KR100707476B1

KR100707476B1 - 폐수처리방법

Info

Publication number: KR100707476B1
Application number: KR1020050112558A
Authority: KR
Inventors: 이희관
Original assignee: (주)명성환경
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-04-16
Also published as: KR20050122181A

Abstract

본 발명은 폐수처리방법 중에서 특히 폐수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하는 방법에 관한 것으로, 최초 폐수 원수에 염화나트륨(NaCl)을 혼합함과 아울러 폐수의 알카리도가 pH 9 이상이 될 때까지 가성소다(NaOH)를 혼합하되 상기 염화나트륨(NaCl)과 가성소다(NaOH)가 혼합된 폐수를 40~50℃로 가열한 후, 상기 가열된 폐수를 전해산화하여 폐수에 포함된 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스로 1차 탈질하여 제거하고, 이후 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 폐수에 주입하여 상기 전해산화시 생성된 하이포화염소산이온(OCl^-)을 제거한 다음, 황산화 미생물이 식생하는 공지의 황담체가 수용된 반응조에 상기 폐수를 투과하여 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)를 질소가스로 2차 탈질하여 제거함으로써, 폐수에 포함된 총질소(T-N)를 더욱 완벽하게 제거할 수 있도록 한 폐수처리방법에 관한 것이다.

폐수, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 탈질, 전해산화, 전기분해, 전기응집, 황산화, 황담체

Description

폐수처리방법{Method for wastewater treatment}

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리방법을 나타내는 공정도

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정도

본 발명은 폐수처리방법 중에서 특히 폐수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수에 염화나트륨(NaCl) 및 가성소다(NaOH)를 투입하여 알카리도를 pH 9 이상으로 조정함과 아울러 상기 폐수를 40~50℃로 가열한 후, 상기 폐수를 전해산화시켜 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스로 1차 탈질하여 제거하고, 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 폐수에 주입하여 상기 전해산화시 생성된 하이포화염소산이온(OCl^-)을 제거한 다음, 폐수에 포함된 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)를 공지된 황담체에 의한 황산화 탈질반응을 이용하여 질소가스로 2차 탈질 제거함으로써, 폐수에 포함된 총질소(T-N)를 더욱 완벽하게 제거할 수 있는 폐수처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 생활하수 및 산업폐수는 하천 및 해양을 오염시키는 각종 유해 물질을 포함하고 있는데, 그 중에서 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N), 아질산성 질소(NO₂-N), 질산성 질소(NO₃-N)와 같은 형태로 존재하는 질소(N)의 경우 미생물의 중요한 먹이로 이용되는 반면, 지나치게 많은 질소(N)가 하천으로 유입될 경우 하천이나 호수가 부영양화되어 녹조가 발생하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 해양으로 유입될 경우에는 연근해의 적조현상을 유발하여 환경오염은 물론이고 바다양식과 같은 수산업에 막대한 지장을 초래한다.

한편, 상기 폐수를 정화하는 통상적인 폐수처리방법을 살펴보면, 전기 에너지를 이용한 전해법(電解法)으로서 전기분해(electrolysis), 전기응집(electro-coagulation), 전기부상(electro-flotation) 등의 폐수처리방법과 함께 미생물을 이용한 생물학적 폐수처리방법 등이 공지되어 있는바, 상기 폐수에 포함된 질소를 제거하는 종래 폐수처리방법으로서는 종속영양탈질법과 같은 생물학적 탈질방법을 주로 사용하고 있으며, 상기 종속영양탈질법에 의한 탈질반응은 아래의 [반응식 1]과 같다.

3NO₃ ^- + 14CH₃OH + CO₂+ 3H⁺ → 3C₅H₇O₂N + H₂O

그러나 상기 종속영양탈질법의 경우, 메탄올과 같은 외부탄소원을 공급하여 야 함과 아울러 상기 메탄올의 투여량을 조절하기 곤란하며, 한편으론 운전비용이 많이 들고 운전이 용이하지 못하여 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 티오바실러스 데니트리피칸스(Thiobacillus denitrificans), 티오마이크로스피라 데니트리피칸스(Thiomicrospira denitrificans) 등의 황산화 미생물을 이용하여 여러 종류의 황 화합물(S⁰, S^2-, S₂O₃ ^2-, S₄O₆ ^2-, SO₃ ^2-)을 황산염이온(SO₄ ^2-)으로 산화시키면서 동시에 질산성 질소를 질소가스로 전환시켜 제거하는 황산화 탈질반응을 이용한 독립영양탈질법이 제안된바, 상기 독립영양탈질법에 의한 황산화 탈질반응은 아래의 [반응식 2]와 같다.

50NO₃ ^-+ 55S + 20CO₂+ 38H₂O + 4NH₄ ⁺ → 25N₂↑ + 55SO₄ ^2- + 64H⁺ + 4C₅H₇O₂N
그러나 상기 독립영양탈질법의 경우에는, 메탄올 등의 외부 탄소원을 필요치 않고 상대적인 슬러지 발생량 또한 적은 장점이 있기는 하지만, 시동시간이 길고, 반응시간이 느리며, 알칼리도가 낮을 때에는 탈질이 곤란함과 아울러 고농도 탈질이 어렵고, 탈질시 생성되는 질소를 주기적으로 빼주어야 하는 불편이 있을 뿐만 아니라 알칼리도가 저하됨에 따라 석회석(limestone)을 투여해야 하는 불편함이 있었다.

삭제

상기와 같은 독립영양탈질법의 문제점을 해결하기 위하여 황탈질 미생물을 부착성장시킨 담체(擔體, carrier)를 이용한 폐수처리방법이 제안된바 있으며, 이때 상기 담체는 입자상 황과 석회석을 혼합 충진하거나, 입자상 황과 석회석을 혼합 용융하여 일정 크기로 냉각시킨 담체를 이용하는데, 상기의 경우 [반응식 2]와 같은 황산화 탈질반응을 얻을 수 있지만, 장기간 운전시 석회석에 의한 반응조의 막힘 현상이 발생하여 정기적인 역세척을 필요로 하는 문제점이 있었다.

한편, 상기한 바와 같은 문제점을 해결한 폐수처리용 황담체가 공개특허공보 제10-2004-0016728호(2004.2.25.공개)로 제안된바 이를 하기에서 보다 상세히 살펴보면, 황(S)과 탄산칼슘(CaCO₃)과 산화마그네슘(MgO)을 중량비로 6:3:1의 비율로 혼합하여 150℃로 용융한 다음 냉각-건조-파쇄한 황담체를 황탈질 미생물에 순응된 미생물과 함께 반응조에 투입한 후, 운전이 안정적으로 이루어진 상태에서 폐수를 유입시켜 폐수를 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 종래 황담체를 이용한 폐수처리방법에 의하면, 황(S)은 황산화 미생물의 탈질반응을 위한 기질로 작용하며, 탄산칼슘(CaCO₃)은 탈질반응이 진행됨에 따라 저하되는 알카리도를 보충하여 미생물들이 원활히 탈질을 일으킬 수 있는 pH 6~8의 알카리도를 유지하도록 한다. 상기 황담체에 의한 황산화 탈질반응은 상기 [반응식 2]와 같고, 상기 탄산칼슘(CaCO₃)이 수소이온을 중화시켜 알카리도를 보충하는 반응은 아래의 [반응식 3]과 같다.

CaCO₃ + H⁺ → Ca²⁺ + HCO₃ ^-

한편, 상기한 바와 같은 황담체를 이용한 폐수처리방법의 경우, 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)를 질소가스로 탈질하여 제거하는 효과는 탁월한 반면, 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)의 경우 만족할 만한 탈질 효과를 얻지 못하였는바, 상기 황담체에 포함된 산화마그네슘(MgO)이 암모니아성 질소(NH₄-N)와 반응하여 스트러바이트(struvite, MgNH₄PO₄)를 생성하여 암모니아성 질소를 제거할 수 있기는 하지만, 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)에 비하여 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)가 월등히 많은 도금폐수와 같은 경우 등을 감안할 때, 상기 황담체에 포함된 산화마그네슘(MgO)에 의한 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)의 탈질은 실제 폐수처리 현장에서 만족할만한 탈질 효과를 기대할 수 없었다. 상기 황담체에 포함된 산화마그네슘(MgO)에 의한 마그네슘(Mg)과 암모니아성 질소(NH₄-N)의 반응은 아래의 [반응식 4]와 같다.

Mg²⁺ + NH₄ ⁺ + PO₄ ^3- → MgNH₄PO₄

상기한 바와 같은 종래 황담체를 이용한 폐수처리방법의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공지된 황담체에 의한 질산성 질소의 황산화 탈질공정에 앞서 폐수를 전해산화하여 암모니아성 질소를 선행하여 1차 탈질하되, 전해산화시 발생하는 하이포화염소산이온을 티오황산나트륨으로써 제거하여 상기 황산화 미생물에 의한 2차 탈질이 가능케 하는 것으로, 폐수에 염화나트륨과 함께 가성소다를 투입하여 폐수의 알카리도를 pH 9 이상으로 조정함과 아울러 폐수를 40~50℃로 가열한 후, 상기 폐수에 포함된 암모니아성 질소를 전해산화하여 질소가스로 1차 탈질 제거하고, 티오황산나트륨을 폐수에 주입하여 폐수를 전해산화 함에 따라 발생한 하이포화염소산이온을 제거한 다음, 폐수에 포함된 아질산성 질소 및 질산성 질소를 공지된 황담체에 의한 황산화 탈질반응을 이용하여 질소가스로 2차 탈질 제거함으로써, 폐수에 포함된 총질소를 보다 완벽하게 제거할 수 있는 폐수처리방법을 제공한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐수처리방법은, 최초 폐수에 염화나트륨(NaCl) 및 가성소다(NaOH)를 주입함과 아울러 상기 폐수를 40~50℃로 가열하는 제1공정과, 상기 폐수를 전해산화하여 전기응집처리함으로써 폐수에 포함된 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스로 1차 탈질하는 제2공 정과, 상기 전해산화에 의한 1차 탈질공정에서 발생한 하이포화염소산이온(OCl^-)을 제거하기 위하여 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 주입하는 제3공정과, 하이포화염소산이온(OCl^-)이 제거된 폐수를 공지된 황담체를 이용하여 황산화 탈질반응을 일으켜 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)를 질소가스로 2차 탈질하는 제4공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 폐수처리방법의 바람직한 실시예를 하기에서 도 1 및 도 2를 참고하여 각 공정별로 순차적으로 상세히 살펴보는바, 도 1은 본 발명에 따른 폐수처리방법을 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정도이다.

[제1공정]

우선 본 발명의 제1공정인 염화나트륨(NaCl)·가성소다(NaOH) 주입 및 히팅공정을 살펴보면, 통상적인 히터가 구비된 수조(storage)에 폐수를 유입하여 염화나트륨(NaCl) 및 가성소다(NaOH)를 주입함과 아울러 상기 폐수를 40~50℃로 가열하는바, 염화나트륨(NaCl)은 폐수 유입량 90~99.5[중량%]에 대하여 0.5~10[중량%]를 주입하여 후술할 폐수의 전해산화 공정을 원활히 함과 아울러 전해산화에 의한 1차 탈질공정에 필요한 염소(Cl)를 공급하고, 가성소다(NaOH)는 후술할 황산화 탈질반응에 의한 2차 탈질공정시 알카리도가 저하되는 것을 감안하여 유입된 폐수의 양에 비례하여 폐수의 알카리도가 pH 9 이상이 될 때까지 주입함으로써 2차 탈질공정시 황산화 미생물들이 원활히 탈질반응을 일으킬 수 있도록 한다.

그리고 폐수의 가열은 폐수에 열에너지를 공급하여 운동성을 향상함으로써 후술할 전해산화에 의한 1차 탈질공정의 능률을 향상하기 위한 것으로, 이때 가열온도가 40℃ 미만이면 기대효과가 미비하고, 50℃를 초과하면 운전비를 과다하게 소요하므로 폐수를 40~50℃로 가열하여 히팅공정을 수행함이 바람직하다.

[제2공정]

본 발명의 제2공정으로서 전해산화에 의한 1차 탈질공정을 살펴보면, 염화나트륨(NaCl)·가성소다(NaOH) 주입 및 히팅 공정을 거친 폐수를 전해산화에 의한 전기응집처리를 하여 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스(N₂)로 탈질 제거하는바, 하기에서 전해산화에 의한 1차 탈질공정을 더욱 구체적으로 살펴본다.

우선, 전해산화에 의한 유기물질의 제거원리를 살펴보면, 일반적으로 폐수에 포함된 유기 오염물질은 직접적인 양극산화반응 및 음극환원반응과 간접적인 산화반응에 의하여 전기 화학적으로 산화분해되는데, 직접산화반응은 오염물질이 양극 표면에서 흡착되어 양극전자의 이동반응에 의하여 산화하는 것이고, 간접산화반응은 발생기 산소(O₂), 하이포화염소산(HClO), 산화된 금속이온과 같은 강력한 산화제가 전기분해가 일어나는 동안에 전해액 내에서 전기 화학적인 반응을 하여 오염 물질이 산화하는 것이다.

한편, 폐수 중에 함유되어 있는 대부분의 콜로이드(Colloid) 물질은 음전하를 띄고 있어 유사전하 사이의 반발력에 의해 부유물 상태로 존재하고, 폐수에 콜로이드 상태로 존재하는 오염물질은 전기 에너지에 의해 극판에서 용출되어진 금속양이온과 전기적으로 중화되는 응집반응과 함께 산화/환원 반응에 의하여 제거되며, 상기와 같이 양극에서 용출되는 금속의 가수분해에 의한 금속수산화물 생성에 의하여 오염물질을 침전시켜 제거하는 것을 전기응집(electro-coagulation)이라 하는바, 더욱 상세하게는 폐수에 전기를 가하면 양극에서는 양이온인 금속이온이 +2가 또는 +3가의 이온 상태로 산화됨과 아울러 음극에서는 발생된 히드록실 이온(OH^-)이 산화되면서 산소가 발생되고, 이렇게 발생된 산소는 유기물의 산화에 관여하며 이와 동시에 음극에서는 환원반응이 일어나 중성의 조건에서는 히드록실기(OH^-), 카르복실기(HCOO^-), 인산기(PO₄ ^3-), 슬폰기(SO₄ ^2-) 등을 가지고 있어 수중에서 음전하를 생성하며, 이러한 작용기들은 다원자간의 금속이온들과 반응하여 가수분해 및 다양한 복합체를 형성한다. 그리고 수중의 pH 조건에 따라 산성 또는 중성의 조건에서 형성되어진 양전하를 띈 금속 수산화물 복합체는 음전하를 띈 유기오염 물질인 콜로이드의 표면전하를 전기적으로 중화시켜 이중층압축(Double layer compression)에 의한 응집을 통해 유기물이 응집/침전된다.

상기한 바와 같은 전해산화에 의한 전기응집처리를 이용하면 폐수에 포함된 질소의 경우 전기적인 산화(Electrooxidation)에 의해서 질소가스와 물로 반응하여 제거되는바, 전해산화에 의한 1차 탈질공정시 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)는 아래의 [반응식 5]와 같이 질소가스(N₂)로 제거된다. [반응식 5]-(1)은 음극에서의 음극환원에 의한 탈질반응이고, [반응식 5]-(2)는 양극에서의 직접양극산화에 의한 탈질반응이며, [반응식 5]-(3) 및 [반응식 5]-(4)는 양극에서의 간접양극산화에 의한 탈질반응을 나타낸다.

2NH₄ + 2e → N₂↑ + 4H₂↑ ---------- (1)

NH₃ + 3OH^- → 0.5N₂↑ + 3H₂O + 3e^- ---------- (2)

2NH₃ + 6Cl^- → N₂↑ + 6HCl + 6e^- ---------- (3)

2NH₃ + 3HOCl → N₂↑ + 3H₂O + 3H⁺ + 3Cl^- ---------- (4)

그리고 상기의 반응과 함께 폐수에 포함된 염소(Cl)가 반응하여 차아염소산(HOCl)이 생성되는데 폐수에 포함된 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)가 제거됨에 따라 pH 가 낮아져 차아염소산(HOCl)의 분율이 증가하면 상기 차아염소산에 의한 간접산화반응이 촉진되는바, 차아염소산(HOCl)에 의한 간접산화반응은 아래의 [반응식 6]과 같다. [반응식 6]-(1),(2),(3),(4a) 또는 (4b)는 차아염소산(HOCl)에 의한 간접산화반응에 따른 암모니아성 질소(NH₄-N)가 질소가스(N₂)로 탈질 제거되는 탈산반응을 질소(N)의 이동경로에 따라 순차적으로 나타낸다.

HOCl + NH₄ ⁺ → NH₂Cl + H₂O + H⁺ ---------- (1)

HOCl + NH₂Cl → NHCl₂ + H₂O ---------- (2)

NHCl₂ + H₂O → NOH + 2H⁺ + 2Cl^- ---------- (3)

NOH + NH₂Cl → N₂↑ + H₂O + H⁺ + Cl^- ---------- (4a)

NOH + NHCl₂ → N₂↑ + HOCl + H⁺ + Cl^- ---------- (4b)

한편, 폐수에 포함된 암모니아 성분 중 일부는 음극에서 발생되어지는 히드록시기(OH^-)에 의하여 아질산성 질소(NO₂-N) 또는 질산성 질소(NO₃-N)로 질산화되어 후술할 황산화 탈질반응에 의한 2차 탈질공정에서 질소가스로 제거된다. 상기 암모니아성 질소(NH₃-N)의 질산화 반응은 아래의 [반응식 7]과 같다. [반응식 7]-(1)은 아질산성 질소(NO₂-N)로 탈질화하는 반응이고, [반응식 7]-(2)은 질산성 질 소(NO₃-N)로 탈질화하는 반응이다.

NH₃ + 7OH^- → NO₂ + 5H₂O + 7e^- ---------- (1)

NH₃ + 9OH^- → NO₃ + 6H₂O + 9e^- ---------- (2)

본 발명의 제2공정인 전해산화에 의한 1차 탈질공정은 통상의 전해조(또는 전해관)를 사용하여 실시할 수 있는바, 상기 전해조(또는 전해관)는 현재 수많은 종류가 이미 공지되어 있으며, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 공지된 다른 전해조(또는 전해관)를 복합적으로 사용할 수 있다.

한편, 상기 전해산화에 의한 1차 탈질공정을 거친 폐수는 후술할 제3공정에 앞서 도 2의 도시와 같이 용기 내에서 질소가스(N₂)를 방출시키는 것이 바람직하다.

[제3공정]

본 발명의 제3공정으로서 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 주입공정을 살펴보면, 제2공정에 따른 폐수의 전해산화시 폐수에 하이포화염소산이온(OCl^-)이 생성되는바, 상기 하이포화염소산이온(OCl^-)은 강력한 살균력을 가지고 있어 후술할 황산화 탈질반응을 일으키는 황산화 미생물을 살균하게 되므로, 상기 황산화 미생물에 의한 황산화 탈질반응을 원활히 하기 위하여 상기 전해산화에 의한 1차 탈질공정을 거친 폐수를 수조에 유입하여 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 주입함으로써 하이포화염소산이온(OCl^-)을 제거하되, 상기 1차 탈질공정을 거쳐 수조에 유입되는 폐수 90~99.9[중량%]에 대하여 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 0.1~10[중량%] 주입하여 상기 수조 내에서 24시간 내외를 경과함이 바람직하다. 상기 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)과 하이포화염소산이온(OCl^-)의 반응하여 염화나트륨(NaCl)이 생성되는 반응은 아래의 [반응식 8]과 같다.

Na₂S₂O₃ + 4OCl^- + H₂O → 2NaCl + 2SO₄ + 2HCl

[제4공정]

상기한 바와 같이 전해산화에 의한 1차 탈질공정을 수행하여 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스(N₂)로 탈질하여 제거하거나 아질산성 질소(NO₂-N) 또는 질산성 질소(NO₃-N)로 질산화한 후 전해산화시 발생한 하이포화염소산(OCl^-)이온을 제거한 다음에는, 제4공정으로서 공지된 황담체를 이용하여 상기 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)를 질소가스(N₂)로 탈질 제거하는 2차 탈질공정을 수행하는바, 상기 황담체를 이용한 황산화 탈질반응에 의한 2차 탈질공정을 하기에서 보다 상세히 살펴본다.

본 발명에 따른 2차 탈질공정은 공지된 황담체를 이용하는바, 상기 황담체는 황(S)과 탄산칼슘(CaCO₃)과 산화마그네슘(MgO)을 중량비로 6:3:1의 비율로 혼합하여 150℃로 용융한 다음 냉각-건조-파쇄한 것으로 앞서 언급한 바와 같이 이미 공지되어 있으며, 상기 공지의 황담체를 황탈질 미생물에 순응된 미생물과 함께 반응조에 투입한 후, 운전이 안정하게 이루어진 상태에서 1차 탈질공정 및 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 주입공정을 거친 폐수를 유입시켜 2차 탈질공정을 거치도록 함으로써, 폐수에 포함된 총질소(T-N)를 더욱 완벽히 제거할 수 있다.

한편, 상기 황담체를 이용한 2차 탈질공정에서 황(S)은 황산화 미생물의 탈질반응을 위한 기질로 작용하고, 탄산칼슘(CaCO₃)은 탈질반응이 진행됨에 따라 저하되는 알카리도를 보충하여 미생물들이 원활히 황산화 탈질반응을 일으킬 수 있는 pH 6~8의 알카리도를 유지하도록 하며, 산화마그네슘(MgO)은 1차 탈질공정 후 잔류하는 미량의 암모니아성 질소(NH₄-N)를 탈질 제거하도록 하는바, 상기 황담체의 황산화 탈질반응은 앞서 언급한 [반응식 2]와 같고, 상기 탄산칼슘(CaCO₃)에 의한 반응은 알카리도의 보충은 [반응식 3]과 같으며, 산화마그네슘(MgO)에 의한 암모니아성 질소(NH₄-N)를 탈질반응은 [반응식 4]와 같다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 폐수처리방법의 작용을 하기에서 살펴보면, 최초 처리하고자 하는 폐수의 유입량 90~99.5[중량%]에 대하여 0.5~10[중량%]의 염화나트륨(NaCl)을 주입함과 아울러 폐수의 알카리도가 pH 9가 될 때까지 가성소다(NaOH)를 주입하되 상기 폐수를 40~50℃로 가열하여 전해산화에 의한 탈질반응 및 황산화 탈질반응에 앞선 전처리(前處理) 공정을 수행한 후, 상기 폐수를 전해산화에 의한 전기응집처리하여 폐수에 포함된 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스(N₂)로 1차 탈질하여 제거한 다음, 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 주입하여 상기 폐수의 전해산화시 발생한 하이포화염소산이온(OCl^-)을 제거하고, 이후 황산화 미생물이 식생하는 공지의 황담체가 수용된 반응조에 상기 1차 탈질된 폐수를 투과하여 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)와 함께 잔류 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스(N₂)로 2차 탈질하여 제거함으로써, 폐수에 포함된 총질소(T-N)를 보다 완벽하게 제거할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 폐수에 포함된 암모니아성 질소를 전해산화하여 탈질 제거함과 아울러 상기 폐수의 전해산화시 발생하는 하이포화염소산이온을 티오황산나트륨으로써 제거함에 따라 황탈질 미생물을 이용한 공지된 황담체로써 아질산성 질소 및 질산성 질소의 탈질이 가능하게 되므로, 결과적으로 폐수 에 포함된 총질소를 더욱 완벽하게 탈질 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims

폐수 90~99.5[중량%]에 대하여 0.5~10[중량%]의 염화나트륨(NaCl)을 주입함과 아울러 폐수의 농도가 pH 9가 될 때까지 가성소다(NaOH)를 주입하되 상기 폐수를 40~50℃로 가열하는 제1공정과; 상기 폐수를 전해산화하여 폐수에 포함된 암모니아성 질소(NH₃-N)(NH₄-N)를 질소가스로 1차 탈질 제거하는 제2공정과; 제2공정에 따른 폐수의 전해산화시 발생한 하이포화염소산이온(OCl^-)을 제거하기 위하여 티오황산나트륨이온(Na₂S₂O₃)을 폐수에 주입하는 제3공정과; 상기 하이포화염소산이온(OCl^-)이 제거된 폐수를 공지된 황담체에 의한 황산화 탈질반응을 이용하여 아질산성 질소(NO₂-N) 및 질산성 질소(NO₃-N)를 질소가스로 2차 탈질 제거하는 제4공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.
제1항에 있어서;

상기 제4공정은, 황(S)과 탄산칼슘(CaCO₃)과 산화마그네슘(MgO)을 중량비로 6:3:1의 비율로 혼합하여 150℃로 용융한 다음 냉각-건조-파쇄한 황담체를 황탈질 미생물에 순응된 미생물과 함께 반응조에 투입한 후 폐수를 유입시켜 황산화 탈질반응 시키는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.
제1항 또는 제2항에 있어서;

상기 3공정은, 제1공정과 제2공정을 거친 폐수 90~99.9[중량%]에 대하여 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 0.1~10[중량%] 주입하여 수조 내에서 24시간 경과하는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.