KR20060100698A - 음식물 쓰레기 침출수 처리방법 - Google Patents

음식물 쓰레기 침출수 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 처리과정중 발생하는 침출수를 처리하는 방법으로서 ,
해양투기를 방지하여 2차 환경오염을 방지하도록 음식물 쓰레기 처리과정중 발생하는 침출수를 물리학적 , 생물학적 , 화학적 처리과정을 거쳐 수질환경보전법상 일반 방류수 수질기준에 적합하게 처리하는 것을 목적으로 하며,
이를 실현하기 위하여 폐수를 처리하는 통상의 처리수단을 다음과 같은 단계로 구성함으로서 BOD 150,000㎎/l , TKN 4,500㎎/l , T-P 700㎎/l의 고농도 음식물 쓰레기 침출수를 처리하는 방법을 제시하는 것으로서 자세하게는 ,
침출수중 흙 등의 침전물 및 식용유등의 부상물질을 자연 침강 및 자연부상방법으로 제거하는 단계 ,
용존되어 있는 BOD 및 COD 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 혐기성소화처리(Anaerobic Baffled Reactor, ABR) 단계 ,
혐기성 소화 유출수의 PH를 조정하는 단계 ,
공기를 주입하지 않고 교반방법에 의하여 처리수중의 질소를 제거하기 위한 탈질 단계 ,
폭기조에서 공기를 주입시켜 호기적인 조건하에서 미생물에 의한 유기물을 분해하고 질소화합물을 산화시키는 단계 ,
미생물에 의하여 분해되지 않는 난분해성 물질을 응집 부상에 의하여 처리하는 단계로 구성되며 ,
작금에 문제시 되고 있는 고농도 음식물 쓰레기 침출수를 완벽하게 처리함은 물론 질소(T-N) , 인(T-P)의 제거도 탁월하게 처리할 수 있는 방법이다.
침출수 , 혐기성 소화 , ABR , DAF , 고농도 폐수

Description

음식물 쓰레기 침출수 처리방법{Leachate Wastewater Treatment System of Garbage Composting plant}
도 1은 본 발명의 침출수 전체 처리과정을 나타내는 공정도
도 2은 침출수 처리흐름도
도 3는 1차 처리공정도
도 4은 2차 처리공정도
도 5는 3차 처리공정도
도 6는 4차 처리공정도
도 7은 슬러지 처리공정도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 집수조 2: 1차 침전부상조
3: 1차 유량조정조
4: 구형 혐기성 격벽 반응기(Granular-Bed Anaerobic Baffled Reactor , GRABBR)
5: 2차 침전조 6: 2차 유량조정조
7: 무산소조(Anoxic Tank) 8: 폭기조(Aeration Tank)
9: 3차 침전조 10: 3차 유량조정조
11: PH 조정조 12: 약품반응조
13: 응집조 14: 가압부상조(Dissolved Air Floatation Tank)
15: 슬러지 저장탱크
1a: 원수 이송펌프 2a: 슬러지 수집 싸이크로(CYCLO) 감속모터
2b: 하부슬러지 수집기(Scrapper) 2c: 상부스컴 수집기
3a: 1차 유량조정펌프 4a: 폐수 유입장치
4b: 구형 혐기성 미생물(Anaerobic Microbiology of Granular type) 4c: 격벽(Baffle)
5a: 슬러지 수집 싸이크로(CYCLO)감속모터 5b: 하부슬러지 수집기
5c: 슬러지 반송펌프 6a: 2차 유량조정펌프
7a: PH조정 및 유량확인 탱크 7b: 감속교반기 모타
7c: PH 센서 8a: 내부반송펌프
9a: 슬러지 수집 싸이크로(CYCLO)감속모터
9b: 하부슬러지 수집기 9c: 상부스컴 수집기
9d: 슬러지 반송펌프 10a: 3차 유량조정펌프
11a: 감속교반기 모터 11b: PH 센서
12a: 감속교반기 모터 12b: PH 센서
13a: 감속교반기 모터 14a: 가압펌프
14b: 압력탱크 14c: 부상슬러지 수집기 구동 감속모터
14d: 슬러지 수집기 14e: 처리수 인출 유도파이프
15a: 폐슬러지 이송펌프
본 발명은 음식물 쓰레기의 침출수를 처리하는 방법에 관한 것으로서 , 보다 상세하게는 BOD 150,000㎎/l , TKN 4,500㎎/l , T-P 700㎎/l 이상의 고농도 음식물 쓰레기 침출수를 자연 침강 및 자연부상단계 , 혐기성소화처리단계 , PH조정 단계 , 탈질단계 , 호기성 폭기단계 및, 응집가압부상단계 등으로 이루어지는 음식물 쓰레기 침출수를 처리하는 방법에 관한 것이다.
국내에서 음식물 쓰레기를 재활용하는 사업은 정부 또는 지방자치단체를 통해 활발히 수행되고 있는데 , 이러한 음식물 쓰레기를 재활용하여 사료나 퇴비등으로 재활용하기 위하여 처리하는 과정중 탈수과정ㆍ혐기성소화 과정ㆍ호기성 소화과정에서 탈수여액의 형태와 침출수의 형태(이하 "침출수"로 용어 통일)로 발생된다.
국내에서 음식물 쓰레기 침출수는 일반 오ㆍ폐수와는 달리 오염물질의 농도가 매우 높고 침출수 성상 또한 식용유 , 일반 유기물 , 세제등을 포함하고 있어 분석이 불가능할 정도의 고농도로서 분해가 잘되지 않아 심각한 환경오염의 원인이 되고 있다.
그러나 현재 음식물 쓰레기의 침출수를 처리하는 방법이 실용화 되어 있지 않아 전량 해양투기에 의존하거나 인근 하수처리장과 연계 처리하는데 , 해양 투기는 또 다른 환경오염을 유발하며 항상 국제적인 환경 분쟁의 문제점을 내포하고 있으며 처리비용 또한 많이 드는 문제점이 있고 , 인근 하수처리장과의 연계처리의 경우에 고농도의 침출수로 인하여 하수처리장에 과부하로 작용하여 하수처리장 증설문제를 발생시켜 음식물 쓰레기를 재활용하는데 큰 장애가 되고 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 음식물 쓰레기 처리과정중 발생하는 침출수를 처리하는 방법으로서 ,
해양투기를 방지하여 2차 환경오염을 방지하도록 하고 , 하수처리장 증설 문제를 해결하기 위하여 음식물 쓰레기 처리과정중 발생하는 침출수를 물리학적 , 생물학적 , 화학적 처리과정을 거쳐 수질환경보전법상 일반 방류수 수질기준에 적합하게 처리하는 것을 목적으로 하며,
이를 실현하기 위하여 폐수를 처리하는 통상의 처리수단을 다음과 같은 단계로 구성함으로서 BOD 150,000㎎/l , TKN 4,500㎎/l , T-P 700㎎/l의 고농도 음식물 쓰레기 침출수를 처리하는 방법을 제시하는 것으로서 자세하게는 ,
침출수중 흙 등의 침전물 및 식용유등의 부상물질을 자연 침강 및 자연부상방법으로 제거하는 단계 , 용존되어 있는 BOD 및 COD 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 혐기성소화처리(Granular-Bed Anaerobic Baffled Reactor, GRABBR) 단계 , 혐기성 소화 유출수의 PH를 조정하는 단계 , 공기를 주입하지 않고 교반방법에 의하여 처리수중의 질소를 제거하기 위한 탈질단계 , 폭기조에서 공기를 주입시켜 호기적인 조건하에서 미생물에 의한 유기물을 분해하고 질소화합물을 산화시키는 단계 , 미생물에 의하여 분해되지 않는 난분해성 물질을 응집 부상에 의하여 처리하는 단계로 구성되며 ,
작금에 문제시 되고 있는 고농도 음식물 쓰레기 침출수를 완벽하게 처리함은 물론 질소(T-N) , 인(T-P)의 제거도 탁월하게 처리할 수 있는 방법이다.
본 발명에서는 고농도 음식물 쓰레기 침출수의 주요 오염물질인 생물학적 산소요구량(BOD) , 총 질소(TKN) , 총 인(T-P)에 대하여 완벽하게 처리함은 물론 최초 공사비의 문제보다는 최소 운영비로 운영이 될 수 있는 시스템으로 하기 위하여 , 폐수중에 함유된 모래 , 흙 등을 1차 처리단계에서 자연침강 및 자연 부상을 통하여 처리함으로서 2차 처리공정에 장애를 일으킬 수 있는 문제점을 해결하며 , 2차 처리에서는 고농도 폐수에 대하여 최저 운영비로 고효율의 처리성능을 유지하고 , 효과적으로 메탄가스를 발생시킬 수 있는 혐기성 소화 처리공정중에서 구형 혐기성 격벽 반응기 (Granular-Bed Anaerobic Baffled Reactor , GRABBR )를 적용하며 , 혐기성 소화 반응기의 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 혐기성 미생물의 유실을 최대한 방지할 수 있도록 구형 혐기성 미생물(Granule)을 시스템에 적용하여 처리효율을 향상 시켰고 , 혐기성 처리 공정에 있어서 미처리된 유기성 오염물질 및 질소화합물 (T-N) 에 대하여 완벽하게 처리하기 위하여 폭기조 전단부에 탈질조(무산소조 , Anoxic Tank)를 구성하여 폭기조에서 질산화된 폐수를 탈질조로 내부 반송을 함으로 인하여 탈질조에서 질소가 제거토록 하였고 , 혐기성 처리공정과 호기성 처리공정에서 처리효율이 미미한 총 인(T-P)에 대하여는 약품반응을 통하여 응집시킨 후 가압부상시스템에서 응집된 덩어리(Floc)를 부상 제거하도록 함으로 인하여 완벽하게 폐수를 처리하며 최소 운영비로 폐수처리시스템을 운영할 수 있도록 하였 다. 각 단계별 반응 메카니즘(Mechanism)을 살펴보면 다음과 같다.
혐기성 소화 처리공정의 메카니즘(Mechanism)은 다음과 같다.
1)가수분해 및 발효단계 : 탄수화물 , 단백질 , 지방 등이 용해성 저분자물질로 가수 분해되고 이들은 다시 유기산 , 알콜 , CO2 , H2 , NH3 등으로 발효되는 단계이다. 가수분해단계에서 탄수화물은 글루코스(Glucose) 등의 단당류로 분해되고 , 단백질은 펩타이드(Peptide)결합이 분해되어 아미노산으로 변하며 , 지방은 휘발성 유기산과 글리세롤(Glycerol)로 분해된다. 글리세롤(Glycerol)은 미생물의 작용에 의하여 다시 글루코스(Glucose) 혹은 피루베이트(Pyruvate)로 변하게 된다. 발효 단계에서는 가수분해 시 분해 생성된 물질이 아세테이트(Acetate) , 부티레이트(Butyrate) , 에탄올(Ethanol) , 락테이트(Lactate) , 수소(H2) 및 이산화탄소(CO2)등으로 변한다.
2)아세트산 생성단계 : 이 단계에서는 가수분해 및 발효단계에서 생성된 고분자 유기산 , 프로피온산 , 부트릭산 , 알콜 등이 아세트산과 수소로 전환된다.
3)메탄생성단계 : 아세테이트(Acetate) , 수소(H2) 그리고 이산화탄소(CO2)로부터 메탄이 생성된다. 발효 및 아세트산 생성단계에서 아세테이트(Acetate)는 아세토클라스틱(Acetoclastic) 메탄균에 의해 메탄으로 전환되며 , 수소(H2)는 하이드로지노트로픽(Hydrogenotrophic)균에 의해 메탄으로 변화 된다.
관여하는 미생물로는 구형 혐기성 미생물(Granular Anaerobic Microbiology)로써 혐기성 미생물 상호간의 응집에 의하여 구상(Granular)으로 형성된 결집체이며 , 결집체의 특성은 침전성이 향상되어 상향류식(Up-Flow)식 처리법에서 처리수의 상승속도 및 메탄가스 발생등으로 인한 미생물의 부상을 방지하고 , 모세관(Capillary) 현상을 최대한 방지하여 미생물의 유실을 방지할 수 있고 고밀도로 결집되어 있어 동일 체적에 많은 수의 미생물로 인하여 처리효율을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
탈질조(무산소조)에서 탈질 메카니즘을 설명하면 ,
생물학적 탈질이란 무산소나 혐기성 상태에서 바실러스 종(Bacillus sp.) 및 마이크로스코픽 종 (Microscopics sp.)등의 임의성 미생물이 유기물과 아질산성질소(NO2 --N) 및 질산성질소(NO3 --N)를 각각 전자공여체 및 전자수용체로 사용하여 질소(N2)를 발생시키는 과정을 말하며 일반적으로 탈질균은 종속미생물이므로 외부탄소원이 필요하고 그 반응식을 나타내면 다음과 같다.
O2 + 4H+ + 4e- ?? 2H2O -----------------------------------①
NO3 - + 6H+ + 5e- ?? 0.5N2 + 3H2O -------------------------②
NO2 - + 4H+ + 3e- ?? 0.5N2 + 2H2O -------------------------③
식 ① , ② , ③에 의하여 질산성질소(NO3 --N) 와 아질산성질소(NO2 --N)의 탈질에 필요한 전자공여체인 화학적 산소요구량(COD)를 산출할 수 있으며 , 탈질에 이용되는 전자공여체로는 외부탄소원 , 유입수에 포함된 유기물 , 미생물의 자산화에 의하여 생성된 유기물등을 사용할 수 있지만 본 시스템에서는 유입수에 포함된 유기물을 전자공여체로 사용하기 위하여 폭기조 전단부위에 탈질조를 배치하였다.
포기조에서의 질산화 과정을 살펴보면 ,
생물학적 질산화는 수중의 암모니아성질소(NH4 +-N)가 미생물에 의하여 아질산성질소(NO2 --N) 와 질산성질소(NO3 --N)로 산화되는 과정으로 나이트로소모나스(Nitrosomonas) 와 나이트로박터(Nitrobactor)로 대표되는 7가지의 속의 독립영양균에 의하여 이루어지며 화학식으로 표현하면 다음과 같다.
NH4 + + 1.5O2 ?? NO2 - + 2H+ + H2O ---------------------④
NO2 - + 0.5O2 ?? NO3 - ----------------------------------⑤
NH4 + + 2O2 ?? NO3 - + 2H+ + H2O ---------------------------⑥
화학식 ④의 반응은 나이트로소모나스(Nitrosomonas)에 의하여 반응이 진행되며 화학식 ⑤의 반응은 나이트로박터(Nitrobactor)에 의하여 반응이 진행되고 화학식 ⑥은 전체 반응을 나타내는 화학식이다. 화학식 ⑥에서 수중의 암모니아성질소(NH4 +-N)는 호기성 상태하에서 산화되어 질산성질소(NO3 --N)로 변환됨을 알 수 있다. 변환 된 질산성질소(NO3 --N)는 탈질조로의 내적 반송을 통하여 화학식 ②에 의하여 질소로 변환되어 대기중으로 방출되어 폐수중의 질소가 제거됨을 알 수 있다.
폭기조에서 유기물의 분해과정을 살펴보면 ,
폭기조에서는 산화(이화과정) , 합성(동화과정) , 내생호흡(자기산화)등 세과정이 동시에 일어나게 되는데 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
COHNS(유기물) + O2 + 미생물 ?? CO2 + NH3 + (기타 최종생성물) + 에너지
----------------------------------------⑦
COHNS(유기물) + O2 + 미생물 + 에너지 ?? C5H7NO2(증식미생물 세포)
----------------------------------------⑧
C5H7NO2 + 5O2 ?? 5CO2 + NH3 + 2H2O + 에너지 --------------------⑨
화학식 ⑦은 산화(이화)과정을 나타내며 화학식 ⑧은 합성(동화)과정을 나타내고 , 화학식 ⑨는 내생호흡(자기산화)과정을 나타내고 있다. 유기물이 많을 때는 화학식 ⑦,⑧의 과정이 활발이 진행되어 유기물을 분해하게 되고 유기물이 소진 되었을때는 화학식 ⑨와 같이 내생호흡단계를 거치면서 미생물이 에너지를 확보하게 된다.
PH조정조 , 약품반응조 , 응집조에서의 반응 메카니즘(Mechanism)을 살펴보면 다음과 같다.
Al2(SO4)3ㆍ18H2O + 3Ca(HCO3)2 ?? 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O
--------------------------------⑩
화학식 ⑩에서 불용성 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 젤라틴 모양의 플럭(Floc)으로 , 폐수중에서 천천히 침강 또는 부상하면서 현탁 물질을 쓸어내는 역할을 한다. 폐수중에 인(P)이 포함되어 있을 경우 반응 메카니즘(Mechanism)을 살펴보면 다음과 같다.
Al3+ + PO4 3- ?? AlPO4 -------------------------------------------⑪
화학식 ⑪에서와 같이 불용성 인산알루미늄(AlPO4)의 형태로 플럭(Floc)을 현성하여 침강 또는 부상하게 된다. 화학식 ⑩ , ⑪은 PH 6.5에서 반응효율이 최대이나 황산알루미늄(Al2(SO4)3ㆍ18H2O)을 폐수속에 주입하면 PH가 저하됨으로 인하여 화학식 ⑩ , ⑪에서의 정반응이 일어나지 않으므로 PH조정조에서 알칼리(NaOH 또는 CaO)를 주입하여 PH를 조정할 필요가 있으며 , 화학식 ⑩ , ⑪에서 정반응으로 인하여 생성된 현탁물(Al(OH)3 , AlPO4)등은 현탁상태로 침전성 또는 부상성이 양호하지 못하다. 따라서 유기성 고분자 응집제(POLYMER)를 응집조에 투입하여 현탁물의 크기를 크게 하여 침전성 또는 부상성을 양호하게 하여 처리효율을 증가시킬 필요성이 있다.
이상과 같은 조건을 감안하여 본 발명에서는 폐수중 유기오염물질 및 질소에 대하여 혐기ㆍ호기성 처리에 의하여 경제적이면서 효율적으로 고도처리할 수 있는 공정을 개발하였으며 총인(T-P)에 대하여는 화학적인 방법으로 처리할 수 있도록 공정을 배치함으로서 양질의 처리수를 확보할 수 있도록 공정을 개발하였는데 도면을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
폐수가 유입되면 1차적으로 집수조(1)에 저장되어 연속적으로 유입되는 공기에 의하여 균질화 균등화가 이루어 진다. 집수조(1)에는 연속적으로 공기가 주입되며 수중에 설치된 펌프에 의하여 1차 침전부상조(2)에 페수가 이송하게 된다. 1차 침전 부상조 하부에 설치된 하부 슬러지 수집기(2b)와 상부에 설치된 상부 스컴 수집기(2c)는 중앙에 설치된 슬러지 수집 싸이크로 감속모터(2a)에 의하여 회전하면서 하부 슬러지 수집기(2b)는 침전물을 중앙모아서 별도의 배관을 통하여 슬러지 저장탱크(15)로 이송하도록 하는 역할을 하고 , 상부 스컴 수집기(2c)는 상부에 부상되어 있는 스컴을 모아서 별도로 설치된 배관을 통하여 슬러지 저장탱크(15)로 이송할 수 있도록 한다. 한편 확보된 처리수는 상부에 설치된 웨어(WEIR)를 통하여 1차 유량조정조(3)로 자연 유하식으로 이송되게 된다. 1차 유량조정조에는 다음공정으로 이어지는 혐기성 처리공정을 위하여 공기를 주입하면 않되고 하부에 설치된 수중펌프에 의하여 다음 공정인 구형 혐기성 격벽 반응기로(4)로 강제로 이송하게 된다. 이송되는 과정중 반응기(4)에 유입되기전 반응기에 산소가 유입되는 것을 차단하기 위하여 특별히 고안된 폐수 유입장치(4a)에 폐수를 유입??ㅁ으로 인하여 폐수가 유입되는 과정중에 산소가 흡수되는 것을 최대한 방지토록 하였다. 반응기(4) 내부에는 격벽(4c)에 의하여 폐수의 흐름을 상향류식으로 구형혐기성 미생물(4b)를 통과하는 구조로 하였으며 폐수가 구형혐기성 미생물(4b)를 통과하는 동안 폐수속의 유기성 오염물질이 분해되고 구형혐기성 격벽 반응기(4)를 4단이상으로 배치한 것은 폐수중에 함유된 유기물이 앞단에서는 가수분해 및 발효단계 , 중간부위에는 아세트산 생성단계 , 후단부위에는 메탄생성단계가 자연스럽게 생성되도록 하기 위함이 며 이는 1단반응기에서 3단계에 걸친 혐기성 소화 과정중에 발생될수 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로 처리효율뿐만 아니라 운영상의 문제점도 적은 것으로 널리 알려져 있다. 또한 본 발명에서도 운영이 쉽다는 것이 확인되었다. 반응기(4) 후단에서 확보된 처리수는 다음공정인 2차 침전조(5)로 유입되게 된다. 2차 침전조(5)에서는 구형혐기성 격벽 반응기(4)에서 확보된 유출수중에 아주 미세한 혐기성 미생물(4b)가 처리수중에 유출될수 있으므로 2차 침전조(5)에 설치된 슬러지 수집 싸이크로 감속모터(5a)에 의하여 가동되는 하부 슬러지 수집기(5b)에 의하여 침전되는 혐기성 미생물을 하부 중앙으로 수집하여 외부에 설치된 슬러지 반송펌프(5c)에 의하여 폐수유입장치(4a)로 전량 반송되도록 한다. 한편 2차 침전조(5)에서 확보된 처리수는 자연 유하방식으로 2차 유량조정조(6)으로 이송되어 진다. 하부에 주입되는 공기에 의하여 메탄가스는 전량 외부로 유출되며 수중에 설치된 펌프(6a)에 의하여 PH조정 및 유량 확인탱크(7a)로 유입되게 된다. PH조정 및 유량 확인탱크에서는 유입되는 폐수가 산성일경우에 중화 시킬수 있도록 PH METER(7c)에 의하여 자동으로 가성소다(NaOH)또는 생석회(CaO)를 주입하여 PH를 중성으로 중화시키는 역할을 하며 무산소조(7)FH 유입되는 폐수의 유량을 확인할 수 있는 역할을 하며 자연 유하 방식으로 무산소조로 폐수는 흐르게 된다. 무산소조(7)에서는 폭기조(8)후단에 설치된 펌프(8a)에 의하여 순환되는 질산화된 폐수속에 질산성 질소(NO3 --N)는 앞 공정(6)에서 이송되어지는 폐수중의 유기물을 이용하여 탈질 공정을 행하게 된다. 이때 감속 교반기 모터(7b)에 의하여 탈질조의 물은 연속으로 교반상태에 있어 미생물이 침전되지 않고 탈질의 역할을 수행하도록 한다. 탈질이 된 폐수는 자연유하 방식에 의하여 다음 공정인 폭기조(8)로 이송되어 진다. 폭기조에서는 호기성 미생물에 의하여 폐수중에 포함되어 있는 유기물을 산화하는 역할 뿐만 아니라 암모니아성 질소(NH4 +-N)를 질산성 질소(NO3 --N)으로 산화시키서 후단에 설치된 펌프(8a)에 의하여 내적 반송을 하는 역할을 한다. 유기물을 충분히 제거한 폐수는 미생물과 함께 자연유하방식으로 다음공정인 3차 침전조(9)로 이송되어진다. 3차 침전조에서 상부에 설치된 슬러지 수집 싸이크로 감속모터(9a)에 의하여 구동하는 하부슬러지 수집기(9b)에 의하여는 침전되는 슬러지를 하부 중앙으로 수집하고 , 상부에 설치된 상부 스컴수집기(9c)에서는 상부에 부상되는 스컴을 별도의 슬러지 수집통을 이용하여 배관을 통하여 슬러지 저장탱크(15)로 이송하도록 하며, 하부에 모아진 슬러지에 대하여는 폭기조(8)내부의 미생물의 균형을 맞추기 위하여 일부는 슬러지 반송펌프(9d)에 의하여 반송이 되며 남는 슬러지는 폐기처분되기 위하여 슬러지 저장탱크(15)로 이송되어 진다. 3차 침전조 상부에서 확보된 처리수는 자연유하방식을 통하여 3차 유량조정조(10)로 이송되어 진다. 3차 유량조정조에서는 하부에 공기의 주입을 필요로 하며 수중에 설치된 수중펌프(10a)에 의하여 PH조정조(11)로 폐수를 이송하며, PH METER(11b)에 의하여 주입되는 가성소다(NaOH) 또는 생석회(CaO)와 폐수를 균질하게 반응시키기 위하여 감속교반기 모터(11a)를 가동하여 반응을 활성화 시킨다. 자연유하식으로 이송는 폐수에 대하여 약품반응조(12)에서는 PH METER(12b)에 의하여 주입되는 황산알루미늄(Al2(SO4)3)과의 반응을 활성화 하기 위하여 감속 교반기 모터(12a)를 설치하여 가동한다. 반응이 끝난 폐수는 자연유하로 이송되어져 응집조(13)으로 이송되어 지며 이때 고분자 응집제(POLYMER)가 자동 투입되며 응집의 크기를 크게 하기 위하여 저속으로 회전하는 감속교반기 모터(13a)에 의하여 응집을 최대로 활성화하여 다음공정으로 자연유하하게 된다. 부상조(14)에서 응집된 플럭(FLOC)이 부상하면 부상슬러지 수집기 구동 감속모터(14c)에 의하여 구동하는 슬러지 수집기(14d)에 의하여 부상된 슬러지를 제거하게 된다. 슬러지의 부상을 활성화 시키기 위하여 가압펌프(14a)는 고압으로 부상조(14)내의 폐수를 압력탱크(14b)로 이송하면서 폐수내 공기를 압축용해시키는 역할을 하며 이는 응집조(13)에서 부상조(14)로 이송되는 파이프와 압축용해된 공기를 배관으로 연결하여 부상조(14)입구에서 슬러지의 부상을 활성화 시키도록 구조를 형성한다. 한편 부상조(14)후반부 중간 높이에서 확보된 처리수는 최종 처리수로서 방류할 수 있는 수준의 처리수가 되며 부상조(14)에서 발생되는 슬러지는 슬러지 저장조(15)로 이송되어진다. 한편 슬러지 저장조(15)에 모아진 폐슬러지는 수중에 설치된 펌프(15a)에 의하여 탈수기로 이송된 후 탈수되어 탈수된 탈수 케이크는 폐기물로서 처리될수 있도록 하고 탈수 여액을 전체 처리공정의 앞단인 1차 유량조정조(3)로 이송되어 처리될수 있도록 한다.
[실시 예]
음식물 쓰레기 처리장의 탈수 공정에서 배출되는 폐수 10㎥/day을 도2의 전체 처리공정으로 운영해 본 결과는 표 1과 같다.
2차 처리공정(도3)에서 구형혐기성 격벽 반응기의 체류시간은 4일 , 격벽의 수 4단 , 구형혐기성 미생물의 양 50%로 운영하였고 , 3차 처리공정(도4)에서 폭기조내 BOD5 용적부하를 1.2㎏BOD/㎥ㆍday로 운전하였다.
표 1 음식물 쓰레기 침출수의 처리 결과
항 목 원 수 1차 처리수 2차 처리수 3차 처리수 4차 처리수
BOD5 120,000 96,000 12,000 75 23
CODCr 80,000 64,000 16,000 83 17
T-N 4,500 3,600 2,700 30 15
T-P 600 480 400 100 5
전술한 기술 내용으로부터 본 발명에서는 음식물 쓰레기 침출수에 대하여 혐기성처리법과 호기성 처리법 , 응집 부상법을 통하여 보편적인 방법으로 처리할 수 있는 방법을 확보함으로서 음식물 쓰레기 처리장 침출수 처리장의 보급에 크게 기여할 것으로 사료된다.

Claims (3)

  1. 집수조에 폐수를 저장하는 단계(1) :
    상기 폐수를 배관을 통해 이송하여 침전부상조(2)에서 침전과 부상을 통시에 행하는 단계 :
    상기 처리수를 유량을 조정하기 위하여 유량조정조(3)에서 일시 저장하는 단계:
    상기 폐수를 배관을 통하여 구형 혐기성 격벽 반응기(Granular-Bed Anaerobic Baffled Reactor , GRABBR , 4)에서 구형혐기성 미생물(Granual)에 의하여 유기물을 분해하는 단계 :
    상기 처리수중 유출되는 구형혐기성 미생물의 침전 분리를 위하여 설치하는 2차 침전단계(5) :
    상기 처리수를 일시적으로 유량을 조정하기 위한 2차 유량 조정단계(6) :
    상기 폐수를 배관을 통하여 이송하여 탈질을 행하기 위한 무산소조(탈질조)에서의 탈질 단계(7) :
    상기 처리수중 유기물의 산화 분해 및 질산화를 위한 폭기단계 (8) :
    폭기조 하단부에서 배출되는 폐수중 슬러지의 분리를 위한 3차 침전단계(9) :
    상기 처리수을 일시적으로 유량조정을 위하여 설치하는 3차 유량 조정단계(10):
    상기 폐수를 배관을 통하여 알칼리제와 응집제,응집보조제로 플록을 형성시 키는 단계(11,12,13) :
    부상조로 상기 형성된 플록을 부상분리 시키는 단계(14):
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 침출수의 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 구형 혐기성 격벽반응기(4)전단부에 설치되어 폐수 유입시 폐수의 유입시 한쪽의로의 치우침을 방지하고 골고루 분포하여 유입토록 하는 폐수 유입장치(4a).
  3. 제 1항에 있어서, 무산소조(7) 전단부에 설치되어 PH조정 및 유량 확인탱크(7a).
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