질소와 인의 대규모 배출은 수역의 부영양화를 일으킬 수 있습니다. 따라서 중국에서는 하수처리장의 처리효과를 평가하는 중요한 평가지표로 암모니아성 질소와 총인을 사용하고 있다. 현재 하수처리는 주로생물학적 탈질, 호기성 질산화반응과 무산소성 탈질반응을 통해 하수 중의 질소를 무해한 질소가스로 변환시키는 기술입니다.
총질소는 NO3-, NO2-, NH4+와 같은 무기질소와 아미노산, 단백질, 유기아민과 같은 유기질소를 포함하여 가용성 및 부유 입자의 질소 함량을 의미합니다. 생물학적 탈질화는 먼저 혐기성 환경에서 암모니아화를 통해 유기질소를 암모니아성 질소로 전환시키는 것을 포함합니다. 이 과정은 쉽게 수행할 수 있으며 대부분의 처리 시설에서 완료할 수 있습니다. 그런 다음 호기성 환경에서 암모니아성 질소는 질산화를 통해 질산성 질소로 변환됩니다. 마지막으로, 무산소 환경에서 질산성 질소는 탈질작용을 통해 암모니아 가스로 변환되어 물에서 빠져나갑니다.
주요 탈질 공정에는 다음이 포함됩니다.활성슬러지 공정폐수 내 질소 제거 효과는 우수하지만 공정 및 운영 측면에서 특정 한계와 복잡성을 갖고 있는 생물막 공정(생물학적 필터, 생물학적 접촉 산화 탱크, 생물학적 회전 디스크 등)(A2O, 산화 도랑, SBR 등) 및 생물막 공정(생물학적 필터, 생물학적 접촉 산화 탱크, 생물학적 회전 디스크 등)이 있습니다.
A2O 공정 또는 혐기성-무산소-호기성 활성 슬러지 공정은 서로 다른 미생물 군집이 유기물, 질소(N) 및 인(P)을 제거하는 3가지 별개의 기능 영역(혐기성, 무산소, 호기성)을 통해 흐르는 폐수를 포함합니다. A2O 공정은 총 수리학적 체류 시간이 짧은 것이 특징인 가장 간단한 인 및 질소 동시 제거 공정입니다. 혐기성, 무산소 및 호기성 조건이 교대로 반복되는 조건에서 사상균의 성장을 억제하고 슬러지 벌킹을 극복하며 일반적으로 100 미만의 슬러지 점도(SVI)를 달성합니다. 이는 처리된 폐수와 슬러지의 분리를 용이하게 합니다. 혐기성 및 무산소 섹션은 작동 중 부드러운 교반만 필요하므로 운영 비용이 저렴합니다.
장점:이 공정은 총 수리학적 체류 시간과 총 바닥 공간이 작은 가장 간단한 동시 질소 및 인 제거입니다. 혐기성-호기성 교대 작업 조건에서는 사상균이 대량으로 증식할 수 없으며 슬러지 벌킹이 발생하지 않습니다. 슬러지는 인 농도가 높고 비료 효과가 높습니다. 작동 중에 화학 물질이 필요하지 않으며 부드럽게 저어주기만 하면 되며 작동 비용이 낮습니다.
단점:인 제거 효율은 더 이상 개선하기 어렵고, 슬러지 성장은 일정한 한계가 있어 개선하기가 쉽지 않습니다. 질소 제거 효율도 더 이상 향상시키기 어렵고 내부 순환량이 너무 높아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 운영 비용이 증가합니다. 침전조에서는 용존 산소의 특정 농도를 유지해야 하며, 체류 시간을 줄여야 하며, 용존 농도가 너무 높아서 순환하는 혼합액이 반응기를 방해하지 않도록 해야 합니다.
연속 순환 반응기로도 알려진 산화 도랑은 기존 활성 슬러지 공정을 수정하고 개발한 것이며 특별한 형태의 확장 폭기입니다.
주요 기능은 산소를 공급하는 것입니다. 활성 슬러지가 부유 상태에 있도록 하여 폐수, 공기 및 슬러지 간의 철저한 혼합 및 접촉을 허용합니다. 그리고 산화 도랑의 정화 기능을 유지하는 데 중요한 특정 유속(0.25m/s 이상)으로 탱크 길이를 따라 물이 순환하도록 유도합니다. 산화 배수로는 우수한 폐수 품질, 충격 부하에 대한 강한 저항성, 높은 인 및 질소 제거 효율성, 손쉬운 슬러지 안정화, 낮은 에너지 소비 및 자동화 제어 용이성과 같은 장점을 제공합니다.
그러나 실제 운영에서는 슬러지 벌킹, 거품 발생, 슬러지 부유, 불균일한 유속, 슬러지 퇴적 등 일련의 문제가 여전히 존재합니다.
간헐 활성 슬러지 공정, 줄여서 SBR 공정은 유입, 반응, 침전, 유출, 유휴의 5단계로 나눌 수 있는 작동 주기를 가지고 있습니다. 이 통합 프로세스는 단순함이 특징입니다. 반응조가 1개뿐이므로 2차 침전조, 회수슬러지 및 관련 설비가 필요하지 않습니다. 일반적으로 균압조는 필요하지 않으며, 대부분의 경우 1차 침전조를 생략할 수 있습니다.
특징:대부분의 경우 균압 탱크를 설치할 필요가 없습니다. SVI 값이 낮고 침전이 쉽고 일반적으로 슬러지 벌킹이 발생하지 않습니다. 인 및 질소 제거 반응은 작동 모드를 조정하여 수행됩니다. 자동화 정도가 높습니다. 올바르게 수행하면 치료 효과가 지속적인 치료보다 낫습니다. 단위 투자가 상대적으로 적습니다. 발자국은 크지만 처리되는 물의 양은 적습니다.
문제:A2O와 산화 배수로 공정 모두 넓은 탱크 면적이 필요하므로 인프라 비용이 많이 듭니다. 슬러지 회수 및 침전 공정은 복잡하고 에너지 집약적이어서 일반 소규모 폐수 처리장이 수행하기 어렵고 폐수 처리장 개조에 적합하지 않습니다. SBR 공정에는 유출수 품질을 보장하기 위해 고정밀 디캔터가 필요하며, 유출수 유량을 조절하기 위해 후속 균등화 탱크가 필요하므로 자동화에 대한 요구가 높습니다.
생물학적 필터는 넓은 면적을 필요로 하며 생물학적 접촉 산화 탱크의 고정 담체는 구성 및 유지 관리가 어렵습니다. 둘 다 막히는 경향이 있어 폐수 처리장의 장기적으로 안정적인 운영에 심각한 문제를 야기합니다. 반면에 생물학적 회전 디스크는 더 적은 양의 폐수를 처리하며 처리 용량이 더 작은 폐수 처리장에 더 적합합니다.
MBBR 프로세스생물학적 필터와 생물학적 유동층 공정을 기반으로 개발되었습니다. 바이오필름 공정과 활성슬러지 공정의 장점을 동시에 활용함으로써 바이오필름 공정에서 흔히 발생하는 패킹 막힘 및 역세의 높은 에너지 소비 문제와 활성슬러지 공정의 슬러지 손실 문제를 극복하여 생물학적 처리 효과를 더욱 효과적으로 만듭니다.
MBBR 캐리어는 신속한 미생물 부착 및 성장을 촉진하는 다양한 미량 원소를 포함하는 폴리머 재료로 만들어집니다. 특수 공정을 통해 변형 및 제작되어 비표면적이 크고, 친수성이 좋고, 생물학적 활성이 높으며, 생물막이 빠르게 형성되고, 처리 효과가 좋으며, 사용 수명이 긴 등의 장점을 지닌 담체가 탄생합니다.
미생물은 MBBR 담체에 광범위하게 부착될 수 있으므로 일정한 슬러지 농도를 유지하면서 생물학적 처리 시스템의 바이오매스가 크게 증가합니다. 이는 시스템의 처리 용량과 효율성을 향상시키고 다양한 수질로 인한 충격 부하에 대한 저항력을 향상시킵니다. MBBR 담체에 부착된 생물막이 특정 두께에 도달하면 용존 산소 구배가 생성되어 호기조의 담체 내에 무산소 구역이 생성됩니다. 이는 탈질균이 담체 내에서 탈질, 즉 질화와 탈질을 동시에 수행할 수 있도록 해준다. 이는 탄소원을 효과적으로 보존하여 낮은 탄소 대 질소 비율에서도 우수한 질소 제거 능력을 가능하게 합니다.
MBBR 운반체는 모두 1 미만의 밀도를 가지며, 생물막이 형성된 후 밀도가 물과 유사하여 물 속에 부유 상태를 유지할 수 있습니다. 실제 작업에서는 교반과 결합된 폭기가 사용되어 물 속의 담체를 유동화하여 기체-액체-고체 3상 유동화를 형성합니다. 이는 기체, 액체 및 운반체 상 간의 접촉을 강화하여 산소 활용 효율을 크게 향상시키고 통기량과 에너지 소비를 효과적으로 줄입니다.
MBBR 공정은 기존 생물학적 처리 공정 위에 특정 첨가제를 추가하고 캐리어 스크린을 설치하기만 하면 됩니다. 대규모 인프라 구축 없이 향상된 질소 제거 능력을 달성해 투자 비용을 대폭 절감합니다. 이는 폐수 처리장의 업그레이드 및 개조에 있어 유망한 개발 전망을 보여줍니다.
전통적인 탈질 공정은 NH4+를 NO2-로 산화시킨 다음 NO3-로 산화시킵니다. 활성물질은 아질산염산화세균과 질화세균으로 총칭하여 질화세균으로 알려져 있습니다. 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 아질산염 산화는 질산화보다 더 많은 에너지를 생성하므로 반응 속도가 더 빠릅니다. 아질산염 산화는 다량의 H+를 생성하여 시스템 pH를 낮추는 반면 질산화는 시스템 pH에 영향을 미치지 않습니다. 아질산염 산화와 질산화 사이의 호기성 비율은 3:1입니다. 아질산염산화균과 질산화균은 생리학적 특성이 대체로 유사하지만, 아질산염산화균은 수명이 짧고 성장이 빠르기 때문에 충격 부하와 불리한 환경 조건에 더 잘 적응할 수 있습니다.
질산화 박테리아가 억제되면 NO2-가 축적됩니다. 분명히, 전통적인 질산화-탈질화 질소 제거 과정에서 탈질 박테리아의 작용으로 탈질은 질산염이나 아질산염에서 시작될 수 있습니다. 그러나 NO2-에서 NO3-로, 그리고 다시 NO3-에서 다시 NO2-로의 반복적인 전환은 더 많은 용존 산소와 유기 탄소원을 소비합니다. 실제 공정에서 이 전환 과정을 제어하여 NH4+의 전부 또는 대부분이 NO3- 대신 NO2-로 전환되고, NO2-에서 직접 탈질이 일어나면 이 과정을 단축 질산화-탈질화라고 합니다. 환경 전문가들의 끊임없는 노력을 통해 많은 원자로에서 단기간의 질산화-탈질화가 달성되었습니다.
전통적인 탈질 공정과 비교하여 단기 질산화-탈질 공정은 다음과 같은 장점을 나타냅니다.
문제:단기 질화-탈질화(SCD) 공정은 현재 연구 단계에 있으며 실용적인 엔지니어링 적용이 제한되어 있습니다. SCD 단계에서는 온도, pH 등의 요인을 제어하기 어렵기 때문에 안정적인 SCD 공정을 달성하고 적용 범위를 확대하려면 보다 정교한 온라인 검출 및 퍼지 제어 기술이 필요합니다.
혐기성 암모니아 산화는 혐기성 암모니아 산화 박테리아가 아질산염을 전자 수용체로 사용하여 혐기성 조건에서 암모니아 질소를 질소 가스로 산화시키는 생물학적 반응 과정입니다. 이 반응은 일반적으로 외부 조건(pH, 온도, 용존 산소 등)에 대한 요구 사항이 비교적 가혹하지만, 산소 및 유기물의 참여가 필요하지 않기 때문에 연구 및 공정 개발은 지속 가능한 개발의 중요성을 갖습니다.
혐기성 암모니아 질소 처리에는 일반적으로 폐수에 포함된 암모니아 질소의 일부를 아질산염으로 변환하는 전처리 단축 질화 공정이 포함됩니다. 코크스 공장의 폐수 및 매립지 침출수 처리에 이를 적용한 성공적인 사례가 이미 있습니다.
혐기성 암모늄 산화는 질소 가스를 생성하는 미생물 반응입니다. 이는 여러 가지 장점을 제공합니다. 암모니아는 탈질소에서 전자 공여체로 직접 작용하기 때문에 외인성 유기물이 제거되어 운영 비용이 절약되고 2차 오염이 방지됩니다. 산소를 효과적으로 활용하여 산소 공급 에너지 소비를 줄입니다. 일부 암모니아는 질산화를 거치지 않고 혐기성 암모늄 산화에 직접 참여하기 때문에 산 생성이 감소하고 알칼리 생성이 0이므로 중화에 필요한 화학 시약의 양이 감소하고 운영 비용이 낮아지며 2차 오염이 완화됩니다.
부유물질(SS), 화학적 산소요구량(COD), BOD를 제거하고 질산화, 탈질, 인 제거, AOX(유해물질) 등을 제거하는 공정입니다. 생물학적 산화와 부유물질 차단이 통합되어 후속 침전조(2차 침전조)가 필요 없는 것이 특징입니다. 이는 체적 부하와 유압 부하가 크고 유압 유지 시간이 짧으며 인프라 투자가 덜 필요하고 우수한 배출수 품질을 생성하며 운영 에너지 소비가 낮고 운영 비용을 절감합니다.
BAF는 바이오필름 기술의 장점을 갖췄을 뿐만 아니라, 특수 여과재를 사용하고 적절한 가스 분배 설계를 통해 공간여과에 효과적인 역할을 하는 3세대 바이오필름 반응기입니다.
기술적 특성:
