KR100817792B1

KR100817792B1 - 우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀여과장치를 이용한 하, 폐수의 고도처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100817792B1
Application number: KR1020070017513A
Authority: KR
Inventors: 엄태경
Original assignee: (주)범한엔지니어링 종합건축사 사무소
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-03-31

Abstract

본 발명은 하수처리장이나 폐수 처리장에서 우점 배양한 바실러스 종 세균 등을 이용한 하, 폐수의 고도처리에 관한 기술이다.

본 발명의 목적은 생물학적 고도처리와 정밀 여과막을 이용하여 질소와 인등 영양물질의 제거 효율을 90％이상으로 높임과 동시에 유기물과 부유물등의 오염물질을 고도로 제거하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이를 위하여 전 처리 시설을 거친 공정의 맨 앞쪽으로부터 혐기조(5), 유량 분배조(6), 바실러스 종 세균 등이 부착 성장하는 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8) 및 회전 생물막 접촉장치(9)와 제한 호기 폭기조(14), 호기 폭기조(18), 최종 침전지(24)를 설치하여 하, 폐수를 처리하되 상기 혐기조(5)에서는 인 방출이 일어나게 하고, 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8) 및 제한 호기 포기조(14)에 공기를 공급하여 호기상태를 유지하되 ORP(산화환원전위)값이 300㎷ 가 되도록 공기 공급량을 제한, 유지하여 호기탈질작용을 이용하여 질소를 제거하고 인의 과잉섭취를 유도하고, 호기 포기조(18)은 용존산소 농도를 0.5∼2.0 ㎎/L로 높게 유지하고, 호기 포기조(18)의 후단부의 수중에 중공사막 정밀 여과장치(24)를 설치하여 상등수를 생산하고 호기조의 후단 일부에는 혐기화조(25)를 설치하고 이 혐기화조(25)내에 설치한 반송펌프를 이용하여 혼합액은 포자 생성조 (30)으로 이송하고, 포자 생성조(30)으로 반송된 혼합액( 이하 "반송슬러지"라 칭한다)은 혐기성으로 일정시간 유지하여 바실러스 종 세균이 포자를 생성하게하고, 포자 생성조(30)을 통과한 반 송 슬러지는 상기 혐기조(5)로 이송하여 유입되는 하, 폐수와 함께 혼합하여 혐기성으로 유지시키면서 인 방출과 일부 탈질이 일어나게 하고, 혐기조(5)를 통과한 하, 폐수는 상기 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)로 이송하게 하였다.

본 발명은 하수 및 폐수 중에 존재하는 영양염류는 특수한 미생물을 이용한 생물학적 고도처리법으로 90％이상 제거하고 유기물 및 부유물질은 중공사막 정밀여과 장치로 거의 완전하게 제거하여 처리수질이 매우 깨끗하여 재이용이 가능하며 장치가 간단하고 경제적인 효과가 있다.

Description

우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀 여과장치를 이용한 하, 폐수의 고도처리 방법 및 장치{Advanced swage and waste water treatment method and apparatus use of micro filter, and cultured bacillus species bacteria etc.}

도 1 은 본 발명의 구성관계를 나타낸 공정도.

도 2 는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 공정도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1. 전처리 설비

2. 유량 조정조

3. 유입펌프

4. 연결배관

5. 혐기조

6. 유량 분배조

7. 제한 호기 회전 생물막 접촉조 유입관

8. 제한 호기 회전 생물막 접촉조

9. 회전 생물막 접촉장치

10. 회전 생물막 덮개

11. 공기량 조절기

12. ORP측정기

13. 제한호기 회전 생물막 접촉조 유출관

14. 제한 호기 포기조

15. 산기장치1

16. ORP측정기

17. 공기량 자동 제어장치1

18. 호기 포기조

19. 산기장치 2

20. 용존산소 농도 측정기

21. 공기량 자동 제어장치2

22. 공기배관

23. 압축공기 공급 장치

24. 중공사막 정밀여과 장치 24-1. 여과막 세척기

24-2. 여과수 펌프

25. 디스크 필터 25-1. 응집제 주입기

26. 방류유량계

27. 반송슬러지 인발 배관

28. 반송슬러지 펌프

29. 반송 슬러지 이송관

30. 포자 생성조

31, 연결배관

32. 반송 슬러지 유량계

33. 잉여 슬러지 배관

34. 잉여 슬러지 펌프

35. 슬러지 농축기

36. 혐기저류 조

37. 호기처리 조

38. 탈수기

39. 잉여 슬러지 유량계

본 발명은 하수처리장이나 폐수처리장 등에서 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀 여과장치를 이용한 하, 폐수의 고도처리장치 및 방법에 관한 기술이다.

본 발명은 당사의 선출원 특허(출원번호 1-1-2006-5076104-03(06.09.28)의 개량에 관한 것이다.

하수에서 유기물과 질소, 인 등의 영양물질을 제거하는 방법으로는 혐기조와 호기조를 이용하여 선 탈질 및 질산화를 수행하는 A²/O, UCT, VIP 와 같이 생물학적 으로 처리하는 전통적인 하수의 고도처리법이 있으나 이러한 처리방법에서는 질소 제거 효과를 높이기 위하여서는 유입 하. 폐수 량의 3∼5배의 많은 내부 순환액을 이송하여야하고 이를 위하여 많은 동력이 소비되고, 장치가 복잡하고, 운전기술도 어려우면서도 질소 제거율은 80％대로 낮은 문제가 있었다.

이를 해결하기 위하여 질산화 동시 탈질법이라던가 바실러스 종 세균을 이용한 고도처리 방법이 일부 사용되고 있다.

질산화 동시 탈질공정은 제한 호기 상태에서 니트로소모나스(nitrosomonas)가 암모니아의 산화와 탈질을 동시에 일으키는 특성(호기탈질이라고도 한다)을 이용한 것으로 , 혼합액을 별도로 내부순환하지 않고 50∼100％의 슬러지 반송만으로도 90∼95％의 질소를 제거하는 것으로 보고되고 있다.

그러나 상기 질산화 동시 탈질 공정의 경우는 약 16시간이라는 긴 체류시간이 필요하여 시설규모가 커지고 호기탈질 후 빈 영양상태인 하수를 6시간이상 혐기상태로 유지한 후 호기처리를 함으로서 혐기상태에서 유기물이 거의 없는 영양 부족 상태이기 때문에 인 방출이 거의 이루어 지지 않아 호기조에서 인의 과잉섭취가 일어나지 않아 인 제거 효과는 제한적이다.

후자의 경우는 탈질효과 증진을 위하여 100∼200％의 내부 반송을 하기 때문에 선탈질 및∼80％ 정도로 그리 높지 않으며, 바실러스 종 세균을 우점화 하기 위하여 값이 비싼 미생물 성장 촉진제를 사용하여 운전비용이 증가하고 그렇게 하더라도 그 성장 촉진제가 바실러스 종 세균 뿐 아니라 하, 폐수처리에 관여하는 다른 종의 세균에도 유효하게 작용하여 바실러스 종 세균만을 확실하게 원하는 비율로 우점화하기가 매우 어렵고 운전조건을 인위적으로 정확히 조절할 수 없는 문제가 있었으며, 바실러스 종 세균을 우점화하기 위하여 최종 공정을 혐기상태로 유지하면서 포자 형성을 유도하며 처리하기 때문에 방류수의 용존 산소 농도가 0이 될 정도로 낮아 방류수역에 악 영향을 주고, 바실러스 종 세균이 포자 생성 후 사멸하는 과정에서 세포막이 파괴, 일부가 분해 되어 방류수중에 유기물농도 및 암모니아성 질소가 증가하고, 인 방출 공정이 없어 인의 과잉섭취가 일어날 수 없어 인 제거 효율이 낮으며, 바실러스 종 세균의 포자가 방류수로 일부 유실되어 우점 효과가 감소하고, 바실러스 종 세균이 포자 형성 시 배출하는 항생물질은 바실러스 종 세균과 속은 다르지만 같은 통성 혐기성 간균인 대장균 군 등에는 살균효과가 거의 없고 포자 생성조가 혐기성이라서 대장균 등을 포식하는 호기성 원생동물이 사멸하거나 활동이 약화되어 대장균을 포식하지 못하게 되어 상등수 중의 대장균군수가 타 공법에 비하여 상대적으로 높으며, 사멸한 바실러스 종 세균 등이 완전분해 되지 않고 폐기되어 급속히 부패되면서 잉여 슬러지에서 악취가 심하게 발생하여 녹생토 제조 등 탈수 케이크의 재이용이 어려운 문제가 있었다.

또한 방류수질 기준이 강화되고 일반 국민들의 물 환경에 대한 인식이 높아지고 수자원 부족이라는 국가적 상황과 관련하여 방류수를 농업용수나 공업용수, 조경용수, 중수도 등으로 재이용할 필요가 증가함에 따라 종래의 중력식 침전지만 가지고는 방류수질이 충분하지 못하여 후속적으로 오존처리나 활성탄 흡착 사여과 등의 처리가 필요하여 막대한 비용과 유지관리비가 소요되는 문제가 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하수 및 폐수처리의 고도처리에 효과적인 바실러스 종 세균을 이용하는 생물학적 고도처리로 질소제거율을 90％이상으로 높이고, 잉여 슬러지의 악취를 감소시키고, 방류수의 용존산소농도를 높이고, 중공사막 정밀여과장치의 사용으로 방류수의 대장균군수를 적게 하고, 유기물과 부유물, 인을 효과적으로 제거하여 방류수질 개선 및 처리시설이 간단하고 경제적인 하수 및 폐수의 고도처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,

전 처리 설비(1)에서 협잡물 및 모래가 제거된 하수 및 폐수(이하 하. 폐수라 칭한다)가 유입되어, 유량 조정조(2)에서 유입펌프(3)으로 혐기조(5)로 이송하도록 하고;

혐기조(5)에 유입된 하. 폐수는 포자 생성조(30)을 통과한 반송 슬러지와 함께 혼합되게 하고;

상기 혐기조를 통과한 하, 폐수는 유량분배조(6)에서 균등하게 분배되어 제한호기 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 병열로 설치한 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)로 유입되게 하고;

상기 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)내에는 회전 생물막 접촉장치(9)를 반쯤 물에 잠기게 설치하였고, 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)의 상부는 밀폐된 회전 생물막 덮개(10)로 덮어 외부의 대기와 차단하고 이 회전 생물막 덮개(10)의 위쪽에는 조절밸브를 갖추고, 공급하는 공기량 조절이 가능한 공기량 조절기(11)를 설치하고 그 옆에는 배기관(11-1)을 설치하고 제한 호기 회전 생물막 접촉조의 수중에는 ORP측정기(12)를 설치하여 ORP 값을 300㎷가 되게 유지하고;

상기 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에서 처리된 하. 폐수는 제한호기 회전 생물막 접촉조 유출관(13)을 통하여 제한 호기 포기조(14)로 유입되게 하고, 제한호기 포기조(14)를 통과한 하, 폐수는 호기 폭기조(16)으로 유입하게하고;

상기 제한호기 포기조(14)에는 조의 바닥부근에 산기장치1(15)를 설치하고, 공기량 자동제어 장치1(17)을 설치하여 필요한 공기를 공급하게 하고, ORP측정기(16)을 설치하여 ORP값을 300㎷로 일정하게 유지하고;

상기 제한호기 포기조(14)에서 처리된 하. 폐수는 호기 포기조(18)로 이송하고, 호기 포기조의 바닥에는 산기 장치2(19)를 설치하여 공기를 공급하게 하고, 용존산소 농도 측정기(20)을 설치하고 공기량 자동제어장치2(21)을 설치하여 용존 산소 농도를 0.5∼2㎎/ℓ정도로 유지하고;

상기 산기장치1(15)와 산기장치2(19)는 공기배관(22)를 통하여 송풍량 조절이 가능한 압축공기 공급장치(23)에 연결하고;

상기 호기 포기조(18)의 후단부의 수중에는 중공사막 정밀여과장치(24)를 설치하여 하, 폐수와 상등수를 분리하고 중공사막 정밀여과장치(24)를 거쳐 나온 하. 폐수의 상등수는 디스크 필터(25)를 통과하여 방류유량계(26)를 통하여 방류하고;

상기 호기 포기조(18)중의 혼합액( 이하 반송 슬러지 라 칭한다)은 반송 슬러지 펌프(28)에 의하여 반송슬러지 이송관(29)를 통하여 포자 생성조(30)으로 이송하되 유입유량의 50∼100％를 반송하고;

포자 생성조(30)에서는 혐기 상태를 유지하여 바실러스 종 세균의 포자 생성 및 균체사멸을 일으키게 하고, 포자 생성조(30)의 슬러지의 일부를 잉여 슬러지 펌프(34)를 이용하여 농축기(35)로 이송하여 농축한 후 호기 처리조(37)에서 사멸한 바실러스 종 세균의 균체를 완전분해 처리한 다음 탈수기(38)에서 탈수하여 탈리액은 전처리 설비(1)로 이송하고 탈수 케이크는 녹생토 등으로 처분하고;

포자 생성조(30)에는 교반기(30-1)을 설치하여 반송된 슬러지가 침전되지 않도록 하고, 혐기성으로 유지하여 바실러스 종 세균은 포자를 생성하게 하고 ;

포자 생성조(30)를 통과한 반송 슬러지는 상기 혐기조(5)로 이송하여 유입된 하, 폐수와 함께 균등하게 혼합하여 혐기성으로 유지시키면서 인 방출을 일어나게 한 다음 유량 분배조(6)을 통하여 상기 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)로 이송하여 호기 탈질이 일어나도록 한, 우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀여과장치를 이용한 하. 폐수의 고도 처리 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 대하여 그 구성 및 작용을 [도면1] 에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하. 폐수는 유입관을 통하여 전처리 설비(1)로 유입하여 여기에서 협잡물과 모래 등의 이물질을 제거한 후 유량 조정조(2)에 유입되게 하였다.

유량 조정조(2)에 유입된 하. 폐수는 유입펌프(3)에 의하여 양수되어 연결배관(4)를 통하여 혐기조(5)로 이송되게 하였다.

혐기조(5)에 유입된 하. 폐수는 혐기조 교반기(5-1)의 작용으로 포자 생성조(30)을 통과한 반송 슬러지와 균등하게 혼합되고 혐기성으로 유지되게 하였다.

상기 혐기조(5)를 통과한 하, 폐수는 유량 분배조(6)에서 균등하게 분배된 다음 제한호기 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)로 이송되게 하였고, 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에는 그 내부에 반쯤 수면 하에 잠긴 회전 생물막 접촉장치(9)를 설치하고 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)의 위쪽은 회전 생물막 덮개(10)으로 덮어 외부 대기와 차단하고 이 회전 생물막 덮개에는 외부 대기와 통하도록 배기관(11-1)를 설치하고 그 옆에는 공기 공급량이 임으로 조절되는 공기량 조절기(11)를 설치하였다.

또한 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에는 ORP측정기(12)를 설치하고 ORP값이 300㎷가 되도록 하였다.

제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에서 처리된 하. 폐수는 제한호기 회전 생물막 접촉조 유출관(13)을 통하여 제한호기 포기조 (14)로 유입되게 하였다.

제한호기 포기조(14)에는 바닥에 공기를 공급할 수 있는 산기장치1(15)를 설치하고 이 산기장치1(15)는 공기배관(22)를 통하여 압축공기 공급장치(23)에 연결하였고 산기장치1(15)와 산기장치2(19)의 앞에는 각각 공기량 자동제어장치1(15)와 공기량 자동제어장치2(21)을 설치하였다.

또한 제한호기 포기조(14)내에는 ORP측정기(16)을 설치하고 ORP값이 300㎷가 되도록 하였다.

제한호기 포기조(14)에서 처리된 하. 폐수는 인접한 호기 포기조(18)로 이송되게 하고, 호기 포기조(18)에는 바닥에 공기를 공급 할 수 있는 산기장치2(19)를 설치하고 용존산소 농도 측정기(20)을 설치하여 용존산소 농도를 측정할 수 있게 하였다.

호기 포기조(18)에서 생물학적으로 처리된 하. 폐수는 호기 포기조 내에 설치된 중공사막 정밀여과장치(24)을 통과하면서 여과된 여과수는 여과수 펌프(24-2)를 통하여 디스크 필터(25)를 통하여 부유물 및 인등이 추가로 제거된 다음 방류유량계(26)을 거쳐서 방류하게 하였다.

호기 포기조(18)내부의 혼합액( 반송될 때는 “반송슬러지”라 칭하기로 한다)은 반송 슬러지인발배관(27)에 연결하여 설치한 반송 슬러지 펌프(28)에 의하여 양수되어 반송 슬러지 이송 관(29)를 통하여 포자 생성조(30)으로 이송하였다.

포자 생성조(30)에서는 포자 생성조 교반기(30-1)이 작동하여 반송 슬러지가 침전되지 않도록 하고 혐기성으로 유지하여, 바실러스 종 세균은 포자를 생성하고 사멸케 하였고 호기성 세균도 사멸케 하고, 혐기조(5)로 이송하여 혐기조 교반기(5-1)의 작용으로 유입된 하, 폐수와 함께 균등하게 혼합되도록 하였다.

포자 생성조(30)에서 바실러스 종 세균이 포자를 생성한 다음, 반송 슬러지의 일부는 잉여 슬러지 배관(33)을 통하여 잉여 슬러지 펌프(34)를 사용하여 농축기(35)로 이송하여 농축한 다음, 농축 슬러지는 호기 처리조(37)로 이송하고 농축 탈리액은 전처리 설비(1)로 반송하였다.(도시하지 않음)

호기 처리조(37)에는 산기장치와 송풍기(37-1)을 설치하여 호기 처리조(37)에 공기를 공급할 수 있게 하였다.

호기 처리조(37)에서 처리한 잉여 슬러지는 탈수기(38)에서 탈수하여 탈수 케이크는 반출하여 처분하고 탈리액은 전처리 설비(1)로 반송 하였다.(도시하지 않 음)

본 발명에서 이용하는 바실러스 종 세균 등은 다음과 같은 일반적 특성을 가지고 있다.

바실러스 종 세균은 그람 양성 진정 세균으로 단간형(막대모양)이며 단세포성으로 불리한 환경 하에서는 내생 포자를 생성하여 균체를 보존하는 통성 혐기성균으로서 일반적으로 사용하고 있는 활성 슬러지 공정의 활성 슬러지에도 상당수 존재하며 자연 상태의 하수 중에도 어느 정도 존재한다.

또한 니트로소모나스(nitrosomonas) 세균은 통성 호기성 세균으로 호기 상태에서는 암모니아성 질소를 아질산으로 산화하는 작용을 하지만 용존 산소 농도가 부족한 제한호기 상태에서는 암모니아성 질소를 산화함과 동시에 탈질을 하는 것으로 밝혀졌으며 시험결과 ORP값이 300㎷일때 가장 활발한 호기 탈질작용이 있는 것으로 알려져 있다.

또한 하수중의 인을 제거하는 역할을 하는 인 제게 세균은 통성세균으로서 혐기성 상태에서는 인을 방출하고 호기성 상태에서는 인을 평상시 보다 2∼5배 더 많이 섭취하는 과잉섭취 작용이 있는 것으로 밝혀져 있다.

본 발명은 이러한 바실러스 종 세균 및 니트로소모나스, 인 제거 세균 등을 우점종이 되게 하여 하. 폐수를 고도처리 하는 것으로 바실러스 종 세균은 다음과 같은 특성을 가지고 있다.

1) 바실러스 종 세균은 타탈라제와 슈퍼 옥사이드 디스뮤타제 등의 강한 가수분해 효소를 분비하여 다당류, 단백질, 전분, 핵산, 지방산등을 분해하며 증식한 다. 단백질 및 전분의 우수한 분해 능력은 하. 폐수처리에 있어 매우 유용한 것이다.

2) 포자 생성능력을 가지고 있어 영양분이 고갈되거나 독성 물질이 유입되면 생존수단으로서 세포 1개당 1개의 내생포자를 생성하고 균체는 사멸하여 분해되고 포자는 휴면 상태에 들어갔다가 주위 환경이 좋아지면 다시 발아 증식하여 왕성한 활동을 재개한다. 내생 포자상태에서는 강한 독성에서도 생존 할 수 있다.

3) 바실러스 종 세균은 성장 시 미량의 규소물질과 마그네슘이 필요하며 특히 마그네슘은 그람 양성균인 바실러스 종 세균에게 있어 각종 대사에 필수 영양소이며 그람 음성 균 보다 훨씬 더 많은 양을 필요로 한다.

4) 호기 탈질 작용이 있다.

본 발명은 상기 바실러스 종 세균의 특성 중 내생포자 형성 특성을 이용하여 빈 영양 혐기상태에서 바실러스 종 세균을 포자화 시켜 우점화 하고 포기조를 제한호기 상태로 유지하여 니트로소모나스 및 바실러스 종 세균의 호기 탈질작용을 이용하여 질소를 제거하고, 인 제거 세균의 특성을 이용하여 유기물이 풍부한 혐기성 상태에서 인 방출을 유도하고, 유기물이 적은 상태의 혐기성에서는 인 방출이 일어나지 않으며, 호기성 상태에서 인을 과잉 섭취하는 특성을 이용하여 인을 과잉 섭취한 세균을, 잉여 슬러지로 폐기함으로서 인 제거 효과를 높이고 호기 포기조(18)내부에 중공사막 정밀여과 장치(24)를 설치하여 물리적으로 유기물질, 부유물등을 높은 제거율로 제거하는 것으로 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

하수처리장으로 유입하는 하. 폐수는 전처리 설비(1)에서 협잡물 및 모래 등 이물질이 제거된 다음 유량 조정조(2)에 일시 저장된다.

유량 조정조(2)에 일시 저장된 하. 폐수는 유입펌프(3)으로 양수하여 연결 배관(4)를 통하여 혐기조(5)로 이송된다.

혐기조(5)에서는 포자 생성조(30)에서 이송된 반송 슬러지와 유입 하, 폐수가 함께 혐기조 교반기(5-1)의 작용으로 균등하게 혼합된다.

혐기조(5)에는 유기물이 풍부하고 혐기 상태이므로 반송 슬러지 중의 인 제거 세균은 유기물을 섭취하며 체내에 축적하였던 인을 방출한다.

따라서 혐기조(5)의 인 농도는 유입 하, 폐수의 인 농도 보다 높아진다.

혐기조(5)에서는 반송 슬러지 중에 포함된 약간의 질산성 질소도 탈질 세균의 작용으로 탈질이 된다.

혐기조(5)를 통과한 하, 폐수는 유량 분배조(6)에서 균등하게 분배된 다음 제한호기 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)로 유입되며 여기 설치되어 있는 회전 생물막 접촉장치(9)와 접촉하면서 유기물 및 영양물질(질소)의 일부가 제거되고, 포자 생성조(30)에서 생성되어 있던 바실러스 종 세균의 포자는 호기성과 풍부한 영양 물질이 존재하는 환경을 만나 발아 및 성장, 증식을 시작하며 일부는 회전 생물막 접촉장치(9)에 부착하여 서식하고, 일부는 하, 폐수와 함께 제한호기 포기조(14)로 이송되며, 포자 생성조(30)에서 바실러스 종 세균은 포자를 생성하여 개체수가 그대로 보존되어 있는데 반해 호기성 세균이나 다른 세균은 전부 도는 일부가 사멸하여 개체수가 감소하였기 때문에 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에서 바실러스 종 세균의 포자가 발아, 성장, 증식을 하 게 되면 바실러스 종 세균의 개체수가 다른 세균보다 많아지므로 확실하게 우점종이 되는 것이다.

일반적으로 하수 중에는 바실러스 종 세균이 성장, 증식하는데 필요한 정도의 영양분이 존재하나 경우에 따라 망간, 이산화규소가 부족한 경우는 인위적으로 공급하는 것이 바람직하다.

제한호기 회전 생물막 접촉조(8)의 ORP값은 300㎷가 되도록 공기량 조절기(11)에서 공기 공급량을 제어하고 있기 때문에 니트로소모나스 및 바실러스 종 세균의 질산화 동시 탈질(일명 호기탈질이라 한다)작용이 활발히 일어나면서 질소가 가스로 전환되어 대기 중으로 제거되고 유기물의 일부도 동시에 제거된다.

제한호기 회전 생물막 접촉조(8)와 회전 생물막 접촉장치(9)는 회전 생물막 덮개(10)에 의하여 외부 대기와 차단되어 있고 배기관(11-1)로는 탈질된 질소 가스와 잉여 공기량이 배기되고 공기량 조절기(11)에 의하여 공급되는 공기량이 제한되게 하여 용존 산소 농도가 낮은 제한 호기상태를 유지하게 하여 니트로소모나스 등 세균의 작용으로 호기 탈질 작용을 하게 되는 것이다.

본 발명에서 질소 제거율은 호기탈질과 반송에 의한 혐기조에서의 탈질을 합하여 90％이상이 되어 매우 높은 것이다.

인 제거 미생물은 혐기성 상태에서 방출하였던 인을 다시 흡수하는데 이때 인의 과잉 섭취가 일어나 인 제거 세균의 체내에는 평상시의 2∼5배나 많은 양의 인이 축적된다.

따라서 하, 폐수 중에 용해된 인의 농도는 급격히 감소한다.

회전 생물막 접촉장치(9)에는 아주 많은 양의 상기 세균들이 부착되어 있어 부유 성장식 반응조보다 적은 용적에서 3∼5배의 처리 능력을 가지고 있어 부지 면적을 줄일 수 있다.

제한호기 회전 생물막 접촉조(8)을 통과한 하, 폐수는 다음 공정인 제한호기 포기조(14)로 유입하게 되며, 여기에서는 산기장치1(15)와 ORP측정기(16), 그리고 공기량 자동 제어장치1(17)이 연계 동작을 하여 ORP값을 300㎷로 일정하게 유지하고 MLSS농도는 5,000∼10,000㎎/L로 유지한다.

따라서 니트로소모나스 세균과 바실러스 종 세균은 호기 탈질을 하며 유기물과 질소를 거의 완전히 제거하며 상기 질산화 동시 탈질공정에 대한 설명과 같이 질소 제거율은 90％ 이상이 된다.

제한호기 포기조(14)를 통과한 하, 폐수는 호기 포기조(18)로 이송된다.

호기 포기조(18)은 산기장치2(19)와 공기량 자동 제어장치2(21), 용존 산소 농도 측정기(20)이 연계 작동하여 용존 산소 농도를 0.5∼2.0 ㎎/L범위에서 미리 정한 농도로 일정하게 유지한다.

호기 포기조(18)에서는 잔류 유기물이 제거되고 앞 공정에서 미처리 되어 있을 수 있는 소량의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화된다.

또한 호기 포기조(18)에서는 완전한 호기성을 유지하기 때문에 통성 혐기성 세균인 대장균은 상대적으로 약화되는 반면 각종 호기성 포식 세균이나 원생동물의 활동이 활성화 되어 하, 폐수 중의 대장균을 왕성하게 포식함으로서 하, 폐수중의 대장균은 그 개체수가 급격히 감소한다.

또한 인 제거 세균의 인 과잉 섭취 상태도 그대로 유지되고 있으므로 하, 폐수중의 용해된 인 농도가 매우 낮은 중공사막 정밀 여과장치(24)로 이송되어 여과 처리되므로 여과수 중의 인 농도가 낮아 인 제거 효율이 높아지고 상등수의 용존 산소 농도도 높게 유지된다.

여과수는 디스크 필터(25)에서 미량의 잔존 고형물이 50％이상 제거되고 방류유량계(26)을 거쳐서 방류된다.

일반적으로 하수는 생분해성이 좋아서 생물학적으로 처리한 여과수 중에 COD농도가 매우 낮지만 폐수나 특정한 경우의 하수에서 생분해성이 나쁠때는 여과수 중에 상당량의 COD가 잔존하게 되어 재이용에 지장을 주는 경우가 있는데 이런 수질일 때는 디스크 필터(25)로 유입되는 배관중에 황산 알미늄 등의 응집제를 주입하여 응집반응을 일으킨 후 디스크 필터(25)에서 고형물을 제거하면 COD와 인이 제거 된다.

중공사막 정밀 여과장치의 여과 눈목이 0.5㎛ 이하로 매우 작아서 대장균군 같은 세균은 정밀여과장치를 통과하지 못하므로 여과수중에는 대장균이 존재하지 않으므로 소독 장치는 설치하지 않아도 된다.

호기포기조(18)내의 혼합액은 반송 슬러지 인발 배관(27)에 연결된 반송 슬러지 펌프(28)의 작용으로 반송 슬러지 이송관(29)를 통하여 포자 생성조(30)으로 이송된다.

포자 생성조(30)에서는 포자 생성조 교반기(30-1)이 작용하여 반송 슬러지가 침전되지 않도록 하며, 혐기성 상태에서 계속 혼합작용을 일으키므로 바실러스 종 세균은 빈 영양 상태와 산소 부족으로 포자를 생성하여 균체외부로 배출하고 균체는 세포막이 파괴되어 사멸하고 순수 호기성 세균들도 함께 사멸한다.

따라서 바실러스 종 세균은 포자로 유지되지만 순수 호기성 세균은 사멸하여 없어지기 때문에 바실러스 종 세균은 후속 공정에서 발아, 성장하여 우점종이 되는 것이다.

포자 생성조(30)는 비록 혐기성이지만 유기물이 거의 없는 빈 영양 상태이므로 인 제거 세균의 과잉섭취 인은 방출되지는 않는다.

포자 생성조(30)을 통과한 반송 슬러지는 상기 혐기조(5)로 이송되어 하, 폐수 처리가 계속된다.

또한 포자 생성조(30)에서 포자 생성이 완료된 반송 슬러지의 일부는 잉여 슬러지가 되는데 잉여 슬러지 펌프(34)의 작용으로 잉여 슬러지 배관(33)을 통하여 농축기(35)로 이송되고 농축기(35)에서 농축된 잉여 슬러지는 호기 처리조(37)로 이송된다.

호기 처리조(37)은 산기장치와 송풍기(37-1)의 작용으로 완전한 호기상태를 유지하고 있으며, 호기 처리조에서 충분한 시간동안 호기상태를 유지하면 잉여 슬러지 중의 통성세균들의 작용으로 사멸한 바실러스 종 세균의 균체를 포식하며 분해 처리하여 바실러스 종 세균의 사멸로 인한 오염물질이 완전히 제거되므로 호기 처리조(37)을 통과한 슬러지 중에는 일부 바실러스 종 세균의 포자, 빈 영양 상태로 존재하는 통성 혐기성 세균들만 남아있게 되어 추가로 부패를 일으킬 원인 물질이 없으므로 탈수기(38)에서 탈수한 탈수 케이크는 부패가 진행되지 않아 시간이 흘러도 악취가 발생하지 않는다.

본 발명의 다른 실시 예를 들면 다음과 같다.

본 발명의 다른 실시 예는 상기 발명의 실시 예와 같으나, [도면2]와 같이 잉여 슬러지의 배출지점을 호기 포기조(18)의 슬러지 인발 배관(27)에 잉여 슬러지 배관(33)을 연결하고 잉여 슬러지를 농축한 후에 혐기 저류조(36)에 일정시간 동안 혐기 상태로 저류한 다음 상기 실시 예에서와 같이 호기 처리조(37)로 이송하여 호기처리 한 다음 탈수기(38)에서 탈수하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예의 작용은 다음과 같다.

본 발명의 다른 실시예의 작용은 상기 본 발명의 실시 예와 같으나 잉여 슬러지를 호기상태의 호기 포기조에서 인발하므로 잉여 슬러지 중에는 바실러스 종 세균과 호기성 세균이 다량 포함되어 있고, 이 슬러지를 바로 탈수하면 탈수 케이크 중에 바실러스 종 세균이 다량 포함되어 있어 탈수 케이크가 시간이 경과하면서 혐기화 되면 바실러스 종 세균이 포자를 생성 배출하고, 바실러스 균체는 사멸하여 부패하기 때문에 탈수 케이크에서 악취가 발생한다.

이를 방지하기 위하여 혐기 저류조(36)에 일정시간 동안 방치하여 바실러스 종 세균이 포자를 형성하고 사멸하게 유도한 다음 호기 처리조(37)로 이송한다.

호기 처리조(37)에서 호기 처리한 다음 탈수기(38)에서 탈수 하는 것은 상기 본 발명의 실시 예와 같다.

본 발명의 다른 실시 예에서는 포자 생성조에서 생성된 바실러스 종 세균의 포자의 유실이 전혀 없어 바실러스 종 세균의 우점화가 보다 용이하다.

본 발명은 도면에 의하여 상세한 설명을 함으로서 특정한 구조의 실시 예에 대하여 설명이 치우친 면이 있으며, 당 업자라면 본 발명의 취치를 벗어나지 않고도 예를 들면 제한호기 생물막 접촉조를 생략 한다거나, 제한 호기 포기조를 생략한다거나 호기 포기조를 생략한다거나 고정 생물막 장치를 삽입한다거나 하는 등 무한한 변형이나 변경이 가능할 것이므로 그러한 변형이나 변경 등은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명의 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀 여과장치를 이용한 하수의 고도처리방법 및 장치는 하수 처리장이나 폐수처리장 등 의 고도처리장치에서 바실러스 종 세균 등을 우점 배양하여 하, 폐수중의 유기물, 질소, 인의 제거율을 높이고, 처리 상등수 중의 대장균을 감소시키고 처리 상등수의 용존 산소 농도를 높이며, 잉여 슬러지의 악취를 방지하고 내부순환이 없어 운전동력을 절감 할 수 있으며 중공사막 정밀여과장치를 사용하여 유기물및 부유물의 제거 효과가 높고 대장균 군등을 제거하여 침전지 및 소독설비등을 생략할 수 있어 부지를 절감할 수 있고 처리수의 재이용도가 높아져서 경제적인 효과가 있다.

Claims

전 처리 설비(1)에서 협잡물 및 모래가 제거된 하수 및 폐수가 유입되어, 유량 조정조(2)에서 유입펌프(3)으로 혐기조(5)로 이송하도록 하고;

혐기조(5)에 유입된 하. 폐수는 포자 생성조(30)을 통과한 반송 슬러지와 함께 혼합되게 하고;

상기 혐기조를 통과한 하, 폐수는 유량분배조(6)에서 균등하게 분배되어 제한호기 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 병열로 설치한 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)로 유입되게 하고;

상기 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)내에는 회전 생물막 접촉장치(9)를 반쯤 물에 잠기게 설치하였고, 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)의 상부는 밀폐된 회전 생물막 덮개(10)로 덮어 외부의 대기와 차단하고 이 회전 생물막 덮개(10)의 위쪽에는 조절밸브를 갖추고, 공급하는 공기량 조절이 가능한 공기량 조절기(11)를 설치하고 그 옆에는 배기관(11-1)을 설치하고 제한호기 회전 생물막 접촉조의 수중에는 ORP측정기(12)를 설치하여 ORP 값을 300㎷가 되게 유지하고;

상기 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에서 처리된 하. 폐수는 제한호기 회전 생물막 접촉조 유출관(13)을 통하여 제한 호기 포기조(14)로 유입되게 하고, 제한호기 포기조(14)를 통과한 하, 폐수는 호기 폭기조(18)로 유입하게하고;

상기 제한호기 포기조(14)에는 조의 바닥부근에 산기장치1(15)를 설치하고, 공기량 자동제어 장치1(17)을 설치하여 필요한 공기를 공급하게 하고, ORP측정기(16)을 설치하여 ORP값을 300㎷로 일정하게 유지하고;

상기 제한호기 포기조(14)에서 처리된 하. 폐수는 호기 포기조(18)로 이송하고, 호기 포기조의 바닥에는 산기 장치2(19)를 설치하여 공기를 공급하게 하고, 용존산소 농도 측정기(20)을 설치하고 공기량 자동제어장치2(21)을 설치하여 용존 산소 농도를 0.5∼2㎎/ℓ정도로 유지하고;

상기 산기장치1(15)와 산기장치2(19)는 공기배관(22)를 통하여 송풍량 조절이 가능한 압축공기 공급장치(23)에 연결하고;

상기 호기 포기조(18)의 후단부의 수중에는 중공사막 정밀여과장치(24)를 설치하여 하, 폐수와 상등수를 분리하고 중공사막 정밀여과장치(24)를 거쳐 나온 하. 폐수의 상등수는 디스크 필터(25)를 통과하여 방류유량계(26)를 통하여 방류하고;

상기 호기 포기조(18)중의 혼합액( 이하 반송 슬러지 라 칭한다)은 반송슬러지 펌프(28)에 의하여 반송슬러지 이송관(29)를 통하여 포자 생성조(30)으로 이송하되 유입유량의 50∼100％를 반송하고;

포자 생성조(30)에서는 혐기 상태를 유지하여 바실러스 종 세균의 포자 생성 및 균체사멸을 일으키게 하고, 포자 생성조(30)의 슬러지의 일부를 잉여 슬러지 펌프(34)를 이용하여 농축기(35)로 이송하여 농축한 후 호기 처리조(37)에서 사멸한 바실러스 종 세균의 균체를 완전분해 처리한 다음 탈수기(38)에서 탈수하여 탈리액은 전처리 설비(1)로 이송하고 탈수 케이크는 녹생토 등으로 처분하고;

포자 생성조(30)에는 교반기(30-1)을 설치하여 반송된 슬러지가 침전되지 않도록 하고, 혐기성으로 유지하여 바실러스 종 세균은 포자를 생성하게 하고 ;

포자 생성조(30)를 통과한 반송 슬러지는 상기 혐기조(5)로 이송하여 유입된 하, 폐수와 함께 균등하게 혼합하여 혐기성으로 유지시키면서 인 방출을 일어나게 한 다음 유량 분배조(6)을 통하여 상기 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)로 이송하여 호기 탈질이 일어나도록 한 것을 특징으로 하는 우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀여과장치를 이용한 하. 폐수의 고도 처리 방법
청구항 1에 있어서 잉여 슬러지는 호기 포기조(18)의 반송 슬러지 인발 배관(27)에서 인발하고 혐기 저류조(36)으로 이송하여 혐기 저류조(36)에서 바실러스 종 세균의 포자 생성 및 사멸을 유도하고 호기 처리조(37)에서 사멸된 바실러스 종 세균의 균체를 완전분해 하게 한 것을 특징으로 하는 우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀여과장치를 이용한 하. 폐수의 고도 처리방법.
하, 폐수중의 협잡물 및 모래를 제거하는 전 처리 설비(1);

전처리설비를 통과한 하, 폐수가 유입되는 유량 조정조(2)와 혐기조(5)로 하, 폐수를 이송하는 유입펌프(3);

상기 유량 조정조(2)에서 이송된 하. 폐수가 포자 생성조(30)을 통과한 반송 슬러지와 함께 혼합되는 혐기조(5);

상기 혐기조(5)에서 이송된 하, 폐수를 균등하게 분배하는 유량 분배조(6);

상기 유량분배조(6)를 통과한 하, 폐수가 제한호기 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 유입되게 한 병열로 설치한 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8);

상기 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)내에 반쯤 물에 잠기게 설치한 회전 생물막 접촉장치(9);

상기 제한 호기 회전 생물막 접촉조(8)의 상부를 밀폐되게 덮은 회전 생물막 덮개(10) 및 이 회전 생물막 덮개(10)의 위쪽에 설치한 공기공급량 조절밸브를 갖춘 공기량 조절기(11)와 그 옆에 설치한 배기관(11-1) 및 제한호기 회전 생물막 접촉조의 수중에 설치한 ORP측정기(12);

상기 제한호기 회전 생물막 접촉조(8)에서 처리된 하. 폐수가 제한호기 회전 생물막 접촉조 유출관(13)을 통하여 유입되는 제한 호기 포기조(14);

상기 제한호기 포기조(14)를 통과한 하, 폐수가 유입되는 호기 폭기조(18);

상기 제한호기 포기조(14)에는 조의 바닥부근에 설치한 산기장치1(15)와 산기장치에 공급하는 공기량을 조절하는 공기량 자동제어 장치1(17);

상기 제한 호기 포기조(14)의 산화환원 전위를 측정하는 ORP측정기(16);

상기 제한호기 포기조(14)에서 처리된 하. 폐수가 유입되고, 바닥에는 산기장치2(19)가 설치된 호기 포기조(18);

호기 포기조(18)에 설치한 용존산소 농도 측정기(20)와 공기량 자동제어장치2(21);

상기 산기장치1(15)와 산기장치2(19)에 공기배관(22)를 통하여 연결된 압축공기 공급장치(23);

상기 호기 포기조(18)의 후단부의 수중에 설치여 하, 폐수의 상등수를 분리하는 중공사막 정밀여과장치(24);

상기 중공사막 정밀여과장치(24)를 거쳐 나온 하. 폐수의 상등수를 재처리하는 디스크 필터(25);

상기 디스크 필터를 통과한 상등수의 유량을 측정하고 방류하는 방류유량계(26);

상기 호기 포기조(18)중의 혼합액( 이하 반송 슬러지 라 칭한다)을 반송슬러지 이송관(29)를 통하여 포자 생성조(30)로 반송하는 반송슬러지 펌프(28);

반송 슬러지의 일부를 혐기 상태로 유지하여 바실러스 종 세균의 포자생성 및 균체사멸을 일으키게 하는 포자 생성조(30);

잉여 슬러지 펌프(34)로 이송된 생성조(30)의 슬러지의 일부를 농축하는 농축기(35);

사멸한 바실러스 종 세균의 균체를 완전분해 처리하는 호기 처리조(37); 및

상기 호기처리조(37)에서 이송된 슬러지를 탈수하는 탈수기(38) 로 구성한 것을 특징으로 하는 우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀여과장치를 이용한 하. 폐수의 고도 처리장치.
청구항 3에 있어서, 호기 포기조의 혼합액의 일부를 반송 슬러지 인발배관(27)에 연결한 잉여 슬러지 배관(33)을 통하여 농축기(35)로 이송하는 잉여 슬러지 펌프(34));

상기 농축기(35)에서 이송된 농축 슬러지를 일정기간 저류하는 혐기 저류조(36);

상기 혐기 저류조(36)에서 이송된 슬러지를 완전분해 처리하는 호기 처리조(37); 및

호기처리조(37)에서 이송된 슬러지를 탈수하는 탈수기(38)로 구성한 것을 특징으로 하는 우점 배양한 바실러스 종 세균 등과 중공사막 정밀여과장치를 이용한 하. 폐수의 고도 처리장치.