KR101393712B1

KR101393712B1 - 축산폐수 처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR101393712B1
Application number: KR1020140008297A
Authority: KR
Inventors: 이길환
Original assignee: 이길환
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-05-13
Also published as: CN104803544A

Abstract

본 발명은 축산폐수의 처리방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산농가로부터 집수한 원수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 단계와, 상기 화학응집된 처리수를 고액분리기로 고액분리하여 침전물을 분리하는 단계와, 상기 고액분리된 여액을 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조로 생물학적 처리하여 질소, 인 및 유기물을 제거하는 단계와, 상기 생물학적 처리된 처리수를 정밀여과막(MF, Micro Filteration), 한외여과막(UF, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 단계와, 상기 부유물질이 제거된 처리수를 역삼투막(RO, reverse osmosis)으로 처리하여 이온 및 오염물질을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 저렴한 비용으로 축산폐수의 유기물을 제거하는 것은 물론, 색도 역시 완벽히 처리하며, 총인 및 총질소를 충분히 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래의 화공약품을 이용하여 후처리하던 방법을 물리적 처리로 대체함으로써, 운영경비를 절감하고, 화공약품의 2차 반응에 의한 오염을 방지하며, 방류수의 안정적인 수질화보가 가능한 장점이 있다.

Description

축산폐수 처리방법 및 장치{Treatment method of livestock waste water and Device thereof}

본 발명은 축산폐수의 처리방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축산폐수를 화학응집, 생물학적 처리 및 물리적 처리의 3가지 공정을 통해 처리하는 가축분뇨의 처리방법 및 장치에 관한 것이다.

축산폐수는 고농도의 유기성 폐수로서 질소와 인 등의 영양염류를 다량 함유하기 때문에 미처리 상태로 수계에 방류되면 하천, 호수 등의 부영양화를 가속화시켜 상수원수로서 가치를 떨어뜨릴 뿐 아니라, 결국 수중생태계를 파괴하게 된다.

또한, 고농도의 난분해성 물질, 악취물질 등을 함유하고 있기 때문에 일반적인 생물학적 처리방법에 의하여 방류수 수질기준에 적합한 처리수를 얻기 힘들다.

축산폐수 처리의 기본 원칙으로 퇴비, 액비 등의 재활용 방안을 추진하였으나, 국내 토양의 양분 수요 초과로 인하여 비료 공급의 축소 및 축분 퇴비의 품질저하, 자원화 시 노천야적, 악취발생에 기인한 환경피해 등 환경성, 경제성을 검토하여 자체처리 또는 공공처리 하는 방안이 확대되고 있다. 축산폐수 처리의 어려움으로는, 고농도 유기물 및 질소성분, 과도한 부유물질(Suspended Solids, SS), 폐수의 성상과 특성이 농가별로 상이하여 표준화된 처리방법을 찾을 수 없다는 문제가 있다.

위와 같은 어려움 때문에 축산폐수의 처리에는 다양한 방법이 적용되고 있다. 축산폐수의 처리방법으로는 크게 생물학적 처리방법과 물리화학적 처리방법으로 구분할 수 있다. 생물학적 처리방법은 공기의 주입 유무에 따라 호기성 소화법, 혐기성 소화법으로 구분되는데, 단시간에 대용량의 원수처리를 원하면 호기성으로 처리하고, 장시간에 걸쳐 원수의 희석 없이 전처리를 하면서 부수적으로 유용한 가스를 얻고자 한다면 혐기성 처리를 한다. 물리화학적 처리방법은 스크린, 탈수기, 원심분리기, 응집 부상장치 등이 사용될 수 있는데, 원수의 성상, 제거율에 따라 단독 처리하거나 2~3개를 조합해서 사용하기도 한다. 이러한 선등록 기술로서는 국내 등록특허 제10-0355880호의 '축산폐수의 정화 처리방법 및 처리장치', 국내 등록특허 제10-0440748호의 '연속회분식 혐기성공정과 고도처리공정을 결합한 고효율 축산폐수 처리 시스템' 등이 있다.

그러나 이러한 방법들 모두 유기물을 제거하는 공정으로 총질소(T-N)와 총인(T-P)은 거의 제거할 수 없었다. 또한, 후공정으로 화학응집 침전법을 이용할 경우, 화학약품의 단가가 인상됨에 따라 처리비용이 상승하며, 시설운영이 복잡하며, 생물학적 처리상태에 따라 처리효율의 변화에 큰 문제가 있다. 또한, 화공약품의 사용으로 퇴비화처리에 문제발생의 여지가 있다.

따라서, 유기물과 함께 총 질소와 총 인을 동시에 처리할 수 있는 공법들이 제시되어 왔다. 이러한 공법으로 미생물을 이용한 질산화(Nitrification)와 탈질산화(Denitrification) 공정을 도입하고 후속공정으로 오존처리, 전기 산화공법 등 다양한 방법을 적용되고 있지만, 처리효율의 변동으로 처리수의 안정적인 수질확보에 어려움이 있어 범용화하는데 한계를 보이고 있다.

KR 10-0355880 B1 KR 10-0440748 B1

본 발명의 목적은 종래의 축산폐수 처리방법 및 장치가 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 축산폐수를 화학응집, 생물학적 처리 및 물리적 처리의 3가지 공정을 통해 처리함으로써, 유기물뿐만 아니라 지금까지 축산폐수 처리에 가장 문제가 되었던 총 질소, 총 인 및 색도까지 처리하는 것이다.

또한, 종래의 화공약품을 이용하여 후 처리하던 방법을 물리적 처리로 대체함으로써, 운영경비를 절감하고, 화공약품의 2차 반응에 의한 오염을 방지하며, 방류수의 안정적인 수질화보가 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축산폐수 처리방법은, 축산농가로부터 집수한 원수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 단계와, 상기 화학응집된 처리수를 고액분리기로 고액분리하여 침전물을 분리하는 단계와, 상기 고액분리된 여액을 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조로 생물학적 처리하여 질소, 인 및 유기물을 제거하는 단계와, 상기 생물학적 처리된 처리수를 정밀여과막(M/F, Micro Filteration), 한외여과막(U/F, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 단계와, 상기 부유물질이 제거된 처리수를 역삼투막(R/O, reverse osmosis)로 처리하여 이온 및 오염물질을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 생물학적 처리된 처리수를 정밀여과막(M/F, Micro Filteration), 한외여과막(U/F, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 단계 후, 상기 부유물질이 제거된 처리수를 활성탄을 이용하여 여과하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고액분리된 여액을 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조로 생물학적 처리하여 질소, 인 및 유기물을 제거하는 단계에서, 상기 무산소조의 체류시간은 4~6일인 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 축산폐수 처리장치는, 축산폐수를 집수하는 원수집수조와, 상기 원수집수조로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집 처리하는 응집조와, 상기 응집조로부터 유입되는 유입수를 고액분리하는 고액분리기와, 상기 고액분리기로부터 유입되는 유입수의 유량을 조정하는 유량조정조와, 상기 유량조정조로부터 유입되는 유입수를 생물학적으로 처리하며, 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조를 포함하는 생물학적 처리조와, 상기 생물학적 처리조로부터 유입되는 유입수를 정밀여과막(M/F, Micro Filteration), 한외여과막(U/F, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)를 제거하는 분리막조와, 상기 분리막조로부터 유입되는 유입수를 역삼투막(R/O, reverse osmosis)으로 처리하는 역삼투압 장치와, 상기 역삼투압 장치로부터 유입되는 유입수를 방류하기 위한 방류조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 분리막조와 역삼투압 장치의 사이에 활성탄 여과조를 추가로 포함하여, 상기 분리막조로부터 유입된 유입수가 활성탄 여과조를 통과하여 역삼투압장치로 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기 고액분리기는 밸트프레스인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 저렴한 비용으로 축산폐수의 유기물을 제거하는 것은 물론, 색도 역시 완벽히 처리하며, 총 인 및 총 질소를 충분히 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래의 화공약품을 이용하여 후처리하던 방법을 물리적 처리로 대체함으로써, 운영경비를 절감하고, 화공약품의 2차 반응에 의한 오염을 방지하며, 방류수의 안정적인 수질화보가 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축산폐수의 처리방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 축산폐수의 처리장치를 나타낸 개략도이다.
도 3 내지 도 6은 도 1의 공정에 따라 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 축산농가, 즉 돈사로부터 발생되는 축산폐수 그리고 분뇨 등 총 질소와 총 인의 함량이 높고, 색도가 높은 폐수를 처리하여 방류하기 위한 방법 및 장치이다.

종래 축산 폐수의 처리방법 및 장치는 화학응집, 생물학적 처리 후, 후처리로서 화공약품을 이용한 응집 제거방법을 이용하였는데, 이러한 방법은 시설운영이 복잡하여 숙련된 기술자가 필요하며, 화공약품의 사용으로 인한 2차적인 환경오염이 야기되고, 총 질소의 제거효율이 좋지 못하며, 색도 제거에 한계가 있어 주변 민원 발생이 잦으며, 처리비용이 고가인 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 단점을 개선하기 위하여, 후처리로서 화공약품을 이용하는 것이 아닌, 물리적 처리 즉, 분리막과 역삼투압 장치를 이용하여 처리하는 것으로, 종래의 처리방법에 비하여 처리비용이 저렴하며, 색도 제거가 완벽하게 이루어져 민원발생의 소지가 없고, 시설운전이 간단한 장점이 있다. 또한, 슬러지의 발생량이 적을 뿐 아니라, 생물학적 처리상태에 따른 처리효율의 변화가 적어 안정적인 방류수의 수질을 확보할 수 있는 장점이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 축산 폐수의 처리방법을 도 1의 공정도를 참조하여 상세히 설명한다.

축산농가로부터 집수한 원수를 화학응집하여 침전물을 발생시키는 단계.

먼저, 축산 농가, 즉 돈사로부터 축산 폐수를 집수한다. 그리고 상기 집수된 원수를 화학응집처리한다. 상기 화학응집처리는 pH 조정을 통해 침전물을 발생시키기 위한 것으로, 상기 pH의 조정은 무기응집제를 이용한다. 상기 무기응집제로는 염화제2철(FeCl₃) 등을 사용할 수 있고, pH 7.5~7.8의 범위 내에서 사용한다. 또한, 고분자응집제를 무기응집제와 함께 사용하여 원수에 분산되어 있는 미소립자들을 응집해서 큰 응집체를 만들어 많은 침전물을 발생시킨다. 상기 고분자응집제로는 양이온 고분자 응집제 등을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 고분자응집제의 종류, 원수의 농도 등에 따라 달라진다. 그리고 상기 화학적 처리인 화학응집의 반응시간은 30분 정도로 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 무기응집제를 원수에 투입하여 30분간 반응시키면 미소립자들이 응집하여 다량의 침전물이 발생된다.

상기 화학응집된 처리수를 고액분리기로 고액분리하여 침전물을 분리하는 단계.

상기와 같이 화학응집 처리를 완료하면, 그 처리수에는 다량의 침전물이 발생되게 된다. 따라서, 화학응집된 처리수를 고액분리기를 이용하여 고액분리함으로써, 침전물을 분리한다. 상기 고액분리기로는 벨트프레스 등을 이용할 수 있는데, 이를 이용하여 고액분리한 여액은 후공정인 생물학적 처리공정으로 제공하고, 고형분은 탈수 후 별도의 퇴비화시설에 제공하여, 퇴비로 생산하도록 한다.

상기 고액분리된 여액을 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조로 생물학적 처리하여 질소, 인 및 유기물을 제거하는 단계.

상기 고액분리된 여액, 즉 화학응집 처리를 마친 처리수를 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조를 경유시켜 생물학적 처리를 한다. 상기 화학응집 후 생물학적 처리에 유입되는 유입수의 질소농도는 5,000㎎/ℓ 이상이므로, 생물학적 처리를 통해 충분히 질소농도를 낮추어야 한다.

따라서, 상기 화학응집 처리를 마친 처리수는 탈기조로 유입되고, 순차적으로 무산소조, 폭기조 및 침전조를 거치게 된다. 상기한 탈기조, 무산소조, 폭기조를 거치면서 유기물 제거 및 질소제거가 이루어진다.

상기 탈기조에서는 잉여 산소를 제거하여 무산소조로의 유입시 탈질 효율을 극대화시키는 것으로, 상기 탈기조에서의 체류시간을 1일 이상 확보하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 탈기조를 통해 잉여 산소를 제거한 처리수를 무산소조로 투입하는 것이다. 상기 무산소조에서의 체류시간은 4일 이상 확보하는 것이 바람직한바, 이는 탈질 효율을 높이기 위한 것이다. 또한, 상기 폭기조는 호기성 미생물에 의해서 오염물질을 제거하고 질산화를 유도하여 탈질 효율을 높이는 것으로, 체류시간은 15일 정도면 족하고, 충분한 산소전달을 위한 산기장치를 포함할 수 있다. 상기 무산소조와 폭기조는 이미 본 발명이 속하는 기술분야에서 충분히 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 생물학적 처리된 처리수를 정밀여과막(M/F, Micro Filteration), 한외여과막(U/F, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(SS,Suspended Solid)을 제거하는 단계.

상기와 같이 생물학적 처리가 완료되면, 생물학적으로 처리된 처리수를 정밀여과막, 한외여과막 중 어느 하나 또는 둘 모두를 이용하여 부유물질을 제거한다. 이때, 상기 M/F 및 U/F는 평막을 사용함으로써, 막끊김 현상을 방지한다. 상기한 여과막을 이용하여 SS를 제거하는 이유는, 통상 고농도의 축산폐수의 경우 화학적 처리, 생물학적 처리를 거친 후에도 부유물질이 존재하기 때문에 부유물질 제거에 효율적인 M/F 또는 U/F를 이용하여 유입되는 처리수의 부유물질을 효율적으로 제거함으로써, 후공정인 역삼투막(R/O)의 사용 시, 역삼투막이 슬러지에 의해 막히는 현상을 방지한다.

여기서, 상기 M/F와 U/F는 콜로이드(colloids), 나노 파티클(nano particle), 박테리아(bacteria), 바이러스(viruses), 병원균(pathogens), 미생물(microorganism) 등의 10nm 이상의 것들이 걸러진다. 따라서, 상기 M/F 또는 U/F를 이용하여 처리한 처리수는 부유물질이 2㎎/ℓ 이하가 된다.

상기 부유물질이 제거된 처리수를 활성탄막을 이용하여 여과하는 단계.

상기 여과막을 이용하여 처리된 처리수를 그대로 역삼투막을 이용하여 이온 및 오염물질을 여과할 수도 있지만, R/O의 부하를 줄이고 폐쇄현상을 감소시키기 위하여 SS를 한번 더 걸러내는 것이다.

즉, 활성탄막을 이용하여 여과함으로써, 부유물질의 제거효율을 더욱 높이는 것이다.

이는 선택적 단계로서, 상황에 따라 생략할 수도 있으며, 상기 M/F와 U/F를 이용하여 처리할 시, 상기 M/F처리 후 활성탄막을 이용하여 여과하고, 이를 U/F 처리할 수도 있는 것이다.

상기 부유물질이 제거된 처리수를 역삼투막(R/O, reverse osmosis)으로 처리하여 이온 및 오염물질을 제거하는 단계.

상기와 같이, 부유물질이 충분히 제거되면, 부유물질이 제거된 처리수를 R/O를 이용하여 이온 및 오염물질을 여과한다. 상기 R/O는 처리수 중에 잔류하고 있는 이온성분 등을 제거하기 위한 목적으로 사용되는 것으로, R/O에 의해서 축산폐수의 원수 대비 BOD, COD, SS 등을 95% 이상 제거하고, 색도를 제거하여 방류수의 수질기준을 충족시키면서 심미적 효과를 높이는 역할을 한다.

상기 R/O를 거친 처리수는 방류조를 거쳐 방류되고, R/O에 의해 농축된 농축수 중 일부는 액비로 사용되고, 일부는 폭기조로 이송하여 재처리한다.

상기와 같은 방법을 통해 처리된 처리수는 색도가 제거되고, 질소 제거 및 인 제거가 효과적으로 이루어질 뿐 아니라, 물리적 방법을 이용하여 처리하기 때문에 생물학적 처리의 효율과 관계없이 안정적인 수질확보가 가능하게 되며, 처리비용이 저렴한 것이다.

또한, 후 처리시 화공약품을 전혀 사용하지 않음으로써, 약품에 의한 2차 오염을 방지한다.

이하, 본 발명의 축산폐수 처리장치에 대해 도 2를 참고하여 상세히 설명한다.

도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 축산폐수 처리장치는 축산 농가, 즉 축산폐수를 집수하는 원수집수조(10)와, 상기 원수집수조(10)로부터 유입되는 축산폐수를 화학응집 처리하는 응집조(20)와, 상기 응집조(20)로부터 유입되는 유입수를 고액분리하는 고액분리기(30)와, 상기 고액분리기(30)로부터 유입되는 유입수의 유량을 조정하는 유량조정조(40)와, 상기 유량조정조(40)로부터 유입되는 유입수를 생물학적으로 처리하며, 탈기조(51), 무산소조(52), 폭기조(53) 및 침전조(54)를 포함하는 생물학적 처리조(50)와, 상기 생물학적 처리조(50)로부터 유입되는 유입수를 정밀여과막(M/F, Micro Filteration), 한외여과막(U/F, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 분리막조(60)와, 상기 분리막조(60)로부터 유입되는 유입수를 역삼투막(R/O, reverse osmosis)으로 처리하는 역삼투압 장치(80)와, 상기 역삼투압 장치(80)로부터 유입되는 유입수를 방류하기 위한 방류조(90)를 포함하여 이루어진다.

상기한 장치를 상세히 설명하면, 먼저 원수집수조(10)는 원수를 집수하는 곳으로, 원수집수조(10)에 집수된 원수를 3일 이상 체류하도록 함으로써, 충격부하에 따른 완충공간을 확보한다.

그리고 상기 원수집수조(10)의 원수는 화학처리를 위한 응집조(20)로 유입되는데, 상기 응집조(20)는 약품조(21)를 통해 응집제를 공급받아 원수에 분산되어 있는 미소립자들을 응집해서 큰 응집체를 만들게 되어 많은 침전물을 발생시킨다.

다음으로, 상기 응집조(20)와 연결설치된 고액분리기(30)는 응집조(20)로부터 응집되어 발생된 침전물을 제거하기 위한 것으로, 상기 화학응집 처리된 처리수를 슬러지와 여액으로 분리하고, 고형분인 슬러지는 탈수 후 별도의 퇴비장 등으로 별도 배출되고, 여액은 유량조절조(40)로 유입되도록 한다.

이때, 상기 고액분리기(30)로는 벨트프레스를 이용할 수 있는데, 상기 벨트프레스 시그너형의 가동으로 여액의 수질상태를 균질하게 유지할 수 있게 한다.

즉, 시그너벨트에서 분리되는 여액과 본벨트에서 분리되는 여액을 따로 유량조정조(40)에 유입하므로 오염부하에 따른 선택적 운전을 가능하도록 하여, 생물학적 처리에 협잡물에 의한 부화를 최소화하고 현장여건에 따른 대처능력을 향상시킨다.

고액분리기(30)로부터 분리된 여액이 유입되는 유량조정조(40)는 화학응집 처리되어 고액분리된 여액을 다음 장치로 보낼 때, 유량을 조절하여 평균 유량으로 이송하는 역할을 한다. 따라서, 유량조정조(40)에서도 상기 여액이 3일 이상 체류할 수 있도록 하여 충격부하에 따른 완충공간을 확보할 수 있도록 한다.

상기 유량조정조(40)로부터 공급되는 폐수는 생물학적 처리조(50)로 유입되는데, 상기 생물학적 처리조(50)는 탈기조(51), 무산소조(52), 폭기조(53) 및 침전조로 구성된다.

상기 탈기조(51)는 유입수 내의 잉여산소를 제거하여 무산소조(52)로 투입하는 역할을 함으로써, 탈질효율을 극대화시키는 것이다. 즉, 상기 탈기조(51)가 없다면 폭기조(53)의 잉여 산소가 탈질화에 저해요인으로 작용하는바, 탈기조(51)를 구비하여 잉여 산소를 모두 제거하므로 혐기성 미생물 활동에 최적의 상태를 유지한다. 상기 탈기조는 체류시간을 1일 이상 확보한다. 그리고 상기 무산소조(52)에서는 체류시간을 4일 이상 확보하여 충분한 탈질이 일어나도록 한다. 또한, 상기 폭기조(53)는 산소를 공급하여 호기성균에 의한 유기물의 분해를 위한 장치이다. 따라서, 상기 폭기조(53)에서 공급되는 처리수는 침전물을 포함하는바, 상기 처리수를 침전조(54)로 공급한다. 상기 침전조(54)는 유입된 유입수의 슬러지를 침전시키고 이를 분리시킨다.

본 발명에서는 상기 생물학적 처리장치(50)를 통해 질소 및 유기물을 1차적으로 제거한다.

그리고 상기와 같이 구성되는 생물학적 처리장치(50)에는 물리적 처리장치가 연결설치되는데, 상기 물리적 처리장치는 분리막조(60), 역삼투압 장치(80)를 포함한다.

상기 분리막조(70)는 정밀여과막(M/F), 한외여과막(U/F) 중 어느 하나 또는 둘 모두를 이용할 수 있는데, 이를 이용하여 부유물질을 제거한다. 이때 상기 M/F 및 U/F는 평막을 사용하여 막끊김 현상을 방지한다.

그리고 상기 역삼투압 장치(80)는 상기 분리막조(60)를 통해 유입된 유입수 중에 잔류하고 있는 이온성분 등을 제거하기 위한 목적의 장치로서, 역삼투압 장치(80)에 의해서 축산폐수는 원수 대비 BOD, COD, SS 등을 95% 이상 제거하고, 색도를 제거하여 방류수의 수질기준을 충족시키면서 심미적 효과를 높이는 역할을 한다.

상기 R/O를 거친 처리수는 방류조(90)를 거쳐 방류되고, R/O에 의해 농축된 농축수 중 일부는 액비로 사용되고, 일부는 재처리를 위하여 폭기조(53)로 공급되도록 한다.

또한, 상기 분리막조(60)와 역삼투압 장치(80)의 사이에 활성탄 여과조(70)를 추가로 포함하여, 상기 분리막조(60)로부터 유입된 유입수가 활성탄 여과조(70)를 통과하여 역삼투압장치(80)로 유입될 수 있다. 이때 상기 활성탄 여과조(70)는 활성탄막(71)과, 상기 활성탄막(71)을 통과한 처리수가 유입되는 처리수조(72)로 구성된다.

본 발명의 축산폐수 처리장치는 탈질, 탈인 효율 등을 증대시키기 위하여, 각 장치별로 내부반송이 가능하도록 별도의 반송라인이 설치될 수 있다. 즉, 도 2에서와 같이, 상기 분리막조(60), 침전조(54)의 침전 슬러지 등은 내부 반송라인을 통해 폭기조(53), 유량조정조(40), 원수집수조(10) 등으로 반송될 수 있다.

또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 탈질, 탈인 효율 및 미생물의 농도 조절을 위해 각 구성장치 간 반송라인을 더 포함할 수도 있음은 당연하다.

한편, 상기 M/F, U/F, R/O 장치 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 장치이므로, 이 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

충남에 보령시에 위치한 M 농장의 축산폐수를 집수하고, 이를 집수조에서 3일간 체류시킨 후, 응집조에 공급하였다. 그리고 상기 응집조에 염화제이철을 pH가 7.0이 되도록 투입하고, 양이온 고분자 응집제를 2kg 투입하여 30분간 반응시켜 침전물을 발생시켰다. 그리고 이를 벨트프레스로 고액분리하고, 그 여액을 탈기조, 무산소조, 폭기조 및 침전조를 경유시켰다. 이때 그 체류기간은 탈기조 1일, 무산소조 5일, 폭기조 15일이었으며, 상기 침전조를 통해 슬러지를 제거하였다. 그리고 침전조로부터 분리된 여액을 M/F로 처리하였다. 그리고 이를 역삼투막(R/O, reverse osmosis) 장치로 처리하여 이온 및 오염물질을 제거함으로써, 최종 방류수를 얻었다.

상기 실시예의 테스트 용량은 5㎥/일이었으며, M/F와 RO 장치는 S사의 것을 사용하였다.

그리고 화학응집, 생물학적 처리, M/F 처리, R/O 처리 후, 생화학적산소요구량(BOD), 화학적산소요구량(COD), 부유물질(SS), 총 질(T-N), 총 인(T-P)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 그리고, 각 처리 별 사진을 도 3 내지 도 6에 나타내었다.

수질 분석 결과.

구분	BOD(㎎/ℓ)	COD(㎎/ℓ)	SS((㎎/ℓ)	T-N(㎎/ℓ)	T-P((㎎/ℓ)
원수	31,771	20,040	32,000	9,637	2,178
화학응집 후	5,567	3,167	4,050	5,844	73.4
생물학적 처리 후	172	1,281	420	984	24
M/F 처리 후	52	980	1	988.9	11
R/O 처리 후	0.4	2.0	불검출	167.5	0.038

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 최종적인 R/O 처리 후 BOD, COD, S, T-N, T-P가 모두 현저히 낮아 우수한 수질을 확보할 수 있음을 확인하였다.

또한, 도 3 내지 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 생물학적 처리까지는 색도가 거의 개선되지 않았으나, 물리적 처리, 즉 M/F 및 R/O 처리한 최종수가 투명하여 물리적 처리를 통해 색도를 완전히 제거할 수 있음을 확인하였다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10: 원수집수조 20: 응집조 30: 고액분리기
40: 유량조정조 50: 생물학적 처리조 51: 탈기조
52: 무산소조 53: 폭기조 54: 침전조
60: 분리막조 70: 활성탄 여과조 71: 활성탄막
72: 처리수조 80: 역삼투압 장치 90: 방류조

Claims

축산폐수를 집수하는 원수집수조(10)와, 약품조(21)를 통해 응집제를 공급받아 상기 원수집수조(10)로부터 유입되는 축산폐수에 분산되어 있는 미소립자들을 응집해서 큰 응집체의 침전물을 발생시키는 응집조(20)와, 상기 응집조(20)로부터 유입되는 유입수를 벨트프레스를 이용하여 고액분리하되, 상기 벨트프레스의 시그너벨트에서 분리되는 여액과 본벨트에서 분리되는 여액을 따로 공급하는 고액분리기(30)와, 상기 고액분리기(30)로부터 유입되는 유입수의 유량을 조정하는 유량조정조(40)와, 상기 유량조정조(40)로부터 유입되는 유입수를 생물학적으로 처리하기 위해 탈기조(51), 무산소조(52), 폭기조(53) 및 침전조(54)를 포함하는 생물학적 처리조(50)와, 상기 생물학적 처리조(50)로부터 유입되는 유입수를 정밀여과막, 한외여과막 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 분리막조(60)와, 상기 분리막조(60)로부터 유입되는 유입수가 통과하는 활성탄 여과조(70)와, 상기 활성탄 여과조(70)를 통과하여 유입되는 유입수를 역삼투막(RO, reverse osmosis)으로 처리하는 역삼투압 장치(80)와, 상기 역삼투압 장치(80)로부터 유입되는 유입수를 방류하기 위한 방류조(90)와, 상기 분리막조(60) 및 상기 침전조(54) 중 적어도 어느 하나에 침전된 슬러지를 상기 폭기조(53), 상기 유량조정조(40) 및 상기 원수집수조(10) 중 적어도 어느 하나로 반송하는 반송라인을 포함하되, 상기 생물학적 처리조(50)는 유입되는 유입수 내의 잉여산소를 제거하는 상기 탈기조(51)와, 상기 탈기조(51)로부터 투입된 유입수를 탈질하는 상기 무산소조(52)와, 상기 무산소조(52)로부터 유입된 유입수에 포함된 잉여산소를 제거하여 여 협기성 미생물 활동에 최적의 상태를 유지하고, 산소를 공급하여 호기성균에 의한 유기물을 분해하는 상기 폭기조(53)와, 상기 폭기조(53)로부터 유입된 유입수의 슬러지를 침전시키는 상기 침전조(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치를 이용한 축산폐수 처리방법에 있어서,
(a) 축산농가로부터 상기 원수집수조(10)를 통해 축산폐수를 집수하는 단계;
(b) 상기 원수집수조(10)를 통해 집수된 원수를 상기 응집조(20)를 통해 화학응집하여 침전물을 발생시키는 단계;
(c) 상기 응집조(20)를 통해 화학응집된 처리수를 상기 고액분리기(30)를 통해 고액분리하여 침전물을 분리하는 단계;
(d) 상기 고액분리기(30)를 통해 고액분리된 여액을 상기 탈기조(51), 상기 무산소조(52), 상기 폭기조(53) 및 상기 침전조(54)를 포함하는 상기 생물학적 처리조(50)를 통해 생물학적 처리하여 질소, 인 및 유기물을 제거하는 단계;
(e) 상기 생물학적 처리조(50)를 통해 생물학적 처리된 처리수를 상기 분리막조(60)를 통해 정밀여과막(M/F, Micro Filteration), 한외여과막(U/F, Ultra Filteration) 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 단계;
(f) 상기 분리막조(60)를 통해 부유물질이 제거된 처리수를 상기 활성탄 여과조(70)를 통해 여과하는 단계; 및
(g) 상기 활성탄 여과조(70)를 통해 부유물질이 제거된 처리수를 상기 역삼투압 장치(80)를 통해 역삼투막(R/O, reverse osmosis)으로 처리하여 이온 및 오염물질을 제거하는 단계; 를 포함하되,
상기 (d) 단계는 상기 무산소조(52)의 체류시간을 4~6일로 하는,
것을 특징으로 하는 축산폐수 처리방법.
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축산폐수를 집수하는 원수집수조(10);
약품조(21)를 통해 응집제를 공급받아 상기 원수집수조(10)로부터 유입되는 축산폐수에 분산되어 있는 미소립자들을 응집해서 큰 응집체의 침전물을 발생시키는 응집조(20);
상기 응집조(20)로부터 유입되는 유입수를 벨트프레스를 이용하여 고액분리하되, 상기 벨트프레스의 시그너벨트에서 분리되는 여액과 본벨트에서 분리되는 여액을 따로 공급하는 고액분리기(30);
상기 고액분리기(30)로부터 유입되는 유입수의 유량을 조정하는 유량조정조(40);
상기 유량조정조(40)로부터 유입되는 유입수를 생물학적으로 처리하기 위해 탈기조(51), 무산소조(52), 폭기조(53) 및 침전조(54)를 포함하는 생물학적 처리조(50);
상기 생물학적 처리조(50)로부터 유입되는 유입수를 정밀여과막, 한외여과막 중 어느 하나 또는 둘 모두로 처리하여 부유물질(Suspended Solid)을 제거하는 분리막조(60);
상기 분리막조(60)로부터 유입되는 유입수가 통과하는 활성탄 여과조(70);
상기 활성탄 여과조(70)를 통과하여 유입되는 유입수를 역삼투막(RO, reverse osmosis)으로 처리하는 역삼투압 장치(80);
상기 역삼투압 장치(80)로부터 유입되는 유입수를 방류하기 위한 방류조(90); 및
상기 분리막조(60) 및 상기 침전조(54) 중 적어도 어느 하나에 침전된 슬러지를 상기 폭기조(53), 상기 유량조정조(40) 및 상기 원수집수조(10) 중 적어도 어느 하나로 반송하는 반송라인; 을 포함하되,
상기 생물학적 처리조(50)는 유입되는 유입수 내의 잉여산소를 제거하는 상기 탈기조(51)와, 상기 탈기조(51)로부터 투입된 유입수를 탈질하는 상기 무산소조(52)와, 상기 무산소조(52)로부터 유입된 유입수에 포함된 잉여산소를 제거하여 여 협기성 미생물 활동에 최적의 상태를 유지하고, 산소를 공급하여 호기성균에 의한 유기물을 분해하는 상기 폭기조(53)와, 상기 폭기조(53)로부터 유입된 유입수의 슬러지를 침전시키는 상기 침전조(54)를 포함하는,
것을 특징으로 하는 축산폐수 처리장치.
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