KR100403288B1 - 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법 - Google Patents

저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저농도 암모니아가 함유된 오수를 반응기의 내부로 유입시키기 전에 폭기시켜 반응기의 내부로 유입되는 오수의 용존산소량이 반응기 내부에서 고정화 미생물에 의하여 소모되는 산소량보다 많도록 하고, 이와 같이 용존산소량이 조절된 오수를 반응기에 투입시켜 반응기 1회 통과시 높은 암모이나의 제거속도로 오수를 처리할 수 있도록 하므로서, 특히 저급 상수원의 수처리 공정이나 순환여과식 양어장의 수처리 공정에 매우 유용하게 적용시킬 수 있도록 한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법은, 암모니아가 2 ~ 10g/m3의 저농도로 함유되어 있는 오수(22a)를 저장탱크(22)의 내부로 유입시켜 저장하는 저장단계(401)와, 저장탱크(22)의 내부에 저장된 오수(22a)에 공기를 공급하여 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm으로 조절하는 폭기단계(402)와, 니트로소모나스와 니트로박터로 되는 질산화 미생물이 고분자 용액속에 담체의 형태로 고정된 고정화 미생물(28)을 일정 비율로 충진시킨 반응기(20)의 내부로 상기의 오수(22a)를 유입시켜, 오수(22a)에 함유된 암모니아를 반응기(20)의 내부에서 제거시키는 반응단계(403)를 거치는 것에 있어서, 상기의 반응단계(403)는 내부에 격벽(26)이 설치된 분할 실린더형의 반응기(20)에 고정화 미생물(28)을 10 ~ 30%의 부피비율로 충진하여, 오수(22a)의 체류시간이 0.6 ~ 0.9 분(min)이 되도록 오수(22a)와 고정화 미생물(28)을 반응기(20)의 내부에서 회류시키므로서 암모니아를 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법{A treatment method of wastewater with low concentration of ammonia by the type of non-aeration nitrification}
본 발명은 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저농도 암모니아가 함유된 오수를 반응기의 내부로 유입시키기 전에 폭기시켜 반응기의 내부로 유입되는 오수의 용존산소량이 반응기 내부에서 고정화 미생물에 의하여 소모되는 산소량보다 많도록 하고, 이와 같이 용존산소량이 조절된 오수를 반응기에 투입시켜 반응기 1회 통과시 높은 암모이나의 제거속도로 오수를 처리할 수 있도록 하므로서, 특히 저급 상수원의 수처리 공정이나 순환여과식 양어장의 수처리 공정에 매우 유용하게 적용시킬 수 있도록 한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 호수나 하천의 부영양화 및 적조현상을 유발하는 수중의 질소 성분 중에서 암모니아성 질소가 약 60%를 차지하며, 암모니아성 질소는 수중에서 비이온성 암모니아(NH3)와 이온성 암모니아(NH4 +)와 결합된 NH3-N, NH4 +-N의 2가지 형태로 존재하게 되는 데, 특히 비이온성 암모니아와 결합되어 형성되는 암모니아성 질소는 동물의 세포벽을 통과하여 저농도(약 2g/m3이하)에서도 수중생물에게 치명적인 피해를 주게 될 뿐만 아니라, 질산성 질소나 아질산성 질소로 산화되면서 수중의 용존산소를 고갈시키게 되므로, 암모니아성 질소를 신속히 제거할 수 있는 수처리 공정을 필요로 하게 된다.
상기와 같이 수중의 암모니아성 질소를 제거하기 위한 생물학적인 암모니아의 제거방법은 니트로소모나스(Nitrosomonas)와 니트로박터(Nitrobacter; 질화박테리아)로 되는 질산화 미생물에 의한 자연적인 정화기능을 증가시킨 방법으로서, 니트로소모나스(Nitrosomonas)라고 하는 박테리아에 의하여 암모니아를 아질산으로 산화시킨 후에 니트로박터(Nitrobacter)라고 하는 박테리아에 의하여 아질산을 질산으로 산화시키는 반응과정으로 이루어지며, 전기한 생물학적 총괄 반응식은 다음과 같다.
NH4 ++ 1.83O2+ 1.98HCO3 -→ 0.98NO3 -+ 0.021C5H7NO2+ 1.88H2CO3+ 1.04H20
상기의 반응식에서 나타난 바와 같이, 암모니아 1g의 산화에 약 4.18g의 용존산소가 필요하며, 7.14g의 알칼리도가 소모된다.
상기와 같은 질산화 미생물을 이용한 생물학적인 암모니아의 제거방법은 불활성 담체인 폴리에틸렌(Polyetylen) 및 모래(Sand) 등의 표면에 질산화 미생물막을 형성시켜 오수(汚水)에 함유된 암모니아를 제거하거나, 질산화 미생물을 알기나이트(Alginate), 폴리비닐알콜(PVA: Poly vinyl alcohol) 또는 폴리에틸렌글리콜(Poly ethylene glycol)과 같은 고분자 용액 속에 혼합하여 겔(Gel)화시키므로서 질산화 미생물을 한정된 공간 내에 고농도로 포획한 것(이하, "고정화 미생물"이라 한다)을 반응기의 내부에 일정한 비율로 충진시키고, 고정화 미생물이 충진된 반응기의 내부로 오수와 공기를 유입시키므로서 오수에 함유된 암모니아가 고정화 미생물과 서로 반응하여 제거되도록 하였다.
상기와 같은 질산화 미생물을 이용한 생물학적인 암모니아의 제거방법 중에서 후자에 해당하는 고정화 미생물을 이용한 암모니아의 제거방법은, 반응기 내에 유용한 질산화 미생물을 고농도로 유지할 수 있기 때문에 암모니아의 제거속도가 매우 빠르게 되며, 암모니아가 제거된 처리수와 고정화 미생물의 분리가 매우 용이하기 때문에 별도의 분리시설이 불필요하게 되어 공정의 규모를 대폭 줄일 수 있다는 장점으로 인하여 많은 정수처리장에서 응용되고 있다.
상기와 같은 고정화 미생물을 이용한 암모니아의 제거방법으로서, 유기물 및 암모니아성 질소 제거용 메디아 충진형 폐수처리 시스템이 국내공개특허공보(공개일자 1998년 11월 05일)에 기재되어 알려져 있다.
상기와 같은 종래의 유기물 및 암모니아성 질소 제거용 메디아 충진형 폐수처리 시스템에서 암모니아의 제거를 위한 질산화 공정은 도 1 및 도 2에 도시되어있는 바와 같이, 일차적으로 암모니아성 질소(NH3-N)가 약 100mg/l(=100g/m3)의 고농도로 함유된 오수(22a)를 저장탱크(22)의 내부에 유입시켜 저장하는 저장단계(41)를 거치며, 저장탱크(22) 내부에 저장된 오수(22a)는 연동펌프(24)를 사용하여 반응기(20)의 내부로 유입시키게 된다.
그리고, 상기의 저장단계(41)를 거친 후에는 75 ~ 85%의 중량 비율을 가지는 물에 15 ~ 25%의 중량 비율을 가지는 폴리비닐알콜(PVA: Poly vinyl alcohol)을 용해시켜 폴리비닐알콜 용액을 제조한 후, 여기에 상기한 질산화 미생물인 니트로소모나스 및 니트로박터의 농축액을 약 1:1의 부피비로 혼합하여 일정한 형태로 동결건조시킨 고정화 미생물(28)을 약 20 ~ 40%의 부피비율로 충진시킨 반응기(20)의 내부로 상기의 오수(22a)를 공급하여, 오수(22a)에 함유된 암모니아와 고정화 미생물(28)을 서로 반응시키는 반응단계(42)를 거친다.
그리고, 상기의 반응단계(42)에서 반응기(20)의 하부로부터 유로관(20c)을 통하여 약 2.5 l/min의 유량으로 공기를 공급하는 폭기를 병행하므로서, 반응기(20)의 내부에서 고정화 미생물(28)과 암모니아의 반응에 소모되는 산소를 공급하게 되며, 상기의 반응단계(42)를 거친 후에는 반응기(20) 상부의 스크린(27)을 통하여 암모니아가 제거된 처리수만을 반응기(20)의 외부로 배출시키고, 고정화 미생물(28)은 연속적인 오수(22a)의 처리를 위하여 반응기(20)의 내부에서 유지되도록 하므로서 종래의 질산화 공정이 완료되어지며, 반응기(20)의 외부에는 pH조절기(29)를 설치하여, 반응기(20) 내부의 pH를 7 ~ 8수준으로 유지하도록 한 것이 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 유기물 및 암모니아성 질소 제거용 메디아 충진형 폐수처리 시스템에 적용된 질산화 공정은 암모니아 1g의 산화에 소모되는 4.18g의 산소를 보충하기 위하여 반응기(20)의 내부로 공기를 공급하는 폭기반응식의 형태로서, 암모니아성 질소가 약 100mg/l의 고농도로 함유된 오수(22a)를 반응기(20) 내부에서 처리하여 약 6.3mg/l의 저농도 수준으로 제거하기에는 매우 효과적이나, 반응기(20) 내부의 고정화 미생물(28)에 직접 폭기를 할 경우, 공기의 전단응력에 의하여 고정화 미생물(28)이 쉽게 파손되는 문제가 발생하고, 반응기(20) 내부의 액체 부피의 약 30%정도가 공기 기포로 형성되어 고정화 된 질산화 세균과 오수(22a)중의 암모니아가 접촉할 수 있는 기회를 감소시키게 되므로서, 암모니아성 질소가 약 2 ~ 10mg/l의 저농도로 함유된 경우에는 암모니아와 고정화 미생물(28)이 충분히 접촉하지 못하게 되어 암모니아의 제거속도 및 제거효율이 매우 낮아지게 되는 문제점이 있다.
상기와 같이 반응기(20)의 내부로 공기를 폭기하는 형태의 처리방법으로는 오수(22a)에 함유된 저농도 암모니아의 제거속도 및 제거효율이 매우 낮아지기 때문에, 저급 상수원의 수처리 공정이나 순환여과식 양어장의 수처리 공정과 같이 저농도의 암모니아까지 신속하게 처리하여야 하는 수처리 공정에 적용하기가 매우 힘든 문제점이 있었으며, 설혹 종래의 질산화 공정을 전기한 수처리 공정에 적용시킨다 하더라도 저농도 암모니아의 낮은 제거속도와 제거효율로 인하여 암모니아의 제거에 사용되는 장치의 과다한 운전과, 이로 인한 수처리 경비의 상승을 유발시키는문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점으로 인하여 저급 상수원의 수처리 공정에서는 저농도 암모니아의 제거를 위하여 다량의 염소살균을 행하게 되므로서, THMs와 같은 발암성 물질의 생성을 유발시키게 될 뿐만 아니라, 정수된 물의 냄새를 나쁘게 하는 결과를 초래하게 되며, 특히 순환여과식 양어장의 경우에는 수중의 암모니아성 질소 농도를 어류의 치사량이 되는 2mg/l 이하로 항상 유지시킬 수 있어야 하는 데, 상기한 바와 같이 저농도 암모니아의 처리를 위한 장치의 운전경비가 과다하게 지출되되어 어류 양식의 생산성이 저하되기 때문에, 암모니아성 질소 농도가 비교적 높은 상태로 양어장의 물을 배출시키고, 수질이 뛰어난 물을 다시 양어장에 공급하게 므로서, 양어장의 배출수에 의한 수질의 2차 오염 뿐만 아니라, 수자원의 낭비를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법은 저농도 암모니아가 함유된 오수를 반응기의 내부로 유입시키기 전에 폭기시켜 반응기의 내부로 유입되는 오수의 용존산소량이 반응기 내부에서 고정화 미생물에 의하여 소모되는 산소량보다 많도록 하고, 이와 같이 용존산소량이 조절된 오수를 반응기에 투입시켜 반응기 1회 통과시 높은 암모이나의 제거속도로 오수를 처리할 수 있도록 하므로서, 특히 저급 상수원의 수처리 공정이나 순환여과식 양어장의 수처리 공정에 매우 유용하게 적용시킬 수 있도록 하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 암모니아가 2 ~ 10g/m3의 저농도로 함유되어 있는 오수를 저장탱크의 내부로 유입시켜 저장하는 저장단계와, 저장탱크의 내부에 저장된 오수에 공기를 공급하여 오수의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm으로 조절하는 폭기단계와, 니트로소모나스와 니트로박터로 되는 질산화 미생물이 고분자 용액속에 담체의 형태로 고정된 고정화 미생물을 일정 비율로 충진시킨 반응기의 내부로 상기의 오수를 유입시켜, 오수에 함유된 암모니아를 반응기의 내부에서 제거시키는 반응단계를 거치는 것에 있어서, 상기의 반응단계는 내부에 격벽이 설치된 분할 실린더형의 반응기에 고정화 미생물을 10 ~ 30%의 부피비율로 충진하여, 오수의 체류시간이 0.6 ~ 0.9 분(min)이 되도록 오수와 고정화 미생물을 반응기의 내부에서 회류시키므로서 암모니아를 제거하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 질산화 공정을 나타내는 공정블럭도.
도 2는 종래의 질산화 공정에 사용되는 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법을 나타내는 공정블럭도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 사용되는 장치를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 장치를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 고정화 미생물의 충진율 및 수력학적 체류시간 변화에 따른 암모니아의 제거속도를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 수력학적 체류시간 변화에 따른 암모니아의 제거효율을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 고정화 미생물의 충진율 변화에 따른 암모니아의 제거효율을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 암모니아의 제거속도에 대한 수력학적 체류시간 및 고정화 미생물의 충진층 높이 영향을 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 암모니아 제거율에 대한 수력학적 체류시간 및 고정화 미생물의 충진층 높이 영향을 나타내는 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 반응기 20a : 유입구 20b : 배출관
21 : 공기공급기 21a : 분사노즐 22 : 저장탱크
22a : 오수 23 : 배관 24 : 연동펌프
25 : 액체분산기 26 : 격벽 27 : 스크린
28 : 고정화 미생물 401 : 저장단계 402 : 폭기단계
403 : 반응단계
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법을 나타내는 공정블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 사용되는 장치를 나타내는 개략도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 장치를 나타내는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 고정화 미생물의 충진율 및 수력학적 체류시간 변화에 따른 암모니아의 제거속도를 나타내는 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 수력학적 체류시간 변화에 따른 암모니아의 제거효율을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 고정화 미생물의 충진율 변화에 따른 암모니아의 제거효율을 나타내는 그래프이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 암모니아의 제거속도에 대한 수력학적 체류시간 및 고정화 미생물의 충진층 높이 영향을 나타내는 그래프이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 암모니아 제거율에 대한 수력학적 체류시간 및 고정화 미생물의 충진층 높이 영향을 나타내는 그래프이며, 도면 중 미설명 부호 20d는 공간부, 20e는 고형물 배출구를 나타내는 것이다.
먼저, 본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법에 사용되는 장치의 개략적인 구성을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 사용되는 장치는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 오수(22a)를 저장하는 저장탱크(22)의 하부에는 저장탱크(22) 일측의 공기공급기(21)와 연결되어 오수(22a)에 공기를 공급하기 위한 분사노즐(21a)이 설치되고, 전기한 저장탱크(22) 내부의 오수(22a)를 반응기(20)로 공급하는 연동펌프(24)가 저장탱크(22)와 배관(23)으로 연결 설치되며, 전기한 연동펌프(24)를 통하여 오수(22a)가 유입되는 반응기(20)가 연동펌프(24)와 배관(23)으로 연결 설치되어 있다.
상기의 반응기(20)는 반응기(20)의 내부로 유입된 오수(22a)에 의하여 고정화 미생물(28)을 유동시키는 분할 실린더 형(Split-cylinder type)의 액체부상 생물반응기로서, 반응기(20)의 하부에는 오수(22a)를 반응기(20) 내부로 유입시키기 위한 액체분산기(25)가 상기한 연동펌프(24)와 배관(23)으로서 연결 설치되며, 반응기(20)의 상부에는 암모니아가 제거된 처리수만을 반응기(20)의 외부로 배출시키고, 고정화 미생물(28)은 반응기의 내부에 유지시키도록 스크린(27)과 배출관(20b)이 설치되며, 반응기(20)의 내부에는 고정화 미생물(28)과 오수(22a)의 유동성을 높이기 위하여, 반응기(20) 내부로 유입된 오수(22a)가 고정화 미생물(28)과 함께 반응기(20)를 1회 이상 회전한 후 유출되도록 격벽(26; Baffle)이 설치된 구성으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 장치는 본 발명의 일실시예에 의한 장치와 반응기(20)의 구성만이 차이가 있는 것이며, 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 반응기(20)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 단위 체적당 일정한 농도로 고정화 미생물(28)이 충진된 원통 실린더 형의 충진층 생물반응기로서, 반응기(20)의 하부에는 상기한 연동펌프(24)와 배관(23)으로 연결되어 오수(22a)를 반응기(20)의 내부로 유입시키기 위한 유입구(20a)와, 반응기(20) 내부의 고정화 미생물(28)을 하부에서 받쳐 주는 스크린(27)이 설치되며, 반응기(20)의 일측에는 암모니아가 제거된 처리수를 반응기(20)의 외부로 배출시키기 위한 배출관(20b)이 설치된다.
그리고, 상기 스크린(27)과 유입관(22a)의 사이에는 소정의 공간부(20d)을 형성하여 암모니아성 질소 농도의 구배없이 오수(22a)를 반응기(20)의 내부로 골고루 공급할 수 있게 하였으며, 전기한 공간부(20d)의 바닥 부분을 약 30o의 경사를 주어 형성하고, 공간부(20d)의 일측 하단에는 고형물 배출관(20e)을 설치하므로서, 오수(22a)에 함유된 고형물이 반응기(20)의 내부로 유입될 경우, 이를 공간부(20d)의 바닥 부분으로 침강시켜 제거할 수 있도록 한 구성으로 이루어진다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 장치를 사용한 본 발명에 따른 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법의 각 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
[본 발명의 일실시예에 의한 처리방법]
본 발명의 일실시예에 의한 처리방법은 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 일차적으로 암모니아가 2 ~ 10g/m3(= 2 ~ 10mg/l)의 저농도로 함유된 오수(22a)를 저장탱크(22)의 내부로 유입시켜 저장하는 저장단계(401)를 거치며, 전기한 저장단계(401)를 거친 후에는 공기공급기(21)에 연결된 분사노즐(21a)을 통하여 저장탱크(22) 내부에 저장된 오수(22a)에 공기를 공급하는 폭기단계(402)를 거치므로서, 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm(= 7 ~ 8g/m3)으로 조절하게 된다.
상기와 같이 저장단계(401)를 거친 후에 폭기단계(402)를 수행하여도 되고, 저장단계(401)와 폭기단계(402)를 병행하여 수행하여도 무방하며, 저장탱크(22)의 내부에서 용존산소농도가 7 ~ 8ppm으로 조절된 오수(22a)는 상기한 연동펌프(24)와 액체분산기(25)를 사용하여 본 발명의 일실시예에 의한 액체부상 생물반응기(20)의 내부로 유입시키게 된다.
그리고, 상기의 저장단계(401)와 폭기단계(402)를 거친 후에는, 고정화 미생물(28)이 10 ~ 30%의 부피 비율로 충진된 상기 액체부상 생물반응기(20)의 내부에서 오수(22a)의 수력학적 체류시간(HRT: Hydraulic residence time)이 0.6 ~ 0.9분(min)이 되도록, 반응기(20) 내부에 설치된 격벽(26)에 의하여 오수(22a)와 고정화 미생물(28)을 1회 이상 함께 회류시키므로서, 오수(22a)속에 함유된 저농도의 암모니아가 용존산소에 의한 고정화 미생물(28)과의 접촉반응을 통하여 제거되는 반응단계(403)를 거친다.
상기의 고정화 미생물(28)은 75 ~ 85%의 중량 비율을 가지는 물에 15 ~ 25%의 중량 비율을 가지는 알기나이트(Alginate), 폴리비닐알콜(PVA: Poly vinyl alcohol) 또는 폴리에틸렌글리콜(Poly ethylene glycol)을 용해시켜 고분자 용액을 제조한 후, 여기에 상기한 질산화 미생물인 니트로소모나스 및 니트로박터의 농축액을 약 1:1의 부피비로 혼합하여 일정한 형태(구형 또는 정방형)로 동결건조시키거나 겔(Gel)화시켜 제작한 것을 사용하며, 고정화 미생물(28)의 제조는 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 상기의 반응단계(403)를 거친 후에는 암모니아가 제거된 반응기(20) 내부의 처리수를 스크린(27)과 배출관(20b)을 통하여 반응기(20)의 외부로 배출시키고, 고정화 미생물(28)은 계속적인 오수(22a)의 처리를 위하여 반응기(20)의 내부에서 유지되도록 하므로서, 본 발명의 일실시예에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법이 완료되어진다.
상기와 같이 저장단계(401)를 거친 후에(또는 저장단계와 병행하여) 폭기단계(402)를 수행하므로서 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm으로 조절하는 이유는, 오수(22a)의 용존산소농도를 일반적인 물의 용존산소 포화농도의 수준으로 조절하여 상기의 반응단계(403)에서 반응기(20)의 내부로 별도의 폭기를 행하지 않더라도 2 ~ 10g/m3의 저농도 암모니아의 제거에 필요한 산소를 공급하기 위한 것이며, 상기의 반응단계(403)에서 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 0.6 ~ 0.9분, 고정화 미생물(28)의 충진율을 10 ~ 30%로 한정하는 이유는 본 발명의 일실시예에 의한 실험 및 그 실험데이타를 참조하여 설명하고자 한다.
< 본 발명의 일실시예에 의한 실험 및 그 실험데이타 >
본 발명의 일실시예에 의한 실험에 사용된 합성 암모니아수의 조성은 Table 1에 기재된 바와 같으며, 하기의 Table 1에 기재된 조성으로 이루어지는 합성 암모니아수를 사용하여 반응기(20)의 내부로 유입되는 암모니아성 질소의 농도를 2.0 ~ 2.5 g/m3이 되도록 하였고, 암모니아성 질소원으로서 염화암모늄(NH4Cl), 질산화에 소모되는 알칼리도(Alkalinity)의 보충을 위하여 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 이용하였으며, 알칼리도가 부족하지 않도록 암모니아 1g에 대해 7.14g의 탄산칼슘(CaCO3)이 되도록 하였고, 유기탄소원으로서 글루코오스(glucose; C6H12O6), 인성분의 공급원으로서 인산수소나트륨(Na2HPO4)을 사용하였으며, 상기한 각각의 기질(基質) 용해는 수중에 존재하는 미량 금속성분의 보충을 위하여 수돗물을 사용하였다.
Table 1: 합성 암모니아수의 조성
구성성분 조성(g/m3) 각 구성성분의 기능
염화암모늄(NH4Cl) 9.6 질소원(N-source)
글루코오스(Glucose) 30.0 유기탄소공급원(Organic carbon source)
인산수소이나트륨(Na2HPO4) 40.0 인공급원(P-source)
황산망간(MnSO4) 2.0 망간공급원(Mn-source)
탄산수소나트륨(NaHCO3) 68.8 알칼리도의 보충(Alkalinity control)
또한, 암모니아성 질소의 제거속도(-rNH3)는 식(1)과 같이 계산하였다.
주) : -rNH3: 반응기의 NH3성분의 제거속도 또는 소모속도(g/m3·t)
Ci,NH3: 반응기로 유입되는 NH3성분의 농도(g/m3)
Co,NH3: 반응기에서 유출되는 NH3성분의 농도(g/m3)
V : 반응기의 부피(m3)
Q : 반응기로 유입되는 합성폐수의 유량(m3/t)
τ : 유체의 반응기 내에서의 수력학적 체류시간(t)
본 발명의 일실시예에 의한 액체부상 생물반응기(20)에서 가장 중요한 운전인자 중의 하나는 반응기(20) 내에서의 고정화 미생물(28)의 부상 및 순환속도가 되며, 순환속도가 높아지면 고정화 미생물(28)의 외부 격막 저항이 감소하여 보다 높은 암모니아 제거속도를 얻을 수 있게 된다.
상기와 같이 반응기(20) 내부에서의 고정화 미생물(28)의 순환속도를 결정하는 것은 오수(22a)의 수력학적 체류시간으로서, 오수(22a)의 공급량을 늘려서 낮은 체류시간으로 운전하면 고정화 미생물(28)의 빠른 순환속도를 얻을 수 있고, 고정화 미생물(28)의 순환을 위해 공급되는 오수(22a)의 용존산소에 의하여 질산화에 소모되는 산소를 공급할 수 있게 되며, 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 감소시킬 경우에는 오수(22a) 공급량의 증대에 의하여 유동이 원활하게 되므로서 고정화 미생물(28)의 활성이 높아지지만, 일정량 이상의 오수(22a) 공급량은 운전경비를 증가시키는 요인이 될 뿐만 아니라, 더 이상의 활성의 증대는 기대할 수 없게 되므로 적절한 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 구하여야 한다.
또한, 반응기(20) 내부에 고정화 미생물(28)을 많이 충진하면 충진할수록 반응기(20)에서의 암모니아 제거율은 높아지지만, 고정화 미생물(28)의 체적당 제거율은 감소하게 되며, 고정화 미생물의(28) 유동을 위한 오수(22a)의 공급량이 증대하여 장치의 운전경비가 상승하게 되므로, 적절한 고정화 미생물(28)의 충진율을 구해야 한다.
실험 1: 고정화 미생물의 충진율 및 오수의 수력학적 체류시간의 변화에 따른 암모니아의 제거속도
실험 1에서는 상기한 바와 같이 2.0 ~ 2.5g/m3의 저농도 합성 암모니아수로 되는 오수(22a)를 반응기(20)의 내부로 유입시켜, 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 0.3분, 0.5분 및 0.7분으로 변화(주: 고정화 미생물을 반응기 내부에서 부상 및 순환시킬 수 있는 오수의 수력학적 체류시간은 최대 1분 이하였다)시키면서 본 발명의 일실시예에 의한 장치를 운전하였고, 각각의 조건마다 반응기(20)의 내부에투입되는 고정화 미생물(28)의 충진율을 15%, 20%, 25% 및 30%로 변화시키면서 암모니아의 제거속도를 측정하였다.
상기 실험의 결과는 도 6의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 오수(22a)의 수력학적 체류시간(HRT)이 0.7분인 경우에는 고정화 미생물(28)의 충진율(Packing fraction)이 15%에서 30%까지 증가함에 따라 암모니아 제거속도(TAN removal rate)는 480g/m3/day에서 계속 증가하여 최대 암모니아 제거속도인 900g/m3/day로 되었으며, 전기한 암모니아의 제거속도는 저농도 암모니아의 처리속도로서는 매우 높은 것으로서, 일반적인 폭기반응식 처리방법에 비하여 저농도 암모니아의 신속한 처리에 매우 효과적인 방법임이 입증되었으며, 오수(22a)의 수력학적 체류시간이 0.5분 이하인 경우에는 고정화 미생물(28)의 충진율이 15%에서 25%로 증가함에 따라 암모니아 제거속도가 증가하였으나, 충진율이 30%인 경우에는 암모니아 제거속도는 오히려 감소하는 결과를 나타내었다.
실험 2: 오수의 수력학적 체류시간 변화에 따른 암모니아의 제거효율
실험 2에서는 상기의 실험 1과 동일한 조건의 오수(22a)를 사용하여, 고정화 미생물(28)을 반응기(20)의 내부에서 부상 및 순환시키기 위한 최대체류시간인 1분 이하의 수력학적 체류시간을 각각 0.7분, 0.5분 및 0.3분으로 변화시켜 암모니아의 제거효율을 측정하였다.
상기 실험의 결과는 도 7의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 고정화 미생물(28)의 충진율(Packing fraction)이 15%에서 30%로 되는 범위안에서 수력학적 체류시간(HRT)이 0.3분에서 0.7분으로 증가함에 따라 암모니아의 제거효율(TANremoval efficiency)이 거의 직선적으로 증가하였으며, 0.7분의 수력학적 체류시간에서는 고정화 미생물(28)의 충진율이 25% 및 30%인 경우가 18 ~ 21% 정도로 비교적 높은 암모니아의 제거효율을 나타내었다.
상기와 같이 오수(22a)의 수력학적 체류시간이 증가함에 따라 암모니아의 제거효율이 상승하는 것은, 반응기(20)의 내부로 유입된 암모니아성 질소의 체류시간이 길어짐에 따라 고정화 미생물(28)과 암모니아와의 접촉기회가 그 만큼 증가하기 때문이며, 오수(22a)의 수력학적 체류시간이 감소함에 따라 암모니아의 제거효율이 급속하게 감소되는 것은, 유입된 암모니아가 고정화 미생물(28)의 내부로 전달되는 속도보다 오수(22a) 자체의 흐름속도가 더 빠르게 되어, 고정화 미생물(28)이 오수(22a)에 함유된 암모니아와 접촉하여 반응할 수 있는 충분한 시간적 여유를 가지지 못하기 때문이다.
실험 3: 고정화 미생물의 충진율 변화에 따른 암모니아의 제거효율
실험 3에서도 마찬가지로 상기한 실험 1과 동일한 조건의 오수(22a)를 사용하였으며, 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 0.3분, 0.5분 및 0.7분으로 하여 장치를 운전할 시 고정화 미생물(28)의 충진율을 각각 15%, 20%, 25% 및 30%로 변화시키면서 암모니아의 제거효율을 측정하였다.
상기 실험의 결과는 도 8의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 고정화 미생물(28)의 충진율(Packing fraction)이 25%까지 증가함에 따라 모든 수력학적 체류시간(HRT)에 대하여 암모니아의 제거효율(TAN removal efficiency)이 증가하였으며, 고정화 미생물(28)의 충진율이 30%로 증가할 시에는 수력학적 체류시간이 0.7분인 경우에는 암모니아의 제거효율이 증대하였으나, 수력학적 체류시간이 0.5분 및 0.3분의 경우에는 암모니아의 제거효율이 감소하였다.
상기와 같이 고정화 미생물(28)의 충진율이 30%로 증가함에 따라 0.3분 및 0.5분의 수력학적 체류시간에서 암모니아의 제거효율이 감소하는 이유는, 고정화 미생물(28)의 충진율이 25%로 될 때까지는 0.3분 및 0.5분의 수력학적 체류시간에서 고정화 미생물(28)의 농도가 증가됨에 따라 고정화 미생물(28)과 암모니아의 접촉기회가 증가하므로서 암모니아의 제거효율 또한 증가하게 되지만, 고정화 미생물(28)의 충진율이 30%로 증가하게 될 경우에는 동일한 오수(22a)의 수력학적 체류시간하에서 반응기(20)의 내부를 유동하는 오수(22a)의 유속이 너무 빠르게 되어, 고정화 미생물(28)과 오수(22a)에 함유된 암모니아가 반응에 소요되는 만큼의 충분한 접촉시간을 가지지 못하기 때문이다.
결론: 본 발명의 일실시예에 의한 액체부상 생물반응기(20)에서 암모니아 제거에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 반응기(20) 내부에서의 오수(22a)의 수력학적 체류시간으로서, 고정화 미생물(28)을 반응기(20)의 내부에서 부상 및 순환시키기 위한 최대 1분 이하의 수력학적 체류시간에서 0.6 ~ 0.9분 사이의 체류시간이 10 ~ 30%로 되는 고정화 미생물(28)의 충진율에 관계없이 높은 암모니아의 제거속도와 제거효율을 나타내었으며, 고정화 미생물(28)의 충진율이 10% 이하인 경우에는 암모니아의 제거속도와 제거효율이 급격히 저하되고, 30% 이상인 경우에는 0.6 ~ 0.9분 사이의 수력학적 체류시간에서 암모니아의 제거속도와 제거효율이 증가하게 되지만, 단위체적당의 제거효율은 감소하게 되며, 고정화 미생물(28)을 부상 및 순환시키기 위한 장치의 운전경비 또한 상승하게 되는 결과를 초래하게 되므로, 고정화 미생물(28)의 충진율은 10 ~ 30%로 한정하는 것이 바람직하다.
[본 발명의 다른 실시예에 의한 처리방법]
본 발명의 다른 실시예에 의한 처리방법은 도 3 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 일차적으로 암모니아가 2 ~ 10g/m3(= 2 ~ 10mg/l)의 저농도로 함유된 오수(22a)를 저장탱크(22)의 내부로 유입시켜 저장하는 저장단계(401)를 거치며, 전기한 저장단계(401)를 거친 후에는 공기공급기(21)에 연결된 분사노즐(21a)을 통하여 저장탱크(22) 내부에 저장된 오수(22a)에 공기를 공급하는 폭기단계(402)를 거치므로서, 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm(= 7 ~ 8g/m3)으로 조절하게 된다.
상기와 같이 저장단계(401)를 거친 후에 폭기단계(402)를 수행하여도 되고, 저장단계(401)와 폭기단계(402)를 병행하여 수행하여도 무방하며, 저장탱크(22)의 내부에서 용존산소농도가 7 ~ 8ppm으로 조절된 오수(22a)는 상기한 연동펌프(24)와 유입구(20a)를 통하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 충진층 생물반응기(20)의 내부로 유입시키게 된다.
그리고, 상기의 저장단계(401)와 폭기단계(402)를 거친 후에는, 직경(D)과 높이(H)의 비(H/D)가 3 ~ 5로 되는 원통 실린더 형의 몸체 내부에 단위 체적당 60 ~ 66%의 농도로 고정화 미생물(28)이 충진된 상기의 충진층 생물반응기(20)를 사용하여, 반응기(20) 내부에서의 오수(22a)의 수력학적 체류시간(HRT: Hydraulicresidence time)이 0.02 ~ 0.2시간(hr)이 되도록 반응기(20)의 하부에서 상부로 오수(22a)를 유동시키므로서, 오수(22a)속에 함유된 저농도의 암모니아가 용존산소에 의한 고정화 미생물(28)과의 접촉반응을 통하여 제거되는 반응단계(403)를 거친다.
그리고, 상기의 반응단계(403)를 거친 후에는 암모니아가 제거된 반응기(20) 내부의 처리수는 배출관(20b)을 통하여 반응기(20)의 외부로 배출시키고, 오수(22a)속에 함유된 고형물은 반응기(20) 하부의 공간부(20d)에 설치된 고형물 배출관(20e)을 통하여 배출되도록 하므로서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법이 완료되어지며, 고정화 미생물(28)은 반응기(20) 하부에 설치된 스크린(27)과 반응기(28)의 상부벽에 의하여 반응기(20)의 내부에서 유지된다.
상기와 같이 저장단계(401)를 거친 후에(또는 저장단계와 병행하여) 폭기단계(402)를 수행하므로서 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm으로 조절하는 이유는 본 발명의 일실시예와 동일하며, 본 발명의 다른 실시예에 의한 반응단계(403)에서 반응기(20)의 내부에 충진되는 고정화 미생물(28)은 본 발명의 일실시예와 동일한 과정으로 제작된 구형의 고정화 미생물(28)을 사용하는 것으로서, 구형의 고정화 미생물(28)을 충진층 생물반응기(20)의 하부에서부터 적층하게 되면, 고정화 미생물(28)에 의하여 오수(22a)가 유동할 수 있는 공간이 반응기(20)의 내부에 자연적으로 형성되며, 구형의 고정화 미생물(28)을 반응기(20)의 내부에 충진시킬 경우 단위 체적당 60 ~ 66%의 일정한 농도로 충진된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기의 반응단계(403)에서 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 0.02 ~ 0.2시간, 원통 실린더 형으로 되는 충진층 생물반응기(20)의 직경(D)과 높이(H)의 비(H/D)를 3 ~ 5로 한정하는 이유에 대하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 실험 및 그 실험데이타를 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.
< 본 발명의 다른 실시예에 의한 실험 및 그 실험데이타 >
본 발명의 다른 실시예에 의한 충진층 생물반응기(20)는 유입된 오수(22a)가 반응기(20) 내부에 충진된 고정화 미생물(28)과 완전히 접촉한 후 유출되는 형태로서, 중요한 운전인자 중의 하나는 단위 체적당 60 ~ 66%의 일정한 농도로 고정화 미생물(28)이 충진된 반응기(20) 내부에서의 오수(22a)의 수력학적 체류시간이 되고, 다른 하나의 운전인자는 고정화 미생물(28)의 충진층 높이가 되며, 본 발명의 다른 실시예에 의한 실험은 반응기(20)의 종류를 제외하고는 본 발명의 일실시예에 의한 실험과 동일한 조건(합성 암모니아 수의 조성과 농도 및 암모니아의 제거속도에 관한 식)하에서 이루어진다.
실험 4: 암모니아 제거속도에 대한 오수의 수력학적 체류시간 및 고정화 미생물의 충진층 높이 영향
실험 4에서는 최대의 암모니아 제거속도를 얻을 수 있는 반응기(20) 내에서의 오수(22a)의 수력학적 체류시간과 고정화 미생물(28)의 충진층 높이를 구하기 위하여, 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 0.55시간에서 0.02시간까지 변화시키고, 반응기(20)의 일측에 스크린(27)으로부터 6개의 배출관(20b)을 반응기(20)의 직경(D)에 해당하는 길이마다 설치하므로서 반응기의 직경(D)에 대한 충진층높이(H)의 비(H/D)를 1에서부터 6까지 변화시켜, 암모니아의 제거속도를 측정하였다.
상기 실험의 결과는 도 9의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 오수(22a)의 수력학적 체류시간(HRT)이 0.55시간에서 0.05시간으로 감소함에 따라 암모니아의 제거속도(TAN removal rate)는 서서히 증가하였고, 오수(22a)의 수력학적 체류시간이 0.05시간에서부터 0.02시간으로 감소함에 따라 암모니아의 제거속도는 급속히 증가하여 H/D가 3 또는 4인 경우 900 ~ 1000g/m3/day로서 최대의 암모니아 제거속도를 나타내었으며, 전기한 암모니아의 제거속도는 저농도 암모니아의 처리속도로서는 매우 높은 것으로서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 처리방법 또한, 일반적인 폭기반응식 처리방법에 비하여 저농도 암모니아의 신속한 처리에 매우 효과적인 방법임이 입증되었다.
그리고, 충진층 높이(H)가 암모니아의 제거속도에 미치는 영향은 H/D가 4인 경우가 가장 높은 제거속도를 나타내었으며, H/D가 3과 4일 경우는 0.1시간 이상의 수력학적 체류시간에서 거의 동일한 제거속도를 보였으나, H/D가 6인 경우는 제거속도가 다른 조건들에 비하여 낮은 것으로 나타났는 데, 이는 유입된 암모니아성 질소가 충진된 고정화 미생물(28)의 상단에 도달하기 전에 용존산소가 고갈되어 더 이상의 질산화가 진행되지 않기 때문이며, H/D가 1 ~ 2인 경우에는 암모니아 제거를 위한 오수(22a)의 수력학적 체류시간이 너무 길게 되어 암모니아의 제거속도면에서는 별다른 효과를 나타내지 못하였다.
실험 5: 암모니아의 제거효율에 대한 오수의 수력학적 체류시간 및 고정화미생물의 충진층 높이 영향
실험 5에서는 최대의 암모니아 제거효율을 얻을 수 있는 반응기(20) 내에서의 오수(22a)의 수력학적 체류시간과 고정화 미생물(28)의 충진층 높이(H)를 구하기 위하여, 실험 4와 동일하게 오수(22a)의 수력학적 체류시간을 0.55시간에서 0.02시간 까지 변화시키고, 반응기의 직경(D)에 대한 충진층 높이(H)의 비(H/D)를 1에서부터 6까지 변화시켜, 암모니아의 제거효율을 측정하였다.
상기 실험의 결과는 도 10의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 오수(22a)의 수력학적 체류시간(HRT)이 증가함에 따라 암모니아의 제거효율(TAN removal efficiency)은 증가하였으며, 0.02시간부터 0.2시간까지 수력학적 체류시간이 변화됨에 따라 암모니아의 제거효율은 급속히 증가하였으나, 0.3시간 이상의 수력학적 체류시간에서는 암모니아 제거효율의 증가폭이 둔화되는 것으로 나타났다.
상기와 같이 0.2시간 이하의 수력학적 체류시간에서 암모니아의 제거효율이 급속히 증가하는 이유는, 수력학적 체류시간이 증가함에 따라 반응기(20)로 유입된 암모니아가 반응기(20)의 내부에서 체류하는 시간이 길어지게 되어, 암모니아와 고정화 미생물(28)과의 접촉기회가 증가하기 때문이며, 0.2시간 이상의 수력학적 체류시간에서 암모니아 제거효율의 증가폭이 둔화되는 이유는, 유입된 암모니아가 거의 제거되어 반응기(20) 내의 암모니아성 질소농도가 낮아지게 되므로서 암모니아와 고정화 미생물(28)과의 접촉기회가 감소하게 됨과 동시에 반응에 소모되는 용존산소가 고갈되기 때문이다.
그리고, H/D의 변화에 따른 암모니아 제거효율은 H/D가 3인 경우가 0.3시간이상의 수력학적 체류시간에서 70 ~ 80%의 가장 높은 암모니아 제거효율을 나타내었고, H/D가 4와 5인 경우는 약 60%정도의 제거효율을 나타내었으며, H/D가 6인 경우는 다른 조건들에 비하여 낮은 제거효율을 보였다.
결론: 본 발명의 다른 실시예에 의한 충진층 생물반응기(20)에서 암모니아 제거에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 고정화 미생물(28)의 충전층 높이(H)로서, H/D가 3 ~ 5인 경우가 오수(22a)의 수력학적 체류시간에 관계없이 높은 암모니아의 제거속도 및 제거효율을 나타내었으며, 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 오수(22a)의 수력학적 체류시간은 암모니아의 제거속도적인 측면과 제거효율적인 측면을 동시에 고려하여 0.02 ~ 0.2시간의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법은, 저농도 암모니아를 함유하는 오수(22a)의 수처리 공정에서 일반적인 폭기반응식 처리방법에 비하여 반응기(20) 1회 통과시 높은 암모니아 제거속도를 얻을 수 있기 때문에, 저농도 암모니아까지 신속하게 처리하여야 하는 저급 상수원의 수처리 공정이나 순환 여과식 양어장의 수처리 공정에 본 발명에 의한 처리방법을 매우 용이하게 적용할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의한 처리방법을 저급 상수원의 수처리 공정에 적용시킬 경우에는, 종래의 경우와 같이 저농도 암모니아의 제거를 위한 다량의 염소살균을 행할 필요가 없게 되므로서, THMS와 같은 발암성물질의 발생을 방지할 수 있게 됨과 동시에 암모니아 제거에 사용되는 염소량을 감소시켜 처리수의 맛과 냄새를 개선할 수 있게 되며, 수처리 공정에 사용되는 장치의 운전경비 또한 절감할 수 있게 되는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의한 처리방법을 순환여과식 양어장에 적용시킬 경우에는, 어류의 생장에 가장 큰 악영향을 미치는 암모니아를 완벽하게 제거할 수 있게 되며, 양어장의 순환수를 보다 장기간 동안 이용할 수 있게 하여 수자원의 낭비를 방지함과 동시에 어류 양식의 생산성을 증대시킬 수 있게 되고, 양어장 배출수의 질소 성분을 현저히 절감시켜 양어장 배출수에 의한 수질의 2차 오염을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 처리방법을 기존의 하·폐수 처리장에 적용시켜 최종 방류수 내의 암모니아 농도를 매우 낮은 수준까지 제거하므로, 하·폐수 처리장에서 배출되는 배출수에 의한 하천 및 연안오염 방지에 크게 기여할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 의한 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법은, 저농도 암모니아가 함유된 오수를 반응기의 내부로 유입시키기 전에 폭기시켜 반응기의 내부로 유입되는 오수의 용존산소량이 반응기 내부에서 고정화 미생물에 의하여 소모되는 산소량보다 많도록 하고, 이와 같이 용존산소량이 조절된 오수를 반응기에 투입시켜 반응기 1회 통과시 높은 암모이나의 제거속도로 오수를 처리할 수 있도록 하므로서, 특히 저급 상수원의 수처리 공정이나 순환여과식 양어장의 수처리 공정에 매우 유용하게 적용할 수 있는 효과가 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 의한 처리방법을 저급 상수원의 수처리 공정에 적용시킬 경우에는, 암모니아의 제거에 사용되는 염소량을 현저히 감소시켜, THMS와 같은 발암성 물질의 발생을 방지할 수 있게 됨과 동시에 처리수의 맛과 냄새를 개선할 수 있는 효과가 있으며, 순환여과식 양어장에 적용시킬 경우에는, 양어장의 순환수를 보다 장기간 동안 이용할 수 있게 하여, 수자원의 낭비를 방지하고 어류 양식의 생산성을 증대시킴과 동시에 양어장 배출수에 의한 수질의 2차 오염을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 처리방법을 기존의 하·폐수 처리장에 적용시킬 경우에는 최종 방류수 내의 암모니아 농도를 매우 낮은 수준까지 제거할 수 있게 되어, 하·폐수 처리장에서 배출되는 배출수에 의한 하천 및 연안오염 방지에 크게 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. (삭 제)
  2. (정 정) 암모니아가 2 ~ 10g/m3의 저농도로 함유되어 있는 오수(22a)를 저장탱크(22)의 내부로 유입시켜 저장하는 저장단계(401)와, 저장탱크(22)의 내부에 저장된 오수(22a)에 공기를 공급하여 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm으로 조절하는 폭기단계(402)와, 니트로소모나스와 니트로박터로 되는 질산화 미생물이 고분자 용액속에 담체의 형태로 고정된 고정화 미생물(28)을 일정 비율로 충진시킨 반응기(20)의 내부로 상기의 오수(22a)를 유입시켜, 오수(22a)에 함유된 암모니아를 반응기(20)의 내부에서 제거시키는 반응단계(403)를 거치는 것에 있어서,
    상기의 반응단계(403)는 내부에 격벽(26)이 설치된 분할 실린더형의 반응기(20)에 고정화 미생물(28)을 10 ~ 30%의 부피비율로 충진하여, 오수(22a)의 체류시간이 0.6 ~ 0.9 분(min)이 되도록 오수(22a)와 고정화 미생물(28)을 반응기(20)의 내부에서 회류시키므로서 암모니아를 제거하는 것을 특징으로 하는 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법.
  3. (정 정) 암모니아가 2 ~ 10g/m3의 저농도로 함유되어 있는 오수(22a)를 저장탱크(22)의 내부로 유입시켜 저장하는 저장단계(401)와, 저장탱크(22)의 내부에 저장된 오수(22a)에 공기를 공급하여 오수(22a)의 용존산소농도를 7 ~ 8ppm으로 조절하는 폭기단계(402)와, 니트로소모나스와 니트로박터로 되는 질산화 미생물이 고분자 용액속에 담체의 형태로 고정된 고정화 미생물(28)을 일정 비율로 충진시킨 반응기(20)의 내부로 상기의 오수(22a)를 유입시켜, 오수(22a)에 함유된 암모니아를 반응기(20)의 내부에서 제거시키는 반응단계(403)를 거치는 것에 있어서,
    상기의 반응단계(403)는 단위 체적당 60 ~ 66%의 농도로 고정화 미생물(28)이 내부에 충진되고, 직경(D)과 높이(H)의 비(H/D)가 3 ~ 5로 되는 원통 실린더형의 반응기(20)를 사용하여, 오수(22a)의 체류시간이 0.02 ~ 0.2시간(hr)이 되도록 반응기(20)의 내부로 오수(22a)를 유동시키므로서 암모니아를 제거하는 것을 특징으로 하는 저농도 암모니아가 함유된 오수의 비폭기 질산화 처리방법.
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