KR101278230B1

KR101278230B1 - 급속 응집ㆍ응결 침강제를 이용한 오폐수 중의 총인/총질소 제거방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101278230B1
Application number: KR1020100051013A
Authority: KR
Inventors: 김남천
Original assignee: 김남천; 선일환경(주)
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2013-06-27
Also published as: KR20110131535A

Abstract

본 발명은 급속 응집ㆍ응결 침강제를 이용한 오폐수내의 오염물은 물론 질소계 및 인화합물계의 제거방법 및 그 장치에 관한 것으로 오폐수가 유입되는 1차 급속교반조에서 유입된 오폐수에 응집ㆍ응결 침강제를 투입하여 150~200RPM에서 약 2분간 교반시켜 오폐수에 함유된 콜로이드상 질소 및 인화합물과 미세부유물, 용존유기 및 무기물을 응집ㆍ응결 기작에 의해 급속히 응집시키는 단계,
2차 완속교반조에서는 1차 교반조에서 넘어온 처리수를 50~60RPM에서 약 3분간 교반하여 거대한 응결플록화 시키는 단계,
2차 완속 교반조에서 넘어온 거대플록들을 2~4분 이내에 침강시키는 급속침강조를 거치는 단계,
급속침강조를 거친 상등수를 조외로 방류시키기 위해 월류수집하는 설비시스템을 이용한 오폐수 처리방법 및 그 장치에 관한 것이다
그리고, 급속침강조 하부에 퇴적된 슬러지의 량은 적외선 감지센서에 의해 감지시켜 일정량이 퇴적되었을 때, 자동적으로 슬러지가 조외로 배출될 수 있게 슬러지펌프와 연결된 연동시스템도 포함한다.

Description

급속 응집ㆍ응결 침강제를 이용한 오폐수 중의 총인/총질소 제거방법 및 그 장치{The method and Appuratus of removing total nitrogen and phosphate in sewage and wastewater using precipitation-agent of rapidity for coagulation an flocculation}

본 발명은 급속 응집ㆍ응결 침강제를 이용한 오폐수 중의 불용성 유기물은 물론 총인ㆍ총질소 제거방법 및 그 제거장치에 관한 것으로 구체적으로는 무수석고 또는 천연석고에 응결보조제로서 황산알루미늄, 시멘트, 점토 소다회, 유기계고분자 응집ㆍ응결 침강제로서 폴리아크릴산 및 그 염, 아크릴아미드계폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐피리딘, 전분유도체, 알긴산염, 키토산 중에서 선택되는 하나 이상의 유기고분자 응집ㆍ응결 침강제로된 조성물을 오폐수에 첨가하여 1차 급속교반조와 2차 완속교반조를 순차적으로 거치므로서 응집ㆍ응결, 반응 및 흡착 기작을 통하여 오수의 1차 및 2차 교반조에서 플록(floc)을 형성 침전시키고 상등수는 다공성격판이 순차적으로 설치되어 있는 침강조를 통하여 침전되는 플록을 제거하여 1, 2차의 교반조에서 침전된 플록과 함께 총질소 총인을 제거시키고 침강조의 상등수는 상등수 월류수집조를 통해 배출시키는 급속 응집ㆍ응결 침강제를 이용한 오폐수 중의 총인ㆍ총질소 제거장치에 관한 것이다.

오폐수 중의 총인ㆍ총질소 제거에는 다양한 방법이 많지만 응집제에 의한 처리방법은 오ㆍ폐수에는 침전되지 않는 콜로이드상 질소질계와 인화합물계의 물질과 침전속도가 느린 부유 고형물이 존재하고 있으며 응집ㆍ응결 침강제를 첨가하여 교반으로 급속히 혼합할때 콜로이드상태 총인ㆍ총질소의 물질을 포함한 미세한 부유물이 불안정화(destaliligation)되고 불안정화된 입자가 최초로 서로 부착하게하는 응집 기작과 서로 부착된 입자들을 서로 엉키게 하는 응결 기작으로 콜로이드상 총인ㆍ총질소계 물질과 부유물질을 플록(floc)으로 형성시켜 2~4분 이내에 침강되게하는 총인ㆍ총질소 제거방법 중의 하나라 할 수 있다.

좀더 구체적으로는 오폐수에 있어서 사용되는 응집ㆍ응결 침강제는 한때 규제대상이 되어 고분자 응집제가 약간 사용되고 있지만 무기계 응집제로서 칼슘계(Lime) 및 알루미늄과 철염이 많이 쓰이고 있다.

또한 화학응집(chemical coagulation)과 밀접한 관계가 있는 화학침전(chemical precipitation)은 오수와 폐수로부터 불필요한 이온을 침전시키는 조작을 말하며 오폐수의 응집에 있어서는 고형물의 응집이 일어날 뿐 아니라 많은 인삼염이온의 화학적 침전이 발생하기도 한다.

그밖에도 오ㆍ폐수는 질소질계화합물로서 암모니아가 함유되어 있으며 이들은 콜로이드성 고형물과 미세한 부유물의 응집ㆍ응결로 플록을 생성시켜 침전되어 플록상태로 상당량이 제거되기도 하지만 질소질계화합물인 암모니아의 제거방법은 물리적 처리방법으로서 강제통풍식 스트리핑탑은 오ㆍ폐수로부터 암모니아를 제거하는데 사용되는 물리적 처리방법이다. 그러나 오ㆍ폐수로부터 암모니아를 스트리핑 시키기 위해서 높은 알칼리성으로 유지해야 가능하고 화학적인 방법으로써 파괴점(break point chlorination)과 이온교환은 암모니아제거에 사용될 수 있는 2가지의 단위공정이라 할 수 있고 생물학적 처리방법으로는 질산화 및 탈질화방법이 있다. 또한 탄소함유물질은 콜로이드상 물질이나 부유물에 거대부분이 함유되어있으므로 응집ㆍ응결방법에 의한 플록 침전으로 많은량이 제거될 수 있다. 이상과 같이 오ㆍ폐수의 정화처리방법은 복잡하고 다양하며 오폐수의 성상에 따라서도 크게 달라진다.

상기와 같은 오폐수의 실질적인 처리방법이나 장치에 관한 구체적인 실시예를 알아보면,

국내등록특허공보(등록번호 제10-953075호)에는 "오ㆍ폐수처리용 고효율 순환제어 산화 환원조 및 이를 이용한 폐수처리 방법"에 관한 기술이 소개되고 있으며, 국내등록특허공보(등록번호 제10-925879호)에는 "오폐수 처리용 복합미생물 및 이를 이용하여 오ㆍ폐수의 유기물과 질소를 처리하는 방법"에 관한 기술이 소개되고 있고, 국내등록특허공보(등록번호 제10-926268호)에는 "생물학적 처리와 침지형 분리여과막을 이용한 오ㆍ폐수처리방법 및 그 장치"가 게재되어 있다.

상기와 같은 방법은 오폐수의 생물학적 처리방법으로서 우선 방대한 장치가 요구되며 이에 따른 고가의 설치비용이 소요되며 조작 및 유지관리 및 보수가 까다롭고 많은 운전경비가 소요되는 미생물에 의한 오수처리방법이므로 오폐수처리에 상당한 시간이 소요되는 문제점을 안고 있다.

다른 종래기술로서 국내등록특허공보(등록번호 제10-325722호)에는 "오존과 고농도 산소를 이용한 오폐수의 처리방법"에 관한 기술내용이 소개되고 있으며 기술내용인즉, 유기물, 질소와 인을 함유한 도시하수, 생활하수, 축산폐수의 처리방법에 있어서 유입수를 전 오존처리조에서 처리하여 폐수중의 난분해성 유기물의 생분해도를 높히고 연속해서 전 오존처리유출수와 질산화가 이루어진 내부 반송수를 상향류식 무산소조에 유입시켜 폐수중의 산화질소성분 및 유기물을 제거하고 무산소조 유출수와 호기조 반송수를 산소접촉장치로 유입시켜 고농도 산소폭기에 의하여 과폭기 상태로 상향류식 호기조에 유입시켜 잔류유기물처리와 암모니아성 질소와 유기성 질소의 질산화가 일어나도록 하고 호기조 유출수를 고속응집침전조에 이용하여 1 내지 2시간 체류시켜 인을 제거시켜 인을 제거하고 탈인조 유출수를 후 오존처리조에서 잔류유기물의 농도에 1 내지 2배의 오존을 주입하여 처리함으로써 미처리된 난분해성 유기물의 제거와 색도를 제거하고 후 오존처리조 유출수를 잉여슬러지 오존처리조에 유입시켜 오존처리 하는 폐수처리방법이라 할 수 있다.

이와 같은 폐수처리방법은 응집제를 사용하지 않고 오존과 고농도산소를 이용한 산화와 환원을 이용한 오폐수처리장치로서 우선 응집ㆍ응결 침강제를 사용하지 않으므로 오폐수 중 잘 침전되지 않는 콜로이드상태의 물질과 미세한 부유물의 응집ㆍ응결 침강제에 의한 결합ㆍ흡착반응 등에 의하여 생성되는 플록(floc) 침전을 크게 기대할 수 없고 설사 고속응집조(13)가 있다 하나 응집ㆍ응결 침강제의 투여가 없고 투여한다 해도 투여되는 응집ㆍ응결 침강제에 따라 큰 차이가 있다. 인화합물의 플록의 형성에 의한 침강은 응집ㆍ응결 침강제의 존재하에 교반으로 응집 및 응결 기작에 의하거나 흡착 또는 반응에 의하여 쉽게 플록을 형성하므로서 침강 될 수 있다.

그러나 질소화합물은 높은 알칼리성액 상태에서 스트립핑에 의하여 암모니아상태로 제거할 수 있고 또한 생물학적 처리방법으로 니트로모나즈와 니트록박터 등에 의해 질산화에 의해 혐기조에서 탈질 할 수 있다. 그러나 상기 발명에서는 오존 또는 고농도산소에 의한 산화, 무산소조에 의한 환원방법, 교반 등의 짧은 시간으로는 오폐수의 우수한 처리효율은 기대하기 힘들다.

그밖에 종래기술로서 국내등록특허공보(등록번호 제10-721682호)에는 "유기물 및 질소화합물을 동시에 제거하는 오/폐수의 처리방법"에 관한 기술내용으로 하나의 연속반응조를 이용하여 유기물 및 질소화합물을 동시에 제거하는 오/폐수처리로서 혼합반응조 내의 용존산소 농도를 0.4~0.6mg/L로 낮게 유지할 경우 활성슬러지 플록(floc) 내부로의 산소전달이 제한을 받아 플록 외부는 호기성 상태에서 산화되어 질산화되고 내부는 무산소상태를 형성시키는 이중구조로 되어 하나의 반응조 내에서 질산화와 탈질화를 동시에 수행하므로서 유기물 및 질소화합물을 동시에 제거하는 방법이라고 하나 플록의 조직은 극히 성근 상태로 되어 있어 하나의 반응조 내의 처리수 중에서 플록의 표면조건이나 플록의 내부조건에 큰 차이가 없는 것이므로 산화에 의한 질산화와 환원에 의한 탈질기작이 현저하게 구분될 수 없으므로 탈질효과를 크게 기대할 수 없다.

본 발명은 사업 및 산업 현장의 작업공정이나 제품 생산공정 등에서 반드시 오ㆍ폐수가 발생된다. 이때, 오ㆍ폐수 중의 오염물질과 질소질 및 인화합물을 효과적으로 제거하기 위해 사용되는 화학약품이 응집제이다. 또한 오염된 하천수를 인위적으로 정화시킬 경우라든지 부영양화로 인해 오염된 호ㆍ저수지의 퇴적오니를 준설할 때 혼탁수가 발생하기 마련인데 이때 빠른 작업에 의해 혼탁물질 등을 물로부터 신속하게 분리하는 것이 시간적ㆍ공간적으로 볼때 경제적 이득이 된다. 이를 위해 오염수에 응집제를 주입하여 오염물질을 서로 뭉치게 해서 비중을 크게 하여 순간적으로 침강시키는 것이 매우 중요하다.

그래서 본 발명은 수중의 오염물질과 질소질 및 인화합물을 쉽게 응결/응집시키며 침강속도를 매우 빠르게 하는 급속응결응집제를 사용하여 응집제거 기능이 최고로 발휘할 수 있게 하는 응집응결시스템 장치로 사업 및 산업장 오ㆍ폐수처리는 물론, 잔류하는 총질소화합물과 인화합물제거와 호ㆍ저수지의 정화사업에 이바지하여 상수원 및 농업용수 자원을 확보하는 데 목적이 있다.

오폐수를 RPM 150~200으로 운전되고 있는 1차 급속교반조에 유입시키고 무수석고, 황산알루미늄, 생석회, 소성점토, 유기고분자로된 조성물을 투입교반 하므로서 길게는 4분, 짧게는 2분 이내에 오폐수에 함유되어 침전되지 않는 콜로이드상태의 질소질계화합물과 인화합물계 물질과 미세한 부유물, 기타 유기물을 응집ㆍ응결시켜서 RPM 50~60으로 운전되고 있는 2차 완속교반조에 유입하여 거대한 플록으로 성숙시켜 단위비중을 크게하여 침강제거하고 상등수는 수개의 다공성 격판으로 구획된 침전조에서 급속침강시킨다. 상등수는 월류수집조를 거쳐 조외로 배출시킴으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명 오폐수처리장치에 의한 오폐수처리방법은, 오폐수 중에 함유된 콜로이드상 고형물과 미세한 부유물은 물론 오폐수에 용존된 인화합물과 질소화합물 및 기타 유기성물질의 응집ㆍ응결 효율을 향상시킬 수 있고 또한 침강제거속도가 2~4분 이내로 오폐수처리능력을 크게 높힐 수 있으며 특히 인화합물과 질소화합물의 제거율이 법적기준치를 크게 하향하므로서 공공수역의 부영양화 및 적조현상을 방지할 수 있어 각종 수질오염물질로 만연되어 있는 오폐수를 정화함에 일익이 될 수 있는 오폐수 중의 총인/총질소 제거방법 및 그 장치라 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 내부구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 오폐수 처리장치 중 교반조 부분의 오폐수 흐름을 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치 중 교반조와 침강조 부분의 오폐수 흐름을 보인 단면도.

본 발명의 오폐수 중의 총인/총질소 제거방법을 실시하기 위한 장치의 구성을 알아보면,

오폐수처리장치의 본체 외부는 전후좌우판(A,B,C,D)과 하판(E)으로 구성되고 본체 내부는 세로구획판(F)과 가로구획판(G)으로 구획되어 구성되므로서 본체 우측에 같은 크기의 제1 급속교반조(1)와 제2 완속교반조(2)가 형성되고 본체 내부의 잔여공간에는 하단에 슬러지 밸브(H')가 부착되어 있는 홉퍼(H)의 상단 가장자리를 전후좌벽(A,B,C)과 세로구획판(F)에 결합고정시켜 본체 잔여공간 상하를 구획시키므로서 상측부에 급속침강조(3)로 형성되며 급속침강조(3) 내에 설치된 처리수 월류수집조(4)의 배출밸브(4A)로 구성된 총질소 및 총인제거 오폐수 처리장치이다.

상기 제1 급속교반조(1)는 전판(A)에 오폐수 주입밸브(1A)가 고정되고 전판 내면에는 주입구(1B)가 형성되어 있는 주입수 급속조절 케이싱(1C)이 고정되어있고 상측부에는 복개판(1D)으로 밀폐되어 있고 복개판(1D)에는 교반익(1E)이 연결된 모우터(1F)와 응집제 보관함(1G)이 설치되어 있고 하측부에는 경사판(1H)이 설치되어 있고 이 경사판에 집적되는 슬러지를 배출하는 슬러지 배출밸브(1I)가 연결되어 있고 가로구획판(G)의 상측부에는 1차 처리배출수 급속제어판(1J)이 고정되어 있으며 그 내측으로 가로구획판(G)을 관통하는 배출구(1K)가 형성되어 있으며, 제2 완속교반조(2)는 가로구획판(G) 내측에는 1차 처리 유출수 급속제어판(1J)과 대칭되게 1차 처리 유입수 완속제어판(2A)이 형성되어 있고 상측부를 밀폐하는 복개판(2B)에는 수직으로 구비되는 회전익(2C)과 연결되는 모우터(2D)가 고정되어 있고 세로구획판(F)의 상측부에 2차 처리수 유출구(2G) 하측에는 경사판(2H)과 경사판(2H)에 집적되는 슬러지를 배출하는 배출관이 슬러지 배출밸브(11)에 연결되어 있는 구성이며, 급속침강조(3)는 세로구획판(F) 상측부에 2차 유출수 완속조절 제어판(3A)이 형성되어 있고 내부공간에는 경사지면서 평행한 수개의 다공성격판(3B,3C,3D)과 수직격판(3E)이 본체 전판(A)과 후판(B)에 양측면이 고정되어 있으며 수직격판(3E)과 좌판(C) 사이의 공간에는 수직격판(3E)에 수평으로 고정된 상등수 월류수집조(4)가 설치되며 상등수 월류수집조(4)의 길이방향 일측에는 처리수 배출밸브(4A)가 연결되어 본체 외부에 고정되어 있는 급속침강조(3)라 할 수 있다.

도면 중 도면부호 6은 슬러지 퇴적량 감지센서이고 7은 제어부이다.

이상과 같은 오폐수처리장치로 오폐수를 처리하는 방법은,

오폐수가 유입되는 1차 급속교반조에서 유입된 오폐수에 제1 응집ㆍ응결 침강제조성물을 투입하여 pH5.5~6.5로 유지된 상태에서 150~200RPM의 회전으로 교반하여 오폐수에 함유된 콜로이드상 질소 및 인화합물과 부유물, 용존유기 및 무기물을 응집ㆍ응결 기작으로 플록을 형성시키는 단계,

1차 급속교반조에서 처리된 1차 유출수를 2차 완속교반조에 유입과 동시에 50~60RPM의 완속회전으로 교반하여 거대한 플록을 형성시키는 단계,

2차 완속교반조에서 처리된 2차 처리수를 유출시켜 형성된 플록을 2~4분 이내에 고액분리시켜 침강시키고 상등액을 월류시켜 월류수집조에서 배출시키는 단계,

급속침강조에 의해 발생된 슬러지를 한곳으로 모아 배출하는 단계를 포함하는 오폐수의 총인/총질소 제거방법이라 할 수 있다.

이상의 오폐수처리방법에 있어서 응집제 조성물은 무수석고 30~69wt%, 황산알루미늄 15~40wt%, 생석회 또는 석회석 10~30wt%, 소성점토 5~20wt%, 유기고분자 응집제 1~5wt%으로 조성된 응집ㆍ응결 침강제를 150~200g/㎥의 비율로 1차 급속교반조에 투여하게되며 여기에서 일어나는 반응을 살펴보면 무수석고와 황산알루미늄은 물에 투입되면서 해리하여 금속이온은 가수분해하여 양전하를 띈 금속수산화물이온, 착염을 만들게 된다. 황산알루미늄을 예를들면, 가수분해되어 많은 종류의 금속수산화물이온, 착염을 형성하는데 황산알루미늄이 만드는 중합체로는 Al₆(OH)₁₅ ⁺³, Al₇(OH)₁₇ ⁺⁴, Al₈(OH)₂₀ ⁺⁴, Al₁₃(OH)₃₄ ⁺⁵가 있으며, 이와 같은 수산화물이온 복합체는 다원자가이며 높은 양전하를 띠고 음전하를 띠는 콜로이드 표면에 흡착하게 되는데, 이 결과 제타 전위가 감소하여 콜로이드는 불안정화된다. 불안정화된 입자들은 흡착된 금속수산화물이온 복합체와 함께 미입자간의 인력에 의해 서로 뭉치며 이 힘은 완속교반에 의해 촉진되므로 거대한 수산화물 플록이 생성된다.

또한 수산화물 플록을 만들기 위해서는 황산알루미늄과 반응할 수 있도록 물에 충분한 알칼리도가 있도록 하기 위해서는 석회석이 필요하며 또한 석회는 탄산칼슘과 수산화마그네슘으로 이루어진 침전물이므로 무거운 플록을 생성할 수 있어 침전속도를 빨리 할 수 있는 장점이 있다.

소성점토는 탁도 부가법에서와 같이 금속응집을 위해 필요하며 필요한 농도입자를 공급하기 위해서 사용되며, 특히 인의 흡착률이 높으며 단시간 내에 미소 플록으로 응결하여 플록 덩어리를 형성하고 플록 덩어리의 흩어짐을 방지하고 침강속도를 빠르게 한다.

본 발명에서 사용되는 유기고분자 응집제에 의한 콜로이드응집은 화학적 상호작용 또는 가교에 의하여 이루어지는데 유기고분자 응집제는 칼복실, 아미노, 슬포닉과 같은 이온화할 수 있는 기(Radical)를 가지며 이들 기는 콜로이드 표면의 반응영역이나 기와 결합하며 이 방법으로 각 콜로이드는 단순중합체분자에 결합되어 가교구조를 형성하는 기작으로 플록형성을 빨리 촉진하게 된다.

상기 1차 급속교반조에서는 150~200RPM의 회전속도로 혼합시켜야만 응집반응의 기작이 순조롭게 진행되며 오폐수 중에 존재하는 콜로이드상 질소질 및 인산계의 화합물과 침전속도가 느린 부유고형물 중에 함유된 단백질입자, 유분, 화학적으로 불활성 기질 등의 물질들은 pH중성범위에서 주위의 용액으로부터 음이온 특히 수산이온을 흡착하여 음으로 대전하게 되는데 수중에서 해당된 금속염은 가수분해하여 양전하를 띤 금속수산화물 착염을 만들게 되는데 이와 같은 이온복합체는 높은 양전하를 띠게되므로 상기 음전하를 띤 콜로이드상 물질이나 부유고형물과 쉽게 결합하여 응집ㆍ응결하게되어 플록을 쉽게 형성하게되므로서 1차 급속교반조에서는 pH중성범위에서 플록형성 효율이 가장 우수하다 할 수 있다.

또한 1차 급속교반조에서의 pH범위는 콜로이드성 질소질 및 인산계화합물과 부유물질을 응집시키기 위하여 첨가되는 Lime계 무기응집제는 폐수에서 상당량의 인화합물과의 반응은 다음과 같다.

5Ca² ⁺ + 3PO₄ ³ ^- + OH^-

Ca₅(PO₄)₃(OH)↓

Mg² ⁺ + 2OH^-

Mg(OH)₂

Ca² ⁺ + CO₃ ² ^-

CaCO₃↓

오폐수에 함유된 고분자 인산염(polyphosphates)과 유기인은 1차 급속교반조에서 일어나는 복합반응체거름(enmeshment), 플록에 의한 흡착 등에 따라 많은량이 제거되지만 응집반응 후에 남는 인은 올소인산(orthophosphate)이며 다음과 같은 반응식으로 주입되는 응집제 내의 황산알루미늄과 반응하여 다음과 같은 반응에 의해 침전으로 제거된다.

Al₂(SO₄)₃ + 2PO₄ ^-3 → 2AlPO₄↓ + 3SO₄ ^-2

이와 같은 반응은 pH에 좌우되며 pH5.5~6.5 정도에서 최적의 제거율을 나타내게 된다. 이상과 같은 작용과 기작에 의해 1차 급속교반조에서는 인화합물이 거의 제거된다.

상기 장치에 의한 오폐수처리방법의 효과를 알아보기 위해 아래와 같이 실시예를 들었다.

실험을 위한 시료채취는 경기도 성남시 분당하수 처리장의 유입 원수를 채취하여 응집 침강 실험을 수행한 후 그 결과를 표1에 나타내었다.

응집 침강 실험조건은 시료 1L에 조제된 응집 침강제 300mg씩을 주입하고 200rpm에서 1분간 급속 교반시킨 후 다시 50rpm에서 1분간 교반시켜 2분 침강시켰다.

생활하수 원수에 대한 응결ㆍ응집 침강 실험결과. (mg/L)

항 목	원수농도	처리수 농도	법적 기준
항 목	원수농도	급속응집ㆍ응결제	법적 기준
PH	7.08	7.45	5.8 ~ 8.5
CODmn	480	28(94.2)	20
CODcr	1,400	80(94.3)	-
BOD	756	35.4(95.3)	20
T-N	31.25	9.2(70.6)	60
T-P	13.0	1.03(92)	8.0
S S	540	6.0(98.9)	20

( ) : 제거율%

표 1에 의하면 처리수에 의한 PH는 원수 자체의 PH보다 약간 증가한 7.3~7.45였고, 원수의 CODmn제거는 급속응집ㆍ응결 침강제에서 28mg/L(94.2% 제거)로 처리되었고,

BOD제거는 원수농도가 756mg/L였으나 급속응집ㆍ응결 침강제에서 35.4mg/L(95.3% 제거)로 처리가 되었다.

총질소(T-N)제거는 원수의 농도가 31.25mg/L에서 급속응집ㆍ응결 침강제에서 9.2mg/L(70.6% 제거)로 처리가 되었다.

총인(T-P)제거는 원수의 농도가 13.0mg/L에서 92%이상 제거율을 보인 1.0~1.04mg/L로 처리되었다.

한편, 부유물질인 SS는 98%이상 제거된 5~6mg/L로 처리되었고 육안으로 볼 때 매우 맑은 처리수였다.

건국대학교 내 일감호의 퇴적저니에 대한 응결ㆍ응집 침강 실험결과이다.

건국대학교 일감호 응결ㆍ응집 침강 실험결과. (mg/L)

	PH	S S	CODmn	CODcr	BOD	T-N	T-P
원수	7.0	16,820	800	2,570	130	26.3	0.67
처리수	6.8	0.8	5.3	16	2.0	2.14	0

- 원수 1L에 응집제 400mg/L투입 - 침강시간 2분

- 급속 교반 200rpm, 2분

- 완속 교반 60rpm, 1분

실험결과에 의하면, 호ㆍ저수지인 일감호의 응결ㆍ응집 침강 실험에서도 본 응집제 사용만으로도 정화가 매우 잘 됨을 볼 수 있어 호ㆍ저수지가 심하게 오염되어도 쉽게 정화할 수 있음을 보여준다.

정화조 슬러지를 대상으로 급속응집ㆍ응결응집제의 침강 실험을 5회 실시 최고/최저값의 결과로서 이 경우 시료 1L에 400mg을 투입하고 200rpm의 급속 교반에서 1분, 50rpm에서 1분, 그리고 2분간 정치시켰다.

정화조 슬러지에 대한 응결ㆍ응집 침강 실험결과.

항 목	슬러지 원수(mg/L)	처리수(mg/L)
PH	6.6 ~ 7.2	6.7 ~ 7.2
BOD	4,640 ~ 5,350	920 ~ 1,100
CODmn	2,520 ~ 3,800	586 ~ 768
T-N	635 ~ 710	258 ~ 298
T-P	110 ~ 120	20 ~ 26
S S	3,850 ~ 4,570	2 ~ 4
n-헥산	650 ~ 740	63 ~ 75
탁도	36	18

분뇨처리장 분리액 1L에 응집제를 320mg투입하고 200rpm에서 1분간 급속교반, 50rpm에서 1분간 교반, 그리고 2분간 정치했을 때의 처리수에 대한 분석결과인데 이는 4회 실험한 최고/최저값들이다.

분뇨처리장 분리액에 대한 응결ㆍ응집 침강 실험결과.

항 목	분리 원액(mg/L)	처리수(mg/L)
PH	7.2 ~ 7.8	6.9 ~ 7.2
BOD	740 ~ 950	82 ~ 120
CODmn	1,820 ~ 2,020	160 ~ 250
T-N	135 ~ 180	30 ~ 62
T-P	10 ~ 20	2 ~ 4
S S	1,420 ~ 1,710	20 ~ 28
n-헥산	5 ~ 130	4 ~ 7
탁도	20	14

안정된 생활쓰레기 매립장 침출수 1L에 응집제를 290mg 투입하고 200rpm에서 1분간 교반, 60rpm에서 1분간 교반, 그리고 2분간 정치했을 때 상등액에 대한 분석결과이다.

쓰레기 매립장 침출수에 대한 응결ㆍ응집 침강 실험결과.

항 목	침출수 원수(mg/L)	처리수(mg/L)
PH	7.5	7.2
BOD	280	21
CODmn	550	28
T-N	429	52
T-P	29	-
S S	120	18

표 2, 3, 4, 5를 종합적으로 검토해보면 응결ㆍ응집 침강 효율은 매우 양호한 것으로 나타났고 특히, 최근에 정부에서 관심을 보이고 있는 T-N, T-P제거에서도 효율이 높을 뿐만 아니라 T-P제거는 98%이상인 것으로 나타내어 응집제의 경제성만 보장된다면 적용은 용이할 것으로 사료된다.

이상의 수질분석결과에서와 같이 BOD 및 COD는 법적기준치에 근접하고 있고 인화합물의 처리는 거의 완벽하다 할 수 있으며, 그외에 질소화합물, SS제거에 있어도 법적기준치를 크게 하향하고 있으며, 그밖에도 수처리방법에서 사용되는 응집ㆍ응결 침강제는 신속한 응집ㆍ응결과 침강속도를 빠르게하므로서 오폐수 처리능력을 크게 향상시킬 수 있다.

A ...... 전판 B ...... 후판 C ...... 좌판
E ...... 하판 F ...... 세로구획판 G ...... 가로구획판
H ...... 홉퍼 H' ...... 밸브 1A ...... 주입밸브
1B ...... 주입구 1C ...... 케이싱 1D ...... 복개판
1E ...... 교반익 1F ...... 모우터 1G ...... 응집제 보관함
1H ...... 경사판 1I ...... 배출밸브 1J ...... 급속제어판
1K ...... 배출구 2A ...... 완속제어판 2B ...... 복개판
2C ...... 와류생성 회전익 2D ...... 모우터
2G ...... 배출구 2H ...... 경사판 3A ...... 제어판
3B, 3C, 3D ...... 다공성격판 3E ...... 수직격판
4A ...... 배출밸브 1 ...... 급속교반조 2 ...... 완속교반조
3 ...... 급속침강조 4 ...... 처리수 월류조 D ...... 우판
6 ...... 슬러지량 체크 감지센서 7 ...... 제어부

Claims

오폐수가 유입되는 1차 급속교반조에서 유입된 오폐수에 응집ㆍ응결ㆍ침강제 조성물을 투입하여 pH5.5~6.5로 유지된 상태에서 150~200RPM의 회전으로 교반하여 오폐수에 함유된 콜로이드상 질소 및 인화합물과 부유물, 용존유기 및 무기질을 응집응결기작으로 플록을 형성시키는 단계,
1차 급속교반조에서 처리된 1차 유출수를 2차 완속교반조에 유입하여 기대한 플록으로 성숙시켜 단위비중을 크게 하여 침강하고 각각의 경사판을 통하여 슬러지를 배출시켜 제거하는 단계,
2차 완속교반조에서 처리된 2차 처리수를 급속침강조로 유출시켜 형성된 플록을 2~4분 이내에 고액분리시켜 침강시키고 상등수를 월류시켜 월류수집조에서 배출시키는 단계,
급속침강조에 의해 발생된 슬러지를 홉퍼에 모아 배출하는 단계를 포함하되,
응집ㆍ응결.침강제 조성물은 무수석고 30~69wt%, 황산알루미늄 15~40wt%, 생석회 10~30wt%, 소성점토 5~20wt%, 유기고분자 응집제 1~5wt%으로 조성된 응집ㆍ응결 침강제 조성물임을 특징으로 하는 급속 응집ㆍ응결 침강제를 이용한 오폐수 중의 총인/총질소 제거방법.
삭제
오폐수처리장치의 본체 외부는 전후좌우판(A,B,C,D)과 하판(E)으로 구성되고 본체 내부는 세로구획판(F)과 가로구획판(G)으로 구획되어 구성되므로서 본체 우측에 같은 크기의 제1 급속교반조(1)와 제2 완속교반조(2)가 형성되고 본체 내부의 잔여공간에는 하단에 슬러지 밸브(H')가 부착되어 있는 홉퍼(H)의 상단 가장자리를 전후좌벽(A,B,C)과 세로구획판(F)에 결합고정시켜 본체 잔여공간 상하를 구획시키므로서 상측부에 급속침강조(3)가 형성되며 급속침강조(3) 내에 설치된 월류수집조(4)의 밸브(4A)를 통해 상등수는 조외로 배출되는 구성을 특징으로 하되,
상기 제1 급속교반조(1)에는 응집제 보관함(1G)이 설치되어 있고 하측부에는 경사판(1H)이 설치되어 있으며 이 경사판에 집적과 퇴적되는 슬러지를 배출하는 슬러지 배출밸브(1I)가 연결되어 있고,
제2 완속교반조(2)에는 하측에 경사판(2H)과 경사판(2H)에 집적되는 슬러지를 배출하는 배출관이 슬러지 배출밸브(1I)에 연결되어 있고,
급속침강조(3)는 그 내부에 있는 세로격판(F) 상측부에 2차 처리수 완속조절 제어판(3A)이 형성되어 있고 내부공간에는 경사지면서 평행한 수개의 다공성격판(3B,3C,3D)과 수직격판(3E)이 몸체 전판(A)과 후판(B)에 양측면이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 중의 총인/총질소 제거장치.
청구항 제3항에 있어서, 상기 제1 급속교반조(1)는 전판(A)에 오폐수 주입밸브(1A)가 고정되면서 주입구(1B)가 형성되어 있는 주입수 급속조절 케이싱(1C) 내에 연통되어있고 상측부에는 복개판(1D)으로 밀폐되어 있고 복개판(1D)에는 교반익(1E)이 연결된 모우터(1F)가 설치되어 있고 가로구획판(G)의 상측부에는 1차 처리배출수 급속제어판(1J)이 고정되어 있고 그 내측으로 가로구획판(G)을 관통하는 배출구(1K)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 중의 총인/총질소 제거장치.
청구항 제3항에 있어서, 제2 완속교반조(2)는 가로구획판(G) 내측에 1차 처리 배출수 급속제어판(1J)과 대칭되게 1차 처리 유입수 완속조절판(2A)이 형성되어 있고 상측부를 밀폐하는 복개판(2B)에는 수직으로 구비되는 회전익(2C)과 이에 연결되는 모우터(2D)가 고정되어 있고 세로구획판(F)의 상측부에 2차 처리수 배출구(2G)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 중의 총인/총질소 제거장치.
청구항 제3항에 있어서, 급속침강조(3) 내부에는 퇴적된 슬러지량을 감지하는 감지센서(6)가 구비되어 상측외부에 위치한 제어부(7)에 연결되어 있고 수직격판(3E)과 좌판(C) 사이의 공간에는 수직격판(3E)에 수평으로 고정된 상등수 월류수집조(4)가 설치되며 상등수 월류수집조(4)의 길이방향 일측에는 월류수 배출밸브(4A)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 중의 총인/총질소 제거장치.