KR101536392B1

KR101536392B1 - 배수 처리 방법, 시스템 및 오염물 분해 활성 측정 방법

Info

Publication number: KR101536392B1
Application number: KR1020127028123A
Authority: KR
Inventors: 료조 이리에
Original assignee: 료조 이리에
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2015-07-14
Also published as: AU2011246164B9; JPWO2011136188A1; US20160272523A1; SG185044A1; KR20130028729A; AU2011246164A1; EP2565166A1; AU2011246164B2; WO2011136188A1; JP5654005B2; EP2565166A4; CN102858695B; US20130092628A1; EP2565166B1; CN102858695A; MY170712A

Abstract

활성 슬러지 처리 미생물군의 활성 저하를 배제해, 또 그 처리 능력을 큰폭으로 향상시켜 처리 효율을 높이는 것과 동시에, 잉여 슬러지물을 감량화하는 방법을 제공한다. 본 발명의 배수 처리 방법은, 원수(1a)를 활성 슬러지 처리할 때, 제1 슬러지 반송 공정(Va)(폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)에 있어서, 폭기·교반한 슬러지를, 처리조, 회분조 또는 혐기조에 반송하는 공정; 및/또는, 폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)에 있어서, 폭기·교반한 슬러지를, 처리조, 회분조 또는 혐기조에 반송하는 공정)을 실시하고, 상기 슬러지를 반송된 처리조중, 회분조중 또는 혐기조중의 바실러스속 균수를, 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL로 유지하면서 활성 슬러지 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

배수 처리 방법, 시스템 및 오염물 분해 활성 측정 방법{WASTEWATER PROCESSING METHOD, SYSTEM, AND METHOD FOR MEASURING POLLUTANT-DECOMPOSITION ACTIVITY}

본 발명은, 효율적인 배수 처리 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 활성 슬러지법을 이용한 배수 처리 방법, 배수 처리 시스템 및 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성 측정 방법에 관한 것이다.

하수나 생활 배수 등의 오수, 실험 배수, 공장 배수, 가축 배수, 슬러지 처리수 등의 배수는, 주로 3종류의 방법으로 처리된다.

즉, 도 1에 나타내는 "표준법"으로 불리는 연속식 처리는, 각종 배수 처리, 주로 하수 처리에 이용되고 있고, 제1 처리조(2a)는 혐기 처리하고, 제2 처리조(3a) 및 제3 처리조(4a)에서 폭기하는 것이다. 도 2에 나타내는 회분식 처리 방법으로 불리는 처리 방식, 및 타원형의 큰 수로를 만들고 원수를 흘려, 원수의 유입 개소와 중간 개소에서 간헐적으로 폭기와 교반을 실시하는 OD식 처리 방법(도 3)의 3종류로 크게 분류되어, 각각 사용 배수(원수(1a))의 종류나 처리량, 건설비에 맞추어 건설되어 실시되고 있다.

예를 들면, 회분식 처리 방법(도 2)의 경우, 4조의 처리 설비에 있어서, 원수(1a)를 폭기 장치 및 교반 장치 및 배수 장치를 갖춘 제1 회분조(처리조)(2a) 및 제2 회분조(3a)에 도입, 활성 슬러지 처리하여, 양 회분조의 저면에 침전된 슬러지를 인발하여 제1 잉여 슬러지조(8a)로 이송하고, 이 슬러지를 농축하여 제2 잉여 슬러지조(9a)에 저장, 적당히 반출하여 탈수 후 매립하여, 소각 등을 더한다.

한편, 회분조의 상청액은 배수 장치에 의해 퍼올려져 방류수(7a)로서 하천에 방류한다. 또한, 통상, 원수(1a)는, 미리 조정조에 있어서, 유입 배수의 수질과 농도를 평균화한 후, 처리조 등에 도입되는 경우가 많다.

이와 같이, 활성 슬러지법을 이용한 상기 배수 처리 모두, 하수 처리한 후의 방류수(처리수)의 수질(처리 수질)의 향상, 처리 효율의 안정화, 처리에 수반되어 발생하는 슬러지의 감량화, 처리 시 발포·스컴(scum: 하수 처리조의 수면으로 부상된 고형물이나 유지분이 모인 부유 앙금으로, 가스가 발생함으로써 폭기를 방해할 수 있어 처리조의 기능이 감소되어 악취가 발생함)·벌킹 등의 억제가 종래에 요구되어 왔다. ·

종래의 배수 처리가 안고 있는 문제점 중, 이와 같이 활성 슬러지에 의한 처리 도중에 활성 슬러지 세균종의 활성이 저하됨으로써, 암모니아나 황화수소가 발생하여, 악취를 발생시키거나 발포나 스컴으로 불리는 부유물이 발생해, 그대로 방류수에 유입되는 등의 지장을 초래하고, 처리 효율이 크게 저하됨과 동시에, 방류수의 수질이 저하되는 경우가 있다.

즉, 종래의 하수 처리에서는, 처리 시스템 내에 유입되는 오수나 폐수 등의 처리해야 할 폐수 중의 오염물 성분(유입수 함유 물질)이나 그 조성은 일상적으로 변화하고, 「활성슬러지법」의 관점에서 보면, 활성 슬러지의 활성(활성 슬러지 미생물의 생육)을 저해하는 생육 저해 물질은 항상적으로 유입되고 있다. 처리 시스템 내에 생육 저해 물질이 유입되면, 오염물 분해성 활성 슬러지 세균종/미생물종의 생육이 저해되어, 오염물 분해성이 낮아지는 경우가 있다.

그 원인은 여러가지 생각할 수 있지만, 그 중에서도 처리조(회분조)(2a) 및 (3a)에 투입되는 원수(1a)가 자주 활성 슬러지 미생물군의 생육 저해 물질을 포함하고 있어, 그 때문에 활성 슬러지 처리능이 급격하게 저하되어, 배수 처리의 진행을 크게 저하시키고 있다.

한편, 각 처리조 및 잉여 슬러지 저장조의 폭기에 필요로 하는 전력 사용량이 크고, 배수 처리 비용의 삭감에 큰 장해가 되고 있다.

또는, 처리조로부터 인발하고, (원심) 탈수 후 소각, 매립 처리를 거치게 되는 잉여 슬러지 양은, 만일 배수 처리 능력이 향상되어도, 증가할지언정 줄어드는 일은 종래의 처리 방법에서는 거의 있을 수 없었다. 즉, 잉여 슬러지를 처리하는 각종 비용은 증가할 뿐이다. 그 때문에, 잉여 슬러지를 원심분리·탈수하기 위한 전기세, 배출한 슬러지의 소각·매립 비용, 그것을 위한 운송비용 등등은 증가할 뿐이다.

개선책으로서 처리 시스템에 배양조를 설치해 슬러지를 순환시키는 방법이 일반적으로 행해지고 있지만, 설치 비용과 관리비가 커져 비교적 슬러지 감량화 효과가 작은 경우가 있다.

슬러지 감량화의 방법은, 배양조를 설치해 활성 슬러지의 오염물 분해성을 높이는 "배양법"; 분해성이 높은 활성 슬러지를 처리조에 항상적으로 첨가하는 "첨가법"; 슬러지를 밀로 분쇄해 처리조에 되돌리는 "밀법"; 슬러지에 오존을 블로잉하여 처리조에 되돌리는 "오존법"; 슬러지를 초음파 처리하여 처리조에 되돌리는 "초음파법"; 워터 제트로 슬러지를 분쇄하여 처리조에 되돌리는 "워터제트법" 등의 방법이 알려져 있다. 그렇지만, 이러한 슬러지 감량화 방법에서는, 새로운 설비의 도입이나 유지에 막대한 비용이 든다.

이러한 배경 하에, 특허문헌 1에 있어서, 분뇨 처리조에 있어서의 처리 효율을 향상시키기 위해서, 처리조에 규소 화합물이나 마그네슘 화합물을 첨가하는 방법, 펩톤 등의 영양제를 투여하는 방법, 처리조에 활성 슬러지용 종균을 추가하는 방법이 제안되고 있을 뿐이지만, 분뇨 처리 이외에서는 아직도 충분히 그 목적을 달성하지 못했다.

한편, 하수 함유 오염물이나 분뇨 분해성 균주에 관한 보고는 종래 거의 알려지지 않았다.

본 발명자는, 분뇨가 바실러스속 세균종(후술하는 A주와 B주와의 조합)으로 분해되어 이러한 바실러스속 세균종이 정성적으로 전분·유지 분해성을 나타내고, 근육성 단백질을 주성분으로 하는 쿡트 미트 배지(COOKED MEAT MEDIUM)(NISSUI PHARMACEUTICAL CO., LTD. 제품)의 현탁 물질[SS; suspended solid]의 제거율이 약 80% 이상인 것을 찾아냈다(비특허문헌 1). 또한, NISSUI PHARMACEUTICAL CO., LTD. 제품의 쿡트 미트 배지는 현재, 제조 중지되었다.

또한, 본 발명자는, 분뇨 처리시, 규소 화합물과 마그네슘 화합물을 처리조에 첨가하면 분뇨 분해성 바실러스속 세균종이 우점화되어, 효율적으로 분뇨 분해가 일어나, 악취의 발생이 저감화되는 것을 찾아냈다(비특허문헌 1~3). 그리고 하수 처리의 경우도, 규소 화합물 및 마그네슘 화합물의 존재가, 처리에 수반하여 발생되는 슬러지의 감량화 및 악취 발생의 저감화에 중요하다는 것을 찾아냈다. 또, 오염물 분해에는 전분 분해성 및 유지 분해성 이외에 쿡트 미트 배지 안의 현탁물 분해성을 겸비한 바실러스속 세균이 중요하다는 것을 찾아냈다.

그렇지만, 비특허문헌 1~3에 있어서, 소각 또는 매립되는 배출 슬러지를 감량화하는 시도에 대해서, 처리 능력이 높은 미생물 균주의 사용과 처리 방법에 따르는 효율화가 제안되는데 지나지 않고, 대폭적인 슬러지 감량화의 방법이나 기술은 아직도 존재하지 않는다고 해도 과언은 아니다.

또한, 본 발명자는, 하수 처리시, 발포·스컴·벌킹 등이 발생하면, 영양제를 첨가함으로써, 이들을 해소하는데 효과적인 경우도 발견했다(특허문헌 2).

일본 특허공개 제 2002-86181호 공보 국제 공개 제 2006/115199호 팜플렛

무라카미 및 후미 외, 호기성 분뇨 처리조에 있어서의 Bacillis spp.의 우점화와 그러한 생화학적 성질, 수환경학회지, 18(2),97-108페이지, 1995년 이리에 료죠 및 타카츠카 히데키, Bacillus속 세균의 증가/우점화에 의한 하수 처리 개선에 관한 연구, 방균방미, 27권(7), 431-440페이지, 1999년 도이 유키오, 이 후미오, 이리에 료죠, 타바타 신이치로우 및 타테이시 코우이치, 효율적 무취 합병 처리 정화조에 우점하는 세균상과 그러한 생화학적 성질, 방균방미, 26권(2),53-63페이지, 1998년

본 발명은, 종래의 활성 슬러지법에서 사용되고 있는 배수 처리 시설의 대폭적인 개조를 실시하지 않고 저비용으로, 배수 처리된 후의 물의 수질(처리 수질)의 향상 및 슬러지 감량화를 달성해, 하수 등의 배수를 효율적으로 처리하는 배수 처리 방법, 배수 처리 시스템 및 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성(수역의 청탁의 정도를 나타내는 지표인 BOD 성분 및 현탁 물질 [SS]의 제거율) 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

즉, 본 발명은, 활성 슬러지 처리 미생물군의 오염물 분해 활성 저하를 배제하고, 그 처리 능력을 큰폭으로 향상시켜 처리 효율을 높임과 동시에, 잉여 슬러지물을 감량화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상술한 바와 같이, 하수 처리는, 그 처리 비용이 계속 상승하여, 슬러지 발생량의 저감화·악취 저감화·슬러지 탈수의 효율화 등이 요구되고 있다. 또한, 환경 문제로부터 처리 후의 수질의 향상과 안정화도 요구되고 있다.

종래, 활성 슬러지법 등으로 이용되는 오염물 분해성 미생물종에 관한 연구는 거의 알려지지 않고, 오염물 분해성이 높은 미생물을 선택적으로 하수 처리조나 슬러지 저장조로 배양하는 기술도 알려지지 않았다. 또, 처리 시스템 내에 생육 저해 물질이 유입하고, 오염물 분해성의 활성 슬러지 세균종/미생물종의 생육이 저해되는 「생육 저해」는 하수 처리 효율화의 난점이며, 이 생육 저해의 해결 방법도 알려지지 않았다.

본 발명자는 1991년부터, 사람과 가축의 분뇨 처리나 하수 처리(생활 잡배수 및 식품 공장폐수의 처리를 포함한다. 이하, 동일함)를 행하는 활성 슬러지 미생물을 연구해, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

통설로서 슬러지는 활성 슬러지 미생물로 이루어진다고 생각되고 있지만, 본 발명자는 미분해 오염물을 다량으로 포함하고 있다는 견해를 나타내고 있다. 사실, 전분 분해·유지 분해성·근육 단백질 분해성 세균종이, 분뇨 처리나 하수 처리 활성 슬러지 중에 생육하면 처리 수질은 향상되고, 슬러지 감량화를 볼 수 있고, 악취가 저감화되는 것을 보고하고 있다(비특허문헌 1, 2). 이 때, 오염물 분해성이 높은 세균종의 생육·유지에 규소 화합물이나 마그네슘 화합물의 첨가가 필요하다는 것을 보고했다(비특허문헌 1~3). 또한, 오염물 분해성이 높은 세균종이 생육할 때, 스컴이나 발포를 일으키는 경우가 있어, 펩톤의 첨가가 이러한 문제를 해소하기 위해서 유효하다는 것을 찾아내 이미 특허 출원했다(특허문헌 2).

그 후, 평년 18년(2006년) 12월~평년 21년(2009년) 12월까지 3년간, 하수 처리의 효율화 시험을 실시해, 처리 촉진제로서 규소 화합물 및 마그네슘 화합물과 펩톤에 더해 알루미늄 화합물 및 건조 효모 엑기스를 첨가하면, 활성 슬러지 미생물 생육 저해 물질이 유입했을 때, 활성 슬러지 미생물의 쇼크 상태가 해소되어, 오염물 분해성 세균총이 회복되고, 오염물 분해성이 더욱 높은 세균총이 출현한다고 하는 높은 효과를 나타낸다는 것을 찾아냈다.

또한, 출현한 높은 오염물 분해성 균주는, 16S rDNA 염기배열의 해석 및 유전자 계통수로부터 판단하고, 첨가한 종균주로부터 유도된 변이주로서, 각종 효소 활성이 향상하고, 각종 효소의 비특이성이 향상했다고 생각할 수 있다. 즉, 첨가한 종균주로부터 유도된 변종은, 효소 생산능이 유도된 균주라고 생각할 수 있다. 「효소 생산 능이 유도됨」이란, 효소 자체가 변이되어 효소 활성이 향상한 것을 의미하고, 특히 단백질 분해 효소 활성과 단백질 분해 효소의 기질 비특이성이 향상되었다고 생각할 수 있다.

오염물 분해성이 높은 세균주의 출현·생육·유지에 더해, 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성을 나타내는 곰팡이나 효모가 출현해, 일정수를 유지 할 수 있었다.

출현한 곰팡이 중에는 G주가 있고, 이 G주는 항생 물질 생산성을 갖고, G주의 생육을 볼 수 있게 됨에 따라, 처리조에서 사상균종의 생육을 볼 수 없게 되었다.

본 발명자는, 상기 오염물 분해성이 높은 미생물종의 생육·유지를 위해서, 처리 촉진제의 첨가에 더해 적절한 슬러지 반송량을 유지하는 것, 적절한 폭기량을 유지하는 것이 필요하다는 것을 발견했다.

이상에 따라서 하수 처리 시설을 관리하면, 연간 평균 종래비로, 처리수 BOD가 57% 이상; 현탁 물질 [SS] 제거율이 67% 이상; 토탈 질소[T-N]가 15% 이상; 전체 인 화합물량[T-P]에서 종래와 동일한 제거율을 나타냈다. 또한, 슬러지 발생량을 건조중량으로 종래비 50% 삭감; 슬러지 전환율(=100×증가 슬러지 건조 중량/제거 BOD량)로 종래비 약 60% 저감화했다(감량화할 수 있었다).

또, 첨가하는 처리 촉진제에 대해서는, 규소 화합물이나 마그네슘 화합물이 알려져 있지만, 알루미늄 화합물의 첨가 효과는 알려지지 않았었다. 한편, 발포나 스컴의 발생시, 펩톤의 첨가가 이들의 해소에 효과가 있다는 것을 발견했지만, 건조 효모 엑기스의 첨가로, 발포나 스컴 해소에 효과를 보여, 활성 슬러지 미생물에 대한 생육 저해의 회복에 탁월한 효과를 볼 수 있다는 것을, 본 발명자는 새롭게 찾아냈다.

오염물 분해성 세균으로서 종균을 가하는 것이 알려져 있지만, 효과는 지속되지 않는다. 또, 첨가한 종균으로부터, 보다 오염물 분해성이 높은 균주로의 유도는 알려지지 않았다.

또한, 곰팡이나 효모 등, 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성이 강한 미생물의 생육이 처리조, 슬러지 저장조, 농축 슬러지 저장조에서 확인된 예는 지금까지의 하수 처리에서는 알려지지 않았다.

본 발명자는, 이러한 식견에 근거하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 배수 처리 방법은, 이하와 같이, 제1 양태로서 「배수 처리 방법(α)」 및 제2 양태로서 「배수 처리 방법(β)」를 포함하는 것이다.

배수 처리 방법(α)은, 도 1~4에 나타낸 바와 같이, 원수(1a)를 활성 슬러지 처리할 때, 제1 슬러지 반송 공정(Va): 폭기·교반의 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)에 있어서, 폭기·교반한 슬러지를 처리조, 회분조 또는 혐기조로 반송하는 공정; 및/또는 폭기·교반의 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)에 있어서, 폭기·교반한 슬러지를 처리조, 회분조 또는 혐기조로 반송하는 공정을 실시하고, 상기 슬러지를 반송된 처리조 중, 회분조 중 또는 혐기조 중의 바실러스속 균수를 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL로 유지하면서 활성 슬러지 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 방법(α)에 있어서, 제1 슬러지 반송 공정(Va)을 실시할 때, 생육 저해제 등의 영향을 받고 활성이 저하되는 것을 회피하기 위해서, 또한 제2 슬러지 반송 공정(Wa): 폭기·교반의 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)에 있어서, 폭기·교반한 슬러지를 폭기·교반의 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)로 반송하는 공정을 실시하는 것이 바람직하다.

제1 처리조 또는 제1 회분조(2a); 제2 처리조 또는 제2 회분조(3a); 제3 처리조(4a); OD조(5a); 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(8a); 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(9a); 슬러지 농축조(10a); 슬러지 저장조 또는 농축 슬러지 저장조(11a); 폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a); 및 폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a) 중 어느 1조 이상에 처리 촉진제를 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 처리 촉진제는, 규소 화합물, 마그네슘 화합물, 알루미늄 화합물, 펩톤 및 건조 효모 엑기스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.

제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(8a); 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(9a); 슬러지 농축조(10a); 슬러지 저장조 또는 농축 슬러지 저장조(11a); 폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a); 및 폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a) 중 어느 1조 이상에 질소원을 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 질소원은, 요소, 황산 암모늄, 염화 암모늄 및 질산 암모늄 중 어느 1종 이상인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 배수 처리 방법(α)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 적어도 하기 공정 (1)~(5):

공정(1): 폭기 장치 및 교반 장치를 구비한 폭기조(10)에, 종균총(2)을 첨가한 상태에서, 생물 화학적 산소 요구량 [BOD]가 80 mg/L 이상인 오수 또는 폐수(1)를 유입시켜, 폭기 및 교반함으로써 교반 처리 처리액(11)을 얻는 폭기 공정;

공정(2): 공정(1)에서 얻어지는 교반 처리액(11)을 슬러지 침전조(20)에 유입시켜, 침강시킴으로써 상청액(21)과 침전 슬러지(22)로 분리한 후, 상기 상청액(21)을 방류수(23)로서 계외로 배수하는 분리 공정;

공정(3): 공정(2)에서 얻어지는 침전 슬러지(22)를 인발하여, 슬러지 저장조(30)에 침전 슬러지(22)를 저장하고, 그 일부를 상기 폭기조(10)에 반송하는 저장·반송 공정;

공정(4): 공정(3)에서 얻어지는 저장 슬러지를, 슬러지 농축조(40) 및/또는 원심 농축기(60)에서 농축하는 농축 공정; 및

공정(5): 공정(4)에서 얻어지는 농축 슬러지를, 농축 슬러지 저장조(50)에 저장하고, 그 일부를 계외로 반출하는 저장·반출 공정을 포함한 활성 슬러지법을 이용해 배수 처리할 때에, 슬러지 저장조(30) 및/또는 농축 슬러지 저장조(50)에, 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 비치하고, 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및/또는 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)를 배설하여, 하기 슬러지 반송(I), (II):

슬러지 반송(I): 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)에서 폭기, 또는 폭기·교반함으로써 얻어지는 교반 처리 저장 슬러지(31)를 인발하여, 상기 폭기조(10)로 반송하는 것; 및/또는

슬러지 반송(II): 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에서 폭기, 또는 폭기·교반함으로써 얻어지는 교반 처리 농축 저장 슬러지(51)를 인발하여, 상기 폭기조(10) 및/또는 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)로 반송하는 것을 실시해, 상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 1조 이상에 슬러지 응집제 및 영양제를 첨가함과 동시에, 상기 슬러지 응집제 및 상기 영양제를 첨가한 조 중의 바실러스속의 세균수를 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지하면서 배수 처리하는 것을 특징으로 한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 폭기조(10)는 2조 이상 직렬로 연결하고, 제1 조의 처리조(12)에서는 폭기하지 않고 교반만을 실시하는 혐기 처리를 행하고, 제2 조의 처리조(13) 이후에 종균총(2)을 첨가하여, 폭기 및 교반할 수 있다.

도 5에 나타내는, 상기 폭기조(10)는 그 폭기 및 교반의 기능을 일시적으로 정지시킴으로써, 상기 슬러지 침전조(20)를 겸용할 수 있다.

전분 분해성 및 유지 분해성을 갖고, 하기 조성의 쿡트 미트 배지 (Oxoid) 및 (Difco) 각각 포함되는 현탁 물질 [SS]의 제거율이 70% 이상 및 60% 이상인 오염물 고분해성 균총에, 상기 종균총(2)이 유도되는 것이 바람직하고;

쿡트 미트 배지 (Oxoid)의 조성(1L 당): 심근(건조)이 73.0 g, 펩톤이 10.0 g, 랩-렘코 분말이 10.0 g, 염화나트륨이 5.0 g, 및 포도당이 2.0g; 및 쿡트 미트 배지 (Difco)의 조성(1L 당): 우 심근(건조)이 98.0 g, 프로테오스 펩톤이 20.0 g, 포도당이 2.0 g, 및 염화나트륨이 5.0 g이다.

상기 오염물 고분해성 균총은, 상기 쿡트 미트 배지 (Oxoid)에 포함되는 SS의 제거율이 80% 이상인 것이 보다 바람직하다.

상기 종균총(2)은, A주(바실러스·투린지엔시스[Bacillus thuringiensis]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11280), B주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11281) 및 C주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11282)인 것이 바람직하다.

상기 오염물 고분해성 균총은, D주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11283), E주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11284) 및 F주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11285)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 바실러스속 세균을 포함하거나; 또는

상기 바실러스속 세균을 적어도 1종과 G주(페니실륨·터바텀[Penicillium turbatum]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11289)의 곰팡이 및/또는 H주(게오트리쿰 실비콜라[Geotrichum silvicola]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11287), I주(피치아·페르멘탄스[Pichia fermentans]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11286) 및 J주(피치아·귈리어몬디[Pichia guilliermondii]; 국제 기탁 번호: FERM BP-11288)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 효모를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 슬러지 응집제는, 알루미늄 화합물과 규소 화합물 및/또는 마그네슘 화합물을 포함하고, 상기 슬러지 응집제를 첨가하는 조 중의 현탁 물질 [MLSS] 1g/L 당 산화알루미늄[Al₂O₃]으로 환산한 알루미늄 화합물을, 0.01~0.5g; 이산화규소[SiO₂]로 환산한 규소 화합물을, 0.01~2g; 및 산화 마그네슘[MgO]으로 환산한 마그네슘 화합물을, 0.01~0.5g 첨가(단, 각 조의 1입방미터 [㎥], 1일당)하는 것이 바람직하다.

상기 영양제는, 펩톤 및/또는 건조 효모 엑기스이고, 상기 영양제를 첨가한 폭기조(10) 중의 MLSS 1g/L 당, 펩톤을 0.8~70 mg, 건조 효모 엑기스를 0.1~10mg; 상기 영양제를 첨가한 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 중의 MLSS 1g/L 당, 펩톤을 3.5~250 mg, 건조 효모 엑기스를 0.7~45mg; 상기 영양제를 첨가한 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 MLSS 1g/L 당, 펩톤을 2.0~150 mg, 효모 엑기스를 0.4~25 mg 첨가(단, 각 조의 1입방미터[㎥], 1일당)하는 것이 바람직하다.

상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및/또는 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에, 상기 슬러지 응집제와 상기 영양제와 함께, 요소, 황산 암모늄, 염화 암모늄 및 질산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 질소원을 첨가하고, N₂로 환산한 질소원을, 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 중의 MLSS 1g/L 당, 0.1~15g; 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중의 MLSS 1g/L 당, 1~150 mg 첨가(단, 각 조의 1입방미터[㎥], 1일당)하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 배수 처리 시스템은, 상술한 활성 슬러지법을 이용해 배수 처리할 때에, 슬러지 저장조(30) 및/또는 농축 슬러지 저장조(50)에, 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 비치하고, 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및/또는 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)를 배설하고, 상기 슬러지 반송(I) 및/또는 (II)를 실시해, 상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 1조 이상에 슬러지 응집제 및 영양제를 첨가함과 동시에, 상기 슬러지 응집제 및 상기 영양제를 첨가한 조 중의 바실러스속의 세균수를 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지하면서 배수 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배수 처리 시스템에 있어서, 상기 폭기조(10)는 2조 이상 직렬로 연결하고, 제1 조의 처리조(12)에서는 폭기하지 않고 교반만을 실시하는 혐기 처리를 행하고, 제2 조의 처리조(13) 이후에 종균총(2)을 첨가해, 폭기 및 교반할 수 있고, 상기 폭기조(10)는 그 폭기 및 교반의 기능을 일시적으로 정지시킴으로써 상기 슬러지 침전조(20)를 겸용할 수 있다.

본 발명의 배수 처리 시스템에 있어서의 슬러지 응집제 및 영양제는, 본 발명의 배수 처리 방법(β)에서 이용하는 것이 바람직한 슬러지 응집제 및 영양제와 동일하고, 첨가하는 양도 본 발명의 배수 처리 방법(β)의 경우와 같다. 또, 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및/또는 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에, 슬러지 응집제와 영양제와 함께 첨가하는 질소원 및 그 첨가량도, 본 발명의 배수 처리 방법(β)의 경우와 같다.

또한, 본 발명의 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성 측정 방법은, 상기 쿡트 미트 배지에 식균하여 배양한 후의 SS의 건조 중량(X)과 별도로, 상기 쿡트 미트 배지에 식균하지 않고 배양한 후의 SS의 건조 중량(Y)으로부터, 하기 식(i):

SS 제거율(%)={(Y-X)/Y}×100 …(i)

을 이용해 SS 제거율을 산출함으로써, 상기 종균총 또는 상기 오염물 고분해성 균총에 포함되는 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 성능을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)에 의해서, 종래의 처리 방법에 비해, 처리 가능 배수량의 대폭적인 증가(연간에, 제거율이 처리수의 BOD 57% 이상, SS[현탁 물질] 67% 이상, T-N 15% 이상)가 가능해져, 잉여 슬러지의 발생량의 놀랄 만한 감량화(50%)와 슬러지 전환율의 현저한 감소(약-60%), 폭기 및 저장된 잉여 슬러지의 원심분리에 필요로 하는 전력의 큰 경감, 방류수의 수질의 대폭적인 향상, 처리 설비 주변으로부터의 악취 발생의 대폭적인 저하라고 하는 매우 뛰어난 효과를 가진다. 또한, 본 발명의 배수 처리 방법(α)을 실시함으로써 그 처리 운전중에 종균으로서 더한 오염물 분해성 미생물군(바실러스속균 주체)은 일정시간 경과 후 모두 소실되어, 오염물 분해성능이 한층 높은 오염물 분해성 미생물군으로 유도된다는 것을 찾아냈다. 이 오염물 분해성 미생물군에는, 자연 유래의 곰팡이, 효모균도 포함된다는 것을 발견했다.

또한. 본 발명의 배수 처리 방법(β)은, 하기 (1)~(10)에 관한 효과를 갖는 배수 처리 방법, 배수 처리 시스템 및 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성 측정 방법을 제공할 수 있다.

(1) 종균이 오염물 고분해성 균총에 유도된다:

본 발명의 배수 처리법(β)을 실시함으로써, 종균이 오염물 분해성이 높은 균총에 유도될 뿐만 아니라, 종균을 첨가하지 않는 경우(다만, 토양이나 분뇨 등에 오염물 분해성이 높은 바실러스속 세균이 존재하여, 유입해서 우점화하여 효율적인 처리를 하는 경우)이어도, 오염물 분해성이 높은 균총에 유도된다(종균을 첨가했을 경우에 비해 다소 시간을 필요로 한 경우가 있다; 비특허문헌 2).

또한, 종균으로서 A주, B주 및 C주를 이용하고, 본 발명의 배수 처리법을 실시했을 경우(실시예에서 상술함), 오염물 분해 활성이 이들 종균과 같은 레벨을 유지하는, 복수종의 균총(바실러스속 세균·곰팡이·효모)에 유도된다. 균총에 포함되는 미생물의 종류가 다수 있으므로(즉, 생육 저해 물질에 대한 감수성이 각각 다르므로) 전체적으로 생육 저해가 일어나기 힘들다.

(2) 슬러지 감량화:

슬러지 발생량을, 건조중량으로 종래비 50% 이상 감소시켜, 슬러지 전환율(=100×증가 슬러지 건조중량/제거 BOD 량)을 종래비 약 60% 이상 감소시킬 수 있다.

(3) 처리수 수질의 향상:

연간 평균, 종래비로, 처리수 BOD를 57% 이상; SS 제거율을 67% 이상; 토탈 질소[T-N]를 15% 이상 향상할 수 있다. 또한, 전체 인 화합물량 [T-P]의 처리는 현상을 유지한다. 본 발명과 같이 처리 수질을 향상시킬 수 있으면, 환경에 주는 나쁜 영향을 억제할 수 있다.

(4) 악취 성분 발생의 억제:

처리조나 슬러지 저장조로부터 암모니아, 황화수소 등의 악취 성분의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 시설의 무수리 기간(수리 간격)을 연장할 수 있기 때문에, 시설 관리비를 절약할 수 있다.

(5) 전기 소비량 절약:

유입 BOD량이 경시적으로 증가해도, 상기와 같이 고효율, 고품질로 배수 처리할 수 있기 때문에, 종래와 동일한 정도의 품질의 처리수를 구하는 경우는, 전기 소비량을 그대로 유지 또는 억제할 수 있다.

(6) 시설 개수가 거의 불필요:

종래 시설의 대폭적인 개수를 필요로 하지 않는다. 즉, 종래의 하수 처리 시설의 무개조 또는 소폭적인 개조로 본 발명의 배수 처리 방법(β)을 실시할 수 있어 그 결과, 종래에 비해 슬러지 감량화가 가능하다.

(7) 사상균종의 생육의 억제:

사상균종의 생육이 억제됨으로써, 발포나 스컴의 발생을 억제할 수 있어 양호한 슬러지 침강성을 유지할 수 있어 시설의 관리가 용이하다.

(8) 하수 슬러지 처리 비용의 삭감:

실시예에서도 상술한 바와 같이, 평년 21년(2009년)의 하수 처리량은 185 ㎥/일, 슬러지 감량화율이 대 평년 17년(2005년) 비로 50.1%이며, 발생 슬러지 양이 큰폭으로 감량화하고, 대 평년 17 연비 제거 BOD량은 35.92% 증가, 제거 SS 중량은 60.85% 증가에도 불구하고, 감량화한 건물 슬러지 중량이 7.458 t에 상당했다. 이 건물 슬러지 양은, 농축 슬러지(실시예에 사용한 하수 처리 시설의 농축 슬러지의 MLSS 함량은 약 2%이며, 함수율은 약 98%)로 환산해 3.0 ㎥ 롤리 124 대분에 상당하고, 운반비 62만엔, 탈수 케이크(함수율 85%: 함수율(%)=(수분 중량/수분+MLSS 중량)×100) 50 ㎥에 해당되어 처리 비용은 약 80만엔, 합계 142만엔에 해당되어, 절감한 비용은 142만엔/년에 해당된다. 평년 21년 4월부터 평년 22년(2009년도통기) 3월 예측 슬러지 감량화율 62%로서 계산하면 절약할 수 있는 처리비는 176만엔/년으로 예측할 수 있다.

또한, 「건조 슬러지」의 중량은, 현탁 물질 측정법(JIS K0102 14.1)에 따라서 측정한다. 이 현탁 물질 측정법은, 유리섬유제 필터(공경: 1㎛; 경:25~50 mm)를 이용하고, 일정 용량(200 mL)의 슬러지 현탁수를 여과하여, 105~110℃에서 1시간 건조하여 디지게이터 안에서 방랭하여(약 1시간), 그 중량을 하기 식에 따라서 산출한다.

건조 현탁 물질량(mg/L)=[현탁 물질+여과지 중량(mg)-여과지 중량]×1000/시료(mL)

식 중, [현탁 물질+여과지 중량(mg)-여과지 중량]은 20~40 mg의 범위이다.

통상의 업무로 조내의 MLSS를 측정할 때는, MLSS계(빛의 산란 현상을 이용해 MLSS 농도(mg/L)를 측정함)를 이용해 측정한다.

또한, 「농축 슬러지」는, 침전조 슬러지로부터 수분을 인발하여 농축한(수분 함량이 낮음) 슬러지를 말한다.

(9) 여러가지 배수에 적용 가능:

하수 처리뿐만 아니라, 축산 배수 처리, 분뇨 처리, 식품 공장 배수 처리로 대표되는 그 외의 배수 처리에도 적용 가능함으로써, 여러 가지의 분야에서 응용 가능하다.

(10) 슬러지 전환율의 감소화:

슬러지 전환율 설계치가 40%의 시설이며, 슬러지 전환율 실효치가 90% 이상이 시설인 경우, 슬러지 전환율을 35% 이하로 저감시킬 수 있다.

여기서 「슬러지 전환율 설계치」는, 하수 처리 방식에 따라서 처리 시설 건설 각사가 실험해 얻은 값으로부터 산출한 것이고, 입찰 서류 등에 기재되어 있다. 40% 이하의 법적인 근거는 불명하지만(아마 하수도 사업단에 의한 기준값이라고 생각됨) 슬러지 전환율 상한이 40%가 된다고 생각할 수 있다.

「슬러지 전환율 실효값」은, 처리 시설을 시설 관리 업자(지방자치제가 관리를 위탁함)가 운전해 얻은 값으로부터 산출한다.

또한, 슬러지 전환율은 다음 식으로 산출된다.

슬러지 전환율(%)=100×증가 슬러지 중량(건물 kg)/제거 BOD량(kg)

도 1은, 종래의 연속식 배수 처리 설비에 있어서의 배수 처리조의 기본 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 종래의 회분식 배수 처리조의 기본 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 종래의 OD식 배수 처리조의 기본 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 배수 처리 방법(α)에 있어서의 슬러지의 반송 및 잉여 슬러지 처리의 흐름을 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 1~3 중 어느 것에도 적용할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 배수 처리 방법(β)에 이용하는 각 조의 구성을 모식적으로 나타낸 도이다. 도 중, (a) 및 (b)는 각각, 교반 처리 저장 슬러지(31)를 농축기(60)로 농축할 수 있고, 또는 교반 처리 저장 슬러지(31)를 슬러지 농축조(40)에 유입시킬 수 있는 것을 표시한다. 또한, 도 5의 폭기조(10)를, 도 6에 나타내는 연속식 처리에 대응시킨 양태는, 도 1과 도 4를 조합한 연속식 처리의 양태와 같은 것이다.
도 6은, 도 5의 폭기조(10)가 연속식 처리에 대응하고, 처리조가 복수개 늘어서 있는 양태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 실시예에서 이용한 배수 처리 방법(β)의 각 조의 구성을 모식적으로 나타낸 도이며, 슬러지 저장조(30) 및 농축 슬러지 저장조(50) 각각은, 폭기 장치 및 교반 장치를 갖추고 있다. 이하, 슬러지 저장조(30)로부터 회분조(70)에의 교반 처리 저장 슬러지(31)의 반송을 「슬러지 반송(i)」; 농축 슬러지 저장조(50)로부터 회분조(70)에의 교반 처리 농축 저장 슬러지(51)의 반송을 「슬러지 반송(ii)」; 농축 슬러지 저장조(50)로부터 슬러지 저장조(30)에의 교반 처리 농축 저장 슬러지(51)의 반송을 「슬러지 반송(iii)」이라고도 한다.
또한, 도 7의 양태는, 도 2와 도 4를 조합한 회분식 처리의 양태와 같은 것이다.
도 8은, C주, D주, E주 또는 F주의 16S rDNA 염기배열(1,510 bp)을 나타낸다. 또한, 도중의 「R」은, A(아데닌) 또는 G(구아닌)을 나타낸다. 또, 상기 염기배열의 선두(5' 말단) 19 염기 및 3' 말단의 16 염기의 배열은, 각각 9F 프라이머 및 1510R 프라이머의 배열에 대응한 염기배열을 표시하고 있다.

이하, 첨부한 도 1~4를 참조하면서, 본 발명의 배수 처리 방법(α)을 더욱 상세하게 설명한다.

<배수 처리 방법(α)>

하수나 생활 배수 등의 오수·실험 배수·공장 배수·가축 배수·슬러지 처리수 등의 배수를 활성 슬러지를 이용해 처리할 때는, 연속식·회분식·OD식인가를 불문하고, 처리의 진행과 함께 활성 슬러지 미생물의 활동이 저하되고, 암모니아, 황화수소 등의 악취, 발포나 스컴이라고 불리는 부유물이 발생하여, 그대로 방류수에 유입되는 등의 지장을 초래하고 있다. 이것에 의해서 처리 효율이 크게 저하됨과 동시에, 방류 배수의 수질이 저하된다. 이러한 원인은 여러가지 생각할 수 있지만, 그 중에서도 처리조(도 2에 있어서, (2a) 및 (3a))에 투입되는 원수(1a)(배수)가 자주 활성 슬러지 미생물군의 생육 저해 물질을 포함하고 있어, 그 때문에 활성 슬러지 처리능이 급격하게 저하되어, 배수 처리의 진행·효율을 저하시키고 있다고 생각할 수 있다.

통상, 배수 처리 운전 중에, 각 처리조로부터 잉여 슬러지조·슬러지 저장조에의 슬러지의 인발이 행해져, 소정량이 축적된 후, 농축·탈수 등의 처리를 더 거쳐 슬러지가 반출된다. 이 인발은 일정시간 자동으로 행해지고 있다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)에 있어서는, 어느 타입의 활성 슬러지 처리를 이용하는 경우에도, 잉여 슬러지의 인발량은, 각 처리조에 있어서 처리 중인 배수량의 10~25% 정도이며, 15~17% 정도로 효율이 좋다. 통상, 이어서 상술되는 이 슬러지 인발에 알맞은 양의 슬러지 반송을 병행해 실시한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 슬러지를 인발하기에 앞서, 「폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)」(예를 들면, 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 비치하고, 폭기·교반한 제1 잉여 슬러지조(8a) 등으로부터 처리조(폭기조나 혐기조)에, 폭기·교반된 슬러지를 반송한다(「제1 슬러지 반송 공정」(Va)). 이것에 의해서, 처리조 중의 오염물 분해성이 높은 미생물수를(오염물 분해성의 바실러스속균을 지표로서), 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL로 유지하면서 활성 슬러지 처리를 안정적으로 실시할 수 있다. 제1 슬러지 반송 공정의 반송량은, 표준법의 경우(회분법의 경우와 같이), 원수의 유입량의 10~30% 정도, 통상 15~17% 정도가 바람직하다. 이 제1 슬러지 반송 공정은, 본 발명의 배수 처리 방법(α)의 특징 중 하나인, 회분조 중에 있어 높은 오염물 분해 활성을 가진 오염 분해성 미생물수(오염물 분해성의 바실러스속균을 지표로서)를, 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL로 유지하면서 활성 슬러지 처리함으로써, 배수 처리의 효율을 높이는데 있어서 중요하다. 표준법이나 OD 방식의 경우에는, 침전조에서 침전하는 슬러지를 직접 처리조로 반송하는 경로가 필요하고, 유입 원수량의 0.15배~1.5 배량의 반송 능력이 필요하다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)에 있어서, 「폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)」(예를 들면, 폭기·교반한 제2 잉여 슬러지조(9a) 등)로부터 「폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)」(예를 들면, 폭기·교반한 제1 잉여 슬러지조(8a) 등)에 슬러지 반송(도 4에 대해 「제2 슬러지 반송 공정」(Wa))을 실시한다. 이 제2 슬러지 반송 공정의 반송량은, 상기 조(12a) 중의 슬러지 양의 15~60%량/주, 바람직하게는 15~25%량/주이다. 이 제2 슬러지 반송 공정은, 각 처리조 및/또는 상기 조(12a)에 대해 활성 슬러지 처리 미생물군에 생육 저해가 발생했을 때에, 예를 들면 상기 조(12a)에 있어서, 지표로서의 바실러스속 세균수가 약 7.5×10⁵cfu/mL 이하로 감소했을 때, 활성 슬러지 처리 미생물군의 재생·회복에 매우 유효하다. 또한, 활성 슬러지 처리 운전 중에, 자주 사상균이 만연하여, 활성 슬러지 처리 미생물군에 생육 저해가 발생하는 일이 있다. 이 때에도 이 상기 조(13a)로부터 상기 조(12a)에의 슬러지 반송이 사상균의 생육을 억제하는 것에 매우 유효하게 작용하는 것을 발견했다. 이것에 의해서, 활성 슬러지 처리 미생물군에 종균에 비해 새롭고, 보다 강한 오염물 분해 활성이 생기는 것을 발견했다. 또한, 이 제2 슬러지 반송 공정을 실시함으로써, 오염물이 감소한다고 하는 현저한 사실을 발견했다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)에 있어서, 처리조 중의 오염물 분해성이 높은 미생물군의 세균종의 지표 균주는, 오염물 분해성의 바실러스·서브틸리스를 지표로서 그 균수를 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL로 활성 슬러지 처리한다. 바실러스속균의 지표균의 예로서는, 종균인 바실러스·투린지엔시스 A주, 바실러스·서브틸리스 B주 및 바실러스·서브틸리스 C주; 실시예에 대해 단리 방법 등을 상술한 바실러스·서브틸리스 D주, 바실러스·서브틸리스 E주, 바실러스·서브틸리스 F주 등을 이용했다. A주+B주, C주, D주, E주, F주는 실시예 3에 기재한 방법으로 오염물 분해성 균주인 것을 찾아냈다.

상기 조(12a)의 폭기량은, DO[용존 산소량]가 1 mg/L일 때, ORP[산화·환원 전위] 140~280 mV이다. 또한, 상기 조(13a)의 폭기는 통기를 실시하는 정도의 간단한 것이며, 통풍량은 DO가 0 mg/L, ORP가 -100~-300 mV이다.

종래의 방법에 있어서, 제1 및 제2 잉여 슬러지조, 슬러지 저장조, 슬러지 농축조 및 농축 슬러지 저장조 모두 폭기된 예는 없다.

도 4는, 본 발명의 배수 처리 방법(α)의 슬러지 반송의 흐름만을 나타낸 모식도이지만, 이 배수 처리 방법(α)을 통상의 연속식 처리 방법(도 1), 회분식 처리 방법(도 2) 및 OD식 처리 방법(도 3)으로 적용했을 때의 처리의 운전 방법을 설명한다.

[연속식 처리 방법의 경우]

통상, 대량의 하수 처리 시설 등에서 이용되고 있는 연속식 처리 방법(도 1)에서는, 제1 처리조(2a)(통상, 혐기성으로 유지되고 있음)에 원수(1a)를 받아들여 탈질 처리한 후, 처리한 원수를 제2 처리조(3a), 이어서 제3 처리조(4a)에서 폭기하고, 그리고 침전조(6a)로 보내, 고액 분리한 상청액을 방류수(7a)로서 멸균 후 방류한다. 한편, 침전조(6a) 중에서 고액 분리한 침전을 슬러지를 인발(Xa)하고, 그 일부를 제1 처리조(2a)에 슬러지 반송(Ya)한다. 슬러지를 인발(Xa)한 잔부를 슬러지 농축조(10a)에 보내, 침강 후, 상청액을 인발해 농축하고, 슬러지 저장조(11a)에 보낸다. 그리고, 상청액을 더 인발하여, 농축한 후, 반출 슬러지(14a)로서 반출한다.

또한, 현재 사용되고 있는 하수 처리 시설에 있어서(상기 연속식 처리 방법, 회분식 처리 방법 및 OD식 처리 방법 중 어느 방법인지 불문하고), 침전조(6a), 제1 잉여 슬러지조(또는 슬러지 저장조)(8a), 제2 잉여 슬러지조(또는 농축 슬러지 저장조)(9a), 슬러지 농축조(10a) 및 슬러지 저장조(또는 농축 슬러지 저장조) (11a) 중 어느 것도, 폭기 장치도 교반 장치도 갖추지 않고, 조(11a)로부터 조(2a); 조(10a)로부터 조(2a); 조(11a)로부터 조(10a); 조(9a)로부터 조(2a); 조(8a)로부터 조(2a); 및 조(9a)로부터 조(8a)에의 슬러지 반송하기 위한 설비(장치)도 갖추지 않았다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)을 이 연속식 처리법으로 적용했을 때의 처리의 운전 방법으로서는, 예를 들면, 농축 슬러지 저장조(11a)에 폭기 장치 및/또는 교반 장치를 설치함으로써 조(11a) 중에 공기를 공급할 수 있는 상태로 하여, 조(11a)로 폭기·교반한 슬러지를 제1 처리조(2a)에 반송한다. 이 슬러지 반송량은, 원수(1a)의 양(유입량)에 대해 5~15%/일로 하고, 침전조(6a)로부터 제1 처리조(2a)에의 슬러지 반송 (Ya)의 양으로부터, 이 슬러지 반송량 분의 3~6배량을 공제한다(이 차감량은, 제1 처리조(2a)의 MLSS 농도에 따라서 다른 경우가 있음). 그리고, 후술하는 응집제, 영양제 및 질소원 중 어느 1종 이상을 적당량 첨가하는 것이 바람직하다.

[회분식 처리 방법의 경우]

도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 회분조(2a) 및 제2 회분조(3a)에 6시간 간격으로 교대로 원수(1a)를 받아들여 그 6시간 사이에(1사이클) 폭기와 교반을 실시한다. 따라서, 통상 1일 4사이클로 실시하고, 폭기·교반의 시간은 적당한 회수, 예를 들면 폭기·교반은 2~3회/사이클, 폭기 시간은 약 1.5시간×2/사이클, 교반 시간은 약 1.5시간×2/사이클로 실시한다. 폭기·교반을 정지하고 있는 동안에, 4~5시간에 슬러지의 침전과 처리수의 방류를 실시한다. 아울러, 슬러지의 인발을 실시한다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)을 이 회분식 처리 방법으로 적용했을 때의 처리의 운전 방법은, 실시예로 상술한다.

[OD[옥시데이션 디치]식 처리 방법의 경우]

원수(1a)는, OD조(5a)(도 3: 통상은 타원형으로, 2개소에 폭기 장치겸 교반 장치를 갖추며, 조 내는 원수를 주회할 수 있는 구성으로 이루어짐)에 도입되어, 유입 직후 및 반주 후에 폭기·교반 되면서 조(5a) 중을 주회한다. OD조(5a) 중의 조 내수(현탁수)의 일부는 침전조(6a)에 도입되어, 고액 분리 후, 상청액은 멸균 후 방류수(7a)로서 방류된다. 침전물(슬러지)을 인발(Xa)하고, 그 일부는 OD조(5a)로 슬러지 반송(Ya)된다. 인발해낸 슬러지의 잔부는, 슬러지 농축조(10a)에서 상청액을 인발해내어 농축하고, 그리고 슬러지 저장조(11a)에 보내져 거기서 상청액을 인발해내어 농축하여 반출 슬러지(14a)로서 반출된다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)을 이 OD식 처리 방법으로 적용했을 때의 처리의 운전 방법으로서는, 예를 들면 농축 슬러지 저장조(11a)에 폭기 장치 및/또는 교반 장치를 설치함으로써 조(11a) 중에 공기를 공급할 수 있는 상태로 하여, 조(11a)로 폭기·교반한 슬러지를 OD조(5a)에 반송한다. 이 슬러지 반송량은, 원수(1a)의 양(유입량)에 대해 5~15%/일로 하고, 침전조(6a)로부터 OD조(5a)에의 슬러지 반송(Ya)의 양으로부터, 이 슬러지 반송량 분의 3~6 배량을 공제한다(이 차감량은, OD조(5a)의 MLSS 농도에 따라서 다른 경우가 있음). 그리고, 후술하는 응집제, 영양제 및 질소원의 어느 1종 이상을 적당량 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 처리조(2a), 회분조(2a) 및 (3a) 및 OD조(5a)에의 원수(1a)의 도입에 해당하고, 미리 조정조에 있어 원수(1a)의 수질 및 농도를 평균화하는 것이 일반적이다.

상기 조(12a)로부터 처리조(회분조)에의 잉여 슬러지의 반송 공정에 가세하고, 처리조나 상기 조(12a) 및 상기 층(13a)에 처리 촉진제를 첨가함으로써, 각 조에 있어서의 활성 슬러지 처리 미생물군이, 생육 저해 물질의 유입에 의한 쇼크 상태의 해소와 오염물 분해성 세균종의 회복, 오염물 분해성이 보다 높은 세균종의 출현에 높은 효과가 얻어지는 것을 발견했다.

이용되는 처리 촉진제는, 규소 화합물 또는 마그네슘 화합물(각각 단독)에서도 충분히 효과가 발휘되지만, 규소 화합물, 마그네슘 화합물, 알루미늄 화합물, 펩톤 및 건조 효모 엑기스로 이루어진 혼합물이 보다 좋은 효과를 가져온다. 또한, 규소 화합물, 마그네슘 화합물, 알루미늄 화합물, 펩톤 및 건조 효모 엑기스로 이루어진 혼합물에 질소원을 더한 것에, 보다 더 효과가 인정된다. 첨가 빈도는, 주 1~2회, 첨가한 처리 촉진제는, 첨가 후 즉시 플록에 흡착된다. 따라서, 플록 안에서 30~70배, 통상 약 50배 농축되어 미생물군에 작용한다. 각 처리조 및/또는 상기 조(12a)에 대해 활성 슬러지 처리 미생물군에 생육 저해·쇼크 상태 등이 발생했을 때에는, 추가적으로 그때마다 첨가하고, 활성 슬러지 처리 미생물군의 생육을 회복시킬 수 있다.

본 발명의 배수 처리 방법(α)에 있어서, 상기 조(12a) 및/또는 (13a)에, 질소원을 첨가하는 것이, 특히 오염물 분해성 미생물군의 생육에 효과적인 것으로부터 바람직하다. 이용되는 질소원으로서는, 펩톤, 효모 엑기스, 및/또는 요소, 황산 암모늄, 질산 암모늄, 염화 암모늄 등의 질소화합물, 저장 슬러지조(12a)나 (13a)로부터의 반려 슬러지 1종 또는 2종 이상이다. 상기 처리 촉진제와 질소원을 병용했을 때에는, 오염물 분해성 미생물군의 생육에 효과적임과 동시에, 새로운 오염물 분해성 미생물군의 유도에도 효과가 크다.

이어서, 첨부한 도 5~7을 참조하면서, 본 발명의 배수 처리 방법(β), 배수 처리 시스템 및 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성 측정 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

<배수 처리 방법(β)>

본 발명의 배수 처리 방법(β)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 적어도 상기 공정(1)~(5)를 포함한 활성 슬러지법을 이용해 배수 처리할 때에,

·슬러지 저장조(30) 및/또는 농축 슬러지 저장조(50)에, 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 배설하고, 상기 슬러지 반송(I) 및/또는 (II)를 실시하는 것;

·상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 1조 이상에, 슬러지 응집제 및 영양제를 첨가하는 것;

·상기 슬러지 응집제 및 상기 영양제를 첨가한 조중의 바실러스속의 세균수를 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지하는 것을 실시해, 배수 처리하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 배수 처리 방법(β)을 실시함으로써, 오염물/슬러지는 전분 분해성·유지 분해성·단백질 분해성이 높은 균주/미생물군에 의해서 효율 좋게 분해된다. 바실러스속 세균종 가운데, 국제 기탁한 A주(전분+유지 분해성)와 B주(유지+단백질 분해성)의 조합, 및 C주~F주의 균주는, 전분 분해성·유지 분해성·단백질 분해성을 갖고, 특히 A주+B주 및 C~F주는 단백질 분해성이 높다. G주의 곰팡이 및 H~J주의 효모는, 높은 전분 분해성·유지 분해성을 갖고, 단백질 분해성이 A주+B주나 C주~F주와 비교해 뒤떨어진다. 그 때문에, 오염물/슬러지(특히 단백질)를 효율 좋게 분해하기 위해서는, 슬러지 응집제 및 영양제를 첨가한 조중의 바실러스속의 세균수를 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지할 필요가 있다.

이 세균수의 하한치는 각처의 하수 처리 시설의 세균총을 분석해, 문헌의 실험 플랜트의 슬러지 전환율이나 바실러스속 세균수를 감안해 구한 수치이다. 현재 행하고 있는 실험 하수 처리 시설에서도 거의 동일한 수치를 얻고 있다.

[활성 슬러지법]

활성 슬러지는, 하수·배수 중에 존재하고 있던 미생물이, 유기물의 분해, 산소의 공급(폭기)에 의해 폭발적으로 번식·증식을 실시함으로써 생기고, 이것에 의해 하수·배수 중의 유기성 오염이 감소(처리)된다고 언급되고 있지만, 실정은 슬러지 발생량이 많고, 슬러지 처리비가 커지는 등의 활성 슬러지법의 문제가 되고 있다.

본 명세서에 있어서, 활성 슬러지를 이용한 배수 처리를 일반적으로 「활성슬러지법」이라고 칭한다. 활성 슬러지법은 미생물에 산소를 공급하는(방식에 따라서는, 일시적으로 전혀 공급하지 않음) 방법과 물에 혼합되어 있는 활성 슬러지를 그 후 분리하는 공정의 형태에 의해, 더욱 세세하게 분류되고 있다. 산소를 공급하기 위한 수조를 폭기조(10)라고 부른다.

본 발명의 배수 처리 방법(β)에서는, 철근콘크리트나 철판제의 수조(폭기조(10)) 중에 활성 슬러지를 넣어 송풍기로 공기를 보낸다(조 바닥으로부터 기포가 나오는 등의 양태일 수 있음). 오수 또는 폐수(1)를 조 내에 조금씩 유입시키면, 오수 또는 폐수(1)에 포함되는 오염 물질이 미생물(예를 들면, 종균총(2))의 "먹이"가 된다. 유입한 오수 또는 폐수(1)와 같은 양만큼, 활성 슬러지를 포함한 물이 나와, 다른 수조에 유입된다. 이것을 슬러지 침전조(20)라고 하고, 활성 슬러지는 비중이 물보다 약간 무겁기 때문에, 바닥에 가라앉는다. 이것을 펌프 등으로 슬러지 저장조(30)에 유입시켜, 일시적으로 슬러지를 저장하고, 이 슬러지를 폭기조(10)에 반송한다(이것을 「슬러지 반송」이라고 함). 이들을 연속해 실시할 수 있도록 설계된, 일련의 설비를 이용한다.

이러한 활성 슬러지법은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전형적으로는, 적어도 하기 공정 (1)~(5)를 포함하는 것이다.

공정(1): 폭기 장치 및 교반 장치를 갖추는 폭기조(10)에, 종균총(2)을 첨가한 상태로, 생물 화학적 산소 요구량 [BOD]가 80 mg/L 이상인 오수 또는 폐수(1)를 유입시켜, 폭기 및 교반함으로써, 교반 처리액(11)을 얻는 폭기 공정.

공정(2): 공정(1)에서 얻어지는 교반 처리액(11)을 슬러지 침전조(20)에 유입시켜, 침강시킴으로써, 상청액(21)과 침전 슬러지(22)로 분리한 후, 상기 상청액(21)을 방류수(23)로서 계외로 배수하는 분리 공정.

공정(3): 공정(2)에서 얻어지는 침전 슬러지(22)를 인발하여, 슬러지 저장조(30)에 침전 슬러지(22)를 저장하고, 그 일부를 상기 폭기조(10)에 반송하는 저장·반송 공정.

공정(4): 공정(3)에서 얻어지는 저장 슬러지를, 슬러지 농축조(40) 및/또는 원심 농축기(60)에서 농축하는 농축 공정.

공정(5): 공정(4)에서 얻어지는 농축 슬러지를, 농축 슬러지 저장조(50)에 저장하고, 그 일부를 계외로 반출하는 저장·반출 공정.

이 활성 슬러지법을 이용하고, 하수나 생활 배수 등의 오수, 실험 배수, 공장 배수, 가축 배수, 슬러지 처리수 등의 배수를 처리하려면, 상술한 것처럼, 3종류의 처리 방식이 존재한다.

상술한 것처럼, 통상 「표준법」이라고 불리는 연속식 처리 방식, 회분식 처리 방법으로 불리는 처리 방식 및 OD식 처리 방식으로 분류된다.

예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 회분식 처리 방식의 경우, 4조의 처리 설비에 있어서, 배수를 폭기 장치 및 교반 장치, 배수 장치를 갖춘 제1 및 제2 회분조(70)에 도입, 활성 슬러지 처리하고, 양 회분조(70)의 저면에 침전된 슬러지는, 슬러지를 인발하여 슬러지 저장조(30)(제1 잉여 슬러지조라고도 함)에 이송하고, 이 슬러지를 더 농축해 농축 슬러지 저장조(50)(제2 잉여 슬러지조라고도 함)에 저장, 적당히 반출해 탈수 후 매립하고, 소각 등을 더한다.

한편, 회분조(70)의 상청액은 배수 장치에 의해 퍼올려져 하천에 방류된다. 또한, 통상원 배수는, 미리 조정조에 있어서, 유입 배수의 수질과 농도를 평균화한 후 처리조에 도입되는 것이 많다.

[오수 또는 폐수/상청액/방류수]

「오수 또는 폐수(1)」(본 명세서에 있어서, 단지 「배수」, 「원수」, 「원배수」또는 「하수」라고도 함)은 생물 화학적 산소 요구량 [BOD]가 80 mg/L 이상의 하수에 있어서, 분뇨 및 돈뇨를 포함할 수 있다.

하수, 분뇨 및 돈뇨의 BOD는 각각, 80~600mg/L; 7,000~12,000 mg/L 및 20,000~40,000 mg/L인 것이 바람직하다.

「상청액(21)」은, 그 BOD가 「오수 또는 폐수(1)」의 BOD의 1% 이하인 것이 바람직하다.

이러한 배수를 처리하여 공공 수역에 방류하려면, 그 BOD를 20 mg/L 이하로 하는 규제를 만족시킬 필요가 있기 때문에, 「상청액(21)」의 BOD가 20 mg/L 이하가 된 시점에서 「방류수(23)」로서, 계외로 배수한다.

[폭기조]

폭기조(10)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 폭기 장치 및 교반 장치가 배설되고 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 폭기조(10)는, 2조 이상 직렬로 연결하고, 제1 조의 처리조(12)에서는 폭기하지 않고 교반만을 실시하는 혐기 처리를 실시하고, 제2 조의 처리조(13) 이후에 종균총(2)을 첨가하고, 폭기 및 교반하는 종래의 연속식 처리에 대응하는 양태일 수 있다.

또, 도 7에 나타낸 바와 같이, 폭기조(10)는, 그 폭기 및 교반의 기능을 일시적으로 정지시킴으로써, 슬러지 침전조(20)를 겸용할 수도 있다.

[종균총]

폭기조(10)에 첨가하는 「종균총(2)」으로서, A주, B주 및 C주를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 현재까지 분뇨 분해성이 증명된 균주로서 A주와 B주의 편성(비특허문헌 1) 및 C주(발명자 미발표) 이외에는 알려지지 않았다. 국제적으로도, 분뇨 분해성 균주나 오염물 분해성 균주는 알려지지 않았다(또는 특정되어 있지 않음).

종균총으로서 바실러스속 세균과 바실러스속 세균 이외의 미생물(예를 들면, 곰팡이나 효모 등)을 조합하여 이용한 본 발명의 배수 처리 방법을 실시했을 경우, 슬러지 감량화(건조중량;종래비)를 50% 이상으로 하는 것은 가능하고, 2007년의 슬러지 감량화율은 62.75%(또한, 슬러지 전환율은 28.376%)이었다.

한편, 농업 취락 배수 처리 시설(OD식 처리 방식을 채용해, 공장 폐수는 유입하지 않음)에 있어서, 종균총(2)으로서 A~C주 대신에 A주~J주를 이용해 슬러지 저장조로 폭기를 실시해, 종래의 배수 처리 방법(다만, 슬러지 저장조를 폭기하고, OD조 및 각 슬러지 저장조(계3조)에, 처리 촉진제로서 MLSS 1g/L 당, Al₂O₃를 0.01~0.5 g, SiO₂를 0.01~2.0 g, MgO를 0.01~0.5 g 및 펩톤을 0.8~250 mg 및 건조 효모 엑기스를 0.1~45 mg 첨가(각 조 1 ㎥, 1일당)했다. 유입수에 질소 함량이 높았기 때문에, 질소원은 첨가하지 않음)을 2010년 3월부터 실시해, 5~7월에 걸쳐, 25~30%의 슬러지 감량화를 확인했다(또한, 2010년 7월 중순부터, 폭기 장치 및 교반 장치가 고장났기 때문에, 2010년 10월 30일까지의 데이터를 취득할 수 없었음). 이 경우, 슬러지 감량화가 종래비 50%에 이르지 않은 원인으로서 (1) 본 발명의 배수 처리 방법과 같이 슬러지 반송 등을 실시하고 있지 않는 것; (2) 폭기조(10)나 슬러지 저장조(20)의 슬러지 농도 값을 조기에 취하지 않고, 대책을 세우지 않았던 것; (3) 오염물 유입량과 반출 슬러지 양을 정확하게 파악할 수 없었던 것; (4) 상기 시설에서 폭기 장치 등에 고장이 빈발한 것 등을 생각할 수 있다. 이들 A~C주에 대해서는, 실시예에서 상술한다.

또, 비특허문헌 2에도 기재되어 있지만, 실험 플랜트를 이용했을 경우, 슬러지 전환율이 15.3%이었다(또한, 체류 시간: 12~15시간, 수온: 12~24℃). 이 값으로부터, 슬러지 전환율이 90%인 처리 시설과 비교해서, 80% 이상의 슬러지 감량화를 달성할 수 있는 것이 추측된다. 이것으로부터, 종균총을 첨가하지 않아도, 슬러지 감량화 50% 이상이 가능하다라고 생각할 수 있지만, 이 값은 실험 플랜트(4조의 합계 3.6 ㎥)를 사용해 얻을 수 있는 값이며, 실기를 이용했을 경우보다 슬러지 감량화가 용이하다. 실험 플랜트에서는 생육 저해가 발생했을 경우, 폭기량 조정, 슬러지 인발 등의 조작이 용이하므로, 생육 저해의 영향을 낮게 제어할 수 있는 것에 의한다.

[오염물 고분해성 균총]

종균총(2)은, 본 발명의 배수 처리 방법을 실시하여, 소정의 시간이 경과한 후에, 오염물 고분해성 균총에 유도되는 것이 바람직하다.

이 오염물 고분해성 균총은, 전분 분해성 및 유지 분해성을 갖고, 하기 조성의 쿡트 미트 배지 (Oxoid) 및 (Difco) 각각 포함되는 현탁 물질 [SS]의 제거율이 70% 이상 및 60% 이상인 것이 바람직하고, 상기 쿡트 미트 배지 (Oxoid)에 포함되는 SS의 제거율이, 80% 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 쿡트 미트 배지 (Oxoid) 및 (Difco)은, 각각 Oxoid 제품의 「COOKED MEAT MEDIUM」(OXOID 코드: CM0081) 및 Difco 제품의 「Difco(상표) Cooked Meat Medium」(카탈로그 NO.226730)을 이용한다.

쿡트 미트 배지 (Oxoid)의 1리터 당 조성은, 심근(건조)이 73.0 g, 펩톤이 10.0 g, 랩-렘코 분말이 10.0 g, 염화나트륨이 5.0 g, 및 포도당이 2.0 g이다. 한편, 쿡트 미트 배지 (Difco)의 1리터 당 조성은, 우(牛) 심근(건조)이 98.0 g, 프로테오스 펩톤이 20.0 g, 포도당이 2.0 g, 및 염화나트륨이 5.0 g이다.

또한, 일반적으로, 단백질 분해성을 평가하려면, 예를 들면, 알부민, 카세인, 젤라틴 등의 분해성으로 나타낸다. 그렇지만, 카세인이나 젤라틴을 단백질 분해성의 평가에 이용했을 경우, 분해성 균주가 많아, 오염물 분해성의 지표를 얻는 것이 곤란하므로, 본 발명자가 독자적으로 쿡트 미트 배지에 의한 단백질 분해성 평가를 도입했다.

쿡트 미트 배지 (Oxoid) 및 (Difco) 약 300 mg를 물 6 mL에 현탁시켜 10일간 진탕하면, 잔류하는 SS는 Oxoid에서 49.7%이고, Difco에서는 68.4%가 되어, 이 2개의 배지는 그 성질이 크게 다른 것을 알 수 있다.

오염물 고분해성 균총은, 종균총으로서 A~C주를 이용했을 경우, D주, E주 및 F주로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 바실러스속 세균을 포함하거나, 또는 상기 바실러스속 세균을 적어도 1종으로 곰팡이인 G주 및/또는 H주, I주 및 J주로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 효모를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 쿡트 미트 배지를 분해할 수 있는 것은 한정된 균주로, 예를 들면, 클로스트리듐[Clostridium]속 세균, 박테로이드[Bacteroid]속 세균, 세라치아[Serratia]속 세균 등이 알려져 있다. 이들 오염물 고분해성 균총에 대해서도, 실시예에서 상술한다.

[슬러지 응집제/영양제]

폭기조(10) 및, 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 구비하고, 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및/또는 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에 슬러지 응집제 및 영양제(본 명세서에 있어서, 슬러지 응집제와 영양제를 모두 「처리 촉진제」라고도 함)를 첨가함으로써, 배수 처리의 효율을 높일 수 있다.

바람직하게는, 슬러지 응집제와 영양제와 함께, 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및/또는 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에 질소원도 첨가한다.

슬러지 응집제는, 알루미늄 화합물과 규소 화합물 및/또는 마그네슘 화합물을 포함하는 것이 바람직하고; 영양제는, 펩톤 및/또는 건조 효모 엑기스인 것이 바람직하고; 질소원은, 요소, 황산 암모늄, 염화 암모늄 및 질산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

이러한, 조 중의 현탁 물질[MLSS; mixed liquor suspended solid(폭기조 혼합액 중의 활성 슬러지 부유물)] 1g/L 당 첨가량(상기 조의 1입방미터[㎥], 1일당)을 이하 표에 정리했다. MLSS란, 폭기조 안의 오수 중에 부유하고 있는 활성 슬러지를 말한다.

<배수 처리 시스템>

본 발명의 배수 처리 시스템은, 도 5~7에 나타낸 바와 같이, 상술한 활성 슬러지법을 이용해 배수 처리할 때에,

·상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 1조 이상에, 슬러지 응집제 및 영양제를 첨가하는 것; 및

·상기 슬러지 응집제 및 상기 영양제를 첨가한 조중의 바실러스속의 세균수를, 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지하는 것;

을 실시해 배수 처리하는 것을 특징으로 한다.

배수 처리 시스템에 이용하는 폭기조(10)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 2조이상 직렬로 연결하고, 제1조의 처리조(12)에서는 폭기하지 않고 교반만을 실시하는 혐기 처리를 실시하고, 제2조의 처리조(13) 이후에 종균총(2)을 첨가해, 폭기 및 교반하는 종래의 연속식 처리에 대응하는 양태일 수 있다.

또, 도 8에 나타낸 바와 같이, 폭기조(10)는, 그 폭기 및 교반의 기능을 일시적으로 정지시킴으로써, 슬러지 침전조(20)를 겸용할 수도 있다.

배수 처리 시스템과 관련되는 슬러지 응집제 및 영양제로 각각 이용하는 화합물·그 첨가량 및 이들 처리 촉진제와 함께 첨가하는 질소원으로서 이용하는 화합물·그 첨가량은, 상술한 바와 같다.

<활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성 측정 방법>

본 발명의 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해 활성 측정 방법은, 상기 쿡트 미트 배지에 식균해 배양한 후의 SS의 건조중량(X)과 별도로, 상기 쿡트 미트 배지에 식균하지 않고 배양한 후의 SS의 건조중량(Y)으로부터, 하기 식(i):

SS 제거율(%)={(Y-X)/Y}×100 …i)

을 이용하고, 쿡트 미트 배지 안의 SS 제거율을 산출함으로써, 상기 종균총 또는 상기 오염물 고분해성 균총에 포함되는 활성 슬러지 미생물의 오염물 분해성능을 측정하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 전분 분해성 및 유지 분해성도 아울러 고려하는 것이 바람직하다.

또한, 전분 분해성 및 유지 분해성의 측정 방법에 대해서는 후술한다.

또, BOD 성분의 제거율은, JIS K0102·16에 기재된 방법에 따라서 측정할 수 있다. 이하, 그 방법을 간단하게 설명한다.

미생물에 의해서 소비되는, 피검수에 포함되는 용존 산소량 [DO]의 소비량(5일간 배양)을 측정하고, mg/L로 환산해 표시한다. 우선, 용량이 기존의 「산소병(예: 200 mL)」를 희석 단계에 따라 2개씩 준비해, 각 병을 희석수로 반까지 채운다. 피검수의 희석 단계는 1/2씩으로 해, 최초의 농도의 2개의 병에 피검수를 일정량(예: 40 mL)을 더해 공간을 희석수로 채운다. 마찬가지로, 단계적으로 1/2양의 피검수(예: 20 mL)를 한 쌍의 산소병에 더해 희석수로 채워, 각 단계의 농도의 피검수를 조제한다(예: 10 mL, 5 mL, 2.5 mL 등). 5분 후, 각 희석 단계 1개의 병의 용존 산소량(A[mg/L]로 함)을 측정하고, 다른 병을 밀폐 상태로, 20℃에서 5일간 배양한다. 배양한 후, 용존 산소량을 측정해, 3.5~6 mg/L의 값의 희석 단계의 수치를 채용해 용존 산소량(B[mg/L]로 함)으로 하여, 「BOD 값[mg/L]=(A-B)×희석율」로 표시한다. 식종(植種)을 실시할 때는 보정한다. 용존 산소량은, 윙클러 아지드화 나트륨화법(JIS K 0102·24·3) 또는 용존산소계(주로 현장)에 의해서 측정한다.

이하, 실시예를 이용해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

실시예

평년 18년 12월 초에 종균을 첨가하고, 본 발명의 배수 처리 방법을 개시 해, 이하와 같이 활성 슬러지 처리를 실시했다.

실시예로 사용한 하수 처리 시설(나가노현 나카노시의 공공 하수도 나가미네 정화 관리 센터)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 폭기 장치, 교반 장치 및 처리수 인발 장치가 각각 배설된, 2개의 회분조(70)(각 최대 용량: 365 ㎥), 슬러지 저장조(30)(최대 용량: 40 ㎥) 및 농축 슬러지 저장조(50)(최대 용량: 20 ㎥); 및 원심 농축기(60)(슬러지를 최대 4.5배로 농축할 수 있어 평균으로 4배 농축)으로 이루어진다.

이 하수 처리 시설에서는, 슬러지 저장조(31)로부터 회분조(70)에 슬러지를 반송하는 장치만을 갖추고 있고(통상은 회분식 처리 시설에서는 슬러지를 반송하는 장치를 갖추지 않음), 또 슬러지 저장조(30) 및 농축 슬러지 저장조(50)에는, 폭기 장치, 교반 장치 및 처리수 인발 장치 모두 갖추지 않았었다.

여기에, 새롭게 상기와 같은 슬러지 반송(i)~(iii)을 실시하는 경로를 배설했다.

또한, 슬러지 저장조(30) 및 농축 슬러지 저장조(50) 각각 폭기 장치 및 교반 장치를 새롭게 배설했다. 다만, 농축 슬러지 저장조(50)에 배설한 폭기 장치는, 파이프를 조에 장착하고, 공기 교반을 주목적으로 하는 교반 장치를 보조적으로 이용했다. 또한, 농축 슬러지 저장조(50) 중의 MLSS 농도가 15,000 mg/L 이상에서는 정상적으로 폭기할 수 없다.

오수 또는 폐수(1)(이하 「원수」라고도 함)의 유입량은, 184.8 ㎥/일(평년 17년)~184.9 ㎥/일(평년 21년)이며, 체류 시간은 약 4일간이었다. 이 원수의 유입을 6시간 간격으로 바꾸어 1일당 4사이클로 운전하고 있었다. 각 사이클 중, 2회의 폭기·교반(합계 6시간)을 실시해, 3시간의 침전 및 상청액(21)의 방류를 실시했다. 이 조건으로 운전하면, 가장 슬러지 침강성이 양호했었기 때문이다.

회분조(70)의 폭기량은, ORP로 50~300 mV(통상 100~280 mV)이며; 슬러지 저장조(30)의 폭기량은, ORP로-50~300 mV(통상 100~280 mV)이며; 농축 슬러지 저장조(50)의 폭기량은, ORP로-350~-100 mV(통상-300~-100 mV)이었다.

슬러지 저장조(30)의 슬러지를 농축하는 원심 농축기(60)는, 평년 17년(2005년)에는 슬러지 저장조(30)의 슬러지 평균 3 ㎥/일을 1 ㎥/일에 농축했지만, 평년 21년(2009년)에는 4.2~4.8 ㎥/일의 슬러지를 1 ㎥/일에 농축했다.

슬러지 반송(i)의 슬러지 반송량은, 원수 유입량에 대해서, 종래의 표준법으로 15~50%(통상은 최대 70%), 회분법으로 10~30%이며, 한편 실시예에서는 약 11~16%(회분조(70)의 조 용량에 대해서 2.7~4.1%에 상당함)이었다.

또, 슬러지 반송(iii)의 슬러지 반송량은, 슬러지 농축기를 구비한 시설에 있어서, 원수 유입량에 대해서 1.6~6%(슬러지 저장조(30)의 조 용량에 대해서 7.5~30%에 상당함)이고, 한편 실시예에서는 평균 1.6~2.8%회·주 2회(슬러지 저장조(30)의 조 용량에 대해서 7.5~12.5%회·주 2회에 상당함)이었다(일본 특허공개 2000-189991호 공보 및 일본 특허공개 평 10-216789호 공보를 참조).

[실시예 1 및 비교예 1]

실시예 1은, 즉 도 2에 나타낸 회분식 활성 슬러지 처리 장치에, 도 4에 나타낸 폭기·교반 가능한 제1 잉여 슬러지조(12a) 및 제2 잉여 슬러지조(13a) 및 제1 슬러지 반송 공정(Va)을 가능하게 하는 장치를 설치해 이용했다.

비교예 1에서 도 2에 나타낸 회분식 활성 슬러지 처리 장치를 이용하고, 평년 17년 1월 초부터 평년 17년 12월 말까지의 실시 결과를 나타낸다. 비교예 1에 있어서의 제1 잉여 슬러지조(8a) 및 제2 잉여 슬러지조(9a)는, 폭기·교반의 장치는 구비하지 않았다. 이 기간은, 슬러지 반송 공정에 이용하는 제1 잉여 슬러지조(9a)로부터 회분조에 슬러지 반송할 수 있는 장치를 구비하고 있었다.

최대 용량 365 ㎥의 처리조인 제1 회분조(2a) 및 제2 회분조(3a)에, 최대량 340 ㎥을 유지하도록 나가노현 나카노시 나가미네 지구 하수를 원수로서 유입시켜, 4사이클 운전, 1사이클 중에 2회의 폭기와 교반을 실시했다. 1사이클 약 45 ㎥의 처리량(=방수량, 즉 유입량)으로 운전했다.

종균으로서 바실러스·투린지엔시스 A주, 바실러스·서브틸리스 B주 및 바실러스·서브틸리스 C주를, 제1 회분조(2a) 및 제2 회분조(3a) 및 제1 잉여 슬러지조(8a)에 첨가했다.

그 사이, 양 회분조로부터 합계 최대량 약 30 ㎥/일(=슬러지 반송량)의 슬러지 인발과 슬러지 반송을 실시했다. 하수 처리량은 약 185 ㎥/일이었다. 처리 운전중, 원수의 유입량의 16% 양의 제1 슬러지 반송 공정(Va)의 최대량을 실시했다. 그 사이, 각 회분조 중의 바실러스속 세균수가 대체로 3×10⁵cfu/mL로까지 저하했을 때, 잉여 슬러지 인발량과 반송량을 증가시켜 오염물 분해 활성을 가진 오염 분해성 미생물수(오염물 분해성의 바실러스속균을 지표로서)를, 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL로 유지했다.

처리수(원수, 처리 끝난 수)의 미생물수(바실러스속 균수)·수질(BOD)·토탈 질소[T-N]·전체 인 화합물량 [T-P]을 2회/월 측정하여 월평균값을 산출해, 연평균 값으로 나타냈다. 미생물 수는 1회/주에 총 세균수와 바실러스속 세균수를 계측 했다. 원수 유입량, BOD와 SS의 유입량과 제거율(연평균)을 표 2에, 유입 T-N, T-P량 및 제거율을 표 3에 나타냈다.

또, 처리조에 있어서의 총 폭기 시간(연간 및 하루당)을 표 4에 나타냈다. 또한, ORP는(DO가 1.0~1.1 mg/L) 100~270 mV로 유지했다.

오염물 분해성의 지표로서 슬러지 반출량·슬러지 감량화율·슬러지 전환율을 표 5에 나타냈다.

실시예 1의 제1 회분조(2a) 및 제1 잉여 슬러지조(8a) 중의 미생물 수(바실러스속 세균수)의 측정값을 표 6에 나타냈다. 또한, 주로 침강성을 유지하는 목적으로, 양 회분조 MLSS 농도를 슬러지 인발량의 증감에 의해서 조정했는데, 양 회분조 MLSS는 2,700~4,300 mg/L(비교예 1에 대해 양 회분조 MLSS 농도 1,250~2,150 mg/mL)의 범위로 유지되었다.

표 2로부터 명확하듯이, 실시예 1에 대해서는, 배수중의 BOD 유입량이 큰폭으로 증가했음에도 불구하고, BOD 및 SS의 제거율에 대해 비교예 1에 비해 현저하게 개선되고 있었다.

비교예 1에 있어서, 운전중, 독성 물질을 포함한 공장 배수라고 생각되는 생육 저해 물질의 유입에 의해, 자주 활성 슬러지 미생물군이 쇼크 상태를 일으켰으므로, 침강성을 양호하게 하기 위해 슬러지의 인발을 실시했다. 또, 1월 29일, 2월 26일, 3월 26일, 4월 16일 및 4월 26일에 바실러스속 세균수의 감소(1월 29일 및 2월 26일을 제외함)를 수반하는 강한 쇼크 상태에 빠져, 침강성이 저해되었으므로, 슬러지 인발과 슬러지 반송량의 증가에 의해, 바실러스속 세균수의 정상치로의 회복 효과를 얻었다. 6월에 슬러지의 팽윤이 일어나, 침강성이 나빠졌으므로 6월 4일, 6월 11일, 6월 18일, 6월 25일 및 7월 2일에 응집제(폴리알루미늄염화물[pac]; 식[Al₂(OH)_n·Cl₆ _-n]_m로 표시되고, 1≤n≤5 및 m≤10을 만족함)을 1.5 L씩 양 회분조에 첨가하여 운전했는데, 7월 30일에는 세세한 거품이 부상해 침강성이 양호해졌다.

슬러지 감량화율은, 비교예 1에 비해 실시예 1에서는 62.745%라고 하는 매우 높은 감량을 나타냈다. 또한, 비교예 1에 대해서는, 종균 첨가 전에 바실러스속 세균수가 약 6×10⁵cfu/mL로 이상적으로 많았음에도 불구하고, 분해성이 낮았다.

[실시예 2]

실시예 2로서 실시예 1과 마찬가지로, 평년 20년 1월~12월에 걸쳐 본 발명의 배수 처리 방법(α)을 실시했다. 이전, 폭기·교반을 실시한 제2 잉여 슬러지조(13a)로부터 제1 잉여 슬러지조(12a)에 제1 잉여 슬러지조 중의 슬러지 양의 25%량/주의 슬러지 반송(도 4에 대해 제2 슬러지 반송 공정(Wa))을 실시했다.

원수 유입량, BOD와 SS(현탁 물질)의 유입량과 제거율(연평균)을 표 7에, 유입 T-N, T-P량과 제거율을 표 8에 나타냈다.

또, 처리조에 있어서의 총 폭기 시간(연간 및 1일당)을 표 9에 나타냈다.

또한, 오염물 분해성 지표로서 슬러지 반출량·슬러지 감량화율·슬러지 전환율을 표 10에 나타냈다.

또, 실시예 2의 제1 회분조(2a) 및 제1 잉여 슬러지조(12a) 중의 미생물수(바실러스속 세균수)의 측정값을 표 11에 나타냈다. 또한, 주로 침강성을 유지하는 목적으로, 양 회분조 MLSS 농도를 슬러지 인발량의 증감에 의해서 조정했는데, 양 회분조 MLSS는 2,300~4,200 mg/L(비교예 1에 있어서, 양 회분조 MLSS 농도 1,250~2,150 mg/mL)의 범위로 유지되었다.

표 10에 나타낸 바와 같이, 제2 잉여 슬러지조(13a)로부터 제1 잉여 슬러지조(12a)에 슬러지 반송(도 4에 대해 제2 슬러지 반송 공정(Wa))을 실시함으로써, 오염물 제거, 슬러지 감량율에 현저한 개선이 보였다.

상기 바실러스속균수로부터 명확하듯이, 폭기량을 특별히 변경하지 않아도, 제2 잉여 슬러지조(13a)로부터 제1 잉여 슬러지조(12a)에의 슬러지 반송(제2 슬러지 반송 공정(Wa)) 및 제1 잉여 슬러지조(12a)로부터 제1 회분조(2a) 및 제2 회분조(3a)에의 슬러지 반송(제1 슬러지 반송 공정(Va))으로 바실러스속 세균수가 조기에 회복, 안정한 처리 운전이 가능해졌다.

[실시예 3]

실시예 3에서 처리 촉진제 및 영양제를 더 첨가한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로, 평년 21년 1월~12월에 걸쳐 본 발명의 배수 처리 방법(α)을 실시했다. 즉, 실시예 3은, 본 발명의 배수 처리 방법(β)의 바람직한 양태를 실시한 것이다. 이전, 폭기·교반한 제2 잉여 슬러지조(13a)로부터 제1 잉여 슬러지조(12a)에 제1 잉여 슬러지조 중의 슬러지 양의 25%량/주의 슬러지 반송(도 4에 대해 제2 슬러지 반송 공정(Wa))을 실시했다.

또, 실시예 3에 있어서, 각 회분조(제1 회분조(2a) 및 제2 회분조(3a))에 처리 촉진제(응집제) 및 영양제로서 SiO₂를 450 g, Al₂O₃를 230 g, MgO를 680 g, 펩톤을 17.6 g, 건조 효모 엑기스를 3.5 g, 2회/주 첨가했다. 첨가한 처리 촉진제는, 첨가 후 즉시 플록에 흡착되었다. 처리 촉진제는, 플록 안에서는, 약 50배로 농축되고 있다.

또한, 제1 잉여 슬러지조(12a)에, SiO₂를 100 g, Al₂O₃를 55 g, MgO를 160 g, 펩톤을 17.6 g, 건조 효모 엑기스를 3.5 g, 2회/주 첨가했다.

원수 유입량, BOD와 SS의 유입량과 제거율(연평균)을 표 12에, 유입 T-N, T-P량과 제거율을 표 13에 나타냈다.

또, 처리조에 있어서의 총 폭기 시간(연간 및 1일당)을 표 14에 나타냈다.

또한, 오염물 분해성의 지표로서 슬러지 반출량·슬러지 감량화율·슬러지 전환율을 표 15에 나타냈다.

또, 실시예 3의 제1 회분조(2a) 및 제1 잉여 슬러지조(12a) 중의 미생물수(바실러스속 세균수)의 측정값을 표 16에 나타냈다. 또한, 주로 침강성을 유지하는 목적으로, 슬러지 인발량의 증감으로 양 회분조 MLSS 농도를 조정했는데, 양 회분조 MLSS는 2,100~4,000 mg/L(비교예 1에 대해 양 회분조 MLSS 농도 1,250~2,150 mg/mL)의 범위로 유지되었다.

표 12에 나타낸 것처럼, 실시예 3의 경우, 비교예 1에 비해 유입 BOD는 35% 증가하고 있음에도 불구하고, 방류수량 BOD는 57% 감소하고, 제거율은 0.39% 향상되고 있었다.

양 회분조와 제1 잉여 슬러지조(12a)에 대해서는, DO가 1.0~1.1 mg/L, ORP가 100~270 mV로 유지했다. 제2 잉여 슬러지조(13a)에서는 ORP가 -180~-310 mV를 나타내고 있었다.

표 15에 나타낸 것처럼, 제2 잉여 슬러지조(13a)로부터 제1 잉여 슬러지조(12a)에 제2 슬러지 반송 공정(Wa)을 실시하고, 처리 촉진제 및 영양제를 첨가함으로써, 슬러지 감소화율은 비교예 1에 비해 50% 감량했다. 슬러지 감량화율에 현저한 개선이 보였다.

또, 표 16에 나타낸 것처럼, 연간을 통해 바실러스속 세균수는 제1 회분조(2a) 및 제1 잉여 슬러지조(12a)에 대해도 매우 안정하고, 슬러지 반송과 처리 촉진제 및 영양제의 효과가 명료하게 관찰되어 배수의 질 향상과 고슬러지 감량화율이 실증되었다.

또한, 제1 잉여 슬러지조(12a)로부터, 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성이 매우 높은 곰팡이 및 효모균이 발견되었다. 이들은, 대기 중으로부터 자연스럽게 날아온 것이나 원수 중에 원래 포함되어 있던 것이, 제1 잉여 슬러지조(12a)에 있어서 높은 슬러지 물질 분해능을 취득한 것이라고 추측된다.

본 발명의 높은 효율의 배수 처리 효과에 더해 높은 슬러지 분해성을 분석 했는데, 종래법에 따르는 경우는 원배수와 함께 사상균의 유입이나 슬러지가 팽윤하여 침강성이 나빠져, 슬러지 처리 효율을 저하시키는 사태가 자주 일어나고 있었다.

그렇지만, 본 발명의 배수 처리 방법에 있어서의 제1 잉여 슬러지의 반송에 의해서, 회분조에 있어서의 사상균의 생육이 약해져, 운전의 중기부터는 생육이 확인되지 않았다. 제1 잉여 슬러지 조(12a)로부터 페니실륨·타바탐[Penicillium turbatum]으로 분류한 곰팡이가 분리되었다. 28S rDNA 염기배열과 계통수로부터 분류했다. 페니실륨·타바탐은, 항생 물질 생산균으로서 알려져 있어, 이것이 유입한 사상균의 생육을 억제한 것이라고 생각할 수 있다. 본 균은, 강한 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성을 갖고, 바실러스속 세균인 D주, E주, F주를 도와 오염물 분해에 기여하고 있다. 또한, 이 곰팡이는 페니실륨·타바탐 G주로서 국제 기탁되고 있다. 단리는, 상기 방법을 이용해 세균종 분석 중에 출현하여, 조균했다.

또한, 제1 잉여 슬러지조(12a)의 슬러지의 현미경 관찰로부터 효모의 생육이 확인되어 단리를 실시해서, 26S rDNA 염기배열의 상동성과 계통수로부터, 게오트리쿰·실비콜라(=갈락토 마이세스·게오트리쿰[Galactomyces geotrichum]) H주, 피치아·페르멘탄스 I주, 피치아·귈리어몬디 J주로 분류한 3주를 확인했다. 이들도 국제 기탁되고 있다.

이들 효모종도 강한 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성을 가지고 있어 바실러스속 세균인 D주, E주, F주를 도와 오염물 분해에 기여하고 있다.

즉, 첨가한 종균은, C주를 제외하고 평년 19년 7월 무렵에는 소실해, 보다 분해성이 높은 바실러스속 세균이 출현하기 시작하고, 평년 20년 5월~7월에 걸쳐, C주와 근연인, D주, E주 및 F주의 분해성이 높은 바실러스속 세균 3주가 출현했다. 또한, 분해성이 높은 바실러스속 세균종에 더해 오염물과 셀룰로오스 분해성을 나타내는 곰팡이 및 효모종이 평년 21년 1월부터 출현해, 오염물 분해에 기여하고 있다.

[슬러지 반송에 대해]

실시예 1~3에 있어서, 슬러지 반송의 운전은, 평년 17년도까지는 슬러지 반송(i)의 경로(도 7)로 각 회분조 당 5 ㎥/일로 행했다(자동 운전).

실험 개시 후, 평년 19년 1월~평년 20년 5월까지, 슬러지 반송(i)을 각 회분조 당 5~15 ㎥/일(자동 운전), 슬러지 반송(iii)을 1~5 ㎥/점검시·주 2회 행했다(수동 운전). 슬러지 반송(i)의 반송 슬러지 양은 10~15 ㎥(이 시설의 허용 최대량)로 처리의 개선을 볼 수 있었다. 슬러지 반송(iii)은 3~5 ㎥(이 시설에서의 최대 허용량)가 적당량이었다. 슬러지 반송(ii)은, 평년 19년 1월~6월 무렵까지 간헐적으로 행했지만, 농축 슬러지 저장조(50)의 슬러지 농도 변화가 크고, 반송용 펌프의 양력 부족을 위해 반송하는 것이 곤란했다. 그렇지만, 슬러지 반송(ii)의 유효성은 확인되었다.

슬러지 반송(i)은, 평년 20년 7월부터 각 회분조에 10 ㎥이상/일로 운전하면 효과를 발휘해, 15 ㎥/일(이 시설에서의 허용 최대량)로는 한층 더 효과를 나타냈다. 특히 생육 저해제 유입시, 회분조(70)의 분해성 세균종의 회복·유지에 이 슬러지 반송(i)이 안정되어 효과를 발휘하게 되었다.

슬러지 반송(ii)은, 농축 슬러지 저장조(50)의 슬러지 농도가 높은 경우, 양력이 부족하고 펌프가 작동하지 않고, 평년 19년 단기간의 운전으로 중지했다.

슬러지 반송(iii)은, 5 ㎥/점검시·주 2회에 안정된 효과를 나타냈지만, 시설의 조 용량의 제한으로 3~5㎥/점검시·주 2회(허용 최대량) 운전했다.

[처리 촉진제의 첨가량에 대해]

평년 19년~평년 20년은 시행을 계속해 평년 20년 7월부터 각 조에의 첨가량이 정해졌다.

슬러지 응집제(무기물 화합물)로서 알루미늄 화합물, 규소 화합물, 마그네슘 화합물을; 영양제(유기성 화합물)로서 펩톤 및 건조 효모 엑기스를; 및 질소원을 첨가했다.

도 7에 있어서, 각 회분조(70)(표 18), 슬러지 저장조(30)(표 19) 및 농축 슬러지 저장조(50)(표 20)의 처리 촉진제 및 질소원의 첨가량을 나타냈다. 알루미늄 화합물, 규소 화합물 및 마그네슘 화합물 각각의 첨가량을 산화물 중량으로 기재했다. 또, 질소원의 첨가량을 N₂ 환산값으로 기재했다.

첨가한 처리 촉진제는, 첨가 후, 즉시 플록에 흡착된다. 플록은, 원심분리나 여과 조작으로 용이하게 수집되어, MLSS 농도 5,000 mg/L의 슬러지가 함수율 75%일 때, 차지하는 용적이 약 20 mL이다. 즉, 첨가한 처리 촉진제는 플록 안에서 50배 이상으로 농축된다. 또한, 하수(오염물을 포함한 배수)를 폭기하면 오염 물질이 응집되어 세세한 현탁물이 형성된다. 이 현탁 물질이 「플록」이라고 불린다.

질소원은, 회분조(70)에 첨가하는 것보다도, 슬러지 저장조(30)에 첨가하는 것이 오염물 분해성 미생물 종의 생육에 의해 효과적이었다. 펩톤 및 건조 효모 엑기스의 첨가 농도는, 회분조에서 펩톤 0.055 mg/L, 건조 효모 엑기스 0.011 mg/L로 농도가 낮지만, 오염물 분해성 미생물의 생육에 효과가 확인되었다. 펩톤 및 건조 효모 엑기스는 조 내수 플록에 흡착되기 때문에, 미생물이 생육하는 플록 안에서는 50배 이상의 농도가 되어, 효과를 나타낸다고 생각할 수 있다.

슬러지 저장조(30)에의 처리 촉진제는, 평년 20년 7월부터 정해져 계속 같은 양을 첨가했다. 슬러지 저장조(30)에서는, 체류 시간이 24시간이지만, 슬러지 감량화에 효과를 나타냈다.

농축 슬러지 저장조(50)에의 처리 촉진제의 첨가는, 영양제 및 질소원이 효과적이었다. 첨가에 의해서, 분해성 균주(바실러스속 세균 및 곰팡이, 효모종)가 정착하고, 슬러지 분해·분해성 균주 수의 유지에 효과를 발휘했다.

평년 20년 7월 이후의 첨가량으로 안정한 처리가 가능해져, 분해성 세균종이 안정하게 생육해, 슬러지 발생량의 감소를 계속해서 볼 수 있었다. 또, 슬러지 침강성의 향상이나 오염물 분해에 효과적이었다. 표 21에서 나타낸 바와 같이, 평년 21년 5월 무렵부터 오염물 분해성 미생물수도 포함하여 안정하게 검출되었다. 평년 21년 7월 무렵부터 특히 슬러지 분해나 처리 수질 향상을 볼 수 있었다.

[오염물 분해성이 높은 미생물종(오염물 고분해성 균총)의 추이에 대해]

실시예에서 이용한 하수 처리 시설은, BOD 성분의 제거와 T-N 제거 및 T-P 제거가 모두 우수했다. BOD 성분의 제거에는, (a-1) 바실러스속 세균종, (a-2) 로드코커스·러버[Rhodococcus rubber], (a-3) 마이크로코커스·르테우스[Micrococcus luteus] 및 (b) 곰팡이 및 효모종이 주로 공헌하고, T-N 성분의 제거에는 (a-1) 바실러스속 세균에 더해 (a-4) 알칼리제니즈·페카리스[Alcaligenes faecalis], (a-5) 파라코커스[Paracoccus]속 세균종 및(a-6) 로도박터[Rhodobacter]속 세균이 T-N 제거에 기여하고 있고, T-P 성분의 제거에는(a-6) 로도박터[Rhodobacter]속 세균, (a-7) 스핑고박테리움[Sphingobacterium]속 세균 및(a-8) 리조비움·로티[Rhizobium loti]가 기여하고 있다고 생각할 수 있다.

(a) 세균종

(a-1) 바실러스속 세균종

표 21에, 검출된 바실러스속 세균수를 연도별로 정리했다.

실험 시설의 평년 18년 12월에 있어서의 바실러스속 세균수는, 회분조로 평균 5.5×10⁵cfu/mL이었다. 여기에 종균총(2)으로서 A주, B주 및 C주의 3균주(농도 약 1:1:3)를 합계로, 각 회분조에 2.5×10⁶cfu/mL의 농도가 되도록 첨가했다.

한편, 슬러지 저장조(30)에는 첨가 전 바실러스속 세균수 7×10⁵cfu/mL에 대해, 상기 3균주(농도비 1:1:3)를 2×10⁶cfu/mL가 되도록 첨가했다.

종균 첨가 후, 평년 19년은 1주간 단위로, 평년 20년 이후는 2주간 단위로 총 세균수 및 바실러스속 세균수를 계측했다.

A주는 평년 19년 4월에는 소실되었다(생육 저해 물질의 유입이 계속 되어 세균수 급감). B주는, 평년 19년 7월 무렵에는 소실되었다(생육 저해 물질의 유입에 의해서 세균수 급감). C주는, 첨가 후 평년 19년 5월 무렵까지는 검출되었다.

그 후, 16S rDNA에 근거하는 분석으로, C주와 동일한 염기배열·길이를 갖고, 보다 분해성이 높은 D주(B.subtilis)(표 21)가 평년 19년 5월 무렵부터 출현해, 평년 19년 7월 무렵에는 바실러스속 세균의 약 90%를 차지했다.

그보다 더 후에, 16S rDNA 염기배열로 C주와 동일한 염기배열·길이를 갖고, 분해성이 더 높은 E주(B.subtilis) 및 F주(B.subtilis)(표 21)가 평년 19년 10월 무렵부터 출현해, 이 시기 농축 슬러지 저장조(50)에서 슬러지 분해가 현저하게 진행되었다(평년 19년 10월~평년 20년 1월, 농축 슬러지 저장조(50)에서 MLSS(농축 직후 17,000~18,000 mg/L)가 9,500~15,500 mg/L로 저하되었다).

오염물 분해성을 비교하면, C주<D주<E주<F주이었다(표 21).

평년 20년 11월에는 바실러스속 세균수 중, D주+E주+F주로 90% 이상을 차지하고, D주 30~70%; E주 10~30%; F주 10~20%의 비율이었다. 평년 21년 7월, D주 10~30%; E주 10~30%; F주 30~80%를 차지했다(표 21; (주 3)).

균주의 식별·분류법은(주 3)에 기재했다.

D주, E주 및 F주는, 클러스탈 X(Clustal X)에 의한 16S rDNA 염기배열의 해석 및 유전자계 통수로부터, 종균 C주가, 보다 오염물 분해성이 높은 효소 생산성주에 유도된 변종이라고 추정된다.

이들 바실러스속 세균의 오염물 분해성은, 전분 분해성·유지 분해성·단백질 분해성에 근거한다고 생각할 수 있지만, 오염물 분해성의 차이는, 균주 또는 균주군이 전분 분해성·유지 분해성을 갖추는 경우, 쿡트 미트 배지(근육성 단백질) 분해성으로 평가할 수 있었다. A주~F주 및 하수 처리 시설의 활성 슬러지 희석액의 쿡트 미트 배지 안의 현탁 물질 [SS] 제거율을 표 22에 나타냈다.

(주 1) 하수 처리 시설에 있어서, 표준법으로 하수 처리하는 경우, 바실러스속 세균수는 2×10⁵cfu/mL 이하, 통상 0.5×10⁵cfu/mL 이하로 출현해, 활성 슬러지의 쿡트 미트 분해성은 약하다(표 22).

(주 2) A주는 전분 분해성·유지 분해성·카세인 분해성을 나타내고, B주는 유지 분해성·근육성 단백질(쿡트 미트) 분해성을 나타낸다.

각 균주 단독으로는 분뇨 분해성을 나타내지 않지만, A주+B주에서 강한 분뇨 분해성을 나타내, 쿡트 미트 배지 분해성도 큰폭으로 향상한다(표 24). C주는 처리가 양호한 분뇨 처리 시설로부터 단리한 균주로, 전분 분해성, 유지 분해성, 근육성 단백질 분해성을 나타낸다(표 24).

(주 3) 실시예에서 사용한 하수 처리 시설에서는, 바실러스 투린지엔시스(B.thuringiensis)의 출현이 0.25×10⁵cfu/mL 이하로 적었다. 평년 19년 4월에는 바실러스 투린지엔시스(B.thuringiensis)는 1×10⁴cfu/mL 이하가 되었다. 바실러스 투린지엔시스(B.thuringiensis)는 콜로니의 형상과 균체의 크기(φ1㎛ 이상)로부터 용이하게 식별할 수 있다.

(주 4) B주 및 C주(모두 B.subtilis)의 식별은, 콜로니의 형상과 쿡트 미트 배지 분해성 및 16S rDNA 분석에 의한다. B주는, 16S rDNA 염기배열에 근거하는 유전자계 통수로, 바실러스 서브틸리스(B.subtilis) 표준 주식(ATCC6051, AJ276351)보다 기원이 오래되고, 용이하게 식별할 수 있다. 글러스탈 X(Clustal X)에 의한 얼라이먼트를 실시하면, C주는, 16S rDNA 염기배열(염기 수 1,510 bp; 도 8)로 276번째의 염기가 "R"(「A」또는 「G」: C주에는 16S rDNA 부분이 복수 개소(카피) 존재하고, 이들의 약 반수의 276번째 염기가 「A」, 나머지가 「G」임)이고, 바실러스 서브틸리스(B.subtilus) 표준주에 상당하는 염기는"A"(16S rDNA 부분은 복수개 존재함)이다. 또, C주는 배열의 첨단(5'말단)에서 바실러스 서브틸리스(B.subtilus) 표준주의 16S rDNA 염기배열보다 9염기("GAGTTTGAT") 길고, 말단(3'말단)은 바실러스 서브틸리스(B.subtilis) 표준주가 16염기 길다. C주는 이들 유전자 분석으로부터 용이하게 식별할 수 있다. D주, E주 및 F주는 C주와 동일한 염기배열·길이를 가지는 것, 배양된 콜로니의 형상과 쿡트 미트 분해성의 차이에 따라 식별했다(표 21). C주, D주, E주 및 F주는 매우 근연인 것을 알 수 있었다.

(주 5) 분뇨는 분해하기 어렵고, 분뇨 처리 시설의 체류 시간은 통상 15일간이다. 분뇨의 분해가 진행되면 악취의 저감화나 슬러지 감량화에 연결된다고 생각할 수 있어 분뇨 분해성 균주를 종균으로서 사용했다.

표 21에 있어서, 평년 18년 12월 4일에 종균총(2)을 첨가했지만, 종균 배양 시에 열이 걸려, 포자는 발아하기 어려웠다. 회분조(70) 및 슬러지 저장조(30)에서 2월 중순에 거의 발아해 바실러스속 세균수가 급증했다. 평년 19년 2월 하순까지 슬러지 반출을 실시하지 않고 운전했다.

또, 평년 19년 5~8월까지, 농축 슬러지 저장조(50)에서 증가하고 있던 MLSS가 평년 19년 10월~평년 20년 1월에, 약 17,500 mg/L에 농축된 MLSS가 분해되어 약 30일간 9,500~15,500 mg/L로 저하했다(약 10,000 mg/L 저감화). 보다 분해성이 높은 D주, E주 및 F주가 출현한 후, 현저한 슬러지 감량화를 볼 수 있었다.

또한, 슬러지 저장조(30)의 슬러지는 원심 농축기(60)에서, 평년 19년 1월 이후 평년 20년 1월까지는 약 3~3.5배, 그 이후는 약 4.2~4.8배 농축되었다. 평년 21년 7월 이후, 농축 슬러지 저장조(50)의 MLSS 농도는 슬러지 저장조(30)의 약 3.1배나 그 이하이며, 농축 슬러지 저장조(50)에서도 슬러지 분해가 일어나고 있는 것이 판명되었다. 바실러스속 세균 농도를 비교하면, 약 4.8배로, 바실러스속 세균이 증가하고 있는 것을 알았다. 일반의 하수 처리 시설에서는, 바실러스속 세균수는 MLSS 농도에 비례하지 않고, 슬러지 저장조(30)에 상당하는 슬러지 저장조로 회분조의 1.1~1.2배이다.

(주 6) 활성 슬러지 세균의 분리:

뉴트리엔트·브로스(Oxoid 제품, 코드: CM0001) 8 g, 글루코스 7 g, 펩톤-P(Oxoid 제품, 코드: LP0049) 4 g, 건조 효모 엑기스(Bacto 제품, 코드: 212750) 2 g 및 한천 15 g를 증류수 1,000 mL에 용해시켜, 121℃에서 15분간 멸균했다. 멸균한 φ9cm의 샬레에, 그것을 20mL씩 분주(分注)하여 평면 배지를 제작했다.

건조 후, 활성 슬러지의 100배 희석액 및 10,000배 희석액을 조제해, 각각 0.1 mL씩을 평면 배지 위에 첨가하여 콘라디봉(conradi bar)에 펼쳤다.

32℃에서 4~5일간 배양해 콜로니를 관찰했다.

(주 7) 쿡트 미트 배지 안의 SS 제거율 측정법:

φ18 mm의 시험관 2개에, Oxoid 제품의 쿡트 미트 배지(CM0081) 및 Difco 제품의 쿡트 미트 배지(226730)를 각각 250~350 mg 재어 취해, 증류수 6 mL를 가해 121℃에서 15분간 멸균했다. 1개씩 균주를 식균해 32℃에서 10일간 진탕 배양했다.

블랭크로서 식균하지 않는 시험관도 마찬가지로 진탕 배양했다.

10일간 후, φ5 mm의 유리 섬유 필터(Advantech Co., Ltd. 제품 GS25; 또는 WATT MANN CO,. LTD 제품 GF/A)로 현탁물을 여과 수집해, 125℃에서 2.5시간 건조 하여 현탁 물질 건물 중량을 측정했다.

쿡트 미트 배지에 식균해 배양한 후의 현탁 물질 [SS]의 건조 중량(X)과 별도로, 쿡트 미트 배지에 식균하지 않고 배양한 후의 SS의 건조 중량(Y)으로부터, 하기 식(i):

SS 제거율(%)={(Y-X)/Y}×100…(i)

을 이용해 SS 제거율을 산출했다.

A주(B.thuringiensis) 및 B주(B.subtilis)는, 단독으로는 분뇨를 분해할 수 없지만 공존하면 격렬한 분해성을 나타낸다(표 24 및 비특허문헌 1을 참조). 이러한 SS 제거율로부터, Oxoid 제품 70% 이상, Difco 제품 60% 이상의 SS 제거율을 나타내고, 전분 분해성 및 유지 분해성을 가지는 경우, 오염물 고분해성 균주로 판정했다. A주+B주, A주+바실러스 서브틸리스(B.subtilis^T) 및 C주는 이 조건을 만족하고, D주, E주 및 F주는 오염물 고분해성이라고 판정할 수 있다.

또, 실험 개시 전의 하수 처리 시설 활성 슬러지(100배 희석액)와 실험 개시 후 (평년 21년 10월) 활성 슬러지(100배 희석액)의 Oxoid 제품와 Difco 제품에 있어서의 현탁 물질 [SS] 제거능을 비교하면, 실험 개시 후 큰폭으로 증가하고 있다(표 22).

또한, D주+H주, E주+H주, F주+H주에 있어서, SS 제거율이 저하되고 있지만, 활성 슬러지 안에서는 이와 같은 현상은 일어나지 않다고 생각할 수 있다. 왜냐하면 Difco 제품에서는 H주의 생육이 왕성하게 되어, D주, E주 및 F주의 생육이 억제 되어 수가 적어지기 때문이라고 생각할 수 있기 때문이다(현미경 관찰로부터). D주, E주 및 F주의 단백질 분해 효소 활성 저해를 행하고 있기 때문이 아니라고 생각된다.

또한, 평년 22년(2010년)에 있어서, 슬러지 감량화가 보다 한층 진행되고 있다. 즉, A주+B주는 소실되고, C주가 D주, E주, F주, IRN-110주, IRN-111주 등의 보다 오염물 분해성이 높은 균주로 변이하고 있다. A주+B주의 효과는, C주가 하수/오염물에 순응해, D주(E주, F주, IRN-110주, IRN-111주 등)으로 변이하는 과정으로, 오염물을 분해해 C주의 생육/순치를 지지하는 것이다라고 생각할 수 있다. A주+B주를 첨가한 경우, C주의 생육 정지를 막아, C주를 반복해 첨가할 필요가 없었다고 생각된다.

하기 바실러스속 세균은 모두 C주와 같은 16S rDNA를 가지고 있어 쿡트 미트 배지 (Oxoid) 및 (Difco) 각각의 SS 제거율을 아래 표에 정리한다.

표 23으로부터, 평년 21년(2009년)까지 단리된 바실러스속 세균은 Oxoid의 SS 제거율이 높아도 Difco의 SS 제거율이 낮은 경우가 있었지만, 평년 22년(2010년)이 되어 Difco의 SS 제거율이 향상해, Oxoid의 SS 제거율/Difco의 SS 제거율의 비가 작아졌다. 2010년이 되어 슬러지 감량화는 한층 더 진행되고 있다.

오염물 분해성이 높은 미생물군으로서 정성적으로 전분 분해성·유지 분해성을 나타내고, 섬유성 단백질인 쿡트 미트 배지 안의 SS 제거율이 Oxoid 제품 70% 이상, Difco 제품 60% 이상을 나타내는 경우라고 정의한 근거에 대해, 이하에 설명한다.

통설에서는, 하수 슬러지는 활성 슬러지 세균이 주요 구성물이라고 되어 있지만, 실제는 하수에 포함되는 미분해 오염물이 하수 슬러지의 주요 구성물이라고 생각할 수 있다. 하수 오염물의 대부분은 생물 유래이므로, 전분·유지·단백질로부터 구성되어 분뇨가 미분해 오염물의 반 이상을 차지한다고 생각해 분뇨 분해성 균주에 주목했다. 분뇨 처리 시설로부터 단리한 A주, B주, A주+B주, C주에 대해 전분 분해성, 유지 분해성, 쿡트 미트 배지 안의 SS 제거율을 측정했는데, 분뇨 분해성인 A주+B주 및 C주가, 전분 분해성·유지 분해성을 나타내, SS 제거율에 대해 Oxoid 제품 70% 이상, Difco 제품 60% 이상을 나타내는 것이 판명되어(표 22, 24), 이러한 생화학적 성질을 갖추는 균주 또는 균총을 오염물 고분해성이라고 정의했다. A주 및 B주는 단독으로는 분뇨 분해성을 나타내지 않았다. 오염물 고분해성은, 단독의 균주 또는 균총이며, 세균, 효모 및 곰팡이의 각각이 단독으로 있어도 2종 이상으로 구성되어도 좋다.

(a-2) 로도코커스·러버[Rhodococcus rubber]

폴리 히드록시 알칸 산분해성, 식물유 분해성, 각종 환상탄화수소(시클로드데칸 등)의 분해성, 고급탄화수소 에테르 화합물의 분해성, 메틸-t-부틸에테르의 분해성, 2급-알킬 황산 분해성 등, 다방면에 이르는 합성 화합물 자화성이 알려져 있다. 세제나 유지, 그 외의 고분자 화합물의 제거에 기여하고 있다고 생각할 수 있다. 평년 21년 7월, 회분조(70)에서 4×10⁵~8×10⁵cfu/mL, 슬러지 저장조(30)에서 7×10⁵~14×10⁵cfu/mL 볼 수 있어 연간을 통해서 검출되었다. 특유의 콜로니의 형상으로부터(콜로니는 4종류의 형상을 나타냄) 용이하게 식별할 수 있다. 16S rDNA 분석으로부터 확인했다.

(a-3) 마이크로코커스·르테우스[Micrococcus luteus]

고급 지방산 자화 성, 에스테라제 생산성, C16 탄화수소 자화성 등을 나타내고, 세제 등의 고분자 화합물의 제거에 기여하고 있다고 생각할 수 있다. 콜로니의 형상과 균체의 세균 검사에 의해서 용이하게 식별 가능하다. 평년 21년 7월, 회분조(70)에서 1×10⁵cfu/mL 이하, 슬러지 저장조(30)에서 1×10⁵~4×10⁵cfu/mL 검출되었다.

(a-4) 알칼리제니즈·페카리스[Alcaligenes faecalis]

질산 이온 이용성 및 탈질성을 나타낸다. 또, 탈질에 수반해 BOD 성분을 소비한다. 희미하게 착색된 투명의, 특유의 형상의 콜로니를 형성해, 용이하게 식별할 수 있다. 연간을 통해서, 평년 21년 7월, 회분조(70)에서 총 세균수의 약 25%, 슬러지 저장조(30)에서 총 세균수의 약 50%를 차지했다.

(주 8) 10년 전까지(또는 현재에도)의 통설에서는, 호기성으로 탈질은 일어나지 않는다고 여겨져 왔다. 그러나, 알칼리제니즈 페카리스(Alcaligenes faecalis)와 파라코커스 덴트리피칸스(Paracoccus denitrificans)의 연구가 진행되어 현재는 호기성으로의 탈질이 확인되고 있다.

(a-5) 파라코커스[Paracoccus]속 세균종

이들 3주의 종은 미분류이다. 모두 탈질성을 나타내고, 탈질 시 BOD 성분을 자화한다. 옅은 또는 진한 핑크색의 투명 콜로니를 형성해 용이하게 식별 가능하다. 평년 21년 7월, 회분조(70)에서 2×10⁵~6×10⁵cfu/mL, 슬러지 저장조(30)에서 4×10⁵~12×10⁵cfu/mL 출현했다.

(a-6) 로도박터[Rhodobacter]속 세균

질산 이온 환원성·탈질성을 나타내고, 인산을 대사한다. 특유의 콜로니를 형성해 용이하게 식별할 수 있다. 평년 21년 7월, 회분조(70)에서 2×10⁵~6×10⁵cfu/mL, 슬러지 저장조(30)에서 2×10⁵~8×10⁵cfu/mL 검출했다.

(a-7) 스핑고박테리움[Sphingobacterium]속 세균

탈질성·인 지방질(스핑고 지방질) 축적성을 나타낸다. 황색 콜로니를 형성해 용이하게 식별할 수 있다. 인산의 제거에 기여한다고 생각할 수 있다. 평년 21년 7월, 이들은 회분조(70)에서 <1×10⁵cfu/mL, 슬러지 저장조(30)에서 1×10⁵~4×10⁵cfu/mL 출현했다. (a-8) 리조비움·로티[Rhizobium loti]와 구별하기 어려운 경우가 있다.

(a-8) 리조비움·로티[Rhizobium loti]

인산의 대사에 관해, 인산의 제거에 관여하고 있다고 생각할 수 있다. 회분조(70)에서 <1×10⁵cfu/mL 이하, 슬러지 저장조(30)에서 1×10⁵~4×10⁵cfu/mL 볼 수 있었다. (a-7) 스핑고박테리움속[Sphingpbacterium sp.]과 구별하기 어려운 경우가 있다.

(b) 곰팡이 및 효모종

(b-1) 곰팡이(G주)

G주(페니실륨·타바탐[Penicillium turbatum])는, 평년 21년 5월 무렵부터 세균수 계측 시, 슬러지 저장조(30)로부터 검출되고, 평년 21년 9월, 슬러지 저장조(30)에서 5×10⁵cfu/mL, 회분조(70)에서 2.5×10⁴cfu/mL 검출했다. 단리한 일련의 균주는, 28S rDNA 염기배열의 상동성과 유전자계 통수로부터 페니실륨 타바탐(Penicillium turbatum)과 분류했다. 강한 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성을 나타낸다. 페니실륨 타바탐(P. turbatum)은 항생 물질을 생산하는 것으로 알려져 있다. 하수 처리 시설로, 평년 21년 1월 무렵부터, 유입하는 사상균종의 생육성이 회분조로 약해져, 평년 21년 5월 이후에는 생육할 수 없게 되었다(분해 중 사상균종은 다수 볼 수 있음).

(b-2) 효모종

효모종은, 슬러지 저장조(30)의 슬러지의 세균 검사로, 평년 20년 8월 무렵부터 생존을 확인할 수 있었다. 슬러지 저장조(30)로부터 평년 21년 3월, 평년 21년 6월에 단리를 시도해 3월에는 I주(Pichia fermentans) 및 J주(Pichia guilliermondii)를, 6월에는 H주(Galactomyces geotrichum/Geotrichum silvicola; 유성 무성의 관계)를 더해 단리했다.

H주, I주 및 J주 모두 강한 전분 분해성·유지 분해성·셀룰로오스 분해성을 나타냈다. 평년 21년 6월, H주, I주 및 J주의 합계 균주 수는, 슬러지 저장조(30)에서 1×10³cfu/mL이며, H주가 약 20%, I주가 약 20%, J주가 약 60%를 차지했다. 26S rDNA 염기배열의 상동성 및 계통수로부터 분류했다.

(주 9) 효모의 단리 방법:

효모종의 단리 배지는, 감자 전분 5 g, 가용성 전분 5 g, 글루코스 5 g, 뉴트리엔트·브로스(Oxoid 제품, 코드: CM0001) 5 g, 펩톤-P(Oxoid 제품, 코드: LP0049) 4 g, 건조 효모 엑기스(Bacto 제품, 코드: 212750) 2 g 및 한천 16 g을 증류수 1,000 mL에 현탁하고, 구연산으로 pH 3.8로 조정 후, 115℃에서 3분간 멸균하여 평면 배지를 조제했다.

여기에 슬러지 저장조(30)의 조 내의 물 0.1 mL를 풀어 6일간 배양하고 생육한 콜로니로부터 조균하여 배양했다. 조균한 각 균주는 희석법으로 3회 정제를 반복해 순수한 균주를 얻었다. 또한, 조균한 균주의 배양에 사용한 배지는, (주 6)에 기재한 뉴트리엔트·브로스-글루코스 배지이다.

(주 10) 실시예로 이용한 종균의 조제 방법 및 그 첨가:

뉴트리엔트·브로스(Oxoid 제품, 코드: CM-1) 15 g, 글루코스 10 g, 건조 효모 엑기스 2 g 및 한천 15 g를 증류수 1,000 mL에 용해하고, 121℃에서 15분간 멸균하고, 미리 멸균해 둔 스테인리스제 버트(뚜껑부, 약 23cm×32cm)에 유입하여(약 1 L 필요) 평면 배지를 5매 조제했다.

A주, B주 및 C주 각각 6mL×3개를 미리 시험관에 배양해 두고, 1매째의 버트에 A주, 2매째의 버트에 B주, 3매째부터 5매째의 버트에 C주를 뿌려 30℃에서 10일간 배양했다. 각 배양물을 긁어내 2 L의 증류수에 현탁했다.

현탁액을 1×10⁴배, 1×10⁶배, 1×10⁸배로 희석하고 600 nm에서 OD를 측정하고, 문헌으로부터 OD=0.3에서 약 1×10⁹ cells/mL로 했다. 원액을 2×10¹² cells/L로 희석하고, 500 mL씩 각 회분조에 첨가했다(종균 농도: 약 2.5×10⁶cfu/mL).

한편, 슬러지 저장조(30)에는, 종균 농도 8×10¹⁰ cells/L액을 1 L 조제해 첨가했다(종균 농도: 약 2×10⁶cells/mL). 이와 같게 하여 조제한 종균은 배양 중 약 40℃에서 발열하고, 포자화한 배양물은, 영양 배지 중 32℃에서 배양해도 급속히 영양 세포에 돌아오지 않는다. 종균으로서 첨가하면 약 25일 후부터 발아를 시작했다. 또한, 종균 첨가 전, 바실러스속 세균수는 각 회분조에서 5×10⁵cfu/mL 및 6×10⁵cfu/mL, 슬러지 저장조(30)에서 7×10⁵cfu/mL이었지만, 쿡트 미트 배지 중 SS 제거율은 Oxoid 제품 41%, Difco 제품 28%이며, 종균 첨가 후 평년 21년 10월, Oxoid 제품 80%, Difco 제품 82%이며(표 22), 오염물 분해성도 평년 21년에는 큰폭으로 높아졌다(표 2, 5, 7, 10, 12, 15).(Quiagen 제품, Genomic DNA Handbook(2001), P.38~39를 참조.)

(주 11) 전분 분해성 시험 및 유지 분해성 시험은 「사카자키 리이치, 요시자키 소투, 미키 칸지 저, 신세균배지학 구좌-하I, 근대 출판(1988)」에 따라서 행했다. 이하, 셀룰로오스 분해성 시험도 아울러 간단하게 설명한다.

[전분 분해성 시험]

가용성 전분을 포함한 한천 평면 배지에 시험 균주를 식균하여, 32℃에서 배양했다. 2~7일 후에 생긴 콜로니에 요오드 요오드화 칼륨액(그람 염색용 루골액)를 적하하여, 콜로니 주변에 요오드-전분 반응이 소실했을 경우를 「전분 분해성 있다(표 24중 "○"로 표시함)」고 판정했다.

가용성 전분을 포함한 한천 평면 배지는, 뉴트리엔트·브로스(Oxoid 제품, 코드: CM-1) 8 g, 펩톤-P(Oxoid 제품, 코드: LP0049) 4 g, 글루코스 2 g, 가용성 전분 5 g, 건조 효모 엑기스(Bacto 제품, 코드: 212750) 2 g 및 한천 15 g를 증류수 1,000 mL에 용해해, 121℃에서 15분간 멸균하고, 미리 멸균한 샬레에 20 mL씩 분주하여 냉각하는 것으로 제작했다.

그람 염색용 루골액은, 요오드 0.2 g 및 요오드화 칼륨 0.4 g를 증류수 60 mL에 용해시킴으로써 조제해, 갈색병에 보존했다.

[유지 분해성 시험]

유지 분해 시험용 한천 평면 배지에 시험 균주를 식균해, 32℃에서 2~10일간 배양했다. 콜로니 주변에 결정(유기산 칼슘염)이 형성되었을 경우를 「유지 분해성 있다(표 24 중 "○"로 표시함)」고 판정했다.

유지분해 시험용 한천 평면 배지는, 하기 a~c 액을 조제해 멸균한 후, 85℃에서 a~c 액을 재빠르게 혼합해, 미리 121℃에서 15분간 멸균한 샬레에 20 mL씩 분주하여 냉각하는 것에 의해서 제작했다.

a액: 뉴트리엔트·브로스(Oxoid 제품, 코드: CM-1) 8 g, 글루코스 7 g, 펩톤-P(Oxoid 제품, 코드: LP0049) 4 g, 건조 효모 엑기스(Bacto 제품, 코드: 212750) 2 g 및 한천 15 g를 증류수 1,000 mL에 용해시키고, 121℃에서 15분간 멸균했다.

b액: 1% 염화 칼슘액 10 mL를 조제하고, 121℃에서 15분간 멸균했다.

c액: 트인 80(또는 60 또는 40) 10 mL를 121℃에서 15분간 멸균했다.

[셀룰로오스 분해성 시험]

셀룰로오스 분말을 포함한 한천 매질에 시험 균주를 식균하고, 2~10일간 32℃에서 배양했다. 콜로니 주변에 투명대가 생성했을 경우를 「셀룰로오스 분해성 있다」라고 판정했다.

셀룰로오스분말을 포함한 한천 평면 배지는, 뉴트리엔트·브로스(Oxoid 제품, 코드: CM-1) 8 g, 글루코스 7 g, 펩톤-P(Oxoid 제품, 코드: LP0049) 4 g, 건조 효모 엑기스(Bacto 제품, 코드: 212750) 2 g, 셀룰로오스분말 1 g 및 한천 16 g을 증류수 1,000 mL에 용해하고, 121℃에서 15분간 멸균했다. 멸균 후, 미리 멸균해 둔 샬레에 20 mL씩 분주하여 냉각하는 것에 의해서 제작했다.

[산업상 이용 가능성]

하수 처리뿐만 아니라, 축산 배수 처리, 분뇨 처리, 그 외의 식품 공장 배수 처리에도 기재의 효율화 방법은 적용 가능하고, 여러 가지의 분야에서 배수 처리의 효율화로 응용 가능하다.

1a…원수
2a…제1 처리조 또는 제1 회분조
3a…제2 처리조 또는 제2 회분조
4a…제3 처리조
5a…OD조
6a…침전조
7a…방류수(도 1~3 중)
8a…제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조
9a…제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조
10a…슬러지 농축조(도 1~3 중)
11a…슬러지 저장조 또는 농축 슬러지 저장조(도 1~3 중)
12a…폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조
13a…폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조
14a…반출 슬러지(도 1~3 중)
15a…잉여 슬러지 또는 뽑아낸 슬러지
Xa…슬러지 인발 공정
Ya…슬러지 반송 공정
Za…슬러지 농축 공정(슬러지 농축조, 슬러지 농축기 등에 의해 실시함)
Va…제1 슬러지 반송 공정
Wa…제2 슬러지 반송 공정
1 …오수 또는 폐수
2 …종균총
3 …교반자
10 …폭기조
11 …교반 처리액
12, 13, 14 …처리조
20 …슬러지 침전조
21 …상청액
22 …침전 슬러지(잉여 슬러지)
23 …방류수(도 5~7 중)
30 …슬러지 저장조(도 5~7 중)
31 …교반 처리 저장 슬러지
40 …슬러지 농축조(도 5~7 중)
41 …농축 슬러지
50 …농축 슬러지 저장조
51 …교반 처리 농축 저장 슬러지
52 …반출 슬러지(도 5~7 중)
60 …원심 농축기
61 …농축 슬러지
70 …회분조

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FERMBP11280

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SEQUENCE LISTING <110> IRIE, Ryozo <120> Wastewater Treatment Method, Wastewater Treatment System, and Pollutant Decomposition Activity Measurement Method of Activated Sludge Microorganism <130> SF-2327 <150> JP 2010-101166 <151> 2010-04-26 <150> JP 2010-278088 <151> 2010-12-14 <160> 1 <170> PatentIn version 3.1 <210> 1 <211> 1510 <212> DNA <213> Bacillus subtilis <400> 1 gagtttgatc ctggctcagg acgaacgctg gcggcgtgcc taatacatgc aagtcgagcg 60 gacagatggg agcttgctcc ctgatgttag cggcggacgg gtgagtaaca cgtgggtaac 120 ctgcctgtaa gactgggata actccgggaa accggggcta ataccggatg gttgtttgaa 180 ccgcatggtt caaacataaa aggtggcttc ggctaccact tacagatgga cccgcggcgc 240 attagctagt tggtgaggta acggctcacc aaggcracga tgcgtagccg acctgagagg 300 gtgatcggcc acactgggac tgagacacgg cccagactcc tacgggaggc agcagtaggg 360 aatcttccgc aatggacgaa agtctgacgg agcaacgccg cgtgagtgat gaaggttttc 420 ggatcgtaaa gctctgttgt tagggaagaa caagtaccgt tcgaataggg cggtaccttg 480 acggtaccta accagaaagc cacggctaac tacgtgccag cagccgcggt aatacgtagg 540 tggcaagcgt tgtccggaat tattgggcgt aaagggctcg caggcggttt cttaagtctg 600 atgtgaaagc ccccggctca accggggagg gtcattggaa actggggaac ttgagtgcag 660 aagaggagag tggaattcca cgtgtagcgg tgaaatgcgt agagatgtgg aggaacacca 720 gtggcgaagg cgactctctg gtctgtaact gacgctgagg agcgaaagcg tggggagcga 780 acaggattag ataccctggt agtccacgcc gtaaacgatg agtgctaagt gttagggggt 840 ttccgcccct tagtgctgca gctaacgcat taagcactcc gcctggggag tacggtcgca 900 agactgaaac tcaaaggaat tgacgggggc ccgcacaagc ggtggagcat gtggtttaat 960 tcgaagcaac gcgaagaacc ttaccaggtc ttgacatcct ctgacaatcc tagagatagg 1020 acgtcccctt cgggggcaga gtgacaggtg gtgcatggtt gtcgtcagct cgtgtcgtga 1080 gatgttgggt taagtcccgc aacgagcgca acccttgatc ttagttgcca gcattcagtt 1140 gggcactcta aggtgactgc cggtgacaaa ccggaggaag gtggggatga cgtcaaatca 1200 tcatgcccct tatgacctgg gctacacacg tgctacaatg gacagaacaa agggcagcga 1260 aaccgcgagg ttaagccaat cccacaaatc tgttctcagt tcggatcgca gtctgcaact 1320 cgactgcgtg aagctggaat cgctagtaat cgcggatcag catgccgcgg tgaatacgtt 1380 cccgggcctt gtacacaccg cccgtcacac cacgagagtt tgtaacaccc gaagtcggtg 1440 aggtaacctt ttaggagcca gccgccgaag gtgggacaga tgattggggt gaagtcgtaa 1500 caaggtagcc 1510

Claims

적어도 하기 공정(1)~(5):
공정(1): 폭기 장치 및 교반 장치를 갖추는 폭기조(10)에, 종균총(2)을 첨가한 상태로, 생물 화학적 산소 요구량 [BOD]가 80 mg/L 이상인 오수 또는 폐수(1)를 유입시켜, 폭기 및 교반함으로써, 교반 처리액(11)을 얻는 폭기 공정;
공정(2): 공정(1)에서 얻어지는 교반 처리액(11)을 슬러지 침전조(20)에 유입시켜, 침강시킴으로써, 상청액(21)과 침전 슬러지(22)로 분리한 후, 상기 상청액(21)을 방류수(23)로서 계외로 배수하는 분리 공정;
공정(3): 공정(2)에서 얻어지는 침전 슬러지(22)를 인발하여, 슬러지 저장조(30)에 침전 슬러지(22)를 저장하고, 그 일부를 상기 폭기조(10)로 반송하는 저장·반송 공정;
공정(4): 공정(3)에서 얻어지는 저장 슬러지를 슬러지 농축조(40), 원심 농축기(60), 또는 슬러지 농축조(40) 및 원심 농축기(60)에서 농축하는 농축 공정; 및
공정(5): 공정(4)에서 얻어지는 농축 슬러지를, 농축 슬러지 저장조(50)에 저장하고, 그 일부를 계외로 반출하는 저장·반출 공정을 포함한 활성 슬러지법을 이용해 배수 처리할 때에, 슬러지 저장조(30), 농축 슬러지 저장조(50), 또는 슬러지 저장조(30) 및 농축 슬러지 저장조(50)에, 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 비치하고, 장치가 수반된 슬러지 저장조(30), 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50), 또는 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)를 배설하고,
하기 슬러지 반송(I), (II):
슬러지 반송(I): 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)에서, 폭기하거나, 또는 폭기·교반함으로써 얻어지는 교반 처리 저장 슬러지(31)를 인발하여, 상기 폭기조(10)로 반송하는 것; 또는
슬러지 반송(II): 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에서, 폭기하거나, 또는 폭기·교반함으로써 얻어지는 교반 처리 농축 저장 슬러지(51)를 인발하여, 상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30), 또는 상기 폭기조(10) 및 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)로 반송하는 것을 실시, 또는 상기 슬러지 반송(I) 및 (II)를 실시하고,
상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 1조 이상에, 슬러지 응집제 및 영양제를 첨가하는 것과 동시에,
상기 슬러지 응집제 및 상기 영양제를 첨가한 조중의 바실러스속의 세균수를, 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지하면서 배수 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 폭기조(10)가, 2조 이상 직렬로 연결되고,
제1 조의 처리조(12)에서는 폭기하지 않고 교반만을 실시하는 혐기 처리를 실시하고,
제2 조의 처리조(13) 이후에 종균총(2)을 첨가하여, 폭기 및 교반하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 폭기조(10)가 그 폭기 및 교반 기능을 일시적으로 정지시킴으로써, 상기 슬러지 침전조(20)를 겸용하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
전분 분해성 및 유지 분해성을 갖고, 하기 조성의 쿡트 미트 배지 (Oxoid) 및 (Difco)이 각각 포함되는 현탁 물질 [SS]의 제거율이 70% 이상 및 60% 이상인 오염물 고분해성 균총에, 상기 종균총(2)이 유도되는 배수 처리 방법;
쿡트 미트 배지 (Oxoid)의 조성(1L 당):
심근(건조) 73.0 g,
펩톤 10.0 g,
랩-렘코(lab-lemco) 분말 10.0 g,
염화나트륨 5.0 g, 및
포도당 2.0g; 및
쿡트 미트 배지 (Difco)의 조성(1L 당):
우(牛) 심근(건조) 98.0 g,
프로테오스 펩톤 20.0 g,
포도당 2.0 g, 및
염화나트륨 5.0g.
제4항에 있어서,
상기 오염물 고분해성 균총이, 상기 쿡트 미트 배지 (Oxoid)에 포함되는 SS의 제거율이, 80% 이상인 배수 처리 방법.
제4항에 있어서,
상기 오염물 고분해성 균총이,
D주(바실러스·서브틸리스; FERM BP-11283),
E주(바실러스·서브틸리스; FERM BP-11284) 및
F주(바실러스·서브틸리스; FERM BP-11285)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 바실러스속 세균을 포함하거나; 또는
상기 바실러스속 세균을 적어도 1종과
G주(페니실륨·타바탐; FERM BP-11289)의 곰팡이,
H주(게오트리쿰·실비콜라; FERM BP-11287), 또는 G주(페니실륨·타바탐; FERM BP-11289)의 곰팡이 및 H주(게오트리쿰·실비콜라; FERM BP-11287),
I주(피치아·페르멘탄스; FERM BP-11286) 및
J주(피치아·귈리어몬디; FERM BP-11288)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 효모를 포함한 배수 처리 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종균총(2)이,
A주(바실러스·투린지엔시스; FERM BP-11280),
B주(바실러스·서브틸리스; FERM BP-11281) 및
C주(바실러스·서브틸리스; FERM BP-11282)인 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 슬러지 응집제가, 알루미늄 화합물과, 규소 화합물, 마그네슘 화합물, 또는 규소 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하고,
상기 슬러지 응집제를 첨가하는 조중의 현탁 물질 [MLSS] 1g/L 당, 산화알루미늄[Al₂O₃]으로 환산한 알루미늄 화합물을 0.01~0.5g;
이산화규소[SiO₂]로 환산한 규소 화합물을 0.01~2 g; 및
산화 마그네슘[MgO]으로 환산한 마그네슘 화합물을 0.01~0.5g 첨가(단, 각 조의 1입방미터[㎥], 1일당)하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 영양제가, 펩톤, 건조 효모 엑기스, 또는 펩톤 및 건조 효모 엑기스이고,
상기 영양제를 첨가한 폭기조(10) 중의 MLSS 1g/L 당, 펩톤을 0.8~70 mg, 건조 효모 엑기스를 0.1~10 mg;
상기 영양제를 첨가한 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 중의 MLSS 1g/L 당, 펩톤을 3.5~250 mg, 건조 효모 엑기스를 0.7~45 mg;
상기 영양제를 첨가한 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중의 MLSS 1g/L 당, 펩톤을 2.0~150 mg, 효모 엑기스를 0.4~25 mg 첨가(단, 각 조의 1입방미터[㎥], 1일당)하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30), 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50), 또는 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에, 상기 슬러지 응집제와 상기 영양제와 함께,
요소, 황산 암모늄, 염화 암모늄 및 질산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 질소원을 첨가하여, N₂로 환산한 질소원을,
상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 중의 MLSS 1g/L 당, 0.1~15 g;
상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중의 MLSS 1g/L 당, 1~150 mg 첨가(다만, 각 조의 1입방미터[㎥], 1일당)하는 배수 처리 방법.
제1항에 기재된 배수 처리 방법을 실시하기 위한 배수 처리 시스템으로서:
(1) 종균총(2)이 첨가된 생물 화학적 산소 요구량 [BOD]가 80 mg/L 이상인 오수 또는 폐수(1)를, 폭기 및 교반함으로써 교반 처리 처리액(11)을 얻기 위해, 폭기 장치 및 교반 장치를 구비하는 폭기조(10);
(2) 상기 교반 처리액(11)을 침강시킴으로써 상청액(21)과 침전 슬러지(22)로 분리한 후, 상기 상청액(21)을 방류수(23)로서 계외로 배수하기 위한 슬러지 침전조(20);
(3) 상기 침전 슬러지(22)를 저장하여, 그 일부를 상기 폭기조(10)에 반송하기 위한 슬러지 저장조(30);
(4) 상기 침전 슬러지(22) 중 저장되고 있는 폭기조(10)에 반송되지 않은 것을 농축하여 농축 슬러지를 얻기 위한 슬러지 농축조(40), 원심 농축기(60), 또는 슬러지 농축조(40) 및 원심 농축기(60); 및
(5) 상기 농축 슬러지를 저장하여, 그 일부를 계외로 반출하기 위한 농축 슬러지 저장조(50)를 구비하고,
하기 (i), (ii), 또는 (i) 및 (ii)를 만족시키고;
(i) 슬러지 저장조(30)가 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 구비하는 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)이며,
상기 시스템이 폭기하거나, 또는 폭기·교반함으로써 얻어지는 교반 처리 저장 슬러지(31)를 인발하여, 상기 폭기조(10)로 반송하는 경로를 구비하며,
(ii) 농축 슬러지 저장조(50)가 폭기 장치 및 교반 장치 중 적어도 폭기 장치를 구비하는 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)이며,
상기 시스템이 폭기하거나, 또는 폭기·교반함으로써 얻어지는 교반 처리 농축 저장 슬러지(51)를 인발하여, 상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30), 또는 상기 폭기조(10) 및 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)로 반송하는 경로를 구비하고,
또한,
상기 오수 또는 폐수(1)에 첨가하기 위한 종균총(2), 및
상기 폭기조(10), 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중 1조 이상에 첨가되는 슬러지 응집제 및 영양제이며, 슬러지 응집제 및 영양제가 첨가된 조 중의 바실러스속의 세균수를 2.0×10⁵~111×10⁵cfu/mL 로 유지하기 위한 슬러지 응집제 및 영양제
를 갖는 것을 특징으로 하는 배수 처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 폭기조(10)는, 직렬로 연결된 2개 이상의 조로 구성되고,
이들 조는, 폭기하지 않고 교반만을 행하는 혐기 처리를 실시하기 위한 제1 조의 처리조(12)와, 종균총(2)을 첨가하고, 폭기 및 교반을 행하기 위한 제2 조의 처리조(13) 이후로부터 구성되는 배수 처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 폭기조(10)는, 그 폭기 및 교반의 기능을 일시적으로 정지시킴으로써, 상기 슬러지 침전조(20)를 겸용하는 배수 처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 종균총(2)은,
A주(바실러스·투린지엔시스[Bacillus thuringiensis]; FERM BP-11280),
B주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; FERM BP-11281) 및
C주(바실러스·서브틸리스[Bacillus subtilis]; FERM BP-11282)인 배수 처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 슬러지 응집제는, 상기 슬러지 응집제가 첨가되는 조 중의 현탁 물질 [MLSS] 1g/L 당, 산화알루미늄[Al₂O₃]으로 환산한 0.01~0.5g의 알루미늄 화합물;
이산화규소[SiO₂]로 환산한 0.01~2 g의 규소 화합물; 및
산화 마그네슘[MgO]으로 환산한 0.01~0.5g의 마그네슘 화합물
(단, 상기의 양은 상기 조의 1입방미터[㎥], 1일당 양임)
을 포함하는 배수 처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 영양제는,
상기 영양제를 상기 폭기조(10)에 첨가하는 경우에는, 상기 폭기조(10) 중의 MLSS 1g/L 당, 0.8~70 mg의 펩톤 및 0.1~10 mg의 건조 효모 엑기스이고;
상기 영양제를 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)에 첨가하는 경우에는, 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 중의 MLSS 1g/L 당, 3.5~250 mg의 펩톤, 0.7~45 mg의 건조 효모 엑기스이고;
상기 영양제를 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에 첨가하는 경우에는, 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중의 MLSS 1g/L 당, 2.0~150 mg의 펩톤, 0.4~25 mg의 효모 엑기스인
(단, 상기의 양은 상기 조의 1입방미터[㎥], 1일당 양임)
배수 처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30), 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50), 또는 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 및 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에, 상기 슬러지 응집제와 상기 영양제와 함께 첨가되는, 요소, 황산 암모늄, 염화 암모늄 및 질산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 질소원을 갖고,
N₂로 환산한 상기 질소원의 양은,
상기 질소원을 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30)에 첨가하는 경우에는, 상기 장치가 수반된 슬러지 저장조(30) 중의 MLSS 1g/L 당, 0.1~15 g이고;
상기 질소원을 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50)에 첨가하는 경우에는, 상기 장치가 수반된 농축 슬러지 저장조(50) 중의 MLSS 1g/L 당, 1~150 mg인
(단, 상기의 양은 상기 조의 1입방미터[㎥], 1일당 양임)
배수 처리 시스템.
원수(1a)를 활성 슬러지 처리할 때,
제1 슬러지 반송 공정(Va):
폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)에서 폭기·교반한 슬러지를 처리조, 회분조, 또는 혐기조에 반송하는 공정,
폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)에서 폭기·교반한 슬러지를 처리조, 회분조, 또는 혐기조에 반송하는 공정, 또는
폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)에서 폭기·교반한 슬러지를 처리조, 회분조, 또는 혐기조에 반송하는 공정 및 폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)에서 폭기·교반한 슬러지를 처리조, 회분조, 또는 혐기조에 반송하는 공정,
및
제2 슬러지 반송 공정(Wa):
상기 폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a)에서 상기 폭기·교반한 슬러지를 폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a)로 반송하는 공정을 실시하고, 또한
상기 슬러지가 반송된 처리조, 회분조, 또는 혐기조 중의 바실러스속 균수가 2.0×10⁵~22.5×10⁵cfu/mL이 되도록 유지하면서 활성 슬러지 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항에 있어서,
제1 처리조 또는 제1 회분조(2a);
제2 처리조 또는 제2 회분조(3a);
제3 처리조(4a);
OD조(5a);
제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(8a);
제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(9a);
슬러지 농축조(10a);
슬러지 저장조 또는 농축 슬러지 저장조(11a);
폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a); 및,
폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a) 중 어느 1조 이상에, 처리 촉진제를 첨가하는 배수 처리 방법.
제19항에 있어서,
상기 처리 촉진제는, 규소 화합물, 마그네슘 화합물, 알루미늄 화합물, 펩톤 및 건조 효모 엑기스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 배수 처리 방법.
제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(8a);
제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(9a);
슬러지 농축조(10a);
슬러지 저장조 또는 농축 슬러지 저장조(11a);
폭기·교반이 수반되는 제1 잉여 슬러지조 또는 슬러지 저장조(12a); 및,
폭기·교반이 수반되는 제2 잉여 슬러지조 또는 농축 슬러지 저장조(13a) 중 어느 1조 이상에, 질소원을 첨가하는 배수 처리 방법.
제21항에 있어서,
상기 질소원이, 요소, 황산 암모늄, 염화 암모늄 및 질산 암모늄 중 어느 1종 이상인 배수 처리 방법.
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