KR20180068977A - 유기성 배수의 생물 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
오니의 침강성이 높아지고, 효율적인 처리가 실시된다. 유기성 배수를 제 1 조에 도입하여 분산균에 의해 호기성 생물 처리하여 유기물을 분산균으로 변환시킨 제 1 생물 처리수를 생성시키고, 제 2 조에 도입하여 분산균을 미소 동물에게 포식시킨다. 제 2 생물 처리 공정의 1 사이클 (하기 제 1 ∼ 제 3 공정) 을 2 ∼ 6 hr 로 하고, 제 1 공정의 폭기 시간을 제 2 공정 및 제 3 공정의 합계 시간의 1.2 ∼ 4 배로 하고, 제 2 공정 및 제 3 공정의 합계 시간을 0.5 ∼ 3 h 로 하고, 제 1 공정에 있어서의 제 1 생물 처리수의 유입 시간을 제 1 공정의 폭기 시간의 1/3 ∼ 1 배로 한다. 제 1 공정 : 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 유입시킴과 함께, 제 2 생물 처리조 내를 폭기한 상태로 하고, 분산균을 포함하는 제 1 생물 처리수에 포함되는 분산균을 미소 동물에게 포식시킨다. 제 2 공정 : 폭기를 정지하고, 오니를 정침시킨다. 제 3 공정 : 상청수를 제 2 처리수로서 조 외로 배출한다.
Description
본 발명은 유기성 배수의 생물 처리 방법에 관한 것이다.
생물 처리조의 후단의 침전조나 오니 반송 배관을 생략하여 장치 설비, 운전 조작을 간략화할 수 있는 생물 처리법으로서, 회분식 활성 오니법이 알려져 있다. 회분식 활성 오니법은, 1 개의 조 내에서, 원수 투입, 폭기, 정치 (靜置) (침전), 상청수 (처리수) 배출이라는 4 개의 일련의 공정을 1 사이클로 하여, 1 일당 소정의 사이클수를 회분식 운전으로 처리하는 방법이다. 즉, 보다 구체적으로는, 이하의 공정을 반복하여 실시하는 것이고, 폭기조가 침전조를 겸하고 있기 때문에, 침전조가 불필요해지고, 장치의 구조가 단순해진다는 장점이 있다.
(1) 원수를 폭기조에 투입한다.
(2) 조 내를 폭기함으로써, 활성 오니에 의한 유기물의 생물 분해를 실시한다.
(3) 이어서, 폭기를 멈추어 정치시키고, 활성 오니를 침전시킨다.
(4) 그 후, 상청수를 처리수로서 배출한다.
(5) 그 후 또 원수를 폭기조에 투입하고, 상기 (1) ∼ (4) 를 반복하는 처리를 실시한다.
특허문헌 1 에는, 이와 같은 회분식 활성 오니법에 있어서, 오니의 침강성을 높이기 위해서, 오니의 입상화 (粒狀化) 의 초기 단계에 있어서, 폭기조에 미생물 오니의 입상화를 촉진하기 위한 원생 동물 및 사상균을 투입하는 미생물 오니 생성 방법이 제안되어 있다.
폭기조에 있어서의 폭기를 정지하지 않고 실시하는 연속식 활성 오니법에 있어서, 세균의 고위 (高位) 에 위치하는 원생 동물이나 후생 동물의 포식을 이용한 생물 처리 방법이, 다수 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 2 ∼ 4). 이 방법은, 생물 처리조를 2 단으로 형성하고, 유기성 배수를 1 단째의 생물 처리조에 도입하여 세균에 의해 생물 처리하고, 1 단째의 생물 처리조로부터의 분산 상태의 세균을 포함하는 처리수를 2 단째의 생물 처리조에 도입하여 미소 동물에게 포식시키고, 2 단째의 생물 처리조의 처리수를 고액 분리하여 처리수를 얻는다. 이 방법에서는, 미소 동물의 포식 작용으로 잉여 오니의 감량화가 가능해짐과 함께, 고부하 운전이 가능하고 처리 효율도 향상된다.
종래의 회분식 활성 오니법에서는, 오니의 침강 속도가 작기 때문에, (3) 의 정치에 의한 침강 공정에 장시간을 필요로 하고, 유기성 배수를 효율적으로 처리할 수 없다는 문제가 있었다.
특허문헌 1 에서는, 오니의 입상화를 촉진하여 침강성을 높이는 것을 목적으로 하여, 폭기조에 원생 동물 및 사상균을 투입하고 있는데, 이 방법에서도, 안정적인 입상화는 곤란하고, 오니의 침강성을 충분히 높일 수 없기 때문에, 역시 침강 공정에 시간이 걸리고, 유기성 배수를 효율적으로 처리하지 못하고 있는 것이 현상황이다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 직렬 2 단으로 형성한 제 1 생물 처리조 및 제 2 생물 처리조를 사용하고, 적어도 제 2 생물 처리조를 회분식으로 한 활성 오니법에 있어서의 오니의 침강성을 높이고, 효율적인 처리를 실시할 수 있는 유기성 배수의 생물 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결해야 할 검토를 거듭한 결과, 생물 처리를, 분산 상태의 세균으로 유기물을 분해하는 연속식 또는 회분식의 제 1 생물 처리조와, 난분해성 유기물의 분해와 분산성 세균을 여과 포식형 미소 동물에게 포식시키는 회분식의 제 2 생물 처리조로 나누고, 제 1 생물 처리조로부터의 처리수를 제 2 생물 처리조에 비교적 천천히 도입하면서 그 제 2 생물 처리조에서 폭기 처리함으로써, 침강성이 좋은 오니를 확실하게 생성시켜, 효율적인 처리를 실시할 수 있는 것을 알아냈다.
즉, 본 발명은 이하를 요지로 한다.
[1] 유기성 배수를 제 1 생물 처리조에 도입하고 분산균에 의해 호기성 생물 처리하여 유기물을 분산균으로 변환시킨 제 1 생물 처리수를 생성하는 제 1 생물 처리 공정과,
제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 도입하고 분산균을 미소 동물에게 포식시켜 제 2 생물 처리수를 생성하는 제 2 생물 처리 공정을 갖는 유기 배수의 생물 처리 방법에 있어서,
그 제 2 생물 처리 공정은 이하의 제 1 공정 ∼ 제 3 공정으로 이루어지는 사이클을 반복하는 회분식으로 실시하는 것이고,
1 사이클의 시간을 2 ∼ 6 hr 로 하고,
제 1 공정의 폭기 시간 (t1) 을 제 2 공정 및 제 3 공정의 합계 시간 (t2 ＋ t3) 의 1.2 ∼ 4 배로 하고,
제 2 공정 및 제 3 공정의 합계 시간 (t2 ＋ t3) 을 0.5 ∼ 3 h 로 하고,
제 1 공정에 있어서의 제 1 생물 처리수의 유입 시간 (t1') 과 제 1 공정의 폭기 시간 (t1) 의 비 (t1'/t1) 를 1/3 ∼ 1 배로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
제 1 공정 : 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 유입시킴과 함께, 제 2 생물 처리조 내를 폭기하여, 분산균을 포함하는 제 1 생물 처리수에 포함되는 분산균을 미소 동물에게 포식시킨다.
제 2 공정 : 제 1 공정 후, 폭기를 정지하여, 조 내 오니를 포함하는 고형물을 정치 침전시킨다.
제 3 공정 : 제 2 공정 후, 폭기를 정지한 채로, 상청수를 제 2 처리수로서 조 외로 배출한다.
[2] [1] 에 있어서, 제 1 생물 처리조의 용적 부하 (CODCr) 를 2 ∼ 20 ㎏-CODCr/㎥/d, 제 2 생물 처리조의 용해성 유기물의 용적 부하 (CODCr) 를 0.01 ∼ 0.20 ㎏-CODCr/㎏-SS/day 로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[3] [1] 또는 [2] 에 있어서, 제 1 생물 처리조의 용존 산소 농도를 1 ㎎/ℓ 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 제 2 생물 처리조의 오니 체류 시간 (SRT) 이 10 ∼ 20 day 가 되도록 조 내 오니를 인발하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 제 1 생물 처리조의 운전을, 유기성 배수를 유입시키는 유입 공정과, 그 후, 조 내를 폭기하여 상기 유기성 배수를 세균에 의해 생물 처리하는 공정을 갖는 회분 운전으로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[6] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 제 1 생물 처리조의 운전을, 유기성 배수를 연속하여 유입시키면서 폭기를 실시하거나, 또는 유기성 배수를 연속하여 유입시키면서 폭기를 실시하고, 유기성 배수의 유입 정지 후에도 폭기를 실시하는 연속식 운전으로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 제 1 생물 처리조를 원수 조정조와 겸용하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[8] [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 제 2 생물 처리조에 고정 담체를 설치하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법.
[9] 직렬 2 단으로 형성된 제 1 생물 처리조 및 제 2 생물 처리조와, 그 제 1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하는 수단과, 그 제 1 생물 처리조에서 생물 처리하여 얻어진 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 도입하는 수단과, 그 제 2 생물 처리조 내의 물을 배출하는 수단과, 그 제 2 생물 처리조 내의 오니를 배출하는 수단을 갖는 유기성 배수의 생물 처리 장치로서, 그 제 1 생물 처리조는, 조 내에 도입된 유기성 배수를 세균에 의해 생물 처리함으로써 유기물을 분산균으로 변환하는 생물 처리조이고, 그 제 2 생물 처리조는, 제 1 생물 처리조로부터의 분산균을 포함하는 제 1 생물 처리수 내의 분산균을 미소 동물에게 포식시키는 생물 처리조인 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서, 청구항 1 에 기재된 운전을 실시하기 위한 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
본 발명은, 생활 배수, 하수, 식품 공장이나 펄프 공장을 비롯한 넓은 농도 범위의 유기성 배수의 처리에 이용할 수 있는 유기성 배수의 생물 처리 방법에 관한 것이고, 특히, 처리 수질을 악화시키지 않고, 처리 효율을 향상시키고, 또한 잉여 오니 발생량의 저감이 가능한 유기성 배수의 생물 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 제 1 생물 처리조 내를 폭기하고, 유기성 배수를 세균에 의해 생물 처리하여 유기물을 분산균으로 변환하는 제 1 생물 처리 공정과, 그 제 1 생물 처리 공정에서 얻어진 분산균을 포함하는 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 도입하고, 그 제 2 생물 처리조 내를 폭기하고, 그 제 1 생물 처리수를 생물 처리하여 분산균을 미소 동물에게 포식시키는 제 2 생물 처리 공정을 갖는 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서, 제 2 생물 처리 공정의 처리 조건을 선정한 것에 의해, 오니의 침강성을 높여, 효율적인 생물 처리를 실시하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 2 는 제 1 생물 처리조의 다른 예의 도면이다.
도 3 은 제 2 생물 처리조의 다른 예의 도면이다.
도 4 는 제 2 생물 처리조의 다른 예의 도면이다.
도 5 는 본 발명에 의한 각 공정을 나타내는 스케줄도이다.
도 2 는 제 1 생물 처리조의 다른 예의 도면이다.
도 3 은 제 2 생물 처리조의 다른 예의 도면이다.
도 4 는 제 2 생물 처리조의 다른 예의 도면이다.
도 5 는 본 발명에 의한 각 공정을 나타내는 스케줄도이다.
이하에 본 발명의 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 생물 처리 장치의 실시형태를 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 2 단 직렬로 형성한 제 1 생물 처리조 (1) 와 제 2 생물 처리조 (2) 를 사용하고, 제 1 생물 처리조 (1) 에 있어서, 분산 상태의 세균에 의해 유기물을 분해하고, 제 2 생물 처리조 (2) 에 있어서, 난분해성 유기물의 분해와 분산성 세균을 여과 포식형 미소 동물에게 포식시키는 제 2 생물 처리를 실시한다. 적어도 제 2 생물 처리조에서 회분식 운전을 실시한다. 도 1 중, 1A, 2A 는 산기관 등의 폭기 수단, P1, P2 는 펌프이다. 도 1 및 후에 기재하는 도 2 중, 「○」은 폭기에 의한 기포를 나타낸다.
제 1 생물 처리조 (1) 나 제 2 생물 처리조 (2) 에 고정상을 설치해도 된다. 이 경우에는, 제 1 생물 처리조 (1) 에서는, 설치한 고정상의 상단이 제 2 생물 처리조 (2) 에 대한 제 1 생물 처리수 이송용 배관의 하단보다 낮은 위치가 되도록, 제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 설치한 고정상의 상단이 상청수의 배출용 배관의 하단보다 낮은 위치가 되도록 설계할 필요가 있고, 바람직하게는 각 고정상의 상단이, 각 배관의 하단부로부터의 수심의 50 ∼ 90 ％ 정도의 높이가 되도록 조정한다.
제 1 생물 처리조 (1) 로부터의 제 1 생물 처리수의 이송은, 도 1 과 같이 펌프를 사용해도 되고, 도 2 와 같이 밸브 (예를 들어 전동 밸브) (13a) 가 부착된 배관 (13) 에 의해 생물 처리조 (1, 2) 사이의 수위차를 이용하여 실시해도 된다.
＜제 1 생물 처리＞
제 1 생물 처리조 (1) 에 있어서의 제 1 생물 처리 공정은, 바람직하게는 이하와 같이 실시된다.
원수의 유기성 배수를, 제 1 생물 처리조 (1) 에 도입하고, 세균에 의해 호기성 생물 처리하고, 유기 성분 (용해성 BOD) 의 70 ％ 이상, 바람직하게는 80 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 90 ％ 이상을 산화 분해하여 제 1 생물 처리수를 얻는다. 제 1 생물 처리조 (1) 의 pH 는 6 ∼ 8.5 로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 원수 중에 유분을 많이 포함하는 경우에는 분해 속도를 높이기 위해, pH 를 8.0 ∼ 9.0 으로 해도 된다.
제 1 생물 처리조 (1) 의 처리 조건을, CODCr 용적 부하 2 ㎏-CODCr/㎥/day 이상, 바람직하게는 2 ∼ 20 ㎏-CODCr/㎥/day, 특히 바람직하게는 2 ∼ 15 ㎏-CODCr/㎥/day, HRT (수리학적 체류 시간) 24 hr 이하, 바람직하게는 8 hr 이하, 예를 들어 2 ∼ 6 hr 로 함으로써, 비응집성 세균이 우점화 (優占化) 된 제 1 생물 처리수를 얻을 수 있다. HRT 를 짧게 함으로써 유기물 농도가 낮은 배수를 고부하로 처리할 수 있다. 처리수의 수질 악화시 (예를 들어 용해성 유기물 농도가 소정값 이상이 되었을 때), 후단의 제 2 생물 처리조 (2) 로부터의 오니의 일부를 반송해도 된다. 또, 부하 변동에 대응하기 위해서 담체를 첨가해도 된다. 담체는 유동상 담체이어도 되고, 전술한 바와 같이, 고정상 담체이어도 된다.
제 1 생물 처리조 (1) 에 유동상 담체를 첨가하는 경우, 사용하는 담체의 형상은, 구상, 펠릿상, 중공 통상, 사상, 판상 등 임의이며, 크기도 0.1 ∼ 10 ㎜ 정도의 직경이면 된다. 담체의 재료는 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상 물질을 사용해도 된다. 유동상 담체를 사용하는 경우, 제 1 생물 처리조 (1) 의 배출부에 담체 유출 방지용 분리 스크린이 필요해진다.
고정상 담체는, 담체의 적어도 일부가, 제 1 생물 처리조 (1) 의 바닥, 측면, 상부의 어느 것에 고정되어 있는 것이다. 제 1 생물 처리조 (1) 에 고정상 담체를 형성하는 경우, 담체의 형상은 사상, 판상, 단책상 등 임의이며, 재료에 대해서도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이고, 겔상 물질을 사용해도 된다. 바람직하게는 다공질의 폴리우레탄 폼이고, 예를 들어 제 2 생물 처리조 (1) 의 깊이 방향의 길이 50 ∼ 400 ㎝ × 폭 5 ∼ 200 ㎝ × 0.5 ∼ 5 ㎝ 의 단책상 또는 시트상인 것이 바람직하다.
제 1 생물 처리조 (1) 에 있어서의 담체의 충전율이 높은 경우, 분산균은 생성되지 않고, 세균은 담체에 부착되거나, 사상성 세균이 증식하므로, 제 1 생물 처리조 (1) 에 담체를 첨가하는 경우, 담체의 충전율 (조 용적에 대한 담체의 용적률) 은 20 ％ 이하, 바람직하게는 5 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 담체의 충전율을 작게 함으로써, 농도 변화에 영향을 받지 않고, 포식하기 쉬운 분산균의 생성이 가능해진다.
제 1 생물 처리조 (1) 의 용존 산소 (DO) 농도는 1 ㎎/ℓ 이하, 특히 0.5 ㎎/ℓ 이하, 예를 들어 0.05 ∼ 0.5 ㎎/ℓ 로 제어하는 것이 바람직하고, 이로써, 사상성 세균의 증식이 억제되는 한편, 1 ∼ 5 ㎛ 정도 크기의 분산균이 우점화되고, 이들은 제 2 생물 처리조 (2) 에서 신속하게 포식된다. 상기 용존 산소 농도로 유지하기 위해서, 폭기 출력을 조정하거나, 혹은 간헐 폭기로 하는 것 등의 제어를 실시한다.
제 1 생물 처리조는 회분식이어도 되고, 연속식이어도 된다.
회분 방식으로 하는 경우에는, 항상 폭기를 기본으로 하지만, 필요한 처리가 끝나면 폭기를 정지해도 된다.
운전 개시시에는, 바람직하게는 원수의 분해성 (유기물의 생물 분해성. 이하, 동일) 에 의해, 먼저, 초기 오니를 조 용적의 1/8 ∼ 1/2 량 첨가하고, 원수를 나머지의 조 용량분 유입시킨다.
처리 시간은 원수의 분해성에 따라 상이한데, 30 분 이상 21 시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 처리 후에 조 용적의 1/2 ∼ 7/8 량의 조 내액을 제 1 생물 처리수로서 제 2 생물 처리조 (2) 에 이송하고, 줄어든 용적분에 원수를 유입시키고, 다음의 사이클을 진행한다. 제 1 생물 처리수의 이송량이 지나치게 적으면 처리 효율이 저하되지만, 조 내액을 과도하게 많이 이송하면 조 내의 균체도 배출되는 결과, 유기 성분의 분해 효율이 저하된다.
원수의 수용 시간, 제 1 생물 처리수의 제 2 생물 처리조 (2) 에 대한 이송 시간은 제 2 생물 처리조 (2) 의 사이클에 맞추어 조정한다.
제 1 생물 처리조 (1) 를 회분식으로 하는 경우에는, 원수의 도입, 제 1 생물 처리수의 배출시 및 배출 종료부터 다음의 원수 도입 개시까지의 대기 시간에는 폭기를 정지 또는 저출력으로 해도 된다. 폭기를 정지 또는 저출력으로 하는 경우에는, 폭기 동력을 삭감할 수 있고, 한편, 항상 폭기하는 경우에는, 조작을 간략화할 수 있음과 함께, 원수 도입 및/또는 제 1 생물 처리수의 배출시나 다음의 원수 도입 개시까지의 대기 시간에도 생물 처리를 실시하여, 처리 효율을 높일 수 있다.
제 1 생물 처리조 (1) 를 회분 방식으로 운전하는 경우, 공장으로부터의 폐수의 유입 스케줄이 명확한 경우에는, 제 1 생물 처리조를 원수조와 겸용시킴으로써, 원수조를 생략해도 된다.
제 1 생물 처리조 (1) 를 연속 방식으로 하는, 요컨대 원수의 유입을 연속식으로 할 (단 원수 그 자체가 없는 경우에는 정지한다) 때에는, 제 1 생물조 처리수의 제 2 생물 처리조에 대한 이송은, 전술한 바와 같이, 펌프 또는 전동 밸브로 실시하는 것이 바람직하다. 펌프로 이송하는 경우, 제 2 생물 처리조 폭기 정지시에는 이송 펌프를 정지하기 때문에, 그 분량을 고려한 이송량으로 한다. 이송 펌프를 정지한 동안에는, 제 1 생물 처리조 (1) 의 수위는 상승하므로, 이러한 수위 상승을 고려한 조 용적으로 할 필요가 있다.
＜제 2 생물 처리＞
제 2 생물 처리조 (2) 에 있어서의 제 2 생물 처리 공정은, 바람직하게는 이하와 같이 실시된다.
제 1 생물 처리조 (1) 로부터의 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 도입하고, 여기서, 잔존하고 있는 유기 성분의 산화 분해, 분산성 세균의 자기 분해 및 미소 동물에 의한 포식에 의한 잉여 오니의 감량화를 실시한다. 제 2 생물 처리조 (2) 에서는 세균에 비해 증식 속도가 느린 미소 동물의 기능과 세균의 자기 분해를 이용하기 때문에, 미소 동물과 세균이 계 내에 머무르는 운전 조건 및 처리 장치를 채용한다. 예를 들어, 제 2 생물 처리조 (2) 내에 고정상 담체를 형성함으로써 미소 동물의 조 내 유지량을 높일 수 있다.
고정상 담체는, 담체의 적어도 일부가, 제 2 생물 처리조 (2) 의 바닥, 측면, 상부 중 어느 것에 고정되어 있는 것이다. 담체의 형상은 사상, 판상, 단책상 등 임의이고, 재료에 대해서도 천연 소재, 무기 소재, 고분자 소재 등 임의이며, 겔상 물질을 사용해도 된다. 바람직하게는 다공질의 폴리우레탄 폼이고, 예를 들어 제 2 생물 처리조 (2) 의 깊이 방향의 길이 100 ∼ 400 ㎝ × 폭 5 ∼ 200 ㎝ × 0.5 ∼ 5 ㎝ 의 단책상 또는 시트상인 것이 바람직하다.
담체의 충전율은 0.1 ％ 이상, 예를 들어 0.2 ∼ 5 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 담체는 바람직하게는 그 시트상 내지 단책상의 길이 방향이 제 2 생물 처리조 (2) 의 깊이 방향이 되도록, 시트상 내지 단책상의 담체의 판면이 연직 방향이 되도록, 또, 제 2 생물 처리조 (2) 에 제 1 생물 처리수가 유입되어 제 2 생물 처리조 (2) 로부터 유출되는 물의 흐름에 대해, 시트상 내지 단책상의 담체의 시트면 방향이 교차하는 (바람직하게는 직교하는) 방향이 되도록 제 2 생물 처리조 (2) 내에 설치된다.
제 2 생물 처리조 (2) 의 용량이 담체의 치수에 대해 큰 경우에는, 담체의 상하면에 고정구를 장착한 것을 복수 장 준비하고, 이것을 제 2 생물 처리조 (2) 의 깊이 방향 및/또는 폭 방향으로 소정 장수를 병렬시키고, SUS 등의 재질로 이루어지는 프레임재에 담체를 장착한 고정구를 고정시켜 유닛화하고, 또한, 이 담체 유닛을 필요에 따라 복수 장 형성하도록 해도 된다.
미소 동물에 의한 포식을 촉진시키기 위해서, 제 2 생물 처리조 (2) 에 있어서는 pH 를 7 이하, 예를 들어 pH 5.5 ∼ 6.5 의 조건으로 하는 것이 바람직하다. 또, 제 2 생물 처리조 (2) 의 DO 농도는 1 ∼ 4 ㎎/ℓ 정도로 하는 것이 바람직하다.
제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 분산 상태의 균체를 포식하는 여과 포식형 미소 동물뿐만 아니라, 플록화한 오니를 포식할 수 있는 응집체 포식형 미소 동물도 증식한다. 후자는 유영하면서 플록을 포식하므로, 우선화한 경우, 오니는 들쑤시어 먹히고, 미세화된 플록편이 산재하는 오니가 된다. 이 플록편에 의해, 얻어지는 처리수 (상청수) 의 수질이 악화된다. 그래서, 응집체 포식형 미소 동물을 솎아내기 위해, 처리수 SS 의 유출과 함께, SRT (오니 체류 시간) 가 30 day 이하, 바람직하게는 10 ∼ 25 day, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 20 day 가 되도록 조 내 오니를 인발하는 것이 바람직하다. 이 때의 SRT 의 산출시에는 담체 부착분의 오니는 포함하지 않는다.
전체의 BOD 용적 부하가 1 ㎏-BOD/㎥/day 이하인 경우에는 SRT 의 범위를 10 ∼ 30 day 로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 SRT 를 짧게 함으로써 회분식이어도 응집체 포식형이 우점화되는 것을 억제할 수 있다.
제 1 생물 처리조 (1) 에서 용해성 유기물을 완전하게 분해한 경우, 제 2 생물 처리조 (2) 에서는 플록이 형성되지 않고, 또, 미소 동물 증식을 위한 영양도 부족하고, 압밀성이 낮은 오니만이 우점화된 생물 처리조가 된다. 그래서, 전술한 바와 같이, 제 1 생물 처리조 (1) 에서는 유기물의 대부분, 즉 배수 BOD 의 70 ％ 이상, 바람직하게는 80 ％ 이상을 분해하고, 균체로 변환해 둘 필요가 있는데, 적당한 유기물 부하도 필요해진다. 그 때문에, 제 2 생물 처리조 (2) 에 대한 용해성 BOD 에 의한 오니 부하가 0.01 ㎏-BOD/㎏-MLSS/day 이상, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.1 ㎏-BOD/㎏-MLSS/day, 더욱 바람직하게는 0.02 ∼ 0.05 ㎏-BOD/㎏-MLSS/day 가 되도록 운전하는 것이 바람직하다. 제 2 생물 처리조 (2) 의 용해성 유기물 부하 (CODCr 부하) 를 0.01 ㎏-CODCr/㎥/day 이상, 특히 0.01 ∼ 0.2 ㎏-CODCr/㎥/day, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.15 ㎏-CODCr/㎥/day 로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 원수의 일부를 직접 제 2 생물 처리조 (2) 에 공급하도록 해도 된다. 이 때의 MLSS 에는 담체 부착분의 MLSS 도 포함한다.
제 2 생물 처리조 (2) 에 있어서의 회분식의 운전은, 도 5 와 같이, 폭기 및 제 1 생물 처리수 유입 (제 1 공정), 폭기 정지에 의한 정치 침강 (제 2 공정), 폭기 정지한 상태에서 처리수 배출 (제 3 공정) 을 1 사이클로 하고, 이것을 반복한다. 제 1 생물 처리조 처리수 유입은 폭기시인 것이 필요하다. 폭기 개시와 제 1 생물 처리수의 유입 개시는 동시여도 된다.
제 1 생물 처리조 처리수의 유입 시간 (t1') 은 제 2 생물 처리조 폭기 시간 (t1) 의 1/3 ∼ 1 배로 하는 것이 바람직하고, 1/2 ∼ 1 배로 하는 것이 더욱 바람직하다. 유입 시간 (t1') 이 과도하게 짧은 경우, 일시적으로 고부하가 되고, 제 2 생물 처리조 (2) 에서 사상성 세균이 증가하고 침강성이 악화된다. 제 1 생물 처리수의 제 2 생물 처리조 (2) 에 대한 유입 시간 (t1') 이 제 2 생물 처리조 (2) 의 폭기 시간 (t1) 의 1/3 ∼ 1 배가 되도록 제 2 생물 처리조 (2) 에 대한 유입을 실시함으로써, 급격한 부하 변동을 막고, 제 2 생물 처리조 (2) 에서의 사상균 증식을 억제할 수 있다.
1 사이클의 시간 (도 5 에서는 t1 ＋ t2 ＋ t3) 은 2 ∼ 12 시간, 바람직하게는 2 ∼ 6 시간 (더욱 바람직하게는 2 ∼ 5 시간), 폭기 정지 시간 (t2 ＋ t3) (제 2 공정 ＋ 제 3 공정) 은 30 분 이상, 바람직하게는 45 분 이상으로 한다. 이들의 조건으로부터 벗어나면, 오니의 침강성이 향상되지 않고, 처리수에 SS 가 리크된다. 오니는 약 5 ∼ 15 분 정도의 폭기 정지 시간 (혐기 상태에서의 정치 침강 시간) 에 고액 분리되지만, 침강성이 높은 단단한 오니를 형성하기 위해서는 혐기 상태에서 추가로 정치 침강을 계속하여 실시하는 것이 유효하고, 폭기 정지 시간 (t2 ＋ t3) 을 30 분 이상 (바람직하게는 45 분 이상 180 분 이하) 으로 함으로써 분리 오니의 침강성을 높일 수 있다.
제 2 생물 처리조 (2) 의 폭기 시간/폭기 정지 시간비 (t1/(t2 ＋ t3)) 를 1.2 ∼ 4.0, 바람직하게는 2.5 ∼ 4.0 으로 함으로써, 충분히 유기물·SS 제거능을 유지할 수 있다. 폭기 시간/폭기 정지 시간비 (t1/(t2 ＋ t3)) 는, 상정보다 부하가 낮은 경우나, 기동시에는 1.2 미만이 되어도 된다.
오니를 침강 분리하여 얻은 상청액을 조 용적의 1/8 ∼ 2/3 량 배출하는 것이 바람직하다. 배출 시간은 15 ∼ 120 분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 배출은 오니의 침강 중에 개시해도 된다.
처리수의 배출 방법은 임의이다. 예를 들어, 복수의 흡입 위치가 있고, 오니 계면 위치나 시간차로 순차 교대로 열어 펌프에 의한 퍼올림 (도 1), 플로트식의 배출 장치 (도 3), 복수의 밸브를 오니 계면 위치나 시간차로 순차 여는 것 (도 4) 등 어느 방식을 채용해도 된다.
도 1 에서는, 밸브 (11a) 를 열면, 수중에 얕게 끼워 넣어진 배관 (11) 으로부터 처리수가 배출되고, 밸브 (12a) 를 열면, 깊게 끼워 넣어진 배관 (12) 으로부터 처리수가 배출된다.
도 3 에서는, 취수구를 갖는 플로트 (14) 가 수면에 떠올라 있고, 처리수는 주름 상자식의 배관 (15) 으로부터 통상의 배관 (16) 을 통하여 배출된다. 도 4 에서는, 조 (2) 의 측면에, 높이를 상이하게 하여 배관 (17, 18, 19) 이 접속되어 있고, 밸브 (17a, 18a 또는 19a) 를 여는 것에 의해, 처리수가 배관 (17, 18 또는 19) 으로부터 배출된다.
제 2 생물 처리조 (2) 에는, 기동시나 독물 유입에 의한 활성 저하시 등, 오니의 침강성이 나쁜 경우에 한하여, 침강제를 첨가해도 된다. 침강제는 철계, 알루미늄계의 무기 응집제나 추가 되는 무기물 (칼슘이나 철 등) 등 임의이며, 또한, 오니의 응집을 촉진하기 위해서, 카티온, 아니온, 양쪽성의 고분자 응집제의 1 종 또는 2 종 이상을 첨가해도 된다.
제 2 생물 처리조 (2) 는, 상기 바람직한 조건에서 처리를 실시하기 위해서, 조 유효 용적을 제 1 생물 처리조 (1) 의 조 유효 용적의 1 ∼ 10 배로 하는 것이 바람직하고, 1 ∼ 3 배로 하는 것이 보다 바람직하다.
제 2 생물 처리조 (2) 로부터의 제 2 생물 처리수에 대해, 응집 고액 분리, 막 분리, 여과 등의 후처리를 실시해도 된다.
＜운전예＞
이하, 도 1 의 생물 처리 장치를 사용한 운전의 일례를 도 5 를 참조하여 설명한다. 도 5 에서는, 2 사이클만이 나타나 있지만, 그 후, 동일한 사이클이 반복하여 실시된다.
1 개의 사이클에 있어서, 사이클 당초부터, 제 1 생물 처리조 및 제 2 생물 처리조의 어느 것에서도 폭기가 실시된다. 사이클 개시부터 t1' 시간 동안에는, 제 1 생물 처리조에 원수가 도입되고, 생물 처리 반응이 진행된다. 또, 제 1 생물 처리조로부터 제 1 생물 처리수가 제 2 생물 처리조에 이송되고, 제 2 생물 처리조에서는, 제 1 생물 처리수를 수용하여 생물 처리 반응이 실시된다.
t1' 시간이 경과하면, 제 1 생물 처리수의 이송이 정지하고, 그 이후는 사이클 종료까지 제 1 생물 처리조에서는 원수의 유입과 폭기하에서의 생물 처리 반응 (분산균화) 만이 실시된다. 제 2 생물 처리조에서는, t1' 시간 경과 후, t1 시간이 경과할 때까지는 제 1 생물 처리수는 유입되지 않고, 폭기하에서 미소 동물에 의한 분산균 포식이 실시된다. t1 시간이 경과하면, 폭기가 정지하고, 오니의 정치 침강이 개시된다.
정치 침강의 도중에, 상청수 (제 2 생물 처리수) 의 배출이 개시되고, 사이클 종료까지 t3 시간, 이 상태가 유지되고, t3 시간 경과 후, 제 2 생물 처리수의 배출이 정지하고, 다음 사이클을 개시한다.
상기 운전은, 제 1 생물 처리조 (1) 에 원수를 도입하는 배관, 제 1 생물 처리조 (1) 로부터 제 2 생물 처리조 (2) 에 제 1 생물 처리수를 이송하는 배관, 제 2 생물 처리조 (2) 로부터 상청수를 배출하는 배관에 각각 형성한 밸브의 전환 내지는 펌프의 작동을, 각 조에 형성한 수위 센서에 연동하여 제어함과 함께, 제 1 생물 처리조 (1) 의 폭기 수단과 제 2 생물 처리조 (2) 의 폭기 수단의 ON, OFF 조작을 제어하는 제어 수단에 의해, 자동 운전으로 실시할 수 있다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
도 1 에 나타내는 생물 처리 장치에 의해, CODCr 2100 ㎎/ℓ, BOD 1200 ㎎/ℓ 의 원수의 생물 처리를 실시하였다.
제 1 생물 처리조 (1) 및 제 2 생물 처리조 (2) 의 사양 및 처리 조건은 이하와 같다고 하였다.
＜제 1 생물 처리조＞
유효 용량 : 10 ℓ
DO : 0.5 ㎎/ℓ
원수 유입량 : 70 ℓ/d (2.92 ℓ/h) 연속 유입
＜제 2 생물 처리조＞
구조 : 도 4
유효 용량 : 30 ℓ
DO : 2 ∼ 3 ㎎/ℓ
담체 : 없음
t1 = t1' : 2.25 h
t2 ＋ t3 : 0.75 h
t1'/t1 = 2.25/2.25 = 1
t1/(t2 ＋ t3) = 2.25/0.75 = 3
장치 전체에서의 CODCr 용적 부하는 3.68 ㎏-CODCr/㎥/day (2.1 ㎏-BOD/㎥/day) 이다.
제 1 생물 처리조 (1) 에는 원수를 70 ℓ/day (2.92 ℓ/h) 로 연속적으로 유입시키고, 항상 폭기로 하였다. 제 1 생물 처리조 (1) 로부터는 처리수를 3.89 ℓ/h × 2.25 h 유출, 0.75 h 유출 정지의 사이클로 제 2 생물 처리조 (2) 에 이송하였다. 제 1 생물 처리조 (1) 의 조 내의 수량 (水量) 은 7.8 ℓ ∼ 10 ℓ 의 사이에서 변동 (수위가 상하) 되었다.
제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 폭기를 개시함과 동시에 제 1 생물 처리조로부터 처리수를 상기와 같이 3.89 ℓ 로 2.25 h (합계 8.75 ℓ) 도입하였다.
2.25 h 폭기를 계속하여 생물 처리한 후, 폭기를 정지하고, 0.75 h 의 폭기 정지 기간 (정침 (靜沈) 기간) 으로 하고, 3 시간 1 사이클로 생물 처리를 실시하였다.
[폭기 시간/폭기 정지 시간] 비 t1/(t2 ＋ t3) 은 2.25/0.75 = 3.0 이다.
폭기 정지 (정침 개시) 후, 10 min 후에 제 1 배출 밸브 (17a) 를 열고, 20 min 후에 제 2 배출 밸브 (18a) 를 열고, 30 min 후에 제 3 배출 밸브 (19a) 를 열고, 각각 처리수를 꺼냈다.
제 2 생물 처리조 (2) 로부터의 오니 인발량은 2 ℓ/d (SRT 15 day) 로 하였다.
그 결과, 제 2 생물 처리조 (2) 에서 매우 고액 분리성이 좋은 오니가 생성되고, 처리수 (제 2 생물 처리조 (2) 의 상청수) 의 SS 는 50 ㎎/ℓ 이하이고, 처리수 SS 와 인발 오니량을 합한 오니 전환율은 0.1 ㎏-SS/㎏-CODCr 이 되었다.
[실시예 2]
제 2 생물 처리조 (2) 에 폴리우레탄제의 시트상 담체 (50 × 9.6 × 0.5 ㎝) 를 1 장 (담체 충전율 0.8 ％), 시트의 길이 방향이 상하 방향이 되도록 설치한 것 이외에는 실시예 1 과 동일 조건에서 상기 원수를 처리하였다. 고정상 담체의 상단이, 가장 하위 배관 (19) 의 하단으로부터의 수심의 80 ％ 의 높이가 되도록 설정하였다.
그 결과, 제 2 생물 처리조 (2) 에서 매우 고액 분리성이 좋은 오니가 생성되고, 처리수 (제 2 생물 처리조 (2) 의 상청수) 의 SS 는 40 ㎎/ℓ 이하이고, 처리수 SS 와 인발 오니를 합한 오니 전환율은 0.06 ㎏-SS/㎏-CODCr 이 되었다.
[비교예 1]
제 2 생물 처리조 (2) 를 이송 시간 (t1') 및 폭기 시간 (t1) 을 1 시간, 폭기 정지 시간 (t2 ＋ t3) 을 0.9 시간으로 하고, 1.9 시간을 1 사이클로 하였다. [폭기 시간/폭기 정지 시간] 비 t1/(t2 ＋ t3) 은 1/0.9 = 1.11 이다.
제 1 생물 처리조 (1) 로부터 제 2 생물 처리조에 대한 이송수량은 5.1 ℓ 로 하였다. t1'/t1 = 1/1 = 1 이다. 그 밖의 조건은 실시예 1 과 동일하다고 하였다.
그 결과, 제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 오니의 고액 분리성이 악화되고, 오니의 리크가 빈발하고, 처리수의 SS 는 100 ㎎/ℓ 이상이 되었다. 처리수 SS 와 인발 오니량을 합한 오니 전환율은 0.3 ㎏-SS/㎏-CODCr 이 되었다.
[비교예 2]
제 2 생물 처리조 (2) 로부터의 오니 인발량을 1.36 ℓ/d (SRT 22 day) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 상기 원수를 처리하였다.
그 결과, 제 2 생물 처리조 (2) 에서는, 응집체 포식형 미소 동물이 점점 증식하고, 미세 오니 리크에 의해 제 2 생물 처리수의 SS 는 50 ∼ 100 ㎎/ℓ 이상이 되었다.
이상의 실시예 및 비교예로부터, 본 발명에 의하면, 배수 처리시에 발생하는 오니의 대폭적인 감량화, 고부하 운전에 의한 처리 효율의 향상, 및 안정적인 처리 수질의 유지가 실현되는 것이 확인되었다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은, 2015년 10월 16일자로 출원된 일본 특허출원 2015-204752호에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 : 제 1 생물 처리조
2 : 제 2 생물 처리조
2 : 제 2 생물 처리조
Claims (9)
- 유기성 배수를 제 1 생물 처리조에 도입하고 분산균에 의해 호기성 생물 처리하여 유기물을 분산균으로 변환시킨 제 1 생물 처리수를 생성하는 제 1 생물 처리 공정과,
제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 도입하고 분산균을 미소 동물에게 포식시켜 제 2 생물 처리수를 생성하는 제 2 생물 처리 공정을 갖는 유기 배수의 생물 처리 방법에 있어서,
그 제 2 생물 처리 공정은 이하의 제 1 공정 ∼ 제 3 공정으로 이루어지는 사이클을 반복하는 회분식으로 실시하는 것이고,
1 사이클의 시간을 2 ∼ 6 hr 로 하고,
제 1 공정의 폭기 시간 (t1) 을 제 2 공정 및 제 3 공정의 합계 시간 (t2 ＋ t3) 의 1.2 ∼ 4 배로 하고,
제 2 공정 및 제 3 공정의 합계 시간 (t2 ＋ t3) 을 0.5 ∼ 3 h 로 하고,
제 1 공정에 있어서의 제 1 생물 처리수의 유입 시간 (t1') 과 제 1 공정의 폭기 시간 (t1) 의 비 (t1'/t1) 를 1/3 ∼ 1 배로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법 :
제 1 공정 : 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 유입시킴과 함께, 제 2 생물 처리조 내를 폭기하여, 분산균을 포함하는 제 1 생물 처리수에 포함되는 분산균을 미소 동물에게 포식시킨다 ;
제 2 공정 : 제 1 공정 후, 폭기를 정지하여, 조 내 오니를 포함하는 고형물을 정치 침전시킨 ;
제 3 공정 : 제 2 공정 후, 폭기를 정지한 채로, 상청수를 제 2 처리수로서 조 외로 배출한다. - 제 1 항에 있어서,
제 1 생물 처리조의 용적 부하 (CODCr) 를 2 ∼ 20 ㎏-CODCr/㎥/day, 제 2 생물 처리조의 용해성 유기물의 용적 부하 (CODCr) 를 0.01 ∼ 0.20 ㎏-CODCr/㎏-SS/day 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 생물 처리조의 용존 산소 농도를 1 ㎎/ℓ 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 생물 처리조의 오니 체류 시간 (SRT) 이 10 ∼ 20 day 가 되도록 조 내 오니를 인발하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 생물 처리조의 운전을, 유기성 배수를 유입시키는 유입 공정과, 그 후, 조 내를 폭기하여 상기 유기성 배수를 세균에 의해 생물 처리하는 공정을 갖는 회분 운전으로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 생물 처리조의 운전을, 유기성 배수를 연속하여 유입시키면서 폭기를 실시하거나, 또는 유기성 배수를 연속하여 유입시키면서 폭기를 실시하고, 유기성 배수의 유입 정지 후에도 폭기를 실시하는 연속식 운전으로 하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 생물 처리조를 원수 조정조와 겸용하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 생물 처리조에 고정 담체를 설치하는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 방법. - 직렬 2 단으로 형성된 제 1 생물 처리조 및 제 2 생물 처리조와,
그 제 1 생물 처리조에 유기성 배수를 도입하는 수단과,
그 제 1 생물 처리조에서 생물 처리하여 얻어진 제 1 생물 처리수를 제 2 생물 처리조에 도입하는 수단과,
그 제 2 생물 처리조 내의 물을 배출하는 수단과,
그 제 2 생물 처리조 내의 오니를 배출하는 수단을 갖는 유기성 배수의 생물 처리 장치로서,
그 제 1 생물 처리조는, 조 내에 도입된 유기성 배수를 세균에 의해 생물 처리함으로써 유기물을 분산균으로 변환하는 생물 처리조이고,
그 제 2 생물 처리조는, 제 1 생물 처리조로부터의 분산균을 포함하는 제 1 생물 처리수 내의 분산균을 미소 동물에게 포식시키는 생물 처리조인 유기성 배수의 생물 처리 장치에 있어서,
제 1 항에 기재된 운전을 실시하기 위한 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 생물 처리 장치.
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