KR19990068819A

KR19990068819A - 토양미생물을이용한하폐수의무취고도처리방법

Info

Publication number: KR19990068819A
Application number: KR1019990024285A
Authority: KR
Inventors: 신응배; 이영대; 임성기; 임동혁; 주현종; 이상섭; 주봉현; 윤현식
Original assignee: 임동혁; 임성기; 주식회사 한미; 신응배; 이영대
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 1999-09-06
Also published as: CN1290663A; CN1188357C; KR100277597B1

Abstract

하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해 부정형의 괴상, 원통형, 구형 등으로 압축된 토양 또는 부식토 또는 토양성 미생물들의 작용에 의해 정화처리된 과정에서 생성된 슬러지 결정체와 규산질이 함유된 경석, 제오라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석으로 충진된 활성제를 충진하여 토양미생물을 배양하는 배양조, 악취를 하폐수 유입지점부터 제거하기 위한 배양슬러지 반송라인, 혐기성 상태에서 인을 방출하기 위한 혐기성조, 호기성 및 무산소 상태에서 질산화, 탈질소화, 인의 과잉섭취의 유도하기 위한 간헐폭기조, 탈질효율을 증진시키기 위해 간헐폭기조 후단에서 전단으로 반송하는 간헐내부반송라인, 처리한 액을 고액분리하여 슬러지의 일부 또는 전부를 상기 배양조와 혐기조로 순환시키기 위한 최종침전조를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 이용하여 하폐수를 처리할 경우 안정적인 악취 및 영양염류 제거 효율을 얻을 수 있다.

또한, 상기한 방법을 통해 배출된 잉여슬러지는 부식화가 진행된 슬러지로 악취를 발생하지 않으며, 배양조에서 악취 및 질소와 인을 제거하기 위한 토양성 미생물을 배양시켜 사용할 수 있기 때문에 처리공정 내에 허용농도 이상의 유해물질 유입 또는 충격부하시 이에 대한 상황대처가 용이하고 시스템의 안정화를 단시간내에 정상운영 할 수 있고,

더욱이 본 발명을 하폐수 처리장의 탈취 및 질소·인 제거에 적용할 경우, 고도처리공정과 탈취설비를 개별적으로 시공할 필요가 없어 설치부지, 시공비 및 유지관리비를 절약할 수 있는 경제적인 처리방법을 제공하는것에 그 특징이 있다.

Description

토양미생물을 이용한 하폐수의 무취 고도처리 방법 {DEODORIZE AND NUTRIENTS REMOVAL FROM WASTEWATER BY SOIL MICROORGANISMS}

본 발명은 토양성 미생물을 이용한 탈취 및 질소·인 제거 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생활하수 및 각종 유기성 하폐수내에 함유되어 있는 악취 및 유기성 오염물질은 물론 하천과 호소수의 부영양화 원인물질인 질소와 인 등의 영양염류를 토양미생물에 의해 생물학적으로 제거하는 새로운 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해서 지금까지 사용된 방법은 기존에 개발된 탈취 제거기술과 질소·인 제거기술을 조합하여 현장에 사용하고 있는 실정이다.

즉, 하폐수 자체나 이를 처리하는 과정에서 발생되는 악취는 물리적 처리 방법(수세법, 활성탄 흡착법, 공기희석법), 화학적 처리 방법(산화법, 약액세정법, 중화법, 연소법, 이온수지 교환법)과 생물학적 처리방법(스크라바탈취, 폭기조 탈취, 토양 탈취, 콤포스트 탈취, 피트 탈취, 충전탑식 탈취)중 선택하여 적용하고 있으며, 질소와 인을 제거하기 위해서는 혐기 - 무산소 - 호기공정이 조합된 에이투오(A²/O)공법, 유씨티(UCT)공법, 브이아이피(VIP)공법, 에스비알(SBR)공법들 중에서 지역적 여건 및 경제성 등을 고려하여 공법을 선정하여 적용하고 있다.

일반적으로 하폐수 처리장에서 발생되는 악취의 주성분은 암모니아, 메칠메르캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸 등으로 이들을 제거하기 위해 국내 하폐수 처리장에서 가장 많이 적용되고 있는 방법은 토양 탈취법과 흡착법 이며, 이외에도 폭기조 탈취방법 등이 설계에 반영되고 있다.

토양탈취법은 악취물질을 토양층에 통과시켜서 간극수의 흡수, 토양입자의 흡착, 토양미생물에 의한 생물화학적인 분해 및 토양성분과의 화학반응에 의한 중화 등의 복합적인 작용에 의해 악취를 경감시켜 제거하는 방법이다.

한편, 토양탈취법은 운전비가 낮고 유지관리가 용이할 뿐만 아니라 모든 악취에 대해 고농도의 취기까지 처리 가능하다는 장점이 있으나 높은 통기저항으로 인한 압력손실의 감소를 위해 넓은 토지면적을 필요로 하기 때문에 도시지역과 같이 부지확보가 어려운 곳에서는 설치에 제한을 받을 뿐만 아니라, 토양공극의 폐쇄 가능성 및 강우시 단락류가 발생될 가능성이 높고, 특히 한냉지에서는 동결방지에 대한 대책이 필요하다는 단점이 있다.

흡착법은 악취물질을 활성탄, 이온교환수지 등에 흡착시켜 제거하는 방법으로 흡착제는 종류에 따라 산성계, 염기성계, 중성계로 구분되며, 흡착제의 조합에 의해 다양한 악취가스에 적용이 가능하므로 탈취대상의 범위가 넓다.

또한, 탈취효과가 아주 높기 때문에 타방식과 조합처리시 1차 처리된 잔존취기의 제거방법으로서도 많이 적용되고 있다.

그러나 고농도의 취기에 대하여는 흡착능의 한계로 인해 흡착제의 사용기간이 단축되는 문제점, 처리후 2차 오염물질이 발생되는 문제점, 시설비 및 유지관리비가 비싸다는 단점이 있다.

폭기조 탈취방법은 기존의 하폐수 처리장에서 운전중인 폭기조를 이용하기 때문에 설치비를 최소화 할 수 있고 악취물질의 범위가 넓다는 장점이 있으나, 활성슬러지 취기가 잔존하기 때문에 단독으로는 사용될 수 없고 활성탄 등 후속 처리가 필요하며, 압력손실이 크기 때문에 처리풍량의 제약을 받는다는 단점도 있다.

또한, 상기한 방법은 기액접촉시간이 짧기 때문에 난용성 악취물질의 제거율이 낮으며, 악취성분의 변동에 대한 대응력이 늦다는 단점이 있다.

한편, 폭기조의 활성슬러지에 악취물질을 주입할 경우 처리수, 활성슬러지의 기질 및 생물상에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 수처리에 영향을 미치지 않는 한계 주입농도가 결정되어야 하는데 현재까지 이에 대한 검토사례는 많지 않다.

다만 고농도의 취기로 직접 주입하는 경우 사상성 미생물 등의 성장으로 인하여 슬러지의 침강성에 영향을 주는 것으로 알려져 있다.

일반적으로 하폐수내의 질소와 인을 생물학적으로 제거하기 위한 공법들은 상기한 에이투오(A²/O)공법, 유씨티(UCT)공법, 브이아이피(VIP)공법, 에스비알(SBR)등이 있다. 이들 공법을 이용해 하폐수내의 질소와 인을 제거하는 원리는 다음과 같다.

즉, 공정내 유입된 암모니아성 질소를 호기성 조건하에서 나이트로조모나스 (Nitrosomonas)와 나이트로박터(Nitorbacter)와 같은 질산화균들에 의해서 질산성 질소로 산화시켜야 하며, 산화된 질산성 질소는 혐기 혹은 무산소 조건하에서 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus), 바실러스(Bacillus) 등의 탈질소화균의 작용에 의해 질소나 아질산화 가스로 환원되어 대기중으로 방출되면서 제거된다.

인의 경우 그 제거기전은 아직 명확하게 밝혀지지 않았으나 생물학적 처리에 의한 하폐수중 인의 제거는 혐기성 조건에서 균체중의 유기물 저장과 동시에 인의 방출이 시작되고 호기성 조건에서 균체증식과 폴리인산을 축적하면서 제거된다.

인의 제거에 관련된 미생물은 아시네토박터(Acinetobacter), 에어로모나스 (Aeromonas), 슈도모나스(Pseudomonas) 등으로 알려져 있다.

상기한 에이투오(A²/O)공법, 유씨티(UCT)공법, 브이아이피(VIP)공법들은 혐기-무산소-호기조를 조합하여 질소의 제거는 공정 후단부의 호기성조에서 미생물에 의해 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시킨 후, 내부반송 펌프를 이용해 무산소조로 보내어 질산성 질소를 환원시키면서 제거하고, 인은 공정의 호기성조에서 인을 과잉섭취한 미생물을 폐기 시킴으로써 제거한다.

특히, 유씨티(UCT)공법과 브이아이피(VIP)공법의 경우 공정전단부의 혐기성조에서 인 방출시 질산성질소의 영향을 최소화하기 위해 무산소조에서 혐기성조로 내부 반송하여 운전하고 있다.

그러나, 이와같은 공정의 운영을 선택할 경우 혐기조에서 인을 방출한 미생물들이 호기조에서 세포의 증식과 인을 과잉섭취하지 못한 상태에서 무산소조로 반송되기 때문에 인의 방출 및 섭취능력이 저하되어 인의 제거효율이 떨어지게 되고 내부반송이 많아 이를 설비하기 위한 공사비용이 증가하고 시설유지관리비가 상승하게 되는 단점이 있다.

이외에도 내부반송을 없애고 단일반응조에서 혐기-무산소-호기의 조건이 공간적 이동이 아닌 시간적 변화에 따라 구분되어 질소와 인을 제거하는 에스비알(SBR) 공정이 있다.

이 공정은 한 반응조에서 반응 및 침전이 동시에 일어나므로 초기투자비가 저렴한 장점이 있는 반면, 반응조내 미생물의 침전 상태가 양호하지 못한 경우 유출수질이 악화될 가능성이 높다.

이와 같은 상기한 방법들을 하폐수 처리장의 탈취 및 질소·인 제거에 적용할 경우, 고도처리공정과 탈취설비를 개별적으로 시공한 후 연계하여 운영하게 되므로 설치부지, 시공비 및 유지관리비가 과다하게 소요됨은 물론 두 개의 개별공정을 안정적으로 운전하기 위한 고도의 전문 지식이 요망된다.

또한 생물학적 탈취설비나 고도처리공정 내에 허용농도 이상의 유해물질 유입 또는 충격부하시 이에 대한 상황대처가 어렵고, 시스템의 안정화에 상당한 시일이 소요되는 등의 문제점들을 내포하고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 기술상의 문제점들을 보완·개선하고자 연구 창출한 것으로써, 탈취설비 등 부대장치의 추가설치 없이 하폐수처리장을 간단한 공정상의 변화를 통해 하/폐수의 악취 제거 및 질소·인의 처리 효율을 높일 수 있는 새로운 생물학적 처리공정을 제공하려는 목적을 갖는다.

도 1 은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 토양미생물을 이용한

하폐수의 무취 고도처리 방법을 개략적으로 도시한 구성도,

도 2 는 도 1 의 평면 배치구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유입수 2 : 전처리 장치(유량조정조)

3 : 최초침전조 또는 드럼스크린 4 : 배양조(Bio-Reactor)

5 : 혐기조 6 : 간헐폭기조

7 : 최종침전조

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유입된 하폐수의 부유물의 제거 및 유입 하폐수의 유량과 수질 변동을 균등화하기 위한 유량조정조가 포함된 전처리장치(2), 유입하폐수의 고형물 입자를 침전제거 하기 위한 최초침전조 또는 드럼스크린(3), 하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해 토양미생물을 배양하는 배양조(4), 혐기성 상태에서 인을 방출하기 위한 혐기성조(5), 호기성 및 무산소 상태에서 질산화, 탈질소화, 인의 과잉섭취를 유도하기 위한 간헐폭기조(6)와 처리한 액을 고액분리하여 슬러지의 일부 또는 전부를 상기 배양조(4)와 혐기조로(5)로 순환시키기 위한 최종침전조(7)를 포함하는 하폐수의 생물학적 악취 및 질소·인 제거 방법을 제공한다.

미설명 부호로서, 8 은 교반기, 9 는 산소공급장치, 10 은 간헐내부반송라인 11 은 반송슬러지 라인, 12는 반송슬러지 배양조 유입라인, 13은 반송슬러지 혐기조 유입라인, 14는 배양슬러지 반송라인, 15는 폐슬러지 라인, 16은 유출수를 각각 나타낸다.

본 발명의 악취 및 영양염류 제거 작용에 관하여 설명한다. 상기한 방법에 접종되는 미생물은 일반 활성슬러지로 일정기간 본 발명의 방법에 의해 순응시키면 호기성, 혐기성 미생물들이 혼합된 통성의 토양미생물로 안정화되면서 정상적으로 신진대사 활동이 시작되고 이후 활발한 악취 및 영양염류 제거 작용이 일어난다.

이를 더 상세하게 설명하면, 배양조(4)는 토양성 미생물들이 가장 양호하게 배양 번식할 수 있는 토양속의 자연환경조건과 유사한 환경을 조성시키는 장치로서 배양조내에 부정형의 괴상, 원통형, 구형 등으로 압축된 토양 또는 부식토 또는 토양성 미생물들의 작용에 의해 정화처리된 과정에서 생성된 슬러지 결정체와 규산질이 함유된 경석, 제오라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석으로 충진된 활성제를 배양조(4)에 충진시키고 최종침전조에서 반송되는 슬러지의 일부를 일정시간 통성상태로 유지하면서 접촉반응을 시키면

일반 토양성 미생물과 더불어 바실러스, 티오바실러스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스, 아시네토박터, 에어로모나스 등이 우점화되어 배양 증식된다. 상기한 배양조(4)의 작용 및 원리에 대하여 설명한다.

토양의 표면에 분포되어 있는 부식토는 스스로가 유기질 등의 오염물질을 부식화하는 기능이 있다.

즉, 부식토내에 함유되어 있는 토양성 미생물들에 의해 이와같은 작용이 일어나게 된다.

이 원리에 의해서 오염물질들이 반복적으로 발생되면 지표면에서는 계속적으로 반복해서 토양성 미생물의 작용에 의해 부식토가 형성된다.

부식토와 토탄은 지구상의 토양을 구성하는 주요성분인 규소와는 불가결의 상관관계가 있다.

부식토와 토탄에는 토양성 미생물이 서식하며 이는 통기성 또는 통성혐기성에 가까운 미생물들로 그 기능을 토양이 아닌 수액상태의 유기질 등의 오염물질을 부식화 시키는 자연원리를 응용해 하폐수의 정화처리에 적용시킨 것이다.

다시 말해서 토양환경에 가까운 조건을 부여하면 토양성 미생물은 배양번식될 것이고 토양성 미생물이 배양되면 대사산물은 자연적으로 배출되기 때문에 토양성 미생물의 가장 편리한 배양증식방법으로서 적용되는 것이 자연계에 존재하는 부식토 또는 토탄과 규소성분이 함유된 경석 또는 맥반석 제오라이트를 혼합시킨 환경에서 통성상태를 유지해 주면 가장 활발한 토양성 미생물이 배양증식 된다.

이를 실용화하기 위해 토탄이나 부식토를 난용으로 압축한 무정형의 괴상, 원통형, 구형 등의 입상으로 형성시키고 유기성 슬러지와 접촉시키면서 간헐적으로 폭기를 계속하면 토양성 미생물들이 배양 번식된다.

이때 배양번식의 확인방법으로 배양번식된 슬러지에는 흙냄새가 나며 이를 혐기-무산소-호기상태의 조건에서 유기성 하폐수와 혼합 접촉시키면 응집, 결합, 중축합, 산화, 환원 반응에 의해 악취와 질소·인이 제거되고 슬러지 또한 부식화 상태로 안정화되어 있어 악취가 발생되지 않는다.

한편, 상기한 배양조(4)의 용존산소농도는 0.1 내지 0.5 mg/L의 통성상태로 유지하고 미생물농도(MLSS)는 5,000 내지 10,000 mg/L, 최종침전조(7)에서 배양조(4)로 유입되는 슬러지양은 반송슬러지양의 5 내지 20%, 체류시간은 12 내지 48시간정도로 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 배양조(4)에서 증식배양된 토양성 미생물들은 발생된 하폐수와 유입구부터 혼합접촉하기 시작하여 전처리장치(2)와 최초침전조 또는 드럼스크린(3)을 거쳐 혐기조(5)에 유입하게 된다. 혐기조(5)에서는 상기한 아시네토박터, 에어로모나스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스 등의 인 제거에 관련된 토양 미생물들에 의해 하폐수내의 섭취 가능한 유기물을 균체내에 축적함과 동시에 체내의 인을 방출하는 작용이 일어난다.

이때, 방출되는 혐기조(5) 후단의 인 농도는 유입수 인의 농도보다 3∼4배 정도 높게 나타난다.

상기에서의 혐기조(5)는 교반만으로 용존산소 농도(DO)를 조절하여 통성혐기 상태를 유지하여 주는 것으로서 용존산소농도는 0.1 내지 0.5 mg/L의 통성상태로 유지하고 미생물농도(MLSS)는 2,000 내지 5,000 mg/L, 체류시간은 1 내지 2시간정도로 유지하는 것이 바람직하다.

상기 간헐폭기조(6)는 폭기와 교반이 반복되는 반응조로 호기-무산소 상태가 유지되면서 인과 질소 제거에 관련된 아시네토박터, 에어로모나스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스, 바실러스, 티오바실러스, 에어로모나스, 나이트로조모나스, 나이트로박터 등의 토양성 미생물들에 의해 폭기시에는 인의 과잉섭취와 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환되는 산화가 일어나며, 무산소 상태에서는 토양성 미생물중 탈질소화에 관련된 미생물에 의해 질산성 질소를 질소가스로 환원하면서 질소를 제거하는 작용이 일어나며, 미처리된 질산성질소는 간헐내부반송라인(10)을 이용해 간헐폭기조 후단에서 전단으로 20 내지 100%의 반송을 해주므로써 제거한다.

이후 생물학적 반응이 완료된 처리수는 최종침전조로 유입되어 고액분리된후 최종처리수는 방류되고 농축된 슬러지는 반송라인을 거쳐 배양조(4)와 혐기조(5)로 반송된다.

간헐폭기조(6)는 용존산소 농도(DO)를 조절하여 무산소와 호기상태를 유지하여 주는것으로 폭기시에는 2.0 mg/L 이상, 그리고 폭기를 중단한 경우에는 0.5 mg/L 이하, 간헐폭기 간격은 15 내지 60분, 미생물농도(MLSS)는 2,000 내지 5,000 mg/L, 체류시간은 4 내지 6시간 정도로 유지하는 것이 바람직하다.

이외에도 최종침전조의 체류시간과 슬러지 반송량은 각각 2 내지 5시간과 50 내지 100% 범위로 유지하는 것이 좋다.

상기한 방법에 의해 악취 및 질소·인이 제거되는 원리를 구체적으로 설명한다. 배양조(4)에서 배양된 바실러스, 티오바실러스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스, 아시네토박터, 에어로모나스 등의 토양성 미생물들은 배양슬러지 반송라인(14)을 통해 하폐수가 유입되는 지점으로 반송되어 하폐수가 유입되는 지점부터 암모니아, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 메칠메르캅탄 등의 악취발산 물질과 하폐수내의 유기물, 질소, 인의 유기성 영양물질들이 토양 미생물들에 흡착, 응집, 결합되어 전처리 장치(2), 최초침전조 또는 드럼스크린(3), 혐기조(5), 간헐폭기조(6), 최종침전조(7)를 거치면서 토양 미생물들에 의한 중축합, 산화, 환원과 같은 생물반응 과정을 통해 제거된다.

즉, 질소계통의 암모니아성 질소의 악취는 하폐수 유입구부터 상기한 토양성 미생물에 생물흡착, 수중용해에 의해 물리적 흡착에 의해 전처리 장치(2), 최초침전조 또는 드럼스크린(3), 혐기조(5)를 거치면서 토양성 미생물 생체조성의 단백질로 이용되고 간헐폭기조(6)를 거치면서 하폐수내 함께 유입된 암모니아성 질소성분들이 호기성 상태에서 나이트로조모나스와 나이트로박터와 같은 질산화 토양 미생물의 산화작용으로 질산성질소로 전환됨과 동시에 무산소상태에서 바실러스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스 등의 탈질 미생물들에 의해 하폐수내의 유기물을 이용하면서 질소가스로 환원되어 대기중으로 방출되어 제거된다.

또한, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 메칠메르캅탄 등의 황화합물 계통의 악취는 배양조(4)에서 증식된 바실러스, 티오바실러스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스, 아시네토박터, 에어로모나스 등에 의해 하폐수 유입구부터 상기한 토양성 미생물에 생물흡착, 수중용해에 의해 물리적 흡착에 의해 전처리 장치(2), 최초침전조 또는 드럼스크린(3), 혐기조(5)를 거치면서 토양성 미생물 에너지 공급원으로 이용되면서 제거되고 일부는 간헐폭기조(6)에서 질산화된 질산성질소의 전자공여체로 사용되면서 이 또한 토양성 미생물의 동화작용에 사용되어 제거된다.

하폐수중의 인은 혐기조(5)에서 상기한 아시네토박터, 에어로모나스, 슈도모나스, 마이크로코쿠스 등의 인 제거에 관련된 미생물들에 의해 하폐수내의 섭취 가능한 유기물을 균체내에 축적함과 동시에 체내의 인을 방출하고 간헐폭기조(6)의 호기상태에서 인을 과잉섭취 함과 동시에 토양성 미생물의 증식에 필요한 에너지원으로 사용하면서 제거되고 최종적으로 잉여슬러지를 배출시키므로써 인의 제거과정이 완료된다.

상기한 방법을 통해 배출된 잉여슬러지는 부식화가 진행된 슬러지로 악취의 발생이 전혀 없이 안정화되어 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

[실시예]

하폐수의 부유물의 제거 및 유입 하폐수의 유량과 수질 변동을 균등화하기 위한 유량조정조가 포함된 전처리장치(2), 유입하폐수의 고형물 입자를 침전제거 하기 위한 최초침전조 또는 드럼스크린(3), 하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해 토양미생물을 배양하는 배양조(4), 혐기성 상태에서 인을 방출하기 위한 혐기성조(5), 호기성 및 무산소 상태에서 질산화, 탈질소화, 인의 과잉섭취를 유도하기 위한 간헐폭기조(6)와 처리한 액을 고액분리하여 슬러지의 일부 또는 전부를 상기 배양조(4)와 혐기조로(5)로 순환시키기 위한 최종침전조(7)를 포함하는 본 발명에 따른 장치를 이용하여 하폐수를 처리함에 있어, 부정형의 괴상, 원통형, 구형 등으로 압축된 토양 또는 부식토 또는 토양성 미생물들의 작용에 의해 정화처리된 과정에서 생성된 슬러지 결정체와 규산질이 함유된 경석, 제오라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석으로 충진된 활성제를 배양조에 충진한 후, 배양조의 운전조건은 용존산소의 농도를 0.1 내지 0.5 mg/L로 유지하고, 미생물농도(MLSS)는 5,000 내지 10,000 mg/L, 최종침전조(7)에서 배양조(4)로 유입되는 슬러지양은 반송슬러지양의 5 내지 20%, 체류시간은 12 내지 48시간정도로 운전하였다.

혐기조(5)는 교반만으로 용존산소 농도(DO)를 조절하여 통성혐기 상태를 유지하여 주는 것으로서 용존산소농도는 0.1 내지 0.5 mg/L 이하로 유지하고 미생물농도(MLSS)는 2,000 내지 5,000 mg/L, 체류시간은 1 내지 2시간정도로 운전하였다.

간헐폭기조(6)는 용존산소 농도(DO)를 조절하여 무산소와 호기상태를 유지하여 주는것으로 폭기시에는 2.0 mg/L 이상, 그리고 폭기를 중단한 경우에는 0.5 mg/L 이하, 간헐폭기 간격은 15 내지 60분, 미생물농도(MLSS)는 2,000 내지 5,000 mg/L, 체류시간은 4 내지 6시간, 탈질효과를 높이기 위한 내부반송은 간헐폭기조 후단에서 전단으로 20 내지 100%의 반송을 하면서 운전하였다.

이외에도 최종침전조(7)의 체류시간과 슬러지 반송량은 각각 2 내지 5시간과 50 내지 100% 범위로, 반응조의 고형물 체류시간은 10 내지 30일로 유지하여 운전하였다.

상기한 운전조건에서의 각각의 경우에 따른 유지조건을 일정한 범위로 설정하는 것은 유입되는 하폐수의 오염부하량 등에 따라 실질적으로 운전조건들이 달라질 수 있기 때문이며, 처리시간과 처리후의 수질 등을 고려하여 최적의 운전조건의 범위로 한정하는 것으로서 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 상기한 조건으로 적절한 운전이 가능한 범위로 이해될 수 있다.

상기한 실시예들을 종합한 결과, 본 방법으로 개조하기전후의 하폐수처리장의 악취강도 및 농도를 6단계 취기강도표시법과 가스크레마토그레피법을 이용하여 측정한 결과는 다음과 같다.

하폐수처리장의 유입구, 폭기조, 침전조, 탈수조, 소화조의 악취를 본 방법으로 개조하기전의 6단계 취기강도표시법으로 분석한 결과는 악취도가 2 내지 4도의 범위였으나 본 방법을 적용한 후에는 모두 1도 이하로 매우 안정적인 악취제거효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 가스크레마토그레피법을 이용하여 분석한 결과, 암모니아는 2 내지 15ppm의 범위, 황화수소는 1 내지 22ppm의 범위, 황화메틸은 0.09 내지 3ppm의 범위, 이황화메틸은 0.002 내지 1ppm의 범위, 메칠메르캅탄은 0.2 내지 1ppm의 범위로 분석되었으나, 본 방법을 적용한 후에는 모두 98.9% 이상의 제거효율을 보여 악취가 거의 제거됨을 확인할 수 있었다.

또한, 원수의 농도가 유기물(BOD₅)의 경우 60 내지 400mg/l의 범위, 질소(T-N)의 경우 20 내지 90mg/l의 범위, 그리고 인(T-P)의 경우 4 내지 20mg/l의 범위로 유입되는 하폐수에 적용 실험한 결과 유기물(BOD₅)의 경우 95% 이상, 질소(T-N)의 경우 80 내지 90%, 그리고 인(T-P)의 경우 85 내지 90%의 제거효율을 나타냄을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 하폐수의 부유물의 제거 및 유입 하폐수의 유량과 수질 변동을 균등화하기 위한 유량조정조가 포함된 전처리장치(2), 유입하폐수의 고형물 입자를 침전제거 하기 위한 최초침전조 또는 드럼스크린(3), 하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해 부정형의 괴상, 원통형, 구형 등으로 압축된 토양 또는 부식토 또는 토양성 미생물들의 작용에 의해 정화처리된 과정에서 생성된 슬러지 결정체와 규산질이 함유된 경석, 제오라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석으로 충진된 활성제를 충진하여 토양미생물을 배양하는 배양조(4), 악취를 하폐수 유입지점부터 제거하기 위한 배양슬러지 반송라인(14), 혐기성 상태에서 인을 방출하기 위한 혐기성조(5), 호기성 및 무산소 상태에서 질산화, 탈질소화, 인의 과잉섭취의 유도하기 위한 간헐폭기조(6), 탈질효율을 증진시키기 위해 간헐폭기조 후단에서 전단으로 반송하는 간헐내부반송라인(10), 처리한 액을 고액분리하여 슬러지의 일부 또는 전부를 상기 배양조(4)와 혐기조로(5)로 순환시키기 위한 최종침전조(7)를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 이용하여 하폐수를 처리할 경우 안정적인 악취 및 영양염류 제거 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기한 방법을 통해 배출된 잉여슬러지는 부식화가 진행된 슬러지로 악취를 발생하지 않는 효과가 있다.

한편, 배양조(4)에서 악취 및 질소와 인을 제거하기 위한 토양성 미생물을 배양시켜 사용할 수 있기 때문에 처리공정 내에 허용농도 이상의 유해물질 유입 또는 충격부하시 이에 대한 상황대처가 용이하고 시스템의 안정화를 단시간내에 할 수 있는 효과가 있다.

더욱이 본 발명을 하폐수 처리장의 탈취 및 질소·인 제거에 적용할 경우, 고도처리공정과 탈취설비를 개별적으로 시공할 필요가 없어 설치부지, 시공비 및 유지관리비를 절약할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 토양성 미생물의 대사산물과 오염물질이 중축합 반응에 의해 거대분자화 되면서 미생물의 증식속도가 빨라 시운전 기간(각각의 유입 보장수질)이 통상의 방법은 하절기 70일, 동절기 110일 소요되었으나, 본 발명이 적용된 현장의 잉여 또는 반송슬러지를 사용하여 초기 매생물을 배양시키면 시운전 기간이 15~30일 정도 소요되어 하,폐수처리장 건설후 미처 처리하지 못하는 원수의 방류기간을 최소화 하여 수계의 수질오염이 극소화되는등의 유용한 효과를 함께 얻을수 있다.

Claims

하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해 부정형의 괴상, 원통형, 구형 등으로 압축된 토양 또는 부식토 또는 토양성 미생물들의 작용에 의해 정화처리된 과정에서 생성된 슬러지 결정체와 규산질이 함유된 경석, 제오라이트 또는 맥반석 계통의 쇄석으로 충진된 활성제를 충진하여 토양미생물을 배양하는 배양조(4), 악취를 하폐수 유입지점부터 제거하기 위한 배양슬러지 반송라인(14), 혐기성 상태에서 인을 방출하기 위한 혐기성조(5), 호기성 및 무산소 상태에서 질산화, 탈질소화, 인의 과잉섭취의 유도하기 위한 간헐폭기조(6), 탈질효율을 증진시키기 위해 간헐폭기조(6) 후단에서 전단으로 반송하는 간헐내부반송라인(10), 처리한 액을 최종침전조(7)에서 고액분리 한 후 처리수는 방류하고 슬러지의 일부 또는 전부를 상기 배양조(4)와 혐기조로(5)로 순환시켜 미생물농도를 유지시키고 잔여슬러지는 배출시키는 것을 포함하고 초기 미생물을 배양시키는 시운전기간을 단축함을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 하폐수의 무취 고도처리방법.
청구항 1 에 있어서,

상기 배양조(4)의 용존산소농도는 0.1 내지 0.5 mg/L의 통성상태로 유지하고 미생물농도(MLSS)는 5,000 내지 10,000 mg/L, 최종침전조(7)에서 배양조(4)로 유입되는 슬러지양은 반송슬러지양의 5 내지 20%, 체류시간은 12 내지 48시간정도로 유지하여 토양성 미생물을 배양하는 것을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 무취 고도처리방법.
청구항 1 에 있어서,

상기 혐기조(5)는 수중교반기에 의한 교반만으로 용존산소 농도(DO)를 조절하여 통성혐기 상태를 유지하여 주는 것으로서 용존산소농도는 0.1 내지 0.5 mg/L의 통성상태로 유지하고 미생물농도(MLSS)는 2,000 내지 5,000 mg/L, 체류시간은 1 내지 2시간정도로 유지하는 것을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 무취 고도처리방법.
청구항 1 에 있어서,

상기 간헐폭기조(6)는 용존산소 농도(DO)를 조절하여 무산소와 호기상태를 유지하여 주는것으로 폭기시에는 2.0 mg/L 이상, 그리고 폭기를 중단한 경우에는 0.5 mg/L 이하가 유지되도록 수중교반기를 설치 운전하고, 간헐폭기 간격은 15 내지 60분, 미생물농도(MLSS)는 2,000 내지 5,000 mg/L, 체류시간은 4 내지 6시간 정도로 유지하는 것을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 무취 고도처리방법.
청구항 1 에 있어서,

상기 간헐내부반송라인(10)을 이용해 간헐폭기조(6) 후단에서 전단으로 20 내지 100%로 혼합액을 반송하는 것을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 무취 고도처리방법.
청구항 1 에 있어서,

유입 하폐수의 고형물 입자를 침전 제거함에 있어, 최초침전조 또는 드럼스크린(3) 사용으로도 가능하고, 최종침전조의 체류시간은 2 내지 5 시간으로 하고 슬러지 반송량은 50 내지 100% 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 무취 고도처리방법.
청구항 1 에 있어서,

상기 토양미생물을 배양하는 배양조(4)내에 토양성 미생물의 대사산물과 오염물질이 중축합반응에 의해 거대 분자화 되면서 미생물의 증식속도가 빠르게 진행되는 현장의 잉여 또는 반송슬러지를 사용하여 초기 미생물 배양을 증식시킴으로서 시운전기간을 대폭 단축시킬수 있게 한 것을 특징으로 하는 토양미생물을 이용한 무취 고도처리방법.