KR20050088258A - 유기성 폐수의 처리방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수, 분뇨, 식품공장, 화학공장 등의 제조프로세스에서 배출되는 유기성 폐수를 생물소화에 의해 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 처리계밖으로 배출되는 잉여오니량을 크게 저감시킬 수 있는 동시에, 처리계밖으로 방출되는 처리수 내의 함질소 유기분 또는 함질소 무기분이 적어지는 유기성 폐수의 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명에 관련되는 유기성 폐수의 처리방법은 유기성 폐수를 질화 및 탈질처리한 후, 질화 및 탈질처리 에 의해 발생한 오니를 가용화시키는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명에 관련되는 유기성 폐수의 처리장치는 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단과, 질화, 탈질에 의해 발생한 오니를 가용화시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기성 폐수의 처리방법과 그 장치{ORGANIC WASTEWATER TREATMENT METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 유기성 물질을 함유하는 폐액, 예컨대 하수, 분뇨, 식품공장, 화학공장 등의 제조프로세스에서 배출되는 유기성 폐수를 생물소화에 의해 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래부터, 이런 종류의 유기성 폐수를 처리하는 방법으로는 활성 오니(汚泥)법이라 불리우는 호기성 소화법, 혐기성 메탄소화법 등의 호기성 또는 혐기성 미생물분해에 의해 유기성 오니의 유기성분을 생물소화시키는 방법이 채택되고 있다. 이 방법에서는 유기물을 탄산가스, 메탄가스 등의 가스성분으로 하는 동시에, 생물소화에 의해 생긴 미생물 바이오매스 및 미처리 잔존오니로 이루어지는 잉여오니를 함유한 처리오니를 침전조 등에서 고액분리함으로써 처리액을 적절하게 처리하는 한편, 잉여오니는 통상 해양투기 또는 육지매립에 의해 처리되고 있다.

그러나, 해양에 투기하는 것은 환경파괴로도 이어지게 되기 때문에 지구환경보호가 이슈가 되고 있는 현재에는 거의 금지되는 방향에 있다. 또 육지매립에서도 매립처분지의 확보가 해마다 곤란해지고 있다.

그래서, 본 발명 특허출원인은 유기성 폐수의 생물학적 처리에 의해 발생하는 잉여오니의 양을 저감시킬 수 있는 방법으로서, 일본 공개특허공보 평9-10791호에 기재된 발명으로써 특허출원하고 있다.

본 발명은 유기성 폐액저장장치로부터 보내지는 유기성 폐액을 폭기장치에서 호기성 생물처리를 한 후, 이 처리액을 고액분리장치에서 처리수와 오니로 고액분리하고, 고액분리장치에서 분리된 오니의 일부를 폭기장치로 반송하고, 고액분리장치에서 분리된 오니 중 잉여오니를 열교환기로 열교환한 후, 가용화장치로 고온에서 가용화시키고, 가용화된 처리액을 폭기장치로 반송하는 방법이다.

그러나, 생물학적 처리에 의해 생긴 오니에는 일반적으로 단백질이 함유되어 있으므로, 가용화장치로부터 폭기장치로 반송되는 액의 암모니아 등의 질소 화합물이 고액분리장치로부터 배출되는 처리수와 함께 외부로 방출되게 된다는 문제가 있다. 또, 생물학적 처리에 의해 생긴 오니에는 일반적으로 인 성분이 함유되어 있으므로, 가용화장치로부터 폭기장치로 반송되는 액의 인 화합물이 고액분리장치로부터 배출되는 처리수와 함께 외부로 방출되게 된다는 문제가 있다.

도 1 은 하나의 실시형태로서의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 2 는 도 1 의 처리장치에서 실시하는 회분식 처리공정의 블록도이다.

도 3 은 도 1 의 처리장치에서 실시하는 다른 예의 회분식 처리공정의 블록도이다.

도 4 는 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 5 는 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 6 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 7 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 8 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 9 는 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 10 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 11 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 12 는 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 13 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 14 는 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 15 는 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 16 은 도 15 의 처리장치에서 실시하는 회분식 처리공정의 블록도이다.

도 17 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

도 18 은 다른 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치를 나타내는 개략 블록도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면에 따라 설명한다.

(실시형태 1)

본 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치는 도 1 에 나타내는 바와 같이 반응조 (1) 와, 가용화조 (2) 로 구성되어 있다. 반응조 (1) 에서는 회분식으로 유기성 폐수의 처리가 이루어진다. 원수 (原水) 인 유기성 폐수로서 본 실시형태에서는 하수를 사용하였다.

본 실시형태에서는 원수의 유입, 반응, 침전, 배수, 오니배출 등을 1 사이클로 하여 처리가 이루어진다. 보다 구체적으로는 도 2 에 나타내는 바와 같이 원수의 유입 수용중에 폭기, 교반, 폭기, 교반, 폭기, 폭기 정지에 의한 침전, 고액분리, 가용화처리의 공정이 순환하여 이루어지게 된다. 이 경우, 폭기는 호기적 처리이며, 교반은 혐기적 처리이다. 폭기와 교반의 반복공정, 침전, 고액분리의 공정은 반응조 (1) 에서 이루어지고, 가용화처리공정은 가용화조 (2) 에서 이루어진다. 원수의 유입 수용으로부터 처리수 배출의 일련의 폐수처리의 회분처리는, 1 일에 복수회 (예컨대 2 ∼ 4 회) 실시하도록 각 공정의 처리시간을 조정할 수 있지만, 폐수의 성상이나 양 등에 따라서는 1 일에 1 회 정도, 또는 3 일에 2 회 정도의 회분처리를 실시하도록 각 공정의 처리시간이 조정될 수도 있다.

본 실시형태에서는 폭기공정에서 질화균에 의한 질화처리가 이루어지고, 폭기를 정지시킨 교반공정에서 탈질균에 의한 탈질처리가 이루어진다. 그 후, 폭기 정지에 의해 오니가 침강, 분리된다. 상등액은 방류 등이 되고, 침강한 오니의 일부는 다음 회분처리를 위해 반응조 (1) 에 유지되고, 오니의 나머지 일부는 가용화조 (2) 에 공급되어 가용화처리된다. 가용화조 (2) 에서 가용화처리된 액은 도 2 에 나타내는 바와 같이 제 1 단계 교반공정으로 반송되는 것이 바람직하다. 또한, 질화공정에서는 질화균에 의한 질화반응을 유지하기 위해 pH 를 7 이상으로 하는 것이 바람직하고, 특히 pH 7.0 ∼ 8.0 으로 하는 것이 바람직하다. 또, 온도는 15℃ ∼ 35℃ 로 하는 것이 바람직하고, 25℃ ∼ 35℃ 로 하는 것이 보다 바람직하다.

가용화처리액은 제 1 단계 폭기를 정지시키기 전 3 시간 ∼ 30 분 전, 바람직하게는 1 시간 ∼ 30 분 전에 반응조 (1) 로 반송된다. 사이클 수는 반응조의 BOD-SS 부하에 의해 결정된다. 일반적으로, 고부하 운전 (BOD-SS 부하: 0.2 ∼ 0.4㎏BOD/㎏SSㆍ일) 의 경우는 폭기 및 교반의 질화 탈질처리 사이클이 3 ∼ 4 사이클로 운전되는 것이 바람직하다. 또, 저부하 운전 (BOD-SS 부하: 0.03 ∼ 0.05㎏BOD/㎏SSㆍ일) 의 경우는 질화 탈질처리 사이클이 2 ∼ 3 사이클로 운전되는 것이 바람직하다.

가용화조 (2) 는, 상기 서술한 바와 같이 반응조 (1) 로부터 공급되는 오니를 가용화시키기 위한 것이며, 이 가용화는 프로테아제 등의 가용화효소에 의해 이루어진다. 이 가용화효소는 호열균, 예컨대 바실루스 (Bacillus) 속 세균 등의 호기성 호열균에 의해 생산되는 것이다. 이와 같은 호열균은 가용화조 (2) 에 미리 유지되거나, 가용화조 (2) 에 공급되는 오니에 미리 함유되어 있거나, 또는 가용화조 (2) 에서 새롭게 첨가될 수도 있다.

바실루스속 세균으로는 예컨대 바실루스ㆍ스테아로써모필루스 (Bacillus stearothermophilus), 바실루스ㆍ써모레오보란스 (Bacillus thermoleovorans) 등을 사용할 수 있고, 특히 바실루스 SPT2-1 [FERM P-15395], 바실루스 SPT3 [FERM P-19226], 지오바실루스 (Geobacillus) SPT4 [FERM P-08452], 지오바실루스 SPT5 [FERM P-08453], 지오바실루스 SPT6 [FERM P-08454], 지오바실루스 SPT7 [FERM P-08455] 등을 사용하는 것이 바람직하다.

가용화조 (2) 에서는 이와 같이 호열균에 의해 오니의 분해가 이루어지는데, 오존 분해, 전기 분해, 열알칼리 분해, 효소 분해 (예컨대, 프로테아제, 리파아제, 글리코시다아제 등을 단독 또는 조합하여 첨가) 등 종래부터 알려진 다양한 방법과 조합하여 실시할 수도 있다.

가용화조 (2) 에서는 생물학적으로 고온조건에서 혐기적 또는 호기적으로 유기성 오니의 가용화가 이루어진다. 이 경우, 고온조건에서 사용되는 혐기성 또는 호기성 미생물의 접종균체 (호열균) 는, 예컨대 종래의 혐기성 또는 호기성 소화조로부터 미생물을 배양함으로써 얻어지는 것이다. 또, 가용화조 (2) 의 최적 온도는 바람직하게는 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 되는 조건에서 조작하지만, 그 고온처리대상인 오니에 함유되는 유기성 고형물을 분해하는 호열균의 종류에 따라 다른 것으로, 예컨대 하수 잉여오니로부터 분리된 호열균의 경우에는 미생물 (호열균) 에 의한 가용화반응과 열에 의한 물리화학적인 열분해의 두 작용이 동시에 효율적으로 충분하게 생길 수 있도록 고온조건에서의 온도를 55 ∼ 75℃ 의 범위, 바람직하게는 60 ∼ 70℃ 에서 조작하도록 한다.

결국, 미생물 (호열균) 에 의한 가용화반응과 열에 의한 물리화학적인 열분해의 두 작용이 동시에 효율적으로 충분하게 생길 수 있도록 미생물의 종류에 따라 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 특히, 호기성 호열균인 바실루스속 세균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 호기성 호열균인 지오바실루스속 세균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 65℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하다.

또, pH 는 미생물의 종류에 따라 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다. 이것은 가용화처리액이 질화 또는 탈질처리에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서이다. 또한, 가용화처리는 오니의 분해에 의해 생기는 암모니아를 어느 정도 분해 (질화) 시켜 두기 위해 호기성 처리가 바람직하다.

본 실시형태에서는 폭기처리를 정지시키기 전 3 시간 ∼ 30 분 전, 바람직하게는 1 시간 ∼ 30 분 전에 가용화처리 오니가 제 1 (최초) 폭기처리공정에서의 반응조로 반송된다. 이로써, 가용화처리 오니에 함유되는 유기물을 탈질처리시의 프로톤원 (BOD 원) 으로서 유효 이용하여 탈질을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 프로톤원으로서 일반적으로 사용되는 메탄올 등의 약품량을 저감시킬 수 있어 그 약품량에 따른 비용을 저감시킬 수 있게 된다.

이 경우의 가용화처리 시간은 12 ∼ 72 시간이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간이 가장 바람직하다. 또한, 가용화처리 시간은 폐수의 질화 및 탈질처리를 실시하는 폐수처리계와 오니 가용화의 조합방법에 의해 설정되기 때문에 이후에도 각 실시형태마다 설명한다.

또, 호열균에 의한 오니의 가용화에 의해 암모니아가 생기게 되는데, 가용화처리 오니에 함유되는 암모니아는 폭기공정에서 탈질이 가능한 아질산태질소나 질산태질소로 산화되게 된다. 이 결과, 탈질처리가 적절하게 이루어지게 되어 계밖으로 유해한 질소성분이 방출되지 않는다.

본 실시형태에서는 폭기공정에서 유기물은 잔존시키면서 암모니아를 아질산이나 질산으로 산화시키는 것이 중요해지므로, 가용화처리 오니가 제 1 폭기처리공정에서의 반응조로 반송되는 타이밍 및 가용화처리 시간의 설정이 중요해진다.

(실시형태 2)

본 실시형태는 상기 실시형태 1 과 동일하게 회분식 처리방법이며, 처리장치 가 반응조 (1) 와 가용화조 (2) 로 구성되어 있는 점, 및 원수의 유입 수용중에 폭기, 교반, 폭기, 교반, 폭기, 폭기 정지에 의한 침전, 고액분리, 가용화처리의 공정이 순환하여 이루어지는 점에서 실시형태 1 과 공통된다. 따라서, 본 실시형태에서도 폭기공정에서 질화균에 의한 질화처리가 이루어지고, 폭기를 정지시킨 교반공정에서 탈질균에 의한 탈질처리가 이루어진다.

단, 본 실시형태에서는 도 3 에 나타내는 바와 같이 가용화처리 후의 처리액이 제 1 (최초) 교반공정으로 반송되어, 이 점에서 폭기공정으로 반송되는 실시형태 1 의 경우와 상이하다.

본 실시형태에서도 가용화처리액이 탈질공정에서의 반응조 (1) 로 반송되므로, 가용화처리액에 함유되는 유기물은 탈질처리시의 프로톤원으로서 유효 이용되어 탈질이 촉진된다. 이 경우, 가용화처리 오니에 함유되는 암모니아를 저감시키기 위해 가용화처리에서 탈질이 가능한 아질산태질소나 질산태질소로 산화시키는 것이 바람직하고, 구체적으로는 가용화처리 시간을 실시형태 1 보다 길게 하는 것이 고려되어 24 ∼ 72 시간이 바람직하고, 36 ∼ 72 시간이 보다 바람직하다.

특히 본 실시형태에서는 프로톤원으로서의 유기물이 직접 탈질처리공정으로 반송되게 되므로, 일반적으로 사용되는 메탄올 등의 약품량을 저감시킬 수 있어 그 약품량에 따른 비용을 저감시킬 수 있다는 효과가 있다. 상기 서술한 바와 같이, 폐수의 질화 및 탈질처리에 오니 가용화처리를 조합하는 것, 또 조합했을 때의 각 처리공정의 조건을 최적으로 설정함으로써 잉여오니의 발생량을 크게 저감시킬 수 있는 동시에, 처리수질을 양호하게 유지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

그 외, 질화공정의 온도, pH 등도 실시형태 1 과 동일하다.

(실시형태 3)

본 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치는 도 4 에 나타내는 바와 같이 발효액 저장조 (3), 혐기조 (4), 1차 폭기조 (5), 무산소조 (6), 2차 폭기조 (7), 침전조 (8), 및 가용화조 (2) 를 구비하고 있다. 발효액 저장조 (3) 에 저장되는 피처리액으로는, 본 실시형태에서는 식품공장 등으로부터 배출되는 잔반을 가스분해 (메탄발효) 시키고, 발효시킨 산발효액이 사용된다. 또 상기 피처리액과는 별도로 하수 등이 혐기조에 공급되도록 되어 있다.

혐기조 (4) 는, 하수 및 상기 발효액 저장조 (1) 로부터 공급되는 산발효액을 혐기적으로 소화시키는 동시에, 반송오니나 산발효액 내의 오니에 인이 함유되어 있는 경우, 오니 내의 인을 액 안으로 방출시키는 기능을 갖는 것이다.

1차 폭기조 (5) 는, 상기 혐기조 (4) 에서 혐기처리된 처리액을 폭기 교반에 의해 호기적으로 생물처리하고, 혐기처리된 처리수 내의 유기물을 산화 분해시키거나, 또는 유입 암모니아를 질화시키기 위한 것이다. 이 1차 폭기조 (5) 는 요컨대 폭기수단을 구비하는 것이면 되고, 그 폭기수단은 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 산기관 등을 사용할 수 있다. 폭기처리는 호기성 질화분해가 허용되도록 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5vvm 의 통기량으로 실온하에서 실시되지만, 부하에 따라서는 이것을 상회하는 통기량으로 보다 고온에서 처리할 수도 있다. 피처리액은 바람직하게는 pH 5.0 ∼ 8.0 으로 조정되고, 보다 바람직하게는 pH 7.0 ∼ 8.0 으로 조정된다.

무산소조 (6) 는, 상기 1차 폭기조 (5) 에서 호기처리된 처리액을 탈질처리하기 위한 것이다.

2차 폭기조 (7) 는, 상기 무산소조 (6) 에서 탈질처리된 처리액을 호기적으로 생물처리하기 위한 것이다. 이 2차 폭기조 (7) 에서는 상기 1차 폭기조 (3) 와 동일하게 구성되고, 동일하게 폭기 교반에 의해 생물처리가 이루어진다. 이 경우의 2차 폭기조 (7) 는 질화와 BOD 제거의 양쪽 기능을 갖는다. 그리고, 2차 폭기조 (7) 에서의 처리액인 질화액의 일부는 도시되어 있지 않지만, 무산소조 (6) 로 반송되어 질화액 내의 질산 또는 아질산이 탈질되게 된다.

침전조 (8) 는, 상기 2차 폭기조 (7) 에서 생물처리된 처리액을 고액분리하기 위한 것으로, 분리된 액분은 처리액으로서 재이용 또는 방류되고, 분리, 침전된 고형분인 오니의 일부는 다음 가용화조 (2) 에 공급되는 동시에, 나머지 일부는 혐기조 (4) 로 반송된다.

이어서, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 처리장치에 의해 하수와 식품공장 등으로부터 배출되는 잔반의 양쪽을 처리하는 처리방법의 실시형태에 대해 설명한다.

우선, 식품공장 등으로부터 배출되는 잔반은 가스분해된다. 이 가스분해는 예컨대 산발효와 메탄발효에 의해 이루어진다. 이와 같은 가스분해에 의해 산발효액이 얻어지고, 그 산발효액이 발효액 저장조 (3) 에서 저장된다. 이 발효액 저장조 (3) 로부터 산발효액이 혐기조 (4) 에 공급된다. 또 혐기조 (4) 로는 하수도 공급된다.

그리고, 혐기처리 후의 처리수는 다음 공정인 1차 폭기조 (5) 에 공급되어 폭기 교반되면서 호기적으로 처리되게 된다. 이 폭기 교반에 의한 호기적 처리에 의해 질화처리가 이루어지게 된다.

이어서, 1차 폭기조 (5) 에서 폭기처리된 처리액은 무산소조 (6) 에 공급된다. 이 무산소조 (6) 에서는 탈질처리가 이루어진다.

또, 발효액 저장조 (3) 로부터 산발효액이 무산소조 (6) 에 공급된다. 이것은 산발효액이 탈질시의 프로톤원 (BOD 원) 으로서 유효 이용되어 탈질을 촉진시키기 위해서이다.

무산소조 (6) 에서 탈질처리된 처리액은 2차 폭기조 (7) 에 공급되고, 폭기 교반되면서 호기적으로 처리된다. 이 2차 폭기조 (7) 에서의 폭기처리에 의해 질화가 이루어지고, BOD 제거가 이루어진다.

이어서, 2차 폭기조 (7) 에서 폭기처리된 처리액은 침전조 (8) 에 공급된다. 이 침전조 (8) 에서는 고액분리가 이루어지고, 분리된 액분은 처리액으로서 재이용 또는 방류되고, 또 분리, 침전된 고형분인 오니의 일부는 가용화조 (2) 에 공급되어 호열균에 의해 호기적으로 오니가 가용화된다.

또, 침전된 오니의 나머지 일부는 혐기조 (4) 로 반송오니로서 반송된다.

가용화조 (2) 에서 가용화처리된 오니는 상기 무산소조 (6) 로 반송되어 다시 처리된다. 그리고, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 2차 폭기조 (7) 에서의 폭기처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리가 순환하여 반복되게 된다.

본 실시형태에서는 상기 실시형태 1 과 같은 회분식이 아니라 연속식으로 오니의 가용화가 이루어지는데, 이와 같이 연속식으로 오니의 가용화를 실시하는 경우, 유입액량과 반응조의 유효 용량에 기초하여 HRT 가 구해진다. 즉, HRT (수력학적 체류시간)=V/Q (V: 반응조 용량, Q: 유입액량) 의 식에 기초하여 HRT 를 산출할 수 있다.

가용화가 원하는 정도로 달성되는 한, 물론 HRT 가 단축될수록 반응조의 용적을 축소시킬 수 있게 된다. 따라서, HRT 에 기초하여 가용화시간을 결정함으로써 용장한 가용화처리가 회피된다.

HRT 는 호열균의 생성 및 분비량이 최대가 되는 HRT 에 기초하여 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 HRT 를 설정하면 생성 및 분비된 오니 가용화효소에 의한 반응을 효율적으로 이용할 수 있다. 통상, HRT 는 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 가용화액 내의 암모니아를 산화시키는 관점에서는 24 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 가용화장치의 콤팩트화 및 처리수질 향상의 양쪽을 유지하는 관점에서는 36 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또, 가용화조 (2) 이외의 조의 HRT 는 혐기조 (4) 에서 0.5 ∼ 1.5 시간, 1차 폭기조 (5) 에서 2 ∼ 6 시간, 무산소조 (6) 에서 0.5 ∼ 3 시간, 2차 폭기조 (7) 에서 0.5 ∼ 2 시간, 바람직하게는 혐기조 (4) 에서 0.5 ∼ 1 시간, 1차 폭기조 (5) 에서 3 ∼ 5 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 2 시간, 2차 폭기조 (7) 에서 0.5 ∼ 1.5 시간이다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

그 외, 질화공정의 온도, pH 등도 실시형태 1 과 동일하다.

(실시형태 4)

본 실시형태에서는 도 5 에 나타내는 바와 같이 침전조 (8) 와 가용화조 (2) 사이, 즉 침전조 (8) 에서 가용화조 (2) 에 이르는 유로중에 농축기 (9) 가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는 침전조 (8) 에서 분리된 오니가 농축기 (9) 에 공급된다. 농축기 (9) 에서는 예컨대 중력 침강에 의해 오니가 농축된다. 농축법으로는 중력 침강 이외에 부상 농축, 증발 농축, 막 농축, 응집제 첨가, 드럼 스크린형 농축, 또는 원심력을 이용한 농축법을 채택할 수도 있다. 오니의 농축률은 호열균에 의한 오니 가용화율을 향상시키고, 가용화조를 콤팩트화시키는 관점에서 함수율 99 중량% 이하 (오니농도 1 중량% 이상) 까지 농축시키는 것이 바람직하다. 농축 후의 농축액은 가용화조 (2) 에 공급된다. 단, 오니농도는 5 중량% 를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 5 중량% 를 초과하면 펌프에 의한 송출이 곤란해지는 동시에, 가용화조에서의 호기처리에 의한 오니의 발포가 현저해지기 때문이다.

혐기조 (4) 에서의 혐기처리, 1차 폭기조 (5) 에서의 폭기처리, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 2차 폭기조 (7) 에서의 폭기처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리는 실시형태 3 과 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 5)

본 실시형태에서는 도 6 에 나타내는 바와 같이 가용화조 (2) 와 무산소조 (6) 사이, 즉 가용화조 (2) 에서 무산소조 (6) 에 이르는 반송 유로중에 질화조 (10) 가 형성되어 있다. 이와 같은 질화조 (10) 를 형성함으로써 오니 가용화액에 함유되는 암모니아가 아질산이나 질산으로 변화하게 된다.

또, 본 실시형태에서는 침전조 (8) 로부터 오니의 일부가 혐기조 (4) 로 반송되는 것 외에, 나머지 오니는 가용화조 (2) 를 경유하여 질화조 (10) 에도 공급되게 된다.

본 실시형태에서의 가용화조의 HRT 는 호열균이 분비되는 오니 가용화효소의 생성 및 분비량이 최대가 되는 HRT 에 기초하여 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 HRT 를 설정하면 생성 및 분비된 오니 가용화효소에 의한 반응을 효율적으로 이용할 수 있다. 통상, HRT 는 12 ∼ 72 시간으로 설정하지만, 본 실시형태에서는 가용화조의 후단에 질화조 (10) 가 있기 때문에 가용화처리액에 암모니아가 잔존하는 상태에서 가용화처리액을 질화조 (10) 에 투입할 수 있고, 이것을 고려하면 HRT 는 18 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또 질화조 (10) 의 운전조건은 25 ∼ 35℃ 이며, pH 는 7.0 ∼ 8.0 의 범위가 바람직하다. 질화조 (10) 의 HRT 는 오니 가용화액 내에 함유되는 암모니아를 아질산이나 질산으로 산화시키는 점, 및 다음 공정인 탈질처리의 프로톤원이 되는 유기물을 잔존시켜 둘 필요가 있는 점을 고려하면 30 분 ∼ 3 시간으로 하는 것이 바람직하다.

혐기조 (4) 에서의 혐기처리, 1차 폭기조 (5) 에서의 폭기처리, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 2차 폭기조 (7) 에서의 폭기처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리는 실시형태 3 과 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 6)

본 실시형태에서는 무산소조가 2 조 형성되어 있는 동시에, 폭기조는 1 조만 형성되어, 이 점에서 상기 실시형태 3 내지 5 와 상이하다.

즉, 본 실시형태의 처리장치는 도 7 에 나타내는 바와 같이 전 (前) 무산소조 (11), 혐기조 (4), 호환조 (12), 무산소조 (6), 폭기조 (13), 침전조 (8), 농축기 (9), 및 가용화조 (2) 를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는 혐기조 (4) 에 유입된 원수는 호환조 (12) 에 공급된다.

이 호환조 (12) 에서는 유입 하수의 탈질 정도에 따라 폭기조 (13) 로부터의 오니 및 처리액 (질화액) 의 반송 경로를 변경하는 기능이 있다. 예컨대 하절기 등의 탈질 정도가 높은 시기에는 혐기조로서 활용함으로써 혐기상태에서의 반송오니의 인 방출반응이 촉진되고, 동절기 등의 탈질정도가 낮은 시기에는 무산소조로서 활용함으로써 원수 및 폭기조 (13) 로부터 전무산소조 (11) 또는 호환조 (12) 로 반송되는 질화액의 탈질반응이 촉진되게 된다.

이와 같이 호환조 (12) 에서의 처리가 이루어진 후, 원수는 무산소조 (6) 에 공급되어 탈질처리되고, 다시 폭기조 (13) 에 공급되어 폭기 교반에 의해 호기적으로 생물처리된다. 이어서, 폭기조 (13) 로부터 침전조 (8) 에 공급되고, 이 침전조 (8) 에서는 고액분리가 이루어지고, 분리된 액분은 적절하게 방출된다. 또 분리, 침전된 고형분인 오니는 농축기 (9) 에 공급되고, 가용화조 (2) 에 공급된다. 이 경우, 폭기조 (13) 는 BOD 의 제거와 질화의 기능을 갖는 것이다. 폭기조 (13) 의 처리액인 질화액 일부는 전무산소조 (11), 바람직하게는 (도시되어 있지 않지만) 무산소조 (6) 로 반송된다.

또한, 가용화조 (2) 에서 가용화처리된 오니는 호환조 (12) 로 반송되고, 호환조 (12), 무산소조 (6), 폭기조 (13), 침전조 (8), 농축기 (9), 가용화조 (2) 를 순환하게 된다. 또한, 침전조 (8) 에서 분리된 오니는 농축기 (9) 에 공급되는 것 외에, 전무산소조 (11) 로도 반송된다. 또, 전무산소조 (11) 로는 혐기조 (4) 나 호환조 (12) 로부터도 오니가 반송된다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 3 과 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 24 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 36 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

가용화조 (2) 이외의 조의 HRT 는 전무산소조 (11) 에서 0.5 ∼ 1.5 시간, 혐기조 (4) 에서 0.5 ∼ 2 시간, 호환조 (12) 에서 0.5 ∼ 1 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 3 시간, 폭기조 (13) 에서 3 ∼ 6 시간으로 하는 것이 바람직하고, 전무산소조 (11) 에서 0.5 ∼ 1 시간, 혐기조 (4) 에서 0.5 ∼ 1 시간, 호환조 (12) 에서 0.5 ∼ 1 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 2 시간, 폭기조 (13) 에서 3.5 ∼ 5 시간으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

또한, 본 실시형태의 처리장치에는 농축기 (9) 를 구비시켰지만, 농축기 (9) 를 구비시키는 것은 본 발명에 필수 조건은 아니다.

(실시형태 7)

본 실시형태에서는 도 8 에 나타내는 바와 같이 가용화조 (2) 의 후단측에 질화조 (10) 가 형성되어 있어, 이 점에서 상기 실시형태 6 과 상이하다.

즉, 본 실시형태에서는 가용화조 (2) 에서 가용화처리된 오니가 질화조 (10) 에 공급되고, 질화조 (10) 에서 오니 내의 암모니아가 아질산이나 질산으로 변환된 다음 호환조 (12) 로 반송되게 된다. 또한, 침전조 (8) 에서 분리된 오니는 실시형태 6 과 동일하게 농축기 (9) 에 공급되고, 전무산소조 (11) 로 반송되는 것 외에, 본 실시형태에서는 질화조 (10) 에도 직접 공급된다.

그 외의 구성 및 처리순서에 대해서는 실시형태 6 과 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, 가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 5 와 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 8)

본 실시형태의 처리장치는 도 9 에 나타내는 바와 같이 용존산소 저감조 (16), 혐기조 (4), 무산소조 (6), 폭기조 (13), 침전조 (8), 농축기 (9), 및 가용화조 (2) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 혐기조 (4) 에서 혐기처리된 처리수를 무산소조 (6) 에 공급하는 것 외에, 용존산소 저감조 (16) 에서 용존산소가 저감되도록 처리된 처리수도 무산소조 (6) 에 공급한다.

무산소조 (6) 에 공급되어 탈질처리된 처리수는, 다시 폭기조 (13) 에 공급되어 폭기 교반에 의해 호기적으로 처리되고, 다시 침전조 (8) 에 공급되어 고액분리된다. 분리된 액분은 적절하게 방류 등이 되고, 분리된 고형분인 오니는 농축기 (9) 에 공급되는 동시에, 오니의 일부는 폭기조 (13) 로 반송된다.

또, 폭기조 (13) 의 처리액은, 즉 질화액의 일부를 용존산소 저감조 (16) 를 경유하여 무산소조 (6) 로 반송함으로써 질화액이 탈질처리된다. 질화액을 무산소조에 투입하여 질화액의 용존산소를 저감시킴으로써 탈질 효율을 안정시킬 수 있다.

또한, 농축기 (9) 에서 농축된 오니는 가용화조 (2) 에 공급되어 가용화처리되고, 그 후에 용존산소 저감조 (16) 로 반송된다.

또한, 무산소조 (6) 에 공급된 오니는 혐기조 (4) 로도 반송되고, 다시 혐기조 (4) 로부터 용존산소 저감조 (16) 로 반송된다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 3 과 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 24 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 36 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

가용화조 (2) 이외의 조의 HRT 는 용존산소 저감조 (16) 에서 0.15 ∼ 0.3 시간, 혐기조 (4) 에서 0.5 ∼ 2 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 3 시간, 폭기조 (13) 에서 3 ∼ 6 시간으로 하는 것이 바람직하고, 용존산소 저감조 (16) 에서 0.17 ∼ 0.25 시간, 혐기조 (4) 에서 1 ∼ 1.5 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 2 시간, 폭기조 (13) 에서 3.5 ∼ 5 시간으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 9)

본 실시형태에서는 도 10 에 나타내는 바와 같이 가용화조 (2) 의 후단측에 질화조 (10) 가 형성되어 있어, 이 점에서 상기 실시형태 8 과 상이하다.

즉, 본 실시형태에서는 가용화조 (2) 에서 가용화처리된 오니가 질화조 (10) 에 공급되고, 질화조 (10) 에서 오니 내의 암모니아가 아질산이나 질산으로 변환된 다음 용존산소 저감조 (16) 로 반송되게 된다. 또한, 침전조 (8) 의 오니의 일부를 질화조 (10) 에 공급하여 질화처리가 유지되게 되어 있다.

그 외의 구성 및 처리순서에 대해서는 실시형태 8 과 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

또한, 가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 5 와 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 10)

본 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치는 도 11 에 나타내는 바와 같이 혐기조 (4), 무산소조 (6), 폭기조 (13), 침전조 (8), 및 가용화조 (2) 를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는 혐기조 (4) 에서 원수의 혐기처리가 이루어져 오니 내의 인 성분이 방출된 후, 무산소조 (6) 에 공급되고, 무산소조 (6) 에서 탈질처리가 이루어진다. 무산소조 (6) 에서 탈질처리된 처리액은 폭기조 (13) 에 공급되고, 폭기조 (13) 에서 오니에 함유되는 암모니아가 아질산이나 질산으로 변화된다. 즉, 폭기조 (13) 에서는 질화처리가 이루어지고 있는 것이다.

이어서, 폭기조 (13) 에서 질화처리된 처리액은 침전조 (8) 에 공급된다. 이 침전조 (8) 에서는 고액분리가 이루어지고, 분리된 액분은 방류 등이 되고, 또 분리, 침전된 고형분인 오니의 일부는 가용화조 (2) 에 공급되는 동시에, 나머지는 반송오니로서 혐기조 (4) 로 반송된다.

가용화처리 후의 오니는 무산소조 (6) 로 반송되고, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 폭기조 (13) 에서의 처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리가 순환하여 반복되게 된다. 또, 폭기조 (13) 에서 처리된 질화액의 일부는 무산소조 (6) 또는 혐기조 (4) 로 반송되고, 무산소조 (6) 에서 탈질처리된다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 3 과 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 24 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 36 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

가용화조 (2) 이외의 조의 HRT 는 용존산소 저감조 (16) 에서 0.15 ∼ 0.3 시간, 혐기조 (4) 에서 0.5 ∼ 2 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 3 시간, 호기조 (17) 에서 3 ∼ 6 시간으로 하는 것이 바람직하고, 용존산소 저감조 (16) 에서 0.17 ∼ 0.25 시간, 혐기조 (4) 에서 1 ∼ 1.5 시간, 무산소조 (6) 에서 1 ∼ 2 시간, 호기조 (17) 에서 3.5 ∼ 5 시간으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 11)

본 실시형태에서는 도 12 에 나타내는 바와 같이 가용화조 (2) 에서 가용화처리된 오니가 혐기조 (4) 로 반송되어, 이 점에서 무산소조 (6) 로 반송되던 실시형태 10 의 경우와 상이하다.

혐기조 (4) 에서의 혐기처리, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 폭기조 (13) 에서의 질화처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리의 공정은 실시형태 10 과 동일하여 그 설명은 생략한다. 본 실시형태에서도 질화액의 일부는 무산소조 (6) 또는 혐기조 (4) 로 반송된다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 3 과 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 24 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 36 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 12)

본 실시형태에서는 도 13 에 나타내는 바와 같이 가용화조 (2) 의 후단에 질화조 (10) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 가용화조 (2) 에서 처리된 오니가 질화조 (10) 에 공급되고, 질화조 (10) 에서 오니 내의 암모니아가 아질산이나 질산으로 변환된 다음 무산소조 (6) 로 반송되게 된다. 또, 질화조 (10) 에는 침전조 (8) 로부터 오니가 공급된다.

혐기조 (4) 에서의 혐기처리, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 폭기조 (13) 에서의 질화처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리의 공정은 실시형태 11 과 동일하여 그 설명은 생략한다.

단, 가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 5 와 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 13)

본 실시형태에서도 실시형태 12 와 동일하게 가용화조 (2) 의 후단에 질화조 (10) 가 형성되어 있지만, 그 질화조 (10) 에서의 처리 후의 오니가 도 14 에 나타내는 바와 같이 혐기조 (4) 로 반송되어, 이 점에서 무산소조 (6) 로 반송되던 실시형태 12 의 경우와 상이하다.

혐기조 (4) 에서의 혐기처리, 무산소조 (6) 에서의 탈질처리, 폭기조 (13) 에서의 질화처리, 침전조 (8) 에서의 고액분리, 가용화조 (2) 에서의 가용화처리의 공정은 실시형태 10 과 동일하여 그 설명은 생략한다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 5 와 동일하게 12 ∼ 72 시간으로 설정하는 것이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

본 실시형태에서도 실시형태 12 와 동일하게 질화조 (10) 에는 침전조 (8) 로부터 오니의 공급이 필요해진다.

또한, 오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 14)

본 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치는 도 15 에 나타내는 바와 같이 반응조 (1) 와, 가용화조 (2) 와, 저장조 (3) 로 구성되어 있다. 반응조 (1) 에서는 실시형태 1 과 동일하게 회분식으로 유기성 폐수의 처리가 이루어진다.

본 실시형태에서는 도 16 에 나타내는 바와 같이 교반에 의한 혐기처리와 폭기에 의한 호기처리의 공정이 3 회씩 반복되고, 그 후에 폭기 정지에 의한 침전, 고액분리, 가용화처리의 공정이 순환하여 이루어지게 된다. 혐기처리와 호기처리의 반복공정, 침전, 고액분리의 공정은 반응조 (1) 에서 이루어지고, 가용화처리공정은 가용화조 (2) 에서 이루어진다.

원수의 유입 수용으로부터 처리수 배출의 일련의 폐수처리의 회분처리는, 1 일에 복수회 (예컨대 2 ∼ 4 회) 실시하도록 각 공정의 처리시간을 조정할 수 있지만, 폐수의 성상이나 양 등에 따라서는 1 일에 1 회 정도, 또는 3 일에 2 회 정도의 회분처리를 실시하도록 각 공정의 처리시간이 조정될 수도 있다.

폐수처리공정의 시간은 예컨대 유입 60 분, 혐기 60 분, 호기 70 분, 혐기 30 분, 호기 80 분, 혐기 20 분, 호기 10 분, 침전 40 분, 배출 40 분으로 되어 있다.

본 실시형태에서는 호기처리공정에서 질화가 이루어지고, 혐기처리공정에서 탈질처리가 이루어진다.

가용화처리 후의 가용화액은 제 1 (최초) 호기처리공정에서 반응조 (2) 로 반송된다. 그 반송 타이밍은 제 1 호기처리공정의 처리시간과의 관계로 정해지는데, 폭기 정지 3 시간 ∼ 30 분 전, 바람직하게는 1 시간 전 ∼ 30 분 전으로 한다.

본 실시형태에서는 가용화조 (2) 의 후단에 저장조 (3) 가 형성되어 있으므로, 가용화조 (2) 에서 처리된 가용화액을 저장조 (3) 에서 일단 저장함으로써 제 1 호기처리공정에서 반응조 (2) 로 가용화액을 반송하는 타이밍이나 양 등을 용이하게 조정할 수 있어 바람직하다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 1 과 동일하게 12 ∼ 72 시간이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간이 가장 바람직하다.

오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또한, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 15)

본 실시형태의 유기성 폐수의 처리장치는 도 17 에 나타내는 바와 같이 반응조 (1) 의 후단에 저장조 (3) 가 형성되고, 또한 그 후단에 가용화조 (2) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 질화, 탈질처리 후의 오니가 일단 저장조 (3) 에 저장되고, 가용화처리해야 할 필요량의 오니가 가용화조 (2) 에 공급된다.

이와 같이 가용화처리해야 할 필요량의 오니만을 가용화조 (2) 에 공급해 둠으로써 호기처리공정으로 반송하는 가용화액의 양도 사전에 조정해 둘 수 있게 된다.

혐기처리와 호기처리의 공정이 반복되고, 그 후에 침전, 고액분리가 이루어지는 점은 실시형태 14 와 동일하다.

가용화조 (2) 의 HRT 는 실시형태 1 과 동일하게 12 ∼ 72 시간이 바람직하고, 18 ∼ 48 시간이 보다 바람직하고, 20 ∼ 36 시간이 가장 바람직하다.

오니를 가용화시키기 위한 가용화효소를 생성시키는 미생물로는 호열균, 특히 실시형태 1 에 개시된 각종 바실루스속 세균이나 지오바실루스속 세균을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 가용화처리시의 온도는 실시형태 1 과 동일하게 50 ∼ 90℃ 의 온도범위가 바람직하고, 바실루스속 세균과 같은 호기성 호열균을 사용하는 경우에는 55 ∼ 70℃ 의 온도범위로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 60 ∼ 65℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 또한, 가용화처리시의 pH 도 실시형태 1 과 동일하게 pH 6 ∼ 9 의 범위, 바람직하게는 7 ∼ 8 의 범위가 되도록 설정한다.

(실시형태 16)

본 실시형태는 상기 질화, 탈질 등의 생물처리에 의해 발생하는 오니에 인이 함유되어 있는 경우에, 그 인을 제거하는 수단을 구비한 실시형태이다.

본 실시형태에서는 상기 각 실시형태와 같은 침전조 (8) 의 후단측에서 폴리염화알루미늄 등의 응집제가 첨가되어 응집 침전에 의해 인이 제거되거나, 또는 여과재를 형성하여 응집 여과에 의해 인이 제거된다.

상기 각 실시형태 중, 혐기처리공정과 호기처리공정 (폭기처리공정) 을 구비한 실시형태에서는 처리수나 오니에 인이 함유되어 있으면, 그 인은 혐기처리공정에서 오니 내의 미생물로부터 방출되고, 호기처리공정에서 미생물에 유입된다. 그런데, 이와 같이 인의 방출이나 유입이 이루어져도 오니의 가용화처리를 도입하면 인을 함유하는 처리액이 계밖으로 배출될 우려도 있고, 혐기처리공정과 호기처리공정의 양쪽에 의해 인의 방출과 유입을 이루는 기능의 실효를 도모할 수 없다.

그래서, 상기와 같은 인 제거수단을 형성함으로써 처리수나 오니에 함유되어 있던 인을 적극적으로 제거할 수 있다. 이것은 연속처리 및 회분처리의 양쪽에 적용할 수 있다.

(실시형태 17)

본 실시형태는 인 제거수단으로서, 상기 응집제 등을 사용하는 수단으로 변경하여 침전조 (8) 의 후단측에 인 분리수단을 구비한 인 방출조를 형성하고, 침전조 (8) 에서 분리된 오니를, 그 인 방출조에서 예컨대 혐기상태, 가열상태 등의 오니로부터 인이 방출되는 상태에 노출시켜 인을 방출시키고, 방출된 인을 인 방출오니와 인 용출액으로 분리하여 인 방출액에 응집제 등을 첨가함으로써 제거할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 인 방출오니는 가용화처리가 실시된다.

따라서, 본 실시형태에서도 침전조 (8) 의 전단측에는 상기 각 실시형태와 같은 다양한 조를 구비시킬 수 있다. 이것은 연속처리 및 회분처리의 양쪽에 적용할 수 있다.

(실시형태 18)

본 실시형태에서는 철판, 철 입자, 스틸 울 등을 상기 각 실시형태의 반응조 (1), 폭기조 (13), 질화조 (10), 가용화조 (2), 무산소조 (6) 등에 투입하여 인 성분을 철에 부착시켜 인을 제거하는 실시형태이다.

본 실시형태에서는 상기 실시형태 16 과 같은 응집제를 사용하지 않고, 또 상기 실시형태 17 과 같은 인 방출을 위한 인 방출조를 별도로 형성하지 않고, 처리장치에 이미 설치된 반응조 (1), 폭기조 (13), 가용화조 (2), 무산소조 (6) 등에 철 소재를 투입하는 것만으로 그 철 소재에 인 성분을 부착시켜 용이하게 인을 제거할 수 있다.

(그 밖의 실시형태)

또한, 상기 실시형태 3, 4, 5 등에서는 피처리액으로서 식품공장으로부터 배출되는 잔반을 가스분해시키고, 발효시킨 산발효액을 사용하였지만, 피처리의 종류는 이것에 한정되는 것은 아니며 그 종류는 어떤 것이어도 된다.

또, 이 실시형태 3, 4, 5 와 같이 발효액 저장조 (3) 를 형성하는 것은 본 발명에 필수 조건은 아니며, 예컨대 도 18 에 나타내는 바와 같이 발효액 저장조 (3) 가 없고, 혐기조 (4), 1차 폭기조 (5), 무산소조 (6), 2차 폭기조 (7), 침전조 (8), 및 가용화조 (2) 를 구비하는 처리장치를 사용할 수도 있다. 예컨대 하수처리장으로부터의 하수만을 처리하는 경우에는 이 도 18 에 나타내는 처리장치를 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 가용화조 (2) 로부터 배가스가 방출되는 경우가 있는데, 이와 같은 배가스를 상기 실시형태의 질화조나 폭기조에 도입함으로써 배가스의 악취를 제거할 수 있는 동시에, 고온의 배가스를 질화조나 폭기조에 도입함으로써 각 조의 온도를 통상적인 공기에 의한 폭기보다 높게 할 수 있음으로써 미생물의 활성을 높이고, 그 결과 처리 효율을 높일 수 있어 바람직하다.

또한, 처리해야 할 유기성 폐수의 종류도 어떤 것이어도 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 처리계밖으로 배출되는 잉여오니량을 크게 저감시킬 수 있는 동시에, 처리계밖으로 방출되는 처리수 내의 함질소 유기분 또는 함질소 무기분이 적어지는 유기성 폐수의 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유기성 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법으로서, 유기성 폐수를 질화 (窒化) 및 탈질 (脫窒) 처리한 후, 질화 및 탈질처리에 의해 발생한 오니를 가용화시키는 유기성 폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

또 본 발명은 유기성 폐수를 생물학적으로 처리하는 장치로서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단과, 질화, 탈질에 의해 발생하는 오니를 가용화시키는 가용화조를 구비하는 유기성 폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 유기성 폐수를 질화 및 탈질처리한 후, 질화 및 탈질처리에 의해 발생한 오니를 가용화시키기 때문에 질화 및 탈질처리에 의해 발생하는 오니를 감량화시킬 수 있고, 게다가 처리계밖으로 방출되는 처리수 내의 함질소 유기분이나 함질소 무기분을 종래에 비해 크게 삭감시킬 수 있다는 효과가 있다.

유기성 폐수의 질화 및 탈질처리는 예컨대 반응조에서 회분식으로 실시된다.

이 경우의 질화처리는 예컨대 폭기에 의해 이루어지고, 폭기 정지에 의해 탈질처리가 이루어진다. 가용화처리액을 반응조로 반송하는 것은 폭기를 정지시키기 3 시간 ∼ 30 분 전에 실시하는 것이 바람직하고, 1 시간 ∼ 30 분 전에 실시하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같이 질화, 탈질처리를 폭기에 의한 질화공정을 포함하는 회분식으로 실시하고, 그 폭기를 정지시키기 소정 시간 전에 가용화처리액을 반응조로 반송하는 경우에는, 가용화처리 오니에 함유되는 유기물을 탈질처리시의 프로톤원 (BOD 원) 으로서 유효 이용하여 탈질을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 프로톤원으로서 일반적으로 사용되는 메탄올 등의 약품량을 저감시킬 수 있어 그 약품량에 따른 비용을 저감시킬 수 있다는 효과가 있다.

또, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리의 다른 양태는 혐기처리공정, 1차 폭기공정, 무산소조에서의 탈질공정, 2차 폭기공정에 의해 이루어진다. 이 경우, 2차 폭기공정 후에 고액분리된 오니가 가용화처리된다.

또한, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리의 다른 양태는 무산소조에서의 탈질공정, 혐기처리공정, 호환조에서의 처리공정, 무산소조에서의 탈질공정, 폭기공정에 의해 이루어진다. 이 경우는 폭기공정 후에 고액분리된 오니가 가용화처리된다. 또, 질화는 폭기공정에서 실시되고, 질화 후의 질화액은 탈질공정으로 반송되게 된다.

또한, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리의 다른 양태는 혐기처리공정, 무산소조에서의 탈질공정, 폭기공정에 의해 이루어지는 동시에, 가용화처리 후의 처리액의 용존산소를 저감시킴으로써 이루어진다. 이 경우도 질화는 폭기공정에서 실시된다. 질화 후의 질화액은 탈질공정으로 반송되게 된다.

또한, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리의 다른 양태는 혐기처리공정, 무산소조에서의 탈질공정, 폭기공정에 의해 이루어진다.

이들 질화 및 탈질처리로서 혐기처리공정이나 폭기처리 등의 호기적 처리공정을 포함하는 경우에는, 질화 및 탈질처리에서 발생하는 오니 등에 인 성분이 함유되어 있는 경우에도 혐기처리에서 인의 방출, 호기처리에서 인의 유입이 이루어지게 된다.

또 본 발명의 다른 목적은, 처리계밖으로 방출되는 처리수 내의 인 성분이 적어지는 유기성 폐수의 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상기와 같이 질화 및 탈질처리에 의해 발생한 오니 내의 인을 제거하는 수단을 구비시킨 유기성 폐수의 처리방법 및 그 장치를 제공한다. 이러한 인 제거수단을 형성함으로써 인 성분이 계밖으로 배출되는 것을 적절하게 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (21)

1. 유기성 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법으로서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질처리한 후, 질화 및 탈질처리에 의해 발생한 오니를 가용화시키는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리가 반응조 (1) 내에서 회분식으로 실시되는 유기성 폐수의 처리방법.
3. 제 2 항에 있어서, 질화처리가 폭기에 의해 이루어지고, 폭기 정지에 의해 탈질처리가 이루어지는 유기성 폐수의 처리방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 폭기를 정지시키기 3 시간 ∼ 30 분 전에 가용화처리액이 반응조 (1) 로 반송되는 유기성 폐수의 처리방법.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 폭기를 정지시키기 1 시간 ∼ 30 분 전에 가용화처리액이 반응조 (1) 로 반송되는 유기성 폐수의 처리방법.
6. 제 1 항에 있어서, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리가 혐기처리공정, 1차 폭기공정, 무산소조에서의 탈질공정, 2차 폭기공정에 의해 이루어지는 유기성 폐수의 처리방법.
7. 제 1 항에 있어서, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리가 무산소조에서의 탈질공정, 혐기처리공정, 호환조에서의 처리공정, 무산소조에서의 탈질공정, 폭기공정에 의해 이루어지는 유기성 폐수의 처리방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 가용화처리 후에 질화가 이루어지는 유기성 폐수의 처리방법.
9. 제 1 항에 있어서, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리가 혐기처리공정, 무산소조에서의 탈질공정, 폭기공정에 의해 이루어지는 동시에, 가용화처리 후의 처리액의 용존산소를 저감시키는 유기성 폐수의 처리방법.
10. 제 1 항에 있어서, 유기성 폐수의 질화 및 탈질처리가 혐기처리공정, 무산소조에서의 탈질공정, 폭기공정에 의해 이루어지는 유기성 폐수의 처리방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 가용화처리 전에 오니가 농축되는 유기성 폐수의 처리방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 오니의 가용화가 호기성 호열균에 의해 이루어지는 유기성 폐수의 처리방법.
13. 제 12 항에 있어서, 호기성 호열균이 바실루스 (Bacillus) 속 미생물인 유기성 폐수의 처리방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 질화 및 탈질처리에 의해 발생한 오니 내의 인을 제거하는 공정을 구비하는 유기성 폐수의 처리방법.
15. 유기성 폐수를 생물학적으로 처리하는 장치로서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단과, 질화, 탈질에 의해 발생한 오니를 가용화시키는 가용화조를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐수의 처리장치.
16. 제 15 항에 있어서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단이, 회분식 반응조 (1) 에서 질화, 탈질하는 수단인 유기성 폐수의 처리장치.
17. 제 15 항에 있어서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단이, 혐기조 (4), 1차 폭기조 (5), 무산소조 (6), 2차 폭기조 (7) 에 의해 질화, 탈질하는 수단인 유기성 폐수의 처리장치.
18. 제 15 항에 있어서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단이, 전무산소조 (11), 혐기조 (4), 호환조 (12), 무산소조 (6), 폭기조 (13) 에 의해 질화, 탈질하는 수단인 유기성 폐수의 처리장치.
19. 제 15 항에 있어서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단이, 혐기조 (4), 무산소조 (6), 폭기조 (13) 에 의해 질화, 탈질하는 수단이며, 가용화처리 후의 처리액의 용존산소를 저감시키는 용존산소 저감조 (16) 가 형성되어 있는 유기성 폐수의 처리장치.
20. 제 15 항에 있어서, 유기성 폐수를 질화 및 탈질하는 수단이, 혐기조 (4), 무산소조 (6), 폭기조 (13) 에 의해 질화, 탈질하는 수단인 유기성 폐수의 처리장치.
21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 질화 및 탈질처리에 의해 발생한 오니 내의 인을 제거하는 수단이 구비되어 있는 유기성 폐수의 처리장치.