KR0145010B1 - 생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 폐수처리장치는 탱크내에 빈초 목탄이 수용된 접촉회전부, 접촉회전부 위에 배치되고 흑색 석탄이 수용된 살수회전부, 접촉회전부로 부터 살수회전부로 처리-목적수를 양수하기 위한 공기 리프트 파이프, 처리-목적수를 살수회전부로 뿌리기 위한 살수 튜브, 접촉회전부와 살수회전부 사이에 배치된 수생식물 배양상, 및 악취가스를 도입하기 위한 공기확산 튜브를 포함한다. 소량의 계면활성제 및 착색제는 빈초 목탄 및 흑색 석탄에 의해 흡착되어 빈초 목탄 및 흑색 석탄에서 생장한 미생물에 의해 분해된다. 미생물은 악취 가스를 생물학적으로 분해하는 작용을 한다.

Description

생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법

제1도는 본 발명에 따른 생물학적으로 활성화된 목탄을 갖는 폐수처리장치의 구체예를 나타내는 개략도.

제2도는 상기 구체예에서 사용된 수생식물 수용 바스켓에 수용된 수생식물의 상세한 상태도.

제3a도 및 제3b도는 각각 상기 구체예에 사용된 빈초(Bincho) 목탄 및 흑색 석탄의 특질을 나타내는 목탄의 전면도 및 측면도.

제4도는 본 발명의 국체예의 예비처리 단계를 설명하는 계통도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:폐수처리장치2:용기

3:접촉 회전부5:공기확산튜브

8:흑색석탄9:빈초 목탄

10:공기 리프트 판11:배양상

12:흑색석탄13:메쉬 쉬트

15:살수 회전부16:운송파이프

18:악취가스 도입실19:예비처리공정

20:수생식물21:수생식물 바스켓

30:탱크

본 발명은 계면활성제와 같은 분해되기 힘든 화학물질을 함유하는 폐수 및 악취가스를 생물학적으로 활성화된 목탄(예컨대, 미생물이 생장한 목탄)을 사용하여 고도로 폐수처리할 수 있을 뿐더러 그와 동시에 악취 가스도 처리할 수 있는 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것이다.

통상적으로, 다양한 공업시설 및 실험실에서 사용하기 위한 폐수처리장치에서는 말기에 예컨대 고도 처리단계에서 활성화된 목탄이 이용되어왔다.

또한 악취가스를 수반한 폐수는 상술한 폐수처리장치와는 전혀 무관하게 세정기시스템, 활성화된 목탄 흡착계 등의 악취 처리장치에 의해 처리되어 왔다.

폐수처리의 말기에 폐수를 고도 처리하는데 있어 활성화된 목탄을 이용하는 방법으로서는 활성화된 목탄의 흡착작용, 즉 물리적 처리만이 예상되는 물리적 방법, 및 활성화된 목탄에서 증식된 미생물을 사용한 물리적-생물학적 방법을 이용할 수 있고, 2개의 처리분야, 즉 활성화된 목탄에 고유한 물리적 흡착처리 및 상기 미생물에 의한 생물학적 처리가 이용된다. 보다 상세하게는, 후술한 물리적-생물학적 방법은 활성화된 목탄이 화학물질을 흡착하고 또 흡착된 화학물질은 활성화된 목탄에서 증식된 미생물에 의해 분해된다.

다양한 종류의 공업시설, 반도체 공장, 액정 공장등에서 배출되는 분해되기 힘든 계면활성제를 함유하는 고농도의 독성 폐수는 최근 그들 고유의 위치에서 폐수처리되는 사례가 증가하고 있다. 상기 공장을 둘러싼 배경중에서, 최초로 상세하게 기재된 것은 고도 폐수처리 시스템에서 사용되는 과립형 활성화된 목탄의 상세한 예이다.

현재의 반도체 및 액정 공장에서 배출되는 고농도의 독성 폐수, 예컨대 현상제함유 폐수는 생물학적 독성을 나타내는 2000 내지 10000 ppm의 수산화 테트라메틸암모늄(이후, TMAH라 칭함)을 함유한다. 현상제-함유 폐수는 또한 TMAH 이외에 다양한 종류의 분해되기 힘든 계면활성제, 알코올 및 착색 레지스트를 함유한다.

특히 현상제에 함유된 분해되기 힘든 계면활성제는 예컨대 알킬암모늄 기제 또는 폴리옥시에틸렌 기제 계면활성제이다.

공장에서 이용하기 위한 폐서 처리방법으로서는 중화, 반응 및 응집과 같은 화학적 처리방법, 생물학적 막, 접촉화된 슬러지 및 특수 미생물 처리와 같은 생물학적 처리방법, 및 침전, 여과, 흡착, 부유와 같은 물리적 처리방법, 및 막처리(이후, 이들 생물학적 및 물리적 처리방법을 일반적으로 예비처리방법으로 약칭함)를 이용할 수 있고 이들의 일부를 혼합한 형태로 이용되어 고농도의 독성 폐수를 처리 및 방출할 수 있다(일본국 특개명 1-95000호 및 특개소 64-43306호 참조). 또한 실제의 경우에서, 폐수처리를 위한 통항의 장치에는 처리 말기에 필요에 따라 엄격한 방출 조절하에 활성화된 목탄 흡착탑이 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이, 공장내에서 처리하는 경우, 폐수는 장시간에 걸쳐 화학처리, 생물학적 처리, 및 물리적 처리된 다음 마지막으로 공장부지내의 활성화된 목탄 흡착탑에서 처리되는 것이 일반적이다. 계면활성제를 함유하는 고농도의 독성 폐수는 법정 수준 이하의 수질로 될 때 까지 처리된 다음 방출된다.

또한 활성화된 목탄 흡착탑내에 함유될 활성화된 목탄은 유니트 가격이 비싸고, 재생하기 전의 사용수명이 짧고 가동비용이 비싸기 때문에, 미생물을 갖는 소위 활성화된 목탄이 최근 널리 보급되고 있는데 이 방법은 활성화된 목탄에서 미생물이 증식되고 활성화도니 목탄의 흡착된 유기 물질이 미생물에 의해 처리된다.

상술한 활성화된 목탄을 함유하는 탑이든 상술한 미생물을 갖는 활성화된 목탄을 함유하는 탑이든 흡착탑은 활성화된 목탄이 상이한 방식으로 다양한 유형의 상이한 탑에 충전된 구조를 가졌다.

최근, 반도체 및 액정공장을 짓기 위한 예정지는 지가가 싼 광대한 지역인 경향이 있다. 이러한 지역은 많은 경우 도시로부터 떨어져 있어 일반적으로 자연환경이 좋다(강물의 수질이 좋고 공기 오염이 없는 지역).

특히 자연환경이 좋은 지역에서는, 공장 폐수가 방출될 강은 깨끗한 강물로 분류될 수 있을 만큼 수질이 좋을 것이다. 양호한 수질을 갖는 이러한 강은 토양수 생물 시스템면에서 부생생물이 없는 수역 또는 β-메디안 부생성 수역을 의미한다. β-메디안 부생성 수역은 은어 또는 개똥벌레가 살고 있는 약간 오염된 수역을 지칭한다.

이러한 양호한 자연 환경을 갖는 지역에서는, 그 지역의 환경에 중점을 두고 폐수처리 장치 또는 공기오염방지장치를 짓는 경우, 법 규정 및 지역 규정을 준수한다하더라도 그 계획에 의해 환경이 피해를 입을 수 있다. 따라서, 유출되어 나오는 물과 방출된 배기가스에 의한 환경에 대한 부담을 가능한한 감소시킬 필요가 있다. 더욱이 유출되는 폐수를 법적으로 허용되는 수질 정도로 하는 것만으로는 충분하지 않다. 그 유출 폐수는 소랴으이 분해되기 힘든 계면활성제에 의해 기포가 생기지 않아야할 뿐 아니라 약간의 악취 가스도 발생하지 않는 수준까지 처리되지 않는다면 그 지역주민에게 좋은 인상을 주는 처리수로 되지 못할 것이다. 도한 반도체 공장 및 액정공장에서 방출되는 폐수의 수질로 인하여 지역 주민들이 새로운 폐수처리안을 쉽게 수용하지 못하는 경우가 증가하고 있다. 현재, 이러한 지역 환경은 지역 주민들이 폐수 처리수에 대한 엄격한 수준을 요구할 만큼 도달해있어, 전체 지역을 둘러싼 생태계 뿐만아니라 처리수의 외관도 고려할 필요가 있다. 따라서, 지역 환경을 변하게하지 않고 지역 환경에 아무런 영향을 주지 않으면서 고수준이며 적당하게 경제적이며 더구나 설치지역이 절감되도록 입체 구조면에서 잘 디자인된 폐수처리장치의 폐수처리방법이 요구되고 있는 실정이다.

이와반대로, 상술한 통상의 장치와 방법은 TMAH, 계면활성제, 알코올 및 레지스트 면에서의 법적 한도만을 지키기 위한 폐수처리를 하기 위한 것이다. 그 결과, 폐수처리를 실행한 후에도, 소량의 분해되기 힘든 계면활성제 및 소량의 레지스트가 처리수에 잔존할 수 있다. 분해되기 힘든 계면활성제는 처리수에서 소량의 기포에 대한 원인일 수 있다. 또한 미량의 레지스트는 처리수를 황색으로 착색시킬 것이다. 통상의 처리장치 및 방법은 처리수에서의 이들 소량의 기포생성 및 착색을 경제적으로 예방하는 것에 대한 고려가 전혀 없었다.

반도체 공장 및 액정공장에서, 처리수로부터 유도된 계면활성제에 기인한 기포발생 및 처리수의 레지스트 성분에 의한 착색은 지역 환경을 지키려는 인근 주민에게는 문제가 될 것이다. 특히 배출물 강물이 농경수로 이용될 경우, 인근 주민에게는 더 큰 문제로 될 것이다.

이 문제에 대한 조처로서, 즉 폐수처리의 최종 단계에서 처리수에 있는 소량의 계면활성제 및 착색성분에 대한 조처로서, 상술한 활성화된 목탄 흡착처리가 흔히 채용되고 있다. 그러나 활성화된 목탄 흡착처리는 활성화된 목탄이 그 사용수명이 짧아서 특정 기간후에 흡착량이 감소되어 활성화된 목탄을 외부로 부내어 재생시킬 필요가 있는 단점이 있다.

최근, 미생물을 갖는 활성화된 목탄을 사용하는 다양한 유형의 처리장치가 개발되고 있다(일본국 특개평 2-229595호 및 특개평 4-260497호 참조). 그러나 이들 장치는 비교적 양호한 수질로 정수하기 위해 고안된 것이지 상단한 시간을 요하는 분해되기 힘든 계면활성제를 함유한는 폐수처리를 위해 고안된 것은 아니다. 게다가, 이들 장치는 고가인 과립상의 활성화된 목탄을 사용하는 것들이다. 또한 이들 장치는 활성 목탄 장입용의 탑에 활성 목탄을 충전하기 위해 다양한 유형의 방법과 시스템을 사용하여 정수를 실시하고 있다.

또한 상술한 고수준의 폐서처리용 장치에서 사용되는 활성화된 목탄은 대부분 코코넛 껍질 기제 또는 석탄 기제인지에 상관없이 비교적 값비싼 과립형 활성 목탄이다. 이는 폐수처리장치의 초기 비용을 증가시켜 경제성을 악화시킨다.

또한 대부분의 경우, 활성 목탄탑내의 활성목탄과 접촉하는 시간은 2 시간 이내이다. 따라서, 미생물이 분해되기 힘든 화학물질상에 작용하는 시간은 예상하고 있는 안정한 처리를 하기에는 불충분하다. 필요에 따라 활성 목탄과 접촉하는 시간을 충분하게 고안할 수 있지만, 통상의 활성목탄 처리방법은 유입되는 물에 대해 6시간 이상의 접촉시간을 유지하기 위해서 고 단위가격을 갖는 다량의 활성목탄을 이용하기 때문에 처리시설의 초기 비용이 높게 되어 실용성이 없다. 어떤 경우에서든 활성목탄시설의 초기 비용이 높게 되어 실용성이 없다.

한편, 상술한 공장으로 부터는 비록 아주 적은 양이긴 하지만 악취 가스가 발생한다. 보다 특히, 이들은 제조공정에 사용되는 화학물질로부터 유도되는 악취가스와 생활폐수 처리 및 생산 시스템 폐수 처리등을 실시하기 위한 원료 탱크로부터 생성되는 악취가스인 특수 가스를 포함한다. 소량의 악취 가스라도 특히 양호한 환경을 갖는 지역에서는 문제가 될 수 있다. 그러나 이러한 소량의 악취 가스가 무제가 되긴 하지만, 악취 가스르 처리하기 위한 일반적인 장치는 건설비 및 유지비 증가를 유발하므로 문제가 된다. 즉, 초기 비용과 가동비용이 아주 낮은 악취 가스 처리수단이 요청되고 있다. 화학물질 또는 물을 사용하여 세정하는 세정 시스템, 활성목탄을 사용하는 흡착 시스템 및 연소 시스템을 비롯한 몇가지 처리 시스템이 악취 가스 처리 수단으로 이용되고 있다. 그러나 당연히 이들은 초기비용, 가동비, 유지비, 넓은 설치 공간의 필요성 등의 많은 문제를 내포한다.

특히, 상술한 반도체 공장 및 액정 공장에서는, 악취가스 처리용 장치가, 법적으로 허용되기 하지만, 악취 가스가 다소 발생될 수 있도록 설정계획되어야 하므로 인근 주민의 불만을 사게 된다. 그러나 사실상 이러한 소량의 악취를 해결하기 위해 악취가스 처리를 위한 본격적인 장치를 제공하는 것은 과도하고 비경제적이다.

통상의 시스템에서 과립형 활성 목탄을 채용하는 경우, 활성 목탄이 과립형이기 때문에 역류 공정동안 역류 유동율을 적당하게 조절할 수 없다면 과립형 활성목탄이 장치 밖으로 흘러올 수 있어 몬제가된다.

어떤 경우든, 생물분해되기 힘들고 처리에 상당한 시간을 요하는 다량의 분해되기 힘든 계면활성제 및 레지스트 성분을 함유하는 고농도의 독성 폐수가 지역 환경과 조화롭게 처리해야하는 경우에서 통상의 장치 및 방법은 불충분한 처리를 초래하는 경향이 있다. 따라서 처리된 물은 기포를 형성할 수 있거나 유출지역의 수질을 변화시켜 유울지역의 생태계에 악영향을 줄 수 있다.

상술한 문제의 이유는 다음과 같다: (1) 상술한 공장에서 사용된 계면활성제 및 레지스트 성분은 생분해되기 힘든 화학물질이기 때문에, 활성 목탄을 사용하는 통상의 다양한 유형의 방법은 흡착을 어느 정도 까지는 하지만 곧 수명이 끝이나서 흡착을 하지 않게 된다: 또 (2) 미생물을 갖는 활성 목탄을 사용하여도, 계면활성제가 분해되기 힘들기 때문에, 2 시간 정도의 접촉 반응 시간은 불충분해서 분해되기 힘든 화학물질이 안정성있고 효과적으로 생분해될 수 없다.

상술한 바와 같이, 통상의 폐수 처리방법은 상술한 공장의 고농도 폐수의 경우, 활성 목탄이 사용되더라도 상당한 처리시간을 요하는 소량의 분해되기 힘든 화학물질인 계면활성제 및 소량의 유기물질 및 착색성분이 경제적이고 안정하게 처리될 수 없는 문제가 있다.

하기 설명은 실험 결과를 기본한 것이다. 통상의 폐수처리 방법에 의한 희석 없이 처리된 고농도의 독성 폐수는 현재의 분석수법을 기준한 분석값에서 보면 충분히 안전하지만, 방출물 유동에서 방출 차이가 존재한다면 소랴으이 계면활성제에 의해 기포가 발생되는 현상이 유발되낟. 이 기포 발생 현상은 법적으로는 허용되지만, 인근 주민의 견해로 보면 불완전한 처리로 오해될 수 있다. 더구나 고농도의 폐수가 희석없이 미생물의 농도를 높이는 것에 의해 처리된다면, 미생물 농도 및 폐수농도가 모두 배기 탱크에서 높아서 소량의 유기 악취 가스가 발생할 것이다. 한편, 분해되기 힘든 계면활성제에 기인한 다량의 기포가 발생되는 수질을 갖는 처리수는 상술한 양호한 자연환경 지역의 강에서 사는 작은 물고기 및 개똥벌레의 먹이인 달팽이 종류인 습지 달팽이의 생물학적 생태계에 안정하다고는 할 수 없을 것이다. 작은 물고기 및 습지 달팽이와 같은 국지적 생물은 환경 변화에 대한 내성이 낮아서 특히 처리수가 희석없이 통상의 방법으로만 고농도의 폐수를 처리하여 유도된 것일 때에는 처리수에서 살 수 없다.

상술한 지역의 상기 국지적 생물이 상기 처리수에서 살수 없었던 구체적 이유는 고농도의 폐수가 희석없이 처리되기 때문에, 다량의 분해 유기 물질이 잔존하고 또 소량의 분해되기 힘든 계면활성제 및 유기 물질의 조건이 처리수에서 생물이 살아가기에는 불충분하기 때문이다.

처리수의 외관의 경우, 상기 공장의 고농도의 폐수가 폐수 자체로 착색되기 때문에 희석없는 통상의 처리방법이 착색된 처리수를 포함할 수 있다. 따라서, 이 처리수가 깨끗한 강이라 할 수 있는 강에 방출되면, 문제를 유발할 수 있다.

한편, 희석없는 단계가 아니라 고농도의 폐수를 수십번 희석하는 처리방법도 가능하다. 그러나 이 경우, 폐수처리시설은 대규모이어서 비경제적이다.

상기 기술을 요약하면, 활성 목탄탑을 이용한 종래의 폐수처리방법은 다음과 같은 이유로 불리하다.

(1) 양호한 환경을 갖는 공공 수역으로 방출된 처리수가 상술한 법적 제한 규정을 만족하더라도, 방출 파이프와 방출 공공 수역 사이에 차가 존재한다면 소량의 분해되기 힘든 계면활성제에 기인한 기포발생 현상을 유발할 수 있어 나쁜 외관을 초래한다. 착색 물질은 또한 완전히 처리되지 않으면 나쁜 외관을 유발할 수 있다. 물론 통상의 활성 목탄탑은 악취 가스를 처리할 수 없다. 또한 활성 목탄탑은 질화물, 인 및 염을 처리할 수 없다.

(2) 통상의 방법으로 처리된 폐수는 작은 물고기 및 습지 달팽이와 같은 환경 오염에 약한 수중 동물에 악영향을 줄 수 있는 수질을 갖는다. 따라서 통상의 방법은 육지 환경에도 악영향을 줄 수 있다.

즉, 최근의 반도체 공장 및 액정 공장의 예정지와 같이 환경 오염이 없고 소량의 강물이 있는 방출 영역에서는, 처리수는 법적으로 허용되는 상기 기재된 규정치를 만족하더라도 생물학적 생태계를 흔히 손상시킬 수 있다. 그 결과, 이러한 처리수를 방출하면, 환경 오염에 약한 생물의 생물학적 생태계를 파괴할 위험이 발생하므로 바람직하지 않다.

예컨대, 실험 결과로 부터, 고농도의 독성 폐수가 희석되지 않고 처리되어 활성 목탄탑을 통과하여 폐수가 법적 제한치를 만족하게되더라도 작은 물고기 및 습지 달팽이와 같이 환경 오연에 약한 수생 생물은 처리수에서 살 수 없다는 것을 알 수 있다.

또한 분해되기 힘든 계면활성제 및 레지스트 성분을 함유하는 폐수 뿐만 아니라 악취 가스를 동시에 처리할 수 있고 초기 비용 및 가동비를 감소시킬 수 있는 폐수처리방치는 아직 존재하지 않고 있다.

본 발명은 상술한 통상의 폐수처리장치 및 방법의 결점을 해결하기 위해 개발되었다. 즉, 본 발명의 주된 목적은 폐수를 고도로 처리할 수 있을 뿐더러 그와 동시에 폐수중의 소량의 분해되기 힘든 계면활성제 및 착색 물질과 악취 가스를 처리할 수 있고 또한 경제적인 폐수처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐수처리장치는 수생 식물이 생장한 배양상 및 미생물이 생장한 목탄을 갖는 접촉회전부; 및

접촉회전부 위로 배치되고 또 미생물이 생장한 목탄을 갖는 공기확산부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이때, 접촉회전부는 예비처리공정에서 예비처리된 처리-목적수를 접촉회전부에 도입하여 접촉회전부가 처리-목적수에 침적되도록 배치되며 또 공기확산부는 접촉회전부로부터 유도된 처리-목적수를 공기 리프트 펌프를 이용하여 도입하고 공기확산부상에 뿌리며 함유된 목탄을 통과한 처리-목적수를 접촉회전부로 돌려보내어 공기확산부가 처리-목적수에 침적되도록 배치된다.

상술한 배열을 갖는 폐수처리장에서, 처리될 예비처리된 처리-목적수를 접촉회전부에 도입한다. 처리-목적수는 소량의 분해되기 힘든 계면활성제 및 소량의 레지스트 성분을 함유한다. 이어 처리-목적수를 처리-목적수와 접촉하고 있는 접촉회전부로부터 공기와 접촉하고 있는 살수회전부로 보낸다. 이어 처리-목적수를 살수회전부로부터 접촉회전부로 다시 돌려보낸다. 즉, 폐수처리장치는 처리-목적수를 기능상 서로 상이한 접촉회전부 및 살수회전부를 통하여 회전시키는 것에 의해 폐수처리를 실행한다.

접촉회전부 및 살수회전부에 제공된 목탄은 먼저 처리 목적 물질을 흡착한 다음 살수회전부 및 접촉회전부에 제공된 목탄에 고정된 미생물이 처리-목적수중의 유기 물질을 영양원으로 사용하여 증식한다. 이러한 작용에 의하여, 처리-목적수에 함유된 유기 물질은 생물학적으로 처리된다.

목탄은 수 마이크론에서 수백 마이크론 범위의 직경을 갖는 다양한 유형의 기공 세트인 다수의 얇은 기공을 갖는 다공성 물질이어서 다양한 종류의 미생물이 이 목탄에서 쉽게 증식할 수 있다. 또한 다양한 종류의 기공이 존재하기 때문에, 이들 크기에 맞는 미생물이 쉽게 살아갈 수 있다. 또한 다양한 종류의 미생물이 증식한 결과 목탄의 내부에 생물학적 막층이 형성되어있어 일반적으로 생분해되기 곤란한 계면활성제 및 레지스트 성분과 같은 화학물질이 목탄에 흡착되어 생분해될 수 있다. 목탄에 함유된 소량의 무기질은 그자체가 생장하거나 또는 수생 식물의 배지로 될 수 있고 또 수생 식물은 또한 이들의 화확물질 흡착 특성으로 인하여 폐수를 생물학적 처리시키게된다.

이후, 처리-목적수, 즉 폐수는 미생물 막이 형성된 활성 목탄과 반복해서 접촉되도록 회전한다. 그 결과, 분해되기 힘든 계면활성제 및 레지스트 성분과 같은 유기물질이 고도로 접촉 분해 처리된다.

목탄에서 잘 증식하는 미생물은 세균, 진균, 방선균, 조류, 광합성 세균 등을 들 수 있다. 그램당 목탄의 표면적은 200m2(일본 내쇼날 차콜 어소시에시션에 따름)이상으로 보고되어 있다. 따라서, 목탄은 그 내부에 대면적의 생물학적 막충을 가지고 있으므로 유기물질 처리능이 아주 높다.

공기와 접촉하는 살수회전부의 목탄에서, 물에 침적된 목탄에서 증식하는 것 이외의 진균(즉, 곰팡이, 조류 및 세균과 같은 미생물)은 증식하여서 폐수중의 유기물질을 처리하는데 이용된다. 따라서 살수회전부의 목탄에서 증식하는 미생물 및 접촉회전부의 목탄에서 증식하는 미생물은 서로 상이한 유형이므로, 분해되기 힘든 계면활성제 및 레지스트 성분과 같은 이러한 처리-목적 물질은 생물학적으로 고도로 처리된다.

목탄은 나무를 탄화시키는 것에 의해 제조된다. 목탄은 나무와 같이 종횡으로 통과하는 얇은 관이 묶어진 것과 같은 유기 구조를 갖는다. 목탄은 활성 목탄에 비하여 흡착능이 열등하다. 즉, 활성목탄은 주로 목탄 그자체로 구성되므로 우수한 흡착력을 갖는다. 그러나 활성 목탄은 고가인 점에서 불리하다. 목탄은 활성 목탄에 비하여 비용이 훨씬 덜든다. 목탄은 활성 목탄에 비하여 유니트당 가격면에서 약 1/5배로 경제적이다. 그 결과, 처리-목적수와 접촉하는 시간이 비교적 많이 드는 디자인일 때, 채용하는 목탄은 활성 목탄에 비하여 경제적 측면에서 실제로 효과적일 것이다.

접촉회전부로부터 유도된 처리-목적수가 공기 리프트 펌프에 의해 살수회전부로 도입되기 때문에, 충분한 양의 산소가 처리-목적수에 공급되어 호기성 미생물이 보다 활성으로 되어 처리-목적수의 생물학적 처리를 용이하게 한다.

본 발명의 구체예에 따르면, 접촉회전부는 미생물이 생장된 빈초(Bincho) 목탄을 갖는 반면에 살수회전부는 미생물이 생장한 흑색 석탄을 갖는다. 빈초 목탄(백색 목탄의 일종)은 1 보다 큰 그의 특수한 비중 때문에 물에 침적된 접촉회전부에 함침될 것이므로 격렬하게 통기되는 경우에도 거의 파과되지 않는다. 또한, 살수회전부의 흑색 석탄은 1 보다 작은 비중 때문에 다른 목탄에 비하여 흡착력이 훨씬 더 우수하므로 진하게 착색된 처리-목적수의 경우에 처리하는데 적합하다.

또한 본 발명의 구체예에 따르면, 수생 식물이 생장한 배양상을 조사하는 조사수단은 배양상 위로 제공된다. 수생 식물의 생장은 조사 수단의 광에 의해 촉진된다. 조사 수단으로부터의 광이 접촉회전부와 살수회전부의 목탄에 인가되면, 조류 및 광합성 세균은 목탄의 표면상에서 증식하여서 처리-목적수의 생물학적 처리가 촉진될 것이다.

수생 식물의 잎과 뿌리는 처리-목적수에 잔류하는 질산염 및 소량의 화학물질을 흡착하는 작용을 한다. 수생 식물의 잎과 뿌리는 천연의 자가 세정작용을 한다. 수생 식물은 일반적인 식물과 마찬가지로 수경재배의 동일한 작용에 의해 질산염 및 소량의 분해된 화학물질을 흡착한다.

또한 목탄에 함유된 소량의 무기물질은 수생 식물의 성장에 유용하다. 즉, 목탄은 미생물을 고착하는 담체 및 조류와 수생식물에 대한 급식 무기물로서 작용한다(통상적으로, 일본 농부들은 나무 및 채소와 같은 식물을 재배하는데 있어서 목탄을 사용한다.)

또한 본 발명의 구체예에 따르면, 공기공급 교반수단은 아래오부터 접촉회전부로 공기를 공급하고 처리-목적수를 접촉회전부에서 교반한다. 공기 공급 교반 수단의 작업능은 교반 조절 수단에 의해 보다 높게 또는 낮게 조절된다. 따라서, 혐기성 및 호기성 조건이 접촉회전부내에 교대로 나타나게 된다. 그 결과, 목탄의 깊은곳에 고정된 혐기성 탈질소 세균 및 목탄의 표면에 고정된 니트로화 세균은 모두 효과적으로 작용하므로 처리-목적수는 니트로화 및 탈질소될 수 있다.

또한 본 발명의 구체예에 따르면, 접촉회전부는 공기를 방출하여 처리-목적수를 교반하기 위한 교반 이용 공기확산 튜브 및 처리될 악취 가스를 함유된 목탄으로 방출하기 위한 공기확산 튜브를 포함한다.

악취가스는 공기확산 튜브로부터 방출되며 그에 의해 목탄에서 증식한 미생물로 구성된 생물학적 막과 접촉하게 되어 그곳에서 악취가스는 생물학적으로 처리된다.

이 공정에서, 악취가스중의 성분은 미생물의 영양 공급원으로 작용하므로, 분해되기 힘든 계면활성제의 미생물에 의한 미생물 처리가 촉진된다.

공기확산 튜브로부터 방출된 악취가스는 접촉회전부 뿐만 아니라 접촉회전부위의 살수회전부도 통과할 수 있다. 이러한 배열로써, 악취가스는 미생물이 증식한 목탄과 충돌하여 안정성 있게 처리되는 2단계로 미생물학적으로 처리될 수 있다.

또한 본 발명은 예비처리 공정으로 예비처리된 처리-목적수를 수생식물이 생장한 배양상과 미생물이 생장한 목탄을 갖는 접촉회전부에 도입하여 접촉회전부를 처리-목적수에 침적시키고;

악취 가스를 상기 접촉회전부에 도입하며;

공기 리프트 펌프에 의해 접촉회전부로부터 상기 처리-목적수를 양수하고 그 처리-목적수를 미생물이 생장한 목탄을 갖는 살수회전부로 뿌리며; 또

살수회전부를 통과한 처리-목적수를 상기 접촉회전부로 돌려보내는 단계를 포함하는 폐수처리방법을 제공한다.

상기 폐수처리방법은 폐수 뿐만 아니라 악취가스도 동시에 처리될 수 있는 이점을 갖는다. 따라서 상기 폐수처리 방법을 적용하면, 폐수처리시설에 대한 투자 효율이 상당히 향상되어 폐수처리비용이 절감될 수 있다.

수생식물로 유용한 것은 종의 개량에 의해 잎과 뿌리의 성장이 촉진되고 또 조직배양과 같은 생물공학에 의해 다량 생산되는 묘목이다. 상기 경우, 수생 식물 및 기타 식물은 공업적으로 더 쉽게 이용될 수 있고 또 묘목 짝짓기 목적도 보다 대량으로 할 수 있다.

수생 식물로서는 폐수가 방출되는 강으로부터 선택한 것들을 이용할 수 있다. 이 경우, 영양불량 미생물 및 조류 그리고 선택한 수생식물에 고착하여 살아가는 그외의 것은 함유된 목탄에 의해 더 다량으로 증식될 수 있다. 그러므로 자연의 자가 세정력이 인공적으로 활성화되므로 처리-목적수는 강물로 유출되기에 적합한 수질로 된다.

본 발명은 하기한 상세한 설명과 첨부한 도면을 참조하면 잘 이해될 것이고, 이러한 설명과 도면은 예시한 것이지 어떤 의미로든 본 발명을 제한하지 않는다.

이후 본 발명을 첨부 도면에서 설명한 본 발명의 구체예를 기본으로하여 자세히 설명한다.

제 1도는 본 발명에 따른 생물학적으로 활성화된 목탄을 갖는 폐수처리장치의 개략도이다.

제 1도에서, 참조번호 1은 생물학적으로 활성화된 목탄을 갖는 폐수처리장치를 나타낸다. 폐수처리장치(1)에서, 처리-목적수는 고농도의 독성 폐수가 도입된 예비 처리 공정(19)으로부터 도입된다. 예비처리 공정(19)에서, 화학처리공정(25), 생물학적 처리공정(26) 및 물리적 처리공정(27)은 제 4도에 도시한 바와 같이 연속해서 실시된다. 폐수처리장치(1)에서는 또한 생물학적으로 활성화된 목탄에 의해 처리공정(28)이 실시된다.

폐수처리장치(1)는 상부에 위치하는 살수회전부(13)와 하부에 위치하는 접촉회전부(3)를 포함한다. 살수회전부(13) 및 접촉회전부(3)는 탱크(30)내에 규정된 간격으로 배치된다.

폐수처리장치(1)에 접촉되는 것은 공장내의 위치에서 발생된 악취가스가 도입되는 악취가스 도입실(18)이다. 이 악취가스 도입실(18)에는 송풍기(17)가 구비되어 있어 도입된 악취가스가 운송 파이프(16)를 통하여 폐수처리장치(1)로 보내진다. 운송 파이프(16)에 연결된 공기확산 튜브(5)는 접촉회전부(3) 아래에 배치된다. 공기확산 튜브(5)는 악취가스를 충전물질로 방출한다.

활성화된 목탄탑 또는 미생물을 갖는 활성화된 목탄을 함유하는 탑은 예비처리 공정(19)의 말기에 제공된다.

접촉회전부(3)는 탱크 내부를 교반하기 위한 탱크내 회전을 이용한 공기확산 튜브(4), 목탄의 일종으로 충전재로 작용하는 빈초 목탄(9), 빈초 목탄(9)을 교반하기 위한 충전재 사용 공기확산 튜브(5), 탱크의 수류를 정류하기 위한 공기 리프트 판(10) 및 공기 리프트 판(10)에 부착되고 그 상부에 배치된 배양상(11)을 포함한다. 배양상(11)은 성장중인 수생식물(20)을 갖는다. 수생식물(20)은 배양상(11)상에 일정한 간격으로 설치된 수생식물 바스켓(21)내에 수용된다. 수생식물 바스켓(21)은 수생식물(20)의 뿌리가 자유로이 뻗을 수 있는 구조를 갖는 그물 용기이다. 수생식물 바스켓(21)의 재질로서는, 수질에 영향을 주지 않는 폴리에틸렌, 및 폴리비닐 클로라이드가 선정된다. 수생식물(20)은 예컨대 검정말, 위자드(wizard)수초, 물 납가새, 나사말, 토르투오스(tortuose) 수초 등으로 유출지역에서 얻을 수 있는 수중에 사는 수생식물이다. 수생식물(20)은 물 히야신쓰, 양갓냉이, 식품으로 이용될 수 있는 일본 파슬리, 수생 채소로 공지된 팩번(packburn)등과 같은 부유형일 수도 있다. 그러나 목적이 폐수처리이기 때문에 수생식물(20)은 주로 일년 내내 성장하고 수중형의 수생식물이 가장 적합하며 그 예로서는 검정말, 물 납가새 등을 들 수 있다. 이들은 수온이 일년을 통하여 특정 치로 유지되면 거의 죽지 않는다. 또한 수생식물(20)은 조직배양 및 세포 융합과 같은 생물공학적 방법에 의해 큰 처리능을 갖는 한가지 종으로 다량 준비될 수 있다. 제 2도에 도시한 바와 같이, 수생식물(20)은 다수의 잎(22)과 줄기(23)를 갖는다. 특히 상술한 수초는 충분히 자라면 그의 줄기(23)로부터 성장한 백색 뿌리(24)를 가질 것이다.

빈초 목탄(9)은 용기(2)내에 수용된다. 용기(2)는 그 재질에 있어 제한되지 않고 빈초 목탄(9)을 수용할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 상관없다. 용기(2)는 폴리에틸렌과 같은 수지로 제조된 그물 용기이거나, 또는 스텐레스 용기일 수 있다.

빈초 목탄(9)은 일본의 전통적인 목탄으로서, 넓은 잎을 갖는 나무인 너도밤나무의 백색 석탄을 의미한다. 이 백색 석탄은 약 1000℃ 근처에서 탄화된 목탄으로서 고온 탄화된 목탄으로 분류된다. 한편, 본 구체예에서 사용된 빈초 목탄(9)으로서는, 반드시 그럴 필요는 없으나, 4 내지 6 cm 직경 및 5 cm이상의 길이를 갖는 빈초 목탄을 선정하는 편이 접촉회전부(3)에서 성공적인 접촉 교반을 달성할 수 있어 바람직하다. 특정 수준의 크기를 갖는 빈초 목탄(9)은 역류시에 탱크로부터 유출되어 나오지 않기 때문에, 작업을 위해 보다 큰 빈초 목탄(9)을 선정하는 것이 유리하다. 또한 빈초 목탄(9)은 1 이상의 비중을 갖기 때문에, 물에 잠기므로 강한 통기에 의해서 거의 파괴되지 않는다. 따라서 빈초 목탄(9)은 다른 유형의 목탄과 비교하여 고도의 폐수처리를 위한 충전재 물질로 적합하다.

(7)은 공기 리프트 파이프이다. 이 공기 리프트 파이프(7) 및 공기 파이프(16)가 공기 리프트 펌프를 구성한다. 이 공기 리프트 펌프는 접촉회전부(3)에 존재하는 처리-목적수를 살수회전부(15)위에 설치된 살수튜브(14)로 흘려보내는 작용을 한다. 처리-목적수는 상기 살수튜브(14)에 의해 평탄하고 균일하게 상기 살수회전부(15) 위로 뿌려진다. 흑색 석탄(12)은 상부 및 하부 메쉬 쉬트(13) 상이에 충전되며, (13)은 살수회전부(15)에 배치된다. 살수회전부(15)에 충전되는 목탄은 흑색 석탄(12)에 한정되지 않고 목탄 이외의 유형일 수 있다. 제 3a도는 전면으로부터 볼 때의 전형적인 목탄을 도시하고 제 3b도는 측면으로 본 목탄을 도시한다. 목탄은 예컨대 상술한 빈초 목탄 또는 비틀어진 목탄, 오픈 하트 목탄일 수 있다. 그러나, 처리-목적수가 심하게 착색되면 흡착력이 보다 강력한 흑색 석탄(12)을 선정해야 한다. 이는 흑색 석탄(12)이 다른 목탄과 비교하여 요오드 흡착시험에서 가장 높은 흡착력을 나타내기 때문이다.

살수회전부(15)의 흑색 석탄(12) 모두에서 다양한 유형의 미생물이 증식하여 처리-목적수의 처리에 이용될 수 있다. 이들 미생물은 일반적으로 다양한 종류의 미소 미생물을 지칭하고 폐수처리 분야에서는 1000 내지 2000종 범위인 것으로 본다.

조명은 하부 메쉬 쉬트(13) 아래에 설치되기 때문에, 조명(8)으로부터 나온 광은 아래의 흑색 석탄(12)의 하부에 인가되어 그곳에서 다양한 유형의 조류가 증식하여 처리-목적수의 처리용으로 사용된다.

조명(8)으로서는 식물 공장에서 식물생장을 위해 이용되는 고압 나트륨 램프 등을 선정하는 것이 바람직하다. 황색 밴드의 넓은 스펙트럼 범위를 갖는 고압 나트륨 램프는 탁월한 효능을 갖는 램프이다. 이 램프는 12000 시간이라는 긴 사용수명 때문에 식물 공장에서 사용되고 있다. 이 램프는 모든 유형의 램프중에서 가장 전기료가 적게 든다. 예컨대 형광 램프의 약 1/2 정도이다.

고압 나트륨 램프대신 백열 램프, 형광 램프, 고압 수은 램프, 금속 할라이드 램프, 크세논 램프 등을 사용하여도 특정 수준의 효과를 달성할 수 있다. 그러나 고압 나트륨 램프가 가장 경제적이고 효과적인 램프이다.

다량의 폐수가 처리되는 경우, 생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 폐수처리장치(1)는 망상 쉬트가 아니라 비교적 값이 싼 콘크리트로 형성될 수 있다. 이 경우, 통상의 활성화된 목탄탑 및 미생물을 갖는 활성화된 목탄을 함유하는 탑에 비하여 총 초기비용이 절감될 수 있다.

반도체 공장 및 액정 공장으로부터 방출된 고농도의 독성 폐수, 예컨대 다양한 유형의 계면활성제 및 레지스트 성분을 함유하는 현상제 함유 폐수는 희석없이 또느 희석한 다음 예비처리 공정(19)에 도입된다. 이러한 예비처리 공정(19)에서, 폐수는 화학적, 생물학적 또는 물리적 방법에 의해 또는 이들을 조합한 방법에 의해 처리된 후 생물학적으로 활성화된 목탄을 갖는 폐수처리장치(1)에 도입된다.

예비처리공정(19)으로부터 방출된 처리수는 완전히 처리되지 않아서 분해되기 힘든 계면활성제 또는 레지스트 성분들이 양호한 환경을 갖는 지역에 방출될 수 있다. 따라서 상기 처리수가 그대로 방출되면, 방출 위치에서의 물은 기포를 발생하거나 착색될 수 있다.

예비처리공정(19)에 의한 처리수는 생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 폐수처리장치(1)내의 접촉회전부(3)로 먼저 도입된다.

빈초 목탄(9)은 처리-목적수에 함유된 분해되기 힘든 계면활성제 및 레지스트를 흡착한다.

수생식물 바스켓(21) 및 배양상(11)의 빈초 목탄(9)의 표면 및 접촉회전부(3)의 상부에는 메쉬 배양상(11) 위에 설치된 조명(8)의 조사에 의해 규조류 및 남조류와 같은 조류가 발생할 것이다. 이들 규조류 및 남조류와 같은 조류는 처리수에 함유된 계면활성제와 같은 유기 물질을 분리하는 작용을 한다. 또한 규조류 및 남조류와 같은 조류는 유기 물질 뿐만 아니라 암모니아성 질소, 아질산염 질소 및 질산염 질소와 같은 질화물 및 인을 분리하는 작용을 한다.

공기는 공기 파이프(16)로부터 방출되고 공기 리프트 파이프(7)내에서 상승하여 접촉회전부(3)중의 처리수가 공기 리프트 파이프(7)에 도입되고 또 살수튜브(14)로부터 방출된다. 살수튜브(14)로부터 방출된 처리수는 메쉬 쉬트(13)중의 흑색 석탄(12)에 도달하고 그곳에서 계면활성제 및 레지스트 성분이 흑색 석탄(12)내에 흡착된다. 또한 흑색 석탄(12)은 기타 목탄과 비교하여 효과적으로 요오드를 흡착할 수 있다.

한편, 송풍기(17)의 작업에 의해, 악취가스가 악취가스 도입실(18)로 흡입된다. 이어 악취 가스는 공기확산 튜브(5)로부터 방출된다. 공기확산 튜브(5)로부터 충전재 물질을 향하여 방출된 공기는 반도체 공장 및 액정 공장으로부터 유도된 악취 가스를 함유하는 공기이다. 악취가스는 상기 공장에서의 생활 폐수를 보유하는 소스물 탱크로부터, 공정으로부터 생긴 폐수를 보유하는 소스 탱크로부터 및 생산 공정으로부터 생긴 악취 가스중의 어느 하나이다. 이들 악취가스 중에서, 특히 선정될 가스성 유기 성분을 함유하는 가스가 바람직하다. 선정될 가스성 유기 성분은 목탄에서 증식하는 미생물에 대한 영양원을 구성하는 성분을 의미한다. 그러나 가스가 이러한 가스성 유기 성분을 반드시 함유해야 하는 것은 아니다. 생활 폐수용 소스 물 탱크로부터 유도된 악취가스에 대해 분석할 항목은 암모늄, 황화수소, 메틸 머캅탄, 아황화 메틸, 트리메틸아민 등이고 이들은 소량의 악취 가스로부터 검출된다.

접촉회전부(3)의 상단에 장입된 빈초 목탄(9)의 표면에는 조명(8)으로부터 광이 조사되어 조류 및 광합성 세균이 생성한다. 조류 및 광합성 세균은 질소와 인 그리고 용해된 염을 흡착하여 처리-목적수 중에 있는 유기 물질을 분해시킨다. 광합성 세균은 적색균 및 녹색 세균을 포함한다.

이렇게 하여, 악취 가스는 공기확산 튜브(5)로부터 접촉회전부(3)의 빈초 목탄(9)으로 분사된다. 그 결과, 악취 가스는 빈초 목탄(9)에서 증식된 미생물로 형성된 생물학적 막에 의해 분해된다. 이어 악취 가스는 접촉회전부(3)를 통하여 상승되어 처리된 후 살수회전부(15)에 도입된다. 악취 가스는 살수회전부(15)의 흑색 석탄(12)의 표면에 형성된 생물학적 막과 접촉 및 충돌하고 그곳에서 악취가스는 흑색 석탄(12)의 표면상의 생물학적 막에 의해 처리된다. 따라서 악취가스는 안정성 있게 2 단계로 처리된다.

효과적인 처리를 위하여, 상기 장치는 악취 가스가 접촉회전부(3)의 매 1 ㎥ 탱크 용량당 하루에 60 ㎥ 이상의 속도로 방출되어야 한다.

상류는 탱크내에서 회전하기 위해 공기확산 튜브(4)로부터 방출된 공기 및 공기 리프트 판(10)에 의해 생성된다. 또한 탱크의 내부는 공기확산 튜브(5)로부터 충전재 물질로 방출된 악취 가스에 의해 혼합 및 교반된다. 계면활성제는 수면에서 기포를 형성한다. 그러나 본 발명의 구체예에서 접촉회전부(3)의 수면은 대부분의 영역에서 2종류의 공기에 의해 교반되므로 기포가 보존될 공간이 없다. 그 결과, 기포 자체가 효과적으로 처리된다.

조명(8)은 살수회전부(15) 아래에 설치되므로 광이 인가되는 흑색 석탄(12)은 광합성 세균 및 조류와 같은 미생물에 의해 형성된 생물학적 막을 갖고 그곳에서 유기 물질로 분해된다. 조면(8)은 본 발명의 구체예에서 한곳에만 제공되었지만, 접촉회전부(3) 및 살수회전부(15)내의 여러 곳에 조명을 제공하면 더 많은 광합성 세균과 조류가 증식하게 된다. 이는 질소와 인을 제거하는 비율 향상에 특히 유용하다.

조류는 식물에 가까운 미생물 형태이므로 질소, 인 및 용해된 염에 대하여 효과적이다. 조류의 예로서는 남조류, 녹조류 및 규조류를 들 수 있다. 어떤 경우든, 조명(8)은 수생식물의 생장뿐만 아니라 조류와 광합성 세균의 증식에 유용한 수단이다.

다라서, 조명(8)을 제공하면 천연 태양 에너지를 이용하는 조심스럽게 이용되어야 하는 산화 폰드(oxidation pond)의 처리 원리가 제공되므로 질소와 인의 처리작용을 향상시킬 수 있다. 넓은 영역이 산화 폰드를 형성할 필요가 있다.

목탄 이외에, 빈초 목탄(9)은 1 이상의 비중을 갖기 때문에 물에 들어가면 물에 가라앉을 것이므로 빈초 목탄(9) 그 자체는 강력한 공기 기류에 의한 통기에 의해서도 부서지지 않아서 유리하다. 보통의 석탄은 석탄체가 강력한 통기에 의해 파쇄되어 처리수에 함유되므로 방출 수질에 대한 한 개 항목인 SS(현탁된 토양) 값을 증가시키는 단점이 있다. 빈초 목탄(9)은 부피밀도가 크고 경질이며 부서지기 어렵기 때문에 아무 문제 없이 5년이상 장기간 동안 사용될 수 있다.

접촉회전부(3)로 유입되는 허용 하중량은 분해되기 힘든 계면활성제의 유형과 농도 뿐만 아니라 유입되는 레지스트 성분의 유형과 농도에 따라서 상이하다. 그러나 접촉회전부(3)에서 6 시간 이상의 접촉 반응시간은 처리-목적수 중에 있는 소량의 계면활성제 및 레지스트 성분의 효과적인 처리를 가능하게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구체예에 따르면, 소량의 계면활성제를 함유하는 폐수, 즉 처리-목적수에 대하여 기포의 원인이 되는 계면활성제는 2가지 유형의 목탄, 즉 흑색 석탄(12)과 빈초 목탄(9)에 의해 흡착(제 1 단계)된 다음 상기 목탄에서 증식한 미생물을 사용하여 생물학적 방식으로 상기 계면활성제가 순환적으로 처리된다(제 2 단계).

그러나 본 발명의 구체예에서는, 물에 침적된 빈초 목탄(9)을 함유하는 접촉회전부(3) 및 공기 중에 그대로 방치된, 즉 물에 침적되지 않은 흑색 석탄(12)을 함유하는 살수회전부(15)가 제공되며, 상이한 유형의 미생물이 빈초 목탄(9)과 흑색 석탄(12)에서 증식한다. 따라서 본 발명의 구체예는 세균, 진균(곰팡이, 버섯, 효모 등), 조류 및 광합성 세균을 비롯한 다양한 유형의 미생물을 사용할 수 있으므로 다양한 유형의 계면활성제를 분해할 수 있다.

본 발명의 구체예는 활성화된 목탄보다 훨씬 더 단단한 물질인 유니트당 가격이 낮은 목탄을 이용한다. 따라서, 종래의 활성화된 목탄탑에서 발생하였던 역류시의 충전재 물질의 유출 가능성이 없어 경제적이다.

또한 분해되기 힘든 계면활성제 및 레지스트 성분이 목탄의 흡착 및 목탄에서 증식한 다양한 유형의 미생물의 분해작용에 의해 반복해서 처리되므로 단위시간당 처리속도가 향상될 수 있다. 더구나 처리-목적수가 2단계 목탄-함유처리부, 즉 살수회전부(15) 및 접촉회전부(3)를 통하여 공기 리프트에 의한 처리를 위해 회전되므로, 풍부한 산소가 탱크(30)에 공급되어 호기성 미생물이 작용하기에 특히 좋다. 또한 공기 리프트의 제어를 위해 제어 유니트가 제공되어 공기 리프트의 공기 방출속도가 강약사이에서 변화되므로, 혐기성 및 호기성 조건이 접촉회전부(3)내에서 교대로 나타나게 된다. 따라서 빈초 목탄(9)의 깊숙히에 고정된 탈질소 세균 및 빈초 목탄(9)의 표면에 고정된 니트로화 세균이 효과적으로 작용하여 처리-목적수의 니트로화-탈질소 처리를 실행한다.

또한 본 발명의 구체예에서, 미생물은 폐수처리용 빈초 목탄(9) 및 흑색 석탄(12)에서 증식되는 반면에, 악취 가스는 악취가스중에 함유된 유기 물질을 생물학적으로 분해 처리하기 위해, 미생물이 증식된 빈초 목탄(9)과 흑색 석탄(12)과 접촉하나. 따라서, 본 발명의 구체예는 미생물 처리 작용을 기술적으로 이용하므로 폐수 및 악취 가스가 동시에 폐수처리장치(1)의 일개 유니트에 의해 처리될 수 있다.

또한 본 발명의 구체예에서, 수생식물 배양상(11)은 살수회전부(15) 아래에 있고, 배양상(11)은 조명(8)에 의해 조사되며 배양상(11)에서 수생 식물(20)이 배양된다. 따라서, 폐수에 함유된 염 및 소량의 성분 및 악취가스에 함유된 소량의 성분은 수생 식물(20)의 잎(22)과 뿌리(24)에 의한 처리로서 흡착될 수 있다. 또한 수생 식물(20)이 폐수가 방출되는 강으로부터 수집한 수생 식물이면, 영양불량 세균 및 조류 및 기타 수생 식물에 부생하는 세균은 함유된 빈초 목탄(9)에 의해 더 증식할 수 있다. 따라서 상기 경우, 자연의 세정농이 인공적으로 활성화될 수 있으므로 처리-목적수는 유출될 강의 수질에 맞게 변할 수 있다.

본 발명의 구체예에서, 조명(8)이 상부에 있는 흑색 석탄(12) 및 하부에 있는 빈초 목탄(9) 모두를 조사하기 때문에 조류 및 광합성 세균 모두가 흑색 석탄(12)과 빈초 목탄(9)의 표면에서 광 에너지에 의해 활발하게 증식할 수 있다. 광합성에 의한 산소의 발생 또한 활성화된다. 따라서, 질소, 인, 염 및 기타의 것이 조류 및 광합성 세균에 의해 처리-목적수로부터 제거될 수 있다.

이후 상술한 구체예를 기본으로하여 실험 실시예를 기술한다.

예비처리수를 생물학적으로 활성화된 목탄을 사용하는 처리장치에 도입한다. 이 처리장치는 상술한 구체예에서와 동일한 구조로 1.5m 길이, 1.5m 폭 및 2.5m 의 높이를 갖는다. 상기 장치를 시험상 약 2 개월간 가동하였다. 수생 식물(20)로는 검정말을 선정하여 수생식물 바스켓(21)에 수용하였다. 예비처리수 온도는 20 내지 25℃로 조정하였다. 식물공장에서 채용한 고압 나트륨 램프를 조명(8)으로 설치하고 16시간 동안 계속 조사하였다. 600 내지 700℃에서 탄화된 시판되는 세정용 흑색석탄을 흑색석탄(12)으로 채용하였다. 약 1000℃에서 탄화된 빈초 목탄은 빈초 목탄(9)으로 채용하였다.

시험가동 초기에는 상부 및 하부 목탄에서 아무런 변화가 없는 반면에, 목탄의 표면에는 생물학적 막과 유사한 것이 형성되었다. 이는 목탄을 기본으로 한 독특하고 얇은 생물학적 막으로 보이지만, 일반적인 폐수처리용으로 사용하기 위한 회전 디스크 시스템이나 침적 상 시스템의 첩촉 물질상에 나타나는 생물학적 막으로 보일 만큼 두껍지는 않았다.

시험 가동을 완료한 후, 생물학적으로 활성화된 목탄을 이용한 처리장치의 입구에서의 수질과 처리장치의 출구에서의 수질을 삼일간에 걸쳐 측정하였다. 그 결과 데이터를 하기에 나타낸다.

생물학적으로 활성화된 목탄을 이용한 처리장치의 입구에서의 수질

pH 7.3

COD 40 ppm 미만

TOC 30 ppm 미만

TMAH 2 ppm 미만

암모니아성 질소 36 ppm 미만

아질산염 질소 32 ppm 미만

질산염 질소 26 ppm 미만

양이온성 계면활성제 2 ppm 미만

음이온성 계면활성제 2 ppm 미만

생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 처리장치의 출구에서의 수질

pH 7.1

COD 15 ppm 미만

TOC 11 ppm 미만

TMAH 0.5 ppm 미만

암모니아성 질소 1 ppm 미만

아질산염 질소 3 ppm 미만

질산염 질소 47 ppm 미만

양이온성 계면활성제 0.5 ppm 미만

음이온성 계면활성제 0.2 ppm 미만

상기 결과로부터 알수 있듯이, 폐수처리장치(1)의 출구에서 양이온성 및 음이온성 계면활성제의 농도는 입구에서의 농도에 비하여 각기 1/4 및 1/10으로 감소되었다. TMAH의 농도 또한 1/4로 감소되었다.

악취가스도 상기 처리시켰다. 그 결과는 다음과 같다.

생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 처리장치의 입구에서의 악취 농도

악취 농도 46 미만

생물학적으로 활성화된 목탄을 사용한 처리장치의 출구에서의 악취 농도

악취 농도 15 미만

상기 결과로부터 알 수 있듯이, 폐수처리장치(1)의 출구에서의 악취 농도는 입구에서의 농도와 비교하여 1/3로 감소되었다.

상기 기술된 본 발명은 동일한 방식으로 다양하게 변화될 수 있음이 분명하다. 이러한 변화는 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않아야 하고 또 본 기술분야의 숙련자에게 분명한 이러한 모든 변화는 첨부된 특허청구 범위내에 포함되는 것이다.

Claims (8)

1. 수생식물이 생장한 배양상 및 미생물이 생장한 목탄을 갖는 접촉회전부; 및

   접촉회전부 위로 배치되고 또 미생물이 생장한 목탄을 갖는 공기확산부를 포함하며, 이때 접촉회전부는 예비처리공정에서 예비처리된 처리-목적수를 접촉회전부에 도입하여 접촉회전부가 처리-목적수에 침적되도록 배치되며 또 공기확산부는 접촉회전부로부터 유도된 처리-목적수를 공기 리프트 펌프를 이용하여 도입하고 공기확산부상에 뿌리며 함유된 목탄을 통과한 처리-목적수를 접촉회전부로 돌려보내어 공기확산부가 처리-목적수에 침적되도록 배치되는 폐수처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 접촉회전부의 목탄이 빈초 목탄이고, 또 공기확산부의 목탄이 흑색 석탄인 폐수처리장치.
3. 제1항에 있어서, 수생식물이 생장한 배양상을 조사하기 위한 조명수단이 배양상 위에 제공되어 수생식물 및 조류가 배양상에서 배양되는 폐수처리장치.
4. 제1항에 있어서, 접촉회전부의 아래로부터 공기를 접촉회전부로 공급하고 또 접촉회전부 중의 처리-목적수를 교반하기 위한 공기 공급 교반수단; 및

   공기 공급 교반수단의 공기 공급작업을 강약 사이로 제어하기 위한 교반제어수단을 추가로 포함하는 폐수처리장치.
5. 제 1항에 있어서, 접촉회전부가 처리-목적수를 교반하기 위해 공기 방출을 교반-이용 공기확산튜브 및 처리될 악취가스를 함유된 목탄으로 방출하기 위한 공기 확산튜브를 포함하는 폐수처리장치.
6. 예비처리 공정으로 예비처리된 처리-목적수를 수생식물이 생장한 배양상과 미생물이 생장한 목탄을 갖는 접촉회전부에 도입하여 접촉회전부를 처리-목적수에 침적시키고; 악취가스를 상기 접촉회전부에 도입하며; 공기 리프트 펌프에 의해 접촉회전부로부터 상기 처리-목적수를 양수하고 그 처리-목적수를 미생물이 생장한 목탄을 갖는 살수회전부로 뿌리며; 또 살수회전부를 통과한 처리-목적수를 상기 접촉회전부로 돌려보내는 단계를 포함하는 폐수처리방법.
7. 제 6항에 있어서, 영양개선으로 잎과 뿌리의 성장 속도가 촉진되고 또 생물공학에 의해 대량 배양된 수생식물을 접촉회전부 내부에서 배양하는 단계를 더 포함하는 폐수처리 방법.
8. 제 6항에 있어서, 폐수가 방출될 강으로부터 선정한 수생식물을 배양상 위에서 성장시키는 단계를 더 포함하는 폐수처리 방법.