KR20070014857A - System and method for biological treatment of wastewater using mbr and zeolite powder - Google Patents

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KR20070014857A
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Abstract

A system and a method for biologically treating sewage/wastewater which maximize nitrification and denitrification by applying zeolite and membrane separation, maximize removal efficiency of organic matter and nitrogen using ion exchange of injected zeolite and biological regeneration thereof within a reactor, and are economical by allowing the zeolite to extend period of clogging the membrane of a membrane separation tank are provided. A system for treating sewage/wastewater comprises: an anoxic tank(2) into which a powder type zeolite is injected after calculating an injection quantity of zeolite according to concentration of ammonia nitrogen contained in sewage/wastewater flown in, and in which ammonia nitrogen is ion-exchanged with the injected powder type zeolite; a membrane separation tank(1) comprising a plurality of membranes(8) for solid-liquid separation of sludge and the ammonia nitrogen ion-exchanged powder type zeolite of the anoxic tank, and an aerator(10) installed under the membranes to accelerate the solid-liquid separation by the membranes; an oxidation tank(4) for decomposing the sludge that is solid-liquid separated in the membrane separation tank, thereby converting the sludge into dissolved organic matters; and an aeration tank(3) consistently regenerating the powder type zeolite transferred together with the sludge converted into the dissolved organic matters in the oxidation tank using nitrifying bacteria, thereby returning the regenerated powder type zeolite to the anoxic tank.

Description

제올라이트와 멤브레인을 이용한 하/폐수의 처리 시스템 및 방법{System and method for Biological Treatment of Wastewater using MBR and Zeolite Powder}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a system and a method for treating wastewater using a zeolite and a membrane,

도 1은 본 발명에 따른 제올라이트와 멤브레인을 이용한 하/폐수의 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view showing a treatment system for a wastewater according to the present invention using a zeolite and a membrane. Fig.

도 2는 분말형 제올라이트 투여량 계산을 위하여 작성된 도면. FIG. 2 is a diagram prepared for the calculation of the powdered zeolite dosage. FIG.

도 3은 본 발명에 따라 산정되어 투여된 분말형 제올라이트에 의한 화학 폐수의 암모니아성 질소의 제거율을 나타낸 그래프. 3 is a graph showing the removal rate of ammonia nitrogen of chemical wastewater by powder zeolite calculated and administered according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 산정되어 투여된 분말형 제올라이트에 의한 오수의 암모니아성 질소의 제거율을 나타낸 그래프. 4 is a graph showing the removal rate of ammonia nitrogen in sewage water by powdery zeolite calculated and administered according to the present invention.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS (S)

1 : 막 분리조 2 : 무산소조1: membrane separation tank 2: anoxic tank

3 : 호기조 4 : 산화조3: aerobic tank 4: oxidation tank

5 : 반송 펌프 6,10 : 폭기 장치5: Return pump 6,10: Aeration device

7 : 교반기 8 : 폭기 장치7: Stirrer 8: Aeration device

9 : 배출 펌프9: Discharge pump

본 발명은 제올라이트를 활성 슬러지 처리조 내에 투여하여, 투여된 제올라이트의 우수한 암모니아성 질소의 이온교환 하/폐수중의 질소의 제거효율을 향상시키는 동시에 막 분리조의 막의 이용 기간을 연장하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of administering a zeolite in an activated sludge treatment tank to improve the removal efficiency of nitrogen in the ion exchanged / waste water of excellent ammonia nitrogen of the applied zeolite while extending the service life of the membrane of the membrane separation tank .

일반적으로, 종래의 대부분의 하/폐수처리장은 활성 슬러지 공법이 적용되어 운영되고 있으나, 이러한 공정들은 주로 유기물의 제거를 주목적으로 하는 공정으로서, 최근 심각한 사회문제인 호소(湖沼)의 부영양화의 유발 물질로 알려져 있는 질소와 인의 제거공정으로는 적합하지 않다. 이러한 활성슬러지공법을 대체할 수 있는 신공법 개발을 위한 노력들이 선진 각국에서 행해지고 있으며, 그 예로서 하나의 혐기조와 하나의 호기조를 배열한 A/O법, 2개의 혐기조와 1개의 호기조를 배열하는 방법인 A2/O법, 포스트립(Phostrip)법, 바덴포(Bardenpho)법, 연속회분식법(SBR) 등이 있다. Generally, most of the conventional sewage / wastewater treatment plants are operated with the activated sludge process, but these processes are mainly processes for removing organic matter, and they are currently used as a cause of eutrophication of lakes and marshes It is not suitable for the known removal process of nitrogen and phosphorus. Efforts to develop a new method that can replace this activated sludge process have been carried out in advanced countries. For example, the A / O method in which one anaerobic tank and one aerobic tank are arranged, a method of arranging two anaerobic tank and one aerobic tank Phosphorus A 2 / O method, Phostrip method, Bardenpho method, and continuous batch method (SBR).

또한, 최근에는 고농도의 미생물을 반응조에 유지하여 부지를 절감하고 폐수의 오염물질의 처리효율을 높이기 위하여 중공사막과 같은 재료로 만들어진 멤브레인을 적용한 막 분리조(MBR) 공정이 개발되어 적용되고 있다. 그러나, 이들 공정들은 고농도의 질소를 함유한 폐수처리에 있어서는 그 제거 효율이 높지 않으며, 부지의 요구량이 많은 점, 또는 멤브레인의 막힘 현상 등 반응조의 안정적인 운영의 문제점들을 내포하고 있다. In recent years, membrane separation (MBR) processes using a membrane made of a material such as a hollow fiber membrane have been developed and applied in order to reduce microorganisms in the reaction tank and to reduce waste water pollutants. However, these processes have problems in that the removal efficiency is not high in the treatment of wastewater containing nitrogen at a high concentration, that there is a large amount of site required, or that the reactor is stably operated such as a membrane plugging phenomenon.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 예를 들어, 대한민국특허공고 제97-2624 호, 제97-2628호, 제97-9650호, 제97-11327호, 제97-11330호, 제2001-0094714호, 제2003-0061720호 및 일본국 공개특허 평10-99893호와 같은 암모니아에 대한 천연 제올라이트의 뛰어난 선택성을 응용하여, 하/폐수의 생물학적 폐수 처리를 위한 연구 결과들이 제안되었다. In order to solve such problems, for example, Korean Patent Publication Nos. 97-2624, 97-2628, 97-9650, 97-11327, 97-11330, 2001-0094714, The research results for biological wastewater treatment of bottom / wastewater have been proposed by applying the excellent selectivity of natural zeolite to ammonia, such as Japanese Patent Application No. 2003-0061720 and Japanese Patent Publication No. 10-99893.

이러한 종래의 방법들은 외부에 별도의 제올라이트 필터 반응기 또는 제올라이트 재생조 등이 설치되어, 암모니아성 질소를 함유한 원수 또는 처리수, 질산화조의 미생물을 포함하는 반송수, 제올라이트 재생수 등이 제올라이트 필터 반응기 또는 제올라인트 재생조로 유입되어, 암모니아가 제올라이트 반응조에서 제올라이트에 미리 흡착되어 제거되거나 또는 원수와 질산화조의 미생물을 함께 제올라이트 반응조로 보내져서 흡착과 질산화를 유발시키거나 하는 것과 같은 일련의 방법을 사용하여 암모니아농도를 감소시키고자 하는 방법을 사용하고 있으며, 제올라이트에 의한 암모니아의 흡착이 포화된 경우에는, 제올라이트의 재생을 위하여 염화나트륨 등의 물질을 사용하거나 또는 생물학적 처리조 내의 미생물을 반송하여 그 재생을 도모한다. Such conventional methods include a separate zeolite filter reactor or a zeolite regeneration tank installed on the outside so that raw water containing ammonia nitrogen or feed water containing treated water, microorganisms of nitrification tank, zeolite regenerated water, Or a mixture of raw water and a nitrifying tank are sent to a zeolite reaction tank to induce adsorption and nitrification in the zeolite reaction tank, or ammonia concentration When the adsorption of ammonia by zeolite is saturated, a material such as sodium chloride is used for the regeneration of the zeolite, or the microorganisms in the biological treatment tank are returned to regenerate the zeolite.

그러나, 상기된 바와 같은 종래의 방법의 경우에, 추가의 제올라이트 필터 반응조 또는 제올라이트 재생조가 요구되고, 암모니아가 흡착된 제올라이트의 인위적 재생에 따른 화학 약품 등의 경비부담, 제올라이트 침전조 내에서의 정체현상 등의 발생에 따른 손실 등이 발생할 수 있다. However, in the case of the above-described conventional methods, additional zeolite filter reaction tanks or zeolite regeneration tanks are required, and the burden of chemicals and the like on the artificial regeneration of ammonia-adsorbed zeolite, stagnation phenomena in the zeolite tanks And the like may occur.

따라서, 본 발명자들은 상기한 종래의 기술상의 문제점들을 개선코자, 기존 활성슬러지공정의 간단한 유로 변경, 침전조를 막 분리조로 대체와 분말형 제올라이트의 일정량의 투입만으로 저농도 뿐만 아니라, 고농도 질소함유 산업폐수의 처리효율을 높일 수 있는 새로운 하/폐수 처리를 위한 생물학적 처리공정을 제공하려는 목적으로 호기조, 무산소조, 막 분리조의 순서로 구성되는 일련의 생물학적 처리조 내에 분말형 제올라이트를 일정량 투입한 후, 하/폐수의 흐름에 따라, 이들 분말형 제올라이트 및 슬러지가 각각의 반응조를 거치면서, 생물학적 COD저감, 중금속 흡착, 탈질, 탈인을 수행하게 하고, 계속해서 분말형 제올라이트는 슬러지와 함께 반송되어 각각의 반응조에서 생물학적으로 재생되는 경제적인 생물학적 하/폐수처리 공정을 개발하였다. Therefore, the inventors of the present invention have made efforts to solve the above-mentioned problems in the prior art, and have found that it is possible to replace the conventional activated sludge process with a simple flow path, to replace the settling tank with a membrane separation tank and to introduce only a small amount of powdery zeolite into a low concentration, In order to provide a biological treatment process for the new bottom / wastewater treatment which can increase the treatment efficiency, a certain amount of powdered zeolite is put into a series of biological treatment tanks in the order of aerobic tank, anoxic tank and membrane separation tank, The powdery zeolite and the sludge are allowed to perform biological COD reduction, heavy metal adsorption, denitrification, and dephosphorization through the respective reaction vessels, and subsequently the powdery zeolite is conveyed together with the sludge, To develop an economical biological sewage / wastewater treatment process It was.

본 발명의 목적은 제올라이트와 멤브레인의 막 분리를 적용하여 질산화 및 탈질화 반응을 극대화하며, 투입된 제올라이트의 이온 교환 및 반응조 내에서 생물학적 재생을 이용하여 유기물 및 질소 제거 효율을 극대화하며, 제올라이트에 의해 막 분리조의 막의 막힘 기간을 연장하는 경제적인 생물학적 하/폐수 처리 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to maximize nitrification and denitrification by applying membrane separation between zeolite and membrane, maximize the removal efficiency of organic matter and nitrogen by using ion exchange of introduced zeolite and biological regeneration in the reactor, And to provide an economical biological bottom / wastewater treatment system and method that prolongs the clogging period of the membrane of the separation tank.

상기된 바와 같은 목적은, 본 발명의 한 양태에 따라서, 유입된 하/폐수 중의 암모니아성 질소의 농도에 따라서 투여량이 산정되어 분말형 제올라이트가 투여되고, 투여된 분말형 제올라이트에 암모니아성 질소가 이온 교환되는 무산소조; 상기 무산소조에서 암모니아성 질소가 이온 교환된 분말형 제올라이트와 슬러지를 고액 분리하기 위하여 다수의 멤브레인이 설치되고, 상기 멤브레인에 의한 고액분리 를 촉진시키도록 상기 멤브레인의 하부에 폭기 장치가 설치되는 막 분리조; 상기 막 분리조에서 고액 분리된 슬러지를 분해하여 용존성 유기물로 전환시키기 위한 산화조; 및 상기 산화조에서 용존성 유기물로 전환된 슬러지와 함께 이송된 분말형 제올라이트를 질산화 미생물을 이용하여 지속적으로 재생하여 상기 무산소조로 반송시키기 위한 호기조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 시스템에 의하여 달성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the above-mentioned object is achieved by a method of treating a zeolite powder in which powdered zeolite is dosed according to the concentration of ammonia nitrogen in the incoming bottom / wastewater, Exchanged anoxic tank; A plurality of membranes are provided for solid-liquid separation of powdery zeolite in which ammonia nitrogen is ion-exchanged in the anoxic tank, and a membrane separation tank in which aeration unit is installed in the lower part of the membrane to promote solid- ; An oxidation tank for decomposing the solid-liquid separated sludge in the membrane separation tank into dissolved organic matters; And an aerobic tank for continuously returning the powdered zeolite transferred together with the sludge converted from the oxidation tank to the dissolved organic matter using the nitrifying microorganism and returning the powdered zeolite to the anoxic tank. Can be achieved.

상기된 바와 같은 목적은 또한, 본 발명의 다른 양태에 따라서, 유입된 하/폐수 중의 암모니아성 질소의 농도에 따라서 산정된 투여량에 따라서 분말형 제올라이트를 투여하여, 투여된 분말형 제올라이트에 암모니아성 질소를 이온 교환시키는 단계와; 다수의 멤브레인을 이용하여 암모니아성 질소가 이온 교환된 분말형 제올라이트와 슬러지를 고액 분리하는 단계와; 상기 멤브레인들에 의해 고액 분리된 슬러지를 분해하여 용존성 유기물로 전환시키는 단계와; 유입된 하/폐수 중의 암모니아성 질소가 재이온 교환되도록, 용존성 유기물로 전환된 슬러지와 함께 이송된 분말형 제올라이트를 질산화 미생물을 이용하여 지속적으로 재생하여 질소 이온 교환 단계로 반송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 방법에 의해 달성될 수 있다. The above object can also be achieved according to another aspect of the present invention by administering powdered zeolite according to the dose calculated according to the concentration of ammonia nitrogen in the incoming bottom / wastewater, Ion exchanging nitrogen; Separating the powdery zeolite ion exchanged with ammonia nitrogen using a plurality of membranes and the sludge; Decomposing the solid-liquid separated sludge by the membranes into a soluble organic material; Continuously regenerating the powdered zeolite transferred with the sludge converted into dissolved organic matter so as to re-ionize the ammonia nitrogen in the incoming bottom / wastewater, and returning it to the nitrogen ion exchange step The waste water treatment method according to claim 1,

상기 무산소조에 투여되는 분말형 제올라이트는 다음의 등온 흡착식에 의해 산정된다: The powdery zeolite to be administered to the anoxic tank is estimated by the following isothermal adsorption formula:

Figure 112005042159471-PAT00001
Figure 112005042159471-PAT00001

Q0 : 최대 흡착 용량Q 0 : Maximum absorption capacity

b : 실험계수b: experimental coefficient

M : 무산소조에서의 제올라이트의 중량M: Weight of zeolite in anoxic tank

NZ = (Cea - Ceq) × Va N Z = (C ea - C eq ) x V a

NZ : 제올라이트에 이온 교환된 암모니아성 질소의 양N Z : Amount of ammonia nitrogen ion-exchanged to zeolite

Ceq : 무산소조에서 암모니아성 질소 농도의 평형값C eq : Equilibrium value of ammonia nitrogen concentration in anoxic tank

Va : 무산소조의 체적(L3)V a : volume of anoxic tank (L 3)

Figure 112005042159471-PAT00002
Figure 112005042159471-PAT00002

NO : 유입 암모니아성 질소의 양N O : Amount of ammonia nitrogen input

V : 원수 유입량V: Amount of raw water inflow

VI : 내부 반송량V I : Internal return amount

VRAS : 슬러지 반송량V RAS : sludge return volume

상기에서, 암모니아성 질소가 이온 교환된 제올라이트의 재생은 상기 호기조 내의 제올라이트에 부착/부유 성장하는 질산화균에 의한 질산화 기작을 통해 이루어진다. In the above, the regeneration of the ammonia-nitrogen-exchanged zeolite is carried out through a nitrification mechanism by nitrifying bacteria that adhere to / grow on the zeolite in the aerobic tank.

아울러, 상기 호기조에서 생물학적 기작에 의해 재생된 제올라이트가 상기 무산소조로 슬러지와 함께 이송되어 유입원 수의 암모니아성 질소의 재이온교환을 반복한다. In addition, the zeolite recovered by the biological mechanism in the aerobic tank is transferred with the sludge to the anoxic tank, and the re-ion exchange of the ammonia nitrogen of the influent water is repeated.

상기한 분말형 제올라이트는 암모니아성 질소에 대해 이온 교환능을 가진 천연 제올라이트와 합성 제올라이트를 포함한다.The above-mentioned powdered zeolite includes natural zeolite and synthetic zeolite having ion exchange capacity with respect to ammonia nitrogen.

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

먼저, 본 발명은 생물학적 처리공정인 무산소조(2, 탈질 반응조), 호기조(3, 질산화 반응조), 막 분리조(1, 고액 분리조)와 슬러지 및 제올라이트의 반송 및 슬러지 산화 처리를 위한 부대설비로 구성되는 생물학적 하/폐수 처리 공정에 있어서, 바람직하게는 무산소조(2)에 분말형 제올라이트를 일정량 투여하고, 이러한 분말형 제올라이트가 폐수의 흐름에 따라 이동하면서, 무산소조(2) 내에서 분말형 제올라이트에 의해 암모니아성 질소가 흡착되고, 분말형 제올라이트에 부착 또는 부유되어 활동하는 미생물에 의해 유기물이 감소되며, 호기조(3)에서는 질산화 미생물에 의해 암모니아성 질소로 흡착된 제올라이트를 재생시키는 방법으로서, 추가적으로 반응조, 즉 무산소조(2)에 투여된 분말형 제올라이트가 막 분리조(1)의 멤브레인(8)의 전단 응력을 주어 슬러지에 의한 멤브레인(8)의 막힘을 방지하여, 하/폐수 처리에 있어서 높은 처리효율을 얻을 수 있으며, 부지 절감 및 운전비용을 절감하고자 하는 방법이다. First, the present invention relates to an anoxic tank (2, denitrification tank), an aerobic tank (3, nitrification tank), a membrane separation tank (1, solid-liquid separation tank), and an auxiliary facility for transporting sludge and zeolite and oxidizing sludge In the biological treatment / wastewater treatment process, a certain amount of powdery zeolite is preferably added to the anoxic tank 2, and the powdery zeolite is moved to the powdery zeolite 2 in the anoxic tank 2, (3) adsorbs ammonia nitrogen by adsorbed ammonia nitrogen, and the organic matter is reduced by microorganisms which are adhered to or suspended in the powdered zeolite. In the aerobic tank (3), the zeolite adsorbed by ammonia nitrogen is regenerated by nitrifying microorganisms. , That is, the powdered zeolite administered to the anoxic tank (2), changes the shear stress of the membrane (8) of the membrane separation tank (1) To prevent clogging of the membrane (8) by the sludge, and / it is possible to obtain a high treatment efficiency in waste water treatment, a method to reduce the site and reduce operating costs.

본 발명의 하/폐수 처리 방법을 수행하기 위한 하/폐수 처리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 바닥에 폭기 장치(6)가 설치되는 호기조(2), 모터에 의해 회전되는 교반기(7)가 설치되는 무산소조(2), 고액 분리를 위한 다수의 멤브레인(8) 이 설치되고 멤브레인(8)에 흡착된 슬러지와 제올라이트 분말을 멤브레인(8)으로부터 용이하게 분리되도록 하부에 폭기 장치(10)가 설치되는 막 분리조(1), 및 막 분리조(1)에서 고액 분리된 슬러지를 분해하여 용존성 유기물로 전환시키고, 용존성 유기물로 전환된 슬러지를 제올라이트와 함께 호기조(3)로 이송하기 위한 산화조(4)의 순서로 배열된다. As shown in FIG. 1, the bottom / wastewater treatment system for carrying out the bottom / wastewater treatment method of the present invention comprises an aerobic tank 2 in which an aeration device 6 is installed at the bottom, a stirrer 7 rotated by a motor An anoxic tank 2 in which an anoxic tank 2 is installed and a plurality of membranes 8 for solid-liquid separation are installed and the aeration device 10 is installed below the sludge and zeolite powder adsorbed on the membrane 8, And the sludge solid-liquid separated from the membrane separation tank 1 is decomposed and converted into dissolved organic matter, and the sludge converted into the soluble organic matter is oxidized for transferring the sludge together with the zeolite to the oxic tank 3 (4).

처리될 원수(하/폐수)는 분말형 제올라이트가 투여된 무산소조(2)로 유입되며, 무산소조(2)에서 원수 중의 암모니아성 질소는 무산소조(2)에 투여된 분말형 제올라이트로 이온 교환되어, 원수 중의 질소가 제거된다. 이 때, 무산소조(2)에 설치된 교반기(7)의 작동에 의해 암모니아성 질소가 제올라이트로 이온 교환이 용이하게 이루어진다. 무산소조(2)에 투여된 분말형 제올라이트는 무산소조(2)에 유입되는 하/폐수의 암모니아성 질소 농도에 따라 구해진 등온 흡착식(Langmuir isotherm)에 의하여 일정량 투여되며, 무산소조(2)로 유입된 암모니아성 질소는 무산소 조건에서 제올라이트의 Na+ 등의 양이온과 교환이 이루어진다.The raw water to be treated (raw / waste water) is introduced into the anoxic tank 2 to which the powdered zeolite is applied, and the ammonia nitrogen in the raw water is ion-exchanged with the powdered zeolite administered to the anoxic tank 2 in the anoxic tank 2, Nitrogen is removed. At this time, the operation of the agitator 7 provided in the anoxic tank 2 facilitates ion exchange with ammonia nitrogen into zeolite. The powdery zeolite administered to the anoxic tank 2 is administered by a constant amount by an isothermal adsorption (Langmuir isotherm) determined according to the ammonia nitrogen concentration of the bottom / wastewater flowing into the anoxic tank 2, Nitrogen exchanges with cations such as Na + in zeolite under anaerobic conditions.

무산소조(2)에서 암모니아성 질소가 이온 교환된 제올라이트는 무산소조(2)에서 탈질 반응 처리된 원수와 함께 막 분리조(1)로 이송된다. 막 분리조(1)로 이송된 원수는 막 분리조(1)에 설치된 멤브레인(8, 분리막)을 통해 고액 분리가 이루어진다. 막 분리조(1)에서 고액 분리 처리된 폐수는 멤브레인(8)과 연결된 배출 펌프(9)에 의해 외부로 배출된다. 이 때, 멤브레인(8)의 표면상에 흡착된 슬러지와 제올라이트 분말은 막 분리조(1)의 하부에 제공되는 폭기 장치(10)에 의해 폭기되 어, 멤브레인(8)으로부터 분리되어 멤브레인(8)의 막힘이 방지되며, 반송 펌프(5)의 동작에 의해 슬러지의 형태로 막 분리조(1)로부터 산화조(4)로 이송된다. The zeolite ion-exchanged with ammonia nitrogen in the anoxic tank (2) is transferred to the membrane separation tank (1) together with raw water subjected to the denitrification treatment in the anoxic tank (2). The raw water transferred to the membrane separation tank 1 is subjected to solid-liquid separation through a membrane (separation membrane) 8 provided in the membrane separation tank 1. The wastewater subjected to solid-liquid separation in the membrane separation tank (1) is discharged to the outside by a discharge pump (9) connected to the membrane (8). At this time, the sludge and zeolite powder adsorbed on the surface of the membrane 8 are aerated by the aeration device 10 provided below the membrane separation tank 1 and separated from the membrane 8 to be separated from the membrane 8 And is conveyed from the membrane separation tank 1 to the oxidation tank 4 in the form of sludge by the operation of the transfer pump 5. [

상기된 바와 같이, 막 분리조(1)에서 암모니아성 질소가 이온 교환된 제올라이트와 슬러지는 막 분리조(1)와 연결된 반송 펌프(5)에 의해 산화조(4)로 유입된다. 산화조(4)에서, 슬러지는 분해되어 용존성 유기물로 전환되고, 용존성 유기물로 전환된 슬러지는 제올라이트와 함께 호기조(3)로 이송된다. 슬러지와 함께 호기조(3)로 이송된 제올라이트는 질산화 반응에 의해 암모니아성 질소 이온의 평형이 깨짐에 따라 용액상으로 암모니아성 질소를 지속적으로 탈착 및 재생되어 질산성 질소로 전환이 이루어진다. As described above, in the membrane separation tank 1, the ammonia-nitrogen-exchanged zeolite and the sludge are introduced into the oxidation tank 4 by the transfer pump 5 connected to the membrane separation tank 1. In the oxidation tank 4, the sludge is decomposed and converted into dissolved organic matter, and the sludge converted into dissolved organic matter is transferred to the oxic tank 3 together with the zeolite. The zeolite transferred to the aerobic tank 3 together with the sludge is converted into nitrate nitrogen by continuously desorbing and regenerating the ammonia nitrogen into the solution phase as the equilibrium of the ammonia nitrogen ion is broken by the nitrification reaction.

재생된 제올라이트와 질산성 질소는 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 다시 무산소조(2)로 이송되고, 질산성 질소는 유입 원수의 유기물을 이용하는 탈질균에 의해 탈질반응으로 N2 가스로 환원되어 제거되는 동시에, 재생된 제올라이트에 유입 원수의 암모니아성 질소가 재이온 교환된다. 이와 별도로 슬러지가 과잉 성장하게 됨에 따라서, 적정 미생물 농도의 유지가 필요한 경우에, 슬러지가 폐기된다.As shown in FIG. 1, the regenerated zeolite and the nitrate nitrogen are transferred to the anoxic tank 2 again, and the nitrate nitrogen is reduced and removed by N 2 gas by the denitrification reaction by the denitrifying bacteria using the organic matter of the influent raw water At the same time, the ammonia nitrogen of the incoming feed water is re-ion-exchanged with the regenerated zeolite. Separately, as the sludge is overgrown, the sludge is discarded when it is necessary to maintain proper microbial concentration.

이와 동시에, 호기조건에서 질산화 기작에 의해 용액상으로 탈착된 암모니아성 질소는 질산성 질소로 전환되어 무산소 조건에서 탈질 반응에 의해 질소 가스로서 제거되고, 유입된 유기물은 탈질 반응의 탄소원으로 소모되며, 이 때, 반응 시간은 무산소조(2) 내의 질소 농도와 미생물 농도에 의해 적절하게 변경될 수 있다. At the same time, the ammonia nitrogen desorbed into the solution phase by the nitrification mechanism under aerobic conditions is converted into nitrate nitrogen, and is removed as nitrogen gas by the denitrification under the anaerobic condition. The introduced organic matter is consumed as the carbon source of the denitrification reaction, At this time, the reaction time can be appropriately changed depending on the nitrogen concentration and the microorganism concentration in the anoxic tank 2.

본 발명에 따라서, 하/폐수 처리 시스템에 막 분리조(1)에 의한 고액 분리가 도입됨에 따라서, 미생물 농도를 극대화하여 반응시간을 최소화하였다. 종래의 공정에서, 탈질 반응에서 소모되고 남은 유기물의 제거와 질소가스를 탈기시켜, 침전성 향상을 위해 짧은 시간동안 공기가 공급되는 재폭기가 요구되기도 하였지만, 본 발명에 따른 공정에서는 막분리에 의해 고액분리가 됨에 따라 이와 같은 재폭기 조작이 제거될 수 있다. According to the present invention, as the solid-liquid separation by the membrane separation tank (1) is introduced into the bottom / wastewater treatment system, the reaction time is minimized by maximizing the microbial concentration. In the conventional process, the re-aeration in which the air is supplied for a short period of time for removing the organic matters consumed in the denitrification and the removal of the remaining organic substances and the degassing of the nitrogen gas is required to improve the settling property. However, in the process according to the present invention, As the solid-liquid separation is carried out, such re-aeration operation can be eliminated.

한편, 종래의 공지된 방식으로 운전되면, 분말형 제올라이트로 이온 교환된 암모니아성 질소가 호기 조건에서 용액상으로 탈착되고 질산성 질소로 전환된 후, 침전 단계를 거쳐 유출수와 함께 배출되기 때문에, 일정한 처리효율, 즉 대략 60~70% 이상의 질소 제거 효율을 얻는 것은 기술적으로 매우 어렵다. 또한, 호기조, 무산소조 및 침전조로 분리된 처리공정에서, 높은 질소 제거 효율을 얻기 위해서는 적어도 3개 이상의 별개의 반응조가 요구되거나, 반송비가 높아져야 하는 단점을 가지고 있으며, 아울러, 고농도의 질소를 함유한 하/폐수일 경우에, 침전조에서의 슬러지 부상 문제와 잔류 유기물의 배출 가능성이 존재한다. On the other hand, when operated in a conventionally known manner, ammonia nitrogen ion-exchanged with powdered zeolite is desorbed into a solution phase in an aerobic condition and converted into nitrate nitrogen, then discharged through the precipitation step together with the effluent, It is technically very difficult to obtain a treatment efficiency, that is, a nitrogen removal efficiency of about 60 to 70% or more. In addition, at least three separate reaction vessels are required in order to obtain a high nitrogen removal efficiency in the treatment process separated by the aerobic tank, the anoxic tank and the settling tank, and the transportation cost must be increased. In addition, / In the case of wastewater, there is a problem of sludge flooding in sedimentation basins and the potential for release of residual organic matter.

그러나, 본 발명에 따른 하/폐수 처리 방법은 등온 흡착식에 의해 일정량 무산소조(2)에 투여된 제올라이트에 의해 반송비와 관계없이 추가적인 질소 제거가 가능하며, 종래의 침전조 대신 막 분리조(1)를 이용함으로써 반응시간을 최대한 단축시킬 수 있으며, 제올라이트 및 슬러지의 유실을 효과적으로 방지할 수 있다. 투여된 제올라이트는 질소 제거효율을 향상시키는 기능 이외에도 막 분리조(1)에서 멤브레인(8)의 표면에 접촉하여 전단응력을 일으켜 멤브레인(8)의 막힘을 방지하는 기능도 한다.However, the method of treating wastewater according to the present invention can remove additional nitrogen by zeolite administered to a certain amount of anoxic tank 2 by an isothermal adsorption method irrespective of the transporting rate, and can use a membrane separation tank 1 instead of a conventional precipitation tank The reaction time can be shortened as much as possible, and the loss of zeolite and sludge can be effectively prevented. In addition to the function of enhancing the nitrogen removal efficiency, the applied zeolite also functions to contact the surface of the membrane 8 in the membrane separation tank 1 to cause shear stress to prevent the membrane 8 from clogging.

상기의 본 발명의 방법에 사용될 수 있는 분말형 제올라이트는 암모니아성 질소에 대하여 교환능을 가진 임의의 형태의 것이 바람직하며, 천연 제올라이트와 합성 제올라이트를 포함한다. The powdered zeolite which can be used in the process of the present invention is preferably of any form capable of exchanging ammoniacal nitrogen and comprises natural zeolite and synthetic zeolite.

한편, 폐 슬러지의 형태로 폐기되는 슬러지양은 전체 반응조의 슬러지 체류시간(SRT)에 따라 일정하게 폐기된다. 따라서, 폐기된 슬러지에 포함되어 폐 슬러지와 함께 폐기되는 분말 제올라이트 양 만큼 새로운 분말형 제올라이트가 무산소조(2)로 보충되어야 한다. 보충되는 분말형 제올라이트의 양은 종래의 이온교환 칼럼을 이용한 방법에 비해 매우 적은 양이며, 경우에 따라서 보충되지 않을 수도 있으나, 이는 저농도 하/폐수의 잉여 슬러지를 오존산화, 전기분해, 알칼리처리 등 고도산화공정을 도입하여 재투입하는 경우에 국한되며, 잉여 슬러지가 폐기되는 경우에는 외부에 적절한 제올라이트 공급 장치를 통해 일정량의 분말형 제올라이트가 반응조, 즉 무산소조(2)에 공급되는 것이 바람직하다. On the other hand, the amount of sludge to be discarded in the form of waste sludge is constantly discarded according to the sludge residence time (SRT) of the whole reaction tank. Therefore, a new powdered zeolite contained in the discarded sludge as much as the amount of powdered zeolite to be discarded together with the waste sludge must be replenished with the anoxic tank (2). The amount of the powdered zeolite to be supplemented is very small compared with the conventional method using the ion exchange column and may not be supplemented depending on the case. This is because the excess sludge of the low concentration / wastewater is treated by the ozone oxidation, electrolysis, It is preferable that a certain amount of powdered zeolite is supplied to the reaction tank, i.e., the anoxic tank 2, through an appropriate zeolite supply device to the outside when the excess sludge is discarded.

본 발명에서 중요한 부분이 제올라이트 투여량의 산정이다. 따라서 본 발명 공정에 질소 제거를 위한 제올라이트 투여량을 산정하는 방법을 고안하였다. 분말형 제올라이트 투여량 계산을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 물질 수지를 작성하였다. An important part of the present invention is the estimation of zeolite dose. Thus, a method for estimating the dosage of zeolite for nitrogen removal in the process of the present invention has been devised. For calculation of the powder type zeolite dosage, a mass balance was prepared as shown in Fig.

도 2에 도시된 바와 같이, 암모니아성 질소의 질량은 생물학적 부분과 이온교환 부분으로 분리하여 표현이 가능하다. 반송비에 의한 생물학적 질소제거에 대한 유출수의 농도(Cea)는 식 1과 같다. As shown in FIG. 2, the mass of ammonia nitrogen can be expressed by separating into a biological part and an ion exchange part. The effluent concentration (C ea ) for removal of biological nitrogen by the recycle cost is shown in Equation 1.

Figure 112005042159471-PAT00003
----------------------------(1)
Figure 112005042159471-PAT00003
----------------------------(One)

여기서, NO : 유입 암모니아성 질소의 양(M)Where N O is the amount (M) of ammonia nitrogen introduced,

V : 원수 유입량(L3)           V: Raw water inflow (L3)

VI : 내부 반송량(L3)V I : the inner carry amount (L3)

VRAS : 슬러지 반송량(L3)V RAS : sludge return amount (L3)

무산소조(2)에 제올라이트가 투여되지 않은 상태에서 정상 상태(steady state)가 이루어지면 무산소조(2)의 암모니아성 질소 농도는 일정한 Cea 값을 유지한다. 이 상태에서, 제올라이트를 무산소조(2)에 투여하면, 무산소조(2)에서 상기된 바와 같이 분말형 제올라이트와 암모니아성 질소의 이온교환이 이루어지며, 이 과정에서 암모니아성 질소가 이온 교환에 의한 제거가 이루어진다. 분말형 제올라이트는 무산소조(2)에 투여된 양에 따라 항상 일정한 농도를 유지하며, 반송비와는 관계가 없다. The ammonia nitrogen concentration of the anoxic tank 2 maintains a constant value of C ea when a steady state is established in the absence of zeolite in the anoxic tank 2. In this state, when the zeolite is added to the anoxic tank 2, the ion exchange of the powdery zeolite with the ammonia nitrogen is performed as described above in the anoxic tank 2, and the ammonia nitrogen is removed by ion exchange . The powdered zeolite always maintains a constant concentration depending on the amount administered to the anoxic tank (2), and is not related to the return rate.

따라서, 무산소조(2)에서 제올라이트에 의해 제거된 암모니아성 질소의 양은 식 2와 같이 표현될 수 있다. 이 식은 반송비에 의한 무산소조(2)의 암모니아성 질소 농도(Cea)와 무산소조(2)에 존재하는 제올라이트의 양에 의한 농도 평형이 항상 이루어지고 있음을 나타낸다. Therefore, the amount of ammonia nitrogen removed by the zeolite in the anoxic tank 2 can be expressed as shown in Equation (2). This equation shows that the concentration balance due to the ammonia nitrogen concentration (C ea ) of the anoxic tank (2) and the amount of zeolite present in the anoxic tank (2) by the return ratio is always performed.

NZ = (Cea - Ceq) × Va --------------------------------(2)N Z = (C ea - C eq ) x V a - (2)

여기서, NZ : 제올라이트로 이온 교환된 암모니아성 질소의 양(M) Where N Z is the amount (M) of ammonia nitrogen ion-exchanged with zeolite,

Ceq : 무산소조에서 암모니아성 질소 농도의 평형값(ML-3)C eq : Equilibrium value of ammonia nitrogen concentration in anoxic tank (ML-3)

Va : 무산소조의 체적(L3)V a : volume of anoxic tank (L 3)

NZ는 무산소조(2) 내에서 초기 NH4 +-N (반송에 의한 희석 농도)의 농도와 제올라이트의 양에 의해서만 결정된다고 볼 수 있으며, 반송에 의한 희석효과는 무산소조(2)의 Cea에 영향을 주며, 최종적으로는 Ceq에 영향을 주게 된다. N Z is determined solely by the concentration of initial NH 4 + -N (dilution concentration by transport) and the amount of zeolite in the anoxic tank 2, and the dilution effect by the transport is determined by C ea of the anoxic tank 2 And ultimately affects the C eq .

무산소조(2)에서 제올라이트에 의해 이온 교환된 암모아성 질소의 농도는 식 3과 같이 표현될 수 있다.The concentration of ammonia nitrogen ion-exchanged by the zeolite in the anoxic tank (2) can be expressed as Equation (3).

Figure 112005042159471-PAT00004
----------------------------------(3)
Figure 112005042159471-PAT00004
---------------------------------- (3)

따라서, 무산소조(2)에서 제올라이트에 의해 이온 교환된 후 막 분리조(1)로부터의 최종 유출수의 암모니아성 질소 농도(Ceff)는 식 4와 같이 나타낼 수 있다. Therefore, the ammonia nitrogen concentration C eff of the final effluent from the membrane separation tank 1 after ion-exchanged by the zeolite in the anoxic tank 2 can be expressed by Equation (4).

Ceff = Cea - NZ/Va = Ceq --------------------------------(4)C eff = C ea - N Z / V a = C eq --------------------------------(4)

무산소조(2)에서 제올라이트에 이온 교환된 후 암모니아성 질소의 평형농도 Ceq를 구하기 위해 등온 흡착식을 적용하였다. Isothermal adsorption was applied to obtain the equilibrium concentration C eq of ammonia nitrogen after ion exchange with zeolite in the anoxic tank (2).

Figure 112005042159471-PAT00005
---------------------------------(5)
Figure 112005042159471-PAT00005
--------------------------------- (5)

여기서, M : 무산소조에서의 제올라이트의 중량Here, M is the weight of the zeolite in the anoxic tank

Q0 : 최대 흡착 용량Q 0 : Maximum absorption capacity

b : 실험값         b: experimental value

식 5를 Zeo-MBR 공정에 적용하기 위하여 정리하면 식 6과 같다.Equation 5 is applied to the Zeo-MBR process.

bCeq 2 + (1+abCz-bCea)Ceq-Cea = 0 -------------------------(6)b C eq 2 + (1 + abC z -bC ea ) C eq -C ea = 0 - (6)

식 7에서 각 항의 계수를 치환하면 다음과 같이 정리할 수 있다. Substituting the coefficients of each term in Equation 7, we can summarize as follows.

xCeq 2 + yCeq + z = 0 -----------------------------------(7)xC eq 2 + yC eq + z = 0 (7)

여기서, x = bHere, x = b

y = 1+Q0bCz-bCea y = 1 + Q 0 b C z -bC ea

z = -Cea z = -C e

식 7을 근의 공식을 이용하여 풀면 다음과 같이 Ceq를 구할 수 있다. Solving the equation 7 using the formula of the muscle can be determined as follows: C eq.

Figure 112005042159471-PAT00006
------------------------------(8)
Figure 112005042159471-PAT00006
------------------------------(8)

상기의 식을 이용하여 제올라이트의 투여량을 산정할 수 있다. The dose of zeolite can be estimated using the above equation.

이하. 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시예일 뿐, 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다. Below. Preferred embodiments of the present invention will be described. However, the following examples are only for the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예][Example]

1. 실폐수 적용 결과1. Results of actual wastewater application

본 발명의 방법에 따라, 총 30L의 아크릴 반응조를 사용하였으며, 반송비는 1Q(100%)로 운전하였다. 하/폐수 시료로는 고농도의 암모니아성 질소를 함유한 국내의 S사의 화학 폐수(총 질소량 : 150㎎/L)와 S대학교의 오수(총 질소량 : 50㎎/L)를 사용하였으며, 제올라이트는 구룡포 지역의 국내산 제품을 구입하여, 지름 100㎛ 이하의 분말형 제올라이트를 적용하였으며, 실험 기간동안 제올라이트의 보충은 없었다. 반응조별 수리학적 체류 시간(HRT)은 무산소조(2)에서 약 24시간, 호기조(3)에서 약 48시간, 막 분리조(1)에 약 12시간이었으며, 각 반응조의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids Loading)는 약 5,000~7,000㎎/L이고, 실험은 약 3개월 동안 진행하였다. 오수는 무산소조(2)에서 약 2시간, 호기조(3)에서 약 3.5시간, 막 분리조(1)에서 약 1시간 동안 운전하였으며, MLSS는 5,000~7,000 ㎎/L, 제올라이트 농도는 5g/L 씩 투여하여 약 3개월 동안 진행하였다. According to the method of the present invention, a total of 30 L acrylic reactor was used, and the recycle ratio was 1Q (100%). As a raw / wastewater sample, domestic wastewater (total nitrogen amount: 150 mg / L) and ammonium sulfate (total nitrogen amount: 50 mg / L) of domestic S company containing high concentration of ammonia nitrogen were used. Domestic products were purchased and powdered zeolite with a diameter of 100 ㎛ or less was applied and there was no supplementation of zeolite during the experiment. The hydraulic retention time (HRT) for the reaction group was about 24 hours in anoxic tank 2, about 48 hours in aerobic tank 3, and about 12 hours in membrane separation tank 1. Mixed Liquor Suspended Solids Loading ) Was about 5,000 ~ 7,000 mg / L, and the experiment was conducted for about 3 months. The wastewater was operated for about 2 hours in the anaerobic tank 2, about 3.5 hours in the aerobic tank 3, and about 1 hour in the membrane separation tank 1. The MLSS was 5,000 to 7,000 mg / L and the zeolite concentration was 5 g / Administration for about 3 months.

실험결과 화학폐수의 경우 85%, 오수의 경우 90%의 총 질소 제거효율을 얻었으며, 모든 실험에서 유기물과 SS 제거효율 90% 이상을 얻을 수 있었다. 실험 결과를 요약하여 아래의 [표 1]에 나타내었다. Experimental results showed that total nitrogen removal efficiency was 85% in case of chemical wastewater and 90% in case of wastewater. The experimental results are summarized in Table 1 below.

구 분 division 암모니아성 질소 (NH4 +-N)Ammonia nitrogen (NH 4 + -N) 총질소 (T-N)Total nitrogen (T-N) 화학적 산소요구량 (CODcr)Chemical oxygen demand (CODcr) 총인 (T-P)Total (T-P) 부유물질 (SS)Suspended substance (SS) 화학 폐수Chemical wastewater 유입수 (㎎/L)Influent (mg / L) 110110 150150 1,0001,000 1515 140140 유출수 (㎎/L)Effluent (mg / L) 2020 2525 3535 33 1One 제거율(%)Removal rate (%) 8282 8383 9797 8080 9999 오수Seawater 유입수 (㎎/L)Influent (mg / L) 4545 5050 200200 55 100100 유출수 (㎎/L)Effluent (mg / L) 55 77 1010 22 1One 제거율(%)Removal rate (%) 8989 8686 9797 6060 9999

한편, 본 발명에 따라서 제올라이트 투여량 산정 결과는 다음과 같다.On the other hand, according to the present invention, the zeolite dose calculation result is as follows.

S사의 화학 폐수를 대상으로 등온 흡착식을 적용하여 Q0와 b값을 구하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과를 통하여 반송비 1Q에서 80%의 질소 제거 효율을 얻기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 제올라이트의 농도를 약 10,000㎎/L를 유지하여야 한다는 결과를 얻었다.By applying an isothermal adsorption-type targeting S's chemical waste water it was carried out to obtain a simulated value of Q 0 and b. From the simulation results, it was found that the concentration of zeolite should be maintained at about 10,000 mg / L as shown in FIG. 3 in order to obtain a nitrogen removal efficiency of 80% at a recycle ratio of 1Q.

또한, S대학교의 오수에 대한 제올라이트의 투여량과 반송비에 따른 제거효율을 알아보기 위하여 오수 처리장에서 발생되는 오수의 이온교환 실험을 통하여 구해진 등온 흡착식의 Q0 와 b 값을 적용하였다. In addition, the Q 0 and b values of the isothermal adsorption equations obtained by the ion exchange experiments of the sewage generated in the sewage treatment plant were applied to investigate the removal efficiencies according to the dose and return rate of zeolite to S university sewage.

시뮬레이션 결과를 통해 80%의 질소 제거효율을 얻기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 제올라이트의 농도를 약 4,000 ㎎/L를 유지해 주어야 한다는 결과를 얻었다. From the simulation results, it was found that the concentration of zeolite should be maintained at about 4,000 mg / L as shown in FIG. 4 in order to obtain a nitrogen removal efficiency of 80%.

상기된 바와 같이, 종래의 생물학적 처리 방법에 비하여 본 발명에 따른 막 분리 방식을 도입한 질소 함유된 하/폐수 처리 방법은 생물하적 하/폐수 처리에 반 응시간이 단축될 뿐만 아니라 필요 부지가 적고, 질소 함유 하/폐수 처리에 제올라이트를 적용함에 있어서 추가의 재생 장치 및 재생 약품의 필요성없이, 생물학적으로 제올라이트를 재생하여 질소제거 효율을 높이는 동시에, 막 분리조의 멤브레인의 막힘 을 방지하여 경제적이면서도 효과적인 하/폐수를 처리 방법을 제공할 수 있다. As described above, the nitrogen-containing bottom / wastewater treatment method incorporating the membrane separation method according to the present invention as compared with the conventional biological treatment method not only shortens the reaction time for biological lowering / wastewater treatment, , In applying zeolite to the treatment of nitrogen-containing wastewater, it is possible to regenerate the zeolite biologically without the need for additional regenerating and regenerating chemicals, thereby increasing the nitrogen removal efficiency and preventing clogging of the membranes of the membrane separation tank, / Waste water.

Claims (10)

유입된 하/폐수 중의 암모니아성 질소의 농도에 따라서 투여량이 산정되어 분말형 제올라이트가 투여되고, 투여된 분말형 제올라이트에 암모니아성 질소가 이온 교환되는 무산소조;Anoxic tank in which the dosage is calculated according to the concentration of ammonia nitrogen in the incoming bottom / wastewater and the powdery zeolite is administered, and the ammonia nitrogen is ion-exchanged in the powdery zeolite administered; 상기 무산소조에서 암모니아성 질소가 이온 교환된 분말형 제올라이트와 슬러지를 고액 분리하기 위하여 다수의 멤브레인이 설치되고, 상기 멤브레인에 의한 고액분리를 촉진시키도록 상기 멤브레인의 하부에 폭기 장치가 설치되는 막 분리조; A plurality of membranes are provided for solid-liquid separation of the powdery zeolite in which ammonia nitrogen is ion-exchanged in the anoxic tank and the sludge is separated from the sludge, and a membrane separation tank in which aeration unit is installed in the lower part of the membrane to promote solid- ; 상기 막 분리조에서 고액 분리된 슬러지를 분해하여 용존성 유기물로 전환시키기 위한 산화조; 및 An oxidation tank for decomposing the solid-liquid separated sludge in the membrane separation tank into dissolved organic matters; And 상기 산화조에서 용존성 유기물로 전환된 슬러지와 함께 이송된 분말형 제올라이트를 질산화 미생물을 이용하여 지속적으로 재생하여 상기 무산소조로 반송시키기 위한 호기조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 시스템.And an aerobic tank for continuously returning the powdery zeolite transferred together with the sludge converted from the oxidation tank to the dissolved organic matter by using the nitrifying microorganism and returning the powdery zeolite to the anoxic tank. 제 1 항에 있어서, 상기 반응조에 투여되는 분말형 제올라이트는 다음의 등온 흡착식에 의해 산정되는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 시스템.The waste water treatment system according to claim 1, wherein the powdered zeolite to be fed to the reaction tank is estimated by the following isothermal adsorption formula.
Figure 112005042159471-PAT00007
Figure 112005042159471-PAT00007
Q0 : 최대 흡착 용량Q 0 : Maximum absorption capacity b : 실험값b: experimental value M : 무산소조에서의 제올라이트의 중량M: Weight of zeolite in anoxic tank NZ = (Cea - Ceq) × Va N Z = (C ea - C eq ) x V a NZ : 제올라이트에 이온 교환된 암모니아성 질소의 양N Z : Amount of ammonia nitrogen ion-exchanged to zeolite Ceq : 무산소조에서 암모니아성 질소 농도의 평형값C eq : Equilibrium value of ammonia nitrogen concentration in anoxic tank Va : 무산소조의 체적(L3)V a : volume of anoxic tank (L 3)
Figure 112005042159471-PAT00008
Figure 112005042159471-PAT00008
NO : 유입 암모니아성 질소의 양N O : Amount of ammonia nitrogen input V : 원수 유입량V: Amount of raw water inflow VI : 내부 반송량V I : Internal return amount VRAS : 슬러지 반송량V RAS : sludge return volume
제 1 항에 있어서, 암모니아성 질소가 이온 교환된 제올라이트의 재생은 상기 호기조 내의 제올라이트에 부착/부유 성장하는 질산화균에 의한 질산화 기작을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 시스템.The system of claim 1, wherein the regeneration of the ammonia-nitrogen-exchanged zeolite is accomplished through a nitrification mechanism by nitrifying bacteria that adhere to / grow on the zeolite in the aerobic basin. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 호기조에서 생물학적 기작에 의해 재생된 제올라이트가 상기 무산소조로 슬러지와 함께 이송되어 유입원수의 암모니아성 질소의 재이온교환을 반복하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 시스템.4. The process according to claim 1 or 3, characterized in that the zeolite regenerated by the biological mechanism in the aerobic basin is transported together with the sludge to the anoxic tank and the re-ion exchange of the ammonia nitrogen of the influent raw water is repeated. system. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 분말형 제올라이트는 암모니아성 질소에 대해 이온 교환능을 가진 천연 제올라이트와 합성 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 시스템.The system of any one of claims 1 to 3, wherein said powdered zeolite comprises natural zeolite and synthetic zeolite having ion exchange capacity for ammonia nitrogen. 유입된 하/폐수 중의 암모니아성 질소의 농도에 따라서 산정된 투여량에 따라서 분말형 제올라이트를 투여하여, 투여된 분말형 제올라이트에 암모니아성 질소를 이온 교환시키는 단계와;Administering powdered zeolite according to the dose calculated according to the concentration of ammonia nitrogen in the incoming bottom / wastewater, thereby ion-exchanging the ammonia nitrogen in the applied powdered zeolite; 다수의 멤브레인을 이용하여 암모니아성 질소가 이온 교환된 분말형 제올라이트와 슬러지를 고액 분리하는 단계와; Separating the powdery zeolite ion exchanged with ammonia nitrogen using a plurality of membranes and the sludge; 상기 멤브레인들에 의해 고액 분리된 슬러지를 분해하여 용존성 유기물로 전환시키는 단계와; Decomposing the solid-liquid separated sludge by the membranes into a soluble organic material; 유입된 하/폐수 중의 암모니아성 질소가 재이온 교환되도록, 용존성 유기물로 전환된 슬러지와 함께 이송된 분말형 제올라이트를 질산화 미생물을 이용하여 지속적으로 재생하여 질소 이온 교환 단계로 반송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 방법.Continuously regenerating the powdered zeolite transferred with the sludge converted into dissolved organic matter so as to re-ionize the ammonia nitrogen in the incoming bottom / wastewater, and returning it to the nitrogen ion exchange step Wherein the bottom / wastewater treatment method comprises the steps of: 제 6 항에 있어서, 상기 반응조에 투여되는 분말형 제올라이트는 다음의 등온 흡착식에 의해 산정되는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 방법.The method according to claim 6, wherein the powdery zeolite to be added to the reaction tank is calculated by the following isothermal adsorption equation.
Figure 112005042159471-PAT00009
Figure 112005042159471-PAT00009
Q0 : 최대 흡착 용량Q 0 : Maximum absorption capacity b : 실험값b: experimental value M : 무산소조에서의 제올라이트의 중량M: Weight of zeolite in anoxic tank NZ = (Cea - Ceq) × Va N Z = (C ea - C eq ) x V a NZ : 제올라이트에 이온 교환된 암모니아성 질소의 양N Z : Amount of ammonia nitrogen ion-exchanged to zeolite Ceq : 무산소조에서 암모니아성 질소 농도의 평형값C eq : Equilibrium value of ammonia nitrogen concentration in anoxic tank Va : 무산소조의 체적(L3)V a : volume of anoxic tank (L 3)
Figure 112005042159471-PAT00010
Figure 112005042159471-PAT00010
NO : 유입 암모니아성 질소의 양N O : Amount of ammonia nitrogen input V : 원수 유입량V: Amount of raw water inflow VI : 내부 반송량V I : Internal return amount VRAS : 슬러지 반송량V RAS : sludge return volume
제 6 항에 있어서, 암모니아성 질소가 이온 교환된 제올라이트의 재생은 상기 호기조 내의 제올라이트에 부착/부유 성장하는 질산화균에 의한 질산화 기작을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 방법.7. The method according to claim 6, wherein the regeneration of the ammonia-nitrogen-exchanged zeolite is carried out through a nitrification mechanism by nitrifying bacteria that attach / float to the zeolite in the aerobic basin. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 호기조에서 생물학적 기작에 의해 재생된 제올라이트가 상기 무산소조로 슬러지와 함께 이송되어 유입원 수의 암모니아성 질소의 재이온교환을 반복하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 방법.9. The method according to claim 6 or claim 8, characterized in that the zeolite recovered by the biological mechanism in the aerobic basin is transported together with the sludge to the anoxic tank and the re-ion exchange of the ammonia nitrogen of the influent water is repeated. Processing method. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 분말형 제올라이트는 암모니아성 질소에 대해 이온 교환능을 가진 천연 제올라이트와 합성 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하/폐수 처리 방법.9. A method according to any one of claims 6 to 8, wherein the powdered zeolite comprises natural zeolite and synthetic zeolite having ion exchange capacity with respect to ammonia nitrogen.
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