.6 ~ 2mm인 모래, 직경이 0.6mm ~　30mm 인 굴패각 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈을 순차적으로 통과하여 1차 정화되는 단계; 및 b)상기 1차 정화된 폐수가 직경이 0.3 ~ 0.6mm인 모래, 직경이 0.3mm ~　0.6mm 인 굴패각 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈을 순차적으로 통과하여 2차 정화되는 단계; 를 포함하는 폐수처리방법에 관한 것이다.

이하는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 장치에 대하여 설명하면, 상기 도 1은 본 발명의 폐수처리장치의 일예를 나타낸 것으로, 본 발명의 폐수처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 직경이 0.6mm ~　30mm인 굴패각이 포함된 인공습지(200)의 후단에 직경이 0.3mm ~　0.6mm인 굴패각이 포함된 여과조(300)를 구비한다.

상기 인공습지(200)는 내부에 직경이 0.6 ~ 2mm인 모래(230)로 충진된 상층, 직경이 0.6mm ~ 30mm인 굴패각(220)으로 충진된 중층, 직경이 4 ~ 15mm인 자갈(210)로 충진된 하층으로 이루어진다. 하수로부터 유입된 폐수는 집수조(100)를 거쳐 인공습지의 상층에서부터 하층으로 가면서 1차 정화가 이루어진다.

이때 상기 상층, 중층 및 하층의 구성 중 중층인 굴패각층이 가장 많은 함량을 차지하도록 하는 것이 정화 효율면에서 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 인공습지의 총 용량 중 50 면적% 이상, 가장 바람직하게는 60 ~ 90 면적%를 차지하도록 구성하는 것이 정수처리 효율이 높다.

상기 인공습지(200)는 식생이 가능하며, 상층 모래(230)는 수생식물의 서식 을 위해 제공되고, 중층 굴패각(220)은 인의 흡착 제거를 위해 제공된다. 하층 자갈(210)은 상층 및 중층의 여재 층을 지지하고, 하부의 집수를 하는 역할을 한다.

이때 상기 모래는 수생식물을 식생함으로써 인의 제거효율을 향상시킬 수 있으며, 수생식물로는 부들, 갈대 등 수생이 가능한 식물이라면 식생이 가능하다.

상기 인공습지(200)의 모래(230)는 직경이 0.6 ~ 2 mm이고, 상기 굴패각은(220) 직경이 0.6 mm ~ 30 mm 인 것이 바람직하며, 상기 범위에서 여재의 막힘 현상을 막을 수 있고, 인의 제거 효과가 뛰어나다. 상기 자갈은 직경이 4 ~　15 mm인 것이 바람직하며, 상기 범위에서 막힘 현상이 적고, 배출수를 용이하게 배출 및 집수할 수 있다.

본 발명에서 상기 굴패각은 굴껍질을 의미하는 것으로, 채취된 굴껍질을 수세, 건조한 후 파쇄하여 상기 크기에 맞는 것을 선별하여 사용한다.

상기 제 1 공급라인(10)은 상기 집수조(100)로부터 인공습지(200)로 유입되는 폐수의 유수속도가 0.05 ~ 1 m³/(m²day)가 되도록 조절하는 1차 공급부(400)를 구비할 수 있다. 또한, 집수조로부터 유입되는 폐수의 유입부는 인공습지의 상층과 높이가 같도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 공급라인(10)이 인공습지(200)의 상부에서 바로 낙차되도록 함으로써 인공습지(200)가 침윤되도록 한다.

본 발명에서 상기 여과조(300)는 직경이 0.3 ~ 0.6mm인 모래(330)로 충진된 상층, 직경이 0.3mm ~　0.6mm인 굴패각(320)으로 충진된 중층 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈(310)로 충진된 하층으로 이루어지며, 상기 모래(330)와 굴패각(320)은 인 공습지(200)에 비하여 작은 입경으로 사용함으로써 여과효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 0.3 ~ 0.6mm 굴패각은 0.6mm 이상 크기의 굴패각에 비해 비표면적이 커서 단위 무게당 더 많은 인을 흡착할 수 있다. 여과조(300)는 수생식물을 식재하지 않음으로써, 용이하게 교체를 할 수 있는 구조이다.

상기 제 2 공급라인(20)은 상기 인공습지(200)로부터 정화된 폐수가 여과조(300)로 유입되는 유수속도가 0.05 ~ 1 m³/(m²day)가 되도록 조절하는 2차 공급부(410)를 구비할 수 있다.

상기 폐수처리장치는 인의 흡착효율을 높이기 위해서 인공습지(200)와 여과조가 폐수로 충진될 수 있도록, 상기 인공습지(200)와 상기 여과조(300)에 각각 유입되는 폐수의 높이를 집수조에서 유출되는 유출수의 높이와 같게 하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 도 1의 제 2 공급라인(20)의 높이를 인공습지(200)의 상층 높이와 같도록 설계함으로써 인공습지가 항상 침윤되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 배출라인(30)의 높이는 여과조(300)의 상층 높이와 같도록 설계함으로써 여과조 역시 항상 침윤되도록 하는 것이 흡착효율을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.

또한 본 발명은 필요에 따라 상기 여과조(300)에 입경이 0.6 ~ 30mm인 정수슬러지(alum sludge)를 더 포함(미도시)할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 여과조(300)의 중층에 굴패각층(320)과 정수슬러지를 혼합하여 사용함으로써 운전 방식에 따라 여과 효율을 보다 효율적으로 향상시킬 수 있다.

즉, 인 흡착용량이 높으며, 장기간 사용이 가능한 굴패각과, 인 제거 반응속 도가 빠르고 완벽하게 인을 제거할 수 있는 정수슬러지를 혼합하여 사용함으로써, 설치장소에 따라 재료구입이 용이한 것을 높은 비율로 사용함으로써 경제적으로 인을 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 이때 굴패각과 정수슬러지의 혼합비율은 제한되지 않으며, 설치장소에서 구입이 용이한 것을 우선적으로 선택하고, 또한 운영 방식에 따라 장기간 운전이 필요한 곳에는 굴패각의 함량을 높게하고, 단시간에 인을 제거해야 하는 곳에는 정수슬러지의 함량을 높게 하여 구성한다.

본 발명에서 상기 정수슬러지(alum sludge)는 정수장에서 발생하는 슬러지로써, 보다 구체적으로는 황산알루미늄(Aluminum Sulphate Al₂(SO₄)₃)또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminum Chloride)을 응집제로 사용하는 정수처리공정에서 침전지 및 역세척수의 침전물을 탈수 또는 건조한 슬러지를 의미하는 것으로, 상기 크기에 맞게 파쇄하여 선별한다.

다음으로 본 발명의 폐수처리방법에 대하여 설명하면 본 발명의 폐수처리방법은

a)하수로부터 유입된 폐수가 직경이 0.6 ~ 2mm인 모래, 직경이 0.6mm ~　30mm 인 굴패각 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈을 순차적으로 통과하여 1차 정화되는 단계; 및

b)상기 1차 정화된 폐수가 직경이 0.3 ~ 0.6mm인 모래, 직경이 0.3mm ~　0.6mm 인 굴패각 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈을 순차적으로 통과하여 2차 정화되는 단계; 를 포함한다.

또한 필요에 따라 상기 b)단계에서 상기 굴패각과 입경이 0.6 ~ 30mm인 정수슬러지(alum sludge)를 혼합하여 사용하는 것도 가능하며, 이는 앞서 설명한 바와 같이 정수 효율을 향상시키기 위하여 운전조건에 따라 혼합비율을 결정하여 혼합할 수 있다.

정수슬러지가 혼합되지 않은 경우는 98% 이상의 인 제거 효율을 달성할 수 있으나, 정수슬러지를 혼합하여 사용하는 경우는 99%이상의 높은 인 제거 효과를 달성할 수 있다.

상기 a)단계에서 하수로부터 유입된 폐수의 유수 속도가 0.05 ~ 1 m³/(m²day), 보다 바람직하게는 0.1 ~ 0.6 m³/(m²day)이며, 유입된 폐수의 체류시간(HRT)이 0.5 ~ 3일 보다 바람직하게는 2 ~ 3 일인 것이 좋으며 상기 범위에서 가장 효율적으로 폐수가 정화 될 수 있다.

상기 b)단계에서 1차 정화된 폐수의 유수 속도가 0.05 ~ 1 m³/(m²day)이고, 1차 정화된 폐수의 체류시간(HRT)이 0.1 ~1.5일, 보다 바람직하게는 0.2 ~ 1일인 것이 1차 정화된 폐수의 정화가 효율적으로 일어날 수 있다.

또한 인공습지와 여과조 사이의 배출수 공급라인의 높이와, 여과조에서 배출되는 여과수의 배출라인의 높이를 조절함으로써 인공습지와 여과조가 항상 침윤되도록 함으로써 여과효율을 보다 효과적으로 할 수 있다.

또한 상기 a)단계의 모래에는 수생식물을 식재하여 여과효율을 더욱 향상시 킬 수 있다.

본 발명에 따른 폐수정화장치 및 폐수정화방법을 사용하는 경우, 입경이 다른 굴패각을 2단으로 설치함으로써, 인 제거 효율이 98%이상인 놀라운 효과가 있다. 구체적으로 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time)을 3.5일로 1년간 운영한 결과, 인공습지시스템은 BOD 제거율 92% 이상, N 제거율 85%이상, P 제거율 98% 이상, TSS 94% 이상의 높은 하수처리 효과를 나타낸다.

또한 본 발명은 필요에 따라 정수슬러지와 굴패각을 혼합하여 사용함으로써, 운전조건 및 정수장의 지리적 위치에 따라 선택적으로 구입이 용이한 것으로 혼합비율을 조절함으로써, 인 제거 효율을 효과적으로 달성할 수 있으며, 경제적인 폐수처리장치 및 폐수처리방법을 제공할 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

폐수처리장치규격

집수조는 지름 1m, 깊이 1m의 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였다.

인공습지로 지름 0.63m, 깊이 0.6m인 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.15m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.6mm 인 굴패각을 0.3m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.6mm인 모래를 깊이 0.15m로 충진하였다. 상기 모래 위에는 부들을 16 개/m²로 식생하였다.

여과조는 폴리에틸렌 소재를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.05m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm 범위로 체걸음을 통해 분리(0.6mm 는 통과되고 0.3mm는 통과되지 않는 체를 사용하여 체걸음)된 굴 패각을 0.1m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm 범위로 체걸음을 통해 분리된 가는 모래를 0.17m 깊이로 충진하였다. 상기 2차 폐수처리조의 크기는 가로 0.63m, 세로 0.45m, 깊이 0.4m이었다.

폐수처리방법

하수로부터 폐수를 상기 집수조에 집수하였고, 상기 집수조에서 나온 폐수는 0.1m³/(m²day)의 유수속도, 체류시간(HRT) 2.5일로 조절하면서, 상기 1차 폐수처리조에서 모래, 굴패각, 자갈을 순차적으로 통과하여 1차 정화하였다.

상기 1차 정화된 폐수는 상기 2차 폐수처리조에 유수속도 0.13m³/(m²day), 체류시간(HRT) 1일로 조절하여 2차 정화 하였다.

[실시예 2]

폐수처리장치규격

인공습지로 지름 0.63m, 깊이 0.6m인 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였으 며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.15m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.6mm인 굴패각을 0.3m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.6mm인 모래를 깊이 0.15m로 충진하였다. 상기 모래 위에는 부들을 16 개/m²로 식생하였다.

여과조는 폴리에틸렌 소재를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.05m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm 범위로 체걸음을 통해 분리(0.6mm 는 통과되고 0.3mm는 통과되지 않는 체를 사용하여 체걸음)된 굴 패각과 직경이 0.6mm ~ 3mm 범위로 체걸음을 통해 분리인 정수슬러지(alum sludge)를 50 : 50 중량비로 혼합하여 0.1m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm범위로 체걸음을 통해 분리된 가는 모래를 0.17m 깊이로 충진하였다. 상기 2차 폐수처리조의 크기는 가로 0.63m, 세로 0.45m, 깊이 0.4m이었다.

폐수처리방법

[실시예 3]

폐수처리장치규격

집수조는 지름 1m, 깊이 1m의 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였다. 인공습지로 지름 0.63m, 깊이 0.6m인 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.15m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.6mm인 굴패각을 0.3m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.6mm인 모래를 깊이 0.15m로 충진하였다. 상기 모래 위에는 부들을 16 개/m²로 식생하였다.

여과조는 폴리에틸렌 소재를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.05m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm 범위로 체걸음을 통해 분리된 굴 패각과 직경이 0.6mm ~ 3mm 범위로 체걸음을 통해 분리된 정수슬러지(alum sludge)를 70 : 30 중량비로 혼합하여 0.1m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm범위로 체걸음을 통해 분리된 가는 모래를 0.17m 깊이로 충진하였다. 상기 2차 폐수처리조의 크기는 가로 0.63m, 세로 0.45m, 깊이 0.4m이었다.

폐수처리방법

[실시예 4]

폐수처리장치규격

집수조는 지름 1m, 깊이 1m의 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였다. 인공습지로 지름 0.63m, 깊이 0.6m인 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.15m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.6mm ~ 3mm범위로 체걸음을 통해 분리된 굴패각을 0.3m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.6mm ~ 3mm범위로 체걸음을 통해 분리된 모래를 깊이 0.15m로 충진하였다. 상기 모래 위에는 부들을 16 개/m²로 식생하였다.

여과조는 폴리에틸렌 소재를 사용하였으며, 하층에 직경이 10mm인 자갈을 깊이 0.05m로 충진하였고, 중층에 직경이 0.3mm ~ 0.6mm범위로 체걸음을 통해 분리된 굴 패각과 직경이 0.6mm ~ 3mm 범위로 체걸음을 통해 분리된 정수슬러지(alum sludge)를 30 : 70 중량비로 혼합하여 0.1m 깊이로 충진하였으며, 상층에 직경이 0.3mm인 가는 모래를 0.17m 깊이로 충진하였다. 상기 2차 폐수처리조의 크기는 가로 0.63m, 세로 0.45m, 깊이 0.4m이었다.

폐수처리방법

[비교예 1]

폐수처리장치규격

집수조는 지름 1m, 깊이 1m의 폴리에틸렌 소재의 탱크를 사용하였다. 지름0.63m, 깊이 0.6m인 폴리에틸렌 소재의 탱크의 하층에 직경이 10mm인 자갈을 0.3m로 충진하고, 상층에 직경이 0.6mm인 모래를 0.3m로 충진하였다. 상기 모래 위에는 부들을 16 개/m²로 식생하였다.

2차 폐수처리조는 폴리에틸렌 소재를 사용하였으며, 직경10mm 자갈을 충진하였다. 상기 2차 폐수처리조의 크기는 가로 0.63m, 세로 0.45m, 깊이 0.4m이었다.

폐수처리방법

하수로부터 폐수를 상기 집수조에 집수하였고, 상기 집수조에서 나온 폐수는 0.1m³/(m²day)의 유수속도, 체류시간(HRT) 2.5일로 조절하면서, 상기 1차 폐수처리조에서 모래 및 자갈을 순차적으로 통과하여 1차 정화하였다.

[시험예]

상기 실시 예 및 비교 예에서 집수조의 폐수, 1차 정화된 폐수 및 2차 정화된 폐수의 오염도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

상기 집수조의 폐수, 1차 정화된 폐수 및 2차 정화된 폐수의 총질소(total nitrogen(TN))은 총질소분석기(TN분석기(Shimadzu,Japan))로 측정하였으며, 암모니아성질소(NH₄-N(ammoninia nitrogen)), 생물학적 산소요구량(BOD), 인산염인(PO₄-P(ortho-phosphorus)), 총부유물질(TSS(total suspended solids))는 ‘ APHA - AWWA - WEF , 1998’의 표준 방법으로 측정하였다.

[표 1]

상기 실시 예 1에서와 같이 입경이 다른 굴패각을 2단으로 충진하고, 선단을 인공습지 형태로 제조한 폐수처리장치를 이용하여 처리하는 경우 인 제거효율이 98%이상으로 나타났다. 또한 실시예 2 ~ 4와 같이 입경이 다른 굴패각을 2단으로 충진하고, 선단을 인공습지 형태로 제조하였으며, 후단의 여과조에 굴패각과 정수슬러지(alum sludge)를 혼합하여 사용한 경우, 인 제거효율이 99% 이상으로 더욱 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 부들은 하수 유입 후 4주 만에 거의 2m의 높이까지 자라는 것을 알 수 있었다.

또한, 비교예와 같이 굴패각 및 정수슬러지를 사용하지 않은 경우에 비하여 인 제거효율이 월등히 높은 것을 알 수 있었다.

또한 실시예에서 2차 처리하기 전의 1차 정화된 폐수의 인 제거 효율에서 알 수 있는 바와 같이, 굴패각을 1단으로만 사용하여 정화하는 경우는 입경이 다른 굴패각을 1단을 설치하여 사용한 경우에 비하여 인 제거 효율이 낮은 것을 알 수 있었다.

도1은 본 발명에 따른 폐수처리 장치의 일예를 나타낸 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 설명-

100 : 집수조

200 : 인공습지

210 : 자갈(4 ~ 15mm)

220 : 굴 패각(0.6 ~ 30mm)

230 : 모래(0.6 ~ 2mm)

300 : 여과조

310 : 자갈(4 ~ 15mm)

320 : 굴 패각(0.3 ~ 0.6mm)

330 : 모래(0.3 ~ 0.6mm)

400 : 1차 공급부

410 : 2차 공급부

10 : 제 1 공급라인

20 : 제 2 공급라인

30 : 배출라인

Claims

하수로부터 유입된 폐수를 집수하는 집수조;

상기 집수조와 제 1 공급라인에 의해 연결되며, 하부로부터 직경이 4 ~ 15mm인 자갈이 충진된 하층, 직경이 0.6mm ~ 30mm인 굴패각이 충진된 중층, 직경이 0.6 ~ 2mm인 모래가 충진된 상층으로 이루어지고, 상기 굴패각이 총 용량의 60 ~ 90 면적%를 차지하도록 충진되며, 상기 모래에는 수생식물이 식재되는 수직흐름형 인공습지; 및

상기 인공습지와 제 2 공급라인에 의해 연결되며, 하부로부터 직경이 4 ~ 15mm인 자갈이 충진된 하층, 직경이 0.3mm ~　0.6mm인 굴패각과 입경이 0.6 ~ 30mm인 정수슬러지(alum sludge)를 혼합하여 충진된 중층, 직경이 0.3 ~ 0.6mm인 모래가 충진된 상층으로 이루어진 수직흐름형 여과조;

를 포함하는 폐수처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 인공습지와 상기 여과조에 각각 유입되는 폐수의 높이는 집수조에서 나오는 유출수의 높이와 동일하도록 설계한 것을 특징으로 하는 폐수처리장치.
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a)하수로부터 유입된 폐수가 상부로부터 직경이 0.6 ~ 2mm인 모래로 이루어진 상층, 직경이 0.6mm ~　30mm 인 굴패각으로 이루어진 중층 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈로 이루어진 하층을 순차적으로 통과하여 수직방향으로 처리되는 1차 정화되는 단계; 및

b)상기 1차 정화된 폐수가 상부로부터 직경이 0.3 ~ 0.6mm인 모래로 이루어진 상층, 직경이 0.3mm ~　0.6mm 인 굴패각과 입경이 0.6 ~ 30mm인 정수슬러지(alum sludge)를 혼합하여 충진된 중층, 및 직경이 4 ~ 15mm인 자갈로 이루어진 하층을 순차적으로 통과하여 수직방향으로 처리되는 2차 정화되는 단계;

를 포함하는 폐수처리방법.
제 5항에 있어서,

상기 a)단계에서 하수로부터 유입된 폐수의 체류시간(HRT)이 0.5 ~ 3일인 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.
제 6항에 있어서,

상기 b)단계에서 1차 정화된 폐수의 체류 시간(HRT)이 0.1 ~ 1.5일인 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.
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