KR20060109636A - 혐기성 소화조에서 선별 배양시킨 바실러스 종 세균을이용한 하, 폐수의 고도처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혐기성 소화조를 사용하고 있는 하수처리장이나 폐수 처리장에서 선별 증식한 바실러스 종 세균을 이용한 고도처리장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 혐기성 소화조와 부활조에서 질소 및 인의 제거능력이 큰 바실러스 종 세균을 선택적으로 선별, 배양 증식하여 높은 비율로 우점 종이 되게 하여 하수 및 폐수를 고도 처리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이를 위하여 공정의 맨 앞쪽으로부터 바실러스 종 세균이 부착 성장하는 회전 생물막 접촉조(8) 및 회전 생물막 접촉장치(9)와 호기 폭기조(16), 미호기 폭기조(19), 포자 형성조(21)을 연계하여 하. 폐수를 처리하되 상기 호기 폭기조(16)에 전체 공기공급량의 거의 대부분을 공급하고, 미호기 폭기조(19)와 포자 형성조(21)에 나머지 공기를 공급하며 회전 생물막 접촉조(8)에는 별도의 공기 공급제어장치(11)을 설치하여 적합한 용존 산소를 공급하고 포자 형성조(21)의 후단에는 최종 침전지(28)를 설치하고 최종 침전지(28)에서 나온 슬러지를 상기 유량 분배조(6)으로 반송하고 반송 슬러지의 일부를 슬러지 농축기(39)에서 농축하고 그 상등수는 상기 유량 분배조(6)으로 반송하고 농축 된 슬러지는 혐기성 소화조(43)으로 이송하여 혐기 처리한 다음 슬러지의 일부는 부활 증식조(49)에서 호기조건으로 운전하여 바실러스 종 세균의 포자를 부활시켜 증식한 후 상기 유량 분배조(6)으로 이송하여 바실러스 종 세균을 우점종이 되게 하였다.

이와 같이 본 발명은 하수 및 폐수처리장에서 일반적으로 사용하고 있는 혐 기성 소화조를 이용하여 하. 폐수 중에 존재하는 바실러스 종 세균의 비율을 아주 높게 우점종이 되도록 인위적으로 배양하여 우점화 할 수 있어 하. 폐수 중의 유기물, 질소, 인등을 효과적으로 제거 할 수 있는 효과가 있다.

Description

혐기성 소화조에서 선별 배양시킨 바실러스 종 세균을 이용한 하, 폐수의 고도처리 방법 및 장치{Advanced swage and waste water treatment method and apparaters use of selected and cultured bacillus species bacteria at anaerobic digester.}

도 1 은 본 발명 혐기성 소화조에서 선별 배양시킨 바실러스 종 세균을 이용한 하. 폐수의 고도처리 방법 및 장치의 구성관계를 나타낸 공정도.

도 2 는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 공정도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1. 유입관 2. 전처리 설비

3. 유량조정조 4. 유입펌프

5. 분배조 유입관 5-1. 유입수 분기관

6. 유량 분배조 7. 회전 생물막 접촉조 유입관

8. 회전 생물막 접촉조 9. 회전 생물막 접촉장치

10. 차단 덮개 11. 공기량 조절기

12. 공기 유입관 13. 회전 생물막 접촉조 유출관

14. 분배조 15. 호기 폭기조 유입관

16. 호기 폭기조 17. 산기장치1

18. 교반기 1 19. 미호기 폭기조

20. 산기장치 2 21. 포자 형성조

22. 교반기 2 23. 산기장치 3

24. ORP측정기 25. 압축 공기 배관

25-1 분기관 25-2. 공기량 조절밸브

26. 송풍기

27. 최종 침전지 유입관 28. 최종 침전지

29. 상등수 유출관 30. 소독기

31. 방류수 32. 슬러지 인발관

33. 반송 슬러지 펌프 34. 반송 슬러지 이송관

35. 반송 슬러지 유량계 36. 잉여 슬러지 펌프

37. 잉여 슬러지 이송관 38. 잉여 슬러지 유량계

39. 슬러지 농축기 40. 농축 슬러지 이송 펌프

41. 농축 슬러지 이송관 42. 농축 상등수 이송관

43. 혐기성 소화조 44. 슬러지 배출관 1

45. 탈수기 46. 탈수 케이크

47. 슬러지 배출관2 48. 탈수기 탈리액 이송관

49. 부활 증식조 50. 부활 증식조 포기기

51. 영양제 주입기 52. 부활 증식조 유출관

53. 이송 펌프 54. 유입 분기 유량계

55. 발생 가스 이송관 56. 가스 저장탱크

57. 보일러 58. 열 공급 배관

59. 잉여 가스 연소 장치

본 발명은 혐기성 소화조를 사용하고 있는 하수처리장이나 폐수처리장 등에서 바실러스 종 세균을 이용하는 고도처리장치 및 방법에 관한 기술이다.

하수에서 유기물과 질소, 인 등 의 영양물질을 제거하는 방법으로는 혐기조와 호기조를 이용하여 선 탈질 및 질산화를 수행하는 전통적인 하수의 고도처리법이 많이 사용되고 있으나 질소 제거 효과를 높이기 위 하여는 유입 하. 폐수 량의 3∼5배의 내부 순환액을 이송하여야 하고 이를 위하여 많은 동력이 소비되고 질소 제거율도 별로 높지 않은 문제가 있었다.

이를 해결하기 위하여 질산화 동시 탈질법이라던가 바실러스 종 세균을 이용한 고도처리 방법이 사용되어 좋은 처리 결과를 얻고 있으나 전자는 약 16시간이라는 긴 체류시간이 필요하여 시설규모가 커지고 후자는 바실러스 종 세균을 우점화 하기 위하여 값이 비싼 미생물 성장 촉진제를 사용하여 운전비용이 증가하고 그렇게 하더라도 그 성장 촉진제가 바실러스 균 뿐아니라 일반 세균에도 유효하게 작용하여 바실러스 종 세균만을 확실하게 원하는 비율로 우점화 하기가 매우 어려운 문제가 있기 때문에 운전조건을 인위적으로 정확히 조절할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하수 및 폐수처리의 고도처리에 효과적인 바실러스 종 세균을 혐기성 소화조의 슬러지를 부활 증식조에서 포기하면서 바실러스 종 세균만을 선별하여 증식함으로서 바실러스 종 세균의 우점 비율을 원하는 비율로 높게 인위적으로 조절하여 유기물과 질소 및 인을 효과적으로 제거하고 운전이 용이하고 경제적인 하수 및 폐수의 고도처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,

전처리 설비에서 협잡물 및 모래가 제거된 하수 및 폐수(이하 하. 폐수라 칭한다)가 유입되어 유량 조정 조에서 유입펌프로 이송되는 하. 폐수의 처리 시설에 있어서,

유입된 하. 폐수는 유량 분배 조(6)에서 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 병열로 설치한 회전 생물막 접촉조(8)로 유입되게 하고;

상기 회전 생물막 접촉조(8)내에는 회전 생물막 접촉 장치(9)를 반쯤 물에 잠기게 설치하였고 회전 생물막 접촉조(8)의 상부는 대기와 밀폐된 차단 덮개(10)로 덮어 외부의 대기와 차단하고 이 차단 덮개(10)의 위쪽에는 조절밸브와 풍량 조절이 가능한 공기량 조절기(11)를 설치하고 다른 쪽에는 공기 유입관(12)를 설치하고;

상기 회전생물막 접촉조(8)에서 처리된 하. 폐수는 회전 생물막 접촉조 유출 관(13)을 통하여 분배조(14)로 유입되어 균등하게 분배되어 호기 폭기조 유입관(15)을 통하여 호기 폭기조(16)으로 유입되고;

상기 호기 폭기조(16)에는 조의 바닥부근에 산기장치1(17)를 설치하여 필요한 공기를 공급하게 하여 용존 산소 농도를 0.7∼1.0㎎/ℓ이하로 유지하고;

상기 호기 폭기조(16)에서 처리된 하. 폐수는 미 호기 폭기조(19)로 유입되며 미 호기 폭기조(19)의 바닥에는 산기 장치2(20)을 설치하여 공기를 공급하게 하고 미 호기 폭기조(19)의 상부에는 교반기1(18)을 설치하여 미 호기 폭기조(19)내의 하. 폐수를 완전혼합하게 하고 용존 산소 농도를 0.2∼0.5㎎/ℓ정도로 유지하고;

상기 미 호기 폭기조(19)에서 처리된 하. 폐수는 포자 형성조(21)로 유입되고 포자 형성조(21)에는 바닥에 산기장치3(23)을 설치하여 공기를 공급할 수 있게 하고 상부에는 교반기2(22)를 설치하여 포자 형성조(21)내의 하. 폐수를 완전 혼합하게하고 조 내에는 ORP측정기(산화환원 전위 측정기)(24)를 설치하고;

상기 포자 형성조(21)의 ORP값은 -300∼-250㎷로 유지하고;

상기 포자 형성조(21)에서 나온 하. 폐수는 최종침전지 유입관(27)을 통하여 최종침전지(28)에 유입되어 고형물은 슬러지로 침전되고 상등수는 상등수 유출관(29)을 통과하여 소독기(30)에서 살균 소독 후 방류수(31)로 방류하고;

상기 최종 침전지(28)에서 침전된 슬러지는 반송 슬러지 펌프(33)에 의하여 반송 슬러지 이송관(34)를 통하여 반송하되 반송 슬러지 분기관1(34-1)을 통하여 유량 분배조(6)로 일부를 반송하고 반송 슬러지 분기관2(34-2)를 통하여 일부를 분 배조(14)로 반송하고 반송 슬러지는 유입유량의 50∼100％로 하고;

잉여 슬러지 펌프(36)로 양수하여 잉여 슬러지 이송관(37)을 통하여 잉여 슬러지를 슬러지 농축기(39)로 이송하여 농축 한 다음 농축 상등 수는 농축 상등수 이송관(42)를 통하여 전처리 시설(2)로 이송하고 농축 슬러지는 농축 슬러지 이송관(41)을 통하여 혐기성 소화조(43)로 이송하고;

혐기성 소화조(43)에서 소화된 슬러지는 일부는 슬러지 배출관1(44)를 통하여 탈수기(45)로 이송되어 탈수 된 후 발생한 탈수 케이크(46)은 반출 처분하고 탈수기 탈리액은 탈수기 탈리액 이송관(48)을 통하여 농축 상등수 이송관(42)에 연결되어 이를 통하여 전처리 시설(2)로 반송하고;

혐기성 소화조(43)에서 소화된 슬러지의 일부는 슬러지 배출관2(47)을 통하여 부활 증식조(49)로 이송하고 부활 증식조(49)에는 필요시 약간의 미생물 영양제를 영양제 주입기(51)에서 투입할 수 있게 하고 조 바닥에는 부활 증식조 포기기(50)을 설치하였고 유입 하. 폐수의 일부가 유입수 분기관(5-1)을 통하여 유입되게 하였고 그 양은 유입 분기관 유량계(54)로 계량할 수 있게 하였다. 부활 증식조(50)을 거친 슬러지는 이송 펌프(53)으로 양수하여 부활 증식조 유출관(52)를 통하여 유량 분배조(6)와 분배조(14)로 반송되게 하고; 및

혐기성 소화조(43)에서 발생한 가스(주로 메탄가스)는 가스 저장 탱크(56)에 저장되며 이 가스를 보일러(57)에서 연소시켜 발생한 열은 열 공급 배관(58)을 통하여 혐기성 소화조(43)으로 공급하여 혐기성 소화조(43)를 적당한 온도로 가열하게 하였고 남는 가스는 잉여 가스 연소 장치(59)에서 연소시켜 제거 하는 혐기성 소화조에서 선별 배양시킨 바실러스 종 세균을 이용한 하. 폐수의 고도 처리 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 대하여 그 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

( [도1] )

하. 폐수는 유입관(1)을 통하여 전처리 설비(2)로 유입하여 여기에서 협작물과 모래 등의 이물질이 제거된 후 유량 조정조(3)에 유입되게 하였다.

유량 조정조(3)에 유입된 하. 폐수는 유입펌프(4)에 의하여 양수되어 분배조 유입관(5)를 통하여 유량 분배조(6)에 이송되고 일부의 하. 폐수는 유입수 분기관(5-1)을 통하여 부활 증식조(49)로 공급되게 하였다.

유량 분배조(6)에 유입된 하. 폐수는 균등하게 분배되어 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 회전 생물막 접촉조(8)로 이송되게 하였고, 회전 생물막 접촉조(8)에는 그 내부에 반쯤 수면 하에 잠긴 회전 생물막 접촉장치(9)를 설치하고 회전 생물막 접촉조(8)의 위쪽은 차단 덮개(10)로 덮어 외부 대기와 차단하고 이 차단 덮개에는 외기 대기와 통하도록 공기 유입관(12)를 설치하고 다른 쪽에는 배기량이 임으로 조절되는 공기량 조절기(11)를 설치하였다.

회전 생물막 접촉조(8)에서 처리된 하. 폐수는 회전 생물막 유출관(13)을 통하여 분배조(14)로 이송하게 하였고 분배조(14)에서 균등하게 분배된 하. 폐수는 호기 폭기조 유입관(15)를 통하여 호기 폭기조(16)으로 유입되게 하였다.

호기 폭기조에는 바닥에 공기를 공급할 수 있는 산기장치1(17)을 설치하고 이 산기장치1(17)은 분기관(25-1)을 통하여 압축공기 배관(25)에 연결하고 압축공 기 배관(25)는 송풍기(26)에 연결하였다.

호기 폭기조(16)에서 처리된 하. 폐수는 인접한 미호기 폭기조(19)로 이송되고 미호기 폭기조(19)에는 바닥에 공기를 공급할 수 있는 산기장치2(20)을 설치하고 미호기 폭기조(19)의 상부 슬라브에서 수직하방으로 날개가 수중에 잠기도록 교반기1(18)을 설치하였다.

미호기 폭기조(19)에서 처리된 하. 폐수는 인접한 포자 형성조(21)로 이송되고 포자 형성조(21)에는 바닥에 공기를 공급 할 수 있는 산기장치3(23)을 설치하고 포자 형성조(21)의 상부 슬라브에서 수직 하방으로 날개가 수중에 잠기도록 교반기2(22)를 설치였고 하. 폐수의 산화 환원전위(ORP)값을 측정하도록 ORP측정기(24)를 설치하였다.

포자 형성조(21)에서 처리된 하. 폐수는 최종 침전지 유입관(27)을 통하여 최종 침전지(28)로 이송되고 최종 침전지(28)에서 하. 폐수중의 슬러지와 정화된 상등수가 분리되어 슬러지는 바닥으로 침전되고 정화된 상등수는 상등수 유출관(29)을 통하여 소독기(30)에서 소독 처리한 다음 방류수(31)로 방류하게 하였다.

최종 침전지(28)에서 침전된 슬러지는 슬러지 인발관(32)에 연결 설치한 반송 슬러지 펌프(33)에 의하여 양수되어 반송 슬러지 이송관(34)를 통하여 반송하되 일부는 반송 슬러지 분기관1(34-1)을 통하여 유량 분배조(6)으로 반송하고 일부는 반송 슬러지 분기관2(34-2)를 통하여 분배조(14)로 반송하였다.

슬러지의 일부는 잉여 슬러지로서 잉여 슬러지 펌프(36)으로 양수하여 잉여 슬러지 이송관(37)을 통하여 슬러지 농축기(39)로 이송하고 슬러지 농축기(39)에서 농축된 슬러지는 농축 슬러지 이송 펌프(40)으로 양수하여 농축 슬러지 이송관(41)을 통하여 혐기성 소화조(43)으로 유입된다.

슬러지 농축기(39)에서 발생한 농축 상등수는 농축 상등수 이송관(42)를 통하여 전처리 시설(2)로 반송되게 하였다.

혐기성 소화조(43)에 공급된 농축 슬러지는 여기서 혐기성으로 소화되어 일부는 탈수기(45)에서 탈수 하여 탈수 케이크(46)으로 처분하고 탈수기에서 발생한 탈수기 탈리액은 탈수기 탈리액 이송관(48)을 통하여 이송하며 탈수기 탈리액 이송관(48)은 농축 상등수 이송관(42)에 연결되게 하였다.

혐기성 소화조(43)에서 소화된 슬러지의 일부는 슬러지 배출관2(47)을 통하여 부활 증식조(49)로 유입되게 하였고 부활 중식조(49)의 바닥에는 부활 증식조 포기기(50)을 설치하여 공기를 공급하게 하였고 영양제 주입기(51)로 바실러스 종 세균의 증식에 필요한 영양제를 주입할 수 있게 하였으며 유입수 분기관(5-1)을 통하여 유입 하, 폐수의 일부가 유입되게 하였고 그 양은 유입 분기유량계(54)로 계량 할 수 있게 하였다.

부활 증식조(49)를 통과한 슬러지는 이송 펌프(53)으로 양수하여 부활 증식조 유출관(52)를 통하여 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 반송되게 하였다.

혐기성 소화조(43)에서 발생하는 가스는 메탄가스가 주 성분인데 이 가스는 발생가스 이송관(55)를 통하여 가스 저장 탱크(56)에 이송되어 일시 저장되며 이 가스를 보일러(57)에 공급하여 연소시켜 발생된 열은 열 공급 배관(58)을 통하여 혐기성 소화조(43)에 공급하여 혐기성 소화조(43)의 온도를 적절히 유지하게 하였 다.

남는 가스는 잉여 가스 연소장치(59)에서 소각하여 제거하게 하였다.

본 발명에서 이용하는 바실러스 종 세균은 다음과 같은 일반적 특성을 가지고 있다.

바실러스 종 세균은 그람 양성 진정 세균으로 단간형이며 단세포성으로 불리한 환경하에서는 내생 포자를 형성하여 균체를 보존하는 통성균으로서 일반적으로 사용하고 있는 활성 슬러지 공정의 활성 슬러지에도 상당수 존재하며 자연 상태의 하수 중에도 어느 정도 존재한다.

본 발명은 이러한 바실러스 종 세균을 인위적으로 확실하게 우점종이 되게 하여 하. 폐수를 처리하는 것으로 바실러스 종 세균은 다음과 같은 특성을 가지고 있다.

1) 바실러스 종 세균은 타탈라제와 슈퍼 옥사이드 디스뮤타제 등의 강한 가수분해 효소를 분비하여 다당류, 단백질, 전분, 핵산, 지방산등을 분해하며 증식한다. 단백질 및 전분의 우수한 분해 능력은 하. 폐수처리에 있어 매우 유용한 것이다.

2) 포자 형성능력을 가지고 있어 영양분이 고갈되거나 독성 물질이 유입되면 생존수단으로서 세포 1개당 1개의 내생포자를 형성하여 휴면 상태에 들어갔다가 주위 환경이 좋아지면 다시 발아 증식하여 왕성한 활동을 재개한다. 내생 포자상태에서는 강한 독성 또는 열악한 환경에서도 생존할 수 있다.

3) 막대 모양의 바실러스 종 세균은 포자 형성 시 포자 주변에 점착물질을 분비하여 응집 작용이 있고 막대 모양의 세균 모양이 슬러지 응집을 촉진하여 비중이 큰 플록을 형성하여 침전이 잘 된다.

4) 바실러스 종 세균은 성장시 미량의 규소물질과 마그네슘이 필요하다. 특히 마그네슘은 그람 양성균인 바실러스 종 세균에게 있어 각종 대사에 필수 영양소이며 그람 음성균 보다 훨씬 더 많은 양을 필요로 한다.

본 발명은 상기 바실러스 종 세균의 특성 중 내생포자의 강한 생존 능력을 이용하여 혐기성 소화조에서 다른 호기성 및 통성세균을 사멸시키고 바실러스 종 세균의 살아남은 내생 포자를 부활 증식조에서 영양 물질 공급과 호기조건으로 유지하여 다시 발아 시키고 배양 증식 하는것에 의하여 바실러스 종 세균을 인위적으로 높은 비율로 우점화 하고 우점화 된 바실러스 종 세균을 이용하여 하. 폐수를 고도처리 하는 것으로 그 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

유입관(6)을 통과한 하. 폐수는 전처리 설비(2)에서 협작물 및 모래등 이물질이 제거된 다음 유량 조정조(3)에 일시 저장된다.

유량 조정조(3)에 일시 저장된 하. 폐수는 유입펌프(4)로 양수되어 분배조 유입관(5)를 통하여 반송된 반송 슬러지의 일부와 함께 유량 분배조(6)로 이송되고 이 하. 폐수는 균등하게 분배되어 회전 생물막 접촉조 유입관(7)을 통하여 회전 생물막 접촉조(8)로 유입되며 여기 설치되어 있는 회전 생물막 접촉장치(9)와 접촉하면서 유기물 및 영양물질( 질소와 인)의 일부가 제거된다.

회전 생물막 접촉조(8)와 회전 생물막 접촉장치(9)는 차단 덮개(10)에 의하여 외부 대기와 차단되어 있고 공기 유입관(12)와 공기량 조절기(11)에 의하여 공 급되는 공기량이 제한되게 하여 용존 산소 농도가 낮은 제한 호기상태를 유지하게 하여 질산화균등 증식 및 성장에 높은 용존 산소 가 필요한 경쟁 세균들의 성장은 억제하고 낮은 용존 산소 조건에서도 성장이 빠른 통성 세균인 바실러스 종 세균의 성장은 촉진한다.

또한 후술하는 부활 증식조(49)로부터 다량의 바실러스 종 세균이 유량 분배조(6)을 통하여 회전 생물막 접촉조(8)로 공급되기 때문에 회전 생물막 접촉장치(9)에도 이 바실러스 종 세균이 더 부착하여 증식함으로서 우점화된 상태가 되고 회전 생물막 접촉장치(9)에는 부유식보다 훨씬 많은 다량의 세균등 하. 폐수 처리에 필요한 미생물이 부착되어 있어 여기에서 하. 폐수중의 오염 물질인 유기물과 영양물질인 질소 및 인이 상당 부분 분해 처리된다.

여기서 처리된 하. 폐수는 분배조(14)를 거쳐 호기 폭기조(16)으로 이송하고 반송 슬러지의 일부도 함께 유입되며 바실러스 종 세균의 증가를 위하여 필요시에는 부활 증식조(49)로부터 바실러스 종 세균을 부활 증식조 유출관(52)를 통하여 분배조(14)에 공급함으로서 호기 폭기조(16)으로 공급한다.

호기 폭기조(16)는 산기 장치1(17)을 가동하여 용존 산소 농도를 1.0㎎/ℓ이하로 유지하여 비교적 강한 포기를 실시하여 흡착 및 분해 작용에 의하여 하. 폐수중의 오염물질을 제거하게 하되 용존 산소농도를 낮게 유지함으로서 증식 성장에 2.0∼4.0㎎/ℓ의 높은 용존산소 농도를 필요로 하는 경쟁 세균-예를 들면 nitrosomonas 등 의 증식은 최대한 억제한다.

호기 폭기조(16)에서 처리된 하. 폐수는 인접한 미호기 폭기조(19)로 이송하 여 용존 산소 농도를 질산화 세균의 반 성장 속도 (1/2 성장 속도) 농도인 0.5㎎/ℓ미만으로 유지하여 경쟁 세균의 증식 및 성장을 최대한 억제하면서도 통성균인 바실러스 종 세균의 성장은 정상적으로 이루어지게 하였다.

부하 상태에 따라서는 이 정도의 낮은 용존 산소 농도에서는 슬러지의 침전이 우려되고 또한 하. 폐수와 슬러지의 혼합이 불완전하여 하. 폐수처리 효과가 감소 될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 교반기1(18)을 가동하여 슬러지와 하. 폐수를 완전히 혼합할 수 있게 하였다.

이 미호기 폭기조(19)에서 이미 대부분의 유기물은 제거 되어 하. 폐수는 빈 영양 상태가 된다.

미호기 폭기조(19)에서 처리된 하. 폐수는 포자 형성조(21)로 이송되고 포자 형성조(21)에서는 바실러스 종 세균의 포자 형성을 촉진하기 위하여 빈 영양 상태인 하. 폐수의 용존 산소 농도를 거의 0 ㎎/ℓ에 가깝게 유지하면 바실러스 종 세균은 내생 포자를 형성하면서 응집성이 강한 분비물을 배출하여 슬러지 의 응집이 촉진된다.

여기에 설치한 ORP측정기(24)는 용존 산소 농도를 기준으로 운전할 때에는 그 적정 범위가 너무 좁아 정확한 운전이 어려워 용존 산소 농도보다 측정 범위가 수백 배 넓게 표시되는 산화 환원 전위 (ORP)측정기를 설치하여 정확한 운전 조건을 조절하기 위한 것으로 -300mv에서 -250mv 범위로 유지하는 것이 바람직하다.

포자 형성조(21)은 공기 공급량이 극히 적어 슬러지의 침전 발생 및 불완전 혼합에 의한 하. 폐수 처리 효율이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 교반기2(22) 를 가동하여 슬러지의 침전 방지 및 완전 혼합을 하게 하였다.

이렇게 하여 많은 부분이 내생 포자 화 된 바실러스 종 세균은 최종 침전조(28)에서 침전 분리되어 반송 슬러지로서 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 반송되어 계속 순환하면서 하, 폐수를 처리하며 다른 한편으로 최종 침전지에 침전된 슬러지의 일부는 잉여 슬러지로서 잉여 슬러지 펌프(36)으로 양수하여 슬러지 농축기로 이송하고 슬러지 농축기(39)에서 농축되어 농축 슬러지가 혐기성 소화조(43)으로 이송되는데 농축 슬러지는 여기에서 절대 형기 상태로 32 ∼ 36 ℃에서 15일정도 체류시키면 산 발효 및 메탄 발효 과정을 거치면서 슬러지가 분해 되며 메탄 가스를 발생하게 되고 소화 슬러지가 되는데 혐기성 소화조(43)내에서는 호기성 세균과 통성 세균은 대부분 사멸하게 되나 열악한 환경에서는 내생포자를 형성하는 바실러스 종 세균만이 내생 포자상태로 생존하게 된다.

자세히 설명하면 호기성 세균은 유리 산소를 이용하는 세균으로서 유리 산소가 없는 혐기상태가 되면 사멸하며 통성 세균은 유리 산소도 이용하지만 결합산소-- 에를 들면 NO₃와 같이 화합물 형태로 결합된 산소를 말 한다---도 이용하여 생존할 수 있는 세균으로 적응력이 우수하나 결합 산소도 없는 절대 혐기조건에서는 역시 사멸한다.

바실러스 종 세균도 통성 균이기 때문에 절대 혐기 조건인 혐기성 소화조 내에서 정상적 생존이 불가능하나 내생 포자를 형성하여 생명력을 유지하기 때문에 사멸하지는 않는다.

절대 혐기성 세균은 유리산소나 결합 산소가 있으면 사멸하고 절대 혐기 상태에서 메탄을 생성하는 세균을 말한다.

따라서 혐기성 소화조의 소화 슬러지 중에는 절대 혐기성 세균과 바실러스 종 세균의 내생 포자만이 존재하게 되는데 이 소화 슬러지를 부활 증식조(49)로 이송하여 부활 증식조 포기기(50) 으로부터 공기를 공급하여 호기성을 유지하고 유입 하, 폐수의 일부를 유입시키면 절대 혐기성 세균은 물속에 녹아있는 유리 산소에 의하여 전부 사멸하고 내생 포자 상태로 생존하던 바실러스 종 세균의 내생 포자만이 호기성조건과 하, 폐수의 유입에 따른 영양 물질 공급으로 생존에 호조건이 되어 여기서 일정시간 체류 시키면 내생 포자는 발아하여 활동을 시작하면서 증식하면서 개체수가 급격히 증가한다.

이렇게 하면 부활 증식조(49)내에는 바실러스 종 세균이 확실하게 절대적으로 우점종이 되고 그 개체수도 내생 포자보다 훨씬 더 많게 된다.

하, 폐수의 수질에 따라서는 바실러스 종 세균이 발아 및 증식에 적합하지 못한 경우가 있을 수 있는데 이런 경우에는 영양제 주입기(51)에서 미생물에 필요한 영양제를 주입한다.

부활 증식조(49)에서 절대 우점화 된 바실러스 종 세균을 포함한 슬러지는 이송 펌프(53)으로 양수하여 부활 증식조 유출관(52)를 통하여 유량 분배조(6) 과 분배조(14)로 공급되면서 수처리 계통 내로 공급되어 바실러스 종 세균이 수처리 계통 내에서도 우점종이 되게 하며 그 우점화 비율은 혐기성 소화조에서 부활 증식조로 이송하는 슬러지량을 조절함으로서 원하는 대로 용이하게 인위적으로 높게 할 수 있어 이 우점종이 된 바실러스 종 세균의 작용으로 하, 폐수내의 유기물 및 질소 인등의 영양 물질도 용이하게 제거할수 있는 것이다.

본 발명의 다른 실시 예를 들면 다음과 같다.[도2]

본 발명의 다른 실시 예는 상기 실시 예에서 회전 생물막 접촉조(8)과 회전 생물막 접촉장치(9)를 제거한 것과 같으며 그 작용도 상기 실시 예와 같으므로 상세한 설명은 생략 한다.

본 발명은 혐기성 소화조를 사용하는 하수처리장이나 폐수처리장 등 의 고도처리장치에서 혐기성 소화조와 부활 증식조를 이용하여 바실러스 종 세균을 선별 배양 증식함으로서 용이하게 원하는 높은 비율로 우점종이 되게 할 수 있어 하, 폐수의 유기물, 질소, 인등을 효과적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 회전 생물막 접촉조, 회전 생물막 접촉장치, 여러 개의 포기조로 구성된 하, 폐수 처리장치에서 상기 회전 생물막 접촉조(8)에는 회전 생물막 덮개(10)을 설치하고 공기량 조절기(11)을 설치하여 회전 생물막 접촉조(8) 및 회전 생물막 접촉장치(9)를 제한 호기 상태로 유지하고 호기 폭기조(16), 미호기 폭기조(19), 포자 형성조(21)로 가면서 점감 폭기를 하되 호기 폭기조는 용존산소 농도를 1.0 ㎎/l이하, 미호기 폭기조는 0.5 ㎎/l미만으로 유지하고 포자 형성조는 산화 환원 전위 값을 -250㎷에서 -300㎷범위로 유지하면서 바실러스 종 세균이 우점종이 되도록 하고, 최종 침전지에서 슬려지를 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 반송하고 잉여 슬러지는 농축하여 혐기성 소화조(43)에 공급하여 혐기성 소화를 하며 혐기성으로 소화된 슬러지의 일부는 부활 증식조(49)에 이송하여 유입 하, 폐수의 일부를 공급하고 호기성으로 유지하여 혐기성 소화조에서는 바실러스 종 세균의 경쟁 세균인 호기성 및 통성 세균을 사멸 시키고 바실러스 종 세균은 내생 포자 형태로 생존하게 하고 부활 증식조(49)에서는 혐기성 세균을 사멸 시키고 내생 포자상태의 바실러스 종 세균을 발아 , 배양, 증식하게 하여 개체수를 급격히 증가 시킨 다음 상기 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 공급하여 회전 생물막 접촉조(8)와 호기 포기조등 수처리 계통 내에서 바실러스 종 세균이 원하는 높은 비율로 우점종이 되게 하여 유기물, 질소, 인등을 효과적으로 제거할 수 있게 한 혐기성 소화조에서 선별 배양 시킨 바실러스 종 세균을 이용한 하, 폐수의 고도 처리 방법.
2. 회전 생물막 접촉조, 회전 생물막 접촉장치, 여러 개의 포기조로 구성된 하, 폐수 처리장치에서 상기 회전 생물막 접촉조(8)에는 회전 생물막 덮개(10)을 설치하고 공기량 조절기(11)을 설치하여 회전 생물막 접촉조(8) 및 회전 생물막 접촉장치(9)를 제한 호기 상태로 유지하고 호기 폭기조(16), 미호기 폭기조(19), 포자 형성조(21)을 설치하고 최종 침전지(28)의 침전 슬러지는 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 반송하고 잉여 슬러지는 혐기성 소화조(43)로 이송하고 혐기성 소화조(43)에서 혐기성으로 소화된 슬러지의 일부를 부활 증식조(49)로 이송하고 부활 증식조 포기기(50)로 공기를 공급하고 유입수 분기관(5-1)로 하, 폐수의 일부를 부활 증식조(49)로 공급하여 바실러스 종 세균을 발아, 배양, 증식 한 다음 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 이송하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조에서 선별 배양 시킨 바실러스 종 세균을 이용한 하, 폐수의 고도 처리 장치.
3. 여러 개의 포기조와 반송 슬러지 장치로 구성된 하, 폐수 처리장치에서 유입 하, 폐수는 분배조(14)를 통하여 호기 폭기조(16)로 이송하고 그 후단에 미호기 폭기조(19), 포자 형성조(21)을 설치하고 최종 침전지(28)의 침전 슬러지는 유량 분배조(6)과 분배조(14)로 반송하고 잉여 슬러지는 혐기성 소화조(43)로 이송하고 혐기성 소화조(43)에서 혐기성으로 소화된 슬러지의 일부를 부활 증식조(49)로 이송하고 부활 증식조 포기기(50)로 공기를 공급하고 유입수 분기관(5-1)로 하, 폐수의 일부를 부활 증식조(49)로 공급하여 바실러스 종 세균을 발아, 배양, 증식 한 다음 분배조(14)로 이송하는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화조에서 선별 배양 시킨 바실러스 종 세균을 이용한 하, 폐수의 고도 처리 장치.

Images