KR20010029655A

KR20010029655A - 슬러지의 처리 방법 및 이 처리 방법을 포함하는 유기성폐수 처리 방법

Info

Publication number: KR20010029655A
Application number: KR1020000020636A
Authority: KR
Inventors: 오타케히사오; 구로다아키오; 가토쥰이치; 니시모토요시히토; 가츠라겐지; 하세가와스스무
Original assignee: 오타케 히사오; 시게루 타나카; 신코 판텍 가부시키가이샤; 야마무라 가츠미; 자이단 호진 하이키부츠 겐큐단
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-04-06
Also published as: EP1090886A3; EP1090886A2; JP2000301187A; JP3499151B2; TW476736B

Abstract

본 발명은 유기성 폐수 처리 방법에 있어서, 액체 또는 고체 상태로 인 성분을 분리회수할 수 있으며, 인의 재이용을 용이하게 함과 아울러, 대량의 일차 처리수에 포함되는 인 성분을 저감하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 슬러지를 60∼90℃에서 10∼120분간 가열처리함으로써, 슬러지중의 인 성분을 액상으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법 및 이 방법을 이용한 유기성 폐수의 처리 방법이 제공된다.

Description

슬러지의 처리 방법 및 이 처리 방법을 포함하는 유기성 폐수 처리 방법{Method for treating sludge and method for treating organic wastewater including the same}

본 발명은 하수 처리장, 분뇨 처리장 등의 하수 처리 프로세스, 또는 식품 공장, 화학 공장 등에서 배출되는 유기성 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 저비용및 고효율로 인 성분을 분리, 회수할 수 있는 인의 처리 방법 및 이 처리 방법을 채용한 유기성 폐수의 처리 방법에 관한 것이다.

상기와 같은 유기성 폐수를 처리하기 위한 방법으로서, 유기성 폐수의 생물학적 소화에 의하여 생긴, 미생물 균체를 주체로 하는 미생물 바이오매스 및 미처리의 잔존 슬러지로 이루어지는 잉여 슬러지를 포함한 처리 슬러지를 침전조 등에서 고액(固液) 분리하고, 상청으로서 얻어지는 처리수를 적절히 폐기 처리하는 한편, 잉여 슬러지를 해양 투기 또는 육지 매립 등에 의하여 처리하는 방법이 널리 채용되어 왔다.

그러나, 처리해야하는 유기성 폐수에 따라서는, 이와 같은 처리에 의하여 발생하는 처리수 및 잉여 슬러지 중에 높은 함량으로 인 성분(즉 정인산(오르소인산), 폴리인산, 인산염, 인산에스테르, 인단백질, 글리세로인산, 인지질 등)이 다량으로 포함된다. 이들을 폐기하는 것은 환경 오염의 직접적인 원인이 되며, 특히 이러한 인 성분을 다량으로 포함하는 처리수를 호수나 늪 등에 배출하면 물의 부영양화에 따른 식물 플랑크톤의 현저한 증식을 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

따라서, 침전 장치로부터의 처리수에 하기와 같은 응집제를 첨가하여 인 성분을 감소시킨 후에 처리수를 배출하는 방법을 채택하는 경우도 있었으나, 대량의 처리수에 이와 같은 응집 조작을 실시하기 위해서는, 대규모의 처리 장치를 부가해야 하므로, 처리 비용, 소요 시간, 필요 인원 등의 증가를 초래하여 불이익을 가져오는 원인이 된다. 또한, 응집의 효율도 낮고, 인 성분의 제거가 불충분하게 끝나는 경우도 있다. 그리고 잉여 슬러지 중의 인 성분은 제거하는 방법을 찾지 못한채 투기해야하는 실정이다.

그런데, 종래부터 알려져 있는, 폐수 중에 포함되는 인의 제거 프로세스로서는, ①응집제 첨가법, ②정석(晶析) 탈인법, ③혐기-호기 활성 슬러지법 등을 들 수 있다(하수도 시설 계획·설계 지침과 해설(후편) 1994년판, (사)일본하수도협회 발행, 제 131∼136페이지 참조).

①의 응집제 첨가법은, 알루미늄 이온, 철 이온 등의 3가 금속 양이온이 정인산 이온과 반응하여 난수용성의 인산염을 생성하는 것을 이용하여, 황산 알루미늄 등의 응집제를 폐수에 혼합하여, 난용성의 인산염으로 형성되는 플록(생물 유래의 플록도 포함)이 침전분리되는 것이다. 이 방법에서는 5∼20%정도의 잉여 슬러지의 증가가 보이고 있으며, 인 성분을 다량으로 포함하는 잉여 슬러지의 대량 폐기는 환경 보전을 부르짖고 있는 현재, 바람직하다고는 말하기 어렵다.

②의 정석에 의한 방법이란, 정인산 이온과 칼슘 이온의 반응에 의한 난용성의 히드록시아파타이트의 생성에 의거한 것이며, 잉여 슬러지의 증가를 수반하지 않는 점에서는 바람직하지만, 아파타이트 정석을 위하여 필요한 조건을 엄밀히 콘트롤할 필요가 있으므로(예를 들면, 전처리에 의한 탄산 이온 등 정석 방해 물질의 제거, pH 조정, 온도 조정 등), 적용이 한정되며, 또한 비용 증대를 초래하는 원인을 내포하고 있으므로, 역시 폐수 처리에 있어서의 수단으로서 바람직한 방법이라고는 말할 수 없다.

③의 혐기-호기 활성 슬러지법은, 혐기 상태에서 에너지 획득을 위하여 폴리인산을 정인산으로서 방출한 미생물이, 호기 상태에서 정인산을 과잉 섭취·대사후 폴리인산으로서 축적하는 것을 이용한 방법이며, 폐수를 혐기조, 호기조 및 침전지에 있어서 반복 처리하여, 잉여 슬러지에 인 성분을 내포시키고, 처리수 중의 인 성분을 제거하는 것이다. 이 방법에 의해 처리수로부터 유효하게 인 성분을 제거할 수 있으나, 잉여 슬러지는 인 성분이 풍부하며, 게다가 그 외에도 각종 유기 성분이나 귀금속 성분 등이 포함되어 있으므로 그 폐기에 문제가 생긴다. 그리고, 인 성분은 예를 들면 비료나 인 화합물 제조 등에의 유효 이용의 가능성이 고려됨에도 불구하고, 이와 같은 잡다한 성분과 혼합된 슬러지 상태에 있어서는 파기할 수 밖에 없다.

따라서, 생물학적 처리에 의하여 발생한 슬러지로부터 인을 회수하여, 유효하게 이용할 목적으로, 슬러지를 혐기적으로 처리함으로써 슬러지 중의 인 성분을 용출시키고, 그 용출된 인 성분을 응집제를 첨가하여 회수하는 방법(일본국 특허공개 평9-267099호 공보 참조)이 개발되고 있으며, 게다가 최근에 이르러서 오존 처리법(특허공개 평9-94596호 공보 참조), 알칼리 첨가법(특허공개 평8-39096호 공보 참조) 등에 의하여 슬러지 중의 인을 회수하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 오존 처리법에서는 약품이나 폐기물에 기인한 문제는 적지만, 설비비 및 런닝 코스트가 매우 높기 때문에, 경제적인 면에서 실용적이다고는 말할 수 없다. 그리고 알칼리 첨가법에 의하면 알칼리 폐액이 발생하고, 이 처리를 위하여 더 많은 경비를 필요로 하게 된다. 또한, 슬러지를 혐기적 처리 공정에서 처리함으로써 미생물의 체내로부터 인 성분을 방출시키는 공정을 포함하는 방법에 의하면, 비교적 저비용으로 인을 회수, 재이용하는 것이 가능해지지만, 장기의 처리 시간을 요하는데다, 인 성분을 침전시키기 위하여 매우 다량의 응집제가 필요하였다.

또한, 최근 호수나 늪, 폐쇄성 해역 등의 COD의 환경 기준의 달성율은, 각각 42%, 70%로 낮아지고 있으며, 이 원인은 푸른 김가루나 플랑크톤 등의 내부 발생 물질에 있다고 생각되고 있다. 이 때문에, 부영양화의 원인이 되는 질소, 인의 총량 배출 규제에 대하여 환경청은 1999년 11월 2일에 중앙 심의회에 자문하여, 2000년 3월에는 이들 규제에 관한 답신이 행해질 예정으로 되어 있으며, 유기성 폐수에 포함되는 인 성분을 효율성 좋게 재이용가능하게 회수하고, 환경에 대해서도 악영향을 미치지 않고 저비용으로 실시할 수 있는 처리 방법이 계속하여 요구되고 있다.

본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 유기성 폐수 처리 방법에 있어서 효율성 좋게 단시간에 인 성분을 분리회수할 수 있으며, 고체로서 침전시킬 때의 약제 필요량을 저감할 수 있다는 효과가 달성되며, 인 성분의 재이용에 이로운 처리 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 유기성 폐수의 처리 방법의 한 실시형태의 개략 구성도이다.

도 2는 활성 슬러지를 50∼90℃의 범위의 온도에서 처리한 경우의, 각종 인 성분의 방출의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3의 (a)는 활성 슬러지, (b)는 70℃에서 60분간 처리한 후의 상청, (c)는 염화칼슘에 의한 침전 성분을 가시광과, DAPI에 의해 폴리인산을 형광 염색하여 관찰한 결과의 현미경 사진(1000배 확대)을 나타낸 도이다.

(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)

1: 공기노출 처리조

2, 4, 7: 고액 분리 수단

3: 인 방출조

5: 인 응집조

6: 혐기 처리조

8: 인 회수 수단

9: 가열 수단

10: 열교환기

11: 공기노출 수단

A: 원폐수

B: 응집제

a: 일차 처리수

b: 이차 처리수

c: 삼차 처리수

x: 일차 슬러지

y: 고형 인 성분

z: 이차 슬러지

p: 인 성분

상기 목적을 달성하기 위한 본원 제 1 발명은, 슬러지의 처리 방법으로서, 슬러지를 60∼90℃에서 10∼120분간 가열처리함으로써, 슬러지 중의 인 성분을 액상으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법을 그 요지로 한다. 이 방법에 의하면, 단시간의 가열이라는, 특별한 설비도 시약도 필요로 하지 않는 방법에 의하여, 유기성 폐수 중의 인 성분을 액상으로 방출시키는 것이 가능해진다. 이 방법에 의하여 방출되는 인 성분은, 주로 폴리인산의 형태로 되어 있으므로, 종래의 방법에 비교하여, 응집, 침전시키기 위하여 필요한 금속염 등의 응집제의 필요량이 매우 낮아진다.

다음으로 본원 제 2 발명은, 상기 본원 제 1 발명의 인 처리 방법에 있어서, 인의 방출 처리를 행한 후, 처리액을 고액 분리하고, 방출된 인 성분을 응집제의 첨가에 의하여 액상으로부터 침전시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이와 같이 인 성분을 침전시킨 것을 회수하면, 그것을 비료나 인 화합물 제조를 위하여 용이하게 이용할 수 있다.

본원 제 3 발명은, 유기성 폐수를 처리하는 방법에 있어서, (1)폐수를 호기적 처리하는 공기노출 처리 공정, (2)공기노출 처리후의 폐수가 일차 처리수와 일차 슬러지로 분리되는 고액 분리 공정, (3)분리된 일차 슬러지로부터 인 성분을 액상으로 방출시키기 위하여 60∼90℃에서 10∼120분간 가열 처리를 행하는 인 방출 공정, 및 (4)방출된 인 성분을 함유하는 이차 처리수와, 인 성분이 제거된 이차 슬러지로 분리하는 고액 분리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리 방법이다. 이 방법에 의하여, 공기노출 처리 공정(1)에 있어서 폐수중의 미생물내에 인 성분이 축적되며, 이 처리 폐수는 다음의 고액 분리 공정(2)에 의하여, 일차 처리수와, 인 성분이 농축된 일차 슬러지로 분리되며, 이어서 이 슬러지로부터 인 성분을 액상으로 방출시켜서 고액 분리함으로써, 소용량의 인 성분 고함유 처리수(이차 처리수)와 인 성분이 제거된 이차 슬러지로 분리하는 것이 가능해진다.

본원 제 4 발명은, 상기 고액 분리 공정(4) 후에, 당해 공정에서 생긴 이차 처리수에 대하여, 방출된 인 성분을 응집제의 첨가에 의하여 상기 액상으로부터 침전시키는 인 응집 공정(5)을 더 포함하는 것이다. 이 방법에 의하여 성분을 침전시킨 것을 회수하면, 매우 농축된 고형 성분으로서 인 성분이 얻어지므로, 비료나 인 화합물 제조를 위하여 이용하기 쉬우며, 운반 취급상 유리하다.

본원 제 5 발명의 처리 방법은, 상기 공기노출 처리 공정(1)의 전에, 혐기적 처리 공정(6)을 더 포함한다. 이 혐기 처리에 의하여, 미생물의 인 성분의 과잉 섭취에 앞서서 혐기적 슬러지 분해와 액상으로의 인 성분의 방출이 행해지므로, 공기노출 처리에 있어서의 인 성분의 과잉 섭취가 더욱 효율성 좋게 행해지게 된다.

(발명의 실시 형태)

본 발명의 슬러지의 처리 방법은, 슬러지를 60∼90℃에서 10∼120분간, 바람직하게는 70∼80℃에서 20∼60분간 가열 처리함으로써, 슬러지 중의 인 성분을 액상으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 것이다. 이와 같은 조건에서 가열하면, 후술하는 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 인 성분을 주로 폴리인산으로서 방출시키는 것이 가능해진다. 따라서, 종래의 방법에 따라서 오르소인산이나 그 외의 인산 유도체 등으로서 인 성분이 방출되는 경우와 비교하여, 액상으로부터 침전물로서 인 성분을 회수하기 위하여 필요한 금속염 등의 응집제의 필요량이 매우 감소한다. 이것은, 인의 원자수에 대한, 응집제가 결합가능한 프리의 인산 잔기수가, 폴리인산에서는 낮은 값인 것에 따른 것이다. 또한, 폴리인산의 금속염의 쪽이, 인산의 금속염보다도 큰 과립형상의 침전덩어리를 형성하므로, 그 후의 회수 처리에 있어서, 예를 들면 침전 분리나 원심 분리에서의 소요 시간을 단축하고, 용량을 감용화(減容化)하고, 원심 분리의 회전수를 억제하는 것 등이 가능해지므로 바람직하다. 상기 처리 온도가 60℃보다 낮으면 폴리인산으로서의 인 성분의 방출이 곤란하며, 90℃를 넘으면 폴리인산의 방출후 급속히 인산으로 분해되므로 회수를 위한 응집제 필요량이 높으며, 또한 가열 비용도 높아지므로 바람직하지 않다.

이러한 인의 처리를 행한 후, 처리후의 슬러지를, 침전, 원심, 여과(막분리를 포함) 등의 통상의 수단에 의해 고액 분리하고, 방출된 인 성분을 포함하는 액상에, 예를 들면 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄, 염화제2철, 황산제1철, 염화칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘 등의 응집제를 첨가하여, 인 성분을 침전시키면 된다. 이상의 방법에 의한 인 방출 처리액으로부터 침전을 생기게 하기 위해서는, 종래의 동일한 공정에서의 응집제 필요량의 절반 이하를 첨가하면 충분하므로, 비용이 감소할 뿐만 아니라, 금속 함유 화합물의 생산량을 억제할 수 있으며, 환경 보전의 관점에서도 바람직하다고 말할 수 있다. 침전후, 얻어진 고형 성분을 정법에 의하여 회수하고, 필요에 따라서 정제 처리를 실시하여, 비료나 인 화합물 제조를 위한 원료에 이용할 수 있다.

이하에, 본 발명의 유기성 폐수의 처리 방법에 있어서의 실시 형태를 도 1의 플로에 의거하여 설명하겠다.

즉, 도 1에 나타낸 방법에서는, 원폐수 A를 먼저 혐기 처리조(6)에 공급하고, 혐기적 소화시킴과 아울러, 미생물 체내에 폴리인산의 과립으로서 저류되어 있는 인 성분을 방출시킨다. 이 때, 인 성분은 가수 분해되어 정인산으로서 액상으로 방출되게 된다. 이어서, 이 처리액을 에어 펌프의 공기노출 수단(11)을 구비한 공기노출 처리조(1)에 이송하고, 여기서 호기적인 미생물에 의한 유기물의 분해 및 미생물에 의한 인 성분의 섭취(체내 저류)를 행한다. 혐기 처리에 의해 방출된 인 성분이, 이 공정에 있어서 미생물 체내에 농출되는 것이다. 그 후, 공기노출 처리액을 고액 분리 수단(2)에 이송하고, 인 성분이 농축된 일차 슬러지 x와, 일차 처리수 a로 나눈다. 얻어진 일차 슬러지 x를 열교환기(10)를 통하여 가열한 후, 이 슬러지 중의 미생물로부터 인 성분을 액상으로 방출시키기 위하여, 다음의 인 방출조(3)에 있어서, 히터, 스팀 발생 장치 등의 가열 수단(9)을 이용하여 60∼90℃에서 10∼120분간, 바람직하게는 70∼80℃에서 20∼60분간의 가열 처리를 행함으로써, 인 성분을 주로 폴리인산으로서 미생물로부터 방출시킨다. 폴리인산으로서 인 성분이 방출되면, 액상으로부터 침전물로서(인 응집조(5)) 인 성분을 회수하기 위하여 필요한 금속염 등의 응집제의 필요량이, 상술한 바와 같이 혐기 처리, 오존 처리, 알칼리 처리 등에 의해 인산으로서 방출된 경우와 비교하여 매우 감소한다. 폴리인산의 금속염이 큰 과립 형상의 침전덩어리를 형성하므로, 그 후의 회수 처리, 예를 들면 침전 분리나 원심 분리에서의 소요 시간이나 용량, 회전수 등을 감소시킬 수 있으므로 바람직하다.

이 인 방출조(3)에 있어서의 처리의 종료후, 고액 분리 수단(4)에 의하여 비교적 소용량의 인 성분 고함유 처리수(이차 처리수) b와 이차 슬러지 z로 분리한다. 이 고액 분리 수단으로서는, 예를 들면 원심 분리, 탈수기에 의한 분리 등이 바람직하다. 이 이차 처리수 b는 종래의 폐수 처리법에 의해 생기는, 인 성분을 포함하는 처리수보다도 매우 그 용량이 감소되어 있으므로, 이하와 같은 인 성분 회수를 목적으로 한 인 응집 공정을 위한 설비가, 매우 소규모의 것으로 충분하다.

인 응집 공정에서는, 정석 탈인 등의 종래 알려진 방법이 이용가능하지만, 일반적으로 상기 이차 처리수 b를 인 응집조(5)에 도입하고, 상기와 같은 응집제 B를 교반하에 첨가하여, 인 성분을 고형 성분으로서 응집시킨다. 여기서, 이차 처리수 b에 포함되는 인 성분은 주로 폴리인산으로서 얻어지고 있으므로, 소량의 응집제 B를 사용하더라도 회수가 용이한 과립 형상의 고형 성분으로 응집시키는 것이 가능해진다. 이들 응집제를 첨가하고, 교반, 침전 후에 이하의 공정에 따라서 인 성분을 회수한다. 응집제의 첨가량은 이차 처리수 b에 포함되는 전체 인 성분 및 폴리인산의 양으로부터 유리인산 잔기수를 계산하여, 이에 충분한 몰수의 양만큼 사용하는 것이 가장 바람직하다.

이어서 고액 분리 수단(7)에 의하여, 인 성분을 실질적으로 포함하지 않는 삼차 처리수 c와 고형 인 성분 y을 얻는다. 이 고형의 인 성분 y는 슬러지로부터 분리되어 있으며, 원폐수에 포함되어 있는 기타 성분도 거의 포함하고 있지 않으며, 그리고 감용화되어 있으므로, 비료나, 인 화합물 제조를 위한 원료로서 이용하기 쉬운 것으로 되어 있다. 그러나, 인 회수 수단(8)에 의하여, 실질적으로 건조 고체로서 인 성분 p을 회수하여, 유통, 운반이 가장 용이한 형태로 하는 것이 바람직하다. 이 인 회수 수단(8)에는 예를 들면 동결 건조, 탈수·건조 등의 방법을 예시할 수 있다. 도시하고 있지 않지만, 고액 분리 수단(6)에서 분리된 일차 슬러지 x의 일부는, 혐기 처리조(6)에 반송되어 있다.

이상 예시한 본 발명에 있어서, 공기노출 처리조(1), 고액 분리 수단(2, 7), 혐기 처리조(6)의 각각의 구조 및 이들을 연결하는 경로는 특히 한정되는 것은 아니며, 본질적으로 종래부터 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 장치를 위하여, 공기노출 처리조(1)에는 에어 펌프, 블로어 등의 공기노출 수단(11)을, 그리고 혐기 처리조(6)에 있어서는 바람직하게는 교반 수단 등을 구비하는 것이면 된다. 또한 이들 공정에 있어서의 각각의 조건 등도, 종래 알려져 있는 호기적 처리 방법, 고액 분리 방법 등에 따라서 행하면 된다(특허공개 평9-10791호 명세서 등을 참조).

개략적으로 설명하면, 공기노출 처리조(1)에 있어서의 처리는, 상온하에서 실시된다. 그리고, 고액 분리 수단(2, 7)으로서는, 예를 들면 침전, 원심 또는 여과(막분리를 포함) 등의 수단이 선택된다. 이들 가운데, 특별히 고가의 장치나 노력을 필요로 하지 않는 점에서, 침전 또는 원심 분리가 바람직하며, 처리액의 성상에 따라서 분리가 용이하면, 침전조에 있어서의 침전이 가장 바람직하다. 그리고 혐기 처리조(6)에 있어서의 처리 온도는 특히 한정되지 않으며, 바람직하게는 상온하에서 행할 수 있으면 된다. 여기서, 혐기 처리조(6)에 교반 수단을 설치하여, 미생물의 주위에 방출된 인 성분이 체류하여 인 방출이 저지되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

최종적으로 인 성분 p으로서 회수되는 인 성분은 농축되어 있을 뿐만 아니라 매우 순화되어 있으므로, 상술한 바와 같이 비료, 인 화합물 제조 등에 재이용되기 때문에 바람직하다.

(실시예)

이하에 본 발명의 실시예를 설명하겠으나, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 의하여 한정적으로 해석되어져서는 안된다.

(실시예 1)

실험실내 회분식 혐기 호기 활성 슬러지 프로세스에 의하여, 1L 용량의 삼각 플라스크중에, 하수 처리장 유래의 활성 슬러지 500㎖을 넣고, 이어서 이하의 표 1에 나타낸 조성을 갖는, 인 성분을 함유한 유기성 폐수 500㎖를 투입하였다.

유기성 폐수 성분	배합량(g/L)
CH₃COONa·3H₂O	0.68
폴리펩톤	0.1
효모엑기스	0.01
NaCl	0.05
KH₂PO₄	0.0225
NaHCO₃	0.075
MgSO₄·7H₂O	0.075
CaCl₂	0.025

이 원폐수 1L에 대하여, 혐기 처리를 20℃, pH7에서 체류 시간 2시간에 걸쳐서 행하고, 계속하여 20℃, 공기노출량 20vvm(에어레이션 펌프를 사용), pH7에서 체류 시간 5시간에 걸쳐서 호기 처리를 실시하였다. 이 처리동안, 액체를 교반기에 의해 계속하여 교반하고, 액량은 1L로 유지되도록 하였다.

호기 처리 종료후에, 슬러지를 1㎖씩 에펜돌프 튜브 25개에 나누어 넣고, 각각 5개씩을 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 및 90℃로 설정한 항온조에 정치하였다. 20분마다 1튜브씩 샘플링하고, 각 시료를 8000×g로 5분간 원심 분리하고 나서, 상청에 포함되는 전체 인량, 폴리인산량 및 인산량을 이하의 방법에 따라서 정량하였다.

전체 인량: 과황산암모늄 존재하에 열수(熱水) 분해(121℃, 30분간)한 후, 하기 방법에 의하여 인산으로서 정량

폴리인산량: 1N염산의 존재하에 가열 분해(100℃, 7분간)한 후, 하기 방법에 의하여 인산으로서 정량

인산량: JISK0102에 의한 몰리브덴청(아스코르빈산 환원) 흡광 광도법에 의거한 인산 이온량 측정

이어서, 이들 상청중의 인 성분을 응집 침전에 의하여 분리할 수 있는지 없는지를 조사하기 위하여, 염화칼슘(CaCl₂)을 최종 농도가 50mM이 되도록 첨가하고, 8000×g으로 5분간 원심 분리함으로써 얻어지는 침전물의 전체 인량을 상기 전체 인 정량법에 의하여 측정하였다.

이렇게 하여 얻어진 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2에 있어서, (a)는 50℃, (b)는 60℃, (c)는 70℃, (d)는 80℃, (e)는 90℃에서의 가열 처리에 의한 각 정량값의 경시 변화를 나타내며, (f)에는 상기 가열처리전의 활성 슬러지 중의 인 조성(①:인산, ②: 폴리인산 및 ③: 그외 인산 화합물량)을 나타낸다.

도 2로부터, 활성 슬러지 시료의 가열 처리를 50℃에서 행한 경우, 슬러지로부터 방출되는 인 성분의 양은 모두 적고, 게다가 폴리인산보다도 인산으로서 방출되는 양이 많다는 것을 알 수 있다(도 2의 (a)). 이 온도에서는, 슬러지 중의 폴리인산 과립은 거의 유리되지 않았다. 처리 온도 70℃에서는(도 2의 (c)), 가열 개시후 1시간에서 활성 슬러지 중에 존재하고 있던 폴리인산량(도 2의 (f), ②)의 약 90%가 유리, 방출되었다. 그리고 이 시점에서는, 폴리인산의 약 20%에 해당하는 양이, 인산으로 분리되어 있다. 가열 개시 2시간후에 염화칼슘을 첨가하여 원심분리를 행하면, 유리되어 있던 전체 인량의 대부분을, 침전물로서 회수할 수 있었다. 처리 온도를 90℃로 하면(도 2의 (e)), 폴리인산의 방출은 급속히 진행되고, 이 조건하에서는 약 10분에서 종료된다. 이 시점에서 인산으로 분해되어 있는 양은 약 10%이었다. 폴리인산의 방출이 종료되면, 이 폴리인산은 급속히 인산으로 분해되며, 가열 개시 2시간후에는 유리된 폴리인산의 약 60%가 인산으로 되었다. 이 시점에서 염화칼슘에 의한 응집 침전을 행하더라도, 회수할 수 있는 인 성분의 양은 방출된 양의 약 20%정도에 불과하였다. 따라서, 본 발명의 방법을 90℃의 온도에서 실시하는 경우에는, 방출된 폴리인산을 신속히 응집침전하는 것이 바람직하다.

(실시예 2)

실시예 1에서 채취한 시료에 대하여, 가시광하 및 DAPI(4',6-디아미디노-2-페닐인돌)형광 염색후 자외선 조사하에서 검경하고, 폴리인산 과립의 존재를 조사하였다. 가열 처리전의 활성 슬러지 시료(a), 70℃, 60분간 처리후의 상청 시료(b) 및 이 상청으로부터의 염화칼슘 침점물(c)을 검체로 하였다. 폴리인산 과립은 DAPI 형광 염색하여 자외선(UV)을 조사함으로써, 특이적으로 황색의 발광을 띄므로, 용이하게 동정할 수 있는 것이다. 그 결과를 도 3에 나타낸다. 가열 처리전의 활성 슬러지 시료(도 3의 (a))를 DAPI 염색후 자외선 조사하면, 황색의 폴리인산 과립이 보였다. 가열전의 상청에 대하여 동일한 관찰을 행하더라도, 폴리인산 과립은 전혀 보이지 않았다. 70℃, 60분간 처리후의 상청 시료(도 3의 (b))와, 이 상청으로부터의 염화칼슘 침전물(도 3의 (c))에 대해서도 황색의 폴리인산 과립이 보였다. 따라서, 실시예 1의 정량법에 의한 폴리인산이, 폴리인산 과립으로서 존재한다는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 의하면, 유기성 폐수 중에 포함되는 인 성분을, 단시간에 소용량 액체 또는 고체 상태로 분리회수할 수 있으며, 인의 재이용을 용이하게 할 수 있다는 효과를 갖는다. 이 때, 인 성분이 폴리인산으로서 농출되어 있으므로, 필요한 응집제의 양은, 종래 알려져 있는 방법보다도 매우 소량으로 충분하다.

본 발명의 방법은 특히 시약이나 고가의 설비를 필요로 하지 않으므로, 저비용의 처리를 가능하게 한다는 점에서 유리한 것이다.

Claims

슬러지의 처리 방법으로서, 슬러지를 60∼90℃에서 10∼120분간 가열처리함으로써, 슬러지 중의 인 성분을 액상으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 인의 방출 처리를 행한 후, 처리액을 고액(固液) 분리하고, 방출된 인 성분을 포함하는 액상에 응집제를 첨가함으로써 인 성분을 침전시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
유기성 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 이하의 공정 즉

(1)폐수를 호기적 처리하는 공기노출 처리 공정,

(2)공기노출 처리후의 폐수가 일차 처리수와 일차 슬러지로 분리되는 고액 분리 공정,

(3)분리된 일차 슬러지로부터 인 성분을 액상으로 방출시키기 위하여 60∼90℃에서 10∼120분간 가열 처리를 행하는 인 방출 공정, 및

(4)방출된 인 성분을 함유하는 이차 처리수와, 인 성분이 제거된 이차 슬러지로 분리하는 고액 분리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리 방법.
제 3항에 있어서, 상기 고액 분리 공정(4) 후에, 이 공정에서 생긴 이차 처리수에 대하여, 방출된 인 성분을 응집제의 첨가에 의하여 상기 액상으로부터 침전시키는 인 응집 공정(5)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리 방법.
제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 공기노출 처리 공정(1)의 전에, 혐기 처리 공정(6)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리 방법.