오수정화시설(정화조) 1) 관련법규 오수정화조는 인간의 활동에 따라 배출되는 오물을 처리하여 정화시키는 시설로서 하수도법 제2조에 의해 종말 처리장이 설치된 공공 하수도 이외에 방류 할 경우에는 위생상 지장이 없는 구조의 오수 정화조를 설치하여야 한다. 오수 정화조의 적용대상, 성능, 구조 및 유지관리 등에 대해서는 (오수, 분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률)에 정하고 있다. 오수정화시설에 관한 처리 시설 및 대상과 방류수의 수질 기준은 다음 표와 같다.
[표] 처리시설 및 대상
(주) : 이 표에서 특정지역은 수도법 제3조의 규정에 의한 상수보호구역, 환경정책 기본법 제22조의 규정에 의한 특별 대책지역 및 수질 환경보전법 제33조의 규정에 의한 특정 호소수질 관리구역으로 한다. ·생물화학적 산소 요구량(BOD : Biochemical Oxygen Demand) [표] 방류수 수질 기준 2) 단독처리와 합병처리 단독처리라는 수세변소로 부터의 오수만을 처리하는 것으로 이러한 정화조를 단독 처리 정화조라 하며 합병처리는 오수와 주방배수, 세탁배수, 욕실배수 등의 잡배수를 함께 처리하는 오수 처리시설을 합병처리 정화조라 한다. 이러한 정화조는 생활계 배수를 처리하기 위하여 설치한 것으로 공장폐수나 우수등 기타 특수한 배수를 처리하는 시설은 아니다. 3) 생물막법과 활성 오니법 오수 정화조의 처리방식을 대별하면 생물막법과 활성 오니법의 2종류가 이용되고 있다. ① 생물막법 부차생물법 혹은 고차생물법 이라고도 하며 생물에 의한 오수처리법이다. 이 방법의 원리는 생물 담체에 오수를 접촉시켜서 담체의 표면에 발생하는 미생물(생물막)의 대사 작용에 의하여 오수중의 유기성 오탁물질을 제거하는 것이다. 처리방식으로는 회전원판접촉방식, 접촉폭기방식, 살수여상방식의 3종류가 있다. ② 활성 오니법 부유생물법이라고도 하는 생물처리법이며 조내 중에 부유하고 있는 미생물 활성 오니(floc)와 오수를 접촉시 오수중의 유기물을 흡착, 산화한 후 활성오니를 침전, 분리시켜 깨끗한 처리수로 하여 방류한다. 처리방식은 장기폭기방식과 표준활성오니방식의 2종류가 있다. 4)용어의 정의 ① BOD (biochemical oxygen demand) 오수 중의 유기화합물이 공존하는 미생물로 인해 분해될 때 소비되는 용존산소(물에 용해되어 있는 산소)의 양을 20℃에서 5일간 방치한 다음 측정하여 mg/ℓ(ppm) 로 나타내는 수치를 말한다. 이것은 호기성 미생물에 의한 산화분해 초기의 산소 소비량을 나타내는 것으로 오수의 오염도(유기화합물의 양)가 높은 만큼 용존산소를 많이 소비하기 때문에 수치가 크다. ② BOD량 BOD부하하고 말하며, 하루에 오수정화조로 유입되는 오염물질의 양이나 유출하는 오수가 하천의 수질오탁에 미치는 영향 등을 알기 위하여 필요한 수치로 다음 식과 같이 나타낸다. BOD량(mg,g) = BOD(mg/ℓ,g/㎥)수량(ℓ,㎤) ③ BOD제거율 분뇨정화조에서 유입수를 정화한 BOD를 유입수의 BOD로 나눈 것 유입수BOD - 유출수BOD BOD제거율 = -------------------------- 100 유입수BOD ④ COD(chemical oxygen demand) 화학적 산소 요구량으로, 물 속의 오탁물질을 산화제를 사용하여, 화학적으로 산화할 때에 소비된 산소량을 말한다. [mg/ℓ]로 나타난다. ⑤ SS(suspended solid) 부유물질로 물에 용해되지 않는 입경 2mm 이하의 현탁물질의 양을 mg/ℓ로 나타낸 것, 또 SS는 전증발 잔유물에서 용해성 잔유물을 제외한 것을 말하기도 한다. ⑥ DO(dissolved oxygen) 물 속에 용존되어 있는 산소로써 수질 오탁의 지표가 되지는 않지만, 물 속의 일반생물이나 유기 오탁물을 정화하는 미생물에 생활에 필요한 것이다. 그러므로 DO량이 큰 물만 정화 능력이 있으며, 오염이 적은 물이라고 말할 수 있다. ⑦ MLSS(mixed liquor suspended solid) 폭기조 내의 혼합액 중의 부유물 농도를 말하며 [mg/ℓ]로 나타낸다. ⑧ ABS(alkyl benzene suspended) 중성세제를 뜻하며, 하드인 것은 활성오니법 등으로 분해되기 어렵다. ⑨ VS(volatile suspended) 휘산물질을 말하며 가열하면 연소하는 물질이다.
1) 공공하수도의 조사 공공하수도 처리구역내에서는 오수정화조를 설치하지 않아도 되므로 하수도 현황에 대한 조사가 선행되어야 한다. 2) 처리대상인원 결정 처리대상인원은 정원이나 출입 인원수와는 관계없이 그 건물에서 배출되는 오수가 1인1일분의 분뇨량, 오수량이나 오탁물질로 환산하여 몇사람 분에 상당하는가의 값이다. 처리대상 인원은 KS F 1507(건축물의 용도별 분뇨 정화조의 처리대상인원 산정 기준)을 기준한다. 3) 관계법규의 검토 오수 정화조 설치 대상에 속하는지를 확인하여야 하며, 이외에 수도법, 환경정책 기본법 및 수질 환경 보전법등의 관련 법규와 지도 지침등을 검토하여야 한다. 4) 성능 결정 처리 대상인원과 관련법규 등의 검토로부터 성능이 결정되며 방류수질의 규제가 엄격한 경우에는 3차 처리 장치를 설치하여야 할 필요성이 생긴다. 5) 오수량(배수량) 결정 오수량 산정시에는 다음과 같은 검토가 필요하다.
비고 1. 하나의 건축물이 2이상의 용도로 구성되는 경우 전체의 오수량은 각각의 용도에서 발생하는 오수의 양을 합하여 산정하고, 오수농도는 아래식에 의하여 산정한다.
Q1C1 + Q2C2 + ·· Q1 : 용도1의 오수발생량, C1 : 용도1의 오수농도 Q2 : 용도2의 오수발생량, C2 : 용도2의 오수농도 2. 오수처리시설 제조업자가 제조하는 오수처리시설을 설치하고자 하는 때에는 전체 오수발생량을 200ℓ로 나누어 준 것을 오수처리시설의 처리대상인원으로 한다. [표] 건축물의 용도별 오수발생량 산정방법(환경부고시 제1999-128호)
6) 오수의 수질, 오탁 부하량 원단위의 결정 오수의 수질 결정 시에는 다음 사항을 검토한다.
7) 오수 배출 특성 파악 오수 배출 특성 파악시에는 다음 사항을 검토한다.
8) 설치장소의 조건 확인 설치 장소의 조건으로서는 다음 사항을 검토한다. (1) 합병 처리 정화조
(2) 단독처리 정화조
(3) 처리방식의 선정 상기의 각 항을 조사, 검토하고 다음 사항을 충분히 고려하여 종합적으로 평가한 후에 처리방식을 결정한다.
오수의 처리에는 물리적, 화학적, 생물학적의 각종 방법이 이용되고 있지만, 주로 자연계에 생존하는 미생물의 활동을 이용하여 유기물을 처리하는 생물학적 처리가 이용되며, 침전, 여과, 소독 등의 물리적 처리는 보조적으로 이용되는 것이 보통이다. 1) 물리적 처리방법(1차 처리) ① 스크린(screen) 스크린은 비교적 굵은 부유 물질을 제거하는 기구이며, 조목스크린, 세목스크린, 미세목스크린, 5mm 망 스크린이 있다. ② 침전(sedimentation) 침전은 오수 중의 부유성 고형물을 침전, 분리시키는 방법이며, 일차 처리의 침전은 본처리가 행해지기 전의 자연하강에 의한 침전을 말한다., ③ 교반(agitation) 교반은 폭기조 등에서 오수 속으로 공기(산소)를 혼입시키기 위하여 기계적으로 교반시키는 것이다. 교반에는 날개의 회전, 스크류펌프, 젯트펌프에 의한다. ④ 여과(filtration) 여과는 스크린 외에 살수여상이 있고 오수를 여재에 살수하여 정화하는 방법이다. 2) 화학적 처리방법 화학적 처리방법으로서는 중화나 소독이 이루어진다. 중화는 오수 중의 수질이 산성 또는 알칼리성이 특히 강할 때 산성제나 알칼리제를 혼입하여 중화하는 방법이다. 소독은 처리수의 방류전에 최종처리로서 차아염소산소다나 차아염소산 칼슘 및 액체 염소 등을 처리수에 주입하여 소독처리를 하는 방법이다. 3) 생물학적 처리 미생물은 분열에 의해서 증식하고 단독 또는 군체를 만들어 생존한다. 이것들은 오수 중의 오염원인 어떤 유기화합물을 영양원으로 섭취하고, 외부에서 섭취한 산소로 물, 가스, 여러 가지 무기물까지도 산화분해한다. 그리고 이때 생기는 에너지로 성장, 증식한다. 즉 미생물에 의한 정화작용은 미생물이 오수 중의 유기물을 섭취하여 무기물, 물, 가스로 변하게 하는 것이다. 호기성 미생물은 주위의 유리산소를 섭취하여 세포 내에 들어간 양분을 산화한다. 산소가 충분하게 있는 경우는 완전 산화되어 탄산가스, 물 암모니아로 되며 암모니아는 다시 초산염으로 산화되며 혐기성 미생물, 통성혐기성 미생물은 영양분, 산소를 취하여 산화작용을 한다. 즉 외부의 영향분 속의 산소를 환원하고, 또는 복잡한 유기 화합물을 단순한 화합물로 가수분해하여 그때 생기는 분자 내 산소를 취한다. 이 때의 생성물은 가스, 산류, 알코올류 등이다. 이것들의 산화, 환원, 가수분해 등의 작용은 세포 내에 존재하는 대단히 많은 여러 종류의 효소라 불리워지는 유기촉매의 작용으로 진행한다. 효소 중 용이하게 균체 외로 나오는 것을 균체외 효소라 하고, 가수분해가 이것에 해당되며, 균체 외로 나올 수 없는 것을 균체내 효소라 하고 산화, 환원 효소가 대표적인 것이다. 1) 단독처리 정화조 (1) 구조 기준 단독 처리 정화조에는 분리 접촉 폭기방식, 분리 폭기방식 및 살수 여상방식의 3가지 처리방식이 있다. 주요 구조 기준은 “오수, 분뇨 및 축산 폐수의 처리에 관한 법률”을 기준 한다. ① 분리접촉 폭기방식 생물막법에 속하는 처리방식으로 단독처리 정화조의 대부분은 FRP(유리섬유 강화 폴리에스텔 수지)제의 공장 생산품이다. 생물을 부착하여 생육하기 위하여 설치하는 생물의 담체를 접촉재라 한다. 접촉재의 종류와 접촉폭기실의 형상이 설계상 중요한 사항이 된다. ② 분리 폭기방식 생물 오니법의 변법인 장기 폭기방식에 의한 단독처리 정화조이다. 폭기실의 기능은 침전 분리실로부터 이동한 오수와 미생물(활성 오니)을 가능한 한 균등하게 접촉 시키고 동시에 호기성 미생물에 필요한 산소를 충분히 공급하여 오수중의 오탁물질 을 생물의 움직임으로 흡착, 산화시킨다. 접촉 폭기방식의 경우도 마찬가지이지만, 이러한 기능을 주기 위하여 폭기실내에 폭기장치를 설치한다. 실내 오수를 균등하게 교반시키고 충분한 산소를 공급하는 것이 폭기장치에 필요한 기능이다. ③ 살수 여상방식 살수 여상방식의 경우에는 오수는 우선 부패실에 유입한다. 여기서 오수중에 부유물 질(SS)을 침전 분리, 저장시켜 놓는 점은 전술한 2가지 방식과 같지만, 부패실에서는 다시 침전시킨 오니중의 부패하기 쉬운 유기물을 혐기성균의 움직임에 의해 분해시켜 안정화와 감량한다. 이렇기 때문에 부패실은 침전 분리실보다 큰 용량이 된다. 살수 여상의 여재로는 경질의 쇄석이나 플라스틱제의 것이 사용된다. (2) 처리방식의 선정 처리방식을 선정하기 위해서는 각각의 특징을 이해하는 것이 필요하며 3가지 방식의 특징 비교를 하여 선정한다. 2) 합병 처리 정화조 (1) 구조 기준 합병 처리 정화조의 처리 공정은 전처리, 1차 처리(침전 분리), 2차 처리(생물 처리), 소독과 오니 처리순으로 이루어진다. 각 처리방식별 구조 기준은 “오수, 분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률”에 준한다. ① 전처리 전처리 장치는 스크린과 침사조가 있다. 스크린은 단위기기를 말하는 것이 아니고 조목, 세목, 미세목 등의 스크린, 침사조 및 파쇄장치의 조합을 총칭한다. 침사조에는 보통 침사 조와 폭기 침사 조가있다. ② 1차 처리 침전을 주로한 물리적 처리를 1차 처리라 한다. 하수도의 종말 처리장은 최초 침사지가 이것에 상당하며 분뇨 정화조에서는 침전조가 1차 처리 장치이다. 침전 분리조의 기능은 유입 오수중의 협잡물이나 침전하기 쉬운 부유물을 침전 분리하며 분리한 고형물을 저류시켜 놓는데 있다. ③ 2차 처리 미생물의 대사작용을 이용하여 오수중의 주된 유기성의 오탁물질을 제거하는 처리공정을 2차 처리라 한다. 따라서 2차처리 장치는 생물 반응조와 생물을 분리하는 조의 조합으로 구성된다.
④ 소독장치 소독조의 기능은 침전조로부터 유출한 처리수에 염소를 용해하여 충분히 접촉시켜 소독하는 것이다. 염소의 주입량은 방류수중의 대장균수가 1 ㎖ 당 3000개 이하가 되도록 하는 양으로 한다. 합병 처리정화조의 처리수는 BOD도 낮으므로 유효 염소량으로 10 ㎎/ℓ 정도로 소독 효과가 기대되지만 소독 장치의 염소 주입 능력으로는 15∼25 ㎎/ℓ 정도로 하는 것이 요망된다. 소독조의 유효용량은 일평균 오수량의 15 분간 정도로 한다. 염소 주입 방식으로는 고형 염소제 용해방식, 차아염소나트륨 용해 방식이 일반적이다. (2) 처리방식의 선정 합병 처리 정화조에 적용되는 처리방식도 단독 처리 정화조와 같은 생물막법과 활성 오니법이므로 처리방식 선정시 고려사항도 기본적으로는 단독 처리 정화조의 경우와 같다. 그러나 합병 처리로 되면 배수의 종류나 성분도 다종 다양하고, 배수량도 많으므로 배수의 특성, 처리방식의 특징, 유지관리 기술 정도까지를 포함하여 처리방식을 선정하여야 한다. 3) 3차 처리 침전을 주로한 물리적 처리를 1차 처리라 하며 침전에서 제거되지 않는 비침전 부유물이나 수중에 용존하고 있는 유기물을 미생물의 대사 작용을 이용하여 제거하는 생물처리 공정을 3차 처리라 한다. 3차 처리란 2차 처리에서 제거되지 않는 미세한 부유물, 용해성 유기물, 미생물로는 잘 분해되지 않는 난분해성 유기물과 호소등의 폐쇄성 수역의 부영양화 현상의 주원인 물질인 N(질소), P(인산, Phosphoric acid) 착색물질등을 제거시키기 위한 처리를 말한다. 이와 같은 3차 처리의 목적은 수질환경기준의 유지 달성, 폐쇄성 수역의 부영양화 방지, 생활계 배수의 재이용에 있으며 목적에 따라서 제거 대책이 되는 물질이 다르다. 수질 오탁을 방지하기 위하여 수질환경기준을 달성하기 위해서는 주요 대상이 BOD,SS,COD이며 부영양화 방지가 목적이라면 N, P도 제거하여야 한다. 또한, 배수재이용을 위한 처리는 취기, 색도, 병원균등도 대상이 된다. 3차 처리는 목적에 맞도록 처리법을 조합하여 구성하여야 한다. |
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