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폐수 내 질소 제거의 자동화

한계값 준수, 안정적인 플랜트 운영 보장, 에너지 소비 최적화

최적의 질소 저감을 위해서는 질화 및 탈질화 프로세스를 최적의 상태로 조정해야 합니다. 한편으로는 부하와 개별 한계값에 따라 슬러지 활성화 중에 산소화를 제어하는 과정이 포함됩니다. 다른 한편으로는 질화 및 탈질화 단계 중의 조정이 수반됩니다. 엔드레스하우저의 Liquiline Control 시스템은 질소의 제거를 보장하고 이 과정에 필요한 에너지의 양을 최적화해 고객을 지원합니다.

폐수 처리 시 질소 제거의 자동화를 위해 설계된 Liquiline Control 솔루션은 압축기의 속도를 조절함으로써 공기조로 유입되는 공기의 양을 제어합니다. ©Endress+Hauser

폐수 처리 시 질소 제거의 자동화를 위해 설계된 Liquiline Control 솔루션은 압축기의 속도를 조절함으로써 공기조로 유입되는 공기의 양을 제어합니다.

ISEmax CAS40D 이온 선택 센서를 사용하면 폭기조에서 직접 암모늄 및 질산염을 측정 할 수 있습니다. 이는 부하에 기초하여 제어될 수 있는 생물학적 단계에서 질소 제거를 가능케합니다. ©Endress+Hauser

ISEmax CAS40D 이온 선택 센서를 사용하면 폭기조에서 직접 암모늄 및 질산염을 측정 할 수 있습니다. 이는 부하에 기초하여 제어될 수 있는 생물학적 단계에서 질소 제거를 가능케합니다.

또는 Liquiline System CA80AM 비색 분석계로 암모늄을 측정 할 수 있습니다. ©Endress+Hauser

또는 Liquiline System CA80AM 비색 분석계로 암모늄을 측정 할 수 있습니다. 매우 정밀하고 신뢰할 수 있는 측정값을 제공하는 한편 소요되는 유지 보수 노력이 매우 적습니다.

Viomax CAS51D 광학 센서는 질산염 부하의 변화를 매우 빠르게 감지합니다. ©Endress+Hauser

Viomax CAS51D 광학 센서는 질산염 부하의 변화를 매우 빠르게 감지할 뿐만 아니라, 독창적인 디자인으로 견고하게 설계되었으며 자체 정화 기능을 통해 소요되는 유지보수가 적습니다.

Liquiline Control 시스템을 사용하면 폐수 처리장의 생물학적 단계에서 폭기를 제어하여 폐수에서 질소를 안정적으로 제거 할 수 있습니다. ©Endress+Hauser

Liquiline Control 시스템을 사용하면 폐수 처리장의 생물학적 단계에서 폭기를 제어하여 폐수에서 질소를 안정적으로 제거 할 수 있습니다.

질소 저감의 과제

질소의 주요 성분은 암모늄과 질산염입니다. 폐수 처리 플랜트에서는 박테리아가 산소의 첨가를 통해 암모늄을 질산염으로 전환합니다(질화). 이 과정은 암모늄이 (거의) 남지 않을 때까지 계속됩니다.

그런 다음 다른 박테리아가 질산염을 분자 질소로 전환합니다(탈질화). 분자 질소는 대기로 빠져 나가 폐수에서 제거됩니다. 탈질화 프로세스 중에는 산소가 더 이상 첨가되지 않습니다. 이는 박테리아가 질산염에 존재하는 산소를 소비하게 하기 위함입니다.

가장 중요한 문제는 최적의 질소 저감을 달성하려면 언제, 얼마나 많은 산소가 질화에 필요한지 파악하는 것입니다. 산소는 압축기를 사용해 폭기조로 주입됩니다. 이를 위해서는 엄청난 양의 전기가 필요한데, 플랜트의 전체 에너지 요구량 중 최대 70%를 차지합니다. 산소를 너무 많이 첨가하면 에너지와 비용이 낭비되고, 너무 적게 첨가하면 배출 값이 저하됩니다.

Liquiline Control을 통한 자동 질소 저감

Liquiline Control 시스템은 유입수 부하를 기준으로 암모늄과 질산염의 감소를 제어할 수 있습니다. 영양염류 농도에 따라 시스템이 압축기 속도의 조절 등을 통해 폭기조로의 공기 유입을 제어합니다. 이는 생물학적 단계의 진행이 연속적인지 또는 간헐적인지에 상관없이 수행됩니다.

측정값으로 질화 단계의 산소, 천이 영역의 암모늄 및 질산염(필요한 경우) 그리고 현재 폐수 처리 플랜트를 통해 흐르는 폐수의 양을 고려합니다. 천이 영역에는 질화 단계와 탈질화 단계 사이의 영역뿐만 아니라 생물학적 단계의 유입 영역과 배출 영역도 포함됩니다.

목표 산소 값과 폭기조로의 공기 유입은 유입수 부하의 변동에 따라 동적으로 조정됩니다. 야간 등 저부하 단계 중에는 소량의 공기만 주입되고, 비 오는 날씨 같은 부하 피크 중에는 더 많은 공기가 주입됩니다. 플랜트가 간헐적으로 운영되는 경우 최소 시간이나 질화 및 탈질화 단계도 고려합니다.

장점

  • 부하 피크가 높은 경우에도 지정된 배출 값 준수

  • 질소 제거 프로세스의 투명성과 용이성 향상

  • 폐수 처리 플랜트의 에너지 사용 최적화

  • 폭기조의 산소 목표 값을 자동으로 조정해 이상적인 질화 및 탈질화 시간 보장

  • 연속적이거나 간헐적인 여러 생물학적 단계를 동시에 제어