KR102225883B1 - Partial Nitritation Methods of Sewage Using Autotrophic microorganism immobilized in Bead - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도시하수나 오수 내에 포함되어 있는 질소성분을 효율적으로 제거할 수 있도록 질산성 미생물이 고정화된 담체를 사용하고, 또 아질산 산화미생물의 활성을 억제하여 반응조내 아질산 농도를 높게 유지할 수 있는 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수에 응집제를 주입한 후 슬러지와 상등수로 분리하는 응집침전단계 및 상기 상등수를 질산화 미생물이 고정화된 담체를 포함하는 호기조에 공급하여 소정시간 반응시키는 단계를 포함하되, 상기 호기조에 수용된 담체의 질산화 미생물은, 아질산 산화미생물보다 암모늄 산화미생물의 활성을 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법에 관한 것이다.The present invention uses a carrier immobilized with nitric acid microorganisms to efficiently remove nitrogen components contained in urban sewage or sewage, and inhibits the activity of nitrite oxidizing microorganisms to maintain a high concentration of nitrite in the reaction tank. It relates to a partial nitrite oxidation method using a carrier on which nutrient microorganisms are immobilized, and more particularly, an agglomeration and precipitation step of separating the supernatant into sludge and supernatant after injecting a coagulant into sewage and an aerobic tank including a carrier immobilized with nitrifying microorganisms. It includes the step of supplying to and reacting for a predetermined time, wherein the nitrifying microorganism of the carrier accommodated in the aerobic tank maintains the activity of the ammonium oxidizing microorganism higher than that of the nitrite oxidizing microorganism. It's about how to get angry.

Description

독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법{Partial Nitritation Methods of Sewage Using Autotrophic microorganism immobilized in Bead}Partial Nitritation Methods of Sewage Using Autotrophic microorganism immobilized in Bead}

본 발명은 도시하수나 오수 내에 포함되어 있는 질소성분을 효율적으로 제거할 수 있도록 질산성 미생물이 고정화된 담체를 사용하고, 또 아질산 산화미생물의 활성을 억제하여 반응조내 아질산 농도를 높게 유지할 수 있는 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법에 관한 것이다.The present invention uses a carrier immobilized with nitric acid microorganisms to efficiently remove nitrogen components contained in urban sewage or sewage, and inhibits the activity of nitrite oxidizing microorganisms to maintain a high concentration of nitrite in the reaction tank. It relates to a method for partial nitrite oxidation using a carrier on which nutrient microorganisms are immobilized.

질소가 수계내로 다량 유입되게 되면, 수생태 환경에 독성을 미치고 수계 내의 잔류 DO를 감소시키거나 부영양화를 발생시킬 수 있다. 또한 물리화학적 공법 중 염소소독 과정에서 유입되게 되면 소독 부산물을 생성하므로 2차적인 피해를 미치기 때문에 수계 내 질소 농도를 낮은 농도로 유지할 필요가 있다.When a large amount of nitrogen is introduced into the water system, it may be toxic to the aquatic environment, reduce residual DO in the water system, or cause eutrophication. In addition, when introduced during the chlorine disinfection process of the physicochemical method, it is necessary to maintain the nitrogen concentration in the water system at a low concentration because it causes secondary damage because it generates disinfection by-products.

이러한 질소를 제거하는 방법으로 질산화 반응 및 탈질 반응을 이용한 생물학적 공정이 널리 사용되고 있다. 일반적인 생물학적 공정에서의 질소 제거반응은 호기성 조건에서의 질산화반응(식 1 및 2)과 무산소 조건에서의 탈질화반응이 순차적으로 진행되어 이루어진다. As a method of removing such nitrogen, a biological process using a nitrification reaction and a denitrification reaction is widely used. The nitrogen removal reaction in a general biological process is performed by sequentially proceeding a nitrification reaction (Equations 1 and 2) under an aerobic condition and a denitrification reaction under an oxygen-free condition.

Figure 112018029026967-pat00001
(1)
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(One)

Figure 112018029026967-pat00002
(2)
Figure 112018029026967-pat00002
(2)

그러나 상기 식 1 및 2로부터 알 수 있듯이, 암모니아성 질소를 산화시키기 위해서는 많은 양의 산소가 요구되고, 또 생물학적 공정의 탈질 반응은 질산 또는 아질산의 환원을 위해 미생물의 전자공여체로서 유기탄소원을 필요로 하기 때문에 이에 따른 운전비용이 증가할 수밖에 없다.However, as can be seen from Equations 1 and 2 above, a large amount of oxygen is required to oxidize ammonia nitrogen, and the denitrification reaction of a biological process requires an organic carbon source as an electron donor of microorganisms for the reduction of nitric acid or nitrous acid. Therefore, the driving cost is inevitably increased.

이러한 생물학적 공정의 문제점에 대응하여, 혐기성 암모늄 산화미생물을 이용한 질소 제거 방법에 많은 연구가 이루어지고 있다. 혐기성 암모늄 산화미생물은 혐기조건 하에서 암모늄(NH4 +)과 아질산(NO2 -)을 기질로 사용하여 질소(N2)를 생성하는 독립영양미생물이다. 혐기성 암모늄 산화미생물은 암모늄(NH4 +)을 전자공여체, 아질산(NO2 -)을 전자수용체로 사용함에 따라 종래의 생물학적 공정과는 달리 유기탄소원의 첨가가 요구되지 않으며, 암모니아성 질소의 부분질산화에 소요되는 산소량도 종래의 생물학적 공정에 대비하여 약 60% 가량 절약되므로 폭기 비용 및 탄소원 공급비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. In response to the problem of such a biological process, many studies have been conducted on a method of removing nitrogen using anaerobic ammonium oxidizing microorganisms. Anaerobic ammonium oxidizing microorganisms are ammonium (NH 4 +) and nitrous acid under anaerobic conditions - the autotrophic micro-organisms for use in a substrate generate nitrogen (N 2) (NO 2) . Anaerobic ammonium oxidizing microorganisms are ammonium (NH 4 +) to the electron donor, nitrite (NO 2 -) to with use as an electron acceptor, unlike the conventional biological processes do not require the addition of organic carbon sources, nitrification parts of ammonium nitrogen As compared with the conventional biological process, the amount of oxygen required for is also saved by about 60%, so there is an advantage in that aeration cost and carbon source supply cost can be reduced.

또한, 혐기성 암모늄 산화미생물을 이용한 질소제거공정은 최대 질소제거효율이 26~42 kg-N/m3-day로 0.3 kg-N/m3-day을 넘지 못하는 일반적인 생물학적 공정에 비해 탈질 효율이 매우 우수하다. Further, anaerobic ammonium nitrogen removal processes using microorganisms is the maximum nitrogen oxide removal efficiency of 26 ~ 42 kg-N / m 3 -day to 0.3 kg-N / m 3 -day compared to the typical biological processes do not exceed the very efficient NO x removal great.

그러나 상기와 같은 혐기성 암모늄 산화미생물은 폐수처리공정 및 자연계의 질소순환계에서 Candidatus Brocadia, Candidatus Kuenenia, Candidatus Scalindua, Candidatus Anammoxoglobus, Candidatus Jettenia 등의 형태로 존재하는데, 성장속도가 약 11일로 매우 느린 특징이 있어, 혐기성 암모늄 산화미생물에 의한 질소제거반응이 일정 수준으로 진행되기 위해서는 반응조로부터 유실되는 미생물을 효과적으로 제어할 필요가 있다. However, the above anaerobic ammonium oxidizing microorganisms exist in the form of Candidatus Brocadia, Candidatus Kuenenia, Candidatus Scalindua, Candidatus Anammoxoglobus, Candidatus Jettenia, etc. in the wastewater treatment process and the nitrogen circulation system of the natural system. In order for the nitrogen removal reaction by the anaerobic ammonium oxidizing microorganism to proceed to a certain level, it is necessary to effectively control the microorganisms lost from the reaction tank.

최근에는 혐기성 암모늄 산화미생물이 포함되어 있는 활성슬러지를 포괄 고정화 기법을 적용하여 비드화 함으로써, 혐기성 암모늄 산화미생물을 농후 배양하는 기술이 개발되었고, 고농도의 혐기성 암모늄 산화미생물을 반응조 내에 장시간 보유하는 것이 가능하게 되었다. Recently, by applying a comprehensive immobilization technique to bead activated sludge containing anaerobic ammonium oxidizing microorganisms, a technology for enriching anaerobic ammonium oxidizing microorganisms has been developed, and it is possible to retain a high concentration of anaerobic ammonium oxidizing microorganisms in a reaction tank for a long time. Was done.

그러나 합성 폴리머 (polyvinyl alcohol, PVA)에 고정화된 혐기성 암모늄 산화균 배양 반응조에서 장기간 운전시, 비드 내에서 발생하는 질소가스가 비드 외부로 제대로 배출되지 않아 비드가 팽창되거나 파괴되는 현상이 발생하였다. However, when operating in the anaerobic ammonium oxidizing bacteria culture reactor immobilized on synthetic polymer (polyvinyl alcohol, PVA) for a long period of time, nitrogen gas generated in the beads was not properly discharged to the outside of the beads, resulting in a phenomenon in which the beads were expanded or destroyed.

또한 혐기성 암모늄 산화균을 이용한 질소 제거 공법에서 전처리 개념으로 사용되는 부분 아질산화 반응은 반응조내 용존 산소 농도 등을 효과적으로 제어해야 하지만, 미생물의 활성도 변화 및 유입 수질 변화 등에 의해 반응조내 산소를 안정적으로 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 아질산 농도를 높게 유지하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.In addition, the partial nitrite reaction used as a pretreatment concept in the nitrogen removal method using anaerobic ammonium oxidizing bacteria requires effective control of the dissolved oxygen concentration in the reaction tank, but the oxygen in the reaction tank is stably maintained due to changes in the activity of microorganisms and changes in the incoming water quality. In addition to being difficult to do, there is a problem in that it is difficult to maintain a high nitrite concentration.

한국공개특허공보 제2002-0072360호Korean Patent Publication No. 2002-0072360 한국등록특허공보 제1040518호Korean Registered Patent Publication No. 1040518

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 혐기성 암모늄 산화미생물에 의한 질소 제거효과를 극대화할 수 있도록 호기조 내 아질산성 질소 농도를 높게 유지할 수 있는 부분 아질산화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a partial nitrite oxidation method capable of maintaining a high nitrite nitrogen concentration in an aerobic tank so as to maximize the nitrogen removal effect by anaerobic ammonium oxidizing microorganisms.

게다가 본 발명에서는 질산화 미생물이 고정되는 담체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a carrier in which nitrifying microorganisms are immobilized.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법은, 하수에 응집제를 주입한 후 슬러지와 상등수로 분리하는 응집침전단계; 및 상기 상등수를 질산화 미생물이 고정화된 담체를 포함하는 호기조에 공급하여 소정시간 반응시키는 단계를 포함하되, 상기 호기조에 수용된 담체의 질산화 미생물은, 아질산 산화미생물보다 암모늄 산화미생물의 활성을 높게 유지하는 것을 특징으로 한다.The partial nitrite oxidation method using a carrier on which an autotrophic microorganism is immobilized according to the present invention for achieving the above object comprises: a coagulation sedimentation step of separating sludge and supernatant water after injecting a coagulant into sewage; And supplying the supernatant water to an aerobic tank including a carrier immobilized with nitrifying microorganisms and reacting for a predetermined time, wherein the nitrifying microorganisms of the carrier accommodated in the aerobic tank maintain higher activity of ammonium oxidizing microorganisms than nitrite oxidizing microorganisms. It is characterized.

또한 본 발명에 따른 부분 아질산화 방법에서, 질산화 미생물이 고정화된 담체를 소정 시간 동안 소정 온도로 노출시킴으로써 아질산 산화미생물보다 암모늄 산화미생물의 활성을 높게 유지하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the partial nitridation method according to the present invention, the activity of the ammonium oxidizing microorganism is maintained higher than that of the nitrite oxidizing microorganism by exposing the carrier on which the nitrating microorganism is immobilized to a predetermined temperature for a predetermined time.

또한 상기 소정 온도는 55℃ 내지 65℃인 것이 바람직하다.In addition, the predetermined temperature is preferably 55 ℃ to 65 ℃.

또한 상기 소정 시간은 15분 내지 35분인 것이 바람직하다.In addition, the predetermined time is preferably 15 minutes to 35 minutes.

또한 상기 호기조 내의 용존산소를 2.0mg/L 내지 3.0mg/L로 유지하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to maintain the dissolved oxygen in the aerobic tank at 2.0 mg/L to 3.0 mg/L.

또한 본 발명에 따른 부분 아질산화 방법에서, 상기 질산화 미생물이 고정화된 담체는, PVA와 알지네이트가 혼합된 PVA-알지네이트 혼합용액을 준비하는 단계; 상기 PVA-알지네이트 혼합용액에 질산화 미생물이 포함된 슬러지 및 발포제를 혼합하여 발포-비드화 용액을 제조하는 단계; 및 상기 발포-비드화 용액을 염화칼슘이 함유된 포화붕산 용액에 적정하여 슬러지가 고정화된 비드를 제조하는 단계를 포함하여 제조된 것을 특징으로 한다.In addition, in the partial nitridation method according to the present invention, the carrier on which the nitrifying microorganism is immobilized includes: preparing a PVA-alginate mixed solution in which PVA and alginate are mixed; Preparing a foaming-beading solution by mixing sludge containing nitrifying microorganisms and a foaming agent in the PVA-alginate mixed solution; And preparing a bead on which the sludge is immobilized by titrating the foaming-beading solution to a saturated boric acid solution containing calcium chloride.

또한 상기 발포제는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이고, 상기 발포-비드화 용액에서 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 물 200 중량부에 대하여 0.3∼1.2 중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법.인 것이 바람직하다.In addition, the foaming agent is sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), and the autotrophic microorganism is immobilized, characterized in that 0.3 to 1.2 parts by weight of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3) in the foaming-beading solution is mixed with respect to 200 parts by weight of water. It is preferable that it is a partial nitrite oxidation method using a prepared carrier.

본 발명에 따른 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법에 따르면, 담체의 발포제 함량 조절을 통하여 암모늄 산화미생물의 고정화를 유도하고 나아가 장기간 담체의 손실 없이 운전이 가능하다는 이점이 있다.According to the partial nitrite oxidation method using a carrier on which the autotrophic microorganisms are immobilized according to the present invention, there is an advantage in that the immobilization of ammonium oxidizing microorganisms is induced by controlling the content of the foaming agent in the carrier, and further, operation is possible without loss of the carrier for a long time.

또한 본 발명의 부분 아질산화 방법에 의하면, 담체를 소정 온도에 노출시켜 아질산염을 질산염으로 산화시키는 산화균의 활성 억제를 유도함으로써 반응조 내의 아질산성 질소 농도를 높게 유지할 수 있다는 장점이 있다.Further, according to the partial nitrite oxidation method of the present invention, there is an advantage in that the concentration of nitrite nitrogen in the reaction tank can be maintained high by inducing the inhibition of the activity of oxidizing bacteria that oxidize nitrite to nitrate by exposing the carrier to a predetermined temperature.

도 1은 담체 깊이에 따른 용존산소의 변화 그래프이다.
도 2는 본 발명의 호기성 암모늄 산화미생물이 고정된 담체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 제조된 비드의 SEM사진이다.
도 4는 제조된 비드의 공극률 결과이다.
도 5는 탄산수소나트륨의 첨가량에 따른 부분 아질산화 결과이다.
도 6은 탄산수소나트륨의 첨가량에 따른 부분 아질산화 결과이다.
도 7은 노출온도에 따른 AOB와 NOB의 활성도 결과이다.
도 8은 노출시간에 따른 AOB와 NOB의 활성도 결과이다.
도 9는 반응조내 용존산소에 따른 AOB와 NOB의 활성도 결과이다.
1 is a graph of changes in dissolved oxygen depending on the depth of the carrier.
Figure 2 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a carrier immobilized aerobic ammonium oxidizing microorganism of the present invention.
3 is an SEM photograph of the prepared beads.
4 is a result of the porosity of the prepared beads.
5 is a result of partial nitrite oxidation according to the amount of sodium hydrogen carbonate added.
6 is a result of partial nitrite oxidation according to the amount of sodium hydrogen carbonate added.
7 is a result of the activity of AOB and NOB according to the exposure temperature.
8 is a result of the activity of AOB and NOB according to the exposure time.
9 is a result of the activity of AOB and NOB according to the dissolved oxygen in the reaction tank.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 명세서에서는 암모늄을 아질산염으로 산화시키는 산화균을 AOB(ammonia oxidizing bacteria) 그리고, 부분 아질산화 반응을 위해 아질산염을 질산염으로 산화시키는 산화균을 NOB (nitrite oxidizingbacteria)라 칭하기로 한다.In the specification of the present invention, the oxidizing bacteria that oxidize ammonium to nitrite are referred to as AOB (ammonia oxidizing bacteria), and the oxidizing bacteria that oxidize nitrite to nitrate for partial nitrite are referred to as NOB (nitrite oxidizing bacteria).

본 발명의 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법은, 하수에 응집제를 주입한 후 슬러지와 상등수로 분리하는 응집침전단계; 및 상기 상등수를 질산화 미생물이 고정화된 담체를 포함하는 호기조에 공급하여 소정시간 반응시키는 단계를 포함하여 이루어진다.The method for partial nitrite oxidation using a carrier immobilized with an autotrophic microorganism of the present invention comprises: a coagulation and precipitation step of separating into sludge and supernatant water after injecting a coagulant into sewage; And supplying the supernatant water to an aerobic tank including a carrier immobilized with nitrifying microorganisms and reacting for a predetermined time.

상기와 같은 단계를 포함하는 본 발명의 부분 아질산화 방법은, 이후 무산소반응단계, 호기반응단계, 침전 후 슬러지반송단계를 포함하는 하수처리방법에 적용될 수 있다.The partial nitrite oxidation method of the present invention including the above steps can be applied to a sewage treatment method including an oxygen-free reaction step, an aerobic reaction step, and a sludge transfer step after precipitation.

상기 응집침전단계는 처리하고자 하는 하수를 응집침전조에 유입시킨 후 응집제를 주입하고, 급속교반 및 완속교반을 통하여 하수에 포함된 부유물질, 유기물질 그리고 인 성분을 플럭화시키는 단계이다. 본 발명에서는 호기성 미생물의 성장에 필요한 산소의 공급을 최소화하고, 또 혐기성 암모늄 산화미생물의 성장을 저해할 수 있는 유기물의 유입을 최소화하기 위하여, 응집침전단계를 선행한다.The coagulation sedimentation step is a step of injecting a coagulant after introducing sewage to be treated into a coagulation and sedimentation tank, and flocculating suspended substances, organic substances and phosphorus components contained in the sewage through rapid agitation and slow agitation. In the present invention, in order to minimize the supply of oxygen required for the growth of aerobic microorganisms and to minimize the inflow of organic matter that may inhibit the growth of anaerobic ammonium oxidizing microorganisms, the coagulation precipitation step is preceded.

여기서, 응집제는 공지의 철염계, 알루미늄계 등 공지의 응집제를 사용할 수 있으나, 알칼리도의 소모를 최소화할 수 있는 폴리염화알루미늄(polyaluminumchloride, PAC) 또는 폴리염화규산알루미늄(poly aluminium chloride silicate, PACS)이 바람직하다. 이들 폴리염화알루미늄이나 폴리염화규산알루미늄은 공지의 응집제로서 구체적인 조성이나 제조방법은 생략하기로 한다.Here, the coagulant may be a known coagulant such as iron salt-based or aluminum-based, but polyaluminumchloride (PAC) or polyaluminium chloride silicate (PACS), which can minimize the consumption of alkalinity, is used. desirable. These polyaluminum chloride or polysililicate aluminum are known coagulants, and their specific composition and manufacturing method will be omitted.

상기 응집침전단계를 통하여 얻어진 상등수는 유기물을 산화하는 호기성 미생물(활성슬러지)과 질산화 미생물이 고정화되어 있는 담체가 수용된 호기조에 공급되어 소정시간 반응시킨다. The supernatant obtained through the coagulation and precipitation step is supplied to an aerobic tank containing aerobic microorganisms (activated sludge) oxidizing organic matter and a carrier on which nitrifying microorganisms are immobilized and reacted for a predetermined time.

상세하게는, 상기 호기조에서는 부분 아질산화가 진행됨과 동시에, 유기물을 산화하는 호기성 미생물(활성슬러지)에 의해 상등수에 포함되어 있는 유기물이 제거된다. 부분 아질산화 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상등수에 포함되어 있는 암모니아성 질소의 일부를 아질산성질소로 산화시키는 단계로서 반응식은 아래 식 (3)과 같이 진행된다.Specifically, in the aerobic tank, partial nitrite oxidation proceeds, and at the same time, organic matter contained in the supernatant is removed by aerobic microorganisms (activated sludge) that oxidize the organic matter. More specifically, the partial nitrite oxidation process is a step of oxidizing a part of ammonia nitrogen contained in the supernatant to nitrite nitrogen, and the reaction formula proceeds as shown in Equation (3) below.

Figure 112018029026967-pat00003
(3)
Figure 112018029026967-pat00003
(3)

상기 호기조에서의 부분 아질산화단계는 후단에 위치하는 혐기성 암모늄 산화미생물의 성장과 산화반응을 고려하여, 상등수의 암모니아성 질소를 대략 50% 정도 산화시키는 것이 바람직하다.In the partial nitrite oxidation step in the aerobic tank, it is preferable to oxidize about 50% of ammonia nitrogen in the supernatant in consideration of the growth and oxidation reaction of the anaerobic ammonium oxidizing microorganism located at the rear stage.

한편, 상기 호기조의 질산화 미생물은 담체에 고정화되어 있는 것이 바람직하다. 도 1에 도시한 바와 같이, 담체 내부로 들어갈수록 용존산소가 낮아지기 때문에, 호기조의 벌크상태 즉 담체 외부의 용존산소 농도가 상기 범위를 벗어나더라도 질산화균이 고정화된 담체 내부에서는 부분 아질산화에 요구되는 낮은 용존산소 농도를 유지하는 것이 가능하고, 결과적으로 후단에 위치하는 암모늄(NH4 +)과 아질산(NO2 -)을 기질로 사용하여 질소(N2)를 생성하는 무산소조의 혐기성 암모늄 산화미생물의 활동을 극대화할 수 있다.On the other hand, it is preferable that the nitrifying microorganism in the aerobic tank is immobilized on the carrier. As shown in Fig. 1, since dissolved oxygen decreases as it enters the carrier, even if the concentration of dissolved oxygen outside the carrier is out of the above range in the bulk state of the aerobic tank, it is required for partial nitrite oxidation inside the carrier on which the nitrifying bacteria are immobilized. possible to maintain a low dissolved oxygen concentration and, as a result of ammonium (NH 4 +) and nitrous acid which is located at the rear end (NO 2 -) and used as the substrate of the anaerobic ammonium oxidizing microorganisms in the anoxic tank to generate nitrogen (N 2) You can maximize your activity.

상기와 같은 질산화 미생물을 담체에 고정화하는 방법은 도 2에 나타낸 바와 같이, 물, PVA 및 알지네이트가 혼합된 PVA-알지네이트 혼합용액 준비단계, PVA-알지네이트 혼합용액에 질산화 미생물이 포함된 슬러지와 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 혼합하여 발포-비드화 용액을 제조하는 단계, 발포-비드화 용액을 염화칼슘이 함유된 포화붕산 용액에 적정하여 슬러지가 고정화된 비드를 제조하는 단계, 슬러지가 고정화된 비드를 인산 용액에 침지시켜 비드의 기계적 강도를 향상시키는 단계 및 비드를 증류수에 침지시켜 비드의 팽화 현상을 유도하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The method for immobilizing the nitrifying microorganisms on the carrier as shown in FIG. 2 is a step of preparing a PVA-alginate mixed solution in which water, PVA and alginate are mixed, and sludge and hydrogen carbonate containing nitrifying microorganisms in the PVA-alginate mixed solution. Mixing sodium (NaHCO 3 ) to prepare a foaming-beading solution, titrating the foaming-beading solution to a saturated boric acid solution containing calcium chloride to prepare sludge-immobilized beads, It may include the steps of immersing in a phosphoric acid solution to improve the mechanical strength of the beads and immersing the beads in distilled water to induce a swelling phenomenon of the beads.

상기 단계들을 보다 상세하게 설명하면, 먼저 PVA-알지네이트 혼합용액과 슬러지를 각각 준비한다. 상기 PVA-알지네이트 혼합용액은 물에 PVA(poly vinyl alcohol)와 알지네이트가 혼합된 용액으로, 물 100 중량부에 대하여 PVA 10~20 중량부, 나트륨 알지네이트(sodium alginate) 1~5 중량부가 혼합된 용액을 사용할 수 있다. PVA와 알지네이트의 균일한 혼합을 위해 PVA-알지네이트 혼합용액을 100℃ 이상에서 일정 시간 동안 용해시키는 과정을 더 수행할 수도 있다. To explain the above steps in more detail, first, a PVA-alginate mixed solution and sludge are prepared, respectively. The PVA-alginate mixed solution is a solution in which PVA (poly vinyl alcohol) and alginate are mixed in water, and a solution in which 10 to 20 parts by weight of PVA and 1 to 5 parts by weight of sodium alginate are mixed with respect to 100 parts by weight of water. Can be used. For uniform mixing of PVA and alginate, a process of dissolving the PVA-alginate mixed solution at 100° C. or higher for a certain period of time may be further performed.

상기 슬러지는 질산화 미생물이 포함되어 있는 슬러지를 의미하며, 아질산화 반응을 향상시키기 위해 고농도의 슬러지를 사용하는 것이 바람직하고, 중력침전 및 원심분리를 통해 고농도의 슬러지를 준비할 수 있다. 또한, 슬러지를 100∼1,000㎛의 체거름으로 걸러 미생물의 크기를 균일하게 할 수도 있다. The sludge refers to sludge containing nitrifying microorganisms, and it is preferable to use sludge of high concentration in order to improve the nitrous oxidation reaction, and sludge of high concentration can be prepared through gravity precipitation and centrifugation. In addition, it is possible to uniformize the size of microorganisms by filtering the sludge through a sieve of 100 to 1,000 μm.

이어서, 상기 PVA-알지네이트 혼합용액과 슬러지를 혼합한다. 상기 PVA-알지네이트 혼합용액과 슬러지는 1 : 0.8∼1 중량비로 혼합될 수 있다. Then, the PVA-alginate mixed solution and sludge are mixed. The PVA-alginate mixed solution and sludge may be mixed in a ratio of 1:0.8 to 1 by weight.

PVA-알지네이트 혼합용액과 슬러지가 혼합된 상태에서, 발포제 보다 바람직하게는 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 추가로 투입한 후 재차 혼합한다. 상기 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 무기성 발포제로서 pH 3∼4의 환경 하에서 분해되어 이산화탄소(CO2)를 생성한다. 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 분해에 의해 생성된 이산화탄소(CO2)는 비드 형성 과정에서 비드 내에 기공을 형성하는 역할을 한다. 이하의 설명에서, PVA-알지네이트 혼합용액, 슬러지 및 탄산수소나트륨(NaHCO3)이 혼합된 용액을 ‘발포-비드화 용액’이라 칭하기로 한다. 한편, 비드의 비중 조절을 목적으로 발포-비드화 용액에 제올라이트가 추가 투입되어 포함될 수도 있다.In a state in which the PVA-alginate mixture solution and sludge are mixed, more preferably, sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is additionally added to a blowing agent, and then mixed again. The sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is an inorganic blowing agent and is decomposed in an environment of pH 3-4 to generate carbon dioxide (CO 2 ). Carbon dioxide (CO 2 ) generated by the decomposition of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) serves to form pores in the beads during the bead formation process. In the following description, a mixed solution of PVA-alginate, sludge, and sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) will be referred to as a “foaming-beading solution”. On the other hand, for the purpose of controlling the specific gravity of the beads, zeolite may be added and included in the foaming-beading solution.

발포-비드화 용액이 준비된 상태에서, 점액 상태의 발포-비드화 용액을 염화칼슘(CaCl2)을 함유한 포화붕산(H3BO3) 용액에 적정한다. 상기 염화칼슘(CaCl2)과 포화붕산(H3BO3)은 발포-비드화 용액을 비드(bead)로 만드는 가교제로서, 상기 염화칼슘은 알지네이트의 가교제, 상기 포화붕산은 PVA의 가교제 역할을 한다. 상기 포화붕산(H3BO3) 용액은 물 100 중량부에 대하여 0.5~1 중량부의 염화칼슘(CaCl2)을 함유한다. In a state where the foaming-beading solution is prepared, the foaming-beading solution in a mucous state is titrated with a saturated boric acid (H 3 BO 3 ) solution containing calcium chloride (CaCl 2 ). The calcium chloride (CaCl 2 ) and saturated boric acid (H 3 BO 3 ) are crosslinking agents that make the foaming-beading solution into beads, and the calcium chloride serves as a crosslinking agent for alginate, and the saturated boric acid serves as a crosslinking agent for PVA. The saturated boric acid (H 3 BO 3 ) solution contains 0.5 to 1 parts by weight of calcium chloride (CaCl 2 ) based on 100 parts by weight of water.

발포-비드화 용액이 염화칼슘(CaCl2)을 함유한 포화붕산(H3BO3) 용액에 적정됨에 따라, PVA와 알지네이트가 가교되어 비드가 형성되며, 비드 내에는 슬러지가 담지되어 고정화된다. As the foaming-beading solution is titrated to a saturated boric acid (H 3 BO 3 ) solution containing calcium chloride (CaCl 2 ), PVA and alginate are crosslinked to form beads, and sludge is supported and immobilized in the beads.

이와 같은 비드 형성 과정에서, 발포-비드화 용액에 포함되어 있는 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 분해되어 이산화탄소(CO2)를 생성한다. 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 분해에 의해 생성된 이산화탄소(CO2)는 비드 외부로 배출되며, 비드 내부의 이산화탄소(CO2)가 비드 외부로 배출됨으로 인해 비드 내부에는 기공이 형성된다. In the process of forming such beads, sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) contained in the foaming-beading solution is decomposed to generate carbon dioxide (CO 2 ). Carbon dioxide (CO 2 ) generated by the decomposition of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is discharged to the outside of the bead, and pores are formed inside the bead as carbon dioxide (CO 2 ) inside the bead is discharged to the outside of the bead.

상기와 같은 과정을 통해 형성된 담체의 기공은 벌크액 즉, 암모니아성 질소가 함유되어 있는 상등액이 이동하는 통로로 작용하기 때문에 담체 내부에서 용존 산소의 농도를 낮게 유지하는 것이 가능하다.Since the pores of the carrier formed through the above process act as a passage through which the bulk liquid, that is, the supernatant containing ammonia nitrogen, it is possible to keep the concentration of dissolved oxygen low inside the carrier.

상기 발포-비드화 용액에서 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 물 100 중량부 기준으로 0.15∼0.6 중량부, 보다 바람직하게는 0.15∼0.3 중량부 함유되는 것이 좋다. 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 함량이 0.15 중량부 미만이면 기공의 직경이나 기공율이 너무 낮아 벌크액이 비드 내부까지 이동하기 어렵고, 반대로 0.6 중량부를 초과하면 기공의 직경이나 기공율이 너무 커서 고정화된 미생물이 담체 외부로 유출되는 문제점이 발생할 수 있다. 특히, 벌크액의 용존산소 농도가 높은 경우에는 담체 내부까지도 용존산소가 높게 유지되어 아질산화반응을 거쳐 질산화반응까지 진행될 수 있다. In the foaming-beading solution, sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is preferably contained in an amount of 0.15 to 0.6 parts by weight, more preferably 0.15 to 0.3 parts by weight, based on 100 parts by weight of water. If the content of sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) is less than 0.15 parts by weight, the diameter or porosity of the pores is too low to make it difficult for the bulk liquid to move to the inside of the beads. There may be a problem of spilling out of the carrier. In particular, when the concentration of dissolved oxygen in the bulk liquid is high, dissolved oxygen is kept high even inside the carrier, so that the nitrification reaction may proceed to the nitrification reaction.

한편, 전술한 바와 같이 탄산수소나트륨(NaHCO3)이 이산화탄소(CO2)로 분해되는 최적 pH 3∼4이므로, 이에 따라 염화칼슘(CaCl2)을 함유한 포화붕산(H3BO3) 용액은 pH 3∼4로 조절되어야 한다. Meanwhile, as described above, since sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is decomposed into carbon dioxide (CO 2 ), the optimum pH is 3 to 4, so the saturated boric acid (H 3 BO 3 ) solution containing calcium chloride (CaCl 2 ) has a pH It should be adjusted to 3-4.

이상에서는 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 이용하여 비드 내에 기공을 형성하는 방법을 설명하였으나, 고체입자를 이용하여 기공을 형성할 수도 있다. 즉, 발포-비드화 용액 내에 고체입자를 포함시킨 상태에서 비드를 완성하게 되면, 고체입자는 PVA 또는 알지네이트와 화학적 결합을 이루지 않음에 따라 일정 강도의 외부의 물리적 충격에 의해 고체입자가 비드로부터 탈착되는 현상이 발생되며, 고체입자가 탈착된 부위에는 비드의 내외부를 공간적으로 연결하는 기공이 형성된다. 여기서, 일정 강도의 외부의 물리적 충격이라 함은 교반기 동작에 의한 비드들 간의 접촉을 의미하거나, 고체입자를 비드로부터 탈착시키기 위한 외부의 물리적 충격을 의미할 수 있다. In the above, a method of forming pores in beads using sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) has been described, but pores may also be formed using solid particles. That is, when the beads are completed in the state that the solid particles are included in the foam-beading solution, the solid particles are desorbed from the beads due to external physical impact of a certain strength as the solid particles do not form a chemical bond with PVA or alginate. This phenomenon occurs, and pores that spatially connect the inside and outside of the bead are formed in the area where the solid particles are detached. Here, the external physical impact of a certain strength may mean contact between the beads by the operation of the stirrer, or may mean an external physical impact to detach the solid particles from the beads.

상기 고체입자는 발포-비드화 용액에 추가, 혼합되거나 PVA-알지네이트 혼합용액 내에 미리 혼합될 수 있고, 상기 고체입자는 PVA, 알지네이트와 화학적 반응을 하지 않는 물질이라면 특별히 제한하지 않지만, 일 실시형태로서 10㎛∼1mm 이하 크기의 활성탄을 이용할 수 있다.The solid particles may be added to the foaming-beading solution, mixed, or premixed in a PVA-alginate mixed solution, and the solid particles are not particularly limited as long as they do not chemically react with PVA or alginate, but as an embodiment Activated carbon with a size of 10 μm to 1 mm or less can be used.

상기 과정들을 통하여 만들어진 비드는 0.5~1M의 인산(KH2PO4) 용액에 침지시켜 비드의 기계적 강도를 강화시키는 단계를 추가적으로 실시할 수 있다. The beads made through the above processes may be immersed in a 0.5-1M phosphoric acid (KH 2 PO 4 ) solution to further enhance the mechanical strength of the beads.

또 제조된 비드를 증류수를 이용하여 2∼3회 세척한 후, 증류수에 침지시켜 팽화 현상을 유도하여, 비드 내에 잔류하는 탄산수소나트륨(NaHCO3)과 미반응 알지네이트가 비드 외부로 배출시키는 단계를 더 실시할 수 있다.In addition, the prepared beads are washed 2-3 times with distilled water, and then immersed in distilled water to induce swelling, so that sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) remaining in the beads and unreacted alginate are discharged to the outside of the beads. You can do more.

이상에서와 같이 질산화 미생물이 고정된 담체가 수용되어 있는 호기조에서 소정 시간 반응시키게 되면, 암모니아성 질소의 일부는 그대로 남아 있지만 일부는 아질산성 질소로 산화된다. 이러한 호기조 반응액은 혐기성 암모늄 산화미생물이 담체에 고정화되어 있거나 부유하는 무산소조로 공급되어 질소가스로 전환된다(식 4). As described above, when the nitrifying microorganism is reacted in an aerobic tank containing a fixed carrier for a predetermined period of time, some of the ammonia nitrogen remains as it is, but some of the ammonia nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen. This aerobic tank reaction solution is converted to nitrogen gas by being supplied to an oxygen-free tank in which anaerobic ammonium oxidizing microorganisms are immobilized on a carrier or floating (Equation 4).

Figure 112018029026967-pat00004
(4)
Figure 112018029026967-pat00004
(4)

한편, 본 발명에서는 아질산염이 질산염으로 산화되는 반응보다 암모늄이 아질산염으로 산화되는 반응이 상대적으로 더 많이 이루어질 수 있도록, 암모늄 산화미생물 즉 AOB의 활성을 높게 유지하는 단계를 더 포함한다.Meanwhile, the present invention further includes maintaining high activity of ammonium oxidizing microorganisms, that is, AOB, so that a reaction in which ammonium is oxidized to nitrite can be performed relatively more than a reaction in which nitrite is oxidized to nitrate.

구체적으로 설명하면, 질산화 미생물이 고정화된 담체를 소정 조건, 보다 상세하게는 55℃ 내지 65℃에서 15분 내지 35분간 노출시킬 수 있다.Specifically, the carrier on which the nitrifying microorganism is immobilized may be exposed under predetermined conditions, more specifically, 55°C to 65°C for 15 minutes to 35 minutes.

상기 노출 온도가 55℃ 미만이면 온도가 너무 낮아 NOB의 활성을 낮출 수 없고, 반대로 65℃를 초과하면 NOB를 포함한 AOB도 활성을 잃어버려 충분한 질산화를 기대하기 어렵기 때문이다.This is because when the exposure temperature is less than 55°C, the temperature is too low to lower the activity of NOB, and when it exceeds 65°C, AOB including NOB also loses its activity, making it difficult to expect sufficient nitrification.

또 상기 노출 시간이 15분 미만이면 노출 시간이 너무 짧아 NOB의 활성 회복이 빠르고, 반대로 35분을 초과하면 필요 이상으로 가열하기 때문에 비효율적이다. In addition, if the exposure time is less than 15 minutes, the exposure time is too short to recover the activity of NOB quickly. On the contrary, if the exposure time exceeds 35 minutes, heating more than necessary is inefficient.

이하에서는, 실험예를 통해 본 발명에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples.

<담체의 제조예><Preparation example of carrier>

물 100g에 PVA 15g, 나트륨 알지네이트 2g을 혼합하여 PVA-알지네이트 혼합용액을 제조한 다음, PVA-알지네이트 혼합용액에 질산화 미생물 2.0g(1.5g~2.5g)과 물 100g이 포함되어 있는 슬러지를 혼합하였다. 이어, 슬러지가 혼합된 PVA-알지네이트 혼합용액에 0g, 0.3g, 0.60g, 1.2g, 2.4g의 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 각각 투입하여 발포-비드화 용액을 제조하였다. 그런 다음, 각각의 발포-비드화 용액을 물 100g 기준으로 0.5~1g 염화칼슘을 함유한 포화붕산 용액에 적정하여 비드를 제조하였고, 제조된 비드는 0.5M 인산 용액과 반응시켰다. PVA-alginate mixture was prepared by mixing 15 g of PVA and 2 g of sodium alginate with 100 g of water, and then 2.0 g of nitrifying microorganisms (1.5 g to 2.5 g) and sludge containing 100 g of water were mixed in the PVA-alginate mixture solution. . Then, 0g, 0.3g, 0.60g, 1.2g, and 2.4g of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) were respectively added to the sludge-mixed PVA-alginate mixed solution to prepare a foam-beading solution. Then, each foam-beading solution was titrated with a saturated boric acid solution containing 0.5-1 g of calcium chloride based on 100 g of water to prepare beads, and the prepared beads were reacted with a 0.5 M phosphoric acid solution.

<실시예 1><Example 1>

도 3은 제조된 비드의 SEM 사진이며, 도 5에 도시된 바와 같이 탄산수소나트륨(NaHCO3)이 투입되지 않은 비드의 경우(0g), 탄산수소나트륨(NaHCO3)이 투입된 비드에 비해 기공이 거의 형성되지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 투입량이 증가될수록 기공의 크기가 커지며 이와 같은 결과는 도 5에 도시된 기공률 측정결과와 일치한다. 도 4를 참조하면, 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 투입량이 증가될수록 기공률 또한 증가됨을 확인할 수 있다. FIG. 3 is a SEM photograph of the prepared beads, and as shown in FIG. 5, in the case of a bead in which sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) is not added (0g), pores are almost formed compared to the bead in which sodium hydrogencarbonate (NaHCO3) is added. It can be confirmed that it is not. In addition, as the amount of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is increased, the size of the pores increases, and this result is consistent with the porosity measurement result shown in FIG. 5. Referring to FIG. 4, it can be seen that as the amount of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is increased, the porosity is also increased.

<실시예 2><Example 2>

도 5는 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 첨가량에 따른 부분 아질산화율을 확인하기 위하여, 탄산수소나트륨(NaHCO3)이 투입되지 않은 비드(0g)와 투입율을 달리한 비드(0.3g, 0.6g, 1.2g)를 준비하여 호기조에 투입하여 실험하였다.FIG. 5 shows a bead (0 g) to which sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) was not added and a bead (0.3g, 0.6g, 1.2) with different input rates to confirm the partial nitrite oxidation rate according to the amount of sodium hydrogencarbonate (NaHCO3) added. g) was prepared and put into an aerobic tank for an experiment.

이때, 원수의 대표적 오염물질로는 암모니아성 질소농도 26.4

Figure 112018029026967-pat00005
3.5 mg/L, BOD 120.2
Figure 112018029026967-pat00006
23.8 mg/L, COD 105.2
Figure 112018029026967-pat00007
10.2 mg/L 및 SS 147.1
Figure 112018029026967-pat00008
52.9 mg/L 였다.At this time, the representative pollutant of raw water is ammonia nitrogen concentration of 26.4
Figure 112018029026967-pat00005
3.5 mg/L, BOD 120.2
Figure 112018029026967-pat00006
23.8 mg/L, COD 105.2
Figure 112018029026967-pat00007
10.2 mg/L and SS 147.1
Figure 112018029026967-pat00008
It was 52.9 mg/L.

도 5의 결과로부터 알 수 있듯이, 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 투입하지 않은 비드를 사용한 경우, 약 50%의 아질산화율을 달성하기 위해서는 용존산소 농도를 약 6.0 mg/L로 유지할 필요가 있다. 이에 반해, 탄산수소나트륨(NaHCO3) 0.3g을 주입한 비드에서는 약 4.5 mg/L, 0.6g에서는 약 4.0 mg/L 그리고 1.2g에서는 약 2.0 mg/L로서, 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 첨가시키면 용존산소의 농도를 낮게 유지하여도 동일한 아질산화율을 달성하는 것이 가능함을 알 수있다.As can be seen from the results of FIG. 5, in the case of using the beads to which sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) is not added, it is necessary to maintain the dissolved oxygen concentration at about 6.0 mg/L in order to achieve a nitrite oxidation rate of about 50%. On the other hand, about 4.5 mg/L for beads injected with 0.3 g of sodium hydrogen carbonate (NaHCO3), about 4.0 mg/L for 0.6 g and about 2.0 mg/L for 1.2 g, and adding sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) It can be seen that it is possible to achieve the same nitrous oxide rate even if the concentration of dissolved oxygen is kept low.

<실시예 3><Example 3>

도 6은 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 첨가량에 따른 담체 내 미생물의 유실결과이다.6 is a result of loss of microorganisms in the carrier according to the amount of sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) added.

담체 제조 과정에서 사용된 물, PVA, 알지네이트 및 미생물 함량은 각각 200g, 15g, 2g 및 2g이었으며, 발포제 (NaHCO3) 첨가량을 0.6g, 1.2g, 2.4g으로 달리하여 담체를 제조하였다. The contents of water, PVA, alginate, and microorganisms used in the carrier preparation process were 200g, 15g, 2g and 2g, respectively, and the addition amount of the foaming agent (NaHCO 3 ) was changed to 0.6g, 1.2g, and 2.4g to prepare a carrier.

상기의 배합비로 제조한 담체를 증류수에 채운 뒤, 교반과 함께 일정시간 간격으로 비드를 채취하여, 담체 외부로 배출된 미생물을 측정하였다.After the carrier prepared at the above mixing ratio was filled with distilled water, beads were collected at regular intervals with stirring, and microorganisms discharged to the outside of the carrier were measured.

도 6의 결과로부터 알 수 있듯이, 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 0.6g 주입한 경우 유실된 미생물은 약 1.1 %, 1.2g 주입한 경우에는 5.4 %로 나타나 담체 내에 미생물이 안정적으로 고정되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 탄산수소나트륨(NaHCO3)을 2.4g 주입한 경우에는 최대 16 %까지 미생물이 유실되는 것을 확인하였다.As can be seen from the results of FIG. 6, when 0.6 g of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) was injected, the lost microorganisms were about 1.1%, and when 1.2 g was injected, 5.4%, indicating that the microorganisms were stably fixed in the carrier. I can confirm. On the other hand, when 2.4 g of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) was injected, it was confirmed that up to 16% of microorganisms were lost.

<실시예 4><Example 4>

아질산 산화미생물인 NOB의 활성을 낮추기 위하여, 질산화 반응이 진행되고 있는 호기조의 담체(물, PVA, 알지네이트 및 미생물 함량은 각각 200g, 15g, 2g 및 2g이며, 탄산수소나트륨 함량은 0.6g)를 50℃, 60℃ 및 70℃와 같이 각각 다른 온도에서 30분간 노출시켰고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 이때, 반응조 내의 용존산소는 2.0 ~ 2.5 mg/L가 유지되도록 조절하였다. 또 반응조 내의 담체를 각각 300mL씩 취하여 50±2℃, 60±2℃ 및 70±2℃의 2L 증류수에 30분간 노출하였다. 노출 과정에서는 온도 조절장치를 사용하여 상기 온도범위를 벗어나지 않도록 유지하였고, 이후 1,000mL의 반응조 3개에 노출 조건을 달리한 담체 300mL를 각각 충진한 다음 CSTR형태의 연속 반응 공정으로 운전하였다. 모든 연속 실험의 경우 항온 장치를 통하여 반응조 내 수온을 30℃±2℃로 유지하였고, 유입수는 G 하수처리장 유입수로서 대표적 오염물질로는 암모니아성 질소농도 26.4

Figure 112018029026967-pat00009
3.5 mg/L, BOD 60.9
Figure 112018029026967-pat00010
10.1 mg/L, COD 85.2
Figure 112018029026967-pat00011
10.5 mg/L 및 SS 45.0
Figure 112018029026967-pat00012
5.9 mg/L였다.In order to lower the activity of NOB, which is a nitrite oxidizing microorganism, the carrier of the aerobic tank in which the nitrification reaction is in progress (water, PVA, alginate and microorganism contents are 200g, 15g, 2g and 2g, respectively, and sodium hydrogencarbonate content is 0.6g) to 50 It was exposed for 30 minutes at different temperatures, such as °C, 60 °C and 70 °C, and the results are shown in FIG. 7. At this time, the dissolved oxygen in the reaction tank was adjusted to maintain 2.0 ~ 2.5 mg/L. In addition, each 300 mL of the carrier in the reaction tank was taken and exposed to 2L distilled water at 50±2°C, 60±2°C, and 70±2°C for 30 minutes. During the exposure process, a temperature controller was used to maintain the temperature range so as not to exceed the above temperature range, and then, 300 mL of a carrier having different exposure conditions were each filled in three 1,000 mL reactors, and then operated in a continuous reaction process in the form of a CSTR. In all continuous experiments, the water temperature in the reaction tank was maintained at 30℃±2℃ through a constant temperature device, and the influent was G sewage treatment plant influent, and the representative pollutant was ammonia nitrogen concentration 26.4.
Figure 112018029026967-pat00009
3.5 mg/L, BOD 60.9
Figure 112018029026967-pat00010
10.1 mg/L, COD 85.2
Figure 112018029026967-pat00011
10.5 mg/L and SS 45.0
Figure 112018029026967-pat00012
It was 5.9 mg/L.

도 7로부터 알 수 있듯이 50±2℃에서 30분간 노출시킨 경우, 질산성 질소가 여전히 높게 검출되어 NOB의 활성이 낮아지지 않은 것을 알 수 있다. 70±2℃에서 30분간 노출시킨 경우에는, 아질산성 질소뿐만 아니라 질산성 질소도 낮게 검출되어 대부분의 질산성 산화미생물의 활성이 저하된 것을 예측할 수 있다.As can be seen from FIG. 7, when exposed at 50±2° C. for 30 minutes, nitrate nitrogen was still high, so that the activity of NOB was not lowered. In the case of exposure at 70±2° C. for 30 minutes, not only nitrite nitrogen but also nitrate nitrogen is detected low, and it can be predicted that the activity of most nitrate oxidizing microorganisms is lowered.

반면, 60±2℃에서 30분간 노출시킨 경우에는, 12일 이후부터 아질산염이 축적되기 시작하여, 운전 34일 이후 반응조내 아질산염이 18 mg/L까지 축적되는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of exposure at 60±2° C. for 30 minutes, it can be seen that nitrite begins to accumulate after 12 days, and nitrite accumulates up to 18 mg/L in the reaction tank after 34 days of operation.

<실시예 5><Example 5>

실시예 4와 동일한 담체를 대상으로 하여, 60±2℃ 온도에서 노출시간을 10분, 20분 및 30분과 같이 각각 다르게 노출시켰고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.이때, 반응조 내의 용존산소는 2.0 ~ 2.5 mg/L가 유지되도록 조절하였다. For the same carrier as in Example 4, exposure times were differently exposed at a temperature of 60±2° C., such as 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes, and the results are shown in Fig. 8. At this time, the dissolved oxygen in the reaction tank is It was adjusted to maintain 2.0 ~ 2.5 mg/L.

도 8로부터 알 수 있듯이 60±2℃에서 10분간 노출시킨 경우, 약 10일을 전후하여 NOB의 활성이 회복하여 질산염의 축적이 많아지는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 60±2℃에서 20분 및 30분 노출시킨 경우에는 AOB의 활성은 유지하는 반면, NOB의 활성은 억제된 상태로 유지되어 반응조내의 질산염 농도는 2mg/L이하로 유지되는 것을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 8, when exposed to 60±2° C. for 10 minutes, the activity of NOB is restored after about 10 days, and the accumulation of nitrate increases. On the other hand, when exposed to 60±2℃ for 20 minutes and 30 minutes, the activity of AOB is maintained, whereas the activity of NOB is maintained in a suppressed state, indicating that the nitrate concentration in the reaction tank is maintained at 2mg/L or less. have.

<실시예 6><Example 6>

실시예 4와 동일한 담체가 충진된 호기 반응조로부터 40 v/v%에 해당되도록 담체를 회수한 후, 60±2℃ 온도에서 20분간 노출시킨 후 다시 반응조에 공급하였다. 이때, 노출간격은 1일 1회로 유지하였고, 반응조내의 용존산소는 0.7mg/L와 2.3mg/L로 다르게 설정하면서 연속운전하였다.After recovering the carrier to correspond to 40 v/v% from the aerobic reactor filled with the same carrier as in Example 4, it was exposed to a temperature of 60±2° C. for 20 minutes, and then supplied to the reactor again. At this time, the exposure interval was maintained once a day, and the dissolved oxygen in the reactor was set differently to 0.7 mg/L and 2.3 mg/L, and the operation was continued.

도 9로부터 알 수 있듯이 반응조내의 용존산소를 2.0mg/L 이상으로 유지함으로써 질산염의 축적은 효과적으로 억제하는 것이 가능함을 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 9, it can be seen that it is possible to effectively suppress the accumulation of nitrate by maintaining the dissolved oxygen in the reaction tank at 2.0 mg/L or more.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equivalent range of the claims to be described.

Claims (8)

하수에 응집제를 주입한 후 슬러지와 상등수로 분리하는 응집침전단계; 및
상기 상등수를 질산화 미생물이 고정화된 담체를 포함하는 호기조에 공급하여 소정시간 반응시키는 단계를 포함하되,
아질산염을 질산염으로 산화시키는 산화균(NOB)의 활성은 억제하고 암모늄을 아질산염으로 산화시키는 산화균(AOB)의 활성은 유지시킬 수 있도록, 상기 질산화 미생물이 고정화된 담체를 60℃ 수온에서 20분 내지 30분간 노출시키고,
상기 호기조의 용존산소를 2.0mg/L 내지 2.5mg/L로 유지하되,
상기 질산화 미생물이 고정화된 담체는,
PVA와 알지네이트가 혼합된 PVA-알지네이트 혼합용액을 준비하는 단계;
상기 PVA-알지네이트 혼합용액에 질산화 미생물이 포함된 슬러지 및 발포제를 혼합하여 발포-비드화 용액을 제조하는 단계; 및
상기 발포-비드화 용액을 염화칼슘이 함유된 포화붕산 용액에 적정하여 슬러지가 고정화된 비드를 제조하는 단계를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법.
Coagulation sedimentation step of separating sludge and supernatant water after injecting a coagulant into sewage; And
Including the step of reacting for a predetermined time by supplying the supernatant water to an aerobic tank containing a carrier immobilized with nitrifying microorganisms,
In order to inhibit the activity of oxidizing bacteria (NOB) that oxidizes nitrite to nitrate and maintain the activity of oxidizing bacteria (AOB) that oxidizes ammonium to nitrite, the carrier on which the nitrifying microorganisms are immobilized is held at a water temperature of 60° C. for 20 minutes or more. Expose for 30 minutes,
Maintaining the dissolved oxygen in the aerobic tank at 2.0mg/L to 2.5mg/L,
The carrier on which the nitrifying microorganism is immobilized,
Preparing a PVA-alginate mixed solution in which PVA and alginate are mixed;
Preparing a foaming-beading solution by mixing sludge containing nitrifying microorganisms and a foaming agent in the PVA-alginate mixed solution; And
Partial nitrite oxidation method using a carrier immobilized with autotrophic microorganisms, characterized in that the foaming-beading solution is titrated with a saturated boric acid solution containing calcium chloride to prepare beads on which sludge is immobilized.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 발포제는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이고, 상기 발포-비드화 용액에서 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 물 200 중량부에 대하여 0.3∼1.2 중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 독립영양 미생물이 고정화된 담체를 이용한 부분 아질산화 방법.
The method of claim 1,
The foaming agent is sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), and the autotrophic microorganism is immobilized, characterized in that 0.3 to 1.2 parts by weight of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3) in the foaming-beading solution is mixed with respect to 200 parts by weight of water. Partial nitrite oxidation method using a carrier.
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