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하수처리의 주요기능

• 1고형물 제거 : 하수중의 모래, 넝마, 막대기, 요구르트 병 등 제거
• 2오염물질과 유기물 감소 : 호기성 미생물에 의하여 유기물 등 오염물질을 분해, 제거하여 정화
• 3산소 회복 : 호수, 하천, 바다로 보내지는 처리수에 산소를 회복

하수처리과정(일반적)

• 1각 가정에서 버린 물은 하수구를 통하여 4-6시간 후 하수처리장으로 오게 된다.
• 2침사지(체류시간 : 30초 정도)

하수와 함께 온 흙, 모래, 각종 찌꺼기 등은 침사지에서 걸러진다. 침사지는 유입하수 펌프장에서 들어 온 하수 중의 고형물질을 제거한다.

1. 돌 조각, 모래 등 비중이 큰 물질은 침전시키고, 플라스틱 병 등 물에 뜨는 물질들은 스크린을 통해 걸러낸다.
2. 모래나 돌 조각은 하수처리 초기단계에서 제거하지 않으면 기계류를 마모시키고, 배수관로가 막히거나 효율을 떨어뜨린다.
3. 모래나 돌등은 무거워서 가라않기 때문에 침전물 등은 침사지에서 제거한다.
4. 물에 뜨는 고형물질은 스크린이라는 망을 통하여 제거한다.
5. 모래와 비닐 등 이물질을 침사지에서 제거한 후 유입펌프장으로 보내게 된다.

• 3유입펌프

하수를 침전시키기 위하여 대형펌프로 하수를 퍼 올린다.

• 4최초(1차) 침전지

하수를 일정시간 가라 앉혀 위에 뜨는 물질과 가라앉는 물질을 분리하여 처리한다.

1. 최초(1차) 침전지에는 침사지에서 무거운 모래 등을 제거한 하수가 유입된다.
2. 이곳에서 하수가 수 시간동안 체류하면서, 하수중의 미세한 미립자를 침전시킨다.
3. 표면에 떠다니는 부유물 등은 스크래퍼를 이용하여 제거한다.
4. 최초 침전지는 유입부분과 침전부분, 슬러지 저장부분, 유출부분으로 나누어진다.
5. 유입부분에서는 하수의 유력을 분산시키며, 침전부분에서는 침전물을 침전시킨다.
6. 침전물은 생오니라고 하며, 농축조에 보내어져 슬러지 처리공정을 거치게 된다.
7. 최초 침전지에서 침전 처리된 하수는 유출부분에서 포기조로 보내 생물학적 처리를 하게된다.
8. 최초 침전지에서는 하수가 약 2~3시간 정도 체류하면서, 보통 B.O.D가 30% 정도 제거되며, SS(부유물질)는 35% 정도가 제거된다.
9. 침전효율은 하수망의 형태, 하수의 생성기간, 침전전의 분쇄정도에 따라서 좌우된다.

• 5포기조

포기조에서는 공기를 하수에 불어넣어 미생물이 성장하여 유기물을 덩어리로 만들어 가라앉힌다.

1. 포기조에서는 하수 중에 포함된 유기물질을 처리한다.
2. 포기조에는 많은 양의 공기를 공급하여 미생물(박테리아)을 증식시킨다.
3. 공기 중의 산소는 호기성 미생물을 빠르게 성장시키고, 증식된 미생물들은 하수에 있는 주오염 원인 유기물질을 산화, 분해시킨다.
4. 하수중의 산소와 유기물질이 많이 함유되어 있을수록, 미생물은 번식을 잘하며 증식된 미생물은 유기물질을 분해시키고, 그 찌꺼기와 함께 가라앉게 된다.
5. 침전된 미생물 덩어리와 산화, 분해, 흡착된 덩어리들의 일부는 포기조로 이송되어(반송오니), 새로이 들어온 유기물질들을 산화, 분해하는데 이용되고 나머지(잉여오니)는 슬러지처리 공정으로 보내져 처리되게 된다.
6. 각 가정에서 버리는 유해화학물, 세제 등은 미생물의 성장에 중요한 영향을 미쳐, 하수처리에 지장을 가져오게 된다.

• 6최종 침전지

최종 침전지는 포기조에서 처리한 하수를 최종적으로 침전 처리하는 곳이다.
약 3시간 정도 최종 침전지에 물이 머물면서 유기물덩어리는 가라앉고 위에 맑은 물은 방류지로 보내게 된다.
하수처리장에서 깨끗하게 정화된 물은 다시 강으로 보내져 맑은 강을 이룬다.

1. 최종 침전지는 최초 침전지와 비슷하나, 최초 침전지는 주로 현탁 고형물(SS)를 제거하는데 비해, 최종 침전지는 주로 BOD를 제거한다.
2. 포기조에서 유기물을 분해, HOC(유기물)를 형성한 미생물군은 최종 침전지에 들어와 가라 앉게 된다. 이때 미생물군이 잘 가라앉지 않으면, 처리수의 처리효율이 떨어지게 된다.
3. 최종 침전지에서는 이러한 미생물 덩어리를 잘 가라앉게 하고, 이를 다시 포기조로 보내 유기물의 산화, 분해에 이용되게 한다.
4. 포기조로 보내고 남은 슬러지(잉여오니)는 농축조로 보내어 슬러지 처리공정을 거치게 되며 처리된 상등수(맑은 물)만을 방류시키게 된다.
5. 최종적으로 하수처리 과정을 거친 상등수는 -BOD 20 PPM, SS 20 PPM이하로 방류된다.

• 7농축조

수처리 과정에서 발생된 가라앉은 오니들은 농축조로 보내지게 된다.

1. 농축조에서는 최초 침전지의 생오니와 최종 침전지의 잉여오니를 농축시킨다. 중력에 의한 침전 방식으로 수분을 99.2%에서 97%까지 줄인다.
2. 슬러지는 하수처리과정에서 나오는 필연적인 부산물이므로 하수처리장은 이러한 슬러지를 최소한으로 줄여야 하고, 그 활용방안도 연구해야 한다.
3. 농축조에서 농축된 슬러지(오니)는 소화조로 보내게 된다.
4. 농축조는 생슬러지 및 잉여 슬러지를 고액 분리하여 농도를 높이고 슬러지 부피를 감소시키는 시설이다. 슬러지 농축상황은 슬러지 처리시설의 전체 효과에 큰 영향이 있을뿐 아니라 분리액 수처리 시설에도 영향을 미치기 때문에 충분한 관리가 요구된다.
5. 수처리 과정에서 발생한 오니는 중력 침전되어 부피를 감소시키고 농도를 높여준다.

• 8소화조

소화조는 농축조에서 농축시킨 슬러지를 화확적인 처리를 하는 곳이다.
밀폐된 탱크 속에서 오니를 가온하여 교반하면 오니의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 나온다.

1. 소화의 농축조에서 유기물의 함량을 줄여 사후에 2차 오염을 최소화하고 안정화하기 위함이며 소화방법은 산소를 차단하여 슬러지를 처리하는 방법인 혐기성 소화방법을 주로 사용한다.
2. 소화조에서는 슬러지를 30일 정도 체류시킨다.
3. 그 과정에서 불필요한 박테리아를 사멸시키고 고형물질을 감소시킨다.
4. 소화조는 메탄가스를 생성하고, 슬러지의 악취를 없앤다.
5. 생성된 메탄가스는 자체적인 연료(발전기, 보일러)로 사용되어 자원 재활용에 도움을 준다.
6. 한 달 이상 소화조에 있던 슬러지는 탈수기로 보내어서 수분을 완전 제거한 뒤 매립 처리 한다.

• 9탈수기

소화 처리된 오니는 탈수작업으로 부피와 무게를 감소시켜 케이크 상태로 만들어 운반과 처분을 쉽게 한다.

1. 소화조에서 소화된 슬러지는 탈수기로 보내어서 수분을 제거한 뒤 처리한다.
2. 탈수공정에서는 슬러지에 응집약품을 투여하여 고형화를 촉진시킨다.
3. 슬러지를 고형화시키는 방법에는 자연건조, 진공여과, 원심분리 등이 있으나 대부분의 국내 하수처리 사업소는 벨트 프레스식 방법을 취하고 있다.
4. 이렇게 하여 생성된 고형의 슬러지는 오니케익 이라고 하며, 매립장에 매립 처리하게 된다.
5. 각 가정의 하수는 생물학적 방법으로 처리하여 맑은 물은 수계로 반류시키고, 그 오물은 따로 처리하여 수분을 제거하고 고형화시켜, 쓰레기로 버린다.

폐수처리의 단위 공정의 분류

• 1고물리적 처리 : Screening, 부상, 여과, 침전 등
• 2화학적 처리 : 중화, 산화, 환원, 응집, 이온교환 등
• 3생물학적 처리
  • 호기성 처리 : 활성슬러지법, 살수여상법, 호기성산화지법, 회전원판법 등
  • 혐기성 처리 : 혐기성소화법, 혐기성산화지법 등

폐수의 일반적 처리시스템

폐수는 유기계와 무기계 및 유해물질 포함여부에 따라 별도 처리계통을 따라 단계별 또는 계열별로 처리하며, 살균 및 최종 고도처리 등을 통합가능시 단일계열로 처리가능하다.

폐기물의 매립 처분시 고려사항

• 매립가스 방출(악취 및 환경 위해성 감소)
• 매립가스의 온실효과
• 침출수의 배출
• 매립지의 병원균 관리
• 유해폐기물 및 유해가스 관리

매립지의 유형

• 1혼합 도시폐기물 매립지
  • 슬러지 매립(물 51%) : 현재 매립이 안됨
  • 복토재사용(중간 및 최종 복토재)
• 2파쇄폐기물 매립지
  • 매립하기 전 파쇄하여 매립함
  • 당일 복토를 하지 않음
• 3단일성분 폐기물 매립지
• 4기타 유형의 매립지
  • 가스발생을 최대로 하는 매립지
  • 종합처리시설로서 매립지
  • 습지매립

공정흐름도

처리공정 개요

• 폐기물 압축

  도시폐기물, 산업 폐기물 및 기타 여러 종류의 폐기물들은 전처리 과정 없이 유압 프레스에 의해 본래 부피의 (1/5~1/10)로 압축된 뒤 직접 가열되는 탄화로 (약 600℃)로 투입된다. 고압프레스에 의하여 폐기물은 압축, 밀착되어져 내부공기의 함량은 줄어들고, 열전도율이 높아져 효율적인 열전달 효과를 얻게 되며 압축하는 동안 수분은 폐기물 안에서 균질하게 분포되고, 입자가 큰 물질들은 파쇄된다.

• 건조/탈가스화/건류화

  압입된 폐기물은 저산소 상태에서 600℃로 유지되는 탄화로에서 수분은 증발되고 폐기물안에 있는 유기물은 부분적으로 건류화되며 온도가 상승됨에 따라 탄화된다. 이 상태에서 폐기물은 1.5~2시간동안 체류하며 가스화용융로(HTR)로 넘어간다. 탄화로의 내벽에는 탄화물층이 형성되어 부식을 방지하며 폐기물을 부드럽게 빠져나가게 한다. 탈가스화 공정에서 생산되는 열분해고형물은 탄화로와 직접 연결된 가스화용융로(HTR)하부로 떨어지게 된다.

• 고온 가스화

  탈 가스화 공정의 생성물인 가스와 잔재물은 탈가스화 통로로부터 직접 연결되어 있는 고온반응로로 이송된다. 고온반응로에서는 순수 산소와 수증기를 가스화된 유기성 성분과 반응시킴으로써 합성가스(CO, H2, CO2, H2O)가 생성되고, 로하부로 유입되는 무기성분은 2,000℃정도에서 용융된 상태로 변환 할 수 있도록 시스템이 구성된다.

  고온 반응로내의 내화물은 수냉자켓에 의해 냉각되며, 재질은 고 알루미나와 같은 물질을 사용하였다. 탄소 성분의 Char와 가스는 가스화 반응로내에서 체류시간 약 4초 동안 1,200℃의 온도에서 합성가스를 생성하게 되는데, 이때 가스화로에 산소를 공급하게 되고 Char는 반응을 통하여 H2와 CO가 혼합된 형태의 합성가스로 전환한다. 반면에 무기물 성분은 1,600~2,000℃의 온도로 5분 이상 체류하여 균일한 슬래그를 생성하고 다이옥신 전구체를 분해시킨다.

공정흐름도

종합시운전 구분

• A부하 시운전

1. 각 배관에 대하여 FLUSHING 작업 후 하수를 이용하여 각 기기의 성능 및 가동상태를 확인하고 기기의 고장이 있을 경우 즉시 수리하여야 한다.
2. 계약자는 각종 기기, 배관, 탱크 등의 수밀 상태를 점검하고 기기 및 설비의 연속운전과 자동 및 연동 운전상태를 확인하여야 한다.
3. 연속 부하운전에 대한 설비의 보완사항이 발생시 신속하게 조치가 되어야 한다.
4. 연속운전에 따른 각종 안전사고에 대비하여 위험요소를 제거하고 교정하여야 한다.
5. 각 단위 시설별로 계장신호에 의한 동작. 정전시 각 기기의 동작상태, 긴급 전원에 의한 기기의 동작, 경보체크등을 실시한다.

• B수처리공정

1. 포기조내 미생물 배양 및 안전화를 위해 가능한 인근 유사처리장 슬러지를 이용하여 식종한다.
2. 단위공정별 설계 및 시운전값을 비교하여 처리효율 등을 제시한다.
3. 양품투입량은 JAR-TEST 시험 후 현장에 적용하여 최적치를 도출하여야 한다. 수처리 및 탈수 약품 선정시 여러가지 약품을 비교 선정하여야 하며, 그 결과를 제출한다.
4. 생물반응조의 최적상태를 체크하기 위해 MLSS, MLVSS, DO, PH, SVI, 미생물상태점검, F/M비, ORP 등을 체크하여 설계 값과 비교검토 후 최적 운전방법을 제시하여야 한다. 특히 저농도 유입에 따른 운전방법을 제시하고, 최근 고도처리공정이 도입되고 있는 점을 감안 적정운전방법을 제시하여야 한다.
5. 사여과기의 역세척주기를 도출(차압, 시간, 유량과의 상관관계)하여야 한다.
6. 탈수여액 및 사여과 역세척수는 주 1회 이상 분서(BOD5, CODMN, SS, T-N, T-P등 5개 항목)을 실시하여 처리장에 미치는 영향 등을 제시하여야 한다.
7. 계측 기기는 각종 운전인자와 연동되는 부분은 꼭 운전방법을 CASE별로 제시한다.
8. 약품투입시 농도에 따른 적정처리효율, 경제성을 분석하여 제시한다. 시운전 기간동안 약품반입시 비중, 온도, 시험성적서를 체크후 반입하고 기록한다.

• C탈취시설

1. 발생원별 유속을 체크하여 탈취풍량을 산정하여 설계인자와 비교 후 발생원별 탈취 풍량에 따라 적절하게 댐퍼를 조절하여야 한다.
2. T.A.B (시험, 조정, 평가)를 하기 위해 탈취풍량을 측정시에는 분기메인(BRANCH MAIN)관에서 실시함을 원칙으로 한다. 분기메인(BRANCH MAIN)관은 두 개 이상의 터미널이 연결된 덕트 또는 파이프를 말한다.
3. 검지관을 이용한 발생원별 악취를 주 1회 이상 분석(H2S외 7개 항목)하여야 한다. 필요시 기기분석법을 실시한다.
4. 시운전기간 중 3일 이상 2시간 간격으로 온도, 습도, 유속, 압력 등을 체크하여 최적의 운전조건 및 송풍기의 풍량을 제시하여야 한다.
5. 탈취시설에 대한 처리효율을 종합시운전보고서에 반드시 수록하여야 한다.

• D성능보증시험

1. 계약자는 공급된 장비, 자재 혹은 그 부품이 시방서와 같다는 것을 보증하여야 한다.
2. 펌프, 계측기기, 연동운전관계 등을 시방서와 비교하여 실제운전에 적합한지를 비교하여 제출하여야 한다.
3. PID제어, 비율제어 등의 제어연산에 사용되는 변수들에 대한 최적치를 도출하여 제출하여야 한다.
4. 처리장에 설치되어있는 계측기기의 경우실험운전 DATA와 현장에서 실측되는 DATA를 최소 1주일 이상 연속 운전하여 보정하여야 한다. 보정 FACTOR등에 대하여 시운전 결과보고서에 수록한다.
5. 하수종말처리시설의 유입수질, 방류수질 및 처리효율에 대한 성능시험
   (1) 유입수질은 하수관거의 정비실태, 개발사업의 추진상황에 따라 계획수질에 비해 상당한 차이가 있을 수 있으므로 이애 대한 성능보장 대책을 강구하여야 한다.
6. 탈수기시설의 경우 설계약품조건으로 함수율을 보증하여야 한다. 약품투입 및 슬러지농도에 따른 함수율을 정확하게 제시한다.
7. 악취방지시설의 경우 성능보증은 대기환경보전법 제 8조 및 동법시행규칙 제9조(배출허용기준)에 의거 직접관능법 또는 공기의석관능법과 기기분석법을 실시하여야 한다.
8. 설계서에 기술된 자동제어범위에 대하여 최소 2시간이상 무인운전으로 자동제어됨을 증명하는 신뢰성 시험을 실시하여야 한다.

시운전 단계