미생물 활성화조를 포함하는 오하수 처리 시스템을 이용한 오하수의 처리방법{Method for treating a wastewater using a system for wastewater treatment including a bioactivator reactor}

본 발명은 오하수를 미생물을 이용하여 처리하는 생물학적 오폐수의 처리 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 혐기 또는 무산소 상태인 미생물활성화조(Bioactivator reactor : 이하 BAR이라고도 한다)를 도입한 오폐수의 처리방법에 관한 것이다.

한국 특허 공개번호 특1999-0049594호는 생물 흡착조, 일차침전지, 질산화조, 질산화침전지, 탈질조, 인흡수조 및 최종침전지를 포함하는 처리 시스템을 이용하는 오폐수의 처리방법을 개시하고 있다(도1). 상기 발명은 탈질조 뒤에 위치하고 있는 질산화조의 배치를 탈질조 앞에 위치하도록 바꿈으로써 반송이 필요 없도록 함으로써 탈질조의 용량을 줄였다.

그러나, 위 방법도 질산화조의 질산화 미생물농도를 유지시키기 위해서는 질산화 침전지를 두고, 침전된 질산화미생물을 질산화조로 반송하여야 하므로 처리 시간이 길어지는 단점이 있다.

한국 특허등록 제0309319호의 발명은 상기한 발명의 문제점을 개선한 발명을 개시하고 있다(도2). 이 발명에서는 질산화침전지를 없애고, 질산화조에 담체와 막을 사용하여 미생물 농도를 유지하고 처리 시간을 줄였다. 그러나, 인방출조를 별도공정으로 둠으로써 일차침전지의 고농도 미생물이 유입되어 완전혐기성 상태에서 인을 방출시키는데, 이때 암모니아성 질소가 발생하여 처리수에 암모니아성 질소의 농도를 증가시키는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 혐기 또는 무산소 상태의 BAR를 도입하여, 종래 별도공정으로 두었던 혐기성 상태의 인방출조를 없앤 처리 시스템을 이용하는 오폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 시스템에 질산화조에 NAR을 설치하여 질산화 효율을 증대시킬 수 있는 오폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

또한, 혐기 또는 무산소 상태의 BAR를 도입하고, 막이 설치된 질산화조 및 인흡수조를 도입하여, 질소 및 인의 제거 효율을 높인 오폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

도1은 종래의 오폐수의 처리방법의 일예를 나타내는 도면이다.

도2는 종래 상기 도1에 나타낸 방법을 개선한 오폐수의 처리방법의 일예를 나타내는 도면이다.

도3은 BAR 및 NAR이 설치된 오폐수 처리 시스템을 이용하는 본 발명의 오폐수 처리방법을 나타내는 도면이다.

도4는 BAR 및 담체가 설치된 질산화조를 포함하는 오폐수 처리 시스템을 이용하는 본 발명의 오폐수 처리방법을 나타내는 도면이다.

도5는 BAR와 막이 설치된 질산화조 및 인흡수조를 포함하는 오폐수 처리 시스템을 이용하는 본 발명의 오폐수 처리방법을 나타내는 도면이다.

본 발명은 도3에 나타낸 바와 같이, 혐기성(anaerobic) 또는 무산소(anoxic) 상태인 BAR, 일차침전지, 호기성조인 질산화조, 무산소조인 탈질조, 호기성조인 인흡수조, 최종침전지 및 NAR로 이루어진 오하수 처리시스템을 이용한다. 도3에서, RAS(return active sludge)는 반송활성슬러지를 나타낸다.

또한. 본 발명은 도4에 나타낸 바와 같이, 혐기성 또는 무산소 상태인 BAR, 일차침전지, 담체(media)가 충전된 호기성조인 질산화조, 무산소조인 탈질조, 호기성조인 인흡수조 및 최종침전지로 이루어진 오하수 처리 시스템을 이용한다. 도4에서, RAS(return active sludge)는 반송활성슬러지를 나타낸다.

또한, 본 발명은 도5에 나타낸 바와 같이, 혐기성 또는 무산소 상태인 BAR, 일차침전지, 막을 설치한 호기성조인 질산화조, 무산소조인 탈질조 및 막이 설치된 인흡수조로 이루어진 오하수 처리 시스템을 이용한다. 도5에서, RAS(return active sludge)는 반송활성슬러지를 나타낸다.

도3, 도4 및 도5의 BAR(미생물 활성화 반응조)는 혐기성 또는 무산소 상태에서 운전되고, 공정의 전단에 설치하여 미생물의 활성을 유도하고, 인을 방출시키고, 유기물을 미생물에 부착시켜 제거한다. BAR의 도입으로 인하여, 별도공정으로 구성되어 있던 인방출조를 제거할 수 있어, 방류수의 암모니아성 질소의 농도를 줄이고 총 질소 농도를 저감할 수 있다.

상기 BAR는 혐기 또는 무산소 상태로 운전되며, 반송슬러지와 유입수를 혼합하여 미생물의 활성을 촉진하고, 인방출을 유도하여 이로 인한 질소부하 및 인의 부하를 줄일 수 있다. 또한, 유기물을 미생물 표면에 부착시켜 제거하고 또한 인도 일부 미생물 표면에 부착시켜 제거한다. 상기 일차 침전지는 BAR에서 전부 유입된 혼합액을 미생물슬러지와 상징수(上澄水)로 분리한 후 미생물슬러지의 일부는 버리고 나머지는 탈질조로 보내고 상징수(上澄水)는 질산화조로 보낸다.

상기 질산화조는 상징수(上澄水) 중의 암모니아성 질소를 담체에 부착 또는 부유성 상태의 질산화미생물을 이용하여 질산성질소로 산화시킨다. 또한, 상기 담체가 충전된 질산화조는 미생물이 부착할 수 있는 담체를 포함한다. 담체는 매트형 고정상 접촉재로서 재질은 폴리프로필렌으로 되어 있고, 규격은 두께 25∼30mm, 원사의 굵기는 0.8mm, 표면적은 508.9m ² /m ² 이상이며, 공극율 91.9%로 되어 있다.

상기 담체는 미생물의 부착을 증진시켜, 질산화 효율을 높이는 기능을 한다. 또한, 상기 막이 설치된 질산화조는 일정한 크기의 세포를 여과할 수 있는 막이 설치된 것이다.

상기 NAR(질산화 미생물 활성화조 : Nitrification bacteria ActivatorReactor)은 이차 침전지로부터 이송되는 일부의 미생물슬러지에 포함되어 있는 질산화 미생물을 활성화시켜 질산화조로 이송한다. 반송슬러지만을 폭기시키므로 적은 용량으로 미생물을 활성화 할 수 있다. 유입수는 NAR에 유입되지 않는다.

상기 탈질조는 질산화조에서 유입된 상징수(上澄水)와 일차침전지에서 보낸 미생물 슬러지를 혼합하고 탈질미생물을 이용하여 상징수(上澄水) 중의 질산성질소를 질소가스로 환원시켜 탈기시킨다.

상기 인흡수조는 탈질조에서 전부 유입된 혼합액 중의 인을 인축적미생물을 이용하여 미생물체 내에 축적시키고, 상기 최종침전지에서는 인흡수조에서 전부 유입된 혼합액을 분리하여 상징수(上澄水)는 배출하고 미생물슬러지의 일부는 BAR, NAR 또는 담체 또는 막이 설치된 질산화조로 보낸다.

유입되는 오폐수는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 200∼450 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 100∼200 mg/ℓ, 부유물질(SS) 150∼230 mg/ℓ, 총질소(TN) 25∼37 mg/ℓ, 총인(TP) 3∼7 mg/ℓ이고 BAR의 통성 혐기성미생물은 아크로모박터 ( Achromobacter ), 에어로박터 ( Aerobacter ), 알칼리재니스 ( Alcaligenes ), 바실루스 ( Bacillus ), 브레비박테리엄 ( Brevibacterium ), 플라보박테리엄 ( Flavobacterium ), 락토바실루스 ( Lactobacillus ), 마이크로코크스 ( Micrococcus ), 프로테우스 ( Proteus ), 슈도모나스 ( Pesudomonas ), 스피리엄 ( Spirillum ), 매가테리엄 ( Megaterium ), 프로레센스 ( Fluorescene ), 아시네토박터 ( Acinetobactor ), 아칼코카리우스 ( Acalcocalius ), 뷰가리스 ( Vuegaris ), 아쿠아틸 ( Aquatile ), 그루아미엄 ( Gluamium ) 등이다. 이때 BAR의 내부 환경조건은 온도 10∼20℃, 혐기 상태이며, 미생물 농도(MLSS) 2,000∼4,000 mg/ℓ, 체류 시간은 10∼20분으로 유지한다. 또는, 무산소 상태의 환경조건으로 온도 10∼20℃, 공기량 0.1∼1.5 ℓ/분, 미생물농도(MLSS) 2,000∼4,000 mg/ℓ, 체류 시간 15∼30분으로 유지한다. 일차침전지에서 분리된 상징수(上澄水)는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 50∼100 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 30∼45 mg/ℓ, 부유물질(SS)20∼40 mg/ℓ, 총질소(TN) 13∼20 mg/ℓ, 총인(TP) 0.5∼3 mg/ℓ이다. 이때 일차침전지에서의 체류 시간은 1.5∼2.5 시간으로 한다.

질산화조의 질산화미생물은 니트로소모나스 ( Nitrosomonas )와 니트로박터 ( Nitrobacter ) 등이고, 환경조건으로 온도 10∼20℃, 공기량 5∼10 ℓ/분, 미생물농도 2,000∼10,000 mg/ℓ, 체류 시간 1∼2 시간으로 유지한다. 질산화조에서 유출되는 상징수(上澄水)의 농도는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 20∼30 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 10∼20 mg/ℓ, 부유물질(SS) 5∼15 mg/ℓ, 총질소(TN) 10∼20 mg/ℓ, 총인(TP) 0.3∼3 mg/ℓ이다.

탈질조의 탈질미생물은 아크로모박터 ( Achromobacter ), 에어로박터 ( Aerobacter ), 알칼리재니스 ( Alcaligenes ), 바실루스 ( Bacillus ), 브레비박테리엄 ( Brevibacterium ), 플라보박테리엄 ( Flavobacterium ), 락토바실루스 ( Lactobacillus ), 마이크로코크스 ( Micrococcus ), 프로테우스 ( Proteus ), 슈도모나스 ( Pseudomonas ) 및 스피리엄 ( Spirillum ) 등이다. 이때 탈질조 내의 환경조건으로 탈질 미생물농도는 2,500∼4,000 mg/ℓ이고, 체류 시간은 1.5∼2.5 시간이며,용존산소의 농도는 거의 0에 가까워지며, 탈질조 내의 미생물슬러지와 상징수(上澄水)를 분리한 다음 그 상징수(上澄水)의 성상을 분석하면 총질소(TN) 6∼10 ㎎/ℓ, 총인(TP) 0.3∼1 ㎎/ℓ이다.

인흡수조의 미생물은 바실루스 ( Bacillus ), 매가테리엄 ( Megaterium ), 에어로박터 ( Aerobacter ), 슈도모나스 ( Pseudomonas ), 프로레센스 ( Fluorescene ), 아시네토박터 ( Acinetobactor ), 아칼코카리우스 ( Acalcocalius ), 프로테우스 ( Proteus ), 뷰가리스 ( Vuegaris ), 플라보박테리엄 ( Flavobacterium ), 아쿠아틸 ( Aquatile ), 그루아미엄 ( Gluamium ) 등이다. 인흡수조의 환경조건으로 온도 15∼20℃, 공기량 1.5∼2.0 ℓ/분, 미생물농도(MLSS) 2,500∼4,000 mg/ℓ이고 체류 시간은 20∼40분으로 유지한다.

최종침전지에서의 체류 시간은 2∼4 시간이고 상징수(上澄水)는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 10∼20 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 5∼10 mg/ℓ, 부유물질(SS) 5∼10 mg/ℓ, 총질소(TN) 4∼8 mg/ℓ, 총인(TP) 0.1∼0.8 mg/ℓ이다.

질산화조의 담체(media)는 예를 들면, 다공성 플라스틱, 세라믹, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 사용할 수 있다. 상기 담체는 구형 또는 장방형 등의 형상을 가지는 것이 바람직하다. 바람직하기로는, 다공성 폴리에틸렌으로 구형 또는 장방형인 것이다. 또한, 천연섬유 또는 합성섬유로 된 섬유상의 것도 있는데 보통 50∼80% 충전한다.

질산화조 막(membrane)은 부직포(50∼100 ㎛), 역삼투막, 한외여과막, 또는 정밀여과막 등을 사용할 수 있다.

미생물슬러지는 미생물과 유기물 등으로 이루어져 있는데 최종침전지에서 미생물슬러지를 BAR로 반송하는 이유는 활성을 부여하고, 인을 방출하고, 유기물을 흡착제거하기 위한 것이다. 상기 미생물슬러지를 NAR로 반송하는 이유는 질산화조로 유입되기 전 질산화미생물의 활성을 돕고, 암모니아성 질소의 부하를 줄이기 위함이다. 또한, 상기 미생물 슬러지를 질산화조로 반송하는 이유는 겨울철 및 유입수의 부하가 높을 경우 미생물농도를 높이고 보충하기 위한 것이다.

인축적미생물은 혐기성조건일 때 인을 방출하고 호기성조건일 때 인을 흡수하는 성질을 가지고 있는데 BAR에서 폴리하이드록시알카노에이트(PHA:Poly Hydroxy Alkanoate)를 먼저 축적하였다가 호기성조인 인흡수조에서 PHA를 에너지로 하여 인을 흡수한다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

먼저 본 발명에서 사용하는 각 조에 대한 규격은 다음과 같다.

유량조정조는 외부조, 내부 그물망 및 교반기로 이루어져 있는데 외부조는 아크릴 재질로된 두께 3.2㎜의 원통형으로 직경이 250㎜, 높이가 350㎜이고, 내부그물망은 철제의 원통형으로 직경 100㎜, 높이가 150㎜이고 오폐수 중의 협잡물을 제거하며, 교반기는 직경이 120㎜, 교반속도는 40rpm이다.

BAR 중 혐기성 영역은 아크릴 재질로 되어 있고, 두께 3.2㎜의 원통형으로 원통내부에는 유입수와 반송슬러지의 혼합장치가 설치되고, 산화환원 전위(oxidation reduction potential : ORP) 센서와 MLSS 센서를 설치하여 미생물의 상태를 확인하며, 별도의 운전장치를 제작한다. 직경220mm, 높이 300mm이다.

무산소 영역은 아크릴 재질로 되어 있으며, 두께 3.2㎜의 원통형으로 직경 250㎜, 높이 450㎜이고, 산기기(散氣器)가 조 바닥에 설치되어 있다. 상기 산기기는 공기를 공급하는 장치로서, 조내에서 설치되어 블로어(blower)에서 공급되는 공기를 작은 공기방울의 형태로 만들어 미생물과 접촉이 용이하도록 하는 장치이다.

일차침전지는 아크릴 재질로 되어 있고, 두께 3.2㎜의 원통 및 원추형으로 직경 350㎜, 높이 1,000㎜이고 조 중앙에는 직경 330㎜인 스크레바가 설치되어 있으며, 회전속도 0.3rpm이다. 상기 스크레바는 침전지에서 슬러지를 모아주는 장치로 침전지 아랫부분의 호퍼부분에 설치하여 회전하면서 슬러지를 호퍼 중심으로 긁어서 모아주는 장치이다.

질산화조는 아크릴 재질로 되어 있으며, 두께 3.2㎜의 직육면체로 가로 300㎜, 세로 300㎜, 높이 800㎜이고, 다공성 담체(media)가 60%로 충전되어 있거나, 막이 설치되어 있으며, 조 바닥에 세라믹 산기기가 설치되어 있다.

탈질조는 아크릴 재질로 되어 있고, 두께 3.2㎜의 원통형으로 직경 350㎜, 높이 1,000㎜이고, 조 중앙에는 직경 150㎜인 교반기가 설치되어 있으며 교반속도는 40rpm이다.

인흡수조는 아크릴 재질로 되어 있으며, 두께 3.2㎜이고, 직경 250㎜, 높이450㎜이고, 막이 설치되어 있는 조 바닥에 세라믹 산기기가 설치되어 있다.

최종침전지는 아크릴 재질로 되어 있으며, 두께 3.2㎜의 원통형 및 원추형으로 직경 450㎜, 높이 1,000㎜, 조 중앙에 직경 430㎜인 스크레바가 설치되어 있으며, 회전속도는 0.3rpm이다.

NAR은 아크릴 재질로 되어 있으며, 두께 3.2㎜의 직육면체로 가로 250㎜, 세로 350mm, 높이 450mm이고, 산기기를 설치하고, ORP 센서를 설치하여 미생물의 상태를 확인한다.

실시예1 : BAR 및 NAR을 도입하고, 인방출조는 설치하지 않은 오하수 처리 시트템을 이용한 오하수의 처리방법

본 실시예에서는 접촉조 전단에 BAR를 설치하고, 진산화조 전단에 NAR을 설치하였으며, 인방출조는 설치하지 않은 오하수 처리 시스템을 이용하여 오하수를 처리하였다(도3).

유량조정조로부터 0.7 ℓ/min의 속도로 BAR에 유입된 유입수와 최종침전지에서 유입된 반송슬러지를 혼합하여 접촉조로 유입시키고, BAR에 유입된 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 430 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 190 mg/ℓ이며, 부유물질(SS) 220 mg/ℓ, 총질소(TN) 35.2 mg/ℓ, 총인(TP) 6.54 mg/ℓ의 오폐수는 BAR에서 미생물 농도 3,000 mg/ℓ, 공기량 1.2ℓ/min, 체류 시간 30∼60분의 혐기 및 무산소 조건하에 인을 방출시키고, 유기물을 미생물에 부착시킨 후 혼합액 전부를 일차침전지로 보내어 체류 시간 1.5∼2 시간으로 하여 미생물슬러지와 상징수(上澄水)를 분리한 다음 미생물슬러지의 일부는 버리고 나머지는 탈질조로 보내고 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 63.4 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 37.6 mg/ℓ, 부유물질(SS) 20.2 mg/ℓ, 총질소(TN) 17.8 mg/ℓ, 총인(TP) 0.91 mg/ℓ인 상징수(上 澄水)는 질산화조로 유입시켜, 주입공기량 5ℓ/min, 체류 시간 2.5 시간의 조건하에서 0.35∼0.49ℓ/min의 속도로 최종침전지로부터 반송된 질산화 미생물을 NAR(질산화 미생물 활성화조: Nitrification bacteria Activator Reactor)로 이송하여 호기성 상태에서 유출수에 포함되어 있는 암모니아성 질소를 산화시키고, 미생물의 활성을 부여한 후 질산화조로 유입하여 유입된 상징수와 혼합하여 암모니아성 질소를 질산성질소로 산화시킨 후 화학적 산소구량(COD _Cr ) 26.3 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 12.5 mg/ℓ, 부유물질(SS) 7.6 mg/ℓ, 총질소(TN) 19.1 mg/ℓ, 총인(TP) 1.32 mg/ℓ인 혼합슬러지 전부를 탈질조로 유입시킨 다음 이 상징수(上澄水)를 일차침전지에서 0.21∼0.28ℓ/min의 속도로 탈질조로 유입시킨 미생물 농도 11,000 mg/ℓ인 혼합액 전부와 혼합하여 탈질미생물 농도 3,500 mg/ ℓ, 체류 시간 2 시간의 조건하에서 질산성 질소를 질소가스로 환원시켜 탈기시킨 후 총질소(TN) 6.7 mg/ℓ, 총인(TP) 1.15 mg/ℓ(상징수를 분리한 후 상징수를 측정한 것임) 인 혼합액 전부를 인흡수조로 유입시킨 다음 미생물농도 3,500 mg/ℓ, 주입공기량 1.8ℓ/min, 체류 시간 30분의 조건하에 인축적미생물을 이용하여 인을 미생물체내에 흡수시킨 후 혼합액 전부를 최종침전지로 보낸 다음 2.5∼3 시간 체류시킨 후 미생물슬러지와 상징수(上澄水)로 분리한 다음 미생물슬러지의 일부를 0.18∼0.21ℓ/min의 속도로 BAR로 반송하고 또 일부를 0.35∼0.49ℓ/min의 속도로 질산화조로 반송하고, 일부는 폐기하고 상징수(上澄水)는 배출하였다.

배출된 상징수(上澄水), 즉 처리수는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 20.3 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 11.6 mg/ℓ, 부유물질(SS) 10.9 mg/ℓ, 총질소(TN) 7.5 mg/ℓ, 총인(TP) 0.35 mg/ℓ이었다(도3).

실시예2 : BAR 및 담체가 설치된 질산화조를 도입하고, 인방출조는 포함하지 않는 오하수 처리 시스템을 이용한 오하수의 처리방법

본 실시예에서는 접촉조 전단에 BAR를 설치하고, 질산화조에는 담체를 설치하고, 인방출조는 설치하지 않은 오하수 처리 시스템을 이용하여 오하수를 처리하였다.

유량조정조로부터 0.7ℓ/min의 속도로 BAR에 유입된 유입수와 최종침전지에서 유입된 반송슬러지를 혼합하여 유입시키고, BAR에 유입된 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 430 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 190 mg/ℓ이며, 부유물질(SS) 220 mg/ℓ, 총질소(TN) 35.2 mg/ℓ, 총인(TP) 6.54 mg/ℓ의 오폐수는 BAR에서 미생물 농도 3,000 mg/ℓ, 공기량 1.2ℓ/min, 체류 시간 30∼60분의 혐기 및 무산소 조건하에 인을 방출하고, 유기물을 미생물에 부착시킨 후 혼합액 전부를 일차침전지로 보내어 체류 시간 1.5∼2 시간으로 하여 미생물슬러지와 상징수(上澄水)를 분리한 다음 미생물슬러지의 일부는 버리고 나머지는 탈질조로 보내고 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 63.4 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 37.6 mg/ℓ, 부유물질(SS) 20.2 mg/ℓ, 총질소(TN) 17.8 mg/ℓ, 총인(TP) 1.51 mg/ℓ인 상징수(上澄水)는 질산 화조로 유입시켜, 최종침전지로부터 0.14∼0.21ℓ/min 의 속도로 반송된 미생물 슬러지, 주입공기량 5ℓ/min, 체류 시간 1.5 시간의 조건하에서 담체가 충전된 질산화조로 유입시켜 담체에 부착되어 있는 질산화미생물로 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시킨 후 미생물슬러지와 분리된, 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 15.3 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 7.0 mg/ℓ, 부유물질(SS) 3.6 mg/ℓ, 총질소(TN) 19.1 mg/ℓ, 총인(TP) 1.42 mg/ℓ인 상징수(上澄水)를 탈질조로 유입시킨 다음 이 상징수(上澄水)를 일차침전지에서 0.21∼0.28ℓ/min의 속도로 탈질조로 유입시킨 미생물 농도 11,000 mg/ℓ인 혼합액 전부와 혼합하여 탈질미생물 농도 3,500 mg/ℓ, 체류 시간 2 시간의 조건하에 질산성 질소를 질소가스로 탈기시킨 후 총질소(TN) 6.7 mg/ℓ, 총인(TP) 1.21 mg/ℓ(상징수를 분리한 후 상징� ��를 측정한 것임)인 혼합액 전부를 인흡수조로 유입시킨 다음 미생물 농도 3,500 mg/ℓ, 주입공기량 1.8ℓ/min, 체류 시간 30분의 조건하에 인축적미생물을 이용하여 인을 미생물 체내에 흡수시킨 후 혼합액 전부를 최종침전지로 보낸 다음 2.5∼3 시간 체류시킨 후 미생물슬러지와 상징수(上澄水)로 분리한 다음 미생물 슬러지의 일부를 0.18∼0.21ℓ/min의 속도로 BAR로 반송하고, 0.14∼0.21ℓ/min의 속도로 질산화조로 반송하고 상징수(上澄水)는 배출하였다.

배출된 상징수(上澄水), 즉 처리수는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 15.2 mg/ℓ,생물학적 산소요구량(BOD) 10.5 mg/ℓ, 부유물질(SS) 9.5 mg/ℓ, 총질소(TN) 6.0 mg/ℓ, 총인(TP) 0.32 mg/ℓ이었다(도4).

실시예3 : BAR와 막이 설치된 질산화조 및 인흡수조가 도입되고, 인방출조는 설치하지 않은 오하수 처리 시스템을 이용한 오하수의 처리방법

본 실시예에서는 시스템 전단에 BAR를 설치하고, 질산화조 및 인흡수조에는 막을 설치하였으며, 인방출조는 설치하지 않은 오하수 처리 시스템을 이용하여 오하수를 처리하였다(도5).

유량조정조로부터 0.7ℓ/min의 속도로 BAR에 유입된 유입수와 최종침전지에서 유입된 반송슬러지를 혼합하여 접촉조로 유입시키고, BAR에 유입된 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 430 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 190 mg/ℓ이며, 부유물질(SS) 220 mg/ℓ, 총질소(TN) 35.2 mg/ℓ, 총인(TP) 6.54 mg/ℓ의 오폐수는 BAR에서 미생물 농도 2,500 mg/ℓ, 공기량 1.2ℓ/min, 체류 시간 30∼60분의 혐기 및 무산소 조건하에 인을 방출하고, 유기물을 미생물에 부착시킨 후 혼합액 전부를 일차침전지로 보내어 체류 시간 1.5∼2 시간으로 하여 미생물슬러지와 상징수(上澄水)를 분리한 다음 미생물슬러지의 일부는 버리고 나머지는 탈질조로 보내고 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 63.4 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 37.6 mg/ℓ, 부유물질(SS) 20.2 mg/ℓ, 총질소(TN) 17.8 mg/ℓ, 총인(TP) 1.51 mg/ℓ인 상징수(上澄� ��)는 질산화조로 유입시켜, 주입공기량 5ℓ/min, 체류 시간 1.5 시간의 조건하에서 막(membrane)이 설치된 질산화조로 유입시켜 질산화미생물로 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시킨 후 미생물슬러지와 분리된, 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 15.3 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 7.0 mg/ℓ, 부유물질(SS) 3.6 mg/ℓ, 총질소(TN) 19.1 mg/ℓ, 총인(TP) 1.25 mg/ℓ인 상징수(上澄水)를 탈질조로 유입시킨 다음 이 상징수(上澄水)를 일차침전지에서 0.21∼0.28ℓ/min의 속도로 탈질조로 유입시킨 미생물 농도 11,000 mg/ℓ인 혼합액 전부와 혼합하여 탈질미생물 농도 3,500 mg/ℓ, 체류 시간 2 시간의 조건하에 질산성 질소를 질소가스로 탈기시킨 후 총질소(TN) 6.7 mg/ℓ, 총인(TP) 0.43 mg/ℓ(상징수를 분리한 후 상징수를 측정한 것임)인 혼합액 전부를 막이 설치된 인흡수조로 유입시킨 다음 미생물 농도 3,500 mg/ℓ, 주입공기량 1.8ℓ/min, 체류 시간 30분의 조건하에 인축적미생물을 이용하여 인을 미생물 체내에 흡수시킨 후 막을 투과하지 못한 미생물슬러지와 막을 투과한 처리수로 분리시킨 다음 미생물 슬러지의 일부를 0.18ℓ/min의 속도로 BAR로 반송하고 상징수(上澄水)는 배출하였다.

배출된 상징수(上澄水), 즉 처리수는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 12.2 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 5.5 mg/ℓ, 부유물질(SS) 3.0 mg/ℓ, 총질소(TN) 5.6 mg/ℓ, 총인(TP) 0.21 mg/ℓ이었다(도5).

비교예 : 종래의 인방출조를 포함하는 오하수 처리 시스템을 이용한 오하수의 처리방법

본 실시예에서는 종래의 유량조정조, 접촉조, 일차 침전지, 질산화조, 인방출조, 탈질조, 인흡수조, 최종 침전지를 포함하는 오하수 처리 시스템을 이용하여 오하수를 처리하였다(도2).

유량조정조로부터 0.7ℓ/min의 속도로 접촉조에 유입된 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 430 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 190 mg/ℓ, 부유물질(SS) 220 mg/ℓ, 총질소(TN) 35.2 mg/ℓ, 총인(TP) 6.54 mg/ℓ의 오폐수와 최종침전지로부터 0.18ℓ/min의 속도로 접촉조에 반송된 미생물슬러지를 혼합하여 미생물농도 3,000 mg/ℓ, 공기주입량 1.0ℓ/min, 체류 시간 30분의 조건하에 유기물을 미생물에 부착시킨 후 전부를 일차 침전지로 보내어 체류 시간 1.5∼2 시간으로 하여 미생물슬러지와 상징수(上澄水)를 분리한 다음 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 63.4 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 37.6 mg/ℓ, 부유물질(SS) 20.2 mg/ℓ, 총질소(TN) 19.8 mg/ℓ, 총인(TP) 1.51 mg/ℓ인 상징수(上澄水)를 담체(media)가 충전된 질산화조로 유입시킨 후 주입공기량 5ℓ/min 체류 시간 1.5 시간의 조건하에 암모니아성질소� �� 질산성질소로 산화시킨 다음 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 30.3 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 14.5 mg/ℓ, 부유물질(SS) 10.6 mg/ℓ, 총질소(TN) 20.1 mg/ℓ, 총인(TP) 1.42 mg/ℓ인 상징수(上澄水)를 탈질조로 유입시킨 후 이 상징수(上澄水)를 인방출조에서 0.21ℓ/min의 속도로 탈질조로 유입시킨 미생물농도 11,000 mg/ℓ인 혼합액 전부와 혼합하여 탈질미생물농도 3,500 mg/ℓ, 체류 시간 2 시간의 조건하에 질산성질소를 질소가스로 탈기시킨 후 총질소(TN) 8.7 mg/ℓ, 총인(TP) 1.33mg/ℓ(상징수를 분리한 후 상징수를 측정한 것임)인 혼합액 전부를 인흡수조로 유입시킨 다음 미생물의 농도 3,500 mg/ℓ, 주입공기량 1.8ℓ/min, 체류 시간 0.5∼1 시간의 조건하에서 인축적미생물을 이용하여 인을 미생물체내에 흡수시킨 후 혼합액 전부를 최종침전지로 보낸 다음 3 시간 체류시킨 후 미 생물슬러지와 상징수(上澄水)로 분리한 다음 미생물슬러지의 일부를 0.18∼0.21ℓ/min의 속도로 접촉조로 반송하고, 일부는 0.18∼0.21ℓ/min의 속도로 질산화조로 반송하고 상징수(上澄水)는 배출하였다.

배출된 상징수(上澄水), 즉 처리수는 화학적 산소요구량(COD _Cr ) 35.3 mg/ℓ, 생물학적 산소요구량(BOD) 20.6 mg/ℓ, 부유물질(SS) 15.9 mg/ℓ, 총질소(TN) 8.9 mg/ℓ, 총인(TP) 0.53 mg/ℓ이었다(도2).

본 발명의 방법들과 선행발명의 방법으로 오폐수를 처리한 결과는 다음의 표와 같다.

표1에 나타낸 바와 같이, 처리수의 화학적 산소요구량(COD _Cr ), 생물학적 산소요구량(BOD), 부유물질(SS), 총질소(TN) 및 총인(TP)의 농도가 본 발명의 방법들에 의한 것이 선행발명의 방법에 의한 것 보다 훨씬 낮은 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 따르면, BAR를 공정 전단에 설치하므로써 별도의 인방출조를 없애고 단일 공정에서 미생물을 분리하여 처리효율을 향상시키고, 운전의 용이성 및 초기설치 비용을 줄일 수 있다.