KR100562066B1 - 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법 - Google Patents
활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 재폭기조에서 유체 내 유기물의 부하를 낮추고, 탈기 및 탈질조에서 상기 유체를 무산소 상태로 유지하여 질소 및 인을 제거하고, 미생물 활성화조를 구성하여 강력한 유기물 분해능을 갖출 수 있도록 하고, 질산화조에서 질산염과 인산염이 충분하게 형성될 수 있도록 하는 장치 및 공정을 포함시킴으로써, 하폐수의 악취 및 유기성 오염물질의 제거는 물론, 부영양화 원인물질인 질소 및 인 등과 같은 영양염류의 처리 효율을 높일 수 있는 새로운 생물학적 처리공정을 제공하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법에 관한 것이다.
활성토양미생물, 하폐수, 고도처리장치, 고도처리방법
Description
도 1은 본 발명에 따른 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치를 나타내는 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리방법을 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 유량조정조 11 : 재폭기조
12 : 탈기조 13 : 탈질조
14 : 미생물활성화조 15 : 질산화조
16 : 침전조 17 : 방류수조
18 : 농축조 19 : 오니저류조
20 : 탈수기 21 : 케익저장조
본 발명은 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하폐수 처리장을 간단한 공정상의 변화를 통해 하폐수의 악취 제거는 물론, 질소 및 인의 처리 효율을 높일 수 있는 새로운 생물학적 처리공정을 제공하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위하여 지금까지 사용된 방법은 기존에 개발된 탈취 제거기술과 질소ㆍ인 제거기술을 조합하여 현장에서 사용하고 있는 실정이다.
즉, 하폐수 자체나 이를 처리하는 과정에서 발생되는 악취는 물리적 처리방법(수세법, 활성탄 흡착법, 공기 희석법), 화학적 처리방법(산화법, 약액세정법, 중화법, 연소법, 이온수지 교환법), 생물학적 처리방법(스크라바(scrubber)탈취, 폭기조 탈취, 토양 탈취, 콤포스트(compost) 탈취, 피트(pit) 탈취, 충전탑식 탈취)중, 선택하여 적용하고 있으며, 질소와 인을 제거하기 위하여 혐기-무산소-호기공정이 조합된 A2/O공법, UCT공법, VIP공법, SBR공법들 중에서 지역적 여건 및 경제성 등을 고려하여 적용하고 있다.
하폐수 처리장에서 발생되는 악취의 주성분은 암모니아, 메칠메르캅탄, 황화수소, 황화메틸 등으로 이들을 제거하기 위하여 국내 하폐수 처리장에서 가장 많이 적용하고 있는 방법은 토양 탈취법과 흡착법이며, 이외에도 폭기조 탈취방법 등이 설계에 반영되고 있다.
상기 토양 탈취법은 악취물질을 토양층에 통과시켜서 간극수의 흡수, 토양입자의 흡착, 토양 미생물에 의한 생물 화학적인 분해 및 토양 성분과의 화학반응에 의한 중화 등의 복합적인 작용에 의해 악취를 경감시켜 제거하는 방법이다.
그리고, 상기 토양 탈취법은 운전비가 낮고, 유지관리가 용이할 뿐만 아니라, 모든 악취에 대해 고농도의 취기까지 처리 가능하다는 장점이 있으나, 높은 통기 저항으로 인한 압력 손실의 감소를 위하여 넓은 토지 면적을 필요로 하기 때문에 도시지역과 같이 부지확보가 어려운 곳에서는 설치에 제한을 받을 뿐만 아니라, 토양공극의 폐쇄 가능성 및 강우시 단락류가 발생될 가능성이 높고, 특히 한냉지에서는 동결방지에 대한 대책이 필요하다는 단점이 있다.
한편, 상기 흡착법은 악취물질을 활성탄, 이온교환수지 등에 흡착시켜 제거하는 방법으로 흡착제는 종류에 따라 산성계, 염기성계, 중성계로 구분되며, 흡착제의 조합에 의해 다양한 악취가스에 적용이 가능하므로 탈취대상의 범위가 넓다.
또한, 탈취효과가 아주 높기 때문에 타방식과 조합처리시 1차 처리된 잔존취기의 제거방법으로서도 많이 적용되고 있다.
그러나, 고농도의 취기에 대하여는 흡착능의 한계로 인하여 흡착제의 사용기간이 단축되는 문제점, 처리후 2차 오염물질이 발생되는 문제점, 시설비 및 유지관리비가 비싸다는 단점이 있다.
상기 폭기조 탈취방법은 기존의 하폐수 처리장에서 운전중인 폭기조를 이용하기 때문에 설치비를 최소화 할 수 있고, 악취물질의 범위가 넓다는 장점이 있으나, 활성슬러지 취기가 잔존하기 때문에 단독으로는 사용될 수 없고, 활성탄 등 후 속 처리가 필요하며, 압력손실이 크기때문에 처리풍량의 제약을 받는다는 단점도 있다.
또한, 상기한 방법은 기액접촉시간이 짧기 때문에 난용성 악취물질의 제거율이 낮으며, 악취성분의 변동에 대한 대응력이 늦다는 단점이 있다.
한편, 폭기조의 활성슬러지에 악취물질을 주입할 경우, 처리수, 활성슬러지의 기질 및 생물상에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 수처리에 영향을 미치지 않는 한계 주입농도가 결정되어야 하는데 현재까지 이에 대한 검토사례는 많지 않다.
다만, 고농도의 취기로 직접 주입하는 경우, 사상성 미생물 등의 성장으로 인하여 슬러지의 침강성에 영향을 주는 것으로 알려져 있다.
하폐수 내의 질소와 인을 생물학적으로 제거하기 위한 공법들은 상기한 A2/O공법, UCT공법, VIP공법, SBR공법 등이 있다.
이들 공법을 이용하여 하폐수 내의 질소와 인을 제거하는 원리는 다음과 같다.
즉, 공정 내 유입된 암모니아성 질소를 호기성 조건하에서 나이트로조모나스(Nitrosomonas)와 나이트로박터(Nitrobacter)와 같은 질산화균들에 의해서 질산성 질소로 산화시켜야 하며, 산화된 질산성 질소는 혐기 혹은 무산소 조건하에서 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus), 바실러스(Bacillus) 등의 탈질소화균의 작용에 의해 질소나 아질산화 가스로 환원되어 대기중으로 방출되면서 제거된다.
인의 경우, 그 제거기전은 아직 명확하게 밝혀지지 않았으나, 생물학적 처리에 의한 하폐수중 인의 제거는 혐기성 조건에서 균체중의 유기물 저장과 동시에 인의 방출이 시작되고 호기성 조건에서 균체증식과 폴리인산을 축적하면서 제거된다.
인의 제거에 관련된 미생물은 아시네토박터(Acinetobacter), 에어로모나스(Aeromonas), 슈도모나스(Pseudomonas) 등으로 알려져 있다.
상기한 A2/O공법, UCT공법, VIP공법들은 혐기-무산소-호기조를 조합하여 질소의 제거는 공정 후단부의 호기성조에서 미생물에 의해 암모니아성 질소를 환원시키면서 제거하고, 인은 공정의 호기성조에서 인을 과잉섭취한 미생물을 폐기시킴으로써 제거한다.
특히, UCT공법, VIP공법의 경우, 공정 전단부의 혐기성조에서 인 방출시 질산성 질소의 영향을 최소화하기 위하여 무산소조에서 혐기성조로 내부 반송하여 운전하고 있다.
그러나, 이와 같은 공정의 운영을 선택할 경우, 혐기조에서 인을 방출한 미생물들이 호기조에서 세포의 증식과 인을 과잉섭취하지 못한 상태에서 무산소조로 반송되기 때문에 인의 방출 및 섭취능력이 저하되어 인의 제거효율이 떨어지게 되고, 내부반송이 많아 이를 설비하기 위한 공사비용이 증가하고, 시설유지 관리비가 상승하게 되는 단점이 있다.
이외에도 내부반송을 없애고 단일 반응조에서 혐기-무산소-호기의 조건이 공간적 이동이 아닌 시간적 변화에 따라 구분되어 질소와 인을 제거하는 SBR공법이 있다.
이 공법은 한 반응조에서 반응 및 침전이 동시에 일어나므로 초기 투자비가 저렴한 장점이 있는 반면, 반응조내 미생물의 침전 상태가 양호하지 못한 경우, 유출수질이 악화될 가능성이 높다.
이와 같은 상기한 방법들을 하폐수 처리장의 탈취 및 질소ㆍ인 제거에 적용할 경우, 고도처리공정과 탈취설비를 개별적으로 시공한 후, 연계하여 운영하게 되므로 설치부지, 시공비 및 유지관리비가 과다하게 소요됨은 물론, 2개의 개별 공정을 안정적으로 운전하기 위한 고도의 전문 지식이 요망된다.
또한, 생물학적 탈취설비나 고도처리공정 내에 허용농도 이상의 유해물질 유입 또는 충격부하시 이에 대한 상황대처가 어렵고, 시스템의 안정화에 상당한 시일이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 해결하기 위해 하폐수의 부유물 제거 및 유입 하폐수의 유량과 수질 변동을 균등화하기 위한 유량조정조가 포함된 전처리장치와, 유입하폐수의 고형물 입자를 침전제거하기 위한 최초침전조와, 하폐수의 악취 및 영양염류를 제거하기 위해 토양미생물을 배양하는 배양조와, 악취를 하폐수 유입지점부터 제거하기 위한 배양슬러지 반송라인과, 혐기성 상태에서 인을 방출하기 위한 혐기성조와, 호기성 및 무산소상태에서 질산화, 탈질소화, 인의 과잉섭취를 유도하기 위한 간헐폭기조와, 탈질효율을 증진시키기 위해 간헐폭기조 후단에서 전단으로 반송하는 간헐내부 반송라인과, 처리한 액을 고액분리하여 슬러지의 일부 또는 전부를 상기 배양조와 혐기조로 순환시키기 위한 최종침전조를 포함하는 구성으로 하여 탈취설비 등 부대장치의 추가설치없이 하폐수처리장을 간단한 공정상의 변화를 통해 악취 제거 및 질소ㆍ인의 처리효율을 도모하였으나, 이 또한 고농도의 질소ㆍ인 유입시에 대처할 수 있는 충분한 시간이 필요하고, 이에 따른 운영상의 문제점이 대두되고 있다.
또한, FLOC의 압밀성 약화에 따른 침전조에서 PIN FLOC 유출의 우려가 있으며, 충진제의 소모량이 많아 유지관리시에 관리비 상승의 원인이 되고 있으며, 별도의 배양조를 추가시키게 되어 미생물이 노후된 상태에서 호기조로 유입되므로 활성력이 떨어지는 결과를 초래할 수 있다.
더불어, 미생물 활성력이 떨어지게 됨으로써, 설계시에 부지면적이 많이 소요되어 시공비 상승 등과 같은 문제점으로 인하여 안정적인 처리 수질 확보가 어려운 실정에 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 재폭기조에서 유체 내 유기물의 부하를 낮추고, 탈기 및 탈질조에서 상기 유체를 무산소 상태로 유지하여 질소 및 인을 제거하고, 미생물 활성화조를 구성하여 강력한 유기물 분해능을 갖출 수 있도록 하고, 질산화조에서 질산염과 인산염이 충분하게 형성될 수 있도록 하는 장치 및 공정을 포함시킴으로써, 하폐수의 악취 및 유기성 오염물질의 제거는 물론, 부영양화 원인물질인 질소 및 인 등과 같은 영양염류의 처리 효율을 높일 수 있는 새로운 생물학적 처리공정을 제공하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치에 있어서,
유입된 원수를 다음 공정으로 이송시키는 유량조정조(10)와, 유입원수의 농도변동을 균일하게 하고, 오염농도가 상승시 완충작용을 하며, 1차 질산화를 수행하는 재폭기조(11)와, 상기 재폭기조(11)에서의 용존산소를 탈기시켜 탈질 및 탈인이 원활히 이루어지도록 하는 탈기조(12)와, 상기 탈기조(12)에서 기포를 제거시킨 후, 탈질에 관여하는 미생물을 증식시키는 탈질조(13)와, 일반 미생물을 토양성균으로 전환시키는 미생물증식기를 구비하고, 유기물질을 제거하는데 필요한 미생물군으로 구성되고 페놀계 대사기능이 발현한 세균군과 공생관계에 있으며 규산염이나 유리산소가 없는 상태의 환경에서도 서식할 수 있는 토양성균으로 전환하여 유기물질 분해력을 향상시키는 미생물활성화조(14)와, 질산염과 인산염을 형성하고, 그 형성된 질산염과 인산염으로 형성된 혼합수를 탈기조(12)로 순환시켜 탈질, 탈인이 원활히 이루어지도록 하며, 유기물 제거 및 2차 질산화를 수행하는 질산화조(15)와, 전공정에서 유기물질의 분해가 완전히 일어날 경우, 슬러지와 물로 분리시켜 주는 동시에 침전된 슬러지를 재폭기조(11)로 순환시켜 각 조의 미생물 농도를 유지시키며, 잉여 슬러지를 배출하여 폐기처분하는 침전조(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고, 전공정에서 유기물질의 분해가 완전히 일어날 경우, 슬러지와 물로 분리시켜 주는 역할을 하고, 침전된 슬러지를 재폭기조(11)로 순환시켜 각 조의 미생물 농도를 유지시키고, 잉여 슬러지를 배출하여 폐기처분하는 침전조(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징은 상기의 장치를 이용하여 유기물 및 질소, 인를 제거하기 위한 하폐수처리방법에 있어서, 유입되는 폐수 내에 비중이 무거운 입자들을 침전시켜 제거하며, 펌프 및 필터장치를 보호하기 위한 침사공정과, 유입되는 협잡물을 제거하며, 후처리공정에서 펌프류 등의 손상을 방지하는 스크린공정과, 유입되는 폐수를 일정시간 동안 정체할 수 있도록 하여 순간 유입량을 완충시킬 수 있도록 하는 집수공정과, 이송하고자 하는 양으로 펌프를 설정하여 유체를 이송하는 유체이송공정과, 상기 집수공정에 유입된 폐수를 수위차에 의하여 자동으로 유체가 이송될 수 있도록 하는 자동수위조절공정과, 침전된 슬러지를 반송하여 MLSS농도를 일정량 유지시켜 1차 질산화가 일어날 수 있도록 간헐 폭기하여 후처리공정에서 과부하 현상을 줄이는 재폭기공정과, 상기 질산화조(15)에서 인산염을 탈기하면서 대기중으로 방출될 수 있도록 하며, 슬러지가 침전되지 않도록 완속 교반을 하여 발생되는 기포를 제거하는 탈기공정과, 상기 탈기공정을 거친 유체를 무산소 상태에서 탈질이 이루어질 수 있도록 하며, 슬러지가 퇴적되지 않도록 완속교반을 하여 발생되는 기포를 제거하는 탈질공정과, 활성토양 미생물이 증식될 수 있도록 담체를 수중에 투입하여 유체의 흐름에 의하여 상기 담체가 녹아 들어갈 수 있도록 구성하고, 이를 통해 중축합 응집이 정상적으로 이루어질 수 있도록 하여 탈질, 탈인이 동시에 일어날 수 있도록 하는 미생물활성화공정과, 전공정에서 탈질, 탈인이 잘 이루어 질 수 있도록 질산염과 인산염을 형성하며, 상기 질산염과 인산염의 내부순환이 원활하게 이루어지도록 하는 질산화 및 순환공정과, 미생물 분해에 의해 발생된 슬러지를 물과 분리시키며, 처리수가 방류되고 침전된 슬러지를 일부 반송 하여 재폭기조(11)에서 MLSS농도를 유지시켜 주고 잉여 슬러지는 탈수공정으로 이송하는 침전 및 반송공정과, 처리수를 방류시키는 방류공정과, 컴프레서에서 발생된 AIR를 저장탱크에서 일시적으로 저장하였다가 자동밸브의 AIR, 역세공정의 AIR, 활성탄 흡착공정에서 활성탄 재생시의 AIR를 필요시에 공급시키는 AIR저장 및 공급공정과, 유기물 분해시 발생되는 잉여 슬러지를 농축하여 함수율을 낮추고, 슬러지는 오니저류조(19)에 일시 보관하여 탈수가 용이하게 이루어지도록 하는 농축 및 오니저류공정과, 상기 오니저류조(19)에 있는 슬러지를 이송하여 함수율을 낮추어 케익화하고, 이를 케익저장조(21)에 보관하였다가 폐기처분하는 탈수 및 케익저장공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치를 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리방법을 나타내는 흐름도이다.
우선, 도 1을 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보면, 유량조정조(10)는, 유입되는 처리수를 일정기간 체류시켰다가 센싱유닛에 의해 펌프를 구동시키는 레벨스위치 및 각 공정에 일정량의 원수를 공급하기 위한 원수펌프를 구비하되, 유입된 원수를 다음 공정으로 이송하게 된다.
재폭기조(11)는, 미생물 증식에 의해 필요한 산소를 공급하여 산화에 필요한 미생물량을 효율적으로 시스템 상에서 유지시킬 수 있도록 하기 위하여 구동되는 폭기 블로워(blower)를 구비하되, 유입원수의 농도변동을 균일하게 하며, 오염농도가 높게 유입될시에 후처리 공정에서 과부하를 줄이는 완충작용을 하게 된다.
이때, 본 발명에 따른 바람직한 구현예에서, 상기 재폭기조(11)는 반송 슬러지를 폭기하여 1차로 질산화를 수행하는 처리시설로서, 호기조 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids:혼합액 부유물질), 즉 호기조 미생물이 침전ㆍ농축되는 침전조(16) 하부에서 유출되는 상기 반송 슬러지의 농도는 일반적으로 8,000 ~ 10,000 mg/L정도가 되므로 이를 폭기시키는 것은 농도가 4,000 mg/L정도 되는 일반 호기조를 폭기시키는 것보다 2배 이상의 효과를 가져다주는 것으로 판단될 수 있다.
탈기조(12)는, 후술하는 질산화조(15)에서 질산염과 인산염으로 형성된 혼합수를 대기중으로 방출할 수 있도록 처리공정에서 생성된 슬러지의 퇴적방지, 부패방지, 탈기를 위하여 교반하는 교반기 또는 수중믹서를 구비하되, 상기 재폭기조(11)에서 용존되어 있는 산소를 탈기시켜 탈질 및 탈인이 잘 이루어지도록 한다.
탈질조(13)는, 후술하는 질산화조(15)에서 질산염과 인산염으로 형성된 혼합수를 대기중으로 방출할 수 있도록 처리공정에서 생성된 슬러지의 퇴적방지, 부패방지, 탈기를 위하여 교반하는 교반기 또는 수중믹서를 구비하되, 상기 탈기조(12)에서 기포를 제거시킨 후, 탈질에 관여하는 미생물을 증식시키기 위한 처리시설로 서, 혼합수의 산소농도가 0.3mg/L이하로 관리되며 질산화균인 나이트로조모나스(Nitrosomonas)가 증식된다.
미생물활성화조(14)는, 배양조 내에서 순환되는 일반 미생물을 토양성균으로 전환시키는 미생물증식기를 구비하되, 유기물질을 제거하는데 필요한 미생물군, 즉 토양성호기성균, 통성혐기성균으로 구성되고 페놀계 대사기능이 발현한 세균군, 즉 편성혐기성균과 공생관계에 있으며 규산염이나 유리산소가 없는 상태의 환경에서도 서식할 수 있는 토양성균으로 전환하여 유기물질 분해력을 향상시키게 된다.
질산화조(15)는, 질산염과 인산염을 형성하고, 그 형성된 질산염과 인산염으로 형성된 혼합수를 탈기조(12)로 순환시켜 탈질, 탈인이 원활히 이루어지도록 하는 순환펌프 및 호기성균이 증식될 수 있도록 산소를 공급시키는 폭기 블로워를 구비하되, 탈기조(12)에서 인을, 탈질조(13)에서 질산성 질소를 제거하며, 유기물 제거 및 2차 질산화를 수행하게 된다.
침전조(16)는, 침전된 슬러지를 가운데로 수집하는 감속기 및 침전된 슬러지를 상기 재폭기조(11)로 반송하여 미생물 농도를 유지시키며 잉여 슬러지를 배출하는 반송펌프를 구비하되, 전공정에서 유기물질의 분해가 완전히 일어날 경우, 슬러지와 물로 남게 되는데, 이때 슬러지와 물로 분리시켜 주는 역할을 하고, 침전된 슬러지를 재폭기조(11)로 순환시켜 각 조의 미생물 농도를 유지시키며, 잉여 슬러지를 배출하여 폐기처분하게 된다.
방류수조(17)는, 처리된 물을 방류하게 된다.
한편, 농축조(18)는, 농축된 슬러지를 가운데로 수집하는 감속기 및 농축된 슬러지를 오니저류조(19)로 이송시키는 슬러지 펌프를 구비하되, 발생된 슬러지를 농축시키게 된다.
오니저류조(19)는, 농축되어 일시 저장된 슬러지를 탈수기(20)로 이송하는 슬러지펌프를 구비하되, 상기 슬러지를 탈수하기 전에 일시 저류하게 된다.
탈수기(20)는, 처리 과정중에 발생된 슬러지에서 수분함량을 제거하여 부피를 줄이게 된다.
케익저장조(21)는, 탈수된 케익을 일시 저장하게 된다.
위와 같이 구성되는 본 발명은, 질산화가 일어날 수 있는 전처리시설로서 재폭기조(11)에서 침전 분리된 슬러지를 반송하여 MLSS 농도를 높여주고, 인 방출을 유도하는 탈기조(12)로 이송한 다음, 상기 탈기조(12)에서 질산화조(15)로부터 순환되는 질산염과 인산염을 공급 혼합할 수 있게 한다.
또한, 상기 탈기조(12)에서 탈기를 시킨 후, 탈질조(13)로 공급되도록 하여 질산성 질소를 제거하는 구조를 갖추며, 유기물 제거 및 질산화를 수행하는 질산화조(15)를 포함하여 구성된다.
상기 탈기조(12)로의 MLSS 공급은 간헐 폭기를 이용하여 질산화를 수행하는전처리시설인 재폭기조(11)와 질산화조(15)에서 수행되는데, 이는 상기 탈기조(12)를 질산성 질소와 용존 산소가 없는 완전 혐기성 상태로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 미생물활성화조(14)는 활성화 규산분을 다량 함유하는 처리시설로서, 점토광물, 산성백토, 화산재 등으로 이루어져 있다.
한편, 여기서 이용되는 미생물의 대사산물로는, 부식물로부터 추출된 물질로서, 유기물이 부식물로 변화하는 과정에서 생긴 물질과, 유기물이 활성화 규산염(SILICATE)을 포함한 물질과, 페놀계 대사산물이 물리 화학적으로 반응하여 생기는 부식화 반응의 생성물로서의 페놀 노출기가 있는 페놀 화합물 및 상기 페놀 화합물의 산화물(퀴논산, 유기산, 다당류, 아미노산 등)을 함유한 함유물이다.
또한, 영양물질로는 토양균군에서 작용하는 영양물질(유기물 및 비소의 수용액 등)로 되어 있고, 부식물로는 부식전 구물질과 부식된 혼합물, 합성에 의한 생성물 등으로 구성되며, 부식토양으로는 부식물과 규산염의 활성화된 토양을 2 ~ 50% 이상 함유한 복합 물질로 되어 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 각 구성에 따른 활성토양미생물을 이용한 전후처리시설의 공정을 살펴보면, 도 2를 참조하여 설명할 수 있다.
1, 침사공정: 유입되는 폐수 내에 비중이 무거운 입자들을 침전시켜 제거하는 공정으로서, 펌프 및 필터장치를 보호하기 위한 공정이다.
2, 스크린공정: 유입되는 협잡물을 제거하는 공정으로서, 후처리공정에서 펌프류 등의 손상을 방지한다.
3, 집수공정: 유입되는 폐수를 일정시간 동안 정체할 수 있도록 하여 순간 유입량을 완충시킬 수 있도록 하는 공정이다.
4, 유체이송공정: 이송하고자 하는 양으로 펌프를 설정하여 유체를 이송하는 공정이다.
5, 자동수위조절공정: 집수공정에 유입된 폐수를 수위차에 의하여 자동으로 유체가 이송될 수 있도록 하는 기능을 갖추고 있는 공정이다.
6, 재폭기공정: 침전된 슬러지를 반송하여 MLSS농도를 일정량 유지시켜 1차 질산화가 일어날 수 있도록 간헐 폭기하여 후처리공정에서 과부하 현상을 줄일 수 있도록 하는 공정이다.
7, 탈기공정: 질산화조(15)에서 인산염을 탈기하면서 대기중으로 방출될 수 있도록 하는 공정으로서, 슬러지가 침전되지 않도록 완속 교반을 하여 발생되는 기포를 제거할 수 있도록 한다.
8, 탈질공정: 탈기공정을 거친 유체를 무산소 상태에서 탈질이 이루어질 수 있도록 하는 공정으로서, 상기 탈기공정과 같이 슬러지가 퇴적되지 않도록 완속교반을 하여 발생되는 기포를 제거하여 탈질이 잘 이루어지도록 한다.
9, 미생물활성화공정: 활성토양 미생물이 증식될 수 있도록 담체(미생물증식기)를 수중에 투입하여 유체의 흐름에 의하여 상기 담체가 녹아 들어갈 수 있도록 구성하고, 이를 통해 중축합 응집이 정상적으로 이루어질 수 있도록 하여 탈질, 탈인이 동시에 일어날 수 있도록 하는 공정이다.
10, 질산화 및 순환공정: 전공정에서 탈질, 탈인이 잘이루어 질 수 있도록 질산염과 인산염을 형성시켜주는 공정으로서, 상기 질산염과 인산염의 내부순환이 원활하게 이루어지도록 한다.
11, 침전 및 반송공정: 미생물 분해에 의해 발생된 슬러지를 물과 분리시키는 공정으로서, 처리수가 방류되고, 침전된 슬러지를 일부 반송하여 재폭기조(11)에서 MLSS농도를 유지시켜 주고, 잉여 슬러지는 탈수공정으로 이송한다.
12, 방류공정: 전공정을 거치게 되면, 처리수는 방류되거나 다음고정으로 이송된다.
13, AIR저장 및 공급공정: 컴프레서에서 발생된 AIR를 저장탱크에서 일시적으로 저장하였다가 자동밸브의 AIR, 역세공정의 AIR, 활성탄 흡착공정에서 활성탄 재생시의 AIR를 필요시에 공급시키는 공정이다.
14, 농축 및 오니저류공정: 유기물 분해시 발생되는 잉여 슬러지를 농축하여 함수율을 낮추고, 슬러지는 오니저류조(19)에 일시 보관하여 탈수가 용이하게 이루어지도록 하는 공정이다.
15, 탈수 및 케익저장공정: 상기 오니저류조(19)에 있는 슬러지를 이송하여 함수율을 낮추어 케익화하고, 이를 케익저장조(21)에 보관하였다가 폐기처분한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치 및 방법에 의하면, 토양성호기성균과 통성혐기성균을 조합한 장치 및 방법으로서, 유기물의 분해능이 탁월하고, 부식토에 의한 항균작용을 통해 병원성 미생물의 서식을 방지하고, 중축합에 의하여 슬러지의 압밀성을 높일 수 있고, 악취물질의 제거로 인하여 냄새 제거의 효과가 있다.
또한, 유입되는 유입수의 농도 변화에도 대응 가능하고, 관의 부식성 물질의 제거로 인하여 스틸제품의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (9)
- 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치에 있어서,유입된 원수를 다음 공정으로 이송시키는 유량조정조(10)와;유입원수의 농도변동을 균일하게 하고, 오염농도가 상승시 완충작용을 하며, 1차 질산화를 수행하는 재폭기조(11)와;상기 재폭기조(11)에서의 용존산소를 탈기시켜 탈질 및 탈인이 원활히 이루어지도록 하는 탈기조(12)와;상기 탈기조(12)에서 기포를 제거시킨 후, 탈질에 관여하는 미생물을 증식시키는 탈질조(13)와;일반 미생물을 토양성균으로 전환시키는 미생물증식기를 구비하고, 유기물질을 제거하는데 필요한 미생물군으로 구성되고 페놀계 대사기능이 발현한 세균군과 공생관계에 있으며 규산염이나 유리산소가 없는 상태의 환경에서도 서식할 수 있는 토양성균으로 전환하여 유기물질 분해력을 향상시키는 미생물활성화조(14)와;질산염과 인산염을 형성하고, 그 형성된 질산염과 인산염으로 형성된 혼합수를 탈기조(12)로 순환시켜 탈질, 탈인이 원활히 이루어지도록 하며, 유기물 제거 및 2차 질산화를 수행하는 질산화조(15)와;전공정에서 유기물질의 분해가 완전히 일어날 경우, 슬러지와 물로 분리시켜 주는 동시에 침전된 슬러지를 재폭기조(11)로 순환시켜 각 조의 미생물 농도를 유지시키며, 잉여 슬러지를 배출하여 폐기처분하는 침전조(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유량조정조(10)는 유입되는 처리수를 체류시켰다가 센싱유닛에 의해 펌프를 구동시키는 레벨스위치 및 각 공정에 원수를 공급하기 위한 원수펌프를 구비한 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 재폭기조(11)는 미생물 증식에 의해 필요한 산소를 공급하여 산화에 필요한 미생물량을 효율적으로 시스템 상에서 유지시킬 수 있도록 폭기 블로워를 구비한 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 탈기조(12)는 처리공정에서 생성된 슬러지의 퇴적방지, 부패방지, 탈기를 위하여 교반하는 교반기 또는 수중믹서를 구비한 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 미생물활성화조(14)는 활성화 규산분이 함유된 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 질산화조(15)는 질산염과 인산염으로 형성된 혼합수를 탈기조(12)로 순환시켜 탈질, 탈인이 원활히 이루어지도록 하는 순환펌프 및 호기성균이 증식될 수 있도록 산소를 공급시키는 폭기 블로워를 구비한 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 재폭기조(11) 및 질산화조(15)는 간헐 폭기를 이용하여 질산화를 수행하는 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 침전조(16)는 침전된 슬러지를 가운데로 수집하는 감속기 및 침전된 슬러지를 상기 재폭기조(11)로 반송하여 미생물 농도를 유지시키며, 잉여 슬러지를 배출하는 반송펌프를 구비한 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리장치.
- 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리방법에 있어서,유입되는 폐수 내에 비중이 무거운 입자들을 침전시켜 제거하며, 펌프 및 필터장치를 보호하기 위한 침사공정과;유입되는 협잡물을 제거하며, 후처리공정에서 펌프류 등의 손상을 방지하는 스크린공정과;유입되는 폐수를 일정시간 동안 정체할 수 있도록 하여 순간 유입량을 완충시킬 수 있도록 하는 집수공정과;이송하고자 하는 양으로 펌프를 설정하여 유체를 이송하는 유체이송공정과;상기 집수공정에 유입된 폐수를 수위차에 의하여 자동으로 유체가 이송될 수 있도록 하는 자동수위조절공정과;침전된 슬러지를 반송하여 MLSS농도를 일정량 유지시켜 1차 질산화가 일어날 수 있도록 간헐 폭기하여 후처리공정에서 과부하 현상을 줄이는 재폭기공정과;상기 질산화조(15)에서 인산염을 탈기하면서 대기중으로 방출될 수 있도록 하며, 슬러지가 침전되지 않도록 완속 교반을 하여 발생되는 기포를 제거하는 탈기공정과;상기 탈기공정을 거친 유체를 무산소 상태에서 탈질이 이루어질 수 있도록 하며, 슬러지가 퇴적되지 않도록 완속교반을 하여 발생되는 기포를 제거하는 탈질공정과;활성토양 미생물이 증식될 수 있도록 담체를 수중에 투입하여 유체의 흐름에 의하여 상기 담체가 녹아 들어갈 수 있도록 구성하고, 이를 통해 중축합 응집이 정상적으로 이루어질 수 있도록 하여 탈질, 탈인이 동시에 일어날 수 있도록 하는 미생물활성화공정과;전공정에서 탈질, 탈인이 잘 이루어질 수 있도록 질산염과 인산염을 형성하며, 상기 질산염과 인산염의 내부순환이 원활하게 이루어지도록 하는 질산화 및 순환공정과;미생물 분해에 의해 발생된 슬러지를 물과 분리시키며, 처리수가 방류되고 침전된 슬러지를 일부 반송하여 재폭기조(11)에서 MLSS농도를 유지시켜 주고 잉여 슬러지는 탈수공정으로 이송하는 침전 및 반송공정과;처리수를 방류시키는 방류공정과;컴프레서에서 발생된 AIR를 저장탱크에서 일시적으로 저장하였다가 자동밸브의 AIR, 역세공정의 AIR, 활성탄 흡착공정에서 활성탄 재생시의 AIR를 필요시에 공급시키는 AIR저장 및 공급공정과;유기물 분해시 발생되는 잉여 슬러지를 농축하여 함수율을 낮추고, 슬러지는 오니저류조(19)에 일시 보관하여 탈수가 용이하게 이루어지도록 하는 농축 및 오니저류공정과;상기 오니저류조(19)에 있는 슬러지를 이송하여 함수율을 낮추어 케익화하고, 이를 케익저장조(21)에 보관하였다가 폐기처분하는 탈수 및 케익저장공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 활성토양미생물을 이용한 하폐수의 고도처리방법.
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