KR100467173B1 - 폐수의 독성 감지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생물학적 처리방법에 의한 수처리에 있어서, 생물학적 처리시설로 유입되는 원수에 독성물질의 유무를 자동으로 분석하는 장치에 관한 것으로, 유입원수의 농도변화에도 정확하게 독성을 감지하고 종속영양세균보다 독성에 약한 독립영양세균에 대한 독성까지 감시할 수 있도록 한 감도 높은 폐수의 독성 감지장치를 제공하기 위해 원수가 유입되어 유입된 원수중의 암모니아성 질소를 질산성질소로 변환시키는 질산화 반응부와, 유입된 원수의 유입시 초기농도와 질산화 반응후의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정부로 구성된다.
Description
본 발명은 생물학적 방법에 의한 수처리에 있어서 , 수처리 시설에 유입되는 유입수의 일부를 반응기 내의 독립영양세균(nitrosomonas, nitrobactor를 포함한 질산화 미생물)에 주입하여 질산화 반응속도를 실시간 측정함으로써 유입수중의 독성물질 유입여부를 감시하는 장치에 관한 것으로, 특히 유입원수를 독성물질에 매우 민감한 질산화 미생물이 있는 반응기 안으로 일정량 유입시킨 후 암모니아성 질소의 분해 정도 및 질산염의 생성정도를 측정하므로서 정상상태와 독성물질 유입시의 분해도 변화 정도로 독성물질의 유입여부를 자동으로 분석하는 폐수의 독성 감지장치에 관한 것이다.
종래에는 처리시설에 존재하는 활성슬러지를 분산상태로 직접 사용하거나 혹은 적절한 여재를 사용하여 부착시킨 후 여기에 일정량의 유입원수를 유입시킨 후 원수에 포함된 유기물을 활성슬러지 중의 종속 영양세균들이 분해할 때 사용되는 산소 소비량을 측정하여 산소 소비속도(OUR)의 계산으로 독성이 없을 경우의 값과 비교하여 유입원수가 활성슬러지에 미치는 영향을 분석하여 독성을 측정하였다.
그러나 상기 방법은 독성물질이 유입될 경우 뿐만 아니라 유입원수의 저농도 유입시에도 산소 소비량이 저하되는 현상이 발생하므로 독성유입 감시 오류가 발생할 소지가 매우 크며, 또한, 최근 법규의 강화로 하·폐수처리 시설 대부분이 질소화합물까지 처리해야 하는 고도처리시설이므로 질소처리의 핵심 미생물인 질산화 미생물은 유기물을 사용하지 않는 자가영양미생물(Autotrophics)이므로 이러한 질산화 미생물에 영향을 미치는 독성을 유기물 분해를 통한 종속영양미생물의 OUR 분석으론 감지가 불가능하므로 고도처리시설에 대한 독성 감시장치로서의 기능을 제대로 수행할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 고도처리 시설과 산업폐수처리 시설의 원활한 운영과 안정적인 처리를 위해 유입 원수에 독성물질이 유입될 경우 실시간으로 검출할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 한계점을 감안하여 안출한 것으로서,
본 발명의 목적은 유입원수의 유기물 농도변화에 영향을 받지 않으며 처리과정에서 영향을 미치는 독성물질 뿐만 아니라 고도처리에서 가장 문제가 되고 있는 질산화 미생물의 저해물질까지 정확하게 독성을 감지하고 기존에 활용되고 있는 종속 영양세균 보다 독성에 민감한 독립영양세균을 이용함으로써 감도 높은 독성감시 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는;
원수가 유입되어 유입된 원수중의 암모니아성 질소를 질산성질소로 변환시키는 질산화 반응부와;
유입된 원수의 유입시 초기농도와 질산화 반응후의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정부로 구성되어진다.
상기 질산화 반응부는 유입원수 중의 암모니아성 질소를 질산성질소로 변환하는 질산화 반응기와, 상기 질산화 반응기로 공기를 공급하는 공기공급기와, 질산화 반응기로 원수를 유입하는 정량펌프 및 정량펌프에 원수의 유입을 제어하는 4상밸브와, 질산화 반응기의 질산화 반응후 반응기를 세척하기 위한 세척용액이 함수된 세척용액 저장탱크로 구성된다.
한편, 암모니아성 질소측정부는 초기 질산화 반응기로 유입된 유입수와 반응후의 유입원수의 농도를 측정하는 암모니아성 질소측정기와, 상기 질산화 반응기로부터 암모니아성 질소측정기로 유입수의 공급을 단속하는 3상벨브 및 정량펌프로구성됨을 특징으로 하는 폐수의 독성감지장치를 제공하므로서 상술한 바와 같은 목적이 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 폐수의 독성 감지장치의 구성상태를 나타낸 개략 구성도.
*도면의 주요부위에 대한 부호설명*
1: 질산화 반응부 2: 암모니아성 질소 측정부
10: 질산화 반응기 12: 공기 공급기
14: 세척용액탱크 16,26: 정량펌프
18: 4상 벨브 20: 질소측정장치
22: 3상 벨브
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폐수의 독성 감지장치의 구성상태를 나타낸 개략 구성도로서,
이에 도시된 바와 같이 본 발명의 폐수의 독성 감지장치는 원수가 유입되어 유입된 원수중의 암모니아성 질소를 질산성질소로 변환시키는 질산화 반응부(1)와, 유입된 원수의 유입시 초기농도와 질산화 반응후의 농도를 측정하는 암모니아성 질소측정부(2)를 포함한다.
여기서, 상기 질산화 반응부(1)는 유입원수중의 암모니아성 질소를 질산성질소로 변환하는 질산화 반응기(10)가 형성되고, 상기 질산화 반응기(10)로 공기를 공급하는 공기공급기(12)가 부설되며, 상기 질산화 반응기(10)내부에 외부로 부터의 원수를 유입하는 정량펌프(16) 및 정량펌프(16)에 원수의 유입을 제어하는 4상밸브(18)가 각각 관 연결되며, 질산화 반응기(10)의 질산화 반응후 반응기(10)를 세척하기 위한 세척용액 함수된 세척용액 저장탱크(14)가 4상벨브(18)와 관 연결 되어진다.
한편, 암모니아성 질소측정부(2)는 초기 질산화 반응기(10)로 유입된 유입수와 반응후의 유입원수의 농도를 측정하는 암모니아성 질소측정장치(20)가 형성되고, 상술한 질산화 반응기(10)로 부터 상기 암모니아성 질소측정장치(20)로 유입원수의 공급을 단속하는 3상벨브(22) 및 정량펌프(26)가 각각 관으로 연결 형성된다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 폐수 독성 감지장치에 따른 작용 및 효과에 대해 살펴보면 다음과 같다.
질산화 반응기(10)는 유입원수중의 암모니아성 질소를 질산화 미생물에 의해 질산성질소로 전환하는 장치로서 공기 공급기(12)로부터 공기가 공급되는 상태에서 일정량의 유입원수(15)를 정량펌프(16)와 4상벨브(18)의 조작으로 질산화 미생물이 포함된 질산화 반응기(10)로 유입시킨다. 이때, 10ml의 초기 반응물을 정량펌프(26)와 3상벨브(22)의 조작으로 관을 통해 질산화 반응기(10)로부터 암모니아성질소 측정장치(20)로 이송시켜 초기의 암모니아성 질소의 농도를 측정한다.
한편, 질산화 반응기(10)에서 유입원수(15)중의 암모니아성 질소를 질산화 미생물에 의해 질산성질소로 전환하는 반응도중 일정시간 경과 후 다시 반응물을 3상벨브(22)의 조작과 이와 연결된 정량펌프(26)의 작동으로 암모니아성 질소측정장치(20)로 유입시켜 반응후의 유입원수의 농도를 측정하게 된다.
그리고, 반응초기 암모니아성질소의 농도를 측정 후에는 정량펌프(26)를 역방향으로 구동시켜 암모니아성 질소측정장치(20)내에 유입된 유입원수를 3상벨브(22) 및 4상 벨브(18)를 조작하여 폐기 시킨 후, 다시 3상 벨브(22)의 조작으로 세척용액 함수된 저장탱크(14)로 부터 세척용액을 끌어올려 암모니아성 질소측정장치(20)내로 강제 유입시켜 측정장치내부를 세척하여 반응전의 유입원수가 반응후의 유입원수간의 농도차에 영향을 끼치지 않도록 한다.
또한, 질산화 반응기(10)에 유입된 유입원수 역시 4상벨브(18) 및 정량펌프(26)의 구동으로인해 반응후의 유입원수를 폐기 시키며 세척용액을 강제 유입시켜 질산화 반응기(10)의 내부를 세척하게 되어 차후 반응의 질소의 농도에 영향을 끼지지 않도록 하는 것이다.
한편, 상술한 암모니아성 질소 측정장치(20)는 이온전극에 의해 자동으로 농도를 측정할 수 있도록 구성된다.
따라서, 상술한 바와같이 질산화 반응기(10)의 초기 반응물과 최종 반응물의 암모니아성 질소의 질산화 속도를 측정하여 질산화 속도를 자동으로 분석하며, 상기 질산화 속도의 감소여부를 분석하여 유입원수의 독성물질 유입여부를 감시할 수 있는 것이다.
바람직하게는 질산화 반응기(10) 내부에 존재하는 미생물이 거의 대부분 질산화 미생물이므로 미생물이 암모니아성 질소를 분해하며 소비하는 산소의 양을 측정함으로써 질산화 정도를 측정할 수 있으므로 질소화합물의 측정부에 산소농도 분석기(미도시 됨)를 설치함이 바람직하고, 또한, 질산화 반응기(10)내에 독립영양세균의 활성화를 유지하기 위해 분산형, 부착형, 포괄식 고정화형 메디아로 하며 포괄식 고정화형 메디아는 PVA를 소재로 하여 냉동공법에 의해 제조된다. 즉 질산화 반응기(10)내에 독립영양세균의 활성화 및 단위 개체수의 유지를 위해 독립영양세균의 혼합 배양조를 별도로 두어 일정량을 질산화 반응기(10)로 주입하여 주는 방식의 분산 성장형을 이용하는 방식,
질산화 반응기(10)내에 유동성 매체 및 고정형 매체를 두어 질산화균을 부착성장시키는 방식,
고농도의 질산화 미생물인 독립영양세균을 PVA와 중온에서 혼합한 후 저온에서 약품과 함께 PVA 소재 특성을 이용하여 냉동 건조시킴으로써 혼합물을 고형화시켜 고정화된 PVA 속에 독립영양세균을 포괄시킨 PVA 메디아를 이용하는 방식을 활용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 따른 폐수의 독성 감지장치는 생물학적인 방법에 의해 폐수를 처리하는 폐수처리에 있어 처리시설의 효율적인 운영을 위하여 기존기술이 가지고 있는 유입원수의 농도변화에 대한 문제점과 특히 질소제거 기능을 갖는 독립영양세균에 대한 미흡한 독성감시 기능을 보완하였으며, 향후 증가되는 질소, 인 고도처리시설에 적용시 탁월한 유입수 모니터링 및 처리장의 효율화를 기대할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명 하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 기술을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에 따른 통상의 지식을 갖은자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (3)
- 질산화 반응부(1)는 질산화 반응기(10), 공기공급기(12), 4상밸브(18), 세척용액 저장탱크(14)로 구성되고, 암모니아성 질소측정부(2)는 암모니아성 질소측정장치(20), 3상벨브(22) 및 정량펌프(26)로 구성된 것에 있어서,상기 질소측정부(2)에 구성된 암모니아성 질소 측정장치(20) 대신 미생물이 암모니아성 질소를 분해하며 소비하는 산소의 양을 측정함으로써 질산화 정도를 측정할 수 있는 산소농도 분석기가 구성됨을 특징으로 하는 폐수의 독성감지장치.
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| KR19990043966A (ko) * | 1997-11-03 | 1999-06-25 | 기요하루 후지노 | 미생물 반응조 및 배수처리방법 |
| KR20000066472A (ko) * | 1999-04-16 | 2000-11-15 | 유호원 | 폐수에 함유된 질소 처리장치 및 그 방법 |
| KR20010079014A (ko) * | 2001-06-04 | 2001-08-22 | 김승겸 | 하·폐수의 질소를 처리하기 위한 하·폐수 처리 자동화시스템 및 그 방법 |
-
2001
- 2001-10-05 KR KR10-2001-0061523A patent/KR100467173B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR102292115B1 (ko) | 2020-08-19 | 2021-08-20 | (주)케이컴퍼니 | 원수 독성 검사 장치 및 그 제어 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030029255A (ko) | 2003-04-14 |
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