KR101298290B1 - 고정화 담체를 이용한 폐수의 고도 처리 방법 및 잉여 오니 저감 처리 방법 - Google Patents

Abstract

과제

조(槽)를 소형화하는 것이 가능하고, 게다가 잉여 오니(汚泥)의 빼냄이 적은, 저렴한 폐수 처리 방법을 제공한다.

해결수단

호기성 조건 하에서 폐수와 담체 입자가 접촉되는 폭기조(曝氣槽)와 폭기조에서 발생된 오니를 호기 조건 하에서 용량을 감소시키는 완전 산화조(酸化槽) 및 완전 산화조 오니의 고액(固液) 분리 설비를 구비하고, 완전 산화조에 유입되는 오니의 자기 산화계수가 0.05 (ℓ/일) 이상이고, 완전 산화조 오니의 고액 분리성을 개선시키기 위해 완전 산화조에 응집제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 잉여 오니의 빼냄이 적은 폐수 처리 방법.

오니, 산화조

Description

고정화 담체를 이용한 폐수의 고도 처리 방법 및 잉여 오니 저감 처리 방법{ADVANCED METHOD FOR WASTEWATER TREATMENT AND METHOD FOR EXCESSIVE SLUDGE DEGRADATION TREATMENT, USING IMMOBILIZED CARRIER}

도 1 은 실시예 1 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 2 는 비교예 1 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 3 은 비교예 2 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 4 는 비교예 3 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 5 는 완전 산화조 오니의 고액 분리 설비를 분리막으로 한 경우의 분리막의 설치 방법의 일례이다.

도 6 은 비교예 4 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 7 은 실시예 2 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 8 은 실시예 3 의 플로우를 모식적으로 나타낸 도면이다.

[비특허문헌 1] 공해방지기술과 법규편집위원회 편집, 「정정ㆍ공해 방지의 기술과 법규 (수질편)」, 산업환경관리협회 발행, 제 7 판, 2001 년 6 월 12 일, P 197

[비특허문헌 2] 「환경 보전ㆍ폐기물 처리 종합 기술 가이드」, 공업 조사회, 2002 년 2 월 12 일 발행, p.70

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2001-205290호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 2001-347284호

본 발명은 고정화 담체를 이용한 폐수의 고도 처리 기술에 의한 폐수 처리 방법 및 잉여 오니 저감 처리 방법에 관한 것이다.

종래, 폐수 처리에는 주로 활성 오니법이 사용되어 왔다. 활성 오니법에 의하면, 침전조에서 오니를 침강시켜 일부를 폭기조로 반송하고, 일부를 잉여 오니로 빼냄으로써, BOD 용적 부하가 0.3∼0.8㎏/(㎥ㆍ일) 정도인 조건으로 정상적인 운전을 하는 것이 가능하다 (예를 들어, 비특허문헌 1 참조). 한편, 미생물을 고농도로 유지할 수 있는 담체의 개발이 진행되어, 이것을 사용하면, 2∼5㎏/㎥ㆍ일과 같은 높은 BOD 용적 부하를 가할 수 있어, 폭기조를 소형화할 수 있다 (예를 들어, 비특허문헌 2 참조).

종래의 활성 오니법에서는 BOD 용적 부하가 0.3∼0.8㎏/(㎥ㆍ일) 정도인 조건으로 운전해야만 했기 때문에, 큰 폭기조를 사용해야만 했다. 활성 오니법에서 높은 BOD 용적 부하에서의 운전을 실시한 경우, 처리가 불충분해지거나 오니의 침강성이 저하되거나 하여 후단의 침전조에서의 오니 분리가 곤란해져, 안정적으로 계속 운전하는 것이 곤란해진다. 또, 종래의 활성 오니법에서는, 제거한 BOD 의 약 50% 가 오니로 전환된다고 하는데 (잉여 오니), 이것을 시스템 밖으로 빼내어 탈수 후 매립이나 소각 등의 최종 처분을 필요로 한다. 또, 오니를 빼내지 않고, 오니의 증식 속도와 오니의 자기 산화 속도가 균형을 이루는 전체 산화의 상태를 만듦으로써, 이론적으로는 잉여 오니가 발생하지 않는 시스템을 구축할 수 있는데, 활성 오니조에서 전체 산화의 상태를 만들려고 하면, 폭기조에서의 MLSS 가 매우 높아지기 때문에, 매우 큰 활성 오니조를 형성하지 않으면 안 된다는 문제가 생긴다. 또, 이 경우, 오니가 미세화되어 자연 침강에 의한 오니 분리가 불가능해진다는 문제도 생긴다.

오니를 침강 분리할 수 없으면, 처리수를 배출할 수 없기 때문에 활성 오니조의 BOD 오니 부하를 0.08∼0.2㎏―BOD/(㎏―ssㆍ일) 이 되도록, 활성 오니에 부하를 가하여 오니의 침강성을 개선시키는 운전이 제안되고 있다. 그러나, 부하를 가하는 이상, 이 방법으로는 잉여 오니의 빼내는 양을 줄이는 것은 곤란하다 (특허문헌 1 및 2 참조).

상기의 과제를 감안하여 이루어진 본 발명은, 조를 소형화하는 것이 가능하고, 게다가 잉여 오니의 빼냄이 적은, 저렴한 폐수 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하는 본 발명의 폐수 처리 방법은, 호기성 조건 하에서 폐수와 담체 입자가 접촉되는 폭기조와 폭기조에서 발생된 오니를 호기 조건 하에서 용량을 감소시키는 완전 산화조 및 완전 산화조 오니의 고액 분리 설비를 구비하고, 완전 산화조에 유입되는 오니의 자기 산화계수가 0.05 (ℓ/일) 이상이고, 완전 산화조 오니의 고액 분리성을 개선시키기 위해 완전 산화조에 응집제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

완전 산화조에 있어서, 낮은 오니 부하로 폭기함으로써, 오니의 증식과 오니의 자기 산화 속도를 균형을 이루게 하여, 오니의 증가를 막을 수 있다. 여기에서, 폭기조에 활성 오니를 사용한 경우에는 상기 기술한 바와 같이 폭기조 용적이 커지는 데다가, 완전 산화조에 유입되는 오니의 자기 산화계수가 매우 작기 때문에, 오니의 증식과 오니의 자기 산화의 속도를 균형을 이루게 한 경우, 완전 산화조의 용적이 폭기조에 담체를 사용한 경우의 2 배∼6 배 필요해진다. 활성 오니의 자기 산화계수가 낮은 이유로는, 활성 오니 중에는 세균보다도 자기 산화계수가 작은 원생 동물 등이 존재하는 데다가, 세균군을 응집시키기 위해 생성되는 점착성 물질은, 자기 산화계수가 작은 고분자로 구성되어 있는 것 등을 생각할 수 있다. 이와 같이 폭기조에 담체를 사용함으로써 폭기조 및 완전 산화조를 콤팩트하게 할 수 있지만, 폭기조에서 발생하는 오니 중에는 원생 동물이나 점착성 물질이 매우 적기 때문에 분산화되어 있어 자연 침강하지 않기 때문에, 침전조 또는 막 여과 장치에서의 오니의 분리가 곤란해진다는 문제가 발생한다. 폐수 처리에 있어서, 응집제를 첨가하여 고형분 분리를 개선시키는 것 자체는 널리 알려져 있지만, 본 발명자들은 특정한 조건으로 설정한 폐수 처리 방법에 소정량의 응집제를 첨가함으로써, 설비의 콤팩트화, 고액 분리성의 개선뿐만 아니라 오니의 빼내는 양의 대폭적인 저감을 동시에 달성할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 더욱 놀랍게도, 본 발명에서는 종래 알려져 있는 응집제 첨가 수법과 비교하여, 지나치게 적은 응집제 첨가량에 의해 목적을 달성하는 것이 가능하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명을 구성하는 필수 요건인, (1) 폭기조, (2) 자기 산화계수, (3) 완전 산화조, (4) 응집제 및 (5) 고액 분리 설비에 대하여 상세히 설명한다.

(1) 폭기조 :

본 발명에서는 폭기조에 담체를 투입하는 것이 필수이다. 폭기조에 담체를 투입하지 않을 경우, 폭기조를 활성 오니법으로 운전하기 때문에, 상기 기술한 바와 같이 폭기조 용적이 매우 커진다. 또, 활성 오니는 자기 산화계수가 폭기조에 담체를 사용한 경우와 비교하여 작기 때문에 완전 산화조의 용적도 크게 할 필요가 있다. 폭기조 내에 있어서의 담체의 사용 형태는 유동 바닥 또는 고정 바닥 중 어느 형태이어도 되지만, 처리 효율면에서 유동 바닥이 바람직하다. 폭기조에 투입하는 담체는, 공지된 각종 담체를 사용할 수 있는데, 겔상 담체, 플라스틱 담체 및 섬유상 담체로부터 선택된 1 종류의 담체, 또는 이들 담체의 2 종류 이상을 조합한 담체를 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 처리 성능의 크기나 유동성의 점에서, 아세탈화 폴리비닐알코올계 겔 담체가 바람직하다. 담체의 충전율은, 유동 바닥의 경우, 처리 효율과 유동성면에서, 조의 용적의 5% 이상 50% 이하인 것이 바람직하고, 또한 10% 이상 30% 이하인 것이 보다 바람직하다.

(2) 자기 산화계수 :

자기 산화계수란 오니 생성량의 산출에 사용되는 계수로서, 1 일당 감소하는 오니의 비율을 나타낸다. 활성 오니의 경우, 운전 조건 등에 따라 다르지만 일반적으로 자기 산화계수는 0.02 (ℓ/일) 정도이다. 폭기조에 담체를 사용한 경우, 자기 산화계수는 0.05 부터 0.1 (ℓ/일) 로 활성 오니에 비해 감량되기 쉽다. 여기에서 말하는 자기 산화계수는 미리 오니 농도를 구한 활성 오니 또는 폭기조에 담체를 사용한 경우의 폭기조 내 오니를 1ℓ 의 메스실린더에 넣고, 호기 조건 하에서 경과 시간마다 오니 농도를 측정하고, 경과 시간 당 감소한 오니량을 원래의 오니량으로 다시 나누어 구한 것이다.

(3) 완전 산화조 :

완전 산화조 내의 오니 농도는 후단의 고액 분리 형태에 따라 다르다. 고액 분리가 침전조인 경우, 완전 산화조 내 오니 농도는 특별히 한정되지 않지만, 3000∼6000㎎/ℓ 가 바람직하고, 또한 6000㎎/ℓ 이상인 것이 보다 바람직하다. 고액 분리가 막 여과 또는 모래 여과와 같은 여과 방식인 경우, 완전 산화조 내 오니 농도는 완전 산화조 용적을 더욱 콤팩트하게 할 목적에서 6000∼10000㎎/ℓ 가 바람직하고, 또한 10000㎎/ℓ 이상인 것이 보다 바람직하다.

(4) 응집제 :

본 발명에 있어서의 응집제는 폭기조에서 발생하는 오니의 침강성을 개선시키고, 또한, 완전 산화조 내의 오니 농도를 상승시키는 것을 목적으로 하여 첨가한다. 응집제의 첨가는, 폭기조와 완전 산화조 사이 또는 완전 산화조와 고액 분 리 설비 사이에 응집제 반응조를 형성하고, 응집제 반응조에 첨가하는 방식과 완전 산화조에 직접 첨가하는 방식이 있다. 응집제의 첨가량은 완전 산화조 오니의 SVI 가 200㎖/g 이하가 될 때까지 첨가하는 것이 바람직하다.

(5) 고액 분리 수단 :

본 발명에 있어서의 고액 분리 수단은, 종래 공지된 침전조 또는 막 여과, 모래 여과, 섬유 등에 의한 여과와 같은 여과 설비 중 어느 방식이어도 된다. 침전조를 사용하는 경우, 수(水) 면적 부하, 체류 시간과 같은 운전 조건은 종래의 활성 오니법과 동일해도 된다.

본 발명의 폐수 처리 플로우의 일례를, BOD 제거를 목적으로 한 경우에 대하여 도 1 에 나타낸다. 이 시스템에 있어서, 폭기조를 가능한 한 소형화하기 위해, 폭기조에 있어서의 용해성 BOD 용적 부하는 1㎏/(㎥ㆍ일) 이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 용해성 BOD 란, 구멍 직경 0.45μ 의 멤브레인 필터로 여과한 후에 측정한 BOD 로, 미생물을 제외한 BOD 를 의미한다 (이하, 이것을 「s―BOD」라고 약기함.). s―BOD 용적 부하가 높을수록, 폭기조를 소형화할 수 있다. 담체의 종류나 충전율을 적절히 선택함으로써, 2㎏/(㎥ㆍ일) 이상 또는 5㎏/(㎥ㆍ일) 이상에서 운전하는 것도 가능하다. 폭기조에 있어서의 용해성 BOD 의 처리율은 90% 이상인 것이 바람직하다. 호기 조건 하에서 오니의 용량을 감소시키는 완전 산화조에 있어서의 BOD 오니 부하는 0.05㎏―BOD/(㎏―SSㆍ일) 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 폭기조에서 호기 처리한 폐수를 완전 산화조로 인도하여 응집제를 첨가하는데, 특별히 한정되지 않고, 통상의 수 처리에 사용할 수 있는 응집제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 무기 응집제로서, 황산알루미늄 (황산반토), 폴리염화알루미늄 (PAC), 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 염화코페라스, 알루민산나트륨, 암모늄명반, 칼리명반, 소석회, 생석회, 소다회, 탄산나트륨, 산화마그네슘, 철-실리카 고분자 등을 들 수 있다.

유기 (고분자) 응집제로는, 폴리아크릴아미드, 알긴산나트륨, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨염, 폴리아크릴산나트륨, 말레산 공중합물, 수용성 아닐린, 폴리티오우레아, 폴리에틸렌이민, 제4급 암모늄염, 폴리비닐피리딘류, 폴리옥시에틸렌, 가성화(苛性化) 전분 등을 들 수 있다. 2 종류 이상의 응집제를 병용하는 것도 가능하다.

이들 응집제의 첨가량은, 지나치게 적으면 응집 효과가 얻어지지 않고, 지나치게 많으면 고형분이 잉여 오니가 되어, 오니를 빼내는 양이 많아지게 된다. 예를 들어, 침전조를 사용하는 시스템에서는, 오니의 침강성 지표인 SVI 가 200㎖/g 이하가 될 때까지 첨가한다. 첨가 방법으로는 오니의 침강성이 개선될 때까지 첨가하고, 그 후에는, 침강성이 악화될 때까지 첨가하지 않는다는 간헐적인 첨가 방법과, 항상 소량의 응집제를 첨가하는 연속적인 첨가 방법이 있다.

응집제에 따라서는, 응집에 바람직한 pH 나 온도의 범위가 지정되어 있는 것이 있으며, 또 첨가함으로써 pH 의 변화를 일으키는 것이 있기 때문에, 필요에 따라 pH 조정 등의 응집에 적합한 수질 관리를 하는 것이 바람직하다.

완전 산화조에서 미생물이 자기 산화를 일으킴으로써, 미생물 유래의 질산성 및/또는 아질산성 질소가 발생하고, 이것이 침전조로부터 처리수로 나가게 된다. 이 질산성 및/또는 아질산성 질소의 양을 줄이기 위해 폭기조에서의 폐수 처리의 목적이 BOD 제거인 경우에는 완전 산화조의 전단 또는 후단에 탈질조(脫窒槽)를 형성하여 처리수를 탈질조에 반송해도 된다. 또, 폭기조에 있어서의 폐수 처리의 목적이 질소 제거인 경우에는 탈질조에 처리수를 반송해도 된다.

본 발명에서 사용되는 분리막의 형상으로는 특별히 한정되지 않고, 중공사막, 관상막(管狀膜), 평막 등으로부터 적절히 선택하여 사용할 수 있는데, 중공사막을 사용한 경우, 막의 단위 용적당 막 면적을 많이 취할 수 있어, 여과 장치 전체를 소형화할 수 있다는 점에서 특히 바람직하다.

또, 분리막을 구성하는 소재도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 폴리올레핀계, 폴리술폰계, 폴리에테르술폰계, 에틸렌-비닐알코올 공중합체계, 폴리아크릴로니트릴계, 아세트산셀룰로오스계, 폴리플루오르화비닐리덴계, 폴리퍼플루오로에틸렌계, 폴리메타크릴산에스테르계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 등의 유기 고분자계의 소재로 구성된 막, 세라믹계 등의 무기계 소재로 구성된 막 등을 사용 조건, 원하는 여과 성능 등에 따라 선택할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지에 의해 친수화 처리된 폴리술폰계 수지, 친수성 고분자가 첨가된 폴리술폰계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리아크릴로니트릴계 수지, 아세트산셀룰로오스계 수지, 친수화 처리된 폴리에틸렌계 수지 등의 친수성 소재로 이루어지는 것이, 높은 친수성을 갖기 때문에 SS 성분의 난부착성, 부착된 SS 성분의 박리성이 우수하다는 점에서 바람직하지만, 다른 소재로 구성된 중공사막을 사용할 수도 있다. 유기 고분자계 소재를 사용하는 경우, 복수의 성분을 공중합한 것, 또는 복수의 소재를 블렌드한 것이어도 된다.

분리막의 소재로서 유기 고분자계의 소재를 사용하는 경우, 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 소재의 특성 및 원하는 분리막의 형상이나 성능에 따라, 공지된 방법으로부터 적절히 선택한 방법을 채용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 분리막의 구멍 직경은, 오니와 물의 분리 성능을 고려하여 5 미크론 이하인 것이 바람직하다. 0.1 미크론 이상 3 미크론 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기에서 말하는 구멍 직경이란, 콜로이달 실리카, 에멀션, 라텍스 등의 입자 직경이 이미 공지된 각종 기준 물질을 분리막으로 여과했을 때, 그 90% 가 배제되는 기준 물질의 입자 직경을 말한다. 구멍 직경은 균일한 것이 바람직하다. 한외 여과막이라면, 상기와 같은 기준 물질의 입자 직경에 기초하여 구멍 직경을 구하는 것은 불가능하지만, 분자량이 이미 공지된 단백질을 사용하여 동일한 측정을 했을 때, 분획 분자량이 3000 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 이 분리막은 모듈화되어 여과에 사용된다. 분리막의 형상, 여과 방법, 여과 조건, 세정 방법 등에 따라 모듈의 형태를 적절히 선택할 수 있으며, 1 개 또는 복수 개의 막 엘리먼트를 장착하여 중공사막 모듈을 구성해도 된다. 예를 들어, 중공사막으로 이루어지는 막 모듈의 형태로는, 예를 들어, 수십 개 내지 수십만 개의 중공사막을 묶여 모듈 내에서 U 자형으로 한 것, 중공사 섬유 다발의 일단을 적당한 실(seal)재에 의해 일괄로 밀봉한 것, 중공사 섬유 다발의 일단을 적당한 실재에 의해 1 개씩 고정되어 있지 않은 상태 (프리 상태) 에서 밀봉한 것, 중공사 섬유 다발의 양단을 개구한 것 등을 들 수 있다. 또, 형상도 특별히 한정되지 않아, 예를 들어 원통상이어도 되고, 스크린상이어도 된다.

분리막은 일반적으로 막힘이 진행되어, 여과 능력이 저하되지만, 이것을 물리적, 화학적으로 세정하여 재생시킬 수도 있다. 재생 조건은 분리막 모듈을 구성하는 소재, 형상, 구멍 직경 등에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 예를 들어 중공사막 모듈의 물리 세정 방법으로는, 막 여과 수 역류 세정, 기체 역류 세정, 플러싱(Flushing), 에어 버블링 등을 들 수 있으며, 또 화학 세정 방법으로는, 염산, 황산, 질산, 옥살산 및 시트르산 등의 산 종류로 세정하는 방법, 수산화나트륨 등의 알칼리류로 세정하는 방법, 하이포아염소산나트륨 및 과산화수소 등의 산화제로 세정하는 방법, 에틸렌디아민4아세트산 등의 킬레이트화제로 세정하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에서 채용할 수 있는, 분리막의 설치예 및 막 여과 장치의 구성예를 도 5, 도 6 및 도 7 에 나타낸다. 여과 방식으로는, 도 5 에 나타내는 바와 같이 분리막을 포함하는 막 모듈 등을 완전 산화조의 외부에 설치하여, 오니를 함유하는 원액을 막 모듈 등에 공급하여 전량을 여과하는 방식, 도 6 에 나타내는 바와 같이 분리막을 포함하는 막 모듈 등을 완전 산화조의 외부에 설치하여, 오니를 함유하는 원액을 순환시키면서 그 일부를 여과하는 방식, 및 도 7 에 나타내는 바와 같이 분리막을 포함하는 막 모듈 등을 완전 산화조의 내부에 침지시켜, 흡인 여과하는 방식 등을 들 수 있다. 또, 완전 산화조와 막 모듈의 배치에 따라서는, 가압 펌프나 흡인 펌프 대신에 수두차(水頭差)를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 도 6 에 나타내는 바와 같은 방식에서는, 일반적으로 고투과 유속에서의 운전이 가능하고, 막 면적을 적게 할 수 있다는 이점을 갖지만, 오니를 함유하는 원액을 순환시키기 위한 에너지가 크다는 결점을 갖는다. 한편, 도 7 에 나타내는 바와 같은 방식에서는, 설치 스페이스 및 에너지를 작게 할 수 있다는 이점을 갖지만, 일반적으로 투과 유속이 낮고, 큰 막 면적을 필요로 하는 결점을 갖는다. 또, 도 7 에 나타내는 바와 같이 분리막을 완전 산화조 내부에 침지시켜, 흡인이나 수두차에 의해 여과하는 방식을 채용하는 경우에는, 산기(散氣) 장치의 상부에 분리막을 포함하는 막 모듈 등을 설치하여, 산기에 의한 막 표면 세정의 효과를 이용하여 막 막힘을 억제할 수 있다. 본 발명의 실시를 위해 폐수 처리 설비를 신설해도 되는데, 이미 설치된 폐수 처리 설비를 개조해도 된다.

본 발명에 의해, 콤팩트한 설비로 잉여 오니 발생량이 적은 운전을 계속하는 것이 가능해진다.

이하, 실시예에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1 에 나타내는 플로우에 따라, 용량이 320㎥ 인 폭기조, 용량이 570㎥ 인 완전 산화조 및 용량이 50㎥ 인 침전조로 이루어지는 폐수 처리 장치를 사용하여, 400㎥/일의 화학 폐수의 처리 실험을 실시하였다. 폭기조에는, 아세탈화 폴리비닐알코올계 겔 담체 (직경 약 4㎜) 를 32㎥ 투입하였다. 완전 산화조로는 침전조에 있어서의 완전 산화조 오니의 고액 분리성이 개선될 때까지 폴리염화알루미늄 (무기 응집제) 을 첨가하였다. 폭기조에 있어서의 BOD 용적 부하가 2.5㎏/(㎥ㆍ일) 로 운전한 결과, 완전 산화조에 있어서의 MLSS 가 서서히 증가했지만, 약 6000㎎/ℓ 로 거의 일정해졌다. 폭기조에서 발생하는 오니를 메스실린더에 넣고 호기 조건 하에서 오니 농도의 시간 경과에 따른 변화로부터 자기 산화계수를 구한 결과, 자기 산화계수=0.07 (ℓ/일) 이었다. 이것은 완전 산화조의 MLSS 가 일정해졌을 때의 완전 산화조로 유입되는 오니량과 완전 산화조 내에서 용량이 감소되어 있는 오니량으로부터 도출한 자기 산화계수과 거의 일치하였다. 응집제는 운전 개시부터 약 1 개월간 연속해서 공급하고 그 이후에는 처리수 SS=10㎎/ℓ 이상이 된 경우, 재첨가하는 방식으로 6 개월간 운전하였다. 그 때의 응집제 첨가 빈도는 1 개월에 1 회 정도이고, 기간 중의 응집제 첨가량은 폐수량에 대해 폴리염화알루미늄 수용액으로서 약 10㎎/ℓ 이었다. 또, 시험 기간 중 오니를 빼내지 않고 운전이 가능하며, 처리 수질은 BOD=5㎎/ℓ 이하, SS=10㎎/ℓ 이하로 양호하였다.

실시예 2

도 7 에 나타내는 플로우에 따라, 용량이 320㎥ 인 폭기조, 용량이 300㎥ 인 완전 산화조 및 막 여과 장치로 이루어지는 폐수 처리 장치를 사용하여, 400㎥/일의 화학 폐수의 처리 실험을 실시하였다. 폭기조에는, 아세탈화 폴리비닐알코올계 겔 담체 (직경 약 4㎜) 를 32㎥ 투입하였다. 또, 폭기조에서 처리된 폐수에 대해 10㎎/ℓ 의 폴리염화알루미늄 (무기 응집제) 을 첨가하였다. 막 여과 장치로는, 구멍 직경 0.4 미크론의 중공사막 모듈을 완전 산화조에 침지시키고, 항상 막 세정을 위한 폭기를 실시하면서 흡인 여과 방식으로 운전하였다. 폭기조에 있어서의 BOD 용적 부하가 2.5㎏/(㎥ㆍ일) 로 운전한 결과, 완전 산화조에 있어서의 MLSS 가 서서히 증가했지만, 약 11000㎎/ℓ 로 거의 일정해졌다. 폭기조에서 발생하는 오니를 메스실린더에 넣고 호기 조건 하에서의 오니 농도의 시간 경과에 따른 변화로부터 자기 산화계수를 구한 결과, 자기 산화계수=0.07 (ℓ/일) 이었다. 이것은 완전 산화조의 MLSS 가 일정해졌을 때의 완전 산화조로 유입되는 오니량과 완전 산화조 내에서 용량이 감소되어 있는 오니량으로부터 도출된 자기 산화계수와 거의 일치하였다.

응집제는 운전 개시부터 약 1 개월간 연속해서 공급하고 그 후에는 첨가하지 않고 6 개월간 운전하였다. 이 동안 오니를 빼내지 않고 운전할 수 있었다. 또, 이 동안의 처리 수질은 BOD=5㎎/ℓ 이하, SS=1㎎/ℓ 이하로 양호했다.

실시예 3

도 8 에 나타내는 플로우에 따라, 용량이 200ℓ 인 탈질조, 용량이 200ℓ 인 질화조, 용량이 200ℓ 인 완전 산화조 및 용량이 150ℓ 인 침전조로 이루어지는 폐수 처리 장치를 사용하여, 1200ℓ/일의 인공 하수의 처리 실험을 실시하였다. 인공 하수는 BOD=200㎎/ℓ, 전체 질소=50㎎/ℓ 이 되도록 조제하였다. 탈질조 및 질화조로는 아세탈화 폴리비닐알코올계 겔 담체 (직경 약 4㎜) 를 각 조에 20ℓ 투입하였다. 질화조 안의 액을 탈질조로 300ℓ/일로 반송하였다. 완전 산화조로는 초기에 폴리염화알루미늄 수용액을 450g 투입하고, 탄산나트륨을 중화제로 하여 pH 7.0 이 되도록 중화하여 수산화알루미늄 고형물을 생성시켰다. 또, 침전조로 유입된 수산화알루미늄 고형물은 완전 산화조로 반송하였다. 이러한 조건으로 운전한 결과, 탈질조 및 질화조에 있어서의 질소 제거 능력은 운전 개시부터 1 개월 정도에서 목표로 하는 질소 제거율=75% 까지 달하였다. 완전 산화조의 오니 농도는 서서히 상승하여 시험 개시부터 1 개월에서 MLSS=5200㎎/ℓ 가 되었다. 그 후, 6 개월간 운전을 계속했지만, MLSS=5200㎎/ℓ 정도로 일정했다. 응집제는 시험 기간 중에 재첨가 없이 처리수 SS=10㎎/ℓ 이하로 운전을 할 수 있었다. 또, 시험 기간 중 침전조 내의 오니 계면은 거의 일정하여 오니는 빼내지 않았다.

비교예 1

도 2 에 나타내는 플로우에 따라, 각 조의 용적, 폐수량, 폐수 부하를 실시예 1 과 동일하게 하고, 응집제를 첨가하지 않고 폐수 처리 실험을 실시하였다. 그 결과, 폭기조에서 발생하는 오니는 침전조에서 분리할 수 없기 때문에, 반송 오니 농도가 낮아 완전 산화조 내 MLSS 는 약 600㎎/ℓ 이상이 되지 않았다. 또, 처리수의 BOD 는 약 300㎎/ℓ, SS 는 약 600㎎/ℓ 이었다.

비교예 2

도 3 에 나타내는 플로우에 따라, 각 조의 용적, 폐수량, 폐수 부하를 실시예 1 과 동일하게 하고, 실시예 1 에서 나타내는 폭기조를 활성 오니조로 하여, 폭기조에서 처리된 폐수량에 대해 10㎎/ℓ 의 폴리염화알루미늄 (무기 응집제) 을 첨가한 폐수 처리 실험을 실시하였다. 결과, 활성 오니조의 BOD 오니 부하는 약 0.42㎏―BOD/㎏―SS.일이 되어 통상의 활성 오니법의 약 3 배가 되고, 활성 오니조 내에 용해성 BOD 가 약 200㎎/ℓ 잔류하였다. 폭기조 및 완전 산화조의 MLSS 는 약 6000㎎/ℓ 를 추이했지만, 침전조의 오니 계면이 날마다 상승하기 때문에, 매일 오니를 빼낼 필요가 있었다. 기간 중의 오니를 빼내는 양은 85% 탈수 케이크로서 약 2700㎥/일이고, 잉여 오니 발생률은 약 55% 이었다.

폭기조의 오니를 메스실린더에 넣고 호기 조건 하에서의 오니 농도의 시간 경과에 따른 변화로부터 자기 산화계수를 구한 결과, 자기 산화계수=0.02(ℓ/일) 이었다. 오니를 빼내지 않고 운전하기 위해서는, 폭기조 및 완전 산화조의 용적은 실시예의 각 조의 용적에 대해 폭기조가 약 3 배, 완전 산화조가 최저 6 배 필요하다는 것을 알 수 있었다.

비교예 3

도 4 에 나타내는 플로우에 따라, 각 조의 용적, 폐수량, 폐수 부하를 실시예 1 과 동일하게 하고, 실시예 1 에서 나타내는 완전 산화조를 활성 오니조로 하고, 응집제를 첨가하지 않고, 활성 오니조 내에서 침강성이 양호한 오니를 얻기 위해 활성 오니조의 s―BOD 오니 부하가 0.15㎏―BOD/(㎏―MLSSㆍ일) 이 되도록 활성 오니조에 원수(原水)를 일부 나누어 주입하여 폐수 처리 실험을 실시하였다. 약 3 개월간의 연속 운전을 실시한 결과, 활성 오니조의 MLSS 는 약 3500㎎/ℓ 를 추이하여 침강성이 양호한 오니였다. 처리수의 BOD 는 10㎎/ℓ 이하, SS 는 약 20㎎/ℓ 이하로 양호하였다. 잉여 오니의 발생률은 원수 BOD 양에 대해 약 15% 이었다. 또, 침전조의 오니 계면이 날마다 상승하기 때문에, 매일 오니를 빼낼 필요가 있었다. 기간 중의 오니를 빼내는 양은 85% 탈수 케이크로서 약 800㎥/일이었다.

비교예 4

도 6 에 나타내는 플로우에 따라, 폭기조 및 완전 산화조의 조의 용적, 폐수량, 폐수 부하를 실시예 1 과 동일하게 하고, 응집제를 첨가하지 않고, 완전 산화조에 막 여과 장치를 설치하여, 여과수를 처리수로서 방류하는 설비에서 폐수 처리시험을 실시하였다. 막 모듈로는 분획 분자량 13,000 의 폴리술폰제 중공사막을 사용하고, 내압 순환 여과 방식, 순환선속도 2.0m/s 로 운전한 결과, 완전 산화조 내 MLSS 는 시험 개시부터 서서히 증가했지만, MLSS 는 약 6000㎎/ℓ 로 거의 일정해졌다. 이 때의 처리수 BOD 는 5㎎/ℓ 이하, SS 는 1㎎/ℓ 이하였다. 그러나, 순환에 따른 동력비가 매우 커, 런닝 코스트는 응집제를 첨가하는 경우의 약 5 배였다.

본 발명에 의하면, 조를 소형화할 수 있으며, 게다가 잉여 오니의 빼냄이 매우 적어, 저비용으로 폐수를 처리할 수 있다.

Claims (8)

1. 호기성 조건 하에서 폐수와 담체 입자가 접촉되는 폭기조와 폭기조에서 발생된 오니를 호기 조건 하에서 용량을 감소시키는 완전 산화조 및 완전 산화조 오니의 고액 분리 설비를 구비하고, 완전 산화조에 유입되는 오니의 자기 산화계수가 0.05 (ℓ/일) 이상이고, 완전 산화조 오니의 고액 분리성을 개선시키기 위해 완전 산화조에 응집제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 잉여 오니의 빼냄이 적은 폐수 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   폭기조에 있어서의 폐수 처리의 목적이 BOD 제거 또는 질소 제거인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   완전 산화조에 있어서의 BOD 오니 부하가 0.05㎏―BOD/(㎏―SS.일) 이하인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   완전 산화조 오니의 고액 분리 설비가 침전조 또는 여과 설비인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   담체가 겔상 담체, 플라스틱 담체 및 섬유상 담체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종류 이상의 담체인 폐수의 처리 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   담체가 아세탈화 폴리비닐알코올계 겔인 폐수의 처리 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   완전 산화조가 호기 조건 하에서 운전되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 완전 산화조에 첨가하는 응집제의 첨가량을, 완전 산화조 오니의 SVI 가 200㎖/g 이하로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.

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