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특허 및 신기술

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NPA
(Nitrogen and Phosphorus Removal using Aluminum alloy)
본 기술은 무산소조,호기조,알루미늄-철합금으로 구성된 나노촉매석출장치로 구성된 공정으로 전기분해조인 나노석출장치에 정격직류 전압을 적용한 알루미늄 나노합금판을 침지하여 극판에서 알루미늄 나노입자에 의해 인을 제거하는 하수처리기술입니다.
운전인자 HRT(hr) MLSS(mg/ℓ) DO(mg/ℓ)
무산소조 2.0 2,200 ~ 5,100 (3,200) 0.1 이하
호기조 4.0 4,120 ~ 7,240 (4,686) 2.0 ~ 4.2
철-알루미늄 용출조 0.14 ~ 0.35 (0.2) - 2.1 ~ 4.1
반응조 SRT : 10 ~ 30일, F/M비 : 0.09 ~ 0.2kg.BOD/kg.MLSS
침전조 침전조 체류시간 3시간, 수면적부하 : 14 ~ 20㎥/㎡.일

구성 및 기능

공정명 공정설명 효과
무산소조
  • 혐기조가 없어 시설비가 절약됨
  • 질소제거를 위한 탄소원전량을 무산조가 활용하여 질소제거효율증가
  • 혐기조 시설비와 운전관리비가 절약되고 체류시간이 약 1-2시간 감소됨
  • 인 방출시 소모되는 탄소원을 전량이용하여 탈질효과가 10% 증가됨
호기조
  • 미생물에 의한 질산화
  • 알루미늄과 나노입자가 인과 결합하여 인제거
  • 유기물의 산화·분해
  • 알루미늄-나노입자 석출장치
  • 유기물질과 질산화
  • 질산화된 물을 무산소조로 내부반송
나노합금
출장치
  • 인제거 위한 알루미늄-나노입자 용출
  • 전압과 전류 조절하여 석출량을 조절
  • 나노석출장치의 체류시간이 8-20분으로 체류시간이 절약됨
  • 인제거 비교실험의 결과 응집제 사용보다 슬러지 발생량이 적음
  • 미생물체류시간(SRT)에 관계없이 인제거율이 95%이상
  • 인제거는 나노촉매장치(NPR)에서 제거하므로 언제나 95%이상의 인제거효율을 보장
  • 온도에 관계없이 인제거효율이 높음
최종
침전조		 고액분리 /슬러지 반송/잉여슬러지인발
  • 알루미늄과 나노입자의 함유로 탈수시 유리
  • 나노물질이 핀플럭을 잡고 슬러지의 침강성이 좋아짐

인 제거 원리

  • 알루미늄과 나노이온의 석출
    - 전기화학적 용해작용으로 직류전류를 통하게 하여 계속적으로 양극 알루미늄판에서 Al이온을 석출
  • 물리적 반응에 의한 인제거(대부분)
    - 석출된 알루미늄이온이 산소와 결합하여 형성된 알루미늄 나노입자와 인이 결합하여 침전으로 제거되는 물리적 반응에 의한 인의 제거
  • 화학적 반응에 의한 인제거(일부)
    - 알루미늄 나노입자가 용해성인과 결합되어 제거되는 화학적 반응에 의한 인의 제거

인 제거 기전

질소 제거 원리

  • 암모니아제거
    1. 4OH- 이 발생됨
    2. 전기분해에 의한 암모니아질성의 산화
    3. OH- 라디칼이 산화로 다량의 암모니아가 산화됨
    4. 염분이 있으면 암모니아 분해가 더 잘됨
    5. 알루미늄의 용출은 Faraday 법에 따라 알루미늄이 용출됨
  • 질산화 탈질
    1. 호기조 : 질산화 NH4+ + 2O2 -----> NO3- + 2H+ + H2O
    2. 무산소조 : 탈질화 NO3-+6H++5e-  0.5N2+3H2O

인 제거 기전

처리효율

항목 유입수 농도(㎎/ℓ) 방류수 농도(㎎/ℓ) 제거율(%)
범위 평균 범위 평균 범위 평균
BOD 85.8～133.6 105.0 6.3 ~ 9.9 9.0 89.4 ~ 93.0 91.4
CODMn 44.3～63.4 54.7 4.8 ~ 7.9 5.0 85.6 ~ 90.7 90.8
SS 76.9 ~ 101.7 93.8 7.5 ~ 12.0 7.5 87.6 ~ 92.3 90.2
T-N 29.8～36.4 33.2 9.3 ~ 11.8 9.2 65.8 ~ 73.1 72.2
T-P 2.64 ~ 3.05 2.87 0.16 ~ 0.23 0.19 95.4 ~ 98.5 93.3

Design of NPA

인증번호

  • 특허 제10-152877호