KR20190074638A - Nitrification process with production of resource using photosynthetic oxygen - Google Patents
Nitrification process with production of resource using photosynthetic oxygen Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190074638A KR20190074638A KR1020170176149A KR20170176149A KR20190074638A KR 20190074638 A KR20190074638 A KR 20190074638A KR 1020170176149 A KR1020170176149 A KR 1020170176149A KR 20170176149 A KR20170176149 A KR 20170176149A KR 20190074638 A KR20190074638 A KR 20190074638A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- algae
- nitrification
- culture
- tank
- sewage treatment
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
- C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/02—Means for providing, directing, scattering or concentrating light located outside the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 조류의 광합성 반응을 통해 발생하는 산소를 질산화 공정에 이용하고, 이를 통해 성장한 조류를 회수하여 에너지원으로 활용하는 하수처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sewage treatment apparatus using oxygen generated through a photosynthesis reaction of algae in a nitrification process and recovering algae grown therefrom for use as an energy source.
하·폐수 내에 존재하는 질소는 단백질, 펩타이드, 아미노산 등의 유기성 질소와 그의 산화 환원 상태에 따라 암모니아성 질소, 아질산성 질소 및 질산성 질소 등의 무기성 질소로 구분되며, 공장폐수, 음식물, 소화슬러지 탈리액, 침출수, 가축 분뇨, 가정하수 등과 같이 발생원이 매우 다양하다. 질소를 포함하는 영양염류 물질은 최근 큰 문제로 지적되는 수질의 부영양화를 일으키는 대표적인 물질이기도 하다. 이와 같이, 질소를 함유하는 하·폐수는 수중 생태계에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 건강 및 생활환경에도 위해가 될 수 있기 때문에 다양한 질소제거 방안이 연구되고 있다.Nitrogen existing in wastewater is divided into inorganic nitrogen such as ammonia nitrogen, nitrite nitrogen and nitrate nitrogen depending on organic nitrogen such as protein, peptide, amino acid and its oxidation-reduction state. Sludge desalination, leachate, livestock manure, domestic sewage, and so on. Nitrogen-containing nutrients are a major source of water eutrophication, a recent major problem. As described above, various wastewater containing nitrogen can not only affect aquatic ecosystem, but also can be harmful to health and living environment. Therefore, various nitrogen removal strategies have been studied.
일반적으로 하·폐수 처리공정은 수처리공정(mainstream)과 슬러지 처리공정으로 나뉘어지며, 수처리공정은 하·폐수에 포함된 일정 크기의 부유물을 물리적으로 제거하는 1차 처리 공정과 하·폐수의 유기물을 생물학적으로 제거하는 2차 처리 공정으로 진행된다. 그 중에서 활성 생물학적 활성슬러지 방법을 사용하는 2차 처리 공정은 질소와 인을 제거하기 위해 혐기조, 무산소조, 호기조로 구성될 수 있다. 혐기조에서는 인을 제거하는 반응이 진행되고 무산소조에서는 질소를 제거하는 반응이 진행되며 호기조에서는 유기물 제거와 질산화 반응이 일어난다. In general, the wastewater treatment process is divided into a mainstream process and a sludge treatment process. The water treatment process consists of a primary treatment process that physically removes suspended matter of a certain size contained in the wastewater and the wastewater, And then proceeds to a secondary treatment step in which the biological treatment is removed. Among them, the secondary treatment process using active biologically activated sludge method can be composed of anaerobic tank, anoxic tank, and aerobic tank to remove nitrogen and phosphorus. In the anaerobic tank, the phosphorus removal reaction proceeds, and in the anoxic tank, the nitrogen removal reaction proceeds. In the aerobic tank, organic matter removal and nitrification reaction occur.
일반적으로 하·폐수 내의 질소 제거 방법으로는 물리화학적 처리와 생물학적 처리로 구분할 수 있다. 물리화학적 처리 방법으로는 염소 주입에 의한 염소주입법, 물의 pH를 높여 수중 질소성분을 암모니아 가스 상태로 전환시켜 탈기시키는 암모니아 탈기법 또는 선택적인 이온교환 수지를 사용하여 흡착제거하는 이온교환법 등이 있다. 생물학적 질소의 제거 방법은 하·폐수 내 질소성분을 미생물의 산화환원 과정을 통해 질소가스 형태로 변환시키는 과정으로, 주로 산소 공급에 따른 질산화 미생물의 질산화 작용 이후에 탈질 미생물의 탈질 작용으로 일어난다. Generally, the method of removing nitrogen in wastewater can be divided into physico-chemical treatment and biological treatment. Physico-chemical treatment methods include chlorine injection by chlorine injection, ammonia degassing by raising the pH of the water to convert the nitrogen component into ammonia gas in the water, or ion exchange by adsorption removal using a selective ion exchange resin. The biological nitrogen removal method is a process of converting the nitrogen component in the wastewater into the nitrogen gas form through the oxidation and reduction process of the microorganism, and is mainly caused by the denitrification of the denitrifying microorganisms after the nitrification of the nitrifying microorganisms by the oxygen supply.
생물학적 탈질은 전자 공여체로서 이용되는 탄소원의 종류에 따라 종속영양 탈질과 독립영향 탈질로 구분된다. 그 중 질산화 미생물은 Nitrosomonas , Nitrosococcus, Nitrobacter , Nitrococcus 등이 있고, 호기조건에서 하수의 질소 성분을 아질산성 질소(NO2-N) 또는 질산성 질소(NO3-N)로 산화시키는 독립영양미생물이다. 생물학적 질소제거 방법은 화학적인 방법과는 달리 미생물의 대사과정을 이용하는 것으로 2차 오염발생이 적은 친환경적인 방법이다. 그러나, 이러한 생물학적 질소 처리 방법은 호기조건의 유지를 위해 인위적인 공기 주입을 위한 에너지 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다. Biological denitrification is classified into heterotrophic denitrification and denitrification depending on the type of carbon source used as an electron donor. Among them, Nitrosomonas , Nitrosococcus , Nitrobacter , and Nitrococcus . They are autotrophic microorganisms that oxidize the nitrogen component of sewage into nitrite nitrogen (NO 2 -N) or nitrate nitrogen (NO 3 -N) under aerobic conditions. Biological Nitrogen Removal Method is an eco-friendly method that uses less microbial metabolism than chemical method. However, this biological nitrogen treatment method has a problem that it takes a lot of energy cost for artificial air injection for maintenance of aerobic condition.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 질소제거를 위한 질산화 반응에 필요한 산소를 조류의 광합성반응으로부터 공급하는 하수처리장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a sewage treatment apparatus which supplies oxygen necessary for a nitrification reaction for nitrogen removal from a photosynthesis reaction of algae.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조류 배양을 위한 조류 배양 반응조; 상기 조류 배양 반응조에서 생성된 산소를 이용하여 질산화를 수행하는 질산화 반응조; 및 상기 조류 배양 반응조 및 상기 질산화 반응조 사이에 연결되며, 조류를 회수하기 위한 침전지; 를 포함하고, 다단 반응조 타입인 것인, 하수처리장치가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, an algal culture reaction tank for algal culture; A nitrification tank for performing nitrification using oxygen generated in the algal culture reaction tank; A sedimentation tank connected between the algae culture reaction tank and the nitrification tank, for collecting algae; And a multi-stage reaction tank type.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 조류가 부착 성장 되는 조류 부착망을 설치한 조류 배양부; 및 상기 조류 배양부 아래에 위치하고, 질산화균을 배양하여 질산화를 수행하는 질산화균 배양부; 를 포함하고, 상기 조류 배양부와 상기 질산화균 배양부는, 하수 흐름은 허용되고 공간적으로 분리되어 있고, 단일 반응조 타입인 것인, 하수처리장치가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an algae culturing unit having an algae attachment net to which algae adhere and grow; And a nitrification culture unit located below the algal culture unit and performing nitrification by cultivating nitrifying bacteria; Wherein the algal culture section and the nitrifying culture section are of a single reactor type, wherein the sewage flow is allowed and spatially separated.
일 측에 따르면, 상기 질산화균 배양부는 질산화균이 부착배양되어 그 손실을 방지하는 다공성 미디어(media)를 포함할 수 있다.According to one aspect, the nitrifying bacteria culture section may include a porous medium in which nitrifying bacteria are adhered and cultured to prevent their loss.
일 측에 따르면, 상기 하수처리장치는 조류의 광합성을 위한 LED를 포함하고, 상기 LED는 상기 하수처리장치 상단, 상기 하수처리장치 외곽부 및 상기 하수처리장치 중심부로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 부분에 형성된 것일 수 있다. According to one aspect of the present invention, the sewage treatment apparatus includes an LED for photosynthesis of algae, and the LED is at least one selected from the group consisting of the upper end of the sewage treatment apparatus, the outer periphery of the sewage treatment apparatus, As shown in FIG.
일 측에 따르면, 상기 질산화 반응조는 산소 또는 공기를 공급하는 송풍장치를 포함하는 것일 수 있다. According to one aspect of the present invention, the nitrification reaction tank may include a blowing device for supplying oxygen or air.
본 발명의 하수처리장치는 하수 내 포함된 질소의 제거에 필요한 산소를 조류의 광합성반응으로부터 공급하고, 성장한 조류를 회수하여 하수처리장의 무에너지화 및 에너지 자립도를 향상시킬 수 있다.The sewage treatment apparatus of the present invention can supply oxygen required for the removal of nitrogen contained in sewage water from the photosynthesis reaction of algae and recover the grown algae to improve the energy independence and energy independence of the sewage treatment plant.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the effects described above, but include all effects that can be deduced from the description of the invention or the composition of the invention set forth in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 반응조 타입의 하수처리장치에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 반응조 타입의 하수처리장치에 대한 모식도이다.1 is a schematic view of a multi-stage reactor type sewage treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a single-tank type sewage treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조류 배양을 위한 조류 배양 반응조; 상기 조류 배양 반응조에서 생성된 산소를 이용하여 질산화를 수행하는 질산화 반응조; 및 상기 조류 배양 반응조 및 상기 질산화 반응조 사이에 연결되며, 조류를 회수하기 위한 침전지; 를 포함하고, 다단 반응조 타입인 것인, 하수처리장치가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, an algal culture reaction tank for algal culture; A nitrification tank for performing nitrification using oxygen generated in the algal culture reaction tank; A sedimentation tank connected between the algae culture reaction tank and the nitrification tank, for collecting algae; And a multi-stage reaction tank type.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 반응조 타입의 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 것 이다. 1 is a schematic view of a multi-stage reactor type sewage treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 조류 배양 반응조에서 배양된 조류는 광합성 반응을 통해 산소를 발생시키고, 발생한 산소는 질산화 반응조로 이동하여 수중의 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 데 사용된다. 조류 배양 반응조는 조류의 광합성을 위해 빛이 투과할 수 있는 투명한 재질인 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PF), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET) 및 아크릴 중에서 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1, algae cultured in an algal culture reaction tank generates oxygen through photosynthesis reaction, and oxygen generated is transferred to a nitrification reactor to oxidize ammonia nitrogen in the water to nitrate nitrogen. Algae culture reactors can be used for photosynthesis of algae, such as polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene (PF), polyurethane (PU), polyethylene terephthalate (PET) And may be made of any one or more selected materials.
조류 배양 반응조 및 질산화 반응조에서 각각 배양되는 조류와 질산화균은 부착성장 또는 부유성장의 방법을 이용할 수 있다. 각 반응조는 도 1에 나타난 것과 같이 하·폐수와의 미생물을 혼합시키고, 미생물의 활성을 증가시키기 위해 교반장치를 설치하는 것이 바람직하다. The algae and nitrifying bacteria cultured in the algal culture reaction tank and the nitrification reaction tank can be used as adhesion growth or floating growth methods. As shown in Fig. 1, each reaction tank is preferably provided with a stirrer to mix the microorganisms with the wastewater and increase the activity of the microorganisms.
상기 조류 배양 반응조와 상기 질산화 반응조의 용량은 1:0.5 내지 1:2일 수 있다. 조류 배양 반응조와 질산화 반응조의 반응조 용량 비율은 조류의 광합성 산소 발생 속도와 질산화 반응 속도의 관계에 의해 정해질 수 있다. 즉, 조류의 광합성 속도가 질산화 속도보다 큰 경우 질산화 반응조의 용량이 조류 배양 반응조보다 커야 하므로, 조류 배양 반응조와 질산화 반응조의 용량은 1:1 내지 1:2인 것이 바람직하다. 반대로, 조류 광합성 속도가 질산화 속도보다 작은 경우 조류 배양 반응조와 질산화 반응조의 용량은 1:0.5 내지 1:1인 것이 바람직하다.The capacity of the algae culture reaction tank and the nitrification reaction tank may be 1: 0.5 to 1: 2. The reactor capacity ratio of the algal culture tank and the nitrification tank can be determined by the relationship between the photosynthetic oxygen production rate and the nitrification reaction rate of algae. That is, when the photosynthetic rate of the algae is higher than the nitrification rate, the capacity of the nitrification tank should be larger than that of the algal culture tank, so the capacity of the algae culture tank and nitrification tank is preferably 1: 1 to 1: 2. Conversely, when the algal photosynthesis rate is lower than the nitrification rate, the capacity of the algal culture reaction tank and the nitrification reaction tank is preferably 1: 0.5 to 1: 1.
침전지에서 회수한 조류는 바이오디젤, 바이오 플라스틱, 화장품 원료, 공기정화 등 여러 가지 산업 분야에 활용될 수 있다. The algae recovered from the sedimentation basin can be used in various industrial fields such as biodiesel, bioplastics, cosmetic raw materials, and air purification.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 조류가 부착 성장 되는 조류 부착망을 설치한 조류 배양부; 및 상기 조류 배양부 아래에 위치하고, 질산화균을 배양하여 질산화를 수행하는 질산화균 배양부; 를 포함하고, 상기 조류 배양부와 상기 질산화균 배양부는, 하수 흐름은 허용되고 공간적으로 분리되어 있고, 단일 반응조 타입인 것인, 하수처리장치가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an algae culturing unit having an algae attachment net to which algae adhere and grow; And a nitrification culture unit located below the algal culture unit and performing nitrification by cultivating nitrifying bacteria; Wherein the algal culture section and the nitrifying culture section are of a single reactor type, wherein the sewage flow is allowed and spatially separated.
도 2는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단일 반응조 타입의 하수처리장치를 개략적으로 나타낸 것으로, 조류와 질산화균의 분리 배양을 이용하는 하수처리장치에 관한 것이다.FIG. 2 schematically shows a single-tank type sewage treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, and relates to a sewage treatment apparatus using segregation culture of algae and nitrifying bacteria.
상기 조류 배양부와 상기 질산화균 배양부의 용량은 1:0.5 내지 1:2일 수 있다. 조류 배양 반응부와 질산화균 배양부의 용량 비율은 조류의 광합성 산소 발생 속도와 질산화 반응 속도의 관계에 의해 정해질 수 있다. 즉, 조류의 광합성 속도가 질산화 속도보다 큰 경우 질산화균 배양부의 용량이 조류 배양부보다 커야 하므로, 조류 배양 반응조와 질산화 반응조의 용량은 1:1 내지 1:2인 것이 바람직하다. 반대로, 조류 광합성 속도가 질산화 속도보다 작은 경우 조류 배양부와 질산화균 배양부의 용량은 1:0.5 내지 1:1인 것이 바람직하다.The capacity of the alga culturing unit and the nitrifying culture unit may be 1: 0.5 to 1: 2. The capacity ratio between the algal culture reaction part and the nitrification culture part can be determined by the relationship between the photosynthetic oxygen production rate and the nitrification reaction rate of algae. That is, when the photosynthetic rate of the algae is higher than the nitrification rate, the capacity of the nitrification culture unit should be larger than that of the algal culture. Therefore, the capacity of the algal culture tank and the nitrification tank is preferably 1: 1 to 1: 2. Conversely, when the algal photosynthetic rate is lower than the nitrification rate, it is preferable that the capacity of the algal culture section and the nitrification culture section is 1: 0.5 to 1: 1.
단일 반응조는 조류의 광합을 위해 빛이 투과할 수 있는 투명한 재질인 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PF), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET) 및 아크릴 중에서 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다.A single reaction tank is selected from the group consisting of polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene (PF), polyurethane (PU), polyethylene terephthalate (PET) And may be made of any one or more materials.
도 2를 참고하면, 조류와 질산화균의 분리 배양은 단일 반응조의 상부에 조류 부착망을 설치하여 조류를 배양시키고, 단일 반응조 하부에 질산화균을 배양시키는 형태로 구현된다. 단일 반응조 장치는, 상부에서 하부로의 하수 흐름은 허용하되 조류 배양부와 질산화균 배양부를 공간적으로 분리하고, 조류 배양부에서 생산된 산소를 이용하여 질산화균 배양부에서 하수 내 질소를 제거한다. 2, the separation culture of algae and nitrifying bacteria is carried out by cultivating algae by installing algae attachment net on the upper part of a single reaction tank and cultivating nitrifying bacteria in the lower part of the single reaction tank. In the single reactor system, sewage flow from the upper part to the lower part is allowed, but the algae cultivation part and the nitrifying bacteria culture part are spatially separated and nitrogen in the sewage is removed from the nitrification culture part using the oxygen produced from the algal culture part.
조류 부착망을 이용하여 조류를 배양하므로 조류회수를 위한 침전지가 따로 필요하지 않고, 조류 부착망은 반응조 내에 하나 이상 설치할 수 있다. 조류 부착망의 형태는 조류의 부착이 원활하도록 메쉬 형태인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수개의 조류 부착망을 설치할 경우, 상호 간섭을 피하도록 일정 간격을 두고 이격하여 설치할 수 있다. Since the algae are cultivated using the algae attachment network, no sedimentation paper is needed to collect the algae, and one or more algae network can be installed in the reaction tank. The shape of the algae-attached net is preferably in the form of a mesh for smooth attachment of algae, but is not limited thereto. When a plurality of bird-attachment networks are installed, they may be spaced apart from each other at a predetermined interval to avoid mutual interference.
일 측에 따르면, 상기 질산화균 배양부는 질산화균이 부착배양되어 그 손실을 방지하는 다공성 미디어(media)를 포함할 수 있다.According to one aspect, the nitrifying bacteria culture section may include a porous medium in which nitrifying bacteria are adhered and cultured to prevent their loss.
다공성 미디어에 질산화균을 부착배양시키는 것은 질산화균의 고밀도 배양 및 질산화 효율의 증가를 촉진하기에 용이하고, 질산화균의 손실을 방지할 수 있다. 다공성 미디어로는 알긴산염 비드 폴리에틸렌, 경화염화비닐계, 무기 세라믹, 스폰지, 부직포, 폴리에테르술폰, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리플루오르화물비닐라덴 등의 재질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 다공성 미디어는 구형, 원판형, 사상형, 정방형 또는 벌집형의 형태로 제공될 수 있다. 질산화 배양부의 다공성 미디어의 충진율은 질산화균이 이용할 수 있는 산소의 양을 고려하여 반응조의 유효 용량에 대하여, 30부피% 내지 50부피%인 것이 바람직하다.It is easy to promote high density culture of nitrifying bacteria and increase of nitrification efficiency and to prevent the loss of nitrifying bacteria by attaching and cultivating nitrifying bacteria to the porous media. As the porous medium, materials such as alginate bead polyethylene, hardened polyvinyl chloride, inorganic ceramic, sponge, nonwoven fabric, polyethersulfone, polytetrafluoroethylene, and polyfluoride vinyl laden can be used, but the present invention is not limited thereto. In addition, such a porous medium may be provided in the form of a sphere, a disk, a flask, a square, or a honeycomb. The packing rate of the porous media in the nitrification culture unit is preferably 30% by volume to 50% by volume with respect to the effective volume of the reaction tank considering the amount of oxygen available for the nitrifying bacteria.
조류에서 생산된 산소를 질산화균에 원활하게 공급하기 위하여 질산화균 배양부에서는 프로펠러와 같은 혼합장치를 이용해 질산화균이 부착된 미디어들을 혼합할 수 있다.In order to smoothly supply the oxygen produced from the algae to the nitrifying bacteria, the nitrifying bacteria can be mixed with the nitrifying bacteria-containing media using a mixing device such as a propeller.
일 측에 따르면, 상기 하수처리장치는 조류의 광합성을 위한 LED를 포함하고, 상기 LED는 상기 하수처리장치 상단, 상기 하수처리장치 외곽부 및 상기 하수처리장치 중심부로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 부분에 형성된 것일 수 있다. According to one aspect of the present invention, the sewage treatment apparatus includes an LED for photosynthesis of algae, and the LED is at least one selected from the group consisting of the upper end of the sewage treatment apparatus, the outer periphery of the sewage treatment apparatus, As shown in FIG.
하수처리장치 상단, 외곽부 또는 하수처리장치 내부에 설치된 LED는 반응조 내부로 빛이 도달하기 어려운 경우 태양광을 대신하거나, 기상조건이 악화되어 태양광이 부족한 경우 태양광을 보조하기 위한 것 이다. 따라서, LED를 포함하는 하수처리장치는 낮뿐만 아니라 밤에도 광합성이 일어나도록 함으로써 조류의 생산량을 증가시킬 수 있다. 또한, LED를 포함하는 경우 반응조의 수심이 증가하더라도 광합성이 가능하게 되므로 하·폐수의 처리 용량, 효율을 향상시킬 수 있다. The LED installed in the upper part of the sewage treatment device, the outer part, or the inside of the sewage treatment device replaces the sunlight when the light is difficult to reach into the reaction tank, or the sunlight is supplemented when weather conditions deteriorate and the sunlight is insufficient. Thus, the sewage treatment apparatus including LED can increase the production of algae by allowing photosynthesis to take place at night as well as at night. In addition, when LEDs are included, photosynthesis can be performed even when the depth of the reactor is increased, so that the processing capacity and efficiency of the wastewater can be improved.
일 측에 따르면, 상기 질산화 반응조는 산소 또는 공기를 공급하는 송풍장치를 포함할 수 있다. According to one aspect, the nitrification tank may include a blowing device for supplying oxygen or air.
질산화 반응조에서는 질산화에 필요한 산소를 조류의 광합성 반응을 통해 충분히 공급받지 못하거나, 처리해야 하는 하·폐수의 수량이 평소보다 많은 경우 추가적인 산소 공급을 위해 별도의 송풍장치를 이용할 수 있다.In the nitrification reactor, if the oxygen required for nitrification is not sufficiently supplied through the photosynthetic reaction of the algae, or if the amount of waste water or wastewater to be treated is larger than usual, a separate blower may be used for additional oxygen supply.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기술된 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples are provided for the purpose of illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1: 다단 1: Multistage 반응조Reactor 타입 하수처리장치 Type sewage treatment equipment
광합성 반응에 의해 산소를 발생시키기 위한 조류 배양 반응조 및 조류 배양 반응조에서 발생한 산소를 이용하는 질산화균에 의해 질산화 반응을 수행하는 질산화 반응조를 포함하는 다단 반응조를 준비한다. 하수는 조류 배양 반응조로 유입되어 질산화 반응조를 거친 뒤 유출되는 방향성을 가지며, 유입 유량과 유출 유량은 동일하게 운전하는 것을 기본으로 한다. 하수처리장치의 온도는 질산화 반응 유도 온도인 20℃ 내지 35℃ 의 범위로 조절 및 유지된다. 하수의 체류 시간은 현장 운전 조건을 고려하여 결정할 수 있으며, 본 공법으로 운전 할 경우, 체류시간 1일에서 60% 이상의 암모니아성 질소 산화율을 보였으며, 추가적인 산소를 공급할 경우 체류시간 0.5일에서 암모니아성 질소 산화율은 80%까지 도달했다.A multi-stage reaction tank including a algal culture reaction tank for generating oxygen by the photosynthesis reaction and a nitrification reaction tank for performing nitrification reaction by nitrification bacteria using oxygen generated in the algal culture reaction tank is prepared. The sewage flows into the algal culture tank, flows through the nitrification tank, and has a directionality. The flow rate of the sewage is the same as the flow rate of the sewage. The temperature of the sewage treatment apparatus is regulated and maintained in the range of 20 캜 to 35 캜 which is the nitrification reaction induction temperature. The retention time of the sewage can be determined by taking into account the on-site operating conditions. When operated with this method, the ammonia nitrogen oxidation rate is 60% or more at 1 day of residence time, and when the additional oxygen is supplied, The nitrogen oxidation rate reached up to 80%.
실시예Example 2: 단일 2: single 반응조Reactor 타입 하수처리장치 Type sewage treatment equipment
단일 반응조의 상부는 광합성 반응에 의한 산소 발생을 목적으로 조류를 밀집시키는 조류 배양부가 위치한다. 질산화균을 배양하여 질산화 반응이 일어나는 질산화균 배양부가 단일 반응조 하부에 위치한다. 하수의 유입 유량과 유출 유량은 동일하며, 온도는 질산화 유도 온도인 20℃ 내지 35℃ 의 범위로 조절 및 유지된다. 질산화균의 부착 배양을 위한 다공성 미디어는 polyurethane 재질을 사용하였으며, 암모니아성 질소 산화율은 60% 이상으로 확인 되었다. In the upper part of the single reaction tank, an algal culture part for concentrating the algae for the purpose of oxygen generation by the photosynthesis reaction is located. Nitrifying bacteria are cultivated by cultivating nitrifying bacteria and the nitrification culture is located at the bottom of the single reactor. The inflow and outflow rates of sewage are the same and the temperature is regulated and maintained in the range of 20 ° C to 35 ° C which is the nitrification induction temperature. Porous media for adhesion culture of nitrifying bacteria was polyurethane material and ammonia nitrogen oxidation rate was over 60%.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, if the techniques described are performed in a different order than the described methods, and / or if the described components are combined or combined in other ways than the described methods, or are replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (5)
상기 조류 배양 반응조에서 생성된 산소를 이용하여 질산화를 수행하는 질산화 반응조; 및
상기 조류 배양 반응조 및 상기 질산화 반응조 사이에 연결되며, 조류를 회수하기 위한 침전지; 를 포함하고,
다단 반응조 타입인 것인, 하수처리장치.
Algae culture tank for algal culture;
A nitrification tank for performing nitrification using oxygen generated in the algal culture reaction tank; And
A sedimentation tank connected between the algae culture reaction tank and the nitrification tank, for collecting algae; Lt; / RTI >
A multi-stage reaction tank type.
상기 조류 배양부 아래에 위치하고, 질산화균을 배양하여 질산화를 수행하는 질산화균 배양부; 를 포함하고,
상기 조류 배양부와 상기 질산화균 배양부는, 하수 흐름은 허용되고 공간적으로 분리되어 있고,
단일 반응조 타입인 것인, 하수처리장치.
An algae culturing section in which an algae attachment net is installed; And
A nitrifying bacteria culture unit located below the algal culture unit and performing nitrification by cultivating nitrifying bacteria; Lt; / RTI >
Wherein the algal culture section and the nitrification culture section are constructed such that the sewage flow is allowed and spatially separated,
And a single reactor type.
상기 질산화균 배양부는 질산화균이 부착배양되어 그 손실을 방지하는 다공성 미디어(media)를 포함하는, 하수처리장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the nitrifying bacteria culture section comprises a porous medium in which nitrifying bacteria are adhered and cultured to prevent their loss.
상기 하수처리장치는 조류의 광합성을 위한 LED를 포함하고,
상기 LED는 상기 하수처리장치 상단, 상기 하수처리장치 외곽부 및 상기 하수처리장치 중심부로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 부분에 형성된 것인, 하수처리장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The sewage treatment apparatus includes an LED for photosynthesis of algae,
Wherein the LED is formed on at least one portion selected from the group consisting of an upper end of the sewage treatment device, an outer portion of the sewage treatment device, and a central portion of the sewage treatment device.
상기 질산화 반응조는 산소 또는 공기를 공급하는 송풍장치를 포함하는 것인, 하수처리장치.The method according to claim 1,
Wherein the nitrification reaction tank includes a blowing device for supplying oxygen or air.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170176149A KR20190074638A (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Nitrification process with production of resource using photosynthetic oxygen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170176149A KR20190074638A (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Nitrification process with production of resource using photosynthetic oxygen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190074638A true KR20190074638A (en) | 2019-06-28 |
Family
ID=67065740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170176149A KR20190074638A (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Nitrification process with production of resource using photosynthetic oxygen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190074638A (en) |
-
2017
- 2017-12-20 KR KR1020170176149A patent/KR20190074638A/en active Search and Examination
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Advanced nutrient removal from surface water by a consortium of attached microalgae and bacteria: a review | |
| US7556961B2 (en) | Method for collecting and acclimatizing anaerobic ammonuim oxidizing bacteria, and denitrifing water | |
| KR101743653B1 (en) | Apparatus for purifying water using microalgae | |
| CN102863081B (en) | Three-dimensional ecological deodorization dephosphorization denitrification method as well as device and application | |
| CN106587356B (en) | Biological membrane preparation method | |
| CN107043197A (en) | A kind of method that blue-green algae joint CANON handles ammonia nitrogen waste water | |
| Sunday et al. | Phycoremediation: an eco-solution to environmental protection and sustainable remediation | |
| CN103265145A (en) | Method for purifying river water with low load and low temperature by using natural biofilm reactor | |
| KR102095470B1 (en) | Sbr system | |
| CN116969607A (en) | Compound dominant microorganism black and odorous water treatment system | |
| CN110540293A (en) | Sewage treatment device and method suitable for large-amplitude fluctuation of water quantity | |
| CN107381802B (en) | Efficient nitrogen and phosphorus removal sewage treatment method | |
| Elmitwalli et al. | Treatment of domestic sewage at low temperature in a two-anaerobic step system followed by a trickling filter | |
| KR20160052292A (en) | Effective Biomass Producing System by Combining Anaerobic, Anoxic and Microalgae Cultivation Tank Organically | |
| KR20190035277A (en) | Sewage treatment system using granule | |
| JP2018183763A (en) | Method and apparatus for treatment of organic wastewater | |
| CN207375911U (en) | A kind of bacteria bed | |
| CN111689640A (en) | Sewage treatment method | |
| CN102424474A (en) | New method for acclimating active sludge resisting high chloride ion wastewater | |
| JP2012020262A (en) | Nitritification treatment method of ammoniacal nitrogen | |
| JP4993109B2 (en) | Cultivation method and apparatus, and wastewater treatment method and apparatus | |
| CN102050522B (en) | Waste water treatment method | |
| KR20190074638A (en) | Nitrification process with production of resource using photosynthetic oxygen | |
| CN212770339U (en) | Novel mariculture tail water biological treatment device | |
| CN104478082B (en) | A kind of two-phase type biological purification system and processing method thereof of breeding wastewater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment |