KR100371870B1 - Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes - Google Patents

Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes Download PDF

Info

Publication number
KR100371870B1
KR100371870B1 KR10-2000-0035408A KR20000035408A KR100371870B1 KR 100371870 B1 KR100371870 B1 KR 100371870B1 KR 20000035408 A KR20000035408 A KR 20000035408A KR 100371870 B1 KR100371870 B1 KR 100371870B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphorus
reactor
wastewater
converter slag
sewage
Prior art date
Application number
KR10-2000-0035408A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20020003685A (en
Inventor
김응호
허순철
황환국
류기상
김명기
Original Assignee
김응호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김응호 filed Critical 김응호
Priority to KR10-2000-0035408A priority Critical patent/KR100371870B1/en
Publication of KR20020003685A publication Critical patent/KR20020003685A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100371870B1 publication Critical patent/KR100371870B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

본 발명은 안정적인 인 제거가 가능하고, 폐슬러지가 아닌 회수가능한 인 자원을 얻으며, 정석반응의 종정으로 공급되는 정석재의 교체주기가 매우 긴 하ㆍ폐수중의 인 회수 및 제거방법과 장치를 제공하기 위한 것으로, 철강산업의 부산물로 발생되는 제강 전로 슬래그를 파쇄하고 평균입경 0.1mm 정도의 것을 소재로 사용하며, 이 소재를 이용하여 하ㆍ폐수 처리공정의 2차 처리수를 대상으로 주류에 적용되거나, 슬러지 처리공정으로부터의 반송류에 적용되는 완전혼합형 회분식 장치에 의해 인을 회수 및 제거하는 성능이 우수하게 된다.The present invention provides a method and apparatus for recovering and removing phosphorus in sewage and wastewater, which is capable of stable phosphorus removal, obtains a recoverable phosphorus resource instead of waste sludge, and has a long replacement cycle of crystallization material supplied to the end of crystallization reaction. It is used to crush the steel converter slag generated as a by-product of the steel industry and use an average particle diameter of about 0.1mm as a material, which can be applied to liquor for the second treatment water of sewage and wastewater treatment processes. In addition, the performance of recovering and removing phosphorus by the fully mixed batch system applied to the return flow from the sludge treatment process is excellent.

Description

하,폐수중의 인 회수 및 제거방법과 장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR RECOVERING AND REMOVING ORTHOPHOSPHATES FROM SEWAGE AND WASTES}Process and apparatus for recovery and removal of phosphorus in sewage and wastewater {PROCESS AND APPARATUS FOR RECOVERING AND REMOVING ORTHOPHOSPHATES FROM SEWAGE AND WASTES}

본 발명은 주류(main stream) 및 반송류(return flow)의 하ㆍ폐수 처리공정에서 정인산염(orthophosphates;이하 인)을 결정구조로 회수 및 제거하기 위한 방법 및 완전혼합형 회분식 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering and removing orthophosphates (hereinafter referred to as phosphorus) as a crystal structure in a wastewater treatment process of a main stream and a return flow, and a completely mixed batch device.

일반적으로 통용되고 있는 인 회수 및 제거방법은 세계적으로 범용되고 있는 (1)생물학적 처리방법과 (2)응집제를 사용하는 화학적 방법으로 대별되고 있으며, 근래 일부에서는 (3)물리화학적 방법인 정석탈인법이 시도되고 있는데, 이 정석탈인법은 인산칼슘법과 스트루바이트(struvite)법으로 나누어진다.The commonly used phosphorus recovery and removal methods are classified into (1) biological treatment methods and (2) chemical methods using coagulants, which are widely used in the world, and in recent years, (3) physicochemical method, crystallization The law is being tried, and the crystallization method is divided into calcium phosphate method and struvite method.

상기 정석탈인법에 대한 기술현황은 1998년 5월 6~7일 영국에서 처음 개최된 “하수와 축산 폐수로부터의 인 자원화 회수기술”에 관한 국제회의의 결론에서 잘 요약되고 있듯이, 스트루바이트법보다 인산칼슘법이 인 회수의 자원화 가치가 큰 것으로 알려져 있으며, 철 또는 알루미늄염의 응집제를 사용한 경우는 인 자원으로서 가치가 없는 것으로 평가되었다.The state of the art for crystallization is well summed up in the conclusion of the international conference on “recycling technology for sewage and livestock wastewater” first held in the UK on 6-7 May 1998. It is known that the calcium phosphate method has a greater resource value of phosphorus recovery than the method, and it is evaluated that the calcium phosphate method has no value as a phosphorus resource when using a coagulant of iron or aluminum salt.

상기 인산칼슘법의 인 회수기술에서 인회수 소재(seeding material)는 중요하며, 현재 실용화되어 있는 기술로는 유럽에서 모래를 원료로 사용하여 제조하는 DHV사(社)의 Crystallactor®를 사용하는 것이 있는데, 이 방법은 인 함유율이 11% 정도로 적어 자원화 가치가 낮은 문제점이 있다. 그 밖에 실험실 규모의 연구에서는 인 함유량을 높이기 위하여 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)를 이용하거나, 그 밖에 산화마그네슘 분말, 방해석(CaCO3) 등이 소재로 사용되고 있으며, 일본에서도 인광석, 골탄 등을 이용한 소규모의 고정상(fixed bed) 정석탈인공정이 실용화되어 있다.Seeding material is important in the phosphorus recovery technology of the calcium phosphate method, and currently available technology uses Crystallactor ® of DHV Co., Ltd., which is manufactured using sand as a raw material in Europe. However, this method has a problem of low resource value due to the low phosphorus content of about 11%. In addition, in laboratory-scale studies, hydroxyapatite is used to increase phosphorus content, or magnesium oxide powder and calcite (CaCO 3 ) are used as materials, and in Japan, small scales using phosphate or bone char are used. Fixed bed crystallization process is commercialized.

전로 슬래그를 이용한 일반적인 여과형(고정상) 정석탈인기술에 대해서는 일본강관주식회사의 일본국 공개특허 소57-94392호, 소59-14274호, 소61-271087호 등에 기술되어 있으나, 이들 문헌에서는 전로 슬래그 입자가 0.5 내지 3.0 mm 정도의 큰 입도를 갖고 있다.General filter type (fixed) crystallization technique using converter slag is described in Japanese Laid-Open Patent Publications No. 57-94392, No. 59-14274, No. 61-271087, etc. of Japan Steel Pipe Co., Ltd. The slag particles have a large particle size of about 0.5 to 3.0 mm.

기존의 생물학적 인 제거의 경우에는 안정적인 인 제거에 어려움이 많은 한편, 약품주입에 의한 화학적 인 제거는 안정적이기는 하지만 다량의 슬러지 발생 및 약품사용에 따른 처리비용 증가의 단점이 있었다.In the case of conventional biological removal, there are many difficulties in stable removal of phosphorus, while chemical removal by chemical injection is stable, but it has disadvantages of generating large amount of sludge and increasing treatment cost due to the use of chemicals.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하고자 안출된 것으로, 안정적인 인 제거가 가능하고, 폐슬러지가 아닌 회수가능한 인 자원을 얻으며, 정석반응의 종정으로 공급되는 정석재의 교체주기가 매우 긴 하ㆍ폐수중의 인 회수 및 제거방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 하ㆍ폐수중의 인 회수 및 제거방법을 이행하는 데에 사용될 수 있으면서, 구조가 간단하고 운전이 용이한 완전혼합형 회분식 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above disadvantages, it is possible to remove the stable phosphorus, to obtain a recoverable phosphorus resource rather than waste sludge, the replacement cycle of crystallization material supplied as the end of the crystallization reaction is very long sewage and wastewater Another object of the present invention is to provide a method for recovering and removing phosphorus from wastewater and wastewater, while having a simple structure and operation. It is to provide this easy fully mixed batch device.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인 회수 및 제거를 위한 완전혼합형 회분식 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a fully mixed batch device for phosphorus recovery and removal according to an embodiment of the invention.

우선, 본 발명에서는 철강산업의 부산물로 발생되는 제강 전로 슬래그를 파쇄하여서, #100체를 통과하고 #200체에 잔류하는 정도의 입경 0.075 내지 0.15 mm(평균 약 0.1mm 정도)의 것을 그대로, 또는 세척 및 건조시켜 하ㆍ폐수 중의 인 회수 및 제거용 소재로 사용한다.First, in the present invention, the steelmaking converter slag generated as a by-product of the steel industry is crushed, and the particle diameter of 0.075 to 0.15 mm (average of about 0.1 mm) that passes through # 100 and remains in # 200 is as it is, or It is used for washing and drying to recover and remove phosphorus from sewage and wastewater.

본 발명에서 인산칼슘법의 인 회수 및 제거용 소재의 원료로 사용하는 상기 제강 전로 슬래그는 제철소의 제강공정에서 산업폐기물로 다량 발생(예를 들면, 포항제철에서 하루에 약 3,000톤 정도로 발생)하고 있으며, 전로의 제강공정에서 불순물로 함유되어 있는 P2O5등을 분리 및 제거하기 위해 용선에 생석회를 주입하고 1500 내지 1600℃의 고온하에서 강을 생산하면서 배출되는 폐기물이다. 이러한 이유로 제강 전로 슬래그내에는 약간의 유리된 석회와 다량의 CaO이 들어 있고, 수중에서 특히 초기 수 주간에 고농도의 칼슘을 용출하게 되는데, 이것이 인산칼슘법의 인 회수 및 제거용 소재로 가장 바람직한 성능을 갖게 되는 원인이 되고 있다.In the present invention, the steelmaking converter slag used as a raw material for the recovery and removal of phosphorus in the calcium phosphate method generates a large amount of industrial waste in the steelmaking process of the steel mill (for example, about 3,000 tons per day in Pohang Steel) It is a waste discharged while injecting quicklime into molten iron in order to separate and remove P 2 O 5 , which is contained as an impurity in the steelmaking process of the converter, and producing steel at a high temperature of 1500 to 1600 ° C. For this reason, some free lime and a large amount of CaO are contained in the steel converter slag, and high concentrations of calcium are eluted in water, especially in the early weeks, which is the most desirable performance for the recovery and removal of phosphorus from the calcium phosphate method. Caused to have.

이러한 소재를 이용하여 인 자원으로 회수되는 아파타이트의 이론적인 함유율은 18.5%에 달하는 바, 이 값은 현재의 인광석 원석의 평균 인 함유량이 약 20% 수준임을 감안할 때, 또한 매년 약 1% 정도로 인광석의 인 함유율이 떨어지고 있는 경향을 고려하면, 충분한 자원적 가치가 예상되고 있다.The theoretical content of apatite recovered from the phosphorus resources using these materials is 18.5%. This value is about 1% annually, considering that the average phosphorus content of present ore gemstones is about 20%. Considering the tendency that the phosphorus content rate is falling, sufficient resource value is expected.

본 발명은 전술한 바와 같이 소정의 제강공정을 거친 전로 슬래그를 이용하여 하ㆍ폐수중으로부터 인을 회수 및 제거하는 방법으로서, 하ㆍ폐수 처리공정의 2차 처리수를 대상으로 주류에 적용하거나, 슬러지 처리공정으로부터 반송되는 반송류를 대상으로 적용하는 완전혼합형 회분식장치에 의한 처리방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is a method for recovering and removing phosphorus from sewage and wastewater using converter slag that has undergone a predetermined steelmaking process as described above, and is applied to liquor for the secondary treated water of the sewage and wastewater treatment process, An object of the present invention is to provide a treatment method by a fully mixed batch type device applied to a conveyed stream returned from a sludge treatment step.

본 발명에 따른 하ㆍ폐수중의 인 회수 및 제거방법은 하ㆍ폐수 처리과정에서 생물학적 처리(2차 처리)의 최종 침전지 유출수 또는 슬러지 처리공정으로부터의 반송류를 유입원수로 하고, 제강 전로 슬래그를 적정 농도로 투입하여 적정 pH와 칼슘의 농도하에서 완전혼합형 회분식 인 회수 및 제거용 반응조를 장기간 운전하면, 상기 제강 전로 슬래그의 표면에 칼슘 하이드록시 아파타이트(Ca5OH(PO4)3) 형태의 정석입자로 성장하게 되고, 일정 크기 이상으로 성장한 후에 이 정석입자를 인광석 원석으로 장외로 반출한 다음에, 다시 새로운 제강 전로 슬래그를 교체ㆍ투입하여 운전하는 것을 반복함으로써, 하ㆍ폐수중의 인을 저농도, 예를 들면 0.5 내지 10mg/ℓ 이하로 제거함은 물론, 인 자원으로 회수하여 이용할 수 있게 된다.The method for recovering and removing phosphorus in sewage and wastewater according to the present invention is the final sedimentation effluent of the biological treatment (secondary treatment) or the return flow from the sludge treatment process as inflow water in the sewage and wastewater treatment, and the steelmaking converter slag When the reactor for the recovery and removal of a fully mixed batch of phosphorus phosphorus at a proper concentration and a proper pH and a concentration of calcium is operated for a long time, crystallization in the form of calcium hydroxyapatite (Ca 5 OH (PO 4 ) 3 ) on the surface of the steelmaking converter slag After growing to a certain size and growing to a certain size, the crystal grains are taken out to the ore ore, and then the new steelmaking converter slag is replaced and introduced again, and the phosphorus in the sewage and wastewater is repeatedly reduced. For example, it can be removed to 0.5 to 10 mg / L or less, as well as to recover and use as a phosphorus resource.

또한, 본 발명에 따른 완전혼합형 회분식 정석반응조는 원형 또는 다각형의 단면을 갖고서 그 내부의 벽체에는 완전혼합을 돕기 위한 2개 이상의 적정 크기로 된 배플이 대칭적으로 부착되어 있는 바, 하ㆍ폐수 처리장에서 2차 처리공정의 최종 침전지 유출수 또는 슬러지 처리공정으로부터의 반송류를 유입시키고서 상기 전로 슬래그를 2 내지 20w/v% 정도로 투입한 다음, 상기 반응조의 상단 중앙에 설치된 혼합기(믹서)를 구동시키면서 1 내지 5시간 정도의 수리학적 체류시간(HRT)을 갖되, 상기 전로 슬래그의 우수한 침강특성을 이용하여 주기적으로 혼합을 중지한 수 분 후부터 많은 양의 처리수를 신속히 배출할 수 있도록 구성되어 있다.In addition, the fully mixed batch crystallization reaction tank according to the present invention has a circular or polygonal cross section, and two or more baffles having an appropriate size are symmetrically attached to the inner wall of the sewage and wastewater treatment plant. Inflow of the final settling effluent of the second treatment step or the return flow from the sludge treatment step to the converter slag to about 2 to 20w / v%, while driving the mixer (mixer) installed in the upper center of the reactor It has a hydraulic retention time (HRT) of about 1 to 5 hours, and is configured to quickly discharge a large amount of treated water from a few minutes after stopping mixing periodically by using the excellent sedimentation characteristics of the converter slag.

상기 전로 슬래그는 배출하지 않게 되고, 인이 회수 및 제거된 처리수만을 배출관을 통해 유출하게 된다. 상기 반응조의 운전 초기에는 슬래그로부터 충분한 양의 칼슘이 용출되고 적정 pH가 유지되므로 별도의 조치가 필요 없으나, 2주 내지 3주 이상 경과한 후에는 외부의 칼슘 저류조(통상 염화칼슘 또는 석회용액)에서 칼슘 주입량을 점차 증가시킬 필요가 있다. 2차 처리수에 포함된 칼슘의 농도(보통 30 내지 40mg/ℓ)를 포함해서 반응조내의 칼슘 농도를 30 내지 80mg/ℓ로 유지되도록 정량 주입하며, 이때 반응조 유출수의 pH가 8.5 내지 9.5(9.0 정도가 표준)로 유지되는 것이 인의 고효율 회수 및 제거에 중요하기 때문에, NaOH 등의 알칼리제의 적량 주입을 위하여 pH 자동조절장치를 운용하게 된다. 이로써, 유입된 인 농도가 5 내지 10mg/ℓ인 경우에도 유출수의 인 농도는 통상 0.5 내지 1.0mg/ℓ 이하로 안정적으로 유지될 수 있게 된다.The converter slag is not discharged, and only the treated water from which phosphorus is recovered and removed is discharged through the discharge pipe. In the initial stage of operation of the reactor, a sufficient amount of calcium is eluted from the slag and the proper pH is maintained, so no additional measures are required, but after two to three weeks or more, calcium in an external calcium reservoir (usually calcium chloride or lime solution) It is necessary to gradually increase the injection amount. Including the concentration of calcium contained in the secondary treated water (usually 30 to 40mg / ℓ) to maintain the calcium concentration in the reaction tank to 30 to 80mg / ℓ, the pH of the reactor effluent is 8.5 to 9.5 (about 9.0 Since it is important for high efficiency recovery and removal of phosphorus, the pH automatic control device is operated for proper injection of alkali chemicals such as NaOH. As a result, even when the phosphorus concentration introduced is 5 to 10 mg / L, the phosphorus concentration of the effluent may be stably maintained at 0.5 to 1.0 mg / L or less.

이 반응조에 사용하는 전로 슬래그는 운전기간이 수 개월 이상이 되면 그 입자 자체 겉보기 체적이 몇 배 이상으로 계속 늘어나게 되므로 자원 가치가 있는 크기로 성장하게 되면 장외로 배출해야 한다. 한편, 운전기간이 경과하면서 완전혼합 과정에서 충돌로 인해 정석재 표면에 이미 생성된 아파타이트의 일부가 떨어져 나와 새로운 종정으로 작용하여 계속 결정체로 성장하는 까닭에 수많은 순수 아파타이트가 출현하게 되어 인 회수 효율이 향상된다. 또 유출수 pH의 규제치가 8.5 이하인 경우 반응조 유출수에 소량의 황산 등의 산을 주입하는 장치를 별도로 설치하는 것이 바람직하다.The converter slag used in these reactors will continue to grow more than several times in its own volume when the operating period is more than a few months, so when it grows to a resource-worthy size, it must be discharged out of the field. On the other hand, as the operation period elapses, a part of the apatite already formed on the surface of the crystallization due to the collision in the process of complete mixing is released and acts as a new seed. do. Moreover, when the regulation value of effluent pH is 8.5 or less, it is preferable to separately install the apparatus which injects a small amount of acids, such as sulfuric acid, into the reactor effluent.

또한, 일반적인 소화조 탈리액, 탈수여액, 농축조 상징액 등으로 구성되는 반송류에는 고농도의 인을 함유하고 있어 주류에서의 처리에 문제를 야기하는 경우가 흔하다. 특히, 생물학적 탈인처리공정을 거친 슬러지가 농축조, 혐기성 소화조 등의 슬러지 처리공정을 거치는 과정에서 인이 고농도로 재용출되어 반송됨으로써 심각한 문제를 일으키게 된다.In addition, a return stream composed of a general digester stripping solution, a dewatering solution, a concentrated tank supernatant, and the like contains a high concentration of phosphorus, which often causes problems in liquor treatment. In particular, the sludge that has undergone a biological dephosphorization treatment process is a serious problem as phosphorus is re-dissolved and returned to a high concentration in the course of the sludge treatment process, such as concentrated tank, anaerobic digestion tank.

따라서, 본 발명의 방법에 의하면 회분식 운전시 투입슬래그 농도 대 초기 인 농도의 비가 0.03(%/mg/ℓ) 이상일 경우에 반응시간 5시간에서 80% 이상의 인 회수 및 제거율을 얻을 수 있다. 특히, 소화조 탈리액을 탈탄산 처리를 하는 경우에는 회수 및 제거효율을 다소 높일 수 있으며, 운전초기에는 보통 pH의 조정을 생략하여도 적정의 정석 pH구간을 유지할 수 있다. 반송류에서의 완전혼합형 반응조인 경우는 반응조 유출수가 수처리 계통의 유입부로 반송되어 유입하수와 혼합되기 때문에 별도의 pH 조정은 필요없게 된다.Therefore, according to the method of the present invention, when the ratio of the input slag concentration to the initial phosphorus concentration in the batch operation is 0.03 (% / mg / L) or more, the phosphorus recovery and removal rate of 80% or more can be obtained in the reaction time of 5 hours. In particular, when the digester desorbent is subjected to decarbonation treatment, the recovery and removal efficiency can be somewhat improved, and the initial crystallization pH range can be maintained even if the pH is not adjusted in the beginning of operation. In the case of a completely mixed reactor in the return stream, the pH of the reactor is not required because the effluent is returned to the inlet of the water treatment system and mixed with the influent sewage.

본 발명의 하ㆍ폐수중의 인 회수 및 제거를 위한 완전혼합형 회분식 정석반응조는 하ㆍ폐수 처리장의 반송류(소화조 탈리액 포함)에 적용할 수 있으며, 이때에 고농도의 제강 전로 슬래그를 이용하게 되면 반송류에 포함된 고농도의 인을 고효율로 제거 또는 회수할 수 있게 된다.The fully mixed batch crystallization tank for phosphorus recovery and removal of phosphorus in sewage and wastewater of the present invention can be applied to the return flow (including digestion tank desorbent) of sewage and wastewater treatment plant, and at this time, if a high concentration of steelmaking converter slag is used High concentration of phosphorus contained in the stream can be removed or recovered with high efficiency.

본 발명에서 사용하는 방법 및 장치는, 생물학적 처리단계에서 질산화가 이루어져 최종 침전지 유출수에 NO3 -가 고농도로 유출되는 경우에도 인 회수 반응에는 전혀 저해가 없게 된다. 따라서, 생물학적 처리를 위한 설계에서는 BOD 및 탈질화만을 고려하고, 인은 오히려 고농도로 배출되어도 회수 및 이용에 효과적이며, 응집제를 사용하는 경우와는 달리 이로 인한 별도의 슬러지가 발생하지 아니하여 경제적인 처리설계가 가능한 것이 특징이다.In the method and apparatus used in the present invention, there is no inhibition in the phosphorus recovery reaction even when nitrification is performed in the biological treatment step and NO 3 is discharged at a high concentration in the final sedimentation effluent. Therefore, in the design for biological treatment, only BOD and denitrification are considered, and phosphorus is effective for recovery and use even when discharged at a high concentration, and unlike the case of using a flocculant, it is economical because no separate sludge is generated. It is possible to design treatment.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인 회수 및 제거를 위한 완전혼합형 회분식 장치의 단면도로서, 이는 원형 또는 다각형 단면으로 된 정석탈인 반응조(40)를 구비하고 있으며, 이 반응조(40)에는 유입관(43)과 배출관(45)이 형성되어 있다. 본 발명의 완전혼합형 회분식 인 회수 및 제거용 반응조(40)에는 믹싱 모터(41)를 매개로 한 복수의 임펠라(46)의 회전에 따른 선회류의 발생을 억제하기 위하여 적정 크기의 배플(47)이 반응조(40)의 벽면 내부에 대칭적으로 2개 이상 고정되어 설치되어 있다. 또한, 상기 믹싱 모터(41)가 정지하면 수 분내에 전로 슬래그(42)가 중력으로 침강하게 되며, 그 후 상징액을 일시에 배출하고, 다시 유입수를 채워 재가동하게 되는 운전 패턴을 갖게 된다.1 is a cross-sectional view of a fully mixed batch device for phosphorus recovery and removal according to an embodiment of the present invention, which has a crystallization desulfurization reactor 40 of circular or polygonal cross section, which is introduced into the reactor 40. The pipe 43 and the discharge pipe 45 are formed. The fully mixed batch phosphorus recovery and removal reactor (40) of the present invention has a baffle (47) of the appropriate size to suppress the generation of swirl flow due to the rotation of the plurality of impellers (46) via the mixing motor (41). Two or more are symmetrically fixed to the inside of the wall surface of this reaction tank 40, and are installed. In addition, when the mixing motor 41 is stopped, the converter slag 42 is settled by gravity within a few minutes, after which the supernatant is discharged at a time, and the inflow water is filled again to have an operation pattern.

도 1의 반응조(40)의 운전에서 믹싱 에너지의 최소화가 긴요하며 이를 위해 반응조의 형상을 원형 또는 각형 구조로 하면서 단면적으로 계란형, 반계란형, 또는 이에 준하는 다각형으로 하는 것도 바람직하다.Minimization of the mixing energy is essential in the operation of the reaction tank 40 of FIG. 1. For this purpose, the shape of the reaction tank may be a circular or square structure and an egg shape, a half egg type, or a polygon corresponding thereto in cross section.

본 발명의 장치를 주류에 설치하는 경우에, 생물학적 처리를 거친 최종 침전지 유출수가 상기 유입관(43)을 통해 유입되거나, 측류에 설치할 경우에는 슬러지 농축조 상징액과 소화조 탈리액 및 탈수여액을 합한 반송류가 유입수가 되어 역시 유입관(43)를 통해서 상기 회분식 반응조(40)에 유입되게 된다.When the apparatus of the present invention is installed in the mainstream, the final sedimentation basin effluent after biological treatment is introduced through the inlet pipe 43, or when the side stream is installed in the side stream, the sludge thickening vessel supernatant, the digester desorption solution and the dehydration liquid are combined. Influent water is also introduced into the batch reactor 40 through the inlet pipe 43.

완전혼합형 회분식 반응조(40)의 수리학적 체류시간은 2시간이 표준이며, 유출수의 인 농도의 설계치가 다소 높아지면 1시간 정도까지 단축가능하다. 또, 반송류에서와 같이 고농도 인을 포함한 경우에는 5시간 정도의 체류시간이 필요한 경우도 있다.The hydraulic retention time of the fully mixed batch reactor 40 is standard for 2 hours, and can be shortened to about 1 hour if the design value of the phosphorus concentration in the effluent is slightly increased. In addition, in the case of containing a high concentration of phosphorus, as in the return flow, a residence time of about 5 hours may be required.

정석탈인 반응의 운전요소로는 반응조(40)내의 pH를 8.5 내지 9.5로 유지하는 것이 매우 중요하며, pH의 조정은 pH 자동조절장치(44)를 이용한다. 반응조 유출수의 인 농도를 결정하는 다른 운전 요소로는 반응조(40)내의 칼슘이온 농도, 전로 슬래그의 농도(반응 표면적), 그리고 수온 등이 있으며, 통상의 하수 처리단계에서는 알칼리도의 영향은 실용적으로 무시가능한 요소이다.As an operation element of the crystallization reaction, it is very important to maintain the pH in the reaction tank 40 at 8.5 to 9.5, and the pH is adjusted using the automatic pH control device 44. Other operating factors that determine the phosphorus concentration of the reactor effluent include calcium ion concentration in the reactor 40, converter slag concentration (reaction surface area), and water temperature, and the effects of alkalinity are practically neglected in a typical sewage treatment step. Possible element.

특히, 온도의 영향이 민감하며, 온도에 따라 정석탈인 반응속도는 물론 반응 차수도 동시에 변하는 사실이 발견되었으므로, 설계에서는 반드시 온도를 설계 요소로 고려하는 것이 긴요하다.In particular, it has been found that the influence of temperature is sensitive, and the reaction rate as well as the crystallization reaction rate change simultaneously with the temperature, so it is essential to consider the temperature as a design element in the design.

상기 반응조(40)의 크기는 제한되지 않으나, 유입수량이나 믹서능력, 부지상황 등의 처리조건에 맞추어 적당히 선택할 수 있으며, 2조 이상으로 나누어 설치하는 것이 좋다. 예컨대, 직경 5 m, 깊이 5 m 정도의 반응조 규격이면 약 1,000㎥/일 정도의 처리능력을 가지게 되며, 복수의 장치를 병렬 또는 직렬로 연결시켜서 설계할 수 있다. 대용량 처리시설인 경우에는 다수의 반응조를 이용하면서 단위 반응조의 직경 및 깊이를 크게 하고, 복수의 믹서를 설치하는 방안도 채용가능하다.Although the size of the reaction tank 40 is not limited, it can be appropriately selected according to treatment conditions such as inflow water amount, mixer capacity, and site conditions, and is preferably divided into two or more tanks. For example, a reactor having a diameter of 5 m and a depth of about 5 m has a treatment capacity of about 1,000 m 3 / day, and can be designed by connecting a plurality of devices in parallel or in series. In the case of a large-capacity treatment facility, a method of increasing the diameter and depth of the unit reactor while using a plurality of reactors and installing a plurality of mixers may be employed.

도 1에 도시된 완전혼합형 회분식 반응조(40)의 설치는 단일 반응조로 원형 또는 각형 반응조로 하고, 내부에 충진된 전로 슬래그(42)를 반응조(40)의 벽면 내부에 부착된 대칭형의 배플(47)에 의해 완전혼합상태가 잘 유지되도록 하면 된다. 그러나, 활성 슬러지를 이용한 회분식 인 제거 시설인 경우에는 고농도의 미생물 농도를 유지하여야 하기 때문에 침전 후에도 슬러지가 차지하는 용적이 크고, 슬러지의 침강속도가 매우 느려 침전분리에 상당한 시간(예를 들면 약 1 내지 2시간)이 소요되어 회분식 반응조의 처리효율이 실제로는 매우 낮게 된다.본 발명의 인 회수 및 제거용 회분식 반응조의 경우, 슬래그가 차지하는 용적이 주입초기에는 많아야 10% 정도이고, 인 자원으로의 회수를 목표로 장기운전(약 1년 정도)을 하면 고형분의 용적은 차츰 증가하나, 그래도 용적의 30% 이내로 되며, 혼합을 중지하면 침강속도가 커서 실제 시설에도 10분 이내에 완벽하게 고액분리가 이루어지고 있어, 유출수량을 반응조 용량의 50%까지는 쉽게 할 수 있으면서 동시에 유출속도를 크게 할 수 있어서 처리효율을 높이는 데에 매우 유용한 장치로 될 수 있다.The installation of the fully mixed batch reactor 40 shown in FIG. 1 is a circular or square reactor in a single reactor, and the converter slag 42 filled therein is symmetrical baffle 47 attached to the inside of the wall of the reactor 40. It is good to maintain the complete mixing state by However, in the case of a batch phosphorus removal facility using activated sludge, the sludge occupies a large volume even after precipitation because of the high concentration of microorganisms, and the sedimentation rate of the sludge is very slow. 2 hours), the treatment efficiency of the batch reactor is actually very low. In the batch reactor for phosphorus recovery and removal of the present invention, the volume occupied by slag is at most about 10% at the beginning of the injection, and is recovered to the phosphorus resource. For long-term operation (about 1 year), the volume of solids will gradually increase, but still within 30% of the volume. The amount of effluent can be easily up to 50% of the reactor capacity while increasing the outflow rate It can be a very useful device to increase the processing efficiency.

도 1에서 미설명 부호 48은 염화칼슘 용액조, 부호 49는 가성소다 용액조이며, 부호 50은 칼슘 자동조절장치이다.In FIG. 1, reference numeral 48 is a calcium chloride solution bath, 49 is a caustic soda solution bath, and 50 is a calcium automatic control device.

이하 본 발명을 실험예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the experimental examples.

실험예Experimental Example

입경이 0.15mm인 제강 전로 슬래그의 투입율을 약 5w/v%가 유지되도록 하고, 반응온도 25℃, pH는 9.5로 유지하고, 초기 PO4-P의 농도는 50mg-P/L인 조건하에서 교반강도를 200rpm 이상으로 하여 완전혼합형 회분식 정석반응조를 5시간 동안 운전한 결과, 칼슘을 첨가하지 않은 경우에는 전로 슬래그 1g 당 0.57mg의 인이 회수되었으나, 60mg/ℓ의 칼슘을 첨가한 경우에는 0.74mg의 인이 정석 회수되었다.The injection rate of the steelmaking converter slag having a particle diameter of 0.15 mm was maintained at about 5w / v%, the reaction temperature was maintained at 25 ° C., the pH was 9.5, and the initial concentration of PO 4 -P was 50 mg-P / L. When the fully mixed batch crystallization reactor was operated for 5 hours at a stirring strength of 200 rpm or more, 0.57 mg of phosphorus was recovered per 1 g of converter slag when calcium was not added, but 0.74 when 60 mg / l calcium was added. mg of phosphorus was recovered.

본 발명에 따른 간단한 회분식 장치에 의하면, 제강 전로 슬래그를 이용하여 이 슬래그 표면에 하이드록시아파타이트로 하ㆍ폐수중의 인을 정석시킴으로써, 인의 제거 및 회수성능이 우수하게 됨을 알 수 있다. 더욱이, 운전기간이 경과하면서 전로 슬래그의 표면에 생성되었던 아파타이트가 완전혼합 과정에서의 충돌로 일부가 떨어져 나와 순수한 아파타이트로 계속 성장하게 되는 특성이 있어, 회수되는 인의 순도를 높일 수 있는 효과가 있게 된다.According to the simple batch-type apparatus which concerns on this invention, it turns out that phosphorus in sewage and wastewater is crystallized by the hydroxyapatite on the surface of this slag using steelmaking converter slag, and it becomes clear that phosphorus removal and collection | recovery performance are excellent. In addition, the apatite generated on the surface of the converter slag during the operation period is partially separated by the collision during the complete mixing process and continues to grow into pure apatite, thereby increasing the purity of the recovered phosphorus. .

Claims (6)

삭제delete 하ㆍ폐수 처리과정 중에서 2차 처리의 최종 침전지 유출수 또는 슬러지 처리공정으로부터의 반송류를 유입수로 하여 인 회수 및 제거용 반응조에 유입시키는 단계와, 상기 반응조에 제강 전로 슬래그를 투입하는 단계, 상기 유입수를 적정 시간 동안 반응조에 체류시킨 후 배출하는 단계, 상기 제강 전로 슬래그의 표면에 칼슘 하이드록시 아파타이트(Ca5OH(PO4)3) 형태로 정석입자를 일정 크기로 성장시킨 후, 형성된 정석입자를 인광석 원석으로 장외로 반출하는 단계 및, 새로운 제강 전로 슬래그를 교체 및 투입하여 상기 반응조를 재운전하는 단계를 포함하는 하,폐수중의 인 회수 및 제거방법에 있어서,Inflow of the final sedimentation effluent or the sludge from the sludge treatment process as inflow water into the reactor for recovery and removal of phosphorus in the sewage and wastewater treatment process, and inputting steelmaking converter slag to the reactor; After discharging the crystallized grains in a predetermined size in the form of calcium hydroxy apatite (Ca 5 OH (PO 4 ) 3 ) on the surface of the steelmaking converter slag and then discharged, the crystallized particles formed In the method of recovering and removing phosphorus in the waste water, comprising the step of taking out to the ore to the ore ore, and the operation of the reactor by replacing and adding a new steelmaking converter slag, 2 내지 20w/v%의 제강 전로 슬래그가 투입된 반응조를 8.5 ~ 9.5인 pH와 30 ~ 80mg/ℓ의 칼슘 농도하에서 장기간 운전하되, 상기 유입수의 체류시간을 1 내지 5시간으로 하여서, 하ㆍ폐수중의 인을 0.5 내지 10 mg/ℓ 이하로 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수중의 인의 회수 및 제거방법.The reactor with 2 to 20 w / v% steelmaking converter slag was operated for a long time at a pH of 8.5 to 9.5 and a calcium concentration of 30 to 80 mg / l, with the residence time of the influent being 1 to 5 hours. A method for recovering and removing phosphorus from sewage and wastewater, characterized in that to remove phosphorous at 0.5 to 10 mg / l or less. 삭제delete 삭제delete 원형이나 타원형 또는 다각형 단면으로 되고서 제강 전로 슬래그(42)를 수용하는 정석탈인 반응조(40)를 구비하되, 이 반응조(40)에는 유입관(43)과 하부 배출관(45)이 형성되어 있고, 믹싱 모터(41)를 매개로 한 복수의 임펠라(46)의 회전에 따른 선회류의 발생을 억제하기 위하여 적정 크기의 배플(47)이 상기 반응조(40)의 벽면 내부에 대칭적으로 2개 이상 설치되어 있는 하,폐수중의 인 회수 및 제거장치에 있어서,It has a circular or elliptical or polygonal cross section and has a reaction tank 40 which is a crystallization declination accommodating the steelmaking converter slag 42, which is formed with an inlet pipe 43 and a lower discharge pipe 45. In order to suppress the generation of swirl flow caused by the rotation of the plurality of impellers 46 via the mixing motor 41, two baffles 47 of appropriate size are symmetrically disposed inside the wall of the reactor 40. In the above-described wastewater and wastewater recovery and removal apparatus in wastewater, 상기 반응조(40)에는 칼슘 자동조절장치(50)를 매개로 염화칼슘 용액조(48)와 연통되어 있고, pH 자동조절장치(44)를 매개로 가성소다 용액조(49)에 연통되어있어, 2 내지 20w/v%의 제강 전로 슬래그(42)가 투입된 상기 반응조(40)를 8.5 ~ 9.5인 pH와 30 ~ 80mg/ℓ의 칼슘 농도하에서 장기간 운전할 수 있는 한편, 유입수를 1 내지 5시간 체류시킨 후에 배출관(45)을 통해 배출할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수중의 인 회수 및 제거장치.The reaction tank 40 is in communication with the calcium chloride solution tank 48 via the calcium automatic regulator 50, and is connected to the caustic soda solution tank 49 via the pH automatic regulator 44, 2 The reactor 40 into which the steelmaking converter slag 42 of 20 w / v% was injected can be operated for a long time at a pH of 8.5 to 9.5 and a calcium concentration of 30 to 80 mg / l, while the influent is held for 1 to 5 hours. Phosphorus recovery and removal apparatus in sewage and wastewater, characterized in that configured to discharge through the discharge pipe (45). 삭제delete
KR10-2000-0035408A 2000-06-26 2000-06-26 Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes KR100371870B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0035408A KR100371870B1 (en) 2000-06-26 2000-06-26 Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0035408A KR100371870B1 (en) 2000-06-26 2000-06-26 Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020003685A KR20020003685A (en) 2002-01-15
KR100371870B1 true KR100371870B1 (en) 2003-02-11

Family

ID=19673980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0035408A KR100371870B1 (en) 2000-06-26 2000-06-26 Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100371870B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393036B1 (en) 2011-06-28 2014-05-08 (주) 루선트엔지니어링 Water treatment system and water treatment method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100957998B1 (en) * 2002-12-24 2010-05-17 주식회사 포스코 Method for the removal of phosphorous in waste water using steelmaking slag
KR100660943B1 (en) * 2005-04-26 2006-12-27 대원과학대학 산학협력단 Wastewater treatment method for containing high concentrations of phosphorous with low grade calcium carbonate and calcium chloride

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851980A (en) * 1981-09-22 1983-03-26 Kobe Steel Ltd Removal of phosphate in waste water
JPH06226292A (en) * 1993-02-04 1994-08-16 Nippon Steel Corp Biological sewage treating device
KR960037579A (en) * 1995-04-08 1996-11-19 김응호 Removal method of phosphorus in sewage and wastewater by steelmaking slag
KR200184623Y1 (en) * 1999-12-22 2000-06-01 합자회사 동림소재 Phosphorus removing device for waste water utilizing waste materials from steel mill

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851980A (en) * 1981-09-22 1983-03-26 Kobe Steel Ltd Removal of phosphate in waste water
JPH06226292A (en) * 1993-02-04 1994-08-16 Nippon Steel Corp Biological sewage treating device
KR960037579A (en) * 1995-04-08 1996-11-19 김응호 Removal method of phosphorus in sewage and wastewater by steelmaking slag
KR200184623Y1 (en) * 1999-12-22 2000-06-01 합자회사 동림소재 Phosphorus removing device for waste water utilizing waste materials from steel mill

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393036B1 (en) 2011-06-28 2014-05-08 (주) 루선트엔지니어링 Water treatment system and water treatment method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020003685A (en) 2002-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105692959B (en) A kind of desulfurizing waste water processing device and method of low sludge yield
EP1330414B1 (en) Method for treatment of water and wastewater
JP3350364B2 (en) Wastewater treatment method and wastewater treatment device
JP2019505368A (en) Recovery of phosphorus compounds from wastewater
EP1000904B1 (en) Method for recovering phosphate from sludge and system therefor
AU2002220093A1 (en) Method and apparatus for treatment of water and wastewater
KR102404514B1 (en) Sewage and wastewater treatment system with crystallization apparatus for phosphorus recovery
Matsumiya et al. Phosphorus Removal from Sidestreams by Crystallisation of Magnesium‐Ammonium‐Phosphate Using Seawater
KR20000011702A (en) Fluoride Including Waste Water Processing Device and Method Capable of Processing Fluoride Including Waste Water to Have Low Concentration of Fluoride
CN105036408A (en) Treatment method of wastewater containing high-concentration active silicon
KR20120046808A (en) Cyclone type sewage disposal device for removing total phosphorus in treated sewage
KR100371870B1 (en) Process and apparatus for recovering and removing orthophosphates from sewage and wastes
JPS6242677B2 (en)
JP2000140891A (en) Method for recovering phosphorus in sludge and device therefor
JP3844347B2 (en) Method and apparatus for removing and recovering phosphorus from organic wastewater
KR101861072B1 (en) Sewage and wastewater treatment system with crystallization apparatus for phosphorus recovery
KR20030034299A (en) Continuous, struvite crystallization apparatus
CN109879512A (en) Method for treating garbage percolation liquid based on ceramic membrane
JP4568391B2 (en) Fluidized bed crystallization reactor
KR20080105648A (en) Device for disposing of livestock excretions and method thereof
JP2000301166A (en) Waste water treatment apparatus
JP4439040B2 (en) Wastewater treatment equipment
KR101218395B1 (en) Inorganic sludge selective discharge facility applying contact grawing method in swirl flow
KR20030076549A (en) Nutrient removal of wastewater using Struvite crystalization
JPH03178395A (en) Biological treatment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130121

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140110

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150122

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160125

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170123

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180125

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190128

Year of fee payment: 17

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200114

Year of fee payment: 18