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수질오염방지시설

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BF MEDIA를 이용한 오,폐수의 고도처리

인구증가와 도시의 대형화로 생활오수의 양이 날로 늘어나는 추세에 따라, 오수처리장이 지속적으로 건설되어 오수의 수질 정화량도 늘어나 우리의 하천수질이 개선되는 반면에 그렇지 못한 지역도 있어 수질이 점점 악화되기도 한다.

국내의 하천 수질이 계속 나빠지고 있는 커다란 이유중의 하나는 오,폐수처리과정에서 처리되지 않는 질소와 인의 영양염류가 하천의 부영양화와 심미적오염을 초래하는 이상현상으로 하천이 더욱 오염되기 때문이라는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.

고도처리공정 도입의 필요성

일반적으로 널리 적용되고 있는 표준활성슬러지법으로 통한 오,폐수처리로는 오수 중의 오염물질을 완전히 제거하는 것은 불가능하며 여러종류의 무기성 이온을 비롯한 중금속, 유기물질, 영양염류 등이 방류수역으로 유출되어 부영양화(Eutrophication), 적조현상(Red Tide)등을 유발시킬 수 있다.

최근 산업발달 및 생활수준의 향상에 따라 방류수역의 수질오염 심화, 환경오염에 대한 시민 의식의 향상, 처리수질의 배출허용기준 강화등으로 과거의 2차처리 공정으로는 방류수역의 수질개선 효과가 이루어지지 못하고 있으며, 수자원 부족으로 처리수의 재활용에 대한 필요성이 대두되고 있어 고도처리의 필요성은 날로 늘어가고 있다.

현재 2차 처리를 통한 BOD,SS등의 유기물만의 제거는 방류수역에서의 영양염류에 의한 조류 및 수서식물의 성장을 촉진시켜 DO의 고갈로 인한 하천의 자정능력 저하를 초래하게 되므로 방류수역의 수질개선을 위해서 유기물 뿐만 아니라 영양염류도 제거해야만 한다. 이를 위해 질소ㆍ인 등을 함께 제거할 수 있는 처리공법의 채택이 적극적으로 이루어져야 하며 기존이 오,폐수처리장에서는 2차 처리공정에 대한 처리공정 개선 및 추가시설 설치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

고도처리방식

고도처리의 처리방식은 처리대상에 따라 다음과 같은 공정으로 구분할 수 있다.
-잔류SS 및 잔류 용존 유기물 제거공정
-질산화공정
-질소 제거공정
-인 제거공정
-질소ㆍ인 동시제거공정

현재 대부분의 오,폐수처리장은 폭기조를 사용하는 활성슬러지 공법을 채택하고 있으므로 이를 개량하여 생물학적으로 질소ㆍ인을 동시에 제거하는 공정을 만드는것이 가장 경제적이고 효과적인 고도처리방법 중의 하나가 될것이다.생물학적 처리 후 처리수의 수질이 방류수 수질기준을 충족시킬 수 없을때는 잔류 오염물질 제거를 위한 공정을 추가하여 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있도록 해야 한다.

잔류 부유물 및 용존 유기물 제거

잔류부유물 및 잔류 유기물 제거를 위한 대표적인 처리공정으로는 급속 여과지, 마이크로 스트레이너, 활성탄 여과지 및 막분리 공법 등이 있다. 이 처리공정은 활성 슬러지법 등으로 처리된 하수에 포함된 미생물 플록(Floc)을 주체로 하는 부유물(SS)또는 잔류 용존유기물을 제거함으로써 더욱 청정한 처리수를 얻기위해 설치된다.
또한 질소ㆍ인 제거를 기대할 수 있고, 처리수의 재이용에 있어서 부유물에 의한 탁도가 감소되어 처리수의 미관이 향상되며, 소독 전에 부유물질을 제거함으로써 소독효과를 증대시킬 목적으로도 설치한다.

고도처리 공정의 특징

생물학적 영양염류 제거공장(Biological Nutrient Removal, BNR)들은 질소ㆍ인의 제거를 위해 여러가지로 개발되어 왔다.
일반적으로 이들 공정은 다음과 같은 공통점을 가지고 있다.
-호기조와 질산성 질소의 순환에 따라 혐기조와 무산소조로 구분된다.
-인을 방출하는 조가 있다. 용존산소와 질산성 질소가 존재하지 않는 혐기조로서 유입수나 탄소원 또는 아세트산 등의 휘발성 지방산 (Volatile Fatty Acid)이 존재해야한다.
-질산화/탈질조가 있다. 여러가지방법으로 질산화액을 반송시킨다.

이 공정들을 최적화하는 요체는 내ㆍ외부 탄소원의 공급과 혐기성 상태를 조성하여 인방출을 안정화시키는것이다. 이들 공정의 흐름도는 서로 차이가 있으나, 모두 생물학적처리 공정에서 요구되는 조건을 갖추고 있다.

수자원 확보차원의 고도처리
1. 지구상의 물부족현상

지구상의 인구가 60억을 돌파하게 된 21세기의 문턱에서, 지구환경 파괴는 인류의 생존을 위협하는 수준에 도달하게 되고, 가장 심각한 환경문제로는 기후변화와 물부족 그리고 삼림 벌채가 논란이 되고 있다. UNEP의 통계에 의하면 지금도 세계의 약 12억명 정도가 위생용수 부족으로 고통을 겪고 있으며, 물부족으로 농지가 사막화되고 있어 앞으로 심각한 식량난에 직면할 수도있다고 하는것이다. 따라서 21세기에는 물이 국제적인 분쟁의 원인이 되는 사태가 올 수도 있다는것이다.

2. 국가적인 수자원 관리대책

우리나라는 아직도 "물 쓰듯 한다"는 옛말이 그다지 낯설지 않게 사용되고 있듯이 물이 부족해진다고 하면 어느 나라의 이야기를 하고 있나 하지만 실상은 우리나라도 조만간 수자원이 핍박해지는 상황이 될것이라는 사실을 어려가지 형태로 예측하고 있다.우리나라의 수자원 관리 현실은 아주 열악한 조건에 처해있다. 좁은 국토면적에 많은 인구가 살고 있어서 세계 3위의 인구밀도를 가지고 있으니 물 사용량도 많아질 수 밖에 없고, 환경 용량도 작아서 수질오염에 취약하다. 우리나라 연평균 강수량은 1,274㎜로 세계평균인 970㎜보다는 많지만, 이중의 65%정도가 여름철 장마때 내려서 바다로 흘러가 버리므로 이용할 물의 양이 제한된다.

3.오,폐수 고도처리(분구조 시설)를 통한 수자원 확보

국내에서 1991년부터 수자원 확보방안의 하나로 '중수도'의 활용을 권장하고 있으며, 최근에 활성화되어 다양한 중수도 이용 시스템의 도입이 추진되고 있다. 특히 오,폐수처리장에서 발생하는 오수를 고도처리해서 오수처리구역내 공장 등에서 공업용수로 재사용하는 광역순환방식의 중수도 시설 설치등이 추진되고 있다.

고도처리의 과제

오폐수 고도처리를 위한 공정을 채택할 경우나, 고도처리를 해야 하는 대상 폐수의 성상을 검토하는 경우에 다음과 같은 항목들을 깊이 고려해야하는 과제가 전제된다.

1. 고도처리공정 선정

고도처리공정은 처리를 하는 제거대상 오염물질, 처리성능, 목표수질, 슬러지,발생량, 운전관리의 용이성, 경제성 등이 중요한 운영인자가 되며, 특히 고도처리 공정은 한개 또는 몇개의 단위조작이 조합되어 구성되므로 공정 선정에서 고려해야할 기술적인 과제들을 기술한다.

① 처리성능의 신뢰성
처리공정의 기술적인 신뢰성이 우수하고, 안정성이 우선적으로 검증된 공정이어야 하며, 국내 오,폐수의 특성에 잘 적응할 수 있는 처리 공정 인지의 여부 그리고 기존 시설의 개량 내지는 개조가 용이하며 관련시설과의 일체성이 확볼될 수 있는 공정으로 해야한다.

② 운전관리의 용이성
유지관리가 간편하며 미생물 처리가 주요 반응기구가 되므로 외부요인, 즉 유입수 수질, 수온의 변화에 잘 적응할 수 있는 공법이어야 한다.

③ 경제성
유지관리바가 저렴한 공정을 선정하므로 에너지 절약이 고려되어야하고, 기존 시설을 최대한 활용 할 수 있는 공정을 채택함으로써 건설비를 최소화할 수 있게 하여야한다.

④ 방류수 수질기준
수질보전과 관련하여 유역의 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있는 처리공정을 채택하여야 한다.

⑤ 슬러지 발생량
기존의 생물학적 처리공정에서 많은 슬러지가 발생하므로 이의 처리에 상당한 경제적, 사회적 문제가 되고 있으므로 고도처리공정에서는 가능한 한 슬러지발생량이 적은 공법을 채택하여야한다.

2. 고도처리에 필요한 제반 조건

상기한 문제점 이외에 생물학적처리를 하기 위해서 필요한 수질조건의 구비요건들이 있는데 이를 만족시키지 못할 경우 처리효율이 저조하게 된다.대표적인 필수조건으로서는 아래의 사항을 거론할 수 있다.

① 생물학적 산소요구량과 총질소의 비율
② 화학적 산소요구량과 총질소의 비율
③ 화학적 산소요구량과 총인의 비율
④ 알카리도

결론

오,폐수의 고도처리는 현재 국내의 여건에서 기술적으로나 재정적으로 어려운 여러가지의 난제들이 있지만 하천 수질환경의 개선과 다양한 형태의 수자원 확보와 관리라는 점을 고려한다면 오수처리장에서 고도처리를 실시해야 한다는것은 미룰 수 없는 당면 과제이며 커다란 수자원을 확보하는 효과를 얻게 될것이다.
그러므로 수질환경 개선과 수자원 확보라는 두 가지의 관점에서, 국내의 오,폐수 고도처리기술 개발에는 각 분야의 지속적인 참여와 국내의 오, 폐수수질 여건에 적합하게 개발된 고도처리기술의 응용 및 활용에 현장 중심의 실용적인 기술연구가 지속되어야 할것이다.

① 고도처리된 오,폐수의 재활용이 중요한 반면에 현실적으로는 오,폐수처리장 주변에서 고도 처리된 물의 경제적인 수요처를 개발하기가 쉽지 않는 어려움이 있으므로 이에 대한 지속적인 개발과 연구가 필요하다.

② 중수도 보급책의 일환으로 추진될 수 있는 오,폐수 고도처리수의 재활용 설비 투자에 대한 정부의 제도적인 재정적 지원과 인센티브제도의 적용이 고도처리 및 처리수의 재활용을 대폭 확대시키는 촉진제가 될 수 있을 것이다.

공정설명

오,폐수의 고도처리는 현재 국내의 여건에서 기술적으로나 재정적으로 어려운 여러가지의 난제들이 있지만 하천 수질환경의 개선과 다양한 형태의 수자원 확보와 관리라는 점을 고려한다면 오수처리장에서 고도처리를 실시해야 한다는것은 미룰 수 없는 당면 과제이며 커다란 수자원을 확보하는 효과를 얻게 될것이다.
그러므로 수질환경 개선과 수자원 확보라는 두 가지의 관점에서, 국내의 오,폐수 고도처리기술 개발에는 각 분야의 지속적인 참여와 국내의 오, 폐수수질 여건에 적합하게 개발된 고도처리기술의 응용 및 활용에 현장 중심의 실용적인 기술연구가 지속되어야 할것이다.

① 고도처리된 오,폐수의 재활용이 중요한 반면에 현실적으로는 오,폐수처리장 주변에서 고도 처리된 물의 경제적인 수요처를 개발하기가 쉽지 않는 어려움이 있으므로 이에 대한 지속적인 개발과 연구가 필요하다.

② 중수도 보급책의 일환으로 추진될 수 있는 오,폐수 고도처리수의 재활용 설비 투자에 대한 정부의 제도적인 재정적 지원과 인센티브제도의 적용이 고도처리 및 처리수의 재활용을 대폭 확대시키는 촉진제가 될 수 있을 것이다.

1. BF MEDIA의 특징

"BF" MEDIA는 원통형구조에 발포성 다공체이며 유동산 담체로서, 접촉식 미생물 산화공법에 적용이 가능한 제품으로 폭기조의 효율 및 성능개선효과가 탁월하여 기존 생물학적 폐수처리장의 효율저하 및 성능 개선에 크게 기여할 수 있으며 기존제품들과는 다르게 3차원적인 형태로 아래와 같은 특징이 있다.

① 다양한 용도의 생물학적 폐수처리 PROCESS에 적용이 가능한 구조이다.

② "BF" MEDIA는 원통형 발포성 고밀도 재질로서 미생물 보유능력이 탁월하며 신규처리시설은 물론 기존 처리시설의 처리효울 개선에 높은 성공률을 보이고 있다.

③ MEDIA의 형태 및 재질 구조상 BOD 용적부하가 높아 원수의 급격한 성상 변화에도 완충능력이 뛰어나며, 단시간에 쉽게 적응 가능하고 미생물의 폐사 위험이 적어 유동적인 환경에서도 안정적인 처리효과를 기대할 수 있으며 최상의BOD제거능력을 보유하고 있다.

④ 폭기조 내부의 MEDIA층에서 쉽게 발생되는 폐쇄현상이 발생되지 않으며 별도의 세척공정이 필여없고 잉여 슬러지의 발생량이 적어 슬러지의 반송이 필요치 않다.

⑤ 동일조 내에서 자체적으로 탈질 및 탈인 작용이 이루어져 생물학적 고도처리가 가능하다.

⑥ "BF" MEDIA의 충진만으로도 기존처리시설에 대한 효율개선 및 성능향상이 가능하며 이로 인하여 별도의 추가 공간 및 시설이 없이도 더 많은 양의 폐수를 처리할 수 있는 장점이 있다.

“BF"MEDIA를 이용하여 적용 가능한 폐수처리 분야는 아래와 같다.
▶ “BFR" PACKAGE SYSTEM : 음식물 쓰레기 발생 폐수처리장치
▶ "BDR" PACKAGE SYSTEM : 축산분뇨 폐수처리장치
▶ "VRT" PACKAGE SYSTEM : 야채쓰레기 폐수처리장치
▶ "BUF" PACKAGE SYSTEM : 상향류식 오,폐수 처리장치
▶ 기존 폐수처리장 및 하수처리장 폭기조 효율개선


2. 기존 처리공법과의 비교
System명칭
항목
BOD 제거율(BOD 용적부하)
[kg BOD/㎥ per day]
미생물 농도(MLSS)
[mg/ℓ]
비표면적
[㎡/ ㎥]
BIO FINER 1.5~4.0 6,000~12,000 600
접촉식 산화장치 1.0~1.7 3,000~5,000 60~200
회전원판장치(R.B.C) 0.8~1.5 1,500~3,000 100~150
3. 폐수 중 질소 제거 과정(3단계공정)


4. 기존 오,폐수처리장 개선 (활성오니시설)
5. 폐수처리시설 적용사례
화공폐수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 350 -
BOD [mg/ℓ] 4,300 <600
용적부하 2.3kg BOD/㎥ per day
제약공장폐수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 480 -
BOD [mg/ℓ] 410 <20
COD [mg/ℓ] 270 <30
용적부하 1.6kg BOD/㎥ per day
주방폐수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 80 -
BOD [mg/ℓ] 800 <300
COD [mg/ℓ] 150 <30
용적부하 2.3kg BOD/㎥ per day
육가공공장폐수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 720 -
BOD [mg/ℓ] 900 <300
COD [mg/ℓ] 330 <100
용적부하 2.7kg BOD/㎥ per day
낙농폐수
수질 원수 처리수
BOD [mg/ℓ] 7,400 440
COD [mg/ℓ] 1,500 170
SS [mg/ℓ] 2,100 64
N-H [mg/ℓ] 710 30
용적부하 3.0kg BOD/㎥ per day
콩즙가공폐수
수질 원수 처리수
BOD [mg/ℓ] 5,000 100
COD [mg/ℓ] 1,960 200
SS [mg/ℓ] 1,640 12
온도 [ ℃ ] 0 29
용적부하 5.6kg BOD/㎥ per day
사무실폐수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 132 -
BOD [mg/ℓ] 250 <10
COD [mg/ℓ] 150 <20
용적부하 1.7kg BOD/㎥ per day
정유공장페수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 3,120 -
BOD [mg/ℓ] 560 <50
COD [mg/ℓ] 350 <100
용적부하 1.6kg BOD/㎥ per day
반도체부품폐수
수질 원수 처리수
유량 [M3/DAY] 10 -
BOD [mg/ℓ] 4,000 <40
COD [mg/ℓ] 4,000 <40
용적부하 0.3kg BOD/㎥ per day
제과공장폐수
수질 원수 처리수
BOD [mg/ℓ] 900 <49
COD [mg/ℓ] 194 13<40
SS [mg/ℓ] 200 13<40
용적부하 1.8kg BOD/㎥ per day
BIOFINER 적용 계통도 (사례)

고도처리 시설(여과장치)

고도정수처리는 일반적인 정수처리공법인 여과, 침전 공정만으로 제거할 수 없는 이 취미 물질인 트리할로메탄전구물질(THMFP), 미량유기화합물, 암모니아성질소, 음이온계면활성제등의 처리를 목적으로 도입하는 시설로서 오존산화시설, 활성탄흡착시설, 생물처리시설 등을 말한다.

압력식 활성탄(흡착) 여과장치

종래의 급속여과를 중심으로 한 정수처리 설비는 응집, 침전, 여과 등의 과정을 통한 물리화학적 작용으로 현탁성 물질을 제거하였으나 활성탄처리 설비는 주로 용해성 물질을 흡착 제거하는 설비로 물속에 녹아있는 냄새원인물질 및 발암물질(THMS)생성원인물질, 각종 유기물질, 암모니아성질소 등을 활성탄 내부의 수많은 미세공에 흡착시키거나 활성탄에 생성된 미생물이 분해 제거하면 미량 유기화합물질, 색도, 암모니아성질소, ABS, THMS,냄새 등을 제거하는 효과가 있다.

압력식 사(모래) 여과장치

일반적으로 오, 폐수 또는 하수처리장에 사용되고 있는 사여과기는 연속식여과기(이동상 상향류식) 중력식 (상.하향류식) 여과기, 압력여과기 (하향류식)가 있는데 압력식 사(모래) 여과장치는 강제 원통형 탱크로 제작되며 하부에 자갈층을 형성하여 유입수 공간을 확보하고 상층부에는 여과사 및 특수 여재를 사용하여 물속의 부유물질(SS) 및 탁도, COLLOID성 물질, 박테리아 등을 제거하는 효과가 있다

압력식 규조토여과 장치(Diatomaceous Earth Filter)

규조토는 백색 또는 회백색으로 수㎛부터 수십㎛의 미세한 조류의 화석으로 규산이 주성분이며 분말상태의 입자는 다수의 조그만 구멍이 있어 이런 성질을 이용하여 여과재, 흡착제 등으로 널리 쓰인다, 규조토 여과기는 이러한 규조토의 성질을 이용하여 금광과 여포 등의 여재 표면에 규조토를 층 모양으로 부착시켜서 여과하는 프리코트 여과법과, 여과하는 액에 소량의 규조토를 혼입해 여과하는 보디피드 여과법이 있는데 주로 가압식이다. 유럽과 미국에서는 소량의 황산알루미늄을 병용한 규조토 여과가 상수도에 이용되며, 국내에서는 풀장이나 공중목욕탕 등의 용수 순환처리와 그밖의 특수 용도에 이용되고 있다.

규조토 여과조제 분류
* 건조품 : 원료를 파쇄한 후 건조시켜 분급
* 소성품 : 건조품을 500~1,200℃에서 소성 후 분급
* 융제소성품 : 건조품을 CaCO3 처리후, 500~1,200℃에서 소성 후 분급

오존산화처리시설

오존은 산화력이 염소에 비하여 월등히 우수하여 바이러스에 대해서도 매우 유효한 소독제로 인식되어 있으며, 강한 산화력에 의한 물속의 곰팡이 냄새의 원인인 유기물의 분해 및 제거, 난분해성 유기화합물질 제거, 용존성 철, 망간 등의 산화제거 및 발암물질 생성억제와 살균효과 등이 있다.

GTS형 오존발생기 특징

- 고농도, 고효율의 오존 발생
- 안정한 전화 시스템
- 변류기 시스템으로의 안정성
- 설비의 수명이 길다.
- 컴퓨터로 자동 조정 및 제어
- 변압기의 자와류 손실 최소화
- 설비가 정밀하고 간단함
- 소음발생이 작다.

종류 단위 성능 종류 단위 성능
적용 주파수 적용 전압
오존 발생농도 오존 발생밀도
소모 동력 공률(묘쪽)인수