KR100205452B1 - Intermittent aeration method and device in wastewater purifier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소포장치를 겸할 수 있게 한 하폐수처리장의 간헐폭기장치에 관한 것으로, 반응조(1)에 설치된 펌프(2)와 이 펌프(2)의 유출구(3)를 연장한 유출관(4), 이젝터(5), 공기공급관(6) 및 공기공급주관(7)의 상부 선단에 설치된 공기공급밸브(8)와 소포노즐(15) 및 소포수밸브(16)로 이루어진 간헐폭기장치를 이용함으로써, 질소와 인의 제거효율을 높일 수 있으며 폭기효율을 향상시키고 반응조(1)와 침전지의 수리학적 부하를 감소시키며 별도의 소포수조, 소포수펌프, 송풍기와 송풍기실이 불필요하게 되어 시설비와 동력비 등 유지관리비도 절감 할 수 있게 한 것이다.The present invention relates to an intermittent aeration device of a sewage treatment plant that can also function as a defoaming device, comprising: a pump (2) installed in a reaction tank (1) and an outlet pipe (4) extending from an outlet (3) of the pump (2); By using an intermittent aeration device comprising an air supply valve 8 and a defoaming nozzle 15 and a defoaming water valve 16 installed at the upper end of the ejector 5, the air supply pipe 6, and the air supply main pipe 7, It can increase the removal efficiency of nitrogen and phosphorus, improve the aeration efficiency, reduce the hydraulic load on the reaction tank (1) and sedimentation basin, and eliminate the need for a separate defoaming tank, a defoaming water pump, a blower and a blower chamber. It would also be possible to save.
Description
본 발명은 하폐수처리장의 간헐폭기장치에 관한 것으로, 특히 하수중의 질소와 인을 동시에 효율적으로 제거할 수 있게 하고, 간헐폭기식 하수 및 폐수처리장에서 시설비와 유지관리비를 줄일 수 있도록 된 간헐폭기장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intermittent aeration apparatus of a sewage treatment plant, and in particular, to intermittently efficiently remove nitrogen and phosphorus in sewage, and intermittent aeration apparatus that can reduce facility and maintenance costs in an intermittent aeration type sewage and wastewater treatment plant. It is about.
하수중의 오염물질에는 생물화학적 산소요구량(BOD)으로 표시되는 유기물과 영양염류인 질소와 인으로 대별된다. 지금까지 하수처리장에서는 유기물을 주된 처리대상으로 하였으며 영양염류인 질소와 인의 상당부분은 제거되지 못하고 그대로 하천과 호소 또는 해양등의 수계로 방류되었다.Pollutants in sewage are roughly divided into organic and nutrients, nitrogen and phosphorus, expressed in biochemical oxygen demand (BOD). Up to now, sewage treatment plants have been treated mainly with organic matter, and much of the nutrients nitrogen and phosphorus could not be removed, but were discharged into rivers, lakes, or oceans.
만일 하수중에 질소와 인이 포함된 채 방류되면 하천과 호소등의 수계에 부영양화 현상을 초래하고, 해양에 유입될 경우 적조발생의 원인이 된다. 부영양화가 심해지면 악취가 나고 수질오염이 가중될 뿐만 아니라 식수와 용수로의 사용도 제한을 받게 된다. 따라서 위와 같은 수계의 부영양화를 방지하기 위해서 하수처리장에서 영양염류인 질소화합물이나 인산염을 가급적 충분히 제거시켜야 한다.If the sewage is discharged with nitrogen and phosphorus, it will cause eutrophication in rivers and lakes, and if it enters the ocean, it can cause red tide. Severe eutrophication leads to odors and water pollution, as well as limited use of drinking water and waterways. Therefore, in order to prevent eutrophication of the water system as above, it is necessary to sufficiently remove nutrient nitrogen compounds or phosphates from the sewage treatment plant.
하수처리장에서 사용되어온 질소 및 인의 제거공정은 산소를 공급하지 않는 혐기성반응조와 산소를 공급하는 호기성반응조를 분리 배치하는 구조이다. 각 반응조의 특성에 따라 호기성반응조에서는 유기질소 또는 암모니아성질소를 질산성질소로 전환시키고, 혐기성반응조에서는 질산성질소를 질소가스로 환원하여 대기중으로 방출시키는 탈질반응과 활성슬러지로부터 인의 방출을 유도한다.Nitrogen and phosphorus removal processes used in sewage treatment plants have a structure in which an anaerobic reactor that does not supply oxygen and an aerobic reactor that supplies oxygen are arranged separately. Depending on the characteristics of each reactor, the aerobic reactor converts organic nitrogen or ammonia nitrogen to nitrate nitrogen, and in the anaerobic reactor, the denitrification reaction which reduces nitrate nitrogen to nitrogen gas and releases it into the atmosphere leads to the release of phosphorus from activated sludge.
이렇게 방출된 인성분은 다시 호기성 반응조에서 미생물에게 과잉섭취되며, 인을 과잉섭취한 미생물을 잉여활성슬러지를 통하여 제거함으로써 최종적으로 질소와 인이 제거된 처리수를 얻게 되는 것이다.The phosphorus released in this way is overingested by the microorganisms in the aerobic reactor, and by removing the excess microorganisms in excess of phosphorus through the excess activated sludge, the treated water is finally removed nitrogen and phosphorus.
종래의 질소와 인의 제거공법은 다수의 혐기성조, 무산소조 및 호기성조 등이 별도로 분리되고 일정용량으로 고정설치되므로 유입수질의 변화에 탄력적으로 대처할 수 있는 능력이 없었다. 또한 탈질반응을 위하여 메탄올을 전자공여체로 주입하거나 하수 중의 유기물을 이용하기 위하여 질산화조의 물을 질산화조 앞 단계의 탈질 반응조로 내부 순환시켜야 한다. 메탄올을 주입할 경우 약품비용이 크며 하수 중의 유기물을 이용하기 위한 내부 순환유량은 처리유량의 약 4배로 매우 큰 어려움이 있다. 예를 들어 설명하면 하수처리용량 10,000m3/일의 하수처리장의 경우 내부 순환 유량이 40,000m3/일이므로 방대한 펌프시설이 요구되어 펌프시설비와 동력비 및 유지관리비가 많이 소요되는 문제점이 상존하였다.In the conventional nitrogen and phosphorus removal method, a number of anaerobic tanks, anoxic tanks, and aerobic tanks are separately separated and fixedly installed at a predetermined capacity, and thus there is no ability to flexibly cope with changes in inflow water quality. In addition, in order to inject methanol into the electron donor for denitrification or to use organic matter in the sewage, the water of the nitrification tank has to be circulated internally to the denitrification tank of the previous stage. In case of injecting methanol, the chemical cost is high, and the internal circulation flow rate for using organic matter in sewage is about 4 times the flow rate, which is very difficult. For example, in the case of a sewage treatment plant with a sewage treatment capacity of 10,000m 3 / day, since the internal circulation flow rate is 40,000m 3 / day, a huge pump facility is required, and thus, a large amount of pump facility costs, power costs, and maintenance costs have existed.
이러한 문제점을 해결하기 위해 하나 또는 두개 이상의 다수 반응조에서 혐기성 및 호기성 조건을 반복하기 위해 간헐적으로 공기를 공급하는 간헐폭기법이 사용되고 있다. 간헐폭기법이란 동일한 반응조에서 시간간격을 두고 산소가 공급되는 호기성상태와 산소가 없는 혐기성 상태를 반복시키는데, 동일한 반응조에서 이러한 혐기/호기 상태를 반복하기 위해 폭기조에 공기를 불어 넣다가 공기를 차단하는 과정을 설정된 시간 간격을 두고 반복하는 것이다.In order to solve this problem, an intermittent aeration method is used to intermittently supply air to repeat anaerobic and aerobic conditions in one or two or more multiple reactors. The intermittent aeration method repeats the aerobic and oxygen-free anaerobic conditions with oxygen supply in the same reactor at a time interval. In the same reactor, the aeration tank is blown to block the air by blowing air to repeat the anaerobic / aerobic state. The process is repeated at set time intervals.
상기한 간헐폭기법을 적용하면 종래의 처리공정에 비해 반응조의 수를 감소시켜 기계공사비, 동력비, 시설운영비를 대폭 감소시킬 수 있으며, 특히 혐기성조와 호기성조등 반응조의 용량이 고정된 종래의 공법과 달리 간헐폭기시간을 조정하므로써 종래 공법에서의 반응조 용량을 변경시킨 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 되어 유입수의 조건이 변하더라도 탄력적으로 대처할 수 있는 장점이 있다.By applying the above-mentioned intermittent aeration method, the number of reaction tanks can be significantly reduced compared to the conventional treatment process, and the construction cost, power cost, and operation cost of the facility can be greatly reduced. In particular, the conventional construction method with fixed capacity of reactors such as anaerobic tanks and aerobic tanks is fixed. Otherwise, by adjusting the intermittent aeration time, it is possible to obtain the same effect as changing the reactor capacity in the conventional construction method, which has the advantage of being able to cope flexibly even if the conditions of the influent change.
간헐폭기법은 위와 같은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 폭기장치와 혼합장치인 믹서나 펌프를 분리설치함으로써 낭비요인이 있었다. 좀더 자세히 설명하면, 종래의 간헐폭기조는 도3에서 보인 바와 같이, 폭기조(101)에 공기를 공급하는 송풍장치(102)와 산기관(105)으로 구성되며 송풍기의 가동을 중지시키는 비폭기 단계에서 활성슬러지가 폭기조 바닥에 침전되지 않고 원활하게 현탁 및 유동할 수 있도록 하는 혼합장치인 교반장치(103) 또는 펌프를 필요로 하였다.Although the intermittent aeration method has many advantages as described above, it has been a waste of time by separating and installing a mixer and a pump, which are aeration devices and mixing devices. In more detail, the conventional intermittent aeration tank, as shown in Figure 3, is composed of a blower 102 for supplying air to the aeration tank 101 and the diffuser 105 in the non-aeration stage to stop the operation of the blower There was a need for a stirrer (103) or pump, which is a mixing device that enables the activated sludge to be suspended and flowed smoothly without settling to the bottom of the aeration tank.
그런데 상기한 장치들은 송풍장치(102)와 교반장치(103) 또는 펌프가 별도로 설치되므로, 시설비와 동력비 측면에서 비경제적이며 유지관리면에서도 어려움이 많은 문제점이 있었다.By the way, since the above-described apparatuses are separately provided with the blower device 102 and the stirring device 103 or the pump, there are many problems in terms of facility costs and power costs, which are uneconomical and difficult to maintain.
특히 교반장치(103)를 수류를 일으키는 수중회전체(104)로 구성할 경우, 하수를 처리하는 방법으로 미생물을 부착증식시키는 생물막공법을 사용하기 위해 유동상 생물막접촉재를 폭기조에 충진하게 되면, 생물막접촉재가 교반장치의 수중 회전체(104)와 충돌하여 파손되므로 유동상 생물막공법의 적용이 불가능하였다.In particular, when the stirring device 103 is composed of a water rotating body 104 that generates water flow, when the fluidized bed biofilm contact material is filled in an aeration tank to use a biofilm method for attaching and growing microorganisms by treating sewage, The biofilm contact material was damaged by colliding with the underwater rotor 104 of the stirring device, and thus the application of the fluidized bed biofilm method was impossible.
또한 하·폐수처리장의 폭기조에서는 공기를 주입하는 폭기과정에서 다량의 거품이 발생된다. 이와 같은 다량의 거품발생은 주로 원수중에 함유된 비누·세제등의 계면활성제 또는 로카디아와 같은 거품을 발생시키는 미생물에 기인하며 거품이 심하게 발생되고 바람이 불 경우에는 거품들이 처리장의 주변에 비산하여 2차오염을 일으키곤 한다.In addition, in the aeration tank of the sewage and wastewater treatment plant, a large amount of bubbles are generated during the aeration process for injecting air. Such a large amount of foaming is mainly caused by surfactants such as soaps and detergents contained in raw water or microorganisms that generate bubbles such as rocardia. In the case of severe foaming and wind, bubbles are scattered around the treatment plant. Often causes secondary pollution.
이러한 거품발생에 대한 대책으로는 반응조에서 과다하게 발생되는 거품을 진정시키기 위하여 반응조의 수면위에 노즐을 설치하고 이 노즐을 통하여 물을 강하게 분사시킨다. 그러나 종래의 소포장치는 처리된 하수를 소포수로 사용하였으므로 최종침전지 다음 단계에 소포수조와 소포수펌프의 설치가 불가피하여 구조물 및 기계공사비와 동력비 및 유지관리비가 추가부담되는 비경제성을 초래하였음을 종래의 하폐수처리계통인 도4에서 보여주고 있다. 또한 종래의 소포장치는 소포수로 사용하기위하여 처리된 하수를 반응조에 다량 재분사시키므로써 소포수의 유량에 해당하는 수리학적 부하가 증대되며 이에따라 반응조의 실체류시간이 단축되고 침전지의 수면적부하율이 증대되어 침전효율이 저하되는 문제점이 있었다.As a countermeasure against such foaming, a nozzle is installed on the surface of the reactor to calm bubbles generated excessively in the reactor, and water is strongly sprayed through the nozzle. However, since the conventional defoaming device uses the treated sewage as the parcel water, it is inevitable to install the defoaming water tank and the defoaming water pump in the next step of the final settling, resulting in inconsistency of additional structure, machine construction cost, power cost, and maintenance cost. Figure 4 shows the wastewater treatment system. In addition, the conventional defoaming apparatus re-injects the treated sewage into the reaction tank in order to use it as a defoaming water, thereby increasing the hydraulic load corresponding to the flow rate of the defoaming water, thereby reducing the actual residence time of the reaction tank and the surface area loading rate of the sedimentation basin. There was a problem that the increase in precipitation efficiency is increased.
이에 본 발명은 상술한 제 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 시설비와 유지관리비를 절감 할 수 있고, 하수중의 질소와 인을 제거하는 공법인 간헐폭기법을 효율적으로 적용할 수 있는 간헐폭기장치와 소포장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, it is possible to reduce the facility cost and maintenance costs, and intermittent aeration apparatus that can efficiently apply the intermittent aeration method which is a method for removing nitrogen and phosphorus in sewage and The purpose is to provide a defoaming device.
상기한 간헐폭기의 목적을 실현하기 위한 본 발명은 반응조에 펌프가 설치되어 있고, 이 펌프에는 이젝터가 연결되어 있으며, 이젝터에 부착된 공기공급관의 선단에는 공기공급밸브가 구비된 구조로 이루어져 있다.The present invention for realizing the purpose of the intermittent aeration is provided with a pump is installed in the reaction tank, the pump is connected to the ejector, the end of the air supply pipe attached to the ejector is composed of a structure provided with an air supply valve.
상기한 공기공급밸브는 전동식(Solenoid)밸브 또는 공압식(Pneumatic)밸브등의 자동밸브이며 간헐적으로 일정한 시간 동안 열리고 닫히면서, 반응조에 공기를 공급하여 호기성상태가 되게 하거나 공기공급을 차단하여 혐기성상태로 전환되게 하는데, 밸브의 조절은 타이머에 의하거나 용존산소제어기(DO Controller) 또는 산화환원전위제어기(ORP Controller)에 연동하여 작동되도록 한것이다. 이러한 구조로 된 본 발명의 간헐폭기장치의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.The air supply valve is an automatic valve such as a solenoid valve or a pneumatic valve. The air supply valve is opened and closed intermittently for a certain period of time, supplying air to the reactor to become aerobic or blocking the air supply to anaerobic. The adjustment of the valve is to be operated by a timer or in conjunction with a DO controller or an ORP controller. Looking at the operation of the intermittent aeration device of the present invention having such a structure as follows.
공기공급밸브가 열린 때에는 펌프가 토출하는 수류에 의해 공기공급관으로 공기가 흡입되어 공기와 물이 섞여서 분출되므로, 산소가 반응조에 용해되어 호기성상태가 된다. 타이머, 용존산소제어기, 산화환원전위제어기 등과 연동되는 공기공급밸브가 닫힌 때에는 반응조에 공기공급이 차단되어 혐기성상태로 전환된다. 이때에도 펌프는 계속 가동하므로 이젝터에서 분출되는 수류에 의하여 유동상 생물막접촉재의 퇴적 또는 활성슬러지의 침전을 방지하고 유동 또는 현탁부유상태를 유지시켜주는 교반상태는 계속 유지되게 된다.When the air supply valve is opened, air is sucked into the air supply pipe by the flow of water discharged by the pump, and the air and water are mixed and ejected, so that oxygen is dissolved in the reaction tank and becomes aerobic. When the air supply valve connected with the timer, the dissolved oxygen controller, the redox potential controller, etc. is closed, the air supply to the reactor is shut off and the anaerobic state is switched. At this time, the pump continues to operate, thereby preventing the deposition of the fluidized bed biofilm contact material or the settling of activated sludge by the flow of water ejected from the ejector, and the stirring state to maintain the flow or suspension suspended state is maintained.
상기한 목적중 거품을 제거하기 위한 소포장치를 실현하기 위하여 반응조의 수면위에 설치된 소포노즐과 소포수관을 간헐폭기장치의 펌프에 연결하고 소포수관에는 소포수밸브가 설치된 구조로 이루어져 있다.In order to realize the defoaming device for removing the foam among the above objects, the defoaming nozzle and the defoaming water pipe installed on the water surface of the reaction tank are connected to the pump of the intermittent aeration device, and the defoaming water pipe has a structure in which a defoaming water valve is installed.
반응조에 공기를 주입하여 폭기를 시키는 호기성 상태일때에 주로 거품이 발생되며 폭기를 중단하고 교반만을 시키는 혐기성 상태일 경우에는 거품이 발생되지 않는다. 따라서 소포수밸브는 전동식 또는 공압식 자동밸브로 구성하여 공기공급밸브의 개폐와 연동하여 개폐시킴으로써, 폭기상태에서는 노즐에서 소포수를 자동으로 분사시키고 폭기를 중단한 혐기상태일때에는 소포수의 분사를 자동으로 중지되도록 한 것이다.In the aerobic state in which air is injected into the reactor to aeration, bubbles are mainly generated. In the anaerobic state in which the aeration is stopped and only stirring is not performed. Therefore, the defoaming water valve is composed of an electric or pneumatic automatic valve to open and close in conjunction with the opening and closing of the air supply valve.The aerated water is automatically injected from the nozzle in the aeration state, and the injection of the parcel water is automatically performed in the anaerobic state when the aeration is stopped. To stop it.
소포수는 노즐을 통하여 분사된 미세한 수류가 공기중을 통과하게 되므로 용존산소가 거의 포화된 상태가 된다. 용존산소 농도가 높은 이러한 소포수가 반응조에 혼합됨으로써 폭기효율이 향상되게 된다. 또한 반응조내의 물을 소포수로 사용함으로써 처리된 하수를 사용하였던 종래의 소포장치가 가졌던 반응조와 침전지에 대한 수리학적 부하가 증가되는 문제점이 없으며 별도의 소포수조와 소포수펌프가 필요없게 된다. 또한 교반만을 시키는 혐기성상태에서는 거품이 발생되지 않을 뿐 아니라 용존산소가 다량 함유된 소포수가 반응조에 혼합되게 되면 반응조내에 유리산소가 공급되어 미생물에 의하여 질산화상태의 결합산소가 잘 이용되지 못하므로 탈질효율이 저하되게 된다. 따라서 소포수조절밸브의 개폐작동을 공기공급밸브와 연동하여 작동시킴으로써 이러한 문제들이 해소되게 된다.The vesicle water is in a state in which dissolved oxygen is almost saturated since the fine water stream injected through the nozzle passes through the air. This aerated water having a high dissolved oxygen concentration is mixed with the reaction tank to improve the aeration efficiency. In addition, there is no problem in that the hydraulic load on the reaction tank and the sedimentation basin having the conventional defoaming apparatus using the treated sewage is increased by using the water in the reaction tank, and there is no need for a separate defoaming tank and a defoaming water pump. In addition, in the anaerobic state, which only stirs, no bubbles are generated, and when the parcel water containing a large amount of dissolved oxygen is mixed in the reaction tank, free oxygen is supplied into the reaction tank, so that the combined oxygen in the nitrification state cannot be used by the microorganisms, so the denitrification efficiency This will fall. Therefore, these problems are solved by operating the opening and closing operation of the defoaming water control valve in conjunction with the air supply valve.
상기한 바와 같은 소포장치겸용 간헐폭기장치를 사용함으로써 하수중의 질소와 인을 효과적으로 처리할 수 있으며 폭기효율 및 침전효율의 개선 및 반응조에서 거품발생의 억제는 물론 시설비, 동력비 및 유지관리비 측면에서 경제성을 기할 수 있으며 생산계수(Yield Coefficient)가 낮아 쉽게 세정되는 질화미생물의 고농도 유지가 가능한 생물막을 부착증식시키는 접촉재도 적용할 수 있게 된다.By using the intermittent aeration device combined with the above-mentioned defoaming device, it is possible to effectively treat nitrogen and phosphorus in sewage, improve the aeration efficiency and sedimentation efficiency, and suppress the foaming in the reaction tank as well as economical in terms of facility cost, power cost and maintenance cost. The contact coefficient for attaching and proliferating a biofilm capable of maintaining a high concentration of nitrided microorganisms that can be easily cleaned due to low yield coefficient is also applicable.
도1은 본 발명에 따른 간헐폭기장치의 사시도,1 is a perspective view of an intermittent aeration device according to the present invention;
도2는 본 발명에 따른 간헐폭기장치를 사용한 하수처리의 계통도,2 is a system diagram of sewage treatment using the intermittent aeration apparatus according to the present invention;
도3은 종래의 간헐폭기장치의 개념도,3 is a conceptual diagram of a conventional intermittent aerator;
도4는 종래의 소포장치를 포함한 하수처리의 계통도이다.4 is a system diagram of a sewage treatment including a conventional defoaming apparatus.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 반응조 2 : 펌프1: Reactor 2: Pump
3 : 유출구 4 : 유출관3: outlet 4: outlet
5 : 이젝터 6 : 공기공급관5: ejector 6: air supply pipe
7 : 공기공급주관 8 : 공기공급밸브7: Main air supply 8: Air supply valve
9 : 수류조절관 10 : 수류조절밸브9: water flow control pipe 10: water flow control valve
11 : 유동상 생물막 접촉재 12 : 분리벽11: fluidized bed biofilm contact material 12: dividing wall
13 : 펌프실 14 : 소포수관13: pump room 14: defoaming water pipe
15 : 소포노즐 16 : 소포수밸브15: defoaming nozzle 16: defoaming water valve
8ａ: 공기조절밸브 13ａ: 펌프실 덮개8a: air control valve 13a: pump chamber cover
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 소포장치겸용 간헐폭기장치의 사시도로서, 본 발명의 폭기장치는 반응조(1)에 펌프(2)가 설치되어 있고, 이 펌프(2)의 유출구(3)에는 유출관(4)이 연장되어 있으며 유출관(4)에는 물을 분사하거나 물과 공기의 혼합액을 분사시킬 수 있는 이젝터(5)가 다수 연결되어 있다. 각 개의 이젝터(5)를 구성하는 공기공급관(6)들은 구경보다 큰 공기공급주관(7)에 연결되며 다시 공기공급주관(7)에는 공기공급밸브(8)가 설치된 구조로 되어 있다.1 is a perspective view of an intermittent aeration device for a defoaming device according to the present invention. In the aeration device of the present invention, a pump (2) is provided in a reaction tank (1), and an outlet pipe (3) of the pump (2) is an outlet pipe. (4) is extended and a plurality of ejectors (5) are connected to the outlet pipe (4) which can inject water or inject a mixture of water and air. The air supply pipes 6 constituting each of the ejectors 5 are connected to the air supply pipe 7 larger than the aperture, and the air supply pipe 7 is provided with an air supply valve 8.
한편 상기 유출관(4)에는 수류조절관(9) 및 수류조절밸브(10)가 연결되어 이젝터(5)에서 분사되는 수류의 유량을 조절할 수 있게 되어 있으며, 이 수류조절관(9) 또는 유출관(4)에는 소포노즐(15)을 구비한 소포수관(14)이 연결되어 있고, 이 소포수관(14)에는 소포수를 차단할 수 있는 소포수밸브(16)가 연결되어 있고, 상기 펌프(2)는 분리벽(12)으로 이루어진 별도의 펌프실(13)로 보호된 구조로 되어 있다.On the other hand, the outlet pipe 4 is connected to the water flow control tube 9 and the water flow control valve 10 to adjust the flow rate of the water flow injected from the ejector 5, this water flow control pipe (9) or outflow The pipe 4 is connected to the defoaming water pipe 14 provided with the defoaming nozzle 15, The defoaming water pipe 14 is connected to the defoaming water valve 16 which can block the water from the defoaming water, and the said pump ( 2) has a structure protected by a separate pump chamber 13 consisting of a separating wall (12).
위와 같이 구성된 본 발명의 소포장치겸용 간헐폭기장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the action of the defoaming device combined intermittent aeration device of the present invention configured as described above are as follows.
간헐폭기단계중 먼저 하수중에 함유된 유기성 또는 암모니아성 질소를 질소산화물로 산화시키고 유기물(BOD)을 호기성 분해시키며 인을 과잉섭취시키기 위하여 폭기조에 공기를 주입하는 폭기단계에서는 펌프(2)를 가동하면서 공기공급주관(7)에 연결된 공기공급밸브(8)를 열린상태가 되도록 한다. 펌프(2)로부터 이젝터(5)를 통하여 물이 빠른 속도로 분사되면 이젝터(5)내부에 설치된 제트수류 노즐의 주변에 형성되는 음압에 의하여 대기중의 공기가 열려있는 공기공급밸브(8) 및 공기공급관(6)을 통하여 이젝터(5)로 흡입되고 미세한 공기방울이 혼합된 수류가 이젝터(5)로부터 반응조(1) 내부로 분사되게 된다. 이때 공기방울의 기액 접촉계면에서 산소가 반응조(1)내부의 수체로 용존되어 호기성상태를 형성하게 된다. 이와같은 폭기상태에서는 이젝터(5)를 통하여 혼입된 공기방울들이 반응조(1)의 수면으로 부상하면서 다량의 거품이 발생된다. 반응조(1)의 수면에서 거품발생을 억제시키기 위해서는 공기공급밸브(8)를 개방하는 폭기상태일 때에는 동시에 소포수밸브(16)도 개방하여 펌프(2)에 의한 수류가 소포노즐(15)로부터 강하게 반응조(1)의 수면에 분사되도록 한 것이다. 소포수를 분사하게 되면 거품발생이 억제됨은 물론 미세한 수류가 공기와 접촉하게 되는 소포수는 용존산소가 거의 포화된 상태로 반응조(1)에 도달하게 되므로 폭기효율의 상승효과도 가져오게 된다. 반응조(1)가 이와 같은 호기성상태일 때는 질산화와 유기물의 분해 및 미생물에 의한 인의 흡수가 활발하게 된다.During the intermittent aeration phase, the pump (2) is operated in the aeration stage in which the organic or ammonia nitrogen contained in the sewage is first oxidized to nitrogen oxides, aerobic decomposition of organic matter (BOD), and air is injected into the aeration tank to ingest excess phosphorus. Open the air supply valve (8) connected to the air supply main (7). When water is injected from the pump 2 through the ejector 5 at a high speed, an air supply valve 8 in which air in the air is opened by a negative pressure formed around a jet flow nozzle installed in the ejector 5 and The water flow sucked into the ejector 5 through the air supply pipe 6 and the fine air bubbles are mixed is injected from the ejector 5 into the reactor 1. At this time, oxygen is dissolved in the water body inside the reaction tank 1 at the gas-liquid contact interface of the air bubble to form an aerobic state. In this aeration state, air bubbles mixed through the ejector 5 float on the water surface of the reaction tank 1 to generate a large amount of bubbles. In order to suppress foaming at the water surface of the reaction tank 1, when the air supply valve 8 is opened, the defoaming water valve 16 is also opened at the same time so that the water flow by the pump 2 is discharged from the defoaming nozzle 15. It is to be strongly sprayed on the water surface of the reaction tank (1). When the vesicles are sprayed, the foaming is suppressed as well as the vesicles in which the fine water flow comes into contact with the air reaches the reaction tank 1 in a state in which the dissolved oxygen is almost saturated, thereby increasing the aeration efficiency. When the reaction tank 1 is in this aerobic state, nitrification and decomposition of organic matter and phosphorus absorption by microorganisms become active.
간헐폭기단계 중 탈질반응과 인을 방출시키는 비폭기단계 즉 혐기성단계에서는 펌프(2)는 계속가동되는 상태에서 공기공급주관(7)에 연결된 공기공급밸브(8)를 폐쇄하여 공기를 차단하게 된다. 따라서 펌프(2)로부터 이젝터(5)를 통하여 물이 빠른속도로 분사되고 이젝터(5) 및 공기공급관(6)의 내부에는 음압이 형성되어도 공기공급밸브(8)가 폐쇄되어 있기 때문에 반응조(1)내부에는 이젝터(5)로부터 물만 분사되고 공기는 혼입되지 못하게 된다. 따라서 반응조(1)내부에는 공기공급이 중단되므로 산소가 고갈되고 혐기성상태로 전환되게 된다.In the non-aerobic stage, that is, anaerobic stage, which releases the denitrification reaction and phosphorus during the intermittent aeration stage, the pump 2 is closed and the air is shut off by closing the air supply valve 8 connected to the air supply main 7. . Accordingly, since water is injected from the pump 2 through the ejector 5 at a high speed, and the negative pressure is formed inside the ejector 5 and the air supply pipe 6, the air supply valve 8 is closed. Inside, only water is injected from the ejector 5 and air is not mixed. Therefore, since the air supply is stopped inside the reactor 1, oxygen is depleted and converted into an anaerobic state.
혐기성단계에서도 반응조(1)내부의 미생물 또는 미생물접촉재(11)가 퇴적하지 않도록 계속적인 교반동력은 요구되며 이러한 교반은 이젝터(5)에서 분사되는 수류에 의해서 이루어지게 되는 것이다.In the anaerobic stage, the continuous stirring power is required so that the microorganisms or the microbial contact material 11 in the reaction tank 1 are not deposited, and this stirring is performed by the water flow injected from the ejector 5.
혐기성단계에서 반응조(1)에 유리산소가 용존되게 되면 미생물로부터 인의 방출이 저조할 뿐 아니라 탈질에 기여하는 미생물들이 호흡함에 있어서 질산화상태의 결합산소보다는 유리산소를 더욱 선호하게 되어 탈질효율이 저하되게 된다. 따라서 혐기성 단계에서도 계속 소포수를 분사하는 것은 소포수에는 다량의 용존산소가 함유되어 있으므로 질소와 인의 제거효율을 낮추게 된다. 또한 혐기성단계에서는 반응조(1)에 공기가 주입되지 않기 때문에 수면으로 기포가 부상되지 않으며 따라서 반응조(1)의 수면위에는 거품이 발생되지 않게 되므로 혐기성단계에서는 소포노즐(15)로부터 소포수가 분사되지 않도록 소포수밸브(16)를 폐쇄하는 구조이다.When free oxygen is dissolved in the reaction tank (1) in the anaerobic stage, not only phosphorus is released from the microorganism but also microorganisms contributing to denitrification prefer free oxygen rather than nitric oxide bound oxygen in respiration so that denitrification efficiency is lowered. do. Therefore, continuously spraying the parcel water even in the anaerobic stage reduces the removal efficiency of nitrogen and phosphorus since the parcel water contains a large amount of dissolved oxygen. In addition, in the anaerobic stage, since no air is injected into the reactor 1, bubbles are not injured in the water surface, and thus bubbles are not generated on the surface of the reactor 1, so that the vesicle water is not sprayed from the vesicle nozzle 15 in the anaerobic stage. The defoaming water valve 16 is closed.
상기 공기공급밸브(8)는 전동밸브 또는 공압밸브 등의 자동밸브로 구성하고 이 밸브가 열리고 닫히는 작동은 타이머, 산화환원전위제어기 또는 용존산소제어기와 연동하여 작동되도록하여 자동운전이 가능한 구조이다. 공기공급밸브(8)가 열리는 폭기상태 즉 호기성단계에서는 거품이 다량 발생되므로 소포수밸브(16)도 개방하여 소포노즐(15)에서 소포수를 분사하여야한다. 공기공급밸브(8)가 폐쇄되는 비폭기상태 즉 혐기성단계에서는 거품이 발생되지 않을 뿐아니라 소포수에 의해 반응조(1)로 공급되는 산소에 의해 질소와 인의 처리효율이 저하되므로 소포수밸브(16)를 폐쇄하여 소포수의 분사를 중단시켜야 한다. 이와같이 공기공급밸브(8)의 개폐시기는 소포수밸브(16)의 개폐시기와 비슷하므로 이 두 밸브를 연동하여 동시에 작동하거나 짧은 시간차를 두어 작동시킴으로써 자동운전이 가능하게 된다.The air supply valve (8) is composed of an automatic valve such as an electric valve or a pneumatic valve, the operation of opening and closing the valve is a structure capable of automatic operation by operating in conjunction with a timer, redox potential controller or dissolved oxygen controller. In the aeration state in which the air supply valve 8 is opened, that is, a large amount of foam is generated in the aerobic phase, the defoaming water valve 16 should also be opened to spray the defoaming water from the defoaming nozzle 15. In the non-aerated state in which the air supply valve 8 is closed, that is, in the anaerobic stage, bubbles are not generated, and the processing efficiency of nitrogen and phosphorus is lowered by oxygen supplied to the reaction tank 1 by the defoaming water. Must be closed to stop the spraying of the parcel water. In this way, the opening and closing time of the air supply valve 8 is similar to the opening and closing time of the defoaming water valve 16, so that these two valves operate simultaneously or operate with a short time difference.
또한 동일 반응조(1) 내에 설치된 다수의 이젝터(5)를 구성하는 다수의 공기공급관(6) 각각에 자동밸브인 공기공급밸브(8)를 부착하면 상호 작동시기가 불일치할 경우 혐기와 호기상태간의 상의 전환이 불명하고 다수의 자동 밸브설치로 인하여 비용의 상승 또는 오동작의 가능성이 증대하게 된다. 따라서 공기공급관(6)들을 구경이 큰 공기공급주관(6)에 모아서 연결하고 공기공급주관(7)에 공기공급밸브(8)를 설치함으로써 밸브개수를 줄이고 오동작의 가능성을 줄이게 되는 것이다.In addition, if the air supply valve 8, which is an automatic valve, is attached to each of the plurality of air supply pipes 6 constituting the plurality of ejectors 5 installed in the same reactor 1, when the mutual operation timing is inconsistent, Phase switching is unknown and the possibility of cost increases or malfunctions increases due to the installation of multiple automatic valves. Therefore, the air supply pipes 6 are collected and connected to the large air supply mains 6, and the air supply valves 8 are installed in the air supply mains 7 to reduce the number of valves and reduce the possibility of malfunction.
이젝터(5)로부터 분사되는 수류는 공기를 흡입하기 위한 음압을 형성하는 것외에도 반응조(1) 내부의 활성슬러지를 부유시키거나, 유동상 생물막접촉재(11)를 유동시키는 교반기능을 하게 된다. 그러나 운전상황에 따라서는 이젝터(5)로 부터의 수류 분사강도가 지나치게 클 경우, 반응조(1) 내부에 강한 전단력이 형성되어 접축재(11) 표면의 생물막이 탈리(sloughing)되거나 현탁증식하는 활성슬러지가 분산되어 처리효율이 저하되게 된다. 따라서 이젝터(5)에서 분사되는 유량이 과다할 경우에는 상기수류조절밸브(10)를 부분적으로 개방하여 펌프(2)로부터 토출되는 유량 중의 일부를 반응조(1) 또는 펌프실(13)의 수면 부근으로 유도(By-Pass)하여 이젝터(5)로부터 분사되는 유량을 조정할 수 있게 된다.The water flow injected from the ejector 5 serves to stir the activated sludge inside the reaction tank 1 or to flow the fluidized biofilm contact 11 in addition to forming a negative pressure for sucking air. However, depending on the operating conditions, if the water jetting intensity from the ejector 5 is too large, a strong shear force is formed inside the reaction tank 1, so that the biofilm on the surface of the contact member 11 is sloughing or suspending. Sludge is dispersed and processing efficiency is lowered. Therefore, when the flow rate injected from the ejector 5 is excessively open, the water flow control valve 10 is partially opened so that a part of the flow rate discharged from the pump 2 is near the water surface of the reaction tank 1 or the pump chamber 13. By induction (By-Pass) it is possible to adjust the flow rate injected from the ejector (5).
즉, 이젝터(5)로부터 분사되는 분사유량을 감소시키고자 할 때에는 수류조절밸브(10)를 조금씩 개방하여 분사유량을 조정할 수 있게 되어 반응조(1) 내부의 혼합강도를 조정할 수 있게 되며, 생물막접촉재(11)에 생물막이 과다부착되어 인위적인 탈막(sloughing)이 요구될 경우에는 수류조절밸브(10)를 완전히 밀폐하여 이젝터(5)로부터의 수류분사강도를 크게 할 수 있는 구조이다.That is, in order to reduce the injection flow rate ejected from the ejector 5, the flow rate control valve 10 can be opened little by little to adjust the injection flow rate, so that the mixing strength in the reaction tank 1 can be adjusted, and the biofilm contact When the biofilm is excessively attached to the ash 11 and artificial sloughing is required, the water flow control valve 10 is completely sealed to increase the water jet strength from the ejector 5.
공기조절밸브(8a)는 반응조(1) 내부로 공급되는 공기흡입량을 조절하기 위하여 각개의 공기공급관(6)에 구비된 조절 밸브이다. 이 공기조절밸브(8a)를 조정함으로써 각개의 이젝터(5)에 흡입되는 공기량을 조정할 수 있게 되어 호기성 단계에서의 반응조(1) 내부의 용존산소량을 조정할 수 있게 되는 것이다. 특히 반응조(1)가 플러그 흐름 반응기 형태일 경우 반응조(1)의 위치에 따라 산소요구량이 다르기 때문에 각개 이젝터(5)의 폭기량을 조정함으로써 반응조(1) 전체에 용존산소농도를 고르게 유지할 수 있게 된다.The air control valve 8a is a control valve provided in each air supply pipe 6 to adjust the air intake amount supplied into the reaction tank 1. By adjusting the air regulating valve 8a, the amount of air sucked into each ejector 5 can be adjusted, so that the amount of dissolved oxygen in the reactor 1 in the aerobic stage can be adjusted. In particular, when the reactor 1 is in the form of a plug flow reactor, since the oxygen demand is different depending on the position of the reactor 1, the dissolved oxygen concentration of the ejector 5 can be adjusted to maintain the dissolved oxygen concentration evenly throughout the reactor 1. do.
또한 본 발명의 실시예에는 펌프(2)가 반응조(1)에 부설되어 분리벽(12)으로 이루어진 별도의 펌프실(13)이 설치되어 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the pump 2 is installed in the reaction tank 1, and a separate pump chamber 13, which is composed of the dividing wall 12, is installed.
반응조(1)내에는 협잡물이 혼입되기도하며 이러한 협잡물이 구경이 작은 소포 노즐(15)을 폐쇄시킬 수도 있다. 무엇보다도 문제가 될 수 있는 것은 유동상 생물막접촉재(11)를 반응조(1) 내부에 충진하게 되면 그 크기에 따라서는 펌프가 수중에 설치된 경우 펌프(1)의 흡입구로 유입될 수 있으며, 특히 수중 펌프(2)를 사용할 경우에는 펌프(2)의 수선을 위한 인양후 설치작업에 유동상 생물막접촉재(11)가 장애물이 되게 된다. 즉 펌프(2)를 수선하기 위하여 인양하게 되면 교반이 중단되므로 반응조(1)의 바닥에 생물막접촉재(11)들이 퇴적하게 되며 인양후 재설치할 때에 바닥에 쌓여 있는 생물막접촉재(11)들이 펌프(2)가 제자리에 안착될 수 없게 방해하는 지장물이 되는 문제점이 있다. 수중 펌프의 경우 이러한 문제점의 대책으로 펌프(2) 주변에 0.5∼150mm 정도의 망체, 스크린, 다공의 분리벽(12)을 설치하여 펌프실(13)을 구성함으로써, 반응조(1)내의 물은 펌프실(13)로 잘 유입되고 협잡물은 걸러져서 소포노즐(15)의 폐쇄가 방지되며, 무엇보다도 유동상 미생물접촉재(11)들은 반응조(1)내에만 머무르게 되어 인양한 펌프(2)를 다시 설치하는 작업에 장애물이 되지 않게 된다. 또 외부로부터 바람에 의해 비산되는 협잡물이 펌프실(13)내부로 들어오지 못하도록 펌프실 덮개(13a)를 설치하는 것이 바람직하다.In the reaction tank 1, a contaminant may be mixed, and the contaminant may close the parcel nozzle 15 having a small diameter. First of all, if the fluidized bed biofilm contact member 11 is filled inside the reaction tank 1, the pump may be introduced into the inlet of the pump 1 when the pump is installed in water. When the submersible pump 2 is used, the fluidized bed biofilm contact 11 becomes an obstacle in the post-lift installation work for the repair of the pump 2. That is, when the lifting is performed to repair the pump 2, the agitation is stopped, so that the biofilm contact materials 11 are deposited on the bottom of the reaction tank 1, and the biofilm contact materials 11 stacked on the bottom when re-installation after lifting are pumped. There is a problem in that (2) becomes an obstacle preventing it from being seated in place. In the case of the submersible pump, as a countermeasure against such a problem, the pump chamber 13 is formed by installing a separation wall 12 of mesh, screen, and pores of about 0.5 to 150 mm around the pump 2 so that the water in the reactor 1 is pumped. (13) flows well and the contaminants are filtered to prevent the closing of the vesicle nozzle (15), and above all, the fluidized bed microbial contact member (11) stays only in the reaction tank (1) to re-install the lifted pump (2) It will not be an obstacle to your work. Moreover, it is preferable to provide the pump chamber cover 13a so that the contaminants scattered by the wind from the outside cannot enter the inside of the pump chamber 13.
도2는 본 발명에 의한 소포장치겸용 간헐폭기장치를 사용한 하수처리계통도이다. 종래의 하수처리계통도인 도4의 처리계통과는 달리 본 발명에 의하면 송풍기실 건축물과 소포수조 구조물이 필요없으며 별도의 송풍기 및 소포펌프가 생략됨을 알 수 있다. 또한 송풍기와 소포수조에서 생물학적 반응조까지 공기와 소포수를 이송하는 배관이 불필요하게 되어 기계 및 배관시설면에서 매우 경제적임을 보여주고 있다.2 is a sewage treatment system diagram using the defoaming device and the intermittent aeration device according to the present invention. Unlike the treatment system of FIG. 4, which is a conventional sewage treatment system diagram, according to the present invention, a blower chamber building and a defoaming tank structure are not required, and a separate blower and a defoaming pump are omitted. In addition, it is very economical in terms of machinery and plumbing facilities because the pipes for transporting air and parcel water from the blower and the defoaming tank to the biological reaction tank become unnecessary.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 하수처리장의 소포장치겸용 간헐폭기장치를 이용하면, 하수중의 질소와 인의 제거효율을 높일 수 있으며 폭기조의 폭기효율 및 침전지의 침전효율이 개선되고 반응조에서 거품발생이 억제되며 접촉재를 충진하는 생물막공법의 채택이 용이하게 된다. 또한, 별도의 송풍기와 이에 따른 송풍기실 건축물 및 폭기조의 거품발생을 억제하는 소포수조와 소포수펌프의 설치가 불필요하게 되어 기계공사비, 배관공사비, 건축비, 동력비와 유지관리비도 절감할 수 있게 되는 것이다.As described above, by using the intermittent aeration device combined with the defoaming device of the sewage treatment plant according to the present invention, the efficiency of removing nitrogen and phosphorus in sewage can be increased, the aeration efficiency of the aeration tank and the sedimentation efficiency of the sedimentation basin are improved, and foaming occurs in the reaction tank. This is suppressed and the adoption of the biofilm method for filling the contact material becomes easy. In addition, the installation of a separate blower, and thus a bubble tank and a defoaming water pump, which suppresses the generation of bubbles in the blower chamber building and the aeration tank, is unnecessary, thereby reducing the mechanical construction cost, plumbing construction cost, construction cost, power cost, and maintenance cost. .
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