KR20020048913A - 하폐수 처리방법 - Google Patents

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KR20020048913A
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Abstract

본 발명은 제 1 실 내지 제 4 실로 분할된 반응조와 이 반응조를 통한 유출수를 수용하는 침전조를 구비하고 바실러스균을 우점화시켜서 유입수를 처리하기 위한 하폐수 처리방법을 제공한다. 이 하폐수 처리방법은 제 1 실을 무산소 조건으로 유지하면서 유입수를 공급하고, 제 2 실은 집중폭기하며 제 3 실 및 제 4 실은 점감폭기한다. 그리고 제 4 실로부터 일정량의 슬러지를 제 1 실로 반송하고 침전조로부터 일정량의 슬러지를 제 1 실로 반송한다. 이 하폐수 처리방법은 유입수의 처리시 발생되는 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 유입수의 유기질을 이용해서 처리하도록 한다.

Description

하폐수 처리방법{TREATING METHOD OF SEWAGE AND WASTEWATER}
본 발명은 하폐수 처리방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 바실러스균을 우점화시켜 유기물, 질소(N) 및 인(P)을 포함하는 하수, 오수, 폐수 등을 고도처리하되 아질산성 질소 및 질산성 질소를 효과적으로 처리하기 위한 하폐수 처리방법에 관한 것이다.
특허 제0151928호는 유기성 폐수의 처리가 우수할뿐만아니라 질소와 인의 제거에도 탁월한 효과를 가지고 있는 것으로 알려진 바실러스균(Bacillus)을 이용하여 오폐수를 처리할 수 있도록 하는 하폐수 처리장치 및 방법에 대해서 개시하고 있다. 본 출원인은 이와 같은 특허발명을 B3공법(Bio-Best-Bacillus System)이라는 상품명으로 개발하여 현장에서 실시하고 있고, 지속적인 기술개발을 통하여 발생되는 문제점을 개선하여 적용하고 있다.
이 특허발명에 따른 하폐수 처리장치 및 방법은 다양한 처리시설에서 그 우수성이 입증되었지만, 오폐수의 처리중에 발생되는 아질산성 질소(NO2-N) 및 질산성 질소(NO3-N)를 효과적으로 처리하지 못하고 있는 것이 현실이다. 특허 제0151928호는 바실러스균을 우점화하여 질소를 처리하고 있지만 주제거 대상은 암모니아성 질소로서 아질산성 질소와 질산성 질소의 처리는 어렵다. 즉 이 특허발명은 집중폭기와 저감폭기를 이용하여 암모니아성 질소의 질산화를 방지하고자 하는 공정으로 진행하지만, 산업폐수와 같이 유입수에 포함되거나 공정상 발생되는 아질산성 질소 및 질산성 질소를 효과적으로 제거할 수 없는 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 유입수에 포함되거나 공정상에서 발생되는 아질산성 질소 및 질산성 질소를 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 형태의 하폐수 처리방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 하폐수 처리방법을 적용할 수 있는 종래 하폐수 처리시스템의 일례를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명에 따른 하폐수 처리방법을 설명하기 위한 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 반응조20 : 제 1 실
22 : 제 2 실24 : 제 3 실
26 : 제 4 실30 : 제 1 침전조
32 : 제 2 침전조40 : 유입수
50 : 내부반송 52, 54 : 외부반송
70: 유기물90 : 메디아
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 복수개의 실로 분할된 반응조와 상기 반응조를 통한 유출수를 수용하는 침전조를 구비하고 바실러스균을 우점화시켜서 유입수를 처리하기 위한 하폐수 처리방법을 제공한다. 이 하폐수 처리방법의 특징은 상기 반응조의 제 1 실을 무산소 조건으로 유지하면서 상기 유입수를 공급하는 단계와; 상기 제 1 실 다음의 제 2 실은 집중폭기하고 그 다음의 나머지 실은 점감폭기하는 단계와; 상기 반응조의 최종실로부터 일정량의 슬러지를 상기 제 1 실로 반송하는 단계 및; 상기 침전조로부터 일정량의 슬러지를 상기 제 1 실로 반송하는 단계를 포함하여, 상기 유입수의 처리시 발생되는 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 상기 유입수의 유기질을 이용해서 처리하도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 하폐수 처리방법은 이와 같은 방법에 상기 유입수가 산업폐수 또는 처리된 폐수가 유입된 하수일 때 상기 제 1 실에 유기질을 공급하는 단계를 더 포함하여, 유입수에 함유된 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 처리하도록 할 수 있다. 이때 상기 공급되는 유기질은 상기 유입수의 탄소/질소 비(C/N비)가 3:1 내지 5:1되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 하폐수 처리방법에서 상기 반응조는 제 1 실 내지 제 4 실로 분할되고, 상기 제 3 실 및 제 4 실은 점감폭기할 수 있다. 이때 상기 제 1 실의 용존산소량(DO)은 0.2미만, 제 2실은 0.5 내지 1.5, 제 3 실은 0.3 내지 0.5, 제 4 실은 0.3이하로 유지되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 하폐수 처리방법에서 상술한 각 방법을 적용함과동시에 상기 제 2 실내에 바실러스균을 코팅한 메디아를 넣는 단계를 더 포함하여, 바실러스균의 우점화율을 안정화시키고 균일하게 유지하도록 할 수 있다.
바실러스균은 유기물질은 물론이고 난분해성의 셀룰로오즈, 단백질, 전분 및 지방 등도 가수분해시켜 증식하고, 오폐수의 처리시에 발생하는 악취성분인 암모니아, 황하수소 그리고 아민(Amine)류 등을 직접섭취 또는 분해하여 악취성분을 제거한다. 바실러스균의 특성은 내생포자를 형성하는 특성을 가지므로 주변의 환경조건이 변화더라도 기존의 오폐수의 처리에 적용하고 있는 미생물군에 비하여 환경조건의 변화에 잘 적응할 수 있으며, 활성슬러지 중에서 포자 → 균체 → 포자와 같은 과정을 반복하여 생존하므로 고농도의 균체를 유지할 수 있다. 바실러스균의 표면에는 점착성이 있는 물질로 덮여 있기 때문에 흡착이나 응집이 잘 일어나고 형성된 플록(floc)은 침전성이 양호하다. 또한 슬러지 중에 함유된 질소나 인성분은 포자화된 바실러스균의 세포에 존재함으로 침전지나 슬러지 농축조에서 용출될 우려가 없는 것으로 알려져 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하폐수 처리방법을 적용할 수 있는 특허 제0151928호의 하폐수 처리시스템을 보여주는 도면이다. 이때 도 1의 도시는 특허 제0151928호의 특허등록공보의 도면과 유사하게 표현하였고 이 분야의 종사자들이 상기 특허의 기재 내용으로부터 용이하게 예측 및 이해할 수 있거나 실시할 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 본 발명과 관련된 부분을 중심으로 설명하고자 한다.
먼저 특허 제0151928호는 상술한 바실러스균을 우점배양하여 하폐수를 처리하는 시스템 및 방법을 제시하고 있다. 바실러스균은 4개의 실(20, 22, 24, 26)로 분할된 반응조(소화조)(10)에 우점배양되는데, 이는 실별로 이루어지는 차등폭기와 내부반송(50) 및 외부반송(52, 54)에 의한 슬러지반송에 의해 이루어진다. 반응조(10)의 차등폭기는 제 1 실(20)은 반응조(10) 전체 폭기량의 약 70%정도의 공기로 집중폭기하고, 3개의 실(22, 24, 26)은 나머지 30%의 공기량으로 각각 15%, 10%, 5%씩 나누어 점감폭기한다. 따라서 용존산소량은 제 1 실(20)만 어느 정도의 농도를 유지할 수 있고 나머지 3개의 실(22, 24, 26)은 아주 낮은 상태의 용존산소만이 존재하게 되므로 절대 호기성균의 정상적인 성장이 어렵고 대신에 산소농도가 낮은 상태하에서도 잘 자랄 수 있는 통성균 등이 번식하게 된다. 그리고 반응조(10) 최종실(26)의 슬러지를 100%∼300% 재순환(50, 내부반송)하고, 1차 침전조(30)로부터 추가로 50%∼100% 되돌림(52, 외부반송)과 아울러 2차 처리단계인 활성슬러지공정의 2차 침전조(32)로부터도 유입유량의 1∼3배로 재순환(54, 외부반송)하여 총 약300%∼700%의 반송률로 운전함으로써 미생물의 체류시간을 늘리므로 이와 같은 환경에서 인내하면서 성장할 수 있는 균주를 선별 배양하는 방법이다.
본 발명은 이와 같은 하폐수 처리시스템에 용이하게 적용하여 하폐수 처리시 암모니아성 질소는 물론 아질산성 질소 및 질산성 질소를 효과적으로 처리할 수 있도록 한다. 아질산성 질소 및 질산성 질소는 유기질을 매체로 하여 다음과 같이 제거된다.
NO2-N, NO3-N + 유기질 → N2↑
본 발명은 이와 같은 아질산성 질소 및 질산성 질소의 제거원리를 이용하여 도 2에서 보인 바와 같은 하폐수 처리방법을 제공한다.
본 발명에 따른 하폐수 처리방법은 처리과정에서 발생되거나 유입수(40)에 포함되어 반응조(10)로 공급되는 암모니아성 질소, 아질산성 질소 및 질산성 질소를 효과적으로 처리하기 위한 방법을 제공한다. 이를 위하여 본 발명은 본 출원인이 B3공법으로 사용중인 특허 제0151928호의 하폐수 처리시스템에 적용할 수 있는 하폐수 처리방법을 개발하였다. 물론 본 발명은 이와 같은 하폐수 처리시스템에만 국한되는 것은 아니며 그 기술적 범위에 있어서 다양한 형태에 적용할 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하폐수 처리방법은 4개의 실(20, 22, 24, 26)로 분할된 반응조(10)와 이 반응조(10)를 통한 유출수를 수용하는 침전조(30)를 구비하고 바실러스균을 우점화시켜서 유입수(40)를 처리하는 하폐수 처리시스템에 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 하폐수 처리방법의 가장 큰 특징은 제 1 실(20)을 무산소 조건으로 유지하면서 유입수(40)를 공급하고, 제 2 실(22), 제 3 실(24) 및 제 4 실(26)에 차등폭기를 진행함과 동시에 내부반송(50)과 외부반송(52)을 수행한다는 것으로, 이와 같은 하폐수 처리방법은 하폐수 처리과정에서 발생되는 아질산성 질소 및 질산성 질소를 제 1 실(20)에서 유입되는 유기물에 의해서 분해되도록 한다. 이때 본 발명의 실시예에서 반응조(10)는 4개의 실(20, 22, 24, 26)로 구성되는 형태를 설명하였으나, 반응조(10)의 분할된 실들의 개수는 제한을 두지 않는다. 예컨대, 3개의 실로 분할된 경우는 제 1 실은 실시예의 제 1 실(20)과 동일한 조건으로 운영하고, 제 2 실은 실시예의 제 2 실(22)과 동일한 조건으로 운영하며, 제 3 실(24)은 실시예의 제 3 실(24)과 동일하게 운영하면 된다. 만약 5개의 실로 분할 된 경우에는 제 5 실이 최종실이 되는데 이의 운영은 본 실시예의 제 4 실(26)과 동일한 조건으로 하고, 이 제 5 실로부터 내부반송이 이루어진다.
한편 본 발명은 제 1 실(20)로 공급되는 유입수(40)가 산업폐수 또는 처리된 폐수가 유입된 하수일 경우에 메탄올과 같은 유기물(70)을 제 1 실(20)에 공급함으로써 유입수(40)에 아질산성 질소 및 질산성 질소가 포함된 경우에도 효과적으로 처리할 수 있도록 한다. 이때 공급되는 유기질(70)은 유입수(40)의 탄소/질소 비(C/N비)가 3:1 내지 5:1되도록 하여 적절하게 처리되도록 한다.
본 발명에서 제 2 실(22), 제 3 실(24) 및 제 4 실(26)은 차등폭기가 이루어지도록 한다. 즉 제 2 실(22)은 집중폭기, 제 3 실(24) 및 제 4 실(26)은 점감폭기한다. 이때 각 실의 용존산소량은 제 1 실(20)이 0.2미만, 제 2실(22)이 0.5 내지 1.5, 제 3 실(24)이 0.3 내지 0.5, 제 4 실(26)이 0.3이하로 유지되도록 한다. 본 발명에서 제 2 실(22), 제 3 실(24) 및 제 4 실(26)의 차등폭기는 특허 제0151928호의 하폐수 처리방법에서 제 1 실, 제 2 실 및 제 3 실의 차등폭기와 대응되는 방법을 실시하여도 가능할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 내부반송(50)과 외부반송(52)을 수행한다. 즉 제 4 실(26)로부터 일정량의 슬러지를 제 1 실(20)로 반송(50)하고, 침전조(30)로부터 일정량의 슬러지를 제 1 실(20)로 반송(52)함으로써 유입수(40)의 처리과정에서 발생되는 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 유입수(40)의 유기질을 이용해서처리하도록 한다. 이때 본 발명의 외부반송(52)은 특허 제0151928호와 같이 제 2 침전조(32)에서 이루어지는 반송(54)을 포함한다.
한편 본 발명의 바람직한 실시예에서는 하폐수의 처리효율이 최적화되도록 바실러스균을 코팅(coating, 고착)한 메디아(media)(90)를 제 2 실(22)에 넣어서 바실러스균의 우점화를 안정화시키고 균일하게 유지하도록 할 수 있다. 이와 같은 방법은 하수와 같이 농도가 낮은 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있다. 이 메디아(90)는 단순 공간(실)만을 제공하는 경우 집중분해가 어려운 문제점을 해결한다. 즉 메디아(90)는 바실러스균이 서식할 공간을 제공하는 것이다. 이 메디아(90)는 본 발명의 제 2 실(22)과 같이 바실러스균을 활성화시키는 공간에 넣는다. 이 메디아(90)의 접촉재는 그물, 병, 요구르트병, 스폰지, 다공성 물질(활성탄, 제오라이트 등) 및 소성진흙 등이 사용될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하폐수 처리방법을 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 하폐수 처리방법에 의하면, 4개의 실로 구분된 반응조에서 제 1 실을 무산소 조로 운영하고 내부반송과 외부반송을 통하여 슬러지를 제 1 실로 다시 이송시키므로 하폐수를 처리하는 과정에서 발생되는 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 유기물과 반응하도록 하여 효과적으로 처리할 수 있다. 또한 처리하기 위하여 제 1 실로 공급되는 유입수의 종류에 따라 유기물을 공급하여 탄소/질소 비를 적절하게 조절할 수 있으므로 제 1 실로 공급되는 유입수에 포함된 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 효과적으로 처리할 수 있다.

Claims (6)

  1. 복수개의 실로 분할된 반응조와 상기 반응조를 통한 유출수를 수용하는 침전조를 구비하고 바실러스균을 우점화시켜서 유입수를 처리하기 위한 하폐수 처리방법에 있어서,
    상기 반응조의 제 1 실을 무산소 조건으로 유지하면서 상기 유입수를 공급하는 단계와;
    상기 제 1 실 다음의 제 2 실은 집중폭기하고 그 다음의 나머지 실은 점감폭기하는 단계와;
    상기 반응조의 최종실로부터 일정량의 슬러지를 상기 제 1 실로 반송하는 단계 및;
    상기 침전조로부터 일정량의 슬러지를 상기 제 1 실로 반송하는 단계를 포함하여, 상기 유입수의 처리시 발생되는 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 상기 유입수의 유기질을 이용해서 처리하도록 하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입수가 산업폐수 또는 처리된 폐수가 유입된 하수일 때 상기 제 1 실에 유기질을 공급하는 단계를 더 포함하여, 유입수에 함유된 아질산성 질소 또는 질산성 질소를 처리하도록 하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공급되는 유기질은 상기 유입수의 탄소/질소 비(C/N비)가 3:1 내지 5:1되도록 하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조는 제 1 실 내지 제 4 실로 분할되고, 상기 제 3 실 및 제 4 실은 점감폭기하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 실의 용존산소량(DO)은 0.2미만, 제 2실은 0.5 내지 1.5, 제 3 실은 0.3 내지 0.5, 제 4 실은 0.3이하로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 실내에 바실러스균을 코팅한 메디아를 넣는 단계를 더 포함하여, 바실러스균의 우점화율을 안정화시키고 균일하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리방법.
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