KR100361453B1 - 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

유기성 하수, 오폐수를 정화 처리함에 있어 임의성 통성 토양성 미생물균 균주가 배양 활성할 수 있도록 배양조 또는 포기조(반응조)의 일부에 수중형 또는 지상형 미생물반응기를 부설하고 상기 미생물반응기에는 자연계에 있어서 임의성 토양성균군류를 형성시키는 데 가장 적합한 환경 조건이 될 수 있도록 부식토, 토탄, 이탄 또는 토양성 미생물균군의 생성작용으로 얻어지는 슬러지의 결정체 즉, 펠리트(pellet)와 규산질이 함유된 다공질의 경석, 제올라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석 즉, 스톤(stone)을 혼합 충진시켜 펠리트와 스톤의 역할에 의하여 부식토화한 유기성 하수, 오폐수 종말처리장의 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 슬러리 또는 용해상태를 유지하면서 전처리 공정인 원수유입조에 일정량을 투입하여 임의성 토양성 미생물균군이 사전 훈치되도록 하며, 혐기조 및 상기 포기조(반응조)등에 각각의 처리방법에 따라 원수 유입비율에 따라 동 슬러지를 1.5∼100% 비율로 투입시킴으로서 미생물학적으로 안정상태를 유지케 하여 유기성 하수, 오폐수처리장의 처리시설의 공사완료후 시운전기간을 단축시키고 전체적인 공정을 임의성 토양성 미생물균군류화를 이루어 악취를 제거하고, 유기물질과 영양염류의 제거효율을 높이고, 1,2차 침전조에서는 탁월한 침강성으로 고액분리가 신속히 이루어지고 생성슬러지의 후처리시에는 소화시설이 없이 탈수가 가능하며 또한 탈수시 약품을 거의 사용하지 않으며, 처리된 방류수는 토양성 미생물균군의 항균성으로 장기간 보관하여도 재부패되지 않아 모래여과기나 활성탄여과기로 여과처리후 중수로 사용이 가능한것을 특징으로 하는 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법에 관한 것이다.

Description

농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법{NATURALIZED WASTEWATER TREATMENT METHOD USING VARIOUS SLUDGES}

본 발명은 농축, 잉여 또는 탈수 슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기성 하수, 오폐수 처리장 처리시설 공사완료후 시운전 기간동안 임의성 통성 토양성 미생물균군으로 배양 증식 형성된 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용하여 빠른 시일내에 정상적인 미생물학적 운영상태를 유지하도록 하여 시운전 기간을 단축시키는 새로운 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수질오염방지를 위한 각종 폐수를 처리하기 위한 기존 또는 확장, 신설하고자 하는 폐수처리 시설공사는 크게 물리적인 처리, 화학적인 처리와 생물학적인 처리방법에 따른다.

생물학적 처리방법은 폐수내에 존재하는 유기물중 생물에 의하여 분해가능한 유기물을 미생물을 이용하여 처리하는 방법으로, 단위공법에는 비교적 저농도의 유기성 폐수처리에 적용되는 호기성처리로 사용되는 것으로는 활성슬러지법, 살수여상법, 산화지법 등이 있고, 분뇨, 슬러지, 도살장 폐수 및 피혁폐수 등과 같이 비교적 고농도의 유기성 폐수처리에 사용되는 혐기성처리로 사용되는 것으로는 소화조, 부패조, 임호프(imhoff)탱크 등의 처리방법이 있는데, 이러한 제반 생물학적인 처리를 통해 각종 유기성 하수 또는 오폐수의 처리를 위한 시설공사에 있어서 공사 완료후 동 원수의 원활한 처리 및 처리성능의 확인을 위하여 시운전을 시행하는 바 원수유입조, 침전조, 포기조(반응조)에 적절한 수처리를 요하는 원수를 일부 공급하면서 폐수처리에 있어서 가장 중요한 분산 및 혼합이 이루어지는 포기조(반응조)에 미생물 혼합액(MLSS)농도를 인위적으로 높이는 시운전을 하고, 시운전 기간중종균제를 투입하여 미생물의 증식을 도모함을 통하여 미생물학적으로 정상적인 상태로 가동될 때까지 일반적으로 소요되는 기간은 약 70∼110일정도 소요되며 수처리의 정상처리여부를 확인하는 수질검사는 그 후에 하게 되므로 시설이 정상적인 상태로 가동되기전까지 유입되는 원수는 정상적으로 처리하지 못한 상태로 그대로 외부로의 방류가 불가피하므로 수계 수질의 오염을 가중시키는 원인이 되어 왔으며, 이러한 기존의 방법은 생물학적 처리방법에서 가장 중요한 미생물의 증식속도가 늦고, 미생물균의 종속이 적어 정상 상태까지의 시운전 기간이 장기간 소요되는 것은 물론이며, 수온이 낮은 동절기에는 정상 상태의 미생물 증식 및 유기물과 영양염류의 제거에 많은 시간과 노력이 필요하며, 또한 이들 미생물균은 유기물을 이화, 동화, 산화, 분해공정이 완료되어야만 정상적인 운영상태를 유지할 수 있기 때문에 이로 인한 악취의 발생, 미처 처리하지 못한 원수의 방류, 처리수질의 불안정, 생슬러지 또는 잉여슬러지의 재부패, 탈수효율의 저하가 동반되어 많은 문제점을 내재하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 보완,개선하고자 연구 창출한 것으로서 특히 기존 또는 확장, 신설하고자 하는 유기성 하수, 오폐수의 생물학적 처리장에서 미처 해결하지 못하는 많은 문제점들을 해결하고자 연구 개발된 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용하여 생물학적으로 안정된 유기성 하수 및 오폐수의 수처리를 하도록 함으로써 정상적인 상태까지의 시운전 기간을 최대한 단축시킴으로서 시운전 기간중 미처 처리하지 못한 오염된 원수의 방류를 최소화하고 운전경비를 절감하는 목적을 갖는다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법을 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 도 1의 평면 배치 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 원수유입조 1a. 침사지및유입펌프장 2. 1차 침전조

3. 혐기조 4. 반응조(포기조) 5. 2차 침전조

6. 소독조 7. 배양조 8. 여과수조

9. 모래여과기 10. 활성탄 여과기 11. 역세수조

12. 농축조 13. 슬러지저류조 14. 탈수기

15. 수중형미생물반응기 16. 지상형미생물반응기 17. 반송슬러지

18. 잉여슬러지 19. 배양슬러지 20. 농축슬러지

21. 탈수슬러지 22. 혼합탱크

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유기성 하수, 오폐수를 정화처리함에 있어 임의성 토양성 미생물균 균주가 배양 활성할 수 있도록 하는 배양조(7) 또는 포기조(반응조)(4)의 일부에 수중형 또는 지상형 미생물반응기(15)(16)를 부설하고 상기 수중형 또는 지상형 미생물반응기(15)(16)에는 자연계에 있어서 임의성 토양성균군류를 형성시키는 데 가장 적합한 환경 조건이 될 수 있도록 부식토, 토탄, 이탄 또는 토양성 미생물균군의 생성작용으로 얻어지는 슬러지의 결정체 즉, 펠리트(pellet)와 규산질이 함유된 다공질의 경석, 제올라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석 즉, 스톤(stone)을 혼합 충진시켜 펠리트와 스톤의 역할에 의하여 부식토화한 유기성 하수, 오폐수 종말처리장의 슬러지를 이용하여 폐수처리를 함에 있어서, 상기 부식토화한 유기성 하수, 오폐수 종말처리장의 농축, 잉여 또는 탈수슬러지(20) (18)(21)를 슬러리 또는 용해 상태 그대로 전처리 공정인 원수유입조(1)에 일정량을 투입하여 임의성 토양성 미생물균군이 사전 훈치되도록 하며, 혐기조(3) 및 상기 포기조(반응조)(4)등에 각각의 처리 방법에 따라 슬러리 또는 용해 상태 그대로 원수의 유입비율에 따라 1.5∼100% 의 비율로 투입시켜 초기 미생물학적으로 안정상태를 유지시킴으로서 기존, 신설 또는 증설되는 유기성 하수, 오폐수처리장 처리시설의 공사완료후 정상적인 공정 확인을 위한 시운전기간을 단축시키고 전체적인 공정을 임의성 토양성 미생물균군류화를 이루도록 함으로서 공정중 발생되는 악취를 제거하고, 유기물질과 영양염류의 제거효율을 높이고, 1,2차 침전조(2)(5)에서는 탁월한 침강성으로 고액분리가 신속히 이루어지고, 생성된 슬러지의 후처리시에도 소화시설 없이 탈수가 가능하며 또한 탈수시 약품을 거의 사용하지 않으며, 최종적으로 처리된 방류수는 토양성 미생물균군의 항균성으로 장기간 보관하여도 재부패되지 않아 모래여과기(9)나 활성탄여과기(10)로 여과처리 후 중수로의 사용이 가능한 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법을 제공한다.

미설명 부호로서, 1a는 침사지 및 유입펌프장, 6은 소독조, 8은 여과수조, 11은 역세수조, 12는 농축조, 13은 슬러지저류조, 14는 탈수기, 17은 반송슬러지, 19는 배양슬러지, 22는 혼합탱크, 40은 중수로 활용을 각각 나타낸다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 작용에 대하여 상세히 설명하면,

도 1에서, 상기 원수유입조(1)와 상기 침사지 및 유입펌프장(1a)은 일련의 전처리공정으로서 처리코자 하는 오염원수가 유입되며 모래나 나무토막 등 1차적인 오염물질들을 제거하기도 한다. 상기 원수유입조(1)와 상기 침사지 및 유입펌프장 (1a)에 임의성 토양성 미생물균군류로 배양 활성된 슬러지 또는 침전슬러지를 유입시키면 토양성 미생물균군류의 훈치로 사전 악취가 제거되며 1차적으로 원수의 난분해성 오염물질이 결합되도록 한다.

상기 배양조(7)는 임의성 통성 토양성 미생물균 균주가 가장 양호하게 배양 번식할 수 있는 토양속의 자연환경조건과 유사한 환경을 조성시키는 장치로서 전체 유기성 하수, 오폐수 처리수량의 5%∼10% 크기로 만들어지며, 그 일부에 상기 배양조 (7)와 연동하여 작동되는 상기 수중형 또는 지상형 미생물반응기(15)(16)를 부설하고, 상기 수중형 또는 지상형 미생물반응기(15)(16)에는 자연계에 있어서 임의성 토양성균군류를 형성시키는 데 가장 적합한 환경 조건이 될 수 있도록 처리수량과 처리코자 하는 생물학적산소요구량(BOD) 총량의 당량만큼의 토탄, 이탄 또는 스스로 유기질등의 오염물질을 부식화하는 기능을 갖는 부식토와 동량의 토양성 미생물균군의 생성작용으로 얻어지는 슬러지의 결정체 즉, 펠리트(pellet)와 규산질이 함유된 다공질의 경석, 제올라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석 즉, 스톤(stone)을 혼합시켜 충진시키고 용존산소(DO)는 평균 0.3∼0.7㎎/ℓ정도의 통기성 상태로 40분 포기, 20분 정지 등 간헐적인 포기를 하여 혐기-호기 상태를 되풀이 하면서 24∼48시간동안 임의성 토양성 미생물균군류로 배양 증식시키고, 상기 배양조(7) 용량의 절반만큼 24시간 균등하게 상기 포기조(반응조) 및 상기 원수유입조(1) 등에 배양 활성된 슬러지를 반송시켜 전체 처리계통이 임의성 토양성 미생물균군류가 우점종으로 증식되도록 한다.

상기 배양조(7)에서 배양증식된 토양성 미생물균군류를 상기 원수유입조(1)로 반송하여 공정에서 발생된 유기성 하수 및 오폐수와 유입부분부터 일정량을 투입하여 임의성 토양성 미생물균군이 사전 훈치되도록 하여 유입원수와 혼합 접촉하여 상기 침사지 및 유입펌프장(1a)과 상기 1차 침전조(2)를 거쳐 교반만으로 용존산소농도 (DO)를 조절하여 용존산소농도(DO) 0.1 내지 0.5 ㎎/ℓ의 통성혐기상태를 유지하여 주는 상기 혐기조(3)에 유입하게 되며, 상기 혐기조(3)를 지난 것은 상기 포기조(반응조)(4)로 인입된다.

상기 포기조(반응조)(4)는 임의성 토양성 미생물균이 배양되어 반송된 슬러지와 상기 포기조(반응조((4)로 유입되는 원수와 혼합되면서 기존의 공법에서는 용존산소(DO)공급량을 2∼3㎎/ℓ로 하는 데 비해 본 방법에서는 평균 0.3∼1.0㎎/ℓ을 통기성 상태로 유지하며 유입농도에 따라 40분 포기, 20분 정지 등 간헐적인 포기를 하면서 미생물 혼합액 농도(MLSS)가 2,000∼5,000㎎/ℓ정도로 하면 임의성 토양 미생물균군류가 배설한 훼놀 물질과 용존상태의 오염물질이 결합, 응집, 축중합 반응을 일으켜 거대분자화되면서 거품 발생이 억제되고 수량 및 농도, 수온 등의 변화에 대한 대처 능력이 커지며 분해공정이 없어지므로 일체의 가스 발생 및 악취의 발산이 없게되고, 또한 간헐적인 동작에 있어서 포기시에는 인의 과잉섭취와 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환되는 산화가 일어나며, 무산소 상태인 혐기 상태에서는 토양성 미생물중 탈질소화에 관련된 미생물에 의해 질산성 산소를 질소 가스로 환원하면서 질소를 제거하는 작용이 일어나 악취 및 질소, 인이 제거된다.

상기 2차 침전조(5)는 상기 생물학적 반응이 완료된 처리수가 유입되고 고액분리되어 침전된 슬러지는 고농축의 효과를 가지며 상기 농축조(12)로 보내지며 상기 농축조(12)로부터 생산되는 상기 농축슬러지(20)는 생물학적으로 안정화가 되어 소화시설없이도 탈수가 가능하며, 상기 탈수기(14)에서 탈수된 상기 탈수슬러지 (21)는 토양개량재로도 활용이 가능하다. 또한 상기 2차 침전조(5)의 상기 잉여슬러지(18)를 상기 원수유입조(1)와 상기 혐기조(3) 및 상기 포기조(반응조)(4)에 각각의 처리방법에 따라 유입원수의 1.5%∼ 100%의 일정한 비율로 공급하므로서 초기 미생물학적 정상적인 시운전기간을 15일∼30일 내외로 단축시킬 수 있다.

상기 2차 침전조(5)를 지난 최종처리수는 상기 소독조(6)를 거쳐 직접 방류되거나 상기 여과수조(8)로 보내지며 상기 여과수조(8)의 여과수는 장기간 보관하여도 부패되지 않아 상기 모래여과기(9), 상기 활성탄여과기(10) 및 상기 역세수조(11)의 처리공정을 통해 중수도로의 활용이 가능하다.

일반적으로 수질오염방지시설에 있어 유기성 하수, 오폐수를 처리하기 위한 폐수처리시설의 확장 또는 신설시 미생물학적 정상상태를 유지하기 위하여 통상 시운전 기간이 하절기 70일에서 동절기 110일 정도 소요됨에 대하여 상기와 같은 토양성 미생물균군류의 정화작용으로 생성되는 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법을 통하면 30일∼45일 정도가 소요되며, 특히 임의성 토양성 미생물균군은 수온이 낮은 동절기 시운전시에도 증식속도가 빠르고 미생물 증식에 적정한 수온의 영향이 10℃∼40℃까지 광범위하여 온도에 큰 영향을 받지 않아 빠른 시간내에 정상적인 미생물학적 운영상태를 유지하게 됨으로서 시운전 기간을 크게 단축할 수 있는 특징을 가진다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 더욱 상세하게 기술되어질 것이며 이러한 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

[실시예]

기존 또는 확장, 신설하고자 하는 유기성 하수, 오폐수 처리장에 임의성 토양성 미생물균군의 작용으로 정화되는 유기성 하수, 오폐수 처리장의 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 슬러리 또는 용해상태 그대로 기존 또는 확장, 신설코져하는 처리장의 원수유입조와 각각의 포기조(반응조)에 유입원수의 1.5%∼100% 내외에서 일정량씩 공급하여 상기 포기조(반응조)의 미생물 혼합액(MLSS) 농도를 1,500∼8,000㎎/ℓ 내외를 유지하면서 각각의 처리방법에 따른 최초 운전 및 무부하 시험을 하고, 실부하 시험을 실시한 결과, 기존의 처리방법은 하절기 70일, 동절기 110일 정도를 시운전 하여야 미생물이 정상적으로 운영 및 활동하나 본 발명의 방법에서는 15∼30일 정도 운전시 전체적인 공정에서 임의성 통성 토양성 미생물균군으로 우점종하여 토양성 미생물의 배설물과 오염물질이 결합, 응집, 축중합등 복합적인 기능에 의해 거대분자화 되면서 고액분리가 되어 미생물 증식속도가 빨라져 종합 시운전 기간을 단축하여 30일∼45일의 빠른 시일내에 정상적인 토양성 미생물균군의 유기성 하수, 오폐수 처리장으로 가동되어 유기성 하수, 오폐수의 처리가 가능하게 되었다.

본 발명은 기존 또는 확장, 신설하고자 하는 유기성 하수, 오폐수의 생물학적 처리장에서 미처 해결하지 못하는 미생물학적 정상상태의 시운전 기간을 최대한 단축할 수 있는 문제점을 해결하고자 연구 개발된 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법에 관한 것으로 시운전시 임의성 토양성 미생물균군 종속의 증식속도가 빠르고, 안정된 미생물학적 운영상태를 유지하여 보다 안정된 수처리를 하도록 함으로써 시운전 기간을 최대한 단축시키고 시운전 기간중 미처 처리하지 못한 원수의 방류를 최소화시켜 수계의 오염을 방지시키고 운전경비를 절감하는 유용한 효과를 가진다.

본 발명의 또 다른 효과로는 영양염류의 제거효율이 60%이상으로 높고 포기조에서 유기물제거능력이 빠르고 증식속도가 증가되므로 포기조의 용적을 줄일 수 있으며 침강성이 탁월하여 고액분리가 급속도로 이루어져 기존처리장의 부분적인개량으로도 하수처리 용량을 30%이상 증산처리가 가능하다.

본 발명의 또 다른 효과는 전체 처리계통에서 악취의 발산이 없어 탈취시설이나 소화조시설이 최소화되며, 처리규모가 중 또는 소규모일 경우에는 1차 침전지 대신 세목스크린으로 대체가 가능하고 처리수는 여과후 중수로 가능한 자원절약의 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 임의성 토양성 미생물균 균주가 배양 활성할 수 있도록 하는 배양조(7) 또는 포기조(반응조)(4)의 일부에 수중형 또는 지상형 미생물반응기(15)(16)를 부설하고 상기 수중형 또는 지상형 미생물반응기에 부식토, 토탄, 이탄 또는 토양성 미생물균군의 생성작용으로 얻어지는 슬러지의 결정체 즉, 펠리트(pellet)와 규산질이 함유된 다공질의 경석, 제올라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석 즉, 스톤(stone)을 혼합 충진시켜 펠리트와 스톤의 역할에 의하여 부식토화한 유기성 하수, 오폐수 종말처리장의 농축, 잉여 또는 탈수슬러지(20)(18)(21)를 이용하여 하수, 오폐수를 자연정화 처리함에 있어서,

   상기 부식토화한 농축, 잉여 또는 탈수슬러지(20)(18)(21)를 슬러리 또는 용해상태 그대로 전처리 공정인 원수유입조(1)에 투입하여 임의성 토양성 미생물균군이 사전 훈치되도록 하며, 혐기조(3) 및 포기조(반응조)(4)등에 각각의 처리 방법에 따라 투입시키되 상기 슬러리 또는 용해상태 그대로 유입되는 원수의 비율에 따라 1.5∼100%의 비율로 투입시켜 초기 미생물학적으로 안정상태를 유지시킴으로서 기존 또는 신증설 하수, 오폐수 처리장의 시운전 기간을 15∼30일로 단축시키고, 악취를 제거하며, 유기물질과 영양염류의 제거효율을 높이고, 1,2차 침전조(2)(5)에서는 고액분리가 신속히 이루어지고, 생성된 슬러지의 후처리시에도 소화시설 없이 탈수가 가능하며 또한 탈수시 약품을 거의 사용하지 않으며, 최종적으로 처리된 방류수는 토양성 미생물균군의 항균성으로 장기간 보관하여도 재부패되지 않아 모래여과기(9)나 활성탄여과기(10)로 여과처리 후 중수로의 사용이 가능한 특징을 갖는 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐수처리 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 처리방법에 따라 포기조(반응조)의 미생물 혼합액(MLSS)농도를 1,500∼8,000㎎/ℓ정도로 유지하면서 간헐적 포기(D.O당 0.3∼ 1.0㎎/ℓ)를 하는 것이 특징인 농축, 잉여 또는 탈수슬러지를 이용한 자연정화 폐처리 방법.