KR20200130987A

KR20200130987A - 유기성 질소폐수 처리 시스템

Info

Publication number: KR20200130987A
Application number: KR1020190055633A
Authority: KR
Inventors: 이승용; 김윤중; 곽동근; 배효관
Original assignee: 주식회사 포스코건설
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2020-11-23
Also published as: KR102289717B1

Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 유기성 질소폐수 처리 시스템은, 질소폐수가 저장되며, 가스 공급 배관과 연결된 산기관을 구비하여 상기 질소폐수로 공기를 공급하여 1차 처리를 수행하는 전폭기조; 가스 이송관 및 폐수 이송관을 통해 상기 전폭기조와 연결되며, 상기 폐수 이송관을 통해 공급되는 상기 질소폐수에 상기 가스 이송관을 통해 공급되는 가스를 공급하여 2차 처리를 수행하는 아나목스 반응조; 및 상기 가스 이송관에 구비된 밸브 및 상기 아나목스 반응조 내에 구비된 센서와 연결되어 상기 밸브를 제어하는 제어 장치;를 포함할 수 있다.

Description

유기성 질소폐수 처리 시스템{ORGANIC NITROGEN WASTEWATER TREATING SYSTEM}

본 발명은 유기성 질소폐수 처리 시스템에 관한 것이다.

생물학적 질소제거 과정은 각기 다른 생화학적 기능을 하는 미생물들의 연쇄적인 반응을 통해 이루어진다. 암모니아 산화 미생물(Ammonia Oxidizing Bacteria, AOB)과 아질산 산화 미생물(Nitrite Oxidizing Bateria, NOB)에 의한 질산화 과정, 탈질 미생물(Denitrifying Bacteria)에 의한 탈질화 과정을 거쳐 질소 가스로 전환된다. 이와 달리 아나목스(ANAMMOX) 과정은 암모니아와 아질산을 이용해 질소 가스로 전환되는 과정이다.

질산화 과정에서는 산소 및 무기탄소원이 필요하고, 탈질화 과정에서는 유기탄소원이 필요하다. 아나목스 과정에서는 암모니아 산화로부터 생성된 아질산과 잔류 암모니아가 질소 가스로 전환된다. 이 과정에서 과량의 산소 공급 및 무기탄소원 농도가 낮으면 질산화 반응이 촉진되어 아나목스 미생물의 기질이 소실되어 결과적으로 공정의 저해가 발생할 수 있다.

유기물 산화와 아나목스 과정의 첫 단계인 암모니아 산화 과정에서 산소는 반드시 필요한 요소이다. 특히 산소는 용해도가 낮은 성질의 가스이기 때문에 생물학적 폐수 처리공정에서 항시 과량의 폭기를 시행하며, 이로 인해 전력 소비량이 매우 크다.

아나목스 과정은 기본적으로 혐기 조건하에서 이루어지지만 암모니아 산화를 위해선 소량의 산소가 필요하다. 즉, 유기물 산화가 이루어지는 전폭기조에서는 반응 후 남는 산소가 버려지게 되고, 소량의 산소가 필요한 아나목스 반응조에는 산소 공급을 위한 추가적인 폭기 시스템이 있어야 한다. 이에 본 발명에서는 버려지는 산소를 재활용함과 동시에 별도의 폭기 시스템 설치 방지를 통해 비용을 절감할 수 있는 유기성 질소폐수 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 유기성 질소폐수 처리 시스템은, 질소폐수가 저장되며, 가스 공급관과 연결된 산기관을 구비하여 상기 질소폐수로 공기를 공급하여 1차 처리를 수행하는 전폭기조; 가스 이송관 및 폐수 이송관을 통해 상기 전폭기조와 연결되며, 상기 폐수 이송관을 통해 공급되는 상기 질소폐수에 상기 가스 이송관을 통해 공급되는 가스를 공급하여 2차 처리를 수행하는 아나목스 반응조; 및 상기 가스 이송관에 구비된 밸브 및 상기 아나목스 반응조 내에 구비된 센서와 연결되어 상기 밸브를 제어하는 제어 장치;를 포함할 수 있다.

상기 전폭기조는 내부가 밀폐된 폐쇄구조를 가지며, 상기 가스 이송관은 상기 전폭기조의 상단에 연결될 수 있다.

상기 전폭기조는 상기 상단이 상부로 돌출된 구조를 가져 상기 가스가 모이는 영역을 형성하고, 상기 상단으로 모이는 상기 가스는 상기 가스 이송관을 통해 상기 전폭기조 외부로 이송될 수 있다.

상기 밸브는 삼방 밸브이고, 상기 센서는 용존산소 센서이며, 상기 제어 장치는 상기 센서에서 검출되는 용존산소에 따라서 상기 가스 이송관을 통해 이송되는 상기 가스를 상기 아나목스 반응조로 공급하거나 대기중으로 방출하도록 상기 밸브를 제어할 수 있다.

본 발명은 기존 전폭기조 및 아나목스 반응조에서 별도로 설치·운영되던 폭기 시스템을 개선한 것으로 아나목스 반응조에 자체적인 폭기 시스템을 설치하지 않고, 전폭기조에서 배출되는 공기를 이용하는 것이다. 이에 따라 초기 시설 투자비 및 운영비를 절감시킬 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 유기성 질소폐수 처리 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 유기성 질소폐수 처리 시스템(1)은 전폭기조(10), 아나목스 반응조(20) 및 제어 장치(30)를 포함할 수 있다.

전폭기조(10)는 가스 공급관(2)과 연결된 산기관(11)을 구비하며, 내부가 밀폐된 폐쇄구조를 가질 수 있다.

전폭기조(10) 내에는 질소폐수(NW)가 저장되며, 외부에서 공급되는 공기를 사용해 질소폐수(NW)에 대한 1차 처리를 수행한다. 구체적으로, 가스 공급관(2)을 통해 공급되는 공기(산소)는 산기관(11)을 사용해 저장된 질소폐수(NW)로 공급될 수 있다. 이렇게 전폭기조(10)로 공급된 공기는 유기물 산화에 이용된다.

일반적으로 전폭기조(10)는 개방형 반응조 구조를 가지지만, 본 발명에 따른 전폭기조(10)는 폐쇄형으로 구성된다. 특히, 전폭기조(10)는 상단이 상부로 돌출된 구조를 가지며, 돌출된 상단 내부에 가스가 모이는 영역(12)을 형성할 수 있다.

전폭기조(10)의 돌출된 상단에는 가스 이송관(40)이 연결되며, 전폭기조(10) 내의 상단 영역(12)으로 모이는 가스는 가스 이송관(40)을 통해 전폭기조(10) 외부로 이송될 수 있다.

전폭기조(10)의 상단으로 모이는 가스는 가스 공급관(2)을 통해 전폭기조(10) 내부로 공급된 잔류 공기 및 유기물 산화 이후 발생된 이산화탄소가 혼합되어 구성될 수 있다.

전폭기조(10)와 인접하여 배치되는 아나목스 반응조(20)는 가스 이송관(40) 및 폐수 이송관(50)을 통해 전폭기조(10)와 연결될 수 있다.

폐수 이송관(50)을 통해서는 전폭기조(10) 내에서 1차 처리된 질소폐수(NW')가 이송되어 아나목스 반응조(20) 내에 저장될 수 있다. 그리고, 가스 이송관(40)을 통해서는 전폭기조(10) 상단의 영역(12)에 모인 가스가 이송되어 산기관(21)을 통해 아나목스 반응조(20) 내부로 공급될 수 있다.

아나목스 반응조(20)는 폐수 이송관(50)을 통해 공급되는 질소폐수(NW')에 가스 이송관(40)을 통해 공급되는 가스를 공급하여 2차 처리를 수행할 수 있다. 구체적으로, 가스에 함유된 공기(산소)는 암모니아 산화에 이용되고, 이산화탄소는 수중에서 중탄산이온으로 전환되어 아나목스 미생물 생장에 필요한 무기탄소원으로 공급된다. 전폭기조(10)의 산화생성물인 이산화탄소는 아나목스 반응조(20)의 무기탄소원으로 활용됨과 동시에 암모니아 산화균 우점 촉진에 효과적이다. 이는 높은 알칼리도에서는 아질산 산화균보다 암모니아 산화균이 우점한다는 보고에서도 확인할 수 있다.

일 실시예에서, 폐수 이송관(50)에는 밸브(미도시)가 장착되어 질소폐수(NW')의 이송을 조절할 수 있다.

제어 장치(30)는 가스 이송관(40)에 구비된 밸브(41) 및 아나목스 반응조(20) 내에 구비된 센서(42)와 연결되어 밸브(41)를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 제어 장치(30)는 용존산소 제어 컴퓨터(DO control computer)를 포함할 수 있다. 또한, 밸브(41)는 삼방 밸브(3-way valve)일 수 있고, 센서(42)는 용존산소 센서(DO sensor)일 수 있다.

아나목스 반응조(20)에는 호기조건(암모니아 산화) 반응과 혐기조건(아나목스) 반응이 순차적·반복적으로 진행되기 때문에 반응 종류에 따라 산소 공급이 온(on)/오프(off)되어야 한다.

이를 제어하기 위해서 본 발명은 아나목스 반응조(20)에 센서(42)를 설치하고, 가스 이송관(40)에 설치된 밸브(41)를 개폐하도록 한다. 구체적으로, 제어 장치(30)는 센서(42)에서 검출되는 용존산소(DO)에 따라서 가스 이송관(40)을 통해 이송되는 가스를 아나목스 반응조(20)로 공급하거나 대기중으로 방출하도록 밸브(41)를 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 유기성 질소폐수 처리 시스템(1)은 기존의 전폭기조와 아나목스 반응조에서 별도로 설치 운영되던 폭기 시스템을 통합하여 단일계열로 구성하였다.

특히, 전폭기조(10)를 폐쇄형으로 구성하여 기존의 버려지는 산소와 이산화탄소를 아나목스 반응조(20)에서 재활용함으로써 별도의 폭기 시스템을 추가로 설치할 필요가 없으며, 이에 따라서 별도의 폭기 시스템에 소용되는 비용과 에너지를 절감시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1... 유기성 질소폐수 처리 시스템
2... 가스 공급관
10... 전폭기조
11... 산기관
12... 영역
20... 아나목스 반응조
21... 산기관
30... 제어 장치
40... 가스 이송관
41... 밸브
42... 센서
50... 폐수 이송관

Claims

질소폐수가 저장되며, 가스 공급관과 연결된 산기관을 구비하여 상기 질소폐수로 공기를 공급하여 1차 처리를 수행하는 전폭기조;
가스 이송관 및 폐수 이송관을 통해 상기 전폭기조와 연결되며, 상기 폐수 이송관을 통해 공급되는 상기 질소폐수에 상기 가스 이송관을 통해 공급되는 가스를 공급하여 2차 처리를 수행하는 아나목스 반응조; 및
상기 가스 이송관에 구비된 밸브 및 상기 아나목스 반응조 내에 구비된 센서와 연결되어 상기 밸브를 제어하는 제어 장치;
를 포함하는 유기성 질소폐수 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전폭기조는 내부가 밀폐된 폐쇄구조를 가지며, 상기 가스 이송관은 상기 전폭기조의 상단에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기성 질소폐수 처리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 전폭기조는 상기 상단이 상부로 돌출된 구조를 가져 상기 가스가 모이는 영역을 형성하고, 상기 상단으로 모이는 상기 가스는 상기 가스 이송관을 통해 상기 전폭기조 외부로 이송되는 것을 특징으로 하는 유기성 질소폐수 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 밸브는 삼방 밸브이고, 상기 센서는 용존산소 센서이며, 상기 제어 장치는 상기 센서에서 검출되는 용존산소에 따라서 상기 가스 이송관을 통해 이송되는 상기 가스를 상기 아나목스 반응조로 공급하거나 대기중으로 방출하도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 유기성 질소폐수 처리 시스템.