KR20010055891A - 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 재래식 활성슬러지 공법의 호기조를 최대한 이용하여 질산화를 일으킨 후 황탈질 여과장치를 부가하여 외부탄소원 없이도 탈질이 이루어지게 하여 투자비용과 유지관리 비용을 절감시켜 경제적이고 안정적인 처리수 수질을 확보하기 위한 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 탄소/질소(C/N)비를 낮추기 위하여 호기조를 3단으로 분획하여 제 1 단의 전처리조에서 탄소원을 제거하여 탄소/질소비를 낮추고 제 2, 3 단은 질산화조로 운영하며 질산화된 질산화액을 2차 침전지에서 슬러지와 분리 후 황탈질 여과장치에 주입함으로써 황산화에 의한 탈질을 유도하는 것으로 유입수(1)에서 1차 침전지(2),호기조(3) 및 2차 침전지(4)를 통해 반송배관(5)과 폐기배관(6) 및 방류수(7)로 분리되는 활성슬러지 공법을 이용한 장치에 있어서,호기조(3)를 방해판(8)으로 3단 분획하여 전처리조(10)와 질산화조(11)(11')로 이용하고 호기조(3)와 2차 침전지(4) 사이에 석회석 주입장치(13)를 설치하며 2차 침전지(4)에서 황탈질 여과장치(9)를 통하여 방류수(7)로 분리되는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치.

Description

활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치{Post-Denitrification Device of Conventional Activated Sludge Process Using Sulfur}

본 발명은 종래의 재래식 활성슬러지 공법의 호기조를 최대한 이용하여 질산화를 일으킨 후 황탈질 여과장치를 부가하여 외부탄소원 없이도 탈질이 이루어지게 하여 투자비용과 유지관리 비용을 절감시켜 경제적이고 안정적인 처리수 수질을 확보하기 위한 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 탄소/질소(C/N)비를 낮추기 위하여 호기조를 3단으로 분획하여 제 1 단의 전처리조에서 탄소원을 제거하여 탄소/질소비를 낮추고 제 2, 3 단은 질산화조로 운영하며 질산화된 질산화액을 2차 침전지에서 슬러지와 분리 후 황탈질 여과장치에 주입함으로써 황산화에 의한 탈질을 유도하는 장치이다.

종래의 재래식 활성슬러지 방법에 의한 장치는 도 1 에 도시된 바와같이 물리적인 중력침강을 통해 유입수(1) 중에 존재하는 유기물과 부유물질을 제거하는 1차 침전지(2),산기관 또는 기계식 교반에 의하여 공급되는 산소의 호기적 반응으로 주로 유기성 탄소원을 제거하는 호기조(3),물리적인 중력침강에 의하여 합성된 미생물 세포를 분리하는 2차 침전지(4),호기조 미생물 농도를 유지하기 위해 반송하는 슬러지 반송배관(5) 및 슬러지 폐기배관(6) 등으로 이루어져 있었다.

상기한 장치는 유기물 제거만을 목적으로 도입한 공법이어서 질소,인 제거율에 있어 10-20％ 정도이고 이들 중 대부분은 미생물의 세포합성을 통해 슬러지 형태로 폐기되어 처리된다.

질소와 인 제거에 대한 규제가 엄격하지 않은 시대에는 대부분의 처리장이 이 활성슬러지공법에 의한 장치을 선택 하였으며 현재는 질소,인 규제치는 총인,총질소로서 각각 60,8mg/L 이지만 향후 20,2mg/L 로 강화될 예정이어서 질소,인 제거 규제치를 만족시키기 위해서 혐기,무산소,호기영역을 둔 고도처리 공법의 장치로 처리하고 있으나 이는 외국으로부터 기술도입 또는 국내에서 개발된 고도처리 공법들은 과다한 약품비,동력비 등의 유지관리비와 시설비로 인한 경제적인 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 창출된 것으로 종래 활성슬러지 공법의 호기조를 3단으로 분획시켜 질산화를 일으키고 황탈질 여과장치로 외부탄소원 없이도 탈질이 가능케 한 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 장치를 제공하기 위하여 호기조를 방해판으로 3단으로 분획시켜 제 1단은 전처리조로 탄소원을 제거시켜 제 2,3 단의 질산화조에서 질산화된 질산화액을 침전지에서 슬러지와 분리 후 황탈질여과장치에 주입시켜 황산화에 의한 탈질을 유도시키는 장치로 동절기에 질산화조내의 질산화율을 상승시키기 위하여 고정생물막 여재 또는 유동상 여재를 투입시킬수 있고 인 제거와 황탈질 여과장치에서 알칼리도 공급 및 인 제거를 위하여 석회석 주입장치를 설치하며 침전지에서 슬러지 폐기배관을 통하여 잉여슬러지를 폐기함으로 최종적인 인을 제거할수 있는 장치를 제공할 수 있는 것이다.

상기한 황탈질 여과장치에서 행해지는 미생물 반응식은 다음과 같다.

NO₃ ^-+ 1.10S + 0.40CO₂ + 0.76H₂O + 0.08NH₄ ⁺

0.5N₂+ 1.10SO₄ ^2-+ 1.28H⁺+ 0.08C₅H₇O₂N

상기와 같은 반응식을 이용하여 투자비용과 유지관리비용을 절감시켜 경제적인 장치를 제공할 수 있는 것이다.

도 1 은 종래의 재래식 활성슬러지 공정 예시도

도 2 는 본 발명에 있어 활성슬러지 호기조를 분리한 황탈질 장치 예시도

도 3 은 본 발명에 있어 질산화조에 고정생물막 여재를 침지한 황탈질 장치 예시도

도 4 는 본 발명에 있어 질산화조에 유동상 여재를 침지한 황탈질 장치 예시도

도 5 는 도 2 에 혐기조를 이용한 황탈질 장치 예시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) 유입수 (2) 1차침전지

(3) 활성슬러지 호기조 (4) 2차 침전지

(5) 슬러지 반송배관 (6) 슬러지 폐기배관

(7) 방류수 (8) 방해판(baffle)

(9) 황탈질 여가장치 (10) 전처리조

(11) 질산화조 (12) 고정생물막 여재

(13) 석회석 주입장치 (14) 유동상 여재

(15) 여재 반송배관 (16) 여재 스크린

(17) 혐기조

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

도 2 는 본 발명에 있어 활성슬러지 호기조를 분리한 황탈질 장치 예시도이고,도 3 은 본 발명에 있어 질산화조에 고정생물막 여재를 침지한 황탈질 장치 예시도이며,도 4 는 본 발명에 있어 질산화조에 유동상 여재를 침지한 황탈질 장치 예시도이고,도 5 는 도 2 에 혐기조를 이용한 황탈질 장치 예시도이다.

유입수(1)에서 1차 침전지(2),호기조(3) 및 2차 침전지(4)를 통해 반송배관(5)과 폐기배관(6) 및 방류수(7)로 분리되는 활성슬러지 공법을 이용한 장치에 있어서,호기조(3)를 방해판(8)으로 3단 분획하여 전처리조(10)와 질산화조(11)(11')로 이용하고 호기조(3)와 2차 침전지(4) 사이에 석회석 주입장치(13)를 설치하며 2차 침전지(4)에서 황탈질 여과장치(9)를 통하여 방류수(7)로 분리되는 구조이다.

상기한 호기조(3)의 전처리조(10) 전단에 혐기조(17)를 설치할수 있으며,질산화조(11)(11')내에 고정생물막 여재(12)를 설치할수 있으며,질산화조(11)(11')에 반송??관(15)과 여재 스크린(16)을 설치할수 있는 것이다.

이와같이된 본 발명은 도 2 에 도시된 바와같이 종래 활성슬러지 공법을 이용한 장치의 호기조(3)에 방해판(8)으로 3단 분획시켜 제 1 단의 전처리조(10)에서 유기 탄소원을 제거함으로써 탄소/질소비를 낮출수 있게 하였으며 상기 탄소/질소비가 낮아야 미생물 중에 질산화 박테리아 비율이 높아져 질산화가 원활하게 이루어지기 때문이다.

제 2,3 단의 질산화조(11)(11')로 하,폐수내에 존재하는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 질산화시킴으로 일반적인 고도처리에 필요한 추가적인 시설의 확보나 내,외부 반송을 위한 동력비용을 절감시킬수 있는 것이다.

그리고 인 제거와 후단 황탈질 여과장치(9)에 대한 알칼리도 보충을 위하여 2차 침전지(4)의 전단에 석회석 주입장치(13)를 설치하여 석회석에서 용출된 칼슘은 수중에 존재하는 인과 수화물을 형성하여 슬러지 중에 존재하게 되는데 실질적으로 제거되는 형태는 슬러지 폐기배관(6)을 통하여 계 밖으로 배출되는 방식이며 석회석에서 용출된 탄산염은 후단의 황탈질 여과장치(9)에서 필요한 알칼리도와 질산화조(11)(11')에서 소모되는 알칼리도를 보충하기 위한 목적이며 질산화된 2차 침전지(4)에서 고액분리되고 상징액만을 황탈질 여과장치(9)에 주입함으로써 메탄올,아세트산 등과 같은 외부탄소원 없이도 경제적으로 탈질을 유도할수 있는 것이다.

도 3 은 호기조(3)의 제 2,3 단 질산화조(11)(11')에서 하,폐수내에 존재하는 암모니아성 질소를 질산성 질소로 질상화시킴에 있어 동절기에도 안정적으로 질산화율을 확보하기 위하여 질산화조(11)(11')내에 고정생물막 여재(12)를 침지시킨 것이다.

도 4 는 호기조(3)의 제 2,3 단 질산화조(11)(11')내 수류에 의하여 여재가 한곳에 몰리는 것을 방지하기 위하여 에어 리프트 펌프와 여재 반송배관(15)을 설치하였으며 수류에 의하여 균등 분포하도록 유동을 개선하였으며 유동상 여재(14)가 2차 침전지(4)로 유출되는 것을 방지하기 위하여 제 2,3 단의 질산화조(11)(11') 유출부에 여재 스크린(16)을 설치한 것이다.

도 5 는 상기한 도 2 의 형태와 유사하나 인 제거를 위한 석회석주입장치(13) 대신에 생물학적으로 인 제거가 가능한 혐기조(17)를 호기조(3)의 전처리조(10) 전단에 설치한 것으로 생물학적 처리에 의한 인 제거는 혐기조(17)에서 방출된 인을 호기조(3) 즉 전처리조(10)와 질산화조(11)(11')에서 과잉섭취하도록 한 후 슬러지로서 폐기하는 방법을 사용하기 때문이다.

질산화조(11)(11')에서 질산화된 질산화액은 2차 침전지(4)에서 고액분리되고 상징액만을 황탈질 여과장치(9)에 상향류식으로 주입하여 탈질시키는 것으로 도 3,4 에서와 같이 질산화조(11)(11')에 고정생물막 여재(12)와 유동상 여재(14)를 충진하여 질산화 효율을 높일수 있으며 약품을 주입하지 않고 인제거를 행할수 있어 경제적인 고도처리 공법의 장치인 것이다.

그러므로 본 발명은 하,폐수중에 존재하는 유기물질,질소,인을 제거함에 있어 종래 활성슬러지 공법의 장치를 최대한 활용할수 있는 것으로 고도처리 시설로 신,증설이 필요할 경우 최소한의 부가공정 장치를 설치함으로 공간활용,약품비용,동력비용 및 유지관비용적인 면에서 경제적이며 메탄올,아세트산 등과 같은 외부탄소원 없이도 전단에 석회석을 투입하여 알칼리도를 보충하는 황탈질 여과장치만으로 경제적이고도 안정적인 처리효율을 확보할수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 유입수(1)에서 1차 침전지(2),호기조(3) 및 2차 침전지(4)를 통해 반송배관(5)과 폐기배관(6) 및 방류수(7)로 분리되는 활성슬러지 공법을 이용한 장치에 있어서, 호기조(3)를 방해판(8)으로 3단 분획하여 전처리조(10)와 질산화조(11)(11')로 이용하고 호기조(3)와 2차 침전지(4) 사이에 석회석 주입장치(13)를 설치하며 2차 침전지(4)에서 황탈질 여과장치(9)를 통하여 방류수(7)로 분리되는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치.
2. 제 1항에 있어서, 석회석 주입장치(13)를 대신하여 호기조(3)의 전처리조(10) 전단에 혐기조(17)를 설치하는 것을 특징으로 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 호기조(3)의 질산화조(11)(11')내에 고정생물막 여재(12)를 침지시키는 것을 특징으로 하는 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 호기조(3)의 질산화조(11)(11')에 반송배관(15)과 여재 스크린(16)을 설치한 것을 특징으로 하는 활성슬러지 공법을 개선한 하,폐수 황탈질 장치.