KR101180767B1 - 유량조정조를 유기물안정화조로 활용한 액비 생산 시스템 - Google Patents

유량조정조를 유기물안정화조로 활용한 액비 생산 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액비생산 시스템은, 오폐수 내의 슬러지를 제거하는 전처리 공정부, 전처리 공정부로부터의 처리수가 유입되며 유기물안정화조로서 기능하는 제1유량조정조, 제1유량조정조로부터의 유출수를 공급받아 액비를 생산하며 분리된 고형물을 제1유량조정조로 반송하는 분리막장치, 제1유량조정조로부터의 유출수가 공급되며 유량 조정 기능을 하는 제2유량조정조, 및 제2유량조정조로부터의 유출수를 정화처리하는 정화처리 공정부를 구비한다. 제1유량조정조는 액비 생산이 불필요한 경우 전처리 공정부로부터 유입되는 유입수의 전량을 제2유량조정조로 공급하여, 제2유량조정조와 함께 유량 조정의 기능을 수행하도록 구성된다. 제1유량조정조는 유기물안정화조로 운영하여 고농도 오폐수 내의 유기물을 안정화시켜 고품질의 액비를 생산하고 제2유량조정조는 본래의 기능인 유량조정을 기능을 수행하여 후속되는 정화처리공정의 안정적인 처리를 도모할 수 있다.

Description

유량조정조를 유기물안정화조로 활용한 액비 생산 시스템 {SYSTEM TO PRODUCE LIQUID FERTILIZER USING EQUALIZATION TANK AS ORGANIC STABILIZATION TANK}
본 발명은 유량조정조를 유기물안정화조로 활용한 액비 생산 시스템에 관한 것이다.
근래에 친환경 농법의 증가로 인하여 기존의 화학비료를 대체할 수 있는 유기비료의 사용이 증가하고 있는 상태이다. 유기비료 중 다양한 비료성분을 함유하면서 그 형태가 액상인 비료를 액비라고 하는데 분뇨/정화조 및 축산폐수와 같은 고농도의 오폐수를 활용하여 생산한다.
기존의 액비생산 시스템은 고농도 오폐수를 공기가 없는 상태에서 장시간 저장한 후 사용하는 저장액비 생산방법이 사용되어 왔다. 이러한 저장액비 생산방법은 건설이 용이하고 유지관리비가 적게 소요되는 장점이 있었으나 생산된 액비내에 고농도의 유기물이 잔류하여 농지에 살포 후 부패에 따른 악취발생 및 농작물에 피해를 유발하는 문제를 발생시켰다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 도 1 의 대한민국 특허 제0561180호에서는 고효율 미생물반응기를 활용하여 유기물을 안정화시킨 후 액비를 생산하는 방법을 제안하였다. 그러나 이러한 방법으로 생산된 액비 내에 BOD 507~5,880mg/L, COD 5,079~18,560mg/L 농도로 유기물이 안정화되어 있지 않아 살포 후 기존의 액비와 유사한 문제를 유발한다. 또한 생산된 액비 내에 고형물이 507~1,000mg/L로 높게 함유되어 있어 농작물에 직접 살포시 농작물의 잎과 가지를 피복하여 피해를 유발하는 부작용이 있었다.
도 2는 본 발명자가 고안한 고농도 오폐수를 이용한 액비생산 및 정화처리시스템으로 SBR(회분식생물반응조)의 운영방법을 변경하여 액비 및 정화처리를 동시에 수행하는 방법이다. 고품질의 액비를 생산하기 위하여 SBR반응조의 액비를 와류발생 분리막(예컨대 한국특허 제501524호)을 사용하여 고형물을 완벽히 제거한다. 그러나 이 시스템은 후속되는 정화처리공정의 탈수기 및 생물여과에서 발생하는 반류수가 유량조정조로 유입되어 유입원수를 희석시켜 생산되는 액비 내의 질소함량이 낮아지는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기존의 액비생산 시스템에서의 유량조정조의 구성을 가변시킴으로써 고농도 오폐수 내의 유기물을 안정화 시켜 고품질의 액비를 생산함과 동시에 유량조정을 기능을 수행하여 후속되는 정화처리공정의 안정적인 처리를 도모할 수 있는 액비생산 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액비생산 시스템은, 오폐수 내의 슬러지를 제거하는 전처리 공정부; 상기 전처리 공정부로부터의 처리수가 유입되며 유기물안정화조로서 기능하는 제1유량조정조; 상기 제1유량조정조로부터의 유출수를 공급받아 액비를 생산하며, 분리된 고형물을 상기 제1유량조정조로 반송하는 분리막장치; 상기 제1유량조정조로부터의 유출수가 공급되며 유량 조정 기능을 하는 제2유량조정조; 및 상기 제2유량조정조로부터의 유출수를 정화처리하는 정화처리 공정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제1유량조정조 및 제2유량조정조는 하나의 유량조정조를 분리 구획하여 구성될 수 있다.
상기 제1유량조정조는, 액비 생산이 불필요한 경우 상기 전처리 공정부로부터 유입되는 유입수의 전량을 제2유량조정조로 공급하여, 상기 제2유량조정조와 함께 유량 조정의 기능을 수행하도록 구성된다.
한편, 제1유량조정조로부터 유출되는 탈기된 질소는 용해조에서 산 용액을 이용하여 용해시킨다.
상기 정화처리 공정부의 반류수는 상기 제2유량조정조로 반송된다.
본 발명에 따르면, 유량조정조를 분할하여 제1유량조정조는 유기물안정화조로 운영하여 고농도 오폐수 내의 유기물을 안정화시켜 고품질의 액비를 생산하고 제2유량조정조는 본래의 기능인 유량조정을 기능을 수행하여 후속되는 정화처리공정의 안정적인 처리를 도모할 수 있다. 또한, 유기물안정화조에서 액비를 생산할 때 분리막을 활용하여 고형물을 완벽하게 제거함으로써 농작물에 직접 시비가 가능한 고품질의 액비를 생산할 수 있고, 액비생산이 필요하지 않을 때는 분리막의 가동을 중지하고 유기물안정화조는 유량조정조로 활용하여 시설의 효율적인 활용을 도모할 수 있다.
도 1은 한국특허 제0561180호의 구성을 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 발명자에 의해 고안된 기존의 액비생산 시스템을 도시한 도면
도 3 및 도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액비생산 시스템을 도시한 도면
도 5 및 도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액비생산 시스템을 도시한 도면
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 액비생산 시스템을 도시한 것이다. 본 발명에 따른 액비 생산 시스템은, 협잡물 제거기(10), 저류조(20), 고액분리기(30), 유량조정조(40), 분리막 장치(50), 용해조(60), SBR 반응조, 오존부상조(80), 생물여과조(90), 및 탈수조(100)를 포함하여 구성된다. 협잡물 제거기(10)와 저류조(20) 및 고액분리기(30)는 오폐수 내의 슬러지를 제거하는 전처리공정을 구성하고, 유량조정조(40)와 분리막 장치(50) 및 용해조(60)는 액비 생산공정을 구성하며, SBR반응조(70), 오존부상조(80), 생물여과조(90, 및 탈수조(100)는 후처리 공정으로서 정화처리공정을 구성한다.
유입되는 오폐수는 협잡물제거기(10)에서 협잡물이 제거된 후 저류조(20)를 거쳐 고액분리기(30)로 공급되며, 고액분리기(30)에서는 고형물이 분리되어 슬러지 케익으로서 배출되고 액상 처리수는 유량조정조(40)로 공급된다.
본 발명에서, 유량조정조(40)는 두 개의 유량조정조인 제1유량조정조(41)와 제2유량조정조(42)로 분리되어 구성되며, 이때 제1유량조정조(41) 유기물안정화조로서 활용되고 제2유량조정조(42)는 후속되는 정화처리공정에서의 유량조정조 역할을 수행하도록 구성된다.
고액분리기(30)로부터의 액상처리수는 먼저 유기물안정화조인 제1유량조정조(41)로 유입된다. 제1유량조정조(41)에 유입된 유입수의 일부는 분리막장치(50)로 공급되어 분리막장치(50)의 처리수가 액비로서 배출되고, 분리막장치(50)에서 분리된 고형물(미생물)은 제1유량조정조(41)로 반송된다. 제1유량조정조(41)에 유입된 유입수의 일부(분리막장치(50)로부터의 반송수 포함)는 제2유량조정조(42)를 거쳐 SBR반응조(70)로 공급된다.
SBR반응조(70)에서 방출되는 슬러지는 탈수조(100)로 공급되고, 처리수는 오존부상조(80)와 생물여과조(90)를 통해 정화처리된 후 방류된다. 오존부상조(80)의 슬러지는 탈수조(100)로 공급되며, 탈수조(100)는 SBR반응조(70)로부터의 슬러지와 오존부상조(80)로부터의 슬러지를 탈수하여 탈수케익을 자원화하는 데에 사용한다. 탈수조(100)의 반류수와 생물여과조(90)의 역세수는 제2유량조정조(42)로 반송된다.
이러한 구성에 의하면, 유기물안정화조인 제1유량조정조(41)에서 유기물을 안정화한 후 액비생산을 분리막장치(50)를 통하여 수행하기 때문에 고형물이 완전히 제거된 고품질의 액비생산이 가능하다. 또한 분리막장치(50)에서 분리된 고형물(미생물)을 제1유량조정조(41)로 반송하기 때문에 안정적인 미생물량을 유지할 수 있다.
제1유량조정조(41)의 초기 식종시나 미생물의 활성이 저하되었을 경우에는, 후속되는 정화처리공정의 SBR반응조(70)에서 양질의 미생물을 필요에 따라 제1유량조정조(41)로 반송하여 공급시킬 수 있다.
필요한 액비생산량을 초과하는 오폐수는 제2유량조정조(42)로 유입된 후 후속되는 정화처리공정, 즉 SBR반응조(70)에서 유기물 및 질소를 제거하고, 오존부상조(80)에서 난분해성 유기물 및 인을 제거하고, 생물여과조(90)에서 잔류하는 유기물, 고형물, 질소, 인을 제거하여 방류하는 공정에 거치게 된다.
정화처리공정에서 반송되는 반류수는 제2유량조정조(42)로 유입되기 때문에 제1유량조정조(41)에서 생산되는 액비의 영양염류농도를 기존의 방법보다 높게 유지할 수 있다. 즉, 반류수는 영양염류의 농도가 낮아 제1유량조정조(41)로 반류수가 유입되는 경우 영양염류를 희석시키게 되므로 생산되는 액비의 품질이 떨어지게 된다. 따라서 반류수는 제2유량조정조(42)로 유입되도록 구성하였다.
한편, 용해조(60)는 제1유량조정조(41)로부터의 탈기된 질소를 산 용액을 이용하여 용해시키는 기능을 한다. 유기물을 안정화시키기 위하여 공기를 주입하게 되는데, 이 경우 폐수 내에 존재하는 질소 중 암모니아성 질소가 탈기되어 외부로 배출되는 현상이 발생한다. 이로 인하여 생산된 액비 내의 질소 함량이 감소되며 탈기된 암모니아는 악취 물질로서 악취 발생에 따른 민원 등의 문제가 발생할 수 있다. 탈기된 암모니아는 산 용액에 통과시키면 용해가 가능하므로, 용해조(60)는 탈기되는 질소를 회수함으로써 악취 발생을 차단하는 역할을 수행한다.
도 4는 도 3에 도시된 구성에서 액비생산이 필요하지 않는 기간의 정화처리 운영방법을 보여주는 것으로서, 제1유량조정조(41)가 유기물안정화조로서가 아닌 유량조정조로서의 역할을 수행하는 상태를 도시하고 있다. 즉, 액비 생산이 필요하지 않는 시기에는, 도 2에 도시된 기존의 액비생산 시스템에서와 마찬가지로 고액분리기(30)를 거친 오폐수가 제1 및 제2유량조정조(41, 42)를 거쳐 전량 후속되는 정화처리공정(SBR반응조(70)→오존부상조(80)→생물여과조(90))으로 유입된다.
도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 변형예를 도시한 것이다. 도 3 및 도 4의 실시예에서는 기존의 유량조정조(40)를 제1유량조정조(41)와 제2유량조정조(42)로 구획 분리하여 액비 생산이 필요한 시기에는 제1유량조정조(41)를 유기물안정화조로서 기능하도록 한 예를 도시하고 있는데, 만약 이러한 구성에서 제2유량조정조(42)만으로는 유량조정조의 용량이 부족한 경우 기존의 유량조정조(42a)에 추가하여 별도의 유기물안정화조(41a)를 두는 실시예를 보여주고 있다. 즉, 본 실시예에서는 추가 설치되는 유기물안정화조(41a)가 전술한 실시예에서의 제1유량조정조(41)의 기능을 한다.
액비를 생산할 경우에는 도 4와 같이 유기물안정화조(41a)로 오폐수를 유입시켜 유기물을 호기성상태에서 안정화시킨 후 분리막장치(50)을 이용하여 고액분리를 실시하여 고품질의 액비를 생산한다. 액비생산을 초과하는 유량은 유량조정조(42a)로 유입되어 처리되고 후속처리공정에서 발생된 반류수는 유량조정조(42a)로 유입시켜 원수가 희석되는 것을 방지한다. 기타 운전방법은 도 4와 같다.
도 5는 도 4의 구성에서 액비를 생산하지 않을 경우의 운전모드를 보여주고 있다. 유입된 오폐수는 전량 유기물안정화조(41a) 및 유량조정조(42a)를 거친 후 정화처리를 실시한다. 이때 유기물안정화조(41a)는 유량조정조의 역할을 수행한다.
본 발명에 따르면, 유량조정조를 분할하여 제1유량조정조는 유기물안정화조로 운영하여 고농도 오폐수 내의 유기물을 안정화시켜 고품질의 액비를 생산하고 제2유량조정조는 본래의 기능인 유량조정을 기능을 수행하여 후속되는 정화처리공정의 안정적인 처리를 도모할 수 있다. 또한, 유기물안정화조에서 액비를 생산할 때 분리막을 활용하여 고형물을 완벽하게 제거함으로써 농작물에 직접 시비가 가능한 고품질의 액비를 생산할 수 있고, 액비생산이 필요하지 않을 때는 분리막의 가동을 중지하고 유기물안정화조는 유량조정조로 활용하여 시설의 효율적인 활용을 도모할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 오폐수 내의 슬러지를 제거하는 전처리 공정부;
    상기 전처리 공정부로부터의 처리수가 유입되며 유기물안정화조로서 기능하는 제1유량조정조;
    상기 제1유량조정조로부터의 유출수를 공급받아 액비를 생산하며, 분리된 고형물을 상기 제1유량조정조로 반송하는 분리막장치;
    상기 제1유량조정조로부터의 유출수가 공급되며 유량 조정 기능을 하는 제2유량조정조;
    상기 제2유량조정조로부터의 유출수를 정화처리하는 정화처리 공정부; 및
    상기 제1유량조정조로부터 유출되는 탈기된 질소를 산 용액을 이용하여 용해시키는 용해조;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액비생산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유량조정조 및 제2유량조정조는 하나의 유량조정조를 분리 구획하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액비생산 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유량조정조는, 액비 생산이 불필요한 경우 상기 전처리 공정부로부터 유입되는 유입수의 전량을 제2유량조정조로 공급하여, 상기 제2유량조정조와 함께 유량 조정의 기능을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액비생산 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화처리 공정부의 반류수가 상기 제2유량조정조로 반송되는 것을 특징으로하는 액비생산 시스템.
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