KR20020048460A - A process for removing a biological nutrient - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a process for removing biological nutrients which performs advanced wastewater treatment using wastewater and sludge without external supply of carbon and reduces amount of sludge epochally. CONSTITUTION: The process for removing biological nutrients adds several steps to existing wastewater treatment process which comprises the steps of primary sedimentation, anaerobic step, aeration and secondary sedimentation. The first is a return step which returns united sludge in the primary and secondary sedimentation steps to the primary sedimentation step. The second is a hydrolysis step which decomposes organic matters by ozone and returns hydrolysis liquid to the primary sedimentation step. The third is an anaerobic steps which mixes return sludge and raw water by agitation. The fourth is a denitrification step which mixes bacteria and the mixture. The last is an aerobic step.

Description

생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정{A PROCESS FOR REMOVING A BIOLOGICAL NUTRIENT}Sewage Treatment Process for Removal of Biological Nutrients {A PROCESS FOR REMOVING A BIOLOGICAL NUTRIENT}

본 발명은 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정에 관한 것으로,보다 상세하게는 슬러지 무방류 시스템 및 하수의 고도처리가 결합된 공정을 구성하여 외부 탄소원의 공급 없이 하수와 슬러지를 이용하여 고도처리를 행하고, 동시에 슬러지의 배출을 획기적으로 감소시키는 하수처리공정에 관한 것이다.The present invention relates to a sewage treatment process for the removal of biological nutrients, and more particularly, a process combined with a sludge discharge system and a high degree of sewage treatment is used for sewage and sludge without supplying external carbon sources. The present invention relates to a sewage treatment process that significantly reduces the discharge of sludge.

상기 생물학적 영양 염류 중 질소 및 인을 제거하는 원리는 다음과 같다. 먼저, 인의 제거는, 미생물이 혐기성 상태에서 단순한 효소 기질을 제거할 수 있는 능력을 가지고 세포 안에 저장 생성물로 인을 동화하면서 인을 방출하고, 호기성 상태에서는 다중 인산 염의 형태로 인을 과잉 섭취하여 저장함으로써 이루어진다. 질소의 제거는 두 가지로 분류된다. 첫째는 미생물의 동화작용에 의한 제거방법이다. 둘째는, 유입수 내의 암모니아와 유기 질소 등이 일정 조건하에 질산성 질소와 아질산성 질소로 변화되는 질산화 과정과, 상기 질산화를 거친 질산성 질소 등이 처리 시스템에서 환원되어 대기 중에 질소 가스로 배출됨으로써 질소화합물이 제거되는 탈질소화 과정을 거치는 것이다.The principle of removing nitrogen and phosphorus from the biological nutrient salts is as follows. First, the removal of phosphorus releases phosphorus while assimilating phosphorus as a storage product in cells with the ability of microorganisms to remove simple enzyme substrates in the anaerobic state, and in the aerobic state, excess phosphorus is stored in the form of multiple phosphates By doing so. Nitrogen removal is classified into two categories. The first is the removal method by assimilation of microorganisms. Second, the nitrification process in which ammonia and organic nitrogen in the influent are converted to nitrate nitrogen and nitrite nitrogen under certain conditions, and the nitrate nitrogen undergoing the nitrification is reduced in the treatment system and discharged to the nitrogen gas into the atmosphere. Denitrification is followed by removal of the compound.

종래 중, 대규모 하수처리장은 대부분 고형물 및 유기물의 제거와 같은 2차 처리에 중점을 두고 설계되어 왔다. 그러나, 하수 중에 함유된 영양 염류, 대표적으로 질소와 인(P)은 부영양화를 야기하여 수자원에 악영향을 미치고 있었다. 특히, 질소의 경우, 암모니아성 질소는 어패류에 독성을 일으키고, 질산성 질소는 청색증을 유발시키는 등 환경 생태계에 직접적인 영향을 미치고 있다. 따라서, 최근 질소, 인 등과 같은 영양 염류의 제거에 관심이 집중되어 처리수 내의 영양 염류에 대한 배출 규제가 시행되고 있으며, 이것은 점차 강화되고 있는 실정이다.In the prior art, large-scale sewage treatment plants have been designed with a focus on secondary treatment, such as most removal of solids and organics. However, nutrients contained in the sewage, typically nitrogen and phosphorus (P), caused eutrophication, adversely affecting water resources. In particular, in the case of nitrogen, ammonia nitrogen is toxic to fish and shellfish, nitrate nitrogen has a direct impact on the environment ecosystem such as cyanosis. Therefore, attention has recently been focused on the removal of nutrients, such as nitrogen and phosphorus, and the discharge regulation of nutrients in treated water is being implemented, which is gradually being strengthened.

신설되는 하수 처리장의 경우에는, 대부분 질소, 인의 제거와 같은 고도처리를 염두에 두고 설계 및 운전되고 있으며, 기존 소규모 하수 처리장의 경우에는 고도처리로의 개선이 비교적 용이한 편이다.Most of the new sewage treatment plants are designed and operated with advanced treatment such as nitrogen and phosphorus removal in mind. In the case of existing small sewage treatment plants, the improvement of advanced treatment is relatively easy.

그러나, 대부분 활성 슬러지법으로 운전되던 종래의 대형 하수 처리장에서는 질소, 인의 제거 공정을 직접 도입하는데 여러 문제점이 발생한다. 즉, 고도처리를 위한 적정 수리학적 체류시간을 위하여는 반응탱크의 용적이 크게 증가되어야 하고, 기존의 공정을 그대로 적용할 경우 국내 하수의 특성상 유기물이 부족하여 고도처리가 실패할 수 있으므로 고도처리의 효율을 향상시키기 위하여 외부 탄소원을 공급함으로써 지속적으로 운전비용이 지출되어야 한다. 이러한 문제점 때문에, 다음에 기술하는 바와 같이, 기존의 활성 슬러지법을 개선하는 많은 기술이 개발되어 왔지만, 여전히 상기 문제점이 잔존하고 있었다.However, in the conventional large sewage treatment plant operated mostly by activated sludge method, various problems arise in directly introducing nitrogen and phosphorus removal processes. In other words, the volume of the reaction tank must be increased significantly for proper hydraulic retention time for the advanced treatment, and if the existing process is applied as it is, the organic treatment is insufficient due to the characteristics of domestic sewage, so the advanced treatment can fail. To improve efficiency, operating costs must be continually spent by supplying external carbon sources. Because of this problem, as described below, many techniques for improving the existing activated sludge method have been developed, but the problem still remains.

종래, 질소, 인을 생물학적으로 동시에 제거하기 위하여 개발된 고도처리공정으로는 A2/O법, 변형 바덴포(Bardenpho)법 및 VIP(Virginia Initiative Plant)법 등이 있다.Conventionally, advanced processing processes developed to simultaneously remove nitrogen and phosphorus include A2 / O method, modified Bardenpho method, VIP (Virginia Initiative Plant) method, and the like.

도 1에는 종래 하수처리공정을 개략적으로 도시하여 나타내었다. 종래 하수처리공정은 1차 침전조(20), 혐기조(21), 폭기조(22) 및 최종 침전조(23)로 구성된다. 상기 1차 침전조(20)는 유입된 원수를 고액분리하여 슬러지가 분리된 하수를 다음 단계인 혐기조(21)로 이송한다. 상기 1차 침전조(20)에서 분리된 슬러지는 통상 폐기하기 위하여 농축조(도시되지 않음)로 이송된다. 상기 혐기조(21)는 유입된 하수를 혐기상태에서 미생물에 의하여 분해하고 다음 단계인 폭기조(22)로 이송한다. 상기 미생물에 의한 분해는 유기물에 대하여 이루어지는 것이 일반적이다. 상기 폭기조(22) 내에서는 폭기된 기체에 함유된 산소에 의하여 하수 내에 잔류하는 유기물을 더욱 분해하여 다음 단계인 최종 침전조(23)로 이송한다. 상기 최종 침전조(23)는 마지막으로 고액분리를 다시 한 번 반복하여 침전된 슬러지는 폐기하기 위하여 농축조로 이송하고, 슬러지가 분리된 청정된 하수를 배출한다.1 schematically shows a conventional sewage treatment process. Conventional sewage treatment process is composed of a primary sedimentation tank 20, anaerobic tank 21, aeration tank 22 and the final sedimentation tank (23). The primary sedimentation tank 20 is the solid-liquid separation of the introduced raw water and transports the sewage from which the sludge is separated to the anaerobic tank 21 which is the next step. The sludge separated from the primary settling tank 20 is usually sent to a concentration tank (not shown) for disposal. The anaerobic tank 21 decomposes the introduced sewage by the microorganism in the anaerobic state and transfers it to the aeration tank 22 which is the next step. Decomposition by the microorganism is generally made to the organic material. In the aeration tank 22, the organic matter remaining in the sewage is further decomposed by oxygen contained in the aerated gas, and then transferred to the final precipitation tank 23, which is the next step. The final sedimentation tank (23) finally repeats the solid-liquid separation once again, the sludge precipitated is transferred to the concentration tank for disposal, and discharged the clean sewage from which the sludge is separated.

종래의 활성 슬러지 공정에 의하면, 질소의 제거율은 10~40%, 인의 제거율은 5~20%로 상당히 낮은 수준에 불과하다.According to the conventional activated sludge process, the removal rate of nitrogen is 10 to 40% and the removal rate of phosphorus is 5 to 20%, which is only a very low level.

한편, 슬러지 처리기술은 매립지에 처리하는 것이 용이하지 않은 상황에서 많은 관심이 집중되고 있으며 그 수요도 증가하는 상황이다. 슬러지 무방류 시스템은 이러한 관점에서 상당히 적합한 기술로 인정되고 있다. 그러나, 슬러지 분해에 관한 확실한 기술은 일천한 상태이며, 또한, 슬러지 무방류 시스템과 하수의 고도처리가 결합된 공정은 더욱 그러하다.On the other hand, the sludge treatment technology has been attracting a lot of attention in a situation where it is not easy to treat landfills, the demand is also increasing. Sludge free systems have been recognized as a very suitable technology in this respect. However, certain techniques for sludge disintegration are inherent, and even more so in combination with sludge-free systems and advanced sewage treatment.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 탈질과 인 방출에 필요한 유기물이 부족한 국내 하수의 특성에 맞게 슬러지 무방류 시스템 및 하수의 고도처리가 결합된 공정을 구성하여 외부 탄소원의 공급 없이 하수와 슬러지를 이용하여 고도처리를 행하고, 동시에 슬러지의 배출을 획기적으로 감소시키는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정을 제공함으로 그 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the problems in the prior art as described above, in accordance with the characteristics of domestic sewage lacking organic matter necessary for denitrification and phosphorus release by configuring a process combined with a sludge discharge system and advanced treatment of sewage Its purpose is to provide a sewage treatment process for the removal of biological nutrients, which performs advanced treatment using sewage and sludge without supplying external carbon sources, and at the same time significantly reduces the discharge of sludge.

도 1은 종래의 하수처리공정을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional sewage treatment process.

도 2은 본 발명에 의한 하수처리공정을 도시한 개략도이다.2 is a schematic view showing a sewage treatment process according to the present invention.

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

1 : 원수 2, 6, 7, 10 : 반송 슬러지1: raw water 2, 6, 7, 10: conveying sludge

3 : 가수분해액 4: 슬러지3: hydrolysis liquid 4: sludge

5 : 혼합물 9 : 배출5 mixture 9 discharge

11: 침전 및 혐기조 12: 무산소조11: settling and anaerobic tank 12: anaerobic bath

13: 호기조 14 : 최종 침전조13: Exhalation tank 14: Final sedimentation tank

15: 가수분해조 16: 폐기15: hydrolysis bath 16: disposal

20: 1차 침전조 21: 혐기조20: primary sedimentation tank 21: anaerobic tank

22: 폭기조 23: 최종 침전조22: aeration tank 23: final sedimentation tank

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생물학적 영양 염류의 제거를 위한하수처리공정은, 1차 침전단계, 혐기단계, 폭기단계 및 최종 침전단계로 구성된 하수처리공정에 있어서,Sewage treatment process for the removal of biological nutrient salts of the present invention for achieving the above object, in the sewage treatment process consisting of the first precipitation step, anaerobic step, aeration step and the final precipitation step,

상기 최종 침전단계 및 1차 침전단계로부터 침전된 슬러지가 합류하여 상기 1차 침전단계로 반송되는 반송단계(a)를 더 포함하고, 상기 1차 침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.1~0.5배이고 최종침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.2~1.0배이며 상기 1차 침전단계로 반송되는 슬러지는 원수의 0.35~1배인 조건으로 운전된다.The final sedimentation step and the sludge precipitated from the first settling step further includes a conveying step (a) to be returned to the first settling step, the return sludge of the first settling step is 0.1 to 0.5 times the raw water and the final The sludge returned from the precipitation step is 0.2 to 1.0 times the raw water and the sludge returned to the first precipitation step is operated under the condition of 0.35 to 1 times the raw water.

상기 반송단계(a)에서 반송되는 슬러지의 합류부에 오존 산화에 의하여 유기물을 분해하고, 상기 가수분해액을 상기 1차 침전단계로 반송시키는 가수분해단계(b)를 더 포함할 수 있으며, 상기 가수분해단계로 유입되는 상기 1차 침전단계의 슬러지는 상기 원수의 0.1~0.5배이고 최종침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.2~1.0배이고 상기 1차 침전단계로 반송되는 슬러지는 원수의 0.35~1배이며, 상기 혼합물의 가수분해단계에서의 체류시간은 2.0~12.0시간인 조건으로 운전된다.Hydrolysis step (b) for decomposing the organic matter by ozone oxidation to the confluence of the sludge conveyed in the conveying step (a), and conveying the hydrolysis liquid to the first precipitation step may further include, The sludge of the first precipitation step introduced into the hydrolysis step is 0.1 to 0.5 times the raw water and the return sludge of the final precipitation step is 0.2 to 1.0 times the raw water and the sludge returned to the first precipitation step is 0.35 to 1 times the raw water. The residence time in the hydrolysis step of the mixture is operated under the condition of 2.0 ~ 12.0 hours.

또한, 상기 1차 침전단계에 기계적 교반을 추가함으로써 상기 반송 슬러지와원수가 혼합하도록 구성된 침전 및 혐기단계(c)를 포함하고, 상기 폭기단계를 분할하여 그 전단부에는 무산소 상태의 기계적 교반으로 미생물과 혼합물을 혼합하도록 구성된 탈질단계(d)를, 상기 분할된 폭기단계의 후단부에는 호기 상태가 유지되도록 구성된 호기단계(e)를 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, by the addition of mechanical stirring to the primary precipitation step comprises the precipitation and anaerobic step (c) configured to mix the conveyed sludge and raw water, the aeration step is divided into the front end of the microorganisms by mechanical agitation in an oxygen-free state The denitrification step (d) configured to mix with the mixture may be configured to include an exhalation step (e) configured to maintain an aerobic state at the rear end of the divided aeration step.

또한, 상기 탈질단계(d)로부터 침전 및 혐기단계(c)로, 상기 호기단계(e)로부터 탈질단계(d)로, 및 상기 최종침전단계로부터 탈질단계(d)로 슬러지가 반송될 수 있으며, 상기 침전 및 혐기단계(c)로 유입되는 탈질단계(d)의 반송 슬러지는 원수의 0.5~3배이며, 상기 탈질단계(d)로 유입되는 호기단계(e)의 반송 슬러지는 원수의 1~3배이고 최종침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.25~0.5배인 조건으로 운전될 수 있다. 또한, 상기 혼합액의 상기 침전 및 혐기단계(c)에서의 체류시간은 0.5~3시간, 상기 탈질단계(d)에서의 체류시간은 1~3시간 및 상기 호기단계(e)에서 혼합물의 체류시간은 3.0~7.0시간이 되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, sludge may be returned from the denitrification step (d) to the precipitation and anaerobic step (c), from the exhalation step (e) to the denitrification step (d), and from the final settling step to the denitrification step (d). , The return sludge of the denitrification step (d) flowing into the precipitation and anaerobic step (c) is 0.5 to 3 times the raw water, and the return sludge of the aerobic step (e) flowing into the denitrification step (d) is 1 of the raw water. ~ 3 times and the final sludge return sludge can be operated under the conditions of 0.25 ~ 0.5 times the raw water. In addition, the residence time in the precipitation and anaerobic step (c) of the mixed solution is 0.5 to 3 hours, the residence time in the denitrification step (d) is 1 to 3 hours and the residence time of the mixture in the aerobic step (e) It is preferable to make 3.0 to 7.0 hours.

또한, 상기 1차 침전단계로 반송되는 혼합물 중 일부의 슬러지가 상기 1차 침전단계 직전에 폐기될 수 있도록 구성될 수도 있다.In addition, the sludge of some of the mixture returned to the first precipitation step may be configured to be disposed immediately before the first precipitation step.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the present invention.

도 2은 본 발명에 의한 하수처리공정을 도시한 개략도이다. 종래에는 스크린과 유량 조정조를 통과한 원수가 침전 및 혐기조를 거치면서 탈질에 유용한 유기물 중 상당량이 1차 슬러지 형태로 혐기성 소화조로 이송되었다. 이에 대하여, 본 발명에서는 종래의 1차 침전조(20)를 혐기조가 되도록 변형하여 손실될 수 있는 유기물의 상당량을 탈질과 인 방출에 이용되도록 하며, 추가적인 반응조의 증설 없이 고도처리에 적합한 수리학적 체류시간을 유지하도록 하고 있다.2 is a schematic view showing a sewage treatment process according to the present invention. Conventionally, the raw water passing through the screen and the flow adjustment tank passes through the settling and anaerobic tank, and a considerable amount of the organic material useful for denitrification is transferred to the anaerobic digester in the form of primary sludge. On the other hand, in the present invention, the conventional primary precipitation tank 20 is modified to be an anaerobic tank so that a considerable amount of organic matter that can be lost is used for denitrification and phosphorus release, and a hydraulic retention time suitable for advanced processing without additional reactor is added. To keep it.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 침전 및 혐기조(11)에는 원수(1)와 무산소조(12)의 반송 슬러지(2) 및 가수분해조(15)를 거친 가수분해액(3)이 유입된다. 상기 침전 및 혐기조(11)는 혐기조로서의 기능을 공유하여, 기계적 혼합을 통해 미생물과 기질간의 반응을 촉진시킨다.As shown in FIG. 2, the hydrolysis solution 3 passed through the return sludge 2 and the hydrolysis tank 15 of the raw water 1 and the anoxic tank 12 flows into the precipitation and anaerobic tank 11. The precipitation and anaerobic tank 11 share the function as an anaerobic tank, and promote the reaction between the microorganism and the substrate through mechanical mixing.

원수(1)의 수량을 Q라 가정할 때, 침전 및 혐기조(11)로의 무산소조(12)의반송 슬러지(2)는 약 0.5~3.0[Q] 범위내이고, 가수분해액(3)의 반송은 약 0.35~1.0[Q] 범위 내가 되도록 운전된다. 침전 및 혐기조(11) 내에서의 혼합물의 체류시간은 약 0.5~3.0시간이 되도록 한다.Assuming that the quantity of raw water 1 is Q, the return sludge 2 in the settling and anaerobic tank 12 to the anaerobic tank 11 is in the range of about 0.5 to 3.0 [Q], and the hydrolyzate 3 is returned. Is operated to be in the range of about 0.35 to 1.0 [Q]. The residence time of the mixture in the precipitation and anaerobic tank 11 is about 0.5 to 3.0 hours.

상기 침전 및 혐기조(11) 내에서는 일차적으로 가수분해액(3) 중의 잔류 오존이 환원되고, 무산소조(12)의 반송 슬러지(2)에 포함되어 있는 질산성 질소가 환원된다. 그 다음 혐기성 조건하에서 휘발산이 생성되고, 휘발산을 탄소원으로 하여 미생물에 의한 인 방출이 일어나게 된다.In the sedimentation and anaerobic tank 11, residual ozone in the hydrolysis solution 3 is first reduced, and nitrate nitrogen contained in the return sludge 2 of the oxygen-free tank 12 is reduced. Volatile acid is then produced under anaerobic conditions, and phosphorus release by microorganisms takes place as the carbon source.

상기 무산소조(12)는 기존의 포기조를 변형한 것으로서, 포기조를 격벽으로 분할한 후 전단에 형성된 것이다. 상기 격벽으로 분할된 포기조의 후단에는 호기조(13)를 형성하여 무산소조(12)로 반송 슬러지(6)의 반송이 일어나도록 하였다. 상기 무산소조(12)에는 침전 및 혐기조(11)에서 이송된 혼합액(5) 및 최종 침전조(14)의 최종 반송 슬러지(7)가 또한 유입되어, 무산소 교반이 되면서 운전된다. 상기 호기조(13)의 반송 슬러지(6) 내에 포함된 산소가 우선적으로 고갈되면, 무산소조(12)의 탈질 미생물이 혐기조에서 이송된 혼합액(5) 속에 포함된 생물학적 분해가 용이한 유기물(Readily Biodegradable COD)을 탄소원으로 사용하여 탈질을 행한다. 완벽한 탈질을 위하여 무산소조(12)의 슬러지(2)는 다시 침전 및 혐기조(11)로 반송된다.The oxygen-free tank 12 is a modification of the existing aeration tank, it is formed in the front end after dividing the aeration tank into a partition. An aerobic tank 13 was formed at the rear end of the aeration tank divided by the partition wall so that the transport sludge 6 could be transported to the oxygen-free tank 12. In the oxygen-free tank 12, the mixed liquid 5 transferred from the settling and anaerobic tank 11 and the final conveying sludge 7 of the final settling tank 14 are also introduced and operated with oxygen-free stirring. When oxygen contained in the return sludge 6 of the aerobic tank 13 is depleted preferentially, denitrifying microorganisms in the anoxic tank 12 are easily biodegradable organic substances contained in the mixed solution 5 transferred from the anaerobic tank (Readily Biodegradable COD). Denitrification is carried out using) as a carbon source. For complete denitrification, the sludge 2 of the anaerobic tank 12 is returned to the sedimentation and anaerobic tank 11 again.

원수의 수량을 Q라 할 때, 호기조(13)의 반송 슬러지(6)는 약 1.0~3.0[Q]로 반송되고, 반응조의 미생물 농도를 적절히 유지하기 위하여 최종 침전조(14)로부터 최종 반송 슬러지(7)가 약 0.2~1.0[Q]로 반송되며, 무산소조(12) 내에서의 혼합물의 수리학적 체류시간은 약 1~3시간이 되도록 운전된다.When the quantity of raw water is Q, the return sludge 6 of the aerobic tank 13 is conveyed at about 1.0-3.0 [Q], and the final return sludge from the final settling tank 14 is maintained in order to maintain the microorganism density | concentration of a reaction tank appropriately. 7) is returned to about 0.2 to 1.0 [Q], and the hydraulic residence time of the mixture in the oxygen-free tank 12 is operated to be about 1 to 3 hours.

상기 호기조(13)는 탈질 및 인 방출의 효율을 향상시키기 위하여 무산소조(12)로 반송 슬러지(6)를 반송시킨다. 호기조(13) 내에서는 호기 상태에서 추가적인 질산화 과정, 미생물에 의한 인 동화 및 잔류 유기물의 산화가 일어난다. 본 발명에 의한 호기조(13)는, 종래의 활성 슬러지조에 비하여 비교적 짧은 수리학적 체류시간을 가지면서 운전이 가능하다. 즉, 전 단계인 침전 및 혐기조(11)에서의 혐기 단계와 무산소조(12)를 거치면서 혼합물 내에 포함되어 있는 분해 가능한 유기물은 이미 거의 고갈되게 되고, 호기조(13)는 실제로 질산화와 인 섭취의 역할만을 담당하게 되므로, 호기조(13) 내에서의 혼합물의 수리학적 체류시간을 짧게 하는 것이 가능하다. 호기조(13)의 수리학적 체류시간은 대략 3.0~7.0기간이 되는 것이 바람직하다.The aeration tank 13 conveys the conveying sludge 6 to the anoxic tank 12 in order to improve the efficiency of denitrification and phosphorus release. In the aerobic tank 13, an additional nitrification process, phosphorylation by microorganisms, and oxidation of residual organic matter occur in an aerobic state. The aerobic tank 13 according to the present invention can be operated with a relatively short hydraulic residence time as compared with a conventional activated sludge tank. That is, decomposable organic matter contained in the mixture is already almost depleted through the anaerobic stage and the anaerobic tank 12 in the precipitating and anaerobic tank 11, and the aerobic tank 13 actually serves as nitrification and phosphorus intake. Since it is only responsible for, it is possible to shorten the hydraulic residence time of the mixture in the aerobic tank 13. The hydraulic residence time of the aerobic tank 13 is preferably about 3.0 to 7.0 periods.

최종 침전조(14)는 상기 하수처리공정을 거친 혼합물(8)을 최종적으로 고액분리한 뒤 처리수를 배출하게 된다. 이 때 침전된 최종 반송 슬러지(7)는 미생물의 적정 농도를 유지하기 위하여 상기 무산소조(12)로 반송된다. 동시에, 상기 최종 반송 슬러지(10)는 그 속에 포함된 유기물을 탈질 및 인 방출에 효율적으로 사용하기 위하여 가수분해조(15)로 반송된다. 상기에서 최종 반송 슬러지(10)는 가수분해조(15)가 없이 직접 침전 및 혐기조(11)로 반송되도록 구성하는 것도 가능하다. 여기에서는 가수분해조(15)가 구비되어 있는 실시예를 중심으로 설명한다.The final sedimentation tank 14 discharges the treated water after finally separating the mixture 8 through the sewage treatment process. The final conveyed sludge 7 precipitated at this time is returned to the anoxic tank 12 in order to maintain an appropriate concentration of microorganisms. At the same time, the final conveying sludge 10 is returned to the hydrolysis tank 15 in order to efficiently use the organic matter contained therein for denitrification and phosphorus release. In the above, the final conveying sludge 10 may be configured to be directly returned to the sedimentation and anaerobic tank 11 without the hydrolysis tank 15. Here, it demonstrates centering on the Example with which the hydrolysis tank 15 is provided.

상기 가수분해조(15)는 유입된 슬러지를 오존에 의한 산화를 통해 분해시키며, 분해되어 용존화된 유기물은 혐기 단계인 침전 및 혐기조(11)로 반송되어 탈질과 인 방출에 유용한 탄소원으로 사용된다. 가수분해조(15)에는 침전 및 혐기조의 슬러지(4) 및 최종 침전조(14)의 반송 슬러지(10)가 유입된다. 가수분해조(15)는, 원수(1)의 수량을 Q라 할 때, 침전 및 혐기조에서 반송되는 슬러지(4)는 약 0.1~0.5[Q]이고, 최종 침전조(14)에서 반송되는 슬러지(10)는 약 0.2~1.0[Q]가 되며, 가수분해조(15) 내에서의 혼합물의 수리학적 체류시간은 약 2.0~12.0시간이 되도록 운전된다.The hydrolysis tank 15 decomposes the introduced sludge through oxidation with ozone, and the dissolved and dissolved organic matter is returned to the anaerobic precipitation and anaerobic tank 11 to be used as a carbon source useful for denitrification and phosphorus release. . The sludge 4 of the settling and anaerobic tank and the return sludge 10 of the final settling tank 14 flow into the hydrolysis tank 15. In the hydrolysis tank 15, when the quantity of raw water 1 is Q, the sludge 4 conveyed from the sedimentation and anaerobic tank is about 0.1 to 0.5 [Q], and the sludge conveyed from the final sedimentation tank 14 ( 10) is about 0.2 to 1.0 [Q], and the hydraulic retention time of the mixture in the hydrolysis tank 15 is operated to be about 2.0 to 12.0 hours.

상기 가수분해조(15)로부터 침전 및 혐기조(11)로 반송되는 가수분해액(3) 내에 포함된 슬러지의 일부는 반송 도중에 폐기(16)된다. 따라서, 종래의 하수처리공정에 비하여 방출되는 슬러지의 양이 현저히 감소하게 된다.A part of the sludge contained in the hydrolysis liquid 3 returned from the hydrolysis tank 15 to the precipitate and the anaerobic tank 11 is discarded 16 during the conveyance. Thus, the amount of sludge released is significantly reduced compared to the conventional sewage treatment process.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described through examples.

본 발명에 의한 하수처리공정과 종래의 활성 슬러지법(연속유입, 연속폭기)을 실험실 규모의 실험(일일 0.1톤 처리)을 통하여 비교하였다. 4주간에 걸친 실험결과에 따른 하수 처리 효율을 표 1에 나타내었다.The sewage treatment process according to the present invention and the conventional activated sludge method (continuous inflow, continuous aeration) were compared through laboratory scale experiments (0.1 ton daily treatment). Table 1 shows the sewage treatment efficiency according to the experimental results over four weeks.

항 목Item 원수농도(ml/L)Raw water concentration (ml / L) 본 발명에 의한 처리공정Treatment process according to the present invention 기존의 처리공정Existing Treatment Process 제거효율(%)Removal efficiency (%) 제거효율(%)Removal efficiency (%) CODcr COD cr 150150 9898 9898 총질소Total nitrogen 38.538.5 9090 3535 총인A total person 5.55.5 8282 1919 잉여슬러지Surplus sludge 0.96* 0.96 * 8585 00

* 잉여 슬러지 발생량(g/day)* Sludge Generation (g / day)

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 하수처리공정에서의 총 질소 및총 인의 제거효율은 종래의 하수처리공정에 비하여 급격히 향상된 결과를 나타내었다. 잉여 슬러지의 발생량은 평균 유입량의 1%에 해당한다. 종래의 하수처리공정에서는 소화 및 농축과정에서 슬러지의 감량이 다소 일어나지만 실제 하수처리공정 내에서는 슬러지의 감량이 전혀 없다. 그러나, 본 발명의 하수처리공정에 의하면, 슬러지 감량 처리가 포함되어 있으므로, 1차 슬러지 중 모래 성분과 같이 분해가 불가능한 성분을 제외하고는 대부분의 슬러지가 제거된다.As shown in Table 1, the removal efficiency of total nitrogen and total phosphorus in the sewage treatment process according to the present invention showed a drastically improved result compared to the conventional sewage treatment process. The amount of excess sludge generated is 1% of the average inflow. In the conventional sewage treatment process, the sludge loss occurs somewhat during the digestion and concentration process, but in the sewage treatment process, the sludge loss is not at all. However, according to the sewage treatment step of the present invention, since sludge reduction treatment is included, most of the sludge is removed except for components that are not decomposable, such as sand, in the primary sludge.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정을 사용하면, 기존의 공정 개선에 소요되는 비용을 최소화하면서 질소, 인 등을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 슬러지 발생량을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, by using the sewage treatment process for the removal of biological nutrient salts of the present invention, it is possible to effectively remove nitrogen, phosphorus, etc., while minimizing the cost of improving the existing process, as well as to reduce sludge generation. There is an effect that can be significantly reduced.

Claims (10)

1차 침전단계, 혐기단계, 폭기단계 및 최종 침전단계로 구성된 하수처리공정에 있어서,In the sewage treatment process consisting of the first settling step, anaerobic step, aeration step and the final settling step, 상기 최종 침전단계 및 1차 침전단계로부터 침전된 슬러지가 합류하여 상기 1차 침전단계로 반송되는 반송단계(a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.Sewage treatment process for the removal of biological nutrient salts, characterized in that it further comprises a return step (a) of the sludge precipitated from the final precipitation step and the first precipitation step is returned to the first precipitation step. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.1~0.5배이고 최종침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.2~1.0배이며 상기 1차 침전단계로 반송되는 슬러지는 원수의 0.35~1배인 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.The sludge conveyed in the first precipitation step is 0.1 to 0.5 times the raw water and the sludge conveyed in the final precipitation step is 0.2 to 1.0 times the raw water and the sludge conveyed to the first precipitation step is 0.35 to 1 times the raw water. Sewage treatment process for the removal of nutrients. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반송단계(a)에서 반송되는 슬러지의 합류부에 오존 산화에 의하여 유기물을 분해하고, 상기 가수분해액을 상기 1차 침전단계로 반송시키는 가수분해단계(b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.Further comprising a hydrolysis step (b) for decomposing organic matter by ozone oxidation to the confluence of the sludge conveyed in the conveying step (a), and returning the hydrolysis liquid to the first precipitation step. Sewage treatment process for the removal of biological nutrients. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 가수분해단계로 유입되는 상기 1차 침전단계의 슬러지는 상기 원수의 0.1~0.5배이고 최종침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.2~1.0배이고 상기 1차 침전단계로 반송되는 슬러지는 원수의 0.35~1배이며, 상기 혼합물의 가수분해단계에서의 체류시간은 2.0~12.0시간인 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.The sludge of the primary precipitation step introduced into the hydrolysis step is 0.1 to 0.5 times the raw water and the return sludge of the final precipitation step is 0.2 to 1.0 times the raw water and the sludge returned to the primary precipitation step is 0.35 to 1 of the raw water. And, the residence time in the hydrolysis step of the mixture is a sewage treatment process for the removal of biological nutrients, characterized in that 2.0 to 12.0 hours. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 2 or 4, 상기 1차 침전단계에 기계적 교반을 추가함으로써 상기 반송 슬러지와 원수가 혼합하도록 구성된 침전 및 혐기단계(c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.And a settling and anaerobic step (c) configured to mix the conveyed sludge and the raw water by adding mechanical stirring to the primary settling step. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 폭기단계를 분할하여 그 전단부에는 무산소 상태의 기계적 교반으로 미생물과 혼합물을 혼합하도록 구성된 탈질단계(d)를,The denitrification step (d) is configured to divide the aeration step and to mix the microorganism and the mixture by mechanical agitation in anoxic state at the front end thereof. 상기 분할된 폭기단계의 후단부에는 호기 상태가 유지되도록 구성된 호기단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.The rear end of the divided aeration step sewage treatment process for the removal of biological nutrients, characterized in that it comprises an aerobic step (e) configured to maintain an aerobic state. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 탈질단계(d)로부터 침전 및 혐기단계(c)로, 상기 호기단계(e)로부터 탈질단계(d)로, 및 상기 최종침전단계로부터 탈질단계(d)로 슬러지가 반송되는 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.Sludge is returned from the denitrification step (d) to the precipitation and anaerobic step (c), from the aerobic step (e) to the denitrification step (d), and from the final settling step to the denitrification step (d). Sewage treatment process for the removal of biological nutrients. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 침전 및 혐기단계(c)로 유입되는 탈질단계(d)의 반송 슬러지는 원수의 0.5~3배이며, 상기 탈질단계(d)로 유입되는 호기단계(e)의 반송 슬러지는 원수의 1~3배이고 최종침전단계의 반송 슬러지는 원수의 0.2~1.0배인 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.The return sludge of the denitrification step (d) flowing into the precipitation and anaerobic step (c) is 0.5 to 3 times the raw water, and the return sludge of the aerobic step (e) flowing into the denitrification step (d) is 1 to 1 of the raw water. Sewage treatment process for the removal of biological nutrients, characterized in that 3 times and the final sludge return sludge is 0.2 ~ 1.0 times the raw water. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 혼합액의 상기 침전 및 혐기단계(c)에서의 체류시간은 0.5~3시간, 상기 탈질단계(d)에서의 체류시간은 1~3시간 및 상기 호기단계(e)에서 혼합물의 체류시간은 3.0~7.0시간인 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.The residence time in the precipitation and anaerobic step (c) of the mixture is 0.5 to 3 hours, the residence time in the denitrification step (d) is 1 to 3 hours and the residence time of the mixture in the aerobic step (e) is 3.0. Sewage treatment process for the removal of biological nutrients, characterized in that ~ 7.0 hours. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 1차 침전단계로 반송되는 혼합물 중 일부의 슬러지가 상기 1차 침전단계 직전에 폐기될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 생물학적 영양 염류의 제거를 위한 하수처리공정.Sewage treatment process for the removal of biological nutrients, characterized in that the sludge of some of the mixture returned to the first precipitation step is disposed so that just before the first precipitation step.
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