KR100438099B1 - Biological Sewage/Wastewater Treatment Methodology By Using Soil Microoganisms - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토양미생물을 이용한 오폐수의 생물학적 처리 방법에 관한 것으로, 유입수의 잡물질들을 고형물분리기를 이용하여 분리하는 고형물분리단계와;The present invention relates to a biological treatment method of wastewater using soil microorganisms, comprising: a solid separation step of separating influent miscellaneous materials using a solids separator;
활성조 내의 유기성슬러지를 활성화하는 활성단계와;An activation step of activating the organic sludge in the activation tank;
혐기조에서 오폐수를 저속으로 교반 시키면서 활성슬러지와 혐기성 미생물을 이용하여 오폐수를 처리하는 혐기성처리단계와;An anaerobic treatment step of treating the waste water using activated sludge and anaerobic microorganisms while stirring the waste water at a low speed in the anaerobic tank;
부분폭기조에서 폭기장치를 이용하여 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하고, 슬러지와 혐기성호기성 미생물을 이용하여 오폐수를 처리하는 1차부분 호기성 처리단계와;A first partial aerobic treatment step of repeating a process of supplying and stopping air by using an aeration apparatus in the partial aeration tank and treating wastewater using sludge and anaerobic aerobic microorganisms;
2차부분폭기조에서 폭기장치를 이용하여 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하고, 슬러지와 혐기성호기성 미생물을 이용하여 오폐수를 처리하는 2차부분 호기성 처리단계와;A second partial aerobic treatment step of repeating a process of supplying and stopping air by using an aeration apparatus in a secondary partial aeration tank, and treating wastewater using sludge and anaerobic aerobic microorganisms;
1차 2차 침전조로부터 정화된 오폐수를 방류하고, 슬러지펌프를 이용하여 일부 슬러지를 활성조에 공급하고 나머지를 방출하는 처리단계들을 포함하는 것에 의해 달성된다.This is achieved by discharging the purified wastewater from the primary secondary settling tank and using a sludge pump to supply some sludge to the activation tank and discharge the remainder.
Description
본 발명은 토양미생물을 이용한 오폐수의 생물학적 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 질소 및 인을 다량 함유하고 있는 산업 오페수, 생활 오폐수, 가축 오 폐수와 오염된 호소를 정화시키는 데에 있어서 미생물을 이용하여 오폐수의 BOD, COD 및 SS 등을 효과적으로 개선하는 동시에, 특히 질소 및 인 등을 효율적으로 제거할 수 있도록 발명된 것이다.The present invention relates to a biological treatment method of wastewater using soil microorganisms, and in particular, industrial wastewater containing a large amount of nitrogen and phosphorus, domestic wastewater, livestock wastewater and polluted lakes using microorganisms in purifying contaminated water. It is invented to effectively improve the BOD, COD and SS and the like, in particular to efficiently remove nitrogen and phosphorous.
일반적으로 생활하수, 축산폐수, 인분류, 산업폐수 등의 오폐수가 하천이나 호소에 유입되면 오염이 심화되는 바, 이러한 하천이나 호소가 오폐수에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 유입 오폐수를 정화하여야 한다.In general, when wastewater such as domestic sewage, livestock wastewater, phosphorus classification, industrial wastewater, etc. flows into a river or lake, the pollution is intensified. In order to prevent the stream or lake from being contaminated by the waste water, the influent wastewater should be purified.
그 일반적인 오폐수 정화에 있어서 적합한 혐기성 및 호기성 미생물을 함께이용하여 오폐수에 포함되어 있는 오염물질을 정화할 수 있다는 것은 당해 분야에 이미 잘 알려져 있는 사실이다.It is well known in the art that in the general wastewater purification, suitable anaerobic and aerobic microorganisms can be used together to purify contaminants contained in the wastewater.
일반적으로 혐기성 미생물을 이용한 분해과정은 산소가 존재하지 않는 환경에서 미생물에 의해 오염물질의 유기물이 이산화탄소와 메탄으로 전환되는 공정을 의미한다.In general, the decomposition process using anaerobic microorganisms refers to a process in which organic matters of contaminants are converted to carbon dioxide and methane by microorganisms in an oxygen-free environment.
이러한 혐기성 처리공정을 통해 일부분의 유기물을 분해한 후, 호기성 미생물을 이용한 호기성 처리공정을 통해 산화시킴으로써 오염물질을 완전히 분해시킨다.Part of the organic matter is decomposed through the anaerobic treatment process, and then oxidized through the aerobic treatment process using the aerobic microorganism to completely decompose the pollutants.
이러한 공정을 1회 또는 여러 번 반복함으로써 오폐수에 포함되어 있는 오염물질(특히, 유기물)을 제거할 수 있다.By repeating this process once or several times, contaminants (particularly organic matter) contained in the waste water can be removed.
특히, 오폐수 중에 함유된 질소(N)와 인(P)은 하천 및 호소의 부영양화 또는 녹조를 일으키기 때문에 이를 제거하려는 노력은 현재에도 계속되고 있다.In particular, since nitrogen (N) and phosphorus (P) contained in the waste water cause eutrophication or green algae of streams and lakes, efforts to remove them continue to this day.
질소와 인을 다량 함유하고 있는 축산 오폐수, 산업 오폐수, 생활 오폐수 등을 정화시키기 위해서는 효과적으로 질소와 인을 제거할 수 있는 방법이 절실히 요구된다.In order to purify livestock wastewater, industrial wastewater and domestic wastewater containing a large amount of nitrogen and phosphorus, a method for effectively removing nitrogen and phosphorus is urgently needed.
종래에는 화학적인 방법을 이용하여 질소와 인을 제거하려는 시도를 하였으나, 화학적인 처리방법은 2차오염을 유발하고 막대한 비용이 소요되므로, 최근에는 미생물을 이용하여 생물학적 처리방법들이 많이 이루어지고 있는 실정이다.Conventionally, attempts have been made to remove nitrogen and phosphorus using chemical methods, but chemical treatment methods cause secondary pollution and require enormous costs, and in recent years, many biological treatment methods using microorganisms have been made. to be.
하지만, 접촉산화법, 오수합병법 등의 기존의 방법들은 BOD, COD 등의 개선 측면에 있어서는 어느 정도 효과가 있으나, 질소와 인을 만족할만한 수준으로 제거하지는 못하고 있다.However, existing methods such as catalytic oxidation and sewage treatment have some effects in terms of improvement of BOD, COD, etc., but have not removed nitrogen and phosphorus to a satisfactory level.
본 발명의 목적은 처리효율을 극대화할 수 있는 토양미생물을 이용한 오폐수의 생물학적 처리 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a biological treatment method of wastewater using soil microorganisms that can maximize the treatment efficiency.
본 발명의 다른 목적은 시공비와 처리를 위한 운전비를 절감하여 경제적인 이익을 줄 수 있는 토양미생물을 이용한 오폐수의 생물학적 처리 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a biological treatment method for wastewater using soil microorganisms which can provide economic benefits by reducing construction costs and operating costs for treatment.
도 1은 본 발명의 방법을 간략하게 도시한 블록도1 is a simplified block diagram illustrating the method of the present invention.
이러한 본 발명의 목적은, 유입수의 잡물질들을 고형물분리기를 이용하여 분리하는 고형물분리단계와;The object of the present invention, the solid matter separation step of separating the influent water by using a solid separator;
활성조 내의 유기성슬러지를 활성화하는 활성단계와;An activation step of activating the organic sludge in the activation tank;
혐기조에서 오폐수를 저속으로 교반 시키면서 활성슬러지와 혐기성 미생물을 이용하여 오폐수를 처리하는 혐기성처리단계와;An anaerobic treatment step of treating the waste water using activated sludge and anaerobic microorganisms while stirring the waste water at a low speed in the anaerobic tank;
부분폭기조에서 폭기장치를 이용하여 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하고, 슬러지와 혐기성호기성 미생물을 이용하여 오폐수를 처리하는 1차부분 호기성 처리단계와;A first partial aerobic treatment step of repeating a process of supplying and stopping air by using an aeration apparatus in the partial aeration tank and treating wastewater using sludge and anaerobic aerobic microorganisms;
2차부분폭기조에서 폭기장치를 이용하여 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하고, 슬러지와 혐기성호기성 미생물을 이용하여 오폐수를 처리하는 2차부분호기성 처리단계와;A second partial aerobic treatment step of repeating a process of supplying and stopping air by using an aeration apparatus in a secondary partial aeration tank and treating wastewater using sludge and anaerobic aerobic microorganisms;
1차 2차 침전조로부터 정화된 오폐수를 방류하고, 슬러지펌프를 이용하여 일부 슬러지를 활성조에 공급하고 나머지를 방출하는 처리단계들을 포함하는 것에 의해 달성된다.This is achieved by discharging the purified wastewater from the primary secondary settling tank and using a sludge pump to supply some sludge to the activation tank and discharge the remainder.
따라서, 혐기성 및 부분호기공정 처리단계에 사용되는 미생물들을 배양함으로써 혐기성 및 호기성 미생물에 의한 오폐수 처리능력을 향상시키고, 유기성 슬러지에 함유되어 있는 오염 유기물도 분해할 수 있는 것이다.Therefore, by culturing the microorganisms used in the anaerobic and partial aerobic treatment step, it is possible to improve the wastewater treatment capacity by anaerobic and aerobic microorganisms, and also to decompose contaminated organic matter contained in the organic sludge.
또한, 암모니아 질소를 제거함으로써 악취를 제거할 수 있다.In addition, odor can be removed by removing ammonia nitrogen.
그리고, 각 단계별 처리조들의 높이를 조정함으로써 처리 과정의 오폐수를 이동시킬 수 있어 오폐수를 이동시키기 위한 이동장치와 이동장치의 작동을 위한 동력을 필요로 하지 않게 되어 비용을 절감할 수 있는 것이다.And, by adjusting the height of the treatment tank for each step it is possible to move the waste water of the treatment process it is possible to reduce the cost by eliminating the need for a mobile device for moving the waste water and the operation of the mobile device.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
상기 고형물분리단계는 유입되는 오폐수에 함유되어 있는 여러 가지의 잡물질들을 초기에 고형물분리장치를 이용하여 분리하는 단계로, 이 과정에서 분리된 잡물질 들은 짚 등과 섞어서 유기질 비료로 사용할 수 있다.The solids separating step is to separate various miscellaneous substances contained in the incoming wastewater by using a solids separating apparatus. The miscellaneous substances separated in this process may be mixed with straw and used as organic fertilizer.
상기 혐기성처리단계는 활성조(Activated Sludge Pond)의 약 40%를 유기성 슬러지로 채운 상태에서 미생물을 배양하는 단계로 1차 침전조와 2차 침전조로부터 채집된 유기성 슬러지를 이용하여 본 처리방법에서 사용되는 주요 미생물을 배양하게 된다.The anaerobic treatment step is a step of culturing microorganisms with about 40% of the activated sludge pond filled with organic sludge, which is used in the present treatment method using organic sludge collected from the primary and secondary sedimentation tanks. The major microorganisms will be cultured.
이러한 유기성 슬러지는 미생물에게 풍부한 먹이를 제공하는데 미생물이 오폐수 내의 유기성 슬러지에 다다르게 되면 슬러지 내로 침투하여 그 내부에 함유되어 있는 다량의 유기물을 흡수 및 분해하여 성장하게 된다. 이러한 과정이 본 처리방법의 슬러지 활성화 단계에서 이루어진다.The organic sludge provides abundant food for the microorganisms, and when the microorganism reaches the organic sludge in the wastewater, it penetrates into the sludge and absorbs and decomposes a large amount of organic matter contained therein to grow. This process takes place in the sludge activation step of the treatment method.
슬러지 활성조 내의 슬러지량은 활성조의 약 40% 정도를 유지하는 것이 미생물이 배양될 수 있는 최적의 환경을 만들어 주는 것을 알 수 있었다.It was found that maintaining the sludge amount in the sludge activator tank about 40% of the activator tank creates an optimal environment in which microorganisms can be cultured.
그리고, 슬러지 활성화조의 크기는 1일 오폐수 유입량의 0.15~0.2배 정도로 한다.And, the size of the sludge activation tank is about 0.15 to 0.2 times the daily wastewater inflow.
혐기성 처리단계는 혐기조(Anaerobic Pond)에서 수행되며, 위의 슬러지 활성화단계에서 활성화된 슬러지와 혐기성 미생물을 이용하여 혐기성 조건하에 유입된 오폐수를 처리하는 단계이다.Anaerobic treatment step is carried out in the anaerobic pond (Anaerobic Pond), is a step of treating the wastewater introduced under anaerobic conditions using the sludge and anaerobic microorganisms activated in the sludge activation step above.
혐기조에서는 일체의 공기 주입(인위적인 공기 주입을 포함)이 없는 상태에서 공정이 이루어진다.In anaerobic tanks, the process takes place without any air injection (including artificial air injection).
혐기조 내의 슬러지량은 혐기조의 약 40% 정도를 유지하여 미생물이 활동할 수 있는 최적의 환경을 만들어 준다.The sludge amount in the anaerobic tank maintains about 40% of the anaerobic tank to create the optimum environment for microorganisms to work.
혐기성 처리단계에서 요구되는 오페수의 체류 시간은 통상 36시간 정도가 적합하다.The residence time of the operated water required in the anaerobic treatment stage is usually about 36 hours.
혐기조에는 바닥에 침전물이 쌓이는 것을 방지하기 위해 교반장치를 설치하는데 교반 속도는 0.2~0.6 rpm 정도의 저속으로 한다.In the anaerobic tank, an agitator is installed to prevent sediment accumulation on the bottom. The stirring speed is set at a low speed of 0.2 to 0.6 rpm.
혐기조의 크기는 1일 유입량의 1.5배 정도로 한다.The size of the anaerobic tank is about 1.5 times the daily inflow.
혐기성 처리단계에서 사용하는 미생물은 특정 미생물로 한정되는 것은 아니며, 혐기성 조건하에서 오폐수 처리에 사용될 수 있는 모든 혐기성 미생물을 사용할 수 있다.The microorganisms used in the anaerobic treatment step are not limited to specific microorganisms, and any anaerobic microorganisms that can be used for wastewater treatment under anaerobic conditions may be used.
본 발명의 방법에서는 천연토양미생물 복합제를 사용하면 더욱 효과적이다.In the method of the present invention, using a natural soil microbial complex is more effective.
1차부분 호기성 처리 단계는 활성화된 슬러지 및 호기성 혐기성 미생물을 이용하여 위의 혐기성 처리단계를 거친 오폐수를 부분호기공정을 통하여 처리하는 단계로 부분폭기조(Partical Aerobic Pond)에서 수행된다.The first partial aerobic treatment step is performed in a partial aerobic pond by treating the wastewater having undergone the above anaerobic treatment step through a partial aerobic process using activated sludge and aerobic anaerobic microorganisms.
이 곳에서 주요 생물학적 반응이 일어나게 되는데, 부분호기공정이란 폭기장치(Aeration Pump)를 사용하여 일정시간 동안 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하는 것을 말하며, 동일한 처리조 내에서 호기성 및 혐기성 미생물들이 번갈아 활동할 수 있는 환경을 만들어 준다. 이러한 과정을 통해 COD 수치를 상당히 낮출 수 있다.This is where the main biological reaction takes place. The partial aerobic process is a repetitive process of supplying and stopping air for a period of time using an aeration pump, alternating between aerobic and anaerobic microorganisms in the same treatment tank. Create an environment in which to act. This process can significantly lower COD levels.
이때, 폭기장치를 통한 공기공급은 통상 15분 공급하고 30분 중단하는 방식으로 반복하고, 공기공급량은 1분에 0.5~0.8㎥ 정도로 하며 공기가 물 속에 균일하게 공급되도록 한다. 공기공급량이 과다할 경우 거품이 생겨 호기성 반응의 효율이 떨어지게 되므로 유의해야 한다.At this time, the air supply through the aeration device is repeated in a manner of supplying 15 minutes and interrupted 30 minutes, the air supply amount is about 0.5 ~ 0.8 ㎥ in 1 minute and the air is uniformly supplied in the water. It should be noted that excessive air supply creates bubbles and decreases the efficiency of aerobic reactions.
부분폭기조 내의 슬러지량은 부분폭기조의 통상 40% 정도를 유지하여 미생물이 활동할 수 있는 최적의 환경을 만들어 준다.The sludge amount in the partial aeration tank maintains about 40% of the partial aeration tank, thus creating an optimal environment in which microorganisms can operate.
부분 호기성 처리단계에서 요구되는 오페수의 체류 시간은 약 16시간 정도가 적합하다.The residence time of the ape water required in the partial aerobic treatment step is preferably about 16 hours.
또, 부분폭기조의 크기는 1일 오폐수 유입량의 0.7배 정도로 한다.In addition, the size of the partial aeration tank is about 0.7 times the daily wastewater inflow.
2차부분 호기성 처리단계는 위의 1차 부분 호기성 처리단계와 같이 부분 호기성 조건하에서 활성화된 슬러지 및 호기성 혐기성 미생물을 이용하여 위의 혐기성 처리단계를 거친 오폐수를 처리하는 단계로 2차부분폭기조(2ndPartical Aerobic Pond)에서 수행된다.The secondary partial aerobic treatment step is a step of treating wastewater that has undergone the anaerobic treatment step using sludge and aerobic anaerobic microorganisms activated under partial aerobic conditions as in the first partial aerobic treatment step. nd Partical Aerobic Pond).
1차 부분 호기성 처리단계와 마찬가지로 공기공급장치(Aeration Pump)를 사용하여 일정시간 동안 공기를 공급하고 중단하는 과정을 반복하여 동일한 처리조 내에서 호기성 및 혐기성 미생물들이 번갈아 활동할 수 있는 환경을 만들어 준다. 이러한 과정을 통해 COD 수치를 더욱 낮출 수 있다.Like the first partial aerobic treatment step, an aeration pump is used to supply and stop air for a certain period of time, creating an environment in which aerobic and anaerobic microorganisms can alternate in the same treatment tank. This process further lowers the COD levels.
이때, 공기공급장치를 통한 공기공급은 통상 30분 공급하고 15분 중단하는 방식으로 반복하고, 공기공급량은 1분에 0.5~0.8㎥ 정도로 하며 공기가 물 속에 균일하게 공급되도록 한다. 공기공급량이 과다할 경우 거품이 생겨 호기성 반응의 효율이 떨어지게 되므로 유의해야 한다.At this time, the air supply through the air supply device is repeated in a manner of supplying 30 minutes and 15 minutes interruption, the air supply amount is about 0.5 ~ 0.8 ㎥ in 1 minute and the air is uniformly supplied in the water. It should be noted that excessive air supply creates bubbles and decreases the efficiency of aerobic reactions.
2차부분폭기조 내의 슬러지량은 2차부분폭기조의 대략 40% 정도를 유지하여 미생물이 활동할 수 있는 최적의 환경을 만들어 준다.The amount of sludge in the secondary partial aeration tank maintains about 40% of the secondary partial aeration tank, creating an optimal environment for microorganisms to work.
2차 부분 호기성 처리단계에서 요구되는 오폐수의 체류 시간은 약 16시간 정도이다.The residence time of the waste water required in the second partial aerobic treatment stage is about 16 hours.
2차 부분폭기조의 크기는 1일 오폐수 유입량의 0.7배 정도로 한다.The size of the secondary partial aeration tank is about 0.7 times the daily wastewater inflow.
침전 및 정화된 오폐수 방출 단계는 침전조(Sediment Pond)에서 수행되며, 이때 슬러지 펌프를 사용하여 1차 침전조와 2차 침전조로부터 일부 슬러지를 활성조로 이동시키고 나머지 슬러지를 방출한다. 활성조로 옮겨진 슬러지는 오폐수 처리에 사용되는 주요 미생물을 배양 증식 시키는 데에 사용된다.The sedimented and purified wastewater discharge step is carried out in a sediment pond, where a sludge pump is used to transfer some sludge from the primary and secondary sedimentation tanks to the active tank and discharge the remaining sludge. The sludge transferred to the activator is used to culture and grow the major microorganisms used for wastewater treatment.
침전조의 크기는 1일 오폐수 유입량의 0.2배 정도로 한다.The size of the sedimentation tank is about 0.2 times the daily wastewater inflow.
여기서, 보다 성능이 좋은 고형물 분리설비(Solid/Liquid Separation Equipment)와 공기공급장치를 사용하여 상기의 폐수처리기간을 단축할 수 있으며, 오폐수의 오염정도와 주요 오염물질에 따라 단계별 처리시간과 처리조의 크기를 조정함으로써 처리효율을 증대시킬 수 있다.Here, the solid water separation equipment (Solid / Liquid Separation Equipment) and the air supply device can be used to shorten the wastewater treatment period, and according to the degree of pollution of the wastewater and major pollutants, By adjusting the size, the processing efficiency can be increased.
또한, 본 발명의 방법에서는 상기 단계를 모두 거친 후 방류되는 오폐수에 대해 침전, 여과(예: 모래필터, 천연 세라믹 필터 등을 이용) 및/또는 살균(예: UV 살균처리) 처리하는 단계를 추가로 제공한다.In addition, the method of the present invention further comprises the steps of sedimentation, filtration (eg, using a sand filter, natural ceramic filter, etc.) and / or sterilization (eg, UV sterilization) on the wastewater discharged after all the above steps. To provide.
이렇게 함으로써 오폐수를 더욱 깨끗하게 정화시킬 수 있다.In this way, the waste water can be purified more cleanly.
상기와 같은 본 발명의 슬러지 활성화 단계에 의하면, 유기성 슬러지는 미생물에게 풍부한 먹이를 제공하게 되는데, 미생물이 오폐수 내의 유기성 슬러지에 다다르면 슬러지 내로 침투하여 그 속에 함유되어 있는 다량의 유기물을 흡수 분해하면서 성장한다.According to the sludge activation step of the present invention as described above, the organic sludge provides abundant food to the microorganism, when the microorganism reaches the organic sludge in the waste water, it grows while absorbing and decomposing a large amount of organic matter contained therein. .
이러한 슬러지 활성화 단계를 통하여 혐기성 및 부분호기공정 처리단계에 사용되는 미생물들을 배양함으로써 혐기성 및 호기성 미생물에 의한 오폐수 처리능력을 향상시키고 동시에 유기성 슬러지에 함유되어 있는 오염 유기물도 분해할수 있다. 또한, 암모니아 질소를 제거함으로써 악취를 제거할 수 있는 것이다.Through the sludge activation step, by culturing the microorganisms used in the anaerobic and partial aerobic process treatment step, it is possible to improve the wastewater treatment capacity by anaerobic and aerobic microorganisms and at the same time decompose contaminated organic matter contained in the organic sludge. In addition, the odor can be removed by removing the ammonia nitrogen.
또한, 각 단계별 처리조들의 높이를 조정함으로써 처리 과정의 오폐수를 이동시킬 수 있다.In addition, it is possible to move the waste water of the treatment process by adjusting the height of each treatment tank.
이렇게 함으로써 오폐수를 이동시키기 위한 이동장치와 이동장치의 작동을 위한 동력을 필요로 하지 않게 되어 비용을 절감할 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.By doing so, it is a very useful invention such as reducing the cost by eliminating the need for a moving device for moving the waste water and the operation of the moving device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |