KR20140009347A

KR20140009347A - 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140009347A
Application number: KR20137024131A
Authority: KR
Inventors: 시게키 후지시마
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2014-01-22
Also published as: TWI465402B; WO2012124675A1; JPWO2012124675A1; SG193336A1; JP5915643B2; CN103429540A; MY165049A; CN103429540B; TW201302626A

Abstract

미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법에 의해서, COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상의 고부하 처리를 실시할 때, 여과 포식형의 미소 동물을 적극적으로 우선시킴과 함께 처리수질 악화를 일으키는 응집체 포식형의 미소 동물의 증식을 억제하고, 처리 효율, 처리수질의 향상 및 오니의 감용화를 도모한다. 제 1 생물 처리조 (1) 에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해서 생물 처리하고, 제 1 생물 처리조 (1) 로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조 (2) 에 통수하여 제 2 생물 처리수를 얻고, 제 2 생물 처리수를 침전조 (3) 에서 고액 분리하고, 분리수를 제 2 생물 처리조 (2) 에 반송한다. 제 2 생물 처리조 (2) 에 미소 동물 유지 담체 (22) 를 형성한다.

Description

유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치{DEVICE AND METHOD FOR BIOLOGICAL TREATMENT OF ORGANIC WASTEWATER}

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 것으로서, 특히, 처리수질을 악화시키지 않고 처리 효율을 향상시키고, 또한, 잉여 오니의 발생량 저감이 가능한 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

유기성 배수를 생물 처리하는 경우에 사용되는 활성 오니법은, 처리수질이 양호하고, 메인터넌스가 용이한 등의 이점에서, 하수 처리나 산업 폐수 처리 등에 널리 이용되고 있다. 그러나, 활성 오니법에 있어서의 BOD 용적 부하는 일반적으로 0.5 ∼ 0.8 ㎏/㎥/d 정도이기 때문에 넓은 부지 면적이 필요하다. 또, 분해된 BOD 의 20 ∼ 40 ％ 가 균체, 즉 오니로 변환되기 때문에 대량의 잉여 오니가 발생한다.

유기성 배수를 고부하 처리하는 방법으로서, 담체를 첨가한 유동상법 (流動床法) 이 알려져 있다. 이 방법에서는, 3 ㎏/㎥/d 이상의 BOD 용적 부하에서 운전하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 방법에서는 발생 오니량은 분해된 BOD 의 30 ∼ 50 ％ 정도로, 통상적인 활성 오니법보다 많다.

일본 공개특허공보 소55-20649호에는, 유기성 배수를, 먼저 제 1 처리조에서 세균에 의해서 처리하고, 배수에 포함되는 유기물을 산화 분해시켜 비응집성의 세균의 균체로 변환한 후, 제 2 처리조에서 고착성 원생 동물에게 포식 (捕食) 제거시킴으로써 잉여 오니의 감량화가 가능해지는 것이 기재되어 있다. 또한, 이 방법에서는 고부하 운전이 가능해져, 활성 오니법의 처리 효율도 향상된다고 되어 있다.

이와 같이 세균의 고위에 위치하는 원생 동물이나 후생 동물의 포식을 이용한 폐수 처리 방법은 다수 제안되어 있다.

예를 들어, 일본 공개특허공보 2000-210692호에서는, 일본 공개특허공보 소55-20649호의 처리 방법에서 문제가 되는, 원수의 수질 변동에 의한 처리 성능 악화의 대책이 제안되어 있다. 구체적인 방법으로는,「피처리수의 BOD 변동을 평균 농도의 중앙치로부터 50 ％ 이내로 조정한다」,「제 1 처리조 내 및 제 1 처리수의 수질을 경시적으로 측정한다」,「제 1 처리수의 수질 악화시에는 종오니 또는 미생물 제제 (製劑) 를 제 1 처리조에 첨가한다」등의 방법이 제안되어 있다.

일본 특허공보 소60-23832호에서는, 세균, 효모, 방사선균, 조류 (藻類), 곰팡이류 또는 폐수 처리의 초침 (初沈) 오니나 잉여 오니를 원생 동물이나 후생 동물에게 포식시킬 때, 초음파 처리 또는 기계 교반에 의해서 이들 먹이의 플록 사이즈를 동물의 입보다 작게 하는 방법을 제안하고 있다.

일본 공개특허공보 2006-51414, 일본 공개특허공보 2006-51415, 일본 공개특허공보 2006-247494, 일본 공개특허공보 2008-36580, 일본 공개특허공보 2009-202115 에도 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법이 기재되어 있다.

이와 같은 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법은, 실제로 유기성 폐수 처리에 사용되고 있고, 대상으로 하는 배수에 따라서는 처리 효율의 향상, 50 ％ 정도의 발생 오니량의 감량화가 가능하게 되어 있다.

유동상과 활성 오니법의 다단 처리에 관한 발명으로는 일본 특허 제3410699호에 기재된 것이 있다. 이 방법에서는, 후단의 활성 오니법을 BOD 오니 부하 0.1 ㎏-BOD/㎏-MLSS/d 의 저부하로 운전함으로써 오니를 자기 산화시켜 오니 인발량을 대폭 저감할 수 있다고 되어 있다.

일본 공개특허공보 소55-20649호 일본 공개특허공보 2000-210692호 일본 특허공보 소60-23832호 일본 특허 제3410699호 일본 공개특허공보 2006-51414호 일본 공개특허공보 2006-51415호 일본 공개특허공보 2006-247494호 일본 공개특허공보 2008-36580호 일본 공개특허공보 2009-202115호

생물 처리에 있어서는 조 (槽) 부하를 크게 함으로써 생물 처리조를 소형화할 수 있다. 그러나, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법에 있어서, 고부하 처리를 실시하면 처리수질이 악화된다. 즉, 전단의 생물 처리조에서 배수에 함유되는 유기물을 분산 균체로 변환하고, 후단의 생물 처리조에서 분산 균체를 미소 동물에게 포식시킬 때, 미소 동물량이 분산 균체량에 비해서 적으면 먹고 남은 잔재가 발생되어 침전조에서 침강되지 않고 처리수에 유출되는 경우가 있다.

오니 감량에 기여하는 미소 동물에는, 여과 포식형의 것과 응집체 포식형의 것이 있다. 이 중, 응집체 포식형의 미소 동물은 플록화된 오니를 갉아 먹으면서 포식할 수도 있기 때문에, 응집체 포식형 미소 동물이 우선화된 경우에 처리수질은 악화되어 버린다. 따라서, 처리수질의 향상을 위해서는 미소 동물 중에서 여과 포식형의 것을 우선시키는 것이 유효하다. 그러나, 종래, 여과 포식형의 미소 동물의 증식과 응집체 포식형의 미소 동물의 증식을 제어하는 방법은 제안되어 있지 않고, 특히 고부하에서의 배수 처리에 있어서 미소 동물을 사용하여 오니를 감량시킬 경우에 운전 조건에 따라서는 예기치 않은 처리수질 악화가 발생한다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하고, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법에 의해서, COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상이라는 고부하 처리를 실시할 때, 여과 포식형의 미소 동물을 적극적으로 우선시킴과 함께, 처리수질 악화를 일으키는 응집체 포식형의 미소 동물의 증식을 억제하여, 처리 효율의 향상, 오니의 감용화 (減容化) 및 처리수질의 향상을 도모하는 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법에 있어서, 전단의 생물 처리조에 일과식 (一過式) 으로 유기물을 처리하는 조를 형성하여 분산균을 생성시키고, 후단의 생물 처리조에서 필요한 미소 동물을 적극적으로 우선화시켜 처리수질 악화를 일으키는 응집체 (플록) 포식형 미소 동물의 증식을 억제시키기 위해, 후단의 생물 처리조에서 응집체 포식형의 미소 동물의 증식 속도 이상의 체류 시간으로 오니를 인발함과 함께, 이 생물 처리조에 미소 동물 유지 담체를 형성하고, 분산균을 효율적으로 포식하여 오니의 고액 분리성과 처리수질 향상에 기여하는 고착성의 여과 포식형 미소 동물을 유지함으로써 안정적인 고부하 처리가 가능해지는 것을 알아내었다.

본 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 달성된 것이다.

본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법에서는, 전생물 처리조의 부하를 COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상으로 하여, 호기 조건 하에 생물 처리를 실시하는 유기성 배수의 생물 처리 방법으로서, 그 호기성 생물 처리조를 2 단 이상의 다단으로 형성하고, 제 1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해서 생물 처리하고, 그 제 1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 통수하여 생물 처리하고, 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 침전조에서 고액 분리하고, 분리 오니의 일부를 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 반송하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서, 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체를 형성한다.

본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 장치에서는, 전생물 처리조의 부하를 COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상으로 하여, 호기 조건 하에 생물 처리를 실시하는 유기성 배수의 생물 처리 장치로서, 호기성 생물 처리조를 2 단 이상의 다단으로 형성하고, 제 1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해서 생물 처리하고, 그 제 1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 통수하여 생물 처리하고, 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 침전조에서 고액 분리하고, 분리 오니의 일부를 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 반송하는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서, 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 형성되어 있다.

상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하는, 바람직하게는 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 이다.

상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조 내에 형성된 담체는, 바람직하게는 담체의 적어도 일부가 그 생물 처리조에 직접 또는 고정구를 개재하여 고정된 담체이다.

상기 유기성 배수의 일부를 상기 제 1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 도입해도 된다.

상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT (고형분 체류 시간) 는, 바람직하게는 50 일 이하 특히 바람직하게는 10 ∼ 50 일이다.

본 발명에서는, COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상이라는 고부하 처리여도, 미소 동물의 포식 작용을 이용한 다단 활성 오니법에 있어서, 미소 동물을 유지하는 생물 처리조에 미소 동물 유지 담체를 형성함과 함께, 응집체 포식형의 미소 동물의 증식 속도 이상의 체류 시간으로 오니를 인발함으로써, 처리수질을 악화시키는 응집체 포식형의 미소 동물의 증식을 억제하고, 이 생물 처리조 내에, 분산균을 효율적으로 포식하여 오니의 고액 분리성과 처리수질 향상에 기여하는 고착성의 여과 포식형 미소 동물을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

이 때문에, 본 발명에 의하면, 유기성 배수의 효율적인 생물 처리가 가능해져, 이하와 같은 효과가 얻어진다.

1) 배수 처리시에 발생되는 오니의 대폭적인 감량화

2) 고부하 운전에 의한 처리 효율의 향상

3) 안정적인 처리수질의 유지

도 1 은, 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 2 는, 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 다른 실시형태를 나타내는 계통도이다.

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

도 1, 2 는 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.

도 1, 2 에 있어서, 1 은 제 1 생물 처리조, 2 는 제 2 생물 처리조, 3 은 침전조, 11, 21 은 산기관 (散氣管), 22 는 미소 동물 유지 담체이고, 도 1, 2 에 있어서 동일 기능을 하는 부재에는 동일 부호를 붙였다.

도 1 의 양태에서는, 원수 (유기성 배수) 는 제 1 생물 처리조 (1) 에 도입되고, 분산성 세균 (비응집성 세균) 에 의해서 유기 성분 (용해성 BOD) 의 70 ％ 이상, 바람직하게는 80 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 85 ％ 이상이 산화 분해된다. 이 제 1 생물 처리조 (1) 의 pH 는 6 이상, 바람직하게는 8 이하로 한다. 단, 식품 제조 배수 등 원수 중에 유분 (油分) 을 많이 함유하는 경우나, 반도체 제조 배수나 액정 제조 배수 등 원수 중에 유기계의 용매나 세정제를 많이 함유하는 경우에는 pH 를 8 이상으로 해도 된다.

제 1 생물 처리조 (1) 에 대한 통수는 바람직하게는 일과식으로 된다. 제 1 생물 처리조 (1) 의 BOD 용적 부하를 1 ㎏/㎥/d 이상, 예를 들어 1 ∼ 20 ㎏/㎥/d, HRT (원수 체류 시간) 는 24 h 이하, 바람직하게는 8 h 이하, 예를 들어 0.5 ∼ 8 h 로 함으로써, 분산성 세균이 우점화 (優占化) 한 처리수를 얻을 수 있고 또, HRT 를 짧게 함으로써 BOD 농도가 낮은 배수를 고부하로 처리할 수 있다.

제 1 생물 처리조 (1) 에는, 후단의 생물 처리조로부터의 오니의 일부를 반송하거나, 이 제 1 생물 처리조 (1) 를 2 조 이상의 다단 구성으로 하거나, 담체를 첨가하거나 함으로써, BOD 용적 부하 5 ㎏/㎥/d 이상의 고부하 처리도 가능해진다.

제 1 생물 처리조 (1) 에 담체를 첨가하는 경우, 담체의 형상은 구상, 펠릿상, 중공 통상, 사상 (絲狀), 판상 등의 임의적이고, 크기도 0.1 ∼ 10 ㎜ 정도의 직경에서 임의적이다. 또, 담체의 재료도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의적이고, 겔상 물질을 사용해도 된다. 또, 제 1 생물 처리조 (1) 에 첨가하는 담체의 충전율이 높을 경우 분산균은 생성되지 않고, 세균은 담체에 부착되거나 사상성 세균이 증식한다. 그래서, 제 1 생물 처리조 (1) 에 첨가하는 담체의 충전율을 10 ％ 이하, 바람직하게는 5 ％ 이하로 함으로써 농도 변동에 영향을 받지 않고, 포식하기 쉬운 분산균의 생성이 가능해진다

이 제 1 생물 처리조 (1) 는 용존 산소 (DO) 농도를 1 ㎎/ℓ 이하, 바람직하게는 0.5 ㎎/ℓ 이하로 하여 사상성 세균의 증식을 억제해도 된다.

제 1 생물 처리조 (1) 에서 용해성 유기물을 완전히 분해시킨 경우, 제 2 생물 처리조 (2) 에서는 플록이 형성되지 않고, 또, 미소 동물 증식을 위한 영양도 부족하여, 압밀성이 낮은 오니만이 우점화된 생물 처리조가 된다. 따라서, 제 1 생물 처리조 (1) 에서의 유기 성분의 분해율은 100 ％ 가 아니고, 95 ％ 이하, 바람직하게는 85 ∼ 90 ％ 가 되도록 하는 것이 바람직하다.

제 1 생물 처리조 (1) 의 처리수 (제 1 생물 처리수) 는, 후단의 제 2 생물 처리조 (2) 에 통수되고, 여기서, 잔존하는 유기 성분의 산화 분해, 분산성 세균의 자기 분해 및 미소 동물의 포식에 의한 잉여 오니의 감량화를 실시한다.

제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 세균에 비해서 증식 속도가 느린 미소 동물의 움직임과 세균의 자기 분해를 이용하기 위해서, 미소 동물과 세균이 계 내에 머물 수 있는 운전 조건 및 처리 장치를 사용할 필요가 있다. 그래서 제 2 생물 처리조 (2) 에는, 오니를 반송하는 활성 오니법을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 이 제 2 생물 처리조 (2) 는 2 조 이상의 다단 구성으로 해도 된다.

본 발명에 있어서는, 이 제 2 생물 처리조 (2) 내에 미소 동물 유지 담체 (22) 를 형성한다. 또한, 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하를 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 로 함으로써, 미소 동물, 특히 분산균을 효율적으로 포식하여 오니의 고액 분리성과 처리수질 향상에 기여하는 고착성의 여과 포식형 미소 동물의 조 내 유지량을 높인다.

즉, 제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 분산 상태의 균체를 포식하는 여과 포식형 미소 동물뿐만 아니라, 플록화된 오니를 포식할 수 있는 응집체 포식형 미소 동물도 증식한다. 후자는 유영하면서 플록을 포식하기 때문에, 우선화된 경우에 오니를 깨끗하게 먹어 치우지 않아 미세화된 플록편이 산재하는 오니가 된다. 이 플록편이 처리수질을 악화시킨다. 그래서, 본 발명에서는, 이 제 2 생물 처리조 (2) 에 있어서, 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하를 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 로 한다. 또, 조 (槽) 오니를 정기적으로 바꾸어 넣는, 즉 미소 동물이나 분 (糞) 을 걸러내기 위해서 제 2 생물 처리조 (2) 의 SRT (고형분 체류 시간) 를 바람직하게는 50 일 이하, 특히 45 일 이하 특히 40 일 이하로 하고, 또한, 바람직하게는 10 일 이상, 그중에서도 20 일 이상의 범위 내에서 일정하게 제어한다. 여기서, SRT= (조 내 부유 오니 농도·폭기 조 (槽) 용적) / (인발 오니 농도·1 일 당의 인발량) 이다.

그 후에, 분산 상태의 균체를 포식하는 여과 포식형 미소 동물을 제 2 생물 처리조 (2) 내에 유지하기 위해서, 제 2 생물 처리조 (2) 내에 미소 동물 유지 담체 (22) 를 형성한다. 즉, 이런 종류의 미소 동물은 오니 플록에 고착되어 계 내에 유지되지만, 오니는 일정한 체류 시간으로 계 외로 인발되기 때문에 공급원을 계 내에 형성할 필요가 있다. 이 때, 담체를 입자상이나 각형 (角型) 의 유동상으로 하면, 유동을 위한 전단력으로, 고농도에서의 안정 유지가 불가능해지기 때문에 담체 충전율을 높일 필요가 있다.

그래서, 본 발명에서는, 제 2 생물 처리조 (2) 에 형성하는 담체로서 유동 담체가 아니고, 담체의 적어도 일부가 제 2 생물 처리조 (2) 의 바닥면, 측면, 상부 등의 어느 곳에 직접 또는 고정구를 개재하여 고정된 고정 담체로 하는 것이 바람직하다. 그 경우의 담체 (22) 의 형상은 사상, 판상, 단책상 (短冊狀) 등 임의적이다. 또, 담체 (22) 의 재료는 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의적이고, 겔상 물질을 사용해도 된다. 바람직하게는 다공질의 폴리우레탄폼 등의 합성 수지 발포체이다. 담체는 1 변의 길이가 100 ∼ 400 ㎝ 이고, 그것과 직교하는 변의 길이가 5 ∼ 200 ㎝ 이고, 두께가 0.5 ∼ 5 ㎝ 인 판상 내지 단책상으로 하는 것이 바람직하다. 도 1 의 양태에서는 시트상의 고정 담체의 좌우 양단을 제 2 생물 처리조 (2) 의 바닥면에 간격을 두어 연직 방향으로 고정되어 있는 2 개의 봉상 고정구 (23) 에 각각 고정시켰다.

제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 미소 동물을 유지하기 위한 다량의 족장 (足場) 이 필요하지만, 과도하게 담체의 충전율이 많으면 조 내의 혼합 부족, 오니의 부패 등이 발생되기 때문에, 첨가하는 담체의 충전율은 0.1 ∼ 20 ％ 정도로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 제 2 생물 처리조 (2) 에 투입하는 제 1 생물 처리수 중에 유기물이 다량으로 잔존할 경우, 그 산화 분해는 후단의 처리조에서 행해지게 된다. 미소 동물이 다량으로 존재하는 제 2 생물 처리조 (2) 에서 세균에 의한 유기물의 산화 분해가 일어나면, 미소 동물의 포식을 피하기 위한 대책으로서 포식되기 어려운 형태로 증식하는 것이 알려져 있고, 이와 같이 증식된 세균군은 미소 동물에 의해서 포식되지 않고, 이것들의 분해는 자기 소화에만 의지하게 되어 오니 발생량 저감 효과가 낮아져 버린다. 그래서, 전술한 바와 같이, 제 1 생물 처리조에서는 유기물의 대부분, 즉 원수 BOD 의 70 ％ 이상, 바람직하게는 80 ％ 이상을 분해시켜 균체로 변환시켜 둘 필요가 있다. 따라서, 후단 생물 처리조에 대한 용해성 BOD 에 의한 조 내 오니 부하로 나타내면 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 에서 운전하는 것이 바람직하다. 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하가 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 보다 크면 오니 감용화 효과가 손상되고, 0.025 ㎏/㎏-MLSS/d 를 밑돌면 침전조에서 침강 분리할 수 없는 경우가 있다. 또한 조 내 오니란 부유 오니와 담체 부착 오니의 합계이다.

도 1 에 있어서, 제 2 생물 처리조 (2) 로부터의 처리수는, 침전조 (3) 에 송급하여 고액 분리하고, 분리수를 처리수로서 취출함과 함께, 분리 오니의 일부를 제 2 생물 처리조 (2) 의 상류 (제 2 생물 처리조 (2) 여도 된다) 에 반송하고, 잔부를 잉여 오니로서 계 외로 배출한다.

도 2 에 나타내는 양태는, 원수의 일부 예를 들어 5 ∼ 50 ％ 특히 5 ∼ 20 ％ 정도를 제 1 생물 처리조 (1) 를 거치지 않고 직접 제 2 생물 처리조 (2) 에 도입하는 점이 도 1 에 나타내는 양태와 상이하고, 그 외에는 동일한 구성으로 되어 있다. 이와 같이, 원수의 일부를 직접 제 2 생물 처리조 (2) 에 도입함으로써, 원수 변동시 (부하 저하시) 의 제 2 생물 처리조의 부하 부족을 회피할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1, 2 는 본 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 것이고, 본 발명은 도시한 것에 전혀 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 생물 처리조, 제 2 생물 처리조는 전술한 바와 같이 2 단 이상의 다단 구성으로 해도 되고, 따라서, 본 발명에서는 생물 처리조를 3 단 이상으로 형성해도 된다.

어느 양태에 있어서나, 본 발명에 의하면 전생물 처리조의 부하를 COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상이라는 고부하 처리를 실시할 때, 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물 유지 담체를 형성함과 함께, 그 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하를 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 로 함으로써 응집체 포식형 미소 동물의 우선화를 억제하는 점에서, 오니 감량과 처리수 수질의 향상을 양립시킬 수 있어 안정적인 고부하 처리가 가능해진다.

실시예

이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

도 1 에 나타내는 바와 같이, 용량이 36 ℓ 인 제 1 생물 처리조 (1) 와, 용량이 150 ℓ 인 제 2 생물 처리조 (2) 와, 용량이 50 ℓ 인 침전조 (3) 를 연결시킨 실험 장치를 사용하여 본 발명에 의한 유기성 배수의 처리를 실시하였다. 원수는 COD_Cr : 2000 ㎎/ℓ, BOD : 1280 ㎎/ℓ 의 인공 기질을 함유하는 것이다.

각 생물 처리조의 처리 조건은 다음과 같이 하였다.

<제 1 생물 처리조>

DO : 0.5 ㎎/ℓ

BOD 용적 부하 : 7.7 ㎏-BOD/㎥/d

HRT : 4 h

pH : 7.0

<제 2 생물 처리조>

DO : 4 ㎎/ℓ

담체 충전율 : 2 ％

HRT : 17 h

SRT : 25 일

pH : 7.0

또한, 제 2 생물 처리조 (2) 의 담체 (12) 로는 판상의 폴리우레탄폴 (100 ㎝ × 30 ㎝ × 1 ㎝/1 장) 을 사용하고, 조의 중앙의 수직면에 대해서 산기관 (21) 과 대칭이 되는 위치에 바닥부와 좌우를 조벽면에 고정시켰다.

또, 장치 전체에서의 BOD 용적 부하는 1.5 ㎏-BOD/㎥/d 이고, 장치 전체에서의 HRT 는 21 h 이고, 제 2 생물 처리조 (2) 의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하는 0.046 ㎏/㎏-MLSS/d 였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조 (2) 내의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.10 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다.

처리수 (침전조 (3) 의 분리수) 수질은 용해성 COD_Cr 농도가 50 ㎎/ℓ 미만, SS 가 20 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 양호한 상태를 유지하고 있었다.

[비교예 1]

제 2 생물 처리조에 담체를 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

원수의 수질, 제 1, 제 2 생물 처리조의 처리 조건 그리고 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT 는 실시예 1 과 동일하다.

그 결과, 오니 전환율은 0.10 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 그러나, 응집체 포식형 미소 동물수가 우점화함으로써 처리수질은 악화되고, 시험 기간을 통해서 처리수의 용해성 COD_Cr 은 80 ㎎/ℓ 이상, 처리수 SS 는 50 ㎎/ℓ 이상으로 나빴다.

[실시예 2]

원수로서 COD_Cr : 670 ㎎/ℓ, BOD : 430 ㎎/ℓ 의 인공 기질을 함유하는 것을 이용하여, 제 1 생물 처리조에 대한 BOD 용적 부하 : 2.6 ㎏-BOD/㎥/d, 전체에서의 BOD 용적 부하 : 0.5 ㎏-BOD/㎥/d (0.78 ㎏-COD_Cr/㎥/d), HRT 21 h, 제 2 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하는 0.025 ㎏/㎏-MLSS/d 의 조건에서 운전한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 가 우선화하여, 오니 전환율은 0.08 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 30 ㎎/ℓ 미만, SS 가 10 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 양호한 상태를 유지하고 있었다.

[비교예 2]

제 2 생물 처리조에 담체를 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 조건에서 처리하였다.

원수의 수질, 제 1, 제 2 생물 처리조의 처리 조건 그리고 전체의 BOD 용적 부하 및 HRT 는 실시예 2 와 동일하다.

그 결과, 오니 전환율은 0.08 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 그러나, 응집체 포식형 미소 동물수가 정기적으로 우점화함으로써 처리수질은 악화되고, 시험 기간의 반 이상은, 처리수 용해성 COD_Cr 이 50 ㎎/ℓ 이상, 처리수 SS 는 30 ㎎/ℓ 이상으로 실시예 2 에 비해서 나빴다.

[실시예 3]

원수로서 COD_Cr : 6700 ㎎/ℓ, BOD : 4350 ㎎/ℓ 의 인공 기질을 함유하는 것을 사용하고, 제 1 생물 처리조에 대한 BOD 용적 부하 : 17.5 ㎏-BOD/㎥/d, 전체에서의 BOD 용적 부하 : 5 ㎏-BOD/㎥/d, 제 1 생물 처리조 HRT 6 h, 제 2 생물 처리조 HRT 15 h, 제 2 생물 처리조의 담체 충전율 5 ％, SRT 50 일, 제 2 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하 0.05 ㎏/㎏-MLSS/d 의 조건에서 운전한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.09 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 60 ㎎/ℓ 미만, SS 가 30 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 거의 양호한 상태를 유지하고 있었다.

실시예 3 으로부터, 용적 부하가 커도 배수를 그런대로 처리할 수 있는 것이 확인되었다.

[비교예 3]

제 2 생물 처리조에 담체를 형성하지 않고, 원수로서 COD_Cr : 550 ㎎/ℓ, BOD : 350 ㎎/ℓ 의 인공 기질을 함유하는 것을 사용하고, 제 1 생물 처리조에 대한 BOD 용적 부하 : 2.1 ㎏-BOD/㎥/d, 전체에서의 BOD 용적 부하 : 0.4 ㎏-BOD/㎥/d, 제 2 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하 0.025 ㎏/㎏-MLSS/d 의 조건에서 운전한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.08 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 30 ㎎/ℓ 미만, SS 가 10 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 양호한 상태를 유지하고 있었다.

비교예 3 으로부터, 전체의 BOD 용적 부하가 작으면 담체가 없어도 처리수질이 양호해지는 것이 확인되었다.

[실시예 4]

원수로서 실시예 1 과 동일한 것을 사용하고, 제 1 생물 처리조 HRT 를 5.7 h 로 하고, 제 2 생물 처리조 HRT 를 17 h 로 하고, 제 1 생물 처리조에 대한 BOD 용적 부하 : 5.4 ㎏-BOD/㎥/d, 전체에서의 BOD 용적 부하 : 1.5 ㎏-BOD/㎥/d, 원수를 30 ％ 바이패스함으로써 제 2 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하 0.06 ㎏/㎏-MLSS/d 의 조건에서 운전한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.11 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 60 ㎎/ℓ 미만, SS 가 30 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 거의 양호한 상태를 유지하고 있었다.

실시예 4 로부터, 오니 부하가 커도 처리수의 수질은 그 나름대로 양호해지는 것이 확인되었다.

[실시예 5]

제 2 생물 처리조의 담체를 유동상 스펀지 담체 (담체 충전율은 2 ％) 로 하고, 제 2 생물 처리조 SRT 30 일, 제 2 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하는 0.04 ㎏/㎏-MLSS/d 의 조건에서 운전한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.11 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 50 ㎎/ℓ 미만, SS 가 30 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 거의 양호한 상태를 유지하고 있었다.

실시예 5 에서도, 배수를 거의 양호하게 처리할 수가 있었으나, 담체에 대한 미소 동물의 정착수가 적은 것이 확인되었다.

[실시예 6]

실시예 2 에 있어서, 원수의 10 ％ 를 직접 제 2 생물 처리조에 공급하도록 하고, 제 2 생물 처리조의 SRT 를 45 일로 한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.07 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 30 ㎎/ℓ 미만, SS 가 10 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 양호한 상태를 유지하고 있었다.

실시예 6 으로부터, 원수의 일부를 바이패스해도, 바이패스하지 않는 경우와 동등 이상의 수질의 처리수가 얻어지는 것이 확인되었다.

[실시예 7]

원수로서 실시예 1 과 동일한 것을 사용하고, 제 1 생물 처리조 HRT 4 h, 제 2 생물 처리조 HRT 17 h 로 하고, 제 2 생물 처리조 SRT 를 60 일, 제 2 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하 0.03 ㎏/㎏-MLSS/d 의 조건에서 운전한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 처리하였다.

그 결과, 제 2 생물 처리조의 오니 플록, 담체에는 고착성의 여과 포식형 미소 동물 (종벌레, 히루가타와무시) 이 우선화하고, 오니 전환율은 0.08 ㎏-MLSS/㎏-COD_Cr 로 되었다. 처리수질은 용해성 COD_Cr 농도가 70 ㎎/ℓ 미만, SS 가 50 ㎎/ℓ 미만으로, 시험 기간 중 항상 그저 그만한 양호한 상태를 유지하고 있었다. 단, 담체에 대한 미소 동물의 정착수가 실시예 1 보다 적은 것이 확인되었다.

본 발명을 특정한 양태를 이용하여 상세하게 설명했으나, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자에게 분명하다.

또한, 본 출원은 2011년 3월 16일부로 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2011-058035) 및 2012년 1월 6일부로 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2012-001290) 에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해서 원용된다.

Claims

전생물 처리조의 부하를 COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상으로 하여, 호기 조건 하에 생물 처리를 실시하는 유기성 배수의 생물 처리 방법으로서, 그 호기성 생물 처리조를 2 단 이상의 다단으로 형성하고, 제 1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해서 생물 처리하고, 그 제 1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 통수하여 생물 처리하고, 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 침전조에서 고액 분리하고, 분리 오니의 일부를 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 반송하는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 있어서,
그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하를 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조 내에 형성된 담체는 담체의 적어도 일부가 그 생물 처리조에 직접 또는 고정구를 개재하여 고정된 담체인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기성 배수의 일부를 상기 제 1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 도입하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT (고형분 체류 시간) 가 50 일 이하인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT (고형분 체류 시간) 가 10 ∼ 50 일인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
전생물 처리조의 부하를 COD_Cr 용적 부하 1.0 ㎏/㎥/d 이상 또는 BOD 용적 부하 0.5 ㎏/㎥/d 이상으로 하여, 호기 조건 하에 생물 처리를 실시하는 유기성 배수의 생물 처리 장치로서, 호기성 생물 처리조를 2 단 이상의 다단으로 형성하고, 제 1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하여 세균에 의해서 생물 처리하고, 그 제 1 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 통수하여 생물 처리하고, 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 처리수를 침전조에서 고액 분리하고, 분리 오니의 일부를 그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 반송하는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서,
그 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 미소 동물을 유지하는 담체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 조 내 오니에 대한 용해성 BOD 오니 부하가 0.025 ∼ 0.050 ㎏/㎏-MLSS/d 인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조 내에 형성된 담체는 담체의 적어도 일부가 그 생물 처리조에 직접 또는 고정구를 개재하여 고정된 담체인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기성 배수의 일부를 상기 제 1 생물 처리조를 거치지 않고 상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조에 도입하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 생물 처리조 이후의 생물 처리조의 SRT (고형분 체류 시간) 가 50 일 이하인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.