KR20100121357A - 비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법 - Google Patents

비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100121357A
KR20100121357A KR20090040471A KR20090040471A KR20100121357A KR 20100121357 A KR20100121357 A KR 20100121357A KR 20090040471 A KR20090040471 A KR 20090040471A KR 20090040471 A KR20090040471 A KR 20090040471A KR 20100121357 A KR20100121357 A KR 20100121357A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tank
rainfall runoff
filter
biofilter
treatment
Prior art date
Application number
KR20090040471A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101095488B1 (ko
Inventor
강용태
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR20090040471A priority Critical patent/KR101095488B1/ko
Publication of KR20100121357A publication Critical patent/KR20100121357A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101095488B1 publication Critical patent/KR101095488B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
    • C02F3/305—Nitrification and denitrification treatment characterised by the denitrification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5209—Regulation methods for flocculation or precipitation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/104—Granular carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/106—Carbonaceous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/107—Inorganic materials, e.g. sand, silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2003/001—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms
    • C02F2003/003—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms using activated carbon or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/001—Runoff or storm water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

본 발명은 계절적, 시간적, 지역적 특성에 따라 오염의 변화가 심한 강우유출수의 특성을 고려하여, 강우유출수에 함유된 입자성 오염물질을 제거하기 위한 고속침전여과기와, 강우유출수에 포함된 고농도의 COD, T-N, 색도, 중금속을 제거하기 위한 호기-무산소 바이오필터조 및 멤브레인 여과조를 통해 강우유출수에 함유되어 있는 비점오염물질을 효율적으로 처리하여 재활용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법에 관한 것으로, 비점오염원을 포함한 강우유출수를 물리적, 생물학적 처리를 통해 처리하여 수계로 유입되는 비점오염원의 부하를 줄임으로 인해 수환경보존효과가 있으며, 특히 유수지로 유입되어 저류되는 강우유출수를 처리하여 재이용함으로 인하여 수자원확보 효과가 있다.
비점오염물질, 강우유출수 처리장치, 재활용, 고속침전여과기, 무산소, 호기성, 멤브레인, 여과층

Description

비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법{Apparatus and method for treatment and reuse of stormwater runoff including nonpoint source material}
본 발명은 계절적, 시간적, 지역적 특성에 따라 오염의 변화가 심한 강우유출수의 특성을 고려하여, 강우유출수에 함유된 입자성 오염물질을 제거하기 위한 고속침전여과기와, 강우유출수에 포함된 고농도의 COD, T-N, 색도, 중금속을 제거하기 위한 호기-무산소 바이오필터조 및 멤브레인 여과조를 통해 강우유출수에 함유되어 있는 비점오염물질을 효율적으로 처리하여 재활용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법에 관한 것이다.
최근 급속한 산업발달로 인해 도시 인근지역에 많은 공업단지들이 조성되면서, 개발에 따른 인근 지역의 수질 오염에 대한 피해 사례들이 많이 보고되고 있다. 특히 강우시 도시지역 공장부지 내에는 기름성분, 중금속 등의 유해성분을 다 량 함유한 비점오염물질이 누출될 수 있는 가능성이 매우 높고, 강우시에 이들 물질들은 우수관로를 통해 인근 하천으로 배출되어 수중 생태계를 크게 위협하고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점으로 인해 비점오염저감을 위한 다양한 장치형 시설이 개발되어 있으며, 주요 시설들은 강우유출수의 물리적인 흐름을 이용하는 경우와 여과, 응집 등을 이용하는 경우로서 대표적인 고형물 분리장치인 스월 콘센트레이터스(Swirl Concentrators), 보텍스 솔리즈 세퍼레이터스(Vortex Solids Separators), 스톰 셉터(Stormceptor) 등이 있다.
상기 스월 콘센트레이터스(Swirl Concentrators)는 강우 후 부유입자가 많은 우수의 수량과 수질관리에 적용되는 시설로서 주로 합류식 하수거의 월류수 처리에 이용된다. 스월 콘센트레이터스의 구조는 중앙회전로-웨어-방수로로 구성되고, 강우유출수가 장치내부로 이동하는 동안 소용돌이가 형성되어 고액이 분리되며, 고액분리장치에서 작동되는 부분이 없어 관리가 거의 필요 없다. 스월 콘센트레이터스의 고액분리는 월류수가 스월 콘센트레이터스 내로 유입되면 부유성 물질은 상부로 뜨고 무거운 고체는 바닥으로 가라앉아, 오염물이 제거된 월류수는 공공수역으로 배출되고, 스월(Swirl)의 상부와 하부에서 포획된 오염물은 처리장으로 이송하여 처리한다.
그리고 보텍스 솔리즈 세퍼레이터스(Vortex Solids Separators)도 스월 콘센트레이터스와 비슷한 방식으로 강우유출수나 합류식 하수관거의 유출수를 처리하는 방법인데, 강우유출수 및 합류식 하수관거의 월류수를 보텍스 솔리즈 세퍼레이터스(Vortex Solids Separators)로 통과하게 함으로써 고형물과 비고형물이 분리되고, 분리된 고형물을 포함하고 있는 하부의 유출수는 처리시설로 이송된다.
스월 콘센트레이터스/보텍스 솔리즈 세퍼레이터스의 효과는 합류식 방류하수(Combined Sewer Overflow,CSO) 고형물의 침전특성과 구조에서 생성되는 난류 정도와 유속에 달려 있으며, 설치 여건에 따라서 고형물과 BOD를 60%이상 제거하지만, 효율은 유입수의 고형물크기와 비중에 따라 크게 차이가 난다.
그리고 스톰 셉터(Stormceptor)는 중력에 의해 강우유출수로부터 침전성 및 부유성 오염물질을 제거하는 비점오염원 관리시설로 기존 맨홀 하부에 설치할 수 있으며, 집수유역의 면적 및 강수 특성에 따라 다양한 규모 및 종류의 조합이 가능하다.
상기에서 상술한 바와 같은 설비들의 공통된 문제점은 원통형 반응조(중앙회전로)에 접선방향으로 원수(강우유출수)를 유입시킴으로 인해 발생되는 원심력을 이용하여 오염물질을 수류와 분리시키는 것이 핵심기술이나, 이러한 방법은 협잡물 및 비중이 물보다 큰 부유성 오염물질의 제거에만 일부 효과가 있을 뿐이며 지역에 따라 오염도의 정도가 크게 변하는 특성을 지닌 강우유출수에 포함된 용존 오염물질(BOD, COD, TN, 중금속) 및 100㎛ 이하의 미세부유성 오염물질 등에 대한 제거율은 극히 미비한 것으로 나타났다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 대한민국 등록특허 제0538124호에는 도 1에 도시된 바와 같이, 유입관(100)을 통해 비점오염물질이 침사조(1)로 유입되고, 침사조(1)는 제 1침사조(11)에서 오염물질중에 포함되어 있는 자갈, 모래 등을 처리한 후 스크린 침사조(12)에 설치되어 있는 경사세목스크린(121)으로 조대물질을 걸러내고 나머지 입자상 물질들이 제 2침사조(13) 저부로 가라앉아 처리되는 유입 및 침사단계; 상기 단계에서 조대물질 및 큰 입자상들이 제거된 상등수는, 유량의 증감에 따른 완충역할과 초기오염물질을 집수 저장하는 저류조(2)로 배출되는 집수단계; 및 저류조(2)의 일측에 설치되어 있는 사이펀(21)을 통해 처리조(3)로 처리대상 비점오염물질이 일정량 유입되고 유입된 비점오염물질이 폴리에틸렌담체와 폐타이어에 의해 형성되는 복합여재층(33), 모래층(32) 및 자갈층(31)에 의해 중력방향으로 침수되어 순차적으로 여과처리되고, 여과된 처리수는 여과조(3)저부의 일측에 형성되어 있는 배출구(34)로 배출되어 처리수조(4)로 유입되고 침전처리된 상등수를 배출관(300)을 통해 하천으로 방류하는 단계를 거쳐 처리되는 비점오염물질 처리시스템이 알려져 있고, 상기 특허 이외에도 다양한 기술들의 특허들이 알려져 있지만 상기와 같은 특허의 경우에는 비점오염물질을 단순 물리적 방법에 의해서만 처리하여 조대물질 및 큰 입자상 물질들을 제거하고, 여과 처리하는 방법으로 강우유출수를 수처리하여 재사용하는데는 한계점이 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 계절적, 시간적, 지역적 특성에 따라 오염의 변화가 심한 강우유출수의 특성을 고려하여, 강우유출수에 함유된 입자성 오염물질을 제거하고, 본 공정인 바이오 필터조 공정의 부하 및 슬러지의 발생량을 줄이기 위한 고속침전여과기와, 특히 공업지역의 강우유출수에 포함된 고농도의 COD, T-N, 색도, 중금속을 호기-무산소 바이오필터조를 통해 효율적으로 처리할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법을 제공함을 과제로 한다.
그리고 본 발명은 호기-무산소 바이오필터공정에서 바이오필터 여과에 의해 미생물과 처리수와의 접촉면적을 넓혀 미생물 분해를 극대화하고, 강우사상에 따라 오염부하변화가 큰 강우유출수에 대하여 선택적으로 물리적 처리, 물리적처리-생물학적처리를 적절히 선택함으로써 처리효율 향상 및 유지관리를 간편화시킨 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법을 제공함을 다른 과제로 한다.
또한 본 발명은 강우유출수의 재이용을 위하여 멤브레인 여과공정을 적용함 으로써, 바이오필터의 기능을 강우유출수에 포함된 비점오염원, COSs 등의 처리뿐만 아니라 멤브레인의 전처리기능을 수행하는 복합공정으로 하여 고속여과-호기/무산소 바이오필토-멤브레인의 공정을 이용하여 효율적으로 처리할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법을 제공함을 또 다른 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 계절적, 지역적인 특성에 따라 오염의 변화가 심한 강우유출수를 처리하는 강우유출수 처리장치에 있어서,
유입된 강우유출수(Q) 중에 함유된 입자성 오염물질을 제거하기 위한 고속침전여과기(10)와;
상기 고속침전여과기(10)로부터 이송된 처리수의 용존오염물질 제거와 탈질소제거를 수행하는 무산소 바이오 필터조(20)와;
상기 무산소 바이오 필터조(20)로부터 이송된 처리수를 용존오염물질 제거와 질산화반응을 수행하는 호기성 바이오 필터조(30) 및;
상기 호기성 바이오 필터조(30)로부터 이송된 처리수를 멤브레인을 통하여 세균, 바이러스 및 미생물을 제거하여 재이용수를 생산하는 멤브레인 여과조(40);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치를 과제 해결 수단으로 한다.
그리고 본 발명은 강우유출수의 성상이 일정하지 않고 고농도의 SS, COD, BOD, TN, TP, 중금속 등을 다량 함유하고 있는 강우유출수의 처리방법에 있어서,
유입 강우유출수를 고속침전여과기(10)에서 입자성 오염물질을 제거하기 위한 물리적 처리단계와;
상기 물리적 처리단계를 거친 처리수와 그리고 호기성 바이오 필터조(30)로부터 순환되는 처리수를 무산소 바이오 필터조(20)에서 용존오염물질 제거와 탈질소 제거를 위한 무산소 바이오 처리단계와;
상기 무산소 바이오 필터조(20)로부터 이송된 무산소 바이오 처리단계를 거친 처리수와 고속침전여과기(10)에서 물리적 처리단계를 거친 처리수를 호기성 바이오 필터조(30)에서 용존오염물질 제거와 질산화반응을 수행하기 위한 호기성 바이오 처리단계 및;
상기 호기성 바이오 처리단계를 거친 처리수를 멤브레인을 통하여 세균 및 박테리아, 미생물의 제거를 통하여 재이용수를 생산하는 멤브레인 여과단계;
를 거쳐 처리되는 것을 특징으로 하는 강우유출수의 처리방법을 다른 과제 해결 수단으로 한다.
상기에서 보는 바와 같이 본 발명은 비점오염원을 포함한 강우유출수를 물리적, 생물학적 처리를 통해 처리하여 수계로 유입되는 비점오염원의 부하를 줄임으로 인해 수환경보존효과가 있으며, 특히 유수지로 유입되어 저류되는 강우유출수를 처리하여 재이용함으로 인하여 수자원확보 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면인 도 2에 의거하여 상세히 설명하며, 상세한 설명 및 첨부된 도면에서 수처리 시스템 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성이나 또는 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 구성요소 및 작용에 대한 구체적인 설명은 생략하였다.
본 발명에서 처리하는 강우유출수는 도심지역이나 공업지역에서 발생되는 강우유출수로써 고농도의 비점오염물질 및 합류식하수도의 월류수 등을 포함한다. 따라서, 본 발명은 전처리 공정인 고속여과를 거쳐 입자성 오염물질을 제거한 다음 무산소 바이오 필터조을 통하여 BOD, COD, TP, 중금속, 색도등의 용존유기물제거 및 질소제거를 수행하고 호기성 바이오 필터조를 통하여 BOD, COD, TP, 중금속, 색도등의 용존유기물제거 및 질소제거를 위한 질산화처리를 수행하며, 멤브레인여과를 거쳐 처리되어지는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 강우유출수의 처리장치를 각 구성별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 강우유출수의 재이용을 위한 비점오염물 처리장치의 구성을 도시한 개략도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 처리장치의 고속침전여과기의 여재층을 형성시키는 다양한 형태의 여재를 도시한 도면에 관한 것이다.
본 발명은 계절적, 지역적인 특성에 따라 오염의 변화가 심한 강우유출수를 처리하는 강우유출수 처리장치에 있어서,
유입된 강우유출수 중에 함유된 입자성 오염물질을 제거하기 위한 고속침전여과기(10)와;
상기 고속침전여과기(10)로부터 이송된 처리수의 용존오염물질 제거와 탈질소제거를 수행하는 무산소 바이오 필터조(20)와;
상기 무산소 바이오 필터조(20)로부터 이송된 처리수를 용존오염물질 제거와 질산화반응을 수행하는 호기성 바이오 필터조(30) 및;
상기 호기성 바이오 필터조(30)로부터 이송된 처리수를 멤브레인을 통하여 세균, 바이러스 및 미생물을 제거하여 재이용수를 생산하는 멤브레인 여과조(40);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치에 관한 것이다.
그리고 본 발명은 강우사상에 따라 오염부하변화가 큰 강우유출수에 대하여 선택적으로 물리적 처리, 물리적처리-생물학적처리를 적절히 선택함으로써 처리효율 향상 및 유지관리를 간편하게 할 수 있도록 한 것이 특징이다.
즉, 본 발명에 따른 강우유출수 처리장치는 장치내로 유입되는 강우유출 수(Q)에 입자성 오염물질을 비롯한 유기오염물질 농도가 낮을 경우 강우유출수(Q)의 일부 유량이 호기성 바이오 필터조(30)에 직접 유입되는 라인(L1)을 구비하고, 입자성 오염물질을 비롯한 유기오염물질 농도가 높을 경우 고속침전여과기(10)로 부터 처리된 처리수의 일부 유량이 강우유출수의 원할한 처리공정을 위해 호기성 바이오 필터조(30)에 직접 유입되는 라인(L2)이 구비되어진다.
본 발명에서 고속침전여과기(10)는 원수의 유입을 반응조에 접선방향으로 유입되어 침전유도장치(50)에서 원심력을 통한 입자성 오염물질의 침전시켜 제거하고, 여재가 충진된 여과층(60)을 통과하여 입자성 오염물질(SS)을 최대여과속도 1200m/day 기준으로 75% 이상 제거되며, 상기와 같은 여과작용은 입자성오염물질의 제거를 위한 물리적처리와 무산소, 호기성 바이오 필터조 처리공정에서 용존성 오염물질의 제거를 위한 생물학적처리의 분리를 유도하고 생물학적처리의 효율을 안정화시키는 전처리공정으로 중요한 기작이다.
상기 여과층(60)은 도 2에 도시된 바와 같이 고속침전여과기(10) 부피에 대하여 30~40 부피%의 공간을 차지하도록 고속침전여과기(10) 내부의 중간부 공간에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 여과층(60)을 형성시키는 여재는 도 2에 도시된 바와 같이 다양한 형태의 여재가 적용되어지며, 입상여재의 소재는 활성탄을 코팅시킨 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 유지관리 측면에서 바람직하다. 상기 입상 여재는 합성수지제로서, 공극율(Porportion of void)이 95~98%인 것이 바람직하다.
그리고 입상여재의 크기와 형상은 특별히 한정하지는 않지만 본 발명에서 적용하는 입상여재의 구체적인 예를 들면 6mm×6mm×6mm의 폴리에틸렌 재질의 정육면체 여재나 또는 도 3a에 도시된 바와 같이 스폰지 형태의 폴리프로필렌 표면에 활성탄을 코팅한 여재나 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 섬유 형태의 여재 등과 같이 다양한 종류의 여재가 사용되어 질 수 있다. 상기 입상여재의 조건이 상기에서 한정한 범위를 벗어날 경우에는 염색폐수에 다량 함유되어 있는 SS와 기타 오염물질들이 충분히 제거되지 못할 우려가 있다. 또한 상기 고속침전여과기(10)는 여과층(60)의 하부에 깔대기 형상으로 비스듬이 (30~40°)경사지고 중심부에 관통된 통로가 형성된 침전유도장치(50)가 설치되고, 여과층(60)에 의해 억류 및 여과된 SS는 미세한 입자의 SS 입자들이 서로 뭉쳐 응집되고, 여과층(60) 아래의 침전유도장치(50)을 지나 하부에 침전되며, 제거된 입자성 오염물질의 재부상을 방지한다.
그리고 무산소 바이오 필터와 호기성 바이오 필터는 고속여과기(10)에서 물리적 처리에 의해 입자성 오염물질이 제거된 1차 처리수에 함유되어 있는 용존성오염물질 및 잔류미세입자성오염물질의 제거가 여재공극 및 여재공극에 부착성장하는 미생물에 의하여 분해되어 제거되며 특히, 물리적인 처리와 화학적 처리로는 제거하기 어려운 질소를 생물학적으로 제거하는 기능을 한다.
상기 바이오 필터조(20, 30)는 그 내부에 필터층을 구비하고, 이 필터층은 필터조의 부피에 대하여 30~40 부피%의 공간을 차지하도록 필터조(20, 30) 내부의 하부 공간에 설치하는 것이 바람직하다. 상기에서 필터층의 부피비가 30% 미만이 될 경우에는 필터층의 처리공간이 적어 미생물과 폐수의 접촉이 충분히 일어나지 않아 강우유출수에 포함된 용존성오염물질의 제거를 못할 우려가 있고, 필터층의 부피비가 40%를 초과할 경우에는 필터층의 공간이 커짐에 따라 역세정시 다량의 동력비와 역세수가 필요하여 비경제적이다. 바이오 필터조(20, 30)는 기존 하수처리장의 활성 슬러지를 접종하여 최소 20일의 안정화 기간을 거친 후 운전하는 것이 바람직하다.
또한 강우유출수에 질소가 다량 함유되어 있을 경우 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 강우유출수의 질소 제거효율을 높이기 위해 호기성 바이오 필터조(30) 처리수의 일부 유량을 무산소 바이오 필터조(20)로 반송하는 반송라인(R)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 호기성 바이오 필터조(30)에서 질소오염원의 질산화가 일어나며 반송라인(R)을 통해 호기성 바이오 필터조(30)의 처리수를 무산소 바이오 필터조(20)으로 유입시킴으로 인해 질소제거가 이루어진다. 이때 내부순환비는 유입수의 유량(Q)에 대하여 3Q까지가 바람직하며, 이를 초과할 경우에 무산소 바이오 필터조(20)에서 SS의 유출이 일어나 처리효율이 낮아질 수 있다.
상기 무산소 바이오 필터조(20)와 호기성 바이오 필터조(30)는 각각 내부에 필터층이 형성되고, 이 필터층을 형성하는 입상여재가 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 4×8 mesh의 입상활성탄 여재를 충진하는 것이 바람직하다.
그리고 멤브레인 여과조(40)는 상기 호기성 바이오 필터조(30)에서 처리한 2차 처리수에 잔류하는 1㎛이하 미세입자성 오염물질, 박테리아 및 세균 등을 주로 제거하는 기능을 한다.
이하, 본 발명에 따른 강우유출수내 비점오염원의 처리장치의 처리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 강우유출수의 성상이 일정하지 않고 고농도의 SS, COD, BOD, TN, TP, 중금속 등을 다량 함유하고 있는 강우유출수의 처리방법에 있어서,
유입 강우유출수를 고속침전여과기(10)에서 입자성 오염물질을 제거하기 위한 물리적 처리단계와;
상기 물리적 처리단계를 거친 처리수와 그리고 호기성 바이오 필터조(30)로부터 순환되는 처리수를 무산소 바이오 필터조(20)에서 용존오염물질 제거와 탈질소 제거를 위한 무산소 바이오 처리단계와;
상기 무산소 바이오 필터조(20)로부터 이송된 무산소 바이오 처리단계를 거친 처리수와 고속침전여과기(10)에서 물리적 처리단계를 거친 처리수를 호기성 바 이오 필터조(30)에서 용존오염물질 제거와 질산화반응을 수행하기 위한 호기성 바이오 처리단계 및;
상기 호기성 바이오 처리단계를 거친 처리수를 멤브레인을 통하여 세균 및 박테리아, 미생물의 제거를 통하여 재이용수를 생산하는 멤브레인 여과단계;
를 거쳐 처리되는 것을 특징으로 하는 강우유출수의 처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강우유출수 처리방법은 고속여과-무산소 바이오 필터조-호기성 바이오 필터조-멤브레인 여과 공정을 이용하여 강우유출수에 함유된 오염물질의 처리효율을 높인 것이 특징이다.
또한 본 발명은 강우유출수에 질소가 다량 함유되어 있을 경우 강우유출수의 질소 제거효율을 높이기 위해 호기성 바이오 필터조(30) 처리수의 일부를 무산소 바이오 필터조(20)로 반송하는 반송라인(R)을 구비하고, 호기성 바이오 필터조(30) 처리수의 일부 유량을 무산소 바이오 필터조(20)로 반송하는 단계를 더 포함한다.
그리고 상기 고속여과단계에서는 여과층에서 걸러지는 입자성오염물질을 처리하기 위한 운전조건은 여과속도 및 처리유량에 따라 다양하지만 입자성오염물질이 여과층에서 제대로 여과되기 위해서는 최대여과속도 1200m/day로 운전시 적정 역세 주기는 1시간이고, 이때 5 분간 처리수를 통하여 역세시키는 것이 바람직하 다. 또한 상기 단계에서 적용되는 입상여재에 대하여는 이미 상세히 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
그리고 무산소 바이오 필터조 처리단계와, 호기성 바이오 필터 처리단계에서는 필터층에 의해 TN, TP, BOD, COD, 유기화합물, 색도, 중금속 등의 용존오염물질과 미세입자성오염물질의 처리가 이루어지며 바이오필터의 오염 및 폐색을 방지하고 오염물질들을 필터층에서 제대로 여과되기 위해서는 7일 간격으로 5~10분간 역세시키는 것이 바람직하다. 상기 필터조에 적용되는 입상여재에 대하여는 이미 상세히 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
그리고 본 발명은 상기 무산소 바이오 필터조(20) 처리단계에서 질소성분 다량 함유되어 있는 강우유출수의 처리시 호기성 바이오 필터조(30) 처리단계에서 질소오염물질의 질산화 처리된 처리수를 무산소 바이오 필터조(20)로 재순환을 통하여 탈질을 유도하며, 탈질에 필요한 외부탄소원은 고속여과 처리수에서 공급되어 제거하는 것이 특징이다.
그리고 본 발명에서 강우유출수의 재이용을 위한 멤브레인 여과조(40)의 기능은 고속여과-무산소 바이오 필터-호기성 바이오 필터의 공정을 거친 처리수에 포함된 박테리아 등을 제거하여 재이용이 가능하도록 한다.
이하 본 발명의 구성을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 하기의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.
(실시 예 1)
1. 운전조건
고속침전여과조와 바이오 필터조의 제원은 아래 [표 1]의 내용과 같고, 그리고 아래 [표 2]의 내용과 같이 원수특성과 고속침전여과조의 운전조건으로 처리하였다.
구분 고속여과 무산소 바이오 필터조/
호기성 바이오 필터조
처리용량(m3/day) 25 5
여과속도(m3/m2.day) 500~1200 10
직경(m) 0.15 0.2
높이(m) 1.3 2
여층깊이(m) 0.5 1
흐름 타입 Upflow
Figure 112009027849621-PAT00001
그리고 3처리 공정으로 바이오 필터 공정을 거친 처리수를 하루처리 용량 5t/day으로 멤브레인(poresize : 0.4㎛)여과를 수행하였다.
2. 강우유출수의 처리 결과
상기 실시예 1에 따라 고속침전 여과공정에서 1200m/day로 운전한 결과를 보면 10분 여과 유출수와 45분 여과유출수에서 각각 69.5와 51.6, 73.2와 22.2, 32.8과 20.4, 55.6과 11.2%의 효율을 나타낸 것으로 아래 [표3]의 내용과 같다.
Figure 112009027849621-PAT00002
그리고 상기 실시예 1의 방법에 따라 바이오 필터조 공정을 거친 처리수의 오염물질 누적제거율은 아래 [표 4]의 내용과 같다.
(원수기준 - 단위: 제거율 %)
구분 SS COD BOD TP TN
무산소 바이오필터 95 93 95 98 89
호기성 바이오 필터조 98 95 96 95 92
그리고 상기 실시예 1의 방법에 따라 멤브레인 여과 공정을 거친 처리수의 오염물질 최종누적제거율은 아래 [표 5]의 내용과 같다.
(원수기준 - 단위: 제거율 %)
구분 SS COD BOD TP TN
멤브레인 여과조 100 97.3 98.0 97.3 93.4
또한, 멤브레인 여과에 의해서 대장균과 크립토스포리디움(Cryptosporidium)이 각각 100% 제거된 것으로 나타났다.
상기 실시예 1의 [표 4]에 나타난 바와 같이 호기성 바이오 필터조를 거친 처리수는 SS가 98%, COD가 95%, BOD가 96%,TP가 95%, TN이 92%가 각각 제거되었으며, 상기 [표 5]에 나타난 바와 같이 멤브레인 여과조를 거친 처리수의 경우에는 SS가 100%, COD가 97.3%, BOD가 98.0%,TP가 97.3%, TN이 93.4%가 각각 제거되고, 대장균과 크립토스포리디움이 각각 100% 제거되어 재사용수로의 사용이 적합한 것으로 확인되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 비점오염물 처리장치의 구성을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 강우유출수의 재이용을 위한 비점오염물 처리장치의 구성을 도시한 개략도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 처리장치의 고속침전여과기의 여재층을 형성시키는 다양한 형태의 여재를 도시한 도면에 관한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 고속침전여과기 20 : 무산소 바이오 필터조
30 : 호기성 바이오 필터조 40 : 멤브레인 여과조
50 : 침전유도장치 60 : 여과층

Claims (8)

  1. 계절적, 지역적인 특성에 따라 오염의 변화가 심한 강우유출수를 처리하는 강우유출수 처리장치에 있어서,
    유입된 강우유출수(Q1) 중에 함유된 입자성 오염물질을 제거하기 위한 고속침전여과기(10)와;
    상기 고속침전여과기(10)로부터 이송된 처리수의 용존오염물질 제거와 탈질소제거를 수행하는 무산소 바이오 필터조(20)와;
    상기 무산소 바이오 필터조(20)로부터 이송된 처리수를 용존오염물질 제거와 질산화반응을 수행하는 호기성 바이오 필터조(30) 및;
    상기 호기성 바이오 필터조(30)로부터 이송된 처리수를 멤브레인을 통하여 세균, 바이러스 및 미생물을 제거하여 재이용수를 생산하는 멤브레인 여과조(40);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 강우유출수 처리장치는 장치내로 유입되는 강우유출수의 일부 유량이 호기성 바이오 필터조(30)에 직접 유입되는 라인(L1)을 구비하고, 고속침전여과기(10)로 부터 처리된 처리수의 일부 유량이 강우유출수의 원할한 처리공정을 위해 호기성 바이오 필터조(30)에 직접 유입되는 라인(L2)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 강우유출수 처리장치는 강우유출수의 질소 제거효율을 높이기 위해 호기성 바이오 필터조(30) 처리수의 일부 유량을 무산소 바이오 필터조(20)로 반송하는 반송라인(R)을 구비하는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고속침전여과기(10)는 내부의 중간부 공간에 고속침전여과기(10) 부피에 대하여 30~40 부피%의 공간을 차지하도록 여과층(60)이 설치되는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 고속침전여과기(10)는 여과층(60)의 하부에 깔대기 형상으로 비스듬이 경사지고 중심부에 관통된 통로가 형성된 형성된 침전유도장치(50)가 설치되는 것 을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무산소 바이오 필터조(20)와 호기성 바이오 필터조(30)는 각각 내부에 필터층이 형성되고, 이 필터층을 형성하는 입상여재가 입상활성탄 여재를 충진하는 것을 특징으로 하는 강우유출수 처리장치.
  7. 강우유출수의 성상이 일정하지 않고 고농도의 SS, COD, BOD, TN, TP, 중금속 등을 다량 함유하고 있는 강우유출수의 처리방법에 있어서,
    유입 강우유출수를 고속침전여과기(10)에서 입자성 오염물질을 제거하기 위한 물리적 처리단계와;
    상기 물리적 처리단계를 거친 처리수와 그리고 호기성 바이오 필터조(30)로부터 순환되는 처리수를 무산소 바이오 필터조(20)에서 용존오염물질 제거와 탈질소 제거를 위한 무산소 바이오 처리단계와;
    상기 무산소 바이오 필터조(20)로부터 이송된 무산소 바이오 처리단계를 거친 처리수와 고속침전여과기(10)에서 물리적 처리단계를 거친 처리수를 호기성 바이오 필터조(30)에서 용존오염물질 제거와 질산화반응을 수행하기 위한 호기성 바이오 처리단계 및;
    상기 호기성 바이오 처리단계를 거친 처리수를 멤브레인을 통하여 세균 및 박테리아, 미생물의 제거를 통하여 재이용수를 생산하는 멤브레인 여과단계;
    를 거쳐 처리되는 것을 특징으로 하는 강우유출수의 처리방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 강우유출수의 처리방법은 강우유출수에 질소가 다량 함유되어 있을 경우 강우유출수의 질소 제거효율을 높이기 위해 호기성 바이오 필터조(30) 처리수의 일부를 무산소 바이오 필터조(20)로 반송하는 반송라인(R)을 구비하고, 호기성 바이오 필터조(30) 처리수의 일부 유량을 무산소 바이오 필터조(20)로 반송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강우유출수의 처리방법.
KR20090040471A 2009-05-08 2009-05-08 비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법 KR101095488B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090040471A KR101095488B1 (ko) 2009-05-08 2009-05-08 비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090040471A KR101095488B1 (ko) 2009-05-08 2009-05-08 비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100121357A true KR20100121357A (ko) 2010-11-17
KR101095488B1 KR101095488B1 (ko) 2011-12-16

Family

ID=43406712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20090040471A KR101095488B1 (ko) 2009-05-08 2009-05-08 비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101095488B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103011477A (zh) * 2013-01-10 2013-04-03 北京师范大学 一种基于纳米纤维膜的无外接电源城市面源污染水处理系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100883436B1 (ko) * 2008-07-30 2009-02-11 주식회사 대진환경산업 생물막을 이용한 비점오염원 처리장치 및 처리방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103011477A (zh) * 2013-01-10 2013-04-03 北京师范大学 一种基于纳米纤维膜的无外接电源城市面源污染水处理系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR101095488B1 (ko) 2011-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101730986B1 (ko) 수처리용 침전조 및 이를 포함하는 수처리장치
KR100960015B1 (ko) 초기우수 유출수를 효율적으로 처리할 수 있는 오폐수 처리장치 및 그 방법
EA025602B1 (ru) Система и способ обработки сточных вод
EA025298B1 (ru) Система и способ обработки сточных вод с низким содержанием загрязняющих веществ
KR101030690B1 (ko) 하수처리상등수 및 하수관거월류수 복합처리장치 및 방법
CN1504430A (zh) 一种炼油污水回收利用的方法
KR20170074401A (ko) 친환경 발포 인공여재를 이용하여 침전지와 생물막 여과조를 개선한 하이브리드형 하수 고도처리장치
KR101272619B1 (ko) 초기우수 처리장치
KR100917267B1 (ko) 강우 유출수를 이용한 재사용 수도 장치
CN111392964B (zh) 一种雨污合流泵站污水的处理方法及其装置
KR101037888B1 (ko) 침전, 생물학적 분해, 여과, 인제거, 자외선소독 일체형 하이브리드 하폐수 처리장치
KR101095488B1 (ko) 비점오염물질의 처리와 수자원의 재활용을 위한 강우유출수 처리장치 및 이 장치를 이용한 강우유출수 처리방법
US6998048B1 (en) Method and apparatus for cleaning effluent
KR100325830B1 (ko) 생물막 여과에 의한 상수원수 전처리 및 고도 정수 장치
KR100869158B1 (ko) 초기 우수의 비점오염물 정화장치 및 그 방법
KR101433687B1 (ko) 이중 생물막 수처리 장치
Hyun et al. Performance of Inclined-Plate Settler and Activated Carbon Sponge-Cube Media Filter for the Treatment of Urban Stormwater Runoff from an Industrial Complexs
KR101431649B1 (ko) 초기우수 월류수 처리와 1차 처리를 동시에 수행하는 오폐수 처리장치 및 그에 따른 오폐수 처리방법
KR100381901B1 (ko) 접촉산화방법을 이용한 오염심화 하천수 및 하수, 오수처리시설의 방류수 처리시스템
KR100399294B1 (ko) 둔치에 설치되는 하천수 정화장치
KR20110085129A (ko) 빗물 여과시스템 및 그 방법
KR100879788B1 (ko) 초기우수에 의한 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는오폐수 처리장치, 그 방법, 및 시스템
KR100288980B1 (ko) 생물막여과 오폐수 처리방법
KR20080082852A (ko) 오폐수 처리용 침전 장치 및 이를 이용한 오폐수 처리 방법
KR100471385B1 (ko) 펄라이트 부착 폴리에틸렌망 여재 및 발포 폴리프로필렌여재를 이용한 오염 하천수 정화 장치 및 공법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141201

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee