우선 해당 회사가 제시하고 있는 CBT™공법의 기술
CBT(Cyclic Biological Treatment System) 공법을 이용한 오수처리기술
□ 기술의 개요
• SBR(Sequencing Batch Reactor) 계통의 외국 도입기술로써 단일 반응조에 원수가 연속 유입되는 조건에서 포기-침전-방류 단계를 1주기(Cycle)로 연속순환운전을 통하여 포기시 유기물 산화 및 질산화, 침전 및 방류시 무산소·혐기 조건을 유지시켜 질소의 탈질화 등 유기물질 및 질소를 처리하는 오수처리기술
□ 핵심기술
• 단일반응조에 원수가 연속 유입되는 조건에서 포기, 침전, 방류를 1주기(cycle)로 연속순환 운전하면서 유기물질 및 질소를 처리하는 기술
□ 개요
• CBT 의 기술개념은 간헐적인 Cycle과 장기폭기시스템(ICEAS:Intermittent Cycle Extended Aeration System) 및 연속회분식(SBR:Sequencing Batch Reactor)기술을 격상시킨 새로운 차원의 개선된 기술 공법임. 이 기술의 집약은 국내나 전 세계적으로 High Peak Flow (유입이 일정치 않거나 갑자기 많이 유입되는 원수)나 저비용 운영 혹은 처리장 크기 등의 편의상 변경 및 축소 요건이 요구되는 오.폐수의 처리에 이미 수차례 설치, 시공되어 운영중에 있음. (고도처리해야만 되는 여건의 하수종말처리 및 산업 현장의 폐수에 있어) 이와 같은 공정은 여타의 물리적이거나 화학적 공정 없이 원수의 미생물군을 활용한 활성오니 처리방식 공정임.
• 처리 공정은 계속적으로 기질 공급하는 장기 폭기(공기 주입)로 간헐적 또는 Cycle(주기적)로 System을 운용함. 폭기, 침전 그리고 처리수의 방출의 운영, 활성오니를 이용한 이 기술의 개요는 기 설정된 Cycle을 활용함.(일반적으로 4-8 Cycle/일) 예를 들면 4시간 Cycle은 첫째 2시간 : 폭기 다음 2시간 : 침전 따라서 Solid(부유물) 과 Liquid(액체)는 분리되고 Cycle의 한 부분과정에서 침전이 일어진다. 침전 Cycle의 나중 부분동안 상등수는 방출되든지 또는 하층 액체표면에서 직접 철수(방출)된다. 유입원수는 계속해서 항시 유입된다. Cycle이 진행되는 동안 처리 공정상 요구되는 각각의 기능이 다양하게 수행, 이루어진다.
• 모든 것은 단 하나의 반응조로서 구성되어 있으며, 어떠한 형상도 가능. 슬러지 반송 및 이송 설비가 필요 없음. 보다 적은 수조, 시설물, 부수적인 구조물 유입 원수의 집수조 장치 (유속 및 수압 균등화기능) 생물학적 산소화 과정, 질산화 과정, 탈질화 과정, 2차 침전화 그리고 폭기 Sludge소화과정은 단 하나의 수조에서 이루어진다.
• (추운 기후 조건하에서의 열 보존)단수 반응조구조는 열의 지체 및 보존성을 배가 시킨다. System의 기능상 열의 손실이 최소구조로 이루어져 있기 때문에 동결(얼어붙는)현상이 적다.
• 단수 수조를 사용하므로 설치 부지 면적을 극소화할 수 있다. Piping연결 작업으로 이어지는 부지의 점령이 적고 하수배관 설치면적 및 차지하게 되는 부지의 점령이 극소화 되고 방출수는 Tank에서 Tank로 이어질 수 있기 때문이다.
• 악취의 발생 근간은 1차 침전조와 2차 침전조의 공정에서 생성 발생되는 것이나 이 공정은 침전조가 없기 때문에 악취가 근원적으로 발생하지 않는다.
□ 효과
• 단일 반응조에서의 BOD, SS, N, P 제거, 단순공정으로 중, 소규모 하수처리 시설로 최적.
• 슬러지 처리 시설 불필요.
• 기존 공정들에서 불가능한 낮은 BOD, N, P 비율의 유입과 유입 수량 및 성상의 변동에도 고도처리 가능.
• 자동계측기와의 연동 및 자동화로 유지관리 용이.
• 낮은 온도에서 고도의 처리.
• 소요부지 최소 및 어떠한 형상도 가능하며 최소 건설비의 소요.
□ 오염물질별 처리효율
□ 특징
• 본 기술은 SBR(Sequencing Batch Reactor)계통의 외국도입기술로써 단일반응조에 원수가 연속유입되는 조건에서 포기-침전-방류 단계를 1주기(Cycle)로 연속순환운전을 통하여 포기시 유기물 산화 및 질산화, 침전 및 방류시 무산소·혐기 조건을 유지시켜 질소의 탈질화 등 유기물질 및 질소를 처리하는 오수처리기술이다.
• Influent Housing Gate(원수 유입기) 와 Influent Stabilization partition (원수 안정판)을 이용하여 유입 유량을 균등하게 하는 원수저류조 역할을 하며, 유입오수는 반응주기와 관계없이 포기, 침전, 방류시에도 단일반응조로 연속유입된다.
• Influent Housing Gate(원수 유입기)는 유입원수의 유속을 감소시키고 난류가 발생하지 않도록 해 주며, Influent Stabilization partition (원수 안정판)은 방류시 연속적으로 유입되는 원수와 처리수의 혼합이 일어나지 않도록 지역을 구분하고, 침전 및 방류시에 고농도의 MLSS 층은 Influent Stabilization partition (원수 안정판)의 밑부분에 형성되며, 이 MLSS 층은 차단막 역할을 하여 유입원수가 그대로 유출되는 것을 방지한다.
• CBT 반응조는 주기적인 공기주입과 중단으로 호기성 및 혐기성 상태가 반복되는데 포기시 질산화 박테리아(Nitrosomonas, Nitrobacteria)에 의하여 오수 중의 유기물 산화 및 유기성질소와 암모니아성질소를 아질산과 질산으로 산화시키며, 침전시 공기공급을 중단하여 유입되는 하수로부터 필요한 탄소원을 공급받아 내생호흡상태의 탈질박테리아(Denitrifying Bacteria)에 의하여 질산성질소는 탈질되어 대기중으로 N2 gas로 제거된다.
• 유기물 제거 Mechanism
• 포기단계 : 유기물질 + O₂→ CO₂+ H2O + 증식 + △E
• 침전·방류단계 : 유기물질 → 저분자화, VFA
• 질소 제거 Mechanism
• 질산화 반응원리
• 2NH4+ + 3O2 --- Nitrosomonas -→ 2NO2- + 4H+ + 2H2O(1-a)
• 2NO2- + O2 --- Nitrobacter ---→ 2NO3- (1-b)
• 2NH4+ + 4O2 -----------→ 2NO3- + 4H+ + 2H2O (1-1)
• 탈질 반응원리 : NO3- ⇒ NO2- ⇒ NO ⇒ N2O ⇒ N2
□ 용도 : 포기시 유기물 산화 및 질산화, 침전 및 방류시 무산소·혐기 조건을 유지시켜 질소의 탈질화 등 유기물질 및 질소를 처리
• 오수 및 하수 처리.
• 화학 제품공장 폐수처리.
• 분뇨 및 축산폐수 처리.
• 낙농제품/치즈 생산공장 폐수처리.
• 침출수 처리.
• 에탄올 공장 폐수처리.
• 식품공장 폐수 처리.
• 펄프 및 제지 폐수처리.
□ 공정도
• 폭기 (2시간)
• 산소공급 → 유기물 산화 및 질산화 (유기물 제거)
• 인(P) 과잉섭취 오니 → 제거
• 용존 산소 → 0.5~2㎎/ℓ 유지
• 침전 (1시간)
• 산소공급 중단 → 오니침전 → 상등수 형성
• 무산소 상태 유지 → 탈질화 : 가스증발
• 방류 (1시간)
• 상등수 방출기 Decanter작동 → 수위하강
• 무산소 상태 유지 → 탈질화 계속
□ 처리공정도
• 유입(연속)→단일반응조(포기·침전·방류단계 연속진행)→방류(간헐)
▣ 질문 1 : CBT공법이라는 단일 반응조에 유입-폭기-침전-방류를 하는 처리장으로 처리유량은 60m3/일입니다. 인 처리가 잘되질 않아 alum을 넣을 계획입니다. 제가 궁금한 건 2가지가 있습니다. 1번째는 약품투입을 꾸준히 하게 되면 pH가 점점 낮아질텐데 가성소다와 같이 넣어야 되나요??
☞ 먼저 약품 주입은 미생물이나, 고형물 농도가 높을수록 많은 양을 주입하여야 합니다. 약품을 주입하는 공정의 위치는 아래의 그림과 같이 여러 point에서 가능하지만 가장 효율적인 방법은 침전조 후단에서 주입하는 것이 가장 약품 절감 효과가 큰 것으로 사료됩니다. 또한 pH가 저하되더라도 적정한 pH를 유지하는 데 소모되는 약품의 양도 침전조 후단(경우에 따라서 c. 2차 처리 후)에서 주입하는 것이 가장 효과적이라 판단됩니다.
<그림> 인 처리를 위한 약품 주입 위치
a. 1차 침전조 전단, b. 생물반응조 전·후단/전단 또는 후단, c. 2차 처리 후, d. 공정의 위치별로 가능
▣ 질문 2 : Alum 투입시 포기조 앞단에 투입하면 안된다고 책에서 봤는데 단일반응조라서 전, 후단이 없어서 어떻게 해야될 지 모르겠네요. 혹시 그냥 투입해도 된다면 폭기타임 침전타임 언제든 상관없는지..
안 되는 건 아닙니다. 다양한 방법이 있을 수 있습니다(Wastwater Engineering TREATMENT DISPOSAL REUSE, 3rd Edition, p.743).
가장 효율적인 방법은 제시된 c와 같은 방법이라 사료되나, CBT공법의 경우 후단에 침전조를 다시 설치해야 하는 등 문제가 생길 수 있어서 b. 그림의 지점에 약품주입을 고려해 보는 것이 좋을 듯 합니다. 다만, 약품 비용이 예상보다 더 많이 소요될 것으로 예상됩니다.
- 환경컨설팅정보시스템( http://consulting.konetic.or.kr/) 답변내역