KR100444801B1 - 자연정화방법 및 그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양 미생물을 이용하여 유기물을 포함하는 오폐수의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 페놀 및/또는 노출기를 갖는 화합물을 함유하는 미생물의 대사산물을 첨가하여, 결합, 입자화, 응집, 축합, 중합과정을 거쳐 거대 분자화시키는 단계; 상기 거대분자화 단계시 질석물질을 첨가하여 부식화를 위한 중축합 반응을 일으키는 단계;를 포함하도록 하며, 상기한 거대분자화 및 중축합반응에 의한 반응생성물은 키레이트구조를 갖는 것을 특징으로 하며, 미생물의 밀도가 높으며 그 대사산물의 농도가 짙은 물질로 만들어진 펠릿(pellet)과 질석이 내장된 반응 타워를 배양조에 설치하여, 페놀계 대사기능을 하는 미생물을 배양하고, 배양된 미생물을 오,폐수 처리계 내에 지속적으로 투입하여, 오폐수 중에 포함된 유기물을 페놀계 대사산물과 접촉하여 급속히 결합,입자화,응집,중합,축합하여 거대분자화되게 한 것을 특징으로 한다. 그 장치는 폭기조 및 침전조를 포함하는 오폐수 처리 시설에 있어서, 상기 침전지와 연결되는 토양 미생물 배양조를 더 설치하여, 침전조에서 나오는 물질 일부를 배양조를 거쳐 폭기조로 들어가게 구성하고, 상기한 배양조 내에는, 생물밀도 및 동 대사산물 농도가 짙은 물질로 이루어 지는 펠릿과 질석을 내장한 반응 타워를 설치한 것을 특징으로 한다

Description

자연정화방법 및 그장치{natural purifying method and its apparatus}

본 발명은 토양미생물을 이용한 오폐수처리 방법 다시말해 자연정화방법 및 그를 이용한 장치에 관한 것이다

지금까지 폐수처리에 주로 이용되는 생물학적인 처리 방법인 활성오니법은유기물질이 미생물의 작용에 의해 분해되는 것에 의하여 처리하는 것으로 이러한 기능을 하는 것만이 자정기능을 갖는 것으로 일반인들은 알고 있다

그러나 자연의 자정 기능에는 그러한 미생물 작용에 의한 분해 외에 석탄이나 석유가 생성되는 응집,축합,고분자화,부식화 등의 방법이 있으며 오히려 그 기능이 자정 작용의 주종임이 밝혀졌다

여기서 유기물의 부식화 과정은, 유기성 폐기물 중 탄수화물,단백질 성분은 미생물에 의하여 분해되어 이산화탄소, 물, 암모니아, 기타 생성물로 되고, 분해생성물의 일부는 재합성 과정을 거쳐 아미노산, 단백질의 축합과정을 거쳐 부식되고, 일부는 페놀화합물의 축합과정을 거쳐 부식된다. 상기한 과정에서 대사물은 탄수화합물에서 생성되는 페놀화합물이다.

이 부식화 과정은 일명 붕괴형 비페놀계 대사 기능과 소생형의 페놀계의 대사기능으로 구분하기도 하는데, 페놀계 대사기능은 혐기성 분해 합성 과정으로 부식화가 이루어 진다. 이때 미생물은 환경조정 기능, 영양 섭취기능, 대사 기능을 하며, 미생물에서 배출되는 대사산물과의 물리,화학적인 반응에 의해 주위환경을 생존에 적합하도록 변화 또는 고정(응집 고분자화,오니화)시키는 형태로 구현한다

종래의 활성오니법이나 질소,인의 고도 처리방법은 호기성 미생물에 의한 산화, 가스화, 부패화되는 것에 의한 저분자화 및 산화 반응을 이용한 것으로, 이러한 처리 방법은 처리수 및 오니의 부패가 문제가 되며 살균처리 시설이 필요하고 또 처리장은 악취가 항상 나며, 방류하천은 생태계의 부영양화를 유발하며, 처리 과정 중에 발생하는 이산화 탄소, 질소, 질산 가스로 인한 대기 온난화를 유발하는단점이 있다.

본 발명은 토양균군 중 토양미생물을 증식시켜서 오,폐수를 처리하는 방법을 제공하는 것이다.

토양은 생태계에서 가장 정화 능력이 뛰어난 작용을 하는 바, 토양중에 서식하는 토양균군과 토양균군의 대사산물 및 대사산물과 유기물과의 반응 생성물에 의한 중,축합작용 또는 호기성 분해 작용에 의한 정화작용을 활용하여, 처리계 내에서 토양균군에 적합한 생활환경을 만들어 줌으로서 토양균군의 활성을 높여 그 정화 능력을 최대한 활용하는 새로운 유기성 폐수 처리 방법이며, 그 결과물인 처리수와 오니는 발생 즉시 수질 및 토양 환경 복원제로 재자원화 할 수 있는 오폐수처리방법이다

즉, 부식토를 형성시키는 토양미생물균군을 배양 활성화시켜 토양미생물의 대사산물과 유기물을 접촉시키면 유기물은 급격히 결합, 입자화, 응집, 중합, 축합하여 거대한 분자화 되면서 부식화가 진행된다. 본 발명은 이 부식화 반응에 의한 물리화학적,생물학적 정화작용을 이용한 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 처리 장치의 개요도

도 2 는 본 발명에 다른 하수,오수의 경우의 처리 계통도

도 3 은 본 발명에 따른 축산폐수의 처리 계통도

도 4a는 종래의 처리장 구성을 나타내고 도 4b는 본 발명에 따른 처리장의 구성도이다

도 5 는 본 발명에 따른 폐수 처리 계통도

도 6 은 유기물과 질석과의 반응을 보여 주는 도면

도 7 은 본 발명에 따른 수중형 배양기를 설명하는 도면

도 8 은 본 발명에 따른 지상형 배양기를 설명하는 도면

본 발명은, 유기물을 포함하는 오폐수를 처리함에 있어서, 페놀 및/또는 노출기를 갖는 화합물을 함유하는 미생물의 대사산물을 첨가하여, 결합, 입자화, 응집, 축합, 중합과정을 거쳐 거대 분자화시키는 단계; 상기 거대분자화 단계시 활성을 갖는 질석을 함유한 물질을 첨가하여 부식화를 위한 중축합 반응을 일으키는 단계;를 포함하도록 하며, 상기한 거대분자화 및 중축합반응에 의한 반응생성물은 킬레이트구조를 갖는 것을 특징으로 하며, 또 미생물 및 대사산물을 포함하는 펠릿(pellet)과 그리고 질석이 내장된 반응 타워를 배양조에 설치하여, 페놀계 대사기능을 하는 미생물을 배양하고, 배양된 미생물을 오,폐수 처리계 내에 지속적으로 투입하여, 오폐수 중에 포함된 유기물이 페놀계 대사산물과 접촉하여, 결합,입자화,응집,중합,축합 과정에 의해 거대 분자화되게 한 것을 특징으로 하며, 그에 따른 시설은 폭기조 및 침전지를 포함하는 오폐수 처리 시설에 있어서, 상기 침전지와 연결되는 미생물 배양조를 더 설치하여, 침전지에서 나오는 물질 일부를 배양조를 거쳐 폭기조로 들어가게 하고, 또 침전조를 거친 처리수는 미네랄처리조를 더 거쳐 처리수조로 들어가게 한 것을 특징으로 하며, 상기한 배양조 내에는, 미생물 및 그 대사산물을 포함하는 펠릿(13)과 질석(12)을 다공성 플레이트(11) 내에 내장한 구조의 배양기(10)를 설치한 것을 특징으로 하며, 상기한 배양기(10)는 지상형 배양기 내에 설치되며, 지상형 배양기는: 입구(21)와, 넘치는 유량을 유출되게 하는 오버플로우구(23)와, 유량의 수위를 조절하는 수위조절기(29)와, 일정 시간 처리 후 유출되게 하는 유출구(22)와, 교반을 위한 교반기(24)와, 내부의 DO를 측정하기 위한 DO 계측기(28)와, 장치의 하부에 설치되는 공기유입구(25) 및 이와 연결되는 산기관(26)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 특징 외의 추가적인 특징 및 내용에 대하여 이하 상술한다

먼저 상기한 본 발명에 따른 오폐수처리 방법을 이해하기 위하여는 먼저 토양 미생물군의 역할과 작용에 대하여 상세히 알아 볼 필요가 있다

이 지구상에는 지상이나 토양 및 하천에도 토양균들로 가득차 있다. 지구 역사를 보아도 토양균군은 모든 고등동물 보다 앞서 있기 때문에 토양균군의 생성환경 속에서 살아가는 고등동물은 토양균군과 공생관계에 있지 않을 수 없다. 예들들어, 고등생물은 토양균군에 의하여 영양원으로 유기물을 공급하고 토양균군은 토양유기물, 나아가 토양을 만듬으로써 고등 생물의 발상, 존속에 기여하고 있다.

일반 토양성 세균군은 호기성 및 혐기성 세균을 포함하며 호기성으로 생성되는 대사산물에는 페놀계화합물이 함유되어 있지 않는데 반해, 유리산소가 없는 대사에서는 페놀과 또는 페놀노출기가 있는 화합물이나 이를 함유한 물질이 있다.

한편 유리산소 비존재하에서의 호기성 세균 및 통성 혐기성 세균은 각종 화합물에 함유하고 있는 분자 내에 산소를 공급받게 된다.

토양성 호기성 세균 및 통성 혐기성 세균의 대사회로 중, 페놀계 대사회로가 원래의 기능이며, 이는 미생물이 다세포 생물로 진화해 가기 직전의 모습이다. 페놀계 대사기능을 구비한 토양성 호기성 및 통성 혐기성 세균이 지구상에 출현함에 따라 원시지구에서 유리산소의 발생이 늦추어졌고 편성혐기성 세균의 존속이 보장되었다. 그 후 유리산소가 발생함에 따라 토양균군은 자기 보존을 위하여 비페놀계 대사 기능이 생겨나게 되었다.

토양성 호기성 미생물과 통성 혐기성 미생물의 대사회로 중 어느 쪽이 나타나느냐는 생성 환경에 의해 결정되지만 인위적인 환경에서는 유리산소 존재의 유무에 관계없이 비페놀계 대사기능이 나타난다. 예들들어, 페놀계 대사기능을 하는 토양균도 인위적인 환경하에서는 비페놀계 대사 활동을 하게 된다

유리산소의 존재 유무에 상관없이 인위적 환경에서 페놀계 대사기능이 일어나게 하기 위하여는 그 세균군들이 페놀 및/또는 페놀 노출기가 있는 화합물을 함유하는 대사산물의 존재하에 계속적으로 놓여져 있도록 해 주어야 한다

그러기 위하여는 외부로부터 페놀화합물이나 이를 함유하는 물질을 첨가하든가 자연계에 존재하는 페놀계 대사기능이 극도로 강화된 세균군을 종균으로 사용하여야 한다.

한편 본 발명에서 사용되는 종균이란, 토양성 편성 혐기성 세균군이나 토양성 호기성 세균과 토양성 통성 혐기성세균군들로 구성된 세균군이 활발히 공생하고 대사산물의 항균작용에 의하여 토양균 이외의 세균군 특히 대장균, 부패균 등이 불활성화 내지 사멸한 상태의 세균군을 말한다

대체로 미생물은 자기 이외의 (미)생물에 대하여 항균성을 지닌다. 항균성의 발현은 미생물 대사산물의 기능이다. 어떤 개체,군체로부터 분비된 대사 산물은 당해 개체,군체 이외의 (미)생물에 대하여 항균성을 갖는 것이다. 페놀 및/또는 페놀노출기가 있는 화합물을 함유하는 토양미생물 대사산물은 일반 토양성 세균군 이외의 (미)생물에 대하여 항균성을 갖는다.

상술한 세균군에 의한 대사산물의 항균성이 지금까지 명확히 알려지지 않았던 이유는 토양균군의 이중적 대사회로를 깨닫지 못하였고 토양균군의 이중적 환경, 특히 규산염 물질과 괴리된 상태에서는 비페놀계 대사활동을 하고 비페놀계 대사산물은 항균성이 미약한 것이 그 원인이었다

본 발명에서의 부식화의 순서는 첫번째 반응단계로, 유기물(유기수용액 및함수성 유기혼합물)에 페놀 및/또는 노출기가 있는 화합물을 함유하는 미생물의 대사산물이 첨가되어 급속히 결합,입자화,응집,축합,중합하여 거대 분자 덩어리화한다. 이때 위 반응이 일어날때 활성화한 질석 또는 질석을 많이 함유한 물질을 적당량 첨가하면 부식화를 위한 중축합 반응을 일으킨다.

상기 반응의 원리로, 예들들어 자연계의 물이 정화된다. 따라서 자연계의 물, 토양, 경우에 따라 대기 역시, 토양균 이외의 세균군에 대해 억제, 멸균력을 가지며, 토양균과 공존관계에 있는 고등 생물에 대하여 성장 촉진 기능도 한다.

상술한 거대 분자화의 효소반응은 일반적인 효소 분해와 전혀 다른 반응이다. 일반적인 효소 분해에서는 반응함에 따라 생성물의 분자량이 저하하지만 본 반응에서는 반응계에 존재하는 유기물의 분자량이 일정하게 증대한다.

즉, 결합, 입자화, 응집, 축합, 중합에 의한 당해 반응계에서는, 당해 거대분자화와 비분해형 효소 반응이 동시에 진행된다. 거대분자화는 유기물이 페놀 및/또는 페놀 노출기가 함유된 미생물의 대사산물과 활성화된 질석과 접촉함으로써 발현되는 물리화학 반응이며, 토양균군의 대사기능을 페놀계 대사산물을 함유되도록 유도할 수 있는 것이다

따라서 정화를 위하여, 자연계에 존재하는 농도 짙은 페놀계 대사산물을 직접 투여 하거나 위 대사산물에 의하여 페놀계로 유도된 토양균의 대사산물을 사용할 수 있다. 상기한 거대분자화 및 중축합반응에서의 반응생성물은 키레이트구조를 갖고 있고, 키레이트 내면은 양이온과 음이온의 집합체로 되어 있다. 여기서 양이온과 음이온 등의 이온성 물질의 상호 치환 및 키레이트 구조의 성장, 변형에 의하거나 유기산 및 유기산염의 생성에 의하여, 반응계의 pH 변동 및 이온성 물질의 변화가 결정된다.

지금까지 오폐수처리에 이용되는 생물학적인 방법의 미생물 군은 비페놀계 대사기능을 하고 있었기 때문에, 이것을 페놀계 대사기능으로 바꾸어 주기 위하여, 페놀계 대사기능을 하는 미생물의 밀도가 높고 동 대사산물의 농도가 짙은 물질로 만들어진 펠릿(pellet)(도 7 참조)과, 질석이 내장된 반응 타워를 배양조에 설치하여, 페놀계 대사기능을 하는 미생물을 배양하고, 배양된 미생물을 하수,오,폐수 처리계 내에 지속적으로 투입하여 하수,오폐수 중에 포함된 유기물을 페놀계 대사산물과 접촉하여 급속히 결합,입자화,응집,중합,축합하여 거대분자화되고 흙(오니)으로 된다.

그 결과 킬레이트 구조 속의 음,양이온의 활동으로 이온성 오탁물질이 제거되고 미생물 활동에 적당한 pH로 조정되어 악취가 사라진다.

여기에서 발생오니와 방류수는 양질의 퇴비와 식물의 성장 촉진제가 된다

한편 상기한 처리 과정 중에 사용되는 질석(vermiculite)은 100% 천연무기물이며 독성이 없고 중금속과 같은 강산성(pH 0.5~1.0)을 띄나 인체에는 무해하다. 그 성분은 광물질 Ca,Mg,Zn,Mn,Fe,Al 등을 포함한 약 78종이 함유되어 있다

보통 오염물 즉, 유기물질엔 도 6 에 도시한 바와 같이, 물분자가 포함되어 있는데, 학술적으로 이 유기물(C,H,O,N등)을 제거하기 위해서는 통상적으로 공기(O₂)를 주입하여 C + O₂→CO₂(↑) 로 제거하는 이론적 근거를 가지고 운용하나, 본 발명에서 사용되는 질석에 포함된 미네랄과 유기물이 접촉하게 되면 도 6과 같이 미세 유기물까지 플록(PLOC)이 형성되어 필터에 의하여 쉽게 제거할 수 있는 특성이 있으며, 산소를 주입하는 공정에 이용하면 그 효과는 더욱 배가 된다.

도 1 은 예들들어, 본 발명을 이용한 처리 과정에 대한 예시도이다

도시한 바와 같이, 오폐수를 집수조에 모아서, 유량조정조를 거처 제 1,2 폭기조를 거쳐 침전조로 들어 간다. 침전조에서 다시 질석을 포함하는 미네랄 처리조로 들어가 처리된 깨끗한 물은 중수, 농업용수 및 재이용수로 활용한다. 이때 침전조는 집수조 및 제 1 폭기조로 되돌아 가 재처리 과정을 갈수 있게 구성한다.

침전조에 침전된 물질과 집수조에서 나오는 물질은 농축조로 들어가 탈수,건조 개량 과정을 거쳐 무기성 비료로 만들어 낼 수 있다. 탈수된 농축물은 토양개량제,토양복토제, 인공부식토양, 생쓰레기 및 하폐수 등의 종오니로 사용할 수 있으며 그 성분에 따라서는 부식 세라믹 재료로 사용할 수도 있다

한편 농축조에서 농축된 물질엔 식물에 유용한 성분이 많이 포함되어 있어 이를 배양조에 투입하여 배양하고 다시 이를 농축조로 돌려 보내는 과정을 순환적으로 구성하며, 배양조에서 배양된 일부 물질은 액비 제품으로 사용된다. 그리고 배양조의 물 일부는 제1,2 폭기조로 다시 투입된다.

도 2 는 하수,오수 경우의 처리예이다

유입된 오,하수는 스크린/침사지를 거쳐 유량조정조를 거쳐 제1,2 폭기조를 거쳐 침전지로 들어가고 다시 미네랄 처리조를 거쳐 처리수조로 들어가 최종 처리수로 나와 재활용수가 된다. 이때 침전지에의 일부는 앞선 처리에 대한 실시예와 같이, 반송되어 스크린/침사지로 돌려지고 일부는 폭기조로 들어 간다. 또한 침전조 내용물의 일부는 잉여 슬러지 저류조로 가서 탈수과정을 거쳐 케익 형태로 토양의 환경 복원제로 이용하고, 침전조의 일부는 다시 배양조로 들어가 다시 배양과정을 거쳐 폭기조로 다시 투입된다

배양조는 BOD가 1,500mg/l 이하인 경우는 배양조에 1 개의 배양기를 일반적으로 적용하며, 경우에 따라 특수 배양기를 적용할 수 있다. BOD가 1,500~3000mg/l 인 경우는 한개의 배양조를 분리하여 2 개의 서로 다른 배양기를 설치하여 상호 연계 순환하며 특수배양기를 적용하여 처리 효율을 높인다

상기한 하수,오수의 처리 개요는 일부 미차가 있을뿐 그 처리 과정이 앞선 개요와 거의 동일하다

도 3 은 축산폐수의 경우이다

유입된 축산폐수는 전처리 후, 저류조,유량조정조를 거쳐 제 1 폭기조를 거쳐 침전지, 제 2 폭기조, 그리고 또 다른 제 2 침전지를 거쳐 미네랄처리조 및 처리수조를 경유하여 처리된다.

한편 제 1 폭기조를 지나 침전지로 들어간 처리수는, 유량조정조 또는 제 1 폭기조로 되돌릴 수 있고, 여기서 나오는 슬러지는 다시 제 1 배양조를 거쳐 제 1 폭기조로 돌리고, 반송슬러지의 일부는 잉여슬러지로 처리되어 슬러지 저류조로 들어가 탈수기를 거쳐 케익형태로 만들어 토양 복원제로 이용된다

그리고 마찬가지로 제 2 폭기조를 경유하여 제 2 침전지로 들어간 처리수 역시 제 2 폭기조로 되돌려질 수 있게 구성하고 일부는 초기 과정으로 반송시킬 수 있다. 제 2 침전지에서 반송되는 슬러지는 제 2 배양조로 들어가 제 2 폭기조로 반송되고 잉여슬러지는 슬러지저류조로 들어가 탈수기를 거쳐 상기와 같은 케익으로 나온다.

상기한 축산폐수의 경우는 제1,2 배양조로 2 개 설치되는 바 여기에서의 각 배양조는 그 종류와 운전조건이 상이하게 되도록 셋팅한다. 그리고 토양미생물을 고농도로 배양시키는 특수 배양기를 설치하여 처리 효율을 높인다.

도 4a는 종래의 처리장의 경우이고 도 4b는 본 발명을 적용한 경우에의 개선된 처리장이다.

차이점은 배양조를 설치하여 침전조에서 나온 처리수의 일부를 배양조를 거쳐 폭기조로 투입되게하고 침전조의 일부유량은 유량조정조로 반송시키는 것을 추가 한다. 그리고 침전조와 처리수조 사이에 상술한 예와 마찬가지로 미네랄처리조를 더 만든다.

도 5 는 본 발명에 따른 폐수처리 과정이다

여기에서는 유입된 폐수를 집수조를 거쳐 반응에 의하여 응집시키고 침전 또는 부상시키고 유량조정조로 투입한다. 그리고 제1,2 폭기조를 거쳐 침전조를 거쳐 일부는 제 1 폭기조 및 유량조정조로 반송시키고 잉여물은 배양조를 거쳐 제1폭기조로 돌리고 슬러지는 슬러지저류조로 보내어 탈수기를 거처 처분한다.

침전조를 거친 폐수는 처리수조를 거쳐 필터를 거쳐 유량조정조로 역세가능하게 하고 처리가 완료된 처리수는 미네랄처리조를 거쳐 방류조에 들어가서 방류되거나 재사용된다.

여기서는 폐수의 종류와 성상에 따라 전처리와 3 차 처리가 다소 변경될 수있다. 배양조에는 2 개의 서로 다른 배양기가 설치되어 상호 다른 조건 속에서 운전되며 고효율의 토양 미생물 종오니가 발현되어 처리 효율을 극대화 할 수 있다

상기한 시설들의 예에서 설치되는 배양조 내에의 배양기는 도 7 과 같은 수중형 배양기와 도 8 과 같은 지상형 배양기가 사용된다.

도 7 의 미생물 배양기는 도시한 바와 같이, 외관이 스테인레스 재질의 다공성(도면상으로는 벌집형상)의 플레이트(11)로 구성하여 유기물의 용출이 용이하도록 하였다. 즉, 플레이트(11)의 하부로는 질석(12)이 내장되고 상부로는 펠릿(13)이 내장되어 장치의 저부로 설치되는 산기관(미도시)이 가동시, 와류에 의하여 질석(12)과 펠릿(13)의 접촉이 용이하여 플레이트(11) 내의 내부 충진물인 펠릿(13)과 질석(12) 내의 물질이 쉽게 용출되게 하고 또 이들의 교체가 용이하게 되도록 하였다.

도 8 은 앞선 예와 달리 수중이 아닌 지상에 설치되는 지상형 배양기로, 도시한 바와 같이, 내부에 앞선 수중형의 배양기(10)가 2세트 들어가 있다고 볼 수 있다. 즉, 외부는 플레이트(11) 망으로 형성되고 그 안은 펠릿과 질석이 내장된다.

지상형배양기는 그 상부로, 처리할 오염수가 들어오는 입구(21)가 형성되고 개략 중간 아래로 유출구(22)가 형성되며, 일정량 이상의 유량은 넘치도록하는 오버플로우구(23)가 상부 일정한 높이에 형성된다. 그리고 내부의 균등한 혼합을 위한 교반기(24)가 설치되고, 하부로는 공기주입구(25) 및 산기관(26)이 설치되고 그 저부로는 드레인(27)이 형성된다.

또한 내부의 DO 측정을 위한 DO 계측기(28)를 설치하여 내부 DO가 0.1~0.5정도가 되게 조절할 수 있도록 자동으로 유입후, 적정시간 동안 체류후 유출할 수 있도록 하였다. 즉, 상기한 교반기(24)와 DO계측기(28)의 설치로 자동적으로 DO 농도를 균등 혼합하여 24시간 폭기가 아닌 간헐폭기로 작동시킬 수 있다. 또 구체적으로 도시하지 않았지만 유입량과 유출량을 조절할 수 있는 자동판넬 및 수위조절기(29)가 설치된다.

즉, 상기한 구조는 자동제어가 가능하여 폭기 가동시 간헐폭기가 가능하다.

상기한 본 발명에 따른 처리 과정에서는 악취가 나지 않는데 그 이유는, 페놀계 대사기능을 하는 토양균군은 그 적대 미생물에 대하여 항균능력을 갖는다는 것이 이미 미생물학계에 입증된 바, 그 토양균군의 대사산물이 그 적대 미생물인 부패균, 중독균, 대장균 등을 멸균함으로써, 유기물은 부패하지 않게 되고 그로 인해 부패로 인한 냄새가 나지 않게 되는 것이다

페놀계 대사기능을 하는 토양균군의 대사산물과 유기물의 화합물질은 킬레이트 구조를 갖는다. 그러므로 악취의 원인물질인 양이온이 킬레이트 구조 속의 음이온 물질과 화합하여 악취와 관계없는 화합물질로 바뀌는 화학반응이 일어 난다. 예를들어, 암모니아 냄새의 원인의 일종인 암모니아 가스 냄새가 나지 않는 이유는 암모니아 양이온이 킬레이트 구조 속에서 다른 음이온과 치환작용에 의한 화학반응이 일어나기 때문이다

또한 처리된 방류수는 다른 생물의 성장 촉진제가 되는데 그 이유는 다음과 같다.

토양미생물들이 분비하는 페놀계 대사산물은 적대 미생물에 대하여 항균작용을 하지만 공생관계에 있는 미생물들에게는 무해하거나 성장 촉진 기능을 갖는 다는 사실은 미생물학적으로 이미 입증되어 있다

본 발명에 따른 배양기 속에 내장되어 있는 펠릿에는 토양 미생물과 토양 미생물이 대사하는 페놀계 대사산물이 농도 짙게 함유되어 있다. 따라서 펠릿에 포함된 페놀계 대사산물이 수처리장에서 투여될 경우, 수처리장에 서식하고 있는 미생물들 중 적대 관계에 있는 미생물들에 대하여 강한 항균작용을 하게 되어 이들 적대미생물들의 성장 억제 내지 멸균시키고, 반면 공생관계에 있는 미생물들은 페놀계 대사물을 대사하는 토양성 미생물군의 삶의 모습으로 유도하여 줌으로써 그 방류수는 고등 동식물에게 매우 유익한 페놀계 대사산물이 되는 것이다.

토양성 미생물의 페놀계 대사산물 중 방성균, 고등균류, 근원 박테리아가 생성하는 헤트로 오키신이나 사상균, 고등균류, 토룰라(TORULA) 및 마이코토루라(MYCOTORLULA) 속의 효모 등이 생산하는 시베린 기타 토양균군들이 분비하는 개미산, 초산, 푸로피온산, 아스파라긴산, 코아크산, 후르산 등을 식물에게 미량 투입하여도 성장 촉진 기능이 있음은 농학이나 미생물학계에 널리 알려진 사실이고, 미생물군의 대사산물 중에 함유되어 있는 각종 아미노산류도 식물에게 좋은 기능을 부여하고 있으며, 토양성 미생물의 페놀계 대사산물인 각종 항생물질도 식물에 대하여 항균, 살균기능 뿐 아니라 성장촉진 기능이 있음이 입증되었다

이상과 같은 본 발명에 의하면, 일반 생활폐수는 물론 고농도의 축산 및 산업 폐수에 대한 처리 효율이 높을 뿐만 아니라 처리 수질의 향상으로 처리수는 중수도로의 재활용이 가능하다.

또한 생활오수의 처리시설 경우, 예를들어, 오수정화시설을 설치하여야 하는 소규모 시설의 경우, 방류수질을 10mg/l 이하로 처리하기 위하여는 3차 처리시설의 도입이 필요로 하기 때문에 건설비의 부담이 야기되며 하수처리장 역시 기존에 설치된 2 차 처리시설만으로는 강화되는 수질 기준을 만족 시키기는 어려운 실정이다. 따라서 신규 설치하는 경우는 물론 기존 처리시설을 보완해야 하는 시설들에 본 발명을 적용하기에 매우 유리하다.

표 1 은 종래의 A₂O 및 활성오니법에 의한 처리와 본 발명에 따른 처리 방법에 대한 비교표이다.

표의 비교에서 보듯이, 본발명에 따른 처리 방법이 BOD,탈질,탈인 처리 효율이 더욱 높고 탈취 및 소독시설, 탈수약품시설등이 전혀 필요 없으며, 슬러지 발생량을 획기적으로 줄이고 슬러지의 부패가 없으며 소화조 및 소포시설도 그리고 유지관라 면에 있어서도 운전관리가 쉽고 비용이 저렴하며 시설의 소요부지 면적도 적게 차지하며 시설비도 적게 들고 처리장의 악취도 없다.

또한 슬러지를 별도의 공정처리 없이도 바로 퇴비화할 수 있다. 즉, 오니 자체의 부식토가 냄새, 기생충, 병원균의 부패가 없으며 이를 토양 복토제, 인공부식토양, 토양복원제, 생쓰레기 비료화 종오니 등으로 바로 사용이 가능하고, 최종 처리수를 별도의 재활용을 위한 수처리 없이 바로 농업 용수 및 생물활성수로 이용될 수 있다.

또한 본 발명에 따라 수처리 하는 과정 중에 얻어지는 비료나 액비는 토양에환원한 후 2 차 오염이 없으며, 안정화된 비료로 사용 가능하고 토양의 지력을 증진할 수있으며 토양미생물의 영양 공급원으로 이용되고 산성 토양의 개량제로도 이용된다.

또한 수처리시 별도의 종균제,응집제가 필요 없고 고농도 온전이 가능하고, 수질이나 유량 변동에 큰 변화가 없이 처리 가능하며, 발생되는 오염 가스 등으로 인해 온난화를 야기시키는 2 차적인 대기 오염이 없다.

또한 본 발명에 의하면, 오,폐수도 자원화 할 수 있다는 인식의 전환이 되며, 부식화 반응의 연속적인 유지 시스템이 가능하고, 종래의 처리장과 달리 냄새가 나지 않고 향기로운 흙냄새를 풍기는 처리시설이 가능하다.

또한 종래의 경우는 3 차 고도처리를 하지 않으면 탈인,탈질이 되지 않으며 처리수질이 BOD 5ppm 이하로 되기 어려운 반면, 본 발명에 의하면 고도처리하지 않아도 처리수질이 BOD 5ppm 이하로 되며 별도의 시설 없이도 탈질 및 탈인이 기준치 이하로 처리될 수 있다

또한 종래의 경우엔 대장균 등의 병원성균의 멸균을 위하여 염소소독을 행하는데 이로 인하여 생태계의 파괴를 야기하지만, 본 발명에 의하면 토양 미생물군의 항균성에 의하여 대장균 등의 병원성균이 없어 별도의 멸균 장치가 필요없어 생태계를 자연스럽게 보존할 수 있다

또한 본 발명에 의하면, 처리율이 기존의 2 배이며 그 처리된 방류수에 의하면 방류하천 및 생태 연못 등의 자연 정화 능력을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명을 이용하면 예를 들어, 양어장 등의 수처리 및 동식물의 성장촉진제, 예를 들어 양어 증식에 이용 가능하고, 무공해 농법등으로도 활용 가능하다.

Claims (5)

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3. 폭기조 및 침전지를 포함하는 오폐수 처리 시설에 있어서,

   상기 침전지와 연결되는 미생물 배양조를 더 설치하여, 침전지에서 나오는 물질 일부를 미생물배양조를 거쳐 폭기조로 들어가게 구성하고, 또 침전조를 거친 처리수는 미네랄처리조를 더 거쳐 처리수조로 들어가게 구성하며,

   상기한 미생물배양조 내에는, 입구(21)와, 넘치는 유량을 유출되게 하는 오버플로우구(23)와, 유량의 수위를 조절하는 수위조절기(29)와, 일정 시간 처리 후 유출되게 하는 유출구(22)와, 교반을 위한 교반기(24)와, 내부의 DO를 측정하기 위한 DO 계측기(28)와, 장치의 하부에 설치되는 공기유입구(25) 및 이와 연결되는 산기관(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연정화 장치
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