KR101061982B1 - 총인 제거를 위한 개선된 하·폐수처리시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입된 하·폐수를 1차 침전시키는 1차 침전지; 상기 1차 침전지로부터 유출되는 처리수에 미생물을 투입하여 생물반응을 일으키는 생물반응조; 상기 생물반응조로부터 유출되는 처리수를 유입시켜 2차 침전시키는 2차 침전지; 상기 1차 침전지에서 발생된 생슬러지를 유입시켜 농축반응을 수행하는 제1 농축조; 상기 제1 농축조로부터 농축된 슬러지를 소화시키는 소화조; 상기 소화조로부터 소화된 슬러지를 저장하는 제1 저장조 ; 및 상기 제1 저장조로부터 이송된 슬러지를 탈수시켜 배출하는 탈수기를 포함하는 하·폐수처리시설에 있어서, 상기 제1 농축조 상징액, 상기 소화조 상징액 및 상기 탈수기에서 발생된 탈수여액을 유입시켜 저장하는 제2 저장조; 및 상기 제2 저장조로부터 유입된 폐수에 약품을 투입시켜 응집 후 부상 분리하는 응집부상조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 총인 제거를 위한 폐수처리시설을 제공한다.

Description

총인 제거를 위한 개선된 하·폐수처리시설{Retrofitted Wastewater and Sewage Treatment Plant for Phosphorus Removal}

본 발명은 총인 제거를 위한 하·폐수처리시설에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 농축조 상징액, 소화조 상징액 및 탈수여액을 포함하는 반류수를 침사지로 직접 반송하지 않고 별도의 저장조에서 수집한 다음 응집부상조를 거쳐 고농도의 부유물질 및 총인(T-P)을 제거한 후 이를 1차 침전지의 전단으로 반송함으로써 1차 침전지 및 생물반응조의 충격부하를 감소시켜 전체 처리효율을 향상시킬 수 있는 하·폐수처리시설에 관한 것이다.

일반적으로, 하·폐수 중에 포함된 오염물질로는 유기물, 질소, 인과 같은 영양염류 등이 있는데, 이중 질소(N)와 인(P)은 하천과 댐, 호수 등의 수계에 부영양화 현상을 초래하거나, 해양에서 적조발생의 원인으로 작용한다. 이처럼 수계(하천, 댐 등)에 부영양화가 심해지면 물에서 심한 악취가 날뿐만 아니라 수질오염이 가중되어 식수와 용수로의 사용이 제한되므로 하수를 처리하는 과정에서 각종 부유물질, 질소 및 인을 제거하고 있다.

도 1은 종래의 하·폐수처리시설을 도시한 도면으로서, 유입폐수를 침사지(1)로 유입하여 이를 1차 침전지(2)에서 1차 침전시킨 후, 생물반응조(3)에서 미생물을 이용하여 처리시킨 다음 다시 2차 침전지(4)에서 침전시킨 후 여과지(5)에서 여과 방류시키는 방법이 채택되고 있다.

상기한 바와 같이 하·폐수를 처리하는 과정에서 1차 침전지(2)에서 발생되는 찌꺼기를 생 슬러지라고 하고, 2차 침전지(4)에서 발생되는 찌꺼기를 반송 슬러지 및 잉여 슬러지라 일컫는데, 이들 중 생 슬러지와 잉여 슬러지는 농축조(6), 소화조(7), 저장조(8), 탈수기(9)를 차례로 거치면서 농축, 소화 및 탈수과정을 거쳐 처리되고, 반송 슬러지는 생물반응조(3)에서 재처리된다.

이 때, 상기 슬러지 처리과정에서 발생되는 농축조 상징액, 소화조 상징액 및 탈수 여액을 반류수 (side stream)라고 하는데, 이러한 반류수는 다시 1차 침전지(2)의 전단으로 보내 재처리하게 된다.

그러나 이러한 종래의 하·폐수처리방법은 슬러지 처리공정에서 발생하는 반류수 (side stream)의 양이 전체 유입유량에 비하여 상대적으로 작은 양이지만 고농도이기 때문에 수처리 계통에 충격부하를 유발하므로 처리효율에 심각한 영향을 끼치게 된다.

즉, 종래 하·폐수 처리시 발생되는 반류수는 전체 유입유량 대비 1 내지 3%의 작은 유량이지만, 유입 폐수 유기물 부하의 13 내지 33%, 질소 부하의 5 내지 47%, 인 부하의 13 내지 46% 가량을 증가시키게 되므로 하·폐수처리장에 충격부하를 유발시킬 경우에는 방류수 수질을 악화시키는 결과를 초래하게 된다.

또한 슬러지 처리과정에서 발생된 반류수 전량을 1차 침전지로 반송하여 처리하였기 때문에 1차 침전지의 효율을 저하시켜 생물반응조에 유기물, 질소 및 인의 과부하를 초래하는 등 심각한 문제점들이 발생되었다.

본 발명은 농축조 상징액, 소화조 상징액 및 탈수여액을 포함하는 반류수를 침사지로 직접 반송하지 않고 별도의 저장조에서 수집한 다음 응집부상조를 거쳐 고농도의 부유물질 및 총인(T-P)을 제거한 후 이를 1차 침전지의 전단으로 반송함으로써 1차 침전지 및 생물반응조의 충격부하를 감소시켜 전체 처리효율을 향상시킬 수 있는 하·폐수처리시설을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 유입된 하·폐수를 1차 침전시키는 1차 침전지; 상기 1차 침전지로부터 유출되는 처리수에 미생물을 투입하여 생물반응을 일으키는 생물반응조; 상기 생물반응조로부터 유출되는 처리수를 유입시켜 2차 침전시키는 2차 침전지; 상기 1차 침전지에서 발생된 생슬러지를 유입시켜 농축반응을 수행하는 제1 농축조; 상기 제1 농축조로부터 농축된 슬러지를 소화시키는 소화조; 상기 소화조로부터 소화된 슬러지를 저장하는 제1 저장조 ; 및 상기 제1 저장조로부터 이송된 슬러지를 탈수시켜 배출하는 탈수기를 포함하는 하·폐수처리시설에 있어서, 상기 제1 농축조 상징액, 상기 소화조 상징액 및 상기 탈수기에서 발생된 탈수여액을 유입시켜 저장하는 제2 저장조; 및 상기 제2 저장조로부터 유입된 하폐수에 약품을 투입시켜 응집 후 부상 분리하는 응집부상조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 총인 제거를 위한 하·폐수처리시설이 제공된다.

여기서, 상기 2차 침전지에서 발생된 슬러지 중 상기 생물반응조로 반송되지 않은 잉여슬러지가 유입되어 농축되는 제2 농축조를 더 포함하며, 상기 제2 농축조에서 농축된 슬러지는 상기 제1 저장조로 유입되며, 상기 제2 농축조의 제2 농축조 상징액은 상기 제2 저장조로 유입된다.

상기 제2차 침전지로부터 유출되는 처리수가 여과되는 여과지를 더 포함하며, 상기 여과지의 세척시 발생하는 역세수는 상기 제2 저장조로 유입된다.

또한 상기 제2차 침전지 및 상기 여과지 사이에는 응집혼화지가 더 설치된다.

상기 생물반응조 말단에는 응집제 투입 및 혼화장치가 설치된다.

상기 응집부상조에서 부상되는 슬러지는 상기 제1 저장조에 저장된다.

본 발명은 종래의 방법에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 반류수에 포함되어 있던 고농도 부유물질 및 총인을 제거한 다음 1차 침전지의 전단으로 반송시키게 되므로 1차 침전지 및 생물반응조의 충격부하를 최소화할 수 있게 된다.

둘째, 응집부상조에서 부상 슬러지를 제거한 다음 반류수를 1차 침전지의 전단으로 반송하게 되므로 하폐수의 처리효율을 극대화하게 된다.

셋째, 2차 침전지에서 생성된 소화효율이 낮은 잉여 슬러지를 소화조를 거치지 않고 저장조로 보내 탈수기에서 탈수처리하게 되므로 소화조의 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

넷째, 생물반응조 말단에 응집제 투입 및 혼화장치를 더 설치함으로써 응집제 사용량을 줄이면서도 고농도 부유물질 및 총인의 제거효율을 더욱 증대시키며, 슬러지의 침전성을 향상시킬 수 있게 된다.

다섯째, 여과지의 세척에 따라 발생되는 역세수를 저장조로 보내 응집부상조에서 재처리하므로 수처리계통의 부하를 경감시킬 수 있게 된다.

여섯째, 2차 침전지와 여과지 사이에 응집혼화지를 더 구비하면 하폐수의 유량 및 농도 변화에 따라 응집제를 더 투입하게 되므로 하폐수의 처리효율 및 안전성을 증대시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 하·폐수처리시설을 설명하기 위한 구성도
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 구성도

이하, 본 발명을 각 실시예로 도시한 도 2 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 구성도로써, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 침사지(11)로 유입된 처리수는 1차 침전지(12)에서 1차 침전되어 생 슬러지가 분리되고 분리된 생 슬러지는 제1 농축조(16), 소화조(17), 제1 저장조(18), 탈수기(19)를 거치면서 농축, 소화, 탈수되어 탈수케익으로 배출된다. 1차 침전지(12)에서 처리된 처리수는 생물반응조(13)에서 응집제를 투입하여 처리한 다음 2차 침전지(14)에서 침전시킨 후 여과지(15)에서 필터링하여 방류수를 방류하고 2차 침전지(14)에서 침전된 반송 슬러지는 생물반응조(13)로 반송시켜 재처리하게 된다. 이 때, 생물반응조(13)의 말단에는 본 발명자들에 의하여 개발되어 선출원된 특허 제1001696호 또는 특허출원 제2010-99421호의 응집제 투입 및 혼화장치가 설치되어 응집제의 사용량을 줄이면서도 처리수가 응집제와 충분한 시간을 갖고 반응하도록 함으로써 총인 응집효율을 극대화시킬 수 있도록 한다. 상기 응집제 투입 및 혼화장치의 구성은 특허 제1001696호 및 특허출원 제2010-99421호를 참조할 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

제1 농축조(16), 소화조(17), 탈수기(19)에서 생 슬러지를 처리함에 따라 발생되는 농축조 상징액, 소화조 상징액, 탈수여액을 포함하는 반류수는 제2 저장조(21)에 수집된 후 제2 저장조(21)의 후단에 설치된 응집부상조(22)에서 고농도의 부유물질 및 총인이 제거된 후 1차 침전지(12)의 전단으로 반송된다. 따라서 종래와 같이 고농도의 부유물질 및 총인이 다량 함유된 반류수가 처리되지 않은 채 침사지로 반송됨으로써 1차 침전지 및 생물반응조에 충격부하를 발생하여 수처리 계통의 효율을 현저히 감소시켰던 문제점을 크게 개선할 수 있게 된다.

이 때, 응집부상조(22)에는 PAC나 폴리머 등의 약품을 투입하여 응집반응을 일으키는 응집조(미도시)와 응집된 슬러지를 부상분리하는 부상조(미도시)가 구비될 수 있다. 부상조에서 부상되는 부상 슬러지는 스키머로 제거하여 제1 저장조(18)로 보내 탈수기(19)를 거쳐 탈수 배출된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 구성도로써, 상기한 도 2의 제1 실시예와 비교하여, 2차 침전지(14)로부터 발생된 잉여슬러지를 농축처리하는 제2 농축조(24)를 더 구비하고 있다. 2차 침전지(14)에서는 2차 침전반응에 의하여 발생된 슬러지가 대부분 1차 침전지(14)로 반송되지만, 반송되지 않고 남는 잉여슬러지의 경우에는 1차 침전지(12)에서 발생된 생 슬러지와 같이 제1 농축조(16)에서 농축 후 소화조(17)를 거쳐 처리되는 것이 종래의 일반적인 방식이나, 잉여 슬러지는 소화 효율이 낮아 생슬러지와 같이 처리하는 것이 바람직하지 않다. 따라서 본 실시예에서는 제2 침전지로부터 발생된 잉여 슬러지를 별도의 제2 농축조(24)를 구비하여 농축 처리 한 후 소화조(17)를 거치지 않고 제1 저장조(18)에 저장하였다가 탈수 처리함으로써, 소화조(17)의 소화효율이 향상되도록 함과 동시에 제2 농축조(24)에서 발생되는 농축조 상징액은 제2 저장조(21)로 보내 응집부상조(22)에서 처리되도록 한 것이다. 이에 따라 소화조(17)의 효율을 높일 수 있음과 동시에 고농도 부유물질과 총인이 응집부상조(22)에서 처리될 수 있음으로 인해 수처리 계통의 효율 상승에 기여할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 구성도로써, 상기한 도 3의 제2 실시예와 비교하여, 상기한 2차 침전지(14) 및 여과지(15) 사이에 응집혼화지(25)를 더 구비하고, 상기한 여과지(15)의 세척에 따라 발생되는 역세수는 제2 저장조(21)로 보내져 응집반응조(22)에서 처리된 후 1차 침전지 전단으로 반송되도록 구성된다.

응집혼화지(25)는 폐수량 및 총인 농도변화에 따라 충분한 제거가 이루어지지 않는 경우에 추가적으로 구비됨으로써 여과지(15)를 거쳐 방류되는 수질을 개선시킬 수 있게 된다.

또한 여과지(15)는 상기와 같이 2차 침전지(14) 또는 응집혼화지(25)를 거쳐 처리된 처리수가 방류되기 전 최종적으로 필터링되는 곳으로 여과지(15)에는 다수의 폐수여과용 필터가 설치될 수 있으며, 이러한 필터는 주기적으로 세척함으로써 그 기능이 유지되도록 하고 있다. 따라서 이러한 필터의 세척시 발생하는 역세수 역시 종래에는 제1 농축조(16)로 이송되어 다른 상징액들과 함께 반류수를 구성하여 수처리 계통의 충격부하를 발생시켰으나, 본 발명의 제3 실시예에서는 이 역세수를 제2 저장조(21)를 통해 응집부상조(22)에서 고농도의 부유물질과 총인이 처리되도록 한 후 제1 침전지(12) 전단으로 반송시킴으로써 하폐수처리시설의 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.

도 4에 따른 본 발명의 제3 실시예를 종합적으로 다시 한번 설명하면, 고농도의 부유물질(SS) 및 총인(T-P)이 포함된 하폐수가 침사지(11)로 유입된 다음 1차 침전지(12)로 보내지면 상기 1차 침전지(12)에서 생 슬러지가 제거된 처리수는 생물반응조(13)로 보내지고, 1차 침전지(12)에서 발생된 생 슬러지는 제1 농축조(16)로 보내지게 된다. 제1 농축조(16)로 보내진 생 슬러지는 소화조(17) 및 제1 저장조(18) 그리고 탈수기(19)를 거치면서 농축, 소화과정 및 탈수과정을 거쳐 처리되고 이 과정에서 발생된 농축조 상징액, 소화조 상징액 및 탈수여액을 포함하는 반류수가 발생되는데, 이 반류수는 제2 저장조(21)에 저장되었다가 응집부상조(22) 측으로 이송되어 응집제 투여에 의한 응집 후 부상 분리되어 반류수 내에 포함되어 있던 고농도의 부유물질 및 총인이 제거된 다음 1차 침전지(12)의 전단으로 보내져 재처리된다.

응집부상조(22)에서 고농도의 부유물질 및 총인이 제거된 반류수는 필요에 따라 펌핑(도시는 생략함)에 의해 또는 오버플로우에 의해 자연 반송될 수 있다. 응집부상조(22)에서 고농도 부유물질 및 총인을 처리하는 과정에서 부상 슬러지가 발생되면 부상 슬러지는 1차 침전지(12) 및 생물반응조(13)에 부하가 발생되지 않도록 스키머 등으로 분리하여 제1 저장조(18) 측으로 보내 탈수기(19)에서 탈수 처리하고 탈수 과정에서 발생되는 탈수여액 만을 다시 제2 저장조(21)로 보내 재처리함으로써, 1차 침전지(12) 및 생물반응조(13)에 부하가 걸리는 현상을 근본적으로 해소할 수 있게 된다.

한편, 생물반응조(13)에서 응집제를 투입하여 총인을 제거하는 과정에서 생물반응조(13)의 말단에 응집제 투입 및 혼화장치(미도시)를 더 구비하면 응집 효율을 향상시켜 총인의 제거효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 응집제의 사용량을 최대한 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

2차 침전지(14)에서 발생되는 잉여 슬러지는 종래와 같이 농축조(16)를 거쳐 소화조(17)로 보내지는 것이 아니라, 또 다른 제2의 농축조(24)로 보내져 소화조(17)를 거치지 않고 제1 저장조(18)에 모였다가 탈수기(19)에서 탈수처리되므로, 종래와 같이 소화조(17)에서 잉여 슬러지를 처리함에 따라 소화효율이 낮아지는 문제점을 근본적으로 해소할 수 있게 된다.

또한 여과지(15)의 세척에 따라 발생되는 역세수는 제2 저장조(21)에 수집 한 후 응집부상조(22)에서 재처리되므로 처리수 내의 고농도 부유물질 및 총인을 완벽하게 제거할 수 있게 된다.

또한 폐수량 및 농도변화에 따라 2차 침전지(14) 및 여과지(15)의 사이에 응집혼화지(25)가 더 구비됨으로써 처리수를 필터링하는 여과지(15)의 전단에서 응집제를 추가적으로 투입하여 방류되기 전의 처리수 내의 부유물질 및 총인을 제거함으로써, 보다 청정한 방류수 만을 방류하게 되므로 하천은 물론이고 댐 등의 수계가 부유물질이나 총인의 오염에 따라 부영양화현상이 나타나는 현상을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 기술사상은 상기한 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변화하여 실시할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

11 : 침사지 12 : 1차 침전지
13 : 생물반응조 14 : 2차 침전지
15 : 여과지 16 : 제1 농축조
17 : 소화조 18 : 제1 저장조
19 : 탈수기 21 : 제2 저장조
22 : 응집부상조 24 : 제2 농축조
25 : 응집혼화지

Claims (6)

1. 유입된 하·폐수를 1차 침전시키는 1차 침전지; 상기 1차 침전지로부터 유출되는 처리수에 미생물을 투입하여 생물반응을 일으키는 생물반응조; 상기 생물반응조로부터 유출되는 처리수를 유입시켜 2차 침전시키는 2차 침전지; 상기 1차 침전지에서 발생된 생슬러지를 유입시켜 농축반응을 수행하는 제1 농축조; 상기 제1 농축조로부터 농축된 슬러지를 소화시키는 소화조; 상기 소화조로부터 소화된 슬러지를 저장하는 제1 저장조 ; 및 상기 제1 저장조로부터 이송된 슬러지를 탈수시켜 배출하는 탈수기를 포함하는 하·폐수 처리시설에 있어서,
   상기 2차 침전지에서 발생된 슬러지 중 상기 생물반응조로 반송되지 않은 잉여슬러지가 유입되어 농축되는 제2 농축조;
   상기 2차 침전지로부터 유출되는 처리수가 여과되는 여과지;
   상기 제1 농축조의 상징액, 상기 소화조의 상징액, 상기 탈수기에서 발생된 탈수여액, 상기 제2 농축조의 상징액 및 상기 여과지의 세척시 발생하는 역세수를 유입시켜 저장하는 제2 저장조; 및
   상기 제2 저장조로부터 유입되는 하폐수에 약품을 투입시켜 응집 후 부상 분리하는 응집부상조를 포함하며,
   상기 응집부상조에서 부상되는 슬러지 및 상기 제2 농축조에서 농축된 슬러지는 상기 제1 저장조에 저장되어 상기 탈수기를 거처 탈수케익으로 배출되며, 상기 응집부상조에서 처리된 처리수는 상기 1차 침전지로 반송되는 것을 특징으로 하는 총인 제거를 위한 하·폐수처리시설.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2차 침전지 및 상기 여과지 사이에는 응집혼화지가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 총인 제거를 위한 하·폐수처리시설.
5. 제1항에 있어서,
   상기 생물반응조 말단에는 응집제 투입 및 혼화장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 총인 제거를 위한 하·폐수처리시설.
6. 삭제

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