KR101004067B1 - System for recovering posphate and method for recovering posphate using the same - Google Patents
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Abstract
하폐수로부터 인을 회수하는 시설 및 이를 이용한 인 회수 방법이 제공된다. 인 회수 시설은 혐기조를 포함하는 생물학적 반응 수단, 혐기조로부터 나온 유출수 중 슬러리를 분리하는 제 1 막분리 수단, 및 막분리 수단으로부터 나온 유출수 중의 인을 응집 침전하는 제 1 침전 수단을 포함한다. 본 발명의 인 회수 시설과 인 회수 방법에 따르면 별도의 외부 탄소원의 추가 없이 하폐수의 생물학적 고도처리공정에서 과잉 방출된 인으로부터 불순물을 제거하여 고품질의 인을 회수할 수 있어, 하폐수의 활용도를 높일 수 있다. 또한, 고도처리공법의 어떠한 변형 공정에도 적용이 가능하며, 막분리 공정을 비롯한 응집 및 경사판 침전지 등 소요 부지가 작으므로 기존 공정의 적용에 제약이 없다. Provided are a facility for recovering phosphorus from sewage and a method for recovering phosphorus using the same. The phosphorus recovery facility includes a biological reaction means including an anaerobic tank, a first membrane separation means for separating slurries in the effluent from the anaerobic tank, and a first precipitation means for coagulating and precipitating phosphorus in the effluent from the membrane separation means. According to the phosphorus recovery facility and phosphorus recovery method of the present invention can remove high-quality phosphorus by removing impurities from the excessively discharged phosphorus in the biological advanced treatment process of sewage without additional external carbon source, it is possible to increase the utilization of wastewater have. In addition, it can be applied to any modification process of the advanced treatment method, and there is no restriction in the application of the existing process because the required site, such as the flocculation and inclined plate sedimentation basin including the membrane separation process is small.
하폐수, 인, 혐기조, 과잉 Wastewater, phosphorus, anaerobic tank, excess
Description
본 발명은 인 회수 시설 및 이를 이용한 인 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하폐수로부터 인을 회수하는 시설 및 이를 이용한 인 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phosphorus recovery facility and a phosphorus recovery method using the same, and more particularly, to a facility for recovering phosphorus from sewage water and a phosphorus recovery method using the same.
하폐수에서 효율적으로 인을 제거하는 방법은 인을 생물학적 고형물(미생물)로 변환시켜 제거하거나, 화학적 침전물로 변환시켜 제거하는 방법이다. Efficient removal of phosphorus from sewage is by converting phosphorus into biological solids (microorganisms) or by converting it into chemical precipitates.
생물학적인 고형물로 변환하는 방법은 하·폐수 고도처리공정을 이용하는 것인데, 호기성 상태에서 인을 과잉 섭취하여 인 함유량이 높은 잉여 슬러지를 폐기함으로써 인이 제거된다. The conversion to biological solids is by using advanced sewage and wastewater treatment processes. Phosphorus is removed by excessive intake of phosphorus in an aerobic state and by disposing of excess sludge with high phosphorus content.
이러한 고도처리공정에서는 수처리 공정에서 인을 과잉 섭취한 슬러지를 잉여 슬러지로 폐기함으로써 인의 제거가 이루어지기 때문에 인 제거 효율을 높이려면 물리화학적인 복잡한 후속 공정을 구성하여야 한다. In this advanced treatment process, the phosphorus removal is performed by disposing of excess sludge in the water treatment process as excess sludge. Therefore, in order to increase the phosphorus removal efficiency, a complicated physicochemical follow-up process should be configured.
한편, 슬러지 처리 공정에서 인을 제거하는 포스트립 공정(Phostrip process)는 생물학적인 인 제거와 화학적 처리를 병용함으로써 보다 효율적인 인 제거가 가능하다. 그러나 포스트립 공정에서는 인이 과잉으로 방출되도록 하기 위해 탈인조에 별도의 외부탄소원을 공급해주어야 하므로 공정의 유지 관리비가 증가한다.On the other hand, the postrip process (Phostrip process) to remove the phosphorus in the sludge treatment process can be more efficient phosphorus removal by using a combination of biological phosphorus removal and chemical treatment. However, in the post-lip process, the maintenance cost of the process increases because a separate external carbon source must be supplied to the dephosphorization tank in order to release excess phosphorus.
따라서, 인을 효율적으로 제거하면서도, 공정의 유지 관리가 용이하며, 인을 단순 처리 대상으로 볼 것이 아니라, 효율적으로 인을 회수할 수 있는 방법에 대한 요구가 있어왔다.Therefore, there has been a need for a method capable of efficiently recovering phosphorus, while efficiently removing phosphorus and maintaining the process, and not treating phosphorus as a simple treatment target.
이에 본 발명에서는 하폐수로부터 인을 효과적으로 회수할 수 있는 시설을 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention is to provide a facility that can effectively recover phosphorus from sewage.
또한, 본 발명에서는 하폐수로부터 인을 효과적으로 회수할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.In addition, the present invention is to provide a method for effectively recovering phosphorus from sewage.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설은 혐기조를 포함하는 생물학적 반응 수단, 상기 혐기조로부터 나온 과잉의 인을 포함하는 유출수 중 슬러리를 분리하는 제 1 막분리 수단, 및 상기 막분리 수단으로부터 나온 과잉의 인을 포함하는 처리수 중의 인을 응집 침전하는 제 1 침전 수단을 포함한다.Phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention is a biological reaction means including an anaerobic tank, the first membrane separation means for separating the slurry in the effluent containing excess phosphorus from the anaerobic tank, and the excess from the membrane separation means And a first precipitation means for coagulating and precipitating phosphorus in the treated water containing phosphorus.
상기 인 회수 시설에서 상기 제 1 막분리 수단은 와류 발생 막분리 수단일 수 있다.In the phosphorus recovery facility, the first membrane separation means may be a vortex generating membrane separation means.
또한, 상기 인 회수 시설에서 상기 제 1 침전 수단은 경사판 침전조일 수 있다.In addition, the first precipitation means in the phosphorus recovery facility may be a gradient plate settling tank.
또한, 상기 인 회수 시설은 상기 생물학적 반응 수단으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 침전하는 제 2 침전 수단을 더 포함할 수 있다. In addition, the phosphorus recovery facility may further comprise a second precipitation means for precipitation of foreign matter in the treated water from the biological reaction means.
또한, 상기 인 회수 시설은 상기 생물학적 반응 수단으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 분리하는 제 2 막분리 수단을 더 포함할 수 있고, 상기 제 2 막분리 수단은 상기 생물학적 반응 수단의 외부 또는 내부에 위치할 수 있다.In addition, the phosphorus recovery facility may further comprise a second membrane separation means for separating the foreign matter in the treated water from the biological reaction means, the second membrane separation means may be located outside or inside the biological reaction means. Can be.
본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 방법은 하폐수의 혐기성 소화에 의해 방출된 과잉의 인을 포함하는 유출수 중 슬러리를 제거하는 단계, 및 상기 슬러리가 제거되어 나온 과잉의 인을 포함하는 처리수 중의 상기 인을 회수하는 단계를 포함한다.The phosphorus recovery method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of removing the slurry in the effluent containing excess phosphorus released by anaerobic digestion of sewage, and in the treated water comprising excess phosphorus from which the slurry has been removed Recovering the phosphorus;
상기 인 회수 방법에서 상기 슬러리 제거 단계는 와류 발생 막분리 수단을 이용할 수 있다.In the phosphorus recovery method, the slurry removing step may use vortex generating membrane separation means.
또한, 상기 인 회수 방법에서 상기 인 회수 단계는 경사판 침전조를 이용할 수 있다.In the phosphorus recovery method, the phosphorus recovery step may use a gradient plate settling tank.
또한, 상기 인 회수 방법에서 상기 인 회수 단계 응집제를 사용하여 상기 인을 응집하여 회수할 수 있으며, 상기 응집제는 다가의 금속 이온, 예를 드어 칼슘 이온, 알루미늄 이온 및 철 이온 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. In addition, the phosphorus recovery method may be recovered by agglomeration of the phosphorus using the phosphorus recovery step flocculant, wherein the flocculant includes at least one selected from polyvalent metal ions such as calcium ions, aluminum ions, and iron ions. can do.
본 발명의 인 회수 시설과 인 회수 방법에 따르면 별도의 외부 탄소원의 추가 없이 하폐수의 생물학적 고도처리공정에서 과잉 방출된 인으로부터 불순물을 제거하여 고품질의 인을 회수할 수 있어, 하폐수의 활용도를 높일 수 있다. 또한, 고도처리공법의 어떠한 변형 공정에도 적용이 가능하며, 막분리 공정을 비롯한 응집 및 경사판 침전지 등 소요 부지가 작으므로 기존 공정의 적용에 제약이 없다. According to the phosphorus recovery facility and phosphorus recovery method of the present invention can remove high-quality phosphorus by removing impurities from the excessively discharged phosphorus in the biological advanced treatment process of sewage without additional external carbon source, it is possible to increase the utilization of wastewater have. In addition, it can be applied to any modification process of the advanced treatment method, and there is no restriction in the application of the existing process because the required site, such as the flocculation and inclined plate settler, including the membrane separation process is small.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설을 개략적으로 도시한 블록도이다.Hereinafter, a phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a block diagram schematically illustrating a phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설은 혐기조(110)를 포함하는 생물학적 반응조(100), 막분리 수단(200), 제 1 침전 수단(300), 및 제 2 침전 수단(400)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the phosphorus recovery facility according to the exemplary embodiment of the present invention includes a
생물학적 반응 수단(100)은 유입되는 하폐수를 미생물과 반응시켜 유기물을 분해하고 제거하는 역할을 한다. The biological reaction means 100 serves to decompose and remove organic matter by reacting the incoming wastewater with microorganisms.
생물학적 반응 수단(100)은 혐기조(110), 무산소조(120), 호기조(130) 등의 반응조들의 조합을 포함하여 구성될 수 있으며, 유기물의 분해 효율, 체류 시간 등을 감안하여 도시하지는 않았지만 무산소조(120), 호기조(130) 등을 복수개로 포함할 수도 있다. The biological reaction means 100 may include a combination of reaction tanks such as an
생물학적 반응 수단(100)의 혐기조(110)에서는 인 방출이 발생하게 된다. 상술한 혐기조(110)와 인접한 무산소조(120)에서는 하폐수 중의 아질산과 질산을 탈질 미생물을 이용하여 질소 가스로 변환시켜 제거한다.Phosphorus release occurs in the
이러한 무산소조(120)와 인접한 호기조(130)에서는 하폐수 중의 유기물을 호기성 미생물을 이용하여 이산화탄소와 물로 분해하고, 암모니아성 질소를 질산화 미생물을 이용하여 아질산이나 질산으로 질산화시킨다.In the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설은 생물학적 반응 수단(100)의 혐기조(110)로부터 나온 과잉의 인을 포함하는 유출수로부터 슬러지를 제거하는 막분리 수단(200)을 포함한다. In addition, the phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention includes a membrane separation means 200 for removing the sludge from the effluent containing excess phosphorus from the
혐기조(110)로부터 나온 유출수와 슬러지는 혼합 상태로 존재하고, 이는 단순 분리 공정만으로는 제거가 어렵다. 예를 들어 침전이나 가압 농축 방식은 반응조 상부로 슬러지가 부상하여 스컴(scum)을 형성하는 등 유지 관리상 문제를 발생시킨다. 따라서, 슬러지를 분리하는 가장 효과적인 방법은 막분리 수단을 이용하는 것인데, 슬러지가 분리막의 표면에 부착하여 막의 막힘 현상이 발생될 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설에서는 막분리 수단으로서 와류 발생 막분리 수단을 포함한다. 와류란 유체가 소용돌이치면서 흐르는 것을 의미하는 것으로, 본 명세서에서의 와류는 특별히 언급하지 않는 한 난류(亂流)를 포함하는 의미이다. Effluent and sludge from the
와류 발생 막분리 수단을 도 2 내지도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설에 포함되어 있는 와류 발생 막분리 수단의 일예를 도시한 단면도이고, 도 3은 상기 막분리 장치에 와류 생성용 로터를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV′선을 따라 절단한 단면도이다.Vortex generating membrane separation means will be described in more detail with reference to FIGS. Figure 2 is a cross-sectional view showing an example of the vortex generating membrane separation means included in the phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a rotor for generating a vortex in the membrane separation device, 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV 'of FIG. 3.
도 2에 도시한 바와 같이, 와류 발생 막분리 수단은 혐기조(도 1의 110)로부터 나온 과잉의 인과 슬러리를 포함하는 유출수가 유입되는 유입구(212), 슬러리가 제거된 과잉의 인을 포함하는 처리수가 나오는 배출구(214), 슬러리를 포함하는 농축수가 빠져나가는 배출구(216)를 구비한 배럴(210)과 배럴(210) 내에 설치되어 와류를 발생시키는 와류 발생용 로터(220) 및 슬러리가 걸러지는 필터 트레이(230)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the vortex generation membrane separation means is treated with an
도 3에 도시한 바와 같이, 와류 발생 막분리 수단 중 와류 발생용 로터(220)는 모터(도시하지 않음)에 연결되어 모터 회전시 와류를 발생하는 것으로, 제 1 로터(222)와 제 2 로터(226)로 구성되어 있다. 여기서, 제 1 로터(222)는 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 블레이드(224)를 구비하고, 제 2 로터(226)는 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 제 1 블레이드(224)에 대하여 회전축선 방향상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 블레이드(228)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 3, among the vortex generating membrane separation means, the
다시 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설은 막분리 수단(200)으로부터 나온 처리수 중의 인을 침전하는 제 1 침전 수단(300)을 포함한다. 이러한 제 1 침전 수단(300)은 슬러지가 제거된 과잉의 인을 포함하는 처리수 중의 인을 침전하는 것으로, 예를 들어 경사판 침전조일 수 있다. Referring back to FIG. 1, the phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention includes a first precipitation means 300 for precipitation of phosphorus in the treated water from the membrane separation means 200. The first precipitation means 300 is to precipitate the phosphorus in the treated water including excess phosphorus from which the sludge is removed, for example, may be a gradient plate settling tank.
경사판 침전조란 물보다 무거운 부유물을 중력에 의하여 침전시켜 수질을 개선시키는 장치이다. 일반적으로 경사판 침전조에서 단독 입자의 침전은 탱크의 깊이와는 무관하게 침전 속도에만 직접적으로 관련된다고 알려져 있으며, 침전조의 부유물 제거 효율을 최적화시키기 위해서는 될 수 있는 한 침전조의 표면적을 적절히 설계하여야 한다. 경사판 침전조는 상술한 바와 같은 분석을 기초로 부유물의 침전 효과가 탁월하여 널리 사용되고 있다. 이러한 경사판 침전조는 침전조 내의 경사판을 이용하여 다층의 경사관(침전 수로)을 형성시켜 침전효율을 높인다. 경사판 침전조는 다층의 경사판에 의하여 경사관(침전 수로)이 형성됨에 따라 전체적인 침전 거리를 짧게 유지할 수 있어 침전 처리의 고속화를 도모할 수 있으며, 그 밖에 침전 처리에 필요한 침전물의 배출에 이점이 있다.Inclined plate sedimentation tank is a device that improves the water quality by sedimentation of suspended matter heavier than water by gravity. In general, sedimentation of single particles in a gradient plate settling tank is known to be directly related to the settling rate, regardless of the depth of the tank. In order to optimize the flotation removal efficiency of the settling tank, the surface area of the settling tank should be properly designed as much as possible. Inclined plate sedimentation tank is widely used because of the excellent precipitation effect of the suspended solids based on the above analysis. This inclined plate settling tank is used to form a multi-layered inclined tube (sedimentation channel) using the inclined plate in the settling tank to increase the settling efficiency. As the inclined plate settling tank is formed by the inclined tube (sedimentation channel) by the multi-layered inclined plate, the overall settling distance can be kept short, so that the settling process can be speeded up, and in addition, there is an advantage in discharge of the sediment required for the settling process.
또한, 본 발명의 일 실시예에 다른 인 회수 시설은 생물학적 반응 수단(100)으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 한번 더 제거하기 위한 제 2 침전 수단(400)을 포함한다.In addition, another phosphorus recovery facility in one embodiment of the present invention includes a second precipitation means 400 for removing foreign matter in the treated water from the biological reaction means 100 once more.
계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인 회수 시설을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인 회수 시설들을 개략적으로 도시한 블록도들이다.Subsequently, a phosphorus recovery facility according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 5 and 6 are block diagrams schematically illustrating phosphorus recovery facilities according to another embodiment of the present invention.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설의 생물학적 반응 수단(100), 막분리 수단(200), 제 1 침전 수단(300)과 실질적으로 동일한 혐기조(110)를 포함하는 생물학적 반응조(100), 제 1 막분리 수단(200), 침전 수단(300)과, 제 2 막분리 수단(500, 600)을 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 5 and 6, the phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention is biological reaction means 100, membrane separation means 200, agent of the phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention The
제 2 막분리 수단(500, 600)은 생물학적 반응 수단(100)으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 한번 더 제거하기 위한 것이다. 이러한 제 2 막분리 수단(500, 600)은 제거하고자 하는 이물질의 크기에 따라 다양한 여과막을 포함할 수 있으며, 여과막으로는 예를 들어 정밀여과막(microfilteration membrane), 한외여과막(ultrafilteration membrane), 나노여과막(nanofiltration membrane) 또는 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane)이 사용될 수 있다. 또한, 제 2 막분리 수단(500, 600)은 하나의 여과막을 이용할 수도 있고, 도시하지는 않았지만 하나 이상의 여과막의 조합하여 사용할 수도 있다. The second membrane separation means 500 and 600 are for removing the foreign matter in the treated water from the biological reaction means 100 once more. The second membrane separation means 500 and 600 may include various filtration membranes according to the size of the foreign material to be removed, and the filtration membrane may include, for example, a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and a nanofiltration membrane. (nanofiltration membrane) or reverse osmosis membrane (Reverse Osmosis membrane) can be used. In addition, the second membrane separation means 500 and 600 may use one filtration membrane, or may be used in combination of one or more filtration membranes, although not illustrated.
상술한 바와 같은 제 2 막분리 수단(500, 600)은 도 5에 도시한 바와 같이, 생물학적 반응 수단(100)의 외부에 위치할 수도 있고, 도 6에 도시한 바와 같이 생물학적 반응 수단(100) 내부, 보다 바람직하게는 생물학적 반응 수단(100)의 호기조(130) 내에 위치할 수도 있다.As described above, the second membrane separation means 500 and 600 may be located outside the biological reaction means 100 as shown in FIG. 5, and the biological reaction means 100 as shown in FIG. 6. It may be located inside, more preferably in the
계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 방법을 도 1 내지 도 4, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 방법을 공정 순서대로 도시한 공정 순서도이고, 도 8은 생물학적인 인 제거시 각 공정별 반응조 내의 인 농도를 도시한 그래프이며, 도 9는 도 3에 도시한 로터의 동작에 의해 생성되는 와류를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1에 도시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설을 이용하여 인 회수하는 방법을 설명하지만, 본 발명이 상술한 인 회수 시설에 한정되는 것은 아니다.Subsequently, a phosphorus recovery method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and 7 to 9. 7 is a process flow chart showing a phosphorus recovery method according to an embodiment of the present invention in a process order, Figure 8 is a graph showing the concentration of phosphorus in the reaction tank for each process when removing the biological phosphorus, Figure 9 is Figure 3 It is a figure which shows the eddy current produced by the operation | movement of the rotor shown in FIG. Hereinafter, a method of recovering phosphorus using a phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 will be described, but the present invention is not limited to the above-described phosphorus recovery facility.
우선, 도 7에 도시한 바와 같이, 하폐수의 혐기성 소화에 의해 방출된 인을 포함하는 유출수 중 슬러리를 제거한다(S1).First, as shown in FIG. 7, the slurry in the effluent containing phosphorus discharged by anaerobic digestion of wastewater is removed (S1).
도 1을 참조하여, 고농도 유기물을 포함하는 하폐수가 생물학적 반응조(100)의 혐기조(110)로 유입된다. 혐기조(110) 내의 임의성 미생물에 의해 입수 중의 용해성 유기물(soluble BOD)은 아세테이트나 다른 형태의 단쇄 지방산(short chain fatty acid)으로 변환된다. 이러한 단쇄 지방산은 혐기조(110) 내의 바이오-P(Bio-P) 또는 폴리-P(Poly-P)와 같은 미생물들에 의해 분해가 되는데, 세포 내에 저장된 폴리포스페이트(polyphosphate)의 가수분해에서 발생되는 에너지를 이용하여 하폐수로 과잉의 인이 방출되고, 단쇄 지방산은 폴리하이드록시부티레이트(polyhydroxybutyrate)로 세포 내에 저장된다. 생물학적 반응조(100) 내에서의 인의 함량의 변화는 도 8에 도시한 바와 같다.Referring to FIG. 1, wastewater containing a high concentration of organic matter is introduced into the
상술한 바와 같이, 과잉의 인을 포함하는 하폐수는 혐기조(110)로부터 막분리 수단(200)으로 보내진다. 막분리 수단(200)은 바람직하게는 와류 발생 막분리 수단일 수 있다.As described above, the wastewater containing excess phosphorus is sent from the
도 3, 도 4, 및 도 9를 참조하여, 우선 유입구(212)로 혐기조(도 1의 110)로부터 나온 과잉의 인을 포함하는 하폐수가 유입된다. 배럴(210) 내부로 유입된 하폐수는 필터 트레이(230)의 분리막을 통과하면서, 하폐수 내에 포함되어 있는 슬러지는 걸러지고, 과잉의 인을 포함하는 처리수로서 배출구(214)를 통해 일부는 제 1 침전 수단(도 1의 300)으로 유출된다. 3, 4, and 9, first, the wastewater containing excess phosphorus from the anaerobic tank 110 (in FIG. 1) is introduced into the
이러한 와류 발생 막분리 수단은 정화 동작이 수행되는 동안 회전축선을 중심으로 회전시키는 모터(도시되지 않음)에 의해 로터(220)가 지속적으로 회전하고, 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 블레이드(224)와 제 2 블레이드(228)가 로터(220)의 회전축선을 중심으로 한 원주 방향상으로 상호 상이한 위치에 배치되어 로터(220) 회전시 도 9에 도시된 바와 같은 복잡한 유형의 와류를 발생한다. In the vortex generating membrane separation means, the
와류에 의해 필터 트레이(230)의 분리막에 부착된 슬러지를 제거하게 되고, 제거된 슬러지는 농축수에 함유된 상태로 농축수 배출구(216)를 통해 배럴(210) 외부로 배출되어, 제 1 침전 수단(도 1의 300)으로 유출된다. By removing the sludge adhering to the separation membrane of the
따라서, 상술한 바와 같이 와류를 이용하여 필터 트레이(230)의 분리막에 고착된 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있다.Therefore, as described above, it is possible to effectively remove the sludge fixed to the separation membrane of the
다음으로, 다시 도 7을 참조하여 슬러리가 제거되어 나온 처리수 중의 인을 회수한다(S2).Next, with reference to FIG. 7 again, phosphorus in the treated water from which the slurry was removed is recovered (S2).
우선, 막분리 수단(도 1의 200)으로부터 나온 처리수에 포함되어 있는 과잉의 인을 결정화하기 위해서는 처리수 중 인의 함량에 비례하여 약품을 첨가하여 인을 응집시키고, 이를 제 1 침전 수단(300), 바람직하게는 경사판 침전 수단에서 침 전시켜, 인을 회수한다. First, in order to crystallize excess phosphorus contained in the treated water from the membrane separation means (200 in FIG. 1), chemicals are added in proportion to the amount of phosphorus in the treated water to aggregate the phosphorus, and the first precipitation means 300 ), Preferably by precipitation in a slop plate precipitation means to recover phosphorus.
인의 응집은 다가의 금속 이온염을 첨가함으로써 일어난다. 가장 널리 사용되는 다가의 금속 이온은 칼슘 이온(Ca2 +), 알루미늄(Al3 +)과 철(Fe3 +)이며, 예를 들어 석회(Ca(OH)2), 알루미나(Al2O3), 알루민산나트륨(NaAlO2), 염화제삼철(FeCl3), 황산제삼철(Fe2(SO4)3), 황산제이철(FeSO4), 염화제이철(FeCl2) 등을 사용할 수 있다. Agglomeration of phosphorus occurs by adding a polyvalent metal ion salt. The most widely used polyvalent metal ions are calcium ions (Ca 2 + ), aluminum (Al 3 + ) and iron (Fe 3 + ), for example lime (Ca (OH) 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), Sodium aluminate (NaAlO 2 ), ferric chloride (FeCl 3 ), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), ferric sulfate (FeSO 4 ), ferric chloride (FeCl 2 ), and the like.
이러한 다가의 금속 이온과 함께 고분자 응집제(polymer)를 응집 보조제로서 사용하면, 인의 응집 효율을 더 높일 수 있다. 높은 처리효율을 얻기 위하여 상술한 바와 같은 다가의 금속 이온과 응집 보조제를 이론 양보다는 과량으로 사용할 수 있다. When a polymer coagulant is used as a coagulation aid together with such polyvalent metal ions, the coagulation efficiency of phosphorus can be further improved. In order to obtain a high treatment efficiency, the polyvalent metal ions and flocculent aids described above may be used in excess of theoretical amounts.
또한, 처리수 중의 과잉의 인을 칼슘과 반응시켜 공침시키게 되면, 응집 효율 및 경제적 효과를 얻을 수 있다. 인을 칼슘과 반응시켜 공침시키기 위한 금속염으로는 칼슘 공급원으로서 예를 들어 석회(Ca(OH)2), 탄산칼슘(CaCO3) 등을 사용할 수 있다. 이러한 석회(Ca(OH)2)와 탄산칼슘(CaCO3) 경우 칼슘 공급원의 역할과 함께 인과 불용성 침전물 형성시 보조제의 역할을 할 수 있으며, 저비용으로 하폐수 중의 인을 효율 높게 제거할 수 있다. In addition, when the excess phosphorus in the treated water is reacted with calcium to coprecipitate, aggregation efficiency and economic effect can be obtained. As a metal salt for reacting phosphorus with calcium and coprecipitation, lime (Ca (OH) 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), etc. can be used as a calcium source, for example. In the case of lime (Ca (OH) 2 ) and calcium carbonate (CaCO 3 ), as well as a source of calcium, it can serve as an adjuvant in forming phosphorus and insoluble precipitates, and can efficiently remove phosphorus in sewage water at low cost.
상술한 바와 같이 응집된 형태로 회수되는 인은 인산알루미늄(AlPO4) 및 수산화인회석(Ca5(PO4)3(OH)) 등의 형태로 존재하며, 불순물을 포함하고 있지 않기 때 문에, 고품질의 비료로 이용될 경우 생산적 가치가 높고, 또한 순도가 높기 때문에 여러 분야에서 활용도가 높다. As described above, phosphorus recovered in the aggregated form is present in the form of aluminum phosphate (AlPO 4 ) and hydroxyapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)), and does not contain impurities. When used as a high-quality fertilizer, because of high productive value and high purity, it is widely used in various fields.
다시 도 1을 참조하여, 과잉의 인이 제거된 처리수는 다시 생물학적 반응 수단(100)의 무산소조(120)와 호기조(130)로 각각 보내져, 통상의 방법으로 질소를 제거한다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 무산소조(120)에서는 분자상의 산소(자유 산소)가 없는 무산소 조건에서 분해할 때 자유 산소 대신 질산염 분자 내의 결합 산소를 최종 전자 수용체로 이용함으로써 질산성 질소를 질소 가스로 환원시켜 유출수로부터 질소를 제거하고, 호기조(130)에서는 호기성 미생물의 대사에 의하여 유기물은 탄산 가스와 물로, 질소 화합물을 암모니아와 질산염으로 분해한다. Referring again to FIG. 1, the treated water from which excess phosphorus has been removed is sent to the oxygen-
상술한 바와 같은 생물학적 반응 수단(100)으로부터 나온 처리수는 제 2 침전 수단에서 이물질이 더 제거된 후 외부로 유출되고, 이물질을 포함하는 농축수는 새로운 하폐수와 다시 생물학적 반응 수단(100)으로 유입되어 상술한 바와 같은 인 회수 공정을 반복하게 된다.The treated water from the biological reaction means 100 as described above is discharged to the outside after the foreign matter is further removed from the second precipitation means, the concentrated water containing the foreign matter is introduced into the new wastewater and the biological reaction means 100 again Thus, the phosphorus recovery process as described above is repeated.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 방법에 의하면, 인을 함유한 하폐수 처리 방법이 간편할 뿐만 아니라, 종래 생물학적인 인 회수 방법과 비교하여, 하폐수의 특성(탄소/인)과 성상(NO3 - 유무)에 관계없이 높은 처리 효율을 얻을 수 있고, 종래의 생물학적 고도 처리 방법과 비교하여 적은 약품 양으로도 높은 처리효율을 얻을 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 방법에 의해 회수된 인은 인산알루미늄(AlPO4) 및 수산화인회석(Ca5(PO4)3(OH)) 등의 형태로 존재 하며, 불순물을 포함하고 있지 않기 때문에 고품질의 비료로 생산적 가치가 높고, 또한 순도가 높기 때문에 여러 분야에서 활용도가 높다. According to the phosphorus recovery method according to an embodiment of the present invention as described above, not only the wastewater treatment method containing phosphorus is simple, but also compared with the conventional biological phosphorus recovery method, the characteristics (carbon / phosphorus) and properties of the wastewater It is possible to obtain high treatment efficiency regardless of (NO 3 - presence), and high treatment efficiency can be obtained with a small amount of chemical compared with the conventional biological advanced treatment method. In particular, the phosphorus recovered by the phosphorus recovery method according to an embodiment of the present invention is present in the form of aluminum phosphate (AlPO 4 ) and hydroxyapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)), including impurities Because it is not, high quality fertilizer has high productivity value and high purity, so it is widely used in various fields.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. In the above described exemplary embodiments of the present invention by way of example, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments as described above, the patent of the present invention by those skilled in the art to which the present invention belongs Changes may be made as appropriate within the scope of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 시설에 포함되어 있는 와류 발생 막분리 수단의 일예를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of the vortex generating membrane separation means included in the phosphorus recovery facility according to an embodiment of the present invention.
도 3은 상기 막분리 장치에 와류 생성용 로터를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a vortex generating rotor in the membrane separation device.
도 4는 도 3의 IV-IV′선을 따라 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV 'of FIG. 3.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인 회수 시설들을 개략적으로 도시한 블록도들이다.5 and 6 are block diagrams schematically illustrating phosphorus recovery facilities according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인 회수 방법을 공정 순서대로 도시한 공정 순서도이다.7 is a process flowchart showing a phosphorus recovery method according to an embodiment of the present invention in the order of process.
도 8은 생물학적인 인 제거시 각 공정별 반응조 내의 인 농도를 도시한 그래프이다.8 is a graph showing the phosphorus concentration in the reaction tank for each process during biological phosphorus removal.
도 9는 도 3에 도시한 로터의 동작에 의해 생성되는 와류를 도시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing a vortex generated by the operation of the rotor shown in FIG. 3.
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