KR20030066271A

KR20030066271A - 하수고도처리 asam 장치

Info

Publication number: KR20030066271A
Application number: KR1020020007796A
Authority: KR
Inventors: 강용태
Original assignee: 강용태
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-09
Also published as: KR100459986B1

Abstract

하수의 고도처리와 처리수의 재이용을 위한 하수고도처리장치이다.

하수고도처리장치인 ASA(Asvanced Step Aeration)시스템과 ASAM(Advanced Step Aeration with Media)장치에 관한 것이다. 또한 반응조 조건을 변형할 경우 SFC-Biofilter 중수도 시스템 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 처리장 규모를 축소하면서 유기물은 물론 냄새와 질소, 인의 제거율을 극대화하기 위해 MediaⅠ⑫과 MediaⅡ⑬를 설치한 ASAM장치로 개선 활용되게 하여 국내외 하수처리장의 문제점을 해결하는데 있다.

ASA장치의 공정은 무산소슬러지조①, 혐기조②, 호기조③, 무산소조④, 재포기조⑤로 구성하고 유입하수는 혐기조와 무산소조로 분활하여 단계 유입 처리하며 MLSS농도 2,000mg/L∼4,000mg/L, 반송슬러지 비율(0.3∼0.5Q)로 하면서 각 반응조의 HRT를 ①번 반응조에서 1시간 ②번 반응조에서 1∼1.5시간 ③번 반응조에서 1.5∼2.5시간 ④번 반응조에서 1.5∼2시간 ⑤번 반응조에서 1시간으로 되어 있다. ASA시스템에 냄새원인물질 제거를 위한 MediaⅠ⑫, 체류시간 단축과 질소나 유기물제거효율을 극대화하기 위한 MediaⅡ⑬로 구성한 ASAM장치와, 중수도 장치로의 이용시에는 ASA장치의 재폭기조⑤ 내에 MF막으로 구성한 ASAMF장치와 반응조 조건을 SFC로 전환하여 생물막여과(Biofilter)를 추가한 SFC-Biofilter시스템으로 구성되어 있다.

처리장의 처리수질을 향상시키며 처리수 재이용이 가능토록하여 수자원의 확보효과를 기대할 수 있게 한 것이다.

Description

하수고도처리 ASAM 장치{ASAM: Advanced Step Aeration with Media(ASA, SFC-Biofilter)}

일반적으로 하수고도처리법들은 고농도 하수처리에 보다 효과적이므로 우리나라와 같이 관거가 미비하여 수질 및 수량의 변화가 심한 하수나 지하수 유입이 많은 저농도 하수에 대해서 고도처리효과를 높이는 것은 대단히 곤란하다. 종래의 하수고도처리는 대부분 순환법을 적용하여 왔으며 포기조(호기조)의 혼합액을 무산소조(DO≒0)로 순환하여 탈질반응으로 질소를 제거하여 왔다. 그러나 이 방법은 무산소 조건을 만족시키기가 어렵고 동력비(순환비가 보통 2Q 정도임)가 높아 질소 제거에 한계(50∼70% 전후)가 있어 유입수 질소가 높을 경우 수질기준을 만족시키기 어렵다. 인 제거 또한 유입수가 혐기조 또는 무산소조 전량 유입하므로 생물반응조의 부피가 커지고 또한 각 반응조의 조건을 안정시키기 어려워 제거율이 50∼70%정도로서 충분한 제거효과를 얻을 수 없다. 또한 겨울철에는 슬러지 팽화현상(Builking)등으로 인해 처리수질에 악영향을 끼치는 등의 문제점을 지니고 있다.

이러한 단점을 보완하기 위해 여러 연구자들에 의해 순환에 의한 고도활성슬러지변법들의 연구개발이 진행되어 왔으나 표준활성슬러지법이나 순환고도처리시스템의 질소, 인 제거가 거의 되지 않거나 제거가 미흡한 실정이다. 따라서 기존 표준슬러지법의 개선 및 새로운 고도처리 시스템을 개발하여 호소, 하천의 조류, 바다의 적조 등의 부영양화 원인물질인 질소, 인의 제거를 극대화하고 Builking문제를 해결해야한다.

또한 도심에 가까운 하수처리장의 냄새제거와 처리장의 냄새제거와 처리하수량 증대에 대처할 수 있도록 하여 생물반응조 용적을 최소화하면서 BOD, SS등의 유기물 및 냄새원인 물질의 제거율을 극대화해야 한다.

본 발명은 이러한 문제를 동시에 해결할 수 있는 하수고도처리장치인 ASA(Advanced Step Aeration)장치와 장치 내에 매체를 장착한 ASAM(Advanced Step Aeration With Media)장치에 관한 것으로 기존의 하수고도처리법인 순환법과는 시스템 구성이 전혀 다른 단계유입과 냄새제거용 매체를 생물반응조 첫 단계에 고정화(냄새 문제가 있을 경우에 한하여 설치)시키고 하수처리 시스템 중 후단공정의 생물반응조에 대형 Floc를 형성함과 동시에 섬유상 매체를 장착(HRT가 부족하여 보완이 필요할 때에 한함)하여 SVI 값이 낮아져서 슬러지 침강농축성이 우수하고 팽화현상(Builking)을 억제할 수 있다는 등의 장점을 갖고 있다.

또한 생물반응조 전단에 설치된 무산소슬러지조①(안정화조)와 호기조③에 생물막 여재를 각각 장착하여 부유 유기물 및 냄새원인물질 제거를 함과 동시에 반응조의 HRT를 단축시켜 반응조 부피를 줄이면서 안정된 처리 수질을 얻게 하였다.

따라서 저농도 및 고농도 하수처리는 물론 기존 활성슬러지법 또는 순환고도처리법으로 처리가 미흡한 부영양화의 원인물질인 질소 및 인 제거효율의 극대화는 물론 BOD, SS, 냄새 원인물질까지 제거할 수 있는 새로운 고도하수처리장치를 개발하였다.

또한 생물반응조의 운전조건을 변형하여 BOD, SS제거를 단시간 내 가능하게 하는 경제성이 매우 높은 중수도시스템인 SFC(Stabilization Flocculation Clarification)-Biofilter를 개발하였으며, ASA장치의 재포기조⑤에 MF막을 침적시켜 처리수의 일부를 중수도로써 재이용 가능한 ASAMF를 개발하였다.

본 발명은 고도하수처리법이 대부분 순환법으로 되어 있어 질소제거율이 50∼70%에 머물고 있으며 인제거율 또한 혐기조나 폭기조의 안정이 어려워 제거율이 50∼70%에 머물고 있으며 순환시 과다한 동력비 증가는 물론 각 반응조 조건을 만족시키기 어렵고 유지관리비가 높다 또한 유입수가 유입단에서 동시에 유입함으로반응조의 부피가 커질 수밖에 없다.

이러한 순환법의 문제점들을 극복하고 안정적인 유기물과 질소, 인 제거율을 높이기 위해 최종침전지⑨에서 반송된 슬러지(0.3Q)는 무산소슬러지조①에 유입시켜 탈질반응 후 혐기조②로 유입시키고 혐기조③에서 인 용출을 극대화하면서 유입하수를 혐기조②와 무산소조④로 단계유입시키므로서 반응조의 부피를 줄일 수 있게 하였으며 무산소조④로 단계유입하수는 탄소원으로 활용되어 탈질효과를 증대시킬 뿐만 아니라 순환이 없으므로 동력비는 절감하게 하였다.

또한 최종침전지⑨의 반송슬러지를 무산소슬러지조①에 유입시켜 무산소슬러지조①를 안정조로 이용하면서 안정화된 슬러지와 유입하수를 전량 반응조②에 유입하여 ②, ③, ④, ⑤의 반응조 교반속도 조절로 대형 Floc을 형성한 후 침전지⑨에서 침강속도를 높여(SVI 60∼100이하) 상징수를 Biofilter을 통과시켜 처리수를 중수도로 이용케 하였으며, 부지면적이 협소한 경우에는 재포기조⑤내에 MF막을 설치하여 처리수중의 일부를 중수도로 이용가능케 하였다.

도 1 은 ASA시스템과 ASAM장치도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 ; 무산소슬러지조 2 ; 혐기조 3 ; 호기조 4 ; 무산소조

5 ; 재포기조 6,7 ; 미세산기관 8 ; Air Lift Pump

9 ; 최종침전지 10 ; 반송슬러지 11 ; 내부순환

12 ; MediaⅠ 13 ; MediaⅡ 14 ; 고도처리수

15 ; 잉여슬러지 16 ; Biofilter 17 ; 중수도처리수

18 ; MF막

ASA시스템은 무산소슬러지조①, 혐기조②, 호기조③, 무산소조④, 재포기조⑤로 구성하고 유입하수는 혐기조와 무산소조로 분활하여 단계유입 처리하며 MLSS농도 2,000mg/L∼4,000mg/L, 반송슬러지 비율(0.3∼0.5Q)로 하면서 각 반응조의 HRT를 ①번 반응조에서 1시간 ②번 반응조에서 1∼1.5시간 ③번 반응조에서 1.5∼2.5시간 ④번 반응조에서 1.5∼2시간 ⑤번 반응조에서 1시간으로 SRT 10일로 하였을 때 T-N, T-P, BOD, COD, SS의 제거율이 HRT가 8시간일 때 각각 85∼95%, 90∼95%, 95%, 95%, 95%이상을 얻을 수 있었다.

이러한 ASA시스템의 HRT를 더욱 단축시키고 저온시 처리수질의 효과를 더욱 높이기 위해서 호기조③과 재포기조⑤에 MediaⅡ⑬을 설치한 ASAM장치를 구성하여 개발하였다.

하기 표"1"은 HRT가 6시간일 때 본 발명의 섬모상여재가 호기조③와 재포기조⑤에 설치된 ASAM시스템 장치의 처리 특성표이다.

[표 1]

위와같이 ASAM법을 HRT 6시간에서 처리효율은 BOD, SS, COD 95%이상, T-N 85∼95%, T-P 90∼95%로써 방류수역에서의 부영양화를 개선시킬 수 있다.

또한, ASA시스템의 후단공정인 재포기조⑤에 MF막을 설치하여 처리수 중의 일부를 중수도로 재이용 함으로써 양질의 중수도를 생산할 수 있는 ASAMF장치를 개발하였다.

그리고, ASA시스템을 SFC로 변형한 후 Biofilter 공정을 추가한 중수도 시스템인 SFC-Biofilter법으로도 변형하여 운전이 가능하다.

즉, 최종침전지⑨의 슬러지를 반송하여 안정화조①(Stabilization)에서 활성슬러지를 안정시킨 후 유입수량 전량Q와 함께 반응조②로 유입시키면서 ②, ③의 교반 40rpm, ④, ⑤교반을 30rpm으로 ②∼⑤의 체류시간을 전체 37분으로 하여 통과시킨 후 ⑨번 침전지(체류시간 1.7시간)를 거쳐번 Biofilter(EBCT 22.5분)를 통과시키면 처리수 재이용이 가능하다.

이때 ①의 MLSS농도 1,000∼1,400mg/L, DO 0.5∼2mg/L, HRT 1시간(반송슬러지 0.3∼0.5Q의 3시간) ②, ③, ④, ⑤의 MLSS농도 450∼700mg/L HRT 37분, MCRT 3일, 최종침전지 침전시간 1.7시간으로 한 후 최종의 Biofilter(여재:Zeocarbon : 입경 1∼4mm, 깊이 1∼2m를 EBCT 22.5분으로하여 통과시키면 양질의 처리수질을 가지는 재이용 가능한 처리수(중수도)를 전체소요시간 3∼4시간의 단시간 내에 확보할 수 있다.

이와같이 된 본 발명은 단계유입으로 인한 부지면적이 최소화 될 수 있고, 중수도 장치로 이용시에는 후단부에 생물막여과를 설치하여 처리수를 중수도로써 이용하여 수자원 확충에 기여할 수 있으며, 처리장의 이취미로 민원발생의 소지가 있을시에는 무산소슬러지조①에 MediaⅠ⑫을 충진하여 냄새원인물질을 제거할 수 있으며, 동절기 질산화율이 감소되거나, 생물반응조의 체류시간 확보가 용이하지 않은 경우 호기조③와 재포기조⑤에 MediaⅡ⑬를 충진하여 질소제거효율을 향상시켜 방류수역에서의 부영양화를 개선시킬 수 있다.

Claims

단계(Step)적으로 유입되는 하수는 1단계 혐기조②로 유입수의 0.7∼0.8Q가 유입되고 나머지 하수는 2단계 무산소조④로 유입되며 최종침전지⑨에서 반송되는 슬러지는 무산소슬러지조①로 0.3∼0.5Q가 유입된다. 호기조③와 재포기조⑤는 하부에 설치된 미세산기관⑥, ⑦을 통하여 공기를 공급하면서, 질소 제거율을 증대시키기 위해 Air lift pump⑧을 재포기조⑤내에 설치하여 질소, 인을 제거하는 하수단계유입에 의한 고도처리장치 ASA(Advanced Step Aeration)장치
청구항 1에 있어서, 냄새를 제거하기 위한 매체(Media Ⅰ⑫)는 무산소슬러지조①에 그리고 호기조③과 재포기조⑤의 HRT 단축과 부유성 유기물 및 질소, 인의 제거율 향상을 위한 미생물 부착 매체(Media Ⅱ⑬)를 호기조③과 재포기조⑤ 내에 설치하여 산화와 여과기능을 동시에 수행하여 처리되는 ASAM장치
청구항 1에 있어서, 처리수 재이용을 위해 재포기조⑤에 MF막을 설치하여 처리수중의 일부를 중수도로 재이용함으로써 별도의 부지확보가 필요없이 양질의 중수도를 생산 가능케 한 중수도 장치인 ASAMF장치
처리수 재이용을 위한 ASA의 운전조건을 변형시켜 ①을 안정화조와 ②∼⑤를 Floc 형성조와 침전조⑨를 거쳐 최종 Biofilter를 통과시키는 중수도 장치인SFC(Stabilization Flocculation Clarification)-Biofilter장치