KR20030028514A - 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한오·폐수 처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오·폐수 처리장치에 관한 것으로서, 상세하게 설명하면, 오·폐수에 함유되어 있는 유기물 및 질소성분을 하나의 접촉폭기조에서 부유성 미생물없이 담체에 흡착된 생물막(MLSS)으로 질소처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 유입수에 함유되어 있는 고형물질이나 입자가 큰 부유물질을 처리하는 스크린공정과, 상기 스크린공정을 거친 오·폐수의 오염물질의 농도와 유량을 조정하는 유량조정공정과 상기 유량조정공정 이후에 유입수에 함유되어 있는 질소성분 및 유기물을 담체에 부착된 생물막(MLSS)을 이용하여 제거하는 통합처리공정(접촉폭기조)으로 이루어지며, 담체에 부착된 생물막(MLSS)에 공기를 공급하는 산기장치, 담체에 부착된 생물막(MLSS)을 탈리시켜 처리효율을 높이기 위한 역세장치와 역세수 공급장치 및 침전조 하부(바닥)에서 슬러지를 인발하기 위한 슬러지인발장치;로 구성함으로써 오염물질인 생물학적산소요구량을 90%이상(5mg/ℓ)으로 질소제거가 90% 이상까지 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치 및 방법 {METHOD AND WASTEWATER DISPOSAL PLANT}

본 발명은 오·폐수에 함유되어 있는 유기성 오염물질(BOD), 부유물질(SS) 및 질소성분을 흡착 성장시켜 생물막(MLSS)만으로 하나의 통합공정에서 동시에 수행할 수 있게 하는 새로운 형태의 생물막을 흡착 성장시켜 질소처리 효율을 강화한오·폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수, 오수, 폐수(이하 유입수라 통칭함)에 존재하는 오염물질은 물리적, 화학적, 생물학적 방법에 의해 처리되고 있는 실정이다.

종래의 유입수를 처리하는 대표적인 시스템은 도1에 도시한 바와 같이 유입수에 포함되어 있는 큰 입자의 고형물 및 부유물질을 제거하는 스크린조(1)에서 1차 제거하고 유량조정조(2)에서 오염물질 농도와 유량을 균등하게 조정한 다음 1차침전조(3)에서 침전을 이행한 후 계속해서 순차적으로 무산소조(4)와 활성슬러지조

(5) 및 2차침전조(6)를 거치게 되며 폭기시키는 방법으로는 활성슬러지가 유입수에 함유되어 있는 유기성 오염물질을 영양성분으로 하여 증식하면서 산화, 흡착, 자기산화작용으로 분해되도록 함과 동시에 상기의 무산소조(4)에서는 상기 활성슬러지조(5)를 거친 내부순환수에 질산화된 질소성분을 환원시켜 제거하고 이 후 2차 침전조(6)에서는 상기 활성슬러지를 침전시켜 상등액과 분리시키고, 상등액에 해당되는 처리수는 방류조(7)에서 소독 방류되며, 상기 2차침전조(6)에 침전된 활성슬러지의 일부는 상기 활성슬러지조(5)에 반송하고 잉여 슬러지는 슬러지저류조(미도

시)에 보내어져 폐기 처분시키는 시스템으로 이루어져 있는데, 각 공정들이 독립적으로 설치되어 있기 때문에 개별적으로 운전하는데 설치비와 운전비가 고가일 뿐만아니라 운전관리가 어렵고 유기물 및 질소처리능력이 만족할 만한 효율을 나타내지 못하고 있는 문제점이 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래 오·폐수 처리 시스템의 고정상으로 설치되는 섬유상 담체는 비표면적을 크게 한 섬유에 미생물이 부착하는 형태의 고정상 담체가 주류를 이루고 있는데, 이러한 종래의 담체는 유기물 등의 발생이 시간대별로 심한 편차를 나타내는 오·폐수의 처리장치에 있어서 전단응력으로 의한 물리적 힘에 의하여 탈리가 쉽게 되고 시스템의 부하 변동에 대한 대응력이 약한 문제점이 있다.

또한, 종래 오·폐수 처리시스템은 활성슬러지의 체류시간이 짧아 난분해성 물질을 처리하기 어렵고 미생물 증식이 대체로 느린 질산화 미생물이 성장하기에는 미흡할 뿐만아니라 슬러지 벌킹 같은 이상현상이 빈번하게 발생하며 반응조 내에서의 기물 및 질소 처리 효율이 낮은 단점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유입수에 함유되어 있는 질소와 유기물을 부유성미생물(MLSS) 없이 담체에 흡착되어 있는 생물막 만으로 일체의 통합공정에서 처리하게 함으로써 유입수의 고도처리를 가능하게 하는 방법과 쉬운 운전관리 기술을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 통합처리 과정에서 이루어지는 흡착, 산화, 환원 및 자기분해가 용이하게 이루어지도록 다단으로 적층 배치된 담체를 접촉폭기조내부에 설치 적용하여 오·폐수 특히, 질소 처리 효율을 높일 수 있는 오·폐수 처리장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 오·폐수 처리장치의 시스템 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 오·폐수 처리장치의 공정도.

도 3은 본 발명에 따른 오·폐수 처리장치의 구성을 나타낸 개략도.

도 4는 도 3의 담체부를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

S1 : 스크린공정S2 : 유량조정공정S3 : 통합처리공정S4 : 침전공정S5 : 방류공정10 : 스크린조

20 : 유량조정조30 : 접촉폭기조40 : 침전조50 : 방류조60 : 슬러지저류조70 : 스크린

80,140,150 : 유하라인90 : 운전산기관100 : 유입수이송라인110 : 역세산기관120 : 담체부130 : 내수순환라인142 : 슬러지인발라인152 : 역세수라인160 : 상등수 라인

본 발명은 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치 및 방법 관한 것으로서, 유입수에 존재하는 고형물질을 여과하는 통상의 스크린공정과, 상기 스크린공정을 거친 유입수의 유량과 오염물질 농도를 조정하는 통상의 유량조정공정과, 상기 유량조정공정에서 균일화된 유입수에 함유되어 있는 유기물, 부유물질, 및 질소성분을 담체에 흡착(부착)되어 증식하는 생물막(MLSS)으로 흡착, 산화, 환원, 및 자기산화시키는 통합처리공정과, 담체에 흡착된 생물막(MLSS

)을 역세 탈리시켜 침전시키는 침전공정, 유입수를 처리한 처리수를 방류시키기 위한 방류공정과 탈리되어 침전된 슬러지를 전량 인발하여 저류시키는 슬러지저류공정으로 이루어져 유입수를 정화처리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 오·폐수처리 방법을 달성하기 위한 장치적 수단으로서는 유입수에 함유되어 있는 유기물 및 질소성분을 제거하기 위해 통합처리공정(접촉폭기조)에 흡착, 산화, 환원, 및 자기분해시키는 미생물 담체가 적층되는 접촉폭기조와 운전시 처리와 역세시 탈리한 슬러지를 침전시키는 침전조와 접촉폭기조를 폭기시키는 산기관과 담체에 부착된 생물막을 탈리시키는 역세산기관, 질소처리효율을 상승시키기 위한 내부순환라인이 더 구비된 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 오폐수 처리장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 오폐수 처리장치 구성의 개략도이며, 도 4는 도3의 담체부를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하여 본 발명인 오폐수 처리장치의 공정순서를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

오·폐수 처리공정은 먼저, 유입수에 존재하는 큰 입자의 고형물질 및 부유물질을 여과하는 스크린공정(S1)과 상기 스크린공정(S1)을 거쳐 유입된 유입수의 오염물질 농도와 유량을 조정하는 유량조정공정(S2)과 상기 유량조정공정(S2)에서 균일화된 유입수의 유기물과 부유물질 및 질소를 제거하는 통합처리공정(S3)과 상기 통합처리공정(S3) 이후에 후술될 담체에 흡착(부착)된 생물막(MLSS)을 역세 탈리시켜 침전시키는 침전공정(S4)과 상기 침전공정(S4) 이후에 처리수를 방류하는 방류공정(S5)으로 이루어진다.

상기 각 공정에서 유입수에 함유되어 있는 오염물질 예를들면, BOD, 질소, 기타 성분을 제거하는 공정은 통합처리공정(S3)에서 담당하는 것으로 상기 통합처리공정에서 이루어지는 방법이 본 발명의 주안점이 되는 것이다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 오·폐수처리장치의 구체적인 구성을 설명한다.

상기 통합처리공정(S3)은 접촉폭기조(30)에서 이루어지는데 그 접촉폭기조는 다수개의 폭기조(30a,30b,30c,30d)가 직렬로 구성되되, 상기 폭기조(30a)는 무산소조가 나머지 폭기조(30b,30c,30d)는 반응조가 되는 것으로 상기 접촉폭기조(3

0)를 기준으로 폭기조(30a)는 상류측 폭기조가 되며 폭기조(30d)는 하류측 폭기조가 된다.

침전조(40)는 처리수중에 포함되어 있는 약간의 부유물질(SS)을 침전시키고 상기 폭기조(30b,30c,30d)에서 역세시 발생하는 슬러지를 침강시켜 슬러지저류조

(60)에 보내고 처리수는 유출라인(150)을 통해 방류공정인 방류조(50)로 유입된다.

상기 접촉폭기조(30)의 내부에는 산기관이 설치되어 있는데 상기한 산기관은 부로워 에어라인(170)에 연결되어 상기 접촉폭기조(30) 내부에 공기를 공급함으로써 폭기작용이 발생하게 된다.

상기 산기관은 상향으로 이루어져 후술될 담체(122)를 역세하기 위한 역세산기관(110)과 하향으로 이루어져 운전 및 상기 접촉폭기조(30)의 바닥을 역세하기 위한 운전산기관(90)으로 구성되어 있는데, 상기 운전산기관(90)과 상기 역세산기관(110)은 일정 거리를 유지하고 분리 설치되어 있다.

상기 접촉폭기조(30) 내부에는 공극율과 표면적이 크며 그 단면이 "∧" 형상을 가지는 담체(122)가 다단으로 적층되어 설치되는 담체부(120)가 설치되되, 일단은 하층을 이루는 담체(122)가 가로방향으로 다수개 배치되고 그 상부에는 상기 일단에 배치된 담체(122)와 직교하는 방향으로 다수개의 담체(122)가 배치되는 이단이 설치되며 그 상부에는 상기 일단에 구성된 담체(122)와 동일 방향으로 다수개의 담체(122)가 나란하게 배치되는 삼단으로 설치되어 있다.

상기 담체(122)는 삼단 이상의 다수단(사단, 오단, 육단......)중에 어느 한 단으로 구성될 수도 있다.

결국, 상기 담체부(120)는 양단이 하향으로 경사진 플레이트 형상을 가진 다수개의 담체(122)가 상호 엇갈리게 적층되되, 상기 담체(122)에는 상기 운전산기관(90) 및 역세산기관(110)을 통해 공급되는 공기(AIR)의 순환을 용이하게 해주기 위한 다수개의 공기홀(124)이 천공되어 있는 것이다.

그리고, 상기와 같이 다수개의 담체(120)가 다단으로 적층된 담체부(120)의 외부에는 그 담체부(120)가 움직이지 않도록 철구조물(미도시) 및 그물망(미도시) 등으로 고정시킴이 바람직하다.

한편, 질소 처리효율을 증가시키기 위해 상기 폭기조(30d)에서 내부순환라인(130)을 설치하여 상기 접촉폭기조(30d)에 장설된 펌프(P2)로 상기 폭기조(30a)

로 이송시킨다. 상기 침전조(40)의 하부에는 침전된 슬러지를 인발하는 슬러지인발라인(142)이 설치되는데, 침전슬러지는 상기 침전조(40)의 일측에 설치된 펌프(P4)의 펌핑라인에 연결된다.

이하, 본 발명의 작용 및 그에 따른 효과를 설명한다.

상기 스크린조(10)에서 스크린(70)을 거친 유입수는 유하라인(80)을 통해 유량조정조(20)에 유입 저장되며 상기 유량조정조(20) 내부에 설치된 펌프(P1)에 의해 유입수이송라인(100)으로 펌핑되어 폭기조(30a)로 유입된다.

상기 폭기조(30a) 내부는 산기관에서 공급되는 공기에 의해서 미호기성으로 혼합작용이 수반되고 있으며 또 다수층으로 적층된 담체(122)에 의하여 유입수에 함유되어 있는 오염물질과 상기 폭기조(30d)에서 상기 내부순환라인(130)을 통하여 이송된 유입수에 함유되어 있는 오염물질을 제거한다.

상기 폭기조(30b,30c,30d)에서는 상기 폭기조(30a)에서 분해되지 않는 오염물질 제거와 질산화 미생물을 흡착(부착) 고정화시켜 질소성분을 질산화시키고 생물막이 비대해져 부유성 슬러지가 발생되어 처리효율이 저하되지 않도록 주기적으로 역세산기관(110)과 역세수를 유입 가동시킨다.

상기에서 처리된 유입수는 유하라인(140)을 따라 침전조(40)로 유입되며 상기 침전조(40) 하부에 침전된 슬러지는 간헐적으로 인출하고 역세시에는 슬러지를 전량 인발하여 슬러지인발라인(142)을 통해 슬러지저류조(60)에 이송시켜 슬러지를 폐기처분하고 상등수는 유하라인(150)을 통해 방류조(50)로 이송되어 유출구(180)를 거쳐 방류된다.

이와 같이, 상기 폭기조(30b,30c,30d)에서 생물이 분비하는 고분자물질의 활성능력을 증가시켜 주기 위해 주기적, 단계적으로 역세산기관(110)과 역세수라인

(152)을 통해 역세수를 공급해줌으로써 상기 담체(122)에 부착된 생물막의 흡착능력을 활성화시켜 주기 때문에 상기 폭기조(30d)에서의 부유성 미생물은 10 mg/ℓ 이하로 내려가게 된다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 일실시예와 실질적으로 균등의 범위에

있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 오폐수 처리장치는

중소 규모의 오염물질 정화가 가능하여 환경오염 문제 해결에 크게 기여할 수 있는 기대효과가 있다.

또한, 본 발명의 오·폐수 처리장치는 시스템 자체의 이상 현상의 발생이 없고, 하나의 반응조(접촉폭기조)에서 유기물과 질소의 정화처리가 모두 이루어지므로 구성이 간단한 장점이 있다.

그리고, 접촉폭기조 부유성 미생물(MLSS) 없이 운전하므로 침전조 없어도 되는 잇점이 있다.(고도처리인 경우에는 침전조가 있는 것이 바람직하다.)

아울러, 본 발명에 따른 유입수에 함유되어 있는 유기물 및 질소성분을 폭기조 내부에 충진되어 있는 고정상 담체에 흡착 성장시키는 생물막처리는 담체 내부에 혐기, 무산소, 호기성 영역이 공존하므로 자체내에서 내부순환장치가 없어도 질소제거율이 높으며 내부순환 할 경우 상기 보다 10%가 더 높은 질소제거율이 나타나는 장점이 있다.

더불어, 상기 접촉폭기조에서 인이 농축된 슬러지를 침전조에서 침전 반송시키지 않고 전량을 슬러지저류조에 이송시켜 폐기처분하므로 인이 제거효율도 만족스럽게 나타나는 효과가 있다.

결국, 본 발명은 종래의 활성슬러지 변법, 이와 다른 접촉폭기법들의 처리효율을 획기적으로 개선하여 설치하여 유지 및 보수관리비용을 절감시킬 수 있으며특히, 본 발명의 통합처리공정은 종래와 같이 무산소조 폭기조를 개별적으로 설치하는 것에 비하여 설치 면적을 30%이상 줄일 수 있을 뿐만아니라 장치 및 공정이 자동화되어 운전관리가 용이한 정화처리 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 유입구를 통해 유입된 유입수의 오염농도와 유량을 조정하여 저장하는 유량조정조와, 상기 유량조정조를 통해 균일화된 유입수에 함유되어 있는 유기물과 부유물질 및 질소성분을 부착시켜 처리하는 담체부가 내부에 설치되는 접촉폭기조와 ,상기 접촉폭기조 내부에서 생성된 생물막(MLSS)을 처리수와 분리시키는 침전조와 ,상기 침전조에서 처리된 처리수를 방류시키는 방류조;를 갖춘 오·폐수처리장치에 있어서,

   상기 오·폐수처리장치에는 에어라인이 설치되며 상기 접촉폭기조는 다수개의 폭기조가 직열 배치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 접촉폭기조의 하부에는 다수개의 담체가 설치되며 상향으로 이루어진 역세산기관과 하향으로 이루어진 운전산기관이 일정 거리를 유지하고 분리설치되는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 담체는 양단이 하향으로 경사진 플레이트 형상을 가지고 상호 엇갈리게 적층되되, 상기 담체에는 다수개의 공기홀이 천공된 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 오·폐수처리장치에는 상기 방류조로부터 상기 다수개의 폭기조들 중에 어느 하나의 폭기조로 역세수를 공급하는 역세수라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 오·폐수처리장치에는 상기 다수개의 폭기조들 중 하류측에 마련된 폭기조로부터 상류측에 마련된 폭기조로 처리수를 순환시켜주는 내부순환라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리장치.
6. 유입수에 존재하는 부유물질을 여과하는 스크린공정과;

   상기 스크린공정을 거친 유입수의 오염농도와 유량을 조정하는 유량공정과;

   상기 유량공정에서 균일화된 유입수에 함유되어 있는 질소를 제거하는 무산소공정과 오염물질을 정화 처리시키는 반응공정이 일체의 접촉폭기조 안에서 이루어지는 통합처리공정과;

   상기 통합처리공정을 거친 유입수에 포함된 슬러지와 역세 탈리시 슬러지를침강시키는 침전공정과;

   상기 침전공정에서 침전된 슬러지를 폐기 저장하는 슬러지 저류공정과; 및

   상기 침전공정에서 처리된 처리수를 보관 방류하는 방류공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 통합처리공정은 상기 접촉폭기조 내부에 설치된 담체에 흡착(부착)증식, 산화, 자기분해시켜 조내에 부유성 미생물(MLSS) 없이 무산소 공정에서 질소가 제거되도록 운전되는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 침전공정에서는 침전슬러지를 반송시키지 않고 폐기시키는 것을 특징으로 하는 생물막을 흡착 성장시켜 질소 처리 효율을 강화한 오·폐수 처리방법.