시스템의 처리 공정도

시스템의 구조

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
  • - 이러한 변화과정을 거쳐 아세테이트, 수소, 이산화탄소 등 생성
• 메탄화 과정
  • - 지방, 탄수화물, 단백질 등 고분자량을 가진 분뇨 오수는 저분자량의 용존 유기물을 발효하는 박테리아가 분비하는 효소로 가수분해
  • - 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 과정에서 일부 분해되지 않은 고분자 유기물은 알카리화 과정으로 이동하여 침전하는데, 장치를 이용하여 알카리화 과정에 있는 고분자 유기물을 산성발효조에 재 유입시켜 재차 반복적인 진행과정을 유도

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

혐기성 처리 과정에서의 병원균과 기생충균 사멸 

• 액화과정에서 생성된 유기산이 메탄조로 유입되어 혐기성균의 영양원으로 이용되는 과정에서 수분 소멸과 동시에 병원균 및 기생충균 사멸
• 메탄 발효조(물 순환식 메탄 처리기)는 지하에 매설되어 일정한 온도를 유지하며, 혐기성 처리과정에서 대부분의 병원균 및 기생충균 등이 사멸

혐기성 처리 과정에서의 악취 제거

혐기성 처리 시스템은 무산소 반응의 원리를 이용하기 때문에 혐기성 처리 과정에서는 악취가 발생하지 않고 메탄가스는 탈황장치를 통해 외부로 배출하여 독성 혹은악취 제거

호기 처리의 Recycling 과정에서 질소, 인의 제거율 향상

혐기성 처리 시스템에서 유입된 유입수는 안정화조와 포기조를 역류배관을 통하여 지속적으로 순환하며 반복적인 호기성 처리가 이루어져 질소 및 인 등의 성분 제거에 효율적

2차, 3차의 공해 요인 완전 제거 

Bio- Recycling Water Closet System은 폐쇄 정화방식으로 2차 유입수(상수도), 유출수(하수도) 또는 방류, 수거, 악취발생 등의 공해요인을 완전히 제거

형태 및 모식도

특징 

• 구형여과필터는 원형으로 제작되어 유체의 흐름이 원활하도록 유동성 부여 
• 단위 용적 당 표면적을 극대화하여 미생물 접촉 면적이 확대되기 때문에 미생물 서식에 최적의 환경 제공
• 단시간에 유기물, 질소, 인 등을 여과 및 접촉처리 가능 
• 충격부하에 강하며 운전 및 관리 용이

장점 및 효과 

• 기온변동에 강하여 안정된 처리 가능 
• 메디아 내부는 혐기성소화에 의한 탈질, 외부는 호기성소화에 의한 질산화 반응이 동시

발 생 

• 난분해성 물질 처리 가능 
• 슬러지 발생량이 현저하게 감소하여 슬러지 처리 용이

내구성 및 용이성 

• 반영구적 수명으로 교체 불필요
• 무독성 재질로 미생물 군집에 영향 없음
• 메디아의 충진 및 청소가 용이하여 유지 및 관리 용이

내구성 및 용이성

1. 형태 및 모식도

2. 가격 경쟁력

* 기존 시스템의 경우 상수도 및 하수도 설치시 가격경쟁력 매우 낮음

* 기타 용량 주문제작 가능

* 설치 장소에 따라 사양 변경

* 화장실 건물 및 설비 별도

* 난공사 지역 설치 견적 별도

절수 효과 

• 상수도/하수도 설치 불필요
• 초기 유입수(35톤) 100% 재활용 
• 800회/일 사용 시 연간 약 3, 796톤 절수

* 수세식 화장실에 사용되는 물의 양(환경부)

환경 오염 방지 효과

• 수거과정 및 무단 방류에 따른 제2차 오염 방지 
• 악취 및 병원균 등이 완전 사멸되어 높은 위생 효과

관리 비용 절감 효과

• 정화조 청소비용 절감 
• 약품 투입 비용 절감 
• 별도의 전문 관리인 불필요로 인건비 절감 
• 2차 처리 비용 절감(재래식 및 일반 수세식은 수거 후 하수종말처리장으로 반입)

일반 방류수 수질과 변기세척에 사용되는 최종수의 수질의 비교

일분뇨 및 축산폐수 공공시설 방류수 수질 기준과의 비교

일종말처리시설 방류수 수질 기준과의 비교