실험실에서{0}}300,000m³/d의 대규모 적용에 이르기까지 이 기술은 탄소-대-질소 비율이 낮은 폐수의 탈질 문제를 어떻게 해결합니까?
폐수 처리 산업에 종사하는 사람들에게는 현재 두 가지 과제가 있습니다. 한편으로는 도시 폐수 배출 기준이 지속적으로 강화되고 있으며,-총 질소 및 총 인 제거에 대한 요구 사항이 계속 증가하고 있으며, 이에 따라 극단적인 탈질소화가 업계에 필수가 되고 있습니다. 반면, 중국의 도시 폐수에서는 탄소-대-질소 비율이 낮은 것이 일반적입니다. 기존 공정은 탈질 효율을 보장하기 위해 외부 탄소원에 의존합니다. 이는 운영 비용을 크게 증가시킬 뿐만 아니라 추가적인 탄소 배출 압력을 가져오며 "이중-탄소" 전략 목표와 모순됩니다.
전통적인 AAO 공정에서는 폐수의 유기 탄소원 대부분이 호기성 단계에서 폭기 및 산화를 통해 낭비되어 탈질을 위한 탄소원이 부족해 "품질 및 효율성 향상 + 오염 및 탄소 배출 감소"라는 업계의 전환 요구를 충족시키기 어렵습니다. 외부 탄소원 없이 심층적인 질소 및 인 제거를 달성하는 핵심 강점을 갖춘 빠르게 부상하고 있는 혐기성-산소성-무산소(AOA) 공정은 실험실 연구에서 대규모-엔지니어링 실습으로 점차 이동하여 폐수 처리 업계에서 경이로운 "다크호스"가 되었습니다.
핵심복호화, 반응순서만 바꾼 AOA의 마법은 무엇일까?
많은 사람들은 왜 AOA가 전통적인 AAO 공정과 비교하여 "호기성"과 "무산소"의 반응 순서만 뒤집어 질적 혁신을 달성하는지 궁금해합니다. 그 답은 내부 탄소원-에 의해 구동되는 질소 및 인 제거 메커니즘을 "먼저 저장한 후 활용"하는 고유한 메커니즘에 있습니다.
전통적인 AAO(혐기성-혐기성-호기성) 공정은 혐기성-무산소성-호기성 흐름을 사용합니다. 폐수 내 쉽게 생분해되는 유기 탄소원의 대부분은 호기성 단계에서 폭기하는 동안 무차별적으로 산화 및 분해됩니다. 실제로 무산소 단계에서 탈질소에 사용할 수 있는 탄소는 거의 없으므로 아세트산나트륨과 같은 외부 탄소원을 추가하여 그 공백을 메우게 되어 "탄소원이 부족할수록 더 많이 추가되고 비용이 높을수록 탄소 배출량도 높아진다"는 악순환이 발생합니다.
이와 대조적으로 AAO 공정은 3단계-혐기성-호기성-무산소 레이아웃을 통해 탄소원 활용 경로를 완전히 재구성하여 모든 탄소원이 효과적으로 사용되도록 보장합니다.
1. 혐기성 단계: 소스-기반 탄소 잠금
유입수에서 쉽게 생분해되는 COD는 우선적으로 PHA와 같은 내부 탄소원으로 변환되어 미생물 내에 저장됩니다. 이는 본질적으로 미생물에 대한 "탈질 탄약"을 사전에 준비하여 탄소 폐기물이 발생하는 것을 방지합니다.
2. 호기성 단계: 정밀 질산화
이 단계는 암모니아성 질소에 대한 전체 질산화 공정을 완료합니다. 동시에, 폭기시간과 용존산소 농도를 정밀하게 제어함으로써 미생물 내에 저장된 내부 탄소원의 과도한 산화를 방지하여 후속 탈질을 위한 충분한 매장량을 확보합니다.
3. 후-무산소 단계: 내인성 탈질화
미생물은 미리 저장된 내부 탄소원을 활용하여{0} 질산성 질소의 탈질소화를 완료합니다. 전체 프로세스는 외부 탄소원에 의존하지 않으므로 저-탄소-대-질소 비율 폐수에서 탄소원이 부족하다는 업계의 문제점을 근본적으로 해결합니다.
하드코어 검증: 100,000에서 300,000m³/d까지 이 프로젝트가 실행되었으며 결과를 보여주고 있습니다.
기술의 효율성은 엔지니어링 실습을 통해 입증됩니다. 현재 AOA 프로세스는 중국 전역의 여러 도시에 있는 폐수 처리장에 대규모로 적용되어 새로운 프로젝트, 업그레이드, 장마 영향, 저온 운영 등 다양한 시나리오를 다루면서 매우 확실한 운영 결과를 제공하고 있습니다.
생산 테스트 결과에 따르면 물 부하가 202%를 초과하는 극한 조건에서도 AOA 공정의 배출수 품질은 크게 저하되지 않았습니다. 암모니아 질소, 총 질소 및 총인의 제거율은 경미하고 제어 가능한 변동만 겪었으며 배출수 농도는 표준 내에서 일관되게 유지되었습니다. 1차 슬러지 회수율, 공기-대-물 비율, 슬러지 농도를 간단히 조정하면 시스템이 신속하게 안정적인 작동으로 복귀할 수 있으며 우기 동안 물의 양이 크게 변동하는 복잡한 조건에 완벽하게 적응할 수 있습니다.
전체-시나리오 적응성: 개조와 호환 가능, 저온 작동 처리-
새로운 프로젝트 외에도 AOA 프로세스는 기존 폐수 처리장 업그레이드에서도 강력한 호환성을 보여줍니다. 충칭의 폐수 처리장에서 1500m³/d ORBAL 산화 도랑-AOA 공정 개조를 완료한 후 총 질소 제거율은 외부 탄소원 없이 원래 AAO 공정의 71.52%에서 83.01%로 증가했으며 COD, 암모니아 질소 및 총인의 제거 효과는 기존 공정보다 전반적으로 우수했습니다.
북부/고원 지역의 낮은 겨울 기온으로 인해 감소된 탈질 활동이라는 업계의 문제점을 해결하기 위해 구이양에 있는 40,000m³/d AOA 공정 폐수 처리장은 11도 정도의 낮은 수온 조건에서 430일 동안 운영되었으며, 여전히 무산소 후 구역에서 40%의 질소 제거 기여를 달성했으며, 유출되는 총 질소는 4.13mg/L로 안정적으로 유지되었습니다. 동일한 유입원을 사용하는 AAO 공정 폐수 처리장과 비교하여 유출수 총 질소는 54.62%, 생물조 전력 소비는 24%, 화학물질 소비는 39%, 슬러지 생산량은 7% 감소했습니다.
표준 충족을 넘어서: AOA 프로세스의 향후 업그레이드 가능성
현재 AOA 프로세스는 비교적 완전한 기술 시스템을 형성했지만 그 잠재력은 그 이상으로 확장됩니다. 더 낮은 에너지 소비 및 더 낮은 탄소 배출에 대한 폐수 처리 산업의 개발 요구 사항을 충족하기 위해 업계에서는 AOA 공정과 새로운 질소 제거 기술의 통합을 모색하여 기술 업그레이드 잠재력을 더욱 탐구하기 시작했습니다.
여러 연구에 따르면 AOA(자동 폭기) 기술과 단축 질화 및 혐기성 암모늄 산화(ANAO) 기술의 결합 시스템은 낮은 COD/TN 비율로 도시 폐수 처리에서 탁월한 질소 제거 효율성을 나타내는 것으로 나타났습니다. AOA 공정을 기반으로 한 단축 질산화-ANAO 통합 시스템은 안정적인 작동 후 총 질소 제거와 함께 2.3mg/L만큼 낮은 유출수 총 질소 농도를 달성합니다. 95.8%만큼 높은 비율; 유입수 COD/TN 비율이 3.2만큼 낮은 조건에서 수정된 AOA 연속 흐름 시스템은 유출수 TN(4.6±1.5)mg/L 및 총 인(0.2±0.2)mg/L로 고급 처리 효과를 달성하며 ANAO{10}}결합 질소 제거는 86% 이상을 차지합니다.
이러한 탐구는 AOA 공정을 사용하여 탄소원이 거의 0에 가깝고 에너지 소비가 거의 0에 가까운 폐수 처리의 미래 실현을 위한 무한한 가능성을 제공하며, 우리나라 폐수 처리 산업의 저탄소 전환을 위한 핵심 기술 지원도 제공합니다.{2}}
결론
탄소-대-질소 비율이 낮은 폐수에서 질소 제거라는 병목 현상 문제를 해결하는 것부터 "오염 감소 및 탄소 감소를 통한 시너지 효율성 향상"이라는 업계 변혁 요구에 적응하는 것까지, AOA 공정은 가시적인 엔지니어링 결과를 통해 폐수 처리 분야에서 핵심 가치를 입증했습니다. 지속적인 기술 반복과 대규모 홍보를 통해 AOA 프로세스는 우리나라의 도시 폐수 처리장 건설 및 업그레이드에서 선호되는 솔루션이 되었으며, 업계가 "배출 기준 충족"에서 "친환경, 저-탄소 및 효율성 향상"이라는 고품질 개발 단계로 꾸준히 전환하도록 이끌고 있습니다.