KR20030064465A - 오폐수 처리방법 및 처리장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 BOD 10000ppm 이상의 오폐수, 특히 축사의 오폐수를 미생물 발효(활성오니법, 속성액상발효법, 액비법)를 거쳐 화학적으로 정화시켜 바로 하천으로 방류할 수 있도록 처리하는 오폐수 처리방법에 관한 것이다.

오폐수 처리방법은 오폐수를 미생물로 분해시켜 생성된 암갈색의 처리수는 희석이나, 전처리에서 유기물을 제거하여 처리하지 않으면 오염농도를 줄일 수 없어 방류는 생각지도 못하고 축산폐수의 분뇨처리는 분뇨를 분리하여 분은 퇴비화 시킨 후 비료로 쓰고 또 뇨는 질소성분을 제거하는 등의 정화처리를 통하여 방류하는 것이 일반적인 방법이다. 이전에는 대부분의 농가에서 동일한 처리방법을 쓰고 있었지만 퇴비처리에 필요한 볏짚과 톱밥 등의 구입비용이 적잖게 들고 그 위에 뇨의 방류는 하천오염의 가능성을 내재하고 있다. 실제로 비용 면에서 말하자만 이전에는 농가나 목재소에서 볏짚과 톱밥을 공짜로 얻어 쓰던 것을 현재에는 비싼 가격의 돈을 들여 구입하여야 한다.

따라서 분뇨를 남김없이 액비화하여 밭이나 과수원에 비료로써 사용할 수 있으나 작불이 심어있는 상태에서의 액비를 사용할 수 없기 때문에 이런 경우 화학적 처리방법을 사용하여 처리할 경우 방류 및 음용수 기준에 버금가는 수질을 얻을 수 있다

일반적으로 활성오니 방법이나 기타 분뇨처리의 방법에서의 문제점은 아무리 처리가 잘 되어도 색도가 너무 암갈색을 띠고 있어 미관상 오염물질로 여기는 경우가 많고 방류시 민원의 원인이기도 하였다. 또한 액비화는 비료의 목적으로 처리수 역시 유기물이 많이 제거는 되나 방류수 수질에는 못 미치므로 이런 두 가지 경우 신화학처리를 설치하면 모두 해결을 할 수 있다.

신화학처리는 최종처리수에 생석회를 투입하고 오폐수 농도를 pH12.5 정도로 조정하여 오폐수의 악취성 유기물질을 침전시켜 제거하고 생성된 액상물질에 과망간산 칼륨을 투입하여 오폐수 중에 함유된 유기 색소 성분을 산화 분해시켜 탈색시키고 고분자응집제를 투입하여 오폐수 중에 슬러리 상태로 분산된 고제성분을 응집시켜 제거하여 생성된 투명한 액상 물질을 pH6-8로 중화시키는 공정을 포함하는 오폐수 처리방법으로 구성된다.

본 발명에 의하면 암갈색의 방류수나 처리수를 더욱 맑은 물로 정화하여 바로 하천에 방류할 수 있으며 처리시 발생하는 고형물질은 비료나 토양개량제로 널리 상용할 수 있게 된다.

Description

오폐수 처리방법 및 처리장치{PROCESS AND APPARATUS FOR TREATING WASTE WATER}

본 발명은 축산농가에서 발생하는 오폐수와 쓰레기 매립지에서 발생되는 침출수를 정화처리하는 오폐수 처리장치에 관계되는 것으로서, 특히 축산농가나 쓰레기 매립지에서 발생하는 암갈색 오폐수를 희석 없이 상향류식 방법으로 하천에 방류하여도 환경오염을 일으키지 않을 정도의 깨끗한 물로 신속하게 정화시키는 오폐수 처리방법과 이 방법에 사용되는 오폐수 처리장치를 제공하는 것이다.

종래의 오폐수 처리방법은 복합미생물 동태균 군을 이루고 있는 30여종의 바실러스 토양성 균을 주제로한 미생물을 호기성 및 혐기성 작용을 교호로 거치면서 오폐수와 작용시켜 악취가 없는 암갈색의 처리수로 정화시키는 방법을 이용하여 왔다. 이러한 종래의 방법은 악취가 없으므로 처리된 폐수를 유기질 액상 비료로 사용할 수 있는 이점은 있으나 처리수의 색깔이 암갈색을 나타내므로 하천으로 방류하는 경우 시각적으로 폐수를 방류하는 것과 같이 보이게 되는 문제점이 나타났다.이러한 종래의 오폐수 처리방법은 전술한 토양성 미생물들이 산화, 발효, 변패의 과정을 거치면서 토양을 부식화하며 부식토 자체가 폐수 처리균의 집합소라는 사실에 기초한 것으로서, 이러한 종래의 방법에서는 부식된 물질을 펠렛화하여 미생물을 배양 증식하면서 폐수를 처리하도록 되었다. 이러한 종래 오폐수 처리방법의 장점은 일반 활성 오니법에서는 오니 자체가 장기 방치하면 부패현상이 일어나지만 부식화 과정을 거친 오니는 페놀성기를 갖는 거대 분자로 되어 무기물화되므로 냄새가 없는 처리수가 생성되게 되고 처리된 오폐수를 액상 비료 등으로 사용할 수 있다는 것이다. 그러나 전술한 종래 처리방법의 문제점은 일부 비오디(BOD)성 유기물과 처리중에 호박산과 같은 유색 물질이 생성되어 하천으로 방류하기에 적당하지 않은 색상을 나타낸다는 것이다. 따라서, 종래의 처리방법으로 처리된 오폐수는 액상비료로는 유효하게 사용되지만 실제적으로는 농민들이 액상비료의 비효를 의심하고 사용상의 불편한점 등의 이유로 사용을 기피하고 있어서 대량으로 생성되는 처리수의 후속 처리가 곤란한 실정이다.

특히 종래의 오폐수 처리방법은 BOD 200ppm 부근의 오폐수를 자연발생적으로 수중에서 생기는 미생물이 대사하면서 유기물을 분해하여 수중의 무기물을 핵으로 하여 큰 입자로 침강되도록 하는 오니법을 이용하고 있으나, 이러한 종래의 처리방법은 거대한 2차 발효시설을 필요로 하는 문제점이 있었다. 그리고 전술한 바와 같은 미생물 제제를 이용하는 오폐수 처리시 높은 BOD 때문에 대량의 물을 이용하여 희석하여야 하는 문제점이 있었다.

그러나 BOD 10,000-30,000ppm의 돈사 폐기물을 전술한 바와 같은 오니법으로처리하는데는 문제점이 나타났다. 이러한 BOD 수치가 높은 돈사 폐기물은 오니법으로 처리하면 BOD는 낮출 수 있었으나 암갈색의 처리수가 발생하므로 하천에 방류하는데는 문제점이 있는 것으로 나타났다.

본 발명은 전술한 종래 오폐수 처리장치의 문제점을 개선하여 종래의 응집처리와는 달리 화학적으로 처리하되 생성물이 인체에 무해하여 환경공해의 문제점이 없으면서 색깔이 없는 최종 처리수를 얻을 수 있는 방법을 제공하기 위하여 개발한 것이다.

본 발명은 처리액이 환경공해가 없으면서 암갈색을 나타내지 않도록 축산폐수나 쓰레기 매립장의 침출수를 간단하고 효과적으로 처리하는 오폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 축산 폐수나 쓰레기 매립장의 폐수에 생석회를 투입하여 폐수를 pH 12.5 정도의 알카리성 폐수로 변환시킨 다음 과망간산칼륨으로 처리하여 오폐수 중의 색소 성분을 분해시킴으로써 배출되는 폐수가 하천에 방류할 수 있을 정도로 깨끗하게 되도록 하는 본 발명의 폐수처리방법에 의하여 달성된다.

첨부도는 본 발명의 방법에 사용되는 오폐수 처리장치의 개략도이다.

본 발명은 축산폐기물이나 쓰레기 매립장에서 유출되는 침출수를 토양미생물로 처리한 후에 생석회로 처리하고 중화시켜 하천에 직접 방류할 수 있는 투명한 처리수로 만드는 오폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 오폐수를 종래의 방법에 따라 토양미생물로 처리한후에 생석회를 투입하여 pH를 12.5 정도로 되게 조절하고 강 알카리성으로 되게 한 후 과망간산칼륨과 같은 산화제로 처리하여 오폐수에 포함된 색소를 산화시킨 다음 PAA와 같은 고분자 응집제를 첨가하여 고형분이 슬러리상태에서 침강되어 응집되도록 하고 상등수에 황산을 가하여 pH 6-8로 중화시키는 방법으로 구성된 본 발명의 오폐수 처리장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 방법은 축사에서 나오는 오폐수를 혐기성 처리와 호기성 처리 및 침강처리하는 통상의 과정을 거친 다음, 생성된 암갈색 처리수에 생석회를 투입하여 강알카리성으로 만들고 과망간산칼륨을 이용하여 탈색 처리한 후 생성된 상등액을 고분자응집제로 처리하여 고형분을 침전시켜 분리한 후 산을 이용하여 중화시키는 본 발명의 오폐수 처리방법으로 구성된다.

본 발명에 있어서, 토양 미생물 처리와 오폐수의 호기성 및 혐기성 처리는 이미 당업계에 알려진 처리방법을 이용하는바, 이 방법은 축사에서 나오는 분뇨를 포함하는 폐기물로부터 고형분을 분리한 다음 폭기기와 발효조에서 호기성 및 혐기성 처리를 하여 침전물을 침강시켜 고형물을 분리하고 2차 폭기조에서의 폭기처리를 거친 다음 고형분을 침전시키는 방법으로 처리한다.

이러한 방법에 의하면 BOD 200ppm 정도의 오폐수는 BOD가 현저히 낮아지지만 BOD 수치가 10,000 이상으로 되는 돈사 폐기물은 전술한 방법으로는 처리액이 암갈색으로 나타나게 된다.

본 발명에서는 전술한 암갈색의 미생물 처리 오폐수를 생석회로 처리하면 오폐수중에 함유된 인돌, 스카돌, 메르캅탄 등의 악취성분이 생석회와 반응하여 불용성 물질인 칼슘염으로 되면서 침강하면서 탈색되게 된다. 이때 발생하는 암모니아, 유화수소 등은 대기중으로 발산되는바, 이들 가스성분은 신속하게 발산되므로 처리에 따른 환경오염이 나타나지 않지만 필요시에는 악취제거 시스템을 부설하여 혐오성 가스성분을 제거할 수 있다.

그리고 이때 생성되는 고형성분은 알카리성을 갖고 있으므로 비료나 토양개량제로 사용하면 토양의 산성화를 방지할 수 있게 된다.

이어서, 생석회로 처리한 오폐수를 과망간산칼륨 용액을 투입하여 처리하면 오폐수 중에 함유된 유기색소들이 과망간산칼륨의 산화작용에 의하여 산화되면서 암갈색이 없는 슬러리상 물질이 얻어지게 된다.

이와 같이 처리된 오폐수는 고분자응집제인 폴리아크릴아미드로 처리하면 슬러리상

물질 중에 함유되어 분산되어 있는 고형성분들이 침강되게 되는바, 이때 침강되는 고형 성분들은 비료 및 토양개량제로 사용할 수 있다.

탈색된 오폐수는 강한 알카리성을 나타내고 있으므로 그대로 하천에 방류할 수 없어서 산을 사용하여 pH 6-8로 중화시켜야한다. 이때 사용하는 산은 무기산이나 유기산을 모두 사용할 수 있으나, 경제성을 고려할 때 50% 황산을 사용하는 것이 바람직하다.

종래의 방법으로 하천에 바로 방류할 수 없을 정도의 암갈색을 갖고 있는 처리수가 얻어졌으나 본 발명의 방법에 의하면 암갈색이 맑은 물로 정화된 처리수를얻게 되므로 그대로 하천에 방류할 수 있으며, 처리 중에 생성되는 고형물질들은 비료나 토양개량제로 사용할 수 있는 효과가 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 처리방법을 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

첨부도면은 본 발명의 방법을 돈사 분뇨처리에 사용하는 처리장치의 개략도로서, 돈사(100)에서 배출되는 분뇨는 배출관(101)이나 또는 수거하여 원수조(1)에 수집한다. 원수조(1)에 수집된 분뇨는 경사 스크린(2)에서 고형 성분인 분과 액상 성분인 뇨를 물리적으로 분류하여 고형 성분은 액상 성분은 유량 조정조(5)로 보낸다. 이때 분리된 고형성분은 다량의 수분을 함유하고 있으므로 고액 분리기(3)로 보내어 함수율 60-65%로 만들어서 퇴비장(4)로 보내고 이때 분리되는 액상 성분은 원수조(1)로 보낸다.

유량 조정조(5)에 모인 액상 성분은 미생물 처리실의 투입조(6)으로 이송하여 1차 폭기조(7)로 보낸다. 이 폭기조(7)는 투입조(6)와 격벽(61)으로 막혀 있으며 격벽의 하단에 형성된 통수로(62)를 통하여 투입조(6)와 연결되게 되었다. 폭기조(7)는 내부에 고압공기분사기(71)를 갖고 있어서 고압공기 분사기를 통하여 폭기되는 고압 공기에 의하여 내부에 수용된 액상 성분들이 와류되게 되면서 미생물에 의한 호기성 발효를 하게 되었다. 폭기조(7)에는 혐기성 발효조(8)이 연결되어 있는바, 이 혐기성 발효조(8)는 밀폐상태로 유지되며 폭기조(7)과는 액상 성분들이 서로 통할 수 있게 되었다. 따라서, 액상 오폐수는 전술한 폭기조(7)와 혐기성 발효조(8) 사이를 환류되면서 호기성 및 혐기성 발효를 하여 BOD가 낮아지게 된다.

미생물에 의하여 발효되면서 BOD가 낮아진 오폐수는 침전조(9)로 이송하여 발효과정에서 생성된 고형분을 침전시켜 제거하고 고형분이 제거된 오폐수는 2차 폭기조(10)으로 이송하고, 2차 폭기조(10)에서 재차 호기성 발효를 시키고 2차 침전조(11)로 이송한다. 2차 침전조(11)에서 침전된 고형 물질은 제거하고 액상 오폐수는 처리조(12)와 배양조(13)로 보낸다. 이 과정에서 오폐수의 BOD는 현저하 낮아지지만 암갈색을 나타낸다. 전술한 처리수조(12)는 돈사에 배출관(102)로 연결되어 있어서 돈사를 청소할 때 발생되는 세척수가 공급되도록 되었다.

미생물 발효과정을 거친 오폐수와 돈사에서 공급되는 세척수는 처리수조(12)에 모은 다음, 배양조(13)로 공급하여 활성 슬러지를 배양하고 본 발명의 화학적 처리공정에 투입된다.

전술한 미생물 발효공정에서 배출되는 암갈색의 오폐수는 반응조(14)로 공급하고 투약기(20)에서 생석회를 투입하여 오폐수의 pH를 pH 12.5 정도로 만든다. 이때 오폐수 중의 유기 인화합물, 유기 질소화합물 같은 악취발생 물질들이 칼슘염으로 전환되어 분산된 슬러리 상태로 되게 된다. 슬러리 상태의 오폐수는 반응조(15)로 공급되고, 반응조(15)에는 투약기(21)에서 과망간산칼륨이 공급되어 암갈색 오폐수 중의 색소들이 산화되면서 오폐수는 탈색되어 투명한 물로 되게 된다.

탈색된 고 알카리성의 오폐수는 응집조(16)으로 공급되어 투약기(22)에서 공급되는 폴리아크릴아미드에 의하여 응집되어 슬러리상 물질들 중의 고형분이 슬러지로 전환되게 된다. 생성된 슬러리는 침전조(17)로 이송하여 슬러리 중에 부유하는 고형물질을 슬러지화하여 침전시키고 침전된 슬러지는 분리하고 액상 물질만을중화조(18)로 보낸다. 중화조에 이송된 액상 물질은 탈색되었지만 높은 알카리성을 갖고 있으므로 투약기(23)에서 공급되는 50% 황산을 사용하여 pH 6-8로 조정한 다음 방류한다.

전술한 방법에 의하면 BOD가 낮으면서 하천에 방류할 수 있을 정도로 투명한 물이 얻어진다.

Claims (6)

1. 오폐수를 미생물로 분해시켜 생성된 암갈색의 오폐수에 생석회를 투입하고 오폐수의 농도를 pH 12정도로 조정하여 오폐수 중의 악취성 물질을 침전시켜 제거하고 생성된 액상 물질에 과망간산 칼륨을 투입하여 오폐수 중에 함유된 유기 색소 성분을 산화 분해시켜 탈색시키고 고분자응집제를 투입하여 오폐수 중에 슬러리 상태로 분산된 고체 성분을 응집시켜 제거하고 생성된 투명한 액상 물질을 상르호 pH 6-8로 중화시키는 공정을 포함하는 오폐수 처리방법.
2. 제1항에서, 암갈색의 오폐수가 축사 세척수를 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에서, 오폐수가 가축의 분뇨를 미생물을 이용하여 BOD 수치를 2000ppm 정도로 낮춘 분뇨 처리물임을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에서, 오폐수를 중화하는 산이 50% 황산임을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에서, 오폐수를 탈색시키는 탈색제가 과망간산칼륨임을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에서, 응집제가 폴리아크릴아미드임을 특징으로 하는 방법.