KR20010102737A

KR20010102737A - 음식물 산발효공정이 포함된 하폐수의 생물학적고도처리방법

Info

Publication number: KR20010102737A
Application number: KR1020000024349A
Authority: KR
Inventors: 이병헌
Original assignee: 이병헌
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2001-11-16

Abstract

본 발명은 음식물 산발효공정이 포함된 생물학적 고도처리방법에 관한 것으로, 1)제1무산소조(10)에 폐수를 유입시켜 외부탄소원의 공급과 후속되는 호기조(20)로부터의 내부반송을 받아 전탈질산화작용이 일어나게 하는 단계, 2)상기 호기조(20)에 상기 제1무산소조(10)로부터 유출된 폐수를 공급하여 질산화작용이 일어나게 하는 단계, 3)제2무산소조(30)에 상기 호기조(20)로부터 유출된 폐수를 유입시켜 외부탄소원의 공급에 의해 후탈질산화 작용이 일어나게 하는 단계, 4)탈기조(40)에 상기 제2무산소조(30)로부터 유출된 폐수를 유입시켜 질소가스를 탈기시키는 단계, 5)침전조(50)에 상기 탈기조(40)에서 유출된 폐수를 유입시켜 슬러지를 침전시키고 처리수와 분리시켜 처리수는 외부로 유출하고 슬러지를 상기 제1무산소조(10)로 반송시키는 단계로 이루어진 하폐수의 생물학적 고도처리방법에 있어서, 별도로 산발효조(60)를 두어 이 산발효조(60)에 음식폐기물을 공급하여 이를 산 발효시킨 것을 외부탄소원으로 하여 상기 제1무산소조(10)와 제2무산소조(30)로 공급하는 것을 특징으로 하는 구성을 갖는다. 이를 통해 유기물농도는 낮으나 질소농도는 높은 하폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

Description

음식물 산발효공정이 포함된 하폐수의 생물학적 고도처리방법 {Wastewater Treatment Method including Food Fermentation Process}

본 발명은 음식물 발효공정이 포함된 하폐수의 생물학적 고도처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는

우리나라에서 배출되는 폐수는 질소의 농도가 유기물의 농도에 비해 높아서 페수처리시 질소제거가 충분히 이루어지지 못하여 처리된 유출수 내의 질소농도가높은 경우가 많다. 처리된 유출수내의 질소농도가 높은 경우 수자원의 용존산소를 고갈시키고, 수중생물에 독성을 유발함과 동시에 염소소독의 효율에 영향을 끼쳐 공공보건상의 위해를 야기하고, 하수 재사용시 적합성에 영향을 끼친다. 따라서 질소의 제거는 수질관리와 하수처리장 설계에 점차 중요해지는 경향이 있다.

더욱이 현재 배출되는 하폐수의 질소농도의 규제를 강화하려고 하고 있어, 폐수속의 질소농도를 줄이고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다.

폐수속의 질소를 제거하는 방법으로는 크게 물리, 화학적 방법과 생물학적 방법으로 나눌 수 있다. 물리, 화학적 방법으로는 공기 탈기(air stripping), 파괴점 염소주입(breakpoint chlorination), 선택적 이온교환(selective ion exchange)등이 있으나 비용과 불규칙한 성능, 그리고 운전과 유지상의 문제점 때문에 잘 사용되지 않으며 주로 생물학적 방법이 사용되고 있다.

생물학적 질소 제거방법은 폐수중의 암모니아성 질소를 산소 존재하에서 나이트로소모나스(Nitrosomonas), 나이트로박터(Nitrobactor)와 같은 질산화균을 이용하여 산화질소(NO₂, NO₃)로 전환시키는 질산화(Nitrification) 공정과 산소가 존재하지 않는 무산소(Anoxic) 상태에서 소이도모나스(Psedomonas)와 같은 임의성 (Facultative) 박테리아에 의해 산화된 질소를 질소가스로 전환시켜 제거하는 탈질산화(Denitrification) 공정으로 이루어진다.

탈질산화시에는 반드시 탄소원(수소공여체)이 필요하며, 이 유기물은 미생물 성장에 필요한 호흡기질과 탄소원이 되는데 고농도의 질소화합물을 함유하고 있는폐수의 경우 탈질산화에 필요한 유기물의 부족에 의해 탈질산화 과정이 제대로 일어날 수 없다는 문제점이 있다. 고농도의 생물학적 질소 제거 공정에서는 통상 2차에 걸친 탈질산화과정을 통해 폐수속에 포함된 암모니아성 질소를 제거하고 있는데 이를 전탈질산화(Pre-denitrification)와 후탈질산화(Post- denitrification)이라 한다. 통상적으로 전탈질산화과정에서 유입폐수중의 유기물을 이용하여 산화된 질소를 탈질산화시키며, 후탈질산화 과정중에 외부로부터의 탄소 공급원에 의해 탈질산화가 이루어지는 것이 일반적이다.

그러나 우리나라와 같이 하, 폐수가 저농도의 유기물과 고농도의 질소 조건인 경우 종래기술의 처리공법에 의해 높은 질소처리효율에 도달하기는 어려운 일이며, 이를 위해서 새로운 장치설비로 인해 추가적 비용을 들여야 할 것이다. 서양에서 개발되어 사용되고 있는 공법으로 바덴포(Bardenpho)공법의 경우는 후탈질조를 내생탈질에 의해 제거하므로 탈질율이 낮으며, A2/O공법의 경우는 반송슬러지에 함유된 질산성질소에 의한 탈인의 효율 저하로 인한 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 연구되고 있는 공법 및 기존의 공법의 경우는 유입수의 질소농도가 유기물질에 비해 높은 경우에는 효율성이 떨어지고 또한 운전이 어렵다는 문제점과 함께 질소, 인 동시제거를 위한 기존 공정의 경우는 앞의 혐기조에서 반송수에 포함된 질산성 질소로 혐기조의 인 방출이 방해되어 처리의 비효율성이 지적된다.

우리나라와 같은 저농도의 유기물과 고농도 질소가 유입되고 있는 하수의 경우, 영양수 처리공법에 적합한 공법이 필요하다.

즉, 본 발명은 질소의 농도가 유기물의 농도에 비해 상대적으로 높은 경우의 하수나 고농도의 질소를 함유하고 있는 폐수의 처리에 적합한 음식물 발효공정이 포함된 하폐수의 생물학적 고도처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공정흐름도,

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 공정흐름도,

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 공정흐름도이다.

* 도면의 주요한 부분에 대한 설명

10: 제1무산소조 20 : 호기조

30: 제2무산소조 40 : 탈기조

50: 침전조 60 : 산발효조

70: 혐기조

위의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음의 구성을 갖는다.

1)제1무산소조에 폐수를 유입시켜 외부탄소원의 공급과 후속되는 호기조로부터의 내부반송을 받아 전탈질산화작용이 일어나게 하는 단계, 2)호기조에 상기 제1무산소조로부터 유출된 폐수를 공급하여 질산화작용이 일어나게 하는 단계, 3)제2무산소조에 상기 호기조로부터 유출된 폐수를 유입시켜 외부탄소원의 공급에 의해 후탈질산화 작용이 일어나게 하는 단계, 4)탈기조에 상기 제2무산소조로부터 유출된 폐수를 유입시켜 질소가스를 탈기시키는 단계, 5)침전조에 상기 탈기조에서 유출된 폐수를 유입시켜 슬러지를 침전시키고 처리수와 분리시켜 처리수는 외부로 유출하고 슬러지를 상기 제1무산소조로 반송시키는 단계로 이루어진 하폐수의 생물학적 고도처리방법에 있어서, 별도로 산발효조를 두어 이 산발효조에 음식폐기물을 공급하여 이를 산 발효시킨 것을 외부탄소원으로 하여 상기 제1무산소조와 제2무산소조로 공급하는 것을 특징으로 하는 구성을 갖는다.

여기서 상기 제1무산소조로 외부탄소원을 공급하는 것은, 상기 산발효조에서의 외부탄소원을 공급받음과 동시에 반송된 슬러지를 공급받는 별도의 혐기조를 두어 인방출을 유도시키는 것이 추가된 것이 인의 처리에 유리하여 바람직하다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 폐수의 질소처리방법을 실현하기 위한 공정흐름도로서 제1무산소조(10), 호기조(20), 제2무산소조(30), 탈기조(40), 침전조(50) 및 산발효조(60)으로 구성되어 있다.

제1무산소조(10)와 제2무산소조(30)에서는 유입폐수의 탄소원이나 내생탄소원 또는 상기 산발효조(60)로부터의 외부탄소원에 의해 탈질과정이 일어난다.

호기조(20)에서는 유입폐수내의 유기물을 산화시키고 암모니아성 질소의 질산화가 일어난다. 이때 발생된 수소이온에 의해 폐수가 산성으로 변하므로 별도로 알카리성분을 호기조(20)내로 주입할 수 있게 구성할 수도 있다. 또한 호기조(20)에서 질산화된 폐수는 설치된 내부반송선에 의해 100-200% 범위내에서 제1무산소조(10)로 내부반송이 이루어진다.

탈기조(40)에서는 이전의 무산소조로부터 유출된 폐수를 유입시켜 질소가스의 탈질 및 남아있는 유기물의 산화로 침전조의 슬러지부상 등을 방지함으로 고액분리 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 짧은 체류시간에서 고도처리할 수 있어 처리효율이 높아지는 것이다.

침전조(50)에서는 슬러지를 침전시켜 처리수를 유출하고 분리된 슬러지는 슬러지반송선에 의해 제1무산소조(10)로 반송한다.

여기서 반송된 슬러지의 탈인처리를 위해 별도의 혐기조를 두어 슬러지에 포함된 잔존 NO₃-N을 제거하여 슬러지의 부상을 방지하고 혐기조의 인방출의 효율을 향상시킬 수 있는데 이를 구체화한 실시예가 도 2에 도시되어 있다.

제1무산소조(10) 앞에 혐기조(70)를 두어 여기로 침전지(50)의 슬러지가 반송되도록 하고, 산발효조(60)의 외부탄소원을 제1무산소조(10)로 공급하는 것이 아니라 이 혐기조(70)로 공급되게 하여 슬러지에 함유된 인의 방출을 유도한다.

그 이외의 작용은 도 1 실시예와 동일하다.

그리고 도 3은 유출수의 총질소농도가 엄격하게 요구되지 않을 때 구성할 수 있는 것으로 도 2의 실시예에서 제2무산소조(30)와 탈기조(40)를 생략한 구성이다.

이와 같은 구성은 본 출원인이 1999년 출원한 오폐수의 질소처리방법(특허출원 제99-39478호)에서의 구성과 유사한 것으로 산발효조(60)가 추가된 구성을 본 발명에서 제시하고 있는 것이다.

그 처리실험결과도 선출원의 결과와 동일한데, 산발효조(60)에서 공급된 외부탄소원을 공급하는 경우 탈질산화율이 급격히 증가함을 알 수 있었다.

본 발명에 의해 우리나라 현실에 맞는 폐수의 질소처리방법을 제공할 수 있으며, 본 발명을 기존 하수처리장에의 간단히 적용할 수 있음으로 인해 별도의 비용을 들이지 않고도 폐수의 고도처리가 가능하도록 한다. 또한 처분이 곤란한 음식물폐기물을 수거하여 이를 산발효조에서 산발효시킨 후 이를 외부탄소원으로 하폐수의 처리에 사용할 수 있어, 새로운 폐기물처리방법으로 이용될 수 있다.

Claims

1)제1무산소조(10)에 폐수를 유입시켜 외부탄소원의 공급과 후속되는 호기조(20)로부터의 내부반송을 받아 전탈질산화작용이 일어나게 하는 단계, 2)상기 호기조(20)에 상기 제1무산소조(10)로부터 유출된 폐수를 공급하여 질산화작용이 일어나게 하는 단계, 3)제2무산소조(30)에 상기 호기조(20)로부터 유출된 폐수를 유입시켜 외부탄소원의 공급에 의해 후탈질산화 작용이 일어나게 하는 단계, 4)탈기조(40)에 상기 제2무산소조(30)로부터 유출된 폐수를 유입시켜 질소가스를 탈기시키는 단계, 5)침전조(50)에 상기 탈기조(40)에서 유출된 폐수를 유입시켜 슬러지를 침전시키고 처리수와 분리시켜 처리수는 외부로 유출하고 슬러지를 상기 제1무산소조(10)로 반송시키는 단계로 이루어진 하폐수의 생물학적 고도처리방법에 있어서, 별도로 산발효조(60)를 두어 이 산발효조(60)에 음식폐기물을 공급하여 이를 산 발효시킨 것을 외부탄소원으로 하여 상기 제1무산소조(10)와 제2무산소조(30)로 공급하는 것을 특징으로 하는 생물학적 고도처리방법.

제1항에 있어서, 상기 제1무산소조(10)로 외부탄소원을 공급하는 것은, 상기 산발효조(60)에서의 외부탄소원을 공급받음과 동시에 반송된 슬러지를 공급받는 별도의 혐기조(70)를 두어 인방출을 유도시키는 것이 추가된 것을 특징으로 하는 생물학적 고도처리방법.