하수도 고도처리 공법-1

1. 표준활성슬러지법 + 고도처리 (물리화학적 처리 : 목표방류수질에 따라 적용함)

 

1) 처리공정 개요

∙1차 침전된 하수와 반송 활성슬러지가 폭기조의 앞부분으로 주입되고 산기식 또는 기계식 폭기에 의하여 혼합됨
∙일반적으로 공기는 포기조 길이로 균등하게 주입되고 포기시간동안 흡착, 응결(flocculation), 산화가 일어나면서 유기물은 생물학적 활성슬러지(MLSS, mixed liquor suspended solid)로 변환되며 일정 체류시간 동안 반응한 활성슬러지는 2차 침전지에서 침전분리됨.

 

2) 공정구분

∙호기성 부유성장 처리공법 + 물리화학적처리(선택)

 

3) 처리효율

∙유기물질 : BOD : 85～90%, SS : 85～90%
∙영양염류 : T-N : 20～30%, T-P : 10～25% (응집체 첨가시: 70～80%)

 

4) 설계인자

∙HRT: 4～8시간  ∙SRT: 5～15일  ∙F/M 비:0.2～0.6㎏BOD/MLSS/d
∙MLSS : 1,500～3,000㎎/L  ∙반송율(RAS) : 50～100%

 

5) 장단점

∙국내 적용실적이 가장 많으며 처리시설 건설 및 운전에 따르는 기술축적이 충분히 되어 있다.  또한 BOD, SS와 같은 유기물질의 경우 비교적 안정적인 방류수질을 유지할 수 있으며 약품을 사용하지 않기 때문에 유지관리비가 저렴한 편이며 다양한 변형공정이 연구․개발되어 있어 조건에 따라 다양하게 적용할 수 있음.
∙공정제어에 융통성이 있으며 거의 모든 생물학적 처리문제에 적용할 수 있으며 공정변형 또는 추가를 통하여 고도처리시설로의 확장이 가능함.
∙반면 운전에 따르는 유지관리 기술이 요구되며 발생되는 슬러지의 처분에 비용이 많이 소요됨
∙질소의 제거효율이 낮아 장래 수질기준 강화시 추가로 고도처리시설의 신설 또는 증설이 요구됨.
∙3차 처리로 응집침전시설을 추가할 경우 약품슬러지의 발생량이 많으며 사여과 또는 활성탄을 사용할 경우 부지면적 및 유지관리비의 증가가 예상됨.

 

2. 연속회분식 반응조 (SBR) 공법 : 간헐유입식

 

1) 처리공정 개요

∙단일 반응조에서 오․폐수의 유입 및 처리수의 유출이 일어나는 공정으로 정해진 시간의 배열에 따라 각 단위공정이 연속적으로 일어난다.  즉, 유입(Fill)공정 → 반응(React)공정 → 침전(Settle)공정 → 배출(Draw)공정 → 휴지(Idle)공정의 순으로 반응이 진행됨.

 

2) 공정구분

∙호기성 부유성장 처리공법 (공법에 따라 연속유입 또는 간헐유입됨)

 

3) 처리효율

∙유기물질 : BOD : 85～90%, SS : 85～90%
∙영양염류 : T-N : 30～85%, T-P : 30～70%

 

4) 설계인자

∙운전시간(3～24시간) 및 제어방법   ∙MLSS : 2,000～3,000㎎/L
∙F/M 비 : 0.15～0.50㎏BOD/MLSS/d  ∙반송율 : 반송없음  
∙혐기지속시간 : 1.8～3.0hr  ∙호기지속시간 : 1.0～4.0hr

 

5) 장단점

∙포기조내 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)는 모든 공정을 통하여 반응조 내에 있게 되므로 침전지 및 반송이 필요없는 것이 장점이며 현재 여러 종류의 특허화된 연속회분식 공정이 개발되어 있음 (ICEAS, KIDEA, CASS, OmniFlow 등)
∙반응조건을 조절함에 따라 질소와 인의 제거가 가능
∙별도의 2차 침전지 및 슬러지 반송설비가 필요없으며, 특허화된 공법에 따라 연속적으로 원수유입이 가능함.
∙충격부하(Shock load)에 비교적 강하며, 사상균을 제어할 수 있는 운전의 융통성이 있으며 시설이 간단하여 운전이 용이함.
∙토지가 부족한 소규모 하수처리에 주로 적용(주로 20,000～30,000㎥/일 이하)되며, 국내에는 대규모 하수처리시설에 적용된 사례가 적음.

 

3. 연속회분식 반응조 (SBR) 변형공법 (1) : 간헐유입식 (OMNIFLO Process)

 

1) 처리공정 개요

∙단일 반응조에서 오․폐수의 유입 및 처리수의 유출이 일어나는 공정으로 정해진 시간의 배열에 따라 각 단위공정이 연속적으로 일어난다.  즉, 무산소 유입(Anxoic Fill)공정 → 호기상태유입(Aerated Fill)공정 → 탈질(Denitrification)공정 → 반응(React) → 침전(Settle) → 처리수 배출(Decant)공정 → 슬러지 배출(Idle)공정의 순으로 반응이 진행됨.

 

2) 공정구분

∙호기성 부유성장 처리공법 (간헐유입)

 

3) 처리효율

∙유기물질 : BOD : 90% 이상, SS : 90% 이상
∙영양염류 : T-N : 85～90%, T-P : 80～85%

 

4) 설계인자

∙운전시간(3～24시간) 및 제어방법   ∙MLSS : 2,000～3,000㎎/L
∙HRT : 18～32hr ∙SRT : 10～30일
∙F/M 비 : 0.05～0.10㎏BOD/MLSS/d  
∙최소 30% 이상의 유효체적 확보
∙유지관리비를 최소화하기 위한 Medium / Fine Bubble 포기

 

5) 장단점

∙포기조내 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)는 모든 공정을 통하여 반응조 내에 있게 되므로 침전지 및 반송이 필요없는 것이 장점.
∙반응조건을 조절함에 따라 질소와 인의 제거가 가능
∙별도의 2차 침전지 및 슬러지 반송설비가 필요없음.
∙처리효율이 극대화되려면 Jet Aerator가 설치되는 것이 좋음.
∙자동제어설비에 의한 운전자동화 가능.
∙충격부하(Shock load)에 비교적 강하며, 사상균을 제어할 수 있는 운전의 융통성이 있으며 시설이 간단하여 운전이 용이함.
∙토지가 부족한 소규모 하수처리에 주로 적용(주로 20,000～30,000㎥/일 이하)되며, 국내에는 대규모 하수처리시설에 적용된 사례가 적음.

 

4. 연속회분식 반응조 (SBR) 변형공법(2) : 연속유입식 (KIDEA Process)

 

1) 처리공정 개요

∙SBR 공법과 유사하나 하수가 연속적으로 유입되는 상태에서 포기, 침전, 처리수 배출의 3단계 과정을 하나의 사이클(Cycle)로 하여 무산소/혐기성 상태에서 호기성 상태로 미생물들이 적응하는데 소요되는 Lag-Time을 이용하여 질소 및 인을 제거함.

 

2) 공정구분

∙호기성 부유성장 처리공법 (연속유입)

 

3) 처리효율

∙유기물질 : BOD : 90～95%, SS : 90～95%
∙영양염류 : T-N : 70～90%, T-P : 80～90%

 

4) 설계인자

∙MLSS : 2,000～6,000㎎/L ∙HRT : 10～24hr ∙SRT : 20～45일

∙F/M 비 : 0.02～0.10㎏BOD/MLSS/d ∙반송율 : 반송없음

∙포기시간 : 45～90분 ∙침전시간 : 60～90분 ∙배출시간 : 20～45분

 

5) 장단점

∙포기조내 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)는 모든 공정을 통하여 반응조 내에 있게 되므로 침전지 및 반송이 필요없는 것이 장점임.
∙반응조건을 조절함에 따라 질소와 인의 제거가 가능
∙별도의 2차 침전지 및 슬러지 반송설비가 필요없음.
∙연속적으로 원수유입이 가능하므로 탈질에 소요되는 Carbon Source를 충분히 공급할 수 있게 되어 질소제거효율이 우수함.
∙충격부하(Shock load)에 비교적 강하며, 사상균을 제어할 수 있는 운전의 융통성이 있으며 시설이 간단하여 운전이 용이함.
∙Decanter 설비의 국산화가 이루어짐
∙동절기에 수온이 저하될 경우 처리효율이 불확실함.
∙토지가 부족한 소규모 하수처리에 주로 적용(주로 20,000～30,000㎥/일 이하)되며, 국내에는 대규모 하수처리시설에 적용된 사례가 없음.

 

5. 연속회분식 반응조 (SBR) 변형공법(3) : 연속유입식 (ICEAS Process)

 

1) 처리공정 개요

∙SBR 공정을 변형하여 한 개의 반응조를 이용하는 동안에 연속적으로 하수 또는 폐수를 유입할 수 있음.
∙처리공정은 동일한 반응조내에서 생물학적 산화, 질산화, 탈질 및 고액분리가 이루어지는 포기, 침전, 처리수 유출의 3단계로 운전되어지므로 채움(Fill)과 슬러지 배출(Idle) 시간이 필요없음.
∙주반응조 전단에 설치되어 있는 전처리 반응조에서는 높은 F/M 비를 유지하여 유기적 선택자(Organic Selector)로서의 역할을 하며, 이는 슬러지 벌킹의 원인이 되는 사상균의 성적을 억제하는 역할을 함.

 

2) 공정구분

∙호기성 부유성장 처리공법 (연속유입)

 

3) 처리효율

∙유기물질 : BOD : 90%, SS : 90%
∙영양염류 : T-N : 80% 이상, T-P : 50～70%

 

4) 설계인자

∙MLSS : 2,000～8,000㎎/L  ∙HRT : 18～36hr  ∙SRT : 10～30일
∙F/M 비 : 0.04～0.30㎏BOD/MLSS/d  ∙반송율 : 반송없음  
∙Air-Off : 72분, Air-On : 96분, Settle : 60분, Decant : 60분
∙Total Cyclie time : 4.8시간

 

5) 장단점

∙반응조건을 조절함에 따라 질소와 인의 제거가 가능
∙별도의 2차 침전지 및 슬러지 반송설비가 필요없음.
∙자동제어설비에 의한 운전자동화가 가능하며, 운전방식을 다양하게 할수 있음.
∙충격부하(Shock load)에 비교적 강하며, 사상균을 제어할 수 있는 전처리 반응조의 설치로 슬러지 벌킹현상을 억제할 수 있음.
∙토지가 부족한 소규모 하수처리에 주로 적용(주로 20,000～30,000㎥/일 이하)되며, 국내에는 대규모 하수처리시설에 적용된 사례가 적음.