KR101956383B1 - 막분리 활성 오니 장치에 의한 유기성 배수의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 반도체 제조 공장 배수와 같이 저분자 유기 화합물을 주성분으로 하는 배수라도, 오니 농도를 높게 유지하여 안정적인 운전을 실시할 수 있는 유기성 배수의 처리 방법을 제공한다.
(해결 수단) 유기성 배수가 유입되는 폭기조 (1) 와, 폭기조 (1) 의 오니를 순환시키면서 분리막 (4) 으로 고액 분리하는 막분리조 (3) 를 구비한 막분리 활성 오니 장치를 사용하는 유기성 배수의 처리 방법에 있어서, 그 막분리조 (3) 에 대한 오니의 순환량을 원수의 유기물 부하량에 따라 원수량의 1.5 ∼ 10 배 사이에서 전환하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.

Description

막분리 활성 오니 장치에 의한 유기성 배수의 처리 방법{METHOD OF TREATING ORGANIC WASTE WATER BY MEMBRANE SEPARATOR ACTIVATED SLUDGE DEVICE}

본 발명은, 유기성 배수를 폭기조에서 생물 처리하고, 막으로 고액 분리하는 처리 방법에 관한 것이다.

유기성 배수가 유입되는 폭기조와, 폭기조의 오니를 순환시키면서 막으로 고액 분리하는 막분리조를 구비한 막분리 활성 오니 장치 (MBR) 를 사용하는 유기성 배수의 처리 방법 (예를 들어 특허문헌 1, 2) 에 의하면, 막을 사용함으로써, 처리수의 수질을 양호하게 유지할 수 있고, 또한, 폭기조의 MLSS 농도를 높게 유지할 수 있어, 고부하 처리가 가능해지는 데다가, 침전조가 불필요해지기 때문에, 장치를 작게 할 수 있다.

이 막분리 활성 오니 처리 방법에서는, 오니 농도 (MLSS) 가 2,000 ㎎/ℓ 미만에서는 BOD 성분의 분해 능력이 불충분해져, BOD 성분이 분리막 모듈의 막면에 다량으로 흡착되어, 안정적으로 여과 처리를 실시할 수 없게 된다. 그래서, 특허문헌 3 에서는, 최초의 운전 개시까지, 미리 폭기조 내의 오니 농도가 2,000 ㎎/ℓ 이상이 되도록 종오니를 첨가하는 방법이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2009-50764호 일본 공개특허공보 2004-8176호 일본 공개특허공보 2000-189993호

막분리 활성 오니 처리 방법에서는, 폭기조 내의 오니 농도를 높이기 위하여, 잉여 오니의 빼내기를 줄여 SRT (오니 체류 시간) 를 과도하게 길게 하면, 오니의 자기 소화 산물이 증가하여, 막을 오염시키기 쉬워지는 것이 알려져 있다.

따라서, 기동시에 충분량의 종오니가 얻어지지 않는 경우나, 계획 부하에 비해 낮은 부하의 조건이 길게 계속되는 경우에는, 오니 농도를 높게 유지하지 못하여, 안정적인 막 여과를 실시할 수 없었다. 특히, 최근, 물 회수의 요구가 높고, MBR 의 적용이 진행되고 있는 액정, 반도체 제조 공장의 배수는, 오니 전환율이 낮은 저분자 유기 화합물이 주성분이기 때문에, SRT 를 과도하게 길게 하지 않고, 오니 농도를 높게 유지하여 안정적인 운전을 실시하는 것이 어려웠다.

본 발명은, 반도체 제조 공장 배수와 같이 저분자 유기 화합물을 주성분으로 하는 배수라도, 오니 농도를 높게 유지하여 안정적인 운전을 실시할 수 있는 유기성 배수의 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명 (청구항 1) 의 유기성 배수의 처리 방법은, 유기성 배수가 유입되는 폭기조와, 폭기조의 오니를 순환시키면서 막으로 고액 분리하는 막분리조를 구비한 막분리 활성 오니 장치를 사용하는 유기성 배수의 처리 방법에 있어서, 그 막분리조에 대한 오니의 순환량을 원수의 유기물 부하량에 따라 원수량의 1.5 ∼ 10 배 사이에서 전환하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 2 의 유기성 배수의 처리 방법은, 청구항 1 에 있어서, 상기 막분리조의 오니 농도가 3,000 ∼ 20,000 ㎎/ℓ 가 되도록, 막분리조에 오니를 순환시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3 의 유기성 배수의 처리 방법은, 청구항 1 또는 2 에 있어서, 잉여 오니로서, 1 일당 폭기조 및 막분리조의 전체 보유 오니량의 1/10 ∼ 1/50 을 빼내는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4 의 유기성 배수의 처리 방법은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 유기성 배수가, 액정 내지 반도체 제조 공장으로부터 배출되는 것인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 유기성 배수의 처리 방법에서는, 유기성 배수가 유입되는 폭기조와, 폭기조의 오니를 순환시키면서 막으로 고액 분리하는 막분리조를 구비한 막분리 활성 오니 장치를 사용하는 유기성 배수의 처리 방법에 있어서, 막분리조에 대한 오니의 순환량을 원수의 유기물 부하량에 따라 원수량의 1.5 ∼ 10 배로 전환하고, 바람직하게는 막분리조의 오니 농도가 3000 ∼ 20000 ㎎/ℓ 가 되도록 막분리조에 오니를 순환시킨다.

이로써, 충분량의 종오니가 얻어지지 않는 기동시나 저부하시에 있어서도, SRT 를 과도하게 길게 하지 않고, 적절한 오니 성상, 농도를 유지함으로써, 막에 의한 고액 분리를 안정적으로 실시할 수 있다.

도 1 은, 실시형태에 관련된 유기성 배수의 처리 방법의 플로우도이다.
도 2 는, 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 실험 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 있어서, 처리 대상이 되는 유기성 배수는, 통상 생물 처리되는 유기물 함유 배수이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 전자 산업 배수, 화학 공장 배수, 식품 공장 배수 등을 들 수 있다. 예를 들어, 전자 부품 제조 프로세스에서는, 현상 공정, 박리 공정, 에칭 공정, 세정 공정 등으로부터 각종의 유기성 배수가 다량으로 발생하고, 또한 배수를 회수하여 순수 레벨로 정화하여 재사용하는 것이 요망되고 있기 때문에, 이들 배수는 본 발명의 처리 대상 배수로서 적합하다. 이와 같은 유기성 배수로는 예를 들어, 이소프로필알코올, 에틸알코올 등을 함유하는 유기성 배수, 모노에탄올아민 (MEA), 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 (TMAH) 등의 유기태 질소, 암모니아태 질소를 함유하는 유기성 배수, 디메틸술폭시드 (DMSO) 등의 유기 황 화합물을 함유하는 유기성 배수를 들 수 있다. 유기성 배수의 유기물 농도는 특별히 한정되지 않지만, 본 발명은 특히 BOD 가 300 ∼ 5,000 ㎎/ℓ 인 유기물 함유 배수의 처리에 적합하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의해 설명한다. 도 1 은 침지막을 이용한 활성 오니 처리 장치의 계통도이고, 이 장치는, 폭기조 (1), 산기 장치 (2), 막분리조 (3) 를 구비하고 있다. 막분리조 (3) 에는 침지형 막분리막 (4) 이 조내액에 침지된 상태로 형성되고, 분리막 (4) 을 투과시켜 조내액을 농축하도록 구성되어 있다. 원수를 원수로 (11) 로부터 폭기조 (1) 에 도입하고, 산기 장치 (2) 로부터 공기를 산기하여, 조 내의 활성 오니와 혼합하여 호기적으로 생물 처리한다. 조내액을 계로 (12) 로부터 막분리조 (3) 에 보내, 막분리한다.

막분리조 (3) 에서는 펌프 (P) 를 구동시켜, 조내액을 침지형 막의 분리막 (4) 을 투과시켜, 처리수로서 배출한다. 막분리조 (3) 에서는 조 내를 호기적으로 유지함과 함께 분리막 (4) 표면에 대한 미생물 부착 방지를 위하여 산기 장치 (5) 로부터 공기를 산기한다. 투과액은 처리수로서 처리 수로 (13) 로부터 배출하고, 농축액은 반송(返送) 오니 계로 (14) 로부터 반송 오니로서 폭기조 (1) 에 반송한다. 또한, 이 계로는, 막분리조 (3) 로부터 오버플로우된 오니 (조내액) 를 폭기조 (1) 에 반송하도록 하고 있지만, 조 (3) 의 하부로부터 반송하도록 구성되어도 된다.

본 발명에서는, 계로 (12) 에 의한 폭기조 (1) 로부터 막분리조 (3) 에 대한 오니 (폭기조 (1) 의 조내액) 의 순환량을, 원수 부하에 따라, 원수량의 1.5 ∼ 10 배 사이에서 전환한다. 원수의 BOD 부하가 낮은 (예를 들어, 0.5 ㎏/㎥·d 미만) 경우에는 순환량을 줄여, 막분리조의 오니 농도가 바람직하게는 3,000 ∼ 20,000 ㎎/ℓ (3 ∼ 20 g/ℓ), 특히 바람직하게는 3,000 ∼ 12,000 ㎎/ℓ 가 되도록 한다. 또한, 막분리조의 오니 농도가 바람직하게는 3,000 ∼ 20,000 ㎎/ℓ 의 사이에서 선택된 목표치의 ±20 ％ 이내 특히 ±10 ％ 이내의 오니 농도가 되도록 순환량을 제어하는 것이 바람직하다.

폭기조 (1) 의 BOD 부하는 0.2 ∼ 2 ㎏/㎥·d, 특히 0.5 ∼ 1.2 ㎏/㎥·d 가 바람직하다. 또한, 폭기조 (1) 를 직렬로 복수 설치해도 된다. 폭기조 (1) 의 MLSS 농도는 1,000 ∼ 20,000 ㎎/ℓ, 특히 3,000 ∼ 12,000 ㎎/ℓ 정도인 것이 막 여과성의 면에서 바람직하다.

막분리조 (3) 의 막 (4) 은, MF, UF 가 바람직하고, 평막, 튜뷸러막, 중공사막 중 어느 것이어도 된다. 막면에 공기 등의 가스를 산기하여 세정함으로써 여과성이 향상된다.

잉여 오니로서, 1 일당 폭기조 및 막분리조의 전체 보유 오니량의 1/10 ∼ 1/50 (SRT 10 ∼ 50 일로 한다), 특히 1/20 ∼ 1/30 에 상당하는 양을 빼내도록 하는 것이 바람직하다. 빼내기는 조 (1, 3) 중 어느 것으로부터 실시해도 되고, 계로 (12 또는 14) 로부터 실시해도 된다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다. 이하의 실시예 및 비교예에서 사용한 원수는 하기와 같고, 하기의 폭기조 및 막분리조를 가진 도 1 에 나타내는 장치를 사용하여 처리를 실시하였다.

[원수]

액정 제조 공장의 모의 배수 (최초 30 일에 공급한 원수에서는 MEA 80 ㎎/ℓ, DMSO 40 ㎎/ℓ, 및 영양 무기염을 함유한다. BOD 농도 100 ㎎/ℓ.)

원수 공급량 4 ㎥/d

[폭기조 및 막분리조]

폭기조 2 ㎥. 막분리조에 소정의 유량으로 오니를 공급하고, 막분리조로부터 오버플로우된 오니가 폭기조로 되돌아오도록 구성.

막분리조 0.4 ㎥. 미츠비시 레이온 제조의 MF 막 (막 면적 6 ㎡) 을 침지하고, 7 min 여과/1 min 휴지의 사이클로 막 여과수를 흡인 (실효 플럭스 0.5 m/d). 막간 차압이 30 ㎪ 를 초과한 시점에, 막을 집어올려, NaOH ＋ NaClO 용액 (pH 12, 유효 염소 0.3 ％) 에 하룻밤 침지하고 세정.

[운전 방법]

액정 제조 공장의 배수 처리 시설의 활성 오니를 종오니로 하고, 폭기조 및 막분리조의 오니 농도가 1,500 ㎎/ℓ 가 되는 것과 같은 양을 투입하고, 통수 개시부터 30 일째까지의 제 1 기에는 상기 농도의 모의 배수를 공급하고, 31 ∼ 60 일의 제 2 기에는 제 1 기 (0 ∼ 30 일) 의 2 배 농도의 모의 배수를 공급하고, 61 ∼ 90 일의 제 3 기에는 제 1 기의 3 배 농도의 모의 배수를 공급하였다. BOD 부하로는 다음과 같다.

제 1 기 (0 ∼ 30 일)：0.2 ㎏/㎥·d

제 2 기 (31 ∼ 60 일)：0.4 ㎏/㎥·d

제 3 기 (61 ∼ 90 일)：0.6 ㎏/㎥·d

＜비교예 1＞

폭기조 (1) 로부터 막분리조 (3) 에 대한 순환량을 일정 (20 ㎥/d (원수량의 5 배)) 하게 하고, SRT 20 일에 폭기조 (1) 로부터의 오니의 빼내기를 실시하도록 하여 운전을 실시하였다.

＜비교예 2＞

폭기조 (1) 로부터 막분리조 (3) 에 대한 순환량을 일정 (20 ㎥/d (원수량의 5 배)) 하게 하고, 막분리조의 오니 농도가 3,000 ㎎/ℓ 이상이 되도록, 오니 빼내기량을 조정하여 운전을 실시하였다.

＜실시예＞

SRT 20 일에 폭기조 (1) 로부터의 오니의 빼내기를 실시하고, 막분리조 (3) 의 오니 농도가 3,000 ㎎/ℓ 가 되도록 순환량을 7 ∼ 20 ㎥/d (원수량에 대하여 1.8 ∼ 5 배) 의 사이에서 조정하여 운전을 실시하였다.

[결과]

비교예 1, 2, 실시예 1 모두 전체 기간을 통틀어 처리수의 BOD 농도는 5 ㎎/ℓ 미만이었다.

오니 농도의 추이를 도 2 에, 막간 차압의 추이를 도 3 에 나타낸다. 막의 세정 간격은, 제 3 기 (61 ∼ 90 일) 에 있어서는, 모두 15 일 전후로 차는 보이지 않았지만, 부하, 오니 농도가 낮은 제 1 기 및 제 2 기의 기간은, 비교예 1, 비교예 2 에서는 차압 상승이 격렬하고, 세정 빈도가 현저하게 짧아진 것에 반해, 실시예에서는 20 ∼ 30 일의 세정 간격을 유지할 수 있었다.

막 막힘의 원인이 되는 조 내의 생물 대사 산물 (조 내 TOC) 농도는, 비교예 2 에서, 오니의 빼내기량을 줄인 20 일경까지는 높았지만, 그 이외에는 어느 계에서도 차이는 보이지 않았다. 본 실시예에 있어서의 차압 상승 속도의 저감은, 막분리조의 오니 농도를 높게 유지함으로써, 생물 대사 산물의 막 표면에 대한 흡착이 억제된 것에 의한 것이라고 생각된다.

이상의 실시예 및 비교예로부터도 분명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 충분량의 종오니가 얻어지지 않는 기동시나 저부하시에 있어서도, 막분리조에 있어서 막 여과에 적절한 오니 농도를 유지할 수 있어, 막에 의한 고액 분리를 안정적으로 실시할 수 있다.

1 : 폭기조
3 : 막분리조
4 : 분리막

Claims (4)

1. 유기성 배수를 유입하고, 조 내의 활성 오니와 혼합하여 호기적으로 생물 처리하는 폭기조와, 폭기조의 오니를 순환시키면서 막으로 고액 분리하는 막분리조를 구비한 막분리 활성 오니 장치를 사용하는 유기성 배수의 처리 방법에 있어서,
   상기 유기성 배수는 전자 부품 제조 프로세스 배수이고,
   그 폭기조로부터 막분리조에 대한 오니의 순환량을 원수의 유기물 부하량에 따라 부피 기준 원수량의 1.5 ∼ 10 배 사이에서 전환하고,
   상기 막분리조의 오니 농도가 3,000 ∼ 20,000 ㎎/ℓ 가 되도록, 막분리조에 오니를 순환시키고,
   잉여 오니로서, 1 일당 폭기조 및 막분리조의 전체 보유 오니량의 1/10 ∼ 1/50 을 빼내는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   유기성 배수가, 액정 내지 반도체 제조 공장으로부터 배출되는 것인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.

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