KR101365135B1 - Apparatus and method for nitrogen wastewater treatment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질소계 폐수처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중에서 1차로 아민류를 생물학적 처리단계를 통해 암모니아로 전환시키고, 전환된 암모니아를 폭기를 이용한 물리적 처리단계를 통해 폐수로부터 분리시켜 후속되는 2차 생물학적 처리단계에서의 용존 유기물질 처리 효율을 높이도록 하여 폐수 중 BOD 및 COD의 저감 효율을 증진시키고 DO(산소 용존량)를 높인 질소계 폐수처리 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중 아민류를 미생물을 이용하여 암모니아로 전환시키는 1차 생물학적 폐수처리조와; 상기 공정에 따라 전환된 암모니아가 포함된 폐수를 폭기시켜 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출시키는 폭기조와; 암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 미생물을 이용하여 제거하는 2차 생물학적 폐수처리조;를 포함하여 구성된 질소계 폐수처리 장치 및 방법을 발명의 특징으로 한다.The present invention relates to a nitrogen-based wastewater treatment apparatus and method, the object of which is to first convert the amines to ammonia through a biological treatment step in a comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines, and the converted ammonia physically using aeration Nitrogen-based wastewater treatment system that enhances the efficiency of reducing BOD and COD in the wastewater and increases DO (oxygen dissolved amount) by separating from the wastewater through the treatment step to improve the treatment efficiency of dissolved organic matter in the subsequent secondary biological treatment step. And a method.
The configuration of the present invention comprises a primary biological wastewater treatment tank for converting amines in a comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines into ammonia using microorganisms; An aeration tank for aeration of wastewater containing ammonia converted according to the above process to physically vaporize and discharge only ammonia in the wastewater; A second biological wastewater treatment tank for removing dissolved organic matter from the wastewater remaining after ammonia is discharged using microorganisms is characterized in that the nitrogen-based wastewater treatment apparatus and method are configured.
Description
본 발명은 질소계 폐수처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 산업현장에서 발생된 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수를 생물학적 처리를 통해 폐수 중 BOD, COD, T-N의 처리공정에 있어서 2차 생물학적 처리공정의 효율을 높이기 위해 1차 생물학적 처리공정에 의해 아민류가 변환된 암모니아성 질소를 물리적 처리 단계를 거쳐 제거 후 질소가스로 분해토록 함으로써 폐수 중의 BOD, COD를 현저히 낮추어 DO(산소 용존량)를 높인 폐수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a nitrogen-based wastewater treatment apparatus and method, and more specifically, in the second step in the treatment of BOD, COD, TN in wastewater through biological treatment of the total wastewater containing dissolved organic substances and amines generated in the industrial field In order to increase the efficiency of biological treatment process, ammonia nitrogen converted by amines by primary biological treatment process is removed through physical treatment step and then decomposed into nitrogen gas. It relates to a wastewater treatment apparatus and method for raising the.
일반적으로 반도체 생산공장, 원자력발전소, 정유 공장, 정밀화학 제품을 생산 공장에서는 각종 구성기기의 부식을 예방하기 위해 pH 제어제를 주입하게 된다.In general, a semiconductor production plant, a nuclear power plant, an oil refinery, and a fine chemicals production plant inject a pH control agent to prevent corrosion of various components.
이러한 부식 억제를 위한 pH 제어제로 최근에는 그 효과가 우수한 에탄올아민과 같은 아민류가 많이 사용되고 있다. Recently, amines such as ethanolamine having excellent effects have been used as a pH control agent for inhibiting corrosion.
여기서 아민류라고 하는 것은 아민의 일종으로 암모니아 분자의 수소원자가 알킬기로 치환된 것으로 1차 아민은 암모니아의 수소 하나가 알킬기로 치환된 형태이고 2차 아민은 두개의 알킬기가 그리고 3차 아민은 수소 모두가 알킬기로 치환된 형태의 염기성 작용기이다. 이러한 아민류는 산성과 만나면 산염기 반응을 하여 중화되게 된다.Herein, amines are a kind of amine in which the hydrogen atom of the ammonia molecule is substituted with an alkyl group. The primary amine is a form in which one hydrogen of ammonia is substituted with an alkyl group, the secondary amine has two alkyl groups, and the tertiary amine has both hydrogen. Basic functional groups substituted by alkyl groups. These amines are neutralized by an acidic reaction when they meet acidity.
상기 반도체 생산공장, 원자력발전소, 정유 공장, 정밀화학 제품을 생산 공장에서 사용되는 각종 구성기기의 부식을 억제하도록 pH 제어제로 사용된 아민류는 용존유기물질을 포함한 공장 폐수와 함께 방류 후 폐수 처리공정을 거치면서 그 함량을 낮추어 폐수 중 BOD(생물학적 산소 요구량), COD(화학적 산소요구량)을 낮추게 된다.
The amines used as the pH control agent to suppress the corrosion of the various components used in the semiconductor production plant, nuclear power plant, refinery plant, and fine chemicals production plant is discharged along with the plant wastewater containing dissolved organic matter and then treated with wastewater treatment. Through this process, the content is lowered to lower BOD (biochemical oxygen demand) and COD (chemical oxygen demand) in the waste water.
전통적인 생물학적처리공정에 의한 용존유기물질과 아민류가 포함된 폐수의 처리방법은 도 4와 같이 용존유기물질과 아민류가 포함된 폐수를 1차 생물학적 폐수처리조에서 1차로 생물학적 처리단계를 거치면서 미생물을 이용 아민류를 암모니아로 변환시켜 제거하고, 2차 생물학적 폐수처리조에서 2차로 생물학적 처리공정을 통해 암모니아와 미분해 에탄올아민을 아질산 및 질산염으로 산화시키는 질산화반응이 이루어진다. 이때 동시에 유기물질이 생물학적 반응을 통해 분해되어 BOD와 COD를 낮추는 공정으로 이루어진다. 2차 생물학적 처리를 거친 질산성질소는 추가적인 무산소조에서 아질산 또는 질산을 탈질화를 통해 질소로 전환하는 공정으로 구성된다.
Wastewater containing dissolved organic matter and amines by the conventional biological treatment process is a microbial treatment of the wastewater containing dissolved organic matter and amines through the first biological treatment step in the first biological wastewater treatment tank as shown in FIG. The used amines are converted to ammonia and removed, and the second biological wastewater treatment tank undergoes a second biological treatment process to oxidize ammonia and undecomposed ethanolamine to nitrite and nitrate. At the same time, organic matter is decomposed through biological reactions, and it is a process to lower BOD and COD. Nitrogen nitrate, which has undergone secondary biological treatment, consists of the process of converting nitrous acid or nitric acid to nitrogen through denitrification in an additional anaerobic bath.
보다 개선된 방법으로는 도 5와 같이 1차와 2차 생물학적 처리공정 사이에 약품처리조를 두어 차아염소산나트륨 등의 염소계 약품을 투입하여 1차 생물학적 처리공정에 따라 아민류 제거 시 발생된 암모니아를 제거하는 공정을 추가 후 2차 생물학적 처리공정에서 미생물을 이용 폐수 중 용존유기물질을 제거하여 생물학적 산소요구량(BOD), 생화학적 산소요구량(COD)를 낮추는 공정으로 이루어진다.
As a more improved method, as shown in FIG. 5, a chemical treatment tank is provided between the first and second biological treatment processes, and chlorine-based chemicals such as sodium hypochlorite are added to remove ammonia generated during the removal of amines according to the first biological treatment process. After adding the process to remove the dissolved organic matter in the wastewater using microorganisms in the second biological treatment process consists of lowering the biological oxygen demand (BOD), biochemical oxygen demand (COD).
하지만 상기 전통적인 생물학적 처리공정에 의해서는 T-N 및 BOD와 COD의 동시처리 효율이 낮아 고농도의 폐수처리에는 한계를 가지고 있다.
However, the conventional biological treatment process has a limitation in treating wastewater at high concentration due to low simultaneous treatment efficiency of TN, BOD and COD.
또한 상기 1차 및 2차 생물학적 처리단계 중간에 약품처리 공정을 추가하는 공정은 암모니아 제거에 사용된 약품의 Cl- 기가 2차 생물학적 처리공정시의 폐수 속에 잔류하게 되어 Cl- 성분의 농도 증가로 인해 2차 생물학적 처리공정의 효율이 떨어져 이 역시 BOD와 COD 감소 효율이 떨어진다는 문제점, 그리고 과도한 약품 투입에 따른 폐수량 증가와 같은 문제점이 있다.
In addition, in the process of adding a chemical treatment process in the middle of the first and second biological treatment step, the Cl − group of the chemical used for ammonia removal remains in the wastewater during the second biological treatment process due to an increase in the concentration of Cl − component. Due to the low efficiency of the secondary biological treatment process, this also has problems such as low efficiency of BOD and COD reduction, and an increase in wastewater due to excessive chemical input.
한편, 상기 생물학적 처리공정의 중간에 들어가는 약품처리 공정은 염소나 차아염소산나트륨과 같은 약품을 주입하는 염소파과주입법에 의한 처리방법으로, 염소에 의해 암모니아를 질소로 변환하여 처리하는 방법으로 약품비가 과다하게 소모되며, 전술하였듯이 염소이온(Cl-)에 의해 후처리공정의 효율을 떨어뜨리며, 특히 환경유해물질인 THM(트리할로메탄)을 형성하는 등의 문제점이 있다.
On the other hand, the chemical treatment process in the middle of the biological treatment process is a treatment method by the chlorine breakthrough injection method that injects a drug such as chlorine or sodium hypochlorite, the method of converting ammonia to nitrogen by chlorine and processing is excessive As described above, the efficiency of the post-treatment process is reduced by chlorine ion (Cl − ), and there is a problem in that THM (trihalomethane), which is an environmentally harmful substance, is formed.
이러한 염소파과주입법에는 염소계 약품을 직접 주입하는 방법과 소금물의 전기분해를 통해 현장에서 직접 염소나 차아염소산나트륨을 생산하여 처리하는 방법으로 대별되며, 전기분해에 의한 방법은 폐수내에 직접 전극을 삽입하여 처리하는 직접전해방식과 별도로 외부에서 소금물을 통해 염소나 차아염소산나트륨을 생성하여 폐수내에 별도로 주입하는 간접전해방식이 적용될 수 있다. These chlorine breakthroughs are divided into direct injections of chlorine-based chemicals and electrolysis of brine to produce and treat chlorine or sodium hypochlorite directly on site, and electrolysis involves inserting electrodes directly into the wastewater. Apart from the direct electrolytic treatment, indirect electrolysis may be applied to produce chlorine or sodium hypochlorite through brine from the outside and inject it into the wastewater separately.
그러나 이러한 전기분해에 의한 방법도 약품주입방식에 비해 운영관리가 편리하고, 유입폐수 부하량에 대응하는 면, 부산물 발생을 최소화할 수 있는 면 등에서 장점을 보일 수 있으나, 염소이온(Cl-)에 의한 다음 공정의 부하, 적은 양이지만 THM의 생성, 소금 및 전력상용에 따른 운영비 증가 등의 문제를 여전히 내포하고 있다. However, this method of electrolysis may also have advantages in terms of convenience in operation and management compared to chemical injection method, in terms of handling wastewater load and minimizing by-product generation, but by chlorine ion (Cl − ). The load of the next process is small, but still poses problems such as the generation of THM and the increased operating costs associated with salt and power use.
상기 염소파과주입법에 의한 암모니아성 질소의 처리반응식은 다음과 같다.
The reaction scheme of treating ammonia nitrogen by the chlorine breakthrough injection method is as follows.
2NH4 + + 3Cl2 → N2↑ + 6HCl + 2H+ 2NH 4 + + 3Cl 2 → N 2 ↑ + 6HCl + 2H +
2NH3 + 3Cl2 → N2↑ + 6HCl2NH 3 + 3Cl 2 → N 2 ↑ + 6HCl
2NH3 + 3HOCl → N2↑ + 3HCl + 3H2O2NH 3 + 3HOCl → N 2 ↑ + 3HCl + 3H 2 O
2NH3 + 3NaOCl → N2↑ + 3NaCl + 3H2O
2NH 3 + 3NaOCl → N 2 ↑ + 3NaCl + 3H 2 O
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중에서 1차로 아민류를 생물학적 처리단계를 통해 암모니아로 전환시키고, 전환된 암모니아를 폭기를 이용한 물리적 처리단계를 통해 폐수로부터 암모니아를 기화하여 분리시켜 후속되는 2차 생물학적 처리단계에서의 용존 유기물질 처리 효율을 높이도록 하여 폐수처리 효율을 증진시키고 DO(산소 용존량)를 높인 질소계 폐수처리 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to first convert the amines to ammonia through a biological treatment step in the overall wastewater containing dissolved organic substances and amines, and through the physical treatment step using aeration aerated Providing a nitrogen-based wastewater treatment apparatus and method which enhances wastewater treatment efficiency and increases DO (oxygen dissolved amount) by evaporating and separating ammonia from wastewater to increase the efficiency of dissolving organic matter in subsequent secondary biological treatment steps. There is.
본 발명의 다른 목적은 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중 아민류 제거 시 발생된 암모니아를 물리적 처리를 통해 기화된 암모니아기체를 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소가스로 분해하여 배출시키는 단계를 더 포함하는 질소계 폐수처리 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to further decompose and discharge the ammonia generated during the removal of amines from the comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines by physically treating the vaporized ammonia gas with sodium hypochlorite by gas-liquid decomposition and discharging it into nitrogen gas. It is to provide a nitrogen-based wastewater treatment apparatus and method comprising.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중 아민류를 미생물을 이용하여 암모니아로 전환시키는 1차 생물학적 폐수처리조와;The present invention to achieve the object as described above and to solve the conventional drawbacks, the present invention includes a primary biological wastewater treatment tank for converting amines in a comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines into ammonia using microorganisms;
상기 1차 생물학적 폐수처리조에 전환된 암모니아가 포함된 폐수를 폭기시켜 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 폭기조와; An aeration tank for aeration of wastewater containing ammonia converted into the primary biological wastewater treatment tank to physically vaporize and discharge only ammonia in the wastewater;
암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 미생물을 이용하여 제거하는 2차 생물학적 폐수처리조;를 포함하여 구성하되,
상기 폭기조에서 배출된 암모니아를 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소로 분해시키는 분해조와; And a secondary biological wastewater treatment tank for removing dissolved organic substances from the wastewater left by the ammonia discharge using microorganisms.
A decomposition tank for decomposing the ammonia discharged from the aeration tank into nitrogen by bringing it into gas-liquid contact with sodium hypochlorite;
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상기 분해조에 차아염소산나트륨을 공급하는 전해장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치를 제공함으로써 달성된다.
It is achieved by providing a nitrogen-based wastewater treatment apparatus further comprises an electrolytic device for supplying sodium hypochlorite to the decomposition tank.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 분해조는 전해장치에 염화나트륨 용액을 공급하는 저장부가 하부에 형성되고, 저장부 상부에는 분해조에서 공급된 암모니아가 공급되도록 공급관이 관통 형성되고, 공급관보다 상부쪽에는 분사노즐이 형성된 차아염소산나트륨 공급파이프가 관통되어 구성될 수 있다.
The present invention is a preferred embodiment, the decomposition tank is formed in the lower portion of the reservoir for supplying the sodium chloride solution to the electrolytic device, the upper portion of the reservoir is formed through the supply pipe to supply ammonia supplied from the decomposition tank, Sodium hypochlorite supply pipe with a spray nozzle may be formed through.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 분해조를 관통하는 차아염소산나트륨 공급파이프는 수직 또는 수평방향으로 복수개가 배열되고, 각 차아염소산나트륨 공급파이프에는 복수개의 분사노즐이 하부방향으로 설치될 수 있다.
In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of sodium hypochlorite supply pipes passing through the decomposition tank are arranged in a vertical or horizontal direction, and each of the sodium hypochlorite supply pipes may be provided with a plurality of injection nozzles in a downward direction.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 전해장치는 무격막식 전해장치 또는 유격막식 전해 장치일 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the electrolytic device may be a non-film type electrolytic device or a diaphragm type electrolytic device.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 암모니아가 포함된 폐수를 폭기시키는 폭기조는 암모니아의 기화 효율을 높이기 위해 암모니아가 포함된 폐수의 pH를 pH 10 이상으로 조절할 수 있는 pH 조절제 투입장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the aeration tank for aeration of the wastewater containing ammonia further includes a pH regulator input device capable of adjusting the pH of the wastewater containing ammonia to pH 10 or more in order to increase the vaporization efficiency of the ammonia. Can be.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 분해조에서 암모니아와 차아염소산나트륨의 반응한 후 반응액이 저장부로 재공급되고 이에 의해 변경되는 pH를 조절하기 위해 pH 조절제 투입장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, after the reaction of ammonia and sodium hypochlorite in the decomposition tank, the reaction solution may be configured to further include a pH regulator input device to adjust the pH is changed back by the supply to the storage. .
또한 본 발명은 다른 실시양태로,In another aspect, the present invention,
a) 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중 아민류를 1차 생물학적 폐수처리조에서 미생물을 이용하여 암모니아로 전환시키는 단계와;a) converting amines in a comprehensive wastewater containing dissolved organics and amines into ammonia using microorganisms in a primary biological wastewater treatment tank;
b) 이후 암모니아가 포함된 폐수를 폭기조에서 폭기하여 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 단계와; b) then aeration of the wastewater containing ammonia in an aeration tank to physically vaporize only the ammonia in the wastewater and discharge it;
c) 이후 암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 2차 생물학적 폐수처리조에서 미생물을 이용하여 제거하는 단계;를 포함하여 구성하되,
d) 상기 b) 단계에서 기화시켜 배출된 암모니아를 분해조에서 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소 가스로 분해시키는 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 방법을 제공함으로써 달성된다.
c) after the ammonia is discharged and the dissolved organic matter in the remaining waste water using a microorganism in the secondary biological wastewater treatment tank;
and d) decomposing ammonia discharged by evaporating in step b) into sodium gaseous hypochlorite in a decomposition tank to be decomposed into nitrogen gas.
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본 발명은 바람직한 실시예로,The present invention is a preferred embodiment,
상기 d)단계는, 상승하는 암모니아를 분해조 상부에 설치된 분사노즐에서 하부방향으로 분사되는 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 기상의 질소로 분해하는 단계와; The step d) includes the step of decomposing the rising ammonia into gaseous nitrogen by gas-liquid contact with sodium hypochlorite sprayed in a downward direction from an injection nozzle installed at an upper part of the decomposition tank;
분해된 질소가스를 분해조 상부를 통해 배출시키는 단계와; Discharging the decomposed nitrogen gas through an upper part of the decomposition tank;
기액접촉을 통해 반응된 차아염소산나트륨은 재환원되어 저장부로 유입되어 전해장치로의 공급수로 재활용되는 단계와;Sodium hypochlorite reacted through the gas-liquid contact is re-reduced and introduced into the storage to be recycled into the feed water to the electrolytic apparatus;
저장부의 염화나트륨을 전해장치로 공급하여 차아염소산나트륨으로 전기분해하여 생산하는 단계와; Supplying sodium chloride in the reservoir to an electrolytic device to produce electrolysis with sodium hypochlorite;
생성된 차아염소산나트륨을 분해조 상부에 설치된 분사노즐로 공급하는 단계(S405)로 이루어질 수 있다.
Supplying the generated sodium hypochlorite to the injection nozzle installed in the decomposition tank may be made of a step (S405).
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 차아염소산나트륨의 분사는 분해조내에서 상하 또는 수평방향으로 다단 배열된 분사노즐을 통해 분사되도록 구성할 수 있다.
In a preferred embodiment of the present invention, the injection of sodium hypochlorite may be configured to be injected through a multi-stage injection nozzle in a vertical or horizontal direction in a decomposition tank.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 b)단계는 pH 조절제를 투입하여 pH를 조절하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
The present invention is a preferred embodiment, the step b) may be configured to further comprise the step of adjusting the pH by adding a pH regulator.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 d) 단계에서 분해조에서 암모니아와 차아염소산나트륨의 반응한 후 반응액이 저장부로 재공급되고 이에 의해 변경되는 pH를 조절하기 위해 pH 조절제를 투입하여 조절하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, after the reaction of ammonia and sodium hypochlorite in the decomposition tank in step d), the reaction solution is supplied to the storage unit and adjusted by adding a pH regulator to adjust the pH thereby changed. It may be configured to include more.
상기와 같이 본 발명은 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 처리 시 물리적 처리단계를 통해 암모니아를 제거함으로써 후속되는 생물학적 처리단계에서의 BOD 및 COD 저감 효율이 획기적으로 증진되어 폐수 중 DO(산소 용존량)를 높아진다는 장점과,As described above, the present invention significantly improves the efficiency of reducing BOD and COD in a subsequent biological treatment step by removing ammonia through a physical treatment step in the treatment of comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines, thereby improving DO (oxygen dissolution) in wastewater. Advantage),
또한 아민류에서 전환된 암모니아 처리 시 별도의 약품처리 단계가 없음으로 인해 폐수량이 획기적으로 줄어 방류된 폐수의 처리비용 및 환경오염을 방지할 수 있다는 장점과,In addition, the treatment of ammonia converted from amines has no additional chemical treatment step, which significantly reduces the amount of wastewater and prevents treatment costs and environmental pollution of the discharged wastewater.
또한 약품 투입에 따른 약품투입비가 줄어들어 처리비용이 낮아진다는 장점과,In addition, due to the reduction of the drug input costs due to the input of drugs, the treatment cost is lowered,
또한 발생된 암모니아를 폭기 방식으로 분리한 다음 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 분해 후 질소가스만을 배출시키고, 반응 후 재환원된 반응액을 전해장치로 재순환을 통해 공급하여 차아염소산나트륨을 생산하도록 함으로써 소금사용량 및 용수사용량을 절감하고, 암모니아의 약품처리에 따른 TMH의 발생 및 염소이온(Cl-)의 후속 공정주입을 원천적으로 차단함으로 환경친화적이며 경제적인 장점을 가진 유용한 발명으로 산업 상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
In addition, the generated ammonia is separated by aeration, followed by gas-liquid contact with sodium hypochlorite to release only nitrogen gas after decomposition, and the reaction is supplied to the electrolytic apparatus through a recycled reaction solution to produce sodium hypochlorite. reducing consumption and water consumption, and the occurrence of TMH according to the chemical treatment of ammonia and chloride ions (Cl -) onto a useful invention having an environmentally friendly, economic advantages by fundamentally blocks the subsequent step injection industry that the use of the larger It is an expected invention.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 질소계 폐수 처리 공정 장치를 보인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 질소계 폐수 처리 방법을 보인 순서도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 차아염소산나트륨으로 암모니아를 질소로 분해하는 방법을 보인 순서도이고,
도 4는 종래 다단 생물학적 처리 방법에 의한 아민류 폐수 처리 공정 장치를 보인 구성도이고,
도 5는 종래 다단 생물학적 처리 방법과 약품처리단계를 포함한 아민류 폐수 처리 공정 장치를 보인 구성도이다.1 is a block diagram showing a nitrogen-based wastewater treatment process apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a flow chart showing a nitrogen-based wastewater treatment method according to an embodiment of the present invention,
3 is a flowchart showing a method of decomposing ammonia into nitrogen with sodium hypochlorite according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a block diagram showing an amine wastewater treatment process apparatus by a conventional multi-stage biological treatment method,
5 is a block diagram showing a conventional amine wastewater treatment process apparatus including a multi-stage biological treatment method and a chemical treatment step.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 아민류 폐수 처리 공정 장치를 보인 구성도이다. 1 is a block diagram showing an amine wastewater treatment process apparatus according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 기본 구성은 산업현장 등에서 발생된 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중 아민류를 미생물을 이용하여 암모니아로 전환시키는 1차 생물학적 폐수처리조(1)와;As shown, the basic configuration of the present invention comprises a primary biological wastewater treatment tank (1) for converting amines in a comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines generated in industrial sites into ammonia using microorganisms;
상기 공정에 따라 전환된 암모니아가 포함된 폐수를 폭기시켜 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 폭기조(2)와; An
암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 미생물을 이용하여 제거하는 2차 생물학적 폐수처리조(3);를 포함하여 구성된다.
And a second biological
또한 본 발명은 상기 폭기조(2)를 통해 배출된 암모니아를 질소로 분해시키는 분해조(4) 및 전해장치(5)를 더 포함하여 구성된다.In addition, the present invention further comprises a
구체적으로 폭기에 의한 암모니아의 기화배출에 있어서 폐수내의 pH에 따라 암모니아의 기화효율이 차이를 나타내는데 이때 pH에 따른 기화특성은 다음과 같다.Specifically, the vaporization efficiency of ammonia is different depending on the pH in the wastewater in the vaporization of ammonia by aeration. The vaporization characteristics according to pH are as follows.
NH4 + + OH- ↔ NH3 + H2ONH 4 + + OH- ↔ NH 3 + H 2 O
- 평형상태 : pH = 9.25-Equilibrium: pH = 9.25
- pH가 높을수록 오른쪽 반응이 지배적임The higher the pH, the more dominant the right response
- pH가 높을수록 NH3 가스형태로 탈기됨(pH >11 ⇒ NH3↑)-The higher the pH, the more it is degassed in the form of NH 3 gas (pH> 11 ⇒ NH 3 ↑)
이와 같이 암모니아의 기화효율을 높이기 위해 폭기조내에 pH를 조절할 수 있는 pH 조절제 투입장치(6)를 포함하여 구성할 수 있으며, 폭기량 조절 수단은 공기공급 펌프를 통한 공기 공급량을 조절하도록 구성하면 된다.
Thus, in order to increase the evaporation efficiency of ammonia can be configured to include a pH
본 발명에서는 바람직하게는 폭기조의 pH를 10이상 더욱 바람직하게는 pH를 11 이상으로 조절하여 폭기를 통해 기상의 NH3가 상부로 상승하도록 한 후, 이를 포집하여 분해조로 보낸다.In the present invention, preferably, the pH of the aeration tank is adjusted to 10 or more, more preferably to 11 or more, so that NH 3 in the gas phase rises through the aeration, which is collected and sent to the decomposition tank.
기상의 암모니아는 분해조(4)의 하부 쪽으로 공급관을 관통시켜 공급하여 상승하면서 분사노즐에서 분사된 차아염소산나트륨과 기액접촉하여 질소로 분해되도록 하고, 반응 후 재환원된 반응액은 암모니아 공급지점보다 하부에 위치한 저장부로 낙하하도록 구성한다.
The gaseous ammonia is fed through the supply pipe toward the lower part of the
상기 암모니아와 기액접촉하는 차아염소산나트륨(NaOCl)은 전해장치(5)를 통해 공급된다. 전해장치는 전해조 하부를 통해 공급된 소금물을 전기분해하여 차아염소산을 발생시키는 장치로 유격막식 전해장치와 무격막식 전해장치가 있는데, 이러한 전해장치 구성은 공지의 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명은 선택적으로 유격막식 또는 무격막식 전해장치 중 어느 것을 사용해도 된다.Sodium hypochlorite (NaOCl) in gas-liquid contact with the ammonia is supplied through the electrolytic apparatus (5). The electrolytic device is a device for generating hypochlorous acid by electrolysis of the brine supplied through the lower part of the electrolytic cell, there are a membrane type electrolytic device and a non-diaphragm type electrolytic device. The present invention may optionally use either a diaphragm-type or non-diaphragm type electrolytic apparatus.
전해장치에서 생산된 차아염소산나트륨은 공급 펌프를 통해 분해조의 상부방향으로 이송된 후 차아염소산나트륨 공급파이프(41) 및 분사노즐(42)을 통해 분사된다.The sodium hypochlorite produced in the electrolytic apparatus is transferred through the feed pump to the upper direction of the decomposition tank and then injected through the sodium
참고로 분해조에서 암모니아를 질소로 변환시키는 반응식은 아래의 반응에 따른다. For reference, the reaction formula for converting ammonia to nitrogen in the cracking tank follows the following reaction.
2NH3 + 3NaOCl → N2↑ + 3NaCl + 3H2O
2NH 3 + 3NaOCl → N 2 ↑ + 3NaCl + 3H 2 O
상기 분해조는 상부 일 지점에 개구가 형성되어 질소(N2)가 배출되도록 구성함으로써 개구와 결합된 파이프를 통해 배출되도록 구성한다.
The decomposition tank is configured to be discharged through the pipe coupled to the opening by forming an opening in the upper one point to be discharged nitrogen (N 2 ).
또한 분해조의 적어도 일측에는 하나 이상의 차아염소산나트륨 공급파이프(41)가 관통되어 내부에 설치된다. 바람직하게는 분해조의 내부 상하 방향으로 다단 배열되도록 관통 구성한다. 마찬가지로 미도시되었으나 수평방향으로도 다단배열로 구성함은 당연하다.In addition, at least one side of the decomposition tank is passed through one or more sodium
또한 개별 차아염소산나트륨 공급파이프(41)에는 바람직하게는 복수개의 분사노즐(42)이 하부 방향으로 형성되어 액상의 차아염소산나트륨을 하부방향으로 분사시켜 상승하는 암모니아 가스와 기액접촉하여 기상의 질소로 분해하게 구성된다.In addition, in the individual sodium
또한 하부 저장부는 전해장치에 공급되는 소금물을 저장하며, 상기 기액접촉을 통해 재환원된 반응액이 유입되는 곳으로 미도시 되었지만 일정 수위 이하인지 여부를 측정하는 수위 조절장치를 구비하여 외부로부터 소금물을 보충하도록 구성하게 구성된다. In addition, the lower storage unit stores the salt water supplied to the electrolytic device, and is not shown as a place where the reaction liquid re-reduced through the gas-liquid contact is provided with a water level control device for measuring whether the water level is below a certain level to the brine from the outside Configured to supplement.
또한 본 발명은 상기 분해조에서 암모니아와 차아염소산나트륨의 반응한 후 반응액이 저장부로 재공급되고 이에 의해 변경되는 pH를 조절하기 위해 pH 조절제 투입장치(7)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In another aspect, the present invention may further comprise a pH regulator input device (7) to control the pH is changed by the reaction solution is supplied back to the storage after the reaction of ammonia and sodium hypochlorite in the decomposition tank.
상기 전해장치는 미도시 되었으나 소금물을 전기 분해시 발생된 수소를 배출 장치가 구비되어 수소 폭발을 방지하도록 구성됨은 물론이다.
Although the electrolytic apparatus is not shown, it is of course configured to prevent hydrogen explosion by being provided with a device for discharging hydrogen generated during the electrolysis of the brine.
상기와 같이 구성된 본 발명의 장치 구성을 이용한 본 발명의 다른 실시양태인 질소계 폐수 처리 방법을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.A nitrogen-based wastewater treatment method according to another embodiment of the present invention using the apparatus configuration of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 2.
도시된 바와 같이 본 발명은 산업현장 등에서 발생된 용존 유기물질 및 아민류가 포함된 종합 폐수 중 아민류를 1차 생물학적 폐수처리조(1)에서 미생물을 이용하여 암모니아로 전환시키는 단계(S100)와;As shown, the present invention comprises the steps of converting the amines in the comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines generated in the industrial field and the like into ammonia using microorganisms in the primary biological wastewater treatment tank (1) (S100);
이후 암모니아가 포함된 폐수를 폭기조(2)에서 공기 주입에 의한 폭기를 통해 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 단계(S200)와; And then physically vaporizing and discharging only the ammonia in the waste water through the aeration by air injection in the aeration tank 2 (S200);
이후 암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 2차 생물학적 폐수처리조(3)에서 미생물을 이용하여 제거하는 단계(S300);를 포함하여 구성된다.
After the ammonia is discharged and the dissolved organic material in the remaining waste water using a microorganism in the secondary biological wastewater treatment tank (3) (S300); comprises a.
상기 암모니아가 포함된 폐수를 폭기조(2)에서 공기 주입을 통해 기화하여 배출하는 단계(S200)에서 pH 조절제 투입장치를 통해 pH를 조절하고, 공기량 조절에 의해 폭기량을 조절하여 암모니아의 기화효율을 조절할 수 있다.
Evaporating the waste water containing the ammonia through the injection of air in the aeration tank (2) in step (S200) by adjusting the pH through the pH regulator input device, by adjusting the amount of aeration by controlling the air volume to improve the evaporation efficiency of ammonia I can regulate it.
또한 본 발명은 상기 암모니아가 포함된 폐수를 폭기조(2)에서 공기 주입에 의한 폭기하여 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 단계(S200)에서 배출된 암모니아를 분해조에서 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소가스로 분해시키는 단계(S400);를 더 포함하여 구성할 수 있다.In addition, the present invention is aeration of the waste water containing ammonia by aeration in the aeration tank (2) by physically vaporizing only the ammonia in the waste water discharged in step (S200) of the ammonia discharged in the decomposition tank with sodium hypochlorite and gas-liquid contact To decompose into nitrogen gas (S400); may be configured to include more.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 차아염소산나트륨으로 암모니아를 질소로 분해하는 방법을 보인 순서도로, 암모니아를 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소가스로 분해시키는 단계(S400)는, 상승하는 암모니아를 분해조 상부에 설치된 분사노즐에서 하부방향으로 분사되는 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 기상의 질소로 분해하는 단계(S401)와; 분해된 질소가스를 분해조 상부를 통해 배출시키는 단계(S402)와; 반응 후 재환원된 반응액이 낙하되어 분해조 하부 저장부로 저장되는 단계(S403)와; 저장부의 염화나트륨을 전해장치로 공급하여 차아염소산나트륨으로 전기분해하여 생산하는 단계(S404)와; 생성된 차아염소산나트륨을 분해조 상부에 설치된 분사노즐로 공급하는 단계(S405)로 이루어진다.3 is a flow chart showing a method of decomposing ammonia into nitrogen with sodium hypochlorite according to an embodiment of the present invention, the step of decomposing ammonia into sodium gas by gas-liquid contact with sodium hypochlorite (S400), the rising ammonia Decomposing the gas in contact with sodium hypochlorite which is injected in the downward direction from the injection nozzle installed in the decomposition tank to the gaseous phase (S401); Discharging the decomposed nitrogen gas through an upper part of the decomposition tank (S402); Re-reducing the reaction solution after the reaction is dropped and stored in the decomposition tank lower storage (S403); Supplying sodium chloride in the storage unit to the electrolytic device to produce electrolysis with sodium hypochlorite (S404); Comprising a step (S405) of supplying the resulting sodium hypochlorite to the injection nozzle installed on the decomposition tank.
상기 차아염소산나트륨의 분사는 분해조 내에서 상하 또는 수평방향으로 다단 배열된 분사노즐을 통해 분사되도록 구성할 수 있다.
The injection of sodium hypochlorite may be configured to be sprayed through the spray nozzles arranged in a multi-stage up and down or horizontal direction in the decomposition tank.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 1차 생물학적 폐수처리조
(2) : 폭기조
(3) : 2차 생물학적 폐수처리조
(4) : 분해조
(5) : 전해장치
(6, 7) : pH 조절제 투입장치
(41) : 차아염소산나트륨 공급파이프
(42) : 분사노즐Description of the Related Art
(1): primary biological wastewater treatment tank
(2): aeration tank
(3): secondary biological wastewater treatment tank
(4): digester
(5): Electrolyzer
(6, 7): pH regulator input device
(41): sodium hypochlorite supply pipe
(42) Injection nozzle
Claims (13)
상기 1차 생물학적 폐수처리조에서 전환된 암모니아가 포함된 폐수를 폭기시켜 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 폭기조와;
암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 미생물을 이용하여 제거하는 2차 생물학적 폐수처리조;를 포함하여 구성하되,
상기 폭기조에서 배출된 암모니아를 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소로 분해시키는 분해조와;
상기 분해조에 차아염소산나트륨을 공급하는 전해장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치.
A primary biological wastewater treatment tank for converting amines in a comprehensive wastewater containing dissolved organic substances and amines into ammonia using microorganisms;
An aeration tank for aeration of wastewater containing ammonia converted in the primary biological wastewater treatment tank to physically vaporize and discharge only ammonia in the wastewater;
And a secondary biological wastewater treatment tank for removing dissolved organic substances from the wastewater left by the ammonia discharge using microorganisms.
A decomposition tank for decomposing the ammonia discharged from the aeration tank into nitrogen by bringing it into gas-liquid contact with sodium hypochlorite;
Nitrogen-based wastewater treatment apparatus further comprises an electrolytic device for supplying sodium hypochlorite to the decomposition tank.
상기 분해조는 전해장치에 염화나트륨 용액을 공급하는 저장부가 하부에 형성되고, 저장부 상부에는 분해조에서 공급된 암모니아가 공급되도록 공급관이 관통 형성되고, 공급관보다 상부쪽에는 분사노즐이 형성된 차아염소산나트륨 공급파이프가 관통되어 구성된 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치.
The method according to claim 1,
The decomposition tank is formed in the lower portion of the reservoir for supplying the sodium chloride solution to the electrolytic device, the supply pipe is formed through the reservoir so that the ammonia supplied from the decomposition tank is supplied, the sodium hypochlorite supplying the injection nozzle is formed above the supply pipe Nitrogen-based wastewater treatment apparatus, characterized in that the pipe is configured to pass through.
상기 분해조를 관통하는 차아염소산나트륨 공급파이프는 수직 또는 수평방향으로 복수개가 배열되고, 각 차아염소산나트륨 공급파이프에는 복수개의 분사노즐이 하부방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치.
Claim 3
And a plurality of sodium hypochlorite supply pipes passing through the decomposition tank are arranged in a vertical or horizontal direction, and each of the sodium hypochlorite supply pipes is provided with a plurality of injection nozzles in a downward direction.
상기 전해장치는 무격막식 전해장치 또는 유격막식 전해 장치인 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치.
The method according to claim 1,
The electrolytic device is a nitrogen-based wastewater treatment apparatus, characterized in that the non-membrane type electrolytic device or the diaphragm type electrolytic device.
상기 폭기조는 pH 조절제 주입장치를 이용하여 pH를 조절하도록 구성한 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치.
The method according to claim 1,
The aeration tank is nitrogen-based wastewater treatment apparatus, characterized in that configured to adjust the pH using a pH regulator injection device.
상기 분해조에서 암모니아와 차아염소산나트륨의 반응한 후 반응액이 저장부로 재공급되고 이에 의해 변경되는 pH를 조절하기 위해 pH 조절제 투입장치가 설치된 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 장치.
The method according to claim 1,
After the reaction of the ammonia and sodium hypochlorite in the decomposition tank is a nitrogen-based wastewater treatment apparatus characterized in that a pH regulator input device is installed to adjust the pH is changed by the reaction solution is supplied back to the storage.
b) 이후 암모니아가 포함된 폐수를 폭기조에서 폭기하여 폐수 중 암모니아만을 물리적으로 기화시켜 배출하는 단계와;
c) 이후 암모니아가 배출되고 남은 폐수 중 용존 유기물질을 2차 생물학적 폐수처리조에서 미생물을 이용하여 제거하는 단계;를 포함하여 구성하되,
d) 상기 b) 단계에서 배출된 암모니아를 분해조에서 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 질소 가스로 분해시키는 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 방법.
a) converting amines in a comprehensive wastewater containing dissolved organics and amines into ammonia using microorganisms in a primary biological wastewater treatment tank;
b) then aeration of the wastewater containing ammonia in an aeration tank to physically vaporize only the ammonia in the wastewater and discharge it;
c) after the ammonia is discharged and the dissolved organic matter in the remaining waste water using a microorganism in the secondary biological wastewater treatment tank;
d) decomposing the ammonia discharged in step b) into sodium gaseous hypochlorite in a decomposition tank to be gas-liquidly decomposed into nitrogen gas; and nitrogen wastewater treatment method further comprising.
상기 d)단계는, 상승하는 암모니아를 분해조 상부에 설치된 분사노즐에서 하부방향으로 분사되는 차아염소산나트륨과 기액접촉시켜 기상의 질소로 분해하는 단계와;
분해된 질소가스를 분해조 상부를 통해 배출시키는 단계와;
기액접촉을 통해 반응된 차아염소산나트륨은 재환원되어 저장부로 유입되어 전해장치로의 공급수로 재활용되는 단계와;
저장부의 염화나트륨을 전해장치로 공급하여 차아염소산나트륨으로 전기분해하여 생산하는 단계와;
생성된 차아염소산나트륨을 분해조 상부에 설치된 분사노즐로 공급하는 단계(S405)로 이루어진 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 방법.
The method according to claim 8,
The step d) includes the step of decomposing the rising ammonia into gaseous nitrogen by gas-liquid contact with sodium hypochlorite sprayed in a downward direction from an injection nozzle installed at an upper part of the decomposition tank;
Discharging the decomposed nitrogen gas through an upper part of the decomposition tank;
Sodium hypochlorite reacted through the gas-liquid contact is re-reduced and introduced into the storage to be recycled into the feed water to the electrolytic apparatus;
Supplying sodium chloride in the reservoir to an electrolytic device to produce electrolysis with sodium hypochlorite;
The nitrogen-based wastewater treatment method comprising the step (S405) of supplying the resulting sodium hypochlorite to the injection nozzle installed on the decomposition tank.
상기 차아염소산나트륨의 분사는 분해조 내에서 상하 또는 수평방향으로 다단 배열된 분사노즐을 통해 분사되도록 구성한 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 방법.
The method of claim 10,
The injection of the sodium hypochlorite is nitrogen-based wastewater treatment method, characterized in that configured to be sprayed through a multi-stage injection nozzle in the vertical or horizontal direction in the decomposition tank.
상기 b)단계는 pH 조절제를 투입하여 pH를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 방법.
The method according to claim 8,
The step b) is nitrogen-based wastewater treatment method comprising the step of adjusting the pH by adding a pH regulator.
상기 d) 단계에서 분해조에서 암모니아와 차아염소산나트륨의 반응한 후 반응액이 저장부로 재공급되고 이에 의해 변경되는 pH를 조절하기 위해 pH 조절 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소계 폐수처리 방법.
The method according to claim 8,
After the reaction of the ammonia and sodium hypochlorite in the decomposition tank in step d), the reaction solution is supplied back to the storage unit and further comprising a pH adjusting step to adjust the pH is changed by this nitrogen-based wastewater treatment method .
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