KR20130040800A - 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 미소(微小) 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 슬러지법에 있어서, 여과 포식형의 미소 동물을 우선으로 하여, 처리 효율의 향상 및 슬러지의 감용화와 함께 처리 수질의 향상을 도모한다. [해결 수단] 제1 생물 처리조(1)에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조(1)로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조(2)로 통수(通水)하여 제2 생물 처리수를 얻고, 제2 생물 처리수를 고액(固液) 분리한다. 제2 생물 처리조(2)에 미소 동물 유지담체(22)를 설치함과 동시에, 슬러지의 일부를 빼내어 무산소조(4)에서 처리한 후 제2 생물 처리조(2)로 반송한다.
Description
본 발명은, 생활 배수, 하수, 식품 공장이나 펄프 공장을 비롯한 넓은 농도 범위의 유기성 배수의 처리에 이용할 수 있는 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 처리 수질을 악화시키지 않고 처리 효율을 향상시키는 동시에 잉여 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있는 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
유기성 배수를 생물 처리하는 경우에 이용되는 활성 슬러지법은, 처리 수질이 양호하고 메인터넌스가 용이하다는 등의 이점으로 하수처리나 산업 폐수 처리 등에 넓게 이용되고 있다. 그러나, 활성 슬러지법에서의 BOD 용적 부하는 일반적으로 0.5~0.8kg/m3/d정도이기 때문에, 넓은 부지면적이 필요하다. 또한, 분해된 BOD의 20~40%가 균체, 즉 슬러지로 변환되기 때문에 대량의 잉여 슬러지 처리도 문제가 된다.
유기성 배수의 고부하 처리에 관해서는, 담체를 첨가한 유동상(流動床)법이 알려져 있다. 이 방법을 이용한 경우, 3 kg/m3/d이상의 BOD 용적 부하로 운전할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는 발생 슬러지량이 분해된 BOD의 30~50%정도로, 통상의 활성 슬러지법보다 높아진다는 결점이 있다.
일본 공개특허 소 55-20649호 공보에는, 유기성 배수를 우선 제1 처리조에서 세균으로 처리하여 배수에 포함된 유기물을 산화 분해시켜 비응집성의 세균 균체로 변환시킨 후, 제2 처리조에서 고착성 원생동물에 포식 제거시킴으로써 잉여 슬러지의 감량화가 가능하다고 기재되어 있다. 또한 이 방법에서는 고부하 운전이 가능해져 활성 슬러지법의 처리 효율도 향상된다고 되어 있다.
이와 같이 세균의 고위(高位)에 위치하는 원생동물이나 후생 동물의 포식을 이용한 폐수 처리 방법은 다수 제안되고 있다.
예를 들면, 일본 공개특허 2000-210692호 공보에는, 일본 공개특허 소 55-20649호 공보의 처리 방법에서 문제가 된, 원수의 수질 변동에 의한 처리 성능 악화의 대책이 제안되고 있다. 구체적인 방법으로는, 「피처리수의 BOD 변동을 평균 농도의 중앙치에서 50%이내로 조정한다」, 「제1 처리조내 및 제1 처리수의 수질을 경시적(經時的)으로 측정한다」, 「제1 처리수의 수질 악화시에는 종슬러지 또는 미생물 제재를 제1 처리조에 첨가한다」 등의 방법이 제안되고 있다.
일본 특허공고 소60-23832호 공보에는, 세균, 효모, 방선균, 조류(藻類), 곰팡이류나 폐수 처리의 최초 침전 슬러지나 잉여 슬러지를 원생동물이나 후생 동물에게 포식 시킬 때에, 초음파 처리 또는 기계 교반에 의해 이들 먹이의 플록 사이즈를 동물의 입보다 작게 하는 방법이 제안되고 있다.
또한, 유동상과 활성 슬러지법의 다단 처리에 관한 발명으로는, 일본특허 제 3410699호 공보에 기재된 것이 있다. 이 방법에서는, 후단의 활성 슬러지법을 BOD 슬러지 부하 0.1kg-BOD/kg-MLSS/d의 저부하로 운전함으로써 슬러지를 자기(自己) 산화시켜 슬러지의 빼내는 양을 대폭 감소시킬 수 있다고 되어 있다.
이러한 미소(微小) 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 슬러지법은, 실제로 유기성 폐수 처리에 이용되고 있으며, 대상인 배수에 따라서는 처리 효율의 향상, 50%정도의 발생 슬러지량의 감량화가 가능해졌다. 이러한 슬러지 감량에 기여하는 미소 동물에는, 여과 포식형과 응집체 포식형이 있다. 이 중, 응집체 포식형의 미소 동물은, 플록화한 슬러지를 갉아 먹으면서 포식할 수도 있기 때문에, 응집체 포식형 미소 동물이 우선화된 경우, 처리 수질은 악화되어 버린다. 따라서, 처리 수질의 향상을 위해서는 미소 동물중 여과 포식형을 우선시키는 것이 유효하나, 종래에 여과 포식형 미소 동물의 증식과 응집체 포식형 미소 동물의 증식을 제어하는 방법은 제안되어 있지 않으며, 배수 처리에서 미소 동물을 이용한 슬러지 감량을 실시하는 경우, 운전 조건에 따라서는 예기치 않은 처리 수질 악화가 발생된다는 것이 문제가 되고 있다.
활성 슬러지법에는, 슬러지와 처리수와의 고액(固液)분리에 막분리 장치를 이용하는 막분리 활성 슬러지법과 침전지를 이용하는 침전지형의 활성 슬러지법이 있다.
막분리 활성 슬러지법에서는, 침전지형 활성 슬러지법에 비해 슬러지 농도를 높게 유지하여 높은 용적 부하로 운전하는 것이 가능하며, 또한 침전지에서와 같은 슬러지 관리가 불필요하여 양호한 수질의 처리수를 얻을 수 있다는 이점이 있다.
그러나, 막분리 활성 슬러지법에서는, 활성 슬러지조내의 슬러지의 성질과 상태에 따라서 막이 폐색되기 쉽고, 막의 세정 빈도가 높다는 것이 과제가 되고 있다.
일본 공개특허 평9-294996호 공보에서는, 폭기조(曝氣槽)에 담체를 첨가함으로써, 막으로의 슬러지 부착을 감소시켜 막의 폐색을 막는 방법을 제안하고 있다.
그러나, 폭기조에 담체를 첨가하는 방법에서도, 막의 폐색을 충분히 방지할 수 없는 경우가 있다.
또한, 활성 슬러지 처리를 저부하로 운전한 경우라 하더라도, 슬러지의 해체로 미세한 SS가 발생하여 막을 폐색 시킨다. 또한, 수온, 부하, SRT(고형분 체류 시간)에 의해 활성 슬러지내에서 플록을 포식하는 미소 동물이 급증하면, 슬러지의 미세화가 촉진되어 처리수의 악화로 이어지고, 이것을 고액분리하는 막분리 장치의 운전 관리가 곤란해진다는 문제도 있다.
본 발명에서 제공되는 제1 측면에 따른 발명(이하 「제1 발명」이라고 한다.)은, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 슬러지법에 있어서, 여과 포식형의 미소 동물을 우선시켜서 처리 효율의 향상 및 슬러지의 감용화(減容化)와 함께, 처리 수질의 향상을 더욱 도모하는 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다(과제 I).
본 발명에서 제공되는 제2측면에 따른 발명(이하 「 제2 발명」이라고 한다.)은, 막분리 활성 슬러지법을 적용한 유기성 배수의 생물 처리에 있어서, 발생 슬러지량을 큰폭으로 감량화 하는 동시에, 막의 폐색을 방지하여 막의 세정 빈도를 낮추고, 고부하 운전에 의한 처리 효율의 향상과 안정된 처리 수질을 도모하는 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다(과제 II).
본 발명자들은, 상기 과제 I을 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 후단의 생물 처리조 슬러지를 빼내어 무산소조를 경유시킴으로써, 유영성(遊泳性) 응집체 포식형의 미소 동물의 증식을 억제하여 처리 수질의 악화를 막을 수 있다는 것, 그리고, 후단의 생물 처리조에 미소 동물 유지담체를 설치함으로써 고착성의 여과 포식형 미소 동물을 유지할 수 있어, 후단의 생물 처리조의 슬러지를 빼내어 무산소조에 도입하는 처리를 실시하더라도 이들 미소 동물은 영향을 받지 않으며, 그 결과, 여과 포식형 미소 동물을 우선화 시킬 수 있다는 것을 알아냈다.
제1 발명은 이러한 지견에 근거하여 달성된 것으로서, 요지는 다음과 같다.
제1 발명의 제1 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조의 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체를 설치하는 동시에, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 무산소조에서 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제1 발명의 제2 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태에서, 상기 제1 생물 처리수의 적어도 일부를 상기 무산소조를 경유하여 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제1 발명의 제3 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 또는 제2 양태에서, 상기 유기성 배수의 일부를 상기 무산소조에 도입하고, 잔부를 상기 제1 생물 처리조에 도입하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제1 발명의 제4 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 내지 제3 양태에서, 상기 무산소조가 담체를 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제1 발명의 제5 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 내지 제4 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제6 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 내지 제5 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지를 빼내는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제7 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1내지 제6 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하고, 분리 슬러지의 적어도 일부를 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제8 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조를 구비하고, 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리하는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되고, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 무산소조를 설치한 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제9 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제8 양태에서, 상기 제1 생물 처리수의 적어도 일부를 상기 무산소조를 경유하여 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하는 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제10 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제8 양태 또는 제9 양태에서, 상기 유기성 배수의 일부를 상기 무산소조에 도입시키는 수단과 상기 유기성 배수의 잔부를 상기 제1 생물 처리조에 도입시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제11 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제8 양태 내지 제10 양태의 어느 하나에서, 상기 무산소조에 담체가 유지되는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제12 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제8 양태 내지 제11 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 제13 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제8 양태 내지 제12 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지를 빼내는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제1 발명의 제14 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제8 양태 내지 제13 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하고, 분리 슬러지의 적어도 일부를 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제 II를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 슬러지법에 있어서, 전단의 생물 처리조에 일과식(一過式)으로 유기물을 처리하는 조를 설치하고, 분산균을 생성시켜, 후단의 생물 처리조에서, 필요한 미소 동물을 적극적으로 우선화 시킴으로써, 막의 폐색을 일으키는 응집체(플록) 포식형 미소 동물의 증식을 억제한다는 것; 이를 위해서 후단의 생물 처리조에 미소 동물 유지담체를 설치하고, 분산균을 효율적으로 포식하여 슬러지의 고액분리성과 처리 수질 향상에 기여하는 고착성의 여과 포식형 미소 동물을 유지한다는 것; 에 의해, 막분리 활성 슬러지법에서의 막의 폐색을 방지하여 안정된 고부하 처리가 가능해진다는 것을 알아냈다.
제2 발명은 이러한 지견에 근거하여 달성된 것으로서, 요지는 다음과 같다.
제2 발명의 제1 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조의 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리 하고, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체를 설치하는 동시에, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수의 고액분리를 막분리 처리에 의해 실시하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제2 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태에서, 상기 막분리 처리를 조외형(槽外型) 막분리 장치에서 실시하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제3 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 또는 제2 양태에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내에 설치된 담체가 상기 생물 처리조에 고정된 담체인 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제4 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 내지 제3 양태의 어느 하나에서, 상기 유기성 배수의 일부를 상기 제1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 도입하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제5 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 내지 제4 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지를 빼내는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제6 양태의 유기성 배수의 생물 처리 방법은, 제1 양태 내지 제5 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 무산소조에서 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제7 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조를 구비하고, 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리 하고, 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되고, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수의 고액분리 수단으로서 막분리 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제8 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제7 양태에서, 상기 막분리 장치가 조외형 막분리 장치인 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제9 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제7 양태 또는 제8 양태에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내에 설치된 담체가 상기 생물 처리조에 고정된 담체인 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제10 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제7 양태 내지 제9 양태의 어느 하나에서, 상기 유기성 배수의 일부를 상기 제1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 도입시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제11 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제7 양태 내지 제10 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지를 빼내는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 제12 양태의 유기성 배수의 생물 처리 장치는, 제7 양태 내지 제11 양태의 어느 하나에서, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 무산소조를 설치한 것을 특징으로 한다.
제1 발명에서는, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 슬러지법에 있어서, 미소 동물을 유지하는 생물 처리조에 미소 동물 유지담체를 설치하는 동시에, 이 생물 처리조내 슬러지를 빼내어 무산소조에서 처리한 후 반송함으로써, 미소 동물 유지 생물 처리조내에서, 응집체 포식형 미소 동물의 증식을 억제하고 여과 포식형 미소 동물을 우선적으로 증식시킬 수 있게 되어 수질의 향상을 도모할 수 있다.
제2 발명에서는, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 슬러지법에 있어서, 미소 동물을 유지하는 생물 처리조에 미소 동물 유지담체를 설치함으로써, 이 생물 처리조내에 분산균을 효율적으로 포식하여 슬러지의 고액분리성과 처리 수질 향상에 기여하는 고착성의 여과 포식형 미소 동물을 유지하고, 이로 인해, 이 생물 처리조의 생물 처리수를 막분리 처리하는 막분리 장치의 막의 폐색을 방지하여 막의 약품 세정 빈도를 감소시킬 수 있다.
이 때문에, 제1 발명 및 제2 발명에 따르면, 유기성 배수의 효율적인 생물 처리가 가능해지고, 이하와 같은 효과가 나타난다.
1) 배수 처리시에 발생하는 슬러지의 대폭적인 감량화
2) 고부하 운전에 의한 처리 효율의 향상
3) 안정된 처리 수질의 유지
도 1은, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 2는, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 3은, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 4는, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 5는, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 6은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 7은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 8은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 2는, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 3은, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 4는, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 5는, 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 6은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 7은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 8은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 또 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.
이하에 도면을 참조하여 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 상세하게 설명한다.
[제1 발명]
도1 내지 5는 제1 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도1 내지 5에서, "1"은 제1 생물 처리조, "2"는 제2 생물 처리조, "3"은 침전조, "4"는 무산소조, "5"는 막분리 장치, "11", "21"은 산기관(散氣管), "22"는 미소 동물 유지담체, "41"은 교반 수단, "42"는 담체이고, 도1 내지 5에서 동일 기능을 나타내는 부재에는 동일 부호를 부여하였다.
도1의 실시형태에서는, 원수(유기성 배수)는 제1 생물 처리조(1)에 도입되고, 분산성 세균(비응집성 세균)에 의해 유기 성분(용해성 BOD)의 70%이상, 바람직하게는 80%이상, 더욱 바람직하게는 90%이상이 산화 분해된다. 이와 같은 제1 생물 처리조(1)의 pH는 6이상, 바람직하게는 8 이하로 한다. 다만, 원수 중에 유분을 많이 포함하는 경우에 pH는 8이상으로 할 수 있다.
또한, 제1 생물 처리조(1)에의 통수는, 통상 일과식으로 하며, 제1 생물 처리조(1)의 BOD 용적 부하는 1 kg/m3/d이상, 예를 들면 1~20 kg/m3/d, HRT(원수 체류 시간)는 24 h이하, 바람직하게는 8 h이하, 예를 들면 0.5~8 h로 함으로써, 분산성 세균이 우점화한 처리수를 얻을 수 있으며, 또한 HRT를 짧게 함으로써 BOD 농도가 낮은 배수를 고부하로 처리할 수 있다.
제1 생물 처리조(1)에는, 후단의 생물 처리조로부터의 슬러지의 일부를 반송하거나, 이와 같은 제1 생물 처리조(1)를 2조이상의 다단 구성으로 하거나, 담체를 첨가하거나 함으로써, BOD 용적 부하 5kg/m3/d이상의 고부하 처리도 가능해진다.
제1 생물 처리조(1)에 담체를 첨가하는 경우, 담체의 형상은, 구 형상, 펠릿 형상, 속이 빈 통 형상, 실 형상, 판 형상 등 임의이며, 크기도 0.1~10mm정도의 지름에서 임의이다. 또한, 담체의 재료도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상의 물질을 이용할 수 있다. 또한, 제1 생물 처리조(1)에 첨가하는 담체의 충전율이 높은 경우 분산균은 생성되지 않으며, 세균은 담체에 부착하든지, 사상성(絲狀性)세균이 증식한다. 그러므로, 제1 생물 처리조(1)에 첨가하는 담체의 충전율을 10%이하, 바람직하게는 5%이하로 함으로써, 농도 변동에 영향을 받지 않으며 포식하기 쉬운 분산균의 생성이 가능해 진다.
또한, 이와 같은 제1 생물 처리조(1)는 용존 산소(DO) 농도를 1mg/L이하, 바람직하게는 0.5mg/L이하로 하여 사상성세균의 증식을 억제할 수 있다.
제1 생물 처리조(1)에서 용해성 유기물을 완전히 분해한 경우, 제2 생물 처리조(2)에서는 플록이 형성되지 않으며, 또한 미소 동물 증식을 위한 영양도 부족하여, 압밀성이 낮은 슬러지만이 우점화된 생물 처리조가 된다. 따라서, 제1 생물 처리조(1)에서의 유기 성분의 분해율은 100%가 아닌 95%이하, 바람직하게는 85~90%가 되도록 하는 것이 바람직하다.
제1 생물 처리조(1)의 처리수(제1 생물 처리수)는, 후단의 제2 생물 처리조(2)로 통수되고, 여기서, 잔존하는 유기 성분의 산화 분해, 분산성 세균의 자기 분해 및 미소 동물의 포식에 의한 잉여 슬러지의 감량화가 이루어진다.
제2 생물 처리조(2)에서는, 세균에 비해 증식 속도가 늦은 미소 동물의 작용과 세균의 자기 분해를 이용하기 때문에, 미소 동물과 세균이 계(系)내에 머무르도록 하는 운전 조건 및 처리 장치를 이용할 필요가 있다. 따라서 제2 생물 처리조(2)에는, 슬러지 반송을 실시하는 활성 슬러지법 또는 막분리 활성 슬러지법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 제2 생물 처리조(2)는 2조이상의 다단 구성으로 할 수 있다.
제1 발명에서는, 이와 같은 제2 생물 처리조(2)내에 미소 동물 유지담체(22)를 설치함으로써, 미소 동물의 조(槽)내 유지량을 높인다.
제2 생물 처리조(2)에 설치하는 담체(22)의 형상은, 유동상의 경우는 구 형상, 펠릿 형상, 속이 빈 통 형상, 실 형상 등 임의이며, 크기도 0.1~10mm정도의 지름으로 할 수 있다. 고정상(固定床)을 이용할 수도 있으며, 이 경우의 담체(22)의 형상은 실 형상, 판 형상 등 임의이다. 또한, 담체(22)의 재료는 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상 물질을 이용할 수 있다.
제2 생물 처리조(2)에서는, 미소 동물을 유지하기 위한 다량의 기반이 필요하다는 이유에서, 첨가하는 담체의 충전율은 유동상, 고정상의 형식의 차이나 재질에 의해 다르나, 0.5~40%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 제2 생물 처리조(2)에서는, 분산 상태의 균체를 포식하는 여과 포식형 미소 동물뿐만 아니라, 플록화한 슬러지를 포식할 수 있는 응집체 포식형 미소 동물도 증식 한다. 후자는 유영하면서 플록을 포식하기 때문에, 우선화했을 경우, 슬러지가 지저분하게 먹히고 미세화된 플록편이 산재하는 슬러지가 된다. 이러한 플록편에 의해, 침전지형의 활성 슬러지에서는 처리수 SS농도가 상승하고, 막 활성 슬러지에서는 막이 막히는 현상이 발생한다. 그러므로, 제1 발명에서는, 무산소조(4)를 설치하고, 이러한 무산소조(4)에 제2 생물 처리조(2)로부터 빼낸 슬러지를 소정 시간 체류시켜 유영성 미소 동물의 증식을 저해함으로써 생물상의 안정화를 도모한다. 이 경우, 제2 생물 처리조(2)에는 미소 동물 유지담체(22)가 설치되어 여과 포식형 미소 동물은 담체(22)측에 정착하기 때문에, 제2 생물 처리조(2)로부터 빼내어져 무산소조(4)로 유입되는 것은 거의 없으며, 따라서 여과 포식형 미소 동물의 증식이 저해되지 않는다. 제2 생물 처리조(2)로부터 빼내어져 무산소조(4)에서 처리된 슬러지는 제2 생물 처리조(2)로 반송된다.
제2 생물 처리조(2)로부터 무산소조(4)로 빼낸 슬러지량, 및 무산소조(4)에서의 슬러지의 체류 시간은 처리 상황에 따라서 적당히 결정되나, 통상 슬러지의 빼내는 양은 조의 용량에 대해서 1/30배량/일 이상, 그리고 무산소조(4)에서의 슬러지의 체류 시간 0.5시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.
제1 발명에서, 무산소조(4)에서는, 미소 동물의 증식을 저해하므로, ORP를 0 mV이하로 할 필요가 있다. 이 때문에, 무산소조(4)에서는 폭기는 실시하지 않고, 기계 교반 만으로 하는 것이 바람직하다. 또한, ORP의 저하를 촉진하기 위해서 제1 생물 처리수나 원수를 통수하고, 산생성 반응이나 탈질(脫窒) 반응에 의해 ORP를 낮추도록 할 수 있다.
또한, 무산소조(4)에서의 ORP 저하(탈질반응, 산생성 반응)를 안정적으로 진행시키기 위하여 무산소조(4)에 담체를 첨가할 수 있다. 무산소조(4)에서의 ORP가 낮으면, 유영성 미소 동물의 활성 저하는 촉진되므로, 무산소조(4)에서의 제2 생물 처리조 슬러지의 체류 시간을 짧게 할 수 있어 무산소조(4)를 소형화할 수 있다. 첨가하는 담체의 형상은, 유동상의 경우에는 구 형상, 펠릿 형상, 속이 빈 통 형상, 실 형상의 임의이며, 크기도 0.1~10mm정도의 지름에서 임의이다. 고정상을 이용할 수 있으며, 이 경우의 담체(22)의 형상은, 실 형상, 판 형상 등 임의이다. 또한, 재료에 대해서도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상 물질을 이용할 수 있다.
무산소조(4)에 담체를 첨가하는 경우, 그 충전율은 유동상, 고정상의 형식의 차이나 재질에 의해 다르나, 0.5~40%로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 제2 생물 처리조(2)에 있어서는, 슬러지를 정기적으로 바꾸어 넣는데, 즉 미소 동물이나 변을 솎아내기 위해 SRT(고형분 체류 시간)를 60일 이하 바람직하게는 45일 이하, 더욱 바람직하게는 10일 이상 45일 이하의 범위내에서 일정하게 제어하는 것이 바람직하다. 다만, 제2 생물 처리조(2)내의 슬러지 농도(MLSS)가 2000mg/L이하가 되는 경우에는, SRT>60일로 할 수 있다. 여기서, SRT=(조내 슬러지 농도 X 폭기조 용적)÷ (빼낸 슬러지 농도 X 1 일당 빼낸 양)이고, 조내 슬러지 농도(MLSS)는 부유 슬러지 농도를 가리키며, 담체 부착 슬러지분은 포함시키지 않는다.
또한, 제1 발명에서 제2 생물 처리조(2)에 투입되는 제1 생물 처리수 중에 유기물이 다량으로 잔존하는 경우, 그 산화 분해는 후단의 처리조에서 이루어지게 된다. 미소 동물이 다량으로 존재하는 제2 생물 처리조(2)에서 세균에 의한 유기물의 산화 분해가 일어나면, 미소 동물의 포식으로부터 피하기 위한 대책으로서, 포식 되기 어려운 형태로 증식 하는 것이 알려져 있으며, 이와 같이 증식한 세균군은 미소 동물에 의해 포식되지 않고, 이들의 분해는 자기 소화에만 의지하게 되어 슬러지 발생량 감소 효과가 낮아져 버린다. 그러므로, 상술한 바와 같이, 제1 생물 처리조에서는 유기물의 대부분, 즉 원수 BOD의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상을 분해하여 균체로 변환시켜 둘 필요가 있다. 따라서, 후단 생물 처리조로의 용해성 BOD에 의한 슬러지 부하로 나타내면 0.25~0.50kg-BOD/kg-MLSS/d로 운전하는 것이 바람직하다. 여기에서도, MLSS는 부유 슬러지의 농도를 가리키며 담체 부착분의 슬러지는 포함시키지 않는다.
도1에서, 제2 생물 처리조(2)로부터의 처리수는, 이어서 침전조(3)에서 슬러지와 처리수로 고액분리되어 분리수가 처리수로서 빼내어지고, 분리 슬러지의 일부가 반송 슬러지로서 제2 생물 처리조(2)로 반송되고, 잔부는 잉여 슬러지로서 계외로 배출된다.
또한, 이와 같은 침전조(3) 대신에 고액분리 수단으로서 막분리 장치를 이용할 수 있다. 종래의 활성 슬러지의 막분리 처리에서는, 막의 막힘에 의한 플럭스의 저하, 약품 세정이 과제로 되어 있으나, 본 발명에 따르면, 돌발적인 슬러지의 분산화를 방지할 수 있고, 막분리 장치의 운전 관리를 용이하게 할 수 있다.
도2에 나타낸 실시형태는, 제1 생물 처리조(1)로부터의 제1 생물 처리조 처리수의 일부, 예를 들면 10~20%정도를 무산소조(4)에 도입하고, 잔부를 제2 생물 처리조(2)에 도입하는 점이 도1에 나타낸 실시형태와 다르고, 그 외는 동일한 구성으로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 이와 같이 제1 생물 처리조수의 일부를 무산소조(4)에 도입함으로써, 무산소조(4)의 ORP를 저하시켜서 무산소조(4)에서의 미소 동물의 증식 저해 효과를 높일 수 있다.
도3에 나타낸 실시형태는, 원수의 일부, 예를 들면 10~20%정도를 직접 무산소조(4)에 도입하고, 잔부를 제1 생물 처리조(1)에 도입하는 점이 도1에 나타낸 실시형태와 다르고, 그 외는 동일한 구성으로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 이와 같이 원수의 일부를 무산소조(4)에 도입함으로써, 무산소조(4)의 ORP를 저하시켜서 무산소조(4)에서의 미소 동물의 증식 저해 효과를 높일 수 있다.
도4에 나타낸 실시형태는, 침전조(3) 대신에 막분리 장치(5)를 이용하고, 막분리 장치(5) 투과수를 처리수로서 빼내는 동시에, 농축수를 제2 생물 처리조(2)로 반송하고, 잉여 슬러지를 제2 생물 처리조(2)로부터 직접 빼내도록 한 점이 도1에 나타낸 실시형태와 다르고, 그 외는 동일한 구성으로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 고액분리 수단으로서 막분리 장치(5)를 이용한 경우, 제1 발명에 따르면, 응집체 포식형 미소 동물의 증식이 억제되므로, 종래의 활성 슬러지의 막분리 처리에서와 같은 막의 막힘 문제가 경감되고, 막 플럭스를 안정시켜 약품 세정 빈도를 감소시킬 수 있다.
도5에 나타낸 실시형태는, 무산소조(4)에 담체(42)를 첨가한 점이 도1에 나타낸 실시형태와 다르고, 그 외는 동일한 구성으로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 이와 같이 무산소조(4)에 담체를 첨가함으로써, 무산소조(4)의 ORP를 저하시켜서 무산소조(4)에서의 미소 동물의 증식 저해 효과를 높일 수 있다.
도1 내지 5는, 제1 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로서, 제1 발명이 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 생물 처리조, 제2 생물 처리조는, 상술한 바와 같이 2단 이상의 다단 구성으로 할 수 있으며, 따라서 제1 발명에서는 생물 처리조를 3단 이상으로 설치할 수 있다.
또한, 고액분리 수단으로는, 침전조 외에 막분리 장치나 부상 분리조 등을 이용할 수 있고, 후단의 생물 처리조는 생물 처리조와 고액분리 수단을 겸하는 막 침지형 생물 처리조로 하여 막분리식 호기 처리를 실시할 수도 있다.
모든 양태에 있어서도, 제1 발명에 따르면 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물 유지담체를 설치하는 동시에, 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조 슬러지를 무산소조에서 처리함으로써, 응집체 포식형 미소 동물의 우선화를 억제할 수 있고, 슬러지 감량과 처리수 수질의 향상을 양립할 수 있다.
[제2 발명]
도6~8은, 제2 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도6~8에서, "1"은 제1 생물 처리조, "2"는 제2 생물 처리조, "4"는 무산소조, "5"는 막분리 장치, "11", "21"은 산기관(散氣管), "22"는 미소 동물 유지담체, "41"은 교반 수단이고, 도6~8에서 동일 기능을 나타내는 부재에는 동일 부호를 부여하였다.
도6의 실시형태에서는, 원수(유기성 배수)는 제1 생물 처리조(1)에 도입되고, 분산성 세균(비응집성 세균)에 의해 유기 성분(용해성 BOD)의 70%이상, 바람직하게는 80%이상, 더욱 바람직하게는 90%이상이 산화 분해된다. 이와 같은 제1 생물 처리조(1)의 pH는 6이상, 바람직하게는 8 이하로 한다. 다만, 원수 중에 유분을 많이 포함하는 경우에는 pH는 8이상으로 할 수 있다.
또한, 제1 생물 처리조(1)로의 통수는 통상 일과식으로 하고, 제1 생물 처리조(1)의 BOD 용적 부하는 1 kg/m3/d이상, 예를 들면 1~20 kg/m3/d, HRT(원수 체류 시간)는 24 h이하, 바람직하게는 8 h이하, 예를 들면 0.5~8 h으로 함으로써, 분산성 세균이 우점화한 처리수를 얻을 수 있으며, 또한 HRT를 짧게 함으로써 BOD 농도가 낮은 배수를 고부하로 처리할 수 있다.
제1 생물 처리조(1)에는, 후단의 생물 처리조로부터의 슬러지의 일부를 반송하거나, 이러한 제1 생물 처리조(1)를 2조이상의 다단 구성으로 하거나, 담체를 첨가하거나 함으로써, BOD 용적 부하 5 kg/m3/d 이상의 고부하 처리도 가능해진다.
제1 생물 처리조(1)에 담체를 첨가하는 경우, 담체의 형상은, 구 형상, 펠릿 형상, 속이 빈 통 형상, 실 형상, 판 형상 등의 임의이며, 크기도 0.1~10mm정도의 지름에서 임의이다. 또한, 담체의 재료도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상 물질을 이용할 수 있다. 또한, 제1 생물 처리조(1)에 첨가하는 담체의 충전율이 높은 경우, 분산균은 생성되지 않으며, 세균은 담체에 부착하거나, 사상성세균이 증식 한다. 그러므로, 제1 생물 처리조(1)에 첨가하는 담체의 충전율을 20%이하, 바람직하게는 10%이하로 함으로써, 농도 변동에 영향을 받지 않고, 포식 하기 쉬운 분산균의 생성이 가능해 진다.
또한, 이러한 제1 생물 처리조(1)는 용존 산소(DO) 농도를 1 mg/L이하, 바람직하게는 0.5mg/L 이하로 하여 사상성세균의 증식을 억제할 수 있다.
그리고, 제1 생물 처리조(1)에서 용해성 유기물을 완전히 분해한 경우, 제2 생물 처리조(2)에서는 플록이 형성되지 않으며, 또한 미소 동물 증식을 위한 영양도 부족하여 압밀성이 낮은 슬러지만이 우점화한 생물 처리조가 된다. 따라서, 제1 생물 처리조(1)에서의 유기 성분의 분해율은 100%가 아닌, 95%이하, 바람직하게는 85~90%가 되도록 하는 것이 바람직하다.
제1 생물 처리조(1)의 처리수(제1 생물 처리수)는, 후단의 제2 생물 처리조(2)로 통수하고, 여기서, 잔존하는 유기 성분의 산화 분해, 분산성 세균의 자기 분해 및 미소 동물의 포식에 의한 잉여 슬러지의 감량화가 이루어진다.
제2 생물 처리조(2)에서는, 세균에 비해 증식 속도가 늦은 미소 동물의 작용과 세균의 자기 분해를 이용하기 때문에, 미소 동물과 세균이 계내에 머무르는 운전 조건 및 처리 장치를 이용할 필요가 있다. 그러므로 제2 생물 처리조(2)에는, 슬러지 반송을 실시하는 활성 슬러지법 또는 막분리 활성 슬러지법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제2 생물 처리조(2)는 2조이상의 다단 구성으로 할 수 있다. 막분리 활성 슬러지법의 경우, 막분리 장치는 조내형(槽內型), 조외형(槽外型) 모두 가능하나, 조외형으로 함으로써 고부하시에 포식이 늦은 분산균에 의한 막의 막힘을 방지할 수 있다.
제2 발명에서는, 이러한 제2 생물 처리조(2)내에 미소 동물 유지담체(22)를 설치함으로써, 미소 동물, 특히 분산균을 효율적으로 포식하여 슬러지의 고액분리성과 처리 수질 향상에 기여하는 고착성의 여과 포식형 미소 동물의 조내 유지량을 높인다.
즉, 제2 생물 처리조(2)에서는, 분산 상태의 균체를 포식하는 여과 포식형 미소 동물뿐만 아니라, 플록화한 슬러지를 포식할 수 있는 응집체 포식형 미소 동물도 증식 한다. 후자는 유영하면서 플록을 포식하기 때문에, 우선화된 경우, 슬러지는 지저분하게 먹혀 미세화된 플록편이 산재하는 슬러지가 된다. 이러한 플록편에 의해, 막분리 활성 슬러지법에서는 막의 막힘이 발생한다. 그러므로, 제2 발명에서는 이러한 제2 생물 처리조(2)의 슬러지를 정기적으로 바꾸어 넣는데, 즉 미소 동물이나 변을 솎아내기 위해 SRT(고형분 체류 시간)를 바람직하게는 60일 이하, 보다 바람직하게는 45일 이하, 더욱 바람직하게는 10일 이상 45일 이하의 범위내에서 일정하게 제어한다. 다만, 제2 생물 처리조(2)내의 슬러지 농도(MLSS)가 2000 mg/L이하가 되는 경우는, SRT>60일로 할 수 있다. 여기서, SRT=(조내 슬러지 농도 X 폭기조 용적) ÷ (빼낸 슬러지 농도 X 1 일당 빼낸 양)이고, 조내 슬러지 농도(MLSS)는 부유 슬러지 농도를 가리키며, 담체 부착 슬러지분은 포함시키지 않는다.
그리고, 분산 상태의 균체를 포식하는 여과 포식형 미소 동물을 제2 생물 처리조(2)내에 유지하기 위하여, 제2 생물 처리조(2)내에 미소 동물 유지담체(22)를 설치한다. 즉, 이런 종류의 미소 동물은 슬러지 플록에 고착하여 계내에 유지되나, 슬러지는 일정한 체류 시간으로 계외로 빼내어지기 때문에, 공급원을 계내에 설치할 필요가 있다. 이 때, 담체를 입상(粒狀)이나 각형의 유동상으로 하면, 유동을 위한 전단력으로, 고농도에서의 안정 유지를 할 수 없을 뿐만 아니라, 유동상에서 유기물이 완전하게 처리되어 슬러지 플록의 미세화, 이로 인한 막의 폐색으로 이어진다.
그러므로, 제2 발명에서는 제2 생물 처리조(2)에 설치하는 담체로서 유동 담체가 아닌, 담체의 적어도 일부가 제2 생물 처리조(2)의 저면, 측면, 상부 등의 어딘가에 고정된 고정 담체로 하는 것이 바람직하다. 이 경우의 담체(22)의 형상은 실 형상, 판 형상, 직사각형 형상 등 임의이다. 또한, 담체(22)의 재료는 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상 물질을 이용할 수 있다. 바람직하게는 다공질의 우레탄폼으로서, 예를 들면 100~400cm X 50~200cm X 0.5~5cm두께의 판 형상 내지 직사각형 형상으로 하고, 폭기 공기에 노출되지 않는 곳에 설치하는 것이 바람직하다.
제2 생물 처리조(2)에서는, 미소 동물을 유지하기 위한 다량의 기반이 필요하나, 과도하게 담체의 충전율이 많으면 조내의 혼합 부족, 슬러지의 부패 등이 일어나므로, 첨가하는 담체의 충전율은, 0.1~20% 정도로 하는 것이 바람직하다.
제2 발명에서, 제2 생물 처리조(2)에 투입하는 제1 생물 처리수 중에 유기물이 다량으로 잔존하는 경우, 그 산화 분해는 후단의 처리조에서 이루어진다. 미소 동물이 다량으로 존재하는 제2 생물 처리조(2)에서 세균에 의한 유기물의 산화 분해가 일어나면, 미소 동물의 포식으로부터 피하기 위한 대책으로서, 포식 되기 어려운 형태로 증식 하는 것이 알려져 있으며, 이와 같이 증식한 세균군은 미소 동물에 의해 포식되지 않고, 이들의 분해는 자기 소화에만 의지하게 되어 슬러지 발생량 저감 효과가 낮아져 버린다. 그러므로, 상술한 바와 같이, 제1 생물 처리조에서는 유기물의 대부분, 즉 원수 BOD의 70%이상, 바람직하게는 80%이상을 분해하여, 균체로 변환해 둘 필요가 있다. 따라서, 후단 생물 처리조로의 용해성 BOD에 의한 슬러지 부하로 나타내면 0.25~0.50kg-BOD/kg-MLSS/d로 운전하는 것이 바람직하다. 여기에서도, MLSS는 부유 슬러지의 농도를 가리키며, 담체 부착분의 슬러지는 포함시키지 않는다.
도6에서, 제2 생물 처리조(2)로부터의 처리수는, 조외형의 막분리 장치(5)로 송급하고, 막분리 장치(5)의 투과수를 처리수로서 빼내는 동시에, 농축수를 제2 생물 처리조(2)의 상류로 반송하고, 잉여 슬러지를 제2 생물 처리조(2)로부터 직접 빼낸다. 이와 같이 고액분리 수단으로서 막분리 장치(5)를 이용한 경우, 제2 발명에 따르면, 응집체 포식형 미소 동물의 증식이 억제되므로, 종래의 활성 슬러지의 막분리 처리에서와 같은 막의 막힘 문제가 경감되고, 막 플럭스를 안정시켜서 약품 세정 빈도를 저감 할 수 있는 동시에, 돌발적인 슬러지의 분산화를 막을 수 있어 막분리 장치의 운전 관리를 용이하게 할 수 있다.
조외형의 막분리 장치(5)로서는 특별한 제한은 없고, 한외여과(UF) 막분리 장치, 정밀여과(MF) 막분리 장치 등을 이용할 수 있다.
도7에 나타낸 실시형태는, 원수의 일부, 예를 들면, 5~50% 정도를 제1 생물 처리조(1)을 거치지 않고 직접 제2 생물 처리조(2)에 도입한다는 점이 도6에 나타낸 실시형태와 다르며, 그 외는 동일한 구성으로 되어 있다. 이와 같이, 원수의 일부를 직접 제2 생물 처리조(2)에 도입함으로써, 원수 변동시(부하 저하시)의 제2 생물 처리조의 부하 부족을 회피할 수 있다는 효과를 나타낸다.
도8에 나타낸 실시형태는, 미소 동물을 유지하는 제2 생물 처리조(2)내의 슬러지의 일부를 빼내어 무산소조(4)에서 처리한 후 반송함으로써, 미소 동물 유지 생물 처리조(2)내에서의 응집체 포식형 미소 동물의 증식을 더욱 억제하여 여과 포식형 미소 동물을 우선적으로 증식 시키도록 한 것으로서, 그 외는 도6의 실시형태와 동일한 구성으로 되어 있다.
즉, 이와 같이 무산소조(4)를 설치하고, 이러한 무산소조(4)에 제2 생물 처리조(2)로부터 빼낸 슬러지를 소정 시간 체류 시켜 유영성의 미소 동물의 증식을 저해함으로써, 생물상의 안정화를 도모한다. 이 경우, 제2 생물 처리조(2)에는 미소 동물 유지담체(22)가 설치되고, 여과 포식형 미소 동물은 담체(22) 측에 일정량이 유지되므로 여과 포식형 미소 동물의 증식이 저해되지 않는다. 제2 생물 처리조(2)로부터 빼내어져 무산소조(4)에서 처리된 슬러지는 제2 생물 처리조(2)로 반송된다.
제2 생물 처리조(2)로부터 무산소조(4)로 빼내는 슬러지량, 및 무산소조(4)에서의 슬러지의 체류 시간은, 처리 상황에 따라서 적당히 결정되나, 통상 슬러지의 빼낸 양은 조 용량에 대해서 1/30배량/일 이상, 또한 무산소조(4)에서의 슬러지의 체류 시간은 0.5시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.
제2 발명에서, 무산소조(4)에서는, 미소 동물의 증식을 저해하므로, ORP를 0mV이하로 할 필요가 있다. 이 때문에, 무산소조(4)에서는 폭기는 이루어지지 않으며, 기계 교반만으로 하는 것이 바람직하다. 또한, ORP의 저하를 촉진하기 위하여 제1 생물 처리수나 원수의 일부를 통수하고, 산생성 반응이나 탈질반응에 의해 ORP를 낮추도록 할 수 있다.
또한, 무산소조(4)에서의 ORP 저하(탈질반응, 산생성 반응)를 안정적으로 진행시키기 위해 무산소조(4)에 담체를 첨가할 수 있다. 무산소조(4)에서의 ORP가 낮으면, 유영성 미소 동물의 활성 저하는 촉진되므로, 무산소조(4)에서의 제2 생물 처리조 슬러지의 체류 시간을 짧게 할 수 있어 무산소조(4)를 소형화할 수 있다. 첨가하는 담체의 형상은 유동상의 경우에는 구 형상, 펠릿 형상, 속이 빈 통 형상, 실 형상의 임의이며, 크기도 0.1~10 mm정도의 지름에서 임의이다. 고정상을 이용할 수 있으며, 이 경우의 담체(22)의 형상은, 실 형상, 판 형상 등 임의이다. 또한, 재료에 대해서도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이고, 겔상 물질을 이용할 수 있다.
무산소조(4)에 담체를 첨가하는 경우, 그 충전율은 유동상, 고정상의 형식의 차이나 재질에 의해 다르나, 0.5~40%로 하는 것이 바람직하다.
도6~8은, 제2 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로서, 제2 발명은 도시된 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 생물 처리조, 제2 생물 처리조는, 상술한 바와 같이, 2단 이상의 다단 구성으로 할 수 있고, 따라서, 제2 발명에서는 생물 처리조를 3단 이상으로 설치할 수 있다.
모든 양태에 있어서, 제2 발명에 따르면, 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물 유지담체를 설치함으로써, 응집체 포식형 미소 동물의 우선화를 억제하여 슬러지 감량과 처리수 수질의 향상을 양립시킬 수 있으며, 이러한 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리수를 막분리 장치에서 고액분리함으로써, 막분리 장치의 막의 폐색을 방지하여 안정된 고부하 처리가 가능해진다.
[실시예]
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
제1 발명의 실시예 및 비교예〕
[실시예 I-1]
도1에 나타낸 바와 같이, 용량이 3.6L인 제1 생물 처리조(1)와, 용량이 15L인 제2 생물 처리조(2)와, 용량이 5L인 무산소조(4)와, 용량이 5L인 침전조(3)를 연결시킨 실험장치를 이용하여 본 발명에 의한 유기성 배수의 처리를 실시하였다. 원수는, CODCr: 1000mg/L, BOD: 640mg/L의 인구 기질을 포함하는 것이다.
각 생물 처리조의 처리 조건은 다음과 같이 하였다.
<제1 생물 처리조>
DO: 0.5mg/L
BOD 용적 부하: 3.85kg-BOD/m3/d
HRT: 4h
pH: 7.0
<제2 생물 처리조>
DO: 4mg/L
담체 충전율: 2%
HRT: 17h
SRT: 30일
pH: 7.0
<무산소조>
ORP: -100mV
HRT(=SRT): 12h
제2 생물 처리조(2)의 담체(12)로서는 판 형상의 폴리우레탄 폼을 이용하였다.
또한, 장치 전체에서의 BOD 용적 부하는 0.75kg-BOD/m3/d이고, 장치 전체에서의 HRT는 21 h였다.
그 결과, 제2 생물 처리조(2)내의 슬러지 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물(종벌레, 담륜충)이 우선화되고, 슬러지 전환율은 0.1kg-MLSS/kg-CODCr가 되었다. 처리수(침전조(4)의 고액분리수) 수질은, SS농도가 10 mg/L미만, 용해성 CODCr 농도가 30 mg/L미만으로, 시험 기간 중 상시 양호한 상태를 유지하였다.
[실시예 I-2]
침전조 대신에 막분리 장치로서 UF막을 이용하여 도4에 나타낸 실험장치로 한 것 이외는 실시예 I-1과 동일한 조건으로 처리를 하였다. 원수의 수질, 제1, 제2 생물 처리조 및 무산소조의 처리 조건, 그리고 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT는 실시예 I-1과 동일하다.
그 결과, 제2 생물 처리조내의 슬러지 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물(종벌레, 담륜충)이 우선화되고, 슬러지 전환율은 0.075kg-MLSS/kg-CODCr이 되었다.
처리수(막분리 장치의 투과수) 수질은, 용해성 CODCr 농도가 20mg/L미만으로 시험 기간 중, 상시 양호한 상태를 유지하였다. 또한, 막간 차압의 상승은 거의 없고, 1개월 이상 약품 세정을 실시하지 않아도 안정된 플럭스를 유지할 수 있었다.
[비교예 I-1]
무산소조를 생략하고, 제2 생물 처리조에 담체를 설치하지 않은 것 이외는 실시예 I-1과 동일한 조건으로 처리하였다.
원수의 수질, 제1, 제2 생물 처리조의 처리 조건 및 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT는 실시예 I-1과 동일하다.
그 결과, 슬러지 전환율은 0.13kg-MLSS/kg-CODCr이 되었다. 그러나, 1개월 간격으로 응집체 포식형 미소 동물(수족윤충)이 우선화되고, 그 사이에는, 처리수 SS농도가 80 mg/L, 용해성 CODCr가 150 mg/L까지 상승하였다.
[비교예 I-2]
무산소조를 생략 하고, 제2 생물 처리조에 담체를 설치하지 않은 것 이외는 실시예 I-2와 동일한 조건으로 처리하였다.
원수의 수질, 제1, 제2 생물 처리조의 처리 조건 및 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT는 실시예 I-1과 동일하다.
그 결과, 슬러지 전환율은 0.12kg-MLSS/kg-CODCr가 되었다. 그러나, 1개월 간격으로, 응집체 포식형 미소 동물(수족윤충)이 우선화되고, 그 사이에는 막간 차압의 상승이 빈번히 일어나, 시험 기간을 통해서 2주간에 1회의 막의 약품 세정이 필요하였다.
〔제2 발명의 실시예 및 비교예〕
[실시예 II-1]
도6에 나타낸 바와 같이, 용량이 3.6L인 제1 생물 처리조(1)와, 용량이 15L인 제2 생물 처리조(2)와, UF막분리 장치(5)를 연결시킨 실험장치를 이용하여, 본 발명에 의한 유기성 배수의 처리를 실시하였다. 원수는, CODCr: 1000mg/L, BOD: 640mg/L의 인구 기질을 포함하는 것이다.
각 생물 처리조의 처리 조건은 다음과 같이 하였다.
<제1 생물 처리조>
DO: 0.5mg/L
BOD 용적 부하: 3.85kg-BOD/m3/d
HRT: 4h
pH: 7.0
<제2 생물 처리조>
DO: 4mg/L
담체 충전율: 2%
HRT: 17h
SRT: 30일
pH: 7.0
제2 생물 처리조(2)의 담체(12)로서는 판 형상의 폴리우레탄 폼(15mm X 300mm X 50mm/1매)을 이용하고, 조의 중앙의 수직면에 대해서 산기관(21)과 대칭을 이루는 위치에, 저부와 좌우를 조의 벽면에 고정시켰다.
또한, 장치 전체에서의 BOD 용적 부하는 0.75kg-BOD/m3/d이고, 장치 전체에서의 HRT는 21 h였다.
그 결과, 제2 생물 처리조(2)내의 슬러지 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물(종벌레, 담륜충)이 우선화되고, 슬러지 전환율은 0.1kg-MLSS/kg-CODCr이 되었다.
처리수(막분리 장치(5)의 투과수) 수질은, 용해성 CODCr 농도가 20mg/L미만으로, 시험 기간 중 상시 양호한 상태를 유지하였다.
또한, 막분리 장치(5)의 막간 차압의 상승은 거의 없고, 1개월 이상 약품 세정을 실시하지 않아도, 안정된 플럭스를 유지할 수 있었다.
[비교예 II-1]
제1 생물 처리조를 생략하고, 제2 생물 처리조의 용량을 18.6 L로 하고, 제2 생물 처리조에 담체를 설치하지 않은 것 이외는 실시예 II-1과 동일한 조건으로 처리하였다.
원수의 수질, 제2 생물 처리조의 DO 및 pH, 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT는 실시예 II-1과 동일하다.
그 결과, 슬러지 전환율은 0.20kg-MLSS/kg-CODCr이 되었다. 그러나, 1개월 간격으로, 응집체 포식형 미소 동물(수족윤충)이 우선화되고, 그 사이에는, 막간 차압의 상승으로 2주간에 1회의 막의 약품 세정이 필요하였다. 또한, 처리 수질도 악화되어, 용해성 CODCr 농도가 70 mg/L이상까지 상승하였다.
[실시예 II-2]
도8에 나타난 바와 같이, 용량이 5 L인 무산소조(4)를 설치하고, 제2 생물 처리조(2)내의 슬러지를 빼내 무산소조(4)에서 처리한 후, 제2 생물 처리조(2)로 반송하도록 한 것 이외는 실시예 II-1과 동일한 조건으로 처리하였다. 원수의 수질, 제1 및 제2 생물 처리조의 처리 조건, 및 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT는 실시예 II-1과 동일하다.
무산소조(4)의 처리 조건은 다음과 같이 하였다.
<무산소조>
ORP: -100mV
HRT(=SRT): 12h
그 결과, 제2 생물 처리조내의 슬러지 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물(종벌레, 담륜충)이 우선화되고, 슬러지 전환율은 0.075kg-MLSS/kg-CODCr이 되었다.
처리수 수질은, 용해성 CODCr 농도가 20 mg/L미만이고, 시험 기간 중, 상시 양호한 상태를 유지하였다. 또한, 막간 차압의 상승은 거의 없고, 1개월 이상 약품 세정을 실시하지 않아도, 안정된 플럭스를 유지할 수 있었다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치는, 생활 배수, 하수, 식품 공장이나 펄프 공장을 비롯한 넓은 농도 범위의 유기성 배수 처리에 이용할 수 있다.
본 발명을 특정한 양태를 이용하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않으며 여러가지 변경이 가능하다는 것은 당업자에게 명확하다.
본 출원은, 2010년 3월 31 일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 2010-083136), 2010년 7월 21 일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 2010-164087), 2011년 3월 2 일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 2011-044797) 및 2011년 3월 2 일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 2011-044798)에 근거하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 제1 생물 처리조
2 제2 생물 처리조
3 침전조
4 무산소조
5 막분리 장치
2 제2 생물 처리조
3 침전조
4 무산소조
5 막분리 장치
Claims (26)
- 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조의 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체를 설치하는 동시에, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 무산소조에서 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 생물 처리수의 적어도 일부를 상기 무산소조를 경유하여 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 유기성 배수의 일부를 상기 무산소조에 도입하고, 잔부를 상기 제1 생물 처리조에 도입하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,
상기 무산소조가 담체를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지를 빼내는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하고, 분리 슬러지의 적어도 일부를 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조를 구비하고, 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리하는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되며, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 무산소조를 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제1 생물 처리수의 적어도 일부를 상기 무산소조를 경유하여 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 유기성 배수의 일부를 상기 무산소조에 도입시키는 수단과, 상기 유기성 배수의 잔부를 상기 제1 생물 처리조에 도입시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 8항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서,
상기 무산소조에 담체가 유지되는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 8항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제8항 내지 제12항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지가 빼내어지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 8항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하고, 분리 슬러지의 적어도 일부를 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조의 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리 하고, 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체를 설치하는 동시에,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수의 고액분리를 막분리 처리에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 15항에 있어서,
상기 막분리 처리를 조외형(槽外型) 막분리 장치로 실시하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내에 설치된 담체가 상기 생물 처리조에 고정된 담체인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 15항 내지 제17항의 어느 한 항에 있어서,
상기 유기성 배수의 일부를 상기 제1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 도입하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 15항 내지 제18항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지를 빼내는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 15항 내지 제19항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내의 슬러지의 일부를 빼내어 무산소조에서 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 2단 이상의 다단으로 설치된 호기성 생물 처리조를 구비하고, 제1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해 생물 처리 하고, 제1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제1 생물 처리수를 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 통수하여 생물 처리 하고, 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 고액분리하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 설치되며,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수의 고액분리 수단으로서 막분리 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 21항에 있어서,
상기 막분리 장치가 조외형 막분리 장치인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 21항 또는 제 22항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조내에 설치된 담체가 상기 생물 처리조에 고정된 담체인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 21항 내지 제23항의 어느 한 항에 있어서,
상기 유기성 배수의 일부를 상기 제1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 도입시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 21항 내지 제24항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT(고형분 체류 시간)가 60일 이하가 되도록 슬러지가 빼내어지는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치. - 제 21항 내지 제25항의 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조 내의 슬러지의 일부를 빼내어 처리한 후 상기 제2 생물 처리조 이후의 생물 처리조로 반송하는 무산소조를 설치한 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
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