KR20030071729A - 슬러지 감량화 및 슬러지탄소원을 이용한 하·폐수고도처리방법 및 그에 필요한 장치 - Google Patents

슬러지 감량화 및 슬러지탄소원을 이용한 하·폐수고도처리방법 및 그에 필요한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수나 오 ·폐수처리시 발생하는 잉여슬러지를 감량화하고 슬러지탄소원을 생산하여 생물반응조에 주입시켜 탈질 및 탈인에 필요한 탄소원으로 재활용시키는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
즉, 혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조-호기조-호기조(A/O)로 이루어지는 생물학적 오.폐수 처리 반응공정에서 필연적으로 발생하는 슬러지를 유용하게 처리하기 위하여 상기 시스템에 별도의 초음파반응조를 설치하고, 침전지로부터 폐기되는 잉여슬러지(미생물)의 일부를 초음파반응조에서 초음파 충격을 가하므로 미생물 조직을 분해시켜 미생물 체내에서 유기물(SCOD)을 용출시키고 이 유기물을 생물반응조의 무산소조에서 탈질에 필요한 탄소원으로 재활용시키고자 하는 초음파 반응기술을 이용한 하 ·폐수 고도처리방법 및 장치에 관한 것이다.
본원의 초음파 처리기술을 이용하여 부산물인 잉여슬러지를 재활용하여 슬러지 발생량을 줄일 뿐 아니라 우수한 탄소원을 생산하는 기술을 제공하여 고가의 외부 탄소원(메탄올등)의 공급 없이도 탈질을 원활하게 수행시킬 수 있는 하 ·폐수고도처리기술을 제공하여 오, 폐수처리시설의 경제적 운영과 친환경성을 갖는 방법과 장치를 제공하고자 한다.

Description

슬러지 감량화 및 슬러지탄소원을 이용한 하 ·폐수 고도처리방법 및 그에 필요한 장치{Wastewater treatment methods and the apparatus using in sludge reduction and sludge carbon source}
본 발명은 하수나 오 ·폐수처리시 발생하는 잉여슬러지를 감량화시키고 생물반응조에 재순환시켜 탈질 및 탈린에 필요한 탄소원으로 재활용시키는 방법과 그에 필요한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 일반적인 수처리 고도처리방법인 A2/O 또는 A/O 생물반응처리공정의 하 ·폐수처리시설의 적용 시 이들 방법의 최대 단점으로 지적되는 유입수의 저 농도로 인한 에너지원 부족과 그에 따른 오염물질 제거효율 저하문제를 획기적으로 개선시킬 수 있는 방법을 찾고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 하 ·폐수처리 과정에서 필연적으로 발생되는 부산물인 잉여슬러지에 초음파처리를 하여 미생물 탄소원을 생산하여 생물반응조의 무산소조에 탈질시 필요한 탄소원을 안정적으로 공급하여주므로 탈질 및 탈린 제거효율을 향상시켜 고도처리 성능을 극대화하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 잉여슬러지를 탄소원 생산에 재활용함으로써 슬러지의 감량화와 비용절감을 통하여 하. 폐수 처리의 경제적 운전 조건을 찾고 환경 친화적인 하 ·폐수처리 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 메탄올, 에탄올, 아세트산과 같은 고가의 외부 탄소원을 대체할 수 있는 탄소원을 제공하고 아울러 초음파 처리기술을 하 ·폐수처리에 적용하여 유기물, 질소, 인 등의 난분해성 물질의 제거효율을 높여 수질을 개선시키고 관련분야 기술향상에 기여하고자 함이다.
대부분의 생물학적 하수 고도처리공정은 필연적으로 슬러지가 배출되는데 국내의 슬러지 처리기술은 대부분 농축, 저효율 혐기성소화, 탈수, 매립에 의존하고 있는 실정이다. 종래의 폐 슬러지 처리방법은 매립을 위한 부지가 요구되므로 비용이 많이 소요되어 폐 슬러지 처리에 드는 비용이 하수처리 전체비용의 절반을 점유하는 실정이고 이들 비용을 줄이기 위해 해양투기가 실시되기도 하나 해양투기는 제2차의 오염을 가져오는 심각한 문제를 초래하여 지구의 황폐화를 가져올 우려도 있는 것이다.
또한 종래의 생물학적 처리공정에서는 탄소원 부족문제와 제거효율 저하를 해결하고자 메탄올, 아세트산 등 고가의 외부 탄소원을 공급받거나 음식물 또는 분뇨의 혐기성 발효액을 사용하기도 하였으나 이런 방법들은 부대 비용이 많이 소요되고 운영관리가 매우 어려운 문제점을 수반하는 것이었다.
일반적인 A2/O나 A/O 공정에서 질소와 인을 제거하기 위한 기존공정에서의 기술은 유입수 중의 탄소원이 외부 반송슬러지 중에 포함된 질산성질소를 환원하거나 인 방출 작용에 대부분 소모되어 정작 무산소조에서는 탈질에 필요한 탄소원이 부족하게 되는데 이런 문제를 해결하기 위해서는 별도의 탄소원으로 메탄올, 아세트산 등의 VFAs이나 음식폐기물, 분뇨수 발효액을 이용하여 탄소원으로 사용하고 있으나, 이는 오.폐수의 처리비용을 높이는 고비용 발생, 운반위험, 시설운영의 번거로움과 숙련된 운전기술이 요구되며 또한 발효시간이 많이 소요되고 시설이나 장치가 커져 부지면적이 커지는 등 여러 가지 장해요인으로 인하여 실 현장 적용에 어려움이 컸다.
본원발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 생물학적 하수, 폐수 처리공정에서 발생하는 잉여슬러지를 탈질, 탈인에 필요한 탄소원으로 재활용할 수 있도록 함으로써 슬러지의 감량화를 꾀할 뿐 아니라 외부 탄소원을 별도로 구입공급함이 없이 안정적으로 탄소원을 공급하여 비용절감을 가져오게 하므로 이는 하.폐수 처리의 경제적 운전 조건을 제공하며 환경 친화적인 하 ·폐수처리 기술을 제공할 수 있도록 하고자 하는데 있다.
즉 혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조-호기조-호기조(A/O)로 이루어지는 하.폐수 처리 반응공정에서 발생하는 슬러지를 유용하게 처리하기 위하여 별도의 초음파반응조를 설치하고, 침전지로부터 폐기되는 슬러지(미생물)의 일부를 초음파반응조에서 초음파 충격으로미생물 조직을 분해시켜 미생물 체내에서 유기물(SCOD)을 용출시키고 이 유기물을 무산소조에서 탈질에 필요한 탄소원으로 재활용시키는 초음파반응기술을 이용한 하·폐수 고도처리방법 및 장치에 관한 것이다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면 하수나 오 ·폐수의 생물학적 처리과정에서 필연적으로 발생되는 잉여슬러지 일부를 특정의 초음파 반응조건 하에서 5시간 이상 초음파충격 스트레스를 가하여 주므로 슬러지(미생물)를 파괴시키고 미생물 체내에 있는 유기물(SCOD)을 용출시켜 일차적으로 슬러지를 감량화시키고 이 용출된 유기물를 무산소조의 탈질에 필요한 탄소원(SCOD)으로 지속적으로 공급하여 줌으로서 탄소원 부족문제를 해소함과 아울러 질소제거효율을 극대화시키고 결과적으로 슬러지 발생량도 감량화 시키는 기술을 제공하고자 하는 것이다.
발명자 등은 그동안 종래의 생물반응조에 탄소원을 공급하기 위해 고가의 메탄올, 아세트산, 뷰틸산 등 외부탄소원을 별도로 구입 공급해 오던 것을 대체하고 양질의 탄소원을 안정적으로 확보 및 공급수단을 모색하고 무산소조에서 탈질 효율을 극대화시킬 수 있는 환경과 조건을 찾고자 부단히 연구를 거듭하여 왔다.
현재 대부분의 국내 하수처리장 유입수의 생물학적산소요구량(BOD)이 60∼130 mg/ℓ 내외로 탄소원이 부족하여 질소를 제거하는데 한계가 있고, 또한 고도처리공정으로 건설하거나 전환하더라도 적절한 탄소원 조달문제가 처리장 운영관리상의 장애요인으로 대두되었다. 따라서 탄소원 부족을 효과적으로 해결하지 못할 경우, 호기조에서 질산화된 처리수가 무산소조로 유입되어도 탈질이 어려우며 이를 해결하고자 별도의 고가의 외부탄소원 공급이 필요하게 되었던 것이다.
발명자 등은 하수나 오 ·폐수의 생물학적 처리과정에서 필연적으로 발생되는 잉여슬러지를 초음파 반응조로 이송하고 초음파 반응조건하에서 초음파를 조사하여 슬러지(미생물)에 충격을 주어 파괴시키고 미생물체내에서 유기물(SCOD)을 용출시키고 이 용출물(SCOD)이 탈질에 필요한 탄소원으로 유용하게 사용되며, 동시에 슬러지를 감량화 시키는 조건을 찾고자 하였다.
수 처리 시 필연적으로 발생하는 부산물인 잉여슬러지를 재활용하여 초음파반응을 통하여 에너지원을 초기 SCODMn농도보다 약 100배 이상 증가시켜 지속적으로 무산소조(탈질반응조)에 공급하여 탈질효율을 극대화시키고, 잉여슬러지를 재사용 함으로써 슬러지 발생량 및 처리비용을 절감시키고, 특히 탄소원이 부족하여 하 ·폐수의 질소제거과정에서 에너지원 고갈로 야기되는 오.폐수 처리장의 운전제약, 효율저하 문제점을 해소하고 잉여슬러지의 처리에 마땅한 방법이 없어 해양 투기 등으로 그 처리방법에 골머리를 앓고 있는 잉여슬러지를 재활용하여 초음파반응조에서 슬러지를 탄소원으로 전환시켜 생물반응조인 무산소조에 생산. 공급함으로서 무산소조에 질산성질소(NO3-N) 환원에 필요한 탄소원을 안정적이고도 지속적으로 공급해줌으로써 질소제거효율을 극대화시키고 혐기성 조건하에서 용출된 인을 호기성 조건하에서 미생물에 의해 인을 섭취시킴으로서 탈린을 시키는 일석이조의 고도처리기술과 그 조건을 찾고자 하였다.
본 발명은 초음파 기술를 이용하여 부산물인 잉여슬러지를 재활용하여 슬러지 발생량을 줄일 뿐 아니라 우수한 탄소원을 생산하는 기술을 제공하며, 고가의외부 탄소원(메탄올등)의 공급 없이도 탈질을 원활하게 수행시킬 수 있는 하 ·폐수고도처리의 경제성과 환경성을 제고시키는 방법과 장치를 제공하고자 한다.
본원 발명사상을 구현하기 위하여 초음파처리를 이용하여 슬러지를 탄소원으로 전환 및 생산하기 위한 초음파반응장치의 구성은 반응수조, 혼합장치, 초음파발생장치, 잉여슬러지 폐기라인으로부터 초음파 반응조로 잉여슬러지를 이송하는 펌프, 계량기, 배관 및 밸브 등의 이송장치와 초음파로 파괴된 탄소원을 무산소조로 보내는 정량펌프 및 배관라인 등 슬러지 탄소원 공급장치 등으로 이루어진다.
본 발명은 하수나 오 ·폐수중의 영양소를 제거하기 위해 사용하는 혐기조-무산소조-호기조(A2/O)로 구성된 공정에서 유입원수에 포함된 탄소원이 혐기조에서 반송수중의 질산성질소를 환원시키거나 인을 용출시키는데 소모되어 무산소조에서 탄소원 고갈로 탈질이 어려워 외부 탄소원을 필요로 하는 문제점을 오. 폐수처리시 필연적 부산물인 잉여슬러지를 이용하여 초음파 슬러지 탄소원을 만들어 공급함으로써 효과적이며 경제적으로 해결할 수 있는 기술을 제공하고자 한다. 또한 무산소-무산소-호기-호기(A/O)로 이루어진 공정에서도 부족한 탄소원을 초음파 슬러지탄소원이 보충하여 탈질효율을 대폭 개선할 수 있는 기술을 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 처리과정에서 생산되는 슬러지를 대폭 줄여 환경친화적인 방법으로 해결하는 기술을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명인 초음파슬러지탄소원을 이용한 하 ·폐수고도처리공법의 개략적인 공정구성도 이다.
도 2는 본 발명인 초음파슬러지탄소원을 이용한 하·폐수고도처리공법의 또 다른 공정구성도 이다.
도 3은 본 발명의 초음파반응장치의 개략적인 구성도 이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1. 혐기조 2. 무산소조
3. 호기조 4. 침전조
5. 초음파반응조 6. 펌프
7. 외부반송라인 8. 내부반송라인
9. 슬러지이송라인 10. 초음파탄소원공급라인
가. 무산소조 나. 무산소조
다. 호기조 라. 침전조
마. 초음파반응조 바. 펌프
사. 외부반송라인 아. 내부반송라인
자. 슬러지이송라인 차-1 초음파탄소원공급라인
차-2. 초음파탄소원공급라인
a. 유량조절밸브 b. 정량펌프
c. 혼합기 d. 반응수조
e. 진동자 f. 전극밸브
g. 발진기(교류전원공급장치) h. 전선케이블
i. 스러지유입밸브 j. 계량기 k. 슬러지이송펌프
1. 슬러지탄소원 공급라인 m. 슬러지이송라인 n. 진동판
본원 발명은 하수나 오 ·폐수의 고도처리과정에서 상기 목적을 달성하기 위하여 초음파반응을 이용하여 슬러지를 탄소원으로 전환시키고 이 탄소원을 생물반응조에 재순환 시켜 탈질 및 탈린의 제거효율을 향상시키는 초음파공법에 관한 것이다.
본원은 하수 또는 오. 폐수 처리공정을 통하여 질소, 인, 유기물 등의 난분해성 물질을 처리하기 위한 생물학적 고도처리공정에서 발생하는 슬러지를 감량화하고 이를 탄소원으로 재활용하기 위한 방법에서 혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조-호기조-호기조(A/O)로 구성되는 생물반응조에 별도의 초음파반응조를 설치하고, 침전조로부터 배출되는 잉여슬러지의 20∼50%를 이송받아 초음파를 조사시켜 슬러지(미생물)을 파괴시키고 미생물 체내에 있는 유기물(SCOD)을 용출시켜 생물반응조의 무산소조에 탈질에 필요한 탄소원으로 재공급 시킴으로 별도의 외부 탄소원 공급없이 탈질, 탈인, 유기물 제거 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량화 및 탄소원으로 재활용하는 하 ·폐수 고도처리방법이다.
본원에서의 초음파반응조의 운전조건은 이송된 슬러지에 총출력 200W∼2000W, 단면적당 출력0.14W∼1.29W, 음행주파수는 20kHz이상, 음향강도 1kW/m2이상인 초음파를 5시간 이상 조사하여 슬러지를 파괴하여 미생물 체내에 있는 유기물(SCOD)을 용출시키는 것을 특징으로 하는 하,폐수 고도처리방법이다.
본원 발명은 혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조- 호기조-(A/O)로 구성되는 오. 폐수처리시스템의 생물반응조에 별도의 초음파반응조가 설치되어 발생되는 슬러지를 감량화하고 이를 탄소원으로 재활용하기 위한 하·폐수고도처리장치에 관한 것으로 초음파반응조는 스테인레스재의 반응수조, 발진기(;교류전원발생장치), 진동자, 진동판, 전선케이블 및 전극, 혼합기, 잉여슬러지 이송장치인 슬러지이송라인 및 슬러지유입밸브, 슬러지이송펌프, 계량기와 슬러지탄소원 공급장치인 정량펌프 및 슬러지탄소원공급라인, 유량조절밸브 등으로 구성되며, 반응수조 밑면에 진동발열에 의해 접착면이 떨어지지 않도록 단자를 결합시켜 볼트로 전체를 일체화시킨 진동자가 설치되고, 이들 진동자는 전선케이블 및 전극에 의해 발진기(교류전원발생장치)간에 유기적으로 연결되고 200w∼2000w범위로출력이 조절되어 반응수조내에서 초음파가 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 고도처리장치를 제공한다.
본원의 기술사상을 구현하기 위하여 제시된 도면과 함께 본원 발명을 상세히 설명하고자 한다.
혐기조(1)-무산소조(2)-호기조(3) 또는 무산소조(가)-무산소조(나)-호기조(다)-호기조(라)로 구성된 생물반응공정에서 별도의 초음파반응조(5 또는 마)를 설치하고, 펌프(k), 계량기(j), 슬러지이송라인(m) 및 슬러지유입밸브(i)로 이루어진 슬러지 이송장치를 이용하여 잉여슬러지의 20∼50%정도를 초음파반응조(5 또는 마)로 이송하고, 이송된 슬러지에 대하여 5시간 이상 초음파조사를 하여 슬러지 세포막을 파괴시켜 슬러지(미생물)체내에 있는 유기물(SCODMn)을 용출시킨다. 초음파반응시간은 실시예 2)에서 보듯이 4시간 이내에서는 SCODMn증가율이 미미하여 유효성이 낮으므로 5시간 이상 반응시켜 용출되는 유기물(SCODMn)량을 증대시켜야 탄소원공급과 탈질효율을 제고시킬 수 있음을 확인 하였다.
용출된 유기물(SCODMn)은 정량펌프(b) 및 슬러지탄소원공급라인(1),유량조절밸브(a) 등 슬러지탄소원 공급장치에 의해 상기 생물 반응공정의 무산소조(2 또는 가,나)로 공급되어 탈질에 필요한 탄소원으로 활용되어 질소제거효율을 극대화시킨다. 상기 방법으로 초음파를 이용하여 슬러지를 파괴시켜 탈질에 필요한 에너지원을 초기 SCODMn농도보다 약 100배 이상 증가시켜 무산소조의 탄소원으로 이용하여 탈질효율을 극대화시킨다.
상기 초음파반응조의 운전조건을 구체적으로 설명하면 초음파반응조로 이송된 슬러지에 총출력 200W∼2000W, 단면적당 출력0.14W∼1.29W, 음행주파수는 20kHz이상, 음향강도 1kW/m2이상인 초음파를 조사하여 슬러지(미생물)을 파괴하여 슬러지(미생물) 내에 있는 유기물을 용출시켜 무산소조(2 또는 가,나)의 탈질 탄소원으로 사용한다.
초음파반응조의 구성은 스테인레스재의 반응수조(d)를 사용하였고, 발진기(g;교류전원발생장치), 진동자(e), 진동판(n), 전선케이블(h) 및 전극(f), 혼합기(c), 잉여슬러지 이송장치인 슬러지이송라인(m) 및 슬러지유입밸브(i), 슬러지이송펌프(k), 계량기(j)와 슬러지탄소원 공급장치인 정량펌프(b) 및 슬러지탄소원공급라인(1),유량조절밸브(a) 등이 유기적으로 결합되어 구성되어 질 수 있다.
초음파반응조 밑면에 진동발열에 의해 접착면이 떨어지지 않도록 볼트로 전체를 관통하여 일체화시킨 볼트체결형 진동자(e)가 설치되고, 전선케이블(h) 및 전극(f)에 의해 이들 진동자(e)와 발진기(g;교류전원발생장치)간에 유기적으로 연결되어 200w∼2000w로 출력조절이 되는 초음파장치가 이용 될 수 있다.
상기 반응수조내에서 초음파가 발생되고, 발생된 초음파를 반응수조(d)로 이송된 잉여슬러지에 상기와 같은 반응조건으로 5시간 이상 초음파를 조사함으로써 미생물(슬러지)을 파괴하여 미생물체내에 있는 유기물(SCODMn)을 용출시켜 무산소조의 탄소원으로 활용하여 탈질효율을 제고시키는 방법과 장치를 제공한다.
초음파반응에 의한 슬러지탄소 생산과정은 액체매질(하폐수)에 초음파를 조사할 경우 공동화(cavitation)현상을 일으키며 이때 발생된 공동화기포(cavitation bubble)는 핵 형성, 기포로의 성장, 그리고 충분히 성장한 기포의 파열과 같은 생성과 소멸을 반복하게 된다. 기포가 성장하여 파괴될 때 기포내의 고온 ·고압의 가스가 순간적으로 방출되면서 열분해(pyrolysis)와 OH radical과 같은 강한 산화성 물질의 생성이 이루어진다. 공동화 기포들의 충격파에 의한 높은 온도와 에너지를 이용하여 잉여슬러지의 미생물을 파괴하여 세포내 유기물(SCODMn)이 용출되고 이것을 탈질시 무산소조의 탄소원으로 사용할 수 있도록 하는 방법과 장치를 제공하고자 하는 것이다. 한편 본 발명의 상기 공정 중 호기조에는 활성탄입자를 고정화시킨 카본폴리에스터담체를 충진하여 질화세균를 고정화시켜 질소제거효과를 향상시킬 수도 있다.
본원 발명의 실제 구현되는 예를 실시예를 통하여 이해를 돕고자 한다.
실시예 1)
국내 C하수처리장에서 아래와 같은 조건으로 초음파슬러지탄소원을 이용한 처리공정의 각 오염물질별 제거성능을 조사 실험하였다.
혐기조, 무산소조, 호기조, 초음파조로 구성된 공정에서 수온은 20.2∼8.2 , HRT 7.39∼5.39hr, BOD용적부하 평균값은 0.29kg/m3·day, F/M비는 0.09(kg ·BOD/kg ·MLSS · d)로 운전하였을 때의 오염물질 제거효율을 ＜표 1＞ 에 나타내었다. 오염물질의 평균 제거효율은 BOD의 경우 79.5mg/ℓ에서 8.49mg/ℓ로 89.3%, CODMn은 51.1mg/ℓ에서 9.16mg/ℓ로 82.1%, T-N은 32.1mg/ℓ에서 9.47mg/ℓ로 70.5%, T-P는 3.04mg/ℓ에서 1.45mg/ℓ로 52.4%, TSS은 65.2mg/ℓ에서 6.68mg/ℓ로 89.8%의 제거효율을 보였다.
＜표 1＞ 초음파슬러지탄소원을 이용한 처리공정의 각 오염물질별 제거성능
실시예 2)
본 배치실험에서는 J하수처리장의 슬러지에 초음파를 조사하여 유기탄소원으로의 이용가능성을 batch 실험을 통해 알아보았다. 실험에 사용한 초음파장치는 미생물을 파괴하기 위한 방법으로 수조밑면에 5개의 초음파 진동자를 부착시키고 상방향으로 초음파를 방출하는 수조 일체형을 사용하였으며, 실험에 사용된 초음파기 사양은 장치내부크기는 400(L) 350(W) 255(H)(mm), 외부 크기는 480(L) 475(W) 500(H)(mm), 용량은 35,7ℓ, 주파수는 28∼40khz, 출력은 600W를 갖추고 있다. 실험방법은 J하수처리장의 반송슬러지를 35.7ℓ의 초음파조에 넣고 정해진 시간별로 시료를 채수하여 SCODMn, PO4-P 농도 증가량을 3차에 걸쳐 조사하였다. 초음파에 의해 미생물세포를 파괴하여 탄소원으로서 가능여부를 파악한 본 배치 실험에서는 슬러지 MLSS에 따라 초기 SCODMn의 농도가 약간의 차이는 있지만 초음파 조사시간에 따른 SCODMn의 증가량은 ＜표 2＞ 에서 보듯이 시간에 따라 비례적으로 SCODMn의 농도가 증가하는 경향을 보이고 있으며 6hr일 때 가장 많은 증가율을 나타냈다.
＜표 2＞ 초음파조사 시간경과에 따른 SCODMn농도변화
본 발명은 하수나 오 ·폐수처리시설인 혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조-호기조-호기조(A/O)의 처리시 발생하는 폐기슬러지 20%∼50%정도를 재활용하여 고도처리공정에서 부족한 탄소원을 생산하여 지속적으로 공급할 수 있다. 본 발명은 무산소조의 탈질을 위하여 외부에서 공급되는 메탄올이나 음식폐기물 발효액 등을 이용하지 않고 하수처리장내의 슬러지를 탄소원으로 재활용할 수 있다. 특히 대부분의 국내 하수처리장 유입하수의 생물학적 산소요구량(BOD)이 대략 60∼13Omg/l 정도로 유기물 농도가 낮은 점을 고려하면 수처리과정의 부산물을 이용하여 초음파슬러지탄소원을 생산공급 함으로써 외부 탄소원 대체효과와 난 분해성 유기물의 탈질효율을 안정적으로 유지할 수 있고 질소제거를 획기적으로 개선하는 효과를 가져올 수 있다.

Claims (3)

  1. 하수 또는 오. 폐수 처리공정을 통하여 질소, 인, 유기물 등의 오염물질을 처리하기 위한 생물학적 고도처리공정에서 발생하는 슬러지를 감량화하고 이를 탄소원으로 재활용하기 위한 방법에 있어서,
    혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조-호기조-호기조(A/O)로 구성되는 생물반응조에 별도의 초음파반응조를 설치하고, 침전조로부터 배출되는 잉여슬러지의 20∼50%를 이송받아 초음파를 조사시켜 슬러지(미생물)을 파괴시키고 미생물 체내에 있는 유기물(SCOD)을 용출시켜 생물반응조의 무산소조에 탈질에 필요한 탄소원으로 재공급시킴으로 별도의 외부 탄소원 공급 없이 탈질, 탈인, 유기물 제거 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량화 및 탄소원으로 재활용하는 하·폐수 고도처리방법
  2. 제1항에 있어서
    초음파반응조의 운전조건은 이송된 슬러지에 총출력 200W∼2000W, 단면적당 출력 0.14W∼1.29W, 음행주파수는 20kHz이상, 음향강도 1kW/m2이상인 초음파를 5시간 이상 조사하여 슬러지를 파괴하여 미생물 체내에 있는 유기물(SCOD)을 용출시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량화 및 탄소원으로 재활용하는 하·폐수 고도처리방법.
  3. 혐기조-무산소조-호기조(A2/O) 또는 무산소조-무산소조-호기조-호기조(A/O)로 구성되는 오. 폐수처리시스템의 생물반응조에 별도의 초음파반응조가 설치되어 발생되는 슬러지를 감량화하고 이를 탄소원으로 재활용하기 위한 하·폐수 고도처리장치에 있어서,
    초음파반응조는 스테인레스재의 반응수조, 발진기(;교류전원발생장치), 진동자, 진동판, 전선케이블 및 전극, 혼합기, 잉여슬러지 이송장치인 슬러지이송라인 및 슬러지유입밸브, 슬러지이송펌프, 계량기와 슬러지탄소원 공급장치인 정량펌프 및 슬러지탄소원 공급라인, 유량조절밸브 등으로 구성되며, 반응수조 밑면에 진동발열에 의해 접착면이 떨어지지 않도록 단자를 결합시켜 볼트로 전체를 일체화시킨 진동자가 설치되고, 이들 진동자는 전선케이블 및 전극에 의해 발진기(교류전원발생장치)간에 유기적으로 연결되고 200w∼2000w범위로 출력이 조절되어 반응수조내에서 초음파가 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량화 및 탄소원으로 재활용하는 하·폐수 고도처리장치.
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