KR102375244B1

KR102375244B1 - 산성 염료 하폐수 색도 제거 방법

Info

Publication number: KR102375244B1
Application number: KR1020210042182A
Authority: KR
Inventors: 강동한; 장영호; 김웅수; 김태현; 정병환; 강진영; 김태화; 오조교; 김용호; 박지수
Original assignee: 경기도
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-03-17

Abstract

활성 슬러지 미생물 표면의 전하를 이용해 하폐수의 색도를 제거하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하폐수 색도 제거 시스템은, i) 활성 슬러지가 제공되는 활성조, ii) 색도를 포함하는 하폐수가 유입되고, 활성조와 연결되어 활성조로부터 활성 슬러지를 공급받고, 활성 슬러지의 미생물 표면을 음전하로 대전하여 색도를 흡착하는 생흡착조, iii) 생흡착조와 연결되어 생흡착조로부터 하폐수를 공급받아 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도가 제거된 하폐수를 분리하고, 색도 처리수를 배출하는 고액 분리조, iv) 고액 분리조와 연결되어 색도를 흡착한 활성 슬러지로부터 색도를 분리시키는 생탈착조, 및 v) 생탈착조와 연결되고, 생탈착조로부터 활성 슬러지와 색도를 공급받아 색도를 제거하며, 활성 슬러지를 활성조에 공급하는 또다른 고액 분리조를 포함한다.

Description

산성 염료 하폐수 색도 제거 방법 {METHOD FOR REMOVING COLOR FROM ACID DYES SEWAGE WATER}

본 발명은 산성 염료 하폐수 색도 제거 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 활성 슬러지 미생물 표면의 전하를 이용해 산성 염료 하폐수의 색도를 제거하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

염색 공장 등에서 발생하는 염색 폐수는 난분해성이고, 하천, 호소의 광 투과도 저해로 생태계의 1차 생산성을 낮추고 서식 생물들의 발암, 기형 등을 유발한다. 따라서 염색 폐수는 적절하게 처리되어야 한다.

그러나 염색 폐수는 잘 분해되지 않는 문제점이 있다. 따라서 고급 산화, 활성탄 흡착, 펜톤 산화, 나노여과막 공정 등을 적용해 처리하므로, 그 처리 비용이 높다. 최근에는 염색 폐수를 제거하기 위해 고도 응집, 고급 산화, 분리막 공법 등이 개발되고 있으나 펜톤 산화법과 오존 산화법이 주로 사용되고 있다. 그러나 펜톤 산화법은 과다한 약품 및 화학 슬러지 처리 비용이 발생한다. 또한, 오존 산화법은 전기를 과다 사용해야 하고, 산화 과정에서 발생된 부산물에 의해 생태계 악영향이 우려되고 있다.

한국등록특허 제0463631호

친환경적이면서 효율적인 하폐수 색도 제거 시스템을 제공하고자 한다. 또한, 전술한 색도 제거 시스템을 이용한 색도 제거 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 시스템은, i) 활성 슬러지가 제공되는 활성조, ii) 색도를 포함하는 하폐수가 유입되고, 활성조와 연결되어 활성조로부터 활성 슬러지를 공급받고, 활성 슬러지의 미생물 표면을 음전하로 대전하여 색도를 흡착하는 생흡착조, iii) 생흡착조와 연결되어 생흡착조로부터 하폐수를 공급받아 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도가 제거된 하폐수를 분리하고, 색도 처리수를 배출하는 고액 분리조, iv) 고액 분리조와 연결되어 색도를 흡착한 활성 슬러지로부터 색도를 분리시키는 생탈착조, 및 v) 생탈착조와 연결되고, 생탈착조로부터 활성 슬러지와 색도를 공급받아 색도를 제거하며, 활성 슬러지를 활성조에 공급하는 또다른 고액 분리조를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 색도 제거 시스템은, i) 활성 슬러지가 제공되는 활성조, ii) 색도와 인을 포함하는 하폐수가 유입되고, 활성조와 연결되어 활성조로부터 활성 슬러지를 공급받고, 활성 슬러지의 미생물 표면을 음전하로 대전하여 색도를 흡착하는 생흡착조, iii) 생흡착조와 연결되고 응집제가 투입되어 인을 제거하는 생응집조, iv) 생응집조와 연결되어 생응집조로부터 하폐수를 공급받아 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도가 제거된 색도 처리수를 분리하는 고액 분리조, 및 v) 고액 분리조와 연결되고, 오존을 공급해 오존과 색도 처리수와의 접촉에 의해 색도 처리수에 잔존하는 색도를 추가로 제거해 배출시키는 오존 산화조를 포함한다.

고액 분리조는 활성 슬러지 중 일부를 생흡착조로 반송하여 생흡착조에서 색도를 더 제거할 수 있다. 또다른 고액 분리조에서 활성 슬러지는 더 농축될 수 있다. 또다른 고액 분리조는 벨트 프레스, 원심 탈수기, 및 필터 프레스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기기일 수 있다. 고액 분리조는 중력 침전조, 부상 분리조 및 원심 농축기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기기일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법은, i) 활성 슬러지를 제공하는 단계, ii) 색도를 포함하는 하폐수가 유입되고, 활성 슬러지의 표면을 음전하로 대전하여 색도를 흡착하는 단계, iii) 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도가 제거된 색도 처리수를 상호 분리하여 색도 처리수를 배출하는 단계, iv) 색도를 흡착한 활성 슬러지로부터 색도를 탈착하는 단계, v) 색도를 제거하는 단계, 및 vi) 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 색도 제거 방법은, i) 활성 슬러지를 제공하는 단계, ii) 색도와 인을 포함하는 하폐수가 유입되고, 활성 슬러지의 표면을 음전하로 대전하여 색도를 흡착하는 단계, iii) 응집제를 투입하여 인을 제거하고 활성 슬러지를 응집하는 단계, iv) 응집된 활성 슬러지와 하폐수로부터 색도가 제거된 색도 처리수를 분리시키는 단계, 및 v) 색도 처리수에 오존을 접촉시켜 색도 처리수에 포함된 잔존 색도를 추가로 제거하는 단계를 포함한다.

활성 슬러지를 제공하는 단계에서, 활성 슬러지는 폐활성 슬러지이고, 폐활성 슬러지는 A²O(Anaerobic Anoxic Aerobic, 혐기-무산소-호기조), SBR(Sequencing Batch Reactor, 연속회분식 활성슬러지법) 또는 MBR(Membrane Bio Reactor, 분리막 생물반응기)에서 생성될 수 있다. 색도 처리수를 배출하는 단계와 색도를 탈착시키는 단계 사이에 색도를 흡착한 활성 슬러지 중 일부를 폐기하는 단계를 더 포함하고, 폐기되는 색도를 흡착한 활성 슬러지의 양은 활성 슬러지를 제공하는 단계에서 제공되는 활성 슬러지의 양과 실질적으로 동일할 수 있다. 색도를 제거하는 단계에서, 활성 슬러지는 더 농축될 수 있다. 색도 처리수를 배출하는 단계에서, 활성 슬러지 중 일부를 색도를 흡착하는 단계로 반송하여 색도를 더 제거할 수 있다.

색도를 흡착하는 단계에서, 활성 슬러지의 pH는 2 내지 6으로 조절될 수 있다. 활성 슬러지의 pH는 2 내지 3이고, 활성 슬러지의 농도는 50mg/L 내지 200mg/L일 수 있다. 한편, 활성 슬러지의 pH는 4 내지 6이고, 활성 슬러지의 농도는 1000mg/L 내지 3000mg/L일 수 있다. 활성 슬러지의 pH는 염산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산성 화합물을 하폐수에 주입하여 조절하고, 산성 화합물의 양은 하폐수의 0.005wt% 내지 0.05wt%일 수 있다.

색도를 탈착하는 단계에서, 활성 슬러지의 pH는 9 내지 10으로 조절될 수 있다. 활성 슬러지의 pH는 수산화나트륨 및 수산화칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 알칼리성 화합물을 하폐수에 주입하여 조절하고, 알칼리성 화합물의 양은 하폐수의 0.001wt% 내지 0.05wt%일 수 있다.

활성 슬러지를 제공하는 단계에서, 활성 슬러지에 에탄올, 메탄올 및 아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 탄소원이 주입될 수 있다. 색도를 흡착하는 단계에서, 인 제거용 응집제 및 응집 보조제를 하폐수에 주입할 수 있다. 응집제는 알럼, 알루미늄염, 염화철, 황산철 및 폴리황산철로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1 물질을 포함하고, 응집 보조제는 양이온, 음이온 및 비이온성 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2 물질을 포함할 수 있다.

활성 슬러지를 응집하는 단계에서, 하폐수의 반응 시간은 5분 내지 30분일 수 있다. 하폐수의 pH는 4 내지 6으로 조절될 수 있다.

색도의 탈흡착시 대전 상태를 전환하는 활성 슬러지의 미생물을 이용해 하폐수의 색도를 효율적으로 제거할 수 있다. 따라서 색도 제거가 생물학적으로 이루어지므로 친환경적일 뿐만 아니라 에너지 절약으로 저가이면서 효율적인 처리가 가능하다. 또한, 인 처리시설과 병용하여 색도 저감 시설의 설치 비용을 절약할 수 있다. 그 결과, 섬유염색산업의 수처리 비용을 절감해 산업 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법의 개략적인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법의 개략적인 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 시스템의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 색도 제거 시스템의 개략적인 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 그래프들이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법의 개략적인 개념도를 나타낸다. 좀더 구체적으로, 도 1은 각각 하폐수가 산성인 경우와 알칼리성인 경우의 음이온과 양이온의 흡착 상태를 나타낸다. 도 1의 색도 제거 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 이를 다른 형태로도 변형할 수 있다.

염색 폐수는 염기성 염료, 산성 염료, 반응성 염료, 분산성 염료 등으로 구분된다. 먼저, 염기성 염료는 수용성이며 양이온 발원체를 형성한다. 대부분의 염기성 염료는 아미노기를 가진다. 아닐린계도 아미노기에 해당한다. 염기성 염료는 아세트산 등의 유기산이 있는 산성 환경에서 용해도가 증가하고 염기성 환경에서는 염색이 잘 된다. 염기성 염료는 세포내 산성 성분인 DNA 및 단백질과 쉽게 결합한다. 염기성 염료는 수용액에서 양이온으로 존재한다. 따라서 활성 슬러지의 표면이 음전하를 띠는 경우, 정전력에 의해 생물 흡착되어 제거될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 산도를 임의로 변화시키기 전의 활성 슬러지가 이러한 특성을 가지므로, 염기성 염료를 사전에 제거할 수 있다.

둘째로, 산성 염료는 술폰산기, 카르복시기 등의 조색단에 의해 수용액에서 음이온 형태로 존재한다. 산성 염료는 색도 제거 공정에서 활성 슬러지 중의 미생물에 흡착되지 못하고 용존 상태를 가진다.

셋째로, 반응성 염료는 대부분 조색단으로 술폰산기를 가지며, 수용액상에 음이온 상태로 존재한다. 따라서 반응성 염료는 생물 흡착에 있어서 산성 염료와 유사하게 거동한다. 즉, 중성의 색도 제거 공정에서 생물 흡착이 이루어지지 않고 용존 상태로 존재한다.

넷째로, 분산성 염료는 용존되지 않고 하폐수에 분산되며, 이온성이 아니다. 다만, 분산성 염료는 콜로이드 상태에서 음전하 또는 양전하를 나타낼 수 있다. 분산성 염료가 양전하 상태인 경우, 전기적인 생흡착으로 활성 슬러지에 의해 제거될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법에서는 활성 슬러지를 사용한다. 활성 슬러지로는 A²O, SBR, MBR, 생물여과막 등의 하폐수 처리공법에서 생성된 MLSS(mixed liquor suspended solid, 혼합액 현탁고형물)를 사용할 수 있다. MLSS는 원래 음의 표면 전하를 가진다. 따라서 생흡착조에서의 pH 변화 전에 양전하를 가지는 염기성 염료를 활성슬러지 공법에서 흡착하고 침전조 등의 고액분리수조에서 제거할 수 있다. 이러한 예비 처리 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 시스템에서는 색도의 70-80%를 차지하는 산성 염료, 분산 염료 및 반응성 염료를 주로 제거한다. 이를 위해 활성 슬러지의 표면에 있는 미생물의 표면 전하를 양과 음으로 교대로 반복해 하폐수의 색도를 효율적으로 제거한다.

활성 슬러지에 포함된 미생물로는 박테리아, 조류, 효모, 원생동물 또는 곰팡이 등이 있다. 이외에, 호기 조건을 포함하는 하폐수 처리과정에서 생성된 혼합 미생물을 이용할 수 있다. 특히, 호기성 종속영양세균, 혐기성 탈질 세균, 질산화 세균, 사상성 세균 또는 남조류 등이 포함된 생물학적 하수 고도처리 활성슬러지를 이용할 수 있다. 이들 미생물들이 포함된 활성 슬러지는 하폐수 처리공정에서 고액분리되어 매일 일정량이 페기되므로 이러한 잉여 활성슬러지를 생흡착조에 주입하고 색도가 있는 하폐수를 흡착하여 색도를 제거할 수 있다. 활성 슬러지에 존재하는 미생물들은 플록(floc)을 형성하므로, 활성 슬러지의 침강성이 양호하다. 따라서 침전조 등의 고액분리조를 이용해 농축된 활성 슬러지를 쉽게 얻을 수 있다. 활성 슬러지에 포함된 미생물은 하폐수의 산성 또는 염기성 여부에 따라 그 표면 전하가 변화된다. 정상적인 하폐수 처리 공정에서 미생물은 음전하를 나타낸다. 따라서 양전하를 띤 물질은 미생물 표면에 흡착되어 미생물에 섭취되거나 미생물과 함께 고액 분리조에서 침전되어 제거된다. 이러한 원리에 따라 양전하를 띤 염기성 색도를 활성 슬러지 공법의 생물학적 하폐수 처리에서 제거된다. 특히, 음전하를 띤 반응성 색도, 산성 색도, 분산성 색도는 산성 상태에서 양전하를 띤 미생물 표면에 흡착된다. 그리고 색도가 흡착된 활성 슬러지를 염기성으로 전환하면 활성 슬러지의 표면 전하가 음전하로 바뀐다. 그리고 음전하인 색도가 전기적 반발력에 의한 척력에 의해 활성 슬러지로부터 탈착되어 쉽게 제거될 수 있다.

한편, 생흡착 공정에서 하폐수는 산성으로 운전된다. 이를 위해 하폐수에 염산 또는 황산의 산성 화합물을 주입한다. 염산 또는 황산은 하폐수의 pH를 2~5로 유지하기 위해 필요한 양만큼 주입된다. 예를 들면, 황산의 양을 하폐수의 0.005wt% 내지 0.05wt%로 조절할 수 있다. 황산의 양이 이 범위를 벗어나는 경우, 공정 재료비가 많이 들고, 황산에 의한 활성슬러지 미생물의 가수 분해에 의해 미생물의 체내 성분이 하폐수에 용출된다. 한편, 염산의 양은 하폐수의 0.01wt% 내지 0.025wt%로 조절할 수 있다. 염산의 양이 이 범위를 벗어나는 경우, 공정 재료비가 많이 들고, 염산에 의한 활성슬러지 미생물의 가수 분해에 의해 미생물 체내 성분이 하폐수에 용출된다. 이러한 염산 및 황산의 양은 하폐수의 성상에 따라 pH 센서를 설치해 자동으로 pH값에 맞춰 운전한다. 황산 또는 염산 중 어떤 산을 사용하는 여부에 따라 그 주입량이 변화할 수 있다. 따라서 생흡착 공정에서 활성 슬러지 표면의 전하는 음에서 양으로 변환된다. 이렇게 양으로 전환된 활성 슬러지 표면에 음의 대전 상태인 산성 염료, 분산 염료 및 반응성 염료가 흡착된다. 즉, 도 1의 좌측의 산성 조건에서는 양으로 대전된 활성 슬러지를 이용해 산성 염료, 분산 염료 및 반응성 염료를 제거한다.

생탈착조에서는 활성 슬러지의 pH를 9 내지 10의 알칼리성으로 조절한다. 생탈착조에는 MLSS가 고액 분리되어 농축되어 있다. 생탈착조에서는 pH 센서에 의해 최적의 알칼리 pH를 설정하고 수산화나트륨 또는 수산화칼슘 등의 알칼리성 화합물을 하폐수에 주입해 운전한다. 예를 들면, 수산화나트륨의 양을 하폐수의 0.001wt% 내지 0.05wt%로 조절할 수 있다. 수산화나트륨의 양이 이 범위를 벗어나는 경우, 공정 재료비가 많이 든다. 또한, 알칼리 조건에서 미생물 세포의 가수 분해에 의해 하폐수에 유기물, 질소 및 인이 용출된다. 한편, 수산화칼슘의 양을 하폐수의 0.01wt% 내지 0.1wt%로 조절할 수 있다. 수산화칼슘의 양이 이 범위를 벗어나는 경우, 공정 재료비가 많이 들고, 알칼리 조건에서 미생물 세포의 가수분해에 의해 하폐수에 유기물, 질소 및 인이 용출된다. 이 경우, 산성 조건에서 활성 슬러지에 흡착된 음전하를 띤 색도는 활성 슬러지로부터 탈착된다. 즉, 도 1의 우측의 알칼리성 조건에서는 음으로 대전된 활성 슬러지의 표면에 양으로 대전된 색도를 흡착시킨다.

염색 산업에서 발생되는 색도는 화학 합성 고분자 물질로서 흡착, 응집, 오존 산화, 펜톤 산화, 분리막 등으로 제거할 수 있으나 한계가 있다. 즉, 과다한 약품 및 화학 슬러지 처리 비용을 발생시키고, 높은 전력 소모량과 산화 과정에서 발생된 부산물에 의해 생태계에 악영향을 끼친다.

전술한 색도 제거 방법 중 하나인 생물 흡착에서는 생물 표면에 특정 물질이 결합된다. 이러한 결합은 주로 화학적 흡착, 물리적 흡착, 정전기적 상호작용, 미소 침전, 산화환원, 킬레이트화 및 착물화 등의 기작으로 발생한다.

화학적 흡착은 미생물 표면과 색도 유발 물질이 이온 교환시 발생한다. 화학적 흡착은 세포벽의 음전하와 색도 유발 물질인 양이온 또는 세포벽의 양전하와 색도를 유발하는 음이온 사이의 정전기적 상호 작용에 의해 발생한다. 이러한 정전기적 상호 작용은 가역적 반응으로 조건에 따라 정반응과 역반응이 반복된다.

물리적 흡착은 생물 표면과 색도 유발 물질 사이에 약한 반데르발스 인력으로 결합되어 발생한다. 이는 화학적 흡착과 동일한 가역적 반응이며 색도 유발 물질은 생물 표면에 얇은 단분자막을 형성한다. 생물 흡착으로 제거되는 색도 물질은 전체의 10% 내외에 불과하여 대부분의 색도 물질은 흡착되지 않고 유출된다. 이는 색도 물질과 활성 슬러지와의 생흡착 반응이 원활하지 않기 때문이며, 특히 화학적 흡착 및 물리적 흡착 반응이 제한적으로 이루어지는 것에 기인한다. 일반적인 활성 슬러지 공정에서 미생물 표면은 음전하 상태로 존재하며, 대부분의 색도 유발 물질도 음전하 상태 또는 음이온 상태로 존재한다. 그리고 미생물 표면에는 전기적 이중층이 형성되어 색도 유발 물질과 미생물 표면에서의 이온 결합 및 전기적 흡착이 원활하지 않다. 이러한 이유로 생물 흡착에 의한 색도 제거는 일반 활성 슬러지 운전 조건인 중성 부근 pH에서 미약하다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 활성 슬러지의 pH를 조절해 미생물을 이용한 생흡착과 생탈착을 반복함으로써 색도를 친환경적으로 완벽하게 제거할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 색도 제거 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 2의 색도 제거 방법을 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법은, 활성 슬러지를 제공하는 단계(S10), 색도를 포함하는 하폐수가 유입되고, 활성 슬러지의 표면을 양전하로 대전해 색도를 흡착하는 단계(S20), 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도가 제거된 하폐수를 분리하고, 색도 처리수를 배출하는 단계(S30), 색도를 흡착한 활성 슬러지로부터 색도를 탈착하는 단계(S40), 색도를 제거하는 단계(S50), 그리고 전술한 단계들을 반복하는 단계(S60)를 포함한다. 이외에, 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.

먼저, 단계(S10)에서는 활성 슬러지를 제공한다. 즉, 하폐수에 활성 슬러지를 제공하여 색도를 흡착할 수 있는 환경을 조성한다. 활성 슬러지로는 전술한 MLSS를 사용할 수 있다. 활성 슬러지는 폐활성 슬러지일 수 있다. 이러한 폐활성 슬러지는 A²O(Anaerobic Anoxic Aerobic, 혐기-무산소-호기조), SBR(Sequencing Batch Reactor, 연속회분식 활성슬러지법) 또는 MBR(Membrane Bio Reactor, 분리막 생물반응기)에서 생성될 수 있다. 잉여 슬러지가 부족하거나 활성이 약화된 경우, 활성 슬러지에 에탄올, 메탄올 또는 아세트산을 주입한다. 이들은 탄소원으로서, 활성 슬러지 표면의 미생물의 활성을 돕는다.

다음으로, 단계(S20)에서는 색도를 포함하는 하폐수가 유입된다. 이 경우, 활성 슬러지의 표면은 양전하로 대전되어 색도를 흡착한다. 즉, 색도가 활성 슬러지의 미생물 표면에 흡착되어 제거된다. 활성 슬러지의 표면을 양전하로 만들기 위해, 염산 또는 황산을 하폐수에 주입한다.

단계(S30)에서는 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도가 제거된 하폐수를 분리하여 배출한다. 여기서, 색도가 제거된 하폐수는 색도 처리수이다. 그 결과, 색도가 제거된 처리수를 얻을 수 있다. 단계(S30)에서 활성 슬러지 중 일부는 단계(S20)로 반송된다. 즉, 활성 슬러지 중 일부는 색도가 많이 흡착되지 않은 상태로 단계(S20)로부터 단계(S30)로 공급될 수 있다. 따라서 활성 슬러지를 반송하여 단계(S20)에서 좀더 많은 색도가 흡착되도록 한다. 그 결과, 단계(S20)에서 색도를 더 제거할 수 있다.

한편, 단계(S30)와 단계(S40) 사이에 색도를 흡착한 활성 슬러지 중 일부를 폐기할 수 있다. 여기서, 폐기되는 색도를 흡착한 활성 슬러지의 양은 단계(S10)에서 제공되는 활성 슬러지의 양과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 연속 순환을 통해 그 용도가 다하여 색도 흡착에 한계를 보이는 색도 흡착 활성 슬러지 일부를 제거하고 새로운 활성 슬러지를 보강해 색도 제거 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

단계(S40)에서는 색도를 흡착한 활성 슬러지로부터 색도를 탈착한다. 즉, 단계(S40)에서는 하폐수를 염기성으로 변경하여 활성 슬러지의 미생물 표면을 음전하로 대전시킨다. 그 결과, 생탈착조에서는 활성 슬러지 표면에 부착된 색도가 탈착된다.

마지막으로, 단계(S50)에서는 단계(S40)에서 탈착된 색도를 제거한다. 즉, 고액 분리를 통해 색도를 제거함으로써 활성 슬러지 표면이 색도 흡착력을 회복한다. 고액 분리를 통해 활성 슬러지는 더 농축된다. 그리고 다시 단계(S10)로 되돌아가 단계(S10) 내지 단계(S50)를 반복한다. 즉, 색도에 대한 생흡착량을 증가시키기 위해 색도를 흡착한 활성 슬러지의 pH를 높여 미생물 표면 전하를 음으로 전환시켜 흡착된 색도를 탈착시킨다. 색도를 탈착해 제거한 후에는 다시 활성 슬러지의 pH를 낮추어 색도를 흡착하는 반복을 통해 색도를 더욱 효율적으로 제거한다. 이하에서는 도 3의 색도 제거 시스템(100)을 통해 전술한 색도 제거 방법을 좀더 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 시스템(100)을 개략적으로 나타낸다. 도 3의 색도 제거 시스템(100)은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 3의 색도 제거 시스템(100)을 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색도 제거 시스템(100)은 생흡착조(10), 제1 고액 분리조(20), 생탈착조(30), 제2 고액 분리조(40) 및 활성조(50)를 포함한다. 이외에, 색도 제거 시스템(100)은 다른 장치들을 더 포함할 수 있다.

먼저, 생흡착조(10)로 색도를 함유한 하폐수가 유입된다. 생흡착조(10)에서는 하폐수에 활성 슬러지가 부유하고 있다. 생흡착조(10)에서의 하폐수의 수리학적 체류 시간은 5분 내지 30분이고, 활성 슬러지의 농도는 50mg/L 내지 2,500mg/L이다. 생흡착조(10)의 하폐수를 pH 2 내지 3의 강산성 조건으로 운전하는 경우, 활성 슬러지 표면의 흡착력이 증가한다. 따라서 적은 양의 활성 슬러지로도 다량의 색도를 흡착할 수 있으므로, 활성 슬러지의 농도를 낮게 유지할 수 있다. 한편, 생흡착조(10)의 하폐수를 pH 4 내지 6의 약산성 조건으로 운전하는 경우, 색도의 흡착력을 높이기 위해 활성 슬러지의 농도를 높여서 색도의 흡착력을 조정한다. 이 경우, 활성 슬러지의 농도는 1000mg/L 내지 3000mg/L일 수 있다.

그리고 추가적인 색도와 함께 인을 제거하기 위해 인 제거용 응집제 및 응집 보조제를 하폐수에 주입할 수 있다. 응집제로서 알럼, 알루미늄염, 염화철, 황산철 또는 폴리황산철을 사용할 수 있다. 그리고 응집 보조제로서 양이온, 음이온 또는 비이온성 폴리머를 사용할 수 있다.

제1 고액 분리조(20)는 생흡착조(10)와 연결된다. 생흡착조(10)에서 색도를 흡착한 활성 슬러지와 색도를 흡착하지 않은 활성 슬러지 모두 하폐수와 함께 제1 고액 분리조(20)로 유입된다. 이 중에서 색도를 흡착하지 않은 일부 활성 슬러지는 재사용을 위해 생흡착조(10)로 리턴된다.

제1 고액 분리조(20)에서는 색도 처리수와 색도 흡착 활성 슬러지를 분리시킨다. 제1 고액 분리조(20)로는 중력 침전조, 부상 분리조 또는 원심 농축기 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 하폐수의 체류 시간이 짧은 가압 부상조가 좋다. 색도가 제거된 색도 처리수는 외부로 배출되고, 색도 흡착 활성 슬러지는 생탈착조(30)로 공급된다. 이 공정 중에 색도 흡착 활성 슬러지 중 일부는 폐기된다. 즉, 미생물에 의해 포화 농도 이상의 색도가 흡착된 활성 슬러지는 재사용하는 경우, 색도 흡착 효율이 낮을 수 밖에 없다. 따라서 색도 제거 시스템(100)에 신규로 추가되는 미생물의 양과 실질적으로 동일한 양의 미생물이 포함된 활성 슬러지를 폐기한다.

다음으로, 생탈착조(30)에서는 활성 슬러지로부터 색도를 분리한다. 즉, 생탈착조(30)에서는 활성 슬러지에 흡착된 색도 물질이 탈착된다. 이를 위해 생탈착조(30)를 pH 9 내지 12로 운전한다. 바람직하게는, 생탈착조(30)를 pH 9~10의 범위로 운전할 수 있다. 이 경우, 미생물에 대한 생화학 영향을 최소화할 수 있다. 제1 고액 분리조(20)에서 고액 분리에 의해 농축된 슬러지에는 고농도의 색도가 흡착되어 있다. 따라서 이러한 슬러지를 공급받는 생탈착조(30)에서 탈착되는 색도의 농도는 매우 높다.

제2 고액 분리조(40)에서는 생탈착조(30)에서 분리된 색도를 완전히 분리하여 제거한다. 제2 고액 분리조(40)로서, 벨트 프레스, 원심 탈수기 또는 필터 프레스를 사용할 수 있다. 고액 분리를 통해 색도가 제거되므로, 활성 슬러지 표면은 색도 흡착력을 회복한다. 색도 흡착력이 회복된 활성 슬러지는 활성조(50)로 공급된다.

활성조(50)에는 활성 슬러지, 예를 들면 폐활성 슬러지가 공급된다. 폐활성 슬러지는 A²O(Anaerobic Anoxic Aerobic, 혐기-무산소-호기조), SBR(Sequencing Batch Reactor, 연속회분식 활성슬러지법) 또는 MBR(Membrane Bio Reactor, 분리막 생물반응기) 등의 공정으로부터 생성된다. 활성조(50)에서는 탈수 케익의 농도를 희석해 펌핑이 가능하도록 만들면서 미생물의 활성을 유지시킨다. 활성조(50)에서는 폭기 또는 교반이 이루어지거나 폭기와 교반이 시차를 두고 반복될 수 있다. 또한, 외부 탄소원, 예를 들면 메탄올 또는 에탄올이 추가되어 미생물의 활성화를 지속시킬 수 있다. 보강된 미생물에 의해 활성화된 활성 슬러지는 다시 생흡착조(10)로 공급된다.

전술한 바와 같이, 색도 제거 시스템(100)은 색도의 흡착과 탈착을 주기적으로 반복한다. 그 결과, 하폐수에서 색도를 안정적으로 제거할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 색도 제거 시스템(200)을 개략적으로 나타낸다. 도 4의 색도 제거 시스템(200)은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 4의 색도 제거 시스템(200)을 다른 형태로도 변형할 수 있다. 또한, 도 4의 색도 제거 시스템(200)은 도 3의 색도 제거 시스템(100)과 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 색도 함유 하폐수는 생흡착조(10)로 유입된다. 생응집조(55)는 생흡착조(10)의 후단에 위치한다. 생응집조(55)에서는 색도와 함께 인을 제거하기 위해 응집제를 주입한다. 응집제로는 알루미늄 양이온을 주성분으로 포함하는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC) 또는 폴리수산화염화황산알루미늄(PAHCS)을 사용할 수 있다. 또한, 철 양이온을 주성분으로 하는 염화 제2철(Ferric Chloride, FC)을 사용할 수 있다.

생응집조(55)에서의 색도 함유 하폐수의 반응 시간은 5분 내지 30분일 수 있다. 반응 시간이 너무 긴 경우, 공정 비용이 많이 소요된다. 반대로, 반응 시간이 너무 짧은 경우, 인을 제거하기 어렵다. 따라서 반응 시간을 전술한 범위로 조절한다. 응집제 주입을 통해 음전하로 대전된 색도를 추가로 제거하고 인도 동시에 제거할 수 있다. 그리고 플록을 강하고 크게 형성함으로써 고액 분리를 더욱 용이하게 할 수 있다. 생응집조(55)의 pH는 4 내지 6으로 운전할 수 있다. 생응집조(55)에서는 하폐수를 약산성 상태로 유지해 생흡착조(10)에서 흡착된 색도의 탈착을 방지한다. 그리고 인의 응집과 음전하를 띤 색도의 추가적인 응집을 통해 색도를 좀더 제거할 수 있다.

고액 분리조(22)에서는 인과 색도를 흡착한 활성 슬러지를 하폐수와 분리시킨다. 활성 슬러지가 분리된 하폐수는 오존 산화조(60)로 유입된다. 하폐수의 잔존 색도는 오존과 접촉하여 제거된다. 그 결과, 색도 처리수를 최종적으로 얻을 수 있다.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

고농도 활성슬러지의 생흡착과 pH와의 관계 실험

실험예 1

경기도 동두천시 소재 하수처리장 폭기조의 MLSS를 채수하여 pH 1에서 pH 13까지 단계적으로 증가시키면서 5분 동안 200rpm으로 교반하였다. pH의 산성 조정을 위해서는 황산 1+10을 사용했고, pH의 알칼리성 조정을 위해서는 수산화나트륨을 사용했다. MLSS의 농도는 2,500mg/L이었고, 그 수온은 15℃로 유지하였다. MLSS는 A²O 공정으로 운전되는 하수처리장의 폭기조에서 채취했다. MLSS에는 호기성 종속영양 미생물, 혐기성 탈질 미생물, 질산화 미생물, 원생동물, 조류가 혼합되어 있다. 여기서, 활성 미생물의 양은 MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid)로 2,000mg/L이었다. 활성 슬러지의 미생물을 파악하기 위해 차세대 염기서열 분석법(Next Generation Sequencing, NGS)을 실시하였으며, Sphingobacteriales, Xanthomonadales, Actinomycetales, Sphingomonadales, Burkholderiales, Rhodospirillales, Rhizobiales, Rhizobiales, Myxococcales, Myxococcales, Rhodocyclales, Alteromonadales, Rhodobacterales, Flavobacteriales, Anaerolineales, Desulfuromonadales, Gemmatimonadales, Rickettsiales, Planctomycetales, Caldilineales, Chlorobiales, Bacillales, Phycisphaerales, Clostridiales, Pseudomonadales, Acidimicrobiales, Enterobacteriales, Chloroflexales, Hydrogenophilales, Fibrobacterales, Lactobacillales, Nitrosomonadales, Holophagales, Nitrospirales, Fusobacteriales, Aeromonadales, Acidobacteriales 강의 미생물이 주로 분포하는 것을 확인하였다. 또한, 활성 슬러지에 oticella sp., Epistylis sp., Opercularia sp., Carchesium sp., Aspidisca sp., Litonotus sp., Nitrosomonas sp., Nitrobactor sp., Pseudomonas sp., Acinetobacter sp., Aeromonas sp, Zooglea sp., Bacillus sp., Fungus 등의 미생물이 함유된 것을 확인하였다. 이를 증류수로 세척하고 원심 분리해 실험하였다.

도 5는 회분식 실험에서 pH 변화에 따른 하폐수의 색도를 나타낸다. 도 5의 pH 변화는 생흡착 영향과 관련된다. 폭기조는 원래 pH 8.1의 약알칼리성이었다.

도 5에 도시한 바와 같이, pH가 4 이하로 낮아지면 음전하 색도는 흡착으로 제거하거나 흡착된 양전하 색도가 탈착되어 하폐수의 색도가 점차 증가하였다. pH가 4 이상으로 높아지면 하폐수의 색도는 점진적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, pH 13에서 그 농도가 가장 높았다. 이는 pH가 증가하면서 활성슬러지 표면이 중성 및 음전하로 변하면서 산성 염료가 탈착되는 현상에 기인하는 것으로 보인다. 이 경우, 활성 슬러지의 미생물 표면은 음전하를 띠게 되어 음전하를 띤 색도를 탈착하고 미생물 표면의 단백질 성분이 분해되어 세포의 가수 분해가 진행된다. 이러한 결과로부터 pH 4~5의 범위에서 색도 흡착 효과가 가장 큰 것을 확인하였다. 즉, 하수 처리장의 하폐수를 활성 슬러지 생흡착 공정으로 처리하기 위해 하폐수를 pH 4~5에서 생흡착시켜 높은 알칼리성에서 탈착시키는 것이 유리한 것을 확인하였다.

저농도 활성슬러지의 생흡착과 pH와의 관계 실험

실험예 2

도 6은 50mg/L의 낮은 MLSS 활성슬러지 농도 조건에서 pH에 따른 생흡착 특성을 나타낸다.

도 6의 MLSS 2,500mg/L의 높은 MLSS 활성슬러지 농도와 달리 도 6에서는 pH가 낮아질수록 생흡착력이 증가하여 처리수의 색도가 낮아졌다. 또한, 활성 슬러지에 부착되는 미생물은 pH가 3.0 이하로 낮아진 경우 세포 표면의 가수분해에 의해 점성 물질을 하폐수에 분비하였고, 활성도가 낮아져 산소 섭취 속도가 감소하였다. 즉, 음전하를 띤 염료는 pH가 낮아지면서 활성 슬러지의 생체 표면이 강하게 양으로 대전되어 색도가 그 표면에 쉽게 생흡착되었다. 즉, 활성 슬러지 농도가 50mg/L 정도로 낮으므로, 폭기조에서 양이온으로 흡착된 상태로 존재하는 염기성 색도의 절대량이 적어졌다.　 흡착조를 낮은 MLSS와 강산성 상태로 운전시 생탈착조, 고액분리조 및 활성조가 불필요하다. 반면에, 낮은 pH 운전으로 인해 흡착조와 응집조 및 고액분리조를 조합하는 총인 처리 시설을 병용하는 것은 어렵다. 즉, 인 제거를 위한 적정 pH 범위는 알루미늄염 응집제와 철염 응집제 모두 pH 4 이상이다. 따라서 이러한 저농도 MLSS 생흡착조 운전은 별도의 총인 처리 시설을 운전하거나 총인에 대한 규제가 없는 경우 유용하게 활용할 수 있다.

저농도 생흡착과 생탈착의 반복 실험

실험예 3

도 7은 생흡착과 생탈착을 반복적으로 실시한 결과를 나타낸다. 도 7에는 각각 4회씩 생흡착 공정과 생탈착 공정을 반복한 결과를 나타낸다.

실험 조건은 MLSS 2,500mg/L, 수온 15℃, 접촉시간 5min, 교반속도 300rpm이었다. MLSS는 A²O 공정으로 운전되는 하수처리장의 폭기조에서 채취하였으며 호기성 종속영양 미생물, 혐기성 탈질 미생물, 질산화 미생물, 원생동물, 조류가 혼합되어 있으며, 활성 미생물의 양은 MLVSS(Mixed Liquor Volatile Suspended Solid)로 2,000 mg/L이었다. 활성슬러지에 포함된 미생물을 파악하기 위해 NGS(Next Generation Sequencing)을 실시하였으며, Sphingobacteriales, Xanthomonadales, Actinomycetales, Sphingomonadales, Burkholderiales, Rhodospirillales, Rhizobiales, Rhizobiales, Myxococcales, Myxococcales, Rhodocyclales, Alteromonadales, Rhodobacterales, Flavobacteriales, Anaerolineales, Desulfuromonadales, Gemmatimonadales, Rickettsiales, Planctomycetales, Caldilineales, Chlorobiales, Bacillales, Phycisphaerales, Clostridiales, Pseudomonadales, Acidimicrobiales, Enterobacteriales, Chloroflexales, Hydrogenophilales, Fibrobacterales, Lactobacillales, Nitrosomonadales, Holophagales, Nitrospirales, Fusobacteriales, Aeromonadales, Acidobacteriales 강의 미생물이 주로 분포하는 것을 확인하였다. MLSS는 증류수로 세척하고 원심 분리하여 실험하였다. 탈착된 색도는 5,000rpm에서 5분간 원심분리 후 폐기하였다. 원심 분리 후 농축된 활성 슬러지는 재부상시켜서 미처리 원수에 노출시켰다. 그리고 200rpm으로 5분간 pH 5에서 생흡착 공정을 반복하였다. 미처리 원수의 색도는 265도였으며, 반복 회수가 증가함에 따라 생흡착에 의해 색도가 지속적으로 감소하였다. 생흡착 및 생탈착 반복 실험을 종료한 후 응집제(폴리황산철 11%)(10mg as Fe/L)를 주입해 응집에 의한 색도 저감 효과를 확인하였다. 그 결과, 색도가 70도에서 60도로 낮아졌다. 이 때, 응집제로서 폴리황산철 20mg/L를 주입하였으며 총인 농도는 PO₄-P 3mg/L가 되도록 인위적으로 주입하였고, 응집에 따라 그 농도가 0.05mg PO₄-P/L로 낮아졌다. 생흡착 공정과 생탈착 공정을 반복하고, 응집제를 주입하여 색도와 총인의 동시 제거가 가능하였다.

도 8은 활성 슬러지로 생흡착한 경우와 고액 분리하여 생탈착한 경우의 색도 측정 결과를 나타낸다.

도 8은 활성 슬러지로 생흡착한 다음 활성 슬러지의 농도를 10,000mg/L로 고액 분리한 후 pH 10.0에서 5분간 탈착 반응한 후의 색도 측정 결과를 나타낸다. 고액분리조로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 중력 침전조, 부상 분리조 또는 원심 농축기를 사용할 수 있다. 중력 침전조에서 활성 슬러지는 10,000mg/L 정도로 농축된다. 부상 분리조 또는 원심 농축기를 사용하는 경우, 활성 슬러지를 약 30,000mg/L로 농축할 수 있다. 이 경우, 산술적으로 14,550도의 농축된 색도를 얻을 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 생흡착시의 처리수의 색도는 80이었다. 생흡착한 활성 슬러지를 원심 분리하고 10,000mg/L로 농축하여 pH를 10.0으로 상승시킨 후 200rpm 속도로 5분간 탈착한 결과 4,850도의 색도가 탈착되었다. 그만큼 다량의 색도를 활성 슬러지를 이용해 제거할 수 있었다.

생응집 및 오존 처리 실험

실험예 4

색도가 함유된 하폐수를 생흡착과 생응집으로 1차 처리한 후 오존 처리한 경우, 그 특성을 확인하였다. 먼저, 아무런 처리를 하지 않은 원수의 색도는 232도이었으며, 생흡착 5분 및 생응집 5분을 실시한 경우는 90도로 낮아졌다.

비교예 1

오존 처리에 따른 효과를 파악하기 위해 원수를 증류수로 희석하여 90도의 색도를 갖는 대조군을 제조하였다. 원수에는 아무런 처리를 하지 않았다. 원수에 200mg O₃/hr의 오존을 주입하면서 경과 시간에 따른 색도를 측정하였다. 실험에 사용한 하수는 각 200mL, 수온 20℃, 교반속도 200rpm이었다.

실험 결과

도 9는 본 발명의 실험예 4와 비교예 1에 따른 하수의 색도 변화를 나타낸다. 도 9에서 실험예 4는 생흡착 처리후를 의미하고, 비교예 1은 생흡착 처리전을 의미한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 실험예 4, 즉 생흡착 후 생응집을 한 하수의 색도는 접촉시간 10분 경과 후 40도로 낮아졌다. 그러나 비교예 1, 즉 생흡착 처리전으로 아무런 처리를 하지 않은 하수는 70도로 색도 제거율이 낮았다. 또한, 생흡착 처리전의 하수는 오존과의 접촉시간 60분 이후 색도 감소 속도가 급격히 낮아졌으나 4시간이 경과한 경우에도 색도는 여전히 28도까지 잔존하였다. 이러한 실험 결과는 염색 폐수의 특성에 기인하는 것으로서, 분산성 색도는 오존 산화 반응에 의해 제거하기에 어렵다는 것을 확인하였다. 사용된 하수는 반응성, 분산성, 염기성, 산성 염료 및 직접 염료 등이 혼합되어 있어서 오존만으로 처리한 경우 분산성 색도 때문에 오존 주입량이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 생흡착, 생응집 및 오존 산화를 병행해 고정 조합시 매우 빠른 속도로 모든 색도를 제거하는 것이 효과적인 것을 알 수 있었다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10. 생흡착조
20, 22, 40. 고액분리조
30. 생탈착조
50. 활성조
60. 오존 산화조
100. 색도 제거 시스템

Claims

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음의 표면 전하로 대전시킨 활성 슬러지를 제공하는 단계,
산성 염료의 색도를 포함하는 하폐수가 유입되고, 상기 활성 슬러지가 상기 색도를 흡착하는 단계,
상기 색도를 흡착한 활성 슬러지와 상기 색도가 제거된 색도 처리수를 상호 분리하여 상기 색도 처리수를 배출하는 단계,
상기 색도를 흡착한 활성 슬러지 중 일부를 폐기하는 단계,
상기 색도를 흡착한 활성 슬러지로부터 상기 색도를 탈착하는 단계,
상기 색도를 제거하는 단계, 및
상기 단계들을 반복하는 단계
를 포함하고,
상기 색도를 흡착하는 단계에서, 염산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산성 화합물을 상기 하폐수에 주입하여 상기 활성 슬러지의 pH를 4 내지 6으로 조절해 상기 활성 슬러지를 양의 표면 전하로 대전시켜 상기 색도를 흡착하고, 상기 산성 화합물의 양은 상기 하폐수의 0.005wt% 내지 0.05wt%이며,
상기 활성 슬러지 중 일부를 폐기하는 단계에서, 상기 폐기되는 상기 색도를 흡착한 활성 슬러지의 양은 상기 활성 슬러지를 제공하는 단계에서 제공되는 상기 활성 슬러지의 양과 동일하며,
상기 색도를 탈착하는 단계에서, 상기 활성 슬러지의 pH는 9 내지 10으로 조절되고, 상기 활성 슬러지의 pH는 수산화나트륨 및 수산화칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 알칼리성 화합물을 상기 하폐수에 주입하여 조절하고, 상기 알칼리성 화합물의 양은 상기 하폐수의 0.001wt% 내지 0.05wt%인 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
음의 표면 전하로 대전시킨 활성 슬러지를 제공하는 단계,
인과 산성 염료의 색도를 포함하는 하폐수가 유입되고, 상기 활성 슬러지가 상기 색도를 흡착하는 단계,
응집제를 투입하여 상기 인을 제거하고 상기 활성 슬러지를 응집하는 단계,
상기 응집된 활성 슬러지와 상기 하폐수로부터 상기 색도가 제거된 색도 처리수를 분리시키는 단계, 및
상기 색도 처리수에 오존을 접촉시켜 상기 색도 처리수에 포함된 잔존 색도를 추가로 제거하는 단계
를 포함하고,
상기 색도를 흡착하는 단계에서, 염산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산성 화합물을 상기 하폐수에 주입하여 상기 활성 슬러지의 pH를 4 내지 6으로 조절해 상기 활성 슬러지를 양의 표면 전하로 대전시켜 상기 색도를 흡착하고, 상기 산성 화합물의 양은 상기 하폐수의 0.005wt% 내지 0.05wt%이며,
상기 활성 슬러지를 응집하는 단계에서, 상기 하폐수의 반응 시간은 5분 내지 30분이고, 상기 하폐수의 pH는 4 내지 6으로 조절되는 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
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제7항에서,
상기 색도를 제거하는 단계에서, 상기 활성 슬러지는 더 농축되는 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
제7항에서,
상기 색도 처리수를 배출하는 단계에서, 상기 활성 슬러지 중 일부를 상기 색도를 흡착하는 단계로 반송하여 상기 색도를 더 제거하는 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
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제7항에서,
상기 활성 슬러지를 제공하는 단계에서, 상기 활성 슬러지에 에탄올, 메탄올 및 아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 탄소원이 주입되는 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
제8항에서,
상기 색도를 흡착하는 단계에서, 인 제거용 응집제 및 응집 보조제를 상기 하폐수에 주입하는 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
제20항에서,
상기 응집제는 알럼, 알루미늄염, 염화철, 황산철 및 폴리황산철로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제1 물질을 포함하고, 상기 응집 보조제는 양이온, 음이온 및 비이온성 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 제2 물질을 포함하는 산성 염료 하폐수 색도의 제거 방법.
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