KR101930819B1 - 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템 - Google Patents

하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유용미생물 활성화 시스템을 통해 고체 표면에 서식하는 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성된 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용을 통해 하·폐수 내 포함되어 있는 의약품, 미용물질 및 과불화화합물 등의 미량유해물질을 효과적으로 처리함으로써, 미량오염물질에 의한 생태계의 오염 및 인간의 건강을 해칠 수 있는 해로운 환경을 개선할 수 있도록 하는 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템에 관한 것이다.

Description

하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템{EFFECTIVE MICROORGANISMS VITALIZATION SYSTEM FOR CONTROL OF MICROPOLLUTANTS IN WASTEWATER}
본 발명은 유용미생물 활성화 시스템을 통해 고체 표면에 서식하는 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성된 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용을 통해 하·폐수 내 포함되어 있는 의약품, 미용물질 및 과불화화합물 등의 미량유해물질을 효과적으로 처리함으로써, 미량오염물질에 의한 생태계의 오염 및 인간의 건강을 해칠 수 있는 해로운 환경을 개선할 수 있도록 하는 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템에 관한 것이다.
현대 사회의 급속한 산업의 발달과 경제성장은 인간 생활환경 수준의 향상을 가져왔고, 도시화로 인한 인구집중은 다량의 하수발생을 초래하게 되어 주변 수질에 대한 오염부하량의 증가 및 축적으로 환경생태계에 영향을 주고 있다.
각 가정이나 동물사육, 양식장 등에서 사용되고 있는 항생제, 진통소염제 등의 의약물질, 미용물질과 과불화화합물은 기존의 하수처리과정이나 고도처리과정으로는 효과적인 제거가 어려워 상당량이 환경중으로 배출되고 있다. 하천 등으로 유입되는 이들 미량유해물질들에 의해 안정적인 수질 유지에 어려움이 따르고 있다. 미량만으로도 유해성이 있으며, 잔류성, 생물농축성이 있는 것으로 나타나 지속적, 만성적으로 노출시 생태계 및 인간의 건강에 심각한 영향을 끼칠 우려가 있다.
상기 의약물질에는 자기공명영상(MRI) 촬영이나 컴퓨터단층(CT) 촬영과 같은 방사선 검사시에 조직이나 혈관을 잘 볼 수 있도록 각 조직의 X선 흡수차를 인위적으로 크게 함으로써 영상의 대조도를 크게 해주는 약품의 조영제, 염증을 완화시키는 소염작용과 통증을 완화시키는 진통작용을 모두 갖는 약물인 소염진통제, 미생물에 의해 생성되어 다른 세포의 발육 또는 기능을 저지하는 물질인 항생제가 미량오염물질의 주를 이루고 있다.
PPCP는 pharmaceuticals and personal care products의 약자로써 처방전 없이 우리가 쉽게 구할 수 있는 두통약이나 진통제 등과 개인의 건강이나 미용 증진, 가축의 건강이나 성장 촉진하는 의약품과 또는 마약성분이 포함되어 있는 물질이 수중에 함유되어 인체에 영향을 미치는 것을 말한다.
PPCP는 폐의약품 등이 하수로 유입되거나 또는 산업체나 병원 등에서 방출되어 하수도로 유입될 경우, 폐수처리 설비공정을 거쳐 다시 상수나 산업, 농업 용수로 공급되는 순환과정에서 사람에게 까지 영향을 미치게 된다.
특히 엑스레이 조영제로 사용되는 iopromide의 PPCP가 가장 많은 농도로 검출되고 있다. 또한 항 염증제로 사용되고 있는 ibuprofen, 해열제로 사용되고 있는 acetaminophen 등 많은 PPCP 물질들이 분해되지 않고 그대로 하천에 방류되고 있는 실정이다.
한강, 영산강, 낙동강에서 검출되는 PPCP로는 Erythromycin, Sulfamethoxazole, TCEP, DEET, Oxybenzone, Estrone, Androstenedione, Iopromide, Hydrocodone, Acetaminophen, Trimethoprim, Pentoxifylline, Meprobamate, Naproxen, Ibuprofen, Diclofenac, Carbamazepine, Caffeine, Gemfibrizi이다.
상기 과불화화합물(PFCs)은 소수성(hydrophobic) 및 소유성(lipophobic)을 가지는 특성으로 인해 산업적으로 매우 다양한 용도로 사용되고 있는 물질로 중합체 첨가물, 방화제, 방오제, 반도체 세척용제, 계면활성제, 살충제, 윤활제, 페인트, 광택제, 식품포장재, 난연성 보온재, 부식억제제, 필름 등의 감광코팅제, 샴푸 및 개인위생용품 등 그 용도는 헤아릴 수 없을 만큼 다양하다.
상기 과불화화합물(PFCs)은 물에 대한 용해도가 매우 높아서 다른 과불화화합물에 비해 폐수, 지표수, 지하수, 수돗물 및 빗물에서 비교적 높은 농도로 검출된다.
이와 같은 난분해성으로 환경에 장기간 머물며 생물축적(bioaccumulation) 및 생물확대(biomagnification)의 원인이 되기 때문에 인간과 동물들에게 심각한 피해를 유발한다.
이와 같은 문제점을 개선하고자 본 발명에서는 박테리아, 곰팡이, 원생동물, 후생동물 등을 포함하는 미생물에 의한 오염물질 산화·분해 과정을 통해 하폐수 내에 포함되어 있는 미량유해물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
대한민국 등록특허 10-1433314(등록일자 2014년08월18일) 대한민국 등록특허 10-1339173(등록일자 2013년12월03일) 대한민국 등록특허 10-0874161(등록일자 2008년12월09일)
본 발명은 유용미생물 활성화 시스템을 통해 정화블록의 흡착과 고체 표면에 서식하는 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성된 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용을 통해 하·폐수 내 포함되어 있는 의약품, 미용물질 및 과불화화합물 등의 미량유해물질을 효과적으로 처리함으로써, 미량오염물질에 의한 생태계의 오염 및 인간의 건강을 해칠 수 있는 해로운 환경을 개선할 수 있도록 하는 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 혐기조, 제1무산소조, 제1호기조, 제2무산소조, 제2호기조, 침전조를 포함하여 구성되되,
상기 침전조의 후단에 유용미생물 활성화조를 설치하여 미처리된 미량유해물질을 처리하도록 구성된 것이며,
상기 유용미생물 활성화조는 메쉬 구조의 지지판과, 상기 지지판의 상부로 불규칙하게 채워진 제1정화블록과, 상기 지지판의 하부에 설치된 산기관을 포함하여 구성된 제1유용미생물 활성화조와,
바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제1격벽과,
메쉬 구조의 지지판과, 상기 지지판의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체와, 상기 지지판의 하부에 설치된 산기관을 포함하여 구성된 제2유용미생물 활성화조와,
상단면이 수위보다 낮게 형성되어 수직방향으로 배치되는 제2격벽과,
메쉬 구조의 지지판과, 상기 지지판의 상부로 불규칙하게 채워진 제2정화블록과, 상기 지지판의 하부에 설치된 산기관을 포함하여 구성된 제3유용미생물 활성화조와,
바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제3격벽과,
메쉬 구조의 지지판과, 상기 지지판의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체와, 상기 지지판의 하부에 설치된 산기관을 포함하여 구성된 제4유용미생물 활성화조를 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템은 제1유용미생물 활성화조, 제2유용미생물 활성화조, 제3유용미생물 활성화조 및 제4유용미생물 활성화조의 복합 구성을 통해, 고체 표면에 부착한 미생물과 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성된 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용 및 정화블록의 흡착 작용이 일어나고, 이와 같은 생물학적, 화학적, 물리적 분해반응이 독립적 또는 복합적인 과정을 통해 효과적인 하·폐수 내에 포함되어 있는 미량유해물질을 효과적으로 제거된다.
구체적인 예로서, 1차처리수에 포함되어 있던 acetaminophen, ibuprofen, caffeine 성분을 기준으로 살펴볼 때, 최종 처리수 내 acetaminophen의 제거율 89.3 %, ibuprofen의 제거율 96.7 %, caffeine의 제거율 95.2 %로서 상당 부분 제거되는 효과를 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 유용미생물 활성화 시스템을 구성하는 유용미생물 활성화조 격벽구조를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 유용미생물 활성화 시스템을 구성하는 유용미생물 활성화조 측면도.
도 4는 본 발명의 유용미생물 활성화 시스템을 구성하는 폴리에틸렌 담체의 사시도.
이하, 본 발명에 따른 기술 구성을 도면과 함께 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이,
본 발명에 따른 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템(1)은 혐기조(10), 제1무산소조(20), 제1호기조(30), 제2무산소조(40), 제2호기조(50), 침전조(60)를 포함하여 구성되되,
상기 침전조(60)의 후단에 유용미생물 활성화조(70)를 설치하여 미처리된 미량유해물질을 처리하도록 구성된 것이며,
상기 유용미생물 활성화조(70)는 메쉬 구조의 지지판(711)과, 상기 지지판(711)의 상부로 불규칙하게 채워진 제1정화블록(712)과, 상기 지지판(711)의 하부에 설치된 산기관(713)을 포함하여 구성된 제1유용미생물 활성화조(71)와,
바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제1격벽(72)과,
메쉬 구조의 지지판(731)과, 상기 지지판(731)의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체(732)와, 상기 지지판(731)의 하부에 설치된 산기관(733)을 포함하여 구성된 제2유용미생물 활성화조(73)와,
상단면이 수위보다 낮게 형성되어 수직방향으로 배치되는 제2격벽(74)과,
메쉬 구조의 지지판(751)과, 상기 지지판(751)의 상부로 불규칙하게 채워진 제2정화블록(752)과, 상기 지지판(751)의 하부에 설치된 산기관(753)을 포함하여 구성된 제3유용미생물 활성화조(75)와,
바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제3격벽(76)과,
메쉬 구조의 지지판(771)과, 상기 지지판(771)의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체(772)와, 상기 지지판(771)의 하부에 설치된 산기관(773)을 포함하여 구성된 제4유용미생물 활성화조(77)를 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 특징은 침전조(60)의 후단에 유용미생물 활성화조(70)에 있으며, 상기 유용미생물 활성화조(70)에 대한 기술 구성을 중심으로 구체적인 내용에 대해 살펴보도록 한다.
상기 유용미생물 활성화조(70)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1유용미생물 활성화조(71), 제1격벽(72), 제2유용미생물 활성화조(73), 제2격벽(74), 제3유용미생물 활성화조(75), 제3격벽(76) 및 제4유용미생물 활성화조(77)로 구분된다.
< 제1유용미생물 활성화조 >
침전조(60)를 거쳐 배출되는 하·폐수의 처리수에는 의약품, 미용물질 및 환경호르몬 등의 미량유해물질이 거의 제거되지 않은 상태로 배출되며, 이와 같이 처리수에 포함되어 있는 미량유해물질을 유용미생물 활성화조(70)를 통해 제거하게 된다.
처리수의 구분을 위하여, 원수가 혐기조(10), 제1무산소조(20), 제1호기조(30), 제2무산소조(40), 제2호기조(50) 및 침전조(60)를 거쳐 배출되는 처리수를 '1차 처리수'라하고,
상기 1차 처리수가 유용미생물 활성화조(70)를 거쳐 배출되는 처리수를 '2차 처리수'라 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 침전조(60)로부터 배출되는 1차 처리수는 유용미생물 활성화조(70)의 제1유용미생물 활성화조(71)로 유입된다.
상기 제1유용미생물 활성화조(71)는 도 3에 도시된 바와 같이, 메쉬 구조의 지지판(711)과, 상기 지지판(711)의 상부로 불규칙하게 채워진 제1정화블록(712)과, 상기 지지판(711)의 하부에 설치된 산기관(713)을 포함하여 구성된다.
상기 제1정화블록(712)은 입경이 0.06 mm ~ 0.1 mm인 흙 60 ~ 80 wt%와, 모래 10 ~ 25 wt%와, 무기 바인더 5 ~ 15 wt%, 물(water) 1.5 ~ 5 wt%를 혼합하여 혼합물을 조성하고,
광합성 세균을 유포자화될 수 있는 액상상태로 0.1 ~ 10×107 cfu/mg의 함량으로 상기 혼합물에 첨가하고,
광합성 세균이 첨가된 혼합물을 몰드에 투입하여 가압 성형한 후 경화과정을 거쳐 제조된 것을 사용한다.
상기 무기 바인더는 황토/굴패각 혼합미분말로서, 황토와 굴패각을 동 중량비율로 황토와 5 ~ 10 mm의 굴패각 미분말을 동중량비율로 혼합하여 혼합물을 조성하고, 상기 혼합물을 1,000 ~ 1,200 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후, 소성물을 볼밀 분쇄하여 제조된 100 ~ 150 ㎛의 황토/굴패각 혼합미분말이다.
상기 제1정화블록(712)의 구체적인 제조예는 다음과 같다.
1. 입경이 0.06 mm ~ 0.1 mm인 고령토 70.0 wt%와, 모래 20.0 wt%와, 100 ~ 150 ㎛의 황토/굴패각 혼합미분말 7.0 wt%, 물(water) 3.0 wt%를 혼합하여 혼합물을 조성한다.
2. 로돕슈도모나스속(Rhodopseudomonas sp.)의 광합성 세균을 유포자화될 수 있는 액상상태로, 0.1 ~ 10×107 cfu/mg의 함량으로 상기 혼합물에 첨가한다.
3. 광합성 세균이 첨가된 혼합물을 몰드에 투입하여 가압 성형한 후 경화과정을 거쳐 제1정화블록(712)을 완성한다.
상기 제1정화블록(712)은 유용미생물이 고정화되고 정화블록 자체의 흡착작용에 의해 1차 처리수에 포함되어 있던 미량유해물질을 제거하게 된다. 특히 상기 유용미생물은 고체 표면에 부착한 미생물과 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성되는 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용에 의한 미량유해물질 처리가 이루어진다.
상기 지지판(711)을 경계로 상부에는 제1정화블록(712)이 불규칙하게 채워지고, 하부에는 산기관(713)이 설치된다.
상기 지지판(711)은 메쉬구조를 이루고 있어 상기 하부에 설치된 산기관(713)으로부터 공급되는 에어(air)가 상부에 있는 제1정화블록(712)으로 원활하게 공급될 수 있다. 이때 제1유용미생물 활성화조(71)의 용존산소량(DO)을 8.0 ~ 8.5 mg/L로 유지한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1유용미생물 활성화조(71)와 후단의 제2유용미생물 활성화조(73)의 경계면에는 바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제1격벽(72)이 설치된다.
상기 제1유용미생물 활성화조(71)를 통해 1차 미량유해물질이 제거된 처리수는 상기 제1격벽(72)의 하부에 형성되어 있는 이격부(721)를 통해 후단의 제2유용미생물 활성화조(73)로 유입된다.
< 제2유용미생물 활성화조 >
도 3에 도시된 바와 같이, 제2유용미생물 활성화조(73)는 메쉬 구조의 지지판(731)과, 상기 지지판(731)의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체(732)와, 상기 지지판(731)의 하부에 설치된 산기관(733)을 포함하여 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 폴리에틸렌 담체(732)는 망형상의 원통구로 형성되어 내면과 외면에는 다수의 미세한 주름이 형성된 주름턱부(732a)를 갖는다.
폴리에틸렌 수지의 특성상 성형이 이루어진 상태에서는 표면이 매끄럽게 성형되기 때문에 이와 같은 표면에서는 미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어질 수 없다. 미세한 주름이 형성되어 있는 망형상의 폴리에틸렌 원통구를 사용함으로써 미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어진다.
상기 폴리에틸렌 담체(732)은 유용미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어짐으로써, 미생물에 의해 형성되는 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용에 의한 미량유해물질 처리가 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 지지판(731)을 경계로 상부에는 폴리에틸렌 담체(732)가 불규칙하게 채워지고, 하부에는 산기관(733)이 설치된다.
상기 지지판(731)은 메쉬구조를 이루고 있어 상기 하부에 설치된 산기관(713)으로부터 공급되는 에어(air)가 상부에 있는 폴리에틸렌 담체(732)로 원활하게 공급될 수 있다. 이때 제2유용미생물 활성화조(73)의 용존산소량(DO)을 8.0 ~ 8.5 mg/L로 유지한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2유용미생물 활성화조(73)와 후단의 제3유용미생물 활성화조(75)의 경계면에는 상단면이 수위보다 낮게 형성되어 수직방향으로 배치되는 제2격벽(74)이 설치된다.
상기 제2유용미생물 활성화조(73)를 통해 2차 미량유해물질이 제거된 처리수는 상기 제2격벽(74)의 상단면을 타고 넘어 후단의 제3유용미생물 활성화조(75)로 유입된다.
< 제3유용미생물 활성화조 >
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제3유용미생물 활성화조(75)는 메쉬 구조의 지지판(751)과, 상기 지지판(751)의 상부로 불규칙하게 채워진 제2정화블록(752)과, 상기 지지판(751)의 하부에 설치된 산기관(753)을 포함하여 구성된다.
상기 제2정화블록(752)은 입경이 0.06 mm ~ 0.1 mm인 흙 60 ~ 80 wt%와, 모래 10 ~ 25 wt%와, 무기 바인더 5 ~ 15 wt%, 물(water) 1.5 ~ 5 wt%를 혼합하여 혼합물을 조성하고,
효모를 유포자화될 수 있는 액상상태로 0.1 ~ 10×107 cfu/mg의 함량으로 상기 혼합물에 첨가하고,
효모가 첨가된 혼합물을 몰드에 투입하여 가압 성형한 후 경화과정을 거쳐 제조된 것을 사용한다.
상기 제2정화블록(752)의 구체적인 제조예는 다음과 같다.
1. 입경이 0.06 mm ~ 0.1 mm인 고령토 70.0 wt%와, 모래 20.0 wt%와, 100 ~ 150 ㎛의 황토/굴패각 혼합미분말 7.0 wt%, 물(water) 3.0 wt%를 혼합하여 혼합물을 조성한다.
2. 사카로마이세스속 효모를 유포자화될 수 있는 액상상태로 0.1 ~ 10×107 cfu/mg의 함량으로 상기 혼합물에 첨가한다.
3. 광합성 세균이 첨가된 혼합물을 몰드에 투입하여 가압 성형한 후 경화과정을 거쳐 제2정화블록(752)을 완성한다.
상기 제2정화블록(752)은 유용미생물이 고정화되고 정화블록 자체의 흡착작용에 의해 1차 처리수에 포함되어 있던 미량유해물질을 제거하게 된다. 특히 상기 유용미생물은 고체 표면에 부착한 미생물과 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성되는 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용에 의한 미량유해물질 처리가 이루어진다.
상기 지지판(751)을 경계로 상부에는 제2정화블록(752)이 불규칙하게 채워지고, 하부에는 산기관(753)이 설치된다.
상기 지지판(751)은 메쉬구조를 이루고 있어 상기 하부에 설치된 산기관(753)으로부터 공급되는 에어(air)가 상부에 있는 제2정화블록(752)로 원활하게 공급될 수 있다. 이때 제3유용미생물 활성화조(75)의 용존산소량(DO)을 8.0 ~ 8.5 mg/L로 유지한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제3유용미생물 활성화조(75)와 후단의 제4유용미생물 활성화조(77)의 경계면에는, 바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제3격벽(76)이 설치된다.
상기 제3유용미생물 활성화조(75)를 통해 1차 미량유해물질이 제거된 처리수는 상기 제3격벽(76)의 하부에 형성되어 있는 이격부(761)를 통해 후단의 제4유용미생물 활성화조(77)로 유입된다.
< 제4유용미생물 활성화조 >
상기 제4유용미생물 활성화조(77)는 메쉬 구조의 지지판(771)과, 상기 지지판(771)의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체(772)와, 상기 지지판(771)의 하부에 설치된 산기관(773)을 포함하여 구성된다.
상기 폴리에틸렌 담체(772)는 망형상의 원통구로 형성되어 내면과 외면에는 다수의 미세한 주름이 형성된 주름턱부(772a)를 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 폴리에틸렌 담체(772)는 망형상의 원통구로 형성되어 내면과 외면에는 다수의 미세한 주름이 형성된 주름턱부(772a)를 갖는다.
폴리에틸렌 수지의 특성상 성형이 이루어진 상태에서는 표면이 매끄럽게 성형되기 때문에 이와 같은 표면에서는 미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어질 수 없다. 미세한 주름이 형성되어 있는 망형상의 폴리에틸렌 원통구를 사용함으로써 미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어진다.
상기 폴리에틸렌 담체(772)은 유용미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어짐으로써, 미생물에 의해 형성되는 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용에 의한 미량유해물질 처리가 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 지지판(771)을 경계로 상부에는 제2정화블록(772)이 불규칙하게 채워지고, 하부에는 산기관(773)이 설치된다.
상기 지지판(771)은 메쉬구조를 이루고 있어 상기 하부에 설치된 산기관(773)으로부터 공급되는 에어(air)가 상부에 있는 제2정화블록(772)로 원활하게 공급될 수 있다. 이때 제4유용미생물 활성화조(77)의 용존산소량(DO)을 8.0 ~ 8.5 mg/L로 유지한다.
상기 제4유용미생물 활성화조(77)를 거쳐 최종적으로 배출되는 2차 처리수는 1차 처리수에 포함되어 있던 미처리 상태의 미량유해물질을 처리한 처리수로서, 미량유해물질 중 acetaminophen, ibuprofen, caffeine 성분을 기준으로 살펴볼 때, 최종 처리수 내 acetaminophen의 제거율 89.3 %, ibuprofen의 제거율 96.7 %, caffeine의 제거율 95.2 %로서 상당 부분 제거된다.
이와 같이 본 발명에 따른 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템은 혐기조(10), 제1무산소조(20), 제1호기조(30), 제2무산소조(40), 제2호기조(50), 침전조(60)와, 상기 침전조(60) 후단에 형성되는 제1유용미생물 활성화조(71)에 의한 수처리과정을 거침으로써 상기 침전조(60)를 거쳐 배출되는 1차 처리수에 포함되어 있던 미처리 상태의 미량유해물질을 상당부분 제거할 수 있다.
또한 상기 제2유용미생물 활성화조(73)와 제4유용미생물 활성화조(77)는 락토바실러스 sp(Lactobacillus sp.), 초산균과(Acetobacteraceae) 및 로도스피릴룸과(Rhodospirillaceae)의 혼합으로 조성된 복합미생물 원액, 당밀 및 배지를 1:1:30의 중량비율로 혼합한 복합미생물을 19 ~ 22 ℃에서 2 ~ 4 일간 활성화한 후 추가 공급할 수 있다.
이때 복합미생물은 락토바실러스 sp(Lactobacillus sp.) 85 ~ 95 wt%, 초산균과(Acetobacteraceae) 4.5 ~ 15 wt%, 로도스피릴룸과(Rhodospirillaceae) 0.5 ~ 2.5 wt%의 혼합으로 조성된 것을 사용한다.
본 발명에 따른 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템은 제1유용미생물 활성화조, 제2유용미생물 활성화조, 제3유용미생물 활성화조 및 제4유용미생물 활성화조의 복합 구성을 통해, 고체 표면에 부착한 미생물과 미생물이 분비한 체외분비물질이 결합하여 형성된 생물막(biofilm)의 산화·분해 작용 및 정화블록의 흡착 작용이 일어나고, 이와 같은 생물학적, 화학적, 물리적 분해반응이 독립적 또는 복합적인 과정을 통해 효과적인 하·폐수 내에 포함되어 있는 미량유해물질을 효과적으로 제거할 수 있어 수질 분야에 있어 산업상 이용가능성이 크다.
1 : 하·폐수 처리시스템 10: 혐기조
20: 제1무산소조 30: 제1호기조
40: 제2무산소조 50: 제2호기조
60: 침전조 70: 유용미생물 활성화조
71: 제1유용미생물 활성화조 72: 제1격벽
73: 제2유용미생물 활성화조 74: 제2격벽
75: 제3유용미생물 활성화조 76: 제3격벽
77: 제4유용미생물 활성화조 711, 731, 751, 771: 지지판
712: 제1정화블록 713, 733, 753, 773: 산기관
732: 폴리에틸렌 담체
752: 제2정화블록
772: 폴리에틸렌 담체

Claims (7)

  1. 혐기조(10), 제1무산소조(20), 제1호기조(30), 제2무산소조(40), 제2호기조(50), 침전조(60)를 포함하여 구성된 것으로서,
    상기 침전조(60)의 후단에 유용미생물 활성화조(70)를 설치하여 미처리된 미량유해물질을 처리하도록 구성된 것이며,
    상기 유용미생물 활성화조(70)는 메쉬 구조의 지지판(711)과, 상기 지지판(711)의 상부로 불규칙하게 채워진 제1정화블록(712)과, 상기 지지판(711)의 하부에 설치된 산기관(713)을 포함하여 구성된 제1유용미생물 활성화조(71)와,
    바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제1격벽(72)과,
    메쉬 구조의 지지판(731)과, 상기 지지판(731)의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체(732)와, 상기 지지판(731)의 하부에 설치된 산기관(733)을 포함하여 구성된 제2유용미생물 활성화조(73)와,
    상단면이 수위보다 낮게 형성되어 수직방향으로 배치되는 제2격벽(74)과,
    메쉬 구조의 지지판(751)과, 상기 지지판(751)의 상부로 불규칙하게 채워진 제2정화블록(752)과, 상기 지지판(751)의 하부에 설치된 산기관(753)을 포함하여 구성된 제3유용미생물 활성화조(75)와,
    바닥면으로부터 이격되어 수직방향으로 배치되는 제3격벽(76)과,
    메쉬 구조의 지지판(771)과, 상기 지지판(771)의 상부로 불규칙하게 채워진 폴리에틸렌 담체(772)와, 상기 지지판(771)의 하부에 설치된 산기관(773)을 포함하여 구성된 제4유용미생물 활성화조(77)를 포함하여 이루어지는 것에 있어서,

    상기 제1정화블록(712)은 입경이 0.06 mm ~ 0.1 mm인 흙 60.0 ~ 80.0 wt%와,
    모래 10.0 ~ 25.0 wt%와,
    황토와 굴패각을 동 중량비율로 황토와 5 ~ 10 mm의 굴패각 미분말을 동중량비율로 혼합하여 혼합물을 조성하고, 상기 혼합물을 1,000 ~ 1,200 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후, 소성물을 볼밀 분쇄하여 제조된 100 ~ 150 ㎛의 황토/굴패각 혼합미분말의 무기바인더 5.0 ~ 15.0 wt%와,
    물(water) 1.5 ~ 5.0 wt%를 혼합하여 혼합물을 조성한 후,
    광합성 세균을 유포자화될 수 있는 액상상태로 0.1 ~ 10×107 cfu/mg의 함량으로 상기 혼합물에 첨가하고,
    광합성 세균이 첨가된 혼합물을 몰드에 투입하여 가압 성형한 후 경화과정을 거쳐 제조된 것이고,

    상기 제2정화블록(752)은 입경이 0.06 mm ~ 0.1 mm인 흙 60.0 ~ 80.0 wt%와,
    모래 10.0 ~ 25.0 wt%와,
    황토와 굴패각을 동 중량비율로 황토와 5 ~ 10 mm의 굴패각 미분말을 동중량비율로 혼합하여 혼합물을 조성하고, 상기 혼합물을 1,000 ~ 1,200 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후, 소성물을 볼밀 분쇄하여 제조된 100 ~ 150 ㎛의 황토/굴패각 혼합미분말의 무기 바인더 5.0 ~ 15.0 wt%와,
    물(water) 1.5 ~ 5.0 wt%를 혼합하여 혼합물을 조성하고,
    효모를 유포자화될 수 있는 액상상태로 0.1 ~ 10×107 cfu/mg의 함량으로 상기 혼합물에 첨가하고,
    효모가 첨가된 혼합물을 몰드에 투입하여 가압 성형한 후 경화과정을 거쳐 제조된 것임을 특징으로 하는 하·폐수 내 미량유해물질 처리를 위한 유용미생물 활성화 시스템.





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