KR100362742B1

KR100362742B1 - 축산폐수 및 고농도 질소함유 폐수내의 질소제거 방법

Info

Publication number: KR100362742B1
Application number: KR1020000004024A
Authority: KR
Inventors: 정호봉; 최해경
Original assignee: 정호봉
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2002-11-30
Also published as: KR20000063136A

Abstract

본 발명은 축산폐수 및 고농도 질소함유 폐수내에 존재하는 질소를 질산화시켜(NOx-N)원수에 포함된 유기물을 최대한 이용하여 탈질이 일어나고 황탈질시 소모되는 알카리도 공급을 최소화하기 위한 종속영양 탈질과 황입자 바이오 필터내에서 탈질이 일어나도록 하는 폐수내의 질소제거 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 최초 침전지의 폐수가 질산화조와 황탈질조를 거쳐 최종 침전지로 유입되게 하되 질산화조(호기조)에는 침지형 고액 분리장치를 설치하고 황탈질조는 종속영양미생물조와 황입자 바이오 필터가 설치된 독립영양 미생물조로 구분하며, 탈질효과를 더 가속시키는 황입자 바이오 필터조에서 질산화조(호기조)와 종속영양미생물조로 내부반송수라인을 설치하므로써 이루어진다.

Description

축산폐수 및 고농도 질소함유 폐수내의 질소제거 방법{Livestock wastes and high density nitrogen water wastes nitrogen remove method}

본 발명은 축산폐수 및 고농도 질소함유 폐수내에 존재하는 질소를 질산화시켜(NOx-N)원수에 포함된 유기물을 최대한 이용하여 탈질이 일어나고 황탈질시 소모되는 알카리도 공급을 최소화하기 위한 종속영양 탈질과 황입자 바이오 필터내에서 탈질이 일어나도록 하는 축산폐수 및 고농도 질소함유 폐수내의 질소제거 방법에 관한 것이다.

고농도 질소 함유 폐수 및 축산폐수의 특성은 질소 및 인제거에 필요한 유기탄소원이 질소, 인에 비해 상대적으로 부족하여 약품투입 등의 방법으로 유기탄소원을 대처하고 있으나, 약품비용이 과다 소모되는 문제점이 제시되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 원수내의 탄소원과는 무관한 황을 이용한 탈질화를 시도하게 되었다.

황을 이용한 탈질화는 황입자 표면에 독립영양미생물이 부착성장하여 여러가지 황화합물(S^2-, S, S₂O₃ ^2-, S₄O₆ ^2-, SO₃ ^2-)을 SO₄ ^2-로 산화시키면서 동시에 NO^3-를 질소가스 형태로 전환시켜 제거하므로써 원수내의 탄소원과는 무관한 공정이다.

이러한 황이용 탈질화는 독립영양 미생물이 외부탄소원을 필요치 않아, 값이 싼 황입자 투입으로 경제적이며 효가적인 탈질을 유도할 수 있으며 생화학 반응식은 다음과 같다.

독립영양미생물

NO ₃ ^- +1.1S+0.4CO₂+0.76H₂O+0.08NH₄ ⁺→0.5N₂↑+1.1SO₄ ^2-+1.28H⁺+0.08C₅H₇O₂N

그러나, 황입자에 부착된 독립영양미생물이 상기 반응을 진행하면서 과도한 알카리도를 소모하여 pH 저하를 유발시켜 전공정에 악영양을 미치게 되는 단점을 가지고 있다.(상기 반응식에서 CO₂소모)

본 발명은 이러한 문제점을 피하기 위하여 공정내에 독립영양미생물 및 종속영양미생물을 동히 식종하여 종속영양미생물의 탈질 반응에서 발생되는 알카리도를 독립영양미생물의 탈질반응에 부족한 알카리도를 공급하고 또한 종속영양미생물의 추가 탈질효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

생화학 반응식은 다음과 같다.

종속영양미생물

NO₃ ^-+ 1.08H₃OH + 0.24H₂O³→ 0.056C₅H₇NO₂+ 0.47N₂↑ + 1.68H₂O +HCO ₃ ^-

그러나, 종속영양미생물은 상기와 같은 화학반응식에 의해 알카리도(HCO₃ ^-)를 생성하는 반면에 황입자와 결합하여 하기와 같은 생화학반응에 의해 미생물에 독성영향을 미치는 황화수소(H₂S)를 생성하기도 한다.

종속영양미생물의 생화학 반응식은 다음과 같다.

종속영양미생물

1/8S₂O₃ ^2-+ 5/8H₂/O → 1/4SO₄ ^2-+ 5/4H⁺+ e^--------- 1 단계식

종속영양미생물

1/8SO₄ ^2-+ 19/16H⁺+ e^-→1/16H ₂ S+ 1/16HS^-+ 1/2H₂O -------- 2 단계식

본 발명은 상기와 같은 황화수소(H₂S)생성에 의한 악영향을 피하기 위하여 도 3 과 같이 황탈질소(140)를 종속영양미생물조(140-1)와 독립영양미생물조(140-2)의 두 개 스테이지(Stage)로 구분하여, 종속영양미생물조(140-2)에는 황입자바이오필터(130)를 설치하여 독립영양미생물조의 성장을 유도하였다.

이러한 공정의 배열은 종속영양미생물조(140-1)내의 종속영양미생물에 의한 알칼리도를 확보함과 동시에 황입자와의 반응에 의해 생성되는 황화수소를 피할 수 있게 된다.

또한 독립영양미생물조(140-2)에는 충진상 반응조를 이용하므로 고형물 체류시간이 길어져 슬러지 생성량이 적어지고 교반이나 반송등의 동력비가 소모되지 않는다는 장점이 있게 된다.

도 1 은 기존의 고도처리 공정도

도 2 는 약품처리하는 기존의 고도처리 공정도

도 3 은 종속영양 탈질과 황입자를 메디아로 이용하는 본 발명의 바이오 필터 조합 공정도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10 : 유입원수 20 : 최초침전지

30 : 혐기조 40 : 탈질조

50 : 질산화조 60 : 최종침전지

70 : 내부반송라인 80 : 슬러지반송라인

90 : 제2무산소조 100 : 제2호기조

110 : 약품투입설비 120 : 메디아(필요시 설치)

130 : 황입자바이오필터 140 : 황탈질조

140-1 : 종속영양미생물조 140-2 : 독립영양미생물조

150 : 내부슬러지반송라인 160 : 내부반송수라인

170 : 침지형고액분리장치

도 1 은 기존 고도처리 공정도로써

유입원수(10)는 최초침전지(20)에서 침전되고 혐기조(30)와 탈질조(무산소조)(40) 및 질산화조(호기조)(50)에서 암모니아성질소(NH₄-N)를 질산화시킨 후 앞단의 탈질조(무산소조)(40)로 내부반송시켜 원수내의 유기탄소원을 이용하여 탈질을 유도하게 된다.

그러나 상기 공정은 질산화조(호기조)(50)에서 바로 최종침전지(60)로 방류됨으로써 질산화조(호기조)(50)내 질산화된 질소제거는 불가능하게 되는 단점이 있다.

도 2 는 상기된 도 1 에서의 단점을 보완하기 위하여 개발된 고도처리공정도로써

질산화조(50)후단에 제2탈질조(무산소조)(90)와 제2질산화(호기조)(100)를 설치하였다.

이러한 공정에서는 제2탈질조(무산소조)(90)에 필요한 탄소원 확보를 위하여 외부탄소원으로 약품투입설비(110)를 갖추고 탈질을 유도하게 된다.

그러나 약품투입은 유지비 측면에서 원가에 부담을 주는 요인이 되는 단점이있다.

본 발명 도 3 은 상기된 문제점을 보완하고 종속영양미생물과 황입자간의 생화학반응으로 생성되는 황화수소 생성을 피하기 위하여 1, 2도에 있는 질산화조(호기조)(50) 후단에 탈질을 일으키는 황탈질조(140)를 설치하되, 상기 황탈질조(140)를 종속영양미생물조(140-1)와 독립영양미생물조(140-2)로 구분한 후 황입자바이오필터(130)를 독립영양미생물조(140-2)에만 설치하고, 종속영양미생물에 의해 생성된 부유물질에 의한 막힘현상 내지 단회로 현상을 방지하기 위하여 질산화조(호기조)(50) 마지막단에 침지형 고액분리장치(UF)(170)를 설치 구성하였다.

상기와 같이 구성함으로써 종속영양미생물의 탈질반응에서 발생되는 알칼리도를 독립영양미생물의 탈질반응에 부족한 알칼리도로 공급하고 또한 종속영양미생물의 추가탈질효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

특히 황입자 바이오필터(130)에서 질산화조(호기조)와 종속영양미생물조로 내부반송수라인(160)을 설치하므로써 탈질효과를 더 가속시킴을 특징으로 들 수 있다.

본 발명은 폐수내의 질소제거를 위하여 질산화조 다음에 종속영양미생물조와 독립영양미생물조로 나뉘어진 황탈질조를 설치하되 질산화조에 침치형 고액분리장치를 설치하고 독립영양미생물조에는 황입자 바이오 필터를 설치한 것으로, 독립영양미생물 및 종속영양미생물을 동히 식종하여 종속영양미생물의 탈질반응에서 발생되는 알칼리도를 독립영양미생물의 탈질반응시 부족한 알칼리도로 공급하고 종속영양미생물의 추가탈질효과를 얻을 수 있으며, 특히 황입자 바이오 필터조에서 질산화조와 종속영양미생물조의 내부반송을 통하여 탈질을 더 가속시킬 수 있다.

또한 충진상 반응조를 이용하므로 고형물 체류시간이 길어져 슬러지 생성량이 적어지고 교반이나 반송등의 동력비가 소모되지 않는 등의 추가효과가 있다.

Claims

최초 침전지의 폐수가 질산화조와 황탈질조를 거쳐 최종 침전지로 유입되게 하되 질산화조(호기조)에는 침지형 고액분리장치를 설치하고, 황탈질조는 종속영양미생물조와 황입자 바이오 필터가 설치된 독립영양미생물조로 구분하여 황입자 바이오 필터조에서 질산화조와 종속영양미생물조로 내부반송라인을 설치하므로써 탈질 효과를 더 가속시키는 것을 특징으로 하는 축산폐수 및 고농도 질소함유 폐수내의 질소제거 방법.
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