KR101804555B1 - 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 및 이를 이용한 하수 폐수 고도 처리방법. - Google Patents

고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 및 이를 이용한 하수 폐수 고도 처리방법. Download PDF

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Abstract

본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템은 하수 폐수와 같은 오염물질을 수집하는 집수정과 집수정에 모여진 오염물질의 협잡물을 처리하는 협잡물 처리 수단과, 협잡물이 제거된 오염물질이 포함된 하수, 폐수의 유량을 조절하는 유량 조정 수단과, 유량이 조절된 하수 폐수를 산화시키는 산화 장치 수단과, 산화된 하수 폐수에 대하여 혐기성 소화 공정을 거치고 독성 물질로 작용할 수 있는 황화수소의 발생을 억제하기 위하여 철염을 투입하고 거품발생 및 스컴 제거 설비와 메탄가스 배출 설비가 설치될 수 있는 혐기성 소화 수단과, 상기 혐기성 소화 공정을 거친 하수 폐수에 대하여 슬러지를 침전시키는 슬러지 침전 수단과, 침전 슬러지에 대한 탈수 과정을 이행하는 탈수 수단과, 슬러지가 침전된 하수 폐수에 대하여 화학반응과 응집 과정을 이행하는 화학 반응/응집 수단과, 응집 과정을 거친 하수 폐수에 대하여 오염물질의 침전/부상을 수행하는 침전/부상 수단과, 침전/부상 과정을 거친 오염물질에 대하여 증발 농축과정을 이행하는 증발 농축수단과, 증발 농축된 오염 물질에 대하여 생물학적 과정을 이행하는 생물학적 처리 공정 수단과, 생물학적 처리공정을 거친 하수 폐수에 대하여 여과와 소독 과정을 이행하는 여과/소독 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 및 이를 이용한 하수 폐수 고도 처리방법.{WasteWater High-Class Treatment System to remove High-Density Pollutant and Method thereof}
본 발명은 하수 또는 폐수와 같은 유기 오염 물질이 다량 포함된 곳에서 유기 오염 물질을 효과적으로 처리하는 것에 관한 것이다. 일반적으로 유기 오염 물질의 처리는 유입공정, 포기 공정, 반응공정, 부상/침전 공정 및 배출공정을 포함하여 구성되고 있는 것이다. 즉 본 발명은 상기와 같은 일반적인 고도 처리 공정의 전처리 공정에서의 농축 과정을 통하여 후처리 공정의 처리 부하를 줄여주도록 하는 것에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 종래의 기술은 대한민국 특허 제10-0876323호(2008. 12. 31. 공고)에 개시되어 있는 것이다. 도 1은 상기 종래의 활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치는 유입된 원수의 농도를 균등하게 유지시키기 위한 산기관(14)과 후처리 공정으로 이송시키기 위한 이송펌프(16) 및 유입되는 원수의 양을 감지하여 상기한 이송펌프(16)의 작동을 조절하기 위한 레벨 스위치(18)가 구비되는 것이다. 또한, 상기 유량조정조(10)를 거친 원수는 이송펌프(16)에 의해 원통형의 미세스크린(15)으로 이송되어 원수중의 고형물질이 제거되고, 이러한 고형물질이 제거된 원수는 무산소조(20)로 이송되는 것이다. 상기 무산소조(20)에서는 유량조정조(10)에서 유입된 처리수의 유기물을 이용하여 침전탈기조(60)로부터 반송되는 슬러지내의 질산성 질소(예, NO3-N)를 무산소 조건에서 환원시킴으로써 질소 기체(N2)를 방출시키는 탈질화반응이 일어나게 되며 이러한 과정을 거쳐 환원된 질소 기체는 최종적으로 대기중으로 방출되어 제거되는 것이다. 이때, 무산소조(20)에는 원수와 침전탈기조(60)로부터 반송되는 슬러지가 가라앉지 않고 이들간의 접촉 기회를 많이 부여함으로써 반응을 극대화하기 위한 교반기(22a)(22b)가 구비되는 것이다. 또한, 무산소조(20)에서 탈질화된 원수는 혐기조(30)로 이송되고 혐기 조건하의 혐기조(<39> 30)에서는 무산소조(20)에서 탈질화된 원수를 혐기성 미생물에 의해 처리하여 고분자물질인 폴리-β-히드록시부티레이트를 오르토포스페이트(o-phosphate)로 방출시킴으로써 인 방출이 유도되는 것이다. 이때에도, 혐기조(30)에는 반응을 극대화할 목적으로 교반기(32)가 구비된다. 또한, 혐기조(30)에서 인 방출이 유도된 원수는 접촉산화조(40)로 이송되고 상기 접촉산화조(40)에는 유입된 원수에 잔류하는 유기물과 암모니아성 질소(NH4+-N)를 미생물에 의해 산화(예, NO3-N)시키기 위해 미생물이 부착된 고정상의 접촉여재(46)가 구비되는 것이다. 이러한 고정상의 접촉여재(46)의 사용에 인해, 혐기조(20)에서 방출되었던 오르토포스페이트를 방출된 양의 약 8배까지 고분자 물질인 폴리-β-히드록시부트레이트로 합성하는 것이다. 또한, 이러한 접촉여재의 사용에 의해, 이 반응조(40)로 유입되는 원수와 미생물의 접촉시간이 증가되고 이로 인해 반응조(40)의 크기 또한 감소되어 전체 반응조의 크기를 감소시키는 효과를 가져오는 것이다. 한편, 이 접촉산화조(40)에는 상기 한 접촉여재 외에도 폭기장치인 산기관(44)이 구비되고 상기 접촉산화조(40)에서 처리된 원수는 막분리조(50)로 이송되는 것이다. 이 막분리조(50)에서는 상기한 접촉산화조(40)와 거의 동일한 기능을 수행하게 되며, 반응조(50)내의 분리막, 특히 침지형 막(56)을 이용하여 슬러지 함유 고형 물질과 처리수로 고액분리하게 되는데, 이때 상기한 분리막의 공극이 대장균의 크기 보다 작으므로 부유물질 및 대장균이 여과되는 것이다. 또한, 분리막, 특히 침지형 막(56)은 막의 폐색을 유발시키는 막면오염(fouling)이 발생하는 경우에 별도의 세정조(90)에서 세정되고 또한 활성화장치(100)를 구비하여 생물반응조내의 MLSS농도를 설계치 정도로 높게 유지함으로써 설계수질과는 상이한 저농도 내지는 고농도의 원수가 유입되거나 유량변동이 있는 경우에도 안정되게 대처할 수 있는 것이다. 이 활성화장치(100)는 내부의 에어레이타(111)에 의해 공기가 공급되며 반송되는 슬러지를 장치내에서 일정시간 활성화시켜 막분리조(50)로 보내게 되는 것이다. 또한, 상기 막분리조(50)에는 상기한 구성이외에도 침전탈기조(60)와 유체연통하는 슬리브관(61)이 하부에 구비되고 고액분리된 처리수는 레벨 스위치(57)의 작동으로 흡인펌프(58)에 의한 펌핑에 의해 유량계(59)를 거쳐 처리수조(70)로 이송되어 방류되고 슬러지는 침전탈기조(60)로 슬리브관(61)을 통해 이송되며. 잉여분의 일부 슬러지는 슬러지 저류조(80)로 이송되어 처리되는 것이다. 이후, 슬리브관(61)을 통해 침전탈기조(60)로 유입된 슬러지는 여기에서 용존산소 제거 과정을 거치면서 재차 고액분리되고 고액분리된 슬러지는 반송펌프(62)에 의한 펌핑에 의해 슬러지 반송라인(66)을 거쳐 무산소조(20)로 반송되는 것이다. 또한 슬러지를 활성화장치(100)에 유입시켜 내부에서 일정시간 미생물의 활성화단계를 거친 후 활성화된 슬러지를 생물반응조에 투입하여 생물반응조의 MLSS농도를 설계치 정도의 높은 농도로 일정하게 유지함으로써 유량과 수질의 변화의 폭이 큰 원수가 유입되는 경우에도 완충작용에 의해 안정되게 대처할 수 있는 고도처리 장치를 제공할 수 있다는 장점을 가지는 것이다.
상기와 같은 종래의 활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치는 설계인자를 과다하게 적용하는 경향이 있어 공간적인 규모가 증가하여 토목공사, 건축공사 및 기계 공사 등의 공사비가 과다하게 소요되고 운영 비용이 증가하는 문제점이 있는 것이다. 또한 종래의 활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치는 고농도 대상별로 제거 장치를 설치함으로써 처리시설 다양화로 처리 시설이 복잡하고 안정적인 처리가 되지 못하는 문제점이 있는 것이다. 따라서 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 및 이를 이용한 하수 폐수 고도 처리방법은 전처리 공정에 증발 농축 공정을 추가하도록 함으로써 하단 공정의 설계 인자를 낮추도록 하고 생물화학적 처리 후단에 놓이는 3차 처리 및 고도처리공정을 생략할 수 있도록 함으로써 전체 공정을 간소화하여 처리 비용을 절감하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 다른 목적은 저농도뿐만 아니라 고농도의 오염물질도 같은 공정에서 처리할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템은 하수 또는 폐수와 같은 오염물질을 수집하는 집수정과 집수정에 모여진 오염물질의 협잡물을 처리하는 협잡물 처리 수단과, 협잡물이 제거된 오염물질이 포함된 하수 또는 폐수의 유량을 조절하는 유량 조정 수단과, 유량이 조절된 하수 또는 폐수를 산화시키는 산화 장치 수단과, 산화된 하수 또는 폐수에 대하여 혐기성 소화 공정을 거치고 독성 물질로 작용할 수 있는 황화수소의 발생을 억제하기 위하여 철염을 투입하고 거품발생 및 스컴 제거 설비와 메탄가스 배출 설비가 설치될 수 있는 혐기성 소화 수단과, 상기 혐기성 소화 공정을 거친 하수 폐수에 대하여 슬러지를 침전시키는 슬러지 침전 수단과, 침전 슬러지에 대한 탈수 과정을 이행하는 탈수 수단과, 슬러지가 침전된 하수 폐수에 대하여 화학반응과 응집 과정을 이행하는 화학 반응/응집 수단과, 응집 과정을 거친 하수 폐수에 대하여 오염물질의 침전/부상을 수행하는 침전/부상 수단과, 침전/부상 과정을 거친 오염물질에 대하여 증발 농축과정을 이행하는 증발 농축수단과, 증발 농축된 오염 물질에 대하여 생물학적 과정을 이행하는 생물학적 처리 공정 수단과, 생물학적 처리공정을 거친 하수 폐수에 대하여 여과와 소독 과정을 이행하는 여과/소독 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 하수 폐수는 하수 또는 폐수만일 수 있는 것이고 하 폐수로 기술할 수도 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 및 이를 이용한 하수 폐수 고도 처리방법은 후발 공정의 설계인자 축소로 전체 토목 구조물이 작아져서 토목공사비가 감소하고 후단의 기계설비 및 약품 사용량이 줄어드는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명의 다른 효과는 토목 구조물의 축소로 설치 면적이 축소되며 운영비의 감소 및 전력량도 감소할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명의 다른 효과는 저농도 및 고농도의 오염물질을 같은 과정을 통하여 처리할 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 종래의 활성화장치를 이용한 오폐수 및 하수의 고도처리 장치 구성도,
도 2는 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 구성도,
도 3은 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 방법 제어 흐름도이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 및 이를 이용한 하수 폐수 고도 처리방법을 도 2 내지 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템 구성도이다. 상기도 2에서 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템은 하수 폐수와 같은 오염물질을 집수하는 집수정(100)과 집수정에 모여진 오염물질의 협잡물을 스크린이나 협잡물 제거기 등으로 처리하는 협잡물 처리 수단(110)과, 협잡물이 제거된 하수 폐수에 대하여 다수의 수로로 하수 폐수를 분배하는 방식으로 유량을 조절하는 유량 조절 수단(120)과, 유량이 조절된 하수 폐수를 산화시키는 산화 수단(130)과, 산화된 하수 폐수에 대하여 미생물에 의하여 분해하는 혐기성 소화 공정을 거치고 독성 물질로 작용할 수 있는 황화수소의 발생을 억제하기 위하여 철염을 투입하고 거품발생 및 스컴 제거 설비와 메탄가스 배출 설비가 설치될 수 있는 혐기성 소화 수단(140)과, 상기 혐기성 소화 공정을 거친 하수 폐수에 대하여 슬러지를 1차로 침전시키는 슬러지 침전 수단(150)과, 1차 침전된 슬러지에 대하여 탈수기 또는 농축기를 통해 80% 가량 수분이 제거된 슬러지 케익을 분리배출하는 탈수 수단(160)과, 탈리 여액에 대하여 여액 내 SS(Suspended Solid)를 제거하도록 폴리머와 같은 응집제가 투입되는 것과 같은 화학반응과 응집 과정을 이행하는 화학 반응/응집 수단(170)과, 응집 과정 후 SS를 일정 효율로 제거하는 침전/부상 수단(180)과, 침전/부상 과정을 거친 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 증발 농축을 이행하는 증발 농축수단(190)과, 증발 농축된 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 미생물을 이용한 생물학적 처리 과정을 이행하는 생물학적 처리 공정 수단(200)과, 생물학적 처리공정을 거친 하수 폐수에 대하여 여과와 소독 과정을 이행하는 여과/소독 수단(210)으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
도 3은 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 방법 제어 흐름도이다. 상기도 3에서 본 발명 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 방법은 하수 폐수와 같은 오염물질을 집수하는 단계(S11)와, 집수된 하수 폐수의 헙잡물을 제거하는 단계(S12)와, 협잡물이 제거된 하수 폐수에 대하여 유량을 조절하는 단계(S13)와, 유량이 조절된 하수 폐수를 산화시키는 단계(S14)와, 산화된 하수 폐수를 미생물에 의하여 분해하는 단계(S15)와, 상기 하수 폐수의 슬러지를 1차로 침전시키는 단계(S16)와, 1차 침전된 슬러지에 대하여 탈수하는 단계(S17)와, 상기 탈리 여액에 대하여 화학반응과 응집과정을 이행하는 단계(S18)와, 응집 과정 후 탈리 여액의 SS를 제거하기 위하여 탈리 여액을 침전/부상시키는 단계(S19)와, 상기 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 증발 농축과정을 이행하는 단계(S20)와, 증발 농축된 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 미생물을 이용한 생물학적 처리 과정을 이행하는 단계(S21)와, 생물학적 처리과정을 거친 하수 폐수에 대하여 여과와 소독 과정을 이행하고 방류하는 단계(S22)로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기 S20 단계에는 증발 농축 공정으로 처리수의 온도가 상승되므로 냉각 장치로 처리수를 냉각시킨 후 S21 단계로 이행될 수 있는 것이다. 또한 S21 단계는 방류를 위한 수질 조건에 적합하도록 처리되며 S20 단계에서 BOD(Biochemical Oxygen Demand)와 COD(Chemical Oxygen Demand)가 다량 제거된 경우 유기탄소원과 같은 별도의 영양물질을 투입할 수 있도록 구성할 수도 있는 것이다.
10 : 유량조정조, 16 : 이송펌프,
20 : 무산소조, 60 : 침전탈기조,
100 : 집수정, 120 : 유량 조절수단,
140 : 혐기성 소화수단, 160 : 탈수 수단,
180 : 침전/부상 수단, 200 : 생물학적 처리공정 수단

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 하수 처리장 또는 폐수 처리장으로 유입되는 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템에 있어서,
    상기 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템은,
    오염물질인 하수 폐수를 집수하는 집수정(100)과;
    집수정에 모여진 오염물질의 협잡물을 스크린이나 협잡물 제거기로 처리하는 협잡물 처리 수단(110)과;
    협잡물이 제거된 하수 폐수에 대하여 다수의 수로로 하수 폐수를 분배하는 방식으로 유량을 조절하는 유량 조절 수단(120)과;
    유량이 조절된 하수 폐수를 산화시키는 산화 수단(130)과;
    산화된 하수 폐수에 대하여 미생물에 의하여 분해하는 혐기성 소화 공정을 거치고 독성 물질로 작용할 수 있는 황화수소의 발생을 억제하기 위하여 철염을 투입하고 거품 발생 및 스컴 제거 설비와 메탄가스 배출설비가 설치되어 있는 혐기성 소화 수단(140)과;
    상기 혐기성 소화 공정을 거친 하수 폐수에 대하여 슬러지를 1차로 침전시키는 슬러지 침전 수단(150)과;
    1차 침전된 슬러지에 대하여 탈수기 또는 농축기를 통해 수분이 제거된 슬러지 케익을 분리배출하는 탈수 수단(160)과;
    탈리 여액에 대하여 여액 내 SS(Suspended Solid)를 제거하도록 응집제인 폴리머가 투입되는 방식으로 화학반응과 응집 과정을 이행하는 화학 반응/응집 수단(170)과;
    응집 과정 후 SS를 일정 효율로 제거하는 침전/부상 수단(180)과;
    침전/부상 과정을 거친 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 증발 농축을 이행하는 증발 농축수단(190)과;
    증발 농축된 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 미생물을 이용한 생물학적 처리 과정을 이행하는 생물학적 처리 공정 수단(200);
    및 생물학적 처리공정을 거친 하수 폐수에 대하여 여과와 소독 과정을 이행하는 여과/소독 수단(210)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 하수 처리장 또는 폐수 처리장으로 유입되는 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 방법에 있어서,
    상기 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 방법은,
    오염물질인 하수 폐수를 집수하는 단계(S11)와;
    집수된 하수 폐수의 협잡물을 제거하는 단계(S12)와;
    협잡물이 제거된 하수 폐수에 대하여 유량을 조절하는 단계(S13)와;
    유량이 조절된 하수 폐수를 산화시키는 단계(S14)와;
    산화된 하수 폐수를 미생물에 의하여 분해하는 단계(S15)와;
    상기 하수 폐수의 슬러지를 1차로 침전시키는 단계(S16)와;
    1차 침전된 슬러지에 대하여 탈수하는 단계(S17)와;
    탈리 여액에 대하여 화학반응과 응집과정을 이행하는 단계(S18)와;
    응집 과정 후 탈리 여액의 SS를 제거하기 위하여 탈리 여액을 침전/부상시키는 단계(S19)와;
    상기 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 증발 농축과정을 이행하는 단계(S20)와;
    증발 농축된 탈리 여액인 하수 폐수에 대하여 미생물을 이용한 생물학적 처리 과정을 이행하는 단계(S21);
    및 생물학적 처리과정을 거친 하수 폐수에 대하여 여과와 소독 과정을 이행하고 방류하는 단계(S22)로 구성되고 상기 S20 단계에서 증발 농축 공정으로 처리수의 온도가 상승되므로 냉각 장치로 처리수를 냉각시킨 후 S21 단계로 이행될 수 있으며, 또한 상기 S20 단계에서 BOD(Biochemical Oxygen Demand)와 COD(Chemical Oxygen Demand)가 다량 제거된 경우에는 별도의 영양물질인 유기탄소원을 투입하고 S21 단계로 이행될 수 있는 것을 특징으로 하는 고농도 유기오염물질 제거를 위한 하수 폐수 고도 처리 방법.





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