KR100457698B1 - 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법 및 그장치 - Google Patents
하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법 및 그장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 하수처리장치(A)와 축산폐수처리장치(B)는 하수처리장치(A)의 최종침전지(5)의 하부에 관으로 연결되어 잉여슬러지를 축산폐수처리장치(B)의 순응조(16)에 투입되며, 상기 축산폐수처리장치(B)의 침전조(13)의 상등액은 관으로 연결되어 하수처리장치(A)의 침사지(1)에 투입되도록 연결시켜 처리함을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 상세히 설명하면, 고농도 축산폐수의 생물학적 처리효율개선에 관한 것으로 고농도축산폐수를 생물학적으로 처리 후 하수처리장으로 연계처리 할 때축산폐수의 처리효율을 높이기 위하여 하수처리장 잉여슬러지를 생물학적 축산폐수처리시설의 반송슬러지와 함께 순응조에 투입하여 잉여슬러지를 축산폐수처리에 적합하도록 순응시킨 다음 축산폐수처리시설의 생물반응조에 투입하여 축산폐수의 처리효율을 높이는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.
축산폐수처리는 분뇨 및 하수에 비하여 난분해성으로 처리효율이 낮다. 따라서 축산폐수를 단독으로 처리하여 방류하기보다는 축산폐수처리장을 하수처리장 부지내에 설치하여 축산폐수를 생물학적으로 처리하고 그 처리수를 하수처리장 유입수와 혼합하여 다시 하수처리장에서 재처리과정을 거친후 방류시키는 방법 즉 하수연계처리방법이 주로 사용되고 있다.
예를 들면, 대한민국공개특허공보 공개번호 특2002-0021289호에는 음식물쓰레기를 분쇄하여 슬러지화한 후에, 상기 슬러지화화한 음식물쓰레기를 축사분뇨와 함께 혼합한 다음, 톱밥을 투입시켜 교반하면서 에어를 공급하여 발효시켜 퇴비화한 후에, 상등액의 농도를 균일화한 다음, 가압부상조에서 균일화된 폐수중 이물질을 부상시켜 제거한 후에, 생물학적처리를 통해 탈질 및 잔류 오염물질 처리를 처리하는 음식물 쓰레기와 축산폐수의 혼합처리방법이 기술되어 있으며,
기타, 동 공보 공개번호 특20001-0091641호에는 음식물쓰레기와 축산분뇨등을 혼합하여 호기발효시켜 유기성폐기물과 무기물을 이용한 유기비료 생산방법 및 장치가 공개되어 있고,
동 공보 공개번호 특2002-0082166호에는 액상부식법에 있어서 축산폐수 또는 분뇨를 미생물을 이용하여 질소 및 인 제거방법과 이에 따를 슬러지 감량화시스템이 공개되어 있으나,
상기와 같은 종래의 기술들은 음식물쓰레기 또는 기타 오폐수등에 축산폐수를 혼합하여, 축산폐수에 함유된 미생물의 발효를 이용하여 음식물쓰레기 또는 오폐수와 축산폐수를 함께 처리하는 기술은,
축산폐수는 고농도이고, 일반 하수나 분뇨에 비하여 난분해성으로서 생물학적으로 축산폐수를 분해시키는데 소요시간이 길며, 질소농도가 유기물농도에 비하여 과다하게 높아서 영양 밸란스(Balance)가 맞지 않고, 축산농가에서 전염병예방을 위한 과다한 축사소독에 사용되는 축사소독약등으로 축산폐수처리장 생물반응조를 정상적으로 유지시키는데 고도의 기술을 요하기 때문에, 상당수의 축산폐수처리시설이 정상적인 효율을 나타내지 못하고 있으며, 설계유량만큼 축산폐수를 처리하지 못하는 근본적인 이유 이외에 , 상기와 같이 과다한 질소 및 유기물농도와 전염병예방을 위한 축사소독액이 함유된 축산폐수를 처리시 함유된 미생물이 활동에 의해 호기성 또는 혐기성발효가 장기간 원활하게 되기 위해서는 일정한 온도를 유지하는 등의 추가적인 장치가 필요하여 실제 사용되지 못하는 문제점이 있어 왔다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 축산폐수를 생물학적으로 처리시 종균제 대용으로 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리에 적합하도록 순응조에서 순응시킨 다음 축산폐수처리장의 생물반응조로 투입하여 축산폐수처리효율향상 및 처리량을 증가 시키고 하수처리장 잉여슬러지의 호기성소화에 의한 탈수케이크(CAKE) 발생량 저감하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법 및 그 장치를 제공하는 것을 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.
도1은 본 발명의 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치 전체도.
도2는 2002.1. 1 ~ 12. 31까지의 하수처리장 공정별 수질분석결과도표.
도3은 본 발명의 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법을 적용하기 전(1～6월)후(7월～12월)에 대한 하수처리장 유입 및 방류수의 대장균군수의 변화도.
도4 본 발명에 따라 처리시 하수처리장에서 발생되는 탈수케이크(CAKE)량의 감소도표.
도5는 2002년 1월1일부터 12월31일까지의 축산폐수처리장 공정별 수질분석결과도.
도6은 본 발명에 따라 처리한 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장에 투입 후 축산폐수 투입량을 20%이상 증가시켜 운전한 도표.
도7은 본 발명에 따라 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장에 투입하여 운전하여도 축산폐수처리장에서 발생하는 탈수케이크(CAKE)발생량이 거의 변화가 없는 결과 다이아그램.
도8은 본 발명에 따라 처리시 축산폐수처리장의 방류수량이 증가하여도방류수 수질이 안정화를 유지하는 결과 다이아그램.
도9는 본 발명에 따라 처리시 축산폐수반입량을 증가시키는 과정에서 VSS(휘발성고형물)의 제거효율이 증가하는 다이아그램.
도10은 본 발명의 협잡물제거장치 상세도
도11은 본 발명의 침사조 상세도
도12는 본 발명의 미세협잡물 제거장치 상세도
도13은 본 발명의 원수조 상세도
도14는 본 발명의 무산소조 및 포기조 상세도
도15는 본 발명의 침전조 상세도
<도면의 부호설명>
침사지(1), 유압펌프(2), 최초침전지(3), 포기조(4,19), 최종침전지(5), 농축조(6,14), 탈수기(7,15), 협잡물제거장치(8), 침사조(9), 미세협잡물제거장치 (10), 원수조(11), 생물반응조(12), 침전조(13), 순응조(16), 혐기조(17), 무산소조(18)
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하수처리장 잉여슬러지토출배관을 축산폐수처리장 순응조로 연결설치하고 조내 폭기시설, 반송슬러지 유입배관을 연결설치하여 유기적으로 연결 구성한다.
일반적으로 축산폐수를 처리하는 미생물과 하수를 처리하는 미생물이 달라서 하수처리슬러지를 축산폐수처리장에 투입시 부작용이 있을 것으로 우려하는 사람들이 많은데 실제 잉여슬러지를 축산폐수처리장 반송슬러지와 혼합, 순응조에서 1일정도 폭기를 시켜 적응시킨후 축산폐수처리장 생물반응조에 투입시 투입전에 비하여 처리효율은 증가되며, 축산폐수 처리량이 약20%정도 증가되고, 유입축산폐수의 부하변동에도 안정적으로 처리수질을 유지할 수 있다.
또 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장 생물반응조에 투입하면 약 10일이상의 체류시간이 증가하여 생물반응조내에서 미생물의 자산화 및 호기성소화가 일어나 활성슬러지에 포함된 유기물이 분해 산화되어 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장 생물반응조에 투입하기전에 비하여 슬러지의 침전성 및 탈수성이 개선되고, 슬러지 발생량이 감소하며, 응집약품 사용량이 감소하는 등의 경제적 효과를 볼 수 있다.
본 발명에서 생물반응조라 함은 기존의 생물학적 축산폐수처리시설을 통틀어서 이야기하는 것으로 A/O공법, A2/O공법, MLE공법, 산화구법등 여러가지 축산폐수처리방법이 있을 수 있으며, 본 발명에서는 생물학적으로 질소, 인 제거가 가능한 A2/O공법중 하나인 것이다. 잉여슬러지투입량은 1일 50㎥로서 반입축산폐수(100㎥/일)의 50%정도 이다.
하수처리장치의 침사지(1)는 유입부 토사 침전부, 유출부로 구분되며 유입부에는 유입밸브, 조목스크린, 협잡물 이송콘베어 등으로 구성되고 토사침사 침전부에는 침전된 토사를 인양하기 위한 침사인양기, 인양된 토사를 이송하기 위한 이송콘베어, 반출용 스킵호이스트, 침사호퍼로 등으로 구성되며 유출부에는 세목스크린, 협잡물 이송콘베어, 스킵호이스트 및 반출호퍼, 유출밸브 등으로 구성되어 있다. 침사지(1)에는 2지로서 독립수로를 유지관리시에 개폐가 가능하도록 하였다.
유입펌프(2)는 유입펌프장으로서 유입하수량의 변동에 따른 원활한 대처를위하여 펌프용량을 구분해서 설치하고 펌프의 운전은 수위에 의해 유입펌프의 대수를 조절하여 제어가 가능토록 하였고, 펌프형식은 수중모터펌프로 유지관리성, 운전효율에 적합한 펌프이다.
최초침전지(3)은 하수유입은 전체가 4지로서 유입부에는 침전지 유지관리를 위해 각수로별 유입게이트를 설치하였다. 생슬러지 침전부에서는 자유침강에 의한 침전슬러지가 발생하고 침전지 저부에는 0.6m/min 속도의 미더식(TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 침전된 슬러지가 수집되어 슬러지 호퍼에 저장된 후 슬러지 펌프에 의해 인발되어 드럼스크린실로 압송된다. 드럼스크린에서 발생된 협잡물은 반출되고 여액은 농축조로 이송된다. 슬러지인발펌프는 유면계 및 타이머에 의한 인발로 1일 2회 4지를 10분씩 간헐운전 하기 위해 모타조작밸브가 운전되어 97%함수율의 슬러지를 인발한다.
포기조(4)는 최초침전지(3)를 통과한 하수중의 콜로이드성 및 용해성 유기물이 조내에 활동하는 미생물에 의해 흡착 제거되는 공정으로 활성슬러지에 충분한 산소공급과 혼합액 부유물(MLSS)이 침전되지 않도록 산기식 전면포기법으로 운전된다. 공기를 공급하는 설비는 ROTARY BLOWER 28㎥/min x 6,000mmAq 2대를 설치하여 운영 중이고 수질 악화시를 고려하여 14㎥/min x 6,000mmAq 2대의 조절기를 예비시설로 갖추어져 있다. 반송슬러지는 포기조(4) 앞부분의 반송슬러지 배관으로 유입되고 하수중의 합성세제등에 의해 발포현상을 억제하기 위해 소포수 노즐에 의해간헐 운전 중이다.
최초침전지(3)로부터 전처리과정을 거친 하수는 포기조(4)로 유입되어 미생물에 의한 유기물을 분해가 이루어 진다.
이 포기조(4)는 호기성미생물이 생장할 수 있도록 충분한 산소가 공급된다. 이 산소는 도시되지 않은 별도의 송풍기와 산기관등으로 구성된 포기장치에 의하여 공급된다. 상기 포기조(4)에는 최초침전지(3)로부터 유입된 전처리폐수와 미생물이 포함된 활성슬러지가 혼합되어 있다. 활성슬러지는 다음에 설명하는 최종침전지 (5)로부터 침전된 슬러지를 반송받아 항상 일정수준을 유지하도록 되어있다.
활성슬러지에 포함된 미생물은 폐수속에 포함된 용존성 유기물을 흡수하여 에너지와 새로운 세포물질을 합성하게 된다. 따라서 폐수속에 용해된 유기물의 량은 감소하게 되고, 미생물을 포함한 활성슬러지의 량은 증가하게 된다.
최종침전지(5)는 포기조(4)로 부터 유입된 혼합액으로부터 미생물을 포함한 활성슬러지를 침전시켜 분리시키는 곳이다. 즉 포기조(3)에서 용존성 유기물을 섭취한 미생물을 중력에 의해 침전시켜 분리시키는 공정이다. 최종침전지(5)에서 분리된 고형물은 다시 포기조(4)로 반송시켜 유기물을 분해하는 과정을 반복하게 된다. 이때 포기조(4)에서 세포물질합성에 의해 증가된 활성슬러지를 계외로 배출시키지 않고 방치하게 되면 포기조(4)에 활성슬러지농도가 높아지고 미생물량이 증가하는데 반하여 유입하수중의 유기물유입량은 거의 일정하기 때문에 미생물과 먹이원의 균형이 깨어져 처리수질의 악화를 초래하기 때문에 필요량 이상의 슬러지 즉 잉여슬러지를 계외로 인발하여야 한다.
최종침전지(5)로부터 인발된 하수잉여슬러지는 축산폐수처리장의 순응조로 유입된다.
최종침전지(5)는 포기조(4)내에서 유입된 하수는 수면적 부하 20～30㎥/㎡일로 설계된 최종침전지(5)에서 하수 중 활성슬러지가 침전되고, 상등수는 월류웨어 및 유출수로를 통해 방류된다. 최종침전지(5)의 활성슬러지는 중심구동 지주형 슬러지제거기에 수집되고 슬러지펌프에 의해 일부는 포기조로 반송되며, 나머지는 잉여슬러지펌프에 의해 농축조(7)로 분배조로 압송되던 기존의 방식을 바꾸어 아래의 사양을 갖춘 펌프를 신설하여 잉여슬러지를 축산폐수처리장 순응조(16)에 압송하여 처리효율을 개선하였다.
MODEL : IPV-815, 정격전압 : 단상 220V, 소비전력 : 1,130W, 절연종류 : A종, 회전수 : 3,350rpm, 양정 : 12M(수중용), 유량 : 280 ℓ/min, 토출관 : 50mm,
농축조(6)는 기존에는 최초침전지(3)의 생슬러지와 최종침전지(5)의 잉여슬러지를 농축조(6)의 분배조에 투입된 후, 농축조(6)로 유입되어 중력 침강 및 농축되었으나, 이를 개선하여 생슬러지만 농축조(6)로 압송한 결과 탈수케??발생량 및 함수율 저감을 가져올 수 있었다.
탈수기(7)은 농축조(6)를 거쳐 유입된 슬러지를 고분자 응집제로 조정한 후 함수율을 낮추어 탈수케이크로 고형화하여 슬러지의 반출 및 처분을 용이하게 하기 위해 설치 운영 중이고, 탈수된 슬러지는 부피가 약 1/5로 감소하게 된다.
축산폐수처리장의 협잡물제거장치(8)는 폐수와 함께 유입된 협잡물을 제거하기 위해 조대협잡물 제거장치를 설치하여 운영 중이고, 또한 축산폐수내의 협잡물제거 및 탈수, 씨앗, 모래 등을 제거토록 하여 유입축산폐수의 성상을 고려하여 충분한 처리기능을 발휘할수 있도록 로터리 스크린 및 스크류 프레스, 액체사이클론과 원심분리기 등으로 구성되어 있는 협잡물 종합처리기를 설치하여 운전 중이다.
침사조(9)는 협잡물제거장치(8)를 통과한 폐수는 침사조로 유입되며, 또한 폐수의 침전성 및 SCUM(스컴)의 형성을 방지하기 위해 교반기를 운전한다.
미세협잡물제거장치(10)은 수평형 연속식 원심분리 탈수기로 종합협잡물처리기에서 미제거된 미세 고형물의 제거로 후단 처리공정의 장애를 방지하고 불용성 BOD(생물학적산소요구량) 및 인(P)의 제거, 유기성 질소의 질소의 제거효율을 높이기 위한 설비이다.
원수조(11)은 미세협잡물이 제거된 폐수와 반송된 농축조 상등수를 제1무산소조로 이송하기 위하여 1.6일 이상 저장할수 있는 용량으로, 조 내에서 폐수가 침전되거나 스컴이 형성되는 것을 방지하고 폐수를 균등화시키기 위해 1.0㎥-air/㎥hr정도의 포기를 한다.
생물반응조(12)는 혐기조(17), 무산소조(18), 포기조(19)로 구성되어 있던 시설 전단에 순응조(16)를 설치 개선하여 유입되는 반송슬러지와 하수처리장 잉여슬러지를 혼합 후 호기성조건에서 체류하면서 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리에 적합하도록 순응시킨다. 이 과정에서 이용할 수 있는 먹이가 고갈되면, 호기성미생물은 세포 유지작용에 필요한 에너지를 얻기 위하여 자신의 원형질을 소모하기 시작한다. 이때를 미생물은 내생호흡단계에 있다고 말한다.
위 식에서 보인 것처럼, 세포 조직이 호기성 상태에서 산화되면 이산화탄소, 물 암모니아가 된다. 실제로 세포조직의 75∼80% 정도가 산화될 수 있는데, 나머지 20∼25%는 불활성 성분과 생물학적으로 분해 불가능한 유기화합물로 구성되어 있다. 산화과정에서 생성되는 암모니아는 소화의 진행에 따라 질산염으로 계속 산화된다. 순응조(16)는 하수잉여슬러지와 축산폐수처리장 반송슬러지와 혼합하여 1일정도 체류하면서 잉여슬러지가 축산폐수처리에 적합하도록 순응시키는곳이다. 순응조(16) 내에는 폭기장지를 설치하여 호기성조건을 유지시켜준다. 잉여슬러지가 축산폐수처리에 적합하도록 순응이 되면 혐기조(17)로 유입된다. 여기서 부터 축산폐수는 A2/O공법(혐기-무산소-호기공정을 조합한 생물학적 질소, 인제거공법)으로 처리된다. 또 순응조(16)와 무산소조(18) 사이에 간헐적으로 내부순환을 시켜 인제거효율을 높인다.
순응조(16), 혐기조(17), 무산소조(18) 및 포기조(19)를 통털어서 생물반응조(12)라 칭하며 이곳 생물반응조(12)에서는 협잡물 및 침사물을 제거한 전처리축산폐수를 유입시켜 무산소조건과 호기성포기조건을 반복시켜 미생물에 의한 유기물분해 및 유입축산폐수에 포함된 유기질소 및 암모니아성질소를 질산성질소로 산화시키고 다시 질소가스로 환원시켜 공기중으로 탈기시키는 역활을 하게 된다. 또 혐기성, 호기성조건의 반복에 의한 미생물체내의 인흡수, 방출과정의 반복으로 잉여슬러지내 인 함유율을 높여서 처리수의 인농도를 낮추는 방법으로 인을 제거하게 된다.
생물반응조(12)에는 협잡물 및 침사물이 제거된 전처리폐수와 미생물이 포함된 활성슬러지가 혼합되어 있다. 축산폐수처리활성슬러지는 다음에 설명하는 침전조(13)로부터 침전된 슬러지를 반송받아 하수처리장 포기조(4)와 마찬가지로 항상 일정수준을 유지하도록 되어있고, 축산폐수를 분해는 과정에서 새로운 세포물질을 합성하게 되어, 슬러지의 량은 증가하게 된다.
다음 공정인 혐기조(17)에서는 질산성질소(NO3-N)를 탈질화 시키기 위하여 무산소 환경을 만들고 미생물과 폐수의 혼합을 위하여 수중교반기로 교반시킨다. 무산소조(18)에서는 질산화로 생성된 질산성질소(NO3-N)를 탈질균에 의해 N2 가스로 탈질화 시키기 위한 무산소조(18)로서 장방향 조에 수중 교반기를 설치하여 교반시키면서 무산소 조건을 만든다. 탈질균은 유기물질을 산화 분해할 때 발생되는 전자의 최종수용체로서 산소를 이용하는데 산소가 부족하거나 없는 상태에서는 질산성질소(NO3-N)같은 화학적으로 결합된 산소가 전자수용체로 사용되기 때문에 용존 산소가 없어야 한다. 포기조의 질산성질소(NO3-N)를 유입량의 300%양으로 무산소조로 내부 순환(반송)시킨다.
포기조(19)에서는 생물학적 탈질화에서 탄소원으로 이용되고 남은 메탄올과 유기물질을 제거하기 위하여 포기조(19)에서 포기시킴으로서 산화시킨다.
침전조(13)은 생물반응조(12)내에서 생물학적으로 분해가 끝난 생물반응액은 침전조(13)로 유입된다. 침전조(13)는 축산폐수처리가 끝난 생물반응액중 미생물을 포함한 슬러지를 침전시켜 분리시키는 곳이다. 즉 생물반응조(12)에서 용존성 유기물을 섭취한 미생물을 중력에 의해 침전시켜 분리시키는 공정이다. 이때 분리된 고형물은 다시 생물반응조(12)로 반송시켜 유기물을 분해하는 과정을 반복하게 된다. 이때 하수처리장 최종침전지(5)에서 처럼 필요량이상의 슬러지 즉 축산잉여슬러지는 계외로 인발하여야 하며, 인발된 잉여슬러지는 농축, 탈수한 후 퇴비화 한다. 활성화된 혼합액은 침전조(13)에서 적당한 체류시간에 의해 자연 침강된 후 상등액은 방류조로부터 하수처리장으로 연계처리하고, 침전조(13) 하부에 침전된 슬러지는 중앙으로 모아져 반송된다.
슬러지 농축조(14)는 침전조(13)에서 펌프로 가압운반되는 폐슬러지의 부피를 감소시켜 슬러지처리시설의 규모를 줄일수 있도록 하고, 중력농축식으로 고액분리되어 월류되는 상등수는 원수조(11)로 유입된다.
탈수시설(15)은 슬러지의 취급과 최종처분을 쉽게 할 수 있도록 수분제거를 통한 슬러지감량화를 목적으로 하는 설비이다. 슬러지 농축저류조로 이송된 농축슬러지는 슬러지 공급펌프에 의해 벨트프레스형 탈수기로 정량적 유입되고 탈수효율증대를 위해 고분자응집제를 사용한다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
제1공정(하수처리공정)
침사지(1)로 하수가 유입되면, 유입된 하수는 침전된 토사를 제거한 후에, 침전된 토사의 제거는 침전지 내부에 설치된 통상의 침전된 토사를 인양하기 위한 장치인 침사인양기, 인양된 토사를 이송하기 위한 이송콘베어, 반출용 스킵호이스트, 침사호퍼로 등으로 구성되며 유출부에는 세목스크린, 협잡물 이송콘베어, 스킵호이스트 및 반출호퍼, 유출밸브 등으로 구성된 장치에 의해 통상의 침전된 토사제거 방법에 의해 제거되며,
상등액은 상기 침사지(1)의 일측에 연결된 유압펌프(2)에 최초침전지(3)로 이송되며, 최초침전지(3)에서는 자유침강에 의한 침전슬러지가 발생하고 최초침전지(3)저부에는 0.6m/min 속도의 미더식(TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 침전된 슬러지가 수집되어 슬러지 호퍼에 저장된 후 슬러지 펌프에 의해 인발되어 드럼스크린실로 압송되며, 드럼스크린에서 발생된 협잡물은 반출되고 여액은 농축조로 이송되고, 슬러지인발펌프는 유면계 및 타이머에 의한 인발로 1일 2회 4지를 10분씩 간헐운전 하기 위해 모타조작밸브가 운전되어 97%함수율의 슬러지를 인발하며,
상기 최초침전지(3)를 통과한 상등액은 상기 최초침전지(3)의 일측에 설치된 포기조(4)로 오버플로우되어 유입되며,
최초침전지(3)로부터 유입된 전처리폐수와 미생물이 포함된 활성슬러지가 혼합되어 있으며, 상기 활성슬러지는 다음에 설명하는 최종침전지(5)로부터 침전된 슬러지를 반송받아 항상 일정수준을 유지하며,
유입된 하수는 최종침전지(5)에서 일부 유입받은 활성슬러지에 호기성미생물이 생장할 수 있도록 도시되지 않은 별도의 송풍기와 산기관등으로 구성된 포기장치에 의하여 충분한 산소공급과 혼합액 부유물(MLSS)이 침전되지 않도록 산기식 전면포기법으로 운전되어, (공기를 공급하는 설비는 ROTARY BLOWER 28㎥/min x 6,000mmAq 2대를 설치하여 운영 중이고 수질 악화시를 고려하여 14㎥/min x 6,000mmAq 2대의 조절기를 예비시설로 갖추어져 있다.이때 생성된 반송슬러지는 포기조(4) 앞부분의 반송슬러지 배관으로 유입되고 하수중의 합성세제등에 의해 발포현상을 억제하기 위해 소포수 노즐에 의해 간헐 운전한다)처리하여, 활성슬러지에 충분한 산소공급한 후에, 상기 포기조(4)의 일측에 형성된 최종침전지(5)로 유입시켜,
최종침전지(5)에서는 포기조(4)로 부터 유입된 혼합액으로부터 미생물을 포함한 활성슬러지를 침전시켜 분리시키는 곳으로서, 즉 포기조(3)에서 용존성 유기물을 섭취한 미생물을 중력에 의해 침전시켜 분리시키며, 최종침전지(5)에서 분리된 고형물은 다시 포기조(4)로 반송시켜 유기물을 분해하는 과정을 반복하게 된다. (이때 포기조(4)에서 세포물질합성에 의해 증가된 활성슬러지를 계외로 배출시키지 않고 방치하게 되면 포기조(4)에 활성슬러지농도가 높아지고 미생물량이 증가하는데 반하여 유입하수중의 유기물유입량은 거의 일정하기 때문에 미생물과 먹이원의 균형이 깨어져 처리수질의 악화를 초래하기 때문에 필요량 이상의 슬러지 즉 잉여슬러지를 계외로 인발하여야 한다.)
상기 최종침전지(5)로부터 인발된 하수잉여슬러지는 다음 공정인 축산폐수처리장의 순응조로 유입되며, 상기 최종침전지(5)의 상등수는 월류웨어 및 유출수로를 통해 방류되며,
상기 최초침전지(3)에 형성된 침전슬러지는 상기 최초침전지(3)의 또다른 일측에 설치되어 있으며 최초침전지 저부에는 0.6m/min 속도의 미더식(TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 슬러지를 제거하고 제거시 생성되는 농축액은 농축조(6)의 분배조에 투입된 후, 농축조(6)를 거쳐 유입된 슬러지는 탈수기(7)에서 고분자 응집제로 조정한 후 함수율을 낮추어 탈수케이크로 고형화하여 슬러지를 반출시켜처리하였다.
제2공정(축산폐수처리공정)
유입된 축산폐수중 협잡물을 제거하기 위하여 협잡물제거장치(8)를 통과시켰 제거한 다음, 상기 협잡물제거장치(8)를 통과한 폐수를 침사조(9)에 유입시켜 내장된 교반기에 의해 폐수의 침전성 및 SCUM(스컴)의 형성을 방지하여 침전시킨 다음, 침전물을 제거하고, 상등액은 상기 침사조(9)의 일측에 형성된 미세협잡물제거장치 (10)에 이송되어 수평형 연속식 원심분리 탈수기로 종합협잡물처리기에서 미제거된 미세 고형물의 제거한 다음,
상기 미세협잡물제거장치(10)의 일측에 설치된 원수조(11)로 이송되어 반송된 농축조(14)의 상등수와 함께 저장하며 (이때 1.6일 이상 저장할수 있는 용량의 크기이며, 원수조(11) 내에서 폐수가 침전되거나 스컴이 형성되는 것을 방지하고 폐수를 균등화시키기 위해 1.0㎥-air/㎥hr정도의 포기를 하여야 한다.)
원수조(11)에서 일정 기간 저장된 폐수는, 상기 원수조(11)의 일측에 설치된 생물반응조(12)의 순응조(16)로 이송되며, 상기 순응조(16)는 상기 제1공정의 최종침전지(5)의 잉여 슬러지가 혼합부유고형물(MLSS)농도를 1%이상으로 높게 유지되도록 유입되면, 잉여슬러지와 축산폐수처리장 반송슬러지와 혼합하여 1일정도 체류하면서 잉여슬러지가 축산폐수처리에 적합하도록 내장된 폭기장지에 의해 폭기하여 호기성조건을 유지 순응시킨 다음, 일측에 설치된 혐기조(17)로 이송시켜 질산성질소(NO3-N)를 탈질화 시키기 위하여 무산소 환경을 만들고 미생물과 폐수의 혼합을 위하여 수중교반기로 교반시킨 다음(이때 순응조(16)와 혐기조(17) 사이에 간헐적으로 내부순환을 시켜 인제거 효율을 높인다.), 무산소조(18)로 이송시키면, 무산소조(18)에서는 질산화로 생성된 질산성질소(NO3-N)를 탈질균에 의해 N2 가스로 탈질화 시키기 위한 무산소조(18)로서 장방향 조에 수중 교반기를 설치하여 교반시키면서 무산소 조건을 조성하여 (탈질균은 유기물질을 산화 분해할 때 발생되는 전자의 최종수용체로서 산소를 이용하는데 산소가 부족하거나 없는 상태에서는 질산성질소 (NO3-N)같은 화학적으로 결합된 산소가 전자수용체로 사용되기 때문에 용존 산소가 없어야 하기 때문이다. 포기조(19)의 질산성질소(NO3-N)를 유입량의 300%양으로 무산소조(18)로 내부 순환(반송)시킨다.) 처리한 다음, 일측에 설치된 포기조(19)로 이송시킨 후에, 상기 포기조(19)에서는 생물학적 탈질화에서 탄소원으로 이용되고 남은 메탄올과 유기물질을 제거하기 위하여 포기조(19)에서 포기시킴으로서 산화시킨 다음 상기 포기조(19)의 일측에 설치되어 있으며 침전조(13)로 이송시킨 후에, 유입된 활성화된 혼합액은 침전조(13)에서 적당한 체류시간에 의해 자연 침강된 다음, 상등액은 방류조로부터 하수처리장으로 연계처리하거나, 원수조(11)로 유입되어 처리되며, 침전조(13) 하부에 침전된 슬러지는 중앙으로 모아져 일측에 형성된 탈수기(15)로 이송되어 이송된 농축슬러지를 벨트프레스형태의 탈수기(15)에 의해 탈수케이크화된 슬러지를 통상의 반출장치(미도시)에 의해 반출시켜 처리하였다.
이때 탈수를 극대화하기 위하여 탈수효율증대를 위해 고분자응집제를 사용할 수도있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리 전체공정도, 도2는 2002.1. 1 ~ 12. 31까지의 하수처리장 공정별 수질분석결과도표, 도3은 본 발명의 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법을 적용하기 전(1～6월)후(7월～12월)에 대한 하수처리장 유입 및 방류수의 대장균군수의 변화도, 도4는 본 발명에 따라 처리시 하수처리장에서 발생되는 탈수케이크(CAKE)량의 감소 도표, 도5은 2002년 1월1일부터 12월31일까지의 축산폐수처리장 공정별 수질분석결과도, 도6은 본 발명에 따라 처리한 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장에 투입 후 축산폐수 투입량을 20%이상 증가시켜 운전한 도표, 도7은 본 발명에 따라 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장에 투입하여 운전하여도 축산폐수처리장에서 발생하는 탈수케이크(CAKE)발생량이 거의 변화가 없는 결과 다이아그램, 도8은 본 발명에 따라 처리시 축산폐수처리장의 방류수량이 증가하여도 방류수 수질이 안정화를 유지하는 결과 다이아그램, 도9는 본 발명에 따라 처리시 축산폐수반입량을 증가시키는 과정에서 VSS(휘발성고형물)의 제거효율이 증가하는 다이아그램, 도10은 본 발명의 협잡물제거장치 상세도, 도11은 본 발명의 침사조 상세도, 도12는 본 발명의 미세협잡물 제거장치 상세도, 도13은 본 발명의 원수조 상세도, 도14는 본 발명의 무산소조 및 포기조 상세도, 도15는 본 발명의 침전조 상세도를 도시한 것이며, 침사지(1), 유압펌프(2), 최초침전지(3), 포기조(4,19), 최종침전지(5), 농축조(6,14), 탈수기(7,15), 협잡물제거장치(8), 침사조(9), 미세협잡물제거장치(10), 원수조(11), 생물반응조(12), 침전조(13), 순응조(16), 혐기조(17), 무산소조 (18), 하수처리장치(A)와 축산폐수처리장치(B)를 나타낸 것임을 알 수 있다.
구조를 살펴보면, 도1에 나타난 바와 같이 본 발명의 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치 전체도에 관한 것으로서,
하수처리장치(A)와 축산폐수처리장치(B)는 하수처리장치(A)의 최종침전지(5)의 하부에 관으로 연결되어 잉여슬러지를 축산폐수처리장치(B)의 순응조(16)에 투입되며, 상기 축산폐수처리장치(B)의 침전조(13)의 상등액은 관으로 연결되어 하수처리장치(A)의 침사지(1)에 투입되도록 연결된 구조인 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
하수처리장치(A)는 하수가 유입되는 침사지(1)와, 상기 침사지(1)의 일측에 연결되어 침사지(1)에서 처리된 유압펌프(2)에 의해 이송되는 최초침전지(3)와, 상기 최초침전지(3)의 일측에 설치되어 최초침전지(3)를 통과한 하수(상등액)중의 콜로이드성 및 용해성 유기물이 조내에 활동하는 미생물에 의해 흡착 제거되는 공정으로 활성슬러지에 충분한 산소공급하는 포기조(4)와, 상기 포기조(4)의 일측에 형성되어 포기조(4)로 부터 유입된 혼합액으로부터 미생물을 포함한 활성슬러지를 침전시켜 분리시키는 최종침전지(5)와, 상기 최초침전지(3)의 또다른 일측에 설치되어 있으며 최초침전지 저부에는 0.6m/min 속도의 미더식(TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 슬러지를 제거하고 제거시 생성되는 농축액이 유입되는농축조(6)와,
상기 농축조(6)를 거쳐 유입된 슬러지를 고분자 응집제로 조정한 후 함수율을 낮추어 탈수시키는 탈수기(7)와, 상기 탈수기(7)에 의해 탈수케이크로 고형화하여 슬러지의 반출시키는 반출기(미도시)와,
상기 최종침전지(5)를 통과한 상등액은 방류시키는 배관(도면의 부호 미도시)과, 상기 최종침전지(5)의 하부에 형성된 배관을 통하여 펌프에 의해 축산폐수처리장치 (B)의 순응조(16)로 압송시키는 구조이며,
상기 축산폐수처리장치(B)는 유입된 축산폐수중 협잡물을 제거하는 협잡물제거장치(8)와, 상기 협잡물제거장치(8)를 통과한 폐수를 내부에 형성된 교반기에 의해 침전시키는 침사조(9)와, 상기 침사조(9)의 일측에 형성되어 미제거된 미세 고형물의 제거하는 미세협잡물제거장치(10)와, 상기 미세협잡물제거장치(10)의 일측에 설치되어 있으며, 미세협잡물이 제거된 폐수와 반송된 농축조(14)의 상등수를 저장하는 원수조(11)과, 상기 원수조(11)의 일측에 설치되어 있으며, 상기 원수조(11)에서 유입된 축산폐수와 하수처리장(A)의 최종침전지(5)의 잉여슬러지를 혼합하여 처리하는 생물반응조(12)와, 상기 생물반응조(12)의 일측에 설치되어 있으며 생물반응조(12)내에서 생물학적으로 분해가 끝난 생물반응액이 유입되어 슬러지를 침전분리시키는 침전조(13)와,
상기 침전조(13)의 일측에 설치되어 있으며 상기 침전조(13)에서 펌프로 가압운반되는 폐슬러지의 부피를 감소시키며 고액분리되어 월류되는 상등수는 원수조(11)로 유입시키는 농축조(14)와, 상기 농축조(14)의 일측에 설치되어 있으며, 상기 농축조(14)에서 이송된 농축슬러지를 탈수케이크화시키는 벨트프레스형태의 탈수기(15)와, 상기 탈수기(15)에서 탈수케이크화된 슬러지를 반출시키는 반출장치 (미도시)로 구성된 것이다.
상기생물반응조(12)는 순응조(16)와, 상기 순응조(16)의 일측에 설치된 혐기조 (17)와, 상기 혐기조(17)의 일측에 설치된 무산소조(18)와, 상기 무산소조(18)의 일측에 설치된 포기조(19)로 구성되어 있으며, 상기 순응조(16)는 상기 원수조 (11)의 일측에 설치되어 있으며, 상기 원수조(11)에서 유입된 축산폐수와 하수처리장(A)의 최종침전지(5)의 잉여슬러지를 혼합하여 처리하며 내부에 폭기장치가 설치되어 있으며, 처리된 액을 혐기조(17)로 이송시키며, 상기 혐기조(17)은 상기 순응조(16)에서 유입된 하수슬러지 및 축산폐기물을 질산성질소(NO3-N)를 탈질화 시키기 위하여 무산소 환경을 만들고 미생물과 폐수의 혼합시키는 수중교반기가 내장되어 처리된 액을 무산소조(18)로 무산소조로 내부 순환(반송)시키고,
상기 포기조(19)에서는 상기 무산소조(18)에서 유입된 액을 폭기장치로 포기시켜 산화시켜 처리하며, 처리된 액을 침전조(13)으로 이송시키는 구조인 것이다.
도9는 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장에 투입후 축산폐수투입량 변화 및 휘발성고형물의 제거효율을 보여주는 다이아 그램으로 하수처리장 잉여슬러지를 1일 50㎥씩 투입한 후, 축산폐수투입량은 처음 80㎥/일 에서 점차 증가하여 13일후부터 축산폐수투입량이 100㎥/일 까지 증가시켜도 처리수질은 잉여슬러지 투입전에 비하여 양호하였다.
유입수와 처리수의 분석결과는 다음과 같다.
- 생물반응조로 유입되는 전처리축산폐수
투입량 : 100㎥/일, 생물학적산소요구량(BOD) : 18,000 ㎎/ℓ, 화학적산소요구량(COD) : 5,000 ㎎/ℓ, 부유고형물(SS) : 15,000 ㎎/ℓ,
총질소(T-N) : 2,100 ㎎/ℓ, 총 인(T-P) : 280 ㎎/ℓ.
- 방류수 (하수처리장 연계처리수),
방류량 : 300㎥/일 (잡용수, 여초세척수등 추가), 생물학적산소요구량(BOD) : 30 ㎎/ℓ, 화학적산소요구량(COD) : 160 ㎎/ℓ, 부유고형물(SS) : 60 ㎎/ℓ, 총 질소(T-N) : 40 ㎎/ℓ, 총 인(T-P) : 15 ㎎/ℓ
도2는 하수처리장 2002년도 공정별 수질분석DATA로서 일일 수질분석을 실시하여 이를 월평균으로 나타낸 도표이다.
도3은 도2에서 나타난 대장균군수의 감소를 나타낸 Diagram으로 하수처리장과 축산폐수처리장을 잉여슬러지를 이용하여 통합공정으로 운영하면서부터 최종방류수의 대장균군수가 현저히 감소하는 결과를 나타내는 도면이다.
도4는 하수처리장 잉여슬러지를 이용하여 축산폐수처리장과의 통합운영(2002년 7월부터)을 한 결과 하수처리장의 탈수케이크발생량이 현저히 감소하는 결과를나타내는 도면이다.
도5는 축산폐수처리장 공정별 2002년도 수질분석DATA로서 일일 수질분석을 실시하여 이를 월평균으로 나타낸 도표이다.
도6은 축산폐수처리장에 잉여슬러지를 투입(2002년 7월부터 50톤/일 투입)하고 축산폐수유입량을 증가시킨결과를 나타내는 도면으로 도5에서보이는 바와 같이 고농도의 축산폐수를 20-30% 증가하여 유입하여도 도5에서 보이는 바와 같이 안정적인 수질을 확보할수 있음을 알 수 있다
도7은 축산폐수처리장에서 발생되는 탈수케이크량을 나타내는 Diagram으로 7월부터 잉여슬러지를 50톤/일 투입하여도 1-6월간의 발생량과 큰차이를 보이지 않아 결국 하수처리장과 축산처리장을 통합운영시 전체슬러지량은 감소하는 결과를 나타내는 도면이다.
도8은 축산폐수처리장의 2002년도 실험data(5개항목:BOD[생물학적산소요구량, COD[화학적산소요구량], SS[부유물질], T-N[총질소], T-P[총인])를 Diagram으로 나타낸 것으로 7월부터 축산폐수 유입량을 증가시켜도 안정적인 수질을 확보할수 있음을 나타내는 도면이다.
도9는 축산폐수 반입량 증가에 따른 VSS(휘발성 고형물)감소율을 나타내는 도면으로 2002년 7월부터 축산폐수 반입량을 증가시 휘발성고형물의 제거효율이 상승하는 것을 나타내고 있고, 이로 인해 축산폐수중의 유기물 제거효율이 상승함을 알 수 있는 도면이다.
도10은 축산폐수 유입수 중의 협잡물을 제거하는 처리기로서 1차로 비교적큰 협잡물을 제거하는 드럼스크린이 설치되어 있고 2차로 원심분리기에 의한 작은 협잡물을 분리하는 협잡물종합처리기를 나타낸 도면이다.
도11은 침사조 단면을 나타낸 도면으로 협잡물종합처리기에서 처리된 액이 침사조로 유입되어 체류되고, 폐수를 미세협잡물제거장치에 이송되기 전 단계로서 수중교반기에 의해 교반이되고 LT(수위계)에 의해 자동으로 미세협잡물제거장치로 압송된다.
도12는 미세협잡물제거장치를 나타낸 도면으로 침사조에 있던 폐수 중의 미세한 협잡물을 제거하여 원수조의 유입부하를 줄이기 위한 장치이다. 여기서 발생된 협잡물은 외부로 반출되어 농가의 비료로 재활용된다.
도13은 원수조를 나타낸 도면으로 순응조로 유입 전 단계에서 위치하며 미세협잡물제거장치를 거친 폐수가 유입되고 또한 농축조의 상등수가 유입되어 수중교반기에 의해 혼합된다. 농도가 높아서 거품이 많이 발생되어 소포를 시키기 위한 배관 및 노즐이 설치되어 있다.
도14는 무산소조, 포기조를 나타낸 도면으로 생물반응조라 칭하며, 무산소조는 수중교반기가 설치되어 있고 포기조는 산기관이 설치되어 적정한 DO(용존산소량)를 조정하여 유지관리토록 설비가 되어 있다.
도15는 침전조를 나타낸 도면으로 생물반응조를 거친 처리수가 침전조에 유입되어 일정한 체류시간을 거친 후 상등수는 월류되어 하수처리장 유입부로 이송되고 침전된 슬러지는 농축조로 이송되며, 일부는 원수조로 이송토록 구성되어 있다.
상기와 같은 본 발명은, 현재 국내의 상당수의 축산폐수처리장에서 생물반응조가 안정화되지 않아서 거품발생, 암모니아가스 발생 등으로 인한 악취, 기기부식 등의 문제점으로 인하여 처리에 어려움을 격고 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로서 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장 순응조로 유입시켜 순응시킨 후 생물반응조로 투입시킴으로서 마치 생물반응조의 미생물 상태가 악화 되었을 때 종균제를 투입시켜 처리수질을 안정화시키는 것과 같은 효과를 볼 수 있다는 것을 실험을 통해서 알았다.
그리고 잉여슬러지 투입시 생물반응조내 혼합부유고형물(MLSS)의 침전성이 크게 향상되어 잉여슬러지 투입전에는 6,000～8,000㎎/ℓ정도로 유지되던 혼합부유고형물 (MLSS)농도가 잉여슬러지를 투입후 에는 11,000㎎/ℓ까지 높여도 최종침전지에서 침전분리가 잘 이루어진다는 것을 알았다. 이것은 생물반응조내에 존재하는 미생물수를 잉여슬러지투입전에 비하여 약40% ～ 80%까지 증가시킨 것으로서 축산폐수처리효율 증가는 당연한 결과라고 할 수 있다.
잉여슬러지를 지속적으로 순응조로 투입한 결과 안정적인 수질을 확보할수 있었고 또한 축산폐수처리량이 약20%정도 증가시킬 수 있었다.
그리고 하수처리장의 탈수케이크발생량 저감, 대장균군수 감소, 축산폐수처리장의 탈수케이크 및 수질의 안정화를 이룰 수 있는 결과를 나타내었다.
또 부수적인효과로 하수처리장 잉여슬러지가 축산폐수처리장 생물반응조로 유입되어 10일 이상 체류하면서 호기성 소화에 의한 휘발성 고형물(VSS)의 감소 및 슬러지 탈수성 개선으로 탈수케이크(CAKE) 함수율이 낮아져 하수처리장의 탈수케이크 발생량 감소와 축산폐수처리장에서 발생되는 탈수케이크(CAKE) 총량이 감소하게 된다.
하수처리장 잉여슬러지에는 현미경으로 검경시 지표미생물이 다수 보이지만 잉여슬러지를 투입한 축산폐수처리장 생물반응조에서는 미생물검경시 지표미생물이 보이지 않았다. 이로서 잉여슬러지가 축산폐수처리장 생물반응조에 유입되었을 때 비교적 활성화된 미생물들이 생물반응조에서 장기간 체류하면서 활동성이 둔화되고, 지표미생물등 일부미생물의 세포가 분해되어 슬러지발생량이 줄어든다는 것을 알 수 있다.
그리고 현재 하수처리장에서 발생되는 하수슬러지지의 생슬러지에 중금속등의 오염우려가 있어서 법적으로 퇴비화가 어려운 것이 현실이다.
기존에는 하수처리장 잉여슬러지를 생슬러지와 함께 혼합하여 탈수 후 해양투기, 직접매립, 소각 등의 방법으로 처리하고 있으나 법규강화에 따라 직접매립 및 해양투기는 불가능하게 될 전망이다.
그러나 하수처리장 잉여슬러지에는 중금속오염우려가 없고 퇴비로서의 효용가치가 많으므로 이를 축산폐수처리장 생물반응조(혐기조+문산소조+포기조)에 투입시킬 경우 하수처리장에서 발생되는 탈수케이크(CAKE)은 상대적으로 줄어들게 되어 폐기물처리량이 줄게 되며, 축산폐수처리장에서 발생되는 탈수케이크(CAKE)은 전량 퇴비화가 가능하므로, 자원 재활용측면에서도 상당한 기여를 하게 된다.
또 축산폐수를 단독 처리시 법적인 방류수의 법적수질기준 준수가 어렵고 오존접촉, 펜톤산화법, 활성탄흡착법등의 후처리설비를 추가로 설치해야 하는 등 축산폐수처리단가가 높아지며, 하수처리장 부지내에 축산폐수처리장이 설치되어 연계처리하는 곳이 극소수이기 때문에 최근에는 생물학적처리만 한 후 하수처리장 연계처리 할 수 있도록 축산폐수처리장을 하수처리장 부지 내에 건설하는 추세에 있다.
축산폐수처리장을 하수처리장내 신설시 본 발명에서와 같이 하수처리장 잉여슬러지를 이용하여 축산폐수를 처리할 경우 탈수케이크비용 절감, 축산폐수처리비용절감, 잉여슬러지의 자원화, 운영비용절감, 처리수질의 안정화 등의 효과를 꾀 할수 있다.
Claims (7)
- 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법에 있어서, 하수처리시설에서 발생되는 잉여슬러지를 축산폐수처리장의 순응조에서 순응시켜 처리함을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법.
- 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법에 있어서,제1공정(하수처리공정)침사지(1)로 하수가 유입되면, 유입된 하수는 침전된 토사를 제거한 후에, 침전된 토사의 제거는 침전지 내부에 설치된 통상의 침전된 토사를 인양하기 위한 장치인 침사인양기, 인양된 토사를 이송하기 위한 이송콘베어, 반출용 스킵호이스트, 침사호퍼로 등으로 구성되며 유출부에는 세목스크린, 협잡물 이송콘베어, 스킵호이스트 및 반출호퍼, 유출밸브 등으로 구성된 장치에 의해 통상의 침전된 토사제거 방법에 의해 제거되며,상등액은 상기 침사지(1)의 일측에 연결된 유압펌프(2)에 최초침전지(3)로 이송되며, 최초침전지(3)에서는 자유침강에 의한 침전슬러지가 발생하고 최초침전지(3) 저부에는 0.6m/min 속도의 미더식(TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 침전된 슬러지가 수집되어 슬러지 호퍼에 저장된 후 슬러지 펌프에 의해 인발되어 드럼스크린실로 압송되며, 드럼스크린에서 발생된 협잡물은 반출되고 여액은 농축조로 이송되고, 슬러지인발펌프는 유면계 및 타이머에 의한 인발로 1일 2회 4지를 10분씩 간헐운전 하기 위해 모타조작밸브가 운전되어 97%함수율의 슬러지를 인발하며,상기 최초침전지(3)를 통과한 상등액은 상기 최초침전지(3)의 일측에 설치된 포기조(4)로 오버플로우되어 유입되며, 최초침전지(3)로부터 유입된 전처리폐수와 미생물이 포함된 활성슬러지가 혼합되어 있으며, 상기 활성슬러지는 다음에 설명하는 최종침전지(5)로부터 침전된 슬러지를 반송받아 항상 일정수준을 유지하며,.유입된 하수는 최종침전지(5)에서 일부 유입받은 활성슬러지에 호기성미생물이 생장할 수 있도록 도시되지 않은 별도의 송풍기와 산기관등으로 구성된 포기장치에 의하여 충분한 산소공급과 혼합액 부유물(MLSS)이 침전되지 않도록 산기식 전면포기법으로 운전되어, (공기를 공급하는 설비는 ROTARY BLOWER 28㎥/min x 6,000mmAq 2대를 설치하여 운영 중이고 수질 악화시를 고려하여 14㎥/min x 6,000mmAq 2대의 조절기를 예비시설로 갖추어져 있다.이때 생성된 반송슬러지는 포기조(4) 앞부분의 반송슬러지 배관으로 유입되고 하수중의 합성세제등에 의해 발포현상을 억제하기 위해 소포수 노즐에 의해 간헐 운전한다)처리하여, 활성슬러지에 충분한 산소공급한 후에, 상기 포기조(4)의 일측에 형성된 최종침전지(5)로 유입시켜,최종침전지(5)에서는 포기조(4)로 부터 유입된 혼합액으로부터 미생물을 포함한 활성슬러지를 침전시켜 분리시키는 곳으로서, 즉 포기조(3)에서 용존성 유기물을 섭취한 미생물을 중력에 의해 침전시켜 분리시키며, 최종침전지(5)에서 분리된 고형물은 다시 포기조(4)로 반송시켜 유기물을 분해하는 과정을 반복하게 된다. (이때 포기조(4)에서 세포물질합성에 의해 증가된 활성슬러지를 계외로 배출시키지 않고 방치하게 되면 포기조(4)에 활성슬러지농도가 높아지고 미생물량이 증가하는데 반하여 유입하수중의 유기물유입량은 거의 일정하기 때문에 미생물과 먹이원의 균형이 깨어져 처리수질의 악화를 초래하기 때문에 필요량 이상의 슬러지 즉 잉여슬러지를 계외로 인발하여야 한다.)상기 최종침전지(5)로부터 인발된 하수잉여슬러지는 다음 공정인 축산폐수처리장의 순응조로 유입되며, 상기 최종침전지(5)의 상등수는 월류웨어 및 유출수로를 통해 방류되며, 상기 최초침전지(3)에 형성된 침전슬러지는 상기 최초침전지(3)의 또다른 일측에 설치되어 있으며 최초침전지 저부에는 0.6m/min 속도의 미더식 (TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 슬러지를 제거하고 제거시 생성되는 농축액은 농축조(6)의 분배조에 투입된 후, 농축조(6)를 거쳐 유입된 슬러지는 탈수기(7)에서 고분자 응집제로 조정한 후 함수율을 낮추어 탈수케이크로 고형화하여 슬러지를 반출시켜 처리하였다.제2공정(축산폐수처리공정)유입된 축산폐수중 협잡물을 제거하기 위하여 협잡물제거장치(8)를 통과시켰 제거한 다음, 상기 협잡물제거장치(8)를 통과한 폐수를 침사조(9)에 유입시켜 내장된 교반기에 의해 폐수의 침전성 및 SCUM(스컴)의 형성을 방지하여 침전시킨 다음, 침전물을 제거하고, 상등액은 상기 침사조(9)의 일측에 형성된 미세협잡물제거장치 (10)에 이송되어 수평형 연속식 원심분리 탈수기로 종합협잡물처리기에서 미제거된미세 고형물의 제거한 다음,상기 미세협잡물제거장치(10)의 일측에 설치된 원수조(11)로 이송되어 반송된 농축조(14)의 상등수와 함께 저장하며 (이때 1.6일 이상 저장할수 있는 용량의 크기이며, 원수조(11) 내에서 폐수가 침전되거나 스컴이 형성되는 것을 방지하고 폐수를 균등화시키기 위해 1.0㎥-air/㎥hr정도의 포기를 하여야 한다.)원수조(11)에서 일정 기간 저장된 폐수는 상기 원수조(11)의 일측에 설치된 생물반응조(12)의 순응조(16)로 이송되며, 상기 순응조(16)는 상기 제1공정의 최종침전지(5)의 잉여 슬러지가 혼합부유고형물(MLSS)농도를 1%이상으로 높게 유지되도록 유입되면, 잉여슬러지와 축산폐수처리장 반송슬러지와 혼합하여 1일정도 체류하면서 잉여슬러지가 축산폐수처리에 적합하도록 내장된 폭기장지에 의해 폭기하여 호기성조건을 유지 순응시킨 다음, 일측에 설치된 혐기조(17)로 이송시켜 질산성질소 (NO3-N)를 탈질화 시키기 위하여 무산소 환경을 만들고 미생물과 폐수의 혼합을 위하여 수중교반기로 교반시킨 다음(이때 순응조(16)와 혐기조(17) 사이에 간헐적으로 내부순환을 시켜 인제거 효율을 높인다.), 무산소조(18)로 이송시키면, 무산소조(18)에서는 질산화로 생성된 질산성질소(NO3-N)를 탈질균에 의해 N2 가스로 탈질화 시키기 위한 무산소조(18)로서 장방향 조에 수중 교반기를 설치하여 교반시키면서 무산소 조건을 조성하여 (탈질균은 유기물질을 산화 분해할 때 발생되는 전자의 최종수용체로서 산소를 이용하는데 산소가 부족하거나 없는 상태에서는 질산성질소 (NO3-N)같은 화학적으로 결합된 산소가 전자수용체로 사용되기 때문에 용존 산소가 없어야 하기 때문이다. 포기조(19)의 질산성질소(NO3-N)를 유입량의 300%양으로 무산소조(18)로 내부 순환(반송)시킨다.) 처리한 다음, 일측에 설치된 포기조(19)로 이송시킨 후에, 상기 포기조(19)에서는 생물학적 탈질화에서 탄소원으로 이용되고 남은 메탄올과 유기물질을 제거하기 위하여 포기조(19)에서 포기시킴으로서 산화시킨 다음 상기 포기조(19)의 일측에 설치되어 있으며 침전조(13)로 이송시킨 후에, 유입된 활성화된 혼합액은 침전조(13)에서 적당한 체류시간에 의해 자연 침강된 다음, 상등액은 방류조로부터 하수처리장으로 연계처리하거나, 원수조(11)로 유입되어 처리되며, 침전조(13) 하부에 침전된 슬러지는 중앙으로 모아져 일측에 형성된 탈수기(15)로 이송되어 이송된 농축슬러지를 벨트프레스형태의 탈수기(15)에 의해 탈수케이크화된 슬러지를 통상의 반출장치(미도시)에 의해 반출시켜 처리함을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 하수처리장 잉여슬러지를 축산폐수처리장 생물반응조로 투입시 반응조내의 혼합부유고형물(MLSS)농도를 1%이상으로 높게 유지시켜 처리함을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리방법.
- 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치에 있어서, 하수처리장치 (A)와 축산폐수처리장치(B)는 하수처리장치(A)의 최종침전지(5)의 하부에 관으로연결되어 잉여슬러지를 축산폐수처리장치(B)의 순응조(16)에 투입되며, 상기 축산폐수처리장치(B)의 침전조(13)의 상등액은 관으로 연결되어 하수처리장치(A)의 침사지(1)에 투입되도록 연결된 구조임을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치.
- 청구항 4에 있어서, 상기 하수처리장치(A)는 하수가 유입되는 침사지(1)와, 상기 침사지(1)의 일측에 연결되어 침사지(1)에서 처리된 유압펌프(2)에 의해 이송되는 최초침전지(3)와, 상기 최초침전지(3)의 일측에 설치되어 최초침전지(3)를 통과한 하수(상등액)중의 콜로이드성 및 용해성 유기물이 조내에 활동하는 미생물에 의해 흡착 제거되는 공정으로 활성슬러지에 충분한 산소공급하는 포기조(4)와, 상기 포기조(4)의 일측에 형성되어 포기조(4)로 부터 유입된 혼합액으로부터 미생물을 포함한 활성슬러지를 침전시켜 분리시키는 최종침전지(5)와, 상기 최초침전지(3)의 또다른 일측에 설치되어 있으며 최초침전지 저부에는 0.6m/min 속도의 미더식(TRAVELLING BRIDGE TYPE)슬러지제거기에 의해 슬러지를 제거하고 제거시 생성되는 농축액이 유입되는 농축조(6)와,상기 농축조(6)를 거쳐 유입된 슬러지를 고분자 응집제로 조정한 후 함수율을 낮추어 탈수시키는 탈수기(7)와, 상기 탈수기(7)에 의해 탈수케이크로 고형화하여 슬러지의 반출시키는 반출기(미도시)와,상기 최종침전지(5)를 통과한 상등액은 방류시키는 배관(도면의 부호 미도시)과,상기 최종침전지(5)의 하부에 형성된 배관을 통하여 펌프에 의해 축산폐수처리장치 (B)의 순응조(16)로 압송시키는 구조임을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치.
- 청구항 4에 있어서, 상기 축산폐수처리장치(B)는 유입된 축산폐수중 협잡물을 제거하는 협잡물제거장치(8)와, 상기 협잡물제거장치(8)를 통과한 폐수를 내부에 형성된 교반기에 의해 침전시키는 침사조(9)와, 상기 침사조(9)의 일측에 형성되어 미제거된 미세 고형물의 제거하는 미세협잡물제거장치(10)와,상기 미세협잡물제거장치(10)의 일측에 설치되어 있으며, 미세협잡물이 제거된 폐수와 반송된 농축조(14)의 상등수를 저장하는 원수조(11)과, 상기 원수조(11)의 일측에 설치되어 있으며, 상기 원수조(11)에서 유입된 축산폐수와 하수처리장(A)의 최종침전지(5)의 잉여슬러지를 혼합하여 처리하는 생물반응조(12)와, 상기 생물반응조(12)의 일측에 설치되어 있으며 생물반응조(12)내에서 생물학적으로 분해가 끝난 생물반응액이 유입되어 슬러지를 침전분리시키는 침전조(13)와,상기 침전조(13)의 일측에 설치되어 있으며 상기 침전조(13)에서 펌프로 가압운반되는 폐슬러지의 부피를 감소시키며 고액분리되어 월류되는 상등수는 원수조(11)로 유입시키는 농축조(14)와, 상기 농축조(14)의 일측에 설치되어 있으며, 상기 농축조(14)에서 이송된 농축슬러지를 탈수케이크화시키는 벨트프레스형태의 탈수기 (15)와, 상기 탈수기(15)에서 탈수케이크화된 슬러지를 반출시키는 반출장치(미도시)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치.
- 청구항 4에 있어서, 상기 생물반응조(12)는 순응조(16)와, 상기 순응조(16)의 일측에 설치된 혐기조(17)와, 상기 혐기조(17)의 일측에 설치된 무산소조(18)와, 상기 무산소조(18)의 일측에 설치된 포기조(19)로 구성되어 있으며, 상기 순응조(16)는 상기 원수조(11)의 일측에 설치되어 있으며, 상기 원수조(11)에서 유입된 축산폐수와 하수처리장(A)의 최종침전지(5)의 잉여슬러지를 혼합하여 처리하며 내부에 폭기장치가 설치되어 있으며, 처리된 액을 혐기조(17)로 이송시키며, 상기 혐기조(17)은 상기 순응조(16)에서 유입된 하수슬러지 및 축산폐기물을 질산성질소 (NO3-N)를 탈질화 시키기 위하여 무산소 환경을 만들고 미생물과 폐수의 혼합시키는 수중교반기가 내장되어 처리된 액을 무산소조(18)로 무산소조로 내부 순환(반송)시키고, 상기 포기조(19)에서는 상기 무산소조(18)에서 유입된 액을 폭기장치로 포기시켜 산화시켜 처리하며, 처리된 액을 침전조(13)으로 이송시키는 구조임을 특징으로 하는 하수처리장 잉여슬러지를 이용한 축산폐수처리장치.
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