KR20230015330A

KR20230015330A - 호기성 생물 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230015330A
Application number: KR1020227038909A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 오츠키; 다츠마 나카노
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2023-01-31
Also published as: CN115667157A; JP7014258B2; JP2021186695A; WO2021240968A1; TW202202454A

Abstract

원수를 폭기조에 공급하고, 폭기조에 충전된 생물막 유지 담체 또는 그래뉼에 의해 원수 중의 제거 대상 물질을 호기성 생물 처리하여 처리수를 얻는 방법 및 장치에 있어서, 부하가 소정값 이하인 저부하 조건하에 있어서, 폭기 강도를 상기 담체 또는 그래뉼이 유동 가능한 소정값으로 설정하는 강폭기와, 폭기 강도를 그 소정값 미만으로 설정하거나 또는 폭기 정지하는 약폭기를 교대로 실시하는 것을 특징으로 하는 호기성 생물 처리 방법 및 장치.

Description

호기성 생물 처리 방법 및 장치

본 발명은, 생물학적으로 산화할 수 있는 오탁 물질을 포함하는 배수를, 자기 조립 (造粒) 그래뉼이나 유동상 담체, 고정상 담체 등에 의해 생물막 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 그 폭기 강도 제어에 관한 것이다. 본 발명에 있어서는, 미생물 처리를 실시하는 생물막의 외부에 존재하는 배수를 벌크수라고 부른다.

생물학적으로 산화할 수 있는 오탁 물질을 포함하는 배수의 처리 방법으로서, 부유 오니를 사용하는 활성 오니법 외에, 자기 조립 그래뉼법이나 유동상 담체법, 고정상 담체법 등, 미생물이 생물막이라고 불리는 집적 증식된 양태에서 처리를 실시하는 생물막법 등이 이용되고 있다.

전자의 부유 오니를 사용하는 활성 오니법에서는, 미생물 플록이라고 칭해지는 전형적으로는 1 ㎜ 전후의 미생물의 응집체 내외에 있어서, 미생물과 벌크수상의 접촉 면적이 충분히 확보되어 있기 때문에, 플록 내에서의 산소나 오탁 물질의 침투성·확산성이 오탁물 제거 속도의 주요한 처리 성능의 율속 인자가 되지 않는다. 특허문헌 1 에는, 오탁 물질의 부하를 계기로 계측하고, 이에 비례하여 폭기 풍량을 제어하는 것이 기재되어 있다.

부유 오니를 사용하는 활성 오니법, 및 자기 조립 그래뉼법, 유동상 담체법, 고정상 담체법 등의 생물막법에 있어서는, 원수의 부하에 비례한 산소 공급량 조정을 간이하게 실시하는 수법으로서, 액 중의 용존 산소 농도 (이하 DO 라고 기재한다) 를 일정하게 유지하는 풍량 제어를 실시하는 이른바 DO 제어 시스템이 널리 사용되고 있다.

자기 조립 그래뉼법, 유동상 담체법에 관하여, 특허문헌 2 에는, BOD 용적 부하가 소정값보다 작을 때에는 미생물 담체의 유동화를 판단 기준으로 하고, BOD 용적 부하가 상기 소정값보다 클 때에는 폐수의 산소 요구량을 판단 기준으로 하여 폐수에 대한 폭기량을 제어하는 폐수 처리 방법 및 장치가 기재되어 있다.

자기 조립 그래뉼법, 유동상 담체법, 고정상 담체법 등 생물막을 이용한 처리를 실시하는 방법에서는, 원수 부하의 지표로서 일반적인, 원수의 단위 시간당 유량과 원수의 오탁 물질 농도의 곱에 의해 구해지는 유입 부하나, 유입 부하를 반응조의 용적으로 나눗셈하여 구해지는 조 (槽) 부하에만 기초하여 적절한 산소 공급량 조정을 실시하는 것은, 실제로는 곤란하다. 그 이유로서 이하를 들 수 있다.

즉 원수 부하가 동일하고, 원수 중의 유기물을 산화하기 위해서 필요한 산소량이 동일해도, 생물막을 이용한 방법에서는, 반응조에 생물막의 양태로 유지되고 있는 미생물량이 시간에 따라 변화하기 때문에, 미생물 자체의 자기 분해 프로세스에서 기인하여 발생하는 산소 소비량이 변화한다. 따라서, 장치에 부여하는 산소 공급량은 동 인자도 고려하여 결정할 필요가 있다.

이러한 요인에 의해, 부하 변동에 따라 원수 중의 유기물의 산화에 필요한 산소량은 변화하고, 처리 장치 내에 유지되고 있는 생물막의 양에 따라 공급할 필요가 있는 산소량은 변화한다. 산소 공급에 대해 확산 현상에 의존하고 있는 생물막법의 경우, 생물막에 공급해야 하는 산소량에 따라 벌크수의 DO 를 조정할 필요가 있고, 벌크수의 DO 를 유지하기 위한 폭기 풍량도 조정할 필요가 있다.

특히, 부하가 증가한 경우에는, 원수 중의 유기물의 산화에 필요한 산소량은 증가하고, 처리 장치 내에 유지되고 있는 생물막의 양이 증가한 경우에도, 공급할 필요가 있는 산소량은 증가한다.

산소 공급을 확산 현상에 의존하고 있는 생물막법의 경우, 생물막에 공급해야 하는 산소량이 증가한 경우에는, 벌크수의 DO 를 높게 할 필요가 있고, 벌크수의 DO 를 높게 하기 위한 폭기 풍량도 증가시킬 필요가 있다.

이러한 이유로부터, 폭기 풍량의 부하에 따른 조정·제어를 하지 않는 운전을 실시하는 경우, 고부하시에 있어서도 벌크수의 DO 를 높게 유지하여 산소 공급량을 유지할 수 있도록 폭기 풍량을 많게 한 상태에서의 풍량 일정 운전을 할 필요가 있다.

고부하시에 있어서 필요한 높은 DO 를 유지할 수 있는 풍량 일정 운전하에서는, 부하 저하시의 산소 소비 저하시의 산소 소비 저하에 따른 풍량 억제를 하지 않기 때문에 에너지의 낭비가 발생하게 된다. 또 고부하시의 산소 공급을 상정하여 조금 높은 DO 목표값을 설정한 DO 제어를 실시한 경우에도, 생물막 처리 장치에서는 부하 저하 유지에는 DO 레벨을 저하시킬 수 있기 때문에 DO 제어의 목표 DO 레벨을 낮추면 더욱 폭기 풍량을 줄이는 것이 가능하지만, 통상적인 DO 제어에서는 이와 같은 DO 목표값 저하에 의한 풍량 억제를 하지 않기 때문에 에너지 소비의 낭비는 여전히 발생하게 된다.

이와 같은 이유로부터, 에너지 소비의 낭비는, 부하 변동이 큰 경우에 특히 현저해진다.

한편, 자기 조립 그래뉼이나 담체 부착 미생물을 이용한 호기성 생물막 처리에 있어서, 원수 부하에 따라 폭기 제어하는 경우, 원수 부하가 낮을 때에는, 단위 바닥 면적당 풍량이 저하된다. 그 때문에, 폭기에 의한 조내수 (槽內水) 의 혼합 교반 작용이 부족하여, 담체나 그래뉼의 유동 상태를 유지할 수 없어 담체나 그래뉼이 조 바닥부에 장기간 퇴적된다. 그 결과, 벌크수와의 접액 면적의 감소에 의한 처리 효율의 저하나, 조 내의 바닥부가 혐기 분위기가 되어, 오니 부패에 의한 부패취의 발생, 특히 황 함유 배수를 처리하고 있는 경우에는 황화수소 등의 황계 악취 가스가 발생하여 악취 문제의 발생을 일으킨다. 또, 일단 조 바닥부에 퇴적된 담체나 그래뉼이 괴상화되고, 탈질소 반응으로 발생한 질소 가스나 부패 반응으로 발생한 혐기성 가스를 내부에 축적함으로써 반대로 비중이 벌크수보다 가벼워져 수면 부근에 부상하여, 담체나 그래뉼을 처리수조 내에 안정적으로 유지하는 것이 곤란한 상황이 되어, 담체의 장치 밖으로의 누출에 관련된 문제나 처리 능력의 저하 문제가 발생한다.

BOD 용적 부하가 소정값보다 작을 때에는 미생물 담체의 유동화를 판단 기준으로 하고, BOD 용적 부하가 상기 소정값보다 클 때에는 폐수의 산소 요구량을 판단 기준으로 하여 폐수에 대한 폭기량을 제어하는 대응이 특허문헌 2 에 제안되어 있다. 그러나, 이 수법으로 폭기 제어를 실시하면, 특히 생물막 내에서의 질화 반응 및 탈질 반응의 양 반응을 동시에 촉진시키는 것을 의도한 생물막 처리에 있어서, 특히 부하가 저하된 경우에, 생물막으로의 산소 공급이 과다해지기 때문에 산소가 없고 질산만이 잔류하고 있는 이른바 무산소의 상태를 생물막 내부에서도 유지할 수 없게 되어 생물막 내에서의 탈질소 반응이 진행되지 않게 되는 상황이 발생한다. 그 결과, 처리수의 NO₃-N 농도가 상승함과 함께, NO₃-N 의 중화에 필요해지는 알칼리 약제의 사용량이 증가하는 문제가 발생한다.

일본 공개특허공보 2001-353496호 일본 공개특허공보 소63-256185호

본 발명은, 생물막 프로세스의 특징인 고부하에서의 처리 능력을 확보하면서, 저부하 조건에서 에너지 로스를 억제하고, 또한 그래뉼 오니 혹은 담체의 퇴적에 관련된 문제를 회피하면서, 질소 처리 성능이 저하되는 문제도 경감시킬 수 있는 생물막을 이용한 호기성 생물 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 호기성 생물 처리 방법은, 원수를 폭기조에 공급하고, 폭기조에 충전된 생물막 유지 담체 또는 그래뉼에 의해 원수 중의 제거 대상 물질을 호기성 생물 처리하여 처리수를 얻는 방법에 있어서, 부하가 소정값 이하인 저부하 조건하에 있어서, 폭기 강도를 상기 담체 또는 그래뉼이 유동 가능한 소정값으로 설정하는 강폭기와, 폭기 강도를 그 소정값 미만으로 설정하거나 또는 폭기 정지하는 약폭기를 교대로 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 호기성 생물 처리 장치는, 원수가 공급되는 폭기조와, 그 폭기조에 충전된 생물막 유지 담체 또는 그래뉼과, 그 폭기조를 폭기하는 폭기 장치를 갖는 호기성 생물 처리 장치에 있어서, 부하가 소정값 이하인 저부하 조건하에 있어서 폭기 강도를 상기 담체 또는 그래뉼이 유동 가능한 소정값으로 설정하는 강폭기와, 폭기 강도를 그 소정값 미만으로 설정하거나 또는 폭기 정지하는 약폭기를 교대로 실시하는 폭기 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양태에서는, 전항의 소정 조건 이하의 저부하 조건이란, 이하의 (a) ∼ (d) 중 어느 것을 만족하는 저부하이다.

(a) 원수 부하의 계측값이 소정값 이하

(b) 폭기조의 산소 소비 속도의 계측값이 소정값 이하

(c) 부하가 소정값 초과인 고부하 조건하에서 제어하는 DO 농도의 목표값이 소정값 이하

(d) 부하가 소정값 초과인 고부하 조건하에서 제어하는 폭기 강도의 설정값이 소정값 이하

본 발명의 일 양태에서는, 상기 (a) ∼ (d) 의 각 소정값은, 약폭기시의 폭기 풍량이 최소 폭기 풍량의 1/2 ∼ 1/5 사이가 되도록 설정된 폭기 풍량일 때의 수치이다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 원수 부하는, 유입 부하, 조 부하, 및 담체 용적 부하 중 어느 것이다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 폭기 강도를, 폭기 풍량, 폭기 정지 시간, 또는 폭기 억제 시간에 의해 제어한다.

본 발명의 일 양태에서는, 조내수를 교반하기 위한 기계적 교반 수단 또는 드래프트 튜브를 구비하지 않는다.

본 발명에 의해, 조 내의 바닥부가 혐기 분위기가 되는 것이 방지되어, 효율적으로 생물 처리가 실시된다. 또, 질화 탈질을 목적으로 한 처리의 경우, 약폭기 공정에 있어서의 탈질 반응을 저부하 조건하에서도 촉진할 수 있다.

도 1 은, 생물 처리 장치의 구성도이다.
도 2 는, 본 발명이 적용되는 생물 처리 장치의 구성도이다.

＜원수 부하를 관리 지표로 한 제어＞

본 발명의 일 양태에서는, 부하가 소정값 이상인 고부하 조건에 있어서 연속 폭기를 실시하고, 부하가 소정값 이하인 저부하 조건하에 있어서는, 일반적으로 간헐 폭기라고 불리는 폭기 제어를 실시한다. 구체적으로는, 지정 시간 폭기 정지 혹은 억제하는 약폭기 공정과, 정기적으로 지정 시간 폭기 강도를 규정 강도 이상으로 하는 강폭기 공정을 반복하는 폭기 제어 수단을 구비하는 것이다. 이 경우의 원수 담체 용적 부하의 계산 방법에 대해, 도 1 을 사용하여 다음에 설명한다.

[TOC 계와 유량계로부터 원수 부하를 산출하는 방법]

도 1 에 나타내는 생물 처리 장치는, 원수의 TOC 농도의 계측값을 이용한 원수 부하에 기초하는 폭기 제어를 실시하는 것이다.

도 1 의 생물 처리 장치에서는, 피처리 배수 (원수) 는, 배관 (1) 을 통하여 폭기조 (2) 에 도입된다. 폭기조 (2) 내에는, 생물막을 담지한 담체 (C) 가 충전되어 있다. 폭기조 (2) 내의 바닥부에는 산기관 (3) 이 설치되어 있고, 블로어 (4) 로부터 배관 (5) 을 통하여 공기가 공급되고, 폭기가 실시된다.

생물막에 의해 호기적으로 생물 처리된 물은, 스크린 (6) 을 빠져나가, 배관 (7) 으로부터 처리수로서 취출된다.

이 생물 처리 장치에서는, 계측 수단으로서, 배관 (1) 을 흐르는 원수의 유량 및 TOC 농도를 측정하는 유량계 (22) 및 TOC 계 (23) 와, 폭기조 (2) 내의 DO 농도를 측정하는 DO 계 (19) 와, 블로어 (4) 로부터 산기관 (3) 에 공급되는 공기량을 측정하는 풍량계 (20) 가 형성되어 있고, 이것들의 검출값이 제어기 (21) 에 입력된다. 제어기 (21) 에 의해 블로어 (4) 의 모터 회전수가 제어됨으로써 폭기 강도가 제어된다.

원수 유량을 유량계 (22) 로 측정하고, TOC 계 (23) 로 원수의 TOC 농도를 측정함으로써, 원수 부하로서 TOC 부하를 산출한다.

＜원수 부하＞

원수 부하는 다음 식에 의해 산출된다.

Load = Q·Conc/1000

Load : 원수 부하 [㎏/d]

Q : 원수 유량 [m³/d]

Conc : 원수 농도 [㎏/m³]

원수 농도로는, TOC, 암모니아성 질소, UV 흡광도로부터 추산한 TOC·N 의 농도를 들 수 있다.

＜담체 용적 부하＞

담체 용적 부하는 다음 식에 의해 산출된다.

Load_CarrierVol = Load/V_Carrier

Load_CarrierVol : 담체 용적 부하 [㎏/(m³·d)]

V_Carrier : 폭기조 내의 담체 충전 용적 [m³]

＜담체 표면적 부하＞

담체 표면적 부하는 다음 식에 의해 산출된다.

Load_CarrierSurf= Load/S_Carrier

Load_CarrierSurf : 담체 표면적 부하 [㎏/(m²·d)]

S_Carrier : 폭기조 내의 담체군의 총표면적 [m²]

또한, 폭기조에 있어서는, 원수 부하는 시간 경과적으로 분 단위로 급속하게 변동하는 경우가 있지만, 담체의 성상 (폭기조 내의 담체 충전 용적 또는 폭기조 내의 담체군의 총표면적) 의 시간 경과적 변화는 일 내지 월 단위로 비교적 완만하게 변화한다. 그 때문에, 원수 부하의 계산값은 빈번하게 갱신하는 것이 바람직하다. 또, 폭기조 내의 담체 충전 용적 또는 폭기조 내의 담체군의 총표면적에 대해서는, 담체를 정기적으로 (예를 들어 1 ∼ 3 개월에 1 회 정도의 빈도로) 샘플링하여 해석하고, 담체 충전 용적, 담체군의 총표면적 데이터를 갱신하면 된다.

[산소 소비 속도를 관리 지표로 한 제어]

[산소 소비 속도의 연산 방법]

본 발명의 일 양태에서는, 산소 소비 속도를 원수 부하의 관리 지표로 하여 폭기 제어를 실시한다. 즉, 산소 소비 속도가 소정값 이하가 되는 저부하 조건하에 있어서 폭기 강도를 규정 강도 이상으로 한다. 이와 같이 산소 소비 속도를 관리 지표로 하는 경우의 산소 소비 속도의 연산 방법에 대해, 도 2 를 사용하여 설명한다.

도 2 의 생물 처리 장치에서는, 피처리 배수 (원수) 는, 배관 (1) 을 통하여 폭기조 (2) 에 도입된다. 폭기조 (2) 내에는, 생물막을 담지한 담체 (C) 가 충전되어 있다. 폭기조 (2) 내의 바닥부에는 산기관 (3a, 3b, 3c) 이 설치되어 있고, 블로어 (4) 로부터 배관 (5) 및 분기 배관 (5a, 5b, 5c) 을 통하여 공기가 공급되고, 폭기가 실시된다. 폭기조 (2) 에는 천개 (2r) 가 형성되어 있다.

이 생물 처리 장치에서는, 계측 수단으로서, 폭기조 (2) 상부 또한 천개 (2r) 하측의 기상부 가스 중의 산소 농도를 측정하는 배기 가스계 (24) 와, 폭기조 (2) 내의 DO 농도를 측정하는 DO 계 (19) 와, 블로어 (4) 로부터 산기관 (3a ∼ 3c) 에 공급되는 공기량을 측정하는 풍량계 (20) 가 형성되어 있다.

＜케이스 1 : 풍량계와 배기 가스계로부터 산소 소비 속도를 연산하는 방법＞

폭기 풍량과 배기 가스 중의 산소 농도를 계측하고, 산소 소비 속도 qO₂ 를 다음 식에 의해 직접적으로 연산한다.

OTE : 산소 이동 효율 [-]

Z₀ : 취입 공기 중의 산소 몰 분율 [-]

Z : 배기 가스 중의 산소 몰 분율 [-]

qO₂ : 산소 소비 속도 [㎏/d]

Gν : 표준 상태 환산의 폭기 공기의 취입 유량 [Nm³/d]

ν_m : 산소의 비용 (比容) [Nm³/㎏]

＜케이스 2 : DO 계와 폭기 풍량으로부터 산소 소비 속도를 계산하는 방법＞

폭기 풍량과 DO 를 계측하고, 산소 소비 속도 qO₂ 를 간접적으로 추산한다.

(i) (제어 장치 실장 전의 준비) 산소 소비 속도의 추산에 필요한 산소 용해성 지표 φ 를 다음 식에 의해 산출한다.

OTE : 산소 이동 효율 [-]

Z₀ : 취입 공기 중의 산소 몰 분율 [-]

Z : 배기 가스 중의 산소 몰 분율 [-]

φ : 산소 용해성 지표 [m]

ν_m : 산소의 비용 [Nm³/㎏]

h : 산기 장치의 수심 [m]

Cs : 포화 용존 산소 농도 [㎏/m³]

C : 혼합액 중의 용존 산소 농도 [㎏/m³]

(ii) (장치 가동시) 산소 소비 속도의 시간 경과적 변화를 연속 계측한다.

DO 계와 폭기 풍량의 연속 계측 데이터, 및 미리 구한 산소 용해성 지표 φ 로부터 산소 소비 속도 qO₂ 를 다음 식에 의해 연속 추산한다.

qO₂ : 산소 소비 속도 [㎏/d]

Gν : 표준 상태 환산의 폭기 공기의 취입 유량 [Nm³/h]

h : 산기 장치의 수심 [m]

Cs : 포화 용존 산소 농도 [㎏/m³]

C : 혼합액 중의 용존 산소 농도 [㎏/m³]

φ : 산소 용해성 지표 [m]

[제어에 사용하는 관리 지표의 상관 관계]

원수 부하 및 산소 소비 속도가 클 때에는, 동 부하 지표가 소정값 이상인 경우에는 연속 폭기로 하고 DO 제어를 적용하여 부하에 따라 폭기조 내의 DO 농도 목표값을 높게 하고, 부하가 소정값 이하인 경우에는 간헐 폭기의 약폭기 공정의 시간을 짧게 한다, 즉, 강폭기 공정 시간을 길게 한다. 이 원수 부하나 산소 소비 속도와, 대응하는 DO 농도 목표값 또는 약폭기 공정의 시간의 상관 관계를, 예비 실험의 결과 데이터, 실기의 운전 실적 데이터, 생물막에 있어서의 산소의 확산성을 고려한 기구 모델의 시뮬레이션 결과 등을 사용하여, 미리 구축해 둔다.

이 상관 관계를 제어 시스템에 실장하는 수법으로는, 원수 부하와 DO 목표값 또는 약폭기 시간의 적정값 또는 양자의 조합의 적정값의 상관 관계를 기술한 함수식으로 실장하는 수법, 혹은, 제어표 등을 이용하여 표현하는 수법 중 어느 것이어도 된다.

[제어표를 작성하기 위한 생물막 기구 모델]

제어표를 구축하기 위한 일 수법으로서, 오탁 물질과 산소를 포함하는 유동 상태에 있는 벌크수상에 생물막이 접했을 때의, 오탁 물질의 감소나 생물막 중의 활성 오니 균체량의 증감을 추정하는 동역학 모델 (이후, 생물막 기구 모델이라고 칭하는 경우가 있다.) 을 이용할 수 있다. 이와 같은 동역학 모델은, 균체 증식과 오탁 물질의 소비·산소 소비가 생물막 내에서 동시에 발생하는 상황, 벌크수상 중의 용존 산소의 생물막으로의 확산 및 에어레이션에 의해 산소가 벌크수상 중에 용해되는 현상도 고려하여 구축할 필요가 있다. 또, 생물막의 증가나 축소는, 균체의 증식 및 사멸에 수반한 균체군의 체적의 증가 및 감소나 벌크수로부터의 균체의 부착 및 벌크수로의 균체의 박리에 의해 발생한다. 생물막 이용 처리에 동역학 모델을 이용하는 경우 이들 현상을 수학 모델화할 필요가 있다. 이와 같은 현상은 본래 3 차원 공간에서 발생하는 현상이기 때문에, 모델화는 복잡한 것이 되지만, 생물막의 증가·축소를 두께 방향만의 변화를 고려하는 1 차원 모델로 표현함으로써 시뮬레이션을 비교적 용이하게 실시할 수 있다. 활성 오니에 의한 배수 처리를 시뮬레이션하기 위한 수학 모델로는, 예를 들어 International Water Association 의 Task group 이 제안하고 있는 일련의 수학 모델을 활용할 수 있다 (하기 보고문 1). 생물막을 대상으로 한 수학 모델예로는, 하기 보고문 2 등이 보고되고 있다.

전항과 같은 수학 모델을 이용함으로써, 예를 들어 유동상 담체의 수학 모델을 구축할 수 있다. 일반적으로 이와 같은 수학 모델은 연립상 미분 방정식의 형식으로 기술되는 경우가 많고, 연립상 미분 방정식의 수치 적분 소프트웨어를 이용하여 동 프로세스의 동적인 거동을 시뮬레이션할 수 있다. 예를 들어, 특정한 장치 구성, 부하 상정, 폭기 강도에 의해 변화하는 벌크수상의 DO 의 조건에 따른 처리수질의 예상을 실시하는 것이 가능하다.

전항과 같은 수학 모델을 이용함으로써, 다양한 생물막에 있어서의 산소 확산성 조건하에서의, 다양한 부하 조건에 대해, 다양한 폭기 강도로 처리를 실시했을 때의, 예를 들어 처리수의 TOC 농도를 예상할 수 있다. 시뮬레이션 결과를 정리한 표를 작성하여, 본 발명의 제어 시스템에서 이용하는 제어표에 활용할 수 있다.

[폭기 강도의 제어]

폭기 강도는, 예를 들어, 폭기 풍량 (급기 유량), 일정한 시간 사이클마다의 약폭기 공정 시간을 변경함으로써 제어할 수 있다. 약폭기 공정은 유동화 최소 폭기 풍량보다 적은 지정 풍량으로의 폭기를 실시하고, 강폭기 공정에서는 유동화 최소 폭기 풍량 이상으로의 폭기 혹은 동 풍량을 확보할 수 있는 DO 목표값으로의 DO 제어를 실시한다.

폭기 풍량, 폭기 정지 시간, 폭기 억제 시간은, 원수 부하에 따라 연속적 또는 단계적으로 제어한다.

[유동화 최소 폭기 풍량, 최장 폭기 정지 시간 혹은 최장 약폭기 시간]

본 발명의 실시예에 있어서의 유동화 최소 폭기 풍량은, 유동상 담체 장치에 있어서 담체 전체의 유동 상태를 확보하여, 폭기조 바닥부에 대한 담체의 퇴적을 방지하여, 담체와 벌크수의 접촉을 촉진시킴과 함께, 담체의 바닥부에 대한 퇴적에 수반하여 발생하는 오니의 부패의 문제 및 황화수소 냄새의 문제의 발생 및 퇴적 후에 발생하는 괴상의 담체의 부상의 문제를 억제하기 위해서 필요한 최소한의 폭기 풍량이다.

폭기와 폭기 정지를 반복하는 간헐 폭기 방식을 채용하는 유동상 담체 장치에 있어서, 본 발명의 실시예에 있어서의 최장 폭기 정지 시간 혹은 최장 약폭기 시간이란, 일정 시간 사이클마다 반복하는 폭기 정지 혹은 폭기 억제 운전을 실시하는 약폭기 공정 시간의 최대 시간을 가리킨다. 약폭기 공정에서는, 유동화 최소 폭기 풍량이 확보되지 않는 풍량 억제를 도모하는 것을 상정하고 있고, 이 풍량 조정에 의해 연속적인 폭기를 실시하는 처리 장치와 비교하여 평균적인 폭기 강도를 더욱 억제하여 관련된 전력 소비도 억제할 수 있는 특징이 있다. 이 때문에, 이 공정 동안 일정 비율의 담체의 장치 바닥부에 대한 퇴적이 발생한다. 동 공정의 시간을 일정 시간 내로 제한하고 나머지 사이클 시간을 최저 폭기 풍량 이상의 풍량 (본 발명에서는 강폭기 공정에서의 풍량이라고 부른다.) 을 확보함으로써 퇴적된 담체의 재유동화를 도모하고, 그 결과 담체의 바닥부에 대한 장기 퇴적에 수반하여 발생하는 오니의 부패의 문제 및 황화수소 냄새의 발생을 억제한다. 최장 폭기 정지 시간 혹은 최장 약폭기 시간은, 이 목적을 위해서 설정한다.

유동화 최소 폭기 풍량 또는 최장 폭기 정지 시간은, 예비 실험의 결과 데이터나, 실기로의 실운전 데이터 등에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실장예에서는, 부하가 높은 경우에는 약폭기 및 강폭기를 반복하는 간헐 폭기 운전은 실시하지 않고 폭기 장치의 능력을 최대한 이용할 수 있는 연속 폭기를 실시한다. 부하가 저하된 경우에는 제어표에 따라 조금 낮은 DO 목표값을 설정하여 폭기 풍량을 억제하지만, 폭기 풍량이 최소 폭기 풍량에 도달한 단계에서, 폭기 방식을 간헐 폭기 운전으로 전환한다. 연속 폭기 운전으로부터 간헐 폭기 운전으로 전환할 때의 판단 기준이 되는 폭기 풍량은 풍량을 직접 측정하여 관리할 수도 있지만, 하기 (a) ∼ (d) 중 어느 지표를 감시하고 지표값과 풍량의 관계를 사전 평가해 둠으로써, 지표에 기초하여 폭기 풍량을 추정하고, 폭기 풍량 ≥ 유동화 최소 폭기 풍량인 경우에는 연속 폭기, 폭기 풍량 ＜ 유동화 최소 폭기 풍량인 경우에는 간헐 폭기를 실시하는 제어를 실시하는 것도 가능하다.

(a) 원수 부하의 계측값이 소정값 이하

(b) 폭기조의 산소 소비 속도의 계측값이 소정값 이하

(c) 고부하 조건하 (연속 폭기하) 에서 부하에 따라 제어하는 DO 농도의 목표값이 소정값 이하

(d) 고부하 조건하 (연속 폭기하) 에서 부하에 따라 제어하는 폭기 강도 (포함하는 폭기 풍량) 의 설정값이 소정값 이하

상기 (a) 의 원수 부하는, 유입 부하, 조 부하, 담체 용적 부하, 및 담체 표면적 부하 중 어느 것인 것이 바람직하다.

[유동상 이외의 생물 처리]

도 2 에서는, 유동상 담체를 사용한 생물 처리에 대해 설명했지만, 고정상 담체나 그래뉼을 사용하는 경우에도 동일한 수법으로 본 발명을 실시할 수 있다.

[TOC 이외에 의한 폭기 관리]

본 실시형태에서는, 유기물을 포함하는 배수를, 폭기를 수반하는 호기성 생물막 처리에 의해 처리할 때에 사용하는 경우를 설명했지만, 그 밖에도 생물막을 사용한 생물학적 질화 탈질 처리 등, 폭기조에서 생물막을 사용한 호기 처리 공정을 포함하는 생물 처리를 실시하는 경우에도 동일한 수법으로 본 발명을 실시할 수 있다. 따라서, 처리수의 수질값은, TOC 에 한정되는 것은 아니고, NH₄-N·NO₃-N, NO₂-N 이나 특정한 화학 물질의 농도, 혹은 이들의 조합이어도 된다.

본 발명의 일 양태에서는, 기계적 교반 수단이나 드래프트 튜브 등 다른 동력에 의한 교반을 실시하지 않는 폭기조에 있어서, 약폭기 공정에 있어서의 풍량을 생물막과 벌크수의 교반 접촉이 유지되어 수처리 성능을 발휘할 수 있는 필요 최소한의 풍량으로 하고, 강폭기 공정에 있어서의 풍량은 유동화 최소 폭기 풍량 이상으로 한다. 또, 강폭기 공정에서 DO 제어를 실시하는 경우에도, 폭기 풍량이 유동화 최소 폭기 풍량 이상이 되는 DO 제어를 실시한다. 약폭기 운전 공정에서는, 유동화 최소 폭기 풍량이 확보되지 않는 풍량 억제를 실시하므로 연속적인 폭기를 실시하면서 유동화 최소 폭기 풍량을 최저한 유지하는 처리 장치와 비교하여 평균적인 폭기 강도를 더욱 억제하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 약폭기 공정 동안, 생물막과 벌크수의 최저한의 교반 접촉은 유지되지만, 일정 비율의 담체의 장치 바닥부에 대한 퇴적이 발생한다. 동 공정의 시간을 일정 시간 내로 제한하고 나머지 사이클 시간, 즉 강폭기 공정 시간을 유동화 풍량으로 폭기함으로써 퇴적된 담체의 재유동화를 도모하고, 그 결과 담체의 바닥부에 대한 장기 퇴적에 수반하여 발생하는 오니의 부패의 문제 및 황화수소 냄새의 발생을 억제한다. 최장 약폭기 시간은, 재유동화를 확실하게 일으킬 수 있는 최대의 약폭기 공정 시간, 바꾸어 말하면, 재유동화를 확실하게 일으킬 수 있는 최소의 강폭기 공정 시간을 확보하기 위해서 설정한다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 저부하시에, 정기적으로 담체의 유동성을 유지할 수 있는 간헐 폭기를 실시함으로써, 폭기조 바닥부에 담체나 그래뉼이 장기적으로 퇴적되는 것을 억제하고, 그 결과, 혐기성 가스의 발생이나 황 함유 배수를 처리하고 있는 경우의 황화수소 등의 발생에 수반하는 악취 문제를 억제하고, 일단 조 바닥부에 퇴적된 담체나 그래뉼이 괴상화되고, 탈질소 반응으로 발생한 질소 가스나 부패 반응으로 발생한 혐기성 가스를 내부에 축적함으로써 반대로 비중이 벌크수보다 가벼워져 수면 부근에 부상하여, 담체나 그래뉼을 처리수조 내에 안정적으로 유지하는 것이 곤란한 상황이 되어, 담체의 반응조 밖으로의 누출에 관련된 문제나 처리 능력의 저하 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

질화 탈질 처리에 있어서는, 정기적으로 약폭기를 실시하는 간헐 폭기에 의해, 담체나 그래뉼의 퇴적에 관련된 문제를 회피하면서, 연속적인 폭기를 실시한 경우와 비교하여, 평균적인 폭기 강도를 떨어뜨림으로써 주로 약폭기 공정에 있어서 생물막 내의 무산소 환경을 유지할 수 있고, 탈질 반응의 진행을 유지하여 처리수의 질산태 질소의 농도의 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 저부하 조건하에서의 처리수의 질산태 질소의 농도의 상승에 의해 처리수의 질소 처리 목표를 달성할 수 없는 문제의 경감, 질산태 질소의 pH 조정에 필요한 알칼리 약품의 첨가 농도 억제에 의한 비용 삭감, 후단의 RO 등의 수처리 프로세스에 대한 이온 부하 저감을 도모할 수 있다.

또한, 고부하시에는, 간헐 폭기를 정지하고, 연속 폭기를 실시함으로써, 산기 장치의 산소 공급 능력을 최대한 활용한 고부하 처리가 가능해진다. 질화 탈질 처리에서는, 간헐 폭기를 실시하지 않아도 생물막 내에서의 산소 확산 및 유기물의 확산 현상 및 미생물에 의한 질화를 포함하는 산화 처리의 진행에 의해 미생물막 내 심부에서 무산소 환경이 형성되어 탈질소 성능을 유지할 수 있기 때문에, 적정한 폭기 제어를 실시하여, 유기물 부하 등의 조건이 갖추어지면 탈질소 반응은 양호하게 진행된다. DO 제어하에서 연속 폭기를 실시하여 암모니아의 질화 및 탈질소 반응으로 처리되지 않는 유기물의 산화에 필요한 산소 공급을 실시하면서 생물막 내에서의 탈질소 반응을 최대화함으로써, 에너지 절약을 도모하면서 질소 제거 성능을 확보할 수 있다.

실시예

[실시예 1]

도 2 에 나타내는 유동상 담체의 호기성 생물 처리 장치에 있어서, 하기 수질의 배수 1 또는 배수 2 를 하기 및 표 1 에 나타내는 조건에서 처리하였다.

＜배수의 수질＞

배수종 :

전자 제품 제조 공장 유기 배수

고부하시 :

원수 농도 변동 범위 TOC 115 ∼ 150 mgC/L, 암모니아태 질소 15 ∼ 30 mgN/L

1 일에 약 2 회, 반일 주기로 변동

원수 수량 일정

저부하시 :

원수 농도 변동 범위 TOC 60 ∼ 90 mgC/L, 암모니아태 질소 7 ∼ 15 mgN/L

1 일에 약 2 회, 반일 주기로 변동

＜처리 장치 방식＞

유동상식의 호기성 생물막 처리

가로세로 3 ㎜ 입방체 우레탄 스펀지 담체

전율 40 ％

＜처리 조건＞

과부하 : 0.7 ∼ 1.0 ㎏C/(담체 m³·d)

저부하 : 0.4 ∼ 0.6 ㎏C/(담체 m³·d)

폭기에 의한 교반 혼합

유동화 최소 폭기 풍량 : 7 m³/(바닥면 m²·h)

처리 시간 : 0.5 일

본 발명 적용시의 폭기 제어의 조건

간헐 폭기 제어시의 폭기 사이클 시간 : 120 분

약폭기 공정에 있어서의 바닥 면적당 풍량 : 2.6 m³/(바닥면 m²·h)

강폭기 공정에 있어서의 DO 제어의 목표값 :

부하에 따라, 폭기량이 유동화 최소 폭기량 이상이 되는 DO 목표값을 설정

표 1 의 복수의 제어표를 이용하여, 부하에 따라 폭기 조건을 조정

이용하는 제어표는 실기 처리수질의 실측값과 처리수질 목표의 비교로 선택하는, 본 실시예에서는 3 번째의 「표준」제어표를 이용하였다.

＜처리수 수질 목표값＞

TOC 5 ∼ 10 mgC/L

질산태 질소 농도 5 ∼ 10 mgN/L

또한, 표 2 에 있어서, 「저부하」란 상기 ＜배수의 수질＞ 에 있어서의 「저부하시」의 수질로 상기 ＜처리 조건＞ 에 있어서의 「저부하」의 조건으로 하는 경우를 나타내고, 「고부하」란 상기 ＜배수의 수질＞ 에 있어서의 「고부하시」의 수질로 상기 ＜처리 조건＞ 에 있어서의 「고부하」의 조건으로 하는 경우를 나타낸다.

이하의 조건으로 폭기 제어 방식, 제어 조건을 변경하여 원수 부하 단위 탄소량당 전력 소비량 (전력 원단위라고 부른다), 처리수질의 평가를 실시하였다.

실시예 1 :

저부하 조건에 있어서, 「표준」제어표에 기초한 폭기 제어를 실시.

저부하 조건하에서는 약폭기 공정·강폭기 공정을 반복하는 간헐 폭기 제어가 되고, 부하에 따라 약폭기 공정 시간은 60 ∼ 20 분 사이에서 제어되고, 강폭기 공정에 있어서의 DO 목표값은 3.1 ∼ 3.8 mg/L 사이에서 제어되었다.

비교예 1 :

저부하 조건에 있어서, 담체 유동을 유지하기 위해, 유동 최소 폭기 풍량으로의 일정 폭기 풍량 제어를 실시하였다.

비교예 2 :

저부하 조건에 있어서, 폭기 풍량 삭감을 목적으로 하여 DO 목표값을 실시예 1 의 DO 실적값의 개략 평균값 3.0 mg/L 로 제어하였다.

비교예 3 :

저부하 조건에 있어서, 부하 조건에 상관없이 상시 DO 값 일정으로 폭기하는 운전을 상정하고, 고부하 조건에 있어서도 양호한 TOC 처리수질이 얻어지는 DO 제어 목표 4.8 mg/L 로의 폭기 제어를 실시하였다.

비교예 4 :

저부하 조건에 있어서, 부하 조건에 상관없이 상시 일정풍으로 폭기하는 운전을 상정하고, 고부하 조건에 있어서도 양호한 TOC 처리수질이 얻어지는 바닥 면적당 폭기 풍량 14 m³/(m²·h) 로의 폭기를 실시하였다.

실시예 2 :

고부하 조건에 있어서, 본 특허의 폭기 제어에 따라 「표준」제어표에 기초한 폭기 제어를 실시. 고부하 조건하에서는 DO 제어에 의한 연속 폭기가 되고, 부하에 따라 DO 목표값은 3.9 ∼ 4.8 mg/L 사이에서 제어되었다.

비교예 5 :

고부하 조건에 있어서, 부하 조건에 상관없이 상시 DO 값 일정으로 폭기하는 운전을 상정하고, 고부하 조건에 있어서도 양호한 TOC 처리수질이 얻어지는 DO 제어 목표 4.8 mg/L 로의 폭기 제어를 실시하였다.

비교예 6 :

고부하 조건에 있어서, 부하 조건에 상관없이 상시 일정풍으로 폭기하는 운전을 상정하고, 고부하 조건에 있어서도 양호한 TOC 처리수질이 얻어지는 바닥 면적당 폭기 풍량 14 m³/(m²·h) 로의 폭기를 실시하였다.

표 2 와 같이, 각 폭기 조건에서의 담체 유동 상태, 폭기 동력 원단위, 처리수질은 이하와 같이 되었다.

실시예 1 :

약폭기 공정에 있어서 풍량 억제를 함으로써 폭기 동력을 억제하면서, 강폭기 공정에서 유동 최소 폭기 풍량의 폭기 풍량을 확보함으로써, 약폭기 공정에서 침강한 담체를 재유동화시킴으로써 담체가 바닥부에 퇴적되어 악취 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있었다. 처리수질은 TOC 6 mgC/L, 질산태 질소 8 mgN/L 로 목표값을 달성할 수 있었고, 폭기 동력 원단위는 4 kWh/㎏C 가 되었다.

비교예 1 :

상시 유동 최소 폭기 풍량을 유지함으로써, 담체의 퇴적에 수반하는 악취 문제는 발생하지 않고, 처리수질은 TOC 4 mgC/L 로 목표값 이하의 수질이 되었다. 또 질산태 질소는 11 mgN/L 가 되어 목표값보다 높아졌다. 이는 담체 유동을 우선함으로써 폭기량이 과다해져 탄소계의 오탁 물질의 처리는 양호하게 실시할 수 있지만, 폭기 억제시에 담체 내에서 발생하는 탈질소 반응이 억제되어 질소 처리가 촉진되지 않아, 질산 농도가 상승한 것이 이유로 생각된다. 또 폭기 동력의 원단위는 6 kWh/㎏C 가 되어, 실시예 1 보다 2 kWh/㎏C 높은 값이 되었다.

비교예 2 :

상시 DO 를 억제하는 운전으로 함으로써, 폭기 동력 원단위는 3 kWh/㎏C 가 되어 실시예 1 보다 1 kWh/㎏C 낮아졌지만, 유동 최소 폭기 풍량 7 m³/(m²·h) 보다 적은 바닥 면적당 폭기량 2 ∼ 3 m³/(m²·h) 이 상시 유지된 결과, 담체 유동성이 악화되어 담체의 바닥부에 대한 퇴적이 발생하여 악취 문제가 발생하는 결과가 되었다. 처리수질은 TOC 11 mgC/L 가 되어 목표값을 달성할 수 없었고, 질산태 질소는 6 mgN/L 로 목표값의 범위 내의 값이 되었다. TOC 값의 악화는, 담체의 퇴적에 의해, 벌크수와 접촉하는 생물막의 표면적이 실질적으로 저하되어 생물막으로의 산소 확산량이 저하되고, 탄소계 유기물의 산화 능력이 저하된 것이 원인으로 추찰된다.

비교예 3 :

고부하에서 필요한 DO 값을 유지하는 폭기를 실시한 결과, 부하에 따른 폭기 풍량 억제는 실시되었지만, 저부하 조건에 있어서는 높은 DO 값이 유지되었기 때문에, 동력 원단위는 7 kWh/㎏C 가 되어, 실시예 1 보다 3 kWh/㎏C 높은 값이 되었다. 처리수질은 TOC 4 mgC/L 로 목표값 이하의 수질이 되었다. 또 질산태 질소는 15 mgN/L 가 되어 목표값보다 높고 비교예 1 보다 더욱 높은 값이 되었다. 이는 폭기량이 과다해져 탄소계의 오탁 물질의 처리는 양호하게 실시할 수 있지만, 폭기 억제시에 담체 내에서 발생하는 탈질소 반응이 억제되어 질소 처리가 촉진되지 않아, 질산 농도가 상승한 것이 이유로 생각되었다.

비교예 4 :

고부하에서 필요한 풍량을 유지하는 폭기를 실시한 결과, 저부하 조건에 있어서는 과잉의 폭기 풍량이 유지되었기 때문에, 동력 원단위는 14 kWh/㎏C 가 되어, 실시예 1 보다 10 kWh/㎏C 대폭 높은 값이 되었다. 처리수질은 TOC 3 mgC/L 로 목표값 이하의 수질이 되었다. 또 질산태 질소는 20 mgN/L 가 되어 목표값보다 높고 비교예 3 보다 더욱 높은 값이 되었다.

실시예 2 :

부하 변동에 따른 DO 목표값 설정에 의해 폭기 동력 원단위는, 4 kWh/㎏C 가 되어, 저부하 조건하에서의 폭기 동력 원단위와 동일하게 할 수 있었다. 처리수질은 TOC 7 mgC/L, 질산태 질소 4 mgN/L 로 목표값을 달성할 수 있었다.

비교예 5 :

고부하의 피크값에서 필요한 DO 값을 유지하는 폭기를 실시한 결과, 부하에 따른 폭기 풍량 억제는 실시되었지만, 주기적으로 부하가 변동하여 저하된 상태에서는 더욱 높은 DO 값이 유지되었기 때문에, 동력 원단위는 5 kWh/㎏C 가 되어, 실시예 2 보다 1 kWh/㎏C 높은 값이 되었다. 처리수질은 TOC 6 mgC/L, 질산태 질소는 6 mgN/L 가 되어 목표 범위의 수질이 되었다.

비교예 6 :

고부하의 피크값에서 필요한 풍량을 유지하는 폭기를 실시한 결과, 주기적으로 부하가 변동하여 저하된 상태에서는 과잉의 폭기 풍량이 유지되었기 때문에, 동력 원단위는 7 kWh/㎏C 가 되어, 실시예 2 보다 3 kWh/㎏C 높은 값이 되었다. 처리수질은 TOC 5 mgC/L 로 목표값 범위 내의 수질이 되었지만, 질산태 질소는 12 mgN/L 로 목표값보다 높은 값이 되었다. 고부하 조건에 있어서, 부하 조건에 상관없이 상시 일정풍으로 폭기하는 운전을 상정하고, 고부하 조건에 있어서도 양호한 TOC 처리수질이 얻어지는 바닥 면적당 폭기 풍량 14 m³/(m²·h) 로의 폭기를 실시하였다.

실시예는 비교예에 비해, 저부하 조건에서는 담체의 바닥부에 대한 퇴적에 의한 악취의 문제 및 처리 능력의 저하를 일으키지 않고, 폭기 동력 원단위를 낮게 억제하면서, 처리수질을 목표값 범위로 할 수 있고, 고부하 조건에서도 부하에 따른 폭기 풍량 조정을 실시하여, 폭기 동력 원단위를 낮게 억제하면서, 처리수질을 목표값 범위로 할 수 있는 것이 확인되었다.

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

본 출원은, 2020년 5월 25일자로 출원된 일본 특허출원 2020-090648 에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

2 : 폭기조
3 : 산기관
4 : 블로어

Claims

원수를 폭기조에 공급하고, 폭기조에 충전된 생물막 유지 담체 또는 그래뉼에 의해 원수 중의 제거 대상 물질을 호기성 생물 처리하여 처리수를 얻는 방법에 있어서, 부하가 소정값 이하인 저부하 조건하에 있어서, 폭기 강도를 상기 담체 또는 그래뉼이 유동 가능한 소정값으로 설정하는 강폭기와, 폭기 강도를 그 소정값 미만으로 설정하거나 또는 폭기 정지하는 약폭기를 교대로 실시하는 것을 특징으로 하는 호기성 생물 처리 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 저부하 조건은, 이하의 (a) ∼ (d) 중 어느 것을 만족하는 저부하인 것을 특징으로 하는 호기성 생물 처리 방법.
(a) 원수 부하의 계측값이 소정값 이하
(b) 폭기조의 산소 소비 속도의 계측값이 소정값 이하
(c) 부하가 소정값 초과인 고부하 조건하에서 제어하는 DO 농도의 목표값이 소정값 이하
(d) 부하가 소정값 초과인 고부하 조건하에서 제어하는 폭기 강도의 설정값이 소정값 이하
제 1 항에 있어서,
상기 (a) ∼ (d) 의 각 소정값은, 약폭기시의 폭기 풍량이 최소 폭기 풍량의 1/2 ∼ 1/5 사이가 되도록 설정된 폭기 풍량일 때의 수치인 것을 특징으로 하는 호기성 생물 처리 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 원수 부하는, 유입 부하, 조 부하, 및 담체 용적 부하 중 어느 것인 호기성 생물 처리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폭기 강도를, 폭기 풍량, 폭기 정지 시간, 또는 폭기 억제 시간에 따라 제어하는 호기성 생물 처리 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폭기조는 조내수를 교반하기 위한 기계적 교반 수단 또는 드래프트 튜브를 구비하지 않는 호기성 생물 처리 방법.
원수가 공급되는 폭기조와, 그 폭기조에 충전된 생물막 유지 담체 또는 그래뉼과, 그 폭기조를 폭기하는 폭기 장치를 갖는 호기성 생물 처리 장치에 있어서,
부하가 소정값 이하인 저부하 조건하에 있어서 폭기 강도를 상기 담체 또는 그래뉼이 유동 가능한 소정값으로 설정하는 강폭기와, 폭기 강도를 그 소정값 미만으로 설정하거나 또는 폭기 정지하는 약폭기를 교대로 실시하는 폭기 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 호기성 생물 처리 장치.