KR20030041220A - Advanced waste-water treatment system - Google Patents

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KR20030041220A
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류성호
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뉴엔텍(주)
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Abstract

PURPOSE: An advanced sewage and wastewater treatment system is provided, in which a portion of effluent from anaerobic tank is sent to first aerobic tank, the residual of the anaerobic tank effluent and the first aerobic tank effluent are sent to anoxic tank, and effluent from the anoxic tank is treated at a second aerobic tank and settling tank, thus enhancing treatment efficiency. CONSTITUTION: The advanced treatment system comprises an anaerobic tank(81) for receiving raw water and recycled water to agitate for a fixed time; a first aerobic tank(82) for receiving a portion of the treated water of the anaerobic tank(81) to conduct nitrification at an aerobic state; an anoxic tank(83) for receiving the effluent water of the first aerobic tank(82) and the residual effluent water of the anaerobic tank(81) to remove nitrogen; a second aerobic tank(84) for receiving the treated water of the anoxic tank(83) to conduct luxury uptake of phosphorus and nitrification reaction, and also to conduct denitrification by plasmodium (cell synthesis); a settling tank(85) for receiving the treated water of the second aerobic tank(84) to conduct settlement; a sludge recirculation pump(86) for supplying the sludge settled at the settling tank(85) to the anaerobic tank(81).

Description

하폐수 고도 처리 시스템{ADVANCED WASTE-WATER TREATMENT SYSTEM}Sewage Wastewater Treatment System {ADVANCED WASTE-WATER TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 하폐수 처리에 관한 것으로, 특히 반응조를 늘리지 않고 하폐수 처리 효율성을 증대시킬 수 있는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to wastewater treatment, and more particularly, to a system that can increase the efficiency of wastewater treatment without increasing the reactor.

일반적으로, 생물학적 하폐수 고도처리란 2차 처리에서 수행되는 유기물제거에 추가하여 하폐수에 함유된 질소와 인 성분의 제거를 수행하는 처리방법을 말한다. 종래에 하폐수에 함유된 질소와 인을 생물학적으로 제거하는 원리를 설명하면 다음과 같다.Generally, advanced biological wastewater treatment refers to a treatment method for removing nitrogen and phosphorus components contained in wastewater in addition to organic matter removal performed in secondary treatment. Conventionally, the principle of biologically removing nitrogen and phosphorus contained in sewage water is as follows.

하폐수에 함유된 질소는 대부분 유기질소와 암모니아성 질소의 합인 TKN 형태로 존재하며, 이들 성분의 제거를 위해서는 호기성 조건에서 질산화 반응에 의해 TKN 성분을 질산성 질소로 전환시킨 후 무산소 조건에서 탈질 반응에 의해 질산성 질소를 기체상 물질인 질소분자로 환원시켜 대기 중으로 배출시키게 된다.Nitrogen contained in the sewage water is mostly in the form of TKN, which is the sum of organic nitrogen and ammonia nitrogen.To remove these components, the TKN component is converted to nitric acid by nitrification under aerobic conditions and then denitrified under anoxic conditions. As a result, the nitrate nitrogen is reduced to nitrogen gas, which is a gaseous substance, and discharged to the atmosphere.

질산화 반응은 독립영양미생물에 의해 진행되는데 용존산소 농도가 높을수록 반응속도가 빨라지나, 반면에 유기물 농도가 높은 경우 이들 유기물을 제거하는 종속영양미생물의 개체가 활발하게 증식하여 질산화 반응이 진행되기 어렵다.The nitrification reaction is carried out by autotrophic microorganisms. The higher the dissolved oxygen concentration, the faster the reaction rate. On the other hand, when the organic concentration is high, the heterotrophic microorganisms that remove these organic substances actively proliferate, making the nitrification reaction difficult. .

반면, 탈질반응은 용존산소가 존재하는 경우 일어나기 어려우며, 종속영양미생물에 의해 진행되기 때문에 빠른 탈질반응속도를 얻기 위해서는 일정량의 유기물이 반드시 필요하다. 이론적으로는 1g의 질산성 질소를 질소분자로 전환시키기 위해서 2.86g COD가 필요하나 일반 하수에 함유된 유기물을 사용하는 경우 약 4 - 5gCOD가 요구되며, 탈질효율을 높이기 위해서는 하수를 직접 무산소조에 투입하는 것보다는 혐기성 산발효를 거쳐 유기물을 단쇄지방산(VFAs)과 같이 탈질미생물이 이용하기에 유리한 형태로 전환시켜 투입하는 것이 효과적이다. 유기물이 부족한 경우 탈질미생물들은 세포내 유기물을 이용하여 탈질반응에 이용하게 되는데, 이러한 반응을 내생 탈질반응(Endogeneous Denitrification)이라 하며 반응속도가 매우 느리다.On the other hand, denitrification is difficult to occur in the presence of dissolved oxygen, and because it is advanced by heterotrophic microorganisms, a certain amount of organic matter is necessary to obtain a fast denitrification rate. Theoretically, 2.86g COD is required to convert 1g of nitrate nitrogen into nitrogen molecules, but about 4-5gCOD is required when using organic materials contained in general sewage.In order to increase the denitrification efficiency, sewage is directly put into an anoxic tank. It is more effective to convert the organic material into anaerobic acid fermentation and convert it into a form favorable for denitrifying microorganisms such as short-chain fatty acids (VFAs). In the case of lack of organic matter, denitrification microorganisms are used for denitrification by using organic matter in cells. This reaction is called endogeneous denitrification and the reaction rate is very slow.

하폐수에 함유된 인을 제거하기 위해서는 우선 혐기성 조건에서 미생물에 의한 인방출 과정을 거치게 된다. 인방출은 PAO(Phosphate Accumulating Organism)가 혐기성 조건하에서 세포외부의 유기물을 세포내 저장물질인 PHAs(예, PHB, PHV 등)로 전환하는 과정에서 사용되는 ATP 소비에 따른 결과이다. 이들 PAO는 탄소원은 충분하지만 산소나 질소 등이 결핍된 열악한 조건에서 핵산과 단백질의 합성이 저해되기 때문에 동화되는 탄소원을 PHAs 형태로 세포내에 축적하게 된다. 따라서, 산소나 질산성 질소가 존재하는 경우 인방출은 저해를 받게 된다. 인방출을 효과적으로 수행하기 위해서는 산발효 가능한 유기물이 충분히 존재하여야 하는데 기존 연구결과에 의하면 처리수의 인농도를 TP 1 mg/l 이하로 하기 위해서는 유입수의 BOD5: TP = 20:1 이상, TCODCr: TP = 45:1 이상이 유지되어야 하는 것으로 보고된다.In order to remove phosphorus contained in the sewage water, it is first subjected to phosphorus release process by microorganisms under anaerobic conditions. Phosphorus release is the result of ATP consumption used in the process of Phosphate Accumulating Organism (PAO) converting extracellular organic matter into PHAs (eg, PHB, PHV, etc.) under anaerobic conditions. These PAOs accumulate intracellularly assimilated carbon sources in the form of PHAs because the synthesis of nucleic acids and proteins is inhibited under poor conditions with sufficient carbon sources but lack of oxygen and nitrogen. Therefore, phosphorus release is inhibited when oxygen or nitrate nitrogen is present. In order to effectively carry out phosphorus release, there should be enough acid fermentable organic matter. According to the previous research, BOD 5 : TP = 20: 1 or more, TCOD Cr It is reported that TP = 45: 1 or more should be maintained.

이들 PAO가 호기성조건에 놓일 경우 산소를 전자수용체로 하여 세포내에 축적하였던 PHAs를 TCA 사이클을 통해 분해하는데 이과정에서 세포내 ADP는 ATP로 환원되며 이때 세포외부의 용해성 인을 과잉으로 흡수함으로써 하폐수 내의 인 제거가 이루어진다.When these PAOs are placed under aerobic conditions, PHAs accumulated in the cell using oxygen as an electron acceptor are decomposed through the TCA cycle. In this process, intracellular ADP is reduced to ATP, and the extracellular soluble phosphorus is absorbed excessively. Phosphorus removal takes place.

최근의 많은 연구들에 의하면 이들 PAO 중의 일부는 무산소 조건에서 질산성 질소를 전자수용체로 하여 PHAs 분해 및 인 흡수가 가능한 것으로 보고하고 있다. 이들 미생물들(DPB, Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria)이 내부 탄소원을 소비하여 인을 흡수하기 위해서는 유기물농도가 낮아야 하며, 산소와 질산성 질소가 동시에 존재하는 경우에는 질산성 질소를 전자수용체로 사용하지 않는다. 이는 질산성 질소를 전자수용체로 사용할 때의 내부탄소원 소비량이 산소를 이용할 때에 비해 커서 비효율적이기 때문이다.Many recent studies have reported that some of these PAOs are capable of degrading and absorbing PHAs by using nitrate nitrogen as an electron acceptor under anoxic conditions. These microorganisms (DPB, Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria) must have low organic concentrations to consume phosphorus and absorb phosphorus. If oxygen and nitrate nitrogen are present at the same time, nitrate nitrogen is not used as an electron acceptor. This is because the internal carbon source consumption when using nitrate nitrogen as the electron acceptor is large and inefficient compared with using oxygen.

도 1은 종래 하폐수 처리를 위한 시스템의 개략도이고, 도 2는 종래 하폐수 처리를 위한 다른 시스템의 개략도이며, 도 3은 종래 하폐수 처리를 위한 또 다른 시스템의 개략도이고, 도 4는 종래 하폐수 처리를 위한 또 다른 시스템의 개략도이며, 도 5는 종래 하폐수 처리를 위한 또 다른 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a system for conventional sewage treatment, FIG. 2 is a schematic diagram of another system for conventional sewage treatment, FIG. 3 is a schematic diagram of another system for conventional sewage treatment, and FIG. 4 is for a conventional sewage treatment. 5 is a schematic diagram of another system, and FIG. 5 is a schematic diagram of another system for conventional wastewater treatment.

전술한 생물학적 처리에 의해 하폐수처리 방법으로 A2O 공법이 사용되고 있는데 이는 전형적인 생물학적 하폐수 고도처리용 공법으로 도 1에 도시된 바와 같이 혐기조(11), 무산소조(12), 호기조(13)의 순서로 반응조가 배치된다. 원수는 일차적으로 혐기조(11)를 거치며 인방출반응이 일어나고 이후 호기조(13)에서 인의 과잉흡수를 통해 하폐수의 인이 제거된다. 질소는 호기조(13)에서 질산화반응에 의해 질산성 질소로 전환된 후 펌프(16)를 통한 내부반송을 통해 무산소조(12)로 보내져 탈질반응에 의해 제거된다. 통상 100 - 300%의 내부반송비가 적용되며 처리수TP 2 mg/l 이하를 기대할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 내부반송비가 높아 동력비가 많이 드는 문제점이 있다.The A2O method is used as a wastewater treatment method by the above-described biological treatment, which is a typical biological wastewater treatment method. As shown in FIG. 1, the reactor is in the order of anaerobic tank 11, anoxic tank 12, and aerobic tank 13. Is placed. Raw water is primarily passed through the anaerobic tank (11) and the phosphorus discharge reaction takes place, after which the phosphorus in the wastewater is removed through the excess absorption of phosphorus in the aerobic tank (13). Nitrogen is converted to nitrate nitrogen by nitrification in the aerobic tank 13 and then sent to the anaerobic tank 12 through internal pumping through the pump 16 to be removed by denitrification. Usually an internal return rate of 100-300% is applied and can be expected to be less than 2 mg / l of treated water TP. However, this method has a problem in that the internal transport cost is high and the power cost is high.

상기 A2O 공법을 개선 한 것으로 수정 BardenphoTM공법이 사용되고 있는데 이는 도2에 도시된 바와 같이 A2O 후단에 무산소조(24) 및 호기조(25)를 추가로 두어 제1호기조(23)의 유출수에 포함된 질산성 질소를 내생탈질에 의해 제거하는데 주안점을 두고 있다. 제2 호기조(25)에서는 침전지에서의 인방출을 막기 위해 호기성 조건을 유지시켜 준다. 이 공법은 처리수의 수질 TP 1 mg/l 이하, TN 3 mg/l 이하를 만족시키기 위해 설계된 공법으로 질소제거효율을 높일 필요가 있는 경우에 적용된다. 그러나 이 공법은 전술한 A2O 공법과 마찬가지로 내부반송비가 400%로 높아 동력비가 많이 들며, 반응조가 늘어나는 단점이 있다.Modified Bardenpho TM method is used to improve the A2O method, which is an oxygen-free tank 24 and an aerobic tank 25 additionally added to the rear end of the A2O as shown in FIG. The focus is on removing acidic nitrogen by endogenous denitrification. In the second aerobic tank 25, aerobic conditions are maintained to prevent phosphorus discharge from the sedimentation basin. This method is applied to the case where it is necessary to increase the nitrogen removal efficiency by the method designed to satisfy the treated water quality TP 1 mg / l or less, TN 3 mg / l or less. However, this method has a drawback in that the internal transport cost is 400% as in the above-described A2O method, which requires a lot of power costs and increases the reaction tank.

한편, A2O 공법의 경우 슬러지 반송이 혐기조로 직접 이루어지는데 슬러지내에 질산성 질소농도가 높은 경우 혐기조에서의 인방출을 저해하는 경우가 발생한다. 수정 UCT 공법은 도 3에 도시된 바와 같이 이러한 단점을 개선한 공법으로 반송슬러지를 혐기조(31)로 직접 투입하지 않고 혐기조(31) 후단의 제1무산소조(32)를 거친 후 내부반송에 의해 혐기조(31)로 보내므로 슬러지내 질산성 질소는 제1무산소조(32)에서 탈질되어 혐기조(31)에서의 인방출 저해요인을 없앨 수 있다. 그러나, 이 공법은 과도한 내부반송으로 인해 동력비가 증가하는 단점이 있다.On the other hand, in the case of A2O method, sludge return is directly performed to the anaerobic tank. However, when the nitrate nitrogen concentration is high in the sludge, phosphorus discharge from the anaerobic tank may be inhibited. The modified UCT method is a method that improves these disadvantages, as shown in FIG. 3, without passing the return sludge directly into the anaerobic tank 31, after passing through the first anaerobic tank 32 at the rear end of the anaerobic tank 31, followed by an internal anaerobic tank. Since it is sent to (31), the nitrate nitrogen in the sludge can be denitrated in the first anoxic tank (32) to eliminate the phosphorus release inhibitory factor in the anaerobic tank (31). However, this method has a disadvantage in that the power cost increases due to excessive internal transfer.

도 4에 도시된 공법은 A2O 공법을 개선시킨 것으로 수정 A2O 공법이라 한다. 이 공법은 A2O 공법에서 반송슬러지에 함유된 질산성질소에 의한 인방출저해를 방지하기 위해 혐기조(42) 앞에 무산소조(41)를 두며 원수일부를 분할주입하여 탈질을 유도하는 특징을 가진다. 그리고 내부반송비를 A2O에 비해 높은 100-600%까지 적용하며 체류시간도 8 - 12시간으로 다소 긴 문제점이 있다.The method shown in FIG. 4 is an improved A2O method and is called a modified A2O method. This method is characterized in that in the A2O method, an anoxic tank 41 is placed in front of the anaerobic tank 42 in order to prevent the release of phosphorous by nitrate nitrogen contained in the conveying sludge, and the denitrification is induced by partly injecting a portion of raw water. In addition, the internal transport ratio is higher than A2O to 100-600% and the residence time is 8-12 hours, there is a rather long problem.

국내에서 개발된 처리 방법으로는 도5에 도시된 바와 같은 DNR 공법이 있다. 이 공법은 A2O 공법에서 반송슬러지에 함유된 질산성 질소를 제거하기 위해 제1무산소조(51)를 거치도록 하였으며 제1무산소조(51)에서의 탈질은 원수의 분할주입 없이 내생탈질반응에 의해 이루어진다는 점이 앞서 설명한 수정 A2O 공법과 차이가 있다. 그리고, 제1무산소조(51)에서 반송슬러지에 함유된 질산성질소의 높은 탈질효율을 도모할 수 있다. 즉, 후단의 혐기조(52)에서 질산성질소을 저감할 수 있으므로 높은 인방출 효율을 달성할 수 있으며, 결과적으로 A2O 공법에 비해 인제거효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 내부반송비가 A2O에 비해 낮기 때문에 전체공정에서 질소제거효율이 감소되는 문제점이 있다.As a treatment method developed in Korea, there is a DNR method as shown in FIG. 5. This process was passed through the first anoxic tank 51 to remove the nitrate nitrogen contained in the conveying sludge in the A2O process, and denitrification in the first anoxic tank 51 is performed by endogenous denitrification without split injection of raw water. This is different from the modified A2O method described above. In the first anoxic tank 51, high denitrification efficiency of the nitrogen nitrate contained in the conveying sludge can be achieved. That is, since nitrate nitrogen can be reduced in the anaerobic tank 52 at the rear end, high phosphorus release efficiency can be achieved, and as a result, phosphorus removal efficiency can be improved as compared with the A2O method. However, since the internal transport ratio is lower than that of A2O, there is a problem in that the nitrogen removal efficiency is reduced in the overall process.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 반응조의 증가 없이 처리 효율을 증대시킬 수 있는 하폐수 처리 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a wastewater treatment system that can increase the treatment efficiency without increasing the reaction tank.

도 1은 종래 하폐수 처리를 위한 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a system for conventional wastewater treatment.

도 2는 종래 하폐수 처리를 위한 다른 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of another system for conventional wastewater treatment.

도 3은 종래 하폐수 처리를 위한 또 다른 시스템의 개략도이다.3 is a schematic diagram of another system for conventional wastewater treatment.

도 4는 종래 하폐수 처리를 위한 또 다른 시스템의 개략도이다.4 is a schematic diagram of another system for conventional wastewater treatment.

도 5는 종래 하폐수 처리를 위한 또 다른 시스템의 개략도이다.5 is a schematic diagram of another system for conventional wastewater treatment.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하폐수 처리를 위한 시스템의 개략도이다.6 is a schematic diagram of a system for sewage treatment in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 질소의 부하가 높은 경우에 하폐수 처리를 위한 시스템의 개략도이다.7 is a schematic diagram of a system for sewage treatment when the load of nitrogen is high in accordance with an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

81 : 혐기조82 : 제1 호기조81: anaerobic tank 82: the first unit

83 : 무산소조 84 : 제2 호기조83: Anaerobic tank 84: Unit 2

85 : 침전조86 : 슬러지반송펌프85: sedimentation tank 86: sludge conveying pump

87 : 내부반송펌프87: internal transfer pump

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하폐수 처리 시스템에 있어서, 원수와 반송슬러지가 유입되어 교반이 수행되는 혐기조(81); 상기 혐기조(81)에서 처리된유출수의 일부가 유입되어 인 제거가 수행되는 제1 호기조(82); 상기 제1 호기조(82)에서 처리된 유출수와 상기 혐기조(81)에서 처리된 유출수의 일부가 유입되어 탈질 처리가 수행되는 무산소조(83); 상기 무산소조(83)에서 처리된 유출수가 유입되어 함유된 인의 과잉흡수와 질산화 반응을 수행하고, 세포합성에 의한 질소제거가 수행되는 제2 호기조(84); 상기 제2 호기조(84)에서 처리된 유출수가 유입되어 침전이 수행되는 침전조(85); 및, 상기 침전조(85)에 침전된 슬러지를 상기 혐기조(81)에 공급하는 슬러지반송펌프(86)를 포함함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object in the sewage water treatment system, the raw water and the return sludge is introduced into the anaerobic tank 81 is stirred; A portion of the effluent treated in the anaerobic tank 81 flows into the first expiratory tank 82 to perform phosphorus removal; An anoxic tank 83 in which a part of the effluent treated in the first aerobic tank 82 and a part of the effluent treated in the anaerobic tank 81 is introduced to perform denitrification; A second aeration tank (84) for performing an excess absorption of phosphorus contained in the effluent treated in the anoxic tank (83) and nitrification, and removing nitrogen by cell synthesis; A sedimentation tank 85 into which the outflow water treated in the second exhalation tank 84 is introduced to perform precipitation; And, it characterized in that it comprises a sludge conveying pump (86) for supplying the sludge precipitated in the settling tank (85) to the anaerobic tank (81).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하폐수 처리를 위한 시스템의 개략도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 질소의 부하가 높은 경우에 하폐수 처리를 위한 시스템의 개략도이다.6 is a schematic diagram of a system for sewage treatment in accordance with an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram of a system for sewage treatment in the case of a high load of nitrogen according to an embodiment of the invention.

본 발명은 혐기조(81)에서 처리된 유출수 중의 일부를 제1 호기조(82)에 공급하여 처리하고, 혐기조(81)에서 처리된 유출수의 일부와 제1 호기조(82)에서 처리된 유출수를 무산소조(83)에 공급하여 처리하고, 무산소조(83)에서 처리된 유출수를 제2 호기조(84) 및 침전조(85)에 의해 하폐수를 처리함을 특징으로 한다.The present invention supplies a portion of the effluent treated in the anaerobic tank 81 to the first aerobic tank 82, and treats a part of the effluent treated in the anaerobic tank 81 and the effluent treated in the first aerobic tank 82 to an anaerobic tank ( 83), and the wastewater treated by the second aeration tank 84 and the settling tank 85 is treated with the outflow water treated in the oxygen-free tank (83).

즉, 본발명에 따른 시스템은 혐기조(81), 제1호기조(82), 무산소조(83), 제2호기조(84) 및 침전조(85)의 순서로 구성되어 있으며 무산소조(83)에서의 탈질효율을 극대화하기 위해 혐기조(81)의 유출액을 분할주입하는 방식을 적용하고 있다.That is, the system according to the present invention is composed of the anaerobic tank 81, the first tank 82, the anaerobic tank 83, the second tank 84 and the sedimentation tank 85, the denitrification efficiency in the oxygen-free tank (83) In order to maximize the application of a split injection of the effluent of the anaerobic tank (81).

이하 본 발명에 따른 하폐수 처리 시스템을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the wastewater treatment system according to the present invention will be described.

혐기조(81)는 총 HRT(체류시간) 1.5 hr 내외로 설계되며, 기계식 믹서(도시하지 않음)를 이용하여 반응조 내액을 교반시킨다. 혐기조(81)에서는 유기물이 산발효에 의해 활발하게 유기산으로 전환되어 높은 인방출을 유도하게 된다. 그리고, 유기산(VFAs)과 같은 탈질에 유용한 유기물이 매우 풍부하므로 슬러지에 함유된 질산성질소가 빠르게 제거된다. 필요한 경우 혐기조를 연속되는 2개의 반응조로 분리하여 반송슬러지에 함유된 질산성질소의 탈질반응과 인방출반응의 분리를 통한 각 반응의 효율극대화를 도모할 수도 있다. 즉, 혐기조(81)에 반응조를 두 개로 분리하기 위한 칸막이를 설치하여 전단은 탈질반응을 수행하고, 후단은 인방출반응을 수행하도록 할 수 있다.The anaerobic tank 81 is designed to have a total HRT (retention time) of about 1.5 hr, and the inside of the reactor is stirred using a mechanical mixer (not shown). In the anaerobic tank 81, organic matter is actively converted to organic acid by acid fermentation to induce high phosphorus release. In addition, since the organic materials useful for denitrification, such as organic acids (VFAs), are very rich, the nitrate nitrogen contained in the sludge is quickly removed. If necessary, the anaerobic tank may be separated into two successive reactors to maximize the efficiency of each reaction through the separation of the denitrification reaction and the phosphate release reaction of nitrogen nitrate contained in the return sludge. That is, by installing a partition for separating the reaction tank into two anaerobic tank 81, the front end may perform the denitrification reaction, the rear end may perform the phosphorus release reaction.

제1 호기조(82)에는 혐기조(81)를 거친 총 유출수 중 50∼70%가 분할 주입되며 총 HRT 2.5 hr 내외로 설계된다. C/N비(유기물/질소)가 낮은 원수의 경우 무산소조(83)로의 분할주입률을 증가시켜 탈질에 필요한 유기물공급을 도모한다. 또한 제1호기조(82) 내에서는 산소를 공급하기 위한 산기장치와 송풍기를 통해 산소공급 및 교반이 동시에 수행된다. 그리고, 제1호기조(82)에서는 혐기조(81)에서 방출된 인의 과잉섭취를 통해 인제거가 이루어지며, 유기물제거 및 질산화가 진행된다. 제1 호기조(82)의 반응조 크기는 원수의 유기물 농도에 따라 달라지며 질산화를 유도할 수 있는 체류시간을 유지하도록 한다.The first unit 82 is divided into 50 to 70% of the total effluent passed through the anaerobic tank 81 and is designed to be about 2.5 hr in total HRT. In the case of raw water with a low C / N ratio (organic matter / nitrogen), the fractional injection rate into the anoxic tank 83 is increased to promote the supply of organic matter necessary for denitrification. In addition, in the first unit 82, the oxygen supply and agitation are simultaneously performed through an air diffuser and a blower for supplying oxygen. In addition, in the first vessel 82, phosphorus is removed through excess intake of phosphorus released from the anaerobic tank 81, and organic matter removal and nitrification proceed. The reactor size of the first aerobic tank 82 depends on the concentration of organic matter in the raw water and maintains a residence time that can induce nitrification.

무산소조(83)에는 제1 호기조(82)의 유출수 전량과 혐기조(81)를 거친 유출수의 30∼50%가 분할 주입되며 총 HRT 1.5 - 2 hr 정도로 설계된다. C/N비가 낮은 원수의 경우 무산소조(83)로의 분할주입률을 증가시켜 탈질에 필요한 유기물공급을도모한다. 유입수의 질소농도가 높거나 방류수 질소 기준이 엄격해 질소제거율을 향상시켜야 하는 경우에는 제2호기조(84)의 내액을 내부반송펌프(87)를 통해 무산소조(83)로 내부 반송시킴으로써 가능하다. 무산소조(83)에서는 질산성 질소 탈질반응이 진행되며 이 반응에서 필요로 하는 유기물은 혐기조(81) 유출수에서 공급된다.The anaerobic tank 83 is dividedly injected with 30-50% of the total amount of the effluent from the first aerobic tank 82 and the effluent passed through the anaerobic tank 81 and is designed to have a total HRT of 1.5-2 hr. In the case of raw water having a low C / N ratio, the fractional injection rate to the anoxic tank 83 is increased to promote the supply of organic materials for denitrification. When the nitrogen concentration of the influent water is high or the effluent nitrogen standard is strict to improve the nitrogen removal rate, it is possible to internally convey the internal liquid of the second tank 84 to the anoxic tank 83 through the internal transfer pump 87. In the oxygen-free tank 83, the nitrate-nitrogen denitrification reaction proceeds, and the organic substance required by this reaction is supplied from the anaerobic tank 81 effluent.

혐기조(81) 유출수에는 가수분해 및 산발효 반응을 통해 탈질에 유용한 저분자 유기물(VFAs 등)을 함유하고 있어 탈질반응을 촉진하게 된다. 또한, 질산성질소를 전자수용체로 하여 인을 흡수하는 미생물(DPB)에 의해 무산소조(83)로 분할주입되는 혐기조(81) 유출수에 함유된 인의 제거가 동시에 이루어진다. 반응조에는 기계식 믹서(mixer)가 설치되어 반응조 내액을 교반시키게 된다. 원수중의 C/N비가 낮아 유기탄소원이 질소제거에 충분하지 않을 경우 무산소조(83)를 연속되는 2개의 반응조로 분리하여 산소 소비 및 내생탈질 반응이 진행되는 구간(HRT 0.5 hr 내외)과 혐기조 분할주입수의 탄소원을 이용한 탈질반응이 진행되는 구간(HRT 1.0 hr 내외)으로 분리시킬 수 있다. 후단 무산소조(83)에서는 세포내부에 다량의 PHB를 축적한 미생물이 혐기조(81) 분할주입수에 함유되 공급되므로 질소제거 뿐만 아니라 질산성질소를 전자수용체로 이용하여 PHB 분해 및 인흡수반응이 DPB에 의해 진행되므로 후단의 제2호기조(84)에서 산소요구량을 감소시킬수 있다. 이때 혐기성 분할주입수는 후단 무산소조(83)에 주입한다.The effluent of the anaerobic tank 81 contains low molecular weight organic substances (VFAs, etc.) useful for denitrification through hydrolysis and acid fermentation, thereby promoting denitrification. In addition, the phosphorus contained in the effluent water of the anaerobic tank 81 which is dividedly injected into the anoxic tank 83 by the microorganism (DPB) which absorbs phosphorus using nitrogen nitrate as an electron acceptor is simultaneously removed. A mechanical mixer is installed in the reactor to stir the reaction liquid in the reactor. When the organic carbon source is not enough to remove nitrogen due to low C / N ratio in raw water, the oxygen-free tank 83 is separated into two reactors in succession, and the section where oxygen consumption and endogenous denitrification reaction proceeds (about HRT 0.5 hr) and anaerobic tank split. The denitrification reaction using the carbon source of the injection water can be separated into a section (about 1.0 hr HRT). In the latter anaerobic tank (83), microorganisms having accumulated a large amount of PHB in the cell are contained in the anaerobic tank (81) divided injection water. Therefore, not only nitrogen removal but also nitrogen nitrate is used as an electron acceptor, so that PHB decomposition and phosphorus absorption reaction are DPB In this way, the oxygen demand in the second stage 84 of the rear stage can be reduced. At this time, the anaerobic split injection water is injected into the rear end anaerobic tank (83).

제2호기조(84)에는 무산소조(83)의 유출수가 유입되어 처리되는 것으로, 제2 호기조(84)에는 무산소조(83)의 유출수만 유입되고, 총 HRT 2 hr 내외로 설계된다.또한 제2호기조(84) 내에서는 산소를 공급하기 위한 산기장치와 송풍기를 통해 포기와 교반이 동시에 수행된다. 무산소조(83) 유출수에는 대부분의 유기물이 제거된 상태이므로 제2호기조(84)에서는 무산소조(83)로 분할유입된 혐기조(81) 유출수에 함유된 인의 과잉흡수와 질산화 반응이 주된 반응으로 진행되며 세포합성에 의한 추가적인 질소제거가 일어나게 된다. 유입수의 질소함량이 높거나 방류수 질소기준이 엄격한 경우 무산소조(83)로 소량(원수량의 100%이내)을 내부반송펌프(87)를 통해 내부 반송시켜 질소제거효율을 극대화시킬 수도 있다.The outflow water of the anaerobic tank 83 flows in and is processed into the 2nd aerobic tank 84, and only the outflow water of the anoxic tank 83 flows into the 2nd aerobic tank 84, and is designed in total about 2 hr of HRT. In 84, aeration and agitation are simultaneously performed through an air diffuser and a blower for supplying oxygen. Since most organics have been removed from the anoxic tank (83) effluent, the second reaction tank (84) proceeds with the main reaction of the excess absorption and phosphorylation of phosphorus contained in the anaerobic tank (81) effluent split into the anoxic tank (83). Additional nitrogen removal occurs by synthesis. When the nitrogen content of the influent is high or the effluent nitrogen standard is strict, a small amount (within 100% of the raw water) to the oxygen-free tank 83 may be conveyed internally through the internal transfer pump 87 to maximize nitrogen removal efficiency.

침전조(85)는 제2 호기조(84)에서 처리된 유출수를 공급받아 침전을 수행하는 것으로 침전된 슬러지중 일부는 슬러지반송펌프(86)에 의해 혐기조(81)에 공급된다.The sedimentation tank 85 receives the effluent treated in the second aeration tank 84 to perform sedimentation, so that some of the precipitated sludge is supplied to the anaerobic tank 81 by the sludge conveying pump 86.

일반적으로 종래에는 탈질반응을 도모하기 위해 호기조 내액을 원수유량의 100∼300%에 해당하는 유량으로 내부반송시키게 되어 이로인한 전력소비가 매우 큰데 반해, 본 발명에 따른 시스템은 에너지가 소요되는 내부반송 공정을 없애거나 필요한 경우 도 7에 도시된 바와 같이 최소한의 내부반송을 적용하면서 고효율의 하·폐수 고도처리가 가능하도록 설계된 하·폐수 고도처리 시스템이다. 질소가 단순히 질산화반응과 탈질반응에 의해서만 제거되고 질산화 및 탈질효율을 100%로 가정하는 경우 일반적인 A2O계열 공법에서는 50% 질소제거를 얻기위해서 100%의 내부반송이 필요한 반면 본 개발공법의 경우 혐기조(81)의 유출수를 제1호기조(82)와 무산소조(83)로 1:1 분할 주입한다고 가정할 때 내부반송 없이도 50%의 질소제거를 얻을 수 있다. 그리고, 원수의 질소농도가 높거나 방류수의 질소기준이 엄격하여높은 수준의 질소제거가 요구되는 경우에도 적은양(100%이하)의 내부반송으로 목표수질 달성이 가능하다.In general, in order to promote the denitrification reaction, the aerobic fluid is internally transported at a flow rate corresponding to 100 to 300% of the raw water flow rate, and thus the power consumption is very high, whereas the system according to the present invention consumes energy internally. It is an advanced sewage and wastewater treatment system designed to enable high efficiency of wastewater and wastewater treatment while eliminating the process or applying a minimum internal transfer as shown in FIG. 7. If nitrogen is removed only by nitrification and denitrification, and the nitrification and denitrification efficiency is assumed to be 100%, the general A2O-based process requires 100% internal transfer to obtain 50% nitrogen removal, whereas in this development process anaerobic tank ( Assuming that the effluent water of 81 is 1: 1 divided into the first tank 82 and the anoxic tank 83, 50% of nitrogen removal can be obtained without an internal return. In addition, even if the nitrogen concentration of raw water is high or the nitrogen standard of the discharged water is strict, the target water quality can be achieved by a small amount (less than 100%) of internal transport even when a high level of nitrogen removal is required.

또한, 본 발명에 따른 시스템은 혐기조(81)에서 유기물을 저분자화시키므로 인방출 및 탈질에 유용한 유기물로 전환함으로, 처리 효율이 증대되며, 혐기조(81)에서 인방출을 통해 다량의 PHB를 저장한 DPB를 무산소조(83)로 공급하여 무산소조(83)에서 탈질 및 탈인 반응이 동시에 진행되도록 한다. 그리고 무산소조((83)에서 DPB는 질산성질소를 전자수용체로 할 때의 PHB 소비량이 산소를 소비할 때의 PHB 소비량에 비해 크므로 제2호기조(84)에서의 산소요구량 및 슬러지 생산량이 감소되는 장점이 있다.In addition, the system according to the present invention, by lowering the organic matter in the anaerobic tank 81 is converted into an organic material useful for phosphorus release and denitrification, the treatment efficiency is increased, and stores a large amount of PHB through the phosphorus discharge in the anaerobic tank 81 The DPB is supplied to the anoxic tank 83 so that the denitrification and dephosphorization reaction can proceed simultaneously in the anoxic tank 83. In the oxygen-free tank (83), the DPB consumed when the nitrate is an electron acceptor has a larger PHB consumption compared to the PHB consumed when oxygen is consumed, thereby reducing the oxygen demand and sludge production in the second tank (84). There is an advantage.

그리고, C/N비가 높은 하수의 경우 탈질 및 탈인 반응이 탁월하여 내부 반송 없이 처리 가능하며, C/N비가 낮은 하수의 경우에도 100% 이하의 내부반송으로 높은 질소제거 효율의 달성이 가능하여 동력 발생을 위한 비용이 절감된다.In the case of sewage with a high C / N ratio, the denitrification and dephosphorization reactions are excellent and can be treated without internal conveyance.In the case of sewage with a low C / N ratio, it is possible to achieve high nitrogen removal efficiency with internal conveyance of less than 100% The cost for generation is reduced.

더욱이, 원수의 C/N비가 극히 낮은 경우에서도 무산소조(83)로의 분할주입율을 증대하여 실시함으로 최적운영이 가능하며, 이에 부가하여 무산소조(83)를 2조로 분리하여 내생탈질에 의한 탈질반응과 혐기조 유출수에 함유된 유기물을 이용하는 탈질반응을 분리하여 질소제거효율 향상시킬 수도 있다.Moreover, even when the C / N ratio of raw water is extremely low, the optimum operation is possible by increasing the split injection rate into the anoxic tank 83. In addition, the anoxic tank 83 is separated into two tanks, and the denitrification reaction by endogenous denitrification is performed. Nitrogen removal efficiency can be improved by separating the denitrification reaction using organic substances contained in the anaerobic effluent.

또한, 무산소조(83)에서 DPB에 의한 탈질, 탈인이 진행될 수 있도록 혐기조(81)의 유출수를 분할 주입하므로 탈질에 요구되는 유기물 요구량이 감소되는 장점이 있다.In addition, since the effluent of the anaerobic tank 81 is dividedly injected to allow denitrification and dephosphorization by DPB in the anaerobic tank 83, there is an advantage in that the amount of organic matter required for denitrification is reduced.

상기와 같이 본 발명은 혐기조(81)에서 처리된 유출수 중의 일부를 제1 호기조(82)에 공급하여 처리하고, 혐기조(81)에서 처리된 유출수의 잔여량과 제1 호기조(82)에서 처리된 유출수를 무산소조(83)에 공급하여 처리하고, 무산소조(83)에서 처리된 유출수를 제2 호기조(84) 및 침전조(85)에 의해 하폐수를 처리함으로써, 하폐수 처리의 효율을 높일 수 있고, 반송율을 낮추어 비용을 절감할 수 있다.As described above, the present invention supplies a portion of the outflow water treated in the anaerobic tank 81 to the first aerobic tank 82 for treatment, and a residual amount of the outflow water treated in the anaerobic tank 81 and the outflow water treated in the first aerobic tank 82. By treating the wastewater with the second aeration tank 84 and the settling tank 85 by treating the wastewater treated by the oxygen-free tank 83 and treating the effluent treated with the oxygen-free tank 83, and lowering the return rate. You can save money.

Claims (5)

하폐수 고도 처리 시스템에 있어서,In the wastewater advanced treatment system, 원수와 반송된 슬러지가 유입되어 일정시간 체류시키면서 교반을 수행하는 혐기조(81);An anaerobic tank (81) which performs agitation while the raw water and the returned sludge flow in and stay for a predetermined time; 상기 혐기조(81)에서 처리된 유출수의 일부가 유입되어 호기성 상태에서 질산화를 수행하는 제1 호기조(82);A first aerobic tank 82 in which a part of the effluent treated in the anaerobic tank 81 is introduced to perform nitrification in an aerobic state; 상기 제1 호기조(82)에서 처리된 유출수와 상기 혐기조(81)에서 처리된 유출수의 잔여량이 유입되어 질소를 제거하는 무산소조(83);An anaerobic tank (83) for removing nitrogen by introducing a residual amount of the effluent treated in the first aerobic tank (82) and the effluent treated in the anaerobic tank (81); 상기 무산소조(83)에서 처리된 유출수가 유입되어 함유된 인의 과잉흡수와 질산화 반응을 수행하고, 세포합성에 의한 질소제거가 수행되는 제2 호기조(84);A second aeration tank (84) for performing an excess absorption of phosphorus contained in the effluent treated in the anoxic tank (83) and nitrification, and removing nitrogen by cell synthesis; 상기 제2 호기조(84)에서 처리된 유출수가 유입되어 침전이 수행되는 침전조(85); 및,A sedimentation tank 85 into which the outflow water treated in the second exhalation tank 84 is introduced to perform precipitation; And, 상기 침전조(85)에 침전된 슬러지의 일부를 상기 혐기조(81)에 공급하는 슬러지반송펌프(86)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 고도 처리 시스템.Sewage conveying pump (86) for supplying a portion of the sludge precipitated in the settling tank (85) to the anaerobic tank (81). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 호기조(82)에는 상기 혐기조(81)에서 처리된 유출수 중의 50% 내지 70%가 유입되고, 상기 무산소조(83)에는 상기 혐기조(81)에서 처리된 유출수 중의30% 내지 50%가 유입됨을 특징으로 하는 하폐수 고도 처리 시스템.50% to 70% of the effluent treated in the anaerobic tank 81 flows into the first aerobic tank 82, and 30% to 50% of the effluent treated in the anaerobic tank 81 flows into the anaerobic tank 81. Sewage water treatment system, characterized in that. 청구항 1 또는 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 유입수의 질소함량이 높거나 방류수 질소기준이 엄격한 경우 상기 제2 호기조(84)에서 처리된 유출수 중, 원수량의 100%이내에서 상기 무산소조(83)로 내부 반송하는 내부반송펌프(87)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수 고도 처리 시스템.When the nitrogen content of the inflow water is high or the effluent nitrogen standard is strict, the internal return pump 87 for returning to the anoxic tank 83 within 100% of the raw water content in the effluent treated in the second ventilator 84 is further included. Sewage water treatment system, characterized in that it comprises. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 혐기조(81)는 반응조를 두 개로 분리하기 위한 칸막이를 설치하여 전단에는 반송슬러지에 함유된 질산성질소를 제거하고, 후단에서는 인방출이 일어나도록 하는 것을 특징으로 하는 하폐수 고도 처리 시스템.The anaerobic tank (81) is provided with a partition for separating the reaction tank into two to remove the nitrate nitrogen contained in the conveying sludge in the front end, the wastewater advanced treatment system, characterized in that the phosphorus discharge occurs in the rear stage. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 무산소조(83)는 연속되는 2개의 반응조로 분리하여 전단에서는 산소 소비 및 내생탈질 반응을 수행하고, 후단에서는 혐기조 분할주입수의 탄소원을 이용한 탈질반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 하폐수 고도 처리 시스템.The anoxic tank 83 is separated into two consecutive reaction tanks to perform oxygen consumption and endogenous denitrification at the front end, and at the rear end, a denitrification reaction using a carbon source of anaerobic split injection water is performed.
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