KR20030037196A - 이지공정 (IZe process) - 이온화가스와 응집침전,제올라이트, 활성탄을 이용한 축산폐수/하수 처리 시스템및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산폐수처리시스템 공정 개발에 관한 것으로, 이온화가스에 의한 분해조와 응집침전조ㆍ제올라이트조ㆍ활성탄탑 공정을 배열기법으로 설치하여, 유기물과 질소ㆍ인 동시 처리가 이루어지도록 한 것이다.

이러한 본 발명은, 유량조정조를 거쳐 유입된 축산폐수와 이온화가스가 반응하여, 축산폐수 내 유기물이 산화ㆍ분해되고 색도와 악취ㆍ대장균을 제거하기 위한 이온화가스에 의한 분해조와, 분해조에서 저분자화된 유기물을 추가적으로 제거하기 위한 응집침전조, 암모니아성 질소를 제거하기 위한 제올라이트조, 잔류 난분해성 유기물질을 제거하고 방류수 수질기준을 만족시키기 위하여 추가적으로 활성탄탑을 배열기법으로 연결하여 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

이지공정 (IZe process) - 이온화가스와 응집침전, 제올라이트, 활성탄을 이용한 축산폐수/하수 처리시스템 및 그 방법 {Ionized gas, coagulation-precipitation, zeolite and activated carbon system and method for treating livestock wastewater}

본 발명은 축산폐수처리시스템 공정 개발에 관한 것으로, 이온화가스와 응집침전ㆍ제올라이트ㆍ활성탄 공정을 배열기법으로 설치하여, 유기물과 질소ㆍ인 동시처리가 이루어지도록 한 것이다.

축산폐수는 뇨, 미분리된 분, 축사세척수 등이 포함되며 발생특성은 축사의 형태, 돈분 분리정도, 계절 등에 따라서 다르나, 대체로 BOD 1,000∼20,000mg/L, CODcr 4,000∼30,000mg/L, T-N 300∼4,000mg/L, T-P 50∼1,500mg/L로 나타난다. 또한 발생량에 비해 오염부하량이 매우 크므로, 미 처리시 하천의 수질악화와 호소의 부영양화를 초래하며, 암모니아, 황화수소, 휘발성 지방산 등의 악취성분에 의해 악취발생 및 해충피해 등으로 쾌적한 생활환경을 해치는 주요 오염원의 하나로 인식되고 있다. 특히 축산폐수는 질소 성분이 매우 많이 함유되어 있어 BOD/TN비가 2∼5로 탈질시의 이론적인 유기물 요구량에 비추어 충분치 않아 기존의 생물학적영양염류 제거(Biological Nutrient Removal, BNR)기술로 처리하는데 어려움이 있는 것으로 알려져 있다.

현재 운영되고 있는 축산폐수 공공처리시설은 대부분 유기물질 제거를 위한 혐기ㆍ호기성 소화법 및 활성슬러지법에 단위공정을 추가하여 질소와 인을 제거하고 있지만 처리공정의 불확실성과 관리부실로 인하여 대부분이 목적하는 효과를 얻지 못하고 있는 실정이다. 또한 악취발생으로 인한 문제를 해결하기위하여 부대시설 설치비용 및 유지관리비가 과도하게 소요된다.

기존 활성 슬러지 공정에 혐기성 및 무산소 공정을 적절히 조합한 A₂O, Five-stage Bardenpho 등의 처리공법이 개발되어 지역에 따라 질소ㆍ인 제거에 사용되고 있다. 이들 공법에서 유기물 및 질소는 호기성조와 무산소조에서 제거되고, 인은 혐기성조와 호기성조를 이용하여 잉여슬러지를 통해 제거된다. 이와같은 공정에서 질소ㆍ인의 동시제거를 고려할 때 공정의 제한인자로 주로 부각되는 것은 인의 제거이며, 인이 제거되지 않은 상태에서의 질소제거는 그 의미가 반감될 수 밖에 없다. 또한 접촉탈인법과 같은 응집제를 이용한 생물학적 처리법은 약품주입량의 제어가 필요하고, 슬러지 발생량이 증가하여 경제성에 문제가 있다. 순환법의 경우에는 알카리 첨가가 필요하며, 혐기-호기법도 인제거시 잉여슬러지의 제약이 뒤따르게 된다. 이외에도 Phostrip 공정은 유출수에 lime 등의 화학약품을 주입하여 인을 제거하고자 하는 방법으로 역시 비용의 문제점을 내포하고 있다.

이 공정들은 반응조가 각각 분리되어 실제 적용에 있어 처리장 부지문제 및 경제적인 면 등의 제약이 뒤따르게 된다. 또한 기존 및 신설처리장에 적용할 때 유입 폐수의 유기탄소원 농도, 질소, 인 등의 비율, 반응조의 용적비, 체류시간 등이 제거효율에 직접적인 요인이 되므로 설계제약의 원인이 된다.

이와 같은 생물학적처리의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 오존산화, UV, 전자선 등의 물리ㆍ화학적 처리방법이 연구되고 있다. 기존의 고에너지의 전자빔을 조사하는 방법은 전자빔의 조사에 의해 발생되는 강력한 Radical과 Plasma 등에 의하여 각종 화합물의 산화 및 분해는 상당히 우수한 효능을 발휘한 것으로 알려져 있으나, 전자빔의 조사에 있어서 높은 에너지 비용의 부담이 있으며, 여러 가지 전자선의 방출로 인해 실제 설치와 운전에 있어 여러 가지 문제점을 안고 있다.

따라서, 전자빔에 의한 강력한 산화ㆍ분해력을 발휘하면서 고에너지와 전자선 방출등에 의한 문제점들을 해결하면, 각종 하ㆍ폐수의 처리공정에 폭넓게 적용할 수 있는 첨단기술로 각광받게 될 것으로 판단된다.

제올라이트는 암모니아 및 중금속 이온교환능력이 우수하여 오ㆍ폐수중의 질소성분 및 산업폐수중 중금속제거 및 회수등에 이용되고 있으며, 난분해성 물질의 제거 및 생물학적 처리시스템에서의 담체이용 등의 연구가 진행되고 있다.

이에 본 발명은 대기중의 공기와 접촉시켜 발생되는 저에너지 준위의 전자빔을 사용하여 경제적 부담을 해소하고, 인체에 해가 되는 전자선 방출을 억제하는 등 기존의 문제점을 해결한 이온화가스 발생장치를 이용하여 수중의 유기물을 분해하고, 암모니아제거에 탁월한 효과가 있는 zeolite를 폐수에 적용하여 강화된 수질기준에 대응하고자 한다.

본 발명은 축산폐수의 물리, 화학, 생물학적 처리시 나타나는 처리한계를 극복하기 위한 것으로, 축산폐수의 방류수 수질기준을 만족하고 부영양화를 방지할 수 있는 System으로서 효율적으로 처리 가능한 시스템과 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적으로는 설비가 간단하고, 운전과 유지관리가 매우 간편하며, 자동화가 가능한 처리 시스템 및 그 방법을 제공하고 또한 축산폐수 처리 후 재용수로의 사용이 용이하도록 하는 시스템 및 방법과 축산폐수내 유기물을 처리하는데 드는 시간을 크게 단축시킬 수 있는 시스템 및 방법이라 할 수 있다. 발명의 또 다른 목적은 축산폐수를 분해조에서 처리 후 응집ㆍ침전조에서 발생하는 슬러지를 감량하고 탈수성을 증대시킬 수 있는 효율적인 방법으로서 처리ㆍ처분비의 대폭적인 절감효과를 달성하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 처리수의 T-N 30mg/L, T-P 4mg/L의 완벽한 수질확보와 처리약품 및 슬러지 처분 비용 절감이라는 경제적이익을 동시에 만족할 수 있도록 단위공정 조합을 통한 축산폐수 고도처리 시스템을 구축한 것이다.

이러한 본 발명은, 유량조정조를 거쳐 유입된 축산폐수와 이온화가스가 반응하여, 축산폐수 내 유기물이 산화ㆍ분해되고, 색도와 악취ㆍ대장균을 제거하기 위한 분해조와, 분해조에서 저분자화된 유기물을 추가적으로 제거하기 위한 응집침전조, 암모니아성 질소를 제거하기 위한 제올라이트탑, 잔류 난분해성 유기물질을 제거하고 방류수 수질기준을 만족시키기 위하여 추가적으로 활성탄탑을 배열기법으로 연결하여 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이온화가스에 의한 분해조, 응집침전조, 제올라이트조, 활성탄탑 순서로 이루어지는 축산폐수 처리 시스템을 나타낸 계통도이다.

도 2는 유입 축산폐수의 유기물질의 농도가 낮아 제올라이트조의 유출수로 방류수 수질기준을 만족시키는 경우, 활성탄탑을 제외한 분해조, 응집침전조, 제올라이트조 순서로 이루어지는 축산폐수 처리시스템을 나타낸 계통도이다.

도 3은 소규모 마을하수를 처리하려고 하는 경우에, 응집침전조와 활성탄탑을 제외한 분해조, 제올라이트조로 이루어지는 하수처리공법을 나타낸 계통도이다.

도 4는 현재 일반적으로 사용되고 있는 생화학적 처리시스템을 나타낸 계통도이다.

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 유량조정조

20 : 이온화 가스에 의한 분해조

21 : 응집ㆍ침전조

22 : 제올라이트조

23 : 활성탄탑

30 : 질산화ㆍ탈질조

40 : 응집침전조

50 : 여과조

60 : 활성탄탑

Q1, Q2, Q3, Q4 : 축산폐수/하수 유량

본 발명은 이온화가스와 응집침전, 제올라이트, 활성탄 공정을 배열기법으로 연결하여 축산폐수를 처리하는 공법이다. 축산폐수 처리 시스템 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

분해조(20)에 유입된 축산폐수는 이온화가스 발생장치에서 발생한 이온화가스와 반응하며, 축산폐수 내 유기물을 구성하고 있는 고분자물질들은 저분자물질로 전환되고, 고형물질 함량 중 용존고형물질의 함량이 증가되면서 유기물질의 분해와 색도ㆍ대장균ㆍ악취제거가 이루어진다.

응집ㆍ침전조(21)는 분해조(20)에서 분해되고 저분자화된 유기물을 추가적으로 제거하기 위한 것으로 기존 응집공정과 비교해 볼 때, 분해조(20)를 거친 후 응집ㆍ침전조(21)에서 발생되는 슬러지는 발생량이 적고, 탈수성이 좋은 것이 특징이다.

이후 응집ㆍ침전조(21)의 상등수가 제올라이트조(22)에 유입되어 고농도의 암모니아성질소를 흡착하고, 폐수내 소량 존재하는 SS를 여과하여 유기물도 제거된다.

제올라이트조(22) 유출수가 활성탄탑(23)에 유입되며, 활성탄탑(23)은 방류수 수질기준을 만족시키기 위하여 추가적으로 조합된 것이며, 잔류 난분해성 유기물질이 제거된다.

본 발명의 조합으로 축산폐수 처리효율을 살펴본다.

[실시예 1]

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 축산폐수처리시스템 공정 개발에 관한 것으로, 이온화가스와 응집침전ㆍ제올라이트ㆍ활성탄 공정을 배열기법으로 설치하여, 유기물과 질소ㆍ인 동시처리가 이루어지도록 한 것이다.

본 발명에 따라 이온화가스와 응집침전, 제올라이트, 활성탄 공정을 배열기법으로 한 축산폐수 처리 시스템 및 그 방법에 의하면, 축산폐수의 처리시간을 크게 단축시켜 처리효율을 향상시킬 수 있으며, 설비가 간단하고, 운전과 유지관리가 매우 편리하며, 시스템의 자동화가 가능하고 축산폐수의 처리비용을 저감시킬 수 있다. 또한 기존 공정과 비교해볼 때, 검출되는 대장균수가 매우 적고, 슬러지의 발생량이 감소하며, 탈수능이 향상되는 효과가 있다.

따라서, 기존의 생물학적 처리공정의 복잡한 공정과 넓은 부지소요를 개선하여 간단하고 소규모의 시설면적이 요구됨으로써 시설의 건설에 요구되는 비용을 감소시킬 수 있다.

또한 낙후된 국내의 축산폐수의 탈질ㆍ탈인 공정 기술을 선진화할 수 있으며, 관련시설의 국산화를 꾀함으로써 기술수입에 따른 비용을 저감할 수 있다.

Claims (5)

1. 이온화가스에 의한 분해조, 응집침전조, 제올라이트조, 활성탄탑 순서로 이루어지는 축산폐수 처리공법
2. 제 1항에서, 응집침전조 후단에 여과조를 설치하고 활성탄탑, 제올라이트조 순으로 배열하는 경우
3. 제 1항에서, 활성탄과 유사한 기능을 갖는 흡착제를 사용하는 경우
4. 제 1항에서, 유입 축산폐수의 유기물질의 농도가 낮아 제올라이트조의 유출수로 방류수 수질기준을 만족시키는 경우, 활성탄 탑을 제외한 분해조, 응집침전조, 제올라이트조 순서로 이루어지는 축산폐수 처리공법
5. 제 1항에서, 본 공정을 사용하여 소규모 마을하수를 처리하려고 하는 경우에, 응집침전조와 활성탄탑을 제외한 분해조, 제올라이트조로 이루어지는 하수처리공법