KR19990034093A - System and method for simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from sewage - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수중에 포함되어 있는 유기물·질소·인등을 제거할 수 있는 정화방법에 관한 것으로, 특히 외부로부터 유입되는 하수중에 포함된 인을 화학적으로 1차리하여 침전시켜 제거하고, 미처리된 질소를 생물학적인 추가 처리를 통하여 제거함으로서, 질소와 인을 동시에 제기할 수 있는 탈질, 탈인 하수 정화장치 및 방법에 관한 것이다. 해결수단은 외부로부터 유입된 하수를 집수하여 교반블레이드로 교반하는 집수로(11)와, 약품탱크(10-1)로부터 응집제을 공급받아 하수를 응집시키는 응집조(12-1)와, 응집된 후 약품탱크(10-2)로부터 응결보조제를 공급받아 교반하에 응결시키는 응결조(12-2)와, 이 응결조(12-2)를 거쳐서 COD가 제거되고 탈인된 하수를 침전시키기 위한 1차 침전조(13-1)로 된 제1차 처리부(10)와, 상기 1차 처리부에서 COD가 제거된 하수를 침전시켜 얻은 오니를 공급받아 발효시켜 BOD화하는 발효조(15-1)와, 이 발효조에서 적정 BOD화를 달성하여 휘발성 유기산 유기물을 슬러지와 유기산으로 농축 분리하기 위한 농축 분리조(15-3)와, 이 농축 분리조(15-3)에서 슬러지는 제거되고 남은 유기산을 저장하는 유기산 저장조(15-2)로 구성된 2차 처리부(20)와, 상기 1차 처리부를 거친후 하수중의 질소를 제거하기 위해 구비된 1차 탈질조(14-1), 1차 질산조(14-2), 2차 탈질조(14-3), 2차 질산조가 교대로 배치되어 탈질과 질산화 과정을 행하는 3차 처리부로 구성되어 있다.The present invention relates to a purification method capable of removing organic substances, nitrogen, phosphorus, etc. contained in sewage, and in particular, by chemically precipitating and removing phosphorus contained in sewage introduced from the outside, and removing untreated nitrogen biologically. The present invention relates to a denitrification and dephosphorization sewage purification apparatus and method capable of simultaneously raising nitrogen and phosphorus by removing it through further phosphorus treatment. The solution means is a water collecting passage 11 for collecting sewage introduced from the outside and agitating with a stirring blade, and a coagulation tank 12-1 for agglomerating sewage by receiving a coagulant from a chemical tank 10-1, and then coagulating the sewage. A coagulation tank 12-2 which receives a coagulant aid from the chemical tank 10-2 and coagulates under stirring, and a primary sedimentation tank for precipitating sewage from which COD is removed and dewatered through the coagulation tank 12-2. (13-1), a fermentation tank (15-1) for supplying and fermenting BOD obtained by precipitating sludge obtained by sedimentation of COD removed sewage from the primary treatment unit (13-1); Concentration separation tank (15-3) for achieving proper BOD concentration and concentrated separation of volatile organic acid organics into sludge and organic acid, and organic acid storage tank for storing the remaining organic acid sludge removed from the concentration separation tank (15-3) 15-2) and the sewage after passing through the secondary treatment unit 20, the primary treatment unit The primary denitrification tank (14-1), the primary nitric acid tank (14-2), the secondary denitrification tank (14-3), and the secondary nitric acid tank, which are provided to remove nitrogen, are alternately arranged to perform the denitrification and nitrification process. It is comprised by the tertiary process part performed.
Description
본 발명은 하수중에 포함되어 있는 유기물·질소·인등을 제거할 수 있는 정화방법에 관한 것으로, 특히 3단계의 처리공정으로 나누어 외부로부터 유입되는 하수중에 포함된 인을 화학적 처리 방법과 침전으로 1차로 처리하고, 1차처리에서 하수를 침전시켜 얻은 오니를 공급 받아 발효조에서 BOD화 하여 제3차 처리부의 탈질조의 C/N(Carbon/Nitrogen)비를 적정하게 조절함으로서 미처리된 질소를 생물학적인 추가 처리를 통하여 제거할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a purification method that can remove organic matter, nitrogen, phosphorus, etc. contained in the sewage, in particular divided into three stages of treatment process, the primary treatment of phosphorus contained in the sewage from the outside by chemical treatment method and precipitation The sludge obtained by sedimentation of sewage from the first treatment is supplied, and the BOD is converted into fermenter, and the C / N (Carbon / Nitrogen) ratio of the denitrification tank of the third treatment part is adjusted appropriately to further treat untreated nitrogen biologically. It relates to a system and method that can be removed through.
통상 하수 처리 공정은 처리될 하수의 특성과 요구되는 처리 정도에 따라 그선택이 좌우 되나, 물리적처리, 화학적처리, 미생물학적 처리와 그 외 상기한 처리방법으로도 처리되지 않은 유해 물질을 추가로 제거하기 위한 고도처리 등으로 크게 대별할 수 있다. 오늘날 고도처리는 재래의 기술을 이용하여 하수를 처리할때 보다도 훨씬 다량의 하수를 처리 하는 방법으로 여겨지고 있다.Generally, the sewage treatment process depends on the characteristics of the sewage to be treated and the degree of treatment required, but additionally removes harmful substances that have not been treated by physical treatment, chemical treatment, microbiological treatment and other treatment methods described above. It can be roughly divided into advanced processing for the purpose. Today's advanced treatment is seen as a way to treat much larger amounts of sewage than with conventional techniques.
종래에는 하수를 단순히 침전조, 폭기조, 여과조 및 소독조 등으로 구성된 정화 시스템 내에서 유입된 하수를 침전조에서 침전시켜 고형물을 일차 침전제거하고 다음에 폭기조로 유입시켜 하수를 폭기 교반한 후, 침전 여과 및 소독하여 상징수는 방류하고 침전된 잉여 슬러지는 제거하는 방법이나 미생물을 이용한 2차 처리 방법을 통하여 하수의 정화를 행했다(물리적 및 생물학적 처리 방법).Conventionally, sewage is simply precipitated from the sedimentation tank by the sewage introduced in the purification system consisting of sedimentation tank, aeration tank, filtration tank, and disinfection tank, and the solids are first precipitated and removed. Thus, the sewage was discharged and the sewage was purified by the secondary treatment method using microorganisms or by removing the excess sludge (physical and biological treatment method).
그러나 이러한 방법으로는 부영양화를 유발하는 유기성 하수중의 질소나 인을 완전히 제거할 수 없다는 치명적인 문제점이 있다. 즉 하수중에 포함된 유기물, 질소, 인성분이 미처리된 채로 하천, 호수 및 연안수역 등에 방류될 경우 부영양화를 발생시켜 수중에 서식하는 조류가 과다증식하게 되어 수중 생태계를 파괴하는 부영양화 현상이 발생하게 된다.However, this method has a fatal problem that it is not possible to completely remove nitrogen or phosphorus in organic sewage causing eutrophication. That is, when organic matter, nitrogen, and phosphorus contained in sewage are discharged to rivers, lakes and coastal waters without being treated, eutrophication occurs and the algae in the water multiply, causing eutrophication, which destroys the aquatic ecosystem.
상기와 같이 처리가 까다로운 질소와 인은 최근들어 생물학적인 탈질소, 탈인법을 많이 이용하고 있다. 일반적인 생물학적인 탈질방법은, 슬러지에서 성장하는 호기성 소화균과 혐기성 탈질소균의 생리작용을 조합시킴으로서 하수중의 질소 화합물(암모니아성 및 요소성 질소)을 최종적으로 질소(N2가스)로서 대기중으로 환원하는 방법이다.Nitrogen and phosphorus, which are difficult to process as described above, have recently used biological denitrification and dephosphorization. A common biological denitrification method combines the physiological action of aerobic digestive bacteria and anaerobic denitrification bacteria grown in sludge to finally remove nitrogen compounds (ammonia and urea nitrogen) from the sewage into the atmosphere as nitrogen (N 2 gas). It is a method of reducing.
일반적인 생물학적인 탈질소법은 기본적으로 다음과 같은 질산화공정과 탈질소 공정의 2단계 공정으로 구성되어 있다.The general biological denitrification method basically consists of the following two steps of nitrification process and denitrification process.
2NH4 ++ 3O2→ NO2-+4H++2H2O (1) 2NH 4 + + 3O2 → NO2 - + 4H + + 2H 2 O (1)
2NO2 -+O2→2NO3 -(2 ) 2NO 2 - + O 2 → 2NO 3 - (2)
이와같은 질산화공정(호기성 처리 : 하수중의 암모니아성 질소가 미생물의 작용으로 아질산성 질소나 질산성 질소로 변화되는 과정)에서 식(1)(2)는 암모니아성질소가 질산화 되는 과정이고, 탈질소공정은 혐기적 조건하에서 혐기성 탈질균에 의해서 질산 호흡 또는 아질산 호흡을 이용하여 질산화된 하수를 N2가스(↑)로 환원되어 탈질을 행하게 된다.In this nitrification process (aerobic treatment: the process in which ammonia nitrogen in sewage is changed to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen by the action of microorganisms), Equation (1) (2) is the process of nitrifying ammonia nitrogen. Nitrogen process is denitrification by reducing the nitrified sewage to N 2 gas (↑) using nitrate breathing or nitrite breathing by anaerobic denitrification under anaerobic conditions.
그리고 질화공정시 사용하는 일반적인 호기성 소화균(질화균)은 니트로소모나스(Nitrosomonas) 및 니트로소코커스(Nitresococcus)와 니트로박터(Nitrobacter)등이 사용되고 있고, 상기 탈질소공정에서 , 사용되는 혐기성 탈질균은 슈도모나스(Pseudomonas) 및 덴트리피칸(Dentrifican)등이 사용되는 것으로 알려져 있다. 또 탈질시 사용되는 유기 탄소원으로는 초산, 펩톤, 메탄올, 에탄올, 글루코스 등이 사용되고, 바람직하게는 메탄올을 사용하는 것으로 알려져 있다.In addition, nitrosomonas, nitresococcus, nitrobacter, and the like are used as general aerobic digestive bacteria (nitride bacteria) used in the nitriding process, and anaerobic denitrification bacteria used in the denitrification process. Pseudomonas and Dentrifican are known to be used. As the organic carbon source used for denitrification, acetic acid, peptone, methanol, ethanol, glucose and the like are used, and methanol is known to be preferably used.
따라서 상기한 유기물, 질소, 인성분 중 특히 질소와 인을 제거하기 위한 방법이 다양하게 개발되어 사용되고 있고, 질소와 인을 제거하기 위한 다양한 방법과 장치들이 개발되어 사용되고 있으나, 이러한 탈질 탈인 방법에도 여러 가지 문제점을 안고 있다.Therefore, various methods and apparatuses for removing nitrogen and phosphorus have been developed and used, and various methods and apparatuses for removing nitrogen and phosphorus have been developed and used. There are several problems.
즉 그 대표적인 문제점이 탈질과 탈인 처리가, 반응의 복잡성과 미생물적인 처리시 상호 성질이 배치되는 관계로 반응조가 대형화 되고, 처리체류시간이 길어지고, 제거 효율이 저하되는 문제가 있다.That is, the representative problem is that the denitrification and dephosphorization treatment has a problem in that the reaction tank is enlarged due to the complexity of the reaction and the mutual properties are arranged in the microbial treatment, the treatment residence time is long, and the removal efficiency is reduced.
종래의 탈질 탈인 동시제거 방법의 대표적 일 예로서 A2/O공정과 VIP공정을 들수 있다. 상기 A2/O 공정은 탈질 탈인 효율을 증가시키기 위해서 반송오니의 질소 함량을 감소시키는 방법으로서 MLSS(조내의 미생물 세포 단위질량)를 높여 반응조의 용량을 감소시킬 수 있으나 과다한 내부 순환 용량으로 적용하기 어려운 난점이 있고, 동절기 효율이 저하되는 문제가 있다. 그리고 상기한 VIP공정은 활성 미생물의 양을 증가 시켜 운전함으로서 인제거 효율을 높일 수 있는 동시에 반응조의 용량을 감소 시킬 수는 있지만 다량의 내부 순환이 펌프에너지가 너무 많이 소용되고, 저온에서 질소제거 능력이 감소되는 단점이 있다.A representative example of the conventional denitrification dephosphorization simultaneous removal method is the A 2 / O process and VIP process. The A 2 / O process is a method of reducing the nitrogen content of the return sludge to increase the denitrification dephosphorization efficiency to increase the MLSS (microbial cell unit mass in the tank) to reduce the capacity of the reactor, but applied to excessive internal circulation capacity There is a difficult difficulty, there is a problem that the winter efficiency is lowered. In addition, the VIP process can increase phosphorus removal efficiency by increasing the amount of active microorganisms, and at the same time reduce the capacity of the reactor, but a large amount of internal circulation consumes too much pump energy and removes nitrogen at low temperatures. This has the disadvantage of being reduced.
상기와 같이 질소와 인을 동시 제거하는 일반적인 방법중 2가지를 약술 했으나 이들 방법은 공통적으로 C/N비가 매우 낮고, 다양한 특성을 가진 하수에서는 HRT가 길어지고, 한 공정 내에서 C, N, P를 동시에 처리하므르서 상호방해 작용이 발생하여 제거 효율이 현저하게 저하되는 문제가 있다.As outlined above, two of the general methods of simultaneous removal of nitrogen and phosphorus have been outlined, but these methods have a very low C / N ratio, HRT increases in sewage with various characteristics, and C, N, and P in one process. Simultaneous treatment of the same causes an interfering action, which leads to a problem that the removal efficiency is significantly reduced.
그리고 근본적인 문제는 유입되는 하수중의 BOD로서는 탈질을 위해 필요한 최적의 C/N비를 맞출수가 없다는 것이다.The fundamental problem is that the BOD in the incoming sewage cannot meet the optimal C / N ratio needed for denitrification.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해서 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 외부로부터 유입된 하수를 집수하여 교반블레이드로 교반하는 집수로와, 이 집수로에서 교반된 후 약품탱크로부터 응집제을 공급받아 하수를 응집시키는 응집조와, 이 응집조에서 응집된 후 약품탱크로부터 응결보조제를 공급받아 교반하에 응결시키는 응결조와, 이 응결조를 거쳐서 COD가 제거되고 탈인된 하수를 침전시키기 위한 1차 침전조로 된 제1차 처리부와, 상기 1차 처리부에서 COD가 제거된 후 상기 1차 침전지에서 침전시켜 얻은 오니를 공급받아 발효시키는 발효조와, 이 발효조에서 적정, BOD화를 달성하여 휘발성 유기산 유기물을 슬러지와 유기산으로 농축 분리하기 위한 농축조와, 이 분리조에서 슬러지는 제거되고 남은 유기산을 저장하는 유기산 저장조로 구성된 2차 처리부와, 상기 1차 처리부에서 탈인이 행해져 공급된 하수중의 잔류 질소를 제거하기 위해 구비된 1차 탈질조, 1차질산조(14-2), 2차 탈질조(14-3), 2차 질산조가 교대로 배치되어 탈질과 질산화를 행하는 3차 처리부로 구성되어 있는 것을 특징인 질소와 인의 동시 제거 시스템을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the object of the present invention is to collect the sewage flowed from the outside and to collect the agitation with a stirring blade, and after stirring in the water collecting channel and supplying the flocculant from the chemical tank A coagulation tank for receiving and coagulating sewage, a coagulation tank for supplying a coagulant aid from the chemical tank after coagulation in this coagulation tank, and a primary settling tank for precipitating sewage from which COD is removed and dewatered through the coagulation tank. A primary treatment unit, a fermentation tank to receive and ferment sludge obtained by precipitation from the primary sedimentation basin after COD is removed from the primary treatment unit, and in this fermentation tank to achieve titration and BOD, A concentration tank for concentrated separation into organic acids, and an organic acid reservoir for storing sludge from the sludge removed therefrom. A secondary treatment unit composed of a major tank, and a primary denitrification tank, a primary nitric acid tank 14-2, and a secondary denitrification tank 14-14 provided to remove residual nitrogen in the sewage supplied by dephosphorization at the primary treatment unit. 3), to provide a simultaneous removal system of nitrogen and phosphorus, characterized in that the secondary nitric acid tank is alternately arranged to be composed of a tertiary treatment unit for denitrification and nitrification.
또 다른 본 발명의 목적은 외부로부터 유입된 하수를 집수하여 교반블레이드로 집수로에서 교반한 후 약품탱크로부터 응집제을 공급받아 하수를 응집조에서 응집시키는 응집공정과, 이 응집조에서 응집시킨 후 약품탱크로부터 응결보조제를 공급받아 응결조 내에서 교반하에 응결시키는 응결공정과, 이 응결조를 거쳐서 탈인된 하수를 1차 침전조에서 침전시키기 위한 침전공정으로 된 화학적 제1차 처리공정과, 상기 1차 처리공정에서 유기물이 제거되고 탈인된 하수가 상기 1차 침전지에서 침전되어 발생된 오니를 발효조에서 발효시키는 발효공정과, 이 발효조에서 BOD화를 달성하여 휘발성 유기산 유기물을 슬러지와 유기산으로 농축조에서 농축분리하는 농축 분리공정과, 이 농축 분리조에서 슬러지는 제거되고 남은 유기산을 저장조에 저장하고 이 유기산을 3차 처리공정부로 공급하는 공정으로 된 2차 처리공정과, 1차 처리공정에서 COD가 제거되고 탈인되어 공급되는 하수의 탈질을 위한 적정 C/N비를 맞추기 위해 2차 처리 공정으로부터의 유기산을 공급받아, 1차탈질조(14-1)에서 탈질시키는 제1 탈질공정과, 제1 탈질조에서 탈질된 하수가 1차 질산화조로 이동되어 질산화 된후 일부는 1차 탈질조로 복귀되고 일부는 2차탈질조로 이동되어 탈질되는 제2탈질 공정과, 상기 제 2탈질 공정에서 이동된 하수가 재차 질산화조에서 질산화 되는 질산화 공정으로 된 3차 처리공정으로 구성되고 상기 제 3차 처리 공정 까지 완료된 하수가 2차 침전조로 이동되어 아래에 가라앉는 슬러지는 폐기하고, 일부는 1차 탈질조로 피드백되어 사용되고, 처리수는 외부로 배출되는 공정 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하수중의 질소와 인의 동시 제거 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to collect the sewage flowed from the outside and agitate in the water collecting channel with a stirring blade, and then a flocculation step of agglomeration of the sewage in the flocculation tank by receiving a coagulant from the chemical tank, and a coagulation in the flocculation tank A chemical primary treatment step of receiving a condensation aid from the condensation tank under condensation in a condensation tank, a precipitation process for precipitating sewage dewatered through the condensation tank in a primary precipitation tank, and the primary treatment The fermentation process of fermenting sludge generated by the removal of organic matter from the process and the dewatered sewage precipitated in the primary sedimentation basin in a fermentation tank, and the BOD in this fermentation tank is achieved to concentrate and separate volatile organic acid organic matter into a sludge and organic acid in a concentration tank. The concentrated separation process and the sludge removed from the concentrated separation tank are stored in the storage tank and The secondary treatment process, which supplies organic acid to the tertiary treatment process, and the secondary treatment process in order to match the appropriate C / N ratio for denitrification of sewage supplied by removing COD and dephosphorization in the primary treatment process. The first denitrification step of denitrification in the primary denitrification tank 14-1, the sewage denitrified in the first denitrification tank is transferred to the primary nitrification tank and nitrified, and then some are returned to the primary denitrification tank and some The sewage treatment is composed of a second denitrification process that is moved to a secondary denitrification tank and denitrification, and a third treatment process comprising a nitrification process in which the sewage transferred in the second denitrification process is nitrified again in the nitrification tank and is completed up to the third treatment process. Sludge which is moved to the secondary sedimentation tank and sinks below is discarded, and part is fed back to the primary denitrification tank and used, and the treated water is discharged to the outside. To provide a simultaneous removal of nitrogen and phosphorus in sewage.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 2차 처리부에서 생성된 유기산을 제3 처리부의 제1 탈질조 및 제2 탈질조로 각각 공급하여, 4이상, 바람직하게는 4∼5가 되도록 C/N비를 조절하는 것이 특징인 질소와 인의 동시 제거 시스템을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to supply the organic acid produced in the secondary treatment unit to the first denitrification tank and the second denitrification tank of the third treatment unit, respectively, so as to adjust the C / N ratio to 4 or more, preferably 4 to 5, respectively. It is to provide a simultaneous removal system of nitrogen and phosphorus.
도 1은 본 발명의 전체 시스템 및 공정을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the overall system and process of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2차 처리부에서의 생성된 유기산과 반응시간과의 관계를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the relationship between the reaction time and the organic acid produced in the secondary treatment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제1차 처리부와 제3차 처리부에서 총인 제거 효율을 설명 하는 그래프.3 is a graph illustrating the total removal efficiency in the first processing unit and the third processing unit of the present invention.
도 4는 본 발명의 제3차 처리부에서의 질산화율을 설명하는 그래프.4 is a graph illustrating the nitrification rate in the third processing unit of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3차 처리부에서의 탈질율을 설명하는 그래프.5 is a graph illustrating the denitrification rate in the third treatment unit of the present invention.
도 6은 크롬법에 의해 측정한 COD제거 효율을 설명하는 그래프.6 is a graph illustrating the COD removal efficiency measured by the chromium method.
본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위해서 첨부한 면을 참조하여 상세히 설명 하겠다.In order to achieve the above object of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 개략적인 전체 공정을 나타낸 도 1에 있어서, 본 발명은 유입된 하수를 집수하여 교반하는 집수로(11)와, 이 집수로에서 교반된 후 약품탱크(10-1)로부터 응집제을 공급받아 하수를 응집시키는 응집조(12-1)와, 이 응집조에서 응집된 후 약품탱크(10-2)로부터 응결보조제를 공급받아 교반하에 응결시키는 응결조(12-2)와, 이 응결조(12-2)를 거쳐서 탈인된 하수를 침전시키기 위한 1차 침전조(13-1)로 된 제1차 처리부, 상기 1차 처리부(10)에서 탈인된 하수가 상기 1차 침전지에서 침전되어 발생된 오니를 발효시키는 발효조(15-1)와, 이 발효조에서 BOD화를 달성하여 휘발성유기산 유기물을 슬러지와 유기산으로 농축 분리하기 위한 농축 분리조(15-3)와, 이 농축 분리조(15-3)에서 슬러지중 일부는 상기 발효조(15-1)로 피드백되고 잔여 슬러지는 제거되고 남은 유기산을 저장하는 유기산 저장조(15-2)로 구성된 2차 처리부(20)와, 상기 제1차 처리부(10)에서 유기산과 탈인이 행해져 공급된 하수의 탈질을 행하는 1차 탈질조(14-1), 1차 질산조(14-2), 2차 탈질조(14-3), 2차 질산조(14-4)가 교대로 배치된 3차 처리부(30)로 구성되어 있는 것을 특징인 하수중의 탈질 및 탈인이 가능한 하수 정화장치이다.In Figure 1 showing a schematic overall process of the present invention, the present invention is a collecting channel 11 for collecting and stirring the incoming sewage, and after receiving the flocculant from the chemical tank (10-1) A coagulation tank 12-1 for coagulating sewage, a coagulation tank 12-2 for supplying a coagulant aid from the chemical tank 10-2 after coagulation in this coagulation tank, and coagulating under stirring; 12-2), the first treatment unit consisting of a primary sedimentation tank 13-1 for sedimenting the dephosphorized sewage, and the sewage dewatered from the primary treatment unit 10 is precipitated from the primary sedimentation basin. A fermentation tank (15-1) for fermenting the same, a concentration separation tank (15-3) for achieving BOD conversion in this fermentation tank to concentrate and separate volatile organic organic matter into sludge and organic acid, and this concentration separation tank (15-3) Some of the sludge is fed back to the fermenter 15-1 and the remaining sludge is removed and the remaining oil Primary denitrification tank 14-1 which performs denitrification of the sewage supplied by the secondary processing part 20 which consists of the organic acid storage tank 15-2 which stores an acid, and dephosphorization with organic acid in the said primary processing part 10. ), The primary nitric acid tank (14-2), the secondary denitrification tank (14-3), the secondary nitric acid tank (14-4) is characterized by consisting of the tertiary treatment section 30 alternately arranged It is a sewage purification apparatus which can denitrify and dephosphorize in water.
상기한 제1차 처리부(10)는 화학적 처리공정으로서 하수중의 인성분과 유기성분을 선택적으로 제거하는 공정이며 응집조(12-1)와 응결조(12-2) 및 침전조(13-1)로 구성되어 있고, 응집제와 응집보조제는 인과 화학적으로 다음과 같이 반응한다.The primary treatment unit 10 is a chemical treatment process that selectively removes phosphorus and organic components in sewage, agglomeration tank 12-1, coagulation tank 12-2, and precipitation tank 13-1. It is composed of a coagulant and a coagulant assistant reacts chemically with phosphorus as follows.
Al3++PO4 3->AlPO4↓ (3)Al 3+ + PO 4 3- > AlPO 4 ↓ (3)
이때 생성된 AlPO4는 매우 안정된 물질로서 강산이나 강알칼리에서만 용해되며 유기산에는 용해되지 않는 특징을 갖고 있어 하수처리 공정에서 PO4 3-가 재차 용해되어 수중에 존재할 수 없게 된다. 상기(3)식에서와 같이 인(P) 성분이 화학적결합을 통하여 흡착되어 제거되게 된다.At this time, the produced AlPO 4 is a very stable material, soluble only in strong acids or strong alkalis, and insoluble in organic acids, so that PO 4 3- is dissolved again in the sewage treatment process and cannot exist in water. As in Formula (3), the phosphorus (P) component is adsorbed and removed through chemical bonding.
상기 2차 처리부(20)에서는 1차 처리부에서 생성된 오니를 발효조(15-1)로 공급한 후 교반하에서 발효를 행한다. 이 과정에서 플록에 흡착되어 있던 COD 물질은 저분자나 휘발성 유기산의 유기물로 된다(즉 BOD화함). 발효조에서 농축 분리조(15-3)로 이동된 유기물은 농축조 아래에 침전된 잉여슬러지는 외부로 배출시켜 제거하고, 유기산 저장조(15-2)를 거친 상징수는 3차처리부로 최적 C/N(Carbon/nitrogen)비를 4이상, 바람직하게는 4∼5로 조절하기 위해 순환라인(16-3)을 통하여 1차 탈질조(14-1) 및 2차 탈질조(14-3)로 각각 공급된다.In the secondary treatment unit 20, the sludge generated in the primary treatment unit is supplied to the fermentation tank 15-1, and then fermented under stirring. In this process, the COD material adsorbed on the floc becomes an organic substance of low molecular weight or volatile organic acid (ie BOD). The organic matter moved from the fermentation tank to the concentration separation tank (15-3) is removed by removing the excess sludge settled below the concentration tank to the outside, and the symbol water passing through the organic acid storage tank (15-2) is the third treatment part. In order to adjust the (Carbon / nitrogen) ratio to 4 or more, preferably 4 to 5, each of the primary denitrification tank 14-1 and the secondary denitrification tank 14-3 through the circulation line 16-3, respectively. Supplied.
상기 3차 처리부(30)는 탈질조 질산화조가 2단계로 구성되어 있다. 상기 1차탈질조(무산소조 : 혐기조(14-1), 1차 질산화조(호기조)(14-2), 2차 탈질조(무산소조)(14-3), 2차 질산화조(호기조)(14-4)에서는 상기한 바와같은 탈질(N2↑)과 질산화가 반복해서 행해진다. 이때 상기 탈질반응은 상기한 2차 처리부에서 공급된 유기물로 C/N(Carbon/Nitrogen)비가 4이상 바림직하게는 4∼5의 최적조건으로 조절되면서 행해진다. 이렇게 탈질을 최적 조건을 유지하므로 수리학적 체류시간{HRT(Hydraulic retention time)}을 최소로 유지할 수 있다. 따라서 질산화 공정에서도 최소의 HRT를 유지할 수 있고, 2차 처리부(20)로부터의 유기산을 이용하므로 외부 탄소원을 필요로 하지 않게 된다.The tertiary treatment unit 30 has a denitrification tank nitrification tank in two stages. The primary denitrification tank (anoxic tank: anaerobic tank (14-1), primary nitrification tank (aerobic tank) (14-2), secondary denitrification tank (oxygen tank) (14-3), secondary nitrification tank (aerobic tank) (14) In (4), denitrification (N 2 ↑) and nitrification as described above are repeatedly performed, wherein the denitrification reaction is an organic material supplied from the secondary treatment unit, and the C / N (Carbon / Nitrogen) ratio is more than four. It is carried out by adjusting to an optimum condition of 4 to 5. Thus, maintaining the optimum condition of denitrification can keep the hydraulic retention time (HRT) to a minimum, thus maintaining a minimum HRT even in the nitrification process. It is possible to use the organic acid from the secondary treatment unit 20, so that no external carbon source is required.
그리고 상기한 C/N비를 조절해야 하는 이유는 제1차처리 공정에서 COD가 제거되고, BOD가 부족하므로 제 3차 처리부로 이동된 하수에는 카본이 존재하지 않게 된다. 따라서 탄소/질소의 비가 일정하게 유지되어야만 탈질조에서 탈질 반응이 원활하게 이루어지는 질소제거를 위한 반응매카니즘의 특성상, 탈질을 위해서는 이러한 C/N비를 4이상 바람직하게는 4∼5정도로 조절하는 것이 중요하게 된다.The reason why the C / N ratio needs to be adjusted is that the COD is removed in the first treatment step and the BOD is insufficient, so that carbon is not present in the sewage that is transferred to the third treatment part. Therefore, it is important to control the C / N ratio to 4 or more, preferably 4 to 5, for the denitrification because of the nature of the reaction mechanism for nitrogen removal in which the denitrification reaction is smoothly performed in the denitrification tank only when the carbon / nitrogen ratio is kept constant. Done.
이하 본 발명의 장치에서 탈질 및 탈인 공정에 대해서 설명한다.Hereinafter, the denitrification and dephosphorization processes in the apparatus of the present invention will be described.
외부로부터 유입된 하수를 집수하여 집수로(11)에서 교반한 후 약품탱크(10-1)로부터 응집제을 공급받아 하수를 응집조(12-1)에서 응집시키는 응집공정과, 이 응집조(12-1)에서 응집된 후 약품탱크(10-2)로부터 응결보조제를 공급받아 응결조(12-2) 내에서 교반하에 응결시키는 응결공정과, 이 응결조(12-2)를 거쳐서 탈인된 하수를 1차 침전조(13-1)에서 침전시키기 위한 침전공정으로 된 화학적 제1차처리공정과, 상기 1차 처리부에서 탈인된 하수가 상기 1차 침전지에서 침전되어 발생된 오니를 발효조(15-1)에서 발효시키는 발효공정과, 이 발효조에서 BOD화를 달성하여 휘발성 유기산 유기물을 슬러지와 유기산으로 농축 분리조(15-3)에서 농축 분리하고, 슬러지중 일부는 발효조(15-1)로 피드백 되고 잔여분은 외부로 배출하는 농축 분리공정과, 이 농축 분리조에서 슬러지는 제거되고 남은 유기산을 저장조(15-2)에 저장하고 이 유기산을 2차 처리부로 공급하는 공정으로 된 2차 처리공정과, 1차 처리공정에서 인이 제거되어 공급되는 하수에 2차 처리공정을 통하여 공급되는 유기산을 공급하여, 1차 탈질조(14-1)에서 탈질시키는 제1 탈질공정과, 제1 탈질조에서 탈질된 하수가 1차 질산화조(14-2)조 이동되어 질산화 된후 일부는1차 탈질조(15-1)로 피드백 되고 일부는 2차 탈질조(14-3)로 이동되어 탈질되는 제2탈질 공정과, 상기 제2탈질 공정에서 이동된 하수가 재차 질산화조(14-4)에서 질산화 되는 질산화 공정으로 된 3차 처리공정으로 구성되어 있는 것을 특징으로한다.A coagulation step of collecting sewage introduced from the outside and stirring it in the water collecting passage 11 and receiving a coagulant from the chemical tank 10-1 to coagulate the sewage in the coagulation tank 12-1; The condensation step of condensing in 1) and receiving a condensation aid from the chemical tank 10-2 and condensing it under stirring in the condensing tank 12-2, and the sewage dewatered through this condensing tank 12-2 A chemical primary treatment step consisting of a precipitation step for precipitating in the primary settling tank 13-1, and a sludge generated by sewage dewatered from the primary treatment section from the primary settling basin (15-1). The fermentation process to ferment at and the BOD in this fermentation tank to achieve the volatile organic acid organic matter is concentrated and separated in sludge and organic acid in the concentration separation tank (15-3), some of the sludge is fed back to the fermentation tank (15-1) and the remaining fraction In the concentrated separation process to discharge to the outside, The secondary treatment process includes storing the removed organic acid in the storage tank 15-2 and supplying the organic acid to the secondary treatment unit, and secondary treatment to sewage from which phosphorus is removed and supplied in the primary treatment process. The first denitrification step of denitrifying the primary denitrification tank 14-1 by supplying the organic acid supplied through the process, and the sewage denitrified in the first denitrification tank are moved to the first nitrification tank 14-2 tank and nitrified. After the second part is fed back to the primary denitrification tank (15-1), and part of the second denitrification process is moved to the second denitrification tank (14-3) and denitrification, and the sewage moved in the second denitrification process again nitrification tank It is characterized by consisting of a tertiary treatment step of the nitrification step to be nitrified in (14-4).
이와같이 3차처리 공정까지 완료된 하수(처리수)는 2차침전조(13-2)로 이동되어 아래에 가라앉는 슬러지는 폐기하고, 일부는 1차 탈질조로 순환라인(16-2)을 거쳐서 피드백되어 사용되고, 처리수는 외부로 배출됨으로서 하수 처리 공정이 완료된다.Thus, the sewage (treated water) completed up to the tertiary treatment process is moved to the secondary sedimentation tank 13-2, and the sludge that sinks below is discarded, and part is fed back through the circulation line 16-2 to the primary denitrification tank. The sewage treatment process is completed by using the treated water is discharged to the outside.
그리고 상기한 14-5는 블로워로서 상기한 1차 질산화조(14-2)와 2차질산화조(14-4)에 공기(산소)를 제공함으로서 호기성 조건을 양호하게 유지하는 역할을 한다.The above 14-5 serves to maintain aerobic conditions by providing air (oxygen) to the primary nitrification tank 14-2 and the secondary nitrification tank 14-4 as a blower.
또, 본 발명은 상기한 바와같이 1차 처리공정을 화학적 처리공정으로 구성으고, 3차 처리 공정을 생물학적 처리공정으로 구성하는데 특징이 있고, 또 상기 1차 처리공정과 3차 처리 공정 사이에 상기한 2차 처리공정에서의 최적 C/N비를 4이상, 바람직하게는 4∼5정도로 조절하기 위한 2차처리 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the primary treatment process consists of a chemical treatment process, and the tertiary treatment process consists of a biological treatment process, as described above, and between the primary treatment process and the tertiary treatment process. And a secondary treatment step for adjusting the optimum C / N ratio in the secondary treatment step to 4 or more, preferably about 4 to 5 degrees.
도 2 내지 도 6은 3차처리부에서의 생성된 유기산과 반응시간과의 관계를 나타낸 그래프로서 이 그래프를 참조하여 본 발명의 효과를 구체적으로 설명한다.2 to 6 are graphs showing the relationship between the organic acid generated in the tertiary treatment unit and the reaction time, and the effects of the present invention will be described in detail with reference to this graph.
도 2는 본 발명의 제2차 처리부에서의 생성된 유기산과 반응시간과의 관계를 나타낸 그래프로서, 반응시간(d)을 8∼10시간 정도 유지할 때 생성된 유기산이 780㎎/ℓ에 달하고, 그 이상의 반응시간에서는 크게 유기산의 생성이 증가하지 않음을 알수 있었다.Figure 2 is a graph showing the relationship between the reaction time and the organic acid generated in the secondary treatment unit of the present invention, the organic acid produced when the reaction time (d) is maintained for about 8 to 10 hours, 780mg / L, In the above reaction time, it was found that the production of organic acid did not increase significantly.
따라서 본 질소와 인의 동시 제거 시스템의 제2차 처리부의 발효조에서의 체류시간은 8∼10시간 정도 유지하는 것이 좋다.Therefore, the residence time in the fermentation tank of the secondary treatment part of the simultaneous removal system of nitrogen and phosphorus is preferably maintained for about 8 to 10 hours.
도 3은 본 발명의 제1차 처리부와 제3차 처리부에서 총인 제거 효율을 나타낸 그래프로서, 1차 처리부에서의 총인의 제거율(%)은 대략 85%정도가 이루어지고 제3차처리부에서는 인의 제거는 추가로 5%정도가 더 늘어나 전체의 인제거율은 총 90%에 달함을 알수 있었다. 따라서 본 발명에 의한 장치에서는 인제거 효과도 큼을 알 수 있다.Figure 3 is a graph showing the total phosphorus removal efficiency in the primary and tertiary processing unit of the present invention, the removal rate (%) of the total phosphorus in the primary processing unit is approximately 85% and the removal of phosphorus in the tertiary processing unit Was increased by about 5%, and the total phosphorus removal rate reached 90%. Therefore, it can be seen that the apparatus according to the present invention also has a large phosphorus removing effect.
도 4는 본 발명의 제3차 처리부에서의 질산화율을 설명하는 그래프로서, 유입하수의 질산화 율이 0% 상태에서, 1차 질산화조에서는 거의 95% 정도에 달하고, 2차 질산화조에서는 거의 100%에 도달함을 알수 있어, 본 발명의 장치에서는 질산화율이 탁월하게 우수함을 알 수 있었다.4 is a graph illustrating the nitrification rate in the third treatment part of the present invention, in which the nitrification rate of the influent sewage is 0%, almost 95% in the first nitrification tank, and almost 100% in the second nitrification tank. It can be seen that the nitrification rate is excellent in the apparatus of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3차 처리부에서의 탈질율을 설명하는 그래프로서, 제3차처리부에서의 1차 탈질조에서는 탈질율이 78%정도에 이르고, 제2차 탈질조에서는 90%정도에 달함을 알수 있다. 이와같이 본 발명에서는 적정 C/N비를 4이상으로 바람직하게는 4∼5정도로 유지함으로서 탈질효율이 탁월함을 알수 있다.5 is a graph illustrating the denitrification rate in the third treatment unit of the present invention, in which the denitrification rate reaches about 78% in the primary denitrification tank in the third treatment unit, and reaches about 90% in the secondary denitrification tank. Able to know. Thus, in the present invention, it can be seen that the denitrification efficiency is excellent by maintaining the appropriate C / N ratio of 4 or more, preferably about 4-5.
도 6은 크롬법에 의해 측정한 COD제기 효율을 설명하는 그래프이다. 통상 유기물 COD와 BOD의 처리 효율을 측정하는데는 크게 망간법과 크롬법을 사용하나 여기서는 K2Cr2O7을 사용한 크롬법을 이용하여 COD제거 효율을 측정하였다.6 is a graph illustrating the COD elimination efficiency measured by the chromium method. Usually, the manganese method and the chromium method are largely used to measure the treatment efficiency of organic COD and BOD, but the COD removal efficiency was measured using the chromium method using K 2 Cr 2 O 7 .
COD제거 효율을 나타낸 것이다. 여기서 제1차 처리부에서의 COD제거효율은 약 60% 정도이고, 제3차 처리부에서의 COD제거 효율은 30%정도가 증가한 총 90%정도에 이르고 있음을 알수 있다.COD removal efficiency is shown. Here, it can be seen that the COD removal efficiency in the first treatment part is about 60%, and the COD removal efficiency in the third treatment part is about 90%, an increase of about 30%.
역시 유출수를 채취하여 측정한 COD도 90%정도여서 COD제거는 거의 제1차 처리부에서 이루어 짐을 알수 있다.Also, the COD measured by taking out effluent is about 90%, so it can be seen that COD removal is almost done in the first treatment part.
이상 상술한 바와같이 본 발명은 크게 3단계의 처리공정(부)으로 나누어 외부로부터 유입되는 하수중에 포함된 인을 화학적으로 1차로 처리하고, 1차 처리된 후 발생된는 오니를 발효하여 BOD화 하는 2차 처리부와, 상기 2차 처리부에서 생성된 유기 물질(BOD물질)을 이용하여 탈질조의 C/N(Carbon/Nitrogen)비를 4이상 바람직하게는 4∼5가 되도록 조절하여, 효과적으로 미처리된 질소를 생물학적인 추가 처리를 통하여 제거함으로서, 수리학적 체류시간{HRT(Hydraulic retention time)}을 최소로 유지할 수 있고, 또 질산화 공정에서도 최소의 HRT를 유지할 수 있으며, 2차 처리부(20)로부터의 유기산을 이용하므로 외부 탄소원을 필요로 하지 않게 된다. 결과적으로 저렴한 시공비와 경제적인 운영이 가능한 제반 장점이 탁월한 질소와 인의 동시 제거 시스템 및 방법인 것이다.As described above, the present invention divides the phosphorus contained in the sewage introduced from the outside into three stages of treatment (part), and chemically primary, and after the primary treatment, fermented sludge, which is generated after the primary treatment, to BOD By using the secondary treatment unit and the organic material (BOD material) produced in the secondary treatment unit to adjust the C / N (Carbon / Nitrogen) ratio of the denitrification tank to 4 or more preferably 4 to 5, effectively untreated nitrogen By removing through biological treatment, the hydraulic retention time {HRT (Hydraulic retention time)} can be kept to a minimum, and the minimum HRT can be maintained even in the nitrification process, the organic acid from the secondary treatment unit 20 Since it does not require an external carbon source. As a result, the advantages of low construction costs and economical operation are excellent nitrogen and phosphorus simultaneous removal systems and methods.
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