KR100497810B1 - 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유입수의 오염물질 종류 및 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동 제어함에 따라 고농도 및 저농도의 유기물 처리뿐만 아니라 다양한 종류의 오폐수 내의 질소와 인의 제거에도 효과적이며, 또한 연속회분식 반응조 내 미생물 담지체로 사용되는 메디아의 주성분을 제올라이트로 구성하여 이온교환능력이 우수하여 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응이 빠르게 진행됨으로써 총질소 제거율을 향상시키고, 유입원수의 변화와 반응조 내의 환경조건변화 등으로 빈번히 발생하는 부착미생물 탈리 현상을 억제할 수 있는 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템 및 그 제거방법에 관한 것이다.
본 발명은 연속회분식 반응조(12)의 상부를 통해 유입수조(11)로부터 오염된 폐수를 유입펌프(14)로서 공급하고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 하측에는 오염물질이 제거된 정화수를 배출하는 솔레노이드밸브(18d)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12) 하부에는 상기 반응조 내부를 세척하기 위해 세척수(역세수)를 공급하는 역세펌프(20)가 설치되어 오폐수중의 오염물질 제거를 위한 연속회분식 반응시스템에 있어서, 상기 연속회분식 반응조(12)의 내부에 미생물 담지체로 사용되며 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응을 빠르게 진행시키는 제올라이트가 주성분인 메디아(100)가 적재되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 일측에는 공기를 주입하는 산기장치(17)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 타측에 산도, 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 총질소량, 총인량, 총 암모니아성 질소량을 검출하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 수질감지센서(19)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12) 내면의 또 다른 일측에 2단계의 수위를 감지하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b)가 일정한 간격을 두고 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 상.하측에는 내부의 반응조 내부에 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합하기 위한 연속적으로 순환시키기 위한 내부순환펌프(15)가 설치되고, 상기 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b) 및 수질감지센서(19)의 출력단에는 유입수의 각종 오염물질의 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어하는 자동제어장치(24)가 연결되고, 상기 자동제어장치(24)의 출력단에는 종 오염물질의 농도에 따라 질소와 산소 및 공기의 공급량을 조절하기 위해 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)가 연결되며, 상기 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)일측에는 질소주입장치(21), 산소주입장치(22), 블로워(23)가 설치된 것에 특징이 있다.
Description
본 발명은 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템 및 그 제거방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유입수의 오염물질 종류 및 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동 제어함에 따라 고농도 및 저농도의 유기물 처리뿐만 아니라 다양한 종류의 오폐수 내의 질소와 인의 제거에도 효과적이며, 또한 연속회분식 반응조 내 미생물 담지체로 사용되는 메디아의 주성분을 제올라이트로 구성하여 이온교환능력이 우수하여 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응이 빠르게 진행됨으로써 총질소 제거율을 향상시키고, 유입원수의 변화와 반응조 내의 환경조건변화 등으로 빈번히 발생하는 부착미생물 탈리 현상을 억제할 수 있는 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템 및 그 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속 회분식 반응기는 최근 제어 장비의 자동화에 따라 급속히 발전하여 폐수 중의 유기물 및 질소 성분을 제거할 수 있는 효율적인 반응기로 알려져 있으며, 이 반응기는 하나의 반응기로 반응 및 침전분리를 수행할 수 있어 시설비가 적게 들고, 용이한 운전 등의 장점을 지니고 있어, 다양한 폐수 처리에 대한 적용이 연구되고 있다.
또한, 연속 회분식 반응기는 폐수 중에 존재하는 질소 및 유기물을 효율적으로 제거할 수 있는 생물학적 처리 공정에 사용되고 있으며, 이때 폐수 중에 있는 오염물질의 제거 속도를 높이기 위하여 미생물의 보유를 증가시키려는 연구도 꾸준히 진행되었다.
그 일환으로서 연속 회분식 반응기내에 폴리우레탄등의 매질을 첨가하여 부착 미생물의 활성을 증가시키는 연구들도 수행되고 있으나, 생물학적 처리는 미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 기술인 만큼 독성 물질 및 고농도의 오염물질이 유입될 때에는 처리 효율이 급격히 나빠지며 회복하는 데 많은 시간이 소요되는 단점을 가짐으로서 이러한 단점을 개선한 연속 회분식 반응기를 사용한 생물학적 폐수 처리 기술의 개선이 요망되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 유입→무산소/혐기→호기→무산소/혐기→호기→유출→휴지기의 연속단계를 거치면서 오폐수중의 유기물, 질소, 인을 제거하는 한편, 유입수의 오염물질 종류(pH, BOD, COD, T-N, T-P, NH3-N) 및 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어함으로써 고농도 및 저농도의 유기물 처리뿐만 아니라 다양한 종류의 오폐수 내의 질소와 인의 제거에도 효과적으로 이용될 수 있도록 한 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 연속회분식 반응조 내 2개의 수위조절 장치를 설치하여 무산소/혐기상태에서 외부탄소원을 공급하기 위해 유입원수를 자동으로 일정량씩 유입시켜 줌으로써 별도의 외부탄소원의 공급이 필요하지 않는 특성을 가지는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 연속회분식 반응조 내 미생물 담지체로 사용되는 메디아의 주성분을 제올라이트로 구성하여 이온교환능력이 우수하여 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응이 빠르게 진행됨으로써 총질소 제거율을 향상 시킬수 있으며, 상기 제올라이트의 물리화학적 특성상 흡착능력이 우수하기 때문에 제올라이트를 함유한 메디아는 기존의 메디아에 비해 미생물 부착능이 우수할 뿐만 아니라 유입원수의 변화와 반응조 내의 환경조건변화 등으로 빈번히 발생하는 부착미생물 탈리 현상을 억제하는 효과를 가지도록 한 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 반응조 내의 처리수를 하부에서 상부로 연속적으로 순환시키는 순환장치를 설치하여 무산소/혐기상태에서 별도의 교반장치 없이 충분한 혼합이 이루어지게 함으로 인해 농도분극을 없애는 특성을 가지도록 한 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 연속회분식 반응조(12)의 상부를 통해 유입수조(11)로부터 오염된 폐수를 유입펌프(14)로서 공급하고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 하측에는 오염물질이 제거된 정화수를 배출하는 솔레노이드밸브(18d)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12) 하부에는 상기 반응조 내부를 세척하기 위해 세척수(역세수)를 공급하는 역세펌프(20)가 설치되어 오폐수중의 오염물질 제거를 위한 연속회분식 반응시스템에 있어서, 상기 연속회분식 반응조(12)의 내부에 미생물 담지체로 사용되며 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응을 빠르게 진행시키는 제올라이트가 주성분인 메디아(100)가 적재되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 일측에는 공기를 주입하는 산기장치(17)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 타측에 산도, 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 총질소량, 총인량, 총 암모니아성 질소량을 검출하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 수질감지센서(19)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12) 내면의 또 다른 일측에 2단계의 수위를 감지하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b)가 일정한 간격을 두고 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 상.하측에는 내부의 반응조 내부에 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합하기 위한 연속적으로 순환시키기 위한 내부순환펌프(15)가 설치되고, 상기 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b) 및 수질감지센서(19)의 출력단에는 유입수의 각종 오염물질의 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어하는 자동제어장치(24)가 연결되고, 상기 자동제어장치(24)의 출력단에는 종 오염물질의 농도에 따라 질소와 산소 및 공기의 공급량을 조절하기 위해 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)가 연결되며, 상기 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)일측에는 질소주입장치(21), 산소주입장치(22), 블로워(23)가 설치된 것에 특징이 있다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 제올라이트를 함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템의 구성도로서, 연속회분식 반응조(12)의 내부 바닥면에서 소정 높이 부분까지 미생물 담지체로 사용되며 주성분이 제올라이트로 구성되어 이온교환능력이 우수하여 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응이 빠르게 진행시키는 메디아(100)가 적재된다.
상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 일측에는 공기를 주입하는 산기장치(17)와, 산도(pH), 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총질소량(T-N), 총인량(T-P), 총 암모니아성 질소량(NH3-N)을 검출하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 수질감지센서(19)와, 2단계의 수위를 감지하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b)가 일정한 간격을 두고 설치되어 있다.
상기 연속회분식 반응조(12)의 상.하측에는 내부의 반응조 내부에 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합하기 위한 연속적으로 순환시키기 위한 내부순환펌프(15)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 상부를 통해 유입수조(11)로부터 오염된 폐수를 유입펌프(14)로서 공급하도록 되어 있으며, 상기 연속회분식 반응조(12)의 하부에는 메디아(100)에 부착된 오염물질을 세척하기 위해 세척수(역세수)를 공급하는 역세펌프(20)와, 오염물질이 제거된 정화수를 배출하는 솔레노이드밸브(18d)가 설치된다.
상기 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b) 및 수질감지센서(19)의 출력단에는 유입수의 오염물질 종류(pH, BOD, COD, T-N, T-P, NH3-N) 및 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어하는 자동제어장치(24)가 연결되고, 상기 자동제어장치(24)의 출력단에는 산도, 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 총질소량, 총인량, 총 암모니아성 질소량에 따라 질소와 산소 및 공기의 공급량을 조절하기 위해 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)가 연결되며, 이 솔레노이드밸브(18a) (18b)(18c)일측에는 질소주입장치(21), 산소주입장치(22), 블로워(23)가 연결 설치된다.
도 2a는 충진 순환 연속회분식 반응시스템에 유입되어 있는 메디아(100)의 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 단면도로서, "+" 형상으로 교차된 내부지지대(1)에 의해 견고히 지지되는 관체(2)의 외주면에 다수개의 배양판(3)이 외부지지대(4)로서 부착되고, 상기 관체(2) 종단면의 가운데에 원판링 형상의 칸막이(5)가 배양판(3)의 내측에 환설되어 관체(2)의 외측 벽면과 칸막이(5)의 사이에 통수공(6)이 형성되어 구성된다.
상기의 배양판(2), 관체(2), 내부지지대(1), 외부지지대(4) 및 칸막이(5)는 표면적 증대 및 부착성 향상을 위하여 표면 가공등으로 거칠게 가공되어 있고, 재질은 합성수지 50wt%∼95wt%와 세라믹(제올라이트 또는 이산화티타늄) 50wt%∼5wt%가 혼합되어 사용되며, 합성수지로는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride:PVC), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polythylene:LDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (High Density Polythylene : HDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene : P.P), 에틸렌비닐아세테이트 (Ethylene Vynyl Acetate : EVA) 등 다양하게 사용 가능하다.
즉, 연속회분식 반응조(12) 등 미생물이 생존하는 곳에 표면적이 넓은 메디아(100)를 접촉이 가능하게 끔 해 놓으면 미생물이 메디아(100)의 표면에 부착 고정되어 생육하게 되는데, 이때 메디아(100)에 붙어 성장하는 미생물은 생물막을 형성하게 되고, 상기의 생물막을 형성한 미생물은 오폐수 중에 있는 유기물을 분해시키게 된다.
그리고 생물막 부착 두께에 의해 칸막이 효과가 발생하는데 이는 생물막의 안과 밖으로 나누어, 안쪽은 산소의 투과를 차단하여 혐기성을 이루고, 바깥쪽은 직접 산소를 흡수해 호기성을 이루는 상보성 시스템을 이루게 된다.
상기의 과정에서 미생물의 생육과 생물막의 형성을 증대시키는 역할을 하게 되는데, 우선, 미생물의 성장을 돕기 위하여 세라믹을 혼합하여 제조되고, 미생물의 부착을 극대화시키기 위하여 표면을 거칠게 제조하여 재질의 특성상 갖는 다공성과 함께 더욱 더 많은 미생물을 부착시키게 되며, 거친 표면과 함께 많은 수의 내부지지대(1), 외부지지(4), 배양판(3) 및 칸막이(5)로 이루어져 표면적을 극대화시키게 하였다.
따라서, 연속회분식 반응조(12)에 넣어진 메디아(100) 표면 사이로 수류와 기상류가 흐를 때 무수히 많이 부착된 미생물에 의해 그 접촉 면적이 증대되므로 오폐수속에 포함된 유기물 등이 기존 방식에 비해 보다 효과적으로 분해되어 정화되며, 칸막이(5)와 배양판(3)이 외부지지대(4)에 의해 관체(2)에 부착되어 "T"의 형상을 함으로써 형상과 구조의 특헝상 오폐수 내의 부유물을 걸러 주는 역할도 수행하게 될 뿐만 아니라, 배양판(3)의 내측과 외측에 각각 혐기성과 호기성 미생물의 서식이 동시에 이루어지는 특성이 있다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 먼저 유입펌프(14)를 가동하여 유입수조(11)에 저장된 오염된 폐수를 연속회분식 반응조(12)의 상부로부터 공급하여 유입시키게 되면, 이 유입된 원수의 수위는 지속적으로 상승하게 되고, 이때 유입된 원수가 제 2 수위조절장치(16b)의 위치까지 도달하게 되면 상기 제 2 수위조절장치(16b)의 수위레벨신호에 의해 자동제어장치(24)에서 유입펌프(14)의 구동을 정지시키게 된다.
이때, 수질감지센서(19)는 연속회분식 반응조(12)에 유입된 오염수의 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총질소량(T-N), 총인량(T-P), 총 암모니아성 질소량(NH3-N)을 지속적으로 검출하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하게 되며, 이 검출신호는 자동제어장치(24)로 전송됨으로서 데이터를 판독한 후, 설정된 프로그램에 의해 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어하게 된다.
상기 자동제어장치(24)에서는 연속회분식 반응조(12)에 유입된 오염수의 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총질소량(T-N), 총인량(T-P), 총 암모니아성 질소량(NH3-N)의 검출량에 따라 프로그램에 의해 솔레노이드밸브(18a)(18b) (18c)를 제어하여 질소주입장치(21), 산소주입장치(22), 블로워(23)로부터 공급되는 질소와 산소 및 공기의 량을 반응에 적합하도록 최적의 량을 공급하게 되며, 이로 인하여 화학적 반응에 의해 오폐수중의 유기물, 질소, 인이 제거되는 것이다.
즉, 연속회분식 반응조(12)에 유입된 오염된 원수는 유입 → 1단계 무산소/혐기 → 1단계 호기 → 2단계 무산소/혐기→ 2단계 호기 → 유출→ 휴지기의 연속단계를 거치면서 오폐수중의 유기물, 질소, 인을 제거하게 된다.
상기 1단계 무산소/혐기 조건의 가장 큰 목적은 인(P)의 과잉 방출을 위한 것으로, 혐기 조건에서 발효반응(Fermentation Reaction)에 의하여 생성된 초산염(Acetate)과 기타 발효부산물(short-chain fatty acid)은 흡수되어 세포셀 내에서 일반적으로 피에이치비(PHB:poly-β-hydroxybutyrate)의 형태로 저장되며, 용존유기물을 혐기적으로 섭취하고 세포내 저장물질을 생성하면서 미생물은 반드시 에너지를 소비하게 된다.
상기 1단계 무산소/혐기 조건에서 필요한 에너지는 에이피티(ATP:long-chain inorganic polyphosphates)내에 저장된 고 에너지 인산염(phosphate)의 결합을 끊음으로서 얻게되며, 이 과정에서 세포셀로부터 인(P)이 과잉 배출되어 진다.
그리고, 1단계 호기성조건에서는 유기물 제거 및 암모니아의 질산화 과정이 일어남과 동시에 인(P)의 과잉섭취가 일어나게 된다.
즉, 유기물 제거 메카니즘은
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2
O ----------------------반응식 (1)
암모니아 제거 메카니즘은 암모니아성 질소가 호기성 조건에서 질산화 미생물에 의하여 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화되는 과정으로 다음 식으로 구분된다.
암모니아 산화과정(Ammonia oxidation)은
NH4
+ + 1.5 O2 → NO2
- + H2O +2H+ ----------------------반응식 (2)
아질산 산화과정 (Nitrite oxidation)은
NO2
- + 0.5 O2 → 2NO3
- -----------------------------반응식 (3)
세포합성을 고려한 총괄반응은
NH4
++1.83O2 + 1.98 HCO3
- →
0.021 C5H7NO2 + 0.98NO3
- + 1.041 H2O + 1.88H2CO3 -------반응식(4)
로 이루어진다.
이때, 인(P)의 과잉섭취는 호기성지역(단계)에서 폐수중에 용존상태에 있는 인(P)을 급속히 섭취하여 세포내 에티피(ATP)를 재합성하며, 이때 혐기조건에서 저장되었던 피에이치비(PHB)는 호기성조건에서 이산화탄소, 물 새로운 세포 등으로 산화된다.
상기 2단계 무산소/혐기 조건은 1단계 호기성 조건의 반응과 아울러 질산화된 암모니아를 N2가스로 제거하는 탈질화반응이 일어나게 되며, 이러한 탈질화반응은 용존산소량 농도가 0.2mg/L 이하로 유지되어야 최적의 탈질공정이 이루어지게 되나, 바로 전 단계인 1단계 호기성 조건을 진행함에 따라 오폐수내 용존산소량 농도가 1mg/L 이상으로 높은 상태이므로 유기물의 농도가 낮아 무산소/혐기성 조건으로 도달하는데 많은 시간이 소요된다. 따라서 2단계 무산소/혐기성 조건일 때 수질감지센서(19)에 의해 센싱된 용존산소량의 농도를 자동제어장치(24)에서 연산하여 용존산소량 농도가 1.0~0.5mg/L 이하가 될 때까지 솔레노이드밸브(18c)와 산기장치(17)를 통해 질소주입장치(21)에 충진된 질소가스를 연속회분식 반응조(12)에 주입함으로써 빠른 시간내 용존산소량 농도를 낮추어 반응기의 단위 부피당 처리용량을 높이고 탈질효율을 향상시키게 되는 것이다.
즉, 탈질화 반응은 아래의 반응식에서와 같이 질산(NO3
-)을 아질산(NO2
-)으로 변화시키는 과정과, 아질산(NO2
-)을 두 개의 중간 생성물을 거쳐 질소가스로 변환하는 과정으로 나눌 수 있다.
NO3
- → NO2
- →NO → N2O → N2 -------------------반응식 (5)
세포합성을 고려한 경우(외부 탄소원으로 메탄을 이용)
NO3
- +1.08CH3OH + 0.24H2CO3 →
0.056C5H7NO2 + 0.47N2 + 1.68H2O + HCO3
- ------------반응식 (6)
이때, 외부탄소원은 탈질반응미생물이 반응식 (6)에서보는 바와 같이 탈질화 하는데 필요한 영양분으로 작용하며, 일반적으로 외부탄소원으로는 현재 메탄올을 사용하고 있으나, 이로 인해 약품주입에 따른 추가비용이 요구되고 있다. 그러나, 본 발명에서는 외부 탄소원을 오폐수에 포함된 탄소원을 사용하는 것이며, 일반적으로 오폐수중의 유입 유기물의 농도가 150~200mg/L로 다른 외부 탄소원의 유입이 필요 없게 되어 약품주입에 따른 추가비용이 현저히 감소될 수 있는 것이다.
그 다음의 2단계 호기성 조건은 상기 1단계 호기성 조건에서와 같이 동일한 과정을 진행하게 되어 미반응된 유기물 제거와 암모니아의 질산화를 이루게 된다.
이와 같은 과정에 의해 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거의 제거상황을 수질감지센서(19)를 통해 자동제어장치(24)에서 지속적으로 파악하여 프로그램에 의해 설정된 기준치 레벨에 도달할 경우 솔레노이드밸브(18d)를 일정시간 동안 개방하여 연속회분식 반응조(12)에 유입된 정화수를 배출하게 되며, 연속회분식 반응조(12)의 수위가 제 2 수위조절장치(16b)에 도달될 때 까지 배출한 후, 일정시간 동안 휴지기를 갖게 된다.
이 후, 상기 휴지기간이 경과되면 다시 유입펌프(14)를 구동하여 유입수조(11)에 저장된 오폐수를 제 1 수위조절장치(16a)의 레벨까지 유입시킴으로서 상기의 과정을 반복하게 되는 것이다.
(실시예)
아래의 실시에는 오폐수에 함유된 산도, 유기물, 질소, 인의 함량이 표 1에서와 같으며, 표 2에서와 같은 작업조건에서 처리한 결과를 표 3에 나타내었다.
(표 1) 오폐수 수질특성
| 항 목 | 농 도 |
| pH | 7.0 - 8.0 |
| COD | 200 |
| NH4 +-N | 30-35 |
| NO2-N | 0 |
| NO3-N | 0 |
| T-P | 6-8 |
| Alkalinity(as CaCO3) | 250-300 |
(표 2) 작업조건
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(표 3) 실험결과
| 항목 | 제거효율 | ||
| 최저 | 최고 | 평균 | |
| COD | 93.8 | 99.6 | 97.9 |
| NH4 +-N | 86.3 | 99.8 | 95.5 |
| T-N | 60.5 | 89.8 | 80.5 |
| T-P | 33.1 | 86.7 | 67.8 |
상기의 실시예에서 보는바와 같이 제거효율은 유기물, 질소, 인의 제거효율이 그 어느 회분식반응기에서 보다 현저히 높은 것으로 나타났다.
이상에서 상술한 바와같이 본 발명은 유입→무산소/혐기→호기→무산소/혐기→호기→유출→휴지기의 연속단계를 거치면서 오폐수중의 유기물, 질소, 인을 제거하는 한편, 유입수의 오염물질 종류(pH, BOD, COD, T-N, T-P, NH3-N) 및 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어함으로써 고농도 및 저농도의 유기물 처리뿐만 아니라 다양한 종류의 오폐수 내의 질소와 인의 제거에도 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명은 연속회분식 반응조 내 2개의 수위조절 장치를 설치하여 무산소/혐기상태에서 외부탄소원을 공급하기 위해 유입원수를 자동으로 일정량씩 유입시켜 줌으로써 별도의 외부탄소원의 공급이 필요하지 않아 운영비의 절감에 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명은 연속회분식 반응조 내 미생물 담지체로 사용되는 메디아의 주성분을 제올라이트로 구성하여 이온교환능력이 우수하여 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응이 빠르게 진행됨으로써 총질소 제거율을 향상 시킬수 있으며, 상기 제올라이트의 물리화학적 특성상 흡착능력이 우수하기 때문에 제올라이트를 함유한 메디아는 기존의 메디아에 비해 미생물 부착능이 우수할 뿐만 아니라 유입원수의 변화와 반응조 내의 환경조건변화 등으로 빈번히 발생하는 부착미생물 탈리 현상을 억제하는 효과가 잇는 것이다.
또한, 본 발명은 반응조 내의 처리수를 하부에서 상부로 연속적으로 순환시키는 순환장치를 설치하여 무산소/혐기상태에서 별도의 교반장치 없이 충분한 혼합이 이루어지게 함으로 인해 농도분극을 없애는 효과가 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제올라이트를 함유한 메디아 충진 순환 연속회분식
반응시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 제올라이트를 함유한 메디아 충진 순환 연속회분식
반응시스템에 있어 메디아의 사시도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
11 : 유입수조 12 : 연속회분식 반응조
14 : 유입펌프 15 : 내부순환펌프
16a, 16b : 제 1, 제 2 수위조절장치 17 : 산기장치
18a~18d : 솔레노이드밸브 19 : 수질감지센서
20 : 역세펌프 21 : 질소주입장치
22 : 산소주입장치 23 : 블로워
24 : 자동제어장치 100 : 메디아
Claims (2)
- 연속회분식 반응조(12)의 상부를 통해 유입수조(11)로부터 오염된 폐수를 유입펌프(14)로서 공급하고, 상기 연속회분식 반응조(12)의 하측에는 오염물질이 제거된 정화수를 배출하는 솔레노이드밸브(18d)가 설치되고, 상기 연속회분식 반응조(12) 하부에는 상기 반응조 내부를 세척하기 위해 세척수(역세수)를 공급하는 역세펌프(20)가 설치되어 오폐수중의 오염물질 제거를 위한 연속회분식 반응시스템에 있어서,상기 연속회분식 반응조(12)의 내부에 미생물 담지체로 사용되며 암모니아성 질소의 높은 흡착력으로 질산화 반응을 빠르게 진행시키는 제올라이트가 주성분인 메디아(100)가 적재되고,상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 일측에는 공기를 주입하는 산기장치(17)가 설치되고,상기 연속회분식 반응조(12)의 내면 타측에 산도, 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 총질소량, 총인량, 총 암모니아성 질소량을 검출하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 수질감지센서(19)가 설치되고,상기 연속회분식 반응조(12) 내면의 또 다른 일측에 2단계의 수위를 감지하여 그에 비례하는 검출신호를 발생하는 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b)가 일정한 간격을 두고 설치되고,상기 연속회분식 반응조(12)의 상.하측에는 내부의 반응조 내부에 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합하기 위한 연속적으로 순환시키기 위한 내부순환펌프(15)가 설치되고,상기 제 1, 제 2 수위조절장치(16a)(16b) 및 수질감지센서(19)의 출력단에는 유입수의 각종 오염물질의 농도에 따라 폭기, 비폭기, 유입, 유출, 휴지기의 각 단계별 수력학적 체류시간(HRT), 용존산소량(DO), 무산소/혐기상태를 자동으로 제어하는 자동제어장치(24)가 연결되고,상기 자동제어장치(24)의 출력단에는 종 오염물질의 농도에 따라 질소와 산소 및 공기의 공급량을 조절하기 위해 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)가 연결되며,상기 솔레노이드밸브(18a)(18b)(18c)일측에는 질소주입장치(21), 산소주입장치(22), 블로워(23)가 설치된 것을 특징으로 하는 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를 함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템.
- 제 1항에 있어서 상기 메디아(100)는 "+" 형상으로 교차된 내부지지대(1)에 의해 견고히 지지되는 관체(2)의 외주면에 다수개의 배양판(3)이 외부지지대(4)로서 부착되고, 상기 관체(2) 종단면의 가운데에 원판링 형상의 칸막이(5)가 배양판(3)의 내측에 환설되어 관체(2)의 외측 벽면과 칸막이(5)의 사이에 통수공(6)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를 함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템.
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