KR101316051B1 - 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치 - Google Patents

생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유산업, 염색산업 또는 피혁산업 등 각종 산업설비에서 배출되는 원폐수를 1차적으로 처리한 다음 농축된 상태로 배출되는 고농도 폐수 또는 농축 후 탈수에 의해 고형으로 배출되는 고형 슬러지를 생물학적인 방법으로 처리하여 액상으로 방류하기 위한 장치에 관한 것이다. 그 구성은; 상기 고농도 폐수 또는 고형 슬러지를 공급하기 위한 피처리물 공급부(100); 공급되는 피처리물(W)을 미생물제제를 이용하여 분해 처리하는 분해처리부(200); 상기 분해처리부(200)의 말단에서 발생되는 상등액이 방류조건을 만족하는 경우 이를 수거하여 배출하는 방류부(300); 상기 분해처리부(200)에서 미처 처리되지 않고 침전되는 슬러지를 수거하여 상기 분해처리부(200)의 유입단으로 공급하여 슬러지로 하여금 연속적으로 분해처리부(200)를 순환하도록 하는 슬러지순환부(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치{Apparatus For Treating Sludge By Biological Method}
본 발명은 난분해성 슬러지의 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업설비에서 배출되는 폐수를 기존의 방식으로 처리한 뒤에 최종으로 배출되는 고농도의 폐수 또는 고형의 슬러지를 생물학적 방법을 이용하여 재차 처리한 다음 액상으로 배출할 수 있게 하는, 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 섬유산업설비, 염색산업설비, 도금산업설비 또는 피혁산업설비에서는 저마다 다량의 폐수가 발생된다. 그래서 상기한 각 산업설비는 단위공장 내에 자가폐수처리설비를 설치하고 있으며, 그렇지 않은 경우에는 지역산업단지 내에서 공동으로 운영하는 폐수처리설비를 통해 수질정화처리를 하고 있다. 각 산업설비는 하수도법 시행규칙에 따른 폐수종말처리시설 방류기준에 따라 배출수의 형태로 방류하고 있으며 수질정화처리과정에서 발생하는 고농도 폐수나 고형 슬러지(탈수케이크, 이하 이들을 모두'슬러지'라고 일컫는다)는 별도로 처리하고 있다.
슬러지는 그의 종류에 따라 200여종 이상의 다양한 화공약품잔존물과 단백질 찌꺼기, 우지 등의 폐유기물 혼합물질, 다수의 중금속이온, 무기물 복합체 등으로 구성될 수 있으며 COD가 1,500 ~ 10,000ppm까지 이르기도 한다. 슬러지는 농축기에서 배출되는데 탈수기를 거치는지의 여부에 따라 고농도 폐수가 되기도 하고 케이크 형태의 고형 슬러지가 되기도 한다. 이러한 슬러지는 기존의 방식으로는 처리하기가 곤란하기 때문에 기존에 해양투기, 매립 또는 소각 등으로 처리하여 왔다.
염색산업설비에서 발생되는 슬러지의 경우 해양투기배출, 매립, 소각, 재활용 등의 방법으로 처리하며, 피혁 슬러지의 경우에는 지정매립장을 통한 매립의 방법으로 처리하고 있다. 이중 염색 슬러지를 해양투기하는 방법은 환경문제로 조만간 금지될 전망이다.
지정된 매립장을 이용한 매립의 경우는 대규모 매립지 확보에 따른 막대한 초기건설비용이 투입되어야 하고, 처리용량에 제한이 따르며, 매립지 선정에 따른 여러 가지 사회적 문제를 야기하기도 한다. 무엇보다 슬러지에 함유된 수분으로 인한 침출수, 악취가스 등의 2차 환경오염을 불러올 가능성이 많다. 이에 따라 침출수의 정화관리와 악취방지를 위한 설비가 추가되어야 하므로 비용이 더욱 증가되는 문제가 있다. 또한 매립지로 사용된 토지를 다른 용도로 전환하여 사용할 수 없는 상태로 만들 수 있다는 점에서 치명적인 환경훼손의 문제를 갖고 있다.
소각처리의 경우에는 소각설비의 건설비용 및 설비규모의 한계로 인해 처리용량이 제한되며 매립에 비해 비용이 3 ~ 4배 또는 그 이상으로 증가됨으로써 섬유염색업체나 피혁업체들의 원가상승요인으로 작용할 가능성이 크며, 소각에 사용되는 연료의 가격이 유동적이어서 안정적인 비용관리가 어렵다. 또한 소각과정에서 이산화탄소 등의 온실가스가 대기로 방출되어 추가적인 환경오염의 문제가 있게 된다.
최근에 섬유, 염색산업설비의 슬러지를 재활용하는 방안으로 농자원화, 건설자재화, 에너지자원화 등의 연구가 활발하게 진행되고는 있지만, 재활용품으로의 전환과정에서 수반되는 낮은 에너지 효율과 이에 따른 경제적 손실이 생기게 되고, 화학적 2차 부산물들이 발생하여 환경에 악영향을 미칠 가능성이 현존하는바 아직까지 완성된 기술은 아니라고 판단된다.
피혁폐수를 처리하기 위한 종래기술로는 특허출원 제10-1998-0051250호가 공개된바 있다. 그러나 이는 위에서 언급한 바와 같이 산업설비에서 배출되는 원폐수를 정화처리하기 위한 것이다. 예를 들어 COD가 500 ~ 1,000 ppm 정도가 되는 원폐수의 정화처리를 위한 것이다. 그러나 본 발명은 이렇게 최초로 처리한 다음 방출되는 슬러지(예를 들어 COD가 1,500 ~ 10,000ppm)를 재차 처리하기 위한 것으로서 종래기술과는 목적과 용도가 구분된다.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 섬유ㅇ염색산업설비, 도금산업설비 또는 피혁산업설비에서 처음으로 처리된 다음 배출되는 고농도 폐수 또는 고형의 슬러지를 친환경적인 방법으로 안전하게 처리할 수 있는 처리장치를 제공하는 것에 있다. 예를 들어 원폐수를 처음으로 처리하는 처리장치는 1일당 100 ~ 1000톤의 원폐수를 처리하고 1톤 정도의 고농도 폐수 내지 슬러지를 배출하게 되는데, 본 발명은 여기서의 1톤 정도의 고농도 폐수 내지 슬러지를 처리하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 좀더 구체적인 목적은 2차 환경오염 문제를 야기하지 않으며, 환경의 영구적인 훼손을 일으키지 않으며, 처리비용을 절감할 수 있는 난분해성 슬러지의 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적은, 섬유산업, 염색산업 또는 피혁산업 등 각종 산업설비에서 배출되는 원폐수를 1차적으로 처리한 다음 농축된 상태로 배출되는 고농도 폐수 또는 농축 후 탈수에 의해 고형으로 배출되는 고형 슬러지를 생물학적인 방법으로 처리하여 액상으로 방류하기 위한 것으로서;
상기 고농도 폐수 또는 고형 슬러지를 공급하기 위한 피처리물 공급부; 공급되는 피처리물을 미생물제제를 이용하여 분해 처리하는 분해처리부; 상기 분해처리부의 말단에서 발생되는 상등액이 방류조건을 만족하는 경우 이를 수거하여 배출하는 방류부; 상기 분해처리부에서 미처 처리되지 않고 침전되는 슬러지를 수거하여 상기 분해처리부의 유입단으로 공급하여 슬러지로 하여금 연속적으로 분해처리부를 순환하도록 하는 슬러지순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 슬러지의 생물학적 처리장치에 의해 달성된다.
본 발명의 특징에 의하면 상기 분해처리부는;
호기성 분해와 혐기성 분해가 연속적으로 진행되도록 교번하여 설치되는 폭기조와 침전조; 상기 폭기조에 공기를 공급하기 위한 공기공급부; 상기 폭기조에 각각 개별적으로 미생물제제를 공급하기 위한 미생물공급부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 폭기조와 침전조는 2회 이상을 교번하여 설치되며;
상기 폭기조는 같은 용량을 가진 복수개의 단위 폭기조로 구성되되, 상기 단위 폭기조는 회를 거듭할수록 처리용량이 줄어들도록 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 특징에 의하면, 상기 슬러지순환부는 집중처리부를 포함하되 상기 집중처리부는,
슬러지를 포함하고 있는 회수된 피처리물이 저장되는 곳으로서 직립설치되는 집중처리조; 상기 집중처리조의 높이의 1/3 ~ 2/3의 구간에 공기분출공을 가진 산기관을 설치함으로써 상기 공기분출공을 통해 상기 집중처리조 내부에 공기를 분출시키는 공기공급부; 상기 집중처리조에 고농도 폐수 또는 고형의 슬러지를 투입하기 위한 피처리물 공급부;
상기 집중처리조 내부에 미생물제제를 공급하기 위한 미생물공급부; 상기 집중처리조의 상등액을 상기 집중처리조의 외부로 배출하기 위한 상등액 배출관을 포함할 수 있다.
여기서 상기 집중처리부는; 일단은 상기 집중처리조의 상단에 연결되고 타단은 상기 집중처리조 하단에 연결되는 순환관; 상기 순환관 상에 설치되는 것으로서 상기 집중처리조의 상부 또는 하부에 위치하는 액체를 상기 집중처리조의 하부 또는 상부로 순환시키기 위한 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
위와 같은 구성에 의하면, 섬유산업설비나 피혁산업설비에 통상적으로 설치되어 있는 원폐수 처리시설로부터 농축된 상태로 최종 방출되는 고농도의 폐수 또는 탈수까지 거침으로써 고형으로 방출되는 난분해성 슬러지를 소각이나 매립 등으로 처리하는 대신 생물학적 수단에 의해 분해하여 액화시킨 다음 방류케 함으로써 환경을 오염 또는 훼손시키지 아니하며, 소각에 따른 에너지의 사용이나 매립에 따른 용지가 필요치 않아 처리비용이 크게 절감되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 난분해성 슬러지의 생물학적 처리장치의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 집중 처리부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 난분해성 슬러지의 처리장치의 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 분해처리부의 일부의 폭기조 및 침전조의 구성도이다.
이하, 첨부된 각 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 도 1과 도 3을 기본적으로 참조하되 필요한 곳에서 도 2와 도 4을 참조한다.
본 발명의 난분해성 슬러지의 생물학적 처리장치(이하, 단지 '처리장치'라 한다)는 산업설비에서 배출되는 원폐수를 1차적으로 처리한 다음 농축된 상태로 배출되는 고농도 폐수 또는 농축 후 탈수에 의해 고형으로 배출되는 고형 슬러지를 생물학적인 방법으로 처리하여 액상으로 자연환경에 방류하기 위한 것이다. 이하에서는 고농도 폐수나 고형 슬러지를 '피처리물'이라 한다.
본 발명의 처리장치는 피처리물(W)을 공급하기 위한 피처리물 공급부(100); 공급되는 피처리물(W)을 생물학적 수단에 의해 분해하는 분해처리부(200); 분해처리부(200)의 말단에서 발생되는 상등액이 방류조건을 만족하는 경우 이를 수거하여 배출하는 방류부(300)를 기본적으로 포함한다. 본 발명은 이러한 기본적 구성요소에 더하여 분해처리부(200)에서 미처 처리되지 않고 침전되는 슬러지를 수거하여 분해처리부(200)의 도입단으로 공급하여 슬러지로 하여금 연속적으로 분해처리부(200)를 순환하도록 하는 슬러지순환부(400)를 더 포함한다.
피처리물(W)은 반입저장조(110)에 일단 투입된 다음 교반조(120)로 옮겨진 후 개략적인 성분 조정을 받게 된다. 케이크 형태로 된 고형 슬러지인 경우에는 통상 함수율 50 ~ 100% 정도로 공급된다. 피처리물 공급부(100)는 이러한 고형물을 슬러지와 물이 1 : 3 ~ 10의 중량비율을 갖도록 배합하고 교반한 다음 분해처리부(200)에 공급한다. 고농도 폐수 역시 유사한 비율로 성분 조정된 다음 유량조절조(130)에 대기하고 있다가 분해처리부(200)에 공급된다.
예를 들어 유량조절조(130)에서 대기하는 피처리물은 SV(6hr)가 90 이상, 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand)이 1,500 ~ 10,000ppm이 되도록 유지 관리된다(여기서 'SV(6hrs)'는 슬러지를 포함하는 액상체를 계량용기에 주입하고 6시간이 경과될 때 침전되는 슬러지(Sludge)의 부피 비율을 나타낸다). 본 실시예에 의하면 유량조절조(130)는 하여금 미생물제제와 공기를 선택적으로 공급받도록 함으로써 위에 언급된 조건을 유지할 수 있게 된다.
분해처리부(200)는 호기성 세균을 이용한 유산소 상태에서의 호기분해와 혐기성 세균을 이용한 무산소 상태에서의 혐기분해가 연속적으로 진행되도록 한다. 분해처리부(200)는 폭기조(210,211,212), 침전조(220,221,222), 공기공급부(230), 및 미생물공급부(240)를 포함한다.
폭기조(210,211,212)와 침전조(220,221,222)는 도시된 것처럼 교번하여 설치된다. 공기공급부(230)는 각각의 폭기조(210,211,212)에 개별적으로 공기를 공급한다. 미생물공급부(240)는 폭기조(210,211,212)와 침전조(220,221,222)에 각각 개별적으로 미생물제제를 공급한다. 공기공급량과 미생물제제의 공급량은 필요에 따라 조정될 수 있다.
호기성 분해는 호기성 세균에 의한 미생물학적 분해를 일컬으며, 혐기성 분해는 혐기성 세균에 의한 미생물학적 분해를 일컫는다. 본 발명의 설명에 있어서, '분해'라 함은 산화/환원과 같은 화학적 작용이나, 호흡/소화와 같은 신진대사와 관련한 생물적 작용을 모두 일컫는 용어로 사용된다.
본 발명에서 사용되는 미생물제제는 복합미생물제제로서 시중에서 유통되는 것을 구입하여 사용할 수 있다. 명칭에서 알 수 있듯 다양한 기능을 수행하는 여러 종의 세균으로 구성된 제제를 의미한다. 본 발명에서의 미생물제제는 예를 들어, 구균(coccus), 간균(bacillus), 나선균(spirilla)을 기본적으로 포함할 수 있다.
미생물제제를 구성하는 성분 미생물에 관하여 좀더 구체적으로 설명한다. 성분 미생물의 영양소 섭취형태는 세포외부로부터 영양소를 흡수하는 방식(exocellular Type)이 대부분이며, 미생물체 외부에 용해되어 있는 가용성 물질들을 세포벽을 통해 흡수하여 영양소로 이용한다. 또한 동물상으로서 포식작용(ingestion, predation)에 의해서도 영양소를 흡수한다. 성분 미생물은 성장을 위하여 산소를 요구하지 않고 유산소 조건에서는 사멸하는 편성혐기성과, 통성혐기 상태에서만 성장하는 통성혐기성 미생물들도 포함되며, 나아가 절대호기성균과 통성호기성균이 다양한 형태로 혼합된 것일 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의한 분해처리부(200)는 폭기조(210,211,212)와 침전조(220,221,222)가 2회 이상, 특히 3회에 걸쳐 교번하여 설치되는 구성을 가진다. 슬러지의 종류에 따라 분해처리부(200)는 폭기조(210,211,212)와 침전조(220,221,222)의 반복횟수는 조정될 수 있는 것이다.
폭기조(210,211,212)는 같은 용량을 가진 복수개의 단위 폭기조(210a,211a,212a)로 구성되되, 나아가 단위 폭기조(210a,211a,212a)는 회를 거듭할수록 개수가 줄어들게 되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 제1차 폭기조(210)는 12개의 단위 폭기조(210a)로, 제2차 폭기조(211)는 6개의 단위 폭기조(211a)로, 제3차 폭기조(212)는 3개의 단위 폭기조(212a)로 구성될 수 있다.
혐기성 분해가 일어나는 침전조(220,221,222) 역시 회를 거듭할수록 그 용량이 줄어들 수 있다. 따라서 각 침전조(220,221,222)에는 슬러지(S)가 침전되게 된다.
이와 같이 1차 분해과정(일군의 폭기조(210)와 침전조(220)를 통과하는 과정)에서 처리되는 용량이 가장 크고 이후 제2,3차 분해과정에서 처리되는 고농도 폐수의 용량은 회를 거듭할수록 적게 되어 있는데, 예를 들어 제1,2,3차 분해과정에서의 처리용량의 비율은 약 3~5 : 2~3 : 1이 될 수 있다. 또한 각 분해과정에서 호기성 분해와 혐기성 분해의 용량 비율은 예를 들어 약 2~4 : 1이 될 수 있다.
다음은 실제에 있어서의 각 분해과정에서의 처리용량과 처리시간을 표로써 나타낸 것이다.
- 각 분해단계에서의 처리용량과 처리시간
분해단계 분해방식(반응조) 처리용량
(용적비율, %)		 처리시간(day)
1차 분해과정 호기성 분해(제1폭기조(210)) 240 2
혐기성 분해(제1침전조(220)) 60 0.5
2차 분해과정 호기성 분해(제2폭기조(211)) 72 0.5
혐기성 분해(제2침전조(221)) 36 0.3
3차 분해과정 호기성 분해(제3폭기조(212)) 36 0.3
혐기성 분해(제3침전조(220)) 24 0.1
한편, 미생물제제의 총투입량은 고농도 폐수의 유입량의 1 ~ 3 중량%를 표준으로 하며 각 분해단계에서 호기성 분해시 투입된다. 미생물제제의 각 단계별 투입량비율은 4~5 : 1.5 ~ 2.5 : 1이 될 수 있다.
한편, 폭기조(대표적으로 211)는 유체인 피처리물의 연속적인 유동을 조성하기 위한 것이므로 도 4에 도시된 바와 같은 연속회로를 통해 피처리물(W)이 유동되도록 하고 있다. 따라서 모든 단위 폭기조(대표적으로 211a)는 선형적으로 연결되어 있으며 순차적으로 피처리물이 유입되어 유동되도록 하고 있다. 도 4는 각 단위 폭기조의 유동상태를 설명하기 위한 폭기조(대표적으로 211)의 구성도이다. 폭기조(211) 다음에는 침전조(221)가 도시된 바와 같이 설치된다. 따라서 침전조(221)에는 슬러지가 침전될 수 있는 것이며 상등액은 이후 단계로 넘어가게 된다.
본 발명에 의하면, 각 침전조(220,221,222)에 침전된 슬러지(S)를 회수하여 재차 분해처리부를 거치도록 하는 슬러지 순환부(400)를 포함하고 있다. 따라서 미처리된 슬러지는 슬러지 순환부(400)에 의해 방류되지 못하고 계속하여 처리장치를 순환하게끔 되어 있으며, 이 슬러지의 양은 순환을 거듭함에 따라 점차 줄어들게 될 것임이 분명하다. 슬러지 순환부(400)는 펌프(401), 밸브(402) 및 회수관(403)을 각각 포함할 것이며(도 3 참조) 어렵지 않게 구성될 수 있다.
그러나 본 발명은 단순한 순환시스템에 더하여 그 중간에 집중처리부(410)를 두고 있다.
이하, 집중처리부(410)의 각 구성요소에 대하여 도 2를 주로 참조하여 설명한다. 집중처리부(410)는 집중처리조(420)를 중심으로 구성된다.
집중처리조(420)는 직립설치되는 것으로서 원통의 경우에는 직경(D)이, 사각통의 경우에는 한변의 길이가 전체 높이(L) 이하가 되는 기다란 통체 형태를 갖는다. 바람직하게는 집중처리조(420)는 원통이다. 또한 직경(D)에 비해 높이(L)가 큰 것이 더 바람직한데, 예를 들어 직경(D)과 높이(L)의 비율이 D : L = 1 : 3 ~ 10 이 될 수도 있다. 이것은 집중처리조(420)의 저부의 압력을 높게 유지시킴으로써 혐기성 분해가 잘 일어나도록 하기 위함이다. 더 나아가 집중처리조(420)는 도 2에 도시된 바와 같이 슬러지(S)의 원활한 방출을 위한 구조로서 받침대에 지지되는 하부가 깔때기 형태의 통체일 수 있다.
산기관(434)이 집중처리조의 높이의 1/3 ~ 2/3의 구간(K)에 해당하는 측벽을 관통하여 설치된다. 공기공급부(230')는 산기관(434)을 통해 집중처리조(420) 내부에 공기를 분출 공급한다. 여기서의 공기공급부(230')는 분해처리부(200)에 공기를 공급하기 위한 공기공급부(230)와 같은 것일 수 있다. 산기관(434)은 링형태일 수 있으며, 산기관(434)의 연장방향을 따라 다수의 공기분출공(435)이 상방향을 향해 타공되어 있다.
피처리물 공급부(431)는 집중처리조(420)에 고농도 폐수 또는 고형의 슬러지를 투입하기 위한 것이다. 피처리물 공급부(431)는 슬러지 순환부(400)의 회수관(403, 도 3 참조)에 연결될 것이다.
순환관(440)은 집중처리조(420)의 상단에 연결되고 타단은 집중처리조(420)의 하단에 연결된다. 순환펌프(441)는 순환관(440) 상에 설치되는 것으로서 집중처리조의 상부 또는 하부에 위치하는 액체를 집중처리조(420)의 하부 또는 상부로 순환시키기 위한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같은 실시예에 의하면, 순환관(440)의 상단은 피처리물의 액면 위에서 개방되어 있고 순환관(440)의 하단은 깔때기 형태로 된 집중처리조(420)의 최하단에 연결되어 있다. 순환관(440)에는 밸브와 펌프(441)가 설치되며, 이들은 상황에 따라 주기적으로 또는 지속적으로 슬러지(S)를 집중처리조(420)의 액면 위에 공급하도록 하고 있다.
미생물공급부(240')는 집중처리조(420) 내부에 미생물제제를 공급한다. 여기서 공급되는 미생물은 혐기성 세균과 호기성 세균이 복합되어 있는 형태로서 액상이며 분해처리부(200)에 미생물을 공급하는 미생물공급부(240)와 같은 것일 수 있다.
배출관(450)은 집중처리조(420)의 상등액을 그의 외부로 배출하기 위한 것으로서 집중처리조(450)의 상부에 연결되어 있다. 상등액은 수두차에 의해 외부로 배출되도록 할 수 있으며, 슬러지 순환부(400)의 회수관(403)에 합류될 수 있다. 배출관(450)의 설치 높이는 도 2에 도시된 것처럼 피처리물의 액면과 산기관(434)의 중간 높이가 적당하다.
본 실시예에 의하면 집중처리조의 배출관(450)은 도 3에 도시된 것처럼 직접 유량조절조(130)에 연결될 수 있다. 이로써 집중처리조(420)에서 처리된 피처리물은 유량조절조(130)를 거쳐 재차 분해처리부(200)로 공급되는 것이 된다.
이하, 집중처리부(410)의 작용을 설명한다.
집중처리조(420)는 세로로 길게 되어 있는데, 하부에서는 혐기성 분해가 주로 일어나고 산기관(434)의 설치높이 이상에서는 호기성 분해가 주로 일어나게 된다. 집중처리조(420)는 하나의 탱크 내부에서 호기성 분해와 혐기성 분해가 동시에 일어나도록 한다. 또한 순환관(440)과 순환펌프(441)에 의하면 집중처리조(420)의 하부(또는 상부)에 있는 피처리물(W)이 상부(또는 하부)로 공급되어 순간적으로 호기(또는 혐기) 분위기에 놓이게 된다. 집중처리부(410)는 이렇게 세균의 주위환경을 순간적으로 바꿈으로써 보다 집중적으로 슬러지를 분해하도록 하는 촉매와 같은 시스템이다. 바람직하게는 집중처리조(420)의 하부에 있는 피처리물을 상부로 강제 공급하는 것이 좀 더 낳은 효과를 얻을 수 있으므로 추천되는 바이다.
이하, 처리장치를 구성하는 부수적 장치를 설명하고, 처리장치의 각 부위의 제어방법을 수치화하여 표로써 예시하도록 한다.
미생물제제는 각 구성요소에 공급되기 이전에 배양기(241)에서 배양될 수 있다. 배양된 미생물제제는 미생물 저장조(242)에서 액상의 상태로 저장된 다음 공급되게 된다.
방류조(310)와 방류관(320)을 중심으로 구성되는 방류부(300)는 제2,3차 침전조(221,222)의 상등액을 수질검사한 뒤 이것이 방류하기에 적합하다고 판단될 경우 이를 수거하여 저장한다. 피처리물(W)의 오염도가 상대적으로 적은 경우라면 제3차 침전조(222)까지 이르지 않은 상태에서도 방류될 수 있음을 의미한다.
방류조(310)의 물은 본 처리장치에서 물을 사용하는 곳, 예를 들어 배양기(241) 또는 교반조(120)에 공급될 수도 있으며, 잉여가 있을 시에는 최종 방류관(320)을 통해 외부로 방류된다.
위의 [표1]에 대응하여 유입되는 피처리물(W), 유량조절조(130), 집중처리조(420), 방류조(310)의 처리용량을 비교하여 보면 다음의 [표2]와 같다.
- 각 단계에서의 처리용량과 처리시간
단계 처리용량 (용적비율, %) 처리시간(day)
피처리물 공급량 100 -
유량조절조 120 0.5 ~ 1.5
집중처리조 60 0.3 ~ 1.0
방류조 60 -
또한 각 분해단계에서의 혐기성 분해시 침전물의 관리표준은 다음의 표와 같을 수 있다.
- 각 단계에서의 침전물 관리표준
분해단계 MLSS SV(6hrs)
유량조절조 12,000 이상 30 ~ 90
1차 12,000 이상 20 ~ 80
2차 7,000 이상 20 ~ 60
3차 3,000 이상 20 ~ 50
집중처리조 20,000 이상 50 이상
여기서 MLSS(mixed liquor suspended solid)는 활성 오니법에서 폭기조내 혼합액의 평균 부유물 농도(㎎/ℓ)를 말한다.
또한 용존산소량(DO, dissolved oxygen)는 다음과 같이 제어될 수 있다.
- 각 단계별 용존산소량의 표준치
구분 유량조절조 제1차폭기조 제2차폭기조 제3차폭기조 집중처리조
DO(ppm) 0 ~ 5 0 ~ 5 5 ~ 10 5 ~ 10 0 ~ 5
처리장치의 각 지점에는 피처리물의 화학적 특성을 계측하기 위한 각종의 센싱수단이 마련될 수 있으며, 제어부는 센싱수단으로부터 인가되는 신호를 기반으로 각 처리장치의 각 요소에 설치되어 있는 펌프, 밸브 등을 제어할 수 있다. 제어부의 구체적 제어방식은 법규정, 방류조건, 피처리물의 성분특성 등에 따라 얼마든지 조정될 수 있으므로 이러한 수치에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 아니된다.
결국 위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.
100 : 피처리물공급부 110 : 반입저장조
120 : 교반조 130 : 유량조절조
200 : 분해처리부 210,211,212 : 폭기조
220,221,222 : 침전조 230(230') : 공기공급부
240(240') : 미생물공급부 300 : 방류부
310 : 방류조 400 : 슬러지순환부
410 : 집중처리부 420 : 집중처리조
434 : 산기관 440 : 순환관
W : 피처리물 S : 슬러지

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 섬유산업, 염색산업 또는 피혁산업 등 각종 산업설비에서 배출되는 원폐수를 1차적으로 처리한 다음 농축된 상태로 배출되는 고농도 폐수 또는 농축 후 탈수에 의해 고형으로 배출되는 고형 슬러지를 생물학적인 방법으로 처리하여 액상으로 방류하기 위한 것으로서;
    상기 고농도 폐수 또는 고형 슬러지를 공급하기 위한 피처리물 공급부; 공급되는 피처리물을 미생물제제를 이용하여 분해 처리하는 분해처리부; 상기 분해처리부의 말단에서 발생되는 상등액이 방류조건을 만족하는 경우 이를 수거하여 배출하는 방류부; 상기 분해처리부에서 미처 처리되지 않고 침전되는 슬러지를 수거하여 상기 분해처리부의 유입단으로 공급하여 슬러지로 하여금 연속적으로 상기 분해처리부를 순환하도록 하는 슬러지순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치에 있어서;
    상기 분해처리부는; 호기성 분해와 혐기성 분해가 연속적으로 진행되도록 교번하여 설치되는 폭기조와 침전조; 상기 폭기조에 공기를 공급하기 위한 공기공급부; 상기 폭기조에 각각 개별적으로 미생물제제를 공급하기 위한 미생물공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 방법을 이용하며;
    상기 폭기조와 침전조는 2회 이상을 교번하여 설치되며;
    상기 폭기조는 같은 용량을 가진 복수개의 단위 폭기조로 구성되되, 상기 단위 폭기조는 회를 거듭할수록 처리용량이 줄어들도록 설치되는 것을 특징으로 하는 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치.
  4. 제3항에 있어서 상기 슬러지순환부는 집중처리부를 포함하되 상기 집중처리부는;
    슬러지를 포함하고 있는 회수된 피처리물이 저장되는 곳으로서 직립설치되는 집중처리조; 상기 집중처리조의 높이의 1/3 ~ 2/3의 구간에 공기분출공을 가진 산기관을 설치함으로써 상기 공기분출공을 통해 상기 집중처리조 내부에 공기를 공급하는 공기공급부; 상기 집중처리조에 고농도 폐수 또는 고형의 슬러지를 투입하기 위한 피처리물 공급부;
    상기 집중처리조 내부에 미생물제제를 공급하기 위한 미생물공급부; 상기 집중처리조의 상등액을 상기 집중처리조의 외부로 배출하기 위한 상등액 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    일단은 상기 집중처리조의 상단에 연결되고 타단은 상기 집중처리조 하단에 연결되는 순환관; 상기 순환관 상에 설치되는 것으로서 상기 집중처리조의 상부 또는 하부에 위치하는 고농도 폐수 또는 고형의 슬러지를 상기 집중처리조의 하부 또는 상부로 순환시키기 위한 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    일단은 상기 집중처리조의 상단에 피처리물의 액면 위에 개방되도록 설치되고 타단은 하부가 깔때기 형태로 된 상기 집중처리조의 최하단에 연결되는 순환관; 상기 순환관 상에 설치되는 것으로서 상기 집중처리조의 하부에 침전되는 고농도 폐수 또는 고형의 슬러지를 상기 집중처리조의 상부로 공급시키기 위한 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 방법을 이용한 난분해성 슬러지의 처리장치.
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