KR930007806B1 - 배수의 활성오니 처리방법 - Google Patents

배수의 활성오니 처리방법 Download PDF

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시로오 혼다
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미쓰이 세끼유 가가꾸 고오교오 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
배수의 활성오니 처리방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 관한 배수의 활성오니 연속처리 방법을 설명하는 개요도이다.
[발명의 상세한 설명]
기술분야
본 발명은 유기물 함유된 배스(waste water)를 활성오니(汚泥)에 의하여 정화하는 오니처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성오니반응조(이하 반응조라 함)에 발생한 잉여오니를 오니소화조(이하 소화조라함)에 도입하여 소화시키는 오니처리 방법에 있어서, 특정의 조건을 채용함으로써 잉여오니의 최종적인 발생을 저감시키는 혹은 거의 없게 할 수 있는 유기물이 함유된 배수의 활성오니 처리방법에 관한 것이다.
배경기술
유기물이 포함된 배수를 정화 처리하는 방법으로서 활성오니가 존재하는 반응조내에 배수를 도입하고, 공기를 폭기(曝氣)하는 소위 활성오니 처리방법이 널리 이용되고 있다.
그러나, 활성오니 처리방법에 있어서는 반드시 반응조에 잉여오니가 발생하여 잉여오니의 처리가 필요하게 된다. 이 잉여오니의 처리방법으로서는, 탈수기에 의하여 오니의 탈수처리를 행하는 방법이 있고, 표준적인 반응조에서는 잉여오니의 발생량이 많기 때문에 더우기 혐기성(嫌氣性) 및/또는 호기성(好氣性)의 조건하에 소화조(消化槽)에서 소화처리를 추가할 경우가 있다. 예를들면 하수도 협회지 22(248), 42(1985)참조.
또 한편에서는 반응조를 충분히 크게하여 오니 부하를 내리는 소위 장시간 폭기법에 의하여 잉여오니의 발생량을 적게하는 수도 있다.
그러나 탈수기에 의한 오니의 탈수는 설비가 고가이며, 또한 운전조작에 숙련이 요구되는 경우가 많고, 더우기 탈수된 오니를 처리하기 위하여 이것을 매립하거나 혹은 소각하지 않으면 안된다고 하는 문제점이 있다.
한편 발생된 잉여오니를 소화조에서 소화함에 있어서, 산소가 충분히 존재하는 조건하에서 잉여오니의 소화를 행하는 호기성 소화법은 일일당의 소화율이 2∼4% 정도로 낮고 따라서 잉여오니량이 많으면 소화조자체를 대형화 하지 않으면 안된다고 하는 문제점이 있다. 또 발생된 잉여오니의 소화를 산소가 부족한 조건하에서 행하는 혐기성 소화법은 일일당의 소화율이 약 10%로 높으나 미소화 오니가 응집하여 탈수성이 저하되기 때문에 미소화 오니의 폐기 처분이 어렵고 더우기 악취가 발생하거나 혹은 사용하여야 할 장치의 간소화를 도모하기 어렵다고 하는 문제점이 있다. 더우기, 상기 어느 소화법에 있어서도 소화조에 도입된 잉여오니의 45∼50%가 소화된 시점에서 소화속도가 현저하게 저하되고, 55%를 초과하면 자기소화 계수가 떨어져 거의 소화 기능을 다할 수 없게 되어 버린다고 하는 중대한 문제점이 있다.
이 때문에 종래법에서는 소화조를 사용하여 잉여오니의 소호를 행하여도 반응조에서 발생하는 잉여오니량의 약 반의 미소화 오니가 잔존되어 버리는 것이 현상이다.
한편 장시간 폭기법을 채용하여 잉여오니를 처리하려고 하면 반응조를 크게 하지 않으면 안되고, 이 때문에 설치 면적등이 커지고 또한 폭기량도 많게 하여야 하기 때문에 에너지 소비량도 커진다고 하는 문제점이 있다.
[발명의 개시]
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고저 하는 것으로 반응조에 발생한 잉여오니를 연속적으로 혹은 소정의 사이클에 따라 소화조에 도입하고, 이 소화조를 간헐(間歇) 폭기하여 통성혐기성균을 증식시키고, 이 통성혐기성균에 의하여 소화조에 도입된 잉여오니를 소화시킴과 동시에 소화오니가 함유된 소화조액을 한외(限外)여과장치를 거쳐 여액(濾液)과 소화오니로 분리하여 여액을 계외(系外)로 제거함과 동시에 나머지를 소화조에 순환시키고 또 소화조액의 특정량을 반응조에 반송하는 것을 특징으로 하고 있다.
본, 발명에 의하면 유기물이 함유된 배수를 활성오니 반응조에 도입하여 처리하고 발생한 잉여오니를 오니소화조로 인도하고, 이 소화조를 간헐 폭기함으로써 통성혐기성균을 증식시켜 잉여오니를 소화시킴과 동시에, 소화오니가 함유된 소화조액을 한외 여과막을 거쳐 여액과 소화오니로 분리하고 여액은 계외로 제거함과 동시에 나머지를 소화조에 순화시키고 또 소화조액의 일부를 상기 반응조에 반송하고 있기 때문에, 계외에서 처리하여야 할 잉여오니의 양을 저감 혹은 거의 없게 할 수가 있다. 따라서 잉여오니를 탈수기로 건조시키거나 할 필요가 없어지고 대단히 효율적인 배수의 활성오니 처리를 행할 수가 있다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
유기물이 함유된 처리되어야 할 배수(W)는 배수저류조(貯留槽)(1)로 부터 피이드 펌프(P1)에 의하여 활성오니 반응조(2)에 도입된다. 이 반응조(2)내에는 호기성 미생물이 활성오니가 존재하고 있고, 반응조(2)에 공기(A1)를 폭기시켜서 반응조(2)내에서 활성오니 처리를 행한다.
이와 같이 하면 반응조(2)내에는 잉여오니가 발생한다. 이 잉여오니는 반응조액을 피이드 펌프(P2)에 의하여 반응조(2)로 부터 활성오니 소화조(3)내에 도입함로써 소화조(3)에 인도된다. 반응조(2)로 부터 소화조(3)에 도입하는 잉여오니를 포함하는 반응조액의 양(W1)은 이 반응조(2)에 있어서 소화조(3)를 사용하지 않는 경우에 발생하는 잉여오니량(건조시 중량)을 반응조의 오니의 농도로 환산한 양(m3/일)의 1.5∼20배 바람직하기는 3∼10배로 하는 것이 바람직하다. 반응조액을 반응조(2)로 부터 소화조(3)로 인도함에 있어서, 반응조에 부설한 한외 여과장치(도시생략)를 지나가도록 할 수도 있고, 이와 같이 함으로써 반응조내의 활성오니의 농도를 용이하게 조절할 수 있게 된다.
잉여오니를 함유하는 반응조액(W1)이 도입된 소화조(3)에는 공기(A2)를 간헐적으로 폭기시킨다. 공기(A2)의 간헐적 폭기는 공기 폭기 시간이 0.1∼10시간, 바람직하기는 1∼10시간, 더욱 바람직하기는 3∼6시간이고, 무폭기 시간이 0.06∼10시간, 바람직하기는 2∼10시간, 더욱 바람직하기는 4∼7시간과 같은 사이클을 반복함으로써 행하여진다. 소화조(3)에의 무폭기 시간이 0.06시간 미만에서는 소화조액의 용존(溶存) 산소가 0.5mg/
Figure kpo00001
이하로는 내려가기 어렵고, 후술하는 통성혐기성균의 보유가 곤란하여 소화능력을 장시간에 걸쳐 유지할 수가 없게 되므로 바람직하지 못하고, 한편 무폭기 시간이 10시간을 초과하면 소화조내에 부패가 생겨 냄새가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다.
이와 같이 잉여오니를 함유하는 반응조액(W1)이 도입된 소화조(3)에 공기(A2)를 간헐적으로 폭기시킴으로써, 소화조내에는 통성혐기성균이 선택적으로 증식되고, 이 통성혐기성균에 의하여 잉여오니는 효율적으로 소화된다.
이 소화조(3)내의 오니농도는 2000∼20000mg/
Figure kpo00002
, 바람직하기는 8000∼15000mg/
Figure kpo00003
가 되도록 조절되는 것이 바람직하다. 또 소화조(3)의 용량 즉 실액량(實液量)[m3]은 이 소화조(3)에 도입되는 잉여오니를 함유하는 반응조액의 양(W1)의 2∼40배, 바람직하기는 4∼10배 정도로 하는 것이 바람직하고, 이 소화조의 용량을 상기의 범위로 함으로써 잉여오니의 소화조에서의 체류시간이 결정되어 소화효율을 양호한 값으로 할수가 있다.
소화조(3)내에서의 오니농도의 하한치는 필연적으로 반응조(2)의 오니농도가 되며 이 값은 통상 2000mg/
Figure kpo00004
정도이다. 한편 소화조(3)내에서의 오니농도가 20,000mg/
Figure kpo00005
를 초과하면 소화조액을 한외 여과함에 있어서 점도가 지나치게 상승하여 여과가 곤란해 지므로 바람직하지 않다. 또 소화조(3)내의 용량이 소화조(3)에 도입되는 잉여오니를 함유하는 반응조액의 양(W1)의 2배 미만이면, 소화되는 오니량이 적어서 오니농도의 밸런스를 유지하기가 어렵다. 한편 40배를 초과하면 소화조액의 pH가 4 이하로 내려가서 통성혐기성균의 소화능력을 장기간 유지할 수 없게 되므로 바람직하지 않다. 또한 소화조(3)내의 소화조액의 pH는 4∼8, 바람직하기는 5∼7이 되는 것이 바람직하고, 또 소화조액의 온도는 10∼40℃, 바람직하기는 20∼35℃가 바람직하다.
이와 같이 하여 소화조(3)내의 잉여오니를 통성혐기성균에 의하여 소화하지만 이때 소화조(3)내의 소화오니를 함유하는 소화조액(W2a)을 피이드 펌프(P3)에 의하여 한외 여과막을 가지는 여과장치(4)로 유도하여 여기서 여액(W4)과 소화오니가 함유된 잔부(殘部)(W3)로 분리되고 이 소화오니가 함유된 잔부(W3)는 다시 소화조(3)내로 순환된다. 한편 오니를 함유하지 않는 여액(W4)은 계외로 배제된다.
소화조(3)로 부터 여과장치(4)를 거쳐 계외로 배제되고 여액(W4)의 양은 반응조(2)로 부터 소화조(3)에 도입되는 잉여오니를 함유하는 반응조액의 양(W1)으로 부터 후술되는 소화조(3)로 부터 반응조(2)에 반송되는 소화조액(W2b)을 뺀 값에 거의 일정하게 유지되는 것이 바람직하고, 이와 같이 함으로써 소화조(3)내의 소화조액량을 거의 일정하게 유지할 수가 있다.
또 본 발명에서는, 소화오니를 함유하는 소화조액(W2b)을 피이드 펌프(P4)에 의하여 소화조(3)로 부터 반응조(2)에 연속적 또는 간헐적으로 반송한다. 이 소화조액(W2b)은 소화조(3)내에 간헐적으로 공기(A2)가 폭기되고 있기 때문에 통성혐기성균을 많이 함유하고 있고, 이 오니는 호기성 분위기에 있는 반응조(2)내에서 용이하게 활성화됨과 동시에, 유기물이 함유된 새로운 배수와 접촉하여 한층 더 활성화된다.
소화조에서 폭기를 전혀 행하지 않을 경우, 소화조의 오니는 절대 혐기성균이 주(主)가 되므로, 이것을 반응조에 복귀시켜도 활성화되지 않고, 반응조의 활성오니 반응에 악영향을 끼친다. 한편, 소화조를 계속 폭기하였을 경우 소화조의 오니는 호기성균이 주가 되므로, 소화율이 저하된다.
소화조(3)로 부터 반응조(2)에 반송되는 소화조액(W2b)의 양[m3/일]은 반응조(2)로 부터 소화조(3)에 도입되는 잉여오니를 함유하는 반응조액의 양(W1)[m3/일]의 0.2∼0.8배, 바람직하기는 0.3∼0.5배가 되는 것이 바람직하다. 이 소화조(3)로 부터 반응조(2)에 반송되는 소화조(W2b)의 양을 상기의 범위로 유지함으로써, 잉여오니의 자기소화 계수[일-1]를 0.01[일-1]이상, 바람직하기는 0.05[일-1]이상으로 유지할 수가 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 설명하겠으나, 본 발명은 이들 실시에에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
반응조의 실액량을 240
Figure kpo00006
로 하고, 이 반응조내의 활성오니농도를 6000mg/
Figure kpo00007
로 유지하고, 이 반응조에 배수를 1.44m3일(60
Figure kpo00008
/h), BOD량으로 0.3kg/일로 하여 도입하였다.
한편 소화조의 실액량을 120
Figure kpo00009
로 하고, 오니농도를 15000mg/
Figure kpo00010
로 유지하고, 반응조로부터 소화조로 30
Figure kpo00011
/일의 잉여오니를 함유하는 반응조액을 압송하였다. 또 소화조로 부터 반응조에의 소화조액의 반송은 6
Figure kpo00012
/일로 하였다. 또한 소화조액을 한외 여과막(Rhone-Poulenc사의 Iris
Figure kpo00013
)을 가지는 여과장치에 통과시켜 소화조의 오니를 그 오니의 농도가 유지되도록 순환 여과하여 24
Figure kpo00014
/일의 여액을 빼냈다. 또 소화조에서는 6분간의 공기 폭기와 4분간의 폭기정지를 반복하였다.
이 결과, 소화조내에서는 총성혐기성균이 선택적으로 증식되고 또 반응조내의 호기성 분위기가 확보되어 1.44m3/일의 배수를 처리하여도 여액의 BOD량은 5mg/
Figure kpo00015
이하로 되고 오니는 포함되어 있지 않는다.
더우기 30일의 운전 기간중에 한번도 잉여오니의 계외로는 빼냄을 행하지 아니했음에도 불구하고 반응조와 소화조의 총 오니량에 변화가 없었다.
[실시예 2]
반응조의 실액량을 240
Figure kpo00016
로 하고, 이 반응조내의 활성오니농도(MLSS)를 6000mg/
Figure kpo00017
로 유지하고, 이 반응조에 배수를 1.44m3/일(60
Figure kpo00018
/h), BOD량으로 0.3kg/일로 하여 도입하였다.
한편 소화조의 실액량을 120
Figure kpo00019
로 하고, 오니농도를 15000mg/
Figure kpo00020
로 유지하고, 반응조로 부터 소화조에 30
Figure kpo00021
/일의 잉여오니를 함유하는 반응조액을 압송하였다. 또 소화조로 부터 반응조에의 소화조액의 반송은 6
Figure kpo00022
/일로 하였다. 또한 소화조액을 한외 여과막(Rhone-Poulenc사 Iris
Figure kpo00023
)을 가지는 여과장치에 통과시켜 소화조의 오니를 그 오니의 농도가 유지되도록 순환여과하고 24
Figure kpo00024
/일의 여액을 빼냈다. 또 소화조에서는 4시간의 공기 폭기와 6시간의 폭기 정지를 반복하였다.
이 결과, 소화조내에서는 통성혐기성균이 선택적으로 증식되고, 또 반응조내는 호기성 분위기가 확보되어 1.44m3/일의 배수를 처리하여도 여액의 BOD량을 5mg/
Figure kpo00025
이하로 되어 오니는 함유되어 있지 않았다.
더우기 30일의 운전 기간중에 한번도 잉여오니의 계외로의 빼냄을 행하지 아니했음에도 불구하고, 반응조와 소화조의 총 오니량의 변화가 없었다.
[실시예 3]
실시예 2와 마찬가지의 시스템에 있어서, 반응조의 실액량을 270로 하고 이 반응조내의 활성오니농도(MOSS)를 5000mg/
Figure kpo00026
로 유지하고, 이 반응조에 BOD가 200mg/
Figure kpo00027
(0.288kg/일), 총 질소가 10mg/
Figure kpo00028
, 총 인(燐)이 2mg/
Figure kpo00029
, 고형 부유물이 0인 배수를 1.44m3/일로 24시간 연속적으로 공급하였다.
반응조중의 오니농도는 반응조액을 반응조에 설치한 한외 여과장치(도시생략)를 통하게 함으로써 5000mg/
Figure kpo00030
로 유지하였다. 한외 여과장치를 통과한 여액의 BOD값은 5mg/
Figure kpo00031
이하이었다.
이 반응조로 부터 실액량 120
Figure kpo00032
의 소화조에 반응조액을 20
Figure kpo00033
/일의 비율로 이송하였다. 소화조액을 한외 여과막을 가지는 한외 여과장치에 순환시킴으로써 얻어진 여액을 9
Figure kpo00034
/일로 계외로 빼내고 잔부는 소화조에 순환시켰다.
소화조에서는 4시간의 공기폭기와 6시간의 공기 폭기 정지를 반복하였다.
또 소화조로 부터 반응조에 소화조액을 11
Figure kpo00035
/일의 비율로 반송하였다.
이 결과, 소화조내의 활성오니농도는 8000mg/
Figure kpo00036
가 되고, 이 시스템으로부터 외부로의 잉여오니의 빼냄을 일회도 행하지 아니했음에도 불구하고, 소화조내의 오니농도는 4개월간 거의 일정한 값을 유지하였다. 만약 소화조에서의 소화가 전혀 행하여 지지 아니하였다고 한다면, 소화조내의 활성오니농도는 18000mg/
Figure kpo00037
가 된다고 계산되므로, 본 발명에 관한 오니 소화 시스템이 유효하다는 것이 실증되었다.
또한 이 시스템에 있어서, 소화조를 사용하지 않고 반응조만으로 상기의 배수를 처리하였을 경우에는 반응조의 액량을 270
Figure kpo00038
, 활성오니농도를 5000mg/
Figure kpo00039
로 유지하기 위하여서는 반응조로부터 매일 빼내지 않으면 안되는 잉여오니를 함유하는 반응조액의 양은 2.5
Figure kpo00040
/일 이었다. 따라서 반응조로부터 소화조로의 도입액량 20
Figure kpo00041
는 잉여오니 발생량이 약 8배 상당한 것이었다.
[비교예 1]
실시예 3에 있어서, 반응조로 부터 소화조에의 반응조액의 도입량을 5
Figure kpo00042
/일로 하고, 또 소화조로 부터 반응조에의 반송액량을 4
Figure kpo00043
/일로 하면 반응조내에서의 오니농도는 서서히 증가하였다.
[비교예 2]
실시예 3에 있어서, 반응조로부터 소화조에의 반응조액의 도입량을 40
Figure kpo00044
/일로 하고, 또 소화조로 부터 반응조로의 반송액량을 6
Figure kpo00045
/일로 하면 소화조내에서의 오니농도는 서서히 증가하였다.
[비교예 3]
실시예 2에 있어서 소화조를 전혀 사용하지 않고, 반응조만으로 실시예 2의 배수를 처리하면, 반응조의 액량을 240
Figure kpo00046
, 활성오니농도를 6000mg/
Figure kpo00047
로 유지하기 위해서는 반응조로 부터 매일 잉여오니를 함유하는 반응조액을 10
Figure kpo00048
/일의 비율로 빼지 않으면 안되었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 관한 배수의 활성오니 처리법에 의하면 유기물이 함유된 배수를 처리함으로써 잉여오니의 최종적인 발생을 현저하게 저감시킬 수 있거나, 혹은 전혀 없게 할 수가 있다. 따라서 잉여오니를 탈수 건조하거나 혹은 건조된 잉여오니를 소각하거나 할 필요가 없다.
이와 같이 본 발명에 관한 활성오니 처리방법은 유기물이 함유된 배수의 처리에 매우 유효하다.

Claims (9)

  1. 유기물이 함유된 배수를 활성오니 반응조로 인도하고, 이 반응조에 발생한 잉여오니를 오니 소화조로 도입하여 소화시켜 배수 처리를 함에 있어서, 소화조에 공기를 간헐적으로 폭기함과 동시에, 소화오니가 함유된 소화조액이 일부를 한외 여과막을 가지는 여과장치를 거쳐 여액과 소화오니로 분리하고, 여액을 계외로 제거함과 동시에 잔부를 소화조에 순환시켜 소화조액량을 거의 일정하게 유지하고, 또 반응조로부터 소화조로 인도되는 반응조액의 양을 W1으로 하였을때 소화조액을(0.2∼0.8) W1의 양으로 반응조로 반송하는 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 반응조로 부터 소화조로 인도되는 반응조액의 양(W1)이 이 반응조에 있어 소화조를 사용하지 않는 경우에 발생하는 잉여오니량(건조시 중량)을 반응조의 오니의 농도로 환산의 양의 1.5∼20배인 것을 특징으로 하는 배수의 활성오닌 처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 반응조로부터 소화조로 인도되는 반응조액의 양(W1)이 이 반응조에 있어 소화조를 사용하지 않는 경우에 발생하는 잉여오니량(건조시 중량)을 반응조의 오니의 농도로 환산한 양의 3∼10배인 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  4. 제1항에 있어서, 소화조의 용량이 반응조로 부터 소화조로 인도하는 반응조액의 양을 W1으로 하였을때(2∼40) W1인 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  5. 제1항에 있어서, 소화조내의 오니농도가 2000∼20000mg/
    Figure kpo00049
    인 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  6. 제1항에 있어서, 소화조내의 오니농다가 8000∼15000mg/
    Figure kpo00050
    인 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  7. 제1항에 있어서, 소화조내로의 공기의 간헐 폭기는 폭기 시간이 0.1∼10시간이고, 무폭기 시간이 0.06∼10시간으로 행하여지는 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  8. 제1항에 있어서, 소화조내로의 공기의 간헐 폭기는 폭기 시간이 3∼6시간이고, 무폭기 시간이 4∼7시간으로 행하여지는 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
  9. 제1항에 있어서, 소화조로 부터 반응조로 반송되는 소화조액량이 반응조로 부터 소화조로 인도되는 반응조액(W1)의 0.3∼0.5배인 것을 특징으로 하는 배수의 활성오니 처리방법.
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