KR100391137B1

KR100391137B1 - 바실러스 종 혼합균에 의한 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성 산업폐수의 호기성 반응장치 및 방법

Info

Publication number: KR100391137B1
Application number: KR1019990039725A
Authority: KR
Inventors: 성기문; 조연제
Original assignee: 성기문
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2003-07-12
Also published as: KR19990084124A

Abstract

본 발명은 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 고농도 유기성 산업폐수 중에 함유된 질소 및 인의 제거 기술에 관한 것으로서, 더 자세하게는 무희석으로서 유기물, 질소 및 인을 방류기준이하로 처리하여 방류할 뿐아니라 공정을 단순화시켜 운전을 쉽게 하고 질소성분은 질산화과정을 거치지 않고 제거시킴으로서 동력을 절감하고, 처리과정중에 발생하는 악취를 제거하는데 별도의 탈취설비를 설치하지 않아도 되며, 특히 종래의 기술에 설치된 처리장도 약간의 개조에 의해 본 발명을 적용하면 같은 처리효율이 발생되도록 한 바실러스 종 혼합균에 의한 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수의 호기성 반응처리장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 특히, 투입조와 저류조, 호기성반응조 및 침전조, 약품혼화조, 약품형성조 및 응집침전조 등을 포함하는 호기성반응공정-약품응집침전공정을 이용하여 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수를 처리함에 있어서, 호기성반응공정에서 바실러스 종 혼합균의 미생물활성제를 호기성반응조에 투여하고 호기성반응조에 침전조의 슬러지를 반송하는 한편, 바실러스 종 혼합균이 사상체 -포자화-발아-사상체의 과정을 반복하면서 질소 및 인이 다량 함유된 유기성 폐수를 처리토록하는 동시에 화학응집침전공정에서 잔여 인을 제거하도록 한 특징이 있다.

Description

바실러스 종 혼합균에 의한 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수의 호기성 반응장치 및 방법{Bacteria group of bacillus spp in the aerobic reacting device and method for treating nihgtsoil, stackbreeding waste water, leachate and industrial organic wastewater}

본 발명은 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 고농도 유기성 산업폐수 중에 함유된 질소 및 인의 제거 기술에 관한 것으로서, 더 자세하게는 무희석으로서 유기물, 질소 및 인을 방류기준이하로 처리하여 방류할 뿐아니라 공정을 단순화시켜 운전을 쉽게 하고 질소성분은 질산화과정을 거치지 않고 제거시킴으로서 동력을 절감하고,처리과정중에 발생하는 악취를 제거하는데 별도의 탈취설비를 설치하지 않아도 되며, 특히 종래의 기술에 설치된 처리장도 약간의 개조에 의해 본 발명을 적용하면 같은 처리효율이 발생되도록 한 바실러스 종 혼합균에 의한 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수의 호기성 반응시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

최근 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 고농도유기성산업페수 중에 함유된 유기물, 질소 및 인 등의 제거기술이 미약하여 정체된 호수, 하천 및 해안에 부영양화 및 적조현상을 유발함으로써 자연환경을 훼손하여 인간생활에 막대한 손실을 주고 있음은 주지한 사실이다.

그런데, 근래들어서는 하.폐수중에 함유된 질소 및 인의 제거기술은 미흡하지만 그런대로 많은 처리기술이 개발되어 실용화되고 있다. 한데, 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 고농도유기성산업폐수에 대한 질소 및 인 등의 제거기술은 거의 전무한 실정이어서 그 심각성은 이루 말할 수 없을 정도이다.

이러한 기술이 적용되는 기술분야는 수질환경보전법 제2조 동법시행규칙 제6조에서 규정하고 있는 수질오염방지시설과 오수,분뇨, 및 축산폐수의 처리에 관한 법률 제2조 8항 축산폐수처리시설 9항 분뇨처리시설로 규정된 것이며, 상기한 분야의 종래기술은 혐기성소화방법과 각종 호기성처리방법을 병행한 처리기술과 호기성 소화방법과 각종 호기성소화방법을 병행하여 처리한 것이다.

그러나 이들 종래기술은 유기물만이 방류기준에 적합하고 질소나 인의 제거율은 50%미만으로서 현재까지 시공되어 운전중인 모든 시설이 방류기준을 초과하고 있는 실정이다. 또한 혐기성소화나 호기성소화후 10∼20배 정도의 희석수를 필요로하기 때문에 시설비가 많이들고, 그 유지비도 많이 들며, 공정이 복잡하여 운전을 하려면 고도의 기술을 습득하여만 한다.

그리고, 각 공정에서 발생하는 악취를 제거하는 시설을 별도로 설치해야 마며, 악취에 의한 시설의 부식 때문에 시설의 내구연한이 짧아지고, 악취에 의한 주변의 민원으로 인하여 혐오시설로 낙인되어 왔다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 혐기성소화방법이나 호기성소화방법과 병행한 각종 호기성 처리기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 무희석으로서 유기물, 질소 및 인을 방류기준이하로 처리하여 방류할 뿐아니라 공정을 단순화시켜 운전을 쉽게 하고 질소성분은 질산화과정을 거치지 않고 제거시킴으로서 동력을 절감하고, 처리과정중에 발생하는 악취를 제거하는데 별도의 탈취설비를 설치하지 않아도 되며, 특히 종래의 기술에 설치된 처리장도 약간의 개조에 의해 본 발명을 적용하면 같은 처리효율이 발생되도록 한 바실러스 종 혼합균에 의한 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수의 호기성 반응시스템 및 그 장치를 제공하는데에 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 공정도,

도 2는 본 발명에 대한 포자형성에 수반되는 세포학적 모식도,

도 3은 본 발명에 대한 바실러스 종 혼합균의 생활환,

도 4는 본 발명에 의한 유기성 페수처리의 메카니즘,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:원수, 2:투입조,

3:투입조 유출수, 4:전처리시설,

5:전처리시설 유출수, 6:저류조,

7:저류조 폭기장치, 8:저류조 유출수,

9:호기성반응조, 10:호기성 반응제1조,

11:호기성 반응제2조, · 12:호기성 반응제3조,

13:호기성 반응제1조 폭기장치, 14:호기성 반응제2조 폭기장치,

15:호기성 반응제3조 교반장치, 16:호기성 반응조 유출수,

17:침전조, 18:침전조 슬러지 수집장치,

19:슬러지반송, 20:슬러지 반송 투입조로 유입,

21:잉여슬러지, 22:침전조유출수,

23:약품혼화조, 24:약품혼화조 교반장치,

25:응집형성조, 26:응집형성조 교반장치,

27:응집형성조 유출수, 28:약품응집침전조,

29:약품응집 침전조 슬러지수집장치, 30:약품응집 침전전 슬러지,

31:약품응집침전조 유출수, 32:방류조,

33:방류수, 34:슬러지농축조,

35:슬러지농축조 슬러지수집장치, 36:슬러지농축조분리액,

37:농축슬러지, 38:슬러지저류조,

39:탈수기유입슬러지, 40:탈수기,

41:탈수여액, 42:슬러지탈수케익.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 투입조와 저류조, 호기성반응조 및 침전조, 약품혼화조, 약품형성조 및 응집침전조 등을 포함하는 호기성반응공정-약품응집침전공정을 이용하여 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수를 처리함에 있어서, 호기성반응공정에서 바실러스 종 혼합균의 미생물활성제를 호기성반응조에 투여하고 호기성반응조에 침전조의 슬러지를 반송하는 한편, 바실러스 종 혼합균이 사상체-포자화-발아-사상체의 과정을 반복하면서 질소 및 인이 다량 함유된 유기성 폐수를 처리하고 화학응집침전공정에서 잔여 인 및 색도를 제거하도록 한 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 호기성반응조로 침전조에서의 반송슬러지를 가변적으로 보내어 반응제1조의 혼합부유고형물을 6,000∼ 8,000 ㎎/ℓ로 유지하되 슬러지반송은 유입수의 50∼100%정도 반송시키도록 한 특징이 있다. 이렇게 되면 바실러스 종 혼합균의 농도는 10⁷∼10¹¹개/㎖ 정도가 된다.

또한, 본 발명은 상기 호기성반응조는 3실로 나뉘어져 있으며 제1조는 용존산소를 0.5㎎/ℓ로 유지하며 제2조는 용존산소를 0.1mg/ℓ로 유지하고 제3조는 공기를 전혀 주입하지 않고 침전을 방지하기 위하여 기계적교반을 하면서 용존산소가 0㎎/ℓ가 되도록 하여 바실러스 종 혼합균을 완전히 포자화 시킨 특징이 있다.

또한, 본 발명은 침전조유출수를 약품혼화조에서 교반장치로 급속혼합 반응시킨후 응집형성조에서 교반장치에 의하여 완속교반되면서 응집이 크게 되어 화학응집침전조에서 고액분리가 일어나 상징액은 소독후 방류되고 슬러지에서 슬러지농축조로 보내어져 탈수처리된 특징이 있다.

또한, 본 발명은 바실러스 종 혼합균 하.폐수처리장치에 있어서, 바실러스 종 혼합균의 배양 및 증식을 위하여 산화칼슘 25∼38%, 규산 25∼35%, 황산마그네슘 7∼15%, 산화알미늄 7∼15%, 산화마그네슘 5∼9%, 황산망간 1-5%, 산화티타니움1∼3%, 산화철 0.1∼1.0%, 유황 0.1∼1.0%, 아산화망간 0.1∼1.0%, 삼산화인 0.01∼0.05%, 기타물질 1∼5%의 조성으로 된 미생물활성제를 BOD 1kg당 0.02kg∼0.06kg을 물에 용해하여 정량적으로 투여하도록 한 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수에 바실러스 종 중에서 그룹 I 에 속하는 바실러스 안스라시스(B.antharcis), 바실러스렌투스(B.lentus), 바실러스 리체니포미스(B.licheniformis), 바실러스 메가터리움(B.megaterium), 바실러스 퍼미러스(B.pumilus), 바실러스 서브티리스 (B.subtilis), 바실러스 더링지엔시스(B.thuringiensis)와 그룹Ⅱ에 속하는 바실러스 알베이(B.alvei),바실러스아조토픽산스(B.azotofixans),바실러스매세란스 (B.macerans),바실러스포리믹사(B.polymyxa), 바실러스 파필리에(B.popilliae)와 그룹Ⅲ에 속하는 바실러스 코아글란스(B.coagulans),바실러스 스테아로더모필러스(B.stearothermophilus)와 그룹Ⅳ에 속하는 바실러스파스퇴리(B.pasteurii), 바실러스스패리커스(B.sphaericus)와 미확인 그룹의 바실러스 패스티디오서스(B.fastidiosus) 등의 혼합균체를 배양증식시켜 처리하는 방법으로서, 상기 바실러스 종 혼합균들이 폐수속에서 잘 증식할 수 있는 환경을 조성하여 줌으로서 폐수속에 함유되어 있는 각종 유기물, 질소 및 인 등의 오염물질과 악취물질을 동시에 제거한다.

본 발명의 주요 내용을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 가장 중요한 공정은 호기성 반응조(9)에서 이루어진다.

그 첫째, 호기성 반응제1조(10)에서는 이동성 간균인 바실러스 종 혼합균이 잘 살수 있는 환경을 조성해 주어야 한다. 호기성 반응제1조(10)에서 주입 공기량을 조절하여 용존산소(DO)를 0.5㎎/ℓ정도로 유지하여 주면 산화환원전위(ORP)는 200∼250mV가 되며, 바실러스 종 혼합균이 알칼리성 물질을 섭취하여 수소이온농도(PH)는 6.0∼6.9로 조정된다.

혼합부유고형물(MLSS)농도는 6,000∼8000 ㎎/ℓ로 유지해야 되므로 침전조(17)에서의 슬러지반송(19)으로서 조절하면 바실러스 종 혼합균의 생활환경이 좋아져 혼합균체의 농도가 10⁷∼10¹¹개/㎖로 되며, 이와같은 균체의 높은 농도는 영양염류 및 유기물에 대한 요구량을 더욱 크게 한다. 즉, 세포구성물질을 C₅₀H₈₇O₂₃N₁₂P 라고 가정할때 1kg의 세포를 합성하는데 0.12kg의 질소와 0.025kg의 인이 필요로 하기 때문이다.

바실러스 종 혼합균들은 탄소원 및 에너지원으로서 주로 유기물을 분해하여 이용하며, 일부 바실러스종(예:바실러스 리체니포미스, 바실러스 패스티디오스, 바실러스 파스퇴리등)은 요소, 요산, 퓨린 및 암모늄염 등을 분해하여 질소원 및 에너지원으로 이용하여 성장하며, 생물학적 인의 섭취는 용존산소(DO)가 0.1㎎/ℓ에서 고분자인(poly-p)합성이 시작되며 용존산소(DO)가 0.5㎎/ℓ일때 인 섭취가 최대로 되어 폐수중의 유기물, 질소 및 인이 효과적으로 제거된다. 바실러스 종 혼합균체들의 세포 구성물질은 탄소 50%, 산소 20%, 질소 14%, 인 3%를 차지하고 있다.

또한 바실러스 종 혼합균들은 대수성장을 하면서 카탈라제(catalase)와 수퍼옥사이드 디스부타제(speroxide dismutase) 등의 강력한 가수분해 효소 등을 분비하여 분해가 어려운 다당류, 핵산, 단백질 및 지질등을 분해 가능하게 하여 전자 공여체로서 사용하게 하며 이들 효소는 유독한 산소 유도체를 파괴하는 역할도 한다. 그리고 용존산소(DO)가 1.0㎎/ℓ이상으로 되면 폐수속에 함유된 질소는 질산화가 일어나면서 질소 1kg당 4.457kg의 용존산소를 소비하게 되어 엄청난 동력비 부담을 초래하게 된다.

그러나 본 발명에서는 호기성반응조(9)의 용존산소(DO)를 0.5㎎/ℓ로 유지하기 때문에 질산화 미생물과 종속영양미생물 사이의 경쟁에서 질산화 미생물이 타격을 받음으로서 질산화가 전혀 일어나지 않을뿐만 아니라 유화수소(H₂S), 아민기, 암모늄염 및 암모니아성 질소 등이 그대로 섭취되어 세포의 구성물질로 전환된다.

반응조(9)내로 표 1과 같은 미생물활성제를 유입 생물화학적산소요구량(BOD) 1kg당 하루에 0.02kg∼0.06kg을 물에 용해하여 투여함으로써 바실러즈 종 혼합균들의 사상체화(filament)의 성장과 포자화를 유도시킨다. 여기서, 주입 미생물활성제에 대한 성상은 표 1에 나타나 있으며, 그중 규산은 사상체성장과 포자형성 촉진에 관여하며, 마그네슘은 리보솜, 세포막, 핵산 등의 구조를 안정화시키며 여러가지 효소, 특히 인산전이 효소의 활성에도 필요하며, 망간은 많은 효소의 활성제로 작용하며 생물에서 유독한 산소유도체를 해독하는데 중요한 역할을 갖는 불균등화 효소(슈퍼옥사이드 디스무타제)의 한 종류에도 망간이 다량 함유되어 있다.

[표 1]

미생물활성제의 성분

여기서 적용온도범위는 15∼45 ℃이나 최적온도범위는 25∼35 ℃이다. SV는 60∼80% 사이이며 SV1는 100정도가 적당하다. 호기성 반응조(9)내의 미생물상은 헝크러진 사상체를 형성하고 있는 바실러스 종 혼합균과 반송되어온 포자, 그리고 먹이사슬에 의하여 나타나는 원생동물(버티셀라(Vortilcella),에피스티리스 (Epistylis),오페큐라리아(Opercularia),카세시윰(Carchesium),쥬타니움(Zoothanium),포도피리야(Podophrya)등과 후생동물(로라리아(Rotaria),레파델라(Lep adella), 코루레라(Colurella),레케인(Leconl),채토노토스(Chaetonous),디프로개스터(Diprgaster)등)이 공존하게 된다.

둘째, 호기성 반응제2조(11)에서는 바실러스 종 혼합균이 포자화되는 예비단계로 급격한 유기물, 질소 및 인의 부족상태하에서 사상체화한 바실러스 종 혼합균이 생존수단으로서 일직선의 막대모양의 세포들은 악조건하에서 강한 저항성을 가진 세포1개당 1개의 포자를 형성하기 시작하나, 공기중에 노출되면 포자형성이 늦어지므로 주입공기량을 급속히 줄여 용존산소가 0.1㎎/ℓ이하로 되도록 조절을 한다. 이렇게 유기물질 및 영양물질이 줄어들고 용존산소가 감소되어 생활환경이 나빠지면서 내생포자가 형성되기 시작하면 포자주변에 점착물질이 생성되어 포자가 서로 엉켜붙으면서 주변의 부유물질을 부착시켜 프록(floc)이 점점 커지고 비중이 늘어난다.

또한, 원생동물류는 응집되지 않은 분산된 균체를 섭취하고 후생동물류는 침전되지 않은 작은 미생물 덩어리를 섭취한다. 포자형성과정은 도 2에 나타내었다. 여기서, (a)는 영양세포:2개의 핵체(n)를 함유, (b)는 핵물질의 응집, (c)는 격막형성시작, (d)는 격막형성완료, (e)는 전포자주위에 새로운 벽이 생장, (f)는 포자피층의 합성,(g)는 포자각의 합성, (h)는 포자의 유리, W는 세포벽, m은 세포막, n은 핵, c는 피층, sc는 포자각이다.

이 상태에서 특기할 만한 사항은 포자가 형성된 후 정체기에 들어갔을 때 박시트라신(bacitracin),포리마이신(polymyxin).티로시딘(tyrocidin),그라미시딘(granicidin), 서라우딘(ciraulin) 등의 항생물질을 다량 방출함으로서 대장균 및 일반세균 등을 용균.사멸시켜 처리수에 대한 소독효과도 있다. 특히 바실러스 더링지엔시스(B.thuringiensis)는 포자형성기간동안 독성을 띈 결정 단백질(Crystalinep rotein)을 생성하여 슬러지에서 곤충(파리.모기등)성장 및 발생을 방해하기도 한다. SV는 50∼60%정도가 된다.

셋째, 호기성 반응제3조(12)에서 바실러스 종 혼합균들은 주변 생활환경 악화로 인하여 거의 모든 균체의 영양세포는 포자를 형성하여 고액분리가 쉽게 일어날 수 있을정도의 상태로 바뀐다(내생포자형성능력은 영양증식중에서는 결코 일어나지 않는다). 그리고 침강을 방지하기 위하여 기계적으로 교반할 수 있는 호기성 반응제3조교반장치(15)를 설치하는 것이 바람직하다. 포자화되는 시간은 주변여건에 따라서 20분에서 몇시간에 걸쳐 진행된다. SV는 40∼50%정도가 된다.

이와같이 바실러스 종 혼합균은 처음에 사상체를 형성하고 대수성장을 하면 서 분열을 계속하다가 여건이 나빠지면 포자를 형성하고 다시 발아하여 사상체를 형성하는 과정을 되풀이함으로서 폐수처리가 이루어진다.

이러한 바실러스 종 혼합균의 생활환을 도 3에 나타내었다.

한편, 처리과정에서 유화수소, 각종 질소화합물이 섭취 제거되므로 악취가 발생하지 않아 별도의 탈취설비를 필요로 하지 않는다. 여기서 투입조(2) 및 전처리조시설(4)에서 악취를 줄이기 위하여 슬러지반송투입조(20)를 유입량(1)에 대하여 1-2%정도를 유입시키는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 대한 기구(mechanism)를 나타내었다.

본 발명의 실시예를 도 1을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저,수거차량이나 관로를 통해 투입조(2)에 투입된 분뇨(또는 정화조 슬러지), 축산폐수, 침출수 및 유기산업폐수인 원수(1)는 전처리시설(4)를 거쳐 저류조(6)에 유입된다. 저류조(6)에서는 일정시간 체류하면서 공기주입에 의하여 혼합됨으로써 수질이 균일하게 되며 원수의 부패 및 침전을 방지해준다. 저류조(6)에서 일정량의 폐수가 호기성반응조(9)의 호기성반응제1조(10)실로 유입되어 폐수중의 유기물이 고농도로 배양된 바실러스 종 혼합균들과 접촉하면서 신진대사에 의하여 섭취 및 산화분해가 일어나면서 사상체가 대수성장을 한다.

호기성 반응제1조(10)에 소량의 미생물활성제를 투입하고 용존산소(DO)를 0.5㎎/ℓ, 혼합부유고형물(MLSS)를 6,000∼8,000㎎/ℓ,수소이온농도(PH)는 6.0∼6.8 온도는 20∼35 ℃를 유지시키면서 바실러스 종 혼합균들을 최적 성장상태를 유지하여주면 호기성 반응제2조(11)에서는 유기물 및 영양염류가 호기성 반응제1조(10)에서 대부분이 제거되어 빈영양상태가 됨과 더불어 인위적으로 용존산소를 최소화시킴으로서 바실러스 종 혼합균의 생활환경을 최악의 상태로 만들어 주면 균체는 생존을 위하여 포자를 형성할 준비를 하면서 일부는 포자화 단계로 들어간다.

그런후 반응제3조(12)에서는 공기주입을 완전히 중단하고 기계적 교반장치(15)에 의하여 침강을 방지시키면서 바실러스 종 혼합균의 생화환경을 최악의 상태로 만들어 바실러스 종 혼합균들을 가능한 모두를 포자화시킨다.

포자화된 폭기액은 다음 공정인 침전지(17)로 유입되어 침강분리가 이루어지는데, 포자화되면서 분비한 점착물질에 의하여 포자간에 서로 엉켜붙고 주변의 부유물질이 흡착되어 커다란 프록을 형성하기 때문에 침강분리가 뚜렷하게 잘 진행된다. 여기서 침전된 슬러지는 호기성 반응제1조(19)로 균체의 농도를 일정하게 유지시키기 위하여 슬러지반송(19)을 가변적으로 보낸다.

한편, 유입량의 약1-2%의 슬러지 반송(20)을 저류조(2), 전처리시설(4), 및 저류조(6)에서의 악취를 감소시키는데 효과적이다.

나머지 잉여슬러지(21)는 슬러지저류조(38)로 보낸다. 침강분리에 의하여 분리된 상층수인 침전조유출수(22)는 약품혼화조(23)로 유입되어 응집제와 중화제와 함께 급속교반이 이루어지는데 이때 약품혼화조 교반장치(24)는 120∼180rpm정도의 속도로 유입수와 약품을 급속 혼합.반응시킨후 응집형성조(25)로 유입시켜 응집보조제와 서서히 혼합시킴으로서 응집물을 크게 형성시키는데, 이때의 응집형성조 교반장치(26)은 30∼60rpm정도의 가변적으로 속도를 조정하여 프록형성이 크게 이루어지게 한후 응집형성조 유출수(27)는 화학약품 응집침전조(28)로 유입시켜 침강분리가 이루어지고 침강된 슬러지(30)는 슬러지농축조(34)로 보내어진후 농축된 농축슬러지(37)는 슬러지저류조(38)로 보내며 슬러지농축조분리액(36)은 호기성 반응제1조(10)로 보낸다. 여기서는 아직도 소량 함유되어 있는 인을 완전히 제거하며 색도도 많이 제거하는데 운전 부주의나 상태가 나빠졌을 때 비상수단으로서 부유물질을 제거시키기 위한 시설이다.

약품응집침전조(28)에서의 침강분리된 상층수(31)는 소독조인 방류조(32)로 보내어져 필요에 따라 소독을 한후(생략을 할 경우도 있음)방류(33)를 하게 된다.또한 폐기될 슬러지는 슬러지 저류조(38)에 모아진후 탈수기(40)에 폴리머(경우에 따라서는 생략할 수도 있음)와 혼합된 슬러지를 주입시켜 슬러지탈수케익(42)상태로 되는데, 이는 소각 또는 매립,퇴비화에 사용되며 탈수여액(41)은 호기성반응제1조(10)로 보내어진다.

특히, 전술한 과정에서 발생된 슬러지 케익을 퇴비화시켜 사용할 경우 바실러스 종 혼합균은 원래토양 미생물이기 때문에 토양중에 존재하면서 식물에 필요한영양분을 공급하는 역할을 하게 되며, 항생물질을 함유하고 있으므로 부패를 방지하고, 독성을 띈 결정단백질을 함유하고 있기 때문에 해충류가 제거되는데, 이때 결정단백질은 무척추 동물에만 유효하다.

이상에서 설명한 본 발명의 공정과 기존처리공정 비교를 표2에 나타내었다.

[표 2]

신공정과 기존공정과의 비교

<실시예 1>

도 1의 공정도를 이용하여 1일 5kℓ의 분뇨를 처리하는 모형실험을 예를 든다.

투입되는 분뇨의 성상은 표 3과 같다.

[표 3]

유입분뇨의 성상 단위 : ㎖/ℓ

표 4의 분뇨를 저류조에서 일정량씩 호기성반응조에 유입시켜 처리한 후 최종적으로 화학약품응집침전처리 공정을 거쳐 방류시킨다. 1,2차 처리공정에서 호기성 반응의 운전조건은 표4에 화학응집침전의 운전조건은 표5에 나타내었다.

[표 4]

호기성반응의 운전조건

[표 5]

화학응집침전의 운전조건

실시예에서 사용된 호기성반응조는 3개의 조로 나뉘어져 있으며 각조의 혼합부고형물(MLSS)을 6,000-8,000㎎/ℓ로 유지시키기 위하여 침전조로부터 슬러지를 반송하였다. 또한 침전조로부터 0.1㎥/일을 저류조로 보내어 초기단계에서 악취를 줄였으며 바실러스 종 혼합균의 활성을 촉진시키기 위하여 표 1에서의 미생물활성제를 30g/일정도 투여하였다.

호기성반응조에서는 바실러스 균체가 사상체화하여 대수성장을 하였으며 반응제2조 및 반응제3조에서는 사상체가 절단되면서 포자가 형성된 후 침전조로 유입되어 침강된 슬러지 일부는 반응제1조 및 저류조로 반송되고 나머지 잉여슬러지는 탈수처리 하였다. 상층수는 약품혼화조로 유입되어 고분자응집제와 완속교반시키면 프록이 커진다. 응집이 형성된 유출수는 응집침전조에서 고액분리되고 분리된 슬러지는 탈수처리되고 상층수는 소독조를 거쳐 방류된다.

표6은 각 공정에서의 처리효율을 나타내고 있다.

[표 6]

각 공정별 처리수의 성상 단위 : ㎖/ℓ

표 6에 나타난 바와 같이 유입된 원수는 전처리시설에서 찌꺼기와 함게 불용성 유기물이 일부 제거된후 대부분의 유기물 및 질소, 인성분 호기성반응조에서 제거된다. 제거효율은 BOD 99.8%, COD 99.7%, SS 99.9%, T-N 99.5%, T-P 99.7%의 높은 수치를 나타내었다. 또한, 기존 공정에서와 같이 활성슬러지공정의 운전을 조절하기 위하여 20배정도의 희석수가 소요되는등 막대한 시설비가 투자되어야 했으나 본 공정에서는 활성슬러지 공정이 필요없고, 희석수 역시 없어도 기대이상으로 질소 및 인을 제거할 수가 있다. 다만 인의 제거율이 야간 미비하여 화학응집침전시설을 설치하므로서 고도처리까지 된다. 기존공정에서는 질소 및 인의 제거는 기대할 수 없을뿐더러 기존공정에 고도처리시설을 추가하려면 막대한 시설투자를 해야한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 특히, 본 발명은 기존처리방법에 비하여 유기물 처리효율이 월등함과 동시에 별도의 질소 및 인을 처리하기 위한 고도처리시설을 추가하지 않고도 질소 및 인의 제거가 가능하므로 시설비가 저렴하며, 운전 또한 단순하고 안정적으로 할수 있어 유지비가 훨씬 적게 들고, 본 처리과정에서 발생하는 슬러지는 부기가 적고 퇴비로도 활용할수 있는 이점이 있다.

Claims

투입조와 저류조, 호기성반응조 및 침전조, 약품혼화조, 약품형성조 및 응집침전조 등을 포함하는 호기성반응공정-약품응집침전공정을 이용하여 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수를 처리함에 있어서, 산화칼슘 25~38%, 규산 25~35%, 황산마그네슘 7~15%, 산화알미늄 7~15%, 산화마그네슘 5~9%, 황산망간 1~5%, 산화티타니움 1~3%, 산화철 0.1~1.0%, 유황 0.1~1.0%, 이산화망간 0.1~1.0%, 삼산화인 0.01~0.05%, 기타물질 1~5%의 조성으로 된 미생물활성제를 BOD 1kg당 0.02kg~0.06kg을 물에 용해하여 정량화 한 바실러스 종 혼합균을 호기성반응조에 투여하되, 상기 호기성반응조로 침전조에서의 반송슬러지를 가변적으로 보내어 반응제1조의 혼합부유고형물을 6,000㎎/ℓ∼8,000㎎/ℓ로 유지하게 하고 슬러지 반송은 유입수의 50∼100%정도 반송하는 한편, 상기 호기성반응조는 3실로 나뉘어 제1조는 용존산소 0.5㎎/ℓ, 제2조는 용존산소0.1㎎/ℓ, 제3지는 공기를 전혀 주입하지 않고 침전을 방지하기 위하여 기계적교반을 하면서 용존산소가 0㎎/ℓ가 되도록 하여 바실러스 종 혼합균이 사상체-포자화-발아-사상체의 과정을 반복하면서 질소 및 인이 다량 함유된 유기성 폐수를 처리하고, 상기 침전조 유출수를 약품혼화조에서 교반장치로 급속혼합 반응시킨 후 응집형성조에서 교반장치에 의하여 완속교반되면서 응집이 크게 되어 잔여 인 및 색도 제거를 하는 화학응집침전조에서 고액분리가 일어나 상징액은 소독후 방류되고 슬러지에서 슬러지농축조로 보내어져 탈수처리됨을 특징으로 한 분뇨, 축산폐수, 침출수 및 유기성산업폐수의 호기성 반응처리방법.
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