KR20030026456A - 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법에 관한 것이다.

즉, 오폐수 생물학적 처리에 있어 1단계 혐기공정과 유량조정의 생물학적 분리공정을 동시에 진행시키면서 발포공극이 우수한 발포체를 충진한 발포접촉폭기 1, 2실을 경유 후 박리성부유물을 분리실에서 침전제거시키고, 이후 발포체가 충진된 발포접촉폭기3,4실로 유입되어 재처리공정을 경유함으로써 유기물 외 T-N, T-P의 제거를 동일공정 발포공극에서 이루며, 발포체의 미생물 안식기능 향상 및 접촉특성증대로 생물막의 특성다양화 및 안정을 이룸으로써 처리율이 증대된다. 운전공정 또한 단속운전공정으로 생물막의 전환특성이 크게 증가 되는 운전비용 절감형 오폐수처리시설과 그 내부에 충진된 발포접촉상의 발포체 발포공극이 2∼5mm의 형체를 6mm범위 이내로 절단 가공하여, 발포공극을 개방전지로 형성하여 조직내부에 미생물의 안식과 고착특성 증대 및 변환성을 높여줌으로써 생물화학적 산소 요구량(BOD)외 영양염류를 제거하는 특징이 있다.

Description

발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법{THE MANUFACTURING THE METHOD AND ANAEROBIC AND AEROBIC PURIFICATION METHOD USING FOAMING AGENT}

본 발명은 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 오수처리시설에 있어 처리율 향상을 위한 관리기술의 복잡성과 공정의 복잡성으로 효율의 목표달성이 어려우면서 생활환경이 오염원의 정화에 크게 기여하지 못하였으며, 내부 충진물(접촉재)에 발포체나 섬유재가 사용되고 있으며, 섬유재는 부착, 박리에 있어 편차가 크고 박리율이 낮아 관리상 문제점으로 나타나면서, 폴리우레탄계의 발포체에 관심이 있었 가공하였으나, 발포공극에 가공기술 부족으로 발포체 공극이 미세하고 공극에 심도가 길며 단위당 개체가 1∼2cm미만으로 가공구성되어 사후관리(물과 함께 유출)문제와 초기효과 극대화 이후 공극폐쇄 현상이 극심하여 발포체의 한계를 실감케하는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적으로는 생활오수처리시설의 주처리기능인 생물학적 정화공정내에 핵심기능인 미생물배양을 위한 접촉상을 고분자 수지계의 폴리에칠렌수지(PE)를 이용하여 압출, 압축성형하고 발포시킨 다형상의 접촉상(혐. 호기성 복합특성의 발포접촉재)를 정화조 내에 구획된 발포접촉폭기1, 2, 3, 4실에 각각 투입하여 생물학적산소요구량(BOD), 슬러지(SS), 총 질소(T-N) 총 인(T-P)등 을 동시에 고효율로 제거하면서, 공정의 단축화 및 생물막의 복합적기능을 배가시켜 정화환경변화에 대응성 있게하고, 정화대상 오염물질을 유기물외 탈인, 탈질까지 동시에 전공정에서 진행하여 오수가 처리되는 것을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

도1은 본 발명의 상부 평단면도

도2는 본 발명의 횡단면도

도3은 본 발명의 저부 단면도

도4는 본 발명 요부인 발포체 원형과 이를 절단한 것으로서,

(a)는 발포체 측면도이고,

(b)는 ⅰ-ⅱ 단면도이며,

(c)는 (b)의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 정화조 2. 분리유량조정조 3.발포접촉폭기1실

4. 발포접촉폭기2실 5.침전분리조 6. 발포접촉제폭기3실

7. 발포접촉제폭기4실 8. 침전조 9. 오니농축조

10. 전기제어장치 11. 이송라인 20. 분리홉바

21. 경사판 22. 이류구 30, 40. 절단발포체

60, 70. 발포체 31, 41, 61, 71폭기장치 42. 측벽

42′. 인입구 51.침전물이송라인 100. 발포체

101. 발포공극 102. 발포접촉재

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정화조(1)의 초기공정인 분리유량조정조(2)에는 유량조정과 슬러지의 분리특성을 동시에 수행 할 수 있는 분리홉바(20)와, 슬러지를 하부로 유도시키기 위한 경사판(21)과 복수의 흐름을 유도시키는 이류구(22)로 형성되고, 분리홉바(20)내에 에어리프트식 이송라인(11)이 형성되어 유량이 조절되며, 발포접촉폭기1실(3)에는 생물막의 발포공극내 안식기능증대역활을 갖는 장방형 절단발포체(30)와, 발포공극내에 생물막의 특성비를 혐, 호기비로 극대화시켜 탈인, 탈질 기능을 높이면서 BOD제거율을 정상으로 유지시키는 폭기장치(31)로 형성되고, 발포접촉폭기2실(4)에는 상기 발포접촉폭기1실(3)과 동일한 기능을 갖는 장방형 절단발포체(40)와, 이 절단발포체(40) 하단부에는 포말과 발포체의 접촉을 직접 진행시켜 생물막의 과밀부착을 제어조절하면서 탈리기능을 유도할 수 있는 폭기장치(41)로 형성되며, 상기 절단발포체(40) 측벽(42)에는 다수개의 인입구(42′)가 형성되고, 침전분리조(5)에는 침전물을 오니농축조(9)로 이송시키기 위한 침전물이송라인(51)이 배치되며, 발포접촉폭기3, 4실(6)(7)에는 정화처리효율을 극대화 시켜기 위한 생물상 특성을 가진 발포체(60)(70)와, 이 발포체(60)(70)하단에는 간접폭기를 이어 발포공극의 미생물 특성을 잔여유기물 부하값과 상대적으로 부착, 박리 기능이 자율조정되도록 하는 각각의 폭기장치(61)(71)와 이 폭기장치(61)(71)에는 연속이나 단속운전으로 오염물질을 정화시키는 전기제어장치(10)가 연결되어 구성된 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실험조건]

(1)오수처리시설은 초기공정 개발보다 큰 용량 5/일 을 제작하여 실험하였다.

(2)제작공정은 공정개발에서 최초 결과치를 감안하여 최적의 공정으로 설계한 공정은

로 제작하였다.

(3)발포접촉상의 충진은 접촉재의 충진상자 고정형으로 하고 그 상자내 충진밀도는 자연상태에서 70%을 기준으로 발포접촉폭기1, 2, 3, 4실(3)(4)(6)(7)에 충진 하였다. 충진 상자는 스테인레스(STS)재질 각관에 사각으로 형틀을 구성하고, 폴리에칠렌수지(PE) 격자망을 사면으로 고정하여 충진물이 상자 외부로 유출되는 것을 방지하며, 비중을 고려하여 본체에 견고히 고정 설치하였다. 그리고 폭기장치는 측면과 발포체 하단에 설치하고 산기포말이 발포체 측면이나 충진부를 관통하면서 폭기되는 구조로 공정을 구분하였다.

(4) 도4에 도시된 바와 같이 발포체(100)를 폭 5∼8mm범위로 절단하여 양측개방면에 직경이 φ2∼5mm 범위로 발포공극(101)이 형성된 발포접촉재(102)이다.

(5)공기공급량은 30ℓ·air/min·오수기준으로 하고 폭기심도는 1.7MH로 하였다.

(6)유입량의 조절을 위해 방류구에 유량계를 부착 관리 하였으며, 유입부하는 기준의 ±10% 이내 범위를 공급오차로 하였다.

(7)실험기간은 1회에 10일기준으로 변환점을 점검하였으며, 가동온도는 자연상태에서 유지되는 실온도를 유지 시켰다.

(8)실험용 발포체는 PE나 폐PE(W-PE)을 폐타이어 분말(/GTR) 조성비W-PE/GTR: 90∼100/10∼0wt%, 발포율 3.5배∼5배, 장방형 접촉재를 5∼8mm로 절단, φ2∼5mm의 개방된 조직을 갖는 것을 사용하였다.

(9)각 실별 용적비와 설계값은 다음과 같이 구성되도록 초기공정 실험값을 감안하여 제작하였다.

상기 사항을 토대로 다음과 같은 표를 작성하였다.

표

[실시예 1]

초기 형성기전 실험

(1) 정화시설에 외부의 종균등을 일절 투입하지 않은 상태에서 실제의 오수를 유입시켜 생물막의 초기형성기전도 실험을 한 결과 효과는 4∼5일부터 나타나기 시작하고, 5일 후 발포공극내 부착특성이 뚜렷이 나타났으며, 공극이 안식기능을 이용 공극면이 생물막에 쌓이게 되고 폐쇄율은 점차 증가되는 경향을 보임을 규명할 수 있었다.

(2) 전개율은 5일 후부터 안정적 결과를 나타내었고 이때 평균수온은 11∼14℃, 외부온도는 동절기였으며, 조내부 온도를 실 상황을 고려하여 10℃이하 저하되는 것을 방지키위하여 부직포를 이용한 노출면의 방한처리를 한 여건으로 하였다.

(3)방류수 수질은 초기 5일이전과 이후의 투명도차가 갈수록 달라지는 경향을 규명할 수 있었으며, 8일 후부터는 안정적 결과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

(4)초기공정개발에서의 초기형성기전도 실험과 흡사한 결과를 보였으며, 부착특성, 공극폐쇄율, 전개율, 방류수 수질, 출현 미생물 육안검사 결과등은 표1-1와 같이 나타났다.

표1-1 형성기전의 특성별 육안 검사 결과

상기 육안검사를 토대로 미생물의 출현상태를 정밀한 현미경으로 관찰하면 다음과 같은 결과을 얻을 수 있었다.

(1)미생물의 부착특성에 있어 초기 1∼2일은 감지할 수 없는 상태로 초기 투입전의 모양에서 전혀 변화를 감지할 수 없었다. 3일 경과 후 미량의 변화를 보이며 부착 기틀을 보였으며 5일 후 그 속도는 증대됨을 볼 수 가 있었다. 부착특성의 전환점은 발포 공극내부를 기점으로 전개되었으며, 그 요인은 발포공극의 수리저항에 대한 안식기능이 많은 부분으로서 접촉시간이 타면 보다 높은 부분이 부착율 증가를 결정짓는 중요한 것임을 알 수 있었다.

(2)전개율은 그 양이 미소하여 1∼4일간은 판독이 불가능 하였으나 5일 후부터 점차 확대되는 영향을 보였고, 8일 경부터 그 속도가 확연이 달라짐을 알 수 있었다. 또 부착특성보다 다소 지연 경향이 있으나 일반 비발포성 접촉재보다 2배이상 빠르게 변화되는 요인이 있음을 확인할 수 있었다.

(3)공극 폐쇄율은 전개율의 과다 증상이 보이는 8일경 일부 공극에 표면을 시점으로 소량씩 나타나며 일부는 나타나지 않는 것이 70% 범위에 이르며,사용후 2개월 후 50%범위의 폐쇄와 박리로 쉽게 이탈되면서 공극부가 재 형성되는 순환공정이 진행되거나 φ2mm 미만의 소규모 발포공극의 폐쇄율이 높게 나타나는 요인을 주워 발포공극의 크기 조절이 φ4∼5mm범위가 되어야 함을 규명할 수 있었다.

(4)방류수 수질 변화에 있어 초기 미생물의 전환성 영향에 따라 수질기준 초과된 범위가 5일까지 확인이되며 특별한 변화상이 없었으나 5일 후 수질의 탁도에 편차가 점점 감소되는 경향이 있었으며 8일 후 뚜렷한 회복세를 보였다.

방류수 수질은 미생물의 육안 활착이나 전개 특성과 직결되었고 일반적인 비발포성여재인 섬유재나 플라스틱계의 수질회복 기일의 30일경 보다 15여일 이상 빨라짐을 알 수 있으며, 그 요인은 미생물의 비증식속도를 안식기능인 발포공극에서 크게 증가시켜 주는 요인이 있음을 규명할 수 있었다.

(5)미생물의 출현에서 출현빈도는 초기 5일경까지 전혀 없었으며 8일경부터 1∼2마리씩 현미경에 나타났고 9일 후 그 수요가 증가되는 경향이 뚜렸하였다. 또한 발포막의 형성기전은 미생물의 배가시간 단축에 따라 증가율이 높으며, 사멸이나 유출속도를 줄일 수 있고 공극 내면에서 비가역부착특성을 증대시키는 결과를 확인 할 수 있었다.

(6)접촉재는 공정개발 과정중 초기형성기전 결과에서 종류별 기전율이 확연이 차이가 났으며, 그 결과는 생물막의 특성이 공극폐쇄를 방지할 수 있는 일정크기 Φ1mm 이하의 기존 일반 담체는 눈막힘을 방지 할 수 없는 것을 확인할 수 있었고, 형성기전의 우수함이 전개율, 방류수 수질, 미생물 출현등에 동일한 증대 효과가 있었으며, 발포체의 비표면적비가 높으면서 공극이 크게 형성됨이 수질정화나 미생물상의 생육리듬 향상에 효과가 있는 것으로 나타남을 규명할 수 있었다.

또한 발포체 공극보유 한도가 적음에 따라 단속운전시 내부의 혐기화진행이 일반표면보다 빠른 결과가 나타남을 규명 할 수 있었고, 접촉재의 기능은 표면발포체의 안식기능이 전개나 보유특성 유지에 영향을 크게 미치며 발포공극을 Φ5mm 범위에서 활발한 활성을 보이는 것을 새롭게 규명할 수 있었다.

(7)발포접촉상 미생물 전개과정의 상호간 변화율을 대표적으로 비교하면 그래프로 알 수 있다.

발포접촉상의 미생물의 변화율 그래프

[실시예 2]

혐. 호기 특성 실험

(1)발포접촉상의 혐. 호기 특성은 단속운전에서 생물막 탈착이 완성된 샘풀을 분해하여 부착물의 혐기. 호기 비를 육안으로 관찰 용적법으로 비교 예측하는 방식과 그 공유 특성에 따른 총 질소(T-N) 총 인(T-P) 제거율 실험에 의한 최종결과치로 평가하였다.

(2)혐기특성은 육안관찰에서 발포공극이 30∼40%범위에 안식된 공극에 주로 형성하며, 시간이 경과됨에 따라 그 수량이 변화(증가, 감소)되는 결과를 나타나며, 발포공극의 폐쇄여부는 탈리기능과 탈착기능의 반복으로 발포공극의 φ가 4mm이상의 공극에서는 일어나지 않음을 확인 할 수 있었다.

(3)각 실별 혐, 호기 증가비율은 부하량 변화와 밀접한 관계가 유지되었으며, 부하량이 높은 발포접촉폭기1실(3)과 발포접촉폭기2실(4)에서의 비가 높게 나타나며, 유입량의 부하량을 100%이상 유지시 발포접촉폭기2실(4)발포접촉폭기3실(6)의 순으로 증대되는 경향을 보이며, 낮을수록 감소되는 경향이 뚜렸하게 입증되었다.

(4)호기특성은 발포면의 안식공간을 기점으로 사면으로 탈착되며 외부로 일정량씩 전개되는 현상을 유지하면서 유기물 부하량 증대와 산소가 녹아있는량(DO) 의 공급 유지에 기인하여 활착율이 확연이 증대되었다.

(5)혐, 호기특성에 의한 결과는 100% 일정부하량 공급에서 유기물과 영양염류의 최종제거율 기준으로 그 결과치를 얻을 수 있으며, 그 결과치와 육안관찰에 비는 흡사한 결과에 도달함을 확인할 수 있었다.

(6)부착생물막의 혐기, 호기 특성별 용적비 구성분류 비율(육안관찰 기준)은

표2-1의 혐. 호기특성별 생물막 구성비와 같다.

표2-1의 혐. 호기특성별 생물막 구성비 단위 : %

* 공극 폐쇄율은 발포접촉재 1개 샘풀의 전공극분의 생물막 형성 공극비이며, 혐, 호기 특성비는 생물막의 구성 색상으로 임의 분류 관찰하고 샘풀 1개당 3개의 발포공극을 확인한 관찰자료임.

* 부하적용율은 원수의 수질분석 결과에 따라 평균값으로 적용함.

이하 최종분석결과는 다음과 같다.

(1) 접촉재 표면의 생물막 형성에 있어 발포공극내 혐. 호기성비의 전환특성은 충진된 발포체를 샘풀로 발포공극내 부착미생물의 혐. 호기성비를 각공정별로 분류하여 용적비를 육안검사 관찰 하면서 그 증가비와 공정별비를 상호 검토 확인하고 운전공정은 단속운전공정으로 하였다.

그리고 유입부하를 검사결과기준으로 부하용적비를 50%에서 160% 범위까지 구분하여 각각 3회식 샘풀 검사를 실시하고, 그 결과치를 방류수 수질결과와 검토 하면서 영향을 최종분석하였다.

(2)초기 후 유입부하량을 평균 50%범위에서 혐기성 특성비는 12∼16% 범위에 이르며, 호기성은 84∼88% 범위에 이르렀다. 이때 공극폐쇄율은 20∼25% 범위로 발포벽 외벽과 내측 부분의 벽면을 기점으로 생물상이 형성되는 결과를 보이며 안정적 기능을 나타내었다. 공정별 혐기성비는 생물막 1단계인 발포접촉폭기1실(3)에서 13∼15%이고 발포접촉폭기2실(4)에서 0∼3%로 경미함을 알 수 있었으며, 부하량 저하에 따른 잉여 유기물 부족으로 호기성 미생물의 활착이 느린 결과를 나타내고 , 저부하시 발포체 벽면의 생물막의 둔덕하나 혐기성비는 더욱 더 떨어지는 결과를 알 수 있었다.

초기 발포접촉폭기1, 2실(3)(4)의 호기성비는 5∼8% 범위로 아주 극미하여 저부하에서 예비기능 역활에 유지됨을 확인 할 수 있었으며, 예비 충진율을 갖는 발포접촉폭기3, 4실(6)(7)의 영향으로 방류수는 아주 우수함을 확인 할 수 있었다.

(3) 이후 유입부하 80% 평균에서 혐기성비는 18∼20% 범위로 다소 증가되는 경향을 나타내면서 호기성비는 80∼88% 범위에 이르렀다.

또한 공극폐쇄율은 24∼30% 범위로 나타나면서 50%의 형상과 일정한 특성을 나타내었고, 각 실별 혐. 호기성비는 발포접촉포기1실(3)에서 12∼15%선으로 특별한 증가 경향이 없었으며, 발포접촉폭기2실(4)에서 0∼5% 범위로 증대됨이 나타났다. 이후 공정에서는 혐기성비는 나타나지 않았으며 호기성 특성이 발포접촉폭기2실(4)에서 30∼35%, 발포접촉폭기3실(6)에서는 7∼18%, 발포접촉폭기4실(7)에서는 3∼5%로 증대 되는 결과를 알 수 있었으며, 유입부하량 증대로 혐기성 특성보다 호기성 특성이 빠르게 전개되는 것으로 확인 되었다.

그 결과는 잔여유기물의 산화에 따른 산소 소비율과 미생물의 탈착에 영향을 크게 받는 것을 규명 할 수 있었다.

(4) 초기 최대부하의 실험 기준이 평균 160% 범위에서 혐. 호기변화 특성은 부하량 증대로 전반적인 증가 추세를 보였으나 대체로 안정적 범위의 결과를 확인할 수 있었고, 그 결과는 혐기성비가 22∼25%, 호기성비는 75∼78%선에 이르고 이때 공극폐쇄율은 40∼42%선으로 50% 범위 미만에 이르렀다. 또한 일부 여재는 박리현상으로 공극폐쇄율이 떨어지는 경향이 있었으며, 소규모 발포공극은 완전 폐쇄되는 영향도 있음을 확인 할 수 있었다. 이때 각 공정별 혐.호기비율은 발포접촉폭기1실(3)에서 15∼17% 혐기성비와 22∼26%의 호기성비로 구별 됐으며, 발포접촉폭기2실(4)에서 7∼8%의 혐기성비와 21∼25%의 호기성비가 나타났다. 이는 점차 혐기성비가 증대되는 경향을 보였으며, 발포접촉폭기3실(6)의 혐기성비가 초기특성율 2∼3% 범위로 기초를 두었음을 확인 할 수 있었다. 그리고 호기성비 20∼22%로 안정적 성장기를 나타냈으며, 발포접촉폭기4실(7)의 혐기성비는 전혀 나타나지 않고 호기성비 7∼10% 범위로 안정적 기능을 가지고 있었음을 규명 할 수 있었다.

상기와 같이 혐기율 증대는 부하량 증대에 따른 잉여 유기물의 증가로 그에따른 호기 생물막 증가에 후발주자로 기인한 것을 알 수 있었으며, 단속운전 공정이 아닌 연속운전공정중 자연적 증가치에 기인한 혐기성비 증가는 비율이 낮아 영양염류의 제거율을 크게 높일 수가 없는 것으로 예측할 수 있었다.

그에 따른 혐기층 증대조치는 발포공극내 안식부의 혐기 기초의 변화와 증대되는 가속화를 위한 운전공정 변화가 생물상의 특성 전환에 크게 영향을 준 것으로 알 수 있었다.

발포접촉폭기1, 2실(3)(4) 과정 이후 침전분리조(5)의 기능에서 생물막 단절 전개 확산방지 기능이 크게 나타나므로서, 침전분리조(5)기능이 발포접촉폭기3실(6)기능의 안전적 결과를 얻는데 큰 역활을 하게 됨을 알 수 있으며, 생물상의 특성 다양화로 우점성을 증대시키는 효과와 수질정화율 증대기능을 나타내고 있음을 최종 보여 주었다.

또한 발포공극은 최소 φ3mm 이상의 형상이 활성과 박리의 중요한 것임이 확인 되었고, 절단 과정시 발포 공극의 입구가 축소된 형상은 초기부터 폐쇄되는 요인이 됨을 보여주었으므로 그에 따른 절단과정에서 공극의 Open Cell 형성이 용이한 두께 5∼8mm 범위의 절단이 요구됨을 규명할 수 있었다.

[실시예 3]

단속운전실험

(1)생물막 활착과 정상운전 가동상태의 여건이 조성된 상태에서 유입부하는 생물학적 산소요구량(BOD)이 평균 264㎎/의 범위에서 단속운전 실험을 진행하면서 폭기공정의 DO 변화관계와 정화욜에 대한 실험을 진행하였다. 이때 호기성 시간과무산소 시간은 각각 1:1, 1:2, 2:1의 순으로 초기공정에서의 결과치에 따른 비율을 감안하여 그 결과를 분석하였다.

(2)단속운전과정의 생물막 변화에 있어 전환공정중 탈리나 미립자 발생, 혐기화 등에 대비 수시로 DO 검사와 탁도 등을 관찰한 결과 유기물 부하량 증가에 따른 DO 변화율이 급격한 변화로 나타나며, 주로 발포접촉폭기1, 2실(3)(4)에서 높은 변화와 발포접촉폭기3, 4실(6)(7)에서 낮은 변화율을 보였다. 발포접촉폭기3, 4실(6)(7)의 DO 저하율이 낮은 결과로 탈산소에 의한 후 탈질은 불가능한 것으로 나타났으며, 유기성 오염원이 많은 발포접촉제폭기1, 2실(3)(4)에서나 그 전단계에서 탈질율이 크게 나타나는 것을 규명할 수 있었다.

(3)폭기초기의 DO 회복은 30분 이내로 아주 빨랐으며 활성오니방법의 표준 DO는 2∼4㎎/ℓ정도이나 발포접촉공정에서의 DO는 5∼9㎎/ℓ까지 많은 DO를 유지함으로써 충분한 산화기능이 처리수와 직결되는 결과가 있음을 보였으며, 생물상의 특성이 안정되는 것을 확인할 수 있었다.

이때 각 실별 DO 변화율은 표3-1, 표3-2의 결과를 나타내였고, 생물상 변화를 관찰한 결과는 표3-3과 같은 결과임을 알 수 있었다. 이와 같이 여건 변화에 따른 최종 수질 BOD, SS, T-N, T-P E 등을 정밀 분석하고 그에 따른 처리효율은 표3-4와 같이 나타났다.

(4)실험기준의 DO 변화율은 유입수 유입 시간과 관계없이 무작위 측정을 하였으며, 생물상 변화율을 육안관찰하고 최종 결과에 대한 수질정화율 실험은 유입수와 처리수를 동시에 채수하여 분석한 결과치로 하였다.

표3-1 단속운전에서 처리공정별 DO 변화율 (단위:㎎/ℓ)

표3-2 가동후 정지시 평균 DO 변화율 평균값 (단위:㎎/ℓ)

표3-3 단속운전 생물상 변화율 관찰

표3-4단속운전 결과에 대한 수질분석표 (농도단위:㎎/, 제거율: 백분율)

이하 단속운전 실험의 최종 결과는 다음과 같다.

(1)호기성, 무산소 시간을 1hr: 1hr의 비로 50% 가동 운전시 BOD 유입량은 실제 오수에 대한 유입특성에 따라 편차가 많았으나 평균 이상인 450㎎/ℓ을 유지하였고, 운전온도는 평균 13.8℃의 동절기로 미생물의 생육활성이 좋은 환경 18∼25℃는 아니었다. 이때 시간에 관계없이 측정한 각 실별 DO 변화율은 발포접촉폭기1실(3)3.7㎎/ℓ, 발포접촉폭기2실(4) 5.8㎎/ℓ, 발포접촉폭기3실(6)8.0㎎/ℓ,발포접촉폭기4실(7) 8.6㎎/ℓ, 침전조(8) 8.3㎎/ℓ의 비로 나타났다.

가동비가 1:1로서 폭기수내 DO가 2㎎/ℓ이상 유지됨으로 일반적인 탈진은 DO 영향에 의해 기대할 수 없는 결과이나 발포공극내 일부 혐기층의 가속화가 탈질율로 나타남을 보여주었다.

이때 방류수 수질 결과는 BOD가 99% 제거율에 3.4㎎/ℓ이며 SS는 98.2%에 2.4㎎/ℓ이 나타났다. 탈인 탈질욜은 T-N이 90.6%에 6.9㎎/ℓ가 T-P는 87.7%에 1.0㎎/ℓ범위까지 유지 되었으며, 그에 기인하여 제거율이 다소 높게 나타난 결과로 계산된다. 또 방류수 수질분석 결과는 처리효율에 만족할만한 효과가 있음을 보여 주었으며, 초기공정의 분리유량조정조(2) 침전기능으로 제거율이 가일층 높음을 알 수 있었다.

(2)2단계 공정 실험으로 호기성: 무산소 비를 1:2 로 혐기화 요인을 더욱 증가시켜 영양염류제거와 BOD 제거에 미치는 영향을 분석한 결과 유입수는 평균 118㎎/ℓ으로 낮아졌으나, 발포접촉폭기1,2,3,4실(3)(4)(6)(7)의 수온이 13.5℃로 초기와 거의 동일한 자연온도를 유지시켰고, 분리유량조정조(2)의 DO는 0.5㎎/ℓ로 자연유입 오수의 보유 DO를 일반적으로 유지시켰다. 분리유량조정조(2)혐기성은 동절기 수온저하로 분해율이 낮은 반면 침전율은 높다.

발포접촉폭기1실(3)의 평균 DO는 2.4㎎/ℓ정도로 1㎎/ℓ에 근접한 경우가 두들어 졌으며 발포접촉폭기2,3,4실(4)(6)(7)의 DO는 4.2∼7.2㎎/ℓ범위에 이르게 됨을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 여건으로 볼 때 발포접촉폭기1실(3)혐기화 진행율이 증가되는효과가 나타나는 결과로 이후 발포접촉폭기2실(4)의 DO는 4.2㎎/ℓ, 3실 6.4㎎/ℓ, 4실7.2㎎/ℓ로서 폭기 강도 저하에 따른 다소 낮은 결과를 보였으나, 미생물의 활성에 지장을 초래하는 여건은 전혀 나타나지 않았음을 규명할 수 있었다.

또한 미생물에 의한 산소 소모율은 분해유기물의 부하량의 낮을수록 또는 후공정으로 갈수록 적은 결과를 나타내었고, 1;2의 운전비에서 DO의 지속성은 유지됨을 확인할 수 있었다.

이때 종합적인 처리율에 대한 결과는 BOD, SS는 97∼98%의 제거율과 2.9∼1.7㎎/ℓ 범위로 전단계와 차가 없었으며, 질소 제거율은 93%에 3.9㎎/ℓ에 이르고, 인 제거율은 89%에 0.7㎎/ℓ에 이르렀다. 이와 같은 결과로 T-N, T-P는 화장실 세정수의 N, P 과다 유입요인에 초기 협잡물 분리기능의 효과와 발포공극에 혐기화 증대 기능이 각기 효율에 기인 한 것으로 나타났고, BOD, SS 제거율에는 큰 지장이 없는 결과를 얻을 수 있었다.

(3)3단계 변경 실험에서 2;1의 운전비는 유입 BOD 226㎎/ℓ로 다소 높아졌으며 조내부 수온이 13.5℃ 변화가 없었고, 분리유량조정조(2)의 DO 역시 0.4㎎/ℓ 범위의 안정을 보이는 조건에서 그 결과치는 다음과 같다.

호기성 2시간 무산소 1시간 비에 의한 영향으로 발포접촉폭기1실(3)의 DO는 4㎎/ℓ 발포접촉폭기2실(4) 5.7㎎/ℓ, 3실(6) 7.4㎎/ℓ, 4실(7) 8.4㎎/ℓ, 침전조(8) 8.3㎎/ℓ의 안정적 DO를 충분히 유지하였으며 상기(1)의 운전결과 흡사한 DO 값을 유지 하였다.

처리효율에 있어서는 BOD, SS는 98∼97%에서 3.0∼1.3㎎/ℓ 범위로 별다른변화가 없었으나, 유입수의 변화율은 배출특성에 따라 편차가 많이 나타났고 N, P 제거율은 T-N이 90%에 5.9㎎/ℓ, T-P 83%에 1.4㎎/ℓ대로 저하되는 경향을 보이므로서 폭기시간 증대로 발포공극내의 혐기율이 낮아지는 결과임을 규명할 수 있었다.

(4)상기와 같은 단속변형운전공정에서 미생물의 배양특성이 완성된 경우 초기 분리유량조정조(2) 침전분리기능에 효과와 발포체의 내부 혐기화 증대에서 N, P 방출이 진행되며 이후 폭기과정에서 영양원인 N,P 소모가 진행되는 것으로 규명되나 발포접촉상의 단속운전 결과는 높은 T-N, T-P 제거율을 보이면서 유기물의 정화율을 높게 유지할 수 있을 것을 규명 할 수 있었다.

또한 가동정지후 DO 변화율을 각 실별로 분석하면 발포접촉폭기1실(3) 평균 DO는 4.2㎎/ℓ, 범위에서 30분 이내 2.9㎎/ℓ, 2시간 이내에 1.1㎎/ℓ까지 급속히 저하되나 발포접촉폭기2실(4)은 5.4㎎/ℓ에서 2.6㎎/ℓ으로 다소 둔화되는 경향을 나타내었다.

그러나 발포접촉폭기3실(6)은 7.6㎎/ℓ에서 5.3㎎/ℓ로 발포접촉폭기4실(7)

8.2㎎/ℓ에서 6.0㎎/ℓ그 둔화율이 아주 적어짐을 볼 수 있었고 유기물의 영향과 생물막의 활성에서 혐. 호기성비의 증가율에 따른 DO 소모율에 점진적 관계가 있었으며, 발포접촉폭기1실(3)DO 소모율은 가장 높게 나타났고, 혐, 호기성비도 높음을 확인 할 수 있었다.

단속운전에서 1:1, 1:2, 2:1의 운전비는 유기물 제거에 영향은 거의 없고 영양염류 처리에도 특별한 차이가 없으나, 2:1의 운전비는 영양염류의 제거율이 다소떨어짐을 규명함으로써 정지비율이 50% 이상의 비로 운전되어야 단속운전 효과가 있는 것으로 확인되었다.

생물상의 전환특성둔화와 복합성 향상을 위해 발포접촉상 정화장치는 연속운전보다 단속운전기능이 정화율 증대에 기여하는 것으로 나타났으며, 운전전력비도 30∼40%까지 절감 할 수 있는 효과가 있음을 표 3-5 의 결과로 규명할 수 있었다.

표 3-5 단속운전 공정별 오염물질 정화 비율

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 초기형성기전율 증대로 보조종균 불필요 및 유지 비용을 저감할 수 있으며, 안식기능에 따른 미생물 배가시간 단축 및 미생물 초기활성기간 단축으로 수질조기정상화와, 정화공정 단축 및 고효율로 공정개선 단축효과외 발포체의 심층부가 3∼5mm이하 범위로 낮고 발포공극이 Φ4∼5mm로 커 혐, 호기성비가 공유되고 공극폐쇄현상이 없어 효율성이 향상되며, 발포공극내 혐, 호기성비 공유로 유기물외 T-N, T-P의 제거율이 높고, 임의계 공유에 따라 생물상 다양화로 운전 대응성특성 증대효과 및 운전전력비의 기존대비30%까지 절감되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 정화조(1)의 초기공정인 분리유량조정조(2)에는 유량조정과 슬러지의 분리특성을 동시에 수행 할 수 있는 분리홉바(20)와, 슬러지를 하부로 유도시키기 위한 경사판(21)과 복수의 흐름을 유도시키는 이류구(22)로 형성되고, 상기 분리홉바(20)내에 이송라인(11)이 설치되며,

   발포접촉폭기1실(3)에는 생물막의 발포공극내 안식기능증대역활을 갖는 장방형 절단발포체(30)와, 발포공극내에 생물막의 특성비를 혐, 호기비로 극대화시켜 탈인, 탈질 기능을 높이면서 BOD제거율을 정상으로 유지시키는 폭기장치(31)로 형성되고,

   발포접촉폭기2실(4)에는 상기 발포접촉폭기1실(3)과 동일한 기능을 갖는 장방형 절단발포체(40)와, 이 절단발포체(40) 하단부에는 포말과 발포체의 접촉을 직접 진행시켜 생물막의 과밀부착을 제어조절하면서 탈리기능을 유도할 수 있는 폭기장치(41)로 형성되며,

   상기 절단발포체(40) 측벽(42)에는 다수개의 인입구(42′)가 형성되고, 침전분리조(5)에는 침전물을 오니농축조(9)로 이송시키기 위한 침전물이송라인(51)이 배치되며,

   발포접촉제폭기3, 4실(6)(7)에는 정화처리효율을 극대화 시켜 생물상 특성을 가진 발포체(60)(70)와,

   이 발포체(60)(70)하단에는 간접폭기를 이어 발포공극의 미생물 특성을 잔여유기물 부하값과 상대적으로 부착, 박리 기능이 자율조정되도록 하는 각각의 폭기장치(61)(71)와 이 폭기장치(61)(71)에는 연속이나 단속운전으로 오염물질을 정화시키는 있는 자동 전기제어장치(10)가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   전기제어장치(10)의 1:1∼2:1의 가동, 정지비로 단속운전하면서 발포공극내 생물막의 특성비를 혐, 호기성비로 극대화시켜 탈인, 탈질 기능을 높이면서 BOD 제거율을 정상으로 유지시키는 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 발포체는 포리에틸렌이나 폐폴리에칠렌(PE) 또는 폐타이어분말로(조성비 90∼100/10∼0wt%)혼합하여 200℃로 승온 발포시켜 발포율이 3.5∼5배로 증가되는 것을 특징으로 하는 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   발포체(100)를 폭 5∼8mm범위로 절단하여 양측 개방면에 직경이 φ2∼5mm 범위로 발포공극(101)이 형성된 발포접촉재(102)를 특징으로 하는 발포 접촉상 혐. 호기 정화방법및 발포체 제조방법.