KR100321681B1 - Wastewater purification method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method is provided to increase removal efficiency for nitrogen and phosphorus by using the organic material in the intermittent aeration reactor and to enable the treated water to be reuses as reclamation. CONSTITUTION: The method comprises a water reservoir(2) which contains waste water for some time; a flow passage controller(1) by which wastewater is introduced into an anaerobic fermentation tank(3) from the water reservoir; an anaerobic fermentation tank in which the suspend solids of the wastewater are fermented; a secondary intermittent aeration reactor(6) from which the wastewater and microorganism are supplied to a secondary aeration reactor(7); a secondary aeration reactor which removes residual organics by supplying dissolved oxygen and increases the precipitation characteristics of microorganism by endogenous respiration.

Description

오폐수의 정화방법Wastewater Purification Method

본 발명은 호소와 하천의 오염 및 부영양화의 주요 원인이 되고 있는 유기성 오·폐수에 함유된 유기물 및 영양염류를 효과적으로 처리할 수 있고 유출수를 중수도 수질로 정화시킬 수 있으며 기존의 처리방법에 비해서 작은 시설규모로 운용이 가능한 오폐수의 정화방법에 관한 것이다.The present invention can effectively treat organic matters and nutrients contained in organic wastewater, which is the main cause of pollution and eutrophication of lakes and streams, and can clean up effluent with water quality of water and small facilities compared to existing treatment methods. The present invention relates to a method for purifying wastewater that can be operated on a scale.

종래의 분뇨 및 고농도 유기 오·폐수의 처리방법은 혐기성 소화 또는 호기성 소화등의 방식으로 수행되며, 약 10배가량의 희석수를 사용하고 있다. 이와 같은 방식은 희석수 사용시 상수도를 사용하기에는 경제적인 문제가 있어서 호수나 강과 같은 수원이 없는 곳에서는 실시하기 어렵고, 지하수를 개발하는 경우에도 다량의 물이 이용되기 때문에 지반침하 등의 문제가 발생될 수 있으며, 많은 물로 희석함으로서 처리개념보다는 단지 희석하여 방류하는 것이라는 잘못된 인식도 가질 수 있다.Conventional treatment of manure and high concentration organic wastewater is carried out by anaerobic digestion or aerobic digestion, and uses about 10-fold dilution water. This method is economical to use tap water when dilution water is used, so it is difficult to implement it in the absence of water sources such as lakes and rivers, and even when developing groundwater, problems such as ground subsidence may occur. Dilution with a large amount of water can lead to the misconception that only dilution is carried out rather than the concept of treatment.

오·폐수를 통합적으로 처리하는 경우는 일반적으로 활성슬러지법 또는 변형형태인 장기 폭기방식이 많이 이용되고 있다. 장기 폭기방식에 의한 방법은 잉여슬러지의 발생량이 적다는 장점이 있는 반면에, 질소 및 인의 제거가 미생물 세포합성에 최소로 요구되는 량만큼 제거가 가능하기 때문에 영양염류의 제거율이 매우 낮다는 단점이 있다.In the case of integrated treatment of wastewater, the activated sludge method or the long-term aeration method, which is a modified form, is commonly used. The long-term aeration method has the advantage that the amount of excess sludge is generated, while the removal rate of nutrients is very low because nitrogen and phosphorus can be removed to the minimum required for microbial cell synthesis. have.

질소를 제거하기 위한 방법은 자연계의 질소순환에서 호기성상태의 질산화 세균(Nitrifier)과 무산소상태의 탈질산화 세균(Denitrifier)에 의해 질소 가스로 전환된다는 오래전부터 알려진 현상을 이용한다. 인의 제거는 무산소상태에서 미생물 세포내에 있는 인을 체외로 방출시키는 인의 방출과 호기성상태의 인의 과잉섭취에 의한 방법을 이용한다. 이때, 탈질 및 탈인을 위한 비폭기시 미생물들은 대사과정에서 유기물(=전자공여체)을 필요로한다. 그러므로, 유입폐수의 유기물/질소의 비가 높은 경우가 바람직하며, 유기물/질소의 비가 낮은 경우에는 외부의 유기물의주입이 있어야 질소 및 인 처리가 가능하다.The method for removing nitrogen takes advantage of a long known phenomenon that the natural nitrogen cycle is converted to nitrogen gas by aerobic nitrifiers and anoxic denitrifiers. Phosphorus removal is carried out by the release of phosphorus which releases phosphorus in microbial cells to the body in anoxic state and the ingestion of phosphorus in aerobic state. At this time, microorganisms during non-aeration for denitrification and dephosphorization require organic matter (= electron donor) in metabolism. Therefore, the case where the ratio of organic matter / nitrogen in the inflow wastewater is high is preferable, and when the ratio of organic matter / nitrogen is low, it is necessary to inject external organic matter in order to treat nitrogen and phosphorus.

따라서, 질소 및 인을 제거하기 위해서는 호기성 및 혐기성(또는 무산소상태)으로 운영되는 공정이어야 하며, 보다 바람직하게는 유입폐수의 유기물/질소의 비가 높으며 낮은 경우에는 외부에서 유기물의 공급이 있어야 한다. 이런 공정들로는 A/O, A2/O(참고문헌; Hong,S., Kisenbauer,K.S.and Fox,V.G., (1981), Aninnovative biological nutrient removal system), Bardenpho(미합중국 특허 제 3964988호), UCT, VIP 등의 공정등이 있으며, 본 발명자가 고안한 간헐폭기 활성슬러지 공정(대한민국 특허공개 제 97-20986 호 참조), 유로변경 간헐폭기 활성슬러지 공정(대한민국 특허공개 제 97-20987 호 및 제 97-20988 호 참조) 등이 있다.Therefore, in order to remove nitrogen and phosphorus, the process must be operated in aerobic and anaerobic (or anoxic) state, and more preferably, the organic / nitrogen ratio of the influent wastewater has a high and low supply of organic matter. These processes include A / O, A 2 / O (Ref .; Hong, S., Kisenbauer, Ksand Fox, VG, (1981), Aninnovative biological nutrient removal system), Bardenpho (US Pat. No. 3964988), UCT, VIP And the like, and the intermittent aeration activated sludge process devised by the present invention (see Korean Patent Publication No. 97-20986), a flow path changing intermittent aeration activated sludge process (Korean Patent Publication Nos. 97-20987 and 97-20988) Etc.).

간헐폭기 및 유로변경 간헐폭기 활성슬러지 공정을 제외한 상기 공정들은 산소의 유·무에 따라 반응조를 분리 배치하여 호기성 조건과 혐기성 조건의 반응조를 통과하도록 정상상태(steady-state)로 운영된다. 이들 공정은 대규모 처리장에서와 같이 폐수의 유량 및 농도의 커다란 변화 없이 일정하게 유지되는 경우에는 안정적으로 운영되나, 국내 중·소규모 단지에서와 같이 유량 및 농도변화가 심한 경우에는 공정의 안정성이 떨어져 처리수질이 악화되는 경우가 많다.Intermittent Aeration and Flow Change Except for the intermittent aeration activated sludge process, the above processes are operated in a steady-state to pass through a reactor of aerobic and anaerobic conditions by arranging the reactor separately according to the presence or absence of oxygen. These processes operate stably if they are kept constant without significant changes in the flow rate and concentration of wastewater, such as in large-scale treatment plants.However, when the flow rate and concentration change is severe, such as in domestic small and medium-sized complexes, the process is less stable. Water quality often deteriorates.

또한, 본 발명자가 특허출원한바 있는 간헐폭기 및 유로변경 간헐폭기 활성슬러지 공정은 하나의 반응조내에서 폭기 및 비폭기상태를 유지할 수 있어서 유량 및 농도변화에 어느정도 대처가 가능하며 유기물, 질소 및 인을 동시에 제거할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 소규모 오폐수처리에 있어서는 유량의 변동이 매우심하여 별도의 유량 조정이 필요하며, 아울러 처리 시설규모의 축소, 잉여슬러지 발생량의 최소화, 탈질 또는 탈인반응시 폐수중 유기물 이용의 극대화 및 유기성 미세 고형물 방출의 최소화시켜야 한다. 이를 위해서는 기존에 개발된 공법에 추가적인 보완이 이루어져야 한다.In addition, the present inventors have applied for the intermittent aeration and flow path changing intermittent aeration sludge process can maintain the aeration and non-aeration in a single reaction tank to some extent to cope with changes in flow rate and concentration and organic matter, nitrogen and phosphorus The advantage is that it can be removed at the same time. However, in the small wastewater treatment, the fluctuation of the flow rate is so severe that a separate flow rate adjustment is required. In addition, the size of the treatment facility is reduced, the amount of excess sludge generated, the maximum use of organic matter in the wastewater during denitrification or dephosphorization, and the release of organic fine solids. Should be minimized. This requires additional supplementation to existing methods.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 국내 오·폐수의 유기물, 질소 및 인을 효과적으로 제거할 수 있고 기술적으로는 유량 및 농도변화에 대처가 용이하며 안정적인 유출수 수질을 보장할 수 있는 오폐수의 정화방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to effectively remove the organic matter, nitrogen and phosphorus in domestic wastewater, and technically easy to cope with changes in flow rate and concentration The present invention provides a method for the purification of wastewater that can guarantee stable runoff water quality.

본 발명의 다른 목적은 혐기성 발효조에서 생성된 유기산을 비폭기시 탈질 및 탈인에 요구되는 유기물(=전자공여체)로 이용함으로써 영양염류의 제거를 극대화 시키며, 침전조를 호기성 반응조내 설치함으로써 시설규모를 축소가 가능한 오폐수의 정화방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to maximize the removal of nutrients by using the organic acid produced in the anaerobic fermenter as an organic material (= electron donor) required for denitrification and dephosphorization during non-aeration, and to reduce the size of the facility by installing the precipitation tank in the aerobic reactor To provide a method for the purification of waste water.

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 오폐수의 정화공정을 나타낸 개략도, 그리고1 is a schematic diagram showing a process for purifying wastewater according to a first preferred embodiment of the present invention, and

도 2는 도 1에 도시된 연속 모래 여과지의 구성을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic view showing the configuration of the continuous sand filter paper shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 유량 조절장치 2 : 유량 저류조1: Flow control device 2: Flow storage tank

3 : 혐기성 발효조 4a,4b : 침전판3: anaerobic fermenter 4a, 4b: sedimentation plate

5: 제 1 간헐폭기 반응조 6: 제 2 간헐폭기 반응조5: 1st intermittent aeration reactor 6: 2nd intermittent aeration reactor

7 : 후폭기 반응조 8 : 연속 모래 여과조7: after-aeration reactor 8: continuous sand filtration tank

9 : 소독조 10,10a,10b : 펌프9: disinfection tank 10, 10a, 10b: pump

11 : 시간 조절장치 12 : 송풍기 또는 압축기11: time control device 12: blower or compressor

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

유량 조절장치, 유량 저류조, 혐기성 발효조, 제 1 간헐폭기 반응조, 제 2 간헐폭기 반응조 및 후폭기 반응조의 순서로 하고, 상기 유량 저류조에서는 유입폐수가 일정시간 보유되고, 상기 유량 조절장치에 의해서 일정 유량만큼의 상기 유입폐수가 상기 유량 저류조로부터 상기 혐기성 발효조 내로 유입되며, 상기 혐기성 발효조 내에서 상기 유입폐수중의 고형성분이 발효되고, 상기 제 1 간헐폭기 반응조와 상기 제 2 간헐폭기 반응조에서는 폭기 및 비폭기가 교대로 서로 엇갈리게 운영되며, 상기 제 2 간헐폭기 반응조로부터 유출된 정화된 폐수와 미생물은 상기 후폭기 반응조로 공급되고, 상기 후폭기 반응조에서는 용존산소 공급에 의해 잔류 유기물을 최종적으로 제거함과 동시에 내생호흡에 의해 미생물의 침전성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법을 제공한다.The flow regulating device, the flow storage tank, the anaerobic fermentation tank, the first intermittent aeration reactor, the second intermittent aeration reactor and the post-aeration reactor are used in this order. As much as the inflow wastewater flows into the anaerobic fermentation tank from the flow storage tank, solid components in the inflow wastewater are fermented in the anaerobic fermentation tank, and in the first intermittent aeration reactor and the second intermittent aeration reactor, aeration and non-exposure. The groups are alternately operated alternately, and the purified wastewater and microorganisms discharged from the second intermittent aeration reactor are supplied to the post aeration reactor, and the end aeration reactor finally removes residual organic substances by supplying dissolved oxygen, and endogenously. Characterized by increasing the settling of microorganisms by respiration Provide a method for the purification of waste water.

바람직하게는, 상기 후폭기 반응조 다음에 소독조가 추가로 배치되고, 상기 소독조는 유출되는 미생물을 살균하며, 상기 후폭기 반응조와 상기 소독조 사이에 연속식 모래 여과조가 추가로 배치되고, 상기 연속식 모래여과조에서는 상기 후폭기 반응조의 상부에서 유출된 미세 고형물 및 상기 후폭기 반응조에서 침전분리되지 못한 미생물이 제거된다.Preferably, a disinfection tank is further disposed after the post-aeration reactor, the disinfection tank sterilizes the microorganisms that flow out, and a continuous sand filtration tank is further disposed between the post-aeration reactor and the disinfection tank, and the continuous sand In the filtration tank, the fine solids flowing out of the upper aeration reactor and the microorganisms not precipitated in the post-aeration reactor are removed.

바람직하게는, 상기 혐기성 발효조와 상기 후폭기 반응조의 내측 상부에는 제 1 침전판과 제 2 침전판이 각각 배치되고, 상기 혐기성 발효조 내에서 처리된 액상의 유기물은 상기 제 1 침전판 상부에서 상기 제 1 간헐폭기 반응조로 이송되며, 상기 혐기성 발효조에서 발효되어 유기산화된 용존물은 상기 제 1 간헐폭기 반응조 및 상기 제 2 간헐폭기 반응조 내로 제공되어 비폭기시 탈질 및 탈인을 위한 유기물로 공급되고, 상기 연속식 모래여과조의 여재에서 탈리된 미세 고형물 및 미생물은 혐기성 발효조로 반송된다.Preferably, a first precipitation plate and a second precipitation plate are disposed at an inner upper portion of the anaerobic fermentation tank and the post-aeration reactor, and the liquid organic material treated in the anaerobic fermentation tank is disposed on the first precipitation plate. It is transferred to an intermittent aeration reactor, the organic acid dissolved in the fermentation in the anaerobic fermentation tank is provided into the first intermittent aeration reactor and the second intermittent aeration reactor and supplied to the organic material for denitrification and dephosphorization during non-aeration, the continuous The fine solids and microorganisms detached from the media of the filtration sand filter are returned to the anaerobic fermentation tank.

일반적으로, 국내 오·폐수는 유량이 7∼9, 12∼15 및 17∼20시까지 많으며 이외의 시간에는 상대적으로 적다. 또한, 계절적으로는 여름이 가장 많다(Metcalf & eddy, Wastewater engineering, McGraw-Hill,Inc., 1991 참조). 따라서, 오·폐수처리시 유량 및 농도변화를 최소화 시킬 수 있는 공정이어야 한다.In general, domestic waste water has a high flow rate of 7-9, 12-15, and 17-20 hours, and relatively little other time. In addition, summer is the most seasonal (see Mettalf & eddy, Wastewater engineering, McGraw-Hill, Inc., 1991). Therefore, it should be a process that can minimize changes in flow rate and concentration during wastewater treatment.

본 발명에서는 이를 고려하여 하기에서 설명할 유량 조절장치(1) 및 유량 저류조(2)를 채용함으로써, 유량 및 농도를 보다 일정하게 유입되게 하였다. 또한, 시설규모를 최소화 하기 위해서 침전판조를 반응조내에 장착하여 가능한한 부피를 축소하였으며, 폐수중에 함유된 고형 유기물을 발효하여 생성시킨 유기산을 질소 및 인의 제거시에 필요한 유기물로서 최대한 이용하여 영양염류의 처리를 극대화 시켰다. 게다가, 처리된 유출수는 하기에서 설명할 연속식 모래여과조(8)를 통과하게 하여 미세 고형물 및 미생물의 유출이 없도록 하였고, 처리수를 재이용하기 위해 유출수를 소독하도록 하였다.In the present invention, the flow rate adjusting device 1 and the flow rate storage tank 2 to be described below are considered in consideration of this, thereby allowing the flow rate and the concentration to be introduced more consistently. In addition, in order to minimize the size of the facility, a precipitation plate tank was installed in the reaction tank to reduce the volume as much as possible, and the organic acid produced by fermenting the solid organic matter contained in the wastewater was used as an organic material necessary for the removal of nitrogen and phosphorus. Maximized the processing. In addition, the treated effluent was allowed to pass through a continuous sand filtration tank 8 to be described below to avoid the outflow of fine solids and microorganisms, and to disinfect the effluent for reuse of the treated water.

이하, 본 발명의 오폐수 정화공정을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the wastewater purification process of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 오폐수의 정화공정을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a process for purifying wastewater according to a first preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 오폐수 정화공정을 수행하기 위한 장치는 유량 조절장치(1), 유량 저류조(2), Imhoff형 혐기성 발효조(3), 제1 간헐폭기 반응조(5), 제 2 간헐폭기 반응조(6), 후폭기 반응조(7), 연속모래 여과지(8) 및 소독조(9)를 포함한다. 혐기성 발효조(3)와 후폭기 반응조(7) 내에는 침전판(4a,4b)이 각각 배치된다.Referring to Figure 1, the apparatus for performing the waste water purification process according to a first embodiment of the present invention is a flow control device (1), flow storage tank (2), Imhoff type anaerobic fermentation tank (3), the first intermittent aeration A reactor 5, a second intermittent aeration reactor 6, a post aeration reactor 7, a continuous sand filter paper 8 and a disinfection tank 9 are included. Precipitation plates 4a and 4b are disposed in the anaerobic fermentation tank 3 and the post-aeration reactor 7, respectively.

폐수중의 유기물, 질소 및 인은 적절한 조건에서 미생물과 반응시킴으로써 제거가 가능하다. 따라서, 반응시간은 미생물이 오염물을 제거할 수 있는 시간 이상으로 운영한다. 미생물과 오염물의 반응시간은 폐수가 반응조내에 머무르는 체류시간으로서 반응조 부피를 폐수의 유입 유량으로 나눈 값에 해당되기 때문에, 처리공정에서는 가능한한 일정한 체류시간을 유지한다. 다시말해서, 폐수의 효과적인 처리를 위해서는 반응조에 폐수가 일정한 유량으로 유입되게 한다.Organics, nitrogen and phosphorus in wastewater can be removed by reacting with microorganisms under appropriate conditions. Therefore, the reaction time is longer than the time the microorganisms can remove contaminants. The reaction time of the microorganisms and contaminants is the residence time of the waste water in the reaction tank, which corresponds to the value obtained by dividing the reaction vessel volume by the flow rate of the waste water. In other words, wastewater flows into the reactor at a constant flow rate for effective treatment of wastewater.

앞서 설명한 바와 같이 국내 소규모 오·폐수는 장소 또는 시간에 따라 유량 및 농도의 변화가 매우 심하다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해서 유량 저류조(2)를 설치하여 일정시간 폐수를 머무르게 하고, 폄프(10)를 이용하여 폐수를 일정속도로 혐기성 발효조(3) 내로 주입시켜서 처리한다.As described above, domestic small-scale wastewater has a great change in flow rate and concentration depending on the place or time. In the present invention, in order to solve this problem, a flow rate storage tank 2 is installed to maintain the wastewater for a predetermined time, and the wastewater is injected into the anaerobic fermentation tank 3 at a constant rate using the pump 10 to be treated.

본 발명에서는 시설규모를 축소시키기 위해서, 모든 폐수를 유량 저류조(2)로 유입시키는 것이 아니라 유량 조절장치(1)에 의해서 일정 유량만을 혐기성 발효조(3)로 유입시키는 방식을 이용한다. 폐수의 유량이 많은 경우에는 일정 유량 이상에 해당되는 양만큼을 유량 저류조(1)로 유입시키며, 요구되는 유량이하로 유입될 때에는 유량 저류조(2)에 유입되었던 폐수를 펌프(10)를 이용하여 혐기성 발효조(3)로 유입시킨다. 이에 의해, 유량 저류조(2)의 부피를 작게 할 수 있다는 잇점이 얻어진다.In the present invention, in order to reduce the size of the facility, instead of introducing all of the wastewater into the flow storage tank 2, only a predetermined flow rate is introduced into the anaerobic fermentation tank 3 by the flow control device 1. When the flow rate of the waste water is large, the amount of water corresponding to a predetermined flow rate or more is introduced into the flow storage tank 1, and when the flow rate is lower than the required flow rate, the waste water introduced into the flow storage tank 2 is pumped using the pump 10. Inflow into an anaerobic fermenter (3). Thereby, the advantage that the volume of the flow volume storage tank 2 can be made small is acquired.

후속된 imhoff형 혐기성 발효조(3) 내에는 침전판(4a)이 설치되고 외부 하류에는 펌프(10a)가 장착된다. 혐기성 발효조(3) 내에서 폐수중의 고형성분은 혐기성 발효조(3) 하단에서 발효가 진행되며, 액상의 유기물은 혐기성 발효조(3)의 침전판(4a) 상부에서 제 1 간헐폭기 반응조(5)로 이송된다. 폐수는 고형성분과 용존성분으로 나누어지는데, 고형성분을 발효에 의해 용해시킨다면 미생물을 이용한후속처리에 보다 바람직 할 것이다. 발효시, 미생물과 고형성분의 접촉을 위해서는 간헐적으로 펌프(10a)(기계식 또는 에어 리프트방식)를 이용하여 교반이 가능하도록 한다.Subsequent imhoff type anaerobic fermenter 3 is provided with a precipitation plate 4a and a pump 10a downstream. Solid components in the wastewater in the anaerobic fermentation tank (3) is fermented at the bottom of the anaerobic fermentation tank (3), the liquid organic matter is the first intermittent aeration reactor (5) in the upper part of the precipitation plate (4a) of the anaerobic fermentation tank (3) Is transferred to. Wastewater is divided into solid components and dissolved components. If the solid components are dissolved by fermentation, it will be more preferable for the subsequent treatment using microorganisms. During fermentation, in order to contact the microorganisms and the solid components intermittently by using the pump 10a (mechanical or air lift method) to enable stirring.

혐기성 발효조(3)에서 발효되어 유기산화된 용존물은 펌프(10a)에 의해서 제 1 및 제 2 간헐폭기 반응조(5,6)의 비폭기시 탈질 및 탈인을 위한 유기물로 공급된다. 제 1 및 제 2 간헐폭기 반응조(5,6)에는 탈질 및 탈인 효율을 증대시키기 위해서 외부의 전자공여체인 외부 유기탄소원을 주입하여 운영한다. 주입되는 외부 유기탄소원으로는 아세틱산, 메탄올, 프로피온산, 축산폐수 및 도시하수 침전고형물의 유기산, 음식물 또는 유기성 생활 폐기물의 발효에 의해 생성된 유기산을 이용할 수 있다.The organically oxidized dissolved and fermented in the anaerobic fermentation tank 3 is supplied to the organic material for denitrification and dephosphorization during non-aeration of the first and second intermittent aeration reactors 5 and 6 by the pump 10a. In order to increase the denitrification and dephosphorization efficiency, the first and second intermittent aeration reactors 5 and 6 are operated by injecting an external organic carbon source, which is an external electron donor. As the external organic carbon source to be injected, organic acids produced by fermentation of organic acids, foods or organic living wastes of acetic acid, methanol, propionic acid, livestock wastewater and municipal sewage sedimentation solids can be used.

제 1 및 2 간헐폭기 반응조(5,6)는 하나의 반응조에서 폭기 및 비폭기가 교대로 서로 엇갈리게 운영되로록 한다. 폭기시(호기성 상태)에는 유입되는 암모니아성 질소(NH4 +-N)가 질산염(NO3 --N)으로 질산화 반응이 진행되도록 하며, 비폭기시(무산소상태)에는 질산화 반응으로 생성된 질산염(NO3 --N)이 가스상태의 질소(N2)로 전환되어 대기중으로 탈기되도록 탈질반응이 진행되도록 한다.The first and second intermittent aeration reactors 5 and 6 allow the aeration and non-aeration to alternately operate in one reactor. During aeration (aerobic state), the ammonia nitrogen (NH 4 + -N) is introduced into the nitrate (NO 3 -- N) during the aeration, and during the aeration (nitrogen state) nitrate produced by the nitrification reaction (NO 3 -- N) is converted to gaseous nitrogen (N 2 ) to allow denitrification to proceed to the atmosphere.

탈질반응시 필요한 유기물(=전자공여체)은 폐수중의 유기물을 이용할 수 있도록 하며, 또한 혐기성 발효조(3)에서 생성된 액상상태의 유기물(=유기산)을 이용할 수 있다. 폭기 및 비폭기 시간의 주기는 폐수 성상에 따른 질산화 반응 및 탈질산화 반응에 요구되는 시간에 따라 1시간/1시간, 2시간/2시간, 2시간/1시간 등으로 변화시켜 운영할 수 있게 한다. 이는 정상 상태(steady-state) 가 아닌 유동 상태(dynamic-state)의 운영이기 때문에 폐수의 농도 및 유량변화에 대처가 용이하고 보다 안정적인 처리수의 기대가 가능하다는 장점이 있다.The organic material (= electron donor) required for the denitrification reaction makes it possible to use the organic material in the waste water, and can also use the liquid organic material (= organic acid) generated in the anaerobic fermentation tank (3). The period of aeration and non-aeration time can be changed to 1 hour / 1 hour, 2 hours / 2 hours, 2 hours / 1 hour, etc. according to the time required for nitrification and denitrification according to the waste water properties. . This is because the operation of the dynamic (state) rather than steady-state (dynamic-state) has the advantage that it is easy to cope with changes in the concentration and flow rate of the waste water, and the expectation of a more stable treatment water can be.

계속적으로 운영되는 후폭기 반응조(7)에서는 상부에 침전판(4b)이 장착되어 상부 수표면을 침전조로 활용한다. 제 2 간헐폭기 반응조(6)에서 유출된 정화된 폐수와 미생물은 후폭기 반응조(7)에서 용존산소 공급에 의해 잔류유기물을 최종적으로 제거하게 하였으며, 내생호흡에 의해 미생물의 침전성의 증가를 유도하였다. 후폭기 반응조(7)의 침전판(4b) 상부에서 미생물이 침강하게되고 미생물과 분리된 정화된 폐수는 유출된다. 침전된 미생물은 펌프(10b)(기계식 또는 에어 리프트형)에 의해 Imhoff형 발효조(3)로 반송되거나 폐기된다.In the continuously operating aeration reactor 7 is equipped with a precipitation plate 4b at the top to utilize the upper water surface as a precipitation tank. The purified wastewater and microorganisms flowing out of the second intermittent aeration reactor 6 finally removed residual organic matter by the supply of dissolved oxygen in the post aeration reactor 7, and induced endogenous respiration to increase the settling of microorganisms. . The microorganisms are settled in the upper part of the precipitation plate 4b of the post-aeration reactor 7, and the purified wastewater separated from the microorganisms is discharged. The precipitated microorganisms are returned or discarded to the Imhoff fermentation tank 3 by a pump 10b (mechanical or air lift type).

연속식 모래여과조(8)(상향류식 또는 하향류식)에서는 후폭기 반응조(7)내의 침전판(4b) 상부에서 유출된 미세고형물과 미처 침전분리되지 못한 미생물의 제거를 위해 설치한 것이다.In the continuous sand filtration tank (8) (upflow or downflow) is installed for the removal of micro-solids and microorganisms that could not be separated by sedimentation from the top of the precipitation plate (4b) in the post-aeration reactor (7).

한편, 연속식 모래여과조(8)에서는 모래를 여재로 채용하였는데, 이와는 달리 모래가 아닌 활성탄, 규조토 및 무연탄 등과 같은 입자를 여재로 채용하여 연속식 여과조로도 운용할 수 있다.On the other hand, in the continuous sand filtration tank (8), sand is used as a filter medium, but alternatively, sand, such as activated carbon, diatomaceous earth, anthracite coal, etc. may be employed as a filter medium to operate as a continuous filter tank.

도 2는 도 1에 도시된 연속 모래 여과지의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 연속식 모래여과조(8)는 에어 리프트 방식에 의해 연속적인 역세척이 가능하게 한다. 여재는 연속적으로 재생되며, 여재에서 탈리된 미세 고형물 및 미생물은 혐기성 발효조로 반송된다. 마지막으로 운영되는 소독조(9)는 유출되는 미생물을 살균하여 유출수를 중수도로 재 이용이 가능하게 한다.2 is a schematic view showing the configuration of the continuous sand filter paper shown in FIG. As shown in Fig. 2, the continuous sand filtration tank 8 enables continuous back washing by the air lift method. The media is regenerated continuously, and the fine solids and microorganisms detached from the media are returned to the anaerobic fermenter. Finally, the sterilization tank 9 is operated to sterilize the microorganisms flowing out to reuse the outflow water as heavy water.

한편, 호기성 상태가 유지되는 모든 반응조는 공기 공급장치에 의해 용존산소가 공급되도록 한다. 또한, 모든 반응조는 미생물의 양을 증가시키기 위해서 부착 담체 또는 매체를 넣어서 처리할 수 있다.On the other hand, all the reaction tank is maintained in the aerobic state to ensure that dissolved oxygen is supplied by the air supply. In addition, all reactors can be treated with an attachment carrier or medium in order to increase the amount of microorganisms.

상기 공정의 운영은 유량 및 농도변화가 심한 국내 오·폐수 처리에 적용이 보다 유리하며, 시설규모의 축소 뿐 만 아니라 잉여 슬러지발생량의 최소화, 유기물, 질소 및 인의 높은 처리효율의 기대가 가능한 공정이다.Operation of the process is more advantageous for domestic wastewater treatment, which has a large change in flow rate and concentration, and it is a process that can not only reduce the size of facilities but also minimize the amount of excess sludge and high treatment efficiency of organic matter, nitrogen and phosphorus. .

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐수의 정화공정에 의하면, 부영양화의 주요 원인이 되고 있는 질소와 인의 처리를 극대화시킬 수 있으며, 처리수를 중수도로 재 이용 가능하게 할 수 있다. 또한, 유입폐수의 유량 및 농도변화에 크게 영향을 받지 않으며, 시설규모가 작고 공기를 간헐적으로 주입하기 때문에 에너지 공급에 소요되는 비용도 절감할 수 있다는 장점이 있다. 게다가, 혐기성 발효조(3)에서 생성된 액상상태 유기물(=유기산)을 간헐폭기 반응조의 비폭기시 탈질 및 탈인 반응에 요구되는 유기물로 이용되기 때문에 질소 및 인의 처리효율을 증대시킬 수 있다는 잇점이 있어서 이용가치가 매우 높은 공정이다.According to the purification process of the wastewater according to the present invention as described above, it is possible to maximize the treatment of nitrogen and phosphorus, which is the main cause of eutrophication, it is possible to re-use the treated water as a heavy water. In addition, it is not significantly affected by the flow rate and concentration change of the influent wastewater, and there is an advantage that the cost of energy supply can be reduced because the facility size is small and the air is intermittently injected. In addition, since the liquid organic matter (= organic acid) produced in the anaerobic fermentation tank 3 is used as an organic material required for denitrification and dephosphorization reaction during the non-aeration of the intermittent aeration reactor, the treatment efficiency of nitrogen and phosphorus can be increased. It is a very valuable process.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.

Claims (8)

유량 조절장치, 유량 저류조, 혐기성 발효조, 제 1 간헐폭기 반응조, 제 2 간헐폭기 반응조 및 후폭기 반응조의 순서로 하고, 상기 유량 저류조에서는 유입폐수가 일정시간 보유되고, 상기 유량 조절장치에 의해서 일정 유량만큼의 상기 유입폐수가 상기 유량 저류조로부터 상기 혐기성 발효조 내로 유입되며, 상기 혐기성 발효조 내에서 상기 유입폐수중의 고형성분이 발효되고, 상기 제 2 간헐폭기 반응조로부터 유출된 정화된 폐수와 미생물은 상기 후폭기 반응조로 공급되고, 상기 후폭기 유출된 정화된 폐수와 미생물은 상기 후폭기 반응조로 공급되고. 상기 후폭기 반응조에서는 용존산소 공급에 의해 잔류 유기물을 최종적으로 제거함과 동시에 내생호흡에 의해 미생물의 침전성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 오폐수 정화방법.The flow rate adjusting device, the flow storage tank, the anaerobic fermentation tank, the first intermittent aeration reactor, the second intermittent aeration reactor and the post-aeration reactor are used in this order. As much as the inflow wastewater flows into the anaerobic fermentation tank from the flow storage tank, solid components in the inflow wastewater are fermented in the anaerobic fermentation tank, and the purified wastewater and microorganisms flowing out from the second intermittent aeration reactor are Supplied to the aeration reactor, and the post-aeration clarified wastewater and microorganisms are supplied to the post-aeration reactor. The post-aeration reactor is a wastewater purification method characterized in that the residual organic matter is finally removed by the supply of dissolved oxygen and at the same time to increase the settling of microorganisms by endogenous respiration. 제 1 항에 있어서, 상기 후폭기 반응조 다음에 소독조가 추가로 배치되고, 상기 소독조는 유출되는 미생물을 살균하는 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.The method of claim 1, wherein a disinfection tank is further disposed after the post-aeration reactor, and the sterilization tank sterilizes the microorganisms flowing out. 제 2 항에 있어서, 상기 후폭기 반응조와 상기 소독조 사이에 연속식 여과조가 추가로 배치되며, 상기 연속식 여과조에서는 상기 후폭기 반응조의 상부에서 유출된 미세 고형물 및 상기 후폭기 반응조에서 침전분리되지 못한 미생물이 제거되는 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.The method of claim 2, wherein a continuous filtration tank is further disposed between the post-aeration reactor and the disinfection tank, and the continuous filtration tank is not sedimented and separated from the fine solids flowing out of the upper aeration reactor and the post-aeration reactor. Method for purification of waste water, characterized in that the microorganisms are removed. 제 3 항에 있어서, 상기 혐기성 발효조와 상기 후폭기 반응조의 내측 상부에는 제 1 침전판과 제 2 침전판이 각각 배치되고, 상기 유량 저류조, 상기 혐기성 발효조 및 상기 후폭기 반응조의 하류에는 제 1 펌프, 제 2 펌프 및 제 3 펌프가 각각 배치되며, 상기 유량 저수조 내에서 일정시간 머무르는 상기 유입폐수는 상기 제 1 펌프에 의해서 상기 혐기성 발효조 내로 일정속도로 주입되고, 상기 혐기성 발효조 내에서 처리된 액상의 유기물은 상기 제 1 침전판 상부에서 상기 제 1 간헐폭기 반응조로 이송되며, 상기 혐기성 발효조에서 발효되어 유기산화된 용존물은 상기 제 2 펌프에 의해서 상기 제 1 간헐폭기 반응조 및 상기 제 2 간헐폭기 반응조 내로 제공되어 비폭기시 탈질 및 탈인을 위한 유기물로 공급되고, 상기 연속식 여과조의 여재에서 탈리된 미세 고형물 및 미생물은 상기 제 3 펌프에 의해서 혐기성 발효조로 반송되는 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.According to claim 3, wherein the first and second sedimentation plate is disposed in the inner upper portion of the anaerobic fermentation tank and the post-aeration reactor, respectively, the first pump, downstream of the flow rate storage tank, the anaerobic fermentation tank and the post-aeration reactor; A second pump and a third pump are disposed, respectively, and the inflow wastewater remaining in the flow reservoir for a predetermined time is injected into the anaerobic fermenter at a constant speed by the first pump, and the liquid organic matter treated in the anaerobic fermenter. Is transferred from the upper part of the first precipitation plate to the first intermittent aeration reactor, and the organic oxidized dissolved in the anaerobic fermentation tank is introduced into the first intermittent aeration reactor and the second intermittent aeration reactor by the second pump. Fine which is provided and supplied as an organic material for denitrification and dephosphorization during non-aeration, and desorbed from the media of the continuous filtration tank. Solids and microorganisms are returned to the anaerobic fermentation tank by the third pump. 제 4 항에 있어서, 상기 연속식 여과조의 상기 여재는 모래, 활성탄, 규조토 및 무연탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자인 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.The method of claim 4, wherein the filter medium of the continuous filtration tank is a particle selected from the group consisting of sand, activated carbon, diatomaceous earth, and anthracite coal. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 간헐폭기 반응조와 상기 제 2 간헐폭기 반응조에는 탈질 및 탈인 효율을 증대시키기 위해서 외부의 전자공여체인 외부 유기탄소원을 주입하여 운영하는 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the first intermittent aeration reactor and the second intermittent aeration reactor are operated by injecting an external organic carbon source, which is an external electron donor, to increase the denitrification and dephosphorization efficiency. Wastewater purification method 제 6 항에 있어서, 상기 외부 유기탄소원은 아세틱산, 메탄올, 프로피온산, 축산폐수 및 도시하수 침전고형물의 유기산, 음식물 발효에 의해 생성된 유기산, 유기성 생활 폐기물의 발효에 의해 생성된 유기산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.7. The method of claim 6, wherein the external organic carbon source is selected from the group consisting of acetic acid, methanol, propionic acid, livestock wastewater and organic acid from municipal sewage sediment solid, organic acid produced by food fermentation, and organic acid produced by fermentation of organic living waste. Method for purification of waste water, characterized in that the selected material. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 간헐폭기 반응조, 상기 제 2 간헐폭기 반응조 및 상기 후폭기 반응조에는 부착 담체 또는 매체가 제공되는 것을 특징으로 하는 오폐수의 정화방법.The method of claim 1, wherein the first intermittent aeration reactor, the second intermittent aeration reactor, and the post-aeration reactor are provided with an attachment carrier or a medium.
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