KR101892017B1 - 하폐수 처리 시스템 및 하폐수 처리 방법 - Google Patents

하폐수 처리 시스템 및 하폐수 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하폐수 처리 시스템은, 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 질소와 인을 함유하는 제1 용액을 생성하도록 이루어지는 슬러지 처리부; 상기 슬러지 처리부에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성하도록 이루어지는 슬러지 후처리부; 상기 슬러지 후처리부에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 인을 함유하는 제2 용액을 생성하도록 이루어지는 인용출부; 및 상기 슬러지 처리부로부터 상기 제1 용액을 공급받고, 상기 인용출부로부터 상기 제2 용액을 공급받으며, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 상기 하폐수 처리 공정의 질소 부하를 낮추도록 이루어지는 결정화부를 포함한다.

Description

하폐수 처리 시스템 및 하폐수 처리 방법{WASTEWATER TREATMENT SYSTEM AND WASTEWATER TREATMENT METHOD}
본 발명은 하폐수 처리 과정에서 질소 부하를 낮출 수 있는 하폐수 처리 시스템과 하폐수 처리 방법에 관한 것이다.
하폐수에는 하천 또는 해수를 부영양화시켜 오염을 유발하는 인과 질소 등이 다량 함유되어 있다. 따라서 인과 질소를 효율적으로 처리하기 위한 별도의 시스템이나 방법이 구비되어 있지 않으면, 인과 질소를 다량 함유한 하폐수가 그대로 하천이나 해양으로 배출되어 심각한 오염 문제가 발생하게 된다.
이러한 오염 문제를 예방하기 위해 하폐수 처리 과정에서 수집된 슬러지의 적절한 처리를 통해 인과 질소를 회수하는 다양한 방안이 제안된 바 있다. 예를 들어 MAP(magnesium, ammonium, phosphate) 결정화 반응을 이용하면 인산암모늄마그네슘 결정을 회수할 수 있으며, 이를 통해 하폐수 처리 공정의 처리수에 함유된 질소와 인의 농도를 낮출 수 있다.
상기 MAP 결정화 반응은 인과 질소를 회수할 수 있는 효과적인 방법이지만, 질소와 인의 몰비 불균형으로 인한 문제가 존재한다. 이를테면 MAP 결정화 반응에서 암모늄과 인산염의 반응 몰비는 1:1이어야 이상적으로 인과 질소를 회수할 수 있는데, 실제로 1:1의 몰비를 맞추는 것이 어렵다. 나아가 반응 몰비를 1:1로 맞추지 못한다면 인과 질소 중 어느 하나는 과량으로 잔류하게 된다. 일반적으로는 인이 질소에 비해 부족하기 때문에, 질소가 과량으로 잔류한다.
본 발명의 일 목적은 별도로 인을 주입하지 않고도 슬러지로부터 인과 질소를 효율적으로 회수하고, 이를 통해 환경 오염을 예방할 수 있는 하폐수 처리 시스템과 하폐수 처리 방법을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 암모늄과 인산염의 반응 몰비를 1:1로 조절하여 이상적인 인, 질소 회수 시스템과 방법을 구현할 수 있는 구성을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 인과 질소의 회수를 통해 하폐수 처리 공정의 질소 부하를 낮출 수 있는 시스템과 방법을 제시하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 하폐수 처리 시스템은, 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 질소와 인을 함유하는 제1 용액을 생성하도록 이루어지는 슬러지 처리부; 상기 슬러지 처리부에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성하도록 이루어지는 슬러지 후처리부; 상기 슬러지 후처리부에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 인을 함유하는 제2 용액을 생성하도록 이루어지는 인용출부; 및 상기 슬러지 처리부로부터 상기 제1 용액을 공급받고, 상기 인용출부로부터 상기 제2 용액을 공급받으며, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 상기 하폐수 처리 공정의 질소 부하를 낮추도록 이루어지는 결정화부를 포함한다.
상기 인용출부는, 화학 반응을 통해 상기 제2 용액을 생성하도록 이루어지는 인용출조; 및 상기 인용출조에서 생성된 제2 용액을 저장하도록 형성되며, 상기 결정화부에서 몰비율을 기준으로 암모늄과 인산염의 1:1 반응이 이루어지도록 상기 결정화부로 공급되는 제2 용액의 유량을 조절하는 인용출액 저장조를 포함한다.
상기 제1 용액에는 인보다 질소가 더 많이 함유된다.
상기 슬러지 처리부는, 상기 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 농축하도록 형성되는 농축조; 상기 농축조에서 농축된 슬러지를 혐기성 소화 처리하도록 이루어지는 혐기성 소화조; 및 상기 혐기성 소화조에서 혐기성 소화 처리된 슬러지를 탈수 처리하여 탈리액으로부터 상기 제1 용액을 얻도록 이루어지는 슬러지 탈수기를 포함한다.
상기 결정화부는 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 생성된 인산암모늄마그네슘 결정을 회수하도록 이루어진다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 하폐수 처리 방법을 개시한다. 본 발명의 하폐수 처리 방법은, 하폐수 처리 단계; 상기 하폐수 처리 단계 후에 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 질소와 인을 함유하는 제1 용액을 생성하는 슬러지 처리 단계; 상기 슬러지 처리 단계에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성하는 슬러지 후처리 단계; 상기 슬러지 후처리 단계에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 인을 함유하는 제2 용액을 생성하는 인용출 단계; 및 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 상기 하폐수 처리 단계의 질소 부하를 낮추는 결정화 단계를 포함한다.
상기 인용출 단계는, 화학 반응을 통해 상기 제2 용액을 생성하는 단계; 상기 제2 용액을 저장하는 단계; 및 상기 결정화 단계에서 몰비율을 기준으로 암모늄과 인산염의 1:1 반응이 이루어지도록 기설정된 유량의 제2 용액을 공급하는 단계를 포함한다.
하폐수 처리 시스템에서와 마찬가지로 하폐수 처리 방법에서도 상기 제1 용액에는 인보다 질소가 더 많이 함유된다.
상기 슬러지 처리 단계는, 상기 하폐수 처리 단계 후에 수집된 슬러지를 농축하는 단계; 농축된 슬러지를 혐기성 소화 처리하는 단계; 및 혐기성 소화 처리된 슬러지를 탈수 처리하여 탈리액으로부터 상기 제1 용액을 얻는 단계를 포함한다.
하폐수 처리 시스템에서와 마찬가지로 하폐수 처리 방법에서도 상기 결정화 단계는 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 생성된 인산암모늄마그네슘 결정을 회수하도록 이루어진다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 별도의 인을 주입하지 않고도 제1 용액에서 부족한 인을 제2 용액에서 보충할 수 있으므로, 슬러지로부터 인과 질소를 효율적으로 회수 가능하다. 또한 인과 질소의 효율적인 회술르 통해 환경 오염을 예방할 수 있다.
또한 본 발명은, 인용출액 저장조를 통해 암모늄과 인산염의 반응 몰비를 1:1로 조절할 수 있으므로, 이상적인 인, 질소 회수를 구현할 수 있다.
또한 본 발명은, 부가 공정을 통해 인과 질소를 회수하여 본 공정인 하폐수 처리 공정의 질소 부하를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 하폐수 처리 방법의 흐름도다.
도 2는 본 발명과 관련된 하폐수 처리 시스템의 제1 실시예를 보인 개념도다.
도 3은 본 발명과 관련된 하폐수 처리 시스템의 제2 실시예를 보인 개념도다.
도 4는 비교예 1의 개념도다.
도 5는 비교예 2의 개념도다.
이하, 본 발명에 관련된 하폐수 처리 시스템과 하폐수 처리 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명과 관련된 하폐수 처리 방법의 흐름도다.
본 발명의 하폐수 처리 방법은, 하폐수 처리 단계(S110), 슬러지 처리 단계(S120), 슬러지 후처리 단계(S130), 인용출 단계(S140) 및 결정화 단계(S150)를 포함한다. 하폐수 처리 단계(S110)는 하폐수 처리 방법의 본 공정이며, 나머지 단계들은 부가 공정이다. 이하에서는 각 단계에 대하여 순서대로 설명한다.
하폐수 처리 단계(S110)에서는 비중 차이를 이용하여 하폐수로부터 오염 물질을 여과하고, 생물반응을 이용하여 유기물이나 질소성분 등을 제거하게 된다. 하폐수 처리 단계(S110)를 통해 하폐수는 방류수와 슬러지로 분리된다. 방류수는 방류되며, 슬러지는 부가 공정들을 통해 처리된다.
슬러지 처리 단계(S120)는 하폐수 처리 단계(S110) 후에 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 질소와 인을 함유하는 제1 용액을 생성하도록 이루어진다.
이 단계에서는 우선 하폐수 처리 단계(S110) 후에 수집된 슬러지를 농축하게 된다. 이어서 농축된 슬러지를 산소 공급 없이 혐기성 세균에 의해 혐기성 소화 처리하게 된다. 그리고 혐기성 소화 처리된 슬러지를 탈수 처리하여 탈리액으로부터 제1 용액을 얻게 된다.
슬러지 처리 단계(S120)를 통해 얻게 되는 제1 용액은 고농도 질소, 인 함유 용액이다. 그러나 제1 용액에 함유된 질소와 인의 농도는 서로 다르며, 질소가 인에 비해 과량이다.
다음으로 슬러지 후처리 단계(S130)는 슬러지 처리 단계(S120)에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성한다. 슬러지에 함유되어 있던 유기물은 슬러지 후처리 단계(S130)를 통해 제거된다.
이어서 인용출 단계(S140)에서는 상기 슬러지 후처리 단계(S130)에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기화 화학 반응시켜 인을 함유하는 제2 용액을 생성한다. 고형 슬러지를 pH 1 내지 2의 강산 또는 pH 12 이상의 강염기와 화학 반응시키면 고형 슬러지로부터 인이 용출된다. 인용출 단계(S140)에서 얻어지는 제2 용액은 고농도 인 함유 용액이다.
마지막으로 결정화 단계(S150)에서는 제1 용액과 제2 용액의 결정화 반응을 통해 질소와 인을 회수한다. 결정화 단계(S150)에 의해 질소와 인이 회수되면 하폐수 처리 단계(S110)의 질소 부하가 낮아지게 된다.
제1 용액과 제2 용액의 결정화 반응은 MAP(magnesium ammonium, phosphate, Struvite) 결정화 반응으로 하기의 화학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Mg2 + + NH4 + + PO4 3- → MgNH4PO4
상기 MAP 결정화 반응에서 암모늄과 인산염의 이상적인 반응 몰비는 1:1이다. 그런데 제1 용액에는 인에 비해 질소가 과량으로 포함되어 있기 때문에, 상기 제1 용액만으로 상기 MAP 결정화 반응을 진행하게 되면 다량의 질소가 잔류하게 된다. 부가 공정 후에 처리수는 다시 하폐수 처리 단계(S110)로 반송되기 때문에 처리수에 다량의 질소가 잔류하게 되면 본 공정의 질소 부하가 매우 높다는 문제가 있다.
예를 들어, 제1 용액에 인(인산염에 함유된 인)의 농도가 100mg P/L, 질소(암모늄에 함유된 질소)의 농도가 600mg N/L라고 한다면, MAP 결정화 반응 후 인의 농도는 0이나 질소의 농도는 555mg N/L이 남게 된다. 질량을 기준으로 인(원자량 30.974g/mol)과 질소(원자량 14.0067g/mol)와 비율은 약 100:45 이기 때문이다. 따라서 이론적으로는 MAP 결정화 반응을 통해 질소를 모두 제거하기 위해서는 인의 농도가 1333 mg P/L이어야 한다.
그러나 제1 용액은 본질적으로 인에 비해 질소가 과량 함유되어 있기 때문에, 제1 용액에서는 이상적인 MAP 결정화 반응에 필요한 인의 농도를 얻을 수 없다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 슬러지 후처리 단계(S130) 및 인용출 단계(S140)를 통해 생성된 제2 용액을 제1 용액과 함께 MAP 결정화 반응에 이용한다. 제2 용액은 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 용출되기 때문에 고농도의 인을 함유하고 있다. 따라서 제2 용액은 제1 용액에서 부족한 인을 공급할 수 있는 소스(source)가 된다.
제1 용액과 제2 용액을 모두 이용하여 MAP 결정화 반응을 진행하게 되면 인산암모늄마그네슘 결정이 생성된다. 결정화 단계(S150)에서는 암모늄과 인산염의 이상적인 반응 몰비를 1:1로 조정할 수 있게 되므로, 질소와 인의 회수를 극대화 할 수 있으며 본 공정의 질소 부하를 낮출 수 있게 된다.
특히 본 발명에 의하면 MAP 결정화 반응에 필요한 인을 추가로 주입하는 것이 아니라 부가 공정에서 생성되는 제2 용액을 이용한다. 따라서 별도의 인 주입을 위한 장치나 원료 비용을 발생시키지 않는다.
이하에서는 하폐수 처리 방법을 구현하는 하폐수 처리 시스템(100)에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명과 관련된 하폐수 처리 시스템(100)의 제1 실시예를 보인 개념도다.
하폐수 처리 시스템(100)은 하폐수 처리부(110), 슬러지 처리부(120), 슬러지 후처리부(130), 인용출부(140) 및 결정화부(150)를 포함한다. 하폐수 처리부(110)는 하폐수 처리의 본 공정을 실시하도록 이루어지며, 나머지들은 부가 공정을 실시하도록 이루어진다. 이하에서는 각 구성에 대하여 순서대로 설명한다.
하폐수 처리부(110)는 스크린(111), 침사지(112), 1차 침전조(113), 생물반응조(114), 및 2차 침전조(115)를 포함한다. 하폐수는 상기 스크린(111), 침사지(112), 1차 침전조(113), 생물반응조(114), 및 2차 침전조(115)에서 순차적으로 처리되며, 방류수로 방류된다. 하폐수 처리부(110)에 의해 하폐수로부터 분리된 슬러지는 이어서 슬러지 처리부(120)에서 처리된다.
스크린(111)과 침사지(112)는 비중 차이를 이용하여 하폐수로부터 오염물질을 거르도록 형성된다. 비중이 물보다 작아 물 위에 뜨는 물질은 스크린(111)을 통해 하폐수로부터 걸러지고, 비중이 물보다 커 물에 가라앉는 물질은 침사지(112)에서 물 아래에 침전된다.
1차 침전조(113)와 2차 침전조(115)에서는 비중차를 이용하여 하폐수의 현탁 물질을 물 아래에 침전시켜 고체와 액체를 분리하게 된다. 생물반응조(114)는 1차 침전조(113)와 2차 침전조(115) 사이에 배치되며, 미생물을 이용하여 유기물이나 질소 성분 등을 제거하게 된다.
슬러지 처리부(120)는 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 질소와 인을 함유하는 제1 용액을 생성하도록 이루어진다. 이를 위해 슬러지 처리부(120)는 농축조(121), 혐기성 소화조(122), 및 슬러지 탈수기(123)를 포함한다. 슬러지는 상기 농축조(121), 혐기성 소화조(122), 슬러지 탈수기(123)에서 순차적으로 처리된다.
농축조(121)는 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 농축하도록 형성된다. 슬러지의 함수율이 높으면 무게와 무피가 커 처리가 어렵고, 유기물의 양도 많아 썩기 쉽다. 따라서 농축조(121)는 액상 슬러지의 함수율을 줄이기 위해 슬러지를 농축하게 된다.
혐기성 소화조(122)는 농축조(121)에서 농축된 슬러지를 혐기성 소화 처리하도록 이루어진다. 혐기성 소화조(122)에서는 산소 공급 없이 혐기성 세균에 의해 혐기성 소화 처리된다.
슬러지 탈수기(123)는 혐기성 소화조(122)에서 혐기성 소화 처리된 슬러지를 탈수 처리하여 탈리액으로부터 제1 용액을 얻도록 이루어진다. 탈리액으로부터 얻어지는 제1 용액은 고농도 질소, 인 함유 용액이다. 그러나 제1 용액에 함유된 질소와 인의 농도는 서로 다르며, 질소가 인에 비해 과량이다.
슬러지 후처리부(130)는 슬러지 처리부(120)에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성하도록 이루어진다. 슬러지 후처리부(130)는 슬러지 소각로(131)로 이루어질 수 있다. 슬러지에 함유되어 있던 유기물은 슬러지 후처리부(130)에서 제거된다.
인용출부(140)는 슬러치 후처리부에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 인을 함유하는 제2 용액을 생성하도록 이루어진다. 인용출부(140)는 인용출조(141)로 이루어질 수 있다.
인용출부(140)는 고형 슬러지를 pH 1 내지 2의 강산 또는 pH 12 이상의 강염기와 화학 반응시켜 고형 슬러지로부터 인을 용출하도록 형성되며, 나머지는 슬러지 소각재로 배출된다. 인용출부(140)에서 생성되는 제2 용액은 고농도 인 함유 용액이다.
마지막으로 결정화부(150)는 슬러지 처리부(120)로부터 제1 용액을 공급받고, 인용출부(140)로부터 제2 용액을 공급받는다. 결정화부(150)는 제1 용액과 제2 용액의 결정화 반응을 통해 질소와 인을 인산암모늄마그네슘 결정 형태로 회수한다. 결정화부(150)는 질소와 인의 회수를 통해 하폐수 처리 공정의 질소 부하가 낮춘다.
결정화부(150)는 MAP 결정화조(151)로 이루어질 수 있다. 제1 용액과 제2 용액의 결정화 반응은 MAP(magnesium ammonium, phosphate, Struvite) 결정화 반응으로 앞서 설명된 화학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 제1 용액과 제2 용액을 모두 이용하여 질소와 인을 회수하는 장점은 도 1의 설명으로 갈음한다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명과 관련된 하폐수 처리 시스템(200)의 제2 실시예를 보인 개념도다.
제2 실시예의 하폐수 처리 시스템(200)은 인용출부(240)가 인용출액 저장조(242)를 더 포함한다는 점에서만 제1 실시예의 하폐수 처리 시스템(200)과 다르다. 나머지 구성은 모두 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
인용출액 저장조(242)는 인용출조(241)에서 생성된 제2 용액을 저장하도록 형성된다. 인용출액 저장조(242)는 결정화부(250)에서 몰비율을 기준으로 암모늄과 인산염의 1:1 반응이 이루어지도록 결정화부(250)로 공급되는 제2 용액의 유량을 조절한다. 이상적인 MAP 결정화 반응을 위해서는 암모늄과 인산염의 몰비율이 1:1이어야 함을 앞서 설명한 바 있다.
인용출조(241)에서 얻어지는 제2 용액은 고농도 인 함유 용액이므로, 인용출조(241)에서 생성된 제2 용액이 모두 결정화부(250)로 공급되면, 암모늄과 인산염의 몰비율이 1:1로부터 멀어질 수 있다. 예를 들어 인의 과량으로 인해 암모늄보다 인산염이 과량일 수 있다.
인용출액 저장조(242)는 이러한 현상의 발생으로 인해 MAP 결정화 반응이 이상적으로 진행되지 못하는 것을 방지하기 위해 결정화부(250)로 공급되는 제2 용액의 유량을 조절한다. 따라서 이상적인 MAP 결정화 반응에 필요한 인의 양이 질소 대비 적은 경우 인용출액 저장조(242)는 상대적으로 고유량의 제2 용액을 결정화부(250)로 공급한다. 이를 통해 결정화부(250)에서 몰비율을 기준으로 암모늄과 인산염의 1:1 반응을 유도할 수 있다.
이러한 개념은 슬러지 처리부(220)에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어 슬러지 탈수기(223)의 하류측에 해당하고 MAP 결정화조(251)의 상류측에 해당하는 위치에 제1 용액 저장조(미도시)가 설치될 수 있다.
도 3에서 미설명된 도면부호 210은 하폐수 처리부, 211은 스크린, 212는 침사지, 213은 1차 침전조, 214는 생물반응조, 215는 2차 침전조, 220은 슬러지 처리부, 221은 농축조, 222는 혐기성 소화조, 230은 슬러지 후처리부, 231은 슬러지 소각로를 가리킨다.
이하에서는 제1 실시예 및 제2 실시예의 효과를 설명할 수 있는 비교예들에 대하여 설명한다.
도 4는 비교예 1의 개념도다.
비교예 1의 하폐수 처리 시스템(10)은 MAP 결정화 반응을 하는 구성이 전혀 없다. 따라서 슬러지 탈수기(12c)에서 탈리액으로부터 얻어지는 제1 용액에는 과량의 질소와 인이 함유되어 있다. 이 제1 용액이 그대로 하폐수 처리부(11)로 반송되기 때문에, 본 공정에서 질소와 인의 부하가 매우 높다.
도 4에서 미설명된 도면부호 11a은 스크린, 11b는 침사지, 11c은 1차 침전조, 11d는 생물반응조, 11e는 2차 침전조, 12는 슬러지 처리부, 12a는 농축조, 12b는 혐기성 소화조, 13은 슬러지 후처리부, 13a는 슬러지 소각로를 가리킨다.
도 5는 비교예 2의 개념도다.
비교예 2의 하폐수 처리 시스템(20)은 결정화부(25)를 포함하나 제2 용액 없이 탈리액(제1 용액)만으로 MAP 결정화 반응을 하도록 이루어진다. 탈리액에는 인이 부족하기 때문에, 하폐수 처리부(21)로 반송되는 처리수에는 질소가 과량으로 잔류하게 되며, 본 공정의 질소 부하가 매우 높다.
도 5에서 미설명된 도면부호 21a은 스크린, 21b는 침사지, 21c은 1차 침전조, 21d는 생물반응조, 21e는 2차 침전조, 22는 슬러지 처리부, 22a는 농축조, 22b는 혐기성 소화조, 23은 슬러지 후처리부, 23a는 슬러지 소각로, 25a는 MAP 결정화조를 가리킨다.
이상에서 설명된 하폐수 처리 시스템과 하폐수 처리 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 인 그리고 질량을 기준으로 상기 인보다 고농도의 질소를 함유하는 제1 용액을 생성하도록 이루어지는 슬러지 처리부;
    상기 슬러지 처리부에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성하도록 이루어지는 슬러지 후처리부;
    상기 슬러지 후처리부에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 상기 제1 용액보다 고농도의 인을 함유하는 제2 용액을 생성하도록 이루어지는 인용출부; 및
    상기 슬러지 처리부로부터 상기 제1 용액을 공급받고, 상기 인용출부로부터 상기 제2 용액을 공급받으며, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 상기 하폐수 처리 공정의 질소 부하를 낮추도록 이루어지는 결정화부를 포함하고,
    상기 인용출부는,
    화학 반응을 통해 상기 제2 용액을 생성하도록 이루어지는 인용출조; 및
    상기 인용출조에서 생성되는 제2 용액을 저장하도록 형성되며, 상기 결정화부에서 몰 비율을 기준으로 암모늄과 인산염의 1:1 반응이 이루어지도록 상기 결정화부로 공급되는 상기 제2 용액의 유량을 조절하는 인용출액 저장조를 포함하고,
    상기 결정화부는 상기 결정화 반응을 통해 생성된 결정을 제외한 잔여물의 적어도 일부를 상기 하폐수 처리 공정으로 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용액에는 질량을 기준으로 인보다 질소가 더 많이 함유된 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬러지 처리부는,
    상기 하폐수 처리 공정 후 수집된 슬러지를 농축하도록 형성되는 농축조;
    상기 농축조에서 농축된 슬러지를 혐기성 소화 처리하도록 이루어지는 혐기성 소화조; 및
    상기 혐기성 소화조에서 혐기성 소화 처리된 슬러지를 탈수 처리하여 탈리액으로부터 상기 제1 용액을 얻도록 이루어지는 슬러지 탈수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결정화부는 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 생성된 인산암모늄마그네슘 결정을 회수하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 시스템.
  6. 하폐수 처리 단계;
    상기 하폐수 처리 단계 후에 수집된 슬러지를 혐기성 소화 처리 및 탈수 처리하여 인 그리고 질량을 기준으로 상기 인보다 고농도의 질소를 함유하는 제1 용액을 생성하는 슬러지 처리 단계;
    상기 슬러지 처리 단계에서 탈수 처리된 슬러지를 건조 또는 소각하여 고형 슬러지를 생성하는 슬러지 후처리 단계;
    상기 슬러지 후처리 단계에서 생성된 고형 슬러지를 산 또는 염기와 화학 반응시켜 상기 제1 용액보다 고농도의 인을 함유하는 제2 용액을 생성하는 인용출 단계; 및
    상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 상기 하폐수 처리 단계의 질소 부하를 낮추는 결정화 단계를 포함하고,
    상기 인용출 단계는,
    화학 반응을 통해 상기 제2 용액을 생성하는 단계;
    상기 제2 용액을 저장하는 단계; 및
    상기 결정화 단계에서 몰 비율을 기준으로 암모늄과 인산염의 1:1 반응이 이루어지도록 기설정된 유량의 상기 제2 용액을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 결정화 단계에서는 상기 결정화 반응을 통해 생성된 결정을 제외한 잔여물의 적어도 일부를 상기 하폐수 처리 단계로 공급하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 용액에는 질량을 기준으로 인보다 질소가 더 많이 함유된 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 슬러지 처리 단계는,
    상기 하폐수 처리 단계 후에 수집된 슬러지를 농축하는 단계;
    농축된 슬러지를 혐기성 소화 처리하는 단계; 및
    혐기성 소화 처리된 슬러지를 탈수 처리하여 탈리액으로부터 상기 제1 용액을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 결정화 단계는 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 결정화 반응을 통해 생성된 인산암모늄마그네슘 결정을 회수하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 방법.
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