KR101331637B1 - 유기물 함유 폐수의 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

막분리 처리 등의 고도 처리의 전단에서 생물 처리를 행하여 유기물 함유 폐수를 처리하는 데 있어서, 생물 처리 공정에서 생성되는 생물 대사물질의 양을 저감함으로써, 후단의 고도 처리 공정으로 유입되는 유기물의 양을 저감하여 고도 처리의 안정화, 효율화를 도모하여 여과 장치(30)의 처리수를 효율적으로 회수한다. 산 생성조(11A) 및 UASB 반응조(11B)로 이루어진 혐기 반응조(11)의 혐기성 생물 처리수를 응집 처리한 후 No.1 침전조(14)에서 고액 분리한다. 얻어진 분리물을 폭기조(21)에서 호기적으로 생물 처리하고, 호기성 생물 처리수를 응집 처리한 후, No.2 침전조(24)에서 고액 분리한다. 그 후, 고도 처리 수단으로서의 RO 막분리 장치(40)로 막분리 처리한다. 고도 처리 수단의 전단에서 혐기성 생물 처리 및 호기성 생물 처리와 고액 분리를 행함으로써, 유기물을 충분히 제거하여, 고도 처리 수단의 처리를 안정 또한 효율적인 것으로 한다.
Figure R1020087016617
막분리, 고도 처리, 생물 처리, 유기물 함유 폐수 처리

Description

유기물 함유 폐수의 처리 장치 및 처리 방법{APRRATUS AND METHOD FOR TREATING ORGANIC-CONTAlNlNG WASTEWATER}
본 발명은 유기물 함유 폐수의 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로, 특히, 유기물을 함유하는 폐수를 생물 처리한 후, 고도 처리를 더 행하여 처리수를 회수하는 경우에, 고도 처리 공정으로 유입되는 유기물의 양을 저감함으로써 고도 처리를 안정화시키고, 효율화하여, 고수질의 처리수를 효율적으로 회수하는 장치와 방법에 관한 것이다.
최근, 수자원의 리사이클이 중요시되게 되어, 폐수를 처리하여 회수하는 것이 적극적으로 행해지게 되었다. 특히, 한외여과(UF)막이나 역침투(RO)막으로 대표되는 미세한 구멍 직경을 갖는 막분리 장치는 고분자량의 유기물질도 제거할 수 있어, 고도의 처리수질을 얻을 수 있기 때문에, 널리 사용되어 오고 있다. 한편, 이들 막분리 장치는 막의 구멍 직경이 작기 때문에, 유입되는 유기물질의 농도가 상승하면, 막면에 유기물질이 축적되기 쉽고, 여과 저항의 상승이 현저해져서 통수(通水)가 곤란해진다. 이러한 경우에는, 막분리 장치의 전단에 생물 처리 장치를 설치하여 막분리 처리에 앞서 폐수 속의 유기물질의 농도를 저감하는 것이 안정 처리에는 효과적이다.
이와 같이 막분리 처리의 전단에서 생물 처리를 행하는 경우, 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 유기물 함유 폐수를 폭기조(曝氣槽; 21)에서 생물 처리하고, 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집조(22, 23)에서 순차적으로 응집 처리하며, 응집 처리수를 침전조(24)에서 고액(固液) 분리하고, 얻어진 분리수를 여과 장치(30)로 여과하며, 여과수를 RO 막분리 장치(40)로 막분리 처리한다. 이러한 유기물 함유 폐수의 처리 장치는 예컨대 일본 특허 공개 제2005-238152호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 막분리 처리의 전단의 생물 처리 공정에 있어서, 생물분해 용이성의 유기물질을 처리하여도, 폐수 속의 유기물질의 분해 과정에 있어서, 난분해성의 미생물의 대사물질이 수% 정도 생성되고, 이것이 생물 처리수 속에 함유되게 된다. 이들 대사물질은 주로 원수(原水) 속의 유기물질의 분해에 의해 생성된 미생물체가 미생물간의 먹이사슬에 의해 분해되는 과정에서 생기는 것으로 되어 있지만, 비교적 고분자량인 것이 많아, 농도가 상승하면 막분리 장치의 막면을 폐색시키는 원인이 된다. 따라서, 막분리 장치의 전단에 생물 처리 장치를 설치한 경우에도, 폐수 속의 유기물질의 농도가 높아짐에 따라 생성되는 생물 대사물질의 농도도 상승하기 때문에, 막분리 장치의 안정 운전이 점차로 곤란해지는 경향이 있었다.
또한, 물 회수를 위한 고도 처리로서, 이온교환수지나 산화 처리에 의한 유기물질의 제거 처리를 행하는 경우에 있어서도, 고도 처리 공정에 제공되는 수중의 유기물 농도의 상승은 이온교환수지의 사용 수지량의 증가, 이온교환수지의 교환 빈도의 상승이나, 산화제 사용량의 증가로 이어져 처리의 안정화를 방해하는 요소 였다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-238152호 공보
본 발명은 막분리 처리 등의 고도 처리의 전단에서 생물 처리를 행하여 유기물 함유 폐수를 처리하는 데 있어서, 생물 처리 공정에서 생성되는 생물 대사물질의 양을 저감함으로써, 후단의 고도 처리 공정으로 유입되는 유기물의 양을 저감하여 고도 처리의 안정화, 효율화를 도모하여 고수질의 처리수를 효율적으로 회수하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치는 유기물 함유 폐수를 혐기적으로 생물 처리하는 혐기성 생물 처리 수단과, 이 혐기성 생물 처리 수단에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 호기적으로 생물 처리하는 호기성 생물 처리 수단과, 이 호기성 생물 처리 수단에서 유출되는 호기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 수단과, 이 고액 분리 수단에서 분리된 분리수에 함유되는 용존 물질을 제거하는 고도 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고도 처리 수단은 막분리 장치인 것이 바람직하다.
상기 호기성 생물 처리 수단과 고액 분리 수단 사이에, 호기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집조를 설치하여도 좋다.
상기 혐기성 생물 처리 수단에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 수단이 설치되어도 좋다. 이 호기성 생물 처리 수단은 이 고액 분리 수단에서 분리된 분리수를 호기적으로 생물 처리한다.
상기 혐기성 생물 처리 수단과 이 혐기성 생물 처리 수단에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 수단 사이에, 혐기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집조가 설치되어도 좋다.
본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 방법은, 유기물 함유 폐수를 혐기적으로 생물 처리하는 혐기성 생물 처리 공정과, 이 혐기성 생물 처리 공정에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 호기적으로 생물 처리하는 호기성 생물 처리 공정과, 이 호기성 생물 처리 공정에서 유출되는 호기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 공정과, 이 고액 분리 공정으로 분리된 분리수에 함유되는 용존 물질을 제거하는 고도 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고도 처리 공정은 막분리 공정인 것이 바람직하다.
상기 호기성 생물 처리 공정과 고액 분리 공정 사이에, 호기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집 공정이 행해져도 좋다.
상기 혐기성 생물 처리 공정에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 공정이 행해져도 좋다. 이 호기성 생물 처리 공정에서는, 이 고액 분리 공정으로 분리된 분리수가 호기적으로 생물 처리된다.
상기 혐기성 생물 처리 공정과 이 혐기성 생물 처리 공정에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 공정 사이에, 혐기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집 공정이 행해져도 좋다.
도 1은 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치의 실시 형태를 도시한 계통 도.
도 2는 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치의 다른 실시 형태를 도시한 계통도.
도 3은 종래의 방법을 도시한 계통도.
본 발명에 따르면, 혐기성 생물 처리 수단으로 용해성 유기물질의 대부분을 분해하고, 메탄 가스로서 원수에서 유래한 탄소의 대부분을 수층으로부터 방출시킨 후, 호기성 생물 처리 수단에 있어서, 주로 혐기성 생물 처리에 의해 잔류한 용해성 유기물질을 분해하고, 이들 생물 처리에 의해 생성된 미생물체를 고액 분리 수단에서 분리한다. 이와 같이 혐기성 생물 처리, 호기성 생물 처리 및 고액 분리의 일련의 처리를 행함으로써, 생물 대사물질의 양을 저감하고, 고도 처리 수단으로 유입되는 유기물질의 농도를 저감하여, 안정된 폐수 처리를 행할 수 있다.
그리고, 유기물질이 충분히 제거된 물을 더 고도 처리함으로써, 수질이 양호한 처리수를 얻을 수 있다. 이 고도 처리 수단의 처리수는 수질이 매우 양호하기 때문에, 그대로 재사용수로서, 또는 순수, 초순수의 원수로서 회수할 수 있다.
또한, 고도 처리 수단으로는, 유기물질의 농도가 충분히 저감된 물을 처리하기 때문에, 고도 처리의 부하가 경감되고, 고도 처리 수단이 막분리 장치라면, 막오염이 방지되며, 시간이 경과함에 따른 플럭스의 저하가 적어 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 계속할 수 있게 된다. 또한, 이온 교환 장치라면, 유기물 부하, 유기 오염의 저감에 따라 처리수질의 향상, 수지 재생 빈도의 저감, 수지 교환 빈도의 저 감이 가능해진다. 또한, 산화 장치의 경우에는, 유기물 부하의 저감에 따라 산화제 사용량의 절감, 장치의 소형화가 가능해진다.
이하에 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치 및 유기물 함유 폐수의 처리 방법의 실시 형태를 상세히 설명한다.
[유기물 함유 폐수]
본 발명에 있어서, 처리 대상이 되는 유기물 함유 폐수는 통상 생물 처리되는 유기물 함유 폐수이면 좋고, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 전자 산업 폐수, 화학 공장 폐수, 식품 공장 폐수 등을 들 수 있다. 예컨대, 전자부품 제조 프로세스에서는, 현상 공정, 박리 공정, 에칭 공정, 세정 공정 등으로부터 각종 유기성 폐수가 다량으로 발생하고, 또한, 폐수를 회수하여 순수 레벨로 정화하여 재사용하는 것이 요구되고 있기 때문에, 이들 폐수는 본 발명의 처리 대상 폐수로서 적합하다.
이러한 유기성 폐수로서는 예컨대 이소프로필알코올, 에틸알코올 등을 함유하는 유기성 폐수, 모노에탄올아민(MEA), 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드(TMAH) 등의 유기태 질소, 암모니아태 질소를 함유하는 유기성 폐수, 디메틸술폭시드(DMSO) 등의 유기 황 화합물을 함유하는 유기성 폐수를 들 수 있다.
[혐기성 생물 처리]
폐수를 혐기적으로 생물 처리하기 위한 혐기성 생물 처리 수단으로서는, 유기물의 분해 효율이 우수한 것이면 좋고, 기지의 혐기성 생물 처리 방식의 생물 반응조를 사용할 수 있다.
혐기성 생물 처리 수단은, 산 생성 반응과 메탄 생성 반응을 동일 조에서 행하는 1조식이어도 좋고, 각 반응을 다른 조에서 행하는 2조식이어도 좋다. 각 반응조는 부유 방식(교반 방식), 오니상(汚泥床) 방식(슬러지 블랭킷 방식) 등 임의의 방식이어도 좋고, 또한, 담체 첨가형, 조립(造粒) 오니형이어도 좋다.
혐기성 생물 처리 수단으로서는 특별히 한정되지 않지만, 산 생성조와 UASB(상향류식 혐기성 슬러지 블랭킷) 방식의 반응조를 구비하는 것이 고부하 운전이 가능하기 때문에 바람직하다.
[호기성 생물 처리]
혐기성 생물 처리수를 호기적으로 생물 처리하기 위한 호기성 생물 처리 수단으로서는, 유기물의 분해 효율이 우수한 것이면 좋고, 기지의 호기성 생물 처리 방식의 생물 반응조를 사용할 수 있다. 예컨대, 활성 오니를 조 내에 부유 상태로 유지하는 부유 방식, 활성 오니를 담체에 부착시켜 유지하는 생물막 방식 등을 채용할 수 있다. 또한, 생물막 방식에서는 고정상식, 유동상식, 전개상식 등 임의의 미생물상 방식이어도 좋고, 추가로 담체로서, 활성탄, 여러 가지 플라스틱 담체, 스폰지 담체 등을 모두 사용할 수 있다.
담체로서는 스폰지 담체가 바람직하고, 스폰지 담체라면 미생물을 고농도로 유지할 수 있다. 스폰지 소재로서도 특별히 한정되지 않지만, 에스테르계 폴리우레탄이 적합하다. 담체의 투입량으로서도 특별히 제한은 없지만, 통상, 생물 반응조의 조 용량에 대한 담체의 외관 용량으로 10∼50% 정도, 특히 30∼50% 정도로 하는 것이 바람직하다.
호기성 상태에서 미생물적으로 유기물을 분해하는 호기성 생물 반응조로서는, 조 내에 산소(공기)를 공급하기 위한 산기관(散氣管), 폭기기(曝氣機) 등의 산소 가스 공급 수단이 설치된 폭기조를 이용할 수 있다.
호기성 생물 반응조는 1조식이어도 좋고, 다조식이어도 좋으며, 또한, 1조식에서 조 내에 구획벽을 설치하여도 좋다.
[응집 처리]
유기성 폐수를 혐기적으로 생물 처리한 후 호기적으로 생물 처리하여 얻어지는 호기성 생물 처리수는, 후단의 고액 분리 수단에서 미생물체와 고분자 유기물질을 확실하게 제거하기 위해서, 바람직하게는 고액 분리에 앞서 응집 처리된다. 호기성 생물 처리수의 응집 처리에는 통상의 응집 처리 장치가 이용된다. 이 응집 처리 장치의 응집조는 1조만이어도 좋고, 2조 이상을 다단으로 설치하여도 좋다.
응집 처리 장치는 일반적으로 응집제를 피처리수에 충분히 접촉시키기 위한 급속 교반조와 응집 플록을 성장시키는 완속 교반조로 구성된다. 따라서, 2조 이상의 응집조를 다단으로 설치하는 경우, 전단의 응집조를 급속 교반조로 하고, 후단의 응집조를 완속 교반조로 하는 것이 바람직하다.
응집 처리에 이용하는 무기 응집제로서는, 염화제2철, 폴리황산철 등의 철계 응집제, 황산알루미늄, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄계 응집제를 예시할 수 있지만, 응집 효과의 면에서는 철계 응집제가 바람직하다. 이들 무기 응집제는 1종을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
응집 처리시에는 필요에 따라 pH 조정제를 첨가하여 이용한 무기 응집제에 적합한 pH로 조정한다. 즉, pH 조건으로서는, 예컨대, 철계 응집제로서는 pH 5.5 이하로 반응시키는 것이 효과적이고, 알루미늄계 응집제로서는 pH 5.0 이하로 반응시킨 후, pH 6.0 이상으로 조정하면 효과적이기 때문에, 필요에 따라, 염산(HCl), 황산(H2SO4) 등의 산이나 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리를 첨가하여 pH 조정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 pH 조건에 있어서의 응집 처리에 의해 양호한 처리수질을 얻을 수 있는 상세한 이유는 밝혀져 있지 않지만, 생물 대사물 내의 단백질 성분의 전하가 중화되는 것이 관계하고 있는 것으로 추정된다.
응집 처리에 의해 생물 처리수 속의 용해성 유기물이나 현탁물은 플록화한다. 이 응집 플록을 성장시키기 위해서, 제1 응집조에서 무기 응집제를 첨가하고, 제2 응집조에서 고분자 응집제를 첨가하여도 좋다.
[고액 분리]
호기성 생물 처리수, 바람직하게는 호기성 생물 처리수를 응집 처리하여 얻어지는 응집 처리수의 고액 분리 수단으로서는, 침전조, 부상조, 원심분리기 등 특별히 한정되지 않지만, 생물 처리수의 응집 플록은 부상 분리하기 쉽고, 또한 침전조에 비하여 작은 면적의 장치라도 좋기 때문에, 특히 가압 부상조, 특히 응집 가압 부상조가 소형이어서 바람직하다. 또한, 호기성 생물 처리수의 고액 분리에는 침지막 등의 막분리 수단을 이용하여도 좋다.
[고도 처리]
고도 처리 수단은 폐수 속의 유기물을 혐기성 생물 처리 수단 및 호기성 생 물 처리 수단과, 고액 분리 수단에서 제거하여 얻은 처리수 속에 잔류하는 용존 유기물을 더 제거하는 것이어도 좋고, 또한, 처리수 속에 함유되는 용매 염류를 제거하는 것이어도 좋으며, 양자를 제거하는 것이어도 좋다.
고도 처리 수단으로서는, 다음과 같은 것을 들 수 있다.
막분리 장치: 예컨대, 유기물 제거나 탈염을 위한, RO, NF(나노 여과), UF 막분리 장치 등
이온 교환 장치: 예컨대, 탈염이나 유기물 제거를 위한, 음이온교환수지탑, 양이온교환수지탑, 양이온교환수지와 음이온교환수지를 혼합 충전한 혼상탑(混床塔), 전기 탈염 장치 등
산화 장치: 예컨대, 유기물 제거를 위한, 오존 산화 장치, 과산화수소 산화 장치, 염소 산화 장치, 자외선 산화 장치 등, 또는 이들을 병용한 산화 장치. 또한, 이 산화 장치의 후단에는, 통상, 이온교환, 막분리 등의 장치가 설치되는 경우가 많다.
이들 고도 처리 수단은 적절하게 2 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 고도 처리 수단의 일부로서, 여과 장치나 활성탄 처리 장치 등의 다른 처리 장치를 더 추가하여도 좋다.
특히, 고도 처리 수단으로서 RO 막분리 장치를 이용하는 경우, RO 막분리 장치의 전단에 여과 장치를 설치하여 수중의 SS를 제거하는 것이 바람직하다. 여과 장치로서는, 모래, 안스라사이트(anthracite) 등의 여과재를 충전한 충전층형 여과 장치, 정밀여과(MF)막, 한외여과(UF)막 등의 막을 이용한 막 여과 장치 등을 이용 할 수 있다.
[혐기성 생물 처리수의 고액 분리]
본 발명에 있어서, 혐기성 생물 처리 수단으로부터의 혐기성 생물 처리수는 이것을 고액 분리하지 않고 그대로 호기성 생물 처리 수단으로 도입하여 처리할 수 있지만, 혐기성 생물 처리에 의해 생성된 미생물의 자기 분해 억제의 관점에서는, 혐기성 생물 처리 수단의 후단에 고액 분리 수단을 설치하는 것이 바람직하다.
이 경우의 혐기성 생물 처리수의 고액 분리 수단은 침전조, 부상조, 원심분리기 등 특별히 한정되지 않지만, 미생물체와 고분자 유기물질을 확실하게 제거할 수 있는 점에서, 혐기성 생물 처리수를 응집 처리한 후 고액 분리 처리하는 것이 바람직하고, 특히, 응집 가압 부상 방식이 소형이어서 바람직하다.
혐기성 생물 처리수의 응집 처리조와 침전조를 설치하는 경우, 응집조로서는, 전술한 [응집 처리] 항에서 설명한 것과 동일한 것을 이용할 수 있고, 그 응집 처리 조건에 대해서도 동일하다.
혐기성 생물 처리수의 고액 분리를 행하지 않는 경우는, 호기성 생물 처리 수단에 있어서, 혐기성 생물 처리에 의해 생성된 미생물의 자기 분해도 일부 진행되지만, 이 경우에 비하여 혐기성 생물 처리수의 고액 분리를 행한 경우에는, 호기성 생물 처리에 있어서의 자기 분해의 대상이 되는 미생물체의 발생량이 대폭 저감되고 있기 때문에, 잔류하는 미생물 대사물질의 농도는 결과적으로 크게 저감된다. 왜냐하면, 활성 오니법으로 대표되는 호기성 생물 처리 방법에서는, 전자 수용체로 서 산소를 이용하며, 미생물에 있어서의 에너지 회수 효율이 높기 때문에, CODCr 부하 1 ㎏에 대한 미생물체의 초기 생성량은 0.4∼0.5 ㎏ 정도가 되기도 한다고 되어 있기 때문이다(예컨대, 대표적인 IAWQ 활성 오니 모델 3의 파라미터로서 Willi Gujer 연구진은 CODCr당 VSS 수율로서 0.63×O.75=0.47을 채용하고 있다. Wat. Sci. Tech., 1999).
[유기물 함유 폐수의 처리 장치]
이하에 도면을 참조하여 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치의 일례를 설명한다.
도 1, 도 2는 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치의 실시 형태를 도시한 계통도이다. 또한, 도 1, 도 2는 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치의 일례로서, 본 발명의 유기물 함유 폐수의 처리 장치는 도 1, 도 2에 도시된 것에 전혀 한정되지 않는다. 예컨대, 고도 처리 수단은 RO 막분리 장치에 한정되지 않고, 이온 교환 장치나 산화 장치라도 좋다.
도 1의 유기물 함유 폐수의 처리 장치는, 혐기성 생물 처리 수단으로서의, 산 생성조(11A)와, 그래뉼 오니(11G)를 유지하는 UASB 반응조(상향류식 슬러지 블랭킷 반응조)(11B)로 이루어진 혐기 반응조(11)와, 혐기 반응조(11)[UASB 반응조(11B)]로부터의 혐기성 생물 처리수를 응집 처리하는 2단으로 배치된 응집조(이하 「No.1-1 응집조」라고 칭하는 경우가 있음)(12) 및 응집조(이하 「No.1-2 응집조」라고 칭하는 경우가 있음)(13), No.1-2 응집조(13)로부터의 응집 처리수를 고 액 분리하는 침전조(이하 「No.1 침전조」라고 칭하는 경우가 있음)(14)로 이루어진 혐기성 생물 처리 장치(10)와, 혐기성 생물 처리 장치(10)의 처리수인 No.1 침전조(14)의 분리수가 도입되는 호기성 생물 처리 수단으로서의 폭기조(21), 폭기조(21)로부터의 호기성 생물 처리수를 응집 처리하는 2단으로 배치된 응집조(이하 「No.2-1 응집조」라고 칭하는 경우가 있음)(22) 및 응집조(이하 「No.2-2 응집조」라고 칭하는 경우가 있음)(23), No.2-2 응집조(23)로부터의 응집 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 수단으로서의 침전조(이하 「No.2 침전조」라고 칭하는 경우가 있음)(24)로 이루어진 호기성 생물 처리 장치(20)와, 호기성 생물 처리 장치(20)의 처리수인 No.2 침전조(24)의 분리수가 도입되는 여과 장치(30)와, 여과 장치(30)의 여과수가 도입되는 고도 처리 수단으로서의 RO 막분리 장치(40)로 구성된다.
원수(유기물 함유 폐수)는 산 생성조(11A) 및 UASB 반응조(11B)에 순차적으로 도입되어 용해성 유기물질의 대부분이 제거되고, 원수에서 유래한 탄소의 대부분이 부생성물인 메탄 가스로서 수층으로부터 방출된다. 이 혐기성 생물 처리에 있어서는, 미생물에 있어서의 에너지 회수 효율이 낮고, 일반적으로 원수 CODCr 부하 1 ㎏에 대하여, 균체의 초기 생성량은 0.1 ㎏ 이하가 된다. 또한, 미생물간의 먹이사슬에 의한 자기분해의 진행도, 호기 조건에 비하여 1/5 이하 정도로 작고, 호기 조건과의 비교로는 통상의 취급에서는 무시할 수 있는 정도이다(Lawrence, A. L. and MacCarty, P. L. Jour, Water Poll, Control Fed., 1969).
바람직한 운전 형태는 원수 속에 함유되는 유기물질의 분해성에 따라 약간 다르지만, 원수 속의 용해성 유기물질의 60∼95%, 보다 바람직하게는 80∼90%가 제거되는 부하량이 좋다.
상기 조건을 얻을 수 있는 CODCr 오니 부하는 통상 0.1∼1.0 ㎏-CODCr/㎏-VSS/day, 보다 바람직하게는 0.3∼0.8 ㎏-CODCr/㎏-VSS/day이다.
UASB 반응조(11B)로부터의 혐기성 생물 처리수는 계속해서 No.1-1 응집조(12)에서 무기 응집제가 첨가되어 응집 처리된 후, No.1-2 응집조(13)에서 pH 조정제 및/또는 고분자 응집제가 더 첨가되어 플록이 조대화되고, 응집 처리수는 계속해서 No.1 침전조(14)로 보내어져 응집 플록이 고액 분리된다.
No.1 침전조(14)의 고액 분리수는 계속해서 폭기조(21)로 도입되고, 산기관(12A)으로부터의 폭기 하에 호기성 생물 처리된다. 이 폭기조(21)에 있어서는, 혐기성 생물 처리에 의해 잔류한 용해성 유기물질을 분해한다. 이 폭기조(21)에서는, 후단의 고도 처리 수단인 RO 막분리 장치(40)로 유입되는 유기물의 농도를 가능한 한 저감할 수 있도록 확실한 분해가 진행되는 것이 바람직하다. 바람직한 BOD 오니 부하는 0.01∼0.30 ㎏-BOD/㎏-VSS/day이며, 보다 바람직하게는 0.05∼0.2 ㎏-BOD/㎏-VSS/day이다. 이 폭기조(21)는 특히 저부하이어도 미생물의 양을 안정되게 유지할 수 있도록 담체(22B)를 조 내에 유지하는 것이 바람직하다. 이 No.2 폭기조의 조 부하는 0.03∼1.8 ㎏-BOD/㎥/day, 특히 0.15∼1.2 ㎏-BOD/㎥/day가 적합하다. 또한, SRT는 5∼50일인 것이 바람직하다.
폭기조(21)로부터의 호기성 생물 처리수는 계속해서 No.2-1 응집조(22)에서 무기 응집제가 첨가되어 응집 처리된 후, No.2-2 응집조(23)에서 pH 조정제 및/또는 고분자 응집제가 더 첨가되어 플록이 조대화되고, 응집 처리수는 계속해서 No.2 침전조(24)로 보내어져 응집 플록이 고액 분리된다.
No.2 침전조(24)의 고액 분리수는 계속해서 여과 장치(30)에서 잔류 SS가 제거된 후 RO 막분리 장치(40)에서 RO 막분리 처리되고, 투과수가 처리수로서 추출된다.
도 2에 도시된 유기물 함유 폐수의 처리 장치는 혐기성 생물 처리 장치(10A)에 있어서 혐기 반응조(11)[UASB 반응조(11B)]로부터의 혐기성 생물 처리수를 응집, 고액 분리 처리하는 응집조(12, 13)와 침전조(14)를 생략한 점이 도 1에 도시된 유기물 함유 폐수의 처리 장치와는 다르고, 그밖에는 동일한 구성으로 되어 있다.
이 유기물 함유 폐수의 처리 장치에 있어서는, 혐기 반응조(11)로부터의 혐기성 생물 처리수가 응집, 고액 분리 처리되지 않고 그대로 폭기조(21)로 도입되어 호기성 생물 처리되는 것 이외에는 도 1에 도시된 유기물 함유 폐수의 처리 장치와 동일하게 처리가 행해진다.
도 1, 도 2의 장치에서는, RO 막분리 장치(40)의 전단에서 혐기성 생물 처리 및 호기성 생물 처리와 고액 분리를 행함으로써 고수질의 처리수를 얻을 수 있는 데다가, FI값이 낮은 물을 RO 막분리 장치(40)에 급수할 수 있기 때문에, RO 막분리 장치의 막 플럭스의 저하를 억제하여 장기간 안정되게 처리수를 얻을 수 있다.
또한, FI값이란, 물을 RO 막분리 장치에 통수하여 탈이온 처리할 때의 RO 막 분리 장치로의 급수의 수질이 RO 막 처리에 적합한지 여부를 판단하는 지표로서 이용되는 것이다. 수중의 용존 유기물이나 SS의 양은 대략 동등하더라도 이것을 RO 막처리하면 막 플럭스가 조기에 저하할 때와 그렇지 않을 때가 있어, 그러한 경우, RO 급수의 FI값은 차가 발생하고 있다.
FI값은 소정의 구멍 직경을 갖는 멤브레인 필터에 시료수를 통수하여 소정량을 여과하는데 필요한 시간을 계측하는 조작을 행하여 초기 소요 시간과, 소정 시간 통수한 후의 소요 시간으로부터 구할 수 있고, 막의 오염, 막의 막힘을 일으키기 쉬운 수질인지 또는 일으키기 어려운 수질인지를 판정하는 데 이용된다. 일반적으로, FI값 5 이하의 수질이라도 RO 급수로서 허용되는 경우가 있지만, 통상, FI값 3 이하의 수질인 것이 요구되고 있다. 따라서, 본 발명에서는, 고도 처리 수단으로서 RO 막분리 장치를 이용하는 경우, 혐기성 생물 처리 및 호기성 생물 처리와 고액 분리 처리에서 FI값 3 이하의 물을 얻어, 이것을 RO 막분리 장치의 급수로 하는 것이 바람직하다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1, 실시예 2, 비교예 1]
도 1(실시예 1), 도 2(실시예 2) 또는 도 3(비교예 1)에 도시하는 장치에서 에틸알코올을 주성분으로 하는 하기 수질의 공장 폐수를 원수로 하여 1000 ℓ/day의 처리수의 양으로 처리를 행하였다. 또한, 이 원수의 생물 처리에는 질소 및 인의 부족이 상정되었기 때문에, 황산암모늄 및 인산을 TOC:N:P=100:15:3이 되도록 원수에 첨가하여 처리를 행하였다.
<원수 수질>
S-CODCr: 1380 ㎎/ℓ
S-TOC: 368 ㎎/ℓ
Kj-N: 7.8 ㎎/ℓ
PO4-P: 0.6 ㎎/ℓ
표 1에 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서 이용한 장치의 사양 및 처리 조건을 나타낸다.
또한, 표 2에 각부의 수질을 나타내고, 표 3에 RO 막분리 장치의 플럭스 저하율의 날짜 경과에 따른 변화를 나타낸다.
또한, 처리수의 양이 1000 ㎥/day당 반응조 면적(산 생성조와 UASB 반응조로 이루어진 혐기 반응조의 수심을 8 m라고 가정하고, 그 밖의 폭기조, 응집조, 침전조의 수심을 4 m라고 가정)을 표 4에 나타낸다.
Figure 112008049221167-pct00001
※ 1: 사방 5 ㎜의 폴리우레탄 스폰지 외관 용량
※ 2 : 38 중량% 염화제2철 수용액
※ 3 : NaOH 첨가에 의해 조정
※ 4 : 모래, 안스라사이트를 충전한 2층 여과 장치(Φ 100A×2500 ㎜)
Figure 112008049221167-pct00002
※ 시험 방법: ASTM D4189-95
Figure 112008049221167-pct00003
Figure 112008049221167-pct00004
이상의 결과로부터 다음과 같은 것이 명백하다.
실시예 1에서는, 산 생성조와 UASB 반응조로 이루어진 혐기 반응조에 있어서, 원수 속의 유기물의 대부분을 제거하고, 혐기 반응조에서 발생한 미생물체의 자기분해가 진행되기 전에 SS로서 No.1 침전조에서 고액 분리하여 제거할 수 있다. 그리고, No.1 침전조의 분리수를 추가로 폭기조에서 처리함으로써 잔류한 유기물을 더 고도로 분해하여 No.2 침전조에서 SS를 제거함으로써, 결과적으로 비교예 1의 폭기조 용량보다도 작은 합계 용량의 혐기 반응조 및 폭기조에서 S-TOC, SS가 모두 낮은 처리수를 얻을 수 있다. 또한, 응집조에 있어서도 적은 응집제 첨가량으로 충분히 응집 처리를 행할 수 있기 때문에, No.1, No.2 응집조에 있어서의 합계의 응집제 첨가량도 비교예 1의 경우와 동등하고, 막분리에 적합한 처리수를 얻을 수 있다. 즉, S-TOC값이 낮고, 또한 응집 처리 효과의 지표로서, 막분리 장치의 급수 수질의 지표가 되는 FI값이 낮은 처리수를 얻어, 이것을 RO 막분리 장치에 공급하여 양호한 처리수를 얻을 수 있다.
실시예 2에서는 혐기 반응조의 후단에 있어서의 고액 분리는 행하고 있지 않지만, 비교예 1보다도 처리수 속의 S-TOC, SS 모두 낮은 값을 얻을 수 있다.
RO 막분리 장치의 플럭스 저하율은 실시예 1, 실시예 2 모두 비교예 1에 대하여 대폭 개선되고 있지만, 실시예 1 쪽이 실시예 2보다 더 개선 효과가 높다.
이와 같이, 본 발명에서는, 혐기 반응조에 있어서 유기물 부하의 대부분을 제거할 수 있기 때문에, 폭기조를 작게 할 수 있고, 비교예 1에 비하여 실시예 1에서는 전체적으로 약 30%, 실시예 2에서는 약 45%의 반응조 면적의 저감이 발생하고 있다.
이들 결과로부터, 보다 높은 처리 수질이 필요한 경우에는 실시예 1의 형태가 바람직하고, 설치 면적을 저감해야 할 필요성이 보다 높은 경우에는 실시예 2의 형태가 바람직한 것을 알 수 있다.
본 발명을 특정한 형태를 이용하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않게 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 있어서 분명하다.
또한, 본 출원은 2005년 12월 27일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 제2005-375133호)에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

Claims (14)

  1. 유기물 함유 폐수를 혐기적으로 생물 처리하는 혐기성 생물 처리 수단과,
    상기 혐기성 생물 처리 수단에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 호기적으로 생물 처리하는 호기성 생물 처리 수단과,
    상기 호기성 생물 처리 수단에서 유출되는 호기성 생물 처리수를 고액(固液) 분리하는 고액 분리 수단과,
    상기 고액 분리 수단에서 분리된 분리수에 함유되는 용존 물질을 제거하는 RO(역침투) 막분리 장치를 포함하며,
    상기 혐기성 생물 처리 수단의 CODCr 오니 부하는 0.1∼1.0 ㎏-CODCr/㎏-VSS/day이며,
    상기 호기성 생물 처리 수단의 조 부하는 0.03∼1.80 ㎏-BOD/㎥/day인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 RO(역침투) 막분리 장치의 전단에 여과 장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 호기성 생물 처리 수단과 고액 분리 수단 사이에, 호기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 혐기성 생물 처리 수단에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 수단을 포함하며, 상기 호기성 생물 처리 수단은, 상기 고액 분리 수단에서 분리된 분리수를 호기적으로 생물 처리하는 것을 특징으 로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 혐기성 생물 처리 수단과 상기 혐기성 생물 처리 수단에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 수단 사이에, 혐기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 응집조는 2조 이상의 다단으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 응집조는 2조 이상의 다단으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 장치.
  8. 유기물 함유 폐수를 혐기적으로 생물 처리하는 혐기성 생물 처리 공정과,
    상기 혐기성 생물 처리 공정에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 호기적으로 생물 처리하는 호기성 생물 처리 공정과,
    상기 호기성 생물 처리 공정에서 유출되는 호기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 공정과,
    상기 고액 분리 공정으로 분리된 분리수에 함유되는 용존 물질을 제거하는 RO(역침투) 막분리 공정을 포함하며,
    상기 혐기성 생물 처리 공정의 CODCr 오니 부하는 0.1∼1.0 ㎏-CODCr/㎏-VSS/day이며,
    상기 호기성 생물 처리 공정의 조 부하는 0.03∼1.80 ㎏-BOD/㎥/day인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 고액 분리 공정과 상기 RO(역침투) 막분리 공정 사이에, 여과 장치에 의한 여과 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 호기성 생물 처리 공정과 고액 분리 공정 사이에, 호기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 혐기성 생물 처리 공정에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 공정을 포함하며, 상기 호기성 생물 처리 공정은, 상기 고액 분리 공정으로 분리된 분리수를 호기적으로 생물 처리하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 혐기성 생물 처리 공정과 상기 혐기성 생물 처리 공정에서 유출되는 혐기성 생물 처리수를 고액 분리하는 고액 분리 공정 사이에, 혐기성 생물 처리수에 응집제를 첨가하여 응집 반응을 행하게 하는 응집 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 응집 공정은 2조 이상의 다단으로 설치되어 있는 응집조에 의한 응집 공정인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 응집 공정은 2조 이상의 다단으로 설치되어 있는 응집조에 의한 응집 공정인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 폐수의 처리 방법.
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