KR20060095498A

KR20060095498A - 암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060095498A
Application number: KR20060018701A
Authority: KR
Inventors: 다츠오 스미노; 가즈이치 이사카
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치플랜트테크놀로지
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2006-08-31
Also published as: US7540959B2; US20080164187A1; US7575679B2; EP1695941B1; KR20130001189A; ATE482912T1; DE602006017164D1; EP2210863A1; EP1840091B1; CN1827536A; KR20130086327A; US20090008308A1; US20080164196A1; CN1827536B; US7550082B2; ATE482913T1; KR101397495B1; US7550083B2; US7537698B2; US20060191846A1

Abstract

본 발명은, 처리 대상인 암모니아 함유액 중의 각 질소 성분의 농도 변화에 영향을 받지 않고, 혐기성 암모니아 산화법 등에 의한 암모니아 함유액의 고속 탈질을 안정하게 행할 수 있어, 양호한 액질의 처리액을 상시 안정하게 얻을 수 있다.

본 발명은 적어도 암모니아를 함유하는 암모니아 함유액을 탈질 처리하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서, 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 질산을 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행함과 동시에, 질산 환원 처리로 생성한 아질산과, 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 혐기적으로 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화 처리를 행한다.

암모니아 함유액, 생물 탈질, 질산 환원 처리, 혐기성 암모니아 산화 처리

Description

암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING AMMONIA-CONTAINING SOLUTION}

도 1은 본 발명을 입증하기 위한 제1 시험에서의 C/NO₃-N 비와 질소 제거율의 관계를 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명을 입증하기 위한 제2 시험에서의 종속 영양성 탈질 세균의 균수와 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수의 비에 대한 질소 제거율의 상관 관계를 나타낸 그래프.

도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 측면도.

도 3b는 본 발명의 제2 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 측면도.

도 3c는 본 발명의 제3 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 측면도.

도 3d는 본 발명의 제4 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 측면도.

도 4a는 본 발명에 적용되는 포괄 고정화 담체의 일례의 개략을 나타낸 투명 사시도.

도 4b는 본 발명에 적용되는 포괄 고정화 담체의 다른 하나의 예의 개략을 나타낸 투명 사시도.

도 4c는 본 발명에 적용되는 포괄 고정화 담체의 다른 일례의 개략을 나타낸 투명 사시도.

도 5는 본 발명의 제5 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 제6 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 7은 본 발명의 제7 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 8은 본 발명의 제8 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 9는 본 발명의 제9 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 10은 본 발명의 제10 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 11은 질소 가스 발생 모니터링에 의한 질산 및 유기물 자동 제어 시스템 에서의 제어 프로그램의 플로우 차트.

도 12는 본 발명의 제11 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 13은 본 발명의 제12 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 14는 본 발명의 제13 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 15는 본 발명의 제14 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 16은 본 발명의 제15 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 17은 본 발명의 제16 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 18은 본 발명의 제17 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 19는 본 발명의 제18 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 20은 본 발명의 제19 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 21은 본 발명의 제20 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

도 22는 본 발명의 제21 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도.

<부호의 설명>

10, 20, 30, 40, 110, 130, 150, 160, 170, 180, 190, 210, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310…암모니아 함유액의 처리 장치, 12…질산 환원조, 14, 114, 214…혐기성 암모니아 산화조, 16, 116, 220…유입 배관, 18, 118, 224…유출 배관, 22…혐기조, 24…호기조, 26…폭기 장치, 28…순환 라인, 50A, 50B, 50, 50', 124, 216…포괄 고정화 담체, 52…종속 영양성 탈질 세균, 54…혐기성 암모니아 산화 세균, 112…질산 저류조, 117…유입 펌프, 120…질산 첨가 배관(질산 첨가 수단), 122…질산용 밸브(질산 첨가량 조정 수단), 126, 218…스크린, 32, 132, 242…유기물 저류조, 134, 244…유기물 첨가 배관, 136…유기물용 밸브, 138…농도 측정기, 140…농도 모니터링 타입의 질산 제어 장치, 142…농도 모니터링 타입의 제어 장치, 144…유입량 측정기, 146…유량 모니터링 타입의 제어 장치, 148…트랩부, 152…가스 수집관, 154…가스 생성 속도 측정기, 156…질소 가스 모니터링 타입의 제어 장치, 162…암모니아 함유액 저류조, 164…처리액 저류조, 166…원터치식의 연결기, 174…연결관, 212…질화조, 215…질화 오니 담체, 222…질화액 배관, 226…탈질조, 228…종속 영양성 탈질 세균 부착 충전재, 232…반송 배관, 252…침전조, 254…오니 반송 배관

본 발명은 암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 폐수 처리 분야, 정밀 화학 분야 등의 넓은 분야에서 발생하는 암모니아 함유액의 암모니아를 생물학적으로 탈질하는 기술에 관한 것이다.

1922년에 본격적인 하수 처리가 일본 토쿄도의 미카와시마 처리장에서 개시된 이래, 유기물의 처리뿐만 아니라, 질소 처리도 하수 처리장에서 행해지게 되었다. 특히 대도시에서는 집중적인 투자가 행해져, 하수도 보급율은 90%을 넘기까지에 이르렀다.

그러나, 폐쇄성 수역(水域)에서의 환경 기준의 달성율은 거의 개선되지 않는다. 그 이유로는, 수역에서의 내부 요인, 해초류의 이상 번식에 의한 것이 크다고 말해지고 있지만, 유입하는 폐수라는 외부 요인도 해소되지 않음에도 있다. 그 중에서도 특히, 질소의 외부 요인이 크다.

이와 같이, 질소는 암모니아성 질소의 형체로 하수나 폐수에 많이 함유되어 있다. 공장 폐액, 사진 현상 폐액, 화학 생성물을 제조하는 화학 공장 폐액 등에서는, 저농도부터 고농도의 암모니아 함유액이 발생한다. 이들 암모니아 함유액이 폐액으로서 폐기되는 경우에는, 수역의 부영양화나 용존 산소의 저하 등의 원인으로 되기 때문에, 폐기하기 전에 암모니아를 제거하는 처리를 행하는 것이 필요하다. 또한, 액상의 화학 생성물에 암모니아가 함유되는 경우에는, 화학 생성물의 순도를 올리기 위해서 화학 생성물로부터 암모니아를 제거할 필요가 있다.

이러한 배경에서, 종래, 저농도의 암모니아 함유액은, 염소에 의한 산화나 생물 처리가 행해지고 있었다. 염소 처리에서는 염소와 암모니아가 반응하여, 암 모니아가 제거되는 동시에 클로라민이 생성된다. 이 클로라민은 살균 작용이 강해, 환경의 생태계를 어지럽힐 우려가 있는 동시에, 다량의 염소를 필요로 하므로, 중농도부터 고농도의 암모니아 함유액의 처리에는 사용되지 않고, 통상, 질화·탈질법에 의한 생물 처리가 행해지고 있다.

이 질화·탈질법에 의한 생물 처리는 하수 처리장이나 폐수 처리장 등에서, 암모니아를 질화 세균으로 아질산을 거쳐서 질산으로 하는 질화 반응과, 질산을 탈질 세균으로 질소 가스로 변환하는 탈질 반응에 의해 행해진다. 그러나, 질화·탈질법에 의한 암모니아 함유액의 처리는 탈질 반응에서 유기물이 필요하며, 유기물로서 질소량의 3배의 메탄올 양의 첨가를 필요로 한다. 또한, 안정한 질소 제거를 하기 위해서는, 질소의 부하로는 0.2∼0.4kg-N/㎥/day로, 저부하 운전으로 운전할 필요가 있다. 따라서, 암모니아의 농도가 높아지면 높아질수록 고가의 메탄올이 다량으로 사용되므로, 처리조로서 대형의 수조도 필요로 되어, 초기 비용뿐만 아니라, 다대한 런닝 코스트를 필요하는 결점이 있다.

이것에 대해, 예로부터, 혐기성 암모니아 산화법을 이용한 폐수 처리 방법이 주목되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1:일본 특개2001-037467호 공보). 이 혐기성 암모니아 산화법은 암모니아를 전자 공여체로 하고, 아질산을 전자 수용체로 하여, 암모니아의 일부를 암모니아 산화 세균에 의한 아질산형의 질화 반응으로 아질산으로 변환하여, 유기물을 필요로 하지 않고, 이 아질산과 나머지 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 동시탈질하는 방법이다. 이 혐기성 암모니아 산화법은 질화 반응에서 필요 산소량이 적고, 또한 탈질 반응에 유기물(메탄올 등)을 필요로 하지 않으므로, 런닝 코스트를 큰폭으로 삭감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 오니(汚泥)의 발생량을 삭감할 수 있는 등의 장점도 있어, 향후의 폐수 처리 방법으로서 유효한 방법으로 생각되고 있다.

그러나, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 혐기성 암모니아 산화법에 의한 암모니아 함유액의 폐수 처리 방법은, 상기와 같이 런닝 코스트를 큰폭으로 삭감할 수 있는 장점이 있으므로 수많이 제안되어 있지만, 실용화가 어려워 일반에 보급되어 있지 않다.

그 원인으로서, 혐기성 암모니아 산화법에서는 아질산을 전자 수용체로 한 반응을 행하지만, 질산을 전자 수용체로 한 반응을 행하지 않기 때문에, 아질산을 안정하게 공급하는 것이 필요하였다.

즉, 폐수 중의 암모니아성 질소 농도가 낮은 경우에는, 암모니아로부터 질산으로 산화하기 쉬워, 아질산으로 산화되는 양이 필연적으로 적어지기 때문에, 폐수 중의 암모니아와 아질산의 비율이 혐기성 암모니아 산화 세균에 적합한 비율과 다르다. 이와 같이, 암모니아의 일부를 아질산으로 변환하는 질화 반응이 안정하지 않기 때문에, 암모니아와 반응하는 아질산의 농도가 경시적으로 변동하기 쉽다. 이것에 의해, 아질산과 암모니아를 항상 바람직한 비율로 탈질 반응시키는 것이 어렵기 때문에, 암모니아 함유액의 처리가 안정되지 않고, 처리액의 액질이 변동하기 쉬워, 혐기성 암모니아 산화 처리를 효율 좋게 행할 수 없게 된다. 특히, 하수 등의 폐수에서는, 암모니아성 질소 농도가 낮은 경향이 있기 때문에, 안정한 처리를 장기간에 걸쳐 행하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 처리 대상인 암모니아 함유액 중의 각 질소 성분의 농도 변화에 영향을 받지 않고, 혐기성 암모니아 산화법 등에 의한 암모니아 함유액의 고속 탈질을 안정하게 행할 수 있어, 양호한 액질의 처리액을 상시 안정하게 얻을 수 있는 암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1 기재의 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 적어도 암모니아를 함유하는 암모니아 함유액을 탈질 처리하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서, 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 질산을 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행하는 동시에, 상기 질산 환원 처리로 생성한 아질산과, 상기 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 혐기적으로 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 암모니아 함유액의 처리 방법에 의하면, 암모니아와 아질산을 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 동시 탈질을 행하는 혐기성 암모니아 산화 처리를 행하는, 종래의 암모니아 산화 처리법에 있어서, 암모니아 함유액 중의 질소 성분을 구성하는 질산을 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행하도록 하였다. 이것에 의해, 암모니아 함유액 중의 아질산 농도나 암모니아 농도가 낮은 경우라도, 질산 환원 처리에 의해서 암모니아 함유액 중의 질산을 아질산으로 환원하여 아질산 농도를 상승시킬 수 있으므로, 고속 탈질이 가능한 혐기성 암모니아 산화 처리를 안정하게 행할 수 있다. 한편, 암모니아 함유액 중의 암모니아 농도나 아질산 농도가 높은 경우에도, 암모니아 함유액에 대해서 저농도로 존재하는 질산을 아질산으로 환원하면서 혐기성 암모니아 산화 처리로 효율 좋게 탈질을 행할 수 있다. 따라서, 본 발명을 채용함에 의해, 암모니아 함유액에 함유되는 각 질소 성분의 농도에 좌우되지 않고, 암모니아 함유액의 고속 탈질을 안정하게 행할 수 있게 된다.

여기서, 암모니아 함유액에 첨가된 질산으로는, 합성품의 질산을 첨가하는 것만으로 한정하는 것은 아니며, 예를 들면 질화조(호기조)에서 암모니아 폐수 중의 암모니아를 미생물에 의해 생물학적으로 질화하여 얻어지는 질산도 포함하는 것으로 한다. 이하 동일하다.

청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균과, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 청구항 2에서는 질산 환원 처리를 행하는 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체와, 혐기성 암모니아 산화 처리를 행하는 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체를 암모니아 함유액에 접촉시키도록 하고, 청구항 3에서는, 이 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균을 동일한 담체내에 포괄 고정화한 담체를 암모니아 함유액에 접촉시키도록 하였다. 이것에 의해, 질산 환원 처리와 혐기성 암모니아 산화 처리를 동시에 행할 수 있다. 또한, 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균은 취급하기 쉬운 포괄 고정화 담체에 포괄 고정되어 있기 때문에, 암모니아 함유액과의 접촉률을 향상시키는 동시에, 각 담체내에서의 각 세균의 증식율이나, 각 처리의 활성 및 조작성을 높일 수 있다. 또한, 종래의 혐기성 암모니아 산화 처리를 행하는 과정에, 청구항 2에 기재한 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체를 추가하거나, 청구항 3에 기재한 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체에 교체해 넣으면, 본 발명을 적용할 수 있으므로, 안정한 고속 탈질을 행하는 본 발명의 처리 방법으로 간이하게 저비용으로 전환할 수 있다.

청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균을 부착 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모 니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균과, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4 및 5도, 청구항 2 및 3과 동일한 작용이나 효과를 얻을 수 있지만, 각 세균의 고정화에 필요한 수고나 비용을 포괄 고정화에 비해서 저감할 수 있다.

청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 상기 질산 환원 처리는 상기 질소 성분의 질산을 아질산으로 환원하는 촉매를 상기 암모니아 함유액과 접촉시켜 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서, 질산 환원 처리는 촉매에 의한 화학적 반응으로 행해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 촉매는 팔라듐과 동의 합금으로 구성되는 Pd-Cu계의 촉매인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 촉매의 질산 환원 처리에 의해서 처리수 중으로 금속류를 유출시키지 않고, 질산을 아질산으로 효율 좋게 환원할 수 있다.

청구항 8에 기재한 발명은, 청구항 2∼5의 어느 하나에 기재한 상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수를 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대해서 10∼1000배의 범위로 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수의 비율을 상술한 범위로 조정함에 의해, 서로 세균끼리의 공생 및 공존이 바람직한 상태에서 질산 환원 처리 및 혐기성 암모니아 산화 처리가 행해지므로, 질소의 제거 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

청구항 9에 기재한 발명은, 청구항 1∼8의 어느 하나에 기재한 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상술한 질산 환원 처리 및 혐기성 암모니아 산화 처리는 처리 대상으로 되는 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비율에 의해서, 그 처리 효율이 영향을 받는다. 즉, 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 조정했을 때에, 종속 영양성 탈질세균에 의한 질산에 대한 환원 반응이 불충분한 상태로 되기 때문에, 처리되는 암모니아 함유액 중의 아질산이 질소 가스까지 환원되지 않고 축적하기 쉽게 할 수 있다. 이것에 의해, 축적된 아질산과 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 신속히 처리할 수 있으므로, 암모니아 함유액을 고속 탈질할 수 있다.

청구항 10에 기재한 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 적어도 암모니아를 함유하는 암모니아 함유액을 탈질 처리하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서, 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여, 그 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 질산을 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하는 질산 환원조와, 상기 질산 환원조에서 생성된 아질산과, 상기 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 혐기적으로 동시탈질하는 혐기성 암모니아 산화조를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 기재한 발명은 상술한 청구항 1∼9의 암모니아 함유액의 처리 방법을 행하는 장치의 구성을 나타낸 것이다.

청구항 11에 기재한 발명은, 청구항 10에 기재한 상기 질산 환원조는 상기 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체에 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖고, 상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체에 상기 질산 환원조에서 처리된 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 청구항 12에 기재한 발명은, 청구항 10에 기재한 상기 질산 환원조는 상기 종속 영양성 탈질 세균을 부착 고정화한 담체에 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖고, 상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체에 상기 질산 환원조에서 처리된 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 종속 영양성 탈질 세균이나 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화 또는 부착 고정화함에 의해, 암모니아 함유액의 처리 장치의 성능 유지를 용이하게 할 수 있는 동시에, 탈질 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 암모니아 함유액의 처리 장치에서, 상기 질산 환원조 및 상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수를 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대해서 10∼1000배의 범위로 조정하는 균 양비 조정 수단을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 질산 환원조 및 상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 조정하는 C/NO₃-N 비 조정 수단을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 암모니아 함유액의 처리 장치에서, 암모니아 함유액에 대한 안정한 탈질의 고속화를 촉진할 수 있다.

청구항 15에 기재한 발명은, 청구항 10에 기재한 상기 질산 환원과 상기 혐기성 암모니아 산화는 1조의 혐기조에서 행해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 특히 질산 환원 처리와 혐기성 암모니아 산화 처리는 각 처리를 저해하는 것이 아니면 별도로 행할 필요는 없고, 1조의 혐기조내에 종속 영양성 탈질세균과 혐기성 암모니아 산화 세균을 존재시켜, 암모니아 함유액에 대해서 각 처리를 1조에서 행해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균과 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체에,상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 가져도 좋다. 또한, 상기 혐기조는 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균을 부착 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 가져도 좋고, 상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균과, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 가지고 있어도 좋다.

이때, 상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수를 상기 혐기성 암 모니아 산화 세균의 균수에 대해서 10∼1000배의 범위로 조정하는 균 양비 조정 수단을 갖는 것이 바람직하고, 상기 혐기조는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 조정하는 C/NO₃-N 비 조정 수단을 갖는 것이 바람직하다.

청구항 22에 기재한 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서, 상기 암모니아 함유액에 대해서 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 혐기성 암모니아 산화조내에서 접촉시켜 상기 생물 탈질을 행할 때에, 일정 농도의 질산을 저류한 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 상기 질산을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래와 같이 암모니아 함유액 중의 암모니아의 일부를 질화 세균에 의해 아질산형의 질화 반응으로 아질산으로 변환하여, 변환된 아질산과 나머지 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 탈질하면, 암모니아와 반응하는 아질산의 농도가 경시적으로 변동하기 쉬운 것을 감안하여, 일정 농도의 질산을 질산 저류조에 저류해 두고, 이 질산 저류조로부터 일정 농도의 질산을 생물 처리조인 혐기성 암모니아 산화조에 첨가하도록 하였다.

즉, 질산 저류조로부터 일정 농도의 질산을 첨가하면, 혐기성 암모니아 산화조에서는, 유입하는 암모니아 함유액 중의 BOD 성분을 수소 공여체로 하여, 종속 영양성 탈질 세균에 의해 첨가된 질산을 아질산으로 환원할 수 있다. 이것에 의 해, 불안정한 요소였던 아질산 농도를 안정시킬 수 있으므로, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산과 암모니아의 동시 탈질을 안정하게 행할 수 있다. 더욱이, 아질산보다도 염가인 질산을 첨가에 사용하고 있으므로, 처리에 필요한 런닝 코스트를 저감할 수도 있다.

여기서, 질산 저류조에 저류하는 일정 농도의 질산은 질산 금속염과 같이 천연물이나 화학적인 합성물의 질산이어도 좋고, 또는 질화조에서 질화 세균에 의해 생물학적으로 생성된 질산이어도 좋다. 요는 질산 저류조로부터 혐기성 암모니아 산화조로 일정 농도의 질산을 첨가할 수 있는 구성이면 좋다.

청구항 23에 기재한 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서, 상기 암모니아 함유액과 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 혐기성 암모니아 산화조내에서 접촉시켜 상기 생물 탈질을 행할 때에, 일정 농도의 질산을 저류한 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 상기 질산을 첨가함과 동시에, 일정 농도의 유기물을 저류한 유기물 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 상기 유기물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 처리 대상으로 되는 암모니아 함유액 중의 BOD 성분이 적은, 즉 유기물 농도가 낮은 경우에, 종속 영양성 탈질 세균에 의한 질산을 아질산으로 환원하는 반응이 저하해 버리는 것을 감안하여, 일정 농도의 질산 첨가에 더하여 유기물 저류조로부터 일정 농도의 유기물을 필요량 첨가하도록 하였다. 이것에 의해, 혐기성 암모니아 산화조내에서, 질산 저류조로부터 첨가된 질산을 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 항상 안정하게 아질산으로 환원할 수 있으므로, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산과 암모니아의 동시 탈질을 더욱 안정하게 행할 수 있다.

청구항 24에 기재한 발명은 청구항 22 또는 23에 기재한 상기 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 측정하여, 상기 측정된 암모니아성 질소 농도로부터 질산의 필요량을 연산하고, 연산한 상기 질산의 필요량에 의거하여, 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 암모니아 함유액을 측정하여 얻어진 암모니아성 질소 농도로부터 상기 아질산 필요량을 연산하고, 연산 결과에 의거하여 일정 농도의 아질산의 첨가량을 조정한다. 이것에 의해, 암모니아 함유액의 암모니아 농도에 따라 아질산의 첨가량을 적절히 조정할 수 있고, 특히, 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 변동하는 경우에 유효하다. 또한, 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도의 측정은 연속적이어도 간헐적이어도 좋다.

청구항 25에 기재한 발명은, 청구항 23에 기재한 상기 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 측정하고, 상기 측정된 암모니아성 질소 농도로부터 질산의 필요량을 연산(演算)하여, 상기 연산한 상기 질산의 필요량에 의거하여, 상기 질산 저류조로부터의 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 조정하는 동시에, 상기 암모니아 함유액에서의 상기 유기성 탄소 농도와 상기 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되도록, 상기 유기물 저류조로부터의 상기 일정 농도의 유 기물의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 측정된 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도에 따라, 질산 저류조로부터 일정 농도의 질산이 혐기성 암모니아 산화조로 필요량 첨가될 때에, 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되도록, 첨가되는 질산의 필요량에 따라 유기물 저류조로부터 첨가되는 일정 농도의 유기물의 양을 조정하도록 하였다.

이것에 의해, 혐기성 암모니아 산화조에서는, 항상 안정한 C/NO₃-N 비의 상태로 질산이 첨가되므로, 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 암모니아 함유액 중의 아질산의 쟁탈을 방지할 수 있다. 따라서, 암모니아 함유액의 액질에 영향을 받지 않고, 종속 영양성 탈질 세균에 의한 질산의 환원 반응과, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산 및 암모니아의 동시 탈질을 안정하게 행할 수 있으므로, 항상 안정한 고속 탈질을 연속하여 행할 수 있다.

청구항 26에 기재한 발명은 청구항 22∼25의 어느 하나 기재의 상기 혐기성 암모니아 산화조에 유입하는 암모니아 함유액의 유입량을 측정하고, 상기 유입량의 측정 결과의 증감에 비례하여, 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 증감시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 질산 필요량에 상당하는 질산의 첨가량을 일단 결정한 뒤에는, 암모니아 함유액의 유입량의 증감에 비례하여, 질산의 첨가량을 증감한다. 질산 필요량에 상당하는 질산의 첨가량의 결정 방법으로는, 청구항 24 및 25와 같 이 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도의 측정으로부터 질산 필요량을 연산하면 좋다. 이것에 의해, 암모니아 함유액의 유입량에 따라 질산의 첨가량을 적절히 조정할 수 있으므로, 측정이나 조정을 간이화할 수 있다. 암모니아 함유액의 유입량의 측정은 연속적이어도 간헐적이어도 좋다. 이것은, 현상 폐액과 같이 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 일정한 경우에 유효하다. 더욱이, 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도의 측정에 더하여, 혐기성 암모니아 산화조에 유입하는 암모니아 함유액의 유입량을 측정하고, 암모니아성 질소 농도와 유입량의 양방에 의거하여 아질산의 첨가량을 조정하면, 보다 고정밀한 조정을 행할 수 있다.

청구항 27에 기재한 발명은 청구항 22 또는 23에 기재한 상기 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조에 첨가하는 상기 질산의 첨가량을 증감시키는 동시에, 그 증감했을 때의 상기 혐기성 암모니아 산화조내에 생성되는 질소 가스의 가스 생성 속도(L/분)의 증감을 측정하고, 상기 첨가량의 증감에 정비례하여 상기 가스 생성 속도가 증감하지 않게 되는 첨가량을 질산 필요량으로 하여 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 질산 저류조에 저류되는 일정 농도의 질산의 첨가량을 혐기성 암모니아 산화조내에서 생성되는 가스 생성 속도에 의해서 조정하기 위해, 암모니아 함유액의 암모니아 농도의 증감이나 혐기성 암모니아 산화조로의 유입량의 증감 등, 처리 부하의 증감에 대해서 리얼 타임으로 질산의 첨가량을 조정하는 방법으로서 유효하다.

즉, 혐기성 암모니아 산화조내에서, 혐기성 암모니아 산화 세균의 존재 하에 암모니아와 아질산이 반응하면 질소 가스가 생성된다. 이 질소 가스의 생성 속도의 증감은 암모니아 농도의 증감이나 유입량의 증감 등의 처리 부하의 증감을 리얼타임으로 반영한다. 예를 들면, 질산의 첨가량을 증가시켰을 때에 질소 가스의 가스 생성 속도도 증대하는 경우에는, 질산의 첨가량이 부족할 가능성이 있으므로, 가스 생성 속도가 증대하지 않게 될 때까지 더욱 첨가량의 증가를 반복한다. 또한, 질산의 첨가량을 증가시켜도 가스 생성 속도가 증대하지 않는 경우에는, 질산의 첨가량이 과잉으로 되어 혐기성 암모니아 산화 세균의 활성이 저하할 가능성이 있으므로, 가스 생성 속도가 감소할 때까지 질산의 첨가량을 감소시킨다. 이와 같이, 질산의 첨가량의 증감을 되풀이하여, 가스 생성 속도가 증대도 감소도 하지 않게 될 때의 질산의 첨가량을 알아내어, 이것을 질산 필요량으로 하여 질산의 첨가량을 조정한다. 이것에 의해, 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도나 유입량을 측정하지 않아도, 질산의 첨가량을 적절히 조정할 수 있고, 또한 암모니아 농도의 증감이나 유입량의 증감 등의 처리 부하의 증감에 대해서 리얼 타임의 조정이 가능하게 된다.

청구항 28에 기재한 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서, 내부에 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 존재시킨 혐기성 암모니아 산화조와, 상기 암모니아 함유액을 상기 혐기성 암모니아 산화조에 유입 시키는 유입부와, 상기 혐기성 암모니아 산화조에서 처리한 처리액을 유출시키는 유출부와, 일정 농도의 질산을 저류하는 질산 저류조와, 상기 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 질산을 첨가하는 질산 첨가 수단과, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 질산 첨가량 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 29에 기재한 발명은, 청구항 28에 기재한 상기 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서, 일정 농도의 유기물을 저류하는 유기물 저류조와, 상기 유기물 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조에 유기물을 첨가하는 유기물 첨가 수단과, 상기 유기물의 첨가량을 조정하는 유기물 첨가량 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 28 및 29는 상술한 청구항 22 및 23의 암모니아 함유액의 처리 방법을 장치로서 구성한 것이며, 암모니아 함유액의 처리를 항상 안정하게 행할 수 있게 되기 때문에, 양호한 액질의 처리액을 상시 안정하게 얻을 수 있다.

청구항 30에 기재한 발명은, 청구항 28 또는 29에 기재한 상기 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 측정하는 농도 측정 수단을 마련하고, 상기 질산 첨가량 조정 수단은 상기 농도 측정 수단의 측정 결과에 의거하여, 상기 질산의 첨가량을 조정함을 특징으로 한다. 이것에 의해, 혐기성 암모니아 산화조에 첨가되는 일정 농도의 질산은 질산 첨가량 조정 수단에 의해 항상 적정한 질산 필요량으로 조정되어 첨가되기 때문에, 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 변동하는 경우에 유효하며, 처리에 필요한 런닝 코스트를 더욱 저감할 수 있다.

청구항 31에 기재한 발명은, 청구항 29에 기재한 상기 유기물 첨가량 조정 수단은 상기 질산 첨가량 조정 수단으로부터의 상기 질산의 첨가량에 의거하여, 상기 암모니아 함유액에서의 상기 유기성 탄소 농도와 상기 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되도록, 상기 유기물의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 암모니아 함유액에서의 암모니아 농도나 유기물 농도가 변동하는 경우에도, 암모니아 함유액 중의 암모니아를 유효하게 처리하는 것이 가능해진다.

청구항 32에 기재한 발명은, 청구항 28 또는 29에 있어서, 상기 암모니아 함유액의 상기 혐기성 암모니아 산화조로의 유입량을 측정하는 유입량 측정 수단과, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 유입량 측정 수단의 측정 결과에 의거하여, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 질산의 첨가량은 혐기성 암모니아 산화조에 유입하는 암모니아 함유액의 유량에 의거하여, 질산 필요량으로 조정되기 때문에, 현상 폐액과 같이 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 일정한 경우에 유효하다.

청구항 33에 기재한 발명은, 청구항 28 또는 29에 기재한 상기 질산 첨가 수단으로 첨가된 상기 질산의 첨가량을 증감했을 때에, 상기 혐기성 암모니아 산화조내에서 생성되는 질소 가스의 가스 생성 속도(L/분)의 증감을 측정하는 가스 생성 속도 측정 수단을 마련하고, 상기 질산 첨가량 조정 수단은 상기 가스 생성 속도 측정 수단의 측정 결과에 의거하여, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 가스 생성 측정 수단으로 측정된 혐기성 암모니아 산화조에서 생성되는 질소 가스의 생성 속도에 의거하여, 질산 첨가량 조정 수단에 의한 질산의 첨가량이 질산 필요량으로 조정되므로, 암모니아 함유액의 암모니아 농도의 증감이나 혐기성 암모니아 산화조로의 유입량의 증감 등의 처리 부하의 증감에 대해서 리얼 타임으로 질산의 첨가량을 조정하는 방법으로서 유효하다.

청구항 34에 기재한 발명은, 청구항 28∼33의 어느 하나 기재의 상기 혐기성 암모니아 산화조를 카트리지형의 착탈 가능 구조로 함과 동시에, 상기 유입부, 유출부, 및 첨가 수단의 연결부를 복수 마련하여, 복수의 혐기성 암모니아 산화조를 상기 유입부, 상기 유출부, 및 상기 첨가 수단에 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 암모니아 함유액의 처리 장치는 혐기성 암모니아 산화조를 카트리지형의 착탈 가능 구조로 하여, 연결부를 각각 복수 마련한 유입부, 유출부, 및 첨가 수단에 착탈이 자유롭게 장착할 수 있도록 했기 때문에, 회전 목마식으로 복수의 혐기성 암모니아 산화조에서 차례로 암모니아 함유액을 처리할 수도 있다. 또는, 복수의 혐기성 암모니아 산화조 중의 1개를 비상시의 예비 혐기성 암모니아 산화조로서 사용할 수도 있다. 이와 같이, 혐기성 암모니아 산화조를 카트리지형의 착탈 가능 구조로 함에 의해, 1개의 혐기성 암모니아 산화조의 종속 영양성 탈질 세균이나 혐기성 암모니아 산화 세균의 활성이 저하하거나 사멸하거나 한 경우에는, 다른 혐기성 암모니아 산화조로 간단히 교환하거나, 예비의 혐기성 암모니아 산화조를 사용할 수 있다.

청구항 35에 기재한 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 암모니아 함유액중의 암모니아를 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서, 상기 암모 니아 함유액 중의 암모니아를 질화 세균에 의해 질산으로 질화하는 질화조와, 상기 질화조에서 얻어진 질산을 상기 암모니아 함유액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행하는 동시에, 그 질산 환원 처리에 의해 생성된 아질산과 상기 암모니아 함유액 중의 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화조를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 암모니아 함유액의 처리 장치에 의하면, 암모니아 함유액의 암모니아를 질산으로 산화하는 질화 처리를 질화조에서 행하여, 질화조에서 생성된 질산을 암모니아 함유액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하고, 생성한 아질산과, 암모니아 함유액의 암모니아를 탈질시키는 혐기성 암모니아 산화 처리를 혐기성 암모니아 산화조에서 행하도록 하였다. 이것은, 질화 반응을 행하는 질화 세균은 암모니아를 아질산까지 산화하는 암모니아 산화 세균과, 아질산을 질산으로 산화하는 아질산 산화 세균이 존재함에 의해, 암모니아를 아질산까지에서 반응을 멈추는 것이 어렵기 때문에, 본 발명과 같이, 질화조에서는 종래의 아질산형의 질화 반응을 행하지 않고, 암모니아를 질산까지 산화하는 질산형의 질화 반응을 행하여, 얻어진 질산을 혐기성 암모니아 산화조내에서 암모니아 함유액의 유기물을 수소 공여체로 하여 종속 영양 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하도록 하였다. 이것에 의해, 암모니아와 반응하는 아질산의 농도가 경시적으로 변동하는 경우가 없으므로, 이와 같이 하여 얻어진 아질산과 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균으로 동시 탈질하면, 아질 산과 암모니아를 항상 바람직한 비율로 탈질할 수 있다. 따라서, 암모니아 함유액의 처리를 안정화시킬 수 있다. 또한, 질화 처리는 혐기성 암모니아 산화 처리보다도 먼저 행해도, 뒤에 행해도 좋고, 폐수나 질화 처리액을 바이 패스(by pass)나 순환함에 의해 혐기성 암모니아 산화 처리를 행할 수 있다.

청구항 36에 기재한 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 암모니아 함유액 중의 암모니아를 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서, 상기 암모니아 함유액을 2개로 일차 분류하여, 한쪽의 암모니아 함유액의 암모니아를 질화 세균에 의해 질산으로 질화하는 질화조와, 상기 질화조에서 얻어진 질화 처리액을 2개로 더 2차 분류하여, 한쪽의 질화 처리액과 상기 일차 분류한 다른 쪽의 암모니아 함유액을 합류시켜, 상기 질화 처리액 중의 질산을 상기 암모니아 함유액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 탈질 세균에 의해 탈질 처리를 행하는 탈질조와, 상기 2차 분류한 다른쪽의 질화 처리액과 상기 탈질조로부터의 탈질 처리액을 합류시켜, 상기 질화 처리액에 함유되는 질산을 상기 탈질 처리액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행하는 동시에, 그 질산 환원 처리에 의해 생성된 아질산과 상기 탈질 처리액 중의 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화조를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 36에 기재한 발명은, 청구항 35와 같이, 질화조에서 생성한 질산을 아질산으로 환원하는 환원 처리와, 아질산과 암모니아의 탈질 처리의 양쪽을 혐기성 암모니아 산화조에서 행하지 않고, 상기의 환원 처리를 탈질조에서 행하여, 탈 질 처리액을 혐기성 암모니아 산화조에 유입시키도록 한 것이며, 암모니아 함유액 중의 유기물 함유량이 많은 경우에 적합하다. 암모니아 함유액 중의 유기물 농도가 높은 경우에는, 이 유기물 성분이 혐기성 암모니아 산화 처리에서의 암모니아 산화 반응을 저해해 버리고, 또한 역으로 유기물 농도가 너무 낮은 경우에는, 혐기성 암모니아 산화 처리에서의 질산으로부터의 환원 반응이 진행하지 않으므로, 탈질조에서 탈질 처리를 행한 탈질 처리액과 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기성 암모니아 산화조에 유입시킴으로써 일정 농도의 유기물 성분으로 혐기성 암모니아 산화 처리를 행할 수 있다.

즉, 질화조로부터 탈질조의 라인은 통상의 질화·탈질 처리가 행해지고, 암모니아 함유액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 질산이 질소 가스로 변환되므로, 암모니아 함유액 중의 유기물이 저감될 뿐만 아니라, 혐기성 암모니아 산화조의 반응 부하를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 혐기성 암모니아 산화 처리에서의 유기물 성분을 안정시킬 수 있어, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산과 암모니아 함유액 중의 암모니아와의 동시 탈질을 안정하게 행할 수 있다.

청구항 37에 기재한 발명은, 청구항 35 또는 36에 기재한 발명에 있어서, Y상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수는 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대해서 10∼1000배의 범위로 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수의 비율을 상술한 범위로 조정함에 의해, 서로의 세균끼리의 공생 및 공존이 바람직한 상태에서 질산 환원 처리 및 혐기성 암모니아 산화 처리가 행해지므로, 질소의 제거 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

청구항 38에 기재한 발명은 청구항 35∼37의 어느 하나에 기재한 발명에 있어서, 상기 혐기성 암모니아 산화조에서 유기물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 처리 대상으로 되는 암모니아 함유액 중의 유기물 농도가 낮은 경우에, 종속 영양성 탈질 세균에 의한 질산을 아질산으로 환원하는 반응이 저하해 버리는 것을 감안하여, 일정 농도의 유기물을 필요량 첨가하도록 하였다. 이것에 의해, 혐기성 암모니아 산화조에서, 질산을 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 항상 안정하게 아질산으로 환원할 수 있으므로, 혐기성 암모니아 산화 처리에 있어서, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산과 암모니아의 탈질을 더욱 안정하게 행할 수 있다.

청구항 39에 기재한 발명은, 청구항 35∼38의 어느 하나에 기재한 발명에 있어서, 상기 혐기성 암모니아 산화조에서, 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 조정하는 것을 특징으로 한다.

상술한 혐기성 암모니아 산화조에서의 질산 환원 처리 및 혐기성 암모니아 산화 처리는, 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비율에 의해서, 그 처리 효율이 영향을 받는다. 즉, 유입하는 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비의 값을 0.5∼2.5로 조정하면, 종속 영양성 탈질 세균에 의한 질산 환원 처리로, 아질산을 축적하기 쉽게 함과 동시에, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 생성한 아질산과 암모니아를 사용하여 탈질하기 쉽게 된다.

본 발명에 의하면, 혐기성 암모니아 산화조에서는, 항상 안정한 C/NO₃-N 비의 상태이므로, 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 암모니아 함유액 중의 아질산의 쟁탈을 안정시킬 수 있다. 따라서, 종속 영양성 탈질세균에 의한 질산의 환원 반응과, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산 및 암모니아의 동시 탈질을 안정하게 행할 수 있으므로, 항상 안정한 고속 탈질을 연속하여 행할 수 있다.

청구항 40에 기재한 발명은, 청구항 36∼39의 어느 하나에 기재한 발명에 있어서, 상기 탈질조가 2조 이상의 다단인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 탈질조를 다단으로 하여, 스텝 유입함에 의해, 혐기성 암모니아 산화 세균으로의 유기물 저해의 영향을 방지할 수 있다.

청구항 41에 기재한 발명은, 청구항 35∼40의 어느 하나에 기재한 발명에 있어서, 상기 질화조가 2조 이상의 다단인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 질화조가 2조 이상의 다단이므로, 암모니아를 효율 좋게 질화하여, 혐기성 암모니아 산화조에 질화액을 공급할 수 있다. 특히 고농도 암모니아 폐수에서는 질화가 진행하기 어려우므로 효과적이다.

청구항 42에 기재한 발명은, 청구항 35∼41의 어느 하나에 기재한 발명에 있어서, 상기 혐기성 암모니아 산화조가 2조 이상의 다단인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 혐기성 암모니아 산화조를 다단으로 하여, 스텝 유입함에 의해, 혐기성 암모니아 산화 세균으로의 유기물 저해의 영향을 방지할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명의 제1 특징으로는 처리 대상으로 되는 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 질산을 아질산으로 환원 처리하고, 그 아질산을 혐기성 암모니아 산화 세균과 종속 영양성 탈질 세균이 쟁탈하여 각 탈질 처리를 행하는 점에 있다.

또한, 본 발명의 제2 특징으로는, 지금까지의 혐기성 암모니아 산화 반응에 있어서, (i)아질산을 공급할 때에 아질산 농도가 너무 높아지면 아질산의 독성에 의해 처리의 불안으로 연결되는 것, (ii)유기물에 의한 혐기성 암모니아 산화 세균으로의 저해가 큰 것의 2점을 찾아내어, 이들을 해결하기 위한 수단으로서, 질화조에서 완전 질산화 반응을 행하여, 그 질산액을 혐기성 암모니아 산화조에 공급하고, 혐기성 암모니아 산화 세균과 종속성 탈질 세균이 공존하는 계에서, 탈질이 안정하게 진행하는 것을 찾아낸 점에 있다.

공급된 질산은 유기물(「유기 탄소」라고도 함)을 수소 공여체로 하여 종속성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원시키고, 생성한 아질산은 즉시 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 암모니아와 함께 탈질된다. 이 때문에 아질산은 축적되지 않고, 아질산에 의한 독성 저해는 해소된다. 또한 폐수 중의 유기물은 질산의 환원 반응에 이용되어, 유기물에 의한 혐기성 암모니아 산화 세균으로의 저해가 해소된다. 혐기성 암모니아 산화조에 유입하는 유입수는 암모니아 질소 농도의 1∼2배 농도의 질산성 질소로 되도록 조정하면 좋다. 질산은 종속 영양성 탈질 세균에 의 해 아질산으로 환원한다. 그 아질산을 혐기성 암모니아 산화 세균과 종속 영양성 탈질 세균이 쟁탈하지만, 이때, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 반응을 우선하기 때문에, 본원 발명자는, 이하의 2점을 찾아냄으로써, 최량의 암모니아 함유액의 처리 방법을 도출하였다.

(1)본 발명에서는 유입하는 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비의 값을 0.5∼2.5로 조정하면, 종속 영양성 탈질 세균에 의한 환원 처리가 불충분하게 되기 때문에, 아질산을 질소 가스까지 환원시키지 않고 아질산을 축적하기 쉽게 하는 동시에, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 생성한 아질산과 암모니아를 사용하여 탈질하기 쉽게 된다.

(2)상술한 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화 또는 부착 고정화하여 사용하는 것이 바람직하고, 종속 영양성 탈질 세균의 균수가 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수의 10∼1000배로 되도록 고정화를 행하면, 각 세균의 공생 또는 공존이 바람직한 상태로 되어, 질산 환원 처리 및 혐기성 암모니아 산화 처리가 활성화되므로, 암모니아 함유액에 대한 질소의 제거율을 향상 시킬 수 있게 된다.

우선, 본원 발명자는, (1)에 관해서 증명하기 위해서 제1 시험을 행하였다. 제1 시험에서는, 종속 영양성 탈질 세균을 2×10⁶cells/mL의 균수로, 혐기성 암모니아 산화 세균을 2×10⁵cells/mL의 균수로 고정화한 담체를 사용하여, 암모니아 함유 액인 합성 폐수를 연속 처리하여, 처리가 안정한 1개월 후의 C/NO₃-N 비 및 탈질율을 측정하는 시험을 행하였다.

제1 시험에 있어서, 포괄 고정화에 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 재료를 사용하여, 미생물을 포괄 고정화한 것을 3mm 각(角)의 입방체로 성형한 담체를 사용하였다. 이렇게 해서 얻어진 담체를 1L의 반응조에 충전율 20%로 되도록 충전하여, 이 반응조에 합성 폐수를 연속 공급하여 처리를 행하였다.

상술한 합성 폐수로는, 암모니아성 질소 농도와 질산 농도의 비를 1:1로, 또한 총질소 농도 T-N의 값을 80mg/L로 조정함과 동시에, 유기물원으로서의 아세트산 나트륨을 C/NO₃-N 비의 C의 값으로서 1이 되도록 첨가하여 조정한 것을 사용하였다.

또한, 반응조에서는, 처리의 부하를 1.2kg-N/㎥/day로 운전이 개시되어, 1개월후에서 T-N 제거율이 82%까지 처리되어, 처리가 안정하였다. 그 후, C/NO₃-N 비를 0.2∼4까지 변화시켜 운전을 행하고, C/NO₃-N 비와 T-N 제거율의 관계를 조사하였다. 그 결과를 도 1에 나타낸다. 도 1은 제1 시험에서의 C/NO₃-N 비와 T-N 제거율의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1의 그래프에 의하면, C/NO₃-N 비는 0.5∼2.5의 범위, 특히 1∼2의 범위에서 T-N 제거율이 50% 이상의 높은 값을 나타내고 있다. 한편, C/NO₃-N 비가 2.5이상으로 되면, T-N 제거율의 값이 급속히 저하한다. 이것은, 종속 영양성 탈질 세균에 의한 탈질이 우선되어, 유기물을 전자 공여체로 한 반응이 진행해버려, 혐 기성 암모니아 산화 세균에 의한 혐기성 암모니아 산화 반응이 저해되기 때문으로 생각된다. 따라서, 본 발명에서, C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위, 바람직하게는 1∼2의 범위로 조정하여 질산 환원 처리 및 혐기성 암모니아 산화 처리를 행함에 의해, 효율이 좋은 탈질 처리를 안정하게 행할 수 있다. 또한, C/NO₃-N 비의 조정에 사용되는 유기물로는 메탄올, 폐당밀, 아세트산 등이 바람직하다.

다음에, 본원 발명자는 상술한 (2)에 관한 증명을 하기 위해서, 제2 시험을 행하였다. 제2 시험에서는, 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 각 균수로 고정화한 담체를 사용하여, 암모니아 함유액인 합성 폐수를 연속 처리하고, 처리가 안정한 1개월 후의 C/NO₃-N 비 및 탈질율을 측정하는 시험을 행하였다.

제2 시험에 있어서, 담체는 제1 시험과 마찬가지로, 포괄 고정화에 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 재료를 사용하여, 미생물을 포괄 고정화한 것을 3mm 각의 입방체로 성형한 담체를 사용하였다. 이렇게 해서 얻어진 담체를 1L의 반응조에 충전율 20%로 되도록 충전하고, 이 반응조에 합성 폐수를 연속 공급하여 처리를 행하였다.

상술한 합성 폐수로는, 암모니아성 질소 농도와 질산 농도의 비를 1:1로, 또한 총질소 농도 T-N의 값을 80mg/L에 조정하는 동시에, 유기물원으로서의 아세트산 나트륨을 C/NO₃-N 비의 C의 값으로서 1이 되도록 첨가하여 조정한 것을 사용하였다.

또한, 반응조에서는, 처리의 부하를 1.2kg-N/㎥/day로 운전이 개시되어, 1개 월후에 처리가 안정했을 때의 처리수의 수질(즉, 질소 제거율)을 평가하였다. 그 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2는 제2 시험에서의 종속 영양성 탈질 세균의 균수와 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수의 비에 대한 질소 제거율의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

도 2의 그래프에 의하면, 종속 영양성 탈질 세균의 균수가 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수의 10∼1000배의 농도로 고정화된 담체를 사용했을 때에, 50% 이상의 높은 T-N 제거율을 나타내고 있다. 그 한편으로, 종속 영양성 탈질 세균의 균수가 적으면 T-N 제거율이 낮고, 또한 균수가 너무 많아도 T-N 제거율이 저하하는 경향이 있었다. 이것은, 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균의 양 세균이 적당한 균수의 비율로 공생 또는 공존함에 의해, 각 처리 중에서의 아질산 생성 반응의 쟁탈 밸런스가 잡혀, 질소 제거의 활성이 촉진되는 것으로 생각된다. 또한, 이 각 세균의 균수의 비율에서, 기재는 생략하지만 부착 고정화에서도 동일한 경향을 얻을 수 있었다.

이하, 첨부한 도면에 따라, 본 발명에 의한 암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다.

〔1〕우선, 혐기성 암모니아 산화조에 질산 환원 처리에 의해 생성한 아질산을 공급하는 실시 형태에 대해서, 도 3a∼도 3d를 사용하여 설명한다.

도 3a는, 본 발명을 실시하기 위한 제1 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(10)의 개략 구성을 나타낸 측면도이고, 질산 환원조(12) 및 혐기성 암모니아 산화조(14)의 2조로 구성되는 일례를 나타내고 있다.

도 3a에 나타내는 바와 같이, 암모니아 함유액의 처리 장치(10)에서, 암모니아와 질산을 함유한 암모니아 함유액(이하, 폐수라고 기재함)은 유입 배관(16)을 거쳐서 질산 환원조(12)에 유입한다. 이때, 폐수는 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 조정되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 폐수 중의 C/NO₃-N를 측정하여, 그 측정 결과에 따라 조 내외의 폐수에 대해서 메탄올이나 폐당밀 등의 유기물이나, 질산 금속염 등의 질산성 질소를 첨가하기 위한 도시하지 않은 C/NO₃-N 비 조정 수단을 마련해도 좋다.

질산 환원조(12)의 내부에는, 종속 영양성 탈질 세균이 존재하고, 폐수 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 유입한 폐수 중의 질산이 아질산으로 환원된다. 이렇게 하여 질산 환원조(12)에서 질산 환원 처리된 폐수는, 혐기성 암모니아 산화조(14)로 유입하고, 조내에 존재하는 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 폐수에 함유되는 아질산과 암모니아가 동시 탈질된다. 이렇게 해서 처리된 폐수는 유출 배관(18)으로부터 배출된다.

또한, 질산 환원조(12)의 종속 영양성 탈질 세균이나, 혐기성 암모니아 산화조(14)의 혐기성 암모니아 산화 세균은 부착 고정화나 포괄 고정화된 상태인 것이 바람직하다.

혐기성 암모니아 산화 세균의 배양으로는, 예를 들면, 2004년도, 제7회 일본 수질환경학회 심포지움 강연집의 125페이지에 기재되어 있는 바와 같이, 혐기성 암모니아 산화 세균을 함유하는 활성 오니나 혐기성 소화(消化) 오니 등을 종 오니로 서 배양할 수 있다. 또한, 본 명세서로 말하는 혐기성 암모니아 산화 세균이라 함은 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하기 위한 세균으로서, 암모니아와 아질산을 기질로 하는 모든 세균을 말한다.

또한, 본 발명에서, 혐기성 암모니아 산화조는 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하기 위한 혐기성 암모니아 산화조로서, 암모니아와 아질산을 기질로 하는 모든 생물 탈질 처리에 대해서 적용할 수 있는 것으로 한다.

혐기성 암모니아 산화조(14)내에서의 혐기성 암모니아 산화 세균 등의 유지 형태로서는, 혐기성 암모니아 산화조(14)내에 부유균의 형태로 유지할 수도 있지만, 혐기성 암모니아 산화 세균 등을 충전재에 부착시킨 생물막, 또는 혐기성 암모니아 산화 세균 등을 고정화재에 고정화한 고정화 담체로서 유지하는 것이 바람직하다.

생물막으로서 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 유지시킨 경우의 혐기성 암모니아 산화조(14)로의 충전량은 고정상(床) 타입의 경우에 30∼70용적%, 현탁입자 조나 팽창 조의 타입의 경우에 5∼40용적%가 좋다. 생물막의 충전재로는 부직포, 플라스틱 재료, 스펀지 재료 등의 재질의 것을 사용할 수 있고, 형상도 판 형상, 입자 형상, 통 형상 등의 각종 형상의 것을 사용할 수 있다.

또한, 각 세균의 고정화에는, 1)부착 고정화, 2)포괄 고정화의 2개의 방법을 사용할 수 있다.

1)의 부착 고정화 방법으로는, 구 형상이나 통 형상 등의 담체나, 끈 형상 재료, 겔 형상 재료, 부직포 형상 재료 등의 요철이 많은 재료가 각 세균을 부착하기 쉽기 때문에, 암모니아의 제거율을 향상시킬 수 있다.

2)의 포괄 고정화 방법으로는, 고정화의 대상으로 되는 세균과 고정화 재료인 모노머나 프레폴리머(prepolymer)를 혼합하고나서, 중합시켜 세균을 포괄 고정화시키는 방법이 일반적이다. 모노머 재료로는 아크릴 아미드, 메틸렌비스아크릴 아미드, 트리아크릴포르말 등이 바람직하다. 또한, 프레폴리머 재료로는 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트나 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트가 바람직하고, 그 유도체도 사용할 수 있다. 포괄 고정화 담체의 형상으로는, 구 형상이나 통 형상 등의 포괄 담체나, 끈 형상 포괄 담체, 부직포 형상의 포괄 담체 등의 요철이 많은 포괄 담체가 폐수 등의 암모니아 함유액과 각 세균의 접촉 효율이 높기 때문에,암모니아의 제거율을 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 표 1은 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정한 포괄 고정화 담체의 대표적인 조성 예이다.

[표 1]

각 조성 성분	조성의 비율 (질량부)
혐기성 암모니아 산화 세균 농축액 (10⁷cells/mL)	15
종속 영양성 탈질 세균 (10⁸cells/mL)	15
폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트	10
N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민	0.5
과황산칼륨	0.25
물	59.25

표 1의 조성의 현탁액에 과황산칼륨을 0.25부 첨가하면 중합이 시작되어, 겔화한다. 이 겔을 절단하여, 임의의 크기로 한 것이 포괄 고정화 담체로 된다. 또 한, 포괄 고정화 담체의 크기는 형상이 사각형이나 구 형상인 경우에는, 1∼1Omm 정도가 바람직하다.

도 4a∼4c는, 본 발명에 적용되는 포괄 고정화 담체의 각 예의 개략을 나타낸 확대 사시도이고, 담체의 일부를 투명화한 상태를 나타내고 있다.

본 발명에서는, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 종속 영양성 탈질 세균(52, 52…)을 포괄 고정화한 담체(50A)와, 혐기성 암모니아 산화 세균(54, 54…)을 포괄 고정화한 담체(50B)를 별도로 작성한 것을 사용할 수 있다. 또한, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 종속 영양성 탈질 세균(52, 52…)과 혐기성 암모니아 산화 세균(54, 54…)을 혼합한 상태로 포괄 고정화한 담체(50)를 사용해도 좋다. 또한, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 중심측에 혐기성 암모니아 산화 세균(54, 54…)을 포괄 고정화하여, 그 주위의 표층 부근에 종속 영양성 탈질 세균(52, 52…)을 포괄 고정화한 담체(50')를 사용해도 좋다. 또한, 이들 담체를 본 발명의 처리 장치에 사용할 때에는, 상술한 각 세균수의 비율, 즉 종속 영양성 탈질 세균수가 혐기성 암모니아 산화 세균수의 10∼1000배로 되도록, 도시하지 않은 균수 비 조정 수단에 의해서 각 조내의 각 담체량을 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 3a에 나타낸 제1 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(10)에서는, 도 4a에 나타낸 담체(50A, 50B)가 사용되는 것이 바람직하다.

도 3b는 본 발명을 실시하기 위한 제2 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(20)의 개략 구성을 나타낸 측면도이고, 혐기성 암모니아 산화조의 1조만으로 구성되는 일례이다. 또한, 제1 실시 형태인 도 3a의 암모니아 함유액의 처리 장치 (10)와 같은 장치나 부재에 관해서는, 동일 부호를 붙이는 동시에, 그 설명은 생략한다. 제3 및 4의 실시 형태에 관해서도 마찬가지이다.

도 3b에 나타내는 바와 같이, 암모니아 함유액의 처리 장치(20)에서, 암모니아 및 질산을 함유하는 폐수는, 유입 배관(16)을 거쳐서 혐기성 암모니아 산화조(14)에 유입한다. 이때, 폐수는 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 조정되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 폐수 중의 C/NO₃-N를 측정하여, 조 내외의 폐수에 대해서 메탄올이나 폐당밀 등의 유기물이나, 질산 금속염 등의 질산성 질소를 측정 결과에 따라 첨가하는 도시하지 않은 C/NO₃-N 비 조정 수단을 마련해도 좋다.

혐기성 암모니아 산화조(14)의 내부에는, 상술한 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균이 존재하고 있다. 이들 세균은 부착 고정화나 포괄 고정화되는 것이 바람직하고, 도 4a∼4c에 나타낸 포괄 고정화한 담체를 소정의 비율로 적합하게 사용할 수 있다. 혐기성 암모니아 산화조(14)에서는, 유입한 폐수 중의 질산이 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 유기물을 수소 공여체로 하여 아질산으로 환원되는 동시에, 유입한 폐수 중의 아질산 및 암모니아가 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 동시 탈질된다. 이렇게 하여 처리된 폐수는 유출 배관(18)으로부터 계외로 배출된다.

도 3c는, 본 발명의 제3 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(30)의 개략 구성을 나타낸 측면도이고, 혐기조(22) 및 호기조(24)를 구비한 일례를 나타내 고 있다.

도 3c에 나타내는 바와 같이, 암모니아 함유액의 처리 장치(30)에서, 암모니아를 함유하는 폐수는, 유입 배관(16)을 거쳐서 혐기조(22)에 유입한다. 이때, 폐수는 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 조정되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 폐수 중의 C/NO₃-N를 측정하여, 조 내외의 폐수에 대해서 메탄올이나 폐당밀 등의 유기물이나, 질산 금속염 등의 질산성 질소를 측정 결과에 따라 첨가하는 도시하지 않은 C/NO₃-N 비 조정 수단을 마련해도 좋다.

혐기조(22)의 내부에는, 상술한 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균이 존재한다. 각 세균은 도 4a∼4c에 나타낸 바과 같은 포괄 고정화한 담체를 형성하여, 조내에 충전시키는 것이 바람직하다. 따라서, 혐기조(22)에서는, 유입한 폐수 중의 질산이 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 유기물을 수소 공여체로 하여 아질산으로 환원되는 동시에, 유입한 폐수 중의 아질산 및 암모니아가 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 동시 탈질된다. 혐기조(22)에서 처리된 폐수는 호기조(24)로 유입된다.

호기조(24)는 내부에 질화 세균이 존재하고, 폭기 장치(26)에 의해서 하부로부터 폭기되고 있다. 질화 세균은 부착 고정화나 포괄 고정화, 또는 그래뉼(granule) 등의 부유 활성 오니의 상태로 호기조(24)내에 충전된다.

호기조(24)에서 처리된 처리수의 일부는, 유출 배관(18)으로부터 순환 라인 (28)을 거쳐서 혐기조(22)로 반송되어, 처리수 중에 잔존하는 질산이 처리된다. 이것에 의해, 질산을 필요로 하는 혐기조에서 재이용하여 효율 좋게 처리할 수 있다. 순환 라인(28)의 순환량으로는, 종래형의 탈질 처리에 비해서 적지만, 높은 탈질율을 얻는 것이 가능하다. 이렇게 하여 처리된 처리수는 유출 배관(18)으로부터 계외로 배출된다.

도 3d는 본 발명의 제4 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(40)의 개략 구성을 나타낸 측면도이며, 상류로부터 호기조(24), 혐기조(22)의 순서로 배열한 일례를 나타내고 있다.

도 3d에 나타내는 바와 같이, 암모니아 함유액의 처리 장치(40)에서, 암모니아를 함유하는 폐수는 유입 배관(16)을 거쳐서 호기조(24)에 유입된다. 호기조(24)는 내부에 질화 세균이 존재하고, 폭기 장치(26)에 의해서 하부로부터 폭기되고 있다. 질화 세균은 부착 고정화나 포괄 고정화, 또는 그래뉼 등의 부유 활성 오니의 상태로 호기조(24)내에 충전된다. 호기조(24)에서는, 유입된 폐수 중의 암모니아의 일부가 질화 세균에 의해서 질산으로 산화된다. 이렇게 하여 처리된 암모니아와 질산을 함유하는 폐수는 혐기조(22)에 유입된다.

혐기조(22)의 내부에는, 상술한 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균이 존재한다. 각 세균은 도 4a∼4c에 나타낸 바와 같은 포괄 고정화한 담체를 형성하여, 조내에 충전시키는 것이 바람직하다. 또한, 혐기조(22)에는, 유기물 첨가 장치(32)가 배설되어 있고, 조내에 유입한 폐수의 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5 의 범위로 되도록, 유기물이 첨가되어 조정되는 것이 바람직하고, 예를 들면, 폐수 중의 C/NO₃-N를 측정하여, 조 내외의 폐수에 대해서 메탄올이나 폐당밀 등의 유기물이나, 질산 금속염 등의 질산성 질소를 측정 결과에 따라 첨가하는 도시하지 않은 C/NO₃-N 비 조정 수단을 마련해도 좋다.

이와 같이 구성되는 혐기조(22)에서, 유입된 폐수 중의 질산이 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 유기물을 수소 공여체로 하여 아질산으로 환원되는 동시에, 유입된 폐수 중의 아질산 및 암모니아가 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해서 동시 탈질된다. 이렇게 하여 혐기조(22)에서 처리된 폐수는 유출 배관(18)으로부터 계외로 배출된다.

상술한 제1∼4의 실시 형태에서는, 질산으로부터 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 종속 영양성 탈질 세균에 의한 생물 처리로 행하는 예로 설명했지만, 특히 한정되는 것은 아니다. 질산으로부터 아질산으로 환원 반응을 행하는 촉매, 예를 들면 팔라듐과 동의 합금으로 구성되는 Pd-Cu계의 촉매를 사용해도, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그 경우, 촉매는 도 3a에서는 질산 환원조(12)에서, 도 3b에서는 혐기성 암모니아 산화조(14)에서, 도 3c 및 3d에서는 혐기조(22)에서 사용하는 것이 바람직하다. 단, 촉매에 의한 질산 환원 처리는 상술한 종속 영양성 탈질 세균이 행하는 질산 환원 처리와 동일한 조건 하에서 행할 필요가 있다. 또한, 질산의 첨가 방법으로는, 미리 원수(原水) 중에 첨가해도 좋고, 또는 상술한 아세트산 나트륨과 동일하게 첨가해도 좋다.

〔2〕다음에, 혐기성 암모니아 산화조에 공급하는 질산을 일정 농도의 질산 저류조로부터 공급하는 방법의 실시 형태에 대해서, 도 5∼도 12를 사용하여 설명한다.

본 발명에 의한 도 5∼도 12의 암모니아 함유액의 처리 장치는, 이하의 각종 태양에 나타내는 바와 같이, 질산 저류조(112)와 혐기성 암모니아 산화조(114)를 기본 구성으로 하여 이루어지고, 이 기본 구성에 각종 측정 수단이나, 제어 수단 등을 장비함으로써 구성된다.

따라서, 먼저 기본 구성인 질산 저류조(112) 및 혐기성 암모니아 산화조(114)에 대해서 설명한 뒤, 각 실시 형태에 대해서 설명한다.

질산 저류조(112)는 일정 농도의 질산이 첨가되도록 질산 금속염을 용매(통상 물)에 용해시킨 용액, 또는 일정 농도의 질산이 첨가되도록 조정된 질산 금속염의 분체가 저류 가능한 구조를 가지고 있다. 또한, 질산 저류조(112)는 각종 측정 및 제어에 의해서 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아를 처리하는 적절한 질산 필요량을 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가하는 구조를 가지고 있다. 이 경우, 질산 저류조(112)에 저류되는 질산은 상술한 질산 금속염과 같은 천연물이나, 화학적으로 합성시킨 합성물에 한정되지 것은 아니며, 암모니아나 아질산을 생물학적으로 질화할 때에 생성된 질산이라도 좋다. 요는 질산 저류조(112)에 일정 농도의 질산이 저류되어, 안정하게 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가할 수 있으면 좋다.

혐기성 암모니아 산화조(114)내에는, 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모 니아 산화 세균이 배양 또는 투입되어 있고, 혐기성 분위기로 유지된다.

혐기성 암모니아 산화조(114)는, 상술과 바와 같이, 암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하기 위한 생물 처리조이다. 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서의 혐기성 암모니아 산화 세균을 함유하는 포괄 고정화 담체의 충전량 등도 상술한 것과 동일한 것이 바람직하다.

여기서, 혐기성 암모니아 산화 세균, 종속 영양성 탈질 세균 등의 각종 세균의 내용, 종류, 배양 방법, 유지 형태, 포괄 고정화 담체의 모양 등에 대해서는, 상술한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.

또한, 포괄 고정화 담체로는, 종속 영양성 탈질 세균과 혐기성 암모니아 산화 세균을 상술한 표 1의 비율로 혼합한 상태로 포괄 고정화한 담체 외에, 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체와, 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체를 별도로 제조하여, 혐기성 암모니아 산화조 등의 반응조 내에 투입해도 좋다. 또한, 담체의 중심측에 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화하고, 그 주위의 표층 부근에 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체도, 본 발명에서 사용할 수 있다.

도 5는 암모니아 함유액의 처리 장치(110)의 제5 실시 형태이고, 내부에 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 존재시킨 혐기성 분위기의 혐기성 암모니아 산화조(114)와, 암모니아 함유액을 혐기성 암모니아 산화조(114)에 유입시키는 유입부와, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서 처리한 처리액을 유출시키는 유출부와, 일정 농도의 질산을 저류하는 질산 저류조(112)와, 질산 저류조 (112)로부터 혐기성 암모니아 산화조(114)에 질산을 첨가하는 질산 첨가 수단과, 질산의 첨가량을 조정하는 질산 첨가량 조정 수단으로 구성된다.

혐기성 암모니아 산화조(114)에서, 유입부를 형성하는 유입 배관(116)으로부터 유입 펌프(117)의 구동에 의해, 암모니아 함유액이 조내로 유입된다. 혐기성 암모니아 산화조(114)내에는 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균이 포괄 고정화된 포괄 고정화 담체(124)가 충전되어 있어, 유입한 암모니아 함유액과 접촉한다. 이 경우, 도 5에서는 생략하고 있지만, 포괄 고정화 담체(124)를 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서 유동시켜 암모니아 함유액과의 접촉 효율을 올리기 위해서, 예를 들면 교반기나 혐기 가스를 불어넣는 기기와 같은 것을 마련하는 것이 바람직하다.

또한, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서는, 종속 영양성 탈질 세균의 균수를 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대해서 10∼1000배의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 이 균수 비로 조정함에 의해, 종속 영양성 탈질 세균이 아질산을 질산으로 산화하는 산화 처리를 행하여, 혐기성 암모니아 산화 세균과의 아질산의 쟁탈을 방지할 수 있다.

혐기성 암모니아 산화조(114)의 윗쪽에 마련된 질산 저류조(112)로부터는, 질산 첨가 수단으로서 질산 첨가 배관(120)이 혐기성 암모니아 산화조(114) 위쪽까지 연장하여 마련되고, 질산 저류조(112)에 저류된 일정 농도의 질산이 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가된다. 이것에 의해, 혐기성 분위기 하에서, 첨가된 질산이 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원되는 동시에, 암모니아 함유액 의 암모니아와, 아질산이 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 동시 탈질되어, 질소 가스로서 제거된다. 혐기성 암모니아 산화조(114)에서 처리된 처리액은 유출부를 형성하는 유출 배관(118)을 거쳐서 계외로 배출된다. 혐기성 암모니아 산화조(114)의 유출부측에는 스크린(126)이 마련되어, 포괄 고정화 담체(124)가 처리액과 함께 유출되는 것을 방지한다. 이와 같이, 일정 농도의 질산을 질산 저류조(112)에 저류해 두고, 이 질산 저류조(112)로부터 혐기성 암모니아 산화조(114)로 질산 필요량에 상당하는 질산의 첨가량을 첨가함에 의해, 암모니아 함유액의 처리를 항상 안정하게 행할 수 있으므로, 양호한 액질의 처리액을 상시 안정하게 얻을 수 있다.

질산 첨가 배관(120)에는, 질산의 첨가량을 조정하는 질산 첨가량 조정 수단으로서의 질산용 밸브(122)가 마련된다. 질산 저류조(112)로부터 혐기성 암모니아 산화조(114)로 첨가되는 일정 농도의 질산의 첨가량은 질산용 밸브(122)의 개폐에 의해서 조정되어, 암모니아 함유액의 암모니아를 처리하기 위해서 필요한 질산 필요량에 상당하는 첨가량이 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가된다. 이 질산 필요량은 암모니아의 암모니아성 질소량에 대해서 아질산의 아질산성 질소량이 1∼1.5배의 범위로 되도록, 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 아질산으로 환원하는데 필요로 하는 질산의 양인 것이 바람직하다. 즉, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서, 처리 대상으로 되는 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아의 암모니아성 질소양(NH₄-N)에 대한 아질산의 아질산성 질소량(NO₂-N)의 비율(NO₂-N/NH₄-N)은 암모니아 함유액로부터 제거되는 총질소 제거율(T-N 제거율)에 밀접한 관계가 있고, 비율이 1∼1.5배의 범위에서 T-N 제거율이 최대로 되고, 비율이 1 미만 및 1.5를 넘으면 T-N 제거율이 급격히 저하하는 경향이 있다.

도 6은 본 발명의 제6 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(130)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 도 5에 나타낸 제5 실시 형태인 처리 장치(110)와 동일한 부재 및 수단에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(130)에는, 질산 저류조(112) 외에, 유기물 저류조(132)가 혐기성 암모니아 산화조(114)에 배설되어 있다.

유기물 저류조(132)는 일정 농도의 유기물이 첨가되도록 유기물을 용매(통상 물)에 용해시킨 용액, 또는 일정 농도의 유기물이 첨가되도록 조정된 유기물의 분체가 저류 가능한 구조를 가지고 있다. 사용되는 유기물로는, 메탄올이나 폐당밀, 아세트산 등이 바람직하지만, 특히 한정하는 것은 아니다. 또한, 유기물 저류조(132)는 각종 측정 및 제어에 의해서 적절한 유기물 필요량을 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가하는 구조를 가지고 있다. 이 경우, 유기물 저류조(132)에 저류되는 유기물은 상술한 천연물이나, 화학적으로 합성된 합성물에 한정되는 것은 아니다. 요는 유기물 저류조(132)에 일정 농도의 유기물이 저류되어, 혐기성 암모니아 산화조(114)에 안정하게 첨가할 수 있으면 좋다.

따라서, 처리 장치(130)에서는, 혐기성 암모니아 산화조(114) 위쪽에 마련된 질산 저류조(112)로부터, 저류된 일정 농도의 질산이 질산 첨가 배관(120)을 거쳐서 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가되는 한편, 유기물 저류조(132)로부터 는, 유기물 첨가 수단으로서 혐기성 암모니아 산화조(114) 위쪽까지 연장하여 마련된 유기물 첨가 배관(134)을 거쳐서, 저류된 일정 농도의 유기물이 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가된다.

유기물 첨가 배관(134)에는, 유기물의 첨가량을 조정하는 유기물 첨가량 조정 수단으로서의 유기물용 밸브(136)가 마련된다. 유기물 저류조(132)로부터 혐기성 암모니아 산화조(114)로 첨가되는 일정 농도의 유기물의 첨가량은, 유기물용 밸브(136)의 개폐에 의해서 조정되어, 암모니아 함유액의 암모니아를 처리하기 위해서 필요한 유기물 필요량에 상당하는 첨가량이 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가된다. 이 유기물 필요량은 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위인 것이 바람직하다. 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서, 상술한 C/NO₃-N 비의 범위로 유지함에 의해, 담체(124, 124…)내에 유지된 종속 영양성 탈질 세균이 유기물을 수소 공여체로 하여 첨가된 질산을 아질산으로 안정하게 환원할 수 있으므로, 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서의 혐기성 암모니아 산화 세균과 종속 영양성 탈질 세균에 의한 아질산의 쟁탈을 조정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제7 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(150)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 또한, 제5 및 제6 실시 형태와 동일한 부재 및 수단에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 유입 배관(116)의 도중에 암모니아 함유액의 암 모니아성 질소 농도를 측정하는 농도 측정기(138)가 마련되고, 농도 측정기(138)로 측정한 측정값은 농도 모니터링 타입의 질산 제어 장치(140)로 보내진다. 농도 측정기(138)에 의한 암모니아성 질소 농도의 측정은 연속적 또는 간헐적이라도 좋다. 이 질산 제어장치(140)에서는, 농도 측정기(138)로 측정한 측정 결과로부터, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서의 혐기성 암모니아 산화 세균이 필요로 하는 아질산 필요량을 종속 영양성 탈질 세균에 의해 환원하여 생성하는데 필요한 질산 필요량에 상당하는 질산의 첨가량을 연산하고, 연산한 첨가량에 의거하여 질산용 밸브(122)의 개방도를 조정한다. 첨가량과 밸브 개방도의 관계는 미리 측정하여, 질산 제어장치(140)에 입력해 두면 좋다. 이것에 의해, 암모니아 함유액의 암모니아 농도에 따라 질산의 첨가량을 적절히 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 암모니아 함유액의 처리 장치(150)의 제7 실시 형태는 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 변동하는 경우에 유효하다.

또한, 도 7에는 나타내지 않았지만, 혐기성 암모니아 산화조(114)에 유입하는 암모니아 함유액의 유입량도 변동하는 경우에는, 농도 측정기(138)에 더하여 유입 배관(116)에 유입량을 측정하는 유량 측정기를 마련하여, 농도와 유량의 양쪽으로 질산의 첨가량을 제어하는 것이 바람직하다.

도 8은, 본 발명의 제8 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(160)의 개략 구성을 나타낸 평면도이고, 암모니아성 질소 농도로부터 질산 첨가량 및 유기물 첨가량을 제어하는 태양을 나타내고 있다. 또한, 제5∼7의 실시 형태와 같은 부재 및 수단에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(160)는 혐기성 암모니아 산화조(114)에 유입하는 암모니아 함유액은 함유되는 암모니아성 질소 농도가 농도 측정기(138)에 의해 측정되고, 그 측정값이 농도 모니터링 타입의 제어장치(142)로 보내진다. 제어장치(142)는 보내진 측정값을 기준으로 하여, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서의 혐기성 암모니아 산화 세균이 필요로 하는 아질산 필요량을 종속 영양성 탈질 세균에 의해 환원하여 생성하는데 필요한 질산 필요량에 상당하는 질산의 첨가량을 연산함과 동시에, 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되는데 필요로 하는 유기물의 첨가량을 연산한다. 또한, 제어 장치(142)는 연산한 질산의 첨가량 및 유기물의 첨가량에 의거하여, 질산용 밸브(122) 및 유기물용 밸브(136)의 개폐도를 제어하여, 각 첨가량을 조정한다. 이것에 의해, 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서, 암모니아 함유액의 암모니아 농도에 따라, 종속 영양성 세균에 의한 질산 환원 처리와, 혐기성 암모니아 산화 세균에 의한 아질산 및 암모니아의 동시탈질을 적절히 행할 수 있으므로, 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 변동하는 경우에, 특히 유효하다.

도 9는 본 발명의 제9 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(170)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 또한, 제5∼8의 실시 형태와 동일한 부재 및 수단에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 유입 배관(116)의 도중에 암모니아 함유액의 유 입량을 측정하는 유입량 측정기(144)가 마련되고, 유입량 측정기(144)로 측정한 측정값은 유량 모니터링 타입의 제어장치(146)로 보내진다. 유입량 측정기(144)에 의한 암모니아 함유액의 유입량의 측정은 연속적 또는 간헐적이어도 좋다. 제어 장치(146)는 유입량 측정기(144)로 측정한 유입량의 증감에 정비례한 아질산 필요량에 상당하는 아질산을 종속 영양성 탈질 세균에 의해서 생성시키기 때문에, 필요로 하는 질산 필요량에 상당하는 질산의 첨가량을 증감시키도록, 질산용 밸브(122)의 개폐를 제어한다. 또한, 동시에, 제어장치(146)는 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되는데 필요로 하는 유기물 필요량에 상당하는 유기물의 첨가량을 증감시키도록, 유기물용 밸브(136)의 개폐를 제어한다. 또한, 질산 필요량 및 유기물 필요량은 미리 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 분석함에 의해 구해두면 좋다.

이것으로부터, 제9 실시 형태인 처리 장치(170)는 현상 폐액과 같이 암모니아 함유액의 암모니아 농도가 일정한 경우에 유효하다. 또한, 유입하는 암모니아 함유액의 유기물 양이 일정하고, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서 유기물의 조정이 필요한 경우에는, 제어장치(146)에 의해서 유량으로부터 질산 첨가량만을 제어하도록 해도 좋다.

도 10은 본 발명의 제10 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(180)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 또한, 제5∼9의 실시 형태와 같은 장치, 부재 및 수단에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

도 1O에 나타내는 바와 같이, 혐기성 암모니아 산화조(114)는 밀폐식의 조로 형성되고, 혐기성 암모니아 산화조(114)내의 상부 공간에는, 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서 암모니아와 아질산이 반응함에 의해 생성되는 질소 가스가 모이는 트랩부(148)가 형성된다. 또한, 혐기성 암모니아 산화조(114)의 상판(114A)에는, 트랩부에 모이는 질소 가스를 수집하는 가스 수집관(152)이 접속된다. 도시하지 않지만, 유출 배관(118)이 혐기성 암모니아 산화조(114)에 접속되는 접속부에는 혐기성 암모니아 산화조(114)내에 발생한 질소 가스가 처리액과 함께 누설되지 않게 하기 위해 액밀봉 기구를 마련하는 것이 바람직하다. 액밀봉 기구로는, 예를 들면 액밀봉 U자관과 같은 공지의 것을 사용할 수 있다.

가스 수집관(152)의 도중에는, 가스 수집관(152)을 흐르는 가스량을 순차 측정함으로써, 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서 발생하는 질소 가스의 가스 생성 속도(L/분)를 측정하는 가스 생성 속도 측정기(154)가 마련된다. 엄밀하게는, 가스 수집관(152)에 수집되는 가스 중에는, 암모니아 함유액로부터 끌려들어오는 공기 성분 등도 생각되지만, 극히 미량이므로 무시하고, 여기서는 질소 가스의 가스 생성 속도로 하는 것으로 한다. 가스 생성 속도 측정기(154)로는, 예를 들면 소용돌이식 유량계, 플로트식 유량계, 적산 유량계 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

가스 생성 속도 측정기(154)로 측정되는 측정값은 질소 가스 모니터링 타입의 제어장치(156)로 순차 입력된다. 제어장치(156)에서는, 질산의 첨가량을 증감시키는 동시에, 증감시켰을 때의 가스 생성 속도 측정기(154)로 측정되는 질소 가 스의 가스 생성 속도 Vn(L/분)의 증감을 모니터링하고, 각 첨가량의 증감에 비례하여 가스 생성 속도 Vn가 증감하지 않게 되는 첨가량을 질산 필요량 및 유기물 필요량으로 하고, 질산용 밸브(122) 및 유기물용 밸브(136)의 개폐를 제어하여, 질산 첨가량을 조정한다.

또한, 처리 장치(180)에서는, 동시에 유기물 저류조(132)에 저류된 일정 농도의 유기물을 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가한다. 이때, 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되도록, 유기물용 밸브(136)의 개폐를 조정함에 의해, 첨가량이 유기물 필요량으로 조정된다.

예를 들면, 도 11의 플로우 차트에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 발생 모니터링에 의한 질산 제어 프로그램에서는, 처리 장치(180)의 운전 초기의 질산 첨가량에서의 질소 가스의 가스 생성 속도를 측정하고, 이 가스 생성 속도 Vn일때의 질산 첨가량을 기준 첨가량으로 한다(스텝 S10).

다음에, 제어 장치(156)는 스텝 S12에서, 질산용 밸브(122)의 개방도를 크게 하여, 질산 저류조(112)로부터 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가하는 질산의 첨가량을 기준 첨가량보다도 3%(중량%여도 용량%여도 좋음) 증가시킨다. 또한, 제어 장치(156)는 스텝 S14에서, 첨가량을 3% 증가시킴에 의해서 가스 생성 속도 측정기(154)로 측정되는 가스 생성 속도 Vn가 증대하는지를 모니터링하여, 질산의 첨가량의 증가에 정비례하여 가스 생성 속도 Vn가 증대(예를 들면 3%)하는 경우에는, 질 산의 첨가량이 부족할 가능성이 있으므로, 다시 스텝 S12로 돌아가 질산의 첨가량을 기준 첨가량보다도 3% 더 증가시킨다.

질산의 첨가량의 증가에 정비례하여 가스 생성 속도 Vn가 증대하지 않는 경우에는, 질산의 첨가량이 과잉으로 되어 있어 혐기성 암모니아 산화 세균의 활성이 저하할 위험이 있으므로, 스텝 S16에 있어서 질산용 밸브(122) 및 유기물용 밸브(136)의 각 개방도를 조여 질산 및 유기물의 첨가량을 3% 감소시킨다. 제어장치(156)는 각 첨가량을 3% 감소시킴에 의해서 가스 생성 속도 측정기(154)로 측정되는 가스 생성 속도 Vn가 감소하는지를 스텝 S18에서 모니터링하고, 각 첨가량의 감소에 정비례하여 가스 생성 속도 Vn가 저하(예를 들면 3%)하는 경우에는, 다시 스텝 S12로 돌아가고, 가스 생성 속도 Vn가 저하하지 않는 경우에는, 질산이나 유기물이 아직도 과잉일 위험성이 있으므로, 스텝 S16로 돌아간다.

이와 같이, 스텝 S12로부터 스텝 S18까지의 조작을 반복함에 의해, 가스 생성 속도가 증대도 저하도 하지 않을 때의 질산의 첨가량을 찾아내어, 이것을 질산 필요량으로 하여 질산의 첨가량을 조정한다. 이것에 의해, 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도나 유입량을 측정하지 않고도, 질산의 첨가량을 적당량으로 조정할 수 있고, 또한 암모니아 농도의 증감이나 유입량의 증감 등의 처리 부하의 증감에 대해서 리얼 타임의 조정이 가능하게 된다. 또한, 상기의 프로그램에서는, 질산의 첨가량의 증감을 3%로 했지만, 2∼5%의 범위에서 적당히 선택하는 것이 바람직하다. 이것은, 2% 미만에서는, 가스 생성 속도의 증대·감소를 스텝 S14 및 S18에서 정밀도 좋게 모니터링할 수 없고, 5%를 넘으면 혐기성 암모니아 산화조 (114)내에서의 질산 농도가 급격히 상승할 위험이 있기 때문이다. 또한, 스텝 S12나 스텝 S14로 돌아왔을 때에는, 다음 사이클로서 질산의 증감량을 예를 들면 3%에서 2%로 변경하여 행해도 좋다.

도 12는 본 발명의 제11 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(190)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 또한, 제5∼10의 실시 형태와 동일한 장치, 부재 및 수단에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(190)는, 주로, 암모니아 함유액을 저류하는 암모니아 함유액 저류조(162)와, 일정 농도의 질산을 저류하는 질산 저류조(112)와, 일정 농도의 유기물을 저류하는 유기물 저류조(132)와, 카트리지형의 착탈가능 구조를 갖는 종형(縱型)의 혐기성 암모니아 산화조(114)와, 혐기성 암모니아 산화조(114)로 처리한 처리액을 저류하는 처리액 저류조(164)로 구성된다. 카트리지형의 혐기성 암모니아 산화조(114)는 밀폐형의 통 형상 용기로 하고, 그 내부에 포괄 고정화 담체를 고정상으로 하여 충전하는 것이 바람직하다.

암모니아 함유액 저류조(162)의 암모니아 함유액을 혐기성 암모니아 산화조(114)로 유입시키는 유입 배관(116)은 선단측(혐기성 암모니아 산화조측)이 2개로 분기되고, 분기된 2개의 배관(116A, 116A)의 도중에 밸브(122)가 마련되어 있는 동시에, 2개의 배관(116A, 116A)의 선단에는 원터치식 연결기(166)의 수컷부가 마련된다. 또한, 질산 저류조(112)의 질산을 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가하는 질산 첨가 배관(120)은 밸브(122)를 구비한 복수의 배관(120A, 120A)이 분기하여 구성되어, 배관(120A)에 질산 첨가 펌프(168)가 마련되는 동시에, 각 배관(120A, 120A)의 선단에 원터치식 연결기(166)의 수컷부가 마련된다. 마찬가지로, 유기물 저류조(132)의 유기물을 혐기성 암모니아 산화조(114)에 첨가하는 유기물 첨가 배관 (134)은 밸브(122)를 구비한 복수의 배관(134A, 134A)이 분기하여 구성되어, 배관(134A)에 유기물 첨가 펌프(172)가 마련되는 동시에, 각 배관(134A, 134A)의 선단에 원터치식 연결기(166)의 수컷부가 마련된다. 또한, 혐기성 암모니아 산화조(114)로 처리된 처리액의 유출 배관(118)의 기단측(혐기성 암모니아 산화조측)이 2개로 분기되는 동시에, 밸브를 구비한 2개의 배관(118A, 118A)의 기단에는 원터치식 연결기(166)의 수컷부가 마련된다.

한편, 혐기성 암모니아 산화조(114)의 하단부, 상단부, 및 측면부의 3개소에는, 각각 연결관(174, 174…)이 마련되고, 각각의 연결관(174)의 선단에는 원터치식 연결기(166)의 암컷부가 마련된다. 이것에 의해, 2개의 혐기성 암모니아 산화조(114)는 원터치식 연결기(166)를 거쳐서 유입 배관(116), 유출 배관(118), 질산 첨가 배관(120), 및 유기물 첨가 배관(134)에 착탈이 자유롭게 장착할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 2조의 혐기성 암모니아 산화조(114)를 착탈할 수 있도록 구성하였지만, 1조라도 2조 이상이라도 좋고, 조 수에 맞춰 유입 배관(116), 유출 배관(118), 질산 첨가 배관(120), 및 유기물 첨가 배관(134)의 수를 형성하면 좋다.

이와 같이 구성된 처리 장치(190)의 제11 실시 형태는, 복수의 혐기성 암모니아 산화조(114)를 회전 목마식으로 차례로 사용할 수 있다. 또한, 복수의 혐기성 암모니아 산화조(114) 중의 1조를 예비 혐기성 암모니아 산화조(114)로 하여, 사용 중의 혐기성 암모니아 산화조(114)에서의 혐기성 암모니아 산화 세균이 사멸하거나, 활성이 저하하거나 했을 때에, 예비 혐기성 암모니아 산화조(114)를 사용하도록 하면 편리하다. 따라서, 도 12에 나타낸 본 발명의 제11 실시 형태인 처리 장치(190)는 현상 폐액과 같이 일정 농도의 암모니아를 함유하는 소규모 폐액의 처리를 행하는 경우에 유효하다.

〔3〕다음에, 혐기성 암모니아 산화조에 공급하는 질산을 질화조로부터 공급하는 실시 형태에 대해서, 도 13∼도 22를 사용하여 설명한다.

도 13은, 암모니아 함유액의 처리 장치(210)의 제12 실시 형태이고, 내부에 질화 세균을 존재시킨 호기성 분위기의 질화조(212)와, 내부에 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 존재시킨 혐기성 분위기의 혐기성 암모니아 산화조(214)와, 암모니아 함유액을 질화조(212) 및 혐기성 암모니아 산화조(214)로 유입시키는 유입 배관(220)과, 질화조(212)에서 처리한 질화 처리액을 혐기성 암모니아 산화조(214)에 유입시키는 질화액 배관(222)과, 혐기성 암모니아 산화조(214)에서 처리한 처리액을 유출시키는 유출 배관(224)으로 구성된다.

여기서, 각 실시 형태에서의 혐기성 암모니아 산화 세균, 종속 영양성 탈질세균 등의 각종 세균의 내용, 종류, 배양 방법, 유지 형태, 및 포괄 고정화 담체의 각종 형태 등에 대해서는, 상술한 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한, 혐기성 암모니아 산화조(214)는 상술한 혐기성 암모니아 산화조(114)와 같은 것을 사용할 수 있다.

질화조(212)에서, 유입부를 형성하는 유입 배관(220)으로부터 유입 펌프(도 시하지 않음)의 구동에 의해, 암모니아 함유액이 조내에 유입된다. 질화조(212)내에는 질화 세균이 부착된 여과재(도시하지 않음)가 충전되어 있어, 유입한 암모니아 함유액과 접촉한다.

질화액 배관(222)은 질화조(212)에서 처리한 질화 처리액을 혐기성 암모니아 산화조(214)에 유입시킨다.

혐기성 암모니아 산화조(214)에서, 유입 배관(220)으로부터 유입 펌프(도시하지 않음)의 구동에 의해, 암모니아 함유액이 조내로 유입된다. 또한, 질화액 배관(222)으로부터, 질화 처리액이 조내로 유입된다.

질화조(212)로부터는, 질화액 배관(222)이 혐기성 암모니아 산화조(214)까지 연장하여 설치되고, 질화조(212)에서 질화 처리된 일정 농도의 질산이 혐기성 암모니아 산화조(214)에 첨가된다. 이것에 의해, 혐기성 분위기 하에서, 질화조(212)로부터 첨가된 질산이 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원되는 동시에, 암모니아 함유액의 암모니아와, 아질산이 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 동시탈질되어, 질소 가스로서 제거된다. 이 질산의 필요량 등은 상술한 제5∼11의 실시 형태와 동일하다.

혐기성 암모니아 산화조(214)에서 처리된 처리액은 유출부를 형성하는 유출 배관(224)을 거쳐서 계외로 배출된다. 혐기성 암모니아 산화조(214)의 유출부측에는 스크린(218)이 마련되어, 포괄 고정화 담체(216)가 처리액과 함께 유출하는 것을 방지한다. 이와 같이, 일정 농도의 질산을 질화조(212)로부터 혐기성 암모니아 산화조(214)에 공급함에 의해, 암모니아 함유액의 처리를 항상 안정하게 행할 수 있으므로, 양호한 액질의 처리액을 상시 안정하게 얻을 수 있다.

도 14는 본 발명의 제13 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(230)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(230)는 질화조(212)가 혐기성 암모니아 산화조(214)의 후단에 설치되어 있다. 후단의 질화조(212)에서 암모니아를 질화하여, 생성한 질산을 혐기성 암모니아 산화조(214)로 되돌려 배관(232)으로 반송하고, 혐기성 암모니아 산화조(214)에서 질산과 암모니아를 탈질한다. 이 처리 장치(230)는 하수 처리 등의 저농도의 암모니아 처리에 유효하다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 제14 및 제15 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(240, 250)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(240)는 도 13의 처리 장치(210)에 있어서 혐기성 암모니아 산화조(214)의 전단에 탈질조(226)가 설치되어 있다. 도 16도 도 15와 마찬가지로, 처리 장치(250)는 도 14의 처리 장치(230)에서 혐기성 암모니아 산화조(214)의 전단에 탈질조(226)가 설치되어 있다.

탈질조(226)에서는, 질화조(212)로부터의 처리액 중의 질산이 암모니아 함유액 중에 함유되는 유기물을 이용하여 탈질 세균에 의해 N₂ 가스로 탈질된다.

이와 같이, 혐기성 암모니아 산화조(214)의 전단에 탈질조(226)가 설치되어 있으면 질산을 탈질할 때에 유기 성분을 제거할 수 있다. 이때 완전히 유기 성분을 제거해버리면 혐기성 암모니아 산화조(214)에서 질산으로부터의 환원이 진행 하 지 않게 되므로, 혐기성 암모니아 산화조(214)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위인 것이 바람직하다. 이들의 처리 장치(240, 250)는 폐수의 유기물 농도가 높아, 유기 성분이 암모니아 산화 반응을 저해하는 경우에 유효하다.

도 17은 본 발명의 제16 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(260)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(260)는 도 13의 처리 장치(210)에서 혐기성 암모니아 산화조(214)에 유기물 저류조(242)가 유기물 첨가 배관(244)을 거쳐서 접속되어 있다. 폐수 중에 유기 성분이 부족한 경우에 유기물을 공급할 수 있다. 혐기성 암모니아 산화조(214)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되는데 필요로 하는 유기물 필요량에 상당하는 유기물의 첨가량을 증감시키도록, 유기물용 밸브(도시하지 않음)의 개폐를 제어한다. 또한, 질산량 및 유기물 필요량은, 미리 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 분석함으로써 구해두면 좋다. 또한, 도 13∼16의 처리 장치의 혐기성 암모니아 산화조(214)에도 마찬가지로 유기물 저류조(242)를 설치할 수 있다.

도 18은 본 발명의 제17 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(270)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태는, 도 13의 처리 장치(210)의 혐 기성 암모니아 산화조(214)에 유기물 저류조(242)를 마련하고, 질화조(212)를 다단으로 한 것이다.

질화조(212, 212…)내의 질화 세균은 고정화재로 고정화한 질화 오니 담체(215)가 바람직하다. 혐기성 암모니아 산화조(214)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가, 상술한 바와 같이, 0.5∼2.5의 범위로 되는데 필요로 하는 유기물 필요량에 상당하는 유기물의 첨가량을 증감시키도록, 유기물용 밸브(도시하지 않음)의 개폐를 제어한다. 또한, 질산량 및 유기물 필요량은, 미리 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 분석함에 의해 구해두면 좋다.

이 처리 장치(270)는 암모니아성 질소가 500mg/L 이상의 고농도 암모니아 폐수를 처리하는 경우에 유효하다.

도 19는 본 발명의 제18 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(280)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태는, 도 18의 처리 장치(270)의 혐기성 암모니아 산화조(214)를 다단으로 하고, 질화액 배관(222) 및 유기물 첨가 배관(244)을 혐기성 암모니아 산화조(214, 214…)에 각각 접속한 것이다. 혐기성 암모니아 산화조(214)내에서의 암모니아 함유액 중의 유기성 탄소 농도와 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되는데 필요로 하는 유기물 필요량에 상당하는 유기물의 첨가량을 증감시키도록, 유기물용 밸브(도시하지 않음)의 개 폐를 제어한다. 또한, 질산량 및 유기물 필요량은 미리 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 분석함으로써 구해두면 좋다. 이와 같이, 혐기성 암모니아 산화조(214, 214…)에 질화 처리액과 유기물을 공급함으로써 암모니아 제거율이 향상한다.

도 20은 본 발명의 제19 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(290)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 20에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(290)는 도 14의 처리 장치(230)에서 질화조(212)의 후단에 침전조(252)가 설치되어 있다. 이것은, 반송 오니를 질화 처리액로서 이용한 경우이고, 하수 처리 등의 저농도 질소 폐수의 처리의 경우, 오니 반송 배관(254)에 의해 폐수를 반송율 50∼100%로 혐기성 암모니아 산화조(214)로 반송하면 좋다.

도 21은 본 발명의 제20 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(300)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 21에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(300)는 도 16의 처리 장치(250)에 있어서 질화조(212)의 후단에 침전조(252)가 마련되어 있다. 이것도 처리 장치(290)와 마찬가지로, 반송 오니를 질화 처리액로서 이용한 경우이고, 하수 처리 등의 저농도 질소 폐수 처리의 경우, 오니 반송 배관(254)에 의해서 폐수를 반송율 50∼100%로 혐기성 암모니아 산화조(214)로 반송하면 좋다.

도 22는 본 발명의 제21 실시 형태인 암모니아 함유액의 처리 장치(310)의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(310)는 도 19의 처리 장치(280)에서, 질화조(212, 212…)의 가장 전단의 1조의 질화 처리액을 혐기성 암모니아 산화조(214)로 공급할 수 있도록 질화액 배관(222)이 설치되어 있다. 1조째의 질화조(212)는 아질산을 생성하기 쉬우므로, 이와 같이 설치함으로써 유기물의 첨가량을 절약할 수 있다. 또한, 2조째의 질화조(212)에 대해서도 아질산이 생성되는 경우에는, 이 질화 처리액도 혐기성 암모니아 산화조(214)에 공급할 수 있도록 질화액 배관(222)을 설치함으로써 유기물의 첨가량을 더 절약할 수 있다.

이상, 본 발명에 의한 제1∼21의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 각종 태양이 채택될 수 있다.

예를 들면, 상술한 본 실시 형태인 도 3a∼도 3d, 도 5∼도 10, 및 도 13∼도 22에 나타낸 각 처리 장치에서, 사용되는 각 장치 및 부재의 개수, 형상, 및 재질 등은, 특히 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 5∼도 10 및 도 13∼도 22에 나타낸 실시 형태에서는, 혐기성 암모니아 산화조(114 및 214)내에 존재하는 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균의 유지 형태로서, 포괄 고정화 담체의 예로 설명했지만, 특히 한정되는 것은 아니다. 부유균이나 생물막, 부착 고정화 담체의 어느 것이라도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 3a∼도 3d에 나타내는 제1∼4의 실시 형태, 도 5∼도 12에 나타내는 제5∼11의 실시 형태, 및 도 13∼도 22에 나타내는 제12∼21의 실시 형태를 각각 별도로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 제1∼4의 실시 형태의 어느 하나, 제5∼11의 실시 형태의 어느 하나, 또는 제 12∼21의 실시 형태의 어느 하나 중 임의의 1 이상을 조합한 실시 형태여도 좋다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 상술한 내용에 의거하여 상세한 것을 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 3으로 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

<실시예 1-1>

먼저, 본 예에서는, 도 3a∼도 3d로 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(10,20,30, 및 40)을 사용하고, 처리 장치(10, 20)에서는 암모니아, 질산, 및 아세트산 나트륨을 함유하는 합성 폐수에 대한 처리 시험을, 처리 장치(30, 40)에서는 암모니아 및 아세트산 나트륨을 함유하는 합성 폐수에 대한 처리 실험을, 하기에 나타내는 시험 1∼6, 및 비교예로서 종래법의 시험 7의 각 조건으로 행하였다.

제공되는 합성 폐수로는, 처리 장치(10, 20)에서는, 암모니아성 질소 농도와 질산 농도의 비가 1:1의 비율로, T-N이 80mg/L로 조정된 것에 대해서, 유기물원으로서의 아세트산 나트륨을 상술한 C/NO₃-N 비로 1이 되도록 첨가한 것을 사용하였다. 또한, 처리 장치(30, 40)에서는, 암모니아성 질소 농도가 80mg/L이고, 유기물원으로서의 아세트산 나트륨을 질화조(24)에서 생성한 질산량에 상관하고, 또한 C/NO₃-N 비로 1이 되도록 첨가한 것을 합성 폐수로서 사용하였다. 또한, 종래법에서도, 이 합성 폐수를 사용하였다. 각 암모니아 함유액의 처리 장치(10, 20, 30, 및 40)에서, 질소 부하를 1.6kg-N/㎥/day로 되도록 운전하였다. 상세한 조건에 관해서는, 이하에 나타내는 바와 같다.

(시험 1)

·도 3a에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(10)를 사용

·질산 환원조(12)(혐기조);체류 시간을 32분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 탈질 세균을 6×10⁷cel1s/mL 투입, 조내를 60rpm으로 교반

·혐기성 암모니아 산화조(14); 체류 시간을 40분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 혐기성 암모니아 산화 세균을 4×10⁵cells/mL 투입, 조내를 60rpm으로 교반

(시험 2)

·도 3b에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(20)를 사용

·혐기성 암모니아 산화조(14); 체류 시간을 72분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 종속 영양성 탈질 세균을 6×10⁷cells/mL 투입, 혐기성 암모니아 산화 세균을 4×10⁵cells/mL 투입, 조내를 60rpm으로 교반

(시험 3)

·도 3b에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(20)를 사용

·혐기성 암모니아 산화조(14); 체류 시간을 72분, 도 4a에 나타낸 포괄 고정화 담체(50A, 50B)를 20%로 충전(종속 영양성 탈질 세균을 6×10⁸cells/mL로 포괄 고정화한 담체(50A)를 10%, 혐기성 암모니아 산화 세균을 4×10⁶cells/mL로 포괄 고정화한 담체(50B)를 10%), 조 내를 60rpm으로 교반

(시험 4)

·도 3b에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(20)을 사용

·혐기성 암모니아 산화조(14); 체류 시간을 72분, 도 4b에 나타낸 포괄 고정화 담체(50)(종속 영양성 탈질 세균을 3×10⁸cells/mL, 혐기성 암모니아 산화 세균을 2×10⁶cells/mL로 혼합하여 포괄 고정화한 담체)을 20%로 충전, 조내를 60rpm으로 교반

(시험 5)

·도 3b에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(20)를 사용

·혐기성 암모니아 산화조(14); 체류 시간을 72분, 도 4c에 나타낸 포괄 고정화 담체(50')(종속 영양성 탈질 세균을 3×10⁸cells/mL로 표층부 부근에 포괄 고정하고, 혐기성 암모니아 산화 세균을 2×10⁶cells/mL로 중심부에 포괄 고정화한 담체)를 20%로 충전, 조 내를 60rpm으로 교반

(시험 6)

·도 3c에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(30)를 사용

·혐기조(22): 체류 시간을 40분, 도 4c에 나타낸 포괄 고정화 담체(50')(종 속 영양성 탈질 세균을 3×10⁸cells/mL로 표층부 부근에 포괄 고정하고, 혐기성 암모니아 산화 세균을 2×10⁶cells/mL로 중심부에 포괄 고정화한 담체)를 20%로 충전, 조 내를 60rpm으로 교반

·호기조(24); 체류 시간을 32분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 활성 오니 2000mg/L를 투입하여 부직포에 부착시켜, 폭기 장치(26)로 용존 산소 3mg/L 이상으로 유지하여 폭기

·순환 라인(28)으로 100% 순환

(시험 7)

·도 3c에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(30)와 동일한 조 구성을 사용했지만, 종속 영양성 탈질 세균을 조 내에 투입하거나, 담체 내에 함유시키거나 하지 않은 비교예

·혐기조(22); 체류 시간을 40분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 활성 오니 2000mg/L를 투입하여 부직포에 부착시켜, 조 내를 60rpm으로 교반

·호기조(24); 체류 시간을 32분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 활성 오니 2000mg/L를 투입하여 부직포에 부착시켜, 폭기 장치(26)로 용존산소 3mg/L 이상으로 유지하여 폭기

·순환 라인(28)으로 100% 순환

이상의 시험 1∼7에서 처리 운전을 행하여, 배양 종료 후의 안정기로 된 1개월 후의 질소 제거율을 조사하였다. 그 결과를 이하의 표 2에 나타낸다.

[표 2]

	처리수 중의 T-N값 (mg/L)	T-N 제거율 (%)
시험 1	36∼42	48∼55
시험 2	14∼28	65∼83
시험 3	12∼24	70∼85
시험 4	5∼20	75∼94
시험 5	5∼15	81∼94
시험 6	10 이하	87 이상
시험 7	52∼70	13∼35

표 2에 의하면, 시험 1∼6은, 어느 것에서도 비교예인 시험 7에 비해서 높은 질소 제거율을 얻을 수 있었다.

<실시예 1-2>

다음에, 본 예에서는, 도 3c에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(30)를 사용하여, 암모니아 및 아세트산 나트륨을 함유하는 합성 폐수의 처리 시험을 본 발명법 및 종래법의 각 조건으로 행하였다.

제공되는 합성 폐수로는, 암모니아성 질소 농도가 40mg/L로 조정된 것에 대해서, 유기물원으로서의 아세트산 나트륨을 상술한 C/NO₃-N 비로 1로 되도록 첨가한 것을 사용하였다. 암모니아 함유액의 처리 장치(30)에서, 질소 부하를 0.6kg-N/㎥/day로 되도록 운전하였다. 상세한 조건에 관해서는, 이하에 나타내는 바와 같다.

(시험 1)

·도 3c에 나타낸 암모니아 함유액의 처리 장치(30)를 사용

·혐기조(22); 체류 시간을 46분, 도 4c에 나타낸 포괄 고정화 담체(50')(종속 영양성 탈질 세균을 3×10⁸cells/mL로 표층부 부근에 포괄 고정하고, 혐기성 암 모니아 산화 세균을 2×10⁶cells/mL로 중심부에 포괄 고정화한 담체)를 20%로 충전, 조 내를 60rpm으로 교반

·호기조(24); 체류 시간을 50분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 활성 오니를 2,000mg/L 투입하여 부직포에 부착시켜, 폭기 장치(26)로 용존 산소 3mg/L 이상으로 유지하여 폭기

·순환 라인(28)으로 100% 순환

(시험 2)

·혐기조(22); 체류 시간을 46분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 활성 오니를 2,000mg/L 투입하여 부직포에 부착시켜, 조 내를 60rpm으로 교반

·호기조(24); 체류 시간을 50분, 부직포 충전재를 30%로 충전, 활성 오니를 2,000mg/L 투입하여 부직포에 부착시켜, 폭기 장치(26)로 용존산소 3mg/L 이상으로 유지하여 폭기

·순환 라인(28)으로 100% 순환

이상에 나타낸 시험 1, 2에서 동일한 폐수의 처리 운전을 행하여, 배양 종료 후의 안정기로 된 1개월 후의 처리수(水) 중에서의 T-N 값을 측정하였다.

그 결과, 시험 1에서는 처리수 중의 T-N 값이 10mg/L 이하였음에 대해, 비교 예인 시험 2에서는 처리수 중의 T-N 값이 25∼30mg/L이었다.

이상의 실시예 1-1 및 실시예 1-2에 설명한 바와 같이, 본 발명을 채용함에 의해, 보다 안정하게 공급 가능한 질산을 사용하여 혐기성 암모니아 산화를 행할 수 있다. 따라서, 암모니아 함유액의 질소 성분이 변동해도 안정하게 고속 탈질이 가능한 암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

[실시예 2]

<실시예 2-1>

본 예에서는, 도 5에 나타낸 처리 장치(110)를 사용하여, 암모니아 함유액을 처리하였다. 혐기성 암모니아 산화조(114)에 충전한 포괄 고정화 담체의 조성 등은 표 3과 같다.

[표 3]

각 조성 성분		조성의 비율(질량부)
종속영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균의 집적 오니 농축액	종속 영양성 탈질 세균 2×10⁶cells /mL, 혐기성 암모니아 산화 세균 2×10⁵cells/mL 함유	50
폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트		4
아크릴아미드		1
N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민		0.5
과황산칼륨		0.25
물		44.25

상술한 각 성분을 혼합한 뒤, 과황산칼륨을 첨가함에 의해 상기 조성을 겔화시킨 후, 3mm 각형으로 성형하여 포괄 고정화 담체(124)로 하였다.

(처리 장치의 시험 조건)

·암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120mg/L,

BOD 농도 90∼130mg/L의 공장 폐수를 사용

·질산 첨가량: 질산성 질소(NO₃-N) 농도 150mg/L의 질산을 일정량 첨가

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 체류 시간: 2시간

·포괄 고정화 담체의 충전율: 20%

·혐기성 암모니아 산화조(114)를 기계 교반하여 담체(124, 124…)를 유동

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월의 배양 후, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서는 암모니아 함유액의 암모니아와 아질산이 혐기적으로 동시 탈질되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 30∼50mg/L로 안정하게 되었다.

또한, 본 예에서는, 도 5의 처리 장치(110)를 사용하여, BOD 성분을 함유하지 않는 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120mg/L 및 질산성 질소(NO₃-N) 농도 120∼180mg/L의 공장 폐수를 체류 시간 2시간으로 혐기성 암모니아 산화조(114)내에 체류시켜, 유기물로서의 아세트산나트륨을 C/NO₃-N 비로 1.2배로 되도록 첨가하여 처리 운전을 행하였다. 그 결과, 안정하게 연속 처리가 되어, 처리액 중의 총질소 농도(T-N)는 30∼50mg/L로 되었다.

<실시예 2-2>

본 예에서는, 시험 1∼3으로서, 도 8의 처리 장치(160), 도 9의 처리 장치(170), 도 10의 처리 장치(180)를 사용하여, 실시예 2-1과 동일한 포괄 고정화 담체로 암모니아 함유액의 처리를 행하였다. 시험 1∼3의 각 처리 조건은, 이하와 같다.

(시험 1)

·도 8에 나타낸 처리 장치(160)를 사용

·처리 대상으로 되는 암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120 mg/L의 공장 폐수를 사용

·질산 첨가량: 암모니아 모니터링 제어에 의해, 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도의 1.8배의 질산성 질소(NO₃-N)를 첨가

·유기물 첨가량: 암모니아 모니터링 제어에 의해, 폐당밀을 질산성 질소의 1.2배(C/NO₃-N 비)로 되도록 첨가

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 체류 시간: 2시간

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 담체 충전량: 20%

(시험 2)

·도 9에 나타낸 처리 장치(170)를 사용

·처리 대상으로 되는 암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N)농도 90∼120mg/L의 공장 폐수를 사용

·질산 첨가량: 유량 제어에 의해, 평균 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도를 105mg/L로 설정하여, 그 1.8배의 질산성 질소(NO₃-N)를 첨가

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 체류 시간: 2시간

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 담체 충전량: 20%

(시험 3)

·도 10에 나타낸 처리 장치(180)를 사용

·처리 대상으로 되는 암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120mg/L의 공장 폐수를 사용

·질산 첨가량: 질소 가스 생성량에서의 제어에 의해, 평균 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도를 105mg/L로 설정하고, 그 1.4배의 질산성 질소(NO₃-N)를 첨가, 그 후는 도 11에 나타낸 플로우 차트에 따라 제어

·유기물 첨가량: 폐당밀을 질산성 질소의 1.2배(C/NO₃-N 비)로 되도록 첨가

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 체류 시간: 2시간

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 담체 충전량: 20%

상술한 시험 1∼3의 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 표 4의 비교예 1 및 2는, 도 6에 나타낸 처리 장치(130)를 사용하여 질산을 첨가하지 않는 처리를 행하였다.

[표 4]

	처리 장치의 도면 번호	처리액의 총 질소 농도 (mg/L)
시험 1	도 8	15∼26
시험 2	도 9	18∼30
시험 3	도 10	10∼22
비교예 1	도 6에서 질산을 첨가하지 않음	91∼124
비교예 2	도 6에서 질산 대신에 메탄올 첨가	87∼114

표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 시험 1∼3은, 처리액의 총질소 농도는 10∼30mg/L의 사이이고, 암모니아 함유액을 안정하게 처리할 수 있었다.

이것에 대해, 비교예 1 및 2는, 처리액의 총질소 농도는 87∼124mg/L의 사이이고, 암모니아 함유액의 암모니아를 거의 처리할 수 없었다.

또한, 종래법에 의한 암모니아의 처리에는, 질화 반응과 탈질 반응이 필요하고, 질화 반응에는 체류 시간 4∼6시간, 탈질 반응에도 3∼6시간 필요하고, 또한 메탄올이 질소량의 3배량 필요하게 된다. 따라서, 대규모의 처리 장치를 필요로 한다.

이것에 대해, 시험 1∼3과 같이, 암모니아 함유액과 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 혐기성 암모니아 산화조(114)내에서 혐기성 분위기에서 접촉시키면서, 일정 농도의 질산을 저류한 질산 저류조(112)로부터 혐기성 암모니아 산화조(114)로 질산 필요량 및 유기물 필요량을 첨가할 뿐이다. 이것에 의해, 체류 시간을 1시간으로 단축할 수 있는 동시에, 암모니아 함유액의 처리를 항상 안정하게 행할 수 있다. 따라서, 질화조와 탈질조를 필요로 하는 종래예에 비해서 처리 장치를 컴팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 런닝 코스트도 삭감할 수 있는 매우 염가의 처리 방법이라고 말할 수 있다.

<실시예 2-3>

본 예에서는, 도 12에 나타낸 처리 장치(190)를 사용하여 암모니아 함유액을 처리하였다. 혐기성 암모니아 산화조(114)에 충전한 포괄 고정화 담체의 조성 등은 상술한 표 3과 동일한 것을 사용하였다. 또한, 상술한 바와 같이, 표 3의 각 성분을 혼합한 뒤, 과황산칼륨을 첨가함에 의해 상기 조성을 겔화시켜, 3mm 각형으로 성형하여 포괄 고정화 담체(124)로 하였다.

(처리 장치의 시험 조건)

·암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 2000mg/L의 현상 폐액 희석수를 사용

·질산 첨가량: 암모니아성 질소(NH₄-N)에 대해서 1.5배량에 상당하는 질소양의 질산을 연속 첨가

·유기물 첨가량: 질산성 질소(NO₃-N) 농도에 대해서 0.8배의 메탄올 양을 연속 첨가

·혐기성 암모니아 산화조(114)의 체류 시간: 4시간

·포괄 고정화 담체(124)의 충전율:30%

·혐기성 암모니아 산화조(114)를 혐기적으로 기계 교반하여 포괄 고정화 담체를 유동

상기의 조건으로 연속 처리한 결과, 혐기성 암모니아 산화조(114)에서는, 암모니아 함유액의 암모니아와, 질산 저류조(112)로부터 첨가된 질산에 대한 종속 영 양성 탈질 세균에 의한 환원으로 생성된 아질산이 동시 탈질되어, 처리액의 총질소 농도는 120∼180mg/L로 안정하게 되었다.

이와 같이, 본 발명을 채용함에 의해, 암모니아 함유액 중의 암모니아를 고속 탈질하는 것이 가능해졌다.

[실시예 3]

<실시예 3-1>

본 예에서는, 도 13에 나타낸 처리 장치(210)를 사용하여 암모니아 함유액을 처리하였다.

혐기성 암모니아 산화조(214)에 충전한 포괄 고정화 담체(216)의 조성 등은 상술한 표 3과 동일하다.

표 3의 각 성분을 혼합한 뒤, 과황산칼륨을 첨가함에 의해 상기 조성을 겔화시킨 뒤, 3mm 각형으로 성형하여 포괄 고정화 담체(216)로 하였다.

(처리 장치의 시험 조건)

·암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120mg/L, BOD 농도 90∼130mg/L의 공장 폐수를 사용

·질화조(212)의 체류 시간: 6시간

·질화조(212)에 접촉 여과재를 충전

·혐기성 암모니아 산화조(214)의 체류 시간: 2시간

·혐기성 암모니아 산화조(214)의 포괄 고정화 담체(216)의 충전율: 20%

·혐기성 암모니아 산화조(214)를 기계 교반하여 포괄 고정화 담체(216, 216…)를 유동

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월의 배양 후, 혐기적으로 암모니아와 아질산이 동시에 제거되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 12∼20mg/L로 안정하게 되었다.

<실시예 3-2>

본 예에서는, 도 14의 처리 장치(230)를 사용하여, 실시예 3-1과 동일한 포괄 고정화 담체(216)로 암모니아 함유액의 처리를 행하였다. 질화조(212)와 혐기성 암모니아 산화조(214)의 사양은 실시예 3-1과 동일하고, 폐수도 동일한 것을 사용하였다. 질화액의 반송율은 100%로 운전하였다.

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월 배양한 후, 혐기적으로 암모니아와 아질산이 동시에 제거되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 7∼10mg/L로 안정하게 되었다.

<실시예 3-3>

본 예에서는, 도 15의 처리 장치(240)를 사용하여, 실시예 3-1과 동일한 포괄 고정화 담체(216)로 암모니아 함유액의 처리를 행하였다.

(처리 장치의 시험 조건)

·암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120mg/L, BOD 농도 190∼230mg/L의 공장 폐수를 사용

·질화조(212)의 체류 시간: 6시간

·질화조(212)에 접촉 여과재를 충전

·탈질조(226)의 체류 시간: 3시간

·탈질조(226)에 접촉 여과재(228)를 충전(탈질 세균을 부착 고정화)

·혐기성 암모니아 산화조(214)의 체류 시간: 2시간

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월 배양 후, 혐기적으로 암모니아와 아질산이 동시에 제거되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 14∼20mg/L, BOD 20mg/L 이하로 안정하게 되었다.

본 처리 장치(240)에서 탈질조(226)를 제거하면 혐기성 암모니아 산화조(214)에서 혐기성 암모니아 산화 세균이 BOD 성분으로 저해되어, 처리수의 총질소 농도(T-N)는 40∼80mg/L로 저하하였다.

<실시예 3-4>

본 예에서는, 도 16의 처리 장치(250)를 사용하여, 실시예 3-1과 동일한 포괄 고정화 담체(216)로 암모니아 함유액의 처리를 행하였다. 질화조(212), 탈질조(226), 혐기성 암모니아 산화조(214)의 사양은 실시예 3-3와 동일하고, 폐수도 동일한 것을 사용하였다.

질화액의 반송율은 100%(탈질조(226)로 50%, 혐기성 암모니아 산화조(214)로 0%)로 운전하였다.

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월 배양 후, 혐기적으로 암모니아와 아질산이 동시에 제거되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 7∼12mg/L, BOD 20mg/L 이하로 안정하게 되었다.

<실시예 3-5>

본 예에서는, 도 17의 처리 장치(260)를 사용하여, BOD를 포함하지 않은 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 90∼120mg/L의 폐수를 사용한 것 외에는 실시예 3-1과 동일한 조건으로 암모니아 함유액을 처리하였다. 또한, 처리 장치(260)는 실시예 3-1에 폐당밀을 첨가하는 설비(242)를 마련한 것이다.

질화조(212)에 생성한 질산에 대해, 폐당밀을 C/NO₃-N 비로 1.8배, 혐기성 암모니아 산화조(214)에 투입한 바, 안정하게 연속 처리할 수 있어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 10∼20mg/L로 되었다.

<실시예 3-6>

본 예에서는, 도 18의 처리 장치(270)를 사용하여, 실시예 3-1과 동일한 포괄 고정화 담체(216)로 암모니아 함유액의 처리를 행하였다. 또한, 사용액은 하기의 시험 조건과 같이 고농도의 암모니아 함유액이므로 질화조(212)를 다단(본 실시예는 3단)으로 하고 있다.

(처리 장치의 시험 조건)

·암모니아 함유액: 암모니아성 질소(NH₄-N) 농도 590∼820mg/L, BOD 농도 100∼230mg/L의 공장 폐수를 사용

·질화조(212)의 체류 시간: 12시간(각 조의 체류 시간은 4시간)

·질화조(212)의 포괄 고정화 질화 오니 담체(215)의 충전율: 20%

·혐기성 암모니아 산화조(214)의 체류 시간: 12시간

·혐기성 암모니아 산화조(214)에 폐당밀을 C/NO₃-N 비로 0.5배 투입

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월 배양 후, 혐기적으로 암모니아와 아질산이 동시에 제거되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 34∼40mg/L로 안정하게 되었다.

비교예로서, 질화조(212)를 단조(單槽)로 체류 시간 12시간 운전하면, 질화가 진행되지 않고, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 184∼540mg/L로 되었다. 또한, 종래법의 활성 오니로 처리하면 폐수를 3배로 희석하여 체류 시간 2일 이상 필요하다.

<실시예 3-7>

본 예에서는, 도 19의 처리 장치(280)를 사용하여, 실시예 3-1과 동일한 포괄 고정화 담체(216)로 암모니아 함유액의 처리를 행하였다. 또한, 사용액은 하기의 시험 조건과 같이 고농도의 암모니아 함유액이므로 질화조(212)와 혐기성 암모 니아 산화조(214)를 다단(본 실시예는 각각 3단)으로 하고 있다.

(처리 장치의 시험 조건)

·혐기성 암모니아 산화조(214)의 체류 시간: 12시간(각 조의 체류 시간은 4시간)

·혐기성 암모니아 산화조(214)를 기계 교반하여 포괄 고정화 담체(216, 216…)을 유동

상기의 조건으로 연속 처리하여, 1개월의 배양 후, 혐기적으로 암모니아와 아질산이 동시에 제거되어, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 14∼20mg/L로 안정하게 되었다.

본 실시예의 비교로서, 질화조(212)를 단조로 체류 시간 12시간 운전하면, 질화가 진행되지 않고, 처리액의 총질소 농도(T-N)는 284∼630mg/L로 되었다. 또한, 종래법의 활성 오니로 처리하면 폐수를 3배로 희석하여 체류 시간이 2일 이상 필요하다.

또한, 데이터는 나타내지 않지만, 종래법에서는 암모니아의 처리에는 질화 반응과 탈질 반응이 필요하고, 동등한 수질을 얻기 위해서는, 실시예 3-1∼3-5에서의 처리에서는, 종래법으로 질화조의 체류 시간 12시간, 탈질조의 체류 시간 12시간이 필요하고, 또한 폐당밀이나 메탄올 등의 유기물을 질소량의 3배량 필요하여 대규모 처리 장치가 필요하였다. 이것에 대해서 본 발명을 채용함에 의해, 체류 시간이 짧고 혐기적으로 암모니아를 탈질할 수 있어, 종래법에 비해 매우 염가로 처리 장치를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명을 채용함에 의해, 암모니아 함유액 중의 암모니아를 고속 탈질 가능한 암모니아 함유액의 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 처리 대상으로 되는 암모니아 함유액 중의 각 질소 성분 농도의 변동이나, 질산과 아질산의 질소 형태의 변동에 영향을 받지 않고, 고속 탈질이 가능한 혐기성 암모니아 산화 처리를 안정하게 행할 수 있다.

또한, 암모니아 함유액을 항상 안정하게 처리할 수 있으므로, 상시 안정하고 양호한 액질의 처리액을 얻을 수 있다. 또한, 아질산보다도 염가의 질산을 사용하고 있으므로, 처리에 필요한 비용을 저감할 수 있다.

Claims

적어도 암모니아를 함유하는 암모니아 함유액을 탈질 처리하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서,

상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 질산을 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행하는 동시에, 상기 질산 환원 처리로 생성한 아질산과, 상기 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 혐기적으로 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜서 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균과, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜서 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균을 부착 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜서 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 질산 환원 처리 및 상기 혐기성 암모니아 산화 처리는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균과, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체를 상기 암모니아 함유액에 접촉시켜서 처리를 행하는 것을 특징으로 암모니아 함유액의 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 질산 환원 처리는 질소 성분의 상기 질산을 아질산으로 환원하는 촉매 를 상기 암모니아 함유액과 접촉시켜서 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제6항에 있어서,

상기 촉매는 팔라듐과 동(銅)의 합금으로 구성되는 Pd-Cu계의 촉매인 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수는 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대하여 10∼1000배의 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비는 0.5∼2.5의 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
적어도 암모니아를 함유하는 암모니아 함유액을 탈질 처리하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서,

상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기물을 수소 공여체로 하여, 그 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 질산을 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하는 질산 환원조와,

상기 질산 환원조에서 생성된 아질산과, 상기 암모니아 함유액에 함유되는 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 혐기적으로 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화조를 구비한 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제10항에 있어서,

상기 질산 환원조는 상기 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체에 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖고,

상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 혐기성 암모니아 산화세균을 포괄 고정화한 담체에 상기 질산 환원조에서 처리한 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제10항에 있어서,

상기 질산 환원조는 상기 종속 영양성 탈질 세균을 부착 고정화한 담체에 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖고,

상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체에 상기 질산 환원조에서 처리한 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 질산 환원조 및 상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수를 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대하여 10∼1000배의 범위로 조정하는 균 양비(量比) 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 질산 환원조 및 상기 혐기성 암모니아 산화조는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 질소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/N0₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 조정하는 C/N0₃-N 비 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제10항에 있어서,

상기 질산 환원과 상기 혐기성 암모니아 산화는 1조의 혐기조에서 행해지는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제15항에 있어서,

상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균을 포괄 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제15항에 있어서,

상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균과 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 포괄 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제15항에 있어서,

상기 혐기조는 상기 질산을 아질산으로 환원하는 종속 영양성 탈질 세균을 부착 고정화한 담체와, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제15항에 있어서,

상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균과, 상기 혐기성 암모니아 산화 세균을 부착 고정화한 담체에, 상기 암모니아 함유액을 접촉시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기조는 상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수를 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대하여 10∼1000배의 범위로 조정하는 균 양비 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기조는 상기 암모니아 함유액에 함유되거나 첨가된 유기성 질 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비를 0.5∼2.5의 범위로 조정하는 C/NO₃-N 비 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서,

상기 암모니아 함유액에 대하여 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 혐기성 암모니아 산화조내에서 접촉시켜서 상기 생물 탈질을 행할 때에,

일정 농도의 질산을 저류한 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 상기 질산을 첨가하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 방법에 있어서,

상기 암모니아 함유액과 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 혐기성 암모니아 산화조내에서 접촉시켜 상기 생물 탈질을 행할 때에,

일정 농도의 질산을 저류한 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 상기 질산을 첨가하는 동시에,

일정 농도의 유기물을 저류한 유기물 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조로 상기 유기물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제22항 및 제23항에 있어서,

상기 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 측정하고,

상기 측정된 암모니아성 질소 농도로부터 질산의 필요량을 연산하고,

연산한 상기 질산의 필요량에 의거하여, 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제23항에 있어서,

상기 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 측정하고,

상기 측정된 암모니아성 질소 농도로부터 질산의 필요량을 연산하고,

상기 연산한 상기 질산의 필요량에 의거하여, 상기 질산 저류조로부터의 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 조정하는 동시에,

상기 암모니아 함유액에서의 상기 유기성 탄소 농도와 상기 질산성 질소 농 도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되도록, 상기 유기물 저류조로부터의 상기 일정 농도의 유기물의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성 암모니아 산화조에 유입하는 암모니아 함유액의 유입량을 측정하고,

상기 유입량의 측정 결과의 증감에 비례하여, 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 증감시키는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
제22항 또는 제23항에 있어서,

상기 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조에 첨가하는 상기 질산의 첨가량을 증감시키는 동시에, 그 증감했을 때의 상기 혐기성 암모니아 산화조내에서 생성되는 질소 가스의 가스 생성 속도(L/분)의 증감을 측정하고,

상기 첨가량의 증감에 정비례하여 상기 가스 생성 속도가 증감하지 않게 되는 첨가량을 질산 필요량으로 하여 상기 일정 농도의 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 방법.
암모니아 함유액의 암모니아를 혐기적으로 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서,

내부에 종속 영양성 탈질 세균 및 혐기성 암모니아 산화 세균을 존재시킨 혐기성 암모니아 산화조와,

상기 암모니아 함유액을 상기 혐기성 암모니아 산화조에 유입시키는 유입부와,

상기 혐기성 암모니아 산화조에서 처리한 처리액을 유출시키는 유출부와,

일정 농도의 질산을 저류하는 질산 저류조와,

상기 질산 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조에 질산을 첨가하는 질산 첨가 수단과,

상기 질산 첨가량을 조정하는 질산 첨가량 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 암모니아 함유액의 처리 장치는

일정 농도의 유기물을 저류하는 유기물 저류조와,

상기 유기물 저류조로부터 상기 혐기성 암모니아 산화조에 유기물을 첨가하는 유기물 첨가 수단과,

상기 유기물의 첨가량을 조정하는 유기물 첨가량 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제28항 또는 제29항에 있어서,

상기 암모니아 함유액의 암모니아성 질소 농도를 측정하는 농도 측정 수단을 마련하고,

상기 질산 첨가량 조정 수단은 상기 농도 측정 수단의 측정 결과에 의거하여, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제29항에 있어서,

상기 유기물 첨가량 조정 수단은 상기 질산 첨가량 조정 수단으로부터의 상기 질산의 첨가량에 의거하여, 상기 암모니아 함유액에서의 상기 유기성 탄소 농도와 상기 질산성 질소 농도의 비인 C/NO₃-N 비가 0.5∼2.5의 범위로 되도록, 상기 유기물의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제28항 또는 제29항에 있어서,

상기 암모니아 함유액의 상기 혐기성 암모니아 산화조로의 유입량을 측정하는 유입량 측정 수단과, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 제어 수단을 구비하고,

상기 제어 수단은 상기 유입량 측정 수단의 측정 결과에 의거하여, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제28항 또는 제29항에 있어서,

상기 질산 첨가 수단으로 첨가되는 상기 질산의 첨가량을 증감했을 때에, 상기 혐기성 암모니아 산화조내에서 생성되는 질소 가스의 가스 생성 속도(L/분)의 증감을 측정하는 가스 생성 속도 측정 수단을 마련하고,

상기 질산 첨가량 조정 수단은 상기 가스 생성 속도 측정 수단의 측정 결과에 의거하여, 상기 질산의 첨가량을 조정하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성 암모니아 산화조를 카트리지형의 착탈 가능 구조로 하는 동시에, 상기 유입부, 유출부, 및 첨가 수단의 연결부를 복수 마련하여,

복수의 혐기성 암모니아 산화조를 상기 유입부, 상기 유출부, 및 상기 첨가 수단에 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
암모니아 함유액 중의 암모니아를 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서,

상기 암모니아 함유액 중의 암모니아를 질화 세균에 의해 질산으로 질화하는 질화조와,

상기 질화조에서 얻어진 질산을 상기 암모니아 함유액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리 를 행하는 동시에, 그 질산 환원 처리에 의해 생성된 아질산과 상기 암모니아 함유액 중의 암모니아를 혐기성 암모니아 산화세균에 의해 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화조를 구비한 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
암모니아 함유액 중의 암모니아를 생물 탈질하는 암모니아 함유액의 처리 장치에 있어서,

상기 암모니아 함유액을 2개로 일차 분류하여, 한쪽 암모니아 함유액의 암모니아를 질화 세균에 의해 질산으로 질화하는 질화조와,

상기 질화조에서 얻어진 질화 처리액을 2개로 더 2차 분류하여, 한쪽의 질화 처리액과 상기 일차 분류한 다른쪽의 암모니아 함유액을 합류시켜서, 상기 질화 처리액 중의 질산을 상기 암모니아 함유액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 탈질 세균에 의해 탈질 처리를 행하는 탈질조와,

상기 2차 분류한 다른쪽의 질화 처리액과 상기 탈질조로부터의 탈질 처리액을 합류시켜서, 상기 질화 처리액에 함유되는 질산을 상기 탈질 처리액 중의 유기물을 수소 공여체로 하여 종속 영양성 탈질 세균에 의해 아질산으로 환원하는 질산 환원 처리를 행하는 동시에, 그 질산 환원 처리에 의해 생성된 아질산과 상기 탈질 처리액 중의 암모니아를 혐기성 암모니아 산화 세균에 의해 동시 탈질하는 혐기성 암모니아 산화조를 구비한 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제35항 또는 제36항에 있어서,

상기 종속 영양성 탈질 세균의 균수는 상기 혐기성 암모니아 산화 세균의 균수에 대해서 10∼1000배의 범위로 조정되는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성 암모니아 산화조에서 유기물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성 암모니아 산화조에서, 상기 암모니아 함유액에 함유되는 및/또는 첨가된 유기성 탄소 농도 C와 질산성 질소 농도 NO₃-N의 비인 C/NO₃-N 비는 0.5∼2.5의 범위로 조정되는 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탈질조가 2조 이상의 다단인 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제35항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 질화조가 2 이상의 다단인 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.
제35항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혐기성 암모니아 산화조가 2조 이상의 다단인 것을 특징으로 하는 암모니아 함유액의 처리 장치.