KR19990045985A

KR19990045985A - 포말분리법에의한폐,하수고도처리방법

Info

Publication number: KR19990045985A
Application number: KR1019990007279A
Authority: KR
Inventors: 김재우
Original assignee: 김재우
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 1999-06-25
Also published as: KR100291065B1

Abstract

본 발명은 포말분리법에 의한 폐·하수고도처리방법에 관한 것으로, 원수에 함유된 생분해가 불가능한 지방성유기물, 유지성질소 등의 고분자 유기 화합물과 합성세제 중의 ABS(alkyl benzene sulfonate) 등을 초기 단계에서 산소 또는 오존(O3)과 반응시켜 기포형성을 유도하고 포집·파괴하여 액화로 회수하는 포말분리식 고분자 화합물 전처리 수단과, 모세공 충진물에 영양고형물이 장기간 침거하게 하여 미생물이 쉽게 증식 될 수 있고 질화미생물이 동거할 수 있게하여 암모니아를 먹이로서 질산화하고, 질산화 되지 못한 질산염 등은 산소와 반응시켜 N2, N2O4, NO로 환원하여 포말로 회수하는 포말분리식 질산화 수단과, 포말분리식 전처리 과정의 산소 또는 오존(O3) 반응에 의한 저분자 질소의 질산과 미생물 침거수단의 질산을 무산소 상태에서 질화미생물의 호흡수단이 되게하여 산소를 해리하는 탈질수단, 이온(e-)화와 혐기상태에 유기물의 해리에너지에 의한 탈가스화 수단, 상기 유출수를 침전조에서 고액분리하고 침전된 잉여 슬러지를 반토로 PH를 조정하고 고분자응집제로 응집하여 잉여슬러지와 인을 제거하는 원심농축, 탈수 수단과, 침전조 상등수에 함유된 잔류용해성 유기질소(SON.soluble organic nifrogen), 질산염 등의 분자구조를 변경하여 탈가스화하고 포말분리로 제거하는 포말분리식 이온(e-)화 수단과, 상기 이온화수에 고농도의 오존(O3)을 잔류성 질산염, 무기성 암모늄, 잔류 용해성 유기질소 (SON. soluble organic nifrogen) 등과 반응시켜 산화하면서 거품화로 회수하고 색소를 고도로 산화시키는 포말분리식 오존(O3)접촉 수단과, 포말분리식 고분자화합물 전처리, 포말분리식 질산화, 포말분리식 이온화, 포말분리식 오존(O3)접촉 수단에서 포말을 액화로 회수하여 고분자화합물을 산화 및 기화하는 수단으로 구성하여 폐·하수를 고도로 정화할 수 있도록 하였으며 초기 건설비와 유지관리비가 저렴하고 관리기술상 트러블이 없어 비전문 소수 인력으로 운전할 수 있으며 항상 안전된 방류수를 생성 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

포말분리법에 의한 폐,하수 고도처리방법{WASTER WATER AND FOUL WATER FOR FROTH SECESSION DISPOSAL PROCESS}

본 발명은 본 출원인의 특허 제 133627호(고농도 유기무기 폐수처리장치 및 방법)의 오존(O3)처리수단과. 특허 제 141576호(고도고액 분리소화식 분뇨처리방법)의 미생물침거 수단을 기술적으로 개선한 포말분리법에 의한 폐·하수 고도처리방법과 그 장치에 관한 것이다.

우리 나라에서 현재 가동중이거나 건설중인 하수, 산업폐수, 염색폐수, 축산폐수, 매립장 침출수 등의 환경기초 시설은 통상적인 소화와 표준 활성오니법에 근거하여 처리하고 있으나 미생물은 단세포로서 생분해가 되지 않는 물질을 제거할 수 없는 한계성이 있다. 폐·하수 중에는 소화, 효소, 미생물, 촉매 등으로는 제거할 수 없는 지방성유기물, 유지성질소, 합성세제(ABS) 등이 그 농도의 10%이상 함유되어 있으며, 이들 고분자화합물은 점성의 무전하 이온으로 계면되어 미생물과 이온성 유기물질 등에 대해 오히려 독성 부하로 작용되어 미생물 처리공정을 어렵게 하며 또한 대용량의 하수를 처리함에 있어 일령이 10∼20일인 종식 미생물에 대한 증식과 활성화 과정의 유지관리가 커다란 문제점이 되고 있다. 현재 국내 시설은 이들에 대한 처리대책, 기술, 시설 등이 전혀 고려되지 않고 있어, 향후 고도처리 및 중수도화 등의 자원화를 하기 위해서는 상당한 재투자가 요구된다.

이상에서 설명한 바와 같이 종래의 통상적인 처리방법으로 제거할 수 없는 지방성유기물, 유지성질소 난분해성 합성세제 등의 고분자화합물을 초기단계에서 강제적인 포말화로 90%이상 회수하고, 전처리 단계를 거친 저분자유기물과 영양염류를 미생물의 먹이로서 효율적으로 질산화하고, 질산화되지 못하는 질산염, 무기성 암모니아 등을 포말화로 회수하면서 무산소 상태에서 탈질하고 이온화 혐기분해로 가스화하고, 이상의 단계에서 제거되지 못한 잔류용해성 질소, 질산염, 암모니아성 질소 등을 자성의 전자이온(e-)에 의해 분자구조를 변경하여 포말화로 회수하며, 다음 단계에서 오존(O3)의 강한 산화력을 용존성 유기물 및 잔류용해성 질소(SON) 등과 반응시켜 포말분리로 회수하고 함유된 색소를 산화시켜 제거한다. 포말화로 회수된 고분자화합물을 별도의 공정에서 오존(O3)과 산화제로 산화하면서 기화시켜 처리하는 기술로서 처리수를 자원화할 수 있는 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 유기, 무기, 질소, 인 고도처리 일실시예시도

도 2는 본 발명의 색소고도처리 일실시예시도

도 3은 도 1에 있어서 포말분리식 고분자화합물 제거조와 회수장치의 개략적인 단면도

도 4는 도 1에 있어서 포말분리식 오존(O3)접촉조의 개략적인 단면도

도 5는 도 1에 있어서 고분자화합물 산화기화조의 개략적인 단면도

도 6은 도 1에 있어서 여과침전조의 개략적인 단면도

-도면중주요부분에대한부호의설명-

1,1a ; 협잡물제거스크린 2 ; 침사조

3 ; 1차침전조 4 ; 포말분리식 고분자화합물제거조

5 ; 탈질조 6 ; 탈가스조

7 ; 포말분리식 질산화조 8 ; 2차침전조

9 ; 여과조 10 ; 혼화조

11 ; 원심농축기 12 ; 고분자화합물기화조

13 ; 이온화조 14 ; 포말분리식 오존(O3)접촉조

15 ; 여과침전조 16 ; 오존(O3)발생기

17 ; 패오존(O3)파괴기 18 ; 산기관

19 ; 데미스터 20 ; 포말회수조

21 ; 기포파괴기 22 ; 모터 임페라

23 ; 마그네트펌프 24 ; 교반기

25 ; 모세공충진제 26 ; 침전여과조

27 ; 침강분리조 28 ; 산호사여과층

29 ; 방류조 30 ; 브로워

31 ; 포말회수라인 32 ; 액화반송라인

33 ; 침사인양기 34 ; 유량조정조

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 포말분리법에 의한 하,폐수의 고도처리 방법은 전처리 단계로서 유입원수에 함유된 지방성 유기, 유지성 질소, 합성세제 등을 오존(O3) 및 산소와 반응시켜 거품화되는 것을 포말상태로 회수하면서 액화로 파괴하여 별도의 공정에서 처리하므로서 함유된 유기, 무기, 질소 등을 초기에 저농도 친수성화하는 전처리 단계와, 고형 영양물이 오래 침거할 수 있고 미생물이 증식되고 질화미생물이 침거 될 수 있는 모세공의 충진물이 내설되어 암모니아가 질화미생물에 의해 충분히 질산화하고 질산화되지 못하는 질산염, 암모니움염 등이 공급되는 산소와 반응하여 거품화로 회수, 파괴, 액화 상태로 제거하고 상기 전처리 단계 과정에서 친수성 질소가 산소 또는 오존(O3)과 반응하여 질산화된 것과 질화미생물에 의해 질산화된 것을 무산소 상태에서 질화미생물의 호흡수단으로서 산소를 해리하고 탈질하며 혐기이온화 상태에서 유기물의 해리에너지에 의해 탄소 및 질소 가스화하는 1차 처리 단계와, 상기 단계의 처리수를 침전지에서 침강분리하고 침전된 잉여슬러지와 이에 함유된 인을 원심농축기로 농축하고 탈수기로 제거하는 단계와, 침전조 상등수를 여과조를 거처 이온화조에 유입하여 여과수에 함유된 질산과 잔류용해성 유기질소, 질산염(N3, N2O4, NO), 암모니아(NH4+)성질소 등을 자성의 전자(e-)이온으로 그 분자구조를 변경하여 거품화로 회수하는 여과 이온화 단계와, 상기 단계를 거친 처리수를 포말분리 오존접촉조에 유입하여 미분해성 잔류 용해성 유기질소(SON)와 질산염, 무기성 암모니아 등을 오존(O3)과 반응시켜 포말화하여 제거하고 색소를 고도로 산화시켜 제거하는 고도 처리 단계와, 각 단계에서 포말을 액상으로 회수하여 산화 기화하는 고분자화합물 기화단계로 이루어져 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 각 단계의 포말분리법에 있어서 전처리 단계의 포말분리식 고분자화합물 제거조는 포기되는 오존(O3) 또는 산소와 지방성, 유지성의 유기에너지가 산호사 또는 여과사리 데미스터에서 효율적으로 반응되게 하여 저분자 질소를 질산화하면서 기포형성을 촉진하고 발생되는 거품을 소포하지 않고 포말회수조에서 회수하고 포말파괴기에 의해 액화상태로 제거하는 포말분리식 고분자화합물 제거 수단과, 상기 수단에 의해 고분자화합물이 포말화로 제거되는 과정에서 산소 또는 오존(O3)과 반응된 저분자질소는 질산화되고, 암모니아는 호기성 미생물 침거 수단에서 미생물의 영양이 되게하여 질산화 하고, 질산화되지 못하고 거품화되는 질산염류, 무기성 암모니아 등을 액화상태로 회수하는 포말분리식 질산화 수단과, 질산화된 것을 무산소 상태에서 질화미생물의 호흡수단에 의해 탈질하고 혐기이온화 상태에서 유기물의 해리에너지에 의해 탈가스화 하는 수단과, 침전조 상등수를 여과하여 미세슬러지를 제거하고 용존하는 유기, 무기, 질소, 인을 전자(e-)이온으로 그 분자구조를 변경하여 산화 또는 거품화로 제거하는 이온화 수단과, 이온화수에 함유된 미분해 잔류용해성 유기질소, 질산염, 암모니아성 질소 등을 오존포기에 의한 오존(O3)과 반응되게 하여 포말화로 회수하고 오존(O3)의 강한 산화력으로 색소를 고도로 산화시키는 포말분리식 오존(O3)접촉 수단과, 각 단계에서 액화로 회수된 고분자화합물을 고분자화합물 기화조에서 유기물 에너지가 산소 또는 오존(O3)과 반응하여 산화되면서 거품화되는 것을 기포파괴, 반송의 연속적 순환에 의해 유기물의 해리에너지로 기화시키는 고분자화합물 기화 수단과, 침전조에 침강된 침전슬러지에 반토, 비석 등으로 PH를 조정하고 고분자응집제로 응집하여 원심농축, 탈수기로 슬러지와 인을 제거하는 수단으로 구성된다.

이하 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 일실시 예를 들어 설명한다.

도 1은 발명의 실시예시도로서 이에 도시된 바와 같이 유입원수에 함유된 협잡물을 제거하기 위한 조세목 협잡물제거스크린(1)(1a)과 상기 협잡물제거기를 통과한 분리액에 함유된 모래 및 고형물을 침전시키기 위한 통상적인 침사조(2) 침사물을 인양키 위한 침사인양기(33)와 유량조정조(34)가 설치되며 고형물을 침전분리케 하기 위한 1차침전조(3)와 침전조(3) 상등수에 함유된 지방성, 유지성 고분자화합물과 합성세제를 거품으로 회수하는 포말분리식 고분자화합물제거조(4)와 암모니아 등의 영양염류를 미생물의 먹이로 하여 질산화하는 포말분리식 질산화조(7)가 연계되고, 무산소의 탈질조(5), 이온화혐기의 탈가스조(6)가 설치되며 통상적인 침강분리를 위한 2차침전조(8)가 설치된다.

침전조 상등수에 함유된 미세소립자를 여과할 여과조(9)가 설치되며 잔류성 영양염류의 분자구조를 변경할 이온화조(13)가 설치된다.

2차침전지(8)의 잉여슬러지를 반토로 PH를 조정하는 혼화조(10), 혼화조를 통과한 잉여 슬러지에 고분자응집제를 반응시켜 잉여 슬러지와 인을 제거하는 원심농축기(11)가 설치되며, 각 단계에서 회수되는 기포를 액화상태로 집하하여 산화, 기화시키는 고분자화합물 기화조(12)로 구성된다.

도 2에서는 색소를 제거하기 위한 일 실시예시도로서 이상의 이온화조(13)를 통과한 월류액에 함유된 잔류용해성 유기질소 질산염, 무기성 암모니아, 색소를 제거하기 위한 포말분리식 오존(O3)접촉조(14)와 미세소립자를 흡착 여과하기 위한 여과침전조(15)가 설치되며 공기 또는 순산소를 O3 발생 원료로 사용되는 오존(O3)발생기(16) 및 배오존(O3)파괴기(17)로 구성한다.

이하 첨부된 도에서 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

조세목 스크린(1)(1a)과 침사조(2)가 설치되고 바닥에 침적한 침사물을 인양할 침사인양기(33)가 설치되며 유량조정조(34)가 연계되어 설치된다. 유량조정조(34)의 원수에 함유된 슬러지를 분리하는 제 1차 침전조(3)가 설치되고, 바닥에 오존(O3) 또는 산소를 포기할 산기관(18)이 내설 되고, 조 중앙에 산기관에서 포기되는 기포의 상승을 차단하고 기포상태의 산소 또는 오존(O3)을 자기분해 시키는 산호사 또는 여과사리데미스터(19)가 30㎝ 정도로 설치되며, 다수조로 조 상부가 복개되고 각조 상단에는 다수개의 포말회수조(20)가 설치되며 중심에는 회수되는 포말의 기포를 파괴할 기포파괴기(21)가 설치되고 물류 이송이 지그재그로 각 조 하에서 상으로 월류케된 포말분리식 고분자화합물제거조(4)가 설치된다.

상기 조에서 고분자화합물이 제거된 처리수에 함유된 저분자 유기 질소가 유기에너지와 포기한 산소 또는 오존(O3)과 반응되어 저분자 친수성화되고 미생물이 암모니아를 영양으로 할 포말분리식 질산화조(7)와 연계된다. 포말분리식 질산화조(7)는 다수 조로 구성되고 복개된 상부에 다수개의 포말회수조(20)와 이의 중심에 거품파괴기(21)가 설치되며 미생물이 침거 생성할 수 있고 영양물이 장기간 동거할 수 있는 모세공이 형성된 충진제(25)가 내설되며 바닥에는 산소를 포기할 산기관(18)이 내설된다.

이상의 단계에서 질산화된 것을 탈질할 탈질조(5), 질소가스 및 유기가스화 할 마그네트펌프(23)가 외설된 탈가스조(6)가 각각 교반기(24)가 내설되어 설치되며 처리수의 영양염류의 농도와 처리목적에 따라 전단계와 같이 포말분리식 질산화조(7)가 중복되어 설치된다.

이상의 처리수가 유입되어 침강분리할 통상의 2차침전조(8)가 설치되며, 2차침전조(8) 상등수에 함유된 잔류성 영양염류와 미세소립자를 여과할 여과조(19)와 마그네트펌프(23)가 접설된 이온화조(9)가 설치된다.

침전조(8)에서 인발하는 잉여슬러지와 이에 함유된 인을 제거하기 위하여 반토를 혼화할 혼화조(10), 이와 연계되어 원심농축기(11)가 설치된다.

포말분리식 고분자화합물제거조(4), 포말분리식 질산화조(7), 포말분리식 오존(O3)접촉조(14), 포말분리식 이온화조(13)의 포말을 액화회수라인(31)으로 집하하고 하부에는 오존(O3) 또는 산소를 산기할 산기관(18)이 내설되며 포말회수조(20), 기포파괴기(21)가 설치된 고분자화합물기화조(12)가 설치된다.

이상의 공정은 생활하수나 색소가 없는 저농도 폐수에 대한 단순 고도처리 공정이고 다음은 색소를 고도로 제거하기 위한 공정으로서 도 2에 도시한 바와 같이 이온화조(13)의 처리수가 지그재그로 조 하에서 다음조 상으로 월류토록 칸막이로 각 조가 격리되고 각 조에는 오존(O3)발생기에서 공급되어 산기되는 오존(O3)기포 직승이 차단되고 기포파괴가 유도 되여 자기분해의 강한 산화력을 생성하여 색소와 효율적으로 반응케 할 산호사 데미스터(19)가 내설되고 바닥에는 세라믹 산기관(18)이 내설되며, 각조 상부는 복개되고 다수개의 포말회수조(20)와 이의 중심에 기포파괴기(21)가 장설된 포말분리식 오존(O3)접촉조(14)가 설치된다.

포말분리 오존(O3)접촉조(14)에서 오존(O3)과 반응되여 유기, 무기, 질소, 색도, 대장균 등이 고도로 제거된 처리수를 유입할 유입관이 중심에 설치되고 하부에는 중력식 침강분리조(27) 중심부에는 산호사여과층(28)이 내설된 침전여과조(26)가 설치되고 연계되어 방류조(29)가 설치된다.

오존(O3)발생기(16)는 처리수 수면보다 높은 위치에 설치하고 포말분리식 오존(O3)접촉조(14)에서 배기되는 배오존을 전단계의 포말분리식 고분자화합물제거조(14) 또는 고분자화합물기화조(12)로 공급하여 재사용하게 하고 이곳에서 배출되는 폐 오존을 파괴하기 위하여 열분해식 오존(O3)파괴기(17)가 설치된다.

이와 같이 구성한 본 발명의 실시예의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

조세목 협잡물제거스크린(1)(1a)과 침사조(2)의 전처리 단계를 거친 원수가 유량조정조(34)에 의해 1차침전조(3)로 유입되어 슬러지가 1차 침강분리되고 침전슬러지는 슬러지처리 공정으로 인발되고 상등수는 포말분리식 고분자화합물제거조(4)로 유입되면 오존(O3) 또는 산소가 산기관(18)에 분배되고 포기되는 기포가 산호사데미스터(19)에 의해 직승이 차단되어 조내 압력에 의해 파괴되면서 자기분해되어 강한 산화력이 산호사의 모세공에서 원수와 효율적으로 접촉하게 되어 1차로 지방성 유기물과 유지성 질소, 계면활성제(ABS) 등과 반응하여 점성의 유기에너지에 의해 기포가 형성되고 저분자 친수성 질소는 아질산 단계를 거처 질산화 된다.

기포는 점성의 계면성에 의해 소포수로는 파괴가 어려운 고분자 화합물이다. 이들을 다시 파괴하여 순환시켜 저분자, 친수성화 하려면 장기간의 소화기능과 포기기능을 거쳐야 하고 이러한 공정에서도 생분해가 어려운 합성세제(ABS), 질산염, 잔류용해성 유기질소(SON), 무기성 암모니아(NH4+) 등이 제거되지 못하고 외부로 배출되어 영양 염류로서 호소의 오염 원인이 되고 있다.

그러므로 본 공정에서는 소포수단을 사용하지 않고 오히려 산소 또는 오존(O3)을 과포기하여 기포발생을 유도하고 이들을 포말회수조(20)의 유출구로 솟아나게 한다.

이때, 기포는 포말회수조 바닥과 1㎜ 정도의 간극으로 설치된 기포파괴기(21)의 모터임페라(22) 회전에 의해 순간적으로 파괴되고 액상화되어 임페라의 유체힘에 의해 포말회수라인(31)을 통해 고분자화합물기화조(12)로 집하 된다.

오존(O3)을 반응할때는 10㎎/L, 순산소를 사용할때는 1시간, 공기의 산소를 사용할 때는 3시간 정도의 포말분리 공정을 거치게 되면 지방성 유기물, 유지성 질소, 계면활성제 등은 거의 기포로 회수하게 되며 이 과정에서 저분자 친수성 유기물은 수용화되고, 오존(O3)과 산소와 반응된 수용화 질소는 아질산 생성을 거쳐

N ＋ O3 → NO2-

NO2- ＋ O3 → NO3-

질산화되고

암모니아 일부는 아질산 생성을 거처

2NH4+ ＋ 3O2 → 2NO2- ＋ 4H+ ＋2H2O

2NO2+ ＋ O2 → 2NO3-

질산화 된다.

이상의 공정에서 친수성화된 유기물과 영양염류를 제거하기 위하여 포말분리식 질산화조(7)에 월류하게 된다. 대용량의 폐, 하수를 통상의 활성오니법으로 처리함에 있어서, 미생물 유지온도, B.N.P 비례값, 잉여 슬러지 반송 등의 운전조건을 적절하게 하여 미생물 일령사이클을 유지하기에는 사실상 어렵고, 또한 지방성 유기물과 고단백질에 함유된 유지성 질소성분, 합성세제의 ABS 등은 무전하성 계면물질들로서 오히려 미생물에는 독소부하로 작용하므로 미생물로는 거의 제거할 수 없는 문제점을 갖고 있다.

이의 대책으로 전 단계에서 고분자화합물이 충분히 제거된 처리수가 포말분리식 질산화조(7)에 유입되면 충진제(25)의 모세공에 유기성 영양물질이 장기간 침거 할 수 있어 종속미생물이 쉽게 증식되고 질화미생물이 동거할 수 있어 미생물 생성과 활성사이클의 일령을 유지할 수 있게 된다.

이러한 미생물사이클이 완성되어야 다음 과정의 질화가 성립된다. 또한 이 과정의 포기에 의해 잔류되는 난분해성 ABS, 질산화되지 못한 질산염, 암모늄 등은 산소와 반응하여 기포를 형성하게 되며 이들은 포말회수조(20)의 기포파괴기(21)에 의해 액상화로 최대한 회수하게 되고 친수성의 영양물질만이 충진제(25)에 충진하여 미생물의 먹이가 되므로 B.N.P값, MLSS값 등의 유지관리상의 부하운전이 해결된다.

포말분리식 질산화조(7)에서 질화미생물이 활성화되어 암모니아성 질소를 충분히 질화시켜 탈질조(5)에 유입되고 무산소 상태에서 유기에너지가 교반기(24)의 교반에 의해 미생물에 공급되고 질화미생물의 호흡수단으로서 질산(NO3-)을 취하게 되면 산소가 해리되고 탈질된다.

N03- ＋ 미생물 → N ＋ CO2 ＋H2O ＋ OH-

탈질이 성립되면 혐기의 탈가스조(9)에서 교반기(24)의 교반으로 유기물의 해리 에너지가 가스화로 분해한다.

이 과정에서 마그네트펌프(23)가 처리수를 조바닥에서 상부로 순환하여 스트립핑(Stripping) 하게 되는데 처리수가 마그네트 모세공의 자성(＋,－)을 통과하게 되면 폐수중의 염류, 인 등의 무기물질은 자석의 자장과 같은 방향으로 자화하고 C, H, N 등의 유기물질은 자석자장의 반대방향으로 자화하는 반자성으로서 자석의 전자(e-)이온에 의해 무기물은

Ca2+ ＋ 2e- = Ca

Mg2+ ＋ 2e- = Mg

NH42+ ＋ 2e- = NH3-

P2+ ＋ 2e- = P

로서 분자구조가 변경되어 연질화 되면서 서서히 해리되고 유기물은

N ＋ O2 ＋ 2e- → NO2-

NO2- ＋ O2 ＋ 2e- → NO2

NO2 ＋ O2 ＋ 2e- → NO3-

NH3 ＋ 2e- → NH3-

로서 분자구조가 변경되어 질산화 또는 암모니아가 되며 이들은 Stripping에 의한 가스화로 제거된다.

이상의 효율적인 탈질과 탈가스 과정은 질산화조(7)에서 충분한 미생물 활성 사이클이 유지되어야 하므로,

탈가스(9) 처리수에 영양염류가 충분히 제거되지 못하였을 시는 전단계의 고분자화합물제거조(4)로 반송하거나 포말분리식 질산화조(7)로 반송하는 수단을 강구할 수 있지만 대용량의 폐·하수를 처리할시는 질산화조(7)와 탈질, 탈가스 공정을 중복으로 설치하여 영양염류를 충분히 제거될 수 있도록 하고 2차침전조(8)로 월류되게 한다.

2차침전조(8) 상등수를 여과조(9)에 이송하게 하여 여과막에 의해 미세슬러지를 여과하고 여과액을 마그네트펌프(23)로 이온화조(32) 상부로 펌핑하여 스트립핑 (Stripping)하면 잔류된 유기, 무기, 질소, 인 등이 마그네트의 자성(＋, －)을 통과하면서 마그네트의 전자이온(e-)에 의해 구성분자가 변경되어 산화되거나 포말화된다.

포말은 포말회수조(20)에서 회수하고 방류조(29)에서 방류하게 된다.

이상의 공정에서 유기물 및 질소 등은 충분히 제거 되였지만 인은 2차침전조(8)에 침강 분리된 잉여슬러지에 대량으로 함유되어 있다. 잉여슬러지는 탈수가 어려운 불안정화 상태이므로 이에 반토로 PH를 7정도로 낮추고 원심농축기(11)에 유입하면서 고분자응집제를 라인 믹셔하여 고액분리하여 미세 슬러지와 인을 고도로 제거하고 잉여 슬러지 반송에 의한 가동 부하를 방지한다.

이상의 각 처리단계에서 포말이 액화회수라인(31)으로 회수된 화합물은 고분자화합물기화조(12)에 유입되고 바닥에서 산기되는 산소 또는 O3과 반응하여 거품형성,포말회수, 기포파괴, 액상화, 반송이 연속적으로 진행되어 서서히 고분자는 저분자화, 수용화, 친수성화 되면서 이들의 다수는 유기물의 해리에너지에 의해 기화되며 기화되지 않는 저분자 친수성화 유기물과 질소성분은 고분자화합물제거조(4)로 반송하여 다음 처리공정을 거치게 하므로서 제거할 수 있다.

이상은 생활하수 또는 폐수의 저농도의 영양 염류에 대한 단순한 고도처리방법일 뿐이다. 분뇨, 축산폐수, 매립장 침출수 등과 이들을 하수와 병합 처리하고 있는 하수와, 산업폐수, 염색폐수 등은 별도의 색소제거 공정이 필요하며 아래에서 색소제거 작용을 설명한다.

이온화조(32)의 처리수를 포말분리 오존접촉조(14)에 유입하여 각 조 하에서 다음조 상으로 이송되고 오존(O3)발생기(16)에서 공급되는 오존(O3)이 산기관(18´)에서 산기됨에 있어서 오존(O3)기포는 산호사데미스터(19)에 의해 직승이 차단되고 조 내 승압에 의해 파괴되어 자기분해의 강한 산화력을 갖게되며 폐수와 산호사 모세공에서 효율적으로 반응하여 미분해된 잔류 용해성 유기질소(SON), 질산염질소는 N3, N2O4, NO, NH4+로 환원되어 기포를 형성하게 되며 이들을 포말회수조(20)의 기포파괴기(21)로 파괴하여 액상으로 고분자화합물기화조(12)로 월류시켜 제거하고 동시에 색소를 고도로 산화시킨다.

색소제거를 위해 사용되는 오존(O3)이 대용량일때는 순수산소를 사용하게 되는데 흡착탑 하에서 압축된 공기를 유입하여 먼지, 습기, 질소 등을 흡착제에 흡착되게 하고, 산소만이 상부로 통과시켜 산소저장 탱크에 저장하여 오존(O3)발생기(16)로 인입시켜 농도가 높은 O3을 발생하게 한다.

이때 대기화되는 폐오존(O3)을 폐오존(O3)파괴기(17)로 직승치 말고 전처리 단계의 고분자화합물제거조(4)나 고분자화합물기화조(12)에서 재사용 후 오존 (O3)파괴기(17)에서 폐오존(O3)을 열분해로 파괴한다.

색소가 산화된 처리수를 여과침전조(15)로 유입시켜 미세미립화된 미소슬러지를 하단의 침강분리조(27)에서 중력으로 1차 침강분리하고 분리수가 하에서 상으로 산호사 여과층(28)을 통과하면서 미세미립자는 산호사의 모세공에 흡착되게 하고, 청등수만 월류시켜 방류조( 28 )로 유입되게 하여 방류한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 전처리단계의 포말분리식 고분자화합물제거조, 포말분리식 질산화조와 포말분리식 오존접촉조의 단순 공정에서 통상의 처리기술로는 제거가 어려운 지방성, 유지성 고분자화합물, 합성세제(ABS) 등을 초동에 고도로 처리할 수 있고, 친수성화 저분자 영양염류와 미생물이 충진제의 모세공에서 장기간 동거할 수 있게 하므로서 미생물이 쉽게 증식되고 질화미생물이 고착될 수 있으므로 미생물의 유지관리를 쉽게하고 탈질, 탈가스를 위한 반송, 잉여슬러지 반송, 장기간의 소화기능과 활성오니 기능을 축소하고서도 고도처리를 완성할 수 있으므로 초기 건설비가 저렴하고 미생물 침거 수단에 의해 잉여오니반송, BNP비례, 등에 대한 부하 변동이 없어 비전문 인력으로 항상 안정된 방류수를 생산할 수 있고 각 조의 포말회수 수단과 각 조의 데미스터 수단, 미생물침거의 충진물 수단에 의해 포기되는 산소 또는 오존(O3)이 적은 량으로도 적극적 효율을 얻을 수 있어 통상 전력의 50% 정도의 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

스크린에서 협잡물을 제거하고 침사인양기에서 모래가 제거되고 1차침전조에서 슬러지가 분리된 침전조 상등수에 함유된 지방성유기물, 유지성질소, ABS 등을 산소 또는 오존(O3)과 반응시켜 포말화로 회수하여 초동에 저농도 친수성화하고 저분자 질소를 질산화하는 고분자화합물 제거 단계와,

제 1 단계에서 월류된 액상에 함유된 유기성물질과 종속미생물이 충진물 모세공에서 침거하게 하여 미생물을 용이하게 증식되고 질화미생물이 활성화될 수 있는 미생물 일령사이클이 성립되게 하여 활성화된 질화미생물로 암모니아를 충분히 질산화하고, 질산화되지 못한 질산염, 암모니움, 잔류용해성 유기질소 등이 산소와 반응하여 거품화로 회수하는 포말분리식 질산화 단계와,

상기 단계의 질산을 무산소상태에서 질화미생물의 호흡수단으로 산소를 해리하여 탈질하고 마그네트 전자이온(e-)과 혐기상태에서 유기물의 분해에너지로 탈가스화하는 단계와,

영양염류를 충분히 제거할 목적으로 질산화, 탈질, 탈가스 수단이 중복되거나 반송하는 단계와.

이상의 처리수를 침전조에서 침강 분리하고 침전조에서 인발되는 잉여 슬러지에 천연 비석분말, 석탄재로 PH를 높이고 황산반토 등으로 PH를 낮춰 고분자응집제를 반응시켜 원심농축기와 탈수기에서 고액분리하여 부유성 슬러지와 무기, 인을 제거하는 단계와,

여과수에 함유된 영양염류의 분자구조를 변경하여 포말화, 탈가스화하는 마그네트 이온화 단계와.

이온화수가 오존접촉조에 유입되고 잔류된 용해성 유기질소(SON), 질산염, 암모늄 등이 산기되는 오존(O3)과 반응하여 포말화로 회수하고 함유된 색소, 대장균 등을 오존(O3)으로 산화시켜 제거하는 오존(O3)처리 단계와,

각 단계에서 포말화로 회수된 기포를 파괴하여 액상화로 고분자화합물기화조에 회수하여 산소 또는 오존(O3)과 반응하게 하고 유기에너지에 의해 산화, 기화시키는 단계로 이루어진 포말분리법에 의한 폐·하수 고도처리방법.
제 1 항에 있어서;

고분자화합물 제거 단계에 산기되는 산소 또는 오존(O3) 기포의 직승을 산호사 또는 여과사리 등의 데미스터에서 차단하고 차단에 의한 조내 압력으로 기포가 파괴되게 하여 자기분해의 강한 산화력을 갖게하고 처리수와 데미스터 모세공에서 효율적으로 반응하게 하여 생분해가 되지않는 지방성 유기물, 유질성질소, 합성세제(ABS) 등을 포말로 회수, 액화하고 저분자 침수성 질소를 질산화하는 포말분리식 고분자화합물 제거 방법.
제 1 항에 있어서;

포말분리식 질산화 단계에 포말분리식 고분자화합물 제거단계에서 포기된 산소 또는 오존(O3)과 반응하여 친수성화된 암모니아성 질소 및 영양염류가 충진물 모세공에 장기간 침거하여 종속미생물이 쉽게 증식되고 질화미생물이 동거 할 수 있게하여 암모니아를 충분히 질산화하고 질산화되지 못한 잔류용해성 유기질소, 질산염, 암모늄 등은 산소와 반응하여 포말로 회수하고 질산을 산소분자가 차단된 무산소 상태에서 질산이 질화미생물의 호흡수단으로 산소를 해리하여 탈질하고 혐기상태에서 마그네트 전자(e-)와 유기물의 분해에너지에 의해 가스화로 해리하는 유기, 무기, 질소 제거 방법.
제 1 항에 있어서;

오존접촉 단계의 오존(O3)기포가 산기되면서 산호사 데미스터에 의해 직승이 차단되고 조내 압력으로 기포가 파괴되게 하여 자기분해의 강한 산화력을 갖게 하고 산호사 모세공을 촉매로 하여 생분해가 어려운 잔류용해성 유기질소(SON), 질산염, 무기성 암모니아 등과 반응하여 포말화로 회수하고 색소를 고도로 산화시키는 색소 제거 방법.
제 1 항에 있어서;

고분자화합물 기화단계의 고분자 화합물에 산소 또는 오존(O3)을 접촉시켜 유기에너지와 반응하게 하여 산화시키면서 기포형성을 크게하고 포말회수조에서 회수, 기포파괴, 액화반송 과정을 연속적으로 순환되게 하면서 유기물의 해리에너지에 의해 고분자화합물을 산화, 기화되게 하는 고분자화합물 산화기화 방법.
산기관에 의해 포기되는 산소 또는 오존(O3) 기포의 직승을 차단, 파괴, 자기분해되게 하여 산소 또는 오존(O3)이 강한 산화력을 갖게하고 데미스터의 모세공을 촉매로 하여 유기, 무기, 질소, 인 색소와의 반응을 효율화하는 데미스터 수단과,

상기 데미스터에 의해 오존(O3) 또는 산소가 화합물과 효율적으로 반응하게 하여 기포화를 활성화하고 포말회수조에서 회수하고 기포파괴기에서 파괴하여 액상화로 회수하는 포말분리식 고분자화합물 제거 수단과,

영양 염류가 충진물 모세공에 장기간 침거하게 하여 종속미생물의 증식을 용이하게 하고 질화미생물이 동거하게 하여 미생물에 의해 암모니아를 질산화하고 잔류성질소, 질산염 등을 포말로 회수되게 하여 제거하는 포말분리식 질산화 수단과,

산소 또는 오존(O3)에 의한 질산과 미생물에 의해 암모니아가 질산화된 것을 무산소상태에서 유기에너지와 질산을 질화미생물의 호흡수단으로 산소를 해리하는 탈질 수단, 교반기로 교반되고 마그네틱의 자성으로 분자구조를 변경하여 유기물의 해리에너지로 혐기분해하는 탈가스 수단과,

침전조에서 인발되는 잉여슬러지에 반토로 PH를 조정하고 고분자응집제를 반응시켜 잉여슬러지에 함유된 부유성 슬러지와 인을 제거하는 원심농축, 탈수 수단과,

오존(O3)의 기포가 산호사 데미스터에 의해 파괴되고 자기분해의 강한 오존(O3)의 산화력이 산호사 모세공을 촉매로 하고 질산염, 무기성 암모니아, 잔류용해성 유기질소(SON) 등과 반응하여 포말화로 회수하고 대장균, 색소 등을 고도로 산화시켜 제거하는 포말분리식 오존(O3)접촉 수단과,

포말분리식 고분자화합물제거조, 포말분리 질산화조, 포말분리 오존(O3)접촉조포말분리 이온화조에서 형성되는 기포를 각조의 포말회수조의 포말파괴기로 액상화로 회수하고 이들에 산소 또는 오존(O3)을 산기하여 기포화, 파괴화, 액상화, 반송을 연속적으로 순환시켜 고분자화합물의 유기물 해리에너지에 의해 산화, 기화시키는 고분자화합물 산화, 기화하는 수단으로 구성된 포말분리법에 의한 폐·하수 고도처리장치.