KR20020018926A - 유기성하수의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기성하수의 처리방법에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 하수처리장의 시설 용량을 증가시키지 않으면서 방류수질 규제치인 생물학적산소요구량(生物學的酸素要求量 biological oxygen demand :BOD)을 최대한 낮추어 처리하고, 처리수량 및 질소와 인의 제거효율을 높이며, 처리수는 농업용수로 재활용할 수 있어 효과적인 하수처리가 제공되는 유기성하수의 처리방법을 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 하수(원수)를 초침조(100)에 유입하여 오탁물질을 침전시키고 인발하여 조대형 부유물이 제거된 상태에서 폭기조(200)로 이송하여 오니속에 함유된 유기물과 액상의 유기물을 분해하고 암모니아성 질소를 질산화 시킨 다음, 침전조(300)에 유입하여 하수의 고액분리와 동시에 탈질에 의한 BOD를 제거한 다음, 상등수를 유출시켜 소독한 후 방류하고 상기 침전조(300)의 침강된 오니를 인발하여 상기 초침조(100), 폭기조(200), 오니농축조(400)로 분배하여 재반응시키는 하수의 처리방법에 있어서,

상기 침전조(200)의 오니를 반송받는 별도의 배양조(500)를 신설하되, 상기 배양조(500)는 대자연의 토양 환경과 동일하거나 그 보다 더 농축된 환경을 인위적으로 조성하여 이곳에서 일정량의 오니를 연속적으로 투입하여 투입된 오니속에 서식하고 있는 미생물군의 대사기능을 대자연 속에서 서식하고 있는 미생물군의 대사기능과 동일하게 조성하여 이를 상기 폭기조(200), 침전조(300)로 일정량을 반송시키는 반복과정에 의해서 유입되는 유기성하수와 활성, 배양된 반송 오니가 상기 초침조(100), 폭기조(200)에서 혼합 교반됨에 의한 부식화 반응을 일으키도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성하수의 처리방법에 의하여 달성된다.

이러한 본 발명은 기존의 하수처리장의 시설 용량을 증가시키지 않은 상태에서 대자연에 충진된 토양환경과 동일하거나 그 보다 더 농축된 환경을 만들고 이곳에 일정량의 오니를 연속적으로 투입하여 오니속의 미생물군의 대사 기능을 활성화시키는 배양조의 신설에 의한 유입수와 혼합교반하여 유입수(원수)의 방류수질 규제치인 생물학적산소요구량(生物學的酸素要求量 biological oxygen demand :BOD)을 최대한 낮추어 처리하고, 처리수량 및 질소와 인의 제거효율을 높이며, 처리수는 농업용수로 재활용이 제공되는 효과가 있다.

Description

유기성하수의 처리방법{A TREATMENT METHODS FOR ORGANIC SEWAGE}

본 발명은 유기성하수의 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 하수처리장의 시설 용량을 증가시키지 않으면서 방류수질 규제치인 생물학적산소요구량(生物學的酸素要求量 biological oxygen demand :BOD)을 최대한 낮추어 처리하고, 처리수량 및 질소와 인의 제거효율을 높이며, 처리수는 농업용수로 재활용할 수 있어 효과적인 하수처리가 제공되는 유기성하수의 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수 및 오폐수(이하 유기성하수라 칭함)의 처리방법으로 표준 활성오니법이 개시되고 있다.

활성오니법(活性汚泥法 : activated sludge process)은 하수(下水)의 생물학적 산화법으로서, 1913년 영국에서 개발하였고, 16년 미국에서 실용화되어 세계에 보급되었고, 이러한 활성오니법은 하수를 활성오니(호기적 조건에서 하수를 산화하는 세균집단)와 함께 폭기조(曝氣槽)에서 폭기·교반(攪伴)하여 BOD(생물화학적 산소요구량)를 거의 만족시키도록 하면, 하수 속의 콜로이드상(狀) 또는 용해한 물질이 침전하거나 활성오니에 흡착되어 깨끗한 물로 정화시키는 방법이다.

이러한 과정에서의 상기 활성오니는 정화작용을 한 다음 차례로 처리대상물인 하수에서 침전에 의하여 분리되며, 필요에 따라 폐기되거나 또는 다시 본처리과정으로 반송되어 재활용 되는 잇점을 갖고 있어 우리나라의 대부분의 하수처리장에서 적용되고 있다.

그러나, 이러한 활성 오니법을 적용한 우리나라의 하수처리장은 구조적인 측면과 처리방법면에서 여러가지 단점이 있다.

즉, 이러한 활성오니법이 적용된 하수처리장에는 유기성하수(원수)가 유입되는 과정에서 악취가 심하게 발생되는 단점이 있고, 원수 중에 부유된 조대형 부유물질을 인양하는 과정에서 부유물질의 부패가 빠르게 진행되어 심한 악취의 발산 및 주변환경을 오염시키는 단점이 있다.

특히, 부유물질을 하나의 처리과정으로 침전시킨 후 방류과정에서 침강성이 불량한 물질이 방류수에 그대로 부유된 상태로 배출됨으로 인하여 수질을 악화시키는 요인으로 지적되고 있고, 최근 도시 인구의 증가에 따른 하수의 방출이 심각하여 처리장의 증설이 불가피하며, 특히 하류에서 부영양화의 원인물질인 질소, 인의 제거 효율이 낮아 이러한 질소, 인의 제거 효율을 높이기 위한 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 활성오니법을 적용한 하수처리장의 하수 처리 개념도로서, 이를 참조하여 활성오니법의 단점을 구체적으로 살펴보면,

종래의 하수처리장은 대부분 초침조(1)에서 고액을 분리하여 침강된 생슬러지는 오니농축조(4)로 보내고 있기 때문에 슬러지 발생량이 많을 수밖에 없고, 발생하는 슬러지를 처리하기 위하여 혐기성 소화조와 같은 방대한 슬러지 감량화 시설이 소요됨과 동시에 슬러지 케익(Cake)의 해양 투기, 소각, 매립 등의 비용이 막대하게 소요된다.

또한, 하수속에 함유되어 있는 유기물을 먹이로 하는 미생물이 콘크리트 구조물속에서 자연발생되고 이들 자연 발생된 미생물군이 하수를 정화하도록 하기 때문에 부식물이 존재하지 않는 환경이 되서 대기중에서 발생하는 유기물의 부식화 반응과는 괴리된 활동을 하게 된다.

다시 말하여, 하수처리장의 초침조(1), 폭기조(2), 침전조(3), 오니농축조(4)의 각 처리조는 콘크리트 구조물로 구축되어 있고, 그 곳에는 부식물질도 존재할 수 없고, 지구의 평균조성인 무기물질로 존재하는 가운데 유기물만 투입되어 이를 자연 발생 미생물군이 분해를 하게 된다.

그 결과, 부식물질이 존재하에는 대자연속에서 일어나는 부식화반응이 일어나지 않고, 부식화 과정에서 생성되는 미생물 대사산물인 키레이트 화합물, 토양의 입단구조, 성장촉진물질, 항생물질, 생물활성물질이 생성되지 않게 된다.

따라서, 부식물질이 존재하지 않는 수조 속에서 폐수의 처리효율은 시간적으로 많은 시간이 소요되고, 처리량이 한정되는 단점이 있었다.

또한, 폭기조(2)의 용적이 상대적으로 크고(BOD 용적부하 0.2~0.3Kg/㎥) 이에 반하여 최종 침전조(3)의 체류 시간이 2~3시간으로 짧기 때문에 처리 효율을 높이기 위해 상기 폭기조(2)의 고MLSS 운전을 하면 최종 침전조(3)에서 오니의 케리오버(carry over)가 염려된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 하수의 처리방법에서 문제시된 단점을 효과적으로 해소하고자 연구 개발된 것으로서,

본 발명의 목적은 기존의 하수처리장의 시설용량을 증가시키지 않으면서 방류수질의 규제치보다 최대한 낮은 값으로 처리할 수 있는 하수의 처리방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 기존의 하수처리장의 시설용량을 증가시키지 않으면서 처리수량을 현재보다 그 이상처리할 수 있는 하수의 처리방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 기존의 하수처리장의 시설용량을 증가시키지 않으면서 질소 및 인의 제거효율을 극대화하여 처리수를 농업 용수로 재활용할 수 있는 하수의 처리방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 상기 목적은 배양조를 신설하여 배양조를 대자연에 충진된 토양환경과 동일하거나 그 보다 더 농축된 환경을 만들고 이곳에 일정량의 오니를 연속적으로 투입하여 오니속의 미생물군의 대사 기능을 활성화시켜 이를 폭기조, 초침조로 일정량을 반송시키는 반복과정에 의해서 유기성하수와 활성, 배양된 반송오니가 상기 초침조, 폭기조에서 혼합교반됨에 의한 부식화 반응을 일으켜 악취를 제거하는 하수의 처리방법에 의하여 달성된다.

또한, 본 발명은 초침조에 유입되는 원수를 산기장치와 블로워(Blower)에 의한 분해처리하여 유입수의 BOD 성분의 처리효율을 높이고, 반응 오니속에 함유된 NOx를 탈질처리하는 하수의 처리방법에 의하여 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은 폭기조에 후단에 펌프(Pump)를 설치하고 폭기(에어공급)의 중단으로 간이침전지로 활용하여 침전오니는 산기되는 침전조로 반송하여 초침조, 폭기조의 MLSS농도를 높게 유지함과 동시에 최종침전지로 이송되는 오니 부하의 경감에 의한 최종침전지의 오니 부하를 경감시켜 폭기조의 고MLSS 운전을 가능하게 함으로서 처리수질의 BOD 농도를 최대한 낮추어 처리할 수 있는 유기성 하수의 처리방법에 의하여 달성된다.

도 1은 종래의 하수처리장의 처리 계통도,

도 2는 본 발명의 하수처리장의 처리 계통도.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

100 : 초침조 200 : 폭기조

300 : 침전조 500 : 배양조

일반적으로 자연계에서의 유기물의 변성은 대별하여 두 가지의 방향으로 향하고 있다.

즉, 유기물의 저분자화와 고(거대)분자화라고 하는 전혀 다른 두 가지 방향으로의 변성이 보편적으로 일어나고 있는 것이다. 이들 유기물의 변성 중, 어느 쪽이 보다 보편적인 것인가 하면 분명히 고(거대)분자화의 방향이라고 할 수 있다.

저분자화로의 변성은 효소분해라는 형식으로 유기물의 부패 등에서 널리 볼 수 있지만 양적으로 말하면 얼마 안 되는 것이다.

한편, 고(거대)분자화로의 변성은 자연계에서 일어나는 주요한 변성회로로서, 예를 들어서 유기물과 무기물이 구조상 연결된 중축합물로서의 토양이라던가 석탄, 이탄, 아탄, 초탄 등의 석탄계열의 중축합물이라던가, 늪이나 호수의 저질오니라던가 헤아릴 수 없을 만큼 많다.

자연계에서의 유기물의 高(거대)분자화는, 일반 토양 세균군중의 호기성 세균 및 통성혐기성세균으로 생성되는 페놀 또는/및 페놀노출기가 있는 화합물을 포함한 대사산물과 유기물이 물리화학적으로 반응함으로써 생기는 반응이다.

그리고 활성화된 규산분을 많이 함유된 물질이 반응계에 투여될 경우는 부식화 반응이 일어나 거대분자화, 오니화가 진전하는 것이다.

〈 기본반응 1 〉

유기물(유기수용액 및 함수성유기혼합물)은, 페놀 또는/및 페놀노출기가 있는 화합물을 포함하는 미생물대사산물이 첨가됨으로서, 급속히 결합, 입자화, 응집, 축합, 중합하여, 거대분자화, 괴상산물화한다.

〈 기본반응 2 〉

상기 반응에 대하여 활성화된 규산분이 많이 함유된 물질이 적당량 첨가되면 부식화를 위한 중축합반응이 일어난다.

위에서 말한 페놀노출기가 있는 화합물이란 페놀노출기를 가진 유기물 일반을 가리키지만, 특히 페놀노출기를 가진 효소가 유효하다.

또한, 활성화된 규산분을 많이 함유된 물질이란 안산암질 및 유문암질의 조성을 가진 화산유리 등의 활성도가 높은 불안정한물질을 말한다.

상기 기본반응 1의 반응계 내에 활성화된 규산분을 많이 함유된 물질이 내장또는 첨가되거나, 원수에 동(同)물질이 포함되어 있을 경우, 예를 들어서 제지폐수에서의 점토광물, 양돈폐수에서의 합성사료에 포함되는 광물성증량제에서의 반응은 모두 기본 반응 2의 상태로 일어난다.

상기 기본반응 1과 기본반응 2의 차이는, 반응생성물에 키레이트 구조가 기본 반응 2에서 생성되는 물질 쪽이 보다 현저한 경우가 많기 때문에 무기 이온성 물질의 제거를 목적으로 할 경우에서는 활성화된 규산분을 다량히 포함되는 물질을 반응계로 짜놓는 것이 득책이다. 그리고 기본 반응 1에 의한 반응 생성물에 키레트 구조가 발달하지 않는다는 의미가 아니고 키레트구조의 발달이 보다 기술적인 곤란이 따른다는 것에 불과하다.

한편, 폐수 처리장이나 폐기물 처리장은 인위적인 환경이므로 대자연속에 존재하는 규산 염분이나 부식물질이 존재하지 않으며, 있다하더라도 미량이어서 토양 환경 일 수 없으므로 부식 물질이 존재하는 토양 환경에서 일어나는 유기물의 부식화 변성이 일어날 수 없다.

그러나, 폐수 처리장 폐기물 처리장에 부식 물질이나 규산염이 존재하는 환경이 존재한다고 가정할 때는 폐수 속에 함유된 유기 물질은 토양 속에 부식 물질이 존재하는 환경 속에서 미생물에 의해 분해되어 CO2, N2, H2O 등으로 무기화하고, 그 과정에서 생성되는 각종 미생물 대사산물, 유기물의 분해생성물, 재합성 생성물인 킬레이트 산물, 점결성 물질 등이 응집, 축합, 덩어리화, 중합, 중축합하여 분자량이 커지면서 페수 속에 함유된 유기물질은 액상에서 제거시키고 동시에 폐수 속에 함유된 각종 이온성 물질, 도착화합물, 내착화합물, 기타 유기-무기 화합물의형태로 결합되어 액상에서 제거되며,

물 속에 이온상태로 존재하는 악취 분자는 킬레이트성 산물이 악취 분자의 (+)이온(예 NH4 등)을 킬레이트의 구성분자로 포집하여 원래의 성질과 다른 화합물로 변화하여 이 과정에서 악취가 제거되며, 부식화 과정에서 생성되는 각종 항생 물질이 병원성 미생물을 멸균 시키고 동 항생 물질 등에 영향을 받지 않는 미생물군은 생물 활성 물질에 의해서 오히려 생장이 촉진시키게 된다.

그러나, 부식물이 존재하지 않는 폐수 처리장, 폐기물 처리장과 같은 인위 환경에서는 유기 물질이 효소 분해하는 형식으로 저분자화 한다.

이와 같은 현상은 상기에서 언급한 바와 같이, 대자연속에서 흔히 일어나는 현상이 아니고 동물의 죽은 시체가 초기에 부패하는 현상과 같이 국지적으로 간혹 일어나는 현상이고 주로 인위 환경에서 보편적으로 일어난다. 위와 같은 반응에 의해서는 부식 물질이 생성되지 않고 부식물질 생성 과정에서 생성되는 각종 방향족적 본질을 가진 미생물 대사산물(킬레이트성 산물, 성장 촉진물질, 항균성 물질 등)이 생성되지 않아 악취가 나고 병원성 세균이 들끓게되는 것이다.

대자연속에서 일어나고 있는 유기 물질의 부식화 반응은 넓은 면적속 에서 아주 천천히 10년, 20년 단위로 진행하는 반응이므로 폐수 처리장, 폐기물 처리장에 설사 부식 물질이나 규산염이 존재한다 하더라도 부식화 반응이 종결되기 위해서는 대단히 넓은 면적과 많은 시간이 소요될 수밖에 없어 경제성이 떨어진다.

이를 해결하기 위해서는 대자연속에 존재하는 부식 물질 중 활성이 뛰어나고 폴리페놀 방향족적 본질을 가진 미생물 대사산물이 농축된 물질을 찾아내어 이를다시 중축합 반응이 강력히 일어나도록 가공하여 만들어진 물질과 토양 속이나 암석 속에 존재하는 것보다 활성이 뛰어난 활성규산염을 유기물이 투입되는 지점에 계속 반복하여 투입함으로써 대자연 속에서 일어나고 있는 것 보다 부식화 반응을 촉진시킬 수 있다.

다시 말하여, 폴리페놀 방향족적 본질을 갖는 미생물대사산물이 고농도로 농축된 환경 물질을 '오염의 장'에 투입하면 '오염의장'에 적응하여 서식하는 미생물군은 대사 기능을 '정화의 장'에 적응하는 대사산물 즉, 폴리페놀방향족적 본질을 갖는 화합물을 분비하게 되고, 적응하지 못하는 병원균등은 사멸한다. 반대로 '정화의장'에 농도가 높은 오염 물질을 계속 투입하면 '정화의장'에 서식하는 미생물군은 '오염의장'에 적응하여 서식하게 된다.

그럼으로 하수 처리장을 항상 정화의 장으로 유지하기 위해서는 하수가 투입되는 지점에 폴리페놀(Poly phenol) 방향족적 본질을 갖는 미생물 대사산물이 고도로 농축된 물질을 계속 반복 투입하여야 한다.

상기 폴리페놀방향족적 본질을 갖는 물질의 농도가 투입 유기물에 비해서 약하거나 투입을 중단 할 경우에는 '정화의 장'이 '오염의 장'으로 유도되고 만다.

즉, 폴리페놀 방향족적 본질을 갖는 미생물 대사산물이 유기물에 첨가되면 응집, 축합되어 거대분자화, 덩어리화하고 이곳에 지표면 원소의 평균 소성과 유사한 화산 유리등 유문암질 활성 규산염을 첨가 교반하고 부식화 반응(토양화 반응)이 일어나 중축합 된다. (1985.UCHIMIZU)

또한, 유리 산소의 유무에 관계없이 인위적 환경속에서 토양성 통성혐기성세균군 또는 토양성 호기성 세균과 통성혐기성 세균으로 구성된 세균군이 페놀계대사기능이 발현하여, 계속하기 위해서는 일정 조건 하에서 동 세균군(페놀 또는/및 페놀 노출기가 있는 화합물을 포함하는 대사산물)의 존재 하에 놓여져야만 미생물 대사 기능의 유도 배양이 가능하다.

그러기 위해서는 상기에서 언급한 바와 같이, 상기 페놀 또는/및 페놀노출기가 있는 화합물을 포함하는 대사산물 또는 동 대사산물을 함유하는 물질(부식물 등)을 첨가를 하거나, 또는 자연계에 존재하는 페놀계 대사기능이 특히 강화된 해당 세균군이면서 토양성 편성혐기성 세균군과 공서관계에 있는 세균군을 일정 조건에서 종균으로 활용하여야 한다.

즉, 양호한 종균만 입수가능하면 폐수중에 서식하는 토양균군의 대사 기능을 페놀계로 유도하여, 배양하는 것은 실현 가능하나, 종균의 배양이 어려운 단점이 있다.

그러나, 상기에서 언급한 바와 같이, 토양 중에 서식하는 토양균군은 보편적으로 페놀계 대사기능이 발현하고 있다.

페놀계 대사산물을 함유한 물질로서 가장 광범위하게 분포하고 있는 것은 토양 자체이다. 토양이란 페놀계 대사산물이 유기물과 규산염에 작용하여 야기하는 반응(부식화 반응)의 최종 생성물이 부식이며, 부식화 반응의 과정 물질을 총칭하여 부식 전구 물질, 부식 전구 물질과 부식과의 혼합물을 부식물이라 부르면 양질의 토양이란 부식물 그 자체라고 보는 것도 가능하다.

그러나, 규산염은 일반적으로 물리 화학적인 안정 물질이며 또 페놀계 대사물질, 유기물 및 규산염의 존재 비율도 부식화 반응을 전면적으로 진전시킬 수 있는 비율이 되고 있지 않는 경우가 압도적으로 많다. 그 결과, 토양이란 일반적으로 부식물과 규산염 등과의 혼합물이라고 보아야한다.

한편, 부식 전구 물질이란 상기와 같이 각종 유기물이 페놀계 대사산물 및 규산염의 작용에 의해서 부식으로 변화한 과정물질의 총칭이며, 다른 점에서 말하면 부식 전구 물질은 페놀계 대사산물 및 규산염에 유래하는 물질을 함유하게 된다.

따라서, 부식 전구 물질, 나아가서는 부식물은 여기서 말한 페놀계 대사산물을 함유한 물질이라고 하지만 토양균군에 대한 유도, 배양물질로서는 부식 전구 물질만이 기능하는 것이다.

부식화 반응에는 규산염이 관여하고 있고 토양균군이 발상한 지각의 평균 조성 물질이 화강암질 또는 안산암질 규산염이며, 해조성을 가지고 지표의 물리 화학 조건에 있어서 불안정 또는 활성화하고 있는 물질의 하나로서 안산암질화산 유리가 존재하는 관계에서 부식 전구 물질의 함유율이 높은 양질의 부식물층은 안산암질화산 지대의 특수한 지형 속에서 비교적 널리 분포하고 있다고 상정된다.

그리고 부식물은 합성에 의하여 생성하는 것도 가능하므로 토양균군의 대사기능을 페놀계에 유도하여 배양할 때는 종균을 사용하기보다는 부식물에 의하는 쪽이 합리적이라고 할 수 있다.

본 발명은 상기에 서술한 많은 학자의 연구에 의하여 밝혀진 이론을 적용하여 유기성 하수의 정화 즉, 처리 방법을 구현한다.

이하, 본 발명의 하수의 처리방법에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 처리 계통도로서, 하수(원수)를 초침조(100)에 유입하여 오탁물질을 침전시키고 인발하여 조대형 부유물이 제거된 상태에서 폭기조(200)로 이송하여 오니속에 함유된 유기물과 액상의 유기물을 분해하고 암모니아성 질소를 질산화 시킨 다음, 침전조(300)에 유입하여 하수의 고액분리와 동시에 탈질에 의한 BOD를 제거한 다음, 상등수를 유출시켜 소독한 후 방류하고 상기 침전조(300)의 침강된 오니를 인발하여 상기 초침조(100), 폭기조(200), 오니농축조(400)로 분배하여 재반응시키는 하수의 처리방법에 있어서,

상기 침전조(200)의 오니를 반송받는 별도의 배양조(500)를 신설하되, 상기 배양조(500)는 대자연의 토양 환경과 동일하거나 그 보다 더 농축된 환경을 인위적으로 조성하여 이곳에서 일정량의 오니를 연속적으로 투입하여 투입된 오니속에 서식하고 있는 미생물군의 대사기능을 대자연 속에서 서식하고 있는 미생물군의 대사기능과 동일하게 조성하여 이를 상기 폭기조(200), 침전조(300)로 일정량을 반송시키는 반복과정에 의해서 유입되는 유기성하수와 활성, 배양된 반송 오니가 상기 초침조(100), 폭기조(200)에서 혼합 교반됨에 의한 부식화 반응을 일으키도록 한다.

상기 배양조(500)에는 폴리페놀 방향족적 본질을 갖고 있는 미생물 대사산물이 농축된 부식물(진정토양)을 펠릿(Pellette)상으로 성형한 촉매와 지표면 원소의 평균 조성을 갖고 있으면서도 활성이 뛰어나고 불안전한 규산염분(경석, 화산유리)이 충진된 반응기(Reactor Tower)(510)를 설치한다.

이러한 상기 반응기(510)에 의하여 투입된 오니를 폴리페놀 방향족적 본질을갖는 미생물 대사산물의 농도를 높여서 상기 폭기조(200), 초침조(100)로 유입시킴으로서 유입되는 원수와 반응을 하게 된다.

이러한 과정에 의한 유기성하수 속에 함유된 유기 물질은 토양속에서 부식물질이 존재하는 환경 속의 미생물에 의해 분해되어 CO_2,N_2,H₂O 등으로 무기화 하고, 그 과정에서 생성되는 각종 미생물 대사산물, 유기물의 분해 생성물, 재합성 생성물인 킬레이트 산물, 점결성 물질 등이 응집, 축합, 덩어리화, 중합, 중축합하여 분자량이 커지면서 유기성하수 속에 함유된 물질, 도착화합물, 내착화합물, 키타 유기-무기화합물의 형태로 결합되어 액상에서 제거되고,

악취분자는 물속에서 이온(ion)상태로 존재하고, 이를 킬레이트성산물이 악취 분자의 +이온( 예 NH₄)을 킬레이트 구성분자로 포집하여 원래의 성질과 다른 화합물을 생성함으로서 이 과정에서 악취가 제거된다.

상기 초침조(100)에는 유입되는 유입수(원수)의 탈질을 촉진시키기 위해서 산기장치(110)와 블로워(Blower)(120)를 설치하여 상기 초침조(100)에 탈질조와 예비폭기조의 기능을 부여한다.

이러한 초침조(100)의 구조 개선은 상기 유입수의 오탁농도가 낮기 때문에 토양화 반응이 시작된 환경속에서 서식하는 미생물군이 활성이 높아 굳이 모든 처리단계에서 유기물을 침전, 인발할 필요가 없이 상기 초침조(100) 단계에서 일부 분해가 이루어져 유기성하수의 처리가 효율적이다.

이때, 상기에서 언급한 바와 같이, 산기장치(110)는 대자연속의 토양화 반응은 혐기성 상태에서 일어나고 있음으로 초침조(100)의 전달은 가능한 한 DO를 낮게 운전할 수 있도록 교반능력이 뛰어나면서도 산소 전달 효율이 낮은 것를 선정한다.

이러한 초침조(100)의 예비폭기조 활용은 상기 반송되는 오니속에 함유된 NO_X가 상기 초침조(100)의 전단에 반송되어 폭기가 되지만 아직 DO가 발생하지 않은 유입수(원수)와 혼합, 교반됨으로서 탈질균에 의해 원수속에 함유된 BOD를 탄소원으로 하여 탈질되고 그 과정에서 상응하는 BOD가 제거된다.

한편, 상기 초침조의 예비폭기조의 활용은 토양화반응(부식화반응)으로 유도된 미생물군의 오탁물 제거 효율이 높아 (BOD 용적부하 0.4~2.1Kg/㎥BOD) 상기 폭기조(200)의 용량이 지나치게 큰 결과가 된다.

이때, 상기 폭기조(200)에서의 처리수질의 BOD를 낮추기 위해서는 상기 폭기조(200)의 MLSS를 5,000ppm 정도나 그 이상으로 운영하여야 하는 데 상기 최종의 침전조(300)의 용량이 2~3hr로 상대적으로 짧기때문에, 상기 폭기조(200)는 후단에 펌프(Pump)(230)를 설치하고 폭기(에어공급)의 중단으로 간이침전지(220)로 활용하여 침전오니는 산기되는 침전조(100)로 반송하여 초침조(100), 폭기조(200)의 MLSS농도를 높게 유지하여 유용균의 활성을 높여 처리효율을 높이고 동시에 최종의 상기 침전조(300)로 이송되는 오니 부하의 경감시킨다.

상기 폭기조(200)의 고 MLSS농도의 운전은 오니 일령이 길게 됨으로서 증식속도가 느린 질산화균의 증식밀도를 높이는 조건이 갖추어질 뿐만 아니라 반송 오니속에 서식하고 있는 질산화균이 상기 초침조(100)에서 폭기조(200)으로 공급됨으로서 상기 폭기조(200)의 자체내에서 자연발생적으로 증식하는 것보다 질산화균의 서식밀도가 근원적으로 높게 되고, 반송오니속에 함유된 생장촉진물질, 생물활성물질의 영향으로 미생물의 활성이 높아지는 원리로 질산화균의 증식속도가 빨라지게 되어 암모니아태 질소의 질산태 질소로 산화시키는 질산화조의 기능도 수행하게 되어 고효율의 질산화율을 제공한다.

이때, 상기 폭기조(300)의 간이침전조(220)의 활용시에는 오니의 수집 라인이 없으므로 부분적으로 오니가 퇴적되는 경우가 발생된다.

따라서, 상기 폭기조(200)에는 고효율의 산기장치(210)를 설치하여 1일 2~3회 30분정도로 상기 산기장치(210)을 가동하여 오니의 퇴적을 방지하도록 한다.

상기 침전조(300)는 상기 폭기조(200)에서 유입된 침강된 오니를 인발하여 상기 배양조(400), 폭기조(200), 초침조(100) 및 오니농축조(500)로 일정량을 분배하여 반송한다.

이러한 침전조(300)은 전단 반송을 다량하고 있으므로 상기 침전조(300)의 후단의 하부는 느슨한 교반상태가 유지되고 있고, DO도 통성혐기성 상태임으로 탈질조의 기능을 부분적으로 제공하게 된다.

이 과정에서 약간의 BOD와 T-N이 제거된다.

또한, 이러한 최종의 침전조(300)에 이송된 오니는 입자가 크고 강하기때문에 오니속에 포집된 각종 이온성 물질이 오니와 더불어 제거된다.

상기 오니농축조(500)에는 생오니 유입이 전혀 없고 최종 침전조(300)의 오니만이 유입됨으로 상기 오니농축조(500)에서의 농축 상징수는 최종 침전조(300)의상징수와 같은 수질임으로 반려수의 문제는 되지 않는다.

이러한 본 발명의 실시에 의한 기존의 하수처리장의 개조전과 본 발명을 적용한 개조후의 결과를 하기의 표 1 내지 표 4에 대비하였다.

이러한 본 발명은 슬러지(오니) 발생비율이 종전에 비하여 1/3이하로 발생되었고, 처리수는 멸균력이 뛰어남으로서 전량 농업 용수에 추가 가공이 없이 재활용을 할 수 있으며, 발생된 잉여 슬러지는 토양화 반응인 안전된 것임으로 토양에 환원하여도 전혀 문제가 없다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기존의 하수처리장의 시설 용량을 증가시키지 않은 상태에서 대자연에 충진된 토양환경과 동일하거나 그 보다 더 농축된 환경을 만들고 이곳에 일정량의 오니를 연속적으로 투입하여 오니속의 미생물군의 대사 기능을 활성화시키는 배양조의 신설에 의한 유입수와 혼합교반하여 유입수(원수)의 방류수질 규제치인 생물학적산소요구량(生物學的酸素要求量 biological oxygen demand :BOD)을 최대한 낮추어 처리하고, 처리수량 및 질소와 인의 제거효율을 높이며, 처리수는 농업용수로 재활용이 제공된다.

Claims (5)

1. 하수(원수)를 초침조(100)에 유입하여 오탁물질을 침전시키고 인발하여 조대형 부유물이 제거된 상태에서 폭기조(200)로 이송하여 오니속에 함유된 유기물과 액상의 유기물을 분해하고 암모니아성 질소를 질산화 시킨 다음, 침전조(300)에 유입하여 하수의 고액분리와 동시에 탈질에 의한 BOD를 제거한 다음, 상등수를 유출시켜 소독한 후 방류하고 상기 침전조(300)의 침강된 오니를 인발하여 상기 초침조(100), 폭기조(200), 오니농축조(400)로 분배하여 재반응시키는 하수의 처리방법에 있어서,

   상기 침전조(200)의 오니를 반송받는 별도의 배양조(500)를 신설하되, 상기 배양조(500)는 대자연의 토양 환경과 동일하거나 그 보다 더 농축된 환경을 인위적으로 조성하여 이곳에서 일정량의 오니를 연속적으로 투입하여 투입된 오니속에 서식하고 있는 미생물군의 대사기능을 대자연 속에서 서식하고 있는 미생물군의 대사기능과 동일하게 조성하여 이를 상기 폭기조(200), 침전조(300)로 일정량을 반송시키는 반복과정에 의해서 유입되는 유기성하수와 활성, 배양된 반송 오니가 상기 초침조(100), 폭기조(200)에서 혼합 교반됨에 의한 부식화 반응을 일으키도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성하수의 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 배양조(500)에는 폴리페놀 방향족적 본질을 갖고 있는 미생물 대사산물이 농축된 부식물(진정토양)을 펠릿(Pellette)상으로 성형한 촉매와 지표면 원소의 평균 조성을 갖고 있으면서도 활성이 뛰어나고 불안전한 규산염분(경석, 화산유리)이 충진된 반응기(Reactor Tower)(510)에 의한 활성 배양된 오니를 상기 폭기조(200)에 일정량을 반송시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성 하수의 처리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 초침조(100)에는 유입되는 유입수(원수)의 탈질을 촉진시키기 위해서 산기장치(110)와 블로워(Blower)(120)를 설치하여 상기 초침조(100)에 탈질조와 예비폭기조의 기능을 부여하여, 상기 폭기조(200)에서 반송되는 오니속에 함유된 NO_X가 상기 초침조(100)의 전단에 반송되어 폭기가 되지만 아직 DO가 발생하지 않은 유입수(원수)와 혼합, 교반됨으로서 탈질균에 의해 원수 속에 함유된 BOD를 탄소원으로 하여 탈질되고 그 과정에서 상응하는 BOD를 제거하는 것을 특징으로 하는 유기성하수의 처리방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 폭기조(200)는 후단에 펌프(Pump)(230)를 설치하고 폭기(에어공급)의 중단으로 간이침전지(220)로 활용하여 침전오니는 산기되는 침전조(100)로 반송하여 초침조(100), 폭기조(200)의 MLSS농도를 높게 유지하여 유용균의 활성을 높여 처리효율을 높이고 동시에 최종의 상기 침전조(300)로 이송되는 오니 부하의 경감시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유기성하수의 처리방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 폭기조(200)에는 고효율의 산기장치(210)를 설치하여상기 폭기조(300)의 간이침전조(220)의 활용시에 따른 오니의 퇴적을 방지하기 위하여 1일 2~3회 30분정도로 상기 산기장치(210)을 가동하여 오니의 퇴적을 방지하는 것을 특징으로 하는 유기성하수의 처리방법.