KR100845195B1 - 연속회분식 생물반응조를 이용한 도축폐수의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호기성 발효 또는 혐기성 발효에 의해 도축폐수를 처리함에 있어서, 도축폐수에 알칼리제를 투여하여 도축폐수를 가수분해하는 단계; 및 연속회분식 생물반응조를 이용하여 상기 가수분해된 도축폐수 내의 유기물을 유기산으로 전환시켜, 지질의 양 및 독성을 저감시키는 산발효 단계를 포함하는 도축폐수의 처리방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 도축폐수 처리의 효율을 향상시켜 도축 업체의 처리부담을 해소하고, 수질환경 개선에 이바지 할 수 있다.

도축폐수, 알칼리제, 가수분해, 연속회분식 생물반응조, 산발효

Description

연속회분식 생물반응조를 이용한 도축폐수의 처리방법{Treating Method of Slaughterhouse Wastewater Using Sequencing Batch Bioreactor}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 도축폐수의 가수분해 단계에 이용되는 알칼리 가수분해조의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 도축폐수의 산발효 단계에 이용되는 연속회분식 생물 반응조의 개략적인 구성도,

도 3은 알칼리 가수분해 반응시간과 pH에 따른 수용성 COD의 증가량을 나타낸 그래프,

도 4는 연속회분식 반응조와 완전 혼합형 반응조에서의 미생물 농도를 비교한 그래프,

도 5는 연속회분식 반응조와 완전 혼합형 반응조에서의 지방산 분해효율을 비교한 그래프,

도 6은 연속회분식 반응조와 완전 혼합형 반응조에서의 휘발성 유기산 생성 효율을 비교한 그래프,

도 7은 연속회분식 반응조와 완전 혼합형 반응조에서의 불포화기 제거 효율을 비교한 그래프,

도 8은 연속회분식 반응조에서 운전주기에 따른 지방산 분해효율, 휘발성 유기산 생성효율 및 불포화기 제거효율을 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

1-1: 도축 폐수 유량 조정조, 1-2: 유입펌프

1-3: 가수분해조, 1-4: 교반기

1-5: 유출 펌프, 1-6: 가수분해 산물

1-7: 타이머, 1-8: pH 측정기

1-9: pH 센서, 1-10: 알칼리제

1-11: 알칼리제 주입 펌프,

2-1: 연속 회분식 반응조, 2-2: 교반기

2-3: 유출 펌프, 2-4: 타이머

2-5: pH 측정기, 2-6: pH 센서

2-7: 황산, 2-8: 황산 주입 펌프

2-9: 알칼리제, 2-10: 알칼리제 주입 펌프

2-11: 슬러지 유출 펌프, 2-12: 가스 거류조

본 발명은 연속회분식 생물반응조를 이용한 도축 폐수의 처리방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 호기성 발효 또는 혐기성 발효에 의해 도축폐수를 처리함에 있어서, 도축폐수에 알칼리제를 투여하여 도축폐수를 가수분해하는 단계; 및 연속회분식 생물반응조를 이용하여 상기 가수분해된 도축폐수 내의 유기물을 유기산으로 전환시켜, 지질의 양 및 독성을 저감시키는 산발효 단계를 포함하는 도축폐수의 처리방법에 관한 것이다.

도축폐수는 육상동물의 도살, 해체, 내장 제거, 세척 과정에서 발생하는데, 도축폐수는 고농도의 유기물과 고형물 형태로 함유되어 있으며, 급속히 부패하고 악취를 발생하는 성질을 가지고 있다.

현재 국내 대부분의 도축처리장은 소규모 활성슬러지 공법을 채택하고 있으나, 처리시설이 노후되고 비효율적으로 관리되고 있어 처리수가 배출수 허용기준을 초과하여 하천의 수질을 악화시킬 뿐 아니라, 악취 등으로 주변의 생활환경을 해치고 있다(참조: 이 등, 폐기물자원화, vol. 5, no. 2, p. 1-6, 1997).

특히 전체 유기물 구성성분 중 지질성분이 도축폐수 처리시에 가장 문제가 되는 구성성분으로 지적되고 있다(참조: Sayed et al., Water Sci. Technol., vol. 27, no. 9, p.83-90, 1993; Jeganathan et al., Environ. Sci. Technol., vol. 40, p. 6466-6472, 2006).

상기 지질은 미생물에 의해 가수분해-지방산 β 산화-아세트산의 CO₂ 전환(호기성) 또는 가수분해-지방산 β 산화-아세트산 및 수소의 메탄전환(혐기성) 과 정을 통해 분해될 수 있다. 그러나 탄수화물이나 단백질에 비해 생분해 속도(가수분해 및 지방산 산화)가 느리고 물에 대한 용해도가 낮아 생물 처리조 내에 농축되어 처리 미생물의 부상 및 유실 등을 유발시킬 수 있다.

또한, 분해 중간물질인 지방산(long-chain fatty acids ; LCFA) 중 불포화지방산이 미생물에 독성을 지니고 있어, 생물 처리조의 효능을 저하시키고 높은 농도에서는 반응조 운전을 불가능하게 한다.

현장에서 도축폐수가 원활하게 처리되고 있지 못한 국내 실정에도 불구하고, 상기 도축폐수를 처리하기 위한 정보는 드물다. 대한민국 공개특허 제10-2004-0079234호는 도축장 및 어패류 가공장의 폐수를 분뇨, 음식물쓰레기, 황토와 제올라이트, 톱밥, 왕겨, 볏짚, 옥수수대 등의 초목 분쇄물이나 곡물류로 된 보조재와 혼합하여 죽 형태의 거름으로 제조하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 상기 기술은 분뇨, 음식물쓰레기, 보조재 등의 투입이 필요하며, 생성된 죽 형태의 거름을 판매 또는 처리할 수 있는 농가를 확보한 경우에만 적용될 수 있는 한계가 있다.

연구논문으로서는 가압부상(dissolved air flotation, DAF)으로 지질 등 부유물질을 물리화학적으로 제거한 후, 호기성 공정을 통해 생물학적으로 처리하는 내용이 발표된 바 있다(참조: 조 등, 상하수도학회지, vol. 16, p. 316-321, 2002).

그러나, 이 방법은 폐수 내 유기물의 대부분을 또 다른 형태의 폐기물인 슬러지로 전환하는 점에서 친환경적이지 못하며, 현실적으로도 매립이 이미 금지되고, 해양투기 또한 근래에 금지되어 알맞은 처리방안을 찾지 못하여 처리비가 급상승하고 있는 슬러지를 대량으로 발생시킴에 따라 도축폐수 처리비용을 증가시킬 우려가 있다.

고농도의 유기물이 존재하는 유기성 폐수 또는 폐기물의 생분해도를 향상시켜 후단의 생물학적 처리에 적용하기 적합하게 변환시키는 기술에 대해서는 상대적으로 많은 보고가 있으며, 주로 고분자 물질을 저분자 물질로 전환하고, 이를 다시 산발효 과정을 통해 휘발성 유기산으로 전환하는 방법이 적합한 것으로 보고되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0478937호에는 음식물 쓰레기에 알칼리제 및 분해효소 촉진제를 주입하여 가수분해를 한 후, 이를 상향류 슬러지 블랭킷 여상 발효조에서 산발효하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 도축폐수와는 상이한 유기물 구성비의 음식물 쓰레기에 대한 상기 특허발명이 제시하는 가수분해 조건은 도축폐수의 적용에 큰 의미가 없고, 또한 산발효의 경우에도 고형물 입자에 취약한 상향류 슬러지 블랭킷 여상 발효조를 사용하여 도축폐수에 적용하기가 힘들다.

대한민국 등록특허 제10-0228888호는 하수처리장의 생슬러지를 황산으로 가수분해한 후 완전혼합형 발효조에서 산발효하는 방법을 제시하고 있다. 상기 특허발명 역시 도축폐수와는 상이한 유기물 구성비의 생슬러지를 가수분해 하는 방법에 대해서는 도축폐수의 적용에 필요한 정보를 제공하지 못하고, 산발효조로 완전혼합형 발효조를 사용함에 따라 짧은 수리학적 체류시간을 요구하는 폐수의 처리에는 적용하기 힘든 방법이라는 문제점이 있다.

지질함유 폐수의 처리에 적합한 방법 중 하나는 산발효로 제안되고 있는데, 산발효 조건에서 지방산은 100% 아세트산으로 전환되지는 않지만 상당량이 감소되고, 또한 완전히 분해되지 않은 지방산의 경우에도 독성이 강한 불포화지방산에서 포화지방산으로 전환됨에 따라 후속 생물학적 처리(호기성 처리, 또는 메탄 생성)에 적합한 형태가 됨이 보고된 바 있다(참조: Kim et al., J. Chem . Technol . Biotechnol ., vol. 79, p. 63-71, 2004).

그러나 상기 연구논문의 경우, 산발효조로 완전혼합형 반응조를 사용하여 짧은 수리학적 체류시간을 필요로 하는 도축폐수의 처리에는 적용하기 힘든 방법을 제공하고 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 알칼리 전처리를 통해 도축폐수내 지질 등 불용성 물질을 미생물의 접촉이 가능한 형태로 가수분해하여 슬러지의 발생없이 생물학적 분해능 을 향상시키고, 연속회분식 반응조를 통해 짧은 수리학적 체류시간에서 지질의 양 및 독성을 저감시킴으로써 기존의 호기성 처리(활성슬러지 공법) 또는 메탄 생성에 적합한 산발효액의 생성방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 호기성 발효 또는 혐기성 발효에 의해 도축폐수를 처리함에 있어서, (a)도축폐수에 알칼리제를 투여하여 도축폐수를 가수분해하는 단계 ; 및 (b)연속회분식 생물반응조를 이용하여 상기 가수분해된 도축폐수 내의 유기물을 유기산으로 전환시켜, 지질의 양 및 독성을 저감시키는 산발효 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법을 제공한다.

본 발명은 상기 (a) 단계의 가수분해 반응이 pH를 10～11로 조절한 후, 교반하는 것에 의해 수행되고, 상기 가수분해 반응이 30～60분 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 (a) 단계의 알칼리제가 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 석회로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 운전주기를 2.5~3.5시간으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 한 주기내 운전시간 중의 유입과 교반, 침전 및 유출을 각각 140~160분, 15~25분 및 7.5~12.5분으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 수리학적 체류시간을 8～10시간으로 운전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 가수분해된 도축폐수 유입시의 pH는 7.0～8.0, 유입 이후 교반 중의 pH는 5.5～6.5로 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 운전온도가 33～37℃ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 (b) 단계 후에 호기성 발효 또는 혐기성 발효 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

알칼리 조건은 도축폐수 내에 존재하는 고분자 물질인 지질, 단백질, 탄수화물 내의 화학결합을 끊어(가수분해), 이들 물질을 미생물의 접근이 보다 용이한 저분자 물질로 전환시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 상기 (a)단계에 사용되는 알칼리 가수분해조를 나타내는 개략적인 구성도이다.

상기 알칼리 가수분해조에는 유량 조정조(1-1)에 저장된 도축폐수가 일일 8차례, 2.5~3.5 시간, 바람직하게는 3시간 간격으로 주입된다. 유입 펌프(1-2)를 통해 유량 조정조(1-1)에 저장되어 있던 도축폐수가 가수분해조(1-3)로 유입되면서 교반기(1-4)를 통해 교반이 시작된다.

유입이 타이머(1-7)에 의해 조절되어 완료된 후, 알칼리제(1-10)가 알칼리제 주입 펌프(1-11)를 통해 첨가된다. 알칼리제로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 석회, 바람직하게는 수산화나트륨을 사용한다.

pH 센서(1-9)와 pH 측정기(1-8)에 의해 pH가 10～11, 바람직하게는 10.5에 도달한 것으로 감지되면 알칼리제의 첨가가 중지된다. 도축폐수의 유입 이후 교반이 30～60분, 바람직하게는 45분 동안 지속된 후 유출 펌프(1-5)를 통해 반응조 내 가수분해 산물(1-6)이 모두 유출된다.

유출된 가수분해 산물(1-6)은 연결된 도 2의 연속회분식 생물반응조로 유입된다. 연속회분식 생물반응조에서 유기물은 부틸산(butyric acid), 프로피온산(propionic acid), 초산(acetic acid), 포름산(formic acid) 등과 같은 휘발성 유기산으로 전환되며, 특히 이 과정에서 지방산의 양과 독성이 줄어든다.

연속회분식 반응조는 최초 하수처리장의 소화슬러지로 식종되는 것이 바람직하다. 연속회분식 생물반응조 역시 2.5~3.5시간, 바람직하게는 3시간 간격으로 순차적으로 운전되나 알칼리 가수분해조(1-3)와는 다르게 반응조가 비어있는 기간은 없다.

또한, 혐기성 조건을 제공하기 위해 외부 공기와 밀폐형으로 제작되는 것이 바람직하다. 반응조의 수리학적 체류시간은 8～10시간, 바람직하게는 9시간이다.

가수분해 산물(1-6)이 연속회분식 반응조(2-1)에 유입되기 시작함과 동시에 교반기(2-2)에 의해 교반이 시작되며, 또한 pH 센서(2-6)와 pH 측정기(2-5)에 의해 pH가 7.0～8.0, 바람직하게는 7.5 이상인 것이 감지되면 황산(2-7)을 황산주입 펌프(2-8)를 통해 주입한다.

가수분해 산물(1-6)의 주입이 완료된 후에는 도 1의 타이머(1-7)와 연동된(또는 동일한) 타이머(2-4)에 의해 황산의 주입은 멈추게 된다. 한편 교반은 계속 진행하며, 이 때부터 pH 센서(2-6)와 pH 측정기(2-5)에 의해 pH가 5.5～6.5, 바람직하게는 6.0 이하인 것이 감지되면 알칼리제 주입 펌프(2-10)를 통해 알칼리제(2-9)를 공급한다.

총 교반 시간이 140~160분, 바람직하게는 145~155분, 보다 바람직하게는 150 분에 이르면 교반을 중지한다. 이 후 15~25분, 바람직하게는 17.5~22.5분, 보다 바람직하게는 20분의 침전기간을 거쳐 마지막 7.5~12.5분, 바람직하게는 9.5~11.5분, 보다 바람직하게는 10분 동안 유입된 양과 동일한 양을 유출 펌프(2-3)을 통해 유출시킨다.

또한, 분석 및 침전효율 향상을 위하여, 경우에 따라 침전된 슬러지를 슬러지 유출 펌프(2-11)로 유출할 수 있다. 연속회분식 반응조의 온도는 지속적으로 33～37℃, 바람직하게는 34～36℃를 유지한다.

온도조절시 외부열원은 혼화조 둘레를 가열온수가 흐를 수 있는 물자켓(water jacket)이나 히트파이프(heating pipe)를 설치할 수 있다. 내부열원은 저장소 내부에 열선을 구비하고 외부에서 열원을 공급할 수 있다. 반응기 내의 유효부피가 증가함에 따라 이에 상응하는 반응기내 기체가 부유식 또는 고정식 가스 거류조(2-12)를 거쳐 배출되며, 가스 거류조의 용적이 주기별 유출량보다 커야 밀폐 상태를 유지할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 알칼리제 주입에 의한 도축폐수의 가수분해

하기의 실시예에서 사용된 도축폐수는 충청남도 논산시에 소재한 N사의 돼지도축 공정에서 발생하는 도축폐수를 채취하여 2.0 mm 시브(sieve)로 거른 후 실험에 사용하였다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 전체 COD 중 지질의 함량은 30.0%이었으며, 수용성 COD의 함량은 54%이었다.

[표 1] 도축폐수의 성상

항목	농도 (mg/L, pH 제외)	항목	농도 (mg/L)
pH	6.4	지질 (as COD)	2,130
알칼리도 (as CaCO3)	490	단백질	3,050
총 COD	7,120	SS	2,600
수용성 COD	3,870	킬달 질소	540
총 휘발성 유기산 (as COD)	1,450	총인	39

실온(20± 2℃)에서 내경이 100 mm인 1 L 둥근 비커에 도축폐수 500 mL를 넣고 100 rpm으로 교반하면서 2M의 NaOH를 주입한 후, pH를 9, 10, 11 및 12로 조절한 다음 교반시켰다.

교반 도중 5, 15, 30, 60 및 90분에 각각 시료를 채취하여 수용성 COD의 증가량을 조사하였다. 교반에는 2개의 날이 수직으로 달린 임펠러를 사용하였다. 이때 임펠러 축의 반지름은 3 mm, 임펠러 날개의 길이는 38 mm 이었으며, 비커 바닥에서 20 mm 높이에서 작동하게 하였다.

도 3은 반응시간과 pH에 따른 수용성 COD의 증가량을 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, pH 10과 11에서 교반시간 30분까지 수용성 COD의 증가가 두드려졌음을 알 수 있다.

30분간의 교반 후 pH 10에서의 수용성 COD 농도는 5,380 mg/L, pH 11에서는 5,810 mg/L로, 각각 전체 COD의 75.6%, 81.6%에 해당하였고, 30분 이후에는 수용성 COD의 증가가 두드러지지 않았다. 반면에, pH 12에서는 수용성 COD 증가가 미미하였다. 지나치게 높은 pH가 지질성분 분해 외에 단백질의 변성에 작용했을 가능성이 있다.

도축폐수에서는 단백질이 가장 함량이 높은 물질이다. 단백질은 그 구성 아미노산들이 펩타이드 결합에 의해 연결되는 일차구조 이외에 단백질 분자내에 존재하는 수많은 유기 아미노기 또는 카르복실기에 의해서 분자간의 이용결합, 수소결합, 이황화결합(disulfide bonding) 등에 의해 단백질의 고유형태 즉, 고차구조(입체구조)가 유지되고 있는데, 이러한 구조는 가열을 비롯한 물리적 작용, 산알카리와 같은 화학적 작용, 효소작용 등에 의해서 변형되는 경우가 많다.

이 경우 대부분 용해도가 감소하는 것으로 알려져 있기 때문에(참조: Masse et al., Process Biochem ., vol. 38, p. 1365-1372, 2003), 가수분해를 위한 pH는 10～11, 반응 시간은 유입 및 초기 pH 조절에 필요한 시간을 감안하여 30～60분으로 조절하는 것이 최적인 것으로 판단되었다.

실시예 2 : 산발효에 의한 지방산 감소 및 독성 저감

하기의 실시예에서 사용된 유입수는 도축폐수 내에 포함된 지질의 성분과 생분해도가 높은 유기물을 모사하기 위하여, 2 g COD/L의 포도당(glucose)과 3 g COD/L의 올레산염(oleate)이 사용되었다. 참고로 올레산염은 분자당 하나의 불포화기를 가지고 있으며, 도축폐수에 함유된 지방산 중 일반적으로 가장 많은 양을 차지하는 물질이다 (참조: Hwu et al., Process Biochem ., vol. 33, p. 75-81, 1998).조

35℃ 온도 조건의 실험실 규모에서 원통형의 동일한 형태와 유효부피 (3.6L)를 갖는 두 개의 반응조(연속회분식 반응조 및 완전 혼합형 반응조)를 통하여 수행하였는데, 두 반응조 모두 D시 하수처리장 내 혐기성 소화조 내의 슬러지를 1.41 mm 시브(sieve)로 거른 후 사용하였다.

이때 주입량은 초기 VSS(volatile suspended solid) 농도가 1,500 mg VSS/L가 되도록 조절하였는데, 기질의 공급과 교반이 연속적으로 진행되는 완전 혼합형 운전에 비해 연속회분식 운전에서는 주입-반응-침전-유출이 순차적으로 진행되었으며, 교반은 주입과 반응시간에만 시행되었다.

첫째로, 두 반응조를 각각 완전 혼합형 반응조와 연속회분식 반응조로 운전하면서 각 공정에 적용된 수리학적 체류시간을 24, 18, 15, 12, 9, 6 및 4시간 (유기물 부하 기준 5.0, 6.7, 8.0, 10.0, 13.3, 20.0, 30.0 g COD/L/d, LCFA(long chain fatty acid) 부하 기준 3.0, 4.0, 4.8, 6.0, 8.0, 12.0, 18.0 g LCFA-COD/L/d) 으로 변화시켰다. 이 때 ASBR의 운전주기는 3시간으로 고정되었으며, 주입, 반응, 침전, 유출 시간은 각각 10, 140, 20 및 10분이었다.

다음으로는 두 반응조를 모두 연속회분식 반응조로 운전하면서 수리학적 체류시간을 9시간으로 고정하고, 운전주기를 4, 3, 2 및 1.5시간으로 바꾸어 운전하였다. 각각의 경우 (주입+반응)/(침전) 시간 비는 6.3～7.7로 유지하였다.

도 4는 수리학적 체류시간을 24시간에서 4시간으로 단계적으로 감소시키며 양 공정을 운전하였을 때의 공정내 미생물의 농도를 나타낸 갓이고, 또한 도 5, 6 및 7에 각각 지방산 분해 효율, 휘발성 유기산 생성 효율, 불포화기 제거 효율을 나타내었다.

상기 도 4 내지 도 7을 참조하면, 완전 혼합형 반응조의 경우 수리학적 체류시간 15시간(8.0 g COD/L/d, 4.8 g LCFA-COD/L/d)에서 최대의 처리 효율을 나타내었으며, 이때 지방산의 분해효율은 26%, 휘발성 유기산 생성효율은 36%이었다. 이후 수리학적 체류시간을 12시간 이하로 감소시킴에 따라 처리 효율이 감소되었는데, 이는 수리학적 체류시간과 생물학적 체류시간이 동일한 완전 혼합형 반응조의 특성으로 인해 짧은 수리학적 체류시간(HRT)에서 증식하지 못하고 와시 아웃(wash-out) 되는 지방산 분해 미생물의 양이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다.

완전 혼합형 반응조의 미생물 농도가 수리학적 체류시간의 감소에 따라 지속적으로 감소된 반면, 연속회분식 반응조에서는 미생물의 농도가 2,000 mg VSS/L 이상으로 유지되었다. 수리학적 체류시간 12 시간 이하의 조건에서 나타난 연속회분식 반응조의 보다 우월한 처리효율은 이와 같이 미생물의 와시 아웃(wash-out)을 방지 할 수 있다는 것에서 기인한 것으로 판단된다.

연속회분식 반응조에서 최대 지방산 분해 효율(27%)과 휘발성 유기산 생성 효율(43%)은 수리학적 체류시간 9시간(13.3 g COD/L/d, 8.0 g LCFA-COD/L/d)에서 관찰되었는데, 이는 연속회분식 반응조를 산 생성조로 채택할 경우 완전 혼합형 반응조에 비해 공정의 부피를 1.67배 감소시킨 상태에서 보다 우수한 지방산 분해 및 산생성 효율 향상을 거둘 수 있음을 의미한다.

수리학적 체류시간 6시간 이하에서는 과다한 유기물 부하의 증가로 인해 처 리효율이 저하됨을 알 수 있다. 한편 수리학적 체류시간 9시간에서는 불포화기의 20%가 포화되어 지방산의 독성이 감소되었음을 알 수 있다.

한편, 도 8은 수리학적 체류시간 9시간에서의 운전주기 변화에 따른 처리 효율을 나타낸 것으로, 지방산 분해, 휘발성 유기산 생성, 불포화기 제거효율 모두 운전주기 3시간에서 최대의 효율(27%, 43%, 20%)이 나타남을 확인할 수 있다.

지질의 총량을 19.2%, 불포화기를 11.5% 줄인 경우에 후단 생물 처리조의 COD 제거 효율이 1.6 배 향상된 기존의 연구결과(참조:Kim et al., J. Chem . Technol . Biotechnol ., vol. 79, p. 63-71, 2004)에 비추었을 때, 상기 조건에서의 운전이 본원발명에 의한 산발효 방법의 소기의 목적을 달성할 수 있을 것으로 사료된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 도축폐수의 처리방법은 알칼리 전처리를 통해 도축폐수내의 지질 등과 같은 불용성 물질을 미생물의 접촉이 가능한 형태로 가수분해하여 슬러지 발생없이 생물학적 분해능을 향상시킬 수 있다.

또한, 연속회분식 반응조를 통해 짧은 수리학적 체류시간에서 지질의 양 및 독성을 저감시킴으로써 후단의 기존 호기성 처리(활성슬러지 공법) 또는 메탄 생성에 적합한 산발효액을 생성할 수 있는데, 상기에서 생성된 산발효액은 후단의 호기성 또는 혐기성 처리에 용이하게 적용될 수 있다.

본 발명에 의한 도축폐수의 처리방법은 상기 과정을 통하여 도축폐수 처리의 효율을 향상시켜 도축 업체의 처리부담을 해소하고, 수질환경 개선에 이바지 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 호기성 발효 또는 혐기성 발효에 의해 도축폐수를 처리함에 있어서,

   (a). 도축폐수에 알칼리제를 투여하여 도축폐수를 가수분해하는 단계;

   (b). 연속회분식 생물반응조를 이용하여 상기 가수분해된 도축폐수 내의 유기물을 유기산으로 전환시켜, 지질의 양 및 독성을 저감시키는 산발효 단계; 및

   (c). 상기 (b) 단계 후에 호기성 발효 또는 혐기성 발효 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 가수분해 반응이 pH를 10～11로 조절한 후, 교반하는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 (a) 단계의 가수분해 반응이 30～60분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 알칼리제가 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 석회로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 운전주기를 2.5~3.5시간으로 하는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 한 주기내 운전시간 중의 유입과 교반, 침전 및 유출을 각각 140~160분, 15~25분 및 7.5~12.5분으로 설정하는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 수리학적 체류시간을 8～10시간으로 운전하는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 가수분해된 도축폐수 유입시의 pH는 7.0～8.0, 유입 이후 교반 중의 pH는 5.5～6.5로 유지하는 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 연속회분식 생물반응조의 운전온도가 33～37℃인 것을 특징으로 하는 도축폐수의 처리방법.
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