KR100551045B1 - 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생물학적 탈질공정에 부유담체형 반응기(moving-bed reactor)와 고정화 담체로 폴리우레탄 담체 또는 복합 폴리우레탄 담체를 적용하여 과량의 칼슘존재하에서 고농도의 질산성 질소를 처리하는 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 폐수 처리방법은 종래 충진형 반응기에 비해 칼슘에 의한 탈질저해 현상을 적게 받으며, 내부순환이 필요 없어 유동상 반응기에 비해 동력 소모량이 적을 뿐만 아니라, 부유식 활성오니법에 비해 고농도의 미생물을 보유함에 따라 탈질속도까지 크게 증가시킬 수 있으며, 별도의 설비비가 필요하지 않아 금속표면처리 공업에서 발생하는 질산성 질소가 고농도로 함유된 산세폐수를 환경친화적이며 경제적인 방법으로 처리할 수 있다.
생물학적 탈질공정, 고농도 질산, 산세폐수, 고정화 담체, 폴리우레탄 담체
Description
도 1은 본 발명에 따른 질산처리를 위한 폐수의 생물학적 처리공정도를 나타낸 것이고,
도 2는 종래 고정상식 반응기를 사용하는 생물학적 처리방법에 따른 칼슘이온에 의한 탈질 저해현상을 나타낸 것이고,
도 3a는 본 발명의 생물학적 폐수 처리방법과 종래 폴리에틸렌 담체를 사용하는 폐수처리방법을 이용한 합성폐수 대상 탈질 결과를 비교하여 나타낸 것이고,
도 3b는 본 발명의 생물학적 폐수 처리방법과 종래 폴리에틸렌 담체를 사용하는 폐수처리방법을 이용한 합성폐수 대상 탈질 결과를 비교하여 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 생물학적 폐수 처리방법과 종래 폴리에틸렌 담체를 사용하는 폐수처리방법을 이용한 실폐수 대상 탈질결과를 비교하여 나타낸 것이다.
본 발명은 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질산성 질소가 고농도로 함유된 금속표면처리 공업에서 발생 하는 산세폐수를 환경친화적이며 경제적인 방법으로 처리할 수 있는 폐수의 생물학적 처리방법에 관한 것이다.
금속표면처리공업에서 배출되는 주요 폐수발생공정은 대부분이 산세과정에서 발생하며, 산세액(acid rinse solution)은 불산(HF)과 질산(HNO3)의 혼합세액으로 구성되어 있으며, 산세공정을 마치고 배출되는 폐수는 고농도의 각종 금속 이온, 질산성질소 이온, 및 불소 이온 등을 포함하고 있다(Schoeman et al., 1996).
이러한 폐수 처리를 위하여, 종래 폐수처리 공정은 전단계에서 소석회(Ca(OH)2)와 같은 불산처리제를 사용하여 불소를 화학 처리하는 공정을 실시하고, 후단계에서는 질산성 질소를 처리하기 위한 생물학적 처리 공정을 연계하여 처리하는 것이 일반적이다. 그러나, 상기 방법은 불소를 처리하는 전단계 공정에서 폐수 속에 포함된 불소 이온을 제외한 각종 다른 이온들과의 복잡한 화학 침전반응으로 말미암아, 이미 처리된 폐수의 실제적인 잔류 불소 이온 농도가 용해도를 고려한 이론적 계산의 잔류 불소 농도보다 대체적으로 높게 나타나는 문제가 있어 일반적으로 유출 기준을 맞추기 위해서 소석회를 과다로 투입하는 경향이 있다(Benefield et al., 1982). 따라서, 상기 방법은 소석회의 과다 사용에 따른 과량의 칼슘성분으로 탈질효율을 저하시키는 문제가 있었다. 또한, 생산되어지는 철강 제품에 따라 사용되는 질산과 불산의 혼합 비율이 수시로 달라지나, 유입 폐수 속의 불소 이온 농도를 측정할 수 있는 적절한 수단이 현실적으로 부재하여 최적의 불소 제거 공정 유지가 어렵다.
고농도 질산성 질소의 처리를 위해서는 탈질 미생물을 반응조 안에 고농도로 유지하는 방법이 먼저 구현되어야 하며, 이와 더불어 유입되는 질소 폐수 농도와 비례해서 급격히 증가되는 미생물을 반응조 밖으로 적절히 배출시켜 반응조안의 미생물 농도를 최적의 상태로 유지하는 일이 고농도 질소 폐수 처리를 위한 반응조 설계의 최대 관건이라 할 수 있다. 또한 전단 공정인 불소처리의 수준이나 과다하게 사용된 칼슘의 제거가 탈질공정에 미치는 효과가 상당히 크기 때문에 이를 고려한 통합공정의 개발 및 운영이 중요하다고 할 수 있다. 이를 위해, 일반 하수처리장 및 기타 산업폐수 처리시설에서 주로 이용하는 부유식 활성슬러지법과 담체를 이용한 미생물 부착방식이 이용되고 있다. 상기 부유식 활성슬러지법은 미생물의 고농축에 한계가 있어 처리 효율이 낮으며 광대한 부지 및 설비비가 상당히 높기 때문에 금속공업에서 발생하는 고농도의 질산성질소(약 1000mg/L)의 처리에는 부적합하지만, 담체를 이용한 미생물 부착방식은 미생물 농축정도에 있어서 부유식보다 뛰어난 면을 보여 주고 있다(Biological Wastewater Treatment. Grady, C. P. L., Daigger, G. T. and Lim, H. C., Mercel Decker, 1999).
상기 미생물의 농도를 증가시키기 위한 담체를 적용하는 생물학적 페수처리 공정은 고정상식 반응기(packed-bed reactor), 유동상식 반응기(fluidized reactor), 및 부유담체식 반응기(moving-bed reactor)를 사용하는 방법으로 구분될 수 있다. 각각의 경우 폐수의 특성에 따라 적용되는 경우가 달라지며, 이에 따른 장단점도 상호 구분된다. 미생물의 고농축 측면에 있어서는 유동상 > 고정상 > 부유담체식의 순서가 되므로 처리효율면에서도 이와 동일한 순서가 적용된다고 할 수 있다. 반면, 반응기 운전에 필요한 동력비는 유동상 > 부유담체식 > 고정상의 순서로 동력비가 소모된다. 상기 유동상에서는 유동화에 필요한 내부순환비가 높아서 유입유속의 5 내지 20배가 사용되므로 과다한 동력이 소모되고 있으며, 운전 조건을 구현하기도 상당히 힘들다. 상기 고정상식의 경우 반응기 내부의 혼합을 위해 별도로 사용되는 동력은 필요치 않으며 관리 측면에서도 매우 손쉽다는 장점이 있으나, 과다 생성된 미생물로 인하여 발생하는 막힘현상(clogging)으로 탈질효율을 저하시켜 주기적으로 역세를 해주어야하는 불편함이 있다. 상기 부유담체식 반응기는 일반 반응조에 특정 담체를 첨가하여 운영하는 방식으로 일반 부유식 반응기보다 고농도의 미생물을 유지하면서도 유동상식에서 단점인 과다한 동력비가 소요되지 않으며 고정상식에서 지적된 막힘현상도 발생하지 않고 기존 반응시스템을 이용한 업그레이드가 가능하다는 장점이 있다. 반면, 부유담체식 반응기는 상기 유동상이나 고정상식 반응기에 비해 고정화된 미생물의 농도가 적기 때문에 일반 유기물제거시에는 처리 속도가 낮은 편이며 사용되는 담체의 유실을 방지하기 위한 스크린의 설치 및 관리가 중요하다.
종래 부유담체식 반응기에 사용되는 담체로는 폴리우레탄 담체와 폴리에틸렌 재질의 "kaldnes"라는 상품명으로 시판되는 담체가 생물학적 폐수처리에 적용된 사례가 있다. 그러나, 상기 폴리우레탄 담체의 경우는 대부분 하수의 유기물처리 및 질소처리를 위한 것으로 과량의 칼슘이 존재하는 고농도 질산성 질소 처리에 적용된 예는 아직까지 없었다. 상기 폴리우레탄 담체와 폴리에틸렌 재질의 kaldnes 담체는 모두 칼슘이 존재하지 않는 경우에서는 탈질 효율이 폴리에틸렌 kaldnes 담체 와 폴리우레탄 담체가 동일하였으나, 칼슘농도가 200mg/L 이상으로 상승한 이후에는 탈질 효율이 현격하게 차이가 나타났다. 이러한 결과는 M.Maurer의 논문에서와 유사한 결과를 보여주고 있다(Water Science and Technology, vol 43, p337, 2001). 즉, 상기 문헌에 의하면 Kaldnes 담체와 폴리우레탄 담체를 각각 이용한 부유담체식 반응기를 일반 하수의 탈질에 적용한 결과 탈질효율이 유사하다는 결과를 보여주고 있다. 물론 하수의 경우는 칼슘농도가 100 mg/L 보다 훨씬 낮은 수준이므로, 두 담체간의 차이가 거의 없다. 그러나, 칼슘이 200 mg/L 이상인 질산성질소를 생물학적 방법으로 탈질하는 방법은 아직까지 적용된 적이 없다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 부유담체형 생물학적 반응기를 적용하여 과량의 칼슘 존재하에서 고농도의 질산성 질소를 고효율로 탈질시킬 수 있는 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 환경친화적이며 경제적인 방법으로 금속공업에서 발생하는 고농도 질산을 함유하는 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고농도 질산을 함유하는 산세공정 폐수의 생물학적 처리방법에 있어서,
폴리우레탄을 포함한 발포형 담체 또는 복합 폴리우레탄 담체가 충전된 부유 담체식 반응기하에서 폐수의 생물학적 탈질 공정을 실시하는 단계를 포함하는 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법을 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 폐수의 생물학적 탈질공정에서 고정화 담체로 폴리우레탄 또는 복합 폴리우레탄 담체를 사용하고 이러한 담체에 미생물을 고정화하여 처리할 수 있는 생물막 반응기로 부유담체식 반응기(moving-bed reactor)를 도입함으로써, 좁은 공간에서도 설치가 용이하며, 처리속도를 향상시켜 환경친화적이며 경제적인 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법을 특징으로 한다.
본 발명에서 담체로 사용하는 발포성 폴리우레탄 또는 복합 폴리우레탄 담체는 장시간 사용하여도 내마모성 등 기계적 물성이 뛰어나고 오염물질의 흡착능이 우수하여 미생물의 고정화 담체로서 뛰어난 성능을 나타낸다.
상기 복합 폴리우레탄 담체는 오염물질의 흡착 기능을 향상시킬 수 있는 물질을 폴리우레탄 폼 내부에 담지시켜 제조된 것이다. 상기 다공성 폴리우레탄 폼 내부에 담지되는 물질은 오염물질의 흡착공간을 제공하는 역할을 하며, 발포성 폴리우레탄내의 공극은 미생물이 부착하여 성장할 수 있는 공간을 제공한다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명에서 폴리우레탄 폼 내부에 담지되는 물질은 제거대상 오염물질을 흡착하는 기능과 미생물의 서식공간인 바이오필름(biofilm)을 형성하는 기능을 가지고 있어 생물학적 폐수처리시에 효과적이다. 또한 폴리우레탄 폼은 장기간의 유동시 내마모성 등의 물리화학적 물성이 뛰어나고, 내부에 공극을 가지고 있어 미생물이 생장할 수 있는 충분한 서식공간을 제공할 수 있으므로 생물학적 폐수처리시에 효과적이다.
이러한 상기 폴리우레탄 폼 내부에 담지되는 매체 물질은 활성탄, 숯, 이온교환수지, 및 천연점토로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것이 바람직하다. 상기 이온교환수지로는 앰버라이트(Amberlite), XAD 등이 있다. 상기 천연점토로는 제올라이트(zeolite), 스멕타이트(smectite), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 및 벤토나이트(bentonite)로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼에 담지되는 매체 물질의 담지량은 폴리우레탄에 대하여 5 내지 100 g/L인 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 폼에 담지되는 매체 물질의 담지량이 상기 범위 미만이면 오염대상물질의 제거효율이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하면 폴리우레탄 폼의 탄력이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에서 고정화 담체로 사용하는 폴리우레탄 또는 복합 폴리우레탄 담체는 우레탄 단량체를 원료로 하여 유화제를 첨가한 후 가열하여 발포된 것이다.
상기 다공성 복합 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법은 상기 담지 물질을 폴리우레탄 프리폴리머의 수용액에 분산시키고, 이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 분산 수용액에 첨가하여 발포시키는 단계를 포함한다.
본 발명에서는 복합 폴리우레탄 폼의 제조를 위해 상업용 폴리우레탄 프리폴리머를 사용할 수 있으며, 상기 폴리우레탄 프리폴리머는 비스클로로포르메이트(bischloroformate) 화합물을 디아민 화합물과 반응시켜 제조하거나, 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리올 화합물 과 디이소시아네이트(diisocyanate) 화합물을 주성분으로 하여 얻을 수 있다. 이와 함께 개시제(initiator), 실리콘계 정포제, 주석촉매, 아민촉매, 및 물을 첨가하여 다공성 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 예를 들면 Hypol 2000 또는 Hypol 3000(Dow Chemical CO.) 등이 있다.
본 발명에서 폴리우레탄 폼 제조시에 사용되는 개시제로는 비이온성 계면활성제 또는 음이온 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 비이온성 계면활성제는 상업적으로 구입 가능한 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Tween 80을 사용하며 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 비이온성 계면활성제의 함량은 폴리우레탄에 대하여 5 내지 100 g/L로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 음이온 계면활성제 역시 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 SDS(sodium dodecyl sulfate)를 사용하며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 음이온 계면활성제의 함량은 폴리우레탄에 대하여 5 내지 100 g/L로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 고정화 담체로 사용하는 폴리우레탄 담체 또는 복합 폴리우레탄 담체의 충진비율은 부유담체식 반응기의 부피에 대하여 5 - 80%이고, 바람직하게는 5 내지 60%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 담체 또는 복합 폴리우레탄 담체의 충진비율이 5% 미만이면 담체량이 너무 적어 충분한 효율을 기대할 수 없으며, 80%를 초과하면 유동이 곤란하며 관리가 어렵고 경제적으로도 불리하다.
또한, 본 발명의 생물학적 탈질공정에서 사용하는 부유담체형 반응조는 미생물을 고정화하여 처리할 수 있으며 좁은 공간에서도 설치가 용이하여 경제적 측면에서도 상당히 우수하다.
이러한 본 발명의 고농도 질산을 함유하는 산세공정 폐수의 생물학적 처리방법은 상기한 폴리우레탄 담체 또는 복합 폴리우레탄 담체가 충전된 부유담체식 반응기하에서 폐수의 생물학적 탈질 공정을 실시하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 폐수의 생물학적 처리방법은 a) 고농도 질산을 함유하는 산세공정 폐수의 유량을 조정하는 단계; b) 상기 폐수에 메탄올을 주입하고 탈질하는 단계; c) 상기에서 탈질된 처리수를 폭기하는 단계; d) 상기에서 얻어진 처리수를 침전시켜 슬러지와 배출수로 구분하는 단계; 및 e) 상기 배출수를 화학처리조로 이송시켜 최종 pH를 조정하는 단계를 포함한다.
그러면, 본 발명의 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법의 바람직한 실시태양을 첨부된 도면 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 보면, 본 발명의 폐수 처리 공정은 생물학적 처리를 위한 유량조정조 처리공정, 생물학적 처리공정, 및 화학적 처리공정을 포함한다. 상기 유량조정조 처리공정은 pH 조정조를 포함한다. 상기 생물학적 처리공정은 탈질조 처리공정, 폭기조 처리공정, 및 침전조 처리공정으로 이루어지며, 탄소원으로 사용하는 메탄올 공급용 저장조를 포함한다. 상기 화학적 처리공정은 화학반응이 실시되는 화학 처리조를 포함한다.
상기 유량조정조 처리공정에서는 유입되는 폐수원수의 pH를 6.5-7.5로 조정 하여 탈질공정으로 폐수를 유출시킨다. 이때 유입되는 고농도 질산성질소를 포함하는 폐수의 조성은 질산성질소의 농도가 50 내지 2000mg/L이며, 더욱 바람직하게는 500 내지 1,000mg/L이고, 칼슘(Ca2+) 농도는 200 내지 2,000mg/L이고, 화학적 산소 요구량은 20 mg/L 정도가 바람직하다.
상기 유량조정조의 크기는 클수록 좋으나, 2일간의 체류가 바람직하며 균일한 혼합을 위한 교반기가 설치되어 있다. 유량조정조에는 pH 전극 및 측정계가 설치되어 실시간으로 pH가 측정함으로써 유량조정조에서 탈질반응조로 유입되는 수질을 모니터링한다. 또한 탄소원으로 사용되는 메탄올의 농도를 적정수준으로 유지하기 위하여 유입수중의 질산성질소의 농도를 온라인 분석기 또는 습식분석법으로 측정하여 이를 메탄올 주입에 반영한다. 상기 메탄올의 투입량은 질산성질소의 총량에 2.7배로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 생물학적 탈질조 처리공정은 상기한 폴리우레탄 또는 복합 폴리우레탄 담체를 사용한 생물막반응 시스템을 적용하여 고농도의 질산성 질소(NO3-N)를 처리하는 특징이 있다.
상기 생물학적 탈질조의 규모는 처리하고자하는 폐수의 유입속도에 비례하며 반응조내에서의 체류시간이 6시간 이내가 되도록 반응조의 크기를 구성하는 것이 바람직하다.
상기 부유담체형 반응조의 구성은 균일한 혼합을 위한 교반기, 유입밸브, 유출밸브, 폴리우레탄 담체의 유실을 방지하기 위한 스크린으로 구성되어 있다. 측 정항목은 pH, 용존산소, 산화환원전위계로서 각각 전극방식을 사용한다. pH의 경우 미생물의 활성을 유지하기 위하여 7.0 내지 8.0 사이를 유지하는 것이 바람직하며, 용존산소는 1 mg/L 미만을 유지하는 범위에서 혼합이 잘 일어나도록 교반기의 속도를 분당 60 내지 200 회로 조정하는 것이 바람직하다. 상기 생물학적 탈질에 필요한 미생물은 오수 또는 하수처리장의 반송 오니를 사용하여 약 2주일 이상의 적응기간을 거쳐 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탈질공정을 마친 처리수는 폭기공정으로 유입된다. 구체적으로, 처리된 질소폐수는 폭기조를 거쳐 과잉 주입될 수 있는 잔여 메탄올을 처리해주며 이때 체류시간은 2시간 이내인 것이 바람직하다.
상기 폭기조에서 배출되는 처리수는 침전조를 거쳐 슬러지와 배출수로 구분되어 슬러지의 일부는 반송되며 배출수는 내부순환으로 재사용되거나 화학적 처리 공정으로 유입된다. 즉, 상기에서 처리된 폐수는 부유된 탈질 미생물과 함께 침전조로 유입되어 고액 분리 후 슬러지의 일부를 다시 탈질반응조에 반송시킨다. 침전조에서의 상등액은 잔여 메탄올 및 질산성질소의 농도를 측정한 후 배출한다.
마지막으로, 상기 화학 처리공정에서는 상기 소석회나 희토류 금속을 첨가하여 잔여 불소를 제거하며, 통상적으로 잘 알져진 방법을 사용할 수 있다. 바람직하게는 소석회를 1,500 내지 2,000 mg/L로 투여하는 것이 바람직하다.(불소농도의 3-4배) 이때, 화학처리조는 유입된 배출수의 최종 pH 조정을 위한 pH 조정조 역할을 한다.
이와 같이, 본 발명은 생물학적 반응기내에서 담체에 유동을 가함으로써 칼 슘의 축적에 따른 시멘트화 현상을 극복하여 생물학적 탈질활성을 극대화할 수 있어 폐수내 COD, BOD, 질소, 인 등을 생물학적으로 제거할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
비교예 1
종래 통상적으로 사용되는 고정상식 반응기를 사용하여 폐수를 생물학적으로 처리하였다. 유입되는 질산성질소를 포함하는 폐수는 칼슘(Ca2+)의 농도가 각각 50, 100, 200, 300 및 400mg/L로 포함되는 시료를 제조한 후 pH를 6.5 - 7.5로 맞추고 질산성질소(NO3-N)를 1000mg/L로 첨가한 합성폐수를 사용하였다. 상기 합성폐수의 화학적 산소요구량은 20mg/L이었다. 이후, 고정상식 반응기에 대한 탈질반응에서의 칼슘의 영향을 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 비교예 1의 경우 칼슘농도가 200mg/L 이상이면 탈질효율이 80% 이하였으며, 300 및 400mg/L의 칼슘농도에서는 50% 수준의 낮은 탈질율을 나타내었다.
실시예 1
칼슘 농도에 따른 탈질효율을 측정하기 위해, 도 1의 공정에 의해 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리공정을 실시하였다.
탈질공정에 있어서, 부유담체식 반응조에 충진되는 고정화 담체는 발포형으 로서 다우사의 Hypol-3000이라는 우레탄 단량체를 원료로 하여 유화제를 첨가한 후 가열하여 발포하였으며 담체의 크기는 0.5cm × 0.5cm × 0.5cm로 하였다. 폴리우레탄 담체의 충진비율은 반응기의 부피대비 40%로 첨가하였다. 유입되는 질산성질소를 포함하는 폐수는 칼슘(Ca2+)의 농도가 각각 50, 100, 200, 300 및 400mg/L로 포함되는 시료를 제조한 후 pH를 6.5 - 7.5로 맞추고 질산성질소(NO3-N)를 1000mg/L로 첨가한 합성폐수를 사용하였다. 상기 합성폐수의 화학적 산소요구량은 20mg/L이었다.
상기 처리된 질소폐수는 폭기조를 거쳐 과잉 주입될 수 있는 잔여 메탄올을 처리해주며 이때 체류시간은 2시간 이내로 하였다. 폭기조에서 배출되는 처리수는 침전조를 거쳐 슬러지와 배출수로 구분되어 슬러지의 일부는 반송되며 배출수는 내부순환으로 재사용하거나 화학적 처리 시스템으로 유입시켰다. 화학적 처리시스템에서는 소석회를 1,500 mg/L로 투여하여 잔여 불소를 제거하였다.
이후, 처리된 폐수는 부유된 탈질 미생물과 함께 침전조로 유입되어 고액 분리 후 슬러지의 일부를 다시 탈질반응조에 반송시켰다. 침전조에서의 상등액은 잔여 메탄올 및 질산성질소의 농도를 측정한 후 배출하였다.
비교예 2
종래 상용화된 폴리에틸렌 재질의 부유담체식 반응기용 담체(Kaldnes)를 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 합성폐수를 생물학적으로 처리하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 및 비교예 2의 탈질효율을 통상적인 방법으로 측정하여 그 결과를 각각 도 3a 및 3b에 나타내었다.
도 3a 및 3b의 결과에서 보면, 유입되는 폐수중의 칼슘농도가 100mg/L 수준에서 실시예 1의 폴리우레탄을 사용한 200mg/L 이상일 경우 탈질 효율은 95% 이상으로 종래 비교예 2와 같은 kaldnes 담체의 85% 수준보다도 약 10% 이상 증가하였으며, 처리수중의 질산성 질소의 농도는 대부분 20mg/L 이하로서 매우 양호하였다. 참고적으로 2003년 1월 1일부터 적용되는 배출수중의 총질소 규제는 60mg/L 이다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 사용되는 폐수는 실제 금속표면처리공업에서 발생된 산세폐수를 사용하였다. 상기 산세폐수의 조성은 질산성질소가 500-1000mg/L이고, 화학적 산소요구량이 20mg/L이며, pH가 6.5 - 7.5이고, 칼슘의 농도가 200-1000mg/L인 것을 사용하였다. 이후, 탈질효율을 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 보면, 5시간 이내에 질산성 질소의 농도를 급격히 감소시켜 탈질처리효율이 매우 우수함을 알 수 있다.
이상과 같이, 종래 비교예 1의 충진형 생물막 반응기의 경우 농도가 500mg/L 이상 되는 고농도의 질산성질소 및 잔류칼슘의 영향으로 탈질효율이 50% 수준까지 저하되는 현상을 나타내었으나, 실시예 1의 폴리우레탄 담체를 사용한 부유담체식(moving-bed) 반응기에서는 동일한 조건하에서도 5시간 이내의 처리시간에서도 처리효율을 95% 이상 유지할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 폐수 처리방법은 종래 충진형 반응기에 비해 칼슘에 의한 탈질저해 현상을 적게 받으며, 내부순환이 필요 없어 유동상 반응기에 비해 동력 소모량이 적을 뿐만 아니라, 부유식 활성오니법에 비해 고농도의 미생물을 보유함에 따라 탈질속도까지 크게 증가시킬 수 있으며, 별도의 설비비가 필요하지 않아 금속표면처리 공업에서 발생하는 질산성 질소가 고농도로 함유된 산세폐수를 환경친화적이며 경제적인 방법으로 처리할 수 있다.
Claims (7)
- 고농도 질산을 함유하는 산세공정 폐수의 생물학적 처리방법에 있어서,활성탄, 숯, 이온교환수지, 및 천연점토로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 물질이 담지되어 내부에 미생물 서식공간을 제공하는 폴리우레탄을 포함한 발포형 담체 또는 복합 폴리우레탄 담체가 충전된 부유담체식 반응기하에서, 칼슘의 농도가 200 - 1,000 mg/L이고, 질산성 질소의 농도가 50 - 2,000 mg/L인 산세폐수의 생물학적 탈질 공정을 실시하며,상기 탈질공정은a) 상기 고농도 질산을 함유하는 산세공정 폐수의 유량을 조정하는 단계; b) 상기 폐수에 메탄올을 주입하고 탈질하는 단계; c) 상기에서 탈질된 처리수를 폭기하는 단계; d) 상기에서 얻어진 처리수를 침전시켜 슬러지와 배출수로 구분하는 단계; 및 e) 상기 배출수를 화학처리조로 이송시켜 최종 pH를 조정하는 단계를 포함하는 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 천연점토가 제올라이트(zeolite), 스멕타이트(smectite), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 및 벤토나이트(bentonite)로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 담체는 충진비율이 부유담체식 반응기의 부피에 대하여 5 내지 80%인 것을 특징으로 하는 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
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| KR20020057286A KR100551045B1 (ko) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | 고농도 질산을 함유하는 폐수의 생물학적 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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