KR200194165Y1 - 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 질소와 인이 함유된 유기성 산업폐수나 분뇨를 포함하는 생활하수를 처리함에 있어서 유기성 오염물질 뿐만아니라 질소, 인 등 영양물질을 동시에 효과적, 종합적으로 처리할 수 있는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치에 관한 것이다.

본 고안은 무산소 상태에서 유기에너지원이 있을 때 종속영양미생물이 질산성 질소를 수소수용체로 이용하여 진행하여 질소상태로 제거하는 탈질조와, 미생물에 의한 유기물을 산화분해시키면서 미생물이 인을 과잉섭취하여 인을 방출하고 질산화된 슬러지를 탈질시키는 활성조와, 인의 과잉섭취를 유도하여 침전조에 슬러지를 인발하여 인을 제거하며 질산화된 슬러지는 활성조로 내부반송시키는 폭기조와, 침전시키는 과정에서 슬러지는 탈질조로 반송시키는 침전조와, 전기에너지에 의한 산화,환원반응으로 유기물을 분해 질소,인 등을 응집시켜 제거시키는 전기전해조를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

Description

하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치{Waste water disposal plant}

본 고안은 질소와 인이 함유된 유기성 산업폐수나 분뇨를 포함하는 생활하수를 처리함에 있어서 유기성 오염물질 뿐만아니라 질소, 인 등 영양물질을 동시에 효과적, 종합적으로 처리할 수 있는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치에 관한 것이다.

분뇨는 과거 농경지의 비료 혹은 토지개량제로 사용되어 왔으나 산업화 및 도시화 지역의 확대로 농경지가 크게 감소하고 대규모 화학비료공업의 발달로 비료로서의 이용가치가 크게 격감하면서 분뇨의 급격한 증가로 하천 및 호소 등의 수질을 크게 악화시키는 요인이 되고 있다.

또한 적조 및 녹조의 원인물질인 질소, 인이 하천 및 호소 등에 유입되어 상수원의 절반 이상이 이미 부영양화 상태이거나 부양양화가 진행되어 수자원보호 및 확보에 커다란 양적 및 질적인 심각성에 봉착하게 되었다.

그런데 종래의 수처리장치 및 방법에 있어서 적용되는 보편적인 활성오니법은 질소, 인과 같은 영양염류의 경우 제거효율이 낮아 고도처리없이 처리되어 처리수가 배출수액내로 유입될 경우 심각한 부영양화를 초래하며, 다량의 희석수가 필요함에 따른 시설비의 과다와 처리기술의 숙련성을 요하게 되는 등의 문제점이 있었다.

즉, 분뇨를 장기간 호기성 소화와 화학적처리 및 활성탄 여과에 의한 유기물, 질소, 인을 제거하는 공법인 액상부식법은 처리공정이 단순하고 전처리가 쉽다는 잇점이 있은 반면에 악취발생으로 인한 별도의 탈취시설이 필요하고, 운전유지비용이 많이 들고, 화학약품 및 활성탄 필터가 많이 소요되며, 넓은 부지가 필요하며, 수동운전관리가 요구되는 등의 폐단이 있었다.

또한 유기물 및 질소,인제거를 목적으로 바실러균을 선택배양하고 우점화시킨 후 이를 포자화시킴으로써 처리하는 공법인 B3공법은 별도의 탈취시설 및 소독시설이 필요없고, 슬러지의 침강성이 양호하며 벌킹현상이 일어나지 않는 등의 잇점이 있는 반면에 넓은 부지가 필요하고, 공사비용 및 운전유지비용이 많이 들며, 공정이 복잡하게 되는 등의 폐단이 있었다.

특히 이들 공법들은 각 반응조에서 체류시간이 길게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 유입수의 부하변동에 상관없이 안정적 수질을 얻을 수 있고, 기존시설을 이용할 수 있으며 과학적인 운전 및 관리에 따른 유지비용이 저렴하며, 슬러지의 침강성이 양호하며 별도의 소독시설이 필요없게 되는 등의 유기성 오염물질 뿐만아니라 질소, 인 등 영양물질을 동시에 효과적, 종합적으로 처리할 수 있는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치는 협잡물 제거기, 투입조, 공기가압부상조, 저류조를 포함하여 통기성 상태에서 유기산균이 유기물을 분해하는 전처리시설: 무산소 상태에서 유기에너지원이 있을 때 종속영양미생물이 질산성 질소를 수소수용체로 이용하여 진행하여 질소상태로 제거하는 탈질조: 미생물에 의한 유기물을 산화분해시키면서 미생물이 인을 과잉섭취하여 인을 방출하고 질산화된 슬러지는 탈질시키는 활성조: 인의 과잉섭취를 유도하여 침전조에 슬러지를 인발하여 인을 제거하며 질산화된 슬러지는 활성조로 반송시키는 폭기조: 침전시키는 과정에서 슬러지는 탈질조로 반송시키는 침전조: 전기에너지에 의한 산화,환원반응으로 유기물을 분해 질소,인 등을 응집시켜 제거시키는 전기전해조: 및 소독방류조를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 고안에 따른 공법의 모식도이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1: 협잡물 제거기 2: 투입조

3: 공기가압부상조 4: 저류조

10: 탈질조 11,21: 격판

12,22: 교반기 20: 활성조

30: 폭기조 40: 침전조

41: 농축조 42: 탈수기

50: 전기전해조 60: 소독방류조

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상술하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 장치의 개략적인 구성도, 도 2는 본 고안에 따른 공법의 모식도이다.

도시된 바와 같이 본 고안의 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치는 탈질조(10), 활성조(20), 폭기조(30), 침전조(40), 전기전해조(50), 및 소독방류조(60)를 포함한다.

또한 상기 탈질조(10)의 전단계로 협잡물 제거기(1), 투입조(2), 공기가압부상조(3), 저류조(4)를 포함하는 전처리시설을 둘 수 있고, 상기 침전조(40)에는 농축조(41) 및 탈수기(42)가 연계될 수 있다.

또한 상기 탈질조(10) 및 활성조(20)는 유입구에 격판(11)(21)이 설치되고, 모터에 의해 작동하는 교반기(12)(22)가 설치되며, 상부가 밀폐되어 공기접촉이 차단되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 폭기조(30)의 슬러지는 활성조(20)로, 침전조(40)의 슬러지는 탈질조(10)로 반송될 수 반송시설을 갖춘다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명한다.

수거차량으로 부터 투입조(2)에 투입된 분뇨는 협잡물 제거기(1)에서 협잡물을 1차제거하고 저류조(4)에 유입된다.

저류조(4)에서 일정량씩 공기가압부상조(3)에 투입하여 약품을 사용하지 않고 가압부상하여 씨앗, 큰 부유물질을 제거한다.

그런 후 저류조(4)에서 농도의 균일화와 일부의 유기물 분해한다.

다음으로 탈질조(10) 및 활성조(20)에서 분뇨와 침전조(40) 및 폭기조(30)에서 반송된 슬러지를 혼합하여 슬러지 탈질과 농도의 균일화, 소화 및 탈질균의 생활환경조성, 인 방출을 한다.

이 때 교반기(12)(22)를 작동하여 반송슬러지의 혼합과 슬러지 부상을 방지한다.

즉, 탈질조(10) 및 활성조(20)에서는 통기성 상태에서 유기산이 유기물을 분해하는 공정으로 무산소 상태에서 유기에너지원이 있을 때 종속영양미생물이 질산성 질소를 수소수용체로 이용하여 진행하여 질소상태로 제거되는 바 그 반응은 다음과 같다.

2NO^- ₂＋ 6H⁺(수소공여체)N₂↑ ＋ 2H₂O ＋ 2OH^-

2NO^- ₃＋ 10H⁺(수소공여체) → N₂↑ ＋ 4H₂O ＋ 2OH

이 때 BOD(탄소원)이 낮을 때는 메탄올을 투입하여 탈질을 유도한다.

6NO^- ₃＋ 2CH₃OH → 6NO^- ₂＋ 4H₂O

6NO^- ₂＋ 3CH₃OH → 3N₂↑ ＋ 3CO₂＋ 3H₂O ＋6OH

특히 활성조(20)에 투입되어서는 탈질균을 우점화하여 활성화되도록 무산소 상태를 유지하고 인이 최대한 방출되도록 한다.

한편, 활성조(20)에서 탈질과정을 걸쳐서 폭기조(30)에서는 질산화를 위해 PH가 7.5 전후에서 유지하여 질산화균인 Nitrosomonas,Nitrobacter가 우점화되도록 한다.

이 과정은 호기성 미생물(세균, 박테리아, 원생동물, 후생동물 등)에 의한 분뇨(유기물)를 산화분해시켜 제거하는 공정이고,

유기물 ＋ O₂→ 세포물질형성 ＋ CO₂＋ H₂O ＋ 에너지

유기물 ＋ O₂→ CO₂＋ H₂O ＋ 에너지

세포물질 ＋ O₂→ CO₂＋ H₂O ＋ 에너지

질산화는 암모니아성 질소를 중간체인 아질산성질소를 거쳐 질산성질소로 변화시키는 공정이며,

2NH⁺ ₄＋ 3O₂2NO^_ ₂＋ 4H⁺＋ 2H₂O

2NO^_ ₂＋ O₂→2NO^_ ₃

총괄반응 : NH₄＋ 2O₂→NO^_ ₃＋ 2H⁺＋ H₂O

인의 과잉섭취를 유도하여 침전조에 슬러지를 인발하여 인을 제거하는 공정이다.

이 때 탈질균의 발아속도 및 탈질촉진을 위해 폭기조(30)의 말단에서 무산소조에 내부반송을 하여 탈질율을 증가시키고, 반송량 및 인발량을 적절히 조절하여 질산화 및 탈질화 효율을 극대화시킨다.

한편, 침전조(40)의 상등수의 잔류 유기물, 부유물질, 인을 전기전해조(50)에서 완벽하게 제거한다.

즉 전기전해조(50)에서는 분뇨를 전기에너지에 의한 산화, 환원 반응으로 유기물의 분해 또는 제거, 질소,인 등을 응집시켜 제거하고, 콜로이드 입자의 전하교란을 시켜 응결 및 응집을 유도하여 부유물질을 제거하며, 분뇨의 오염물질을 전기에너지에 의한 산화,환원반응으로 유기물의 분해 질소,인 등을 응집시켜 제거한다.

마지막으로 소독 방류조(60)에서 모래 여과조를 통과시켜 방류한다.

또한 탈수기(42)에서 슬러지를 탈수한 후 탈리여액은 저류조(4) 또는 전기전해조(50)에 반송 투입한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치는 유입수의 부하변동에 상관없이 안정적 수질을 얻을 수 있고, 기존시설을 이용할 수 있으며, 과학적인 운전 및 관리에 따른 유지비용이 저렴하며, 슬러지의 침강성이 양호하며, 별도의 소독시설이 필요없게 되고, 또한 유기성 오염물질 뿐만아니라 질소, 인 등 영양물질을 동시에 효과적, 종합적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 실용신안등록청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (4)

1. 무산소 상태에서 유기에너지원이 있을 때 종속영양미생물이 질산성 질소를 수소수용체로 이용하여 진행하여 질소상태로 제거하는 탈질조와, 미생물에 의한 유기물을 산화분해시키면서 인을 과잉섭취하여 인을 방출하고 질산화된 슬러지를 탈질시키는 활성조와, 인의 과잉섭취를 유도하여 침전조에 슬러지를 인발하여 인을 제거하며 질산화된 슬러지는 활성조로 내부반송시키는 폭기조와, 침전시키는 과정에서 슬러지는 탈질조로 반송시키는 침전조와, 전기에너지에 의한 산화,환원반응으로 유기물을 분해 질소,인 등을 응집시켜 제거시키는 전기전해조를 포함하는 구성을 특징으로 하는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 탈질조의 전단계로 협잡물 제거기, 투입조, 공기가압부상조, 저류조를 포함하는 전처리시설을 더 포함하는 구성을 특징으로 하는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 탈질조 및 활성조는 유입구에 격판(11)(21)이 설치되고, 모터에 의해 작동하는 교반기(12)(22)가 설치되며, 상부가 밀폐되어 공기접촉이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 폭기조의 슬러지는 활성조(20)로 내부반송되며, 침전조(40)의 슬러지는 탈질조(10)로 반송되는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 질소, 인 제거 겸용 생물학적 처리장치.