KR101075592B1 - 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법 - Google Patents

자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음식물 쓰레기 폐수(음폐수라 한다) 처리방법은 고액분리기를 통해 상기 폐수 속의 고형물을 약 45% 이상 제거하는 고액분리 처리공정;자원화설비장으로 유입된 하수처리장의 방류수를 이용하여 상기 고액분리 처리공정을 거친 고액분리기를 세척하는 동시에 음폐수의 염분을 희석시키는 고액분리기 세척 및 염분 희석공정;상기 고액분리처리된 처리수에 촉매산화수를 투입하여 탄소간의 결합상태를 끊어서 침전을 용이하게 하는 1차 산화분해공정;상기 1차 산화분해처리된 처리수는 침전을 통해 상층수는 분리되어 2차 산화분해 반응조로 이송되고, 하층 침전슬러지는 농축조로 이송되는 침전분리공정;상기 농축조로 이송된 상기 하층 침전슬러지는 화학약품을 투입하여 응집된 후 원심분리기를 통해 탈수되어 탈수케익은 매립장으로 배출하고 탈수여액은 상기 2차 산화분해반응조로 이송되어 상기 상층수와 혼합되는 혼합공정;2차 산화분해공정; 화학응집분리공정; 및 방류공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
세라믹 촉매, 촉매산화수, 차아염소산 나트륨, 음폐수, 고액분리, 하수처리장, 탈질, 탄소원, 재활용수, 방류수, 해양배출

Description

자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법{Wasted water teatment method at the food waste recycling facilities connected with a communitysewage disposal plant}
본 발명은 음폐수 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기를 수거하여 퇴비 또는 사료를 만드는 개별자원화 설비장에서 발생하는 고농도 폐수를 하수처리장과 연계하여 처리하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법에 관한 것이다.
쓰레기종량제가 실시된 직후인 1996년도에는 음식물쓰레기 발생량의 93%정도를 매립하여 처리하였으나, 2000년에는 45%, 2003년에는 24%로 매립비율이 감소하였고, 2005년부터는 음식물류 폐기물은 직매립이 완전히 금지됨에 따라 수분을 포함한 음식물류 쓰레기는 지자체 또는 민간시설에 의해서 처리해야하는 상황이다.
지금까지 음식물은 고형물로 간주하여 왔고 음식물에 포함되어 있는 폐수(총 음식물의 70~90%)의 인식이나 대처방안은 매우 소극적이었다. 따라서 음식물 쓰레기 처리 후 발생되는 폐수는 아주 고농도 및 난분해성으로 취급되어 일부를 제외한 전량이 정상적인 폐수처리 대신에 처리가 간단하고 비용이 저렴한 해양배출로 처리 되어 왔었다.
그러나 2013년부터는 해양배출이 전량 금지되면서 정부에서는 계속적인 해양배출량 저감을 요구하였고 이에 따른 해결방안으로 육상처리방안을 강구하여 보다 근본적인 해결방법이 필요하였다.
그러나 음식물 쓰레기 폐수는 특성상 탄수화물, 단백질 지방으로 구성이 되어 있으며 특히 유기물과 무기물이 3차원 입체구조를 가진 섬유질과 서로 엉켜있는 구조로써 SS(suspended solid 부유물질)농도가 아주 높고 지방이 많은 난분해성으로 구성되어 하수종말처리장 처리공정별 체류시간내 처리할 수 있는 처리수질로 방류하기가 기술적으로 어려웠다.
특히, 탄수화물중 고분자 성분인 섬유질과 지방성분은 다량으로 포함되어 있어 후속 처리공정을 진행할 수가 없었고, 염분 농도가 높아 미생물을 이용한 혐기 및 호기성 처리가 어려웠다.
만약, 화학 약품을 이용하여 응집 처리를 할 경우 용해된 이온의 종류가 매우 다양하여 처리결과가 양호하지 않았으며, 일부 응집이 되더라도 많은 약품이 투입되어 운전비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
그리고 음식물 쓰레기 처리업체들은 2008년부터 강화된 폐수 해양배출 기준을 맞추기 위해 고액 분리기 등의 폐수처리 시설을 설치하기 위해 준비하였으나, 평균 2억 ~ 3억(1일 50t 처리용량)에 이르는 고비용이 소요될 뿐만 아니라 고액 분리에 사용되는 고액분리기의 성능이 우수하지 못하고 고형물을 오히려 잘게 부셔져 더 많은 부유물을 발생으로 폐수 처리에 많은 문제점이 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 2013년 음식물 쓰레기의 폐수(이하, 음폐수)의 해양배출이 전면 금지되는 것에 대비하여, 육상에서 음식물 자원화설비장과 하수처리장이 연계하여 처리할 수 있는 친환경적이고 경제적으로 상호 보완된 안정적인 폐수처리방법을 제공하기 위함이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 자원화 설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법은 자원화설비장에서 음식물 쓰레기를 수거하여 사료 또는 퇴비를 생산할 때 발생하는 음폐수 처리방법에 있어서 고액분리기를 통해 상기 폐수 속의 고형물을 45% 이상 제거하는 고액분리 처리공정, 자원화설비장으로 유입된 하수처리장의 방류수를 이용하여 상기 고액분리 처리공정을 거친 고액분리기를 세척하는 동시에 음폐수의 염분을 희석시키는 고액분리기 세척 및 염분희석공정,상기 고액분리처리된 처리수에 촉매산화수를 투입하여 탄소간의 결합상태를 끊어서 침전을 용이하게 하는 1차 산화분해공정,상기 1차 산화분해처리된 처리수는 침전을 통해 상층수는 분리되어 2차 산화분해 반응조로 이송되고, 하층 침전슬러지는 농축조로 이송되는 침전분리공정,상기 농축조로 이송된 상기 하층 침전슬러지는 화학약품을 투입하여 응집된 후 원심분리기를 통해 탈수되어 탈수케익은 매립장으로 배출하고 탈수여액은 상기 2차 산화분해반응조로 이송되어 상기 상층수와 혼합되는 혼합공정,상기 2차 산화분해반응조에서 혼합된 상기 상층수와 상기 탈수여액 속에 함유된 난분해성 유기물은 다시 촉매산화수에 의해 산화분해되어 고분자가 저분자로 분해되고 NBCOD 가 BDCOD 로 분해되는 2차 산화분해공정,상기 2차 산화분해처리된 처리수에 화학약품을 투입하여 원하는 농도의 수질로 응집처리하여 응집슬러지와 처리수를 분리해내는 화학응집분리공정 및 상기 화학응집분리 처리된 처리수와 자원화사업장으로 유입된 하수처리장의 방류수가 혼합되어 하수처리장으로 최종 방류되는 방류공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 고액분리공정은 상기 폐수가 고액분리기의 내부 스크류를 통해 이동되면서 상기 스크류 주위를 둘러싼 타공망을 통과하지 못하는 입자는 타공망 내벽에 붙게 되고, 상기 타공망 내벽에 붙은 입자는 스크류 날에 장착된 털뭉치에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 방류공정 후에는 하수처리장으로 최종방류된 혼합수가 하수처리장의 탈질반응조에서 사용되던 기존의 탄소원을 대체하여 탄소원으로 사용되는 공정과 하수처리장의 생물반응조에서 미생물의 영양원으로 사용되는 공정이 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 1차 산해분해 공정에는 세라믹 촉매와 염소함유 수용액이 접촉되어 생성된 OH 라디칼과 발생기 산소가 함유된 촉매 산화수가 이용되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 촉매는 페라이트계의 자성체, 철, 몰리브덴, 코발트, 티타늄, 마그네슘, 알루미늄, 칼륨, 지르코늄, 규소, 텅스텐,크롬을 조합한 제1입자와, 페라이트계의 자성체, 철, 망간, 코발트, 티타늄, 마그네 슘, 알루미늄, 칼륨, 지르코늄, 규소, 칼슘, 게르마늄을 조합한 제2입자 및 산화알루미늄, 산화지르코늄,규조토, 티탄산바륨을 조합한 제3입자를 배합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 염소함유 수용액은 차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘, 염소가스, 이산화염소 중 어느 하나를 포함하고 농도는 1~200mg/L 인 것을 특징으로 한다.
상기 과제해결수단에 의해 본 발명은 음식물 쓰레기를 퇴비와 사료로 재활용하고 남은 고농도 폐수를 함수율95% 이상으로 처리하여 강화된 해양배출기준을 만족시킬 수 있으며, 음폐수를 해양에 배출하지 못한 경우를 대비하여 하수처리장 또는 육상 소각시설에서 처리할 수 있으므로 음식물류 폐기물의 안정적 처리가 가능하고 나아가 해양투기에 따른 해양오염을 방지하고 음식물쓰레기 처리불가에 따른 쓰레기 대란을 막을 수 있는 효과가 있다.
그리고 인근의 하수처리장의 방류수를 자원화 설비장으로 유입하여 고액분리기의 세척수로 사용하면 기존에 사용되던 공업용수 및 상수도 비용을 줄일 수 있으므로 폐수 처리비용을 절감하고 하수처리장의 처리수를 재활용하는 효과가 있다.
그리고 최종적으로 화학응집된 폐수의 처리수를 하수처리장의 방류수와 혼합하여 하수종말처리장으로 방류하면 이러한 혼합수가 하수종말처리장 내에서 탈질공정의 탄소원과 미생물의 영양원으로 사용되어 하수처리장 운전의 안정화와 외부 탄소원주입에 따른 약품비를 절감하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명인의 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법의 순서도이다.
-고액분리공정(S100)-
상기 고액분리공정은 고액분리기를 통해 상기 폐수 속에 존재하는 입경 0.3mm 이상의 비교적 큰 고형물을 제거하는 공정이다.
일반적으로 고액분리기는 폐수 속의 액상과 고상을 분리하여 SS(suspended solid 부유물질)를 제거하는 장치이다.
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 고액분리기는 음식물 쓰레기 폐수가 이송되는 스크류와 상기 스크류의 주위를 둘러싸는 SUS 재질의 0.3mm, 0.4mm 크기의 타공망으로 이루어진다.(도면2참조)
보다 상세하게 살펴보면, 상기 폐수는 고액분리기의 내부 스크류를 통해 이동되면서 SUS 재질의 0.3mm타공망을 통과하지 못하는 입자는 타공망 내벽에 붙게되고, 상기 타공망 내벽에 붙은 입자는 스크류 날에 용접된 털뭉치에 의해 제거된다.
본 발명에서는 이러한 고효율의 스크류 고액분리기를 사용하여 폐수 속의 SS를 충분히 제거할 수 있고 고액분리된 처리수의 함수율을 90% 이상으로 만들 수 있다.
-고액분리기 세척 및 염분희석 공정(S200)-
상기 고액분리기 세척 및 염분희석 공정은 자원화 설비장으로 유입된 하수처리장의 방류수를 이용하여 상기 고액분리 처리공정을 거친 고액분리기를 세척하고 음폐수의 염분을 희석시키는 단계이다.
즉, 다시 말해 상기 고액분리기의 SUS 타공망 표면을 세척함에 있어서 자원화설비장의 인근에 있는 하수처리장의 방류수를 자원화 설비장으로 유입하여 상기 고액분리기의 세척용수로 이용할 수 있다.
이와 같이 하수처리장의 방류수를 자원화 설비장에 유입하여 저장하고 고액 분리기를 세척재생하는 고압분사 용수로 사용하면, 음식물 쓰레기 폐수의 처리에서 화학약품 처리와 미생물 처리를 어렵게 만드는 원인인 염분의 농도를 알맞게 희석해준다.
그리고 자원화설비장의 폐수처리에 있어서 기존에 연속적으로 SS(suspended solid 부유물질)을 걸러내는 고액분리방법의 공정수로 사용되던 공업용수 또는 상수도 비용을 줄일 수 있게 되어 전체적인 폐수처리비용을 절감할 수 있다.
-1차 산화분해공정(S300)-
상기 1차 산화분해공정은 상기 고액분리된 처리수에 촉매산화수를 투입하여 상기 고액분리된 처리수에 함유된 유기물을 산화 분해하는 단계이다.
상기 고액분리공정을 거친 처리수에는 난분해성물질(NBCOD)을 포함한 5탄당이나 6탄당 등의 고분자 유기물이 부유물로 존재한다.
이러한 난분해성 유기물(NBDCOD)은 Non bio degradable chemical oxygen demand의 약자로서 미생물이 처리할 수 없는 유기물의 농도를 표시한 것이다.
이러한 난분해성 유기물(NBDCOD: Non bio degradable chemical oxygen demand)는 바로 BDCOD(Bio degrable oxygen demand 미생물이 처리할 수 있는 유기물의 농도)로 산화분해되지 못하고, 일단 3차원 구조와 같은 복잡한 구조에서 2차원 구조나 간단한 구조로 전환된 다음 고분자에서 저분자로 분해되므로 상기 촉매산화수에 의한 산화분해 공정은 단계별로 진행되어야 한다.
먼저 본 단계의 1차 산화분해공정에서는 난분해성의 고분자 유기물을 3차원 구조와 같은 복잡한 구조에서 2차구조나 간단한 구조로 전환시킨다.
보다 상세하게 살펴보면, 상기 난분해성의 고분자의 부유물은 복잡한 가지가 얽히고설키어 있어 부피가 크고 상대적으로 비중은 작기 때문에 쉽게 가라앉지 못하고 자연침전이 어렵다.
이때 촉매산화수를 투입하여 산화분해되면, 유기물 내의 탄소결합이 끊어지면서 탄소는 촉매산화수 내의 발생기 산소와 결합하여 이산화탄소로 떨어져 나가므로 상기 복잡한 3차원 구조의 유기물 입자가 2차원 구조나 간단한 구조로 바뀌게 된다.
상기 2차원구조나 간단한 구조로 바뀐 유기물는 위아래로 복잡하게 뻗은 가지들의 방해가 없이 나란한 입자구조로 배열되어 부피가 감소하고 이로 인해 상대적으로 비중이 커져 침전이 용이하게 된다.
촉매산화수에 대하여 좀 더 살펴보면, 상기 촉매산화수는 세라믹 촉매를 촉매 충진탑에 담고 염소함유 수용액을 상기 촉매충진탑의 하부에서 상부방향으로 통과시켜 자발적인 반응으로 일어나는 촉매작용으로 생성된 OH 라디칼과 발생기 산소 를 포함한다.
바람직한 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 촉매는 페라이트계의 자성체, 철, 몰리브덴, 코발트, 티타늄, 마그네슘, 알루미늄, 칼륨, 지르코늄, 규소, 텅스텐,크롬을 조합한 제1입자와, 페라이트계의 자성체, 철, 망간, 코발트, 티타늄, 마그네슘, 알루미늄, 칼륨, 지르코늄, 규소, 칼슘, 게르마늄을 조합한 제2입자 및 산화알루미늄, 산화지르코늄,규조토, 티탄산바륨을 조합한 제3입자로 구성된다.
그리고 상기 염소함유 수용액으로는 차아염소산칼슘, 염소가스, 이산화염소등을 사용할 수 있으며, 그 농도는 0.5~1000mg/L 정도로 사용되나 바람직하게는 1~200mg/L 가 적당하다.
-침전분리공정(S400)-
상기 1차 산화분해처리된 처리수는 침전을 통해 상층수가 슬러지와 쉽게 분리되어 분리된 상층수는 2차 산화분해반응조로 이송되고, 하층 침전슬러지는 농축조로 이송되어 다음 단계로 진행된다.
-혼합공정(S500)-
상기 농축조로 이송된 하층 침전슬러지는 화학약품을 투입하여 응집한 후 원심분리기를 통해 탈수하여 탈수케익은 매립장으로 배출하고 탈수여액은 상기 2차 산화분해반응조로 이송되어 상기 2차 산화분해반응조에 저장된 상기 침전 상층수와 혼합되어 다음 단계로 진행된다.
-2차 산화분해공정(S600)-
상기 2차 산화분해공정은 상기 2차 산화분해반응조에서 혼합된 상기 상층수 와 상기 탈수여액 속에 함유된 난분해성 유기물을 다시 촉매산화수로 산화분해하여 고분자를 저분자로 분해하고 NBCOD(Non bio degradable chemical oxygen demand)를 BDCOD (Bio degrable oxygen demand)로 분해하는 단계이다.
보다 상세하게 살펴보면, 상기 2차 산화분해반응조에 촉매산화수를 투입하면 촉매산화수에 함유된 발생기 산소와 OH라디칼에 의해 상기 난분해성 유기물 내의 탄소간의 결합이 끊어져 고분자가 저분자로 분해되고, 부피가 작아져서 미생물이 용이하게 섭취할 수 있는 분자상태인 BDCOD(Bio degradable oxygen demand) 상태로 전환된다.
상기 2차 산화분해공정에서 촉매산화수를 다시 투입하는 이유는 상기 1차 산화분해공정에서 투입된 촉매산화수는 일정시간이 지나면 효력이 저하되기 때문이다.
-화학응집분리공정(S700)-
상기 화학응집분리공정은 상기 2차 산화분해된 처리수에 화학약품을 투입하여 원하는 농도의 수질로 응집처리하여 응집슬러지와 처리수를 분리해 내는 화학응집 침전 분리 및 부상분리단계이다.
이는 음식물 쓰리기 폐수처리공정 중에 가장 비용이 많이 드는 단계로써,2차 산화분해된 처리수에 용해되어 있는 양이온, 음이온, 기름성분 등을 처리하기 위해 실시된다.
화학응집을 위해 사용되는 기본적인 약품에는 황산반토,가성소다, 안이온 고분자 등이 있으며, 보다 효율적인 처리를 위하여 COD 분해제, n-Hexane 분해제, 기 름 제거제, 분말 활성탄 등이 추가로 투입될 수 있다.
대규모 폐수처리장의 경우 황산반토는 용해 후 황산이온 성분으로 인해 폐수의 pH가 낮아지므로 중성에서 응집되는 안이온 고분자의 투입을 위한 pH 조건을 만족시키기 위해 가성소다의 양이 많아진다.
따라서 황산반토 대신 유기응결제를 투여하면 약품비용을 절감할 수 있으며 약품사용량에 따른 처리수질 조절이 가능하다.
이와 같이 화학응집분리공정을 거친 처리수는 강화된 해양배출 기준 및 육상의 하수처리장에서 원하는 수준의 수질을 확보하게 된다.
-방류공정(S800)-
상기 방류공정은 상기 화학응집처리된 처리수와 자원화사업장으로 유입된 하수처리장의 방류수가 혼합되어 하수처리장으로 최종 방류되는 단계이다.
상기 화학응집처리공정에서는 2차 산화분해공정까지 거친 처리수를 일정한 수질까지만 화학약품으로 처리한 후 하수처리장의 방류수와 혼합하여 하수종말처리장으로 방류할 수 있다.
즉, 다시 말해 음폐수 처리 공정 중 처리비용이 가장 많이 드는 공정이 화학약품 처리공정인데, 자원화사업장으로 유입한 COD 10mg/L 미만의 하수처리장의 방류수를 최종 화학약품 처리수와 혼합하게 된다면, 전체 혼합된 처리수의 유기물 농도는 낮아지게 되므로, 구태여 많은 약품을 투입하여 COD 100mg/L 이하의 수질로 처리할 필요가 없다.
따라서 2차 산화분해처리된 처리수를 일정수준까지만 정화한 뒤 상기 하수처 리장의 방류수와 혼합하여 하수종말처리장으로 방류하면 고비용의 화학약품 비용을 줄일 수 있다.
이와 같이 상기 혼합수를 하수종말 처리장으로 일정한 농도로 최종 방류함으로써 음폐수를 처리한 처리수의 농도가 일정하게 하수처리장으로 유입되어 하수처리장 운전의 안정화를 꾀할 수 있다.
그리고 상기 최종 방류수는 하수처리장의 생물 반응조내 무산소조의 탈질 공정에 이용된다.
상기 탈질공정은 호기조에서 질산화 반응 후 생성된 아질산성질소와 질산성질소가 무산조로 내부반송되어 산소를 공급하지 않은 상태에서 유기물로 이용하여 탈질하는 공정이다.
따라서 호기조에서 아질산화 및 질산화된 폐수를 질소가스로 방출하기 위해서는 적정한 C/N 비의 구성이 필요하므로 일정량의 탄소원이 필요하다.
이때 음폐수 처리공정에서 나오는 최종 방류수에는 일정 농도의 유기물이 함유되어 기존의 무산소조에서 사용되는 기존의 탄소원을 대체할 수 있으므로 하수처리장의 전체 약품비를 절감할 수 있다.
그리고 상기 최종 방류수는 하수처리장의 생물 반응조 내 호기조의 운전에도 이용된다.
상기 호기조에서는 미생물을 이용하여 유기물 등이 산화분해되며 상기 최종방류수 내에 함유된 유기물은 호기조에 존재하는 미생물의 먹이로 사용될 수 있다.
따라서 유입하수의 빈부하로 인한 생물반응조 내 호기조의 운전에 이용이 되 므로 하수처리장과 지역 자원화 설비의 폐수처리장은 상호 도움을 주고 받을 수는 보완적인 관계가 된다.
이와 같이 본 발명의 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법은 음폐수를 원하는 수질로 처리가 가능함은 물론이며 하수처리장의 운전비용을 절감할 수 있고,하수종말처리장 운전의 안전화에도 기여하는 방법이라고 볼 수 있다.
- 실시예 -
자원화설비장에서 음식물 쓰레기 50톤을 수거하였다.
수거한 음식물 쓰레기를 퇴비 및 사료로 만드는 과정에서 고농도 폐수 30톤이 발생하였다.
이러한 고농도 폐수30톤은 고액분리기의 내부 스크류를 따라 이동되면서 0.3mm 이상의 입자는 타공망 내벽에 붙었고 상기 타공망에 붙은 입자는 스크류 날에 용접된 털뭉치에 의해 제거되었다.
고액분리공정은 연속적으로 진행되면서 폐수 속의 SS를 계속하여 제거하였고, 이물질이 많이 낀 타공망의 표면은 인근 하수처리장의 방류수를 자원화설비장으로 유입하여 상기 타공망의 표면을 세척하는 세척용수로 재활용되었다.
다음 고액분리처리된 처리수는 1차 촉매수반응조에서 촉매 산화수가 투입되어 침전이 어려운 3차구조에서 침전이 용이한 2차 구조로 전환되었다.
그리고 2차 구조로 전환된 처리수를 침전을 통해 상층수와 하층슬러지로 분리되어 상기 상층수는 2차촉매수 반응조로 이송되고, 상기 하층슬러지는 농축조로 이송되었다.
다음 농축조에 존재하는 하층슬러지에 화학약품을 투입하여 응집한 후 원심탈수기로 탈수처리하는데, 탈수케익은 매립장으로 이송되고 탈수여액은 상기 2차 촉매수 반응조로 이송되어 상기 침전분리된 상층수와 혼합되었다.
다음 상기 상층수와 탈수여액이 혼합된 2차 촉매수반응조에 다시 촉매산화수를 투입하여 난분해성의 NBDCOD 를 미생물이 분해가능한 BDCOD로 산화분해하였다.
그리고 BDCOD로 산화분해된 처리수에 유기응결제, 가성소다, COD 및 n-HEXANE 분해제,분말활성탄을 투입하여 화학응집을 시킴으로써 COD(chemical oxygen demand 화학적산소요구량)1000mg/L,BOD(biochemical oxygen demand 생물학적 산소요구량)7000mg/L, SS(suspended solid 부유물질)2000mg/L,T-N(total nitrogen 총질소)600mg/L, T-P(total phosphorus 총인)10mg/L의 상태를 수질을 확보하였다.
다음 상기 화학응집처리된 처리수는 인근 하수 처리장의 방류수와 혼합되어 최종적으로 하수종말처리장으로 방류됨으로써 하수종말처리장 내에서 탈질반응의 탄소원으로 사용 및 생물 반응조 내에서의 미생물 영양원으로 사용되었다.
처리과정
Figure 112009042890680-pat00001
- 실험예1 -
상기의 실시예에 따라 처리되는 음식물 쓰레기 폐수의 수질을 알아보기 위해 각 단계별 COD(chemical oxygen demand 화학적 산소요구량), BOD(biochemical oxygen demand 생물학적 산소요구량), SS(suspended solid 부유물질) T-N(total nitrogen 총질소), T-P(total phosphorus 총인) 을 측정하였다.
표1은 그 결과를 나타낸 표이다.
표1을 참조하면, 원폐수일 때에는 각각 COD 85000mg/L, BOD 110000 mg/L, SS 115000 mg/L, T-N 5000mg/L, T-P 900mg/L 이었다.
이러한 원폐수가 고액분리처리공정을 거치고 난 뒤에는 각각 COD는 45000mg/L으로 떨어지고, BOD 62000mg/L, SS 65000mg/L, T-N은 3100 mg/L, T-P는 260mg/L 으로 줄어들었다.
이러한 고액분리공정을 거친 처리수를 촉매산화수를 투입하여 산화분해한 뒤 침전을 통해 상등수만을 분리하여 수질을 측정해보니 COD 9000mg/L, BOD 18000mg/L, SS 1200mg/L, T-N 540mg/L,T-P 140mg/L 으로 다시 줄어들었다.
그리고 고액분리공정을 거친 처리수에서 침전상등수를 분리하고 남은 침전슬러지를 화학처리한 후 원심분리된 탈수 여액을 상기 먼저 분리해낸 침전상등수와 섞었다.
그리고 촉매수 반응조에서 산화분해하였더니 각각 COD 2500mg/L, BOD 600mg/L, SS 90mg/L, T-N 250mg/L, T-P 120mg/L으로 농도가 다시 떨어졌다.
다음 산화분해된 처리수에 화학약품을 투입하여 화학응집처리 후 가압부상법을 이용하여 폐수를 처리하였더니, COD 300mg/L, BOD 1700mg/L, SS 70mg/L, T-N 80mg/L, T-P 5mg/L 의 상태의 수질이 되었다.
원폐수와 비교했을 때 수질이 정화된 정도를 살펴보면, 예를 들어 COD는 85000mg/L에서 300mg/L으로 줄었고, BOD는 110000mg/L에서 1700mg/L, SS는 115000mg/L에서 70mg/L, T-N 은 5000mg/L에서 80mg/L, T-P는 900mg/L에서 5mg/L 으로 줄어들어 각각 처리효율이 COD 99.7%, BOD 98.5%, SS 99.9%, T-N 98.4%, T-P 99.4% 이었다.
이는 지방자치단체에서 설정한 방류기준인 COD 1100mg/L, BOD 15000mg/L, SS 9800mg/L, T-N 650mg/L, T-P 80mg/L을 충분히 만족할 수 있는 수준이었다.
따라서 상기의 실험결과를 살펴볼때 본 발명의 실시예에 따라 음식물 쓰레기의 고농도 폐수를 처리함으로써 강화된 해양배출기준은 물론 하수처리장 방류기준 을 만족시킬 수 있으며, 안정하게 폐수를 처리할 수 있었다.
표1 공정별 수질 분석 결과 (단위mg/L)
공정구분 COD BOD SS T-N T-P
원폐수 85000 110000 115000 5000 900
고액분리(0.4mm+0.3mm) 45000 62000 65000 3100 260
전처리용촉매수처리후 침전상등수 9000 18000 1200 540 140
촉매수반응조
(침전상층수침전슬러지)
2500 6000 900 250 120
가압부상처리 300 1700 70 80 5
전체효율 99.6 98.5 99.9 98.4 99.4
방류수질 300 1700 70 80 5
방류기준
(지역하수처리장설정)
1100 15000 9800 650 80
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수처리방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고액분리기의 간략도.

Claims (6)

  1. 자원화설비장에서 음식물 쓰레기를 수거하여 사료 또는 퇴비를 생산할 때 발생하는 음폐수 처리방법에 있어서,
    고액분리기를 통해 상기 폐수 속의 고형물을 45% 이상 제거하는 고액분리처리공정;
    자원화설비장으로 유입된 하수처리장의 방류수를 이용하여 상기 고액분리 처리공정을 거친 고액분리기를 세척하는 동시에 음폐수의 염분을 희석시키는 고액분리기 세척 및 염분희석공정;
    상기 고액분리처리된 처리수에 촉매산화수를 투입하여 탄소간의 결합상태를 끊어서 침전을 용이하게 하는 1차 산화분해공정;
    상기 1차 산화분해처리된 처리수는 침전을 통해 상층수는 분리되어 2차 산화분해 반응조로 이송되고, 하층 침전슬러지는 농축조로 이송되는 침전분리공정;
    상기 농축조로 이송된 상기 하층 침전슬러지는 화학약품을 투입하여 응집된 후 원심분리기를 통해 탈수되어 탈수케익은 매립장으로 배출하고 탈수여액은 상기 2차 산화분해반응조로 이송되어 상기 상층수와 혼합되는 혼합공정;
    상기 2차 산화분해반응조에서 혼합된 상기 상층수와 상기 탈수여액 속에 함유된 난분해성 유기물은 다시 촉매산화수에 의해 고분자가 저분자로 분해되고 NBCOD 가 BDCOD 로 분해되는 2차 산화분해공정;
    상기 2차 산화분해처리된 처리수에 화학약품을 투입되어 원하는 농도의 수질로 응집처리하여 응집슬러지와 처리수를 분리해내는 화학응집분리공정; 및
    상기 화학응집분리 처리된 처리수와 자원화사업장으로 유입된 하수처리장의 방류수가 혼합되어 하수처리장으로 최종 방류되는 방류공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고액분리처리공정은,
    상기 폐수가 고액분리기의 내부 스크류를 통해 이동되면서 상기 스크류 주위를 둘러싼 타공망을 통과하지 못하는 입자는 타공망 내벽에 붙게 되고, 상기 타공망 내벽에 붙은 입자는 스크류 날에 장착된 털뭉치에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수 처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방류공정 후에는,
    하수처리장으로 최종방류된 혼합수가 하수처리장의 탈질반응조에서 사용되던 기존의 탄소원을 대체하여 탄소원으로 사용되는 공정과 하수처리장의 생물반응조에서 미생물의 영양원으로 사용되는 공정이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수 처리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 산해분해 공정에는,
    세라믹 촉매와 염소함유 수용액이 접촉되어 생성된 OH 라디칼과 발생기 산소가 함유된 촉매 산화수가 이용되는 것을 특징으로 하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수 처리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세라믹 촉매는,
    페라이트계의 자성체, 철, 몰리브덴, 코발트, 티타늄, 마그네슘, 알루미늄, 칼륨, 지르코늄, 규소, 텅스텐,크롬을 조합한 제1입자와,
    페라이트계의 자성체, 철, 망간, 코발트, 티타늄, 마그네슘, 알루미늄, 칼륨, 지르코늄, 규소, 칼슘, 게르마늄을 조합한 제2입자 및
    산화알루미늄, 산화지르코늄,규조토, 티탄산바륨을 조합한 제3입자를 배합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수 처리방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 염소함유 수용액은,
    차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘, 염소가스, 이산화염소 중 어느 하나를 포함하고 농도는 1~200mg/L 인 것을 특징으로 하는 자원화설비장과 하수처리장이 연계된 음폐수 처리방법.
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