KR100721271B1 - Process for the treatment of waste water - Google Patents
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Abstract
우수한 침강성과 양호한 처리 수질이 수득되는 활성 오니를 형성시키고 잉여 오니 발생량을 감소시키는 폐수의 처리방법을 제공한다. Provided is a method for treating wastewater which forms active sludge with good sedimentation and good treated water quality and reduces the amount of excess sludge generated.
활성 오니에 사르코신계 화합물을 접촉시킨다.
The activated sludge is contacted with a sarcosine compound.
활성 오니, 사르코신계 화합물, 폐수 처리, 침강성, 수질 향상Activated sludge, sarcosine compounds, wastewater treatment, sedimentation, water quality improvement
Description
본 발명은 산업 폐수 처리조 또는 공공 폐수 처리 시설에서 압밀성(壓密性)이 높은 오니(汚泥) 플록을 형성하고 침강성이 우수한 활성 오니를 형성하며 또한 잉여 오니 발생량의 감소를 도모하고 유지 관리가 용이한 폐수의 처리방법에 관한 것이다. The present invention forms a highly compact sludge floc in an industrial wastewater treatment tank or a public wastewater treatment plant, forms an active sludge having excellent sedimentation properties, and also reduces the amount of surplus sludge generated and maintains It relates to an easy method for treating wastewater.
폐수 처리시설에서 양호한 활성 오니를 형성하고 잉여 오니 발생량을 감소시키는 종래 기술로서는 미생물제 또는 효소제 등의 약제를 활성 오니에 첨가하는 방법이 공지되어 있다[예: 「미생물 처리에 있어서의 오니의 감소와 에너지 절약」, 다시로 에이이치, 에너지 절약, Vol. 48, No.7, 1996]. 또한, 잉여 오니를 감량시키는 방법으로서 고분자 응집제 등의 유기계 응집제 또는 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄 등의 무기계 응집제를 첨가하는 방법이 제안되어 있다[예: 일본 공개특허공보 제(평)5-253589호]. 또한, 생물막법이나 활성 오니의 후단에 소화(消化) 탱크를 설치하는 방법에 의해서도 오니의 감량화가 도모된다[참조: 「각종 활성 오니법에서의 오니 발생량에 관해」, 사카이 요시오, 월간 하수도, Vo1.21, No.2, 1997; 「변동과 제어를 둘러싸고」, 미생물 생태연구회편, 미생물의 생태 11, 학회출판센터]. Conventional techniques for forming good activated sludge in wastewater treatment facilities and reducing the amount of excess sludge generated are known by adding agents such as microorganisms or enzymes to activated sludge [e.g. "Reduction and Energy of Sludge in Microbial Treatment." Saving ", again H, energy saving, Vol. 48, No. 7, 1996]. As a method of reducing excess sludge, a method of adding an organic flocculant such as a polymer flocculant or an inorganic flocculant such as polyaluminum chloride or aluminum sulfate has been proposed (e.g., Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-253589). . In addition, reduction of sludge can be also achieved by a biofilm method or by installing a digestion tank at the rear of the activated sludge (see "About sludge generation in various active sludge methods", Sakai Yoshio, monthly sewerage, Vo1). .21, No. 2, 1997; "Around Variation and Control," Microbial Ecology Research Group, Microbial Ecology 11, Society Publications Center].
상기한 처리방법에서는 양호한 미생물 활성을 유지하여 잉여 오니 발생량을 감소시키기 위해 미생물제나 효소제 등의 약품 첨가가 시도되고 있지만 반드시 만족할 만한 효과가 얻어지는 것은 아니며, 약제 비용 등의 경제성 측면에서 문제가 있다. 또한, 고분자 응집제 등의 다양한 응집제는 오니의 용적을 감소시켜 침강성을 높인다는 점에서는 우수한 효과를 구비하고 있지만 오니의 발생량을 감소시킬 수는 없으며 미생물 활성을 향상시키거나 유지시키지 못한다. 또한, 생물 처리법 중에서, 생물막법은 활성 오니법과 비교하여 잉여 오니를 생성하지 않는다는 점에서는 우수하지만 폐수의 고도 처리에 적응시키기 어려우며 또한 생물막의 박리에 의해 처리 수질이 악화되는 등의 난점이 있다.In the treatment method described above, in order to maintain good microbial activity and to reduce the amount of surplus sludge, the addition of a drug such as a microbial agent or an enzyme is attempted, but a satisfactory effect is not necessarily obtained, and there is a problem in terms of economics such as drug cost. In addition, various flocculants such as polymer flocculants have excellent effects in reducing the volume of sludge to increase sedimentation, but can not reduce the amount of sludge generated and do not improve or maintain microbial activity. Further, among the biological treatment methods, the biofilm method is superior in that it does not produce excess sludge compared with the activated sludge method, but it is difficult to adapt to the advanced treatment of wastewater, and there is a difficulty in that the treated water quality is deteriorated by the biofilm peeling.
또한, 잉여 오니를 감량화하기 위해 소화 탱크를 폭기조의 후단에 설치할 수도 있지만, 설비비가 들고 폐수 처리의 원가 상승을 초래한다. In addition, although a digestion tank may be installed at the rear end of the aeration tank in order to reduce the excess sludge, the equipment cost is high and the cost of wastewater treatment is increased.
이러한 사정을 감안하여, 본 발명은 우수한 침강성과 양호한 처리 수질이 수득되는 활성 오니를 형성시키고 잉여 오니 발생량을 감소시키는 폐수의 처리방법을 제공한다.
In view of these circumstances, the present invention provides a method for treating wastewater, which forms active sludges with excellent sedimentation and good treated water quality and reduces the amount of excess sludge generated.
본 발명자들은 이러한 과제를 해결하기 위해 예의 시험연구를 거듭한 결과, 사르코신계 화합물을 활성 오니에 접촉시킴으로써 소기의 목적이 달성될 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
As a result of intensive test studies to solve these problems, the present inventors have found that the desired purpose can be achieved by contacting a sarcosine-based compound with an activated sludge, thereby completing the present invention.
발명의 실시 형태Embodiment of the invention
본 발명을 실시하는 데 적합한 사르코신계 화합물의 대표적인 것으로서 예를 들면, 사르코신, N,N-디메틸글리신 또는 N 위치에 장쇄 아실 그룹을 갖는 라우로일사르코신, 미리스토일사르코신, 팔미토일사르코신, 스테아로일사르코신, 올레오일사르코신과 이들의 알칼리 금속염, 암모늄염 및 무기산염을 들 수 있다. Typical examples of sarcosine compounds suitable for practicing the present invention include, for example, sarcosine, N, N-dimethylglycine or lauroyl sarcosine having a long chain acyl group at the N position, myristoyl sarcosine, palmitoyl sarco Cine, stearoyl sarcosine, oleoyl sarcosine and their alkali metal salts, ammonium salts and inorganic acid salts.
본 발명의 방법을 실시하는 데 있어서, 활성 오니에 첨가하는 사르코신계 화합물의 양은 오니 고형물에 대해 1일당 0.01 내지 5중량%가 바람직하다. 사르코신계 화합물의 첨가량이 5중량%보다 높으면 생물 억제를 일으킬 염려가 있고, 첨가량이 0.01중량% 미만인 경우에는 당해 약제의 사용효과가 충분하지 않다. In carrying out the method of the present invention, the amount of sarcosine compound added to the activated sludge is preferably 0.01 to 5% by weight per day based on the sludge solids. If the added amount of the sarcosine compound is higher than 5% by weight, there is a fear of causing biological inhibition. If the added amount is less than 0.01% by weight, the effect of using the drug is not sufficient.
활성 오니에 사르코신계 화합물을 첨가하는 방법으로는, 당해 화합물을 연속적으로 첨가할 수 있지만 단속적으로 첨가해도 상관없다. 이 경우, 당해 약제를 물 등으로 임의로 희석하여 사용할 수도 있다. As a method of adding a sarcosine-based compound to the activated sludge, the compound may be added continuously, but may be added intermittently. In this case, the drug may be optionally diluted with water or the like.
사르코신계 화합물을 투입하는 장소로는 활성 오니에 접촉될 수 있는 장소이면 상관이 없지만, 처리 전의 폐수 중에, 폭기조에 또는 오니의 반송 라인에 첨가하는 것이 바람직하다.
The place where the sarcosine compound is added may be any place that can be brought into contact with the activated sludge. However, it is preferable to add the sarcosine compound to the aeration tank or the return line of the sludge in the wastewater before treatment.
[작용][Action]
사르코신계 화합물은 살균능, 항균능을 구비하고 있으며, 구강내의 유해 미생물의 번식을 억제하여 구취(口臭)를 예방하므로 치마제(齒磨劑)의 첨가제로서 사용되며[예: 일본 특허공보 제(소)62-16927호], 또한 벌레먹은 이(충치) 및 치석 형성을 예방하는 데 사용되는 것으로 공지되어 있다[예: 일본 특허공보 제(평)5-58403호]. Sarcosine compounds have bactericidal and antimicrobial properties and are used as additives for dentifrices by preventing the growth of harmful microorganisms in the oral cavity and preventing bad breath. Cow) 62-16927], and is also known to be used to prevent the formation of insect bites (cavities) and tartar (e.g., Japanese Patent Publication No. 5-58403).
본 발명의 방법에서는 이러한 사르코신계 화합물의 살균능, 항균능을 이용하여 당해 화합물을 활성 오니에 접촉시킴으로써 오니의 침강성을 방해하는 원인인 사상균 등의 특정 종류의 미생물을 용균(溶菌) 및 사멸시켜 이를 포식하는 원생동물 또는 후생동물을 증식시킴으로써 활성 오니의 포식 작용의 기능을 강화시킨다. 이러한 양성(良性)의 생물상이 수득됨으로써 오니의 감량화가 도모되는 동시에 침강성이 우수한 오니가 형성되며 폐수 처리의 효율이 향상되고 처리수의 수질이 양호해지는 것으로 생각된다. In the method of the present invention, by using the bactericidal or antimicrobial activity of such sarcosine-based compounds, specific compounds such as filamentous fungi, which cause the sedimentation of sludge by interfering with the sludge of the sludge, are lysed and killed. The function of the predatory action of active sludge is enhanced by propagating protozoa or epidermis that preys. By obtaining such a benign biological phase, sludge can be reduced and at the same time, sludge which is excellent in sedimentation property is formed, the efficiency of wastewater treatment is improved, and the quality of treated water is considered to be good.
[실시예]EXAMPLE
하기에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들로 한정되는 것은 아니다. Although an Example demonstrates this invention concretely below, this invention is not limited to these.
또한, 실시예에서 사용하는 약자 및 약제는 다음과 같다. In addition, the abbreviations and drugs used in the Examples are as follows.
(약자)(Abbreviation)
BOD(Biochemical 0xygen Demand): 생물화학적 산소 요구량 Biochemical 0xygen Demand (BOD): Biochemical Oxygen Demand
COD(Chemical 0xygen Demand): 화학적 산소 요구량 Chemical 0xygen Demand (COD): chemical oxygen demand
MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids): 폭기조 내의 활성 오니 농도 Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS): Active sludge concentration in aeration tanks
SVI(Sludge Volume Index): 활성 오니 1g당 용적(ml) Sludge Volume Index (SVI): Volume per gram of activated sludge (ml)
SV 30(S1udge Volume): 1ℓ의 활성 오니를 30분 동안 정치시킬 때의 침강율(%)SV 30 (S1udge Volume): Settling rate when 1 liter of activated sludge is allowed to stand for 30 minutes
(약제)(drugs)
사르코신: 시그마 알드리치사제 시약 Sarcosine: Sigma Aldrich
사르코신나트륨: (주)구라레제 Sodium sarcosine: Gurarese
사르코신 염산염: 시그마 알드리치사제 시약
Sarcosine Hydrochloride: Reagents from Sigma Aldrich
실시예 1Example 1
사르코신, 사르코신나트륨 및 사르코신 염산염을 사용하여 오니 감소 시험을 실시한다. 10ℓ 용량의 폭기조와 6ℓ 용량의 침전조를 구비한 연속식 활성 오니 장치를 준비하고 합성 하수 폐수(BOD로서 100mg/ℓ)를 BOD 오니 부하 0.2kg-BOD/kgSS, MLSS 2,000mg/ℓ의 조건으로 처리한다. The sludge reduction test is performed using sarcosine, sodium sarcosine and sarcosine hydrochloride. A continuous activated sludge system equipped with a 10 l aeration tank and a 6 l settling tank was prepared and treated with synthetic sewage wastewater (100 mg / l as BOD) under conditions of 0.2 kg-BOD / kgSS and MLSS 2,000 mg / l BOD sludge load. do.
상기한 사르코신 또는 이의 염을 폭기조의 오니 중량에 대해 1일당 0.1중량%의 비율로 폐수에 첨가하여 1개월 동안 운전한 후의 폭기조 내의 잉여 오니의 감소율, SVI의 지표로 표시되는 오니의 침강성 및 BOD 제거율을 측정하여 폐수의 처리 능력에 미치는 영향에 대해 조사한다. The reduction rate of surplus sludge in the aeration tank, the sedimentation of sludge represented by the indicator of SVI, and the BOD after the operation for one month by adding the sarcosine or salt thereof to the wastewater at a ratio of 0.1 wt% per day to the sludge weight of the aeration tank. The removal rate is measured to investigate the impact on the treatment capacity of the waste water.
이들 시험 결과는 표 1에 기재된 바와 같으며, 사르코신 또는 이의 염을 첨가함으로써 잉여 오니가 비약적으로 감소된다. 또한, 오니의 침강성이 향상되고 BOD 제거율이 높은 수준으로 유지되지만 폐수 처리 기능에 대한 억제는 확인되지 않는다. These test results are shown in Table 1, and the surplus sludge is drastically reduced by adding sarcosine or a salt thereof. In addition, although the sedimentation properties of sludge are improved and the BOD removal rate is maintained at a high level, inhibition of wastewater treatment function is not confirmed.
실시예 2Example 2
실시예 1에서 사르코신나트륨의 첨가 농도를 폭기조의 오니 중량에 대해 1일당 각각 0.01중량%, 1중량% 및 5중량%의 비율로 폐수에 첨가하는 경우의 시험 결과를 표 2에 기재한다. Table 2 shows the test results when the concentration of sodium sarcosin is added to the wastewater in Example 1 at a ratio of 0.01% by weight, 1% by weight and 5% by weight, respectively, based on the sludge weight of the aeration tank.
이러한 시험 결과에 따르면, 첨가 농도가 0.01중량%인 경우에는 잉여 오니가 단지 약간 감소하는 반면 첨가 농도가 0.01중량% 미만인 경우에는 첨가 효과를 기대할 수 없는 것으로 확인된다. According to these test results, it is confirmed that the excess sludge only slightly decreases when the concentration of addition is 0.01% by weight, while the addition effect cannot be expected when the concentration of addition is less than 0.01% by weight.
한편, 5중량%의 첨가량에서는 현저한 오니 감소 효과가 확인되지만 BOD 제거율은 약간 저하된다. 따라서, 첨가량이 5중량%보다 많은 경우에는 폐수 처리 기능을 저하시키므로 바람직하지 않다. On the other hand, in the addition amount of 5% by weight, a significant sludge reduction effect is confirmed, but the BOD removal rate is slightly lowered. Therefore, when the added amount is more than 5% by weight, the wastewater treatment function is lowered, which is not preferable.
실시예 3Example 3
식품공장에서 잉여 오니 감소 시험을 실시한다. 상기 공장의 처리 시설에서의 운전 조건은 수량(水量) 1,000m3/일, 폭기조 용적 1,000m3, 침전조 600m3, MLSS 5,000mg/ℓ이며, BOD 오니 부하는 0.20 내지 0.25kg-BOD/kg-SS이다. 시험 기간은 4개월로 하며, 전반 2개월 동안은 사르코신나트륨을 첨가하지 않는 경우의 처리 상황을 조사하고, 후반 2개월 동안은 1주간에 1회의 비율로 사르코신나트륨을 폭기조 오니 중량에 대하여 1중량%인 30kg을 폭기조에 첨가하여 투입 전후의 폐수의 처리 상황을 비교한다. Excess sludge reduction tests are carried out in food factories. Operating conditions in the processing facilities of the plant the quantity (水量) 1,000m 3 / day, an aeration tank capacity 1,000m 3, settling tank 600m 3, and MLSS 5,000mg / ℓ, BOD sludge load was 0.20 to 0.25kg-BOD / kg- SS. The test period is 4 months, and during the first two months, the treatment status when no sodium sarcosine is added is examined, and during the second two months, sarcosine sodium is aerated at a rate once per week. 30 kg of weight percent is added to the aeration tank to compare the treatment of the wastewater before and after introduction.
이들 시험 결과는 표 3에 기재된 바와 같으며, 탈수 케익의 발생량이 투입 후에는 27%로 감소한다. 또한, BOD 제거 등의 처리 능력 및 오니의 침강성에서 현저한 개선 경향이 확인된다. These test results are shown in Table 3, and the amount of dehydrated cake is reduced to 27% after the addition. In addition, a marked improvement in treatment ability such as BOD removal and sedimentation of sludge is found.
실시예 4 Example 4
유입 수량 8,0O0m3/일, 폭기조 용적 3,000m3, MLSS 2,000mg/ℓ, BOD 오니 부하 0.2kg-BOD/kg-SS에서 운전되는 하수 처리장에서 사르코신나트륨을 폭기조 오니 중량에 대하여 1일당 0.1중량%의 비율로 정량 펌프를 사용하여 오니의 반송 라인으로 연속 주입한다. Inflow water 8,0Om 3 / day, aeration tank volume 3,000m 3 , MLSS 2,000mg / ℓ, BOD sludge load 0.2kg-BOD / kg-SS in the sewage treatment plant operated 0.1% per day Continuous injection into the return line of sludge using a metering pump at a percentage by weight.
사르코신나트륨 투입 전후의 각 2개월 동안의 폐수 처리 상황을 비교한 결과를 표 4에 기재한다. Table 4 shows the results of comparing the wastewater treatment conditions for each of two months before and after adding sodium sarcosine.
수득된 시험 결과에 따르면, 잉여 오니의 감소효과가 현저하게 확인된다. According to the obtained test result, the reducing effect of surplus sludge is remarkably confirmed.
또한, 약제의 투입 전후에 활성 오니상을 현미경으로 관찰한 결과, 투입 후에는 사상 세균이나 방선균이 감소되는 반면, 피로디나 또는 볼티세라 등의 양성 후생동물이나 원생동물이 증식한다. 즉, 사르코신나트륨을 첨가함으로써 폐수 처리에 유용한 고차원 미생물이 증식하여 활성 오니의 포식 작용이 강해지므로 잉여 오니의 감량화가 촉진되는 것으로 확인된다. In addition, as a result of observing the activated sludge image before and after the injection of the drug, filamentous bacteria and actinomycetes are reduced after the injection, whereas positive welfare animals and protozoa such as pyridina or Baltisera proliferate. In other words, it is confirmed that the addition of sodium sarcosine promotes high-level microorganisms useful for wastewater treatment, thereby increasing the predatory action of activated sludge, thereby promoting the reduction of excess sludge.
본 발명의 방법에 따르면, 사르코신계 화합물을 활성 오니에 접촉시켜 활성 오니의 포식 작용을 높임으로써 폐수 처리 능력을 높이고 또한 잉여 오니의 발생량을 비약적으로 감소시킬 수 있으며 폐수 처리 설비의 유지 관리를 용이하게 하고 또한 유지 관리 비용을 대폭적으로 감소시킬 수 있다.According to the method of the present invention, by contacting the sarcosin-based compound to the activated sludge to increase the predation action of the activated sludge, it is possible to increase the wastewater treatment capacity and to drastically reduce the amount of excess sludge generated and to easily maintain the wastewater treatment facility. In addition, maintenance costs can be significantly reduced.
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