시스템의 개요

시스템의 기본 원리

시스템의 기본 원리

• Bio- Recycling Water Closet System의 기본 메커니즘은 일반 음식물의 처리 과정을 혐기성 처리 또는 호기성 처리 등으로 구분하여 단계적인 생물학적 처리
• 혐기성 처리 과정에서 악취를 제거하고 법정 BOD수치의 허용 기준인 10ppm 이하 수준으로 처리 
• 메탄 반응을 통한 풍부한 메탄가스 발생으로 연료 자원화 가능

단계별 처리 과정 (메탄화 처리 과정)

• 산성화 과정 
  • - 지방, 탄수화물, 단백질 등 고분자량을 가진 분뇨 오수는 저분자량의 용존 유기물을 발효하는 박테리아가 분비하는 효소로 가수분해 
  • - 이때 단백질은 아미노산으로, 탄수화물은 용존성 당으로, 지방은 장쇄지방산과 글리세린으로 분해
  • - 이 과정에서 생성된 용존성 물질들은 주로 편성혐기성 박테리아에 의하여 세포합성으로 이용되거나, 보다 단순화된 유기물로 변화 
  • - 유기화합물은 휘발성 지방산, 알콜, 젖산(Lactic Acid) 등으로 무기화합물은 이산화탄소, 암모니아, 황화수소 등으로 변화
  • - 유기화합물은 휘발성 지방산, 알콜, 젖산(Lactic Acid) 등으로 무기화합물은 이산화탄소, 암모니아, 황화수소 등으로 변화
• 메탄화 과정 
  • - 산성화 과정을 거쳐 생성된 아세테이트나 이산화탄소는 환원 작용을 거치면서 메탄, 이산화탄소가 생성 
  • - 이 과정에서 고분자 유기물을 포함한 분뇨오수가 분해되어 자연 정화 
  • * 메탄화 과정의 화학식
    4CH3CH2COOH + 2H2O = 4CH3COOH + CO2 + 3CH4 → 제1분해 과정
    2C3H7COOH + CO2 + 2H2O = 4CH3COOH + CH4 → 제2분해 과정
    4CH3COOH = 4CO2 + 4CH4 → 제3분해 과정
    이 과정에서 일정량의 2H2O가 반응하면서 일정량의 수분이 감소
• 알카리화 과정
  • 메탄화 과정을 거친 분뇨의 오수는 알카리화 과정에서 안정화 과정을 거치는데, 일부 분해되지 않은 고분자 유기물을 침전하여 분해과정을 계속 진행하고, 처리된 용수는 액비료로 사용하거나 호기성 처리단계로 유입
• 재유입 과정
  • 메탄화 과정을 거친 분뇨의 오수는 알카리화 과정에서 안정화 과정을 거치는데, 일부 분해되지 않은 고분자 유기물을 침전하여 분해과정을 계속 진행하고, 처리된 용수는 액비료로 사용하거나 호기성 처리단계로 유입

호기성 처리 과정

• 고분자 분해 과정 
  • 혐기성 처리과정을 거친 유기물은 고분자 분해조로 이동하여 교반작용을 거치는데, 이 과정에서 고분자 유기물을 완전하게 저분자 유기물로 변화
• 포기 과정 
  • - 합성 반응 : 유기물이 미생물에 의해 섭취되고 일부는 산화 분해 되어 CO2와 물이 되고, 나머지는 미생물의 증식에 이용되는 과정
  • * 반응식 : 유기물 + 미생물 + O2 → 더 많은 미생물 + CO2 + H2O + NH3 
  • - 내호흡 반응 : 잉여슬러지를 내호흡 단계에서 장시간 포기하여 호기성미생물로 CO2, H2O, NH3 등의 무기물로 감량화 하는 과정
  • * 반응식 : C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + 생물학적 분해 불가능한 물질 
  • - 접촉식 처리 : 접촉제 표면에 형성된 미생물 점막(粘膜)과 분뇨오수 중의 유기물이 상호 접촉하여 유기물과 영양물질이 점막에 흡착되고 점막으로부터 CO2와 무기물질 등이 방출되는 과정. 이때 점막에서 물질대사가 활발한 부분은 계면(界面)부분으로 먹이가 과잉 존재하면서 지수성장이 가능하게 되어 처리 효율 증가
  • - 호기성 반응에서 발생되는 2H2O의 일정량은 폭기에 의해 일정량 수증기 형태로 자연 증발
• 무산소 반응 과정
  • - 무산소 반응과정에서 진행에 관여하는 미생물을 Bio- P 또는 Poly- P 미생물이라 하며 부동간균(Acinetobacter)가 대표적 
  • - 무산소(혐기성) 조건에서 유기물(S- BOD)이 SCFA(short chain fatty acid : 저분자 지방산)로 변화되고 SCFA가 세포내로 이송
  • - 세포내에 있는 폴리인산염이 오르토인산염으로 변화되어 방출 
  • - 이때 SCFA는 PHB(C6H6O2)n로 변화되어 축적 
  • - 호기성 조건에서는 폴리인산염으로 인을 재 축적하는데, 이때 PHB를 산화하여 증식하고 (호기성 조건에서 인의 과잉 섭취), 증식된(인이 과잉섭취된) 잉여슬러지를 처분함으로써 인이 제거
  • - 무산소(혐기성)반응 처리 및 호기성 반응처리의 반복적인 상태 변화 필요
• 재유입 과정 
  • 포기과정과 무 산소 반응 과정이 반복적으로 진행되면서 제3안정화조에 유입된 처리수를 다시 제1포기조로 재 유입장치를 이용하여 이동시켜 포기과정과 무산소 반응 과정을 재 수행
• 저장 과정 
  • 위의 모든 과정을 거친 처리수는 저장조에 저장하여 최종적으로 안정화 작용을 거쳐 돈사의 청소용수로 재이용