KR20010011875A - Method and Apparatus of Biological Nitrogen Removal from the High Concentration Industrial Wastewater - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히, 미생물을 이용하여 질산성 질소(NO3 --N)로의 산화과정없이 유입된 폐수를 아질산성 질소(NO2 --N)의 산화과정으로 유도한 후, 이를 바로 탈질시키는 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing biological nitrogen from a high concentration wastewater and a device thereof, and in particular, wastewater introduced without oxidizing to nitrate nitrogen (NO 3 -- N) using microorganisms is nitrite nitrogen (NO 2 -- N). The present invention relates to a method and apparatus for biological nitrogen removal of high concentration wastewater which is directly denitrified after induction by oxidation.
최근 우리나라는 인구의 증가 및 도시집중화, 산업의 급속한 발전으로 환경오염이 급속히 진행되어 수질환경의 훼손이 심화되고, 더욱이, 하천, 호수 등의 수자원으로 질소, 인과 같은 영양염류가 유입되어 부영양화를 유발시킴으로서 어패류의 폐사로 인한 수중생태계 파괴, 수자원 활용가치 하락, 상수처리 비용을 상승시키게 되는 문제점이 있었다.Recently, in Korea, environmental pollution is rapidly progressed due to population increase, urban concentration, and industrial development, and the damage of water environment is intensified. Moreover, nutrients such as nitrogen and phosphorus are introduced into water resources such as rivers and lakes, causing eutrophication. By doing so, there was a problem of destroying the aquatic ecosystem due to the death of fish and shellfish, declining the utilization value of water resources, and raising the cost of water treatment.
또한, 상기 질소는 폐수에서 주로 유기질소와 암모니아 질소로 되어 환경에 방출되었을 때, 자연계에서 유기질소와 암모니아 질소가 아질산염으로 전환된 후, 질산염이 되는 데, 이때, 큰 산소요구량을 필요하게 되는 문제점이 있었다.In addition, when the nitrogen is released into the environment mainly composed of organic nitrogen and ammonia nitrogen in the waste water, the organic nitrogen and ammonia nitrogen is converted to nitrite in nature, and then become nitrate, which requires a large oxygen demand. There was this.
이에 따라, 선진국의 경우 이미 이러한 부영양화의 원인물질인 질소와 인을 하수처리 과정에서 제거시키기 위하여 다양한 질소, 인 제거시스템을 연구개발, 실용화하여 그 적용기술을 축적해 가고 있다. 그러나, 이제까지 우리나라는 수처리의 목적을 유기물 제거에 초점을 맞추어 2차 처리인 활성슬러지 공정까지 만을 운영하고 있어 문제의 질소와 인은 거의 처리되지 않은 채 그대로 하천에 방류되거나 호수 및 저수지로 유입되고 있는 실정이다.Accordingly, developed countries have already developed various nitrogen and phosphorus removal systems in order to remove nitrogen and phosphorus, which are the causes of eutrophication, in the sewage treatment process, and are accumulating the applied technologies. However, Korea has operated only the activated sludge process, which is the second treatment, focusing on the removal of organic matters, with the purpose of water treatment, so that the nitrogen and phosphorus in question are left untreated and flowed into rivers or lakes and reservoirs. It is true.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 물리적, 화학적 또는 생물학적인 단위공정에 의해 질소 및 인을 동시에 처리하는 공정이 개발되었으나, 여기에서는 적절한 분석과 환경조절을 통해 질소를 제거할 수 있는 생물학적 처리공정에 대해서만 살펴보기로 한다. 이러한 생물학적인 영양염류의 처리공정은 다음과 같이 각각 독립적이며, 처리공정에서 이를 어떻게 적절하게 응용하느냐가 문제시된다.Therefore, in order to solve this problem, a process for simultaneously treating nitrogen and phosphorus by a physical, chemical or biological unit process has been developed. However, in the biological treatment process capable of removing nitrogen through appropriate analysis and environmental control, Let's just look at it. These biological nutrient treatment processes are independent of each other as follows, and how to apply them appropriately in the treatment process is a problem.
먼저, 도시하수의 성상을 살펴보면, 인 농도는 5∼15㎎/L 정도이며, 이중 합성세제가 50∼70%, 분뇨 및 음식찌꺼기가 30∼50%로 구성되는 것으로, 이러한 인의 반응을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.First, looking at the characteristics of municipal sewage, phosphorus concentration is about 5 to 15 mg / L, of which synthetic detergent is composed of 50 to 70%, manure and food residue 30 to 50%, more specifically the reaction of such phosphorus Explained as follows.
생물학적으로 인의 제거는 혐기 및 호기공정에서 인의 방출 및 섭취현상을 이용하는 것으로, 최초 침전조에서 부유 고형물질이 제거되어 혐기성 반응조에 유입된 유출수로부터 혐기성 상태에서 Acinetobactor, Pseudomonas, Aeromomas 등의 Bio-P 미생물에 의해 저분자 물질을 PHB(poly-β-hydroxybutyric acid: 폴리-β-히드록시부티르산) 형태로 세포 내에 축적하고, 정인산(Orthophosphates)이 세포외부로 방출된다. 이와 같이 인의 방출을 실시한 Bio-P 미생물은 다시 호기성 상태에서 유기물 및 축적된 PHB를 산화,분해시키면서 인을 과잉으로 섭취하게 되며, 과잉의 인을 섭취한 미생물을 적절하게 제거함으로서 인 제거 공정이 완료된다. 이때, 상기 인의 과잉섭취를 위해서는 우선적으로 인의방출(phosphorus release)이 진행되어야 하는데, 인 방출시 산소 외의 다른 전자수용체(electron acceptor), 즉, NO3 -와 같은 물질이 존재하면, 인 방출이 방해를 받게 되어 효율적인 인 방출을 저해하게 된다.The removal of phosphorus biologically uses the release and intake of phosphorus in the anaerobic and aerobic processes, and the suspended solids are removed from the initial settling tank and the bio-P microorganisms such as Acinetobactor, Pseudomonas, Aeromomas, etc. As a result, low molecular weight substances are accumulated in cells in the form of poly (β-hydroxybutyric acid) (PH-) and orthophosphates are released to the outside of the cells. Bio-P microorganisms that have released phosphorus are ingested excessively while oxidizing and decomposing organic matter and accumulated PHB in an aerobic state, and the phosphorus removal process is completed by appropriately removing the microorganisms ingesting excess phosphorus. do. In this case, in order to ingest excess phosphorus, phosphorus release should be carried out first. When phosphorus is released, if an electron acceptor other than oxygen, that is, a material such as NO 3 − is present, phosphorus emission is prevented. Will inhibit efficient phosphorus release.
이때, 에너지로 세포 외의 유기물을 세포 내로 이동시키는 데, 이를 능동수송(active transport)이라고 하며, 이렇게 흡수된 유기물은 PHB로 저장된 후, 호기상태가 되면 세포 내로 저장되었던 PHB를 분해시켜 ATP(adenosine 5'-triphosphate: 아데노신 5'-삼인산)를 합성하고, 이 에너지를 세포 내의 인을 흡수하여 폴리인산으로 저장한다. 이때, 용액 내로부터 과량의 정인산을 섭취하여 무기인산을 합성하는 현상을 인의 과잉섭취(luxury uptake)가 한다. 따라서, 인의 생물학적 제거란 결국 호기상태에서 인을 과잉섭취한 미생물을 슬러지의 형태로 배출시켜 이루어지는 것으로, 동일한 미생물의 환경변화에 따른 인의 흡수에 의해 제거됨으로 적절한 슬러지 반송이 필요하게 된다.At this time, the extracellular organic matter is moved into the cell with energy, which is called active transport, and the absorbed organic matter is stored as PHB, and when it is in aerobic state, it decomposes the PHB stored in the cell and ATP (adenosine 5). '-triphosphate: adenosine 5'-triphosphate) is synthesized and this energy is absorbed and stored as polyphosphoric acid in cells. At this time, luxury uptake of phosphorus is performed to synthesize inorganic phosphoric acid by ingesting excess phosphoric acid from the solution. Therefore, the biological removal of phosphorus is finally made by discharging the microorganisms ingested excessively in the form of sludge in the aerobic state, it is removed by the absorption of phosphorus due to environmental changes of the same microorganisms, it is necessary to return the appropriate sludge.
다음, 질소의 반응을 살펴보기로 한다.Next, let's look at the reaction of nitrogen.
일반적으로, 하폐수의 유입시 질소의 형태는 유기질소(organic-N)와 암모니아성 질소(NH4 +-N)이며, 이것이 호기성 상태의 활성슬러지 포기조에서 질산화를 통하여 질산성 질소(NO3-N)로 바뀌며, 다음 단계의 반응조를 무산소상태(Anoxic)로 유지시켜 상기 질산성 질소(NO3-N)를 질소가스로 환원시킨다. 즉, 이러한 질소성분을 하폐수에서 제거하는 과정은 유입수 내의 암모니아와 유기질소를 호기성 조건에서 질산염으로 변화시키는 질산화공정(nitrification process)과, 상기 질산화공정에 의해 질산화된 질산염을 무산소성 조건에서 생물학적 환원작용에 의해 질소가스로 전환시키는 탈질공정(denitrification process)으로 구성된다.In general, nitrogen in the inflow of sewage water is organic nitrogen (N-N) and ammonia nitrogen (NH 4 + -N), which is nitrate nitrogen (NO 3 -N) through nitrification in an aerobic activated sludge aeration tank. ), The reactor of the next step is maintained in anoxic state (Anoxic) to reduce the nitrate nitrogen (NO 3 -N) to nitrogen gas. That is, the process of removing such nitrogen components from the wastewater includes a nitrification process for converting ammonia and organic nitrogen in the influent into nitrate from aerobic conditions, and biological reduction of nitrified nitrate under anoxic conditions. It is composed of a denitrification process to convert to nitrogen gas by the.
상기 질산화 공정은 호기성 상태에서 미생물에 의해 처리되는 개방형 순산소 활성슬러지 처리공정을 사용하여 유기물질을 분해 처리함과 동시에 질소의 질산화가 이루어진다. 이때, 상기 질산화공정에서 질산화되어 유입되는 질산염은 질소성 유기물과 암모니아가 다량 함유되어 이분해성일 뿐만 아니라 유기물의 부하가 높지 않기 때문에 포기조를 통해 유기질소와 암모니아성 질소가 대부분 질산염이나 아질산염으로 쉽게 생물학적인 산화가 이루어짐으로서 이를 제거하기 위해 무산소성 탈질공정을 거쳐야 한다. 이때, 상기 탈질공정은 수소공급체(hydrogen doner)로 유도되어 상기 질산화공정에서 얻은 질산염을 생물학적 환원작용에 의해 질소가스로 전환시키는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The nitrification process uses an open pure oxygen activated sludge treatment process treated by microorganisms in an aerobic state to decompose organic materials and to nitrate nitrogen. In this case, the nitrate introduced by nitrification in the nitrification process contains a large amount of nitrogenous organic matter and ammonia, which is not decomposable but also does not have a high load of organic matter. Phosphorylation takes place and requires an anoxic denitrification process to remove it. At this time, the denitrification process is induced by a hydrogen donor (hydrogen doner) to convert the nitrate obtained in the nitrification process to nitrogen gas by biological reduction, which will be described in more detail as follows.
상기 질산화공정은 생물학적 산화에 의해 암모니아성 질소(NH4 +-N)가 아질산성 질소(NO2 --N)로, 다시 질산성 질소(NO3-N)의 형태로 전환시키는 것으로, 자연상태에서 이러한 물질대사과정에 관여하는 미생물들은 산소가 풍부한 호기성 상태에서 유기물질이 전환되고, 암모늄이 방출되는 어느 곳에서든지 나타난다.In the nitrification process, ammonia nitrogen (NH 4 + -N) is converted into nitrite nitrogen (NO 2 -- N), and in the form of nitrate nitrogen (NO 3 -N) by biological oxidation. Microorganisms involved in this metabolic process appear anywhere in the oxygen-rich aerobic state where organic matter is converted and ammonium is released.
이러한 질산화의 첫단계에서는 암모니아성 질소가 아질산성 질소로 산화되고, 이러한 암모늄의 미생물 산화에 의해 얻어진 에너지는 이산화탄소를 미생물에 고정할 수 있게 하고, 물질대사에 이용된다. 한편, 상기 아질산성 질소의 질산성 질소로의 산화 또한 같은 방법으로 이루어진다.In the first stage of nitrification, ammonia nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen, and the energy obtained by the microbial oxidation of ammonium makes carbon dioxide fix on microorganisms and is used for metabolism. On the other hand, the oxidation of the nitrite nitrogen to nitrate nitrogen is also made in the same manner.
이와 같은, 두 단계의 물질대사는 서로 다른 종류의 박테리아에 의해 일어나게 되는 데, 상기 암모니아성 질소의 산화는 Nitrosomonas과에 속하는 미생물에 의해 수행되고, 아질산성 질소의 산화는 Nitrobacter과에 속하는 미생물에 의해 수행되어 진다.(Bitton, 1994)As such, the two stages of metabolism are caused by different kinds of bacteria, the oxidation of ammonia nitrogen is carried out by microorganisms belonging to the family Nitrosomonas, and the oxidation of nitrite nitrogen is carried out by microorganisms belonging to the family Nitrobacter (Bitton, 1994)
NitrosomonasNitrosomonas
NH4 ++ 1.5O2→ NO2 -+ H2O + 2H+(1) NH 4 + + 1.5O 2 → NO 2 - + H 2 O + 2H + (1)
NitrobacterNitrobacter
NO2 -+ 0.5O2→ NO3 -(2) NO 2 - + 0.5O 2 → NO 3 - (2)
따라서, 전체 반응식은 다음의 식과 같이 나타난다.Therefore, the overall reaction is represented by the following equation.
NH4 ++ 2O2→ NO3+ 2H++ H2O (3)NH 4 + + 2O 2 → NO 3 + 2H + + H 2 O (3)
두 미생물군의 탄소원으로 이산화탄소를 이용하고, 무기성 질소화합물들의 산화로부터 그들의 에너지를 얻는(chemolithoautotrophy) 반면에, 활성 슬러지내의 기타 미생물들은 유기성 탄소화합물들의 산화로부터 에너지를 얻으며 또한, 이들 성분을 탄소원으로 이용한다(heterotrophy).Carbon dioxide is used as the carbon source for both microbial groups, and their energy is obtained from the oxidation of inorganic nitrogen compounds (chemolithoautotrophy), while other microorganisms in activated sludges derive energy from the oxidation of organic carbon compounds, and these components are also used as carbon sources. Use (heterotrophy).
또한, 탈질공정은 산소가 존재하지 않는 조건(Anoxic)에서 산소대신 질산염(NO3 -) 및 아질산염(NO2 -)을 질소가스로 환원시켜 제거하는 과정으로, 미생물이 유기물을 분해할 때 상기 질산염(NO3 -) 및 아질산염(NO2 -)이 전자수용체(electron acceptor)로 작용하여 질소가스로 환원되는 이화 질산염(또는 아질산염) 환원반응을 나타내며, 아래의 식 (4)와 같은 순서에 따라 진행된다.In addition, the denitrification process is a process of reducing and removing nitrates (NO 3 − ) and nitrites (NO 2 − ) instead of oxygen by nitrogen gas in the absence of oxygen (Anoxic). (NO 3 -), and nitrite (NO 2 -) acts as an electron acceptor (electron acceptor) to indicate the physicochemical nitrate (or nitrite), the reduction reaction is reduced to nitrogen gas, proceeding according to the same order as the equation (4) below do.
e-e-e-e- e - e - e - e -
NO3 -→ NO2 -→ NO → N2O → N2(4) NO 3 - → NO 2 - → NO → N 2 O → N 2 (4)
상기와 같이, 탈질공정을 통해 상기 질산성 질소를 질소가스로 환원시키기 위해서는 전자 공여체(electron donor)가 필요하게 되는데, 이때, 사용되는 전자 공여체(electron donor)로는 여러 가지 유기물질(예를 들어, 초산, 구연산, 아세톤, 메틸알콜, 및 포도당)이 있으며, 보통 세포 합성을 최대로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 경제적인 메틸알콜을 널리 사용하고 있다(Barnes et al., 1983).As described above, in order to reduce the nitrate nitrogen to nitrogen gas through the denitrification process, an electron donor is required, and as the electron donor used, various organic materials (for example, Acetic acid, citric acid, acetone, methyl alcohol, and glucose). In addition to the greatest reduction in cell synthesis, economical methyl alcohol is widely used (Barnes et al., 1983).
상기 탈질 반응은 다음과 같이 두 가지 단계의 반응으로 일어난다.The denitrification reaction takes place in two stages of reaction as follows.
NO3 -+ 0.33CH3OH → NO2 -+ 0.67H2O (5) NO 3 - + 0.33CH 3 OH → NO 2 - + 0.67H 2 O (5)
0.5CH3OH + NO2 -→ 0.5CO2+ 0.5H2O + 0.5N2+ OH-(6) 0.5CH 3 OH + NO 2 - → 0.5CO 2 + 0.5H 2 O + 0.5N 2 + OH - (6)
따라서 전체 반응식은 식 (7)과 같이 된다.Therefore, the entire reaction formula is as shown in equation (7).
NO3 -+ 0.833CH3OH → 0.5N2+ 1.167H2O + 0.833CO2+ OH-(7) NO 3 - + 0.833CH 3 OH → 0.5N 2 + 1.167H 2 O + 0.833CO 2 + OH - (7)
상기와 같은 탈질반응에서 세포 합성을 무시하면 1㎎의 질산성 질소와 아질산성 질소를 환원하는데 필요한 메틸알콜의 양은 각각 1.90㎎과 1.14㎎이며, 세포 합성을 고려하게 되면 2.47 ㎎과 1.53㎎으로 증가하게 된다. 따라서, 질산성 질소와 아질산성 질소를 탈질시키는데 소요되는 메틸알콜의 양은 식 (8)과 같다(U.S. EPA, 1993).Ignoring cell synthesis in the denitrification reaction, the amount of methyl alcohol required to reduce 1 mg of nitrate and nitrite nitrogen was 1.90 mg and 1.14 mg, respectively, and increased to 2.47 mg and 1.53 mg when considering cell synthesis. Done. Thus, the amount of methyl alcohol required to denitrate nitrate and nitrite nitrogen is shown in Eq. (8) (U.S. EPA, 1993).
Cm= 2.47NO3 --N + 1.53NO2 --N + 0.87DO (8)Cm= 2.47 NO3 --N + 1.53NO2 --N + 0.87DO (8)
Cm: 필요한 메틸알콜농도(required methanol concentration, ㎎/L)C m : required methanol concentration (mg / L)
DO : 제거된 용존산소(dissolved oxygen removed, ㎎/L)DO: dissolved oxygen removed (mg / L)
상술한 바와 같이, 질소와 인의 제거원리를 적절히 혼합하여 동시에 처리하는 생물학적 처리공정(이하, 고도처리공정이라 함)으로는 A2/O공정, 바덴포(Bandenpho)공정, UCT(University of Cape Town)공정, VIP(Virginia Initiative Plant)공정 등이 있는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.As described above, biological treatment processes (hereinafter, referred to as advanced treatment processes) that simultaneously treat nitrogen and phosphorus removal by appropriately mixing them include A 2 / O processes, Bandenpho processes, and the University of Cape Town. ) Process, VIP (Virginia Initiative Plant) process, etc. If this is described in more detail as follows.
상기 A2/O법은, 도1A에 도시된 바와 같이, 1차 침전조(100)에서 침전처리되어 부유 고형물질이 제거된 하수 및 .폐수 등의 유입수를 혐기성 반응조(200), 무산소 반응조(300), 호기성 반응조(400), 2차 침전조(500)를 통하여 처리하여 방류하는 것으로, 상기 무산소 반응조(300)의 체류시간은 대략 1시간정도 소요된다. 상기 무산소 반응조(300)에서는 용존산소가 없지만 질산염과 아질산염 형태의 화학적으로 결합된 산소가 호기성 반응조(400)로부터 질산화된 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids: 현탁고형물 혼합액)로 유입되어 질산성 질소의 탈질이 이루어지도록 함으로서 상기 혐기성 반응조(200)에서 방출된 인이 후단의 호기성 반응조(400)에서 과잉흡수되어 슬러지 폐기를 통하여 제거됨과 함과 아울러 상기 혐기성 반응조(200)에서는 2차 침전조(500)로부터 유입수량 0.5배의 반송슬러지가 반송되어 유입되도록 한다.The A 2 / O method, as shown in Figure 1A, the sedimentation treatment in the primary sedimentation tank 100, the inflow of sewage and waste water from which the suspended solids are removed anaerobic reaction tank 200, anoxic reaction tank (300) ), And by discharge through the aerobic reactor 400, the secondary precipitation tank 500, the residence time of the oxygen-free reaction tank 300 takes about 1 hour. In the anoxic reactor 300, there is no dissolved oxygen, but chemically bonded oxygen in the form of nitrate and nitrite is introduced from the aerobic reactor into the nitrified MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids: suspension solids mixed solution) to denitrify nitrogen nitrate. Phosphorus discharged from the anaerobic reactor 200 is excessively absorbed by the aerobic reactor 200 in the rear stage and removed through sludge disposal, and the inflow water from the secondary precipitation tank 500 in the anaerobic reactor 200. 0.5 times of return sludge is returned and flowed in.
또한, 상기 변형 바덴포(Bandenpho)법은, 도 1B에 도시된 바와 같이, 인 및 질소의 제거효율을 증가시키기 위해 상기 A2/O법을 변형한 것으로, 제1침전조(100)를 거친 하폐수 등의 유입수를 혐기성 반응조(200), 제1무산소 반응조(300), 제1호기성 산화조(400), 제2무산소 반응조(500), 제2호기성 반응조(600) 및 제2침전조(700)를 통해 일련되게 처리하여 방류하게 된다. 이때, 상기 제1호기성 산화조(400)에서는 유입수량의 4배를 반송시키며, 상기 제2침전조(700)에서는 유입수량 0.5배의 반송슬러지를 혐기성 반응조(200)로 반송시킨다.In addition, the modified Badenpho method, as shown in FIG. 1B, is a modification of the A 2 / O method to increase the removal efficiency of phosphorus and nitrogen, wastewater through the first settling tank 100 Anaerobic reactor 200, the first anoxic reactor 300, the first aerobic oxidation tank 400, the second anoxic reactor 500, the second aerobic reactor 600 and the second precipitation tank 700, etc. Through a series of processing through the discharge. At this time, the first aerobic oxidation tank 400 conveys four times the amount of inflow water, and the second settling tank 700 conveys the return sludge of 0.5 times the inflow water to the anaerobic reactor 200.
또한, 상기 UCT(University of Cape Town)법은, 도 1C에 도시된 바와 같이, 슬러지 반송을 제1침전조(100)를 거친 하폐수 등의 유입수를 혐기성 반응조(200), 무산소 반응조(300), 호기성 반응조(400), 제2침전조(500)를 통해 일련되게 처리하여 방출하는 것으로, 이때, 반송슬러지의 NOx에 의한 방해현상을 줄이기 위해 상기 무산소 반응조(300)에는 유입수량의 1∼2배를 혐기성 반응조(200)에 반송하고, 호기성 반응조(400)에서는 유입수량의 1∼2배를 무산소 반응조(300)로 반송시킴과 아울러 제2침전조(500)에서는 유입수량의 0.5배의 반송슬러지를 혐기조(200)로 반송시킨다.In addition, the UCT (University of Cape Town) method, as shown in Figure 1C, the sludge conveyed inlet water, such as wastewater through the first settling tank 100 anaerobic reactor 200, anoxic reactor 300, aerobic Processed and discharged in series through the reactor 400, the second settling tank 500, in this case, in order to reduce the interference caused by NOx of the return sludge, the anaerobic reaction tank 300 is anaerobic 1 to 2 times the amount of inlet water. In the aerobic reaction tank 400, the aerobic reaction tank 400 is returned to the oxygen-free reaction tank 300, and in the second precipitation tank 500, the return sludge is 0.5 times the inflow water. 200).
또한, 상기 VIP(Virginia Initiative Plant)법은, 도 1D에 도시된 바와 같이, 제1침전조(100)를 거친 하폐수 등의 유입수를 혐기성 반응조(200), 무산소 반응조(300), 호기성 반응조(400), 제2침전조(500)를 통하여 처리한 후 방류하는 것으로, 이때, 상기 무산소 반응조(300)에서는 유입수량의 1∼2배를 혐기성 반응조(200)에 반송하며, 상기 호기성 반응조(400) 및 제2침전조(500)에서는 유입수량의 1배의 반송슬러지를 무산소 반응조(300)로 반송시킨다.In addition, the VIP (Virginia Initiative Plant) method, as shown in Figure 1D, anaerobic reactor 200, anoxic reactor 300, aerobic reactor 400, the inflow of sewage, such as wastewater through the first settling tank 100 , And discharged after treatment through the second settling tank 500, in which the oxygen-free reaction tank 300 is returned to the anaerobic reactor 200, 1-2 times the amount of inflow water, the aerobic reactor 400 and the first In the two-precipitation tank 500, the conveying sludge 1 times the amount of inflow water is returned to the oxygen-free reaction tank 300.
그러나, 상기와 같은 질산화 반응에서 상기 식 (1)과 식 (3)을 상호 비교하면, 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화시킬 경우, 질산성 질소로 산화시킬 때보다 산소 소요량이 25% 적게 소요됨을 알 수 있다. 따라서, 종래의 질소제거 공정에서와 같이 아질산성 질소가 아닌 질산성 질소(NO3 --N)로 산화시킨 후, 이를 질소가스로 탈질시켜 제거하는 방법은 상대적으로 산소 소요량이 증가하는 문제점이 있게 된다.However, when comparing the above formula (1) and formula (3) in the nitrification reaction as described above, when ammonia nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen, oxygen consumption is 25% less than that of nitrate nitrogen. It can be seen. Therefore, the method of oxidizing with nitrate nitrogen (NO 3 -- N) rather than nitrite nitrogen as in the conventional nitrogen removal process, and then denitrified by nitrogen gas to remove the problem that the oxygen requirement is relatively increased. do.
또한, 상기 탈질 반응의 식 (8)에서 나타난 바와 같이 기존의 질산성 질소상태에서 탈질시켜 질소를 제거할 경우 메틸알콜 소요량은 2.47로서 아질산성 질소상태에서 바로 탈질시킬 경우의 1.53에 비해 40%가량 상대적으로 탄소원의 소요량이 증가하는 문제점이 있게 된다.In addition, as shown in Equation (8) of the denitrification reaction, when the nitrogen is removed by denitrification in the existing nitrate nitrogen state, the methyl alcohol requirement is 2.47, which is about 40% of that of 1.53 when denitrification is carried out directly in the nitrite nitrogen state. There is a problem that the requirements of the carbon source is relatively increased.
따라서, 이와 같은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록 질산성 질소(NO3 --N)로의 산화과정없이 유입된 폐수를 아질산성 질소(NO2 --N)의 산화과정을 유도한 후, 이를 바로 탈질시키는 샤론공법(SHARON process)이 개발된 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Therefore, this nitrate to solve the conventional problems (NO 3 - -N) the incoming waste water without oxidation to nitrite - after inducing the oxidation of (NO 2 -N), it immediately denitration The SHARON process was developed, which will be described in more detail as follows.
상기 샤론공법은 상온(5∼20℃)에서는 폐수처리시 Nitrobacter가 Nitrosomonas보다 더 빨리 성장하여 암모니아성 질소(NH4 +-N)가 질산성 질소(NO3 --N)로 일련되게 질산화가 이루어지게 되는데 반해, 높은 온도(35℃)에서는 Nitrosomonas의 성장률이 Nitrobacter보다 더 커지게 되어 Nitrobacter의 wash-out을 유도함과 아울러 Nitrosomonas만이 반응조 내에 존재하게 함으로써 암모니아성 질소(NH4 +-N)를 아질산성 질소(NO2 --N)까지만 산화시킬 수 있는 원리를 이용한다. 이때, 상기 샤론공법의 경우, 35℃ 단일반응조에서 암모니아성 질소(NH4 +-N)의 부하(loading)가 1kg/m3으로, 주기적인 포기운전(cyclic aeration type)하여 90%정도의 질산화율을 나타내었다.In the Sharon method, Nitrobacter grows faster than Nitrosomonas during wastewater treatment at room temperature (5 to 20 ° C), and nitrification is carried out so that ammonia nitrogen (NH 4 + -N) is converted into nitrate nitrogen (NO 3 -- N). At high temperatures (35 ° C), Nitrosomonas grows faster than Nitrobacter, leading to a wash-out of Nitrobacter and allowing only Nitrosomonas to be present in the reactor, thereby nitrousizing ammonia nitrogen (NH 4 + -N). The principle is to oxidize only to nitrogen (NO 2 -- N). In this case, in the case of the Sharon method, the loading of ammonia nitrogen (NH 4 + -N) is 1kg / m 3 in a 35 ℃ single reaction tank, the cyclic aeration type (cyclic aeration type) of about 90% nitrification rate Indicated.
그러나, 상기와 같은 종래의 샤론공법은 아질산성 질소(NO2 --N)의 산화를 이용하기 위해 35℃이상의 고온을 유지할 수 있도록 별도의 가열장치를 구비해야 함과 아울러, 이를 구동하고 유지하기 위한 관리비용의 상승을 유발하게 되는 문제점이 있었다.However, the conventional Sharon method as described above should be provided with a separate heating device to maintain a high temperature of more than 35 ℃ to use the oxidation of nitrous nitrogen (NO 2 -- N), and to drive and maintain it There was a problem that causes an increase in management costs.
또한, 상기 종래의 샤론공법은 운전시 동일한 반응조에 주기적인 포기(cyclic aeration)를 통해 질산화-탈질반응을 반복하는 회분식 운전방법을 취함으로서 주입된 메틸알콜의 70% 정도만 탈질에 이용될 뿐만 아니라 공기의 공급을 차단하더라도 무산소상태(Anoxic)로 바로 가지 않고 어느 정도 시간이 경과해야 함으로서 탈질효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.In addition, the conventional Sharon method is used for denitrification as well as about 70% of the methyl alcohol injected by taking a batch operation method of repeating the nitrification-denitrification reaction through a cyclic aeration in the same reaction tank during operation. Even if the supply is blocked, there is a problem that denitrification efficiency decreases because a certain time passes without going directly to anoxic state.
또한, 상기 종래의 샤론공법은 슬러지처리 공정상 미리 원심분리를 이용하여 고형물농도가 매우 낮은 고농도 질소함유 폐수를 사용함으로써 반응조 내에 순수한 질산화 미생물만으로 운전해야 하는 문제점이 있었다.In addition, the conventional Sharon method has a problem in that only the pure nitrogen oxide microorganism in the reactor by operating a high concentration of nitrogen containing wastewater having a very low solids concentration by centrifugation in advance in the sludge treatment process.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, FA(프리 암모니아)를 이용하여 아질산성 질소까지만 아질산화를 유도한 후 이를 바로 탈질시킴으로서 질산화시 소요되는 산소량을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 탈질에 필요한 외부 탄소원의 소모량을 감소시킬 수 있도록 하는 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, in particular, it is possible to reduce the amount of oxygen required for nitrification by directly denitrifying and inducing nitrite only up to nitrite nitrogen using FA (free ammonia). In addition, the present invention provides a method and apparatus for removing biological nitrogen of high concentration wastewater, which can reduce the consumption of external carbon sources required for denitrification.
또한, 본 발명의 다른 목적은 아질산성 질소(NO2 --N)의 질산화에 의해 탈질을 바로 유도하여 탈질시의 반응속도를 향상시킴으로서 소요되는 체류시간을 줄일 수 있도록 하는 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to induce denitrification by nitrification of nitrous nitrogen (NO 2 -- N) to remove the biological nitrogen of the high concentration wastewater to reduce the residence time required by improving the reaction rate during denitrification A method and apparatus are provided.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 질소제거 공정에 비해 반송라인이 구비되지 않아 처리시스템을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 구동에 필요한 유지비용을 절감할 수 있도록 하는 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is not equipped with a return line compared to the conventional nitrogen removal process can not only simplify the treatment system, thereby reducing the biological nitrogen of the high concentration wastewater to reduce the maintenance costs required for operation A method and apparatus are provided.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치는 본 발명 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법은 FA(프리 암모니아)를 이용하여 선택적으로 Nitrobacter의 활동을 억제하여 질산성 질소(NO3 --N)로의 질산화를 억제하고 아질산성 질소(NO2-N)의 축적을 유발시킴으로서 상온에서 운전이 가능하게 되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the biological nitrogen removal method of the high concentration wastewater of the present invention and the device are the biological nitrogen removal method of the high concentration wastewater of the present invention by using FA (free ammonia) to selectively inhibit the activity of Nitrobacter nitrate nitrogen It can be operated at room temperature by inhibiting nitrification to (NO 3 -- N) and causing accumulation of nitrite nitrogen (NO 2 -N).
또한, 본 발명 고농도 폐수의 생물학적 질소제거장치는 제1호기성 산화조를 통해 질소를 아질산성 질소(NO2-N)로 산화시킨 후 제1무산소 탈질조에서 원수의 탄소원을 이용하여 1차 탈질시키고, 여분의 질소는 일련된 제2호기성 산화조에서 아질산성 질소(NO2-N)로 산화시킨 후 제2무산소 탈질조에서 외부탄소원을 이용하여 탈질시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the biological nitrogen removal apparatus of the high concentration wastewater of the present invention oxidizes nitrogen to nitrite nitrogen (NO 2 -N) through a first aerobic oxidizing tank and then first denitrifies using a carbon source of raw water in a first anoxic denitrification tank. The excess nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen (NO 2 -N) in a series of aerobic oxidation tanks, and then denitrified using an external carbon source in a second anoxic denitrification tank.
도 1은 일반적인 생물학적 탈질, 탈인공정을 개략적으로 보인 계통도로서,1 is a schematic diagram illustrating a general biological denitrification and dephosphorization process.
도 1A는 A2/O 공정을 보인 것이고,1A shows an A 2 / O process,
도 1B는 바덴포공정을 보인 것이고,Figure 1B shows a Badenpo process,
도 1C는 UCT 공정을 보인 것이고,1C shows the UCT process,
도 1D는 VIP 공정을 보인 것이다.1D shows the VIP process.
도 2는 본 발명의 생물학적 질소제거공정을 개략적으로 보인 계통도.Figure 2 is a schematic diagram showing a biological nitrogen removal process of the present invention.
도 3은 본 발명의 질산화에 대한 억제(inhibition)를 보인 그래프도로서,Figure 3 is a graph showing the inhibition (inhibition) to nitrification of the present invention,
도 3A는 20℃에서의 측정결과를 보인 것이고,Figure 3A shows the measurement results at 20 ℃,
도 3A는 35℃에서의 측정결과를 보인 것이다.3A shows the measurement results at 35 ° C.
도 4는 본 발명 제1호기성 산화조의 SRT에 따른 질소거동을 보인 그래프도.Figure 4 is a graph showing the nitrogen behavior according to the SRT of the first aerobic oxidation tank of the present invention.
도 5는 본 발명의 NH4-N 부하(loading)에 따른 질산화율을 보인 그래프도.Figure 5 is a graph showing the nitrification rate according to the NH 4 -N loading (loading) of the present invention.
도 6은 유입 SCOD/NH4+-N비에 따른 아질산화율을 보인 그래프도.Figure 6 is a graph showing the nitrite oxidation rate according to the inflow SCOD / NH4 + -N ratio.
도 7은 20℃와 35℃에서의 SRT 변화에 따른 아질산화율을 보인 그래프도.Figure 7 is a graph showing the nitrite oxidation rate according to the SRT change at 20 ℃ and 35 ℃.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10:저류조 20:제1호기성 산화조10: storage tank 20: first aerobic oxidation tank
30:제1무산소 탈질조 40:제2호기성 산화조30: first anoxic denitrification tank 40: second aerobic oxidation tank
50:제2무산소 탈질조 60:침전조50: second anoxic denitrification tank 60: sedimentation tank
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명은 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치의 기술적 사상에 따른 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 생물학적 질소제거공정을 개략적으로 보인 계통도이고, 도 3은 본 발명의 질산화에 대한 억제를 보인 그래프도이고, 도 4는 본 발명 제1호기성 산화조의 SRT에 따른 질소거동을 보인 그래프도이고, 도 5는 본 발명의 NH4-N 부하(loading)에 따른 질산화율을 보인 그래프도이고, 도 6은 유입 SCOD/NH4+-N비에 따른 아질산화율을 보인 그래프도이고, 도 7은 20℃와 35℃에서의 SRT 변화에 따른 아질산화율을 보인 그래프도이다.Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings according to the technical idea of the biological nitrogen removal method and apparatus of the high concentration wastewater. Figure 2 is a schematic diagram showing a biological nitrogen removal process of the present invention, Figure 3 is a graph showing the suppression of the nitrification of the present invention, Figure 4 shows the nitrogen behavior according to the SRT of the first aerobic oxidation tank of the present invention Figure 5 is a graph showing the nitrification rate according to the NH 4 -N loading (loading) of the present invention, Figure 6 is a graph showing the nitrite oxidation rate according to the inflow SCOD / NH4 + -N ratio, Figure 7 The graph shows the nitrite oxidation rate according to the SRT change at 20 ℃ and 35 ℃.
본 발명은 유입수를 저류시켜 유입량 부하를 조정함과 아울러 alkalinity를 적정하게 보충하는 저류조(10)와, 상기 저류조(10)에 의해 일정하게 유입되는 원수의 FA(프리 암모니아; NH3)에 의해 Nitrobacter의 활동이 억제되어 아질산성 질소까지 질산화를 제어하는 제1호기성 산화조(20)와, 상기 제1호기성 산화조(20)에서 아질산성 질소로 질산화된 유입수를 자체탄소원에 의해 탈질하는 제1무산소 탈질조(30)와, 상기 제1무산소 탈질조(30)에서 자체탄소원을 이용하여 유기물 분해가 일어난 원수내에 함유된 암모니아뿐만 아니라 상기 제1호기성 산화조(20)에서 제거되지 못한 암모니아를 아질산성 질소로 산화시키는 제2호기성 산화조(40)와, 상기 제2호기성 산화조(40)에서 산화된 아질산성 질소를 선택적으로 투여되는 외부탄소원에 의해 탈질시키는 제2무산소 탈질조(50)와, 상기 제2무산소 탈질조(50)에서 탈질된 원수를 선택적으로 약품처리하여 인뿐만 아니라 일부 미제거된 입자상 질소를 침전 제거하는 침전조(60)로 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The present invention provides a Nitrobacter by storage tank 10 for adjusting the inflow load by adjusting the inflow load and appropriately replenishing alkalinity, and FA (free ammonia; NH 3 ) of raw water uniformly introduced by the storage tank 10. Of the first aerobic oxidizer 20 to control nitrification to nitrite nitrogen and the first anoxic nitrate to denitrify the influent nitrified with nitrite nitrate in the first aerobic oxidizer 20 by its own carbon source. Nitrous acid not only removed in the first aerobic oxidizing tank 20 but also in ammonia contained in raw water in which organic matter decomposition occurred in the denitrification tank 30 and the first anoxic denitrification tank 30 using its own carbon source. A second anaerobic denitrification which denitrates by a second aerobic oxidizing tank 40 which is oxidized with nitrogen and an external carbon source which is selectively administered by oxidizing nitrous oxide which is oxidized in the second aerobic oxidizing tank 40 It consists of a tank (50), and a precipitation tank (60) for selectively removing chemically treated raw water denitrated in the second anoxic denitrification tank (50) to precipitate out and remove some unremoved particulate nitrogen. Explained as follows.
상기 저류조(10)에 alkalinity/NO4 --N 비가 7.14가 유지되도록 NaOH나 NaHCO3가 투여된다.NaOH or NaHCO 3 is administered to the storage tank 10 to maintain an alkalinity / NO 4 -- N ratio of 7.14.
상기 제2호기성 산화조(40)에 안정된 질산화를 유지할 수 있도록 미디어(media)가 선택적으로 투여된다.Media is selectively administered to the second aerobic oxidizer 40 to maintain stable nitrification.
상기 제2호기성 산화조(40)에 선택적으로 알카리도(alkalinity)가 보충된다.Alkalinity is optionally supplemented to the second aerobic oxidizer 40.
또한, 상기 저류조(10)로부터 유입수의 자체 탄소원을 이용하여 탈질이 이루어질 수 있도록 제1무산소 탈질조(30)로 배분된다.In addition, the denitrification tank 30 is distributed from the storage tank 10 to the first anoxic denitrification tank 30 so that denitrification can be performed using its own carbon source of influent.
또한, 상기 저류조(10)에서 제1무산소 탈질조(30)로 배분되는 유입량은 유입 유기물/질소 비와 암모니아성 질소의 부하(loading)에 따라 유입유량의 25∼75 %로 유입된다.In addition, the inflow amount distributed from the storage tank 10 to the first anoxic denitrification tank 30 is introduced at 25 to 75% of the inflow flow rate depending on the inflow organic matter / nitrogen ratio and the loading of ammonia nitrogen.
또한, 상기 침전조(60)는 인제거를 위하여 황산 알루미늄(Alum), 염화 제2철(Ferric Chloride)이 선택적으로 투여된다.In addition, the precipitation tank 60 is selectively administered with aluminum sulfate (Alum), ferric chloride (Ferric Chloride) to remove the phosphorus.
또한, 본 발명은 각 온도에 따라 SRT(또는, HRT)를 적절히 조정하여 Nitrobacter가 FA에 순응(acclimation)하는 것을 막아 아질산성 질소(NO2-N)의 질산화로 탈질되도록 호기성 상태에서 질소를 아질산성 질소(NO2-N)로 산화시킨 후 무산소 상태에서 유입수의 탄소원을 이용하여 1차 탈질시키고, 다시 여분의 질소는 일련된 호기성 상태에서 아질산성 질소(NO2-N)로 산화시킨 후 무산소 상태에서 외부탄소원을 선택적으로 이용하여 탈질시키는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In addition, the present invention adjusts the SRT (or HRT) according to each temperature to prevent Nitrobacter from acclimation to FA, so that nitrogen is nitrite in aerobic state to be denitrified by nitrification of nitrous nitrogen (NO 2 -N). After oxidizing with nitrogen (NO 2 -N), the primary denitrification is carried out using an influent carbon source in anoxic state, and the excess nitrogen is oxidized with nitrite nitrogen (NO 2 -N) in aerobic state, and then oxygen free. Denitrification by selectively using an external carbon source in the state, which will be described in more detail as follows.
상기 본 발명은 수리학적 체류시간(HRT: hydraulic retention time)과 슬러지 체류시간(SRT)를 동일하게 운전함으로서 반송설비를 필요로 하지 않는다.The present invention does not require a transport facility by operating hydraulic retention time (HRT) and sludge retention time (SRT) in the same manner.
또한, 본 발명은 상기 슬러지 체류시간(SRT)은 12시간∼10일로 한다.In the present invention, the sludge residence time (SRT) is 12 hours to 10 days.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명에 대해 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.Next will be described in more detail with reference to the embodiment of the present invention configured as described above. These examples are intended to illustrate the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.
도2는 본 발명에 의한 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치를 구현하기 위한 장치의 개략도로서, 도면에서 10은 저류조, 20은 제1호기성 산화조, 30은 제1무산소 탈질조, 40은 제2호기성 반응조, 50은 제2무산소 탈질조 및 60은 침전조이다.2 is a schematic diagram of a method for removing biological nitrogen of a high concentration wastewater according to the present invention and a device for implementing the device, wherein 10 is a storage tank, 20 is a first aerobic oxidation tank, 30 is a first anoxic denitrification tank, and The second aerobic reactor, 50 is the second anoxic denitrification tank and 60 is the precipitation tank.
저류조(10)는 고농도 질소 함유 폐액의 경우 높은 NH4 +-N 농도로 인하여 원수의 Alkalinity/NH4 +-N 비가 아질산화시 필요한 이론치인 7.14보다 낮게 되는 데, 이는 아질산화 반응시 알카리도(alkalinity)가 제한요소로, 상기 Alkalinity/NH4 +-N 비가 7.14보다 낮은 경우에 점차적으로 아질산화가 떨어지게 된다. 따라서, 상기 저류조(10)에서 NaOH나 NaHCO3를 주입하여 Alkalinity/NH4 +-N 비가 7.14가 되도록 알카리도를 보충한다.The storage tank 10 has a lower concentration of Alkalinity / NH 4 + -N of raw water than 7.14, which is required for nitrous oxidation, due to the high concentration of NH 4 + -N in waste nitrogen-containing waste liquors. ) Is a limiting factor, and nitrite oxidation gradually decreases when the Alkalinity / NH 4 + -N ratio is lower than 7.14. Therefore, NaOH or NaHCO 3 is injected from the storage tank 10 to replenish the alkalinity so that the Alkalinity / NH 4 + -N ratio is 7.14.
또한, 제1호기성 산화조(20)는 아질산성 질소(NO2 --N)의 축적을 유도할 수 있도록 질산화 미생물 중에서 Nitrobacter가 FA(free ammonia; NH3)에 의해 억제(inhibition)를 이용하여 아질산성 질소(NO2 --N)에서 질산성 질소(NO3 --N)로의 질산화를 억제함으로써 아질산성 질소(NO2 --N)의 축적이 발생하게 된다. 이때, 각 온도에 따라 슬러지 체류시간(SRT)을 적절히 조정함으로써 Nitrobacter가 FA에 순응하는 것을 막아 안정적인 아질산화가 가능하게 된다. 이를 위하여 별도의 슬러지 체류시간을 두지 않음으로써 수리학적 체류시간(HRT: hydraulic retention time)을 슬러지 체류시간(SRT)과 거의 같게 운전하였다.In addition, in the first aerobic oxidizing tank 20, Nitrobacter utilizes inhibition by FA (free ammonia (NH 3 )) in nitrifying microorganisms to induce accumulation of nitrite nitrogen (NO 2 -- N). by suppressing the nitrification to the - (NO 3 -N) nitrite nitrogen, nitrate nitrogen in - (NO 2 -N) nitrite nitrogen - is the accumulation of the (NO 2 -N) occurs. At this time, by appropriately adjusting the sludge residence time (SRT) according to the temperature, it is possible to prevent Nitrobacter from acclimation to FA, thereby enabling stable nitrite oxidation. For this purpose, the hydraulic retention time (HRT) was operated almost equal to the sludge retention time (SRT) by not having a separate sludge residence time.
이와 같이 유기물의 분해와 암모니아의 NO2-N질산화가 일어나는 제1호기성 산화조(20)에서의 온도에 의한 영향을 살펴보면 다음과 같다.As described above, the effects of the temperature in the first aerobic oxidation tank 20 in which organic matter decomposition and NO 2 -N nitrification of ammonia occur are as follows.
먼저, 돈사폐수에서 상기 제1호기성 산화조(20)의 온도가 35℃인 경우의 암모니아제거속도(AUR: ammonium uptake rate) 값은 유기물이 거의 분해된 소화유출수를 사용한 결과 시간당 14.5㎎NH4 +-N/L었으며, 유기물이 함유된 돈사원수를 사용한 결과 시간당 13.1㎎NH4 +-N/L었고, 하수처리장 반류수중 소화상징액을 사용한 실험에서는 시간당 9.3-16.3㎎NH4 +-N/L이었다. 반면, 상기 제1호기성 산화조(20)의 온도가 20℃인 경우의 암모니아제거속도(AUR) 값은 시간당 각각 12㎎NH4 +-N/L와 7.1㎎NH4 +-N/L이었으며, 하수처리장의 소화 상징액을 사용한 경우에는 시간당 3.6-4.0㎎NH4 +-N/L로 나타났다.First, the ammonium uptake rate (AUR) value when the temperature of the first aerobic oxidizing tank 20 is 35 ° C. in pig waste water is 14.5 mg NH 4 + hour as a result of using digested effluent water in which organic matter is almost decomposed. were -N / L, the organic material containing a piggery was the result per 13.1㎎NH 4 + -N / L with the raw water, in the experiments with wastewater treatment plant wake water digestion supernatant was 9.3-16.3㎎NH 4 + -N / L per hour . On the other hand, the first ammonia removal rate (AUR) values when the temperature is 20 ℃ aerobic oxidation tank 20 were respectively 12㎎NH 4 + -N / L and 7.1㎎NH 4 + -N / L per hour, When digestive supernatant of sewage treatment plant was used, it was 3.6-4.0mgNH 4 + -N / L per hour.
또한, 돈사폐수에서 상기 제1호기성 산화조(20)의 온도가 35℃인 경우의 비질산화율(SNR: specific nitrification rate)은 소화유출수를 사용한 결과 시간당 15.8㎎NH4-N/gMv이었고, 돈사원수를 사용한 결과 시간당 9.4㎎NH4-N/gMv였으며 하수처리장 반류수중 소화상징액을 이용한 실험 결과는 시간당 1.9-20.3㎎NH4-N/gMv이었다. 반면, 상기 제1호기성 산화조(20)의 온도가 20℃인 경우의 비질산화율(SNR)은 시간당 각각 14.4㎎NH4-N/gMv와 5.9㎎NH4-N/gMv였으며, 하수처리장 소화 상징액을 이용한 실험 결과는 시간당 0.6㎎NH4-N/gMv이었다. 이때, 상기 제1호기성 산화조(20)의 alkalinity 소모량은 35℃와 20℃ 모두 비슷하였으며, 평균 6.6㎎Alkalinity/㎎NH4 +-N으로 나타나 이론치인 7.14보다는 낮은 값을 나타내었다.In addition, the specific nitrification rate (SNR) when the temperature of the first aerobic oxidizing tank 20 is 35 ° C. in pig waste water was 15.8 mg NH 4 -N / gMv per hour as a result of using digestive effluent, The results of the experiment were 9.4mgNH4-N / gMv per hour, and the experimental results using digestive supernatant in the sewage treatment plant was 1.9-20.3mgNH4-N / gMv per hour. On the other hand, the specific nitrification rate (SNR) when the temperature of the first aerobic oxidizing tank 20 is 20 ° C. was 14.4 mgNH4-N / gMv and 5.9 mgNH4-N / gMv per hour, respectively. The experimental result was 0.6 mg NH 4 -N / gMv per hour. At this time, the alkalinity consumption of the first aerobic oxidizer 20 was similar to both 35 ℃ and 20 ℃, an average of 6.6 mg Alkalinity / mg NH 4 + -N was lower than the theoretical value of 7.14.
제1무산소 탈질조(30)는 상기 저류조(10)로부터 배분되어 유입된 자체탄소원을 이용하여 상기 제1호기성 산화조(20)에서 아질산성 질소(NO2-N)로 질산화된 질소를 탈질시킨다. 이때, 상기 돈사폐수를 이용한 실험결과, 비탈질율(SDNR; specific denitrification rate)이 시간당 35℃에서 19.8㎎NO2 --N/gMv, 20℃에서는 14.9㎎NO2 --N/gMv로 매우 높게 나타났다. 또한, 하수처리장 반류수중 소화상징액을 이용한 실험결과 시간당 각각 3.35㎎NO2 --N/gMv와 2.37㎎NO2 --N/gMv로 나타났다.The first anoxic denitrification tank 30 denitrates nitrogen nitrated with nitrite nitrogen (NO 2 -N) in the first aerobic oxidation tank 20 using its own carbon source distributed and introduced from the storage tank 10. . At this time, as a result of the experiment using the pig waste water, the specific denitrification rate (SDNR) was very high as 19.8 mgNO 2 -- N / gMv at 35 ℃ per hour, 14.9 mgNO 2 -- N / gMv at 20 ℃ . Further, the sewage treatment plant wake each experimental results using the digestion supernatant water per hour 3.35㎎NO 2 - found to -N / gMv - -N / gMv and 2.37㎎NO 2.
제2호기성 산화조(40)는 상기 무산소 탈질조에서 자체탄소원으로 이용하여 유기물 분해가 일어난 원수내에 포함된 암모니아뿐만 아니라 상기 제1호기성 산화조(20)에서 제거되지 못한 암모니아를 아질산성 질소(NO2-N)로 산화시킨다. 필요시에는 선택적으로 미디어(media)를 넣어 안정된 질산화를 도모할 수 있다. 일반적으로 미디어(media)를 이용할 때 성장속도가 느린 미생물의 증식을 도울 수 있고 다양한 미생물종이 군집을 형성함으로써 온도, pH변동과 충격부하 및 난분해성 물질 유입에 따른 대처능력이 뛰어나게 되는 장점이 있는 것으로, 이러한 미디어(media)의 사용여부는 처리대상 원수와 운전조건에 따라 선택적으로 결정한다.The second aerobic oxidizing tank 40 uses ammonia nitrogen (NO) not only removed in the first aerobic oxidizing tank 20 but also ammonia contained in raw water from which organic matter decomposition occurs using its own carbon source in the anoxic denitrification tank. 2 -N). Optionally, media can be optionally added to achieve stable nitrification. In general, media can help the growth of microorganisms with slow growth rate, and various microbial species form clusters, which have the advantage of excellent ability to cope with temperature, pH fluctuations, impact loads, and incompatibilities. In this case, the use of such media is selectively determined according to the number of targets and the operating conditions.
또한, 제2호기성 산화조(40)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1호기성 산화조(20)에 비해 SCOD/NH4 +-N 비가 낮게 조정되어 아질산화 반응에 유리한 개선효과가 있게 된다.In addition, in the second aerobic oxidation tank 40, as shown in FIG. 6, the SCOD / NH 4 + -N ratio is adjusted lower than that of the first aerobic oxidation tank 20, so that an improvement effect for the nitrous oxidation reaction is advantageous. Will be.
제2무산소 탈질조(50)는 상기 제2호기성 산화조(40)에서 산화된 아질산성 질소(NO2-N)를 외부탄소원을 이용하여 탈질시킨다. 상기 제2무산소 탈질조(50) 운전시 탄소원의 소요량을 산정하기 위해 메틸알콜의 주입량은 식 (8)에 따라 결정하였다.The second anoxic denitrification tank 50 denitrates the nitrite nitrogen (NO 2 -N) oxidized in the second aerobic oxidation tank 40 using an external carbon source. In order to calculate the required amount of carbon source during operation of the second anoxic denitrification tank 50, the amount of methyl alcohol injected was determined according to Equation (8).
상기 제2무산소 탈질조(50)의 운전시 SCOD소모/NO2 --N제거 비는 35℃의 경우 1.45∼2.38 ㎎SCOD/㎎NO2 --N(1.24∼1.59㎎메틸알콜/㎎NO2 --N), 20℃에서는 1.74∼2.35㎎SCOD/㎎NO2 --N(1.16∼1.57㎎메틸알콜/㎎NO2 --N)로서, 이는 일반적인 NO3 --N 탈질시의 SCOD소모/NO3 --N제거비인 3.75∼4.50㎎SCOD/㎎NO2 --N(1.16∼1.57㎎메틸알콜/㎎NO2 --N)의 50% 정도로 탄소원의 소모량이 현저히 감소됨으로서 아질산염(nitrite)에서의 탈질이 매우 경제적인 것으로 나타났다. 이와 같은 탈질반응시 alkalinity 회복량은 35℃의 경우 3.16㎎Alkalinity/㎎ NO2 --N였으며, 20℃의 경우에는 2.91㎎Alkalinity/㎎NO2 --N로 나타났다.For -N removal ratio was 35 ℃ 1.45~2.38 ㎎SCOD / ㎎NO 2 - - wherein the second operation during the anaerobic denitrification tank (50) SCOD consumption / NO 2 -N (1.24~1.59㎎ methyl alcohol / 2 ㎎NO - -N), 20 ℃ the 1.74~2.35㎎SCOD / ㎎NO 2 - -N (1.16~1.57㎎ methyl alcohol / ㎎NO 2 - as -N), which common NO 3 - -N SCOD during denitrification consumption / 50% of the NO 3 -- N removal ratio of 3.75 to 4.50 mg SCOD / mg NO 2 -- N (1.16 to 1.57 mg methyl alcohol / mg NO 2 -- N) was significantly reduced in the consumption of carbon sources. Denitrification has been shown to be very economical. In the denitrification, alkalinity recovery was 3.16 mgAlkalinity / mg NO 2 -- N at 35 ° C, and 2.91mgAlkalinity / mgNO 2 -- N at 20 ° C.
침전조(60)는 황산 알루미늄(Alum), 염화 제2철(Ferric Chloride) 등을 선택적으로 투여하여 침전슬러지와 처리수로 원수를 분리, 처리한다.The sedimentation tank 60 is selectively treated with aluminum sulfate (Alum), ferric chloride (Ferric Chloride), etc. to separate and treat raw water with sediment sludge and treated water.
본 발명은 아질산화를 유도하는 인자들에 대한 연구를 수행한 결과 아질산염으로의 아질산화를 유도하는 가장 큰 요인은 free ammonia(NH3)에 대한 Nitrobacter의 억제(inhibition)로 인하여 질산성 질소(NO3 --N)로의 질산화가 억제되어 아질산성 질소(NO2 --N)가 축적되었기 때문이다. 따라서, 각 온도 및 유입수의 성상에 따라 SRT(or HRT)를 적절히 조정함으로써 Nitrobacter가 FA에 순응하는 것을 막아 안정적인 아질산화를 유도할 수 있다. 따라서, 본 공법의 경우 35℃뿐만 아니라 20℃의 상온에서도 적용이 가능하게 된다.In the present invention, as a result of the study on the factors that induce nitrite oxidation, the biggest factor inducing nitrite oxidation to nitrite is Nitrobacter (NH 3 ) due to the inhibition of nitrobacter (NH 3 ) to free ammonia (NH 3 ) This is because nitrification to 3 -- N is suppressed and nitrous nitrogen (NO 2 -- N) is accumulated. Therefore, by appropriately adjusting the SRT (or HRT) according to the temperature and inflow characteristics, Nitrobacter can be prevented from complying with FA, thereby inducing stable nitrous oxidation. Therefore, in the case of the present method it is possible to apply not only 35 ℃ but also at room temperature of 20 ℃.
또한, 본 발명에서는 SCOD/NH4 +-N 비의 조정에 의해 아질산화 효율이 향상됨을 이용하고 있다. 즉, 제2호기성 산화조(40)가 제1호기성 산화조(20)에 비해 낮은 SCOD/NH4 +-N 비를 갖는 유입수를 취할 수 있도록 구성되었다.In the present invention, the nitrous oxidation efficiency is improved by adjusting the SCOD / NH 4 + -N ratio. That is, the second aerobic oxidizer 40 is configured to take influent with a lower SCOD / NH 4 + -N ratio compared to the first aerobic oxidizer 20.
상기에서와 같이, 아질산화를 유발하는 FA에 의한 억제를 살펴보면 다음과 같다.As described above, the inhibition by FA that causes nitrite is as follows.
도 3은 1976년 Athonisen이 질산화에 대한 억제를 설명하기 위해 제안한 그래프에 본 연구실의 실험치를 보인 것이다. 이러한 본 발명의 실험결과를 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 대부분 영역 2에 나타나게 됨으로서 FA가 Nitrobacter의 활동억제를 유발하여 아질산성 질소(NO2 --N)가 축적된다. 즉 상기 FA는 Nitrobacter에 억제(inhibition)를 일으켜 아질산화를 유도하는 중요 인자가 된다. 이때, 영역 1은 Nitrobacter 및 Nitrosomonas에 대한 억제, 영역 2는 Nitrobacter에 대한 억제, 영역 3은 완전 질산화, 및 영역 4는 FNA에 의한 Nitrobacter에 대한 억제를 나타낸다.Figure 3 shows the experimental values of the laboratory in the graph proposed by Athonisen in 1976 to explain the inhibition on nitrification. As shown in the experimental results of the present invention, as shown in Figure 3, most appear in the region 2, FA causes the inhibition of Nitrobacter activity to accumulate nitrite nitrogen (NO 2 -- N). In other words, the FA is an important factor for inducing nitrification by causing inhibition in Nitrobacter. In this case, region 1 represents inhibition against Nitrobacter and Nitrosomonas, region 2 represents inhibition to Nitrobacter, region 3 represents complete nitrification, and region 4 represents inhibition to Nitrobacter by FNA.
먼저, 하수처리장 소화조 상진액을 35℃에서 실험한 결과 FA에 의한 아질산화의 억제에 있어 SRT에 대한 영향을 살펴보면 다음과 같다. SRT가 길어지면, 도 4에 도시된 바와 같이, 아질산화가 아닌 완전 질산화가 발생하게 되는 것으로, 특히, 2일 내지 4일에서 최적의 아질산화를 보였으며, 6일 내지 8일이 초과하면서부터 완전 질산화로 진행되었다. 이때, 상기와 같은 아질산화가 아닌 완전 질산화가 되는 SRT는, 도 7에 도시된 바와 같이, 연구결과 온도에 따라 달라지게 됨으로서 생물학적 아질산화 반응을 이용하는 본 공정에서는 FA에 의한 억제뿐만 아니라 온도에 따른 SRT의 제어가 중요한 공정인자가 된다. 한편, 도 5는 20℃에서 돈사폐수를 이용하여 HRT 4일로 운전할 때의 NH4 +-N 부하(loading)에 따른 질산화율을 보인 것이다.First, as a result of testing the digester digestion supernatant at 35 ℃, the effect on SRT in the inhibition of nitrous oxidation by FA is as follows. If the SRT is longer, as shown in FIG. 4, complete nitrification, rather than nitrous oxidation, occurs, in particular, optimal nitridation was observed in 2 to 4 days, and was completely in excess of 6 to 8 days. Nitrification proceeded. In this case, as shown in FIG. 7, the SRT that is completely nitrified instead of nitrous oxide is changed depending on the temperature of the study, so that the SRT according to the temperature as well as the inhibition by FA in the present process using the biological nitrous oxide reaction. Control is an important process factor. On the other hand, Figure 5 shows the nitrification rate according to NH 4 + -N loading (loading) when operating in HRT 4 days using pig waste water at 20 ℃.
다음은, FA에 의한 아질산화의 억제에 있어 SCOD/NH4 +-N 비에 의한 영향을 살펴보면 다음과 같다. 상기 SCOD/NH4 +-N 비는, 도 6에 도시된 바와 같이, 증가함에 따라 아질산화율이 감소하는 경향을 보이는 것으로, 특히 2이하일 경우의 아질산화율이 5이상일 경우보다 약 30% 증가함을 알 수 있다. 이는 전체 MLSS중 질산화 미생물의 프랙션(fraction)이 SCOD/NH4 +-N 비가 증가함에 따라 상대적으로 감소함으로서 유발된다. 이러한 SCOD/NH4 +-N 비에 의한 아질산화율은 본 발명 질소제거 시스템의 탈질효율 및 유입수에 따라 선택적으로 적용하게 된다.Next, the effects of SCOD / NH 4 + -N ratio on the inhibition of nitrite oxidation by FA are as follows. As shown in FIG. 6, the SCOD / NH 4 + -N ratio shows a tendency that the nitrite oxidation rate decreases as it is increased, in particular, when the nitrite oxidation rate is 2 or less, about 30% more than that of 5 or more. Able to know. This is caused by the fraction of nitrifying microorganisms in the total MLSS decreased relatively as the SCOD / NH 4 + -N ratio increases. The nitrite oxidation rate by the SCOD / NH 4 + -N ratio is selectively applied according to the denitrification efficiency and influent of the nitrogen removal system of the present invention.
본 발명은 축산폐수, 침출수, 하수처리장 반류수 등과 같은 고농도 질소함유 폐수를 처리대상으로 하는데, 다음은 축산폐수를 이용한 실험결과를 토대로 한 설계예이다.The present invention targets high concentration nitrogen-containing wastewater, such as livestock wastewater, leachate, sewage treatment plant return water, etc. The following is a design example based on experimental results using livestock wastewater.
본 발명의 사용되는 약자를 풀어쓰면 다음과 같다.The abbreviation used in the present invention is as follows.
HRT: Hydraulic Retention time 수리학적 체류시간HRT: Hydraulic Retention time
BOD: Biological Oxygen Demand 생화학적 산소요구량BOD: Biological Oxygen Demand Biochemical Oxygen Demand
COD: Chemical Oxygen Demand 화학적 산소요구량COD: Chemical Oxygen Demand
TN: Total Nitrogen 총질소TN: Total Nitrogen Total Nitrogen
TP: Total Phosphorus 총인TP: Total Phosphorus
FA: Free Ammonia 프리 암모니아FA: Free Ammonia Free Ammonia
FNA: Free Nitrous Acid 프리 아질산FNA: Free Nitrous Acid
MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid 활성슬러지 농도MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid Activated Sludge Concentration
SDNR: Specific Denitrification Rate 비탈질율SDNR: Specific Denitrification Rate
SNR: Specific Nitrification Rate 비질산화율SNR: Specific Nitrification Rate Specific Nitrification Rate
AUR: Ammonium Uptake Rate 암모니아제거속도AUR: Ammonium Uptake Rate Ammonia Removal Rate
실시예:Example
1. 축산폐수 처리1. Livestock Wastewater Treatment
유입 유량이 100m3/d이고, 유입 BOD가 6,000㎎/L이고, 유입 부유물질의 농도가 6,000㎎/L이고, 유입 총질소의 농도가 4,000㎎/L이고, 유입 암모니아성 질소의 농도가 3300㎎/L이고, 유입 총인의 농도가 250㎎/L이라고 가정한다.And the inlet flow 100m 3 / d, an inflow BOD 6,000㎎ / L, and the concentration of the suspended solids and the inlet 6,000㎎ / L, the inlet and the concentration of total nitrogen 4,000㎎ / L, a concentration of ammonium nitrogen inlet 3300 Mg / L and the concentration of influent total phosphorus is 250 mg / L.
2. 제1호기성 산화조2. The first aerobic oxidation tank
저류조(10)에서 50%가 제1탈질조로 배분됨으로서 0.5Q인 50m3/d의 원수가 제1호기성 산화조(20)로 유입된다. 또한, 세포합성시 BOD:N:P의 비율이 100:5:1이므로 유입 BOD가 6,000㎎/L에서 상기 질소의 농도는 300㎎/L이 된다. 따라서, 순수한 질산화대상 질소는 150㎏이 되어 질소의 부하(loading)를 0.5㎏으로 하면 반응조의 용적은 300m3이 되고, 실제 질산성 질소 및 BOD의 농도는 각각 600㎎/L 및 80㎎/L이 된다.As 50% of the storage tank 10 is distributed to the first denitrification tank, 50 m 3 / d of raw water, which is 0.5Q, flows into the first aerobic oxidation tank 20. In addition, since the ratio of BOD: N: P in cell synthesis is 100: 5: 1, the concentration of nitrogen is 300 mg / L at an inflow BOD of 6,000 mg / L. Therefore, the pure nitrogen nitrate is 150 kg and the loading of nitrogen is 0.5 kg. The volume of the reaction tank is 300 m 3 , and the actual concentrations of nitrate nitrogen and BOD are 600 mg / L and 80 mg / L, respectively. Becomes
0.5Q 유입(50m3/d)0.5Q inflow (50m 3 / d)
세포합성 BOD:N:P=100:5:1=6000:N:PCell Synthesis BOD: N: P = 100: 5: 1 = 6000: N: P
N합성=300㎎/L, P합성=60㎎/LN synthesis = 300 mg / L, P synthesis = 60 mg / L
질산화대상 N=(3300-300)=3000㎎/L ⇒3000㎎/L*50m3=150kgNitrate target N = (3300-300) = 3000mg / L ⇒3000mg / L * 50m 3 = 150kg
N loading이 0.5kg/m3일 때 질산화효율 80%Nitriding efficiency 80% when N loading is 0.5kg / m 3
N loading을 0.5kg/m3으로 하면 0.5kg/m3=⇒V=300m3 0.5kg / m 3 = N loading is 0.5kg / m 3 ⇒V = 300m 3
(유입 0.5Q에 대해 HRT 6day)(HRT 6day for inflow 0.5Q)
NH4-Neff=3000㎎/L*20%=600㎎/LNH 4 -N eff = 3000 mg / L * 20% = 600 mg / L
BODeff==80㎎/L (시간당 Km=0.5)BOD eff = = 80 mg / L (K m = 0.5 per hour)
3. 자체탄소원을 이용한 제1무산소 탈질조3. First anoxic denitrification tank using its own carbon source
저류조(10)에서 직접 배분되어 유입되는 0.5Q와 상기 질산화효율 80%인 제1호기성 산화조(20)의 0.5Q가 합류됨으로서 순수한 탈질대상 질소는 120㎏이 된다. 또한, 유입 BOD는 상기 제1호기성 산화조(20)를 포함하여 304㎏이 된다. 따라서, 실제 암모니아성 질소의 농도는 1800㎎/L이 되고, BOD는 640㎎/L이 된다.0.5Q of the first aerobic oxidizing tank 20, which is directly distributed and flowed in from the storage tank 10, and the first aerobic oxidizing tank 20 having the nitrification efficiency of 80% are combined, so that the pure denitrification target nitrogen becomes 120 kg. In addition, the inflow BOD is 304 kg including the first aerobic oxidation tank 20. Therefore, the actual concentration of ammonia nitrogen is 1800 mg / L, and the BOD is 640 mg / L.
0.5Q(50m3)원수 + 0.5Q(50m3)아질산화조유출수 = 100m3유입0.5Q (50m 3 ) Raw Water + 0.5Q (50m 3 ) Nitrous Oxide Outflow = 100m 3
탈질대상 질소=(3000-600)=2400㎎/L=2400㎎/L*50m3=120kg (1200㎎/L)Nitrogen to be denitrated = (3000-600) = 2400 mg / L = 2400 mg / L * 50 m 3 = 120 kg (1200 mg / L)
HRT="0.85day"∼⇒1day(V=100m3)HRT = "0.85day"-⇒ 1day (V = 100m 3 )
유입BOD=80㎎/L*50m3+6000㎎/L*50m3=304kg BODInflow BOD = 80㎎ / L * 50m 3 + 6000㎎ / L * 50m 3 = 304kg BOD
NH4-Neff==1800㎎/LNH 4 -N eff = = 1800 mg / L
BODeff==640㎎/LBOD eff = = 640 mg / L
4. 제2호기성 산화조4. No.2 Aerobic Oxidation Tank
본 반응조는 유기물이 없는 상태에서 상대적으로 빠르게 아질산화 발생되는 것으로, 유입되는 암모니아성 질소의 농도가 1800㎎/L이고, N 부하(loading)가 0.5kg/m3일 때 질산화효율이 90%가 됨으로서 상기 반응조의 용적은 360m3이 되고, 실제 질산성 질소 및 BOD의 농도는 각각 180㎎/L 및 13㎎/L이 된다.In this reactor, nitrification occurs relatively quickly in the absence of organic matter. When the concentration of ammonia nitrogen introduced is 1800 mg / L and the N loading is 0.5kg / m 3 , the nitrification efficiency is 90%. The volume of the reactor is 360 m 3 , and the actual concentrations of nitrate nitrogen and BOD are 180 mg / L and 13 mg / L, respectively.
유입NH4-N=1800㎎/LInflow NH 4 -N = 1800 mg / L
N 부하(loading)가 0.5kg/m3일 때 질산화효율 90%Nitrating efficiency 90% when N loading is 0.5kg / m 3
0.5kg/m3=⇒V=360m3(HRT=3.6day)⇒4day0.5kg / m 3 = ⇒V = 360m 3 (HRT = 3.6day) ⇒4day
NH4-Neff=1800*10%=180㎎/LNH 4 -N eff = 1800 * 10% = 180 mg / L
BODeff==13㎎/LBOD eff = = 13 mg / L
5. 외부탄소원을 이용한 제2무산소 탈질조5. Second anoxic denitrification tank using external carbon source
본 반응조의 실제 탈질대상은 상기 제2호기성 산화조(40)에 유입된 암모니아성 질소 1800㎎/L에서 질산화되지 180㎎/L을 감산하면 162kg이 되고, 따라서, 추가로 투여되는 외부탄소원은 324kg의 BOD가 주입된다.The actual denitrification target of this reactor is 162 kg when 180 mg / L is not nitrified from 1800 mg / L of ammonia nitrogen introduced into the second aerobic oxidation tank 40, and thus, the external carbon source administered is 324 kg. BOD is injected.
탈질대상=1800-180=1620㎎/L=1620㎎/L*100m3=162kgDenitrification target = 1800-180 = 1620mg / L = 1620mg / L * 100m 3 = 162kg
HRT="1.16day"∼⇒ 1.5day(150m3)HRT = "1.16day" to ⇒ 1.5day (150m 3 )
6. 침전조(약품침전)6. Precipitation Tank
본 반응조 또는 유입되는 유로에 Alum, Ferric Chloride 등을 선택적으로 투여하여 인뿐만 아니라 미제거된 일부 질소를 침전시켜 제거하는 것으로, 세포합성시 유입BOD가 6000㎎/L에서 인의 농도는 60㎎/L이 됨으로서 침전대상인 총인은 19kg이 되어 약품소요량은 6.65kg이 된다.Selective administration of Alum, Ferric Chloride, etc. to the reactor or the inflow channel to precipitate and remove not only phosphorus but also some of the unremoved nitrogen. During cell synthesis, the inlet BOD is 6000mg / L and the concentration of phosphorus 60mg / L As a result, the total phosphorus to be settled is 19kg, and the chemical requirement is 6.65kg.
세포합성량=60㎎/LCell synthesis amount = 60 mg / L
침전대상=250-60=190㎎/L = 190㎎/L*100m3=19kgSedimentation target = 250-60 = 190mg / L = 190mg / L * 100m 3 = 19kg
약품소요량=0.35kgFe3+/kgP제거*19kgP=6.65kgFe3+ Chemical requirement = 0.35kgFe 3+ / kgP removed * 19kgP = 6.65kgFe 3+
HRT=12시간HRT = 12 hours
7. 최종방류수 수질7. Final discharge water quality
상기 침전조(60)에서 방류되는 처리수의 농도는 아래와 같이 나타나게 된다.The concentration of the treated water discharged from the settling tank 60 is shown as follows.
BODeff=30㎎/L이하BOD eff = 30 mg / L or less
TNeff=180㎎/LTN eff = 180 mg / L
TPeff=8이하TP eff = 8 or less
SSeff=30이하SS eff = 30 or less
총체류시간=저류조(1.5일)+제1산화조(3일)+탈질조(1일)+제2산화조(4일)+탈질조(1.5일)+침전(0.5일)=11.5일Total stay time = storage tank (1.5 days) + first oxidation tank (3 days) + denitrification tank (1 day) + second oxidation tank (4 days) + denitrification tank (1.5 days) + sedimentation (0.5 days) = 11.5 days
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 고농도 폐수의 생물학적 질소제거방법 및 그 장치는 유입 유기물/질소의 비에 따라 추가적으로 자체탄소원을 공급함과 아울러 제1호기성 산화조에서 아질산화되고, 제1무산소성 탈질조에서 자체탄소원으로 탈질되어 유기물농도가 상대적으로 떨어진 유입폐수를 제2호기성 산화조에서 상대적으로 빠르게 아질산화시켜 제2무산소성 산화조에서 별도의 외부탄소원을 이용해 탈질시킴으로써 외부탄소원, 산소소요량 및 체류시간을 줄일 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.As described above, the biological nitrogen removal method of the high concentration wastewater of the present invention and the apparatus thereof are additionally supplied with its own carbon source in accordance with the ratio of influent organic matter / nitrogen and nitridated in the first aerobic oxidizing tank, and the first anoxic denitrification tank. Nitrates the influent wastewater, which is denitrified to its own carbon source, and relatively low in organic concentration, in the second aerobic oxidizer, and denitrified using a separate external carbon source in the second anoxic oxidizer, thereby reducing the external carbon source, oxygen demand, and residence time. It will be effective to reduce the.
또한, 본 발명은 호기성 산화조와 무산소 탈질조가 상호 분리되어 연속방식으로 운전함으로서 탈질효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.In addition, the present invention is that the aerobic oxidation tank and the anoxic denitrification tank are separated from each other to operate in a continuous manner to improve the denitrification efficiency.
또한, 본 발명은 반송라인이 구비되지 않아 시스템이 간소화됨과 아울러 이의 구동에 필요한 유지관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.In addition, the present invention is not provided with a conveying line is to simplify the system and to reduce the maintenance costs required for its operation is to be effective.
또한, 본 발명은 운전시 원수의 고형물을 따로 분리하지 않고 그대로 반응조에 주입하여 운전함으로써 별도의 처리비용이 소요되지 않는 효과가 있게 되는 것이다.In addition, the present invention has the effect that does not require a separate treatment cost by operating by injecting into the reaction tank as it is without separating the solids of the raw water during operation.
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