폐수 처리

Wastewater treatment
독일 Cuxhaven하수처리장(폐수처리장의 일종)

폐수처리폐수에서 오염물질을 제거하고 이를 물 순환으로 되돌릴 수 있는 폐수로 전환하는 과정이다.일단 물 순환으로 돌아오면, 유출물은 환경에 허용 가능한 영향을 주거나 다양한 목적으로 재사용됩니다(물 재활용이라고 [1]함).처리 과정은 폐수 처리장에서 이루어집니다.적절한 유형의 폐수 처리장에서 처리되는 여러 종류의 폐수가 있습니다.가정용 폐수(시립 폐수 또는 하수라고도 함)의 경우 처리장을 하수 처리장이라고 합니다.산업용 폐수의 경우 별도의 산업용 폐수 처리장에서 처리하거나 하수 처리장에서 처리한다(보통 전처리 후).또 다른 유형의 폐수처리장은 농업용 폐수처리장침출수처리장포함한다.

폐수 처리에 일반적으로 사용되는 프로세스에는 상분리(침전 등), 생물학적 및 화학적 프로세스(산화 등) 또는 연마 등이 있습니다.폐수 처리장에서 발생하는 주요 부산물은 보통 동일하거나 다른 [2]: Ch.14 폐수 처리장에서 처리되는 일종의 슬러지입니다.혐기성 처리 과정을 사용할 경우 바이오가스는 또 다른 부산물이 될 수 있습니다.처리된 폐수는 재생수로 재사용할 수 있습니다.폐수 처리의 주된 목적은 처리된 폐수를 안전하게 폐기 또는 재사용할 수 있도록 하는 것입니다.그러나 처리 전에 폐수에 올바른 처리 프로세스를 사용할 수 있도록 폐기 또는 재사용 옵션을 고려해야 합니다.

"폐수 처리"라는 용어는 "하수 처리"[3]라는 의미로 종종 사용된다.

처리 공장의 종류

폐수처리장은 처리할 폐수의 종류에 따라 구분할 수 있다.오염의 유형과 정도에 따라 폐수 처리에 사용할 수 있는 수많은 과정이 있습니다.처리 단계에는 물리적, 화학적 및 생물학적 처리 과정이 포함됩니다.

폐수 처리 시설의 유형에는 다음이 포함됩니다.

하수 처리장

독일 드레스덴-카디츠 폐수처리장 활성오니 공정의 통기조

하수처리(가정폐수처리, 도시폐수처리)는 오수오염물질을 제거하여 주변환경으로의 배출 또는 재사용에 적합한 폐기물을 생성함으로써 원하수 [4]배출에 의한 수질오염을 방지하는 것을 목적으로 하는 폐수처리이다.하수에는 가정과 기업의 폐수와 미리 처리된 산업 폐수가 포함되어 있을 수 있습니다.선택할 수 있는 하수 처리 방법이 많다.여기에는 분산형 시스템(현장 처리 시스템 포함)에서 오수를 처리장으로 전달하는 파이프 및 펌프장 네트워크(하수구라고 함)와 관련된 대규모 중앙 집중형 시스템(하수구)까지 포함될 수 있습니다.복합 하수구가 있는 도시의 경우 하수구는 도시 유출물(폭우)을 하수 처리장으로 운반할 것이다.하수 처리에는 종종 1차 처리와 2차 처리라고 불리는 두 가지 주요 단계가 포함되며, 고급 처리에는 연마 과정과 영양소 제거가 포함된 3차 처리 단계가 포함됩니다.2차 처리는 호기성 또는 혐기성 생물학적 과정을 사용하여 하수에서 발생하는 유기물(생물학적 산소 요구량)을 줄일 수 있습니다.

많은 하수 처리 기술이 개발되었으며, 대부분 생물학적 처리 과정을 사용하고 있다.엔지니어와 의사결정자는 적절한 [5]: 215 기술을 선택할 때 기술적, 경제적 기준뿐만 아니라 각 대안의 양적, 질적 측면을 고려해야 한다.종종 선정의 주요 기준은 바람직한 유출물 품질, 예상되는 건설 및 운영 비용, 토지 가용성, 에너지 요건 및 지속 가능성 측면이다.개발도상국 및 인구 밀도가 낮은 농촌 지역에서 오수는 다양한 현장 위생 시스템에 의해 처리되며 하수구로 전달되지 않는다.이러한 시스템에는 배수장에 연결정화조, 현장 하수 시스템(OSS), 버미필터 시스템 등이 포함된다.한편, 여유가 있는 도시의 선진적이고 상대적으로 비싼 하수 처리장은 소독을 통한 3차 처리와 미세 오염 물질을 제거하기 위한 4차 처리 단계를 포함할 수 있다.

전 세계적으로 오수의 52%가 [6]처리된다.하지만, 하수 처리율은 세계 여러 나라에서 매우 불평등하다.예를 들어, 고소득 국가는 오수의 약 74%를 처리하는 반면, 개발도상국은 평균 4.2%[6]만 처리합니다.

산업폐수처리장

공업 공정의 폐수는 처리 공장에서 고체로 변환되어 재사용할 수 있다.

산업용 폐수 처리란 산업용 폐수를 바람직하지 않은 부산물로 처리하는 과정을 말한다.처리 후 처리된 산업용 폐수(또는 폐수)를 재사용하거나 위생 하수구 또는 환경 내 지표수로 방출할 수 있습니다.일부 산업 시설은 하수 처리장에서 처리할 수 있는 폐수를 발생시킨다.석유 정제소, 화학 석유 화학 공장 등 대부분의 산업 공정은 처리한 폐수의 오염 물질 농도가 하수구 또는 하천, 호수 또는 [7]: 1412 해양으로의 폐수 처리에 관한 규정을 준수하도록 폐수 처리를 위한 자체 전문 시설을 갖추고 있습니다.이는 고농도의 유기물(예: 오일 및 그리스), 독성 오염 물질(예: 중금속, 휘발성 유기 화합물) 또는 [8]: 180 암모니아와 같은 영양소를 가진 폐수를 생성하는 산업에 적용됩니다.일부 산업에서는 일부 오염 물질(예: 독성 화합물)을 제거하기 위해 전처리 시스템을 설치한 다음 부분적으로 처리된 폐수를 도시 하수 [9]: 60 시스템으로 배출합니다.

대부분의 산업은 약간의 폐수를 생산한다.최근의 동향은 이러한 생산을 최소화하거나 생산 공정에서 처리된 폐수를 재활용하는 것이었습니다.일부 산업은 오염 [10]물질을 줄이거나 제거하기 위해 제조 공정을 재설계하는 데 성공했습니다.산업 폐수의 공급원에는 배터리 제조, 화학 제조, 발전소, 식품 산업, 철강 산업, 금속 가공, 광업 및 채석업, 원자력 산업, 석유가스 추출, 석유 정제 및 석유 화학, 제약, 펄프 및 제지 산업, 제련소, 섬유 공장이 포함됩니다.먼지 제거 오일 오염, 수처리 및 목재 보존.처리 프로세스에는 염수 처리, 고형물 제거(예: 화학 침전, 여과), 오일 및 그리스 제거, 생분해성 유기물 제거, 다른 유기물 제거, 산 및 알칼리 제거 및 독성 물질 제거가 포함됩니다.

농업폐수처리장

유제품 폐기물 처리를 위한 혐기성 석호

농업용 폐수 처리는 비료, 살충제, 동물 슬러리, 농작물 잔류물 또는 관개수에 포함된 화학물질에 의해 오염될 수 있는 제한된 동물 운영 및 지표 유출로 인한 오염을 통제하기 위한 농장 관리 안건이다.농업용 폐수 처리는 우유와 계란 생산과 같은 지속적인 제한 동물 운영을 위해 필요하다.산업용 폐수에 사용되는 것과 유사한 기계화 처리 장치를 사용하여 플랜트에서 수행할 수 있다.연못에 토지를 사용할 수 있는 경우, 침하 분지조건부 석호번식 또는 수확 [11]: 6–8 주기에 따른 계절적 사용 조건에 대한 운영 비용을 낮출 수 있다.동물성 슬러리는 보통 초원에 스프레이 또는 세류 도포하기 전에 혐기성 석호에 격납하여 처리한다.동물 배설물의 처리를 용이하게 하기 위해 만들어진 습지가 종종 사용된다.

비점 오염원에는 퇴적물 유출, 영양분 유출 및 살충제가 포함된다.오염원에는 동물성 폐기물, 사일리지 주류, 착유소 폐기물, 도축 폐기물, 야채 세척수, 소방수가 포함된다.많은 농장에서는 처리 공장을 통해 제어되지 않는 지표면 유출로부터 논포인트 오염을 발생시킵니다.

침출수 처리 공장

침출수 처리 시설은 매립지에서 침출수를 처리하는데 사용된다.치료 방법으로는 생물학적 처리, 초여과로 인한 기계적 처리, 활성 탄소 필터로 처리, 다양한 특허 기술에 의한 전기 응고를 포함한 전기 화학적 처리, 디스크 튜브 모듈 기술을 [12]이용한 역삼투막 여과 등이 있습니다.

단위 프로세스

폐수 처리를 위한 일반적인 표면 통기 분지의 다이어그램.

폐수 처리와 관련된 단위 프로세스에는 침하 또는 부유와 같은 물리적 프로세스와 산화 또는 혐기성 처리와 같은 생물학적 프로세스가 포함됩니다.일부 폐수는 전문적인 처리 방법을 필요로 한다.가장 간단한 수준에서 대부분의 폐수 처리는 액체에서 고형분리를 통해 이루어집니다(일반적으로 침전).용해된 물질을 고체(통상 생물학적 플록 또는 바이오필름)로 점진적으로 변환하여 정착 또는 분리함으로써 순도가 증가하는 유출류를 생성한다.[2][13]

상분리

정화제는 폐수 처리에 널리 사용된다.

상분리는 불순물을 비수상으로 전환한다.산화 또는 연마 에 발생하는 고형물을 제거하기 위해 처리 시퀀스의 중간 지점에서 상분리가 발생할 수 있습니다.연료 또는 비누화를 위해 그리스 및 오일을 회수할 수 있습니다.고형물은 종종 폐수 처리장에서 진흙탈수를 필요로 한다.건조 고형물에 대한 폐기 옵션은 [14]물에서 제거되는 불순물의 종류와 농도에 따라 달라집니다.

독일 드레스덴-카디츠 폐수처리장 1차 침전조

침전

난류에 의한 산란을 극복하기에 충분한 밀도 차이가 있을 , 돌, 모래, 모래와 같은 고형물은 중력에 의해 폐수에서 제거될 수 있다.이는 일반적으로 모래가 침전하고 밀도가 낮은 다른 고형물이 다음 처리 단계로 이동할 수 있도록 최적의 유속을 생성하도록 설계된 모래 채널을 사용하여 달성됩니다.고형물의 중력 분리오수의 1차 처리이며, 단위 프로세스는 "1차 침전 탱크" 또는 "1차 침전 탱크"[15]라고 불립니다.그것은 또한 다른 종류의 폐수 처리에도 널리 사용된다.물보다 밀도가 높은 고형물은 대기 침하 분지의 바닥에 축적됩니다.더 복잡한 세정제는 또한 비누 찌꺼기와 같은 부유 기름과 깃털, 나무 조각 또는 콘돔과 같은 고형물을 동시에 제거하기 위한 스키머를 가지고 있다.API 유수 분리기와 같은 용기는 극성이 없는 [16]: 111–138 액체를 분리하도록 특별히 설계되었습니다.

생물학적 및 화학적 과정

산화

산화는 폐수의 생화학적 산소 수요를 감소시키고 일부 불순물의 독성을 감소시킬 수 있습니다.2차처리는 산화 [17]및 환원반응을 통해 유기화합물을 이산화탄소, 물, 바이오솔리드 으로 변환한다.화학적 산화는 소독에 널리 사용된다.

생화학적 산화(2차 처리)
농촌 하수처리장의 이 작은 2차 정화기는 부유 성장 또는 고정막 생물반응기에서 형성된 생물학적 고형물을 제거하기 위한 전형적인 상분리 메커니즘이다.
2차적 처리는 하수 또는 유사한 종류의 [18]: 11 폐수에서 생분해성 유기물(용액 또는 부유액)을 제거하는 입니다.목표는 하수 처리장에서 의도된 폐기 또는 재사용 옵션에 적합한 일정 수준의 폐수 품질을 달성하는 것입니다."1차 처리" 단계는 종종 2차 처리보다 먼저 이루어지며, 물리적 위상 분리는 침전성 고형물을 제거하기 위해 사용됩니다.2차 처리 중 생물학적 과정은 생화학적 산소 요구량(BOD)으로 측정된 용해 및 부유 유기물을 제거하기 위해 사용됩니다.이러한 과정은 처리 기술에 따라 미생물에 의해 관리된 유산소 또는 혐기성 공정으로 수행됩니다.박테리아원생동물은 생분해성 수용성 유기 오염 물질(예: 인간의 배설물, 음식물 폐기물, 비누 및 세제에서 나오는 당, 지방 및 유기 짧은 사슬 탄소 분자)을 섭취하면서 생물학적 고형물의 세포를 형성합니다.2차 처리는 하수 처리에서 널리 사용되며 많은 농업 및 산업 폐수에도 적용됩니다.
화학적 산화

생화학 [16]: 363–408 산화 후 잔류하는 유기 오염 물질과 농도를 제거하기 위해 고급 산화 과정이 사용됩니다.화학적 산화에 의한 소독은 폐수에 [2]: 1220 오존, 염소, 차아염소산 수산기를 첨가함으로써 박테리아와 미생물 병원체를 죽인다.이 히드록실 라디칼은 유기 오염물질의 복잡한 화합물을 물, 이산화탄소, [19]소금과 같은 단순한 화합물로 분해한다.

혐기성 처리

혐기성 폐수 처리 프로세스(: UASB, EGSB)는 산업용 폐수 및 생물학적 슬러지 처리에도 널리 사용된다.

광내기

연마란 상기 방법('4단계' 처리라고도 함) 이후 한층 더 고도의 처리 단계에서 이루어지는 처리를 말합니다.이러한 처리방법은 일부 산업폐수에도 독립적으로 사용될 수 있다.화학적 환원 또는 pH 조정은 화학적 [16]: 439 산화에 따른 폐수의 화학적 반응성을 최소화합니다.탄소 여과는 활성탄에 [2]: 1138 화학적 흡수를 통해 잔류 오염물질과 불순물을 제거합니다.모래(탄산칼슘) 또는 직물 필터를 통한 여과는 도시 폐수 처리에 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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