KR20060116608A - Advanced nutrient removal system; anr - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명에서 사용된 반응조의 수처리 계통도이며,1 is a water treatment system diagram of a reactor used in the present invention,
도2는 본 발명의 비교예로 사용된 활성슬러지법의 수처리 계통도이며,2 is a water treatment system diagram of an activated sludge method used as a comparative example of the present invention.
도3은 본 발명의 비교예로 사용된 순환식 질산화탈질법의 수처리 계통도이다.3 is a water treatment system diagram of a cyclic nitric oxide denitrification method used as a comparative example of the present invention.
《도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명》`` Explanation of symbols for major parts of drawings ''
100, 20, 30 : 하수유입(일차침전지 월류수) 101, 31: 무산소조,100, 20, 30: sewage inflow (primary sediment overflow) 101, 31: anaerobic tank,
102, 21, 32 : 호기조, 103, 22, 33 : 이차침전지 104 : 호기성 생물막여과조,102, 21, 32: aerobic tank, 103, 22, 33: secondary secondary battery 104: aerobic biofilm filtration tank,
105 : 처리수조, 106, 23, 34 : 방류, 107, 24, 35 : 반송슬러지,105: treated water tank, 106, 23, 34: discharge, 107, 24, 35: conveying sludge,
108, 36 : 내부반송, 109 : 역세수, 110 : 호기조 유입 역세수,108, 36: internal return, 109: backwash, 110: backwash inflow,
111 : 일차침전지 전단계, 112 : 반송II, 113 : 역세수 유입111: preliminary primary battery, 112: return II, 113: backwash water inflow
본 발명은 활성슬러지법을 개선한 고도처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 도2와 연계하여 설명하면 활성슬러지법 수처리 계통도로서 하수가 유입되어 일차침전 지에서 부유물질 등이 일부 제거된 후 호기조(21)에서 유기물 등이 제거되며, 이차침전지(22)에서 고액분리후 방류(23)되며, 침전된 슬러지는 반송에 의해 호기조(21)로 유입된다. 활성슬러지법의 경우 유기물 제거가 주목적으로 질소 및 인 등 영양염류 제거에는 한계성이 있어 이를 개선한 것으로 순환식 질산화탈질법이 도3과 같이 적용되고 있다. 도3의 공정을 설명하면, 하수가 유입(30)되어 무산소조(31)에서 탈질이 일어나며, 호기조(32)에서 암모니아성 질소 산화와 동시에 유기물 성분이 일부 제거되고, 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화되며, 이차침전지(33)에서 고액분리후 방류(34)된다. 이때 반송슬러지(35)는 무산소조(31)로 유입되고, 탈질을 위해 호기조의 질산화액의 내부반송(36)을 실시하며, 인 성분은 호기조(32)에서 세포합성되어 생물학적으로 일부가 제거된다. 그러나, 고도처리로 개조시 종래의 순환식 질산화탈질법만을 적용할 경우 생물반응조를 증대시키지 않으면 질산화 및 탈질의 고도처리에 필요한 호기조(32)의 체류시간이 부족한 경우가 많아 유기물의 제거율이 낮고, 질산화 미생물의 농도가 낮아 하수내의 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화하는데 효율이 낮고 슬러지침강성이 불량하여 최종처리수가 악화되는 등 적용에 한계가 있다. 또한, 종래의 기술로 기존하수처리장을 개조하고 후단에 사여과지 등을 설치하여도 여전히 상기의 문제가 남게 된다. 즉, 미산화된 암모니아성 질소와 높은 농도의 유기물을 포함한 처리수를 그대로 방류할 경우 방류수역의 산소를 고갈시켜 물고기 폐사 등의 문제를 야기시킬 수 있다.The present invention relates to an advanced treatment method and apparatus for improved activated sludge method. Referring to FIG. 2, as the activated sludge water treatment system flows, sewage flows in and some of the suspended solids are removed from the primary settler, and organic matter is removed from the
따라서, 본 발명은 종래의 활성슬러지법의 생물반응조를 증대시키지 않고 순 환식 질산화탈질법으로 개조하며, 상기의 단점을 보완하고자 한다. 즉, 활성슬러지법의 호기조(21)에 내부격벽을 설치하여 무산소조(101)와 호기조(102)로 분할하고, 순환식 질산화탈질법에서 미산화된 암모니아성 질소의 산화와 이차침전지(33)에서 월류되는 플럭(FLOC)이 다량함유된 처리수의 방류를 방지하기 위해 이차침전지(103) 후단에 호기성 생물막여과조(104)를 설치하여 종래 기술의 문제점을 해결하였다. 즉, 호기성 생물막여과조(104)를 설치하여 잔존하는 부유물질(SS) 및 용존 유기물을 제거하고, 호기조(102)의 질산화 효율 제고를 위해 호기성 생물막여과조(104)에서 배양된 질산화 미생물의 일부를 역세척수를 이용하여 호기조(102)로 공급(110)하는 방안을 고안하였다. 또한, 호기성 생물막여과조(104) 처리수를 무산소조(101)로 반송II(112)할 수 있는 기능을 추가하여 반송량을 조절함으로써 필요시 최종방류수의 총질소(T-N) 농도를 제어할 수 있도록 고안하였다.Therefore, the present invention is to be converted to the cyclic nitrification denitrification without increasing the bioreactor of the conventional activated sludge method, to compensate for the above disadvantages. That is, the inner bulkhead is installed in the
상기 기술한 목적을 달성하기 위해 도1과 연계하여 설명하면, 활성슬러지법의 호기조(21)의 경우 수리학적체류시간(HRT)이 통상 6시간으로 이를 내부격벽을 설치하여 2시간의 수리학적체류시간(HRT)을 갖는 무산소조(101)와 나머지 약 4시간의 수리학적체류시간(HRT)을 갖는 호기조(102)로 나누고, 기존 이차침전지(103) 후단에 호기성 생물막여과조(104)를 설치한다. 본 발명에서 호기성 생물막여과조(104)를 설치하는 이유는 두가지로 설명할 수 있다. 첫째, 전단에 설치한 순환식 질산화탈질공정에서 처리효율이 악화되는 경우 유출된 잔존 유기물과 부유물질(SS)을 제거하면서 킬달성 질소성분중 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 것 이다. 둘째, 본 반응조(104)의 질산화미생물을 역세척수를 이용하여 호기조(102)로 공급(110)하며 동절기등 질소제거 조건이 악화되는 경우 질소 제거효율을 획기적으로 향상시킨 점이 본 발명의 핵심기술이다. 또한 질산화 미생물을 호기조(102)로 적정량 공급하기 위해 질산화 미생물의 저장조 및 정량 주입장치를 둘 수 있으며, 방류목표수질에 따라 질소 제거효율을 제어할 수 있도록 반송II 라인(112)을 설치하였다.Referring to FIG. 1 to achieve the above-described purpose, in the case of the
이하 비교예 및 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Comparative Examples and Examples.
《비교예 1》`` Comparative Example 1 ''
도2와 같은 활성슬러지법 공정을 구성하기 위해 PVC로 호기조(21)(용량: 0.6㎥), 공기를 공급하기 위한 산기장치, 이차침전지(22)(용량: 0.48㎥)로 구성되는 모형을 제작하였다. 이차침전지(22)의 침전슬러지는 정량펌프를 이용하여 1Q(유량, 단위 : ㎥/day로 이하 Q로 표시함)로 반송을 실시하고, 3일에 1회씩 폐슬러지를 인발하여 호기조내 미생물 농도를 조절하였다. 처리대상수는 분류식 하수처리장의 일차침전지의 월류수 수질을 기준으로 경기도 소재지 ○○하수처리장(활성슬러지법)의 하수를 사용하였다. 유입수(20)는 정량펌프로 호기조(21)에 유입하였으며, 호기조(21)에 미생물을 식종, 7일간 미생물을 활성화 시키고 이후 70일간 실험을 실시하였다. 실험결과의 재현성을 위해 17℃의 온도를 유지하였으며, 유입수질 및 운전에 대한 결과는 <표 1>에 요약하였다. (단위 : mg/ℓ, data는 평균치임) 본 발명에서 비교한 모든 실시예에서 수온을 17℃로 선정한 이유는 추,동절기 저수온시 질산화 반응이 저하될 경우에 본 발명의 효과를 비교 부각하기 위함이다.In order to construct an activated sludge method as shown in FIG. 2, a model is constructed of an aerobic tank 21 (capacity: 0.6 m 3), an air diffuser for supplying air, and a secondary sedimentation battery 22 (capacity: 0.48 m 3). It was. The sedimentation sludge of the
<표 1> 비교예 1의 결과 요약<Table 1> Result summary of Comparative Example 1
《비교예 2》`` Comparative Example 2 ''
도3과 같이 순환식 질산화탈질법을 구성하기 위해 비교예1과 동일한 규모의 모형 설비를 제작, 같은 방법으로 실험을 실시하였다. 이때, 호기조(21)(용량: 0.6㎥)를 무산소조(31)(용량: 0.2㎥), 호기조(32)(용량: 0.4㎥)로 내부격벽을 설치하여 구분하였다. 또한, 호기조(32)의 혼합액을 2Q(여기서 Q는 일하수량) 조건(0.5∼4Q)으로 무산소조(31)로 내부반송(36)을 실시하고, 슬러지 반송율 1Q로 실험하였다. 운전기간은 《비교예 1》과 동일한 조건으로 모형설비를 운전하였다. 세부적인 운전 조건 및 실험결과를 <표 2>에 요약하였다.(단위 : mg/ℓ, data는 평균치임)In order to configure the circulatory nitrification and denitrification method as shown in FIG. At this time, the aerobic tank 21 (capacity: 0.6 m 3) was divided into an anaerobic tank 31 (capacity: 0.2 m 3) and an aerobic tank 32 (capacity: 0.4 m 3) by installing an internal partition. In addition, the mixed liquid of the
<표 2> 비교예 2의 결과 요약<Table 2> Summary of results of Comparative Example 2
실험결과 BOD, COD, SS는 비교예 1(활성슬러지법)과 거의 동등하며, 질소제거에 있어서 처리효율이 향상되었다.As a result of the experiment, BOD, COD, and SS were almost equivalent to Comparative Example 1 (activated sludge method), and the treatment efficiency was improved in nitrogen removal.
《실시예 1》<< Example 1 >>
본 발명에 따른 수처리시스템과 처리 성능을 비교하기 위해 비교예2와 동일한 규모의 모형설비를 사용하였다. 또한, 이차침전지(103) 후단에 호기성 생물막여과조(104)(용량: 0.1㎥), 처리수조(105)를 각각 설치하였다. 또한, 호기성 생물막여과조(104)의 하부에는 산기장치가 설치되고 그 위에 자갈과 친수성 여재를 충전하였다. 운전 초기 호기성 생물막여과조(104) 의 미생물은 《비교예 1》의 호기조(21)에 식종한 동일 미생물을 주입하여 활성화시켰다. 호기성 생물막여과조(104)의 경우 미생물의 과도한 성장이나 부유물질이 축적되면 여과저항이 발생되며, 이때는 역세척으로 여과 저항을 해소시켜 정상적인 운전이 되도록 한다. 역세척은 처리수조(105)의 처리수를 정량펌프로 주입하고, 공기를 이용한 공세를 병행하여 2일에 1회주기로 수행하였다. 인 성분 제거와 관련하여 생물학적인 인 제거외에 이차침전지(103) 전단에 무기응집제를 20mg/ℓ의 농도로 주입하였다. 본 발명의 핵심기술인 호기조(102)의 질산화 효율 제고를 위해 역세척시 배출되는 호기성 생물막여과조(104)의 질산화 미생물 일부를 호기조(102)로 공급하였다. 실험온도(17℃) 및 운전조건은 《비교예 2》와 동일하고 결과는 <표 3>에 요약하였다.(단위 : mg/ℓ, data는 평균치임) 그 결과 각 수질의 처리효율이 안정되어 향상되었고, 특히, 질소의 제거효율이 저수온임에도 불구하고 비교예에 비해 월등히 향상되었다.In order to compare the treatment performance with the water treatment system according to the present invention, a model facility having the same scale as that of Comparative Example 2 was used. In addition, an aerobic biofilm filtration tank 104 (capacity: 0.1 m 3) and a
<표 3> 실시예 1의 결과 요약<Table 3> Summary of results of Example 1
《실시예 2》<< Example 2 >>
실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 실시하였으며, 호기성 생물막여과조(104)의 처리수에서 무산소조(101)로 정량펌프를 이용하여 반송II(112) 량을 최대 1.0Q 주입하였다. 단, 실험 기간은 각 반송량별 10일 동안 실시하였다. 본 실시예는 본 발명의 최종 방류수내의 질소관련 성분외 기타 수질이 양호하고, 질소성분의 제거 효율이 저하된 비상시나 질소에 대한 방류수질이 극히 강화되었을 경우 처리공정의 개조없이 처리를 안정적으로 수행하기 위하여 사용할 공정에 대한 실험으로 그 결과는 <표 4>에 요약하였다.(단위 : mg/ℓ, data는 평균치임)The experiment was carried out in the same manner as in Example 1, the amount of conveying II (112) was injected into the oxygen-
<표 4> 실시예 2의 결과 요약<Table 4> Summary of results of Example 2
※ 주) 유입수 수질 : 반송 II의 유량 증가에 따른 수질의 결과임.※ Note) Influent Water Quality: It is the result of the water quality due to the increase of the flow rate of the conveying II
본 발명은 활성슬러지법의 호기조(21)를 용량증가 없이 내부격벽만 설치하여 무산소조(101), 호기조(102)로 개조하고 후단에 호기성 생물막여과조(104)를 설치하여 생물막여과조의 질산화미생물을 호기조(102)로 공급(110)하는 고도처리공정으로서 종래의 순환식 질산화탈질법의 단점을 대폭 개선하였다. 일반적으로 알려진 수많은 A2O 계열의 고도처리공정(BNR)보다 처리수질이 우수하고, 기존 처리장의 시설을 최대한 활용할 수 있어 개조비용이 절감된다. 따라서, 본 발명 공정은 하수처리장의 개조 및 신설시 적용성이 뛰어나다. 결국 본 발명으로 처리된 처리수는 공업용수, 조경용수, 화장실 용수 등 중수도용으로 이용이 가능하며, 아울러 도시의 개발로 인해 건천화된 하천에 물고기와 수생식물이 서식할 수 있는 깨끗한 처리수 를 공급함으로써 수자원의 가치 상승과 친환경적인 생태공간을 조성하는 데에 이바지 할 것이다.According to the present invention, the
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KR1020050039090A KR20060116608A (en) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Advanced nutrient removal system; anr |
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