KR200315887Y1

KR200315887Y1 - 폐수처리 장치

Info

Publication number: KR200315887Y1
Application number: KR20-2003-0001720U
Authority: KR
Inventors: 진창숙; 전윤중; 박재규; 주춘성; 김윤관
Original assignee: (주)전테크
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-06-11

Abstract

종래에도 여러 방법에 의한 폐수처리 장치가 있었으나, 이들은 모두 비 경제적인 문제점과 탈질과 폐수의 색을 동시에 처리하지 못하는 문제점이 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 의하여 폐수를 자갈층과 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃)를 충진한 반응조의 하부에서 상향류식으로 유입시키는 폐수처리 장치를 제공하여, 암모니아성 질소를 질산성 질소 및 아질산성 질소로 질산화하면서 호기조건에서 황산화반응에 의해 탈색을 행하고,

무산소조건에서의 황산화반응에 의해 질산성 질소 또는 아질산성 질소를 질소가스로 탈질하며 행할 수 있도록 함과 동시에, 질산성 질소 또는 아질산성 질소가 많을 경우에는 폭기하지 않고 무산소조건을 유지하여 무산소조건에서의 황산화반응에 의해 질산성 질소 또는 아질산성 질소를 질소가스로 탈질을 수행하여 폐수의 질소성분 및 폐수색을 제거하여 폐수를 정화시키는데 그 특징이 있다.

Description

폐수처리 장치{A WASTEWATER TREATMENT DEVICE}

본 고안은 폐수처리 장치에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 폐수를 자갈층과 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃)층을 충진한 반응조의 하부에서 상향류식으로 유입시켜 폐수를 정화하기 위한 폐수 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터 폐수의 정화등에 관하여 많은 기술이 있다.

먼저 질소제거에 관한 종래 기술에 대하여 살펴보고 이후에서 탈색에 관한 종래의 기술에 대하여 살펴보기로 한다.

질소제거에 관한 종래의 기술을 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 폐수 중에 함유되어 있는 질소제거를 위해 가장 많이 이용되고 있는 방법으로는 종속영양미생물을 이용한 질산화와 탈질에 의한 생물학적 질소제거법이 알려져 있다.

이는 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N)가 독립영양미생물에 의해 아질산성 질소(NO₂ ^--N) 또는 질산성 질소(NO₃ ^--N)로 전환하는 과정으로, 암모니아 질소에서 아질산성 질소로 산화될 때는 Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosobacillus등의 미생물이 관여하며, 아질산성 질소에서 질산성 질소로 산화될 때는 Nitrobacter, Nitrosocystis등이 관여한다.

그러나, 독립영양미생물의 증식속도는 종속영양미생물에 비해 매우 늦으며, 미생물증식량도 적다.

Nitrosomonas와 Nitrobacter의 세포생성율은 0.15mg-cell/mg-NH₄ ⁺-N, 0.02mg-cell/mg-NO₂ ^--N이며, 산소소비율은 3.22mg-O₂/mg-NH₄ ⁺-N, 1.11mg-O₂/mg-NO₂ ^--N, 그리고 알칼리도의 감소량은 7.14mg -Alkalinity/mg-NH₄ ⁺-N이다.

즉, 질산화반응은 산소가 필요하며, 다량의 질산화균을 반응조내에 확보ㆍ유지시키지 않으면 안된다.

또한 다량의 알칼리도도 필요하므로 저하되는 pH를 조절하기 위해 pH 완충작용이 요구된다.

여기에 온도, BOD/TKN비, 암모니아성 질소농도 등도 질산화반응에 영향을 준다.

탈질은 용존산소(DO)가 존재하지 않는 상태에서 질산성 질소 또는 아질산성 질소 등이 존재하는 상태(무산소상태; Anoxic condition)에서 Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus등의 종속영양미생물에 의해 질산성 질소나 아질산성 질소가 질소가스(N₂)로 전환되는 과정을 말한다.

탈질은 질산성 질소가 아질산성 질소로 변환하는 과정과 아질산성 질소가 NO와 NO₂를 경유하여 N₂가스로 전환하는 과정으로 이루어진다.

탈질반응에서는 2.3∼3.0mg as CaCO₃/mg-N정도의 알칼리도가 생성된다.

질산화와 탈질을 동시에 수행하는 시스템에서는 질산화에서 저하되는 알칼리도를 어느 정도 높여줄 수 있다.

그러나, 종래의 종속영양미생물을 이용한 탈질반응에서는 전자공여체로서 유기탄소원을 필요로 한다.

현재 가장 일반화되어 있는 질소제거법은 현탁활성슬러지를 이용한 순환식 질산화ㆍ탈질법이다.

이 방법은 무산소조-호기조로 이루어지며 폐수를 순환시킴에 의해 무산소조에서는 탈질, 호기조에서는 질산화가 일어나게 한다.

그러나, 이 방법은 반응조를 각각 별도로 설치하지 않으면 안되므로 넓은 설치부지가 요구되며 호기조 용량을 크게 해야만 한다.

반응조 용적이 작으면서 안정된 처리수를 얻기 위해서 현탁활성슬러지 대신에 활성슬러지 또는 질산화균이나 탈질균을 고정화한 담체를 충진하는 방법도 이용되고 있다. 그러나, 담체비용이 높다는 단점이 있다.

단일조에서 질산화ㆍ탈질을 행하는 방법으로는, 회분식 활성슬러지법(SBR process)이 있다.

이 공정은 활성슬러지법의 변법으로 [유입-반응-침전-방류-대기]의 5과정을 하나의 반응조에서 순차적으로 행하여 침전공정에서는 폭기를 중지하여 무산소조를 만들어 탈질을 수행한다.

이 공정은 장치가 간단하고 유지관리가 용이하며 설치 및 운전비용도 낮다는 이점이 있다.

다만 반응조에 스컴이 축적되기 쉬우며 상등수의 배출장치가 필요하다.

회분식 활성슬러지법(SBR)처럼 펙키지화를 목표로 하여 단일반응조식의 질소제거장치로서 개발된 장치를 도1에 도시하였다.

그리고, 위에 기술한 어떤 방법도 질소농도가 높으면서 유기물농도가 낮은, 즉 C/N비가 낮은 폐수인 경우에는, 질산화에 필요한 산소공급에 많은 에너지가 요구되며, 탈질을 위해서는 전자공여체를 첨가하지 않으면 안된다.

일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 것은 메탄올이다.

그러나, 메탄올 첨가의 경우에는 적절한 첨가량의 제어가 곤란하고 메탄올 자체의 독성때문에 처리수에 메탄올이 잔존해서는 안된다.

양은 처리해야할 질소량의 3배이상이 필요하며 유지비용도 무시할 수 없다.

상기 기술한 단점을 보완한 새로운 기술로 최근 주목받고 있는 것이 황을 이용한 탈질법이다.

황을 이용한 탈질은 Thiobacillus denitrificans로 대표되는 황산화미생물이 최종수용체로서 NO₂ ^-, NO₃ ^-, NO, N₂O를 사용하면서 일어나는 탈진반응이다.

황탈질반응의 최종산물은 SO₄ ^2-로 O₂, NO₂ ^-, NO₃ ^-, NO, N₂O가 황산화의 최종수소수용체로 사용되나, 최종 수소수용체로서는 NO₂ ^-나 NO₃ ^-보다 O₂를 선호하므로 황탈질반응은 O₂가 존재하지 않고 NO₂ ^-나 NO₃ ^-가 존재하는 무산소상태에서만이 기대할 수 있다.

T. denitrificans는 절대화학독립영양미생물로 CO₂, HCO₃ ^-, CO₃ ^2-등의 무기탄소를 탄소원으로 이용하여 생육한다.

T. denitrificans의 황산화반응에서는 S⁰, S₂ ^-, S₂O₃ ^2-, S₄O₆ ^2-, SO₃ ^2-가 수소공여체로서 이용되므로 산화수가 적은 황화합물이 탈질효율이 높다.

T. denitrificans에 의한 황탈질반응에 있어서 수소수용체로서 황화합물의 비용을 전자 당량당 약품비용으로 비교한 결과 S⁰가 가장 경제적인 수소공여체라고 보고되어 있다(Bisogni, J. J.r. Driscoll, C. T. Jr. : Denitrification using thiosulfate and sulfide, J. Environ. Eng. Div. Proc. ASCE, Vol. 103, p. 593~604(1977)).

S⁰는 자원이 풍부하고 가격이 저가이며, 저장이 쉽고 취급성이 좋으며, 독성이 없는 등의 장점이 있으나, 물에 쉽게 용해되지 않는다는 단점이 있다.

그리고 황탈질미생물은 응집성이 없어 미생물의 집적과 고액분리가 어렵다고 알려져 있다(橋本奬, バイオテクノロジ-活用の高機能型活性汚泥法).

또한 황산화반응의 최종산물인 SO₄ ^2-가 pH를 저하시키는 문제도 있다.

국내의 황을 이용한 탈질 기술로는 (주)화인프로텍의 응집침전 및 입상황을 이용한 생물막여과 하수처리기술, (주)현대중공업의 황탈질공정을 이용한 알칼리도 첨가형 하 폐수 고도처리기술, (주)동명산업의 SPAD공법이 있다.

이들 공정들은 황을 이용한다는 면에서는 유사하나 각각 다르다.

상기 (주)화인프로텍의 경우에는 입상황(S⁰)를 충진시킨 무산소반응조에 폐수를 하향류(Down-Current)로 유입시키고, 탈질반응시 소모되는 알카리의 일부를 보충해주기 위하여 정량펌프로 일정량씩 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 생물막여과(질산화조)의 처리수가 입상황탈질조로 이송되는 배관에 라인혼합(Line Mixing)하는 방식으로 혼합되도록 투입하여 사용하고, 알카리제의 투입은 pH와 연동운전으로 투입한다고 한다.

그리고 (주)현대중공업의 경우에는 입상황(S⁰)를 충진시킨 황탈질조에 폐수를 상향류(Up-Current)로 유입시키고, 탈질반응시 소모되는 알카리의 일부를 보충해주기 위하여 알칼리도 물질 충전조를 두어 석회석, 조개껍질, 굴껍질, 계란껍질, 돌로마이트, 탄산마그네슘 등을 포함한 탄산계 알칼리도 물질을 충전하고 용출된 알칼리도 물질을 정량펌프로 황탈질조에 투입시킨다고 한다.

(주)화인프로텍과 (주)현대중공업의 황탈질공정은 알칼리도 물질을 외부에서 투입하며, (주)동명산업의 경우에는 알칼리도 물질을 외부에서 투입하지 않고 입상황과 석회석을 층으로 충진한 황 접촉조에 메탄올을 투입하여 독립영양 탈질과 종속영양 탈질을 동시에 이용하고자 한 공법이다.

이러한 황을 이용한 공법은 일본국 공개특허 평4-9119호에도 나타나 있는데 이는 폐수중의 질소와 인을 동시에 제거하는 기술로 기존의 호기-혐기활성슬러지법에 황을 첨가하여 황탈질을 행한 것이다.

상기 기술한 황탈질공법들은 기존의 황탈질공법의 탈질시 알칼리도가 파괴되며 특히 고농도의 질산성질소를 함유하고 알칼리도가 낮은 폐수의 경우 pH가 떨어져 탈질이 더 이상 진행되지 않는다는 단점을 보완하기 외부에서 알칼리도 물질을 투입하거나, 메탄올을 소량 투입하거나, 반응조 내에 황과 함께 충진시키는 방법을 채택한 것이다.

그러나 외부에서 알칼리도 물질이나 메탄올을 투입 시 반응조 내부에 황만이 존재하므로 초기 적용 시 황탈질균의 보유가 어려우며, 투입되는 알칼리도가 낮을 경우에는 탈질이 안 되며 SO₄ ^2-생성량이 많아지면서 pH가 낮아져 탈질이 더 이상 진행되지 않는 단점이 있다.

특히 질산성질소나 아질산성질소의 농도가 높은 경우에는 탈질이 곤란한 단점이 있다.

그리고 투입되는 알칼리도와 용출되는 황의 비율이 맞지 않을 경우 알칼리도 물질중의 Ca²⁺와 황이 산화되면서 생성되는 SO₄ ^2-이 반응하여 석고(CaSO₄)를 형성하여 바닥에 가라앉아 굳게 되면서 유입을 방해하는 문제점이 있다.

다음으로 탈색에 관한 종래의 기술을 살펴보면 다음과 같다.

폐수의 탈색에 관한 기술로는 이온교환처리법, 산화분해법, 자외선조사법, 과산화수소 첨가 자외선조사법 등이 있다.

최근에는 활성탄흡착법이나 오존주입법을 이용한 탈색처리도 행해지고 있다.

그러나, 이들 방법은 약품비 등의 비용이 많이 들며 전력비용도 높다는 문제점이 있다.

이러한 문제점의 해결을 위해 처리비용이 낮은 방법으로는 토양흡착법이 있으나 토양의 폐쇄문제와 사용 후의 토양교환이 어렵다는 단점이 있다.

막여과법의 경우에는 원래 음료수의 색 제거를 위한 기술로 원수의 색 농도가 높을 때는 응집제를 첨가한 후에 막여과 행하던가 활성탄처리를 추가하지 않으면 안되는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 종래의 선행기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 고안은 다음과 같은 특징이 있다.

질산성질소 및 아질산성질소를 함유한 C/N비가 낮은 폐수, 즉, 원래부터 유기물농도가 낮고 질소농도(특히 질산성질소나 아질산성질소)가 상대적으로 높은 폐수나 폐수처리과정에서 유기물은 제거되었으나 질소는 거의 제거되지 않고 배출되는 폐수, 예를 들면, 혐기공정을 거친 축산폐수, 화학공장 폐수, 도금폐수, 매립지 침출수, 농업배수, 양식장 폐수, 퇴비화시설의 배출수, 질산성질소에 오염된 지하수 등의 질소제거는 믈론이고 동시에 폐수의 색 제거를 위한 장치를 제공하기 위함에 있다.

이러한 것은 황산화반응 경로에서 생성되는 아황산이온(SO₃ ^2-)이 환원성을 지니고 있으며, 이 환원력이 표백에 이용되고 있는 점에 착안하여 황산화균의 황산화반응을 이용하여 질소 제거 뿐 아니라 탈색도 가능하게 하기 위하여 폐수를 자갈층과 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃)를 충진한 반응조의 하부에서 상향류식으로 유입시키는 폐수처리 장치를 제공함으로서 가능하였다.

도 1은 본 고안의 장치를 단면으로 도시한 구성도,

도 2는 본 고안의 실시예에 의해 얻은 pH의 변화를 나타낸 그래프,

도 3은 본 고안의 실시예에 의해 얻은 총질소(T-N)와 화학적산소요구량(COD_cr)의 변화를 나타낸 그래프,

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 의해 얻은 pH의 변화를 나타낸 그래프.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1: 자갈층 2: 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃)층

3: 유입배관 4: 펌프

5: 공기유입관 6: 송풍기

7: 배츨구 8: 가스배출구

9: 스틸망 10: 반응조

이하 본 고안의 폐수 처리 장치에 대하여 첨부한 도면 도 1에 의하여 설명을 하고, 이러한 장치를 이용한 폐수처리에 대하여 실시에 의하여 설명한다.

일정한 크기를 가진 반응조(10)의 하단에 폐수 유입배관(3)과 펌프(4)를 구성하여 상기 반응조(10)의 하부에서 폐수를 유입할 수 있도록 하고, 상기 반응조(10)의 내부에는 반응조바닥(11)에서 일정한 간격을 두고 스틸망(9)를 설치한다음 상기 스틸망(9)의 상단에 자갈층(1)을 형성하고, 상기 자갈층(1)의 상단에는 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃: SC pellet)를 적층한 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃: SC pellet)층(2)을 구성한다.

그리고 상기 반응조의 상단에는 가스배출구(8)와 측면에 처리수 배출구(7)를 구성한다.

그리고 폐수의 종류에 따라 공기의 공급이 필요한 경우를 위하여 공기유입관(5)을 상기 반응조(10)의 하단에 설치하여 송풍기(6)에 의한 공기의 공급을 행할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 본 고안의 폐수처리 장치는 폐수를 펌프(4)의 작동을 통하여 폐수 유입배관(3)을 통해 반응조(10)의 하부에서 상향시키는 방법을 통하여 공급한다.

이러한 폐수는 스틸망(9)의 상단에 적층된 자갈층(1)을 통과하면서 1차 정화 및 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃: SC pellet)층(2)을 통과하면서 2차로 정화되게 된다.

이때 폐수와 황과 탄산칼슘의 혼합체와의 화학반응에 의해 발생된 N₂를 포함한 공기는 가스배출구(8)를 통하여 배출되고, 정화된 처리수는 배출구(7)를 통하여 배출하게 된다.

이때 폐수의 종류에 따라 공기의 공급이 필요한 경우에는 송풍기(6)로 송풍하는 방법에 의하여 공기를 공기유입관(5)을 통해 상기 반응조(10)의 내부로 공급하게 된다.

이러한 본 고안의 폐수처리 장치의 실시에 대해 다음의 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

실시예 1

혐기공정처리후의 축산폐수

처리대상 원수는 UASB공법으로 혐기처리한 후의 양돈폐수를 이용하였다.

식종원으로는 축산폐수처리시설의 활성슬러지(MLSS : 6,000mg/L)를 채취하여 상기한 폐수 유입배관(3)을 통해 반응조(10)의 저부에서 상향시키는 상향류식으로8시간동안 유입시켰다.

이러한 상태에서 20여 일간 적응시킨 후, 본 실험을 수행하였다.

혐기처리후의 양돈폐수의 경우, 암모니아성질소(NH₄-N)농도가 높기 때문에 질산화와 탈질, 그리고 탈색이 필요하므로 간헐폭기방식으로 운전하였다.

원수성상은 표 1과 같다.

표1.원수성상(혐기성처리후의양돈폐수)

	pH(-)	Color(U)	TOC(mg/L)	T-P(mg/L)	PO₄ ^2--P
Range (범위)	7.3∼7.7	96.5∼1423	258∼354	92.6∼138.9
Average (평균)	-	1201	323.1	112.4
	T-N(mg/L)	NH₄ ⁺-N(mg/L)	NO₃ ^--N(mg/L)	NO₂ ^--N(mg/L)	SO₄ ^2--S(mg/L)
Range (범위)	228.6∼434.7	213.8∼330.1	5.5∼5.6	ND*	17.3∼39.0
Average (평균)	314.5	276.9	5.5	ND*	23.7

* ND : 검출 안 됨

처리 후의 유출수성상중 pH의 변화는 도 2에 도시하였다.

그리고 T-N, NH₄ ⁺-N, T-P, PO₄ ^2--P, TOC, 그리고 폐수의 색(Color)의 제거효율은 표 2에 나타내었다.표 2. 혐기성처리후 양돈폐수의 본 고안 장치의 적용후의 처리효율(HRT : 8 hr)

색제거율	T-N제거율	NH₄ ⁺-N제거율	T-P제거율	PO₄ ^2--P제거율	TOC제거율
62.73%	54.31%	61.38%	68.22%	64.13%	78.20%

HRT 8시간으로 간헐폭기한 결과 표 2에 나타낸 것 같이, T-N, NH₄ ⁺-N, T-P,

PO₄ ^2--P, TOC, 그리고 폐수의 색(Color)이 50%이상 제거되었다.

이때 제거효율을 높이기 위해 HRT를 12시간으로 운전한 결과, 표 3에 나타낸 것과 같이 전체적으로 70%이상의 제거효율을 보였다.

표 3. 혐기성처리후 양돈폐수의 본 고안 장치 적용후의 처리효율(HRT : 12 hr)

색제거율	T-N제거율	NH₄ ⁺-N제거율	T-P제거율	PO₄ ^2--P제거율	TOC제거율
70.64%	73.58%	71.53%	80.14%	76.42%	72.72%

실시예 2

화학공장폐수

화학공장에서 배출된 폐수를 상기한 실시예1과 동일한 방법으로 상기한 폐수 유입배관(3)을 통해 반응조(10)의 저부에서 상향시키는 상향류식으로 공급한 다음, 화학공장에서 배출된 폐수의 경우 착색문제가 거의 없으므로 질소제거만을 목적으로 무산소조건으로 운전하였다.

슬러지 식종 후 2일간 순응시킨 뒤, HRT 12시간으로 운전한 결과를 표 4에 나타내었다.

표 4. 화학공장폐수의 본 고안 장치 적용후의 처리효율(HRT : 12 hr)

Time(days)	pH	T-N(ppm)	T-N(%)	NH₄ ⁺-N(ppm)	NH₄ ⁺-N(%)
원수	7.4	132	-	40.22	-
2.5	7.2	42	68.18	17.67	56.07
3.5	7.2	39	70.45	16.32	59.42
4.5	7.2	36	72.73	16.78	58.28
5.5	7.3	35	73.48	13.98	65.24

pH는 중성에서 거의 변화가 없었으며 T-N제거율은 약 70%로 시간이 경과할수록 제거율은 증가하였다.

NH₄ ⁺-N 역시 시간 경과에 따라 제거효율이 증가되었다.

통상적으로 황을 이용한 탈질공법의 경우 탈질만 일어나고 질산화(암모니아질소 제거)는 거의 일어나지 않는다.

그러나 본 고안의 장치를 이용한 경우에는 표 3에서 보여주는 것과 같이 간헐폭기한 조건(암모니아 제거율 : 약 70%)뿐만 아니라 표 4에서 보여주는 것과 같이 무산소조건에서도 암모니아의 제거가 약 60%정도 일어난다.

이것은 반응조내의 pH 등의 조건이 황산화탈질균만을 위한 것이 아니라 질산화균 등도 존재할 수 있는 조건이 되기 때문이다.

즉 본 고안은 장치를 이용한 탈질(질산성질소 및 아질산성질소의 제거)뿐만 아니라 질산화(암모니아성질소의 제거)에도 매우 유리한 획기적인 공법이라고 할 수 있다.

또한 상기 결과에서 볼 때 초기에 식종슬러지의 순응기간(표 4에서는 약 2일)을 좀더 길게(약 2주정도) 한다면 좀더 제거효율을 높일 수 있으리라 사료된다.

실시예 3

반도체생산 공장폐수

반도체 생산 공장폐수의 경우에는 처리해야 할 유입원수의 T-N농도가 약 450ppm으로 NO₃ ⁺-N이 대부분을 차지하고 있으며, COD_Cr농도가 약 800mg/L이었다.

상기한 실시예 1의 경우와 같이 공급하여 2일간 처리대상 폐수를 유입시켜 적응시킨 후, HRT 24시간으로 하여 10일간 운전하였다.

그 결과 도 3에 나타낸 것과 같이 시간이 경과할수록 T-N과 COD_Cr이 감소되어 10일후에는 90%이상의 제거율을 보였다.

도 4에 나타낸 pH변화를 보면 유입수의 pH는 6.8∼7.2였으나 본 고안의 황산화탈질조를 거친후의 처리수는 7.5∼8.0으로 약간 증가하였다.

통상적으로 황탈질반응의 경우, 시간경과에 따라 pH가 저하되어 황탈질성능이 저하되거나 더 이상 탈질이 이루어지지 않는다는 점이 큰 단점으로 알려져 있다.

그러나 도 4, 그리고 도 2에서 보여주듯이 본 고안에서는 이러한 문제점을 해결하고 있을 뿐만 아니라 오히려 pH가 상승하였다.

이는 충진 담체인 상기 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃: SC pellet)의 특성상 용출되는 SO₄ ^2-이온, Ca²⁺이온, 그리고 CO₃ ^2-이온의 양이 균형을 이루고 있기 때문이라고 사료된다.

실시예 4

가. 도금폐수(통합 폐수처리장에 유입된 도금폐수)

도금공단의 통합폐수처리장에 유입되는 폐수는 각 업체에서 금속 산처리 공정에서 사용하고 있는 질산에 의해 질소 농도가 높고 농도 및 량의 변동이 크다. 이러한 폐수를 상기한 실시예 1과 같이 공급하고, HRT 12시간으로 운전한 결과, 표 5에 나타낸 것과 같이 질소제거효율은 약 56.87 %였다.

COD_Cr의 경우에는 약 48.78%가 제거되었다. 이 결과로부터,

HRT를 좀더 길게(약 12시간)하고 황산화탈질균의 실폐수 적응기간을 조금 더 길게 한다면 기존 폐수처리공정에 본 공정을 추가할 경우, 안정적인 질소 및 유기물제거가 가능하리라 판단된다.

표 5. 도금폐수의 본 고안 장치의 적용에 의한 처리결과 ( HRT : 6 hr )

항 목	배출허용기준	유입수	유출수	제거율(%)
pH	5.8∼8.6	6.8	7.7	-
COD_Cr	130	164	84	48.78
T-N	60	211	91	56.87
NH₃ ⁺-N	-	3.2	9.06	-
NO₂ ^--N	-	11.24	0	100
NO₃ ^--N	-	164.95	22.89	86.12
PO₄ ^2--P	-	0.27	0.55	-
T-P	8	1.34	1.06	20.90

나. 도금폐수(금속 가공과정에서 발생된 도금공정후의 폐수)

금속을 가공하는 과정에 도금공정이 있는 곳의 폐수를 채수하여 상기한 실시예1의 방법고 동일하게 공급함 다음, 4시간(HRT)동안 운전한 결과를 다음의 표 6에나타내었다.

운전 결과 총질소 및 중금속 제거에 높은 처리효율을 나타냈으며 처리 후 수질은 규제기준을 안정적으로 달성하였다.

이 공장에서는 크롬(Cr)도금을 하므로 T-Cr도 분석해 본 결과, 약 65%의 제거율을 보였다.

즉, 중금속도 제거할 수 있는 가능성을 보여주었다.

표 6. 금속가공공장의 도금공정배출수의 본 고안 장치의 적용 후의 처리결과

(HRT: 4 hr )

	pH	TN	NH₃ ⁺-N	NO₂ ^--N	NO₃ ^--N
유입수	8.4	98.2	3.5	3.5	81.0
유출수	8.0	46.6	12.4	3.9	30.3
제거율(%)	-	53.0	-	-	62.6
	COD_Cr	T-P	PO₄ ^2--P	SO₄ ^2-	Cr
유입수	38.0	0.3	0.0	609.5	1.77
유출수	20.0	0.1	0.0	687.3	0.62
제거율(%)	47.4	54.0	-	-	65

이상 상기에서 살펴 본 바와 같이 본 고안은 단일구조의 반응조에서 아질산까지의 아질산화와 황 탈질에 의한 질소제거, 그리고 황산화반응에 의한 탈색이 동시에 가능하고, 황산화반응에 의한 탈질 및 탈색방법은 비교적 가격이 싸고 다루기 쉬운 황과 탄산칼슘이라는 재료를 이용하여 간단한 운전으로 질소와 색이라는 곤란한 문제를 동시에 해결하고 있는 매우 경제적이다.

특히, 본 고안은 질소농도 또는 색도가 높고 C/N비가 낮아 종속영양탈질법을 이용하기 곤란한 폐수의 질소 및 색의 제거에 적합하다. 즉, 원래부터 유기물농도가 낮고 질소농도(특히 질산성질소나 아질산성질소)가 상대적으로 높은 폐수나 폐수처리과정에서 유기물은 제거되었으나 질소는 거의 제거되지 않고 배출되는 폐수, 예를 들면, 혐기공정을 거친 축산폐수, 화학공장 폐수, 도금폐수, 매립지 침출수, 농업배수, 양어장 폐수, 질산성질소에 오염된 지하수 등의 질소제거를 위한 방법을 제공함과 동시에 색 제거 방법을 제공하는 매우 유용한 고안임이 분명하다.

Claims

일정한 크기를 가진 반응조(10)의 하단에 폐수 유입배관(3)과 펌프(4)를 구성하여 상기 반응조(10)의 하부에서 폐수를 유입할 수 있도록 하고, 상기 반응조(10)의 내부에는 반응조바닥(11)에서 일정한 간격을 두고 스틸망(9)를 설치하여 그 상단에 자갈층(1)을 형성하고, 상기 자갈층(1)의 상단에는 황과 탄산칼슘의 혼합체(S⁰+CaCO₃)(2)를 적층하고, 상기 반응조의 상단에는 가스배출구(8)와 측면에 처리수 배출구(7)를 구성한 것을 특징으로 하는 폐수처리장치,
제 1항에 있어서,

상기 반응조(10)의 하단에 공기유입관(5)을 설치하여 송풍기(6)에 의해 공기를 공급하는 것을 특징으로 폐수처리장치.