KR100246955B1 - 미립목질입자에 의한 폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활폐수, 산업폐수등을 생물학적(生物學的)으로 정화시키는데 사용하는 미립화(微粒化)된 목질입자(木質粒子)에 의한 폐수처리방법(廢水處理方法)에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 시가지화(市街地化)되지 않는 지역 즉, 외딴 개인주택(전원형주택) 축산농장, 별장, 야영장, 공원의 공중변소, 골프장등과 식품가공공장, 수산물가공공장등에서 발생되는 생활폐수 또는 산업폐수를 간단한 방법으로 경제적으로 정화할수 있도록 하는 방법을 제공하는 것으로 별도의 미생물 배양체(종균)를 사용하지 않고 항구적으로 폐수를 정화하는 방법을 제공하는데 그 특징이 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명을 따르는 미립목질입자(微粒木質粒子)에 의한 폐수처리방법은 붉은 참나무등 천연나무 목재를 미세한 입자로 만든 폐수가 모여지는 폐수처리탱크(槽)에 일정한 두께로 넣어두면 미립목질입자에 폐수등에 기존에 존재하는 미생물이 서식하게되어 증식하여 배양되므로음식물 찌꺼기 및 기타 오물이 현탁된 폐수가 고액(固液)분리 되면서 폐수에 함유된 동식물성 지방이나 탄수화물을 상기 미립목질입자에 있는 배양된 미생물이 섭취 분해하여 폐수를 정화하도록 하는 것이다.

Description

미립목질입자에 의한 폐수처리방법

본 발명은 생활폐수, 산업폐수등을 생물학적(生物學的)으로 정화시키는데 사용하는 미립화(微粒化)된 목질입자(木質粒子)에 의한 폐수처리방법(廢水處理方法)에 관한 것이다.

오늘날 인구의 증가 및 산업화에 기인하여 환경오염에 따른 지구 환경 파괴가 전 지구적으로 인류생존을 위협하는 심각한 문제로 대두 되었다.

특히 거대도시에 있어서 생활 오수 및 산업폐수는 하천 및 지하수를 오염 시키므로서 자연 생태계 파괴 및 사람의 식수 확보에도 커다란 문제가 발생되었다.

그러나 수질오염 대책에 관한 연구의 대부분은 대규모 폐수처리 시설에 관한 연구에 관한 것이고 소규모 단위의 하수 및 산업폐수 처리에 관한 연구는 미비한 것이 현실정이다.

즉, 전국적으로 발생되는 폐수 중 극히 일부 정도만이 대규모 정화처리 시설로서 정화되고 나머지 대부분은 그대로 하천 등에 방류되고 있는 것이다.

또한 기존의 폐수처리는 폐수중 유기물을 분해하는 미생물을 배양한 미생물 배양체를 폐수처리 탱크에 투입하고 이에 따른 미생물의 생존에 필요한 적정한 온도 및 수분을 별도의 물리적 방법을 동원하여야 하는 문제점이 있었다.

이와 같은 폐수정화 처리에 있어서 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 창안 되었는데 본 발명의 목적은 시가지화(市街地化)되지 않는 지역 즉, 외딴 개인주택(전원형주택) 축산농장, 별장, 야영장, 공원의 공중변소, 골프장등과 식품가공공장, 수산물가공공장등에서 발생되는 생활폐수 또는 산업폐수를 간단한 방법으로 경제적으로 정화할수 있도록 하는 방법을 제공하는 것으로 별도의 미생물 배양체(종균)를 사용하지 않고 항구적으로 폐수를 정화하는 방법을 제공하는데 그 특징이 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르는 미립목질입자(微粒木質粒子)에 의한 폐수처리방법은 붉은 참나무 천연나무 목재를 미세한 입자로 만든 폐수가 모여지는 폐수처리탱크(槽)에 일정한 두께로 넣어두면 미립목질입자에 폐수등에 기존에 존재하는 미생물이 서식하게되어 증식하여 배양되므로 음식물 찌꺼기 및 기타 오물이 현탁된 폐수가 고액(固液)분리 되면서 폐수에 함유된 동식물성 지방이나 탄수화물을 상기 미립목질입자에 있는 배양된 미생물이 섭취 분해하여 폐수를 정화하도록 하는 것이다.

이하 본 발명에 따르는 미립목질입자에 의한 폐수처리 방법에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따르는 미립목질입자에 의한 폐수처리 방법에 사용되는 미립목질입자는 붉은 참나무(日本原産)등 특정종류 목재를 가는 조각으로 입자화(粒子化) 하는 것으로 상기 목재는 셀룰로우스가 부피비율로 65-80%, 리그닌이 부피비 10-25%, 펜토산이 부피비 5-10%정도 함유되는 목재를 선택한다.

그리고 이상과 같은 성분을 갖는 목재를 목재 분쇄기에 의하여 크기가 0.5mm-5mm인 입자로 분쇄하여, 입자가 갖는 표면적(表面積)을 입자체(粒子體)1g당 30m²가 되도록 하여 입자의 공극율이 대략 75-80%가 되는 미립목질입자를 ㄴ조한다.

이와같은 미립목질 입자를 폐수처리장의 폐수 탱크에 투입하면 폐수에 섞여있는 음식물 찌꺼기등인 부유물(SS)이나, 고형의 탄소 유기물(단백질, 지방등)이 걸러져 폐수의 고액분리(固液分離)가 폐수가 일차 정화된다.

이렇게 1차 정화된 폐수는 미립의 목질입자 사이를 지나 침하(沈下)하는데 여기에는 아직도 유기물질들이 콜로이드상태 또는 용존물(DS)상태로 존재한다.

그런데 폐수탱크내에 투입된 폐수속에는 이미 자연계에 존재하는 미생물(微生物)이 상당량 서식하는 것이 일반이다.

따라서, 이들 미생물은 상기 미립목질입자에 부착하는데 이 미립목질입자는 미생물의 서식(棲息)에 적당한 서식처로서의 역할을 하게 된다.

즉, 극소 미생물들이 미립목질입자의 표면 및 공극사이에 서식하는데 이 미립목질입자는 상기한 바처럼 대부분이 셀룰로우스로 이루어져 있기에 폐수의 보온재 역할을 하므로서, 폐수내에 존재하는 미생물이나 미립목질입자에 서식하는 미생물의 생존조건에 적합한 온도를 유지하도록 하는 것으로 특히 미립목질입자에 서식하는 형기성 미생물의 번식을 크게 돕게되는 것이다.(일종의 활성 오니법을 이용한 것이다)

따라서 폐수탱크내에 미립목질입자를 투입하므로서 미립목질입자에서 미생물군이 대단히 많이 증식되어지므로서 미생물 덩어리(Floc)으로 성장된다.

이들 증식된 미생물 덩어리는 폐수에 섞여있는 유기물질을 영양물질로하여 섭취 분해 하므로서 폐수내에 있는 오니가 분해 제거 되어 폐수가 정화되는 것이다.

이와같이 유기물질을 분해하는 미생물군은 세균, 원생동물로 구성되는데 상기 미생물을 플록 형성세균으로 알려진 주오글로에아 라미제라(Zoogloea ramigera)사상체를 형성하는 스페로틸러스 네이탄스(Sphearotilus natans)가 주류를 이루고 그밖에 아크로모막터(Achromobacter), 알카리젠스(Alcaligenes), 바실러스(Bacillus), 후라보박테리아(Flauobacterium), 시우도모나스(Phseudomonas)등이 포함되어 있다.

그리고 상기 원생동물에는 질적으로나 양적으로 섬모충류가 주류를 이루고 있으며, 이들 미생물은 유기물 분해시 산소를 필요로 하고 호기성 미생물과 유기물 분해시 산소가 없어도 되는 혐기성 세균으로 혼성체이다.

이상과 같은 세균 및 원생동물이 미립목질입자에 의하여 증식된 미생물군 플록(Floc)은, 본 발명에 따르는 미립 목질입자에 의한 폐수처리 방법에 있어서, 폐수에 유기물로 섞여있는 오니(汚泥)를 소화 분해하는데, 그 기작을 살펴보면 증식된 미생물 플록을 갖고 있는 미립목질입자가 들어있는 폐수탱크에 폐수가 투입되면 상기한 바처럼 페수가 미립목질입자를 통과하면서 부유물등 고형물이 걸려 고액분리를 행하여 고상의 오니(SS등)을 일단 비침전 콜로이성 유기물이 용해된 액상체와 분리하여 이렇게 분리된 고형물은 일반적으로 단백질 함량이 40-50%인 것으로, 미립목질입자에서 증식되어 다량서식하는 미생물군플록에 의해 분해되는데 이때 고형물 분해하는 호기성 미생물이며 증온균인 미생물들에 의해 분해가 일어나고 이들 초기성 중온 미생물에 의해 유기물질이 분해될 때 상당량의 열이 발생되는데 이들 열을 부유된 미립 목질입자에 전달되어 고형물 오니 또는 유기물이 콜로드 상태 도는 용존상태로 있는 걸러진 폐수에 2차 전달되어 이 폐수가 보온되는데 이 열은 미립목질입자 등에 다량으로 존재하는 미생물군플록중 혐기성 미생물의 활동을 돕게된다.

즉, 이들 혐기성 미생물은 고온(대량 20℃이상)에서 소화 대사작용이 활발한 세균인데 호기성미생물의 활동의 결과 및 미립목질입자의 보온효과로 인하여, 본 발명에 따른 폐수처리방법을 사용한 폐수탱크내의 미립목질입자 체내의 온도가 70℃정도까지 상승되기에, 혐기성 미생물의 활동이 왕성해지므로, 혐기성 미생물에 의하여 폐수에 섞여있는 유기물질이 분해 소화하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르는 미립목질입자에 의한 폐수처리 방법의 주된 원리는 폐수를 생물학적처리(生物學的處理)로서 정화하는 것인데, 상기 호기성 미생물의 호기성 대사는 폐수에 함유된 유기물중 탄수화합물과 질소화합물을 섭취하여 분해하는데 호기성 미생물은 탄소화합물(CxHyO₂)는 산소(O₂)를 섭취하여 탄산칼슘(Co₂)와 물(H₂O)로 분해되면서 에너지(Q)를 (호흡)이 에너지의 일부를 이용 새로운 원형물 질소화합물을 섭취 질산염 또는 암모니아로 분해 하면서 에너지를 얻고 새로운 원형물질을 얻는 것으로, 이 호기성 미생물의 호기성 대사를 통하여 폐수중 유기물은 BOD로 표현되는 탄소유기물 제거 및 질산화가 이루어지므로서 폐수는 정화되는 것이다.

상기 혐기성 미생물의 혐기성 대사는 산소의 공급이 없는 상태에서 유기물을 분해하는 대사로서, 유기물질이 혐기성 미생물에 의하여 섭취되면 미생물체, 탄산가스, 메탄가스, 암모니아, 황화수소등으로 발생되고, 혐기성 미생물에는 혐기성 분위기를 좋아하는 보통 혐기성 미생물과 절대 혐기성 미생물이 있는데, 본 발명에 따른 미립목질 입자에 의한 폐수처리 방법의 경우 보통 혐기성 미생물에 의한 고분자 유기물의 흡수분해가 이루어진다 할수 있다.

따라서 본 발명에 있어서 혐기성 미생물은 유기물질을 3단계에 걸쳐 섭취분해하는데 첫단계에서 고분자 유기물은 간단한 유기물로 액화 또는 가수분해 한 다음 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계의 생성물이 초산, 아초산등 저분자 중간 생성물로 분해된다.

그리고 마지막단계에서 이를 유기물들이 메탄가스나 탄산가스 등의 간단한 최종 생성물로 변하게 된다.

즉, BOD로 표현되는 탄소화물의 분해제거 및 탈질화가 혐기성 미생물의 대사작용으로 성취되는 것이다.

이상과 같은 기작으로 유기물을 분해하는 미생물이 본 발명에 따른 미립목질입자체에 서식하여 증식된 미생물이 유기물을 분해하려면 적정의 산소와 적당한 온도 및 적정의 수분이 필요한데 폐수탱크내에 폐수가 투입될 때 폐수유입구의 높이를 적절하게 조절하여 폐수가 떨어지면서 폐수탱크내 폐수의 호기성 미생물의 대사(대사)에 필요한 적정량의 산소를 용존시키도록하며 적당한 온도는 미생물이 유기물 분해하면서 발생시키는 일부를 이용하는 것으로 본 발명에 따른 미립목질입자체가 폐수탱크의 부유되므로 폐수를 보온(保溫)시키므로서 혐기성 미생물의 생존 번식조건을 유효하게 하는 것이다.

또한, 미생물의 생존, 번식을 위한 적정의 수분을 상기한 바처럼 본 발명에 따르는 미립목질입자의 공극율이 75-80%이므로 미립목질입자체가 적절한 수분을 함유하게 되므로 미립목질입자 내에 특히 혐기성 미생물이 생존 하기에 적합하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 원리 및 기작으로 본 발명에 따르는 미립목질입자에 의한 폐수처리 방법을 사용하게 되면 폐수탱크내에 생물학적 처리를 위하여 특별히 미생물을 배양한 미생물체를 투입하지 않고 미립의 목질입자만을 투입하면 미생물이 미립목질 입자에 의해 배양되어 배양된 미생물이 폐수의 유기물질을 분해 소화하기 때문에 종래의 방법에 의하여 경제적이고 폐수탱크내에서 미립목질입자가 부유되므로 미립목질입자체가 층을 이루므로 폐수에서 발생되는 악취의 발산을 막기 때문에 그만큼 폐수처리장의 환경을 쾌적하게 하고, 미립목질입자의 수명이 오래가기 때문에 반영구적으로 폐수를 정화할수 있다는 장점을 갖고 있는 것으로, 상기한 바처럼 종래의 폐수처리 방법에 비하여 간단한 설비로서, 폐수를 정화하도록 되어 있기에 도시화되지 않는 지역에서 비교적 소규모로 발생되는 주로 유기물에 의해 오염된 폐수를 정화할수 있기에 그만큼 활용범위가 넓다 할수 있겠다.

Claims (1)

1. 셀룰로우스 부피비 65-80%, 리그닌이 부피비 10-25%, 펜토산의 부피비 5-10%인 목재를 크기 0.5mm-5mm인 미립목질입자로 분쇄하여 다수개의 미립목질입자인 미립목질입자체 1g당 총표면적이 30m²가 되도록 한 미립목질입자체를 폐수가 모이는 폐수탱크에 투입하여 폐수에 섞인 유기물을 미립목질입자에서 배양서식되는 미생물이 소화분해 하도록한 미립목질입자에 의한 폐수처리방법.