KR100239887B1 - Method for removing nutrient salt(N,P) - Google Patents
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Abstract
영양염류를 다량 함유한 도시하수 및 축산페수와 같은 고농도 유기폐수의 질소, 인처리를 위한 방법이 개시되어 있다. 간헐폭기 방식인 제 1반응조, 호기 상태 또는 혐기 상태를 상기 제1반응조와 반대로 유지하도록 된 간헐폭기 방식인 제3반응조 및 침전조의 순서로 하고, 제2반응조는 호기상태로 유지한다. 다음에, 간헐폭기 방식인 상기 제2반응조, 호기 상태 또는 혐기 상태를 상기 제2반응조와 반대로 유지하도록 된 간헐폭기 방식인 상기 제3반응조 및 상기 침전조의 순서로 하고, 상기 제1반응조는 호기상태로 유지한다. 폐수의 흐름을 제어함으로써 반응조를 부분적으로 간헐포긱 반응화 하여 유량과 농도 변화에도 유출수를 안전적으로 내보낼수 있어서, 완충능력이 크다.A method for treating nitrogen and phosphorus in high concentration organic wastewater such as municipal sewage and livestock wastewater containing a large amount of nutrients is disclosed. The first reactor, the aerobic state or the anaerobic state of the intermittent aeration system is in the order of the third reactor and the settling tank of the intermittent aeration system configured to maintain the reverse of the first reaction tank, and the second reactor is maintained in the aerobic state. Next, the second reaction tank, the aerobic state or the anaerobic state of the intermittent aeration system, is arranged in the order of the third reaction tank and the precipitation tank of the intermittent aeration system, which is configured to maintain the reverse of the second reaction tank, and the first reaction tank is an aerobic state. To keep. By controlling the flow of the waste water, the reaction tank can be partially intermittently reacted to safely discharge the effluent even with changes in flow rate and concentration.
Description
도1은 완전무산소 반응조에서 인의 방출을 유도하고 2단으로 구성된 간헐폭기조에 의해 질소와 인을 처리하는 공정도이고, 그리고1 is a process chart of inducing phosphorus release in a complete anoxic reactor and treating nitrogen and phosphorus by a two-stage intermittent aeration tank, and
도2는 도1에서 완전무산소조를 두지 않고 간헐폭기조 만으로 페수 흐름의 경로를 바꾸어 주며 질소와 인을 처리하는 공정도이다.FIG. 2 is a process chart for treating nitrogen and phosphorus by changing the path of the wastewater flow with only the intermittent aeration tank without placing the complete anoxic tank in FIG. 1.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 무산소조(anaerobic bath)11: anaerobic bath
12,12' : 폭기와 비폭기와 반복되는 간헐폭기 반응조(제 1 및 제2반응조)12,12 ': Intermittent aeration reaction tanks (first and second reaction tanks) repeated aeration and non-aeration
13 : 2번 반응조와 엇갈리게 폭기와 비폭기가 반복되는 간헐폭기 반응조(제3반응조)13: Intermittent aeration reactor in which the aeration and non-aeration are repeated alternately with the second reactor (third reactor)
14 : 침전조14: sedimentation tank
15 : 유로 변경을 위한 솔레노이드 밸브15: solenoid valve for flow path change
→ : 유체의 흐름이 열린 경로→: path through which fluid flows open
: 유체의 흐름이 막힌 경로 : Path of blocked fluid flow
[발명의 목적][Purpose of invention]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술][Technical field to which the invention belongs and the prior art in that field]
본 발명은 유기페수의 영양염류 제거방법에 관한 것으로서, 특히 간헐적인 폭기와 유로의 방향을 조절하는 것에 의해 영야염류를 효과적으로 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing nutrients from organic wastewater, and more particularly, to a method for effectively treating small and medium salts by controlling the direction of intermittent aeration and flow paths.
1996년부터 우리나라에도 영양염류인 질소 화합물과 인 화합물에 관한 규제가 입법 공고되므로 유기물과 부유물질 제거만을 목적으로 건설되었던 기존 처리 시설물을 재건하거나 영양염류를 제거할 수 있는 처리 시설을 더 건설해야 할 필요성에 직면하게 되었다. 그러나, 기존의 처리 시설물에서 영양염류를 처리하기 위해 건설해야 하는 고도 3차 처리시설이나, 영양염류를 처리할 수 있는 처리 시설물로 대체하는 것은 매우 많은 경비가 소요되므로 이는 경쟁력의 약화를 초래할 수 있다.Since 1996, regulations on nutrient nitrogen compounds and phosphorus compounds have been legislated in Korea. Therefore, it is necessary to reconstruct existing treatment facilities that were built solely for the removal of organic matter and suspended solids, or to build more treatment facilities to remove nutrients. The need was met. However, it is very expensive to replace existing tertiary treatment facilities with high-level tertiary treatment facilities or nutrient treatment facilities that need to be constructed in order to treat nutrients, which can lead to a weakening of competitiveness. .
기존의 질소와 인 같은 영양염류의 처리를 위한 방법으로는 물리화학적인 방법과 생물학적인 처리 방법이 있다. 전자의 경우, 약품비 및 운전상에 요구되는 환경이 특정적이어서 운영에 어려움이 있으며, 유출수가 불안정하여 세계적으로도 현장에서 사용을 꺼려하고 있다. 이에 반해 후자의 경우는 유출수가 안정적이고 약품비에 의한 외부 경비가 없으며, 운영면에 있어서도 용이하므로 여러 측면에서 경제적이므로 널리 사용되고 있다.Conventional methods for treating nutrients such as nitrogen and phosphorus include physicochemical and biological treatments. In the former case, it is difficult to operate due to the specific environment required for chemical costs and operation, and the runoff is unstable in the field worldwide. On the other hand, the latter case is widely used because it is economical in many respects because it is stable in water, has no external expenses due to chemical costs, and is easy to operate.
영양염류를 처리하기 위한 생물학적 처리방법은 크게 전탈질공정과 후탈질공정으로 나누어 볼 수 있다. 이들 공정들은 현재의 활성 슬러지 방법과는 처리 시설물이 다르므로 영양염류를 처리하기 위해서는 기존의 시설물 대신 재건 대체하여야 한다. 질소 화합물을 처리하는데 요구되는 반응은 질소화합물들을 산화시키는 호기상태의 질산화 과정과 산화된 상태(NO2 -, NO3 -등)의 질소 화합물을 가스 상태의 질소 가스로 만들어 탈기시키는 혐기 상태의 탈질산화 과정이며, 인 화합물을 처리하기 위한 방법은 무산소 상태에서 미생물 내에 있는 인을 체외로 방출시키는 인방출과 인을 과잉 섭취하는 호기상태가 요구된다.Biological treatments for treating nutrients can be divided into pre-denitrification and post-denitrification. These processes differ in treatment facilities from current activated sludge methods and require replacement of existing facilities to treat nutrients. The reaction required to process the nitrogen compound is the oxidation state and the nitrification process of aerobic conditions for oxidizing a nitrogen compound denitrification in anaerobic conditions to produce deaerated and nitrogen compounds (NO 2 -, such as -, NO 3) with the nitrogen gas in the gas phase In the oxidation process, a method for treating a phosphorus compound requires phosphorus release for releasing phosphorus in a microorganism out of the body in an oxygen-free state and an aerobic state for excessive intake of phosphorus.
질소와 인을 동시에 처리하기 위해서는 위에 열거한 요구 환경을 모두 갖추어야 하는데 기존의 방법들은 각각의 반응조로 구분하여이들을 처리하였다.In order to process nitrogen and phosphorus at the same time, it is necessary to meet all of the above requirements.
본 발명의 목적은 상기한 문제를 감안하여 기존의 처리 시설의 커다란 변경없이 강화되는 질소와 인의 농도를 규제 농도 이하로 줄일 수 있으며, 한 반응조내에 폭기와 비폭기를 번갈아 두고 순환폭기 및 유로를 변경하는 것으로 유기폐수의 영양염류를 처리할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to reduce the concentrations of nitrogen and phosphorus, which are fortified without major changes in existing treatment facilities, to below the regulated concentration in view of the above problems, and alters the circulation and flow paths by alternating aeration and non-aeration in one reactor. It is to provide a method for treating nutrients in organic wastewater.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 간헐폭기 방식인 제2 반응조, 호기 상태 또는 혐기 상태를 제1 반응조와 반대로 유지하도록 된 간헐폭기 방식인 제3 반응조 및 침전조의 순서로 하고, 제2 반응조는 호기상태로 유지하는 제1 공정; 및In order to achieve the above object, in the present invention, the second reactor, the aerobic state, or the anaerobic state of the intermittent aeration system is arranged in the order of the third reactor and the settling tank of the intermittent aeration system, so as to maintain the opposite state to the first reactor, and the second reactor is the aerobic A first step of holding in a state; And
간헐폭기 방식인 상기 제2 반응조, 호기 상태 또는 혐기 상태를 상기 제2 반응조와 반대로 유지하도록 된 간헐폭기 방식인 상기 제3 반응조 및 상기 침전조의 순서로 하고, 상기 제1 반응조는 호기상태로 유지하는 제2 공정;으로 구성된 유기폐수의 영양염류 제거 방법을 제공한다.The second reactor, the aerobic state or the anaerobic state of the intermittent aeration system in the order of the third reactor and the settling tank of the intermittent aeration system to maintain the reverse to the second reaction tank, the first reactor is to maintain the aerobic state It provides a nutrient removal method of organic wastewater consisting of a second step.
특히 상기 제1 반응조 및 제2 반응조 전에는 유로를 변경하기 위한 솔레노이드 밸브가 바람직하게 구비된다.In particular, a solenoid valve for changing the flow path is preferably provided before the first reactor and the second reactor.
또한 고농도 유기페수의 처리를 위해서는 상기 제1 반응조 및 제2 반응조 전에 유기물의 방출을 유도하기 위한 완전무산소조를 구비하도록 한다.In addition, in order to treat a high concentration of organic waste water, it is to be provided with a complete anoxic tank for inducing the release of organic matter before the first reactor and the second reactor.
더욱 바람직하게, 상기 제1, 제2 및 제3 반응조 내에는 미생물의 양을 증가시키기 위한 생물막 매체를 구비하도록 한다.More preferably, the first, second and third reactors are provided with a biofilm medium for increasing the amount of microorganisms.
상기에서 언급한 바와 같이 질소화합물을 처리하는데 요구되는 질화반응은 탈질반응 보다 시간이 더 걸리기 때문에 기존의 공정에서는 유입수 내의 질소 농도가 높아지게 되면 유출수의 질소화합물의 농도가 규제치를 넘을 수 있어 질화반응을 유도하는 호기 반응조 크기를 증가시키지 않으면 안된다.As mentioned above, the nitrification reaction required to process nitrogen compounds takes longer than the denitrification reaction. Therefore, in the conventional process, when the concentration of nitrogen in the influent becomes high, the concentration of the nitrogen compound in the effluent may exceed the regulation value. The aerobic reactor size to be induced must be increased.
이처럼 유입수 내의 농도가 변하는 경우 기존의 정상상태(steady-state) 운영으로는 안정적인 유출수질을 기대할 수 없으나, 본 발명에서의 공정은 기존의 정상상태 운영에서 탈피하여 흐름 연속 변경상태(dynamic-stste) 운영이므로 유입수의 농도에 따라 질화조를 시간 조절장치(time-controller)로 연장시킬 수 있으므로 완충 능력이 탁월하다.As such, when the concentration in the influent is changed, the stable effluent quality cannot be expected by the existing steady-state operation. However, the process of the present invention escapes from the conventional steady-state operation, thereby changing the flow continuous dynamic state (dynamic-stste). Operation allows the nitrification tank to be extended to a time-controller depending on the concentration of influent, providing excellent buffering capacity.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도2에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유기 폐수의 영양염 제거 방법을 나타낸다. 도2A 의 경우, 완전무산소조(11)에서 유기물과 인의 방출을 유도하고 제1반응조(12)가 호기상태이면 제3 반응조(13)는 혐기상태로 하고, 제1 반응조(12)가 혐기상태이면 제3 반응조(13)는 호기상태로 번갈아 유지시켜 줌으로써 질산화와 탈질산화를 유도하도록 한다. 나머지 제2 반응조(12')는 유로가 변경될 때까지 계속 호기상태로 유지하여 반응속도가 늦은 질산화 반응을 유도함으로써 유입수 내의 질소 및 인의 농도가 변화함에 따라 질산화 반응을 도와주는 완충 반응조 역할을 하도록 한다. 제3 반응조(13)를 통과한 후에 반응액은 침전조(14)를 거쳐서 유출수는 외부로 방류되고, 활성 슬러지는 부분적으로 순환 및 배출된다.Figure 2 shows a nutrient removal method of the organic wastewater according to an embodiment of the present invention. In the case of FIG. 2A, when the organic and phosphorus is induced in the complete anoxic tank 11 and the first reactor 12 is in aerobic state, the third reactor 13 is anaerobic, and when the first reactor 12 is anaerobic, The third reactor 13 alternately maintains in an aerobic state to induce nitrification and denitrification. The remaining second reactor 12 'is kept in an aerobic state until the flow path is changed to induce a nitrification reaction with a slow reaction rate, thereby serving as a buffer reactor to assist the nitrification reaction as the concentration of nitrogen and phosphorus in the influent changes. do. After passing through the third reaction tank 13, the reaction liquid is discharged to the outside through the settling tank 14, the activated sludge is partially circulated and discharged.
도2에서 B의 경우는 도2A의 경우에서 유로가 변하였을 때를 보여주는 도면이다. 여기에서는 간헐폭기 형식이던 제1 반응조(12)가 이제 호기상태를 유지하게 되며, 질산화만을 유도하였던 제2 반응조(12')가 간헐폭기형식으로 바뀌어 질산화로 인해 축적된 산화상태의 질소화합물을 유로가 바뀌면서 유입되는 유입수 내의 유기물을 이용하여 탈질을 하게 하는 것이다. 제3 반응조(13)는 이제, 제2 반응조(12')의 상태가 혐기상태인가, 호기상태인가에 따라 이와 번갈아 상태를 유지하게 된다. 제3 반응조(13)를 통과한 후에 반응액은 침전조(14)를 거쳐서 유출수는 외부로 방류되고, 활성 슬러지는 부분적으로 순환 및 배출된다.In the case of B in FIG. 2, the flow path is changed in the case of FIG. 2A. Here, the first reactor 12, which was an intermittent aeration type, now maintains an aerobic state, and the second reactor 12 ', which induces nitrification only, is changed to an intermittent aeration type, and the nitrogen compound in the oxidized state accumulated due to nitrification is flowed through. Is changed to denitrification using organic matter in the influent. The third reactor 13 is now maintained alternately depending on whether the state of the second reactor 12 'is anaerobic or aerobic. After passing through the third reaction tank 13, the reaction liquid is discharged to the outside through the settling tank 14, the activated sludge is partially circulated and discharged.
이들의 반응은 유입수내의 농도 변화에 따라 간헐폭기 시간 및 유로 변경 시간을 조정함으로써 충분히 안정화된 유출수를 얻을 수 있다.These reactions can obtain a sufficiently stabilized effluent by adjusting the intermittent aeration time and the flow path change time according to the change in concentration in the influent.
도1은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도2의 공정도에서 완전무산소조를 두지 않고 간헐폭기조 만으로 폐수 흐름의 경로를 바꾸어 주면서 질소와 인을 처리하도록 하는 공정도를 나타낸다.1 is a flow chart for treating nitrogen and phosphorus while changing the path of the wastewater flow with only an intermittent aeration tank in the process chart of FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
도1의 경우는 하수 및 오수 등과 같이 유입되는 폐수 내의 유기물이 부족한 경우, 폐수를 처리할 수 있는 공정을 나타내는데, 완전무산소조를 없앤 것은 유기물의 감소를 줄여주기 위한 것이다. 완전무산소조가 없기 때문에, 인의 방출이라는 면에서는 도2의 경우가 유리하지만 유기물이 적은 하수 및 오수의 경우에는 유기물 부족 현상으로 인하여후속되는 간헐폭기에 의한 탈질 및 인의 과잉 섭취에 영향을 미치기 때문에 유기물을 소모시키는 완전무산소조를 제거시킨 것이다. 완전무산소조를 제거한 것을 제외하고 다른 구성요소는 도2에서 설명한 것과 동일하다.In the case of Figure 1 shows a process that can treat the waste water when there is a shortage of organic matter in the influent wastewater, such as sewage and sewage, the elimination of complete anoxic tank is to reduce the reduction of organic matter. Since there is no complete anoxic tank, the release of phosphorus is advantageous in the case of Fig. 2, but in the case of sewage and sewage with less organic matter, the organic matter is depleted due to the depletion of organic matter, which affects denitrification and excessive intake of phosphorus. The complete anaerobic tank has been removed. The other components are the same as described in FIG. 2 except that the complete anoxic tank is removed.
즉, 도1A의 경우, 제1 반응조(12)가 호기상태인가, 혐기상태인가에 따라 제3 반응조(13)는 혐기상태 또는 호기상태로 번갈아 유지시켜 줌으로써 질산화와 탈질산화를 유도하도록 한다. 나머지 제2 반응조(12')는 유로가 변경될 때까지 계속 호기상태로 유지하여 질산화 반응을 도와주는 완충 반응조 역활을 하도록 한다.That is, in FIG. 1A, the third reactor 13 alternately maintains the anaerobic or aerobic state according to whether the first reactor 12 is aerobic or anaerobic to induce nitrification and denitrification. The remaining second reactor 12 'continues to be in aerobic state until the flow path is changed to serve as a buffer reactor to assist the nitrification reaction.
제3 반응조(13)를 통과한 후에 반응액은 침전조(14)를 거쳐서 유출수는 외부로 방류되고, 활성 슬러지는 부분적으로 순환 및 배출된다.After passing through the third reaction tank 13, the reaction liquid is discharged to the outside through the settling tank 14, the activated sludge is partially circulated and discharged.
도1 및 도2에서 참조 부호 15는 유로 변경을 위한 솔레노이드 밸브를 나타낸다.In Figs. 1 and 2, reference numeral 15 denotes a solenoid valve for changing the flow path.
도1에서 B의 경우는 도1A의 경우에서 유로가 변하였을 때를 보여주는 도면이다. 여기서는 간헐폭기 형식이던 제1 반응조(12)가 이제 호기상태를 유지하게 되며, 질산화 만을 유도하였던 제2 반응조(12')가 간헐폭기형식으로 바뀌어 질산화로 인해 축적된 산화상태의 질소화합물을 유로가 바뀌면서 유입되는 유입수 내의 유기물을 이용하여 탈질을 하게 하는 것이다. 제3 반응조(13)는 이제, 제2 반응조(12')의 상태가 혐기상태인가, 호기상태인가에 따라 이와 번갈아 상태를 유지하게 된다. 제3 반응조(13)를 통과한 후에 반응액은 침전조(14)를 거쳐서 유출수는 외부로 방류시키고, 활성 슬러지는 부분적으로 순환 및 배출시킨다.In the case of B in FIG. 1, the flow path is changed in the case of FIG. 1A. Here, the first reactor 12, which was an intermittent aeration type, now maintains an aerobic state, and the second reactor 12 ', which induces nitrification only, is changed to an intermittent aeration type, so that the flow path is filled with the nitrogen compound in the oxidized state accumulated by nitrification. It is to change the denitrification by using organic matter in the influent inflow. The third reactor 13 is now maintained alternately depending on whether the state of the second reactor 12 'is anaerobic or aerobic. After passing through the third reaction tank 13, the reaction liquid is discharged to the outside through the settling tank 14, and activated sludge is partially circulated and discharged.
[실시예 1]Example 1
완전무산소조를 둔 제1도와 같은 구성을 갖는 공정을 설치하여 고농도 유기페수인 축산폐수를 처리하는 실험을 행하였다. 실험에 사용한 폐수의 성상은 CODcr, NH4 +-N, TKN, TP, ortho-P 가 각각 3.000,120,200, 70, 50mg/L 이었으며, 반응조의 수리학적 체류 시간은 24시간으로 미생물 체류시간은 12일로 하여 운영하였다. 유로 변경 시간을 3시간으로 하여 처리후 유출수내의 암모니아 농도는 거의 검출되지 않았으며 질산염 농도는 3mg/L 정도 검출되어 질소 처리 효율은 평균적으로 95% 정도였고 유기물의 경우에는 평균적으로 94%의 제거 효율을 얻었으며, 인의 제거 효율은 88% 이상으로 관찰되었다.An experiment was performed to treat livestock wastewater, which is a high concentration organic wastewater, by installing a process having the same configuration as that in FIG. CODcr, NH 4 + -N, TKN, TP, and ortho-P were 3.000,120,200, 70 and 50mg / L, respectively.The hydraulic retention time of the reactor was 24 hours and the microbial retention time was 12 hours. It was operated by work. After changing the flow path time to 3 hours, almost no ammonia concentration in the effluent after treatment was detected, and nitrate concentration was detected about 3mg / L, so the nitrogen treatment efficiency was 95% on average and 94% on organic matters. The removal efficiency of phosphorus was observed to be more than 88%.
이상과 같이 본 발명에 따른 폐수 처리 방법에서는 반응조를 각각 따로 두지 않고 한 반응조 내에서 폭기와 비폭기를 번갈아 함께 두어, 유기물만을 처리 목적으로 했던 기존의 처리장을 크게 변경하지 않고 시간 조절 장치 및 간단한 제어기와 약간의부대시설(Baffle) 만을 설치하여 순환폭기 및 유로를 변경시켜 줌으로써 기존의 활성 슬러지조를 그대로 이용하여 질소와 인과 같은 영양염류를 처리할 수 있는 방법이며, 폭기시간을 연속폭기 때보다 줄일 수 있어 에너지 절감에도 효과가 있는 방법이다.As described above, in the wastewater treatment method according to the present invention, the aeration and the non-aeration are alternately placed in one reactor without separate reaction tanks, and the time control device and the simple controller are not changed significantly without changing the existing treatment plant for the purpose of treating only organic matter. It is a method to treat nutrients such as nitrogen and phosphorus by using existing activated sludge tank by changing circulation aeration and flow path by installing only a few baffles, and it can reduce aeration time than continuous aeration. It is an effective way to save energy.
또한 본 발명의 방법에 의한 폐수증 영양염류 처리는 외부 전자 공여체를 따로 주입하지 않고, 유입수 내의 질소 농도가 높을 경우에도 반응조의 확장 없이 시간의 조정으로 질산화를 더 시킬 수 있는 장점을 지니고 있으며, 기존의 처리 공정에서 볼 수 있는 내적 순환이 없고 간헐적으로 공기를 주입하기 때문에 에너지 공급에 드는 비용도 절감할 수 있다는 부수적인 장점을 지니고 있다.In addition, the treatment of wastewater nutrients by the method of the present invention has the advantage of adding nitrification by adjusting the time without expansion of the reaction tank even when the nitrogen concentration in the influent is not injected separately, and the external electron donor is separately injected. It has the side advantage of reducing the cost of energy supply because there is no internal circulation seen in the processing process and the air is intermittently injected.
이상과 같이 본 발명을 상기 실시예에 의해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고, 당업자의 통상적인 범위내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail by the said Example, this invention is not restrict | limited by this, A deformation | transformation and improvement are possible within the normal range of a person skilled in the art.
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- 1995-10-31 KR KR1019950038581A patent/KR100239887B1/en active IP Right Grant
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Also Published As
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| KR970020988A (en) | 1997-05-28 |
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