KR20010002276A - Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen - Google Patents

Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen Download PDF

Info

Publication number
KR20010002276A
KR20010002276A KR1019990022011A KR19990022011A KR20010002276A KR 20010002276 A KR20010002276 A KR 20010002276A KR 1019990022011 A KR1019990022011 A KR 1019990022011A KR 19990022011 A KR19990022011 A KR 19990022011A KR 20010002276 A KR20010002276 A KR 20010002276A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wastewater
tank
denitrification
treated water
measuring
Prior art date
Application number
KR1019990022011A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100306206B1 (en
Inventor
오재일
박종문
Original Assignee
정명식
학교법인 포항공과대학교
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정명식, 학교법인 포항공과대학교 filed Critical 정명식
Priority to KR1019990022011A priority Critical patent/KR100306206B1/en
Publication of KR20010002276A publication Critical patent/KR20010002276A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100306206B1 publication Critical patent/KR100306206B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B25/00Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B25/04Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes of buildings

Abstract

PURPOSE: A method for treating wastewater containing high concentration of nitrate-nitrogen and system thereof is provided, which uses microorganism media, i.e. biofilter tank to increase treatment efficiency per area. CONSTITUTION: The method comprises the follow parts: (i) an equalization tank (10) for controlling volume of wastewater; (ii) a buffer solution container (40) for adjusting pH of wastewater to be proper for the growth of denitrification microorganism; (iii) an apparatus (50) for both measuring NOx and feeding external carbon sources; (iv) the first denitrification tank (20a) packed with denitrification microorganism, wherein wastewater (2) upflow into the tank; (v) two apparatuses (60, 70) for both measuring pH and feeding acidic solution, thereby neutralizing wastewater; (vi) the second denitrification tank (20b) packed with denitrification microorganism, wherein wastewater (2) upflows into the tank; (vii) a return pipe (5) for recycling a portion of wastewater. In the method, volume of wastewater return is controlled to 50-200 vol.%, based on the volume of raw wastewater inflow so that stable operation is warranted even if shocking-loads of nitrogen.

Description

질산성 질소를 함유한 폐수의 처리 방법 및 장치{Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen}METHODS AND EQUIPMENT FOR THE TREATMENT OF WASTE WATER CONTAINING NITATE-NITROGEN

본 발명은 질산성 질소를 함유한 폐수를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업체 등에서 배출되는 고농도의 질산성 질소 폐수를 생물막 공법을 이용하여 간단하면서도 효율적으로 처리할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for treating wastewater containing nitrate nitrogen, and more particularly, to a method for treating nitrate nitrogen wastewater in high concentrations discharged from an industry, etc. simply and efficiently by using a biofilm method. Relates to a device.

폐수내의 질소성분은 유기질소와 무기질소의 형태로 존재하며, 이들을 합하여 총질소(T-N)라 한다. 무기질소는 다시 암모니아성 질소와 질산성 질소(NOx)로 구분되며, 암모니아성 질소와 유기질소를 합하여 TKN(Total Kjeldahl Nitrogen)이라 한다.Nitrogen components in the waste water exist in the form of organic nitrogen and inorganic nitrogen, which are collectively called total nitrogen (TN). Inorganic nitrogen is again classified into ammonia nitrogen and nitrate nitrogen (NO x ), and ammonia nitrogen and organic nitrogen are called TKN (Total Kjeldahl Nitrogen).

폐수중에 존재하는 질산성 질소는 기본적으로, 무산소 조건에서 부족한 산소대신 질산성 질소를 전자수용체로 사용하는 탈질 세균에 의해 유기물은 산화시키고 질산성 질소는 질소 기체(N2)로 환원시켜 대기중으로 방출시킴으로써 처리된다.Nitrate nitrogen present in the waste water is basically oxidized by denitrifying bacteria using nitrate nitrogen as an electron acceptor instead of oxygen which is insufficient in anoxic conditions, and nitrate nitrogen is reduced to nitrogen gas (N 2 ) and released into the atmosphere. By processing.

상기 탈질 미생물을 이용한 페수중의 질산성 질소 제거 방법은 역삼투막이나 이온교환수지를 이용하는 기타 물리/화학적 방법과 비교할 때 경제적인 면에 있어서 가장 경쟁력 있는 방법이기 때문에 널리 사용되고 있다.Nitrate nitrogen removal in waste water using the denitrification microorganism is widely used because it is the most competitive in terms of economics compared to other physicochemical methods using reverse osmosis membranes or ion exchange resins.

일반적으로 미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 방법은 크게, 기존의 하수처리공정에서 널리 사용하고 있는 부유식 활성 슬러지법과, 미생물을 담체에 부착시켜 사용하는 생물막법으로 분류할 수 있으며, 상기 방법은 당 업계에 공지된 것이다(Wastewater Engineering, Ecalf and Eddy, 1992; Biological Wastewater Treatment, Grady, Daigger and Lim,1999).In general, the method of treating wastewater using microorganisms can be broadly classified into a floating activated sludge method widely used in existing sewage treatment processes and a biofilm method using microorganisms attached to a carrier. Known in the art (Wastewater Engineering, Ecalf and Eddy, 1992; Biological Wastewater Treatment, Grady, Daigger and Lim, 1999).

부유식 활성 슬러지법에 비해 생물막법이 갖는 장점은 고농도의 미생물 농축이 가능하여 단위부피당 처리효율이 높다는 것이다. 따라서 이를 이용한 폐수 처리 방법에 관한 관심이 날로 증대되고 있다.The advantage of the biofilm method over the floating activated sludge method is that the microorganisms can be concentrated at a high concentration, so that the treatment efficiency per unit volume is high. Therefore, interest in the wastewater treatment method using the same is increasing day by day.

그러나, 고농도의 질산성 질소를 함유하는 폐수를 처리하기 위한 기존의 여러 방법(예를 들면, 한국특허 공개 제 97-20992호, 한국특허공개 제94-2175호, Manual-Nitrogen Control, EPA, 1993 등)이 이미 제시된 바 있음에도 불구하고, 이러한 방법들은 넓은 설치 공간을 필요로 하고 처리효율 및 운전 편리성이 뒤떨어진다는 문제 때문에 기존의 폐수처리 공정에 쉽게 적용되지 못하고 있는 실정이다.However, many existing methods for treating wastewater containing high concentrations of nitrate (eg, Korean Patent Publication No. 97-20992, Korean Patent Publication No. 94-2175, Manual-Nitrogen Control, EPA, 1993 Although these methods have already been proposed, these methods are not easily applied to the existing wastewater treatment process due to the problem of requiring a large installation space and inferior treatment efficiency and convenience of operation.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 설치 공간의 제약을 극복하면서 질소 부하량 변동에도 안정적인 처리 조업이 가능하며, 최대의 질소 제거 처리 효율을 유지시킬 수 있으며, 운전이 간편하여 운전자의 작업량을 최소화시킬 수 있는, 고농도의 질산성 질소를 함유하는 폐수 처리방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to overcome the constraints of the installation space, stable processing operation even in the nitrogen load fluctuations can be maintained, the maximum nitrogen removal treatment efficiency can be maintained, and the operation is easy to minimize the operator's workload It is possible to provide a wastewater treatment method containing a high concentration of nitrate nitrogen.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 폐수처리 방법을 실시하는 데 사용되는 폐수처리 장치를 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a wastewater treatment apparatus used to implement the wastewater treatment method.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 질산성 질소 폐수처리 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 is a flow chart schematically showing a nitrate nitrogen wastewater treatment process according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 질산성 질소 폐수처리 결과를 그래프로 도시한 것이다.2 is a graph showing the results of nitrate nitrogen wastewater treatment according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 조정조10: adjustment tank

20a, 20b: 생물막 반응기20a, 20b: biofilm reactor

30: 중화조30: Chinese tank

40: pH 측정 및 완충액 공급장치40: pH measurement and buffer supply

50: 질소 농도 측정 및 탄소원 공급장치50: nitrogen concentration measurement and carbon source supply

60, 70: pH 측정 및 산 공급장치60, 70: pH measurement and acid supply

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,The present invention to achieve the above technical problem,

처리하고자 하는 질산성 질소 폐수를 조정조에 유입시켜, pH를 측정하고 완충액을 투입하여 탈질 미생물의 성장에 적합한 pH 범위로 조정하는 단계;Introducing a nitrate nitrogen wastewater to be treated into the adjustment tank, measuring the pH, and adjusting the pH to a pH range suitable for growth of denitrifying microorganisms by adding a buffer;

상기 pH가 조절된 폐수를 제1 반응조에 상향류식으로 유입시켜, 담체에 부착된 탈질 미생물에 의한 탈질반응을 진행시키는 단계;Allowing the pH-controlled wastewater to flow into the first reactor in an upflow manner to proceed with denitrification by denitrification microorganisms attached to the carrier;

상기 제1 반응조로부터 배출되는 처리수의 pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 탈질 미생물의 성장에 적합한 pH 범위로 재조정하는 단계;Measuring the pH of the treated water discharged from the first reaction tank, and supplying an acid aqueous solution to readjust the pH to a pH range suitable for growth of denitrifying microorganisms;

상기 제1 반응조로부터 배출되어 pH가 조절된 처리수를 제2 반응조에 상향류식으로 유입시켜, 담체에 부착된 탈질 미생물에 의한 탈질반응을 진행시키는 단계;Allowing the treated water discharged from the first reactor to adjust the pH to the second reactor in an upflow manner to proceed with denitrification by denitrification microorganisms attached to the carrier;

상기 제2 반응조로부터 배출된는 처리수의 일부는 상기 조정조로 내부순환시키고, 나머지는 중화조로 유입시키는 단계; 및Circulating a portion of the treated water discharged from the second reaction tank into the adjustment tank and introducing the remaining water into the neutralization tank; And

상기 중화조로 유입된 처리수의 pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 중화시킨 후 최종 처리수로서 배출시키는 단계를 포함하는 질산성 질소 폐수 처리방법을 제공하다.It provides a method for treating nitrate nitrogen wastewater comprising measuring the pH of the treated water introduced into the neutralization tank, supplying an acid aqueous solution to neutralize and then discharging it as the final treated water.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 제1 반응조에 유입시키는 단계 전에, 상기 조정조에서 pH가 조절된 폐수의 질산성 질소 이온 농도를 측정하고, 이에 비례하여 후속 탈질반응에 필요한 탄소원을 투입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, prior to the step of introducing into the first reaction tank, measuring the nitrate nitrogen ion concentration of the pH-controlled wastewater in the control tank, in proportion to the input of a carbon source for subsequent denitrification reaction It is preferable to further include.

상기 질산성 질소 이온 농도에 비례하는 탄소원의 투입량은, 탄소원이 메탄올인 경우 2.5 내지 3 g 메탄올/g 질산성 질소인 것이 바람직하다.The amount of carbon source proportional to the nitrate nitrogen ion concentration is preferably 2.5 to 3 g methanol / g nitrate when the carbon source is methanol.

상기 완충용액은 탄산수소나트륨 및 염산을 포함하고, 상기 산 수용액은 염산을 포함하는 것이 바람직하다.The buffer solution may include sodium hydrogen carbonate and hydrochloric acid, and the acid aqueous solution may include hydrochloric acid.

상기 탈질 미생물이 성장하기에 적합한 pH 범위는 pH 7.0 내지 7.5인 것이 바람직하다.The suitable pH range for the denitrification microorganism to grow is preferably pH 7.0 to 7.5.

또한, 본 발명의 일실시예 의하면, 상기 제1 및 제2 반응조의 바닥으로부터 압축 질소 가스를 공급하여 과다성장된 미생물을 담체로부터 이탈시킨 후 반응조 바닥에 누적된 과다성장 미생물을 배출시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, according to one embodiment of the present invention, by supplying compressed nitrogen gas from the bottom of the first and second reaction tank to remove the overgrown microorganisms from the carrier further discharge the excess growth microorganisms accumulated in the reactor bottom It is preferable to include.

또한, 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,In addition, the present invention to achieve the above technical problem,

처리하고자 하는 질산성 질소 폐수가 유입 저장되며 적정 유량의 폐수를 배출하는 조정조;An adjustment tank for introducing and storing nitrate nitrogen wastewater to be treated and discharging the wastewater at an appropriate flow rate;

상기 조정조 내의 폐수의 pH를 탈질 미생물의 성장에 적합한 범위로 유지하기 위하여 pH를 측정하고 완충용액을 공급하는 장치;An apparatus for measuring pH and supplying a buffer solution to maintain the pH of the wastewater in the adjusting tank in a range suitable for growth of denitrification microorganisms;

상기 조정조로부터 배출되는 폐수의 질산성 질소 이온 농도를 측정하고, 이에 비례하여 후속 탈질반응에 필요한 탄소원을 투입하는, 질산성 질소이온 농도측정 및 탄소원 공급장치;Nitrate nitrogen ion concentration measurement and carbon source supply device for measuring the nitrate nitrogen ion concentration of the waste water discharged from the adjustment tank, and proportionally input the carbon source required for the subsequent denitrification reaction;

상기 pH가 조절된 폐수가 상향류식으로 유입되며. 담체에 부착된 탈질 미생물에 의해 탈질반응이 진행되는 제1 반응조;The pH-controlled wastewater is introduced into the upflow. A first reactor through which denitrification proceeds by denitrification microorganisms attached to the carrier;

상기 제1 반응조로부터 배출되는 처리수의 pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 탈질 미생물의 성장에 적합한 pH 범위로 재조정하는 pH 측정 및 산 공급장치; 및PH measurement and acid supply device for measuring the pH of the treated water discharged from the first reaction tank, supplying an acid aqueous solution to readjust the pH range suitable for the growth of denitrifying microorganisms; And

상기 제1 반응조로부터 배출되어 pH가 조절된 처리수가 유입되며, 담체에 부착된 탈질 미생물에 의한 탈질반응이 진행되는 제2 반응조;A second reaction tank discharged from the first reaction tank into which treated water whose pH is adjusted is introduced, and a denitrification reaction by denitrifying microorganisms attached to the carrier is performed;

상기 제2 반응조로부터 배출되는 처리수의 일부를 상기 조정조로 되돌려 보내는 내부순환 수단; 및Internal circulation means for returning a part of the treated water discharged from the second reaction tank to the adjustment tank; And

상기 제2 반응조로부터 배출되는 처리수의 나머지가 유입되며, pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 처리수를 중화시킨 후 최종 처리수로서 배출시키는 중화조를 포함하는 질산성 질소 폐수 처리장치를 제공한다.It provides a nitrate nitrogen wastewater treatment apparatus including a neutralization tank to flow in the remainder of the treated water discharged from the second reaction tank, to measure the pH, to supply an acid aqueous solution to neutralize the treated water and then discharged as the final treated water. do.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 폐수처리 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 산업체 등에서 배출되는 고농도 질소 폐수는 전단의 공정조건 및 생산되는 제품의 종류에 따라 함유하는 질소 농도 및 유량이 상당히 다양할 수 있다. 따라서, 조정조(10)는 유입수(1)를 제2 생물막 반응조(20b)로부터 배출되는 처리수(4)로부터 일부 반송되는 반송수(5)로 희석하여 이러한 변수를 조절하는 역할을 한다. 즉, 조정조(10)는 후속하는 생물막 반응조(20a)에 처리하고자 하는 폐수가 균일한 유량으로 공급될 수 있도록 하며, 때때로 발생할 수 있는 고농도 질산성 질소로 인한 충격부하를 처리수 일부와 섞어 저감시킨다.1 is a process flow chart for explaining the wastewater treatment method according to an embodiment of the present invention. High concentration nitrogen wastewater discharged from industry can vary considerably in the concentration and flow rate of nitrogen depending on the process conditions of the shear and the type of product produced. Therefore, the adjustment tank 10 adjusts these variables by diluting the inflow water 1 with the return water 5 partially returned from the treated water 4 discharged from the second biofilm reaction tank 20b. That is, the adjustment tank 10 allows the wastewater to be treated to the subsequent biofilm reactor 20a to be supplied at a uniform flow rate, and reduces the impact load due to the high concentration of nitrate nitrogen, which may sometimes occur, by mixing it with a portion of the treated water. .

또한, 조정조(10)에는 전단 공정의 조업 조건에 따라 일정하지 않을 수 있는 폐수의 pH를 후속 생물막 반응조에서 탈질 반응을 수행하는 미생물의 서식에 적합한 범위(pH7.0 - 7.5)로 조정할 수 있도록, pH를 측정하여 완충액을 공급하는 장치(40)가 설치될 수 있다. pH 완충액으로는 탄산수소나트륨 및 염산 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the adjustment tank 10, so that the pH of the waste water, which may not be constant depending on the operating conditions of the shearing process can be adjusted to a range (pH7.0-7.5) suitable for the habitat of the microorganisms performing the denitrification reaction in the subsequent biofilm reaction tank, An apparatus 40 for supplying a buffer by measuring pH may be installed. It is preferable to use sodium hydrogencarbonate and hydrochloric acid aqueous solution as pH buffer.

중탄산이온(HCO3 -)은 pH 8.3 부근에서 가장 강한 완충작용을 하며, 후속 탈질반응 결과 생성되는 수산이온으로 인하여 처리수의 pH가 급격하게 상승하는 것을 방지하는 역할도 한다. 이에 관한 상세한 설명은 후술되는 생물막 반응조에 관한 설명을 참조할 수 있다.Bicarbonate ion (HCO 3 -) will also serve to prevent the pH of the treated water due to the hydroxyl ions, and that the strongest buffering action in the vicinity of pH 8.3, produced a subsequent denitrification results abruptly increases. For a detailed description thereof, reference may be made to the description of the biofilm reactor described below.

조정조(10)를 거친 다음 탈질 반응을 위하여 제1 생물막 반응기(20a)로 유입되는 폐수(2)에 대하여 질소농도 측정장치(50)에 의해 질산성 질소 농도를 측정한다. 탈질 반응은 유기물이 없는 경우와 있는 경우 반응속도에 있어서 차이가 있는데, 유기물이 없는 경우를 내생 탈질반응(Endogeneous Denitrification)이라고 하며 탈질 속도가 느려 긴 체류시간을 필요로 하는 반면, 유기물이 있는 경우는 탈질 속도가 매우 빠르기 때문에 체류시간을 짧게 할 수 있다.After the adjustment tank 10, the nitrate nitrogen concentration is measured by the nitrogen concentration measuring apparatus 50 for the wastewater 2 flowing into the first biofilm reactor 20a for the denitrification reaction. The denitrification reaction is different in the reaction rate when there is no organic matter, and the case where there is no organic matter is called endogeneous denitrification and the denitrification rate is slow and requires a long residence time. The denitrification rate is so fast that the residence time can be shortened.

따라서, 질산성 농도 측정 장치(50)는 조정조(10)를 거친 폐수(2)중의 질산성 질소 이온의 농도를 측정하여 탈질반응에 필요한 유기물, 즉 탄소원(7)을 공급한다. 상기 탄소원이 메탄올인 경우 질산성 질소 이온 농도에 따른 탄소원 공급비율은 2.5 내지 3.0 g 메탄올/g 질산성 질소가 바람직하다.Therefore, the nitric acid concentration measuring device 50 measures the concentration of nitrate nitrogen ions in the wastewater 2 which has passed through the adjustment tank 10 and supplies the organic material, that is, the carbon source 7, necessary for the denitrification reaction. When the carbon source is methanol, the carbon source supply ratio according to the nitrate nitrogen ion concentration is preferably 2.5 to 3.0 g methanol / g nitrate nitrogen.

그러나, 폐수의 종류에 따라 처음부터 유기물의 함량이 높은 경우에는 상기 단계를 생략할 수도 있다.However, if the organic matter content is high from the beginning according to the type of waste water, the step may be omitted.

pH 및 유기물 농도가 조절된 폐수는 직렬로 배열된 2조의 생물막 반응조(20a, 20b)에 공급된다. 생물막 반응조는 원통형 몸체에 플라스틱 링 담체가 채워진 구조를 가진다. 담체는 반응조 부피의 70% 정도 채워지는 것이 바람직하며 폐수(2)는 상향류식으로 유입된다. 탈질 미생물은 부유하고 있는 담체에 부착하여 성장하며, 유입 질소 및 공급 탄소원에 의해 적정 수준 이상으로 과다 성장한 미생물은 역세과정을 통해 반응조 바닥의 배출구로 배출시킨다.Wastewater with adjusted pH and organic matter concentration is supplied to two sets of biofilm reactors 20a and 20b arranged in series. The biofilm reactor has a structure filled with a plastic ring carrier in a cylindrical body. Preferably, the carrier is filled to about 70% of the volume of the reactor and the wastewater 2 is introduced in an upflow manner. Denitrifying microorganisms grow by attaching to a floating carrier, and microorganisms overgrown by an appropriate amount of inflow nitrogen and supply carbon are discharged to the outlet of the bottom of the reactor through a backwashing process.

과다 성장된 미생물을 제어하기 위하여 반응조(20a, 20b) 바닥에 압축질소가스를 공급할 수 있다. 압축질소가스가 공급되면 반응조내에 충진되어 있는 담체들이 혼합되면서 과다 성장 미생물이 담체로부터 이탈되어 반응조 바닥에 누적되므로 이를 배출시킬 수 있다.In order to control overgrown microorganisms, compressed nitrogen gas may be supplied to the bottom of the reaction tanks 20a and 20b. When compressed nitrogen gas is supplied, the carriers packed in the reaction tank are mixed, and the overgrown microorganisms are separated from the carrier and accumulated at the bottom of the reaction tank so that they can be discharged.

본 발명의 폐수 처리 방법 및 장치에 있어서, 2조의 생물막 반응조를 직렬로 배열시킨 이유는 다음과 같다.In the wastewater treatment method and apparatus of the present invention, two biological membrane reactors are arranged in series as follows.

탈질 반응은 하기 반응식 1과 같이, 질산성 질소의 유입농도에 비례하여 수산이온을 증가시키기 때문에 반응조내의 pH를 상승시킨다.The denitrification reaction increases the pH in the reaction tank because the hydroxyl ion is increased in proportion to the inflow concentration of nitrate nitrogen, as shown in Scheme 1 below.

6NO3 -+ 5CH3OH → 5CO2+ 3N2+ 7H2O + 6OH- 6NO 3 - + 5CH 3 OH → 5CO 2 + 3N 2 + 7H 2 O + 6OH -

이러한 pH 상승은 탈질 미생물의 활동을 저해하여 탈질 효율을 급격하게 저하시킨다. 그러므로, 본 발명은 이와 같은 급격한 pH 상승을 조절하기 위해서 다음과 같은 두가지 방법을 채택하였다.This increase in pH inhibits the activity of the denitrifying microorganisms and drastically lowers the denitrification efficiency. Therefore, the present invention adopts the following two methods to control such rapid pH rise.

첫째, 초기 조정조(10)에서 pH 완충액(중탄산이온+산)을 공급한다. 공급되는 pH 완충액(중탄산이온)의 일부는 반송수(5)로 부터 자가 공급되도록 내부순환라인을 도입한다.First, pH buffer (bicarbonate ion + acid) is supplied from the initial adjustment tank 10. A portion of the pH buffer (bicarbonate ion) to be supplied introduces an internal circulation line so that it is self-supplyed from the return water (5).

둘째, 2조의 생물막 반응조(20a 및 20b) 사이에서 pH를 측정하여 산 수용액(8)을 공급함으로써 제2 반응조(20b)에 유입되는 처리수(3)의 pH를 7.0 내지 7.5로 재조절한다.Second, the pH of the treated water 3 flowing into the second reactor 20b is readjusted to 7.0 to 7.5 by measuring the pH between the two tanks 20a and 20b and supplying the aqueous acid solution 8.

본 발명은 고농도의 질산성 질소 폐수를 처리하기 위하여 미생물 고농축이 가능한 생물막 반응조를 사용하는데, 이와 같은 생물막 반응조는 교반기에 의해 혼합되는 부유식 활성슬러지 반응조 와는 달리 반응조로 유입되는 유체가 순간적으로 완전 혼합되지 않기 때문에 pH 조절용 산 수용액을 직접 반응조에 투입하게 되면 미생물이 국지적으로 손상될 수 있다.The present invention uses a biofilm reactor capable of high concentration of microorganisms to treat high concentrations of nitrate nitrogen wastewater. Such biofilm reactors, unlike floating activated sludge reactors, which are mixed by an agitator, are completely mixed with the fluid flowing into the reactor in an instant. Since the acid solution for pH adjustment is added directly to the reactor, the microorganism may be locally damaged.

따라서, 본 발명에서는 앞에서 언급한 방식으로 pH 조절하게 하였고, 2조의 반응조를 직렬로 배열하였기 때문에 제1 반응조에서 미처 제거되지 못한 질산성 질소가 있더라도 제2 반응조에서 완벽하게 제거될 수 있어 처리효율 또한 향상된다.Therefore, in the present invention, the pH was adjusted in the above-described manner, and since the two reactors were arranged in series, even if nitrate nitrogen was not removed in the first reactor, it could be completely removed from the second reactor. Is improved.

상기 반응식 1의 탈질반응 결과 생성된 이산화탄소와 수산이온은 하기 반응식 2와 같이 중탄산이온을 생성하고, pH 8.3 부근에서 가장 강한 완충작용을 하는 중탄산이온은 급격한 pH 증가를 방지하는 자연적인 pH 조절 역할을 한다.The carbon dioxide and hydroxide ions generated as a result of the denitrification reaction of Scheme 1 generate bicarbonate ions as shown in Scheme 2 below, and the bicarbonate ions having the strongest buffering effect near pH 8.3 play a natural pH control role to prevent a sharp increase in pH. do.

CO2(aq) + OH-→ HCO3 - CO 2 (aq) + OH - → HCO 3 -

따라서, 제2 생물막 반응기로 배출되는 처리수중 일부(5)를 조정조(10)로 내부 순환시키면 조정조(10)에서 투입하여야 되는 완충액의 탄산수소나트륨 외부공급을 감소시켜 공정 비용을 절감시킬 수 있으며, 조정조(10)의 완충 용량이 증대되고, 유입수(1)의 질소 농도를 희석시킬 수 있어 처리효율 또한 증대된다는 장점이 있다. 제2 생물막 반응조를 거친 처리수(4)의 나머지는 pH 중화조(30)에서 pH가 조절된 후 최종적인 처리수(6)로서 배출된다.Therefore, when the internal circulation of a portion (5) of the treated water discharged to the second biofilm reactor to the adjusting tank 10 can reduce the process cost by reducing the external supply of sodium hydrogen carbonate of the buffer to be input from the adjusting tank 10, The buffer capacity of the adjustment tank 10 can be increased, and the nitrogen concentration of the influent 1 can be diluted, thereby increasing the treatment efficiency. The remainder of the treated water 4 which has passed through the second biofilm reactor is discharged as the final treated water 6 after the pH is adjusted in the pH neutralization tank 30.

이하에서는 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기 실시예의 수많은 변형이 가능하며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples of the present invention, but many modifications of the following examples are possible, but are not necessarily limited thereto.

<실시예><Example>

실험실 규모의 장치를 설치하여 고농도 질산성 질소 유입수를 처리하는 본 발명의 방법을 실시하였다.A laboratory scale apparatus was installed to implement the method of the present invention to treat high concentrations of nitrate nitrogen influent.

먼저 20 ℓ용량의 조정조를 설치한 뒤 후단에 2개의 생물막 반응조를 직렬로 연결 배치하였고, 이때 사용된 각기 반응조의 총 용량은 6.5 ℓ이었으며, 이중 70 %에 해당하는 4.6 ℓ는 담체로 채워지는 담체 용적이었다.First, a 20 L volumetric adjustment tank was installed, and two biofilm reactors were connected in series at the rear stage. The total volume of each reactor used was 6.5 L, of which 4.6 L, which corresponds to 70%, was filled with a carrier. It was a volume.

생물막 반응조는 직경 대비 높이의 비가 약 3.6인 원통형 반응조이었으며, 수리학적 체류시간(Hydraulic Retention Time; HRT)은 4시간으로 하였다. 담체는 폴리프로필렌 재질의 5/8인치 폴링으로서, 0.9kg/m3의 공극률을 가진 것을 사용하였으며 반응기 용적의 70%를 충진하였다. 조정조로부터 38 ㎖/min의 유량속도로 질산성 질소 폐수가 공급되었으며, 1일 폐수처리용량은 54.7 ℓ이었다.The biofilm reactor was a cylindrical reactor with a diameter-to-height ratio of about 3.6, and the hydraulic retention time (HRT) was 4 hours. The carrier was a polypropylene 5/8 inch polling, with a porosity of 0.9 kg / m 3 and filled with 70% of the reactor volume. The nitrate nitrogen wastewater was supplied from the adjustment tank at a flow rate of 38 ml / min, and the daily wastewater treatment capacity was 54.7 liters.

본 실시예에서는 1000 mg-N/L의 고농도 질소 이온을 함유하는 폐수(초기 pH 7.4)를 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 장치를 이용하여 처리하였다.In this example, wastewater (initial pH 7.4) containing high concentrations of nitrogen ions of 1000 mg-N / L was treated using an apparatus configured as shown in FIG.

또한, 실험의 편리성을 위해 내부 순환 라인의 순환비율을 채택하지 않고 인공적으로 조정조에 폐수 100L에 대하여 탄산수소나트륨 500g / 염산(37%) 40mL을 포함하는 비율의 pH 완충액을 공급하여 초기 pH를 조절하였다. 그러나, 실제 폐수 처리시 내부 순환율 (50-200%) 과 pH 측정은 조업 조건 및 폐수 성상에 따라 조업자가 쉽게 조절이 가능하며 현장조건에 따라 조절될 수 있다.For the convenience of experiments, the initial pH was adjusted by supplying a pH buffer solution containing 500 g of sodium bicarbonate 500 g / hydrochloric acid (37%) with respect to 100 L of wastewater without artificially adopting the circulation rate of the internal circulation line. Adjusted. However, the internal circulation rate (50-200%) and pH measurement in actual wastewater treatment can be easily adjusted by the operator according to the operating conditions and the wastewater properties and can be adjusted according to the site conditions.

유입되는 질산성 질소의 농도 측정와 이에 비례하는 탄소원의 공급도 질산성 질소를 측정할 수 있는 온라인(on-line) 장치와 이에 비례하여 작동되는 간단한 펌프조작으로 소기의 성과를 쉽게 달성 할 수 있다.The measurement of the concentration of incoming nitrate nitrogen and the supply of carbon source in proportion to it can be easily achieved by the on-line device that can measure the nitrate nitrogen and the simple pump operation operated in proportion.

제1 반응조로부터 배출되는 처리수의 pH는 9.12 이었으며, 3N 염산용액을 이용하여 제 2 반응조로 유입되기 전의 pH를 7.2로 재조절하였다. 제2 반응조로부터 배출되는 처리수의 pH는 9.1 이었으며, 중화조에서 3N 염산을 이용하여 최종 배출수의 pH가 7.0이 되도록 조절하였다.The pH of the treated water discharged from the first reactor was 9.12, and the pH before entering the second reactor was adjusted to 7.2 using 3N hydrochloric acid solution. The pH of the treated water discharged from the second reactor was 9.1, and the pH of the final discharged water was adjusted to 7.0 using 3N hydrochloric acid in the neutralization tank.

운전 개시 2일째부터 최종적으로 처리되어 배출되는 유출수의 질산성 질소 농도를 측정하여 도 2에 그래프로 나타내었다. 도 2의 그래프에 의하면, 2일째에는 80% 이상의 제거효율을 나타내며, 운전개시 7일째부터는 90%이상의 제거효율을 나타내며 11일경부터는 95%이상의 제거율이 안정적으로 유지되고 있음을 알 수 있다.From the second day of operation, the nitrate nitrogen concentration of the effluent treated and discharged finally was measured and shown in a graph of FIG. 2. According to the graph of FIG. 2, the removal efficiency of 80% or more is shown on the second day, the removal efficiency of 90% or more from the seventh day of operation, and the removal rate of 95% or more is maintained stably from the eleventh day.

본 발명에 의한 폐수처리 방법에 의하면, 고농도의 질산성 질소를 함유하는 폐수를 미생물이 고농도로 농축된 생물막 반응기를 이용하여 효율적으로 처리할 수 있으며, 본 발명에 의한 장치는 좁은 면적에도 설치가능 하여 기존의 공정에 손쉽게 적용할 수 있고, 유지관리가 용이하다는 장점이 있다. 따라서, 환경문제에 대한 관심 고조와 함께 날이 갈수록 엄격해지는 배출수 기준에 부응하기가 용이하며 제품 생산시 고려되어야 하는 환경부담 경감에도 기여할 수 있다.According to the wastewater treatment method according to the present invention, wastewater containing a high concentration of nitrate nitrogen can be efficiently treated using a biofilm reactor with a high concentration of microorganisms, and the apparatus according to the present invention can be installed in a small area. It is easy to apply to existing processes and has the advantage of easy maintenance. Therefore, with increasing concern about environmental issues, it is easy to meet the increasingly stringent effluent standards and contribute to the reduction of environmental burdens that must be considered when producing products.

Claims (5)

처리하고자 하는 질산성 질소 폐수를 조정조에 유입시켜, pH를 측정하고 완충액을 투입하여 탈질 미생물의 성장에 적합한 pH 범위로 조정하는 단계;Introducing a nitrate nitrogen wastewater to be treated into the adjustment tank, measuring the pH, and adjusting the pH to a pH range suitable for growth of denitrifying microorganisms by adding a buffer; 상기 pH가 조절된 폐수를 제1 반응조에 상향류식으로 유입시켜, 담체에 부착된 탈질 미생물에 의한 탈질반응을 진행시키는 단계;Allowing the pH-controlled wastewater to flow into the first reactor in an upflow manner to proceed with denitrification by denitrification microorganisms attached to the carrier; 상기 제1 반응조로부터 배출되는 처리수의 pH를 측정하고, 산수용액을 공급하여 탈질 미생물의 성장에 적합한 pH 범위로 조정하는 단계;Measuring a pH of the treated water discharged from the first reaction tank, and supplying an acidic aqueous solution to adjust a pH range suitable for growth of denitrifying microorganisms; 상기 제1 반응조로부터 배출되어 pH가 조절된 처리수를 제2 반응조에 상향류식으로 유입시켜, 담체에 부착된 탈질 미생물에 의한 탈질반응을 진행시키는 단계;Allowing the treated water discharged from the first reactor to adjust the pH to the second reactor in an upflow manner to proceed with denitrification by denitrification microorganisms attached to the carrier; 상기 제2 반응조로부터 배출된는 처리수의 일부는 상기 조정조로 내부순환시키고, 나머지는 중화조로 유입시키는 단계; 및Circulating a portion of the treated water discharged from the second reaction tank into the adjustment tank and introducing the remaining water into the neutralization tank; And 상기 중화조로 유입된 처리수의 pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 중화시킨 후 최종 처리수로서 배출시키는 단계를 포함하는 질산성 질소 폐수의 처리방법.Measuring the pH of the treated water introduced into the neutralization tank, and neutralizing by supplying an aqueous acid solution and then discharged as the final treated water. 제1항에 있어서, 상기 pH 완충용액은 탄산수소나트륨 및 염산을 포함하고, 상기 산 수용액은 염산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the pH buffer solution comprises sodium bicarbonate and hydrochloric acid, and the acid aqueous solution comprises hydrochloric acid. 제1항에 있어서, 상기 조정조에 공급되는 pH 완충액의 일부는 반송수로부터 자가 공급되도록 내부순환시키고, 내부순환 비율을 유입수 대비 50-200%로 조절하여 희석에 의한 충격 질소 부하량을 동시에 줄이는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein a portion of the pH buffer to be supplied to the control tank is internally circulated so that it is self-supply from the return water, the internal circulation rate is adjusted to 50-200% of the influent to reduce the impact nitrogen load due to dilution at the same time How to. 제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반응조 사이에서 산 수용액을 공급하여, 제 2 반응조의 초기 pH 환경을 최적 상태로 유지함으로써 제 2 반응조에서의 탈질반응 효율을 최대화시키는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein an acid aqueous solution is supplied between the first and second reactors to maximize the denitrification efficiency in the second reactor by maintaining the initial pH environment of the second reactor in an optimal state. . 처리하고자 하는 질산성 폐수가 유입되며 적정 유량의 폐수를 배출하는 조정조;An adjusting tank for introducing nitric acid wastewater to be treated and discharging the wastewater at an appropriate flow rate; 상기 조정조 내의 폐수의 pH를 탈질 미생물의 성장에 적합한 범위로 유지하기 위하여 pH를 측정하고 완충용액을 공급하는 장치;An apparatus for measuring pH and supplying a buffer solution to maintain the pH of the wastewater in the adjusting tank in a range suitable for growth of denitrification microorganisms; 상기 조정조로부터 배출되는 폐수의 질산성 질소 이온 농도를 측정하고, 이에 비례하여 후속 탈질반응에 필요한 탄소원을 투입하는, 질산성 질소이온 농도측정 및 탄소원 공급장치;Nitrate nitrogen ion concentration measurement and carbon source supply device for measuring the nitrate nitrogen ion concentration of the waste water discharged from the adjustment tank, and proportionally input the carbon source required for the subsequent denitrification reaction; 상기 pH가 조절된 폐수가 상향류식으로 유입되며. 담체에 부착된 탈질 미생물에 의해 탈질반응이 진행되는 제1 반응조;The pH-controlled wastewater is introduced into the upflow. A first reactor through which denitrification proceeds by denitrification microorganisms attached to the carrier; 상기 제1 반응조로부터 배출되는 처리수의 pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 탈질 미생물의 성장에 적합한 pH 범위로 조정하는 pH 측정 및 산 공급장치; 및PH measuring and acid supply apparatus for measuring the pH of the treated water discharged from the first reaction tank, supplying an aqueous acid solution to adjust the pH range suitable for the growth of denitrifying microorganisms; And 상기 제1 반응조로부터 배출되어 pH가 조절된 처리수가 유입되며, 담체에 부착된 탈질 미생물에 의한 탈질반응이 진행되는 제2 반응조;A second reaction tank discharged from the first reaction tank into which treated water whose pH is adjusted is introduced, and a denitrification reaction by denitrifying microorganisms attached to the carrier is performed; 상기 제2 반응조로부터 배출되는 처리수의 일부를 상기 조정조로 되돌려 보내는 내부순환 수단; 및Internal circulation means for returning a part of the treated water discharged from the second reaction tank to the adjustment tank; And 상기 제2 반응조로부터 배출되는 처리수의 나머지가 유입되며, pH를 측정하고, 산 수용액을 공급하여 처리수를 중화시킨 후 최종 처리수로서 배출시키는 중화조를 포함하는 질산성 질소 폐수 처리장치.The rest of the treated water discharged from the second reaction tank is introduced, the nitrate nitrogen wastewater treatment apparatus including a neutralization tank for measuring the pH, supplying an acid aqueous solution to neutralize the treated water and discharged as the final treated water.
KR1019990022011A 1999-06-14 1999-06-14 Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen KR100306206B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990022011A KR100306206B1 (en) 1999-06-14 1999-06-14 Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990022011A KR100306206B1 (en) 1999-06-14 1999-06-14 Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010002276A true KR20010002276A (en) 2001-01-15
KR100306206B1 KR100306206B1 (en) 2001-09-24

Family

ID=19592026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990022011A KR100306206B1 (en) 1999-06-14 1999-06-14 Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100306206B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100430333B1 (en) * 2002-05-03 2004-05-04 윤취주 Method for Preparing Sodium Nitrate Using Waste Nitric Acid
KR100436043B1 (en) * 2001-11-20 2004-06-12 (주)극동기모도 Method for removing nitro-oxides in waste water
KR20190140227A (en) * 2018-06-11 2019-12-19 연세대학교 원주산학협력단 Sludge reduction and its sewage treatment system
KR20200046874A (en) * 2018-10-26 2020-05-07 연세대학교 원주산학협력단 Sludge reduction and its sewage treatment method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101066892B1 (en) * 2008-09-03 2011-09-27 주식회사 수엔지니어링 System for controlling the dosage of external carbon source using continuous measurement device of nitrogen ion

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54121564A (en) * 1978-03-14 1979-09-20 Kubota Ltd Denitrification device of waste water
JPS57113895A (en) * 1981-01-07 1982-07-15 Agency Of Ind Science & Technol Denitrification treatment of water
JPH01215388A (en) * 1988-02-20 1989-08-29 Kyoei Giken Kogyo Kk Denitrification of nitrite by chemical treatment
US5069800A (en) * 1990-08-22 1991-12-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Chemical process for the denitrification of water
JP3160088B2 (en) * 1992-09-01 2001-04-23 パイオニア株式会社 Optical information reader
JP3256755B2 (en) * 1995-03-30 2002-02-12 日立造船株式会社 Control method of feed wastewater amount in denitrification reaction
JPH09206790A (en) * 1996-02-06 1997-08-12 Nippon Steel Corp Treatment of waste water of steel product pickling containing nitrate nitrogen
KR20000066396A (en) * 1999-04-16 2000-11-15 정명식 Process and Equipments for the Treatment of Industrial Wastewater Containing Concentrated Nitrogen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100436043B1 (en) * 2001-11-20 2004-06-12 (주)극동기모도 Method for removing nitro-oxides in waste water
KR100430333B1 (en) * 2002-05-03 2004-05-04 윤취주 Method for Preparing Sodium Nitrate Using Waste Nitric Acid
KR20190140227A (en) * 2018-06-11 2019-12-19 연세대학교 원주산학협력단 Sludge reduction and its sewage treatment system
KR20200046874A (en) * 2018-10-26 2020-05-07 연세대학교 원주산학협력단 Sludge reduction and its sewage treatment method

Also Published As

Publication number Publication date
KR100306206B1 (en) 2001-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190389756A1 (en) Apparatus and operating method for deep denitrification and toxicity reduction of wastewater
CA2635278C (en) Method and system for nitrifying and denitrifying wastewater
US20140360933A1 (en) Methods and apparatus for nitrogen removal from wastewater
JP4625508B2 (en) Nitrate waste liquid treatment method and apparatus
JP5355314B2 (en) Nitrogen-containing water treatment method and nitrogen-containing water treatment apparatus
JP6720100B2 (en) Water treatment method and water treatment device
KR20150083435A (en) Operating method for wastewater treatment apparatus
TWI429600B (en) A denitrification treatment method and a denitrification treatment apparatus
WO2009099208A1 (en) Method and apparatus for treating radioactive nitrate waste liquid
CN105481092A (en) Sewage treatment device achieving automatic control function by monitoring N2O and control method
KR20140063454A (en) Apparatus and method for treatment wastewater
US8696892B2 (en) Apparatus for treating radioactive nitrate waste liquid
KR20180117340A (en) The Sewage Disposal Systems
JP5149728B2 (en) Denitrification treatment method and denitrification treatment apparatus
JP5581872B2 (en) Method and apparatus for denitrification treatment of ammoniacal nitrogen waste liquid
KR100306206B1 (en) Method and equipment for the treatment of wastewater containing nitrate-nitrogen
JP4867099B2 (en) Biological denitrification method
JP4503418B2 (en) Method and apparatus for treating organic wastewater containing salts
JP5149736B2 (en) Denitrification treatment method and denitrification treatment apparatus
JP5325124B2 (en) Biological treatment method for nitrogen-containing water and biological treatment apparatus for nitrogen-containing water
CN212894329U (en) Lavatory sewage cycle treatment device of adjustable sewage pH value
JP2009531159A (en) Excess sludge digestion method and equipment
KR102108870B1 (en) Membrane Treatment Device for Eliminating Nitrogen and/or Phosphorus
JP2002119991A (en) Method for adjusting activated sludge, and method and apparatus for treating organic wastewater using the same
JP7181251B2 (en) Organic wastewater treatment method and organic wastewater treatment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060803

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee