KR910003004B1 - Biological nitrogen and phosphorus removing method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 공정도.1 is a process diagram of the present invention.
제2도는 본 발명 실시예의 실험기간에 따른 슬러지용적지수의 변화그래프.Figure 2 is a graph of the change of the sludge volume index according to the experimental period of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 최초침전지 유출수 2 : 직접 및 저 인함유 혼합반송슬러지1: First settler effluent 2: Direct and low phosphorus mixed conveying sludge
3 : 미생물선택조 4 : 폭기조 유입수3: microorganism selection tank 4: aeration tank influent
5 : 폭기조 6 : 폭기조 유출수5: aeration tank 6: aeration tank effluent
7 : 최종침전지 8 : 반송슬러지7: final settler 8: return sludge
9 : 탈질조 유입슬러지 10 : 폐기슬러지9: denitrification tank inflow sludge 10: waste sludge
11 : 탈질조 12 : 탈질조 유출혼합액11: denitrification tank 12: denitrification tank effluent mixture
13 : 탈인조 14 : 세정수13: dephosphor 14: washing water
15 : 탈인조 상등유출액 16 : 탈인조 반송슬러지15: dephosphorization supernatant 16: dephosphorization return sludge
17 : 저 인함유 반송슬러지 18 : 직접 반송슬러지17: Low phosphorous conveying sludge 18: Direct conveying sludge
19 : 가스배출장치 20 : 약품침전조19: gas discharge device 20: chemical precipitation tank
21 : 화학응집제 22 : 약품처리수21: chemical coagulant 22: chemical treatment water
23 : 최종침전지 유출수23: final settler effluent
본 발명은 도시하수의 처리에 있어서 미생물의 신진대사와 활성을 활용하여 유기물을 제거함과 동시에 인, 질소 등의 영양염류를 제거하도록 기존의 활성슬러지법을 개량한 방법이며, 아울러서 종래의 활성슬러지법의 운전상 가장 큰 문제점인 슬러지팽화현상을 해결하도록 하여 비교적 간단한 방법에 의해 세가지 기능이 수행될 수 있도록 종합한 폐하수처리공법에 관한 것으로서 도시하수 뿐아니라 인과 질소의 농도가 10㎎/L와 50㎎/L 이하인 유기성 산업폐수에도 적용이 가능한 공법이다.The present invention utilizes the metabolism and activity of microorganisms in the treatment of urban sewage, and removes organic matter and removes nutrients such as phosphorus and nitrogen. This is a comprehensive wastewater treatment method that solves the sludge swelling phenomenon, which is the biggest problem in operation, so that three functions can be performed by a relatively simple method. It is also applicable to organic industrial wastewater of less than / L.
일반적으로 도시하수와 같은 유기성폐수는 주된 2차처리공정에서 주로 표준활성슬러지법에 의하여 유기물들의 제거가 이루어지고 있으나 질소와 인 등의 영양물질은 표준활성슬러지법에 의해서는 잘 처리되지 않기 때문에, 처리수에 질소, 인 등의 영양물질이 대부분 그대로 방류되므로 호소나 내수만 같은 폐쇄성수역에서의 부영양화 문제의 심각성은 해결하지 못한다.In general, organic wastewater such as municipal sewage is mainly removed by the standard activated sludge method in the main secondary treatment process, but nutrients such as nitrogen and phosphorus are not treated well by the standard activated sludge method. Since most of nutrients such as nitrogen and phosphorus are discharged in the treated water as it is, the severity of eutrophication problems in closed water such as lake water or domestic water is not solved.
따라서 유기물 이외에 질소와 인의 효율적인 제거를 위해 여러 가지 방법이 3차처리공정으로 적용되어 왔으며 최근에는 생물학적처리방법을 개량하여 2차처리공정에서 이들 영양물질을 제거하는 방법의 적용이 증가하고 있다. 3차처리방법에 의한 질소의 졔거방법으로는 암모니아이온을 선택적으로 치환하는 이온교환칼럼을 통과시키는 방법과 pH를 높여서 암모니아를 자유암모니아 상태로 변화시킨 뒤 탈기(Air Stripping)탑에서 공기와 접촉시켜 공기 상태로 날려보내는 방법 등이 있고, 2차처리단계에서 질소를 제거하는 방법으로는 생물학적 질산화/탈질법 기본공정이며 이는 표준활성슬러지법의 변형으로 미생물에 의해 암모니아성질소를 질산성질소로 변화시키는 질산화과정을 거친후 생성된 질산성질소를 다시 혐기성 상태에서 활동하는 미생물에 의한 탈질반응을 통하여 질소가스로 변화시켜 질소를 완전히 제거하는 방법으로 정착되어 왔다.Therefore, various methods have been applied to the tertiary treatment process to remove nitrogen and phosphorus in addition to organic materials. Recently, the application of the method of removing these nutrients from the secondary treatment process by improving the biological treatment method is increasing. As a method of removing nitrogen by the tertiary treatment method, an ion exchange column that selectively replaces ammonia ions is passed, and ammonia is changed to a free ammonia state by increasing the pH, and then contacted with air in an air stripping tower. There is a method of blowing in the air, and the method of removing nitrogen in the secondary treatment step is a basic process of biological nitrification / denitrification. This is a variation of the standard activated sludge method, which changes ammonia nitrogen to nitrate nitrogen by microorganisms. After nitrification, nitrogen nitrate produced has been established as a method of completely removing nitrogen by converting it into nitrogen gas through denitrification by an active microorganism in an anaerobic state.
한편 인의 제거방법으로는 생물학적 처리공정을 통하여 침전이 잘되는 형태 인 오르쓰-인산염 상태로 변화시킨후 3차처리단계에서 알루미늄화합물, 철화합물이나 석회 등이 화학제를 사용하여 화학적처리방법으로 침전제거시키는 방법을 많이 사용하고 있는데 이 방법은 다량의 화학약품을 필요로하여 비경제적일뿐 아니라 발생하는 슬러지의 탈수성이 나빠 그 처리에 문제가 많다. 또 이들 화학제들이 2차처리 이전의 1차처리 단계에 투여될 경우는 고형물질의 제거효율은 높아지나 일반적으로 인 자체의 제거효율은 떨어진다. 따라서 이들 화학침전에 의한 제거방법을 대신할 수 있는 경제적이면서도 높은 인 제거효율을 얻을 수 있는 방법의 하나로서 미생물의 활성을 이용하는 생물학적 인 제거방법을 고려하게 되었으며 이 방법의 기본원리는 활성슬러지를 구성하는 미생물들이 혐기성 상태에서 인을 방출하고 이에따라 인이 부족해진 미생물들이 다시 호기성 상태에서 유기물을 분해하는 과정에서 인을 과잉으로 섭취하는 현상을 이용하여 유기물과 함께 인을 동시에 제거하는 것이다.On the other hand, as a method of removing phosphorus, it is changed to orth-phosphate state, which is a form of precipitation well through biological treatment process, and aluminum compound, iron compound or lime is chemically removed using chemical treatment method in the tertiary treatment step. In many cases, this method requires a large amount of chemicals, which is not only economical, but also causes dehydration of sludge generated. In addition, when these chemicals are administered in the first treatment step before the second treatment, the removal efficiency of the solid substance is high, but in general, the removal efficiency of phosphorus itself is inferior. Therefore, as one of the economical and high phosphorus removal efficiencies that can be substituted for the chemical precipitation process, the biological removal method using the activity of microorganisms has been considered. The microorganisms release phosphorus in the anaerobic state, and accordingly, the microorganisms which are depleted of phosphorus again remove phosphorus simultaneously with the organic substance by using excessive phosphorus in the process of decomposing the organic substance in the aerobic state.
종래 생물학적으로 인을 제거하는 공정으로서 개발되어 있는 방법들로는 포스트립(Phostrip), 혐기/호기(A/O) 및 바덴포프로세스(Bardenpho Process) 등 3가지가 있으며 이중 혐기/호기와 바덴포프로세스는 혐기조와 호기조를 연속으로 접속시키는 혐기-호기식 활성슬러지법으로서 통상의 활성슬러지에서 혐기성 상태에하에서 미생물로부터 인이 부족한 상태가 되어 이를 다음단계의 호기성반응조에서 보충하게 되므로써 미생물의 구성에 필요한 양보다 많은 양의 인을 흡수하게 된다. 이때 인을 과잉으로 흡수한 슬러지내 인의 함량은 건량으로 4-6% 정도에 이르게 되어 이를 잉여슬러지 형태로 제거하면서 인이 시스템으로부터 제거되게 한다. 그러나 이 방법에서 활성슬러지 미생물은 매우 활발하게 인의 방출과 흡수를 행하고 있지만 실질적인 인의 제거가 폭기조내에서 과잉으로 증식된 슬러지의 폐기에 의하여 일어나고 혐기성조의 유출혼합액이 그대로 모두 폭기조로 도입되기 때문에 혐기성 상태에서 인을 방출시켜서 인의 함량이 적은 활성슬러지가 폭기조에서 재활성화하여 방출된 인을 흡수함에 있어 방출된 양보다 소량의 인을 더 흡수할 수 있을뿐 인의 흡수능력에는 제약이 있으며 또 약간의 수량변동이나 수온 및 수질변동에 의하여 인의 제거가 불안정해진다.There are three methods that have been developed as a biological removal process of phosphoric acid, postrip, anaerobic / aerobic (A / O) and bardenpho process. Anaerobic-aerobic activated sludge method which connects anaerobic tank and aerobic tank continuously, in normal activated sludge, phosphorus is depleted from microorganism under anaerobic condition, and this is supplemented by aerobic reactor in next stage. It will absorb large amounts of phosphorus. At this time, the content of phosphorus in the sludge that absorbed excessive phosphorus reaches 4-6% in dry amount, so that the phosphorus is removed from the system while removing it in the form of excess sludge. In this method, however, the activated sludge microorganisms are very active in releasing and absorbing phosphorus, but the actual removal of phosphorus is caused by the disposal of excess sludge in the aeration tank, and the effluent mixture of the anaerobic tank is introduced into the aeration tank. Activated sludge, which is less phosphorous by releasing phosphorus, is reactivated in the aeration tank and absorbs less phosphorus than the amount released, but it is limited in its ability to absorb phosphorus. Fluctuation of phosphorus becomes unstable due to changes in water temperature and water quality.
생물학적 인 제거를 위한 또하나의 방법은 포스트립법으로 활성슬러지법의 최종침전지에서 반송시키는 슬러지의 일부를 중력식 슬러지농축조와 같은 형태의 탈인조에 분리 유입시켜 혐기성 상태에서 인을 방출시킨 다음 인이 농축된 상태의 상징액을 화학응집제에 의하여 응집 침전시키므로써 인을 제거하고 인이 방출되어 인의 함량이 부족한 슬러지는 폭기조로 반송되어 인을 과량으로 흡수하도록하여 인을 제거한다. 그러나 이 포스트립법은 폭기조에서 질산화가 진행되도록 운전될 경우 탈인조에 유입되는 슬러지의 질소산화물의 함량이 높아지게 되어 미생물의 인 방출을 저해하게 되므로 이와같은 질소산화물의 영향을 최소화하기 위하여 접촉시간을 증가시켜야 하므로 반응조의 크기를 크게해야하고 이에따라 혐기성 탈인조에서 반송슬러지가 장시간 체류하게 됨에 따라 활성슬러지 미생물이 사멸하게 되는 문제점이 있다.Another method for biological removal is the post-lip method, in which a part of the sludge returned from the final settling of activated sludge method is separated into a dephosphor tank such as a gravity sludge concentration tank to release phosphorus in an anaerobic state, and then phosphorus is concentrated. The supernatant in the solid state is coagulated and precipitated by a chemical coagulant to remove phosphorus and the phosphorus is released and sludge which is insufficient in phosphorus content is returned to the aeration tank to remove phosphorus in excess. However, this post-lip method increases the nitrogen oxide content of sludge flowing into the dephosphorization tank when nitrification is performed in the aeration tank, which inhibits the phosphorus release of microorganisms. Therefore, the contact time is increased to minimize the effect of nitrogen oxide. Since the size of the reaction tank must be increased and the return sludge stays in the anaerobic demineralization tank for a long time, activated sludge microorganisms are killed.
이상 개발된 방법들은 마쯔오 요시다까 둥이 한국 특허출원 제82-1616호(공고번호 87-107)에 의해 앞서 설명된 혐기/호기법에 의한 인 제거법에 대한 특허를 득하였고 길버트 브이 레빈 등이 미합중국특허 제4,141,822호에 포스트립법에 대한 기본개념을 설명하고 있다.The methods developed above are patented by anaerobic / aerobic phosphorus removal method described above by Korean Patent Application No. 82-1616 (notice 87-107) of Matsuo Yoshidaka, and Gilbert V. Levin et al. Patent 4,141, 822 describes the basic concept of the post-lip method.
한편 포스트립법은 슬러지폐기보다는 탈인조 상징액의 배출에 의하여 인을 제거하므로써 유입수의 유기물 질/인(BOD/P), 폭기조내 미생물체류시간 또는 인/휘발성 부유물질(P/VSS)비에 의한 영향을 적게 받게되어 인의 제거효율이 안정되고 운전이 용이하여 인의 제거에 있어 상당한 유연성을 가지고 있다.On the other hand, the post-lip method removes phosphorus by discharge of dephosphorized supernatant rather than sludge waste, so it is influenced by organic matter / phosphorus (BOD / P) of influent, microbial stay time in aeration tank or phosphorus / volatile suspended solids (P / VSS) ratio. Since it receives less phosphorus, the removal efficiency of phosphorus is stable and it is easy to operate, which has considerable flexibility in removal of phosphorus.
본 발명자는 이와같은 포스트립법의 특성을 살리고 유기물질과 인외에 질소의 제거효율을 증진시키기 위해 탈인조 앞에 혐기성 탈질조를 설치하여 탈질조에서 질소산화물(NOx)을 질소가스(N2)로 변화시켜 질소를 동시에 처리하는 기술로 개량할 수 있다고 판단하여 발명을 기초하였으며 본 발명의 목적은 인의 제거를 주로하는 포스트립법의 탈인조 앞에 탈진조를 두어 질소의 제거와 함께 탈인조에 대한 질산화의 영향을 배제시키므로써 경제적이면서 효율적으로 인을 제거하는 방법을 제공함에 있다. 또한 질소와 동시에 제거하기 위해서 질산화-탈질반응을 진행시킬 경우 처리공정에 걸리는 유기물부하(F/M비)를 낮게 설계하고 운전해야 하는데 이와같은 운전조건에서는 사상형미생물의 성장을 촉진시켜 활성슬러지법의 운전상 발생하는 가장 큰 문제점의 하나인 슬러지팽화(Sludge Bulking)현상을 초래하는 경우가 많다. 따라서 발명자는 이 문제를 해결하기 위해 미생물선택조(Selector)개념을 도입시켜 폭기조 앞에 미생물선택조를 설치하여 직접 및 저 인함유 혼합반송슬러지와 최초침전지 유출수를 일단 혼합시켜 기질의 흡수능력이 높은 플록(Flock)형성미생물이 슬러지팽화현상을 일으키는 사상형 미생물에 비해 우점종으로 선택되어 성장하도록하므로써 결국 슬러지팽화현상을 방지할 수 있도록 하였다.The present inventors installed an anaerobic denitrification tank in front of the dephosphorization tank in order to make use of the characteristics of the post-lip method and to improve the efficiency of nitrogen removal in addition to organic substances and phosphorus, thereby changing nitrogen oxides (NOx) to nitrogen gas (N 2 ) in the denitrification tank. The present invention was based on the invention that it can be improved by the technology that treats nitrogen at the same time. By eliminating this, it provides a method to remove phosphorus economically and efficiently. In addition, when the nitrification-denitrification reaction is performed to remove nitrogen at the same time, the organic load (F / M ratio) required for the treatment process must be designed and operated at a low level. In many cases, it causes sludge bulking, one of the biggest problems in operation. Therefore, in order to solve this problem, the inventor introduced the concept of a microbial selector and installed a microbial selective tank in front of the aeration tank to mix the direct and low phosphorus mixed carrier sludge with the initial settler effluent for the first time. (Flock) forming microorganisms were selected as the predominant species compared to filamentous microorganisms causing sludge swelling, so that sludge swelling could be prevented.
본 발명은 유기성 폐하수처리에 있어서 최초침전지 유출수와 직접 및 저 인함유 혼합반송슬러지를 폭기조앞에 설치된 미생물선택조에 유입시켜 혼합하므로써 미생물의 성장조건을 조절하여 기질의 흡수능력이 높은 플록형성미생물이 슬러지팽화현상을 일으키는 사상형미생물에 비해 우점종으로 선택되어 성장되도록 하므로써 슬러지팽화현상을 억제하며 폭기조는 질산화미생물의 성장에 유리한 조건을 제공하기 위해 유기물부하를 0.5㎏ BOD/㎏ MLVSS.d 이하로 양호하게는 0.3㎏ BOD/㎏ ML SS.d이하로 운전하여 암모니아성질소를 질산성질소로 변화시키며 반송슬러지의 일부를 탈인조 앞에 설치한 탈질조로 유입시켜 혐기성 상태에서 질소산화물을 질소가스로 변화시켜 제거하므로써 계전체에서 질소의 제거와 함께 질소산화물이 탈인조에서 인의 방출을 방해하지 않도록하며 인의 제거를 효율적으로 할 수 있게 하고 탈질조 유출혼합액을 탈인조로 유입시켜 역시 혐기성 상태를 제공하여 미생물이 세포내의 인을 방출시킬 수 있도록 하며 방출되어 슬러지 혼합액에 함유된 인을 세정수를 사용하여 세정시켜 인이 부족한 상태의 미생물이 매싱물선택조를 거쳐 폭기조에 반송되었을 때 인을 효율적으로 흡수하도록 하여 유입수중의 인 제겨효율을 향상시키는 생물학적 질소 및 인의 제거방법과 그 처리장치를 제공한다.The present invention controls the growth conditions of microorganisms by controlling the growth conditions of microorganisms by mixing the first settling effluent and the direct and low phosphorus mixed conveying sludge in the microbial selection tank installed in front of the aeration tank. The sludge swelling phenomenon is suppressed by being selected as a dominant species compared to the filamentous microorganism causing the phenomenon, and the aeration tank preferably has an organic load of 0.5 kg BOD / kg MLVSS.d or less to provide favorable conditions for the growth of nitrification microorganisms. By operating below 0.3kg BOD / kg ML SS.d, ammonia nitrogen is converted to nitrate nitrogen, and a part of the return sludge is introduced into the denitrification tank installed in the dephosphorization tank. Nitrogen oxides, along with the removal of nitrogen from the whole, It does not interfere, and it is possible to remove phosphorus efficiently, and the denitrification tank effluent mixture is introduced into the dephosphorization tank, which also provides anaerobic conditions, allowing microorganisms to release phosphorus in the cells, and is released to clean the phosphorus contained in the sludge mixture. Biological nitrogen and phosphorus removal method and treatment apparatus to improve phosphorus aeration efficiency in influent water by washing with water to efficiently absorb phosphorus when microorganisms in a state of phosphorus deficiency are returned to aeration tank through a mass selection tank To provide.
본 발명의 내용을 제1도의 공정도에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.The content of the present invention will be described in detail with reference to the process diagram of FIG. 1 as follows.
최초침전지(도시하지 않음)에서 1차처리된 도시하수(1)는 최종침전지(7)로부터 직접 반송되는 슬러지(18)와 탈인조(13)를 거친후 반송되는 저 인함유 반송슬러지(17)와 함께 일단 미생물선택조(3)에서 혼합접촉된 후 폭기조(5)로 유입(4)된다.The municipal sewage 1 treated first in the initial settler (not shown) is a low phosphorus-containing
폭기조(5)의 구조 및 운전조작은 일반적인 활성슬러지법에서 사용되는 기술을 사용할 수 있으나 완전혼합형 반응조보다는 4개 이상의 반응조를 직렬로 연결시킨 방식이 바람직하고 충분한 유기물제거와 질산화가 일어날 수 있도록 반응시간(또는 체류시간)을 6-8시간으로 유지시키도록 하며 질산화미생물의 성장을 위해서 고형물 체류시간을 5일 이상으로 유지한다.The structure and operation of the aeration tank (5) can use the technique used in the general activated sludge method, but it is preferable to connect the four or more reactors in series rather than a fully mixed reactor, the reaction time so that sufficient organic matter removal and nitrification can occur The retention time (or residence time) is maintained at 6-8 hours, and the solid residence time is maintained for at least 5 days for the growth of nitrification microorganisms.
또 폭기조(5)내의 용존산소농도는 폭기조(5) 전체에 걸쳐서 2㎎/l 이상으로 유지하는 것이 바람직하지만 반송슬러지계에 있는 탈질조(11)에서의 혐기성 상태를 유지하는데에 지장을 주지 않도록 폭기조(5)의 최종 반응조의 용존산소농도를 조절해 주어야 하는데 반응조에 공기공급을 하지않거나 혼합 상태를 유지할 정도만 공급하는 것이 유리하다. 그리고 폭기조(5)에서는 활성슬러지를 구성하는 미생물의 활발한 호흡과 대사에 의하여 혼합액중의 유기물과 함께 인을 흡수하여 유기물을 탄소와 에너지원으로 사용하고 인을 산화시켜 미생물세포내에 폴리인산 과립형태로 저장히기 시작한다.In addition, the dissolved oxygen concentration in the aeration tank 5 is preferably maintained at 2 mg / l or more throughout the aeration tank 5 so as not to interfere with maintaining the anaerobic state in the denitrification tank 11 in the conveying sludge system. The dissolved oxygen concentration of the final reaction tank of the aeration tank (5) should be adjusted, but it is advantageous to supply only enough to maintain the state of mixing or no air supply to the reaction tank. The aeration tank 5 absorbs phosphorus together with organic matter in the mixed solution by active respiration and metabolism of microorganisms constituting activated sludge, uses organic matter as a carbon and energy source, and oxidizes phosphorus to form polyphosphate granules in microbial cells. Start saving.
최종침전지(7)에서 침강 분리되어 폭기조(5)로 반송되는 반송슬러지(8)중 일부는 탈인조(13)을 거치면서 인이 방출되어 인 함량이 부족한 상태의 미생물이 되어 폭기조(5)에서 인을 활발하게 흡수하게 되며 동시에 슬러지 중의 질산화미생물에 의해 질산화반응이 일어나 암모니아성질소가 아질산성질소를 거쳐 질산성질소로 변화된다. 이와같이 인의 흡수와 질산화 및 유기물의 산화를 통하여 성장된 미생물은 활성슬러지를 이루고 폭기조(5)로부터 유출(6)되어 최조침전지(7)에 도입되며 여기에서 슬러지는 침강분리되고 최종침전지 유출수(23)는 그대로 방류된다. 침강 농축된 슬러지는 다시 미생물선택조(3)로 반송되나 일부는 폭기조내(5)의 적정한 미생물 농도를 유지하기 위해 폐기시는데 폐기되는 슬러지(10)의 양은 폭기조(5)에서의 슬러지 체류시간을 5일 이상으로 유지할 수 있도록 결정하며 폭기조(5)에서 유출되는 폭기조 유출수(6)등의 일부를 폐기슬러지(10)로 배출할 수도 있다.Some of the conveying sludge 8 which is sedimented and separated from the final settler 7 and returned to the aeration tank 5 passes through the
이때 반송슬러지(8)중의 일부를 탈질조(11)로 유입시키며 탈질조 유입슬러지(9)는 용존산소가 없는 혐기성 상태에서 탈질화가 진행되어 질소산화물이 질소가스로 변화되고 동시에 슬러지내 함유된 인이 방출되기 시작한다. 전체 반송슬러지(8)중 미생물선택조(3)로 직접 반송되지 않고 탈질과 탈인과정을 거치는 탈질조 유입슬러지(9)양은 질소제거율을 충분히 높게 유지하기 위해 전체 반송슬러지량(8)의 50% 이상이 되도록하여 가능한한 많은 부분의 반송슬러지가 탈질과 탈인과정을 거치도록 한다. 탈질조(11)의 구조는 밀폐형으로 교반기에 의한 완전혼합이 일어나도록 하고 발생하는 질소가스는 탈질조(11) 윗부분에 위치한 가스배출장치(19)를 통하여 배출시키도록 한다.At this time, a part of the conveying sludge 8 is introduced into the denitrification tank 11, and the denitrification tank inlet sludge 9 is denitrified in an anaerobic state without dissolved oxygen so that nitrogen oxide is changed to nitrogen gas and phosphorus contained in the sludge at the same time. It begins to be released. The amount of denitrification tank inflow sludge (9) which is not directly conveyed to the microbial selection tank (3) out of the total return sludge (8) but undergoes denitrification and dephosphorization is 50% of the total amount of return sludge (8) to maintain a high nitrogen removal rate. As much as possible, the return sludge is subjected to denitrification and dephosphorization as much as possible. The structure of the denitrification tank 11 is hermetically sealed so that complete mixing by the stirrer occurs and the generated nitrogen gas is discharged through the
종래의 포스트립법에서는 최종침전지에서 슬러지의 침전이 안될 경우 반송되는 슬러지에 어느정도의 산소가 함유되어 유입될 수도 있기 때문에 탈인조에 체류하는 동안 혐기성 상태를 유지하기 어렵거나 인의 방출이 방해받게되어 장시간의 체류시간이 요구됨에 따라 시설이 규모가 커지는 문제가 있었으나 본 발명에서는 탈인조(13)앞에 탈질조(11)를 두고 탈질조(11)의 체류시간을 8시간 정도로 유지하여 탈질반응을 진행시켜 질소산화물을 질소가스로 변화시켜 제거하므로서 탈인조(13)에서 질소산화물이 인의 방출을 방해하는 요인을 없애며 어느정도 인의 방출도 기대할 수 있어 이 탈질조(11)의 기능이 본 발명에서는 필수적이며 가장 중요한 공정이다.In the conventional post-lip method, when sludge is not precipitated in the final settler, some amount of oxygen may be introduced into the sludge to be returned. Therefore, it is difficult to maintain an anaerobic state while staying in a dephosphor, or the phosphorus release is interrupted for a long time. As the residence time is required, there is a problem that the facility becomes large, but in the present invention, the denitrification tank 11 is placed in front of the
이상과 같이 탈질조(11)에서 질소산화물이 제거되고 슬러지로부터 인이 일부 방출되기 시작한 탈질조 유출혼합액(12)은 전량 탈인조(13)로 유입되어 고액분리된다. 이때 고액분리는 중력침강에 의하여 일어나며 탈인조(13) 하부에 형성된 슬러지중에서 미생물로부터 인의 방출이 계속 진행되고 방출된 인은 슬러지층을 통하여 상향류식으로 유입되는 세정수(14)에 의하여 세정하므로써 탈인조(13) 상부의 상징수에 방출 제거된 인이 농축하게 되어 인의 제거를 보다 효율적으로 할 수 있으며 이때 인이 농축된 탈인조 상등유출액(15)은 약품침전조(20)로 보내져 화학응집제(21)에 의하여 인을 응집침전시킨 후 약품처리수(22)는 방류시킨다. 여기에서 세정수(14)로는 최초침전지 유출수(1), 최종침전지 유출수(23) 또는 약품침전조(20)의 상징수인 약품처리수(22) 등을 순환시켜 이용할 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 인 농도가 낮은 약품침전조(20)의 상징수인 약품처리수(22)를 사용하도록 하였다. 이와같이 탈인조(13)에서 인이 방출되어 세정수(14)에 의하여 세정된 저 인함유 활성슬러지 미생물은 미생물선택조(3)를 거쳐 폭기조(5)로 반송되어 최초침전지 유출수(1)와 접촉되며 이들 미생물에 의하여 이의 흡수가 활발하게 일어나 최초침전지 유출수(1)중의 인을 효율적으로 제거하게된다.As described above, the denitrification
혐기-호기식 활성슬러지법에서는 혐기조에서 방출된 인이 전량 폭기조로 유입되어 재 흡수되기 때문에 활성슬러지의 인 흡수용량은 거의 포화상태로 되어 유입수증에 포함되어 있던 인은 폭기조에서 잉여슬러지에 의한 약간의 증가분만이 흡수될 뿐 전체적으로 볼때 인의 흡수가 느리게 되어 실질적인 인의 제거가 효율적으로 일어나지 않는 경우가 있는 반면 본 발명에서는 탈인조(13)에서 방출된 인을 세정수를 사용하여 인의 함량이 부족한 상태의 미생물은 미생물선택조(3)를 거쳐 폭기조(5)로 반송시키므로써 최초침전지 유출수(1)에 포함된 인의 흡수를 한층 증가시킬 수가 있다.In the anaerobic-aerobic activated sludge method, all of the phosphorus released from the anaerobic tank flows into the aeration tank and is reabsorbed. Therefore, the phosphorus absorption capacity of the activated sludge becomes almost saturated, and the phosphorus contained in the inlet is slightly reduced by the excess sludge in the aeration tank. While only the increase of is absorbed, the absorption of phosphorus is slowed as a whole, and the removal of phosphorus may not occur efficiently. However, in the present invention, the phosphorus discharged from the
한편 탈인조(13)엑서 충분한 인의 방출과 세정이 일어날 수 있도록 탈질조 유출혼합액(12)의 2배 정도로 탈인조 슬러지를 반송(16)시키고 슬러지 체류시간은 혐기성 조건하에서 최소한 10시간 이상으로 유지하는 것이 좋다. 또한 탈인조(13)에서 방출된 인의 세정을 위해서 세정수(14)의 유입속도를 0.1-0.3L/g.SS로 유지하도록 한다.Meanwhile, the
본 발명의 다른 한가지 목적인 슬러지팽화현상의 방지를 위해서 폭기조(5)앞에 설치한 미생물선택조(3)에서 최초침전지 유출수(1)와 직접 및 저 인함유의 혼합반송슬러지(2)가 짧은시간 접촉 혼합되면서 기질의 흡수능력이 작고 슬러지팽화현상을 유발하는 사상형 미생물보다 기질의 흡수능력이 큰 플록형성 미생물이 우점종으로 선택되며 폭기조(5) 전체에서 번식하므로써 강한 플록을 형성하여 슬러지팽화를 방지하게 된다. 미생물선택조(3)에서의 체류시간은 1개조당 30분 이내가 되도록 하고 필요한 미생물선택조(3)의 수는 2개이상을 설치하도록 하며 미생물선택조(3)는 완전혼합이 될 수 있도록 공기를 충분히 공급해서 호기성 상태를 유지하도록 한다.In order to prevent sludge swelling, which is another object of the present invention, in the microbial selection tank (3) installed in front of the aeration tank (5), the initial settling effluent (1) and the mixed transport sludge (2) containing direct and low phosphorus are mixed for a short time. Flock-forming microorganisms that have a low absorption capacity of the substrate and have a higher absorption capacity of the substrate than the filamentous microorganism causing the sludge expansion phenomenon are selected as the dominant species and form a strong floc by breeding in the entire aeration tank 5 to prevent sludge expansion. . The residence time in the microbial selection tank (3) should be less than 30 minutes per tank, the number of microbial selection tanks (3) required to install two or more, and the microbial selection tank (3) to be completely mixed Provide sufficient air to maintain aerobic conditions.
종래의 포스트립법에 비해 안정한 인의 처리이외 슬러지팽화억제 및 질소의 제거까지 경제적이면서 비교적 높은 효율을 제거하는 방법을 제공하고 있는 이상에서 설명한 본 발명의 특징을 종합하면, 가) 인 제거이외 질소의 제거효과를 기할 수 있으며, 나) 탈질조(11)에서 질소산화물의 탈질에 의한 질소의 제거와, 다) 질소의 제거에 따라 질소산화물이 탈인조(13)에서 인의 방출에 대해 미치는 영향을 억제할 수 있으며, 라) 탈인조(13)에서 세정수(14)를 사용하므로써 탈인의 효율을 한층 높일 수 있고, 마) 미생물선택조(13)의 설치로 슬러지팽화를 억제할 수 있는 점 등이다.Compared with the conventional post-lip method, the present invention described above provides a method of removing the phosphorus which is more stable than the conventional postlip method and removes nitrogen and removes nitrogen. B) removal of nitrogen by denitrification of nitrogen oxides in the denitrification tank (11), and c) suppression of the effects of nitrogen oxide on phosphorus release in the dephosphorization tank (13) by the removal of nitrogen. D) The efficiency of dephosphorization can be further improved by using the washing water 14 in the
[실시예 1]Example 1
본 실험에 사용된 유입하수는 가정하수로서 매일 임의채취하여 사용하였으며 6개월간 시료로 사용된 유입 하수의 성상은 표 1과 같다.The influent sewage used in this experiment was randomly used daily as domestic sewage and the characteristics of the influent sewage used as sample for 6 months are shown in Table 1.
[표 1. 유입하수의 성상] 단위 : ㎎/ℓ[Table 1. Characteristics of Influent Sewage] Unit: ㎎ / ℓ
실험처리시설은 제1도와 같이 구성하였으며, 그 기능은 아래와 같다.The experimental treatment facility was constructed as shown in Figure 1. The function is as follows.
낮은 유기물부하로 인한 슬러지팽화현상을 방지하기 위하여 사용된 미생물선택조의 크기는 본 폭기조의 1/74 크기로 2개 설치하였고 폭기조이 부피는 80L로서 질산화를 진행시키기 위해 낮은 유기물부하로 운전하도록 하였으며 산기기(Difusser)에 의해 공기를 공급하였고, 흐름양상은 플러그흐름(Flug Flow)이다. 침전조 모양은 원추형이며 침전된 슬러지의 일부는 반송슬러지로서 미생물선택조를 거쳐 폭기조로 반송되고 일부는 탈질조 및 탈인조로 순환시켰다.The size of the microbial selection tank used to prevent sludge swelling due to low organic load was 1/74 of this aeration tank. The volume of the aeration tank was 80L, which was operated at low organic load to proceed nitrification. Air was supplied by Difusser and the flow pattern was Plug Flow. The sedimentation tank was conical and some of the precipitated sludge was returned to the aeration tank through the microbial selection tank as the returning sludge, and some were circulated to the denitrification tank and the dephosphorization tank.
탈질조는 4개의 포오트(Port)를 만들어 6-40L까지 부피변화가 가능하게 하였으며 탈질조 상부는 공기가 침투되지 않도록 밀폐시켰고 탈질조내 슬러지의 완전혼합을 위하여 교반기도 설치하였다. 탈인조에서는 탈질조를 거친 슬러지가 유입되어 혐기성 상태에서 세포로부터 인이 방출되고 방출된 인은 상향류식으로 공급되는 세정수에 의해 슬러지로부터 유리도어 인이 농축된 상징수가 유출되고인이 부족한 슬러지는 농축된 다.The denitrification tank made four ports to enable volume changes up to 6-40L. The top of the denitrification tank was sealed to prevent air from penetrating, and a stirrer was also installed for complete mixing of the sludge in the denitrification tank. In the dephosphorization tank, sludge that passed through the denitrification tank is introduced, and phosphorus is released from the cells in anaerobic state, and the released phosphorus is discharged from the sludge by the flowing water which is supplied from the sludge. Concentrated.
폭기조의 운전조건은 질산화가 진행되기에 충분하도록 다음과 같이 정하였고, 실험은 표2, 표3과 같이 2단계로 수행하여 질소와 인의 제거를 위한 최적조건을 구하였다.The operation conditions of the aeration tank were determined as follows to sufficiently proceed with nitrification, and the experiment was performed in two steps as shown in Table 2 and Table 3 to obtain the optimum conditions for the removal of nitrogen and phosphorus.
* 유기물부하 : 0.3㎏ BOD/㎏ MLVSS.d* Organic load: 0.3㎏ BOD / ㎏ MLVSS.d
* 슬러지반송비 : 유입수의 80%* Sludge Transport Rate: 80% of influent
* 수리학적 체류시간 : 8시간* Hydraulic stay time: 8 hours
우선적으로 1단계에서는 표 2에서 보는 바와같이 질소제거율이 가장 높은 탈질조 체류시간을 결정하기 위하여 반송슬러지 분배비에 따라 탈질조 체류시간을 변화시켜 질소제거를 위한 최적 탈질조 체류시간을 결정하였다. 2단계에서는 1단계에서 결정된 최적 탈질조 체류시간을 그대로 유지시키고 탈인을 위한 최소 세정 수량을 결정하기 위하여 표 3에서와 같이 세정속도를 0.7L/g.SS에서 점차적으로 0.1L/g.SS까지 변화시켰다.First, in step 1, as shown in Table 2, in order to determine the denitrification tank residence time having the highest nitrogen removal rate, the denitrification tank residence time was changed according to the return sludge distribution ratio to determine the optimum denitrification tank residence time for nitrogen removal. In step 2, the cleaning rate is gradually changed from 0.7L / g.SS to 0.1L / g.SS as shown in Table 3 to maintain the optimum denitrification tank residence time determined in step 1 and to determine the minimum amount of cleaning for dephosphorization. Changed.
[표 2. 1단계 실험조건][Table 2. Phase 1 Experimental Conditions]
[표 3. 2단계 시험][Table 3. Two stage test]
1단계 실험결과는 표 4와 같으며 이 결과에서 질소제거를 위한 적합조건으로는 탈질조 체류시간 8시간 그리고 반송슬러지중 3/8을 직접 반송하고 5/8을 탈질 및 탈인과정을 거치도록 하는 것으로 결정되었다. 이와같은 조건에서 높은 인 제거효율을 얻을 수 있는 세정속도를 조사한 결과가 표 5에 나타나 있는데 이 결과 세정속도 0.1-0.3L/g.SS에서 91%의 인 제거효율을 얻을 수 있는 것을 알 수 있으며 세정속도 01L/g.SS는 탈인조 유입수량의 50%에 해당하는 유량을 사용하는 것이다.The results of the first stage are shown in Table 4, and the suitable conditions for nitrogen removal are 8 hours of denitrification tank residence time and 3/8 of the return sludge and 5/8 of denitrification and dephosphorization. Was determined. The results of the investigation of the cleaning rate to obtain high phosphorus removal efficiency under these conditions are shown in Table 5. As a result, it can be seen that the phosphorus removal efficiency of 91% can be obtained at the cleaning rate of 0.1-0.3L / g.SS. The cleaning rate 01L / g.SS is to use a flow rate equivalent to 50% of the dewatering influent.
[표 4. 탈질조 체류시간에 따른 질조제거율의 변화] 단위 : (%)[Table 4. Changes in Nitrogen Removal Rate with Denitrification Tank Retention Time] Unit: (%)
[표 5. 세정속도에 따른 인제거율의 변화][Table 5. Change of Phosphorus Removal Rate According to Cleaning Rate]
미생물선택조에 의한 슬러지팽화현상의 제어를 조사하기 위해 미생물선택조를 설치하지 않은 상태에서 앞서의 조건에서 운전하여 슬러지팽화가 발생하기 시작한 이후 폭기조 부피의 1/74에 해당하는 미생물선택조를 2개조 설치한 결과 슬러지팽화현상이 조절되는 것을 제2도에 나타내었다. 슬러지팽화현상은 슬러지용적지수(Sludge Volume Index)를 측정하므로써 판정할 수있으며 슬러지용 적지수가 150㎎/L 이상인 경우는 일반적으로 팽화가된 상태이고 그 이하인 경우는 슬러지가 정상적인 상태로 볼 수 있다.In order to investigate the control of sludge swelling by microbial selection tank, two microbial selection tanks corresponding to 1/74 of the aeration tank volume after operation of the sludge swelling occurred without operating the microbial selection tank were installed. As a result of the installation, the sludge expansion phenomenon is shown in FIG. Sludge swelling can be determined by measuring the Sludge Volume Index, and when the sludge drip index is 150 mg / L or more, it is generally swelled and the sludge is considered to be normal.
이상 실험결과중 유기물질과 질소 및 인의 제거효율을 요약하면 다음 표 6와 같다.Table 6 summarizes the removal efficiency of organic substances, nitrogen and phosphorus in the above experimental results.
[표 A]TABLE A
[비교예 1]Comparative Example 1
실시예 1과 동일한 크기의 폭기조를 만들고 운전조건을 같게하여 종래의 표준활성 슬러지법으로 운전한 결과를 다음표 7에 나타냈다.The results of the operation of the conventional standard activated sludge method with the same aeration tank and the same operating conditions as those of Example 1 are shown in Table 7 below.
[표 B]TABLE B
실시예 1의 표 6와 비교예 1의 표 7를 비교하여 보면 유기물제거 및 질산화는 90%이상으로 서로 비슷한 제거율을 나타내고 있으며 총 질소(T-N) 및 총 인(T-P)의 제겨율은 표 6가 각각 약 90%임에 비하여 표 7는 총 질소 제거율이 약 36%, 총 인제거율이 약 31%로서 본 발명의 방법이 월등하게 우수한 것을 알 수 있다.Comparing Table 6 of Example 1 and Table 7 of Comparative Example 1, organic matter removal and nitrification showed a similar removal rate to 90% or more, and the removal rates of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were shown in Table 6 Compared with each of about 90%, Table 7 shows that the total nitrogen removal rate is about 36% and the total phosphorus removal rate is about 31%, which is superior to the method of the present invention.
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |