KR20020087799A - 다단 에스 비 알 시스템을 이용한 폐수의 정화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 담체 및 매체를 이용하여 질산화 효율을 증대시키고 탈질산화 반응 및 인의 방출 속도를 증대시키기 위하여 폐수 중의 유기물 및 영양염류(질소 및 인)를 미생물이 효과적으로 이용하도록 한 폐수의 정화 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 폐수의 정화 방법은 제1 혐기성 접촉조와, 제2 질산화 반응조 및 제3 간헐폭기 반응조를 각각 연속 회분식 반응조(SBR)로 구성하고, 상기 제1 혐기성 접촉조에 반송 슬러지와 폐수를 유입시켜 일정 시간 반응시킨 후, 미생물이 흡착된 침전 슬러지와 폐수를 분리하여 폐수는 상기 제2 질산화 반응조로 유출시켜 질산화 반응을 진행시키고, 침전 슬러지는 상기 제3 간헐폭기 반응조로 유출시켜 탈질 및 탈인 반응에 유기 탄소원으로서 이용하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 방법에 의하면, 폐수 중의 유기물을 질소 및 인의 제거에 최대한 이용함으로써 탈질 및 탈인의 효율을 높일 수 있다. 특히, 외부의 유기 탄소원을 첨가할 필요가 없거나, 또는 필요한 경우 적은 양을 첨가하여 질소를 제거할 수 있으므로 경제적으로도 가치가 높다. 또한, 각 반응조에서 반응 및 침전이 모두 진행되기 때문에 별도의 침전조가 요구되지 않고, 따라서 경제성이 매우 높으며, 장치 및 구조물의 설비가 간단하다는 장점을 갖는다.

Description

다단 에스 비 알 시스템을 이용한 폐수의 정화 방법{METHOD FOR ADVANCED WASTEWATER TREATMENT USING MULTI-SBR SYSTEM}
본 발명은 생물학적 처리시 폐수 중의 유기물, 질소 및 인을 효과적으로 처리하기 위해 개발된 폐수의 정화 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 연속 회분식 반응조(SBR; Sequencing Batch Reactor)를 다단으로 연결하여 유기물 흡착을 위한 반응조, 질산화를 위한 반응조, 그리고 탈질산화와 탈인을 위한 반응조를 각각 운영함으로써 폐수 처리시 영양염류를 효과적으로 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 영양염류는 유기물 분해를 일으키는 미생물의 생육과 증식에 필요한 무기성 원소로서, 이들 중 특히 질소 화합물과 인산염은 생물 세포 형성과 생활 에너지 획득을 위하여 연속적으로 공급되어야 하는 원소이다. 그런데, 하천이나 연안 바다, 호소(호수 및 저수지) 등의 수역에 있어서, 이러한 질소나 인 등의 영양염류가 증가하면 부영양화 현상(Eutrophication)이 발생된다. 부영양화 현상은 영양염류를 영양소로 하는 생물의 생산을 활성화시켜서 자연의 생태계를 변화시키게 되고, 해역에서는 적조 발생의 주요 원인이 되며, 호소(湖沼)에서는 조류 등의 이상 증식을 초래하게 된다.
이러한 과정은 자연계에 있어서는 원만하게 진행되지만, 생활 하수, 축산 폐수, 공장 배수 등이 대량으로 유입되면 영양염류가 지나치게 증가하게 되고, 이에 따라 식물 플랑크톤이 비정상적으로 급격히 증가하여 자연의 균형이 파괴된다. 부영양화 현상이 점점 진행됨에 따라, 결국 수계는 무산소 상태로 바뀌어 생태계가 파괴된다. 따라서 이러한 영양염류는 호소나 하천 등으로 유입되기 전에 제거되어야 하며, 이를 효율적으로 제거하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
우리 나라의 경우 대부분의 하수 처리 및 축산 폐수 처리 방법은 활성 슬러지법(Activated Sludge Process)에 의존하고 있는 실정이다. 활성 슬러지법에 의한 처리시 대부분의 현탁 고형물질과 유기물은 제거될 수 있으나, 질소나 인과 같은 영양염류 물질의 처리는 20∼40%에 불과하다.
따라서, 수계 보호를 위한 폐수 처리의 주요 목적으로 질소와 인의 제거가 매우 중요하며, 앞으로 더욱 강화될 규제 농도에 부합하는 공정을 개발하는 것이 시급하다.
영양염류(질소 및 인)가 다량 함유되어 있는 폐수를 생물학적으로 처리하기 위해 이용하는 방법은 바덴포(Bardenpho), A/O, A2/O, UCT, VIP, SBR, 바이오-데니트로 공법(Bio-Denitro Process) 등이 있다. 상기 공정들은 주로 유기물 제거를 위한 활성 슬러지법에 시설물의 변형 및 운영 조건을 개선하여 폐수 중 질소 및 인의 처리가 가능한 공정들이다. 상기 공정들은 선진국에서도 널리 이용되고 있으나 유입 폐수 성상 및 운영 조건에 따라 처리 효율이 다르며, 각 공정이 장·단점을 가지고 있어 많은 연구자들은 단점을 개선하여 보다 높은 처리 효율이 가능한 공정을 개발하고 있다.
상기 영양염류 처리 공정들은 반응조의 수, 폐수의 처리 경로, 운영 상태(즉, 정적 상태(Steady-State), 동적 상태(Dynamic State)), 반응 상태(연속식, 회분식), 산소의 유·무(즉, 호기성, 무산소성, 혐기성)등이 서로 다르며, 또한 유입 폐수의 성상에 따라 처리 효율이 다르다.
영양염류를 처리하기 위한 상기 공정들은 기술적으로 크게 전-탈질 공정 (Pre-Denitrification Process)과 후-탈질 공정(Post-Denitrification Process)으로 대별된다.
먼저, 후-탈질 공정(유입 → 질산화 반응 → 탈질산화 반응 → 유출)은 반응조의 크기가 작고 유출수의 수질이 균일하다는 장점이 있다. 그러나, 탈질 반응조가 질산화 반응조의 후반부에 위치하고 있기 때문에, 탈질 반응조 내에는 분해되기 쉬운 유기물의 양이 적어서 메탄올과 같은 전자 공여체를 외부에서 별도로 주입해 주어야 하므로 비경제적이라는 단점이 있다.
반면에, 전-탈질 공정(유입 → 탈질산화 반응 → 질산화 반응 → 유출)에서는 유입되는 폐수내의 유기물을 탈질에 필요한 전자 공여체로서 이용하기 때문에 유입수 중에 유기물이 많은 경우에는 별도의 전자 공예체를 외부에서 인위적으로 주입할 필요가 없다는 장점이 있다. 하지만, 질산화 반응조가 탈질 반응조 후반부에 위치하므로 질산화 반응조에서 형성된 질산염을 탈질 반응조로 반송시킬 필요가 있으며, 이 경우 반송량을 유입수의 4배 가량으로 하는 것이 일반적이다. 이로 인해, 전-탈질 공정의 반응조가 후-탈질 공정의 반응조에 비해 매우 커지므로 설치 비용이 커진다는 단점이 있다.
하·폐수 중의 인의 농도가 높은 경우, 특정 미생물의 인 방출과 섭취 반응으로 하·폐수 중의 인을 처리할 수 있다. 이 경우, 혐기성(Anaerobic) 상태에서인 제거에 관여하는 미생물이 유기물의 흡착을 위한 인의 방출을 먼저 수행하고 후속되는 호기성(Aerobic) 상태에서 인의 과잉 섭취가 이루어지도록 한다. 인의 방출은 용존 산소 또는 질산염과 같은 전자 수용체와 유입수 중의 전자 공여체인 유기산(즉, 메탄올, 아세테이트, 부틸레이트) 농도에 크게 관계되므로, 전자 수용체가 없고 유입수 중의 유기산의 농도가 높은 경우 인의 제거 효율이 높다[참고문헌; Richard I. Sedlak(1991), Phosphorus and Nitrogen Removal Municipal Wastewater, LEWIS PUBLISHERS : Clifford W. Randall, Ph. D., Design and Retrofit of Wastewater Treatment Plants for Biological Nutrient Removal, Water Qulity Management Library, Vol 5, Technomic publishing Co.]. 유입수 중의 유기산의 농도가 낮은 경우는 외부에서 유기산을 공급함으로써 인의 방출 속도를 증가시켜 생물학적 인 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
질소 화합물을 처리하는 데 요구되는 반응은 질소 화합물을 산화시키는 호기성 상태의 질산화 과정과 산화된 상태(NO2 -, NO3 -등)의 질소 화합물을 가스 상태의
질소로 만들어 대기 중으로 탈기시키는 탈질산화 과정이다. 질산화 반응에 관여하는 미생물인 질산화 균은 자가 영양성(Autotrophics) 미생물로서 무기 탄소원을 이용하므로 타가 영양성(Heterotrophics) 미생물보다 성장이 느리다. 따라서 질산화 반응시 유기물을 필요로 하지 않으며, 미생물의 체류 시간이 길게 요구된다. 또한탈질산화 균은 무산소 조건에서 유기물을 전자 공여체로 이용하고 질산염(NO2 -, NO3 -)을 전자 수용체로 이용하여 질산염을 질소 가스로 전환시킨다. 따라서 탈질 반응시 유기물을 필요로 하며 반응조 운영상 폐수 중의 유기물이 고갈된 경우에는 외부에서 인위적으로 탄소원의 공급이 요구된다.
인 화합물을 처리하기 위한 방법은 혐기성 상태에서 미생물 세포내에 있는 인을 체외로 방출시키는 인 방출과 미생물이 인을 과잉 섭취하는 호기성 상태가 요구된다. 인 방출시에는 미생물이 유기물을 외부로부터 세포내로 흡착하기 위한 반응이므로 혐기성 상태와 유기물을 필요로 하며, 방출 속도가 크면 클수록 후속되는 호기성 상태에서 인의 과잉 섭취가 진행된다.
질소와 인을 동시에 처리하기 위해서는 위에 열거한 요구 환경을 모두 갖추어야 하는데 기존의 방법들은 폐수와 미생물이 혼합된 상태에서 호기성 및 무산소성 조건에 따라 질산화 및 탈질산화를 기대하고 있다. 또한, 질산화 반응은 탈질 반응보다 시간이 더 걸리기 때문에, 기존의 공정에서는 유입수내의 질소 농도가 높아지게 되면 유출수의 질소 화합물의 농도가 규제치를 넘을 수 있어 질산화 반응을 위한 반응조의 크기를 증가시키지 않으면 안 된다.
본 발명은 영양염류 처리시 종래의 문제점을 해결하고, 질소 및 인을 동시 처리하기 위한 상기 요구 환경을 충족하여 폐수의 영양염류 처리 방법을 제공하는 데 있다.
도 1a와 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 폐수의 정화 공정을 나타낸 개략도,
도 1b는 도 1a를 운영 조건에 따라 상세하게 나타낸 개략도,
도 2a와 도 2b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 폐수의 정화 공정과 작동을 나타낸 개략도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
1 : 제1 혐기성 접촉조1a : 유입기
1b : 혐기성 반응기1c : 침전기
1d : 유출기2 : 제2 질산화 반응조
2a : 유입기 2b : 호기성 반응기
2c : 유출기3, 3': 제3 간헐폭기 반응조
3a : 유입기 3b : 무산소 반응기
3c : 호기성 반응기 3d : 침전기
3e : 유출기
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 혐기성 접촉조와, 제2 질산화 반응조 및 제3 간헐폭기 반응조를 각각 연속 회분식 반응조(SBR)로 구성하고, 상기 제1 혐기성 접촉조에 반송 슬러지와 폐수를 유입시켜 일정 시간 반응시킨 후, 미생물이 흡착된 침전 슬러지와 폐수를 분리하여 폐수는 상기 제2 질산화 반응조로 유출시켜 질산화 반응을 진행시키고, 침전 슬러지는 상기 제3 간헐폭기 반응조로 유출시켜 탈질 및 탈인 반응에 유기 탄소원으로서 이용하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 제3 간헐폭기 반응조를 다수 설치하여 병렬 방식으로 교대로 이용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 다단 에스 비 알 시스템을 이용한 폐수의 정화 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 폐수의 정화 공정을 나타낸 개략도이며, 도 1b는 도 1a를 운영 조건에 따라 상세하게 나타낸 개략도이다. 먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐수 정화 방법을 수행하기 위한 장치는 제1 혐기성 접촉조(1), 제2 질산화 반응조(2) 및 제3 간헐폭기 반응조(3)를 포함한다. 각각의 반응조는 서로 연결되어 있으나 운영 방식이 SBR 형태로 폐수가 연속적으로 공급되어 처리되는 방식과는 다르게 폐수가 일정량 반응조에 유입된 후 반응 기간 동안 유입 및 유출이 없는 회분식(Batch)으로 반응이 진행되며, 계속되는 처리는 각 반응조 특성에 따라 슬러지와 처리수의 분리를 위한 침전 및 유출 공정으로 구성되어 있다. 또한 유량에 따라 각 반응조의 수를 조절함에 따라 연속적인 처리가 가능하다.
이와 같이 구성된 폐수 정화 장치의 운영 방식은 도 1b에서 상세하게 나타낸 바와 같은 형태로 계속적으로 반복하여 운영된다. 도 1a와 도 1b에서 점선은 슬러지의 이송 경로이며, 실선은 폐수의 이송 경로이다. 먼저, 도시하지 않은 슬러지 저장조에 저장된 미생물은 유입 폐수와 함께 제1 혐기성 접촉조(1)로 유입된다. 제 1혐기성 접촉조(1)의 운영 방법은 유입기(1a)-혐기성 반응기(1b)-침전기(1c)-유출기(1d)의 순서로 진행된다. 또한 혐기성 반응(1b)시 산소를 공급하지 않으나 교반(m)이 요구된다. 제1 혐기성 접촉조(1)에 유입된 슬러지는 제3 간헐폭기 반응조(3)에서 폐수의 최종 처리가 진행된 슬러지이므로 유기물을 상당히 필요로 하게 되고, 유입기(1a)에서 유기물이 존재하는 유입수와 혼합됨에 따라 폐수의 유기물을 상당량 흡착하게 된다. 폐수와의 혼합 후 일정 시간 혐기성 반응(1b)이 진행된다, 이 때 폐수 중의 고형물은 혐기성 상태에서 유기 산화가 진행되어 고형물의 일부가 액화되며, 가용성 유기물(즉, 휘발성 지방산)등은 미생물에 흡착된다. 이 때 유기물의 흡착시 인의 방출이 진행되며 인의 방출량이 증대될수록 후속되는 공정의 호기성 상태에서 인의 과잉 섭취가 가능하다. 따라서 인의 방출을 위한 공정들은 대부분 폐수의 유입 부분에 혐기성 반응조를 설치함이 일반적이다. 혐기성 반응 후 침전기(1c) 동안 미생물과 폐수는 분리되어 각각 다른 반응조로 이송되어 처리가 진행된다. 일반적으로 미생물과 유기물 흡착 후 잔류하는 폐수의 분리 없이 처리하는 경우, 전탈질 공정에서는 폐수 중의 유기물을 흡착한 미생물이 탈질 공정으로의 유입은 바람직하다. 그러나, 그 폐수는 질산화 반응이 이루어진 상태가 아니므로폐수 중에 존재하는 질소 성분 대부분이 유기성 질소 또는 암모니아성 질소(NH4 +-N)이고, 따라서 이러한 폐수가 탈질 조건에서는 이용 가치가 저하될 수 있다. 또한 후탈질 공정이라면 유입 폐수 중 유기성 및 암모니아성 질소의 유입은 바람직하나, 유기물을 흡착한 미생물의 유입은 질산화 반응조에서 유기물도 동시에 산화되기 때문에 후속되는 탈질 반응시 전자 공여체(유기물)가 부족하여 탈질 반응에 어려움이 있다. 이와 같이 폐수 중에 존재하는 유기물이 질산화 반응시 소모될 경우에는 질산화율도 저하되며, 탈질 반응시 전자 공여체(유기물)가 부족하여 외부에서 인위적으로 메탄올과 같은 전자 공여체를 별도로 주입해 주어야 탈질 반응을 기대할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 폐수 중의 유기물을 흡착한 미생물을 침전 분리시켜 상등수로 존재하는 폐수만을 제2 질산화 반응조(2)로 유입시키며, 유기물을 흡착한 미생물 및 유기 산화 후의 잔류 고형물은 제3 간헐폭기 반응조(3)로 유입시켜 폐수 중의 유기물을 탈질 반응시 전자 공여체로 최대한 활용한다.
제2 질산화 반응조(2)로 유입된 폐수는 유기물의 농도가 다소 낮아졌기 때문에 유기물 분해에 관여되는 타가 영양 미생물의 성장이 저하되며 슬러지 체류 시간(SRT; Sludge Retention Time)이 길게 요구되는 질산화균(즉,Nitrosomonas&Nitrobacter)의 성장이 촉진될 수 있다. 또한 제2 질산화 반응조(2)에는 담체 및 매체(M)가 충전되어 있어 미생물이 담체 등에 부착하여 성장하고 또한 부유성 공정에서보다 미생물의 양적 증대로 질산화율이 증가된다. 반응조(2)의 운영 방법은 유입기(2a)-호기성 반응기(2b)를 거쳐 유출기(2c)에서는 제3 간헐폭기 반응조(3)로 직접 유입된다. 여기서, 호기성 반응시 산소의 공급(O2)이 요구된다.
호기성 반응(2b) 이후에 미생물은 담체 등에 부착하여 성장하므로 침전기 없이 유출기(2c)를 갖는다. 제2 질산화 반응조(2)에서 호기성 반응(2b)시 질산화가 진행된 폐수는 제3 간헐폭기 반응조(3)로 유입된다. 제3 간헐폭기 반응조(3)에서 미생물은 제1 혐기성 반응조(1)에서 유기물을 흡착한 미생물과 혼합되며 흡착된 유기물을 탈질 반응시 전자 공여체로 이용하게 된다. 따라서 본 발명은 폐수 중의 유기물을 최대한 탈질 반응에 활용하기 때문에 국내 도시 하수와 같이 C/N 비(유기물/질소)가 낮은 폐수, 즉 질소 농도가 상대적으로 높은 폐수에 이용 가치가 매우 높다. 제3 간헐폭기 반응조(3)의 운영 방법은 유입기(3a)-무산소 반응기 (3b)-호기성 반응기(3c)-침전기(3d)-유출기(3e)의 순서로 진행된다. 무산소 및 호기성 반응시 교반(m)이 요구되며, 호기성 반응에서는 산소(O2)를 공급하여 준다. 무산소 반응(3b)시 제2 질산화 반응조(2)로부터 질산화가 완료되어 생성된 질산염 (NO3 --N, NO2 --N)들은 탈질 반응이 진행된다. 계속되는 처리 공정, 호기성 반응(3c)에서는 제1 혐기성 접촉조(1)에서 이미 인의 방출이 진행된 미생물들이 인을 과량 섭취하게 된다. 따라서 호기성 반응(3c)에서는 폐수 중의 유기물, 질소 및 인의 제거가 최대를 이루고 폐수가 정화되어 폭기가 진행되므로 슬러지의 침전성도 증대된다. 호기성 반응(3c) 이후에는 침전기(3d) 및 유출기(3e)의 순서로 진행된다. 유출기에서 정화가 완료된 정수는 유출수로 방류되며, 침전된 슬러지 중 일부는 폐슬러지로 처리되고 나머지는 다시 제1 혐기성 접폭조(1)로 순환된다.
다음으로, 이와 같은 구성에 의한 폐수 정화 방법을 살펴보면, 먼저 제1 혐기성 접촉조(1)에는 제3 간헐폭기 반응조(3)로부터 반송 슬러지와 유입 폐수가 도입되면서 혐기성 상태로 미생물과 폐수 중의 유기물과의 접촉이 진행된다. 이 때 폐수 중의 유기 고형물은 혐기성 유기 산화가 진행되며, 독성 물질은 미생물에 흡착 또는 가용성으로 분해 가능하다. 또한, 미생물은 유기물을 흡착하게 되며, 세포내의 인은 세포 외로 방출이 진행된다. 또한, 일정 시간 반응 후 교반이 정지된 침전 시간을 갖는다. 침전된 슬러지(유기물을 흡착한 미생물 및 반응 후의 잔류 고형물)는 제3 간헐폭기 반응조(3)로 이송된다.
또한, 침전 후 상등액(유기 산화에 의해 일부 유기물이 제거된 폐수)은 매체 및 담체가 있어 부착성 미생물이 존재하는 제2 질산화 반응조(2)로 유입되어 호기성 상태에서 질산화 반응이 진행된다. 여기서, 제2 질산화 반응조(2)의 질산화균은 자가 영향 미생물로서 성장이 느리고, 무기 탄소원을 이용하며, 유기물을 분해하는 타가 영양성 미생물과 경쟁 관계에 있어 폐수의 유기물이 적을수록 성장률이 높다. 따라서, 제1 혐기성 접촉조(1)로부터 미생물의 유입 없이 일부 가용성 유기물이 제거된 상태로 폐수가 유입되고 질산화 미생물은 제2 질산화 반응조(2)에서 유입 및 유출 없이 매체 및 담체에 부착되어 있기 때문에 부착성 미생물에 의한 미생물의 양적 증대로 높은 질산화 반응이 가능하다.
그리고 제2질산화 반응조(2)에서 질산화가 진행된 폐수는 제3 간헐폭기 반응조(3)로 유출된다. 제3 간헐폭기 반응조(3)에서는, 질산화가 진행되어 질산염이 많은 폐수와 제1 혐기성 접촉조(1)에서 유기물을 흡착한 미생물과 반응하여 무산소(Anoxic) 단계에서의 탈질산화, 그리고 호기성 반응(2b) 단계에서의 인의 과잉 섭취가 진행된다. 무산소 기간에는 제2 질산화 반응조(2)에서 질산화된 질산염 (NO3 --N, NO2 --N)을 기체 질소로 전환시키기 위한 탈질산화 반응이 진행된다. 탈질산화 반응시 요구되는 전자 공여체인 유기물은 미생물이 제1혐기성 접촉조(1)에서 흡착한 유기물을 이용한다. 이후 호기성 반응(3c)에서는 인의 과잉 섭취 및 최종 잔류 유기물의 처리가 진행된다. 미생물은 제1혐기성 접촉조(1)에서 인의 방출이 진행되었기 때문에 제3 간헐폭기 반응조(3)에서 호기성 반응(3c)시 인의 과잉 섭취가 가능하다. 침전 후 정화 처리 된 정수는 최종적으로 방류되며, 폐슬러지는 그 중 일부가 제거되고, 일부는 다시 제1 혐기성 접촉조(1)로 유입된다.
한편, 각 반응조의 반응 시간은 유입 폐수의 성상(유기물, 질소 및 인 등의 농도)에 따라 다르게 운영된다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 폐수의 정화 공정을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 폐수 정화 공정을 수행하기 위한 장치는 제3 간헐폭기 반응조(3′)를 추가 구성한 것을 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 폐수 정화방법과 같게 구성된다.
각 반응조의 운영 방식은 제1 실시예와 같게 운영되며 추가로 설치된 제3 간헐폭기 반응조(3′)가 다단 병렬 방식으로 운영된다. 본 발명에 의한 폐수 정화 방법은 질산화율이 매우 높아 상대적으로 제3 간헐폭기 반응조(3)에서의 탈질산화 및 탈인(인의 흡수)반응이 길어질 경우, 제3 간헐폭기 반응조(3′)를 추가로 설치하여 병렬 방식으로 이용하면 처리 속도의 증가로 폐수 중 유기물 질소 및 인의 처리를 극대화시킬 수 있다. 따라서 제3 간헐폭기 반응조(3′)를 추가로 설치한 경우는 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 제1 혐기성 접촉조(1) 및 제2 질산화 반응조(2)에 폐수가 2번 유입되어 처리되는 동안 제3 간헐폭기 반응조(3, 3′)가 교대로 1번씩 이용될 수 있다. 따라서 탈질 및 탈인 반응을 길게 운영할 수 있는 장점이 있다. 이는 폐수 성상에 따라 질산화는 빠르게 진행되나 탈질 및 탈인 반응에 필요한 시간이 길게 요구될 경우 효과적이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폐수의 정화 방법에 의하면, 부영양화의 주요 원인이 되고 있는 질소와 인의 처리를 극대화시킬 수 있다. 특히, 폐수 중의 유기물은 처리 과정 중 제거 대상 물질이지만, 고도 처리 공정(영양염류 처리)에서는 탈질 및 탈인 반응시 미생물이 유기물을 전자 공여체로 이용하기 때문에 이를 적절히 이용할 필요성이 있다. 따라서, 본 발명에 의한 정화 공정은 폐수의 특성에 의해서 결정되어지는 폐수 중의 유기물을 질소 및 인의 제거에 최대한 이용함으로써 탈질 및 탈인의 효율을 높일 수 있다. 게다가, 외부의 유기 탄소원을 첨가할 필요가 없거나, 또는 필요한 경우 적은 양을 첨가하여 질소를 제거할 수 있으므로 경제적으로도 가치가 높다. 또한 본 발명의 특징은, 제2 질산화 반응조의 유입폐수가 타가 영양성 미생물의 유입이 차단된 저농도의 유기성 폐수이고 반응조 내의 미생물이 부착성 농축 질산화 균이어서, 제2 질산화 반응조에서 질산화 균 성장에 최적합한 조건을 대부분 만족시키기 때문에 질산화 반응이 원활히 진행된다. 또한, 일반적으로 폐수 처리장에서 이용되는 침전조는 원형 구조물로 내부 구조물을 포함하여 건설비가 높게 요구된다. 반면 본 발명에 의한 방법의 이용 시에는 별도의 침전조가 요구되지 않기 때문에 경제성이 매우 높다. 즉, 각 반응조에서 반응 및 침전이 모두 진행되기 때문에 우리 나라와 같이 토지 이용을 극대화 해야하는 환경에서는 이용 가치가 매우 높다.

Claims (5)

  1. 제1 혐기성 접촉조와, 제2 질산화 반응조 및 제3 간헐폭기 반응조를 각각 연속 회분식 반응조(SBR)로 구성하고, 상기 제1 혐기성 접촉조에 반송 슬러지와 폐수를 유입시켜 일정 시간 반응시킨 후, 미생물이 흡착된 침전 슬러지와 폐수를 분리하여 폐수는 상기 제2 질산화 반응조로 유출시켜 질산화 반응을 진행시키고, 침전 슬러지는 상기 제3 간헐폭기 반응조로 유출시켜 탈질 및 탈인 반응에 유기 탄소원으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 폐수의 정화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3 간헐폭기 반응조를 다수 설치하여 병렬 방식으로 교대로 이용하는 것을 특징으로 하는 폐수의 정화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 혐기성 접촉조는 유입기, 혐기성 반응기, 침전기, 그리고 유출기의 순서로 운영되는 것을 특징으로 하는 폐수의 정화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 질산화 반응조는 유입기, 호기성 반응기, 그리고 유출기의 순서로 운영되는 것을 특징으로 하는 폐수의 정화 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 간헐폭기 반응조는 유입기, 무산소 반응기, 호기성 반응기, 침전기, 그리고 유출기의 순서로 운영되며, 침전된 슬러지중 일부를 상기 제1 혐기성 접촉조에 반송 슬러지로 제공하는 것을 특징으로 하는 폐수의 정화 방법.
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