KR100217357B1 - Process for the biological removal of nitrogen and phosphorus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐수에서 유기물, 질소, 인등과 같은 부영양화 물질을 높은 효율로 제거하기 위한 폐수처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 혐기조에서 유기물을 제거하고 고분자 형태의 인을 정인산 형태로 용출하며, 탈질조에서 질산화물을 질소기체 형태로 제거하고, 폭기조에서 암모니아성 질소를 질산화 함과 동시에 정인산 형태의 인을 미생물에 과잉 섭취시키고, 폭기조 유출수를 한외 여과막으로 여과하여 처리수를 방출하고 농축물을 얻은 후 농축물을 침전조에서 침전시켜 상등수는 방류하고 침전슬러지는 탈질조로 반송시킴을 포함하는, 개선된 질소 및 인의 생물학적 제거방법이 제공된다.The present invention relates to a wastewater treatment method for efficiently removing eutrophic substances such as organic matter, nitrogen, phosphorus and the like from wastewater. According to the present invention, the organic matter is removed from the anaerobic tank and the phosphorus in the form of polymer is eluted in the form of phosphorous acid, the nitrogen oxide is removed in the form of nitrogen gas in the denitrification tank, and the phosphorus in the form of phosphorous in the form of phosphorous acid is removed to the microorganism at the same time. Biologically improved nitrogen and phosphorus, including excess intake, filtration of the aeration tank effluent with an ultrafiltration membrane to release the treated water and obtaining a concentrate, followed by precipitation of the concentrate in the settling tank to discharge the supernatant and return the settling sludge to the denitrification tank. A removal method is provided.

Description

질소 및 인의 생물학적 제거방법Biological Removal Methods of Nitrogen and Phosphorus

제1도는 미생물을 이용하여 폐수중의 질소 및 인을 제거하는 본 발명의 공정을 도시적으로 나타낸 것이다.Figure 1 illustrates the process of the present invention to remove nitrogen and phosphorus from wastewater using microorganisms.

본 발명은 도시 하수나 산업폐수의 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 미생물을 이용하여 유기물 뿐만 아니라 질소 및 인과 같은 부영양화 물질을 제거하기 위한 폐수처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating municipal sewage or industrial wastewater, and more particularly, to a wastewater treatment method for removing not only organic matter but also eutrophic substances such as nitrogen and phosphorus using microorganisms.

현재 가동되고 있는 기존의 하폐수 처리장치는 주로 표준 활성 슬러지 공법으로 운전되고 있으나, 상기 표준활성 슬러지 공법으로는 유기물은 90이상 처리할 수 있지만, 질소와 인의 경우는 그 제거율이 각각 15 내지 40, 20 내지 40에 불과하여 질소 또는 인에 의한 호소 및 해역의 부영양화 및 적조현상을 야기하는 원인이 되고 있다.Existing Bottoms Currently Running The wastewater treatment system is mainly operated by the standard activated sludge process, but the organic matter is 90% by the standard activated sludge process. Although it can process more than that, in case of nitrogen and phosphorus, the removal rate is 15-40 each, respectively. , 20 to 40 It only causes nitrogenous or phosphorous appeal and eutrophication and red tide of the sea area.

따라서, 최근들어 수질오염 방지법으로서 질소와 인의 제거율을 높이는 공정의 개발에 촛점이 모아지고 있으며, 2 차 처리로 불리우는 기존의 활성 슬러지 공정에 부가적으로 물리화학적 처리를 부가하는 공정 및 기존의 활성 슬러지 공법을 개량한 미생물을 이용하여 질소와 인을 제거하는 공정이 개발되고 있다.Therefore, in recent years, the focus has been on the development of a process for increasing the removal rate of nitrogen and phosphorus as a water pollution prevention method, and the process of adding physicochemical treatment to the existing activated sludge process called secondary treatment and the existing activated sludge Processes for removing nitrogen and phosphorus using microorganisms with improved process have been developed.

일반적으로, 하폐수중의 질소는 암모니아성 질소 및 유기성 질소가 대부분이고 소량의 아질산성 질소와 질산성 질소가 존재하며, 하폐수의 종류, 계절 또는 일 변화에 따라 조성에 다소 차이가 있다. 일반적인 재래 처리장에서의 질소의 제거는 1 차 침전지에서 침전가능한 물질과 관련된 유기성 질소의 침전에 의해 수행되나 용해성 및 콜로이드성 유기질소와 용해성 무기질소는 거의 제거되지 않으며 활성 슬러지조에서 암모니아성 질소와 유기성 질소가 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화되고 일부는 미생물 세포 구성물질의 일부로 사용된다.Generally, ha Nitrogen in the wastewater is mostly ammonia nitrogen and organic nitrogen, and a small amount of nitrite and nitrate nitrogen is present. The composition varies slightly depending on the type of wastewater, the season or the day. Nitrogen removal in conventional conventional treatment plants is carried out by precipitation of organic nitrogen associated with sedimentable substances in the primary sedimentation basin, but soluble and colloidal organic nitrogen and soluble inorganic nitrogen are hardly removed and activated ammonia and organic matter in activated sludge baths Nitrogen is oxidized to nitrite and nitrate nitrogen, some of which are used as part of microbial cell components.

현재, 이러한 질소를 제거하기 위한 물리 화학적 고차 처리 공정으로는 처리할 폐수의 pH 를 11 이상으로 충분히 높여 암모늄 이온을 암모니아 형태로 전환하여 기체상태로 제거하는 탈기법, 처리할 폐수에 충분한 양의 염소를 가하여 용액중의 암모니아성 질소를 질소 가스 등으로 제거하는 파괴점 염소 처리법, 암모늄 이온을 선택적 이온 교환성이 우수한 이온교환 수지에 통과시켜 제거하는 이온교환 수지법 등이 있으나 이들 방법은 운전비용이 많이 소요될 뿐 아니라, 각각 pH 의 조절, 주입기체의 독성, 재생의 어려움 등과 같은 이유로 실제 대단위 공정으로의 사용이 곤란하다.At present, the physicochemical higher-level treatment process for removing nitrogen is sufficient to raise the pH of the wastewater to be treated to 11 or more to degassing the ammonium ions into ammonia to remove them in a gaseous state. There is a breakdown point chlorine treatment method for removing ammonia nitrogen in solution by nitrogen gas, and an ion exchange resin method for removing ammonium ions through an ion exchange resin having excellent selective ion exchange properties. Not only does it take much time, but it is also difficult to use in actual large scale processes due to the control of pH, toxicity of injecting gas, and difficulty in regeneration.

또한, 미생물을 이용한 생물학적 고차처리 공정으로는 호기성 상태에서 니트로박터(Nitrobacter), 니트로소모나스(Nitrosomonas)와 같은 미생물을 이용하여 하폐수 중의 유기질소나 암모늄염 질소를 질산염의 형태로 산화시킨 후 무산소 조건에서 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus) 등의 존재하에 질산성 질소를 질소가스로 환원시켜 제거하는 공정으로 대규모 처리장에 이용되고 있으나, 처리의 신뢰성 및 부하 변동에 대한 불안정성 등으로 인해 공정의 최적화 및 효율의 향상이 요구되고 있다. 또한, 하폐수 중의 인은 전처리 과정에서 10정도가 제거되며, 이러한 미처리 인을 제거하기 위한 물리적 고차처리 공정으로는 고분자 분리막을 이용한 공정과 이온교환수지를 이용한 공정 등이 있으나 이들 공정은 비용이 많이 소요되며 각각 기술적 어려움과 재생의 어려움이 있으며, 화학적 고차처리 공정으로는 정인산(ortho-phosphate)을 석회, 금속염 응집제 등을 이용하여 응집시킨 후 중력침강에 의해 제거하는 방법이 있으나 이 방법은 약품비가 많이 소요되고 슬러지의 탈수성이 나빠 대규모의 장치에 부적합하다.In addition, as a biological higher-order treatment process using a microorganism in the aerobic state using a microorganism such as Nitrobacter, Nitrosomonas (Nitrosomonas) It is a process that oxidizes organic nitrogen or ammonium salt nitrogen in waste water in the form of nitrate, and then reduces and removes nitrate nitrogen with nitrogen gas in the presence of Bacillus, Pseudomonas and Micrococcus under anoxic conditions. Although used in the treatment plant, there is a demand for optimization of the process and improvement of efficiency due to the reliability of the treatment and instability of load variation. Also, ha Phosphorus in wastewater was The degree of the removal of the untreated phosphorus is high, and the physical high-level process for removing the untreated phosphorus includes a process using a polymer membrane and an ion exchange resin, but these processes are expensive and have technical and regeneration difficulties. As a chemical higher order process, ortho-phosphate is agglomerated using lime and metal salt flocculant and then removed by gravity sedimentation. However, this method requires a large amount of chemicals and dehydration of sludge causes a large scale. Not suitable for the device

생물학적으로 인을 제거하는 공정은 아시네토박터(Acinetobacter), 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus) 등과 같은 세포내 인 축적 미생물을 이용하여 인을 제거하는 공정으로서, 이 방법은 상기 미생물들을 혐기조건하에 배양하여 혐기성 상태에서 미생물이 호기상태처럼 정상적인 트리카복실산 회로(tricarboxylic acid cycle)를 통해 에너지를 얻을 수 없게 되어 고분자인산을 이용하게 되는 점을 기초로 한다. 미생물은 세포내에서 고분자 인산의 결합이 가수분해되어 정인산으로 전환되면서 방출되는 에너지를 사용하여 신진대사를 하게 되는데 이 에너지로 세포밖의 유기물을 세포안으로 능동 수송하게 되고 이러한 유기물은 세포내에서 폴리-β-하이드록시부티레이트(poly-β-hydroxybutyrate)로 저장된 후 호기성 상태가 되면 정상적인 트리카복실산 회로로 보내지게 되어 아데노신 삼중인산(adenosine triphosphate)를 얻게 되고 다시 이 에너지로 세포외의 정인산을 흡수하여 고분자 인산으로 저장하게 되며 이 과정에서 인의 과잉축적이 일어난다. 세포내의 인 함유율은 미생물의 성장이 빠를 경우에는 상당히 낮으나 영양소의 불균형등으로 인해 미생물의 성장이 나쁜 조건에서는 증가한다. 즉, 고분자 인산과 핵산의 합성 사이에는 반비례 관계가 성립한다. 인의 생물학적 제거는 활성 슬러지 내에 인을 과량축적시킨 후 이 슬러지를 제거하는 것으로, 고분자 인을 세포내 축적시키기 위해서는 일시적인 압박상태를 만들어 주어야 하며 세포내부의 인의 축적은 오우버-플러스(Over-Plus)와 럭숴리-업테이크(Luxury-Uptake)라는 메카니즘에 의해서 이루어진다. 상기 오우버-플러스란 미생물이 인의 공급이 부족된 후 다시 인의 농도가 높은 환경에 놓이게 되면 인을 급격히 섭취하는 현상이고 럭숴리-업테이크라는 것은 인 이외의 필요원소가 제한된 상태에서 세포내로 인을 이동시키는데 필요한 에너지가 충분히 존재하게 되면 과잉의 인을 섭취하는 현상을 말한다. 인의 세포내 축적은 외부로부터 기질의 공급량이 필요한 기질의 양보다 많을 때 일어나며, 저장된 화합물은 외부로부터의 에너지 공급이 세포 최소량보다 적을 때 이용된다. 이상과 같이, 생물학적 인 제거 방법은 인 축적 미생물이 혐기성 상태에서 저장된 고분자 인산을 방출하고 호기성 상태에서 성장을 위해 세포내 저장물질로 과량의 인산을 섭취함을 이용하여 이러한 과량의 인을 함유한 슬러지를 제거하는 것을 통해 인을 제거하는 처리공정으로서 대량의 처리에는 유리하나 처리의 안정성이 미흡하다.The process of removing phosphorus biologically is a process of removing phosphorus using intracellular phosphorus accumulating microorganisms such as Acinetobacter, Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, etc. By culturing the microorganisms under anaerobic conditions, the microorganism in the anaerobic state is unable to obtain energy through a normal tricarboxylic acid cycle as in the aerobic state, so that the polymer phosphate is used. The microorganism metabolizes by using the energy released by the hydrolysis of the macromolecular phosphoric acid and converting it into phosphate, and this energy is used to actively transport extracellular organic matter into the cell. After being stored as poly-β-hydroxybutyrate and being in aerobic state, it is sent to the normal tricarboxylic acid circuit to obtain adenosine triphosphate, which is then absorbed by the extracellular phosphoric acid and stored as polymeric phosphoric acid. In this process, excess accumulation of phosphorus occurs. Phosphorus content in cells is considerably low when the growth of microorganisms is fast, but increases under conditions where the growth of microorganisms is poor due to nutrient imbalance. In other words, an inverse relationship is established between the synthesis of the polymeric phosphoric acid and the nucleic acid. Phosphorus bioremoval is the over-accumulation of phosphorus in activated sludge and removal of this sludge. To accumulate macromolecular phosphorus in the cell, it is necessary to create a temporary compression state and the accumulation of phosphorus in the cell is over-plus. And by a mechanism called Luxury-Uptake. The over-plus is a phenomenon in which the microorganisms are rapidly ingested when phosphorus is supplied again after the supply of phosphorus is insufficient, and the luxuri-uptake refers to phosphorus intracellularly in a state in which limited elements other than phosphorus are restricted. When there is enough energy to move, it means excessive phosphorus. Intracellular accumulation of phosphorus occurs when the supply of substrate from the outside is greater than the amount of substrate required, and the stored compound is used when the supply of energy from the outside is less than the cell minimum. As described above, the biological phosphorus removal method utilizes such excess phosphorus by using phosphorus accumulating microorganisms to release the macromolecular phosphoric acid stored in the anaerobic state and ingest excess phosphoric acid as an intracellular storage material for growth in the aerobic state. As a treatment process for removing phosphorus through the removal of phosphorus, it is advantageous for a large amount of treatment, but the stability of the treatment is insufficient.

종래의 질소와 인의 동시 제거를 위한 공정으로는 포스트립(PhoStrip), 바덴포(Bardenpho), 혐기/호기(A2/O), UCT 공정 등이 개발되어 있는데, 포스트립(PhoStrip) 공정은 주로 인을 안정하게 제거하기 위한 공정으로 활성 슬러지 공정의 최종 침전지에서 반송 슬러지의 일부를 혐기성조에서 세포내의 인을 용출시킨 후 석회등을 투입하여 응집 침전시켜 인을 제거하는 공정으로 인의 제거에 대한 안정성은 있으나 폭기조에서 질산화가 이루어질 경우 질소 산화물의 영향으로 인의 방출이 저해되고 약품비가 많이 소요되며 활성 슬러지의 미생물들이 사멸되는 문제점들이 있다.Conventional processes for the simultaneous removal of nitrogen and phosphorus have been developed such as PhoStrip, Bardenpho, Anaerobic / Aerobic (A 2 / O), UCT processes, etc. As a process for stably removing phosphorus, a part of the return sludge is eluted from the final sludge of the activated sludge process in an anaerobic tank, and the coagulation and precipitation of lime is added to remove phosphorus. However, when nitrification is made in the aeration tank, the release of phosphorus is inhibited due to the effect of nitrogen oxides, chemical costs are high, and the microorganisms of activated sludge are killed.

혐기/호기(A2/O) 공정은 혐기조, 무산소조, 폭기조를 설치하여, 혐기조에서 반송 슬러지가 유입폐수와 혼합되어 혐기성 상태에서 유기물의 흡수와 인의 방출이 일어나며, 이어서, 무산소조에서는 폭기조에서 질산화 과정을 거친 폐수가 반송되어 탈질반응이 일어나며, 폭기조에서는 미생물에 인을 과잉 섭취시킨 후 슬러지의 폐기에 의해 인을 제거하는 공정으로 공정이 비교적 간단하나 운전조건의 설정이 어렵고 안정한 인의 제거가 곤란한 문제점을 가지고 있다.The anaerobic / aerobic (A 2 / O) process installs anaerobic, anaerobic and aeration tanks where the return sludge is mixed with the incoming wastewater in the anaerobic tank, resulting in the absorption of organics and release of phosphorus in the anaerobic state, followed by the nitrification process in the aerobic tank. The wastewater passed through the wastewater is returned and denitrification occurs.In the aeration tank, the process of removing phosphorus by sludge disposal after excessive ingestion of phosphorus in microorganisms is relatively simple but difficult to set operating conditions and difficult to remove stable phosphorus. Have.

UCT 공정은 혐기조, 무산소조, 폭기조를 설치하여 반송슬러지를 무산소조로 유입하여 인의 제거효율을 상승시키지만 슬러지의 침전성이나 농축성이 저하된다.In the UCT process, an anaerobic tank, an anoxic tank, and an aeration tank are installed to bring the return sludge into the anoxic tank to increase the efficiency of phosphorus removal, but the sedimentation and concentration of sludge is reduced.

변형 바덴포(Bardenpho) 공정은 혐기조, 1 차 무산소조, 1 차 폭기조, 2차 무산소조, 2 차 폭기조 순으로 반응조를 설치하여 반송슬러지가 혐기성 반응조로 유입되어, 1, 2 차 무산소조에서 탈질 반응이 일어나고 폭기조의 잉여 슬러지 처리를 통하여 인을 제거한다. 이 공정은 질소의 제거율이 매우 높고 슬러지중의 인의 비율이 높으며 비교적 안정한 처리가 가능하다(Barth, E. F., Project officer, Summary Report: Workshop on Biological Phosphrous Removal in Municipal Wastewater Treatment, USEPA(1982); 및 Barnard, J. L., Biological Nutrient Removal Without the Addition of Chemicals, Water Research 9, 485(1975)).In the modified Bardenpho process, the reaction tank is installed in the order of anaerobic tank, first anaerobic tank, first aeration tank, second anaerobic tank, and second aeration tank, and the return sludge flows into the anaerobic reactor, and denitrification reaction occurs in the first and second anaerobic tanks. Phosphorus is removed through the excess sludge treatment of the aeration tank. This process has a very high nitrogen removal rate, a high proportion of phosphorus in the sludge and a relatively stable treatment (Barth, EF, Project officer, Summary Report: Workshop on Biological Phosphrous Removal in Municipal Wastewater Treatment, USEPA (1982); and Barnard , JL, Biological Nutrient Removal Without the Addition of Chemicals, Water Research 9, 485 (1975)).

이상에서 개발된 방법들중 포스트립(PhoStrip) 공정에 관해서는 길버트 브이 레빈등의 미합중국 특허 제4,141,822호 및 김창희 등의 한국 특허출원 제89-908호(공고번호 91-3004)에 개시되어 있고, 혐기/호기법에 관해서는 마쯔오 요시다까 등의 한국 특허출원 제82-1616호(공고번호 87-107호)에 개시되어 있다.Among the methods developed above, the PhoStrip process is disclosed in US Patent No. 4,141,822 to Gilbert V. Levin et al. And Korean Patent Application No. 89-908 to Kim Chang-Hee (notice no. 91-3004). The anaerobic / expiratory method is disclosed in Korean Patent Application No. 82-1616 (Notification No. 87-107) to Matsuo Yoshidaka et al.

이에, 본 발명자는 공정이 단순한 혐기/호기(A2/O) 공정의 장점을 살리면서 유기물 및 질소뿐만 아니라 인의 제거율도 증진시키기 위해 혐기조, 탈질조, 폭기조 및 침전조로 반응조를 구성하고, 먼저 혐기조에서 슬러지 농도를 일정하게 한 후, 탈질조에서 질소성분을 제거하고, 폭기조에서 미생물이 인을 과량 섭취하도록 한 다음 인을 함유한 슬러지를 한외여과에 의해 농축하여 인의 제거시 침전조의 용량을 줄여 침전속도를 높임으로써 기존 공정의 단점을 개선하고 탈인 공정의 안정성과 효율을 높여 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors configure the reaction tank with anaerobic tank, denitrification tank, aeration tank and sedimentation tank to improve the removal rate of phosphorus as well as organic matter and nitrogen while taking advantage of the simple anaerobic / aerobic (A 2 / O) process. After the sludge concentration was fixed at, the nitrogen was removed from the denitrification tank, the microorganisms ingested excess phosphorus in the aeration tank, and the sludge containing phosphorus was concentrated by ultrafiltration to reduce the volume of the settling tank during the removal of phosphorus. Increasing the speed improves the shortcomings of the existing process and improves the stability and efficiency of the dephosphorization process to complete the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 미생물을 이용하는 효율적이고 경제적인 하폐수중의 질소 및 인의 생물학적 제거방법을 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 미생물에 의한 혐기-호기식 활성 슬러지 공정을 적절하게 조합하여, 하폐수중의 유기물질, 질소 및 인과 같은 오염물질을 높은 제거율하에 효율적이고 경제적으로 제거하는 방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to provide an efficient and economical It is to provide a method for biological removal of nitrogen and phosphorus in the waste water. That is, an object of the present invention is to provide a combination of anaerobic-aerobic activated sludge process by microorganisms, It provides a method for efficiently and economically removing contaminants such as organic matter, nitrogen and phosphorus in waste water under high removal rate.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 질소와 인의 동시제거를 위한 혐기/호기(A2/O) 공정을 개선시킨 것으로, 혐기조, 탈질조, 폭기조 및 침전조의 순서로 반응처리조를 연결하여 하폐수중의 유기물, 질소 및 인 등을 제거하는 하폐수 처리 방법을 제공한다.The present invention improves the anaerobic / aerobic (A 2 / O) process for the simultaneous removal of nitrogen and phosphorus, by connecting the reaction treatment tank in the order of anaerobic tank, denitrification tank, aeration tank and sedimentation tank To remove organic matter, nitrogen and phosphorus in the waste water Provide a wastewater treatment method.

본 발명에서는, 혐기조에 장착된 담체가 혐기조 유출수중의 슬러지와 부유물의 방출을 억제하여 혐기조내의 슬러지 농도를 일정하게 유지시키므로 반송 슬러지의 공급이 필요하지 않으며, 따라서, 종래의 문제점이던 질산과 아질산이온에 의한 체류 시간의 연장 및 처리 효율의 저하 등을 해결하였다. 또한, 폭기조 유출수가 침전조에 도입되기 전 한외여과막을 거치게 하여 유출수의 상당부분, 바람직하게는 80정도를 최종 처리수로서 방출함으로써 나머지 농출수가 도입되는 최종 침전조의 용량을 바람직하게는 1/5 정도로 대폭 축소시키고, 처리수질의 안정성 및 인제거율을 높인다.In the present invention, since the carrier mounted on the anaerobic tank suppresses the discharge of sludge and suspended matter in the anaerobic tank effluent to maintain a constant sludge concentration in the anaerobic tank, it is not necessary to supply the conveying sludge, thus, nitric acid and nitrite ions, which have been a conventional problem. This solves the problem of prolonging the residence time and lowering the treatment efficiency. In addition, aeration tank effluent is subjected to an ultrafiltration membrane before it is introduced into the sedimentation tank so that a substantial portion of the effluent is preferably 80. By discharging the degree as the final treated water, the capacity of the final sedimentation tank into which the remaining agricultural water is introduced is greatly reduced to about 1/5, and the stability of the treated water quality and the phosphorus removal rate are increased.

이하, 본 발명을 제1도에 나타낸 공정 도식을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the process diagram shown in FIG.

도시하수, 축산폐수, 식료품 제조폐수, 제지폐수, 유제품폐수 등의 유입수(6)을 담체(7)이 장착된 혐기조(1)에 유입시킨다. 혐기조내의 담체가 혐기조 유출수중의 슬러지와 부유물의 방출을 억제하여 혐기조내의 슬러지 농도를 일정하게 유지시키므로 반송 슬러지의 공급은 필요하지 않다. 여기에서는 유기물이 제거되고, 혐기성 조건하에 미생물 세포내 고분자인이 정인산 형태로 전환되어 방출되는데, 이때 반응조내의 조건은 전자 수용체인 유리 산소와 결합산소가 존재하지 않는 것이 바람직하며, 질산형 질소의 한계 농도가 1 내지 3/이하이고 혐기성 수준의 척도로 사용되는 산화 환원 전위 값이 -200 내지 -300 ㎷ 이하로 유지되는 것이 바람직하다.Inflow water (6) such as municipal sewage, animal husbandry wastewater, food production wastewater, papermaking wastewater, and dairy wastewater is introduced into an anaerobic tank (1) equipped with a carrier (7). Since the carrier in the anaerobic tank suppresses the discharge of sludge and suspended matter in the anaerobic tank effluent, the sludge concentration in the anaerobic tank is kept constant, so the supply of the return sludge is not necessary. Here, the organic matter is removed, and under the anaerobic conditions, the macromolecular phosphorus in the microbial cell is converted into the phosphate form and released. The conditions in the reactor are preferably free of oxygen and bound oxygen, which are electron acceptors. Concentration is 1-3 Of It is preferred that the redox potential value, which is below and used as a measure of anaerobic level, is maintained between -200 and -300 mA.

상기 혐기성 처리조에서는 75이상, 바람직하게는 80의 유기물이 제거되도록 32내지 38, 바람직하게는 35의 온도에서 1내지 3시간동안, 바람직하게는 2시간동안 처리한다. 혐기조에 장착되는 담체의 예로는 활성탄, 다공질 스폰지형 담체, 세라믹 재질 담체 및 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 재질의 섬모상 또는 링형태의 담체가 있으며, 그중 PE 또는 PP 재질의 담체가 바람직하다. 또한, 담체는 혐기성 처리조 부피의 ⅓~⅔의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.75 in the anaerobic treatment tank Or more, preferably 80 Removes organic matter from 32 to 38 , Preferably 35 The treatment is carried out at a temperature of 1 to 3 hours, preferably 2 hours. Examples of the carrier to be mounted in the anaerobic tank include activated carbon, porous sponge carrier, ceramic carrier and ciliated or ring carrier made of polyethylene (PE) or polypropylene (PP), of which PE or PP carrier is preferable. Do. In addition, it is preferable to use a carrier in the amount of ⅓-의 of an anaerobic treatment tank volume.

상기 혐기조(1)로부터의 유출수(8)는 최종 침전조(5)의 반송 슬러지(16) 및 폭기조 반송액(10)과 함께 탈질조(2)로 유입된다. 탈질조(2)에서는 산화 질소 상태의 질소를 환원시켜 제거하기 위해 외부 공기의 유입을 막고 용존산소가 없는 무산소 조건으로 운전되며, 유리 산소가 존재하는 경우 산화 질소와 같은 결합 산소를 이용한 미생물의 호흡보다는 유리 산소를 이용한 호흡이 우선되어 유리 산소는 탈질 반응의 방해 인자로 작용하기 때문에 탈질조(2)는 완전 밀폐가 이루어져야 하며, 탈질조(2)의 상부에 가스 배출구 및 교반기를 설치하여 완전 혼합이 이루어지도록 하는 동시에 발생 가스의 배출이 원활하도록 한다. 탈질조(2)에서는 2 내지 4 시간의 접촉 시간동안 산화 질소 형태의 질소를 환원시켜 질소 기체 형태로 제거한다. 한편, 탈질 반응에 필요한 탄소원들은 메탄올등 유기 탄소원의 별도 투입없이 원수중의 유기물을 이용한다.The outflow water 8 from the anaerobic tank 1 flows into the denitrification tank 2 together with the return sludge 16 and the aeration tank return liquid 10 of the final settling tank 5. In the denitrification tank (2), in order to reduce and remove nitrogen in the state of nitric oxide, it prevents the inflow of outside air and operates in anoxic conditions without dissolved oxygen, and when free oxygen is present, respiration of microorganisms using combined oxygen such as nitrogen oxide Rather, breathing using free oxygen is preferred and free oxygen acts as a deterrent to the denitrification reaction, so the denitrification tank 2 must be completely sealed, and a gas outlet and agitator are installed at the top of the denitrification tank 2 to completely mix. This can be done and at the same time facilitate the discharge of the generated gas. In the denitrification tank 2, nitrogen in the form of nitric oxide is reduced and removed in the form of nitrogen gas for a contact time of 2 to 4 hours. Meanwhile, the carbon sources required for the denitrification reaction use organic materials in raw water without additional input of organic carbon sources such as methanol.

상기 탈질 공정을 거친 탈질조 유출수(9)는 폭기조(13)로 유입되며 여기에서는 질화세균인 니트로소모나스, 니트로박터등이 암모니아성 질소를 아질산성 질소 및 질산성 질소로 전환시키는 동시에 수중에 함유되어 있는 정인산염 형태의 인을 섭취하여 체내에 고분자 인산의 형태로 과잉 축적한다. 폭기조에서의 체류시간은 3 내지 5시간, 바람직하게는 3시간이며, 여기에서는 유입된 유기물의 30내지 40가 처리된다.The denitrification tank effluent (9), which has undergone the denitrification process, is introduced into the aeration tank (13), where nitriding bacteria, nitrosomonas and nitrobacter, convert ammonia nitrogen into nitrite nitrogen and nitrate nitrogen, and contain it in water. Phosphorus in the form of regular phosphate is ingested and accumulated in the form of macromolecular phosphate in the body. The residence time in the aeration tank is 3 to 5 hours, preferably 3 hours, here 30 to 40 Is processed.

이어서, 상기 과량의 인을 함유한 슬러지를 포함하는 폭기조 유출수(12)는 폴리올레핀 재질의 한외여과막(4)으로 유입되는데, 한외여과막(4)으로서는 스케일 발생율이 적고 세척이 용이한 관형(tubular)으로서 분자량 컷-오프치가 20,000 인 것이 바람직하며, 유입수의 대부분 바람직하게는 80이상을 처리수(18)로 방출하도록 설계함으로써 최종 침전조(5)의 크기를 종래의 혐기/호기(A2/O) 공정에 비해 바람직하게는 1/5 이하로 축소할 수 있다. 한외여과막을 통과한 처리수는 그의 화학적 요구량(COD) 및 생물학적 요구량(BOD)이 각각 3/정도이며 폭기조 유출수(12)의 수질에 관계없이 항상 일정한 수질을 유지한다. 한외여과막에서 유출된 고농도 농축수(유입수량의 약 20이하)(13)는 인을 과량 함유한 슬러지를 포함하며 종래의 혐기/호기(A2/O) 공정에서의 침전조에 비해 크기가 감소된 침전조(5)로 유입된다. 침전조(5)에서는 중력을 이용하여 슬러지를 침전시키며, 체류시간은 슬러지의 상태가 혐기성이 되지 않는 2-3 시간정도가 적당하다. 상등액이 처리수로서 방출된 후 유출된 슬러지(15)중 10정도는 탈질조(2)의 혼합액중 부유물(mixed liquor suspended solid:MLSS) 농도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 반송되고 나머지 슬러지(17)는 잉여 슬러지로서 계외로 방출된다.Subsequently, the aeration tank effluent 12 containing the excess phosphorus sludge flows into the ultrafiltration membrane 4 made of polyolefin. The ultrafiltration membrane 4 is a tubular type having a low scale generation rate and easy to clean. It is preferred that the molecular weight cut-off value is 20,000, and most of the influent is preferably 80 By designing the discharge to the treated water 18, the size of the final sedimentation tank 5 can be preferably reduced to 1/5 or less as compared with the conventional anaerobic / aerobic (A 2 / O) process. The treated water passed through the ultrafiltration membrane had a chemical demand (COD) and a biological demand (BOD) of 3, respectively. Of It is a degree and always maintains a constant water quality regardless of the water quality of the aeration tank effluent 12. Concentrated concentrated water flowing out of the ultrafiltration membrane (approximately 20 13) is introduced into the sedimentation tank (5) containing sludge containing excessive phosphorus and reduced in size compared to the sedimentation tank in the conventional anaerobic / aerobic (A 2 / O) process. In the settling tank 5, sludge is precipitated using gravity, and the residence time is appropriate for 2-3 hours in which the state of the sludge does not become anaerobic. 10 out of the sludge 15 discharged after the supernatant was discharged as treated water The degree is conveyed so that the concentration of mixed liquor suspended solids (MLSS) in the mixed liquid of the denitrification tank 2 can be kept constant, and the remaining sludge 17 is discharged out of the system as surplus sludge.

이와 같은 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세히 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.This invention will be described in more detail based on the following examples. The following examples are intended to specifically illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

[실시예]EXAMPLE

본 실시예에서는 하기 표 1 에 나타낸 조성을 갖는 도시하수를 제1도에 나타낸 바와 같은 처리 장치 구성 및 표 2 에 나타낸 바와 같은 각 공정별 실험 조건을 이용하여 처리한 결과, 표 3과 같은 결과를 얻었다.In the present Example, the municipal sewage having the composition shown in Table 1 was treated using the treatment apparatus configuration as shown in FIG. 1 and the experimental conditions for each process as shown in Table 2, and the results as shown in Table 3 were obtained. .

[비교실시예]Comparative Example

본 발명의 폐수 처리 방법에 의한 처리효율과 비교하기 위해 표 4에 나타낸 각 공정별 실험조건을 이용하여 기존의 A/O 공정에 의해 도시하수를 처리한 결과, 표 5와 같은 결과를 얻었다.In order to compare the treatment efficiency by the wastewater treatment method of the present invention, the municipal sewage was treated by the conventional A / O process using experimental conditions for each process shown in Table 4, and the results as shown in Table 5 were obtained.

이상과 같이 본 발명을 구체적인 실시 태양과 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당해분야에 통상적인 지식을 가진 자에게 자명한 변경, 변형 및 수정은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해하여야 한다.While the present invention has been described above in connection with specific embodiments, it should be understood that changes, modifications, and modifications apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention fall within the scope of the present invention. .

Claims (4)

유기물질, 질소 및 인을 포함하는 부영양화 물질을 제거하는 폐수처리 방법에 있어서, 유입수를 담체가 장착된 혐기조에 유입시켜 유기물을 제거하고 고분자 형태의 인을 정인산(ortho phosphate) 형태로 용출시키는 단계; 상기 혐기조의 유출물을 폭기조 반송액 및 침전조의 반송 슬러지와 함께 탈질조에 유입시켜 질산화물을 질소기체 형태로 제거하는 단계; 상기 탈질 과정을 거친 처리수를 폭기조에 유입시켜 암모니아성 질소를 질산화하고 정인산 형태의 인을 미생물에 과잉 섭취시키는 단계; 상기 폭기조 유출수의 일부는 탈질조로 반송시키고, 나머지는 한외 여과막으로 분리농축하여 처리수는 재활용수로서 방출하고 과잉 인 함유된 고농도의 농축물을 얻는 단계; 및 상기 한외여과막 농축물을 최종 침전조에 유입하여 중력 침전 처리한 후 상등수를 방류시키고 침전된 슬러지의 일부는 탈질조로 반송시키고, 나머지 슬러지는 계외로 방출시키는 단계를 포함하는, 질소 및 인의 제거율을 높이는 폐수처리 방법.A wastewater treatment method for removing eutrophication materials including organic substances, nitrogen and phosphorus, the method comprising the steps of: introducing influent into an anaerobic tank equipped with a carrier to remove organic substances and eluting phosphorus in the form of a polymer in the form of ortho phosphate; Flowing the effluent of the anaerobic tank into the denitrification tank together with the aeration tank return liquid and the return sludge of the settling tank to remove the nitric oxide in the form of nitrogen gas; Inflowing the treated water after denitrification into an aeration tank to nitrate ammonia nitrogen and ingesting phosphorus in the form of phosphate to the microorganism; A part of the aeration tank effluent is returned to the denitrification tank, and the remaining is separated and concentrated by an ultrafiltration membrane to release the treated water as recycled water to obtain a high concentration of phosphorus containing excess phosphorus; And introducing the ultrafiltration membrane concentrate into the final settling tank and subjecting the gravity settling to discharge the supernatant and returning some of the precipitated sludge to the denitrification tank and releasing the remaining sludge out of the system. Wastewater treatment method. 제1항에 있어서, 상기 혐기조에 담체를 장착하여 혐기조의 슬러지의 방출을 억제시키는 동시에 유출수중의 부유물 농도를 감소시키는 방법.The method according to claim 1, wherein the carrier is mounted in the anaerobic tank to suppress the discharge of sludge in the anaerobic tank and at the same time reduce the concentration of suspended matter in the effluent. 제1항에 있어서, 상기 한외여과막으로서 폴리올레핀계 한외여과막을 사용하는 방법.The method according to claim 1, wherein a polyolefin-based ultrafiltration membrane is used as the ultrafiltration membrane. 제1항에 있어서, 침전조의 반송 슬러지를 탈질조로 반송하는 방법.The method according to claim 1, wherein the return sludge of the settling tank is returned to the denitrification tank.
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