KR101570796B1 - A system for removing nitrogen in wastewater - Google Patents

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Abstract

촉매층, 촉매층 위에 위치한 상층조, 촉매층 아래에 위치한 하층조, 촉매층과 하층조 사이에 설치된 제1 다공판, 및 촉매층과 상층조 사이에 설치된 제2 다공판을 포함하는 반응조; 상층조 내부에 위치한 유입구 및 하층조 내부에 위치하며 마이크로 버블을 발생시키는 노즐을 포함하는 유출구를 가지는 폐수 순환 파이프; 폐수 순환 파이프를 통해 상층조에 저장된 폐수를 하층조로 순환시키기 위한 펌프; 및 폐수 순환 파이프와 연결되어 산화제를 소정의 주입 속도로 순환 파이프 내에 주입하는 산화제 주입장치를 포함하는 폐수 내 질소 처리 시스템이 개시된다. 이러한 폐수 내 질소 처리 시스템은 마이크로 버블 노즐을 이용하여 폐수를 마이크로 버블 형태로 촉매층에 통과시킴으로써 촉매와의 유효 반응면적을 넓히고 반응 시간을 늘림으로써 종래의 질소 처리 시스템에 비하여 질소 제거능이 향상되고 처리 시간이 단축되는 효과가 있다.A reaction vessel including a catalyst layer, an upper layer tank disposed above the catalyst layer, a lower layer tank below the catalyst layer, a first porous plate provided between the catalyst layer and the lower layer tank, and a second porous plate disposed between the catalyst layer and the upper layer tank; A wastewater circulation pipe having an inlet located inside the upper tank and an outlet including a nozzle for generating microbubbles located in the lower tank; A pump for circulating the wastewater stored in the upper tank through the waste water circulation pipe to the lower tank; And an oxidant injection device connected to the waste water circulation pipe for injecting the oxidant into the circulation pipe at a predetermined injection rate. The nitrogen treatment system in the wastewater has a wider range of effective reaction area with the catalyst and a longer reaction time by passing the wastewater through the catalyst bed in the form of micro bubbles using a micro bubble nozzle, There is a shortening effect.

Description

폐수 내 질소 처리 시스템{A SYSTEM FOR REMOVING NITROGEN IN WASTEWATER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a nitrogen treatment system in a wastewater,

본 발명은 폐수 내 질소 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 폐수를 마이크로 버블 형태로 만들어 촉매층을 통과하게 함으로써 폐수 내에 포함된 암모니아성 질소 및 질산성 질소를 처리하는 폐수 내 질소 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrogen treatment system in a wastewater, and more particularly, to a nitrogen treatment system in a wastewater that treats ammonia nitrogen and nitrate nitrogen contained in wastewater by allowing the wastewater to be in the form of micro bubbles to pass through the catalyst bed.

가축분뇨는 유기성 오염물질과 함께 고농도의 질소 화합물을 포함하고 있다. 가축의 분뇨에 함유된 질소 화합물은 처리에 상당한 비용과 시간이 소요되므로 가축의 분뇨는 대부분 퇴비 또는 액비로 이용되고 있었다.Livestock manure contains high concentrations of nitrogen compounds along with organic pollutants. Nitrogen compounds in livestock manure are expensive and time-consuming to treat, so livestock manure is mostly used as compost or livestock.

그러나 최근 가축분뇨와 같이 유기물질을 다량 포함하고 있는 폐수로부터 에너지를 얻을 수 있는 폐기물 에너지화 연구가 중요한 이슈로 대두되고 있다. 미생물 연료전지는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원으로, 이 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미생물 전지는 폐수 내에 포함된 유기물의 화학적 에너지를 미생물 촉매 반응을 통해 직접적으로 전기 에너지로 전환하는 장치인데, 일반적으로 산화전극인 음극부에서 폐수 내의 유기물이 미생물에 의해 산화되며 전자와 수소 이온이 발생하고 외부 도선을 통해 이동한 전자와 양이온 교환막을 통해 전달된 수소이온이 환원 전극인 양극부에서 산화제(O2)와 반응하여 물과 전류를 생산하는 시스템이다. 가축분뇨에 포함된 유기물은 전처리를 거쳐 이러한 미생물 연료전지를 위한 연료로 사용될 수 있는데, 가축 분뇨 중에 포함된 암모니아성 질소 및 질산성 질소 등 질소 화합물은 음극부에서 전자 수용체로 작용하여 음극부에서 전자를 소모해 버려 전류 발생을 감소시키는 문제가 있다.However, recent research on waste energy, which can obtain energy from wastewater containing a large amount of organic matter such as livestock manure, has become an important issue. Microbial fuel cells are an energy source that can replace fossil fuels, and research on this field is actively under way. Microorganism cells are devices that convert the chemical energy of organic matter contained in wastewater directly into electrical energy through microbial catalysis. Generally, in the cathode part, which is an oxidizing electrode, organic matter in the wastewater is oxidized by microorganisms and electrons and hydrogen ions And the hydrogen ions transferred through the external conductive wire and the cation exchange membrane are reacted with the oxidizing agent (O 2 ) at the anode part, which is the reduction electrode, to produce water and electric current. Organic matter contained in livestock manure can be used as a fuel for these microbial fuel cells through pretreatment. Nitrogen compounds such as ammonia nitrogen and nitrate nitrogen contained in livestock manure act as electron acceptors in the cathode section, And the current generation is reduced.

본 발명은 가축 분뇨를 포함하는 폐수 내의 질소를 효과적으로 처리하는 폐수 내 질소 처리 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a nitrogen treatment system in wastewater that effectively treats nitrogen in wastewater containing livestock manure.

본 발명의 일실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템은, 촉매층, 촉매층 위에 위치한 상층조, 촉매층 아래에 위치한 하층조, 촉매층과 하층조 사이에 설치된 제1 다공판, 및 촉매층과 상층조 사이에 설치된 제2 다공판을 포함하는 반응조; 상층조 내부에 위치한 유입구 및 하층조 내부에 위치하며 마이크로 버블을 발생시키는 노즐을 포함하는 유출구를 가지는 폐수 순환 파이프; 폐수 순환 파이프를 통해 상층조에 저장된 폐수를 하층조로 순환시키기 위한 펌프; 및 폐수 순환 파이프와 연결되어 산화제를 소정의 주입 속도로 순환 파이프 내에 주입하는 산화제 주입장치를 포함한다.A nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention includes a catalyst layer, an upper layer tank disposed above the catalyst layer, a lower layer tank below the catalyst layer, a first porous plate provided between the catalyst layer and the lower layer tank, A reaction tank containing a second perforated plate; A wastewater circulation pipe having an inlet located inside the upper tank and an outlet including a nozzle for generating microbubbles located in the lower tank; A pump for circulating the wastewater stored in the upper tank through the waste water circulation pipe to the lower tank; And an oxidant injection device connected to the waste water circulation pipe for injecting the oxidant into the circulation pipe at a predetermined injection rate.

촉매층의 촉매 밀도는 300g/L 내지 500g/L일 수 있다.The catalyst density of the catalyst layer may be from 300 g / L to 500 g / L.

산화제는 산소일 수 있으며, 주입속도는 분당 1,000mL일 수 있다.The oxidant may be oxygen and the rate of infusion may be 1,000 mL per minute.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 산화제는 공기일 수 있으며, 주입속도는 분당 800mL일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the oxidant may be air and the rate of injection may be 800 mL per minute.

촉매층은 산화물 담체에 전이금속, 알칼리 금속, 및 알칼리토금속 중 적어도 하나가 담지된 촉매를 포함할 수 있으며, 산화물 담체는 산화 마그네슘(MgO)이며, 산화 마그네슘 담체에는 철(Fe)이 담지될 수 있다.The catalyst layer may include a catalyst in which at least one of a transition metal, an alkali metal, and an alkaline earth metal is supported on the oxide support, the oxide support may be magnesium oxide (MgO), and the magnesium oxide support may be supported with iron .

본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템은 마이크로 버블 노즐을 이용하여 폐수를 마이크로 버블 형태로 촉매층에 통과시킴으로써 촉매와의 유효 반응면적을 넓히고 접촉시간을 늘림으로싸 종래의 질소 처리 시스템에 비하여 질소 제거능이 향상되고 처리 시간이 단축되는 효과가 있다.The nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention can reduce the effective reaction area with the catalyst and increase the contact time by passing the wastewater through the catalyst bed in the form of micro bubbles using the micro bubble nozzle, The nitrogen removal performance is improved and the treatment time is shortened.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 암모니아성 질소 처리 능력과 종래의 폐수 내 질소 처리 시스템의 암모니아성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 질산성 질소 처리 능력과 종래의 폐수 내 질소 처리 시스템의 질산성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 촉매층의 촉매 밀도에 따른 암모니아성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 촉매층(120)의 촉매 밀도에 따른 질산성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 산화제 종류 및 주입 속도에 따른 암모니아성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 산화제 종류 및 주입 속도에 따른 질산성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 촉매 밀도, 산화제 종류 및 주입 속도에 따른 부유물질 처리 능력을 비교한 그래프이다.1 is a configuration diagram showing a configuration of a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph comparing the ammonia nitrogen treatment capability of a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention and the ammonia nitrogen treatment capability of a conventional nitrogen treatment system in a wastewater.
FIG. 3 is a graph comparing nitrate nitrogen treatment capability of a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention and nitrate nitrogen treatment capability of a conventional nitrogen treatment system in a wastewater.
FIG. 4 is a graph comparing the ammonia nitrogen treating capacity according to the catalyst density of the catalyst layer of the nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a graph comparing the nitrate nitrogen treating ability according to the catalyst density of the catalyst layer 120 of the nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph comparing ammonia nitrogen treating ability according to oxidant type and injection rate of a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph comparing the nitrate nitrogen treating ability according to the oxidant type and the feeding rate of the nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph comparing the treatment capability of suspended solids according to the catalyst density, oxidant type, and injection rate in a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprising" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템은, 반응조(100), 폐수 순환 파이프(200), 펌프(300), 및 산화제 주입장치(400)를 포함한다.The nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention includes a reactor 100, a wastewater circulation pipe 200, a pump 300, and an oxidant injection apparatus 400.

반응조(100)는 상층조(110), 촉매층(120), 하층조(130) 등 세 개의 영역으로 나뉘는데, 촉매층(120)에 의해 하층조(130)와 상층조(110)가 분리되며, 하층조(130)는 촉매층(120) 하부에, 상층조(110)는 촉매층(120) 상부에 각각 위치한다.The reaction tank 100 is divided into three regions such as an upper tank 110, a catalyst layer 120 and a lower tank 130. The lower tank 130 and the upper tank 110 are separated by the catalyst layer 120, The tank 130 is located below the catalyst layer 120 and the upper tank 110 is located above the catalyst layer 120, respectively.

또한, 하층조(130)와 촉매층(120) 사이에는 제1 다공판(140)이, 촉매층(120)과 상층조(110) 사이에는 제2 다공판(150)이 배치된다. 제1 및 제2 다공판(150)은 수지 또는 금속 재질로 만들어지며, 미세한 구멍이 타공된 판상 성형물이다.A first perforated plate 140 is disposed between the lower tank 130 and the catalyst layer 120 and a second perforated plate 150 is disposed between the catalyst layer 120 and the upper tank 110. The first and second perforated plates 150 are made of a resin or a metal material, and are plate-shaped articles having fine holes formed therein.

하층조(130)와 촉매층(120)은 제1 다공판(140)에 의해 분리되며, 제1 다공판(140)에 형성된 미세한 구멍을 통해 하층조(130)의 폐수가 촉매층(120)으로 흘러 들어가게 된다. 제1 다공판(140)은 하층조(130)에서 촉매층(120)으로 유입되는 폐수의 유입속도를 적절하게 유지하는 기능을 한다.The lower layer 130 and the catalyst layer 120 are separated by the first perforated plate 140 and the wastewater from the lower layer 130 flows into the catalyst layer 120 through fine holes formed in the first perforated plate 140 I will enter. The first perforated plate 140 functions to appropriately maintain the inflow speed of the wastewater flowing into the catalyst layer 120 from the lower tank 130.

촉매층(120)과 상층조(110)는 제2 다공판(150)에 의해 분리되며, 제2 다공판(150)에 형성된 미세한 구멍을 통해 촉매층(120)을 통과한 폐수가 상층조(110)로 흘러 들어가게 된다. 제2 다공판(150)은 촉매층(120)에서 상층조(110)로 유출되는 폐수의 흐름을 방해하지 않으며 촉매층과 상층조를 분리한다.The catalyst layer 120 and the upper tier 110 are separated by the second porous plate 150 and the wastewater that has passed through the catalyst layer 120 through the fine holes formed in the second porous plate 150 passes through the upper tank 110, . The second perforated plate 150 does not interfere with the flow of the wastewater flowing out of the catalyst layer 120 to the upper tank 110 and separates the catalyst layer and the upper tank.

폐수 순환 파이프(200)는 상층조(110)와 하층조(130)를 연결하여 폐수를 순환시키기 위한 통로이다. 폐수 순환 파이프(200)의 한 쪽 끝은 상층조(110)의 내부와 연결되고 다른 한 쪽 끝은 하층조(130)의 내부와 연결되며, 양 쪽 끝 부분을 제외한 부분은 반응조(100) 외부로 연장되어 있다. 하층조(130)의 내부에 위치한 폐수 순환 파이프(200)의 다른 한 쪽 끝에는 마이크로 버블을 형성하는 노즐이 포함되어 있다. 노즐은 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 폐수 순환 파이프(200)에 일체로 형성되거나 폐수 순환 파이프(200)에 탈착이 가능한 부품의 형태로 장착될 수 있다. 노즐은 미세 노즐을 통과하는 폐수의 통과 압력을 증가시켰다가 감소시킴으로써 폐수중에 용해된 기체가 팽창하도록 하여 마이크로 버블을 형성한다. 노즐을 통과한 폐수는 마이크로 버블의 형태로 촉매층(120)으로 상승하게 된다. 마이크로 버블의 상승속도는 통상의 폐수의 상승속도에 비해 느리므로 촉매층(120)을 통과하는 시간을 늘림으로써 촉매에 의한 반응이 충분히 일어나므로 질소 처리 효율을 늘릴 수 있다.The waste water circulation pipe 200 is a passage for circulating waste water by connecting the upper tank 110 and the lower tank 130. One end of the waste water circulation pipe 200 is connected to the inside of the upper reservoir 110 and the other end is connected to the inside of the lower reservoir 130, Respectively. At the other end of the waste water circulation pipe 200 located in the lower tank 130, a nozzle for forming micro bubbles is included. The nozzle may be configured in various forms and may be integrally formed with the waste water circulation pipe 200 or may be mounted in the form of a detachable component to the waste water circulation pipe 200. The nozzle increases and decreases the passage pressure of the wastewater passing through the fine nozzles, thereby allowing the dissolved gas to expand in the wastewater to form microbubbles. The wastewater that has passed through the nozzle rises to the catalyst layer 120 in the form of micro bubbles. Since the rising speed of the micro bubbles is slower than the rising speed of the conventional wastewater, the reaction time of the catalyst through the catalyst layer 120 is sufficiently increased so that the efficiency of nitrogen treatment can be increased.

촉매층(120)은 산화물 담체에 전이금속, 알칼리 금속, 및 알칼리토금속 중 적어도 하나가 담지된 촉매를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산화 마그네슘(MgO) 담체에 철(Fe)이 담지된 펠렛 형태의 촉매가 촉매층(120)에 포함될 수 있다.The catalyst layer 120 includes a catalyst in which at least one of a transition metal, an alkali metal, and an alkaline earth metal is supported on an oxide carrier. According to an embodiment of the present invention, a catalyst in the form of a pellet in which iron (Fe) is supported on a magnesium oxide (MgO) support may be included in the catalyst layer 120.

펌프(300)는 폐수 순환 파이프(200)에 연결된다. 펌프(300)는 전기모터, 내연기관 등 다양한 동력기관을 사용하여 구성될 수 있다.The pump 300 is connected to the waste water circulation pipe 200. The pump 300 may be constructed using various power engines such as an electric motor, an internal combustion engine, and the like.

펌프(300)가 동작하면, 폐수 순환 파이프(200)의 상층조(110)측 끝에서 하층조(130)측 끝으로 압력이 가해지고, 이러한 압력에 의해 상층조(110)의 폐수가 폐수 순환 파이프(200)를 통해 하층조(130)로 흘러 들어가게 된다.When the pump 300 operates, pressure is applied from the end of the upper tank 110 of the waste water circulating pipe 200 to the end of the lower tank 130, and the waste water of the upper tank 110 is discharged to the waste water circulation And flows into the lower tank 130 through the pipe 200.

순환파이프(200)의 하층조(130)측 끝에는 펌프(300)에 의한 압력이 노즐에 가해지므로 노즐에서 마이크로 버블이 생성된다. 노즐에 충분한 압력이 가해지도록 펌프(300)에 의한 폐수 순환 파이프(200)의 배출속도를 제어할 수 있다.At the end of the circulation pipe 200 on the side of the lower tank 130, microbubbles are generated in the nozzle due to the pressure of the pump 300 being applied to the nozzle. The discharge speed of the waste water circulation pipe 200 by the pump 300 can be controlled so that sufficient pressure is applied to the nozzle.

산화제 주입장치(400)는 폐수 순환 파이프(200)와 연결되어 폐수 순환 파이프(200) 내의 폐수에 산화제를 주입한다. 산화제 주입장치(400)는 밸브를 포함하여 산화제 주입양을 제어할 수 있다.The oxidant injector 400 is connected to the waste water circulation pipe 200 to inject the oxidant into the waste water in the waste water circulation pipe 200. The oxidant injection device 400 may include a valve to control the oxidant injection.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 질소 제거능은 촉매층(120)의 촉매 밀도 및 산화제의 종류와 주입양에 따라 달라질 수 있다.The nitrogen removal efficiency of the nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention may vary depending on the catalyst density of the catalyst layer 120, the type of the oxidizing agent, and the main adoption.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 질소 제거능을 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 to FIG. 8 are graphs showing the results of testing the nitrogen removal performance of a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 제거능에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the removal performance of the nitrogen treatment system in the wastewater according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 8. FIG.

도 2는 촉매(200g/L)를 충진한 상태에서, 본 발명에 일 실시예에 따른 마이크로 버블을 이용한 폐수 내 질소 처리 시스템과 마이크로 버블을 이용하지 않은 폐수 내 질소 처리 시스템의 암모니아성 질소 제거능을 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the ammonia nitrogen removal performance of a microbubble-based nitrogen treatment system in a wastewater and a nitrogen treatment system in a wastewater without microbubbles according to an embodiment of the present invention, with the catalyst (200 g / L) FIG.

도 3은 촉매(200g/L)를 충진한 상태에서, 본 발명에 일 실시예에 따른 마이크로 버블을 이용한 폐수 내 질소 처리 시스템과 마이크로 버블을 이용하지 않은 폐수 내 질소 처리 시스템의 질산성 질소 제거능을 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the nitrate removal performance of a nitrogen bubbling system using microbubbles according to an embodiment of the present invention and a nitrification system in a wastewater without using microbubbles according to an embodiment of the present invention with the catalyst (200 g / L) FIG.

도 2를 참조하면, 처리 개시후 2시간 경과 후, 마이크로 버블 생성을 위한 노즐을 사용한 폐수 내 질소 처리 시스템과 마이크로 버블 생성을 위한 노즐을 사용하지 않은 폐수 내 질소 처리 시스템의 암모니아성 질소 제거능을 비교한 결과, 각각 31.1%와 12.8%로 확인되어, 본 발명에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 질소 처리능이 두 배 이상인 것으로 나타났다.Referring to FIG. 2, after 2 hours from the initiation of treatment, the ammonia nitrogen removal performance of a nitrogen treatment system using a nozzle for micro bubble generation and a nitrogen treatment system without a nozzle for micro bubble generation was compared As a result, 31.1% and 12.8%, respectively, proved that the nitrogen treatment ability of the nitrogen treatment system in the wastewater according to the present invention is more than twice.

도 3을 참조하면, 질산성 질소 제거능의 경우에도 마이크로 버블 생성용 노즐을 사용한 본 발명의 폐수 내 질소 처리 시스템의 제거능이 약 10% 우수한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 3, it was confirmed that even in the case of nitrate nitrogen removal ability, the removal ability of the nitrogen treatment system of the present invention using a nozzle for micro bubble generation was about 10% superior.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 촉매층(120)의 촉매 밀도에 따른 암모니아성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 촉매층(120)의 촉매 밀도에 따른 질산성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.FIG. 4 is a graph comparing the ammonia nitrogen treating capacity according to the catalyst density of the catalyst layer 120 of the nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention. And the nitrate nitrogen treating ability according to the catalyst density of the catalyst layer 120 of the nitrogen treating system.

시험에 사용된 촉매는 산화 마그네슘(MgO)를 담체로 철(Fe)를 담지한 Fe/MgO 촉매(제조사, Coxs, 한국)이다.The catalyst used in the test was a Fe / MgO catalyst (manufacturer, Coxs, Korea) carrying iron (Fe) on magnesium oxide (MgO) as a carrier.

도 4를 참조하면, 암모니아성 질소의 경우, 촉매 밀도가 100g/L인 경우가 가장 낮았으며, 500g/L가 최적인 것으로 확인되었으며, 500g/L의 경우에는 폐수내 암모니아성 질소의 농도가 초기 340.0±11.5mg/L에서 2시간 경과 후에는 32.8% 이상 제거되는 것으로 확인되었다. 그러나, 500g/L와 300g/L는 처리시간이 2시간이 되면 제거능에 있어, 각각 31.1%와 32.8%로 거의 차이가 없는 것으로 확인되었다. Referring to FIG. 4, ammonia nitrogen was the lowest at a catalyst density of 100 g / L, and 500 g / L was optimal. At 500 g / L, ammonia nitrogen concentration in the wastewater And 340.8 ± 11.5 mg / L, respectively, after 32 hours. However, the removal efficiencies of 500g / L and 300g / L were found to be 31.1% and 32.8%, respectively, when the treatment time was 2 hours.

도 5를 참조하면, 질산성 질소의 경우, 촉매 밀도가 100g/L인 경우의 처리능이 가장 떨어졌으며, 500g/L 및 300g/L인 경우에는 2시간 처리 후의 제거능이 각각 75.5%, 73.8%로 대등하게 나타났다.5, when the catalyst density was 100 g / L, the nitrate nitrogen had the lowest ability to treat. In the case of 500 g / L and 300 g / L, the removal efficiencies after 2 hours treatment were 75.5% and 73.8% Respectively.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 산화제 종류 및 주입 속도에 따른 암모니아성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 산화제 종류 및 주입 속도에 따른 질산성 질소 처리 능력을 비교한 그래프이다.FIG. 6 is a graph comparing the ammonia nitrogen treating capacity according to the oxidant type and the feeding rate of the nitrogen treatment system in the wastewater according to an embodiment of the present invention. And the nitrate nitrogen treating ability according to the oxidizing agent type and the feeding rate of the system.

도 6을 참조하면, 암모니아성 질소의 경우, 산소를 분당 1,000ml 주입하였을 때 가장 제거능이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 공기를 분당 800ml 주입한 경우와 산소를 분당 400ml 주입한 경우의 제거능은 거의 대등한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 6, ammonia nitrogen showed the highest removal efficiency when 1,000 ml of oxygen was injected per minute. In addition, it was confirmed that the removal efficiencies of 800 ml / min of air and 400 ml / min of oxygen were almost equal.

도 7을 참조하면, 질산성 질소의 경우, 공기를 제외한 다른 조건에에서 73 내지 78%의 제거능을 나타냈으며, 공기의 경우에도 액 67% 정도의 제거능을 보였다.Referring to FIG. 7, in the case of nitrate nitrogen, the removal efficiency was 73 to 78% under the conditions other than air, and the removal efficiency was about 67% in the case of air.

도 6 및 도 7의 시험 결과에 따르면, 공기를 분당 800ml로 주입하는 경우의 암모니아성 질소의 제거능이 산소를 분당 400ml로 주입하는 경우와 거의 동등하고, 질산성 질소의 제거능은 산소 주입의 경우보다 약 10% 정도 열등하지만, 두 종류의 폐수 내 질소의 제거능이 유사함이 확인되었다. 따라서 편의성 및 경제성 등을 고려하면 산화제로서 공기를 분당 800ml 정도 주입하는 것도 바람직할 것이다.According to the test results shown in Figs. 6 and 7, the ammonia nitrogen removal efficiency when air is injected at 800 ml / min is almost equivalent to the case where oxygen is injected at 400 ml / min, and the nitrate nitrogen removal efficiency It is confirmed that the removal efficiencies of nitrogen in the two kinds of wastewater are similar to each other by about 10%. Therefore, it is desirable to inject air as an oxidizing agent at a rate of about 800 ml per minute in consideration of convenience and economical efficiency.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 내 질소 처리 시스템의 촉매 밀도, 산화제 종류 및 주입 속도에 따른 부유물질 처리 능력을 비교한 그래프이다.FIG. 8 is a graph comparing the treatment capability of suspended solids according to the catalyst density, oxidant type, and injection rate in a nitrogen treatment system in a wastewater according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면 부유물질은 2시간 처리 후에는, 모든 산화제 종류와 주입 속도에서 93 내지 99% 제거되는 것으로 확인되었다.
Referring to FIG. 8, after 2 hours of treatment, the suspended material was found to be removed by 93 to 99% at all oxidant types and injection rates.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 반응조 200 : 폐수 순환 파이프
300 : 펌프 400 : 산화제 주입장치100: Reactor 200: Wastewater circulation pipe
300: pump 400: oxidant injection device

Claims (8)

산화 마그네슘(MgO)를 담체로 철(Fe)를 담지한 Fe/MgO를 300g/L의 밀도로 함유한 촉매층, 상기 촉매층 위에 위치한 상층조, 상기 촉매층 아래에 위치한 하층조, 상기 촉매층과 상기 하층조 사이에 설치된 제1 다공판, 및 상기 촉매층과 상층조 사이에 설치된 제2 다공판을 포함하는 반응조;
상기 상층조 내부에 위치한 유입구 및 상기 하층조 내부에 위치하며, 마이크로 버블을 발생시키는 노즐을 포함하는 유출구를 가지는 폐수 순환 파이프;
상기 폐수 순환 파이프를 통해 상기 상층조의 폐수를 상기 하층조로 순환시키기 위한 펌프; 및
상기 폐수 순환 파이프와 연결되어 산화제를 소정의 주입 속도로 상기 순환 파이프 내에 주입하는 산화제 주입장치를 포함하며,
상기 하층조, 상기 촉매층 및 상기 상층조는 하나의 반응탑에 일체로 형성되는 폐수 내 질소 처리 시스템.A catalyst layer containing Fe / MgO with MgO as a carrier and Fe / MgO at a density of 300 g / L, an upper layer located above the catalyst layer, a lower layer located below the catalyst layer, And a second porous plate provided between the catalyst layer and the upper layer;
A wastewater circulation pipe having an inlet located in the upper tank and an outlet located in the lower tank and including a nozzle for generating microbubbles;
A pump for circulating the wastewater in the upper tank through the wastewater circulation pipe to the lower tank; And
And an oxidant injection device connected to the waste water circulation pipe for injecting an oxidant into the circulation pipe at a predetermined injection rate,
Wherein the lower layer, the catalyst layer, and the upper layer are integrally formed in a single reaction column. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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