인-물 '비만'의 주범
암모니아성 질소가 수역의 "독"이라면 인은 "비료"입니다. 인이 수역으로 과도하게 배출되면 조류가 걷잡을 수 없이 자라게 되어 부영양화를 초래하고 궁극적으로 물을 '녹색 죽'으로 변화시킵니다. 이것이 바로 총인에 대한 환경 기준이 점점 더 엄격해지는 이유입니다(클래스 A 기준: 0.5mg/L).
그렇다면 폐수 처리 시스템에서 인은 정확히 어떻게 제거됩니까?
화학적 인 제거, 생물학적 인 제거 및 일부 보조 기술의 세 가지 주요 방법이 있습니다.
I. 화학적 인 제거-간단하고 잔인하며 안정적인 "침강 방법"
1.1 기본 원칙
화학적 인 제거의 핵심은 입자화 및 흡착슬러지 제거이다. 폐수에 화학물질을 첨가하면 수용성 인산염이 불용성 입자로 변환된 후 활성 슬러지에 흡착되어 슬러지 제거를 통해 제거됩니다.
이 프로세스에는 실제로 다음 두 단계가 포함됩니다.
입자 변환: 용해된 인산염 이온(PO43-)은 금속 이온과 반응하여 불용성 인산염 입자를 형성합니다.
흡착 및 슬러지 제거 : 미세한 입자들이 서로 부착되거나 활성슬러지에 흡착되어 슬러지 제거를 통해 총인을 감소시킵니다.
참고: 일부 사람들은 인 제거의 원리가 폐수에 금속염 제제를 첨가하여 수용성 인산염을 불용성 입자로 만든 후 침전되어 배출되는 것이라고 믿습니다. 이는 본 글에서 제시한 관점과 다릅니다.
1.2 일반적으로 사용되는 제제 및 반응 원리
철/알루미늄 염 인 제거의 핵심은 금속 이온과 인산염의 반응으로 중성 및 산성 조건에 적합한 난용성 염을 형성하는 것입니다. 반면, 석회인 제거는 인산칼슘 침전물을 형성하기 위해 높은 pH 환경에 의존하지만, 높은 pH와 이에 따른 pH 조정이 필요하며 다량의 슬러지도 생성됩니다.
1.3 세 가지 투여 방법
화학적 인 제거는 투여 위치에 따라 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 저는 개인적으로 독립적인 제어와 손쉬운 조정이 가능한 사후{1}}인 제거를 권장합니다.
II. 생물학적 인 제거-미생물의 "내면의 힘"
2.1 핵심 플레이어: 폴리인산염 축적 유기체(PAO)
생물학적 인 제거의 주요 역할은 특별한 유형의 박테리아-다인산염 축적 유기체(PAO)입니다. 그들은 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 호기성 조건에서는 폐수에서 인을 과도하게 흡수하여 세포 내 인 수준이 일반 박테리아보다 몇 배나 높아집니다.
2.2 2{1}}단계 주기-혐기성 인 방출, 호기성 인 흡수
PAO의 인 제거 과정에는 혐기성 환경과 호기성 환경이 교대로 필요합니다.
1단계: 혐기성 인 방출
용존 산소나 분자 산소가 없는 혐기성 조건에서 PAO는 세포 내의 폴리인산염을 오르토인산염으로 가수분해하여 물 속으로 방출합니다.
방출된 에너지는 물 속의 휘발성 지방산(VFA)을 흡수하여 세포내 탄소원 저장 화합물 PHB를 합성하는 데 사용됩니다.
이 단계에서는 물의 인 농도가 실제로 증가합니다.-당황하지 마세요. 이는 나중에 더 많은 '소비'를 준비하기 위한 것입니다.
2단계: 호기성 인 흡수
호기성 환경에 들어가면 폴리인산-축적 박테리아(PAB)가 세포 내에 저장된 PHB를 분해하여 에너지를 얻습니다.
그들은 물에서 용해성 오르토인산염을 과도하게 흡수하여 세포 내에 폴리인산염으로 저장합니다.
흡수되는 인의 양은 혐기성 단계에서 방출되는 인의 양을 훨씬 초과합니다.
3단계: 슬러지 제거 및 인 제거
생성된 인-풍부 슬러지는 잉여 슬러지로 배출되어 물에서 인을 완전히 제거합니다.
에너지 관점에서 볼 때, PPB는 혐기성 조건에서 유기물을 흡수하여 인을 방출하여 에너지를 얻고, 호기성 조건에서 인을 흡수하여 유기물을 분해하여 에너지를 얻으며 완전한 에너지 순환을 형성합니다.
2.3 주류 생물학적 인 제거 공정
A²/O 공정은 현재 가장 일반적인 질소 및 인 동시 제거 공정입니다. 호기성 단계에서 질산화, 무산소 단계에서 탈질화, 혐기성 단계에서 인 방출이 일어나며 세 가지 유형의 박테리아가 시너지 효과를 발휘합니다. 그러나 여기에는 고유한 단점이 있습니다. 반환된 슬러지의 질산염이 혐기성 구역으로 유입되어 인 제거 효율에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 UCT 프로세스 및 역 A²/O와 같은 수정된 프로세스가 개발되었습니다.
2.4 생물학적 인 제거에 영향을 미치는 요인
pH의 영향에 특별한 주의를 기울여야 합니다. pH가 갑자기 감소하면 혐기성 및 호기성 영역 모두에서 인 농도가 급격히 증가합니다. pH 저하로 인한 이러한 인 방출은 "파괴적"입니다.-효과적이지 않을 뿐만 아니라 이후의 호기성 인 흡수 능력도 감소시킵니다.
2.5 두 가지 인 제거 공정의 경제적 비교
생물학적 인 제거에는 탄소원이 필요합니다. 탄소원이 부족한 일부 폐수 처리장의 경우 경제적 관점에서 화학적 인 제거가 생물학적 인 제거보다 저렴합니다. 그러나 생물학적 인 제거의 장점은 슬러지 발생량이 적고 외부 화학물질이 필요하지 않다는 점입니다.
III. 기타 인 제거 기술
3.1 인공습지 인 제거
이 방법은 습지 식물 흡수, 기질 흡착, 미생물 형질전환 등 여러 공정을 활용하여 시너지적으로 인을 제거합니다. 장점은 저비용, 고효율, 환경-친화성입니다. 단점은 넓은 토지 면적 요구 사항과 계절적 영향입니다.
3.2 철편 내부전해법
산성화조에는 철스크랩 포장층이 설치됩니다. 철 스크랩은 산성 환경에서 내부 전기분해를 거쳐 Fe²⁺를 생성하고, 이는 후속 폭기 중에 Fe³⁺로 산화되어 인산염 이온과 함께 침전물을 형성합니다. 이 방법은 비용이 저렴하고-기존 공정을 변경할 필요가 없으나 정기적인 역세 유지관리가 필요합니다.
IV. 인 제거 방법을 선택하는 방법은 무엇입니까?
클래스 A(0.5 mg/L)를 요구하는 배출수: 생물학적 방법만으로는 표준을 일관되게 충족할 가능성이 없습니다. 화학적 인 제거는 보충제로 권장됩니다. 그러나 인 제거에는 낮은 슬러지 나이가 필요하고, 탈질소에는 높은 슬러지 나이가 필요하므로 충돌이 발생하고 제어가 어려워집니다(상쇄-).
저-탄소 배출원 폐수: 생물학적 인 제거에는 비용이 많이 듭니다. 화학적 인 제거가 대안으로 권장됩니다.