KR20200071336A - External carbon source composition for biological wastewater treatment and method for biologically treating wastewater - Google Patents
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- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
- C02F3/305—Nitrification and denitrification treatment characterised by the denitrification
Abstract
Description
본 발명은 생물학적 폐수 처리 과정에서 미생물의 성장 및 탈질 등에 이용될 수 있는 외부 탄소원 조성물 및 이의 용도에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 질산성 질소 농도 범위의 폐수 처리에 사용될 수 있고 취급 및 보관 특성이 우수한 복합 유기물 형태의 외부 탄소원 조성물 및 이를 이용하여 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an external carbon source composition that can be used for growth and denitrification of microorganisms in the biological wastewater treatment process and uses thereof, and more specifically, it can be used for wastewater treatment in various nitric acid nitrogen concentration ranges and has handling and storage characteristics. It relates to an external carbon source composition in the form of an excellent composite organic material and a method for biologically treating wastewater using the same.
하, 폐수 내에 함유된 질소 성분이 제거되지 않고 하천에 유입되게 되면 수중 환경에 기본적으로 필요한 질소 성분의 수치가 높아지게 되며 영양 염류가 과잉된 상태, 즉 부영양화 상태로 바뀌게 된다. 부영양화 진행에 의해 수중의 용존 산소는 고갈되고, 이로 인해 산소를 필요로 하는 모든 수중 생물은 죽게 되며, 죽은 수중 생물 등으로부터 발생한 유기물의 잔재는 혐기성 세균에 의해 부패되어 수질의 악취 및 변색 등 수질 오염이 발생하게 된다.In addition, when the nitrogen component contained in the wastewater is not removed and flows into the river, the value of the nitrogen component basically required for the aquatic environment is increased and the nutrient salts are excessive, that is, eutrophication. As the eutrophication progresses, dissolved oxygen in the water is depleted, which causes all aquatic organisms that require oxygen to die, and the remnants of organic matter generated from dead aquatic organisms are decayed by anaerobic bacteria and pollute the water, such as odor and discoloration of water quality. This will happen.
폐수 중의 유기성 질소는 생물학적 폐수처리 방법을 통해 제거할 수 있다. 유기성 질소의 생물학적 폐수처리는 아래와 같은 과정으로 이루어진다.Organic nitrogen in the wastewater can be removed through biological wastewater treatment methods. The biological wastewater treatment of organic nitrogen consists of the following processes.
<질산화><Nitrification>
반응 1 : NH4 + 1.5O2 → 2H+ + H2O + NO2 Reaction 1: NH 4 + 1.5O 2 → 2H + + H 2 O + NO 2
반응 2 : NO2 + 0.5O2 → NO3 Reaction 2: NO 2 + 0.5O 2 → NO 3
반응 1과 반응 2의 합 반응 : NH4 + 2O2 → 2H+ + H2O + NO3 Reaction 1 and reaction 2: NH 4 + 2O 2 → 2H + + H 2 O + NO 3
<탈질><Denitrification>
반응 3 : 2NO3 + 2H2 → 2NO2 + 2H2OReaction 3: 2NO 3 + 2H 2 → 2NO 2 + 2H 2 O
반응 4 : 2NO2 + 3H2 → N2 + 2OH + 2H2OReaction 4: 2NO 2 + 3H 2 → N 2 + 2OH + 2H 2 O
반응 3과 반응 4의 합 반응 : 2NO3 + 5H2 → N2 + 2OH + 4H2OSum of reaction 3 and reaction 4 Reaction: 2NO 3 + 5H 2 → N 2 + 2OH + 4H 2 O
먼저, 유기성 질소는 미생물에 의해 분해와 가수분해가 진행되어 암모니아성 질소로 변하게 되고, 암모니아성 질소는 독립 영양 균주에 의해 산화되어 아질산성 질소를 거쳐 질산성 질소로 변한다(질산화 단계). 질산화 단계에서 생성된 질산성 질소는 종속 영양 균주에 의해 다시 아질산성 질소를 거쳐 가스 상태의 질소 분자로 변화된 후 폐수로부터 제거된다.First, organic nitrogen is decomposed and hydrolyzed by microorganisms to be converted to ammonia nitrogen, and ammonia nitrogen is oxidized by independent nutrient strains to nitrate nitrogen and then nitrate nitrogen (nitrification step). The nitrate nitrogen produced in the nitrification step is again transformed into gaseous nitrogen molecules through nitrite nitrogen by the heterotrophic strain and then removed from the wastewater.
한편, 유기성 질소의 생물학적 폐수처리 과정 시 탈질을 일으키기에 충분한 정도의 유기물질이 폐수 내에 포함되어 있지 않은 경우, 유기성 질소의 제거를 위해 외부 유기 탄소원의 공급이 필요하다. 생물학적 폐수처리를 위한 외부 유기 탄소원으로는 주로 메탄올 또는 포도당이 사용되고 있다. 그러나 메탄올은 석탄 및 천연가스를 원료로 하여 제조되기 때문에 가격 변화가 심하고, 실질적으로 수입에 의존하고 있으며, 휘발성 및 인체 유해성 등의 이유로 유독 물질로 구분되어 보관 및 취급에 제약이 따르는 문제점이 있다. 또한, 포도당은 천연물 유래의 물질로서 보관 및 취급은 용이하나 사용시 용해 과정이 필요하고 메탄올 대비 탈질 성능이 낮아 추가의 탄소원을 투입하여야 하고 폐수 처리 시간이 길어지는 문제점이 있다.On the other hand, when the organic wastewater does not contain enough organic material in the wastewater during the biological wastewater treatment process of organic nitrogen, it is necessary to supply an external organic carbon source to remove the organic nitrogen. Methanol or glucose is mainly used as an external organic carbon source for biological wastewater treatment. However, since methanol is manufactured using coal and natural gas as raw materials, the price changes are severe, and it is practically dependent on imports, and it is classified as a toxic substance for reasons such as volatility and human health, and thus, there is a problem in that storage and handling are restricted. In addition, glucose is a material derived from natural products, which is easy to store and handle, but requires a dissolution process when used, and has a problem in that an additional carbon source must be added and the wastewater treatment time is long compared to methanol due to its low denitrification performance.
이를 해결하기 위해, 대한민국 등록특허공보 제10-1193586호에는 주성분으로 글루코오스 함량이 높은 당류 부산물을 포함하고 부성분으로 메탄올 및 에틸렌글리콜 등과 같은 동결 방지제를 포함하는 외부 탄소원 조성물이 개시되어 있다. 그러나 상기 선행기술에 개시된 외부 탄소원 조성물은 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에는 적합하나 높은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 적용하는 경우 탈질 속도가 느려 추가 탄소원의 투입이 요구되고 폐수 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다.To solve this, Korean Patent Publication No. 10-1193586 discloses an external carbon source composition containing a saccharide by-product having a high glucose content as a main component and a cryoprotectant such as methanol and ethylene glycol as a sub-component. However, the external carbon source composition disclosed in the prior art is suitable for wastewater treatment at a low nitrate nitrogen concentration, but when applied to wastewater treatment at a high nitrate nitrogen concentration, the denitrification rate is slow, requiring additional carbon source input and increasing wastewater treatment time. There is a problem.
본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 생물학적 폐수 처리 과정에서 미생물의 성장 및 탈질 등에 이용될 수 있는 외부 탄소원 조성물로서 다양한 질산성 질소 농도 범위의 폐수 처리에 사용될 수 있고 취급 및 보관 특성이 우수하며 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 사용하는 경우 포도당 대비 사용량이 절감될 수 있고 높은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 사용하는 경우 메탄올과 동등 수준의 탈질 성능을 발휘할 수 있는 외부 탄소원 조성물을 제공하는 데에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 외부 탄소원 조성물을 이용하여 폐수를 생물학적 공정으로 처리하는 방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been derived under the conventional technical background, the object of the present invention is an external carbon source composition that can be used for growth and denitrification of microorganisms in a biological wastewater treatment process, and can be used for wastewater treatment in various nitric acid nitrogen concentration ranges and handling And excellent storage characteristics. When used for wastewater treatment with low nitrate nitrogen concentration, the amount of glucose can be reduced, and when used for wastewater treatment with high nitrate nitrogen concentration, it can exhibit denitrification performance equivalent to methanol. It is to provide a carbon source composition. In addition, it is an object of the present invention to provide a method for treating wastewater in a biological process using an external carbon source composition.
상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명의 일 예는 당류 농도가 20~80 브릭스(Brix)인 당류 액 및 탈질 촉매를 포함하는 조성물로서, 상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고, 상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부인 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 일 예는 당류 농도가 20~80 브릭스(Brix)인 당류 액, 탈질 촉매 및 탈질 보강제를 포함하는 조성물로서, 상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고, 상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부이고, 상기 탈질 보강제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 글리세린에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~20 중량부인 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 질산성 질소 함량이 20~700 ppm이고 미생물 슬러지를 포함하는 폐수에 C(탄소)/N(질소)의 비가 5/1 내지 1/1이 되도록 상기 본 발명의 일 예 또는 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 탈질 반응을 진행시키는 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리 방법을 제공한다.In order to solve the above object, an example of the present invention is a composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix and a denitration catalyst, wherein the saccharide of the saccharide liquid has 6 carbons based on the peak area of the liquid chromatography peak. The individual monosaccharide is 80% or more, and the monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose, and the denitration catalyst is It is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate, and the content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid. It provides an external carbon source composition for biological wastewater treatment. In addition, a preferred example of the present invention is a composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix, a denitrification catalyst and a denitrification reinforcing agent, wherein the saccharide of the saccharide liquid has 6 carbons based on the peak area of the liquid chromatography. The individual monosaccharide is 80% or more, and the monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose, and the denitration catalyst is It consists of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate, and the content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid, and the denitrification The adjuvant is composed of at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or glycerin, and the content of the denitrification adjuvant in the composition is 0.5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid. An external carbon source composition for processing is provided. In addition, the present invention is an example of the present invention or the present invention so that the ratio of C (carbon) / N (nitrogen) to the wastewater containing microbial sludge is 5/1 to 1/1 with a nitric acid nitrogen content of 20 to 700 ppm. Provided is a biological wastewater treatment method characterized by adding an external carbon source composition according to a preferred embodiment of the present invention and proceeding a denitrification reaction.
상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명의 다른 예는 당류 농도가 20~80 브릭스(Brix)인 당류 액, 탈질 촉매, 탈질 보강제 및 동결 방지제를 포함하는 조성물로서, 상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고, 상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부이고, 상기 탈질 보강제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 글리세린에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 1~20 중량부이고, 상기 동결 방지제는 메탄올, 함수 메탄올, 에탄올, 함수 에탄올, 부탄올, 함수 부탄올, 프로판올 또는 함수 부탄올에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 동결 방지제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 1~25 중량부인 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 질산성 질소 함량이 20~700 ppm이고 미생물 슬러지를 포함하는 폐수에 C(탄소)/N(질소)의 비가 5/1 내지 1/1이 되도록 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 탈질 반응을 진행시키는 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리 방법을 제공한다.In order to solve the above object, another example of the present invention is a composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix, a denitration catalyst, a denitrification reinforcing agent, and a cryoprotectant, wherein the saccharide of the saccharide liquid is a liquid chromatography peak Based on the area, the monosaccharide having 6 carbon atoms is 80% or more, and the monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose. The denitration catalyst is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate, and the content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 based on 100 parts by weight of the saccharide liquid It is parts by weight, and the denitrifying agent is composed of at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or glycerin, and the content of the denitrifying agent in the composition is 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid , Wherein the cryoprotectant is composed of at least one selected from methanol, hydrous methanol, ethanol, hydrous ethanol, butanol, hydrous butanol, propanol or hydrous butanol, and the content of the cryoprotectant in the composition is based on 100 parts by weight of saccharide liquid It provides an external carbon source composition for biological wastewater treatment, characterized in that 1 to 25 parts by weight. In addition, the present invention is an external according to another example of the present invention such that the ratio of C (carbon)/N (nitrogen) to wastewater containing microbial sludge is 5/1 to 1/1 in the amount of nitrate nitrogen 20 to 700 ppm. It provides a biological wastewater treatment method characterized in that the carbon source composition is added and the denitrification reaction proceeds.
본 발명에 따른 외부 탄소원 조성물은 다양한 질산성 질소 농도 범위의 폐수 처리에 사용될 수 있고 취급 및 보관 특성이 우수하며 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 사용하는 경우 포도당 대비 사용량이 절감될 수 있고 높은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 사용하는 경우 메탄올과 동등 수준 또는 그 이상의 탈질 성능을 발휘할 수 있다.The external carbon source composition according to the present invention can be used for wastewater treatment in various nitric acid nitrogen concentration ranges, has excellent handling and storage characteristics, and can be used in reducing waste compared to glucose when used for wastewater treatment at low nitric acid nitrogen concentrations and has high quality. When used in the treatment of acidic nitrogen concentrations, denitrification performance equivalent to or higher than that of methanol can be achieved.
본 발명의 일 측면은 생물학적 폐수처리 시 탈질 효율을 향상시키고 미생물의 성장에 도움을 주는 외부 탄소원 조성물에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to an external carbon source composition that improves denitrification efficiency in biological wastewater treatment and helps growth of microorganisms.
본 발명의 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 당류 농도가 20~80 브릭스(Brix)인 당류 액 및 탈질 촉매를 포함하는 조성물로서, 상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고, 상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 당류 농도가 20~80 브릭스(Brix)인 당류 액, 탈질 촉매 및 탈질 보강제를 포함하는 조성물로서, 상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고, 상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부이고, 상기 탈질 보강제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 글리세린에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~20 중량부인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 예 또는 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 적용될 수 있다.External carbon source composition according to an embodiment of the present invention is a composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix (Brix) and a denitration catalyst, wherein the saccharide of the saccharide liquid has 6 carbons based on the peak area of the liquid chromatography peak Monosaccharides having 80% or more and the carbon number of 6 monosaccharides are composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose, and the denitration catalyst is acetic acid It is composed of at least one selected from sodium, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate, and the content of the denitration catalyst in the composition is characterized by being 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid. In addition, the external carbon source composition according to a preferred embodiment of the present invention is a composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix, a denitrification catalyst and a denitrification adjuvant, wherein the saccharide of the saccharide liquid is a liquid chromatography peak area As a standard, the monosaccharide having 6 carbon atoms is 80% or more, and the monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose. , The denitration catalyst is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate, and the content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid Buoy, the denitrifying agent is composed of at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or glycerin, the content of the denitrifying agent in the composition is 0.5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid It is characterized by. The external carbon source composition according to an exemplary embodiment or a preferred embodiment of the present invention may be applied to the treatment of wastewater having a low nitric acid nitrogen concentration.
본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 당류 농도가 20~80 브릭스(Brix)인 당류 액, 탈질 촉매, 탈질 보강제 및 동결 방지제를 포함하는 조성물로서, 상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고, 상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부이고, 상기 탈질 보강제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 글리세린에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 1~20 중량부이고, 상기 동결 방지제는 메탄올, 함수 메탄올, 에탄올, 함수 에탄올, 부탄올, 함수 부탄올, 프로판올 또는 함수 부탄올에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고, 상기 조성물 내에서 동결 방지제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 1~25 중량부인 것을 특징으로 한다. 상기 프로판올은 n-프로판올(n-propanol) 및 이소프로판올(isopropanol)을 포함한다. 또한, 상기 부탄올은 n-부탄올(n-butanol), 이소부탄올(isobutanol), 및 2-butanol(2-Butanol)을 포함한다. 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리 뿐만 아니라 높은 질산성 농도의 폐수 처리에 적용될 수 있다.An external carbon source composition according to another embodiment of the present invention is a composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix, a denitration catalyst, a denitrification reinforcing agent, and an antifreeze agent, wherein the saccharide of the saccharide liquid is a liquid chromatography peak area As a standard, the monosaccharide having 6 carbon atoms is 80% or more, and the monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose. , The denitration catalyst is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate, and the content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid Buoy, the denitrifier is composed of one or more selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or glycerin, the content of the denitrifier in the composition is 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid , The cryoprotectant is composed of at least one selected from methanol, hydrous methanol, ethanol, hydrous ethanol, butanol, hydrous butanol, propanol or hydrous butanol, and the content of the cryoprotectant in the composition is based on 100 parts by weight of the saccharide liquid It is characterized by being 1 to 25 parts by weight. The propanol includes n-propanol and isopropanol. In addition, the butanol includes n-butanol, isobutanol, and 2-butanol (2-Butanol). The external carbon source composition according to another example of the present invention may be applied to the treatment of wastewater at a low nitrate nitrogen concentration as well as the treatment of wastewater at a high nitrate concentration.
이하, 본 발명에 따른 외부 탄소원 조성물을 구성성분별로 나누어 설명한다.Hereinafter, the external carbon source composition according to the present invention will be divided and described.
당류 액Sugar solution
본 발명의 외부 탄소원 조성물을 구성하는 일 성분인 당류 액은 폐수의 생물학적 처리시 전체적인 탈질 성능을 제어하는 역할을 한다. 상기 당류 액은 당류 성분을 포함하는 수용액으로서, 당류 농도가 약 20~80 브릭스(Brix)인 것을 특징으로 한다. 당류 농도가 20 브릭스 미만인 경우 영하 이하의 보관 조건에서 동결 현상이 발생하기 쉽고 당류 농도가 너무 낮아 폐수처리 공정에 적용시 운반 비용의 증가 및 반응조 부피의 증가 등 폐수처리 공정의 생산성을 떨어뜨리고, 당류 농도가 80 브릭스를 초과하는 경우 점도가 너무 높아 폐수처리 장치 내에서의 운송이 어렵고, 아울러 영하 이하의 온도 조건에서 본 발명에 따른 외부 탄소원 조성물을 보관시 단기간에 고결 현상이 발생하기 때문이다. 폐수처리 공정의 생산성, 폐수처리 장치 내에서의 운송성, 농축에 따른 경제성, 영하 이하의 온도 조건에서 보관시 내고결성 및 내동결성 등을 고려할 때, 당류 액의 당류 농도는 바람직하게는 약 20~70 브릭스(Brix), 보다 바람직하게는 25~65 브릭스(Brix)이다. 또한, 본 발명의 일 예 또는 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물에서 당류 액의 당류 농도는 20~40 브릭스인 것이 바람직하고 25~35 브릭스인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물에서 당류 액의 당류 농도는 50~80 브릭스인 것이 바람직하고 55~70 브릭스인 것이 더 바람직하다. 본 발명에서, 고결이란 외부 탄소원 조성물의 일 성분인 당류가 결정화되어 고체로 석출되는 것을 의미하고, 동결이란 외부 탄소원 조성물의 당류 액 전체가 고체 상태로 냉동되는 것을 의미한다. 또한, 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소수가 6개인 단당류가 당류 전체에서 약 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상인 것을 특징으로 한다(통상적으로 특정 당류 성분의 액체 크로마토그래피 면적 기준에 의한 %는 중량%와 거의 동일한 것으로 간주된다.). 일반적으로 생물학적 폐수처리시 미생물은 탄소원으로 탄소수가 6개인 단당류를 이용하기 때문에 당류 액의 당류를 구성하는 탄소수가 6개인 단당류가 70% 미만인 경우 폐수처리의 효율이 저하될 염려가 있다. 탄소수가 6개인 단당류는 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose), 또는 갈락토오스(Galactose) 등이 단일 성분으로 존재하거나 이들이 혼재된 것일 수 있고, 미생물의 이용 효율을 고려할 때 글루코오스가 단일 성분으로 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 당류 액의 당류는 탄소수가 6개인 단당류 이외에 탄소수가 12개인 이당류를 더 포함할 수 있는데, 이때 이당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 당류 전체에서 약 10%이하로 존재한다. 탄소수가 12개인 이당류는 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 수크로오스(Sucrose), 말토오스(Maltose), 이소말토오스(Isomaltose), 트레할로오스(Trehalose), 또는 락토오스(Lactose) 등이 단일 성분으로 존재하거나 이들이 혼재된 것일 수 있다. 또한, 당류 액의 당류는 6탄당 기반의 중합도가 3 이상인 다당류를 더 포함할 수 있는데, 이때 6탄당 기반의 중합도가 3 이상인 다당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 당류 전체에서 약 10%이하로 존재한다. 6탄당 기반의 중합도가 3 이상인 다당류는 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 프럭토올리고당, 이소말토올리고당, 니게로트리오스(Nigerotriose), 말토트리오스(Maltotriose), 멜레지토오스(Melezitose), 말토트리울로오스(Maltotriulose), 라피노오스(Raffinose), 케스토오스(Kestose), 말토테트라오스(Maltotetraose), 리크노오스(Lychnose), 니게로테트라오스(Nigerotetraose), 니스토오스(Nystose), 세사모오스(Sesamose), 스타키노오스(Stachynose), 베르바스코오스(Verbascose) 등이 단일 성분으로 존재하거나 이들이 혼재된 것일 수 있다. 또한, 당류 액은 탄소수가 6개인 단당류, 물, 및 선택적으로 탄소수가 12개인 이당류 또는 6탄당 기반의 중합도가 3 이상인 다당류 등을 혼합하여 제조될 수 있다.The saccharide liquid that constitutes the external carbon source composition of the present invention serves to control the overall denitrification performance in biological treatment of wastewater. The saccharide liquid is an aqueous solution containing a saccharide component, and is characterized in that the saccharide concentration is about 20 to 80 Brix. When the saccharide concentration is less than 20 brix, freezing is likely to occur under sub-zero storage conditions, and the saccharide concentration is too low to reduce the productivity of the wastewater treatment process, such as increase in transportation costs and increase in the reaction vessel volume when applied to the wastewater treatment process. This is because when the concentration exceeds 80 Brix, the viscosity is too high, so transportation in the wastewater treatment device is difficult, and also, when the external carbon source composition according to the present invention is stored at a temperature condition of subzero or less, a condensation phenomenon occurs in a short period of time. When considering the productivity of the wastewater treatment process, the transportability in the wastewater treatment system, the economic efficiency due to concentration, and the fastening resistance and freezing resistance when stored at sub-zero temperatures, the saccharide concentration of the saccharide liquid is preferably about 20~ 70 Brix, more preferably 25 to 65 Brix. In addition, in the external carbon source composition according to an example or preferred example of the present invention, the saccharide concentration of the saccharide liquid is preferably 20-40 brix, and more preferably 25-35 brix. Further, in the external carbon source composition according to another example of the present invention, the saccharide concentration of the saccharide liquid is preferably 50 to 80 brix, and more preferably 55 to 70 brix. In the present invention, consolidation means that saccharides as a component of the external carbon source composition crystallize and precipitate as a solid, and freezing means that the entire saccharide liquid of the external carbon source composition is frozen in a solid state. In addition, the saccharide of the saccharide liquid is characterized in that the monosaccharide having 6 carbon atoms, based on the peak area of the liquid chromatography, is about 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more of the saccharide (typically specific). Percentages based on the area of the liquid chromatography area of the saccharide component are considered to be approximately equal to weight percent.). In general, when biological wastewater treatment, since microorganisms use monosaccharides having 6 carbons as a carbon source, when the monosaccharides having 6 carbons constituting the saccharide of the saccharide liquid are less than 70%, there is a fear that efficiency of wastewater treatment may be deteriorated. The monosaccharide having 6 carbon atoms is not particularly limited, and for example, glucose, fructose, mannose, or galactose, etc. exist as a single component or a mixture thereof. In view of the efficiency of use of microorganisms, it is preferable that glucose is present as a single component. In addition, the saccharide of the saccharide liquid may further include a disaccharide having 12 carbon atoms in addition to the monosaccharide having 6 carbon atoms, wherein the disaccharide is present in less than about 10% of the total saccharide based on the liquid chromatography peak area. The type of disaccharide having 12 carbon atoms is not particularly limited, and for example, sucrose, maltose, isomaltose, trehalose, or lactose is a single component. Or they may be mixed. In addition, the saccharide of the saccharide liquid may further include a polysaccharide having a polymerization degree of 6 or more based on 6-carbon, wherein the polysaccharide having a polymerization degree of 6 or more based on 6-carbon is present in an amount of about 10% or less of the entire saccharide based on the peak area of the liquid chromatography. do. Polysaccharides with a degree of polymerization of 6-carbon-based polymerization of 3 or more are not greatly limited, for example, fructooligosaccharide, isomalto-oligosaccharide, Nigerotriose, Maltotriose, Melezitose , Maltotriulose, Raffinose, Kestose, Maltotetraose, Lychnose, Nigerotetraose, Nisthotetraose Nystose, Sesamose, Stachynose, Verbascose, etc. may be present as a single component or a mixture thereof. In addition, the saccharide liquid may be prepared by mixing monosaccharides having 6 carbon atoms, water, and optionally disaccharides having 12 carbon atoms or polysaccharides having a polymerization degree of 6 carbons or higher.
탈질 촉매Denitrification catalyst
본 발명의 외부 탄소원 조성물을 구성하는 일 성분인 탈질 촉매는 외부 탄소원 조성물의 pH를 조절하고 폐수의 생물학적 처리시 탈질 속도를 개선하는 역할을 한다. 본 발명의 외부 탄소원 조성물을 구성하는 탈질 촉매는 탈질 속도 등을 고려할 때 아세트산나트륨 또는 아세트산인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 외부 탄소원 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 다른 구성성분들과의 조화, 탈질 성능 및 경제성 등을 고려할 때 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~5 중량부인 것이 바람직하고 1~4 중량부인 것이 더 바람직하다.The denitrification catalyst, which is one component of the external carbon source composition of the present invention, serves to adjust the pH of the external carbon source composition and improve the denitrification rate in biological treatment of wastewater. The denitration catalyst constituting the external carbon source composition of the present invention is preferably sodium acetate or acetic acid when considering the denitration rate and the like. In addition, the content of the denitration catalyst in the external carbon source composition of the present invention is preferably 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid when considering harmony with other components, denitrification performance, and economical efficiency, and 1 to 4 parts by weight It is more desirable to deny it.
탈질 Denitrification 보강제Adjuvant
본 발명의 외부 탄소원 조성물을 구성하는 일 성분인 탈질 보강제는 폐수의 생물학적 처리시 초기 탈질 성능 및 후기 탈질 성능을 강화하는 역할을 한다. 본 발명의 외부 탄소원 조성물을 구성하는 탈질 보강제는 탈질 속도 등을 고려할 때 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜의 조합에서 선택되는 것이 바람직하고, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜의 조합인 것이 바람직하다. 본 발명의 외부 탄소원 조성물을 구성하는 탈질 보강제가 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜의 조합으로 구성되는 경우 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜의 중량비는 탈질 속도 등을 고려할 때 2:8 내지 8:2인 것이 바람직하고 3:7 내지 7:3인 것이 더 바람직하고, 4:6 내지 6:4인 것이 가장 바람직하다. 또한, 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 다른 구성성분들과의 조화, 탈질 성능 및 경제성 등을 고려할 때 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~15 중량부인 것이 바람직하고 1~10 중량부인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 다른 구성성분들과의 조화, 탈질 성능 및 경제성 등을 고려할 때 당류 액 100 중량부를 기준으로 5~20 중량부인 것이 바람직하고 10~18 중량부인 것이 더 바람직하다.A denitrification reinforcing agent, which is one component of the external carbon source composition of the present invention, serves to enhance initial denitrification performance and late denitrification performance in biological treatment of wastewater. When considering the denitrification rate, etc., the denitrification agent constituting the external carbon source composition of the present invention is preferably selected from a combination of ethylene glycol, propylene glycol or ethylene glycol and propylene glycol, and is preferably a combination of ethylene glycol and propylene glycol. When the denitrification reinforcing agent constituting the external carbon source composition of the present invention is composed of a combination of ethylene glycol and propylene glycol, the weight ratio of ethylene glycol and propylene glycol is preferably 2:8 to 8:2 when considering the denitrification rate, etc., and 3: It is more preferable that it is 7 to 7:3, and it is most preferable that it is 4:6 to 6:4. In addition, the content of the denitration reinforcing agent in the external carbon source composition according to an exemplary embodiment of the present invention is preferably 0.5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid in consideration of harmony with other components, denitrification performance and economics, etc. And more preferably 1 to 10 parts by weight. In addition, the content of the denitration reinforcing agent in the external carbon source composition according to another example of the present invention is preferably 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid when considering harmony with other components, denitrification performance, and economics, etc. It is more preferable that it is 10 to 18 parts by weight.
동결 방지제Antifreeze
본 발명에 따른 외부 탄소원 조성물은 글루코오스와 같은 당류를 포함하고 있어서, 보관 및 취급 과정에서 미생물에 오염 및 변질 될 염려가 있고, 이 경우 생물학적 폐수처리 과정에 사용될 수 없게 되며 또한 겨울철 외부 탄소원 조성물은 고결되거나 동결될 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 일 예 또는 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 당류 액 이외에 동결 방지제를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물은 동결 방지제를 포함한다. 동결 방지제는 본 발명의 외부 탄소원 조성물을 영하 이하의 조건에서 보관시 당류 액이 동결되는 것을 방지하여 저장 안정성을 확보하고 폐수의 생물학적 처리시 초기 탈질 속도를 개선하는 역할을 한다. 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물의 일 구성성분인 동결 방지제는 다른 구성성분과의 상용성, 탈질 속도 또는 경제성을 고려할 때 메탄올, 함수 메탄올, 에탄올, 함수 에탄올에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것이 바람직하고, 메탄올, 함수 메탄올에서 선택되는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 함수 메탄올은 외부 탄소원 조성물의 제조 용이성 및 제조 안전성 등을 고려할 때 메탄올의 농도가 40~80 중량%인 것이 바람직하고 40~60 중량%인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물 내에서 동결 방지제의 함량은 다른 구성성분들과의 조화, 탈질 성능 및 경제성 등을 고려할 때 당류 액 100 중량부를 기준으로 2~20 중량부인 것이 바람직하고, 5~20 중량부인 것이 더 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물에서 동결 방지제로 메탄올을 사용하는 경우 그 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 10~20 중량부인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물에서 동결 방지제로 40~60% 농도의 함수 메탄올을 사용하는 경우 그 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 5~10 중량부인 것이 바람직하다.Since the external carbon source composition according to the present invention contains sugars such as glucose, there is a concern that it may be contaminated and deteriorated by microorganisms during storage and handling, and in this case, it cannot be used for biological wastewater treatment, and the external carbon source composition in winter is consolidated There is a risk of being frozen. Therefore, the external carbon source composition according to an example or preferred example of the present invention may further include a cryoprotectant in addition to the saccharide liquid. In addition, the external carbon source composition according to another example of the present invention includes a cryoprotectant. The cryoprotectant serves to secure storage stability by preventing the saccharide liquid from freezing when the external carbon source composition of the present invention is stored under sub-zero conditions, and improve the initial denitration rate during biological treatment of wastewater. The cryoprotectant, which is a component of the external carbon source composition according to another example of the present invention, is composed of at least one selected from methanol, hydrous methanol, ethanol, and hydrous ethanol when considering compatibility with other components, denitrification rate, or economy. It is preferred, and it is more preferably selected from methanol and hydrous methanol. In addition, the water-containing methanol is preferably a concentration of 40 to 80% by weight and more preferably 40 to 60% by weight when considering the ease of manufacture and safety of the external carbon source composition. In addition, the content of the cryoprotectant in the external carbon source composition according to another example of the present invention is preferably 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid when considering harmony with other components, denitrification performance, and economics, etc. , 5 to 20 parts by weight is more preferable. For example, when using methanol as a cryoprotectant in an external carbon source composition according to another example of the present invention, the content is preferably 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid. In addition, in the case of using hydrous methanol having a concentration of 40 to 60% in the external carbon source composition according to another example of the present invention, the content is preferably 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid.
본 발명의 일 측면은 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물의 제조방법은 바람직하게는 당류 액에 탈질 촉매를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물의 제조방법은 바람직하게는 당류 액에 탈질 촉매 및 탈질 보강제를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물의 제조방법은 바람직하게는 당류 액에 탈질 촉매, 탈질 보강제 및 동결 방지제를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 예, 바람직한 일 예 또는 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물의 제조방법에서 상기 당류 액은 적정 고형분 농도를 가지도록 농축되거나 희석된 후 사용될 수 있다. 본 발명의 일 예, 바람직한 일 예 또는 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물의 제조방법에서 당류 액을 농축하거나 희석하는 수준, 구성성분의 첨가량 등은 전술한 내용을 참조하여 적절하게 선택할 수 있다.One aspect of the present invention relates to a method for preparing an external carbon source composition for biological wastewater treatment. The method for preparing an external carbon source composition according to an embodiment of the present invention preferably includes adding a denitration catalyst to the saccharide liquid and mixing it. In addition, the method for preparing an external carbon source composition according to an exemplary embodiment of the present invention preferably includes adding and mixing a denitration catalyst and a denitration reinforcing agent to the saccharide liquid. In addition, the method for preparing an external carbon source composition according to another example of the present invention preferably includes adding and mixing a denitration catalyst, a denitration reinforcing agent, and a cryoprotectant to the saccharide liquid. In the method of preparing an external carbon source composition according to an example, preferred example, or other example of the present invention, the saccharide liquid may be used after being concentrated or diluted to have an appropriate solid content concentration. In the method for preparing an external carbon source composition according to an example, a preferred example, or another example of the present invention, the level of concentration or dilution of a saccharide liquid, the amount of addition of components, etc. can be appropriately selected with reference to the foregoing.
본 발명의 일 측면은 외부 탄소원 조성물을 사용하여 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 예 또는 바람직한 일 예에 따른 외부 탄소원 조성물을 이용한 생물학적 폐수 처리 방법은 질산성 질소 함량이 20~700 ppm, 바람직하게는 20~200 ppm이고 미생물 슬러지를 포함하는 폐수에 C(탄소)/N(질소)의 비가 5/1 내지 1/1이 되도록 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 탈질 반응을 진행시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 외부 탄소원 조성물을 이용한 생물학적 폐수 처리 방법은 질산성 질소 함량이 20~700 ppm, 바람직하게는 200~700 ppm이고 미생물 슬러지를 포함하는 폐수에 C(탄소)/N(질소)의 비가 5/1 내지 1/1이 되도록 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 탈질 반응을 진행시키는 것을 특징으로 한다. 상기 질산성 질소 함량이 20~700 ppm이고 미생물 슬러지를 포함하는 폐수는 하수, 하수 희석액, 축산 폐수, 축산 폐수 희석액, 제철 폐수, 제철 폐수 희석액, 반도체 산업 폐수 또는 반도체 산업 폐수 희석액에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다. 상기 반도체 산업 폐수는 반도체 제조 공정에서 발생되는 폐수로서, 고농도 실리콘 함유 폐수, 불소화합물 폐수, 중금속 함유 폐수, 유기성 폐수, 고농도 질산염 폐수, 고농도 인산염 폐수 등으로 구분될 수 있다. 또한, 상기 질산성 질소 함량이 20~200 ppm인 페수는 통상적으로 낮은 질산성 질소 농도의 폐수에 해당한다. 또한, 상기 질산성 질소 함량이 200~700 ppm인 폐수는 통상적으로 높은 질산성 질소 농도의 폐수에 해당한다. 본 발명에 따른 생물학적 폐수 처리 방법에서 상기 C(탄소)/N(질소)의 비는 탈질 속도 및 경제성 등을 고려할 때 5/1 내지 2/1인 것이 바람직하고 4/1 내지 2/1인 것이 더 바람직하다. 본 발명에 따른 생물학적 폐수 처리 방법에서 탈질 반응 온도는 크게 제한되지 않으며 예를 들어 5~35℃의 범위에서 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 생물학적 폐수 처리 방법에서 탈질 반응 시간은 크게 제한되지 않으며 예를 들어 3~60 hr의 범위에서 선택될 수 있다.One aspect of the invention relates to a method for biologically treating wastewater using an external carbon source composition. The biological wastewater treatment method using an external carbon source composition according to an example or preferred example of the present invention has a nitric acid nitrogen content of 20 to 700 ppm, preferably 20 to 200 ppm, and C (carbon) in wastewater containing microbial sludge. It is characterized in that the external carbon source composition is added so that the ratio of /N (nitrogen) is 5/1 to 1/1, and the denitrification reaction proceeds. In addition, the biological wastewater treatment method using an external carbon source composition according to another example of the present invention has a nitric acid nitrogen content of 20 to 700 ppm, preferably 200 to 700 ppm, and C (carbon)/N in wastewater containing microbial sludge. It is characterized in that the external carbon source composition is added so that the ratio of (nitrogen) is 5/1 to 1/1 and the denitrification reaction proceeds. The nitrate nitrogen content is 20 to 700 ppm and the wastewater containing the microbial sludge is one selected from sewage, sewage dilution, livestock wastewater, livestock wastewater dilution, seasonal wastewater, seasonal wastewater dilution, semiconductor industrial wastewater or semiconductor industrial wastewater dilution. It can be configured as described above. The semiconductor industrial wastewater is a wastewater generated in a semiconductor manufacturing process, and may be classified into high-concentration silicon-containing wastewater, fluorine compound wastewater, heavy metal-containing wastewater, organic wastewater, high-concentration nitrate wastewater, and high-concentration phosphate wastewater. In addition, the wastewater having a nitric acid nitrogen content of 20 to 200 ppm corresponds to wastewater having a low nitric acid nitrogen concentration. In addition, the wastewater having a nitric acid nitrogen content of 200 to 700 ppm typically corresponds to a wastewater having a high nitrate nitrogen concentration. In the biological wastewater treatment method according to the present invention, the ratio of C (carbon)/N (nitrogen) is preferably 5/1 to 2/1 and 4/1 to 2/1 when considering denitrification rate and economics, etc. More preferred. In the biological wastewater treatment method according to the present invention, the denitrification reaction temperature is not particularly limited and may be selected, for example, in the range of 5 to 35°C. In addition, in the biological wastewater treatment method according to the present invention, the denitrification reaction time is not particularly limited and may be selected, for example, in the range of 3 to 60 hr.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only for clearly illustrating the technical features of the present invention, and are not intended to limit the protection scope of the present invention.
1. 당류 액의 제조 및 물성 분석1. Preparation of sugar solution and analysis of physical properties
글루코오스, 말토오스, 6탄당 기반의 중합도가 3 이상인 다당류를 소정의 혼합비로 증류수에 용해하여 고형분 농도가 약 20 브릭스(Brix)인 당류 액을 제조하였다. 이후, 제조한 당류 액의 주요 물성 및 당류 조성을 분석하였다. 당류 조성은 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC 1200 series, Agilent사)를 사용하여 분석하였다.Glucose, maltose, and six-carbon-based polysaccharides with a polymerization degree of 3 or more were dissolved in distilled water at a predetermined mixing ratio to prepare a saccharide liquid having a solids concentration of about 20 Brix. Subsequently, the main properties and saccharide composition of the prepared saccharide liquid were analyzed. The saccharide composition was analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC 1200 series, Agilent).
하기 표 1은 당류 액의 물성 및 고성능 액체 크로마토그래피로 분석한 당류 조성 결과를 나타낸 것이다.Table 1 below shows the properties of the saccharide liquid and the saccharide composition results analyzed by high performance liquid chromatography.
항목Measure
Item
(Brix)Sugar concentration
(Brix)
(μS/㎝)Electrical conductivity
( μ S/cm)
(HPLC 피크 면적 기준, %)Sugar composition
(Based on HPLC peak area, %)
* 기타 : 6탄당 기반의 중합도가 2 이상인 다당류* Others: Polysaccharides with a polymerization degree of 6 or more based on 6-carbon
상기 표 1에서 보이는 바와 같이 당류 액의 당류는 90% 이상이 글루코오스로 이루어짐을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that saccharides of the saccharide liquid consist of 90% or more of glucose.
앞에서 제조한 20 브릭스(Brix) 농도의 당류 액을 감압농축기(R-111L, BUCHI사)로 농축하여 고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix), 약 50 브릭스(Brix) 및 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액을 제조하고, 후술하는 외부 탄소원 조성물의 제조에 사용하였다.The saccharide solution of 20 Brix concentration prepared above is concentrated with a vacuum concentrator (R-111L, BUCHI) to have a solids concentration of about 30 Brix, about 50 Brix, and about 60 Brix. A saccharide concentrate was prepared and used to prepare an external carbon source composition described later.
2. 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리용 외부 2. External for wastewater treatment with low nitrate concentration 탄소원Carbon source 조성물의 제조 및 기본 물성 측정 Preparation of composition and measurement of basic properties
(1) 외부 탄소원 조성물의 제조(1) Preparation of external carbon source composition
제조예 1-1.Production Example 1-1.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하고 혼합하여 고형분 농도가 약 25 브릭스(Brix)인 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition having a solids concentration of about 25 Brix was prepared by adding and mixing 292 g of water to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix.
제조예 1-2.Preparation Example 1-2.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 5g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water was added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, and 5 g of sodium acetate was added thereto as a denitrification catalyst and mixed to external carbon source. The composition was prepared.
제조예 1-3.Preparation Example 1-3.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 10g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water is added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, to which 10 g of sodium acetate is added as a denitration catalyst and mixed to external carbon source. The composition was prepared.
제조예 1-4.Production Example 1-4.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 15g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water is added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, and 15 g of sodium acetate is added thereto as a denitrification catalyst and mixed to external carbon source. The composition was prepared.
제조예 1-5.Production Example 1-5.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 10g 및 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water is added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, and 10 g of sodium acetate as a denitration catalyst and 5 g of ethylene glycol as a denitrification adjuvant. Was sequentially added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 1-6.Preparation Example 1-6.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 10g 및 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 15g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water was added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, and 10 g of sodium acetate as a denitrification catalyst and 15 g of ethylene glycol as a denitrification adjuvant. Was sequentially added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 1-7.Production Example 1-7.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 10g 및 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 25g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water is added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, and 10 g of sodium acetate as a denitrification catalyst and 25 g of ethylene glycol as a denitrification adjuvant. Was sequentially added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 1-8.Preparation Example 1-8.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 208g에 물(water) 292g을 첨가하여 고형분 농도를 약 25 브릭스(Brix)로 희석하고, 여기에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 10g 및 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 35g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.292 g of water was added to 208 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix to dilute the solids concentration to about 25 Brix, and 10 g of sodium acetate as a denitration catalyst and 35 g of ethylene glycol as a denitrification adjuvant. Was sequentially added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 1-9.Preparation Example 1-9.
고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 촉매로 구연산 2g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by adding and mixing 2 g of citric acid as a denitration catalyst to 100 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix.
제조예 1-10.Preparation Example 1-10.
고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 촉매로 아세트산 2g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by adding and mixing 2 g of acetic acid as a denitration catalyst to 100 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix.
제조예 1-11.Production Example 1-11.
고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 촉매로 말레산 2g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by adding and mixing 2 g of maleic acid as a denitration catalyst to 100 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix.
제조예 1-12.Preparation Example 1-12.
고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 촉매로 황산마그네슘 2g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by adding and mixing 2 g of magnesium sulfate as a denitration catalyst to 100 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix.
제조예 1-13.Production Example 1-13.
고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 촉매로 인산칼륨 2g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by adding and mixing 2 g of potassium phosphate as a denitration catalyst to 100 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix.
제조예 1-14.Production Example 1-14.
고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2g을 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by adding and mixing 2 g of sodium acetate as a denitration catalyst to 100 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix.
하기 표 2에 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물의 구성성분 및 배합비를 나타내었다.Table 2 below shows the components and blending ratios of the external carbon source composition for treating wastewater with a low nitrate nitrogen concentration.
Composition and compounding ratio
(2) 외부 탄소원 조성물의 물성(2) Physical properties of external carbon source composition
제조예 1-1 내지 1-8에서 제조한 외부 탄소원 조성물의 pH 및 화학적 산소 요구량(COD)을 측정하였고 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.The pH and chemical oxygen demand (COD) of the external carbon source compositions prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-8 were measured, and the results are shown in Table 3 below.
3. 낮은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 적용시 외부 3. External when applied to wastewater treatment with low nitrate nitrogen concentration 탄소원Carbon source 조성물의 탈질 성능 시험 Denitrification performance test of composition
질산나트륨을 물에 용해하여 10 ppm 농도의 질산나트륨 용액을 제조하였다. 이후, 무산소조에 혼합액 현탁고형물(Mixed Liquor Suspended Solid, MLSS) 함량이 2200 ppm인 폐수 슬러지 1ℓ를 넣고 여기에 10 ppm 농도의 질산나트륨 용액 5㎖를 첨가하고 혼합하여 질산성 질소(질산 형태로 존재하는 물질의 질소 성분) 함량이 50 ppm인 인공 폐수를 제조하였다. 이후, 인공 폐수에 C/N의 비가 4/1, 3/1, 2/1 또는 1/1이 되도록 제조예 1-1 내지 1-14에서 제조한 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 25℃에서 약 7 hr 동안 탈질 반응을 진행하였고, 시간별로 샘플링하여 탈질율의 변화를 측정하였다. 또한, 고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 포도당 용액(포도당의 COD는 약 750,000 ppm임), 고형분 농도가 약 30 브릭스(Brix)인 당류 농축액을 외부 탄소원 조성물 대조군으로 사용하였다. 샘플링한 폐수의 질산성 질소 함량을 질산성 질소 분석셀 및 분광광도계를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.A sodium nitrate solution with a concentration of 10 ppm was prepared by dissolving sodium nitrate in water. Subsequently, 1 L of wastewater sludge having a mixed liquid suspended solids (MLSS) content of 2200 ppm was added to an anoxic tank, and 5 ml of a sodium nitrate solution having a concentration of 10 ppm was added thereto and mixed to produce nitric acid nitrogen (existing in the form of nitric acid) Artificial wastewater with a content of 50 ppm of nitrogen) was prepared. Then, the external carbon source composition prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-14 was added to the artificial wastewater so that the C/N ratio was 4/1, 3/1, 2/1, or 1/1, and about 7 at 25°C. The denitrification reaction was carried out for hr, and the change in the denitrification rate was measured by sampling over time. In addition, a glucose solution having a solids concentration of about 30 Brix (COD of glucose is about 750,000 ppm) and a saccharide concentrate having a solids concentration of about 30 Brix were used as a control for the external carbon source composition. The nitrate nitrogen content of the sampled wastewater was measured using a nitrate nitrogen analysis cell and a spectrophotometer, and the results are shown in Table 4 below.
4. 높은 질산성 질소 농도의 폐수 처리용 외부 4. Outside for wastewater treatment with high nitrate nitrogen concentration 탄소원Carbon source 조성물의 제조 및 기본 물성 측정 Preparation of composition and measurement of basic properties
(1) 외부 탄소원 조성물의 제조(1) Preparation of external carbon source composition
제조예 2-1.Production Example 2-1.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 78.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5.0g 및 프로필렌글리콜 5.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 9.9g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitrification catalyst, 5.0 g of ethylene glycol and 5.0 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 9.9 g of a 50% by weight methanol solution as a freeze-preventing agent were sequentially added to 78.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-2.Production Example 2-2.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5.0g 및 프로필렌글리콜 5.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitration catalyst, 5.0 g of ethylene glycol and 5.0 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of a 50 wt% methanol solution as a cryoprotectant were added to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-3.Production Example 2-3.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 75.8g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 7.1g 및 프로필렌글리콜 5.1g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 10.0g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitrification catalyst, 7.1 g of ethylene glycol and 5.1 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 10.0 g of a 50% by weight methanol solution as a cryoprotectant were added to 75.8 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-4.Production Example 2-4.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 75.7g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5.1g 및 프로필렌글리콜 7.1g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 10.1g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitration catalyst, 5.1 g of ethylene glycol and 7.1 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 10.1 g of a 50% by weight methanol solution as a cryoprotectant are sequentially added to 75.7 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-5.Production Example 2-5.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5.0g 및 프로필렌글리콜 5.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 에탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitrification catalyst, 5.0 g of ethylene glycol and 5.0 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of an ethanol solution at a concentration of 50% by weight as a freeze-proofing agent are sequentially added to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-6.Production Example 2-6.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5.0g 및 프로필렌글리콜 5.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 부탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitration catalyst, 5.0 g of ethylene glycol and 5.0 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of a 50% by weight butanol solution as a cryoprotectant were added to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-7.Production Example 2-7.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 5.0g 및 프로필렌글리콜 5.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 프로판올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitrification catalyst, 5.0 g of ethylene glycol and 5.0 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of 50% by weight of a propanol solution as a cryoprotectant are added to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-8.Preparation Example 2-8.
고형분 농도가 약 50 브릭스(Brix)인 당류 농축액 100g에 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 7.0g, 동결 방지제로 메탄올 3.0g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.An external carbon source composition was prepared by sequentially adding and mixing 7.0 g of ethylene glycol as a denitrifying agent and 3.0 g of methanol as a cryoprotectant to 100 g of a saccharide concentrate having a solid content of about 50 Brix.
제조예 2-9.Preparation Example 2-9.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 에틸렌글리콜 10.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially add and mix 2.0 g of sodium acetate as a denitration catalyst, 10.0 g of ethylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of a 50% by weight methanol solution as a cryoprotectant to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. An external carbon source composition was prepared.
제조예 2-10.Preparation Example 2-10.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 프로필렌글리콜 10.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially add and mix 2.0 g of sodium acetate as a denitration catalyst, 10.0 g of propylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of a 50% by weight methanol solution as a cryoprotectant to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. An external carbon source composition was prepared.
제조예 2-11.Production Example 2-11.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol) 10.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially, 2.0 g of sodium acetate as a denitrification catalyst, 10.0 g of diethylene glycol as a denitrification agent, and 13.8 g of a 50% by weight methanol solution as a freeze-proofing agent were sequentially added to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. It was added and mixed to prepare an external carbon source composition.
제조예 2-12.Production Example 2-12.
고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 당류 농축액 74.2g에 탈질 촉매로 아세트산나트륨 2.0g, 탈질 보강제로 글리세린(Glycerine) 10.0g, 동결 방지제로 50 중량% 농도의 메탄올 용액 13.8g을 순차적으로 첨가하고 혼합하여 외부 탄소원 조성물을 제조하였다.Sequentially add 2.0 g of sodium acetate as a denitration catalyst, 10.0 g of glycerin as a denitrification agent, and 13.8 g of a 50% by weight methanol solution as a cryoprotectant to 74.2 g of a saccharide concentrate having a solids concentration of about 60 Brix. By mixing, an external carbon source composition was prepared.
하기 표 5에 높은 질산성 질소 농도의 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물의 구성성분 및 배합비를 나타내었다.Table 5 below shows the components and blending ratios of the external carbon source composition for treating wastewater having a high nitrate nitrogen concentration.
에틸렌글리콜 5.0gPropylene glycol 5.0 g
Ethylene glycol 5.0 g
에틸렌글리콜 5.0gPropylene glycol 5.0 g
Ethylene glycol 5.0 g
에틸렌글리콜 7.1gPropylene glycol 5.1 g
Ethylene glycol 7.1 g
에틸렌글리콜 5.1gPropylene glycol 7.1 g
Ethylene glycol 5.1 g
에틸렌글리콜 5.0gPropylene glycol 5.0 g
Ethylene glycol 5.0 g
에틸렌글리콜 5.0gPropylene glycol 5.0 g
Ethylene glycol 5.0 g
에틸렌글리콜 5.0gPropylene glycol 5.0 g
Ethylene glycol 5.0 g
(2) 외부 탄소원 조성물의 물성(2) Physical properties of external carbon source composition
제조예 2-1 내지 2-4 및 제조예 2-8에서 제조한 외부 탄소원 조성물의 pH 및 화학적 산소 요구량(COD)을 측정하였고 그 결과를 하기의 표 6에 나타내었다.The pH and chemical oxygen demand (COD) of the external carbon source compositions prepared in Preparation Examples 2-1 to 2-4 and Preparation Examples 2-8 were measured, and the results are shown in Table 6 below.
5. 높은 질산성 질소 5. High nitrate nitrogen 농도의 폐수Concentration of wastewater 처리에 적용시 외부 External when applied to processing 탄소원Carbon source 조성물의 탈질 성능 시험(1) Denitrification performance test of the composition (1)
질산나트륨을 물에 용해하여 50 ppm 농도의 질산나트륨 용액을 제조하였다. 이후, 무산소조에 혼합액 현탁고형물(Mixed Liquor Suspended Solid, MLSS) 함량이 6000 ppm인 폐수 슬러지 1ℓ를 넣고 여기에 50 ppm 농도의 질산나트륨 용액 8㎖를 첨가하고 혼합하여 질산성 질소 함량이 400 ppm인 인공 폐수를 제조하였다. 이후, 인공 폐수에 C/N의 비가 4/1이 되도록 제조예 2-1 내지 2-8에서 제조한 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 25℃에서 약 24 hr 동안 탈질 반응을 진행하였고, 시간별로 샘플링하여 탈질율의 변화를 측정하였다. 또한, 고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 포도당 용액(포도당의 COD는 약 750,000 ppm임), 메탄올(메탄올의 COD는 약 1,414,000 ppm임)을 외부 탄소원 조성물 대조군으로 사용하였다. 샘플링한 폐수의 질산성 질소 함량을 질산성 질소 분석셀 및 분광광도계를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.A sodium nitrate solution with a concentration of 50 ppm was prepared by dissolving sodium nitrate in water. Subsequently, 1 liter of wastewater sludge having a mixed liquid suspended solids (MLSS) content of 6000 ppm was added to an anoxic tank, and 8 ml of a sodium nitrate solution at a concentration of 50 ppm was added thereto and mixed to make artificial artificial nitrogen nitrate content of 400 ppm. Wastewater was prepared. Subsequently, the external carbon source composition prepared in Preparation Examples 2-1 to 2-8 was added to the artificial wastewater so that the C/N ratio was 4/1, and denitrification reaction was performed at 25° C. for about 24 hr. The change in denitrification rate was measured. In addition, a glucose solution having a solid concentration of about 60 Brix (COD of glucose is about 750,000 ppm) and methanol (COD of methanol is about 1,414,000 ppm) were used as a control for the external carbon source composition. The nitrate nitrogen content of the sampled wastewater was measured using a nitrate nitrogen analysis cell and a spectrophotometer, and the results are shown in Table 7 below.
6. 높은 질산성 질소 농도의 폐수 처리에 적용시 외부 6. External when applied to wastewater treatment with high nitrate nitrogen concentration 탄소원Carbon source 조성물의 탈질 성능 시험(2) Denitrification performance test of the composition (2)
질산나트륨을 물에 용해하여 50 ppm 농도의 질산나트륨 용액을 제조하였다. 이후, 무산소조에 혼합액 현탁고형물(Mixed Liquor Suspended Solid, MLSS) 함량이 20,000 ppm인 폐수 슬러지 1ℓ를 넣고 여기에 50 ppm 농도의 질산나트륨 용액 14㎖를 첨가하고 혼합하여 질산성 질소 함량이 700 ppm인 인공 폐수를 제조하였다. 이후, 인공 폐수에 C/N의 비가 4/1이 되도록 제조예 2-2 및 2-9 내지 2-12에서 제조한 외부 탄소원 조성물을 첨가하고 25℃에서 약 7 hr 동안 탈질 반응을 진행하였고, 시간별로 샘플링하여 탈질율의 변화를 측정하였다. 또한, 고형분 농도가 약 60 브릭스(Brix)인 포도당 용액(포도당의 COD는 약 750,000 ppm임), 메탄올(메탄올의 COD는 약 1,414,000 ppm임)을 외부 탄소원 조성물 대조군으로 사용하였다. 샘플링한 폐수의 질산성 질소 함량을 질산성 질소 분석셀 및 분광광도계를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.A sodium nitrate solution with a concentration of 50 ppm was prepared by dissolving sodium nitrate in water. Subsequently, 1 L of wastewater sludge having a mixed liquor suspended solids (MLSS) content of 20,000 ppm was added to an anoxic tank, and 14 ml of a sodium nitrate solution at a concentration of 50 ppm was added thereto and mixed to make artificial artificial nitrogen content of 700 ppm. Wastewater was prepared. Thereafter, the external carbon source composition prepared in Preparation Examples 2-2 and 2-9 to 2-12 was added to the artificial wastewater so that the C/N ratio was 4/1, and denitrification was performed at 25° C. for about 7 hr, Sampling by time was used to measure the change in denitrification rate. In addition, a glucose solution having a solid concentration of about 60 Brix (COD of glucose is about 750,000 ppm) and methanol (COD of methanol is about 1,414,000 ppm) were used as a control for the external carbon source composition. The nitrate nitrogen content of the sampled wastewater was measured using a nitrate nitrogen analysis cell and a spectrophotometer, and the results are shown in Table 8 below.
이상에서와 같이 본 발명을 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.As described above, the present invention has been described through examples, but the present invention is not necessarily limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope and spirit of the present invention. Accordingly, the protection scope of the present invention should be construed to include all embodiments falling within the scope of the claims appended to the present invention.
Claims (8)
상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고,
상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부인 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물.
A composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20-80 Brix and a denitration catalyst,
The saccharide of the saccharide liquid is 80% or more of a monosaccharide having 6 carbon atoms based on the peak area of the liquid chromatography,
The monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of one or more selected from glucose, fructose, mannose, or galactose,
The denitration catalyst is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate,
The content of the denitration catalyst in the composition is an external carbon source composition for biological wastewater treatment, characterized in that 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid.
상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고,
상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부이고,
상기 탈질 보강제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 글리세린에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~20 중량부인 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물.
A composition comprising a sugar solution having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix, a denitration catalyst, and a denitration reinforcing agent,
The saccharide of the saccharide liquid is 80% or more of a monosaccharide having 6 carbon atoms based on the peak area of the liquid chromatography,
The monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of one or more selected from glucose, fructose, mannose, or galactose,
The denitration catalyst is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate,
The content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid,
The denitrifying agent is composed of at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or glycerin,
The content of the denitrifying agent in the composition is an external carbon source composition for biological wastewater treatment, characterized in that 0.5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid.
The external carbon source composition of claim 1 or 2 is added so that the ratio of C (carbon)/N (nitrogen) is 5/1 to 1/1 to wastewater containing microbial sludge with a nitric acid nitrogen content of 20 to 700 ppm and Biological wastewater treatment method characterized in that the denitrification reaction proceeds.
The biological material of claim 3, wherein the wastewater comprises one or more selected from sewage, sewage dilution, livestock wastewater, livestock wastewater dilution, seasonal wastewater, seasonal wastewater dilution, semiconductor industrial wastewater, or semiconductor industrial wastewater dilution. Wastewater treatment method.
상기 당류 액의 당류는 액체 크로마토그래피 피크 면적 기준으로 탄소 수가 6개인 단당류가 80% 이상이고,
상기 탄소 수가 6개인 단당류는 글루코오스(Glucose), 프럭토오스(Fructose), 만노오스(Mannose) 또는 갈락토오스(Galactose)에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 탈질 촉매는 아세트산나트륨, 구연산, 아세트산, 말레산, 황산마그네슘 또는 인산칼륨에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 조성물 내에서 탈질 촉매의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부이고,
상기 탈질 보강제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 또는 글리세린에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 조성물 내에서 탈질 보강제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 1~20 중량부이고,
상기 동결 방지제는 메탄올, 함수 메탄올, 에탄올, 함수 에탄올, 부탄올, 함수 부탄올, 프로판올 또는 함수 부탄올에서 선택되는 1종 이상으로 구성되고,
상기 조성물 내에서 동결 방지제의 함량은 당류 액 100 중량부를 기준으로 1~25 중량부인 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수 처리용 외부 탄소원 조성물.
A composition comprising a saccharide liquid having a saccharide concentration of 20 to 80 Brix, a denitration catalyst, a denitration reinforcing agent, and a cryoprotectant,
The saccharide of the saccharide liquid is 80% or more of a monosaccharide having 6 carbon atoms based on the peak area of the liquid chromatography,
The monosaccharide having 6 carbon atoms is composed of at least one selected from glucose, fructose, mannose, or galactose,
The denitration catalyst is composed of at least one selected from sodium acetate, citric acid, acetic acid, maleic acid, magnesium sulfate or potassium phosphate,
The content of the denitration catalyst in the composition is 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid,
The denitrifying agent is composed of at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol or glycerin,
The content of the denitration reinforcing agent in the composition is 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid,
The cryoprotectant is composed of at least one selected from methanol, hydrous methanol, ethanol, hydrous ethanol, butanol, hydrous butanol, propanol or hydrous butanol,
The content of the cryoprotectant in the composition is 1 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the saccharide liquid External carbon source composition for biological wastewater treatment.
6. The composition of claim 5, wherein the denitrification agent is composed of ethylene glycol and propylene glycol, and the weight ratio of the ethylene glycol and propylene glycol is 2:8 to 8:2.
The external carbon source composition of claim 5 or 6 is added so that the ratio of C (carbon)/N (nitrogen) is 5/1 to 1/1 to wastewater containing microbial sludge with a nitric acid nitrogen content of 20 to 700 ppm and Biological wastewater treatment method characterized in that the denitrification reaction proceeds.
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