KR20180026232A

KR20180026232A - 난분해성 폐수처리 장치

Info

Publication number: KR20180026232A
Application number: KR1020160113336A
Authority: KR
Inventors: 윤영내; 김정득; 이현규; 신동훈; 현병욱
Original assignee: 주식회사 에싸; 다이텍연구원; (주)유엔이
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-12

Abstract

본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치는 유입되는 폐수를 수용하는 혐기조; 상기 혐기조로부터 월류된 폐수를 교반, 포기, 침전 및 방류하는 준회분식반응조; 상기 준회분식반응조에서 폐수의 미처리된 잔류 유기물을 제거하는 재포기조; 및 상기 재포기조의 수면 하부에 위치하여 부유상태의 슬러지를 침전시킨 후 농축시켜, 상기 혐기조에 반송하고 일부의 잉여 슬러지를 인발하는 침지식농축조;를 포함하여, 소요동력 및 슬러지 발생량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

난분해성 폐수처리 장치{APPARATUS FOR CLEANING INDECOMPOSABLE WASTE WATER)}

본 발명은 난분해성 폐수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 의 연속회분식 반응조(SBR) 공정과 차별화되는 공정으로 수위 연동식 준회분식반응조가 단계적인 유입흐름을 거치면서 교반(무포기/포기) 등의 반복되는 운전주기에 따라 인 흡수에 의해 유기물과 인을 제거하고 낮은 방류수심으로 운전됨에 따라 소형화된 방류기를 이용하여 안정적인 폐수의 고도처리를 가능하게 하는 난분해성 폐수처리 장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은 유동상 PU-AC 복합 나노 담체로 고분자인 폴리우레탄에 활성탄이 결합되어, 높은 비표면적, 내구성, 최적밀도 조절, 미생물 부착력, 및 생물학적 안정성을 보유하여, 미생물의 생육에 적합한 환경을 조성함으로써 고농도의 상기 MLSS를 유지할 수 있도록 하는 유동상 메디아가 포함된 난분해성 폐수처리 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 어떤 사업을 진행하든 환경오염에 대한 규제에서 자유로울 수 없을 만큼, 세계적으로 환경오염에 대한 문제가 큰 이슈로 거론되고 있으며, 특히 개발도상국들 중 염색산업이 활성화되어 있는 나라(ex>베트남 등)에서는 난분해성 폐수(염색폐수)를 처리할 수 있고, 무엇보다 강화된 염색폐수 방류기준을 만족할 수 있는 기술의 확보가 필요한 실정이며, 기존산업단지와 신규산업단지에 해당기술을 적용한 중앙폐수처리시설의 설치가 시급한 상황이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1007893호(2011. 01. 06)

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 필요에 따라 수위 연동식 준회분식반응조를 포함하여, 단계적인 유입흐름을 거치면서 교반(무포기/포기) 등의 반복되는 운전주기에 따라 인 흡수에 의해 유기물과 인을 제거하고 낮은 방류수심으로 운전됨에 따라 소형화된 방류기를 이용하여 안정적인 폐수의 고도처리를 가능하게 하는 난분해성 폐수처리 장치의 제공을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치는 유입되는 폐수를 수용하는 혐기조; 상기 혐기조로부터 월류된 폐수를 교반, 포기, 침전 및 방류하는 준회분식반응조; 상기 준회분식반응조에서 폐수의 미처리된 잔류 유기물을 제거하는 재포기조; 및 상기 재포기조의 수면 하부에 위치하여 부유상태의 슬러지를 침전시킨 후 농축시켜, 상기 혐기조에 반송하고 일부의 잉여 슬러지를 인발하는 침지식농축조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치의 준회분식반응조는 제1 준회분식반응조와 제2 준회분식반응조로 구성되어, 상기 교반, 포기, 침전 및 방류가 교대로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치는 컴팩트한 구조로 저비용/고효율 공법이며 타 공법에 비해 소요동력 및 슬러지 발생량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치에서 준회분식반응조의 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치에 사용되는 유동상 메디아의 구조를 도시한 도면, 및
도 4는 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치에 의한 처리결과 그래프를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치는 혐기조(100), 준회분식반응조(200), 재포기조(300), 및 침지식농축조(400)를 포함한다.

상기 혐기조(100)는 내부로 유입되는 폐수를 수용하여 고농도로 농축된 슬러지의 혐기 미생물에 흡착된 유기물을 이용하여 인 방출반응을 일으킨다.

상기 재포기조(300)에 포함된 침지식농축조(400)는 침전슬러지를 구비하고 있는데, 상기 침전슬러지는 유입되는 상기 폐수와 혼합된 후, 반송되어 상기 혐기조(100) 하부로 상향류 유입(Up flow)된다.

상기 혐기조(100)로 유입되어 슬러지 층을 거친 상기 폐수는 수위로 연동된 상기 준회분식반응조(200)로 자연스럽게 월류되고, 상기 혐기조(100) 내부에 고농도로 농축된 슬러지의 혐기 미생물은 흡착된 유기물을 이용하여 인 방출반응을 일으킨다.

상기 혐기조(100)에서 일정한 시간 동안 갇힌(batch) 상태로 혐기성 처리과정을 거친 슬러지(미생물)는 상기 준회분식반응조(200)로 원류됨으로써, 포기운전이 진행되는 동안 인을 기존의 보유랑 이상으로 과잉흡수한다.

상기 혐기조(100)는 상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 안정적으로 인방출을 유도할 뿐만 아니라, 상기 준회분식반응조(200)의 포기조건에서 혐기 미생물이 후단에 배치된 준회분식반응조(200)로 다량 원류됨으로써 인 흡수효율을 극대화시키게 된다.

상기 준회분식반응조(200)는 제1 준회분식반응조(210)와 제2 준회분식반응조(220)으로 구성되고, 상기 혐기조(100)와 수위가 연동되는 연동식 반응조로, 종래의 연속회분식반응조(SBR)공정과는 차별화되는 공정으로서 단계적인 유입흐름을 거치면서 교반(무포기)/포기 등의 반복되는 운전주기에 따라 인 흡수에 의해 유기물과 인을 제거하고 낮은 방류수심으로 운전됨에 따라 소형화된 방류기를 이용하여 안정적인 폐수의 고도처리가 가능하다.

상기 혐기조(100)를 거친 폐수는 상기 제1 준회분식반응조(210) 또는 상기 제1 준회분식반응조(220)를 거치는데, 이때 폐수의 흐름은 교반기 또는 포기장치 등과 같은 수류의 흐름에 영향을 주는 장치의 가동여부에 의해 결정된다.

보다 구체적으로, 도 2를 참조하여 상기 준회분식반응조(200)에서 폐수의 흘름에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 준회분식반응조(210)는 교반(무포기)을 통하여 우선적으로 폐수 내 유기오염물질을 탄소원을 이용하여 제거하는 동시에 상기 제2 준회분식반응조(220)는 침전단계를 거치면서 슬러지가 침전된다.

소정시간이 지난 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 준회분식반응조(210)는 포기장치가 가동되면서 산소가 주입되어 잔류 유기물을 제거하고 상기 혐기조(100)에서 월류되어 유입된 인 제거미생물에 의해 인의 흡수가 급속도로 일어난다.

포기상태에서도 폐수의 흐름은 상기 제1 준회분식반응조(210)와 상기 제2 준회분식반응조(220) 상호 간의 슬러지 밀도에 의한 압력 차이에 의해 지속적으로 상기 혐기조(100)에서 상기 제1 준회분식반응조(210)로 유입되어 처리된다.

한편,상기 제2 준회분식반응조(220)는 소정의 침전시간이 지나면 방류장치에 의해 서서히 최상층의 깨끗한 처리수를 방류하게 된다.

한편, 이번에는 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 준회분식반응조(220)는 교반(무포기)을 통하여 우선적으로 폐수 내 유기오염물질을 탄소원을 이용하여 제거하는 동시에 상기 제1 준회분식반응조(210)는 침전단계를 거치면서 슬러지가 침전된다.

이후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 준회분식반응조(210)는 소정의 침전시간이 지나면 방류장치에 의해 서서히 최상층의 깨끗한 처리수를 방류하게 된다.

상술한 바와 같이, 상기 준회분식반응조(200)에서는 상기 제1 준회분식반응조(210)와 상기 제2 준회분식반응조(220)가 교대로 상기 혐기조(100)를 거친 하수를 교반기 및 슬러지 암밀성의 차이와 같은 물리적 특성을 이용해 교대로 주입하여, 교반(Mixing)·포기(Aeration)·침전(Setting)·방류(Decanting) 등의 일련의 운전단계를 거침과 동시에 탈질에 필요한 반송량을 줄이기 위해 상(Phased) 변화를 줌으로써 에너지 절감 및 향상된 탈질·질산화 및 인 흡수가 진행된다.

결과적으로, 하수 또는 폐수의 흐름은 상기 혐기조(100), 상기 제1 준회분식반응조(제2 준회분식반응조 교대운전) 상기 재포기조(300), 제2 준회분식반응조(제1 준회분식반응조 교대운전) 방류장치 순으로 수리학적 구배에 의해 이루어진다.

한편, 상기 제1 준회분식반응조(210)와 상기 제2 준회분식반응조(220) 전체 운전수심이 약 20cm로 운전(약 40cm까지 운전 가능)됨으로써 방류시 부유물질(SS)의 유실이 적고 안정적인 처리수질을 확보할 수 있으며, 2개의 준회분식반응조(210, 220)가 연동된 상기 침지식농축조(400)에서 농축된 잉여슬러지량을 조절함으로써 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid) 및 SRT 제어가 용이하다.

이때, 상기 준회분식반응조(200)는 고농도의 상기 MLSS를 유지할 수 있도록, 내부에 유동상 메디아가 포함되어 있는 것이 바람직하다.

상기 유동상 메디아는 도 3a에 도시된 바와 같이, 유동상 PU-AC 복합 나노 담체로 고분자인 폴리우레탄에 활성탄을 결합시킨 것으로써, 높은 비표면적, 내구성, 최적밀도 조절, 미생물 부착력, 및 생물학적 안정성을 보유하여, 미생물의 생육에 적합한 환경을 조성할 수 있다.

이때, 상기 유동상 메디아는 내구성 및 유동성이 개선될 수 있도록 바이오볼 케이지(Bioball cage)에 담겨 상기 준회분식반응조 내부에 투입되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재포기조(300)는 상술한 바와 같이 상기 준회분식반응조(200)의 제1 준회분식반응조(210)와 제2 준회분식반응조(220)에서 미처리된 잔류 유기물을 제거하고, 상기 제1 준회분식반응조(210)와 제2 준회분식반응조(220)에서 처리된 하수와 MLSS가 상기 제1 준회분식반응조(210)에서 상기 제2 준회분식반응조(220)로 침전될 때, 또는 상기 제2 준회분식반응조(220)에서 상기 제1 준회분식반응조(210)로 침전될 때 슬러지 표면에 부착되어 슬러지의 침전을 저하시키는 N₂가스를 대기 중으로 방출시키는 기능을 가지고 있다.

그리고, 상기 재포기조(300)에서 일정시간 호기성 상태로 체류하는 동안 수중의 PO₄-P는 미생물이 기존에 보유하고 있던 양과 비교하여 보다 많은 양이 미생물로 과잉섭취된 후 상기 침지식농축조(400)로 인발됨으로써 잉여슬러지를 통하여 제거된다.

상기 침지식농축조(400)는 상기 재포기조(300)의 수면 아래에 위치하고, 부유상태의 슬러지를 침전한 후 농축시켜, 상기 혐기조(100)에 반송하고 일부는 잉여슬러지로 인발하는 기능을 가지고 있다.

상기 재포기조(300)에서 상승된 용존산소량(DO:Dissolved Oxygen)은 침전, 농축과정 중 미생물의 호흡에 의해 저감됨으로써, 상기 혐기조(100)의 DO 유입을 감소시켜 완전한 혐기조건이 조성되도록 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 난분해성 폐수처리 장치에 의한 처리결과 도 4에 도시된 바와 같이 난분해성 물질이 없는 폐수는 BOD 98%, COD 95%, SS 90%, T-N 90%, T-P 96%의 제거효율을 보였다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 혐기조
200 : 준회분식반응조
210 : 제1 준회분식반응조
220 : 제2 준회분식반응조
300 : 재포기조
400 : 침지식농축조

Claims

유입되는 폐수를 수용하는 혐기조(100);
상기 혐기조(100)로부터 월류된 폐수를 교반, 포기, 침전 및 방류하는 준회분식반응조(200);
상기 준회분식반응조(200)에서 폐수의 미처리된 잔류 유기물을 제거하는 재포기조(300); 및
상기 재포기조(300)의 수면 하부에 위치하여 부유상태의 슬러지를 침전시킨 후 농축시켜, 상기 혐기조(100)에 반송하고 일부의 잉여 슬러지를 인발하는 침지식농축조(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 준회분식반응조(200)는
제1 준회분식반응조(210)와 제2 준회분식반응조(220)로 구성되어, 상기 교반, 포기, 침전 및 방류가 교대로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 2항에 있어서,
상기 제1 준회분식반응조(210)는
교반(Mixing)을 통해 폐수 내 유기오염물질을 탄소원을 이용하여 제거하고,포기(Aeration)장치가 가동되면서 산소가 주입되어 잔류 유기물을 제거하고, 소정의 시간 동안 침전(Setting)이 이루어지며, 소정의 침전시간이 지나면 방류장치에 의해 서서히 최상층의 처리수를 방류(Decanting)하는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 4항에 있어서,
상기 제2 준회분식반응조(220)는
상기 제1 준회분식반응조(210)의 교반, 포기, 침전, 방류과정과 대응하여, 침전, 방류, 교잔 포기과정이 진행되는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 2항에 있어서,
상기 재포기조(300)는
상기 제1 준회분식반응조(210)와 제2 준회분식반응조(220)에서 처리된 하수와 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)가, 상기 제1 준회분식반응조(210)에서 상기 제2 준회분식반응조(220)로 침전될 때, 또는 상기 제2 준회분식반응조(220)에서 상기 제1 준회분식반응조(210)로 침전될 때 슬러지 표면에 부착되어 슬러지의 침전을 저하시키는 N₂가스를 대기 중으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 1항 내지 제 5항 중, 어느 한 항에 있어서,
상기 준회분식반응조(200)는
내부에 유동상 메디아가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 6항에 있어서,
상기 유동상 메디아는
유동상 PU-AC 복합 나노 담체로 고분자 폴리우레탄에 활성탄이 결합된 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.
제 7항에 있어서,
상기 유동상 메디아는
바이오볼 케이지(Bioball cage)에 담겨 상기 준회분식반응조(200) 내부에 투입되는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수처리 장치.