KR20090083141A - Method for removal of ammonia from waste water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐수의 암모니아 제거방법에 관한 것으로, 특히 사이클론 방식과 침출수의 염기성을 이용한 물리 화학적인 방식으로 폐수내에 함유된 암모니아 성분을 폐수와 분리시켜 암모니아 가스로 저렴한 비용으로 용이하게 제거할 수 있도록 한 폐수의 암모니아 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing ammonia from wastewater. In particular, the ammonia component contained in the wastewater can be separated from the wastewater in a physicochemical manner using the cyclone method and the basicity of the leachate so that the ammonia gas can be easily removed at low cost. An apparatus for treating ammonia in wastewater.
일반적으로, 폐기물 매립지에서 발생되는 침출수는 매립되는 쓰레기의 종류, 량, 매립기간, 지형, 방법, 강우량, 기후조건등의 여러 환경 변수에 따라 수질과 발생량이 다양하게 나타나며, 최근에 생활수준과 산업기술의 발달로 인해 새로운 합성물질이 함유된 폐기물의 매립시 더욱 다양하고 복잡한 침출수가 배출되고 있다.In general, leachate from waste landfills vary in quality and quantity according to various environmental variables such as type, quantity, landfill period, topography, method, rainfall, and climatic conditions. Advances in technology have resulted in more diverse and complex leachate emissions from landfills of new synthetic wastes.
기존 폐기물 매립지의 침출수 처리방식은 BOD,COD를 위해 유기물질만을 처리하기 위해 대부분 활성슬러지(Activated Sludge)를 이용한 생물학적 처리를 실시하고 있으므로, 실제 침출수에 고농도로 함유된 질소는 거의 처리하지 못하고 있는 실정이다.In the existing waste landfill, the leachate treatment method is mostly biological treatment using activated sludge to treat only organic substances for BOD and COD, so it is hard to treat nitrogen contained in high concentration in leachate. to be.
무기성 산업 폐기물 매립장에서 암모니아가 함유된 침출수가 배출된다. 특히 제철소의 코크스 제조공정은 환원 분위기에서 진행되는 데, 이때 발생하는 가스를 습식으로 세정하는 공정에서 발생되는 세정수에는 암모니아 성분이 많이 함유되어 있다. Ammonia-containing leachate is discharged from inorganic industrial landfills. In particular, the coke manufacturing process of the steel mill is carried out in a reducing atmosphere, the washing water generated in the process of wet cleaning the generated gas contains a lot of ammonia.
기존 폐수 중에 함유되어 있는 질소성분은 방류시 바닷물의 부영양화등 생태계에 악영향을 미침으로써 처리수의 총 질소 농도에 대한 규제가 점차 강화되고 있다.The nitrogen content contained in the existing wastewater has an adverse effect on the ecosystem such as eutrophication of seawater during discharge, and the regulation on the total nitrogen concentration of treated water is gradually tightened.
각종 산업폐수 내의 질소성분은 유기질 질소와 무기질 질소의 형태로 존재하며, 이들을 합하여 총 질소라 한다. 무기질 질소는 다시 암모니아와 질산성 질소(NOx-N)로 구분된다. Nitrogen components in various industrial wastewater exist in the form of organic nitrogen and inorganic nitrogen, which are referred to as total nitrogen. Mineral nitrogen is again divided into ammonia and nitrate nitrogen (NOx-N).
특히 무기질 질소는 산업폐수의 색도 및 악취를 발생시키고, 유해가스와 부영양화를 일으켜 폐수의 화학적 산소 요구량(chemical oxygen demand:COD), 생화학적 산소 요구량(biochemical oxygen demand:BOD)을 상승시키는 직접적인 원인이 된다.In particular, inorganic nitrogen can cause color and odor of industrial wastewater, cause harmful gases and eutrophication, and directly increase the chemical oxygen demand (COD) and biochemical oxygen demand (BOD) of the wastewater. do.
그러나, 무기질 질소 중에 암모니아는 고농도로 폐수에 잔류된 채 그대로 방출된다. 따라서, 산업폐수 처리시 법적인 배출 허용기준을 준수하기 위해서는, 폐수내 총 질소 함량 중에서 무기질 질소의 제거, 특히, 암모니아의 제거가 관건이다.However, ammonia in the inorganic nitrogen is released as it remains in the waste water at high concentrations. Therefore, in order to comply with legal emission limits in industrial wastewater treatment, the removal of mineral nitrogen from the total nitrogen content in the wastewater, in particular the removal of ammonia, is key.
기존 폐수 내에서 질소를 제거하는 방법으로는 생물학적인 방법과 화학적인 방법이 있다.Nitrogen removal in existing wastewater includes biological and chemical methods.
통상적인 생물학적인 처리방법은 산업폐수 중에 유입되는 질소성분을 질산화(nitrification)와 탈질화(denitrification)의 2 단계 과정으로 처리한다. 즉 질산화 단계에서는 호기성인 질산화균에 의해 암모니아 및 유기질소가 질산성 질소로 전환되며, 탈질단계에서는 무산소 존재하에서 산소 대신에 질산성 질소를 전자수용체로 수용하는 탈질화 세균이 유기물을 산화시키고 질산성 질소는 질소기체로 환원시켜 대기 중으로 방출시키는 것이다.Conventional biological treatment methods treat nitrogen inflow into industrial wastewater in a two-step process: nitrification and denitrification. That is, in the nitrification step, ammonia and organic nitrogen are converted to nitrate nitrogen by aerobic nitrification bacteria. In the denitrification step, denitrification bacteria which nitrate nitrogen instead of oxygen as an electron acceptor in the absence of oxygen oxidize the organic matter and nitrate. Nitrogen is reduced to nitrogen gas and released into the atmosphere.
이러한 방법 이외에 다른 생물학적인 방법은 조류(algae) 배양법, 수생식물 재배법, 미생물에 의한 질화 방법이 있다. In addition to these methods, other biological methods include algae culture, aquatic plant cultivation, and microbial nitriding.
가장 일반적인 화학적 방법으로는 염소 가스를 사용하여 처리하는 염소처리 방법이 있으며, 염소 가스는 수처리 최종단계에 실시하여 병원균을 사멸하는 동시에, 암모니아를 제거하는데 효과적이다. 그러나 염소처리 방법은 소독과정에서 발암물질인 트리할로메탄(Trihalomethane)이 생성될 수 있으므로, 이러한 발암물질의 생성 억제를 제어할 수 있는 별도의 장비가 필요하다. 또한, 염소 가스는 다루는데 세심한 주의가 필요하며, 작업시 염소가스가 누출될 경우 이를 중화하기 위한 별도의 중화탱크를 구비해야 한다.The most common chemical method is chlorine treatment using chlorine gas, which is effective in removing ammonia while killing pathogens at the final stage of water treatment. However, in the chlorine treatment method, since trihalomethane, which is a carcinogen, may be generated during disinfection, a separate equipment for controlling the inhibition of generation of such carcinogens is required. In addition, chlorine gas must be handled with great care, and a separate neutralization tank should be provided to neutralize any leakage of chlorine gas during operation.
그외에, 암모니아를 함유한 폐수를 처리하는 기술로는 물리, 화학적인 방법인 파과점 염소주입법, 이온교환법, 탈기법(Air Stripping)이 있다.In addition, techniques for treating wastewater containing ammonia include breakthrough chlorine injection, ion exchange, and air stripping, which are physical and chemical methods.
파과점 염소주입법은 높은 유지관리비로 인하여 저농도 암모니아 함유 폐수에 한정되어 적용되고 있으며, 이온교환법은 저농도 폐수에 적용시 경제적이며 또한 수 지 재생시 재생폐액이 발생하는 등 이차적인 환경문제를 초래하여 실제 운영 에 많은 애로가 있다.The breakthrough chlorine injection method is limited to low concentration ammonia-containing wastewater due to the high maintenance cost, and the ion exchange method is economical when applied to low concentration wastewater and also causes secondary environmental problems such as regeneration wastewater during resin regeneration. There are many difficulties in operation.
탈기법은 고농도 암모니아 함유 폐수의 처리에 적합한 것으로 냉각탑(Cooling Tower)방식과 수중폭기 방식이 있다. The degassing method is suitable for the treatment of high concentration ammonia-containing wastewater, which includes a cooling tower method and an underwater aeration method.
냉각탑 방식의 경우 상부에 설치된 송풍기에 의해 공기를 상향류로 이동시키고 폐수는 하부로 떨어지면서 충돌판에 의해 수적화 되는데 이때 공기와 폐수가 접촉하면서 폐수중의 암모니아를 대기로 방출시키는 방법이다.In the case of the cooling tower method, the air is moved upward by a blower installed in the upper part, and the waste water falls to the lower part and is accumulated by the impingement plate. At this time, the ammonia in the waste water is discharged to the atmosphere while the air and the waste water contact each other.
그러나, 이는 암모니아 제거효율이 계절적 편차가 크고 탈기된 암모니아 가스가 대기중으로 방출되어 2차 공해를 발생시킴으로써 실질적인 폐수처리에 있어 주처리 설비로 사용하기에는 적합하지 않다. 수중폭기 방식의 경우에는 수중에 산기관을 설치하여 블로워(Blower)로 고압의 공기를 공급하여 폭기시킴으로써 난류에 의해 폐수중의 암모니아를 대기로 방출시킨다. However, this is not suitable for use as a main treatment facility in actual wastewater treatment because the ammonia removal efficiency has a large seasonal variation and the degassed ammonia gas is released into the atmosphere to generate secondary pollution. In the case of the submerged aeration system, a diffuser is installed in the water to supply a high-pressure air to a blower and aeration to release ammonia in the wastewater to the atmosphere by turbulence.
이 또한 냉각탑 방식과 같이 암모니아 기체에 의한 대기오염 문제가 발생하고 블로워 운전에 많은 동력이 소요되어 비효율적이다. In addition, the air pollution problem caused by ammonia gas, as in the cooling tower method and blower operation takes a lot of power is inefficient.
그런데, 기존에는 상기한 방식들중 탈기효율 및 경제성 때문에 주로 생물학적 방법을 채택하고 있으며, 생물학적 방법은 호기성, 혐기성 및 통기성 박테리아를 이용한 공정으로 구성되어 있다.However, conventionally, biological methods are mainly adopted because of the degassing efficiency and economic efficiency of the above methods, and the biological method is composed of processes using aerobic, anaerobic and breathable bacteria.
생물학적인 방법에 의한 질소제거 방법은 설비에 따른 넓은 부지와 고도의 운전기술이 요구되며, 외부 조건 변화에 따라 처리효율이 크게 변함으로써, 배출허용기준을 초과할 위험이 있을 뿐만 아니라, 이들 박테리아가 폐수 중의 질소 성분과 함께 영양염류를 섭취하여 제거하도록 되어 있으므로, 영양염류가 적은 무기성 폐수에 함유된 암모니아의 제거에는 곤란한 문제점이 있다.The nitrogen removal method by biological method requires a large site and high operating technology according to the facility, and the treatment efficiency changes greatly according to the change of external conditions, so that there is a risk of exceeding the emission limit, Since the nutrients are ingested and removed together with the nitrogen component in the wastewater, there is a problem in removing ammonia contained in the inorganic wastewater having less nutrients.
따라서, 영양염류가 적은 폐수의 암모니아 처리를 위해서는 영양염류를 보충해야 하므로, 암모니아 제거에 소요되는 비용이 증가되는 단점이 있다.Therefore, nutrients must be replenished in order to treat ammonia in wastewater containing less nutrients, and thus, a cost for removing ammonia is increased.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 암모니아가 함유된 침출수를 사이클론을 이용한 물리 화학적인 방식으로 저비용으로 침출수에 함유된 암모니아 성분을 용이하게 제거할 수 있도록 함과 아울러, 폐수의 처리에 필요한 공간을 대폭 축소시킬 수 있으며 대용량 폐수의 처리가 가능하도록 한 폐수의 암모니아 제거 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to easily remove ammonia contained in leachate at low cost in a physicochemical manner using ammonia-containing leachate. In addition, the present invention provides a method for removing ammonia from wastewater, which can greatly reduce the space required for the treatment of wastewater and enable the treatment of large-scale wastewater.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 암모니아 성분이 함유된 폐수를 저장조 내에 집수하는 단계와,The present invention for achieving the above object is the step of collecting the waste water containing ammonia component in the storage tank,
상기 저장조내에 집수된 폐수를 외부로부터 유입되는 공기와 혼합하여 미세화하는 단계와,Miniaturizing the wastewater collected in the reservoir with air introduced from the outside;
상기 폐수와 공기의 혼합물을 사이클론 방식으로 유도하여 비중 차이에 의해 암모니아 가스와 폐수로 구분되도록 제거탑의 내부로 유입시키는 단계와,Inducing the mixture of wastewater and air in a cyclone manner and introducing the wastewater and air into the removal tower so as to be divided into ammonia gas and wastewater by a difference in specific gravity;
상기 제거탑의 내부로 유입된 암모니아 가스를 진공 부압으로 흡입하여 외부로 배출하는 단계와,Sucking the ammonia gas introduced into the removal tower at a vacuum negative pressure and discharging the ammonia gas to the outside;
상기 제거탑의 내부로 유입된 폐수를 하부로 유도하여 배출조내에 집수한 후에 집수된 폐수의 암모니아 농도에 따라 외부로 배출하거나, 상기 배출조내에 집수된 폐수를 상기 저장조측으로 다시 복귀시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.Directing the wastewater introduced into the removal tower to the lower side and collecting the wastewater in the discharge tank and then discharging the wastewater to the outside according to the ammonia concentration of the collected wastewater, or returning the wastewater collected in the discharge tank to the storage tank again. Characterized in that.
상기 폐수를 저장조 내에 집수하는 단계에서 상기 폐수의 수소이온지수를 계측하고 알칼리 용액을 공급하여 알칼리성 수소이온지수로 유지시키는 단계를 더 구비하는 것이다.Measuring the hydrogen ion index of the waste water in the step of collecting the waste water in the reservoir and supplying an alkaline solution to maintain the alkaline hydrogen ion index.
상기 폐수의 수소이온지수를 알칼리성으로 유지하는 단계에서 상기 알칼리 용액을 공급한 후에 상기 저장조의 내부를 교반하는 단계를 더 구비하는 것이다.The method may further include stirring the inside of the reservoir after supplying the alkaline solution in the step of maintaining the hydrogen ion index of the waste water in an alkaline state.
상기 폐수를 외부로부터 유입되는 공기와 혼합하여 미세화하는 단계에서 상기 폐수와 공기를 벤츄리관 형태의 혼합관을 통해 혼합물로 미세화시키는 것이다.In the step of miniaturization by mixing the waste water with the air introduced from the outside is to refine the waste water and air into a mixture through a mixing tube in the form of a venturi tube.
상기 폐수를 외부로부터 유입되는 공기와 혼합하여 미세화하는 단계에서 상기 공기의 분당 유입량에 대한 폐수의 분당 유입량이 0.02~0.002ℓ/㎥인 것이 바람직하다.In the step of miniaturizing by mixing the waste water with the air introduced from the outside, it is preferable that the minute inflow of the wastewater relative to the minute inflow of the air is 0.02 to 0.002 L / m 3.
상기 제거탑의 하부 부위를 원통형의 상부 부위와는 다른 직선 형태로 구성하여 상기 진공 부압에 의해 암모니아 가스를 흡입하는 과정에서 상기 폐수의 역류를 방지하도록 한 것이다.The lower portion of the removal tower is formed in a straight line different from the cylindrical upper portion to prevent backflow of the wastewater in the process of inhaling the ammonia gas by the vacuum negative pressure.
본 발명은 사이클론을 이용한 물리 화학적인 방식으로 폐수내의 암모니아 성분을 저비용으로 용이하게 제거할 수 있도록 한 폐수의 암모니아 제거방법에 관한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 물리 화학적 방식으로 폐수 내의 암모니아 성분을 용이하게 분리시킬 수 있으므로, 영양염류가 부족한 침출수의 암모니아 성분도 처리 가능하게 되는 유용한 효과를 갖는다.The present invention relates to a method for removing ammonia from wastewater, which enables to easily remove ammonia from wastewater at low cost by a physicochemical method using a cyclone. Since it can be easily separated, the ammonia component of the leachate lacking nutrients also has a useful effect of being able to be treated.
또한, 본 발명은 암모니아 성분이 함유된 폐수를 강한 염기성을 갖도록 함과 아울러 폐수의 액체 방울을 미세화함으로써, 폐수내의 암모니아 성분의 제거 효율을 향상시킬 수 있도록 한 이점을 갖는다.In addition, the present invention has the advantage that the wastewater containing the ammonia component has a strong basicity and the liquid droplets of the wastewater can be refined to improve the removal efficiency of the ammonia component in the wastewater.
그리고, 부유물질이 있는 폐수라 하더라도 장시간 연속적으로 암모니아 성분을 제거할 수 있다.And even in the wastewater containing the suspended solids, it is possible to continuously remove ammonia components for a long time.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 폐수의 암모니아 제거방법은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 암모니아 성분이 함유된 폐수를 저장조(200)내에 집수하고(S1), 저장조(200)내에 집수된 폐수의 수소이온지수(PH)를 계측하여 알칼리성이 아닐 때 알칼리 용액을 공급하여 알칼리성 수소이온지수를 갖도록 유지시킨 후에(S2), 알칼리성 수소이온지수를 갖는 폐수를 공급펌프(32)를 매개로 벤츄리관 형태의 혼합관(510) 내부로 공급하여 외부로부터 유입되는 공기와 혼합되는 과정에서 폐수의 액체 방울을 미세화시키고(S3), 미세화된 폐수와 공기의 혼합물을 사이클론 방식으로 폐수와 암모니아 가스의 비중차에 의해 분리되도록 제거탑(600)의 내부로 유도하며(S4), 분리된 암모니아 가스를 송풍기(750)의 진공 부압으로 흡입하여 외부로 배출시키고(S5), 분리된 폐수를 제거탑(600)의 하부로 유도하여 배출조(800)내에 집수한 후에 집수된 폐수의 암모니아 농도에 따라 외부로 배출하거나 배출조(800)내에 집수된 폐수를 저장조(200)측으로 다시 복귀시키는 단계(S6)들을 포함하여 이루어진다.The ammonia removal method of the wastewater according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4, where the wastewater containing the ammonia component is collected in the storage tank 200 (S1), and the hydrogen of the wastewater collected in the
바람직하게는, 저장조(200)내의 폐수의 수소이온지수를 알칼리성으로 유지시 키는 것은 저장조(200)내의 폐수의 수소이온지수를 이온지수 측정기(240)를 이용하여 수소이온지수를 측정한 후에, 염기성인 알칼리성이 아닐 경우 알칼리 용액을 저장조(200)내에 공급한 후에, 저장조(200)내의 알칼리 용액과 폐수를 신속하게 골고루 혼합하도록 교반기(250)를 이용하여 교반하는 과정을 갖는다.Preferably, maintaining the hydrogen ion index of the wastewater in the storage tank to be alkaline after measuring the hydrogen ion index of the wastewater in the
또, 저장조(200)는 내부에 알칼리 용액이 폐수와 골고루 혼합되도록 체류시간을 증가시키기 위해 폐수가 공급되고 배출되는 부위를 양측으로 구분하도록 칸막이(210)가 설치된 구조를 갖는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
사이클론 유도관(550)은 혼합관(510)으로부터 이송되는 혼합물의 흐름방향을 선회 가능하게 가이드하는 기능을 가지며, 이를 위해 곡률을 갖도록 형성된 구조를 갖는다.The
알칼리 용액의 공급장치는 알칼리 용액이 충전된 알칼리 용액 탱크(300)과, 알칼리 용액 탱크(300)와 저장조(200)를 연결하여 알칼리 용액의 이송통로가 되는 용액 공급관(310) 및 용액 공급관(310)에 배치되어 이온지수 측정기(240)로부터 계측된 수소이온지수에 따라 용액 공급관(310)을 개폐시키는 알칼리 조절밸브(22)로 구성된다.The supply device of the alkaline solution is a
알칼리 용액은 소석회(Ca(OH)2)와 수산화 나트륨(NaOH)를 채용할 수 있으나, 굳이 이에 한정되지 아니한다.As the alkaline solution, calcined lime (Ca (OH) 2) and sodium hydroxide (NaOH) may be employed, but are not limited thereto.
이때, 저장조(200)내 폐수의 수소이온지수가 9~12를 유지하도록 하는 것이 바람직하며, 이는 아래의 화학식 1에서와 같이 암모니아 이온과 수산화이온이 암모니아와 물로 화학 반응을 가질 때 염기가 양성자(H+)와 결합하려고 하는 성질이 강 하므로, 강한 염기(strong base)일수록 수용액 상에서 해리하여 수산화이온을 내놓는 능력이 상승되어 용매인 물(H₂O)로부터 양성자를 빼앗아 수산화이온(OH-)을 방출시키는 능력이 상승하기 때문에 염기도가 상승할수록 암모니아 이온(NH₄+)과 수산화이온이 암모니아(NH₃)와 물로 변환되는 화학 반응량이 증가하기 때문이다.At this time, it is preferable to maintain the hydrogen ion index of the waste water in the
한편, 제거탑(600)에서 폐수로부터 암모니아의 분리를 용이하기 위해서 액체 방울이 작을수록 염기도 상승과 동일한 작용을 갖게 되지만, 압력 조건일 경우에는 앞서와 반대로 제거탑(600) 내부의 압력이 낮을수록 유리하게 되어 반비례되는 상관관계를 가지게 된다.On the other hand, in order to facilitate the separation of ammonia from the wastewater in the
이는 액체 방울이 작을수록 수산화이온이 암모니아 이온과 접촉되는 표면적이 증가하기 때문이며, 이와 반대로 압력이 높을수록 암모니아 가스가 폐수와 접촉되어 다시 암모니아 이온으로 반응할 반응량이 증가하게 하기 때문이다.This is because smaller droplets increase the surface area where hydroxide ions are in contact with ammonia ions. On the contrary, the higher the pressure, the more ammonia gas is brought into contact with the wastewater, thereby increasing the amount of reaction to react with ammonia ions.
따라서, 액체의 방울이 작게 하기 위해 벤츄리관 형태의 혼합관(510)을 이용하여 폐수의 액체 방울을 미세화하는 과정을 가지게 되며, 이는 베르누이의 원리를 적용한 것이다.Therefore, in order to reduce the droplets of liquid, the mixing
즉, 공기와 폐수의 혼합물로 혼합관(510) 내로 유입됨에 따라, 벤츄리관의 좁은 입구를 통과하면서 폐수의 액체 방울이 잘게 부수어지게 되어 미세화되는 과정을 갖는다.That is, as the mixture is introduced into the mixing
혼합관(510)의 구조는 도 3에서와 같이, 벤츄리관 형태의 입구측에 폐수 유 입관(230)이 연결되어 공기의 유입에 따라 저장조(200) 내의 폐수가 폐수 유입관(230)을 통해 혼합관(510)의 내부로 유입되는 구조를 갖는다.The structure of the mixing
이때, 외부의 공기는 공기 공급펌프(420)를 통해 흡입되어 공기 유입관(410)을 통해 혼합관(510) 내부로 공급되며, 외부 공기의 유입량을 조절하기 위해 공기 유량조절기(430)를 채용한다.At this time, the outside air is sucked through the
또, 폐수의 공급은 폐수 유입관(230)에 배치된 폐수 공급펌프(32)를 통해 이루어진다.In addition, the wastewater is supplied through a
이어서, 혼합관(510)을 통해 미세화된 폐수와 공기의 혼합물은 일단이 혼합관(510)과 연결되고 타단이 제거탑(600)의 내부와 단부가 연통되게 연결된 사이클론 유도관(550)에 의해 사이클론 방식으로 제거탑(600) 내부로 유도된다.Subsequently, the mixture of wastewater and air refined through the mixing
혼합물이 사이클론 방식으로 유도되는 과정에서 폐수의 액체 방울에 함유된 암모니아 성분이 폐수와 분리되면서 암모니아로 기체화되고, 제거탑(600) 내부로 유입되면서 비중차에 의해 기액 분리가 이루어지게 된다.As the mixture is induced in a cyclone manner, the ammonia component contained in the liquid droplets of the wastewater is gasified into the ammonia as it is separated from the wastewater, and the gas-liquid separation is performed by specific gravity as it flows into the
즉, 액체인 폐수는 원심력에 의해 제거탑(600)의 내주면을 따라 선회하려는 성질을 가지게 되고, 기체인 암모니아는 제거탑(600)의 내부 압력이 진공 부압을 유지하게 되므로 상부(610)에 위치한 가스 집진관(650) 및 기체 배출관(710)을 통해 외부로 배출되므로 기액 분리가 이루어지게 된다.That is, the liquid wastewater has a property of turning along the inner circumferential surface of the
또한, 송풍기(750)는 기체 배출관(710)에 배치되어 제거탑(600) 내부의 압력을 진공 부압으로 유지시키는 기능을 가지며, 암모니아 기체의 배출 유량을 조절하기 위해 기체 배출관(710)에 기체 유량 조절기(730)가 더 구비될 수 있다.In addition, the
그리고, 제거탑(600)은 기액 분리되어 사이클론 방식으로 유도되는 폐수의 선회를 보조하도록 상부 부위(610)가 원통형으로 구성되고, 중간 부위(620)가 하부로 갈수록 좁아지는 원주형태로 구성되며, 하부 부위(630)가 내경이 좁은 직선관 형태로 구성되어 있다.In addition, the
이는, 제거탑(600)의 내부 압력이 진공 부압을 유지하게 되므로, 폐수가 고이게 되는 하부의 형태를 길이가 긴 직선 형태로 구성함으로써, 폐수가 기압에 의해 상부에 위치한 기체 배출관(710)측으로 역류하는 것을 방지하기 위함이다.Since the internal pressure of the
이후에, 제거탑(600)의 하부에 고인 폐수는 하측의 배출조(800) 내부로 유입되어 집수되고, 배출조(800) 내부로 집수된 폐수의 수소이온지수를 암모니아 농도 계측기(805)로 측정하여 암모니아의 농도가 만족할 수치일 경우 외부로 배출시키고, 암모니아 농도가 많을 경우에는 다시 배출조(800)내의 폐수를 저장조(200)측으로 복귀시킨다.Subsequently, the wastewater accumulated in the lower portion of the
배출조(800) 내의 폐수를 외부로 배출시키거나 복귀동작시키는 과정은, 폐수 배출관(810)을 통해 외부로 배출하거나 폐수 배출펌프(14)에 의해 다시 저장조(200)측으로 리턴될 수 있다.The process of discharging or returning the wastewater in the
이때, 폐수 배출관(810)에 배치된 폐수 배출밸브(820)와 리턴 경로상에 배치된 폐수 리턴밸브(34)에 의해 각각 선택적으로 폐수의 배출 및 리턴 동작이 결정되며, 폐수 배출밸브(820)와 폐수 리턴밸브(34)의 개폐동작은 서로 상반되는 동작을 가지게 된다.At this time, the
즉, 폐수의 암모니아 농도가 많을 경우 암모니아 농도 계측기(805)의 신호를 인가받은 폐수 배출밸브(820)가 닫히고 폐수 리턴밸브(34)가 개방되어 폐수의 저장조(200)내 복귀동작이 이루어지게 되고, 반대로 폐수내 암모니아 농도가 희박할 경우에는 폐수 배출밸브(820)가 개방되고 폐수 리턴밸브(34)가 닫히게 되어 폐수가 폐수 배출관(810)을 통해 외부로 배출되는 동작과정을 갖는다.That is, when the ammonia concentration of the wastewater is high, the
폐수가 저장조(200)내로 복귀되는 유량은 폐수의 리턴 경로상에 배치된 폐수 리턴밸브(34)에 의해 조정된다.The flow rate at which the wastewater returns into the
그리고, 저장조(200) 내에 복귀되는 폐수의 유량이 적을 경우에는 폐수 공급관(110)에 배치된 폐수 이송펌프(16)를 이용하여 폐수를 공급한다.In addition, when the flow rate of the wastewater returned to the
한편, 제거탑(600)에서 암모니아의 분리를 위한 폐수와 공기의 유입 비율(기액비)은 공기에 대한 폐수의 비율이 0.002~0.02ℓ/㎥이 바람직하다.On the other hand, the inlet ratio (gas-liquid ratio) of the wastewater and air for separation of ammonia in the
기액비는 공기의 분당 유입량(㎥/min)에 대한 폐수의 분당 유입량(ℓ/min)을 나타낸 것이다.Gas-liquid ratio shows the inflow of wastewater per minute (ℓ / min) with respect to the inflow of air per minute (m <3> / min).
반대로, 액기비는 폐수의 분당 유입량에 대한 공기의 분당 유입량을 나타낸 것이다. 예를 들어 액기비 100이란 폐수 유입량(1ℓ/min)을 처리하기 위한 공기의 분당 유입량이 100㎥/min이 되는 것이다.In contrast, the liquid ratio represents the inflow of air per minute to the inflow of waste water. For example, the liquid ratio 100 means that the amount of inflow of air per minute for treating wastewater inflow (1 L / min) is 100 m 3 / min.
이때, 공기에 대한 폐수의 양이 0.002ℓ/㎥ 미만일 경우에는 폐수 처리 효율이 저하되고, 0.02ℓ/㎥ 을 초과할 경우에는 폐수의 액체 방울을 미세화하는 효율이 저하될 우려가 있기 때문이다.This is because when the amount of wastewater to air is less than 0.002 l / m 3, the wastewater treatment efficiency is lowered, and when it exceeds 0.02 l / m 3, the efficiency of refining the liquid droplets of the waste water may be lowered.
또한, 제거탑(600)의 내부로 유입되는 혼합물의 속도(V)는 10~30m/sec이 바람직하며, 속도가 너무 빠를 경우에는 기액 분리가 불충분할 우려가 있고, 속도가 너무 늦을 때에는 분리된 암모니아 성분이 다시 물에 녹아 암모니아 이온으로 반응할 우려가 있기 때문이다.In addition, the speed (V) of the mixture flowing into the
실시예Example
아래 본 발명의 실시예1,2,3,4,5에서는 서로 다른 액기비를 부여하고 폐수의 리턴 동작 횟수를 1~5회까지 적용했을 때 폐수내 함유된 암모니아 농도를 각각 나타낸 것이다.In Examples 1, 2, 3, 4, and 5 of the present invention, different ammonia ratios are given and the concentrations of ammonia contained in the waste water are respectively shown when the number of return operations of the waste water is applied 1 to 5 times.
암모니아 농도가 1015ppm 이고, 수소이온지수가 8.6인 무기성 폐수에 알칼리 용액을 투입한 후에 수소이온지수가 9.1로 조정한 후에, 앞서 설명한 방식으로 폐수내의 암모니아 성분을 제거한 것이다.After the alkaline solution was added to the inorganic wastewater having an ammonia concentration of 1015 ppm and the hydrogen ion index of 8.6, the hydrogen ion index was adjusted to 9.1, and then the ammonia component in the waste water was removed in the manner described above.
상기한 실험 결과 앞서 설명한 바와 같이, 기액비는 0.002~0.02ℓ/㎥이고, 반대로 액기비는 50~500이 바람직하며, 횟수가 증가됨에 따라 폐수내의 암모니아 농도가 점점 희박해짐을 알 수 있다.As described above, as described above, the gas-liquid ratio is 0.002 to 0.02ℓ / m 3, on the contrary, the liquid-liquid ratio is preferably 50 to 500, and as the number of times increases, the concentration of ammonia in the wastewater gradually decreases.
도 1은 본 발명에 따른 폐수의 암모니아 제거방법을 순차적으로 나타낸 플로우 챠트.1 is a flow chart sequentially showing a method for removing ammonia from wastewater according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 폐수의 암모니아 제거방법을 실현하기 위한 제거장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a removal apparatus for realizing a method for removing ammonia of wastewater according to the present invention.
도 3은 본 발명 혼합관의 구성 일부를 나타낸 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the mixing tube of the present invention.
도 4는 본 발명 사이클론 유도관과 제거탑의 연결구조를 나타낸 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a connection structure of the present invention cyclone guide pipe and the removal tower.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
200 : 저장조 510 : 혼합관200: reservoir 510: mixing tube
600 : 제거탑 610 : (제거탑의)상부 부위600: removal tower 610: upper part of the removal tower
630 : (제거탑의)하부 부위630: lower part of the removal tower
800 : 배출조800 discharge tank
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