KR20030040910A - 폐수의 정화처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 폐수의 정화처리방법은 폐수에서 잔존물을 분리함과 더불어 폐액체를 정화 처리하는 것으로 이루어지는 폐수의 정화처리방법에 있어서, 폐수를 80rpm - 100rpm으로 교반하면서 산화제인 황산제이철염을 폐수에 넣어서 이를 중성화하고, 고체와 액체로 혼합된 상태이면서 중성화된 혼합액을 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 혼합액에서 고체를 일차적으로 분리하고, 혼합액에서 분리된 폐액체를 버블링함과 더불어 80rpm - 100rpm으로 0시간 - 5시간 동안 교반함과 더불어 염기제인 수산화나트륨을 폐액체를 1중량% - 2중량%를 투입하고, 염기제인 수산화나트륨과 차아염소산나트륨 중의 하나를 1중량% - 2중량%의 양으로 버블링되는 폐액체에 투입함과 더불어 2500rpm - 3500rpm으로 2시간 - 7시간 동안 교반하며, 염기제와 혼합된 폐액체에 응집제와 산화제를 투입하여 이를 버블링함과 더불어 80rpm - 100rpm으로 교반하고, 응집제 및 산화제와 혼합된 액체에서 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 고체를 이차적으로 분리하는 것으로 이루어진다.

따라서 본 발명은 폐수를 교반함과 더불어 버블링하면서 염기제, 산화제, 응집제를 단계적으로 폐수에 투입하여 폐수를 물리적, 화학적으로 처리하여 폐수를 정화하기 때문에, 저렴한 비용으로 일반 폐수 또는 고농도의 폐수를 신속하고도 용이하게 정화 처리할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Description

폐수의 정화처리방법{TREATMENT METHOD FOR WASTE WATER}

본 발명은 축산 농가, 일반 가정 및 산업 현장 등에서 발생되는 폐수 내에 함유된 잔존물을 분리함과 더불어 폐수를 정화 처리하는 정화처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염기제, 산화제, 응집제를 교반 작용과 버블링 작용과 함께 단계적으로 폐수에 투입함으로써 일반 폐수 또는 고농도의 폐수를 신속하게 정화 처리할 수 있도록 하는 폐수의 정화처리방법에 관한 것이다.

산업현장, 축산 농가, 가정 등에서 발생되는 쓰레기의 침출수, 하수, 오수 및 분뇨 등과 같은 폐수는 많은 양의 잔존물을 함유하고 있을 뿐만 아니라 생물학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 부유물질함량 등이 환경 기준치를 만족하지 않아서 그대로 매립 처리하게 되면 폐수에 인한 토양의 오염과 자연 환경의 파괴가 심각하게 진행된다.

이에 따라 폐수 내의 모래, 협잡물 등과 같은 잔존물을 별도로 분리 처리한 뒤, 폐수를 정화설비로 정화되어 하천 등으로 방류하여 환경의 오염 등을 줄이게 된다.

즉 종래에는 화장실의 인분이나 각종 축사로부터 발생되는 분뇨 등은 약품으로 처리되어 퇴비로 재활용되나, 이는 많은 양의 화공약품을 사용하기 때문에 하천의 수질을 오염시킴과 더불어 처리비용이 많이 소비된다는 단점이 있다.

또한 각종 식품회사, 음료회사, 단체급식소, 대형식당 등에서 발생되는 음식물쓰레기를 적당한 온도와 습도를 유지한 뒤에 이를 건조하여 퇴비로 사용하는 처리방법이 있으나, 상기 음식물쓰레기의 처리량이 많기 때문에 대형의 건조장치가 필요하게 되며, 음식물쓰레기를 건조하는 비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.

더우기 종래에는 활성슬러지법과 접촉산화법 등으로 폐수를 처리하게 된다.

상기 활성슬러지법은 폐수에 혼합된 흙, 모래, 각종 찌꺼기 등과 같은 잔존물을 침사지에서 분리한 뒤, 하나의 반응기에서 잔존물을 분리한 폐수에 공기를 불어넣어 미생물의 성장시켜 유기물을 덩어리로 만들고, 유기물덩어리를 가라앉혀 상부에 위치한 물을 방류하게 되는 것이다.

그러나 종래의 활성슬러지법은 활성슬러지의 이상 발생시에 대처할 수 없고, 이상현상 및 사고가 발생할 때에 고농도의 슬러지를 무단 방류할 수 있으며, 유지비용이 많이 소요됨과 더불어 폐수의 처리 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다.

한편 상기 접촉산화법은 접촉조에 접촉재를 충진시켜 여상을 형성하고, 포기조의 교반에 의해 충분한 용존산소를 공급하여 접촉재에 부착된 생물막과 폐수를 반복 접촉하여 정화하는 것이다.

그러나 종래의 접촉산화법은 입상물질을 처리하기 힘들고, 잉여오니를 주기적으로 제거하기 어렵고, 이상현상 및 사고가 발생할 때에 고농도의 슬러지를 무단 방류할 수 있다 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐수를 교반함과 더불어 버블링하면서 염기제, 산화제, 응집제를 단계적으로 폐수에 투입하여 폐수를 물리적, 화학적으로 처리함으로써 저렴한 비용으로 일반 폐수 또는 고농도의 폐수를 신속하고도 용이하게 정화 처리할 수 있는 폐수의 정화처리방법을 제공하는 데 있다.

이를 실현하기 위하여, 본 발명은 폐수에서 잔존물을 분리함과 더불어 폐액체를 정화 처리하는 것으로 이루어지는 폐수의 정화처리방법에 있어서, 폐수를 80rpm - 100rpm으로 교반하면서 산화제인 황산제이철염을 폐수에 넣어서 이를 중성화하고, 고체와 액체로 혼합된 상태이면서 중성화된 혼합액을 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 혼합액에서 고체를 일차적으로 분리하고, 혼합액에서 분리된 폐액체를 버블링함과 더불어 80rpm - 100rpm으로 0시간 - 5시간 동안 교반함과 더불어 염기제인 수산화나트륨을 폐액체를 1중량% - 2중량%를 투입하고, 염기제인 수산화나트륨과 차아염소산나트륨 중의 하나를 1중량% - 2중량%의 양으로 버블링되는 폐액체에 투입함과 더불어 2500rpm - 3500rpm으로 2시간 - 7시간 동안 교반하며, 염기제와 혼합된 폐액체에 응집제와 산화제를 투입하여 이를 버블링함과 더불어 80rpm - 100rpm으로 교반하고, 응집제 및 산화제와 혼합된 액체에서 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 고체를 이차적으로 분리하는 것으로 이루어지는 폐수의 정화처리방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수의 정화처리방법을 나타내는 공정도,

도 2는 본 발명에 의한 폐수의 정화처리방법이 적용되는 폐수처리장치를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 교반조

2,4 : 1차,2차고액분리기

3 : 반응조

3a : 고속회전반응기

이한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 폐수의 정화처리방법을 나타내는 것으로서, 본 발명의 방법은 축산폐수, 생활쓰레기침출수, 산업폐수 등 고농도 난분해성 폐수를 정화 처리하게 되는 바, 도 2에 도시한 바와 같은 폐수의 정화처리장치의 일 예를 이용하게 된다.

즉 본 발명은 고농도 폐수원액에 산화제, 염기제, 응집제의 화학약품을 투여하여 그 성분에 의해 폐수 속의 각종 오염물질과 화학반응을 일으켜 분해와 응집을 실현하게 되며, 와류, 블로윙, 버블링의 운동에너지를 부가하여 화학반응을 용이하게 진행하게 하며, 이에 따라 폐수를 물리적, 화학적으로 효율적으로 정화 처리하여 처리시간을 단축하게 된다.

다시 말하면 폐수를 저속 교반하면서 산화제를 폐수에 넣어서 이를 중성화하고, 고체와 액체로 혼합된 상태이면서 중성화된 혼합액을 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 혼합액에서 고체를 일차적으로 분리하고, 혼합액에서 분리된 폐액체를 버블링함과 더불어 0시간 - 5시간 동안 저속 교반함과 더불어 염기제인 수산화나트륨을 폐액체를 투입하고, 염기제인 수산화나트륨과 차아염소산나트륨 중의 하나를 버블링되는 폐액체에 투입함과 더불어 2시간 - 7시간 동안 고속 교반하며, 염기제와 혼합된 폐액체에 응집제와 산화제를 투입하여 이를 버블링함과 더불어 저속 교반하고, 응집제 및 산화제와 혼합된 액체에서 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 고체를 이차적으로 분리하게 되며, 분리된 고체를 비료화하여 사용할 수 있음과 더불어 분리된 액체를 방류하거나 용도에 맞게 액체 비료화할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 폐수의 정화처리방법을 도 1과 도 2를 참조하여 실시예를 설명한다.

본 발명의 방법은 1차 처리공정과 2차 처리공정으로 처리되고, 전체적으로 12시간 - 24시간 동안 처리하여 방류할 수 있으며, 축산폐수를 처리하는 중에 획득되는 고체의 비료화 부숙기간이 산화 효과로 인해 4일 - 7일로 단축할 수 있어 기존의 자연 부숙기간인 15일 - 30일을 크게 단축시킬 수 있어 비료화 과정에서 유리한 점이 많다.

본 발명은 종래의 기술인 활성오니법, 목질발효퇴비법, 액상부식법, 생석회안정법 등에 비하여 정화처리장치를 단순화할 수 있어 시설비용의 절감과 시설면적의 극소화는 물론 그 처리비용을 대폭 낮추고 고체비료와 액상비료를 생성시킴과 동시에 생물학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총 질소량(T/N), 총 인량(T/P), 부유물함량(SS) 등에 대한 방류기준에 맞출 수 있어 축산농가, 축산폐수처리장, 하수종말처리장, 각종 산업폐수 처리장 등에 용이하게 보급할 수 있다.

1차 처리공정은 교반조(1)와 1차고액분리기(2)로 나뉘어진다.

교반조(1)에서는 이송된 폐수를 산화제와 혼합하여 80rpm - 100rpm으로 저속 와류 교반하게 된다.

우선 축산폐수의 경우, 특히 돈분은 약알칼리성(ph8 - ph9)을 띄우는데, 산화제를 1중량% - 2중량%를 투여하여 중화(ph7)하게 됨과 더불어 폐수속의 암모니아성 질소(NH₃)를 분해시키면서 그 속의 단백질과 무기염, 유기물질을 응집시켜 수면으로 부상시키며, 또한 지방질도 화학반응에 의해 기체화 또는 거품이 되어 역시 수면 위로 떠오르게 된다.

여기서 산화제로 황산제이철염을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 산화, 응집의 작용뿐만 아니라, 많은 산화응집제 중 가격에 의한 경제적 측면을 고려한 것이며, 황산제이철염 중 황산 부분이 암모니아성 질소의 구조를 공격, 분해하게 되며, 제이철염 부분이 그 속의 단백질이나 지방질, 각종 유기물질들을 응집하게 되는 것이다.

교반조에서는 교반용임펠러(미도시)를 이용한 저속와류와 브로워(미도시)를 이용한 통풍과 배출에서 일어나는 브로윙 작용이 발생하게 되며, 1차처리에서 소요되는 시간은 1시간이면 충분하다.

저속와류는 산화제와 폐수의 교반을 일으켜 화학반응을 용이하게 하고, 브로윙은 화학 분해되어 기체상태로 배출되는 것을 차단하여 다시 수면으로 떨어져 액체 속으로 녹아드는 역효과를 방지하기 위함으로 브로윙 작용으로 거품을 제거하여 기체의 상승, 배출을 용이하게 실현할 수 있다.

상기 1차고액분리기(2)는 통상의 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나를 이용하여 상기 교반조(1)에서 발생된 고체와 액체를 분리시켜 폐수 액체만을 반응조(3)로 보내게 된다.

이 때 축산폐수처리의 경우에는 고체, 액체 모두 양질의 비료로 만들 수 있으며, 산업폐수 등의 경우에는 매립이나 탄화등의 방법을 많이 취하고 있는 실정이기는 하나, 그 폐수의 구성물질과 화학반응 후에 도출되는 물질을 감안하여 건축자재의 원료나 화력의 원료, 비료 등으로 사용할 수 있다.

2차 처리공정은 반응조(3)와 방류조인 2차고액분리기(4)에 의하여 처리되는 것이다.

상기 반응조(3)에서는 상기 1차고액분리기(2)에서 이송된 폐수를 염기제, 고분자 응집제 및 산화제를 투여하여 저속 및 고속와류운동, 브로윙, 버블링의 물리력을 가해 고농도 폐수를 완전히 정화하게 된다.

우선 축산폐수의 경우, 처음 4시간 - 5시간 동안 와류나 버블링, 브로윙의 물리력만 가하다가 염기제를 투여하여야 하는데, 그 이유는 1차처리만으로는 산화에 의한 분해반응이 완전치 못한데서도 있지만 과도한 화학반응에 의한 스트레스를받아 효율저하를 우려하기 때문이다.

축산폐수의 경우, 염기제는 수산화나트륨이 가장 적합한데, 이 역시 경제적 측면을 고려한 것이다.

그리고 염기제인 수산화나트륨을 1중량% - 2중량% 투여하여 2시간 동안 화학반응을 일으키게 하며, 이 때 고속회전반응기(3a)를 통해 반응기 속의 폐수를 리피팅하게 되면 수산화나트륨의 수산(OH)은 암모니아성 질소(NH₃)의 질소와 수소의 분자구조를 공격하여 기체화시키거나 액상화시켜서 반응시간을 단축시킬 수 있는 것이다.

그리고 고분자 응집제와 산화제를 투여하여 잔여 용존물질을 고형물로 응집시킴과 더불어 중화시켜서 고농도 폐수를 완전히 정화 배출할 수 있으며, 30분 정도이면 충분하게 된다.

생활쓰레기침출수, 산업폐수 등의 경우, 폐수가 반응조에 이송되면 축산폐수와의 경우와는 달리 곧바로 염기제인 수산화나트륨 1중량% - 2중량%를 투여 1시간 동안 화학작용을 일으키게 한 후, 염기제인 차아염소산나트륨을 1중량 - 2중량% 투여 7시간 반응을 일으키게 해야 한다.

이렇게 시간차를 두는 그 이유는 과도한 화학반응이 한꺼번에 일어남으로 인한 효율저하를 막고, 수산화나트륨과 폐수 속의 암모니아성 질소간의 화학반응작용을 먼저 일어나게 한 후에 투여된 차아염소산나트륨의 화학반응의 효과를 극대화하자는 데 있다.

역시 고속회전반응기(3a)를 통해 반응기 속의 폐수를 리피팅시킴으로써 반응시간을 단축하게 되며, 이 때 차아염소산나트륨의 염소성분(Cl)은 암모니아에 대한 살균, 세정, 분해, 표백 등으로 작용하게 된다.

물론 고분자 응집제를 투여 30분간 반응토록 하면 응집된 고형물량이 많아지면서 고농도 폐수가 완전히 정화되는 것이다.

여기서 저속 교반은 80rpm - 100rpm으로 폐수를 교반하는 것이며, 고속 교반은 상기 고속회전반응기(3a)에서 2500rpm - 3500rpm으로 폐수를 교반하는 것이다.

브로워(미도시)는 폐수 속의 단백질이나 지방질이 분해되면서 발생되는 거품 때문에 암모니아성 질소 등의 분해에 의한 기체가스가 밖으로 배출되지 못하고, 다시 수면 위로 떨어져 액상화되는 것을 방지하고자 통풍과 배출의 브로윙 효과로 그 거품을 제거 기체배출을 용이하게 하는 것이며, 상기 고속회전반응기(3a)는 고속와류(2500rpm - 3500rpm) 운동 에너지라는 화학반응의 가속화를 통해 처리시간을 단축하게 되며, 교반용임펠러는 저속와류(80rpm - 100rpm)로 역시 화학반응의 효율을 높이게 된다.

폐수의 버블링을 위한 공기주입기(미도시)를 상기 반응기(3)의 내부 하부에 설치할 수 있으며, 이 공기주입기는 반응기(3)에 공기를 불어넣음으로써 폐수 속으로 산소를 공급하여 화학작용으로 분해된 질소와 수소 등에 작용하여 기체화 또는 액상화를 기할 뿐만 아니라 BOD, COD 등의 요구량 저하에도 많은 영향을 주게 된다.

상기 2차고액분리기(4)는 통상의 필터프레스를 이용하는 것이 바람직하며,본 발명의 마지막 단계로 상기 반응조(3)에서 이송된 폐수를 고체와 액체로 분리하게 되며, 축산폐수의 경우에는 고체를 비료화하면서 액체를 방류하게 되며, 산업폐수 등의 경우에는 고체와 액체를 분리할 때에 고체의 성질을 잘 파악하여 매립이나 탄화만을 할 것이 아니라 건축자재의 원료, 화력의 원료, 비료의 재활용할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 폐수의 정화처리방법은 폐수를 교반함과 더불어 버블링하면서 염기제, 산화제, 응집제를 단계적으로 폐수에 투입하여 폐수를 물리적, 화학적으로 처리하여 폐수를 정화하기 때문에, 저렴한 비용으로 일반 폐수 또는 고농도의 폐수를 신속하고도 용이하게 정화 처리할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 폐수에서 잔존물을 분리함과 더불어 폐액체를 정화 처리하는 것으로 이루어지는 폐수의 정화처리방법에 있어서,

   폐수를 80rpm - 100rpm으로 교반하면서 산화제인 황산제이철염을 폐수에 넣어서 이를 중성화하고,

   고체와 액체로 혼합된 상태이면서 중성화된 혼합액을 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 혼합액에서 고체를 일차적으로 분리하고,

   혼합액에서 분리된 폐액체를 버블링함과 더불어 80rpm - 100rpm으로 0시간 - 5시간 동안 교반함과 더불어 염기제인 수산화나트륨을 폐액체를 1중량% - 2중량%를 투입하고,

   염기제인 수산화나트륨과 차아염소산나트륨 중의 하나를 1중량% - 2중량%의 양으로 버블링되는 폐액체에 투입함과 더불어 2500rpm - 3500rpm으로 2시간 - 7시간 동안 교반하며,

   염기제와 혼합된 폐액체에 응집제와 산화제를 투입하여 이를 버블링함과 더불어 80rpm - 100rpm으로 교반하고,

   응집제 및 산화제와 혼합된 액체에서 스크린분리기, 원심분리기, 필터프레스 중의 하나로 고체를 이차적으로 분리하는 것으로 이루어지는 폐수의 정화처리방법.