오수정화시설의 구조 및 기능
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.
1. 유량 조정조:
유량 조정조의 기능은 유입 오수 유량 변동이 가능한 한 일어나지 않도록 하여 2차 처리 장치의 기능을 안정화 하는데 있다. 그렇기 때문에 유량 변동 및 수질 변동의 폭을 가능한 한 작게하여 정유량화할 필요가 있다.
정유량화 하는 방법으로는 유입 오수의 몇 시간분을 일단 저류하여 놓고 펌프로 양수시켜 계량 장치로 정량화하여 처리조에 유입시키고, 정량 이상의 오수는 계량 장치로부터 유량 조정조에 다시 보내는 방식이 일반적이다.
2. 회전판 접촉조:
회전판의 필요 면적은 회전판의 수평 투영 면적당의 BOD 부하로 결정하며, 조의 유효 용량은 일평균 오수량의 몇분의 1이상으로 나타내는 방법이 있다.
회전판 접촉 장치는 구동장치, 회전축 및 회전판으로 구성되어 있다. 회전판의 재질은 경질염화비닐, 폴리에틸렌, 고밀도 발포 폴리스틸렌등의 플라스틱이 사용되고 있다. 회전판은 오수에 잠기고 공기중에 나타나는 것을 반복하므로 생물 처리 성능상, 외기 온도의 영향을 받기 쉽고 일반적으로 13℃ 이하에서는 생물 활성이 급격히 저하 되어 정화력이 약해진다.
3. 폭기조:
폭기조의 기능은 오수와 활성 오니(미생물)를 혼합시켜서 접촉시키는 일과 미생물이 필요로 하는 산소(O2)를 충분히 공급하는데 있다. 조의 용량은 접촉 폭기와 같이 일일평균 오수량에 대한 것과 조용적당의 BOD 부하로 부터 산출하는 것 중 큰 것으로 한다.
폭기조에서 가장 중요한 설비는 폭기장치 이다. 폭기방식으로는 조 저부에 설치되어 있는 산기 장치로부터 공기를 취입하는 산기식, 수면을 회전으로 교반하는 기계폭기방식, 혹은 수중에서 펌프기구와 공기 취입 기구를 조합한 수중 폭기 장치에 의한 방법이 있다.
4. 접촉 폭기조:
단독 처리 정화조에서 분리 접촉 폭기방식의 접촉 폭기실과 기본적으로 같지만 규모 가 크므로 기준의 내용과 표시 방법이 다르다. 조의 유효용량은 일일평균 오수량에 대한 것과 조용적당의 BOD 부하로부터 산출한 것중 큰 쪽으로 한다.
오수의 BOD가 표준적인 농도인 200 mg/ℓ 인 경우에는 용량은 양쪽이 동일한 용량이 된다. 접촉 폭기조는 2실로 구분하며 2실의 BOD 부하의 조건이 다르므로 폭기량은 조정 가능하도록 한다.
산기식(공기 취입식)의 경우의 송기량은 밸브 등으로부터 각 실별로 조정이 되도록 한다. 생물막의 박리가 조저부 로부터 접촉재층에 공기를 분사시켜 이루어진다. 이를 역세라고 말하며 공기량이 적어도 충분히 박리가 이루어지지 않으므로 밸브의 조작으로 송풍량을 조절할 수 있도 록 한다.
5. 침전조:
침전조의 기능은 생물막법의 경우에는 박리된 생물막이나 기타의 SS를 침강 분리하여 가능한 한 깨끗한 처리수를 얻을 수 있도록 하여, 활성 오니법의 경우에는 활성 오니를 분리하여 깨끗한 처리수를 얻음과 동시에 침전된 활성 오니를 폭기조에 반송하는데 있다.
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.