KR20090006827A

KR20090006827A - 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20090006827A
Application number: KR20087024097A
Authority: KR
Inventors: 시게키 후지시마
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2009-01-15

Abstract

본 발명은, 단조식 활성오니법 또는 미소 동물의 포식작용를 이용한 다단 활성오니법에 있어서, 안정된 처리 수질을 유지할 뿐만 아니라 처리 효율의 향상과 잉여 오니 발생량의 저감을 한층 더 도모한다. 유기성 배수를 제1 생물 처리조(1A)에 도입하여 세균에 의해 생물 처리하고, 제1 생물 처리조(1A)로부터의 세균을 포함하는 처리액을 제2 생물 처리조(1B)에 도입하여 활성오니 처리하며, 제2 생물 처리조(1A)로부터의 처리액을 오니와 처리수로 고액 분리하는 생물 처리에 있어서, 제2 생물 처리조 내(1B)의 오니의 일부 및/또는 분리 오니 중 적어도 일부를, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지막(4)을 설치한 오니 처리조(3)에 도입하여 호기성 생물 처리하고, 침지막(4)의 투과액을 제1 생물 처리조(1A) 및/또는 제2 생물 처리조(1B)에 반송한다. 오니 처리조(3)에서 미소 동물에 의해 오니를 감량하고, 먹고 남은 미세 성분을 침지막(4)을 투과시키며, 재차 여과 포식형 미소 동물조(1B)에 반송하여 포식시킴으로써, 높은 오니 감량 효과와 양호한 처리 수질의 양립이 가능해진다.

Description

유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BIOLOGICALLY TREATING ORGANIC DISCHARGED WATER}

본 발명은 생활배수, 하수, 식품공장이나 펄프공장 등의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

유기성 배수를 생물 처리하는 경우에 이용되는 활성오니법은, 처리 수질이 양호하고, 유지보수가 용이한 등의 이점으로 인해, 하수 처리나 산업 폐수 처리 등에 널리 이용되고 있다. 그러나, 활성오니법에서의 BOD 용적 부하는 0.5 ㎏/m³/d∼0.8 ㎏/m³/d 정도이기 때문에, 넓은 부지 면적이 필요하게 된다. 또한, 분해한 BOD의 20%가 균체, 즉 오니(汚泥)로 변환되기 때문에, 대량의 잉여 오니 처리도 문제가 된다.

유기성 배수의 고부하 처리에 관해서는, 담체를 첨가한 유동상법(流動床法)이 알려져 있다. 이 방법을 이용한 경우, 3 ㎏/m³/d 이상의 BOD 용적 부하로 운전하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 방법에서는 발생 오니량은 분해한 BOD의 30% 정도로, 통상의 활성오니법보다 높아지는 것이 결점으로 되어 있다.

일본 특허 공개 소화 제55-20649호 공보에서는, 유기성 배수를 우선 제1 처 리조에서 세균 처리하고, 배수에 포함되는 유기물을 산화 분해하며, 비응집성 세균의 균체로 변환한 후, 제2 처리조에서 고착성 원생 동물에게 포식(捕食) 제거시킴으로써, 잉여 오니의 감량화가 가능해지는 것으로 하고 있다. 또한, 이 방법에서는 고부하 운전이 가능해지고, 활성오니법의 처리 효율도 향상된다.

이와 같이 세균의 고위(高位)에 위치하는 원생 동물이나 후생 동물의 포식을 이용한 폐수 처리 방법으로서, 일본 특허 공개 제2000-210692호 공보에서는, 일본 특허 공개 소화 제55-20649호 공보의 처리 방법에서 문제가 되는 원수의 수질 변동에 따른 처리 성능 악화의 대책을 제안하고 있다. 구체적인 방법으로서는, 「피처리수의 BOD 변동을 평균 농도의 중앙값으로부터 50% 이내로 조정한다」, 「제1 처리조 내 및 제1 처리수의 수질을 시간 경과에 따라 측정한다」, 「제1 처리수의 수질 악화시에는 미생물 제제 또는 종 오니를 제1 처리조에 첨가한다」 등의 방법을 들고 있다.

일본 특허 공고 소화 제60-23832호 공보에서는 세균, 효모, 방선균, 조류(藻類), 곰팡이류, 폐수 처리의 최초 침전 오니나 잉여 오니 등을 원생 동물이나 후생 동물에게 포식시킬 때에, 초음파 처리 또는 기계 교반에 의해, 상기한 먹이의 플록(floc) 사이즈를 동물의 입보다 작게 하는 방법을 제안하고 있다.

또한, 유동상과 활성오니법의 다단 처리에 관한 기술이 일본 특허 제3410699호 공보에 제안되어 있다. 이 방법에서는 전단(前段)의 생물 처리를 담체 유동상식으로 하고, 후단(後段)의 생물 처리를 다단 활성오니 처리로 함으로써, 잉여 오니 발생량을 더 저감하는 것으로 되어 있다. 이 방법에서는 후단의 활성오니 처리 를 BOD 오니 부하 0.1 ㎏-BOD/㎏-MLSS/d의 저부하로 운전함으로써, 오니를 자기 산화시켜, 오니 방출량을 대폭 저감할 수 있는 것으로 하고 있다.

전술한 바와 같은 미소 동물의 포식작용을 이용한 다단 활성오니법은, 유기성 배수 처리에 이미 실용화되어 있고, 대상으로 하는 배수에 따라서는 처리 효율의 향상, 발생 오니량의 감량화가 가능하다.

그러나, 오니 감량 효과는 처리 조건이나 배수의 수질에 따라서 상이하지만, 단조식(單槽式) 활성오니법에서 발생하는 오니량을 반감시키는 정도이다. 이것은 세균 주체의 오니를 포식하기 위한 후단의 미소 동물조에 있어서, 오니가 많지만 포식되지 않고 잔존하거나, 포식에 관여하는 미소 동물을 고농도로 유지할 수 없는 것이 원인이다.

즉, 다단 활성오니법에서 오니 감량에 관여하는 「여과 포식형 미소 동물」은 세균을 흡수하여 포식하기 때문에, 분산 상태의 세균의 포식을 강점으로 하지만, 플록화한 세균의 포식은 강점이 아니다. 한편, 세균을 갉아 포식하는 「응집체 포식형 미소 동물」은, 오니 감량 효과를 높이는 효과가 있지만, 플록을 해체시키기 때문에, 처리수가 백탁한다고 하는 결점이 있어, 지금까지의 다단 활성오니법에는 이용되고 있지 않다.

본 발명은, 단조식 활성오니법 또는 미소 동물의 포식작용을 이용한 다단 활성오니법에 있어서, 안정된 처리 수질을 유지할 뿐만 아니라 한층 더 처리 효율의 향상과 잉여 오니 발생량의 저감을 도모하는 유기성 배수의 생물 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 유기성 배수를 생물 처리조에 도입하여 생물 처리하는 생물 처리 공정과, 이 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 고액 분리하는 고액 분리 공정을 포함하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서, 이 생물 처리조 내의 오니의 일부 및/또는 이 고액 분리 공정으로 분리된 오니의 적어도 일부를, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조에 도입하여 호기성 생물 처리하는 오니 처리 공정과, 이 침지 여과재의 투과액을 상기 생물 처리조에 반송하는 투과액 반송 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 유기성 배수를 생물 처리하는 생물 처리조와, 이 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 분리하는 고액 분리 수단을 구비하는 생물 처리 장치에 있어서, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조와, 이 오니 처리조에, 상기 생물 처리조 내의 오니의 일부 및/또는 상기 고액 분리 수단으로 분리된 오니의 적어도 일부를 도입하는 도입 수단과, 상기 침지 여과재를 투과한 투과액을 상기 생물 처리조에 반송하는 투과액 반송 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

제1 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 유기성 배수를 생물 처리조에 도입하여 활성오니 처리하고, 이 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 고액 분리하는 생물 처리 방법에서, 이 생물 처리조 내의 오니의 일부 및/또는 이 분리 오니의 적어도 일부를, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조에 도입하여 호기성 생물 처리하고, 이 침지 여과재의 투과액을 상기 생물 처리조에 반송하는 것을 특징으로 한다.

제1 양태에 있어서, 상기 오니 처리조에, 상기 유기성 배수의 일부 및/또는 상기 유기성 배수에서 배양한 세균이 첨가되어도 좋다.

제2 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 유기성 배수를 제1 생물 처리조에 도입하여 세균에 의해 생물 처리하고, 이 제1 생물 처리조로부터의 세균을 포함하는 처리액을 제2 생물 처리조에 도입하여 활성오니 처리하며, 이 제2 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 고액 분리하는 생물 처리 방법에 있어서, 이 제2 생물 처리조 내의 오니의 일부 및/또는 이 분리 오니의 적어도 일부를, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조에 도입하여 호기성 생물 처리하고, 이 침지 여과재의 투과액을 상기 제1 생물 처리조 및/또는 제2 생물 처리조에 반송하는 것을 특징으로 한다.

제2 양태에 있어서, 상기 오니 처리조에, 상기 유기성 배수의 일부 및/또는 상기 제1 생물 처리조의 처리액의 일부가 첨가되어도 좋다.

제1 양태 및 제2 양태에 있어서, 상기 오니 처리조에 영양제가 첨가되어도 좋다.

제3 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 유기성 배수를 활성오니 처리하는 생물 처리조와, 이 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 분리하는 고액 분리 수단을 구비하는 생물 처리 장치에 있어서, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조와, 이 오니 처리조에, 상기 생물 처리조 내의 오니의 일부 및/또는 상기 분리 오니의 적어도 일부를 도입하는 수단과, 이 오니 처리조 내에서 호기성 생물 처리되고, 또한, 침지 여과재를 투과한 투과액을 상기 생물 처리조에 반송하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

제3 양태에 있어서, 상기 오니 처리조에 상기 유기성 배수의 일부 및/또는 상기 유기성 배수에서 배양한 세균을 첨가하는 수단이 설치되어도 좋다.

제4 양태에 있어서, 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 유기성 배수를 세균에 의해 생물 처리하는 제1 생물 처리조와, 이 제1 생물 처리조로부터의 세균을 포함하는 처리액을 활성오니 처리하는 제2 생물 처리조와, 이 제2 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 분리하는 고액 분리 수단을 구비하는 생물 처리 장치에 있어서, 조 내에 구멍직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조와, 이 오니 처리조에 상기 제2 생물 처리조 내의 오니의 일부 및/또는 상기 분리 오니의 적어도 일부를 도입하는 수단과, 이 오니 처리조 내에서 호기성 생물 처리되고, 또한 침지 여과재를 투과한 투과액을 상기 제1 생물 처리조 및/또는 제2 생물 처리조에 반송하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

제4 양태에 있어서, 상기 오니 처리조에 상기 유기성 배수의 일부 및/또는 상기 제1 생물 처리조의 처리액의 일부를 첨가하는 수단이 설치되어도 좋다.

제3 양태 및 제4 양태에 있어서, 상기 오니 처리조에 영양제를 첨가하는 수단이 설치되어도 좋다.

제1∼제4 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치에 의하면, 단조식 활성오니법 또는 미소 동물의 포식작용을 이용한 다단 활성오니법에서, 안정된 처리 수질을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 고부하 운전에 의한 처리 효율의 향상과 잉여 오니 발생량의 저감을 한층 더 도모할 수 있다.

즉, 본 발명에서는, 미소 동물에 의해 오니를 감량하는 오니 처리조를 별도 설치하고, 먹고 남은 미세 성분을 이 오니 처리조 내에 설치한 침지 여과재를 투과시키며, 재차 생물 처리조에 반송하여 플록화 또는 포식시킴으로써, 오니 감량 효과의 향상과 처리 수질 향상의 양립이 가능해진다.

본 발명에 따른 단조식 활성오니에 있어서, 오니 처리조에 유기성 배수의 일부 및/또는 유기성 배수에서 배양한 세균을 첨가함으로써, 또한, 본 발명에 따른 다단 활성오니법에 있어서, 오니 처리조에 유기성 배수의 일부 및/또는 제1 생물 처리조의 처리액의 일부를 첨가함으로써, 미소 동물에게 포식되기 쉬운 세균을 오니 처리조에 첨가할 수 있고, 오니 처리조 내의 미소 동물량을 증가시켜, 안정된 오니의 감량화 효과를 얻을 수 있다.

또한, 어느 경우에서도, 오니 처리조에 영양제를 첨가함으로써, 미소 동물의 증식을 촉진하여 오니의 감량화 효과를 한층 더 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 도시하는 계통도이다.

도 2는 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 도시하는 계통도이다.

도 3은 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 도시하는 계통도이다.

도 4는 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 도시하는 계통도이다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 상세히 설명한다.

도 1∼4는 본 발명에 따른 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 도시하는 계통도이다.

도 1의 방법에서는, 원수(유기성 배수)는 우선 생물 처리조(활성오니조)(1)에 도입되고, 활성오니 처리된다. 이 생물 처리조(1)의 pH는 6 이상, 바람직하게는 pH6∼pH8로 한다.

생물 처리조(1)의 처리액은 침전조(2)에서 고액 분리되고, 분리수는 처리수로서 계 밖으로 배출된다. 또한, 분리 오니의 일부는 생물 처리조(1)에 반송되고, 잔부(殘部)는 잉여 오니로서 계 밖으로 배출되지만, 도 1에서는 분리 오니의 일부를 오니 처리조(3)에 급송하고 호기성 생물 처리하여 감용화(減容化)한다.

이 오니 처리조(3)는 침지막(4)을 갖는 막 분리식 호기 처리조이다. 이 오니 처리조(3)에 설치되는 침지막(4)은, 대형의 후생 동물이나 플록의 통과를 저지하는 한편, 핀형 플록이나 다 포식할 수는 없었던 분산균은 통과할 수 있도록, 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛, 바람직하게는 30 ㎛∼100 ㎛ 정도로 하고, 이 침지 여과재를 통과한 액을 생물 처리조(1)에 반송한다. 이와 같이 함으로써, 생물 처리조(1) 에서는 분산균의 포식 및 플록화를, 오니 처리조(3)에서는 플록상 오니의 포식 및 해체를, 이들 조에서 역할을 분담할 수 있고, 오니 감량 효과를 높일 수 있다. 이 때문에, 후술의 도 3, 도 4와 같이, 생물 처리조의 전단에 분산균조를 설치하지 않는 단조식 활성오니 처리에 있어서도, 종래의 단조식 활성오니 처리에 비해, 50% 정도의 오니 감량화 효과를 얻을 수 있다. 또한, 오니 처리조(3) 내의 침지 여과재는 막에 한하지 않고, 플랑크톤 네트와 같은 것을 이용할 수도 있다.

도 1에서, 침전조(2)에서 분리된 오니 중, 오니 처리조(3)에 급송하는 오니량은, 발생 오니량이나 필요로 하는 오니 감량 효과 등을 따라서 적절하게 결정된다. 통상의 경우, 분리 오니 중 생물 처리조(1) 내의 오니의 1/5∼1/40에 상당하는 오니량을 침전조(2)로부터 빼내어 오니 처리조(3)에 급송하고, 잔부는 생물 처리조(1)에 반송한다. 잉여 오니는 적절하게 오니 처리조(3)로부터 빼낸다.

또한, 오니 처리조(3)의 침지막(4)의 투과액은, 조 내의 액량을 일정하게 유지하는 비율로 생물 처리조(1)에 반송하는 것이 바람직하다.

또한, 오니 처리조(3)에서의 오니 감량 효과는, 미소 동물의 포식에 의한 것이기 때문에, 이 오니 처리조(3)의 pH는 6 이하 바람직하게는 5∼5.5의 범위로 유지하는 것이, 오니 감량 효과를 한층 더 높이는데에 바람직하다. 이 오니 처리조(3)에서는 pH를 이 조건으로 하여, 높은 오니 감량 효과를 얻어도, 오니 처리조(3)는 침지막(4)을 설치한 막 분리식 호기 처리조이기 때문에, 높은 오니 농도를 유지할 수 있다.

도 1에서, 잉여 오니로서 침전조(2)의 분리 오니를 빼내고 있지만, 오니 처 리조(3) 내의 오니를 잉여 오니로서 빼내어도 좋다. 이 경우, 잉여 오니를 빼내는 양은 1일당 오니 처리조(3) 용량의 1/2 이하, 바람직하게는 1/5 이하로 하고, 빼낸 오니를 고액 분리하여 분리수는 생물 처리조(1)에 반송하여도 좋다. 또한, 생물 처리조(1)로부터 잉여 오니를 빼내어도 좋다. 잉여 오니는 이들 중 2이상의 지점으로부터 빼내어도 좋다.

또한, 오니 처리조(3)에는 침전조(2)의 분리 오니가 아니라, 생물 처리조(1)로부터 빼낸 오니를 직접 도입하여도 좋고, 또한, 생물 처리조(1)의 오니와 침전조(2)의 분리 오니 양자 모두를 도입하여도 좋다.

그런데, 오니 처리조(3)에 도입되는 생물 처리조(1)의 오니 또는 침전조(3)의 분리 오니는 플록화한 것이 많고, 이것을 포식하는 오니 처리조(3)에서의 미소 동물의 증식이 늦어지는 경우가 있다. 그래서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 유기성 배수의 일부를 받아들여 배양하는 배양조(5)를 설치하고, 이 배양조(5)에서 미소 동물에게 포식되기 쉬운 세균을 생성시켜, 이 배양조(5)의 액을 오니 처리조(3)에 첨가함으로써, 오니 처리조(3)에서의 미소 동물의 증식을 촉진하며, 이것에 의해 오니 감량화 효과를 향상시킬 수 있다. 이 경우, 배양조(5)에 첨가하는 BOD원은 유기성 배수의 일부여도 좋고, 다른 합성 배수여도 좋다. 이 배양조(5)는 비응집성 세균이 우점화(優占化)된 처리액을 얻을 수 있으면, 운전 방법은 임의의 것이도 좋고, pH, 온도, 체류 시간 등에 제약은 없다. 또한, 호기 처리, 혐기 처리 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 연속 배양이어도 좋고 회분 배양이어도 좋다. 또한, 배양조(5)의 처리액을 도 2에 도시하는 바와 같이 그대로 오니 처리조(3)에 첨가하 여도 좋고, 이 처리액을 분리막, 원심 분리기, 응집 분리 장치 등에 의해 농축하며, 농축액을 첨가하여도 좋다. 또한, 배양조(5)의 처리액 대신에, 유기성 배수의 일부를 직접 오니 처리조(3)에 첨가하여도 좋고, 이것에 의해서도 오니 처리조(3)에서 미소 동물이 포식하기 쉬운 세균을 증식시킬 수 있다. 또한, 유기성 배수의 일부와 배양조(5)의 처리액의 일부 양자 모두를 오니 처리조(3)에 첨가하여도 좋다. 어느 경우에 있어서도, 오니 처리조(3)에의 첨가량은, COD로서, 오니 처리조에 첨가되는 오니[침전조(2)의 분리 오니 및/또는 생물 처리조(1)의 오니]의 COD의 5% 이상, 특히 5%∼25% 정도로 하는 것이 바람직하다.

도 1, 도 2에서, 생물 처리조(1)에 담체를 첨가하여도 좋고, 담체를 첨가한 유동상으로 하여도 좋다. 이것에 의해, BOD 용적 부하 5 ㎏/m³/d 이상의 고부하 처리도 가능해진다. 이 생물 처리조(1)는 도 1, 2에 도시하는 바와 같은 오니를 반송하는 활성오니 처리 방식에 한정되지 않으며 막 분리식 활성오니 처리 방식이어도 좋고, 어느 경우라도, 폭기조 내에 담체를 첨가함으로써 고부하 처리가 가능해진다. 또한, 생물 처리조(1)를 복수 직렬로 다단화하여 설치하여도 좋다.

생물 처리조(1)에 첨가하는 담체의 형상은 구상, 팰릿상, 중공의 통 형상, 사상(絲狀) 등 임의의 것이고, 크기도 0.1 ㎜∼10 ㎜ 정도의 직경이 좋다. 또한, 담체의 재료는 천연소재, 무기소재, 고분자소재 등 임의의 것이며, 겔상 물질을 이용하여도 좋다.

도 3의 방법에서는, 원수(유기성 배수)는 우선 제1 생물 처리조(분산균 조)(1A)에 도입되고, 세균에 의해 BOD(유기 성분)의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상이 산화 분해되거나 또는 세균의 균체로 변환된다. 이 제1 생물 처리조(1A)의 pH는 6 이상, 바람직하게는 pH6∼pH8로 한다. 또한, 제1 생물 처리조(1A)에 대한 BOD 용적 부하는 1 ㎏/m³/d 이상, 예컨대 1 ㎏/m³/d∼20 ㎏/m³/d, HRT(원수 체류 시간)는 24h 이하, 예컨대 1h∼24h로 함으로써, 비응집성 세균이 우점화된 처리수를 얻을 수 있고, 또한, HRT를 짧게 함으로써 BOD 농도가 낮은 배수를 고부하로 처리할 수 있다.

제1 생물 처리조(1A)의 처리수는 제2 생물 처리조(미소 동물조)(1B)에 도입되고, 여기서 잔존하고 있는 유기 성분의 산화 분해, 비응집성 세균의 자기 분해 및 미소 동물에 의한 포식에 의한 오니의 감량화가 행해진다. 이 제2 생물 처리조(1B)는 pH 6 이상, 바람직하게는 pH6∼pH8의 조건으로 처리를 행한다.

이 제2 생물 처리조(1B)의 오니(미소 동물조 오니)를 정기적으로 교체하는 것이, 즉 미소 동물이나 분(糞)을 솎아내기 위한 SRT(오니 체류 시간)을 40일 이하, 바람직하게는 30일 이하, 더 바람직하게는 10일∼30일 범위 내로 일정하게 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 생물 처리조(1B)에 도입되는 제1 생물 처리조(1A)로부터의 처리액중에 유기물이 다량으로 잔존한 경우, 그 산화 분해는 제2 생물 처리조(1B)에서 행해지게 된다. 미소 동물이 다량으로 존재하는 제2 생물 처리조(1B)에서 세균에 의한 유기물의 산화 분해가 발생하면, 미소 동물의 포식으로부터 벗어나기 위한 대책 으로서, 세균은 잘 포식되지 않는 형태로 증식하는 것이 알려져 있다. 이와 같이 잘 포식되지 않는 형태로 증식한 세균군은, 미소 동물에 의해 포식되지 않고, 이들 세균의 분해는 자기 소화에만 의지하게 되며, 제2 생물 처리조(1B)나 후술하는 오니 처리조(3)에서 오니가 잘 감용(減容)되지 않게 된다. 그래서 앞에 기술한 바와 같이, 제1 생물 처리조(1A)에서 유기물의 대부분, 즉 배수 BOD의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상을 분해하고, 균체로 변환해 두는 것이 바람직하다. 제2 생물 처리조(1B)에 대한 용해성 BOD에 따른 오니 부하는 0.1 ㎏-BOD/㎏-MLSS/d 이하, 특히 0.35 ㎏∼0.71 ㎏-BOD/㎏-MLSS/d인 것이 바람직하다.

제2 생물 처리조(1B)의 처리액은 침전조(2)에서 고액 분리되고, 분리수는 처리수로서 계 밖으로 배출된다. 또한, 분리 오니의 일부는 제2 생물 처리조(1B)에 반송되고, 잔부는 잉여 오니로서 계 밖으로 배출되지만, 도 3에서는 분리 오니의 일부를 오니 처리조(4)에 급송하고 호기성 생물 처리하여 감용화(減容化)한다.

이 오니 처리조(3)는 도 1, 2에서와 같이, 침지막(4)을 갖는 막 분리식 호기 처리조이다. 이 오니 처리조(3)에 설치되는 침지막(4)은 대형의 후생 동물이나 플록의 통과를 저지하는 한편, 핀형 플록이나 다 포식할 수는 없었던 분산균은 통과할 수 있도록, 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛, 바람직하게는 30 ㎛∼100 ㎛ 정도로 하고, 이 침지막(4)을 통과한 액을 제2 생물 처리조(1B)에 반송한다. 이와 같이 함으로써, 제2 생물 처리조(1B)에서는 분산균의 포식 및 플록화를, 오니 처리조(3)에서는 플록상 오니의 포식 및 해체를, 이들 조에서 역할을 분담할 수 있고, 오니 감량 효과를 더 높일 수 있다. 또한, 오니 처리조(3) 내의 침지 여과재는 막에 한정되지 않고, 전술한 바와 같이, 플랑크톤 네트와 같은 것을 이용할 수도 있다.

도 3에서, 침전조(2)에서 분리된 오니 중 오니 처리조(3)에 급송하는 오니량은, 발생 오니량이나 필요로 하는 오니 감량 효과 등에 따라서 적절하게 결정된다. 통상의 경우, 분리 오니중 제2 생물 처리조(1B) 내의 오니의 1/5∼1/40에 상당하는 오니량을 침전조(2)로부터 빼내어 오니 처리조(3)에 급송하고, 잔부는 제2 생물 처리조(1B)에 반송한다. 잉여 오니는, 적절하게 오니 처리조(3)로부터 빼낸다.

또한, 오니 처리조(3)의 침지막(4)의 투과액은 조 내의 액량을 일정하게 유지하는 비율로 제2 생물 처리조(1B)에 반송하는 것이 바람직하다.

또한, 오니 처리조(3)에서의 오니 감량 효과는, 미소 동물의 포식에 의한 것이다. 이 때문에, 이 오니 처리조(3)의 pH는 6 이하 바람직하게는 5∼5.5의 범위로 유지하는 것이, 오니 감량 효과를 한층 더 높이는 데에 바람직하다. 이 오니 처리조(3)에서는 pH를 이 조건으로 하여, 높은 오니 감량 효과를 얻어도, 오니 처리조(3)는 침지막(4)을 설치한 막 분리식 호기 처리조이기 때문에, 높은 오니 농도를 유지할 수 있다.

도 3에서, 잉여 오니로서 침전조(2)의 분리 오니를 빼내고 있지만, 오니 처리조(3) 내의 오니를 잉여 오니로서 빼내어도 좋다. 이 경우, 잉여 오니 방출량은 1일당 오니 처리조(3) 용량의 1/2 이하, 바람직하게는 1/5 이하로 하고, 빼낸 오니를 고액 분리하여 분리수는 제1 생물 처리조(1A) 및/또는 제2 생물 처리조(1B)에 반송하여도 좋다. 또한, 제2 생물 처리조(1B)에서 잉여 오니를 빼내어도 좋다. 잉여 오니는 이들 중 2 이상의 지점에서 빼내어도 좋다.

또한, 도 3에서는, 오니 처리조(3)의 침지막(4)의 투과액을 제2 생물 처리조(1B)에 반송하고 있지만, 이 투과액은 제1 생물 처리조(1A)에 반송하여도 좋고, 제1 생물 처리조(1A)와 제2 생물 처리조(1B) 양자 모두에 반송하여도 좋다. 또한, 오니 처리조(3)에는 침전조(2)의 분리 오니가 아니라, 제2 생물 처리조(1B)에서 빼낸 오니를 직접 도입하여도 좋고, 또한, 제2 생물 처리조(1B)의 오니와 침전조(2)의 분리 오니 양자 모두를 도입하여도 좋다.

그런데, 오니 처리조(3)에 도입되는 제2 생물 처리조(1B)의 오니 또는 침전조(2)의 분리 오니는 플록화한 것이 많고, 이것을 포식하는 오니 처리조(3)의 미소 동물의 증식이 늦어지는 경우가 있다. 그래서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 생물 처리조(1A)의 처리액을 오니 처리조(3)에 도입함으로써, 미소 동물에 의해 포식되기 쉬운 제1 생물 처리조(1A)의 세균의 일부를 오니 처리조(4)에 첨가하고, 오니 처리조(4)에서 미소 동물의 증식을 촉진하여, 오니의 감량화 효과를 높일 수 있다. 이 경우, 제1 생물 처리조(1A)의 처리액을 도 4에 도시하는 바와 같이 그대로 오니 처리조(3)에 첨가하여도 좋고, 이 처리액을 분리막, 원심 분리기, 응집 분리 장치 등에 의해 농축하여, 농축액을 첨가하여도 좋다. 또한, 제1 생물 처리조(1A)의 처리액 대신에, 유기성 배수의 일부를 직접 오니 처리조(3)에 첨가하여도 좋고, 이것에 의해서도 오니 처리조(3)에서 미소 동물이 포식하기 쉬운 세균을 증식시킬 수 있다. 또한, 유기성 배수의 일부와 제1 생물 처리조(1A)의 처리액의 일부 양자 모두를 오니 처리조(3)에 첨가하여도 좋다. 어느 경우에서도, 오니 처리조(3)에 대한 첨가량은, COD로서, 오니 처리조(3)에 첨가되는 오니[침전조(2)의 분리 오니 및/또는 제2 생물 처리조(1B)의 오니]의 COD의 5% 이상, 특히 5%∼25% 정도로 하는 것이 바람직하다.

도 3, 도 4에 있어서, 제1 생물 처리조(1A)에서 고부하 처리를 행하기 위해, 후단의 침전조(2)의 분리 오니의 일부를 제1 생물 처리조(1A)에 반송하여도 좋고, 또한, 제1 생물 처리조(1A)로서 2조 이상의 생물 처리조를 직렬로 설치하여 다단 처리하여도 좋다. 또한, 제1 생물 처리조(1A)에 담체를 첨가하여도 좋고, 담체를 첨가한 유동상으로 하여도 좋으며, 제1 생물 처리조(1A)를 복수 직렬로 다단화하여 설치하여도 좋다. 이것에 의해, BOD 용적 부하 5 ㎏/m³/d 이상의 고부하 처리도 가능해진다.

제2 생물 처리조(1B)에서는, 세균에 비해 증식 속도가 느린 미소 동물의 작용과 세균의 자기 분해를 이용하기 위해, 미소 동물과 세균이 계 내에 머무는 것과 같은 운전 조건 및 처리 장치를 채용하는 것이 중요하고, 이 때문에 제2 생물 처리조(1B)는 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 오니의 반송을 행하는 활성오니 처리 방식 또는 막 분리식 활성오니 처리 방식으로 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 폭기조 내에 담체를 첨가함으로써 미소 동물의 조 내 유지량을 높일 수 있다.

제1 생물 처리조(1A), 제2 생물 처리조(1B)에 첨가하는 담체의 형상은 구상, 팰릿상, 중공의 통 형상, 사상 등 임의의 것이고, 크기도 0.1 ㎜∼10 ㎜ 정도의 직경이 좋다. 또한, 담체의 재료는 천연소재, 무기소재, 고분자소재 등 임의의 것이고, 겔상 물질을 이용하여도 좋다.

본 발명에서, 오니를 감량하는 오니 처리조(3)에, 인지질, 유리지방산, 리소인지질, 스테롤이나 이들을 포함하는 레시틴, 그 밖에 액당, 미강, 맥주의 지게미, 식물성유의 지게미, 비트 벌프, 패각분, 계란 껍질, 야채 엑기스, 어육 엑기스, 각종 아미노산, 각종 비타민 등의 후생 동물의 증식 촉진에 효과가 있는 영양제 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 첨가하는 것은, 오니의 감량화 효과를 한층 더 높이기 때문에 바람직하다. 이들 영양제의 첨가량에는 특별히 제한은 없지만, 영양제의 첨가 직후의 오니 처리조 내 농도가 0.01 mg/L∼100 mg/L 정도 되도록 1일∼7일 사이에 1회 첨가하는 것이 바람직하다. 이 첨가량이 너무 적으면 충분한 첨가 효과를 얻을 수 없고, 너무 많으면 미소 동물에 대한 방해나 오니 발생량의 증가로 이어진다.

또한, 본 발명에서 계 밖으로 빼내는 잉여 오니는, 미소 동물의 비율이 높기 때문에 빼낸 잉여 오니를 처리하는 잉여 오니 처리조를 설치하고, 혐기 처리, 물리 처리, 화학 처리 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의해 처리함으로써 이것을 용이하게 가용화하며, 가용화 오니를 생물 처리조(2단 활성오니법에서는 제1 생물 처리조 및/또는 제2 생물 처리조) 및 오니 처리조 중 어느 하나의 조에 반송함으로써, 오니의 감량화를 한층 더 도모할 수 있다.

실시예

이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

도 3에 도시하는 바와 같이, 용량이 3.6 L인 제1 생물 처리조[활성오니조(오 니 반송 없음)](1A)와, 용량이 15 L인 제2 생물 처리조(활성오니조)(1B)와, 침전조(2), 그리고 용량이 3 L인 오니 처리조(3)를 연결시킨 실험 장치를 이용하여, 본 발명에 따른 유기성 배수의 처리를 행하였다. 오니 처리조(3) 내에는 구멍 직경 10 ㎛의 침지막(4)을 설치하였다. 제1 생물 처리조(1A) 및 제2 생물 처리조(1B)의 pH는 6.8로 조정하고, 오니 처리조(3)의 pH는 5.0으로 조정하였다. 침전조(2)의 분리 오니 중 0.5 L/d를 오니 처리조(3)에 급송하며, 그 이외는 제2 생물 처리조(1B)에 반송하였다. 잉여 오니 0.2 L/d를 오니 처리조(3)로부터 빼내고, 침지막(4)으로부터의 투과액 0.3 L/d를 제2 생물 처리조(1B)에 급송하였다. 이 오니 처리조(3)에는, 영양제로서 레시틴을 첨가 직후의 조 내 농도가 1 mg/L가 되도록 1일 1회 첨가하였다. 제1 생물 처리조(1A)에 대한 용해성 BOD 용적 부하는 3.85 ㎏-BOD/m³/d에서 HRT4h, 제2 생물 처리조(1B)에 대한 용해성 BOD 오니 부하는 0.022 ㎏-BOD/㎏-MLSS/d에서 HRT17h, SRT15d, 전체적인 BOD 용적 부하는 0.75 ㎏-BOD/m³/d에서 HRT21h의 조건으로 운전하였다.

이 조건으로 1개월간 연속 운전했을 때, 오니 전환율은 0.10 ㎏-MLSS/㎏-BOD가 되었다. 처리수[침전조(2)로부터 유출되는 상징수(上澄水)]의 BOD는 검출 한계 이하였다.

실시예 2

도 1에 도시하는 바와 같이, 용량이 15 L인 생물 처리조(활성오니조)(1)와, 침전조(2), 그리고 용량이 3 L인 오니 처리조(3)를 연결시킨 실험 장치를 이용하 여, 본 발명에 따른 유기성 배수의 처리를 행하였다. 오니 처리조(3) 내에는 구멍 직경 10 ㎛의 침지막(4)을 설치하였다. 생물 처리조(1)의 pH는 6.8로 조정하고, 오니 처리조(3)의 pH는 5.0로 조정하였다. 침전조(2)의 분리 오니중 0.5 L/d를 오니 처리조(3)에 급송하고, 그 이외는 생물 처리조(1)에 반송하였다. 잉여 오니 0.36 L/d를 오니 처리조(3)로부터 빼내고, 침지막(4)으로부터의 투과액 0.14 L/d를 생물 처리조(1)에 급송하였다. 이 오니 처리조(3)에는, 영양제로서 레시틴을 첨가 직후의 조 내 농도가 1 mg/L가 되도록 1일 1회 첨가하였다. 생물 처리조(1)에 대한 용해성 BOD 용적 부하는 0.76 ㎏-BOD/m³/d에서 HRT20h의 조건으로 운전하였다.

이 조건으로 1개월간 연속 운전했을 때, 오니 전환율은 0.18 ㎏-MLSS/㎏-BOD가 되었다. 처리수[침전조(2)로부터 유출되는 상징수]의 BOD는 검출 한계 이하였다.

실시예 3

실시예 1에 있어서, 제1 생물 처리조(1A)의 처리액의 일부를 12000 rpm으로 5분간 원심 분리함으로써 농축하고, 농축액을 105 mg-COD/d[오니 처리조(3)에 첨가되는 분리 오니의 COD의 5%]의 비율로 오니 처리조(3)에 첨가한[또한, 농축에 의해 생긴 희박액은 제2 생물 처리조(1B)에 급송하였다] 것 이외는, 같은 조건으로 처리를 행했을 때, 오니 전환율은 0.08 ㎏-MLSS/㎏-BOD가 되었다. 처리수[침전조(2)로부터 유출되는 상징수]의 BOD는 검출 한계 이하였다.

비교예 1

실시예 2에 있어서, 오니 처리조(3)를 설치하지 않고, 생물 처리조(1)의 용해성 BOD 용적 부하 및 HRT를 같은 조건으로 하여 1개월간 연속 운전했을 때, 처리수는 양호하지만, 오니 전환율은 0.40 ㎏-MLSS/㎏-BOD가 되었다.

비교예 2

실시예 1에 있어서, 오니 처리조(3)를 설치하지 않고, 제1 생물 처리조(1A) 및 제2 생물 처리조(1B)의 용해성 BOD 용적 부하 및 HRT, 전체적인 BOD 용적 부하, HRT를 같은 조건으로 하여 1개월간 연속 운전했을 때, 처리수는 양호했지만, 오니 전환율은 0.20 ㎏-MLSS/㎏-BOD가 되었다.

이상의 결과로부터 다음을 알 수 있다.

비교예 1은 종래의 단조식 활성오니법, 비교예 2는 종래의 2단 생물 처리법에 의한 처리를 실시한 것이다. 종래의 활성오니법(비교예 1)에서는 오니 전환율은 0.40 ㎏-MLSS/㎏-BOD로 되어 있었지만, 비교예 2와 마찬가지로 2단 생물 처리를 도입함으로써 오니 전환율은 0.20 ㎏-MLSS/㎏-BOD가 되고, 오니 발생량을 1/2로 저감할 수 있었다. 이 오니 감량 효과는 지금까지 보고되어 있는 2단 생물 처리법과 같은 정도의 것이다.

한편, 오니 처리조(3)를 설치한 실시예 1∼3에서는, 오니 전환율이 각각 0.10, 0.18 및 0.08 ㎏-MLSS/㎏-BOD로 되어 있고, 종래의 방법에 비해, 발생 오니량을 대폭 저감할 수 있었다. 특히, 오니 처리조(3)를 설치하고, 제1 생물 처리조(1A)의 처리액의 일부를 오니 처리조(3)에 첨가한 실시예 3에서는, 종래법의 1/5까지 오니를 감량할 수 있었다.

본 발명을 특정 형태를 이용하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고서 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에 분명하다.

또한, 본 출원은 2005년 3월 9일부로 출원된 일본 특허 출원 제2005-066021호에 기초하고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

Claims

유기성 배수를 생물 처리조에 도입하여 생물 처리하는 생물 처리 공정과,

상기 생물 처리조의 처리액을 오니(汚泥)와 처리수로 고액 분리하는 고액 분리 공정을 포함하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서,

상기 생물 처리조 내의 오니의 일부와 상기 고액 분리 공정으로 분리된 오니의 적어도 일부 중 어느 하나 또는 양자 모두를, 조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조에 도입하여 호기성 생물 처리하는 오니 처리 공정과,

상기 침지 여과재의 투과액을 상기 생물 처리조에 반송하는 투과액 반송 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 오니 처리조에, 상기 유기성 배수의 일부와 상기 유기성 배수에서 배양한 세균 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 생물 처리 공정은, 활성오니를 포함한 생물 처리조에 상기 유기성 배수를 도입하여 활성오니 처리하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 생물 처리 공정은, 유기성 배수를 세균을 포함한 제1 생물 처리조에 도입하여 세균에 의해 생물 처리하는 제1 생물 처리 공정과, 상기 제1 생물 처리조로부터의 세균을 포함하는 처리액을 제2 생물 처리조에 도입하여 활성오니 처리하는 제2 생물 처리 공정을 포함하고 있으며, 상기 제2 생물 처리조의 처리액을 상기 고액 분리 공정에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제4항에 있어서, 상기 투과액 반송 공정에서, 침지 여과재의 투과액을 상기 제1 생물 처리조와 제2 생물 처리조 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 반송하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제5항에 있어서, 상기 오니 처리조에, 상기 유기성 배수의 일부와 상기 제1 생물 처리조의 처리액의 일부 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 오니 처리조에 영양제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제7항에 있어서, 영양제는 인지질, 유리지방산, 리소인지질, 스테롤이나 이들을 포함하는 레시틴, 액당, 미강, 맥주의 지게미, 식물성유의 지게미, 비트 벌 프, 패각분, 계란 껍질, 야채 엑기스, 어육 엑기스, 각종 아미노산, 각종 비타민 등 후생 동물의 증식 촉진에 효과가 있는 영양제 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
유기성 배수를 생물 처리하는 생물 처리조와,

이 생물 처리조의 처리액을 오니와 처리수로 분리하는 고액 분리 수단을 구비하는 생물 처리 장치에 있어서,

조 내에 구멍 직경 5 ㎛∼100 ㎛의 침지 여과재를 설치한 오니 처리조와,

이 오니 처리조에, 상기 생물 처리조 내의 오니의 일부와 상기 고액 분리 수단으로 분리된 오니의 적어도 일부 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 도입하는 도입 수단과,

상기 침지 여과재를 투과한 투과액을 상기 생물 처리조에 반송하는 투과액 반송 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 오니 처리조에 상기 유기성 배수의 일부와 상기 유기성 배수에서 배양한 세균 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 첨가하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 생물 처리조는, 활성오니를 포함한 생물 처리조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 생물 처리조는, 세균을 포함하고, 유기성 배수를 상기 세균에 의해 생물 처리하는 제1 생물 처리조와, 상기 제1 생물 처리조로부터의 세균을 포함하는 처리액을 활성오니 처리하는 제2 생물 처리조를 포함하며,

상기 도입 수단은, 상기 제2 생물 처리조의 처리액을 상기 고액 분리 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제12항에 있어서, 상기 투과액 반송 수단은, 상기 침지 여과재를 투과한 투과액을 상기 제1 생물 처리조와 제2 생물 처리조 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 반송하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제13항에 있어서, 상기 오니 처리조에 상기 유기성 배수의 일부와 상기 제1 생물 처리조의 처리액의 일부 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 첨가하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 오니 처리조에 영양제를 첨가하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.