KR20020040654A - 하수처리장 2차 처리수의 수질 개선을 위한 산화지와수생히야신스 처리지를 결합한 자연처리시스템 - Google Patents

하수처리장 2차 처리수의 수질 개선을 위한 산화지와수생히야신스 처리지를 결합한 자연처리시스템 Download PDF

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KR20020040654A
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이경주
정하영
백희인
백승학
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이경주
김영철
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Abstract

본 발명은 하/폐수처리장 2차 처리수의 수질 개선을 위한 자연처리시스템에 관한 것으로, 공학적(기계적) 처리공법에 대한 대체기술로 산화지와 수생히야신스 처리지를 결합한 자연처리시스템에 의해 2차 처리수의 고도처리가 이루어지도록 한 것이다.
이러한 본 발명은 하/폐수처리장 2차 처리수의 수질개선을 위한 고도처리에 있어서, 산화지와 수생히야신스 처리지를 배열기법으로 설치함으로써 이루어진다.

Description

하수처리장 2차 처리수의 수질 개선을 위한 산화지와 수생히야신스 처리지를 결합한 자연처리시스템{Natural Treatment System by Waste Stabilization Ponds Coupled with Water Hyacinth Ponds for Upgrading a Secondary Effluent}
일반적으로 하수-폐수의 처리시설은 다양한 처리목표를 가지고 설계할 수 있는데, 대부분은 다음 중의 몇몇 목표 또는 아래에 제시한 전체를 달성하기 위하여 설계할 수 있다.
(1) 부유물질의 제거
(2) 유기물질의 제거
(3) 영양염류의 제거
(4) 미생물학적으로 안전한 처리수질 확보
(5) 독성물질(중금속 포함)의 제거
공학적인 처리 시스템(engineered processes, 기계적인 요소가 많은) 에서는 상기한 처리목표에 따라 1차 처리(부유물질의 제거), 2차 처리(유기물질의 제거), 3차 처리(영양염류의 제거), 살균등과 같이 분류하며, 지난 30여년 동안 상기와 같은 목표를 달성하고자 각 단위공정을 정형화/배열화 하고자 수많은 노력을 기울려 왔다. 일반적으로 도시하수를 처리할 경우 각 처리목표를 달성하기 위해서 부가적인 단위공정을 추가하는 것이 보통이다 (막대한 재정이 요구).
그러나, 지방자치단체 산하의 소규모 하수처리장에서 3차 처리의 목적을 달성하고자 할 때 고비용의 기계적 고도처리공정을 설치하는데는 막대한 재원이 요구된다.
본 발명은 하/폐수처리장 2차 처리수의 수질 개선을 위한 자연처리시스템에 관한 것으로, 유기물질뿐만 아니라 영양염류, 병원성 미생물의 제거에 탁월한 효과를 가지고 있는 산화지를 기본 처리시스템으로하여 수생히야신스 처리지와 결합한 자연처리시스템에 의해 2차 처리수의 고도처리가 이루어지도록 한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 하/폐수처리장 2차 처리수의 수질을 3차 처리수 수준으로의 수질개선을 위하여 고도처리시설을 필요로 할 경우, 시설 및 유지관리비용이 막대하게 소요되며 유지관리에 고도의 기술을 요하는 기계적인 요소를 가급적 배제하고, 시설 및 유지관리비용이 기계적인 시스템에 비해 월등히 낮으며 유지관리에 별다른 기술을 요하지 않아 용이한 자연처리공법을 제공하는데 있다.
이러한 본 발명은 하/폐수처리장 2차 처리수의 수질개선을 위한 고도처리에있어서, 산화지와 수생히야신스 처리지를 배열기법으로 설치함으로써 이루어진다.
도 1은 기존의 2차 처리수에 대한 수질개선 방법 및 본 발명의 목표를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 2차 처리수의 수질개선을 위해 하수처리장에 설치하여 현장 처리 실험을 통해 발명한 산화지 (Waste Stabilization Ponds, WSPs)와 수생히야신스 처리지(Water Hyacinth Ponds, WHPs)를 결합한 자연처리시스템의 공정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 상기한 2차 처리수의 수질개선을 위한 자연처리시스템에 의해 수행한 CODcr제거 성능을 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 상기한 2차 처리수의 수질개선을 위한 자연처리시스템에 의해 수행한 TN제거 성능을 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 상기한 2차 처리수의 수질개선을 위한 자연처리시스템에 의해 수행한 TP제거 성능을 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 상기한 2차 처리수의 수질개선을 위한 자연처리시스템에 의해 수행한 지표 미생물제거 성능을 그래프로 나타낸 것이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 하/폐수처리장의 기계적인 1,2차 처리 시스템
20 : 종래에 적용되어왔던 기계적인 3차 처리 시스템
30 : 본 발명의 자연처리공법
31 : 산화지
32 : 수생히야신스 처리지
Q : 유량
WSPs : Waste Stabilization Ponds
WHPs : Water Hyacinth Ponds
종래의 하/폐수처리공정(10)은 2차 처리수준까지의 공정이 주를 이루고 있으며, 필요에 따라 3차 처리인 고도처리공정(20)을 추가로 적용하고 있다. 이 경우 하/폐수는 1차 처리공정을 통해 부유성 또는 침전성 고형물질이 제거되며, 2차 처리공정을 통해 주로 유기물질이 제거된다. 그러나 이때 적용되는 3차 처리시설(20)은 기계적인 시스템으로 시설 및 유지관리비용이 막대하게 소요될 뿐만이 아니라, 유지관리에 고도의 기술인력을 필요로 한다.
본 발명은 이러한 문제를 안고 있는 기계적인 3차 처리시설(20) 대신에 자연처리공법(30)을 적용하도록 한 것으로, 하/폐수처리장(10)의 2차 처리수가 산화지(31)와 수생히야신스 처리지지(32)의 배열로 이루어지는 본 발명의 자연처리공정(30)을 통하여 고도처리가 이루어진다.
실시예 1
하수처리장의 2차 처리수를 이용하여 1년에 걸쳐 처리실험을 수행한 결과 자연처리시스템을 구성하고 있는 각 공정은 아래(표 1)와 같은 기능과 역할을 수행하는 것으로 밝혀졌다 (김영철, 정하영, 산화지와 부유수생 식물 처리지를 결합한 자연수처리 공법에 의한 2차 처리수의 수질개선 연구, 2001년도 대한상하수도학회ㆍ한국물환경학회 공동 추계학술 발표회 논문집, 169-172).
[표 1]
실시예 2
수생히야신스 처리지(WHPs)는 산화지로부터 유인되는 조류 및 기타 부유물질을 수생 히야신스의 뿌리를 이용하여 제거하기 위한 용도로 설치하였다. 운전기간을 통하여 유입수의 SS 농도는 산화지에서 조류의 광합성 활동도(photosynthetic activities) 에 따라서 2-23.7 mg/L의 변화를 보였다. 이와 반면에 p-WHPs 유출수내의 SS 농도는 유입수의 농도에 관계없이 평균 2.3 mg/L로 나타나 뿌리에 의한 SS 제거효율은 원래에 기대했던 기능과 역할측면에서 볼 때 매우 양호하였다.
실시예 3
실제 하수처리장(하수처리장 2차 처리수의 median 농도는 CODcr은 26mg/L, TN은 19mg/L, TP는 6.52mg/L, TC는 49,000MPN)에 설치한 본 자연처리공법의 최종 처리수질은 10일의 체류시간동안 최종 처리수의 TCODcr 및 SCODcr의 Median 값은 각각 18.4mg/L와 14.2mg/L로 2차 처리수의 농도(25.9, 18.6mg/L)에 비해 그 제거율이 미비하였으나 이는 2차 처리수내의 생분해성 유기물질이 이미 거의 제거되었기 때문으로 판단된다. 반면, 영양염류의 경우 TN의 Median값은 3.3mg/L, 그리고 TP는 0.8mg/L 수준으로 뚜렷한 수질개선효과를 나타내고 있다. 또한 병원성 미생물의 살균효과는 산화지에서 약 1.8 log reduction의 효율을 보여 기대이상의 살균효과를 기대할 수 있었다.
마지막으로 처리성능의 안정성을 평가하였는데, 안정도는 보통 전체기간의 80%에 해당하는 농도(P80)와 20%에 해당하는 농도(P20)의 비, 즉 안정도 계수에 의하여 평가한다. 앞서 제시한 각종 수질인자의 확률농도 분포자료를 이용해 2001년 5월∼11월 동안의 최종 처리수내 TCODcr, SCODcr, TN, TP 그리고 TC의 처리 안정도를 평가한 결과 각각 2.38, 8.0, 3.0, 3.13이었다. 이는 계절적 요인에 의한 영향으로 동절기 동반에 처리 시스템의 온상화 또는 비닐하우스 등에 의해 처리의 안정성은 크게 향상시킬 것으로 판단된다.
[표 2]
하/폐수처리장의 2차 처리수의 수질개선을 위하여 3차 처리를 도입할 경우, 고비용의 기계적인 요소를 가급적 배제시키고도 높은 처리효율을 얻을 수 있는 본 공법이 하/폐수처리장 관리기관의 비용절감은 물론 수질환경을 개선시키는데 실효를 거둘 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 하/폐수처리장 2차 처리수의 수질개선을 위하여 3차 처리공정을 적용할 경우,
    산화지와 수생히야신스 처리지를 배열기법으로 설치하여 2차 처리수를 고도처리하는 자연처리공법
  2. 처리효율의 향상을 위하여 산화지의 유출수와 수생히야신스 처리지의 유출수를 본 발명의 자연처리공법 유입구로 반송하여 재처리하는 공법.
KR1020010076774A 2001-12-05 2001-12-05 하수처리장 2차 처리수의 수질 개선을 위한 산화지와수생히야신스 처리지를 결합한 자연처리시스템 KR20020040654A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102107983A (zh) * 2009-12-23 2011-06-29 中国科学院生态环境研究中心 用于再生水深度净化的复式景观生态塘系统

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KR20020033998A (ko) * 2000-11-01 2002-05-08 문동신 사상성조류매트 산화지를 이용한 농촌형 소하천수,농업배수 처리공법

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