KR101830896B1 - 암모늄 산화 박테리아 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 혐기성 암모늄 산화를 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치 - Google Patents

암모늄 산화 박테리아 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 혐기성 암모늄 산화를 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암모늄 산화 박테리아(AOB, Ammonium Oxidation Bacteria) 그래뉼(granule)을 이용한 부분 아질산화 및 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX; ANaerobic AMMonium OXidation) 공정을 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치에 관한 것으로, 슬러지 처리공정에서 발생하는 반류수(side stream)를 이용하여 AOB를 우점화하여 고순도의 AOB 그래뉼을 형성한다.
또한, 형성된 AOB 그래뉼을 주처리 공정의 부분 아질산화조(130)로 공급하여 효율적으로 부분 아질산화를 수행함과 동시에 빠르게 질소를 제거하여 기존의 방법보다 산소 및 유기물이 절감되는 발명이다.

Description

암모늄 산화 박테리아 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 혐기성 암모늄 산화를 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치{Apparatus of Wastewater Treatment for Short-cut Nitrogen Removal Process using Partial Nitritation with Ammonium Oxidation Bacteria Granule and using Anaerobic Ammonium Oxidation}
본 발명은 암모늄 산화 박테리아(AOB, Ammonium Oxidation Bacteria) 그래뉼(granule)(이하, ‘AOB 그래뉼’이라 함)과 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX; ANaerobic AMMonium OXidation) 공정(이하, ‘ANAMMOX 공정’이라 함)을 이용하여 질소함유 오폐수를 처리하는 장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 슬러지 처리공정에서 발생하는 반류수(side stream)를 이용하여 AOB 그래뉼을 형성하고, 형성된 AOB 그래뉼을 주처리 공정의 부분 아질산화(partial nitritation)조로 공급함으로써, 효율적으로 부분 아질산화를 수행함과 동시에 ANAMMOX 공정을 이용하여 외부탄소원의 공급 없이 경제적이면서 빠르게 질소를 제거하기 위한 오폐수 처리장치에 관한 것이다.
오폐수에 존재하는 오염물질에는 고형물, 유기물뿐만 아니라 질소 및 인과 같은 영양염류가 있다.
이러한 오염물질을 제거하는 방법에는 물리적, 화학적 및 생물학적 방법이 사용된다. 이러한 방법 중 박테리아를 이용하여 오염물질을 제거하는 생물학적 활성슬러지 공법이 경제적으로나 효율적인 측면에서 우수하기 때문에 현장에서 가장 많이 사용된다.
일반 가정이나 사업장으로부터 나오는 오폐수에는, 암모니아, 암모늄 화합물, 아질산 화합물, 질산 화합물 등의 무기성 질소나, 아미노산, 단백질 등의 유기성 질소가 포함되어 있다.
이러한 질소 성분을 포함하는 질소 오폐수는, 수질의 부영양화나 용존 산소의 저하를 일으켜 수질 오염의 악화를 초래하기 때문에, 공공용 수역으로의 배출량이 기준에 기초하여 규제되고 있고, 질소 오폐수를 대상으로 한 오폐수 처리가, 대규모 사업장이나 오폐수 처리 시설을 중심으로 실시되고 있다.
생물학적으로 질소를 제거하는 일반적인 방법의 주처리 공정부는 도 1과 같은 시스템에서 생물반응조로서 탈질화(무산소 조건)와 질산화(호기조건) 반응조가 사용된다.
종래 행하여지고 있는 질소 오폐수의 생물학적 처리는, 오폐수 중의 질소 성분의 대부분이 암모니아성 질소로서 존재하고 있기 때문에, 질산화 공정과 탈질 공정을 조합시킨 처리방법이 주로 이용되고 있다.
질산화 공정으로서는, 니트로소모나스(Nitrosomonas)속 세균, 니트로박터(Nitrobacter)속 세균 등의 소화 세균의 산화 작용을 이용하여, 호기적조건 하에서, 암모니아성 질소를, 아질산성 질소를 거쳐 질산성 질소로 변환하는 처리가 행하여지고, 그 후 행하여지는 탈질 공정으로서는, 슈도모나스(Pseudomonas)속 세균 등의 탈질 세균의 환원 작용을 이용하여, 혐기적 조건 하에서, 질산성 질소를 무해한 질소 가스로 변환되어 처리가 된다.
오폐수 내에 있는 질소를 제거하기 위해서는 여러 단계의 생물학적 반응을 거쳐야 한다.
우선 다음 <반응식 1>에서와 같이 환원상태의 암모니아성 질소에 공기를 공급하여 산화된 형태로 질소로 산화시켜야 한다.
<반응식 1>
NH4 + + 1.5O2 → NO2 - + 2H+ + H2O
NO2 - + 0.5O2 → NO3 -
NH4 + + 2O2 → NO3 - + 2H+ + H2O
상기 반응식에서 알 수 있듯이 1mg의 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화하는데 3.43mg의 산소가 필요하며 1mg의 아질산성 질소를 질산성 질소로 산화하는데 1.14mg의 산소가 추가적으로 소모되어, 1mg의 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화하는데 4.57mg의 산소가 필요하다.
하수 내의 질소 농도는 약 40~50mg/L 정도인데 이를 산화하기 위해 필요한 산소가 182.8~228.5mg/L로 유기물 산화에 필요한 산소량보다 많기 때문에 하수처리장 운영비 상승의 원인이 된다.
산화된 질산성 질소는 다음 <반응식 2>와 같은 반응을 통하여 대기 중으로 질소 가스로 배출됨으로써 최종적으로 질소가 제거된다.
<반응식 2>
NO3 - + 1.08CH3OH + 0.24H2CO3 → 0.06C5H7O2N + 0.47N2 + 1.68H2O + HCO3 -
결과적으로 생물학적으로 질소를 제거하는데 많은 양의 산소 및 유기물이 필요하게 되는데 이는 결과적으로 운영비의 상승을 초래하게 된다.
생물학적 질소제거 공정에서도 슬러지가 발생하는데 일반적으로 농축, 혐기성소화, 탈수를 통하여 처리되며 이때 발생되는 탈리액은 별도의 처리 없이 수처리 공정으로 유입시켜 처리된다.
일반적으로 탈리액을 포함한 슬러지처리 공정에서 발생하는 반류수는 유입유량의 1~2% 정도로 적은 양이지만 질소 및 인의 부하는 유입부하의 10~20%로 매우 높아 적절한 처리의 필요성이 대두되고 있다.
근래에 지구온난화를 방지하기 위해 에너지 절감 및 이산화탄소 발생을 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있는데, 하수처리에서도 이러한 목적을 달성하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 이를 위해 오폐수 내에 존재하는 유기물을 활용하여 유용한 에너지원인 메탄을 생산하기 위한 노력이 이루어지고 있다.
많은 양의 메탄을 회수하기 위해서는 오폐수 내에 존재하는 유기물을 최대한 혐기성공정으로 유입시켜 혐기성 상태에서 산발효 및 메탄발효 미생물을 이용하여 메탄 생산량을 극대화하는 것이 필요하다.
이를 위하여 1차 침전지에 응집제를 주입하거나 여과공정과 같은 고형물 제거 효과가 우수한 공정을 도입하게 되는데, 이럴 경우 후속되는 질소 제거에 필요한 탄소원의 부족이 발생하게 되고 반류수에 의한 질소 부하가 증가하게 되는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 방법이 암모니아성 질소의 절반만을 아질산성(NO2 -) 단계까지만 산화한 후, 잔류하는 암모니아성 질소를 전자공여체로 활용하여 탈질을 통하여 질소를 제거하는 단축질소제거 공정이다.
이 방법을 사용할 경우 기존의 방법보다 산소는 60%, 유기물은 100%를 절감할 수 있는 장점이 있다.
ANAMMOX는, 특정한 미생물의 작용으로, 혐기적 조건 하에서, 전자수용체로 아질산성 질소를 이용하여 암모니아성 질소를 질소 가스로 변환하는 방법이다. 상기 변환은 아래 <반응식 3>과 같이 나타난다.
<반응식 3>
1.0NH4 + + 1.32NO2 - + 0.066HCO3 - + 0.13H+
→ 1.02N2 + 0.26NO3 - + 0.066CH2O0 . 5N0 .15 + 2.03H2O
ANAMMOX에 의한 처리에 있어서는, 상기 <반응식 3>에 나타낸 바와 같이, 전자수용체로서 아질산성 질소가 필요하다. 그래서 오폐수 중의 암모니아성 질소의 일부(절반)를 아질산성 질소로 산화하여 변환하는 부분 아질산화 공정이 전단(前段)에 조합되어 있어야 한다.
단축질소제거 공정을 주 처리공정으로 도입하기 위해서 가장 중요한 것은 안정적인 부분 아질산화를 이룩하는 것이다. 슬러지 처리 공정의 혐기성 소화조에서 발생하는 반류수는 암모니아성 질소의 농도가 500~1,500mg/L로 높고, 온도가 25℃ 이상으로 높아 아질산화를 용이하게 달성할 수 있다.
이러한 조건에서는 AOB의 성장이 아질산성 질소 산화 박테리아(NOB, Nitrite Oxidation Bacteria, 이하 ‘NOB’라 함)보다 높아 AOB의 우점화가 가능하기 때문이다.
그러나 주처리 공정의 경우 암모니아 농도가 30~50mg/L로 낮고, 수온도 15℃ 이하로 낮기 때문에 AOB의 우점화가 용이하지 않다.
따라서 안정적인 아질산화가 이루어지지 않기 때문에 단축질소제거 공정에 반드시 필요한 아질산의 확보가 어렵다는 단점이 있다.
그리고 AOB를 NOB보다 우점화하기 위해서는 고형물 체류시간을 1일 이하로 해야 하는 것으로 알려져 있는데, 이는 NOB의 배가시간(doubling time)이 1일 이상 요구되기 때문에 SRT(고형물 체류시간, solid retention time)를 1일 이하로 운영하여, AOB는 장치 내에 유지시키고 NOB는 워시 아웃(wash out)시켜 AOB의 우점화가 가능하다.
그러나 SRT를 1일 이하로 운영하여 NOB를 워시 아웃시킬 수 있지만, 유입되는 하수 내에 포함되어 있는 유기물의 제거를 위한 역할이 동시에 수행되고 있기 때문에 다량의 종속영양미생물이 우점화 되기 때문에 기존 반응조 내에서 아질산화를 위한 AOB 우점화는 기술적으로 쉽지 않다.
일반적으로 유기물 제거를 수행하는 종속영양미생물은 배가시간이 0.17일로 매우 짧기 때문에 AOB를 우점화하기 위하여, SRT를 1일로 운영하여도 종속영양미생물이 우점화 될 수밖에 없다.
따라서 하수의 주처리 공정에서 부분 아질산화를 위한 AOB를 우점화 되는 문제를 해결해야 ANAMMOX 공정을 기반으로 하는 단축질소제거 공정을 주처리 공정에 적용할 수 있다.
또한, 상기 ANAMMOX 공정은 공지의 미생물에 의해 수행된다.
단축질소제거 반응을 수행하는 ANAMMOX 미생물(Anaerobic Ammonia Oxidation Microorganism)은 증식속도가 매우 느려 배가시간이 11일 정도로 매우 길기 때문에 안정적인 미생물을 확보하기 위해서는 미생물이 워시 아웃되지 않는 반응조를 적용하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 배경기술이 되는 선행기술로, 미국 공개특허공보 제2013-0256217호(2013. 10. 3., 이하 ‘선행문헌 1’), 일본 특허공보 제4835536호(2011. 12. 14., 이하 ‘선행문헌 2’), 대한민국 등록특허공보 제10-0586535호(2006. 6. 8., 이하 ‘선행문헌 3’) 및 대한민국 등록특허공보 제10-0446577호(2004. 9. 4., 이하 ‘선행문헌 4’)가 있다.
선행문헌 1은 수질의 질산화 및 탈질 중 폭기(aeration)를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 생물학 반응기를 이용하여 암모늄을 포함하는 물을 처리하는 과정에 관하여 개시하고 있다.
그러나 선행문헌 1의 발명은 바이오 필름을 형성하여 탈질화 및 아질산화를 동시에 수행하지만, 바이오 필름에 손상이 발생할 경우 정상 상태로 회복되는데, 오랜 시간이 걸리며, 미생물이 과다한 성장으로 인하여 매체사이가 폐쇄되어 처리 효율이 저하된다.
선행문헌 2는 피처리액의 유기물 및 질소의 제거 방법에 관한 것으로, 메탄발효에 의한 혐기성 처리와 독립 영양 탈질미생물을 이용하여 혐기성 처리조에서 유기물 및 질소를 제거하는 방법에 관하여 개시하고 있다.
그러나 선행문헌 2의 발명은 그래뉼을 사용하고 있지만, 그래뉼 생성에 관하여 상세하게 작성되지 않았으며, 메탄발효를 위해 외부 탄소원을 지속적으로 주입해야 하기 때문에 경제적 부담이 증가된다.
선행문헌 3은 질산화세균 그래뉼화 반응기를 이용한 하폐수의 고도처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 질산화세균 그래뉼을 간헐적으로 유입시켜 하폐수가 탈질화 되는 방법에 관하여 개시하고 있다.
선행문헌 4는 질산화세균 그래뉼을 이용한 질소의 제거방법에 관한 것으로, 암모니아 산화균을 위주로 질산화세균 그래뉼로 제조하여 하폐수에서 질소를 제거하는 방법에 관하여 개시하고 있다.
그러나 선행문헌 3 및 선행문헌 4의 발명은 아질산화균 및 질산화균을 주반응조로 공급하여 아질산화 및 질산화는 증진시킬 수 있으나, 호기성 상태를 거치면서 유입수내의 유기물이 제거되어 버리기 때문에 탈질조로 유입되는 유기물이 없어 탈질을 위해서는 외부탄소원의 주입이 반드시 필요하다.
또한, 외부 탄소원으로 메탄올 및 초산 등이 사용되는데 대형처리장의 경우 다량의 외부탄소원이 필요로 하기 때문에 경제적으로 불리하다.
또한, 탈질 미생물이 비롯한 유기물을 제거하는 종속영양미생물의 성장속도가 AOB 미생물의 성장보다 수배 빠르기 때문에 AOB가 우점화 하는 것이 현실적으로 불가능하다.
따라서 그래뉼 반응조로 유입되는 슬러지에 종속영양미생물이 이미 우점화 되어 있어서 그래뉼 형성조에서 아질산화 미생물을 우점화하기 위한 시간이 길게 소요되는 단점이 있었다.
이에 본 출원인은 고농도의 질소가 함유된 슬러지처리 반류수를 이용한 에어 리프트 형태(Air life type 이하, ‘에어 리프트 형태’) 반응기가 포함된 AOB 그래뉼 생성조에서 반류수가 부분 아질산화 됨과 동시에 AOB 그래뉼이 생산되어 부분 아질산화 반응조에 공급된다.
또한, 부분 아질산화 반응조에서 유출된 그래뉼 중 상태가 양호하여 침전성이 우수한 그래뉼은 부분 아질산화 반응조로 반송하고 그래뉼이 해체되어 침전성이 불량한 그래뉼은 AOB 그래뉼 생성조로 유입시켜 그래뉼을 재생하여 재공급되며, 부분 아질산화 된 오폐수는 ANAMMOX 공정을 통해 유기물 소모 없이 질소가 제거되는, AOB 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 ANAMMOX 공정을 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치를 안출하게 되었다.
<선행기술문헌>
(선행문헌 1) 미국 공개특허공보 제2013-0256217호(2013. 10. 3.)
(선행문헌 2) 일본 특허공보 제4835536호(2011. 12. 14.)
(선행문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제10-0586535호(2006. 6. 8.)
(선행문헌 4) 대한민국 등록특허공보 제10-0446577호(2004. 9. 4.)
본 발명은 종래 기술의 문제점을 인식하여, 오폐수 처리장치 중 주처리 공정부(110)의 유출수의 질소를 제거하기 위해 2차 침전조 후단에 추가된 부분 아질산화 반응조(130), 그래뉼 회수조(140), ANAMMOX 반응조(150) 및 슬러지 처리부(120)에 반류수를 이용한 AOB 그래뉼 생성조(160) 등을 설치하여, AOB로 우점된 AOB 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 유기물 소모 없이 질소가 제거되는 ANAMMOX 공정을 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 오폐수 주처리 공정에 부분 아질산화 및 ANAMMOX 공정을 결합한 단축질소제거 공정을 적용하여 부분 아질산화를 안정적으로 달성하고, AOB를 안정적으로 확보함으로써 주처리 공정의 안정적인 단축질소제거 반응을 통하여 질소를 제거하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 그래뉼 회수조(140)에서 AOB 그래뉼을 회수하여 공급함으로써 안정적인 부분 아질산화를 이룩하는데 목적이 있다.
본 발명은 ANAMMOX 반응조(150)에서 ANAMMOX 미생물의 유출방지 및 방류수의 부유물질(SS, Suspended Solids) 농도를 확보하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 AOB 그래뉼 생성조(160)에서 생산된 그래뉼을 회수하여 저장조에 보관하고, 재공급하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 ANAMMOX 반응조(170)에서 반류수가 ANAMMOX 공정으로 처리되는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오폐수 처리장치 중 주처리 공정부(110)의 유출수의 질소를 제거하기 위해 2차 침전조 후단에 부분 아질산화 반응조(130), 그래뉼 회수조(140), ANAMMOX 반응조(150) 및 AOB 그래뉼 생성조(160) 등이 추가되는 것을 기술적 특징으로 하는, AOB 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 ANAMMOX 공정을 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치이다.
본 발명은 그래뉼 회수조(140)에서 상태가 불량하고 침전성이 저하된 그래뉼을 회수하여 AOB 그래뉼 생성조(160)로 재 유입시켜 양호한 그래뉼로 재생하고, 순도가 높은 AOB 그래뉼을 생성하여 재공급함으로써 안정적인 부분 아질산화가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 ANAMMOX 반응조(150)에서 그래뉼 또는 부착식 공정을 통해 상향류식 및 유동상으로 운전되며, 상부에는 부상식 여재를 충전하고 ANAMMOX 미생물의 유출방지 및 방류수의 부유물질 농도가 확보되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 AOB그래뉼 생성조(160)에서 생산된 그래뉼을 회수하여 저장조에 보관 후, 주처리 공정부(110)에 추가된 부분 아질산화 반응조(130)의 효율이 저하될 때 그래뉼을 공급해주는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 ANAMMOX 반응조(170)에서 완전혼합식 또는 유동상 부착식 공정 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 오폐수 처리장치이다.
본 발명에 따른 AOB 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 ANAMMOX 공정을 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치는 부분 아질산화 및 ANAMMOX 공정이 결합되어 단축질소제거 공정을 통해 부분 아질산화가 안정적으로 달성되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 암모니아성 질소의 절반만 아질산성까지 산화되어 탈질을 통해 질소가 제거되는 단축질소제거 공정을 통해 기존의 방법보다 산소는 60%, 유기물은 100% 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 AOB가 우점화되어 있는 슬러지 및 반류수를 이용하여 고순도의 AOB 그래뉼을 안정적으로 생성하여 주처리 공정에 추가된 부분 아질산화 반응조에 재공급함으로서 부분 아질산화 반응조에서 AOB 그래뉼이 안정적으로 확보되어, NOB보다 빠르게 우점화되어 오폐수를 빠르게 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 반류수에 공급된 AOB 그래뉼이 회수되어 1회성이 아닌 여러 번 재사용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 기존 질소처리를 위한 처리공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 주처리 공정에서의 단축질소제거 공정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 그래뉼 회수조에서 그래뉼이 반송 및 회수되는 공정도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 AOB 그래뉼 생성조와 ANAMMOX 공정을 이용한 반류수의 단축질소제거 공정을 나타낸 것이다.
도 5는 AOB 그래뉼 생성조의 운전에 따른 AOB 그래뉼의 크기변화를 시기별로 비교하여 나타낸 것이다.
도 6은 AOB 그래뉼 생성조의 유입 질소 부하조건에서 암모니아 제거량 당 AOB 그래뉼의 생성량을 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 주처리 부분 아질산화 반응조의 처리수 내 아질산성 질소 및 암모니아성 질소 비율을 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 주처리 부분 아질산화 처리수를 이용한 ANAMMOX 반응조 운전일에 따른 최대 질소제거율을 그래프로 나타낸 것이다.
<부호의 설명>
110 : 주처리 공정부
111 : 1차 침전조
112 : 생물반응조
113 : 2차 침전조
120 : 슬러지처리 공정부
121 : 농축부
122 : 혐기성 소화조
123 : 탈수기
130 : 부분 아질산화 반응조
140 : 그래뉼 회수조
150 : ANAMMOX 반응조
160 : AOB 그래뉼 생성조
170 : ANAMMOX 반응조
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물이 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에서 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다. 따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
<실시예 1. 오폐수 처리장치>
도 2는 본 발명에 따른 주처리 공정에서의 단축질소제거 공정을 나타낸 것이다.
오폐수 처리장치에는 주처리 공정부(110); 슬러지처리 공정부(120); 부분 아질산화 반응조(130); 그래뉼 회수조(140); ANAMMOX 반응조(150) 및 AOB 그래뉼 생성조(160)가 포함되며, 이에 한정되지 않는다.
상기 주처리 공정부(110)에는 오폐수의 입자성 유기물을 제거하기 위한 1차 침전조(111); 1차 침전된 오폐수의 용존성 유기물을 제거하기 위한 생물반응조(112); 및 유기물이 제거된 오폐수를 고액 분리하는 2차 침전조(113)가 포함되며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 주처리 공정부(110)의 유출수의 질소를 제거하기 위해 2차 침전조 후단에 부분 아질산화 반응조(130), 그래뉼 회수조(140) 및 ANAMMOX 반응조(150) 등이 추가될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 슬러지처리 공정부(120)에는 1차 및 2차 침전지에서 분리된 고형물을 농축하는 농축부(121); 농축된 고형물을 혐기성 소화하는 혐기성 소화조(122) 및 혐기성 소화된 고형물을 고액 분리하는 탈수기(123);가 포함되며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 슬러지처리 공정부(120)에 AOB 그래뉼 생성조(160) 등이 추가될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 부분 아질산화 반응조(130)를 통해 오폐수가 부분 아질산화가 된다.
또한, 부분 아질산화 반응조(130)는 가로 2m, 길이 2m 및 유효수심 2.5m로 유효부피 10m3의 각형으로 제작되며, 연속유입 및 완전혼합의 형태로 운전 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
부분 아질산화된 오폐수는 상기 그래뉼 회수조(140)를 거친다.
오폐수를 통해 유출되는 AOB 그래뉼을 회수할 수 있다.
상기 그래뉼 회수조(140)에는 그래뉼 회수부가 포함되어 있으며, 바람직하게는 회수부가 2개가 포함되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 회수된 그래뉼은 양호한 것과 불량한 것으로 분리된다.
나아가, 상기 그래뉼 중 상태가 불량하고 침전성이 저하된 것은 AOB 그래뉼 생성조(160)로 재 유입시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 그래뉼 회수조에서 그래뉼이 반송 및 회수되는 공정도를 나타낸 것이다.
상기 ANAMMOX 반응조(150)는 부분 아질산화된 오폐수를 유기물 소모 없이 질소가 제거 되고, 그래뉼 또는 부착식 공정 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, ANAMMOX 반응조(150)는 직경 0.5m, 유효수심 3.7m의 원형반응기로, 유효부피 0.72m3이 되도록 제잘 될 수 있으며, 상향류식 및 유동상으로 운전될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
나아가, ANAMMOX 반응조(150) 상부에는 부상식 여재를 충전하여 ANAMMOX 미생물의 유출방지 및 방류수의 부유물질 농도를 확보할 수 있다.
상기 AOB 그래뉼 생성조(160)는 에어 리프트 형태 반응기를 이용하여 탈수기(123)에서 발생되는 반류수에 대하여 부분 아질산화를 수행하며, 동시에 AOB 그래뉼을 생산한다.
또한, 그래뉼 회수조(140)에서 재 유입된 불량한 그래뉼을 양호한 상태로 재생할 수 있으며, 순도 높은 AOB 그래뉼을 재생산할 수 있다.
나아가, 생산되는 AOB 그래뉼을 회수하여 저장조에 보관할 수 있으며, 부분 아질산화 반응조(130)의 효율이 저하되면 공급될 수 있다.
상기 생산된 AOB 그래뉼은 부분 아질산화 반응조(130)에 공급된다.
<실시예 2. 오폐수 처리장치>
도 4는 본 발명에 따른 AOB 그래뉼 생성조와 ANAMMOX 공정을 이용한 반류수의 단축질소제거 공정을 나타낸 것이다.
주처리 공정부(110); 슬러지처리 공정부(120); 부분 아질산화 반응조(130); 그래뉼 회수조(140); ANAMMOX 반응조(150) 및 AOB 그래뉼 생성조(160)가 포함된 <실시예 1>의 오폐수 처리장치에 있어서, AOB 그래뉼 생성조(160) 후단에 ANAMMOX 반응조(170);가 포함되며, 이에 한정되지 않는다.
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상기 ANAMMOX 반응조(170)는 탈수기(123)에서 발생되는 반류수에 대해 AOB 그래뉼 생성조(160)에서 부분 아질산화 된 반류수를 처리하기 위해서 완전혼합형 유동상 부착식 공정을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 유동상 부착식 공정에는 비중이 0.94~0.96이고, 비표면적을 500~800m2/m3을 가지는 유동상 담체를 ANAMMOX 반응조(170)의 40~50부피% 투입할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 유동상 부착식 공정에는 유동상 담체의 원활한 유동을 위해 교반기 및 담체와 균의 유출방지를 위한 배출장치가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
나아가, 탈수기(123)에서 유출되는 입자성 물질의 영향을 최소화하기 위하여 ANAMMOX 반응조(170)에 부상분리 형태의 고형물 분리장치가 포함되며, 부상된 슬러지는 탈수기의 전단으로 반송된다.
상기 AOB 그래뉼 생성조(160)의 에어 리프트 형태 반응기에서 유출되는 입자성 물질의 영향을 최소화하기 위해 경사판 형태의 침전지가 AOB 그래뉼 생성조(160) 및 ANAMMOX 반응조(170) 사이에 추가될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
<실시예 3. AOB 그래뉼 생산 방법>
본 발명에서 사용된 AOB 그래뉼 생성 반응기는 공지된 기술을 사용하였다.
상기 AOB 그래뉼 생성 반응기는 내부의 수리학적 전단력으로 구형의 그래뉼을 형성하기 위해서 내부 원형 관을 포함하는 스테인리스 소재의 원형 관으로 이루어진 반응기, 암모니아를 함유한 오폐수를 주입하는 펌프, 처리수의 배출을 위한 전동밸브, 그래뉼의 배출을 위한 전동밸브, 공기 공급을 위한 송풍기, 약품 펌프 및 자동운전 제어반으로 구성된 연속회분식 반응기를 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
AOB 그래뉼 생성 반응기는 직경 0.86m, 유효수심 3.45m로 유효부피 2m3로 되어 있고, 침전 후 처리수를 배출하기 위한 전동밸브는 반응기의 중간 높이 및 그래뉼을 배출하기 위한 전동밸브는 반응기의 바닥에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
공기량은 조절밸브를 이용하여 0.01∼0.2m/s 범위에서 조절하여 운전을 수행될 수 있으며, 바람직하게는 0.05∼0.15m/s 범위에서 조절하여 운전을 수행할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 반응조의 내부 원형 관과 외부 원형 관 공기의 유속이 동일하도록 면적을 설정하며, 그래뉼 생성을 위한 수리학적 전단력이 발생하는 반응조 상부는 공기의 유속을 1/4로 감소시키도록 면적을 설정하였다.
또한. 반응조의 직경대비 유효수심의 높이는 최소 1:3~4가 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
AOB가 포함된 잉여슬러지를 반응기에 접종하고 고농도의 암모니아가 함유된 폐수를 반응기에 주입하면서 운전을 시작하였다.
반응기의 운전 순서는 암모니아 폐수 주입단계, 아질산화 및 그래뉼 형성단계, 침전단계, 침강성이 불량한 미생물 및 처리수의 배출단계의 순으로 반복하여 진행하였다.
유입폐수는 하수처리장 1차 침전슬러지 및 2차 침전슬러지의 혐기소화 탈리액을 이용하였으며, 이때 유입폐수의 암모니아 농도는 100∼2,500mg/L까지 운전 할 수 있으며, 바람직하게는 500∼2,000mg/L까지 운전 할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
폐수유입, 포기, 침전 및 배출 단계에 소요되는 시간은 유입 암모니아성 질소의 농도에 따라 변경하여 운전될 수 있으며, 한 사이클에 3∼24시간이 소요될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 AOB 그래뉼화 반응기의 운전 시 침전단계의 시간을 짧게 유지하면 침강성이 양호한 AOB 그래뉼은 반응기 하단부에 충분히 침강하지만 AOB 그래뉼을 형성하지 못하거나 침강 속도가 낮은 부유 미생물들은 배출단계에서 워시 아웃되게 된다. 이러한 조작을 반복할 경우 침강성이 우수한 AOB 그래뉼이 형성되어 우점종이 가능하도록 선택적으로 압력이 작용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서는 연속회분 반응기의 침강속도를 10~60m/h로 유지하면서 AOB 그래뉼이 선택적으로 축적되도록 운전될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
<실험예 1. 반류수에서 AOB 그래뉼 생성 특성 확인>
상기 <실시예 3>의 AOB 그래뉼 생성 반응기를 이용하여 반류수에서의 AOB 그래뉼 생성 및 부분 아질산화 실험을 수행하였다.
상기 반응기에 반류수를 5분간 유입하고, 포기 및 부분 아질산화를 140~155분 수행하였으며, 15~30분 침전하여 5분간 처리수를 배출하면 1 순환(cycle)이 된다.
또한, 1 순환은 3시간 주기로 하루에 8순환으로 운전되었다.
상기 처리수는 전체 반응기 부피의 1/2인 1m3을 배출하여 전체적인 체류시간은 6시간으로 유지되었으며. 그래뉼의 형성 및 침전정도에 따라 침전시간은 단계적으로 단축하고 포기시간을 증가시켜 운전을 수행하였다.
실험에 사용된 폐수의 암모니아성 질소는 평균 500mg/L이고, 반응기의 pH와 온도는 각각 7.3∼7.5와 28±2℃로 유지하였다. 부분 아질산화에 필요한 산소는 공기를 반응조 내부의 산기관에 의해 주입하도록 하였으며, 용존산소는 약 2mg/L 이하를 유지하도록 하였다.
도 5는 AOB 그래뉼 생성조의 운전에 따른 AOB 그래뉼의 크기변화를 시기별로 비교하여 나타낸 것이다.
도 5를 토대로 살펴보면, 반응기 내 시기별로 그래뉼의 크기를 현미경으로 관찰하였다. 활성슬러지의 미생물들의 크기는 10∼50㎛정도의 크기이나, 운전 20일 이후부터 100㎛정도의 그래뉼이 형성되었으며, 운전 60일에 800∼1,200㎛까지 그래뉼이 성장된 것을 알 수 있다.
또한, <실시예 3>의 반응기에서 60일 후의 그래뉼이 구형 및 타원형의 모양으로 형성되는 것을 알 수 있다.
도 6은 AOB 그래뉼 생성조의 유입 질소 부하조건에서 암모니아 제거량 당 AOB 그래뉼의 생성량을 그래프로 나타낸 것이다.
도 6을 토대로 살펴보면, 유기물질이 대부분 혐기소화조에서 제거되어 미생물들이 이용할 수 있는 기질이 대부분 암모니아성 질소로 독립영양 미생물들이 주로 분포 및 성장함으로써 AOB 그래뉼 생산량은 유입 암모니아성 질소 1Kg당 0.13~0.18Kg 생산되며, 평균 0.16Kg 수준으로 생산되는 것을 알 수 있다.
<실험예 2. AOB 그래뉼 생성 반응기에서의 미생물 분포비율 변화 평가>
AOB 그래뉼 생성 반응기에서의 미생물 분포비율 변화를 알아보기 위해서 상기 <실시예 3>의 AOB 그래뉼 생성 반응기의 운전 기간 동안 파이로시퀀싱(Pyrosequencing) 분석법을 이용하여 미생물의 염기서열 및 양 분석을 통해 AOB 그래뉼 내 미생물의 군집 분포를 확인하였다.
하기 <표 1>은 반응기 내 미생물의 종류 및 분포를 나타낸 것이다.
<표 1>
Figure 112017018928707-pat00001
<표 1>을 토대로 살펴보면, AOB에 속하는 Nitrosomonas SPP.는 운전 초기 약 1%에서 운전 60일 후 약 23%까지 증가하였으며, Nitrosospira SPP.는 운전 초기 약 0.2%에서 운전 60일 후 약 4%까지 증가하였다.
반면에, NOB에 속하는 Nitrobacter SPP.는 운전 초기 약 3%에서 운전 60일 후 약 0.5%로 감소하였다.
이와 같은 결과는 종속영양 미생물들은 성장속도가 빨라 밀도가 낮은 플록(floc)을 형성한다.
또한 반응조 내 높은 유리암모니아(FA, Free Ammonia)의 영향으로 인해 NOB는 활성이 저하되어 반응기에서 대부분 워시 아웃으로 배출되고, 성장속도는 느리지만 상대적으로 강하고 견고한 구조의 큰 밀도를 가지는 AOB는 그래뉼을 형성하여 빠른 침전시간에도 반응기에서 침전되어 유지되기 때문이다.
따라서 기존 활성슬러시 공법의 질산화조 내 AOB의 분포가 전체 미생물 중 2~5% 정도인 반면에 본 기술에 의한 AOB의 농도는 기존 활성슬러지에 비해 4배 이상 더 많이 존재하게 되며, 같은 미생물량에서의 아질산화 효율은 기존 활성슬러지 공정이 비해 그래뉼 반응기에서 생산되는 AOB 그래뉼을 이용하면 최소 2~4배 이상 증가함을 의미한다.
또한, 종래의 활성슬러지법을 이용한 고농도 암모니아 폐수를 처리할 경우 높은 미생물 농도, 큰 반응조 용량, 긴 체류시간이 필요하게 되어 초기 건설비용, 유지관리 비용이 많이 소모되는데 반해, 본 발명에서의 AOB 그래뉼 반응기에서 생산되는 AOB 그래뉼을 이용한 방법을 적용하면, 필요한 미생물량을 30% 이상 줄일 수 있고 짧은 체류시간에서도 필요한 용적을 최대 1/4 수준으로 줄일 수 있다.
<실험예 3. AOB 그래뉼을 이용한 주처리에서의 부분 아질산화 공정 평가>
상기 <실시예 3>의 AOB 그래뉼 생성 반응기에서 생산된 AOB 그래뉼을 이용하여 <실시예 1> 또는 <실시예 2>의 부분 아질산화 반응조(130)에서 부분 아질산화를 수행하였다.
상기 부분 아질산화 반응조(130)는 가로 2m, 길이 2m 및 유효수심 2.5m로 유효부피 10m3의 각형으로 제작이 되었고, 연속유입 및 완전혼합의 형태로 운전되었다.
실험에 사용된 오폐수는 유기물이 사전에 제거된 상태이고 암모니아성 질소는 42~49mg/L의 범위이었으며, 하루 처리량은 220m3/일로 수리학적 체류시간은 약 1시간이었다.
또한 부분 아질산화에 필요한 용존산소는 1~2mg/L로 유지하였고 반응기에 AOB 그래뉼을 건조중량 기준으로 약 3,000mg/L로 유지하였다.
도 7은 주처리 부분 아질산화 반응조의 처리수 내 아질산성 질소 및 암모니아성 질소 비율을 그래프로 나타낸 것이다.
도 7을 토대로 살펴보면, 운전결과 오폐수 내 아질산성 질소와 암모니아성 질소의 비율은 평균 1:1을 나타내어 성공적으로 부분 아질산화가 달성된 것을 알 수 있다.
특히 암모니아성 질소 일부만을 아질산성 질소로 산화될 때까지 NOB의 활성은 낮은 상태로 약 3mg/L 이하 정도의 질산성 질소가 생성되었다.
이는 그래뉼 내 높은 밀도로 존재하는 AOB에 의해 빠르게 암모니아 산화가 이루어지지만, 다음 단계의 아질산 산화는 짧은 체류시간에 의해 미처 이루어지지 않았다.
또한 암모니아성 질소의 절반만을 아질산으로 부분 아질산화에 필요한 산소량을 공급한 결과 질산성 질소의 전환은 5% 이내로 나타났으며, 질산성 질소로의 완전 질산화보다 60%의 산소소모량 절감효과가 있음을 확인하였다.
또한 부분 아질산화 반응조(130)에서의 NOB의 활성저하 현상은 다음과 같이 설명될 수 있다.
첫째, NOB의 개체수가 AOB에 비해 적어 상대적으로 NOB의 활성이 낮을 수 있다.
둘째, 그래뉼에서 질산화 미생물 분포를 보면 NOB는 AOB보다 더 그래뉼 내부에 주로 분포하고 있고, 그래뉼 외부에서 공급되는 산소를 이용할 수 있는 기회가 AOB보다 더 낮다.
또한 NOB는 산소에 대한 기질 친화도(Ks)가 AOB에 비해 낮기 때문에 같은 조건하에 산소를 이용하기 위한 경쟁에서 AOB보다 불리한 위치에 놓여 있다. 용존산소의 농도를 2mg/L 이하로 유지할 때 이러한 아질산 축적 특성을 확인할 수 있다. 상기 이유들로 인해 먼저 암모니아가 아질산으로 산화되고 암모니아 산화가 완결된 후에 질산성질소로 산화되었다. 따라서 반응기에서 체류시간을 짧게 유지하고 산소량을 제한하면 암모니아는 대부분 아질산성 질소로 전환될 수 있다.
<실험예 4. 주처리에서 부분 아질산 처리수를 이용한 ANAMMOX 공정 평가>
부분 아질산화 처리수를 이용하여 ANAMMOX 공정을 평가하였다.
상기 <실시예 1> 또는 <실시예 2>의 ANAMMOX 반응조(150)를 사용하였다.
상기 ANAMMOX 반응조(150)는 직경 0.5m, 유효수심 3.7m의 원형반응기로, 유효부피 0.72m3이 되도록 제작되었으며, 반응조 상부에는 부상식 여재를 0.2~0.3m 충전하여 혐기성 AOB의 유출을 방지함과 동시에 유출수의 부유물질 농도를 제어할 수 있도록 하였다.
또한, 혐기성 AOB는 그래뉼의 형태로 부유상 여재 하부에 위치하여 운전이 진행되었으며, 미생물의 양은 반응조 부피의 약 10~20% 범위가 되도록 하였다.
반응조는 상향류식으로 운전되었으며, 반응조 운전 75일 이후부터 부분 아질산 처리수를 투입하여 운전을 진행하였다.
도 8은 주처리 부분 아질산화 처리수를 이용한 ANAMMOX 반응조 운전일에 따른 최대 질소제거율을 그래프로 나타낸 것이다.
도 8을 토대로 살펴보면, 부분 아질산화가 완성되기 이전에는 ANAMMOX 공정의 제거율이 매우 낮음을 확인할 수 있었으며, 이후 단계적으로 부분 아질산화가 완성됨에 따라 질소가 제거됨을 확인할 수 있다.
ANAMMOX 반응조(150)에 유입유량을 점점 증가하여 질소유입 부하율을 증가시켰으며 운전결과 유입되는 질소의 90% 이상이 제거됨을 확인하였으며, 최대 질소제거율(NRR, Nitrogen Removal Rate) 4.5KgN/m3/d를 달성할 수 있었다.
상기 결과를 바탕으로 오폐수에 대하여 부분 아질산화를 충분히 완성을 하면 기존 질산화-탈질 공정에 대비하여 산소소모율 60% 절감뿐만 아니라 탈질에 필요한 유기물을 100% 절감이 가능한 결과를 도출할 수 있다.
본 발명은 AOB 그래뉼을 이용한 부분 아질산화 및 ANAMMOX 공정을 이용한 단축질소제거 공정의 오폐수 처리장치에 관한 것으로 암모니아성 질소의 절반만을 아질산성 단계까지 산화하여, 탈질을 통하여 질소를 제거한 단축질소제거 공정을 통해 기존의 방법보다 산소 및 유기물이 절감되는 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims (9)

  1. 오폐수의 입자성 유기물을 제거하기 위한 1차 침전조(111), 1차 침전된 오폐수의 용존성 유기물을 제거하기 위한 생물반응조(112) 및 유기물이 제거된 오폐수를 고액 분리하는 2차 침전조(113)를 구비한 주처리 공정부(110); 및
    상기 1차 및 2차 침전조에서 분리된 고형물을 농축하는 농축부(121), 농축된 고형물을 혐기성 소화하는 혐기성 소화조(122), 혐기성 소화된 고형물을 고액 분리하는 탈수기(123)를 구비한 슬러지처리 공정부(120)를 포함하는 오폐수 처리장치에 있어서,
    상기 주처리 공정부(110)의 2차 침전조(113) 유출수 내 잔류하는 질소를 제거하기 위해 Nitrosomonas SPP. 또는 Nitrosospira SPP. 중 어느 하나 이상이 포함된 암모늄 산화 박테리아(AOB, Ammonium Oxidation Bacteria) 그래뉼(granule)을 이용하여 연속유입 및 완전혼합으로 운전되는 부분 아질산화 반응조(130),
    그래뉼 회수부가 2개로 구성되어 회수조 하단부에 침강된 양호한 그래뉼과 침강 속도가 낮은 불량한 그래뉼로 분리하는 그래뉼 회수조(140) 및 그래뉼 또는 부착식 공정이 포함되며, 상향류식 및 유동상으로 운전되고, 상부에는 부상식 여재를 충전하여 혐기성 암모늄 산화 박테리아의 유출방지 및 방류수의 부유물질 농도를 확보하는 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX, anaerobic ammonium oxidation) 반응조(150)가 2차 침전조(113) 후단에 순차적으로 추가되며,
    에어 리프트 형태(Air life type) 반응기를 이용하여 반류수(side stream)에 대하여 부분 아질산화를 수행함과 동시에 암모늄 산화 박테리아 그래뉼을 생산하여 주처리 공정부(110)에 추가된 부분 아질산화 반응조(130)에 공급하는 AOB 그래뉼 생성조(160)가 포함되며,
    상기 AOB 그래뉼 생성조(160)에서 생산되는 그래뉼을 회수하여 저장조에 보관 후 주처리 공정부(110)에 추가된 부분 아질산화 반응조(130)의 효율 저하 시 공급되는 것을 특징으로 하는, 오폐수 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 오폐수의 입자성 유기물을 제거하기 위한 1차 침전조(111), 1차 침전된 오폐수의 용존성 유기물을 제거하기 위한 생물반응조(112), 및 유기물이 제거된 오폐수를 고액 분리하는 2차 침전조(113)를 구비한 주처리 공정부(110); 및
    상기 1차 및 2차 침전조에서 분리된 고형물을 농축하는 농축부(121), 농축된 고형물을 혐기성 소화하는 혐기성 소화조(122), 혐기성 소화된 고형물을 고액 분리하는 탈수기(123)를 구비한 슬러지처리 공정부(120)를 포함하는 오폐수 처리장치에 있어서,
    상기 주처리 공정부(110)의 2차 침전조(113) 유출수 내 잔류하는 질소를 제거하기 위해 Nitrosomonas SPP. 또는 Nitrosospira SPP. 중 어느 하나 이상이 포함된 암모늄 산화 박테리아(AOB, Ammonium Oxidation Bacteria) 그래뉼(granule)을 이용하여 연속유입 및 완전혼합으로 운전되는 부분 아질산화 반응조(130),
    그래뉼 회수부가 2개로 구성되어 회수조 하단부에 침강된 양호한 그래뉼과 침강 속도가 낮은 불량한 그래뉼로 분리하는 그래뉼 회수조(140), 그래뉼 또는 부착식 공정이 포함되며, 상향류식 및 유동상으로 운전되고, 상부에는 부상식 여재를 충전하여 혐기성 암모늄 산화 박테리아의 유출방지 및 방류수의 부유물질 농도를 확보하는 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX, anaerobic ammonium oxidation) 반응조(150)가 2차 침전조(113) 후단에 순차적으로 추가되며,
    슬러지처리 공정부(120)의 탈수기(123)에서 발생되는 반류수를 처리하기 위하여, 에어 리프트 형태(Air life type) 반응기를 이용하여 반류수에 대하여 상기 암모늄 산화 박테리아 그래뉼을 형성함과 동시에 부분 아질산화를 수행하는 AOB 그래뉼 생성조(160) 및
    비중이 0.94 내지 0.96이고, 비표면적을 500 내지 800m2/m3을 가지는 유동상 담체를 반응조의 40 내지 50부피%를 투입하고; 유동상 담체의 원활한 유동을 위해 교반기가 포함되며; 담체와 균의 유출방지를 위하여 배출장치가 포함된 완전혼합형 유동상 부착식 공정을 포함하는 혐기성 암모늄(ANAMMOX, anaerobic ammonium oxidation) 반응조(170)가 슬러지처리 공정부(120)와 연계하여 포함되는 것을 특징으로 하는, 오폐수 처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 5에 있어서,
    탈수기(123)에서 유출되는 입자성 물질의 영향을 최소화하기 위하여 AOB 그래뉼 생성조(160) 전단에 부상분리 형태의 고형물 분리장치가 포함되며;
    부상된 슬러지는 탈수기의 전단으로 반송하며, AOB 그래뉼 생성조(160)의 에어 리프트 형태(Air life type) 반응기에서 유출되는 입자성 물질의 영향을 최소화하기 위해 AOB 그래뉼 생성조(160) 및 혐기성 암모늄 반응조(170) 사이에 경사판 형태의 침전지가 포함되는 것을 특징으로 하는, 오폐수 처리장치.
  9. 삭제
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