KR100393030B1 - 수처리 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

축산분뇨처리, 일반생활잡배수, 공장배수처리 등 부패조를 설치하여 혐기처리를 하는 경우에 있어서 그 효율을 현저하게 높이기 위한 방법으로, (a) 수처리 대상물에서 고체와 액체를 분리하는 단계와; (b) 분리된 액상오염물과, 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아를 부패조에 함께 투입시켜서 오염물의 흐름 경로에 저항을 부여하고 동시에 이들 박테리아의 분포면적을 증가시키면서 오염물을 분해처리하는 분해단계와; (c) 상기 (b)단계에서 분해된 오염물이 폭기조를 경유하도록 함과 동시에 폭기조에 산소나 오존을 인위적으로 불어넣어 호기성 박테리아의 활성환경을 촉진하는 폭기단계와; (d) 상기 (c)단계를 경유한 오염물을 접촉폭기조내에 투입시켜 혐기성 박테리아와 통기성 박테리아의 유실을 방지하고, 필요조건에 따라 활동과 휴면상태를 반복하도록 하면서 호기성 박테리아와 유기물 분해 협조하여서 완전 산화 분해처리하는 접촉폭기단계 및; (e) 상기 (d)단계에서 배출되는 정화물을 유량조정조에 투입시켜 유효 미생물을 남겨두기 위해 수소이온 (pH) 농도를 조절하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

수처리 방법 및 그 시스템{WASTE WATER TREATING METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 축산분뇨처리, 일반생활잡배수, 공장배수처리 등 부패조를 설치하여 혐기처리를 하는 경우에 있어서 그 효율을 현저하게 높이기 위한 수처리 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

현재 환경문제에 대한 연구 및 개발이 산업발달에 따라 초미의 관심사로 대두되고 있다. 자연을 무시 경시하고 너무 경제 효율만을 추구해온 결과가 현재의 환경문제를 낳는 주원인이다. 자연을 무시한 독립적 이론의 방법이나 기술이 아닌자연의 이치에 가장 가까이 하는 융합적인 기술이 아니면 안된다는 것을 인식해야 한다.

예를 들어, 축산배수처리 분야를 볼 경우 그 기술과 방법을 가진 축산경영자, 각 농가의 규모에 관계치않고 부담없이 대응할 수 있는자, 즉 각 농가의 축산경영에도 시야를 넓게 가진자가 아니면 안된다.

환경, 경제효율, 이러한 것들에 관한, 또 파생되는 모든 것에 높은 차원에서 만족시킬 수 있는 것이어야 한다.

종래는 단순히 매립 또는 해양투기로 인해 토양과 해양을 오염시킬 수밖에 없었다.

종래에는 부패조에 특별한 구조는 설치하지 않고 유입한 원수가 임의로 설정되어진 체류시간 후 배출된 범위안에서의 규모로 단순한 상자형 또는 원통형이었다. 이것은 부패조안의 배출부를 향하는 상부와 하부의 수류가 단순화되어 혐기성 박테리아에 접촉할 유기물이 없는 경우도 있어 폐수처리에 비효율적이었다.

본 발명은 부패조안에서 혐기성 박테리아의 산화분해를 효율적으로 행하고 산화처리속도를 높이며, 그 결과 부패조내에 녹아있는 산소상태를 변화시키지 않을 정도의 수류가 발생하므로 무엇보다도 한층 더 산화분해 처리가 향상되도록 한 수처리 방법 및 그 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

분뇨, 공장폐수, 생활잡배수를 정화 처리하기 위한 방법으로서,

(a) 수처리 대상물에서 고체와 액체를 분리하는 단계와;

(b) 분리된 액상오염물과, 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아를 부패조에 함께 투입시켜서 오염물의 흐름 경로에 저항을 부여하고 동시에 이들 박테리아의 분포면적을 증가시키면서 오염물을 분해처리하는 분해단계와;

(c) 상기 (b)단계에서 분해된 오염물이 폭기조를 경유하도록 함과 동시에 폭기조에 산소나 오존을 인위적으로 불어넣어 호기성 박테리아의 활성환경을 촉진하는 폭기단계와;

(d) 상기 (c)단계를 경유한 오염물을 접촉폭기조내에 투입시켜 혐기성 박테리아와 통기성 박테리아의 유실을 방지하고, 필요조건에 따라 활동과 휴면상태를 반복하도록 하면서 호기성 박테리아와 유기물 분해 협조하여서 완전 산화 분해처리하는 접촉폭기단계 및;

(e) 상기 (d)단계에서 배출되는 정화물을 유량조정조에 투입시켜 유효 미생물을 남겨두기 위해 수소이온(pH)농도를 조절하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정도.

도 2a,2b는 본 발명의 실시예에 적용되는 부패조내에 설치된 저항부재의 설치상태도로서 개략적인 정면도 및 평면도.

도 3a,3b는 본 발명의 실시예에 적용되는 부패조내에 설치된 다른 저항부재의 설치상태도로서 개략적인 정면도 및 평면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 접촉포기조내의 미생물집부재의 사용상태도.

본 발명은 축산에서 나온 분뇨, 일반생활 잡배수, 공장배수처리를 정화 처리하기 위한 방법으로서, 처리물에서 고액을 분리하는 단계를 거친다.

이때 고액분리는 진동스크린 기계 등의 일반적인 것이면 족하다.

다음 상기에서 분리된 오염물(유기물, 각종 폐수)과, 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아를 부패조에 함께 투입시켜서 오염물의 흐름 경로에저항을 부여하고 동시에 이들 박테리아의 분포면적을 증가시키면서 오염물을 분해처리하는 단계를 갖는다.

오염물의 흐름에 저항을 주기 위해 저항부재가 부패조에 설치되는 데, 이때 사용되는 저항부재는 비금속이 아니면 가능하고, 그 형태나 모양에 있어서도 다양한 형태를 가질 수 있다. 왜냐하면 상기 박테리아들의 접촉면적 증대 및 흐름 저항을 유도할 수 있는 것이면 족하기 때문이다.

더욱이 본 발명은 상기 박테리아들의 배양 조건을 향상시키기 위해 미생물 배양활성재가 투입된다. 상기 미생물 배양활성재는 분뇨와 암모니아 성분을 함유한 볏짚 그리고 탄소재가 함유 반죽되고 산(acid)을 포함시켜서 제조된다.

이렇게 되면 상기 박테리아들은 충분한 배양 활성으로 인해 오염물의 분해를 더욱 촉진시키게 된다.

다음 상기 오염물 분해단계에서 분해된 오염물이 폭기조를 경유하도록 함과 동시에 폭기조에 산소나 오존을 인위적으로 불어넣어 호기성 박테리아의 활성환경을 촉진하는 폭기단계를 거친다.

이 폭기단계에서는 혐기성 박테리아와 통기성 박테리아는 일부 사상되거나 휴면상태에 있게 되고 유기물 분해 능력이 배가되게 된다.

상기 폭기단계를 경유한 유기물을 접촉폭기조내에 투입시켜 혐기성 박테리아와 통기성 박테리아의 유실을 방지하고, 필요조건에 따라 활동과 휴면상태를 반복하도록 하면서 호기성 박테리아와 협조하여서 오염물을 완전 산화 분해처리하는 접촉폭기단계를 거치게 된다.

이때 상기 박테리아들의 활동과 휴면상태를 보장하기 위해 접촉폭기조내에 미생물집부재가 적당량 투입된다.

상기 미생물집부재는 유기물질 분자의 잘개 부서짐을 유도하고 동시에 거주할 수 있는 3차원적인 형상을 갖고 있으며 바람직하게는 유기물의 접촉면적을 증가시키고 유기물의 충돌방향을 갖는 요철 부분을 갖음이 좋다.

상기 접촉폭기조를 통과한 분해 액상물은 유량조정조를 거쳐 방류조에 보내진다.

이때 유량조정조에는 유효 미생물을 남겨두기 위해 수소이온(pH)농도를 조절하는 단계를 갖는다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명을 실시예인 분뇨처리를 통해 상술한다.

<실시예>

각 축사에서 배출되는 분뇨나 세정수는 각각 도입관을 이용하여 먼저 고액을 분리한다. 이때 고액분리는 진동스크린 기계를 사용하였으나 그 이외의 다른 일반장치를 사용하여도 좋다. 고체 분리시에 넘치는 고형물은 비료로 처리하고 하부측 액상물(유기물)은 별도로 설치된 부패조(5)로 흐르도록 도 2a,3a와 같이 유도한다.

상기 부패조(5)는 액상물의 유입량과 체류시간을 고려하여 그 크기를 결정하고, 부패조내에 도 2a,2b와 같이 저항부재로서 플라스틱류인 원형단면인 돌출물 (11)이나 도 3a,3b와 같이 사각뿔 형태의 돌출물(12)을 사용하였다.

이때 돌출물(11,12)의 분포 배치는 액상물의 흐름이 직선방향이 되지 않고그 방향이 수회 변경되도록 설치한다.

본 발명은 저항부재인 돌출물(11,12)의 형태가 도시된 형상이나 모양에 한정되는 것은 아니며 그믈망, 밧줄 등을 사용할 수도 있고, 그 재질에 있어서도 플라스틱류에 한정되지는 않는다.

또, 부패조내에는, 미생물의 배양활성을 위해서 볏짚을 3∼5중량%의 암모니아수에 수시간 담가 건조시킨 후, 분뇨와 상기 볏짚을 10대3의 비율로 혼합 반죽하고, 이 반죽물에 대하여 2∼6중량%의 탄소재를 섞어 재반죽 한 후 사과산 또는 식초 등의 자연산을 상기 반죽물에 대해 10∼12중량%를 첨가하여서 제조된 미생물배양활성재(도시안됨)가 다량 투입되어 있다.

이것은 상기 박테리아들의 에네르기의 모체인 탄소를 중심으로 한 자재로 C/N(탄소/산소)비율로 조절한다. 또 일부는 유화균의 발생을 억제하는 자재도 혼입될 수 있다.

따라서 부패조로 유입된 세정수를 포함한 유기물은 일방 입구에서 타방 출구로 흘러가면서 저항부재(11,12)에 접촉하고 그 흐름이 변경된다. 이때 부패조내에는 호기성 박테리아, 혐기성 박테리아 및 통기성 박테리아가 투입 함유되어 있고 이들 박테리아가 미생물배양활성재를 활용하여 배양되고 그 객체수가 적절히 조절되면서 유기물의 분해가 이루어지게 되고 많은 량의 배수를 처리하게 된다.

상기 부패조의 출구로 배출되는 유기물은 대략 95%정도로 분해된 상태가 되어 폭기조로 투입된다.

폭기조에서는 공기가 인위적으로 외부로부터 함입됨으로서 에어레이션이 일어나고 호기성 박테리아의 활성이 더욱 촉진되고, 이때 유기물은 97.5% 정도 분해된다.

폭기조를 경유한 유기물은 계속해서 접촉포기조로 유입된다. 이때 접촉폭기조내에는 도 4에 도시된 바와 같이 미생물집 부재(30)가 다량 투입되어 있다.

따라서 미생물 부재내에서는 상기 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아가 거주하는 장소로 활용되면서 조건에 따라 휴면 및 활동을 보장받으면서 잔류 유기물을 완전 분해시키게 된다.

즉, 유기물내의 산소 농도에 따라 휴면상태에서 혐기성 및 통기성 박테리아가 활성화하기 시작해 유기물을 산화분해한다.

다음 유량조정조로 투입된 액상물은 유효 미생물을 남겨두기 위해 수소이온 (pH) 농도를 조절받는다.

즉, 수소이온농도 조절로 산성과 알카리성이 결정되어 최적의 유효미생물이 존재되는 것이다.

이와 같이 하여 유량 조정조를 거친 액상물은 다시 방류조를 거쳐 그대로 재활용이 가능한 물로 변화되어 하천으로 그대로 방류하여도 좋고 가축에 필요한 물로 리사이클 할 수도 있다.

본 실시예에 의하면 부패조 유입 당시의 BOD(생물학적 산소요구량)수치가 50,000∼60,000이고 다음번의 폭기조로 옮길때는 1/10 이하로 4000 미만으로 낮아지는 것으로 확인되었다.

본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 상기 박테리아들의 종류에 따라 공장폐수, 생활잡배수 등을 처리할 수 있으며, 청구범위의 기술적 사상하에 다양한 형태의 실시예가 가능하고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 범주에 포함될 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 부패조에서 미생물들을 이용해 3차원적으로 유기물을 분해하고, 접촉폭기조에서 혐기성 박테리아 및 통기성 박테리아를 조건에 따라 자발적으로 활동 및 휴면상태를 반복하면서 계속적으로 유기물을 분해시키게 되어 최적의 수처리를 완료할 수 있다.

또한 부패조에서 유기물 분해시 유독 메탄가스 등이 일절 발생되지 않아 가축이 쉽게 병에 걸리지 않는 쾌적한 성장 환경이 만들어지게 되고 농가의 가축 투자비용을 줄일 수 있다.

또 분뇨의 해양투기 및 토양 매립이 없어지게 되어 자연환경을 획기적으로 향상시킬 수 있으며 그 비용을 줄여 축산농가에 경제성을 안겨준다.

Claims (9)

1. 분뇨, 공장폐수, 생활잡배수를 정화 처리하기 위한 방법으로서,

   (a) 수처리 대상물에서 고체와 액체를 분리하는 단계와;

   (b) 분리된 액상오염물과, 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아를 부패조에 함께 투입시켜서 오염물의 흐름 경로에 저항을 부여하고 동시에 이들 박테리아의 분포면적을 증가시키면서 오염물을 분해처리하는 분해단계와;

   (c) 상기 (b)단계에서 분해된 오염물이 폭기조를 경유하도록 함과 동시에 폭기조에 산소나 오존을 인위적으로 불어넣어 호기성 박테리아의 활성환경을 촉진하는 폭기단계와;

   (d) 상기 (c)단계를 경유한 오염물을 접촉폭기조내에 투입시켜 혐기성 박테리아와 통기성 박테리아의 유실을 방지하고, 필요조건에 따라 활동과 휴면상태를 반복하도록 하면서 호기성 박테리아와 유기물 분해 협조하여서 완전 산화 분해처리하는 접촉폭기단계 및;

   (e) 상기 (d)단계에서 배출되는 정화물을 유량조정조에 투입시켜 유효 미생물을 남겨두기 위해 수소이온(pH)농도를 조절하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 (b)와 (c)단계와의 사이에 상기 부패조로 배출되는 유기물을 액상비료로 활용하는 단계가 추가된 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 (b)단계의 부패조내에는 단일 또는 다수의 저항부재를 입설 분포시켜 유기물의 흐름에 저항을 일으키면서 접촉면적을 증대하고 동시에 상기 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아의 생활 접촉면적을 증가시켜 유기물 분해처리 능력이 배가되도록 한 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 (b)단계의 부패조내에는, 미생물의 배양활성을 위해서 볏짚을 3∼5중량 %의 암모니아수에 수시간 담가 건조시킨 후, 분뇨와 상기 볏짚을 10대3의 비율로 혼합 반죽하고, 이 반죽물에 대하여 2∼6중량%의 탄소재를 섞어 재반죽한 후 사과산 또는 식초 등의 자연산을 상기 반죽물에 대해 10∼12중량%를 첨가하여서 제조된 미생물배양활성재가 투입된 것을 특징으로 하는 수처리방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 (d)단계의 접촉폭기조내에, 상기 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아가 거주하는 장소로 활용되면서 조건에 따라 휴면 및 활동을 보장하는 다수의 미생물집부재를 추가로 투입한 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
6. 분뇨, 공장폐수, 생활잡배수를 정화 처리하기 위한 시스템으로서,

   (a) 오염물로부터 고액을 분리하는 수단과;

   (b) 상기 분리된 액상오염물을 일방에서 타방으로 흘러가도록 수용하고, 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아와 함께 오염물의 흐름 경로에 저항을 부여하고, 이들 박테리아의 분포면적을 증가시키기 위한 저항부재가 설치된 부패조와;

   (c) 상기 부패조에서 분해된 오염물을 경유시킴과 동시에 외부에서 투입된 산소나 오존으로 호기성 박테리아의 활성환경을 촉진하는 폭기조와;

   (d) 상기 폭기조를 경유한 오염물이 투입되고, 혐기성 박테리아와 통기성 박테리아의 유실을 방지하고, 필요조건에 따라 활동과 휴면상태를 반복하도록 부유하는 미생물집부재가 포함되어 호기성 박테리아와 오염물 분해 협조하여서 완전 산화 분해처리되는 접촉폭기조 및;

   (e) 상기 접촉폭기조에서 배출되는 정화물을 유량조정조에 투입시켜 유효 미생물을 남겨두기 위해 수소이온(pH)농도를 조절하는 수소이온농도조절수단을 포함한 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 부패조내에는 유기물의 흐름에 저항을 일으키면서 접촉면적을 증대하고 동시에 상기 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아의 생활 접촉면적을 증가시켜 유기물 분해처리 능력이 배가되도록 단일 또는 다수의 저항부재가 입설 분포된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 부패조내에는, 미생물의 배양활성을 위해서 볏짚을 3∼5중량%의 암모니아수에 수시간 담가 건조시킨 후, 분뇨와 상기 볏짚을 10대3의 비율로 혼합 반죽하고, 이 반죽물에 대하여 2∼6중량%의 탄소재를 섞어 재반죽한 후 사과산 또는 식초 등의 자연산을 상기 반죽물에 대해 10∼12중량%를 첨가하여서 제조된 미생물배양활성재가 투입된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 접촉폭기조내에, 상기 혐기성 박테리아, 호기성 박테리아, 통기성 박테리아가 거주하는 장소로 활용되면서 조건에 따라 휴면 및 활동을 보장하는 다수의 미생물집부재가 추가로 투입된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.