KR101849726B1 - 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입되는 폐수 및 배출수를 생물학적 처리되는 배양조에서 미생물과 혼합 및 반응시키는 제 1단계; 응집제를 투입하여 폐기물의 침하를 유도하는 제 2단계; 및 여과볼을 처리하여 화학적 산소요구량(COD)의 저감을 유도하는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템에 관한 것으로서, 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)를 이용하여 보다 빠른 정화 작용이 가능하며, 응집제 투입단계를 포함하여 처리효율이 높고, 동시에 탁월한 악취제거 효과를 가질 뿐만 아니라, 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 탑재한 여과볼을 투입하여 친환경적으로 질소, 인 및 유기물의 함유량을 현저히 감소시킬 수 있다.

Description

성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템{WASTE WATER TREATMENT AND DRAIN WATER MANAGEMENT SYSTEM WITH IMPROVED PERFORMANCE}
본 발명은 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)를 이용하여 보다 빠른 정화 작용이 가능하며, 응집제 투입단계를 포함하여 처리효율이 높고, 동시에 탁월한 악취제거 효과를 가질 뿐만 아니라, 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 탑재한 여과볼을 투입하여 친환경적으로 질소, 인 및 유기물의 함유량을 현저히 감소시킬 수 있는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템에 관한 것이다.
환경 보호에 대한 관심과 필요성이 갈수록 높아지는 가운데, 오염된 물을 정화하는 수처리 기술에 대한 중요성 역시 점점 높아지고 있다. 물은 일상 생활에서부터 수없이 다양한 공정 등에 이르기까지 거의 모든 부분에서 필요하며, 이에 따라 인간이 사는 지역에서는 오염된 물이 발생된다. 특히 일상생활에서 발생되는 이러한 오폐수의 경우 배설물이나 음식물 쓰레기 등과 같은 유기물이 함유되어 있는 경우가 많으며, 이러한 오염물질들을 제거하여 배출하는 것이 필수적이다.
오폐수의 재활용에 있어서 중요한 점은 재활용되는 오폐수 내의 질소, 인 및 유기물 등의 함유량과 물의 탁도, pH 등을 필요한 수준으로 처리하고, 병원성 미생물을 제거하여 환경공학적으로 안정하도록 처리하는 일이다.
다만, 통상적인 처리방법으로는 오수, 하수 및 폐수 중에 포함된 오염물질들을 모두 제거하는 것은 불가능하여, 이때 처리되지 못한 유기물, 영양염류 및 중금속 등이 방류수역으로 유출되어 부영양화와 수질오염 등을 유발시키고 있다.
주로, 농업용 비료, 사람이나 가축의 분뇨, 합성 세제로부터 발생되는 질소나 인이 수계로 유입되면, 부영양화, 연안의 적조현상, 암모니아의 어류독소, 수중의 용존산소결핍 등을 야기하게 되며, 상수 중의 암모니아는 염소 요구량을 증가시키고, 질산성 질소가 음용수 중에 높은 농도로 존재하는 경우 청색증과 같은 질병을 유발하여 건강에 영향을 주기도 한다.
또한, 질소, 인 등의 상수원 유입으로 인한 조류의 과잉성장으로 수돗물의 맛과 냄새 등에서 불쾌감을 일으킬 우려가 있고, 정수공정인 모래 여과지의 막힘 현상을 유발하며, 남조류가 과잉 번식한 경우, 독성 물질을 생성하여 사람의 건강에 장애를 주기도 한다.
이와 같이, 수계로의 질소 및 인의 유입은 정수비용의 증가에 따른 경제적인 손실 발생, 공중보건상 안전하고 깨끗한 수자원 확보의 어려움 등의 문제를 유발시키며, 따라서 수계로의 영양염류 유입을 차단하는 것이 가장 근원적인 해결책이므로 오폐수에서 유기물의 제거와 더불어 질소 및 인의 처리가 더욱 강조되고 있는 실정이다.
오폐수 처리 방법으로 몇 가지 기술이 제안되어 있으며, 그 전형적인 예를 들면 다음과 같다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0078033호(특허문헌 1)는 고정화 담체를 이용한 폐수의 고도 처리 방법을 개시한다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0049942호(특허문헌 2)는 유기물질과 총질소의 양을 최대한 저감하기 위한 유기폐수의 처리 방법을 개시한다.
전술한 종래 기술에서 제시하는 폐수 처리 방법은 폐수의 정화 속도가 현저히 느리며, 질소, 인 및 기타 유기물이 제거되는 효과가 충분하지 않은 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0078033호(2007.07.30. 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0049942호(2010.05.13. 공개)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)를 이용하여 보다 빠른 정화 작용이 가능하며, 응집제 투입단계를 포함하여 처리효율이 높고, 동시에 탁월한 악취제거 효과를 가질 뿐만 아니라, 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 탑재한 여과볼을 투입하여 친환경적으로 질소, 인 및 유기물의 함유량을 현저히 감소시킬 수 있는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입되는 폐수 및 배출수를 생물학적 처리되는 배양조에서 미생물과 혼합 및 반응시키는 제 1단계;
응집제를 투입하여 폐기물의 침하를 유도하는 제 2단계; 및
여과볼을 처리하여 화학적 산소요구량(COD)의 저감을 유도하는 제 3단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템을 제공한다.
상기 제 1단계의 미생물은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 것일 수 있다.
상기 제 2단계는 pH 조절과정을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 2단계의 응집제는 산화규소 51~56 중량%, 산화철 15~18 중량%, 산화알루미늄 10~13 중량%, 산화칼륨 7~12 중량%, 산화마그네슘 3~6 중량%, 오산화인 0.04~0.26 중량% 및 산화망가니즈 0.01~0.1 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 3단계의 여과볼은 패분 40~60 중량%, 제올라이트 15~35 중량%, 벤토나이트 5~15 중량%, 일라이트 3~15 중량%, 희토류 3~15 중량% 및 황토 0.01~5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 여과볼은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 것이 탑재된 것일 수 있다.
상기 패분은 굴껍질, 대합껍질, 일반조개껍질 및 산호자개부산물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 가열하고 소성하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 희토류는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 제 2단계의 pH 조절과정에서 pH는 6.0 내지 8.0인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)를 이용하여 보다 빠른 정화 작용이 가능하며, 응집제 투입단계를 포함하여 처리효율이 높고, 동시에 탁월한 악취제거 효과를 가지는 장점이 있다.
또한, 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 탑재한 여과볼을 투입하여 친환경적으로 질소, 인 및 유기물의 함유량을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템의 순서도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입되는 폐수 및 배출수를 생물학적 처리되는 배양조에서 미생물과 혼합 및 반응시키는 제 1단계;
응집제를 투입하여 폐기물의 침하를 유도하는 제 2단계; 및
여과볼을 처리하여 화학적 산소요구량(COD)의 저감을 유도하는 제 3단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템을 제공한다.
상기 제 1단계의 미생물은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 것일 수 있다.
상기 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418)는 일본 등록특허 제3040234호에서 처음 발견된 것으로서, 호기성의 그램 양성균으로서, 포자를 형성하며, 생육범위는 15~50 ℃, pH 4.0~9.0 범위가 적절하고, 1~4 ㎛의 크기로 그램당 1.2×1010 개가 포함되어 있다. 또한, 약 3×1014 개/day의 빠른 증식속도를 가지며, 염소의 농도가 200 ppm인 환경에서도 사멸되지 않는 특징이 있을 뿐만 아니라, 암모니아, 황화수소, 멀캅토에탄올 등 악취의 원인을 에너지원으로 사용하여 물의 오염도가 심할수록 작용이 빠르게 일어나는 특징이 있기 때문에 종래와 비교하여 보다 빠른 속도의 악취 제거가 가능한 악취 제거 능력이 뛰어난 균주이다.
상기 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P)는 열호기성의 그램 양성균으로서, 최적 생육 온도는 50 ℃이나, 그 이상의 온도에서도 존재할 수 있으며, 생육에 있어서 불리한 환경 조건에서는 포자 형태로 존재하다가 유리한 조건이 되면 빠르게 성장하는 특징이 있다.
상기 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)는 1933년 일본의 미생물학자인 寺門賀述 박사팀이 공기로부터 분리한 아포성 간균이며 여러 종류의 효소를 분비하여 병원성균을 용균시켜 증식을 억제하는 기능을 가지고 있는 것으로서, 대한민국 등록특허 제10-0233615호에 이 균주의 생산방법이 개시되어 있다.
상기 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주는 폐수조 내부양의 0.2 ~ 0.5%의 농도 범위로 투입되는 것일 수 있으며, 상기의 조건이 본 발명을 한정하지는 않으나 정화 효율을 높이기 위하여 상기의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 상기 미생물을 분말의 형태로 투입하였으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2단계는 pH 조절과정을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 pH 조절과정에 이용하는 pH 조절제의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 NaOH, 이온화된 탄산칼슘(CaO), 락산, 빙초산, 말산 등의 혼합제인 유기산과 같은 범용의 수단을 사용할 수 있다. 또한, 상기 pH 조절제의 사용량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 슬러리의 pH를 6.5~7.0 사이의 범위로 유지시킬 수 있는 양으로 첨가하는 것일 수 있다.
상기 제 2단계의 응집제는 산화규소 51~56 중량%, 산화철 15~18 중량%, 산화알루미늄 10~13 중량%, 산화칼륨 7~12 중량%, 산화마그네슘 3~6 중량%, 오산화인 0.04~0.26 중량% 및 산화망가니즈 0.01~0.1 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 응집제는 상기 성분들을 상기의 비율로 혼합하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 제 2단계를 거친 폐수 및 배출수는 응집제에 의하여 난분해성 물질, 미세 고형물 등의 폐기물이 침하되도록 유도되어 생물학적 처리가 보다 원활하게 이루어지도록 한다.
상기 산화규소는 그 함량이 51 중량% 미만인 경우, 흡착효과가 미미한 문제점이 있고, 56 중량%를 초과하는 경우 처리수의 탁도를 증가시키는 문제점이 있다.
상기 산화철의 함량이 15 중량% 미만인 경우, 흡착응집 효율이 떨어지는 문제점이 있고, 18 중량%를 초과하는 경우 기타 구성물의 함량이 감소되어 응집제의 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 산화알루미늄은 흡착하는 성질이 있어서 용해되면 알루미늄 이온이 용출되어 적조 미생물을 흡착 응집하여 파괴시키는 성질이 있으며, 그 함량이 10 중량% 미만인 경우, 흡착응집 효율 또는 탈취효율이 떨어지고, 13 중량%를 초과하여 혼합할 경우 상대적으로 기타 구성물의 함량이 감소되어 응집제의 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 산화칼륨의 함량이 7 중량% 미만인 경우, 응집력이 불충분한 문제점이 있고, 12 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제점이 있다.
상기 산화마그네슘의 함량이 3 중량% 미만인 경우, 소량이 되어 응집 효과가 미미하게 되고, 6 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감될 수 있는 문제점이 있다.
상기 응집제는 오산화인 및 산화망가니즈를 포함하여 유기물을 산화시켜 분해하며, 흡착효율을 보다 향상시켜 COD를 현저히 저감시키는 성능이 개선된 정수효과를 나타낼 수 있는 특징이 있는 것으로서, 상기 오산화인의 함량이 0.04 중량% 미만인 경우 흡착효과가 미미하게 되고, 유기물 분해능이 떨어져 COD 저감효과가 미미하게 되는 문제점이 있고, 0.26 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제점이 있다. 또한, 상기 산화망가니즈의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 흡착효과가 미미하게 되고, 유기물 분해능이 떨어져 COD 저감 효과가 미미하게 되는 문제점이 있고, 0.1 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제점이 있다. 상기 오산화인 및 산화망가니즈는 개별적으로 사용되는 것일 수 있으나, 동시에 사용하는 것이 정수 효과 면에서 보다 향상된 효과를 기대할 수 있으며, 상기 범위의 비율을 벗어나지 않게 사용해야 보다 향상된 응집제 효과를 나타낼 수 있다.
상기 오산화인의 함량이 0.04 중량% 미만인 경우 응집물의 침강 속도가 떨어지는 문제점이 있고, 0.26 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제점이 있다.
상기 산화망가니즈의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 응집물의 침강속도가 떨어지는 문제점이 있고, 0.1 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제점이 있다.
상기 제 3단계의 여과볼은 패분 40~60 중량%, 제올라이트 15~35 중량%, 벤토나이트 5~15 중량%, 일라이트 3~15 중량%, 희토류 3~15 중량% 및 황토 0.01~5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 3단계에서 여과볼을 사용함으로써, 수질 정화 능력이 우수한 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)를 고농도로 배양시켜 수중에 존재하는 유기물과 영양염류의 분해를 촉진시키며, 질소 인 및 부유물질의 제거가 가능하고, 생체 친화적일 뿐만 아니라 독소제거 및 정화 성능이 우수하며, 악취 제거 효과가 탁월한 장점이 있다.
보다 구체적으로, 상기 여과볼은 상기의 성분을 혼합하여 지름 5~15 mm의 그래뉼 타입으로 성형한 후 이를 3~7 일간 자연건조 시킨 다음, 소성로에서 850~1100 ℃의 온도범위로 3~7 시간 소성하여 제조되는 것일 수 있다. 그래뉼 타입으로의 성형 방법에는 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
또한, 상기 여과볼은 수질을 고도로 정화시킬 수 있는 천연 소재를 주재료로 하고 질소, 인을 제거할 수 있는 성분을 첨가하여 고온으로 소성하여 만든 다공질의 미생물 서식이 가능한 것으로서, 내구성이 영구적이며, 생물학적으로 유기물을 흡착, 분해할 수 있고 다량의 인과 질소의 제거가 가능하다. 여과볼의 다공성 구조는 공기의 통로 또는 저장소로서 이용되며, 궁극적으로 미생물의 활동과 성장을 원활하게 할 수 있어 좋은 서식 공간이 된다.
또한, 기존의 수 처리 시설에 적용시킬 경우 사용하지 않는 경우보다 3 내지 5 배의 처리 효율을 기대할 수 있으며, 별도의 시설 없이 질소, 인을 획기적으로 제거할 수 있는 경제적인 이점이 있다.
850~1100 ℃의 온도범위에서 소성된 상기 여과볼은 강한 내구성을 갖게 되고 다양한 광물질이 포함되어 있어 미생물의 생물활성도를 높여 정화효율을 증진시키게 된다. 또한, 내부 미세 공간이 미생물의 좋은 서식 환경이 되기 때문에 우수한 처리 수질을 얻을 수 있을 뿐 아니라 넓은 비표면적 및 체적의 공극률 보유로 오수 접촉 면적이 커 높은 미생물 농도를 유지할 수 있는 장점이 있다.
상기 제올라이트는 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하고, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있기 때문에 다른 미립물질을 흡착할 수는 있는 것으로, 미생물이 잘 흡착되도록 하는 것과 동시에 영양분을 미생물에 공급할 수 있다.
상기 제올라이트는 그 함량이 15 중량% 미만일 경우 그 효과가 미미한 문제점이 있고, 35 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제가 있다.
제올라이트를 주성분으로 하여 소성 제작된 여과볼은 암모니아 흡착능력이 개선되고 유기성 폐수의 정화 뿐만 아니라 SiO2를 65 중량% 이상 함유하고, 소성방법의 개선을 통한 고농도 암모니아성 질소의 교환으로 악취성분을 제거하고, 생물학적 재생을 통한 질소의 제거효율이 효율적으로 이루어지는 효과가 있으며 기존의 처리공정에 바로 적용 가능한 효과가 있다.
상기 벤토나이트는 응집물의 침강속도를 증가시키며, 동시에 중금속과 인의 제거 효율을 증대시키는 역할을 하는 것으로, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우 소량으로 그 효과가 미미한 문제점이 있고, 15 중량%를 초과하는 경우 그 효과가 반감되는 문제가 있다.
상기 일라이트는 천연 광물질로서 분자들의 결합인력을 약화시켜 플록을 형성하게 함으로써 비중이 커진 분자들을 저면으로 침강시켜 분해하며, 유해세균의 번식억제력과 악취나 냄새를 흡수 및 분해하는 역할을 하는 것으로, 그 함량이 3 중량% 미만인 경우 소량으로 그 효과가 미미한 문제가 있고, 15 중량%를 초과하는 경우 오히려 그 효과가 반감되는 문제가 있다.
상기 황토는 그 함량이 0.01 중량% 미만인 경우, 흡착응집 효율이 떨어지는 문제점이 있고, 5 중량%를 초과하는 경우 기타 구성물의 함량이 감소되어 여과볼의 정화능력이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 일라이트(illite)는 단사정계에 속하는 미세한 운모족 천연광물로서, 주된 성분은 규석(SiO2) 45~74 중량%, 산화 알루미늄(Al2O3) 20~40 중량%, 산화칼슘(K2O) 5~15 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.7~4 중량%이고, 비중은 2.6~2.9인 것일 수 있다.
일반적으로 황토의 화학적 조성은 이산화규소(SiO2) 45~62 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 25~35 중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 6~10 중량%, 철분 4~8 중량%, 산화마그네슘 1~3 중량%, 나트륨 1~3 중량%, 칼륨 1~3 중량% 등으로 구성되며, 황토의 종류에 따라 화학적 조성이 변할 수 있다.
상기 여과볼은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 것이 탑재된 것일 수 있다.
바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)가 탑재된 여과볼은 배양조에 상기 미생물을 넣고, 여과볼을 투입한 후 그대로 건조하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 미생물이 미리 탑재되어 있는 여과볼을 사용함으로써, 사용시 한번 더 코팅되어 그 효과가 보다 극대화 될 수 있는 장점이 있다.
상기 패분은 굴껍질, 대합껍질, 일반조개껍질 및 산호자개부산물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 가열하고 소성하여 제조되는 것일 수 있다.
보다 구체적으로 상기 패분은 850~950 ℃의 온도범위에서 30~60분 동안 소성하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 패분의 함량이 40 중량% 미만일 경우 흡착 및 응집효율이 떨어지는 문제점이 있고, 60 중량%를 초과하는 경우 효과의 차이가 크지 않아 효율적이지 않은 문제점이 있다.
상기 희토류는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 희토류는 유기물을 산화시켜 분해하며, 흡착효율을 보다 향상시켜 COD를 현저히 저감시키므로 성능이 개선된 정수효과를 나타낼 수 있는 특징이 있으며, 본 발명에서 산화망가니즈와 오산화인을 이용하여 여과볼을 제조하는 경우에는 강한 산화제로 작용하여 미생물을 분해시켜 여과볼에 미생물을 탑재하기 어려운 문제가 있으므로 희토류를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 희토류의 함량이 3 중량% 미만인 경우 유기물을 산화 및 분해시키는 능력이 떨어져 COD를 현저히 저감시키는 효과가 미미하게 되는 문제점이 있고, 15 중량%를 초과하는 경우 15 중량% 이하에서와 같은 효과를 나타내므로, 제조 비용이 상승할 우려가 있다.
본 실시예에서는 희토류로 Ce를 사용였으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2단계의 pH 조절과정에서 pH는 6.0 내지 8.0인 것일 수 있다.
상기 폐수 및 배출수의 pH는 6.0~8.0 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 pH 6.5~7.0인 것이 바람직하며, 상기 범위에서 응집제의 효율이 보다 우수하다.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
<실험예 1>
응집제
응집제는 산화규소 53 중량%, 산화철 16 중량%, 산화알루미늄 12 중량%, 산화칼륨 9 중량%, 산화마그네슘 5 중량%, 오산화인 0.15 중량% 및 산화망가니즈 0.05 중량%를 혼합하여 제조한 것을 사용한다. 본 발명에서는 (주)에이스바이오에서 구입한 것을 사용하였다.
여과볼
여과볼은 패분 50 중량%, 제올라이트 25 중량%, 벤토나이트 10 중량%, 일라이트 5 중량%, CeO2 5 중량% 및 황토 3 중량%를 혼합하여 지름 10 mm의 그래뉼 타입으로 성형한 후 이를 5일간 자연건조 시킨 다음, 소성로에서 1000 ℃로 4 시간 동안 소성하여 제조하였다. 상기 패분은 일반조개껍질을 900 ℃에서 30~60 분 동안 가열하고 소성된 것을 사용하였다.
미생물이 탑재된 여과볼
배양조에 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 넣고 제조한 여과볼을 투입한 후 그대로 건조하여 상기 미생물이 탑재된 여과볼을 제조하였다. 본 발명의 미생물은 (주)씨코전자에서 구입한 것을 사용하였다.
폐수 처리 및 배출수 관리 시스템
유입되는 폐수 및 배출수를 생물학적 처리되는 배양조에서 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주와 혼합 및 반응시키는 과정을 거친 후, pH 조절제를 사용하여 pH가 6.5 내지 7.0이 되도록 조절하였다. 이어서, 상기 응집제를 투입함으로써 폐기물의 침하를 유도하고, 상층액만 원심분리하여 상기 미생물이 탑재된 여과볼을 처리하여 화학적 산소요구량(COD)의 저감을 유도하고 3일 후 그 결과를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<실험예 2>
상기 미생물이 미탑재된 여과볼을 처리한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 실시하였고, 3일 후 그 결과를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<실험예 3>
CeO2 대신 오산화인과 산화망가니즈를 사용하여 제조된 여과볼을 처리한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 실시하였고, 3일 후 그 결과를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<실험예 4>
배양조에 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 처리하지 않은 것을 제외하고는 실험예 2와 동일한 방법으로 실시하였고, 3일 후 그 결과를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 1 내지 실험예 4에서 3일간 처리된 폐수 및 배출수의 암모니아와 COD를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
원수 실험예 1 실험예 2 실험예 3 실험예 4
암모니아(ppm) 4.0 0.5 1.0 1.7 3.0
COD(ppm) 2,000 700 1,000 1,200 1,900
바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주가 탑재된 여과볼을 처리한 실험예 1에서는 실험예 2 내지 실험예 4와 비교하여 볼 때, 처리 3일 만에 COD가 65% 이상 저감되어 보다 빠른 속도의 정화 작용이 가능한 것을 확인하였으며, 처리수의 시큼한 냄새가 완전히 사라져 악취 제거의 효과도 보다 탁월한 것을 확인하였다. 또한, 2일이 경과한 후 투입된 여과볼이 보이기 시작하고, 3일째에는 뚜렷하게 여과볼이 보이고 물이 맑아지는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 종래 기술과 비교하여 배양조에 바실러스 서브틸리스 DB9011 균주, 바실러스 리케니포미스 균주 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 균주를 미리 탑재하여 보다 뛰어난 악취 제거 효과를 가지며, 특히 정화 작용의 속도를 보다 빠르게 개선시킬 수 있는 것을 확인하였다.
상기의 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 유입되는 폐수 및 배출수를 생물학적 처리되는 배양조에서 미생물과 혼합 및 반응시키는 제 1단계;
    응집제를 투입하여 폐기물의 침하를 유도하는 제 2단계; 및
    패분 40~60 중량%, 제올라이트 15~35 중량%, 벤토나이트 5~15 중량%, 일라이트 3~15 중량%, 희토류 3~15 중량% 및 황토 0.01~5 중량%를 포함하는 여과볼을 처리하여 화학적 산소요구량(COD)의 저감을 유도하는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계의 미생물은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2단계는 pH 조절과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2단계의 응집제는 산화규소 51~56 중량%, 산화철 15~18 중량%, 산화알루미늄 10~13 중량%, 산화칼륨 7~12 중량%, 산화마그네슘 3~6 중량%, 오산화인 0.04~0.26 중량% 및 산화망가니즈 0.01~0.1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 여과볼은 바실러스 서브틸리스 DB9011(Bacillus subtilis DB9011) 균주(미생물 수탁번호 FERM BP-3418), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-11118P) 및 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) 균주(미생물 수탁번호 KCCM-10104)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 것이 탑재된 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 패분은 굴껍질, 대합껍질, 일반조개껍질 및 산호자개부산물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 가열하고 소성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 희토류는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 pH 조절과정에서 pH는 6.0 내지 8.0인 것을 특징으로 하는 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템.
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