KR0151928B1 - Method for treating organic waste water or excretions - Google Patents
Method for treating organic waste water or excretionsInfo
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Abstract
본 발명은 분뇨 및 유기성폐수처리에 이용되는 1차호기성소화-2차활성슬러지법을 개량한 방법으로서 바실러스균을 선택 배양하고 이를 포자화시켜 포자의 침강성은 물론 슬러지의 침강성도 향상시킬 뿐 아니라 소화조 및 폭기조내에서 비교적 변화의 폭이 큰 유기물의 부하변동이나 외부조건 변화에도 강하고 동시에 악취제거에도 유용하며 슬러지 발생이 적고 탈수 효율도 양호하여 유기물질의 제거효율은 물론 고도처리도 가능한 처리방법이며, 여기에다 감시용 화상시스템을 설치하여 조내의 미생물 상태를 정확히 파악하고 이를 물리화학적 운전조작 및 생물학적 영향인자의 조절, 즉 처리조건을 최적화한 처리방법으로서, 특히 이 공정을 이용한 처리방법은 운전이 단순하면서 유기물 제거효율이 기존 처리방법에 비해 월등하며, 기존 2차 처리공정에서 통상 필요한 20배 정도의 많은 희석수를 3배까지 줄일 수 있는 경제적인 고농도 유기성폐수의 고도처리방법이며, 분뇨외에도 산업폐수, 도시하수, 축산폐수, 및 생활오폐수 등에도 적용가능하다.The present invention is an improved method of the first aerobic digestion-secondary activated sludge method used for manure and organic wastewater treatment. Selective cultivation and sporulation of Bacillus bacterium improves sedimentation as well as sedimentation of the sludge as well as digestion tanks. In addition, it is strong in load change or external condition change of organic matter, which is relatively changeable in aeration tank, and it is useful for removing odor.It is less sludge generation and good dehydration efficiency. In addition, the monitoring image system is installed to accurately identify the microorganisms in the tank, and the physicochemical operation and the control of biological influence factors, that is, the treatment methods are optimized. In particular, the treatment method using this process is simple in operation. Organic removal efficiency is superior to the existing treatment method, and the secondary treatment And cost-effective high processing method of high-concentration organic waste water to be normally required number of dilution of 20 times at a constant that can be reduced to three times, it is possible in addition to the manure application also industrial waste, municipal sewage, livestock waste water and living waste water or the like.
Description
제1도는 본 발명의 공정도.1 is a process diagram of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 원수 2 : 투입조1: raw water 2: feeding tank
3 : 소화조슬러지 투입조로 반송 4 : 투입조 유출수3: Return to digester sludge input tank 4: Outflow water from input tank
5 : 전처리시설 6 : 전처리시설 유출수5: pretreatment facility 6: pretreatment facility runoff
7 : 투입조 악취가스 8 : 전처리시설 악취가스7: odor gas in feed tank 8: odor gas in pretreatment facility
9 : 저류조 악취가스 10 : 콤프레셔9: storage tank odor gas 10: compressor
11 : 저류조 12 : 저류조 유출수11: storage tank 12: storage tank effluent
13 : 소화조, 1차짐전조 및 2차침전조 혼합반송 슬러지13: digestion tank, primary cargo tank and secondary precipitation tank mixed conveying sludge
14 : 고농도 악취가스 15 : 호기성 소화조14 high concentration odor gas 15 aerobic digester
16 : 소화조 제1실 17 :소화조 제2실16: fire hydrant tank 1 17 fire hydrant tank 2
18 : 소화조 제3실 19 : 소화조 제4실18: 3rd digester room 19: 4th digester room
20 : 소화조슬러지반송실 21 : 소화조 폭기장치20: digester sludge transport room 21: digester aeration device
22 : 소화조슬러지반송 23 : 소화조 유출수22: digestion tank sludge transport 23: digestion tank effluent
24 : 1차침전조 25 : 1차침전조슬러지반송24: 1st settling tank 25: 1st settling tank sludge return
26 : 1차짐전 조슬러지 소화조로 반송26: Returned to the sludge digester before the first load
27 : 1차침전조 유출수 28 : 2차침전조슬러지 폭기조로 반송27: 1st sedimentation tank effluent 28: 2nd sedimentation tank sludge returned to aeration tank
29 : 희석수 30 : 희석조29: dilution water 30: dilution tank
31 : 폭기조 유입수 32 : 소화조미생물관찰31: Aeration tank inflow 32: Digestion microorganism observation
33 : 화상시스템 34 : 폭기 조미생물관찰33: Imaging system 34: Aeration seasoned observation
35 : 폭기조 36 : 폭기조 폭기장치35: aeration tank 36: aeration tank aeration device
37 : 폭기조 유출수 38 : 2차침전조37: Aeration tank outflow 38: Secondary precipitation tank
39 : 1차침전조 잉여슬러지 40 : 2차침전조 잉여슬러지39: 1st precipitation precipitating sludge 40: 2nd precipitation precipitating excess sludge
41 : 농축조 42 : 농축슬러지41: thickening tank 42: concentrated sludge
43 : 슬러지 저류조 44 : 2차침전조 유출수43: sludge storage tank 44: second sedimentation tank effluent
45 : 고도처리시설 46 : 고도처리시설 유출수45: advanced treatment facility 46: advanced treatment facility effluent
47 : 탈수기 유 입슬러지 48 : 탈수기47: dehydrator oil sludge 48: dehydrator
49 : 슬러지 탈수케익49: Sludge Dewatering Cake
본 설명은 분뇨 및 유기성폐수처리에 이용되는 1차호기성소화-2차활성슬러지법을 개량한 방법으로서 바실러스균을 선택 배양하고 이를 포자화시켜 포자의 침강성은 물론 슬러지의 침강성도 향상시킬 뿐 아니라 소화조 및 폭기조내에서 비교적 변화의 폭이 큰 유기물의 부하변동이나 외부조건 변화에도 강하고 동시에 악취제거에도 유용하며 슬러지 발생이 적고 탈수 효율도 양호하여 유기물질의 제거효율은 물론 고도처리도 가능한 처리방법이며, 여기에다 감시용 화상시스템을 설치하여 조내의 미생물 상태를 정확히 파악하고 이를 물리화학적 운전조작 및 생물학적 영향인자의 조절, 즉 처리조건을 최적화한 처리방법이다. 특히 이 공정을 이용한 처리방법은 운전이 단순하면서 유기물 제거효율이 기존 처리방법에 비해 월등하며, 기존 2차 처리공정에서 통상 필요한 20배 정도의 많은 희석수를 3배까지 줄일 수 있는 경제적인 고농도 유기성폐수의 고도처리방법이며, 분뇨외에도 산업폐수, 도시하수, 축산폐수 및 생활오폐수 등에도 적용가능한 처리방법이다.This description is an improvement of the first aerobic digestion-secondary activated sludge method used for manure and organic wastewater treatment. Selective cultivation and sporulation of Bacillus bacteria not only improves the sedimentation of the spores but also the sedimentation of the sludge. In addition, it is strong in load change or external condition change of organic matter, which is relatively changeable in aeration tank, and it is useful for removing odor.It is less sludge generation and good dehydration efficiency. In addition, the monitoring imaging system is installed to accurately identify the microorganisms in the tank, and this method is a method of optimizing the treatment conditions, that is, physicochemical operation and control of biological influence factors. In particular, the treatment method using this process is simple in operation and the removal efficiency of organic matter is superior to that of the existing treatment method, and economical high concentration organic acid can reduce the amount of dilution of about 20 times that of the conventional secondary treatment process by three times. It is an advanced treatment method of wastewater, and is applicable to industrial wastewater, urban sewage, livestock wastewater and domestic wastewater in addition to manure.
현재 운영되고 있는 분뇨처리공정은 전처리공정, 1차처리공정, 2차처리공정, 소독공정 및 슬러지처리공정의 5가지 기본공정으로 구성되어 있으며, 전처리공정에서 모래나 협잡물 등이 제거되고 1차처리공정에서 고농도의 유기물이 무희석 상태로 소화조 등에서 산화분해된 후 2차처리공정으로 희석수와 함께 유입되어 처리되며 최종적으로 소독처리 후 방류된다. 아울러 1,2차 처리과정에서 발생하는 슬러지는 슬러지처리공정에서 처리된 후 매립, 소각 등으로 최종 처분된다. 이와같은 5개의 기본공정중 전처리공정과 소독공정 및 슬러지처리공정은 대부분의 처리장에서 유사한 방법이 사용되고 있으며 1차 및 2차처리공정의 선정에 따라 분뇨처리의 공정성이 분류되고 있다. 즉, 1차 및 2차처리공정의 개별적인 공정의 특성 또는 1,2차 공정의 적절한 조합에 따라 실제 적용되는 전체공정이 결정된다. 일반적으로 1차 처리공정의 주종을 이루고 있는 것은 호기성소화법과 혐기성소화법이며 비교적 처리시설의 용량이 작을 경우 호기성소화법이 대용량의 경우 혐기성소화법이 적용되고 있으나 호기성소화법의 적용 예가 훨씬 많다. 따라서 분뇨처리의 1,2차처리 공정에 적용되고 있는 대표적인 처리공정은 1차 호기성소화공정-2차 활성슬러지공정으로 볼 수 있으며 현재 우리나라에서 운용중인 분뇨처리장의 약 80%가 이 공정이다.Currently, the manure treatment process consists of five basic processes: pretreatment, primary treatment, secondary treatment, disinfection, and sludge treatment. In the process, high concentrations of organic matter are oxidized and decomposed in a digestion tank in a diluent state, and then treated with dilution water in a secondary treatment process and finally discharged after disinfection treatment. In addition, the sludge generated in the first and second treatment processes are treated in the sludge treatment process and finally disposed of by landfill and incineration. Among these five basic processes, pretreatment, disinfection, and sludge treatment processes are similar in most treatment plants, and the fairness of manure treatment is classified according to the selection of primary and secondary treatment processes. In other words, the overall process that is actually applied is determined according to the characteristics of the individual processes of the primary and secondary treatment processes or an appropriate combination of the primary and secondary processes. In general, aerobic digestion and anaerobic digestion are mainly used for the primary treatment process. Aerobic digestion is applied when the capacity of the treatment facility is relatively small, but anaerobic digestion is applied when the capacity is large, but there are many examples of aerobic digestion. Therefore, the typical treatment process applied to the 1st and 2nd treatment process of manure treatment can be regarded as the first aerobic digestion process and the 2nd activated sludge process, and about 80% of the manure treatment plants currently operated in Korea are this process.
호기성 소화공정과 활성슬러지공정을 1,2차 처리공정으로 조합한 공정은 현재 기존 적용가능한 공정중 가장 권장할만한 공정으로 인식되고 있지만 이 공정 역시 많은 문제점을 내포하고 있다. 즉, 호기성소화공정은 슬러지 발생량이 많고 슬러지의 탈수성이 좋지 않아 슬러지처리공정에서의 문제점을 안고 있고 발생되는 악취문제를 해결하기 위해 탈취설비가 필요하며 유지관리비가 과다하게 소요된다. 이어지는 활성슬러지공정은 우선 이 공정의 운전조건을 충족시키기 위해 소화처리된 유출수를 과량의 희석수로 희석하여 저농도에서 처리하여야 하므로 폭기조와 침전조의 용량이 증대되어 결과적으로 과대한 시설투자 및 유지관리비의 증대 요인이 된다. 또한 대표적인 생물화학적 처리법의 연계공정인 이 처리공정의 운전은 고도의 전문적인 지식과 운전 기술을 요구하고 있으나 실제처리장에서 이러한 인력을 구비하여 정상적 으로 운전하는 데는 여러 가지 제약이 따르므로 각종 상황변화에 따른 많은 문제점이 돌출하고 있는 것이 현실이다. 공정설계 자체가 효과적인 운전보다는 공정이론에 치중하고 있으며 아울러 상황변화에 민감한 활성슬러지 미생물을 우점화하고 있는데서 이러한 문제가 야기되고 있다.The process combining the aerobic digestion process and the activated sludge process as the 1st and 2nd treatment process is currently recognized as the most recommended process among the existing applicable processes, but this process also has many problems. That is, the aerobic digestion process has a large amount of sludge and dehydration of sludge has a problem in the sludge treatment process, and deodorization facilities are required to solve the odor problems generated and excessive maintenance costs are required. Subsequent activated sludge process must first dilute the digested effluent with excess dilution to meet the operating conditions of the process and treat it at low concentrations. As a result, the capacity of the aeration tank and sedimentation tank is increased, resulting in excessive facility investment and maintenance costs. It is an increase factor. In addition, the operation of this treatment process, which is a linking process of representative biochemical treatment methods, requires highly specialized knowledge and operation skills, but it is subject to various changes due to various limitations in operating normally with such manpower in the actual treatment plant. It is a reality that a lot of problems come out. This problem is caused by the process design itself focusing on process theory rather than effective operation, and predominantly activating sludge microorganisms sensitive to changes in the situation.
따라서 본 발명에서는 호기성소화공정-활성슬러지공정을 연계한 분뇨처리법에서 이러한 제반문제점을 해결하면서 분뇨를 고도로 처리하여 방류수를 BOD 10ppm 이하로 할 수 있는 새로운 처리법을 고안하였다. 즉, 호기성소화공정과 활성슬러지 전체공정에서 유기물을 탁월하게 처리하고 악취를 완벽하게 제거하며 슬러지의 발생량을 감소시킬 수 있는 새로운 공정과 화상시스템을 이용하여 이 공정을 성공적으로 운전할 수 있는 운전법과 장치 및 연결방법을 포함하고 있다.Therefore, in the present invention, while addressing these problems in the manure treatment method combined with the aerobic digestion process-activated sludge process, a new treatment method can be developed to treat the discharge of manure to BOD 10ppm or less. In other words, operation method and device that can operate this process successfully by using new process and image system that can excellently process organic matter, completely remove odor and reduce sludge generation in aerobic digestion process and activated sludge whole process. And a connection method.
본 발명의 주요내용은 다음과 같다.The main contents of the present invention are as follows.
첫째, 바실러스균의 우점화 배양: 본 공정의 배양대상 미생물인 바실러스균은 모양이 단간균 형태이고 불리한 환경에서 포자를 만들 수 있는 그람양성 통성균이다. 지금까지 일반 처리장에서 침전이 전혀 안되는 팽화현상이 큰 것이 단점으로 알려져 있는 바실러스균을 일반 처리장에서는 기피하고 있었으나, 본 발명에서는 이 균을 우점화 과정을 거쳐 포자화 시킴으로서 침강이 가능케 되고 슬러지의 침강도 향상시킨다는 점에 착안하여 이점이 본 발명에서 가장 중요한 기술적 사항이라고 할 수 있다. 즉, 영양분이 충분한 상태에서 이균이 급속하게 성장하면서 사상체를 형성하면 결과적으로 영양분의 부족상태가 초래되고 이때 균체량을 반송비의 증가 등을 통해 오히려 늘려주면 사상체를 형성한 개별 균체들은 더욱 심한 영양분 부족상태가 되고 이것이 한계점에 도달하면 포자가 형성되면서 사상체가 해체되고 포자를 포함한 균체수는 증가하게 된다. 형성된 포자가 영양분의 공급하에서 발아하여 새로운 균체로 성장하면 기하급수적인 균체증식이 가능하다. 본 발명에서는 포자를 형성할 때 포자의 구성물질로 규소가 필요하므로 규소를 공급할 수 있는 규소성분 포함물질과 균체증식을 촉진시키고 균체의 포자화를 유도하는 마그네슘 포함물질을 소화조에 공급한다. 이 균을 배양하기 위한 첫 번째 방법으로 소화조를 4개의 실로 분할하며 최종실의 일부를 차폐하여 간이침전실로 사용하고 여기에서 슬러지의 반송이 가능하게 한다. 소화조의 운전방법은 실별 차등폭기로 표현할 수 있다. 즉 제1실은 소화조 전체 폭기량의 약 70%정도의 공기로 집중 폭기하고 3개조는 나머지 30%의 공기량으로 각각 10%씩 나누어 폭기한다. 따라서 용존산소량은 제1조만 어느 정도의 농도를 유지할 수 있고 나머지 3개조는 아주 낮은 상태의 용존산소만이 존재하게 된다. 즉, 이러한 조건하에서는 절대 호기성균의 정상적인 성장이 어렵고 대신에 산소농도가 낮은 상태하에서도 잘 자랄 수 있는 통성균 등이 번식하게 된다. 두 번째 방법은 슬러지 재순환율의 증대이다. 일반 호기성소화공정에서는 1차침전조로부터 슬러지의 재순환율을 보통 20~40%정도 유지시켜 주고 있으나 본 발명에서는 소화조 최종실의 슬러지를 300% 재순환하고 다음의 1차침전조로부터 추가로 100% 되돌림과 아울러 2차처리단계인 활성슬러지공정의 2차침전조로부터도 유입유량의 3배로 재순환함으로써 총 약 700%의 반송률로 운전한다. 이 방법 역시 미생물의 체류시간을 늘리면서 이런 상황하에 인내하면서 성장할 수 있는 균주를 선별 배양하는 방법이다. 세 번째로는 전체를 균등하게 폭기하는 기존 폭기조와는 달리 폭기조 유입지점에서 유출지점으로 이동하면서 폭기량을 감소시켜 나가는 점감식 폭기방법을 사용한다. 이 방법의 선택은 바실러스균의 배양은 물론 호기성소화조에서 미처리된 질소를 제거한다.First, the dominant culture of Bacillus bacteria: Bacillus bacteria, which are the target microorganisms of this process, are Gram-positive bacteria that can form spores in the form of a simple bacilli and can form spores in an adverse environment. Until now, the Bacillus bacterium, which is known to have a disadvantage of having a large swelling phenomenon that does not settle in the general treatment plant, has been avoided in the general treatment plant, but in the present invention, it becomes possible to settle by sporeing the bacterium through the dominant process and the sedimentation degree of the sludge. In view of the improvement, the advantage can be said to be the most important technical matter in the present invention. In other words, when filamentous fungi grow rapidly while filamentous fungi form filamentous filaments, the result is a lack of nutrients.Increasing the amount of the filament by increasing the return cost, the individual filamentous filamentous cells become more severely undernourished. When this reaches the limit, spores form, the filamentous body disintegrates, and the number of cells including the spores increases. When spores formed are germinated under the supply of nutrients and grow into new cells, exponential growth of cells is possible. In the present invention, since silicon is required as a constituent of spores when forming spores, a silicon-containing material capable of supplying silicon and a magnesium-containing material for promoting cell growth and inducing spores of cells are supplied to the digester. As a first method for culturing the bacteria, the digester is divided into four chambers, and a part of the final chamber is shielded and used as a simple settling chamber, whereby the sludge can be returned. The operation method of the digester can be expressed by the differential aeration. In other words, the first chamber is aerated with about 70% of the total amount of aeration of the digester, and the three tanks are aerated by dividing each by 10% with the remaining 30% of air. Therefore, the amount of dissolved oxygen can maintain only a certain concentration of Article 1 and the remaining three tanks are only dissolved oxygen in a very low state. In other words, under these conditions, normal aerobic bacteria are difficult to grow normally, and instead, coliform bacteria, which can grow well under low oxygen concentration, grow. The second method is to increase the sludge recycle rate. In the general aerobic digestion process, the recycle rate of sludge from the primary sedimentation tank is usually maintained at about 20 to 40%. However, in the present invention, the sludge of the final chamber of the digester is recycled by 300% and additionally returned 100% from the next primary sedimentation tank. It is operated at a return rate of about 700% by recirculating three times the inflow from the secondary sedimentation tank of the activated sludge process, which is a secondary treatment step. This method is also a method of selecting and cultivating strains that can grow with endurance under such circumstances while increasing the retention time of microorganisms. Thirdly, unlike the existing aeration tank that evenly aerators the whole, a tapered aeration method is used to reduce the amount of aeration while moving from the aeration tank inflow point to the outflow point. The choice of this method removes untreated nitrogen from the aerobic digester as well as the culture of Bacillus.
둘째, 화상시스템을 이용한 미생물 제어: 호기성소화조와 폭기조에 현미경, 카메라, 비디오 셋트 등을 포함하는 화상시스템을 연결하여 미생물의 종 및 상태를 파악하고 여기에 맞춰 폭기량, 영양제주입, 반송비 등을 조절함으로써 탄력적인 처리장의 운전을 도모한다. 일반 처리장에서 기계적 조작으로 가능한 DO, ORP 등의 조작을 보조수단으로 이용한다.Second, microorganism control using image system: Connects aerobic digestion tank and aeration tank to imaging system including microscope, camera, video set, etc. to identify species and status of microorganism and adjust aeration amount, nutrient injection, and return cost accordingly By doing so, it is possible to drive a flexible processing plant. In the general treatment plant, DO, ORP, etc., which can be mechanically operated, are used as auxiliary means.
셋째, 호기성소화조에서 악취물질 제거: 분뇨처리장에서 악취물질을 제거하기 위하여 일반적으로 사용하고 있는 방법은 고농도 취기의 경우 소각시키거나 약품으로 세정하여 활성탄으로 흡착 제거하며 중저농도의 경우 약품 또는 물로 세정하여 역시 활성탄에 흡착시키거나 그대로 배출시킨다.Third, removal of odorous substances in aerobic digestion tanks: The methods commonly used to remove odorous substances in a manure treatment plant are incineration in case of high concentration odor or cleaning with chemicals, adsorption and removal with activated charcoal; Also adsorbed on activated carbon or discharged as it is.
또한 토양탈취법을 사용하거나 생물여과법 등이 사용되기도 한다. 이와같은 여러가지 방법을 이용하여 처리하고 있으나 분뇨처리장에서의 악취문제는 처리장 운영상 항상 가장 어려운 문제로 치부되고 있으며 이 문제가 사실상 분뇨처리장이 혐오시설로 인정되어 지역주민 및 처리장 근무자들에게 기피시설로 간주되어온 가장 큰 이유이기도 한다. 본 발명에서는 투입조, 저류조 및 전처리기 등에서 발생되는 강한 악취를 흡수하여 호기성소화 제1실에 투입하여 처리함으로써 냄새문제를 거의 완벽하게 해결한다. 즉 암모니아, 유화 수소를 포함한 독특한 분뇨의 악취물질을 소화조에 용해시키고 소화조에 우점적으로 배양되어 있는 바실러스균으로 하여금 이들 악취물질을 대사하게 함으로써 분해제거한다. 기존 처리장에서 악취물질의 소각을 위한 소각로, 세정탑 및 흡착탑 등을 설치하고 이들 시설들을 운전할 경우와 비교할 때 시설설치비를 물론 운전비면에서 획기적인 경비절감이 가능한다.In addition, soil deodorization or biofiltration may be used. Odor problems in manure treatment plants are always regarded as the most difficult problem in the operation of the treatment plant, and this problem is regarded as a evacuation facility for local residents and treatment workers because the manure treatment plant is regarded as a hate facility. It is also the biggest reason that has been. In the present invention, the odor problem is almost completely solved by absorbing the strong odor generated in the input tank, the storage tank, the pretreatment, and the like by inputting it into the first aerobic digestion chamber. That is, the unique manure odorous substances including ammonia and hydrogen sulfide are dissolved in the digestion tank and decomposed and removed by causing the Bacillus bacteria which are predominantly cultured in the digestion tank to metabolize these odorous substances. Compared to the installation of incinerators, washing towers and adsorption towers for incineration of odorous substances in existing treatment plants and operating these facilities, it is possible to dramatically reduce costs in terms of installation costs as well as operation costs.
본 발명을 제1도의 공정도에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다. 수거차량으로부터 투입조(2)에 투입된 분뇨와 정화슬러지(1)는 파쇄기와 협잡물 제거장치등 전처리시설(5)을 거쳐 저류조(11)에 유입된다. 저류조(11)에서 일정량의 분뇨가 호기성소화조(15)의 제1실(16)로 유입되며 여기에서 분뇨중의 유기물이 고농도로 배양된 바실러스균과 접촉하면서 산화분해가 일어나며 이러한 유기물질 제거작용은 2실(17), 3실(18) 및 4실(19)로 이어지면서 계속 된다. 소화조(15)에서의 폭기방법은 기존의 균등화 폭기방법과는 달리 제1실(16)을 전체 공기량의 70% 정도로 집중폭기하고 나머지를 각실(17,18,19)에 균등 분할 폭기함으로써 제1실(16)에서 최종실(19)로 진행되면서 용존산소의 농도가 점감되면서 전체적으로는 통성호기성상태가 유지된다.Referring to the present invention in detail according to the process diagram of Figure 1 as follows. The manure and purification sludge 1 introduced into the input tank 2 from the collection vehicle flows into the storage tank 11 through a pretreatment facility 5 such as a crusher and a debris removing device. A certain amount of manure flows from the storage tank 11 into the first chamber 16 of the aerobic digestion tank 15 where oxidative decomposition occurs while the organic matter in the manure comes into contact with Bacillus bacteria cultured at a high concentration. Continued, leading to 2 rooms 17, 3 rooms 18 and 4 rooms 19. Unlike the conventional equalization aeration method, the aeration method in the digester 15 concentrates the first chamber 16 at about 70% of the total air volume and divides the rest evenly into the respective rooms 17, 18, and 19 by the first aeration method. As the concentration of dissolved oxygen decreases as the chamber 16 proceeds to the final chamber 19, the overall aerobic state is maintained.
이러한 여건하에서는 기존 공정에서 주로 이용하는 호기성균의 성장이 억제되고 저항성이 큰 바실러스균이 우점 배양되며, 아울러 호기성소화조(15)에 필요한 공기량이 감소됨으로써 에너지비용이 절감된다. 일단 배양된 바실러스균의 급속한 증식을 위하여 소화조 제1질(16)에 규소화합물과 마그네슘화합물을 투여한다.Under these conditions, growth of aerobic bacteria mainly used in existing processes is suppressed, and Bacillus bacteria having a high resistance are dominantly cultured, and the amount of air required for the aerobic digestion tank 15 is reduced, thereby reducing energy costs. The silicon compound and the magnesium compound are administered to the first vagina (16) of the digester for rapid growth of the Bacillus bacteria cultured once.
소화조 최종실(19)의 유출수(23)는 1차침전조(27)에 유입되고 여기에서 중력에 의한 고액분리가 일어난 뒤 상징수(27)는 희석수(29)와 함께 활성슬러지공정의 폭기조(35)로 유입된다. 이때 희석배율은 소화조(15)에서 유기물의 제거가 충분히 일어나고 있으므로 기존의 20배 보다 훨씬 작은 3배정도로 운전한다.The outflow water 23 of the digester final chamber 19 flows into the primary settling tank 27, and after the solid-liquid separation by gravity occurs, the supernatant water 27 is diluted with the dilution water 29 and the aeration tank 35 of the activated sludge process. Flows into). At this time, since the dilution rate is enough to remove the organic matter in the digester (15) is operated to about three times smaller than the existing 20 times.
2차침전조(38)의 슬러지가 소화조(15)로 유입유량 대비 약 3배로 반송(26)되고 폭기조(35)로의 반송도 약 6배로 반송되므로 희석수(29)를 2배로 이용할 경우 폭기조(35)로 유입(31)되는 유량은 총 12배가 되어 기존과 동일한 폭기조(35)를 이용할 경우 폭기조에서의 수리학적 체류시간을 1.7배 증가시키는 것이 가능하고 이것은 1차침전조 유출수(27)의 잔존 유기물의 완벽한 제거는 물론 탈질조로의 운전이 가능하다. 따라서 본 발명에서는 전체시스템에서 바실러스 균의 우점화를 꾀함은 물론 완벽한 탈질을 위하여 폭기조(35)에 점감식 폭기방법을 택하여 폭기조(35)의 전반부에서는 유기물의 제거 및 질산화물, 후반에서는 탈질균에 의한 탈질소화를 유도하였다. 다음으로 폭기조 유출수(37)는 2차침전조(38)로 유입되어 중력에 의해 침전되고 상징수(37)는 필요시 고도처리시설(45)을 거쳐 최종 방류된다.The sludge of the secondary sedimentation tank 38 is conveyed 26 times to the digestion tank 15 with respect to the inflow flow rate 26, and the conveyance to the aeration tank 35 is also conveyed about 6 times, so when the dilution water 29 is used twice, the aeration tank 35 ), The flow rate of the inlet 31 is 12 times in total, and when the same aeration tank 35 is used, it is possible to increase the hydraulic retention time in the aeration tank by 1.7 times, which is the residual organic matter of the primary sedimentation tank effluent 27. It is possible to operate the denitrification tank as well as complete removal. Therefore, in the present invention, in order to dominate the Bacillus bacteria in the whole system as well as to reduce the denitrification to the aeration tank 35 by using a tapered aeration method in the first half of the aeration tank 35 in the removal of organic matter and nitric oxide, in the late denitrification bacteria Induced denitrification. Next, the aeration tank effluent 37 flows into the secondary settling tank 38 and is settled by gravity, and the supernatant water 37 is finally discharged through the advanced treatment facility 45 when necessary.
본 발명의 주요한 특징중의 하나는 효과적인 바실러스균의 우점화 배양을 위한 슬러지의 반송방법이다. 기존의 소화조 슬러지의 반송은 소화조 최종실로부터 30%의 반송이 고작이었으나 본 발명에서는 소화조슬러지 반송실(20)로부터 300%(22), 1차침전조(24)로부터 100%(25), 폭기조(35)의 2차침전조(38)로부터 300%(26) 정도를 반송하여 소화조 제1실(16)로 유입되는 반송량은 약 700%(13)가 된다. 물론 이 반송률은 상황변화에 따라 약간의 변동이 있을 수 있다. 또한 소화조 슬러지 반송실(20)의 슬러지 일부를 투입조(2)로 반송(3)하여 투입조(2)에서부터 바실러스균의 성장과 냄새물질의 제거를 한다.One of the main features of the present invention is a method of conveying sludge for dominant culture of effective Bacillus bacteria. The return of the existing digester sludge was only 30% from the digester final chamber, but in the present invention, 300% (22) from the digester sludge transport chamber 20, 100% (25) from the primary settling tank 24, aeration tank (35) 300% (26) is returned from the secondary sedimentation tank (38), and the conveyed amount which flows into the digestion tank 1st chamber 16 becomes about 700% (13). Of course, this bounce rate may vary slightly depending on the situation. In addition, part of the sludge of the digester sludge conveyance chamber 20 is conveyed (3) to the input tank (2) to the growth of Bacillus bacteria and removal of odorous substances from the input tank (2).
반송되지 않는 2차침전지(38)의 잉여슬러지(40)은 슬러지 농축조를 거쳐 반송되지 않는 1차침전조(24)의 잉여슬러지(39)와 함께 슬러지저류조(43)에서 조정된 후 일정량씩 탈수기(48)에서 탈수된 뒤 최종 처분된다.The excess sludge 40 of the secondary sedimentation battery 38 that is not conveyed is adjusted in the sludge storage tank 43 together with the surplus sludge 39 of the primary sedimentation tank 24 which is not conveyed through the sludge thickening tank, and then dehydrator is fixed by a certain amount ( In 48) and finally disposed of.
본 발명에서 발생되는 슬러지는 바실러스균이 우점화된 슬러지이므로 탈수성이 우수하여 탈수시 약품이 필요없으며 탈수된 슬러지케익(49)은 퇴비화의 좋은 원료가 된다. 분뇨처리장은 수 많은 영향인자에 의해 영향을 받고 있고 이들 인자들은 처리장의 운전을 위한 물리화학적인 조건들을 충족시키기 위하여 수치화, 계량화되어 있어 이들을 적절한 방법으로 조절하여 원만한 운전을 수행하기는 숙련된 전문가에게도 쉽지 않다. 생물학적처리에서 이러한 모든 노력은 결국 가장 효율적인 처리를 위한 최적의 생물상을 확보하여 이들의 최상의 상태로 오염물을 제거하게 만드는 것으로 볼 수 있다. 기존 처리장에서 이러한 생물상에 대한 관심은 원생동물을 관찰할 수 있는 현미경을 실험실에 비치하고 비정기적으로 존재여부를 확인하는 정도에 지나지 않아 사실상 가장 중요한 미생물상의 정확한 파악에 의한 운전이 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 발명에서는 최신 화상시스템(33)을 갖추고 이 시스템(33)을 미생물이 활동하는 소화조(15)와 폭기조(36)에 연결(32,34)하여 세균과 원생동물 등의 미생물을 모니터를 통해 확인하면서 소화조(15)와 폭기조(35)의 상태를 파악하고 이 결과를 각종 영향인자의 조절에 사용하는 과학적이고 실질적인 처리장의 운전조절시스템을 구비하고 있다.The sludge generated in the present invention is excellent in dehydration because Bacillus bacteria predominantly do not need a drug during dehydration, and dehydrated sludge cake 49 is a good raw material for composting. Manure treatment plants are affected by a number of influence factors and these factors are quantified and quantified to meet the physicochemical conditions for the operation of the treatment plant. Uneasy. All of these efforts in biological treatments can eventually be seen to ensure that the optimal biotope for the most efficient treatments is taken to remove contaminants in their best condition. In the existing treatment plant, the interest in such a biota is only to have a microscope for protozoa observation in the laboratory and to check the existence of the occasional existence. Therefore, the present invention is equipped with a state-of-the-art imaging system 33 and the system 33 is connected to the digester 15 and the aeration tank 36 in which microorganisms are active (32, 34) to monitor microorganisms such as bacteria and protozoa through a monitor. While confirming, the state of the digester 15 and the aeration tank 35 is grasped, and the operation control system of the scientific and practical treatment plant which uses this result for the adjustment of various influence factors is provided.
처리장의 악취문제는 가장 강한 악취가 나는 투입조(2), 전처리시설(5) 및 저류조(11)의 강한 악취를 모두 흡입(7,8,9)하여 소화조 제1실(16)에 흡수(14)시킴으로써 소화조(15)의 미생물로 하여금 악취물질을 분해제거하게 하였다. 소화조(15), 폭기조(35), 슬러지저류조(43) 탈수기(48) 및 기타 장소의 중저농도의 취기는 필요시 모두 흡입하여 세정탑을 거쳐 활성탄으로 흡착처리하면 악취문제가 완벽하게 해결되나 사실상 분뇨처리장에서는 강한 취기만 제거하면 이러한 중저농도의 취기는 별반 문제되지 않아 중저농도를 위한 시설을 생략하여 시설비 및 유지관리비를 절감할 수 있다.The odor problem of the treatment plant is to absorb (7, 8, 9) the strong odors of the input tank (2), the pretreatment facility (5), and the storage tank (11) which have the strongest odor, and absorb them into the first chamber (16) 14), the microorganisms of the digester 15 were decomposed and removed. Digestion tank 15, aeration tank 35, sludge storage tank 43, dehydrator 48 and other low and low concentrations of odor in other places can be sucked if necessary and adsorbed with activated carbon through a washing tower to completely solve the odor problem. If only the strong odor is removed in the manure treatment plant, such low and low concentration odor is not a problem, so the facility cost and maintenance cost can be reduced by omitting the facility for low and low concentration.
[실시예]EXAMPLE
제1도의 공정도를 이용하여 1일 36kl의 분뇨를 처리하는 처리장을 예로 든다.As an example, a treatment plant that processes 36kl of manure per day using the process diagram of FIG.
투입되는 분뇨의 성상은 표 1과 같다.The characteristics of the added manure are shown in Table 1.
표 1의 저류조의 분뇨를 1차 호기성소화공정과 2차 활성슬러지공정에서 처리한 후 최종적으로 2차 고도처리과정을 거쳐 방류시킨다. 1, 2차 처리공정에서 호기성소화조와 폭기조의 운전조건은 표 2와 같다.The manure in the storage tank of Table 1 is treated in the first aerobic digestion process and the second activated sludge process and finally discharged through the second advanced treatment process. The operating conditions of aerobic digestion tank and aeration tank in the 1st and 2nd treatment process are shown in Table 2.
실시예에서 사용된 호기성소화조는 4실형이며 각실의 MLSS를 고농도를 유지시켜 주기 위하여 소화조 제4실로부터 300%, 1차침전조로부터 100%, 폭기조의 2차침전조로부터 300%를 반송하여 유입유량 대비 총 700%의 슬러지를 소화조 제1실로 반송한다. 또한 소화조 제4실로부터 소량(4m /day)의 슬러지를 투입조로 반송하여 공정의 초기단계에서부터 우점화 대상 미생물인 바실러스균의 생존환경을 조성하며 소화조 제1실에 바실러스균의 배양을 촉진시키기 위해 규소화합물과 마그네슘화합물을 하루에 각각 10kg과 3kg을 투여한다. 반송률의 대폭적인 증대는 소화조에서의 차등폭기와 함께 바실러스균의 타균에 대한 생존 경쟁력을 증대시키는데 그 목적이 있다.The aerobic digestion tank used in the example was four-room type and 300% from the fourth chamber, 100% from the first settling tank, and 300% from the second settling tank of the aeration tank in order to maintain a high concentration of MLSS in each chamber. A total of 700% of sludge is returned to the first chamber of the digester. In addition, a small amount (4m) from the fourth chamber of the digester / day) sludge is returned to the input tank to create a living environment for Bacillus bacteria, which are the dominant microorganisms, from the initial stages of the process, and silicon compounds and magnesium compounds each day to promote the cultivation of Bacillus bacteria in the first chamber of the digestion tank. 10 kg and 3 kg are administered. Significant increase in the return rate is aimed at increasing the survival competitiveness against Bacillus bacteria with differential aeration in the digester.
소화조와 폭기조에서 처리된 유출수는 2차침전조에서 고액분리되고 상징수는 인등을 더욱 저농도로 처리할 수 있는 고도처리공정을 거쳐 최종 방류한다.The effluent treated in the digester and the aeration tank is solid-liquid separated in the secondary sedimentation tank, and the supernatant is finally discharged through a high-treatment process that can process phosphorus light at a lower concentration.
표 3은 각 공정에서의 처리효율을 나타내고 있다.Table 3 shows the treatment efficiency in each process.
표 3에 나타낸 바와 같이 유입된 원수중의 BOD 물질이 대부분 호기성소화조에서 제거되므로 2차 및 3차 처리과정에서 COD 물질과 질소 및 인 등을 제거하면 된다. 따라서 기존 공정에서와 같이 활성슬러지공정의 운전조건을 조절하기 위한 다량의 희석수가 불필요하므로 유량 대비 2배의 희석수만을 사용한다. 그러나 실제폭기조로 유입되는 유량은 소화조로의 반송량 및 자체 폭기조의 반송량 등의 영향으로 폭기조로 유입되는 양은 유량대비 약 12배이다.As shown in Table 3, since most of the BOD substances in the introduced raw water are removed in the aerobic digester, the COD substances, nitrogen, and phosphorus may be removed during the secondary and tertiary treatment. Therefore, as in the conventional process, since a large amount of dilution water is not required to control the operating conditions of the activated sludge process, only dilution water twice the flow rate is used. However, the flow rate into the aeration tank is about 12 times compared to the flow rate due to the amount of conveyance to the digester and the amount of conveyance to the aeration tank itself.
본 실시예에서 용존산소를 위한 폭기량은 호기성소화조 제1실은 처리조 m 당 5.6m /hr, 제2-4실은 1.07m /hr, 폭기조는 0.57m /hr를 기준으로 하거나 화상시스템을 통한 미생물 관찰을 통하여 폭기량을 조절하고 상기의 슬러지반송량 역시 탄력적으로 운전한다. 즉 현미경, 카메라 및 비디오셋트가 구비된 화상시스템을 호기성화조로 1실과 4실 및 폭기조에 연결하여 미생물상태를 관찰하고 이 결과를 운전조작 및 각종 영향인자의 결정에 사용한다.In this embodiment, the amount of aeration for dissolved oxygen is in the first chamber of the aerobic digestion tank. 5.6m per / hr, 1.07m for rooms 2-4 / hr, aeration tank 0.57m The amount of aeration is controlled by the observation based on / hr or by microbial observation through the imaging system, and the sludge conveyance is also operated flexibly. In other words, the imaging system equipped with microscope, camera and video set is connected to one chamber, four chambers and aeration tanks with an aerobic tank to observe the microbial state, and the results are used for operation and determination of various influence factors.
투입조와 저류조 및 전처리기에서 발생하는 고농도 취기를 호기성화조로 유입시켜 바실러스균으로 하여금 분해처리하게 하고 소화조의 폭기조 및 오니저류조 등에서 발생하는 중농도의 취기는 산 및 알카리세정탑을 거쳐 활성탑흡착탑에서 제거하며 기타 투입실, 전처리실 등에서 발생하는 저농도 취기는 알카리세정탑에서 제거한 뒤 배출한다. 이러한 탈취방법을 사용하면 입구의 HS 530ppm, NH16ppm, CHSH 8ppm 정도의 취기를 거의 무취상태로[HS만이 10ppm 정도]로 처리할 수 있다. 일반적으로 고농도취기를 제거하기 위하여 소각시키는 방법을 사용하기도 하나 운전비가 많이 들고 소각은 대기오염 등 또 다른 오염물질을 야기할 수 있다.The high concentration odor generated from the input tank, storage tank and pretreatment is introduced into the aerobic tank to allow Bacillus bacteria to decompose. Low concentration odor generated in other input room, pretreatment room, etc. is removed from alkaline washing tower and discharged. Using this deodorization method, the odor of HS 530ppm, NH16ppm, CHSH 8ppm can be treated almost odorless (about 10ppm HS only). In general, incineration is used to remove high concentration odors, but operating costs are high and incineration can cause other pollutants such as air pollution.
본 발명의 실시예를 기존 유사공정과 비교하여 정리하면 표 4와 같다.The embodiment of the present invention is summarized in comparison with the existing similar process as shown in Table 4.
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