KR20160040132A

KR20160040132A - 폐수 처리 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20160040132A
Application number: KR1020157027004A
Authority: KR
Inventors: 로버트 존 스티븐슨; 스코트 크리스토퍼 랄리베르트; 프레스턴 이 밍 호이; 패트릭 윌리엄 조지 닐
Original assignee: 패러딤 인바이런멘탈 테크놀러지스 인코포레이티드
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2016-04-12
Also published as: HK1218644A1; CN105164060A; EP3099638A4; EP3099638A1; AU2014223287A1; EP3099638B1; BR112015020905A2; MX2015011261A; JP2016511693A; WO2014131134A1

Abstract

폐수를 처리하기 위한 방법 및 시스템이 명시되어 있다. 본 발명은 슬러지 탈수 및 처분의 필요성을 줄이거나 없애기 위한 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해한다. 본 발명은 또한 호기성 폐수 처리 공정 유지를 위해 필요한 영양소 첨가량을 줄인다. 하나의 실시예에서, 본 발명은 (a) 폐수의 공급을 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계; (b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해, 슬러지에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜 상기 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛에서, 공급된 슬러지를 처리하는 단계; (c) 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지 공급을 이송하는 단계; (d) 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지 공급을 실질적으로 분해하는 단계로 구성된다. 공정은 호기 처리 시스템에 의해 생성된 활성 슬러지 및/또는 호기 처리 시스템의 상류방향으로 폐수로부터 제거된 일차 슬러지를 처리하도록 구성될 수 있다. 처리된 슬러지는 호기 처리 시스템으로 이송되기 전에 혐기성 분해를 선택적으로 거치게 될 수 있다. 슬러지 처리는 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛에서 일어날 수 있다. 특정 실시예에서, 슬러지 처리 유닛은 슬러지에 존재하는 세포 물질의 용해 및 액화를 위해 고압 노즐 또는 다른 장치 또는 방법을 구성할 수 있다.

Description

폐수 처리 방법 및 시스템{WASTEWATER TREATMENT PROCESS AND SYSTEM}

본 발명은 폐수를 처리하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 2013년 3월 1일에 출원된, 미국 특허 출원 번호 13/783,126의 우선권을 주장하며, 부분계속출원(CIP)이고, 여기에서 그 전문이 본원에 참고로 인용된다.

폐수 처리를 위한 많은 과정과 시스템은 종래 기술에 공지되어 있다. 종래의 이차 처리는 폐수에 존재하는 유기물을 호기성으로(aerobically) 분해시키기 위해 미생물을 사용한다. 이는 폐수 폭기 탱크(aeration tanks)에 연결된 정화기의 슬러지(sludge) 형태로 가라앉은 유기물 덩어리를 초래한다. 일반적으로, 복귀 활성 슬러지(return activated sludge)로 불리는, 슬러지의 일부분은 호기 처리 공정을 유지하기 위해 폭기 탱크로 재순환된다. 폐 활성 슬러지라고 불리는, 초과 슬러지는 일반적으로 탈수 및 처분된다. 화학 고분자 비용, 탈수 장치 비용 및 물질 수송 비용을 포함한, 폐 활성 슬러지 처리에 관련된 비용은 상당하다.

슬러지를 조절하기 위한 종래 기술에는 생물학적, 화학적 및/또는 기계적 수단을 이용한 수많은 시스템이 공지되어 있다. 상기 시스템은 일반적으로 폐 활성 슬러지의 부피를 크게 줄이기 위한 전용 반응기, 다량의 폭기(aeration) 및 긴 체류 시간을 필요로 한다. 따라서, 많은 종래 시스템들은 연속 또는 반연속 슬러지 처리를 위해 적합하지 않다. 슬러지 취급은 또한 종종 비 생분해 이물질의 존재에 의해 제한을 받는다. 또한, 어떤 종래 슬러지 조절은 하류방향의 혐기성 처리에 적합하지 않은 슬러지를 만들거나 또는 탈수 과정을 복잡하게 한다. 그러므로 실질적으로 또는 전체적으로 전용 반응기, 연장된 체류 시간, 슬러지 탈수 및 호기성 처리 시설의 영양소 보충에 대한 필요성을 배제하기 위한, 슬러지 처리에 대한 개선된 과정과 시스템의 필요성이 증가되어 왔다.

이와 관련된 종래 기술 및 제한의 전술한 실시예는, 예시적이며 배타적인 것은 아니다. 종래 기술의 다른 제한사항들은 본 명세서의 판독 및 도면의 검토를 통해 당업자에게 명백해질 것이다.

다음의 실시예 및 그 양상들은 그 범위에 한정되지 않고, 예시를 위한 시스템, 도구 및 방법과 관련하여 설명되고 도시되어있다. 다양한 실시예에서, 다른 실시예가 다른 개선사항들을 지향하면서, 상기 명시된 문제들 중 하나 이상은 줄어들고 제거된다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 공정이 제공된다. 공정은, (a) 폐수의 공급을 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계와; (b) 처리되지 않은 슬러지에 비해, 증가된 액체:고형물 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 그곳에 존재하는 미생물 균체를 파열시키기 위한 슬러지의 공급을 처리하는 단계; (c) 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지의 공급을 이송하는 단계; 및 (d) 실질적으로 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지의 공급을 분해하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명은 폐기물 공급으로부터 비롯된 폐수 처리를 위한 시스템을 포함한다. 시스템은, (a) 처리된 폐기물 및 호기성 슬러지를 생성하며, 폐기물 공급으로부터 폐수를 받기 위한, 호기 처리 시스템(aerobic treatment system); (b) 호기 처리 시스템으로부터 슬러지의 공급을 받고, 슬러지의 공급에 존재하는 미생물 세포를 파열하며, 이로 인해, 처리되지 않은 슬러지와 비교할 때, 증가된 액체:고형물 비율과 증가된 분해 가능성을 포함하는 처리된 슬러지를 생성하는 슬러지 처리 유닛(unit); 및 (c) 슬러지 처리 유닛에서 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지를 이송하기 위한 슬러지 유동경로를 구비한다.

상술한 예시적인 측면과 실시예에 부가하여, 추가된 측면과 실시예들은 도면을 참고하여 그리고 다음의 자세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.

예시적인 실시예는 참조 도면에 도시되어 있다. 이곳에 공지된 본 발명의 실시예와 도면들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 호기성 처리를 채용한 종래의 폐수 처리 과정 및 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 혐기성 소화조(anaerobic digester)의 폐 활성 슬러지의 혐기성 처리를 포함하는 도 1의 처리 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 3은 일차 슬러지(primary sludge)를 생성하고, 일차 슬러지로부터 이물질을 제거하기 위한 호기 처리 시스템의 상류방향에 폐수 처리를 추가로 포함하는 도 2의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 4는 폐수에서의 이물질 제거가 액체/고체 분리 장치로부터 상류방향에서 일어나는 도 3의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 5a는 폐 활성 슬러지가 처리되고 이후 호기 처리 시스템으로 재순환되는 본 발명에 따른 폐수 처리 과정 및 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 5b는 복귀 활성 슬러지와 폐 활성 슬러지 모두를 포함하는 활성 슬러지의 공급이 처리되고 이후 호기 처리 시스템으로 재순환되는 본 발명에 따른 폐수 처리 과정 및 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 6a는 폐 활성 슬러지 처리 다음으로 혐기 분해를 추가로 포함하는 도 5a의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 6b는 폐 활성 슬러지 처리 이전에 혐기 분해를 추가로 포함하는 도 5a의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 6c는 폐 활성 슬러지 처리 이전과 다음 모두에 혐기성 분해가 추가로 포함되는 도 5a의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 7은 혐기성 처리 다음에 화합물 회수를 추가로 포함하는 도 6a의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 8은 폐 활성 슬러지와 슬러지 농축에서 이물질 제거를 추가로 포함하는 도 6a의 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 일차 슬러지와 활성 슬러지 둘 모두를 처리하고 재순환하는 통합 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 10a는 실험 예시에 따라 구성된 본 발명의 실시예에 대한 개략도이다.
도 10b는 대안 실험 예시에 따라 구성된 본 발명의 실시예에 대한 개략도이다.
도 11은 실험 예시에 따라 구성된 폐수 처리 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 12는 종래의 폐수 처리 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 대안 실시예에 따른 폐수 처리 과정 및 시스템에 대한 개략도이다.

다음의 설명에서 구체적인 세부 사항은 당업자에게 더 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 잘 알려진 요소들은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 자세하게 나타내거나 설명되지 않을 수 있다. 따라서, 설명과 도면들은 제한, 의미가 아니라, 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

종래의 폐수 처리 시스템

도 1은 호기성 처리가 채용된 종래의 폐수 처리 시스템의 유동 경로를 나타낸다. 폐수 또는 다른 폐기물(10), 예컨대 펄프 공장에서 나온 폐수와 같은 것은 호기 처리 시스템(12)으로 전달된다. 시스템(12)은 호기성 미생물과 함께 산소 또는 공기를 이용하여 폐수(10)로부터 유기재를 제거하기 위한 다양한 수단을 포함한다. 이 처리는 일반적으로 세가지 주요 생성물을 생성한다: (1) 처리된 물; (2) 이산화탄소 가스; 및 (3) 과잉 미생물. 시스템(12)은 예를 들어 호기 처리 장치(14)와 더불어 액체/고체 분리 장치(16)를 구비할 수 있다. 호기 처리 장치(14)의 예시는 활성 슬러지 반응기, 산소 활성 슬러지 폐수 처리 시스템(UNOX, 유녹스법), 살수 필터, 폭기조(aeration basin), 산화구, 생물학적 회전 접촉기, 연속 배치식(batch) 반응기, 멤브레인(membrane) 생물 반응기, 및 부유 매체 시스템(suspended media systems)을 구비한다. 액체/고체 분리 장치(16)는 정화기, 멤브레인(membrane) 또는 필터를 구비한다.

고형물/액체 처리 장치(16)로부터 배출된 처리된 폐기물(18)은 바람직하게, 공장의 다른 부분 또는 다른 처리 위치로 재순환되기 위해, 예를 들어 수로 또는 유동 배관 같은 환경으로 직접 방출되기 적합하다. 액체/고체 분리 장치(16)는 처리된 폐기물(18)이 정화기의 상부에서 둑을 넘치도록(overflow) 구성된 정화기를 구비할 수 있다. 일반적으로 처리된 폐기물(18)의 총 부유 물질(TSS) 및/또는 휘발성 부유 물질(VSS) 농도는 환경적 이유에 대한 한계치 이하이어야 한다.

분리 장치(16)에 가라앉은 고형물 구성요소는 호기 처리 과정에 의해 생성된 미생물로 구성된 슬러지를 포함한다. 본 특허 출원에 사용된 것처럼 "호기성 슬러지"는 호기 처리 과정에 의해 생성된 슬러지를 나타낸다. 보통 생성된 호기성 슬러지의 한가지 타입은 "활성 슬러지"이며, 산소 또는 공기를 이용한 호기 처리 과정과 박테리아 및 원생 동물로 구성된 생물학적 플록(floc)에서 나온다. 일부 활성 슬러지, 일반적으로 "복귀 활성 슬러지(RAS)(20)"는 계속되는 호기 처리 과정을 유지하기 위해 처리 시스템(12)의 일부분인 호기 처리 장치(14)로 복귀된다. 초과된 RAS(20)의 슬러지 일부는 일반적으로 "폐 활성 슬러지(WAS)(22)"로 칭한다. 종래의 WAS(22)는 처분된다. 그러나, 처분 과정은 일반적으로 여러 추가적인 고형물/액체 처리 단계를 필요로 하며 비용이 높다. 예를 들어, WAS(22)는 화학적 고분자를 이용하여 탈수될 수 있다. 원심 분리기, 벨트 프레스(belt press) 또는 필터 프레스(filter press)와 같은 탈수 장치는 또한 독립적으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 탈수된 슬러지 케이크(sludge cake)는 이후 처분 위치로 이송될 수 있다. 제거된 물은 호기 처리 시스템으로 복귀되고, 처리 위치에서 어떤 다른 장소로 이송되거나, 환경으로 방출될 수 있다. WAS(22) 탈수 및 처분과 관련된 고형물 취급 비용은 보통 전체 폐수 처리 작업 비용의 매우 중요한 요소이며, 종종 전기 비용에 버금간다.

도 2에 도시되 바와 같이, 일부 종래의 시스템은 VSS 농도를 줄이고 메탄 및 이산화탄소를 포함하는 바이오가스(biogas) 생산을 줄이기 위해 처분 이전에 WAS(22)가 혐기성 소화조(24) 처리를 거치게 하는 단계를 포함한다. 그러나, 혐기성 소화조(24)에서의 처리를 겪은 WAS(22)는 일반적으로 비처리된 WAS(22)보다 탈수하기 더 어렵고 비싸다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 종래의 폐수 처리 시스템은 또한 호기 처리 시스템(12)으로 이송되기 전에 폐수(10)를 처기하기 위한 수단을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체/고체 분리 장치(26)는 처리 시스템(12)의 상류에 배치될 수 있다. 하나의 실시예에서, 고형물/액체 분리 장치(26)는 일차 정화기일 수 있으며, 호기 처리 시스템(12) 내의 고형물/액체 분리 장치(16)는 이차 정화기일 수 있다. 정화된 폐수(10)로 이루어진 분리 장치(26)에서 방출된 액체 부분은 호기 처리 장치(14)로 전달되며, 고형물 부분은 일차 슬러지(28)를 포함한다. 일차 슬러지(28)는 앞서 언급된 WAS(22)와 같은 동일한 방식으로 탈수되고 처리될 수 있다.

선택적으로, 이물질 제거 장치(30)는 또한 호기 처리 시스템(12)의 상류에, 독립적으로 또는 액체/고체 분리 장치(26)(도 3 및 4)와의 조합으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 이물질 제거 장치(30)는, 폐수(10) 및/또는 일차 슬러지(28)에서 비분해성 미립자 이물질을 제거하기 위해, 예컨대 하이드로사이클론(hydrocyclone)과 같은, 필터 또는 어떤 다른 분리기를 구비할 수 있다. 폐기 흐름에 따라, 이물질 제거 장치(30)는, 종이 섬유, 나무 조각, 머리카락, 모래알 및 모래, 곤충, 달팽이 또는 플라스틱 조각과 같은, 비교적 비분해성의 미립자 이물질을 제거하기 위해 구비될 수 있다. 이물질 제거 장치(30)는 당업자들에게 명백할 것처럼 액체/고체 분리 장치(26)의 하류(도 3) 또는 상류(도 4) 중 하나에 배치될 수 있다.

폐수(10)가 처리되는 특성에 따라, 처리 시스템은 또한 호기 처리 장치(14)의 미생물을 유지하기 위해 유입수에 영양소를 추가하기 위한 영양소 공급조(32)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 영양소 공급조(32)은 호기 처리 장치(14)에 이송하기 이전에 폐수(10)에 질소 및/또는 인 영양소를 추가할 수 있다. 펄프 공장 작업의 경우, 폐수(10)는 보통 탄소 수치는 높고 질소와 인은 낮다. 따라서, 요소 형태의 질소 비료는 장치(14)로부터 상류에 폐수(10)로 추가될 수 있다. 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate, APP) 형태의 인산질비료가 또한 유사하게 추가될 수 있다. 도시 폐기물의 경우, 폐수(10)는 높은 질소 함유량을 가질 수 있으며, 이에 따라 추가 비료가 필요하지 않을 수도 있다.

슬러지 처리 및 취급

도 5-9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 폐수의 처리로부터 얻어진 슬러지를 처리하고, 재순환하며, 분해하는 과정에 관한 것이다. 하기에 설명된 것처럼, 출원인의 발명의 중요한 장점은, WAS(22)와 같은 슬러지 취급의 비용 및 복잡성 그리고 처분이 실질적으로 감소되고 제거된다는 것이다. 또한, 처리된 슬러지는 영양소 자원으로 활용될 수 있으며, 이로써 폐수 처리 흐름으로의 질소 및 인 기반의 비료에 대한 필요성을 피하거나 실질적으로 줄이고, 화합물 회수를 위한 증가된 기회를 제공한다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 본 발명이 먼저 활성 슬러지를 참고하여 설명되는 반면, 또한 호기 슬러지 및/또는 일차 슬러지의 다른 유형들에 적용될 수 있다.

도 5a에 도시된 실시예에서, RAS(20)는 종래의 방식으로 호기 처리 장치(14)로 직접 반환되며, WAS(22)는 아래 설명된 것처럼 처리되며 또한 이후 호기 처리 장치(14)로 재순환된다. 도 5b의 실시예에서, 모든 활성 슬러지(23)(RAS(20) 및 WAS(22) 두 부분을 모두 포함한)는 호기 처리 장치(14)로 처리되고 재순환된다. 슬러지 처리 및 재순환 양은 아래 설명된 것처럼 그리고 도 1에 예시된 것처럼 본 발명의 다른 실시예에서 다양할 수 있는 반면, 생존 가능한 미생물 균체의 충분한 수가 호기 처리 과정을 계속하는 것을 유지하기 위해, 호기 처리 장치(14)로 직접 복귀되거나, 또는 처리 후 복귀된다.

도 5a 및 5b의 실시예에서, 탈수 및/또는 처분이 필요한 활성 슬러지의 부피는 전체적으로 줄거나 제거될 수 있다. 이는 그 분해 가능성을 향상시키기 위해 활성 슬러지(그리고 선택적으로 일차 슬러지)의 일부 또는 전체를 처리하고 이로써 처리된 슬러지를 실질적으로 분해되는 호기 처리 장치(14)로 재순환함으로써 성취된다. 이곳에 설명된 임의의 실시예에서 출원인의 방법은 호기 처리 장치(14)에 의해 생성된 활성 슬러지의 질량과 재순환 이후 호기 처리 장치(14)에서 분해된 처리 슬러지에 존재하는 세포에서 유래된 고형물의 질량 사이의 대략적인 평형을 달성할 수 있다. 이곳에 설명된 바와 같이, 이러한 평형 상태는 호기 처리 장치(12)의 실질적인 고형물 축적 또는 다른 해로운 영향을 야기하지 않고 달성될 수 있다.

출원인의 발명은 연속 공정으로 작동될 수 있으며 이로 인해 슬러지 일괄 처리의 필요성과, 대형 전용 반응기 및 긴 체류 시간을 필요로 하지 않는다. 대안으로 본 발명은 연속배치식(batch) 반응기(SBR)의 경우와 같은, 반연속적으로 작동될 수 있다. SBR에서 호기 처리 시스템(12)은 폭기 생물반응장치와 이차 정화기 모두로서 시간 순차 공정 단계에서 기능하는 단일 용기를 구비할 수 있다. 당업자가 이해할 수 있는 것처럼, SBR에서 반응 용기는 유입 폐수로 채워져 있고 호기 분해할 수 있도록 가스가 첨가되어 있다. 폭기는 이후 부유 물질이 침전될 수 있도록 중지된다. 액체 부분은 이때 옮겨 부어지고 WAS는 제거된다. 처리는 이후 반복된다.

슬러지 처리 유닛

도 5a에 도시된 실시예에서, WAS(22)는 액체/고체 분리 장치(16)와 유체가 흐를 수 있게 소통하여 슬러지 처리 유닛(34)에서 처리된다. 처리 유닛(34)의 목적은 이들의 세포질 함유물을 분리하기 위해 WAS(22)에 존재하는 미생물 세포를 파열시키기 위한 것이다. 이러한 처리는 활성 슬러지의 액체:고형물 비율을 증가시키고(즉, 액체 부분이 고형물 부분에 대해 증가하는 것), 하기에 추가로 설명될 것처럼, 그 분해 가능성을 증가시킨다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 처리된 활성 슬러지(TAS)(36)는 처분되는 것 대신 호기 처리 장치(14)에 복귀된다. 이로써 본 실시예에서 처리 시스템(12)의 호기 처리 장치(14)는 폐수(10)와 RAS(20)(도 5a)에 추가로 유입으로서 TAS(36)을 받는다.

본 발명의 다른 실시예에서 호기 처리 시스템(12)에 의해 생성된 WAS(22)의 상이한 양이 처리될 수 있다. 어떤 실시예서 액체/고체 분리 장치(16)로부터 방출된 WAS(22)의 상당한 부분은 처리 유닛(34)으로 이송된다. 본 특허 발명 단계에서 사용된 바와 같이 "상당한 부분"은 호기 처리 시스템(12)에 의해 생성된 WAS(22)의 적어도 75%를 의미한다. 특정 실시예에서 본 발명의 작동 중에 처리 유닛(34)으로 이송된 WAS 일부분은, 호기 처리 시스템(12)에서 생성된 WAS(22)의 80%, 또는 대안으로 90%, 또는 대안으로서 95%를 초과할 수 있다. 이곳에 설명된 하나의 실시예에서, 호기 처리 시스템(12)에 의해 생성된 전체 WAS(22)는 처리 유닛(34)로 이송된다. 이로써 본 발명 특허 단계에서 사용된 바와 같이, "적어도 상당한 부분"은 호기 처리 시스템(12)에 의해 생성된 WAS(22) 100%를 포함할 수 있다. 당업자에게 명백한 것으로서, WAS(22)는 별도의 일괄 처리 대신 액체/고체 분리 장치(16)로부터 슬러지 처리 유닛(34)로 연속적으로 도는 반연속적으로(예컨대 SBR의 경우처럼) 이송될 수 있다.

처리 유닛(34)은 그 용해성을 향상시키기 위해 슬러지에 존재하는 미생물 세포를 파열하기 위한 다양한 상이한 장치 및/또는 처리 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 처리는 하나 이상의 상승 압력, 상승 온도, 화학물질 첨가, 생화학물질 첨가, 전기천공법, 마이크로파(microwave), 캐비테이션(cavitation), 초음파 또는 전단력을 포함할 수 있다. 처리 유닛(34)은 슬러지에 존재하는 고형물의 평균 입자 크기를 줄이고 전체 액체:고체 상태 비율을 증가시킨다. 이는 결국 처분이 필요한 입자 고형물의 양을 줄이고 하류방향 처리 단계에서의 슬러지의 분해 가능성을 향상시킨다. 본 특허 명세서에서 사용된 것처럼, "분해 가능성"이란 슬러지를, 예컨대 (a) 호기 처리에 의한 이산화탄소; 또는 (b) 호기 처리에 의한 메탄 및 이산화탄소를 주원료로 하는 바이오가스와 같은, 분해물로 변환하는 능력을 뜻한다. 본 특허 출원에서 사용된 바와 같이, "분해 가능성의 증가"란 슬러지가 하류방향의 처리 단계에서 분해될 수 있는 비율 및/또는 정도의 증가를 의미한다. 슬러지에 존재하는 미립자 고형물는 또한 용해될 수 있고 정화기를 범람하거나 또는 여과된 액체로 방출될 수 있다.

채용된 기술에 따라, 처리 유닛(34)은 세포 용해 효율의 다른 수준에서 활성 슬러지에 존재하는 세포들을 파열시킬 수 있다. 높은 효율의 세포 용해 기술의 경우, 슬러지에 존재하는 미생물 세포의 상당한 부분은 파열될 수 있다. 본 특허 출원 단계에 사용된 바와 같이, "미생물 세포의 상당한 부분"이란 처리 유닛(34)으로 이송된 슬러지 공급에 존재하는 미생물 세포의 적어도 50%가 파열되는 것을 의미한다. 대안 실시예에서, 60%이상, 또는 대안으로 70%이상, 또는 대안으로 80%이상 또는 대안으로 90%이상, 또는 대안으로 95%이상, 또는 대안으로 98%이상, 또는 대안으로 99%이상의 슬러지에 존재하는 미생물 세포가 채용된 세로 용해 기술에 따라 처리 유닛(34)에서 파열된다. 처리 유닛(34)은 또한 고압 처리 이전에 미생물 세포 벽/세포 막을 약화시키는 부식성 화학물질로 슬러지를 처리하기 위한 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 처리 유닛(34)은 슬러지를 고압 처리를 거치게 하기 위한 노즐을 구비할 수 있다. 적합한 고압 처리는 본원에 참고로 인용된 생물학적 폐수 처리 공정에서 도출된 미생물의 액화 방법이란 제목의 미국 특허 6,013,183에서 설명된다. 상기 미국 특허 6,013,183에 설명된 본 발명의 고압 균질기는 상표 마이크로슬러지(MicroSludge®)에 의해 판매된다. 마이크로슬러지 세포 교란기/균질기는 슬러지에 존재하는 미생물의 세포 벽 또는 막을 용해하고 세포 세포질의 함유량을 해제하는 데 효율이 높다.

원료의 고형물의 용해성 부분, 처리되지 않은 WAS(22)는 보통 약 10%를 넘지 않는다(즉, 전체 TS 또는 VS의 분율로서의 전체 고형물(TS) 또는 휘발성 고형물(VS)의 용해량). 마이크로슬러지 세포 교란기/균질기의 WAS(22)의 처리 이후, WAS(22)에서의 고형물의 용해 부분은 전체 양의 20% - 40%로 증가될 수 있으며, 일부의 경우, 80%까지 증가될 수 있다. 이는, 마이크로슬러지 처리가 WAS(22)의 상당한 액화를 야기하며, 일반적으로 100% 이상까지 WAS(22)에서의 고형물의 용해 부분을 상승시킨다. 일부 다른 슬러지 처리 예컨대 열 가수 분해는 고형물의 용해도에서의 유사한 증가를 달성할 수 있으며 반면 많은 다른 처리는 고형물 용해도에서 상대적으로 더 작은 증가, 보통 10-20% 정도의 증가를 야기한다.

당업자에게 명백한 바와 같이, 마이크로슬러지 세포 교란/균질기는 매우 높은 세포 용해 효율을 가진 처리 유닛(34)의 예시이다. 즉, 도 5a의 실시예의 참고로, 사실상 WAS(22)에 존재하는 모든 세포가 용해된다. 본 발명의 대안 실시예는, 예를 들어 초음파, 전기천공법 또는 기계적 전단을 채용한 실시예는 대개 더 낮은 세포 용해 효율을 달성할 것이다.

호기 처리 장치(14)로 이송되기 전 슬러지의 처리를 위해 채용된 특정 기술에 관계없이, 탈수 및/또는 처분을 요하는 슬러지의 부피를 감소 또는 제거하기 위한 목적은 달성될 것이다. 예를 들어, 마이크로슬러지 세포 교란/균질기와 같은, 상대적으로 높은 수준의 세포 용해를 얻는 처리 기술의 경우, 상대적으로 작은 양의 활성 슬러지는 예컨대, WAS(22)만을(도 5a) 처리 유닛(34)으로 향하게 할 수 있다. 실질적으로 처리 유닛(34)로 이송된 활성 슬러지에 존재하는 모든 미생물 세포는 본 실시예에서 파열되며, RAS(20)을 위한 분리 복귀 라인은 장치(14)의 호기 처리 과정을 유지하기 위해 남겨질 필요가 있다.

대안으로서, 상대적으로 낮은 수준의 세포 용해를 얻는 처리 기술의 경우, 활성 슬러지의 상대적으로 많은 양은 예컨대 모든 WAS(22)뿐 아니라 일부 또는 모든 RAS(20)(도 5b)를 처리 유닛(34)로 향하게 할 수 있다. 상기 실시예에서의 세포 용해 효율이 상대적으로 낮기 때문에, 초음파, 전기 천공법, 또는 기계 전단 기술의 경우에서 일어날 수 있는 것처럼, 이후 TAS(36)(즉, 처리된 활성 슬러지)는 어떤 RAS(20)도 직접 복귀시키지 않은 호기 처리 과정을 유지하기 위해 상당한 양의 생존 세포를 함유할 수 있다. 즉, 액체/고체 분리 장치(16)(즉, 보통 RAS(20) 및 WAS(22)로 지정된 두 분율)에서 분리되는 모든 또는 실질적으로 모든 슬러지의 총 부피는 처리 유닛(34)으로 처리를 위해 이송되고 TAS(36)로서 호기 처리 시스템(12)로 복귀될 수 있다. TAS(36)에 존재하는 미생물 세포의 상당한 부분이 생존한 상태로 남아있는 한, 상기 실시예에서는 분리 RAS(20) 복귀 라인을 제공할 필요가 없다.

중간 정도의 세포 용해 효율을 가진 처리 유닛(34)의 경우, TAS(36)의 일부는 생존한 상태의 세포를 함유하며, 시스템(12)로 복귀된 RAS(20)의 부피는 감소되지만 TAS(36)의 공급에의해 전체적으로 대체되지는 않는다.

본 발명의 많은 다른 실시예는 상업적으로 실현될 수 있다. 일반적으로 낮은 세포 용해 효율을 가진 슬러지 처리 기술은 또한 상업적으로 낮은 에너지 유입이 요구된다. 따라서, 활성 슬러지의 더 큰 총 부피가 도 5a의 실시예와 비교하여 도 5b의 실시예에서 처리 유닛(34)으로 이송될 수 있더라도, 슬러지 처리 과정의 전체 작동 비용은 증가되지 않을 수 있으며 또는 상업적으로 수용할만한 양만큼 증가될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서와 같이, 슬러지 탈수 필요성이 차단되고, 결과적으로 상당한 비용을 절감할 수 있다.

예시 1은 하기에서 다른 세포 처리 기술을 사용하한 WAS(22)의 처리를 추가로 예를 들고 있다.

혐기 처리

도 6a - 6c에 도시된 바와 같이, TAS(36)은 호기 처리 장치(14)에 이송되기 전에 혐기성 소화조(24)에서 혐기 처리를 선택적으로 거치게 될 수 있다. 도 6A의 실시예에서, 혐기성 소화조(24)는 처리 유닛(34)의 하류 방향에 그리고 호기 처리 장치(14)의 상류방향에 위치한다. 본 실시예에서 공기없이 분해된 TAS(36)는 혐기성 소화조(24)의 하류방향으로 탈수, 고형물 제거 또는 어떤 다른 처리 단계 없이 호기 처리 장치(14)로 직접 이송된다. 선택적으로 혐기성 소화조(24)는 처리 유닛(34, 도 6b)에서 상류방향에 배치될 수 있으며, 또는 처리 유닛(34, 도 6c)의 상류 및 하류 둘 모두에 배치될 수 있다.

슬러지 농축

처리 유닛(34)에서 처리되기 전, WAS(22)와 같은 활성 슬러지는 또한 선택적으로 슬러지 농축을 거치게 될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 농축 유닛(42)은 처리 유닛(34)의 상류방향에 제공될 수 있다. 상기 농축의 목적은 처리 유닛(34)에서의 과정 전에 활성 슬러지를 농축하는 것이다. 슬러지 농축은 중력, 원심 분리기, 회전 드럼 농축기, 중력 벨트 농축기, 벨트 프레스, 용존 공기 부상, 또는 다른 수단을 이용하여 장치(42)에서 수행될 수 있다. 제거된 물은 환경으로 방출되고 또는 폐수 처리 공장으로 되돌아 간다. 본 발명의 하나의 실시예에서 농축 유닛(42)은 WAS(22)를 대략 고형물 함유율 1%에서 고형물 함유율 10%까지 또는 그 이상으로 농축한다.

이물질 제거

WAS 농축 이전, 이물질 제거 장치(40)가 또한 처리 유닛(34)에서 상류방향에 선택적으로 제공될 수 있다(도 8). 이물질 제거 장치(40)는 상류 방향 여과 단계에서 제거되지 않은 WAS(22)와 같은, 활성 슬러지에 존재하는 어떤 처리가 어려운 비분해성 미립자 이물질을 제거하기 위해, 필터 또는 하이드로사이클론(hydrocyclone)과 같은 어떤 다른 분리기를 구비할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 이물질 제거 장치(40)는 또한, 처리 흐름으로부터 WAS(22)의 일부분을 제거하도록 선택적으로 구성될 수 있으며, 이로써 처리 유닛(34)에 이송된 WAS(22)의 부피를 줄일 수 있다. 어떤 제거된 이물질 또는 초과 WAS(22)도 상기 명시된 종래의 시스템과 유사한 방식으로 탈수 및/또는 처분된다.

사용된 이물질 제거의 유형 및 정도는 처리를 거치게 되는 폐수(20)의 기질에 따를 것이다. 하나 이상의 이물질 제거 장치는 호기 처리 시스템(12)의 상류방향에 배치될 수 있으며(예, 도 4), 또는 호기 처리 시스템(12)의 하류방향에 배치되거나(예 도 8), 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 호기 처리 장치(14)로 재순환된 TAS(36)는 시스템(12)에서 시간에 따라 점진적으로 이물질 축적되는 것을 막는데 비교적 자유롭다는 것은 중요하다.

영양소 회수

폐수(10)의 구성요소에 따라, 호기 처리 시스템(12)으로 재순환되기 전에 TAS(36)로부터 영양소 또는 다른 화합물을 회수하는 것이 필요할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 화합물 회수 장치(38)는 TAS(36)로부터 질소, 인, 중금속 또는 다른 화합물을 회수하기 위해 선택적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 질소 또는 인이 매우 높은 도시 폐수인 경우, 재순환 이전에 TAS(36)의 질소 또는 인 함유율을 더 낮출 필요가 있을 수 있다. 혐기 분해를 겪은 TAS(36)의 경우, 화합물 회수 장치(38)는 처리 연속에서 혐기성 소화조(24) 이전 또는 이후 중 하나에 배치될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 화합물 회수 장치(38)는 생물학적, 화학적 또는 다른 수단에 의해 화합물을 회수할 수 있다. 예를 들어, 화합물의 회수는 약품 침전법, 미생물 성장 또는 식물(예컨대, 생물학적 영양소 제거(BNR) 미생물 또는 조류), 액체/고체 분리, 또는 다른 방법들을 독립적으로 또는 조합하여 이용하여 달성될 수 있다. 구체적인 실시예에 의해, 화학적 처리는 혐기성 분해된 TAS(36)로부터 스투루바이트(struvite, 마그네슘, 암모늄, 인산염)과 같은 인과 질소를 회수하는데 사용될 수 있다.

일차 슬러지 (primary sludge) 처리

당업자들에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 다양한 공정 단계 및 종래 시스템와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 것처럼, 활성 슬러지(예컨대 WAS(22))와 일차 슬러지(28, Primary Sludge) 둘 모두는 WAS/PS 농축 유닛(42a)에서의 조합 농축과 뒤이은 AS/PS 처리 유닛(34a)에서의 처리를 선택적으로 거치게 될 수 있다. 이런 경우, 상기 과정에서 생성된 처리된 활성 및 일차 슬러지(TAS/PS 36a)는 일차 슬러지(28)에서 도출된 부분을 포함할 것이다. 대안으로서, 일차 슬러지(28)는 유사한 방식으로 처리되고, 독립 물질 흐름(즉, 처리된 일차 슬러지만을 포함하는)으로서 호기 처리 시스템(12)으로 재순환될 수 있다. 상기 폐수 처리 방법은 또한 상기 언급된 하나 이상의 혐기 분해, 화합물 회수, 슬러지 농축, 가성 처리, 이물질 제거 또는 다른 공정 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 본 발명은 활성 슬러지(23)와 일차 슬러지(28)의 처리 및 분해의 조합을 포함하는 폐수 처리 단계에서 실행될 수 있다. 즉, 예컨대, 처리 유닛(34)의 처리된 슬러지의 총량은 활성 슬러지(23) 및/또는 일차 슬러지(28)을 포함하며; 혐기 분해가 수행된 처리된 슬러지의 총량은 활성 슬러지(23) 및/또는 일차 슬러지(28)에서 도출된 슬러지를 포함하고; 호기 처리 장치(14)에서 분해된 처리된 슬러지 총량은 활성 슬러지(23) 및/또는 일차 슬러지(28)에서 도출된 슬러지를 포함할 수 있다. 일차 슬러지(28)로부터 비생분해성 물질을 제거함으로써, 예컨대, 이물질 제거 장치(30, 도 9)를 이용하고, 일차 슬러지(28)를 처리하며, 생물적 분해를 강화하고, 혐기성 소화조(24)에서 어떤 비생분해성 물질의 상당한 축적도 일어나지 않으며, 어떤 탈수 후 혐기 분해가 필요하지 않고, 호기 처리 시스템(12)으로 혐기성 소화조 폐기물의 직접 복귀를 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 처리되거나 처리되지 않은 일차 슬러지(28)와 추가로 활성 슬러지(23)로부터 화합물 회수를 포함한다.

본 발명의 어떤 실시예에서, 작은 양의 WAS(22)는 앞서 언급된 WAS(22) 모두를 분해하는 대신 일차 슬러지(28) 및/또는 분리된 이물질과 함께 탈수되고 처분될 수 있다. 특히, 출원인은 어떤 실시예에서 작은 양의 WAW(22)가 탈수된 슬러지 케이크에 대한 전체 고형물 함량에 관해서 일차 슬러지(28)의 탈수에 도움이 될 수 있다고 판단했다.

슬러지 처리 요약

일반적으로 말하자면, 호기성 처리에만 의존하는 종래 폐수 처리 시스템은 탈수를 위한 슬러지의 부피를 실질적으로 줄이거나 제거하는 목적을 달성하는 데 효과적이지 못할 수 있다. 슬러지의 확대된 폭기(몇 주 또는 이상)는 가끔 실시되지만, 이는 큰 용기와, 대용량 폭기조 및 긴 체류 기간을 필요로 한다. 유사하게, 추가 슬러지 처리 없이, 혐기성 및 호기성 처리의 조합된 단계는, 일반적으로 탈수를 요하는 슬러지의 부피를 실질적으로 줄이거나 제거하는 목적을 달성할 수 없다. 즉, 상류방향에 세포 용해 처리가 없는 슬러지의 혐기성 분해는 호기 처리 시스템이 실질적으로 모든 재순환된 고형물의 전체 감소를 달성할 수 있게 하는 상당한 고형물 및 미립자 크기의 감소를 달성할 수 없다.

본 발명에서 폐수 처리에서 도출된 슬러지는 예를 들어 (1) TAS(36)를 산출하기 위해 처리 유닛(34)의 미생물 세포의 파열 단계; (2) 혐기성 소화조(24)의 TAS(36)의 선택적 혐기 분해 단계; 및 추가 탈수 또는 고형물 제거 없이 호기 처리 시스템(12)로의 TAS(36) 복귀를 포함하는, 처리의 폐쇄된 또는 실질적으로 폐쇄된 루프를 거치게 된다. 아래의 실험 예에서 알 수 있듯이, 출원인은 이런 식으로 재순환된 실질적으로 모든 TAS(36)가 어떤 시스템 성능의 감소, 고형물의 축적 또는 다른 유해한 결과 없이도 호기 처리 시스템(12)에서 분해된다는 것을 확인했다. 즉, 슬러지 처리와, 선택적 혐기 분해, 그리고 호기 처리의 공정 루프를 제공하는, 본 발명은 상승 작용에 의해, 독립적으로 수행된 독립된 공정 단계에서 달성된 것보다, 상당히 큰 고형물 감소를 달성한다. 또한, 화합물을 분해하는 어려움은 단지 혐기 분해 또는 호기 처리보다 슬러지 처리/혐기 분해/호기 처리의 사이클에 의해 더욱 생분해되게 할 수 있다. 이러한 공정 루프의 순 효과는 상당히 적은 슬러지 탈수와, 이에 상응하여 낮은 슬러지 취급 및 처분 비용이 소요된다. 상당한 추가 비용 절감은 또한 일부 영양소가 부족한 폐수의 호기 처리를 유지하기 위한 시스템에 추가될 필요가 있는 비료 영양소의 양을 감소함으로써 달성된다. 선택적으로, 유사한 장점들은 폐수 흐름과 이에 더해 활성 슬러지 또는 다른 호기성 슬러지로부터 도출된 일차 슬러지의 일부 또는 전체에 대한 독립적 또는 조합된 공정에 의해 달성될 수 있다.

폐수 처리 공정이 연속적으로 또는 반연속적으로 시간에 따라 작동되기 때문에(처리된 슬러지 재순환의 많은 연속 사이클을 포함하는) 호기 처리 시스템(12)의 고형물 축적 및/또는 처리된 폐기물(18)의 초과 TSS를 막는 것은 본 발명의 다양한 다른 실시예에서 바람직하다. 이는 호기 처리 장치(14), 또는 예컨대 혐기성 소화조(24)에서의 선택적인 혐기성 처리와 같은 다른 공정 단계와 조합된 호기 처리 장치(14)에서 재순환된 TAS(36)의 전부를 분해하거나 상당히 큰 부분을 분해하는 것에 의해 달성된다. 하기 실험 예에서 예시된 바와 같이, 호기 처리 장치(14)의 미생물 군집의 비산소 흡수율(SOUR)의 상당한 변화가 없다는 것을 판단하고, 호기 처리 시스템(12)에서의 상대적으로 일정한 총 슬러지 질량 재고를 유지함으로써 확인될 수 있다. 또한, 처리된 폐기물(18)의 TSS 농도는 원하는 임계값 이하로 유지할 수 있도록 모니터링 될 수 있다.

하기의 예시 2에서 예시 4에서 구체적으로 실례를 보여주는 것과 같이, 호기 처리 장치(14)에 전달된 전체 생물학적 산소 요구량(BOD)와 화학적 산소 요구량(COD) 부하가 본 발명에서 시스템(12)으로 전달된 유입수 절입으로 TAS(36)의 추가로 인해 증가되지만, 처리된 폐기물(18)에서 방출된 VSS의 농도와 액체/고체 분리 장치(이차 정화기)의 슬러지 용적 지수(SVI)는 실질적으로 증가되지 않는다. 이로써 실질적으로 TAS(36)의 완성된 호기성 파괴가 예기치 않게 본 발명에서 달성된다.

또한, 본 발명이 유입 폐수(10)에 추가 공정을 위한 호기 처리 장치(14)로 처리된 활성 슬러지 TAS(36)를 수송할지라도, 증가된 고형물 부하를 수용하기 위한 호기 처리 장치(14)의 확대된 수리학적 체류시간(hydraulic residence time, HRT)을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 산소 활성(UNOX) 장치가 생활 폐수(10) 처리를 위해 호기 처리 장치(14)로서 채용될 경우, 이때 수리학적 체류시간(HRT)은 일반적으로 약 1시간에서 4시간의 범위 내에 있다. 만일 종래의 고속 폭기 시스템(high rate aeration system)이 생활 폐수(10)의 처리를 위해 호기 처리 장치(14)로서 채용된다면, 이때 HRT는 일반적으로 약 4시간에서 8시간의 범위에 있다. 확장된 폭기 시스템이 생활 폐수 처리를 위해 호기 처리 장치(14)로서 채용된 경우, 이때 HRT는 18시간에서 36시간의 범위 내에 있을 수 있다. TAS(36)가, 상기 설명한 바와 같이, 처리되지 않은 슬러지와 비교할 때 증가된 분해 가능성을 가지기 때문에, 폐수(10)의 유입 유량과 논의되고 있는 시스템에 대한 HRT를 바꿀 필요가 없는 장치(14)로 도입될 수 있다.

그에 반해, 원상태의(처리되지 않은) 슬러지의 호기 처리를 위한 종래의 시스템은 일반적으로 효과적이기 위해, 전용 반응기와, 다량의 폭기 및 매우 긴 체류 시간를 필요로 한다. 예를 들어, 원상태의 슬러지의 내생 호흡에 의존하는 종래의 시스템은 일반적으로 약 40에서 45%의 휘발성 고형물 감소(VSr)를 달성하기 위해 20℃에서 약 10일에서 12일의 범위의 HRT를 채용한다. 35-35일 정도의 더 긴 체류/감금 시간은 일반적으로 분해 온도 및 슬러지의 생분해에 따라 미국 규정의 벡터(vector) 인력 절감 요건을 충족시키기 충분한 휘발성 고형물 감소를 달성하기 위해 요구된다.

출원인의 발명에서, 내생 호흡에 의존하는 것보다, 슬러지 처리 유닛(34)의 세포 용해 처리가, 이곳에 설명된 것처럼, 슬러지의 분해 가능성을 증가시키므로 TAS(36) 및/또는 TAS/PS(36a)가 하류방향으로의 혐기성 및/또는 호기성 처리에 더욱 효과적인 기질이다. 이로써 TAS(36)(예, 도 7) 또는 TAS/PS(36a)(예, 도 9)의 혐기성 처리는 원상태의 슬러지의 혐기성 분해보다 몇 배 더 빠르게 처리될 수 있으며, TAS(36) 및/또는 TAS/PS(36a)는 논의되고 있는 폐수 처리 시스템의 일반적인 HRT 내에서 진행될 수 있다((즉, 더 큰 고형물 부하를 수용하기 위한 체류 시간의 어떤 조정도 없이). 이로써, 슬러지 처리 유닛(34)에 채용된 세포 용해 기술에 관계없이, 본 발명은 상대적으로 짧은 체류 시간으로 연속적 또는 반연속적 방식으로 작동된다.

정화 작업 최적화

본 발명은, 이차 정화기 같은, 액체/고체 분리 장치(16)의 작업을 손상하기 보다는 개선할 수 있다. 정화기 성능의 하나의 지표는 슬러지 용적 지수(SVI)이다. SVI는 침전 30분 이후 현탁액 1그램(g)에 점유된 밀리미터의 용적의 측정이다. 이와 같이 SVI는 침전에 의해 액체로부터 고형물을 분리하는 것의 정화기의 효과적인 지표이다. 더 높은 SVI는 덜 효과적인 침점을 나타내고 덜 효과적인 정화기 작동을 나타낸다.

많은 요인들이 정화기 작동에 영향을 줄 수 있다. 출원인은 TAS(36)가 본 발명에 따른 호기 처리 시스템(12)으로 재순환되는 부피 및/또는 속도를 조정하는 것이 여러 가지 원인으로 정화기 작동을 최적화하는데 효과적이라고 판단했다. TAS(36) 처럼 복귀 가능한, 액체/고체 분리 장치(16, 정화기)로부터 뽑아낸 WAS(22)의 양은 예컨대 정화기의 슬러지 브랭킷(the sludge blanket)으로부터 슬러지를 제거하기 위해 펌프 작동을 조절함으로써 바뀔 수 있다.

정화기의 고형물의 덜 효과적인 침전에 기여하고, 이로 인해 높아진 SVI의 하나의 요인은, 예컨대 호기 처리 장치(14)에 의해 발생된 슬러지의 마이크로트릭스 파비셀라(Microthrix parvicella)와 같은 실모양의 미생물의 존재이다. 실모양의 미생물은 일반적으로 영양소-결핍 상태에서 생성된다. 이와 같이 먹이 공급(F)과 미생물 군집(M)의 비율은 중요하다. F:M 비율의 증가는 실모양의 미생물보다 더 쉽게 침전되는 플록(floc)의 형성에 더 유리하다. F:M 비율의 증가는 WAS 처리 유닛(34)으로 더 많은 WAS(22)를 폐기함으로써 출원인의 발명에서 성취될 수 있다. 이는 결국 상기에서 설명한 것처럼 호기 처리 장치(14)로 재순환될 수 있는 TAS(36)의 더 큰 부피를 야기한다. 이 조정은 TAS(36)의 형태로 먹이 공급을 증가시키면서 호기 처리 시스템(12)의 전체 미생물 군집을 감소시킨다(즉, 생물학적으로 가능한 질소, 인, 탄소와 다른 영양소). 순 효과는, 실모양의 미생물의 생성에 유리하고, 액체/고체 분리 장치(정화기)(16)에서의 고형물 침전 특성이 더 우수한, "굶주림(starvation)" 상태의 감소다.

상기 명시된 조정은 또한 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서의 슬러지 블랭킷의 깊이를 낮춘다. 이는 슬러지 블랭킷의 상부와 정화기 오버플로우 둑(overflow weirs) 사이의 거리를 증가시키고, 슬러지 블랭킷의 상부에서의 고형물이 재 부유되게하고 정화기 오버플로우를 빠져나가게 하는 가능성을 낮춘다. 더 작은 슬러지 블랭킷은 또한 분리 장치(16)에서의 고형물 체류 시간을 감소시키고, 고형물의 침전을 방해하는 가스 거품이 생성될 수 있는 슬러지 블랭킷의 무산소 상태의 정도를 최소화시킨다.

TAS(36)처럼 시스템(12)으로 처리되고 복귀된 WAS(22)의 부피의 증가는 또한 본 발명의 임의의 실시예에서 슬러지 수명을 낮추게 만들 수 있다. 이는 또한 오래되지 않은 슬러지가 오래된 슬러지보다 더 빠른 속도로 침전되는 경향으로 인한 장점일 수 있다.

단단하게 자리잡힌 실모양의 미생물의 경우, 분리 장치(16)에서 방출된 WAS(22)의 체적 또는 유량의 증가는 세포 용해에 의해 슬러지 처리 유닛(34)의 미생물의 파괴를 증가시킨다. 이는 실모양 미생물 군집의 직접 감소를 초래한다.

상기 명시된 바와 같이, TAS(36)는 용해된 미생물과 세포 벽 및 막의 작은 미립자 크기 조각을 포함한다. 이러한 조각들은 미생물 부착 및 응집에 대한 효과적인 기질을 제공할 수 있으며, 이로 인해 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서의 고형물 침점 속도를 증가시킨다.

이와 같이, 재순환된 TAS(36)의 체적의 증가는 SVI를 낮추고 슬러지 블랭킷의 미생물 농도를 증가시키는 기능을 할 수 있다. RAS(20)의 일정 질량에 대해, RAS 유량은 SVI의 감소에 비례하여 감소될 수 있다. 이는 결국 RAS(20)에 의한 수력학적 부하를 낮추고 시스템(12)을 더욱 효과적이게 할 수 있다.

당업자들에게 명백한 바와 같이, TAS(36)로의 WAS(22)의 전환 속도의 증가와 호기 처리 장치(14)로의 재순환 속도의 증가는 슬러지 처리 유닛(34)과 혐기성 소화조(24) 및/또는 시스템 펌프의 작동과 연관된 에너지 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 호기 처리 장치(14)로의 폭기 공급은 또한 증가된 TAS(36) 체적을 수용하도록 증가될 필요가 일을 수 있다. 그러나, 대부분의 경우 상기 증가된 작동 비용은 WAS(22)의 탈수 및 처분과 더불어 영양소 보충에 대한 필요성을 피하는 것에 의한 상쇄보다 더 비쌀 수 있다. 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서의 WAS(22)의 방출 속도의 조정을 통해, 시스템 변수는 폐기물 정화 작업을 유지하는 동안 에너지 비용을 제한하기 위한 특정 폐수 처리 용도를 위해 활용될 수 있으며, 따라서 바람직한 처리된 폐기물 특성을 활용할 수 있다. 예컨대, WAS 배출 펌프는 TAS(36)와 같은 WAS(22) 전체 또는 실질적으로 전체를 재순환시키는 동안, 처리된 폐기물(18) 농도를 임계치 이하로 유지하기 위해 수동 또는 자동으로 조절될 수 있다.

상기 설명된 바와 같이, 미생물 보충에 대한 필요성과 미생물 회복에 대한 기회는 폐수(10)의 구성과 채용된 처리 공정에 따라 다를 수 있다. 생물학적 미생물 제거(BNR) 슬러지는 폐수 처리의 부산물을 폐기함으로서 생산된 미생물 슬러지의 한 예시이다. 혐기성 소화조 폐기물과 같은, 높은 질소 및 인 농도의 폐수 흐름에 대한 호기성, 무산소 및 혐기성 조건의 처리 단계를 제어함으로써 BNR 미생물은 미생물 세포에서의 높은 인 농도로 성장하고 축적된다. 이는 폐수(10)의 감소된 인 농도를 야기한다. 실질적인 세포 용해를 야기하는 BNR 슬러지를 처리함으로써, 예를 들어 슬러지 처리 유닛(34)에서, 미생물 세포에 저장된 질소 및 인은 용해 단계로 방출되고, 예컨대, 폐수 처리 중 유지되기 위한 또는 처리된 슬러지 흐름으로부터의 회복을 위한, 영양소 공급원(비료)으로서 사용될 수 있는 칼슘 인산염 또는 마그암모 포스(magnesium ammonium phosphate)와 같은, 화학적으로 침전된 인을 생성할 기회를 야기한다.

셀레늄 폐수 처리(Selenium Wastewater Treatment)

대안 실시예에서, 출원인의 폐수 처리 공정 및 시스템은 셀레늄과 같은 오염물질의 증가된 수준으로 함유한 폐수를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 셀레늄의 증가된 수준은 석탄 광산 및 석탄 화력 발전소와 같은 산업에서 도출된 폐수에서 일반적이다. 셀레늄으로 오염된 폐수는 심각한 환경 규제 문제를 제기한다.

종래 기술에서 공지된 바와 같이, 셀레늄은 혐기성 미생물 처리를 이용하여 폐수로부터 제거될 수 있다: 에이비멧(ABMet); 셀레늄 제거를 위한 표준 규정, 질 손스테가드, 제임스 하우드, 팀 피켓, 지이 워터 엔드 프로세스 기술(Jill Sonstegard, James Harwood, Tim Pickett, GE Water & Process Technologies); 셀레늄 제거를 위한 처리 기술의 평가, 아이더불유씨 09-05, 카일 스미스, 도우 워터 엔드 프로세스 솔루션, 안토니오 오. 라우 박사, 인필리코 드레몬트 아이엔씨., 그레드릭 더불유, 밴스 박사, 다우 워터 엔드 프로세스 솔루션, 응용 및 환경 미생물학, 1989년 9월, 페이지 2333-2343 Vol. 55, No.9(IWC 09-05, Kyle Smith, Dow Water and Process Solutions, Antonio O. Lau, Ph.D., Infilco Degremont Inc., Fredrick W. Vance, Ph.D., Dow Water and Process Solutions, Applied and Environmental Microbiology, Sept. 1989, p. 2333-2343 Vol. 55, No.9); 퇴적물의 혐기성 세균에 의한 원소 셀레늄으로 셀레네이트 감소 및 컬쳐: 새로운, 황산-독립적 호흡의 생물지구과학적 의의, 로널드 에스. 오렘 랜드, 제임스 티. 홀리바우어, 앤 에스 마에스터, 테레사 에스. 프레서, 로렌스 지. 밀러, 찰스 더불유. 컬버트슨, 수자원 부문, 미국 지질 조사. 혐기성 미생물의 성장하면서, 이들은 세포막에 관련된 내부 및 외부 미생물 세포 모두의 불용성 침전물로서 셀레늄을 포함한다. 종래의 처리 공정은 도 12에 도시된다. 폐수(100)는 영양소 공급을 받는 혐기성 생물 반응기(102)에서 처리된다. 혐기성 처리된 폐수(100)는 이때 중력 정화기(104)에서 미생물을 해결하도록 정화된다. 선택적으로, 정화기 오버플로우 처리된 폐수는 또한 초과된 영양소를 제거하기 위해 호기 처리 장치(106)에서 마멸될 수 있고 이후 처리된 폐기물(108)로서 환경으로 배출된다. 침전된 혐기성 슬러지는 정화기(104)의 맨 아래부분에서 제거되고 슬러지 탈수 장치(110)에서 탈수된다. 탈수된 슬러지는 이때 처분을 위해 유해 폐기물 매립지(112)로 이송된다.

도 12에 도시된 종래 기술의 혐기성 처리 시설과 연관된 일차 작업 비용은 다음과 같다:

1. 메탄올(Methanol) - 미생물 성장을 위한 탄소 공급원.

2. 질소, 인, 및 미량 영양소 - 미생물 성장을 위한 영양소.

3. 응집제 - 미생물의 중력 침전을 개선.

4. 폴리머(Polymer) 및 탈수 지원 - 슬러지 탈수.

5. 슬러지 취급, 매립 처분, 지속적인 침출수 수집 및 처리.

상기 명시된 바와 같이, 본 발명의 공정 및 시스템의 중요한 장점은 처리된 폐수가 안전하게 환경으로 방출되면서 슬러지의 취급과 처분의 비용과 복잡성을 줄여준다는 것이다. 이는 슬러지가 셀레늄과 같은 오염물질을 함유하고 있을 때 특히 중요하다. 도 13에 도시된 바와 같이, 하나의 실시예에서 정화기(104)의 오염된 슬러지 침전은 슬러지 농축 유닛(114)에서 선택적으로 농축될 수 있으며 이후 슬러지 처리 유닛(116)으로 이송된다. 다른 실시예에서와 같이, 슬러지 처리 유닛(116)은 미국 특허 6,013,183에 명시된 바와 같이 미생물 세포 용해를 달성하기 위한 구성된 마이크로슬러지사의 세포 교란기/균질기일 수 있다. 세포 용해는 세포가 오염되지 않은 세포질 함유물을 방출하게 하고, 이로써 고형물, 주로 셀레늄으로 오염된, 세포 막의 질량을 농축한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 탄소, 질, 인 및 미량 영양소와 같은 영양소를 함유한, 세포질 함유물은 폐수 처리 작업 비용을 현저하게 줄이기 위해 혐기성 생물반응기(102)로 재활용된다. 오염된 세포막으로 구성된 슬러지 대부분은 탈수 장치(110)에서 처리되고 매립지(112)로 이후 이송된다. 슬러지가 세포 용해를 야기하는 상류방향 처리를 겪음으로써, 요구되는 유해 슬러지의 부피는 실질적으로 줄어든다.

요약하면, 이러한 실시예의 예상 비용 절감 및 이익은 다음을 포함한다:

1. 다시 처리된 미생물의 여과액을 혐기성 생물반응기(102)로 반환함으로써 메탄올(탄소 공급원)에 대한 요구 감소.

2. 처리된 슬러지의 여과액을 혐기성 생물반응기(102)로 돌려보냄으로써 영양소 - 질소, 인 및 다른 미량영양소에 대한 필요성 감소.

3. 탈수를 요하는 슬러지 감소.

4. 탈수 지원을 위한 폴리머 및 셀룰로우스(cellulose) 필요성을 낮춤.

5. 매립지 감소 - 더 작은 매립지, 지속적인 물 처리를 위한 매립지 침출수 감소.

예시

다음의 예시는 본 발명이 특정 예시에 국한되지 않는다는 것이 명백할지라도, 본 발명에 대한 더 자세한 설명을 추가로 나타낸다.

예시 1 - 다른 슬러지 처리 기술을 이용한 WAS 분해

가상의 실시예로서, 폐수 처리 시설은 80%의 휘발성 고형물 함유량을 가진 하루에 WAS(22)의 건조된 부산물 8톤을 생산한다. 유닛(34)의 슬러지 처리 또는 혐기성 소화조(24)의 혐기성 분해 없이는, WAS(22)의 하루 당 건조된 8톤은 탈수와 처분을 필요로 한다. 처리 유닛(34)의 슬러지 처리는 없지만, 40%의 휘발성 고형물 감소(VSr)하는 혐기성 분해 기능을 가진 것은, 하루 당 WAS(22)의 건조된 약 5.5톤이 탈수와 처분을 필요로 한다.

도 5a에 도시된 것으로 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따라, 슬러지 처리 유닛(34)의 높은 효율의 세포 용해 처리의 채용은, 8%의 고형물 농도로 농축된 WAS(22) 100㎥이 99.9%의 세포 용해를 달성하는 마이크로슬러지 세포 교란기/균질기에서 하루당 처리된다. 그로부터 도출된 TAS(36)은 이때 혐기성 소화조(24, 도 36)에서 혐기성으로 분해되고 호기처리 장치(14)로 복귀된다. TAS(36)의 고형물 함유는 이때 실질적으로 처리 장치(14)에서 분해된다. 이와 같이 3가지 처리 단계, 즉 슬러지 처리 유닛(34)의 세포 용해 처리, 혐기성 소화조(24)의 혐기성 분해, 그리고 호기 처리 장치(14)의 호기성 처리의 조합된 효과는, WAS(22)의 건조된 8톤이 실질적으로 분해되는 결과를 야기하며, WAS(22)는 어떤 탈수와 처분을 요하지 않는 결과를 야기한다. 작은 양의 VSS는 처리된 폐기물(18)로 방출된다.

도 5b에 도시된 것으로 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따라, 슬러지 처리 유닛(34)에서 낮은 효율로 처리되는 세포 용해되는 것을 채용한 것은, 활성 슬러지(23)(RAS(20)과 WAS(22)의 조합)를 하루 당 약 80,000㎥이, 1%의 고형물 농도로, 약 10%의 세포 용해를 달성하는 초음파 또는 높은 전단 기술을 이용하여 처리된다. 이로부터 발생된 TAS(36)는 이때 혐기성 소화조(24, 도 6a)에서 혐기성 분해되며 호기 처리 장치(14)로 되돌아간다. 본 예시에 명시된 제1 실시예에서와 같이, TAS(36)의 고형화 함유물은 이때 처리 장치(14)에서 실질적으로 분해된다. 이와 같이 3가지 처리 단계, 즉 슬러지 처리 유닛(34)의 세포 용해 처리, 혐기성 소화조(24)의 혐기성 분해, 그리고 호기 처리 장치(14)의 호기성 처리의 조합된 효과는, 다시 한번 WAS(22)의 건조된 8톤이 실질적으로 분해되는 결과를 야기하며, WAS(22)는 어떤 탈수와 처분을 요하지 않는 결과를 야기한다. 적은 양의 VSS는 처리된 폐기물(18)로 방출된다.

도 5b의 제2 실시예에서 활성 슬러지의 가장 큰 부피는 제1 실시예보다 슬러지 처리 유닛(34)와 혐기성 소화조(24)에서 처리되며, 탈수 및 처분이 필요한 활성 슬러지 질량의 총 감소량은 동일하다. 또한, 세포 용해 효율이 제2 실시예에서 더 낮기 때문에, 충분한 수의 미생물 생존 세포가 호기 처리 공정을 유지하기 위해 호기 처리 장치(14)로 되돌아오며 RAS(20)의 독립 복귀는 필요로 하지 않는다.

본 예시의 실시예와 같이, 상대적으로 적은 부피의 슬러지의 높은 수준의 세포 용해를 가진 활성 슬러지 처리 또는 상대적으로 큰 부피의 슬러지의 낮은 수준의 세포 용해의 슬러지 처리는 둘 모두 활성 슬러지 세포 성장의 질량과 실질적으로 동일한 충분한 질량의 고형물 분해를 달성할 수 있으며 그래서 슬러지 탈수는 필요하지 않는다.

예시 2 - 혐기성 처리를 가진 비교 파일럿(pilot) 연구

파일럿 연구는 본 발명(시스템 A)과 종래의 처리 시설(시스템 B)에 따라 작동되는 활성 슬러지 호기성 폐기물 처리 시설의 작동과 비교하여 수행되었다.

작동의 설명

도 10a 및 11은 시스템 A와 시스템 B 각각의 작동에 대해 개략적으로 나타낸다. 시스템 A와 시스템 B 모두는 동일한 펄프 공장 폐수(10)를 받는다. 폐수(10)는 호기 처리 장치(14)로부터 상류방향에 위치된 선별기(48)로 먼저 이송된다. 선별기(48)는 약 30리터의 체적을 가진 스테인리스 스틸 용기(stainless steel container)이다. 하기에 더 설명될 것처럼, 요소 또는 APP 영양소는 선별기(48)와 유체가 연통하게 연결된 영양소 공급조(32)로부터 폐수(10)로 도입된다. 시스템 A 및 시스테 B에서 호기 처리 장치(14)는 두 개의 분리 생물 반응기 T1(50) 및 T2(52)를 구비한다. 생물반응기(50, 52)는 약 500L 용량의 스테인리스강 용기에 수용된다. 생물반응기(50)는 선별기(48)로부터 유입을 받고 생물반응기(52)는 약 325L의 용량을 가진 스테인리스강의 원뿔형 정화기로 구성된 액체/고체 분리 장치(16)에 연결된다.

시스템 A 및 시스템 B 모두에서, 복귀 활성 슬러지(RAS, 20)는 선별기(48)를 매게로 액체/고체 분리 장치(16)에서 생물반응기(50)로 재순환된다. 그러나 폐 활성 슬러지(WAS, 22)는 각 시스템에서 다르게 취급된다. 시스템 A에서 WAS(22)는 WAS 처리 유닛(34)의 세포 용해 이전에 150 mg/L Na+로 가성 처리를 거치게 된다. 미국 특허 6,013,183에 명시된 생물학적 폐수 처리 공정에서 도출된 미생물 액화 방법의 명칭을 가진 마이크로슬러지사의 고압 세포 교란기/균질기로 구성된 처리 유닛(34)은 여기에서 참고로 포함된다. 마이크로슬러지사의 세포 교란기/균질기의 균질화 공정은 10,000psi로 작동되며 37℃ 단일 단계로 일정한 속도로 펌핑되는 처리된 활성 슬러지(TAS, 36)를 산출하며, 액체 재순환은 5.5일의 유압 체류시간(HRT)으로 혐기성 소화조(24)와 혼합된다. 혐기성 처리 다음으로, TAS(36)는 공장 폐수 절입(10)과 RAS(20)이 결합되는 선별기(48)를 매개로 생물반응기(50)로 되돌아온다. 시스템 B는 호기 처리 시스템(12, 도 11)의 하류방향의 어떤 WAS(22)의 추가 처리 또는 복귀 없이 제어되도록 작동한다.

시스템 A 및 시스템 B 모두를 위한 유량, 온도, pH 및 용존 산소 함유 변수는 동일하다. 더욱 구체적으로, 공장 폐수(10)의 유량은 시스템 A 및 시스템 B 모두 2.00L/min이다. 시스템 A의 호기 처리 시스템(12)으로의 TAS(36)의 하루 공급량은 54.5L/일 이다. 이는 시스템 A의 호기 처리 장치(14)에서의 8.5시간의 유압 체류시간(HRT)과 시스템 B에서의 8.6시간의 체류시간을 야기한다. 시스템 A와 시스템 B의 RAS(20) 유량은 1.0L/min, 또는 폐수(10) 절입 유량의 50%이다.

시스템 A 및 시스템 B 모두에서 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서의 WAS(22)의 방출량은 사용자 제어 펌프를 이용하여 조절된다. 시스템 A에서, WAS(22)는 장치(16)으로부터 약 54.5L/일의 속도로 제거된다(시스템 A가 "폐 루프"이며, WAS(22)의 방출 속도와 TAS(36)의 공급 속도가 본 예시에서 동일하기 때문). 시스템 B에서, WAS(22)는 평균 69.7L/일의 속도로 제거된다. 19,997mg/L의 평균 총 부유 물질(TSS)에서, 장치(16)에서 제거된 WAS(22)의 질량은 시스템 A에서 1,090 g/일 이다. 8,044 mg/L의 평균 TSS 농도에서, 시스템 B의 장치(16)에서 제거된 WAS(22)의 질량은 560 g/일 이다. 이와 같이 시스템 A의 액체/고체 분리 장치(16)에서 방출된 WAS(22)의 질량은 시스템 B에서보다 95% 더 많이 구성된다.

생물 반응기(50, 52)들은 안정적이며 큰 차이가 없다. 시스템 A 및 B 모두에서의 각각의 생물 반응기(50, 52)의 평균 온도는 29도에서 31도이다. 호기 처리 시스템(12)의 두 활성 슬러지 시스템의 pH는 7.5에서 7.6이며, 잘 작동하는 활성 슬러지 작업과 일치하며, 서로 크게 다르지 않다. 활성 슬러지 생물 반응기(50, 52)의 용존 산소(DO) 농도는 평균 2.5mg/L이며 낮은 변동성을 달성한다.

비교 결과

슬러지 수명

시스템 A 및 시스템 B의 슬러지 수명은 아래의 테이블 1에 비교되어 있다. 슬러지 수명은, (1) 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 둑(weirs)에서 오버플로우된 처리된 폐기물(18); 및 (2) WAS(22)로서, 호기 처리 시스템(12)을 빠져나온 고형물의 양으로 생물반응기(50, 52)(T1 + T2)에서의 휘발성 부유 물질(VSS)을 나눈 총량이다. 즉,

슬러지 수명(days) = 질량 VSS (Tl + T2) / 질량 (VSS) / day (clarifier + WAS)

테이블 1에 제시된 바와 같이, 슬러지 수명은 시스템 A에서 3.0일 그리고 시스템 B에서 4.2일로 계산된다.

테이블 1 - 슬러지 수명

*슬러지 수명(일, days) = 질량 VSS (Tl + T2) / 질량 (VSS) / day (clarifier + WAS)

비산소 흡수율

비산소 흡수율(SOUR)은 시스템 A와 시스템 B 사이에서 크게 다르지 않다. 특히, VSS의 질량 당, 평균 비산소 흡수율(SOUR)은 시스템 A에 대한 VSS 15.5 mg/hr/g 이며 시스템 B에 대한 VSS 13.0 mg/hr/g이다. 시스템 A의 미생물 활성의 이 19% 증가는 시스템 A에서의 비 생물학적 활성 VSS의 축적이 없었으며 SOUR의 TAS(36) 재순환의 어떤 다른 중요한 영향이 없었음을 나타낸다.

화학적 산소 요구량

평균적으로, 공장 폐수(10)의 총 화학적 산소 요구량(tCOD)는 1,110 mg/L이다. TAS(36)의 tCOD는 48,188 mg/L이며, 결과적으로 시스템 A의 호기 처리 시스템(12)에 1,959 mg/L tCOD의 조합된 공급을 야기한다. 유사하게 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서 오버플로우된 처리된 폐기물(18)의 tCOD 농도 463 mg/L tCOD(시스템 A) 및 461 mg/L tCOD(시스템 B)는 TAS(36) 모두가 시스템 A의 호기 처리 시스템(12)에서의 호기성 생분해(CO₂와 미생물로)된 것을 나타낸다. 즉, TAS(36)이 시스템 A로 77%까지이송된 공급물의 tCOD가 증가되지만, 이 추가된 부하는 호기 처리 시스템(12)에 의해 수용된다; 시스템 A에서 유입 tCOD는 76.5%까지 줄고, 시스템 B에서는 58.5%까지 준다.

시스템 A 및 시스템 B 모두의 공급 폐수(10)의 평균 생물학적 산소 요구량(BOD) 농도는 265 mg/L이다. 혐기성 소화조(24)에서 방출되고 호기 처리 시스템(12)으로 재순환된 시스템 A의 TAS(36)의 평균 BOD는 1,557mg/L이다. 혐기성 분해된 TAS(36)의 BOD의 질량은 공장 폐수(10) 질량의 딱 6.4%로 구성된다. 이를 기초로, 시스템 A의 호기 처리 시스템(12)의 추가된 폭기 요구는 전체 요구의 많은 부분은 아니다.

시스템 A 및 시스템 B의 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 둑에서 넘친 폐수(18)에 대한 평균 BOD 농도는 각각 14 mg/L 및 15 mg/L이다. 이는 시스템 A의 95%의 BOD 절감에 해당하며 시스템 B에서의 94% BOD 절감에 해당한다. 이와 같이 상기 시스템 모두는 일반적인 폐수 배출 요구를 만족시키는 충분한 BOD 절감을 달성한다.

영양소 보충

구입된 비료에 대한 요구에 대응할 수 있는 TAS(36)가 혐기 분해된 정도를 측정하기 위해, 요소는 시스템 B에 공급된 농도의 25%로 시스템 A에 추가되며(즉, 영양소 공급조(32)에서 선별기(48)로) 그리고 시스템 A에 어떤 APP도 추가되지 않는다. 특히, 시스템 A에 대해, 오직 영양소 보충은 L당 4,518 mg의 질소의 농도로 하루 2L의 요소 용액을 보충하며, 이는 9그램의 하루 당 추가되는 영양소 비료에 해당한다. 시스템 B에 대해, L당 18,073 mg의 질소 농도로 요소 용액 2L가 매일 보충되며 일당 질소의 37그램의 질량의 첨가를 야기한다. 게다가, 폴리인산암모늄(ammonium polyphosphate)의 2L/day는 L당 1,416mg 질소 그리고 L당 2,095 mg 인의 농도로 시스템 B에 추가된다. 전체적으로, 하루당 38.9mg 질소와 4.2g의 인이 시스템 B에 요소 및 APP 비료의 형태로 추가된다. 시스템 B를 위한 영양소 요구는 공장의 폐기물 처리 시설에의해 채용되는 것으로서, BOD:N:P 비율이 100:4.9:0.7을 기본으로 한다.

평균적으로, TAS(36)는 1,768 mg/L의 총 질소, 651 mg/L의 암모니아, 및 303 mg/L의 인을 함유하고 있다. 테이블 2는 시스템 A 및 B 모두에 대해 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서 넘친 공급 폐기물(10)과 처리된 폐기물(18)의 총 질소, 암모니아, 및 인을 나타낸다. 테이블 2는 시스템 A의 폐수 공급에 혐기성 분해된 TAS(36)를 추가하여 추가 영양소 비료의 요구가 적어도 77%까지 감소된 것을 나타낸다. 어떤 경우, 전체 영양소 비료 보충의 추가를 막을 가능성이 있다. 테이블 2는 또한 시스템 A에 추가된 TAS(36)이 APP(인산염) 비료를 추가할 필요성이 전체적으로 제거된 것을 나타내며, 이는 시스템 A의 처리된 폐기물(18)의 인산염 농도가 공장의 목표 농도를 초과했기 때문이다.

테이블 2 : 배출 영양소

슬러지 용적 지수(Sludge Volume Index)

전술한 바와 같이, 슬러지 용적 지수(SVI)는 침전 30분 이후 부유물 1그램에 에 대한 밀리미터의 부피이다. SVI는 이와 같이 침전된 액체에서 고형물을 분리하는 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 유효성의 측정이다. 높은 SVI는 낮은 침전 효과를 나타내고 이로써 낮은 정화 작업 효과를 나타낸다.

평균적으로, 시스템 A에 대한 슬러지 용적 지수(SVI)는 186 ml/g이며 시스템 B에서는 324 ml/g이다. 이와 같이, 시스템 A의 평균 SVI가 시스템 B보다 뛰어나고 충분히 낮으며, 이는 더 나은 정화 성능을 나타낸다.

부유 물질

시스템 A 및 B 작업의 모든 단계에 대한 평균 총 부유 물질(TSS)와 휘발성 부유 물질(VSS) 농도는 테이블 3에 비교되어 있다.

테이블 3 : TSS와 VSS

테이블 3은 시스템 A 및 B 모두의 처리된 폐기물(18)의 TSS가 폐기물 배출 제한 허용치 50 mg/L보다 더 낮다는 것을 나타낸다.

혐기성 분해

다음의 혐기 처리 시스템(24)(수리학적 체류시간 5.5일)의 혐기성 분해에 의한 질소와 인의 가용화에 시스템 A의 영향(즉, TAS(36)를 생성하기 위한 슬러지 처리 유닛(34)의 마이크로슬러지 처리)은 다음과 같다:

1. 가용성 총 킬달(Kjeldahl) 질소(TKN), 즉, 표본의 유기 질소와, 암모니아 및 암모늄의 합계가 WAS(22)의 약 10%의 가용성 TKN과 비교하여 혐기성 분해된 TAS(36)의 총 TKN의 53%가 증가되었다.

2. 가용성 총 질소가 WAS(22)의 약 10%의 가용성 질소 비교하여 혐기성 분해된 TAS(36)의 총 질소의 44%가 증가되었다.

3. 암모니아는 WAS(22)의 약 2%의 암모니아와 비교하여 혐기성 분해된 TAS(36)의 총 TKN의 32%가 증가되었다.

4. 가용성 인은 WAS(22)의 약 39%의 가용성 인과 비교하여 혐기성 분해된 TAS(36)의 총 인의 87%가 증가되었다.

폐기용 고형물

테이블 4는 시스템 A 및 시스템 B의 처분된 총 부유 물질(TSS)을 비교하고 있다. 시스템 A 및 시스템 B의 처리된 폐기물(18)의 TSS 구성물은 거의 동일하며, 즉 각각 103 및 105 g/day이다. 시스템 A에서 어떤 WAS(22)도 탈수 및 처분되지 않았으며, 이에 반해 시스템 B에서는 WAS(22) 264 g/day가 처분될 필요가 있다. 시스템 A에 대해, 폐기를 위해 탈수된 WAS(22)로서보다는 TAS(36)로서 WAS(22)를 관리하는 것이 공장의 충분한 지속적인 비용 절감을 나타낸다.

테이블 4 : 폐기용 TSS

결론

몇가지 결론이 본 예시에서 얻어질 수 있다. 시스템 A에서 호기 처리 시스템(12)에 의해 생성된 실질적으로 모든 WAS(22)는 실질적으로 처리되고, TAS(36)으로서 재순환되며, 분해되고, 이로써 WAS(22)를 탈수하고 처분할 필요성이 제거된다.

본 발명은 화학적 산소 요구량(COD) 부하를 시스템 A의 호기 처리 시스템(12)으로 증가시키면서, 시스템 A 및 B의 처리된 폐기물(18, 정화기 오버플로우)의 유사한 tCOD 농도는 모든 또는 실질적으로 모든 TAS(36)가 HRT를 변경하지 않고 호기 처리 시스템(12)에서 호기성으로 생분해된 것을 나타낸다.

시스템 A의 발명이 수행되는 조건은 공장 폐수만으로(시스템 B) 공급된 시스템의 거의 절반의 평균 SVI로, 액체/고체 분리 장치(이차 정화기, 16)의 성능을 향상시킨다.

시스템 A의 비 생물학적 활성 휘발성 부유 물질(VSS)의 어떠한 축적 또는 TAS(36)의 어떤 다른 중요한 영향도 거의 동일한 두 시스템에 대한 평균 비산소 흡수율(SOUR)을 기초로 검출되지 않는다.

시스템 A의 호기 처리 시스템(12)에 추가될 필요가 있는 질소 비료의 적어도 75% 용량이 입증되었다. 시스템 A의 처리된 폐기물(18, 정화기 오버플로우)의 암모니아 수준이 공장의 가이들라인을 초과했기 때문에, 요소 첨가의 추가 감소가 나타난다. 호기 처리 시스템(12)으로의 요소 첨가는 파일롯 연구에서 사용된 형태의 펌프 공장 폐수(10)를 위해 완전히 제거되어야한다.

인 첨가는 시스템 A의 경우 필요하지 않다. 사실상, 시스템 A의 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 인 수준은 공장의 가이드라인(guidelines)을 초과한다.

예시 3 - 혐기성 처리가 없는 파일롯 연구 비교

추가 파일롯 연구는 호기 처리 시스템(12)의 작동을 비교하여 수행되었으며, 즉, 활성 슬러지 호기성 폐기물 처리 시설가 본 발명(시스템 A)과 종래의 처리 시설(시스템 B)에 따라 작동되었다. 도 10b 및 11는 본 예시에서 시스템 A와 시스템 B의 작동을 각각 개략적으로 나타낸다. 시스템 A는 혐기성 처리 단계가 생략된 것을 제외한 예시 2의 실시예(도 10a)에서와 같이 구성되었다.

작업에 대한 설명

예시 2에서와 같이, 시스템 A 및 시스템 B 모두 동일한 펄프 공장 폐수(10)를 받았다. 폐수(10)는 호기 처리 장치(14)에서 상류방향에 배치된 선별기(48)로 먼저 이송된다. 선별기(48)는 약 30L의 용량을 가진 스테인리스강 용기이다. 하기에 더 설명된 바와 같이, 요소 또는 APP 영양소는 선별기(48)와 유체 연통하게 연결된 양양소 공급조(32)에서 폐수(10)로 도입된다. 시스템 A 및 B 모두에서 호기 처리 장치(14)는 각각 두 개의 생물반응기 T1(50) 및 T2(52)를 구비한다. 생물 반응기(50, 52)는 연속으로 연결되며 각각 500L 용량의 스테인리스 강 용기이다. 생물반응기(50)는 선별기(48)에서 유입을 받고 생물반응기(52)는 약 325L 용량의 스테인리스 강 원뿔형 정화기로 구성된 액체/고체 분리 장치(16)에 연결된다.

시스템 A 및 시스템 B 모두에서, 복귀 활성 슬러지(RAS, 20)는 선별기(48)를 매게로 액체/고체 분리 장치(16)에서 생물반응기(50)로 재순환된다. 폐 활성 슬러지(WAS, 22)는 그러나 각각의 시스템에서 다르게 취급된다. 시스템 A에서 WAS(22)는 WAS 처리 유닛(34)에서 세포 용해 이전에 150 mg/L Na+로 가성 처리를 거치게 된다. 처리 유닛(34)는 이곳에 참고로 인용된 생물학적 폐수 처리 공정으로부터 도출된 미생물을 액화시키는 방법이란 명칭의 미국 특허 6,013,183에 명시된 바와 같은 마이크로슬러지 고압 세포 교란기/균질기로 구성된다. 마이크로슬러지 세포 교란/균질기에서의 균질화 공정은 10,000psi로 작동되며 공장 폐수 절입(10)과 RAS(20)이 조합되는, 선별기(48)를 매게로 생물반응기(50)로 되돌려지는, 처리 활성 슬러지(TAS, 36)를 생성한다. 시스템 B는 호기 처리 시스템(12)(도 11 참고)의 하류방향으로의 WAS(22)의 추가 공정 또는 복귀 없이 제어됨으로서 작동한다.

처리하기 위한 공장 폐기물의 용량은 전체적으로 하루 평균 약 152,820㎥이며, 결과적으로 매일 평균적으로 WAS(22)의 총 건조된 고형물(TS)이 30.3톤이 발생한다. 즉, 하루 당 WAS(22)의 건조 톤(tonne)은 공장 폐기물 처리 각 5,044㎥이 생성된다. 이를 근거로, 본 예시에서, 공장 폐수(10)의 하루 당 2,900L의 파일럿 규모의 활성 슬러지 처리는 TS 6%의 WAS 농도로 하루 당 WAS(22)의 0.57kg의 건조 고형화 또는 약 WAS(22) 9.6L이 생성될 것이다.

TAS(36) 약 5L/day는 약 8시간의 HRT로 폐수(10)와 함께 선별기(48)로 공급된다. 비례해서, 이는 공장의 WAS(22) 생성의 약 절반을 나타낸다. 또한 시스템 B는 약 8시간의 HRT로 오직 폐수(10)만 공급된다.

시스템 A, B의 유량, 온도, pH 및 용존 산소 함유 변수는 동일하다. 더욱 구체적으로, 폐수(10)의 유량은 시스템 A, B 모두 2.00 L/min (약 2,900 L/day)이다. 시스템 A, B의 RAS(20) 유량은 폐수(10)의 절입 유량의 50% 또는 1.0 L/min이다.

시스템 A, B 모두에서 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)로부터의 WAS(22)의 방출률은 사용자 제어 펌프를 이용하여 조절될 수 있다. 시스템 A에서, WAS(22)는 약 44.28 L/day의 속도로 장치(16)로부터 제거된다. 시스템 B에서, WAS(22)는 평균 43.78 L/day의 속도로 제거된다. 6,131 mg/L의 평균 총 부유 고형물(TSS) 농도로, 장치(16)에서 제거된 WAS(22)의 질량은 시스템 A에서 271 g/day이다. 4,996 mg/L의 평균 TSS 농도에서, 장치(16)에서 제거된 WAS(22)의 질량은 시스템 B에서는 219 g/day이다. 이와 같이, 시스템 A에서 액체/고체 분리 장치(16)에서 방출된 WAS(22)의 질량은 시스템 B에서보다 24% 더 큰 질량으로 구성된다.

생물반응기(50,52)는 안정화되어 있고 크게 다르지 않다. 시스템 A 및 B 모두에서의 각각의 생물 반응기(50, 52)의 평균 온도는 32℃이다. 호기 처리 시스템(12)의 두 활성 슬러지 시스템의 pH는 7.2에서 7.3이며 잘 작동하는 활성 슬러지 작업과 일치하며 서로 크게 다르지 않다. 활성 슬러지 생물반응기(50, 52)의 용존 산소(DO) 농도는 평균 2.5 mg/L이며 낮은 변동성으로 달성된다.

비교 결과

슬러지 수명

시스템 A 및 B의 슬러지 수명은 아래 테이블 5에서 비교된다. 앞서 설명한 바와 같이, 슬러지 수명은, (1) 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 둑에서 오버플로우된 처리된 폐기물(18); 및 (2) WAS(22)로서, 호기 처리 시스템(12)을 빠져나온 고형물의 양으로 생물반응기(50, 52)(T1 + T2)에서의 휘발성 부유 물질(VSS)을 나눈 총량이다. 즉,

테이블 5 : 슬러지 수명 계산

테이블 5에 제시된 바와 같이, 슬러지 수명은 시스템 A에서 7.1일로 계산되며 시스템 B에서는 4.5일로 계산된다. 본 예시에서 슬러지 수명이 시스템 A가 시스템 B보다 길지만, 비산소 흡수율(specific oxygen uptake rate (SOUR))과 슬러지 용적 지수(SVI)는 아래 설명된 바와 같이, 시스템 A와 시스템 B사이에서 현저히 다르다.

비산소 흡수율

평균 산소 흡수율은 시스템 A 및 B에서 각각 27.6 mg/L 그리고 17.6 mg/L이다. VSS의 질량당, 평균 비산소 흡수율(SOUR)은 시스템 A 및 B에서 각각 12.8 mg/hr/g VSS 과 9.50 mg/hr/g VSS이다. 이는 시스템 A 및 B의 SOUR에 TAS(36)를 도입하는 것의 큰 영향이 없다는 것을 나타낸다. 비산소 흡수율(SOUR)은 시스템 A 및 B에서 크게 다르지 않다.

화학적 산소 요구량

호기 처리 시스템(12)에 공급된 TAS(36)는 평균 COD 99,628 mg/L이며 평균 용해 COD는 29,339mg/L이다. 폐수(10)의 2,880L/day로 혼합된 TAS(36)의 5 L/day에 대해, 시스템 A에서 계산된 평균 공급은 1,282 mg/L tCOD과 1,191 mg/L sCOD이다. 평균적으로, 호기 처리 시스템(12)의 COD감소는 시스템 A에서 64%, 시스템 B에서 50%이다.

생물학적 산소 요구량

시스템 A 및 B 모두에 대한 공급 폐수(10)의 평균 생물학적 산소 요구량(BOD) 농도는 249 mg/L이다. 시스템 A의 액체/고제 분리 장치(정화기, 16)의 둑에서 오버플로우된 폐기물(18)의 평균 BOD 농도는 각각 14 mg/L과 13 mg/L이다. 이는 시스템 A, B 모두에서 95%의 BOD 감소에 상당한다. 이와 같이 두 시스템은 일반적인 폐기물 배출 요구량을 만족하기 위한 충분한 BOD 절감을 달성한다.

영양소 보충

영양소 필요성은 일차 정화 폐기물의 평균 BOD와, 공급 유량, 그리고 공장 폐기물 처리 시설에 채용된 것으로서 BOD:N:P = 100:4.9:0.7 의 비율을 근거로 한다.

21 ml 요소/L 및 l.6 ml APP/L 물의 평균 공급률은 테이블 6에 나타나 있다.

테이블 6 : 영양소 추가

상기 데이터는 시스템 A 및 B으로의 요소와 APP의 유량이 크게 다르지 않고 낮은 변동성을 갖는다는 것을 보여준다. 평균적으로, TAS(36)는 3,607 mg/L TKN을 함유하지만, 오직 61 mg/L만이 암모니아로서 존재한다. TAS(36)은 또한 용해된 것의 55%인, 총 인의 1,261 mg/L를 함유한다.

테이블 7은 시스템 A 및 B로의 질소 및 인 비료의 첨가가, 정화기 오버플로우의 암모니아와 인의 평균 배출 농도를 근거로, 실질적으로 감소될 수 있음을 나타낸다.

테이블 7 : 배출된 영양소

슬러지 용적 지수

평균적으로, 시스템 A에 대한 슬러지 용적 지수(SVI)는 139ml/g이며 시스템 B에서는 156ml/g이다. 높은 변동성으로 인해, 시스템 A와 시스템 B 사이의 SVI는 통계적으로 큰 차이가 없다.

부유 물질

활성 슬러지 시스템의 모든 단계에 대한 평균 총 휘발성 부유 물질 농도는 테이블 8에 나열되어 있다. 데이터는 시스템 A가 시스템 B보다 높은 고형물 농도를 함유된 것으로 나타나있지만, 정화기 오버플로우의 낮은 TSS는 시스템 B와 비교할 때 시스템 A에서 액체/고체 분리 장치(정화기)의 더 나은 성능을 나타낸다.

테이블 8: TSS 및 VSS

세포 수율

BOD 절감 과정에서, 호기 처리 시스템(12)은 바이오매스(biomass)를 를 생성한다. BOD 절감 당 생성된 (VSS) 바이오매스의 양은 세포 수율이라고 불린다. 일반적인 시스템(12)은 0.5 gVSS/gBODr의 세포 수율을 갖는다.

호기 처리 시스템(12)으로 TAS(36)를 공급함으로 인한 순 고형물 생성의 영향을 평가하기 위해, 테이블 9 및 10은 시스템 A 및 B 각각에 대해 세포 수율 계산에 대한 데이터를 나타낸다.

테이블 9 : 시스템 A VSS 및 BOD

미생물 세포로 BOD 변환에 의해 생성된 휘발성 부유 물질(VSS)은, WAS(22)에서 그리고 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 오버플로우(OF)를 통해 시스템(12)을 이탈한 VSS의 질량으로부터 호기 처리 시스템(12)에 공급된 VSS의 질량을 뺌으로서 결정된다. 이는 다음 식으로 나타내진다:

(VSS생성 / day) = VSS_OF * Q_OF + VSS_WAS * Q_WAS - VSS_공급 * Q_공급

테이블 9의 데이터를 근거로, 매일 생성된 질량이 계산된다:

(VSS생성 / day) = 76 + 243 - 331 = 12g / day

생성된 BOD 질량은 BOD_공급의 질량과 BOD_OF의 질량 사이의 차이다(662 - 20 = 642).

세포 수율에 대한 계산을 이용하면:

시스템 A 세포 수율 = 12/642 = 0.02 g VSS / g BOOr

이는 일반적인 활성 슬러지 폐기물 처리 시설의 세포 수율과 비교하여 이례적으로 낮은 값이다. 테이블 10의 데이터를 근거로한, 시스템 B에 대한 동일한 계산은 시스템 A와 비교하여 매우 다른 세포 수율을 나타낸다.

테이블 10: 시스템 B VSS 및 BOD

시스템 B의 세포 수율은 다음과 같이 계산된다:

(VSS생성 / day) = 202 + 197 - 115 = 284 g / day

감소된 BOD는 BOD_Feed의 질량과 BOD_OF의 질량 사이의 차이다(645 - 19 = 626).

시스템 B 세포 수율 = 284/626 = 0.45 g VSS / g BOOr

시스템 B에 대한 0.45 g VSS produced/g BODr의 슬러지 수율은 일반적인 폐기물 처리 시설에 대한 범위 이내이다.

본 예시에서, 시스템 A로 공급된 공장 폐수(10)로 첨가된 TAS(36)는 결과적은 시스템 B와 비교하여 2.9배 더 높은 고형물 부하를 야기한다(시스템 A의 331 g/day VSS 대 시스템 B의 115 g/day VSS). 그러나, 배출된 VSS의 총 질량은 시스템 B에 대한 것보다 시스템 A가 20% 적다(시스템 A의 319g/day VSS 대 시스템 B의 399g/day VSS). 이러한 이례적으로 긍적적인 결과는 TAS(36)의 실질적인 호기성 분해가 호기 처리 시스템(12)에서 발생했음을 나타낸다.

요약하자면, 펄프 및 제지 공장에서 생성된 WAS(22)의 거의 절반과 동등한 부분의 유입된 폐수(10)에 첨가된 TAS(36)는 결과적으로 파일롯 연구에서의 호기 처리 장치(14) 또는 액체/고체 분리 장치(16, 이차 정화기)의 성능에 어떤 부정적인 영향을 미치지 않는다.

VSS의 순 증가를 나타내는 세포 수율보다는, VSS의 순 감소가 시스템 A에 첨가된 거의 5L/day의 모든 TAS(36)는 호기 처리 시스템(12)에서 분해되었다는 것을 시사한다.

또한, 시스템 A의 처리된 폐기물(18)의 질소 및 인의 증가된 농도는 재순환된 TAS(36)로 호기 처리 시스템(12)을 작동하는 데 비교가 덜 필요하다는 것을 나타낸다.

예시 4 - 혐기성 처리 없는 파일롯 연구 추가 비교

추가 파일롯 연구는 본 발명(시스템 A)과 종래 처리 시설(시스템 B)에 따라 작동되는 호기 처리 시스템(12)의 작동을 비교하기 위해 수행되었다. 기입된 것을 제외하고, 실험 변수들은 마이크로슬러지 처리된 TAS(36)의 거의 11.5L/day가 약 8시간의 HRT로 폐수(10)와 함께 선별기(48)로 공급된 것을 제외하고는 상기 예시 3과 동일하다. 비례해서, 이는 공장 폐기물 처리의 각 5,044㎥에 대해 생성된 WAS(22)의 건조된 1톤의 공장의 WAS 생산량보다 약 20% 이상을 나타낸다.

시스템 A 및 시스템 B 모두에서, 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서의 WAS(22)의 배출 속도는 사용자 제어 펌프를 이용하여 조절될 수 있다. 시스템 A에서, WAS(22)는 약 52.57 L/day의 속도로 장치(16)에서 제거된다. 시스템 B에서, WAS(22)는 평균 52.04 L/day의 속도로 제거된다. 6,780 mg/L의 평균 총 부유 물질(TSS) 농도에서, 장치(16)에서 제거된 WAS(22)의 질량은 시스템 A에서 356 g/day이다. 5,493 mg/L의 TSS 평균 농도에서, 장치(16)에서 제거된 WAS(22)의 질량은 시스템 B에서 286 g/day이다. 이와 같이, 시스템 A의 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)에서 배출된 WAS(22)의 질량은 시스템 B 질량보다 24% 더 크다.

비교 결과

슬러지 수명

시스템 A 및 시스템 B에 대한 슬러지 수명은 아래 테이블 11에서 비교된다. 테이블 11에서 제시된 바와 같이, 슬러지 수명은 시스템 A에서 6.2일 시스템 B에서 3.1일로 계산되었다. 이 예시에서 슬러지 수명이 시스템 A에서가 시스템 B에서보다 길지만, 비산소 흡류율(SOUR)과 슬러지 용적 지수(SVI)는 아래에서 설명된 바와 같이 시스템 A와 B 사이가 크게 다르지 않다.

테이블 11 : 슬러지 수명 계산

비산소 흡수율

평균 산소 흡수율(OUR)은 시스템 A 및 B에서 각각 25.7 mg/L 과 18.3 mg/L이다. VSS 질량 당, 평균 비산소 흡수율(SOUR)은 시스템 A 및 B 각각에 대해 8.6 mg/hr/g VSS 및 9.4 mg/hr/g VSS이다. 이는 시스템 A 및 B의 SOUR에 TAS(36)을 도입하는 것이 어떤 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다. 비산소 흡수율(SOUR)은 시스템 A 및 시스템 B 사이에서 크게 다르지 않다.

화학적 산소 요구량

호기 처리 시스템(12)으로 공급된 TAS(36)은 92,044mg/L의 평균 COD를 갖는다. 평균 tCOD 농도 1,076 mg/L의 폐수(10) 2,880 L/day과 섞여진 TAS(22) ll.5 L/day에 대해 시스템 A의 호기 처리 시스템(12)으로 공급된 계산된 평균 tCOD는 1,441 mg/L이다. 평균적으로, 호기 처리 시스템(12)의 COD 감소는 시스템 A에서 71% 시스템 B에서 50%이다. 시스템 A는 sCOD를, 시스템 B의 sCOD 48%와 비교하여 sCOD 66%로 현저히 더 많이 감소시킨다.

생물학적 산소 요구량

시스템 A 및 시스템 B의 호기 처리 시스템(12)에 공급된 폐수(10)의 평균 BOD는 281 mg/L이다. 시스템 A 및 시스템 B의 액체/고체 분리 장치(정화기, 16)의 둑을 오버플로우한 폐기물(18)에 대한 BOD 농도는 각각 16 mg/L 및 24 mg/L이며, 또는 시스템 A에 대한 BOD 감소는 94%(TAS(36)에서의 BOD는 포함하지 않고)이며 시스템 B에 대한 BOD 감소는 91%이다.

영양소 보충

예시 3에서와 같이, 영양소 필요성은 일차 정화 폐기물의 평균 BOD와, 공급 유량, 그리고 공장 폐기물 처리 시설에 채용된 것으로서 BOD:N:P = 100:4.9:0.7 의 비율을 근거로 한다.

테이블 12 : 영양소 추가

상기 데이터는 시스템 A 및 B으로의 요소와 APP의 유량이 크게 다르지 않다는 것을 보여준다. 평균적으로, TAS(36)는 3,414 mg/L TKN을 함유하지만, 오직 61 mg/L만이 암모니아로서 존재한다. TAS(36)은 또한 용해된 것의 55%인, 총 인의 1,261 mg/L를 함유한다.

호기 처리 시스템(12)에 공급된 폐수(10)에 TAS(36) 11.5 L/day을 추가하는 것은 영양소에 기여한다. 평균적으로, TAS(36)는 3,414 mg/L TKN을 함유하며, 2,149 mg/L TKN이 용해되어 있다. 혐기성 분해 없이, 오직 일부분의 질소가 암모니아로서 존재한다(평균, 단지 32 mg/L). 질소 함유에 대해, TAS(36)은 상대적으로 높은 인의 양이 함유되어 있다: 용해된 상태로 총 인의 68%로, 총 인 1,260 mg/L.

테이블 13은 아래에서 시스템 A 및 B 모두로 질소 및 인 비료의 첨가가 정화기 오버플로우의 암모니아와 인의 평균 배출 농도를 근거로 실질적으로 감소될 수 잇음을 나타낸다.

테이블 13: 배출 영양소

슬러지 용적 지수

평균적으로, SVI는 시스템 A에서 165 ml/g, 시스템 B에서 210 ml/g이며, 시스템 B와 비교할 때 시스템 A에서의 침전이 더 많이 나타난다.

부유 물질

활성 슬러지 시스템 내의 모든 단계에 대한 평균 총 휘발성 부유 물질 농도는 테이블 14에 나열되어 있다. 데이터는 시스템 A가 시스템 B보다 높은 고형물 농도를 함유된 것으로 나타나있으며, 이는 부분적으로 TAS(36)의 추가 고형물 부하 때문이다.

테이블 14 : TSS 및 VSS

세포 수율

BOD 절감 과정에서, 호기 처리 시스템(12)은 바이오매스(biomass)를 생성한다. 상기 예시 3에서 설명된 바와 같이, BOD 절감 당 생성된 (VSS) 바이오매스의 양은 세포 수율이라고 불린다. 일반적인 호기 처리 시스템(12)은 0.5 gVSS/gBODr의 세포 수율을 갖는다. 호기 처리 시스템(12)으로 TAS(36)를 공급함으로 인한 순 고형물 생성의 영향을 평가하기 위해, 테이블 15 및 16은 시스템 A 및 B 각각에 대해 세포 수율 계산에 대한 데이터를 나타낸다.

테이블 15 : 시스템 A VSS 및 BOD

본 예시에서, 시스템 A에 대한 계산된 세포 수율은 -0.06이다. 실질적으로 영(0)인, 이 세포 수율은 전형적인 호기 처리 시스템(12)의 세포 수율과 비교하여 이례적으로 낮은 값이다. 예시 3의 경우와 같이, TAS(36)의 5 L/day가 유입 폐수(10)에 추가되었으며, 데이터는 세포 수율보다는, VSS의 순 감소를 나타낸다. 이는, 폐수(10)를 처리한 것에서 생성된 것보다 호기 처리 시스템(12)에 첨가된 WAS(22)의 20% 더 큰 용적으로, 공급에서의 더 큰 VSS가 BOD를 소비하는 미생물의 성장의 결과로서 형성된 것보다 더 제거된 것을 나타낸다. 상기 TAS(36)의 분해는 탈수 및 처분될 WAS(22)를 제거하는 것의 타당성을 보여준다.

테이블 16의 데이터를 근거로한 시스템 B에 대한 같은 계산은 시스템 A와 비교되는 기준 호기 처리 시스템(12)에 대한 매우 다른 세포 수율을 나타낸다.

테이블 16 : 시스템 B VSS 및 BOD

시스템 B에 대한 (생성된 VSS 0.44g / g BODr)의 슬러지 수율은 폐수 처리 시설의 일반적인 범위 내에 있다. 시스템 A가 시스템 B보다 3.7배 더 큰 고형부 부하를 받지만(시스템 A의 539 g/day VSS 대 시스템 B의 146 g/day VSS), 시스템 A로의 TAS(36) 추가로 인해, 배출을 위한 VSS 질량은 단지 시스템 B에서보다(479 g/day VSS) 시스템 A(490 g/day VSS)에서 단지 2%가 더 크다. 이는 실질적으로 모든 TAS(36)가 본 예시에서 호기 처리 시스템에서 분해된다는 것을 의미한다.

요컨대, 본 예시에서, 호기 처리 시스템(12)에서 생성된 WAS(22)의 양의 대략 120% 비율로 폐수(10)로 추가된 TAS(36)는 파일롯 연구에서의 호기 처리 장치(14) 또는 액체/고체 분리 장치(이차 정화기, 16)의 성능에 어떤 부정적인 영향을 끼지지 않는다.

VSS에서의 0에 가까운 증가는 시스템 A에 첨가된 거의 모든 TAS(36)가 호기 처리 시스템(12)에서 분해되었음을 의미한다.

시스템 A의 처리된 폐기물(18)에서의 질소와 인의 증가된 농도는 TAS(36)이 공급된 호기 처리 시스템(12)을 작동하는 데 비료가 덜 필요하다는 것을 나타낸다.

예시적인 측면 및 실시 예가 위에서 설명되었지만, 당업자는 그것의 어떤 변경, 치환, 추가 및 서브-조합을 인지할 것이다. 따라서 다음에 첨부된 청구 범위 및 이곳에 도입된 청구 범위는, 기술적 사상과 범위 내에서, 그러한 모든 변경, 치환, 추가 및 서브-조합을 포함하도록 해석되려는 의도이다.

Claims

(a) 폐수의 공급을 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계;
(b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해, 슬러지에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜, 상기 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛에서, 공급된 슬러지를 처리하는 단계;
(c) 상기 폐수와 동시 분해하기 위해 상기 슬러지 처리 유닛으로부터 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지를 공급하도록 이송하는 단계로서, 상기 처리된 슬러지를 상기 슬러지 처리 유닛의 하류방향으로 탈수 또는 고형물 제거 없이 상기 호기 처리 시스템으로 이송하는 단계; 및
(d) 상기 폐수와의 동시 분해를 통해 상기 호기 처리 시스템에서 상기 처리된 슬러지의 상기 공급을 실질적으로 분해하는 단계로서, 그리하여 상기 슬러지 분해를 위한 상기 호기 처리 시스템에서 분리된 전용 반응기에 대한 필요성을 배제하는, 상기 단계로 구성된 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법이고,
상기 호기 처리 시스템에서 분해된 상기 처리된 슬러지에 존재하는 미립자 고형물의 순 질량은 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 호기성 슬러지에 존재하는 미립자 고형물의 순 질량에 상당하며, 그리하여 상기 공정 작업 중 상기 호기 처리 시스템의 미립자 고형물의 순 축적을 막도록 되어 있는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 슬러지는 실질적으로 상기 공정 작업 중 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 호기성 슬러지를 포함하며, 실질적으로 모든 상기 호기성 슬러지는 상기 처리, 이송 및 분해 단계를 거치게 되며, 이로 인해 실질적으로 상기 호기성 슬러지의 탈수 또는 처분에 대한 필요성을 배제할 수 있게 하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 상기 폐수 공급과 상기 처리된 슬러지 공급을 연속적으로 또는 반연속적으로 받는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 단계 이전에 상기 슬러지에 존재하는 비생분해성 이물질을 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수는 상기 폐수 공급의 유입 속도에 상응하는 상기 시스템의 수리학적 체류시간(hydraulic residence time (HRT))을 가지며, 실질적으로 상기 체류 시간을 변경하지 않고 상기 방법 작업 중 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지의 분해가 일어나도록 하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 36시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 24시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 12시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 8시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지는 상기 폐수에서 제거된 일차 슬러지를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는 단계 전에 상기 처리된 슬러지 공급을 혐기성으로 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 처리된 슬러지는 혐기성 처리 다음으로 상기 호기 처리 시스템으로 직접 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 호기성 슬러지는 복귀 활성 슬러지(RAS)와 폐 활성 슬러지(WAS)를 포함하며, 상기 WAS의 상당 부분이 상기 슬러지 처리 유닛에서 처리되며, 상기 처리된 슬러지와 같이, 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제13항에 있어서, 실질적으로 상기 모든 WAS는 상기 슬러지 처리 유닛에서 처리되며 상기 처리된 슬러지와 같이 상기 호기 처리 시스템으로 이송되며, 이로써 상기 WAS의 탈수 또는 처분이 실질적으로 필요없도록 되어 있는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 호기 처리 장치와 액체/고체 분리 장치를 구비하며, 상기 슬러지 처리 유닛은 상기 분리 장치로부터 호기 슬러지를 연속적으로 받기 위해 상기 분리 장치와 유체 연통하도록 되어 있는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지에 존재하는 상당부분의 미생물 세포는 상기 슬러지 처리 유닛에서 용해되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지는 실질적으로 상기 슬러지 처리 유닛에서 액화되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 슬러지는 상기 슬러지에 존재하는 세포를 실질적으로 용해하기 위해 상기 슬러지 처리 유닛의 고압 노즐을 통과해 지나가는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템과 상기 슬러지 처리 유닛과 유체 연통하는 혐기성 소화조를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 슬러지에 존재하는 물질은 상기 슬러지 처리 유닛과, 상기 혐기성 소화조 및 상기 호기 처리 장치를 통해 2회 이상 순환되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지의 처리 단계 이전에 상기 슬러지를 농축하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 장치는 활성 슬러지 반응기와, 유녹스(UNOX®) 폐수 처리 시스템, 살수 여과기, 폭기조(aeration basin), 산화구(oxidation ditch), 회전 생물학적 접촉기, 연속 배치식(batch) 반응기, 막 생물 반응기 및 부유 매체 시스템으로 구성된 그룹에서 선정되며 상기 액체/고체 분리 장치는 정화기, 막(membrane) 및 필터로 구성된 그룹에서 선정되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 상류방향에 위치한 액체/고체 분리 장치의 상기 폐수로부터 상기 일차 슬러지를 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 일차 슬러지로부터 비소화성 미립자 물질(non-digestible particulate material)을 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제23항에 있어서, 상기 일차 슬러지를 농축하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지의 공급을 이송하는 단계 이전에, 상기 처리된 슬러지로부터 영양소와 중금속으로 구성된 그룹에서 선정된, 화합물을 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 영양소는 높은 질소 또는 인 함유량을 가진 화합물을 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계는, 상기 슬러지가, 상승 압력, 상승 온도, 화학물질 첨가, 생화학물질 첨가, 전기천공법, 마이크로파(microwave), 캐비테이션(cavitation), 초음파 또는 전단력으로 구성된 그룹에서 선정된 처리를 겪는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 이송된 실질적으로 모든 상기 처리된 슬러지는, 상기 시스템에 존재하는 미생물의 비산소 흡수율(SOUR)을 크게 감소시키지 않으면서 상기 호기 처리 시스템에서 분해되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 호기성 슬러지와 처리된 폐기물을 생성하고 상기 방법은, 상기 처리된 폐기물의 총 부유물질 농도를 정해진 임계치 이하로 유지하면서, 상기 호기 처리 시스템에 존재하는 미생물을 위한 상기 처리된 슬러지의 영양소 공급을 제공하기 위해, 상기 호기 처리 시스템에서 상기 슬러지 처리 유닛으로의 호기성 슬러지의 흐름을 조정하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 액체/고체 분리 장치의 슬러지 용적 지수(SVI)를 정해진 임계치 이하로 유지하면서, 상기 호기 처리 시스템에 존재하는 미생물을 위한 상기 처리된 슬러지의 영양소 공급을 제공하기 위해, 상기 호기 처리 시스템에서 상기 슬러지 처리 유닛으로 이송된 상기 호기성 슬러지의 흐름을 조정하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
(a) 처리된 폐기물과 호기성 슬러지를 생성하는, 상기 폐기물 공급으로부터 폐수를 수용하기 위한 호기 처리 시스템과;
(b) 상기 슬러지의 공급조에 있는 미생물 세포를 파열하며, 이로써 처리되지 않은 슬러지와 비교하여 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하는, 상기 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛;
(c) 상기 슬러지 처리 유닛으로의 슬러지 이송 이전에, 상기 폐수 또는 상기 슬러지에서 비생분해성 미립자 물질을 제거하기 위한 이물질 제거 시스템; 및
(d) 상기 슬러지 처리 유닛의 하류방향으로 탈수 또는 고형물 제거 없이 상기 처리된 슬러지를 상기 호기 처리로 이송하는, 상기 호기 처리 시스템의 고형물의 순 축적을 실질적으로 막기 충분한 속도로, 상기 폐수와 동시 분해를 위해 상기 슬러지 처리 유닛에서 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지를 이송하기 위한 슬러지 유동경로를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항에 있어서, 상기 처리된 슬러지를 상기 호기 처리 시스템으로 이송하기 이전에, 상기 처리된 슬러지를 혐기성 분해하기 위해 상기 슬러지 처리 유닛으로부터 하류방향에 배치된 혐기성 소화조를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 호기 처리 장치 및 액체/고체 분리 장치를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제33항에 있어서, 상기 호기 처리 장치는 활성 슬러지 반응기, 유녹스(UNOX®) 폐수 처리 시스템, 살수 여과기, 폭기조(aeration basin), 산화구(oxidation ditch), 회전 생물학적 접촉기, 연속 배치식(batch) 반응기, 막 생물 반응기 및 부유 매체 시스템(suspended media system)으로 구성된 그룹에서 선정되며, 상기 액체/고체 분리 장치는 정화기, 막(membrane) 및 필터로 구성된 그룹에서 선정되는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제32항에 있어서, 상기 혐기성 소화조의 배출구는 상기 호기 처리 시스템의 유입구에 직접 연결되며, 상기 처리된 슬러지는 상기 협기성 소화조와 상기 호기 처리 시스템 사이의 상기 슬러지 유동경로에서의 탈수 또는 고형물 제거를 겪지 않는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 폐수를 이송하기 전에 상기 폐수로부터 일차 슬러지를 제거하기 위한 일차 액체/고체 분리 장치를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이물질 제거 시스템은 상기 호기 처리 시스템으로 상기 폐수를 이송하기 전에 상기 폐수로부터 적어도 일부분의 비소화성 미립자 물질을 제거하기 위한 제1 이물질 제거 장치를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제37항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛으로 상기 슬러지의 이송 전에 상기 슬러지에 있는 비소화성 미립자 물질을 제거하기 위한 제2 이물질 제거 시스템을 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛의 상류방향으로 상기 슬러지를 농축하기 위한 농축기를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제36항에 있어서,
(a) 상기 일차 액체/고체 분리 장치로부터 상기 일차 슬러지의 적어도 일부분을 수용하고, 상기 적어도 일부분의 일치 슬러지에 있는 미생물 세포를 파열하며, 이로써 처리되지 않은 일차 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율 및 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 일차 슬러지를 생성하는 일차 슬러지 처리 유닛; 및
(b) 상기 일차 슬러지 처리 유닛으로부터 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 일차 슬러지를 이송하기 위한 일차 슬러지 유동경로를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제40항에 있어서, 상기 일차 슬러지 처리 유닛의 상류방향으로 일차 슬러지를 농축하기 위한 농축기를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제40항에 있어서, 상기 처리된 일차 슬러지를 상기 호기 처리 시스템으로 이송하기 전에 상기 처리된 일차 슬러지를 혐기성으로 처리하기 위한 혐기성 소화조를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛은 실질적으로 상기 슬러지를 액화시키기 위한 고압 노즐을 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제40항에 있어서, 상기 일차 슬러지 처리 유닛은 상기 일차 슬러지의 적어도 일부분을 실질적으로 액화시키기 위한 고압 노즐을 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제31항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리된 슬러지를 상기 호기 처리 시스템으로 이송하기 전에, 상기 처리된 슬러지로부터 영양소 및 중금속으로 구성된 그룹에서 선정된 화합물을 회수하기 위한 화합물 회수 장치를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제33항에 있어서, 상기 처리된 폐기물의 총 부유 물질(TSS) 농도와 상기 액체/고체 분리 장치의 슬러지 용적 지수(SVI)로 구성된 그룹에서 선택된 측정된 변수에 대응하여 상기 호기 처리 시스템에서 상기 슬러지 처리 유닛으로 이송된 상기 슬러지 공급의 용적을 변화시키기 위한 조절가능한 제어를 구비하는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제40항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛은 상기 일차 슬러지 처리 유닛을 구비하고, 상기 일차 슬러지는 상기 호기성 슬러지 공급과 혼합되어 있는, 폐기물 공급으로 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
(a) 처리된 폐기물과 호기성 슬러지를 생성하기 위해 호기 처리 시스템에서 상기 폐수를 호기성으로 처리하는 단계;
(b) 상기 호기 처리 시스템에서 슬러지 처리 유닛으로 상기 슬러지 공급을 이송하는 단계;
(c) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 상기 슬러지 처리 유닛의 상기 슬러지 공급에 있는 미생물 세포를 파열하는 단계;
(d) 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지 공급을 이송하는 단계; 및
(e) 상기 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지 공급에 존재하는 고형물을 실질적으로 분해하는 단계를 포함하는 공급 폐기물로부터 받은 폐수를 처리하는 방법에 있어서,
상기 호기 처리 시스템에서 분해된 처리된 슬러지 공급에 존재하는 고형물의 순 질량은 상기 호기성 슬러지에 존재하는 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 고형물의 순 질량에 상당하며, 이로 인해 상기 공정 작업 중 상기 호기 처리 시스템의 고형물의 순 축적을 실질적으로 막는, 공급 폐기물로부터 받은 폐수를 처리하는 방법.
제48항에 있어서, 상기 호기성 슬러지는 폐 활성 슬러지(WAS)를 포함하며, 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 상기 WAS의 적어도 상당 부분은 상기 슬러지 처리 유닛으로 이송되며 이후 처리된 슬러지로서 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는, 공급 폐기물로부터 받은 폐수를 처리하는 방법.
제49항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 실질적으로 모든 WAS는 상기 슬러지 처리 유닛으로 이송되고 이후 상기 처리된 슬러지로서 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는, 공급 폐기물로부터 받은 폐수를 처리하는 방법.
제48항에 있어서, 상기 공정은 연속적으로 또는 반연속적으로 작동되며, 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지의 수리학적 체류시간은 12시간보다 적은, 공급 폐기물로부터 받은 폐수를 처리하는 방법.
제48항에 있어서, 모든 상기 처리된 슬러지의 공급은 상기 호기 처리 시스템에서 분해되는, 공급 폐기물로부터 받은 폐수를 처리하는 방법.
(a) 처리된 폐기물 및 슬러지를 생성하기 위해 호기 처리 시스템에서 상기 폐수를 호기성으로 처리하는 단계;
(b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 슬러지에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜 상기 슬러지의 공급을 처리하는 단계; 및
(c) 상기 호기 처리 시스템의 상기 처리된 슬러지를 분해하는 단계를 포함하는 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법에 있어서,
상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 슬러지의 총 용적의 적어도 상당 부분은 상기 처리된 슬러지로 변환되고, 상기 처리된 슬러지는 이후 상기 호기 처리 시스템에서 실질적으로 분해되는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 슬러지 공급에 존재하는 상기 미생물 세포의 상당 부분은 상기 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지의 분해 이전에 파열되는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법.
제53항에 있어서, 실질적으로 모든 처리된 슬러지는 상기 호기 처리 시스템에서 분해되며, 상기 공정은 상기 호기 처리 시스템에서 고형물의 실질적인 축적없이 연속적으로 작동될 수 있는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법.
제53항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 액체/고체 분리 장치를 포함하며, 상기 공정은 상기 처리된 폐기물의 총 부유 물질(TSS) 농도를 유지하고 상기 분리 장치의 슬러지 용적 지수(SVI)를 미리 정해진 임계치 이하로 유지하면서 작동되는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법.
(a) 처리된 폐기물 및 호기성 슬러지를 생성하기 위해 호기 처리 시스템에서 상기 폐수를 호기성으로 처리하는 단계;
(b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하는, 상기 호기성 슬러지 공급에 존재하는 미생물 세포를 파열시키기 위해 슬러지 처리 유닛에서 상기 호기 처리 시스템으로부터 호기성 슬러지 공급을 처리하는 단계;
(c) 폐 활성 슬러지(WAS)의 적어도 상당한 부분이 처리된 슬러지로서 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는, 상기 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지를 이송하는 단계; 및
(d) 상기 호기 처리 시스템의 실질적으로 모든 상기 처리된 슬러지를 분해하는 단계를 포함하는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법.
제57항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지를 이송하기 전에 상기 처리된 슬러지를 혐기성으로 처리하는 단계를 포함하는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 방법.
제57항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛에서 상기 호기성 슬러지를 처리하기 전에 상기 호기성 슬러지를 혐기성으로 처리하는 단계를 포함하는, 공급 폐기물에서 받은 폐수를 처리하는 공정.
(a) 상기 공급의 유량에 상응하는 상기 시스템의 수리학적 체류시간을 갖는, 상기 공급 폐수를 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계;
(b) 상기 슬러지에 존재하는 실질적으로 모든 어떤 비생분해 이물질을 상기 슬러지로부터 제거하는 단계;
(c) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 거기에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜 상기 이물질의 제거 이후 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계;
(d) 상기 폐수의 동시 분해를 위해 사이 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지 공급을 이송하는 단계; 및
(e) 상기 공정 작업 중 상기 수리학적 체류시간을 실질적으로 변경하지 않고 상기 호기 처리 시스템의 고형물의 순 축적을 실질적으로 막기 충분한 속도로, 상기 폐수와 동시 분해되는 것을 통해 상기 호기 처리 시스템에서 상기 처리된 슬러지 공급을 실질적으로 분해하는 단계를 포함하는, 폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법에 있어서,
상기 공정에 의해 분해된 상기 처리된 슬러지에 존재하는 고형물의 순 질량이 상기 폐수의 처리에 의해 생성된 고형물의 순 질량에 상당한, 폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
(a) 상기 폐수 공급을 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계, 상기 슬러지는 호기 처리 시스템에 의해 생성된 호기성 슬러지를 포함하며;
(b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 거기에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계;
(c) 상기 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지 공급을 이송하는 단계; 및
(d) 상기 호기 처리 시스템에서 상기 처리된 슬러지 공급을 실질적으로 분해하는 단계를 포함하는 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법에 있어서,
상기 호기 처리 시스템은 상기 폐수 공급을 받고 상기 처리된 슬러지 공급을 받으며,
상기 호기 처리 시스템에서 분해된 처리된 슬러지에 존재하는 고형물의 순 질량은 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 상기 호기성 슬러지에 존재하는 고형물의 순 질량에 상당하며, 이로 인해 상기 공정 작업 중 호기 처리 시스템에서의 고형물의 순 축적을 실질적으로 막는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
(a) 상기 폐수 공급을 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계;
(b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 거기에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜 상기 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛에서 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계;
(c) 상기 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지 공급을 이송하는 단계; 및
(d) 상기 호기 처리 시스템에서 상기 처리된 슬러지 공급을 실질적으로 분해하는 단계를 포함하는 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법에 있어서,
상기 처리된 슬러지 공급은 탈수 또는 고형물 제거 없이 상기 슬러지 처리 유닛의 하류방향으로 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
(a) 상기 폐수 공급을 받는 호기 처리 시스템을 제공하는 단계;
(b) 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하기 위해 거기에 존재하는 미생물 세포를 파열시켜 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계;
(c) 상기 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지 공급을 이송하는 단계; 및
(d) 상기 호기 처리 시스템에서 상기 처리된 슬러지 공급을 실질적으로 분해하는 단계를 포함하는 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은:
(a) 상기 폐수의 공급을 받고;
(b) 상기 처리된 슬러지의 공급을 받으며,
상기 처리된 슬러지의 분해는 상기 공정 작업 중 호기 처리 시스템의 슬러지 파생 고형물의 축적 속도를 제한하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제64항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 상기 폐수 공급과 처리된 슬러지 공급을 연속적으로 또는 반연속적으로 받는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제65항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 36시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제66항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 24시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제67항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 12시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제68항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 8시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제64항에 있어서, 상기 슬러지는 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 호기성 슬러지를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제70항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템에서 분해된 상기 처리된 슬러지에 존재하는 고형물의 순 질량은, 상기 호기 처리 시스템에 의해 생성된 호기성 슬러지에 존재하는 고형물의 순 질량에 상당하며, 이로 인해 상기 공정 작업 중 호기 처리 시스템에서의 고형물 축적을 실질적으로 막는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 슬러지는 상기 폐수에서 제거된 일차 슬러지를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 슬러지 공급은 상기 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛에서 처리되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 처리된 슬러지는 상기 공정 작업 중 상기 슬러지 처리 유닛에서 상기 호기 처리 시스템으로 연속적으로 또는 반연속적으로 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로의 이송 단계 이전에 상기 처리된 슬러지 공급을 혐기성으로 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 슬러지는 호기성 슬러지와 상기 폐수 처리로 생성된 일차 슬러지로 구성된 그룹에서 선정되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제76항에 있어서, 상기 호기성 슬러지는 복귀 활성 슬러지(RAS)와 폐 활성 슬러지(WAS)를 포함하며, 상기 WAS의 상당 부분 및 선택적으로 일부 RAS는 상기 슬러지 처리 유닛에서 처리되고 처리된 슬러지로서 호기 처리 시스템으로 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제77항에 있어서, 실질적으로 모든 상기 WAS는 상기 슬러지 처리 유닛에서 처리되고 상기 처리된 슬러지로서 호기 처리 시스템으로 이송되며, 이로 인해 상기 WAS의 탈수 또는 처분의 필요성이 실질적으로 피하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 호기 처리 장치와 액체/고체 분리 장치를 구비하며, 상기 슬러지 처리 유닛은 상기 분리 장치로부터 호기성 슬러지를 연속적으로 받기 위해 분리 장치와 유체 연통하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제75항에 있어서, 상기 처리된 슬러지는 혐기 처리 다음에 호기 처리 시스템으로 직접 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 처리된 공급 슬러지는 탈수 및 고형물 제거 없이 상기 슬러지 처리 유닛의 하류방향의 상기 호기 처리 시스템으로 이송되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 슬러지에 존재하는 미생물 세포의 상당 부분은 상기 슬러지 처리 유닛에서 용해되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제82항에 있어서, 상기 슬러지는 상기 슬러지 처리 유닛에서 실질적으로 액화되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제83항에 있어서, 상기 슬러지는 슬러지에 존재하는 세포를 실질적으로 용해시키기 위해 상기 슬러지 처리 유닛의 고압 노즐을 통과해 지나가는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템 및 슬러지 처리 유닛과 유체 연통하는 혐기성 소화조를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 슬러지에 존재하는 물질은 상기 슬러지 처리 유닛과, 상기 혐기성 소화조, 그리고 상기 호기 처리 장치를 2회 이상 순환되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계 전에 상기 슬러지를 농축하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계 이전에 상기 슬러지로부터 비소화성 미립자 물질을 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제79항에 있어서, 상기 호기 처리 장치는 활성 슬러지 반응기, 유녹스 슬러지 처리 시스템, 살수 여과기, 폭기조(aeration basin), 산화구(oxidation ditch), 회전 생물학적 접촉기, 연속 배치식(batch) 반응기, 막 생물 반응기 및 부유 매체 시스템(suspended media system)으로 구성된 그룹에서 선정되며, 상기 액체/고체 분리 장치는 정화기, 막(membrane) 및 필터로 구성된 그룹에서 선정되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제72항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템의 상류방향에 배치된 액체/고체 분리 장치의 폐수로부터 상기 일차 슬러지를 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제89항에 있어서, 상기 일차 슬러지로부터 비소화성 미립자 물질을 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제89항에 있어서, 상기 일차 슬러지를 농축하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제76항에 있어서, 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계는 상기 일차 슬러지의 제1 공급을 처리하는 단계와 상기 호기성 슬러지의 제2 공급을 처리하는 단계를 포함하며, 상기 호기 처리 시스템으로 이송된 상기 처리된 슬러지 공급은 상기 제1 및 제2 공급으로부터 파생되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지 공급을 이송하기 전에 처리된 슬러지로부터 화합물을 제거하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제93항에 있어서, 상기 화합물은 영양소 및 중금속으로 구성된 그룹으로부터 선정되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계는, 상기 슬러지가 상승 압력, 상승 온도, 화학물질 첨가, 생화학물질 첨가, 전기천공법, 마이크로파(microwave), 캐비테이션(cavitation), 초음파 또는 전단력으로 구성된 그룹으로부터 선택된 처리를 겪는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제63항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 이송된 실질적으로 상기 모든 처리된 슬러지는 거기에 존재하는 미생물의 비산소 흡수율(SOUR)을 충분히 감소시키지 않고 상기 호기 처리 시스템에서 분해되는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제73항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 호기성 슬러지와 처리된 폐기물을 생성하며, 상기 공정은 상기 처리된 폐기물의 총 부유 물질(TSS) 농도를 임계치 이하로 유지하면서, 상기 호기 처리 시스템에 존재하는 미생물을 위한 상기 처리된 슬러지의 영양소 공급을 제공하기 위해 상기 호기 처리 시스템에서 상기 슬러지 처리 유닛으로의 호기성 슬러지의 흐름을 조절하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제79항에 있어서, 상기 액체/고체 분리 장치의 슬러지 용적 지수(SVI)를 임계치 이하로 유지하면서, 상기 호기 처리 시스템에 존재하는 미생물을 위한 처리된 슬러지의 영양소 공급을 제공하기 위해 상기 호기 처리 시스템에서 상기 슬러지 처리 유닛으로 이송된 상기 호기성 슬러지의 흐름을 조절하는 단계를 포함하는, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
제79항에 있어서, 상기 호기 처리 장치의 처리된 슬러지 공급의 수리학적 체류시간은 12시간보다 적은, 폐수 처리에 의해 생성된 슬러지를 분해하는 방법.
(a) 처리된 폐기물 및 호기성 슬러지를 생성하는, 상기 폐기물 공급으로부터 폐수를 받기 위한 호기 처리 시스템과;
(b) 상기 슬러지 공급에 존재하는 미생물 세포를 파열시키고 이로 인해 처리되지 않은 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 슬러지를 생성하는, 상기 호기 처리 시스템과 유체 연통하는 슬러지 처리 유닛; 및
(c) 상기 슬러지 처리 유닛에서 상기 호기 처리 시스템으로 처리된 슬러지를 이송하기 위한 슬러지 유동경로를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지를 이송하기 전에 처리된 슬러지를 혐기성 분해하기 위한 상기 슬러지 처리 유닛으로부터 하류방향에 배치된 혐기성 소화조를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템은 호기 처리 장치 및 액체/고체 분리 장치를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제102항에 있어서, 상기 호기 처리 장치는 활성 슬러지 반응기, 유녹스 슬러지 처리 시스템, 살수 여과기, 폭기조(aeration basin), 산화구(oxidation ditch), 회전 생물학적 접촉기, 연속 배치식(batch) 반응기, 막 생물 반응기 및 부유 매체 시스템(suspended media system)으로 구성된 그룹에서 선정되며, 상기 액체/고체 분리 장치는 정화기, 막(membrane) 및 필터로 구성된 그룹에서 선정되는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제101항에 있어서, 상기 혐기성 소화조의 배출구는 상기 호기 처리 시스템의 유입구에 직접 연결되고, 상기 처리된 슬러지는 상기 혐기성 소화조와 호기 처리 시스템 사이의 상기 슬러지 유동경로에서 탈수 또는 고형물 제거되지 않는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 폐수를 이송하기 전에 폐수로부터 일차 슬러지를 제거하기 위한 일차 액체/고체 분리 장치를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 폐수를 이송하기 전에 폐수로부터 적어도 일부의 비소화성 미립자 물질을 제거하기 위한 제1 이물질 제거 장치를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제106에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛으로 상기 슬러지를 이송하기 전에 슬러지로부터 적어도 일부의 비소화성 미립자 물질을 제거하기 위한 제2 이물질 제거 장치를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛의 상류방향으로 상기 슬러지를 농축하기 위한 농축기를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제105항에 있어서,
(a) 상기 일차 액체/고체 분리 장치로부터 상기 일차 슬러지의 적어도 일부를 받고, 상기 일차 슬러지의 적어도 일부분에 존재하는 미생물 세포를 파열시키며, 이로 인해 처리되지 않은 일차 슬러지에 비해 증가된 액체:고체 비율과 증가된 분해 가능성을 가진 처리된 일차 슬러지를 생성하는, 일차 슬러지 처리 유닛; 및
(b) 상기 일차 슬러지 처리 유닛으로부터 호기 처리 시스템으로 처리된 일차 슬러지를 이송하기 위한 일차 슬러지 유동경로를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제109항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 일차 슬러지를 이송하기 전에, 상기 처리된 일차 슬러지를 혐기성으로 처리하기 위한 혐기성 소화조를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛은 상기 슬러지를 실질적으로 액화시키기 위한 고압 노즐을 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제109항에 있어서, 상기 일차 슬러지 처리 유닛은 상기 일차 슬러지의 적어도 일부분을 실질적으로 액화시키기 위한 고압 노즐을 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제109항에 있어서, 상기 일차 슬러지 처리 유닛의 상류방향으로 상기 일차 슬러지를 농축하기 위한 농축기를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제100항에 있어서, 상기 호기 처리 시스템으로 상기 처리된 슬러지를 이송하기 전에, 처리된 슬러지로부터 화합물을 회수하기 위한 화합물 회수 장치를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제102항에 있어서, 상기 처리된 폐기물의 총 부유 물질(TSS) 농도와 상기 액체/고체 분리 장치의 슬러지 용적 지수(SVI)로 구성된 그룹에서 선택된 측정 변수에 대응하여, 상기 호기 처리 시스템에서 상기 슬러지 처리 유닛으로 이송된 상기 슬러지 공급의 용적을 변화시키기 위한 조절가능한 제어를 구비하는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
제109항에 있어서, 상기 슬러지 처리 유닛은 상기 일차 슬러지 처리 유닛을 구비하며, 상기 일차 슬러지는 상기 호기성 슬러지 공급과 혼합되는, 폐수 공급으로부터 도출된 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템.
(a) 상기 폐수 공급을 받는 혐기 처리 시스템을 제공하는 단계와, 상기 혐기 처리 시스템에 존재하는 미생물은 미생물의 세포막 및/또는 세포벽에서의 폐수에 존재하는 적어도 하나의 오염 물질을 우선적으로 포함하며;
(b) 상기 오염물질이 실질적으로 없는 미생물의 세포질에서 도출된 액체 부분 및 상기 세포막 및/또는 세포벽을 함유하는 처리된 슬러지를 생성하기 위해 상기 미생물을 파열시킴으로써 상기 슬러지 공급을 처리하는 단계;
(c) 상기 혐기 처리 시스템으로 상기 액체 부분을 이송하는 단계; 및
(d) 상기 처리된 슬러지를 처분하는 단계로 구성된, 오염된 폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지의 용적을 줄이는 방법.
제117항에 있어서, 상기 오염물질은 셀레늄인, 오염된 폐수의 처리에 의해 생성된 슬러지의 용적을 줄이는 방법.