KR20010055890A

KR20010055890A - 황입자 바이오-필터에 부착된 미생물을 이용한 산업폐수의질소제거방법

Info

Publication number: KR20010055890A
Application number: KR1019990057216A
Authority: KR
Inventors: 석형기; 소용신
Original assignee: 김형벽ㅂ; 현대중공업 주식회사
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-07-04

Abstract

본 발명은 고농도의 질소를 함유하는 산업폐수내에 존재하는 질소를 질산화(NO_X-N)시켜 2단으로 분획된 황탈질조에서 탈질하여 질소제거에 이용되는 황입자 바이오-필터에 부착된 미생물을 이용한 산업폐수의 질소제거방법에 관한 것으로 고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 제거함에 있어서,황탈질조(140)를 2단으로 분획시켜 전단 종속영양미생물조(140-1)에는 황입자 바이오-필터(130)를 설치하지 않고 종속영양미생물을 식종시키고,후단 독립영양미생물조(140-2)에는 황입자 바이오-필터(13)를 설치하여 독립영양미생물을 식종시켜 유입원수(10)가 최초침점지(20)와 질산화조(50)를 통해 황탈질조(140)에서 전단의 종속영양미생물조(140-1)에서 부족한 알칼리도를 생성시키면서 후단의 독립영양미생물조(140-2)에서 외부탄소원의 투입없이 탈질을 유도할수 있게 하고 독립영향 미생물 식종에 의한 황화수소 생성을 억제시킨 것을 특징으로 하는 황입자 바이오-필터에 부착된 미생물을 이용한 산업폐수의 질소제거방법.0

Description

황입자 바이오-필터에 부착된 미생물을 이용한 산업폐수의 질소제거방법{Nitrogen Removal Using Sulfur BIO-FILTER in Industrial Wastewater Treatment}

본 발명은 고농도의 질소를 함유하는 산업폐수내에 존재하는 질소를 질산화(NO_X-N)시켜 2단으로 분획된 황탈질조에서 탈질하여 질소제거에 이용되는 황입자 바이오-필터에 부착된 미생물을 이용한 산업폐수의 질소제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 국내 하수원수의 특징은 질소 및 인제거에 필요한 유기탄소원이 질소,인에 비해 상대적으로 부족하여 약품투입 등의 방법으로 유기탄소원을 대처하고 있으나 약품비용이 과다하게 소모되는 등의 문제점이 있었다.

종래의 고도처리 방법은 도 1 에 도시된 바와같이 유입원수(10)가 최초침전지(20)에서 혐기조(30),탈질조(무산소조,40)를 통해 질산화조(호기조,50)에서 암모니아성 질소(NH₄-N)를 질산화 시킨 후 전단의 탈질조(40)로 내부반송라인(70)으로 내부 반송시켜 원수내의 유기탄소원을 이용하여 탈질을 유도하게된다.

그러나 질산화조(50)에서 바로 최종침전지(60)로 방류됨으로 질산화조(50)내에 질산화된 질소 제거는 불가능한 문제점이 있었으며,도 2 는 상기한 고도처리 방법의 문제점을 보완하기 위하여 질산화조(50)의 후단에 두 번째 탈질조(무산소조,90)와 질산화조(100)를 설치하여 두 번째 탈질조(90)에 필요한 탄소원을 확보하기 위하여 외부탄소원으로 약품투입장치(110)로 약품을 투입하여 탈질을 유도 하였으나 약품투입에 따른 유지비의 증대로 인하여 경제성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 창출된 것으로 외부탄소원의 투입을 없애고 황입자와의 반응에 의해 생성되는 황화수소의 생성을 제거하기 위하여 황탈질 반응조를 2단으로 구획시켜 전단에 종속영양미생물을 식종시키고 후단에 독립영양미생물을 식종시켜 독립영양미생물의 반응시 소모되는 알칼리도를 종속영양미생물의 반응시 생성되는 알칼리도로 부족한 알칼리도를 공급하고 종속영양미생물의 반응시 생화학반응에 의해 독성영향을 미치는 황화수소는 황탈질조를 2단 구획시켜 독립,종속영양미생물을 각각 식종시킴으로 고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 제거할수 있는 방법을 제공할수 있게 한 것이다.

상기한 방법을 제공하기 위하여 먼저 황을 이용한 탈질화에서 황입자 표면에독립영양미생물이 부착성장하여 여러 가지 황화합물(S^2-,S,S₂O₃ ^2- _,S₄O₆ ^2- _,SO₃ ^2-)을 SO₄ ^2-로 산화시키면서 동시에 NO₃ ^-를 질소가스 형태로 전환시켜 제거함으로 원수내의 탄소원과는 무관하게 이루어 질수 있는 방법이다.

즉 독립영양미생물은 외부탄소원이 필요하지 않으므로 값이 비교적 저렴한 황입자의 투입으로 경제적이며 효과적인 탈질을 유도할수 있는 것이다.

상기한 생화학 반응식은 다음과 같다.

독립영양미생물

NO₃ ^-+ 1.1S + 0.4CO₂+ 0.76H₂O + 0.08NH₄ ⁺→ 0.5N₂↑+ 1.1SO₄ ^2-+ 1.28H⁺+0.08C₅H₇O₂N

그러나 상기와 같이 황입자에 부착된 독립영양미생물이 상기 반응을 진행하면서 과도한 알칼리도를 소모하여 페하(pH)의 저하를 유발시켜 전공정에 악영향을 미치게 되는 문제점(상기 반응식에서 CO₂소모)을 가지고 있어 황탈질 반응조에 독립영양미생물 식종 전단계에 종속영양미생물을 식종시킬 경우에는 부족한 알칼리도를 공급하고 추가 탈질효과를 얻을수 있게한 것이다.

상기한 생화학 반응식은 다음과 같다.

종속영양미생물

NO₃ ^-+ 1.08CH₃OH + 0.24H₂O³→ 0.056C₅H₇NO₂ + 0.47N₂↑+ 1.68H₂O + HCO₃ ^-

그러나 상기와 같은 화학반응식에서 종속영양미생물은 알칼리도(HCO₃ ^-)를 생성시키는 반면 황입자와 반응시는 하기와 같은 생화학반응에 의해 미생물에 독성영향을 미치는 황화수소(H₂S)를 생성하기도 한다.

종속영양미생물

1/8S₂O₃ ^2-+ 5/8H₂/O →1/4SO₄ ^2-+ 5/4H⁺+ e^---------------- 1단계식

종속영양미생물

1/8SO₄ ^2-+ 19/16H⁺+ e^-→ 1/16H₂S + 1/16HS^-+ 1/2H₂O ----- 2단계식

이와같은 황화수소의 생성에 의한 악영향을 피하기 위하여 황탈질조를 2단으로 분획시켜 전단의 황탈질조에는 황입자 바이오-필터를 설치하지 않고 종속영양미생물을 식종시키고,후단 황탈질조에는 황입자 바이오-필터를 설치하여 독립영양미생물의 성장을 유도시켜 전단의 종속영양미생물에 의한 알칼리도를 부족한 알칼리도를 확보함과 동시에 황입자와의 반응에 의해 생성되는 황화수소를 피할수 있게 하여 고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 제거할수 있는 방법을 제공할수 있는 것이다.

도 1 은 종래의 고도처리 방법을 도시한 블록다이어 그램도

도 2 는 종래의 약품처리에 의한 고도처리방법을 도시한 블록다이어 그램도

도 3 은 본 발명의 황입자를 메디아(MEDIA)로 이용한 바이오-필터 방법을

도시한 블록다이어 그램도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) 유입원수 (20) 최초침전지

(30) 혐기조 (40) 탈질조(무산소조)

(50) 질산화조(호기조) (60) 최종침전지

(70) 내부반송라인 (80) 슬러지 반송라인

(90) 두 번째 무산소조 (100) 두 번째 호기조

(110) 약품투입설비 (130) 황입자 바이오-필터

(140) 황탈질조 (140-1) 종송영양미셍물조

(140-2) 독립영양미생물조 (150) : 내부 슬러지 반송라인

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명의 황입자를 메디아(MEDIA)로 이용한 바이오-필터 방법을 도시한 블록다이어 그램도이다.

고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 제거함에 있어서,

황탈질조(140)를 2단으로 분획시켜 전단 종속영양미생물조(140-1)에는 황입자 바이오-필터(130)를 설치하지 않고 종속영양미생물을 식종시키고,후단 독립영양미생물조(140-2)에는 황입자 바이오-필터(13)를 설치하여 독립영양미생물을 식종시켜 유입원수(10)가 최초침점지(20)와 질산화조(50)를 통해 황탈질조(140)에서 전단의 종속영양미생물조(140-1)에서 부족한 알칼리도를 생성시키면서 추적된 미생물을 내부슬러지 반송라인(150)을 통하여 질산화조(50)로 반송시키고 후단의 독립영양미생물조(140-2)에서는 외부탄소원의 투입없이 탈질을 유도할수 있는 방법이다.

도면중 미설명부호(60)은 최종침전지이고 (80)은 슬러지 반송라인이다.

이와같이된 본 발명은 고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 제거하기위하여 유입원수(10)가 최초침전지(20)와 질산화조(50)를 통해 황탈질조(140)로 유입되는데 황탈질조(140)는 2단으로 분획되어 전단의 종속영양미생물조(140-1)에는 종속영양미생물이 식종되어 있고 후단의 독립영양미생물조(140-2)에는 황입자 바이오-필터(130)를 설치하여 독립영양미생물을 식종시켜서 황입자 바이오-필터(130)의표면에 독립영양미생물을 부착성장시켜 여러 가지 황화합물을 SO₄ ^2-로 산화시킴과 동시에 NO₃ ^-를 질소가스 형태로 전환시켜 제거함으로 원수(10)내에 탄소원이 필요하지 않으나 황입자에 부착된 독립영양미생물이 반응을 진행하면서 과도한 알칼리도를 소모하여 페하저하로 악영향이 미치는 것을 전단의 종속영양미생물조(140-1)에서 종속영양미생물의 탈질반응에서 발생되는 알칼리도를 생성시켜 독립영양미생물의 탈질반으에 부족한 알칼리도를 공급시키고 황탈질조(140)가 2단으로 분획되어 종속영양미생물조(140-1)에서 별도로 종속영양미생물을 식종 반응시켜 황입자와 결합하여 황화수소를 생성시키는 것을 차단시킬수 있는 것이므로 고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 원활하게 제거시킬수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재 내에 있게 된다.

그러므로 본 발명은 종래 고도처리 방법에서 질산화조에서 바로 최종침전지로 방류시켜 질산화조내의 질산화된 질소제거가 불가능한 문제와 외부탄소원으로약품을 투입하여 약품투입에 따른 경제적인 문제를 해결 한 것으로 종속영양미생물과 독립영양미생물을 2단으로 분획된 황탈질조에서 별도로 식종시켜 외부탄소원의 투입없이 부족한 알칼리도를 보충시키고 황화수소의 생성을 억제시켜 고농도 산업폐수의 질소를 제거시킬수 있을 뿐만아니라 저렴한 황입자 투입으로 경제적인 탈질을 유도할수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

고농도의 질소를 함유한 산업폐수의 질소를 제거함에 있어서,

황탈질조(140)를 2단으로 분획시켜 전단 종속영양미생물조(140-1)에는 황입자 바이오-필터(130)를 설치하지 않고 종속영양미생물을 식종시키고,후단 독립영양미생물조(140-2)에는 황입자 바이오-필터(13)를 설치하여 독립영양미생물을 식종시켜 유입원수(10)가 최초침점지(20)와 질산화조(50)를 통해 황탈질조(140)에서 전단의 종속영양미생물조(140-1)에서 부족한 알칼리도를 생성시키면서 후단의 독립영양미생물조(140-2)에서 외부탄소원의 투입없이 탈질을 유도할수 있게 힌 것을 특징으로 하는 황입자 바이오-필터에 부착된 미생물을 이용한 산업폐수의 질소제거방법.