KR20010011096A

KR20010011096A - 오폐하수 처리방법 및 그 시스템

Info

Publication number: KR20010011096A
Application number: KR1019990030319A
Authority: KR
Inventors: 방용철; 이재훈
Original assignee: 방용철
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-15

Abstract

본 발명은 미생물학적 처리공정에서 각종 오폐하수를 혐기성숙성조. 무산소조. 폭기조 그리고 침전조를 거치면서 처리하려는 것으로서, 종래에도 이와 유사한 공법이 있었으나 보급화에 성공하지 못한 것은 총질소.총인 등의 유.무기성 오염물질의 제거효율이 향상되지 못하였고 또한 넓은 부지에 의한 초기투자비용과다, 미생물학적 운전관리 어려움, 오염물질 제거처리효율 저하, 등 많은 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 본 발명에서는 획기적으로 개선. 보완하려는 것이며 이를 폭기조 내부 공정별로 설치하던 것을 한 공정에 설치하여 간소화하려는 것이며 기존의 시설에 재활용 용이하고, 시설의 투자비용이 절감된다. 또한 미생물학적 처리공정에서 가장 문제시 되어 관리가 어려운 총질소, 총인, 용존산소량, 벌킹 등의 문제점도 본 설비를 함으로서 줄일 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.

Description

오폐하수 처리방법 및 그 시스템{Method and system for purfing waste water}

본 발명은 오.폐하수 처리방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 전기전해와 메디아 첨가 및 미생물 활성촉진 약품 처리를 병행하여 오.폐 하수를 정화 처리하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

현재 국내의 오.폐수처리 방식은 대부분 생물학적처리방법으로 미생물의 유기물 분해 성질을 이용하여 수용성 오염물질 질소. 인 등을 제거한다. 종류로는 호기성하에서 활성슬러지법, 생물막법, 회전원판법 등이 있으며, 혐기성하에서 혐기성소화법, 부착증식법 등이 있다.

그러나 생물학적 수처리는 미생물과 관계되어 발생되는 운전상의 제약과 부지소요가 크고 처리시간이 긴 단점이 있다. 또한 미생물이 모든 유기물.색도물질. 악취 등을 완전히 분해하지는 못하기에 쓰레기 침출수 축산폐수 각종 난분해성 산업폐수 부영양화의 원인 물질이 되는 질소.인 등을 처리하기에는 상당한 기술적인 한계에 도달해 있다.

이러한 생물학적 수처리를 대신하여 물리. 화학적 처리방법이 앞에서 언급한 폐수에 적용되고 있는데 종류로는 전자빔 가속기법과 오존산화. 펜톤산화가 대표적이다.

그러나 물리. 화학적 산화법은 단독으로 오염물질을 분해하기에는 너무 고가여서 일반적으로 생물학적 방법과 혼용하여 쓴다. 즉 생물학적 난분해성 물질을 오존 또는 펜톤산화에 의해 생분해성물질로 전환시킨후 생물학적으로 처리하고 미생물에 의해 제거되지 않는 색도 및 악취는 오존으로 제거한다. 많은 사업장 및 자치단체에서 이러한 첨단 복합공법을 해외에서 도입하여 처리하고 있지만 현재까지 국내에서는 방류수질 기준에 조차 맞추지 못하는 기술적인 한계에 도달해 있다. 또한 기존의 폐수 처리방법은 부지소요가 아주 크기 때문에 토지이용에 제약을 받는 우리 나라에서는 오.폐수처리장 설비는 사업주 및 자치단체에 큰 부담으로 여겨진다.

일반적인 생물학적 처리방법의 한계는 다음과 같다.

- 미생물 소화성 물질도 유효농도가 있어서 고농도에서는 처리가 불가하여 희석 등으로 인한 물량 증가가 있다.

- 미생물에 해로운 독성물질이나 산성 혹은 알칼리성 폐수는 적절한 전처리가 반드시 필요하다.

- 난분해성 물질은 분해가 힘들며 분해하더라도 실용적인 시간 범위 내에서 분해 할 수 없는 경우가 많다.

- 겨울철에는 수온이 낮아져 미생물의 활동성이 떨어지므로 처리효율이 현저하게 감소한다.

- 원칙적으로 색도 성분은 분해할 수는 없다.

- 보통 용존 염류를 제거 할 수 없으며 질소와 인 제거 기능이 현저하개 약하다.

- 물리화학적 처리와 비교해서 설치면적이 크고 건설비가 많이 든다.

본 발명은 이와같은 종래의 단점을 보완하기 위하여, 일반적으로 유기성 염물질을 제거하기 위해 적용되는 생물학적처리와 물리적 처리를 폭기조에서 동시에 처리하도록 하여 처리 성능과 효율을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명은 오.폐하수에 존재하는 유기물을 폭기조내에 전기전해, 전자이동체메디아, 미생물 활성촉진 약품을 설치 및 투입하여 암모니아성 질소. 질산성 질소를 탈질하여 방출시키거나 인의 축적을 유도하여 침전조에서 침강을 촉진 벌킹을 해소하도록 함으로써 달성되는 것이다.

또한 본 발명은 종래 생물학적처리의 한계성 즉 영양염류(질소, 인)의 제거효율 미흡, 용존성 오염물질의 제거율 저하. 과대한 부지 이용. 용존산소 공급을 위한 소비전력 과다 등의 단점을 개선하기 위해 폭기조 내부에(전기전해+전자이동체메디아+미생물 활성촉진 약품) 설치하려는 것이다.

본 발명과 일반적인 오폐수 처리 시스템과의 차이점은, 폭기조내에서의 작용을 전기전해, 전자이동체메디아, 미생물 활성촉진 약품 등이 복합적으로 일어나는 반응을 이용한다는 특징이 있다. 일반적으로 폐수처리공법에서 주 오염물질 제거 대상으로 개발 및 연구하고 있는 것이 총질소. 총인. 슬러지발생량 감소. 부지이용율 감소 등이 가장 COMPACT 한 시설에서 이루어지는 기능적인 측면을 향상시키는 것이 신기술의 가장 근본적인 접근방식이다.

본 발명은 여러 가지 기능이 각기의 시설에 흩어져 있는 것을 한 조에(폭기조)모아 설치하여 시설의 COMPACT화에 심혈을 기울였다.

폭기조 내에서의 폐수 처리는, 전기 전해에 의해 극판에서 전기를 가하므로서 전자가 발생되고, 이 전자는 전자이동체메디아를 통해 폐수의 전체로 이동되면서 입자의 제타포텐셜을 감소하여 입자와 함께 응집하여 큰 프럭을 만들어 침전조에서 고액분리가 쉽게 일어나며 벌킹의 원인을 제거 할 수 있다.

또한, 전자이동체메디아에서 발생되는 원적외선은 미생물의 활성을 돕고, 전자이동체메디아 표면에 활성슬러지가 부착되면 혐기(내부). 호기(외부)로 진행되면 총질소, 총인의 제거율을 높인다. 이는 혐기성조. 무산소조에서 총인. 총질소가 미 제거된 부분을 전자이동체 메디아를 통해 한번 더 처리하는 효과가 있다. 일반적인 공법은 생물학적 후단에 화학적처리를 하고 있으나 이는 처리효율. 투자비용. 운전비용 등에서 비 경제적이다.

본 발명에 의해 투입되는 전자이동체 메디아의 장점을 설명하면 다음과 같다. 기존의 메디아는, 광물류나 활성탄을 주로 이용하여 제조하였으므로 자체 재생 능력이 없고, 오염물질의 처리 효율저하, 메디아 보충 경비과다로 인하여 비경제적이다. 그렇지만 본 발명에 의한 메디아는, 무기물 표면으로서 전자이동이 가능한 비자성체를 이용하였고, 내부에는 자석을 이용하여 메디아 자체를 전도체로 활용하는 것이 가장 큰 목적이며 티타늄, 제올라이트는 내구성 및 원적외선 방출시 전자이동효과를 높이기 위한 목적으로 혼합하므로 다른 타 제품 메디아에 비하여 미생물학적 처리공정에서 전자에 의한 미생물활성, 유, 무기성.오염물질 을 전자에 의한 처리효율 을 향상시키고 메디아표면 차체에 전자이동으로 인한 흡착, 탈착이 용이하며, 반영구적이므로 재투자경비가 들지 않는다.

본 발명에 사용되는 전자 이동체 메디아의 재질은, 제올라이트(30%). 이산화티타늄(15%). 활성탄(15%). 무기질(30%) 기타(10%)로 이루어지고 구경은 15-25mm. 기공도는 80-90%. 입도＃150-180. 소결상태는 반소결상태로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전자이동체 메디아는 원적외선 및 전자의 발생으로 유기물의 분해도를 증가시키고 표면적이 커서 부하변동에 강하다. 그리고 질소 제거율이 탁월하다는 장점이 있다. 이때 원적외선은 제올라이트 등에서 방출된다.

한편, 약품탱크에서 투입하는 미생물 활성촉진 약품 투입은 유기물을 분해하면서 물속의 용존산소를 미생물이 소모하게 되는데 보통 BLOWER를 통해 외부 공기를 투입하게 된다. 이 부분에서 기계는 동력비용. 운전비용 등이 많이 소요 될 뿐만 아니라 가장 큰 문제점은 소음으로 인해 사람 및 동물이 노출되어 공해병(난청.동물의출산저하)을 유발 할 수 있다는 것이다. 효과면에서도 BLOWER는 용존산소 주입이 주 목적이지만 미생물활성촉진약품의 투입은 물속의 유기물을 분해하는 과정에서 용존산소가 수 배로 증가하고 미생물활성촉진 약품에 의한 유기물 분해 능력이 탁월하다는 것이다. 국내 제조 시판되고 있는 약품은 대개의 경우 미생물 및 효소제이나 본 약품의 경우에는 미생물제나 효소제가 아니기 때문에 BLOWER에 의한 기존의 문제점이 없다.

도 1은 본 발명에 의한 오폐하수 처리공정도.

도 2는 본 발명에 의한 오폐하수 처리 시스템 계통도.

도 3은 본 발명에서 사용되는 메디아의 구성도.

도 4는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 질소성분 분해 설명도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 스크린조 2 : 혐기성조

3 : 무산소조 4 : 유량조정조

5 : 폭기조 6 : 약품 탱크

7 : 메디아 8 : 전극판

9 : 정류기 10 : 침전조

11 : 처리수조 12 : 방류조

13 : 농축조 14 : 탈수장치

도 1은 본 발명의 오폐하수 처리방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

원수를 스크린조를 통하여 이물질 등을 제거하고 혐기성조와 무산소조를 차례로 거치면서 미생물에 의해 오염물질을 제거하는 제 1과정과;

제 1과정을 거쳐 1차 처리된 원수를 전기전해에 의한 효율 향상을 위한 폭기조로 보내고 그 폭기조에서 미생물 개체수를 늘리고, 난분해성 유기물 생분해와 용존산소를 급격하게 상승시키기 위해 미생물 활성촉진 약품과 전자이동체 메디아를 투입하는 제 2과정과;

미생물 활성촉진 약품이 투입된 폭기조에서 전기전해장치를 이용하여 전기전해 처리하여 유기물의 분해 향상 및 응집을 촉진시키고 전자 이동체 메디아는 높은 유기물 농도 적응에 필요한 미생물 개체수를 높이고 무산소조에서 제거되지 못한 잔존 질소 및 인을 제거하는 제 3과정과;

상기 제 3과정의 전해과정과 제 2과정의 미생물 활성촉진 약품 투입에 의한 생분해를 거쳐 플럭이 형성되면 고체와 액체가 분리 되는 침전조에서 침전하는 제 5과정과;

상기 침전과정을 거친 처리수를 2차 처리하기 위해 상기 전기전해 및 미생물 활성촉진 약품 처리를 위한 상기 폭기조로 궤환시켜 2차 처리하는 제 6과정과;

상기 침전과정에서 생성된 잉여 슬러지를 이송받아 농축조에서 농축시키는 제 7과정과;

농축과정에서 농축된 슬러지를 탈수시켜 케이크(CAKE)를 위탁처리 하고, 탈수된 처리수는 상기 제 1과정의 유량조정조로 궤환시켜 슬러지 처리를 하는 제 8과정과;

상기 2차처리 과정을 거쳐 슬러지를 제거한 처리수를 방류조에서 침전시킴과 아울러 방류시키는 제 9과정으로 오.폐하수를 처리하도록 이루어진다.

도 2는 본 발명에 의한 오.폐하수 처리장치의 계통도이다.

원수를 유입받아 쓰레기 등의 이물질을 걸러주는 스크린조(1)와, 스크린조(1)를 거쳐 유입된 처리수의 혐기성처리 및 무산소처리를 하는 혐기성조(2) 및 무산소조(3)와, 상기 혐기성조(2) 및 무산소조(3)에서 생물학적 처리를 거친 처리수를 유량조정조(4)를 통해 공급받아 미생물 활성촉진 약품과 전기전해에 의해 유기물의 생화학적 및 전기전해에 의해 분해하고 전자 이동체 메디아(7)를 이용하여 분해된 유기물을 흡착하기 위한 폭기조(5)와, 상기 폭기조(5)내에 유기물의 생화학적 분해를 위한 미생물 활성촉진 약품 및 전자 이동체 메디아(7)를 투입하기 위한 약품탱크(6)와, 상기 폭기조(5)에 전극판(8)을 설치하고 그 전극판에 정류기(9)를 통해서 (+).(-) 전원을 공급하여 전해에 의한 유기물을 물리적으로 분해하는 전해장치와, 상기 폭기조(5)에서 배출되는 처리수를 침전시키고 슬러지를 제외한 처리수를 상기 폭기조(5) 앞단의 유량조정조(4) 궤환시키거나 상기 스크린조(1)로 궤환시키는 침전조(10)와, 상기 침전조(10)에서 배출되는 처리수를 저장하고 그 저장된 처리수를 궤환시켜 상기 폭기조(5)의 상부에서 분사시키기 위한 처리수조(11)와, 상기 처리수조(11)에서 배출되는 오.폐하수 처리가 완료된 처리수를 저장시켜 방류하는 방류조(12)와, 상기 침전조(10)에 침전된 슬러지를 이송받아 농축시키는 농축조(13)와, 그 농축조(13)에서 농축된 슬러지를 탈수시켜 생성된 케이크를 위탁처리하고 탈수된 처리수를 스크린조(1)로 궤환시키는 탈수장치(13)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 오. 폐하수를 처리함에 있어 먼저 스크린조(1)를 거쳐 쓰레기나 기타 부피가 큰 이물질 등을 제거하여 혐기성조(2)로 유입된다. 혐기성조(2)에서는 주로 인을 처리하고 무산소조 (3)에서는 질소를 처리하는 역할을 한다.

이어서 유량조정조(4)를 거쳐 폭기조(5)에서 생물학적분해. 생화학적분해. 전해등의 처리과정을 거친다. 먼저 약품 탱크(6)로부터 폭기조(5)내에 유기물 분해를 촉진하기 위한 약품과 분해된 유기물 들을 흡착하여 플럭화 시키기 위한 전자 이동체 메디아(7)를 투입한다.

그리고 폭기조(5)내에 전해를 위한 전극판(8)을 설치하고 정류기(9)를 이용하여 전극판(8) +/-전기를 가하여 전해처리를 병행한다.

상기 폭기조(5)에 설치되는 전자 이동체 메디아(7)는 활성 슬러지에 미생물을 매체 표면에 부착시켜 부착된 미생물과 오.폐하수를 반복 접촉시켜 오염물질을 산화. 분해. 흡착하는 역할을 한다.

전자 이동체 메디아(7)를 이용한 접촉산화 방식은 폭기조(5)내 접촉여재를 침적시켜 접촉재의 표면에 다종 다량의 생물군을 형성시켜 오염물질을 산화. 분해. 흡착하는 것이며 접촉여재에서는 호기. 혐기. 임의 상태가 공존하고 다종.다량의 생물군을 보유함과 동시에 부착된 생물막의 탈락현상 및 폐쇄현상이 일어나지 않아 오염물질의 분해속도가 빠르고 각종 부하변동에도 강하다.

이하, 각 처리조에서의 작용을 상세히 설명한다.

혐기성조(2)는, 인을 제거하기 위한 공정으로서 2차 침전조에서 반송된 슬러지와 유입수가 혼합되면서 미생물에 의한 유기물 흡수가 일어나면서 인의 방출이 일어난다. 인 방출에 기여하는 주 미생물은 acinetobactor. elavobacterium odoratum. alcaligens 등을 사용하고, 체류시간은 0.4HR - 4HR 정도이고 유입수의 SBOD가 낮아지면 체류시간도 줄어든다.

상기 무산소조(3)는, 혐기성조(2)로부터 유입되는 처리수와 폭기조(5)에서 반송되는 반송수에 포함된 질산염을 질소가스로 전환시켜 대기중으로 방출하여 질소제거를 한다. 내부 반송은 유입유량의 150 - 300%를 하며, 체류시간은 0.5HR - 3HR 정도이며 유입수의 질산염 농도에 따라 체류시간이 변경 될 수 있다. 관여 미생물은 pseudomonas. micrococcus. spirillum. alcaligenes 등이 사용된다.

상기 폭기조(5)는, 생물학적 분해에 의해 유기질소-NH₃-NO₂-NO₃로 질산화가 일어나 질산염이 형성되고 혐기성조건에서 방출된 인을 과잉 섭취시켜 인을 제거한다. 폭기조(5)내의 DO는 1-6mg/l 정도로 유지하여 질산화를 촉진하고 침전조에서 혐기성화에 의한 인의 재용출이 발생되지 않도록 특별하게 관리해야 한다.

기타 침전조(10), 처리수조(11), 방류조(12), 농축조(13), 탈수장치(13)는 일반적인 오폐수 처리장치에서와 유사 및 동일한 기능을 수행한다.

본 발명에 의한 유기물의 분해 및 흡착시켜 침강시키는 원리를 설명하면 다음과 같다.

유기물의 생물학적 산화는 크게 3가지로 아래와 같이 분류할 수 있다.

1)산화(이화과정)

CHONS + O₂+ 박테리아 → CO₂+ NH₃+ 기타(최종생성물) + 에너지

2)합성(동화과정)

CHONS + O₂+ 박테리아 + 에너지 → C₅H₇O₂N(박테리아)

3)내생호흡(자기산화)

C₅H₇O₂N + 5O₂→ NH₃+ 2H₂O + 에너지

상기 식에서 보는바와 같이 유기물 이화과정시 발열 에너지가 발생되고 동화과정에서 흡열에너지를 필요로 한다. 이 과정에서 필요한 부족한 에너지를 전기. 전자 에너지를 이용해서 동화과정에서 활용하고 미세전류는 미생물 증식 및 활성에 이용한다.

미생물 에너지와 전기에너지의 비교

구 분	미생물 에너지	전기 에너지	비고
이 화 과 정	좋음	매우좋음
동 화 과 정	좋음	매우좋음
미생물성장	미흡	매우좋음
슬러지침강성	좋음	매우좋음

위의 (표1)에서와 같이 미세전류를 공급했을 때 미생물 증식 및 활성이 월등하게 좋았다. 통상 미생물 성장은 10℃ 보다 30℃ 때 2배 이상 성장 속도가 빠르다. 또한 활성미생물에 의한 기질제거율이 극판에서 석출된 철 산화물의 작용에 의해 오히려 증가 되는 현상이 나타났다.

물속의 용존산소(DO)는 HENRY'S LAW 에 따라 물속에 녹아 들어 가는 용해도는 압력에 비례하고 온도에 반비례 한다. 이 법칙에 따르면 물속의 용존산소 공급을 위해서는 필연적으로 동력소모 증가 및 토목비용이 증가하게 된다.

따라서 이런 문제점을 해결하기 위해 약품을 소량씩 주입하게 되면 유기물 접촉시 미소 공기방울(MICRO BUBBLE)을 형성하여 단 시간내 물속의 용존산소를 증가시키게 되고 고분자의 유기물을 저분자화 하여 미생물의 먹이 섭취를 용이하게 한다. 이 과정에서 BLOWER에서 공급하는 분자상의 O₂는 PORE SIZE가 80∼200㎛ 이나 약품 투입에 의한 O₂는 PORE SIZE가 50㎛ 로서 미생물이 섭취하기가 용이하다.

한편, T-N. T-P 제거 기준으로 설명하면

일반적으로 오.폐하수중에 함유되어 있는 질소의 형태는 암모니아성 질소(NH₄ ⁺³) 아질산성질소(NO^2--N), 질산성질소(NO^3--N) 및 유기성질소(Org-N)로 구분된다.

이러한 각 형태의 질소는 생물학적 반응에 의해 분해된다.

탈아민반응, 아질산화반응, 탈질반응을 거쳐 최종적으로 N₂가 되며 이러한 반응을 실제 처리공정에 어떻게 적용하는가가 질소제거의 가장 어려운 점이다.

질화균의 증식속도는 활성 슬러지에서 대부분을 점유하는 타영양성 세균보다 아주 느리기 때문에 질산화균을 부유상태에서 처리하는 것은 슬러지 유출 또는 슬러지 인출에 의해 유실되며 부유성 상태에서 질산화 미생물의 서식 조건이 좋고 질산화를 촉진한다. 따라서 고형물 체류시간을 길게 하지 않으면 안된다.

탈질균은 NO^2--N, NO^3--N을 N₂O나 N₂로 환원하는 능력을 가지는 타영양성 통상 혐기성균이며 이러한 탈질균은 혐기상태에서 NO₂, NO₃를 호흡작용에 이용하고 무산소 상태에서는 분자상의 O₂를 이용한다. 그러나 실제 운전 결과는 어느정도 산소를 공급하는 것이 질소제거효율이 높다. 탈질균은 타영양성 세균이므로 유기물 공급이 필수요건이다.

반응식을 살펴보면

NH₄+ 3/2O₂→ NO₂- + H₂O + 2H⁺- △F = 66.5KCal

NO^2-+ 1/2O₂→ NO^3-- △F = 17.5KCal

NH₄+ 2O₂→ NO₃- + H₂O + 2H⁺

T-N의 제거효율 및 반응식에서 보는바와 같이 전기전해, 메디아, 약품은 일률적으로 T-N제거에 필요하게 되고 복합적이고 유기적인 반응을 하게 된다.

1) 약품은 질산화에 필요한 O₂를 상시 공급하여 질산화 과정을 최상의 조건으로 돕게 되고

2) 전기는 NH₄→ NO^2-가는데 필요한 발열반응의 에너지(66.5KCal) 및 NO^2-→ NO^3-과정의 에너지를(17.5KCal) 공급하여 질산화를 원활하게 한다.

T-P의 제거는 극판에서 소량씩 석출되는 철(Fe)에 의해 아래의 식과 같이 2가 제 1철이온과 3가 제 2철이온의 인산염의 결합으로 이루어 진다. 반응식은 다음과 같다.

Fe³⁺+ PO₄ ^3-→ FePO₄↓

상기의 식에서 T-P와 Fe 전부를 제거하기 위해서는 제 1철 이온이 제 2철 이온으로 산화되지 않으면 안된다. 이 과정에서 충분한 산화가 필요한데 irvna을 공급하는 이유가 여기서도 필요하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 폭기조내에서 전기전해와, 약품처리 및 메디아를 이용한 분해 흡착을 거치도록 한 것이다.

〈전기전해〉

폭기조(5) 내부에 다수의 극판(Fe)을 설치하여 전류를 흐르게 하면 극판에서 철산화물이 석출되어 양극에서 다음과 같은 반응이 일어 난다.

Fe - 2e = Fe²⁺

물이 전해되어 H₂O = H⁺+ OH^-

음극에서 수소이온 H⁺가 반응하여 수소가스가 생긴다.

2H⁺+ 2e = H₂

Fe²⁺+ OH^-가 반응하여 Fe²⁺+ 3OH = Fe(OH)₃↓

이와 같이 생성된 Fe²⁺나 Fe(OH)₃는 부로 하전한 콜로이드 입자의 제타포텐셜을 감소시켜 마침내 콜로이드 입자와 함께 응집하여 큰 플럭을 만들어 침강하게 된다.

이때 생긴 플럭은 단지 미립자를 응집하여 침강을 촉진시킬 뿐만 아니라 응집성을 갖고 있어 수중의 유기물 무기물 세균미생물 등을 흡착하여 제거하는 역할을 한다.

이런 과정속에서 메디아의 역할은 전극판에서 발생되는 전자 및 전류를 이동하게 되며 메디아에서 방출되는 원적외선에 POWER를 가하므로서 미생물의 활성도를 증가시켜 물의 진동에너지를 극대화 하고 메디아 표면에 활성슬러지가 부착하여 혐기성. 호기성으로 진행되면서 총질소. 총인 제거에 기여하게 된다.

또한 정기적으로 주입하는 약품은 생바이오 촉매제로서 물 속의 용존 산소를 높이게 되고 소비전력을 획기적으로 줄이게 된다. 좀더 세분하여 설명하면 약품은 효소-생계면활성제 혼합물로서 약품 첨가시 용존산소 증가량은 수배 이상 상승된다.

또한 미생물의 세포성장을 위한 에너지와 탄소를 유도하는 대사과정을 통해 분해를 도와 주며 박테리아는 효소분비와 화합물의 세포막을 지나 CYTOPLASM으로 전이시킴으로서 이 혼합물의 대사작용을 돕게된다.

이 과정은 박테리아가 오염원을 흡수하고 동화하는 RATE을 증가시켜 더 강화될 수 있다. 생계면활성제의 추가는 박테리아에 의한 탄화수소 분해율을 증가시키는 역할을 한다.

〈전자이동체메디아의 구성과 작용 원리〉

본 메디아는 활성슬러지에 미생물을 매체표면에 부착시켜 부착된 미생물과 오.폐하수를 반복 접촉시켜 오염물질을 산화.분해.흡착 시키는 것이다.

본 메디아를 이용한 접촉산화 방식은 폭기조내 접촉여재를 침적시켜 접촉재의 표면에 다종. 다량의 생물군을 형성시켜 오염물질을 산화.분해.흡착시키는 것이며 접촉여재에서는 호기.혐기.임의 상태가 공존하고 다종.다량의 생물군을 보유함과 동시에 부착된 생물막의 탈락현상 및 폐쇄현상이 일어나지 않아 오염물질의 분해속도가 빠르고 각종 부하변동에도 강하게 한다.

본 발명의 전자이동체 메디아는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내심은 철(Fe)과 페라이트(Pe)로 이루어지고, 본체는 제올라이트(30%), 이산화티타늄(15%), 활성탄(15%), 무기질(30%), 기타(10%)의 혼합 고형물로서 구형태로 구성된다.

또한, 구경 : 15∼25㎜, 기공도 : 80∼90%, 입도 : #150∼180, 소결상태 : 반소결체로 구성한다.

본 발명에 의한 전자이동체메디아(MEDIA)는 고정상 및 유동상으로서 오.폐하수 처리장에 이용할 수 있으며, 본 전자이동체 MEDIA의 특징으로는

① 담체와 미생물간의 친화성이 우수하여 미생물의 부착 및 대사활동을 활성화시켜 처리효율을 극대화 시켰다.

② 미생물의 순응이 미세전류로 인해 자연스럽게 일어난다.

③ 전기적인 힘을 제로로 하여 FLOC을 촉진시켜 침강성을 촉진시킨다.

④ 표면적이 타 MEDIA에 비해 월등하게 높아 충진율이 적다.

⑤ 설비의 용량을 줄일 수 있고 유지관리가 용이하다.

⑥ 기 설비에 적용이 용이하여 증설효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 전자 이동체 메디아와 기존 메디아의 비교

구 분	본 발명의 메디아	기존의 메디아	비고
공 극 율	90% 이상	70% 이상
MLSS	8,000∼15,000 ㎎/ℓ	10,000 ㎎/ℓ
폭기조 체류시간 (HRT : HR)	1∼12	12∼24	표준활성오니법
유입부하	충격부하에 강함	충격부하에 약함
미 생 물	-호기성,임의성,혐기성발생 多-질회세균 다량 상시보유	-호기성,임의성,혐기성 小-질화세균 일정량 상시보유
슬러지발생량	小(유입량의20%미만)	中(유입량의50%이상)
BOD 용적부하	1.2㎏ BOD/㎥.D 이내	0.6㎏ BOD/㎥.D 이내

〈미생물 활성촉진 약품의 효과와 성능〉

본발명에 의해 투입되는 약품은, 박테리아가 포함되어 있지 않으며 위험하고 유독하고 또 환경을 오염시키는 화공약품의 사용을 없애는 것 뿐만이 아니고 100% 생분해성이므로 2차 환경오염을 방지한다. 이 약품의 특성은 무독성. 무해성. 불연성으로 환경에 안전하다.

이 약품은 액체 농축액으로 생물학적 촉매제 환경에 안전한 생계면활성제 그리고 또 다른 성분이 있으며 이 약품의 성분 들은 생물학적 반응을 촉진시키고 가속화시켜 유기물질을 완전히 생분해 시켜 CO₂와 H₂O로 되게 하는 생물학적 유기 촉매제이다.

또 다른 특징은 폐수속에 용존산소(DO)를 증사시키는 획기적인 제품이며 악취제거와 슬러지 감소에도 탁월한 효과가 있다. 주 제거 오염물질로는 BOD. TSS. COD. 과잉 영양분(EXCESS NUTRIENTS). 슬러지 량. 악취 등이다.

유기물. 총질소. 총인의 제거효율을 향상시키기 위해서는 호기성의 역할이 상당히 중요한데 기존의 PROCESS의 문제점을 개선. 보완하기 위해 본 공법에서는 미생물활성촉진약품, 전기전해, 전자이동체메디아를 활용 한 것이다.

약품의 투입효과는 유기물 분해 및 NO₃(질산화) 과정시 미생물이 소요하는 용존산소(DO)를 소모하게 되는데 생 BIO 촉매로서 물속의 DO 증가 및 BLOWER에 의한 소비전력을 줄이기 위해 소량씩 투입된다.

또한 약품의 투입은 박테리아에 의한 탄화수소 분해율을 증가시키는 탁월한 효능을 가진다.

본 발명의 미생물 활성촉진 약품투입시와 기존의 활성오니법의 비교

구 분	본발명의 약품투입(미생물 활성촉진)	BLOWER(활성오니법)	비 고
PORE SIZE	小(극소)	大(극대)
DO 용해도	빠 름	느 림
슬러지 발생량	小(유입량의 20%미만)	大(유입량의 50%이상)
미생물 섭취	용 이	곤 란

기존방식(A2O)과 본 발명의 비교

구 분	기존방식	본 발명	비 고
F/M	0.01∼0.05㎏ BOD/㎏MLVSS.D	0.03∼0.06㎏ BOD/㎏MLVSS.D
고 형 물체류시간	4∼30 DAY	1∼10 DAY
MLSS	3,000∼5,000㎎/ℓ	3,000∼5,000㎎/ℓ
ANAEROBICZONE	2 ∼ 5 HR	2 ∼ 3 HR
ANOXICZONE	2 ∼ 5 HR	2 ∼ 3 HR
AEROBICZONE	18 ∼ 36 HR	4∼ 24 HR
반송슬러지	20∼50%(유입수 기준)	20∼100%(유입수 기준)
내부재순환	100∼300%(유입수 기준)	100∼300%(유입수 기준)
동력소모	많음	적음

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 폭기조 내에서의 미생물활성촉진 약품 처리와, 전자메디아 투입 및 전기전해을 함게 수행하도록 구성함으로써 설비비용을 줄이고, 이들 3가지 기능의 상호 연관성에 의해 오폐수의 정화 효율을 훨등히 향상시키는 효과가 있다.

또한, 전자 이동체메디아를 투입한 상태에서 전기전해 처리를 함으로서, 전기전해에 의해 발생되는 전자는 전자이동체메디아를 통해 폐수의 전체로 이동되면서 입자의 제타포텐셜을 감소하여 입자와 함께 응집하여 큰 프럭을 만들어 침전조에서 고액분리가 쉽게 일어나며 벌킹의 원인을 제거 할 수 있다.

또한, 전자이동체메디아에서 발생되는 원적외선은 미생물의 활성을 돕고, 전자이동체메디아 표면에 활성슬러지가 부착되면 혐기(내부). 호기(외부)로 진행되면 총질소, 총인의 제거율을 높인다.

또한, 본 발명의 전자이동체 메디아는 원적외선 및 전자의 발생으로 유기물의 분해도를 증가시키고 표면적이 커서 부하변동에 강하며, 질소 제거율이 탁월하다는 장점이 있다.

또한, 미생물활성촉진약품의 투입은 물속의 유기물을 분해하는 과정에서 용존산소가 수 배로 증가하고 미생물활성촉진 약품에 의한 유기물 분해 능력이 탁월하다는 효과가 있다.

Claims

원수를 스크린조를 통하여 이물질 등을 제거하고 혐기성조와 무산소조를 차례로 거치면서 미생물에 의해 오염물질을 제거하는 제 1과정과;

제 1과정을 거쳐 1차 처리된 원수를 전기전해에 의한 효율 향상을 위한 폭기조로 보내고 그 폭기조에서 미생물 개체수를 늘리고, 난분해성 유기물 생분해와 용존산소를 급격하게 상승시키기 위해 미생물 활성촉진 약품과 전자이동체 메디아를 투입하는 제 2과정과;

미생물 활성촉진약품과 전자 이동체 메디아가 투입된 폭기조에서 전기전해장치를 이용하여 전기전해 처리하여 유기물의 분해 향상 및 응집을 촉진시키고 전자 이동체 메디아에 의해 높은 유기물 농도 적응에 필요한 미생물 개체수를 높이고 무산소조에서 제거되지 못한 잔존 질소 및 인을 제거하는 제 3과정과;

상기 제 3과정의 전해과정과 제 2과정의 미생물 활성촉진 약품 투입에 의한 생분해를 거쳐 플럭이 형성되면 고체와 액체가 분리 되는 침전조에서 침전하는 제 5과정과;

상기 침전과정을 거친 처리수를 2차 처리하기 위해 상기 전기전해 및 미생물 활성촉진약품처리를 위한 상기 폭기조로 궤환시켜 2차 처리하는 제 6과정과;

상기 침전과정에서 생성된 잉여 슬러지를 이송받아 농축조에서 농축시키는 제 7과정과;

농축과정에서 농축된 슬러지를 탈수시켜 케이크(CAKE)를 위탁처리 하고, 탈수된 처리수는 상기 제 1과정의 유량조정조로 궤환시켜 슬러지 처리를 하는 제 8과정과;

상기 2차처리 과정을 거쳐 슬러지를 제거한 처리수를 방류조에서 침전시킴과 아울러 방류시키는 제 9과정으로 오.폐하수를 처리하는 것을 특징으로 하는 오폐하수 정화 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 과정에서 투입되는 약품은,

효소제와 생계면활성제가 혼합된 미생물 활성 촉진 약품이고, 정기적으로 약품을 투입하는 것을 특징으로 하는 오폐하수 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 과정에서 투입되는 전자 이동체 메디아는,

철(Fe)과 페라이트(Pe)로 이루어진 내심을 둘러싸고 올라이트(30%), 이산화티타늄(15%), 활성탄(15%), 무기질(30%), 기타(10%)의 혼합 고형물로 이루어진 구형으로서, 구경이 15∼25㎜, 기공도가 80∼90%, 입도가 #150∼180, 소결상태가 반소결체인 것을 특징으로 오폐하수 처리방법.
원수를 유입받아 쓰레기 등의 이물질을 걸러주는 스크린조(1)와,

스크린조(1)를 거쳐 유입된 처리수의 혐기성처리 및 무산소처리를 하는 혐기성조(2) 및 무산소조(3)와,

상기 혐기성조(2) 및 무산소조(3)에서 생물학적 처리를 거친 처리수를 유량조정조(4)를 통해 공급받아 미생물 활성촉진 약품과 전기전해에 의해 유기물의 생화학적 및 전기전해에 의해 분해하고 전자 이동체 메디아(7)를 이용하여 분해된 유기물을 흡착하기 위한 폭기조(5)와,

상기 폭기조(5)내에 유기물의 생화학적 분해를 위한 미생물 활성촉진 약품 및 전자 이동체 메디아(7)을 투입하기 위한 약품탱크(6)와,

상기 폭기조(5)에 전극판(8)을 설치하고 그 전극판에 정류기(9)를 통해서 (+).(-) 전원을 공급하여 전기전해에 의한 유기물을 물리적으로 분해하는 전해장치와,

상기 폭기조(5)에서 배출되는 처리수를 침전시키고 슬러지를 제외한 처리수를 상기 폭기조(5) 앞단의 유량조정조(4) 궤환시키거나 상기 스크린조(1)로 궤환시키는 침전조(10)와,

상기 침전조(10)에서 배출되는 처리수를 저장하고 그 저장된 처리수를 궤환시켜 상기 폭기조(5)의 상부에서 분사시키기 위한 처리수조(11)와,

상기 처리수조(11)에서 배출되는 오.폐하수 처리가 완료된 처리수를 저장시켜 방류하는 방류조(12)와,

상기 침전조(10)에 침전된 슬러지를 이송받아 농축시키는 농축조(13)와,

그 농축조(13)에서 농축된 슬러지를 탈수시켜 생성된 케이크를 위탁처리하고 탈수된 처리수를 스크린조(1)로 궤환시키는 탈수장치(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오폐하수 처리 시스템.