KR101044989B1 - 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법 및 이에 사용되는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성 슬러지를 생물학적으로 처리하는 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건의 생물학적 처리조에서 메탄발효시키는 단계; (B) 상기 생물학적 처리조 후단에 고액분리장치를 구비하여 생물학적 처리조로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리하는 단계; (C) 상기 소화성 슬러지의 일부를 철이온 및 과산화수소를 이용하는 펜톤처리에 의해 개질시키는 단계; 및 (D) 개질된 슬러지를 상기 생물학적 처리조로 반송하는 단계를 포함한다. 본 발명의 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법 및 이에 사용되는 장치는 슬러지의 메탄전환율 향상, 혐기성 조건을 이용한 펜톤처리 부산물의 최소화와 약제(철이온)의 재생, 인 제거 및 소화슬러지 탈수공정의 간략화를 동시에 달성할 수 있다.

Description

유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법 및 이에 사용되는 장치{METHOD FOR BIOLOGICAL TREATMENT OF ORGANIC SLUDGE AND APPARATUS USED THEREFOR}

본 발명은 폐기물로서 처리되는 유기성 슬러지의 감량 및 자원화에 관한 것으로, 특히 저비용, 고효율로 유기성 슬러지의 감량 및 자원화가 가능한 유기성 슬러지의 생물학적 처리방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수 슬러지를 포함하는 유기성 슬러지의 감량 및 자원화에는 메탄발효공정이 사용되고 있지만, 메탄발효공정에서의 유기성 슬러지의 감량효율은 50% 정도이었다.

메탄발효공정은 혐기성 세균을 이용하여 유기성 폐기물계 바이오매스(biomass)를 생물학적으로 분해하고 폐기물을 안정화, 감량화하는 동시에 바이오가스 에너지(메탄)를 생산할 수 있어, 다른 폐기물 처리방법에는 찾을 수 없는 우수한 특징을 갖고 있다. 그러나, 메탄발효공정은 유기물 중에서 비교적 생물분해가 쉬운 성분만을 대상으로 할 수밖에 없는 제한이 있다. 예를 들면 하수의 활성슬러지(잉여슬러지)는 약 50% 정도만이 분해될 뿐이어서, 종래의 메탄발효공정에서는 많은 양의 유기물 잔사가 배출되었고 이를 처리해야 하는 문제가 있다. 이러한 유기물 잔사(소화슬러지)의 입자는 음으로 대전하기 때문에 상호반발하여 응집하기 어려운 성질이 있으므로, 탈수케익화 하는 공정에서는 양으로 대전하는 금속염(예를 들면, 철이온)을 첨가하여 하전을 중화시킨 후, 양성폴리머를 첨가하여 슬러지를 응집, 탈수시킨다. 그러나, 상기 탈수케익화 과정에서 응집제로 사용되는 철이온 및 양성폴리머의 운전을 적절하게 제어하기 어려운 단점이 있다. 또한, 대표적인 처리대상인 활성슬러지와 가축배설물에 포함되어 있는 다량의 인이 유기물 잔사와 함께 배출되어 환경문제의 원인이 되고 있다.

이에, 생물분해가 어려운 유기잔사를 개질하기 위하여 강한 산화력을 가진 오존을 사용, 즉 오존의 화학작용에 의해 유기잔사를 가수분해, 산화시켜 천천히 생물분해하는 오존처리가 수행되고 있다. 그러나 오존처리의 수행에는 고가의 오존발생장치가 필요하고, 그 발생 및 오존가스의 용해에 다량의 전력을 소비하기 때문에 저에너지 소비가 요구되는 유기성 슬러지의 감량 및 자원화에는 보급되기 어려운 문제가 있다.

또한 유기잔사의 개질 수단으로는 오존처리이외에도 초음파처리, 열처리 등과 같은 물리적 처리 방법이 있지만, 이는 화학적 처리와 비교하여 개질 성능이 낮고 잔사를 대량으로 감량하거나 자원화하기 어렵다.

난분해성 유기성 슬러지를 개질하는 방법으로서 하기의 식 (1)에 나타난 것과 같이 과산화수소(H₂O₂)와 철이온(Fe²⁺)에 의해 생성되는 하이드록시 라디칼을 이용하여 물질을 산화분해하는 펜톤처리 공정이 적용되었다.

H₂O₂ + Fe²⁺ --> HO· + OH^- +Fe³⁺----------------(1)

이때 생성되는 하이드록시 라디칼의 분해성은 오존보다도 강하기 때문에 펜톤처리는 다양한 난분해성 유기성 슬러지를 효과적으로 개질시킬 수 있으나, 처리 후에 대량의 수산화철슬러지(Fe(OH)₃)가 부산물로 생성되는 단점이 있다. 통상의 펜톤처리 공정에서, 수산화철슬러지는 탈수되어 케익 형태로 배출되지만, 이 탈수케익은 함수율이 매우 높아 배출되는 케익의 부피가 크고, 이로 인해 펜톤처리로 유기성 슬러지를 감량한 효과는 수산화철슬러지로부터 생성된 탈수케익의 배출로 상쇄되어버린다. 또한 유기성 슬러지의 펜톤처리과정에서, 산화가 진행된 산물로서 아세트산, 포름산 등이 많이 생성되는데, 이들을 CO₂까지 무기화하기 위해서는 다량의 과산화수소와 철이온을 첨가할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저비용, 고분해 효율로 유기성 슬러지의 감량 및 자원화가 가능한 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적에 따라, 본 발명은 (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건의 생물학적 처리조에서 메탄발효시키는 단계; (B) 상기 생물학적 처리조 후단에 고액분리장치를 구비하여 생물학적 처리조로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리하는 단계; (C) 상기 소화성 슬러지의 일부를 철이온 및 과산화수소를 이용하는 펜톤처리에 의해 개질시키는 단계; 및 (D) 개질된 슬러지를 상기 생물학적 처리조로 반송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건에서 메탄발효시키는 생물학적 처리조; (B) 상기 생물학적 처리조로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리시키는 고액분리장치; (C) 상기 고액분리장치로부터 배출되는 소화성 슬러지의 일부를 펜톤처리에 의해 개질시키는 개질처리조; 및 (D) 개질된 슬러지를 생물학적 처리조로 반송하는 반송부를 포함하는, 유기성 슬러지 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법 및 장치는 펜톤처리를 중심으로 한 슬러지의 개질 처리에 의해, 오존처리와 같은 기존의 개질처리보다도 저렴한 비용으로, 메탄발효 공정에서 생물학적 분해효율을 종래의 1.5배 이상으로 향상시켜 메탄전환효율을 높이는 동시에 고도의 슬러지 감량을 실현시킨다. 또한, 본 발명의 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법 및 장치는 메탄발효공정에서 배출되는 고농도 용해성 인산의 배출량을 별도의 응집조를 설치하지 않고 삭감시킬 수 있기 때문에 이에 따른 처리비용 절감 및 방류처의 부영양화 문제 해결에 기여할 수 있으며, 탈수공정에서 철염의 첨가를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 메탄발효공정을 포함한 유기성 슬러지의 생물학적 처리 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탄발효공정, 고액분리공정 및 펜톤처리공정을 포함한 유기성 슬러지의 생물학적 처리 공정의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 있어서, H₂O₂의 첨가율에 따른 유기성 슬러지의 메탄 전환율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 있어서, 펜톤처리된 유기성 슬러지의 배양일수에 따른 메탄 전환율의 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건의 생물학적 처리조에서 메탄발효시키는 단계; (B) 상기 생물학적 처리조 후단에 고액분리장치를 구비하여 생물학적 처리조로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리하는 단계; (C) 상기 소화성 슬러지의 일부를 철이온 및 과산화수소를 이용하는 펜톤처리에 의해 개질시키는 단계; 및 (D) 개질된 슬러지를 상기 생물학적 처리조로 반송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 기술한다.

도 1에는 종래기술에 따른 메탄발효공정을 포함한 유기성 슬러지의 생물학적 처리 공정이 나타나 있다. 도 1을 보면, 유기성 슬러지를 혐기성 조건의 생물학적 처리조(100)에서 메탄발효시킨 후, 소화슬러지를 탈수하여 여액과 탈수케익을 배출하고, 여액은 응집조(101)로 보내어 인을 제거하기 위해 철염/알루미늄염을 첨가한다.

상기 종래기술의 방법은 다량의 인 배출로 인한 처리비용문제와 환경문제 그리고 낮은 메탄전환율 문제를 갖고 있으며, 이를 해결할 수 있는 본 발명에 따른 방법의 개요가 도 2에 도시되어 있다. 본 발명은 유기성 슬러지를 혐기성 조건의 생물학적 처리조(200)에서 메탄발효시키는 종래 기술의 생물학적 처리 단계에 추가하여, 상기 생물학적 처리조(200)로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 고액분리장치(202)에서 여액과 소화성 슬러지로 분리하는 단계(상기 (B) 단계), 상기 소화성 슬러지의 일부를 개질처리조(203)로 보내어 철이온 및 과산화수소를 이용하는 펜톤처리에 의해 개질시키는 단계(상기 (C) 단계) 및 개질된 슬러지 잔사를 반송부(204)를 통해 상기 생물학적 처리조(200)로 반송하는 단계(상기 (D) 단계)를 포함한다.

생물학적 처리조(200)의 후단에 설치된 고액분리장치(202)는 슬러지를 농축함으로써, 슬러지 체류시간을 길게하고, 이로 인해 유기성 슬러지의 농도가 낮은 경우에도 안정적으로 본 발명의 처리 방법을 수행할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 상기 (C) 단계의 펜톤처리에서 첨가하는 철이온의 일부는 생물학적 처리조(200)로부터 유래된 것일 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 상기 (C) 단계의 펜톤처리는 개질 슬러지의 유기물중량(VSS)당 1 내지 20중량%의 과산화수소를 첨가하여 수행하는 것이 바람직하다.

펜톤처리에 의한 개질은 소화슬러지 유기물중량당 1% 이상의 유효산소가 필요한데, 과산화수소의 경우 2원자의 산소 중 1원자가 산화작용을 한다. 과산화수소를 많이 첨가할수록 슬러지의 개질도가 향상되고 메탄전환이 빠르게 진행되나, 20중량% 이상을 초과하여 첨가하는 경우에는 첨가량에 따른 효과증대가 미미하다(도 3 참조). 또한, Fe²⁺는 과산화수소와 같은 몰 이상, 바람직하게는 2배 몰 이상을 첨가함으로써 처리 후 잔류하는 과산화수소로 인해 조의 미생물이 저해되지 않도록 한다.

또한, 펜톤처리는 낮은 pH에서 수행하는 것이 좋고, 특히 2.5 내지 6.5의 범위가 바람직하다.

이러한 펜톤처리의 경우 필요한 설비는 약제(H₂O₂와 Fe^{2 +})의 저장과 개질처리조만으로 충분하므로 종래 고가의 오존발생장치 등을 필요로 하는 오존처리에 비해 설비비용을 낮출 수 있다.

본 발명에 있어서, 펜톤처리에 의해 생성된 대량의 수산화철슬러지(Fe(OH)₃)는 개질 슬러지와 함께 생물학적 처리조(200)로 반송되고(상기 (D) 단계), 생물학적 처리조(200)에서 생물학적 분해를 통해 탄산염(FeCO₃), 즉 2가철(Fe²⁺)로 환원된다. 이로 인해, 수산화철 슬러지로부터 유래되는 탈수케익이 감소되어 슬러지의 처리비용이 감소하고, 생성된 2가철은 펜톤처리에 재이용될 수 있어 약제의 비용도 낮출 수 있다.

상기 펜톤처리과정에서, 산화가 진행된 산물로 아세트산과 포름산이 생성되는데, 이는 메탄발효세균과의 반응에 적합한 기질이기 때문에 다량의 펜톤을 첨가하지 않고도 생물학적 처리조(200) 내에서 슬러지를 효율적으로 분해할 수 있다. 최종적으로 메탄이 생성되므로 펜톤처리와 혐기성 생물처리를 조합하는 것에 의해 비교적 소량의 과산화수소를 첨가하여도 슬러지의 감량화 및 메탄자원의 회수가 가능하다. 또한 아세트산은 철환원세균의 기질이 되므로, 3가의 철이온을 2가의 철이온으로 환원하여 펜톤 약제를 생물재생시키는 기능을 가지기 때문에 메탄발효세균 및 철환원세균을 생물학적 처리조(200) 내에 유지하는 것은 본 발명에 있어서 매우 중요하다.

이들 2종의 세균을 생물학적 처리조(200) 내에서 원활하게 유지하기 위해서는 조의 온도를 20 내지 60℃ 범위로 하고, 슬러지 체류시간을 30일 이상으로 하는 것이 바람직하며, 슬러지 체류시간이 50일 이상인 경우 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면, 반송된 개질 슬러지에 존재하는 인을 상기 생물학적 처리조(200)에서 고정시킬 수 있다.

즉, 생물학적 처리조(200)의 철이온이 용해성의 인산이온과 반응하여 불용물을 형성하기 때문에(인을 고정), 메탄발효처리액(여액)의 인농도를 크게 낮출 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 고액분리단계에서 배출되는 여액에 함유된 인을 제거하기 위한 별도의 응집조를 필요로 하지 않는다.

또한, 생물학적 처리조(200) 내에서 소화슬러지는 이미 철염과 결합하고 있어, 양성폴리머만을 첨가하는 것으로 탈수케익화를 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 철염은 인을 고정하고, 소화슬러지의 하전을 중화시키는 2가지 기능을 가지므로, 슬러지의 개질 역할만을 수행하는 오존처리 방법보다 훨씬 효율적이다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 상기 펜톤처리에 첨가되는 철이온은 3가 철이온(Fe³⁺)일 수 있다.

3가의 철이온을 사용하는 경우의 메카니즘은 확실히 밝혀지지 않았지만, 하기의 식 (2)에서 Fe^{3 +}이 과산화수소와 반응하여 Fe^{2 +}로 환원되는 속도가 매우 느리기 때문에 하이드록시 라디칼이 천천히 생성되며, 비교적 많은 고형물 슬러지와 반응하게 되는 것으로 추측된다.

H₂O₂ + Fe³⁺ --> H₂O + H⁺ +Fe²⁺----------------(2)

구체적으로, 하기의 식 (3)에서 보는 바와 같이, 반응속도 r이 충분히 낮아지면 하이드록시 라디칼은 근접한 용질과 별로 반응하지 않고 고형물 슬러지와 반응이 진행하게 된다. 즉, 용질 농도가 낮을수록 슬러지 농도가 높을수록 하이드록시 라디칼은 고형물 슬러지와 반응하게 되는 것이다. 따라서, 슬러지의 농도는 10g/L 이상, 바람직하게는 20g/L 이상이어야 한다.

반응속도 r = k[HO·]^m[용질농도]ⁿ----------------------(3)

또한, 본 발명은 상기 슬러지 처리 방법에 사용되는 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면 유기성 슬러지의 생물학적 처리 장치는 (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건에서 메탄발효시키는 생물학적 처리조(200); (B) 상기 생물학적 처리조(200)로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리시키는 고액분리장치(202); (C) 상기 고액분리장치(202)로부터 배출되는 소화성 슬러지의 일부를 펜톤처리에 의해 개질시키는 개질처리조(203); 및 (D) 개질된 슬러지를 생물학적 처리조(200)로 반송하는 반송부(204)를 포함한다.

상기 생물학적 처리조(200)는 메탄발효세균 및 철환원세균을 공존시켜 펜톤처리로 인해 발생하는 3가철(Fe^{3 +})을 2가철(Fe^{2 +})로 환원시키는 것이 바람직하다.

또한, 반송된 개질 슬러지에 존재하는 인을 상기 생물학적 처리조(200)에서 고정시키는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 고액분리와 펜톤처리를 통한 유기성 슬러지의 처리

유효용적 1m³의 혐기성 조건의 생물학적 처리조(35℃)에 40g VSS/L의 하수슬러지를 40L/일의 유량으로 연속적으로 투입 메탄발효 실험을 수행하였다. 생물학적 처리조의 후단에 고액분리장치와 펜톤처리장치를 설치하여, 고액분리장치에서는 소화슬러지에 미량의 양성 폴리머를 첨가하여 슬러지의 농도를 2배로 농축하였고, 펜톤처리장치에서는 pH를 3 내지 5로 조절하고, 유기물 중량(VSS)당 5중량%의 과산화수소와, 과산화수소의 2배 몰의 FeCl₂를 첨가하였다. 실험을 시작하면서부터 메탄가스 전환율을 기록하였다.

실험개시 후 45일이 지난 시점에서 소화슬러지의 인발을 시작하여 여액과 탈수케익을 배출시키며, 탈수케익의 함수율과 여액의 인농도를 측정하였다.

실험개시 후 80일이 지난 시점에서 펜톤처리에서 FeCl₂의 첨가를 멈추고 과산화수소만으로 처리를 수행하였다.

실험개시 후 120일이 지난 시점에 펜톤처리공정에서 고액분리의 조작을 정지하고 펜톤처리 이외는 통상의 메탄발효공정과 동일한 방법으로 수행하며 관찰하였다.

비교예 1: 고액분리 및 펜톤처리를 하지 않은 유기성 슬러지의 처리

고액분리 및 펜톤처리를 수행하지 않은 것 및 탈수공정에서 2% 정도의 폴리황산철을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 메탄발효공정으로 유기성 슬러지를 처리하였다.

실시예 1과 비교예 1을 통하여 측정한 값들을 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	비교예 1
메탄전환율 (투입된 하수 슬러지 COD 기준)	15일부터 메탄생성 증가 관찰됨 - 45일후 80%에 도달 - 100일까지 80% 유지 -120일 이후 감소	45 내지 55% (100일간 눈에 띄는 변화 없음)
탈수케익의 함수율	77%	80%
탈수케익 생성량	1.5L/일	4L/일
여액의 인 농도	10mg-P/L	500mg-P/L

상기 표에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법은 펜톤처리 및 고액분리장치가 부재한 비교실험에 비해, 메탄전환율이 1.5배 이상 우수하고, 80일 이후에 철이온의 첨가없이 과산화수소만을 첨가하였음에도 100일까지는 80%의 메탄전환율이 유지되었다. 이는 조내 철환원세균이 펜톤처리에서 생성된 Fe^{3 +}를 Fe^{2 +}로 환원하여 재생한 것으로 생각된다.

본 발명에서는 폴리황산철을 첨가하지 않고도 탈수케익의 함수율이 보다 향상되었고, 탈수케익 생성량이 훨씬 작아, 탈수케익의 부피가 현저히 감량됨을 확인하였다. 본 발명에서 탈수여액에 포함된 인 농도는 10mg-P/L로서, 500mg-P/L인 비교실험에 비해 현저히 저감되었다.

실시예 2: Fe ³⁺ 를 사용한 펜톤처리를 통한 유기성 슬러지의 처리

10g/L의 혐기성소화슬러지를 고형유기슬러지의 시료로 하여 펜톤처리를 실시하지 않거나(실험 1), 2가의 철이온 (FeCl₂용액)과 3가의 철이온(FeCl₃용액) 각각을 이용한 H₂O₂ 첨가 펜톤처리를 실시하였다(실험 2 내지 4). 실험 1 내지 4에서의 철이온 및 과산화수소 처리량은 하기 표 2에 기재된 바와 같다. 이들 처리슬러지와 원혐기성소화 슬러지를 1:10의 비율로 혼합하고 pH를 7.5로 조정한 후 35℃의 혐기조건에서 25일간 회분배양을 수행하였다. 배양중 발생한 메탄가스는 슬러지의 생물분해에 기인한 것으로 배양일수에 따른 메탄전환율(COD 기준)을 측정하여 펜톤처리의 슬러지 분해효과를 평가하였다.

펜톤처리 실험조건

구 분	철 이온	과산화수소
실험 1	무 첨가	무 첨가
실험 2	Fe2+ (822 mg/L, 14.7 mmol)	슬러지 VSS 중량의 5% (500 mg/L, 14.7 mmol)
실험 3	Fe2+ (1,644 mg/L, 29.4 mmol)	슬러지 VSS 중량의 10% (1,000 mg/L, 29.4 mmol)
실험 4	Fe3+ (822 mg/L, 14.7 mmol)	슬러지 VSS 중량의 5% (500 mg/L, 14.7 mmol)

도 3은 철 이온으로서 Fe^{2 +}를 이용한 실험에서 과산화수소 첨가량에 따른 메탄전환율을 측정한 결과이다. 슬러지 중량당 10% 과산화수소를 첨가한 실험 3에서는 5%의 과산화수소를 첨가한 실험 2보다도 많은 메탄이 발생함과 동시에 전환속도도 빠르게 나타났다. 즉, 과산화수소의 첨가가 많을수록 메탄 전환율은 향상된다.

도 4는 실험 1 내지 4에서의 메탄전환율을 측정한 결과이다. 펜톤처리를 수행하지 않는 대조군(실험 1)에서의 메탄전환율은 매우 낮아 배양 25일 후에도 시료 슬러지의 약 10% 정도만이 메탄으로 전환되었다. 이에 반해 펜톤처리를 수행한 경우(실험 1 내지 3)는 모두 슬러지의 약 50 내지 65%가 메탄으로 전환되었다.

한편 Fe^{3 +}를 첨가한 실험 4에서는 5% 과산화수소의 첨가만으로도 Fe^{2 +}의 존재하의 10%의 과산화수소를 첨가한 조건보다 메탄전환율이 우수하였다. 이 조건에는 슬러지의 메탄전환율은 65%가 되었고 4개의 실험 중 가장 높은 값이 얻어졌다.

이러한 결과들로부터 Fe^{3 +}를 이용하면 과산화수소를 소량(5%) 첨가하여도 Fe²⁺의 존재 하에서 보다 많은 양(10%)의 과산화수소를 첨가한 경우보다 우수한 효과가 얻어짐을 알 수 있다.

따라서, 실시예 1의 펜톤처리단계에서 Fe^{2 +} 대신 Fe^{3 +}를 첨가하는 경우 과산화수소의 첨가비용을 종래의 반 이하로 줄일 수 있다. 또한 염화 제이철(FeCl₃)은 식품첨가물과 슬러지의 탈수 조제로서 저렴하게 널리 이용되고 있으므로 염화제일철(FeCl₂)을 이용하는 것 보다 철의 첨가 비용도 낮출 수 있다.

Claims (11)

1. (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건의 생물학적 처리조에서 메탄발효시키는 단계;
   (B) 상기 생물학적 처리조 후단에 고액분리장치를 구비하여 생물학적 처리조로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리하는 단계;
   (C) 상기 소화성 슬러지의 일부를 철이온 및 과산화수소를 이용하는 펜톤처리에 의해 개질시키는 단계; 및
   (D) 개질된 슬러지를 상기 생물학적 처리조로 반송하는 단계
   를 포함하고,
   상기 생물학적 처리조에 메탄발효세균 및 철환원세균을 공존시켜 펜톤처리로 인해 발생하는 3가철(Fe³⁺)을 2가철(Fe²⁺)로 환원시키는 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 (C) 단계의 펜톤처리에서 첨가한 철이온의 일부가 생물학적 처리조로부터 유래된 것임을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 (C) 단계의 펜톤처리를 2.5 내지 6.5의 pH 범위에서 수행하고, 펜톤처리에서 첨가한 과산화수소(H₂O₂)를 유기성 슬러지 잔사의 유기물중량(VSS)당 1 내지 20중량%로 하고, 소화성 슬러지의 농도가 10g/L 이상인 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법.
5. 제1항에 있어서,
   반송된 개질 슬러지에 존재하는 인을 상기 생물학적 처리조에서 고정시키는 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 펜톤처리에 사용되는 철이온이 염화제이철(FeCl₃)인 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법.
7. 삭제
8. (A) 유기성 슬러지를 혐기성 조건에서 메탄발효시키는 생물학적 처리조;
   (B) 상기 생물학적 처리조로부터 배출되는 유기성 슬러지의 잔사를 여액과 소화성 슬러지로 분리시키는 고액분리장치;
   (C) 상기 고액분리장치로부터 배출되는 소화성 슬러지의 일부를 펜톤처리에 의해 개질시키는 개질처리조; 및
   (D) 개질된 슬러지를 생물학적 처리조로 반송하는 반송부
   를 포함하고,
   상기 생물학적 처리조에 메탄발효세균 및 철환원세균을 공존시켜 펜톤처리로 인해 발생하는 3가철(Fe³⁺)를 2가철(Fe²⁺)로 환원시키는 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지 처리 장치.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    반송된 개질 슬러지에 존재하는 인을 상기 생물학적 처리조에서 고정시키는 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지 처리 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 단계의 메탄발효를 20 내지 60℃의 온도에서 수행하고, 생물학적 처리조에서의 슬러지 체류시간이 30일 이상인 것을 특징으로 하는, 유기성 슬러지의 생물학적 처리 방법.

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