KR20180113635A

KR20180113635A - 혐기성 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180113635A
Application number: KR1020187028721A
Authority: KR
Inventors: 다카아키 도쿠토미; 히데아키 신토
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2018-10-16
Also published as: TWI585047B; TW201235311A; CN103228580B; WO2012070459A1; SG190348A1; KR20130132796A; CN103936147A; CN103936147B; US20130233793A1; MY158496A; US9096448B2; SG10201401598RA; CN103228580A

Abstract

과제
반응조 내에 유동성을 갖는 비생물 담체를 충전하고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시키고 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시켜 혐기성 처리함에 있어서, 반응조 내의 담체의 부상, 고착에 의한 폐색을 방지함과 함께, 기포의 부착으로 부상한 담체의 침강성을 간이한 수단으로 효과적으로 회복시켜 안정적인 고부하 처리를 실시한다.
해결 수단
반응조에 충전하는 유동성 비생물 담체로서, 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 인 것을 사용하고, 반응조에서 부상, 유출된 담체에 부착된 기포를 낙차 50 ㎝ 이상의 배관에 하향류로 유통시킴으로써 분리 제거한 후, 반응조로 반송한다.

Description

혐기성 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ANAEROBIC TREATMENT}

본 발명은, 반응조 내에 유동성을 갖는 비생물 담체를 충전하고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시키고 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시켜 처리하는 혐기성 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 유기성 배수의 처리 방법과 관련된 것으로, 상세하게는 유기물을 함유하는 폐수를 비생물 담체를 유지하는 반응조에 통수시켜 그 담체에 부착된 혐기성 미생물에 의해 생물학적으로 처리하는 방법에 있어서, 운전 개시시에 담체에 대한 미생물의 부착을 촉진시켜 담체 표면에 활성이 높은 생물막을 조기에 형성시킴으로써, 장치의 시동에 필요한 시간을 대폭 단축시킴과 함께, 장치의 시동 후에 있어서도 효율적인 처리를 실시하는 유기성 배수의 처리 방법에 관한 것이다.

유기성 배수의 혐기성 처리 방법으로서, 반응조 내에 고밀도이고 침강성이 큰 그래뉼 오니를 형성하고, 용해성 BOD 를 함유하는 유기성 배수를 상향류 (上向流) 통수시키고, 슬러지 블랭킷을 형성한 상태에서 접촉시켜 고부하 고속 처리를 실시하는 UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket : 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷) 법이 채용되고 있다. 이 방법은 소화 속도가 느린 고형 유기물을 분리하여 별도 처리하고, 소화 속도가 빠른 용해성 유기물만을 혐기성 미생물 밀도가 높은 그래뉼 오니를 사용하는 혐기성 처리에 의해 고부하로 고속 처리하는 방법이다. 이 UASB 법을 발전시킨 것으로서, 높이가 높은 반응조를 사용하여 더욱 고유속으로 통수시켜, 슬러지 블랭킷을 고전개율로 전개시키고, 더욱 고부하로 혐기성 처리를 실시하는 EGSB (Expanded Granule Sludge Blanket) 법도 실시되고 있다.

UASB 법, EGSB 법 등의 그래뉼 오니를 사용하는 혐기성 처리에서는, 혐기성 미생물을 함유하는 오니를 그래뉼상으로 유지, 증식시켜 처리한다. 이들 방법은 담체에 오니를 유지하는 고정상 (固定床) 이나 유동상 (流動床) 에 의한 처리와 비교하여 높은 오니 유지 농도를 달성할 수 있기 때문에, 고부하 운전이 가능하다. 이들 방법은, 이미 가동 중인 처리계로부터 잉여 오니를 조달함으로써 단기간에 시동이 가능하다. 따라서, 이들 방법은 가장 효율적인 혐기성 처리법 중 하나이다.

그래뉼 오니를 사용하는 이들 방법은, 배수의 COD 농도가 높은 (COD_Cr 농도로서 대체로 2000 ㎎/ℓ 이상) 경우에는 매우 효율이 높지만, COD 농도가 낮은 경우 (COD_Cr 농도로서 대체로 2000 ㎎/ℓ 이하) 에는 반응조에 많은 수량을 흐르게 할 필요가 발생하고, 그래뉼이 유출되기 쉬워지므로, 안정적인 성능이 발휘되지 않는 경향이 있다.

그래뉼이 잘 형성되지 않는 배수를 이들 방법으로 처리하는 경우, 초기에 투입한 그래뉼이 서서히 해체되어, 운전 불능이 되는 경우가 있다.

그 반면, 유동성의 비생물 담체를 사용하는 방법에서는, 스크린 등의 기계적 방법으로 반응조로부터의 담체의 유출을 방지할 수 있고, 또 담체 표면은 항상 미생물의 생육 장소로서 확보할 수 있기 때문에, 저농도의 COD 배수나 그래뉼이 해체되는 배수에 대해서도 적용할 수 있다는 이점이 있다.

비생물 담체는, 비중이나 크기의 설계 자유도가 높고, 그래뉼과 비교하면 침강 속도를 매우 크게 설정할 수도 있다. 침강 속도가 큰 비생물 담체를 사용하면, 그래뉼법에 있어서 필요해지는 고액 분리를 위한 기구 (GSS) 가 불필요해져, 반응조의 유효 체적을 크게 함과 함께 건설 비용도 대폭 억제할 수 있다.

그러나, 유동성의 비생물 담체를 사용하는 방법에서는, 담체에 미생물이 부착되어 담체의 표면에 생물막이 형성되고, 생물막 내부에서 가스가 발생하는 반응이 진행되고, 발생한 가스가 담체에 부착된다. 그 결과, 담체의 겉보기 비중이 작아져 담체가 반응조 내에서 부상하고, 처리수와 함께 유출된다는 문제가 있다. 이와 같은 문제는, 비중이 크고 침강 속도가 큰 담체를 사용함으로써 경감시킬 수는 있다. 그러나, 비중이 과도하게 크고 침강 속도가 과도하게 큰 담체를 사용한 혐기성 처리 방법에서는, 피처리수와의 접촉 효율이 나빠 충분한 처리 효율이 얻어지지 않고, 또 침강한 담체의 퇴적층에 고형물이 축적되어 유로가 폐색된다.

담체의 부상을 방지하기 위해, 반응조 내를 교반 날개로 교반하고, 교반에 의한 선회류로 담체에 부착된 기포를 분리 제거하여 담체의 침강성을 회복시키는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 교반 날개와 담체의 충돌에 의해 담체가 파손될 우려가 있다.

특허문헌 1, 2 에는, 부상한 담체를 반응조로부터 발출하고, 발출한 담체를 반응조 외부에 둘러친 순환 배관에 의해 다시 반응조로 되돌리도록 한 장치가 기재되어 있다.

부상한 담체를 반응조로부터 발출하여 순환 배관에 의해 반응조로 순환시킴으로써, 이 순환 배관을 유통하는 과정에서 담체에 부착된 기포를 분리 제거할 수는 있다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 의해, 종래에는, 담체의 침강성에 대한 고려가 이루어지지 않았기 때문에, 단순히 담체를 순환시키는 것만으로는 반응조 내에서의 담체의 부상이나 고착의 문제를 해결할 수 없는 것이 판명되었다. 또, 담체의 침강성과 순환 수단의 관계가 고려되지 않았기 때문에, 순환을 위해 복잡한 기구가 필요해지고, 보수 관리의 부담이 크다. 예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 담체의 순환을 위해 복잡한 회수, 환류관과 액류 제트 기구를 형성하고 있지만, 이와 같은 기구는 기존의 반응조에는 용이하게 장착할 수 없는 데다가, 고장나기 쉽고, 보수 관리가 번잡해진다. 특허문헌 2 에서도, 담체의 순환 배관에 이젝터 기구를 형성하고 있지만, 이와 같은 기구에서도 동일한 문제가 있다.

종래, 이와 같은 처리에 사용하는 유동성 비생물 담체로는 각종의 것이 사용되고 있으며, 예를 들어, 특허문헌 3 에는, 입경 0.1 ∼ 0.3 ㎜, 비중 1 ∼ 3 정도의 담체를 사용하는 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 4 에는, 입경 0.5 ∼ 0.6 ㎜ 의 입상 유기 겔 미립자를 담체로서 사용하는 것이 기재되어 있다. 이 겔 미립자는 물로 팽윤시킨 상태의 비중이 1.00 ∼ 1.50, 바람직하게는 1.01 ∼ 1.10 이며, 본 발명에 관련된 침강 속도는 15 ∼ 150 m/hr 인 것으로 생각된다.

또한, 특허문헌 5 에는, 수 (水) 침강성 등 유체 처리 성능이 우수한 폴리올레핀계 발포체로 이루어지는 유체 처리용 담체로서,「폴리올레핀계 수지를 30 ∼ 95 중량％, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 5 ∼ 70 중량％ 함유하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체」,「폴리올레핀계 수지를 30 ∼ 95 중량％, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 4 ∼ 69 중량％, 무기 분말을 1 ∼ 30 중량％ 함유하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체」가 기재되어 있고, 이 유체 처리용 담체를 사용한 탈질 처리 평가 결과가 개시되어 있지만, 담체의 크기 및 침강 속도에 대해서는 밝혀져 있지 않고, 또 구체적으로 어떠한 처리 방식으로 하였는지에 대한 기재도 전혀 이루어져 있지 않다.

유동성 비생물 담체를 사용하여 혐기성 처리를 실시하는 경우, 선정된 담체의 침강 속도가 느리면 담체 표면에 생물막이 형성된 후에 침강성이 악화되어 부상, 유출되고 ; 반대로 담체의 침강 속도가 지나치게 빠르면 유동성이 나빠져, 생물막의 비대화에 의해 고착, 폐색되어 운전 불가능해진다는 과제가 있다.

또, 담체의 표면 성상은 미생물의 부착량에 큰 영향을 주어, 결과적으로 반응조의 처리 능력을 좌우하게 되는데, 침강성을 유지하기 위해 담체의 미생물 부착량을 줄이면 높은 처리 능력을 유지할 수 없고 ; 반대로 미생물의 부착량을 늘리기 위해 담체 내부까지 미생물이 생육하는 구조로 하면, 생물막이 지나치게 두꺼워지고 내부에 기포가 발생하여, 담체가 부상한다는 과제도 있다.

그래뉼을 사용한 UASB, EGSB 는 주로 고농도 폐수에 적용되고 있으며, 통상적으로 COD_Cr 농도로서 2000 ㎎/ℓ 이하 정도의 저농도 폐수에는 적용되지 않았다. 이것은, 그래뉼을 사용한 반응조에서는 그래뉼이 반응조로부터 유출될 가능성이 있고, 저농도 폐수에서는 그래뉼의 유출량이 조 내에서의 증식량을 상회하는 경우가 많아, 그래뉼을 반응조 내에 장기간 유지하기 어렵기 때문이다.

종래, 저농도 폐수에 대해서는, 그래뉼이 아니라 고정상이나 유동상 담체를 사용하는 방법이 적용되어 왔다. 고정상 담체는 생물막을 유지하는 지지상을 반응조 내부에 고정시키고, 그 표면에 생육하는 미생물을 이용하는 것이며, 유동상 담체는 비중이나 크기를 조정한 담체를 반응조 내부에서 유동시키고, 담체 표면에 형성되는 생물막을 사용하여 처리를 실시하는 것이다.

고정상 담체, 유동상 담체를 불문하고 비생물 담체를 사용하는 경우에는, 담체에 대한 미생물의 부착에 시간이 걸려, 결과적으로 장치의 시동에 다대한 시간을 필요로 한다는 큰 결점이 있었다. 종래, 장치의 시동시에는 분산 상태의 종 (種) 오니를 담체를 유지하는 반응조 내에 투입하여 종오니가 유출되지 않도록 통수량을 억제한 조건으로 시동 운전을 실시하고, 생물막이 담체 표면에 형성되는 것을 기다렸다가 통상 운전을 실시하는 방법이 취해져 왔지만, 이 방법에서는, 예를 들어 이후에 게재하는 비교예 1 에 나타내는 바와 같이, 장치의 시동에 90 일의 긴 시간을 필요로 한다.

특허문헌 6 에는, 담체와 그래뉼이 혼재한 믹스 베드식의 반응조가 제안되어 있지만, 이 특허문헌 1 에 기재된 반응조는 항상 반응조 내에 담체와 그래뉼이 혼재한 믹스 베드를 형성하는 것으로, 반응조 내의 그래뉼이 해체, 분산화되지 않는 제약된 조건으로 운전을 실시할 필요가 있다.

특허문헌 7 에는, UASB 법에 의한 처리에 있어서, 장치 시동시에 반응조로부터 유출된 오니를 반응조로 반송하기 위해, 반응조의 후단에 설치된 담체 칼럼조 내의 담체에 유출 오니를 부착시켜 반응조로 반송하는 것이 기재되어 있지만, 장치 시동시의 반응조 내의 담체에 대한 미생물의 부착을 촉진시키는 것은 아니다.

또, 특허문헌 8 에는, UASB 법에 의한 처리에 있어서, 블랭킷부에 고흡수성 고분자 하이드로 겔 입자를 존재시켜 둠으로써, 시동시의 그래뉼의 형성을 촉진시키는 것이 기재되어 있지만, 이 방법도 고정상이나 유동상 담체를 사용하는 방법에 있어서 담체에 대한 미생물의 부착을 촉진시키는 것은 아니다.

또한, 특허문헌 9 의 실시예에 기재되어 있는 바와 같이, UASB 법에 있어서, 반응조의 시동시에 타계통의 UASB 반응조로부터 얻어진 그래뉼 오니를 종오니로서 투입하는 것은 실시되고 있지만, 고정상이나 유동상 담체를 사용하는 방법에 있어서, 반응조의 시동시에 그래뉼 오니를 투입하는 것은 실시되지 않았다.

일본 공개특허공보 평8-117777호 일본 공개특허공보 평2-138960호 일본 특허공보 평6-67511호 일본 공개특허공보 2003-62594호 일본 공개특허공보 2009-66592호 일본 공개특허공보 평9-75982호 일본 공개특허공보 평3-109998호 일본 공개특허공보 평7-39896호 일본 공개특허공보 2002-172399호

제 1 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하고, 반응조 내에 유동성을 갖는 비생물 담체를 충전하고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시키고 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시켜 혐기성 처리함에 있어서, 반응조 내의 담체의 부상, 고착에 의한 폐색을 방지함과 함께, 기포의 부착으로 부상한 담체의 침강성을 간이한 수단으로 효과적으로 회복시켜 안정적인 고부하 처리를 실현하는 혐기성 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 유동성 비생물 담체로서, 특정한 크기와 침강 속도를 만족시키는 것을 사용함으로써, 담체의 부상, 고착에 의한 폐색을 방지하고, 또 기포의 부착으로 부상한 담체의 침강성을 간이한 수단으로 용이하게 회복시킬 수 있음을 알아냈다.

제 1 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 달성된 것으로, 이하를 요지로 한다.

[1] 유동성의 비생물 담체를 충전한 반응조에 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시키고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시켜 피처리수를 처리하는 혐기성 처리 방법에 있어서, 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 인 비생물 담체를 그 반응조에 충전하고, 그 반응조로부터 유출된 처리수에 함유되는 그 담체에 부착된 기포를 분리 제거한 후, 그 담체를 그 반응조로 반송하는 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[2] [1] 에 있어서, 그 반응조로부터 유출된 그 담체를 함유하는 처리수를 낙차 50 ㎝ 이상의 배관에 하향류로 유통시킴으로써, 그 담체에 부착된 기포를 분리 제거하는 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[3] [1] 또는 [2] 에 있어서, 그 기포를 분리 제거한 담체와 처리수를 스크린 또는 침전조에서 분리한 후, 펌프에 의해 그 반응조로 반송하는 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[4] 유동성의 비생물 담체를 충전한 반응조에 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시키고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시켜 피처리수를 처리하는 혐기성 처리 장치에 있어서, 그 반응조에 충전되는 담체의 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 이고, 그 반응조로부터 유출된 처리수에 함유되는 그 담체에 부착된 기포를 분리 제거하는 수단과, 그 기포가 분리 제거된 담체를 그 반응조로 반송하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 장치.

[5] [4] 에 있어서, 그 담체에 부착된 기포를 분리 제거하는 수단이, 그 반응조로부터 유출된 그 담체를 함유하는 처리수가 하향류로 유통되는 낙차 50 ㎝ 이상의 배관인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 장치.

[6] [4] 또는 [5] 에 있어서, 그 기포가 분리 제거된 담체를 그 반응조로 반송하는 수단이, 그 기포가 분리 제거된 담체와 처리수를 분리하기 위한 스크린 또는 침전조와, 그 스크린 또는 침전조를 거친 담체를 그 반응조로 반송하기 위한 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 장치.

제 1 발명에 의하면, 반응조 내에 유동성을 갖는 비생물 담체를 충전하고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시키고 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시켜 혐기성 처리함에 있어서, 반응조 내의 담체의 부상, 고착에 의한 폐색을 방지함과 함께, 기포의 부착으로 부상한 담체의 침강성을 간이한 수단으로 효과적으로 회복시켜 안정적인 고부하 처리를 실시할 수 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 유동성 비생물 담체로서, 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 수지 발포체로 이루어지고, 특정한 크기와 침강 속도를 만족시키는 것을 사용함으로써, 충분한 양의 미생물을 담체에 부착시킨 후, 담체의 부상, 유출, 고착에 의한 폐색을 방지하여 양호한 유동상을 형성할 수 있고, 안정적이고 또한 효율적인 혐기성 처리를 실시할 수 있음을 알아냈다.

제 2 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 달성된 것으로, 이하를 요지로 한다.

[ⅰ] 유동성의 비생물 담체를 충전한 반응조에 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시키고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시켜 피처리수를 처리하는 혐기성 처리 방법에 있어서, 그 비생물 담체가 이하의 (Ⅰ) 및/또는 (Ⅱ) 의 발포체로 이루어지고, 그 담체의 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 그 담체의 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

(Ⅰ) 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 수지 성분 30 ∼ 95 중량％ 와, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 5 ∼ 70 중량％ 를 함유하는 발포체로서, 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 발포체

(Ⅱ) 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 수지 성분 30 ∼ 95 중량％ 와, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 4 ∼ 69 중량％ 와, 무기 분말 1 ∼ 30 중량％ 를 함유하는 발포체로서, 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 발포체

[ⅱ] [ⅰ] 에 있어서, 상기 발포체의 표면의 멜트 프랙처 상태가, 하기 식 (1) 로 나타내는 비표면적비를 만족시키는 것임을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

B/A ＝ 1.5 ∼ 4.0 … (1)

(식 (1) 중, A 는 발포체의 겉보기 비표면적, B 는 발포체의 실 (實) 비표면적을 나타낸다)

[ⅲ] [ⅰ] 또는 [ⅱ] 에 있어서, 상기 친수화제는, 상기 발포체의 표면에 노출 내지 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[ⅳ] [ⅰ] 내지 [ⅲ] 중 어느 하나에 있어서, 상기 수지 성분의 멜트 플로우 인덱스가 5 ∼ 25 g/10 min 인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[ｖ] [ⅳ] 에 있어서, 상기 수지 성분은, 폴리에틸렌, 혹은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 에틸렌-아세트산비닐 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[ⅵ] [ⅰ] 내지 [ｖ] 중 어느 하나에 있어서, 상기 발포체의 발포 배율이 2 ∼ 10 배, 겉보기 용적으로부터 구해지는 비중이 0.10 ∼ 0.80 g/㎖ 인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[ⅶ] [ⅰ] 내지 [ⅵ] 중 어느 하나에 있어서, 상기 반응조가 상향류형 반응조인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.

[ⅷ] 유동성의 비생물 담체를 충전한 반응조에 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시키고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시켜 피처리수를 처리하는 혐기성 처리 장치에 있어서, 그 비생물 담체가 이하의 (Ⅰ) 및/또는 (Ⅱ) 의 발포체로 이루어지고, 그 담체의 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 그 담체의 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 인 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 장치.

제 2 발명에서는, 반응조 내에 유동성을 갖는 비생물 담체를 충전하고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시키고 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시켜 혐기성 처리한다. 유동성 비생물 담체는 특정한 크기와 침강 속도를 갖는다. 이로써, 충분한 양의 미생물을 담체에 부착시키고, 담체의 부상, 유출, 고착에 의한 폐색을 방지하여 양호한 유동상을 형성할 수 있고, 안정적이고 또한 효율적인 혐기성 처리를 실시할 수 있다.

제 3 발명은, 유기물을 함유하는 폐수를 비생물 담체를 유지하는 반응조에 통수시켜 그 담체에 부착된 혐기성 미생물에 의해 생물학적으로 처리하는 방법에 있어서, 운전 개시시에 담체에 대한 미생물의 부착을 촉진시켜 담체 표면에 활성이 높은 생물막을 조기에 형성시킴으로써, 장치의 시동에 필요한 시간을 대폭 단축시킴과 함께, 장치의 시동 후에 있어서도 효율적인 처리를 실시할 수 있는 유기성 배수의 처리 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 비생물 담체를 유지하는 반응조의 시동시에 그 반응조에 종오니로서 메탄균 그래뉼을 비생물 담체에 대하여 소정의 비율로 첨가하고, 운전 개시 초기에만 반응조 내에 메탄균 그래뉼을 존재시키고, 그 후에는 메탄균 그래뉼을 해체, 분산화시키는 운전 조건을 채용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아냈다.

본 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 달성된 것으로, 이하를 요지로 한다.

<1> 유기물을 함유하는 폐수를 비생물 담체를 유지하는 반응조에 통수시켜 그 담체에 부착된 혐기성 미생물에 의해 생물학적으로 처리하는 유기성 배수의 처리 방법에 있어서, 그 반응조의 시동시에, 그 반응조에 비생물 담체와 메탄균 그래뉼을, 비생물 담체와 메탄균 그래뉼의 체적비가 100 : 5 ∼ 100 : 500 인 범위로 존재시킨 상태에서, 그 유기성 폐수의 통수를 개시하고, 그 후, 유기성 폐수의 통수를 계속함으로써, 그 반응조 내의 메탄균 그래뉼의 적어도 일부를 해체, 분산화시키는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.

<2> <1> 에 있어서, 상기 유기성 배수의 유기물 농도가 2000 ㎎-COD_Cr/ℓ 이하인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.

<3> <1> 또는 <2> 에 있어서, 상기 반응조는 유동상식 반응조이고, 상기 유기성 배수는 그 반응조에 상향류로 통수되는 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.

<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서, 그 반응조의 오니 부하가 0.8 ∼ 3.0 ㎏-COD_Cr/㎏-VSS/day 인 것을 특징으로 하는 유기성 배수의 처리 방법.

제 3 발명에 의하면, 유기물을 함유하는 폐수를 비생물 담체를 유지하는 반응조에 통수시켜 그 담체에 부착된 혐기성 미생물에 의해 생물학적으로 처리하는 방법에 있어서, 운전 개시시에 담체에 대한 미생물의 부착을 촉진시켜 담체 표면에 활성이 높은 생물막을 조기에 형성시킴으로써, 장치의 시동에 필요한 시간을 대폭 단축시킴과 함께, 장치의 시동 후에 있어서도 효율적인 처리를 실시할 수 있다.

즉, 반응조의 시동시에 반응조에 투입된 메탄균 그래뉼은 유기성 배수의 통수를 계속함으로써 서서히 비대화 내지 해체되고, 부상, 분산, 분해 등에 의해 반응조로부터 유출되어 소실되는데, 운전 개시 초기에 있어서는, 유기성 배수의 COD 성분의 분해에 기여함과 동시에 종오니로서 담체 표면에 대한 미생물의 부착을 촉진시킨다.

이 때문에, 담체 표면에 대한 미생물의 부착이 충분하지 않은 운전 개시 초기에 있어서는, 메탄균 그래뉼 자체의 작용에 의해 유기성 배수의 COD 성분의 분해가 실시됨과 함께, 담체 표면에 대한 미생물의 부착이 촉진되고, 담체 표면에 충분한 양의 미생물이 담지된 후에는, 메탄균 그래뉼의 해체, 분산화에 의해 메탄균 그래뉼이 반응조로부터 유출되어도, 이 미생물 담지 담체에 의해 COD 성분의 분해가 실시되게 된다.

제 3 발명의 처리 자체는, 그래뉼에 의한 것이 아니라 담체를 사용하는 방법이기 때문에, 반응조 내의 메탄균 그래뉼이 시간 경과에 따라 해체, 분산화되어 유출되지 않는 조건으로 운전을 실시할 필요는 없고, 고부하 운전을 실시할 수 있다.

이러한 점에서, 본 발명에 의하면, 장치의 시동에 필요한 시간을 대폭 단축시킴과 함께, 장치의 시동 후에 있어서는 효율적인 처리를 실시할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 혐기성 처리 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 2 는 제 2 발명의 실시예에서 사용한 혐기성 처리 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.
도 3 은 실시예 5 에서 사용한 생물 처리 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.
도 4 는 실시예 5, 6 에 있어서의 처리 능력의 시간 경과적 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 비교예 6 에 있어서의 처리 능력의 시간 경과적 변화를 나타내는 그래프이다.

이하에 제 1 및 제 2 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.

제 1 발명에서는, 유동성의 비생물 담체를 충전한 반응조에 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시키고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시켜 피처리수를 혐기성 처리한다. 담체로서 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 인 것을 사용한다. 반응조 내에서 부상하여 처리수와 함께 유출된 담체에 부착된 기포를 분리 제거한 후, 그 반응조로 반송한다.

제 2 발명에서는, 유동성의 비생물 담체를 충전한 반응조에 혐기 조건하에서 피처리수를 통수시키고, 그 비생물 담체의 표면에 생물막을 형성시켜 피처리수를 처리한다. 유동성 비생물 담체는 1.0 ∼ 5.0 m 의 크기와 200 ∼ 500 m/hr 의 침강 속도를 갖는다.

제 1 및 제 2 발명에서 사용하는 유동성 비생물 담체에 대해 설명한다.

제 1 및 제 2 에서 사용하는 유동성 비생물 담체는, 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 의 크기와 200 ∼ 500 m/hr 의 침강 속도를 갖는다. 담체의 크기, 침강 속도란, 반응조에 충전되는, 미생물이나 기포가 부착되어 있지 않은 담체의 크기와 침강 속도를 나타낸다.

담체의 크기가 지나치게 크면 반응조 체적당의 표면적이 작아지고, 지나치게 작으면 침강 속도가 느려져 처리수와의 분리가 곤란해진다. 제 1 및 제 2 발명에서 사용하는 담체의 바람직한 크기는 2.5 ∼ 4.0 ㎜ 이다.

담체의 크기란, 통상적으로「입경」이라고 칭해지는 것으로, 예를 들어 직방체 형상의 담체이면 그 장변의 길이를 가리키고, 입방체 형상의 담체이면 그 한 변의 길이를 가리키고, 원기둥 형상의 담체이면 직경 또는 원기둥의 높이 중 어느 큰 쪽을 가리킨다. 또, 이들 형상 이외의 이형 형상의 담체이면, 담체를 2 장의 평행한 판 사이에 두었을 때에 이 판의 간격이 가장 커지는 부위의 판의 간격을 가리킨다.

제 1 및 제 2 발명에 있어서, 담체의 크기는 그 평균값이 1.0 ∼ 5.0 ㎜, 바람직하게는 2.5 ∼ 4.0 ㎜ 의 범위이면 되며, 모든 담체의 크기가 이 범위가 아니어도 된다.

담체의 침강 속도란, 담체를 물 (수돗물 등의 청수 (淸水)) 에 담궈 가라앉은 것을 취출하고, 이것을 물 (수돗물 등의 청수) 에 넣은 메스 실린더에 투입하고, 단위 시간당의 침강 거리를 측정하여 구해진 값으로, 본 발명에 있어서는, 10 ∼ 20 개의 담체에 대해 측정을 실시하여 그 평균값을 침강 속도로 하였다.

제 1 및 제 2 발명에서 사용하는 담체는, 그 크기와 침강 속도가 상기 범위를 만족시키는 것이면 되고, 담체의 구성 재료에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 이하의 (Ⅰ) 및/또는 (Ⅱ) 의 발포체를 들 수 있고, 이와 같은 수지 발포체로 이루어지는 것이면 비중이나 입경의 조정이 용이한 점에 있어서도 바람직하다.

(Ⅰ) 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 수지 성분 30 ∼ 95 중량％ 와, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 5 ∼ 70 중량％ 를 함유하는 발포체로서, 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 발포체 (이하 「발포체 (Ⅰ)」로 기재하는 경우가 있다)

(Ⅱ) 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 수지 성분 30 ∼ 95 중량％ 와, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 4 ∼ 69 중량％ 와, 무기 분말 1 ∼ 30 중량％ 를 함유하는 발포체로서, 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 발포체 (이하 「발포체 (Ⅱ)」로 기재하는 경우가 있다)

멜트 프랙처란, 플라스틱 성형시에 성형품의 표면에 요철이 발생하는 현상 (평활한 표면을 갖지 않는 상태) 으로서 일반적으로 알려져 있다. 예를 들어, 플라스틱 재료의 압출 성형에 있어서, 압출기의 내압이 현저하게 높아지거나, 압출 속도가 현저하게 커지거나, 혹은 플라스틱 재료의 온도가 지나치게 낮아지거나 하였을 때, 성형품의 표면에 불규칙한 요철이 발생하거나 표면의 광택을 잃거나 하는 현상을 말한다.

담체의 바람직한 멜트 프랙처 상태는, 하기 식 (1) 로 나타내는 비표면적비를 만족시키는 것이다.

B/A ＝ 1.5 ∼ 4.0 … (1)

A 는 발포체의 겉보기 비표면적, B 는 발포체의 실비표면적을 나타낸다.

발포체의 겉보기 비표면적 A 란, 발포체의 표면이 평활한 상태, 요컨대, 멜트 프랙처를 발생시키지 않은 상태에서의 비표면적을 나타내며, 실비표면적 B 란, 멜트 프랙처가 발생한 상태에서의 실제의 비표면적을 나타낸다. 즉, 상기 식 (1) 로 나타내는 B/A 의 값은, 멜트 프랙처를 발생시키는 것에 따른 비표면적의 증가 비율을 나타내는 것이며, B/A 가 1 인 것은 표면에 멜트 프랙처에 의한 요철이 전혀 없는 것을 의미한다.

B/A 의 값이 1.5 보다 작으면 피처리수와 담체의 접촉 면적이 작아지기 때문에, 처리 능력이 작아져 바람직하지 않다. B/A 의 값이 4.0 보다 크면 표면의 멜트 프랙처가 사용시에 있어서의 담체끼리의 접촉에 의해 용이하게 깎아져 바람직하지 않다. 겉보기 비표면적 A 및 실비표면적 B 는, 자동 비표면적/세공 분포 측정 장치 [Tristar3000, (주) 시마즈 제작소 제조] 로 측정한 값을 사용할 수 있다.

발포체를 구성하는 수지 성분은, 멜트 플로우 인덱스가 5 ∼ 25 g/10 min 인 것이 바람직하다. 멜트 플로우 인덱스가 5 g/10 min 보다 작으면 수지 성분의 유동성이 부족하기 때문에, 발포체의 성형에 적합하지 않고, 25 g/10 min 보다 크면 발포 성형시에 찌부러지는 현상이 발생할 우려가 있다.

멜트 플로우 인덱스 (이하, 간단히「MFI」로 약기하는 경우가 있다) 란, 용융 상태에 있는 수지의 유동성을 나타내는 척도 중 하나로, 일정 압력, 일정 온도하에 규정된 치수를 갖는 노즐 (오리피스) 로부터 수지가 유출되는 양을 측정하고, 10 분간당의 중량 (단위 : g/10 min) 으로 나타낸 지수로서 일반적으로 알려져 있다. 본 발명에서는, 230 ℃, 21.6 N 하중 (DIN53735) 에서의 값을 채용한다.

발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 를 구성하는 수지 성분으로서 바람직한 것은, 폴리에틸렌 (이하, 간단히「PE」로 약기하는 경우가 있다), 폴리프로필렌 (이하, 간단히「PP」로 약기하는 경우가 있다), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 (이하, 간단히「EVA」로 약기하는 경우가 있다) 등을 들 수 있다. 이들 수지를 단독으로 사용해도 되고, 적절히 조합한 혼합물로서 사용해도 된다. 발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 를 구성하는 수지 성분은, 폴리올레핀계 수지에 다른 열가소성 수지 성분을 첨가한 것이어도 된다. 다른 열가소성 수지 성분으로서, 폴리스티렌 (이하, 간단히「PS」로 약기하는 경우가 있다), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리락트산, 폴리메틸메타크릴레이트, ABS 수지 등을 들 수 있다.

발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 를 구성하는 수지 성분으로는 폴리에틸렌이 특히 바람직하지만, 상기 MFI 의 범위 내이면, PE 와 다른 폴리올레핀계 수지 등의 혼합물, 예를 들어, PE 와 PP 의 혼합물, PE 와 EVA 의 혼합물, PE 와 PP 와 EVA 의 혼합물, PE 와 PP 와 PS 의 혼합물, PE 와 PP 와 EVA 와 PS 의 혼합물, 혹은 이들에 추가로 다른 열가소성 수지를 혼합한 혼합물이어도 된다. 구체적으로는, PE, PP, EVA, PS 를 함유하는 다른 열가소성 수지의 조성비 (중량비) 가, 수지 전체를 100 으로 하여, PE : PP : EVA : PS 를 함유하는 다른 열가소성 수지 ＝ 100 ∼ 60 : 40 ∼ 0 : 20 ∼ 0 : 15 ∼ 0 이 되는 것이 바람직하다. 담체의 내마모성을 높이기 위해서는, 수지 성분 중에 EVA 를 10 중량％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 이들 수지 성분은 재생 수지여도 된다.

친수화제로서의 셀룰로오스계 분말로는, 목분, 셀룰로오스 분말, 마 (麻) 셀룰로오스 분말 등을 들 수 있으며, 톱밥, 아비셀, 아보셀, 지분 (紙粉), 셀룰로오스 비즈, 미결정 셀룰로오스, 미크로피브릴화 셀룰로오스 등이 예시되는데, 특히 목분을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 어느 것을 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 혼합하여 사용해도 된다.

친수화제의 형상은, 구상, 타원상, 쐐기상, 위스커상, 섬유상 등인데, 이들 이외의 형상이어도 된다. 친수화제의 입경은 200 메시 패스품, 바람직하게는 100 메시 패스품, 더욱 바람직하게는 40 메시 패스품이 좋다.

친수화제는, 독립 기포를 갖는 발포체에 대하여 수 (水) 침투 기능을 부여하는 역할을 갖는데, 그러기 위해서는 친수화제는 발포체의 표면에 노출 내지 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 노출이란, 발포체 표면에 친수화제의 표면의 일부가 출현하고 있는 것을 의미하며, 돌출이란, 발포체 표면으로부터 친수화제의 일부가 튀어나와 있는 것을 의미한다. 즉, 노출 내지 돌출되어 있다는 것은, 발포체 중에 친수화제의 전체 혹은 일부가 매몰되어 있고, 또한 발포체 표면에 친수화제의 표면의 일부가 나타나 있는 상태, 혹은 친수화제의 일부가 발포체 표면에 튀어나와 있는 상태를 의미한다.

발포체 (Ⅱ) 에 사용되는 무기 분말로는, 황산바륨, 탄산칼슘, 제올라이트, 탤크, 산화티탄, 티탄산칼륨, 수산화알루미늄 등을 들 수 있으며, 특히 황산바륨을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 무기 분말은 어느 것을 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상의 무기 분말을 사용해도 된다.

발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 에 있어서, 수지 성분의 비율이 상기 범위보다 많고 친수화제의 비율이 적으면, 친수화제를 사용하는 것에 따른 수침투 기능의 부여 효과가 충분하지 않아, 수중에 침강되는 상태로 하는 데에 긴 시간이 필요해지고, 반대로 수지 성분의 비율이 상위 범위보다 적고 친수화제의 비율이 많으면, 담체의 강도가 저하된다.

발포체 (Ⅱ) 에 있어서, 무기 분말은 발포시의 핵재, 그리고 비중 조정을 위해 배합되는데, 또한 수지 성분이나 친수화제의 사용량을 줄여 제조 비용의 저감화를 도모하는 것이다. 무기 분말의 비율이 상기 범위보다 적으면 이와 같은 무기 분말의 배합 효과를 충분히 얻을 수 없고, 많으면 비중이 지나치게 높아진다.

발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 는, 후술하는 바와 같이 발포제를 사용하여 발포 형성되는데, 그 발포 배율은 2 ∼ 10 배이고, 겉보기 용적으로부터 구해지는 비중이 0.10 ∼ 0.80 g/㎖ 인 것이 바람직하다.

발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 의 발포 배율이 상기 하한보다 작으면 비중이 지나치게 커지기 때문에, 수중에서 유동시킬 때에 큰 힘을 필요로 하므로 바람직하지 않다. 발포 배율이 상기 상한보다 크면 비중이 작아지기 때문에, 수면에 뜨기 쉬워져 바람직하지 않다.

겉보기 용적으로부터 구해지는 비중이 상기 하한보다 작거나 커도, 전술한 본 발명에서 규정되는 침강 속도를 만족시킬 수 없게 되는 경우가 있다. 여기서 발포체의 겉보기 용적으로부터 구해지는 비중이란, 발포체를 50 ㎖ 메스 실린더에 겉보기 용적으로 30 ㎖ 칭량하여 넣고, 그 중량으로부터 산출하여 구한 값 (단위 : g/㎖) 으로서, 실질적인 비중을 나타내는 것으로 한다. 이것은, 발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 가 그 표면에 멜트 프랙처 상태를 갖고 있기 때문에, 실제의 체적을 측정하기 매우 곤란하기 때문이다. 이하에 있어서, 발포체의 겉보기 용적으로부터 구해지는 비중을 간단히「비중」이라고 칭한다.

발포체 (Ⅰ), (Ⅱ) 는 전술한 폴리올레핀계 수지, 친수화제, 나아가서는 무기 분말을 용융 혼련하고, 추가로 발포제를 용융 혼련하여 얻어진 혼합물을 발포시킨 후, 소정의 크기로 커팅함으로써 제조할 수 있다.

발포제로는, 중탄산나트륨 (중조), 아조디카르본아미드 등을 들 수 있다. 발포제는 이들에 제한되는 것이 아니며, 화학적 발포제나 물리적 발포제 등을 들 수 있다.

화학적 발포제로는, 예를 들어, 바륨아조디카르복실레이트 등의 아조 화합물, N,N-디니트로소펜타메틸렌테트라민 등의 니트로소 화합물, 4,4'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드) 등의 히드라진 유도체, 세미카르바지드 화합물, 아지드 화합물, 트리아졸 화합물, 이소시아네이트 화합물, 중탄산나트륨 등의 중탄산염, 탄산염, 아질산염, 수소화물, 중탄산나트륨과 산의 혼합물 (예를 들어, 중탄산나트륨과 시트르산 등), 과산화수소와 효소의 혼합물, 아연 분말과 산의 혼합물 등을 들 수 있다. 또, 물리 발포제로는, 예를 들어, 지방족 탄화수소류 (예를 들어, 부탄, 펜탄, 헥산 등), 염화탄화수소류 (예를 들어, 디클로로에탄, 디클로로메탄 등), 불화염화탄화수소류 (예를 들어, 트리클로로모노플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 디클로로모노플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 등), 대체 프레온류, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 분해 온도가 낮고 저렴하다는 점에서, 중탄산나트륨 (중조) 을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

발포제로서, 이른바 자립 발포제 (독립 발포제, 마이크로스피어, 열팽창성 마이크로 캡슐이라고도 한다) 를 사용할 수 있다. 이 자립 발포제는, 발포에 의해 발포제 자신이 외벽면을 갖는 중공 구상 입자가 되는 점에서, 수지 조성물을 수중에 압출하여 발포시키는 대신에 기상 중 (예를 들어, 공기 중) 에 압출하여 발포시켜도, 발포체의 중공 부분이 찌부러지지 않고 유지되어 원하는 발포 배율을 갖는 발포체가 얻어진다. 자립 발포제로는, 외벽용의 폴리머로서 예를 들어 염화비닐리덴-아크릴로니트릴 공중합체나 아크릴로니트릴-메타아크릴로니트릴 공중합체 등을 사용하고, 이것에 내포하는 휘발성의 액체로서 예를 들어 이소부탄, 이소펜탄 등을 사용한 것을 들 수 있다. 구체적으로는 엑스판셀 (니혼 필라이트 주식회사) 이나 EPD-03 (에이와 화성 공업 주식회사) 등을 예시할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 셀룰로오스계 분말의 친수화제의 존재에 의해, 자립 발포제에 의한 발포체에도 물이 투과하는 점에서, 얻어지는 발포체는 수 (水) 투과성이 우수한 것이 된다.

이들 발포제는 1 종만을 사용해도 되고 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 발포제는, 전술한 바람직한 발포 배율을 얻기 위해, 발포체 (Ⅰ) 에 있어서는 폴리올레핀계 수지와 친수화제의 합계 100 중량부에 대하여, 발포체 (Ⅱ) 에 있어서는 폴리올레핀계 수지와 친수화제와 무기 분말의 합계 100 중량부에 대하여, 각각 0.5 ∼ 8 중량부의 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 바와 같은, 크기가 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 이고, 침강 속도가 200 ∼ 500 m/hr 인 비생물 담체를 반응조에 충전하여 혐기 처리를 실시한 경우, 통상적으로는 담체가 대량으로 부상해 오는 경우는 거의 없지만, 큰 부하 변동이 있었을 때 등에 담체 표면에 미세한 기포가 부착되어, 겉보기 비중이 가벼워짐으로써 담체가 부상하여, 처리수와 함께 반응조 밖으로 유출되는 경우가 있다.

제 1 및 제 2 발명에 있어서는, 반응조 내에서 부상하여, 처리수와 함께 반응조로부터 유출된 담체에 부착된 기포를 분리 제거하여, 담체의 침강성을 회복시킨 후, 반응조로 반송한다.

이 기포의 분리 제거 방법으로는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 다음과 같은 방법을 채용할 수 있다.

A) 50 ㎝ 이상의 낙차를 갖는 배관 (이하,「기포 분리 배관」이라고 칭하는 경우가 있다) 에 담체를 함유하는 처리수를 하향류로 유통시킴으로써, 수류의 낙차를 이용하여 기포를 분리한다.

B) 스크린을 형성한 수조에 담체를 함유하는 처리수를 도입하고, 수류, 스크린 세정용의 기포 등의 효과에 의해 기포를 분리한다. 즉, 스크린의 하부에는 세정을 위한 포기 (曝氣) 장치가 형성되어 있기 때문에, 이 포기류 (曝氣流) 에 의해 기포를 분리할 수 있다.

간이한 구성으로 기포를 효율적으로 분리 제거할 수 있으므로, 상기 A) 의 기포 분리 배관을 이용하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

상기 A) 의 방법에 있어서, 기포 분리 배관이란, 연직 방향으로 50 ㎝ 이상의 높낮이차가 있는 배관이면, 도중에 수평부를 갖고 있거나 연직 방향에 대하여 약간의 기울기를 갖고 있어도 되지만, 기포의 분리 제거 효율의 면에서 기포 분리 배관의 연직 방향에 대한 기울기는 30 °이하인 것이 바람직하고, 수평부 등이 없는 직관상인 것이 바람직하다.

이 기포 분리 배관의 낙차는, 과도하게 작으면 기포를 충분히 분리 제거할 수 없고, 과도하게 크면 배관 순환이 과대해지는 점에서, 50 ∼ 500 ㎝, 특히 100 ∼ 200 ㎝ 정도인 것이 바람직하다.

기포 분리 배관은, 단면적이 지나치게 작으면 담체를 함유하는 처리수를 원활하게 유통시키기 곤란하지만, 단면적이 지나치게 크면 배관 내에서 기포의 분리 제거 효과가 높은 하향류를 형성할 수 없어, 기포의 분리 제거 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있기 때문에, 이 배관의 단면적은, 유통시키는 처리수량에 따라서도 상이하지만, 호칭 직경 150 A ∼ 500 A 정도로 하는 것이 바람직하고, 특히 담체를 함유하는 처리수가 0.5 ∼ 3 m/sec 의 유속으로 유하하는 크기인 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 특정한 크기 및 침강 속도를 갖는 담체는, 이와 같은 기포 분리 배관을 유하하는 동안에 기포가 분리됨으로써 침강성이 회복되어, 더욱 빠른 속도로 유하, 침강함으로써, 보다 더 높은 기포의 분리 제거 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 하여 기포를 분리 제거한 담체는 반응조로 반송된다. 그 때, 처리수를 분리하여 담체 농도가 높은 물을 반응조로 반송하는 것이 수처리 효율이 높아지므로 바람직하다.

따라서, 기포를 분리 제거한 담체를 함유하는 처리수는, 스크린 또는 침전조 (경사면을 형성한 조 등) 에서 고액 분리하여, 담체 농도를 높인 처리수를 반응조로 반송하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 담체는 그 자체 침강 속도가 비교적 크고, 따라서, 기포를 분리한 담체는 바로 침강하여, 간이한 구성의 고액 분리 수단으로 용이하게 농축시킬 수 있다.

이 담체의 반응조로의 반송은, 펌프 이송에 의해 원활하게 실시할 수 있다. 담체의 이송에 사용하는 펌프의 종류에는 특별히 제한은 없지만, 이송되는 담체는 오니보다 단단하기 때문에, 입상 고체를 포함하는 물을 이송할 수 있는 펌프를 사용하여 반송할 수 있다.

이와 같은 기포의 분리 제거, 고액 분리, 펌프 이송 등의 처리를 조립 (造粒) 오니인 그래뉼에 대하여 실시하면, 그래뉼의 붕괴, 분산의 문제가 있다. 비생물 담체이면, 이와 같은 문제를 일으키지 않고 기포의 분리 제거, 고액 분리 및 펌프 이송을 실시할 수 있다.

반응조로의 반송 처리수량을 억제한 후 담체를 함유하는 처리수를 원활하게 펌프 이송하기 위해, 반응조로 반송되는 수중의 담체 농도로는 체적％ 로서 1 ∼ 30 ％ 정도인 것이 바람직하다.

제 1 및 제 2 발명에 있어서 처리 대상이 되는 피처리수는, 혐기성 미생물과 접촉시켜 혐기성 처리를 실시함으로써 처리할 수 있는 유기물을 함유하는 액이면 되고, 조성이나 농도에는 특별히 제한은 없다.

피처리수의 COD 농도로는 특별히 제한은 없다. 담체를 사용하는 혐기성 처리는, 전술한 바와 같이, UASB 법이나 EGSB 법과 같은 그래뉼을 사용한 처리에 대한 적용이 곤란한 저농도 배수의 처리에 있어서 특히 우수한 효과를 발휘한다. 따라서, 제 1 및 제 2 발명은, COD_Cr 농도가 2000 ㎎/ℓ 이하, 예를 들어 500 ∼ 2000 ㎎/ℓ 인 저농도 배수의 처리에 유효하다.

이와 같은 배수로는, 식품 공장 등의 제조 폐수, 화학 공장 등의 유기성 폐수, 일반 하수 등이 포함되지만, 조금도 이들에 한정되는 것은 아니다.

피처리수 중에 당, 단백질 등의 고분자 성분이 함유되는 경우에는, 이후에 게재하는 도 1 에 나타내는 혐기성 처리 장치와 같이, 유동성 비생물 담체를 충전한 반응조의 전처리 수단으로서 고분자를 아세트산이나 프로피온산과 같은 저분자 유기산까지 분해하는 산 (酸) 생성조를 형성해도 된다.

산 생성조의 처리 조건으로는, 피처리수의 생분해성 등의 조건에 따라 상이하지만, pH 5 ∼ 8, 바람직하게는 5.5 ∼ 7.0, 온도 20 ∼ 40 ℃, 바람직하게는 25 ∼ 35 ℃, HRT 2 ∼ 24 hr, 바람직하게는 2 ∼ 8 hr 이 적당하다.

이와 같은 산 생성조에 의해 저분자화가 충분히 진행되고 있으면, 후단의 유동성 비생물 담체를 충전한 반응조에 있어서의 처리가 양호하게 진행된다.

메탄올, 아세트산 등의 메탄 생성 세균이 직접 이용할 수 있는 화합물만을 함유하는 배수의 경우에는, 산 생성조는 필요 없으며, 피처리수를 직접 유동성 비생물 담체를 충전한 반응조에 통수시킬 수 있다.

전술한 유동성 비생물 담체가 충전되고, 피처리수가 통수되는 반응조로는, 교반기 등을 사용하는 완전 혼합형 반응조, 수류와 발생 가스에 의해 조 내를 혼합하는 상향류형 반응조 등을 이용할 수 있는데, 특히 반응조의 높이, 형태를 자유롭게 설정할 수 있고, 담체를 많이 투입할 수 있는 점에서 상향류형 반응조를 사용하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 담체를 사용하는 방법에서는, 그래뉼법과 같은 기고액 분리 기구 (GSS) 가 불필요해지며, 예를 들어 수심 5 m 정도의 상향류형 반응조여도 조 부하 15 ∼ 20 ㎏-COD_Cr/㎥/day 혹은 그 이상의 고부하 처리를 실시할 수 있다.

완전 혼합형 반응조, 상향류형 반응조에 있어서의 처리 조건으로는, 원하는 처리 효율을 얻을 수 있는 범위에 있어서 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 이하와 같은 조건을 설정할 수 있다.

＜완전 혼합형 반응조＞

담체 충전율 : 10 ∼ 30 ％

HRT : 1.0 ∼ 24 hr

조 부하 : 4.0 ∼ 12.0 ㎏-COD_Cr/㎥/day

오니 부하 : 0.8 ∼ 3.0 ㎏-COD_Cr/㎏-VSS/day

pH : 6.5 ∼ 7.5

온도 : 25 ∼ 38 ℃

＜상향류형 반응조＞

담체 충전율 : 10 ∼ 80 ％

HRT : 1.0 ∼ 24 hr

상승 유속 (LV) : 1.0 ∼ 20 m/h

조 부하 : 4.0 ∼ 32 ㎏-COD_Cr/㎥/day

오니 부하 : 0.8 ∼ 3.0 ㎏-COD_Cr/㎏-VSS/day

pH : 6.5 ∼ 7.5

온도 : 25 ∼ 38 ℃

이하에 도 1 을 참조하여 제 1 발명의 혐기성 처리 장치의 일례를 설명하지만, 제 1 발명의 혐기성 처리 장치는 조금도 도 1 에 나타내는 것에 한정되는 것은 아니다.

이 혐기성 처리 장치는, 피처리수 (원수 (原水)) 를 산 생성조 (1) 에 의해 처리한 후, pH 조정조 (2) 에 송급하여 pH 조정하고, pH 조정수를 펌프 (P₁) 에 의해 유동성 비생물 담체 (4) 를 충전한 반응조 (3) 에 상향류로 통수시켜 처리하는 것이다. 반응조 (3) 의 상부 측벽에는, 반응조 (3) 내의 처리수를 부상한 담체와 함께 발출하는 유출 배관 (5A) 이 형성되고, 이 유출 배관 (5A) 에 50 ㎝ 이상의 낙차를 갖는 기포 분리 배관 (5) 이 연직 방향으로 연결되어 있다.

기포 분리 배관 (5) 의 유출구측은, 저면이 경사면으로 된 처리수조 (6) 내에 개구된다. 6A 는 스크린이다. 반응조 (3) 로부터 유출되는 부상 담체를 함유하는 처리수는, 유출 배관 (5A) 을 거쳐 기포 분리 배관 (5) 을 유하한 후, 스크린 (6A) 을 갖는 처리수조 (6) 에 송급된다. 반응조 (3) 로부터 유출된 처리수 중의 담체는, 기포 분리 배관 (5) 을 유하하는 동안에 기포가 분리 제거됨으로써 침강성이 회복되어, 처리수조 (6) 내에서 신속하게 침강한다. 처리수조 (6) 의 스크린 (6A) 의 투과수의 일부는 처리수로서 계외로 배출되고, 잔부는 산 생성조 (1) 에 순환된다. 한편, 처리수조 (6) 에서 침강한 담체는, 펌프 (P₂) 에 의해 처리수와 함께 반응조 (4) 로 반송된다. 1A, 2A 는 pH 계이다. 또한, 도 1 에서는 스크린 (6A) 은 처리수조 (6) 의 내부에 형성하고 있지만, 유출 배관 (5A) 의 도중에 스크린 박스 (도시 생략) 를 형성하여 담체를 분리하고 반응조 (3) 로 되돌리도록 하여 처리수조를 생략할 수도 있다.

이하에 제 3 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.

제 3 발명의 유기성 배수의 처리 방법에서는, 유기물을 함유하는 폐수를 비생물 담체를 유지하는 반응조에 통수시켜 그 담체에 부착된 혐기성 미생물에 의해 생물학적으로 처리한다. 그 반응조의 시동시에 그 반응조에 비생물 담체와 메탄균 그래뉼을 비생물 담체와 메탄균 그래뉼의 체적비가 100 : 5 ∼ 100 : 500 인 범위로 존재시킨 상태에서 그 유기성 폐수의 통수를 개시하고, 그 후, 유기성 폐수의 통수를 계속함으로써, 그 반응조 내의 메탄균 그래뉼의 적어도 일부를 해체, 분산화시킨다.

제 3 발명에서는 비생물 담체를 충전한 반응조 내에 종오니로서 메탄균 그래뉼을 투입하고, 반응조의 시동을 실시한다.

투입된 메탄균 그래뉼은, 운전을 계속함으로써 서서히 비대화 혹은 해체되고, 부상, 분산, 분해 등에 의해 반응조로부터 유출되어 소실된다. 그러나, 운전 개시 초기에 있어서는, 유기성 배수 내의 COD 성분의 분해를 실시하고, 동시에 종오니로서 담체 표면에 대한 미생물의 부착을 촉진시켜 활성이 높은 생물막을 형성한다.

제 3 발명에 있어서, 처리 대상으로 하는 유기성 배수는 혐기성 미생물에 의해 처리할 수 있는 유기물을 함유하는 것이면 되며, 그 COD 농도에 특별히 규정은 없지만, 고농도 배수 (COD_Cr 농도 2000 ㎎/ℓ 정도 초과) 에서는, 반응조의 체류 시간을 길게 취할 수 있기 때문에, 어느 정도의 분산균을 반응조 내부에 유지할 수 있고, 메탄균 그래뉼을 종오니로서 첨가하는 것에 따른 담체에 대한 생물막 부착 촉진 효과는 적다.

그 반면, 저농도 배수 (COD_Cr 농도 2000 ㎎/ℓ 정도 이하) 에 있어서는, 고부하 처리를 실시하기 위해서는 반응조의 체류 시간을 짧게 할 필요가 있어, 반응조 내에 분산 상태의 균을 유지할 수 없다. 이 경우에는, 본 발명에 따라, 종오니로서 메탄균 그래뉼을 사용하는 것에 따른 시동 기간의 단축 효과를 현저하게 얻을 수 있다.

따라서, 제 3 발명은, COD_Cr 농도가 2000 ㎎/ℓ 이하, 예를 들어 500 ∼ 2000 ㎎/ℓ 정도인 저농도 배수의 처리에 유효하다.

이와 같은 배수로는, 식품 공장 등의 제조 배수, 화학 공장 등의 유기성 배수, 일반 하수 등이 포함되지만, 조금도 이들에 한정되는 것은 아니다.

종오니로서 반응조에 투입하는 메탄균 그래뉼은, 혐기성 미생물을 함유하는 오니가 미생물의 자기 조립 작용에 의해 입상화되어 침강성의 그래뉼이 된 오니이며, 통상적인 UASB, EGSB 법에 있어서 형성되는 그래뉼을 사용할 수 있다. 메탄균 그래뉼은 고분자 화합물로부터 유기산을 생성시키는 산 생성균, 아세트산이나 수소로부터 메탄 가스를 생성시키는 메탄 생성 세균을 고농도로 함유하고 있어, 오니 농도로서 50 ∼ 100 g-VSS/ℓ 로 분산 상태의 오니와 비교하여 균체 농도가 높고, 이송 등에 필요한 설비, 비용이 적어도 되는 점에서도 유리하다.

종오니로서 사용하는 메탄균 그래뉼의 평균 입경은 0.5 ∼ 3.0 ㎜, 특히 0.8 ∼ 2.5 ㎜ 정도로, 예를 들어, 담체로서 후술하는 유동성 담체를 사용하는 경우, 그 담체의 평균 입경의 0.1 ∼ 0.6 배 정도의 크기인 것이 바람직하다.

제 3 발명에 있어서는, 이와 같은 메탄균 그래뉼을 비생물 담체 : 메탄균 그래뉼의 체적비로서 100 : 5 ∼ 100 : 500, 바람직하게는 비생물 담체의 체적에 대하여, 메탄균 그래뉼의 체적이 0.05 ∼ 2.0 배, 특히 0.1 ∼ 1.0 배가 되도록 사용한다. 이 범위보다 메탄균 그래뉼의 투입량이 지나치게 적으면 메탄균 그래뉼을 사용하는 것에 따른 본 발명의 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 지나치게 많으면 반응조 내의 충전율이 높아져 그래뉼이 유출되기 쉬워지고, 또 그래뉼의 유출을 방지하기 위해서는 대용량의 반응조가 필요해져 바람직하지 않다.

제 3 발명에서는, 운전 개시시에 반응조에 비생물 담체와 메탄균 그래뉼을 유지하고 반응조에 유기성 배수 (원수) 를 통수시켜, 유기성 배수를 메탄균 그래뉼 및 담체와 접촉시켜 혐기성 처리를 실시한다. 그 처리 방식으로는 특별히 제한은 없지만, UASB 법, EGSB 법과 동일하게 반응조에 원수를 상향류로 통수시켜, 비생물 담체와 메탄균 그래뉼을 전개시키며 슬러지 블랭킷을 형성하는 방식이면, 원수와 메탄균 그래뉼 및 담체의 접촉 효율이 높아지므로 바람직하다.

반응조 내의 메탄균 그래뉼은, 운전 개시시의 단기간의 동안 반응조 내에서 COD 성분의 분해에 기여할 수 있으면 되며, 따라서, 통상적인 그래뉼법과 비교하여 높은 부하를 가한 운전이 가능해진다. 예를 들어, 오니 부하로서 0.8 ∼ 3.0 ㎏-COD_Cr/㎏-VSS/day 와 같은 고부하를 가할 수 있다. 일반적으로 이와 같은 고부하 조건에서는, 그래뉼의 해체, 분산화가 진행되어, 반응조 내에 그래뉼을 유지할 수 없는 것이 알려져 있지만, 본 발명에 있어서는, 그래뉼의 해체, 분산화가 진행되고 있는 동안에 담체에 대한 생물막의 형성이 촉진되어, 그 사이에 활성이 높은 분산균이 담체 표면으로 두루 미치게 되고, 이후에는 활성이 높은 생물막이 형성된 미생물 담지 담체에 의해 효율적인 처리가 실시되므로, 그래뉼의 해체, 분산화를 방지할 필요는 없다.

이 경우, 사용하는 유동성 담체로는, 특별히 제한은 없지만, 발포에 의해 표면적을 크게 할 수 있고, 비중의 제어가 용이한 점에서 수지제 담체, 예를 들어 폴리올레핀계 수지제 담체, 폴리우레탄 수지제 담체가 바람직하며, 담체의 평균 입경은 1 ∼ 5 ㎜, 특히 2 ∼ 4 ㎜ 인 것이 바람직하다.

또한, 여기서 담체의 입경이란, 예를 들어, 입방체 형상의 담체이면 그 한 변에 상당하고, 직방체 형상의 담체이면 그 가장 긴 변에 상당하고, 원기둥 형상의 담체이면 원기둥의 높이 또는 직경 중 긴 쪽에 상당한다. 또, 그 밖의 이형 형상의 담체이면 담체를 2 장의 평행한 판 사이에 둔 경우에 그 판의 간격이 가장 커질 때의 판의 간격에 상당한다.

또, 반응조로의 원수의 상향 유속은 3 ∼ 20 m/hr, 특히 2 ∼ 5 m/hr 인 것이 처리 효율, COD 의 분해 효율의 면에서 바람직하다.

전술한 바와 같이, 원수의 유기물 농도로는, 바람직하게는 COD_Cr 500 ∼ 2000 ㎎/ℓ 이지만, 반응조의 부하는 5 ∼ 30 ㎏-COD_Cr/㎥/day, 특히 8 ∼ 20 ㎏-COD_Cr/㎥/day 인 것이 바람직하다. 또, 반응조 내의 온도는 25 ∼ 40 ℃, 특히 30 ∼ 38 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 또, 반응조의 유입수의 pH 는 6.5 ∼ 7.5 정도인 것이 바람직하고, 따라서, 원수는 필요에 따라 pH 조정을 실시하고 나서 반응조에 통수시키는 것이 바람직하다.

실시예

이하에 실시예 1 및 비교예 1, 2 를 들어 제 1 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1, 비교예 1, 2]

도 1 에 나타내는 혐기성 처리 장치에 의해, 당과 단백질을 주체로 하는 합성 배수 (COD_Cr 농도 : 2000 ㎎/ℓ, pH 7.0) 를 원수로 하여 통수 시험을 실시하였다.

이 혐기성 처리 장치는, 원수를 산 생성조 (1) 에 의해 처리한 후, pH 조정조 (용량 0.5 ℓ) (2) 에 송급하여 pH 조정하고, pH 조정수를 펌프 (P₁) 에 의해 유동성 비생물 담체 (4) 를 충전한 반응조 (3) 에 상향류로 통수시켜 처리하는 것이다. 반응조 (3) 의 유출수는 기포 분리 배관 (5) 을 유하한 후, 스크린 (6A) 을 갖는 처리수조 (6) 에 송급된다. 반응조 (3) 로부터는 반응조 (3) 내에서 부상한 담체가 처리수와 함께 유출되지만, 이 유출수 중의 담체는 기포 분리 배관 (5) 을 유하하는 동안에 기포가 분리 제거됨으로써 침강성이 회복되어, 처리수조 (6) 내에서 신속하게 침강한다. 처리수조 (6) 의 스크린 (6A) 의 투과수의 일부는 처리수로서 계외로 배출되고, 잔부는 산 생성조 (1) 에 순환된다. 한편, 처리수조 (6) 에서 침강한 담체는, 펌프 (P₂) 에 의해 처리수와 함께 반응조 (4) 로 반송된다.

산 생성조 (1) 및 반응조 (3) 의 처리 조건은 이하와 같이 하였다.

＜산 생성조＞

용량 : 200 ℓ

HRT : 2.0 hr

pH : 6.5

온도 : 30 ℃

＜반응조＞

용량 : 약 400 ℓ

HRT : 6.0 hr

상승 유속 (LV) : 10 m/hr

pH : 7.0

담체 충전율 : 40 ％

또, 기포 분리 배관 (5) 의 사양 및 조건은 다음과 같다.

＜기포 분리 배관＞

낙차 (연직부 길이) : 50 ㎝

직경 : 15 ㎝

단면적 : 177 ㎠

기포 분리 배관 내 유속 (LV) : 1.0 m/hr

또, 처리수조 (6) 에서 반응조 (4) 로 반송되는 처리수 중의 담체 농도는 1.0 ∼ 10.0 ％ 였다.

반응조에 충전하는 담체로는, 표 1 에 나타내는 크기 (원기둥의 높이의 치수) 및 침강 속도의 폴리올레핀계 수지 담체를 사용하고, 처리의 개시에 있어서는 종오니로서 분산상 (狀) 의 혐기 오니를 반응조 (3) 에 투입하였다. 또, 원수의 통수 개시부터 얻어진 처리수의 COD_Cr 농도를 측정하고, 처리수 COD_Cr 농도 200 ㎎/ℓ 이하가 되는 조건으로 서서히 부하를 높여가는 처리를 실시하였다.

각각의 처리 결과를 표 1 에 나타냈다.

이상의 결과로부터, 제 1 발명에 의하면, 비생물 담체를 사용한 혐기성 처리에 있어서, 미세한 기포가 부착됨으로써 담체가 부상, 유출되는 현상이 일어난 경우에도, 특정한 크기와 침강 속도를 갖는 비생물 담체를 사용하고, 반응조로부터 유출된 담체의 표면에 부착된 기포를 제거함으로써 침강시켜, 처리수와 분리하고 나서 펌프를 사용하여 반응조로 반송함으로써, 고부하로 안정적인 처리를 실시할 수 있음을 알 수 있다.

이하에 실시예 2 ∼ 4 및 비교예 3 ∼ 5 를 들어 제 2 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

이하의 실시예 2 ∼ 4 및 비교예 3 ∼ 5 에서 사용한 유동성 비생물 담체의 사양은 표 2 에 나타내는 바와 같으며, 발포체의 구성 재료로서의 폴리올레핀계 수지로는 폴리에틸렌 (MFI 15 g/10 min) 을 사용하고, 친수화제로는 타원 형상이고 100 메시 패스의 목분을 사용하고, 무기 분말로는 황산바륨을 사용하였다. 또, 담체는 모두 원기둥 형상이고, 담체의 크기란 그 원기둥의 높이이다.

[실시예 2 ∼ 4, 비교예 3 ∼ 5]

도 2 에 나타내는 혐기성 처리 장치에 의해, 당과 유기산 주체의 합성 배수 (COD_Cr 농도 : 2000 ㎎/ℓ, 글루코오스 : 1000 ㎎-COD_Cr/ℓ, 아세트산 : 1000 ㎎-COD_Cr/ℓ, pH 7.0) 를 원수로 하여 통수 시험을 실시하였다.

이 혐기성 처리 장치는, 원수를 산 생성조 (1) 에 의해 처리한 후, 펌프 (P₁) 에 의해 pH 조정조 (2) 에 송급하여 pH 조정하고, pH 조정수를 펌프 (P₂) 에 의해 유동성 비생물 담체 (4) 를 충전한 반응조 (3) 에 상향류로 통수시켜 처리하는 것이다. 반응조 (3) 의 유출수는 일부가 순환수로서 pH 조정조 (2) 에 순환되고, 잔부가 처리수로서 계외로 배출된다. 산 생성조 (1) 내의 물은 펌프 (P₀) 에 의해 순환되고 있다. 산 생성조 (1) 및 pH 조정조 (2) 에는, pH 조정을 위해 알칼리제로서 수산화나트륨이 첨가된다. 1A, 2A 는 pH 계이고, 3A, 3B 는 스크린이다.

＜산 생성조＞

용량 : 6.7 ℓ

HRT : 2 hr

pH : 6.5

온도 : 30 ℃

＜반응조＞

용량 : 약 10 ℓ (직경 15 ㎝, 높이 60 ㎝)

HRT : 3 hr

상승 유속 (LV) : 10 m/hr

pH : 7.0

담체 충전율 : 40 ％

처리수량은 약 80.4 ℓ/day (유입 COD_Cr 량 : 약 160.8 g/day) 로 하고, 처리 개시에 있어서는 반응조 (3) 에 종오니로서 분산상의 혐기 오니 (10 g-VSS/ℓ) 를 2 ℓ 투입하였다.

실시예 2 ∼ 4 및 비교예 3 ∼ 5 에 있어서는, 반응조 (3) 에 각각 표 3 에 나타내는 담체를 충전한 것 이외에는 동일하게 하여 처리를 실시하였다. 이 때의 처리 능력 및 COD_Cr 제거율과 반응조 (3) 내의 담체의 상태를 표 3 에 나타낸다.

표 3 으로부터, 제 2 발명에 의하면, 유동성 비생물 담체를 사용하는 혐기성 처리에 있어서, 담체의 부상, 고착에 의한 폐색 현상을 일으키지 않고 고부하로 안정적인 처리를 실시할 수 있음을 알 수 있다.

이하에 실시예 및 비교예를 들어 제 3 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 5]

도 3 에 나타내는 생물 처리 장치에 의해, 당 주체의 합성 배수 (COD_Cr 농도 1000 ㎎/ℓ (COD 성분의 내역 : 당 60 중량％, 단백질 20 중량％, 에탄올 20 중량％), pH 6.8) 를 원수로 하여 처리를 실시하였다.

이 생물 처리 장치는, 원수를 pH 조정조 (11) 에 도입하여 pH 조정한 후, 펌프 (P) 에 의해 반응조 (12) 에 상향류로 통수시키고, 반응조 (12) 의 유출수의 일부를 순환수로서 pH 조정조 (11) 에 순환시킴과 함께, 잔부를 처리수로서 계외로 배출하는 것이다. 11A 는 pH 계, 12A, 12B 는 스크린이다.

운전 개시시에 반응조 (용량 10 ℓ, 직경 15 ㎝, 높이 약 65 ㎝) (12) 에 폴리올레핀계 수지제 담체 (원기둥형, 직경 2 ㎜, 길이 3 ∼ 4 ㎜) 4 ℓ 와 종오니로서 메탄균 그래뉼 (오니 농도 60 g-VSS/ℓ, 평균 입경 2.3 ㎜) 0.5 ℓ 를 첨가하고, 원수는 pH 조정조 (11) 에서 알칼리제로서 수산화나트륨을 첨가하여 pH 7.0 으로 조정한 후, 펌프 (P) 에 의해 반응조 (12) 에 이하의 조건으로 상향류 통수시켰다.

＜통수 조건＞

HRT : 2 hr

상승 유속 (LV) : 3 m/hr

순환수 유량 : 890 ㎖/min

온도 : 30 ℃

그 결과, 운전 개시 후 수일 후에 처리 능력 (부하) 은 10 ㎏-COD_Cr/㎥/day (오니 부하로서 1.3 ㎏-COD_Cr/㎏-VSS/day) 에 도달하였다. 이 때, 반응조 (12) 내의 담체에는 아직 생물막이 형성되어 있지 않기 때문에, 투입된 종오니가 처리를 실시하고 있게 된다. 그 후, 60 일 정도의 운전에 의해 종오니로서 첨가한 메탄균 그래뉼은 서서히 해체, 분산화되어 반응조로부터 유출되고, 그 대신에 담체 표면에 생물막이 형성되어 처리를 실시하게 되었다.

이 실시예 1 에 있어서의 처리 능력의 시간 경과적 변화를 도 4 에 나타낸다.

[비교예 6]

실시예 5 에 있어서, 운전 개시시에 종오니로서 메탄균 그래뉼 대신에 분산 혐기 오니 (하수의 소화 오니, 오니 농도 40 g-VSS/ℓ) 6 ℓ 를 첨가한 것 이외에는 동일하게 하여 처리를 실시하였다.

그 결과, 운전 개시 후 수일 후에 종오니로서 투입한 분산 오니는 전부 유출되고, 근소하게 부착된 미생물에 의해 담체 표면에 생물막이 형성되어 갔지만, 처리 능력 (부하) 이 10 ㎏-COD_Cr/㎥/day 에 도달하기 위해서는 약 90 일의 운전이 필요하였다.

이 비교예 6 에 있어서의 처리 능력의 시간 경과적 변화를 도 5 에 나타낸다.

실시예 5 및 비교예 6 의 결과로부터, 비생물 담체를 사용한 혐기성 처리에 있어서, 종오니로서 종래의 분산 오니 대신에 메탄균 그래뉼을 사용하는 본 발명에 의하면, 저농도 폐수의 처리여도, 통수 개시 후 조기에 처리 능력을 발휘시킬 수 있고, 또 그 후의 운전에 의해 활성이 높은 생물막을 담체 표면에 형성시킴으로써, 안정적인 고부하 운전을 실시할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다는 것은 당업자에게 분명하다.

또한, 본 출원은 2010년 11월 24일자로 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2010-261349호), 2010년 11월 24일자로 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2010-261353호) 및 2010년 11월 25일자로 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2010-262504호) 에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

1 : 산 생성조
2 : pH 조정조
3 : 반응조
4 : 유동성 비생물 담체
5 : 기포 분리 배관
6 : 처리수조
11 : pH 조정조
12 : 반응조
13 : 유동성 비생물 담체
14 : 메탄균 그래뉼

Claims

발명의 설명에 기재된 것을 특징으로 하는 혐기성 처리 방법.