KR20020075637A - 하폐수의 생물학적 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지의처리방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하폐수의 생물학적 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지의 처리방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 잉여슬러지의 처리방법은, 하폐수의 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지를 오존 또는 초음파로 전처리하여 잉여슬러지의 생분해성을 높이는 잉여슬러지 전처리단계; 및 상기 전처리 단계를 거친 잉여슬러지를 생물학적으로 분해하는 잉여슬러지 소화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 하폐수 처리 공정 및 그 장치를 이용하면, 단시간 내에 고효율로 최종 잉여슬러지의 발생량을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라 슬러지 매립 또는 소각으로 인한 지하수 오염 또는 대기 오염 등의 2차 오염의 문제가 없으므로 위생적이다. 또한 종래의 농축, 응집, 탈수 및 건조 등의 잉여슬러지 처리 공정에 비하여 처리 비용 및 소요 공간을 크게 절감할 수 있으며, 운전 및 관리가 용이하다.

Description

하폐수의 생물학적 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지의 처리방법 및 그 장치{Method and apparatus for treating excess sludge produced from processes for biological treatment of sewage or waste water}

현재 도시하수, 축산폐수 및 유기성 공장폐수 등과 같은 하폐수는 대부분 생물학적 처리 공정(혐기성, 호기성 및 혐기/호기 등)에 의해 처리되고 있다. 이러한 생물학적 하폐수 처리 공정에서 생분해성 유기물은 무기물인 이산화탄소로 변환되어 제거되지만, 그 일부는 미생물 성장에 의한 잉여미생물로 전환되어 슬러지의 형태로 축적되게 된다. 이렇게 축적된 잉여미생물의 처리에 드는 비용은, 생물학적 하폐수 처리 공정에 드는 총 비용의 약 30 내지 60%에 이를 정도로 큰 부담이 되고 있다. 따라서 지금까지 상기 잉여슬러지를 줄이기 위한 여러 노력들이 있어 왔다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 일반적인 하폐수 처리 공정은, 혐기조, 호기조 등으로 이루어진 생물반응조(1)를 거쳐 생물학적 분해가 일어난 처리수가 침전조(2)로 이동되어 고액분리된다. 그 후 상등액은 회수되고, 침전된 슬러지 중 일부는 생물반응조(1)로 반송되어 생물반응조(1) 내에서의 적정 미생물 농도를 유지하고, 나머지 잉여슬러지는 슬러지 농축조(3)를 거쳐 농축되고 약품 혼화조(4)에서 약품이 첨가된 후 탈수조(5)를 거쳐 탈수된다. 탈수된 케이크(폐기물)는 매립되거나 소각된다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 잉여미생물 처리에 너무 많은 비용이 드는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이 공정에서 반송되는 슬러지의 일부에 오존을 투입함으로써 슬러지 발생을 줄이려는 시도가 있었다. 상기 도1의 공정에서 잉여슬러지를 감소시키기 위해, 오존을 투여한 슬러지를 전부 생물반응조(1)에 넣어 처리하거나, 혹은 오존이 투여된 슬러지의 침강성이 좋은 점을 이용하여 상등수만 생물반응조(1)로 투여하고, 농축된 슬러지는 기존 슬러지 처리 공정에 따라 처리하기도 하였다. 그러나 지나치게 많은 슬러지를 오존처리하여 반송하는 경우 미생물의 침강성이 저하되어 처리 수질에 중대한 문제가 생기므로, 잉여슬러지 전량을 이와 같은 방법으로 처리하는 것은 불가능하였고, 단지 일부만을 처리할 수 있을 뿐이었다.

한편, 슬러지 안정성을 높이고 최종 발생되는 케이크의 부피를 저감하기 위하여, 잉여슬러지를 혐기성 소화 또는 호기성 소화 과정을 거치도록 한 후 처리하는 방법이 시도되었다. 그러나 이러한 방법은, 그 소화에 20 내지 30일에 이르는 장기간이 소요되었고, 잉여슬러지의 감량 효율도 최고 20 내지 30%에 불과한 문제점이 있었다. 또한 슬러지의 소화 공정 후에도 기본적으로 탈수 공정을 거쳐야 하고, 부피는 어느 정도 저감되지만 최종 케이크가 발생된다는 측면에서 슬러지의 전처리로서의 역할만 할 뿐 근본적인 처리방법이 될 수는 없는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단시간 내에 고효율로 최종 잉여슬러지의 발생량을 감소시킬 뿐만 아니라, 슬러지 매립 또는 소각으로 인한 지하수 오염 또는 대기 오염 등의 2차 오염의 문제가 없는 위생적인 잉여슬러지 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것이다. 또한 종래의 농축, 응집, 탈수 및 건조 등의 잉여슬러지 처리 공정에 비하여 처리 비용 및 소요 공간을 크게 절감할 수 있고 운전 및 관리가 용이한 잉여슬러지 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 일반적인 생물학적 하폐수 처리 공정의 개략도.

도2는 본 발명에 따른 잉여슬러지 처리장치의 개략도.

도3은 본 발명의 바람직한 일실시예로서 침적형 분리막을 이용한 잉여슬러지 처리장치의 개략도.

도4는 본 발명의 바람직한 일실시예로서 크로스플로우식 분리막을 이용한 잉여슬러지 처리장치의 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 생물반응조2: 침전조

3: 슬러지 농축조4: 약품혼화조

5: 탈수조6: 잉여슬러지 전처리조

7: 잉여슬러지 소화조8: 폭기장치

9: 침적형 분리막10: 크로스플로우식 분리막

11: 흡입펌프

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 잉여슬러지의 처리방법은,하폐수의 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지를 오존 또는 초음파로 전처리하여 잉여슬러지의 생분해성을 높이는 잉여슬러지 전처리단계; 및 상기 전처리 단계를 거친 잉여슬러지를 생물학적으로 분해하는 잉여슬러지 소화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 잉여슬러지의 처리장치는 하폐수의 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지를 오존 또는 초음파로 전처리하여 잉여슬러지의 생분해성을 높이는 잉여슬러지 전처리조; 및 상기 전처리된 잉여슬러지를 생물학적으로 분해하는 잉여슬러지 소화조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예들을 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 의한 잉여슬러지의 처리장치의 개략도이다. 하폐수 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지를 잉여슬러지 전처리조(6)에 연속 유입하여 오존 또는 초음파 등으로 전처리함으로써 슬러지의 생분해성을 높인 후, 잉여슬러지 소화조(7)로 도입하여 소화시킨다. 잉여슬러지 소화조(7)는 폭기장치(8)를 갖추어서 전처리된 잉여슬러지를 장기폭기시킴으로써 호기적으로 소화시키는 것이 바람직하다. 잉여슬러지 소화조(7)에서 발생되는 잉여슬러지 중 일부는 다시 유입 잉여슬러지와 함께 잉여슬러지 전처리조(6)로 도입하여 전처리시킨 후 잉여슬러지소화조(7)로 유입하도록 함으로써, 잉여슬러지 소화조(7) 내의 적정 고형물 농도를 유지하도록 함과 동시에 추가적인 생분해 촉진을 유도할 수도 있다. 잉여슬러지 소화조(7)에서 장기 폭기 후 주기적으로 슬러지를 침전시켜 고액분리한 후 상등액은 하폐수 처리 공정으로 반송하여 원수와 함께 처리할 수도 있다.

잉여슬러지의 전처리는 오존 또는 초음파를 이용하는 것이 바람직하다. 오존 또는 초음파는 잉여슬러지를 구성하고 있는 미생물의 플럭을 분쇄하고 세포막을 파괴함으로써 슬러지의 생분해성을 높이게 된다. 생분해성이 높아진 잉여슬러지를 호기적으로 소화시키면 단시간 내에 높은 효율로 슬러지를 소화할 수 있게 된다.

도3 및 도4는 본 발명의 바람직한 일실시예들을 도시한 도면들이다. 이들은 간헐 침전을 통한 고액 분리 대신에 분리막 공정을 이용하여 연속적인 고액 분리가 수행되도록 하고 있다. 분리막으로서는 중공사막 또는 평막이 바람직하다.

도3에 도시된 실시예에서는, 잉여슬러지 소화조(7) 내에 침적형 분리막(9)을 침지시킴으로써 연속적인 고액 분리가 가능하도록 하고 있다. 잉여슬러지가 잉여슬러지 전처리조(6)에 유입되어 오존 또는 초음파에 의해 전처리된다. 이로써 생분해성이 높아진 잉여슬러지는 잉여슬러지 소화조(7)로 이동되어 호기적으로 소화되고 침적형 분리막(9)에 의해 고액 분리된다. 그 후 처리수는 흡입펌프(11)에 의해 회수되고, 이 과정에서 발생된 잉여슬러지 중 일부는 다시 잉여슬러지 전처리조(6)로 반송된다. 폭기장치(8)는 막모듈의 하부에 위치하도록 함으로써 오염물질에 의한 막의 폐색을 억제한다.

도4에 도시된 실시예에서는, 잉여슬러지 소화조(7)와는 별도로 크로스플로우식 분리막을 설치하여 고액 분리하도록 하고 있다. 잉여슬러지 처리조(6)를 거쳐 오존 또는 초음파에 의해 전처리된 잉여슬러지는 잉여슬러지 소화조(7)로 도입되어 폭기장치(8)로부터 공급되는 공기에 의해 호기적으로 소화된다. 그 후 크로스플로우식 분리막(10)을 통해 고액 분리된 후, 고형물질은 다시 잉여슬러지 소화조(7)로 반송되고 처리수만 회수된다. 잉여슬러지 소화조(7)에서 호기적 소화를 통해 발생된 잉여슬러지 중 일부는 잉여슬러지 전처리조(6)로 반송되어 다시 상기와 같은 단계를 거쳐 처리된다.

본 발명에 의한 잉여슬러지 처리방법의 운전인자는 다음과 같다.

- 오존 처리시 적정 오존 주입량

- 초음파 처리시 적정 초음파 처리시간

- 잉여슬러지 소화조로부터 잉여슬러지 전처리조로의 반송 유량

- 잉여슬러지 소화조에서의 잉여슬러지 체류시간(상등액 제거량 및 주기)

- 잉여슬러지 소화조에서의 폭기량 조절

본 발명에 의한 잉여슬러지 처리방법 및 그 장치를 이용하면, 단시간 내에 고효율로 최종 잉여슬러지의 발생량을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라 슬러지 매립 또는 소각으로 인한 지하수 오염 또는 대기 오염 등의 2차 오염의 문제가 없으므로 위생적이다. 또한 종래의 농축, 응집, 탈수 및 건조 등의 잉여슬러지 처리 공정에 비하여 처리 비용 및 소요 공간을 크게 절감할 수 있으며, 운전 및 관리가 용이하다.

Claims (9)

1. 하폐수의 생물학적 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지를 오존 또는 초음파로 전처리하여 잉여슬러지의 생분해성을 높이는 잉여슬러지 전처리단계; 및

   상기 전처리단계를 거친 잉여슬러지를 생물학적으로 분해하는 잉여슬러지 소화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화단계에서 발생한 잉여슬러지 중 일부를 상기 잉여슬러지 전처리단계로 반송하는 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화단계 이후에, 소화된 잉여슬러지를 분리막을 이용하여 고액 분리하는 막분리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화는 호기적 소화인 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리방법.
5. 하폐수의 처리 공정에서 발생한 잉여슬러지를 오존 또는 초음파로 전처리하여 잉여슬러지의 생분해성을 높이는 잉여슬러지 전처리조; 및

   상기 전처리된 잉여슬러지를 생물학적으로 분해하는 잉여슬러지 소화조를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화조로부터 상기 잉여슬러지 전처리조로 연결되는 반송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화조는 침적형 분리막이 내장된 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리장치.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화조를 거쳐 소화된 잉여슬러지를 고액 분리하는 크로스플로우식 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리장치.
9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 잉여슬러지 소화조는 폭기장치가 내장된 것을 특징으로 하는 잉여슬러지 처리장치.