KR20090118492A - 유기물 함유 배수의 처리 장치 및 그 처리 방법 - Google Patents

Abstract

고농도의 이소프로필알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 처리해도 저분자량인 TOC성분의 순수 제조 장치측으로의 유출을 억제한 유기물 함유 배수의 처리 장치 및 이러한 장치에 의한 처리 방법을 제공한다.

고농도의 이소프로필알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 제 1 폭기조(1)에서 처리한 후, 미생물체 등에 기인하는 SS를 제 l 가압 부상 장치(2)에서 고액 분리한다. 이어서, 제 1 가압 부상 장치(2)의 고액 분리수는 제 2 폭기조(4)에서 다시 생물 처리되고 RO막 분리장치(9)에서 막 분리 처리되어 투과수가 처리수로서 취출된다. 그리고 이 RO막 분리 장치(9)의 투과수를 회수수로서 순수 제조 장치(10)에 공급한다.

유기물, 처리장치, 고농도 이소프로필 알코올

Description

유기물 함유 배수의 처리 장치 및 그 처리 방법{Apparatus for treating drainage containing organic substance and method thereof}

본 발명은, 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수의 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 처리된 배수를 순수(純水) 제조 장치의 원수(原水)로서 재이용하는 유기물 함유 배수의 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에, 수자원의 리사이클이 중요시 되고 있어, 배수를 처리하여 회수하는 것이 적극적으로 행해지고 있다. 특히 전자 산업에서는 세정수로서 다량의 초순수(ultrapure water)를 이용하므로, 환경부하 저감의 관점에서, 여기에서의 배수를 회수·처리하여, 순수 제조 장치의 원수로서 재이용하는 것이 요망된다.

상기 전자 산업에서의 배수는, 그 세정 공정에서 이용되는 이소프로필 알코올이나 계면활성제를 포함한 유기물 함유 배수이다. 이러한 유기물 함유 배수를 전자 산업용의 초순수로서 재이용하기 위해서는, TOC 성분의 제거에 주위를 기울일 필요가 있다. 이러한 유기물 함유 배수의 처리 장치로는, 고분자량의 유기물질도 제거할 수 있고, 고도로 처리된 수질을 얻을 수 있다는 점에서, 한외 여과(UF) 막 이나 역 침투(RO) 막으로 대표되는 미세한 구멍의 지름을 갖는 막 분리 장치가 널리 사용되고 있다. 한편 막 분리 장치로 유입되는 유기물 농도가 상승하면, 슬라임의 발생 퍼텐셜이 증가하여 막 면이 폐색되거나, 막 처리에서는 제거하기 어려운 성분인 저분자 유기물류가 후단으로 새거나 하는 문제가 발생 된다. 이러한 경우에는 막 분리 장치의 전단에 생물 처리 장치를 설치하여, 막 분리 처리에 앞서 배수 중의 유기 물질 농도를 낮추는 것이 안정적인 처리에는 효과적이다.

그렇지만 이러한 배수 처리장치에 있어서는, 조건에 따라서 RO막 등의 막 분리 장치에 저분자량인 TOC성분이 유입되어, 이 저분자량인 TOC성분이 막 분리 장치에서 제거되지 않고, 순수 제조 장치 측으로 유입되어, 순수 제조 장치를 구성하는 이온 교환 수지탑 등의 내구성을 손상시키는 경우가 있음을 알았다.

이 대책으로서 생물처리를 다단으로 배치하여 배수 중의 유기 물질 농도를 저감하는 것이 고려되었으나, 그렇게 해도 저분자량인 TOC성분이 막 분리 장치로부터 유출되는 것을 억제하는 것은 곤란해지는 경향이 있었다.

여기서 본 발명자들이 연구한 결과, 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 생물 처리한 경우에, 저분자량인 TOC성분이 막 분리 장치로부터 유출되는 것을 알았다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 처리해도, 저분자량인 TOC성분의 순수 제조 장치 측으로의 유출을 억제할 수 있는 유기물 함유 배수의 처리 장치 및 이러한 장치에 의한 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 첫 번째로 본 발명은, 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 처리하여 순수 제조 장치에 공급하는 유기물 함유 배수의 처리 장치이며, 상기 유기물 함유 배수를 생물 처리 하는 제 1 생물 처리 수단과, 상기 제 1 생물 처리 수단으로부터 유출되는 생물 처리수를 고액 분리하는 응집·부상 처리 수단과, 상기 응집·부상 처리 수단에서 분리된 분리수를 생물 처리하는 제 2 생물 처리 수단과, 상기 제 2 생물 처리 수단으로부터 유출되는 생물 처리수에 포함되는 용존 물질을 제거하는 고도 처리 수단과, 상기 고도 처리 수단의 후단에 설치된 순수 제조 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 장치를 제공한다(청구항 1).

상기 발명(청구항 1)에 의하면, 제 1 생물 처리 수단으로부터 유출되는 생물 처리수를 응집·부상 처리 수단에서 고액 분리함으로써, 제 2 생물 처리 수단에서, 이소프로필 알코올을 유기산으로 완전히 생분해할 수 있고, 이 유기산을 막 처리 등의 고도 처리 수단에서 제거함으로써, TOC성분을 제거한 고수질의 처리수를 순수 제조 장치에 공급할 수 있다.

이것은 아래의 이유에 의한다. 즉 제 1 생물 처리 수단에서는 이소프로필 알코올의 대부분이 아세톤으로까지 분해되어, 제 2 생물 처리 수단으로 도입되나, 제 1 생물 처리 수단에서 생성되는 미생물체에 기인하는 현탁질(SS)이 부하됨으로써, 제 2 생물 처리 수단에서는 이소프로필 알코올이 중간 분해물인 아세톤으로부터 유기산까지로는 완전히 분해되지 않아, 이 잔존한 아세톤이 TOC성분으로서 막 처리 등의 고도 처리 수단으로부터 유출되는 것임을 알았다. 여기서 제 1 생물 처리 수단으로부터 유출되는 생물 처리수를 응집·부상 처리 수단에 의해 고액 분리하여 SS를 제거하고, 후단의 제 2 생물 처리 수단의 부하를 경감시킴으로써, 이소프로필 알코올을 아세톤 등의 저분자량 TOC를 경유하여 유기산에까지 완전히 분해하여, 이 유기산을 고도 처리 수단으로 제거하는 것이다.

상기 발명(청구항 1)에 있어서는 상기 고도 처리 수단이 막 분리 장치인 것이 바람직하다(청구항 2).

상기 발명(청구항 2)에 의하면, 이소프로필 알코올이 생분해되어 생성된 유기산을 높은 정밀도로 제거할 수 있다.

상기 발명(청구항 1, 2)에 있어서는 상기 응집·부상 처리 수단이 가압 부상 장치인 것이 바람직하다(청구항 3).

상기 발명(청구항 3)에 의하면, 계면활성제가 SS에 엉킴으로써, 부상처리가 촉진됨과 동시에, 가압 부상 처리에서의 마이크로 에어의 발생도 계면활성제에 의해 양호하게 유지되어 고액 분리를 효율적으로 실시할 수 있다.

상기 발명(청구항 1~3)에 있어서는 상기 제 2 생물 처리수단과, 상기 고도 처리수단과의 사이에 고액 분리 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다(청구항 4).

상기 발명(청구항 4)에 의하면, 제 2 생물 처리 수단에서 생긴 SS를 제거함으로써, 고도처리수단에서는 유기 물질 농도나 SS가 충분히 저감된 물이 처리되는 것이므로, 고도처리수단의 부하가 경감된다. 구체적으로는 고도처리수단이 막 분리 장치라면, 막 오염이 방지되어 시간 경과에 따른 플럭스의 저하가 적어, 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 계속할 수 있다. 또한 고도 처리수단이 이온교환장치라면 유기물 부하, 유기 오염의 저감에 의해, 처리수질의 향상과 수지재생빈도의 저감, 수지교환빈도의 저감이 가능하게 된다. 또한 고도 처리수단이 산화 장치인 경우에는, 유기물 부하의 저감에 의해서 산화제 사용량의 절감, 장치의 소형화가 가능해진다.

두 번째로 본 발명은, 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 처리하여 순수제조장치에 공급하는 유기물 함유 배수의 처리 방법이며, 상기 유기물 함유 배수를 생물 처리하는 제 1 생물처리공정과, 상기 제 1 생물처리공정으로부터 유출되는 생물 처리수를 고액분리하는 응집·부상 처리공정과, 상기 응집·부상 처리 수단 공정에서 분리된 분리수를 생물 처리하는 제 2 생물처리공정과, 상기 제 2 생물처리공정으로부터 유출되는 생물 처리수에 포함되는 용존 물질을 제거하는 고도 처리공정을 구비하고, 상기 고도 처리공정에서 유출되는 처리수를 순수 제조 장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법을 제공한다(청구항 5).

상기 발명(청구항 5)에 의하면, 제 1 생물처리공정으로부터 유출되는 생물 처리수를 응집·부상 처리공정에서 고액분리함으로써, 제 2 생물처리공정에서 이소프로필 알코올을 완전히 생물 분해할 수 있다.

상기 발명(청구항 5)에 있어서는, 상기 고도 처리공정이 막 분리 공정인 것이 바람직하다(청구항 6).

상기 발명(청구항 6)에 의하면, 이소프로필 알코올이 생물 분해되어 생성되는 균체·대사물류를 높은 정밀도로 제거할 수 있다.

상기 발명(청구항 5, 6)에 있어서는 상기 응집·부상 처리공정이 가압 부상 분리 공정인 것이 바람직하다(청구항 7).

상기 발명(청구항 7)에 의하면, 계면활성제가 SS에 엉킴으로써, 부상 처리가 촉진됨과 동시에, 가압 부상처리에서의 마이크로 에어의 발생도 계면활성제에 의해 양호하게 유지되어 고액분리를 효율적으로 실시할 수 있다.

상기 발명(청구항 5~7)에 있어서는 상기 제 2 생물 처리공정과, 상기 고도 처리공정과의 사이에 고액 분리공정을 더 구비하는 것이 바람직하다(청구항 8).

상기 발명(청구항 8)에 의하면, 제 2 생물 처리공정에서 생긴 SS를 제거함으로써, 고도 처리공정에서는 유기물질 농도나 SS가 충분히 저감된 물이 처리되는 것이므로, 고도 처리의 부하가 경감된다. 구체적으로는 고도 처리공정이 막 분리 공정이라면, 막 오염이 방지되어 시간 경과에 의한 플럭스의 저하가 적어, 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 계속할 수 있다. 또한 고도 처리공정이 이온교환 처리공정이라면, 유기물 부하, 유기 오염의 저감에 의해, 처리수질의 향상과 수지재생빈도의 저감, 수지교환빈도의 저감이 가능하게 된다. 또한 고도 처리공정이 산화 처리공정인 경우에는 유기물 부하의 저감에 의해서 산화제 사용량의 절감, 장치의 소형화가 가능해진다.

본 발명에 의하면, 고부하조에서 이소프로필 알코올의 대부분을 분해한 후, 제 1 생물 처리수단에서 생성된 미생물체(SS)를 응집·부상 처리수단에서 분리하여, 이 미생물체가 제거된 분리수를 제 2 생물 처리수단에서 생물 처리함으로써, 이소프로필 알코올을 완전히 분해할 수 있기 때문에, 분해 중간체인 아세톤 등이 잔류 되지 않는다. 이와 같이 2단 생물처리 사이에 응집·부상 처리수단에 의한 고액 분리를 실시함으로써, 생물 대사 물질량을 저감하여, 고도 처리수단으로 유입되는 아세톤 등의 저분자량 TOC가 저감되어 안정된 배수 처리가 수행되어, 수질이 양 호한 처리수를 얻을 수 있다. 이 고도 처리수단의 처리수는 수질이 매우 양호하기 때문에, 순수, 초순수의 원수로서 회수되어 순수 제조 장치에 공급됨으로써 순수 제조 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 유기물 함유 배수의 처리장치 및 유기물 함유 배수의 처리방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

우선, 본 실시 형태에 있어서의 처리 대상이 되는 유기물 함유 배수 및 주요한 처리 수단(공정)에 대해 각각 설명한다.

[유기물 함유 배수]

본 실시 형태에 있어서, 처리 대상이 되는 유기물 함유 배수는 고농도의 이소프로필 알코올(IPA)과 계면활성제를 함유하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 전자 산업 배수, 화학 공장 배수, 식품 공장 배수 등을 들 수 있다. 특별히 현상 공정, 박리 공정, 에칭 공정, 세정 공정 및 건조 공정에 있어서 IPA를 사용하는 전자 산업 배수가 본 실시 형태에 있어서의 처리 대상으로서 매우 적합하다.

특히 본 실시 형태에 있어서는, 400mg/L이상, 바람직하게는 300mg/L이상의 이소프로필 알코올과 미량의 계면활성제를 함유하는 것을 처리 대상으로 한다. 여기서 계면활성제로서는 비이온성 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제의 어느 것이어도 좋으나, 전자 산업에서는 주로 비이온성 계면활성제 및 음이온 계면활성제가 이용된다. 이러한 계면활성제는 후술하는 생물 처리에서 생물 처리조 의 발포를 초래하거나 분해되기 어렵기 때문에, 유기물로서 새거나 고도 처리에서의 RO막 등의 막 면의 폐색 등에 영향을 미칠 우려가 있다.

[생물 처리]

배수를 생물 처리하기 위한 생물 처리수단으로서는, 유기물의 분해 효율이 뛰어난 것이면 좋고, 기존의 호기성 생물 처리방식의 생물 반응조를 사용할 수 있다. 예를 들면, 활성슬러지를 조(槽) 내에 부유 상태로 유지하는 부유 방식, 활성 슬러지를 담체에 부착시켜 유지하는 생물 막 방식 등을 채용할 수 있다. 또한 생물 막 방식으로는 고정상 방식, 유동상 방식, 전개상 방식 등의 임의의 미생물상 방식이 좋고, 또한 담체로서 활성탄, 각종 플라스틱 담체, 스펀지 담체 등을 모두 사용할 수 있다. IPA는 생물처리 역분해성물질(易分解性物質)이며, 이 생물처리를 다단화 함으로써 효과적으로 분해할 수 있다. 또한 계면활성제는 난분해성 물질인 경우가 많기 때문에 해당 계면활성제를 분해 가능한 균체를 반응조 내에서 유지시키기 위해서 담체를 이용하는 것이 운전조작을 용이하게 할 수 있다.

상기 담체로서는 미생물을 고농도로 유지할 수 있는 점에서, 스펀지 담체를 이용하는 것이 바람직하다. 스펀지 소재로서는 특별히 한정되지 않지만, 에스테르계 폴리우레탄이 적합하다. 담체의 투입량으로도 특별한 제한은 없는데, 통상적으로 생물 반응조의 조용량에 대한 담체의 겉보기 용량으로 10~50%정도, 특히 바람직하게는 30~50%정도이다.

호기성 상태에서 미생물적으로 유기물을 분해하는 호기성 생물 반응조로서는, 조 내에 산소(공기)를 공급하기 위한 산기관(散氣管), 폭기기 등의 산소가스 공급수단이 설치된 폭기조를 이용할 수 있다.

이러한 호기성 생물 반응조로서는 제 1 생물 반응조(제 1 생물 처리수단) 및 제 2 생물 반응조(제 2 생물 처리수단) 모두 다조(多槽)식인 것을 이용할 수 있다.

[응집·부상 처리]

생물 처리수를 응집 처리하여 얻어진 응집 처리수의 고액분리 수단으로서는, 생물 처리수의 응집 플록이 부상 분리되기 쉽고, 또한 침전조에 비하여 작은 면적의 장치로 좋다는 점에서, 응집·부상 처리 수단, 특히 가압 부상 처리 수단인 것이 바람직하다. 유기성 배수를 생물 처리하여 얻어진 생물 처리수는, 후단의 고액분리 수단에서 미생물체(SS)와 고분자 유기물질을 확실히 제거하기 때문에, 우선 부상 처리에 앞서 무기 응집제를 첨가하여 응집시킨다.

상기 무기 응집제로서는 염화 제 2 철, 폴리 황산 철 등의 철계 응집제; 황산 알루미늄, 염화 알루미늄, 폴리 염화알루미늄 등의 알루미늄계 응집제를 예시할 수 있는데, 응집 효과의 면에서는 철계 응집제가 바람직하다. 이러한 무기 응집제는 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

가압부상 분리장치는 제 1 생물 처리수(제 1 생물 처리수단으로부터 유출되는 생물 처리수)에 포함되는 응집제 성분을 분리 슬러지로써 액분(液分)에서 분리하는 것을 주목적으로 하여 설치된다. 가압부상 분리장치에서의 응집제 성분의 액분에서의 분리를 촉진시키기 위하여, 농축 수로의 도중에는 받침조 등을 설치하여 농축수의 pH가 6~7정도가 되도록 pH조정을 수행해도 좋다. 또한 농축수의 반송에 의한 생물처리 활성의 저하를 효과적으로 방지하기 위하여, 가압부상 분리장치로부 터 취출되는 분리수의 알루미늄, 철 농도가 5mg/L미만이 되도록 pH나 부상 처리속도를 조정하는 것이 바람직하다.

가압부상 분리장치에서는 가압수를 급격히 대기압 개방함으로써 기포를 발생시켜, 응집제 성분 등의 SS를 부상시켜 SS가 농축된 분리 슬러지를 액분(분리수)에서 분리시킨다.

또한 제 2 생물 처리수단과 고도 처리수단과의 사이에, 고액 분리수단을 더욱 설치하는 경우에는, 고액 분리수단으로서는 상기 응집·부상 처리여도 좋고, 침지 막 등의 막 분리 수단을 이용해도 좋다.

[고도처리]

고도 처리수단은, 배수 중의 유기물을 제 1 생물 처리수단, 고액 분리수단 및 제 2 생물 처리수단에서 제거하여 얻은 처리수 중에 잔류하는 용존 유기물을 더제거하는 것이어도 좋고, 또한 처리수 중에 포함되는 용매 염류를 제거하는 것이어도 좋고, 양자를 제거하는 것이어도 좋다.

상기 고도 처리수단으로서는, 예를 들면 막 분리 장치(예를 들면, 유기물 제거나 탈염을 위한 RO, NF(나노 여과), UF 막 분리 장치 등), 이온 교환 장치(예를 들면, 탈염이나 유기물 제거를 위한 음이온 교환 수지탑, 양이온 교환 수지탑, 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 혼합 충전한 혼상탑, 전기 탈염 장치 등), 산화 장치(예를 들면, 유기물 제거를 위한 오존 산화 장치, 과산화수소 산화 장치, 염소 산화 장치, 자외선 산화 장치 등, 또는 이것들을 병용한 산화 장치)를 들 수 있다. 또한 이 산화장치의 후단에는 통상적으로 이온교환, 막 분리 등의 장치가 설 치되는 것이 많다.

이러한 고도 처리수단은 적절하게 2 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 또한 고도 처리수단의 일부로서 여과 장치나 활성탄 처리장치 등의 다른 처리장치를 더 추가해도 좋다.

특히 고도 처리수단으로서 RO막 분리 장치를 이용하는 경우, RO막 분리 장치의 전단에 여과 장치를 설치하여 수중의 SS를 제거하는 것이 바람직하다. 여과 장치로서는 모래, 무연탄(Anthracite) 등의 여재를 충전한 충전층형 여과 장치, 정밀 여과(MF) 막, 한외 여과(UF) 막 등의 막을 이용한 막 여과 장치 등을 이용할 수 있다.

[유기물 함유 배수의 처리 장치]

이하, 상술한 처리수단을 구비하는 본 실시 형태의 유기물 함유 배수의 처리장치에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 유기물 함유 배수의 처리장치를 나타내는 계통도이다.

유기물 함유 배수의 처리장치는, 제 1 생물 처리수단으로서의 폭기조(이하 "제 1 폭기조"라고 한다.)(1)와, 이 제 1 폭기조(1)로부터의 생물 처리수를 고액 분리처리하는 응집·부상 처리수단으로서의 제 1 가압 부상장치(2) 및 제 1 응집제 첨가장치(3)와, 제 1 가압 부상장치(2)로부터의 분리수가 도입되는 제 2 생물 처리수단으로서의 제 2 폭기조(4)와, 제 2 폭기조(4)로부터의 생물 처리수를 응집·부상처리하는 고액 분리수단으로서의 제 2 가압 부상장치(5) 및 제 2 응집제 첨가장 치(6)와, 제 2 가압 부상장치(5)로부터의 분리수가 도입되는 여과 장치(7)와, 여과 장치(7)의 여과수가 도입되는 연화탑(8)과, 고도 처리수단으로서의 RO막 분리 장치(9)를 구비하고 있어, 이 RO막 분리 장치(9)의 투과수를, 순수 제조 장치(10)의 원수로서 재이용하는 구성으로 되어 있다. 또한 도 1에 있어서 1a는 산기관이고, 1b는 스펀지 담체이고, 제 2 폭기조(4)는 1 단째(4A) 및 2 단째(4B)의 2조식이 되어 있다. 즉 본 실시 형태에 있어서는 3단 폭기조(제 1 폭기조(1), 제 2 폭기조(4)의 1 단째(4A) 및 2 단째(4B))를 갖는다.

상술한 바와 같은 본 실시 형태에 따른 유기물 함유 배수의 처리 장치에 있어서, 배수(고농도의 이소프로필 알코올(IPA)과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수)는, 제 1 폭기조(1)에 도입되어 산기관(1a)으로부터의 폭기 하에, 호기성 생물 처리된다. 이 제 1 폭기조(1)에 있어서는 원수(原水) 중의 이소프로필 알코올의 대부분이 분해된다. 이 제 1 폭기조(1)는 맨 앞단의 생물 처리조이기 때문에, 조 내의 미생물량 당 BOD 부하량이 높아지므로, 미생물 사이의 식물 연쇄에 의한 자기 분해의 진행이 억제된다.

또한 제 1 폭기조(1)에 있어서 이러한 고부하 운전을 실시하면, 침강성이 좋은 미생물 플록이 형성되기 어렵기 때문에, 도시한 바와 같이 미생물량을 안정적으로 유지할 수 있도록, 스펀지 담체(1b)를 조 내에 투입하는 것이 바람직하다. 스펀지 담체(1b)를 첨가한 경우의 유지 슬러지량은, 담체 및 충전율에 따라서 다르지만, 일반적인 스펀지 형상의 담체를 겉보기 용량으로 조 용량의 30~50% 충전한 경우에는, 폭기조 당 슬러지 유지량은 2500~6000mg－VSS/L정도가 되므로, 조부하로서 1.5~60kg-BOD/m³/day, 특히 2~30kg-BOD/m³/day가 매우 적합하다.

제 1 폭기조(1)로부터의 생물 처리수는, 미생물체 등에 기인하는 SS를 다량으로 포함하고 있다. 여기서 이 생물 처리수에 제 1 응집제 첨가장치(3)에 의해 무기 응집제가 첨가된 후, 제 1 가압 부상장치(2)에서 가압부상 처리함으로써, SS를 고액 분리한다. 본 실시 형태에 있어서는, 유기물 함유 배수는 계면활성제를 함유하고 있고, 이 계면활성제가 SS에 엉킴으로써, 부상 처리가 촉진됨과 동시에 마이크로 에어의 발생도 계면활성제에 의해 양호하게 유지되어 제 1 가압 부상장치(2)에 의한 고액 분리를 효율적으로 실시할 수 있다.

제 1 가압 부상장치(2)의 고액 분리수는, 그 다음에 제 2 폭기조(4)의 1단째의 조(4A)에 도입되어, 산기관(1a)으로부터의 폭기 하에, 호기성 생물처리되고, 이어서 2 단째의 조(4B)에 도입되어 산기관(1a)으로부터의 폭기 하에, 호기성 생물처리가 더 이루어진다. 이 제 2 폭기조(4)에 있어서는, 제 1 폭기조(1)(제 1 단째 생물처리 공정)로부터의 생물 처리수 중에 잔류하는 BOD질의 유기 성분을 완전히 분해한다. 이 제 2 폭기조(4)에서는, 후단이 고도 처리수단인 RO막 분리 장치(9)에 유입되는 유기물 농도를 가능한 한 저감할 수 있도록, 확실한 분해가 진행되는 것이 요망된다. 이 제 2 폭기조(4)는 특별히 저부하에서도 미생물량이 안정되어 유지될 수 있도록, 스펀지 담체(1b)를 조 내에 유지하는 것이 바람직하다. 이 제 2 폭기조(4)의 조부하는 0.03~1.8kg-BOD/m³/day, 특히 0.15~1.2kg-BOD/m³/day가 매우 바람직하다. 또한 SRT는 5~50일인 것이 바람직하다.

제 2 폭기조(4)로부터의 생물 처리수는, 그 다음으로 제 2 응집제 첨가장치(6)에 의해 무기 응집제가 첨가된 후, 제 2 가압 부상장치(5)에서 가압 부상 처리됨으로써 SS를 고액 분리한다.

제 2 가압 부상장치(5)의 고액 분리수는, 그 다음으로 여과 장치(7)에서 잔류SS가 제거된 후, 연화탑(8)에서 경도 성분인 수소 이온 이외의 양이온을 제거한 후, RO막 분리 장치(9)에서 막 분리 처리되어 투과수가 처리수로서 취출된다. 그리고 이 RO막 분리 장치(9)의 투과수를 회수수로서 순수 제조 장치(10)에 공급한다.

이와 같이 본 실시 형태에 따른 유기물 함유 배수의 처리장치에서는, 고도 처리수단인 RO막 분리 장치(9)의 전단에서 2단의 생물처리를 수행함과 동시에, 그 사이에 응집·부상 처리(가압 부상)를 수행하고 있기 때문에, IPA 및 중간체(아세톤 등)를 잔류시키지 않고, 완전히 분해할 수 있고, RO막 분리 장치(9)에서 이것을 제거하여, 고수질의 처리수를 얻을 수 있다. 이로써 순수 제조 장치(10)의 부하가 저감되기 때문에, 그 내구성이 향상된다. 또한 RO막 분리 장치(9)의 급수도 고수질이기 때문에 FI값이 낮은 물을 RO막 분리 장치(9)에 급수할 수 있어, RO막 분리 장치(9)의 막 플럭스 저하를 억제하고, 장기간 안정적으로 처리수를 얻을 수 있다.

또한 FI값이란 물을 RO막 분리 장치에 통과시켜 탈이온 처리할 때의 RO막 분리 장치로의 급수의 수질이 RO막 처리에 적합한 지 여부를 판단하는 지표로서 이용되는 것이다. 수중의 용존 유기물이나 SS의 양은 대체로 비슷해도, 이것을 RO막 처리하면 막 플럭스가 빠르게 저하될 때와 그렇지 않을 때가 있어, 이러한 경우, RO급수의 FI값에는 차이가 생긴다.

FI값은, 소정의 구멍지름을 갖는 멤브레인 필터에 시료수를 통과시켜 소정량을 여과하는데 필요한 시간을 계측하는 조작을 실시하고, 초기 소요 시간과 소정 시간 물을 통과시킨 후의 소요 시간으로 구할 수 있고, 막 오염, 막눈의 막힘을 쉽게 일으키는 수질인지 어려운 수질인지를 판정하는데 이용된다. 일반적으로, FI값이 5이하인 수질에서도 RO급수로서 허용되는 일이 있는데, 통상적으로 FI값이 3이하인 수질인 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 고도 처리수단으로서 RO막 분리 장치를 이용하는 경우, 2단의 생물처리와 고액 분리로 FI값이 3이하인 물을 얻어, 이것을 RO막 분리 장치의 급수로 하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명에 있어서 도 1에 나타내는 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 실시 형태는 본 발명의 유기물 함유 배수의 처리장치의 일례이며, 본 발명의 유기물 함유 배수의 처리장치는 도 1에 나타내는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 고도 처리수단은 RO막 분리 장치에 한정되지 않고, 이온 교환장치나 산화장치이어도 좋다.

[실시예]

이하의 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[RO막 분리장치에 의한 TOC성분의 제거율의 측정]

IPA를 고농도로 포함하는 유기물 함유 배수를 다단 생물 처리한 경우에, 그 후 RO막 분리 장치에서 TOC성분의 유출이 있다는 점에서, 그 유출 성분을 확인하기 위해서 RO막 분리 장치에서의 TOC성분의 제거율을 측정했다. 결과를 표 1로 나타ㄴ 냈다. 또한 RO막 분리 장치로서는 닛토 덴코우사 제품「ES20」(초저압 RO막)을 사용했다.

	IPA	아세톤	에탄올	글루코오스
PO막 제거율(%)	96	55	50	99.7이상

표 1에서 알 수 있듯이, RO막 분리 장치에서는 저분자량의 TOC성분의 제거율이 낮다는 것을 알 수 있다. 또한 IPA는 생물처리에 의해 아세톤으로부터 유기산으로 분해된다는 점에서, 다단 생물처리에서 IPA가 완전히 분해되지 않고 아세톤이 남으면, 생물 처리수를 다시 처리하는 RO막 분리 장치에서 아세톤이 유출된다고 볼 수 있다.

[다단 생물처리에 의한 IPA 배수 처리 시험]

3조 분할 반응형의 생물 처리조(용량 : l단째 2400L, 2단째 2400L, 3단째 2400L ; 스펀지 담체 투입량 : 1단째 1200L, 2단째 1200L, 3단째 1200L)에서, IPA를 주성분으로 하는 표 1에 나타낸 TOC농도의 배수를 TOC 조부하 0.6 kg/m³/d로 처리했다. 이 처리수의 TOC 농도, 저분자 TOC 농도, TOC 잔존율 및 저분자 TOC 잔존율을 계측했다. 결과를 표 2에 나타냈다.

원수(原水) TOC(mg/L)	200	300	800
처리수 TOC(mg/L)	8	12	40
처리수 저분자 TOC(mg/L)	2	4	20
TOC 잔존율(%)	4	4	5
저분자 TOC 잔존율(%)	1	1.3	2.5

표 2에서 알 수 있듯이 원수의 TOC농도가 200mg/L에서는, TOC 잔존율 및 저분자 TOC 잔존율이 낮았는데, 300mg/L에서는 증가 경향을 나타내고, 800mg/L에서는 크게 상승했다. 표 1 및 표 2에서, 원수의 TOC가 많으면 전단의 생물 처리조에서 SS가 다량으로 발생되어, 이 SS가 후단의 생물처리에 부담이 되어, 아세톤으로부터 유기산으로의 생분해가 저해되기 때문이라고 추측된다.

[다단 생물처리에 있어서의 SS량의 추이의 계측]

상기 "다단 생물처리에 의한 IPA 배수 처리 시험"에서, 원수 TOC 300mg/L 및 800mg/L일 때의 3조 분할 반응형의 생물 처리조의 각 조에서의 SS농도의 추이를 측정했다. 결과를 표 3에 나타냈다.

원수(原水) TOC(mg/L)	1 단째 SS(mg/L)	2 단째 SS(mg/L)	3 단째 SS(mg/L)
300	200	150	100
800	350	250	150

표 3에서, 원수 TOC농도가 높을수록 1 단째의 생물처리에서 생성된 SS가 2 단째, 3 단째의 생물처리에서 제거된다는 것을 알았다. 즉 SS의 분해가 후단의 생물처리에 부하가 됨으로써, 본래 처리되어야 할 IPA성분을 제거할 수 없게 된다는 것을 알았다.

[실시예 1]

IPA를 TOC 주성분으로 하고, 계면활성제로서 비이온계 계면활성제를 미량(10mg/L) 함유하는 TOC 원수(TOC 농도 800mg/L)를, 도 1에 나타낸 구성의 유기물 함유 배수의 처리장치로 처리했다. 이 때 제 2 폭기조(4)의 처리수의 TOC 농도, 저분자 TOC 농도 및 RO막 분리 장치(10)의 처리수 TOC를 계측했다. 결과를 표 4로 나타냈다.

또한 실시예 1에 있어서는, 제 1 폭기조(1)의 용량은 2400L이고, 스펀지 담체 투입량 1200L이고, TOC 조부하 1.8kg/m³/d이며, 제 2 폭기조(4)의 1단째(4A)의 용량은 1500L이고, 스펀지 담체 투입량 750L이고, TOC 조부하 0.8kg/m³/d이며, 2단째(4B)의 용량은 1500L이고, 스펀지 담체 투입량 750L이고, TOC 조부하 0.2kg/m³/d이다. 또한 제 1 가압 부상장치(2)의 용량은 160L이고, pH는 7이며, 제 2 가압 부상장치(5)의 용량은 160L이고, pH는 6이다. 또한 여과 장치(7)로서는, 중력식 2층 여과 장치를, RO막 분리 장치(9)로서는 닛토 덴코우사 제품[ES20](초저압 RO막)을 사용했다.

[비교예 1]

비교를 위해서, 도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 가압 부상장치(2) 및 제 1 응집제 첨가장치(3)를 구비하지 않은 것 이외는 실시예 1과 같은 구성의 유기물 함유 배수의 처리장치로 같은 TOC 원수를 처리했다. 결과를 표 4에 함께 나타냈다.

또한 도 2에 있어서는, 도 1의 유기물 함유 배수의 처리장치와 동일한 구성에는 동일한 부호를 사용했다.

	실시예1(고액 분리 유)	비교예1(고액 분리 무)
원수(原水)TOC(mg/L)	800	800
처리수 TOC(mg/L)	15	40
처리수 저분자 TOC(mg/L)	6	20
저분자 TOC(mg/L)	0.8	2.5
RO막 처리수 TOC(mg/L)	0.4	5.5

표 4에서, 제 1 폭기조(1)와 제 2 폭기조(4)와의 사이에 제 1 가압 부상장치(2)를 설치하고 고액분리를 행한 실시예 1에서는, RO막 분리의 피처리수의 저분자 TOC의 잔존율이 1%이하이고, RO막 분리 장치(9)의 처리수의 TOC 농도는 1mg/L이하이었다. 이것에 비해 비교예 1에서는 RO막 분리의 피처리수의 저분자 TOC의 잔존율이 2.5%이고, RO막 분리 장치(9)의 처리수의 TOC 농도는 5.5mg/L이며, 제 1 폭기조(1)와 제 2 폭기조(4)와의 사이에 제 1 가압 부상장치(2)를 설치함으로써, IPA를 큰 폭으로 제거할 수 있음을 알았다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 유기물 함유 배수의 처리 장치를 나타낸 계통도.

도 2는 비교예 1의 유기물 함유 배수 처리 장치의 실시 형태를 나타낸 계통도.

부호의 설명

1 : 제 1 폭기조(제 1 생물 처리수단)

2 : 제 l 가압 부상 장치(응집·부상 처리수단)

3 : 제 1 응집제 첨가 장치(응집·부상 처리수단)

4 : 제 2 폭기조(제 2 생물 처리수단)

4A : 1단째의 폭기조(제 2 폭기조)

4B : 2단째의 폭기조(제 2 폭기조)

5 : 제 2 가압 부상장치(고액 분리 수단)

6 : 제 2 응집제 첨가 장치 7 : 여과 장치

8 : 연화탑 9 : RO막 분리 장치(고도처리 수단)

10 : 순수 제조 장치

Claims (8)

1. 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 처리하여 순수 제조 장치에 공급하는 유기물 함유 배수의 처리 장치이며,

   상기 유기물 함유 배수를 생물 처리하는 제 1 생물 처리 수단과,

   상기 제 1 생물 처리 수단에서 유출되는 생물 처리수를 고액 분리하는 응집·부상(浮上) 처리 수단과,

   상기 응집·부상 처리 수단에서 분리된 분리수를 생물 처리하는 제 2 생물 처리 수단과,

   상기 제 2 생물 처리 수단으로부터 유출되는 생물 처리수에 포함되는 용존 물질을 제거하는 고도 처리 수단과,

   상기 고도 처리 수단의 후단에 설치된 순수 제조 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 장치.
2. 상기 고도 처리수단이 막 분리 장치인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 응집·부상 처리수단이 가압 부상장치인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 생물 처리수단과 상기 고도 처리수단과의 사이에 고액 분리수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 장치.
5. 고농도의 이소프로필 알코올과 계면활성제를 함유하는 유기물 함유 배수를 처리하여 순수 제조 장치에 공급하는 유기물 함유 배수 처리 방법이며,

   상기 유기물 함유 배수를 생물 처리하는 제 1 생물 처리공정과,

   상기 제 1 생물 처리공정으로부터 유출되는 생물 처리수를 고액 분리하는 응집·부상 처리공정과,

   상기 응집·부상 처리 수단 공정에서 분리된 분리수를 생물 처리하는 제 2 생물 처리공정과,

   상기 제 2 생물 처리공정으로부터 유출되는 생물 처리수에 포함되는 용존 물질을 제거하는 고도 처리공정을 구비하고,

   상기 고도 처리공정으로부터 유출되는 처리수를 순수 제조 장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 고도 처리 공정이 막 분리 공정인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 응집·부상 처리공정이 가압 부상 분리 공정인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법.
8. 제 5항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 생물 처리공정과, 상기 고도 처리공정과의 사이에 고액 분리공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 공정.

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