KR102561953B1 - Water treatment apparatus using biological activated carbon - Google Patents

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박민구
윤여복
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Abstract

The present invention relates to a water treatment apparatus using a biological activated carbon process, wherein, in the treatment of concentrated water, which is generated from a sewage reuse process using a reverse osmosis membrane, through a biological activated carbon process, various bacteria, such as anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and facultative anaerobic bacteria, coexist in activated carbon, and process conditions are selectively changed according to nitrogen properties of effluent, thereby effectively removing total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N), and total phosphorus (T-P) included in the concentrated water generated through sewage reuse even under low C/N ratio conditions. The water treatment apparatus using a biological activated carbon process, according to the present invention, comprises a first biological activated carbon reactor and a second biological activated carbon reactor that are arranged adjacent to each other and sequentially treat raw water, wherein the first biological activated carbon reactor and the second biological activated carbon reactor are alternatively operated under anoxic conditions and aerobic conditions, and the raw water is treated by sequentially passing through a reactor under the anaerobic conditions and a reactor under the aerobic conditions. As the first biological activated carbon reactor and the second biological activated carbon reactor are alternatively operated under the anoxic conditions and the aerobic conditions, anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and facultative anaerobic bacteria coexist in biological activated carbon filled in each of the first biological activated carbon reactor and the second biological activated carbon reactor.

Description

생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치{Water treatment apparatus using biological activated carbon}Water treatment apparatus using biological activated carbon}

본 발명은 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역삼투막을 이용한 하수재이용 공정에서 발생된 농축수를 생물활성탄 공정을 통해 처리함에 있어서, 활성탄에 혐기성균, 호기성균, 조건혐기성균 등 다양한 균이 공존하도록 함과 함께 방류수의 질소 성상에 따라 공정조건을 선택적으로 변경시킴으로써 낮은 C/N비 조건에서도 하수재이용 농축수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 및 총인(T-P)을 효과적으로 제거할 수 있는 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a water treatment device using a bioactive carbon process, and more particularly, in treating concentrated water generated in a sewage recycling process using a reverse osmosis membrane through a bioactive carbon process, anaerobes, aerobic bacteria, and anaerobes under conditions on activated carbon In addition, by selectively changing the process conditions according to the nitrogen properties of the effluent, the total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N) and It relates to a water treatment device using a bioactive carbon process capable of effectively removing total phosphorus (TP).

하수처리는 하수 중에 포함된 오염물질의 제거를 목적으로 하며 크게 1차 처리, 2차 처리 및 3차 처리로 분류된다. 1차 처리는 하수 중에 부유하는 물질이나 침강성 물질을 물리적으로 제거하는 방법으로 중력침강, 부상분리 등의 시설이 이용되며 대개 하수처리장에서 최초 침전지까지의 공정이 이에 해당된다. 2차 처리는 하수 중에 용존되어 있는 유기물 및 1차 처리에서 처리되지 않은 유기성 고형물의 제거를 목적으로 생물학적 처리방식이 주로 이용된다. 3차 처리는 방류수 수질기준을 준수하고 재이용수의 수질확보를 위하여 미세 부유물질 및 난분해성 물질을 제거를 목적으로 물리, 화학, 생물학적 처리 방식을 조합한 고도의 처리과정이다. Sewage treatment aims to remove contaminants contained in sewage and is largely classified into primary treatment, secondary treatment and tertiary treatment. The primary treatment is a method of physically removing floating substances or sedimentary substances in the sewage, and facilities such as gravity sedimentation and flotation separation are used, and the process from the sewage treatment plant to the first settling tank is usually applicable. As for the secondary treatment, a biological treatment method is mainly used for the purpose of removing organic matter dissolved in sewage and organic solids not treated in the primary treatment. The tertiary treatment is an advanced treatment process that combines physical, chemical, and biological treatment methods for the purpose of removing fine suspended matter and non-decomposable substances in order to comply with the effluent water quality standards and to secure the water quality of reused water.

통상, 하수처리장에서 방류되는 방류수는 2차 처리를 거친 것을 말하며, 하수처리장의 2차 처리수를 재이용하기 위해 다양한 노력들이 진행되고 있다. 2차 처리수의 재이용 용도는 세정 용수, 살수 용수, 조경 용수, 하천유지 용수, 농업용 용수, 및 냉각 용수 및 공업 용수 등이 있다. In general, effluent discharged from sewage treatment plants refers to what has undergone secondary treatment, and various efforts are being made to reuse secondary treated water from sewage treatment plants. Reuse of secondary treated water includes cleaning water, sprinkling water, landscaping water, river maintenance water, agricultural water, cooling water, and industrial water.

2차 처리수를 재이용하는 3차 처리 과정을 수행하는 방법으로는 고도산화법, 응집침전법, 급속여과법, 활성탄 흡착법, 가압부상법, 역삼투압법, 막분리법 등이 있다. 3차 처리공정은 수요처의 수질 요구 및 적용 용도에 따라 결정되게 되며, 특히 냉각 용수 및 공업 용수는 일반적으로 먹는물 수질기준과 유사하며 특히 방류수 중에 포함되어 있는 염분 물질의 제거가 이뤄져야 한다. 따라서 공업 용수 등에 적용시에는 용존성 유기물 및 무기물 제거가 가능한 역삼투막 공정이 적용된다. Methods for performing the tertiary treatment process in which secondary treated water is reused include advanced oxidation, flocculation precipitation, rapid filtration, activated carbon adsorption, pressure flotation, reverse osmosis, membrane separation, and the like. The tertiary treatment process is determined according to the demand for water quality and the application. In particular, cooling water and industrial water are generally similar to drinking water quality standards, and in particular, salt substances contained in effluent must be removed. Therefore, when applied to industrial water, etc., a reverse osmosis membrane process capable of removing dissolved organic matter and inorganic matter is applied.

역삼투막 공정에서는 원수에 포함된 대부분의 유기물과 무기물이 제거되어 순수에 가까운 생산수가 만들어지며, 이때 생산수에서 제거된 유기물 및 무기물은 분해되거나 사라지는 것이 아니라 역삼투막 공정 회수율에 따라 농축되어 폐수로 배출되게 된다.In the reverse osmosis membrane process, most of the organic and inorganic substances contained in the raw water are removed to produce water close to pure water. .

2차 처리수(하수처리장 방류수)를 공업용수로 재이용하기 위하여 역삼투막 공정 및 기술은 상당 부분 표준화되어 적용에 어려움이 없는 반면, 용존성 염물질 및 난분해성 유기물 성분으로 구성되어 있는 역삼투막 농축수는 생물학적 및 화학적 처리효율이 낮아 현장 적용에 한계가 있는 것으로 알려져 있다.In order to reuse secondary treated water (effluent from sewage treatment plant) as industrial water, the reverse osmosis membrane process and technology are standardized to a large extent and there is no difficulty in application. It is known that there is a limit to field application due to low chemical treatment efficiency.

현행 공공하수처리시설의 방류수 Ⅰ지역 기준(TOC 15 mg/L, T-N 20 mg/L, T-P 0.2 mg/L)으로 방류되는 2차 처리수(하수처리장 방류수)가 3차 처리시설(역삼투막 공정, 회수율 70%)로 유입될 경우 역삼투막 공정에서 배출되는 농축수의 농도는 대략 TOC 50 mg/L, T-N 67 mg/L, T-P 0.67 mg/L 수준으로 방류수 기준(TOC 25 mg/L, T-N 20 mg/L, T-P 2.0 mg/L, Ⅳ 지역)을 초과하게 된다. 따라서 역삼투막 공정에서 발생되는 농축수를 방류수 수질기준에 맞춰 방류하기 위해서는 추가적인 폐수처리 공정 적용이 필요하다. The secondary treated water (effluent from sewage treatment plant) discharged under the current effluent water treatment facility Ⅰ standard (TOC 15 mg/L, T-N 20 mg/L, T-P 0.2 mg/L) is replaced by the tertiary treatment facility (reverse osmosis membrane process, Recovery rate 70%), the concentration of concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane process is approximately TOC 50 mg/L, T-N 67 mg/L, T-P 0.67 mg/L, based on effluent standards (TOC 25 mg/L, T-N 20 mg /L, T-P 2.0 mg/L, IV area) will be exceeded. Therefore, it is necessary to apply an additional wastewater treatment process in order to discharge the concentrated water generated in the reverse osmosis membrane process in accordance with the effluent water quality standards.

농축수 내 TOC 물질은 대부분이 난분해성으로 생물처리, 산화공정, 응집침전 공정 등을 적용 시 처리효율이 낮고, 농축수 내 존재하는 고농도 TDS 성분은 처리효율을 저해시키는 것으로 알려져 있다. 특히 농축수를 기존 활성슬러지를 이용한 생물처리 공정을 적용할 경우 TOC 제거효율이 낮을 뿐만 아니라 미생물의 생존 및 성장하기 위한 탄소원이 부족하여 추가적인 탄소원 공급 없이는 적정 미생물의 개체수 유지가 어렵다. 같은 이유로 농축수 내 존재하는 NO3-N 처리시에도 탈질을 위한 유기 탄소원 이외에 미생물 성장을 위한 추가 탄소원이 필요하므로 기존 대비 과량의 C/N비 유지가 필요하고 이로 인한 운영비 상승이 나타나게 된다.Most of the TOC substances in concentrated water are non-degradable, so the treatment efficiency is low when biological treatment, oxidation process, flocculation precipitation process, etc. are applied, and high concentration TDS components present in concentrated water are known to impair treatment efficiency. In particular, when applying the biological treatment process using the existing activated sludge to concentrated water, not only the TOC removal efficiency is low, but also the carbon source for the survival and growth of microorganisms is insufficient, so it is difficult to maintain an appropriate microbial population without an additional carbon source supply. For the same reason, even when treating NO 3 -N present in concentrated water, an additional carbon source for microbial growth is required in addition to the organic carbon source for denitrification, so it is necessary to maintain an excessive C / N ratio compared to the existing one, resulting in an increase in operating costs.

한국등록특허공보 제683914호(2007. 2. 20. 공고)Korea Patent Registration No. 683914 (2007. 2. 20. Publication) 한국공개특허공보 제2019-85916(2019. 7. 19. 공개)Korean Patent Publication No. 2019-85916 (published on July 19, 2019) 한국등록특허공보 제1268967(2013. 5. 29. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 1268967 (Announced on May 29, 2013) 한국등록특허공보 제945457(2010. 3. 5. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 945457 (Announced on March 5, 2010)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 역삼투막을 이용한 하수재이용 공정에서 발생된 농축수를 생물활성탄 공정을 통해 처리함에 있어서, 활성탄에 혐기성균, 호기성균, 조건혐기성균 등 다양한 균이 공존하도록 함과 함께 방류수의 질소 성상에 따라 공정조건을 선택적으로 변경시킴으로써 낮은 C/N비 조건에서도 하수재이용 농축수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 및 총인(T-P)을 효과적으로 제거할 수 있는 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was made to solve the above problems, and in treating concentrated water generated in a sewage recycling process using a reverse osmosis membrane through a bioactive carbon process, various bacteria such as anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria Total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T-P) contained in sewage reused concentrated water even under low C/N ratio conditions by selectively changing the process conditions according to the nitrogen properties of the effluent. ) The purpose is to provide a water treatment device using a bioactive carbon process that can effectively remove.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치는 이웃하여 배치되어 원수를 순차적으로 처리하는 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조를 구비하며, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전되며, 원수는 무산소조건의 반응조와 호기조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전됨으로 인해, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 채워진 생물활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존하는 것을 특징으로 한다. A water treatment device using a bioactive carbon process according to the present invention for achieving the above object includes a first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor that are disposed adjacent to sequentially treat raw water, and include a first bioactive carbon reactor and Each of the second bioactive carbon reactors is operated alternately under anoxic conditions and aerobic conditions, and raw water is processed sequentially through the anoxic and aerobic reaction tanks, and each of the first and second bioactive carbon reactors It is characterized in that anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria coexist in the bioactive carbon filled in the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, respectively, due to the alternating operation under anoxic conditions and aerobic conditions.

호기조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 공기를 공급하는 공기공급펌프; 무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 유기탄소원을 공급하는 유기탄소원 공급장치; 무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 Fe3+를 공급하는 Fe3+ 공급장치;를 더 포함하여 이루어지며, 상기 Fe3+ 공급장치는, 생분해성 킬레이트 물질과 Fe3+를 함께 공급하거나 pH 2 이하의 공급수에 Fe3+를 혼합하여 공급할 수 있다. An air supply pump supplying air to the raw water inflow path of the reaction tank operated under aerobic conditions; An organic carbon source supply device for supplying an organic carbon source to a raw water inflow path of a reactor operated under anoxic conditions; Fe 3+ supply device for supplying Fe 3+ to the raw water inflow path of the reactor operated under anoxic conditions; and the Fe 3+ supply device supplies a biodegradable chelate material and Fe 3+ together, or It may be supplied by mixing Fe 3+ with feed water having a pH of 2 or less.

무산소조건의 반응조를 거친 원수를 저류하는 순환수조와, 순환수조의 원수를 호기조건의 반응조로 공급하는 순환펌프를 더 포함할 수 있다. It may further include a circulation water tank for storing raw water that has passed through the reaction tank under anoxic conditions, and a circulation pump for supplying raw water from the circulation water tank to the reaction tank under aerobic conditions.

제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 사이의 경로 상에 용존공기부상분리조가 더 구비되며, 상기 용존공기부상분리조는 무산소조건의 반응조를 거친 원수를 공급받아 용존공기부상분리 공정에 적용되는 응집제를 통해 원수 내의 유기물 및 인을 처리하며, 용존공기부상분리조로부터 배출되는 원수는 호기조건의 반응조로 공급된다. A dissolved air flotation separation tank is further provided on the path between the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, and the dissolved air flotation separation tank is supplied with raw water that has passed through the reaction tank under anoxic conditions and is a coagulant applied to the dissolved air flotation separation process. Organic matter and phosphorus in the raw water are treated through, and the raw water discharged from the dissolved air flotation separation tank is supplied to the reaction tank under aerobic conditions.

상기 생물활성탄은, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 입상활성탄이 채워진 상태에서, 유기탄소원이 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 유기탄소원을 흡착시키는 과정과, 활성슬러지가 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균을 부착시키는 과정과, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 원수를 공급함과 함께 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 간헐적으로 공기를 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 부착된 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균을 생장시키는 과정을 통해 준비된다. The bioactive carbon is obtained by supplying raw water mixed with an organic carbon source to the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor in a state in which granular activated carbon is filled in each of the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, and the surface of the granular activated carbon and the process of adsorbing the organic carbon source into the internal pores, and supplying the raw water mixed with the activated sludge to the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor to obtain anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria on the surface and internal pores of the granular activated carbon. and supplying raw water to the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, and intermittently supplying air to each of the first and second bioactive carbon reactors to form the surface and internal pores of the granular activated carbon. It is prepared through the process of growing attached anaerobic bacteria, aerobic bacteria and conditional anaerobic bacteria.

또한, 본 발명에 따른 생물활성탄을 이용한 수처리장치는 이웃하여 배치되어 원수를 순차적으로 처리하는 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조를 구비하며, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전되며, 원수 내 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 높으면, 원수는 호기조건의 반응조와 무산소조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며, 원수 내 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 낮으면, 원수는 무산소조건의 반응조와 호기조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전됨으로 인해, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 채워진 생물활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존하는 것을 또 다른 특징으로 한다. In addition, the water treatment device using bioactive carbon according to the present invention includes a first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor that are disposed adjacent to each other and sequentially treat raw water, and the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, respectively. is operated alternately under anoxic and aerobic conditions, and if the concentration of ammonia nitrogen in the raw water is higher than the preset reference value, the raw water is treated sequentially through the reaction tank under aerobic conditions and the reaction tank under anoxic conditions, and ammonia nitrogen in the raw water If the concentration of is lower than the preset reference value, the raw water is treated by sequentially passing through the anoxic condition reaction tank and the aerobic condition reaction tank, and the first bioactive carbon reaction tank and the second bioactive carbon reaction tank are alternately operated under anoxic conditions and aerobic conditions, respectively. Another feature is that anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria coexist in the bioactive carbon filled in each of the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor due to the operation.

원수 내 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정장치; 호기조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 공기를 공급하는 공기공급펌프; 무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 유기탄소원을 공급하는 유기탄소원 공급장치; 무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 Fe3+를 공급하는 Fe3+ 공급장치;를 더 포함하여 이루어지며, 상기 Fe3+ 공급장치는, 생분해성 킬레이트 물질과 Fe3+를 함께 공급하거나 pH 2 이하의 공급수에 Fe3+를 혼합하여 공급할 수 있다. Ammonia nitrogen measuring device for measuring the concentration of ammonia nitrogen in raw water; An air supply pump supplying air to the raw water inflow path of the reaction tank operated under aerobic conditions; An organic carbon source supply device for supplying an organic carbon source to a raw water inflow path of a reactor operated under anoxic conditions; Fe 3+ supply device for supplying Fe 3+ to the raw water inflow path of the reactor operated under anoxic conditions; and the Fe 3+ supply device supplies a biodegradable chelate material and Fe 3+ together, or It may be supplied by mixing Fe 3+ with feed water having a pH of 2 or less.

본 발명에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치는 다음과 같은 효과가 있다. The water treatment device using the bioactive carbon process according to the present invention has the following effects.

두 개의 생물활성탄 반응조를 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전시키는 방식을 통해 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 뿐만 아니라 총인(T-P)을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 원수에 포함되어 있는 암모니아성 질소의 농도에 따라 무산소 운전과 호기 운전의 순서를 선택적으로 변경함으로써 안정적인 총질소(T-N)의 제거효율을 확보할 수 있다. Total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N) as well as total phosphorus (TP) can be effectively removed by operating two bioactive carbon reactors alternately under anoxic and aerobic conditions. In addition, by selectively changing the order of anoxic operation and aerobic operation according to the concentration of ammonia nitrogen contained in the raw water, stable removal efficiency of total nitrogen (T-N) can be secured.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치의 구성도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리공정을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치의 구성도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 높은 경우에서의 수처리공정을 설명하기 위한 참고도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 낮은 경우에서의 수처리공정을 설명하기 위한 참고도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치의 구성도.
1 is a block diagram of a water treatment device using a bioactive carbon process according to a first embodiment of the present invention.
2a and 2b are reference views for explaining a water treatment process according to a first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a water treatment device using a bioactive carbon process according to a second embodiment of the present invention.
4a and 4b are reference views for explaining a water treatment process in a case where the concentration of ammonia nitrogen is higher than the reference value in the second embodiment of the present invention.
5A and 5B are reference views for explaining a water treatment process in a case where the concentration of ammonia nitrogen is lower than the reference value in the second embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a water treatment device using a bioactive carbon process according to a third embodiment of the present invention.

본 발명은 하수처리장의 방류수를 역삼투막 공정을 통해 재이용하는 과정에서 발생하는 농축수를 처리함에 있어서, 생물활성탄 공정 기반의 수처리장치를 통해 농축수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 및 총인(T-P)을 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 제시한다. In the present invention, in treating concentrated water generated in the process of recycling effluent from a sewage treatment plant through a reverse osmosis membrane process, total organic carbon (TOC) and total nitrogen (total organic carbon (TOC), total nitrogen ( T-N) and total phosphorus (T-P) are presented.

앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이, 역삼투막 공정 적용을 통한 3차 처리시 배출되는 농축수에는 방류수 수질 기준 이상의 총유기탄소(TOC) 및 총질소(T-N)가 포함되어 있어 농축수 처리를 위한 폐수처리 시설 도입이 필요하다. 하지만 농축수 내 총유기탄소(TOC)의 경우 난분해성 유기물이 다량 포함되어 있어 폐수처리 시설에서의 처리효율이 낮아 수질기준 준수가 어려우며, 또한 탈질을 위한 유기탄소원 뿐만 아니라 적정 미생물 유지를 위한 탄소원 주입이 필요하여 운영비가 상승하는 문제를 가지고 있다.As mentioned above in 'Technology behind the Invention', the concentrated water discharged during the tertiary treatment through the application of the reverse osmosis membrane process contains total organic carbon (TOC) and total nitrogen (T-N) above the effluent water quality standard, so it is concentrated. It is necessary to introduce a wastewater treatment facility for water treatment. However, in the case of total organic carbon (TOC) in the concentrated water, a large amount of non-degradable organic matter is included, so the treatment efficiency in wastewater treatment facilities is low, making it difficult to comply with water quality standards. This is necessary and has a problem of rising operating costs.

본 발명은 원수를 2.5 정도의 C/N비를 유지하면서도 총유기탄소(TOC) 및 총질소(T-N)를 효과적으로 제거할 수 있는 공정 구성을 제시한다. The present invention proposes a process configuration capable of effectively removing total organic carbon (TOC) and total nitrogen (T-N) while maintaining a C/N ratio of about 2.5 in raw water.

일반적으로, 재이용 농축수를 처리하기 위해 활성슬러지 공정 등 미생물을 이용하는 공정의 경우, 원수 내 미생물이 이용할 수 있는 유기탄소원이 적은 반면에 상대적으로 총질소(T-N)가 높으므로 탈질에 필요한 유기탄소원의 주입이 필요하며, 또한 적정 MLSS 유지 및 미생물 생장을 위한 외부 유기 탄소원의 과잉 주입이 필요하다. 미생물의 침전성 등을 고려했을 때 일반 활성슬러지 공법은 생물막 공법에 비해 더 많은 양의 미생물 유지가 필요함에 따라 적정 수준 이상의 탈질 효율을 확보하기 위해서는 상대적으로 높은 C/N비를 유지해야 한다. 기존의 생물활성탄 공정(특허문헌 1 내지 3 참조)은 전체 수처리공정 중에서 하나의 단위공정으로 적용되는 경우가 대부분인 바, 난분해성 유기물 제거 및 탈질과는 다소 무관하다. In general, in the case of a process using microorganisms such as an activated sludge process to treat recycled concentrated water, the organic carbon source available to microorganisms in the raw water is small, but the total nitrogen (T-N) is relatively high, so the organic carbon source required for denitrification is low. In addition, excessive injection of an external organic carbon source is required for proper MLSS maintenance and microbial growth. Considering the sedimentation of microorganisms, the general activated sludge method requires a larger amount of microorganisms to be maintained than the biofilm method, so a relatively high C/N ratio must be maintained to secure denitrification efficiency above an appropriate level. Existing bioactive carbon processes (see Patent Documents 1 to 3) are mostly applied as one unit process among all water treatment processes, and are somewhat unrelated to the removal of recalcitrant organic matter and denitrification.

본 발명은 두 개의 생물활성탄 반응조를 구비시키고, 각 반응조에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 함께 생장되도록 함과 함께 각 반응조가 호기조건과 무산소조건으로 교번하여 운전되도록 함으로써 낮은 C/N비 조건 하에서도 총유기탄소(TOC) 및 총질소(T-N) 그리고 총인(T-P)의 제거효율을 향상시킨다. 또한, 본 발명은 방류수에 포함되어 있는 암모니아성 질소의 농도 수치에 따라 무산소 운전과 호기 운전의 순서를 변경함으로써 안정적인 질소처리 효율을 확보할 수 있다. The present invention is equipped with two bioactive carbon reactors, allows anaerobic bacteria, aerobic bacteria and anaerobes to grow together in each reactor tank, and operates each reactor alternately under aerobic conditions and anoxic conditions, resulting in a low C/N ratio. It improves the removal efficiency of total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N), and total phosphorus (TP) even under conditions. In addition, the present invention can secure stable nitrogen treatment efficiency by changing the order of anoxic operation and aerobic operation according to the concentration value of ammonia nitrogen contained in effluent.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치를 상세히 설명하기로 한다. 제 1 실시예는 무산소조건과 호기조건의 순서로 공정을 운용함에 있어서 두 개 반응조의 운전조건을 교번하여 반복 실시하는 것에 관한 것이고, 제 2 실시예는 원수에 포함되어 있는 암모니아성 질소의 수치에 따라 무산소 운전과 호기 운전의 순서를 변경하는 것에 관한 것이다. 제 1 실시예 및 제 2 실시예 공히, 두 개의 생물활성탄 반응조를 활용한다. Hereinafter, the water treatment apparatus using the bioactive carbon process according to the first and second embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The first embodiment relates to alternating and repeating the operating conditions of the two reactors in operating the process in the order of anoxic conditions and aerobic conditions, and the second embodiment relates to the level of ammonia nitrogen contained in raw water. It is about changing the order of anoxic operation and expiratory operation according to Both the first embodiment and the second embodiment utilize two bioactive carbon reactors.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치는 원수조(110), 제 1 생물활성탄 반응조(120) 및 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 구비한다. Referring to FIG. 1 , a water treatment apparatus using a bioactive carbon process according to a first embodiment of the present invention includes a raw water tank 110, a first bioactive carbon reactor 120, and a second bioactive carbon reactor 130.

상기 원수조(110)는 2차 처리된 원수 예를 들어, 하수처리장의 방류수를 제 1 생물활성탄 반응조(120) 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 공급하며, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각은 무산소조건 또는 호기조건으로 운전되어 원수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 및 총인(T-P)을 제거하는 역할을 한다. 또한, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 사이의 경로 상에 중간수조(14) 및 순환펌프(15)가 더 구비될 수 있다. 무산소조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120) 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 거친 원수는 중간수조(14)에 저류되어 순환펌프(15)를 통해 호기조건으로 운전되는 제 2 생물활성탄 반응조(130) 또는 제 1 생물활성탄 반응조(120)로 공급된다. The raw water tank 110 supplies secondary treated raw water, for example, effluent from a sewage treatment plant to the first bioactive carbon reactor 120 or the second bioactive carbon reactor 130, and the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 are operated under anoxic conditions or aerobic conditions, and serve to remove total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N), and total phosphorus (TP) contained in raw water. In addition, an intermediate water tank 14 and a circulation pump 15 may be further provided on a path between the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 . Raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 120 or the second bioactive carbon reactor 130 under anoxic conditions is stored in the intermediate water tank 14 and operated under aerobic conditions through the circulation pump 15. The second bioactive carbon reactor ( 130) or the first bioactive carbon reactor 120.

제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 사이의 경로에 예를 들어, 중간수조(14)의 전단 또는 후단에 공기공급펌프(12)가 구비된다. 무산소조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 거친 원수에 공기공급펌프(12)에 의해 공기가 공급됨으로써 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 호기조건으로 운전될 수 있다. 무산소조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 거친 원수에도 마찬가지로 공기공급펌프(12)에 의해 공기가 공급됨으로써 제 1 생물활성탄 반응조(130)는 호기조건으로 운전될 수 있다. In a path between the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, for example, an air supply pump 12 is provided at a front end or a rear end of the intermediate water tank 14. As air is supplied by the air supply pump 12 to raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 120 under anoxic conditions, the second bioactive carbon reactor 130 can be operated under aerobic conditions. As air is supplied by the air supply pump 12 to the raw water that has passed through the second bioactive carbon reactor 130 under anoxic conditions, the first bioactive carbon reactor 130 can be operated under aerobic conditions.

한편, 원수에 유기탄소원을 공급하는 유기탄소원 공급장치(13)가 더 구비되며, 유기탄소원 공급장치(13)는 무산소조건으로 운전되는 제 1 생물활성탄 반응조(120)의 원수공급유로 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)의 원수공급유로에 유기탄소원을 선택적으로 공급한다. 이러한 유기탄소원은 제 1 생물활성탄 반응조(120) 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 채워진 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 유기탄소원이 흡착된다. On the other hand, an organic carbon source supplying device 13 for supplying an organic carbon source to raw water is further provided, and the organic carbon source supplying device 13 is a raw water supply passage of the first bioactive carbon reactor 120 operated under anoxic conditions or a second biological The organic carbon source is selectively supplied to the raw water supply passage of the activated carbon reactor 130. The organic carbon source is adsorbed on the surface and internal pores of the granular activated carbon filled in the first bioactive carbon reactor 120 or the second bioactive carbon reactor 130.

이와 함께, 원수에 Fe3+를 공급하는 Fe3+ 공급장치(16)가 더 구비된다. Fe3+ 공급장치는 무산소조건으로 운전되는 제 1 생물활성탄 반응조(120)의 원수공급유로 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)의 원수공급유로에 Fe3+를 공급한다. 이러한 Fe3+는 반응조 내의 난분해성 유기물 저감 박테리아가 전자 운반체(electron shuttle)로 역할을 하여 Fe2+로 환원되며, Fe3+가 Fe2+로 환원되는 과정에서 난분해성 유기물질이 분해된다. 또한, Fe2+로 환원되지 않은 Fe3+는 응집제로 작용하여 원수내 난분해성 유기물질 및 총인(T-P)을 제거한다. 무산소조건의 반응조에서 환원반응에 의해 생성된 Fe2+는 호기조건의 반응조로 유입되고 호기조건 하에서 Fe2+는 Fe3+로 산화되면서 난분해성 유기물질 및 총인(T-P)을 응집하여 제거시킨다. Along with this, an Fe 3+ supply device 16 for supplying Fe 3+ to the raw water is further provided. The Fe 3+ supplying device supplies Fe 3+ to the raw water supply passage of the first bioactive carbon reactor 120 or the raw water supply passage of the second bioactive carbon reactor 130 operated under anoxic conditions. Such Fe 3+ is reduced to Fe 2+ by the bacteria reducing the recalcitrant organic matter in the reaction vessel serving as an electron shuttle, and the recalcitrant organic matter is decomposed in the process of reducing Fe 3+ to Fe 2+ . In addition, Fe 3+ that is not reduced to Fe 2+ acts as a coagulant and removes non-decomposable organic substances and total phosphorus (TP) in raw water. Fe 2+ produced by the reduction reaction in the reactor under anoxic conditions flows into the reactor under aerobic conditions, and under aerobic conditions, Fe 2+ is oxidized to Fe 3+ to aggregate and remove non-decomposable organic substances and total phosphorus (TP).

Fe3+ 공급장치를 통해 Fe3+를 원수에 공급함에 있어서 Fe3+가 무산소조건의 반응조에 도달하기 전에 응집되어 플럭화되는 것을 방지하기 위해, Fe3+의 불용화를 억제시키는 생분해성 킬레이트 물질과 Fe3+를 함께 공급하거나 pH 2 이하의 공급수에 Fe3+를 혼합하여 원수에 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 생분해성 킬레이트 물질을 사용하는 경우에는 킬레이트의 유기물 농도 만큼 외부 탈질 유기물 주입량을 줄일 수 있다.A biodegradable chelate that suppresses insolubilization of Fe 3+ to prevent Fe 3+ from being aggregated and flocculated before reaching the reaction tank under anoxic conditions when Fe 3+ is supplied to raw water through the Fe 3+ supply device It is preferable to supply the material and Fe 3+ together or to supply raw water by mixing Fe 3+ with supply water having a pH of 2 or less. In addition, in the case of using a biodegradable chelate material, the amount of external denitrification organic matter injected can be reduced by the amount of the organic matter concentration of the chelate.

제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각은 무산소조건 또는 호기조건으로 운전되는데, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 전체적인 수처리공정은 무산소 운전에 이어 호기 운전이 진행되는 방식이며, 이러한 무산소 운전, 호기 운전의 순서가 반복된다. Each of the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 is operated under anoxic or aerobic conditions. In the first embodiment of the present invention, the overall water treatment process is performed in anoxic operation followed by aerobic operation method, and the sequence of anaerobic operation and expiratory operation is repeated.

원수는 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 교번하여 유입된다. 제 1 단계에서는 원수는 제 1 생물활성탄 반응조(120)에 유입되고 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 거친 원수는 중간수조(14)를 거쳐 제 2 생물활성탄 반응조(130)로 공급되며(도 2a 참조), 제 2 단계에서는 원수가 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 유입되고 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 거친 원수는 중간수조(14)를 거쳐 제 1 생물활성탄 반응조(120)로 공급된다(도 2b 참조). 제 1 단계와 제 2 단계는 독립적인 수처리공정으로서, 제 1 단계의 공정 그리고 제 2 단계의 공정이 완료되면 각각 처리수가 생산된다. Raw water is alternately introduced into the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 . In the first step, raw water flows into the first bioactive carbon reactor 120, and raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 120 is supplied to the second bioactive carbon reactor 130 through the intermediate water tank 14 (FIG. 2a). Reference), in the second step, the raw water flows into the second bioactive carbon reactor 130, and the raw water passing through the second bioactive carbon reactor 130 is supplied to the first bioactive carbon reactor 120 through the intermediate water tank 14. (See Fig. 2b). The first step and the second step are independent water treatment processes. When the first step process and the second step process are completed, treated water is produced, respectively.

원수의 유입 및 공급을 위해 원수조(110), 제 1 생물활성탄 반응조(120) 및 생물활성탄 반응조 간에 유로가 구비되는데, 이를 경로 측면에서 보면 제 1 단계에서 원수가 이동되는 경로를 제 1 경로, 제 2 단계에서 원수가 이동되는 경로를 제 2 경로라 할 수 있다. 제 1 경로는 원수조(110), 제 1 생물활성탄 반응조(120), 중간수조(14), 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 순서대로 연결하는 경로이고, 제 2 경로는 원수조(110), 제 2 생물활성탄 반응조(130), 중간수조(14), 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 순서대로 연결하는 경로이다. 제 1 경로와 제 2 경로를 충족하는 유로는 다양한 형태로 설계할 수 있으며, 도 1은 제 1 경로와 제 2 경로를 충족하는 유로의 일 실시예를 나타낸 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이 제 1 경로와 제 2 경로는 공통의 유로를 이용하고 밸브의 개폐를 통해 유로를 선택적으로 개방 또는 차단할 수 있다. For the inflow and supply of raw water, a flow path is provided between the raw water tank 110, the first bioactive carbon reactor 120, and the bioactive carbon reactor. Looking at this path, the path through which raw water is moved in the first step is referred to as the first path, The path through which the enemy moves in the second step may be referred to as the second path. The first path is a path connecting the raw water tank 110, the first bioactive carbon reactor 120, the intermediate water tank 14, and the second bioactive carbon reactor 130 in order, and the second path is the raw water tank 110 , The second bioactive carbon reactor 130, the intermediate water tank 14, and the first bioactive carbon reactor 120 are sequentially connected. A flow path satisfying the first path and the second path can be designed in various forms, and FIG. 1 shows an embodiment of a flow path satisfying the first path and the second path. As shown in FIG. 1, the first path and the second path use a common flow path, and the flow path can be selectively opened or blocked by opening and closing the valve.

상술한 바와 같이 제 1 실시예의 전체적인 수처리공정은 무산소 운전과 호기 운전의 순서로 진행되고, 제 1 단계의 공정과 제 2 단계의 공정이 순차적으로 진행됨과 함께 반복 진행되는데, 제 1 단계와 제 2 단계 공히 무산소 운전과 호기 운전의 순서로 진행된다. As described above, the overall water treatment process of the first embodiment proceeds in the order of anoxic operation and aerobic operation, and the first step process and the second step process proceed sequentially and repeatedly. Both steps proceed in the order of anoxic operation and expiratory operation.

제 1 단계 및 제 2 단계에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The first step and the second step are described in detail as follows.

먼저, 도 2a를 참조하면, 제 1 단계에서 원수조(110)의 원수는 원수공급펌프(11)를 통해 제 1 생물활성탄 반응조(120)로 유입된다. 원수는 제 1 생물활성탄 반응조(120)에 상향류로 유입되며, 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 거친 원수는 제 1 생물활성탄 반응조(120)의 상단을 통해 배출되어 중간수조(14)를 거쳐 순환펌프(14)를 통해 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 향해 이동된다. 참고로, 도 2a 및 후술하는 도 2a, 4a, 4b, 5a, 5b에서 원수이동경로, 공기공급경로, 유기탄소원 공급경로, Fe3+ 공급경로 상에 구비된 밸브 중 검은색으로 채워진 밸브는 개방된 상태를 나타내고, 흰색으로 채워진 밸브는 닫힌 상태를 의미한다. First, referring to Figure 2a, in the first step, the raw water of the raw water tank 110 is introduced into the first bioactive carbon reactor 120 through the raw water supply pump 11. Raw water flows into the first bioactive carbon reactor 120 upstream, and raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 120 is discharged through the top of the first bioactive carbon reactor 120 and passes through the intermediate water tank 14. It is moved toward the second bioactive carbon reactor 130 through the circulation pump 14 . For reference, among the valves provided on the raw water flow path, the air supply path, the organic carbon source supply path, and the Fe 3+ supply path in FIG. 2a and FIGS. 2a, 4a, 4b, 5a, and 5b described below, the valve filled in black is open. indicates the closed state, and the valve filled with white means the closed state.

제 1 생물활성탄 반응조(120) 내에는 생물활성탄이 채워지며, 제 2 생물활성탄 반응조(130) 역시 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 마찬가지로 반응조 내에 생물활성탄이 채워진 행태를 이룬다. 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 채워진 생물활성탄은 입상활성탄에 미생물이 결합된 것으로서, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 공히 생물활성탄에는 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존한다. 통상, 혐기성반응조에는 혐기성균이 우점화되고, 호기성반응조에는 호기성균이 우점화되어 생장하게 되는데, 본 발명에서는 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각이 무산소조건과 호기조건을 교번하여 진행됨에 따라, 각 반응조의 생물활성탄에는 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존할 수 있다. 여기서, 조건혐기성균은 무산소조건과 호기조건 모두에서 활성화되는 미생물이다. The first bioactive carbon reactor 120 is filled with bioactive carbon, and the second bioactive carbon reactor 130 also forms a behavior in which the bioactive carbon is filled in the same way as the first bioactive carbon reactor 120 . The bioactive carbon filled in the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 is obtained by combining microorganisms with granular activated carbon, and both the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 are biologically active. Anaerobic bacteria, aerobic bacteria and conditional anaerobic bacteria coexist in activated carbon. Usually, anaerobic bacteria are dominant in the anaerobic reactor, and aerobic bacteria are dominant in the aerobic reactor and grow. In the present invention, the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, respectively, As the aerobic conditions proceed alternately, anaerobic bacteria, aerobic bacteria and conditional anaerobic bacteria can coexist in the bioactive carbon of each reactor. Here, the anaerobes are microorganisms that are activated under both anoxic and aerobic conditions.

또한, 입상활성탄에 미생물을 결합시켜 생물활성탄을 준비하는데, 제 1 단계의 진행 전에 입상활성탄이 채워진 제 1 생물활성탄 반응조(120) 및 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 유기탄소원을 공급함으로써 생물활성탄을 준비할 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다. In addition, bioactive carbon is prepared by combining microorganisms with granular activated carbon. Before proceeding in the first step, the organic carbon source is supplied to the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 filled with granular activated carbon to obtain bioactive carbon. can be prepared, which will be described later.

제 1 단계에서 제 1 생물활성탄 반응조(120)는 무산소조건으로 운전되고, 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 호기조건으로 운전된다. 제 1 단계의 제 1 생물활성탄 반응조(120)에는 공기가 공급되지 않는 반면, 유기탄소원과 Fe3+가 공급되며, 제 1 단계의 제 2 생물활성탄 반응조(130)에는 공기가 공급되는 반면, 유기탄소원과 Fe3+는 공급되지 않는다. 유기탄소원, Fe3+ 및 공기는 각각 유기탄소원 공급장치(13), Fe3+ 공급장치(16), 공기공급펌프(12)에 의해 공급된다. In the first step, the first bioactive carbon reactor 120 is operated under anoxic conditions, and the second bioactive carbon reactor 130 is operated under aerobic conditions. While air is not supplied to the first bioactive carbon reactor 120 in the first step, organic carbon source and Fe 3+ are supplied, and air is supplied to the second bioactive carbon reactor 130 in the first step, while organic carbon source and Fe 3+ are supplied. Carbon source and Fe 3+ are not supplied. The organic carbon source, Fe 3+ , and air are supplied by the organic carbon source supply device 13 , the Fe 3+ supply device 16 , and the air supply pump 12 , respectively.

제 1 생물활성탄 반응조(120)가 무산소조건을 유지하는 상태에서, 원수가 생물활성탄이 채워진 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 통과하면서 원수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC)와 총질소(T-N)가 제거된다. 총유기탄소(TOC)는 생물활성탄에 흡착되어 활성탄에 부착되어 있는 미생물에 의해 분해·섭취되어 제거되며, 총질소(T-N)는 원수내 이용 가능한 유기물 및 유기탄소원 공급장치로부터 공급되는 외부 유기탄소원을 이용한 탈질균에 의해 제거된다. In a state where the first bioactive carbon reactor 120 maintains anoxic conditions, raw water passes through the first bioactive carbon reactor 120 filled with bioactive carbon, thereby reducing total organic carbon (TOC) and total nitrogen (T-N) contained in the raw water. ) is removed. Total organic carbon (TOC) is adsorbed on bioactive carbon and decomposed/ingested by microorganisms attached to the activated carbon to be removed, and total nitrogen (T-N) is organic matter available in raw water and an external organic carbon source supplied from an organic carbon source supply device. It is removed by denitrifying bacteria.

또한, 제 1 단계에서 무산소조건으로 운전되는 제 1 생물활성탄 반응조(120)에는 Fe3+가 공급되는데, Fe3+는 반응조 내의 난분해성 유기물 저감 박테리아가 전자 운반체(electron shuttle)로 역할을 하여 Fe2+로 환원되며, 난분해성 유기물 저감 박테리아에 의해 Fe3+가 Fe2+로 환원되는 과정에서 난분해성 유기물질이 분해된다. 또한, Fe2+로 환원되지 않은 Fe3+는 응집제로 작용하여 난분해성 유기물질 및 총인(T-P)을 제거한다.In addition, Fe 3+ is supplied to the first bioactive carbon reactor 120 operated under anoxic conditions in the first step, and Fe 3+ is produced by the bacteria in the reactor serving as electron shuttles to reduce Fe 3+. It is reduced to 2+ , and in the process of reducing Fe 3+ to Fe 2+ by bacteria reducing non-degradable organic matter, the non-degradable organic matter is decomposed. In addition, Fe 3+ that is not reduced to Fe 2+ acts as a coagulant to remove non-decomposable organic substances and total phosphorus (TP).

제 1 생물활성탄 반응조(120)를 거친 원수는 제 1 경로를 따라 중간수조(14)를 거쳐 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 상향류로 공급되는데, 전술한 바와 같이 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 호기조건으로 운전되어야 함에 따라, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 사이의 제 1 경로에는 원수에 공기를 공급하는 공기공급펌프(12)가 구비된다. 이에 따라, 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 호기조건으로 운전되며, 원수가 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 통과하면서 원수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC)와 총인(T-P)이 제거된다. 총유기탄소(TOC)는 생물활성탄에 흡착되어 활성탄에 부착되어 있는 미생물에 의해 분해·섭취되어 제거되며, 총인(T-P)는 무산소/혐기 상태인 제 1 생물활성탄 반응조에서 정인산염을 방출한 인 축적 미생물(PAO, Phosphorous Accumulating Organism)이 호기조건인 제 2 생물활성탄 반응조에서 방출한 양보다 더 많은 인섭취 반응(luxury uptake)에 의해 제거된다. Raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 120 is supplied upstream to the second bioactive carbon reactor 130 through the intermediate water tank 14 along the first path, and as described above, the second bioactive carbon reactor 130 ) must be operated under aerobic conditions, an air supply pump 12 for supplying air to raw water is provided in the first path between the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130. Accordingly, the second bioactive carbon reactor 130 is operated under aerobic conditions, and as the raw water passes through the second bioactive carbon reactor 130, total organic carbon (TOC) and total phosphorus (TP) contained in the raw water are removed. . Total organic carbon (TOC) is adsorbed on bioactive carbon and decomposed/ingested by microorganisms adhering to activated carbon to be removed. Microorganisms (PAO, Phosphorous Accumulating Organism) are removed by luxury uptake greater than the amount released from the second bioactive carbon reactor under aerobic conditions.

호기조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)에서 생물활성탄에 의해 총유기탄소(TOC)와 총인(T-P)이 제거되는 과정에서, 미생물은 생물활성탄의 표면뿐만 아니라 생물활성탄의 내부 기공에도 서식하고 생물활성탄의 내부 기공에는 상대적으로 공기 공급이 원활하지 않음에 따라, 생물활성탄의 표면은 호기상태인 반면 생물활성탄의 내부 기공은 무산소 또는 혐기상태를 이루게 된다. 이와 같이 생물활성탄의 표면에서는 종속영양균(유기물제거, 인축적 등)과 독립영양균(질산화)에 의한 총유기탄소(TOC)와 총인(T-P) 제거 및 질산화 반응이 진행되는 반면, 생물활성탄의 내부 기공에서는 종속영양균(유기물제거, 탈인, 탈질 등)에 의한 총유기탄소(TOC) 제거 및 탈질을 위해 이전 단계 무산소 조건의 생물활성탄 반응조에 주입하여 생물활성탄에 흡착, 잔류된 유기 탄소원을 이용해 지속적으로 탈질이 나타나게 된다. 따라서, 호기조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)에서는 총유기탄소(TOC)와 총인(T-P) 뿐만 아니라 총질소(T-N)까지 제거되는 기작이 진행된다. In the process of removing total organic carbon (TOC) and total phosphorus (TP) by bioactive carbon in the second bioactive carbon reactor 130 under aerobic conditions, microorganisms inhabit not only the surface of the bioactive carbon but also the internal pores of the bioactive carbon, and biological Since the air supply to the internal pores of the activated carbon is relatively poor, the surface of the bioactive carbon is in an aerobic state, while the internal pores of the bioactive carbon are in an anaerobic or anaerobic state. As such, on the surface of bioactive carbon, total organic carbon (TOC) and total phosphorus (TP) removal and nitrification reaction by heterotrophic bacteria (organic matter removal, phosphorus accumulation, etc.) and autotrophic bacteria (nitrification) proceed. In the internal pore, for total organic carbon (TOC) removal and denitrification by heterotrophic bacteria (removal of organic matter, dephosphorization, denitrification, etc.), it is injected into the bioactive carbon reactor under anoxic conditions in the previous step, adsorbed to the bioactive carbon, and the remaining organic carbon source is used. Denitration occurs continuously. Therefore, in the second bioactive carbon reactor 130 under aerobic conditions, a mechanism for removing not only total organic carbon (TOC) and total phosphorus (TP) but also total nitrogen (T-N) proceeds.

이와 함께, 무산소조건의 반응조에서 환원반응에 의해 생성된 Fe2+는 호기조건의 반응조로 유입되고 호기조건 하에서 Fe2+는 Fe3+로 산화되면서 난분해성 유기물질 및 총인(T-P)을 응집하여 제거시킨다. In addition, Fe 2+ generated by the reduction reaction in the reaction tank under anoxic conditions flows into the reaction tank under aerobic conditions, and under aerobic conditions, Fe 2+ is oxidized to Fe 3+ while coagulating recalcitrant organic substances and total phosphorus (TP). Remove.

상술한 바와 같은 제 1 단계 즉, 원수조(110)의 원수가 제 1 경로를 따라 무산소조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120), 호기조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 순차적으로 거치는 과정을 통해 원수에 포함되어 있는 총유기탄소(TOC), 총질소(T-P) 및 총인(T-P)가 제거되어 처리수가 생산된다. The first step as described above, that is, a process in which the raw water of the raw water tank 110 sequentially passes through the first bioactive carbon reactor 120 under anoxic conditions and the second bioactive carbon reactor 130 under aerobic conditions along the first path. Through this, total organic carbon (TOC), total nitrogen (TP), and total phosphorus (TP) contained in raw water are removed to produce treated water.

상기 제 1 단계를 통한 처리수 생산과정이 완료되면, 제 2 단계를 통한 처리수 생산과정을 진행한다. When the treatment water production process through the first step is completed, the treated water production process proceeds through the second step.

앞서 언급한 바와 같이 제 1 생물활성탄 반응조(120) 및 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각에 채워진 생물활성탄에는 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존하고, 이들 공존하는 서로 다른 성격의 미생물이 활성화되기 위해서는 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각은 동일 조건으로만 운전되어서는 안 된다. 즉, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각은 무산소조건과 호기조건을 교번하여 운전되어야 한다. 이를 위해, 제 2 단계가 진행되며, 제 2 단계에서는 제 1 단계와 반대로 운전된다. As mentioned above, anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria coexist in the bioactive carbon filled in the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, respectively, and these coexisting microorganisms of different characteristics In order to be activated, each of the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 should not be operated only under the same conditions. That is, each of the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 must be operated alternately under anoxic conditions and aerobic conditions. To this end, a second step is carried out, which operates in reverse to the first step.

제 1 단계에서 제 1 생물활성탄 반응조(120)는 무산소조건, 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 호기조건으로 운전되었는데, 제 2 단계에서는 그 반대로 제 1 생물활성탄 반응조(120)는 호기조건, 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 무산소조건으로 운전된다. In the first step, the first bioactive carbon reactor 120 was operated under anoxic conditions and the second bioactive carbon reactor 130 was operated under aerobic conditions. 2 The bioactive carbon reactor 130 is operated under anoxic conditions.

제 2 단계는 구체적으로 다음과 같이 진행된다. The second step proceeds as follows in detail.

도 2b를 참조하면, 제 2 단계에서 원수조(110)의 원수는 원수조(110), 제 2 생물활성탄 반응조(130), 중간수조(14), 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 순서대로 연결하는 제 2 경로를 따라 이동된다. Referring to FIG. 2B, the raw water of the raw water tank 110 in the second step is sequentially passed through the raw water tank 110, the second bioactive carbon reactor 130, the intermediate water tank 14, and the first bioactive carbon reactor 120. It moves along the second path that connects it.

원수조(110)의 원수는 원수공급펌프(11)를 통해 제 2 생물활성탄 반응조(130)로 유입된다. 원수는 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 상향류로 유입되며, 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 거친 원수는 제 2 생물활성탄 반응조(130)의 상단을 통해 배출되어 중간수조(14)로 유입되며, 순환펌프(15)를 통해 제 1 생물활성탄 반응조(120)를 향해 이동된다. Raw water from the raw water tank 110 is introduced into the second bioactive carbon reactor 130 through the raw water supply pump 11 . Raw water flows upward into the second bioactive carbon reactor 130, and raw water that has passed through the second bioactive carbon reactor 130 is discharged through the top of the second bioactive carbon reactor 130 and flows into the intermediate water tank 14. and is moved toward the first bioactive carbon reactor 120 through the circulation pump 15.

제 1 단계와는 반대로, 제 2 생물활성탄 반응조(130)는 무산소조건, 제 1 생물활성탄 반응조(120)는 호기조건으로 운전됨에 따라, 무산소조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)에서는 원수가 통과하는 과정에서 총유기탄소(TOC)와 총질소(T-N)가 제거되며, 호기조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120)에서는 원수가 통과하는 과정에서 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 및 총인(T-P)이 제거된다. 이 과정을 거쳐 제 1 생물활성탄 반응조(120)의 상단을 통해 처리수가 배출된다. Contrary to the first step, as the second bioactive carbon reactor 130 is operated under anoxic conditions and the first bioactive carbon reactor 120 is operated under aerobic conditions, raw water passes through the second bioactive carbon reactor 130 under anoxic conditions. In the process, total organic carbon (TOC) and total nitrogen (T-N) are removed, and in the first bioactive carbon reactor 120 under aerobic conditions, total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N) and Total phosphorus (TP) is removed. Through this process, the treated water is discharged through the top of the first bioactive carbon reactor 120 .

무산소조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)에서 발생되는 기작은 제 1 단계의 무산소조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120)에서 진행되는 기작과 동일하며, 호기조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120)에서 발생되는 기작은 제 1 단계의 무산소조건의 제 2 생물활성탄 반응조(130)에서 진행되는 기작과 동일하다. The mechanism generated in the second bioactive carbon reactor 130 under anoxic conditions is the same as that in the first bioactive carbon reactor 120 under anoxic conditions in the first step, and the first bioactive carbon reactor 120 under aerobic conditions The mechanism generated in is the same as the mechanism that proceeds in the second bioactive carbon reactor 130 under anoxic conditions in the first step.

제 1 단계와 제 2 단계의 진행을 통해 제 1 생물활성탄 반응조(120), 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각이 무산소조건과 호기조건을 교번하여 운전하는 형태를 이루며, 이러한 동일 반응조의 무산소조건과 호기조건의 교번 운전을 통해 각 반응조의 생물활성탄에 다양한 미생물 즉, 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균 등을 존재시켜 질소·인의 제거가 이뤄질 수 있도록 하며, 기존 활성슬러지 공법에 비해 작은 미생물량으로 유지되기 때문에 원수의 C/N비가 낮게 유지되더라도 총질소(T-N)를 효과적으로 제거할 수 있게 된다. Through the progress of the first step and the second step, the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 form a form in which the anoxic and aerobic conditions are alternately operated, respectively, and the anoxic conditions of the same reactor are achieved. Through the alternating operation of aerobic and aerobic conditions, various microorganisms, such as anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria, etc. exist in the bioactive carbon of each reaction tank so that nitrogen and phosphorus can be removed, and the amount of microorganisms is smaller than that of the existing activated sludge method Since it is maintained as , it is possible to effectively remove total nitrogen (T-N) even if the C/N ratio of the raw water is maintained low.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리장치를 이용함에 있어서 상술한 제 1 단계와 제 2 단계의 교번은 반복 진행된다. In using the water treatment device according to the first embodiment of the present invention, the above-described alternation of the first step and the second step is repeated.

앞서, 제 1 단계의 진행 전에 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각에 채워진 입상활성탄에 미생물을 결합시켜 생물활성탄을 준비하는 과정이 진행됨을 언급하였는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다. 또한, 생물활성탄의 준비에 대해서만 언급하였는데, 생물활성탄의 준비 뿐만 아니라 생물활성탄에 유기물을 공급하는 과정 또한 제 1 단계의 진행 전에 요구된다. 이하에서는, 제 1 단계의 진행 전에 수행되는 유기물 공급 및 생물활성탄 준비 과정을 '전처리 단계'라 칭하기로 한다. Previously, it was mentioned that the process of preparing bioactive carbon by binding microorganisms to the granular activated carbon filled in the first bioactive carbon tank 120 and the second bioactive carbon tank 130, respectively, before proceeding with the first step, proceeded. If you do the following In addition, only the preparation of bioactive carbon has been mentioned, but not only the preparation of bioactive carbon, but also the process of supplying organic matter to the bioactive carbon is required before proceeding with the first step. Hereinafter, the process of supplying organic matter and preparing bioactive carbon, which is performed before proceeding with the first step, will be referred to as a 'pretreatment step'.

먼저, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각에 입상활성탄이 채워진 상태에서 제 1 생물활성탄 반응조(120) 및 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 유기탄소원이 혼합된 원수를 공급한다. 이에 따라, 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 유기탄소원이 흡착된다. 이 때, 유기탄소원으로는 하수 원수, 당밀, 글루코스, 메탄올, 에탄올, 시트릭산, 아세트산 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용할 수 있으며, 유기탄소원은 별도의 유기탄소원 공급장치(13)로부터 공급될 수 있다. First, the organic carbon source is mixed in the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 while the granular activated carbon is filled in the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, respectively. supply raw water Accordingly, the organic carbon source is adsorbed on the surface and internal pores of the granular activated carbon. At this time, as the organic carbon source, any one or a combination of raw sewage water, molasses, glucose, methanol, ethanol, citric acid, and acetic acid may be used, and the organic carbon source may be supplied from a separate organic carbon source supply device 13 there is.

유기탄소원의 공급 및 입상활성탄으로의 흡착이 완료되면, 원수조(110)에 활성슬러지를 투입하고 활성슬러지가 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 공급한다. 원수에 혼합되는 활성슬러지 내에는 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 포함되며, 이에 따라 활성슬러지가 혼합된 원수의 공급으로 인해 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각의 입상활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 부착된다. When the supply of the organic carbon source and the adsorption to the granular activated carbon are completed, the activated sludge is injected into the raw water tank 110, and the raw water mixed with the activated sludge is fed into the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130. supply The activated sludge mixed with the raw water includes anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria, and accordingly, the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 due to the supply of the raw water mixed with the activated sludge Anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria are attached to each granular activated carbon.

제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각의 입상활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 부착된 상태에서, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각에 원수를 공급함과 함께 원수에 간헐적으로 공기를 주입한다. 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 공급되는 원수에 간헐적으로 공기가 주입됨에 따라, 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각은 무산소 상태와 호기상태를 반복하게 된다. 이와 같이 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130) 각각은 무산소 상태와 호기상태를 반복하는 과정에서 각 반응조의 입상활성탄에 부착된 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균은 각각의 조건 하에서 유기탄소원을 영양분으로 하여 생장하게 되며, 이를 통해 생물활성탄의 준비가 완료된다. In a state in which anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria are attached to each granular activated carbon of the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon While supplying raw water to each of the reaction tanks 130, air is intermittently injected into the raw water. As air is intermittently injected into the raw water supplied to the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, each of the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 is oxygen-free. state and exhalation state are repeated. In this way, in the process of repeating anoxic and aerobic conditions in each of the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130, anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria attached to the granular activated carbon of each reactor are respectively It grows using organic carbon sources as nutrients under the conditions of, and through this, the preparation of bioactive carbon is completed.

상술한 유기탄소원의 공급, 활성슬러지의 공급, 간헐적 폭기를 통해 입상활성탄의 생물활성탄으로의 변환이 완료된다. 이와 같은 전처리 단계가 완료되면 상기 제 1 단계가 진행되고, 제 1 단계에 의한 처리수 생산이 완료되면 제 2 단계에 의한 처리수 생산이 진행된다. The conversion of granular activated carbon into bioactive carbon is completed through the above-described supply of organic carbon source, supply of activated sludge, and intermittent aeration. When the pretreatment step is completed, the first step is performed, and when the production of the treated water is completed, the second step is performed.

이상, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치에 대해 설명하였다. In the above, the water treatment device using the bioactive carbon process according to the first embodiment of the present invention has been described.

한편, 생물활성탄 반응조를 호기 상태로 만들기 위한 공기공급이 반응조 하부에 걸리는 압력에 의해 어렵다고 판단되거나 혹은 추가적인 인, 유기물 제거효율의 확보가 필요한 경우에는 제 1 실시예를 변형하여 제 3 실시예와 같이 구성할 수 있다. 제 3 실시예에는 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예의 중간수조(14) 및 공기공급펌프(12)의 구성을 용존공기부상분리조(DAF, dissolved air flotation)(140)로 대체한 것이다. 무산소조건의 제 1 생물활성탄 반응조(120) 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)를 거친 원수가 용존공기부상분리조(140)에 유입되도록 하고, 용존공기부상분리조(140) 내에서의 용존공기에 의한 부상분리공정에 의해 유기물 및 인의 제거가 진행되도록 한 후, 호기조건으로 운전되는 제 1 생물활성탄 반응조(120) 또는 제 2 생물활성탄 반응조(130)에 원수가 유입되도록 함으로써 제 1 실시예의 공기공급펌프(12)의 구성을 생략할 수 있다. 제 3 실시예는 공기공급펌프(12)의 구성이 생략되었을 뿐 제 1 실시예의 동작과 동일하게 운전된다. 여기서, 도면에 도시하지 않았지만 용존공기부상분리조(140)의 일측에는 용존공기부상분리조(140)에 미세기포를 공급하는 미세기포발생장치가 구비된다. 용존공기부상분리조(140)의 일부 영역은 응집조로 정의될 수 있으며, 응집조에 응집제를 투입함으로써 유기물 및 인의 제거효율을 높일 수 있다. On the other hand, when it is determined that the supply of air to make the bioactive carbon reactor into an aerobic state is difficult due to the pressure applied to the lower part of the reactor, or when it is necessary to secure additional phosphorus and organic matter removal efficiency, the first embodiment is modified and, as in the third embodiment, can be configured. As shown in FIG. 6, in the third embodiment, the configuration of the intermediate water tank 14 and the air supply pump 12 of the first embodiment is replaced with a dissolved air flotation (DAF) 140 will be. Raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 120 or the second bioactive carbon reactor 130 under anoxic conditions flows into the dissolved air flotation separation tank 140, and the dissolved air in the dissolved air flotation separation tank 140 After the removal of organic matter and phosphorus is performed by the flotation separation process by, raw water is introduced into the first bioactive carbon reactor 120 or the second bioactive carbon reactor 130 operated under aerobic conditions to obtain the air of the first embodiment. The configuration of the supply pump 12 can be omitted. The operation of the third embodiment is identical to that of the first embodiment, except that the configuration of the air supply pump 12 is omitted. Here, although not shown in the drawing, a micro-bubble generating device for supplying micro-bubbles to the dissolved air flotation separation tank 140 is provided at one side of the dissolved air flotation separation tank 140 . A part of the dissolved air flotation separation tank 140 may be defined as a flocculation tank, and the removal efficiency of organic matter and phosphorus may be increased by introducing a coagulant into the coagulation tank.

이하에서는, 제 2 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a water treatment device using a bioactive carbon process according to a second embodiment will be described.

제 2 실시예는 제 1 실시예와 마찬가지로 도 3에 도시한 바와 같이 두 개의 생물활성탄 반응조(220)(230)를 기반으로 한다. 제 1 실시예가 제 1 단계와 제 2 단계 공히 무산소 운전-호기 운전의 순서로 공정을 진행함에 반해, 제 2 실시예는 원수에 포함되어 있는 암모니아성 질소의 농도에 따라 무산소 운전-호기 운전의 순서 또는 호기 운전-무산소 운전의 순서로 진행함을 특징으로 한다. Like the first embodiment, the second embodiment is based on two bioactive carbon reactors 220 and 230 as shown in FIG. 3 . While the first embodiment proceeds the process in the order of anoxic operation - aerobic operation in both the first and second steps, the second embodiment proceeds in the order of anoxic operation - aerobic operation according to the concentration of ammonia nitrogen contained in the raw water. Alternatively, it is characterized in that it proceeds in the order of aerobic operation - anoxic operation.

역삼투공정 농축수인 원수는 질산화, 탈질 등의 하수처리 공정을 거쳤기 때문에 암모니아성 질소의 농도는 낮게 나타난다. 하지만 하수처리 공정 중 문제로 인하여 역삼투공정 농축수 원수에 암모니아상 질소가 높게 유입될 경우에는 암모니아성 질소가 우선되어 처리될 필요가 있다. 원수에 포함되어 있는 암모니아성 질소는 질산성 질소로의 변환을 거쳐 혐기성균에 의한 탈질 반응에 의해 질소(N2)로 제거되는데, 원수 내의 암모니아성 질소의 농도에 따라 암모니아성 질소의 질산성 질소로의 변환 과정이 선택적으로 적용될 필요가 있다. 본 발명의 제 2 실시예는 이러한 점을 고려하여, 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 크면 우선 호기조건으로 원수를 보내 질산성 질소로 전환시킨 이후 무산소조건으로 보내 탈질이 이뤄지도록 하며, 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 작으면 해당 원수에 대해 곧바로 무산소조건을 통한 탈질 반응을 유도한다. 즉, 암모니아성 질소가 기준값보다 높으면 호기 운전-무산소 운전의 순서로 진행되고, 암모니아성 질소가 기준값보다 낮으면 무산소 운전-호기 운전의 순서로 진행된다. Since raw water, which is concentrated water from the reverse osmosis process, has undergone sewage treatment processes such as nitrification and denitrification, the concentration of ammonia nitrogen is low. However, when a high amount of ammonia nitrogen is introduced into raw water concentrated in the reverse osmosis process due to a problem during the sewage treatment process, ammonia nitrogen needs to be treated with priority. Ammonia nitrogen contained in raw water is converted into nitrate nitrogen and then removed as nitrogen (N 2 ) by denitrification by anaerobic bacteria. A conversion process needs to be selectively applied. In consideration of this point, the second embodiment of the present invention, when the concentration of ammonia nitrogen is greater than the preset reference value, first sends raw water under aerobic conditions to convert it to nitrate nitrogen and then sends it under anoxic conditions so that denitrification is achieved, and ammonia If the concentration of nitrogenous nitrogen is less than the standard value, the denitrification reaction is induced directly through the anoxic condition for the corresponding raw water. That is, when the ammonia nitrogen is higher than the reference value, the aerobic operation - anoxic operation is performed in the order, and when the ammonia nitrogen is lower than the reference value, the anoxic operation - anoxic operation is performed in the order.

또한, 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230) 각각에서 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 모두 존재하도록 하기 위해 두 개의 반응조(220)(230) 각각은 무산소조건과 호기조건이 교번 운전된다. 이는 제 1 실시예에서 제 1 생물활성탄 반응조(120)와 제 2 생물활성탄 반응조(130)가 무산소조건과 호기조건을 교번하여 운전되는 것과 동일한 이유이다. In addition, in order to ensure that anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria exist in each of the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230, the two reactors 220 and 230 each have anoxic conditions and The aerobic condition is operated alternately. This is for the same reason that the first bioactive carbon reactor 120 and the second bioactive carbon reactor 130 are alternately operated under anoxic conditions and aerobic conditions in the first embodiment.

정리하면, 제 2 실시예는 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230) 기반 하에 원수 내의 암모니아성 질소의 농도에 따라 무산소 운전, 호기 운전의 순서를 선택적으로 바꿈과 함께 각 반응조 내에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 모두 존재하도록 하기 위해 암모니아성 질소의 농도가 높은 경우와 낮은 경우 공히, 두 개의 반응조(220)(230) 각각은 무산소조건과 호기조건이 교번 운전된다. In summary, the second embodiment selectively changes the order of anoxic operation and aerobic operation according to the concentration of ammonia nitrogen in raw water based on the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230, and each In order to ensure that anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditioned anaerobic bacteria exist in the reactor, the two reactors 220 and 230 are alternately operated under anoxic conditions and aerobic conditions, both when the concentration of ammonia nitrogen is high and low. .

이를 구현하기 위해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치는 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230) 이외에 공기공급펌프(22), 유기탄소원 공급장치(23), 암모니아성 질소 측정장치(24) 및 Fe3+ 공급장치(27)를 구비한다. In order to implement this, the water treatment device using the bioactive carbon process according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. (22), an organic carbon source supply device (23), an ammonia nitrogen measuring device (24), and an Fe 3+ supply device (27).

암모니아성 질소 측정장치(24)는 원수조(210)의 일측에 구비되어 원수에 포함되어 있는 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 역할을 하며, 암모니아성 질소 측정장치(24)에 의해 측정된 암모니아성 질소의 농도 수치에 따라 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 호기 운전-무산소 운전의 순서 또는 무산소 운전-호기 운전의 순서가 결정된다. 전술한 바와 같이, 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 높으면 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230)는 호기 운전-무산소 운전의 순서로 운전되며, 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 낮으면 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230)는 무산소 운전-호기 운전의 순서로 운전된다. 또한, 호기 운전-무산소 운전의 순서 또는 무산소 운전-호기 운전의 순서를 진행함에 있어서, 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230) 각각은 호기조건과 무산소조건 사이에서 교번 운전된다. 이에 대해서는 후술하는 도 4a, 도 4b 및 도 5a, 도 5b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. The ammonia nitrogen measuring device 24 is provided on one side of the raw water tank 210 and serves to measure the concentration of ammonia nitrogen contained in the raw water, and the ammonia measured by the ammonia nitrogen measuring device 24 The order of aerobic operation-anoxic operation or anoxic operation-expiratory operation order of the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230 is determined according to the concentration value of nitrogen. As described above, when the concentration of ammonia nitrogen is higher than the preset reference value, the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230 are operated in the order of aerobic operation-anoxic operation, and the concentration of ammonia nitrogen If is lower than the preset reference value, the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230 are operated in the order of anoxic operation-expiratory operation. In addition, in proceeding with the sequence of aerobic operation-anoxic operation or anoxic operation-expiratory operation, the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230 are operated alternately between aerobic and anoxic conditions, respectively. do. This will be described in detail with reference to FIGS. 4a and 4b and FIGS. 5a and 5b to be described later.

한편, 제 1 생물활성탄 반응조(220)와 제 2 생물활성탄 반응조(230) 각각이 무산소조건 또는 호기조건으로 운전되어야 함에 따라, 공기공급펌프(22)는 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 원수유입경로 또는 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 원수유입경로에 공기를 선택적으로 공급하며, 무산소조건으로 운전되는 반응조의 탈질 반응 유도를 위해 유기탄소원 공급장치(23) 역시 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 원수유입경로 또는 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 원수유입경로에 유기탄소원을 선택적으로 공급되는 형태로 동작된다. 또한, Fe3+ 공급장치는 유기탄소원 공급장치(23)와 마찬가지로 무산소조건으로 운전되는 반응조에 선택적으로 Fe3+를 공급하는 형태로 동작된다. On the other hand, as each of the first bioactive carbon reactor 220 and the second bioactive carbon reactor 230 must be operated under anoxic or aerobic conditions, the air supply pump 22 controls the inflow of raw water into the first bioactive carbon reactor 220. Air is selectively supplied to the pathway or the raw water inflow path of the second bioactive carbon reactor 230, and the organic carbon source supply device 23 is also the first bioactive carbon reactor 220 to induce a denitrification reaction in the reactor operated under anoxic conditions. It operates in the form of selectively supplying the organic carbon source to the raw water inflow path of the second bioactive carbon reactor or the raw water inflow path of the second bioactive carbon reactor (230). In addition, the Fe 3+ supplying device operates in a form of selectively supplying Fe 3+ to a reaction tank operated under anoxic conditions, similarly to the organic carbon source supplying device 23 .

이러한 공기, 유기탄소원 및 Fe3+의 선택적 공급을 위해, 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 원수유입경로 및 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 원수유입경로 각각에 공기주입용 개폐밸브, 유기탄소원 주입용 개폐밸브, Fe3+ 주입용 개폐밸브가 구비될 수 있다. 예를 들어, 제 1 생물활성탄 반응조(220)가 무산소 운전이고, 제 2 생물활성탄 반응조(230)가 호기 운전인 경우, 공기는 제 2 생물활성탄 반응조(230)에만 공급되고, 유기탄소원과 Fe3+는 제 1 생물활성탄 반응조(220)에만 공급된다. In order to selectively supply air, organic carbon source, and Fe 3+ , an air injection opening/closing valve and an organic carbon source are installed in the raw water inflow path of the first bioactive carbon reactor 220 and the raw water inflow path of the second bioactive carbon reactor 230, respectively. An on/off valve for injection and an on/off valve for Fe 3+ injection may be provided. For example, when the first bioactive carbon reactor 220 is anoxic operation and the second bioactive carbon reactor 230 is an aerobic operation, air is supplied only to the second bioactive carbon reactor 230, and the organic carbon source and Fe 3 + is supplied only to the first bioactive carbon reactor 220.

이상, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 생물활성탄을 이용한 수처리장치에 대해 설명하였다. 다음으로, 제 2 실시예에 따른 생물활성탄을 이용한 수처리장치의 동작 즉, 암모니아성 질소의 농도에 따른 수처리장치의 동작에 대해 설명하기로 한다. In the above, the water treatment device using bioactive carbon according to the second embodiment of the present invention has been described. Next, the operation of the water treatment device using bioactive carbon according to the second embodiment, that is, the operation of the water treatment device according to the concentration of ammonia nitrogen will be described.

도 4a 및 도 4b는 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 높은 경우에서 호기 운전-무산소 운전의 순서로 진행됨을 만족하는 조건 하에 두 개의 반응조가 호기조건과 무산소조건 사이에서 교번 운전되는 것을 나타낸 것이고, 도 5a 및 도 5b는 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 낮은 경우에서 무산소 운전-호기 운전의 순서로 진행됨을 만족하는 조건 하에 두 개의 반응조가 무산소조건과 호기조건 사이에서 교번 운전되는 것을 나타낸 것이다. 4A and 4B show that two reactors are alternately operated between aerobic and anoxic conditions under conditions satisfying that the order of aerobic operation-anoxic operation is performed when the concentration of ammonia nitrogen is higher than the reference value, FIG. 5a and 5b show that the two reactors are alternately operated between anoxic and aerobic conditions under conditions satisfying that the order of anoxic operation and aerobic operation is satisfied when the concentration of ammonia nitrogen is lower than the reference value.

먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 높은 경우를 설명하면 다음과 같다. 도 4a 및 도 4b 공히, 호기 운전-무산소 운전의 순서로 진행되며, 도 4a는 제 1 생물활성탄 반응조(220)가 호기 운전이고, 제 2 생물활성탄 반응조(230)가 무산소 운전인 경우를 나타낸 것이고, 도 4b는 제 2 생물활성탄 반응조(230)가 호기 운전이고, 제 1 생물활성탄 반응조(220)가 무산소 운전인 경우인 경우를 나타낸 것이다. First, the case where the concentration of ammonia nitrogen is higher than the reference value will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. Both FIGS. 4A and 4B proceed in the order of aerobic operation and anoxic operation, and FIG. 4a shows a case in which the first bioactive carbon reactor 220 is in the aerobic operation and the second bioactive carbon reactor 230 is in the anoxic operation. 4B shows a case where the second bioactive carbon reactor 230 is in an aerobic operation and the first bioactive carbon reactor 220 is in an anaerobic operation.

도 4a를 참조하면, 원수조(210)의 원수는 제 1 생물활성탄 반응조(220)에 상향류로 유입된다. 이 때, 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 원수공급유로에 공기공급펌프(22)에 의해 공기가 주입되며, 따라서 제 1 생물활성탄 반응조(220)는 호기조건으로 운전된다. Referring to FIG. 4A , the raw water of the raw water tank 210 flows upward into the first bioactive carbon reactor 220 . At this time, air is injected into the raw water supply passage of the first bioactive carbon reactor 220 by the air supply pump 22, and thus the first bioactive carbon reactor 220 is operated under aerobic conditions.

제 1 생물활성탄 반응조(220)를 거친 원수는 중간수조(25), 순환펌프(26)를 통해 제 2 생물활성탄 반응조(230)로 공급된다. 이 때, 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 원수공급유로에는 공기가 공급되지 않음과 함께 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 원수공급유로에 유기탄소원 공급장치(23) 및 Fe3+ 공급장치를 통해 유기탄소원과 Fe3+가 공급된다. 따라서, 제 2 생물활성탄 반응조(230)는 무산소조건으로 운전된다. Raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 220 is supplied to the second bioactive carbon reactor 230 through the intermediate water tank 25 and the circulation pump 26 . At this time, air is not supplied to the raw water supply passage of the second bioactive carbon reactor 230, and the organic carbon source supply device 23 and the Fe 3+ supply device are installed in the raw water supply passage of the second bioactive carbon reactor 230. Through this, organic carbon source and Fe 3+ are supplied. Therefore, the second bioactive carbon reactor 230 is operated under an anoxic condition.

호기조건 하에서의 반응조의 기작 및 무산소조건 하에서의 반응조의 기작은 제 1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Since the mechanism of the reactor under aerobic conditions and the mechanism of the reactor under anoxic conditions are the same as those of the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

도 4a에 도시한 바와 같은 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 호기 운전, 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 무산소 운전이 시계열적으로 완료되면, 도 4b에 도시한 바와 같은 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 호기 운전, 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 무산소 운전이 시계열적으로 진행된다. When the aerobic operation of the first bioactive carbon reactor 220 and the anoxic operation of the second bioactive carbon reactor 230 are completed time-sequentially as shown in FIG. 4A, the second bioactive carbon reactor as shown in FIG. 4B ( The aerobic operation of 230) and the anoxic operation of the first bioactive carbon reactor 220 proceed sequentially.

도 4b를 참조하면, 원수조(210)의 원수는 제 2 생물활성탄 반응조(230)로 유입되어 중간수조(25), 순환펌프(26)를 거쳐 제 1 생물활성탄 반응조(220)로 공급되며, 공기는 호기조건으로 운전되는 제 2 생물활성탄 반응조(230)에만 공급되고, 유기탄소원과 Fe3+는 무산소조건으로 운전되는 제 1 생물활성탄 반응조(220)에만 공급된다. Referring to FIG. 4B, raw water from the raw water tank 210 flows into the second bioactive carbon reactor 230 and is supplied to the first bioactive carbon reactor 220 via the intermediate water tank 25 and the circulation pump 26, Air is supplied only to the second bioactive carbon reactor 230 operated under aerobic conditions, and organic carbon source and Fe 3+ are supplied only to the first bioactive carbon reactor 220 operated under anoxic conditions.

다음으로, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 암모니아성 질소의 농도가 기준값보다 낮은 경우를 설명하면 다음과 같다. 도 5a 및 도 5b 공히, 무산소 운전-호기 운전의 순서로 진행되며, 도 5a는 제 1 생물활성탄 반응조(220)가 무산소 운전이고, 제 2 생물활성탄 반응조(230)가 호기 운전인 경우를 나타낸 것이고, 도 5b는 제 2 생물활성탄 반응조(230)가 무산소 운전이고, 제 1 생물활성탄 반응조(220)가 호기 운전인 경우인 경우를 나타낸 것이다. Next, the case where the concentration of ammonia nitrogen is lower than the reference value will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. Both FIGS. 5A and 5B proceed in the order of anoxic operation-expiratory operation, and FIG. 5A shows a case in which the first bioactive carbon reactor 220 is anoxic operation and the second bioactive carbon reactor 230 is an aerobic operation. 5B shows a case where the second bioactive carbon reactor 230 is anoxic operation and the first bioactive carbon reactor 220 is an aerobic operation.

도 5a를 참조하면, 원수조(210)의 원수는 제 1 생물활성탄 반응조(220)에 상향류로 유입된다. 이 때, 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 원수공급유로에 공급되지 않아 제 1 생물활성탄 반응조(220)는 무산소조건으로 운전되며, 아울러 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 원수공급유로에는 유기탄소원 공급장치(23)와 Fe3+ 공급장치(27)를 통해 유기탄소원과 Fe3+가 공급된다. Referring to FIG. 5A , the raw water of the raw water tank 210 is introduced into the first bioactive carbon reactor 220 as an upstream flow. At this time, since the raw water supply passage of the first bioactive carbon reactor 220 is not supplied, the first bioactive carbon reactor 220 is operated in an oxygen-free condition, and the raw water supply passage of the first bioactive carbon reactor 220 also contains an organic carbon source. The organic carbon source and Fe 3+ are supplied through the supply device 23 and the Fe 3+ supply device 27 .

제 1 생물활성탄 반응조(220)를 거친 원수는 중간수조(25), 순환펌프(26)를 통해 제 2 생물활성탄 반응조(230)로 공급된다. 이 때, 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 원수공급유로에 공기공급펌프(22)에 의해 공기가 주입되며, 따라서 제 2 생물활성탄 반응조(230)는 호기조건으로 운전된다. Raw water that has passed through the first bioactive carbon reactor 220 is supplied to the second bioactive carbon reactor 230 through the intermediate water tank 25 and the circulation pump 26 . At this time, air is injected into the raw water supply passage of the second bioactive carbon reactor 230 by the air supply pump 22, and thus the second bioactive carbon reactor 230 is operated under aerobic conditions.

도 5a에 도시한 바와 같은 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 무산소 운전, 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 호기 운전이 시계열적으로 완료되면, 도 5b에 도시한 바와 같은 제 2 생물활성탄 반응조(230)의 무산소 운전, 제 1 생물활성탄 반응조(220)의 호기 운전이 시계열적으로 진행된다. When the anoxic operation of the first bioactive carbon reactor 220 and the aerobic operation of the second bioactive carbon reactor 230 are completed time-sequentially as shown in FIG. 5A, the second bioactive carbon reactor as shown in FIG. 5B ( The anoxic operation of 230) and the aerobic operation of the first bioactive carbon reactor 220 proceed sequentially.

도 5b를 참조하면, 원수조(210)의 원수는 제 2 생물활성탄 반응조(230)로 유입되어 중간수조(25), 순환펌프(26)를 거쳐 제 1 생물활성탄 반응조(220)로 공급되며, 공기는 호기조건으로 운전되는 제 1 생물활성탄 반응조(220)에만 공급되고, 유기탄소원과 Fe3+는 무산소조건으로 운전되는 제 2 생물활성탄 반응조(230)에만 공급된다. Referring to FIG. 5B, the raw water of the raw water tank 210 flows into the second bioactive carbon reactor 230 and is supplied to the first bioactive carbon reactor 220 via the intermediate water tank 25 and the circulation pump 26, Air is supplied only to the first bioactive carbon reactor 220 operated under aerobic conditions, and organic carbon source and Fe 3+ are supplied only to the second bioactive carbon reactor 230 operated under anoxic conditions.

한편, 제 2 실시예의 수처리장치 역시 제 1 실시예와 마찬가지로 암모니아성 질소 농도에 따른 수처리공정 진행 전에 전처리 단계가 적용되고, 전처리 단계에 의해 생물활성탄이 미리 준비된다. 제 2 실시예의 전처리 단계는 제 1 실시예의 전처리 단계와 동일하게 유기탄소원의 공급, 활성슬러지의 공급, 간헐적 폭기의 과정을 거쳐 생물활성탄이 준비된다. Meanwhile, in the water treatment apparatus of the second embodiment, as in the first embodiment, a pretreatment step is applied before proceeding with the water treatment process according to the ammonia nitrogen concentration, and bioactive carbon is prepared in advance by the pretreatment step. In the pretreatment step of the second embodiment, bioactive carbon is prepared through the process of supplying organic carbon source, supplying activated sludge, and intermittent aeration in the same manner as the pretreatment step of the first embodiment.

이상, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 생물활성탄을 이용한 수처리장치에 대해 설명하였다. In the above, the water treatment apparatus using the bioactive carbon according to the first to third embodiments of the present invention has been described.

제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 수처리공정을 진행하는 과정에서 제 1 생물활성탄 반응조 및 제 2 생물활성탄 반응조에 대하여 일정 주기로 역세척이 필요하다. 이를 위해 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에는 산기관이 구비되며, 역세척 과정은 다음과 같이 진행된다. 산기관을 통해 일정 압력의 공기를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 주입하면 생물활성탄에 층분리 현상이 발생된다. 이와 같은 상태에서, 산기관을 통해 공기를 주입함과 함께 역세수를 반응조에 상향류로 공급하면 생물활성탄에 존재하는 탁질 및 과잉 성장된 미생물이 탈리된다. 생물활성탄에 층분리 현상을 유도하는 이유는 탁질 및 과잉 성장된 미생물의 탈리가 용이하게 진행되도록 하기 위함이다. In the process of performing the water treatment process according to the first to third embodiments, backwashing is required at regular intervals for the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor. To this end, an aeration pipe is provided in each of the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, and the backwashing process proceeds as follows. When air at a certain pressure is injected into the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor, respectively, a layer separation phenomenon occurs in the bioactive carbon. In such a state, when backwashing water is supplied upstream to the reaction tank along with injecting air through the diffuser pipe, suspended solids and overgrown microorganisms present in the bioactive carbon are desorbed. The reason for inducing the layer separation phenomenon in the bioactive carbon is to facilitate the desorption of suspended matter and overgrown microorganisms.

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

먼저, C/N비를 3.5로 고정시킨 상태에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리장치 및 종래 기술에 따른 수처리장치 각각의 오염물질 처리효율을 살펴보았다. 아래 표 1은 종래 기술의 SBR 공정에 따른 오염물질 처리효율을 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리장치의 오염물질 처리효율과 비교한 결과이다. 또한, 표 1에서 교번운전은 제 1 단계의 처리수와 제 2 단계의 처리수를 평균한 값이고, 단방향 운전은 제 1 단계만 적용한 경우를 나타낸 것이다. 이와 함께, 종래 기술의 SBR 공정은 호기 운전, 무산소 운전으로 구성된 것이다. First, with the C/N ratio fixed at 3.5, the pollutant treatment efficiency of each of the water treatment device according to the first embodiment of the present invention and the water treatment device according to the prior art was examined. Table 1 below shows the results of comparing the pollutant treatment efficiency of the prior art SBR process with the pollutant treatment efficiency of the water treatment device according to the first embodiment of the present invention. Also, in Table 1, the alternating operation is the average value of the number of processes in the first stage and the number of processes in the second stage, and the one-way operation shows a case in which only the first stage is applied. In addition, the prior art SBR process consists of an aerobic operation and an anoxic operation.

구분division 발명기술invention technology 기존 SBR 공정
(HRT 8hr)
Existing SBR process
(HRT 8hrs)
교번 운전alternating driving 단방향 운전one-way driving 공정process 교번 운전 (무산소/호기)Alternating Operation (Anoxic/Expiratory) 무산소 → 호기anoxic → expiratory 호기 → 무산소expiratory → anoxic 제거율
(%)
removal rate
(%)
TOCTOC 50%50% 50%50% 13%13%
T-NT-N 85%85% 50%50% 50%50% T-PT-P 40%40% 25%25% 35%35%

표 1을 참조하면, 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N) 및 총인(T-P) 모두에 있어서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리장치가 종래 기술의 SBR 공정보다 우수함을 알 수 있다. 특히, 교번운전을 적용한 경우, 총질소(T-N) 및 총인(T-P) 제거특성이 월등히 향상됨을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention is superior to the prior art SBR process in all of total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N) and total phosphorus (TP). In particular, when the alternating operation is applied, it can be confirmed that the total nitrogen (T-N) and total phosphorus (TP) removal characteristics are significantly improved.

다음으로, C/N비에 따른 각 수처리장치의 총질소(T-N) 처리효율을 살펴보았다. 아래의 표 2를 참조하면, C/N비 1.2, 2.5, 3.5, 5.3 각각에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수처리장치가 종래 기술의 SBR 공정보다 우수함을 알 수 있다. 또한, 본 실험에서도 교번운전을 적용한 경우에 오염물질 처리효율이 보다 향상됨을 확인할 수 있다. 특히, 교번 운전의 경우, C/N비 2.5로 설정했음에도 75%의 총질소(T-N) 제거효율을 나타내 C/N비 5.3로 적용한 기존 SBR 공정 보다 우수한 결과를 보였다. Next, the total nitrogen (T-N) treatment efficiency of each water treatment device according to the C/N ratio was examined. Referring to Table 2 below, it can be seen that the water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention is superior to the prior art SBR process at C/N ratios of 1.2, 2.5, 3.5, and 5.3, respectively. In addition, in this experiment, it can be confirmed that the pollutant treatment efficiency is further improved when the alternating operation is applied. In particular, in the case of alternating operation, the total nitrogen (T-N) removal efficiency was 75% even when the C/N ratio was set at 2.5, which was superior to the existing SBR process applied at the C/N ratio of 5.3.

구분division C/N비C/N ratio 1.21.2 2.52.5 3.53.5 5.35.3 발명기술invention technology 교 번 운전alternating driving 50%50% 75%75% 85%85% 99%99%
(C/N비 4.4)(C/N ratio 4.4)
단방향 운전one-way driving 40%40% 44%44% 50%50% 88%88% 기존 SBR 공정Existing SBR process -- 23%23% 50%50% 70%70%

11, 21 : 원수공급펌프 12, 22 : 공기공급펌프
13, 23 : 유기탄소원 공급장치 14, 25 : 중간수조
15, 26 : 순환펌프 16, 27 : Fe3+ 공급장치
24 : 암모니아성 질소 측정장치
110, 210 : 원수조 120, 220 : 제 1 생물활성탄 반응조
130, 230 : 제 2 생물활성탄 반응조 140 : 용존공기부상분리조
11, 21: raw water supply pump 12, 22: air supply pump
13, 23: organic carbon source supply device 14, 25: intermediate water tank
15, 26: circulation pump 16, 27: Fe 3+ supply device
24: ammonia nitrogen measuring device
110, 210: raw water tank 120, 220: first bioactive carbon reactor
130, 230: second bioactive carbon reactor 140: dissolved air flotation separation tank

Claims (8)

이웃하여 배치되어 원수를 순차적으로 처리하는 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조를 구비하며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전되며,
원수는 무산소조건의 반응조와 호기조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전됨으로 인해, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 채워진 생물활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존하며,
호기조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 공기를 공급하는 공기공급펌프;
무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 유기탄소원을 공급하는 유기탄소원 공급장치;
무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 Fe3+를 공급하는 Fe3+ 공급장치;를 더 포함하여 이루어지며,
상기 Fe3+ 공급장치는, 생분해성 킬레이트 물질과 Fe3+를 함께 공급하거나 pH 2 이하의 공급수에 Fe3+를 혼합하여 공급하는 것을 특징으로 하는 생물활성탄을 이용한 수처리장치.
A first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor that are disposed adjacent to each other and sequentially treat raw water,
The first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor are operated alternately under anoxic conditions and aerobic conditions, respectively.
Raw water is treated sequentially through an anoxic reaction tank and an aerobic reaction tank.
Since each of the first and second bioactive carbon reactors is alternately operated under anoxic conditions and aerobic conditions, the bioactive carbon filled in the first and second bioactive carbon reactors can generate anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and anaerobic conditions. fungi coexist,
An air supply pump supplying air to the raw water inflow path of the reaction tank operated under aerobic conditions;
An organic carbon source supply device for supplying an organic carbon source to a raw water inflow path of a reactor operated under anoxic conditions;
Fe 3+ supply device for supplying Fe 3+ to the raw water inflow path of the reactor operated under anoxic conditions; further comprising;
The Fe 3+ supply device is a water treatment device using bioactive carbon, characterized in that for supplying a biodegradable chelate material and Fe 3+ together or by mixing Fe 3+ with supply water of pH 2 or less.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 무산소조건의 반응조를 거친 원수를 저류하는 순환수조와, 순환수조의 원수를 호기조건의 반응조로 공급하는 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물활성탄을 이용한 수처리장치.
The water treatment device using bioactive carbon according to claim 1, further comprising a circulation water tank for storing raw water that has passed through the reaction tank under anoxic conditions, and a circulation pump for supplying raw water from the circulation water tank to the reaction tank under aerobic conditions.
이웃하여 배치되어 원수를 순차적으로 처리하는 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조를 구비하며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전되며,
원수는 무산소조건의 반응조와 호기조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전됨으로 인해, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 채워진 생물활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존하며,
무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 유기탄소원을 공급하는 유기탄소원 공급장치;
무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 Fe3+를 공급하는 Fe3+ 공급장치;를 더 포함하여 이루어지며,
상기 Fe3+ 공급장치는, 생분해성 킬레이트 물질과 Fe3+를 함께 공급하거나 pH 2 이하의 공급수에 Fe3+를 혼합하여 공급하며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 사이의 경로 상에 용존공기부상분리조가 더 구비되며,
상기 용존공기부상분리조는 무산소조건의 반응조를 거친 원수를 공급받아 용존공기를 이용하여 원수 내의 유기물 및 인을 처리하며,
용존공기부상분리조로부터 배출되는 원수는 호기조건의 반응조로 공급되는 것을 특징으로 하는 생물활성탄을 이용한 수처리장치.
A first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor that are disposed adjacent to each other and sequentially treat raw water,
The first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor are operated alternately under anoxic conditions and aerobic conditions, respectively.
Raw water is treated sequentially through an anoxic reaction tank and an aerobic reaction tank.
Since each of the first and second bioactive carbon reactors is alternately operated under anoxic conditions and aerobic conditions, the bioactive carbon filled in the first and second bioactive carbon reactors can generate anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and anaerobic conditions. fungi coexist,
An organic carbon source supply device for supplying an organic carbon source to a raw water inflow path of a reactor operated under anoxic conditions;
Fe 3+ supply device for supplying Fe 3+ to the raw water inflow path of the reactor operated under anoxic conditions; further comprising;
The Fe 3+ supply device supplies a biodegradable chelate material and Fe 3+ together or mixes and supplies Fe 3+ with supply water having a pH of 2 or less,
A dissolved air flotation separation tank is further provided on the path between the first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor,
The dissolved air flotation separation tank is supplied with raw water that has passed through a reaction tank under anoxic conditions, and uses dissolved air to treat organic matter and phosphorus in the raw water,
A water treatment device using bioactive carbon, characterized in that the raw water discharged from the dissolved air flotation separation tank is supplied to the reaction tank under aerobic conditions.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 생물활성탄은,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 입상활성탄이 채워진 상태에서, 유기탄소원이 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 유기탄소원을 흡착시키는 과정과,
활성슬러지가 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균을 부착시키는 과정과,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 원수를 공급함과 함께 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 간헐적으로 공기를 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 부착된 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균을 생장시키는 과정을 통해 준비되는 것을 특징으로 하는 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치.
The method of claim 1 or 4, wherein the bioactive carbon,
While the first and second bioactive carbon reactors are filled with granular activated carbon, raw water mixed with an organic carbon source is supplied to the first and second bioactive carbon reactors to form organic compounds on the surface and internal pores of the granular activated carbon. A process of adsorbing a carbon source;
Supplying raw water mixed with activated sludge to a first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor to attach anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria to the surface and internal pores of the granular activated carbon;
In addition to supplying raw water to the first and second bioactive carbon reactors, air is intermittently supplied to each of the first and second bioactive carbon reactors to generate anaerobic bacteria and aerobic aerobic bacteria attached to the surface and internal pores of the granular activated carbon. Water treatment device using a bioactive carbon process, characterized in that prepared through the process of growing sexual bacteria and condition anaerobic bacteria.
이웃하여 배치되어 원수를 순차적으로 처리하는 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조를 구비하며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전되며,
원수 내 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 높으면, 원수는 호기조건의 반응조와 무산소조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며,
원수 내 암모니아성 질소의 농도가 미리 설정된 기준값보다 낮으면, 원수는 무산소조건의 반응조와 호기조건의 반응조를 순차적으로 거치면서 처리되며,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각은 무산소조건과 호기조건으로 교번하여 운전됨으로 인해, 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 채워진 생물활성탄에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균이 공존하는 것을 특징으로 하는 생물활성탄을 이용한 수처리장치.
A first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor that are disposed adjacent to each other and sequentially treat raw water,
The first bioactive carbon reactor and the second bioactive carbon reactor are operated alternately under anoxic conditions and aerobic conditions, respectively.
If the concentration of ammonia nitrogen in the raw water is higher than the preset reference value, the raw water is treated by sequentially passing through a reaction tank under aerobic conditions and a reaction tank under anoxic conditions,
If the concentration of ammonia nitrogen in the raw water is lower than the preset reference value, the raw water is treated by sequentially passing through a reactor under anoxic conditions and a reactor under aerobic conditions,
Since each of the first and second bioactive carbon reactors is alternately operated under anoxic conditions and aerobic conditions, the bioactive carbon filled in the first and second bioactive carbon reactors can generate anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and anaerobic conditions. A water treatment device using bioactive carbon, characterized in that bacteria coexist.
제 6 항에 있어서, 원수 내 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정장치;
호기조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 공기를 공급하는 공기공급펌프;
무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 유기탄소원을 공급하는 유기탄소원 공급장치;
무산소조건으로 운전되는 반응조의 원수유입경로에 Fe3+를 공급하는 Fe3+ 공급장치;를 더 포함하여 이루어지며,
상기 Fe3+ 공급장치는, 생분해성 킬레이트 물질과 Fe3+를 함께 공급하거나 pH 2 이하의 공급수에 Fe3+를 혼합하여 공급하는 것을 특징으로 하는 생물활성탄을 이용한 수처리장치.
According to claim 6, Ammonia nitrogen measuring device for measuring the concentration of ammonia nitrogen in raw water;
An air supply pump supplying air to the raw water inflow path of the reaction tank operated under aerobic conditions;
An organic carbon source supply device for supplying an organic carbon source to a raw water inflow path of a reactor operated under anoxic conditions;
Fe 3+ supply device for supplying Fe 3+ to the raw water inflow path of the reactor operated under anoxic conditions; further comprising;
The Fe 3+ supply device is a water treatment device using bioactive carbon, characterized in that for supplying a biodegradable chelate material and Fe 3+ together or by mixing Fe 3+ with supply water of pH 2 or less.
제 6 항에 있어서, 상기 생물활성탄은,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 입상활성탄이 채워진 상태에서, 유기탄소원이 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 유기탄소원을 흡착시키는 과정과,
활성슬러지가 혼합된 원수를 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균을 부착시키는 과정과,
제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조에 원수를 공급함과 함께 제 1 생물활성탄 반응조와 제 2 생물활성탄 반응조 각각에 간헐적으로 공기를 공급하여 입상활성탄의 표면 및 내부 기공에 부착된 혐기성균, 호기성균 및 조건혐기성균을 생장시키는 과정을 통해 준비되는 것을 특징으로 하는 생물활성탄 공정을 이용한 수처리장치.
The method of claim 6, wherein the bioactive carbon,
While the first and second bioactive carbon reactors are filled with granular activated carbon, raw water mixed with an organic carbon source is supplied to the first and second bioactive carbon reactors to form organic compounds on the surface and internal pores of the granular activated carbon. A process of adsorbing a carbon source;
Supplying raw water mixed with activated sludge to a first bioactive carbon reactor and a second bioactive carbon reactor to attach anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and conditional anaerobic bacteria to the surface and internal pores of the granular activated carbon;
In addition to supplying raw water to the first and second bioactive carbon reactors, air is intermittently supplied to each of the first and second bioactive carbon reactors to generate anaerobic bacteria and aerobic aerobic bacteria attached to the surface and internal pores of the granular activated carbon. Water treatment device using a bioactive carbon process, characterized in that prepared through the process of growing sexual bacteria and condition anaerobic bacteria.
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