KR20080078550A

KR20080078550A - 유기물 함유수의 생물처리방법

Info

Publication number: KR20080078550A
Application number: KR1020080013164A
Authority: KR
Inventors: 테츠로 후카세
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2008-08-27
Also published as: JP5358886B2; KR101467476B1; TWI439428B; JP2008200639A; TW200835655A

Abstract

본 발명은 생물처리 되어 미생물을 포함하는 혼합액을 막 분리할 경우의 막의 막힘을 방지하는 유기물 함유수의 생물처리 방법에 관한 것으로서, 생물 처리조(10) 내에 보유된 활성 슬러지에 대하여, 철로서의 농도가 MLSS의 10 ~ 40 질량％가 되도록 철염을 공존시킨다. 또한, 생물 처리조(10) 내의 혼합액의 pH를 5 ~ 6.5 범위 내로 하여 생물처리를 수행한다. 소정 범위의 철염을 포함하고, pH 값을 제어함으로써, 활성 슬러지를 구성하는 미생물의 응집을 단단하게 함과 동시에 미생물에 의한 점질물 등의 생산을 억제할 수 있다. 따라서, 침지막(11) 등의 막 분리장치의 막힘을 방지할 수 있다.

유기물 함유수, 생물 처리, 활성 슬러지, 응집제, 막 분리

Description

유기물 함유수의 생물처리방법{METHOD FOR BIOLOGICAL PROCESSING OF WATER CONTAINING ORGANIC MATERIAL}

본 발명은 유기물 함유수를 활성 슬러지법으로 처리하는 유기물 함유수의 생물처리방법에 관한 것으로, 특히 생물 처리조 내의 혼합액을 막 분리하여 처리수를 얻는 생물처리방법에 관한 것이다.

유기물 함유수로부터 유기물을 제거하는 처리방법으로서 생물처리가 알려져 있다. 생물처리법 중에서도, 활성 슬러지라 불리는 미생물군집을 이용하는 활성 슬러지법은 여러가지 성상의 유기물 함유수에 적용할 수 있고, 양호한 수질의 처리수를 얻을 수 있기 때문에 널리 이용되고 있다. 활성 슬러지법에 의해 유기물 함유수를 처리하여 얻을 수 있는 활성 슬러지 처리수는 순수(초순수 포함. 이하 동일)를 제조하기 위한 원료수(原料水, 원수라고도 함)로서도 이용되고 있다(예를 들면 특허문헌 1).

그런데, 활성 슬러지법에 의한 처리를 행하는 생물 처리조 내에는, 처리조에 도입된 유기물 함유수와 조내에 보유되던 미생물이 혼합된 액(혼합액)이 보유된다. 이 때문에, 생물 처리조에서 처리된 맑은 처리액을 얻으려면 혼합액을 고액 분리할 필요가 있다. 생물 처리조의 혼합액 속에 포함되는 미생물 등은 미세하기 때문에, 고액 분리에 앞서 응집제를 혼합액에 첨가하여 미세한 고형분을 응집시킨다.

혼합액을 맑게 하는 고액 분리장치로는, 침전지, 막 분리장치 및 부상 분리장치 등이 있다. 특히, 막 분리장치는 다른 고액 분리장치에 비해서도 고형분의 분리능력이 높아 막 분리장치를 이용하면 맑은 처리수를 얻을 수 있다. 고액 분리장치로서 막 분리장치를 이용할 경우, 혼합액 중의 고형분을 응집시키는 응집제를 생물 처리조에 첨가할 수 있다(예를 들면 특허문헌 2).

(특허문헌 1) 일본 특허 공개 평성 5-329477호 공보

(특허문헌 2) 일본 특허 공개 평성 11-347587호 공보

막 분리장치에는 분리막이 막히는 문제가 있다. 특히 혼합액을 막 분리하면, 혼합액에 포함되는 미생물 자체 및 미생물이 생산한 점질물 등이 막면에 부착하여 막히게 되는 경향이 있다.

이 때문에, 생물 처리조의 활성 슬러지 농도(Mixed Liquor Suspended Solid)를 낮게 (예를 들면 10,000 mg/L 이하로) 유지하거나, 생물 처리조에 보유되는 슬러지에 대한 BOD(생물화학적 산소소비량으로 나타내는 유기물) 슬러지 부하를 0.1 kg-BOD/kg-MLVSS/day 정도로 억제하는 등의 조치가 강구되고 있다.

그러나, 이들 조치에 의한 막힘 방지는 반드시 완전한 것은 아니며, 막의 투과 유속은 침지막의 경우 0.5 m/day 정도, 높은 경우에도 0.7 m/day 정도이다. 이 때문에, 고액 분리에 많은 막 분리장치가 필요하다.

본 발명은 이러한 과제에 대하여 응집제 첨가에 의한 막의 막힘 방지효과를 향상시키고, 막 분리장치의 투과 유속을 높일 수 있는 유기물 함유수의 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 폭기조에 보유되는 활성 슬러지에 소정 범위의 농도가 되도록 철염을 포함시킴으로써 상기 과제를 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성했다. 구체적으로는, 본 발명은 이하를 제공한다.

(1) 유기물을 포함하는 유기물 함유수를 생물 처리조에 도입해서 활성 슬러지와 혼합하여 생물처리하고, 상기 유기물 함유수와 상기 활성 슬러지가 혼합된 혼합액을 막 분리하는 유기물 함유수의 생물처리방법에 있어서, 철염을 철로서의 농도가 상기 활성 슬러지 농도의 10 질량％ 이상 45 질량％ 이하의 비율이 되도록 상기 생물 처리조 내에 존재시키고, 동시에 상기 혼합액의 pH를 5 이상 6.5 이하로 하는 유기물 함유수의 생물처리방법.

(2) 상기 활성 슬러지 농도에 대한 활성 슬러지 유기성 부유물질의 비인 MLVSS/MLSS를 0.05 이상 0.75 이하로 하는 (1)에 기재된 유기물 함유수의 생물처리방법.

(3) 상기 생물 처리조 내에 침지시킨 침지막 모듈에 의해, 상기 혼합액을 막 분리하는 (1) 또는 (2)에 기재된 유기물 함유수의 생물처리방법.

(4) 상기 유기물 함유수는 자연수, 수도물 또는 회수수인 (1）내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 유기물 함유수의 생물처리방법.

본 명세서에서, 생물 처리조에는 BOD 제거를 수행하는 폭기조, 질화를 주체로 하는 질화조, 및 탈질(脫窒)을 주체로 하는 탈질조가 포함되는 것으로 한다. 생물 처리조는 활성 슬러지라 불리는 미생물군집을 보유한다. 본 명세서에서 활성 슬러지라 할 경우, BOD를 분해하는 호기성 세균을 주체로 하는 슬러지(이하, BOD 슬러지라 함) 뿐만 아니라, 암모니아를 산화하는 질화 세균을 주체로 하는 슬러지(이하, 질화 슬러지라 함) 및 질산 또는 아질산을 환원하는 탈질균을 주체로 하는 슬러지(이하, 탈질 슬러지라 함)가 포함되는 것으로 한다.

생물 처리조는 MLSS 농도 1,000 ~ 30,000 mg/L 정도의 활성 슬러지를 유지하도록 운전하고, 활성 슬러지가 MLSS 농도의 10 질량％ 이상의 비율로 철을 포함하도록 철염을 첨가한다. 첨가하는 철염으로는, 염화제2철, 염화제1철, 및 폴리황산제2철 등을 들 수 있다. 철염을 과잉 첨가하면, 철에서 유래한 매우 미세한 입자가 생성되기 때문에, 철염의 첨가량은 MLSS 농도의 40 질량％를 상한으로 하며, 35 질량％를 상한으로 하는 것이 보다 바람직하다. 생물 처리조는 부유식, 스폰지 등의 담체가 첨가된 것, 및 고정바닥 등일 수 있고, 담체를 첨가한 경우 또는 고정바닥식인 경우에 부유 슬러지 중의 철염의 함유량이 철로서 10 질량％ 이상 40 질량％ 이하일 수 있다.

철염의 첨가량은 생물 처리조에 도입되는 유기물 함유수의 유기물 농도를 기준으로 결정할 수 있는데, 이 경우 유기물 함유수에 포함되는 유기물(TOC)의 25 ~ 400 질량％ 정도를 첨가할 수 있다. 생물 처리조 내의 활성 슬러지에는 철염 이외 에 응집 작용이 있는 물질, 예를 들면 알루미늄염은 포함되지 않는 것이 좋지만, 다소(예를 들면, 철 10 질량％ 정도 이하)라면 혼입되어 있을 수 있다.

여기서, MLSS 중의 유기물량의 비율, 구체적으로는 활성 슬러지 유기성 부유물질(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)/MLSS의 비는 0.05 ~ 0.75 정도, 특히 0.15 ~ 0.5 범위가 되도록 할 수 있다. 생물 처리조에 도입되는 유기물 함유수의 유기물 농도가 극단적으로 낮을 경우(예를 들면 생물분해 가능한 유기물인 Assimirable organic carbon, 이하 AOC 농도가 100 ng/L 정도 미만), 생물 처리조 내에서의 활성 슬러지의 증식이 적어져서 MLVSS/MLSS의 비가 상기 범위를 벗어날 경우도 있다. 이러한 경우에는, 생물 처리조에 미량의 유기물을 첨가하거나, 유기물 농도가 높은 다른 유기물 함유수를 혼합할 수 있다.

철염이 첨가된 활성 슬러지를 보유하는 생물 처리조의 조내액(즉 혼합액)은 pH를 5 ~ 6.5로 하고, 특히 5.5 ~ 6.0으로 하는 것이 바람직하다. pH조정에는 염산 등의 산 또는 알칼리를 이용할 수 있고, 첨가하는 철염의 종류 및 양에 따라서는 산이나 알칼리를 별도로 첨가하지 않고 pH조정을 할 수도 있다.

철염 공존하에 pH를 상기 범위로 하면, 활성 슬러지는 단단하게 응집하여 여과성이 향상되기 때문에, 막 분리를 행할 경우의 막힘(파울링(fouling))을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 철염 공존하에 pH를 상기 범위로 함으로써, 통상의 경우 활성 슬러지로부터 생산되는 점질물과 같은 대사산물이 거의 생산되지 않게 된다. 이 때문에, 점질물이 막에 부착함에 기인하는 파울링을 회피할 수 있다. 더 나아가, 생물 처리조로부터 유출되는 처리수에도 점질물에 유래한 유기물(TOC)이 포 함되기 어려워지므로, 처리수 수질도 향상시킬 수 있다.

막 분리장치로 액분과 분리된 고형분(분리 슬러지)은 필요에 따라 일부를 반송 슬러지로서 생물 처리조에 반송하고, 생물 처리조에서의 슬러지의 체류시간을 2 ~ 50일 정도, 특히 5 ~ 20일 정도로 하여 슬러지를 뽑아내는 것이 바람직하다. 뽑아낸 슬러지는 잉여 슬러지로서 배출할 수도 있고, 오존 반응조나 소화조(消化槽) 등의 감용화(減容化) 수단으로 감용화 할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 고도로 맑고 TOC 농도도 낮은 처리수를 얻을 수 있다. 이 때문에, 본 발명은 지하수, 하천수, 호소(湖沼, 댐호수 포함)수 등의 자연수, 수도물, 또는 배수를 처리하여 얻게 된 회수수를 원수로서 처리하여 얻게 된 처리수를 순수 제조에 이용하는 경우에 바람직하게 이용할 수 있다.

이러한 물은 원래 유기물 농도가 0.1 ~ 10 mg/L 정도로 낮다. 이러한 물을 순수 제조용수로 할 경우, 슈도모나스속 등의 저영양세균이라 불리는 미생물을 주체로 하는 생물활성탄 등으로 생물 처리한 후, 한외여과(UF)막이나 구멍 지름이 0.2 ㎛ 이하 정도의 막으로 고액 분리한다. 순수 제조용수의 처리에 이용되는 막은 구멍 지름이 작기 때문에 막히기 쉽다. 특히, 자연수에는 막을 잘 막히게 하는 부식질(腐植質)이나 요소가 포함되고, 불용성 현탁물(SS) 농도도 높은 경우가 있다. 그러나 본 발명에 따르면, 높은 파울링 방지 효과를 얻을 수 있기 때문에, 원수에 1 mg/L을 초과하는 고농도의 부식질이나 요소 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 포함되어 있어도 좋고, 또한 SS도 0.1 ~ 30 mg/L 정도의 범위로 포함되어 있어도 좋다.

본 발명에서는 생물 처리조 내의 활성 슬러지에 철염을 포함시키고, pH를 소정 범위로 함으로써 활성 슬러지의 응집성을 높일 수 있다. 또한, 활성 슬러지에 의한 대사산물의 생산을 억제할 수 있다. 이 때문에, 생물 처리조 내의 혼합액을 막 분리할 때의 막힘을 효과적으로 회피할 수 있어 처리수 수질을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 이하, 동일 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략 또는 간략화 한다.

도 1은, 본 발명에 이용되는 유기물 함유수의 생물처리장치(이하, 간단히 처리장치라 함)(1)의 모식도이다. 처리장치(1)는, 생물 처리조(10), 막 분리장치로서의 침지막(11), 철염 첨가수단(12), 및 pH 조정수단(13)을 구비한다. 침지막(11)은 생물 처리조(10) 내에 침지되어 있다. 철염 첨가수단(12)은 철염 저장조(15) 및 철염 첨가로(16)로 구성되고, pH 조정수단(13)은 pH조정제 저장조(17)와 pH조정제 첨가로(18)로 구성되어 있다. 이하, 이 처리장치(1)를 이용하여 유기물 함유수를 처리할 경우의 처리방법에 대해서 설명한다.

생물 처리조(10)에는 원수관(31)이 연결되며, 원수관(31)을 통하여 유기물 함유수를 생물 처리조(10)에 도입한다. 본 실시형태의 생물 처리조(10)는 순수 제조용수의 처리를 목적으로 구성되고, 슈도모나스속 등의 저영양 호기성 세균을 주체로 하는 BOD 슬러지를 MLSS 농도 1,000 ~ 30,000 mg/L 정도로 유지한다.

생물 처리조(10) 내의 활성 슬러지는 철염을 포함하는데, MLVSS/MLSS는 0.05 ~ 0.75 정도, 특히 0.15 ~ 0.5 정도가 되도록 하는 것이 좋다. 생물 처리조(10) 내의 MLSS 농도 및 MLVSS/MLSS의 비를 상기 범위로 유지하기 위해서, 원수의 유기물 농도가 낮은 경우, 생물 처리조(10)에는 BOD 농도 1 ~ 10 mg/L 정도의 유기물 함유수를 도입하는 것이 바람직하다. 또한, 생물 처리조(10)는 BOD 슬러지 부하 0.01 ~ 0.2 kg-BOD/kg-MLVSS/day 정도, 슬러지 체류시간 2 ~ 50일 정도로 운전하여, BOD를 활성 슬러지에 의해 호기적으로 생물분해 하는 것이 좋다.

생물 처리조(10)에는 철염 저장조(15)로부터 철염 첨가로(16)를 통하여 철염을 첨가한다. 생물 처리조(10)에는 응집 작용이 있는 철염을 첨가하며, 그 종류는 상술한 바와 같다. 생물 처리조(10)에는 바람직하게는 도 1에 도시한 바와 같이 MLSS 측정기(M)를 마련하고, 철염의 첨가량은 상술한 바와 같이 생물 처리조(10)의 MLSS 농도의 10 ~ 40 질량％로 한다.

처리장치(1)에서는, 침지막(11)을 생물 처리조(10) 내에 설치하였으므로, 생물 처리조(10) 내에서 침지막(11)에 의해 고형분과 액분을 막 분리한다. 분리된 고형분(분리 슬러지)은, 일부를 생물 처리조(10)에 연결된 분리 슬러지관(33)으로 배출하고, 나머지를 생물 처리조(10) 내에 보유한다. 분리 슬러지는 생물 처리조(10)의 슬러지 체류시간이 상술한 범위가 되도록 정기적으로 생물 처리조(10)로부터 뽑아낼 수 있다. 이와 같이, 처리장치(1)에서는 생물 처리조(10)에 첨가된 철염이 분리 슬러지를 뽑아냄에 따라 생물 처리조(10)로부터 반출되기 때문에, 철염의 첨가량은 원수관(31)으로부터 생물 처리조(10)에 도입되는 유기물 함유수의 유기물 농도를 기준으로 결정할 수 있다.

생물 처리조(10)에는 도 1에 도시한 바와 같이 바람직하게는 pH 측정기(H)를 설치한다. 그리고, pH조정제 첨가로(18)를 통하여 pH조정제로서 pH조정제 저장조(17)에 저장된 산 또는 알칼리를 첨가하여 조내액의 pH를 상기 범위로 한다.

생물 처리조(10) 내에는 산기 수단으로서 산기관(散氣管,14)이 마련되어 있다. 산기관(14)으로부터는 생물 처리조(10) 내에 설치된 침지막(11)에 대해서도 폭기가 수행되며, 폭기에 의해 침지막(11)을 세정하면서 막 분리를 수행한다.

침지막(11)으로서는 고액 분리에 일반적으로 이용되는 막이면 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로는, 정밀여과(MF)막, 또는 한외여과(UF)막을 이용할 수 있고, 막 모듈의 형상은 중공계, 또는 평막 등일 수 있다.

침지막(11)에는 처리수관(32)이 장착되어 있다. 처리수관(32)의 도중에는 펌프(P)가 설치되고, 펌프(P)로 침지막(11) 내부를 흡인하여 생물 처리조(10) 내의 혼합액을 막 분리한다. 막 분리에 의해 고형분과 분리되어 맑아진 액은 처리수로서 처리수관(32)을 통하여 생물 처리조(10)로부터 취출된다. 한편, 분리 슬러지는 상술한 바와 같이, 생물 처리조(10) 내에 보유되며, 일부는 분리 슬러지관(33)으로부터 잉여 슬러지로 배출될 수 있다.

본 발명은, 상기 방법에 한정되지 않는다. 다음에, 본 발명의 다른 실시양태로서, 도 2에 도시하는 처리장치(2)를 이용한 처리방법을 설명한다. 처리장치(2)는 유기물 농도가 20 ~ 100 mg/L 정도의 유기물 함유수를 처리하고, 잉여 슬러지의 발생량이 많을 경우에 적합한 장치이며, 슬러지 감용화 수단으로서의 오존 반응조(19)를 더 구비한다. 오존 반응조(19)는 분리 슬러지관(33)을 통하여 생물 처리 조(10)와 연결되며, 생물 처리조(10)로부터 배출되는 잉여 슬러지를 오존에 의해 가용화한다.

오존 반응조(19)에는 배니관(35)을 연결하여 가용화된 슬러지를 취출한다. 배니관(35)으로부터는 반송관(34)을 분기시키고, 반송관(34)을 생물 처리조(10)와 연결함으로서 가용화된 슬러지를 생물 처리조(10)에 반송할 수 있다. 한편, MLVSS/MLSS의 비를 상기 범위로 유지하기 위해서는 배니관(35)으로부터 적절하게 무기물이 집적된 슬러지를 배출한다.

이 처리장치(2)를 이용하는 처리방법에서는, 잉여 슬러지를 가용화해서 생물 처리조(10)에 반송함으로써 잉여 슬러지의 발생량을 줄일 수 있다. 또한, 잉여 슬러지가 생물 처리조(10)로 반송되기 때문에, 처리장치(2) 계외로 반출되는 철염의 양이 줄어든다. 이 때문에, 처리장치(2)를 이용하는 처리방법에서는, 생물 처리조(10)의 MLSS 농도에 대한 철염 농도가 소정의 범위가 되도록 필요에 따라 적절하게 철염을 첨가할 수 있다. 이와 같이, 처리장치(2)를 이용하는 처리방법에서는, 처리장치(1)처럼 유기물 함유수의 유기물 농도를 기준으로 하여 철염을 연속적으로 첨가할 필요가 없기 때문에, 철염의 사용량을 줄일 수 있다.

지금까지 막 분리를 침지막(11)에 의해 수행하는 처리방법에 대해서 서술했으나, 침지막(11) 대신 도 3에 도시하는 가압형 막 모듈(21)을 막 분리장치로 구비한 처리장치(3)를 이용할 수도 있다. 막 모듈(21)에 이용하는 막의 종류는 MF막이나 UF막일 수 있으며, 모듈 형식은 중공계막, 평막 이외에 스파이럴막일 수 있다.

막 모듈(21)은 송액관(36)을 통하여 생물 처리조(10)와 연결되어 있다. 펌 프(P)는 송액관(36)의 도중에 설치되어 있다. 혼합액은 생물 처리조(10)로부터 취출되고, 철염과 함께 응집된 활성 슬러지를 포함하여, pH를 상기 범위로 한 상태에서 펌프(P)에 의해 막 모듈(21)로 보내져 가압 여과된다.

막 모듈(21)에는 처리수관(32)과 분리 슬러지관(33)이 연결되고, 막 모듈(21)에 의해 고형분을 분리한 처리수는 처리수관(32)으로부터 취출되고, 분리 슬러지는 분리 슬러지관(33)으로부터 취출된다. 분리 슬러지관(33)으로부터는 반송관(34)을 분기시키고, 반송관(34)을 생물 처리조(10)와 연결함으로써 분리 슬러지의 일부를 생물 처리조(10)로 반송한다. 분리 슬러지의 일부는 잉여 슬러지로서 분리 슬러지관(33)으로부터 뽑아낼 수 있다. 이 처리장치(3)를 이용하는 경우에는 분리 슬러지의 반송량과 뽑아내는 양을 조정하여 생물 처리조(10)의 슬러지 체류시간, MLSS 농도, MLVSS/MLSS의 비를 조정할 수 있다.

처리장치(3)를 이용할 경우, 분리 슬러지관(33)으로부터 연속적으로 잉여 슬러지로서 분리 슬러지를 뽑아내는 경우에는, 처리장치(1)를 이용하는 경우와 마찬가지로, 생물 처리조(10)에 도입되는 유기물 함유수의 유기물 농도를 기준으로 하여 철염을 첨가할 수 있다. 한편, 분리 슬러지관(33)을 감용화 수단과 연결해서 잉여 슬러지를 가용화하여 생물 처리조(10)에 반송하는 경우에는, 처리장치(2)를 이용하는 경우와 마찬가지로, 철염은 필요에 따라 생물 처리조(10)에 첨가할 수 있다.

이와 같이, 상기 실시양태는 적절히 변경가능하며, 예를 들면 생물 처리조에 질화균을 주체로 하는 질화 슬러지를 보유하는 경우에도 적용할 수 있다. 또는, 생 물 처리조에 탈질균을 주체로 하는 탈질 슬러지를 보유하는 경우에도 적용할 수 있다. 이러한 경우도 생물 처리조 내의 MLSS 농도에 대하여, 철염을 상기 범위가 되도록 첨가하고 pH를 상기 범위로 할 수 있다.

본 발명자의 견해에 따르면, 이러한 여러가지 양태 중에서, BOD를 제거하는 호기성 세균을 주체로 하는 활성 슬러지에 의해 유기물 함유수를 처리할 경우에 있어서, 상기 수치 범위의 MLSS 농도로, 상기 수치 범위의 철염공존하에서 pH를 상기 범위로 할 경우에 높은 파울링 방지 효과를 얻을 수 있다. 또한, 막 분리장치로서는 펌프에 의한 송액시의 플록 파괴의 우려가 낮은 침지막형이 바람직하다.

(실시예)

[비교예 1]

이하, 실시예 및 비교예에 대해 설명한다. 우선, 비교예 1로서, 하천수(BOD 농도 1.2 mg/L, SS농도 3 mg/L)에 인산1칼륨을 첨가하여, 인 농도를 0.3 mg/L로 한 유기물 함유수를 처리하였다. 이 하천수의 부식질 함유량을 파악하기 위해, 부식질과 상관성이 높은 260 ㎚ 파장의 자외선 흡광도 E260을 측정하였더니, E260의 값은 0.42였다.

비교예 1에서는, 도 1에 도시하는 처리장치(1)를 모방한 실험장치를 이용하였다. 생물 처리조의 크기는 0.2 ㎥로, 내부에 침지막을 침지시켰다. 침지막은 4 ㎥ 크기의 평막 타입, 구멍 지름 0.1 ㎛ MF막(미쯔비시레이온주식회사 제조)을 이용하였다.

상기 유기물 함유수를 3㎥/day 유량으로 생물 처리조에 공급하였다. 침지막 에 연결된 처리수관의 도중에 설치된 진공 펌프로 감압하여, 처리수관으로부터 처리수를 취출하였다. 비교예 1에서는, 실험 개시로부터 1일에 막이 막혀서 처리수를 뽑아낼 수 없게 되었다. 이 시점에서의 처리수의 TOC 농도는 2.2 mg/L이며, 조내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 4.8 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 490 mg/L

MLVSS 농도; 180 mg/L

pH; 7.1

[실시예 1]

(제 1 단계)

비교예 1에서 처리수를 뽑아내지 못한 생물 처리조를 비우고, 생물 처리조에 활성 슬러지를 MLSS 농도 100 mg/L 가 되도록 첨가하고, 이 혼합액에 철염으로 염화제2철을 철로서 1,000 mg/L의 비율로 첨가하였다. 또한, 생물 처리조에 pH 측정기를 설치하여 수산화나트륨으로 pH조정을 하여 pH 6으로 유지하였다. 그리고, 비교예 1의 처리 대상인 유기물 함유수에 염화제2철을 4 mg/L 첨가하고, 1.2 ㎥/day 유량으로 생물 처리조에 공급하였더니, 통수(通水) 개시후 3일 후부터 침지막의 차압상승이 없어졌다. 이 시점에서의 처리수의 TOC 농도는 145 ng/L이며, 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 35 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 1940 mg/L

MLVSS 농도; 110 mg/L

pH; 6

(제 2 단계)

제 1 단계를 종료하고, 제 2 단계로서 생물 처리조에 대한 유기물 함유수의 공급량을 3㎥/day로 하였다. 제 2 단계에서는 생물 처리조로부터 20 L/day로 조 내의 슬러지를 뽑아냈다. 그 밖의 조건은 제 1 단계와 동일하게 하여, 생물 처리조에는 염화제2철을 4 mg/L로 첨가한 유기물 함유수를 공급하고, 생물 처리조 내의 pH도 6으로 유지하였다. 제 2 단계에서는, 2개월간 침지막의 차압상승은 인식되지 않았고, 처리수의 TOC 농도는 20 ng/L 이하로 안정적이었다. 제 2 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 22질량％ (철로서)

MLSS 농도; 3,700 mg/L

MLVSS 농도; 1,670 mg/L

pH; 6

(제 3 단계)

제 2 단계에 이어서, 제 3 단계로서 생물 처리조에 대한 유기물 함유수의 공급량을 4 ㎥/day로 한 것 이외에는 제 2 단계와 동일하게 하여 1개월간 처리를 계 속했다. 1개월간의 제 3 단계 기간 동안, 침지막의 차압상승은 인식되지 않았고, 처리수의 TOC 농도는 100 ng/L이하로 안정적이었다. 제 3 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 19.7 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 4,900 mg/L

MLVSS 농도; 2,350 mg/L

pH; 6

(제 4 단계)

제 3 단계에 이어서, 제 4 단계로서 생물 처리조에 공급하는 유기물 함유수에 이소프로필알콜(IPA)을 8 mg/L 더 첨가하였다. 유기물 함유수에 IPA를 첨가한 것 이외에는 제 3 단계와 동일하게 하여 1개월간 처리를 계속했다. 1개월간의 제 4 단계 기간 동안, 침지막의 차압상승은 인식되지 않았고, 처리수의 TOC 농도는 133 ng/L이었다. 제 4 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 15.3 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 5,690 mg/L

MLVSS 농도; 2,810 mg/L

pH; 6

(제 5 단계)

제 4 단계에 이어서, 제 5 단계로서 유기물 함유수로의 IPA의 첨가량을 10 mg/L로 늘리고, 생물 처리조로의 유기물 함유수의 공급량을 3㎥/day로 하였다. 유기물 함유수로의 IPA 첨가량을 늘리고, 통수량을 내린 것 이외에는 제 4 단계와 동일하게 하여 1주간 처리를 계속했다. 1주간의 제 5 단계 기간 동안, 침지막의 차압은 거의 상승하지 않았고 처리수의 TOC 농도는 274 ng/L이었다. 제 5 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 12.9 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 2700 mg/L

MLVSS 농도; 1377 mg/L

pH; 6

(제 6 단계)

제 5 단계에 이어서, 제 6 단계로서 유기물 함유수로의 IPA 첨가량을 50 mg/L로 늘렸다. 유기물 함유수로의 IPA 첨가량을 늘린 것 이외에는 제 5 단계와 동일하게 하여 1주간 처리를 계속했다. 제 6 단계에서는, 침지막의 차압은 상승하기 시작하여 1주간 후의 제 6 단계 종료 시점에서는 제 6 단계 개시시에 비해 40 kP의 차압상승이 있었고, 처리수의 TOC 농도는 1.6 mg/L이었다. 제 6 단계 종료 시점에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 9.4 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 5700 mg/L

MLVSS 농도; 3477 mg/L

pH; 6

(제 7 단계)

제 7 단계를 시작하기 전에, 생물 처리조로부터 침지막을 취출하여, 수산화나트륨, 구연산, 및 차아염소산나트륨 용액으로 세정하였다. 또한, 생물 처리조 내의 활성 슬러지를 반 정도 뽑아냄과 동시에, 생물 처리조에 MLSS에 대한 철염의 함유 비율이 15 질량％가 되도록 염화제2철을 첨가하였다. 이후, 제 7 단계로서 유기물 함유수로의 IPA의 첨가량을 10 mg/L로 줄이고, 그 이외는 제 6 단계와 동일하게 하여 1주간 처리를 계속했다. 1주간의 제 7 단계 기간 동안, 침지막의 차압은 상승하지 않았고, 처리수의 TOC 농도는 192 ng/L이었다. 제 7 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 15.1 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 2,840 mg/L

MLVSS 농도; 1,510 mg/L

pH; 6

(제 8 단계)

제 7 단계에 이어서, 제 8 단계로서 생물 처리조 내의 혼합액의 pH를 5로 유지하였다. 혼합액의 pH를 내린 것 이외에는 제 7 단계와 동일하게 하여 1주간 처리 를 계속하였더니, 침지막의 차압은 상승하지 않았고, 처리수의 TOC 농도는 222 ng/L이었다. 제 8 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 16.7 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 3,160 mg/L

MLVSS 농도; 1,630 mg/L

pH; 5

(제 9 단계)

제 8 단계에 이어서, 제 9 단계로서 생물 처리조 내의 혼합액의 pH를 5.5로 유지하였다. 혼합액의 pH를 올린 것 이외에는 제 8 단계와 동일하게 하여 1주간 처리를 계속하였더니, 침지막의 차압은 상승하지 않았고, 처리수의 TOC 농도는 197 ng/L이었다. 제 9 단계에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 18.4 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 3,360 mg/L

MLVSS 농도; 1,690 mg/L

pH; 5.5

(제 10 단계)

제 9 단계에 이어서, 제 10 단계로서 생물 처리조 내의 혼합액의 pH를 7로 올렸다. 혼합액의 pH를 올린 것 이외에는 제 9 단계와 동일하게 하여, 제 10 단계 개시 다음날로부터 침지막의 차압이 상승하였고, 2일로 처리를 계속할 수 없게 되었다. 처리 정지 2시간전의 처리수의 TOC 농도는 910 ng/L이며, 이 시점에서의 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 19.5 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 3,660 mg/L

MLVSS 농도; 1,720 mg/L

pH; 7

[비교예 2]

비교예 2에서는, 수도물(TOC 농도 0.3 mg/L, SS 농도 1 mg/L 이하)을 유기물 함유수로서 처리했다. 비교예 2에서는, 비교예 1 및 실시예 1과 같은 구성의 처리장치를 이용하였다.

비교예 2에서는, 상기 유기물 함유수에 염화제2철을 3 mg/L의 첨가량으로 첨가해서 3㎥/day의 유량으로 생물 처리조에 공급하였다. 처리수는 처리수관의 도중에 설치한 진공 펌프로 감압하여 침지막을 감압하고 취출하였다. 비교예 2에서는, 처리개시후 곧 침지막의 차압이 상승하기 시작하였고, 실험 개시로부터 10일에 막이 막혀서 처리수를 뽑아낼 수 없게 되었다. 이 시점에서의 처리수의 TOC 농도는 234 ng/L이었고, 조내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 46 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 1,160 mg/L

MLVSS 농도; 71 mg/L

pH; 6.8

[비교예 3]

비교예 2에서 처리수를 뽑아내지 못하게 된 생물 처리조로부터 침지막을 취출하여, 구연산으로 세정하고, 생물 처리조에 다시 침지시켰다. 또한, 생물 처리조에 pH 측정기를 설치하고, 1 질량％ 농도의 황산을 첨가하여 pH를 5.8 ~ 6.2 범위로 유지하였다. 그 외에는 비교예 2와 동일한 조건으로 실험을 수행하였더니, 침지막의 차압은 서서히 상승해서 실험 개시로부터 1개월에 처리수를 뽑아낼 수 없게 되었다. 이 시점에서의 처리수의 TOC 농도는 0.266 mg/L이며, 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 49 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 1,740 mg/L

MLVSS 농도; 49 mg/L

pH; 5.8 ~ 6.2

[실시예 2]

비교예 3에서 처리수를 뽑아내지 못하게 된 생물 처리조로부터 침지막을 취출하여, 구연산으로 세정하고, 생물 처리조에 다시 침지시켰다. 또한, 비교예 3에서 처리한 수도물에 IPA를 2 mg/L 및 인산2암모늄을 N으로 1 mg/L가 되도록 더 첨 가했다. 그 외에는 비교예 3과 동일한 조건으로 실험을 수행하였더니, 1개월에 걸쳐 침지막의 차압상승은 인식되지 않았다. 실시예 2의 실험 개시로부터 1개월 후의 처리수의 TOC 농도는 217 ng/L이며, 생물 처리조 내의 혼합액의 성상은 이하와 같았다.

[생물 처리조 내의 혼합액]

철함유 비율; MLSS의 38 질량％ (철로서)

MLSS 농도; 2,920 mg/L

MLVSS 농도; 674 mg/L

pH; 5.8 ~ 6.2

이상, 생물 처리조의 MLSS에 대한 철염의 비율을 소정 범위로 함으로써, 막의 파울링을 효과적으로 방지하고, 높은 투과 유속으로 처리할 수 있음이 나타났다.

본 발명은 유기물 함유수의 처리에 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 이용되는 제 1 생물처리장치의 모식도이다.

도 2는 본 발명에 이용되는 제 2 생물처리장치의 모식도이다.

도 3은 본 발명에 이용되는 제 3 생물처리장치의 모식도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ~ 3: 생물처리장치

10: 생물 처리조

11: 침지막

12: 철염 첨가수단

13: pH 조정수단

14: 산기관

15: 철염 저장조

16: 철염 첨가로

17: pH조정제 저장조

18: pH조정제 첨가로

19: 오존 반응조

Claims

유기물을 포함하는 유기물 함유수를 생물 처리조에 도입해서 활성 슬러지와 혼합하여 생물처리하고, 상기 유기물 함유수와 상기 활성 슬러지가 혼합된 혼합액을 막 분리하는 유기물 함유수의 생물처리방법에 있어서,

철염을 철로서의 농도가 상기 활성 슬러지 농도의 10 질량％ 이상 45 질량％ 이하의 비율이 되도록 상기 생물 처리조 내에 존재시키고, 동시에, 상기 혼합액의 pH를 5 이상 6.5 이하로 하는 유기물 함유수의 생물처리방법.
제 1 항에 있어서,

상기 활성 슬러지 농도에 대한 활성 슬러지 유기성 부유물질의 비인 MLVSS/MLSS를 0.05 이상 0.75 이하로 하는 유기물 함유수의 생물처리방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 생물 처리조 내에 침지시킨 침지막 모듈에 의해 상기 혼합액을 막 분리하는 유기물 함유수의 생물처리방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 유기물 함유수는 자연수, 수도물, 또는 회수수(回收水) 인 유기물 함유수의 생물처리방법.
제 3 항에 있어서,

상기 유기물 함유수는 자연수, 수도물, 또는 회수수인 유기물 함유수의 생물처리방법.