KR20200131017A - Apparatus for eliminating nitrogen and method for eliminating nitrogen - Google Patents
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Abstract
Description
질소 화합물을 포함하는 하수 내에서 질소를 제거시키는 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법이 제공된다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method for removing nitrogen in sewage containing a nitrogen compound are provided.
도시가 확대되고 인구가 증가하면서 충분한 하수 처리 및 회수에 대한 요구가 커지고 있고, 선진국에서 수질에 대한 엄격한 규제가 생겨나면서 하수 처리 고도화 및 성능 개선에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 현재 하수 처리 시스템의 보급에 의하여 공공 수역에 배출되는 하수의 수질은 해마다 개선되고 있으나 아직도 질소나 인 등 영양염류의 농도는 상승하고 있어 적조 및 부영양화가 발생하고 있으며 이는 사회적으로 큰 문제가 되고 있다. As cities expand and population increases, demands for sufficient sewage treatment and recovery are increasing, and as strict regulations on water quality are created in developed countries, many studies on advancement of sewage treatment and performance improvement are being conducted. Currently, the quality of sewage discharged to public waters by the spread of sewage treatment systems is improving year by year, but the concentration of nutrients such as nitrogen and phosphorus is still rising, resulting in red tide and eutrophication, which is a major social problem.
하수에는 탄소 화합물, 질소 화합물, 인 화합물 등 다양한 오염물질이 포함되어 있으며, 종래의 생물학적 질소 제거 공정(활성 슬러지 공정)은 하수에 산소를 주입하여 탄소, 질소, 인을 산화된 형태로 전환하여 제거하고 있고, 암모니아 등의 질소 화합물의 경우, 생물학적 질소 제거 공정은 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 질산화 공정 및 질산성 질소나 아질산성 질소를 환원시켜 질소 가스를 생성하는 탈질화 공정을 포함한다.Sewage contains various pollutants such as carbon compounds, nitrogen compounds, and phosphorus compounds, and in the conventional biological nitrogen removal process (activated sludge process), oxygen is injected into sewage to convert carbon, nitrogen, and phosphorus into an oxidized form. In the case of nitrogen compounds such as ammonia, the biological nitrogen removal process includes a nitrification process of oxidizing ammonia nitrogen to nitrate nitrogen and a denitrification process of reducing nitrate nitrogen or nitrite nitrogen to generate nitrogen gas. .
구체적으로, 암모니아(NH3)성 질소는 아질산(NO2 -)성 질소, 질산(NO3 -)성 질소로 산화된 후 종속영양 탈질 박테리아에 의해 산화질소(NO), 일산화이질소(N2O), 질소(N2) 가스 형태로 환원되어 하수에서 제거된다. 암모니아성 질소의 아질산성 질소로의 산화 과정에서는 Nitrosomonas (e.g. N. europaea, N. Oligocarbogenes), Nitrosococcus, Nitrosopira, Nitrosolobus 등의 암모니아 산화 박테리아(AOB, Ammonia Oxidation Bacteria)가 관여되고, 아질산성 질소의 질산성 질소로의 산화 과정에는 Nitrobacter(e.g. N. agilis, N. winogradski), Nitrosopira, Nitrococcus 등의 아질산 산화 박테리아(NOB, Nitrite Oxidation Bacteria)가 참여한다.Specifically, ammonia (NH 3 )-based nitrogen is oxidized to nitrite (NO 2 - ) -based nitrogen and nitric acid (NO 3 - ) -based nitrogen, and then nitrogen oxide (NO) and dinitrogen monoxide (N 2 O) by heterotrophic denitrification bacteria. ), nitrogen (N 2 ) is reduced to gas form and removed from sewage. The oxidation of nitrite nitrogen in the ammonium nitrogen is Nitrosomonas (eg N. europaea, N. Oligocarbogenes), Nitrosococcus, Nitrosopira, ammonia-oxidizing bacteria such as Nitrosolobus (AOB, Ammonia Oxidation Bacteria) is involved, the quality of nitrite Nitrobacter (eg N. agilis , N. winogradski ), Nitrosopira , Nitrococcus, and other nitrite oxidizing bacteria (NOB) participate in the oxidation process to acidic nitrogen.
이러한 2단계에 걸친 질산화 반응과 각각의 반응에 관여하는 다양한 박테리아는 기질 등 서식 환경의 충격적 변화가 발생되면 생태학적 활동성이 약화되거나 활성화 된다. 이러한 기질 및 운전 조건의 충격적 변화 상황을 조성하고 원래의 상태로 복원하는 과정에서 생태적 기능의 회복 속도의 차이를 이용함으로써 부분 질산화를 유도할 수 있다. 예를 들어, 오랜 시간 동안의 기질 제한 상황에 노출된 후 풍부한 기질 조건이 형성되면 1단계 질산화 반응보다 2단계 질산화 반응의 회복 속도가 느리므로 아질산성 질소의 축적이 나타난다. 또한, 유기물을 질산화 박테리아에게 충격적으로 주입함으로써 1 단계 질산화 반응과 2 단계 질산화 반응에 영향을 주고 그 회복 속도의 차이를 이용하여 부분질산화를 유도할 수도 있다. 그러나 이러한 기질 제한 상황에의 반복적 노출은 기질 제한 상황을 위한 별도의 수조가 필요하며, 기질 제한이 이루어지는 동안 하수처리가 제약되는 문제가 있다. 또한 유기물 충격부하 주입 방법은 미생물이 존재하는 수조에 외부로부터 충격적으로 유기물을 도입하기 위한 대용량 기계 및 제어 장치가 필요할 뿐만 아니라 장기간 지속적으로 부분 질산화를 유지하기 어렵다. These two stages of nitrification and various bacteria involved in each reaction weaken or activate their ecological activity when a shocking change in the habitat environment such as substrate occurs. Partial nitrification can be induced by using the difference in the recovery rate of ecological functions in the process of creating such a shocking change in substrate and operating conditions and restoring to the original state. For example, when abundant substrate conditions are formed after exposure to substrate restriction for a long time, the recovery rate of the second-stage nitrification reaction is slower than that of the first-stage nitrification reaction, resulting in the accumulation of nitrite nitrogen. In addition, by shockingly injecting organic substances into the nitrifying bacteria, it may affect the nitrification reaction in the first step and the nitrification in the second step, and the partial nitrification may be induced by using the difference in recovery rate. However, repeated exposure to such a substrate restriction situation requires a separate water tank for the substrate restriction condition, and there is a problem that sewage treatment is restricted while the substrate restriction is performed. In addition, the organic matter impact load injection method requires a large-capacity machine and a control device for shockingly introducing organic matter from the outside into a tank in which microorganisms exist, and it is difficult to maintain partial nitrification continuously for a long time.
암모니아성 질소의 질산화 공정은 하기 제1 단계와 제2 단계 반응으로 구분될 수 있다. 제1 단계 질산화는 하기 화학식 1과 같이 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화하는 과정이고, 제2 단계 질산화는 하기 화학식 2와 같이 아질산성 질소를 질산성 질소로 산화하는 과정이다.The nitrification process of ammonia nitrogen can be divided into the following first step and second step reaction. The first step nitrification is a process of oxidizing ammonia nitrogen to nitrite nitrogen as shown in Formula 1 below, and the second step nitrification is a process of oxidizing nitrite nitrogen to nitrate nitrogen as shown in Formula 2 below.
[화학식 1][Formula 1]
15CO2 + 13NH4 + → 10NO2 - + 3C5H7O2N + 23H+ + 4H2O 15CO 2 + 13NH 4 + → 10NO 2 - + 3C 5 H 7 O 2 N + 23H + + 4H 2 O
[화학식 2][Formula 2]
5CO2 + NH4 + + 10NO2 - + 2H2O → 10NO3 - + C5H7O2N + H+ 5CO 2 + NH 4 + + 10NO 2 - + 2H 2 O → 10NO 3 - + C 5 H 7 O 2 N + H +
탈질화 공정은 종속영양 탈질 박테리아에 의한 생물학적 탈질 반응이고, 이화적 질산염 환원 반응(dissimilatory nitrate reduction)이며, 하기 화학식 3으로 나타낼 수 있다.The denitrification process is a biological denitrification reaction by heterotrophic denitrification bacteria, dissimilatory nitrate reduction, and can be represented by the following formula (3).
[화학식 3][Formula 3]
NO3 - → NO2 - → NO → N2O → N2 NO 3 - → NO 2 - → NO → N 2 O → N 2
이화적 질산염 환원은 최종 전자 수용체로 산소 대신 질산성 질소 또는 아질산성 질소를 사용하는 것으로서 무산소성 호흡, 탈질 반응이라 한다. 탈질 반응을 수행하는 대부분의 미생물은 질산성 질소, 아질산성 질소 및 용존 산소를 동시에 전자 수용체로 이용할 수 있다. 호기성 호흡에서는 1 mole의 포도당 산화시 무산소성 호흡에 비해 약 116 kcal의 에너지를 더 생산할 수 있으므로 용존 산소가 존재하는 호기성 조건에서는 무산소성 호흡은 제한적으로 일어난다. 하수 처리에 주로 이용되는 탈질 박테리아는 Pseudomonas sp ., Bacillus sp ., Spirillum sp ., Agrobacterium sp ., Acinetobacter sp ., Propionobacterium sp ., Rhizobium sp ., Thibacillus sp ., Alcaligenes sp . 등이 있다. Catabolic nitrate reduction is the use of nitrate nitrogen or nitrite nitrogen instead of oxygen as the final electron acceptor, and is called anaerobic respiration and denitrification reaction. Most microorganisms that perform the denitrification reaction can simultaneously use nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, and dissolved oxygen as electron acceptors. In aerobic breathing, when 1 mole of glucose is oxidized, approximately 116 kcal of energy can be produced more than anaerobic breathing. Therefore, anaerobic breathing is limited under aerobic conditions in the presence of dissolved oxygen. The denitrifying bacteria used primarily in sewage treatment are Pseudomonas. sp ., Bacillus sp ., Spirillum sp ., Agrobacterium sp ., Acinetobacter sp ., Propionobacterium sp ., Rhizobium sp ., Thibacillus sp ., Alcaligenes sp . Etc.
탈질 반응의 화학 양론은 탄소원과 질소 형태에 따라 매우 다양하며, 탄소원으로 하수가 사용되었을 경우, 하기 화학식 4와 같은 화학 반응이 진행될 수 있다.The stoichiometry of the denitration reaction is very diverse depending on the carbon source and nitrogen type, and when sewage is used as the carbon source, a chemical reaction such as the following formula (4) may proceed.
[화학식 4][Formula 4]
10NO3 ― + C10H19O3H → 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 10OH- 10NO 3 - + C 10 H 19 O 3 H → 5N 2 + 10CO 2 + 3H 2 O + NH 3 + 10OH -
이화적 질산염 환원 반응에 의한 탈질 반응의 경우, 약 1 mg의 질산성 질소 환원시 약 2.86 mg/L 의 BOD가 소비되므로, 탄소원이 부족한 경우에는 외부에서 탄소원이 인위적으로 공급되어야 한다. In the case of the denitrification reaction by the catalytic nitrate reduction reaction, when about 1 mg of nitrate nitrogen is reduced, about 2.86 mg/L of BOD is consumed, so when the carbon source is insufficient, the carbon source must be artificially supplied from the outside.
이러한 종래의 생물학적 질소 제거 공정은 질소 화합물 등의 영양염류를 제거하기 위해 혐기, 무산소, 호기 상태를 순차적으로 유도하여 영양염류를 제거한다. 혐기조, 제2 처리조에서는 분자 상태의 산소가 공급되지 않도록 함으로써 호기성 종속영양 박테리아의 활동이 최소화되는 반면, 호기 조건에서는 질산화, 인 과잉 섭취 및 호기성 유기물 분해 반응 유도를 위해 용존 산소가 공급된다. Such a conventional biological nitrogen removal process removes nutrients by sequentially inducing anaerobic, anoxic, and aerobic conditions in order to remove nutrients such as nitrogen compounds. In the anaerobic tank and the second treatment tank, by preventing the supply of molecular oxygen, the activity of aerobic heterotrophic bacteria is minimized, whereas in aerobic conditions, dissolved oxygen is supplied to induce nitrification, excessive phosphorus intake, and aerobic organic decomposition reaction.
전술한 생물학적 질소 제거 공정의 질소 제거 속도가 매우 낮을 수 있고, 산소 공급 비용이 과도하게 소요될 수 있으며, 탈질 반응에 필요한 유기물이 부족할 경우 메탄올 등의 외부 탄소원이 인위적으로 주입되어야 해서 비용이 증가될 수 있다.The nitrogen removal rate of the above-described biological nitrogen removal process may be very low, the oxygen supply cost may be excessive, and if the organic matter required for the denitrification reaction is insufficient, an external carbon source such as methanol must be artificially injected, which may increase the cost. have.
한편, 아산화질소(N2O)는 이산화탄소에 비해 온실가스 유발 계수가 약 210배나 높아 배출량을 줄이는 것이 매우 중요한데, 전술한 생물학적 질소 제거 공정에서 아산화질소(N2O) 가스가 배출될 수 있고, 특히 유기물 농도가 높고 산소 농도가 낮은 조건에서의 질산화 반응 또는 유기물 농도가 낮은 조건에서의 탈질 반응에서 아산화질소 배출량이 급격히 증가될 수 있다.On the other hand, nitrous oxide (N 2 O) has a greenhouse gas induction factor of about 210 times higher than that of carbon dioxide, so it is very important to reduce the amount of emissions. In the above-described biological nitrogen removal process, nitrous oxide (N 2 O) gas may be discharged, In particular, in a nitrification reaction under a high organic concentration and a low oxygen concentration, or a denitrification reaction under a low organic concentration, the amount of nitrous oxide may be rapidly increased.
생물학적 질소 제거 공정의 문제점을 해결하기 위해, 질산화 미생물에 의해 암모니아를 아질산성 질소까지 부분적으로 질산화함으로써 소비되는 산소 공급 비용을 줄이고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다.In order to solve the problem of the biological nitrogen removal process, research has been actively conducted to reduce the oxygen supply cost consumed by partially nitrifying ammonia to nitrite nitrogen by nitrifying microorganisms.
부분 질산화 기술은 질산화 반응을 아질산성 질소까지 진행시키는 것으로, AOB의 활동성은 유지되어야 하고, NOB의 활동은 억제되어야 한다.The partial nitrification technique proceeds the nitrification reaction to nitrite nitrogen, and the activity of AOB should be maintained and the activity of NOB should be suppressed.
여기서, NOB는 낮은 용존 산소(DO), 높은 pH, 높은 수온, free ammonia(FA), free nitrous acid(FNA), 짧은 SRT, 초음파 등에 의해 AOB에 비해 상대적 활동도가 낮아지는 것으로 알려져 있다. 특히, 고농도의 암모니아와 높은 pH 조건에서 형성된 FA, 또는 고농도의 아질산 이온 존재 하에서 형성된 FNA는 NOB의 활동을 약화시켜 부분 질산화를 달성할 수 있다. 그러나 반복적이고 만성적인 고농도의 FA, FNA 조건에서 종속영양 박테리아, 인 제거 박테리아 등의 활성도 또한 감소될 수 있다. 또한, NOB는 고농도의 FA, FNA 조건에서도 장기간 운전이 이루어지면 저해 강도가 완화되어 부분 질산화의 안정성이 낮아질 수 있다. Here, NOB is known to have a lower relative activity than AOB due to low dissolved oxygen (DO), high pH, high water temperature, free ammonia (FA), free nitrous acid (FNA), short SRT, and ultrasonic waves. Particularly, FA formed under a high concentration of ammonia and high pH conditions, or FNA formed under the presence of high concentration of nitrite ions may weaken the activity of NOB to achieve partial nitrification. However, the activities of heterotrophic bacteria and phosphorus-removing bacteria may also be reduced under repetitive and chronic high concentrations of FA and FNA. In addition, when NOB is operated for a long time even under a high concentration of FA and FNA, the inhibitory strength is alleviated and the stability of partial nitrification may be lowered.
부분 질산화는 현재 고농도의 암모니아가 존재하는 하수처리장 반류수, 매립장 침출수, 가축 분뇨 폐수 등에 제한적으로 적용되고 있다. Partial nitrification is currently limitedly applied to sewage treatment plant reflow water, landfill leachate, and livestock manure wastewater in which high concentrations of ammonia exist.
이에 비하여, 상대적으로 저농도의 암모니아를 포함하는 생활 하수의 경우, 부분 질산화에 의한 아질산의 축적이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 저농도 암모니아 조건에서 부분 질산화를 위해 낮은 DO, 유기물의 충격 주입, 간헐 폭기, 호기성 그래뉼, 짧은 SRT 운전, 아질산 산화박테리아 선택적 억제 약품 주입, 초음파 접촉 등의 방법이 시도되고 있으나 실규모 플랜트에서 장기간에 걸쳐 안정적인 부분 질산화가 성공한 경우는 알려져 있지 않다. 특히, 동절기 수온이 낮거나 강우에 의해 불명수의 유입이 빈번한 합류식 차집관거 지역에서는 부분질산화를 안정적으로 유지하는 것은 더욱 더 어렵다. In contrast, in the case of domestic sewage containing a relatively low concentration of ammonia, it is known that it is very difficult to accumulate nitrous acid by partial nitrification. Methods such as low DO, impact injection of organic matter, intermittent aeration, aerobic granules, short SRT operation, injection of nitrite oxidizing bacteria selectively inhibiting chemicals, ultrasonic contact for partial nitrification under low concentration ammonia conditions have been tried. It is not known that stable partial nitrification has been successful. In particular, it is even more difficult to stably maintain partial nitrification in a confluence-type drainage conduit where the water temperature in winter is low or inflow of unknown water is frequent due to rainfall.
아나목스(ANAMMOX, Anaerobic Ammonium Oxidation) 공법은 1995년 네덜란드의 Delft 공과대학에서 발견한 신규의 질소대사 과정으로, 산소와 유기물이 없는 혐기성 조건에서, 아나목스 박테리아에 의해 아질산(nitrite)을 산화제로 암모늄이온을 환원제로 이용하여 질소가스를 생성하는 반응을 의미한다. 아나목스 박테리아는 아질산 염을 전자 공여체로 혐기성 조건에서 암모늄을 질소 가스로 전환시키는 독특한 질소 제거 매커니즘을 지니고 있어, 전술한 부분 질산화(Partial Nitritation)와 연계되어 많은 연구가 이루어지고 있다(하기 화학식 5 참조).Anaerobic Ammonium Oxidation (ANAMMOX) is a novel nitrogen metabolism process discovered in 1995 at Delft Institute of Technology in the Netherlands. Under anaerobic conditions without oxygen and organic matter, nitrite is converted to ammonium as an oxidizing agent by Anamox bacteria. It refers to a reaction of generating nitrogen gas by using ions as a reducing agent. Anamox bacteria have a unique nitrogen removal mechanism that converts ammonium into nitrogen gas under anaerobic conditions as an electron donor of nitrite, so many studies have been conducted in connection with the aforementioned partial nitritation (see Formula 5 below). ).
[화학식 5][Formula 5]
NH4 + + 1.32NO2 - + 0.066HCO3 - + 0.13H+ → 1.02N2 + 0.256NO3 - + 0.066CH2O0.5N0.15 + 2.03H2O NH 4 + + 1.32NO 2 - + 0.066HCO 3 - + 0.13H + → 1.02N 2 + 0.256NO 3 - + 0.066CH 2 O 0.5 N 0.15 + 2.03H 2 O
아나목스 박테리아는 최근까지 10여 종이 발견되었으며, Candidatus Kuenenia(K. stuttgartiensis), Brocadia(B. anammoxidans , B. fulgida , and B. sinica), Anammoxoglobus (A. propionicus), Jettenia(J. asiatica) 및 Scalindua(S. brodae , S. sorokinii , S. wagneri , and S. profunda) 등이 있다.More than 10 species of Anamox bacteria have been discovered until recently, Candidatus Kuenenia ( K. stuttgartiensis ), Brocadia ( B. anammoxidans , B. fulgida , and B. sinica ), Anammoxoglobus ( A. propionicus ), Jettenia ( J. asiatica ) and Scalindua ( S. brodae , S. sorokinii , S. wagneri , and S. profunda ).
이러한 아나목스 공법은 공기 주입으로 인해 소모되는 에너지를 크게 감소시킬 수 있고, 슬러지 발생량을 크게 감소시킬 수 있으며, CO2, N2O, NO 등의 온실 가스 배출량을 최소화시킬 수 있다. 또한, 아나목스 공법은 부분 질산화를 통해 아산화질소량을 크게 감소시킬 수 있다. The anamox method can greatly reduce energy consumed due to air injection, can greatly reduce the amount of sludge generated, and can minimize greenhouse gas emissions such as CO 2 , N 2 O, and NO. In addition, the Anamox method can greatly reduce the amount of nitrous oxide through partial nitrification.
현재 하수 처리장에 적용되고 있는 대부분의 아나목스 공정은 부분 질산화의 어려움으로 인해, 고농도의 암모니아가 존재하는 조건에서 선별적으로 이용되고 있다. 생활 하수와 같이 비교적 암모니아 농도가 낮은 경우, 안정적으로 부분 질산화 상태를 유지하는 것이 매우 어려울 수 있고, 이러한 부분 질산화의 한계로 인해 주처리 공정에는 완전한 질산화와 탈질 반응(활성 슬러지 공정)이 적용되고 있다.Most of the Anamox processes currently applied to sewage treatment plants are selectively used in the presence of a high concentration of ammonia due to the difficulty in partial nitrification. When the ammonia concentration is relatively low, such as domestic sewage, it may be very difficult to stably maintain the partial nitrification state, and due to the limitation of such partial nitrification, complete nitrification and denitrification (activated sludge process) are applied to the main treatment process. .
또한, 아나목스 박테리아의 종류가 한정되어 있고, 낮은 온도에서 그 활동성이 급격히 위축되므로, 하수 처리에 필요한 아나목스 박테리아의 바이오 매스량을 충분히 확보하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 아나목스 박테리아는 매우 낮은 성장 속도를 가져 하수 처리 시스템의 운전 안정화에 많은 시간이 소요될 수 있다. In addition, since the types of anamox bacteria are limited, and their activity rapidly decreases at low temperatures, it may not be easy to sufficiently secure the amount of biomass of anamox bacteria required for sewage treatment. In addition, anamox bacteria have a very low growth rate, so it may take a lot of time to stabilize the operation of the sewage treatment system.
한편, 최근 그래뉼을 이용한 생물학적 하수처리 기술이 활발히 연구되고 있다. 그래뉼은 미생물이 고밀도로 응축되어 하수 처리 속도를 단축시킬 수 있고 침강 속도가 높아 침전지의 체류시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 특히, 암모니아성 질소의 농도가 높고 C/N비(탄소/질소비)가 낮은 하수처리장 반류수, 매립장 침출수, 가축분뇨 등은 그래뉼 형성이 비교적 용이하다. 그래뉼은 다양한 미생물이 공존하고 있어 유입수질 및 부하량 변화에 대한 대응력이 높다. 또한 그래뉼 표면에는 암모니아 산화박테리아가 서식하고 내부에는 아나목스 박테리아가 위치함으로써 질소 제거에 매우 유용하게 이용될 수 있다. On the other hand, recently, biological sewage treatment technology using granules has been actively studied. Granules have the advantage of reducing the residence time of the sedimentation basin due to the high density of microorganisms that can shorten the sewage treatment rate and high sedimentation rate. In particular, it is relatively easy to form granules for sewage treatment plant reflow water, landfill leachate, and livestock manure with a high concentration of ammonia nitrogen and low C/N ratio (carbon/nitrogen ratio). Granules coexist with various microorganisms, so they are highly responsive to changes in inflow water quality and load. In addition, ammonia oxide bacteria live on the surface of the granules, and Anamox bacteria are located inside, which can be very useful for nitrogen removal.
유동 담체는 표면에 생물막이 형성되고 미생물이 고농도로 부착되고 성장하여 하수 또는폐수 처리 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 성장속도가 느린 질산화 박테리아를 고농도로 배양하기 위해서는 긴 SRT(Sludge Retention Time)로 운전해야 한다. 유동 담체에 미생물이 부착되면 생물막이 형성되고 유동 담체가 외부로 유실되지 않는 한 하수처리에 유용한 미생물을 높은 농도로 확보할 수 있기 때문에 암모니아성 질소의 질산화, 성장 속도가 느린 아나목스 박테리아 배양에 유용하게 이용할 수 있다.The fluid carrier has an advantage in that a biofilm is formed on the surface and microorganisms adhere to and grow at a high concentration, thereby shortening the sewage or wastewater treatment time. In order to cultivate nitrifying bacteria with a slow growth rate at high concentration, it is necessary to operate with a long SRT (Sludge Retention Time). When microorganisms are attached to the fluid carrier, a biofilm is formed, and as long as the fluid carrier is not lost to the outside, microorganisms useful for sewage treatment can be secured at a high concentration, so it is useful for cultivation of anamox bacteria with slow growth rate and nitrification of ammonia nitrogen. Can be used.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 저농도의 암모니아를 포함하는 하수 처리 공정에서 부분 질산화를 안정적으로 유지시키기 위한 것이다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention are for stably maintaining partial nitrification in a sewage treatment process containing ammonia at a low concentration.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 하수 처리 공정에서 아질산 산화 박테리아의 활성을 효과적으로 억제시키기 위한 것이다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention are for effectively inhibiting the activity of nitrite oxidizing bacteria in a sewage treatment process.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 하수 내 질소 제거 효율을 향상시키기 위한 것이다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention are for improving the efficiency of removing nitrogen in sewage.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 하수 처리 비용을 감소시키기 위한 것이다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention is to reduce the cost of sewage treatment.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 하수 내 질소 제거에 소모되는 에너지량을 감소시키기 위한 것이다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention is to reduce the amount of energy consumed for removing nitrogen in sewage.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 온실 가스 배출량을 감소시키기 위한 것이다.A nitrogen removal apparatus and a nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention are for reducing greenhouse gas emissions.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다. In addition to the above problems, the embodiments according to the present invention may be used to achieve other tasks not specifically mentioned.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치는, 제1 암모니아 함유 하수가 유입되고, 아나목스 박테리아가 포함된 그래뉼과 암모니아 산화 박테리아(AOB)가 담지된 유동 담체를 포함하는 제1 처리조, 제1 처리조에서 유동 담체 및 그래뉼이 도입되고, 선택적으로 아질산 산화 박테리아(NOB)의 활성을 억제하는 억제 물질을 포함하는 선택 억제조, 그리고 제2 암모니아 함유 하수가 유입되고, 선택 억제조에서 도입되는 유동 담체 및 그래뉼을 포함하는 제2 처리조를 포함한다.The nitrogen removal apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first treatment tank including a fluid carrier in which the first ammonia-containing sewage is introduced, and granules containing anamox bacteria and ammonia oxidizing bacteria (AOB) are supported. 1 In the treatment tank, a fluid carrier and granules are introduced, a selective suppression tank containing an inhibitor that selectively inhibits the activity of nitrite oxidizing bacteria (NOB), and a second ammonia-containing sewage is introduced and introduced from the selective suppression tank. It includes a second treatment tank containing a fluid carrier and granules.
이때, 제2 처리조 내의 유동 담체 및 그래뉼이 제1 처리조로 도입되고, 제2 처리조에서 선택적으로 아질산 산화 박테리아의 활성이 억제된다.At this time, the fluid carrier and granules in the second treatment tank are introduced into the first treatment tank, and the activity of nitrite oxidizing bacteria is selectively suppressed in the second treatment tank.
제1 처리조에서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 제1 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아가 아질산으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 상기 아질산이 질소로 변환되어 제거되며, 제2 처리조에서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 제2 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아가 아질산으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소로 변환되어 제거될 수 있다.In the first treatment tank, ammonia contained in the first ammonia-containing sewage water is partially nitrified to nitrous acid by ammonia oxidizing bacteria, and the nitrite is converted to nitrogen and removed by the anamox bacteria, and in the second treatment tank, ammonia oxidation Ammonia contained in the second ammonia-containing sewage by bacteria is partially nitrified to nitrous acid, and nitrous acid is converted into nitrogen by the anamox bacteria and removed.
제1 처리조에서 도입된 그래뉼이 세척되는 그래뉼 회수조를 더 포함할 수 있다.It may further include a granule recovery tank in which the granules introduced in the first treatment tank are washed.
그래뉼 회수조에서 세척된 그래뉼이 제1 처리조로 재도입될 수 있다.Granules washed in the granule recovery tank may be reintroduced into the first treatment tank.
제2 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도가 제1 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도보다 클 수 있다.The ammonia concentration of the second ammonia-containing sewage may be greater than the ammonia concentration of the first ammonia-containing sewage.
탈질 박테리아와 제1 처리조에서 도입된 그래뉼을 포함하고, 탈질 박테리아에 의해 제1 처리조에서 생성되어 도입된 질산이 환원되어 제거되는 제3 처리조를 더 포함할 수 있다.A third treatment tank including denitrifying bacteria and granules introduced in the first treatment tank, and in which nitric acid produced and introduced in the first treatment tank by the denitrification bacteria is reduced and removed.
제3 처리조에서, 제1 처리조에서 도입된 그래뉼에 포함되어 있는 아나목스 박테리아에 의해 제1 처리조에서 미처리되어 도입된 아질산이 질소로 변환되어 제거될 수 있다.In the third treatment tank, nitrous acid introduced untreated in the first treatment tank by anamox bacteria contained in the granules introduced in the first treatment tank may be converted to nitrogen and removed.
억제 물질은 하이드록실아민, 히드라진, 또는 소정의 농도 이상의 농도를 갖는 암모니아성 질소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The inhibitory substance may include one or more of hydroxylamine, hydrazine, or ammonia nitrogen having a concentration above a predetermined concentration.
암모니아성 질소는 500 mg N/L 이상의 농도를 가질 수 있다.The ammonia nitrogen may have a concentration of 500 mg N/L or more.
제2 처리조 내의 아질산성 질소의 농도는 100 mg N/L 이하일 수 있다.The concentration of nitrite nitrogen in the second treatment tank may be 100 mg N/L or less.
유동 담체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴레우레탄, 폴리비닐클로라이드, 나일론, 또는 폴리스티렌 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The flow carrier may comprise one or more of polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, polyvinylchloride, nylon, or polystyrene.
유동 담체 및 그래뉼을 이동시키는 이송 장치를 더 포함할 수 있고, 이송 장치는 제진기 또는 스크류 펌프일 수 있다.It may further include a conveying device for moving the flow carrier and the granules, and the conveying device may be a vibration damper or a screw pump.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 방법은, 아나목스 박테리아가 포함된 그래뉼과 암모니아 산화 박테리아가 담지된 유동 담체를 포함하는 제1 처리조에서, 외부에서 유입된 제1 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아를 부분 질산화시켜 아질산을 생성하고, 아질산을 질소로 변환하여 제거시키는 제1 처리 단계, 제1 처리조 내의 유동 담체 및 그래뉼을 분리시켜 선택 억제조로 공급하여 선택적으로 아질산 산화 박테리아의 활성을 억제시키는 선택적 억제 단계, 외부에서 제2 암모니아 함유 하수가 유입되는 제2 처리조에 선택 억제조 내의 유동 담체 및 그래뉼을 공급하여 제2 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아를 부분 질산화시켜 아질산을 생성하고, 아질산을 질소로 변환하여 제거시키는 제2 처리 단계, 그리고 제2 처리조 내의 유동 담체 및 그래뉼을 제1 처리조로 공급하는 단계를 포함한다.The nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention includes granules containing anamox bacteria and a first treatment tank including a fluid carrier loaded with ammonia oxidizing bacteria, and contained in the first ammonia-containing sewage introduced from the outside. A first treatment step in which ammonia is partially nitrified to produce nitrous acid, and nitrite is converted to nitrogen to be removed, and a fluid carrier and granules in the first treatment tank are separated and supplied to a selective suppression tank to selectively inhibit the activity of nitrite oxidizing bacteria. Selective suppression step, by supplying a fluid carrier and granules in the selective suppression tank to the second treatment tank into which the second ammonia-containing sewage flows from the outside to partially nitrify ammonia contained in the second ammonia-containing sewage to produce nitrous acid, and nitrogen A second treatment step of converting to and removing it, and supplying the fluid carrier and granules in the second treatment tank to the first treatment tank.
여기서, 제2 처리 단계에서, 선택적으로 아질산 산화 박테리아의 활성을 억제시킬 수 있다.Here, in the second treatment step, it is possible to selectively inhibit the activity of nitrite oxidizing bacteria.
제1 처리 단계에서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 암모니아가 아질산으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소로 변환되며, 제2 처리 단계에서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 암모니아가 아질산으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소로 변환될 수 있다.In a first treatment step, ammonia is partially nitrified to nitrous acid by ammonia oxidizing bacteria, nitrite is converted to nitrogen by anamox bacteria, and in a second treatment step, ammonia is partially nitrified to nitrite by ammonia oxidizing bacteria, Nitrous acid can be converted to nitrogen by Anamox bacteria.
제1 처리조 내의 그래뉼을 그래뉼 회수조로 공급하여 세척시키는 그래뉼 세척 단계, 그리고 세척된 그래뉼을 제1 처리조로 재도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.The granule washing step of supplying and cleaning the granules in the first treatment tank to the granule recovery tank, and reintroducing the washed granules to the first treatment tank may be further included.
그래뉼 세척 단계 이전에, 제1 처리조 내의 그래뉼을 탈질 박테리아를 포함하는 제3 처리조에 공급하여 제1 처리조에서 생성되어 제3 처리조로 도입된 질산을 환원시켜 제거하고, 제1 처리조에서 미처리되어 제3 처리조로 도입된 아질산을 질소로 변환시켜 제거하는 제3 처리 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to the granulation washing step, the granules in the first treatment tank were supplied to a third treatment tank containing denitrifying bacteria to reduce and remove nitric acid generated in the first treatment tank and introduced into the third treatment tank, and untreated in the first treatment tank. It may further include a third treatment step of converting and removing nitrous acid introduced into the third treatment tank to nitrogen.
제3 처리 단계에서, 탈질 박테리아에 의해 질산이 환원되고, 그래뉼에 포함되어 있는 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소로 변환될 수 있다.In the third treatment step, nitric acid can be reduced by denitrifying bacteria, and nitrite can be converted into nitrogen by anamox bacteria contained in granules.
선택적 억제 단계에서, 유동 담체 및 그래뉼이 선택 억제조에 체류하는 시간이 30분 이하일 수 있다.In the selective inhibition step, the residence time of the flow carrier and granules in the selective inhibition tank may be 30 minutes or less.
제2 처리조 내의 아질산성 질소의 농도는 100 mg N/L 이하일 수 있다.The concentration of nitrite nitrogen in the second treatment tank may be 100 mg N/L or less.
제2 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도가 제1 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도보다 클 수 있다.The ammonia concentration of the second ammonia-containing sewage may be greater than the ammonia concentration of the first ammonia-containing sewage.
제2 암모니아 함유 하수가 제2 처리 단계를 거친 후 제1 처리조로 공급될 수 있다.The second ammonia-containing sewage may be supplied to the first treatment tank after passing through the second treatment step.
선택 억제조에 억제 물질을 추가로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.It may further comprise the step of additionally supplying an inhibitory substance to the selection suppression tank.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소 제거 장치 및 질소 제거 방법은 저농도의 암모니아를 포함하는 하수 처리 공정에서 부분 질산화를 안정적으로 유지시킬 수 있고, 아질산 산화 박테리아의 활성을 효과적으로 억제시킬 수 있으며, 하수 내 질소 제거 효율을 향상시킬 수 있고, 하수 처리 비용을 감소시킬 수 있으며, 하수 내 질소 제거에 소모되는 에너지량을 감소시킬 수 있고, 온실 가스 배출량을 감소시킬 수 있다.The nitrogen removal device and the nitrogen removal method according to an embodiment of the present invention can stably maintain partial nitrification in a sewage treatment process containing a low concentration of ammonia, effectively inhibit the activity of nitrite oxidizing bacteria, and It is possible to improve the nitrogen removal efficiency, reduce the cost of sewage treatment, reduce the amount of energy consumed for removing nitrogen in the sewage, and reduce greenhouse gas emissions.
도 1은 암모니아 함유 하수에서의 질소 제거 과정을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 질소 제거 장치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 질소 제거 장치의 일예를 나타내는 도면이다.1 is a diagram conceptually showing a nitrogen removal process in ammonia-containing sewage.
2 is a view showing an example of the nitrogen removal device of FIG.
3 is a diagram illustrating an example of the nitrogen removal device of FIG. 1.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. Also, in the case of well-known technologies, detailed descriptions thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 암모니아 함유 하수에서의 질소 제거 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram conceptually showing a nitrogen removal system in ammonia-containing sewage.
도 1을 참조하면, 암모니아 성분을 함유한 하수에서의 질소 제거 시스템은, 부분 질산화, 그리고 연속적인 적어도 두 단계의 선택 억제를 포함한다.Referring to FIG. 1, a system for removing nitrogen from sewage containing an ammonia component includes partial nitrification, and selective suppression of at least two consecutive steps.
부분 질산화 단계에서는, 암모니아를 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화시키는데 관여하는 암모니아 산화 박테리아(AOB)와, 아질산을 이용하여 질소를 합성하여 제거하는 아나목스(Anammox) 박테리아가 관여할 수 있고, AOB는 유동 담체에 담지될 수 있고, 아나목스 박테리아는 그래뉼 형태로 존재할 수 있다.In the partial nitrification step, ammonia oxidizing bacteria (AOB), which are involved in partially nitrifying ammonia with nitrous acid (NO 2 - ), and Anamox bacteria, which synthesize and remove nitrogen using nitrous acid, may be involved, and AOB May be carried on a fluid carrier, and the Anamox bacteria may exist in the form of granules.
이때, 아질산 산화 박테리아(NOB)가 활성(생성 또는 증식)화되어 암모니아의 부분 질산화가 안정적으로 유지되지 않고 질산(NO3 -) 형태로 완전한 질산화가 이루어지게 되면, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소 가스로 변환될 수 없어 질소 제거 효율이 크게 낮아질 수 있다.In this case, the nitrite oxidizing bacteria (NOB) is active (generation or proliferation) screen is nitric acid without the nitride portion of the ammonia is not stably held (NO 3 -) when the complete nitrification in the form be fulfilled, a nitrite by Ana Comox bacteria nitrogen Since it cannot be converted into gas, the nitrogen removal efficiency can be greatly reduced.
실시예들에 따른 질소 제거 시스템은, 전술한 부분 질산화를 안정적으로 유지하기 위하여, 적어도 두 단계 이상 연속적으로 NOB를 선택적 억제하는 과정을 포함한다.The nitrogen removal system according to the embodiments includes a process of selectively suppressing NOB in at least two steps or more continuously in order to stably maintain the above-described partial nitrification.
NOB는 생태학적인 충격이 가해지는 경우 활성이 저하될 수 있는데, 예를 들면, 직접적으로 활성을 억제하는 물질에 접촉되어 활성이 낮아질 수 있고, 또 다른 예를 들면, 낮은 용존 산소(DO), 높은 pH, 높은 수온, free ammonia(FA), free nitrous acid(FNA), 짧은 SRT, 초음파 등에 의해 활성이 낮아질 수도 있다. 특히, 고농도의 암모니아와 높은 pH 조건에서 형성된 FA, 또는 고농도의 아질산 이온 존재 하에서 형성된 FNA는 NOB의 활동을 현저하게 약화시킬 수 있다.NOB may be deactivated when ecological impact is applied, for example, it may be directly contacted with a substance that inhibits its activity, resulting in lower activity, another example, low dissolved oxygen (DO), high The activity may be lowered by pH, high water temperature, free ammonia (FA), free nitrous acid (FNA), short SRT, and ultrasound. In particular, FA formed in high concentration of ammonia and high pH condition, or FNA formed in the presence of high concentration of nitrite ions may significantly weaken the activity of NOB.
실시예들에 따른 질소 제거 과정은 연속적인 생태학적 충격을 가하여 NOB를 억제하고, 부분 질산화를 안정적으로 유지함으로써, 질소 제거 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 연속적인 생태학적 충격은, 예를 들어, 고농도 암모니아와 같은 억제 물질에 유동 담체 및 그래뉼을 노출시킨 후, 연속적으로 적절한 농도의 아질산(NO2 -)성 질소에 노출시킴으로써 이루어질 수 있다.The nitrogen removal process according to the embodiments suppresses NOB by applying a continuous ecological shock and stably maintains partial nitrification, thereby greatly improving nitrogen removal efficiency. Continuous ecological shock can be achieved, for example, by exposing the flow carrier and granules to inhibitory substances such as high concentrations of ammonia, followed by exposure to appropriate concentrations of nitrous acid (NO 2 − ) nitrogen.
유동 담체 및 그래뉼은 부분 질산화 단계와 두 단계 이상의 선택 억제 단계를 순환할 수 있고, 하수는 부분 질산화 단계와 두 단계 이상의 선택 억제 단계를 거쳐 외부로 방류될 수 있다.The flow carrier and granules may circulate through a partial nitrification step and a selection suppression step of two or more stages, and the sewage may be discharged to the outside through a partial nitrification step and a selection suppression step of two or more stages.
이러한 질소 제거 시스템에 대하여, 이하 도 2 및 도 3을 들어 보다 상세하게 설명한다.The nitrogen removal system will be described in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3.
명세서에서, 암모니아성 질소와 암모니아는 동일한 의미로 사용될 수 있고, 아질산성 질소와 아질산이 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 질산성 질소와 질산이 동일한 의미로 사용될 수 있다.In the specification, ammonia nitrogen and ammonia may have the same meaning, nitrite nitrogen and nitrous acid may be used with the same meaning, and nitrate nitrogen and nitric acid may be used with the same meaning.
도 2는 실시예에 따른 질소 제거 장치의 일예를 나타내는 도면으로, 도 1에 도시된 질소 제거 과정을 구현하는 일예일 수 있다.2 is a view showing an example of a nitrogen removal apparatus according to an embodiment, and may be an example of implementing the nitrogen removal process shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 암모니아 등 질소 화합물을 포함하는 하수에서 질소를 제거하는 질소 제거 장치(100)는, 제1 처리조(110), 선택 억제조(140) 및 제2 처리조(150)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a
제1 처리조(110)는 상대적으로 저농도의 암모니아를 함유하는 제1 암모니아 함유 하수가 유입되어 질소가 제거되는 주처리(main stream) 공정이 수행되는 수조이다. The
제1 처리조(110)에는 아나목스(Anammox) 박테리아가 포함된 그래뉼(granule)과 암모니아 산화 박테리아(AOB)가 담지된 유동 담체가 위치한다. 암모니아 산화 박테리아는 암모니아를 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화시키는데 관여하는 박테리아이고, 아나목스 박테리아는 아질산을 이용하여 질소를 합성하는 박테리아이다.In the
유동 담체(120)는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴레우레탄(polyurethane), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride), 나일론(nylon), 또는 폴리스티렌(polystyrene) 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. The
유동 담체(120)에는 암모니아 산화 박테리아(AOB)가 담지되어 있고, 질소 제거 장치(100)가 운전되는 동안, 유동 담체(120)에서 아질산 산화 박테리아(NOB)가 생성되거나 증식할 수도 있다.Ammonia oxidizing bacteria (AOB) are supported on the
제1 처리조(110)에서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 제1 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아(NH3)가 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화(partial nitrification)되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소(N2) 가스로 변환되어 제거될 수 있다.In a
다만, 제1 처리조(110)에서 아질산 산화 박테리아(NOB)가 활성(생성 또는 증식)화되어 암모니아의 부분 질산화가 안정적으로 유지되지 않고 질산(NO3 -) 형태로 완전한 질산화가 이루어지게 되면, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소 가스로 변환될 수 없어 질소 제거 효율이 크게 낮아질 수 있다.선택 억제조(140)는 NOB의 활성을 선택적으로 억제하는 억제 물질을 포함한다. When the complete nitrification in the form be fulfilled, - However, a
제1 처리조(110)에서 오랜 시간 저농도 암모니아에 노출된 그래뉼(130)과 유동 담체(120)는 NOB의 활성을 억제할 수 없어 시간 경과와 함께 NOB의 활성이 회복될 수 있는데, 후술할 선택 억제조(140) 및 제2 처리조(150)에서 유동 담체(120)와 그래뉼(130)에 부착 성장될 수 있는 NOB의 생성 또는 증식이 억제될 수 있다.The
이때, 유동 담체(120)와 그래뉼(130)은 이송 장치(미도시)를 통해 제1 처리조(110)에서 물 등의 액체와 분리되어 선택 억제조(140)로 도입될 수 있고, 이송 장치는, 예를 들어, 에어리프트펌프(airlift pump), 제진기 또는 스크류 펌프일 수 있다. At this time, the
억제 물질은 하이드록실아민(hydroxylamine), 히드라진(hydrazine), 또는 소정의 농도 이상의 농도를 갖는 암모니아(암모니아성 질소)일 수 있다. 바람직하게는, 억제 물질은, 가격이 상대적으로 매우 저렴하고, 하수 처리장 등의 장소에서 용이하게 얻을 수 있으며, 화학물질관리법 등의 법적 제한을 받지 않는 암모니아일 수 있고, 억제 물질로서의 암모니아의 농도(암모니아성 질소의 농도)는 약 500 mg N/L 이상일 수 있으며, 이러한 범위에서 효과적으로 NOB의 생성 또는 증식이 억제될 수 있다.The inhibitory substance may be hydroxylamine, hydrazine, or ammonia (ammonia nitrogen) having a concentration greater than or equal to a predetermined concentration. Preferably, the inhibitory substance may be ammonia, which is relatively inexpensive in price, can be easily obtained at a place such as a sewage treatment plant, and is not subject to legal restrictions such as the Chemical Substance Control Act, and the concentration of ammonia as an inhibitory substance ( The concentration of ammonia nitrogen) may be about 500 mg N/L or more, and in this range, the production or proliferation of NOB can be effectively inhibited.
유동 담체(120)와 그래뉼(130)이 선택 억제조(140)에 체류하는 시간은 약 30분 이하일 수 있다. 이렇게 짧은 체류 시간에도 불구하고, 아래에서 설명하겠지만 연속으로 배치된 제2 처리조(150)와 결합되어 NOB 억제 효과, 그리고 AOB 및 아나목스 박테리아의 활성 효과가 충분히 구현될 수 있다. 또한 유동 담체(120)와 그래뉼(130)이 선택 억제조(140)에 체류하는 시간이 약 10분 이하라고 하더라도 NOB 억제 효과가 달성될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 질소 제거 장치(100)는, 선택 억제조(140)를 통해 급속으로 NOB를 억제시킬 수 있다.The time for the
선택 억제조(140)는 폭기 장치(미도시) 또는 교반기(미도시)를 추가로 포함할 수 있고, 이러한 구성으로 인해 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)과 억제 물질의 접촉이 증가할 수 있고, 이로 인해 NOB 억제 효과가 더욱 향상될 수 있다.The
이렇게 1차적으로 NOB 활성이 억제된 그래뉼(130)과 유동 담체(120)는 이송 장치(미도시)에 의해 제2 처리조(150)로 이동된다. In this way, the
제2 처리조(150)에는 제1 암모니아 함유 하수에 비해 고농도의 암모니아 농도를 갖는 제2 암모니아 함유 하수가 유입된다. 여기서, 제2 암모니아 함유 하수는 반류수(rejected water)일 수 있고, 제2 처리조(150)는 사이드 스트림(side stream) 공정이 수행되는 수조일 수 있다.The second ammonia-containing sewage water having a higher ammonia concentration than the first ammonia-containing sewage is introduced into the
다만, 도시되지는 않았으나, 제1 암모니아 함유 하수보다 고농도의 암모니아 농도를 갖는 제2 암모니아 함유 하수가 선택 억제조(140)로 유입된 후 제2 처리조(150)로 이동할 수도 있다. 이 경우, 선택 억제조(140)로 유입되는 하수에 포함되어 있는 고농도 암모니아가 억제 물질로서 기능할 수 있고, 하이드록실아민이나 히드라진 등의 억제 물질이 생략될 수 있다. 예를 들어, 선택 억제조(140)로 유입되는 하수에 포함되어 있는 암모니아성 질소(NH4 +-N)의 농도는 약 500 mg N/L일 수 있다.However, although not shown, the second ammonia-containing sewage having a higher ammonia concentration than the first ammonia-containing sewage may flow into the
제2 처리조(150)에서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 제2 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아(NH3)가 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소(N2) 가스로 변환되어 제거될 수 있다. 그래뉼(130)과 유동 담체(120)가 NOB 활성이 억제된 상태로 제2 처리조(150)에 공급되기 때문에, 제2 처리조(150)에서 부분 질산화 - 아나목스 반응이 활발하게 일어나 질소 제거 성능이 향상될 수 있고, 제2 처리조(150)에서의 아질산(NO2 -)의 농도는 아나목스 반응에 의해 약 100 mg N/L 이하로 유지될 수 있고, 이로 인해 NOB 활성이 선택적으로(2차적으로) 억제될 수 있다.In a
제2 처리조(150)에서의 낮은 아질산(NO2 -)의 농도는, 선택 억제조(140)에서 도입된 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)에서의 NOB의 활성을 다시 한 번 선택적으로 억제시킬 수 있다. 연속적으로 배치된 선택 억제조(140)와 제2 처리조(150)의 시너지 효과를 통해 NOB 활성 억제 효과가 극대화될 수 있다. 또한 선택 억제조(140)에서, AOB 및 아나목스 박테리아의 활성이 증대되었기 때문에, 제2 처리조(150)에서 AOB 및 아나목스 박테리아에 의한 질소 제거 효율이 더욱 증대될 수 있다.Second processing low-nitrite in the tank (150) (NO 2 -) concentration is, the NOB activity in the
보다 상세하게 설명하면, 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)이 고농도의 암모니아 등을 억제 물질로 포함하는 선택 억제조(140)에만 체류하거나, 제2 처리조(150)에만 체류하는 경우에는, NOB 활성 억제 효과가 미미할 수 있다. 그러나, 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)에서의 NOB의 활성이 선택 억제조(140) 및 제2 처리조(150)를 통과하는 경우 NOB 활성 억제 효과가 크게 증가할 수 있고, 질소 제거 장치(100) 전체적으로 NOB 활성이 억제되어 부분 질산화가 안정적으로 유지될 수 있다.In more detail, when the
이렇게 두 단계로 NOB의 활성이 억제되고 AOB 및 아나목스 박테리아의 활성도가 향상된 상태의 그래뉼(130)과 유동 담체(120)는 다시 제1 처리조(110)에 공급된다. 이때, 그래뉼(130)과 유동 담체(120)는 전술한 이송 장치(미도시)에 의해 이동할 수 있다.In this way, the activity of NOB is suppressed in two steps, and the
선택 억제조(140) 및 제2 처리조(150)에서의 두 단계 NOB 활성 억제가 이루어지지 않는 경우, 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)이 제1 처리조(110)에 장시간 체류하게 되거나 유입되는 하수가 NOB 성장에 적합한 조건을 갖고 있다면, 유동 담체(120)의 내외부 또는 그래뉼(130)의 외곽에 NOB가 성장(활성)하게 되고, 이를 적시에 억제하지 못하는 경우 부분 질산화 - 아나목스 반응이 지속될 수 없으며, 부분 질산화를 회복시키기 위해서는 매우 긴 시간과 노력이 소요될 수 있다.When the two-stage NOB activity suppression in the
반면, 실시예에 따른 질소 제거 장치(100)의 경우, 전술한 두 단계 NOB 활성 억제로 인해, 제1 처리조(110)에서 부분 질산화가 매우 안정적으로 유지될 수 있고, 아나목스 박테리아에 의한 아나목스 반응 효율이 크게 향상될 수 있으며, 질소 제거 효율이 현저하게 향상될 수 있다.On the other hand, in the case of the
유동 담체(120) 및 그래뉼(130)은 제1 처리조(110), 선택 억제조(140), 그리고 제2 처리조(150)를 연속적으로 순환할 수 있고, 이러한 순환은 별도의 제어 장치(미도시)를 통해 제어될 수 있다.The
유동 담체(120)의 원활한 유동을 위해, 유동 담체(120)는 제1 처리조(110) 전체 체적(부피)을 기준으로 약 50% 이하의 체적을 가질 수 있고, 제2 처리조(150) 전체의 체적을 기준으로 약 50% 이하의 체적을 가질 수 있다.For smooth flow of the
실시예들에 따른 질소 제거 장치(100)는 제1 처리조(110) 및 제2 처리조(150) 각각에서, 부피가 상대적으로 작은 그래뉼(130)이 부피가 상대적으로 큰 유동 담체(120) 사이 사이에 위치함에 따라, 질소 제거 시간이 단축될 수 있고, 충격 부하 유입 등이 발생하더라도 안정적으로 하수를 처리할 수 있다.In the
질소 제거 장치(100)의 그래뉼 회수조(170)에서는 제1 처리조(110)에 위치하는 그래뉼(130) 중 일부가 도입될 수 있고, 세척되어 부유 미생물이 분리 제거(유출)될 수 있다. In the
그래뉼(130)이 그래뉼 회수조(170)에 체류하는 시간은 약 10분 이하일 수 있고, 이러한 범위 내에서 그래뉼(130)로부터 부유 미생물이 제거되면서, 아나목스 박테리아의 활성이 유지될 수 있다.The time for the
그래뉼 회수조(170)에서 세척된 그래뉼은, 에어리프트 펌프(airlift pump) 등에 의해 제1 처리조(110)로 재도입될 수 있다. 이로 인해, 아나목스 박테리아의 질소 제거 성능이 더욱 우수해질 수 있다.The granules washed in the
질소 제거 장치(100)에서, 유동 담체(120)의 이동 경로를 살펴보면, 유동 담체(120)는 제1 처리조(110)에서 제1 경로(112)를 따라 선택 억제조(140)로 이동되고, 선택 억제조(140)에서 1차적으로 NOB 활성이 억제된 이후 제2 경로(142)를 따라 제2 처리조(150)로 이동되며, 제2 처리조(150)에서 2차적으로 NOB 활성이 억제된 이후, 제3 경로(152)를 따라 제1 처리조(110)로 이동된다. 유동 담체(120)는 제1 처리조(110), 선택 억제조(140) 및 제2 처리조(150)를 연속적으로 순환할 수 있다.In the
질소 제거 장치(100)에서, 그래뉼(130)의 이동 경로를 살펴보면, 그래뉼(130)은 제1 경로(112), 제2 경로(142) 및 제3 경로(152)를 따라 제1 처리조(110), 선택 억제조(140) 및 제2 처리조(150)를 연속적으로 순환할 수 있다. 또한 추가적으로, 그래뉼(130)은 제2 처리조(150)에서 NOB 활성이 억제된 후, 제4 경로(154)를 따라 제1 처리조(110)로 도입되었다가, NOB 활성 억제력이 약해지면 제5 경로(114)를 따라 그래뉼 회수조(170)로 이동되어 세척된 후, 제7 경로(174)를 따라 제1 처리조(110)로 공급되는 순환 경로를 따라 연속적으로 순환될 수 있다.In the
질소 제거 장치(100)에서, 하수의 처리 경로를 살펴보면, 저농도의 암모니아를 포함하는 하수는 제1 처리조(110)로 공급되고, 질소 제거 처리가 수행된 후, 제1 하수 이동 경로(116)을 통해 그래뉼 회수조(170)에 도입된 후, 배출 경로(176)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 한편, 고농도의 암모니아를 포함하는 반류수는 반류수 이송 경로(156)를 따라 제1 처리조(110)로 공급되고, 질소 제거 처리가 수행된 뒤, 그래뉼 회수조(170)를 거쳐 배출 경로(176)를 통해 외부로 배출될 수 있다.In the
도 3은 실시예에 따른 질소 제거 장치의 일예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing an example of a nitrogen removal apparatus according to the embodiment.
도 3의 질소 제거 장치에서 도 2의 질소 제거 장치와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.In the nitrogen removal device of FIG. 3, a description of a portion overlapping with the nitrogen removal device of FIG. 2 may be omitted.
도 3을 참조하면, 질소 제거 장치(100)는, 탈질 박테리아와 제1 처리조(110)에서 도입된 그래뉼(130)을 포함하고, 탈질 박테리아에 의해 제1 처리조(110)에서 생성되어 도입된 질산(NO3 -)이 환원되어 제거되는 제3 처리조(160)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 처리조(110)에서 생성된 질산은, 암모니아가 AOB에 의해 아질산으로 부분 산화된 후, 아나목스 박테리아에 의해 질소로 변환되지 않고 활성화된 NOB에 의해 완전 산화된 질산을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
또한, 제3 처리조(160)에서, 제1 처리조(110)에서 도입된 그래뉼(130)에 포함되어 있는 아나목스 박테리아에 의해 제1 처리조(110)에서 미처리되어 도입된 아질산이 질소(N2)로 변환되어 제거될 수 있다. 여기서, 제1 처리조(110)에서 미처리된 아질산은, 암모니아가 AOB에 의해 아질산으로 부분 산화되었으나 아나목스 박테리아에 의해 질소로 변환되지 않은 아질산을 의미할 수 있다.In addition, in the
제3 처리조(160)는 제1 처리조(110)와 그래뉼 회수조(170) 사이에 배치될 수 있다. 제1 처리조(110)에서 질소 제거 처리된 하수는 제1 하수 이동 경로(116)를 통해 제3 처리조(160)에 도입된 후, 질소 제거 처리 공정이 수행된 후 제2 하수 이동 경로(166)를 통해 그래뉼 회수조(170)로 이동한 다음, 배출 경로(176)를 통해 외부로 배출된다. 또한 그래뉼(130)은 제5 경로(114)를 따라 제3 처리조(160)로 이동된 후, 제6 경로(164)를 따라 그래뉼 회수조(170)로 이동하여 세척된 후, 제7 경로(174)를 따라 제1 처리조(110)로 공급되는 순환 경로를 따라 연속적으로 순환될 수 있다.The
이하에서는, 실시예에 따른 하수에서의 질소 제거 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of removing nitrogen from sewage according to an embodiment will be described.
질소 제거 방법은, 제1 처리조(110)에서 질소를 제거하는 제1 처리 단계, 선택 억제조(140)에서 NOB의 활성을 선택적으로 억제하는 선택적 억제 단계, 제2 처리조(150)에서 부분 질산화 및 아나목스 반응을 통해 질소를 제거하면서 동시에 NOB 활성을 2차적으로 억제하는 제2 처리 단계, 그리고 제2 처리조(150) 내의 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)을 제1 처리조(110)로 공급하는 단계를 포함한다. The nitrogen removal method includes a first treatment step of removing nitrogen in the
제1 처리 단계는, 아나목스 박테리아가 포함된 그래뉼(130)과 암모니아 산화 박테리아(AOB)가 담지된 유동 담체(120)를 포함하는 제1 처리조(110)에서, 외부에서 유입된 상대적 저농도의 제1 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아(NH3)를 부분 질산화시켜 아질산(NO2 -)을 생성하고, 아질산을 질소(N2)로 변환하여 제거시키는 단계이다. 여기서, 암모니아 산화 박테리아에 의해 암모니아(NH3)가 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소(N2)로 변환될 수 있다.In the first treatment step, in the
선택적 억제 단계는, 제1 처리조(110) 내의 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)을 하수 및 부유 물질과 분리시켜 선택 억제조(140)로 공급하여 억제 물질과 접촉시킴으로써 선택적으로 아질산 산화 박테리아(NOB)의 활성을 억제시키는 단계이다. 예를 들어, 외부에서 고농도의 암모니아가 유입되어 NOB의 활성이 급속으로 억제될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 암모니아 함유 하수보다 농도가 큰, 예를 들어, 약 500 mg N/L 이상의 암모니아성 질소를 함유한 하수가 선택 억제조(140)로 유입되는 경우, 하수에 포함된 암모니아가 억제 물질로 기능하여 NOB 활성이 억제될 수 있고, 이 경우 비용이 상대적으로 비싼 하이드록실아민 등의 물질 사용이 생략될 수 있다.In the selective suppression step, the
제2 처리 단계는, 외부에서 상대적 고농도의 제2 암모니아 함유 하수가 유입되는 제2 처리조(150)에 선택 억제조(140) 내의 유동 담체(120) 및 그래뉼(130)을 공급하여 제2 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아를 부분 질산화시켜 아질산(NO2 -)을 생성하고, 아질산을 질소(N2)로 변환하여 제거시키는 단계이다. 암모니아 산화 박테리아에 의해 암모니아가 아질산으로 부분 질산화되고, 아나목스 박테리아에 의해 아질산이 질소(N2)로 변환될 수 있다.In the second treatment step, the
이때, 제2 처리 단계에서, 선택적으로 아질산 산화 박테리아(NOB)의 활성을 억제시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 처리조(150)에서의 아질산(NO2 -)성 질소의 농도는 아나목스 반응에 의해 약 100 mg N/L 이하로 적절하게 유지될 수 있고, 이로 인해 NOB 활성이 선택적으로 다시 한 번 억제될 수 있다.At this time, in the second treatment step, it is possible to selectively inhibit the activity of nitrite oxidizing bacteria (NOB). As described above, the concentration of nitrous acid (NO 2 - ) nitrogen in the
연속적으로 선택적 억제 단계(1차적 생태학적 충격)와 제2 처리 단계의 아나목스 반응에 의한 질소 제거(2차적 생태학적 충격)가 수행되면서, NOB 활성의 선택적 억제 효과가 극대화될 수 있다. 또한 선택적 억제 단계에서, 풍부한 암모니아성 질소에 의해 AOB 및 아나목스 박테리아의 활성이 증대되었기 때문에, 제2 처리 단계에서 AOB 및 아나목스 박테리아에 의한 질소 제거 효율이 더욱 증대될 수 있다.As the selective inhibition step (first ecological shock) and nitrogen removal (second ecological shock) by the anamox reaction of the second treatment step are performed continuously, the selective inhibitory effect of NOB activity can be maximized. In addition, in the selective inhibition step, since the activity of AOB and Anamox bacteria was increased by abundant ammonia nitrogen, the efficiency of nitrogen removal by AOB and Anamox bacteria in the second treatment step may be further increased.
질소 제거 방법은, 제1 처리조(110) 내의 그래뉼(130) 중 일부를 그래뉼 회수조(170)로 공급하여 세척(부유물 제거)시키는 그래뉼 세척 단계, 그리고 세척된 그래뉼(130)을 제1 처리조(110)로 재도입하여 재사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.The nitrogen removal method includes a granule washing step of supplying a part of the
질소 제거 방법은, 그래뉼 세척 단계 이전에, 제1 처리조(110) 내의 그래뉼(130) 중 일부를 탈질 박테리아를 포함하는 제3 처리조(160)에 공급하여 제1 처리조(110)에서 생성되어 도입된 질산염(NO3 --N)을 환원시켜 제거하고, 제1 처리조(110)에서 미처리되어 도입된 아질산염(NO2 --N)을 질소(N2)로 변환시켜 제거하는 제3 처리 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 탈질 박테리아에 의해 질산염이 환원되고, 그래뉼에 포함되어 있는 아나목스 박테리아에 의해 아질산염이 질소(N2)로 변환될 수 있다. The nitrogen removal method is produced in the
제3 처리 단계에서 사용된 그래뉼(130)은 그래뉼 회수조(170)로 이동하여 세척된 후 제1 처리조(110)로 이동될 수 있다.The
질소 제거 방법은, 선택 억제조(140)에 억제 물질을 추가로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 시간의 경과에 따라 선택 억제조(140)의 NOB 억제 성능이 저하되었다고 판단되거나, 미리 정해진 일정 시간이 경과되는 경우, 선택 억제조(140)에 억제 물질을 추가 투입하여 NOB 억제 성능을 향상 또는 유지시킬 수 있다.The nitrogen removal method may further include the step of additionally supplying an inhibitory substance to the
이하에서는, 억제 물질의 농도에 따른 유동 담체에서의 NOB 억제 효과, 그리고 억제 물질에 대한 노출 시간에 따른 유동 담체에서의 NOB 억제 효과에 대한 실험예들을 제시한다. 실험예들로부터 실시예들에 따른 질소 제거 장치(100)의 부분 질산화 유지 안정성 및 NOB 억제 효과가 설명될 수 있다.Hereinafter, experimental examples of the NOB inhibitory effect in the flow carrier depending on the concentration of the inhibitory substance and the NOB inhibitory effect in the flow carrier depending on the exposure time to the inhibitory substance are presented. From the experimental examples, the partial nitrification retention stability and NOB suppression effect of the
하기 실험예 1 및 실험예 2에 따른 실험을 위해, 실제 하수 처리장에서 저농도 암모니아 하수(전술한 제1 암모니아 함유 하수와 동일 또는 유사 범위의 암모니아 농도를 갖는 하수)가 유입되는 조건에서, 완전한 질산화가 일어나도록 유동 담체를 20% 충진한 반응조를 6개월간 운전하면서 아질산성 질소의 축적이 일어나지 않고, 완전 질산화가 일어나고 있는 유동 담체를 증류수로 3회 이상 세척한후, AOB, NOB 미생물로 이용하였다.For the experiments according to the following Experimental Examples 1 and 2, under the condition that low-concentration ammonia sewage (sewage having an ammonia concentration in the same or similar range as the first ammonia-containing sewage described above) is introduced in an actual sewage treatment plant, complete nitrification value The reaction tank filled with 20% of the fluid carrier was operated for 6 months so that nitrite nitrogen did not accumulate, and the fluid carrier in which complete nitrification was occurring was washed three or more times with distilled water, and then used as AOB and NOB microorganisms.
실험예Experimental example 1 - 억제 물질 농도에 따른 NOB 억제 1-NOB inhibition according to inhibitory substance concentration 효과에 대한 실험Experiment on the effect
준비된 유동 담체를 억제 물질(하이드록실아민, 히드라진, 암모니아(암모니아성 질소))에 노출(선택 억제조에 대응)시킨 후 암모니아(암모니아성 질소, NH4 +-N) 단독 기질(substrate)에 노출시킨 경우(Case 1), 억제 물질에 노출시킨 후 아질산성 질소(NO2 --N) 단독 기질에 노출시킨 경우(Case 2), 그리고 억제 물질에 노출시킨 후 암모니아성 질소 및 아질산성 질소(NH4 +-N + NO2 --N) 기질에 노출시킨 경우(Case 3)에 대하여, 억제 물질의 농도에 따른 NOB 억제 효과를 나타내는 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The prepared fluid carrier was exposed to an inhibitory substance (hydroxylamine, hydrazine, ammonia (ammonia nitrogen)) (corresponding to a selection inhibitory tank), and then exposed to ammonia (ammonia nitrogen, NH 4 + -N) alone substrate. In case of (Case 1), exposure to nitrite nitrogen (NO 2 -- N) alone after exposure to an inhibitory substance (Case 2), and ammonia nitrogen and nitrite nitrogen (NH 4) after exposure to an inhibitory substance + -N + NO 2 -- N) In the case of exposure to the substrate (Case 3), the experimental results showing the NOB inhibitory effect according to the concentration of the inhibitor are shown in Table 1 below.
(Case 1)NH 4 + -N
(Case 1)
(%)NO 2 /NOx × 100
(%)
(Case 2)NO 2 ― N
(Case 2)
(%)NO 2 /
(%)
+
NO2 --N
(Case 3)NH 4 + -N
+
NO 2 -- N
(Case 3)
(%)NO 2 /NOx × 100
(%)
표 1에서, Case 1의 암모니아성 질소는 약 30.0 mg N/L이고, Case 2의 아질산성 질소는 약 33.0 mg N/L이며, Case 3의 암모니아성 질소는 약 15.0 mg N/L이고 아질산성 질소는 약 15.0 mg N/L이다. 또한, '△㎎ NH3-N/hr'는 약 1시간 동안의 질산화 반응으로 제거된 암모니아성 질소 농도이고 AOB의 활동성을 나타내는 것이다. '△㎎ NO3-N/hr'는 약 1시간 동안 생산된 질산성 질소 농도이며 NOB의 활성 나타낸다. 또한, 'NO2/NOx Х 100(%)'는 아질산성 질소가 아질산성 질소와 질산성 질소 중에서 차지하는 그 비율이며 그 수치가 높을수록 AOB의 활성도가 NOB의 활성도보다 높고 NOB가 효과적으로 억제되었음을 의미한다.In Table 1, the ammonia nitrogen of Case 1 is about 30.0 mg N/L, the nitrite nitrogen of Case 2 is about 33.0 mg N/L, and the ammonia nitrogen of Case 3 is about 15.0 mg N/L and nitrite Nitrogen is about 15.0 mg N/L. In addition,'Δmg NH 3 -N/hr' is the concentration of ammonia nitrogen removed by nitrification for about 1 hour and indicates the activity of AOB. 'Δmg NO 3 -N/hr' is the concentration of nitrate nitrogen produced for about 1 hour and indicates the activity of NOB. In addition,'NO 2 /NO x Х 100 (%)' is the ratio of nitrite nitrogen to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen, and the higher the value, the higher the activity of AOB than the activity of NOB, and NOB was effectively suppressed. it means.
표 1에서, HA10은 하이드록실아민(hydroxylamine) 약 10 mg/L에 약 10분 노출, HA20은 하이드록실아민 약 20 mg/L에 약 10분 노출, HA40은 하이드록실아민 약 40 mg/L에 약 10분 노출된 것을 의미하고, HZ10은 히드라진(hydrazine) 약 10 mg/L에 약 10분 노출, HZ20은 히드라진 약 20 mg/L에 약 10분 노출, HZ40은 히드라진 약 40 mg/L에 약 10분 노출된 것을 의미하며, AM250은 암모니아성 질소(NH4 +-N) 약 250 mg/L에 약 10분 노출, AM500은 암모니아성 질소 약 500 mg/L에 약 10분 노출, AM1000은 암모니아성 질소 약 1000 mg/L에 약 10분 노출된 것을 의미한다. 또한 Con은 아무런 조치를 취하지 않은 경우(대조군)를 의미한다.In Table 1, HA10 is exposed to about 10 mg/L of hydroxylamine for about 10 minutes, HA20 is exposed to about 20 mg/L of hydroxylamine for about 10 minutes, and HA40 is exposed to about 40 mg/L of hydroxylamine. It means about 10 minutes exposure, HZ10 is about 10 minutes exposure to hydrazine about 10 mg/L, HZ20 is about 10 minutes exposure to about 20 mg/L hydrazine, HZ40 is about 40 mg/L hydrazine. It means 10 minutes exposure, AM250 is about 10 minutes exposure to ammonia nitrogen (NH 4 + -N) about 250 mg/L, AM500 is about 10 minutes exposure to ammonia nitrogen about 500 mg/L, AM1000 is ammonia This means about 10 minutes of exposure to about 1000 mg/L of sexual nitrogen. Also, Con means that no action has been taken (control).
표 1을 참조하면, 유동 담체에 아무런 조치를 하지 않은 대조군에서는 모든 경우(Case 1, Case 2, Case 3)에서 어떠한 아질산성 질소의 축적도 나타나지 않았다. 반면 유동 담체를 다양한 농도의 각종 억제 물질에서 10분간 노출시킨 후, 암모니아성 질소를 단독 기질로 DO 8.0 ± 0.5 mg/L, pH 7.0 ± 0.2, 수온 20.0 ± 0.5℃인 조건에서 3시간 동안 질산화 반응을 진행한 경우, AOB의 활성은 모든 하이드록실아민(10.0 mg/L, 20.0 mg/L, 40.0 mg/L) 농도에서 큰 변화가 없었으나, 히드라진에서는 모든 농도(10.0 mg/L, 20.0 mg/L, 40.0 mg/L)에서 대조군보다 암모니아 산화 속도가 약 20.0% 이상 감소되었다. 반면, 암모니아성 질소가 억제 물질로 사용된 경우 250 mg N/L와 500 mg N/L 에서는 AOB의 활성에 큰 영향이 없었으나 1,000 mg N/L에서는 대조군보다 암모니아성 질소 산화속도가 약 15.4% 정도 느려졌다. 이상의 결과로서 히드라진과 1,000 mg N/L 이상의 암모니아성 질소는 AOB의 활성도를 일정 수준 억제시킬 수 있고, 하이드록실아민은 상대적으로 AOB 활성 저해 영향이 미약하다는 것을 알 수 있다. Referring to Table 1, in the control group that did not take any action on the flow carrier, no accumulation of nitrite nitrogen was observed in all cases (Case 1, Case 2, and Case 3). On the other hand, after exposing the fluid carrier to various inhibitory substances of various concentrations for 10 minutes, nitrification reaction for 3 hours under the conditions of DO 8.0 ± 0.5 mg/L, pH 7.0 ± 0.2, and water temperature 20.0 ± 0.5℃ as a single substrate with ammonia nitrogen In the case of proceeding, the activity of AOB did not change significantly at all hydroxylamine (10.0 mg/L, 20.0 mg/L, 40.0 mg/L) concentrations, but at all concentrations (10.0 mg/L, 20.0 mg/L) in hydrazine. L, 40.0 mg/L), the ammonia oxidation rate was reduced by about 20.0% or more compared to the control. On the other hand, when ammonia nitrogen was used as an inhibitory substance, there was no significant effect on the activity of AOB at 250 mg N/L and 500 mg N/L, but at 1,000 mg N/L, the ammonia nitrogen oxidation rate was about 15.4% compared to the control. It's slowed down. As a result of the above, it can be seen that hydrazine and ammonia nitrogen of 1,000 mg N/L or more can inhibit the activity of AOB to a certain level, and that hydroxylamine has a relatively weak effect of inhibiting AOB activity.
한편, NOB의 활성 억제에 대한 하이드록실아민, 히드라진, 암모니아성 질소의 영향은 AOB에 대한 것과 비교할 때 상대적으로 크게 나타났다. 표 1의 'Case 1'에서 질산성 질소 생성 속도는 모든 억제 물질에서 대조군보다 낮았다. 대조 실험에 비해 하이드록실아민 농도 10.0 mg N/L, 20 mg N/L 및 40.0 mg N/L에서 각각 약 26.5%, 약 35.3%, 약 38.2%만큼 억제되었으며, 히드라진 농도 10.0 mg N/L, 20 mg N/L 및 40.0 mg N/L에서각각 약 23.5%, 약 44.1% 및 약 58.8%가 억제되었다. 그러나 암모니아성 질소 250.0 mg N/L, 500 mg N/L 및 1,000.0 mg N/L에서는 각각 약 14.7%, 약 8.8% 및 약 7.4%만큼 억제되었다. 이러한 AOB, NOB 박테리아 활동성에 대한 하이드록실아민, 히드라진, 암모니아성 질소의 영향과 그 정도의 차이로 인해 아질산성 질소 축적율은 큰 차이를 나타내었다. 즉, 암모니아성 질소 농도 1,000.0 mg N/L이하에서 아질산성 질소는 전혀 축적되지 않았으며, 하이드록실아민은 40.0 mg N/L에서 최대인 약 23.8%, 히드라진은 40.0 mg N/L에서 최대인 약 40.4%가 축적되었다. 이상의 실험 결과로부터 질산화 박테리아를 암모니아성 질소에 짧은 시간 노출시킨 후 즉시, 저농도 암모니아성 질소에 노출시키는 것은 NOB 활성 억제 효과가 미약함을 알 수 있다.On the other hand, the influence of hydroxylamine, hydrazine, and ammonia nitrogen on inhibition of NOB activity was relatively large compared to that for AOB. In'Case 1'of Table 1, the rate of nitrate nitrogen generation was lower than that of the control group in all inhibitors. Compared to the control experiment, hydroxylamine concentrations of 10.0 mg N/L, 20 mg N/L, and 40.0 mg N/L were inhibited by about 26.5%, about 35.3%, and about 38.2%, respectively, and hydrazine concentrations of 10.0 mg N/L, At 20 mg N/L and 40.0 mg N/L, about 23.5%, about 44.1% and about 58.8% were inhibited, respectively. However, at 250.0 mg N/L, 500 mg N/L, and 1,000.0 mg N/L ammonia nitrogen were inhibited by about 14.7%, about 8.8%, and about 7.4%, respectively. The nitrite nitrogen accumulation rate showed a large difference due to the influence of hydroxylamine, hydrazine, and ammonia nitrogen on the activity of these AOB and NOB bacteria and their degree. In other words, when the ammonia nitrogen concentration was 1,000.0 mg N/L or less, nitrite nitrogen did not accumulate at all, and hydroxylamine was about 23.8%, the maximum at 40.0 mg N/L, and hydrazine was about the maximum at 40.0 mg N/L. 40.4% accumulated. From the above experimental results, it can be seen that exposure of the nitrifying bacteria to ammonia nitrogen for a short time and then immediately to a low concentration ammonia nitrogen has a weak effect on inhibiting NOB activity.
이에 비하여, 유동 담체를 아질산성 질소(NO2 --N) 단독 기질을 포함하는 수조(아질산성 질소 농도 약 33.0 mg N/L)에 노출시킨 경우(제2 처리조에 대응될 수 있음)(Case 2), 대조군을 제외한 모든 경우에서 아질산성 질소의 축적이 나타났다(5.0% ~ 62.6%). 또한 억제 물질의 농도가 커질수록 아질산성 질소가 많이 축적되는 것으로 나타났다. In contrast, when the fluid carrier is exposed to a water tank containing a single substrate of nitrite nitrogen (NO 2 -- N) (nitrite nitrogen concentration about 33.0 mg N/L) (it may correspond to the second treatment tank) (Case 2) The accumulation of nitrite nitrogen was observed in all cases except the control group (5.0% ~ 62.6%). In addition, it was found that as the concentration of the inhibitory substance increased, more nitrite nitrogen was accumulated.
특히, 암모니아 억제 물질 1,000 mg N/L에 1차 노출시키고 저농도 아질산성질소(약 33.0 mg N/L)에 노출시킨 실험에서는 약 38.4%의 아질산성 질소가 축적되었다. 이는 표 1에서 암모니아 단독 기질에 노출시킨 경우에서 약 0.8%의 아질산성 질소 축적이 나타났던 것에 비해 약 48.0배 높은 아질산성 질소 축적률을 보임으로써 매우 획기적으로 NOB 활성이 억제되었음을 알 수 있다.In particular, about 38.4% of nitrite nitrogen was accumulated in the first exposure to 1,000 mg N/L of ammonia inhibitor and exposure to low concentration nitrite nitrogen (about 33.0 mg N/L). It can be seen from Table 1 that NOB activity was significantly suppressed by showing about 48.0 times higher nitrite nitrogen accumulation rate than that of about 0.8% nitrite nitrogen accumulation when exposed to ammonia alone substrate in Table 1.
한편, 유동 담체를 더 낮은 농도를 갖는 아질산성 질소(약 15.0 mg N/L) 및 암모니아성 질소(약 15.0 mg N/L) 기질에 노출(제2 처리조에 대응될 수 있음)(Case 3)시킨 실험(표 1에서 NH4 +-N + NO2 --N)에서도, 대조군을 제외하고 모든 경우에 아질산성 질소 축적률이 매우 높게(4.2% ~ 85.5%) 나타났다.On the other hand, exposing the fluid carrier to a substrate having a lower concentration of nitrite nitrogen (about 15.0 mg N/L) and ammonia nitrogen (about 15.0 mg N/L) (may correspond to the second treatment tank) (Case 3) Even in the experiment (NH 4 + -N + NO 2 -- N in Table 1), the nitrite nitrogen accumulation rate was very high (4.2% ~ 85.5%) in all cases except for the control group.
이로부터, 유동 담체 및 그래뉼을 억제 물질에 매우 짧은 시간(10분) 동안 1차적으로 노출(선택 억제조에 대응될 수 있음)시킨 후, 낮은 농도의 아질산성 질소(아질산)에 2차적으로 노출(제2 처리조에 대응될 수 있음)시키는 경우, 부분 질산화가 매우 안정적으로 유지될 수 있고, NOB 활성 억제 효과가 매우 우수하게 나타난다는 것을 알 수 있다. 또한, 유동 담체를 약 10분이라는 짧은 시간 동안 억제 물질에 접촉시켰음에도 현저한 부분 질산화 유지 및 NOB 활성 억제 효과가 나타났으므로, 질소 제거 장치(100)에서 선택 억제조(140)는 급속 억제조로 기능할 수 있다는 것을 유추할 수 있다.From this, the flow carrier and granules are first exposed to the inhibitory substance for a very short time (10 minutes) (which may correspond to a selective suppression tank), followed by a second exposure to a low concentration of nitrite nitrogen (nitrite) ( It can be seen that in the case of the second treatment tank), partial nitrification can be maintained very stably, and the NOB activity inhibiting effect is very excellent. In addition, since the remarkable effect of maintaining partial nitrification and inhibiting NOB activity appeared even though the fluid carrier was brought into contact with the inhibitory substance for a short time of about 10 minutes, the
또한, 유동 담체가 억제 물질에 급속 접촉되어 1차 생태학적 충격이 가해진 이후, 회복 기간 없이 순차적으로 낮은 농도의 아질산성 질소가 존재하는 수조에 접촉되어 2차 생태학적 충격이 가해져야(억제 물질 - 저동도 아질산성 질소 조건의 두 단계 접촉) NOB 억제 효과가 현저하게 나타남을 파악할 수 있다.In addition, after the fluid carrier is in rapid contact with the inhibitory substance and the first ecological shock is applied, the second ecological shock must be applied by contacting the water tank in which a low concentration of nitrite nitrogen is present sequentially without a recovery period (inhibitor- It can be seen that the effect of inhibiting NOB is remarkable.
실험예Experimental example 2 - 억제 물질 접촉 시간에 따른 NOB 억제 2-NOB inhibition depending on the time of contact with inhibitory substances 효과에 대한 실험Experiment on the effect
준비된 유동 담체를 억제 물질(하이드록실아민, 히드라진, 암모니아(암모니아성 질소))에 노출(선택 억제조에 대응)시킨 후 암모니아(암모니아성 질소, NH4 +-N) 단독 기질(substrate)에 노출시킨 경우(Case 1), 그리고 억제 물질에 노출시킨 후 아질산성 질소(NO2 --N) 단독 기질에 노출시킨 경우(제2 처리조에 대응될 수 있음)(Case 2)에 대하여, 억제 물질에의 노출 시간이 NOB 억제에 미치는 영향에 대한 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The prepared fluid carrier was exposed to an inhibitory substance (hydroxylamine, hydrazine, ammonia (ammonia nitrogen)) (corresponding to a selection inhibitory tank), and then exposed to ammonia (ammonia nitrogen, NH 4 + -N) alone substrate. In case (Case 1), and when exposed to nitrite nitrogen (NO 2 -- N) alone after exposure to the inhibitory substance (may correspond to the second treatment tank) (Case 2), The experimental results for the effect of exposure time on NOB inhibition are shown in Table 2 below.
(Case 1)NH 4 + -N
(Case 1)
(%)NO 2 /NOx × 100
(%)
(Case 2)NO 2 -- N
(Case 2)
(%)NO 2 /NOx × 100
(%)
표 2에서, HA10은 하이드록실아민 약 10 mg/L에 약 10분 노출, HA30은 하이드록실아민 약 10 mg/L에 약 30분 노출, HA60은 하이드록실아민 약 10 mg/L에 약 60분 노출된 것을 의미하고, HZ10은 히드라진(hydrazine) 약 10 mg/L에 약 10분 노출, HZ30은 히드라진 약 10 mg/L에 약 30분 노출, HZ60은 히드라진 약 10 mg/L에 약 60분 노출된 것을 의미하며, AM10은 암모니아성 질소(NH4 +-N) 약 1000 mg/L에 약 10분 노출, AM30은 암모니아성 질소 약 1000 mg/L에 약 30분 노출, AM60은 암모니아성 질소 약 1000 mg/L에 약 60분 노출된 것을 의미한다. Con은 아무런 조치를 취하지 않은 경우를 의미한다.In Table 2, HA10 is exposed to about 10 mg/L of hydroxylamine for about 10 minutes, HA30 is exposed to about 10 mg/L of hydroxylamine for about 30 minutes, and HA60 is exposed to about 10 mg/L of hydroxylamine for about 60 minutes. HZ10 is exposed to about 10 mg/L of hydrazine for about 10 minutes, HZ30 is exposed to about 10 mg/L of hydrazine for about 30 minutes, and HZ60 is exposed to about 10 mg/L of hydrazine for about 60 minutes AM10 is exposed to about 1000 mg/L of ammonia nitrogen (NH 4 + -N) for about 10 minutes, AM30 is exposed to about 1000 mg/L of ammonia nitrogen for about 30 minutes, and AM60 is about ammonia nitrogen. This means about 60 minutes of exposure to 1000 mg/L. Con means no action has been taken.
표 1을 참조하면, 유동 담체를 고농도(1000 mg/L) 암모니아성 질소 억제 물질에 노출시킨 후 암모니아(암모니아성 질소, NH4 +-N) 단독 기질을 포함하는 수조(암모니아성 질소 농도 약 30.0 mg N/L)에 노출시킨 경우, 대조군과 함께 아질산성 질소를 축적시키지 못했음을 볼 수 있다. 다만, 유동 담체가 하이드록실아민에 약 60분 노출된 경우(HA60)에는 예외적으로 아질산성 질소의 축적률이 높게 나타났다.Referring to Table 1, after exposing the fluid carrier to a high concentration (1000 mg/L) ammonia nitrogen inhibitory substance, a water tank containing ammonia (ammonia nitrogen, NH 4 + -N) alone substrate (ammonia nitrogen concentration about 30.0) mg N/L), it can be seen that nitrite nitrogen was not accumulated with the control group. However, when the fluid carrier was exposed to hydroxylamine for about 60 minutes (HA60), the accumulation rate of nitrite nitrogen was exceptionally high.
이에 비하여, 유동 담체를 억제 물질에 노출시킨 후 저농도 아질산성 질소(약 33.0 mg N/L)가 담긴 수조에 노출시킨 실험에서는 대조군을 제외하고 모두 높은 아질산성 질소 축적률을 나타냈다. 특히, 고농도 암모니아성질소(약 1,000mg N/L)에 10분간 노출시킨 후 저농도 아질산성 질소가 담긴 수조체 노출시킨 경우(AM10)에도 약 51.6%의 아질산성질소 축적이 나타났으며, 이는 표 1의 결과와 일치한다. In contrast, in an experiment in which the fluid carrier was exposed to an inhibitory substance and then exposed to a water tank containing low concentration nitrite nitrogen (about 33.0 mg N/L), all except the control showed high nitrite nitrogen accumulation rate. In particular, when exposed to a high concentration ammonia nitrogen (about 1,000 mg N/L) for 10 minutes and then exposed to a tank containing low concentration nitrite nitrogen (AM10), about 51.6% of nitrite nitrogen accumulation was observed. It matches the result of 1.
이로부터, 유동 담체 및 그래뉼이 고농도 암모니아성 질소를 포함하는 억제 물질에 노출되고(선택 억제조에 대응될 수 있음), 순차적으로 저농도 아질산성 질소가 포함된 수조에 노출되는 경우(제2 처리조에 대응될 수 있음), 부분 질산화가 안정적으로 유지될 수 있고, NOB 활성이 효과적으로 억제될 수 있음을 알 수 있다.From this, when the fluid carrier and granules are exposed to an inhibitory substance containing a high concentration of ammonia nitrogen (which may correspond to a selective suppression tank), and sequentially exposed to a water tank containing a low concentration of nitrite nitrogen (corresponding to the second treatment tank) Can be), partial nitrification can be stably maintained, and NOB activity can be effectively inhibited.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of
100: 질소 제거 장치
110: 제1 처리조
120: 유동 담체
130: 그래뉼
140: 선택 억제조
150: 제2 처리조
160: 제3 처리조
170: 그래뉼 회수조100: nitrogen removal device 110: first treatment tank
120: fluid carrier 130: granules
140: selection suppression tank 150: second treatment tank
160: third treatment tank 170: granule recovery tank
Claims (22)
상기 제1 처리조에서 상기 유동 담체 및 상기 그래뉼이 도입되고, 선택적으로 아질산 산화 박테리아(NOB)의 활성을 억제하는 억제 물질을 포함하는 선택 억제조, 그리고
제2 암모니아 함유 하수가 유입되고, 상기 선택 억제조에서 도입되는 상기 유동 담체 및 상기 그래뉼을 포함하는 제2 처리조,
를 포함하고,
상기 제2 처리조 내의 상기 유동 담체 및 상기 그래뉼이 상기 제1 처리조로 도입되고,
상기 제2 처리조에서 선택적으로 아질산 산화 박테리아의 활성이 억제되는
질소 제거 장치.
A first treatment tank comprising a first ammonia-containing sewage inflow, granules containing Anamox bacteria and a fluid carrier carrying ammonia oxidizing bacteria (AOB),
In the first treatment tank, the flow carrier and the granules are introduced, and a selection inhibitor containing an inhibitor selectively inhibiting the activity of nitrite oxidizing bacteria (NOB), and
A second treatment tank including the fluid carrier and the granules, into which the second ammonia-containing sewage is introduced, and introduced from the selection suppression tank,
Including,
The fluid carrier and the granules in the second treatment tank are introduced into the first treatment tank,
In the second treatment tank, selectively inhibiting the activity of nitrite oxidizing bacteria
Nitrogen removal device.
상기 제1 처리조에서, 상기 암모니아 산화 박테리아에 의해 상기 제1 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아(NH3)가 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화되고, 상기 아나목스 박테리아에 의해 상기 아질산이 질소(N2)로 변환되어 제거되며,
상기 제2 처리조에서, 상기 암모니아 산화 박테리아에 의해 상기 제2 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아(NH3)가 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화되고, 상기 아나목스 박테리아에 의해 상기 아질산이 질소(N2)로 변환되어 제거되는 질소 제거 장치.
In claim 1,
Wherein in the first processing tank, the ammonia (NH 3) the nitrous acid contained in the first ammonia-containing wastewater by the ammonia-oxidizing bacteria (NO 2 -) to be nitrification section, wherein the nitrous acid by the analog Comox bacteria nitrogen ( Is converted to N 2 ) and removed,
Wherein the second treatment tank, the ammonia (NH 3) the nitrous acid contained in the second ammonia-containing wastewater by the ammonia-oxidizing bacteria (NO 2 -) to be nitrification section, wherein the nitrous acid by the analog Comox bacteria nitrogen ( A nitrogen removal device that is converted to and removed from N 2 ).
상기 제1 처리조에서 도입된 상기 그래뉼이 세척되는 그래뉼 회수조를 더 포함하는 질소 제거 장치.
In claim 1,
A nitrogen removal apparatus further comprising a granule recovery tank in which the granules introduced in the first treatment tank are washed.
상기 그래뉼 회수조에서 세척된 상기 그래뉼이 상기 제1 처리조로 재도입되는 질소 제거 장치.
In paragraph 3,
A nitrogen removal device in which the granules washed in the granule recovery tank are reintroduced into the first treatment tank.
상기 제2 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도가 상기 제1 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도보다 큰 질소 제거 장치.
In claim 1,
A nitrogen removal device in which the ammonia concentration of the second ammonia-containing sewage is greater than the ammonia concentration of the first ammonia-containing sewage.
탈질 박테리아와 상기 제1 처리조에서 도입된 상기 그래뉼을 포함하고, 상기 탈질 박테리아에 의해 상기 제1 처리조에서 생성되어 도입된 질산(NO3 -)이 환원되어 제거되는 제3 처리조를 더 포함하는 질소 제거 장치.
In claim 1,
A third treatment tank comprising denitrifying bacteria and the granules introduced in the first treatment tank, and in which nitric acid (NO 3 − ) produced and introduced in the first treatment tank by the denitrification bacteria is reduced and removed. Nitrogen removal device.
상기 제3 처리조에서, 상기 제1 처리조에서 도입된 상기 그래뉼에 포함되어 있는 상기 아나목스 박테리아에 의해 상기 제1 처리조에서 미처리되어 도입된 아질산이 질소(N2)로 변환되어 제거되는 질소 제거 장치.
In paragraph 6,
In the third treatment tank, nitrous acid untreated and introduced in the first treatment tank by the anamox bacteria contained in the granules introduced from the first treatment tank is converted into nitrogen (N 2 ) and removed. Removal device.
상기 억제 물질은 하이드록실아민(hydroxylamine), 히드라진(hydrazine), 또는 소정의 농도 이상의 농도를 갖는 암모니아성 질소 중 하나 이상을 포함하는 질소 제거 장치.
In claim 1,
The inhibitory substance is a nitrogen removal device comprising at least one of hydroxylamine, hydrazine, or ammonia nitrogen having a concentration of a predetermined concentration or higher.
상기 암모니아성 질소는 500 mg N/L 이상의 농도를 갖는 질소 제거 장치.
In clause 8,
The ammonia nitrogen is a nitrogen removal device having a concentration of 500 mg N / L or more.
상기 제2 처리조 내의 아질산성 질소의 농도는 100 mg N/L 이하인 질소 제거 장치.
In claim 9,
The nitrogen removal device in which the concentration of nitrite nitrogen in the second treatment tank is 100 mg N/L or less.
상기 유동 담체는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴레우레탄(polyurethane), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride), 나일론(nylon), 또는 폴리스티렌(polystyrene) 중 하나 이상을 포함하는 질소 제거 장치.
In claim 1,
The flow carrier includes one or more of polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, polyvinyl chloride, nylon, or polystyrene. Nitrogen removal device.
상기 유동 담체 및 상기 그래뉼을 이동시키는 이송 장치를 더 포함하고, 상기 이송 장치는 제진기 또는 스크류 펌프인 질소 제거 장치.
In claim 1,
A nitrogen removal device comprising a transfer device for moving the flow carrier and the granules, wherein the transfer device is a vibration damper or a screw pump.
상기 제1 처리조 내의 상기 유동 담체 및 상기 그래뉼을 분리시켜 선택 억제조로 공급하여 선택적으로 아질산 산화 박테리아(NOB)의 활성을 억제시키는 선택적 억제 단계,
외부에서 제2 암모니아 함유 하수가 유입되는 제2 처리조에 상기 선택 억제조 내의 상기 유동 담체 및 상기 그래뉼을 공급하여 상기 제2 암모니아 함유 하수에 포함된 암모니아를 부분 질산화시켜 아질산(NO2 -)을 생성하고, 상기 아질산을 질소(N2)로 변환하여 제거시키는 제2 처리 단계, 그리고
상기 제2 처리조 내의 상기 유동 담체 및 상기 그래뉼을 상기 제1 처리조로 공급하는 단계
를 포함하고,
상기 제2 처리 단계에서, 선택적으로 아질산 산화 박테리아(NOB)의 활성을 억제시키는
질소 제거 방법.
Ammonia (NH 3) contained in the first ammonia-containing sewage introduced from the outside in a first treatment tank including a granule containing anamox bacteria and a fluid carrier loaded with ammonia oxidizing bacteria (AOB) ) to the nitrification section nitrite (NO 2 - first treatment to produce a), and removed by converting the nitrite to nitrogen (N 2),
A selective inhibition step of separating the fluid carrier and the granules in the first treatment tank and supplying them to a selection inhibition tank to selectively inhibit the activity of nitrite oxidizing bacteria (NOB),
The second ammonia-containing wastewater that said flow carrier and nitrite by feeding the granules and the second to nitride portion of the ammonia contained in the ammonia-containing wastewater in the selection billion prepared in Section 2 Processing coming from outside (NO 2 -) to generate And, a second treatment step of converting and removing the nitrous acid into nitrogen (N 2 ), and
Supplying the fluid carrier and the granules in the second treatment tank to the first treatment tank
Including,
In the second treatment step, selectively inhibiting the activity of nitrite oxidizing bacteria (NOB)
How to remove nitrogen.
상기 제1 처리 단계에서, 상기 암모니아 산화 박테리아에 의해 상기 암모니아(NH3)가 상기 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화되고, 상기 아나목스 박테리아에 의해 상기 아질산이 질소(N2)로 변환되며,
상기 제2 처리 단계에서, 상기 암모니아 산화 박테리아에 의해 상기 암모니아(NH3)가 상기 아질산(NO2 -)으로 부분 질산화되고, 상기 아나목스 박테리아에 의해 상기 아질산이 질소(N2)로 변환되는 질소 제거 방법.
In claim 13,
In the first processing step, wherein the ammonia (NH 3) by the ammonia oxidizing bacteria, the nitrite (NO 2 -) and the nitride part, is converted into nitrogen (N 2) the nitrous acid by the analog Comox bacteria,
In the second processing step, by the ammonia oxidizing bacteria, the ammonia (NH 3) is the nitrite-nitrogen is a nitride and the nitrous acid by the analog Comox bacterial portion is converted into nitrogen (N 2) (NO 2) Removal method.
상기 제1 처리조 내의 상기 그래뉼을 그래뉼 회수조로 공급하여 세척시키는 그래뉼 세척 단계, 그리고 상기 세척된 그래뉼을 상기 제1 처리조로 재도입하는 단계를 더 포함하는 질소 제거 방법.
In claim 13,
A granule washing step of supplying and cleaning the granules in the first treatment tank to a granule recovery tank, and reintroducing the cleaned granules into the first treatment tank.
상기 그래뉼 세척 단계 이전에,
상기 제1 처리조 내의 그래뉼을 탈질 박테리아를 포함하는 제3 처리조에 공급하여 상기 제1 처리조에서 생성되어 상기 제3 처리조로 도입된 질산(NO3 -)을 환원시켜 제거하고, 상기 제1 처리조에서 미처리되어 상기 제 3 처리조로 도입된 아질산을 질소(N2)로 변환시켜 제거하는 제3 처리 단계를 더 포함하는 질소 제거 방법.
In paragraph 15,
Prior to the granule washing step,
The first processing is generated in the first treatment tank to supply the granules in Section 3 Processing containing denitrifying bacteria in the crude nitric acid introduced into twos and the third process (NO 3 -) was removed by reducing, the first treatment A nitrogen removal method further comprising a third treatment step of converting and removing nitrous acid untreated in the bath and introduced into the third treatment bath to nitrogen (N 2 ).
상기 제3 처리 단계에서,
상기 탈질 박테리아에 의해 상기 질산이 환원되고, 상기 그래뉼에 포함되어 있는 아나목스 박테리아에 의해 상기 아질산이 질소(N2)로 변환되는 질소 제거 방법.
In paragraph 16,
In the third processing step,
The nitrogen removal method in which the nitric acid is reduced by the denitrifying bacteria and the nitrous acid is converted to nitrogen (N 2 ) by the anamox bacteria contained in the granules.
상기 선택적 억제 단계에서,
상기 유동 담체 및 상기 그래뉼이 상기 선택 억제조에 체류하는 시간이 30분 이하인 질소 제거 방법.
In claim 13,
In the selective inhibition step,
The nitrogen removal method in which the time that the fluid carrier and the granules stay in the selection suppression tank is 30 minutes or less.
상기 제2 처리조 내의 아질산성 질소의 농도는 100 mg N/L 이하인 질소 제거 장치.
In paragraph 18,
The nitrogen removal device in which the concentration of nitrite nitrogen in the second treatment tank is 100 mg N/L or less.
상기 제2 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도가 상기 제1 암모니아 함유 하수의 암모니아 농도보다 큰 질소 제거 방법.
In claim 13,
The nitrogen removal method in which the ammonia concentration of the second ammonia-containing sewage is greater than the ammonia concentration of the first ammonia-containing sewage.
상기 제2 암모니아 함유 하수가 상기 제2 처리 단계를 거친 후 상기 제1 처리조로 공급되는 질소 제거 방법.
In claim 13,
The nitrogen removal method in which the second ammonia-containing sewage is supplied to the first treatment tank after passing through the second treatment step.
상기 선택 억제조에 억제 물질을 추가로 공급하는 단계를 더 포함하는 질소 제거 방법.In claim 13,
Nitrogen removal method further comprising the step of additionally supplying an inhibitory substance to the selection suppression tank.
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- 2019-05-13 KR KR1020190055688A patent/KR102317795B1/en active IP Right Grant
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