KR20010091830A

KR20010091830A - 유기성 폐수 처리기

Info

Publication number: KR20010091830A
Application number: KR1020000023789A
Authority: KR
Inventors: 권혁영; 이동욱
Original assignee: 양춘승; 주식회사 지환테크
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2001-10-23

Abstract

본 발명은 생물학적 오·폐수 처리공법에 의한 유기성 폐수 처리기에 관한 것으로, 기존의 처리공법에 의한 유기성 폐수 처리기는 혐기조와 호기조 및 기타 반응조가 연결된 복잡한 공정들로 동력비 및 운전비용 등 부대비용이 많이 드는 단점이 있었다.

상기 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 활성슬러지(activated sludge)공정과 고정된 바이오필름(fixed bio-film)공정을 결합한 FFS(Fluidized-Fixed System)에 의한 유기성 폐수 처리기를 제공하는 것으로, 상기 FFS 유기성 폐수 처리기는 하나의 반응조에, 12개의 접촉폭기를 원형으로 연결하여 형성한, 접촉폭기통을 공통축을 형성하여 회전하고, 상기 반응조의 혼합액은 접촉폭기통 면적의 75%가량이 잠기도록 채우는 것으로, 또한, 상기 접촉폭기중 하나의 접촉폭기에는 스크레이퍼(scraper)를 부착함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 FFS 유기성 폐수 처리기에 의하면, 하나의 반응조에서 유기성 폐수의 유기물, 질소, 인 등을 효과적으로 제거할 수 있는, 경제적이고 효율적인 유기성 폐기물 처리기를 제공할 수 있는 것이다.

Description

유기성 폐수 처리기 {Treating machine for organic waste water}

본 발명은 생물학적 오·폐수 처리공법에 의한 유기성 폐수 처리기에 관한 것으로, 상세하게는 유기성 폐수의 유기물, 질소, 인 등을 효과적으로 제거할 수있는 공정이 단순화된 공법에 의한 유기성 폐수 처리기에 관한 것이다.

일반적으로 질소, 인은 유기성 폐수속에서는 암모늄이나 인산염 형태로 존재하는데 이들 질소나 인 성분이 하천이나 호수, 해수에 일정농도이상 함유되면 부영양화를 유발시켜 농업용수, 공업용수, 상수원으로 부적합하게 되고, 식수중에 포함된 질산염성분은 유아에게는 청색증을 유발하는 등 그 피해가 산업 다방면에 걸쳐서 크다는 것은 잘 알려진 사실이다.

일반적으로 유기성 폐수 처리공정은 크게 두 가지로 분리하여, 혐기성 소화와 호기성 소화로 나누어 볼 수 있다.

혐기성 소화는 분자상태의 산소가 없고 유기물질이 많은 환경에서 자라는 미생물을 이용하여, 미생물이 유기물을 섭취하므로써 유기물의 산화된 중간물질, 새로운 세포, 미생물 생활에 필요한 에너지와 최종산물인 몇가지 가스(CH₄, CO₂)를 부산물로 얻을 수 있다.

반면에 호기성 소화는 산소공급조건하에서 유기성 폐수내의 유기물을 기질로 하여 미생물을 증식시킴으로써, 미생물의 호흡 및 합성과정을 통해 폐수내의 유기물질을 제거하며 폐수내에 존재하는 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N)가 미생물의 작용으로 아질산성 질소(NO₂-N)나 질산성 질소(N0₃-N)로 변화되는 질산화 과정을 포함한다.

현재 고농도 유기성 폐수 처리 시에는 1차적으로 혐기조에서 유기물을 제거하고 호기조는 2차적 처리법으로 사용되고 있다. 그러나 혐기/호기성 소화공법을 이용하면 복잡한 공정과 각각의 공정에서 요구되는 운전비용 및 동력비등을 감안할때, 유기성 폐수의 유기물, 질소, 인등을 제거할 수 있는 적절한 공정의 개발이 필요시 되고 있는 것이 현실이다.

일반적으로 생물학적 공정들은 (1)활성슬러지 공정(Activated Sludge Process), (2)포기라군(Aerated Lagoons), (3)살수여상(撒水濾床-Tricking Filter), (4)회전생물막 접촉기(Rotating Biological Contactors : RBC), 그리고 (5)안정화지(Stabilization Ponds) 등이 있다.

활성슬러지 공정 또는 안정화지는 가장 흔히 사용되는 공정이다. 그러나 이러한 호기성 생물학적 공정만으로 고농도 유기성폐수를 처리하는 데에는 정해진 공간에서 유기물을 처리할 수 있는 슬러지 수치의 초과 및 처리 효율 면에서 많은 무리가 따르게 된다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 최근 연구 개발 중이며 개발된 공정중에는, 생물막여상/활성슬러지법이 결합된 공정을 들 수 있는데, 상기 공정은 탄소성 BOD(Biochemical Oxygen Demand)제거를 위한 포기조의 전형적인 F/M비(=(유기물농도×폐수량)/(포기조 용적×미생물량))를 1.0∼1.5범위로 설계하는데, 이는 바이오필터(bio-filter)를 채택하지 않은 포기조의 활성 슬러지양의 3∼4 배가 되는 것으로, 상기 공정의 포기조의 크기를 재래식 활성슬러지 공정의 약 1/4로 감소하여도 같은 효과를 거둘 수 있는 것이다. 상기 공정은 공장폐수와 도시하수를 일반적인 처리시설로 처리하거나 질산화를 시키고자 할 때 폐수의 농도를 감소시키는 목적으로 사용된다. 그러나 탈질(denitrification)과 탈인(phosphorus removal)까지 고려한다면 혐기/호기조 공정을 이용해야 하며 이러한 기존 방식대로 유기물과 질수 그리고 인까지 동시처리하고자 하면 복잡한 공정이 따르게 되어 고가의 시설비, 동력비가 문제시 되고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 활성슬러지(sludge)공정과 고정된 바이오필름(fixed bio-film)공정을 결합한 FFS(Fluidized-Fixed System)에 의한 유기성 폐수 처리기를 제공한다.

상기 FFS 유기성 폐수 처리기는 유기성 폐수의 유기물, 질소, 인등을 제거하는 공정을 하나의 반응로에서 처리하는 장치에 관한 것으로, 상기 활성슬러지공정은 미생물이 효소의 존재하에서 유기성 폐수속의 유기물질을 분해하여 안정시키는 작용을 이용한 방법으로, 폭기(aerator)에 흘러든 유기성 폐수가 미생물로 구성된 활성슬러지와 혼합되며, 동시에 공기속의 산소를 폭기로 용해시키거나 저부로부터 압축공기를 기포로 주입하여, 미생물 분해반응을 거쳐 배수시키는 공정인 것이다.

고정된 바이오필름공정은 유기성 폐수를 처리하는 반응조내에 플라스틱여제를 형성함으로써, 제한된 공간에 슬러지가 성장할 수 있는 표면적을 넓히고, 부유하는 슬러지를 상기 여제에 부착, 성장시킴으로써, 유기성 폐수처리시 슬러지가 씻겨져 나가는 것을 막을 수 있는 공정이다.

상기 FFS 유기성 폐수 처리기는 상기 활성슬러지공정과 고정된 바이오필름공정의 장점을 모아, 공정이 간편하고 비용이 절감된 콤팩트한 유기성 폐수처리기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 FFS(Fluidized-Fixed System) 유기성 폐수 처리기의 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 접촉폭기(contactor aerator)중 스크레이퍼(scraper)가 부착된 접촉폭기의 확대사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 스크레이퍼 20 : 바이오필름

30 : 접촉폭기(contactor aerator) 40 : 반응조

50 : 혼합액 100 : 접촉폭기통

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유기성 폐수 및 활성슬러지로 이루어진 혼합액을 포함하는 하나의 반응조와; 길이방향으로 일정간격 홈이 형성된 원통형의 접촉폭기를 공통축을 중심으로 다수개 원형으로 연결하여 바이오필름으로 상기 원형의 외부, 내부면을 감싼, 상기 반응조의 혼합액에 70~80% 잠기는 접촉폭기통과; 상기 접촉폭기중 하나의 접촉폭기의 외부면에 부착되는 스크레이퍼를 포함하는 FFS(Fluidized-Fixed System) 유기성 폐수 처리기를 제공한다.

상기 접촉폭기통은 12개의 접촉폭기로 이루어지며, 상기 바이오필름의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene)임을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 FFS(Fluidized-Fixed System) 유기성 폐기물 처리기의 개략적인 단면도이다.

도시한 바와 같이, 하나의 반응조(40)내에 12개의 원통모양의 접촉폭기(contactor aerator : 30)을 일정한 간격을 두고 원형으로 연결하고, 공통축(31)을 부착해 전체를 회전되도록 구성하고, 원면적의 25%정도는 대기 중에 있고 나머지는 혼합액(50)속에 잠겨있도록 하는 것이다.

즉, 공통축(31)을 중심으로 원형으로 연결되어있는 12개의 접촉폭기(30)를 접촉폭기통(100)이라 칭하기로 한다.

즉, 바꿔말하면, 본 발명의 접촉폭기통(100)면적의 75%이상이 혼합액에 잠길 수 있도록 운전레벨을 설정하였으며 이에 따라 적절한 반응조(40)를 선택하는 것이다.

또한, 상기 접촉폭기통(100)의 하나의 접촉폭기(30)의 외부면에 널빤지 형상의 스크레이퍼(scraper : 10)를 반응조(40)와 마주보는 방향으로 부착하여, 회전하면서 반응조(40)바닥에 싸이는 슬러지(51)가 혼합액과 잘섞이도록 저어주는 역할을 하는 것이다.

또한, 접촉폭기통(100)의 겉과 안은 바이오필름(20)으로 감싸, 상기 바이오필름(20)에 미생물을 부착함으로써 미생물의 성장면적을 극대화할 수 있도록 한다.

상기 바이오필름의 재질로는, 폴리에틸렌(polyethylene)이나 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 고분자물질을 들 수 있으며, 바람직하기로는 폴리프로필렌으로 하는 것이다.

또한, 상기 공통축(31)은 접촉폭기통(100)의 전체길이에 형성하는 것이 아니라, 상기 접촉폭기통(100)내부 중심축이나 혹은 양끝에 부착하는 것이므로, 상기 접촉폭기통(100)의 안쪽면에 형성하는 바이오필름(20)에 활성슬러지(51)가 부착성장하는 것은 무리가 없다.

상기 접촉폭기통(100)의 회전에 의해 산소가 공급되는 영역에서는 유기물제거와 질산화, 탈인이 일어나며, 상기 반응조(40)의 사이드코너(side corner)는 산소가 제대로 공급되지 않는 데드존(D)으로서, 상기 데드존(D)에서는 탈질 및 고농도 유기물이 처리되는 것이다.

도 2는 본 발명의 접촉폭기(30)중 스크레이퍼(scraper : 10)가 부착된 접촉폭기(30b)의 확대사시도이다.

상기 접촉폭기(30b)는 공기와 물의 유입이 가능하도록 접촉폭기(30b)의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 폭기홀(32)을 형성하여, 대기중 노출시 물이 빠짐과 동시에 접촉폭기(30b)내부에 부착성장하는 슬러지(도 1의 51)에 산소를 공급하고, 접촉폭기(30b)에 부착된 스크레이퍼(10)는 회전을 하면서 반응조(도 1의 40) 바닥에 쌓여있는 슬러지(도 1의 51)를 혼합액에 잘 섞이도록 하는 역할을 한다.

상기 접촉폭기(30b)에 대한 설명은 스크레이퍼(10)가 부착되지 않는 다른 접촉폭기(도 1의 30a)에도 스크레이퍼(10)의 유무만 차이를 두고 똑같이 적용된다.

또한, 접촉폭기(30)에 부착되는 스크레이퍼(10)의 갯수를 하나로 한정하는 것은 아니지만, 슬러지(51)가 혼합액(50)과 잘섞이면서, 동시에 반응조(40)의 사이드코너에는 산소가 거의 공급되지 않아 혐기성 소화가 이루어지는 데드존(D)영역이 존재하도록 하여야 하기 때문에 스크레이퍼(10)의 갯수는 극히 제한된다.

또한, 접촉폭기의 갯수가 12개인 것은, 본 발명의 효과를 최대화하기 위한 갯수로서, 본 발명의 FFS 유기성 폐수 처리기의 처리공정상 다소 차이가 생길 수도 있음을 감안할 수 있다.

또한, 본 발명은 접촉폭기통(100)의 회전과 포획공기(trapped air)에 의한 부력효과(buoyancy effect)를 이용하여 산소를 공급하기 때문에 별도의 가동모터를 구비하지 않아도 된다.

상기 본 발명의 FFS 유기성 폐수 처리기에 의하면, 경제적이면서 효과적인 유기물, 질소, 인의 제거로 자연환경에 나쁜 영향을 미치지 않도록 할 수 있으며, 상기 FFS 유기성 폐수 처리기에 의해 처리된 물은 공공수역으로 배출되거나 재이용되는 것이다.

상기 설명한 바와 같이 본 발명의 FFS 유기성 폐수 처리기에 의하면 고농도 유기성 폐수 처리시 하나의 반응조에서 유기물, 질소, 인제거가 동시에 가능하다.

따라서 효율적인 운전으로 기존의 공법들에 의한 유기성 폐수 처리기들보다 높은 처리효율을 달성할 수 있으며 기타 다른 유기성 폐수 처리기보다 콤팩트하기 때문에 설치비용이 기존의 혐기/호기조 공정들보다 절반 정도로 예상되므로 매우 경제적이다.

Claims

유기성 폐수 및 활성슬러지로 이루어진 혼합액을 포함하는 하나의 반응조와;

길이방향으로 일정간격 홈이 형성된 원통형의 접촉폭기를 공통축을 중심으로 다수개 원형으로 연결하여 바이오필름으로 상기 원형의 외부, 내부면을 감싼, 상기 반응조의 혼합액에 70~80% 잠기는 접촉폭기통과;

상기 접촉폭기중 하나의 접촉폭기의 외부면에 부착되는 스크레이퍼

를 포함하는 FFS(Fluidized-Fixed System) 유기성 폐수 처리기.
제 1 항에 있어서,

상기 접촉폭기통은 12개의 접촉폭기로 이루어진 FFS 유기성 폐수 처리기.
제 1 항에 있어서,

상기 바이오필름의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene)인 FFS 유기성 폐수 처리기.