KR20120036147A

KR20120036147A - 고농도 폐수 처리시스템

Info

Publication number: KR20120036147A
Application number: KR20100097863A
Authority: KR
Inventors: 권중천; 이응택
Original assignee: 주식회사 에코다임; 권중천
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-17
Also published as: WO2012046972A2; KR101240541B1; WO2012046972A3

Abstract

본 발명은 고농도 유기성 및 다량의 질소를 함유한 폐수를 처리할 수 있으며, 에너지의 소모가 적고 슬러지 안정성을 높일 수 있고, 고농도 폐수의 독성을 저감시킬 수 있는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, (A) 고농도의 유기물과 질소를 포함하는 유입원수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조; (B) ① 유입원수, ② 상기 제1상향류 반응조의 유출수 및 ③ 하기 폭기조 또는 침전조로부터의 내부반송 유입수 또는 이들의 혼합수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조; (C) 상기 제2상향류 반응조의 유출수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조; 및 (D) 상기 폭기조의 유출수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조;를 포함하여 구성되는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.

Description

고농도 폐수 처리시스템{Treatment System for High Concentration Wastewater}

본 발명은 폐수처리시스템에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 음식 폐기물 침출수, 축산폐수 등과 같이 고농도 유기물 및 다량의 질소를 함유한 폐수를 처리할 수 있는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.

특히, 메탄가스를 생성할 수 있고, 에너지의 소모가 적으며, 슬러지 안정성을 높일 수 있으며, 고농도 폐수의 독성을 저감시킬 수 있는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 음식 폐기물 침출수, 축산폐수등과 같은 폐수는 BOD(생물화학적산소요구량)가 약20,000내지 100,000㎎/ℓ 이상으로 아주 높고, 분해가 쉬운 반면에 TN(총질소)농도는 약 1,000내지 5,000㎎/ℓ정도로 낮은 편이다.

따라서, 이러한 음식 폐기물의 침출수, 축산폐수와 같은 폐수를 일반적인 호기성 활성슬러지법(Suspend Activated Sludge Process)으로 처리할 경우 많은 에너지가 소모됨은 물론 미생물의 안정성이 떨어지는 문제가 있으므로 혐기성 소화법으로 처리하는 것이 바람직하다.

이러한 혐기성 소화법은 폐수 처리 과정에서 메탄가스를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면에, 최종 유출수의 BOD가 500내지 2,000㎎/ℓ이고, TN농도는 1,000내지 3,500㎎/ℓ정도이므로 질소제거공정에 적용하기에는 C/N비(탄소/질소비)가 너무 낮아 추가적인 유기물과 후속 처리과정이 요구된다.

즉, 혐기성 소화 후 배출되는 유출수는 유기물에 비해 질소성분이 많이 포함되어 있어 질소를 생물학적으로 처리하기에 유기물질이 많이 부족하여 탈질을 위해서 유기물을 다시 공급해야하므로 처리 비용과 시간이 많이 소요되는 문제가 있었다.

또한, 활성슬러지법의 경우 TN농도가 150㎎/ℓ 이상이면 질산화시 pH의 저하와 팽화(bulking) 및 슬러지의 안정성이 떨어져 공정의 수행이 어려운 문제가 있다.

유기물의 제거에 사용되는 대표적인 생물학적 방법의 하나인 상기한 활성슬러지법의 폐수처리장치는 도 1에 도시한 바와 같이 최초 침전조(100)와 폭기조(200) 및 최종 침전조(300)로 구성된다.

그러나, 이렇게 구성된 활성슬러지법 폐수처리장치는 최종 침전조 내의 슬러지 농도가 5,000?12,000㎎/L 이어서 슬러지를 후 처리하기 위한 농축조가 필요하다는 단점이 있다.

또한, 폭기조의 슬러지 농도가 1,500?3,000㎎/L 정도여서 최종 침전조에서의 폐수처리효율이 저하될 뿐만 아니라, 유입수의 수질과 유량이 변동될 때 슬러지 팽화(bulking) 현상이 일어나 유출수의 수질이 악화되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로써, 음식 폐기물 침출수 등과 같이 고농도 유기성 및 다량의 질소를 함유한 폐수를 처리할 수 있는 고농도 폐수 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 메탄가스를 생성할 수 있고, 에너지의 소모가 적으며, 슬러지 안정성을 높일 수 있으며, 고농도 폐수의 독성을 저감시킬 수 있는 고농도 폐수 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, (A) 고농도의 유기물을 포함하는 유입원수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조; (B) ① 유입원수, ② 상기 제1상향류 반응조로부터의 유입수 및 ③ 하기 폭기조 또는 침전조로부터의 내부반송 유입수 또는 이들의 혼합수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조; (C) 상기 제2상향류 반응조의 유출수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조; 및 (D) 상기 폭기조의 유출수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조;를 포함하여 구성되는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.

본 발명에서, 상기 제1상향류 반응조에서는 혐기성소화반응에 의해 BOD가 대폭 감소하게 되며, 상기 제2상향류 반응조에서는 내부반송에 의해 유입된 질산성 질소가 탈질되는 반응이 일어나고, 상기 폭기조에서는 암모니아성 질소가 산소와 질산성 박테리아에 의해 질산성 질소로 산화된다. 생성된 질산성 질소는 내부반송에 의해 상기 제2상향류 반응조로 반송/처리된다.

유입원수의 특성이나 폐수처리시스템의 사양이나 운전조건에 따라 상기 폭기조를 거친 처리수에 아직도 기준치 이상의 질소가 잔류할 수 있다. 이러한 경우를 위하여, 본 발명에서는 추가적인 탈질이 가능하도록 장치를 추가할 수 있다.

즉, 본 발명은 상기 폭기조와 침전조 사이에 (E) 상기 제2상향류 반응조의 유출수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 2차 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단으로 배출되는 제3상향류 반응조; 및 (F) 상기 제3상향류 반응조로부터의 유입수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조;를 추가할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 제1, 제2, 제3상향류 반응조는 (a) 반응조의 중앙에 수직으로 형성되며, 구동수단에 의해 회전하는 주축; (b) 상기 주축과 함께 회전되도록 상기 주축의 상부 또는 하부 둘레에 고정 설치되며, 유입관을 통해 유입되는 유입수를 통과시키는 체류부; (c) 상기 주축과 함께 회전되도록 주축에 고정설치되며, 일측말단이 상기 체류부와 직결되고 타측말단이 반응조 하부에 위치하여 체류부를 통과한 유입수가 하부에서 반응조 내부로 방출되도록 하는 1개 또는 복수개의 분배관; (d) 상기 주축을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개 가진 혼합장치; (e) 반응조 상부에 위치하며, 슬러지와 분리된 처리수가 월류(overflow)되도록 상면이 개방된 위어 구조를 가지는 배출장치; 및 (f) 반응조 하부에 위치하며, 중력에 의해 침전된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지집적장치;를 포함하여 구조의 반응조인 것이 바람직하다.

상기와 같은 반응조를 적용하는 경우, 종래의 완전혼합형 반응조를 적용한 것과 비교하여 ① 다층상의 상향류 흐름이 유지되며 ② 무산소/혐기의 통합조건이 이상적으로 이루어지고 ③ 슬러지를 고농도로 농축시킬 수 있으며 ④ 반응조 체류시간을 짧게 유지할 수 있어 효율적일 뿐만 아니라, ⑤ 다양한 C/N비를 가진 고농도 유기폐수를 처리할 수 있고 ⑥ 내부반송비를 폭넓게(0.5 - 30Q이상) 조절할 수 있어 시스템의 탄력적 운용이 가능하게 된다.

상기 상향류 반응조, 특히 제1상향류 반응조에서는 처리과정에서 다량의 메탄가스 등이 발생된다. 대기오염(악취) 방지 또는 온실가스 감축을 위하여 이들 가스를 포집/배출하여 연료로 사용하거나 소각 처리할 필요성이 있다.

이를 위해, 상기 상향류 반응조의 상부에는 처리과정에서 발생되는 가스가 외부 공기중으로 자유 확산되지 않도록 하는 기밀덮개부와, 내부의 발생가스를 포집하여 배출시키는 가스배출수단을 추가로 설치하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 가스배출수단은, 하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 수직단면을 가지며 상부에는 배기관이 연결된 구조를 갖는 복수개의 가스포집장치로 이루어지되, 상기 가스포집장치는 각각 서로 다른 크기이며, 두 개 이상의 층으로 엇갈리게 적층되도록 하는 것이 좋다.

본 발명은 유기물 및 질소가 많이 포함된 폐수를 처리하는 과정에서 처리장치에 유입되는 고농도의 유입수를 상향류 반응조를 이용하여 사전 처리하여 메탄가스를 생성하고 유기물을 분해하는 한편, 유입원수와 사전 처리된 물을 혼합하여 다시 상향류 반응조에서 탈질하고 처리수와 슬러지가 분리하는 과정을 수행함으로써, 고농도 유기물 및 질소함유 폐수를 보다 용이하게 정화 처리할 수 있는 효과가 있다.

즉, 종래에는 고농도 유기물 및 질소가 포함된 폐수를 처리하기 위해서는 처리하고자하는 폐수에 물을 희석하여 유입수의 독성 또는 농도를 낮춘 후에 처리하므로 처리 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 폐수의 처리를 위해 많은 양의 물이 소비되었으나 본 발명에 의하면 사전 처리된 저농도의 폐수를 유입원수와 혼합하여 유기물의 농도를 낮춘 후 처리함으로써 희석수를 사용하지 아니하여 처리 공정이 단순하며 따라서 운전비용이 절감되는 장점이 있다.

또한, 사전 처리과정에서 많은 양의 메탄가스를 생산할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래의 활성슬러지법 폐수처리장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐수처리시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐수처리시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 폐수처리시스템을 구성하는 상향류 반응조의 일예의 단면도,
도 5는 도 4에 도시한 반응조의 부분단면 사사도,
도 6는 본 발명의 폐수처리시스템을 구성하는 상향류 반응조의 다른 일예의 단면도,
도 7은 상향류 반응조를 구성하는 가스포집기의 일예를 도시한 부분단면 사시도,

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

본 발명에 따른 고농도 폐수 처리시스템은 음식 폐기물 침출수 등과 같이 질소와 유기물이 많이 포함된 폐수를 처리하기 위한 장치로서 폐수가 보다 깨끗하게 정화될 수 있게 할 수 있을 뿐만 아니라 많은 양의 메탄가스를 얻을 수 있게 한 것이다.

이러한 본 발명의 고농도 폐수 처리시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, (A) 고농도의 유기물을 포함하는 유입원수(Q)가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조(1); (B) ① 유입원수(Q), ② 상기 제1상향류 반응조(1)의 유출수 및 ③ 하기 폭기조(3) 또는 침전조(4)로부터의 내부반송 유입수(Ca, Cs) 또는 이들의 혼합수(Ra)가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조(2); (C) 상기 제2상향류 반응조(2)의 유출수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조(2)로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조(3); 및 (D) 상기 폭기조의 유출수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조(4);를 포함하여 구성된다.

상기 제1상향류 반응조(1)는 종래의 통상적인 폐수처리장치에서 1차침전조/혐기조/농축조의 복합기능을 수행하는 것으로서, 운전조건에 따라 자연스럽게 조성된 혐기(발효) 분위기 하에서 내측 하부로 유입된 유기물이 포함된 유입원수(Q)가 상향류로 흐르면서 오염물질이 제거되고, 메탄가스를 포함한 가스가 배출된다.

상기 제1상향류 반응조(1)는 혐기성 소화조로 보다 많은 양의 메탄가스를 생산할 수 있게 하기 위해 복수로 구성할 수 있다. 즉, 상기 제1상향류 반응조(1)는 한 쌍 이상의 산발효조와 메탄발효조로 구성함으로서 메탄가스의 생산량을 늘릴 수 있는 것이다.

이렇게 제1향상류 반응조(1)에서 이물질이 제거된 처리수는 유입원수(Q)보다 낮은 농도의 유기물을 포함하고 있고, 이는 제2상류 반응조(2)에서 유입원수와 혼합되어 다시 한번 정화된다. 이렇게 2차에 걸쳐 처리된 처리수는 폭기조(3)[반응촉진을 위해 생물막 담체를 둘 수 있음]에서 질소의 질산화가 이루어진 후 침전조(4)로 배출되거나 상기 내부반송라인을 통해 상기 제2상향류 반응조(2)로 반송된다.

물론, 상기 폭기조(3)를 통과한 처리수를 내부반송라인를 통해 제2상향류 반응조(2)로 반송할지 여부는 폭기조(3)로부터 배출되는 처리수의 유기물 농도나 TN농도 등에 따라 정하게 된다. 즉, 처리수의 유기물 농도나 TN농도가 기준치 이상일 때에만 일부 또는 전부를 제2상향류 반응조(2)로 반송한다.

한편, 제2상향류 반응조(2)로 유입되는 유입원수(Q)와 내부반송 유입수(Ca, Cs) 또는 이들의 혼합수(Ra)를 완전혼합하기 위하여 제2상향류 반응조(2) 전단에 소정의 교반장치 등이 설치된 혼합조(미도시)를 둘 수도 있다.

위와 같이 구성된 폐수처리시스템은 유기물과 질소를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 하기 위하여 도 3에 도시한 바와 같이, 장치를 추가할 수 있다.

즉, 상기 폭기조(3)와 침전조(4) 사이에, 상기 폭기조(3)에서 배출되는 처리수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 재 탈질되고, 이때 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제3상향류 반응조(5)와, 상기 제3상향류 반응조(5)의 배출측에 연결되어 탈질된 처리수에 대하여 질소의 질산화 및 유기물의 분해를 수행하는 재처리 폭기조(6)를 추가할 수 있다. 이때 제3상향류 반응조(5)와 재처리 폭기조(6)는 상기 제1, 제2상류 반응조(1, 2) 및 폭기조(3)와 동일하거나 거의 동일하게 구성되고 작동되는 것으로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 제1, 제2, 제3상향류 반응조(1, 2, 5)는 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같이, (a) 반응조(11)의 중앙에 수직으로 형성되며, 구동수단(12a)에 의해 회전하는 주축(12b); (b) 상기 주축(12b)과 함께 회전되도록 상기 주축의 상부 또는 하부 둘레에 고정되며, 유입관(11a)을 통해 유입되는 유입수를 통과시키는 체류부(12); (c) 상기 주축과 함께 회전되도록 주축에 고정되며, 일측말단이 상기 체류부와 직결되고 타측말단이 반응조 하부에 위치하여 체류부를 통과한 유입수가 하부에서 반응조 내부로 방출되도록 하는 1개 또는 복수개의 분배관(13); (d) 상기 주축을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개(15a)를 가진 혼합장치(15); (e) 반응조 상부에 위치하며, 슬러지와 분리된 처리수가 월류(overflow)되도록 상면이 개방된 위어(141) 구조를 가지는 배출장치(14); 및 (f) 반응조 하부에 위치하며, 중력에 의해 침전된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지집적장치;를 포함하여 구성된다.

도면에는 상기 체류부(12)가 주축(12b)의 상부에 설치된 것만 도시하였으나 유입수가 반응조(11) 하부 내면에서 반응조 내부로 배출되도록 하기 위하여 체류부가 주축(12b)의 하부에 설치되도록 할 수도 있음은 명백하다.

이러한 상향류 반응조는 다음과 같이 작동한다.

유입관(11a)을 통해 유입된 유입원수는 체류부(12)의 내부에 잠시 체류/혼합되고, 체류부(12)의 저면에 연결된 분배관(13)을 통해 반응조(11)의 하부로 공급된다. 상기 분배관(13)은 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같이, 그 상단이 상기 체류부(12)의 바닥에 연결되고, 하단은 수평으로 연장되고 수평으로 연장된 부분에 다수의 배수구멍이 형성되어 있어 유입수가 배수구멍을 통해 반응조(11) 하부에 고르게 공급될 수 있게 하였다.

도시되지는 않았지만, 체류부(12)를 주축의 하부에 설치하고, 유입관(11a)이 체류부(12)와 연통되며, 분배관(13)의 하단이 상기 체류부(12)와 연결되고 상단이 수평으로 연장되고 수평으로 연장된 부분에 다수의 배수구멍이 형성되어 있어 유입수가 배수구멍을 통해 반응조 하부에 고르게 공급될 수 있게 할 수도 있다.

상기 체류부(12)와 분배관(13)은 모터의 구동에 의해 회전하는 주축(12b)과 함께 회전할 수 있도록 추축(12b)에 고정 설치되는 것이 바람직하다.

도면에서는 상기 분배관(13)을 2개 설치한 것을 일예로 도시하였으나 그 이상 설치될 수 있으며, 주축(12b)을 중심으로 면적에 비례하여 분배관을 설치하여 무게 중심이 주축(12b)에 놓이게 하여 주축(12b)이 원활하게 회전될 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 분배관(13)을 통해 반응조의 내부로 유입되는 유입수와 처리수가 보다 고르게 혼합되게 하기 위한 수단으로 혼합기(15)가 더 설치될 수 있다. 상기 혼합기(15)는 상향류 반응조에 유입되는 유입원수 또는 유입원수와 내부반송 처리수를 교반하여 혼합시키는 수단으로 상기 주축(12b)을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개(15a)를 설치하여 구성된다. 따라서 상기 혼합기(15)는 모터(12a)의 구동에 의해 회전하여 반응조(11)의 내부에 유입된 유입수 또는 유입수와 처리수를 교반하여 혼합하게 된다.

상기 배출장치(14)는 반응조(11) 내부에서 정화된 처리수가 반응조(11)의 외부로 배출되는 유로 역할을 하는 것으로 도시한 바와 같이, 상면이 개방된 위어(141)로 구성되고, 상기 위어(141)의 상부면에는 유로(141a)가 형성되어 있다.

이렇게 구성된 배출장치(14)는 반응조 내부의 처리수가 위어(141)의 측벽을 월류(overflow)하여 유로(141a)의 내부로 유입되고, 이렇게 위어(141)의 내부로 유입된 처리수는 배출관(11b)를 통해 반응조(11)의 외부로 배출된다.

상기와 같이 구성된 상향류 반응조를 유입수가 상향류로 흐르면서 반응하는 과정에서 가스가 발생되는데, 이 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스배출수단(16)을 추가로 설치할 수 있다.

가스배출수단(16)은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 반응조(11) 상부의 기밀덮개부(111)에 가스배출관(161)을 설치하여 구성하거나, 도 6에 도시한 바와 같이 내부에 가스포집장치(162)를 설치하여 구성할 수 있다.

상기 가스포집장치(162)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 단면이 위쪽을 향하며 점차 좁아지는 포집 공간(162a)을 갖는 복수의 고리 형상의 구조에 배기관을 연결하여 구성된다.

이러한 가스포집장치(162)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 각각 서로 다른 크기의 것을 동일 평면상에 설치하고, 두 개 이상의 층으로 적층하여 구성되며, 저층에 설치된 가스포집장치(162)들과 상층에 설치된 가스포집장치(162)들 사이에는 틈을 둔다. 또한, 위에서 볼 때 전체 면을 커버하도록, 상층의 가스포집장치(162)들 사이에 하층의 가스포집장치(162)들이 위치되어 처리되는 오폐수로부터 발생된 가스가 가스포집장치(162)의 포집공간(162a)으로 유입되어 배출될 수 있게 하였다. 즉, 상층의 가스포집장치(162)와 하층의 가스포집장치(162)가 서로 엇갈리게 설치됨으로써 반응조의 하부에서 발생된 가스가 두 층의 가스포집장치(162) 중 어느 하나의 층에 설치된 가스포집장치(162)에 포집되어 발생 가스를 모두 포집할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 상향류 반응조를 다수 연결하여 구성된 본 발명의 폐수처리시스템은 상기한 바와 같이 처리수를 반송시켜 유입원수와 혼합하여 유기물의 농도를 낮출 수 있어 별도의 희석수를 사용하지 않고도 폐수를 처리할 수 있으며, 상향류 반응조 및 폭기조를 다단으로 설치하여 구성하여 오폐수를 다단으로 처리함으로써 보다 깨끗이 정화된 처리수를 배출할 수 있는 것이다.

더욱이 상향류 반응조 내부에서 이루어지는 혐기성 소화 과정에서 많은 양의 메탄가스가 생성되고 이 메탄가스를 가스배출수단을 이용하여 포집할 수 있는 것이다.

<실시예>

본 발명의 고농도 폐수처리시스템을 이용한 폐수처리

1. 반응조 용량

2. 운전조건

1) 유량 : 45 m³/일

2) 운전온도 : 35 ℃

3) 내부반송비 : 1700 %

4) 슬러지 반송비 : 300 %

비교예)

비교되는 폐수처리장치는 혐기성 소화법을 이용한 폐수처리장치의 운전조건

위와 같은 조건으로 폐수를 처리한 결과 아래의 표와 같은 결과를 얻었다.

혐기성소화법과 본 발명의 장치를 이용한 폐수처리 결과(유량 45m³/d 기준)

위에서 확인된 바와 같이, 본 발명에 의한 폐수처리장치를 이용하여 폐수를 처리하는 과정에서 얻어진 메탄가스의 생성량이 종래의 혐기성 소화법에 의한 생성량보다 적으나 처리수의 고형물의 양이나, 질소 및 인의 량이 현저하게 감소된 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 폐수처리시스템이 종래의 혐기성 소화법에 의한 폐수처리장치에 의한 것보다 약 20%정도 적게 메탄가스를 얻을 수 있었으나 보다 깨끗하게 폐수를 정화할 수 있음을 알 수 있다.

1 : 제1상향류 반응조
2 : 제2상향류 반응조
3 : 폭기조
4 : 침전조
5 : 제3상향류 반응조
6 : 재처리 폭기조
11 : 반응조 11a : 유입관 11b : 배출관
12 : 체류부 12a : 구동수단 12b : 주축
13 : 분배관
14 : 배출장치
141 : 위어 141a : 유로홈
15 : 혼합기 15a : 믹싱날개
16 : 가스배출수단
161 : 가스배출관
162 : 가스포집장치 162a : 포집 공간

Claims

(A) 고농도의 유기물을 포함하는 유입원수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조;
(B) ① 유입원수, ② 상기 제1상향류 반응조의 유출수 및 ③ 하기 폭기조 또는 침전조로부터의 내부반송 유입수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조;
(C) 상기 제2상향류 반응조로부터의 유입수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조;
(D) 상기 폭기조로부터의 유입수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 폭기조와 침전조 사이에
(E) 상기 제2상향류 반응조의 배출수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 2차 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지와 처리수가 배출되는 제3상향류 반응조;
(F) 상기 제3상향류 반응조의 배출수가 폭기 처리하는 재처리 폭기조;
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1상향류반응조는 복수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
제 1 항내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서,
상기 제1, 제2, 및 제3상향류 반응조는
(a) 반응조의 중앙에 수직으로 형성되며, 구동수단에 의해 회전하는 주축;
(b) 상기 주축과 함께 회전되도록 상기 주축의 상부 또는 하부 둘레에 고정설치되며, 유입관을 통해 유입되는 유입수를 통과시키는 체류부;
(c) 상기 주축과 함께 회전되도록 주축에 고정설치되며, 일측말단이 상기 체류부와 직결되고 타측말단이 반응조 하부에 위치하여 체류부를 통과한 유입수가 하부에서 반응조 내부로 방출되도록 하는 1개 또는 복수개의 분배관;
(d) 상기 주축을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개 가진 혼합장치;
(e) 반응조 상부에 위치하며, 슬러지와 분리된 처리수가 월류(overflow)되도록 상면이 개방된 위어 구조를 가지는 배출장치;
(f) 반응조 하부에 위치하며, 중력에 의해 침전된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지집적장치;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제1, 제2, 및 제3상향류 반응조에서,
반응조의 상부에는 처리과정에서 발생되는 가스가 외부 공기중으로 자유확산되지 않도록 하는 기밀덮개부와, 내부의 발생가스를 포집하여 배출시키는 가스배출수단이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 가스배출수단은,
하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 수직단면을 가지며 상부에는 배기관이 연결된 복수개의 가스포집장치로 이루어지되,
상기 가스포집장치는 각각 서로 다른 크기이며, 두 개 이상의 층으로 엇갈리게 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.