KR101167488B1 - Simultaneous eliminating system of phosphorous and nitrogen in wastewater - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하폐수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차 처리된 하폐수에 잔류하는 영양 성분 중 인 및 질소를 동시에 제거하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sewage treatment system, and more particularly, to a system for simultaneously removing phosphorus and nitrogen in nutrients remaining in secondary treated sewage.
최근 경제 성장, 산업 발달 및 생활 수준의 향상으로 인하여 생활 오수, 산업 폐수, 가축 폐수 등 각종 하폐수의 발생량이 급증하고 있고, 이러한 하폐수는 호소 및 강에 유입되어 더 이상 각종 용수로 사용할 수 없게 하거나 생물 서식에 심각한 피해를 줄 정도로 수질을 오염시키고 있다.Recently, due to economic growth, industrial development and improvement of living standards, the generation of various wastewaters such as domestic sewage, industrial wastewater, and livestock wastewater is rapidly increasing, and these wastewaters flow into the lakes and rivers and can no longer be used for various types of water, It is polluting the water quality enough to cause serious damage.
하폐수에 다량 포함된 부유물질, 영양염류 등 유기물질은 조류의 번식과 성장을 촉진시켜 호소나 강의 부영양화를 촉진시키는데, 영양염류 중 인은 모든 생체에서 필수 구성물질로 요구하는 물질이면서도 환경 중에 이용 가능한 형태로 존재하는 양이 매우 적어 적조 및 부영양화 시 한계물질로 작용함으로써 수질 오염의 주 요인으로 주목되고 있다. 또한, 질소는 주로 유기 질소와 암모니아 질소 형태로 하폐수 중에 배출되어 환경에 방출된 다음 미생물에 의해 아질산염으로 전환된 후 다시 질산염으로 전환되는데, 이 과정에서 매우 큰 산소 요구량을 필요로 하여 수질을 오염시키게 된다. 이렇듯 하폐수에 포함된 인 및 질소는 생태계 파괴의 주범이 되고, 이렇게 파괴된 생태계는 그 복구가 거의 불가능하거나 복구에 많은 시간과 비용을 필요로 하므로, 미리 그 오염인자를 제거할 필요성이 대두되고 있으며, 특히, 4대강 살리기 등 핵심 국가 과제에 있어 반드시 해결해야 할 문제로 인식되고 있다. 이와 관련하여 최근 환경부는 하천의 부영양화 증가에 따른 공공수역의 수질 보전을 위해 2012년부터 공공하수처리시설의 방류수 중 총인의 농도를 기존의 2㎎/ℓ에서 최고 0.2㎎/ℓ로 강화하여 시행할 예정이다.Organic substances such as suspended solids and nutrients contained in large amounts of sewage water promote algae breeding and growth to promote eutrophication of lakes and rivers. Among nutrients, phosphorus is required for all living organisms and can be used in the environment. Due to the very small amount present in the form, it acts as a limiting material in red tide and eutrophication, and thus is attracting attention as a major factor of water pollution. In addition, nitrogen is mainly released in the form of organic nitrogen and ammonia nitrogen into the wastewater, released to the environment, then converted to nitrite by microorganisms, and then to nitrate, which requires very large oxygen demands to contaminate water quality. do. As such, phosphorus and nitrogen contained in the wastewater are the main culprit of the destruction of ecosystems, and the destroyed ecosystems are almost impossible to recover or require much time and cost to recover. In particular, it is recognized as a must-have problem for key national tasks such as revitalizing the Four Rivers. In this regard, the Ministry of Environment has recently implemented a plan to strengthen the concentration of total phosphorus in the discharge of public sewage treatment facilities from 2 mg / l up to 0.2 mg / l in order to preserve the water quality of public waters due to the increased eutrophication of rivers. Is expected.
한편, 종래 폭기조 등의 생물학적 전처리를 이용하여 용존성 BOD를 제거한 하폐수의 인 및 질소 제거에는 물리화학적 또는 생물학적인 단위 공정에 의해 인 및 질소를 동시에 처리하고자 하는 여러 가지 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어, 생물학적 고도처리를 거친 방류수를 대상으로 응집제에 의한 화학적 처리와 3차 침전 또는 여과를 이용하는 기술이 있다. 이 기술은 대부분 알럼(alum)이나 폴리알루미늄클로라이드(PAC)을 이용한 응집 후에 3차 침전조와 여과 공정을 같이 사용하거나 3차 침전조 없이 여과만을 사용하는 기술로서, 총인 농도 0.05㎎/ℓ 이하의 수질을 달성할 수 있는 것으로 알려져 있으나, 인의 농도를 낮게 처리하기 위해서는 응집제 투여가 상당히 많아, 약품의 과다 사용으로 인한 미세 플록 등이 필터의 공극에 쌓이거나 공극을 막히게 하는 현상이 발생할 수 있어, 이를 방지하기 위한 추가 공정이 필요하다.Meanwhile, various attempts have been made to simultaneously treat phosphorus and nitrogen by physicochemical or biological unit processes for removing phosphorus and nitrogen from wastewater from which dissolved BOD is removed using biological pretreatment such as aeration tanks. For example, there is a technique using chemical treatment with flocculants and tertiary precipitation or filtration for effluents that have undergone biological advanced treatment. Most of this technology uses a filtration process with a tertiary sedimentation tank after aggregation using alum or polyaluminum chloride (PAC), or uses only filtration without a tertiary sedimentation tank. It is known that this can be achieved, but in order to reduce the concentration of phosphorus, a large amount of flocculant is administered, so that fine flocs due to excessive use of the drug may accumulate in the pores of the filter or block the pores. Additional process is required.
또한, 생물학적 인 및 질소 제거 기술은 대체적으로 생물 반응조의 배치 및 개수, 침전조로부터의 슬러지 반송 위치, 각 반응조 간 내부 반송 위치, 생물학적 처리 능력을 극대화하기 위한 담체(media)의 적용 여부 등에 따라 달라지는데, 대표적인 공법으로는 유로변경형 처리 공법(HDF), B3(Bio Best Bacillus) 공법, KIDEA(Kumho & KIST intermittently decanted extended aeration) 공법, 특수 토양 미생물을 이용한 처리 공법(HBR), 무산소/혐기/호기/탈기조와 침지식 중공사막을 이용한 처리 공법(HANT), 한외 여과 중공사막을 이용한 처리 공법(MBR) 등이 있다. 이러한 공법들의 현장 적용 현황을 보면, 대규모 하수 처리장의 경우에는 주로 연속 흐름식 고도처리 공법이 적용되고 있고, 중소 규모의 경우에는 유입 유량의 탄력적인 대응을 목적으로 , 연속 회분식 고도처리 공법이 적용되고 있다. 그러나, 이들 공법은 주로 미생물과 처리수의 고액 분리가 중력 침강에 의하여 침전조에서 이루어지기 때문에 미생물의 농도를 높게 유지하기가 어려우며, 유입 부하의 변동과 독성 물질의 유입과 같은 충격 부하에 의하여 미생물의 팽화 현상이 발생하여 처리 수질을 저하시키거나 활성 미생물이 유실되어 효율적인 처리에 어려움이 있다. 특히, 연속 흐름식 고도처리 공법은 공정에 따라 2~5개 이상의 독립적인 반응조들과 말단의 침전조를 설치해야 하므로 넓은 부지를 필요로 하게 되어 중소 규모의 고도처리에는 적합하지 않은 단점이 있다. 또한, 유기 탄소원의 농도가 낮고 계절별로 오염 물질 부하량의 변화가 크다는 국내 하폐수의 질적 및 양적 특성으로 인해 그 성능이 제대로 발휘되지 못하는 경우가 많다. MBR 공정의 경우에는 작은 규모에서도 충분히 경제성을 확보할 수 있고 자동화가 용이하며 운전이 간편하면서도 높은 처리 효율을 보이기 때문에 소규모 하수 처리장에 적합한 공정이나, 운전 과정에서 나타나는 막 오염은 분리막의 성능 저하를 가져오며 시스템의 성능 회복을 위해서는 주기적인 세척이나 분리막의 교체를 필요로 하며, 국내 하수의 낮은 C/N비 특성으로 처리 효율의 불안전화 등의 문제가 있다.In addition, biological phosphorus and nitrogen removal techniques generally depend on the placement and number of bioreactors, the sludge return location from the settling tank, the internal return location between each reactor, and the availability of media to maximize biological treatment capacity. Representative methods include the Euro-Freight Treatment (HDF), Bio Best Bacillus (B3), Khoho & KIST intermittently decanted extended aeration (KIDEA), HBR (specialty soil microbial) treatment, anaerobic / anaerobic / aerobic / Treatment methods using degassing tanks and submerged hollow fiber membranes (HANT), and treatment methods using ultrafiltration hollow fiber membranes (MBR). In the field application status of these methods, continuous flow advanced treatment is mainly applied to large sewage treatment plants, and continuous batch advanced treatment is applied to small and medium scales for the purpose of elastic response of inflow. have. However, these methods are difficult to maintain the concentration of microorganisms mainly because the solid-liquid separation of microorganisms and treated water is carried out in the sedimentation tank by gravity settling, and it is difficult to maintain the concentration of microorganisms due to fluctuations in inflow loads and impact loads such as influx of toxic substances. Swelling may occur to reduce the water quality of the treatment or the active microorganisms are lost, which makes it difficult to efficiently treat the water. In particular, the continuous flow advanced treatment method requires a large site because it needs to install two to five or more independent reaction tanks and terminal settling tank depending on the process, there is a disadvantage that is not suitable for small and medium scale advanced processing. In addition, due to the qualitative and quantitative characteristics of domestic wastewater, which has a low concentration of organic carbon sources and a large change in pollutant loads by season, its performance is often not properly exhibited. In the case of the MBR process, it is economically feasible even at a small scale, it is easy to automate, it is easy to operate, and shows high processing efficiency. In order to recover the performance of the system, periodic cleaning or replacement of the membrane is required, and there is a problem such as unstable treatment efficiency due to low C / N ratio characteristics of domestic sewage.
이에, 하수 처리 시설 2차 처리수를 대상으로 하는 인 및 질소를 제거하는 기술로서, 생물학적 처리 공정을 통해 혐기조, 호기조 및 무산소조를 반복하거나, 추가적인 인 제거를 위하여 응집제를 이용한 물리화학적 처리 방법을 이용하는 기존 방식과는 차별된 방식의 인 및 질소 동시 제거 기술을 저비용으로 현장에 적용할 수 있는 공법 개발이 요구된다.Therefore, as a technology to remove phosphorus and nitrogen for the secondary treatment water of the sewage treatment plant, the anaerobic tank, aerobic tank and anoxic tank are repeated through a biological treatment process, or a physicochemical treatment method using a flocculant is used for further phosphorus removal. There is a need to develop a method that can be applied to the site at a low cost with simultaneous removal of phosphorus and nitrogen from the conventional method.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 간단한 처리 시설을 이용하여 하폐수로부터 부영양화의 원인 물질인 총인 및 총질소를 동시에 제거하는 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to provide a system for simultaneously removing the total phosphorus and total nitrogen which is the causative agent of eutrophication from sewage water using a simple treatment facility.
또한, 본 발명은 각종 환경 규제 및 정책에 기반하여 요구되는 방류수 내의 총인 및 총질소 수준을 만족할 수 있는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a system for simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the sewage water that can satisfy the total phosphorus and total nitrogen levels in the effluent required based on various environmental regulations and policies.
또한, 본 발명은 과량의 약품, 슬러지 발생 등에 따른 처리 비용을 절감하고 최소한의 면적을 사용하여 경제적으로 하폐수의 인 및 질소를 동시에 제거할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a system that can reduce the treatment cost due to excessive chemicals, sludge generation and the like and economically remove the phosphorus and nitrogen of the wastewater at the same time using a minimum area.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 물리적 1차 처리 및 생물학적 2차 처리된 하폐수를 유입수로 하여 상기 유입수에 잔류된 영양 성분을 동일 반응조에서 제거하고, 상기 반응조는 인 제거를 위한 물리화학적 처리 및 질소 제거를 위한 생물학적 처리가 동시에 가능한 미디어 필터를 구비한 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템으로서, 상기 물리화학적 처리는 상기 유입수에 포함된 용존성 인이 상기 미디어 필터에 흡착되어 수행되고, 상기 생물학적 처리는 상기 미디어 필터의 표면 또는 공극에 형성된 탈질 미생물에 의해 상기 유입수에 포함된 질산성 질소를 수소 수용체로 하여 수행되며, 상기 미디어 필터는 철수산화물(hydrous ferric oxides)이 코팅된 모래여재를 포함하여, 상기 흡착은 상기 유입수가 상기 코팅된 철수산화물과의 접촉을 통하여 이루어지고, 상기 탈질 미생물이 이용하는 탄소원은 상기 유입수와 함께 공급되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is to remove the nutrient components remaining in the influent in the same reaction tank by using the physical wastewater treated as the primary treatment and biological secondary treatment in the same reaction tank, the reaction tank is a physicochemical treatment for phosphorus removal and A simultaneous treatment of phosphorus and nitrogen in sewage water with a media filter capable of simultaneously biological treatment for nitrogen removal, wherein the physicochemical treatment is carried out by adsorption of dissolved phosphorus contained in the influent into the media filter and the biological treatment The denitrification microorganisms formed on the surface or the pores of the media filter is carried out using the nitrate nitrogen contained in the influent as a hydrogen acceptor, the media filter includes a sand filter coated with hydrous ferric oxides, The adsorption is achieved by contacting the influent with the coated iron hydroxide. And a carbon source used by the denitrification microorganism is supplied together with the influent to provide a system for simultaneously removing phosphorus and nitrogen in sewage.
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또한, 상기 철수산화물은 비정형의 철수화물, 페리하이드라이트(ferrihydrite), 지오사이트(geothite), 레피도크로사이트(lepidocrocite) 및 헤마타이트(hematite)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공한다.In addition, the iron hydroxide is at least one member selected from the group consisting of amorphous iron hydrate, ferrihydrite, geiteite, lepidocrocite and hematite. Provide a simultaneous removal of phosphorus and nitrogen from sewage water.
또한, 상기 탄소원은 메탄올 또는 에탄올인 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공한다.In addition, the carbon source provides a simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the wastewater, characterized in that methanol or ethanol.
또한, 상기 미디어 필터는 무산소 환경에서 동작되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공한다.The media filter also provides a simultaneous removal of phosphorus and nitrogen from the wastewater, characterized in that it is operated in an oxygen free environment.
또한, 상기 반응조는 상기 반응조의 하부에 설치된 분산관, 상기 반응조에 수직으로 설치된 에어리프트관, 상기 에어리프트관의 상부에 설치된 오염수 챔버, 상기 오염수 챔버에 연결된 오염수관, 상기 반응조의 상부에 설치된 방류수관 및 상기 반응조의 상단에 설치된 가스 배출관을 구비하여, 상기 유입수가 상기 분산관으로부터 상기 모래여재를 접촉 통과하도록 상향 분사되어 인 및 질소가 제거된 방류수는 상기 방류수관으로 배출되고, 발생한 가스는 상기 가스 배출관으로 배출되고, 상기 모래여재는 상기 에어리프트관을 통하여 상기 오염수 챔버로 상승하여 분리된 오염수는 상기 오염수관으로 배출되고 상기 상승된 모래여재는 낙하되어 재사용되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공한다.In addition, the reaction tank is a dispersion pipe installed in the lower portion of the reaction tank, an air lift pipe installed perpendicular to the reaction tank, a contaminated water chamber installed on the upper portion of the air lift tube, a contaminated water pipe connected to the contaminated water chamber, the upper portion of the reaction tank A discharge water pipe installed at an upper end of the reaction tank and a discharge water pipe installed at the upper end of the reaction tank, and the inflow water is injected upward from the dispersion pipe to contact the sand media, and the discharged water from which phosphorus and nitrogen are removed is discharged into the discharge water pipe, and the generated gas is discharged. Is discharged to the gas discharge pipe, and the sand filter is raised to the polluted water chamber through the air lift pipe, and the separated polluted water is discharged to the polluted water pipe and the raised sand filter is dropped and reused. Provide a simultaneous removal of phosphorus and nitrogen from sewage water.
또한, 상기 방류수관으로 배출된 방류수 내의 탄소 및 질소 레벨을 근거로 상기 탄소원 공급량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공한다.In addition, it provides a system for simultaneously removing the phosphorus and nitrogen of the wastewater, characterized in that it further comprises a control unit for controlling the carbon source supply based on the carbon and nitrogen levels in the discharge water discharged to the discharge pipe.
본 발명에 따르면, 단일 반응조에서 1회 처리를 통해 하폐수의 인 및 질소를 동시 제거하도록 함으로써 다공정에 따른 처리 비용을 획기적으로 절감하면서도 처리 공정을 매우 간편화할 수 있는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, by simultaneously removing the phosphorus and nitrogen of the wastewater through a single treatment in a single reactor, simultaneous removal of phosphorus and nitrogen of the wastewater, which can greatly simplify the treatment process while drastically reducing the treatment cost according to the multi-process. Can be provided.
또한, 코팅 미디어 필터에 의한 인 이온 교환 흡착에 의해 비정형의 다양한 응집염을 생성하고, 유입수의 인 농도에 따른 약품 투입량 조절이 필요하지 않아 고효율로 인을 제거할 수 있고, 탄소원 공급량의 최적 제어를 통해 고효율로 질소를 제거할 수 있다.In addition, by forming phosphorus ion exchange adsorption by coating media filter, various agglomerated salts are formed at an amorphous state, and chemical input amount control is not required according to phosphorus concentration of influent, so that phosphorus can be removed with high efficiency, and optimum control of carbon source supply amount can be achieved. Nitrogen can be removed with high efficiency.
또한, 반응조 내부에 에어리프트관이 설치되어 모래여재 미디어를 하부로부터 상부의 오염수 챔버로 이송시켜 세척 및 재생하므로 별도의 역세척이나 미디어 교체가 불필요하고 부하 변동에 관계 없이 하폐수의 안정적인 수질 확보가 가능하도록 할 수 있다.In addition, an air lift pipe is installed inside the reactor to transfer sand media to the contaminated water chamber from the bottom to clean and regenerate it, eliminating the need for backwashing or replacing the media and ensuring stable water quality regardless of load fluctuations. You can make it possible.
또한, 약품 사용량 및 슬러지 발생량이 적어 이에 따른 처리 비용을 절감할 수 있다.In addition, the amount of chemicals used and the amount of sludge generated may reduce the treatment cost accordingly.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템이 적용된 예를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템의 작동을 설명하는 단면도,
도 3은 본 발명에서 미디어 필터에 의해 인이 제거되는 기작을 설명하는 모식도,
도 4는 본 발명에서 미디어 필터의 표면에 형성된 미생물막에 의해 질소가 제거되는 기작을 설명하는 모식도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소원 공급량 제어 과정을 설명하는 모식도.1 is a block diagram schematically showing an example in which the simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the wastewater according to an embodiment of the present invention is applied,
Figure 2 is a cross-sectional view illustrating the operation of the simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the wastewater according to an embodiment of the present invention,
3 is a schematic diagram illustrating a mechanism in which phosphorus is removed by a media filter in the present invention;
Figure 4 is a schematic diagram illustrating the mechanism by which nitrogen is removed by the microbial membrane formed on the surface of the media filter in the present invention,
5 is a schematic diagram illustrating a carbon source supply control process according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification. In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템이 적용된 예를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템의 작동을 설명하는 단면도이다.1 is a block diagram schematically showing an example in which the simultaneous removal of phosphorus and nitrogen of the wastewater according to an embodiment of the present invention is applied, Figure 2 is a simultaneous removal of phosphorus and nitrogen of the wastewater according to an embodiment of the present invention It is a cross-sectional view illustrating the operation.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템은 원수(101)에 대한 물리적 1차 처리(102) 및 생물학적 2차 처리(103) 후 침전조(103a)를 거친 하폐수를 유입수(104)로 하여 단일 반응조(100)에서 인 및 질소를 동시에 제거하는 시스템이다. 원수(101)에 대한 상기 1차 처리(102) 및 2차 처리(103)는 일반적으로 알려진 방법, 예를 들어, 상기 1차 처리(102)는 원수(101)의 부유 물질을 스크린, 여과, 침강 등 주로 물리적 작용으로 처리하는 공정일 수 있고, 상기 2차 처리(103)는 상기 1차 처리(102)된 하폐수(105) 중의 유기 물질을 생물학적 방법으로 처리하는 공정일 수 있다. 도 1에서 106은 2차 침전조로부터 침출되는 슬러지 반송 라인을 나타내고, 107은 슬러지 소화조, 108은 소화된 슬러지를 탈수하여 탈수 케익(109)을 생성하는 탈수조를 나타낸다.As shown in FIG. 1, the simultaneous phosphorus and nitrogen removal system of sewage water according to an embodiment of the present invention is a
도 2를 참조하면, 본 발명에서 상기 반응조(100)는 분산관(110), 에어리프트관(120), 오염수 챔버(130), 모래여재 세정부(140), 모래여재 이송수단(150), 오염수관(160), 방류수관(170) 및 가스 배출관(180)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, in the present invention, the
모래여재(190)는 상기 반응조(100)에 충진되어 미디어 필터 역할을 하는 것이고, 상기 모래여재(190)를 통과한 하폐수가 상부로 이동되면서 인을 포함하는 오염 물질이 제거된 후 방류수 웨어(171)에서 월류되어 배출되도록 상기 방류수관(170)이 상기 반응조(100) 상부에 설치되어 있다. 이때, 상부로 이동되는 하폐수는 상기 반응조(100)의 하부에 설치된 분산관(110)을 통하여 상기 모래여재(190) 내부로 분사된다.The
상기 모래여재(190)는 유입수(104)에 포함된 용존성 인의 물리화학적 처리를 위한 흡착 수단(191)을 구비할 수 있다. 도 3은 본 발명에서 미디어 필터에 의해 인이 제거되는 기작을 설명하는 모식도이다. 즉, 도 3을 참조하면, 상기 모래여재(190)는 흡착 수단(191)으로 코팅되어 상방향으로 접촉하여 통과하는 하폐수(192) 중 용존성 인이 상기 흡착 수단(191)에 흡착되도록 하고, 용존성 인이 흡착된 모래여재(190)는 하방향으로 이동되도록 한다. 여기서, 상기 용존성 인은 PO4-P로서 인 제거를 위해 2차 침전조(103a)를 거친 유입수(104)의 총인 중 90% 정도를 차지하고 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 용존성 인에 특이적으로 친화력을 갖는 흡착 수단(191)으로 철수산화물(hydrous ferric oxides; HFO)이 상기 모래여재(190)에 코팅되도록 할 수 있다. 상기 철수산화물로 예를 들면, 비정형의 철수화물(am-Fe(OH)3, 페리하이드라이트(ferrihydrite, FepOr(OH)s?nH2O), 지오사이트(geothite, α-FeOOH), 레피도크로사이트(lepidocrocite, γ-FeOOH), 헤마타이트(hematite, α-Fe2O3) 등을 들 수 있다. 이러한 철수산화물은 철염을 유입수(104)와 함께 상기 반응조(100)로 투입시켜 물과 혼합되도록 함으로써 모래여재(190)에 코팅되도록 할 수 있다. 이때, 투입되는 철염의 양은 유입수(104)의 인 농도에 관계 없이 유입수량에 비례하여 투입함으로써 투입량 조절이 용이하도록 할 수 있다.The
상기 철수산화물은 양이온이나 음이온을 흡착하는 능력이 매우 높으며 비표면적이 큰 물리화학적 특성을 가지고 있어, 철염이 존재하는 물에서 고형물의 형태로 존재하며 물질의 표면에 부착되는 성질이 있다. 따라서, 물 속에 존재하는 철수산화물과 용존성 인 이온이 상호 작용하여 이온들의 이동성이나 농도를 조절할 수 있게 된다. 본 발명에서 미디어를 구성하는 모래여재(190)는 안정적이고 일정한 양이온 표면전하를 가지는 물질로서, 처리되는 하폐수의 특성, pH 조건 등을 고려하여 미디어 표면에서 비전하를 띠는 조건(point of zero net proton charge, PZNPC)을 성립하도록 한다. 즉, PZNPC는 표면전하가 0이 되는 pH 수준을 가리키는데 PZNPC보다 낮은 pH 조건에서는 표면전하가 양전하를 띠고, 그 반대의 경우에는 표면전하가 음전하를 띤다. 이러한 pH 조건에 따라 표면전하를 조절할 수 있으며, 처리하고자 하는 대상 하폐수(192)에 포함된 반대전하를 띤 물질을 흡착 제거할 수 있다. 결과적으로 이러한 PZNPC 특성을 이용하여 음전하를 띤 미디어의 표면에 양전하를 띤 철수산화물이 코팅되도록 하여 최종 미디어의 전하가 양전하를 띠게 함으로써 음전하를 띤 용존성 인을 흡착하여 하폐수(192) 중의 인을 인 결합 고형물(193) 형태로 제거할 수 있게 된다. 상기 철수산화물의 표면 반응과 용존성 인의 반응상수는 하기 화학식 1 내지 3으로 나타낼 수 있다.The iron hydroxide has a very high ability to adsorb a cation or anion and has a large specific surface area, and thus has a physical and chemical property. The iron hydroxide is present in the form of a solid in water where iron salt is present and adheres to the surface of the material. Therefore, the iron hydroxide present in the water and the dissolved ions interact to control the mobility or concentration of the ions.
상기 에어리프트관(120)은 상기 반응조(100)에 수직으로 설치되어 압축 수단(미도시)에 의해 분사 공급되는 공기에 의해 인 등 오염 물질이 흡착된 모래여재(190)와 물을 상승시키도록 한다. 이때, 상부로 이동되는 모래여재(190), 물, 및 공기의 속도 차에 의해 모래여재(190)에 부착되어 있는 오염 물질이 분리되는 1차 세정 작용이 일어난다.The
상기 오염수 챔버(130)는 상기 에어리프트관(120)의 상부에 설치되어 상기 에어리프트관(120)을 통해 상승된 모래여재(190)와 오염수가 모이도록 한다. 상기 오염수 챔버(130)의 일측에는 오염수 수위를 조절하기 위한 오염수 웨어(131)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 오염수 챔버(130)에는 상기 오염수 웨어(131)를 월류하는 오염수를 외부로 배출하기 위한 오염수관(160)이 설치된다. 상기 오염수관(160)은 상기 오염수 챔버(130)에 모여진 오염수를 배출하도록 일단은 상기 오염수 챔버(130)에 연결되고, 타단은 도 1에 도시된 바와 같이, 슬러지 반송 라인(161)에 연결될 수 있다.The contaminated
상기 모래여재 세정부(140)는 상기 오염수 챔버(130)의 하방에 위치하고, 1차 세정된 모래여재(190)를 하방으로 낙하시키면서 2차 세정하도록 하는 지그재그 유로(141)가 형성될 수 있다. 상기 지그재그 유로(141)는 상부와 하부가 연결되어 상기 오염수 챔버(130)에서 낙하하는 모래여재(190)는 하부로 이동하도록 하고, 하부에서 상승하는 처리수는 상부로 이동하도록 한다. 따라서, 상기 지그재그 유로(141)에서 분리된 오염 물질은 상향류의 처리수와 함께 상기 오염수 챔버(130)로 이동하게 된다. 이때, 상기 지그재그 유로(141)를 통해 오염수 챔버(130)로 유입되는 처리수의 양이 많아져 상기 오염수관(160)을 통해 배출되는 오염수의 농도 저하로 인한 오염물 제거 효율 저하를 방지하기 위해, 상기 지그재그 유로(141)에 하부에서 상승하는 처리수의 일부를 상기 반응조(100)로 재순환시키기 위한 순환로(142)가 더 형성될 수 있다.The sand
상기 모래여재 이송수단(150)은 상기 에어리프트관(120)의 하단에 연통되도록 설치된 수직관(151), 상기 수직관(151)의 중심에 수직으로 설치된 회전축(152) 및 상기 회전축(152)의 외주면에 설치된 스크류(153)를 구비할 수 있다. 상기 회전축(152)은 파이프 형상으로 내부로 압축 공기를 이송시킬 수 있고, 상기 회전축(152) 하단에는 상기 회전축(152)을 회전시키기 위한 구동 수단으로 기어부(154) 및 구동 모터(155)가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 구동 모터(155)의 구동으로 상기 회전축(152)은 기어부(154)에 의해 회전하게 되고, 상기 회전축(152)의 외주면에 설치된 스크류(153)는 상기 반응조(100)의 바닥에 가라앉은 오염된 모래여재(190)를 서서히 상부로 이동시키게 된다. 이때, 상기 스크류(153)는 오염 물질에 의해 응집된 모래여재(190)를 풀어헤쳐서 쉽게 상부로 이송되도록 할 수 있다.The sand media conveying means 150 is a
또한, 상기 에어리프트관(120)과 상기 수직관(151) 사이에는 오염된 모래여재(190)가 축적되는 것을 방지하기 위해 상부로 이송된 오염된 모래여재(190)의 일부가 배출될 수 있는 관통공(121)이 더 형성될 수 있으며, 상기 관통공(121)을 통해 배출되는 모래여재(190)가 직하방으로 낙하되는 것을 방지하도록 상기 수직관(151)에 확산판(122)이 부착될 수 있다.In addition, between the
상기 가스 배출관(180)은 본 발명에 따라 동일 반응조(100)에서 생물학적 처리된 질소 가스가 배출되도록 하는 것으로, 상기 반응조(100)의 상단에 설치될 수 있다. The
이상 설명한 본 발명에서의 상기 반응조(100)는 모듈화가 가능하여 신,증설 등 현장 적용에 유리하고, 부분적 보수 및 수리와 기존 설비에의 적용을 위한 추가 설치 작업이 간편하다. 이하, 본 발명의 일실시예에서 질소 제거가 상기 동일 반응조(100)에서 동시에 처리되는 과정에 대하여 설명한다.
In the present invention described above, the
본 발명의 일실시예에 따르면 유입수(104)에 포함된 질소 제거는 상기 철수산화물이 코팅된 모래여재(190)로 이루어진 미디어 필터 내에서 인 제거와 동시에 이루어진다. 구체적으로 상기 반응조(100)로 유입된 유입수(104)에 포함된 질소는 2차 처리 공정(103)에서 질산화 과정의 진행이 완료된 질산성 질소(NO3 -)이고, 상기 미디어 필터(190)의 표면 또는 공극에 존재하는 슈도모나스(Pseudomonas)나 바실러스(Bacillus) 등 탈질 미생물에 의해 하기 화학식 4와 같이, 상기 질산성 질소는 혐기성 또는 무산소 상태에서 수소 수용체로 이용되어 질소 가스(N2) 상태로 상기 가스 배출관(180)을 통해 대기 중으로 방출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, nitrogen removal included in the influent 104 is simultaneously performed with phosphorus removal in a media filter including the iron hydroxide coated
상기 2차 처리 공정(103)에서의 질산화 과정은 호기성 상태이므로 에너지원으로 산소를 이용하지만, 상기 반응조(100)에서의 탈 질소화는 무산소 상태에서 이루어지므로 에너지원으로 탄소를 필요로 하게 된다. 이러한 탄소원으로 메탄올, 에탄올, 아세트산, 메탄 등이 사용될 수 있으나, 유입수(104)와의 혼합 및 모래여재(190) 내부로의 확산 등을 고려하여 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 바람직하며, 메탄올을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 탄소원은 2차 처리된 유입수(104)와 함께 상기 반응조(100)로 공급될 수 있으며, 공급되는 탄소원의 구체적인 제어 과정은 후술한다.Since the nitrification process in the
여기서, 메탄올을 탄소원으로 공급할 경우 에너지 반응 및 탈질 미생물 성장을 위한 세포 합성 기작을 살펴 보면, 하기 화학식 5 및 6과 같이 나타낼 수 있다.Here, looking at the cell synthesis mechanism for energy reaction and denitrification microbial growth when methanol is supplied as a carbon source, it can be represented by the formulas 5 and 6.
따라서, 현장에서 적용할 때 세포의 합성에 요구되는 메탄올의 양은 에너지를 위해 요구되는 양의 25~30중량% 정도일 수 있다. 결과적으로 질산성 질소를 제거하기 위해 요구되는 메탄올의 양은 하기 화학식 7로부터 구할 수 있다.Thus, when applied in situ, the amount of methanol required for the synthesis of cells may be about 25-30% by weight of the amount required for energy. As a result, the amount of methanol required to remove nitrate nitrogen can be obtained from the following formula (7).
그러나, 하폐수 중에는 용존 산소, NO2- 등이 존재하므로 하기 화학식 8에 따를 수 있다.However, since dissolved oxygen, NO 2-and the like are present in the wastewater, it may be as follows.
본 발명에서 상기 미디어 필터(190)의 표면이나 공극에 형성된 미생물군이나 생물막은 생물학적 처리조(103)에서 폭기 과정을 통해 질산화가 이루어진 질산성 질소의 형태를 가지는 질소를 제거하며, 반응조(100)의 체류 시간에 따라 원하는 수준의 질산성 질소 제거가 가능하게 되며, 최대 1㎎/ℓ를 초과하지 않고 0.1㎎/ℓ 이하까지도 낮출 수 있다. 도 4는 본 발명에서 미디어 필터의 표면에 형성된 미생물막에 의해 질소가 제거되는 기작을 설명하는 모식도이다. 즉, 도 4를 참조하면, 모래여재(190) 표면에 미생물막(194)이 형성되어 상방향으로 접촉하여 통과하는 하폐수(192) 중 질산성 질소는 미생물막(194)에 의해 탈질되도록 하고, 탈질된 질소 가스(195)는 상방향으로 이동하여 상기 가스 배출관(180)을 통해 대기중으로 방출된다.In the present invention, the microbial group or the biofilm formed on the surface or the pores of the
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 철수산화물이 코팅된 모래여재(190)를 구비한 상기 미디어 필터에 유입수(104)가 통과하면 유입수(104)에 포함된 PO4-P이 철수산화물에 흡착되어 제거됨과 동시에, 유입수(104)에 포함된 질산성 질소는 유입수(104)와 함께 공급되는 탄소원을 이용하는 탈질 미생물에 의해 질소 가스(195)로 탈질되어 제거된다.As described above, in the present invention, when the
이와 같이, 본 발명에서는 유입수(104)를 통해 공급하는 약품으로 미디어 필터(190)를 코팅하기 위한 철염 및 미생물의 먹이가 되는 탄소원을 들 수 있는데, 상기 철염의 경우 공급되는 유입수량(104)에 비례하여 투입되도록 제어하는 것으로 충분하나, 상기 탄소원의 경우에는 약품의 고가격과 방류수 내에 탄소원이 잔존하는 것은 바람직하지 않기 때문에 탈질 과정을 수행하는 미생물이 활용할 수 있는 탄소원의 양보다 과도한 양을 공급하지 않도록 하는 것이 바람직하다. As such, in the present invention, the chemicals supplied through the influent 104 may include the iron salt for coating the
따라서, 본 발명은 미생물의 상태에 대한 간접적 정보를 활용함으로써 탄소원의 공급을 제어하도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 시스템은 상기 반응조(100)로부터의 방류수(201) 내의 탄소 및 질산성 질소 레벨을 근거로 탄소원 공급량을 조절하도록 하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(200)는 인 및 질소가 제거 과정을 통해 방류수관(170)으로 배출되는 방류수 내의 탄소 및 질산성 질소 레벨을 얻을 수 있다. 이때, 탄소 레벨은 감소하고 이에 수반하여 질산성 질소 레벨이 증가하는 경우, 미생물의 영양 상태가 부족함을 나타내는 것이며, 이 경우에는 미생물들이 더 많은 질상성 질소를 질소 가스로 변환시킬 수 있도록 탄소원 공급량을 증가시킬 수 있다. 또한, 탄소 레벨 및 질산성 질소 레벨 모두 높거나 상승하는 경우에는 적절한 조건을 통해 미생물이 공급된 탄소원을 활용하지 않거나 덜 활용하도록 할 수 있다. 이러한 조건을 탐지하여 탄소원 공급 속도를 감소시키거나, 탄소원 공급을 일시적으로 멈추거나, 추가적인 조치가 이루어질 수 있도록 경보를 알리거나 하는 등의 적절한 조치를 취할 수 있다. Therefore, the present invention can control the supply of carbon sources by utilizing indirect information on the state of the microorganisms. That is, the system according to an embodiment of the present invention may include a
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소원 공급량 제어 과정을 설명하는 모식도이다. 이하, 도 5를 참조하여 탄소원 공급량 제어 과정의 일례를 보다 상세히 설명한다.5 is a schematic diagram illustrating a carbon source supply control process according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an example of a carbon source supply amount control process will be described in more detail with reference to FIG. 5.
시스템은 탄소원(208)을 반응조(100)의 유입수(104)로 공급하기 위한 공급 장치(210)를 포함한다. 공급 장치(210)에서 전달되는 공급량은 제어부(200)에 의해 제어 신호(209)로서 제어될 수 있다. 상기 제어부(200)는 유입수(104) 및 방류수(201)로부터 얻어진 레벨 정보에 기초하여 공급 장치(210)를 제어할 수 있다. 즉, 레벨 신호(202)를 상기 제어부(200)로 전달하는 레벨 센서(220)에 의해 감지되는 탄소 레벨이 이 정보에 포함될 수 있다. 레벨 센서(220)는 화학적 산소 요구량(COD), 총 유기 탄소량(TOC) 및 기타 적절한 탄소 레벨 파라미터를 감지할 수 있다. 방류수 유속 센서(230)는 방류수(201)의 유속과 관련하여 신호(203)를 상기 제어부(200)에 전달한다. 유사하게, 오염수 유속 센서(240)는 오염수(207)에서의 유속과 관련하여 오염수 유속 신호(204)를 상기 제어부(200)로 전달한다. 한편, 유입수(104)의 유속은 방류수(201) 및 오염수(207)의 합산된 총 유속과 거의 같다고 추정될 수 있다.The system includes a
또한, 시스템은 유입수(104) 및 방류수(201) 각각에 위치된 두 개의 견본 수류(250, 260)에 하나의 질산성 질소 센서 또는 프로브(270)가 연결될 수 있다. 상기 센서(270)는 유입수(104)에 대한 질산성 질소 레벨에 관계된 신호(205) 또는 방류수(201)에 대한 질산성 질소 레벨에 관계된 신호(206)를 상기 제어부에 절달할 수 있게 된다. 상기 제어부(200)는 하나 이상의 입력 신호(202 내지 206)를 이용하여 탄소원 공급 수준을 결정함으로써, 방류수(201) 내에 탄소를 방출하지 않도록 하거나, 과도하게 방출하지 않는 상태에서 질산성 질소를 질소 가스로 변환하는 것을 촉진시킬 수 있게 된다.In addition, the system may be connected with one nitrate nitrogen sensor or probe 270 to two
상기 제어부(200)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 주문형 집적회로(ASIC)와 같은 블랙박스 형태로 구현될 수 있고, 컴퓨터와 같은 계산 장치에서 애플리케이션 형태로 구현될 수도 있다. 이러한 구현예에서 상기 제어부(200)는 사용자 인터페이스를 제공하고, 작업자는 사용자 인터페이스로부터 탄소원 공급을 관찰하거나 다양한 알고리즘 파라미터를 조절하여 특정 시설 배출물 기준을 만족시키도록 할 수 있다.
The
실험예Experimental Example
이상 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템이 적용된 도 2에 도시된 바와 같은 장치를 하수 종말 처리장에 설치하고, 모형 시설(pilot plant)로써 규모 55㎥/day의 처리 용량으로 제작하여, 방류수 내의 질산성 질소를 1㎎/ℓ를 초과하지 않는 제어 조건으로 운전하여 Standard Methods(APHA, 1995)에 따라 총인 제거율을 평가하였다. 평가 기간 동안 처리수량은 49~64.8㎥/day, 평균 60.5㎥/day의 범위로 유입되었으며, 단일 반응조 내의 수온은 13.5~19.5℃, 총인은 0.4~3.7㎎/ℓ, 평균 1.5㎎/ℓ 농도로 유입되었다. 하기 표 1 및 표 2에 각각 총인 및 PO4-P 제거 효율을 나타내었고, 하기 표 3에 인 제거 효율과 함께 BOD, COD 및 SS 처리 효율을 함께 나타내었다.The apparatus shown in FIG. 2 to which the simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the wastewater according to the embodiment of the present invention described above is applied to the sewage treatment plant, and treated as a model plant (pilot plant) on a scale of 55㎥ / day The total phosphorus removal rate was evaluated according to the Standard Methods (APHA, 1995) by operating in a dose and operating under controlled conditions of nitrate nitrogen in the effluent not exceeding 1 mg / l. During the evaluation period, the treated water flowed in the range of 49 ~ 64.8㎥ / day, average 60.5㎥ / day, and the water temperature in the single reactor was 13.5 ~ 19.5 ℃, total phosphorus was 0.4 ~ 3.7mg / ℓ, average 1.5mg / ℓ. Inflowed. Tables 1 and 2 show total phosphorus and PO 4 -P removal efficiencies, respectively, and Table 3 shows the BOD, COD and SS treatment efficiencies together with phosphorus removal efficiencies.
상기 표 1 내지 표 3을 참조하면, 총인 제거 효율이 평균 89.5%, 총인 농도가 최대 0.2㎎/ℓ로 제어되었고, PO4-P 제거 효율이 평균 96.9%, PO4-P 농도 최대 0.127㎎/ℓ로 제어되어 질산성 질소를 저농도로 제어함과 동시에 인 제거 성능이 매우 우수한 것으로 나타났다.Referring to Tables 1 to 3, the total phosphorus removal efficiency was controlled to an average of 89.5%, the total phosphorus concentration of up to 0.2 mg / L, the PO 4 -P removal efficiency of 96.9% on average, PO 4 -P concentration up to 0.127 mg / It was controlled by ℓ to control the nitrate nitrogen in low concentration and at the same time showed the excellent phosphorus removal performance.
이와 같은 모형 시설 실험 결과로부터 본 발명에 따르면 하수 처리장 방류수 내의 인 농도를 90% 이상 제거 가능함을 확인할 수 있었으며, 유입수 내의 용존성 PO4-P가 90% 이상을 차지하는 점을 고려할 때, 방류수 내의 인 농도를 최대 0.2㎎/ℓ 이하로 제어할 수 있고, 단일 반응조를 2단으로 연결 시 0.05㎎/ℓ 이하의 인 농도로도 방류할 수 있음을 예상할 수 있다.
From the experimental results of the model facility, it was confirmed that the present invention can remove more than 90% of the phosphorus concentration in the sewage treatment plant effluent, and considering that the dissolved PO 4 -P in the influent accounts for 90% or more, It can be expected that the concentration can be controlled up to 0.2 mg / L or less, and that the phosphorus concentration of 0.05 mg / L or less can be discharged when a single reactor is connected in two stages.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. Preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings. The description of the present invention is for illustrative purposes, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the present invention is shown by the claims below rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concepts of the claims are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.
100: 반응조 101: 원수
102: 1차 처리 103: 2차 처리
103a: 침전조 104: 유입수
105: 1차 처리된 하폐수 106: 슬러지 반송 라인
107: 슬러지 소화조 108: 탈수조
109: 탈수 케익 110: 분산관
120: 에어리프트관 121: 관통공
122: 확산판 130: 오염수 챔버
131: 오염수 웨어 140: 모래여재 세정부
141: 지그재그 유로 142: 순환로
150: 모래여재 이송수단 151: 수직관
152: 회전축 153: 스크류
154: 기어부 155: 구동 모터
160: 오염수관 161: 슬러지 반송 라인
170: 방류수관 171: 방류수 웨어
180: 가스 배출관 190: 모래여재
191: 흡착 수단 192: 상방향 이동 하폐수
193: 인 결합 고형물 194: 미생물 막
195: 질소 가스 200: 제어부
201: 방류수 202: 레벨 신호
203: 방류수 유속 신호 204: 오염수 유속 신호
205: 유입수 질산성 질소 레벨 신호 206: 방류수 질산성 질소 레벨 신호
207: 오염수 208: 탄소원
209: 제어 신호 210: 공급 장치
220: 레벨 센서 230: 방류수 유속 센서
240:오염수 유속 센서 250, 260: 견본 수류
270: 질산성 질소 센서100: reactor 101: raw water
102: primary processing 103: secondary processing
103a: sedimentation tank 104: influent
105: primary treated wastewater 106: sludge return line
107: sludge digester 108: dehydration tank
109: dewatered cake 110: dispersion tube
120: air lift pipe 121: through hole
122: diffusion plate 130: contaminated water chamber
131: contaminated water wear 140: sand filter cleaning unit
141: zigzag euro 142: circulation
150: sand filter transfer means 151: vertical pipe
152: rotating shaft 153: screw
154: gear unit 155: drive motor
160: contaminated water pipe 161: sludge return line
170: effluent pipe 171: effluent wear
180: gas discharge pipe 190: sand filter
191: adsorption means 192: upward movement sewage
193: phosphorus-bound solids 194: microbial membrane
195: nitrogen gas 200: control unit
201: discharge water 202: level signal
203: effluent flow rate signal 204: contaminated water flow rate signal
205: influent nitrate nitrogen level signal 206: effluent nitrate nitrogen level signal
207: contaminated water 208: carbon source
209: control signal 210: supply device
220: level sensor 230: effluent flow rate sensor
240: pollutant
270: nitrate nitrogen sensor
Claims (8)
상기 물리화학적 처리는 상기 유입수에 포함된 용존성 인이 상기 미디어 필터에 흡착되어 수행되고, 상기 생물학적 처리는 상기 미디어 필터의 표면 또는 공극에 형성된 탈질 미생물에 의해 상기 유입수에 포함된 질산성 질소를 수소 수용체로 하여 수행되며, 상기 미디어 필터는 철수산화물(hydrous ferric oxides)이 코팅된 모래여재를 포함하여, 상기 흡착은 상기 유입수가 상기 코팅된 철수산화물과의 접촉을 통하여 이루어지고, 상기 탈질 미생물이 이용하는 탄소원은 상기 유입수와 함께 공급되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템.Physical and primary secondary treated wastewater is used as influent to remove nutrients remaining in the influent in the same reactor, and the reactor is a medium capable of simultaneous physicochemical treatment for phosphorus removal and biological treatment for nitrogen removal. A simultaneous phosphorus and nitrogen removal system of sewage water with a filter,
The physicochemical treatment is performed by dissolving the dissolved phosphorus contained in the influent into the media filter, and the biological treatment is performed by removing nitrogen nitrate nitrogen contained in the influent by denitrifying microorganisms formed on the surface or in the pores of the media filter. And the media filter comprises sand media coated with hydrous ferric oxides, wherein the adsorption is effected through contact with the coated iron hydroxide and used by the denitrifying microorganisms. A simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the wastewater, characterized in that the carbon source is supplied with the influent.
상기 철수산화물은 비정형의 철수화물, 페리하이드라이트(ferrihydrite), 지오사이트(geothite), 레피도크로사이트(lepidocrocite) 및 헤마타이트(hematite)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템.The method of claim 3,
The iron hydroxide is at least one member selected from the group consisting of amorphous iron hydrate, ferrihydrite, geiteite, lepidocrocite and hematite. Phosphorus and nitrogen simultaneous removal system.
상기 탄소원은 메탄올 또는 에탄올인 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템.The method of claim 3,
The carbon source is a simultaneous removal of phosphorus and nitrogen in the wastewater, characterized in that methanol or ethanol.
상기 미디어 필터는 무산소 환경에서 동작되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템.The method of claim 3,
And the media filter is operated in an oxygen free environment.
상기 반응조는 상기 반응조의 하부에 설치된 분산관, 상기 반응조에 수직으로 설치된 에어리프트관, 상기 에어리프트관의 상부에 설치된 오염수 챔버, 상기 오염수 챔버에 연결된 오염수관, 상기 반응조의 상부에 설치된 방류수관 및 상기 반응조의 상단에 설치된 가스 배출관을 구비하여,
상기 유입수가 상기 분산관으로부터 상기 모래여재를 접촉 통과하도록 상향 분사되어 인 및 질소가 제거된 처리수는 상기 방류수관으로 배출되고, 발생한 가스는 상기 가스 배출관으로 배출되고, 상기 모래여재는 상기 에어리프트관을 통하여 상기 오염수 챔버로 상승하여 분리된 오염수는 상기 오염수관으로 배출되고 상기 상승된 모래여재는 낙하되어 재사용되는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템.The method of claim 3,
The reaction tank is a dispersion pipe installed in the lower portion of the reaction tank, an air lift pipe installed vertically to the reaction tank, a contaminated water chamber installed in the upper portion of the air lift tube, a contaminated water pipe connected to the contaminated water chamber, discharge water installed in the upper portion of the reaction tank A pipe and a gas discharge pipe installed at an upper end of the reactor,
The inflow water is injected upward from the dispersion pipe to pass through the sand filter, and the treated water from which phosphorus and nitrogen are removed is discharged to the discharge pipe, the generated gas is discharged to the gas discharge pipe, and the sand filter is the air lift. The contaminated water separated by rising to the contaminated water chamber through a pipe is discharged to the contaminated water pipe and the raised sand media is dropped and reused, characterized in that the waste water is removed and reused.
상기 방류수관으로 배출된 방류수 내의 탄소 및 질소 레벨을 근거로 상기 탄소원 공급량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 및 질소 동시 제거 시스템.
The method of claim 7, wherein
And a control unit for controlling the carbon source supply based on the carbon and nitrogen levels in the discharged water discharged to the discharged water pipe.
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KR101682907B1 (en) | 2016-07-22 | 2016-12-19 | 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 | Adsorbent media, the preparation method thereof, circulation adsorption column for removing the nitrogen and phosphorus compounds |
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