|
1.
업종개요
일반적으로 유제품
가공공장은 그의 생산품목에 따라 우유저장소, 분유,
연유 cheese 또는 butter제조공장과 유제 청량음료 또는
유제 빙과자제조공장 등으로 분류할 수 있다.
따라서 이들 공장에서는 배출되는
폐수는 계절, 유입 우유의 양 등에 따라서 수량, 수질,
농도 등의 조건이 크게 변화하므로 다른 산업폐수에
비하여 처리하기 곤란한 경우가 많다. 즉 생유의
생산량은 목초가 풍부한 봄, 여름에 많아서 음용
우유용으로 하고도 남아도는 봄, 여름에 다량
생산하게 되기 때문이다. 또한 유제품공장에서는
생산자로부터 수유를 기다려 공정이 진행되므로
폐수량은 하루동안에도 현저히 변한다.
2. 유제품 생산공정
3. 폐수의 특성
a. 폐수 배출원과 발생량
유제품공장의 폐수는 제조과정에
있어서의 손실된 원료와 제품과 기기의 세정폐수로
구성된다. 그 공장의 폐수 배출원은 다음과 같다.
① 용기, 기계장치, 바닥 등의 세정수
② 누출사고에 의한 원료, 제품의 손실
③ 제조장치, 이송기기 등의 능률저하에 의하여
일어나는 누출 또는 조작의 착오로 인한 원료제품의
유실
④ 제조부산물 〔 butter milk, skim milk, 유장(乳漿) 등
〕이 회수되지 못하고 유실되는 것
⑤ 불합격제품, 오염원료제품의 폐기에 의한 것
⑥ 냉각기, 제빙기, 냉장고 등의 폐수
이들 폐수는 생산규모, 품목, 입지조건,
설비방치에 따라 다르나 가장 많은 것은 세정폐수이다.
또한 유제품 제조공장의 폐수량은 각 공장에 따라
다르며 그리고 공장 내의 기구에 따라서도 다르다.
생산제품에 따른 발생 폐수량의 예를
들면 다음과 같다.
< 유제품 제조공장별
폐수량의 예 >
|
공
장 종 별
|
원유
1000㎏당 폐수량(㎥)
|
공
장 종 별
|
원유
1000㎏당 폐수량(㎥)
|
|
원유하수공장
|
2.8
|
연 유 공 장
|
1.2
|
|
병 조 림 공 장
|
2.0
|
연유공장농축기장
|
12.0
|
|
cheese 제조공장
|
1.6
|
분 유 공 장
|
1.2
|
|
butter 제조공장
|
0.9
|
시 유 공 장
|
2.72
|
b. 폐수의 수질
폐수의 주성분은 우유성분이며
주성분인 각종 우유 및 부산물의 성분과 BOD는 다음과
같다.
< 각종의 젖 및 부산물의
성분조성과 BOD >
|
|
Butter
fat
|
Protein
|
Lactose
|
5-day
BOD %
|
|
(
% )
|
|
원
유
|
3.9
|
3.2
|
5.1
|
10.3
|
|
탈
지 유
|
0.1
|
3.3
|
5.3
|
7.2
|
|
butter
유
|
0.5
|
3.4
|
4.3
|
7.2
|
|
유
장
|
0.3
|
0.9
|
4.9
|
3.5
|
|
cream
|
40.0
|
2.2
|
3.0
|
39.9
|
|
농
축 milk
|
7.9
|
6.7
|
10.1
|
20.8
|
|
탈지가당연유
|
0.3
|
10.4
|
16.8 +
|
50.2
|
|
탈 지
분 유
|
0.9
|
36.9
|
50.5
|
73.7
|
주; * : 제품 100 lb당의 lb
+ : 40%의 sucrose포함
< 각종의 젖과 부산물 제조공장별의
폐수성상 >
|
공장종별
|
Solid
(ppm)
|
Volatile
|
Oxygen
(ppm)
|
pH
|
|
Total
|
Volatile
|
Suspened
|
COD
|
BOD
|
|
원유하수장
|
1,141
|
844
|
-
|
-
|
313
|
509
|
-
|
|
cheese 제조공장
|
1,528
|
917
|
751
|
703
|
-
|
998
|
7.0
|
|
butter
제조공장
|
2,422
|
1,141
|
664
|
483
|
-
|
1,246
|
7.7
|
|
연 유
공 장
|
2,793
|
1,233
|
754
|
582
|
-
|
1,291
|
7.8
|
|
분 유
공 장
|
2,407
|
540
|
-
|
-
|
283
|
485
|
-
|
|
우 유
공 장
|
1,483
|
888
|
536
|
536
|
-
|
567
|
5.3
|
<유제품 제조공장 폐수의
분석예 >
|
|
세정폐수
|
butter제조
폐 수
|
일반폐수
(A)
|
일반폐수
(B)
|
|
산
성
|
알칼리성
|
|
pH
|
1.0
|
9.5
|
3.8
|
6.3
|
6.6
|
|
색
상
|
담회백색
|
농황백색
|
담백색
|
담유백색
|
담유백색
|
|
COD (망간법)
|
216
|
4,553
|
7,082
|
8
|
36
|
|
BOD (5일간)
|
867
|
13,705
|
21,672
|
26
|
148
|
|
amonia성-질소
|
8
|
224
|
447
|
11
|
22
|
|
albuminoid성
질소
|
46
|
387
|
1,863
|
14
|
22
|
|
요오드소비량(I)
|
2,392
|
4,307
|
1,569
|
59
|
30
|
|
요오드소비량(M2S)
|
640
|
1,200
|
406
|
16
|
8
|
|
염 소
요 구 량
|
177
|
1,774
|
3,426
|
18
|
22
|
|
증 발
잔 류 물
|
8,676
|
42,500
|
38,800
|
440
|
320
|
|
용 해
성 물 질
|
294
|
13,760
|
14,460
|
320
|
180
|
|
부 유
성 물 질
|
8,676
|
28,740
|
24,340
|
120
|
140
|
|
작 열
잔 류 물
|
1,200
|
18,600
|
3,360
|
246
|
64
|
|
작
열 감 량
|
7,779
|
23,900
|
35,440
|
194
|
256
|
주 : pH, 색상 이외의 단위는 ppm.
일반폐수라 함은
시유제조공장의 종합폐수이다.
< 유제품의 평균 성분과 BOD >
|
구
분
|
지방 (%)
|
회백질 (%)
|
유당 (%)
|
BOD (㎎/ℓ)
|
|
생
유
|
3.9
|
3.2
|
5.1
|
103,000
|
|
탈
지 유
|
0.1
|
3.3
|
5.3
|
72,000
|
|
버 터
밀 크
|
0.5
|
3.4
|
4.3
|
72,000
|
|
유
당
|
0.3
|
0.9
|
4.9
|
35,000
|
|
크
림
|
40.0
|
2.2
|
3.0
|
399,000
|
|
연
유
|
7.9
|
6.7
|
10.1
|
208,000
|
|
탈지가당연유
|
0.3
|
10.4
|
16.8
|
502,000
|
|
탈 지
분 유
|
0.9
|
36.9
|
50.5
|
737,000
|
< 유제품 공장에서의 용수량 및 수질
>
|
생산물
|
용수사용량
|
BOD
|
SS
|
|
범
위
|
평
균
|
농도범위
(평균)
|
부하율범위
(평균)
|
농도범위
(평균)
|
부하율범위
(평균)
|
|
액체우유
|
1,200
-
9,150
|
4,740
|
153
-
5,200
(1,370)
|
0.75
-
7.43
(3.8)
|
294
-
1,060
(458)
|
0.59
-
2.42
(1.4)
|
|
버터
|
470
-
3,210
|
1,540
|
460
-
3,260
(1,413)
|
0.53
-
8.78
(1.4)
|
164
-
1,754
(572)
|
0.19
-
1.45
(0.5)
|
|
치즈
|
790
-
5,900
|
3,190
|
759
-
5,270
(2,170)
|
2.12
-
8.48
(5.1)
|
159
-
2,250
(709)
|
0.72
-
251
(1.3)
|
|
유 및 분유
|
370
-
2,590
|
1,450
|
1,070
-
3,040
(1,750)
|
0.99
-
4.40
(2.2)
|
46
-
1,670
(644)
|
0.08
-
1.4
(0.58)
|
|
아이스크림
|
330
-
4,230
|
1,780
|
2,400
-
6,536
(3,470)
|
0.85
-
21.3
(6.4)
|
500
-
3,100
(1120)
|
0.22
-
11.0
(2.35)
|
젖과 그 부산물 자체의 BOD는 매우 높아
대략 다음과 같다.
원유 : 90,000 ~ 105,000 ppm
skin milk : 65,000 ~ 75,000 ppm
butter milk : 55,000 ~ 65,000 ppm
유장(乳漿) : 25,000 ~ 35,000 ppm
일반폐수는 공장 자체가 다량의 물을
사용하므로 농도는 낮으나 도, 세정폐수 일 때에는 pH가
대단히 높거나 또는 낮은 것이 특징이다. 또한
사용하는 세제의 예를 보면 다음과 같다.
< 사용세제의 일례 >
|
1. 알칼리성 세제
|
가성소오다
meta 인산성(세제)
Triploy 인산소오다
티인폴
|
3.3
㎏ / 물 · ㎥
2.2 ㎏ / 물 · ㎥
2.8 ㎏ / 물 · ㎥
0.5 ℓ / 물 · ㎥
|
|
2. 산
성 세 제
|
질
산 (60%)
인 산 (80%)
티 인 폴 610
|
5.0 ㎏ / 물 · ㎥
2.9 ㎏ / 물 · ㎥
0.5 ㎏ / 물 · ㎥
|
4. 폐수처리
응집침전법, 활성슬러지, 혐기성 소화법
등의 생물학적 처리법과 특수한 미생물에 의한
특수생물이용법, 기타 생화물리학적 처리법 등이
있다.
또 이 폐수의 경우에는 위의 처리법을
직접 시행하기 전에 전처리를 하면 폐수농도가
경감되며 그 후의 처리를 간단하고도 용이하게 할 수
있다.
a. 폐수농도의 경감과 부유물질제거
폐수의 농도는 장치와
조작방법에 따라 크게 변화하는데 세정폐수의 경우
세정농도에 의하여 폐수 농도가 좌우된다. 따라서
조작방법, 세정농도에 대한 충분한 배려와 검토가
요망되며 그 후에 폐수처리의 계획을 세운다.
지금 폐수농도를 경감시키기 위하여
재차 점검하고 여분의 원유 제품의 손실유출을
방지하는 방법은 다음과 같다.
① 교유기(churn), 균질기(均質機), separator 등을 세정할
때에는 사전에 내용물을 완전히 배출할 것.
② 저장탱크, 계량기, 조절기 등에서의 원유의 손실을
막을 것.
③ 탱크 등의 세정에 앞서 분무세정을 하고 가능한 한
물을 적게 사용할 것.
④ 농축된 원료 또는 제품이 들어 있는 용기를 세정할
때는 반드시 예비 세정을 할 것.
⑤ 냉각기관계의 온도조정을 정확히 하고 온도변화에
의한 간접적 손실을 방지 시킬 것.
⑥ 개방식 냉각기, 기타 장치에 있어서 튀어나오는
것에 의한 손실을 막을 것.
⑦ 생산공정의 점검을 강화하고 배관, 수송기기
등에서의 원유, 부산물, 부원료 등의 유실을 막을 것.
⑧ 펌프에 이송할 때 발포되는 것을 막고 원료, 반제품
등의 포말비산에 의한 손실을 방지할 것.
⑨ 분리기, vaccum pan 등의 액면의 조정을 적당히 할 것.
⑩ cheese 제조공정에서는 유장(乳漿)의 저장이나
회수를 강화할 것.
⑪ 공장에서의 폐수 중 냉각수와 같이 오염물질의
함유량이 낮은 것은 별도로 배출할 것.
폐수 농도는 상기와 같이 적정한
조작관리에 의하여 폐수농도를 경감시킬 수 있는
butter, 분유, 연유 등의 제조공장폐수에는 상당량의
부유물질이 함유되어 처리비용 절감을 위하여 미리
제거할 필요가 있다. 일반적으로 이들 부유물을
제거하기 위하여 4~6시간을 침전 시키고
상승흐름속도를 20~25㎜/분 전후로 하면 된다.
b. 폐수 발생량
유제품제조 공장의 폐수
발생량은 하루에도 크게 변동하며 그대로 처리하면
여러가지 문제가 있다. 시간에 따라 이질의 폐수가
유입되는 일이 있으므로 수질을 균일화 할 목적에서도
필요하다.
저류탱크와 같은 의의를 가진
조정탱크를 설치할 때는 계절에 따라서 탱크 내에서
단시간에 산성 발효를 일으키고 불쾌한 냄새를
발산시킬 우려가 있으므로 저류시간은 그 공장의 1일
배수량의 최고량을 저류할 수 있도록 하고 완만한
폭기를 하면서 조정하면 된다.
폭기할 때는 산기판식이 아니고
산기관식으로 하는 것이 좋다.
처리법에는 일반산업폐수와 같이
생물학적 처리와 화학적 처리방법이 있다.
이 폐수의 특질에서 생물학적 처리법을
적용할 경우 공장의 규모, 폐수의 성상 등을 고려하여
결정하여야 한다.
c. 생물학적 처리
생물학적 처리법을 적용할
때는 다음과 같은 조건을 만족시켜 줄 것이다.
① 처리장치에 일정량의 폐수를 늘 주입시켜 줄 수
있는 폐수처리 계통일 것.
② pH값의 변동 원인인 산과 알칼리성 폐수 또는
생물에 해를 주는 염소, 기타의 살균제를 포함한
폐수가 유입되지 않아야 할 것.
이와 같은 조건만 만족되면 이 폐수는
미생물의 우수한 영양원이 되는 물질이 함유되어
있으므로 생물학적으로 매우 효과적으로 처리할 수
있다.
① 활성슬러지법
특별한 폐수(洗淨廢水:butter-milk폐수 등)를
제외한 일반폐수는 원수의 BOD가 350~500ppm 정도인 것은
24시간의 접촉시간을 줌으로써 비교적 쉽게 처리할
수가 있다.
유장폐수에 활성슬러지법을 적용할
경우 어려움이 있으나 여름철일 경우 장시간(약 36시간)
폭기에 의하여 처리가 가능하게 된다.
활성슬러지법일 때에는 수온이 상당한
영향을 미치므로 겨울에는 여름보다 더 많은
폭기시간을 필요로 한다.
또한 취입 공기량은 하수처리에서와
거의 같은 정도로 원수(原水) BOD 1~33.3㎥정도 필요하다.
활성슬러지법은 다른 방법에 비하여
조작이 어렵지만 조작을 신중히 하면 어느 정도 좋은
효과를 올릴 수가 있다.
② 혐기성 소화법
부패탱크를 사용하는 방법으로서 다른
방법에 비하여 세심한 조정조작을 필요로 하지 않고
또 불결한 냄새를 발산하지 않으며 방류하천에 대한
영향도 적으므로 소규모공장에서 적용할 수 있다.
그러나 이 방법은 대규모공장에서는 설비가 커지므로
문제가 된다.
BOD 1,100~1,200ppm의 원폐수를 6일간
부패탱크에 저류함으로써 BOD 6~30ppm 이하의 처리수를
얻을 수 있다.
이 방법은 고농도 폐수에 대해서만
효과적이기 때문에 유기물농도가 1% 이하이면
적용하지 않는 것이 좋다. 따라서 이는 희석된 폐수에
적용하면 용적이 큰 소화탱크가 필요하므로 이런
폐수처리에는 주로 유청(乳靑) 농후폐수, butter-milk
등의 부산물의 처리에 적용하는 것이 좋다.
또 일반적인 처리방법으로 발생한
슬러지도 이 소화법을 사용하여 32~40℃로 가온하여
재처리하는 것이 바람직하다.
e. 화학적 처리법
일반적으로 황산알루미늄과 소석회를
배합하여 사용하는데 그 결과는 만족스럽지 않다.
또 폐수 중에 있는 lactose는
약품처리만으로 제거할 수 없고 오히려 약품처리결과
생성되는 슬러지량을 증가시켜서 처리를 곤란하게 할
때도 있다. 화학적 처리는 생물학적 처리법의
전단계로 이용되는 경우가 많고 폐수량이 일시적으로
증가한다든가 처리장치의 과부하를 피하기 위해서
일반적인 처리법이라고 할 수 있다. 또한
황산알루미늄, 소석회법 이외의 화학적 처리법에는
다음과 같은 것이 있다.
① 소석회 철염법 - 세정폐수(산,알카리성 폐수), butter,
cheese 제조폐수 등을 제외한 일반폐수 세정폐수와 같은
철염, 소석회를 사용하여 어느 정도의 처리를 할 수
있다.
어떤 공장의 일반폣수에 대하여 철염
40ppm, 소석회 300ppm을 첨가하여 응집침전 시키면
원폐수에 대해서 COD 70%, BOD 71%를 제거할 수 있다.
이때 발생하는 슬러지의 양이 많아
처리에 문제가 있다.
< 일반폐수의 약제처리결과의 예 >
|
처리수
원수
|
36
ppm
|
148
ppm
|
200
|
65
|
|
사용약제
(ppm)
|
COD
|
BOD
|
탁
도
|
pH
|
|
철
염
|
소석회
|
측정값
|
제거율(%)
|
측정값
|
제거율(%)
|
|
20
|
200
|
20 ppm
|
45
|
76 ppm
|
49
|
50
|
9.2
|
|
30
|
300
|
15 ppm
|
58
|
54 ppm
|
64
|
50
|
9.3
|
|
40
|
400
|
11 ppm
|
70
|
43 ppm
|
71
|
20
|
9.3
|
e. 폐수처리공정
단순 우유만 생산될 경우 1차화학적
처리가 생략될 수 있다.
생물학적처리만 적용될 경우 폭기조
용적부한는 0.3 ㎏·BOD/㎡·일 이하로 한다.
|
