KR100991758B1 - 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 생물학적 제거장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명의 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법은 생물여과반응기에서 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 또는 아조아르쿠스 종 EbN1(Azoarcus sp. EbN1) 중 어느 하나의 미생물을 발현시켜 폐수 중에 함유된 1,4-다이옥산을 생물학적으로 처리한다.

본 발명에 의하면, 생물학적 처리에 의해 폐수에 함유된 1,4-다이옥산을 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다.

1,4-다이옥산, 미세분말, 생물학적 처리, 폴리에스테르 폐수

Description

1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치{Biodegradation method of 1,4-dioxane and biodegradation apparatus thereof}

본 발명은 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 1,4-다이옥산이 함유된 폐수를 생물여과반응기에 주입하여 특정 미생물의 발현에 의하여 1,4-다이옥산을 생물학적으로 처리하는 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수와 함께 유입되는 1,4-다이옥산은 폐수 중에 함유되어 있는 아세트알데히드(Acetaldehyde), 에탄올(Ethanol), 1,3-다이옥솔란(1,3-Dioxolane), 2-메틸-1,3-다이옥솔란(2-Methyl-1,3-Dioxolane), 2,3-디히드로-1,4-다이옥신(2,3-Dihydro-1,4-Dioxin), 2-에테닐-2-부텐알(2-Ethenyl-2-Butenal) 등의 각종 오염 물질과 혼합되어 존재하므로 COD가 13000-23000mg/l에 이르며, 이에 따라 1,4-다이옥산을 효율적으로 제거하여 처리하는데 어려움이 있었다.

이러한 고농도 난분해성 COD 유발물질을 함유하는 폐수의 경우 생물여과반응기에 주입하여 미세분말을 일정 농도 범위로 가하는 동시에 기존의 운전 조건 중 pH, 온도, DO 및 HRT 그리고 SRT 등을 일정 범위로 유지시켜 1,4-다이옥산을 효과 적으로 처리할 수 있는 특정 미생물을 발현, 성장시켜 1,4-다이옥산을 생물학적으로 제거하는 방법을 이용하였다. 또한, 이 경우 반응기의 용적 부하, F/M비, MLSS 농도 등은 일정 범위로 유지되도록 조절하였다.

그러나 1,4-다이옥산은 활성탄 흡착이나 공기탈기(air stripping)로 제거되지 않으며, 일반적인 생물학적 처리에 의한 제거방법으로는 처리하기 어려운 오염물질이므로 이에 대한 효과적인 생물학적 처리 제거방법에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.

스테판(Stefan)과 볼튼(Bolton) 등은 그들의 선행 연구에서 수용액 상의 1,4-다이옥산은 활성탄에 의한 흡착과 공기탈기에 의하여 효율적으로 제거되지 못하는데, 이러한 원인은 1,4-다이옥산의 높은 용해도(Henry's constant: 2.8×10^-6 atm/m³/mol)와 낮은 증기압(30 mmHg at 20℃)에 의한 것으로 보고하고 있다.

활성탄 입자를 유기 용질이 존재하는 용액에 주입한 후 그 슬러리를 교반 또는 혼합시켜 적당한 접촉이 이루어졌을 때 용질의 흡착이 일어나게 되는데, 그 접촉 시간이 충분할 정도로 유지시켜 주면 용질의 농도는 초기농도 C₀에서 평형농도인 C_e로 감소하게 된다. 이러한 평형상태는 1~4시간 내에 발생하게 되는데, 최근에는 AOP_S (Advanced Oxidation Processes)를 이용한 호기성 조건에서의 처리에 대한 연구가 계속되고 있다.

고도 산화의 한 분야인 UV/H₂O₂ 공법은 자외선을 이용한 산화공정으로써 수계 에서 발견되는 난분해성 유기 오염물의 제거에 효과적인 것으로 알려져 있다.

또한, 파랄레스(Parales) 등은 그들의 선행 연구에서 1,4-다이옥산을 제거하기 위한 방법으로 CB 1190이라는 미생물을 이용하였고, 스테판과 볼튼 등은 UV/H₂O₂를 이용하여 1,4-다이옥산을 분해하였다. 또한, 켈리(Kelley) 등은 그들의 선행 연구에서 식물을 이용하여 1,4-다이옥산을 분해하였다.

그러나 AOP 공정의 경우 처리 효율은 높지만 약품비 및 에너지 비용이 과다 하게 많이 소요되고, 슬러지 발생량도 많아 비경제적이라는 문제점이 있었고, 미생물을 이용한 1,4-다이옥산 제거 실험의 경우 실험실에서 시험관을 이용한 단순한 분해능 실험에 지나지 않아 실용화 또는 실제 폐수처리에 적용하기에는 한계가 있었다.

한편, 종래 공개된 특허를 보면 일본특허공개공보 제2001-029966호, 일본특허공개공보 제2001-121163호 및 일본특허공개공보 제2000-202466호에서는 10ug/L 이하의 저농도 1,4-다이옥산을 분해할 수 있는 처리방법에 대해서 개시하고 있으나, 수백 mg/L에 달하는 폴리에스테르 폐수처리에 적용하기에는 불가능한 기술이라는 문제가 있었다.

또한, 일본특허공개공보 제2005-58854호의 경우 1,4-다이옥산이 함유되어 있는 폐수 중 유기물 농도를 생물학적 전처리과정을 통하여 생분해시켜 그 농도를 1,4-다이옥산 농도 대비 1.5 이하로 감소시킨 후 막 분리장치, 2가 철, 오존, 과산화수소수, UV 등을 복합적으로 사용하여 1,4-다이옥산 농도를 절감하는 장치 및 이 를 이용한 절감방법을 개시하고 있다.

그러나 막 분리장치의 경우 운전 중 막 파울링 및 산화에 의하여 그 교체 주기가 잦고, 막 세정시 세정약품이 과다 소요될 뿐 아니라 빈번한 막 세정에 따른 막 수명의 조기단축이라는 문제점이 있었다. 또한, 이와 같이 다단계의 복잡한 처리과정을 거치더라도 최종 방류수의 1,4-다이옥산의 농도는 0.1mg/L까지만 처리할 수 있어 효율성이 떨어진다는 문제점도 있었다.

또한, 일본특허공개공보 제2005-103401호의 경우 50mg/L 이상의 1,4-다이옥산 함유 폐수를 처리하는 방법 및 이에 의한 폐수 처리장치에 관한 것으로서, 오존 및 UV를 조사하여 1,4-다이옥산의 농도를 0.1mg/L까지 제거할 수 있는 공정이 개시되어 있다. 즉, 2단으로 구성된 1,4-다이옥산 분해장치를 이용하는 것으로서, 1단은 연속식으로 구성하고, 2단은 회분식으로 구성하여 1,4-다이옥산을 처리하도록 설계되어 있으며, 처리 후 농도는 0.1mg/L까지 제거되는 것으로 개시하고 있다.

그러나 UV를 조사하더라도 처리시간이 총 140분이나 소요되기 때문에 140분 이상의 장시간에 걸쳐 2단 처리과정이 수행되는 동안 긴밀한 유지 관리를 하여야 한다는 문제점이 있었다.

한편, 한국의 경우 국내등록특허공보 제10-0638424호에 폴리에스테르 폐수 중 함유되어 있는 1,4-다이옥산을 처리하기 위해 매우 다양한 공정의 구성을 통하여 그 제거 방법 및 장치가 개시되어 있다. 즉, 1,4-다이옥산이 50~1000mg/L 농도 범위로 포함된 고농도의 유기성 폐수(COD_Cr 8000-12000)를 무산소조, 폭기조, 한외 여과막, 생물반응조, 역삼투막 등에 의해 일련의 처리를 하고, 펜톤 산화에 의한 최종 처리과정을 거쳐 1,4-다이옥산을 1~60mg/L까지 처리하는 장치 및 방법을 개시하고 있다.

그러나 일반적으로 난분해성 유기물질의 분해에는 고도 산화처리가 단독으로 수행되거나 1~2개의 시스템이 복합적으로 구성되어 이용되지만 상기 종래 국내등록특허공보 제10-0638424호의 경우 5개 이상의 처리 공정이 복합적으로 구성되어 있어 초기 투자비 및 운영비가 과다하게 소요되는 단점이 있으며, 처리 효율에 있어서도 최종 방류수 중 1,4-다이옥산의 농도가 1-60mg/L로 매우 높아 환경부에서 추진 중인 법적 허용 기준치인 5mg/L를 훨씬 초과한다는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같이, 종래의 기술들은 경제성이나 기술적인 측면에서 많은 문제점을 내포하고 있어 기술이 활용되는데 일정한 한계가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 1,4-다이옥산을 효과적으로 제거하는 특정 미생물을 발현 및 배양시킴으로써 상기 미생물의 활성을 촉진시켜 1,4-다이옥산을 생물학적으로 처리하는 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법은, 생물여과반응기에서 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 또는 아조아르쿠스 종 EbN1(Azoarcus sp . EbN1) 중 어느 하나의 미생물을 발현시켜 폐수 중에 함유된 1,4-다이옥산을 생물학적으로 처리한다.

이산화규소(SiO₂) 100중량부에 대하여, 삼산화이철(Fe₂O₃) 20~50중량부, 산화알루미늄(Al₂O₃) 20~50중량부 및 탄소(C) 20~50중량부가 함유된 미세분말을 상기 생물여과반응기에 폐수 1m³ 당 10~15g/m³의 농도로 주입하여 상기 미생물을 발현하고 부착 성장시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 미세분말은 상기 이산화규소 100중량부에 대하여, 산화마그네슘(MgO) 2~20중량부, 삼산화황(SO₃) 2~20중량부, 산화칼륨(K2O) 2~20중량부, 산화칼슘(CaO) 2~20중량부 및 이산화티탄(TiO2) 2~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 생물학적으로 처리된 상기 1,4-다이옥산의 농도는 0.5mg/L이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 생물여과반응기의 내부 온도는 30~35℃로 유지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 생물여과반응기 내의 pH는 7.0~7.2이고, 용존산소(DO) 농도는 0.8~1.0mg/L인 것이 바람직하다.

또한, HRT(Hydraulic Retention Time)는 11~12시간이고, SRT(Solids Retention Time)는 19~20시간인 것이 바람직하다.

또한, F/M비는 0.23~0.148이고, MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)농도는 2400~3200mg/L이고, 용적부하는 0.44~0.7kg/m³인 것이 바람직하다.

뿐만 아니라, 본 발명의 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치는, 본체와; 1,4-다이옥산이 함유된 폐수가 상향류로 주입되도록 상기 본체의 하단에 마련된 유입구와; 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 또는 아조아르쿠스 종 EbN1(Azoarcus sp. EbN1) 중 어느 하나의 미생물이 부착 성장하도록 상기 본체 내부에 유동성으로 충진된 폐타이어칩과; 상기 본체 내의 pH를 조절할 수 있도록 산 또는 알칼리를 공급하는 pH 조절장치와; 상기 본체 내의 온도가 일정하게 유지되도록 제어하는 외부항온설비와; 상기 본체 내의 용존산소 농도를 조절할 수 있도록 공기를 공급하는 산기관과; 상기 본체 내로 이산화규소(SiO₂), 삼산화이철(Fe₂O₃), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 탄소(C)가 함유된 미세분말을 공급하는 미세분말 저류조와; 상기 본체의 내부 온도, 용존산소 및 pH를 측정하여 출력하는 계측기를 구비한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치에 의하면,

종래 생물학적인 처리방법으로 처리하기 어려운 것으로 알려진 1,4-다이옥산을 특정 미생물을 이용한 생물학적 처리에 의해 효과적으로 제거함으로써 합섬폐수 내에서 1,4-다이옥산의 농도를 0.5mg/L이하까지 낮출 수 있다.

또한, 생물여과반응기에 특정 미세분말을 주입하고, 최적의 조건하에서 상기 특정 미생물을 발현하고 부착 성장시킴으로써 상기 특정 미생물을 발현시키므로 1,4-다이옥산을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세분말 투입에 의한 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치를 설명하도록 한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법은 a)폐수 주입단계(S110), b)미세분말 주입단계(S120) 및 c)생물학적 처리단계(S130)를 포함한다.

우선, 생물여과반응기에 1,4-다이옥산이 함유된 폐수를 주입한다(S110).

여기서, 상기 폐수에는 1,4-다이옥산이 100~200mg/L로 함유되고, 기타 COD_Cr 오염물질이 10,000 내지 20,000mg/L로 함유될 수 있으며, 상기 기타 COD_Cr 오염물질은 아세트알데히드(Acetaldehyde), 에탄올(Ethanol), 1,3-다이옥솔란(1,3-Dioxolane), 2-메틸-1,3-다이옥솔란(2-Methyl-1,3-Dioxolane), 2,3-디히드로-1,4-다이옥신(2,3-Dihydro-1,4-Dioxin), 2-에테닐-2-부텐알(2-Ethenyl-2-Butenal) 등의 COD_Cr 오염물질을 포함할 수 있다.

상기 생물여과반응기로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치(100)를 사용할 수 있는데, 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치(100)는 본체(110)와, 유입구(120)와, 폐타이어칩(130)과, pH 조절장치(140)와, 외부항온설비(150)와, 산기관(160)과, 미세분말 저류조(170)와, 계측기(180)를 구비한다.

즉, 상기 본체(110)의 하단에 마련된 상기 유입구(120)를 통하여 상기 본체(110) 내부에 1,4-다이옥산이 함유된 폐수를 상향류로 주입한다.

상기 폐수가 상기 본체(110)의 하단에 마련된 유입구(120)를 통하여 상향류로 공급되기 때문에 폐타이어칩(130)에 부착된 미생물에 1,4-다이옥산이 보다 효율적으로 접촉될 수 있다.

폐타이어칩과 같은 미생물 부착 매체를 사용하는 경우 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 1,4-다이옥산과 미생물의 효율적인 접촉이 이루어진다.

상기 폐타이어칩(130)은 입경이 2~3mm이고, 밀도가 1.07~1.25g/cm³이며, 표면적이 1.79m²/g로 이루어진 입자상일 수 있으며, 1,4-다이옥산을 분해하는 특정 미생물이 부착 성장하도록 유도하는 역할을 한다.

여기서, 반응기(110)의 내부 온도는 30~35℃로 유지되는 것이 바람직하고, HRT(Hydraulic Retention Time)는 11~12시간이고, SRT(Solids Retention Time)는 19~20시간인 것이 바람직하다.

상기 본체(110)의 내부 온도는 상기 외부항온설비(150)에 의해 온도가 일정하게 유지되는데, 상기 본체(110)의 내부 온도가 30~35℃인 경우에 1,4-다이옥산 분해균이 최적으로 생장할 수 있다.

또한, 상기 HRT 및 SRT가 상기 수치범위 미만으로 유지되는 경우 성장이 느린 1,4-다이옥산 분해균에 워시-아웃(wash-out)과 같은 문제가 야기될 수 있고, 상기 수치를 초과하여 운전되는 경우 질산화균과 같은 긴 HRT와 SRT를 필요로 하는 미생물이 우점하여 생장하므로 1,4-다이옥산 분해균의 생장에 방해가 될 수 있다는 문제점이 있다.

상기 산기관(160)은 일정한 유량으로 공기를 상기 본체(110)의 내부로 유입하여 유동상을 형성하는데, 상기 산기관(160)에 의해 상기 본체(110) 내부가 유동상을 형성하기 때문에 상기 폐타이어칩(130)이 상기 본체(110) 내부 곳곳에 충진되어 미생물이 부착 성장할 수 있도록 한다.

이어서, 상기 미세분말 저류조(170)를 통하여 이산화규소(SiO₂), 삼산화이철(Fe₂O₃), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 탄소(C)가 함유된 미세분말을 상기 1,4-다이옥산이 함유된 폐수 1m³ 당 10~15g/m³의 농도로 상기 본체(110) 내에 주입한다(S120).

상기 미세분말은 상술한 바와 같이, 폐수 1m³ 당 10~15g/m³의 농도로 유지되어야 하는데, 상기 농도범위 미만으로 유지되는 경우 미생물의 침전성 및 부착성이 감소하여 처리효율이 낮아지며 상기 농도 범위를 초과하여 운전되는 경우 미세분말이 유출되어 유출수에 탁도를 유발하게 되는 것과 같은 문제점이 있다.

상기 미세분말은 상기 본체(110) 내에 충진된 폐타이어칩(130) 위에 상기 1,4-다이옥산을 분해하는 특정 미생물이 발현하여 부착 성장할 수 있도록 해주는 역할을 한다.

여기서, 상기 특정 미생물은 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 또는 아조아르쿠스 종 EbN1(Azoarcus sp . EbN1) 중 어느 하나 인 것이 바람직하다.

상기 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 또는 아조아르쿠스 종 EbN1(Azoarcus sp. EbN1) 중 어느 하나의 미생물은 본체(110) 운전 조건에서 우점종으로 존재하여 미세분말에 부착 성장하면서 1,4-다이옥산을 생물학적으로 제거한다(S130).

보다 바람직하게는 상기 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 미생물을 이용하여 1,4-다이옥산을 제거하는데, 상기 메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1)은 메디아나 막 등에 부착 성장하며, 1,4-다이옥산 등 에테르 계열의 유기물질 제거에 매우 효과적인 미생물이다.

따라서 상기 1,4-다이옥산 외에도 유해한 에테르 계열의 유기물질을 함께 분해 제거할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 본체(110) 내의 운전 시에 pH는 7.0~7.2이고, 용존산소(DO) 농도는 0.8~1.0mg/L을 유지하는 것이 바람직하다.

상기 본체(110)의 일측에 마련된 pH 조절장치(140)에 의해 상기 본체(110) 내로 산 또는 알칼리를 공급함으로써 상기 본체(110) 내의 pH를 조절할 수 있다.

여기서, 상기 pH가 7.0~7.2를 벗어나는 경우 1,4-다이옥산 분해균의 최적 성장 pH를 벗어나 1,4-다이옥산 제거율이 낮아지는 것과 같은 문제점이 있다.

또한, 상기 산기관(160)에서 상기 본체(110) 내부로 공급되는 공기에 의해 용존산소(DO) 농도가 조절되는데, 상기 용존산소 농도가 0.8~1.0mg/L를 초과하는 경우 호기성 종속영양세균이 우점하여 생장하므로 1,4-다이옥산 균에 저해를 일으킨다는 문제가 야기될 수 있으며, 상기 용존산소 농도 미만으로 조절되는 경우 1,4-다이옥산의 생물학적 산화에 필요한 산소의 부족과 같은 문제점이 야기될 수 있다.

아울러, 상기 계측부(180)는 본체(110) 내부의 pH, 용존산소 농도 및 온도가 상기 운전 조건에 맞게 유지되는지를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 구비되어 상기 미생물의 활성이 잘 이루어지도록 조절할 수 있도록 해준다.

하기 실시예 1 및 표 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치에 의해 1,4-다이옥산을 제거하는 과정 및 이에 따른 결과를 나타내었다.

유입수 (mg/L	처리수(mg/L)
135	0.48
141	0.45
148	0.48
146	0.47
150	0.49

실시예 1

1,4-다이옥산이 함유된 중합폐수를 1차적으로 혐기성 처리 후 본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치(100)에 유입하여 본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법에 따라 pH 7.0~7.2, 용존산소 농도 0.8~1.0mg/L 및 내부 온도 30℃를 일정하게 유지하면서 이산화규소(SiO₂), 삼산화이철(Fe₂O₃), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 탄소(C)가 3:1:1:1로 함유된 미세분말이 본체(110) 내에서 10~15g/m³의 농도로 유지되도록 주입하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치(100)로 사용된 생물여과반응기의 용적은 500m³이며, 상기 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치(100)에 유입되는 1,4-다이옥산의 농도는 100~150mg/L이며, HRT는 11~12시간, SRT는 19~20시간으로 체류한 후 방류되는 처리수의 1,4-다이옥산 농도를 측정하였다.

상기 방류되는 처리수의 1,4-다이옥산 농도는 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 모두 0.5ppm이하로 나타나 99% 이상의 높은 처리효율을 보였다. 이때, F/M비는 0.23~0.148, MLSS농도는 2400~3200mg/L, 용적부하는 0.7~0.44kg/m³로 유지되었다.

이하, 상기 실시예 1의 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법의 우수한 효과를 비교 설명하기 위하여 종래 일반적인 생물여과반응기에서 1,4-다이옥산을 제거한 공정 및 그 결과를 하기 비교예 1 및 표 2에 나타내었다.

유입수(mg/l)	1차 처리수 (mg/L)	2차 처리수 (mg/L)
150	57	32
149	58	30
146	55	28
148	56	31
150	56	30

비교예 1

본 생물여과반응기의 경우 전형적인 생물여과반응기 공정으로서 140~150 mg/L 농도의 1,4-다이옥산이 함유된 폐수를 2단의 생물여과반응기에 의해 단계적으로 생물학적 처리한 것이다.

상기 반응기의 용적은 600 m³ 이며, SRT의 경우 1단은 14일이고, 2단의 경우 6일이었고, HRT의 경우 1단은 2일이고, 2단 0.8일로 운전하고, MLSS 농도의 경우 1단은 4000mg/L, 2단은 3500mg/L로 운전하였다.

이와 같은 운전조건에서 1단의 생물여과반응기 처리 후 1,4-다이옥산의 방류수 농도는 58 mg/l, 연속적으로 2단의 생물여과반응기 처리 후 방류수 중 1,4-다이옥산의 농도는 30 mg/l로 배출되었고, 실시예 1과 같은 미생물의 발현은 확인되지 않았다.

즉, 실시예 1에 의한 1,4-다이옥산의 생물학적 제거방법이 비교예 1과 같은 일반적인 생물여과반응기에 의한 생물학적 제거방법 및 이의 제거장치에 의하여 1,4-다이옥산을 제거하는 경우에 비하여 현저하게 우수한 효과를 나타낸다는 사실을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치에 의한 제거방법을 나타낸 블록흐름도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치를 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 생물학적 제거장치

110 : 본체 120 : 유입구

130 : 폐타이어칩 140 : pH 조절장치

150 : 외부항온설비 160 : 산기관

170 : 미세분말 저류조 180 : 계측기

Claims (8)

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8. 본체와;

   1,4-다이옥산이 함유된 폐수가 상향류로 주입되도록 상기 본체의 하단에 마련된 유입구와;

   메틸리븀 페트롤레이필럼 PM1(Methylibium petroleiphilum PM1) 또는 아조아 르쿠스 종 EbN1(Azoarcus sp. EbN1) 중 어느 하나의 미생물이 부착 성장하도록 상기 본체 내부에 유동성으로 충진된 폐타이어칩과;

   상기 본체 내의 pH를 조절할 수 있도록 산 또는 알칼리를 공급하는 pH 조절장치와;

   상기 본체 내의 온도가 일정하게 유지되도록 제어하는 외부항온설비와;

   상기 본체 내의 용존산소 농도를 조절할 수 있도록 공기를 공급하는 산기관과;

   상기 본체 내로 이산화규소(SiO₂), 삼산화이철(Fe₂O₃), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 탄소(C)가 함유된 미세분말을 공급하는 미세분말 저류조와;

   상기 본체의 내부 온도, 용존산소 및 pH를 측정하여 출력하는 계측기를 구비하는 1,4-다이옥산의 생물학적 제거장치.

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