KR101142860B1

KR101142860B1 - 인저감용 알칼리슬러지, 알칼리슬러지의 제조방법, 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법 및 이를 수행하기 위한 하폐수 처리장치

Info

Publication number: KR101142860B1
Application number: KR1020120020747A
Authority: KR
Inventors: 차운오; 김창수; 박정훈; 김성익; 윤현후
Original assignee: (주)티에스케이워터
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-05-08
Also published as: WO2013129778A1

Abstract

본 발명의 인저감용 알칼리슬러지, 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법, 알칼리슬러지를 이용한 하폐수 인 저감방법 및 이를 수행하기 위한 하폐수처리장치에 관한 것으로, 활성슬러지와 혼합되어 하폐수의 인을 저감시키는 알칼리 화합물을 함유하는 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가함으로써 하폐수에 함유된 인을 제거할 수 있으며 알칼리슬러지의 수명이 다 할 때까지 별도의 알칼리 화합물을 사용하지 않아도 되므로 경제적이다. 이때, 본 발명에 따라 처리된 처리수의 총인(T-P)은 0.5 ㎎/ℓ이하이다.

Description

인저감용 알칼리슬러지, 알칼리슬러지의 제조방법, 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법 및 이를 수행하기 위한 하폐수 처리장치{AlkaliSludge For Phosphorus Reducing, Manufacturing Method of AlkaliSludge, Method For Phosphorus Reducing Of Sewage and Wastewater Using AlkaliSludge And Apparatus For Progress Thereof}

본 발명은 하폐수에 함유된 인을 제거, 특히 총인이 0.5 ㎎/ℓ이하, 바람직하게는 0.3 ㎎/ℓ이하, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎎/ℓ이하가 되도록 처리할 수 있으며, 알칼리슬러지의 수명이 다할 때까지 별도의 알칼리 화합물을 사용하지 않아도 되므로 경제적인 인저감용 알칼리슬러지, 알칼리슬러지의 제조방법, 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법 및 이를 수행하기 위한 인 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 도시하수, 가축폐수, 농업폐수 및 산업폐수 등을 포함하는 하폐수에는 BOD성분인 유기물뿐만 아니라 질소 및 인을 포함하는 영양염류 성분이 존재한다. 이러한 영양염류의 증가는 생태계 균형을 파괴하며, 부영양화 현상이 발생하는 문제가 있다.

그러므로 상기 유기물, 질소 및 인을 포함하는 영양염류를 처리하기 위하여 다양한 방법 및 장치들이 개발되어 왔다.

종래 하폐수 처리방법은 주로 하폐수에 존재하는 유기물을 제거하기 위한 것으로서 예비처리, 1차 처리, 2차 처리, 슬러지 처리 등의 공정이 이용되었다. 이때 상기 2차 처리공정에서는 유기물을 제거하기 위하여 생물학적 처리를 하였다. 그러나 상기 생물학적 처리방법은 질소 및 인은 제거하지 못하고 유기물만 제거하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여 종래 한국공개특허 제2000-40351호에는 유량조절조, 접촉조, 질산화조, 인흡수조, 인방출조, 처리수조 등으로 구성된 오폐수처리방법을 개시하고 있으며, 종래 한국등록특허 제242795호에는 제1 호기성조, 제1 침전조, 제2 호기성조, 혐기성조, 무산소조 및 제3 호기성조로 이루어진 생물반응조에서 활성슬러지(미생물)를 이용하여 질소 및 인을 동시에 처리하는 방법이 개시되어 있다. 하지만, 상기 종래기술들은 상기 활성슬러지가 유기물을 흡착하므로 이로 인한 슬러지 침강속도 하락, 질산화 활성슬러지를 폐기하는 장치의 필요 등의 문제가 있다.

또한, 종래 막공정을 이용하여 하폐수를 처리하는 방법은 BOD, COD 등의 유기물을 처리, 탈질 후 발생되는 부유물질(SS)을 분리막을 통하여 안정화시키고 고농도의 하수를 처리하였다. 그러나 최근 강화되는 인처리 수준을 만족하지 못하는 문제가 있다.

2012년부터 처리수의 총인 처리기준이 2 ㎎/ℓ이하에서 I 지역 0.5 ㎎/ℓ이하, II 지역 0.3 ㎎/ℓ이하, III 지역 0.2 ㎎/ℓ이하로 강화되면서 상기 총인의 기준을 만족하기 위하여 생물반응조 후단에 총인처리시설을 추가로 구비하여 알룸(Alum) 또는 폴리염화알루미늄(PAC) 등의 응집제를 연속적으로 주입하는 기술을 사용하고 있다. 그러나 상기 종래기술은 응집제의 소요량이 많고 추가로 구비되는 총인처리시설의 건설비가 소요되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 슬러지와 알칼리 화합물을 혼합하여 제조되는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 활성슬러지와 혼합되어 하폐수의 인을 저감시키는 알칼리슬러지를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 하폐수에 함유된 인을 제거하며, 알칼리슬러지의 수명이 다할 때까지 별도의 알칼리 화합물을 사용하지 않아도 되므로 경제적인 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 처리수의 총인(T-P)이 0.5 ㎎/ℓ이하, 바람직하게는 0.3 ㎎/ℓ이하, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎎/ℓ이하인 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 하폐수의 인 저감방법을 수행하기 위한 하폐수의 처리장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법은 슬러지에 알칼리 화합물을 투입하여 혼합하는 것으로서 상기 혼합시간은 2 내지 12시간이며 상기 혼합공정 전체에 걸쳐서 알칼리 화합물이 투입된다.

상기 알칼리슬러지 혼합공정은 슬러지에 알칼리 화합물을 10 내지 50회 분할하여 간헐적으로 투입하면서 교반하며, 바람직하게는 슬러지를 교반하면서 알칼리 화합물을 3 내지 8분 동안 주입한 후 8 내지 15분 동안 주입을 중단하는 간헐투입을 10 내지 30회 반복한다.

상기 알칼리슬러지 혼합공정이 알칼리화합물을 간헐투입하는 경우 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리화합물로 알칼리화합물 주입단계에서는 투입속도를 분당 2 내지 50 ㎖로 투입한다.

상기 알칼리슬러지 혼합공정이 혼합공정 전체에 걸쳐서 연속적으로 알칼리화합물을 투입하는 경우 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리 화합물로 분당 1 내지 20 ㎖로 투입한다.

상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO₃), 포타슘바이카보네이트(KHCO₃), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)₂), 과탄산나트륨(2Na₂CO₃-3H₂O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)₂), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.

상기 알칼리슬러지(슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준) 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%의 알칼리 화합물(농도 3 중량% 기준)이 투입된다.

상기 알칼리슬러지의 제조방법은 알칼리슬러지를 농축하는 공정 또는 분말화하는 공정을 더 포함한다.

상기 슬러지는 활성슬러지, 잉여 슬러지, 농축 슬러지 또는 탈수케익이다.

또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 알칼리슬러지는 활성슬러지를 이용한 생물학적 하폐수 처리공정에서, 상기 활성슬러지와 혼합되어 하폐수의 인을 저감시키는 알칼리 화합물을 함유한다.

상기 알칼리슬러지(슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준)에는 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%의 알칼리 화합물(농도 3 중량% 기준)이 투입된다.

상기 알칼리슬러지의 pH는 7.5 내지 8.5이다.

상기 알칼리슬러지(슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준)를 교반하면서 측정한 알칼리도는 40 내지 60 ㎎/ℓ이다.

또한, 상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하폐수의 인 저감방법은 슬러지와 알칼리 화합물을 혼합하여 알칼리슬러지를 제조하는 단계 및 상기 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가하는 단계를 포함한다.

상기 알칼리슬러지는 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부로 첨가된다.

상기 알칼리슬러지가 첨가된 생물반응조의 pH는 6.5 내지 7.5이다.

상기 생물반응조는 무산소조, pH조절조 및 분리막조 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 무산소조, pH조절조 및 분리막조 중 어느 한 조에 알칼리슬러지가 첨가된다.

상기 pH조절조에서 알칼리슬러지의 반응성을 촉진시켜 pH를 조절하기 위하여 용존산소(DO)를 1 내지 20 mg/ℓ로 조절한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하폐수 처리장치는 하폐수 저장조, 생물반응조 및 처리수를 포함하는 하폐수 처리장치에 있어서, 알칼리 화합물 공급배관 및 슬러지 공급배관과 연결되고, 구비된 교반장치로 상기 알칼리 화합물과 슬러지를 혼합하여 알칼리슬러지를 제조하는 알칼리슬러지조 및 상기 알칼리슬러지조의 알칼리슬러지를 생물반응조로 이송하는 알칼리슬러지 이송배관이 구비된다.

상기 생물반응조는 유입원수인 인이 함유된 하폐수의 유기물을 제거하고 탈질화를 시키기 위한 무산소조; 상기 무산소조로부터 유입된 하폐수의 용존성 인을 불용성 인산염으로 변화시켜 활성슬러지에 흡착시키는 pH조절조; 및 상기 pH조절조로부터 유입된 유입수 및 활성슬러지를 질산화시키고 상기 활성슬러지를 막분리하여 수처리하는 분리막조;를 포함한다.

상기 pH조절조에는 용존산소(DO)를 1 내지 20 mg/ℓ로 조절하는 산기관을 더 포함한다.

상기 분리막조는 분리막조에서 처리된 활성슬러지 중 일부를 무산소조로 내부 반송시키는 활성슬러지 반송배관 및 다른 일부의 활성슬러지를 외부로 배출시키는 활성슬러지 배출배관을 구비한다.

상기 무산소조, pH조절조 및 분리막조 중 하나 이상의 생물반응조에서 활성슬러지 중 일부를 알칼리슬러지조로 내부 반송시키는 알칼리슬러지 반송 배관을 더 구비한다.

본 발명의 알칼리슬러지는 슬러지에 알칼리 화합물이 축적되어 있어 하폐수 처리에 이용시 알칼리 화합물을 조금씩 용출시키므로 생물반응조에 1회 주입 후 1 내지 3개월 동안 사용할 수 있으므로 사용이 편리하고 경제적이다.

본 발명의 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법은 강화된 수질기준을 만족하도록 유입수인 하폐수에 존재하는 인을 제거한다.

특히, 종래에는 강화된 수질기준의 총인(T-P, I 지역 0.5 ㎎/ℓ이하, II 지역 0.3 ㎎/ℓ이하, III 지역 0.2 ㎎/ℓ이하)을 만족하기 위하여 총인처리시설을 추가로 구비하고 응집제 등을 사용하였으나 본 발명에서는 총인처리시설 및 응집제 없이 알칼리슬러지를 이용하여 인을 제거함으로써 강화된 수질기준을 만족하고 경제적이다.

또한, 응집제를 연속적으로 주입하는 종래와 달리 알칼리슬러지의 수명이 다할 때까지 별도의 알칼리 화합물을 사용하지 않아도 되므로 경제적이며, 활성슬러지를 재활용하여 알칼리슬러지를 제조하는데 사용된다.

또한, 본 발명의 인 저감방법은 인 뿐만 아니라 유기물 및 질소도 강화된 수질기준을 만족하도록 제거한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수의 인 저감장치를 나타낸 도면이다.

본 발명은 하폐수에 함유된 인을 제거할 수 있으며(특히 본 발명에 따라 처리된 처리수의 총인(T-P)은 0.5 ㎎/ℓ이하임), 알칼리슬러지의 수명이 다할 때까지 별도의 알칼리 화합물을 사용하지 않아도 되므로 경제적인 인저감용 알칼리슬러지, 알칼리슬러지의 제조방법, 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법 및 이를 수행하기 위한 하폐수 처리장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 인저감용 알칼리슬러지는 슬러지에 알칼리 화합물을 투입하고 이를 혼합함으로써 제조된다.

상기 알칼리슬러지는 알칼리 화합물과 슬러지를 혼합하여 슬러지 내부에 알칼리 화합물을 축적시켜 제조된 것으로서, 상기 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가하면 활성슬러지와 혼합되어 하폐수의 인을 저감시키고 알칼리 화합물을 직접 첨가하는 경우와 달리 활성슬러지의 미생물 사멸을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 pH를 일정하게 유지시키기가 용이하다.

상기 슬러지에 알칼리 화합물을 투입하고 혼합하는 시간은 2 내지 12 시간, 바람직하게는 4 내지 10시간이다. 상기 혼합시간이 2시간 미만인 경우에는 슬러지에 알칼리 화합물이 축적되기 어렵고, 혼합시간이 12시간 초과인 경우에는 더 이상 활성슬러지에 알칼리 화합물이 축적되지 않고 공정시간만 길어진다.

슬러지와 알칼리 화합물이 혼합되는 혼합공정은 상기 혼합공정 전체에 걸쳐 알칼리 화합물이 투입된다.

상기 혼합공정 전체에 알칼리 화합물을 투입하는 공정은 바람직하게 슬러지에 알칼리 화합물을 10 내지 50회 분할하여 간헐적으로 투입하면서 교반하는 공정이거나, 알칼리 화합물을 연속적으로 주입하는 공정일 수 있다.

슬러지에 투입하는 알칼리 화합물의 농도는 1 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 내지 4 중량%이다. 알칼리 화합물의 농도가 상기 상한치를 초과하면 알칼리화합물을 포집하는 슬러지가 분해 또는 가용화되어 원하는 부피의 알칼리슬러지를 얻을 수 없고, 상기 하한치 미만에서는 인 저감효율이 저하된다.

상기 알칼리 화합물을 간헐적으로 투입하는 공정은 구체적으로 슬러지를 교반하면서 3 내지 8분 동안 알칼리 화합물을 주입한 후 알칼리 화합물의 주입을 중단하고 8 내지 15분 동안 교반하는 과정을 10 내지 30회 반복하는 공정이다.

상기 알칼리화합물 간헐주입에 의한 슬러지와 알칼리화합물의 혼합공정은, 예를 들어 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리화합물로 알칼리화합물 주입단계에서는 투입속도를 분당 2 내지 50 ㎖, 바람직하게는 3 내지 20 ㎖로 투입한다.

또한, 상기 알칼리 화합물을 연속적으로 주입하는 공정은 구체적으로 2 내지 12시간 동안 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리 화합물로 분당 1 내지 20 ㎖을 투입한다. 이때 알칼리 화합물의 투입량은 제조하려는 알칼리 슬러지의 부피, 고형분 함량, 알칼리 화합물의 농도에 따라 조절할 수 있다.

상기 공정의 조건에 따라 알칼리 화합물을 주입하지 않거나 알칼리 화합물을 한 번에 모두 주입하는 경우에는 슬러지 가용화에 따라 알칼리 화합물이 슬러지에 축적되지 못하여 생물반응조에 알칼리슬러지를 공급시 불용성 인산염이 형성되지 않을 수 있다.

상기 알칼리슬러지에 함유되는 3 중량%의 알칼리 화합물은 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%, 바람직하게는 0.1 내지 10 부피%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 부피%로 투입된다. 상기 알칼리화합물의 투입량은 3 중량% 농도를 기준으로 한 알칼리화합물의 투입량이므로, 투입되는 알칼리화합물의 농도를 3 중량%가 아닌 다른 농도를 사용할 경우, 알칼리 화합물의 투입량을 농도에 따라 희석하여 조절할 수 있다. 또한 슬러지 고형분 함량이 0.7 중량%에서 벗어날 경우 이에 따라 슬러지 고형분의 함량이 증가하면 투입되는 알칼리 화합물의 함량도 증가하도록 조절한다.

상기 알칼리슬러지 내의 알칼리 화합물의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 원하는 pH를 얻지 못하여 불용성 인산염이 형성이 충분하지 않아 인 저감효율이 낮고, 함량이 상기 상한치 초과인 경우에는 생물반응조 내의 활성슬러지의 미생물의 활동성을 저하시키고, 생물반응조의 수처리 효율을 저하시킨다.

상기 알칼리슬러지의 pH는 7.5 내지 8.5, 바람직하게는 7.7 내지 8.2이다.

또한, 상기 알칼리슬러지는 슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준의 슬러리 상태를 저속교반하여 측정하였을 때, 알칼리도는 40 내지 60 ㎎/ℓ이다.

알칼리도는 슬러리 상태의 활성 슬러지 또는 알칼리슬러지, 예를 들어 고형분 함량이 0.7 중량%인 슬러지를 80 내지 150 rpm에서 교반하면서 측정하는 것으로 알칼리슬러지와 활성 슬러지의 알칼리도는 유사 범위에 있다. 알칼리 화합물이 축적된 알칼리슬러지의 알칼리도와 활성 슬러지의 알칼리도가 유사하게 나타나는 것은 슬러리 상태의 알칼리슬러지 성분 중 액상의 알칼리도를 측정한 것이기 때문이며, 주입한 알칼리화합물에 의한 알칼리도는 알칼리화합물이 고상의 슬러지 내부에 포집되어, 슬러지를 제외한 액상부의 알칼리도에 있어서 활성 슬러지나 알칼리슬러지가 큰 차이가 없는 것으로 판단되었다. 실험적으로 슬러지에 본 발명과 동일한 양의 알칼리화합물을 슬러지에 한꺼번에 과량 투입하는 경우에는 알칼리도가 100 내지 120 ㎎/ℓ로 급격히 상승하는 점에서, 본 발명의 알칼리슬러지에는 알칼리화합물이 포집됨을 알 수 있다.

상기 알칼리슬러지의 슬러지는 통상 사용되는 슬러지로서 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 활성슬러지, 잉여 슬러지, 이들을 농축한 농축슬러지 또는 탈수케익이다.

상기 활성슬러지는 생물반응조의 분리막조에서 반송된 활성슬러지이거나 다른 하폐수처리장치에서 발생되는 활성슬러지일 수 있으며, 잉여 슬러지는 하폐수처리장치에서 발생되는 슬러지이다. 또한 농축슬러지는 슬러지농축기 또는 중력침강에 의하여 상기 활성슬러지 또는 잉여슬러지를 고형분 함량 1 내지 5 중량%가 되도록 농축한 것이고, 탈수케익은 활성슬러지, 잉여슬러지 또는 농축슬러지를 탈수기로 압착하여 고형분 함량 15 내지 25 중량%로 제조한 것이다. 상기 농축슬러지는 1 내지 5 배 희석하여 사용할 수도 있으나, 그 자체로 현탁하여 사용가능하고, 탈수케익은 케익 덩어리가 뭉치지 않도록 3 내지 20 배 희석하여 이용한다.

또한, 상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO₃), 포타슘바이카보네이트(KHCO₃), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)₂), 과탄산나트륨(2Na₂CO₃-3H₂O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)₂), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.

이렇게 제조된 알칼리슬러지는 슬러지에 알칼리 화합물이 축적된 상태로 바로 이용해도 되지만, 슬러지농축기 또는 탈수기를 이용하여 고형분 함량 1 내지 25 중량%로 농축시켜 이용할 수 있다. 상기 슬러지농축기 또는 탈수기를 이용하여 알칼리슬러지는 뭉치지 않을 정도로 3 내지 20배 희석하여 생물반응조에 투입된다.

알칼리슬러지는 생물반응조에 공급되어 하폐수 처리에 이용시 슬러지에 축적된 알칼리 화합물이 조금씩 용출되므로 1회 공급시 1 내지 3개월 동안 사용할 수 있다. 상기 알칼리 화합물은 알칼리슬러지로부터 서서히 용출되고, 에어폭기 강도를 증진시킬 경우 용출량이 증대될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조된 알칼리슬러지를 이용하여 하폐수의 인을 저감하는 방법을 제공한다.

일반적으로 분리막 생물 반응공정(MBR)은 유기물 및 질소의 고효율 제거를 위해 고농도의 활성슬러지를 유지하며 슬러지 체류시간(SRT) 또한 길게 유지할 수 있는데, 이러한 경우 탈질시간을 연장하여 질소제거가 효율적으로 발생될 수 있는 장점이 있는 반면, 과량의 인을 섭취한 슬러지에서 인이 재용출되어 처리효율이 떨어지는 단점이 있다.

상기 단점을 극복하기 위하여 본 발명의 알칼리슬러지를 이용한 하폐수의 인 저감방법은 슬러지에 알칼리 화합물을 주입하여 알칼리슬러지를 제조하는 단계 및 상기 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가하는 단계를 포함한다.

상기 생물반응조에 알칼리슬러지가 첨가된 후 pH를 조절하면 하폐수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 알칼리성 상태에서 용존성 인(PO₄ ³ ^-)과 응집하여 스케일(Scale)을 형성하고 응집된 스케일인 불용성 인산염을 활성슬러지에 흡착시키므로 인이 재용출되지 않으며 다량의 인 제거가 용이하다.

상기 생물반응조는 무산소조, pH조절조 및 분리막조를 포함하는 것으로서, 상기 세 개의 조 중 어느 하나의 조에 알칼리슬러지가 일시에 첨가되며, 내부반송배관을 통하여 골고루 분산된다. 상기 알칼리슬러지는 일시에 투입되어 생물반응조에 머물면서 알칼리 화합물을 서서히 용출하여 생물반응조의 pH를 조절한다. 그러므로 생물반응조의 pH를 조절하기 위하여 알칼리슬러지를 지속적으로 투입할 필요가 없다.

상기 생물반응조에 첨가되는 알칼리슬러지의 함량은 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부, 바람직하게는 10 내지 35 부피부이다. 상기 함량이 5 부피부 미만인 경우에는 알칼리슬러지를 투입해야 하는 주기가 짧고 원하는 pH를 유지하지 못하여 불용성 인산염을 형성할 수 없으며, 함량이 40 부피부 초과인 경우에는 생물반응조에 존재하는 활성슬러지의 양이 상대적으로 적어 유기물 분해가 이루어지지 않을 수 있다.

상기 알칼리슬러지가 첨가된 생물반응조의 pH 값은 6.5 내지 7.5, 바람직하게는 6.7 내지 7.3, 보다 바람직하게는 6.8 내지 7.2이다. 상기 pH가 6.5 미만인 경우에는 불용성 인산염이 형성되지 않으며, pH가 7.5 초과인 경우에는 활성슬러지의 미생물이 사멸되고 처리수의 총인이 0.5 ㎎/ℓ초과의 값을 갖는다.

상기 pH는 알칼리슬러지의 투입에 의한 자연용출로 조절되고, 또한 알칼리슬러지가 투입된 생물반응조의 반응액에 에어폭기 강도를 조율함으로써 물리적 조절이 가능하다. 일반적으로 에어폭기를 가하여 용존산소가 높아지면 pH는 산성이 되지만, 본 발명에서는 알칼리슬러지를 사용하므로 에어폭기를 가하면 슬러지 내부에 축적된 알칼리 화합물이 외부로 용출되어 pH가 6.5 내지 7.5의 값을 갖도록 조절할 수 있다.

상기 pH를 조절하기 위하여 에어폭기를 가한 pH조절조의 용존산소(DO)는 1 내지 20 mg/ℓ, 바람직하게는 1 내지 5 mg/ℓ로 조절된다.

또한, 상기 용존성 인과 결합할 하폐수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 부족할 경우에는 2가 및 3가의 양이온인 Al, Ba, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn, Be, Sr, Ra, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, As, Se, Sn, Sb 및 Pb로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 생물반응조의 세 개의 조 중 어느 하나의 조에 첨가할 수 있다.

상기 첨가되는 2가 및 3가의 양이온은 재활용된 2가 및 3가의 양이온일 수 있다. 구체적으로, 생물반응조의 후단에 역삼투압 장치(R/O 장치)를 추가로 구비하여 생물반응조를 통과한 처리수를 역삼투압 장치(R/O 장치)로 처리함으로써 걸러진 농축수에 포함된 물질(2가 및 3가의 양이온)을 생물반응조에 재활용하는 것이다. 또한, 상기 역삼투압 장치(R/O 장치)로 처리된 물은 재이용수로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 인 저감방법은 생물반응조에 유입된 하폐수의 유기물을 제거하고 탈질화하는 단계 및/또는 상기 불용성 인산염이 흡착된 활성슬러지를 막분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 하폐수의 인 저감방법을 수행하기 위한 인 저감장치를 제공하며, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 인 저감장치는 알칼리슬러지가 첨가되어 pH를 조절함으로써 인을 제거하는 생물반응조(100)와 알칼리슬러지조(200)를 포함한다.

상기 생물반응조(100)는 무산소조(110), pH조절조(120) 및 분리막조(130) 중에서 선택된 하나 이상의 조를 포함하는 장치로서, 생물반응조(100)의 후단에 처리수조(140)가 구비될 수 있다.

상기 도 1은 알칼리슬러지조(200)가 pH조절조(120)의 일측에 구비된 것을 나타내고 있으나 이는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것이다. 상기 알칼리슬러지조(200)는 생물반응조가 어떠한 구조이든 생물반응조의 일부에 구비되는 것으로서, 바람직하게는 무산소조(110), pH조절조(120) 및 분리막조(130) 중 어느 한 조의 일측에 구비되어 알칼리슬러지를 알칼리슬러지 이송배관(c)을 통하여 투입한다.

상기 알칼리슬러지조(200)는 알칼리 화합물과 슬러지를 교반장치(M)로 혼합하여 슬러지에 알칼리 화합물을 주입시킴으로써 알칼리슬러지를 제조한다. 이때 알칼리 화합물은 알칼리슬러지조(200)에 연결된 알칼리 화합물 공급배관(a)으로부터 공급되고, 슬러지는 알칼리슬러지조(200)에 연결된 슬러지 공급배관(b)으로부터 공급된다.

이때 슬러지는 무산소조(110), pH조절조(120) 및 분리막조(130) 중 어느 하나 이상에서 반송된 활성슬러지이거나 외부로부터 공급받은 슬러지일 수 있다.

상기 무산소조(110)에서는 유입원수인 하폐수와 활성슬러지를 교반장치(M)로 교반하여 생물학적 활성슬러지가 하폐수에 존재하는 유기물을 섭식하도록 작용하여 유기물을 제거하며, 분리막조(130)에서 반송받은 질산화된 활성슬러지를 무산소조건에서 탈질과정(Denitrification)을 유도하여 질소가스를 대기 중에 방출함으로써 탈질화한다.

또한, 상기 pH조절조(120)에서는 상기 무산소조(110)에서 유기물 및 질소가 제거된 유입수의 pH를 조절하여 유입수에 존재하는 2가 및 3가의 양이온이 알칼리성 상태에서 용존성 인과 응집함으로써 불용성 인산염을 형성하고 불용성 인산염을 상기 활성슬러지에 흡착시킨다.

일반적으로 에어폭기를 가하면 pH가 떨어지지만, 본 발명의 pH조절조(120) 또는 분리막조(130)에서는 에어폭기시 알칼리슬러지에 포집된 알칼리화합물에서 유래한 알칼리성 물질이 용출되어 pH를 6.5 내지 7.5, 바람직하게는 6.7 내지 7.3, 보다 바람직하게는 6.8 내지 7.2가 되도록 조절함으로써 2가 및 3가의 양이온이 용존성 인과 응집되어 불용성 인산염을 형성하도록 한다.

또한, 상기 분리막조(130)는 상기 pH조절조(120)에서 유입된 유입수의 암모니아성 질소 및 활성슬러지를 질산화시킨다.

상기 질산화된 유입수 및 활성슬러지는 침지식 분리막을 통과하며, 상기 분리막을 통과한 처리수는 처리수조(140)로 배출되고, 분리막을 통과하지 못한 활성슬러지(불용성 인산염이 흡착된 활성슬러지) 중 일부는 활성슬러지 반송배관(d)을 따라 무산소조(100)로 반송되며 다른 일부는 활성슬러지 배출배관(e)을 따라 외부로 배출된다. 또한, 간헐적으로 분리막에서 처리된 활성슬러지를 알칼리슬러지 반송배관(미도시)을 따라 알칼리슬러지조(200)로 이송할 수 있다.

상기 분리막조(130)에 설치되는 분리막(Membrane)은 형태에 따라 평막, 중공사막 및 관상형막 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이며, 막의 기공크기로는 카트리지 필터, MF(Microfiltration) 및 UF(Ultrafiltration) 중에서 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

상기 pH조절조(120)는 호기성 상태를 유지하기 위하여 산기관을 통하여 공기를 공급하여 용존산소(DO)를 1 내지 20 mg/ℓ로 조절함을 통해서, 알칼리슬러지에 포집된 알칼리화합물에서 유래한 알칼리성 물질을 용출량을 변화시킬 수 있다.

또한, 분리막조(130) 역시 호기성 상태를 유지하기 위하여 산기관을 통하여 공기를 공급하지만, 일반적으로 용존산소(DO)를 1 내지 5 mg/ℓ범위에서 조절하여, 교반 및 수류를 형성하고, 더불어 분리막을 에어세척하므로 막이 막히는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 처리수조(140)는 상기 분리막조(130)에서 분리막을 통과한 처리수가 유입되며, 상기 처리수를 저장 및 방류시키기 위하여 이를 처리한다.

본 발명의 알칼리슬러지를 이용하여 하폐수에 존재하는 인을 제거하는 장치는 상기에서 설명된 장치로 한정하는 것은 아니고 기존에 설치된 고도처리장치를 이용하여도 된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1 내지 8.

본 발명의 고도처리장치를 이용하여 하폐수 400 ℓ/day를 기준으로 하기 표 1 및 2와 같은 조건에 따라 처리하였다. 알칼리슬러지조에서는 슬러지에 알칼리 화합물을 분당 3.775 ㎖씩 5분 동안 주입하고 10분 동안 알칼리 화합물의 주입 없이 교반하는 것을 6시간 동안 반복하였으며, 슬러지는 분리막조에서 반송된 활성슬러지를 사용하였다.

이때 생물반응조의 활성슬러지와 알칼리슬러지가 혼합된 전체 부피는 131.53 ℓ(무산소조, pH조절조 및 분리막조 내에 함유된 각각의 부피는 43.94 ℓ, 8.45 ℓ 및 79.14 ℓ임)이다. 또한, 무산소조에 투입되는 하폐수의 pH는 7.0 내지 7.5이고, 알칼리슬러지의 pH는 7.8이다.

또한, 분리막조에서 사용된 평막 MF는 유아사에서 제조된 공극의 크기가 0.1 내지 0.4 ㎛인 분리막이다.

구분		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
무산소조	MLSS 농도(mg/L)	7150	7240	7140	7090
	알칼리슬러지주입량(L)	33	-	-	-
	내부반송률(%)	250	250	250	250
	교반속도(RPM)	180	180	180	180
	DO(mg/L)	0.1	0.0	0.1	0.0
	ORP(mmV)	-123	-141	-132	-124
	체류시간(hr)	2.64	2.64	2.64	2.64
알칼리슬러지조	MLSS 농도(mg/L)	8840	8790	8670	8660
	MLSS 량(L)	33	33	33	33
	알칼리약품농도(%) (NaOCl)	3	3	3	3
	알칼리약품 주입량(ml)	453	453	453	453
	약품 주입시간(hr)	6	6	6	6
	주입위치	무산소조	pH조절조	pH조절조	분리막조
pH조절조	MLSS 농도(mg/L)	7210	7350	7260	7190
	DO	2.2	2.1	2.2	2.0
	알칼리슬러지주입량(L)	-	33	33	-
	체류시간(hr)	0.51	0.51	0.51	0.51
분리막조	MLSS 농도(mg/L)	8840	8790	8670	8660
	알칼리슬러지주입량(L)	-	-	-	33
	pH	6.9	7.0	6.8	7.1
	DO	2.5	2.6	2.4	2.6
	체류시간(hr)	4.74	4.74	4.74	4.74
	분리막 종류	평막 MF	평막 MF	중공사막 MF	평막 MF
전체 체류시간(hr)		7.89	7.89	7.89	7.89

구분		실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
무산소조	MLSS 농도(mg/L)	7210	7170	7200	7150
	알칼리슬러지주입량(L)	33	-	-	-
	내부반송률(%)	250	250	250	250
	교반속도(RPM)	180	180	180	180
	DO(mg/L)	0.0	0.0	0.0	0.0
	ORP(mmV)	-131	-129	-135	-128
	체류시간(hr)	2.64	2.64	2.64	2.64
알칼리슬러지조	MLSS 농도(mg/L)	8570	8740	8780	8750
	MLSS 량(L)	33	33	33	33
	알칼리약품농도(%) (NaOH)	3	3	3	3
	알칼리약품 주입량(ml)	453	453	453	453
	약품 주입시간(hr)	6	6	6	6
	주입위치	무산소조	pH조절조	pH조절조	분리막조
pH조절조	MLSS 농도(mg/L)	7330	7310	7290	7230
	DO	1.9	2.0	2.1	2.0
	알칼리슬러지주입량(L)	-	33	33	-
	체류시간(hr)	0.51	0.51	0.51	0.51
분리막조	MLSS 농도(mg/L)	8570	8740	8780	8750
	알칼리슬러지주입량(L)	-	-	-	33
	pH	6.8	7.1	6.8	7.2
	DO	2.4	2.7	2.5	2.6
	체류시간(hr)	4.74	4.74	4.74	4.74
	분리막 종류	평막 MF	평막 MF	중공사막 MF	평막 MF
전체 체류시간(hr)		7.89	7.89	7.89	7.89

실시예 9.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, pH조절조의 DO를 5로 하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 7.1이다.

실시예 10.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, pH조절조의 DO를 10으로 하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 7.4이다.

실시예 11.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 고형분 함량이 20 중량%가 되도록 농축된 알칼리슬러지를 뭉치지 않을 정도로 10배 희석하여 pH조절조에 16.5 ℓ로 주입하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 6.8이다.

실시예 12.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 알칼리슬러지조에서는 슬러지에 알칼리 화합물을 분당 1.25 ㎖씩 6시간 동안 주입하여 제조된 알칼리슬러지를 이용하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 7.0이다.

비교예 1.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 상기 pH조절조에 투입되는 알칼리슬러지의 주입량을 80 ℓ로 하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 7.8이다.

비교예 2.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 알칼리슬러지를 투입하는 대신에 3% NaOCl 453 ㎖를 직접 pH조절조에 투입하여 하폐수를 처리하였다.

비교예 3.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 알칼리슬러지조에서 슬러지에 3% NaOCl 453 ㎖를 한 번에 모두 첨가하여 6시간 동안 교반함으로써 알칼리슬러지를 제조하여 하폐수를 처리하였다.

비교예 4.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 상기 알칼리슬러지조에서 3% NaOCl을 200 ㎖를 사용하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 6.7이다.

비교예 5.

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 100 ℃에서 48 시간 동안 건조시켜 분말화된 알칼리슬러지를 10배 희석하여 pH조절조에 3 g 주입하여 하폐수를 처리하였다. 이때 pH는 6.6이다.

시험예 1. 음이온 및 양이온의 함량 변화

상시 실시예 1 내지 4의 음이온 및 양이온의 함량 변화를 ASTM에 의한 ICP(유도결합 고주파 플라즈마 분광분석)방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

항목	실시예 1		실시예 2		실시예 3		실시예 4
항목	유입수	처리수	유입수	처리수	유입수	처리수	유입수	처리수
SO₄ ^2-(음이온)	23.0	36.0	33.0	37.0	24.0	34.0	23.0	35.0
PO₄ ^3-(음이온)	3.95	0.11	4.12	0.09	3.98	0.08	4.11	0.09
Al(3가 양이온)	0.09	0.03	0.09	0.03	0.09	0.02	0.07	0.02
Fe(3가 양이온)	0.12	0.01	0.12	0.02	0.16	0.02	0.13	0.01
Ba(2가 양이온)	0.02	0.02	0.02	0.02	0.03	0.03	0.02	0.02
Ca (ppm CaCO3) (2가 양이온)	82.50	65.8	76.5	64.62	72.25	42.5	77.4	53.1
Cu(2가 양이온)	0.05	0.01	0.02	0.01	0.05	0.01	0.04	0.01
Mg(ppm CaCO3) (2가 양이온)	31.20	26.72	31.9	28.99	22.8	12.0	28.4	24.1
Zn(2가 양이온)	0.06	0.03	0.03	0.01	0.03	0.02	0.04	0.02
Sr(2가 양이온)	0.12	0.12	0.11	0.11	0.14	0.14	0.11	0.11
Mn(2가 양이온)	0.02	0.02	0.02	0.02	0.09	0.07	0.04	0.04
SiO₂(2가 양이온)	8.84	8.69	7.76	7.44	10.98	10.18	8.91	8.72
K(1가 양이온)	15.79	15.78	18.47	18.47	17.55	17.54	16.14	16.14
Na(1가 양이온)	42.74	55.72	53.08	54.06	47.5	51.9	49.2	52.3

위 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 처리된 실시예 1 내지 4의 처리수의 PO₄ ³ ^-의 함량이 유입수에 최초 존재하는 함량에 비하여 95% 이상 감소된 것을 확인할 수 있었다.

또한, 처리수에 존재하는 Al, Fe, Ca, Cu, Mg, Zn 등의 2가 및 3가 양이온의 함량도 PO₄ ³ ^-의 함량과 마찬가지로 유입수에 비하여 현저히 감소하여 역삼투(R/O) 공정의 사용 없이도 상기 다가 양이온의 제거효과를 얻을 수 있었다.

상기 결과로 인하여 유입수의 양이온 및 음이온이 알칼리슬러지에 의하여 불용성 인산염의 형태로 결합한 후 활성슬러지에 흡착되어 제거되는 것을 알 수 있다.

시험예 2.

상기 실시예 및 비교예에 대한 BOD, COD, SS, T-N, T-P 및 총대장균수를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4 내지 7에 나타내었다.

구 분	실시예 1			실시예 2			실시예 3			실시예 4
구 분	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)
BOD	154.3	1.4	99.1	141.2	1.3	99.1	146.5	1.6	98.9	150.3	1.3	99.1
COD	133.6	6.1	95.4	124.0	6.1	95.1	128.5	6.3	95.1	137.0	6.2	95.5
SS	189.0	0.0	100.0	268.0	0.0	100.0	219.0	0.0	100.0	264.0	0.0	100.0
T-N	41.053	6.544	84.1	43.486	5.265	87.9	46.840	5.914	87.4	42.260	6.246	85.2
T-P	3.961	0.137	96.5	4.224	0.115	97.3	4.038	0.095	97.6	4.218	0.108	97.4
총대장균군수 (개/ml)	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-

구 분	실시예 5			실시예 6			실시예 7			실시예 8
구 분	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)
BOD	139.6	1.3	99.1	166.3	0.9	99.5	137.6	1.2	99.1	145.7	1.6	98.9
COD	125.4	5.8	95.4	127.6	5.9	95.4	128.0	5.8	95.5	130.9	6.2	95.3
SS	232.0	0.0	100.0	248.0	0.0	100.0	224.5	0.0	100.0	235.2	0.0	100.0
T-N	47.644	6.319	86.7	48.150	6.881	85.7	49.640	7.226	85.4	48.648	7.473	84.6
T-P	5.317	0.145	97.3	5.659	0.172	97.0	5.132	0.160	96.9	5.447	0.164	97.0
총대장균군수 (개/ml)	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-

구 분	실시예 9			실시예 10			실시예 11			실시예 12
구 분	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)
BOD	121.4	1.2	99.0	164.3	0.9	99.5	139.2	1.2	99.2	140.2	1.3	99.1
COD	120.4	5.7	95.3	124.6	5.7	95.5	121.0	6.0	95.0	124.4	6.0	95.2
SS	211.0	0.0	100.0	251.0	0.0	100.0	268.0	0.0	100.0	248.0	0.0	100.0
T-N	48.921	5.987	87.8	48.640	6.675	86.3	42.546	6.015	85.9	43.331	6.012	86.2
T-P	5.427	0.155	97.1	5.432	0.315	94.2	4.314	0.145	96.6	4.114	0.138	96.7
총대장균군수 (개/ml)	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-

구 분	비교예 1			비교예 2			비교예 3			비교예 4			비교예 5
구 분	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)	유입수 (mg/L)	처리수 (mg/L)	처리효율(%)
BOD	121.7	3.2	97.4	161.0	7.0	95.7	137.2	1.2	99.2	145.4	1.3	99.1	143.1	1.3	99.1
COD	122.1	13.8	88.7	124.7	17.7	89.0	124.0	8.0	93.5	128.7	6.1	95.2	125.6	6.1	95.2
SS	236.0	0.0	100.0	251.0	0.0	100.0	250.0	0.0	100.0	265.0	0.0	100.0	271.0	0.0	100.0
T-N	48.711	13.875	71.52	48.702	40.575	16.7	43.167	10.225	76.33	43.547	6.194	85.8	43.296	6.245	85.8
T-P	5.307	0.88	83.4	5.417	2.41	55.5	4.561	0.95	79.2	4.321	0.65	85.0	4.201	1.80	57.2
총대장균군수 (개/ml)	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-	TNTC	<30	-

위 표 4 내지 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 처리된 실시예 1 내지 12는 BOD 98.9~99.5%, COD 95.1~95.5%, SS 100%, T-N 84.1~87.9%, TP 94.2~97.6%의 처리효율을 보이는 것으로 확인되었다.

반면, 비교예 1 내지 4는 BOD 95.7~99.2%, COD 88.7~95.2%, SS 100%, T-N 16.7~85.8%, TP 55.5~85.0%의 처리효율을 보이며, 특히 비교예 2 및 3은 총질소의 처리효율이 낮고 비교예 4 및 5는 총인의 처리효율이 실시예에 비하여 낮은 것으로 확인되었다.

또한, 2012년부터는 수질기준이 강화되어 하기 표 8에서 나타낸 기준을 만족해야 한다.

하수		BOD(mg/L)	COD(mg/L)	SS(mg/L)	T-N(mg/L)	T-P(mg/L)	총대장균군수 (개/ml)
1일 하수처리 용량 500 이상	지역	5 이하	20 이하	10 이하	20 이하	0.2 이하	1000 이하
	지역	5 이하	20 이하	10 이하	20 이하	0.3 이하	3000 이하
	지역	10 이하	40 이하	10 이하	20 이하	0.5 이하
	기타 지역	10 이하	40 이하	10 이하	20 이하	2 이하
1일 하수처리 용량 500 미만 50 이상		10 이하	40 이하	10 이하	20 이하	2 이하
1일 하수처리 용량 50 미만		10 이하	40 이하	10 이하	20 이하	4 이하

본 발명의 실시예 1 내지 13은 상기 기준을 모두 만족하는 것으로 확인되었으며, 특히 총인이 0.5 ㎎/ℓ이하인 것으로 확인되었다.

그러나 비교예 1 내지 4는 상기 총인에 대한 수질기준을 만족하지 못하며, 비교예 2 및 3은 총질소에 대한 수질기준도 만족하지 못하는 것으로 확인되었다.

상기 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 지역은 법령으로 지정된 지역이다.

100: 생물반응조 110: 무산소조
120: pH조절조 130: 분리막조
140: 처리수조 200: 알칼리슬러지조
a: 알칼리 화합물 공급배관 b: 슬러지 공급배관
c: 알칼리슬러지 이송배관 d:활성슬러지 반송배관
e: 활성슬러지 배출배관

Claims

슬러지에 알칼리 화합물을 투입하여 혼합하는 것으로서, 상기 혼합시간은 2 내지 12시간이며 상기 혼합공정 전체에 걸쳐서, 알칼리슬러지(슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준) 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%의 알칼리 화합물(농도 3 중량% 기준)이 투입되는 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 알칼리슬러지 혼합공정은 슬러지에 알칼리 화합물을 10 내지 50회 분할하여 간헐적으로 투입하면서 교반하는 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 간헐투입에 의한 알칼리슬러지 혼합공정은 슬러지를 교반하면서 알칼리 화합물을 3 내지 8분 동안 주입한 후, 8 내지 15분 동안 주입을 중단하는 간헐투입을 10 내지 30회 반복하는 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 간헐투입에 의한 알칼리슬러지 혼합공정은 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 3 중량%의 알칼리화합물로 알칼리화합물 주입단계에서는 투입속도를 분당 2 내지 50 ㎖로 투입하는 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 알칼리슬러지 혼합공정은 100ℓ 알칼리슬러지(고형분 함량 0.7 중량% 기준) 제조시 혼합공정 전체에 걸쳐서 3 중량%의 알칼리 화합물로분당 1 내지 20 ㎖로 투입하는 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO₃), 포타슘바이카보네이트(KHCO₃), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)₂), 과탄산나트륨(2Na₂CO₃-3H₂O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)₂), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 알칼리슬러지의 제조방법은 알칼리슬러지를 농축하는 공정 또는 분말화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 슬러지는 활성슬러지, 잉여 슬러지, 농축 슬러지 또는 탈수케익인 것을 특징으로 하는 인저감용 알칼리슬러지의 제조방법.
활성슬러지를 이용한 생물학적 하폐수 처리공정에서, 상기 활성슬러지와 혼합되어 하폐수의 인을 저감시키는 알칼리 화합물을 함유하는 알칼리슬러지로서, 알칼리슬러지(슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준) 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%의 알칼리 화합물(농도 3 중량% 기준)이 혼합된 것을 특징으로 하는 알칼리슬러지.
삭제
제10항에 있어서, 상기 알칼리슬러지의 pH는 7.5 내지 8.5인 것을 특징으로 하는 알칼리슬러지.
슬러지와 알칼리 화합물을 혼합하여 알칼리슬러지를 제조하는 단계 및
상기 알칼리슬러지를 생물반응조에 첨가하는 단계를 포함하고,
상기 알칼리 화합물은 알칼리슬러지(슬러지 고형분 함량 0.7 중량% 기준) 총 부피를 기준으로 0.05 내지 15 부피%의 알칼리 화합물(농도 3 중량% 기준)이 투입하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 저감방법.
삭제
제13항에 있어서, 상기 알칼리슬러지는 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 저감방법.
제13항에 있어서, 상기 알칼리슬러지가 첨가된 생물반응조의 pH는 6.5 내지 7.5인 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 저감방법.
제13항에 있어서, 상기 생물반응조는 무산소조, pH조절조 및 분리막조 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 저감방법.
제17항에 있어서, 상기 pH조절조의 pH 조절을 위하여 용존산소(DO)를 1 내지 20 mg/ℓ으로 조절하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 저감방법.
제18항에 있어서, 상기 무산소조, pH조절조 및 분리막조 중 어느 한 조에 알칼리슬러지가 첨가되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 저감방법.
하폐수 저장조, 생물반응조 및 처리수를 포함하는 하폐수 처리장치에 있어서,
알칼리 화합물 공급배관 및 슬러지 공급배관과 연결되고, 구비된 교반장치로 상기 알칼리 화합물과 슬러지를 교반하여 알칼리슬러지를 제조하는 알칼리슬러지조 및
상기 알칼리슬러지조의 알칼리슬러지를 생물반응조로 이송하는 알칼리슬러지 이송배관이 구비되고,
상기 생물반응조는,
유입원수인 인이 함유된 하폐수의 유기물을 제거하고 탈질화를 시키기 위한 무산소조;
상기 무산소조로부터 유입된 하폐수의 용존성 인을 불용성 인산염으로 변화시켜 활성슬러지에 흡착시키는 pH조절조; 및
상기 pH조절조로부터 유입된 유입수 및 활성슬러지를 질산화시키고 상기 활성슬러지를 막분리하여 수처리하는 분리막조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
삭제
제20항에 있어서, 상기 알칼리 화합물은 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 소듐바이카보네이트(NaHCO₃), 포타슘바이카보네이트(KHCO₃), 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)₂), 과탄산나트륨(2Na₂CO₃-3H₂O), 칼슘하이드록사이드(Ca(OH)₂), 칼슘옥사이드(CaO) 및 마그네슘옥사이드(MgO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
제20항에 있어서, 상기 알칼리슬러지는 생물반응조의 유입수가 포함된 활성슬러지 100 부피부에 대하여 5 내지 40 부피부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
제20항에 있어서, 상기 pH조절조에는 용존산소(DO)를 1 내지 20 mg/ℓ로 조절하는 산기관을 더 포함하는 하폐수 처리장치.
제20항에 있어서, 상기 분리막조는 분리막조에서 처리된 활성슬러지 중 일부를 무산소조로 내부 반송시키는 활성슬러지 반송배관 및 다른 일부의 활성슬러지를 외부로 배출시키는 활성슬러지 배출배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
제20항에 있어서, 상기 무산소조, pH조절조 및 분리막조 중 하나 이상의 생물반응조에서 활성슬러지 중 일부를 알칼리슬러지조로 내부 반송시키는 알칼리슬러지 반송배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.