KR100422569B1 - 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BOD, COD, SS, LAS 등의 유기오염물을 실용수준으로 효과적인 제거가 가능하며, 고도의 수처리를 종합적으로 수행하는 수처리기술을 제공하는 것이다.

여과재로서는 다공성 기재가 가지는 세공의 공벽에, 적어도 미생물이 정주하는데 필요한 깊이범위에 대해, 목적 미생물에 대해 특이적인 자화성을 가지는 자화물을 부착시켜서 이루어지는 자화성 여과재를 사용하며, 이 자화성 여과재에 호기적 조건에서 처리대상수를 접촉시킨다. 이와 같이 자화성 여과재를 사용함으로써, 제거대상인 유기오염물에 대한 제거효율이 높은 특정 미생물을 선택적으로 이용할 수 있으며, 유기오염물의 효율적인 제거가 가능하게 된다. 또, 처리대상수가 분뇨를 포함하는 오염부하가 높은 오수인 경우에는 상기 자화성 여과재가 빠져 나오지 않을 정도의 개공사이즈의 통수공을 가지는 그물자루와 같은 수납체에, 상기 자화성 여과재를 나누어 수납시켜 사용한다. 이렇게 하면, 인접하는 자화성 여과재 사이의 공극이 증식된 미생물에 의해 폐색되는 일이 적어져, 유기오염물의 제거에 기능하는 자화성 여과재의 유효 표면적의 저하를 방지할 수 있다.

Description

수처리장치 {Water treatment apparatus}

본 발명은 하수나 공장배수, 혹은 분뇨를 포함하는 생활배수를 비롯한 오수의 고도한 정화처리를 수행하는데 적합한 수처리기술에 관한 것이다.

하수나 공장배수, 혹은 분뇨를 포함하는 생활배수와 같이 오염부하가 비교적 높은 오수에 대해 효율적인 수처리를 가능하게 하는 활성오니법에 의해 LAS (Liner Alkylbenzene Sulfonates; 합성세제의 주성분으로 사용되고 있는 계면활성제)를 오수로부터 효과적으로 제거할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다〔예컨대,「수질오탁연구」제5권 제1호 제19∼25페이지 및 동지 동권 제2호 제63∼72페이지의「활성오니에 의한 직쇄알킬벤젠술폰산나트륨(LAS)의 생분해에 관한 연구(I),(Ⅱ); 1982년」〕.

그러나 LAS나 농약 등의 합성 유기화합물의 환경에의 공급루트로서 큰 비중을 차지하는 것으로 생각되는 유역하천, 특히 생활잡배수나 농약 오염물이 유입되는 하천수의 처리에는, 거기에 있어서의 오염부하가 너무 적기도 하고 부하의 일변동이 크기 때문에 활성오니법의 적용은 곤란하다.

또한, 이와 같은 하천수의 처리를 의도한 수처리기술에 관해서도 이미 많은 예가 알려져 있지만, 이들 기존의 기술은, 예컨대 LAS의 제거에 있어서는 많은 효과를 기대할 수 없는 것이 실상이다.

또한, 거기에 사용될 수 있는 여과재의 틈새막힘이나 포화 등에 의한 처리성능의 저하라는 점에서도 고도한 정화처리의 안정적 지속성에 대한 문제를 남기고 있다.

게다가, 목탄이나 활성탄을 여과재로서 사용하는 LAS의 흡착 제거에 대해서도 많은 보고가 있지만, 목탄은 LAS의 제거를 효과적으로 수행할 수 있을 만큼의 흡착력을 가지고 있지 않으며, 한편 활성탄은 높은 흡착력을 가지지만 포화의 문제나 운전 비용의 문제를 안고 있다.

요컨대, LAS와 분뇨로 대표되는 유해한 유기오염물의 환경에의 주요 배출루트의 하나인 하천수의 처리에 대해서는, 실용적인 수준에서 효과적으로 그것을 제거할 수 있는 수단은 아직 적은 것이 현실이다.

이러한 종래기술을 배경으로 한 것이 본 발명으로, 본 발명의 목적은 BOD, COD, SS, LAS 등의 유기오염물을 실용적인 수준에서 효과적으로 제거하는 것이 가능하고, 고도한 수처리가 종합적으로 이루어지는 수처리기술을 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 수처리장치를 나타내는 단면도이며,

도 2는 도 1의 수처리장치의 평면도이며,

도 3은 도 2의 화살표 SA₃-SA₃에 따라 자른 단면도이며,

도 4는 탈질조의 단면도이며,

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 수처리장치에 있어서의 LAS에 대한 데이터를 나타내는 그래프이며,

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 수처리장치를 나타내는 단면도이며,

도 7은 도 6의 A-A 선을 따라 자른 단면도를 나타내며,

도 8은 도 6의 키토산목탄조에 적층 충전되는 키토산목탄이 든 그물자루의 외관 사시도이며,

도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 수처리장치의 단면도를 나타낸다.

[부호의 설명]

Ba 제1블록 Bb 제2블록

Bc 제3블록 Bd 제4블록

Be 제5 블록

1 침전조 6 예비처리조

7 탈질조 8 자화물층

9 흡착재층 10 제1키토산목탄조

12 제2키토산목탄조 13 폭기전용조

14 탈인조 15 마무리조

16 오니회수관 21 제1침전조

22 접촉폭기조 23 제2침전조

24 접촉여과재조 25 키토산목탄조

25a 그물자루 25b 키토산목탄

26 유공저판 27 접촉여과재조

28 목탄조 30 소독조

31 침전조 32 예비처리조

33 자화물층 34 흡착재층

35 접촉여과재조 36 키토산목탄조

37 폭기전용조 38 탈인조

39 마무리조

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수처리기술, 즉 후술하는 본 발명의 수처리장치, 수처리방법 및 자화성 여과재가 든 여과재자루는, 모두 하기와 같은 본원 발명자의 지견에 따라 안출된 것이다.

이미 본원 발명자들은, 미생물의 정착성이 뛰어나며, "여과재″로 사용함으로써 생물학적 수처리의 효율 향상을 기대할 수 있는 목탄제의 마이크로 해비탯(micro habitat)을 개발한 바 있다(일본국 특허출원 평성4년 제59177호). 또한, 수중의 질산형 질소를 탈질균에 의해 질소가스로 만들어 제거할 뿐인 종래 방법과는 달리, 피흡착성이 낮은 질산형 질소를 피흡착성이 높은 암모니아형 질소로변환하여 이 암모니아형 질소를 흡착재에 의해 흡착하여 제거하는 프로세스를 도입하는 방법으로, 병존하는 복수 종류의 생물학적 처리를 동시 진행적으로 이용할 수 있는 결과, 비교적 간단한 설비구조로 높은 탈질처리를 가능하게 하는 탈질방법도 앞서 개발한 바 있다(일본국 특허출원 평성4년 제296533호). 그렇지만, 이들 기술은 모두 신규한 기술로, 이들을 유효하게 활용하여 고도한 수처리를 종합적으로 행하는 수처리 시스템의 개발이 과제로 남아 있었다. 그래서, 본원발명자들은 우선 이들 기술의 활용 방안을 연구한 결과, 후술하는 본 발명의 수처리장치를 얻은 것이다.

그리고 이 수처리장치에 대해 우선 모델실험을 행하여 의도하는 처리수준을 충분히 달성할 수 있음을 확인하고, 다음에 실제 규모에 있어서의 성능의 확인을 위해, 시험장치를 실제의 하천에 설치하여 성능 데이터의 집적 등의 시험을 진행하였다.

이 시험에 있어서 상기와 같은 문제의식을 기초로 LAS에 대한 분석을 행한 바, 유입수중에서 약 0.4mg/ℓ이던 고농도의 LAS가 최종 방류수중에서는 0.04mg/ℓ정도까지 낮아져 있어, 극히 우량한 LAS제거능을 가진다는 것을 발견하였다.

그래서, 나아가 후술하는 수처리장치에 있어서의 각 층의 무엇이 LAS의 제거에 작용하고 있는가에 대한 분석을 진행시킨 바, 키토산목탄조가 가장 크게 작용하고 있다는 것을 알게 되었다. 또한 키토산목탄조가 LAS의 제거에 유효하게 작용하는 메카니즘에 관해서 해석하여, 다음과 같은 메카니즘을 추측해 내었다.

즉, 상기의 문헌에서도 볼 수 있는 바와 같이, 활성오니법에 있어서는 흡착과 미생물에 의한 생분해에 의해 LAS의 제거가 이루어지는데, 이 흡착과 생분해의 메카니즘이 키토산목탄조에서도 작용하고 있다. 그리고, 이 흡착과 생분해에 관하여, 키토산목탄이 세균의 정착성의 면에서 우수한 특성 외에, 그 세공에 부착되어 있는 키토산을 세균이 보조적인 영양원, 요컨대 "자화물(資化物)″로 이용할 수 있기 때문에, 코메타볼리즘작용(Co­Metabolism ; 다른 에너지원이나 균체합성물질로 이루어지는 영양원이 공존함으로써 LAS나 농약 같은 합성유기화합물의 생분해가 처음으로 가능하게 되기도 하고 촉진되기도 하는 현상)을 유효하게 활용할 수 있으며, 또한 영양원이 되는 유기오염물부하의 양적 변동이 있더라도 세균의 활동력이 안정적이라는 특성이 있다는 점, 키토산은 소수성이 높기 때문에 소수흡착에 의한 높은 흡착능을 기대할 수 있다는 점 및 키토산목탄조내를 폭기하여 충분한 산소의 공급과 동시에 처리대상수에 강제 대류상태를 발생시킴으로써, 키토산목탄에의 처리대상수의 효율적인 접촉을 도모할 수 있어, 흡착기회가 향상되어 있는 점 등이 더욱 상승적으로 작용함으로써, 효율적인 유기오염물의 제거가 이루어진다.

또한 오염성분의 제거에 실제로 작용하고 있는 미생물의 분석을 진행하여 온 바, 이하와 같은 사실도 분명하게 되었다. 우선, 키토산목탄에서는 고밀도로 세균의 정착이 관찰되었지만, 그 종류는 기본적으로 2종류 밖에 없어, 키토산목탄이 극히 특정적인 미생물의 선택정착기능을 가진다는 것이 분명해졌다. 요컨대, 키토산이라는 자화물의 종류와 미생물이 정주하기 위한 세공으로서 목탄이라는 기재가 가지는 세공의 사이즈라는 두 가지 조건부의 조합에 의해, 특정한 미생물을 선택적으로 정착시켜, 이 선택정착된 미생물에 의해 특정한 오염성분(예를 들면, LAS 등의유기오염물이나 BOD 등)을 효율적으로 처리할 수 있다는 것을 실제적으로 증명할 수 있었다. 또한 표준적인 동정법으로 동정하였더니, 이 2종류의 세균은, 모두 이미 알려져 있어 입수가 용이한 슈도모나스속의 세균으로, 하나는Pseudomonas fluorecens biover 5로 동정되었고, 다른 하나는Pseudomonas putida bioverA로 동정되었다.

본 발명은, 상기와 같은 지견에 기초하고 있으며, 목탄에 키토산을 부착시켜 형성한 키토산목탄으로 대표되는 자화성 여과재, 요컨대 다공성의 기재가 가지는 세공의 공벽(孔壁)에, 적어도 미생물이 정주하는데 필요한 깊이범위에 대해, 목적하는 미생물에 대해서 특이적인 자화성을 가지는 자화물을 부착시켜 이루어지는 자화성 여과재가 가지는 상기와 같은 특성을 유효하게 이용함으로써, 유기오탁(汚濁)의 효율적 제거를 수행하는 것이다. 보다 구체적으로는, 키토산목탄과 같은 자화성 여과재에 슈도모나스속의Pseudomonas fluorecens biover 5및Pseudomonas putida bioverA를 선택적으로 정착시켜, 이 2종류의 세균에 의해 LAS의 제거가 이루어지도록 한 예와 같이, 자화성 여과재에 선택적으로 정착시킨 특정 세균에 의해 특정한 오염성분의 생분해 제거가 높은 효율로 이루어질 수 있도록 하고 있다. 그리고 이를 위해 자화성 여과재에 대해 폭기를 부여하여 호기적 조건으로 하면서 처리대상수를 접촉시키도록 하며, 또한 자화성 여과재에의 접촉에 있어서 처리대상수에 강제 대류상태가 생기도록 하고 있다.

여기에 사용하는 자화성 여과재에 가하는 키토산과 같은 자화물의 기능은, 기재의 세공 공벽표면의 가시모양구조를 미생물에 악영향이 발생하지 않을 정도로덮는 것, 또 세공 공벽의 극성을 해소하는 것, 나아가 세공내에 정착하는 미생물의 보조 영양원을 형성하는 것 등에 있지만, 적어도 공벽표면의 가시모양구조를 묻히게 할 정도이면, 필요량을 충족시키는 것으로 간주할 수 있다.

자화물을 기재의 세공 공벽에 부착시키는 방법으로는, 여러 가지를 생각할 수 있지만, 예컨대 키토산의 경우라면, 가장 확실한 방법은 키토산용액에 기재를 일정시간 침지시키는 방법이다. 보다 간이한 방법으로는, 기재에 키토산용액을 산포 내지 분무하는 방법이 가능하며, 이 경우에는 세공의 심부까지의 균일한 부착이 반드시 이루어지지 않는 경우가 있을 수 있지만, 미생물의 정착에는 이것으로도 충분하다. 요컨대, 미생물이 "주거″할 수 있는 범위에 대해 키토산이 상기와 같이 부착하고 있으면, 필요한 조건을 만족하였다 할 수 있다.

본 발명에 있어서 기능하는 상기와 같은 메카니즘에 있어서는, "키토산가공한 목탄에 의한 자화성 여과재″가 바람직한 특성을 발휘한다. 이것은 경험적으로 알 수 있었던 사실이지만, 이 사실로부터 유도되는 원리에 근거하면, 목탄과 같은 다공성 구조를 가지는 소재, 예컨대 다공성의 광물, 또는 스폰지 모양의 소재 등에 키토산가공을 실시한 것을 기재로서 사용하여도 "키토산가공한 목탄에 의한 자화성 여과재″와 동일하게 작용한다고 생각할 수 있다.

또한, 기재에 부착시키는 자화물에 있어서도, 키토산으로 대표되는 다당류가 특히 바람직하지만, 그 외의 것도 상기 요건, 요컨대 특정한 미생물에 대해 특이성이 있을 것, 상기 코메타볼리즘작용 등을 위해 기능하는 보조적인 영양원으로서의 특성을 가질 것, 소수성이 있을 것 등의 요건을 만족시킬 수 있는 것이면 충분히이용 가능하다.

더구나 자화물의 종류에 의한 정착특이성 외에 다공성 기재에 있어서의 세공의 형상이나 사이즈도 정착특이성에 기여할 수 있기 때문에, 자화물의 종류와 기재의 종류의 조합을 적당히 선택함으로써, 미생물의 선택적 정착성을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 처리대상 오염물에 있어서 LAS 뿐만 아니라, LAS와 같은 합성유기화합물인 예컨대 농약성분이나 기타 유기오탁에 대해서도 이들을 효율적으로 분해하는 특정 미생물을 선택적으로 정착시킴으로써, 동일한 제거 메카니즘을 유효하게 발휘시킬 수 있는 것으로 생각된다.

그리고, 자화성 여과재는, 이 자화성 여과재가 빠져 나오지 않을 정도의 개구사이즈의 통수공(通水孔)을 가지는 수납체에 수납하여 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 분뇨를 포함하는 것과 같은 비교적 오염부하가 높은 처리대상수를 정화처리하는 경우, 쇄편상(碎片狀)의 자화성 여과재를 단지 적층하기만 하면, 증식한 미생물에 의해 자화성 여과재들 사이의 공극이 폐색되어 틈새막힘이 발생하고 말아, 이 폐색된 부분에 있어서 처리대상수를 자화성 여과재에 접촉시킬 수 없게 될 가능성이 있다. 즉, 유기오염물의 정화에 기여하는 자화성 여과재의 유효 표면적이 작아져 버리는 일이 있다. 그래서, 이 자화성 여과재를 넣는 수납체를 사용하면, 여과재자루들 사이에 개재하는 수납체에 의해 공극이 형성되고, 이 공극은 미생물이 증식하더라도 폐색될 수 없을 정도의 큰 공극으로 되기 때문에, 비교적 오염부하가 높은 오수를 고도처리하는 경우에 있어서도, 증식한 미생물에 의해 자화성 여과재의 유효 표면적이 줄어드는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 이 공극은 처리조내에 무수히 형성되는 것이기 때문에, 자화성 여과재를 단순히 적층한 예와 비교하여, 보다 많은 처리대상수를 자화성 여과재에 접촉시킬 수 있고, 처리효율의 저하를 가급적 억제할 수 있다. 또한, 자화성 여과재가 수납체에 수납되어 있을 수 있기 때문에, 이것을 폭기상태로 사용하여도, 수납체들의 상호 마찰에 그쳐, 수납체의 내부에서도 자화성 여과재의 움직임은 억제된다. 따라서, 처리조 전체로서 보면, 단순히 자화성 여과재를 그대로 충전하여 폭기를 부여하는 등의 다른 처리조와 비교하여, 자화성 여과재끼리의 마찰에 의한 마모를 줄일 수 있다.

상기 수납체로서는, 예컨대 다면체의 면과 면의 교선을 이은 것 같은 골격체를 형성함과 동시에, 다면체의 면 자체를 통수공으로 하거나, 혹은 면에 부분적으로 자화성 여과재가 빠져 나오지 않게 통수공을 형성시킨 것을 수납체로서 사용할 수 있지만, 코스트의 측면이나 취급의 용이성의 측면에서 뛰어난 그물자루를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 그물자루로서는, 섬유제나 합성수지제의 것을 사용할 수 있는데, 그 이용 형태를 생각하여 내식성이나 내마모성이 우수한 재질의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 수처리장치는, 키토산목탄과 같은 자화성 여과재의 특성 등에 근거한 상기 메카니즘으로 LAS 등의 유기오탁의 제거가 효과적으로 이루어질 수 있는 것이지만, 더하여 다음과 같은 특징도 있다. 즉, 일반적인 처리 후에 예컨대 활성탄 등을 사용하여 흡착만으로 LAS 등의 제거를 하는 다른 시스템과 비교하면, 생분해를 효과적으로 활용할 수 있기 때문에 포화의 문제가 적고 유지가 용이하다, 또한 BOD 성분 등의 처리와 병합하여 할 수 있기 때문에 시스템의 간략화를 꾀할 수있다. 게다가 저코스트화도 가능하다.

본 발명은 또, 이상과 같은 유기오탁의 효율적인 제거와 함께 BOD나 SS(부유고형물) 등에 대해서도 병합하여 고도의 처리를 수행할 수 있는 수처리장치로서, 부유 고형물 등의 제거용 여과재를 충전한 예비처리조, 세균의 자화물을 충전한 자화물층을 설치함과 동시에, 암모니아형 질소의 흡착이 가능한 흡착재를 충전한 흡착재층을 자화물층과 연속상태로 설치한 탈질조, 키토산목탄을 충전한 키토산목탄조, 인의 흡착이 가능한 흡착재를 충전한 탈인조 및 목탄을 충전한 마무리조를 구비하여 이루어지는 수처리장치를 제공한다.

이 수처리장치의 각 층에 있어서의 주요 처리기능은 다음과 같으며, 이들 주요 처리 이외에도 부수적으로 각기 충전되는 여과재 등의 종류에 따라 각종 처리기능이 혼재한다. 그리고, 이들 주요 처리기능과 각종 처리기능이 통합되어, 장치 전체로서 고도의 처리를 실현하고 있다.

예비처리조에 있어서는, 고액분리(固液分離)와 부유고형물(SS)의 제거와 함께 BOD성분(유기물)의 분해가 이루어진다.

탈질조에서는, 자화물층이 제공하는 고도의 혐기조건하에서 질산형 질소가 병존하는 3종류의 과정에 의해 암모니아형 질소 및 질소가스(N₂)로 변환되어 제거된다. 구체적으로는, 자화물의 수중에의 침지, 다시 이 자화물을 이용하여 일시적으로 번식하는 호기성 균에 의한 산소의 소비 등에 의해 자화물층에 고도의 혐기조건이 형성된다. 그리고 암모니아형 질소로의 변환은, 자화물층에서 이 혐기조건과 자화물을 이용하여 번식하는 질산환원능을 가지는 세균의 생물활동에 근거한 환원 및 자화물층에 있어서의 고도의 무산소 조건, 요컨대 높은 환원수준에 의한 순화학적인 환원에 의해 진행된다. 이들 환원 과정은 하기 식으로 나타낼 수 있다.

NO₃ ^-→ NO₂ ^-→ N₂0 → NH₄ ⁺

한편, 질소가스(N₂)로의 변환은, 마찬가지로 자화물층에서 그 혐기조건과 자화물을 이용하여 번식하는 탈질균에 의해 이루어지며, 하기 식으로 나타낼 수 있다.

NO₃ ^-+ 5H(수소공여체) → 0.5N₂+ 2H₂0 + OH^-

이상과 같이 하여, 자화물층에서 발생한 암모니아형의 질소는, 자화물층을 통과함으로써 용존산소량이 저하된 수류에 실려 흡착재층으로 이동함과 동시에 흡착재층의 흡착재에 재용해하지 않는 상태로 흡착된다. 한편, 질소가스는 대기중으로 방출된다.

키토산목탄조에서는, BOD성분의 분해 등과 함께 상기한 LAS 등의 합성유기화합물의 제거가 이루어진다. 탈인조에서는 흡착재에 의한 흡착으로 탈인이 이루어지며, 나아가 마무리조에서는, 탈색이나 탈취와 함께 최종적인 SS의 제거나 BOD 성분의 분해가 이루어진다.

상기와 같은 수처리장치에 있어서의 각 조의 배열순서에는 여러 가지의 조합이 가능하지만, 예컨대 상류측으로부터 하류측을 향하여, 예비처리조, 탈질조, 키토산목탄조, 폭기전용조, 탈인조, 마무리조의 순서로 배열하는 것이 각 처리의 관계상 바람직한 일례일 것이다.

또한 상기와 같은 수처리장치에 있어서의 탈인은, 비교적 다른 처리와의 상관성이 낮으며, 그 처리순서에 있어서의 자유도가 높기 때문에, 키토산목탄조와 탈인조의 순서를 바꾸어 넣거나, 탈인용 흡착재를 다른 처리조의 충전재와 겹쳐 설치하는 것이 가능하며, 이와 같이 탈인조를 다른 처리조와 일체화시키는 경우에는 특히 키토산목탄조와 일체화시키는 것이 구조적으로도 간이하고, 전체의 처리효율상으로도 바람직하다.

상기와 같은 수처리장치에 있어서는, 모든 처리조에 있어서 두 개씩 쌍으로 하고, 이 양 처리조에 대해 오니피트를 공통으로 설치하여, 한 쪽 처리조에 상방으로 유입시킨 처리대상수를 다른 쪽 처리조에 오니피트를 통해 하방으로 유입시키도록 하면, 양 처리조에 있어서 강제적인 하강류와 상승류를 발생시킬 수 있기 때문에 충전재에의 처리대상수의 접촉효율을 향상시킬 수 있어 더욱 바람직하다.

또한 이와 같이 하강류와 상승류를 생기게 하는 경우에는, 쌍을 이루는 두개의 처리조를 분할하는 칸막이판을 통상의 수위상태에 대하여 충분히 높이 돌출되게 형성하여, 처리조내의 충전물의 통수성이 저하하였을 때에, 상류측 처리조의 수위가 하류측 처리조의 수위보다 높게 되도록 하면 더욱 바람직하다. 즉, 상류측과 하류측의 수위차에 의해 하강류압 및 상승류압을 크게 할 수 있기 때문에, 충전물의표면이나 그 틈새에 괸 오니(생물막이나 부착물)에 의한 통수저항(通水低抗)에 대항할 수가 있으며, 그 결과 통수성의 저하를 방지할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예로서 3가지 형태의 수처리장치를 설명한다.

실시예 1의 수처리장치 (도 1 ∼ 도 5)

실시예 1의 수처리장치는, 평균 약 50㎥/day의 처리능력을 가지도록 설계된 예로, 도 1 ∼ 도 3에 도시한 바와 같이, 전체길이 약 11m, 폭 약 3.5m, 높이 약 2.2m의 직방체상의 콘크리트로 형성한 케이싱(casing)의 내부를 주칸막이벽(W)으로 거의 균등하게 제1 ∼ 제5의 5개의 블록(Ba ∼ Be)으로 분할, 이 각 블록(Ba ∼ Be)에 필요한 처리조를 설정한 구조로 되어 있다. 이 수처리장치는, 분뇨를 포함하지 않은 하천수나 늪 등과 같이 비교적 오염부하가 낮은 오수에 대해 고도처리를 행하는 시설로서 이용할 수 있는 것으로, BOD성분, SS, LAS, T-N(입자형 유기질소, 용존형 유기질소, 암모니아형 질소(NH₄-N), 아질산형 질소(NO₂-N), 질산형 질소(NO₃-N)의 형태로 존재하고 있는 모든 질소), T-P(입자형 유기인, 용존형 유기인, 인산형 인(PO₄-P)의 3가지 형태로 존재하고 있는 인)를 처리대상으로 하고 있다.

제1블록(Ba)은, 전체가 침전조(1)로 되어 있다. 이 침전조(1)는, 처리대상수로부터 비교적 좀 큰 부유물을 저류(貯留)시키거나, 무거운 모래나 진흙 등을 침전시켜 제거하기 위한 것으로, 상류측 끝에 유입용 정류통(2)을 가지며, 하류측 끝에유출용 정류통(3)을 가지는 것 이외에는 넓고 텅 비어 있다. 요컨대, 이 침전조(1)에 유입로(P)로부터 유입되어 오는 처리대상수는, 유입용 정류통(2)에 의해 하강류로 되어 침전조(1)의 바닥으로 향해 흘러 들어 처리조내를 완만하게 이동한 후, 유출용 정류통(3)의 유출구(3t)로부터 제2블록(Bb)으로 유출되어 간다. 그리고, 그 사이의 처리대상수의 침전조(1)에 있어서의 체류시간은 약 4시간 정도로, 오수중의 유기물은 이 체류중에 용존산소와 미생물 및 원생동물의 작용으로 분해되기도 하고 흡수되기도 하여 저분자화하며, 그 과정에서 유기계 질소와 인이 무기계의 질소(NH₄ ⁺(암모니아형 질소)), 인으로 변한다. 또, 대부분의 중금속은 황화물로서 침전된다.

제2블록(Bb)에는, 소정 깊이의 오니피트(Db)를 형성하도록 유공저판(有孔底板 4b)이 케이싱의 밑바닥보다 띄워져 설치되어 있으며, 이 유공저판 중앙에 세워진 칸막이판(5b)으로 분할되어 예비처리조(6)와 탈질조(7)가 형성되어 있다. 따라서, 양 처리조(6, 7)는 오니피트(Db)를 통해 연통하고 있어, 처리대상수는 예비처리조(6)내를 흘러 내린 뒤, 오니피트(Db)를 통해 탈질조(7)로 상승류가 되어 유입하게 된다.

예비처리조(6)에는, 플라스틱제의 다공성 여과재(도시되지 않았음)가 충전되어 있으며, 이 다공성 여과재에 의해 SS의 여과가 이루어짐과 동시에, 다공성 여과재에 정착한 미생물에 의해 BOD 성분의 분해 제거가 이루어진다.

탈질조(7)는, 처리대상수에 질산형태로 용존하고 있는 질소를 제거하기 위한것으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 자화물층(8)과 흡착재층(9)이 적층상태로 설치되어 있다.

자화물층(8)은 세균의 영양원이 됨과 동시에, 세균에 있어서 바람직한 주처(住處)를 제공할 수 있는 식물의 고사체(枯死體)를 알맞은 통수성을 얻을 수 있는 밀도로 충전하여 형성한 것이다. 구체적으로는, 예컨대 짚을 거적과 같은 구성으로하여 사용한 표피층(8s)의 사이에 오래된 다다미의 심이나 시든 가지, 또는 표고버섯을 기르기 위해 자른 나무 등을 적당한 크기로 부순 것을 코어층(8c)으로 충전하여 형성하였다. 이 자화물층(8)은, 상기한 바와 같이 처리대상수에 침지함으로써 고도로 혐기화하며, 이러한 혐기성 조건하에서는 상기 병존하는 3종류의 과정에 의해 질산형 질소가 암모니아형 질소 및 질소가스로의 변환을 일으켜, 암모니아형 질소는 흡착재층(9)으로 흡착 제거되며, 한편 질소가스는 공중으로 방출된다.

흡착재층(9)은 암모니아형 질소의 흡착능이 높은 예컨대 제올라이트(비석)나 버뮤큐라이트와 같은 광물을 돌멩이 모양으로 만든 흡착재를 충전하여 형성되어 있으며, 사이즈가 큰 흡착재에 의한 층(9m)과, 사이즈가 작은 흡착재에 의한 층(9n)의 2층 구조로 되어 있다.

제3블록(Bc)은, 전체가 호기적인 생물학적 처리에 의한 BOD성분과 LAS의 분해 처리를 위한 제1키토산목탄조(10)로 되어 있으며, 그 바닥부에 마찬가지로 오니피트(Dc)를 형성하기 위한 유공저판(4c)을 설치하고, 이 유공저판(4c)의 위에 키토산처리를 한 쇄편상의 키토산목탄(도시되지 않았음)을 적층하였으며, 다시 이 키토산목탄층에, 공기공급수단(11c)에 의해 처리조내의 처리대상수에 교반적인 강제대류상태가 발생될 정도의 강도로 폭기가 이루어지도록 하고 있다.

키토산목탄으로서는, 하기 처리에 의해 얻어진 것을 사용하고 있다.

소재가 되는 목탄은, 활엽수를 10 ∼ 30㎜크기의 쇄편상으로 한 것을 사용하였다. 키토산은, 탈아세틸화도 70%이상의 담황백색 분말인 것〔코요케미컬주식회사의 코요키토산 SK-400(상표)〕을 사용하였다.

부착에는, 하기의 조건에 의한 침지법을 사용하였다.

키토산용액; 5%의 초산용액에 1%의 키토산을 용해시킨다.

침지조건; 상온, 상압

침지시간; 24 ∼ 72시간

건조조건; 120℃에서 1 ∼ 2시간

이 키토산목탄의 LAS에 대한 흡착력에 대해, 일반 목탄(떡갈나무탄, 적송탄) 및 활성탄과 비교시험을 하였다. 그 결과, 각각의 흡착력의 관계는, LAS10 및 LAS11에 대해서는 활성탄 > 키토산목탄 > 적송탄 > 떡갈나무탄 순이고, LAS12 ∼ LAS14에 대해서는 활성탄 > 키토산목탄 > 떡갈나무탄 > 적송탄 순이었다. 또한, 상대적으로 양이 많은 LAS10 ∼ LAS12 범위 각각에 있어서의 흡착력의 차이는 큰데, 특히 일반 목탄에 비해 키토산목탄은 수 배의 흡착력을 가지고 있었다. 이와 같이 키토산목탄은, 그것 자체로서도 LAS에 대해 우수한 흡착력을 가지고 있지만, 이러한 우수한 흡착력에 상기와 같은 키토산목탄의 여러 가지 특성이나 강제대류상태를 발생시키는 폭기조건이 함께 작용하여, 우수한 LAS제거능이 실현된다고 생각된다.

제4블록(Bd)은, 케이싱의 밑바닥에서 세운 칸막이판(5d)에 의해 거의 등분되어, 상류측이 제2키토산목탄조(12), 하류측이 폭기전용조(13)로 되어 있다. 제2키토산목탄조(12)는, 그 사이즈가 반정도인 것을 제외하고는 제1키토산목탄조(10)와 기본적으로 같이 되어 있다. 한편, 폭기전용조(13)는, 처리대상수중에 산소를 공급하기 위한 것으로, 침전조(1)와 마찬가지로 넓고 텅 비어 있으며, 급기수단(11d)에서 공급된 공기가 처리대상수중에 확산하기 쉽도록 되어 있다.

제5블록(Be)에는, 제2블록(Bb)과 동일한 구조로 탈인조(14)와 마무리조(15)가 마련되어 있다. 탈인조(14)는, 인의 흡착 제거를 주된 목적으로 하며, 보조적으로 암모니아형 질소의 흡착제거도 행하기 위한 것으로, 인 흡착용의 흡착재(도시되지 않았음)와 암모니아형 질소 흡착용의 흡착재(도시되지 않았음)가 층상으로 겹쳐져 충전되어 있다. 한편, 마무리조(15)에는 통상의 목탄(도시되지 않았음)이 충전되어 있으며, 이 목탄에 의해 탈색이나 탈취 등이 이루어짐과 동시에, 미세한 SS의 여과와 최종적인 생물학적 처리가 이루어진다.

여기서, 이 제2블록(Bb), 제4블록(Bd) 및 제5블록(Be)에서의 각 칸막이판 (5b, 5d, 5e)은, 통상의 수위상태(도 1의 상태)에 대해 충분히 높이 돌출되도록 형성되어 있다. 이것은, 각각의 처리조에 있어서의 여과재라든가 키토산목탄 등에 오니가 축적함으로써 발생되는 통수저항의 상승에 맞춰, 상류측 처리조의 수위를 하류측 처리조의 수위보다 높게 되도록 의도한 것으로, 그 결과, 통수성의 저하방지를 도모할 수 있다.

또, 도 2에 도시한 바와 같이, 케이싱을 따라 오니회수관(16)을 배관하고 있어, 이 오니회수관(16)으로부터 각 블록을 향한 분기관(分岐管)을 통해 오니의 회수를 수시로 행할 수 있도록 하고 있다. 또한, 도시는 생략되어 있지만, 각 블록 (Ba, Bb, Bc, Bd, Be)은 빗물의 침입이라든지 일광의 조사를 방지하기 위해서 전체적으로 뚜껑을 덮도록 되어 있다.

이상의 복합적 수처리장치에 있어서의 LAS에 대한 처리 데이터를 도 5에 나타내었다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1키토산목탄조(10)에 있어서 LAS 량의 큰 변동이 나타나, 제1키토산목탄조(10)에 의한 뛰어난 LAS제거능력을 알 수 있다. 특히, 예비처리조(6)나 마무리조(15)에서도 상당한 정도의 생물학적 처리가 이루어지고 있지만, 이들 처리조(6, 15)에 있어서의 LAS량의 변화와 비교함으로써, 키토산목탄조에 있어서의 LAS제거능의 우수성을 이해할 수 있다.

실시예 2의 수처리장치 (도 6 ∼ 도 8)

도 6에 나타낸 실시예 2에 따른 수처리장치는, 평균 약 60㎥/day의 처리능력을 가지도록 설계된 예로, 전체길이 약 20m, 폭 약 3.5m, 높이 약 4.8m의 직방체상의 콘크리트로 형성한 케이싱의 내부를, 기능적 관점에서 제1 ∼ 제5의 5개의 블록(Ba ∼ Be)으로 나누어 구성되어 있다. 이 수처리장치는, 특히 분뇨를 포함하는 하수 등과 같은 비교적 오염부하가 높은 오수에 대해 고도의 처리를 하는 시설로 이용되는 것으로, 주로 BOD성분과 SS를 처리대상으로 하고 있다.

제1블록(Ba)은, 전체가 제1침전조(21)로 되어 있다. 전단의 침전조(21a)는 우선 처리대상수에 대해 주된 침전효과를 부여하기 위한 것으로, 처리대상수는 도입관(Pi)을 통하여 침전조내로 유입한다. 이 때, 침전조(21a)에는 받침판(21c)이 설치되어 있어, 도입관(Pi)으로 유입되는 처리대상수는 이 받침판(21c)에 부딪쳐 유세(流勢)가 완화된다. 이 때문에, 유입되는 처리대상수에 의해서 침전조바닥부에 침전된 SS나 오니 등이 교반적으로 소용돌이쳐 올라가는 일이 없게 되어 있다. 후단의 침전조(21b)는 처리대상수에 대하여 보조적인 침전효과를 부여하기 위한 것이다. 이 두 개의 침전조(21a, 21b)에서는, 실시예(1)의 침전조(1)와 동일한 처리, 즉, 비교적 좀 큰 부유물의 저류라든지 무거운 모래나 진흙 등의 침전 제거가 이루어진다.

다음 단계의 제2블록(Bb)은, 전체가 접촉폭기조(22)로 되어 있다. 전단의 접촉폭기조(22a)와 후단의 접촉폭기조(22b)에는, 단면벌집형상으로 복수의 통수공(通水孔, 도시 생략)이 상하방향으로 늘어 세워진 접촉여과재(22c)가 각각 종횡복수로 유공저판(22d) 위에 재치되어 있다. 이 유공저판(22d)의 아래에는, 도시하지 않은 접촉폭기조(12)의 내부에 산소를 공급하기 위한 폭기수단이 설치되어 있다.

각 접촉폭기조(22a, 22b)에서는, 처리대상수중에 포함된 머리카락이나 실쓰레기 등이 접촉여과재(22c)에 얽혀 부착 제거된다. 이 뿐만 아니라, 상기 통수공의 공벽을 포함하는 접촉여과재(22c)의 표면에는 미생물이 부착·증식하여, 처리대상수에 포함된 BOD성분, SS 등의 유기물이 생분해 제거된다. 또한, 처리대상수중의 아질산형 질소(NH₄ ⁺, NO₂ ^-)는, 수중의 산소와 접촉여과재(22c)에 부착한 미생물에 의해서 질산형 질소(NO₃ ^-)로 산화된다. 이 반응에 따라 소비되는 산소를 보충하여 생분해를 촉진시키기 위해서, 각 접촉폭기조(22a, 22b)에서는, 상기한 폭기수단으로처리대상수를 폭기하도록 하고 있다. 그리고 본 실시예의 접촉폭기조(22)에서는, 단순히 폭기하는 것에 그치지 않고, 도 7에 도시한 바와 같이 접촉여과재(22c)를 한 쪽 벽 근처에 한편으로 치우쳐 재치해 두어, 접촉여과재(22c)가 재치되어 있지 않는 유공저판(22d)의 표면부분에 있어서만 폭기가 이루어 지도록 하고 있다. 이렇게 하면, 접촉폭기조(22)내의 처리대상수를 일정방향으로 순환시킬 수 있기 때문에, 처리대상수를 고르게 접촉여과재(22c)에 접촉시켜 접촉폭기조 전체의 유기물의 제거능을 높일 수 있다.

이러한 폭기환경하에서는 산소가 공급되어 미생물의 증식도 촉진되기 때문에, 미생물이 SS로서 처리대상수에 부유하기 쉬워진다. 외견적으로는 처리대상수가 흐려지는 것 같이 보이게 된다. 그래서 SS로서 부유하는 미생물은, 다음 단계의 제3블록(Bc)에서 제거된다.

이 제3블록(Bc)은, 전체가 제2침전조(23)로 되어 있다. 여기서는 주로, 처리대상수에 섞여 유입된 전단의 접촉폭기조(22)에서 증식된 미생물이나 그 밖의 미생물이라든지 고형물 등을 일단 침전 분리시키는 일이 이루어진다. 이 제2침전조(23)의 내부에는, 미생물 등을 포함하는 침전물을 효율적으로 회수할 수 있도록, 침전물을 중앙으로 집적시키는 깔때기면(23a)이 형성되어 있다. 그리고 깔때기면(23a)의 하단 개구는, 흡인펌프(도시되지 않았음)로 통하는 배출구(ho)가 형성되어 있어, 침강하여 온 침전물은 여기에서 장치 외부로 배출되게 되어 있다.

제4블록(Bd)은, 중앙 칸막이벽(Wc)에 의해 크게 나뉘어 전실과 후실의 2개의 방으로 분할되어 있다. 그리고 전실에는 칸막이판(Wf)에 의해 바닥부측에서 서로 연통상태를 이루며 구분된 접촉여과재조(24)와 키토산목탄조(25)가 형성되어 있다. 각 층(24, 25)의 바닥부에는 유공저판(26)이 마련되어 있으며, 그 위에는 접촉여과재(24a)와 키토산목탄이 든 그물자루(25a)가 재치되어 있고, 그 밑으로는 도시되지 않은 폭기수단이 설치되어 있다. 또한, 후실에는, 동일하게 칸막이판(Wb)에 의해 바닥부측에서 서로 연통상태를 이루며 구분된 접촉여과재조(27)와 목탄조(28)가 형성되어 있다. 이들 처리조(27, 28)의 바닥부에도 유공저판(29)이 마련되어 있으며, 그 위에는 접촉여과재(27a)와 목탄(28a)이 재치되어 있고, 그 밑으로는 도시되지 않은 폭기수단이 설치되어 있다.

전실의 접촉여과재조(24)에는, 공극율이 높은 접촉여과재(24a)가 충전되어 있다. 이 접촉여과재(24a)로는, 예컨대 new advance주식회사의 상품명「볼상 접촉재 SB150」(상표)을 사용할 수 있다. 그리고, 제2침전조(23)로부터 접촉여과재조(24)로 유입되는 처리대상수는, 하강류로서 유통되는 과정에서, 충전된 접촉여과재(24a)와 접촉한다. 이와 같이, 모든 처리대상수를 접촉여과재(24a)에 접촉시킴으로써, 제2침전조(23)에서 분리 분할되지 않고 처리대상수에 잔존하고 있는 미생물 등을 포함하는 SS가 고효율로 부착 제거 되게 된다. 또한, 이 접촉여과재조(24)에서도, 접촉여과재(24a)에 부착·증식한 미생물에 의한 유기물의 분해 제거가 이루어 진다.

접촉여과재조(24)를 통과한 처리대상수는 키토산목탄조(25)로 유입된다. 이 키토산목탄조(25)에서는, 실시예 1의 제3블록(Bc)의 제1키토산목탄조(10)와 마찬가지로, 폭기수단에 의한 산소의 공급과 함께 호기적인 생물처리에 의한 BOD성분,SS, COD, LAS 등의 유기물의 생분해 제거와 키토산목탄에 의한 흡착 제거를, 키토산목탄이 발휘하는 상기와 같은 뛰어난 작용에 의해 높은 효율로 효과적으로 수행할 수 있다. 여기서, 실시예 1의 키토산목탄조(10)와 다른 점은, 도 8에 도시한 바와 같이, 쇄편상의 복수의 키토산목탄이 든 그물자루(25a)를 키톤산목탄조내에 적층 충전하고 있다는 점과, 키토산목탄조(25)를 유입측으로부터 유출측에 걸쳐서 상승류로서 구성하고 있다는 2가지 점이다. 그 밖의 사항에 관하여는 중복 설명이 되기 때문에 생략한다.

실시예 1의 키토산목탄조(10)에서는, 쇄편상의 키토산목탄을 유공저판(4c) 위에 적층시키고 있었지만, 이와 같이 하면, 다음과 같은 문제점을 발생시키는 일이 있다. 그 하나는, 상기한 바와 같이 본 실시예의 키토산목탄은 특히 미생물이 살기 쉬운 환경을 가지고 있어, 단순한 목탄과 비교하면 미생물이 극히 증식하기 쉽다는 특징이 있다. 더구나, 본 실시예의 수처리장치와 같이, 분뇨를 포함하는 하수 등과 같이 비교적 오염부하가 높은 오수에 대해 고도처리를 하는 시설이면, 키토산목탄에 부착한 미생물도 빨리 많이 증식해 버린다. 그러면, 인접하고 있는 키토산목탄들끼리 증식한 미생물에 의해서 폐색되어 버려, 키토산목탄 1개당의 처리대상수에 접촉하는 표면적이 작아져 처리효율이 저하하게 된다. 그리고 키토산목탄조(10) 전체로 보아도, 처리대상수와 접촉하는 키토산목탄의 총표면적이 당연히 작아지게 되어 처리효율이 저하해 버리게 된다. 이러한 처리효율 저하의 문제에 더하여, 쇄편상의 키토산목탄을 유공저판(4c) 위에 적층시켜 두는 것 만으로도, 폭기류를 받아 키토산목탄끼리 마모하여 작아지기 쉽고, 그 만큼 키토산목탄을 보충하여야 하는 부담이 생긴다는 문제가 있다.

이들 발생 가능한 문제점을 회피하기 위해 본 실시예에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 10 ∼ 30㎜ 정도 크기의 키토산목탄(25b)을 약 5㎜ 둘레 정도의 개공사이즈의 무수한 통수공이 형성되어 있는 그물자루(25a)에 충전하여, 이것을 키토산목탄조(25)에 적층하도록 하고 있다. 이렇게 하면, 인접하는 그물자루(25a) 사이에는 미생물이 증식하더라도 폐색될 수 없을 정도로 큰 공극이 형성됨과 동시에, 키토산목탄조(25)내에는 이러한 큰 공극이 무수히 형성되게 된다. 따라서, 키토산목탄을 단순히 적층하는 예와 비교하여, 보다 많은 처리대상수를 키토산목탄에 대해 항상적으로 접촉시킬 수 있으며, 특히 분뇨를 포함하는 하수 등과 같이 비교적 오염부하가 높은 오수에 대해 고도처리를 하는 경우에 있어서도 처리효율의 저하를 가급적 억제할 수 있다. 또한, 그물자루(25a)는, 폭기류를 받을 경우에도 자루내에서 키토산목탄(25b)이 움직이지 않고 다른 키토산목탄(25b)과 마찰되지 않도록 빽빽히 채워져 있기 때문에, 키토산목탄(25b)의 마모라든지 보충이라는 수고도 덜 수 있다.

그런데, 키토산목탄조(25)를 유입측으로부터 유출측에 걸쳐서 상승류로서 구성하고 있는 점을 다음에 설명한다. 키토산목탄(25b)에 부착한 미생물에 의한 고도의 처리를 고효율로 행하기 위해서는, 키토산목탄(25b)에 폭기를 주어 충분한 산소를 공급함과 동시에, 처리대상수의 효율적인 접촉을 제공하는 것이 중요한 하나의 요소가 된다는 것은 상기한 바와 같다. 여기서 예컨대 접촉여과재조(24)로부터 유출하는 처리대상수를 하강류로 하여 키토산목탄조(25)를 통과시키면, 아래로부터상승하는 폭기류를 받아 하강류의 유세(流勢)가 감쇄되어 버린다. 그러면, 이 키토산목탄조(25)에는 그물자루(25a)를 비교적 조밀하게 적층하여 충전하였기 때문에, 바꾸어 말하면 그물자루(25a)간이나 키토산목탄(25b)간의 공극율이 낮기 때문에, 유세가 감쇄된 처리대상수를 효율적이고 효과적으로 그물자루(25a)내의 키토산목탄(25b)에 접촉시킬 수 없게 될 가능성이 있다.

이러한 가능성을 회피하기 위해 본 실시예의 키토산목탄조(25)는, 유입측으로부터 유출측에 걸쳐서 상승류로 하여 폭기류를 받으면서 처리대상수를 유통시키도록 하고 있다. 따라서, 그물자루(25a)를 비교적 조밀하게 적층하여 충전하고 있고, 그물자루(25a)간이나 키토산목탄(25b)간의 공극율이 낮더라도, 본 실시예의 키토산목탄조(25)에 의하면 충분한 산소의 공급이 가능함과 동시에, 키토산목탄(25b)에 처리대상수의 효율적인 접촉을 제공하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 실시예의 수처리장치가 목표로 하는 비교적 오염부하가 높은 오수에 대해서, BOD성분이나 LAS를 포함하는 유기오염물의 고도처리가 실현된다.

키토산목탄조(25)에 적층 충전한 그물자루(25a)의 위에는, 석회석(CaCO₃)(25c)이 재치되어 있어, 처리대상수에의 공기의 취입에 의해 BOD·COD의 삭감과 유기질소의 무기화, 암모니아형 질소의 질화를 조장시키도록 하고 있다.

접촉여과재조(27)는, 전술한 접촉여과재조(24)와 같은 구성으로 되어 있으며, 전술한 것과 마찬가지로 처리대상수에 대해 고도한 처리가 이루어지도록 되어 있다.

다음의 목탄조(28)에는, 키토산코팅이 되어 있지 않은 비표면적 100㎡/g 정도의 소성목탄(28a)이 충전되어 있어, 처리대상수를 상승류로 하여 유통시킴으로써, 처리대상수의 탈색이나 탈취가 이루어지도록 되어 있다. 또한, 이 목탄조(28)에서는, 소성목탄(28a)에 부착된 미생물에 의해서 유기오염물의 분해 처리가 이루어짐과 동시에, SS가 여과된다. 게다가 이 목탄조(28)에서는 처리대상수의 오탁 정도가 높은 경우에 폭기가 행하여지도록 되어 있어, 미생물에 의한 유기오염물의 고도의 분해 처리를 촉진할 수 있도록 하고 있다. 소성목탄(28a)의 위에는 석회석(CaCO₃)(28b)이 재치되어 있어, 키토산목탄조(25)의 석회석(CaCO₃)(25c)과 마찬가지로 유기오탁의 고도 처리가 이루어지도록 되어 있다.

또, 접촉여과재조(24)와 키토산목탄조(25)의 하측 및 접촉여과재조(27)와 목탄조(28)의 하측에는, 각각 각 처리조(24, 25, 27, 28)에 있어서의 처리에 따라 발생하는 오니를 흡인 제거하기 위한 오니 흡인용 펌프에 연통하는 배출구(ho)가 형성되어 있다.

제5블록(Be)은 전체가 소독조(30)로 되어 있어, 이상의 과정을 경유하여 BOD성분이나 SS, LAS를 포함하는 유기오염물이 고도로 분해 처리된 처리대상수에 대해, 염소 주입 등의 소독처리가 행하여진다. 그리고, 이 소독처리를 끝낸 처리대상수는 친수(親水)나 수경용수(修景用水)로서 유역하천이나 늪 등의 폐쇄 수역에 배출되게 된다.

이상과 같은 본 실시예의 수처리장치에 의하면, 분뇨를 포함하는 하수 등과 같이 비교적 오염부하가 높은 오수에 대해서 고효율이며 효과적인 고도의 처리를 하는 것이 가능하며, 유기오염물, 특히 BOD성분과 SS를 처리대상수로부터 대폭 삭감하는 것이 가능하다. 또한, 유기오염물로 처리대상의 범위를 좁히고 있기 때문에, 고효율과 저코스트로 고도 처리가 가능하게 되었다.

실시예 3의 수처리장치(도 9)

실시예 3에 의한 수처리장치는, 평균 약 500㎥/day의 처리능력을 가지도록 설계된 예로, 도 9에 도시한 바와 같이, 전체길이 약 27m, 폭 약 3.4m, 높이 약 6.4m의 직방체상의 콘크리트로 형성한 케이싱의 내부를, 제1 ∼ 제5의 5개의 블록(Ba ∼ Be)으로 나누어 구성되어 있다. 이 수처리장치는, 분뇨를 포함하지 않는 개골창이나 늪 등과 같이 비교적 오염부하가 낮은 오수에 대해 고도처리를 하는 시설로 이용되는 것으로, BOD성분이나 SS 뿐만 아니라, T-N이랑 T-P를 처리대상으로 하고 있다.

제1블록(Ba)은, 전체가 침전조(31)로 되어 있으며, 실시예 1의 침전조(1)나 실시예 2의 제1침전조(21)와 동일한 처리, 즉 비교적 좀 큰 부유물(SS)의 저류나 무거운 모래나 진흙 등의 침전 제거 등이 이루어진다.

제2블록(Bb)은, 전체가 탈질조로 되어 있어, 실시예 1의 제2블록(Bb)과 동일한 구성으로 되어 있으며, 실시예 1의 예비처리조(6)에 상당하는 예비처리조(32)와, 실시예 1의 자화물층(8)에 상당하는 자화물층(33), 실시예 1의 흡착재층(9)에 상당하는 흡착재층(34)이 구성되어 있다. 여기서는 주로, T-N의 처리가 이루어지는데, 그 처리내용에 있어서는 실시예 1과 동일하기 때문에 생략한다.

제3블록(Bc)은, 실시예 2의 접촉여과재조(24)와 동일한 구성의 접촉여과재조(35)와, 실시예 2의 키토산목탄조(25)와 동일한 구성의키토산목탄조(36)를 구비하고 있다. 또, 키토산목탄조(36)의 밑에는 도시되지 않은 폭기수단이 설치되어 있어, 처리조내가 폭기되도록 되어 있다. 여기서는 주로, BOD성분이나 SS, LAS의 분해 제거가 이루어지는데, 이들의 처리 내용에 있어서는 실시예 1이나 실시예 2와 동일하므로 생략한다.

제4블록(Bd)에는, 실시예 1의 폭기전용조(13)와 탈인조(14)에 상당하는 폭기전용조(37)와 탈인조(38)가, 하측에 통수개구를 가지는 칸막이판(W)으로 분할되어 구성되어 있다. 또, 탈인조(38)의 밑에는 도시되지 않은 폭기수단이 설치되어 있어, 탈인조내가 폭기되도록 되어 있다. 여기서는 주로, T-P의 흡착 제거가 이루어지는데, 그 처리 내용에 있어서는 실시예 1과 동일하므로 생략한다.

제5블록(Be)은, 실시예 1의 마무리조(15)와 거의 동일한 구성의 마무리조(39)로 되어 있으며, 마무리조내에는 목탄(39a)과 석회석(CaCO₃)(39b)이 적층되어 있다. 그리고 이 마무리조(39)에서는, 처리대상수에 대한 탈색이나 탈취가 이루어짐과 동시에, 미세한 SS의 여과나 최종적인 생물처리가 이루어진다.

또, 제2블록(Bb), 제3블록(Bc), 제4블록(Bd), 제5블록(Be)의 바닥부에는, 처리대상수의 흐름의 방향에 따라서 서서히 낮게 경사지는 경사판(40)이 설치되어 있어, 각 처리에서 발생한 오니 등을 흐름의 방향에 따라 각 블록의 앞쪽에 모이기 쉽게 하고 있다. 그리고, 각 경사판(40)의 가장 낮은 선단부에는 오니 흡인용 펌프로 통하는 오니 등의 배출구(ho)가 마련되어 있어, 이 곳으로부터 오니 등이 장치 외부로 배출되게 된다.

이상과 같이 실시예 3의 수처리장치는, 전체적으로 실시예 1의 수처리장치와동일한 구성으로 하면서도, 실시예 2의 접촉여과재조(24)와 키토산목탄조(25)를 포함하는 제4블록(Bd)의 전반부를 조합한 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 실시예 1의 수처리장치와 비교하여, 보다 고도한 유기오염물의 처리가 가능하다.

또, 본 실시예에서 나타낸 제4블록(Bd)의 탈인조(38)는 다른 처리와의 상관성이 비교적 낮아, 그 처리순서에 있어서의 자유도가 높기 때문에, 제3블록(Bc)과 순서를 바꾸어 넣어도 괜찮다.

본 발명은, 자화성 여과재가 가지는 특성을 유효하게 이용하여 특정한 미생물을 선택적으로 이용할 수 있도록 하고 있기 때문에, 예를 들면 하수나 공장배수, 또는 분뇨를 포함하는 생활배수 등의 오수에 대해서 BOD성분이라든지 LAS 등의 유기오염물의 효율적인 제거를 행할 수 있어, 유역의 수질개선과 보전에 크게 공헌할 수가 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치는 처리효율이 높은 탈질조와 키토산목탄조를 중심으로 하여 예비처리조와 탈인조, 나아가 마무리조 등을 복합적으로 조합하여 구성되기 때문에, 탈질이나 탈인을 포함한 고도한 수처리를 효율적으로 수행할 수 있다. 따라서, 이것을 예컨대 생활배수 등이 그대로 배수되는 유역 소하천의 정화처리에 사용함으로써, 자연과 조화한 상태에서의 수질환경의 개선과 보전에 크게 기여할 수 있다.

Claims (30)

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14. 부유 고형물 제거용의 여과재를 충전한 예비처리조와 세균의 자화물을 충전한 자화물층이 설치되어 있으며, 암모니아형 질소의 흡착이 가능한 흡착재를 충전한 흡착재층을 자화물층에 연속상태로 설치한 탈질조, 키토산처리한 목탄을 충전한 키토산목탄조, 인의 흡착이 가능한 흡착재를 충전한 탈인조 및 목탄을 충전한 마무리조를 구비하여 이루어지는 수처리장치.
15. 제14항에 있어서, 상류측으로부터 하류측을 향하여 상기 예비처리조, 상기 탈질조, 이어서 상기 키토산목탄조나 탈인조 중 어느 하나, 그리고 상기 키토산목탄조나 탈인조의 다른 하나, 상기 마무리조의 순서로 배설되어 있는 것을 특징으로하는 수처리장치.
16. 제14항에 있어서, 키토산목탄이 빠져 나오지 않을 정도의 개공사이즈의 통수공을 가지고 있으며, 내부에 키토산목탄을 수납하고 있는 복수의 수납체를 상기 키토산목탄조의 내부에 적층 충전하고 있는 것을 특징으로 하는 수처리장치.
17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모든 처리조에 대해 두 개씩 쌍을 이루도록 하고, 이 양 처리조에 대해 오니피트를 공통으로 마련하여, 한 쪽 처리조에 상방으로부터 유입시킨 처리대상수를 다른 쪽의 처리조에 오니피트를 통해 하방으로부터 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 두개의 처리조를 분할하는 칸막이판을 통상의 수위상태에 대해 충분히 높이 돌출되도록 형성하여, 처리조내의 충전물의 통수성이 저하할 때에 상류측의 처리조의 수위가 하류측의 처리조의 수위보다 높도록 한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
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23. 정화처리대상인 오수에 대하여 폭기를 부여하는 폭기수단 및 접촉여과재를 가지고 있어, 오수를 폭기하면서 접촉여과재에 접촉시켜 처리조내에 유통시키는 접촉폭기조;

    접촉폭기조에서 증식한 미생물을 포함하는 고형물을 오수로부터 침강 제거시키는 침전조;

    접촉여과재 및 처리조의 하측에 형성된 하측 유출구를 가지고 있어, 오수를 하강류로서 유통시키면서 접촉여과재에 접촉시키는 접촉여과재조; 및

    오수에 대해 폭기를 부여하는 폭기수단, 다공성 기재가 가지는 세공의 공벽에, 적어도 미생물이 정주하는데 필요한 깊이범위에 대해, 목적 미생물에 대해 특이적인 자화성을 가지는 자화물을 부착시켜 이루어지는 복수의 자화성 여과재를 수납하고 있으며, 상기 자화성 여과재가 빠져 나오지 않을 정도의 개구사이즈의 통수공을 가지는 자화성 여과재가 든 수납체 및 상기 접촉여과재조의 유출구와 연통하는 유입구를 가지고 있어, 오수를 폭기상태로 상승류로서 유통시키면서 상기 수납체내의 자화성 여과재에 접촉시키는 처리조를 구비한 수처리장치.
24. 제15항에 있어서, 키토산목탄이 빠져 나오지 않을 정도의 개공사이즈의 통수공을 가지고 있으며, 내부에 키토산목탄을 수납하고 있는 복수의 수납체를 상기 키토산목탄조의 내부에 적층 충전하고 있는 것을 특징으로 하는 수처리장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 모든 처리조에 대해 두 개씩 쌍을 이루도록 하고, 이 양 처리조에 대해 오니피트를 공통으로 마련하여, 한 쪽 처리조에 상방으로부터 유입시킨 처리대상수를 다른 쪽의 처리조에 오니피트를 통해 하방으로부터 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
26. 제24항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 두개의 처리조를 분할하는 칸막이판을 통상의 수위상태에 대해 충분히 높이 돌출되도록 형성하여, 처리조내의 충전물의 통수성이 저하할 때에 상류측의 처리조의 수위가 하류측의 처리조의 수위보다 높도록 한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
27. 제17항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 두개의 처리조를 분할하는 칸막이판을 통상의 수위상태에 대해 충분히 높이 돌출되도록 형성하여, 처리조내의 충전물의 통수성이 저하할 때에 상류측의 처리조의 수위가 하류측의 처리조의 수위보다 높도록 한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
28. 제23항에 있어서, 상기 자화물이 키토산인 것을 특징으로 하는 수처리장치.
29. 제23항에 있어서, 상기 자화성 여과재에 슈도모나스속의 세균을 정착시킨 것을 특징으로 하는 수처리장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 슈도모나스속의 세균은Pseudomonas fluorecens biover 5또는/및Pseudomonas putida bioverA인 것을 특징으로 하는 수처리장치.