KR101510416B1 - 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 - Google Patents

고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것으로, 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물로 40 ~ 60℃ 범위에서 처리하는 폭기반응조와, 상기 폭기반응조의 외부에 설치된 블로워로부터 공기를 공급받아 미세한 공기방울로 만드는 산기관 및, 상기 폭기반응조에서 처리된 처리수를 유입 받아 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리시킨 후 미생물 슬러지를 상기 폭기반응조 반송시키며, 맑은 액은 방류시키는 침전조를 포함하고, 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물이 식종된 폭기반응조에40 ~60℃ 범위에서 반응시키는 단계와, 상기 폭기반응조의 외부에 설치된 블로워로부터 공기를 공급받아 음향공진 산기관을 통하여 미세한 공기방울로 전환시키는 단계및, 상기 폭기반응조에서 처리된 폐수를 침전조로 이송하여 미생물 슬러지는 상기 폭기반응조로 반송시키고, 맑은 액은 방류시키는 단계를 포함하는 폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법{Apparatus And Method For Treating High Concentrated Organic or high salinity waste water}
본 발명은 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 석유화학공장, 정유공장과 같이 유독성 화학제품을 생산하는 공정으로부터 배출되는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.
주로 석유화학공장이나 정유공장에서 발생하는 유기성 폐수는 고농도, 강산, 강염기, 유독성 또는 고염분도 등의 특성을 가지고 있으며, 이의 처리를 위해서는 해양투기, 액상소각 및 증발농축이 큰 비중을 차지하고 있다.
하지만, 해양투기 방법은 2014년부터 전면 금지되고, 다른 물리화학적 처리 방법은 부담스러운 초기 투자비와 높은 운전유지 비용, 2차 환경오염의 문제가 있다.
미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 생물학적 처리방법은 2차 오염의 가능성이 적고 물리화학적 처리 보다 경제적이고 효율적인 특성을 가지고 있어 널리 이용되고 있으나, 일반 표준 활성오니법으로는 고농도 폐수를 고부하로 처리하는 것은 불가능하며, 특히 페놀 등의 독성 성분이 함유된 폐수는 물리화학적 처리 방법의 병행 없이는 해결책이 없는 실정이다.
또한, 염분도가 높은 폐수의 경우 표준 활성오니법으로 처리하기 위해서는 염분도가 통상 1% 이하가 되도록 희석해야 하기 때문에 희석을 위한 용수의 사용량이 증가되는 문제점이 있다.
최근 이러한 문제를 해결하기 위해 분해속도가 빠르고 독성물질에 대한 내성을 갖고 있는 호기성 박테리아를 이용하여 유기성 폐수를 고부하 조건에서도 생물학처리가 일부 가능하게 되었으나, 고부하에 따른 폭기반응조의 온도상승으로 미생물의 과성장에 따른 분산증식이 발생하여 처리수가 혼탁해지고, 원생동물의 사멸로 인해 플럭형성이 불량해지면서 슬러지 침강성이 나빠지는 문제가 발생하고 있다.
폭기반응조의 온도 상승은 유입폐수의 온도, 태양의 복사열, 블로워(Blower)로부터 공급되는 고온의 공기 그리고 미생물의 대사열 등에 의한 영향을 받으며, 고부하 처리의 경우에는 대사열에 의한 온도 상승이 가장 큰 원인이 된다. 고부하 처리의 경우 폭기반응조 온도는 보통 40℃ 이상으로 유지되며 특히 하절기에는 50℃까지 상승한다. 이러한 온도 상승은 중온성 미생물을 폐수처리에 이용하는 국내 석유화학업계 폐수처리장의 현실을 감안할 때 처리효율의 하락이 불가피하므로, 이를 방지하기 위해 냉각탑과 열교환기를 설치하여 강제로 폭기액의 온도를 낮추고 있다.
보통 폭기반응조의 수온이 중온성 미생물의 대사 최적 온도 범위인 40℃ 이하 범위가 유지되도록 냉각탑과 열교환기 그리고 냉각수 및 폭기액의 순환펌프를 포함하는 설계가 이루어지며, 처리 효율 유지를 위해 상당한 양의 에너지 소비가 수반된다. 또한 폭기반응조의 온도상승은 산소공급율을 저하시켜 보다 많은 공기가 필요하므로, 효율적인 산소전달이 가능한 산기관의 역할도 매우 중요하다.
생물학적 처리에서는 슬러지의 제어도 매우 중요한데, 상기 언급한 바와 같이 온도상승으로 인해 발생하는 플럭형성 불량 및 침강성 저하의 문제는 고염폐수를 처리하는 생물학적 처리과정에서도 나타난다. 고염폐수를 처리하는 과정에서는 플럭이 해체되어 분산되고 이로 인해 처리수가 혼탁하며 침강성이 매우 나쁜 문제가 발생한다.
또한, 고부하 생물학적 처리에서 가장 심각한 문제 중 하나가 바로 거품문제이다. 거품은 스프레이 등 물리적 방법을 사용할 때 금방 사라지는 일반 거품들이 있는 반면에, 기포 안정성이 매우 커서 소포제를 사용하여야 겨우 파괴되는 거품(Foam)이 있다. 문제가 되는 것은 후자의 경우로 주로 방선균에 의해 발생하며, 그 외의 인자로는 염류, 온도, 계면활성물질 등이 있다. 이렇게 발생된 거품은 유발 인자를 제거하지 않는 이상은 없어지지 않는 특징이 있어서 지속적인 소포제의 주입이 필요하게 되어 약품사용량이 증가하게 된다. 현재 소포방식을 보면 스프레이를 통한 방법의 경우 물리적인 소포에 국한되어 있고, 소포제를 사용하는 경우 사용된 소포제가 폭기반응조 내에 잔존하게 되면 소포제에 함유된 유화제 분리에 의한 추가적인 기포생성을 야기할 수 있다. 상기 두 방법 모두 거품의 원인이 되는 인자를 근본적으로 해소하지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온에서도 생물학적 공정을 통해 안정적으로 처리할 수 있게 한 것으로, 첫째로, 고온에서 독성 및 고염도 폐수에 대한 우수한 활성을 나타내는 균주의 군집(Anoxybacillus spp., Bacillus spp., Chelatococcus spp., Brevibacillus spp., Acinetobacter spp., Halobacterium spp., Thermohalobacter spp.등)을 이용하여 40 ~ 60℃ 범위의 고온 환경 및 염분도 3 ~ 6 % 범위의 고염분도 환경에서 고부하 폐수처리가 가능한 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
둘째로, 폭기반응조에 진동 및 음파에너지를 이용하여 공기방울과 물의 접촉면적을 넓게 하고, 산소전달 효율을 극대화시킨 음향공진산기관을 사용하여, 고온에서 미생물에게 효과적인 산소 전달뿐만 아니라, 폭기반응조의 혼합 효과를 극대화하여 고부하 폐수처리가 가능한 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
셋째로, 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고부하로 처리하는 과정에서 폭기반응조 상부에 다량의 거품이 발생할 수 있고, 이 경우 기존에는 소포제를 사용하거나 상부에 물을 스프레이하여 물리적으로 거품을 파괴하는 방법을 사용하는데, 스프레이를 통한 방법의 경우 물리적인 소포에 국한되어 있고, 소포제를 사용하는 경우 사용된 소포제가 폭기반응조 내에 잔존하게 되면 소포제에 함유된 유화제 분리에 의한 추가적인 기포생성을 야기할 수 있다. 거품은 일정 두께이상 커지지 않고 중력의 영향을 받아 흘러가므로 발생된 거품이 모아져 지나갈 수 있는 소포장치가 설치된 거품이송로(소포로)를 폭기반응조 내부에 설치하고, 침전조 방류수와 소포제를 스프레이하여 소포로로 지나가는 거품을 파괴하고자 하였으며, 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 침전조로 바로 배출되도록 하여 거품유발 인자를 폭기반응조에서 분리시켜 효과적인 거품제거가 가능한 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
넷째로, 처리 대상 폐수의 독성 및 염분으로 인해 미생물의 활성이 영향을 받을 수 있으므로, 안정적인 처리 효율을 위해서는 미생물의 활성을 지속적으로 모니터링 하는 것이 필요하며, 이를 위해 미생물 활성측정 장치를 이용하여 미생물의 활성을 최적 상태로 유지할 수 있는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다섯째로, 고농도, 고염도 폐수의 고온처리로 인해 발생하는 슬러지 해체 및 슬러지 혼탁, 이로 인한 침강성 불량의 문제는 침전조가 제 역할을 할 수 없게 만들기 때문에, 이의 해결을 위해 침전조 표면부하를 표준활성슬러지법(16.3 ~ 32.6 ㎥/㎡ㆍday)의 50% 가량 낮추어 (8 ~ 16 ㎥/㎡ㆍday) 설계하거나 부상조를 설치하여 고액분리효과를 증대시킬 수 있는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물로 40 ~ 60℃ 범위에서 처리하는 폭기반응조와, 상기 폭기반응조의 외부에 설치된 블로워로부터 공기를 공급받아 미세한 공기방울로 만드는 산기관 및, 상기 폭기반응조에서 처리된 처리수를 유입받아 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리시킨 후 미생물 슬러지를 상기 폭기반응조 반송시키며, 맑은 액은 방류시키는 침전조를 포함하되, 상기 폭기반응조의 내부에는 상기 폭기반응조에서 발생된 거품을 파괴하는 소포로가 설치되고, 상기 소포로는 거품유입부, 거품감지부, 파포액 배출구 및, 스프레이 노즐로 구분되며, 상기 거품감지부의 내부에는 2개의 거품센서가 서로 높이가 다르게 설치되고, 상기 소포로에는 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 상기 거품유입부의 외부로 배출되지 않도록 하는 제1 방지막과, 상기 거품감지부로 상기 폭기반응조의 거품이 유입되지 않도록 하여 상기 거품유입부로 유입된 거품이 자연스럽게 상기 거품감지부로 이동되게 하는 제2 방지막이 설치되고, 상기 소포로의 바닥면은 상기 폭기반응조의 수위보다 높게 위치되게 하고, 상기 거품유입부에서 상기 거품감지부로 0.5%의 구배를 주어 파포액이 중력에 의해 상기 파포액 배출구를 통해 상기 침전조로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물이 식종된 폭기반응조에서 40 ~ 60℃ 범위에서 반응시키는 단계와, 상기 폭기반응조의 외부에 설치된 블로워로부터 공기를 공급받아 음향공진 산기관을 통하여 미세한 공기방울로 전환시키는 단계 및, 상기 폭기반응조에서 처리된 처리수를 침전조로 이송하여 미생물 슬러지와 맑은 액로 분리시킨 후 미생물 슬러지는 상기 폭기반응조로 반송시키고, 맑은 액은 방류시키는 단계를 포함하되, 상기 폭기반응조에 설치된 소포로의 거품센서를 통해 상기 폭기반응조에서 발생한 거품을 2단계로 제거하는 단계를 포함하고, 상기 소포로는 거품유입부, 거품감지부, 파포액 배출구 및, 스프레이 노즐로 구분되며, 상기 거품감지부의 내부에는 2개의 거품센서가 서로 높이가 다르게 설치되고, 상기 소포로에는 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 상기 거품유입부의 외부로 배출되지 않도록 하는 제1 방지막과, 상기 거품감지부로 상기 폭기반응조의 거품이 유입되지 않도록 하여 상기 거품유입부로 유입된 거품이 자연스럽게 상기 거품감지부로 이동되게 하는 제2 방지막이 설치되고, 상기 소포로의 바닥면은 상기 폭기반응조의 수위보다 높게 위치되고, 상기 거품유입부에서 상기 거품감지부로 0.5%의 구배를 주어 파포액이 중력에 의해 상기 파포액 배출구를 통해 상기 침전조로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법을 제공한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 고농도 유기성 및 고염도 폐수를 고온에서도 생물학적 공정을 통해 안정적으로 처리할 수 있게 한 것으로, 첫째로, 고온에서 독성 및 고염도 폐수에 대한 우수한 활성을 나타내는 균주의 군집(Anoxybacillus spp., Bacillus spp., Chelatococcus spp., Brevibacillus spp., Acinetobacter spp., Halobacterium spp., Thermohalobacter spp.등)을 이용하여 40 ~ 60℃ 범위의 고온 환경 및 염분도 3 ~ 6 % 범위의 고염분도 환경에서 고부하 폐수처리가 가능한 효과가 있다.
둘째로, 폭기반응조에 진동 및 음파에너지를 이용하여 공기방울과 물의 접촉면적을 넓게 하고, 산소전달 효율을 극대화시킨 음향공진산기관을 사용하여, 고온에서 미생물에게 효과적인 산소 전달뿐만 아니라, 폭기반응조의 혼합 효과를 극대화하여 고부하 폐수처리가 가능한 효과가 있다.
셋째로, 고농도 및 고염도 폐수를 고부하로 처리하는 과정에서 폭기반응조 상부에 다량의 거품이 발생할 수 있고, 이 경우 기존에는 소포제를 사용하거나 상부에 물을 스프레이하여 물리적으로 거품을 파괴하는 방법을 사용하는데, 스프레이를 통한 방법의 경우 물리적인 소포에 국한되어 있고, 소포제를 사용하는 경우 사용된 소포제가 폭기반응조 내에 잔존하게 되면 소포제에 함유된 유화제 분리에 의한 추가적인 기포생성을 야기할 수 있다. 거품은 일정 두께이상 커지지 않고 중력의 영향을 받아 흘러가므로 발생된 거품이 모아져 지나갈 수 있는 거품이송로(소포로)를 폭기반응조 내부에 설치하고, 침전조 방류수와 소포제를 스프레이하여 소포로로 지나가는 거품을 파괴하고자 하였으며, 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 침전조로 바로 배출되도록 하여 거품유발 인자를 폭기반응조에서 분리시켜 효과적인 거품제거가 가능한 효과가 있다.
넷째로, 처리 대상 폐수의 독성 및 염분으로 인해 미생물의 활성이 영향을 받을 수 있으므로, 안정적인 처리 효율을 위해서는 미생물의 활성을 지속적으로 모니터링 하는 것이 필요하며, 이를 위해 이동식 미생물 활성측정 장치를 이용하여 미생물의 활성을 최적 상태로 유지할 수 있는 효과가 있다.
다섯째로, 고온, 고염도 폐수처리로 인해 발생하는 슬러지해체 및 슬러지혼탁, 이로 인한 침강성 불량의 문제는 침전조가 제 역할을 할 수 없게 만들기 때문에, 이의 해결을 위해 침전조 표면부하를 표준활성슬러지법(16.3 ~ 32.6 ㎥/㎡ㆍday)의 50% 가량 낮추어 (8 ~ 16 ㎥/㎡ㆍday)설계하거나 부상조를 설치하여 고액분리효과를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치는 폭기반응조(100), 산기관(110), 활성확인조(120), 소포로(130), 침전조(140), PC 제어장치(150)로 이루어진다.
폭기반응조(100)는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 식종된 고온성 미생물로 처리하는 장치로서, 식종된 미생물은 일반 활성오니와는 다른 세균성 미생물(Bacteria)로 일반 광학현미경으로는 식별이 힘들고, 호기성 상태에서 처리속도가 일반활성오니의 5 ~ 10배 빠른 특징으로 가지고 있으며, 페놀과 같은 독성 물질에 대한 내성이 있고, 바닷물보다도 높은 3 ~ 6 % 범위의 염분도 환경에서도 높은 활성을 보이고, 40 ~ 60℃ 범위의 고온 환경에서도 높은 활성을 유지하는 특징이 있다.
이러한 미생물은 고온, 고염도 환경에서 활성을 갖는 것으로서 예를 들면, Anoxybacillus spp., Bacillus spp., Chelatococcus spp., Brevibacillus spp., Acinetobacter spp., Halobacterium spp., Thermohalobacter spp.에 속하는 세균성 미생물(Bacteria)들로 구성되는 군집이다.
아울러, 폭기반응조(100)에는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수의 처리 시 폭기반응조의 DO농도, pH값, 온도를 확인하기 위한 DO센서, pH센서, 온도센서가 구비된다.
또한, 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 폭기반응조(100)에 공급하는 라인에는 유입폐수량 컨트롤밸브(105)가 구비된다.
산기관(110)은 폭기반응조(100)의 외부에 설치된 블로워(102)로부터 공급되는 공기를 미세한 공기방울로 만든다.
산기관(110)은 공기 중에 음향에너지를 공급하여 산소용해작용을 촉진시키고, 소용돌이 현상에 의해 산소공급률을 증가시키고 전력비용을 감소시키는 음향공진산기관인 것이 바람직하다.
이러한, 음향공진산기관은 디스크타입이나 멤브레인타입 산기관과 달리 막힘 문제가 전혀 발생하지 않고 파손이 되지않아 반영구적이며, 기포가 넓게 퍼져서 고효율, 고용량으로 경제적이므로 고부하의 처리에 매우 적합하다.
또한, 음향공진산기관은 고염분도 환경에서 부식이 발생되지 않도록 SUS316재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
활성확인조(120)는 폭기반응조(100)의 내부에 설치된, 폭기반응조(100) 용적의 1%이하의 작은 폭기조로 폭기반응조(100)의 미생물활성을 확인하기 위한 반응조이다.
이러한, 활성확인조(120)는 폭기반응조(100)의 내부 일측에 위치하며, 폭기반응조(100)의 슬러지액은 슬러지 주입배관(122)을 따라 활성확인조(120)로 지속적으로 유입되며, 활성확인조(120)로 유입된 슬러지액은 활성확인조(120)의 오버플로우 라인(123)을 통해 폭기반응조(100)로 배출된다.
또한, 활성확인조(120)는 DO센서(124)를 통해 DO농도의 변화를 감지하여 미생물의 활성상태를 확인한다.
여기서, DO농도의 변화를 통한 활성은 활성확인조(120)에 폭기반응조(100)로 유입되는 동일폐수가 유입되다가 프로그램제어로 인해 유입이 중단되었을 때, 미생물의 활성이 활발하면 활성확인조(120)의 DO농도는 급격하게 상승하고, 고부하거나 미생물의 활성이 나쁘면 활성확인조(120)의 DO농도는 매우 더디게 상승하는 것으로 확인한다.
따라서, 폭기반응조(100)로 유입되는 동일폐수의 활성확인조(120) 유입이 중단된 후 활성확인조(120) 내의 DO농도 값의 변화정도를 파악하여 폐수유량의 제어가 가능하기 때문에 폭기반응조로 유입되는 유입폐수의 중단없이 안정적인 폐수의 처리 및 미생물의 활성 확인이 가능하다.
소포로(130)는 폭기반응조(100)의 내부 타측에 설치되어 폭기반응조(100)에서 발생된 거품을 제거하는 것으로, 거품유입부(130a), 거품감지부(130b) 및, 파포액 배출구(130c)로 구분되며 상부에는 스프레이 노즐(134)이 설치되며, 거품감지부 내부에는 거품감지부 입구 하단에 거품센서(132a)와 거품감지부 중앙부 상단에 거품센서(132b)가 서로 높이 및 위치가 다르게 설치된다.
폭기반응조(100)에서 발생된 거품이 소포로(130)로 유입되고 2개의 거품센서(132a, 132b) 중 높이가 낮게 설치된 거품센서(132a)가 거품을 감지하게 되면 후술하는 침전조(140)에서 방류되는 방류수가 방류수 반송펌프(142)를 통해 스프레이노즐(134)로 공급된 후 분사되게 하여 거품을 물리적으로 파괴시키고, 높이가 높게 설치된 다른 하나의 거품센서(132b)는 스프레이노즐(134)을 통해 분사되는 방류수에 의해 파괴되지 않는 거품을 감지하여 폭기반응조(100)의 외부에 설치된 소포제저장탱크(136)에 저장된 소포제가 소포제 공급펌프(136a)를 통해 스프레이노즐(134)로 공급되게 하여 방류수 스프레이만으로 파괴되지 않은 거품을 파괴한다.
여기서, 거품유입부 외부로 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 배출되는 것을 방지하기 위한 방지막(133a)은 소포로 바닥으로부터 10cm 높이로 설치되며, 거품감지부로 폭기반응조의 거품이 유입되는 것을 방지하는 방지막(133b)은 소포로 바닥으로부터 1m 이상 높이로 설치되어 거품유입부로 유입된 거품이 자연스럽게 거품감지부로 이동하도록 하였으며, 소포로 바닥면은 폭기반응조 수위보다 20cm 높게 위치하며, 소포로의 폭은 1m 이상으로 하고 거품유입구에서 거품감지부로 0.5%의 구배를 주어 파포액이 중력에 의해 파포액 배출구로 배출되도록 한다.
또한, 소포로(130)에서는 거품센서(132a, 132b)가 거품을 감지하면 스프레이노즐(134)을 통해 방류수 및 소포제를 거품에 분사하여 거품을 파괴시킨 후 파포된 액체와 거품 제거에 사용된 방류수가 침전조(140)로 다시 유입되도록 하기 때문에 폭기반응조(100)에 직접 소포제가 유입되지 않아 소포제에 함유된 유화제 분리에 의한 추가적인 기포생성을 방지할 수 있으며, 소량의 소포액으로 거품을 제거할 수 있다.
폭기반응조(100)의 미생물은 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 속의 오염물질을 제거하는 과정에 필요한 대사촉진 영양물질이 필수적으로 요구되는데, 폭기반응조(100)의 외부에 설치된 영양제 저장탱크(137)에 저장된 영양제가 영양제 공급펌프(137a)를 통해 폭기반응조(100)로 공급되게 하여 미생물 대사를 활성화시킬 수 있도록 한다.
침전조(140)는 폭기반응조(100)에서 처리된 처리수를 유입받아 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리시킨 후 미생물 슬러지를 폭기반응조(100)로 반송시키며, 맑은 액은 방류시킨다.
아울러, 침전조(140) 대신에 부상조가 사용되는 것도 가능하다.
이때, 침전조의 표면부하는 표준활성슬러지법(16.3 ~ 32.6 ㎥/㎡ㆍday)의 50% 가량으로 낮추어(8 ~ 16 ㎥/㎡ㆍday) 설계되는 것이 바람직하다.
PC 제어장치(150)는 활성확인조(120) 및 소포로(130)에 구비된 계측기를 관찰하고 제어하는 것으로서, 제어프로그램을 이용하여 폭기반응조(100)로 유입되는 동일폐수를 활성확인조(120)로 지속적으로 공급하다 상기 폐수의 공급을 일정 시간간격으로 중단시키고, 이때의 활성확인조(120)의 DO농도의 변화를 측정하는 것으로 폭기반응조(100)의 미생물 활성상태를 진단하여 미생물활성에 따라 폭기반응조(100)로 공급되는 폐수유량을 조절할 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법은 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물이 식종된 폭기반응조(100)에서40 ~ 60℃ 범위에서 반응시키는 단계와, 폭기반응조(100)의 외부에 설치된 블로워(102)로부터 공기를 공급받아 음향공진 산기관(110)을 통하여 미세한 공기방울로 전환시키는 단계 및, 폭기반응조(100)에서 처리된 폐수를 침전조(140)로 이송시켜 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리시킨 후 미생물 슬러지를 폭기반응조(100)로 반송시키고, 맑은 액은 방류시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
반응단계는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 미생물이 식종된 폭기반응조에 공급하여 반응되게 한다.
반송 및 방류단계는 폭기반응조(100)에서 처리된 폐수를 침전조(140)로 이송시켜 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리시킨 후 미생물슬러지를 폭기반응조(100)로 반송시키고, 맑은 액은 방류시킨다.
제어단계는 폭기반응조(100)에 설치된 활성확인조(120)의 용존산소값(DO)으로 미생물 활성을 진단하고, PC 프로그램으로 부대시설을 제어한다.
여기서, 폭기반응조(100)의 슬러지액 온도는 40 ~ 60℃, 염분도는 3 ~ 6%의 범위에서 운전되도록 관리되는 것이 바람직하다.
또한, 활성확인조(120)에 폭기반응조로 유입되는 동일폐수의 간헐적인 유입 중단 때, 활성확인조(120)의 용존산소 농도값을 통한 폭기반응조의 활성상태 진단, 폐수 유량조정 등이 PC 프로그램에 의해 제어되도록 하여 폭기반응조(100)의 미생물 활성을 최상의 상태로 유지할 수 있다.
거품제거 단계는 폭기반응조(100)에 설치된 소포로(130)의 거품센서(132a, 132b)를 통해 폭기반응조(100)에서 발생되어 소포로(130)로 유입되는 거품에 방류수 및 소포제를 분사하여 거품을 파괴시켜 제거하는 것이다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100; 폭기반응조 102; 블로워
105 : 유입폐수량 컨트롤밸브 110; 산기관
120; 활성확인조 122; 슬러지 주입배관
123; 오버플로우 라인 124; DO센서
130; 소포로 132a; 거품센서 1
132b : 거품센서 2 133a : 거품방지막 1
133b : 거품방지막 2 134; 스프레이노즐
135 : 파포액 유출구 136; 소포제 저장탱크
136a; 소포제 공급펌프 137; 영양제 저장탱크
137a; 영양제 공급펌프 140; 침전조 또는 부상조
142; 방류수 반송펌프 150; PC 제어장치

Claims (13)

  1. 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물로 40 ~ 60℃ 범위에서 처리하는 폭기반응조;
    상기 폭기반응조의 외부에 설치된 블로워로부터 공기를 공급받아 미세한 공기방울로 만드는 산기관; 및,
    상기 폭기반응조에서 처리된 처리수를 유입 받아 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리시킨 후 미생물 슬러지를 상기 폭기반응조 반송시키며, 맑은 액은 방류시키는 침전조; 를 포함하되,
    상기 폭기반응조의 내부에는 상기 폭기반응조에서 발생된 거품을 파괴하는 소포로가 설치되고,
    상기 소로포는 거품유입부, 거품감지부, 파포액 배출구 및, 스프레이 노즐로 구분되며, 상기 거품감지부의 내부에는 2개의 거품센서가 서로 높이가 다르게 설치되고,
    상기 소포로에는 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 상기 거품유입부의 외부로 배출되지 않도록 하는 제1 방지막과, 상기 거품감지부로 상기 폭기반응조의 거품이 유입되지 않도록 하여 상기 거품유입부로 유입된 거품이 자연스럽게 상기 거품감지부로 이동되게 하는 제2 방지막이 설치되고,
    상기 소포로의 바닥면은 상기 폭기반응조의 수위보다 높게 위치되게 하고, 상기 거품유입부에서 상기 거품감지부로 0.5%의 구배를 주어 파포액이 중력에 의해 상기 파포액 배출구를 통해 상기 침전조로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산기관은 상기 폭기반응조 내의 미생물에 산소전달율을 높이고 전력비용을 감소시키기 위해 음향공진산기관을 사용하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폭기반응조의 내부에 설치되어 용존산소값(DO)의 변화로 미생물의 활성을 확인하는 활성확인조를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 활성확인조의 용존산소값(DO) 변화에 따라 폭기반응조로의 폐수 유입량을 자동으로 조절하는 PC 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 고농도 유기성 또는 고염도 폐수를 고온성 미생물이 식종된 폭기반응조에서 40 ~60 범위에서 반응시키는 단계;
    상기 폭기반응조의 외부에 설치된 블로워로부터 공기를 공급받아 음향공진 산기관을 통하여 미세한 공기방울로 전환시키는 단계; 및,
    상기 폭기반응조에서 처리된 폐수를 침전조로 이송하여 미생물 슬러지와 맑은 액으로 분리한 후 미생물 슬러지를 상기 폭기반응조로 반송시키고, 맑은 액은 방류시키는 단계;를 포함하고,
    상기 폭기반응조에 설치된 소포로의 거품센서를 통해 상기 폭기반응조에서 발생한 거품을 2단계로 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 소포로는 거품유입부, 거품감지부, 파포액 배출구 및, 스프레이 노즐로 구분되며, 상기 거품감지부의 내부에는 2개의 거품센서가 서로 높이가 다르게 설치되고,
    상기 소포로에는 거품이 파괴되어 생성된 파포액이 상기 거품유입부의 외부로 배출되지 않도록 하는 제1 방지막과, 상기 거품감지부로 상기 폭기반응조의 거품이 유입되지 않도록 하여 상기 거품유입부로 유입된 거품이 자연스럽게 상기 거품감지부로 이동되게 하는 제2 방지막이 설치되고,
    상기 소포로의 바닥면은 상기 폭기반응조의 수위보다 높게 위치되고, 상기 거품유입부에서 상기 거품감지부로 0.5%의 구배를 주어 파포액이 중력에 의해 상기 파포액 배출구를 통해 상기 침전조로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 고온성 미생물은 Anoxybacillus spp., Bacillus spp., Chelatococcus spp., Brevibacillus spp., Acinetobacter spp., Halobacterium spp., Thermohalobacter spp.에 속하는 세균성 미생물(Bacteria)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 폭기반응조 내측에 설치된 활성확인조의 용존산소값(DO)변화로 미생물 활성을 진단하고 그 결과에 따라 PC 프로그램으로 유입 폐수량을 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 폭기반응조에 미생물 영양제를 투입하여 미생물의 대사를 활성화시키기는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 폭기반응조의 슬러지액의 염분도가 3 ~ 6% 범위에서 운전되도록 관리되는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 침전조의 표면부하는 표준활성슬러지법(16.3 ~ 32.6 ㎥/㎡ㆍday)의 50% 이하(8 ~ 16 ㎥/㎡ㆍday)로 설계하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리방법.
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