KR100872586B1 - 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치 - Google Patents
황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 탈질조와 질산화조 및 침전조로 이루어지는 하수고도처리장치에 있어서, 상기 하수처리장치는 탈질조(2, 5)에 황함유 폐가성소다액(SSC)을 주입하기 위한 주입탱크(9)를 구비하여 유입수 내 총질소를 제거하는 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치에 관한 것으로, 석유화학공장에서 발생하는 액상 폐기물인 황함유 폐가성소다액(SSC)을 생물학적 고도하수처리장치의 탈질 공정의 적용함에 있어서 주입설비 이외의 부대설비를 요구하지 않으며 기존 설비의 변경 없이 질소함량이 높은 축산폐수, 기타 산업폐수, 지하수 및 침출수 등의 처리에 쉽게 적용할 수 있도록 하고, 황함유 폐가성소다액((SSC)의 처리 시 수반되는 보조연료비용 및 2차 오염물질의 발생을 억제하여 환경부담을 최소화시킬 수 있는 친환경적인 기술로서 하수처리장을 운영하는 지자체 및 황함유 폐가성소다액 발생기업에 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
황함유 폐가성소다액, spent sulfidic caustic, 하수고도처리장치, 독립영양탈질, 탈질조, 질산화조
Description
본 발명은 석유정제공정에서 발생하는 액상폐기물인 황함유 폐가성소다액(spent sulfidic caustic, 이하 'SSC'라 한다)을 이용하여 질산화조 및 탈질조로 이루어진 하수처리 공정에 주입, 독립영양탈질을 이루게 하여 질소화합물의 제거효율을 높이고, 석유화학공장 액상 폐기물을 처리하여 친환경적인 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 석유화학공장은 에틸렌 재생산공정 중의 분해가스(crack gas) 내에는 CO2 및 H2S 등과 같은 산성가스(acid gas)들이 함유되어 있다. 이 산성가스(acid gas)는 카보닐 중합체(carbonyl polymer, 일반적으로 'red oil'이라 부른다)를 생성시켜 운전에 심각한 문제를 야기한다.
상기와 같은 문제점을 방지하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 에틸렌공정 플랜트는 가성탑(①, caustic tower) 내부에 분류 분해가스(crack gas stream)를 주입하고 신선한 가성소다액(fresh caustics liquid)을 이용하여 분류 분해가스(crack gas stream) 내에 함유되어 있는 황화물 등을 제거하여 레드오일(red oil)의 발생문제를 해결하게 된다. 이때 분류 분해가스로부터 제거된 황화물이 가성소다액 내에 용해된 상태의 황함유 폐가성소다액(SSC)과 같은 석유정제 액상폐기물이 발생하게 되며, 이 황함유 폐가성소다액은 가성소다액 스킴 분리기(②, caustic skim separator)에서 스킴이 분리된 후 탈가스 드럼(③, degassing drum)에서 가스가 제거된 다음 폐가성소다액 탱크(④, spent caustic tank) 저장 등의 공정을 거쳐 액상 소각로(⑤, liquid phase incinerator)에서 보조연료를 사용하여 액상소각을 통해 처리되고 있는 실정이다.
상기 가성탑(Caustic tower)에서 배출되는 황함유 폐가성소다액(SSC)은 사용되는 원유 및 공정조건에 따라 성상이 다양하게 나타나지만, 일반적으로 가성소다를 2~15중량% 정도 함유하고 있으며, 황화합물이 20 g/L 이상 함유되어 있어 폐기물관리법상 지정폐기물 중 폐알칼리(분류번호 02-02-00)에 분류되며, 황함유 폐가성소다액이 함유하고 있는 화합물의 성분은 아래 표 1에서 제시하는 바와 같이 고농도의 황화합물과 높은 COD, 그리고 미량의 페놀 등을 함유하고 있다.
| 항 목 | 농 도 |
| S2 -(mg/L) NaOH wt% COD(mg/L) Phenols(mg/L) Emulsified oil(mg/L) Non-sulfide COD(mg/L) pH Specific gravity Temperature(℃) | 14,000-21,000 5.8-7.5 30,000-45,000 300 150 2,000 13.0-13.7 1.1 40 |
특히, 에틸렌 재생산공정만을 한정한 황함유 폐가성소다액의 발생량은 2005년 기준으로 1,039 ton/day에 달하고 있으며, 이에 따른 소각비용은 가동일수를 340일로 가정하고, 발생되는 황함유 폐가성소다액의 처리비용은 연간 500 억원(140천원/톤, 340일 가동)에 달한다. 또한, 소각에 따른 NOX, SOX 등의 대기오염물질 및 악취의 발생과 CO2 등의 온실가스의 배출을 유발하는 등 많은 문제점들이 발생하고 있다.
한편, 하천 수계의 부영양화 및 연안해역의 적조현상을 방지하고 지표수의 수질환경 개선을 위해, 수질환경보전법에서는 폐수종말처리시설 방류수수질기준을 2000년부터 2013년까지 단계적으로 강화하여 총질소 및 총인농도를 각각 20, 2mg/L로 목표로 하고 있다. 이에 따라 현재 하·폐수처리분야에서는, 기존의 유기물제거 중심에서 나아가 부영양화의 주요 원인물질인 영양염을 제거하는 고도처리공법의 도입이 활발히 진행되고 있다. 또한, 배출총량 규제 등으로 신설되는 하수종말처리장은 물론 기존의 하수종말처리장도 시설 개선을 통해 영양염류 제거공정으로 전환하고 있는 추세이다.
일반적으로 하·폐수 중의 생물학적 총질소 화합물이 제거되는 과정은 도 2에 도시된 바와 같이 질산화(NH4 +-NNO3 --N)과정과 그리고 종속영양생물 또는 독립영양생물에 의해 수행되는 탈질(NO3 --NN2 gas)과정과 같은 2단계로 구분된다. 종속영양생물 탈질과정에서는 이론상 3.7 g COD/g NO3 --N가 필요하게 되는데, COD/N비가 낮은 국내 하수의 특성상 외부탄소원의 공급이 필요하다. 또한 종속영양 탈질과정에서는 질산화과정에서 소모된 알칼리도가 회복되지만 독립영양탈질은 알칼리도가 소비되기 때문에 공정 내 알칼리도가 저하된다.
외부탄소원을 사용하는 종속영양탈질은 고가의 약품비와 높은 슬러지 생산량을 유발하기 때문에 이에 대한 대안으로 황을 이용한 독립영양탈질이 연구되어 왔다(Batchelor and Lawrence, 1978; Claus and Kutzner, 1985; Koenig and Liu, 1996; Zhang and Lampe, 1999; Oh et al ., 2001). 도 3에 도시된 바와 같이, 독립영양탈질의 가장 중요한 부분은 독립영양탈질을 위한 전자공여체의 공급과 적절한 알칼리도 보충을 통한 최적 pH의 유지이다. 이는 종속영양탈질과 달리 독립영양탈질에서는 전자공여체로 다양한 황화합물이 이용되며 이에 따라 반응 산물로 H+ 이온이 생성되어 pH 저하가 일어나기 때문이다.
일반적으로 질소제거 시 이용된 매커니즘인 독립영양탈질과 관련된 특허현황들을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제10-0336483호의 고농도 질소를 제거하기 위하여 황입자를 이용한 탈질 공정을 수행함으로써 폐수로부터 질소를 제거하는 방법과, 대한민국 등록특허 제10-0362742호의 축산폐수 및 고농도의 질소를 함유하고 있는 폐수를 원수에 포함된 유기물에 의한 종속영양 탈질과 황입자를 이용한 바이오 필터 내에서 독립영양 탈질이 일어나도록 하여 질소를 제거하는 방법과, 대한민국 등록특허 제10-0466934호의 입상황이 충전된 통수가 가능한 망형태를 반응조 내에 설치한 생물학적 질소제거 장치로서, 섬유망의 외부에서는 질산화 반응을 유도하고 섬유망 내부에서는 황을 이용한 독립영양탈질을 유도하여 단일 반응조 내부에서 질산화와 탈질을 동시에 수행하는 방법과, 대한민국 등록특허 제10-0431394호의 황산화 독립영양 미생물을 이용하여 지하수의 현장, 현장 외 처리방법 및 강변여과수 처리방법과, 대한민국 등록특허 제10-0547463호의 황 충전 MBR 반응기를 이용한 질소제거 장치에 관한 것들이 알려져 있다.
상기와 같은 종래의 독립영양탈질 관련 특허 및 연구들은 대부분 입자상 황을 반응기에 충전하여 황원으로 이용하여 고농도 질소를 포함한 폐수 및 축산폐수 등 주로 고농도 질소의 제거를 수행함으로써, 별도로 적절한 알칼리원을 보충해야 할 필요성이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 석유화학공장에서 발생하는 액상 폐기물인 황함유 폐가성소다액(SSC)을 질산화조 및 탈질조로 이루어진 생물학적 하수처리장치에 적용하여 독립영양탈질의 황원과 알칼리원의 용도로 재활용함으로써, 액상 폐기물의 처리 시 수반되는 보조연료의 비용 및 발생하는 2차 대기오염물질의발생을 억제하여 환경부담을 최소화시켜 친환경적인 용도로 사용하는 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액(SSC)을 적용한 하수고도처리장치을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 질산화조 및 탈질조로 이루어진 하수처리장치에서 석유화학공장의 액상 폐기물인 황함유 폐가성소다액(SSC)을 무산소조인 탈질조에 주입하여 독립영양탈질이 가능하도록 함으로써, 황함유 폐가성소다액의 주입설비 이외의 부대설비를 요구하지 않으며 기존 설비의 변경 없이 쉽게 적용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치을 제공함에 다른 목적이 있다.
따라서, 특히 본 발명은 질소제거에 있어서 황함유 폐가성소다액(SSC) 내에 함유된 황원과 알칼리원을 이용한 독립영양탈질을 이용하여 질소함량이 높은 축산폐수, 기타 산업폐수, 지하수 및 침출수 처리에 적용 가능한 활용성이 높은 기술로 서, 하수고도처리 시 요구되는 외부탄소원의 비용 절감 및 황함유 폐가성소다액의 처리비용을 줄임으로써 하수처리장을 운영하는 지자체 및 폐가성소다 발생기업의 부담을 줄여줄 수 있는 경제적 기술인 것이 특징이다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 탈질조와 질산화조 및 침전조로 이루어지는 하수고도처리장치에 있어서,
상기 하수처리장치는 탈질조(2, 5)에 황함유 폐가성소다액(SSC)을 주입하기 위한 주입탱크(9)를 구비하여 유입수 내 총질소를 제거하는 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치을 과제 해결 수단으로 한다.
단, 본 발명에서 적용하는 황함유 폐가성소다액(SSC)는 pH가 13.0~13.7이고, 황함유량이 14,000~21,000 mg/L이며, 처리수의 조건에 따라 pH를 11.0~12.5로 조절한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명은 황함유 폐가성소다액(SSC)에 함유된 미량유해물질을 제거하기 위해 질산화조에 담체(16)를 충전하여 생물막 반응조를 이용하고자 하였고, 그리고 호기조인 전(前) 질산화조(3,4)를 2단으로 분리한 것이 특징이다. 호기조인 질산화조(3,4)를 2단으로 구성함으로써 유기물 제거효율 및 질산화 효율을 높이고자 하였다. 또한 무산소 1조인 탈질조(2)에서 탈질되지 못한 질소의 추가적 탈질 및 공정효율을 높이기 위해 무산소 2조인 탈질조(5)에도 황함유 폐가성소다액이 주입될 수 있게 구성되어 있다.
상기의 과제 해결 수단에 의해 본 발명은 석유화학공장에서 발생하는 액상 폐기물인 황함유 폐가성소다액(SSC)을 생물학적 고도하수처리장치의 탈질 공정의 적용함에 있어서 주입설비 이외의 부대설비를 요구하지 않으며 기존 설비의 변경 없이 질소함량이 높은 축산폐수, 기타 산업폐수, 지하수 및 침출수 등의 처리에 쉽게 적용할 수 있도록 하고, 황함유 폐가성소다액((SSC)의 처리 시 수반되는 보조연료비용 및 2차 오염물질의 발생을 억제하여 환경부담을 최소화시킬 수 있는 친환경적인 기술로서 하수처리장을 운영하는 지자체 및 폐가성소다 발생기업에 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 기존의 독립영양탈질공정은 입자상 및 분말상 황을 이용하였는데 반해 본 발명은 석유화학공장에서 발생하는 액상 폐기물인 황함유 폐가성소다액(SSC)을 생물학적 하수처리장치에 적용시킨 것으로서, 황함유 폐가성소다액의 주입설비 이외의 부대설비를 요구하지 않으며 기존 설비의 변경 없이 쉽게 적용할 수 있도록 한 것을 특징이다.
또한 종래의 기존 생물학적 하수처리장치에 적용시킨 입자상 및 분말상 황은 황이용 탈질 미생물이 이용하기 어려운 고상형태로 공정효율이 황의 용해도에 의존하였으나, 본 발명에서 이용된 황함유 폐가성소다액(SSC)은 액상형태로서 황의 용해도에 의한 영향을 최소화한 것이 특징이다.
이하 석유정제공정에서 발생하는 황함유 폐가성소다액(spent sulfidic caustic)을 적용한 하수고도처리장치을 첨부된 도면인 도 4를 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 황함유 폐가성소다액(SSC)을 적용한 하수처리장치의 예시도를 나타낸 도면에 관한 것이다.
본 발명은 탈질조와 질산화조 및 침전조로 이루어지는 하수고도처리장치에 있어서,
상기 하수처리장치는 탈질조(2, 5)에 황함유 폐가성소다액(SSC)을 주입하기 위한 주입탱크(9)를 구비하여 유입수 내 총질소를 제거하는 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치에 관한 것이다.
본 발명에서 적용하는 '황함유 폐가성소다액(spent sulfidic caustic)'이란 석유화학공장의 에틸렌플렌트 공정, 가솔린의 탈황공정 등에서 가성소다액을 사용 하여 석유화학 원료인 나프타(naphtha) 내에 함유되어 황화합물을 제거한 폐가성소다 용액으로써, 가성탑(Caustic tower)에서 배출되는 황함유 폐가성소다액(SSC)은 사용되는 원유 및 공정조건에 따라 성상이 다양하게 나타나지만, 일반적으로 pH가 13.0~13.7이고, 황함유량이 14,000~21,000 mg/L이며, 사용시 유입하수의 총질소 농도에 따라 염산 또는 황산을 이용하여 pH를 11.0~12.5로 조절한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 황함유 폐가성소다액(SSC)은 pH가 11.0 미만이 될 경우에는 독립영양탈질 시 소모되는 알칼리원의 불충분하여 질산화과정에서 추가적인 알칼리도 소모로 유출수의 pH가 저하될 우려가 있고, 그리고 pH가 12.5를 초과할 경우에는 질산화조의 pH상승을 야기하여 질산화가 저해될 우려가 있다.
본 발명은 황함유 폐가성소다액(SSC)에 함유된 미량유해물질을 제거하기 위해 질산화조에 담체(16)를 충전하여 생물막 반응조를 이용하고자 하였고, 그리고 질산화조는 호기 1조인 전(前) 질산화조(3, 4)와 호기 2조인 후(後) 질산화조(6)로 구분하고, 전(前) 질산화조(3, 4)를 2단으로 분리한 것이 특징이다. 호기 1조인 질산화조(3, 4)를 2단으로 구성함으로써 유기물 제거효율 및 질산화 효율을 높이고자 하였다. 또한 무산소 1조인 탈질조(2)에서 탈질되지 못한 질소의 추가적 탈질 및 공정효율을 높이기 위해 무산소 2조인 탈질조(5)에도 황함유 폐가성소다액이 주입될 수 있게 구성되어 있다.
그리고 본 발명에서 탈질조(2)는 '무산소 1조'라 하고, 탈질조(5)는 '무산소 2조'라고 하며, 질산화조(3)은 '호기 1a조', 질산화조(4)는 '호기 1b조', 질산화조(6)은 '호기 2조'라고도 칭한다.
본 발명에 따른 하수고도처리장치에 유입되는 유입하수(1)가 처리되는 과정을 설명하면 아래의 내용과 같다.
유입하수(1)는 무산소 1조인 탈질조(2)로 유입된 후 1차 독립영양탈질처리된 다음 호기조인 질산화조(3, 4)로 이송된다. 질산화조(3, 4)에서는 유기물제거 및 질산화가 일어나며, 호기 1a조인 질산화조(3) 및 호기 1b조인 질산화조(4)에서 1차 질산화처리된 하수는 무산소 1조인 탈질조(2)로 일부가 내부반송(10)되고, 그리고 그 나머지의 하수는 무산소 2조인 탈질조(5)로 이송된다. 이때 황함유 폐가성소다액 주입탱크(9)로부터 pH를 조절한 황함유 폐가성소다액(SSC)이 탈질조(2, 5)에 주입되어 독립영양탈질을 유도한다. 독립영양탈질처리된 하수는 무산소 2조(5) 및 호기 2조(6)로 이송되어 각각 추가적인 탈질 및 유기물제거와 질산화처리를 한 하수는 침전조(7)로 이송된 후 최종 유출수(8)로 처리되며, 전 반응조의 미생물 유지를 위해 침전된 슬러지는 외부반송배관(11)을 통해 유입하수(1)와 함께 탈질조(2)로 유입되며, 잉여슬러지는 슬러지폐기 배관(12)을 통해 폐기된다.
본 발명에 따른 하수고도처리장치에서 하수를 처리하기 위한 시설은 크게 질산화조(3, 4, 6)와 탈질조(2, 5)로 구분되고, 탈질조(2,5)에 독립영양탈질의 발생을 위해 황함유 폐가성소다액(spent sulfidic caustic)을 주입하기 위한 황함유 폐가성소다액 주입탱크(9)가 구비된 것이 특징이다.
상기 탈질조(2, 5)는 무산소 조로서, 유입하수(1)와 황함유 폐가성소다액(SSC)의 균일한 혼합을 위해 교반기(15)가 장착되고, 질산화조(3, 4, 6)는 조 내 원활한 산소공급을 위한 산기관(13)이 구비된다.
그리고 황함유 폐가성소다액(SSC) 내에 함유된 미량 유해물질의 제거와 질산화 및 유기물 제거효율을 높이기 위해 상기 질산화조(3, 4, 6)는 조 내에 생물막 형성을 위한 담체(16)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 생물막 형성을 위한 담체(16)는 통상적으로 질소화합물을 제거하는데 필요한 미생물인 ammonia oxidizing bacteria(AOB), nitrite oxidizing bacteria(NOB) 등과 같은 미생물군의 생물막을 형성시키는 것이 바람직하며, 질산화조에 대한 담체의 충전비는 섬모상 담체인 경우 2~4% (v/v)인 것이 바람직하며, 처리하는 하수의 조건에 따라 충전비는 적절히 조정되어 질 수 있다.
그리고 전(前) 질산화조(4)는 질산화된 하수를 탈질조(2)로 내부순환시키는 내부반송 배관(10)이 구비되고, 침전조(7)는 유입수(10)로의 슬러지반송을 위한 슬러지반송 배관(11) 및 슬러지폐기 배관이 구비된다.
또한 본 발명에서 탈질조와 질산화조의 용적비는 종래의 하수처리장치에서 적용시킨 용적비인 0.5보다 큰 0.5~0.7(탈질조/질산화조)의 범위인 것이 바람직하다. 이는 황이용 독립영양탈질 미생물의 비성장속도가 종속영양탈질 미생물보다 낮은 점에 착안한 것으로, 이로써 안정적인 독립영양탈질이 수행될 수 있도록 하였다. 상기에서 탈질조/질산화조의 용적비가 0.5 미만일 경우에는 독립영양탈질이 충분히 일어나지 않을 우려가 있으며, 0.7을 초과할 경우에는 운전비용이 상승할 우려가 있다.
이하 본 발명의 구성을 아래의 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.
(실시예)
1. 본 발명 장치의 운전
본 발명에 의한 황함유 폐가성소다액(SSC)을 적용한 하수처리장치의 공정효율을 평가하기 위하여 하수처리장 1차 침전조 월류수를 파일럿 규모의 반응기에 적용하여 실험을 실시하였다.
황함유 폐가성소다액(SSC)을 적용한 하수처리공정은 무산소 1조(탈질조), 호기 1a조(질산화조), 호기 1b조(질산화조), 무산소 2조(탈질조), 호기 2조로 구성된 Bardenpho 공정이며 각 호기조에는 2.4% (v/v)의 섬모상 담체를 충전하였다. 각 반응조의 유효용적은 0.59 m2이며, 질산성 질소 및 슬러지 순환을 위해 내부반송 및 외부반송을 각각 유입수 대비 200%(v/v)와 100%(v/v)로 유지하였다.
본 실험에서 사용한 유입하수의 조성은 아래 표 2의 내용과 같으며 황함유 폐가성소다액(SSC)은 pH를 13.3에서 11.5로 조절하여 주입하였다. 반응기로 유입되는 하수량은 약 13.6 ton/d 였다. 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입량은 황이용 독립영양탈질 시 요구되는 이론적 S/N 비에 기초하여 조절하였으며 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입량을 달리하여 운전조건을 변화시켜 주었다. 운전조건은 아래 표 3의 내용과 같다.
| Items | pH | SS | TCODCr (mg/L) | SCODCr (mg/L) | NH4 +-N (mg/L) | TN (mg/L) | Alkalinity (mg CaCO3/L) |
| Concentration | 6.6∼7.4 (7.1)a | 42.0 ~160.0 (74.4) | 80.0∼254.0 (145.6) | 34.4∼74.0 (51.8) | 14.6∼28.9 (23.0) | 14.7∼30.3 (23.3) | 106.0∼230.0 (186.1) |
| a() is mean value | |||||||
2. 운전 결과
가. 유기물 제거능력
황함유 폐가성소다액(SSC)을 주입한 하수처리장치의 유기물 제거능력은 도 5에 도시된 그림과 같이 화학적 산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD)의 유출 평균농도가 A, B, C, D 조건에서 각각 20.4, 22.4, 23.2, 24.1 mg/L 이었고, 제거효율은 각각 85.7%, 81.1%, 83.4%, 82.3%이었다. 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입에 따라 유기물 제거효율은 일정하게 나타났으며 이로써 본 발명의 우수성이 입증되었다.
나. 총질소 제거능력
황함유 폐가성소다액(SSC)을 주입한 하수처리장치의 총질소 제거능력은 도 6에 도시된 그림과 같으며, A, B, C, D 조건에서 총질소(TN) 유출 평균농도는 각각 13.3, 9.71, 7,7, 5.8 mg/L 이었고, 제거효율은 각각 33.9%, 52.4%, 68.1%, 77.5%이었다. 황함유 폐가성소다액(SSC)의 주입에 따라 약 18.5%의 추가적인 질소제거가 일어났고 최적의 조건에서 약 43.6%의 추가적인 질소제거가 발생하였다. 특히 추가적인 질소제거는 기존 하수처리장치에서 이용되고 있는, 유기물에 의한 종속영양탈질이 아니라 황함유 폐가성소다액(SSC) 내 황의 이용에 따른 독립영양탈질의 발생에 의한 것으로 판단된다. 이로써 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입으로 인한 독립영양탈질을 이용한 하수처리공정의 적용은 타당함이 증명되었다.
상기 실시예에서 살펴본 바와 같이 유기물질은 호기조에서 80% 이상 제거되고 총질소 또한 최적의 조건에서 77.5% 제거되었다.
특히 질소제거에 있어서 외부탄소원을 공급해 주지 않아 유입하수 내 유기물만 이용한 경우 총질소 제거효율은 33.9%에 불과하였으나 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입 시 77.5%까지 증가하였다. 이 때 유출수의 총질소 농도는 5.8 mg/L로써 2013년까지 방류수 수질의 총질소 농도가 20 mg/L로 강화됨을 감안할 때 매우 낮은 농도이다. 따라서 하수의 생물학적 질소제거를 위한 황함유 폐가성소다액(SSC) 도입은 외부탄소원의 공급없이 질소제거가 가능하게 함을 상기의 실시예에 의해 확인되었다.
실시예에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 하수고도처리장치의 우수성에 대해서는 입증되었지만 본 발명의 구성이 상기의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 및 변형이 가능하다.
도 1은 일반적인 석유정제공정에서 발생하는 액상폐기물인 황함유 폐가성소다액(SSC)의 발생 및 처리계통도를 나타낸 도면;
도 2는 생물학적 질소제거과정의 매커니즘 및 화학양론식을 나타낸 도면;
도 3은 황이용 독립영양탈질의 매커니즘을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명에 따른 황함유 폐가성소다액(SSC)을 적용한 하수처리장치의 예시도;
도 5는 본 발명에 따른 황함유 폐가성소다액(SSC)을 적용한 하수처리장치의 실시예를 통한 유입 및 유출 유기물질 농도를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명에 따른 황함유 폐가성소다액(SSC)을적용한 하수처리장치의 실시예를 통한 유입 및 유출 총질소 농도를 나타낸 도면에 관한 것이다.
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＊
1 : 유입하수 2 : 무산소 1조(탈질조)
3 : 호기 1a조(질산화조), 4 : 호기 1b조(질산화조)
5 : 무산소 2조(탈질조) 6 : 호기 2조(질산화조)
7 : 침전조 8 : 최종유출수
9 : 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입탱크 10 : 내부반송 배관
11 : 슬러지반송 배관 12 : 슬러지폐기 배관
13 : 산기관 14 : 펌프
15 : 교반기 16 : 생물막 형성을 위한 담체
Claims (7)
- 유입하수의 총질소 농도에 따라 염산 또는 황산을 이용하여 pH를 11.0~12.5로 조절한 황함유 폐가성소다액(SSC) 주입탱크(9)를 구비하고, 유입하수(1)와 황함유 폐가성소다액(SSC)의 균일한 혼합을 위해 교반기(15)가 장착된 탈질조(2, 5) 및 호기 1조인 전(前) 질산화조(3, 4)와 호기 2조인 후(後) 질산화조(6)로 구분되고, 각 조 내에는 원활한 산소공급을 위한 산기관(13)이 각각 구비된 질산화조 및 침전조(7)로 이루어지는 하수고도처리장치에 있어서,상기 질산화조(3, 4, 6)는 조 내에 생물막 형성을 위한 담체(16)를 각각 구비하고, 상기 전(前) 질산화조(3, 4)는 2단으로 분리된 조로서, 상기 탈질조와 질산화조는 용적비가 0.5~0.7(탈질조 용적/질산화조 용적)이고,그리고 상기 전(前) 질산화조(4)는 질산화된 하수를 탈질조(2)로 내부순환시키는 내부반송 배관(10)이 구비되고, 침전조(7)는 유입수로의 슬러지반송을 위한 슬러지반송 배관(11) 및 슬러지폐기 배관(12)을 구비한 것을 특징으로 하는 황함유 폐가성소다액을 적용한 하수고도처리장치.
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