KR100870964B1

KR100870964B1 - Sewage and wastewater treating system

Info

Publication number: KR100870964B1
Application number: KR20080050482A
Authority: KR
Inventors: 심상조; 권영국; 조경환; 송대현; 박대수; 김범수; 정성수; 심현권
Original assignee: 주식회사 경우크린텍; 충청북도 제천시
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2008-12-01

Abstract

A sewage/wastewater treatment system is provided to chemically cohere and remove phosphorous by dipping an iron plate into a reactor and eluting iron from the iron plate through electrolysis. A sewage/wastewater treatment system comprises a flow equalization tank(100), a batch reactor(200), a sludge concentration storage tank(400), and a disinfection and discharge water tank(300). The batch reactor flows in sewage/wastewater from the flow equalization tank to carry out aeration and agitation side by side, removing phosphorous using iron compounds generated from an electrolyzer dipped into the sewage/wastewater, removing nitrogen and organic matters by nitrification and denitrification, discharging a settled sludge layer of a bottom layer to a sludge discharge pipe by the sedimentation process, and discharging supernatant of a top layer using a floating decanter.

Description

하·폐수 처리 장치{SEWAGE AND WASTEWATER TREATING SYSTEM}Sewage and Wastewater Treatment System {SEWAGE AND WASTEWATER TREATING SYSTEM}

본 발명은 하·폐수 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 간헐유입 SBR(Sequencing Batch Reactors)반응조를 연속유입식과 간헐유입식 SBR반응조로 대체하여 유량조정조의 용량을 크게 절감시킴과 동시에 SBR의 반응공정에서 유기물, 질소, 인의 생물학적 처리효율을 높이고 반응조 내에 철판을 침지, 전기분해에 의해 철을 용출시킴으로써 인을 화학적으로 응집 제거하는 하·폐수 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a sewage and wastewater treatment apparatus, and more particularly, by replacing the existing intermittent inflow SBR (Sequencing Batch Reactors) reactor with a continuous inflow and intermittent inflow SBR reactor, greatly reducing the capacity of the flow adjustment tank and at the same time. The present invention relates to a sewage and wastewater treatment apparatus for chemically coagulating and removing phosphorus by increasing the biological treatment efficiency of organic matter, nitrogen, and phosphorus in the reaction process, and immersing the iron plate in the reactor and eluting iron by electrolysis.

하천이나 연안바다, 호수 등의 수역에 있어서, 질소나 인 등의 영양염류가 증가하면 부영양화 현상이 발생한다. 부영양화 현상은 영양염류를 영양소로 하는 생물의 생산을 활성화시켜서 자연의 생태계를 변화시키게 되고, 해역에서는 적조 발생의 한 원인이 되며, 호수에서는 조류 등의 이상 증식을 초래하게 된다.In water bodies such as rivers, coastal waters and lakes, eutrophication occurs when nutrients such as nitrogen and phosphorus increase. The eutrophication activates the production of nutrient-containing organisms to change the ecosystem of nature, causes red tide in the sea, and causes abnormal growth of algae and the like in the lake.

이러한 과정은 자연계에 있어서는 원만하게 진행되지만, 생활 하수, 축산 폐수, 공장 배수 등이 대량으로 유입되면 영양염이 지나치게 증가하게 되고, 이에 따 라 조류의 대량 번식으로 수자원으로서의 가치가 없어지게 된다. 그리고, 부영양화 현상이 급속히 진행되고, 심하면 부패물에 의해 악취가 나며 수질 오염이 촉진된다. 따라서 폐수의 이러한 영양염류는 호수나 하천 등으로 유입되기 전에 제거되어야하며, 이를 효율적으로 제거하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.This process proceeds smoothly in the natural world, but when large amounts of domestic sewage, livestock wastewater, and plant drainage are introduced, nutrients increase excessively, and as a result, the mass propagation of algae loses its value as a water resource. In addition, eutrophication is rapidly progressing, and if it is severe, odor is caused by decay and water pollution is promoted. Therefore, these nutrients in the wastewater should be removed before entering the lake or river, and many studies have been made to efficiently remove them.

우리나라의 경우 대부분의 하수처리 및 축산 폐수 처리 방법은 활성슬러지 공법에 의존하고 있는 실정이다. 활성슬러지 공법에 의한 처리시 대부분의 현탁 고형물질과 유기물은 제거될 수 있으나, 질소나 인과 같은 영양염류 물질의 처리는 10∼20%에 불과하다. 따라서, 수계 보호를 위한 하수처리의 목적이 질소와 인의 제거에 초점을 맞추고 있으며, 앞으로 더욱 강화될 규제 농도에 부합된 공정을 개발하는 것이 시급한 실정이다.In Korea, most sewage treatment and livestock wastewater treatment methods rely on activated sludge process. Most suspended solids and organics can be removed by treatment with activated sludge process, but only 10-20% of nutrients such as nitrogen and phosphorus are treated. Therefore, the purpose of sewage treatment for the protection of water systems is to focus on the removal of nitrogen and phosphorus, and it is urgent to develop a process that meets the regulatory concentration to be strengthened in the future.

기존의 영양염(질소, 인) 처리를 위한 공정들로는 물리화학적인 방법과 생물학적인 처리 방법이 있다. 기존의 영양염 처리방식은 생물화학적 산소요구량(BOD; 수중유기물질량의척도), 부유물질(SS; 수중부유물질량)을 제거하기 위한 시설에 영양염을 제거하기 위한 시설을 부가하고 운전 방식의 변형을 통하여 달성되므로, 시설물의 규모가 수배까지 커지는 비경제적인 방식이라 할 수 있다. 이들 공정들은 현재의 활성슬러지 공법과는 처리시설이 다르므로 영양염을 처리하기 위해서는 기존의 시설물 대신 재건 대체하여야 한다. 질소화합물을 처리하는데 요구되는 반응은 질소화합물들을 산화시키는 호기 상태의 질산화 과정과 산화된 상태(NO₂ ^-, NO₃ ^-등)의 질소화합물을 가스 상태의 질소가스로 만들어 탈기시키는 무산소 상태의 탈 질산화 과정이며, 인 화합물을 처리하기 위한 방법은 혐기성 상태에서 미생물 내에 있는 인을 체외로 방출시키는 인 방출과 인을 과잉 섭취하는 호기 상태가 요구된다.Conventional processes for treating nutrients (nitrogen and phosphorus) include physicochemical and biological treatments. Existing nutrient treatment method adds nutrient removal facility to the facility for removing biochemical oxygen demand (BOD) and suspended solids (SS). As a result, it is an uneconomical way of increasing the size of the facility by several orders of magnitude. These processes are different from the current activated sludge process, so the nutrients must be rebuilt and replaced instead of the existing facilities. The reaction required to process the nitrogen compound is aerobic conditions nitrification process, the oxidation state and of the oxidation of nitrogen compounds ride in an oxygen-free condition to produce deaerated and nitrogen compounds (NO ₂ ^-, such as ^-, NO ₃₎ with the nitrogen gas in the gas phase It is a nitrification process, and the method for treating the phosphorus compound requires phosphorus release to release phosphorus in the microorganisms in the anaerobic state to the body and an aerobic state of excessive intake of phosphorus.

질소와 인을 동시에 처리하기 위해서는 위에 열거한 호기 상태, 무산소 혐기성의 요구 환경을 모두 갖추어야 하는데 기존의 방법들은 각각의 반응조를 시간적으로 구분하여 이들을 처리하였다. 또한, 질소화합물을 처리하는데 요구되는 질산화 반응은 탈질 반응보다 시간이 더 걸리기 때문에, 기존의 공정에서는 유입수 내의 질소 농도가 높아지게 되면 유출수의 질소화합물의 농도가 규제치를 넘을 수 있어 질화반응을 유도하는 호기 반응조의 크기를 증가시키지 않으면 안 된다.In order to process nitrogen and phosphorus at the same time, the above-mentioned aerobic and anaerobic anaerobic requirements have to be provided. Existing methods treat each reactor by separating the reactors in time. In addition, since the nitrification reaction required to process nitrogen compounds takes longer than the denitrification reaction, when the concentration of nitrogen in the influent is increased, the concentration of the nitrogen compound in the effluent may exceed the regulated level, which leads to nitrification. The size of the reactor must be increased.

한편, 현재 이용중인 회분식 활성슬러지공법(SBR)은 포기나 유입 방식의 형태에 따라 여러 가지로 분류될 수 있는데, 가장 일반적인 운전 형태는 도 1과 같다.On the other hand, the batch activated sludge process (SBR) currently in use can be classified into various types according to the type of aeration or inflow, the most common operation is as shown in FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 회분식 활성슬러지공법(SBR)은, 오폐수를 처리시설로 유입시키는 유입 공정과, 유입된 오폐수에 미생물을 반응시키는 공정으로서 호기성균의 대사에 필요한 산소를 공급시켜 주는 포기 공정과, 반응조 내의 미생물과 상징수를 고액 분리시키는 침전 공정과, 그리고 상징수를 배출시켜서 방류하는 배출 공정으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, the conventional batch activated sludge process (SBR) is an inflow process for introducing wastewater into a treatment facility and abandonment for supplying oxygen necessary for metabolism of aerobic bacteria as a process for reacting microorganisms with the introduced wastewater. Process, a precipitation process for solid-liquid separation of microorganisms and supernatant in the reactor, and a discharge process for discharging the supernatant.

상기 유입 공정에서는, 원수펌프에 의해 원수가 원수조(유량조정조)로부터 반응조 내로 일정시간동안 유입된 후 미생물과의 접촉 환경이 조성된다. 다음으로, 상기 포기 공정에서는, 정해진 시간 동안 반응조 내에 산소를 공급하여 호기성 미 생물에 의해 유기물의 산화분해 및 질산화가 진행되고, 침강 및 유입 공정에서 방출된 인이 과잉흡수되어 제거된다. 그리고, 상기 침전 공정에서는 교반과 포기를 중단하고 슬러지와 상징수로 분리한다. 끝으로, 상기 배출 공정에서는, 분리된 상징수가 배출되고 침강슬러지의 일부가 인출되어 슬러지농축저류조로 이송된다.In the inflow process, the raw water is introduced into the reaction tank from the raw water tank (flow adjustment tank) for a predetermined time by the raw water pump, and then a contact environment with the microorganism is created. Next, in the aeration process, the oxygen is supplied into the reaction tank for a predetermined time to oxidatively decompose and nitrify the organic matter by the aerobic microorganism, and the phosphorus released in the sedimentation and inflow process is excessively absorbed and removed. In the precipitation process, stirring and aeration are stopped and separated into sludge and supernatant water. Finally, in the discharge process, the separated supernatant is discharged and a part of the settling sludge is taken out and transferred to the sludge concentration storage tank.

상기 회분식 활성슬러지공법(SBR)은 하나의 반응조에서 포기, 침전, 배출이동시에 이루어지기 때문에, 그 처리장치가 콤팩트(compact)하고 부하 변동에 강하며, 유지관리가 비교적 용이하여 중소규모의 하수처리시설에 적합하다고 알려져 있다.Since the batch activated sludge process (SBR) is carried out at the time of aeration, sedimentation and discharge in one reactor, the treatment apparatus is compact, resists load fluctuations, and is relatively easy to maintain, so that small- and medium-sized sewage treatment It is known to be suitable for the facility.

그러나, 상기한 SBR 공법은 회분식 운전으로 인하여 원수조(하수저류조)의 용량이 과다하게 커지는 문제점을 갖고 있다. 또한, 유입-반응(포기)-침전-배출 공정으로 이루어진 기존의 운전방식만으로는 BOD, SS, 질소, 인 등에 대한 방류수질의 기준이 좀더 엄격해질 경우에는 이에 대처할 수 없게 되는 문제가 있다.However, the SBR method has a problem that the capacity of the raw water tank (sewage storage tank) is excessively large due to the batch operation. In addition, there is a problem that cannot be coped with when the standard of discharged water quality for BOD, SS, nitrogen, phosphorus, etc. becomes more strict with the existing operation method consisting of inflow-reaction (aeration) -precipitation-discharge process.

또한, 고도처리와 관련하여 상기 SBR 공법은 운전방식을 용이하게 변환시킬 수 있다는 장점 때문에, 별도의 추가설비 없이도 무산소, 혐기, 호기 조건을 제공하는 운전방식의 채택에 의해 높은 질소, 인의 제거 효율을 기대할 수 있는 것으로 알려져 있다[Manual Nitrogen Control, U.S. EPA, 1993]. 그러나,'인'의 경우에는 생물학적으로는 제거되었다 하더라도 슬러지 저류조에서 재용출[인을 제거하는 미생물은 혐기성 상태에서 미생물체 내의 인을 재방출함)되어 처리계통 내로 다시 유입될 수 있기 때문에, 금속염의 형태로 제거되는 것이 바람직하다. 따라서, 이를 위해 별도의 응집처리 시설을 설치하거나, 반응조에 직접 금속염을 주입하는 경우 가 있다. 그러나, 별도의 응집처리 시설을 설치할 경우에는 그 처리공정이 복잡해지고, 장치를 설치하는 데 있어 그 부지와 약품비 등 유지관리비 면에서 상당히 비경제적이라는 문제가 있다.In addition, due to the advantage that the SBR method can easily convert the operation method in connection with the advanced treatment, the high efficiency of nitrogen and phosphorus removal by the adoption of an operating method that provides anoxic, anaerobic and aerobic conditions without additional equipment. It is known to be expected [Manual Nitrogen Control, US EPA, 1993]. However, in the case of 'phosphorus', even though it is biologically removed, the metal salt may be re-eluted in the sludge reservoir (the microorganism that removes phosphorus re-releases phosphorus in the microorganism in the anaerobic state) can be introduced back into the treatment system. It is preferably removed in form. Therefore, for this purpose, a separate flocculation treatment facility may be installed or a metal salt may be directly injected into the reaction tank. However, when a separate flocculation treatment facility is installed, the treatment process becomes complicated, and there is a problem that the installation cost is quite uneconomical in terms of maintenance costs such as the site and the chemical cost.

따라서, 상기한 SBR 공법이 갖는 회분식 유입의 문제점을 해결하기 위하여, 연속유입 간헐배출 혹은 간헐유입 연속배출 등의 변법이 개발되고 있다. 이중 연속유입 간헐배출공법은 일정한 유입시간을 두지 아니하고 전 공정(반응, 침전, 배출)을 통하여 하수가 유입되는 것으로서 하수의 단락류 형성과 침전하는 활성 슬러지 계면이 교란되는 것을 방지하기 위하여 유입부에 정류벽(Baffle)을 설치하고 일정한 장 폭을 갖도록 한다. 그러나, 이러한 연속유입 간헐배출공법에서도 안정된 인 제거를 위해서는 응집처리시설 등의 별도의 인 처리시설을 설치하여야 하므로 부지 및 유지관리 등의 문제점이 있어 바람직하지 않다.Therefore, in order to solve the problem of the batch inflow of the SBR method, a variation such as continuous inflow intermittent discharge or intermittent inflow continuous discharge has been developed. In the continuous inflow intermittent discharge method, sewage flows through all processes (reaction, sedimentation, and discharge) without having a constant inflow time, so that short-circuit formation of sewage and active sludge interface that settle down are not disturbed. Install a baffle and have a constant long width. However, in the continuous inflow intermittent discharge method, in order to remove the stable phosphorus, a separate phosphorus treatment facility such as a flocculation treatment facility must be installed, which is not preferable because of problems such as site and maintenance.

또한, 종래의 하·폐수 처리 방법에서는 하·폐수에 포함된 질소와 인을 처리하기 위해 도 2와 같이 전기분해 공법을 사용하였다.In addition, in the conventional sewage and wastewater treatment method, an electrolysis method was used as shown in FIG. 2 to treat nitrogen and phosphorus contained in the sewage and wastewater.

도 2를 참조하여 설명하면, 기존의 전기분해 공법들이 질소와 인을 처리하기 위해서는 생물 반응조가 A²/O공정인 혐기조(철 석출장치: 3), 무산소조(2), 호기조(1)로 구성되어 질산화/탈질화, 인 방출/인 과잉섭취의 공정을 통하여 처리하였다. Referring to FIG. 2, in order to process nitrogen and phosphorus in the existing electrolysis methods, an anaerobic tank (iron precipitation apparatus: 3), anoxic tank (2), and aerobic tank (1), in which a biological reaction tank is an A ² / O process, is used. And nitrification / denitrification and phosphorus release / phosphorus ingestion.

종래의 전해장치는 호기조(1)의 하수를 철 석출장치(3)로 유입시켜 반응한 뒤 다시 호기조(1)로 하수를 유입시키도록 구성되어 있다. 따라서, 기존의 전해장 치는 철 석출장치(3)를 위해 조를 신설해야 하는 번거로움이 있었다. The conventional electrolytic apparatus is configured to introduce sewage into the aeration tank 1 after reacting by introducing the sewage of the aerobic tank 1 into the iron precipitation apparatus 3. Therefore, the existing electrolytic equipment has a hassle to establish a bath for the iron precipitation device (3).

도 3은 종래의 고정식 데칸터(Decanter)를 설명하기 위한 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram for explaining a conventional fixed decanter (Decanter).

종래의 고정식 데칸터는 수중에 이송장치(펌프)가 설치되어 있으므로 상징수 상부의 슬러지 등이 유출될 염려가 없고, 슬러지 유출 방지판의 설치로 침전술러지의 재부상에 의한 슬러지의 배출을 방지할 수 있는 이점이 있다. The conventional fixed decanter is provided with a conveying device (pump) in the water, so that there is no risk of sludge, etc., from leaking from the upper part of the symbolic water, and the installation of a sludge leak prevention plate prevents the discharge of sludge by re-injury of the settling sludge. There is an advantage to this.

하지만, 종래의 회분식 활성슬러지공법은 생물화학적산소요구량(BOD; 수중유기물질량의척도), 부유물질(SS; 수중부유물질량)을 주된 처리대상 물질로 하고 있으며 안정적으로 BOD나 SS를 처리할 수 있으나, 부영양화의 원인물질인 질소나 인의 안정적 처리에는 문제가 있다. 또한, 단속적으로 유입(연속유입의 상대적 개념으로서 한 공정 중 일부의 시간만 유입되는 형식임)되는 주입 및 배출(fill-and-draw)방식이므로, 원수조(포기, 침전, 반응 기간에 유입되는 원수를 모아두는 시설)의 크기가 매우 커지는 단점이 있다. 게다가, 다양한 운전이 가능함에도 불구하고 단일의 운전 방식만을 채용하거나, 운전방식을 변경할 수 있더라도 여러 단계의 인위적 조작이 이루어져야만 하는 문제점이 있다.However, the conventional batch activated sludge method mainly uses biochemical oxygen demand (BOD), suspended solids (SS) and suspended solids (SS), and can stably process BOD or SS. However, there is a problem in the stable treatment of nitrogen or phosphorus, which is the cause of eutrophication. In addition, since it is a feed-and-draw method that is intermittently introduced (relative concept of continuous inflow, which is a form in which only a part of a process is inflowed), it is introduced into a raw water tank (aeration, precipitation, reaction period). There is a disadvantage that the size of the facility to collect raw water is very large. In addition, although a variety of driving is possible, even if only a single driving method is employed, or even if the driving method can be changed, there is a problem that several steps of artificial manipulation must be made.

또한, 종래의 회분식 활성슬러지공법은 호기성 미생물의 유기물 산화분해와 미생물 플록의 양호한 침강성 때문에 생물학적 산소요구량과 고형물 슬러지 제거에 있어서 매우 안정적인 처리성능을 기대할 수 있으나, 일률적인 운전방식을 반복함에 따라 부영양화의 원인물질인 질소, 인의 처리에는 부적합하여 유입 하수량의 일간 변동을 흡수하지 못한다. 따라서, 이런 점에서도 일간 유입유량의 변동을 완충해 줄 수 있는 큰 용량의 유량조정조가 필요한 단점이 있다. In addition, the conventional batch activated sludge process can expect very stable treatment performance for biological oxygen demand and solid sludge removal due to organic oxidative decomposition of aerobic microorganisms and good sedimentation of microbial flocs. It is inadequate for the treatment of nitrogen and phosphorus, which is the causative agent, and does not absorb daily fluctuations in the influent sewage. Therefore, in this respect, there is a disadvantage in that a large capacity flow adjustment tank capable of buffering fluctuations in daily inflow flow is required.

또한, 하천, 호수, 바다의 경계로부터의 일정범위(예를 들어, 500m) 이내의 생활지역 또는 상수도 보호지역에 위치한 식품점, 숙박업, 목욕탕, 축산업, 공장 등에는 합병정화조의 설치를 의무화해야하므로, 일반 생활의 하수분뇨 및 축산폐수의 처리를 효과적으로 하고 경제적인 하수처리를 위해서는 유량조정조의 용적을 줄여야 하는 문제점이 있다.In addition, the establishment of a merger and purification tank is mandatory for food stores, lodging businesses, bathhouses, animal husbandry, and factories located in living areas or waterworks protected areas within a certain range (for example, 500 m) from the boundaries of rivers, lakes, and seas. In order to effectively treat sewage manure and livestock waste in general life and economical sewage treatment, there is a problem that the volume of the flow control tank must be reduced.

최근 강화된 방류수질을 충족시키며 영양염 제거기능이 부가된 다양한 처리공정이 개발되어 운영중에 있으나 복잡한 설비와 운영방법 등에 따른 유지관리 용이성, 경제성 면에서 만족할 만한 기대효과를 거두지 못하고 있다.Recently, various treatment processes that satisfy the enhanced discharge water quality and added nutrient removal function have been developed and are in operation, but they are not satisfactory in terms of ease of maintenance and economic feasibility according to complex facilities and operation methods.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기존의 간헐유입 SBR반응조를 연속유입식과 간헐유입식 SBR반응조로 대체하여 유량조정조의 용량을 크게 절감시킴과 동시에 SBR의 반응공정에서 유기물, 질소, 인의 생물학적 처리효율을 높이고 반응조내에 철판을 침지, 전기분해에 의해 철을 용출시킴으로써 인을 화학적으로 응집 제거하는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, by replacing the existing intermittent inlet SBR reactor with the continuous inlet and intermittent inlet SBR reactor to greatly reduce the capacity of the flow control tank and at the same time organic matter, It is an object of the present invention to provide a wastewater and wastewater treatment apparatus which chemically aggregates and removes phosphorus by enhancing the biological treatment efficiency of nitrogen and phosphorus and eluting iron by immersing the iron plate in the reaction tank and electrolyzing.

또한, 본 발명의 다른 목적은 침지식 전해탈인 장치 및 슬러지 계면과 연동한 부유식 데칸터(Decanter)를 이용하여 하·폐수의 BOD, COD, SS, 질소, 인 등을 획기적으로 저감시킬 수 있는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to reduce the BOD, COD, SS, nitrogen, phosphorus, etc. of sewage and wastewater by using an immersion electrolytic dephosphorization device and a floating decanter interlocked with the sludge interface. The present invention provides a sewage and wastewater treatment apparatus.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 반연속 유입 SBR 반응조로 구성된 고도처리공정으로 생물학적 질산화/탈질화, 인 방출/인 과잉섭취 및 전기화학적 탈인을 통하여 유기물 및 질소·인 등을 제거하는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is a high-treatment process consisting of a semi-continuous inflow SBR reactor to remove organic matter, nitrogen, phosphorus, etc. through biological nitrification / denitrification, phosphorus release / phosphorus ingestion, and electrochemical dephosphorization. It is to provide a processing device.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 회분식 SBR 반응조에 철의 전기분해장치를 직접 침지하여 상기 전해장치에서 나온 철 화합물을 이용하여 인을 자동 제거함으로써 하수와 같은 낮은 유기물 부하에서도 탈질 효율을 극대화할 수 있는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to directly immerse the electrolysis device of iron in a batch SBR reactor to automatically remove phosphorus using the iron compound from the electrolytic device to maximize the denitrification efficiency even at low organic load such as sewage The present invention provides a sewage and wastewater treatment apparatus.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 반응조에 전해장치를 설치함으로써 기존의 질소제거공정인 무산소조, 호기조의 공정에서 인 제거에 필요한 혐기조가 없어도 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다. In addition, another object of the present invention by installing an electrolytic device in the existing reaction tank is a sewage and wastewater treatment that can remove nitrogen and phosphorus at the same time without the anaerobic tank required for the removal of phosphorus in the process of anoxic tank, an aerobic tank which is a conventional nitrogen removal process. To provide a device.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 고액분리된 슬러지 계면을 측정하여 반응조에서 인발하여야 하는 높이를 결정하고, 프로그램과 연동 된 부유식 데칸터(Decanter)를 사용하여 고정식 데칸터에서 일부 슬러지가 넘어갈 수 있는 가능성을 제거한 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to determine the height to be drawn in the reaction tank by measuring the solid-liquid separated sludge interface, and some sludge can be passed in the fixed decanter using a floating decanter linked to the program. The present invention provides a sewage and wastewater treatment system that eliminates the possibility of such waste.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 소규모 하수처리시설에 적합한 시간대별 최소유입유량과 최대유입유량의 비가 크게 차이 나는 농어촌지역의 하수발생특성을 고려하여 유량변동을 완화시켜 평균유량이 반응조에 유입되도록 하고 유량특성에 따른 운전모드 변경으로 최적처리효율을 도모할 수 있는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to reduce the flow fluctuations in consideration of the sewage generation characteristics of rural and rural areas where the ratio of the minimum inflow and maximum inflow for each time zone is suitable for small sewage treatment facilities so that the average flow rate into the reactor In addition, the present invention provides a sewage and wastewater treatment apparatus capable of achieving optimum treatment efficiency by changing an operation mode according to flow characteristics.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 간헐 포기 및 반연속 유입을 채택하여 원수조의 크기를 줄이고 포기 동력비를 절감시킬 수 있는 하·폐수 처리 장치을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a sewage and wastewater treatment apparatus that can reduce the size of the raw water tank and reduce the aeration power cost by adopting intermittent aeration and semi-continuous inflow.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 하·폐수 처리 장치은, 하·폐수(하수)를 유입하여 교반한 후 유입 하수의 유량변동을 조절하여 배출하는 유량조정조와; 상기 유량조정조로부터 하수를 유입하여 포기와 교반을 병행하고 상기 하수 내에 침지된 전기분해장치에서 발생한 철 화합물을 이용하여 인을 제거하고, 질산화·탈질작용에 의해 질소와 유기물을 제거하며, 침전 공정에 의해 하부층의 침전 슬러지층은 슬러지배출관으로 배출하고 상부층의 상징수는 부유식 데칸터(Decanter)를 사용하여 배출하는 회분식 반응조와; 상기 슬러지배출관을 통해 침전 슬러지층을 유입하여 일시 저장하였다가 외부 또는 상기 유량조정조로 반출하는 슬러지농축저류조; 및 상기 부유식 데칸터를 통해 상징수를 유입하여 소독한 후 배출하는 소독 및 방류 수조;를 포함하며, 상기 회분식 반응조는: 상기 유량조정조로부터 유입된 하수를 교반하는 교반기와; 상기 유량조정조로부터 유입된 하수를 포기하는 한 개 이상의 산기(포기)장치와; 상기 하수 내에 2개 이상의 철 플레이트를 침지하여 전기분해하고 상기 전기분해에 의해 발생한 철 화합물을 이용하여 인을 화학적으로 제거하는 전해장치와; 상기 침전 공정에 의해 하부층의 침전슬러지층를 상기 슬러지배출관을 통해 상기 슬러지 농축저류조로 강제 배출시키는 슬러지인발펌프; 및 상기 침전 공정에 의해 상부층의 상징수를 상기 소독 및 방류 수조로 배출하는 부유식 데칸터(Decanter);를 포함하며, 상기 부유식 데칸터는: 상기 회분식 반응조에 저장된 하수 수면을 따라 부유하는 부상체와; 상기 부상체의 최고수위와 최저수위를 감지하는 센서와; 상기 부상체의 하부와 연결된 신축 자바라를 통해 상징수 흡인력을 발생시키는 흡입펌프와; 상기 부상체의 위치에 따라 상기 신축 자바라를 통해 배출되는 상징수를 개폐하는 스프링지지형 체크밸브와; 상기 부상체가 상기 하수 수면을 따라 부유하도록 안내 및 지지하는 지지대; 및 상기 센서로부터 감지한 신호에 의해 상기 부상체가 최고수위에 이르게 되면 상기 흡입펌프를 구동함과 동시에 상기 스프링 지지형 체크밸브를 열고, 상기 부상체가 최저수위에 이르게 되면 상기 흡입펌프를 정지함과 동시에 상기 스프링 지지형 체크밸브를 닫히게 하는 제어부;를 포함하며, 상기 지지대는: 상기 하수 수면을 따라 상기 부상체를 상하로 안내하며, 상기 부상체가 최고수위 이상 상승하지 않도록 상단에 상부 스토퍼가 형성된 상부 지지대; 및 상기 상부 지지대를 지지하도록 일체로 형성되며, 상기 부상체가 최저수위 이하로 하강하지 않도록 상기 상부 지지대보다 지름이 크게 형성된 하부 지지대;를 포함한다.As a means for solving the above-mentioned problems, the sewage and wastewater treatment apparatus according to the present invention includes a flow rate adjustment tank for introducing and stirring sewage and wastewater (sewage) and then adjusting and discharging the flow rate of the inflow sewage; Sewage is introduced from the flow rate adjustment tank and aeration and agitation are performed, and phosphorus is removed using an iron compound generated from an electrolysis apparatus immersed in the sewage, nitrogen and organic substances are removed by nitrification and denitrification, and a precipitation process is performed. By the sedimentation sludge layer of the lower layer is discharged to the sludge discharge pipe and the symbol water of the upper layer is discharged using a floating decanter (Decanter); A sludge concentrate storage tank for introducing the sludge sludge layer through the sludge discharge pipe and temporarily storing the sludge discharged layer and then carrying it out to the outside or the flow rate adjusting tank; And a disinfection and discharge tank for discharging and discharging the supernatant through the floating decanter and then discharging it. The batch reactor includes: an agitator for stirring the sewage introduced from the flow regulating tank; At least one diffuser (aeration) device for abandoning the sewage introduced from the flow rate adjustment tank; An electrolysis device for electrolyzing by immersing two or more iron plates in the sewage and chemically removing phosphorus using an iron compound generated by the electrolysis; A sludge drawing pump for forcibly discharging the sedimented sludge layer of the lower layer by the sedimentation process to the sludge concentrated storage tank through the sludge discharge pipe; And a floating decanter for discharging the symbolic water of the upper layer to the disinfection and discharge tank by the precipitation process, wherein the floating decanter comprises: a floating body floating along the sewer surface stored in the batch reactor. Wow; A sensor for detecting the highest level and the lowest level of the floating body; A suction pump for generating a symbol water suction force through an elastic bellows connected to a lower portion of the floating body; A spring-supported check valve for opening and closing a symbol water discharged through the expansion bellows according to the position of the floating body; A support for guiding and supporting the floating body along the sewer surface; And driving the suction pump and opening the spring-supported check valve when the floating body reaches the highest level by the signal detected by the sensor, and stopping the suction pump when the floating body reaches the minimum level. And a control unit for closing the spring-supported check valve, wherein the support includes: an upper supporter having an upper stopper formed at an upper end thereof to guide the floating body up and down along the sewer surface, so that the floating body does not rise above the highest level. ; And a lower support formed integrally to support the upper support and having a larger diameter than the upper support so that the floating body does not fall below the minimum level.

상기 부상체는: 폴리우레탄, 스티로폼을 포함한 부상물질 중 어느 하나를 사용하며, 원형, 삼각, 사각, 반원 단면 중 어느 하나의 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.The floating body is: using any one of the floating material, including polyurethane, styrofoam, characterized in that formed in any one form of circular, triangular, square, semi-circular cross-section.

상기 전기분해장치는: 상기 하수 내에 적어도 1쌍 이상의 철(Fe) 플레이트를 침지하여 전기분해하는 것을 특징으로 한다.The electrolysis device is characterized in that the electrolysis by immersing at least one pair of iron (Fe) plate in the sewage.

상기 슬러지 농축저류조는 상기 슬러지배출관을 통해 침전 슬러지층을 유입하여 일시 저장하는 슬러지농축조; 및 상기 슬러지농축조로부터 침전 슬러지층을 유입하여 포기한 후 외부 또는 상기 유량조정조로 반출하는 슬러지저류조;를 포함한다.The sludge concentration storage tank is a sludge concentration tank for temporarily storing the sludge sludge inflow through the sludge discharge pipe; And a sludge storage tank for introducing and discharging the settling sludge layer from the sludge thickening tank to be discharged to the outside or the flow rate adjusting tank.

상기 슬러지 농축저류조는 상기 슬러지농축조와 상기 슬러지저류조 사이에 구성되어 전기분해에 의해 상기 침전 슬러지층에 포함된 인을 제거하는 전해장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The sludge concentrated storage tank is configured between the sludge concentration tank and the sludge storage tank, the electrolytic device for removing the phosphorus contained in the precipitated sludge layer by electrolysis; characterized in that it further comprises a.

본 발명에 의한 하·폐수 처리 장치은 다음과 같은 효과가 있다.The sewage and wastewater treatment apparatus according to the present invention has the following effects.

1) 회분식 SBR과 전해장치로 구성된 공정으로 전해장치에서 나온 철 화합물에 의하여 인 제거율을 증대시킬 수 있다.1) It is a process composed of batch SBR and electrolyzer, which can increase phosphorus removal rate by iron compound from electrolyzer.

2) 기존의 질소제거공정인 무산소조, 호기조의 공정에서 인 제거에 필요한 혐기조가 없이도 질소와 인을 동시에 제거시킬 수 있다.2) Nitrogen and phosphorus can be removed at the same time without the anaerobic tank required for phosphorus removal in the anoxic and aerobic tanks.

3) 전해장치를 이용하여 인을 제거하므로 우리나라의 하수와 같은 낮은 유기물 부하에서도 탈질 효율을 극대화시킬 수 있다.3) As it removes phosphorus using electrolytic device, it is possible to maximize the denitrification efficiency even at low organic load such as sewage in Korea.

4) 기존의 전기분해 공법들이 질소와 인을 처리하기 위해서는 생물 반응조가 A²/O공정인 혐기조, 무산소조, 호기조로 구성되어 질산화/탈질화, 인 방출/인 과잉섭취의 공정을 통하여 처리하지만, 침지식 전해 탈인장치는 기존의 공정에도 별도의 조를 신설하지 않고 기존의 조에 전해장치를 설치해서 공정을 운영하므로 별도의 조를 시공하는데 필요한 장치비 및 공사비의 절감 효과가 있다.4) In order to process nitrogen and phosphorus in the existing electrolysis processes, the bioreactor consists of anaerobic tank, anoxic tank, and aerobic tank, which are A ² / O processes, but they are processed through nitrification / denitrification and phosphorus release / phosphorus ingestion The immersion type electrolytic dephosphorization device has an effect of reducing the equipment cost and construction cost required for the construction of a separate tank because an electrolytic device is installed in an existing tank to operate the process without establishing a separate tank in the existing process.

5) 고액분리된 슬러지 계면을 측정하여 반응조에서 인발하여야 하는 높이를 결정하고, 프로그램과 연동 된 부유식 데칸터를 사용하므로 고정식 데칸터에서의 일부 슬러지가 넘어갈 수 있는 가능성을 없앤 순수 국산 상징수 인발기술을 제공한다.5) Determination of the height that should be drawn in the reaction tank by measuring the solid-liquid separated sludge interface, and using the floating decanter linked to the program, removes the possibility of some sludge in the fixed decanter to fall out of pure domestic symbol water Provide technology.

6) 공공 수역의 수질을 보전하여 쾌적한 생활환경을 조성함으로써 농어촌 마을의 건전한 발전과 공중위생의 향상에 기여할 수 있다.6) By conserving the water quality of public waters and creating a pleasant living environment, it can contribute to the healthy development and improvement of public health in farming and fishing villages.

7) 마을 안에서 발생하는 각종 하수를 방류수 수질기준에 맞게 발원지에서 원천 처리하여 농어촌지역의 수질오염을 초기단계부터 방지할 수 있다.7) It is possible to prevent water pollution in farming and fishing areas from the initial stage by treating various sewage generated in the village at the source in accordance with discharge water quality standards.

8) 신설 및 개량 처리시설에 기술을 적용하여 경제적 효과와 우수한 처리성능을 얻을 수 있다.8) Economic effect and excellent processing performance can be obtained by applying technology to new and improved treatment facilities.

9) 침지식 전해탈인 장치 및 슬러지 계면과 연동한 부유식 데칸터(Decanter)를 이용하여 하·폐수의 BOD, COD, SS, 질소, 인 등을 획기적으로 저감시킬 수 있다.9) BOD, COD, SS, Nitrogen, Phosphorus, etc. of sewage and wastewater can be drastically reduced by using immersion electrolytic dephosphorization device and floating decanter interlocked with sludge interface.

10) 회분식 SBR 반응조에 철의 전기분해장치를 직접 침지하여 상기 전해장치에서 나온 철 화합물을 이용하여 인을 자동 제거함으로써 하수와 같은 낮은 유기물 부하에서도 탈질 효율을 극대화할 수 있다.10) It is possible to maximize the denitrification efficiency even at low organic load such as sewage by directly immersing the electrolysis device of iron in a batch SBR reactor to automatically remove phosphorus by using the iron compound from the electrolyzer.

11) 기존의 반응조에 전해장치를 설치함으로써 기존의 질소제거공정인 무산소조, 호기조의 공정에서 인 제거에 필요한 혐기조가 없어도 질소와 인을 동시에 제거할 수 있다.11) By installing an electrolytic device in the existing reactor, it is possible to remove nitrogen and phosphorus simultaneously without the anaerobic tank required for phosphorus removal in the process of anoxic and aerobic tanks.

12) 소규모 하수처리시설에 적합한 시간대별 최소유입유량과 최대유입유량의 비가 크게 차이 나는 농어촌지역의 하수발생특성을 고려하여 유량변동을 완화시켜 평균유량이 반응조에 유입되도록 하고 유량특성에 따른 운전 모드 변경으로 최적처리효율을 도모할 수 있다.12) Considering the sewage generation characteristics in rural and fishing areas where the ratio of minimum inflow and maximum inflow rates differs significantly for small sewage treatment facilities, the flow fluctuations are alleviated to allow the average flow rate to flow into the reactor and the operation mode according to the flow characteristics. The change can achieve optimum processing efficiency.

13) 다른 공법과 달리 따로 조를 두지 않고 회분식반응조 내에서 전해·응집함으로서 경제적이고 안정적으로 인을 제거할 수 있다.13) Unlike other methods, it is possible to remove phosphorus economically and stably by electrolyzing and condensing in a batch reactor without setting a tank.

14) 인의 제거를 위한 과도한 슬러지 인발이 필요 없어 슬러지 인발량을 감 소시킬 수 있다.14) There is no need for excessive sludge drawing to remove phosphorus, which reduces the amount of sludge drawn.

15) 전기에 의하여 미생물의 자극효과와 응집된 슬러지의 침강성 향상을 기대할 수 있다.15) The stimulation effect of microorganisms and the sedimentation of flocculated sludge can be expected by electricity.

16) 철 분해 전해장치를 이용하므로 약품비용을 줄일 수 있고, 전기와 발생가스에 대한 위험이 없다.16) By using the iron decomposition electrolysis device, the chemical cost can be reduced, and there is no danger of electricity and generated gas.

17) 별도의 조가 필요 없기 때문에 설비의 감소로 인한 유지관리비가 절감되고, 운전이 간단하다.17) Since there is no need for a separate tank, maintenance costs are reduced due to the reduction of equipment, and operation is simple.

18) 낮은 전류와 전압을 사용하므로 안전하며, 동력비를 절감할 수 있다.18) It is safe to use low current and voltage, and it can save power cost.

19) 전 공정의 자동화로 최적의 공정관리를 할 수 있다. 19) Optimal process management is possible by automating all processes.

20) 화학적으로 응집제거된 인은 생물학적으로 제거된 인과는 달리 재용출 될 우려가 적으며, 전기에 의한 미생물의 자극효과와 응집된 슬러지의 침강성 향상을 기대할 수 있다.20) Chemically deagglomerated phosphorus is unlikely to be re-eluted unlike biologically removed phosphorus, and it can be expected to improve the stimulation effect of microorganisms by electricity and sedimentation of flocculated sludge.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그리고 본 발명의 실시 예를 설명할 때 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, the same reference numerals will be used for components having the same functions and functions.

하·폐수 처리 장치Sewage / Wastewater Treatment System

도 4는 본 발명에 의한 하·폐수 처리 장치의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a wastewater and wastewater treatment apparatus according to the present invention.

본 발명에 의한 하·폐수 처리 장치은 도 4에 도시한 바와 같이, 유량조정조(100), 회분식 반응조(200), 소독 및 방류 수조(300) 및 슬러지 농축저류조(400)를 포함하여 구성한다.The sewage and wastewater treatment apparatus according to the present invention comprises a flow rate adjustment tank 100, a batch reactor 200, a disinfection and discharge water tank 300, and a sludge concentrated storage tank 400. As shown in FIG.

상기 유량조정조(100)는 하·폐수(하수)를 유입하여 교반한 후 유입 하수의 유량변동을 조절하여 배출하는 역할을 한다. 그리고, 상기 유량조정조(100)는 유입 하수내에 포함되어 있는 조대 및 미세 협찹물을 제거하여 펌프 및 각종 기기류의 마모를 방지한다. 또한, 상기 유량조정조(100)는 충분한 교반을 통해 조 저부의 침전고형물 부패를 방지하고 악취를 제거하는 역할을 한다. 상기 유량조정조(100)는 하루 최대 하수량의 12시간 분량이상의 하수 저류 용량으로 설계하는 것이 바람직하며, 펌프 고장 시 설비의 처리성능에 이상을 주지 않도록 계획한다. The flow rate adjusting tank 100 serves to discharge and regulate the flow fluctuations of the inflow sewage after stirring and introducing the sewage, wastewater (sewage). In addition, the flow rate adjustment tank 100 to remove the coarse and fine lumps contained in the inflow sewage to prevent wear of the pump and various devices. In addition, the flow rate adjustment tank 100 serves to prevent the settling solid decay of the bottom of the tank through sufficient agitation and to remove the odor. The flow rate adjustment tank 100 is preferably designed with a sewage storage capacity of more than 12 hours of the maximum amount of sewage per day, and is planned so as not to give an abnormality in the treatment performance of the equipment in the event of a pump failure.

상기 회분식 반응조(200)는 상기 유량조정조(100)로부터 하수를 유입하여 포기와 교반을 병행하고 상기 하수 내에 침지된 전기분해장치(또는, '전해장치'라고도 함)에서 발생한 철 화합물을 이용하여 인을 제거하고, 질산화·탈질 작용에 의해 질소와 유기물을 제거하며, 침전 공정에 의해 하부층의 침전 슬러지층은 슬러지 배출관으로 배출하고 상부층의 상징수는 부유식 데칸터(Decanter)를 사용하여 배출하는 역할을 한다. 상기 전기분해장치는 반 연속유입 SBR반응조를 이용하여 유량조정조의 용량 절감과 유기물, 질소, 인의 생물학적 처리효율을 높이고, 반응조 내에 철판을 침지하여 전기분해에 의해 철(Fe)을 용출시킴으로써 인(P)을 화학적으로 응집 제거한다.The batch reactor 200 is a phosphorus by using the iron compound generated in the electrolysis device (or, also referred to as "electrolyte device") immersed in the sewage in parallel with aeration and agitation by introducing the sewage from the flow rate adjustment tank 100 To remove nitrogen and organic matter by nitrification and denitrification, and the sedimentation sludge layer of the lower layer is discharged to the sludge discharge pipe by the precipitation process and the symbolic water of the upper layer is discharged using a floating decanter. Do it. The electrolysis device uses a semi-continuous inflow SBR reactor to reduce the capacity of the flow control tank and increase the biological treatment efficiency of organic matter, nitrogen, and phosphorus, and by immersing the iron plate in the reactor to elute iron (Fe) by electrolysis. ) Chemically deagglomerate.

상기 소독 및 방류 수조(300)는 상기 회분식 반응조(200)의 부유식 데칸터를 통해 상징수를 유입하여 일시 저장하며, 저장한 상징수를 소독한 후 방류한다.The disinfection and discharge tank 300 is temporarily stored by introducing the symbolic water through the floating decanter of the batch reactor 200, disinfects the stored symbolic water and then discharged.

상기 슬러지 농축저류조(400)는 상기 회분식 반응조(200)의 하부에 침전된 슬러지(잉여슬러지)층을 유입하여 일시 저장하였다가 외부로 배출하거나 또는 상기 유량조정조(100)로 다시 반출하여 하·폐수를 처리하도록 한다. 상기 슬러지 농축저류조(400)는 슬러지 부패를 막기 위한 주요운전조건을 간단히 변경 가능하도록 주요공정 타이머를 외부에 부착한다.The sludge concentrated storage tank 400 is a sludge (surplus sludge) layer precipitated in the lower portion of the batch reactor 200 is temporarily stored and discharged to the outside or discharged to the flow rate adjustment tank 100 again to the sewage and waste water To deal with. The sludge concentrated storage tank 400 attaches a main process timer to the outside so that the main operation conditions for preventing sludge decay can be easily changed.

실시 예Example

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 하·폐수 처리 장치의 구성도이다.5 is a block diagram of a wastewater treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 의한 하·폐수 처리 장치(도 5)은 도 4와 마찬가지로, 유량조정조(100), 회분식 반응조(200), 소독 및 방류 수조(300) 및 슬러지 농축저류조(400)를 포함하며, 협착물종합처리기(150), 포기 플로워(221), 슬러지 플로워(252) 등을 더 포함하고 있다. 여기서, 상기 협착물종합처리기(150)는 상기 유량조정조(100)와 상기 회분식 반응조(200) 사이에 구성되어 상기 유입 하수 내에 포함된 조대 및 미세 협잡물을 제거하는 역할을 하는 것으로, 필요에 따라 생략할 수도 있다.The sewage and wastewater treatment apparatus (FIG. 5) according to the embodiment of the present invention, like FIG. 4, includes a flow adjusting tank 100, a batch reaction tank 200, a disinfection and discharge tank 300, and a sludge concentrated storage tank 400. And, the condensate comprehensive processor 150, aeration floor 221, sludge floor 252, and the like further includes. Here, the condensate synthesis processor 150 is configured between the flow rate adjusting tank 100 and the batch reactor 200 to remove coarse and fine contaminants contained in the inflow sewage, and is omitted as necessary. You may.

상기 회분식 반응조(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유량조정조(100)로부터 유입된 하수를 교반하는 교반기(210)와, 상기 유량조정조(100)로부터 유입된 하수를 포기하는 한 개 이상의 산기(포기)장치(도 6의 223, 240)와, 상기 하수 내에 2개 이상의 철 플레이트(도 6의 225 참조)를 침지하여 전기분해하고 상기 전기분해에 의해 발생한 철 화합물을 이용하여 인(P)을 화학적으로 제거하는 전해장치(220)와, 상기 회분식 반응조(200)의 침전 공정에 의해 하부층의 침전 슬러지층를 상기 슬러지 농축저류조(400)로 강제 배출시키는 슬러지인발펌프(250)와, 상기 침전 공정에 의해 상부층의 상징수를 상기 소독 및 방류 수조로 배출하는 부유식 데칸터(Decanter)(230)를 구비하고 있다.As illustrated in FIG. 5, the batch reactor 200 may include one or more agitators 210 for agitating the sewage introduced from the flow regulating tank 100, and abandoning the sewage introduced from the flow regulating tank 100. 6 (2, 223 and 240 in the aeration device) and two or more iron plates (see 225 in FIG. 6) are immersed in the sewage and electrolyzed, and the phosphorus (P) is used using the iron compound generated by the electrolysis. ) And a sludge drawing pump 250 for forcibly discharging the sludge layer of the lower layer to the sludge concentrated storage tank 400 by the precipitation process of the batch reactor 200, and the precipitation. A floating decanter 230 for discharging the supernatant water of the upper layer to the disinfection and discharge tank by the process is provided.

상기 전기분해장치(220)는 상기 회분식 반응조(200)의 하수 내에 적어도 1쌍 이상의 철(Fe) 플레이트(plate)(225)가 지지부(224)에 의해 지지되어 직접 침지된 상태로 설치되어 있다. 상기 철 플레이트(225)는 전기분해가 일어나도록 한 쌍씩 양극(+)과 음극(-)에 연결되어 있다. 상기 전기분해장치(220)에서 발생한 철 화합물이 상기 하수 내에 포함된 인(P)과 화학적 반응을 일으키어 제거된다. 이러한 원리에 대해서는 후술하는 도 6 및 도 7에서 상세히 설명하기로 한다.The electrolysis device 220 is installed in a state in which at least one pair of iron (Fe) plates 225 are supported by the support part 224 and directly immersed in the sewage of the batch reactor 200. The iron plate 225 is connected to the positive electrode (+) and the negative electrode (-) in pairs to cause electrolysis. The iron compound generated in the electrolysis device 220 is removed by causing a chemical reaction with phosphorus (P) contained in the sewage. This principle will be described in detail later with reference to FIGS. 6 and 7.

상기 데칸터(230)는 상기 회분식 반응조(200)에서의 침전 공정이 완료된 이후 하부층에 침전된 슬러지층을 상기 소독 및 방류 수조(300)로 배출하기 위한 것으로, 그 구성 및 동작은 후술하는 도 8 및 도 9에서 상세히 설명하기로 한다.The decanter 230 is for discharging the sludge layer precipitated in the lower layer to the disinfection and discharge tank 300 after the precipitation process in the batch reactor 200 is completed, its configuration and operation will be described later in Figure 8 And it will be described in detail in FIG.

상기 슬러지 농축저류조(400)는 상기 회분식 반응조(200)로부터 침전 슬러지층을 유입하여 일시 저장하는 슬러지농축조(410)와, 상기 슬러지농축조(410)로부터 침전 슬러지층을 유입하여 포기한 후 외부 또는 상기 유량조정조(100)로 반출하는 슬러지저류조(420)로 구성되며, 상기 슬러지농축조(410)와 상기 슬러지저류조(420) 사이에 전기분해에 의해 상기 침전 슬러지층에 포함된 인을 제거하는 전해장 치(430)를 더 포함하고 있다. 이때, 상기 전해장치(430)는 생략할 수도 있다.The sludge concentrated storage tank 400 is introduced into the sludge concentration tank 410 to temporarily store the precipitated sludge layer from the batch reactor 200, the sludge concentration tank from the sludge concentration tank 410 after the inlet to give up the external or the flow rate Electrolyzer comprising a sludge storage tank 420 to be discharged to the adjustment tank 100, to remove the phosphorus contained in the precipitated sludge layer by electrolysis between the sludge concentration tank 410 and the sludge storage tank 420 ( 430) is further included. In this case, the electrolytic device 430 may be omitted.

전해장치(500)Electrolyte (500)

도 6은 도 5에 도시된 회분식 반응조(200)의 전해장치(220)를 나타낸 구성도이다.FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an electrolytic apparatus 220 of the batch reactor 200 illustrated in FIG. 5.

상기 전해장치(220)는 상기 회분식 반응조(200)의 하수 내에 침지하여 전기분해함으로써, 전기분해에 의해 용출된 철이 인을 금속염 형태로 제거한다. The electrolytic apparatus 220 is immersed in the sewage of the batch reactor 200 to electrolyze, and the iron eluted by electrolysis removes phosphorus in the form of a metal salt.

따라서, 본 발명은 상기 전해장치(220)의 철 용출량을 조절함으로써, 기존의 연속유입 간헐배출공법만을 적용한 경우의 문제점, 즉 BOD와 질소의 처리 효율은 높으나, 안정된 인 제거를 위해서는 별도의 처리시설을 설치하여야 하므로 그 공정이 복잡해지고, 장치를 설치하는 데 있어 그 부지와 유지 등에 있어 상당히 비경제적인 문제점을 효과적으로 해결할 수 있고, 유출수의 인 농도를 안정적으로 낮게 유지할 수 있다. Therefore, the present invention by adjusting the iron elution amount of the electrolytic device 220, the problem of applying only the conventional continuous inlet intermittent discharge method, that is, the treatment efficiency of BOD and nitrogen is high, but separate treatment facilities for stable phosphorus removal Since the process is complicated, the process can be complicated, and the installation and installation of the device can effectively solve a fairly uneconomical problem and maintain the phosphorus concentration in the effluent stably.

상기 철 플레이트(225)에 인가되는 전류는 1mA 내지 300mA, 보다 바람직하게는 20mA 내지 150mA의 전류를 인가한다. 이때, 인가되는 전류가 20mA 미만일 경우에는 철의 용출량이 적어 안정적인 처리가 어렵다는 문제점이 있고, 반면에 150mA를 초과할 경우에는 철 플레이트 및 전력소모가 과다해진다는 문제점이 있어 바람직하지 않다.The current applied to the iron plate 225 applies a current of 1 mA to 300 mA, more preferably 20 mA to 150 mA. In this case, when the applied current is less than 20mA, there is a problem that the amount of elution of iron is low, so that it is difficult to stably process. On the other hand, when the current exceeds 150mA, the iron plate and the power consumption become excessive, which is not preferable.

도 7은 전기분해 회분실험 반응조를 나타낸 개략도이다.7 is a schematic view showing an electrolysis batch test reactor.

침지식 전해탈인장치를 이용하여 하수의 인을 제거하기 위한 방법인데 구성 은 철판의 전기분해에 의해 석출된 철로 인을 제거하기 위해 설치되는 철판모듈, 철판의 산화를 촉진시키고 조 내에 완전혼합이 될 수 있도록 하기 위하여 산기관(air diffuser)과 BLOWER, 철판에 일정한 전압으로 전원을 공급하는 전원 공급부(Power Supply)로 구성되어 있다. 침지식 전해탈인장치는 기존의 공법들이 공정과 별도로 철을 석출시키는 조를 만들어 사용하고 있는 반면 조를 신설하지 않고서 기존에 운영중인 처리시설에도 적용해서 사용할 수 있어 경제적이라고 할 수 있다.It is a method for removing phosphorus in sewage using an immersion electrolytic dephosphorization device. It is composed of iron plate module installed to remove iron phosphorus deposited by electrolysis of iron plate, and promotes oxidation of iron plate and complete mixing in the tank. It consists of an air diffuser, a blower, and a power supply that supplies power to a steel plate at a constant voltage in order to make it possible. The immersion type electrolytic dephosphorizer is economical because existing methods make and use tanks to deposit iron separately from the process, but can be applied to existing treatment facilities without establishing new tanks.

데칸터Decanter (( DecanterDecanter : 230)230)

도 8 및 도 9는 도 5에 도시된 회분식 반응조(200)의 데칸터(230)의 구성도 및 동작 설명도이다.8 and 9 are diagrams illustrating the construction and operation of the decanter 230 of the batch reactor 200 illustrated in FIG. 5.

상기 부유식 데칸터(230)는 상기 회분식 반응조(200)에 저장된 하수 수면을 따라 부유하는 부상체(231)와, 상기 부상체(231)의 최고수위와 최저수위를 감지하는 센서(미도시)와, 상기 부상체(231)의 하부와 연결된 신축 자바라(236)를 통해 상징수 흡인력을 발생시키는 흡입펌프(232)와, 상기 부상체(231)의 위치에 따라 상기 신축 자바라(236)를 통해 배출되는 상징수를 개폐하는 스프링지지형 체크밸브(234)와, 상기 부상체(231)가 상기 하수 수면을 따라 부유하도록 안내 및 지지하는 상부 및 하부 지지대(237a, 237b)와, 상기 센서로부터 감지한 신호에 의해 상기 부상체(231)가 최고수위에 이르게 되면 상기 흡입펌프(232)를 구동함과 동시에 상기 스프링 지지형 체크밸브(234)를 열고, 상기 부상체(231)가 최저수위에 이르게 되면 상기 흡입펌프(232)를 정지함과 동시에 상기 스프링 지지형 체크밸브(234)를 닫히게 하는 제어부(미도시)를 포함한다.The floating decanter 230 is a floating body 231 floating along the sewer surface stored in the batch reactor 200, and a sensor for detecting the highest and lowest water level of the floating body 231 (not shown) And a suction pump 232 for generating a symbol water suction force through the elastic bellows 236 connected to the lower part of the floating body 231, and through the elastic bellows 236 according to the position of the floating body 231. Spring-supported check valve 234 for opening and closing the discharged symbol water, upper and lower supporters (237a, 237b) for guiding and supporting the floating body 231 to float along the sewer surface, and sensing from the sensor When the floating body 231 reaches the highest level by one signal, the suction pump 232 is driven and the spring-supported check valve 234 is opened, and the floating body 231 reaches the minimum level. When the suction pump 232 is stopped and at the same time A control unit (not shown) which closes the spring-supporting the check valve 234.

여기서, 상기 상부 지지대(237a)는 상기 하수 수면을 따라 상기 부상체(231)를 상하로 안내하며, 상기 부상체(231)가 최고수위 이상 상승하지 않도록 상단에 상부 스토퍼(237d)가 구성되어 있다. 그리고, 상기 하부 지지대(237b)는 상기 상부 지지대(237a)를 지지하도록 일체로 형성되며, 상기 부상체(231)가 최저수위 이하로 하강하지 않도록 상기 상부 지지대(237a)보다 지름이 크게 형성되어 있다. 이로 인해, 상기 상부 및 하부 지지대(237a, 237b) 사이에는 지름 둘레의 차이로 인해 하부 스토퍼(237c)가 일체로 형성되어 있다. Here, the upper support 237a guides the floating body 231 up and down along the sewer surface, and the upper stopper 237d is configured at the upper end so that the floating body 231 does not rise above the highest level. . In addition, the lower support 237b is integrally formed to support the upper support 237a, and the diameter of the lower support 237b is larger than that of the upper support 237a so that the floating body 231 does not descend below the minimum level. . For this reason, the lower stopper 237c is integrally formed between the upper and lower supporters 237a and 237b due to the difference in diameter.

상기 부상체(231)는 폴리우레탄, 스티로폼을 포함한 부상물질 중 어느 하나를 사용하며, 원형, 삼각, 사각, 반원 단면 중 어느 하나의 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부상체(30)의 상부에는 인양의 편리성을 위해 힌지고리(238)가 설치되어 있다.The floating body 231 uses any one of a floating material including polyurethane and styrofoam, and is preferably configured in any one of a circular, triangular, square, and semicircular cross section. In addition, the upper portion of the floating body 30 is provided with a hinge ring 238 for the convenience of lifting.

상기 신축 자바라(236)는 상하 신축이 자유로운 자바라로서, 상기 흡입펌프(232)의 흡입시 자바라를 지지하기 위한 보강 원형링(미도시)을 구비하고 있다. 상기 신축 자바라(236)의 재질은 수밀성, 내약품성, 내마모성 및 내열성에 강한 EPDM 등의 특수합성고무를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 흡입펌프(232)의 위치가 고정되어 있더라도 상기 신축자바라(236)의 유연한 신축 성질에 의해 상기 부상체(231)는 상기 하수의 수면 높이에 따라 승강 이동이 가능하다.The telescopic bellows 236 are bellows freely stretchable up and down, and have a reinforcing circular ring (not shown) for supporting the bellows when the suction pump 232 is suctioned. As the material of the stretch bellows 236, it is preferable to use a special synthetic rubber such as EPDM that is strong in watertightness, chemical resistance, abrasion resistance, and heat resistance. Therefore, even if the position of the suction pump 232 is fixed, the floating body 231 can be moved up and down according to the height of the surface of the sewage due to the flexible elasticity of the expansion and contraction bar 236.

상기 부상체(231)의 하부에는 스프링지지형 체크밸브(234)가 설치되어있다.A spring-supported check valve 234 is installed below the floating body 231.

상기스프링지지형 체크밸브(231)는 스프링(235)의 탄성력에 의해 지지되어 밸브를 폐쇄하고, 상기 흡입펌프(232)의 구동시 흡입력에 의해 상기 밸브가 개방되게 된다.The spring-supported check valve 231 is supported by the elastic force of the spring 235 to close the valve, and the valve is opened by the suction force when the suction pump 232 is driven.

상기 부상체(231)는 상기 하수의 수면 높이에 따라 상기 회분식 반응조(200)에서 양쪽 상부 지지대(237a)에 의해 승강 이동 안내되도록 구성되어 있다.The floating body 231 is configured to be guided by the upper and lower support 237a in both of the batch reactor 200 according to the height of the surface of the sewage.

상기 상부 지지대(237a)는 회분식 반응조(200)의 포기시 현탁액의 요동에 따른 상기 부상체(231)의 흔들림을 억제하기 위한 것으로 상기 회분식 반응조(200)의 상단부에 입설되어 있다.The upper support 237a is installed in the upper end of the batch reactor 200 to suppress shaking of the floating body 231 due to the shaking of the suspension when the batch reactor 200 is abandoned.

그리고, 상기 상부 지지대(237a)에는 상기 부상체(231)의 이동에 따른 높낮이를 제한하기 위하여 상부로의 이탈을 방지하기 위한 상부스톱퍼(237d)가 구비되어 있고, 상기 상부 지지대(237a)와 상기 하부 지지대(237b) 사이에는 상기 부상체(231)의 하부 이탈을 방지하기 위한 하부스톱퍼(237c)가 구비되어 있다.In addition, the upper support 237a is provided with an upper stopper 237d for preventing separation to the upper part in order to limit the height of the floating body 231 due to the movement of the floating body 231, and the upper support 237a and the A lower stopper 237c is provided between the lower supporters 237b to prevent the lower detachment of the floating body 231.

상기 구성을 갖는 데칸터(230)의 동작은 다음과 같다.The operation of the decanter 230 having the above configuration is as follows.

먼저, 상기 회분식 반응조(200)에서의 처리 방법 중의 하나인 침전 공정이 완료되면, 고액 분리가 형성되어 상부층에는 맑은 상징수층이 형성되고, 하부에는침전 슬러지층(200)이 형성된다. 이때, 상기 부상체(231)가 최고 수위(HWL)에 이르게 되면 이를 감지한 센서에 의해 상기 흡입펌프(232)가 구동한다.First, when the precipitation process, which is one of the treatment methods in the batch reactor 200, is completed, solid-liquid separation is formed, a clear supernatant layer is formed on the upper layer, and a precipitated sludge layer 200 is formed on the lower side. At this time, when the floating body 231 reaches the highest water level (HWL), the suction pump 232 is driven by a sensor that detects this.

상기 흡입펌프(232)의 구동에 의해 상징수를 배출하도록 흡입력이 발생하고 상기 스프링지지형 체크밸브(234)가 개방되어 상기 신축 자바라(236)를 따라 상기 흡입펌프(232)를 통해 상기 소독 및 방류 수조(300)로 배출된다.A suction force is generated to discharge the symbol water by driving the suction pump 232, and the spring-supported check valve 234 is opened to disinfect through the suction pump 232 along the stretch bellows 236. Discharged to the discharge tank (300).

그 후, 상기 하수의 수위가 점차 저하됨에 따라 상기 부상체(231)의 위치가 최저 수위(LWL)까지 도달된다. 이때, 상기 부상체(231)가 최저 수위(LWL)에 도달하게 되면 이를 감지한 센서에 의해 상기 흡입펌프(232)의 가동이 중지된다. 상기 흡입펌프(232)의 가동이 중지됨에 따라 스프링(235)에 의해 상기 스프링지지형 체크밸브(234)도 닫히게 되어 상징수의 배출이 중단된다.Thereafter, as the level of the sewage is gradually lowered, the position of the floating body 231 is reached to the lowest level LWL. At this time, when the floating body 231 reaches the lowest water level (LWL), the operation of the suction pump 232 is stopped by the sensor that detects this. As the suction pump 232 is stopped, the spring-supported check valve 234 is also closed by the spring 235 to stop the discharge of the symbolic water.

한편, 상기 침전 공정에 의해 상기 회분식 반응조(200)의 하부층에 있는 침전 슬러지층은 슬러지플로워(252)에 의해 슬러지 배출관을 통해 상기 슬러지 농축조(410)로 배출된다.Meanwhile, the precipitation sludge layer in the lower layer of the batch reactor 200 is discharged to the sludge concentration tank 410 through the sludge discharge pipe by the sludge follower 252 by the precipitation process.

상기 데칸터(230)는 구조가 간단하여 경제적이고 유지관리가 용이하며, 수밀성 고무 부착 스프링 지지형 체크밸브(234)를 사용함으로써 포기 시 수밀성을 유지하고 소음이 차단되는 효과를 가져 온다. 또한, 상기 데칸터(230)는 상징수의 수위에 따라 작동하면서 상징수를 배출시키기 때문에 낮은 최저수위에서도 양호한 수질의 상징수 배출이 가능하므로 상징수의 배출량을 증대시킬 수 있다.The decanter 230 has a simple structure, economical and easy to maintain, and uses watertight rubber-attached spring-supported check valve 234 to maintain watertightness when abandoning and to block noise. In addition, since the decanter 230 discharges the symbol water while operating according to the water level of the symbol water, it is possible to discharge the symbol water of good water quality even at a low minimum level, thereby increasing the discharge of the symbol water.

본 발명에 의한 하·폐수 처리 방법은 단일의 반응조로 이루어진 일정 용량의 포기 및 비포기조에서 반복적으로 수행되는데, 유입 공정과 포기 공정 동안에는 유량의 변동 상황에 맞춰서 폐수가 반연속적으로 유입되거나 또는 간헐적으로 유입된다. 따라서, 유량의 조정 능력을 향상시킬 수 있으며, 원 수조의 크기를 크게 줄일 수 있다. 본 발명의 침전 공정과 배출 공정 시에는 하수의 유입이 이루어지지 않는다.The sewage and wastewater treatment method according to the present invention is repeatedly performed in a given capacity and aeration tanks consisting of a single reaction tank, and during the inflow process and the aeration process, the wastewater flows in semi-continuously or intermittently depending on the fluctuation of the flow rate. Inflow. Therefore, the ability to adjust the flow rate can be improved, and the size of the raw water tank can be greatly reduced. During the precipitation and discharge process of the present invention, no inflow of sewage is made.

본 발명의 포기 공정에서는 BOD, SS는 물론, 부영양화의 원인물질인 질소와 인을 제거할 수 있도록 간헐 포기 방식을 채용한다. 이때, 간헐 포기 방식은, 미생물에게 필요한 산소를 연속적으로 주입하는 것이 아니고 단속적으로 주입함으로써, 호기조건(자유산소(O2) 및 결합산소(NO2-N, NO3-N)가 수중에 존재하는 상태)은 물론, 무산소(자유산소는 없고 결합산소만이 존재하는 상태), 혐기조건(자유산소, 결합산소가 존재하지 않는 상태)을 만들어 질소와 인을 제거할 수 있는 환경을 조성해 줄 수 있다.In the aeration process of the present invention, an intermittent aeration method is adopted to remove nitrogen and phosphorus, which are the causes of eutrophication as well as BOD and SS. At this time, in the intermittent aeration method, the aerobic conditions (free oxygen (O 2) and bound oxygen (NO 2 -N, NO 3 -N) exist in the water) by intermittently injecting the oxygen necessary for the microorganism without intermittent injection. Of course, it is possible to create an environment that can remove nitrogen and phosphorus by creating an oxygen free state (without free oxygen but only combined oxygen) and anaerobic conditions (free oxygen, without combined oxygen).

간헐 포기 방식을 채용한 포기 공정에서의 유기물, 부유물질, 인, 질소의 제거 메카니즘은 다음과 같다.The removal mechanism of organic matter, suspended solids, phosphorus and nitrogen in the aeration process using the intermittent aeration method is as follows.

1. 인(P) 제거1. Phosphorus removal

하·폐수로 유입되는 인의 형태는 ortho 인산염, poly-인산염, 유기인산염의 형태로 존재하며 용해성 인과 불용성인으로 분류된다. 인은 화학적 방법과 생물학적 방법에 의해 제거할 수 있다. 종래에는 화학적 처리방법, 특히 응집 침전법이 주로 사용되었으나 경제적, 효율적인 생물학적 처리방법의 개발로 이를 이용하는 처리시설이 증가되고 있다. 그러나 생물학적 방법은 화학적 방법보다 포기시간, 유기물량, 슬러지 체류시간 등을 조절하기 어렵다는 단점이 있고 최근에는 점차 인의 방류 수질기준이 엄격해짐에 따라 보다 안정적인 수질을 얻기 위해 화학적 방법과 생물학적 방법을 병용하는 시설이 늘고 있다.Phosphorus entering the sewage and wastewater exists in the form of ortho phosphate, poly-phosphate, and organic phosphate, and is classified into soluble phosphorus and insoluble phosphorus. Phosphorus can be removed by chemical and biological methods. Conventionally, a chemical treatment method, in particular, a coagulation precipitation method has been mainly used, but the treatment facilities using the same have been increased due to the development of an economical and efficient biological treatment method. However, the biological method has a disadvantage in that it is difficult to control the aeration time, organic content, sludge residence time, etc. than the chemical method. Recently, as the discharge water quality standard of phosphorus becomes stricter, the chemical method and the biological method are combined to obtain more stable water quality. The facility is increasing.

1) 물리화학적 인(P) 제거1) Removal of Physicochemical Phosphorus (P)

물리적 방법으로는 전기투석과 RO가 있으며 매우 고가이며 겨우 총 인의 10%에 불과한 제거율을 나타내는 한계가 있다. 고도 생물학적 처리는 총 인의 90%이상의 제거효율을 나타낼 수 있지만 운전상의 어려움 때문에 매우 변동이 크다. 따라서 화학적 제거기술이 신뢰성이 높고 확립된 공정이라 할 수 있다. Physical methods include electrodialysis and RO, which are very expensive and have limitations indicating removal rates of only 10% of the total phosphorus. Advanced biological treatments can result in removal efficiencies of over 90% of total phosphorus, but are highly variable due to operational difficulties. Therefore, chemical removal technology is a reliable and established process.

인의 화학적 처리방법으로는 지금까지 금속염을 사용하여 정인산을 불용성 화합물로 침전제거하는 응집 침전법이 주로 사용되어 왔다. 생물학적 처리과정에서 응집 침전은 1차처리단계나 3차처리 단계에서 수행되었으나 그 변법을 포기조에 직접 응집제를 첨가하는 응집제 첨가 활성슬러지법이 소개되고 있다.As a chemical treatment method of phosphorus, the coagulation precipitation method which precipitates and removes phosphorus acid with an insoluble compound using a metal salt has been mainly used until now. In the biological treatment, flocculation precipitation was carried out in the first treatment stage or the third treatment stage, but a coagulant-added activated sludge method of introducing the coagulant directly into the aeration tank has been introduced.

인 제거에 주로 사용되는 금속염으로는 칼슘염, 알루미늄염, 철염 등이 있다.Metal salts mainly used for phosphorus removal include calcium salts, aluminum salts, and iron salts.

칼슘은 라임(lime)으로 사용되며 다루기가 어렵고 슬러지 생산량이 많기 때문에 일반적으로 적용되지 않는다. 또, 최적 주입 pH가 10 이상으로써 또한 생물학적 처리에 있어 직접 첨가하거나 그 전후에 첨가하는 경우에도 pH조정이 필요하다는 한계점이 있다. 칼슘과 인의 결정체에는 다양한 종이 있으며 Ca/P의 몰비는 1.33-2.00으로 알려져 있으며 그 반응식은 다음과 같다. Calcium is used as a lime and is not commonly applied because it is difficult to handle and the sludge yield is high. In addition, when the optimum injection pH is 10 or more and pH is added directly or before or after biological treatment, there is a limitation that pH adjustment is necessary. There are various species of crystals of calcium and phosphorus, and the molar ratio of Ca / P is known as 1.33-2.00.

5Ca⁺ + 7OH^- + 3H₂Po₄ ^- Ca₅(OH)(PO₄)_3(s)↓ + H₂O ^{^{_{5Ca + + 7OH - + 3H 2}}} Po 4 - Ca 5 (OH) (PO 4) 3 (s) ↓ + H 2 O

Ca⁺ + OH^- + HCO₃ ^- CaCO₃ _(s)↓ + H₂O ^{^{_{Ca + + OH - + HCO 3}}} - CaCO 3 (s) ↓ + H 2 O

알루미늄 이온은 정인산이온과 결합하여 인산알루미늄을 형성하며 일반적으로 사용되는 황산알루미늄은 다음 식과 같이 반응한다. Aluminum ions combine with phosphate ions to form aluminum phosphate, and aluminum sulfate, which is commonly used, reacts as follows:

Al³ ⁺ + PO₄ ³ AlPO₄ Al ³ ⁺ + PO ₄ ³ AlPO ₄

Al₂(SO₄)₃ + 2PO₄ ³ ^- 2AlPO₄ + 3SO₄ ² ^- _{_{_{Al 2 (SO 4) 3 +}}} 2PO 4 3 - 2AlPO 4 + 3SO 4 2 -

알루미늄은 매우 효과적인 응집제이다. 하지만 철염에 비해 값이 비싸고 생성된 플록은 점액성으로써 침강성이나 슬러지 탈수성이 좋지 않으며 알츠하이머 등과 관련된 부작용을 나타내고 있다.Aluminum is a very effective flocculant. However, it is more expensive than iron salt, and the produced flocs are mucolytic and have poor sedimentation or sludge dehydration properties and have side effects associated with Alzheimer's disease.

철염은 가장 효과적인 응집제는 아니지만 상대적으로 저렴하다는 장점을 갖고 있다. 철염은 2가와 3가 두 가지 형태로 나타난다. 3가 철이 더 일반적으로 사용되지만 2가 철 사용시 비용상의 이득을 얻을 수 있다. 응집제로 2가 철을 사용했을 경우 주위 상황에 따라 두 가지 패턴으로 거동한다. 첫째 2가 철이 3가 철로 형성되어 강한 착체를 형성하는 것이다. 두 번째는 산소가 존재하지 않는 상황에서 2가철이 산화하지 못하여 vivianite[Fe₃(PO₄)₂ 8H₂O]이라고 알려진 매우 미세한 침전물을 형성하는 것이다. Iron salts are the most effective flocculants but have the advantage of being relatively inexpensive. Iron salts come in two forms: divalent and trivalent. Trivalent iron is more commonly used, but there are cost advantages to using divalent iron. When divalent iron is used as a coagulant, it behaves in two patterns depending on the surrounding conditions. First, divalent iron is formed of trivalent iron to form a strong complex. Second, in the absence of oxygen, the ferric iron fails to oxidize to form a very fine precipitate known as vivianite [Fe ₃ (PO ₄ ) ₂ 8H ₂ O].

제2 철염을 사용하는 경우 인과 결합하여 침전물을 형성하는 반응은 잘 알려져 있지 않으나 다음과 같은 화학식이 사용된다. In the case of using the ferric salt, the reaction of combining with phosphorus to form a precipitate is not well known, but the following chemical formula is used.

rFe³ ⁺ + PO₄ ³ ^- + (3r -3)OH^- Fe_rPO₄(OH)_3r-s ^{^{_{^{^{rFe 3 + + PO 4 3 -}}}}} + (3r -3) OH - Fe r PO 4 (OH) 3r-s

이러한 응집침전법 이외에 처리법으로는 인광석, 골탄 등을 사용하여 인산칼슘의 정석현상(crystallization)에 의해 인을 제거하는 정석법, 활성알루미나 또는 킬레이트 수지 등을 사용하는 흡착법 등이 있다. In addition to the coagulation sedimentation method, a treatment method includes a crystallization method for removing phosphorus by crystallization of calcium phosphate using phosphate or bone char, and an adsorption method using activated alumina or chelate resin.

2) 생물학적 인(P) 제거2) Biological Phosphorus Removal

인의 생물학적 처리방법은 활성슬러지법을 기초로 하여 미생물이 혐기성 상태에서 인을 방출하고 호기성 상태에서 인을 방출된 양 보다 과잉섭취(luxury uptake)하는 현상을 이용하여 인을 제거하는 방법이다.The biological treatment method of phosphorus is a method of removing phosphorus by using a phenomenon in which microorganisms release phosphorus in an anaerobic state and luxury uptake than that released in aerobic state based on activated sludge method.

생물학적 인(P) 제거에는 여러 종류의 미생물이 관여하게 되는데 이들을 bio-P 또는 poly-P 박테리아라고 하며 이들 중 Acinetobactor가 대표적인 미생물로 알려지고 있다. 인의 과잉섭취 현상에 대해서는 아직도 여러 학설이 대립되고 있는 실정이나 Comeau 등에 의해 제안된 모델에 따르면, 혐기성 조건에서 발효에 관여하는 미생물에 의해 용해성 유기물질이 쉽게 분해가능한 물질(주로 휘발성 지방산)로 전환되고 poly-P 박테리아는 이들 물질을 섭취하여 poly-β-hydroxybutyrate(PHB) 혹은 poly-β-hydroxyvalerate (PHV)로 저장한다. PHB/PHV를 저장하는데 필요한 에너지는 세포내 저장된 다중인산염을 분해시켜 얻으며 결국 이러한 다중인산염의 가수분해는 인 방출의 원인이 된다.Many kinds of microorganisms are involved in biological phosphorus (P) removal, and these are called bio-P or poly-P bacteria, and Acinetobactor is known as a representative microorganism. According to a model proposed by Comeau et al. That the theory of overingestion of phosphorus is still opposed, soluble organic substances are converted into easily degradable substances (mainly volatile fatty acids) by microorganisms involved in fermentation under anaerobic conditions. Poly-P bacteria consume these substances and store them as poly-β-hydroxybutyrate (PHB) or poly-β-hydroxyvalerate (PHV). The energy required to store PHB / PHV is obtained by decomposing intracellular stored polyphosphates, which in turn causes hydrolysis of these polyphosphates.

후속 호기 조건에서 인은 poly-P 박테리아에 의해 섭취되어 다시 다중인산염 형태로 저장되는데, 이때 섭취되는 인의 양은 혐기 조건에서 방출된 양보다 많다. 인의 섭취단계에서 필요한 에너지는 혐기 조건에서 세포 내에 저장된 PHB/PHV의 소비와 남아있는 기질의 분해를 통해 얻는다.In subsequent aerobic conditions, phosphorus is taken up by the poly-P bacteria and stored again in the form of polyphosphate, where the amount of phosphorus ingested is greater than that released under anaerobic conditions. The energy required for phosphorus ingestion is obtained by the consumption of PHB / PHV stored in the cell under anaerobic conditions and the degradation of the remaining substrate.

현재까지 개발된 생물학적 인(P) 제거공정으로는 혐기-호기법(A/O process), 혐기-무산소-호기법(A2/O process), 수정된 Bardenpho법, UCT법, VIP법, Phostrip법, P/L법 등이 있으며, 모두 기존의 활성슬러지 공정을 개선하여 2차처리 단계에서 인을 제거하도록 변형시킨 방법들이다. 또한 회분식 활성슬러지법과 산화구법도 운전조건의 변화에 따라 인의 제거가 가능하다. 위에 제시된 공법 중에서 혐기-호기법과 Phostrip법을 제외하고는 인과 질소를 동시에 제거할 수 있는 방법들이다.The biological phosphorus removal processes developed to date include the anaerobic-aerobic (A / O) process, the anaerobic-aerobic-aerobic (A2 / O) process, the modified Bardenpho method, the UCT method, the VIP method, and the Phostrip method. And P / L methods, all of which are modified to remove phosphorus in the secondary treatment step by improving the existing activated sludge process. In addition, the batch activated sludge method and the oxidative sphere method can remove phosphorus according to the change of operating conditions. Except for anaerobic-aerobic and Phostrip methods, the above-mentioned methods can remove phosphorus and nitrogen simultaneously.

생물학적 인(P) 제거방법에 의해 생성된 슬러지는 슬러지처리공정(농축, 소화 등)을 거치는 경우 다시 인이 방출되어 처리계통으로 유입되기 때문에 최종적으로 화학적 방법을 적용하여 인이 재용출되지 않는 안정한 상태로 변환시키는 것이 필요하다.Sludge produced by biological phosphorus (P) removal method is released when phosphorus is released again through sludge treatment process (concentration, digestion, etc.). It is necessary to convert to state.

3) 전기분해에 의한 인(P) 제거3) Removal of phosphorus (P) by electrolysis

전기분해에 의한 인 제거는 금속이온을 용이하게 제어하는 가능하며, 응집제를 사용할 때의 pH저하 등의 문제가 발생하지 않는다는 장점을 가지고 있다. Phosphorus removal by electrolysis has the advantage that it is possible to easily control the metal ions, and does not cause problems such as pH decrease when using a flocculant.

수중에 전극을 침지하고 전류를 흘리면 아래와 같은 반응이 양극과 음극에서 각각 일어난다.When the electrode is immersed in water and current flows, the following reaction occurs at the anode and cathode, respectively.

- 양극반응 -Anode reaction

Metal complex → metal + ligandMetal complex → metal + ligand

H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^- _{_{H 2 O → O 2 + 4H}} + + 4e -

Cl^- → Cl₂ + 2e^- Cl ^{^-} → Cl ₂ + 2e ^-

Organics → Oxidised Product + e^- Organics → Oxidised Product + e ^-

- 음극반응-Cathodic reaction

Metal^a ⁺+ 2e^-→ MetalMetal ^a ^{+ +} 2e ^- → Metal

2H₂O → 2e^-+ H₂ + 2OH^- _{^{2H 2 O → 2e - + H}} 2 + 2OH -

이때, 양극의 산화반응을 결정하는 인자로는 pH, 온도(Temperature), 전류 밀도(Current density), 인가 전위(Applied potential), 전극 재료(Electrode material), 용액 종류(Nature of solution), 유기 분자에서의 전자활성그룹의 종류(Nature of electroactive group in organic molecule) 등이 있다.In this case, the factors for determining the oxidation reaction of the anode include pH, temperature, current density, applied potential, electrode material, nature of solution, and organic molecules. Nature of electroactive group in organic molecules.

철을 양극으로 사용하는 경우 전기화학적 분해반응은 다음과 같다(도 10 참조). When iron is used as the anode, the electrochemical decomposition reaction is as follows (see FIG. 10).

Fe(s) ↔ Fe² ⁺ + 2e^- ^{^{Fe (s) ↔ Fe 2 +}} + 2e -

양극의 철 표면에서 2가 철 이온을 용출시키고 용출된 2가 철 이온은 전류의 흐름방향을 따라 음극의 철봉표면으로 이동하는 과정에서 용존산소가 있다면 반응하여 3가 철로 변환하게 된다.Divalent iron ions are eluted from the iron surface of the positive electrode and the eluted iron ions react with the dissolved oxygen in the process of moving to the iron bar surface of the negative electrode in the direction of current flow to convert to trivalent iron.

Fe² ⁺ ↔ Fe³ + e^- ^{^{^{Fe 2 + ↔ Fe 3 + e}}} -

전류를 흘림으로 양극에서 용출되는 이론적 양은 아래에 나타낸 파라데이의 전기분해식으로 산출할 수 있다.The theoretical amount eluted from the anode by flowing current can be calculated from the electrolysis of Faraday shown below.

W : 용출량(석출량), gW: elution amount (precipitation amount), g

I : 전류, AI: current, A

t : 시간, sect: time, sec

A : 원자량, gA: atomic weight, g

n : 전자수n: number of electrons

F : 패러데이(Faraday) (=96487A/sec)F: Faraday (= 96487A / sec)

철의 경우 원자량 55.85, 전자수 2이므로 1일에 1A당의 알루미늄 용출량을 반응식 7에 대입하여 구하면 1A당 25.01g, 즉 1mA당 25.01mg의 철이 이론적으로 용출된다고 산출할 수 있다. 이는 알루미늄의 8.06g/A의 약 2배에 상당하는 값이다.In the case of iron, the atomic weight is 55.85 and the number of electrons is 2, so if the amount of aluminum elution per 1A is substituted in Scheme 7, it can be calculated that 25.01g per 1A, or 25.01mg of iron per 1mA, is theoretically eluted. This is about twice the value of 8.06 g / A of aluminum.

이때 인산염이 용출된 Fe(Ⅱ) 및 Fe(Ⅲ)와 반응한다면 반응조에서 제거되는 인과 철의 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있다. At this time, if the phosphate reacts with the eluted Fe (II) and Fe (III), the reaction of the phosphorus and iron removed in the reaction tank can be expressed as follows.

3Fe² ⁺ + 2PO₄ ³ ^- ↔ Fe₃(PO₄)_2(s) 3Fe ² ⁺ + 2PO ₄ ³ ^- ↔ Fe ₃ (PO ₄ ) _{2 (s)}

Fe³ ⁺ + PO₄ ³ ^- ↔ FePO₄ _(s) Fe ³ ⁺ + PO ₄ ³ ^- ↔ FePO ₄ _(s)

포기조와 같이 어느 정도의 산소조건이 충족되는 경우 2가 철은 쉽게 3가 철로 전환되므로 정인산이온은 3가 철 이온과만 반응한다고 가정하면 이론적인 Fe:P의 몰 비는 1:1이 된다. 하지만 안정적이고 효과적인 제거를 위해서는 몰 비를 1.5:1 혹은 그 이상으로 유지하는 것이 좋다고 보고되고 있으며, 이는 원수 조건 및 사용되는 공정에 따라 달라진다. 한 예로 염화 제2철(ferric chloride)을 활성슬러지 포기조에 넣는 경우 5.4:1(Fe:P) 정도의 몰 비를 유지해야 유출수 인농도를 0.5mg/L정도로 낮출 수 있다고 한다. 이렇게 몰 비가 이론치에서 벗어나는 이유로는 원수 중에 공존하는 다가 금속이온에 의한 정인산이온이 제거되거나 생물학적 인제거가 발생할 수 있으며 철이 OH^-등과 결합하여 FePO₄이외의 화합물을 형성하기 때문이다.When some oxygen conditions such as aeration tanks are met, divalent iron is easily converted to trivalent iron, so the theoretical molar ratio of Fe: P is 1: 1 when assuming that phosphate reacts only with trivalent iron ions. However, it is reported to maintain a molar ratio of 1.5: 1 or higher for stable and effective removal, depending on raw water conditions and the process used. For example, when ferric chloride is added to an activated sludge aeration tank, the effluent phosphorus concentration can be lowered to 0.5 mg / L by maintaining a molar ratio of about 5.4: 1 (Fe: P). This molar ratio deviates from the theoretical value because the phosphate ions due to covalent polyvalent metal ions in the raw water may be removed or biological phosphorus may be removed, and iron may combine with OH ⁻ to form a compound other than FePO ₄ .

Krauskopf는 철 산화물 유형을 α-Fe₂O₃, FeOOH, Fe₃O₄, FeCO₃, FeS₂, 하이드레이드 실리사이트(hydrated silicates) 등으로 나타내었으며, 철 표면에서 산화작용으로 용출된 철 이온이 pH 3에서 pH 10까지 범위에서 용해도가 매우 낮아 거의 불용성결정체의 형태로 존재한다고 하였다. 그러므로 반응조에 투입된 철 표면에서 용출된 Fe² ⁺는 녹색의 Fe(OH)₂를 형성하고, 용존산소와 반응한 후에는 적갈색의 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄와 같은 입자성 철 산화물을 형성하거나 수산화물을 형성하게 된다.Krauskopf expressed the type of iron oxide as α-Fe ₂ O ₃ , FeOOH, Fe ₃ O ₄ , FeCO ₃ , FeS ₂ , hydrated silicates, and oxidized iron ions on the iron surface. Solubility in the range from pH 3 to pH 10 is very low, said to exist in the form of almost insoluble crystals. Therefore, the Fe ² ⁺ eluted from the iron surface charged into the reaction tank after the formation of the Fe (OH) ₂ of green, and the dissolved oxygen and the reaction is to form a particulate iron oxide such as red-brown of Fe ₂ O ₃ and Fe ₃ O ₄ Or to form a hydroxide.

Fe² ⁺+2O₂ ↔ Fe₃O₄ _(S) Fe ² ⁺ + 2O ₂ ↔ Fe ₃ O ₄ _(S)

2Fe³ ⁺+1.5O₂ ↔ Fe₂O₃ _(s) 2Fe ³ ⁺ + 1.5O ₂ ↔ Fe ₂ O ₃ _(s)

2Fe² ⁺+2H₂O+O₂ ↔ 2Fe(OH)₂ 2Fe ² ⁺ + 2H ₂ O + O ₂ ↔ 2Fe (OH) ₂

이때 반응조 내의 인산 이온은 형성된 철 화합물과 화학적 흡착반응이 진행되어 다음과 같은 착화합물을 형성하여 제거되게 된다.At this time, the phosphate ions in the reaction vessel is subjected to a chemical adsorption reaction with the formed iron compound is removed to form a complex compound as follows.

Fe₂O₃ _(s)+ PO₄ ³ ^- ↔ [Fe₂O₃ - PO₄]Fe ₂ O ₃ _(s) + PO ₄ ³ ^- ↔ [Fe ₂ O ₃ -PO ₄ ]

철에 의해 발생되는 화합물에 의해 다음과 같은 양의 화학적 슬러지가 발생한다. Compounds produced by iron produce the following amounts of chemical sludge:

Fe → FePO₄ Fe → Fe(OH)₃ Fe → Fe₂O₃ Fe → FePO ₄ Fe → Fe (OH) ₃ Fe → Fe ₂ O ₃

1㎎ 2.7㎎ 1㎎ 1.9㎎ 1㎎ 2.9㎎1mg 2.7mg 1mg 1.9mg 1mg 2.9mg

4) 전기분해 4) Electrolysis 반응조에서의In a reactor 전류의 흐름 Current flow

전류가 양극에서 수체를 거쳐 음극으로 통과할 때 그것은 평형농도차이, 양극의 과전압, 음극의 과전압 그리고 저항전위차(ohmic potential drop)를 극복해야한다(Scott, 1995). 양극의 과전압은 활성 과전압과 농도 과전압뿐만 아니라 양극표면에서의 부동필름으로부터의 부동 과전압이 포함된다. 반면 음극의 과전압은 주로 활성과전압과 농도 과전압으로 구성된다(Chen, 2002). 이것을 정리하면 다음과 같다.When the current passes from the anode to the cathode and then to the cathode, it must overcome the equilibrium concentration difference, the anode overvoltage, the cathode overvoltage and the ohmic potential drop (Scott, 1995). The overvoltage of the anode includes the floating overvoltage from the floating film on the surface of the anode as well as the active overvoltage and concentration overvoltage. On the other hand, the overvoltage of the cathode consists mainly of active overvoltage and concentration overvoltage (Chen, 2002). This is summarized as follows.

여기서,

= 평형 전위,

= 양극 활성 과전압,

= 양극 농도 과전압,

= 양극 부동 과전압,

= 음극 활성 과전압,

= 음극 농도 과전압, d = 전극간격, к= 전기전도도, j = 전류밀도이다.here,

= Equilibrium potential,

= Anode active overvoltage,

= Anode concentration overvoltage,

= Bipolar floating overvoltage,

= Cathode active overvoltage,

= Cathode concentration overvoltage, d = electrode spacing, k = electrical conductivity, j = current density.

이 중에서 평형 전위는 일반적으로 음의 값을 갖으며, 그 값은 전류를 걸어주는 전기분해 프로세스에서 무시할 만할 정도로 작게 된다. Xueming Chen 등에 따르면 과전압의 크기는 전류밀도에 대수적으로 비례하고 전류밀도가 클수록 전극에 걸리는 전압에는 영향이 적다고 한다. 그래서 전류밀도가 높은 전기응집 프로세스에서는 주로 수체에 의해 발생되는 전압(반응식 12의 가장 오른쪽 부분)이 프로세스의 지배 전압이 된다.Among them, the equilibrium potential is generally negative, which becomes negligibly small in the electrolytic process of applying current. According to Xueming Chen, the magnitude of overvoltage is proportional to the current density, and the greater the current density, the less the voltage on the electrode. Thus, in the high current density electrocoagulation process, the voltage generated by the water body (the rightmost part of Equation 12) becomes the dominant voltage of the process.

한편, Xueming Chen 등은 Tafel equation으로 활성 과전압을 계산하고, Nernst-Plank Equation으로 확산, 이류와 전기이동 등의 물질전달을 계산하여 다음과 같은 식을 유도 하였으며, 이 유도 과정에서 정상상태 등의 적절한 가정이 사용되었고 실험을 통해서 그 식의 적절성을 입증하였다. 다음은 Xueming Chen등이 제안한 식이다.Xueming Chen et al. Calculated the active overvoltage with the Tafel equation and calculated the material transfer such as diffusion, advection, and electrophoresis with the Nernst-Plank Equation, and induced the following equation. Assumptions were used and experiments proved the adequacy of the equation. The following is proposed by Xueming Chen.

- 새 알루미늄 전극 판일 때(부동화가 일어나지 않았을 때)When a new aluminum electrode plate (no passivation)

- 상당기간 사용한 알루미늄 전극 판일 때(부동화가 일어났을 때)When the aluminum electrode plate is used for a long time (when dynamics occur)

5) 5) 수체의Watery 저항에 의해 By resistance 발생되는Generated 전압( Voltage( ohmicohmic potentialpotential ))

수체의 저항에 의해 발생되는 전압은 옴의 법칙에 따라 전압과 전류, 저항의 관계로 V = I R에 의해 유도된 것으로. 저항값은 일반적으로 도선(도체)으로 사용된 물질의 종류에 따라 다르며, 도선의 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다. 즉, 도선상의 두 점 사이의 길이를 d(cm), 단면적을 S(㎠) 라 하면, 두 점 사이의 저항은 R =ρ D/A(Ω)이 된다. 이 경우의 비례상수 ρ는 한 변이 1 cm인 정육면체가 가지고 있는 전기저항에 상당하고, 물질에 고유한 수치를 표시한 것으로, 이것을 그 물질의 저항률 또는 고유저항이라 한다. 고유전기저항의 역수(逆數)가 전기전도도 이며, 단위는 일반적으로 S/m 를 사용한다.The voltage generated by the body's resistance is induced by V = I R in relation to voltage, current, and resistance according to Ohm's law. The resistance value generally depends on the type of material used as the conductor (conductor) and is proportional to the length of the conductor and inversely proportional to the cross-sectional area. That is, if the length between two points on the lead is d (cm) and the cross-sectional area is S (cm 2), the resistance between the two points is R = ρ D / A (Ω). In this case, the proportional constant ρ corresponds to the electrical resistance of a cube of 1 cm on one side, and represents a numerical value unique to the material, which is called the resistivity or the resistivity of the material. The inverse of the intrinsic electrical resistance is the electrical conductivity, and the unit is generally S / m.

이들의 관계를 정리하면 다음과 같으며 여기서 I/S는 전류밀도 i로 나타낼 수 있다(도 11 참조).These relationships are summarized as follows, where I / S can be represented by current density i (see FIG. 11).

여기서, U = voltage(V), I = current(A), L = electrode interval(㎝), S = electrode area(㎠), k = conductivity(S/㎝)이다.Where U = voltage (V), I = current (A), L = electrode interval (cm), S = electrode area (cm 2), and k = conductivity (S / cm).

전기응집 프로세스에서 전류밀도(i)가 클 경우(전극면적에 비해 전류량이 많을 경우)에는 전류가 바깥쪽으로도 흐르기 때문에 실질적인 전류밀도는 초기 이론 전류밀도보다 크게 되며 따라서 측정되는 전압도 이론값에 비해 작아지게 된다.If the current density (i) is large in the electrocoagulation process (when the current amount is larger than the electrode area), the current flows outward, so the actual current density is larger than the initial theoretical current density, and thus the measured voltage is also compared with the theoretical value. It becomes small.

6) 전기분해에 의해 용출되는 금속 이온의 양6) the amount of metal ions eluted by electrolysis

전기분해에 의해 용출되는 금속이온의 양은 패러데이 법칙을 따르며 전류량, 전기를 걸어준 시간, 금속의 원자량에 비례하고 용출되는 금속의 이온가에 반비례한다. 이것을 정리하면 아래와 같이 나타낼 수 있다. 다른 연구자들에 따르면 실제 용출량은 이론 용출량과는 차이가 나며 그 영향이 전류밀도와 연관이 있다고 하였고, 알루미늄의 경우는 이론용출량과 실제 용출량이 많이 차이가 난다고 하였는데 그 요인 중의 하나가 전극주변의 pH를 들었다.The amount of metal ions eluted by electrolysis follows Faraday's law and is inversely proportional to the amount of current, duration of electricity, and atomic weight of the metal and inversely proportional to the ionic value of the eluted metal. This can be summarized as follows. According to other researchers, the actual dissolution amount is different from the theoretical dissolution amount and its effect is related to the current density. In the case of aluminum, the theoretical dissolution amount and the actual dissolution amount differ greatly, and one of the factors is the pH around the electrode. Heard.

여기서, W: 용출이온량(g), I: 전류(A), t: 시간(s), M: 원자량, F: 페러데이(Faraday)상수(96487(A/s)), n: 이온가Where W: elution ion amount (g), I: current (A), t: time (s), M: atomic weight, F: Faraday constant (96487 (A / s)), n: ion value

7) 전기응집에 의한 인 제거7) Phosphorus removal by electrocoagulation

전기분해에 의한 인 제거는 금속이온을 용이하게 제어 가능하며, 응집제를 사용할 때의 pH 저하 등의 문제가 발생하지 않는다는 장점을 가지고 있다.Phosphorus removal by electrolysis has an advantage that metal ions can be easily controlled, and problems such as pH drop when using a flocculant do not occur.

- 양극반응-Anode reaction

Metal → Metal^a ⁺ + ae^- Metal → Metal ^a ^{+ +} ae ^-

H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^- _{_{H 2 O → O 2 + 4H}} + + 4e -

Cl^- → Cl₂ + 2e^- Cl ^{^-} → Cl ₂ + 2e ^-

Organics → Oxidised Product + e^- Organics → Oxidised Product + e ^-

- 음극반응-Cathodic reaction

Metal^a ⁺+ ae^-→ MetalMetal ^a ^{+ +} ae ^- → Metal

2H₂O → 2e^-+ H₂ + 2OH^- _{^{2H 2 O → 2e - + H}} 2 + 2OH -

철을 양극으로 사용하는 경우 전극 표면에서 2가 철 이온을 용출시키고 용출된 2가 철 이온은 전류의 흐름 방향을 따라 음극의 철봉표면으로 이동하는 과정에서 용존산소가 있다면 반응하여 3가 철로 변환하게 된다.When iron is used as an anode, divalent iron ions are eluted from the surface of the electrode, and the eluted iron ions react with the dissolved oxygen in the process of moving to the iron bar surface of the cathode along the direction of the current to convert to trivalent iron. do.

Fe² ⁺ → Fe³ ⁺ +e^- ^{^{^{^{Fe 2 + → Fe 3 + +}}}} e -

이때, 인산염이 용출된 Fe(II) 및 Fe(III)와 반응한다면 반응조에서 제거되는 인과 철의 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있다.At this time, if the phosphate reacts with the eluted Fe (II) and Fe (III), the reaction of the phosphorus and iron removed in the reaction tank can be represented as follows.

3Fe² ⁺ + 2PO₄ ³ ^- ↔ Fe₃(PO₄)₂(s)3Fe ² ⁺ + 2PO ₄ ³ ^- ↔ Fe ₃ (PO ₄ ) ₂ (s)

Fe³ ⁺ + PO4³ ^- ↔ FePO4(s)Fe ³ ⁺ + PO4 ³ ^- ↔ FePO4 (s)

포기조와 같이 어느 정도의 산소조건이 충족되는 경우 2가 철은 쉽게 3가 철 로 전환되므로 3가 철 이온과만 반응한다고 가정하면, 이론적인 Fe:P의 몰 비는 1:1이 된다. 하지만 안정적이고 효과적인 제거를 위해서는 몰 비를 1.5 혹은 그 이상으로 유지하는 것이 좋다고 보고되고 있으며, 이는 원수 조건 및 사용되는 공정에 따라 달라진다. 한 예로 염화철(ferric chloide)을 활성슬러지 포기조에 넣는 경우 5.4:1(Fe:P) 전도의 몰 비를 유지해야 유출수의 인 농도를 0.5mg/L 정도로 낮출 수 있다고 한다. 이렇게 몰 비가 이론치에서 벗어나는 이유로는 원수 중에 공존하는 다가 금속이온에 의한 정인산이온이 제거되거나 생물학적 인(P) 제거가 발생할 수 있으며 철이 OH-등과 결합하여 FePO4이외의 화합물을 형성하기 때문이다. Krauskopf는 철산화물 유형을 a-Fe₂O₃, FeOOH, Fe₃O₄, FeCO₃, FeS₂, hydrate silicates 등으로 나타내었으며 철표면에서 산화작용으로 용출된 철이온이 pH3에서 pH 10까지 범위에서 용해도가 매우 낮아 거의 불용성결정체의 형태로 존재한다고 하였다. 그러므로 반응조에 투입된 철표면에서 용출된 Fe² ⁺는 녹색의 Fe(OH)₂를 형성하고 용존산소와 반응한 후에는 적갈색의 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄와 같은 입자성 철 산화물을 형성하거나 수산화물을 형성하게 된다.If some oxygen conditions are satisfied, such as aeration tank, the bivalent iron is easily converted to trivalent iron, so the theoretical molar ratio of Fe: P is 1: 1 when it is assumed to react only with trivalent iron ions. However, it is reported to maintain a molar ratio of 1.5 or more for stable and effective removal, depending on raw water conditions and the process used. For example, when ferric chloide is added to an activated sludge aeration tank, the phosphate concentration of effluent can be reduced to about 0.5 mg / L by maintaining the molar ratio of 5.4: 1 (Fe: P) conductivity. The reason why the molar ratio is out of theory is that the phosphate ions can be removed or biological phosphorus (P) can be removed by covalent polyvalent metal ions in raw water, and iron is combined with OH- to form compounds other than FePO4. Krauskopf shows iron oxide types as a-Fe ₂ O ₃ , FeOOH, Fe ₃ O ₄ , FeCO ₃ , FeS ₂ , hydrate silicates, and the iron ions eluted by oxidation on the iron surface range from pH3 to pH 10 Its solubility is very low and it exists in the form of almost insoluble crystals. Therefore eluted from the iron surface charged into the reaction tank Fe ² ⁺ is after the formation of the Fe (OH) ₂ in the green and reaction with dissolved oxygen to form a particulate iron oxide such as red-brown of Fe ₂ O ₃ and Fe ₃ O _4, or It forms a hydroxide.

Fe² ⁺+2O₂ ↔ Fe₃O₄ _(S) Fe ² ⁺ + 2O ₂ ↔ Fe ₃ O ₄ _(S)

이때, 반응조 내의 인산 이온은 형성된 철 화합물과 화학적 흡착반응이 진행되어 다음과 같은 착화합물을 형성하여 제거되게 된다.At this time, the phosphate ions in the reaction vessel is subjected to a chemical adsorption reaction with the formed iron compound is removed to form a complex as follows.

1㎎ 2.7㎎ 1㎎ 1.9㎎ 1㎎ 2.9㎎1mg 2.7mg 1mg 1.9mg 1mg 2.9mg

2. 2. BODBOD 제거 remove

호기성 조건에서 유기 물질을 박테리아가 산화 반응과 세포 합성에 의하여 제거시킨다.Under aerobic conditions, organic matter is removed by bacteria by oxidation and cell synthesis.

박테리아 유기물질+ O2 + 영양염류.-----→.. CO2 + NH3 + C5 H7 NO2 + 기타최종생성물Bacterial Organic Matter + O2 + Nutrients .----- → .. CO2 + NH3 + C5 H7 NO2 + Other final products

3. 3. SSSS 제거 remove

유기성 SS는 미생물 플록(=미생물의응집체)에 흡착되고 가수 분해를 통해서 미생물에 의해 산화 분해되며 고액분리 과정을 거쳐서 최종 제거된다.Organic SS is adsorbed on microbial flocs (= microbial aggregates), oxidized by microorganisms through hydrolysis, and finally removed through solid-liquid separation.

4. 질소 제거4. Nitrogen removal

유기질소는 미생물에 의해 호기성 조건에서 질산성 질소(NO3 -N)로 최종 산화되고 무산소 조건에서 탈 질산화 박테리아에 의해 질소 가스로 환원되어 대기 중으로 방출 제거된다.Organonitrogen is finally oxidized by nitrogen to nitric acid (NO3 -N) in aerobic conditions and reduced to nitrogen gas by denitrifying bacteria in anoxic conditions and released to the atmosphere.

질산화: Nitrification:

NH₄ ⁺ + 2O₂ → NO₃ ^- + 2H⁺ + H₂O (Nitrosomonas, Nitrobactor균의 작용) _{^{_{NH 4 + + 2O 2 → NO}}} 3 - + 2H + + H 2 O (Nitrosomonas, Nitrobactor action of bacteria)

탈질산화:Denitrification:

NO₃ ^- → NO₂ ^- → N₂ (Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus균의 작용) _{^{_{^{NO 3 - → NO 2 - →}}}} N 2 (Pseudomonas, the action of Micrococcus, Bacillus bacteria)

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed to solve the technical problem, and those skilled in the art to which the present invention pertains (man skilled in the art) various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention. It will be possible to, and such modifications, changes, etc. will be considered to be within the scope of the following claims.

도 1은 일반적인 회분식 활성슬러지 공법을 나타낸 개념도1 is a conceptual diagram showing a general batch activated sludge process

도 2는 종래의 전해장치를 설명하기 위한 개략도2 is a schematic view for explaining a conventional electrolytic apparatus

도 3은 종래의 고정식 데칸터를 설명하기 위한 개략도Figure 3 is a schematic diagram for explaining a conventional fixed decanter

도 4는 본 발명에 의한 하·폐수 처리 장치의 개략도4 is a schematic diagram of a wastewater and wastewater treatment apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 하·폐수 처리 장치의 구성도5 is a block diagram of a wastewater treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention

도 6은 도 5에 도시된 회분식 반응조(200)의 전해장치(220)를 나타낸 구성도FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an electrolytic apparatus 220 of the batch reactor 200 illustrated in FIG. 5.

도 7은 전기분해 회분실험 반응조를 나타낸 개략도7 is a schematic view showing an electrolysis batch test reactor

도 8 및 도 9는 도 5에 도시된 회분식 반응조(200)의 데칸터(230)의 구성도 및 동작 설명도8 and 9 are diagrams illustrating the construction and operation of the decanter 230 of the batch reactor 200 shown in FIG. 5.

도 10은 철의 전기 분해를 설명하기 위한 참조도10 is a reference diagram for explaining the electrolysis of iron.

도 11은 수체의 저항에 의해 발생되는 전압을 설명하기 위한 참조도11 is a reference diagram for explaining a voltage generated by the resistance of a water body;

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ][Description of Code for Major Parts of Drawing]

100 : 유량조정조 110 : 유량조정조 교반기100: flow adjustment tank 110: flow adjustment tank stirrer

120 : 유량조정조 펌프 150 : 협잡물종합처리기120: flow rate adjusting tank pump 150: contaminant synthesis processor

200 : 회분식 반응조 200: batch reactor

201 : 하·폐수 또는 상징수 배출층 210 : 교반기201: Sewage, wastewater or supernatant discharge layer 210: Stirrer

220 : 전해장치 221 : 포기플로워220: electrolytic apparatus 221: aeration floor

222 : 공기이송라인222: air transfer line

223 : 전해장치의 산기 장치부 224 : 지지부223: diffuser portion of the electrolytic device 224: support portion

225 : 금속 플레이트(plate) 230 : 데칸터(Decanter)225: metal plate 230: decanter

231 : 부상체231: floating body

232 : 흡입펌프 233 : 상징수이송라인232: suction pump 233: symbolic feed line

234 : 스프링지지형 체크밸브 235 : 스프링234: spring support check valve 235: spring

236 : 신축 자바라 237a : 상부 지지대236: telescopic bellows 237a: upper support

237b : 하부 지지대 237c : 하부 스토퍼237b: lower support 237c: lower stopper

237d : 상부 스토퍼 238 : 힌지고리237d: Upper Stopper 238: Hinge

240 : 회분식 반응조 산기장치 241 : 공기이송라인240: batch reactor tank device 241: air transfer line

250 : 슬러지인발펌프 251 : 공기이송라인250: sludge drawing pump 251: air transfer line

252 : 슬러지플로워 300 : 소독 및 방류수조252: Sludge Followers 300: Disinfection and Discharge Tank

310 : UV 소독설비 320 : 전자유량계310: UV disinfection equipment 320: Electronic flowmeter

400 : 슬러지 농축저류조 410 : 슬러지 농축조400: sludge thickening storage tank 410: sludge thickening tank

411 : 슬러지 인발펌프411: sludge drawing pump

421 : 슬러지 저류조 산기장치 420 : 슬러지 저류조421: sludge storage tank diffuser 420: sludge storage tank

430 : 전해장치 500 : 반응조430: electrolytic device 500: reactor

501 : 하·폐수 또는 상징수 배출층501: sewage, wastewater or supernatant discharge layer

502 : 금속 플레이트(plate) 503 : 산기 장치부502: metal plate 503: diffuser unit

504 : 전원 공급부 505 : 공기 공급부504: power supply 505: air supply

Claims

삭제delete

하·폐수(하수)를 유입하여 교반한 후 유입 하수의 유량변동을 조절하여 배출하는 유량조정조와; A flow adjustment tank for introducing and agitating sewage and wastewater (sewage) and then controlling and changing the flow rate of the inflow sewage;

상기 유량조정조로부터 하수를 유입하여 포기와 교반을 병행하고 상기 하수 내에 침지된 전기분해장치에서 발생한 철 화합물을 이용하여 인을 제거하고, 질산화·탈질작용에 의해 질소와 유기물을 제거하며, 침전 공정에 의해 하부층의 침전 슬러지층은 슬러지배출관으로 배출하고 상부층의 상징수는 부유식 데칸터(Decanter)를 사용하여 배출하는 회분식 반응조와;Sewage is introduced from the flow rate adjustment tank and aeration and agitation are performed, and phosphorus is removed using an iron compound generated from an electrolysis apparatus immersed in the sewage, nitrogen and organic substances are removed by nitrification and denitrification, and a precipitation process is performed. By the sedimentation sludge layer of the lower layer is discharged to the sludge discharge pipe and the symbol water of the upper layer is discharged using a floating decanter (Decanter);

상기 슬러지배출관을 통해 침전 슬러지층을 유입하여 일시 저장하였다가 외부 또는 상기 유량조정조로 반출하는 슬러지농축저류조; 및A sludge concentrate storage tank for introducing the sludge sludge layer through the sludge discharge pipe and temporarily storing the sludge discharged layer and then carrying it out to the outside or the flow rate adjusting tank; And

상기 부유식 데칸터를 통해 상징수를 유입하여 소독한 후 배출하는 소독 및 방류 수조;를 포함하며,It includes; disinfection and discharge tank for discharging after discharging the supernatant water through the floating decanter;

상기 회분식 반응조는:The batch reactor is:

상기 유량조정조로부터 유입된 하수를 교반하는 교반기와; 상기 유량조정조로부터 유입된 하수를 포기하는 한 개 이상의 산기(포기)장치와; 상기 하수 내에 2개 이상의 철 플레이트를 침지하여 전기분해하고 상기 전기분해에 의해 발생한 철 화합물을 이용하여 인을 화학적으로 제거하는 전해장치와; 상기 침전 공정에 의해 하부층의 침전슬러지층을 상기 슬러지배출관을 통해 상기 슬러지 농축저류조로 강제 배출시키는 슬러지인발펌프; 및 상기 침전 공정에 의해 상부층의 상징수를 상기 소독 및 방류 수조로 배출하는 부유식 데칸터(Decanter);를 포함하며,A stirrer for stirring the sewage introduced from the flow rate adjusting tank; At least one diffuser (aeration) device for abandoning the sewage introduced from the flow rate adjustment tank; An electrolysis device for electrolyzing by immersing two or more iron plates in the sewage and chemically removing phosphorus using an iron compound generated by the electrolysis; A sludge drawing pump for forcibly discharging the sludge layer of the lower layer by the precipitation process to the sludge concentrated storage tank through the sludge discharge pipe; And a floating decanter for discharging the supernatant of the upper layer to the disinfection and discharge tank by the precipitation process.

상기 부유식 데칸터는:The floating decanter is:

상기 회분식 반응조에 저장된 하수 수면을 따라 부유하는 부상체와; 상기 부상체의 최고수위와 최저수위를 감지하는 센서와; 상기 부상체의 하부와 연결된 신축 자바라를 통해 상징수 흡인력을 발생시키는 흡입펌프와; 상기 부상체의 위치에 따라 상기 신축 자바라를 통해 배출되는 상징수를 개폐하는 스프링지지형 체크밸브와; 상기 부상체가 상기 하수 수면을 따라 부유하도록 안내 및 지지하는 지지대; 및 상기 센서로부터 감지한 신호에 의해 상기 부상체가 최고수위에 이르게 되면 상기 흡입펌프를 구동함과 동시에 상기 스프링 지지형 체크밸브를 열고, 상기 부상체가 최저수위에 이르게 되면 상기 흡입펌프를 정지함과 동시에 상기 스프링 지지형 체크밸브를 닫히게 하는 제어부;를 포함하며,A floating body floating along the sewer surface stored in the batch reactor; A sensor for detecting the highest level and the lowest level of the floating body; A suction pump for generating a symbol water suction force through an elastic bellows connected to a lower portion of the floating body; A spring-supported check valve for opening and closing a symbol water discharged through the expansion bellows according to the position of the floating body; A support for guiding and supporting the floating body along the sewer surface; And driving the suction pump and opening the spring-supported check valve when the floating body reaches the highest level by the signal detected by the sensor, and stopping the suction pump when the floating body reaches the minimum level. And a control unit for closing the spring-supported check valve.

상기 지지대는:The support is:

상기 하수 수면을 따라 상기 부상체를 상하로 안내하며, 상기 부상체가 최고수위 이상 상승하지 않도록 상단에 상부 스토퍼가 형성된 상부 지지대; 및 상기 상부 지지대를 지지하도록 일체로 형성되며, 상기 부상체가 최저수위 이하로 하강하지 않도록 상기 상부 지지대보다 지름이 크게 형성된 하부 지지대;를 포함하고, An upper supporter configured to guide the floating body up and down along the sewer surface, and having an upper stopper formed at an upper end thereof so that the floating body does not rise above the highest level; And a lower supporter integrally formed to support the upper supporter, the lower supporter having a larger diameter than the upper supporter so that the floating body does not descend below the minimum level.

상기 부상체는:The floating body is:

폴리우레탄, 스티로폼을 포함한 부상물질 중 어느 하나를 사용하며,Use any one of floating materials including polyurethane and styrofoam.

원형, 삼각, 사각, 반원 단면 중 어느 하나의 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.A sewage and wastewater treatment apparatus, comprising one of a circular, triangular, square, and semicircular cross section.

상기 회분식 반응조는:The batch reactor is:

상기 유량조정조로부터 유입된 하수를 교반하는 교반기와; 상기 유량조정조로부터 유입된 하수를 포기하는 한 개 이상의 산기(포기)장치와; 상기 하수 내에 2개 이상의 철 플레이트를 침지하여 전기분해하고 상기 전기분해에 의해 발생한 철 화합물을 이용하여 인을 화학적으로 제거하는 전해장치와; 상기 침전 공정에 의해 하부층의 침전슬러지층를 상기 슬러지배출관을 통해 상기 슬러지 농축저류조로 강제 배출시키는 슬러지인발펌프; 및 상기 침전 공정에 의해 상부층의 상징수를 상기 소독 및 방류 수조로 배출하는 부유식 데칸터(Decanter);를 포함하며,A stirrer for stirring the sewage introduced from the flow rate adjusting tank; At least one diffuser (aeration) device for abandoning the sewage introduced from the flow rate adjustment tank; An electrolysis device for electrolyzing by immersing two or more iron plates in the sewage and chemically removing phosphorus using an iron compound generated by the electrolysis; A sludge drawing pump for forcibly discharging the sedimented sludge layer of the lower layer by the sedimentation process to the sludge concentrated storage tank through the sludge discharge pipe; And a floating decanter for discharging the supernatant of the upper layer to the disinfection and discharge tank by the precipitation process.

상기 부유식 데칸터는:The floating decanter is:

상기 지지대는:The support is:

상기 전기분해장치는:The electrolysis device is:

상기 하수 내에 적어도 1쌍 이상의 철(Fe) 플레이트를 침지하여 전기분해하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.A sewage and wastewater treatment apparatus characterized by immersing at least one pair of iron (Fe) plates in said sewage to electrolyze.

상기 회분식 반응조는:The batch reactor is:

상기 부유식 데칸터는:The floating decanter is:

상기 지지대는:The support is:

상기 슬러지 농축저류조는:The sludge concentrate storage tank is:

상기 슬러지배출관을 통해 침전 슬러지층을 유입하여 일시 저장하는 슬러지농축조; 및A sludge thickening tank for temporarily storing the settling sludge layer through the sludge discharge pipe; And

상기 슬러지농축조로부터 침전 슬러지층을 유입하여 포기한 후 외부 또는 상기 유량조정조로 반출하는 슬러지저류조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.And a sludge storage tank for introducing and discharging the sludge layer from the sludge thickening tank and then discharging it to the outside or the flow rate adjusting tank.

제 4 항에 있어서, 상기 슬러지 농축저류조는:The method of claim 4, wherein the sludge thickening reservoir is:

상기 슬러지농축조와 상기 슬러지저류조 사이에 구성되어 전기분해에 의해 상기 침전 슬러지층에 포함된 인을 제거하는 전해장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하·폐수 처리 장치.And an electrolytic device disposed between the sludge thickening tank and the sludge storage tank to remove phosphorus contained in the precipitated sludge layer by electrolysis.