KR19980051076A - 폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일처리조내에서 폐기물인 스폰지를 이용하여 호기성미생물과 혐기성미생물을 배양시켜 유기성 폐수를 산화분해 시키는 방법과 그 장치에 관한 것으로, 유기성 폐수의 생물학적처리방법 및 장치에 있어서, 폐수를 저장하는 원수탱크와 폐수공급 펌프를 갖는 폐수공급장치, 그리고 상기 폐수공급부에서 제공된 유기성 폐수와 미생물의 충분한 접촉을 위한 교반기(agitate)와 교반속도의 조절을 위한 조정기를 갖추며, 처리조 내부에 산소를 공급하는 압축기와 접시형산기석을 갖는 한편, 가로 1.5cm 세로 1.5cm의 정사각형 형태의 폐기물인 스폰지가 2/5정도 투입되고, 바닥 기울기가 20도 경사를 갖는 처리조와 상기 처리조에서 유출된 처리수를 침전시켜서 방류하는 침전조를 포함하는 구성으로 된 것이다.

Description

폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적처리방법 및 장치

본 발명은 단일처리조내에서 폐기물인 스폰지를 이용하여 호기성미생물과 혐기성미생물을 배양시켜 유기성 폐수를 산화분해 시키는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

종래의 유기성 폐수처리 방법은 생물학적처리방법인 표준활성오니법이 널리 사용되고 있다.

이 방법은 호기성미생물에 의한 호기성처리방법과 혐기성미생물에 의한 혐기성처리방법으로 크게 나누어진다.

따라서 유기성 폐수의 처리시 각각의 처리방법이 별도로 관리 운영되거나 2개의 방법이 하나의 조가 되어 처리되어져 왔다.

그러므로 처리효율이 낮을 뿐만 아니라 고농도 폐수의 유입시 충격부하에 약하고, 독성물질 유입에 따른 미생물 사멸시 회복속도 지연으로 많은 시간이 소요되고, 슬러지 퇴적으로 인한 악취의 유발과 사상성균류의 과다번식으로 벌킹현상이 발생되어 슬러지의 침강성이 나빠지는 문제점이 내포되어 있으며, 특히 이러한 방법들은 많은 부지를 필요로 함으로 경제적인 어려움을 더욱 가중시키고 있다.

따라서, 점점 폐수의 고농도화, 성분의 복잡화로 인하여 가능한한 소규모화와 처리의 고효율화가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 폐기물인 스폰지를 이용하여 단일처리조내에서 호기성미생물과 혐기성미생물을 배양시켜 고농도의 미생물유지와 활성의 강화로 처리조의 소규모화를 만들어 유기성 폐수의 고효율처리가 가능하게 하는 방법과 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 유기성 폐수의 생물학적처리방법 및 장치에 있어서, 폐수를 저장하는 원수탱크와 폐수공급 팸프를 갖는 폐수공급장치, 그리고 상기 폐수공급부에서 제공된 유기성 폐수와 미생물의 충분한 접촉을 위한 교반기(agitate)와 교반속도의 조절을 위한 조정기를 갖추며, 처리조 내부에 산소를 공급하는 압축기와 접시형산기석을 갖는한편, 가로 1.5cm, 세로 1.5cm의 정사각형 형태의 폐기물인 스폰지가 2/5정도투입되고, 바닥 기울기가 20도 경사를 갖는 처리조와 상기 처리조에서 유출된 처리수를 침전시켜 방류하는 침전조를 포함하는 구성으로 됨에 의한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 유기성 폐수처리장치의 구성도

도 2는 본 발명의 산기석 발췌 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 원수탱크 11 : 폐수공급펌프

12 : 폐수공급장치 13 : 교반기

14 : 조정기 15 :압축기

16 : 접시형산기석 17 : 폐기물

l8 : 처리조 19 : 침전조

본 발명은 폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적처리 장치를 형성함에 있어서, 폐수를 저장하는 원수탱크(10)와, 폐수공급펌프(11)를 갖는 폐수공급장치(12), 상기 폐수공급장치(12)에서 공급된 유기성 폐수와 미생물의 충분한 접촉을 위한 교반기(agitate)(13)와 교반속도 조절을 위한 조정기(14)를 갖추며 처리조 내부에 산소를 공급하는 압축기(15)와 접시형산기석(l6)을 갖고, 가로 1.5cm, 세로 1.5cm의 정사각형 형태의 폐기물(스폰지)(17)이 2/5 정도 투입되고 바닥에 퇴적슬러지를 중앙으로 모으기 위한 바닥 기울기가 20도 경사를 갖는 처리조(18)와, 상기 처리조(18)에서 유출된 처리수를 침전시켜 방류하는 침전조(19)로 구성되어서 된 것이다.

또한, 상기 폐기물(스폰지)(17)은 가로 1.5cm, 세로 1.5cm의 직사각형으로 구성되며, 처리조(l8)에서 내용적의 2/5 정도 투입되어 정반대의 개념으로 표면에는 호기성미생물, 중앙에는 혐기성미생물이 이동하는 폐기물내에서 성장하도록 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 도 1에서 보는 바와 같이 처리조(18)내에 2/5 정도 투입된 폐기물(17)은 처음에는 물위에 떠오르지만 일정시간이 지나면 폐수를 흡수하여 부착성이 강한 호기성미생물에 의하여 폐기물(17) 표면에 미생물막을 형성하기 시작하고 표면에 형성된 미생물막은 처리조(18)내의 폐수속에 부유하기에 적당한 비중을 갖고 처리조(18)내를 교반기(13)에 의하여 자유롭게 이동하기 시작한다.

한편, 미생물막이 표면 전체에 부착되면 폐기물(17) 안쪽은 산소의 전달이 차단되면서 중앙으로부터 혐기성미생물 성장이 이루어지기 시작하여 결국 폐기물 표면에는 호기성미생물, 폐기물 중앙부분에는 혐기성미생물이 성장함으로써, 미생물의 농도를 높게 유지할 수 있어 상대적으로 유기물과 미생물의 비(F/M)가 낮아져 처리효율이 상승한다.

이 때문에 처리조(18)의 규모도 1/2 정도로 축소할 수 있으며, 슬러지반송설비도 생략할 수 있고, 유기성 폐수의 고농도 유입에 의한 충격부하에도 강하고, 단일처리조내에서 2종류의 미생물이 이동하는 폐기물(17)에 성장하므로써 벌킹현상이 사라져 슬러지의 침강성이 크게 향상되었다.

또한, 처리조(l8) 바닥 중앙에 접시형 산기석(16)을 설치하여 유입원수와 용존산소의 균일한 혼합작용을 통하여 미생물의 활성을 촉진시키고, 처리조 바닥의 중앙인 접시형 산기석(16)을 기준으로 처리조 바닥의 기울기를 20도 경사지게 설치하므로써 바닥에 퇴적된 슬러지가 접시형 산기석(16) 쪽으로 운반되며, 폐기물(17)의 자유로운 이동은 그 운반을 도와주게 된다.

이때 접시형 산기석(16) 쪽으로 운반된 슬러지는 접시형 산기석(16)에서 분출되는 공기에 의하여 처리조(18)내로 분산되어 바닥의 슬러지 퇴적 현상이 없어져 슬러지 부패로 인한 악취의 발생도 억제할 수 있고, 조정기(14)에 의하여 교반기(13)의 속도 조절이 자유로워 폐기물(17)에 부착된 미생물막의 조절이 가능하게 되었다.

이와 같이 본 발명은 폐기물(17)인 스폰지의 특성을 이용하여 단일처리 조내에 2/5 정도의 폐기물(17)을 투입하여 정반대의 호기성미생물과 혐기성미생물 2종류를 배양시켜 서로의 상호작용을 통하여 유기성 폐수의 고효율처리가 가능하게 함으로써 처리조(18)의 규모를 1/2이상 축소할 수 있게 되었다.

상기와 같이 본 발명의 각 조건들을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

a). 침전조의 바닥기울기가 20°를 유지해야 하는 이유

20도 이상시는 처리조 바닥에 퇴적된 슬러지가 접시형 산기석(16)쪽으로 이동하는 양이 많아져 접시형 산기석(16)의 면적을 감소시켜 산소의 공급량을 억제하는 원인을 제공하며, 또한 접시형 산기석(16) 전면적에서 균일하게 분출되는 산소의 분출속도를 슬러지가 방해하므로써 처리조(18)내의 미생물을 부착하고 있는 폐기물(17)의 유동성을 감소 시킴으로써 폐수와 미생물간의 접촉기회를 줄여 처리효율을 저감시키는 문제를 야기하고, 20도 이하인 경우는 바닥의 기울기가 너무 적어 슬러지가 자연유하식으로 접시형 산기석(16)쪽으로 이동되는 양이 적어지고 바닥에 퇴적가능성이 높아 슬러지는 부패되고, 부패시 슬러지는 산소의 소모를 높여 처리조(18)내의 호기성미생물 성장 둔화는 물론 심할 경우 미생물 사멸의 위험성이 내포되어 있다.

b). 침전조 내에 폐기물을 2/5 정도 투입해야하는 이유

폐기물(17)을 처리조(18)내에 2/5이상 과다 투입될 경우는 처리조(18)내에서 폐기물(17)이 처리조(18)를 차지하는 비율이 높아 폐기물(17)의 적정한유동성 확보가 어려워 유기물과 미생물의 접촉이 적어져 미생물에 의한 유기물의 처리효과가 감소하고, 폐기물(17)에 부착된 미생물막은 유동에 의한 폐기물(17)과 폐기물(17)의 충돌을 갖고, 이때의 충돌현상으로 폐기물(17)의 미생물막은 적정한 두께를 유지함으로써 미생물의 활성을 갖는데, 폐기물(17)의 과다 투입은 적정한 유동성의 유지가 어려워 폐기물(17)에 부착된 활성이 강한 미생물막의 형성이 곤란하다.

폐기물(l7)의 투입량이 2/5 이하일 경우는 처리조(18)내의 미생물이 부착할 수 있는 폐기물(17)양이 너무 적어 상대적으로 폐수를 처리할 수 있는 미생물이 줄어들고, 유기물과 미생물의 비(F/M)가 높아져 충격부하에 약해지고, 처리시간이 많이 소요되어 폐수의 처리효율이 떨어지며, 폐기물(17)의 투입량 부족으로 유동성이 증가해 미생물막의 탈리현상이 발생되는 문제점이 있다.

c). 호기성미생물과 혐기성미생물배양조건

호기성미생물은 산소를 좋아하는 미생물로써 산소(DO)가 최소 1mg/L 이상이어야 하고, 통상적으로 2-4mg/L 정도가 필요하며, 혐기성미생물은 산소를 싫어하는 미생물로 산소(DO)가 최대 1mg/L 이하의 상태에서만 성장할 수 있다.

온도에 따라서 미생물은 친냉성, 친온성, 친열성 미생물로 분류되며 일반적으로 폐수처리에서 이용하는 미생물은 친온성미생물로 온도의 범위는 15-35℃이다.

또한 pH 범위에 있어서는 거의 모든 미생물이 pH5-8 범위에서 성장조건을 충족하고 있다.

본 처리조의 미생물 역시 상기의 조건을 필요조건으로 먼저 폐기물(17)의 표면에 호기성 미생물을 부착 성장시켜 미생물막을 형성시킨다.

그러면 폐기물(17) 내부는 미생물막으로 표면이 차단되어 있으므로 산소농도가 1mg/L 이하가 되어 혐기성 미생물의 배양이 이루어지게 된다.

d). 접시형 산기석

접시형 산기석(16)은 많은 다공성을 갖고 있어 산소의 전달을 균일하게 해주는 역할을 한다.

본 장치에 사용된 산기석은 접시형으로서 처리조(18) 바닥의 기울기와 일치시켜 처리조(18)의 중앙에 위치해 본래 목적인 산소의 전달은 물론 바닥의 경사면을 타고 이동하는 슬러지를 산소가 분출되는 압으로 처리조(18)내로 계속해서 분사시켜 줌으로써 슬러지의 퇴적현상과 부패를 방지해주는 작용도 함께 하고 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

실시예

본 실험에 사용된 폐수는 유기물질이 함유된 공장폐수로써 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 다음과 같이 실시 하였다.

실험폐수의 성상은 하기 표 1과 같이 생물화학적산소요구량(BOD) 283mg/L, 화학적산소요구량(COD) 338mg/L, 부유물질(SS) l98mg/L, 질소화합물27mg/L이 다.

표 1. 실험원수와 본 발명과 종래방식에 따른 처리수의 평균농도

처리수에 유기성 폐수와 미생물을 넣고 5일간 적용시킨 다음 폐기물(17)을 가로 l.5cm, 세로1.5cm 크기의 정사각형으로 절단하여 처리조(18) 용적의 2/5 정도 투입한후 4일간 다시 순응시킨 후 폐기물(17)에 미생물막을 확인한 다음 처리시간은 8hr(BOD 용적부하 0.2-0.4 BOD. kg/m³)되도록 정량펌프로 실험원수를 공급시켰다.

처리조(18)내에서 충분히 처리된 후 유출될 수 있도록 유출구는 처리조(18) 바닥을 통하여 처리조(18)의 수면 높이에서 침전조(18)로 이동하도록 설치하였다. 침전조(18)로 이동된 폐수는 고액분리 된 후 최종방류 시켰다.

최종처리수의 분석결과는 상기 표 1과 같다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이 생물화학적산소요구량(BOD) 16.5mg/L, 화학적산소요구량(COD) 67mg/L, 부유물질(SS) 8.4mg/L, 질소화합물 16.8mg/L으로 나타났다.

특히, 질소화합물의 경우는 96년 1월 1일 방류수 규제항목으로 채택된 상태로 처리방법의 개발이 시급한 상황이다. 상기 표 1의 종래방법에서 질소화합물이 증가현상을 보이는데 이것을 처리조 바닥의 슬러지 퇴적현상이 원인이라고 생각할 수 있다.

이 실험결과로 보아 유기성 폐수처리에 본 발명의 방법이 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

이상과 같은 본 발명은 단일처리조내에 폐기물의 스폰지(가로 1.5cm, 세로1.5cm)를 처리조 용량의 2/5정도, 투입하여 정반대의 호기성미생물과 혐기성미생물을 배양시켜 고농도 폐수유입에 따른 충격부하에 강하게 적응시켰고, 미생물 회복속도를 빠르게 하였으며, 벌킹 현상 방지로 슬러지의 침강성을 향상 시켰으며, 처리조 바닥에 기울기 20도의 경사를 줌으로써 슬러지 퇴적으로 인한 악취의 발생도 억제 하였다. 처리조내의 고농도 미생물유지로 유기물과 미생물비(F/M)을 낮추어 처리효율의 향상을 가져와 처리조의 규모를 1/2이상 축소할 수 있다.

생물화학적산소요구량(BOD) 94%, 화학적산소요구량(COD) 80%, 부유물질(SS) 96%, 질소화합물은 38%의 제거효과가 나타났다.

Claims (3)

1. 원수탱크에 폐수공급장치를 이용하여 폐수를 충입하고 이에 폐기물을 2/5 투입하는 공정과, 상기 원수탱크에 폐수와 폐기물을 투입한 후 산소를 공급하는 압축기로 부터 접시형 산기석을 통하여 산소를 처리조 내로 골고루 공급하는 공정과, 상기 처리조에 산소를 공급함과 아울러 교반기로 폐수 및 폐기물을 교반시키는 공정과, 상기 처리조에서 유출된 처리수를 침전조로 이송한 후 이 침전조에서 처리수를 침전시켜 방류하는 공정으로 이루어진 구성을 포함함을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 폐기물의 재질은 물이 잘 스며들으며, 물을 수용한 후 침강하지 않고 모양은 외부면적이 최대가 되도록 사각이나 원형 및 다각형으로된 스폰지 등을 사용하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적 처리방법.
3. 폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적처리 장치를 형성함에 있어서, 폐수를 저장하는 원수탱크(10)와 폐수공급펌프(11)를 갖는 폐수공급장치(12), 그리고, 상기 폐수공급장치(12)에서 공급된 유기성 폐수와 미생물의 충분한 접촉을 위한 교반기(agitate)(13)와 교반속도 조절을 위한 조정기(14)를 갖추며 처리조 내부에 산소를 공급하는 압축기(15)와 접시형산기석(16)이 설치되어 있고 내부에는 가로 1.5cm, 세로 1.5cm의 정사각형 형태의 폐기물(17)이 2/5 정도 투입되고, 바닥에 퇴적슬러지를 중앙으로 모으기 위한바닥 기울기가 20도 경사를 갖는 처리조(18)와, 상기 처리조(18)에서 유출된 처리수를 침전시켜서 방류하는 침전조(19)를 포함함을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 유기성 폐수의 생물학적 처리장치.