KR100401215B1 - Cyclic Fluidized Anaerobic Filter System - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A centrifugal fluidized bed anaerobic reactor is provided which is capable of effectively treating industrial wastewater having high concentration by using the centrifugal force of wastewater ejected into the reactor. CONSTITUTION: The centrifugal fluidized bed anaerobic reactor comprises a cylindrical tank(1) along the upper inner surface of which an outer weir is formed, and in a lower part of which a centrifugal force generation part(4) is formed; a sealing cover(2) which seals the cylindrical tank, at the center of which a cylindrical mixing equalization tank(6) is installed in such a way that a raw wastewater inflow pipe(5) for guiding wastewater into the cylindrical tank is received in the mixing equalization tank and the mixing equalization tank is closed with being extended to the center of the centrifugal force generation part, and at which a gas exhaust pipe(15) is installed; a distributor (guiding vane) (10) comprising a wastewater centrifugal ejection pipe(12) for centrifugally flowing microorganism groups in the cylindrical tank and organic and inorganic matters so that they are reacted by ejecting wastewater flown in from the mixing equalization tank and recirculation water to a cylindrical side part of one side or both sides of the centrifugal force generation part using a pump, wherein the distributor is installed on the outer circumferential surface of the mixing equalization tank installed on an upper part of the centrifugal force generation part; an inner weir(7) formed on an upper part of the mixing equalization tank; an air tightness discharge pipe(16) which is installed on the bottom of one side of an outer weir(3), and through which an effluent is discharged; and a floating filtering material layer(14) filled in 15 to 50% of actual reaction volume of the cylindrical tank.

Description

원심 유동상 혐기성 반응조{Cyclic Fluidized Anaerobic Filter System}Centrifugal fluidized bed anaerobic reactor {Cyclic Fluidized Anaerobic Filter System}
발명의 분야Field of invention
본 발명은 폐수 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고농도의 산업 폐수를 반응조 내로 분출되는 폐수의 원심력을 이용하여 효과적으로 처리할 수 있는 원심 유동상 혐기성 반응조에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus, and more particularly, to a centrifugal fluidized bed anaerobic reactor that can effectively treat a high concentration of industrial wastewater by using centrifugal force of wastewater jetted into a reaction tank.
종래의 기술Conventional technology
오늘날 폭발적인 인구 증가 및 각종 산업이 눈부시게 발전하고 있으며, 이러한 인구 증가 및 각종 산업의 발달에 비례하여 축산, 분뇨 폐수와 산업 폐수가 다량으로 배출되는 추세이다. 다량의 축산, 분뇨 폐수와 산업 폐수의 배출은 하천의 심각한 수질 오염의 원인으로 작용하였다.Today, explosive population growth and various industries are developing remarkably, and in proportion to the population growth and the development of various industries, livestock, manure and industrial wastewater are discharged in large quantities. Large quantities of livestock, manure and industrial wastewater discharges have caused significant water pollution in rivers.
따라서, 상·하수와 공업 용수 및 각종 폐수의 규제 기준이 강화되었으며, 규제 기준이 강화됨에 따라서, 배출 허용 기준을 충족하면서도 설치 및 운전에 있어서, 경제적이고도 효과적인 폐수 처리 장치가 요구되었다.Therefore, the regulatory standards for water and sewage, industrial water and various wastewaters have been strengthened. As the regulatory standards have been strengthened, there has been a demand for an economical and effective wastewater treatment apparatus for installation and operation while satisfying the emission allowance standard.
한편, 이러한 요구를 충족시켜 줄 수 있는 혐기성 폐수 처리 장치로서 혐기성 필터(Anaerabic Filter), U.A.S.B.(Upflow Anaerabic Sludge Blanket; 이하 "U.A.S.B,"라 한다), 혐기성 유동상(Anaerobic Expanded /Fluidized Bed, AEB/AFB) 폐수 처리 장치와 같은 고효율 반응조 등이 제안되었다.Anaerobic Filter (Anaerabic Filter), UASB (Upflow Anaerabic Sludge Blanket; hereinafter referred to as "UASB"), Anaerobic Fluidized Bed (AnaBbic Expanded / Fluidized Bed, AEB /) A high efficiency reactor such as AFB) wastewater treatment apparatus has been proposed.
먼저, 혐기성 필터는 1969년 영(Young)과 맥카티(Mccarty)에 의해 고안된 개념을 이용한 폐수 처리 공법으로, 폐수는 여과재가 채워진 반응조의 하부로부터 유입되어, 상부로 유출되는 동안 여과재 표면에 존재하는 혐기성 미생물과 접촉되는 것에 의하여, 폐수가 정화, 처리되는 장치이다.First, the anaerobic filter is a wastewater treatment method using the concept devised by Young and McCarty in 1969. The wastewater is introduced from the lower part of the reactor filled with the filter medium, and is present on the surface of the filter medium while flowing upward. By contact with microorganisms, wastewater is an apparatus for purification and treatment.
U.A.S.B.는 1970년대 중반 네덜란드의 렛팅거(Lettinga) 등에 의해 개발 되었으며, 폐수가 하부로 유입되어 반응조 내부의 슬러지층을 통과하면서 정화, 처리된다. 이는 여과재를 사용하지 않고 과립상의 슬러지를 이용하며, 기체-고체 분리장치(Gas-Solid Separator)가 있는 것이 특징이다.U.A.S.B. was developed by Lettinga of the Netherlands in the mid-1970s, and the wastewater flows to the bottom and is purified and treated as it passes through the sludge layer inside the reactor. It uses granular sludge without the use of filter media and features a gas-solid separator.
혐기성 유동상 폐수 처리 장치(AEB/AFB)는 1980년 제웰(Jewell)에 의하여 고안된 장치로서, 작은 입자는 넓은 표면적을 갖기 때문에, 그 넓은 표면적에 더 많은 입자를 보유할 수 있다는 원리를 이용하여 미생물이 부착된 여과재를 팽창 또는 부상시키는 혐기성 처리 장치의 일종이다.The anaerobic fluidized bed wastewater treatment system (AEB / AFB) was designed by Jewell in 1980, and because microparticles have a large surface area, microorganisms can be used on the principle that they can retain more particles in that large surface area. It is a kind of anaerobic treatment device which expands or floats this attached filter medium.
가장 최근에 알려진 U.A.B.F(Upflow Anaeroboic Blanket Filter; 이하 "U.A.B.F." 라 한다) 반응조는 U.A.F.와 U.A.S.B공법을 합성한 형태로서, 안정적인 운전을 위해 입상 슬러지가 형성되어야 한다는 점은 UASB와 동일 하지만 슬러지 유실을 방지하기 위해 반응조의 상단을 여과재로 채워진다는 점은 혐기성 유동상 반응조와 유사하다.The most recently known UABF (Upflow Anaeroboic Blanket Filter) reactor is a combination of UAF and UASB methods. It is similar to UASB in that granular sludge should be formed for stable operation, but it prevents sludge loss. The top of the reactor is filled with filter media in order to make it similar to the anaerobic fluidized bed reactor.
상기된 바와 같은 종래의 고효율 반응조에서는 처리수중 일부는 원폐수와 열교환기에서 열교환된 후 처리수로 배출되고, 나머지 재순환수는 원폐수와 혼합되어 유입 분리 장치(Distributor)를 통하여 반응조(Reactor)로 공급된다.In the conventional high-efficiency reactor as described above, some of the treated water is heat-exchanged in the raw waste water and the heat exchanger and then discharged to the treated water, and the remaining recycle water is mixed with the raw waste water to the reactor through an inlet distributor. Supplied.
종래의 고효율 반응조는 모두 유입 분리 장치의 사용이 요구되며, 보유가능한 미생물의 양과, 유입 폐수 및 미생물간의 접촉도에 따라 고효율 반응조가 달성할 수 있는 최대 부하가 각각 다르게 된다.All conventional high efficiency reactors require the use of an inflow separation device, and the maximum load that the high efficiency reactor can achieve depends on the amount of microorganisms that can be retained and the degree of contact between the inflow wastewater and the microorganisms.
종래 장치들의 중요한 특징을 살펴보면, 먼저, 혐기성 필터(U.A.F.)의 경우는 여과재가 미생물이 부착될 수 있는 표면을 제공하고, 또한 여과재에 부착되지 않은 미생물 덩어리는 입상화(과립화)된 슬러지가 유출되지 않을 정도의 공간을 제공한다. 한편, 혐기성 필터의 성능은 여과재의 비표면적, 공극 및 재질에 따라 좌우되며, 혐기성 반응조 내에서 활성이 높은 미생물은 여과재에 부착된 것보다 공극 사이에 존재하는 미생물 덩어리(입상 슬러지)에 의하여 더 큰 영향을 받는 것으로 발표된 바 있다.Considering the important features of the conventional apparatus, first, in the case of anaerobic filter (UAF), the filter medium provides a surface to which microorganisms can be attached, and the microbial mass not attached to the filter medium is discharged of granulated (granulated) sludge. Provide enough space. On the other hand, the performance of the anaerobic filter depends on the specific surface area, the pore and the material of the filter medium, and the microorganisms with high activity in the anaerobic reactor are larger by the microbial mass (granular sludge) present between the pores than the filter medium. It has been announced to be affected.
이는 여과재의 공극율이나 공극이 차지하는 단면적에 비해 여과재의 비표면적이 반응조의 운전에 영향을 적게 준다는 것을 증명한다. 따라서, 같은 공극율을 갖는 여과재 중에서도 공극의 직경이 상대적으로 큰 여과재가 막힘(clogging)의 위험이 적고, 입상화된 미생물의 유지에 유리하다. 또한, 과부하 및 유기물 부하량 변동과 영양분 결핍등에 의한 영향이 적고, 반응기가 안전된 상태에서는 ph, 온도등의 환경 변화에 탄력적으로 대응할 수 있다는 이점을 가진다.This proves that the specific surface area of the filter medium has less influence on the operation of the reactor compared to the porosity of the filter medium or the cross-sectional area occupied by the voids. Therefore, among the filter media having the same porosity, the filter medium having a relatively large pore diameter has a low risk of clogging and is advantageous for the maintenance of granulated microorganisms. In addition, there is little effect due to overload, organic load variation and nutrient deficiency, and the reactor can be flexibly responded to environmental changes such as ph and temperature in a safe state.
그러나, 이러한 혐기성 필터는 반응조 내에 충진되는 여과재가 고가이며, 장시간 운전시 여과재에 미생물의 축적으로 인한 막힘과 유로(channel)형성 현상이 발생될 수 있기 때문에, 처리 효율의 감소, 반응조 내부 여과재의 교체 및 수리 보수가 큰 단점으로 지적되고 있다.However, the anaerobic filter is expensive in the filter medium is filled in the reaction tank, because the filter medium due to the accumulation of microorganisms in the filter medium may occur due to the accumulation of microorganisms in a long time operation, reducing the treatment efficiency, replacement of the filter medium in the reactor And repair and repair is pointed out as a big disadvantage.
또한, 반응조 내에 충진되는 여과재가 반응조 내에 100% 채워져야만 되고, 처리 방법도 유입 분리 장치를 사용해야 하기 때문에, 초기 투자비가 많이 들고 유지 보수에 많은 어려움이 존재한다는 문제점 뿐만 아니라, 혐기성 유동상 반응조의 경우, 상기된 바와 같이 작은 입자에 의해 제공된 넓은 표면적으로 더 많은 미생물을 보유할 수 있다는 원리를 이용함으로써, 막힘과 유로 형성의 발생 방지와 여과재 충진 비용이 적게 든다는 이점을 가지나, 미생물이 부착된 여과재가 수직 방향으로 팽창 또는 부상되기 위하여 유출수 재순환의 조절로 인하여, 공정이 복잡하고, 안정된 미생물 막을 형성시키기 까지의 초기 운전 기간이 길며, 운전 조건이 까다롭다는 문제가 있다.In addition, since the filter medium filled in the reactor must be 100% filled in the reaction tank and the treatment method requires the use of an inflow separation device, an anaerobic fluidized bed reactor as well as a large initial investment cost and a lot of maintenance problems exist. By using the principle of retaining more microorganisms with a large surface area provided by small particles as described above, it has the advantage of preventing the occurrence of clogging and the formation of flow paths and reducing the cost of filling the filter medium. Due to the control of the effluent recycle to expand or float in the vertical direction, the process is complicated, the initial operation period until the formation of a stable microbial membrane is long, and the operating conditions are difficult.
U.A.S.B.의 경우에, 기계적 교반이 필요없으므로, 장치의 구조가 간단하다. 한편, U.A.S.B에서 가장 중요시 되는 부분은 유입수 분배 장치와 기체-고체 분리 장치이며, 기체 - 고체 분리 장치는 U.A.S.B. 반응조 상부에 설치되어, 발생 가스와 상승하는 슬러지를 분리하고, 반응조 내의 슬러지 보유능을 결정하는 기능을 한다.In the case of U.A.S.B., no mechanical agitation is necessary, so the structure of the device is simple. On the other hand, the most important parts of U.A.S.B are the influent distribution device and the gas-solid separation device, and the gas-solid separation device is the U.A.S.B. It is installed in the upper part of the reactor, and separates the generated gas and the rising sludge, and functions to determine the sludge holding capacity in the reactor.
이는 초기 운전 기간에는 침전 특성이 양호한 슬러지만이 반응조내에 보유되어 입상화됨으로써, 초기 운전 기간으로부터 정상 운전이 될 때까지 많은 시간을 요하게 하는 원인으로 작용되며, 유사 폐수 처리에 사용되어진 입상 슬러지를 별도로 주입해야 하는 문제가 있다.Although the sludge has good sedimentation characteristics during the initial operation period, it is retained and granulated in the reactor, which causes a lot of time from the initial operation period to normal operation, and the granular sludge used for the similar wastewater treatment is separately. There is a problem that needs to be injected.
또한, 고부하 조건에서 운전되거나 거품이 많이 발생되는 폐수를 처리할 경우에, 기체 - 고체 분리 장치에서 고형물과 가스의 효과적인 분리가 불가능하다는 문제가 있었다.In addition, there is a problem that the effective separation of the solids and the gas in the gas-solid separation device is not possible when operating under high load conditions or treating waste water that generates a lot of bubbles.
U.B.F 반응조는 상기된 바와 같이 안정적인 운전을 위해 입상 슬러지가 형성되어야 한다는 점은 U.A.S.B.와 동일하지만, 슬러지 유실을 방지하기 위해 반응조의 상단을 여과재로 충진한다는 점은 혐기성 유동상 반응조와 유사하다.U.B.F reactor is the same as U.A.S.B. that granular sludge should be formed for stable operation as described above, but it is similar to anaerobic fluidized bed reactor that the top of the reactor is filled with filter material to prevent sludge loss.
따라서, U.B.F.는 혐기성 유동상 반응조의 근본적인 문제로 지적되었던 막힘 및 유로 형성 문제, 그리고 여과재 충진에 따른 경제적인 문제를 해결하기 위하여 고안되었지만, 고부하 운전시 U.A.S.B. 반응조가 안고 있는 슬러지 입상화 문제와, 충진 여과재에 포획되는 미생물이 층으로의 재침전 문제가 해결되어야 할 과제로 여전히 남아 있다.Therefore, U.B.F. was designed to solve the blockage and flow path formation problems that were pointed out as the fundamental problems of anaerobic fluidized bed reactors, and the economic problems caused by the filling of filter media, but U.A.S.B. The problem of sludge granulation in the reactor and the problem of reprecipitation of the microorganisms trapped in the packing filter into the bed still remain.
더욱이, 종래의 모든 반응조에서 사용되는 유입수 분배 장치는 슬러지 층에서 미생물과 유입 폐수간의 접촉율을 향상시키기 위한 필수적인 장치로서, 초기 운전 기간을 단축시킬 수 있는 고효율 혐기성 반응조의 중요한 요소이나, 슬러지층에서의 단락(Short Circuiting)현상 및 배관 내에 스캐일이 축적되는 등으로하여 유지 보수면에서 많은 문제점을 가지고 있다.Moreover, the influent distribution device used in all conventional reactors is an essential device for improving the contact rate between microorganisms and influent wastewater in the sludge bed, which is an important element of the high efficiency anaerobic reactor that can shorten the initial operation period, but in the sludge bed Due to short circuiting and accumulation of scale in the pipe, there are many problems in maintenance.
따라서, 본 발명의 목적은 원폐수와 재순환수를 이용하여 반응조 하부에서 원심력을 발생시켜 반응조의 중간부까지 혐기성 슬러지가 연속적으로 유동 혼합되어, 폐수를 효과적으로 분해 및 처리할 수 있는 고효율 혐기성 반응조를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to generate a centrifugal force in the bottom of the reaction tank using the raw waste water and the recycle water to continuously flow mixed anaerobic sludge up to the middle portion of the reaction tank, to provide a high efficiency anaerobic reaction tank that can effectively decompose and treat the waste water There is.
본 발명의 또 다른 목적은 유입 분리 장치에 의한 유로 형성 현상 및 단락 현상, 편류등으로 인한 고효율 반응조의 효율 저하와, 유지 보수 상의 문제점을 방지할 수 있는 고효율 혐기성 반응조를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a high efficiency anaerobic reactor that can prevent the efficiency of the high efficiency reactor due to the flow channel formation phenomenon, the short circuit phenomenon, the drift, and the like, and the maintenance problem due to the inflow separation device.
발명의 요약Summary of the Invention
상기와 같은 목적은, 상부 내측면을 따라서 외부 웨어가 형성되며, 하부에 원심 발생부를 가지는 원통형 여과기 탱크와; 상기 여과기 탱크를 밀폐시키며, 중앙에 폐수를 상기 여과 탱크 내로 유도하는 원폐수 유입관이 수용되며 상기 원심 발생부로 연장하여 폐쇄되는 원통 형상의 혼합 균등조가 제공되며, 상기 가스 배출관이 설치되는 밀폐 커버와; 상기 원심 발생부 상부의 혼합 균등조의 외주면에 설치되는 분배기와; 상기 원심 발생부의 하부에 연결되어, 펌프에 의하여 상기 혼합 균등조로부터의 폐수를 상기 원심 발생부의 한 쪽 측부로 분사하도록 상기 원심 발생부를 관통하는 폐수 분출관을 포함하며; 상기 혼합 균등조는 상부에 상기 외부 웨어의 상부면과 동일한 높이의 상부면을 가지는 내부 웨어가 형성되며, 상기 외부 웨어의 바닥에는 여과수 배출관이 설치되며, 상기 여과기 탱크의 20 내지 40%는 부유성 여과재층으로 채워지는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조에 의하여 달성된다.The above object, the outer ware is formed along the upper inner surface, the lower portion has a cylindrical filter tank having a centrifugal generator; Sealing the filter tank, and is provided with a cylindrical mixing equalization tank which accommodates the wastewater inlet pipe leading to the wastewater into the filter tank in the center and extending to the centrifugal generating unit, and the airtight cover to which the gas discharge pipe is installed; ; A distributor installed on an outer circumferential surface of the mixing equalization tank above the centrifugal generator; A wastewater jet pipe connected to a lower portion of the centrifugal generator and penetrating the centrifugal generator to pump wastewater from the mixing equalization tank to one side of the centrifugal generator by a pump; The mixing equalization tank has an inner ware having an upper surface having the same height as the upper surface of the outer ware at the top, and a filtrate discharge pipe is installed at the bottom of the outer ware, and 20 to 40% of the filter tank is a floating filter medium. By means of a centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the invention, characterized in that it is filled with beds.
상기 내부 웨어는 상부에 내측으로 경사진 경사면을 가진다.The inner wear has an inclined surface that is inwardly inclined at the top.
상기 내부 웨어의 깊이는 상기 외부 웨어의 깊이 보다 깊으며, 상기 내부 및 외부 웨어는 사이폰 관에 의하여 서로 소통되는 것에 의하여, 상기 내부 웨어에 채워진 여과수가 재순환된다.The depth of the inner wear is deeper than the depth of the outer wear, and the inner and outer wears are communicated with each other by a siphon tube, whereby the filtered water filled in the inner wear is recycled.
상기 사이폰 관은 재순환수의 양을 조절하도록 밸브에 의하여 개폐될 수 있다.The siphon tube can be opened and closed by a valve to regulate the amount of recycle water.
상기 내부 웨어와 상기 외부 웨어는 원주 방향을 따라서 다수의 홈이 형성된다.The inner wear and the outer wear have a plurality of grooves formed along the circumferential direction.
상기 부유성 여과재층은 메탄균이 서식하며, 상기 부유성 여과재층의 하부애 위치되는 폐수에는 발효균이 서식한다.Methane bacteria live in the floating filter media layer, and fermentation bacteria live in the wastewater located below the floating filter media layer.
상기 여과수 배출관에는 열 교환기가 설치되며, 상기 폐수 유입관으로 부터 분기된 열교환 파이프가 상기 열 교환기를 통과하여 상기 폐수 유입관으로 복귀될 수도 있다.A heat exchanger is installed in the filtered water discharge pipe, and a heat exchange pipe branched from the wastewater inlet pipe may be returned to the wastewater inlet pipe through the heat exchanger.
바람직한 실시예의 설명Description of the Preferred Embodiments
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
제 1 도에는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조가 개략적으로 도시되어 있다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조는 여과기 탱크(1, 반응조)와, 여과기 탱크(1)를 밀폐시키기 위한 밀폐 커버(2)를 포함한다. 여과기 탱크(1)는 상부 내측면을 따라서 여과수 배출관(16)이 연결되는 외부 웨어(3, weir))가 형성되며, 하부에 원통 형상의 원심 발생부(4)를 가진다.1 schematically shows a centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the present invention includes a filter tank 1, a reaction cover 2, and a sealing cover 2 for sealing the filter tank 1. The filter tank 1 has an outer weir 3 to which the filtrate discharge pipe 16 is connected along the upper inner surface thereof, and has a cylindrical centrifugal generator 4 at the lower portion thereof.
밀폐 커버(2)는 여과기 탱크(1)를 용이하게 밀폐시키도록 원추면으로 형성되며, 원추면 중앙에는 폐수를 여과 탱크(1) 내로 유도하는 원폐수 유입관(5)이 수용되는 원통 형상의 혼합 균등조(6)가 제공된다. 그러므로, 오염물질(유기 물질)을 포함한 원폐수(축산, 분뇨 폐수 또는 산업 폐수)는 원폐수 유입관(5)을 통하여 혼합 균등조(6)내로 유입된다.The airtight cover 2 is formed with a conical surface to easily seal the filter tank 1, and at the center of the conical surface is a cylindrical mixing mixture in which the wastewater inlet pipe 5 for guiding the wastewater into the filtration tank 1 is accommodated. A jaw 6 is provided. Therefore, raw wastewater (livestock, manure waste or industrial wastewater) containing contaminants (organic substances) is introduced into the mixing equalization tank 6 through the raw wastewater inlet pipe 5.
원심 발생부(4)의 하부에는 제 2 도에 도시된 바와 같이 측부를 관통하도록 폐수 분출관(12)이 설치된다. 혼합 균등조(6)에 주입된 원폐수는 혼합 균등조(6)로부터 폐수 유도관(19)을 통하여 모터(13)의 구동으로 작동되는 펌프(11)로 공급되는 폐수는 펌프(11)에 의하여 원심 발생부(4)의 한 쪽 측부로 분사된다.In the lower part of the centrifugal generator 4, a wastewater jet pipe 12 is installed to penetrate the side portion as shown in FIG. The wastewater injected into the mixing equalization tank 6 is supplied from the mixing equalization tank 6 to the pump 11 which is operated by the drive of the motor 13 through the wastewater induction pipe 19 to the pump 11. By the side of the centrifugal generator 4.
원심 발생부(4)의 측부로부터 폐수가 분사되는 것에 의하여, 폐수는 원통 형상의 원심 발생부(4) 내에서 원심 운동을 하게 되고, 이 때, 슬러지는 원심 발생부(4)의 중앙 부분으로 모이게 된다. 이러한 폐수의 원심 운동은 여과기 탱크(1) 내의 폐수 및 슬러지를 유동시키며, 원심 발생부(4)의 중앙 부분으로 모이게 되는 슬러지는 계속적인 폐수의 원심 운동에 의하여 혼합 균등조(6)의 외주면을 따라서 상승하게 된다. 여과기 탱크(1)에는 발효균이 주입되어, 폐수의 분해를 용이하게 하도록 폐수를 발효시킨다.By the wastewater being injected from the side of the centrifugal generator 4, the wastewater is subjected to centrifugal motion in the cylindrical centrifugal generator 4, at which time the sludge goes to the center portion of the centrifugal generator 4 Are gathered. This centrifugal motion of the wastewater flows the wastewater and sludge in the filter tank 1, and the sludge which is collected at the center portion of the centrifugal generator 4 moves the outer peripheral surface of the mixing equalization tank 6 by the continuous centrifugal motion of the wastewater. Therefore, it rises. Fermentor bacteria are injected into the filter tank 1 to ferment the wastewater to facilitate the decomposition of the wastewater.
이 때, 폐수의 원심력은 여과기 탱크(1) 상부의 20 내지 40%을 점하는 여과재층(14)에서 서서히 감소되며, 원심력에 의하여 상승된 폐수는 여과재층(14)에서 서식하는 메탄균과 같은 미생물과 접촉, 분해된 후, 여과기 탱크(1)의 외주면에 형성된 외부 웨어(3)를 통하여 배출된다.At this time, the centrifugal force of the waste water is gradually reduced in the filter medium layer 14 which occupies 20 to 40% of the upper portion of the filter tank 1, and the wastewater raised by the centrifugal force is the same as methane bacteria inhabiting the filter medium layer 14. After contacting and decomposing the microorganism, it is discharged through the outer wear 3 formed on the outer circumferential surface of the filter tank 1.
한편, 여과기 탱크(1)의 여과재층(14)은 0.5 내지 3mm 두께의 미생물층이 형성되고, 여과재 사이의 공간에서 많은 양의 미생물이 체류하게 된다. 이러한 여과재층(14)을 통과하는 동안 여과된 여과수는 혼합 균등조(6)의 상부에 형성된 내부 웨어(7)를 오버 플로우하는 것으로 내부 웨어(7)에 채워지게 된다. 한편, 내부 웨어(7)와 외부 웨어(3)는 오버 플로우가 용이하게 되도록 제 3 도에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라서 다수의 홈(3a, 7a)이 형성된다.On the other hand, in the filter medium layer 14 of the filter tank 1, a microorganism layer having a thickness of 0.5 to 3 mm is formed, and a large amount of microorganisms remain in the space between the filter mediums. The filtered water filtered while passing through the filter medium layer 14 is filled in the inner ware 7 by overflowing the inner ware 7 formed on the top of the mixing equalization tank 6. On the other hand, the inner ware 7 and the outer ware 3 are formed with a plurality of grooves 3a and 7a along the circumferential direction as shown in FIG. 3 to facilitate overflow.
혼합 균등조(6)의 하부 외주면에는 원심 발생부(4)의 지름 보다 큰 지름을 가지는 분배기(10)가 설치된다. 분배기(10)는 제 1 도에 도시된 바와 같이 더블 콘형상의 단면을 가지며, 폐수의 원심 운동에 의하여 혼합 균등조(6)의 외주면을 따라서 상승되는 슬러지를 경사면으로 형성된 여과기 탱크(1)의 하부으로 분배하는 기능을 가진다.On the lower outer circumferential surface of the mixing equalization tank 6, a distributor 10 having a diameter larger than the diameter of the centrifugal generator 4 is provided. The distributor 10 has a double cone-shaped cross section as shown in FIG. 1, and the lower portion of the filter tank 1 in which the sludge which rises along the outer circumferential surface of the mixing equalization tank 6 as an inclined surface by the centrifugal motion of the waste water is formed as an inclined surface. Has the function of distributing
혼합 균등조(6)는 여과기 탱크(1)의 하부 중앙에 형성되는 원통형의 원심 발생부(4)로 연장하여 폐쇄되며, 상부에 외부 웨어(3)의 상부면과 동일한 높이의 상부면을 가지는 내부 웨어(7)가 형성된다. 바람직하게, 내부 웨어(7)는 여과기 탱크(1)에 형성된 외부 웨어(3)의 깊이 보다 깊게 형성되며, 외부 웨어(3)와 사이폰 관(8)에 의하여 서로 소통된다. 즉, 내부 웨어(7)가 외부 웨어(3)의 상부면과 동일한 높이의 상부면을 가지며 외부 웨어(3)의 깊이 보다 깊게 형성되는 것에 의하여, 상기된 바와 같이 내부 웨어(7)에 채워진 여과수는 사이폰 효과에 의하여 사이폰 관(8)을 통하여 혼합 균등조(6)로 재순환된다.The mixing equalization tank 6 extends and closes to a cylindrical centrifugal generator 4 formed at the lower center of the filter tank 1, and has an upper surface of the same height as the upper surface of the outer weir 3 at the upper portion. The inner wear 7 is formed. Preferably, the inner weir 7 is formed deeper than the depth of the outer weir 3 formed in the filter tank 1 and is in communication with each other by the outer weir 3 and the siphon tube 8. That is, the filtered water filled in the inner ware 7 as described above by the inner ware 7 having an upper surface of the same height as the upper surface of the outer ware 3 and being formed deeper than the depth of the outer ware 3. Is recycled to the mixing equalization tank 6 through the siphon tube 8 by the siphon effect.
사이폰 관(8)은 내부 웨어(7)에 모여진 여과수가 혼합 균등조(6)로 재순환되는 재순환수의 양을 조절하도록 밸브(9)에 의하여 개폐될 수 있다. 사이폰 관(8)을 통한 재순환수의 유량은 혼합 균등조(6) 내의 수위에 의하여 조정된다. 즉, 혼합 균등조(6) 내의 수위가 낮게 되면, 내부 웨어(7)의 수위와의 수두차가 커지게 되므로, 재순환수의 유량이 많게 되고, 혼합 균등조(6) 내의 수위가 높게 되면, 내부 웨어(7)의 수위와의 수두차가 작게 되므로, 재순환수의 유량이 적게 된다. 이러한 유량 조정은 유입되는 원폐수의 양에 따라서 결정된다. 그러므로, 재순환수는 내부 웨어(7)로부터 사이폰 관(8)을 통하여 혼합 균등조(6)로 공급되므로 혼합 균등조(6)으로의 폐수 유입량에 따라서 자동적으로 조절된다.The siphon tube 8 can be opened and closed by a valve 9 to regulate the amount of recycled water that is collected in the inner weir 7 into the mixing equalization vessel 6. The flow rate of the recycle water through the siphon tube 8 is adjusted by the water level in the mixing equalization tank 6. That is, when the water level in the mixing equalization tank 6 becomes low, since the head difference with the water level of the inner weir 7 becomes large, the flow volume of recycle water becomes large, and when the water level in the mixing equalization tank 6 becomes high, Since the head difference with the water level of the weir 7 becomes small, the flow volume of recycle water becomes small. This flow rate adjustment is determined by the amount of raw wastewater introduced. Therefore, the recycle water is supplied from the inner weir 7 to the mixing equalization tank 6 through the siphon tube 8 so that it is automatically adjusted in accordance with the wastewater inflow into the mixing equalization tank 6.
상기된 바와 같이, 사이폰 관(8)은 혼합 균등조(6)의 수위와 연동하여 재순환수를 자동적으로 재순환 조절하고, 재순환수와 원폐수의 혼합을 돕도록 사이폰 관(8)과 폐수 유입관(5)의 단부가 있는 부분에서 순환이 이루어지고, 분배기(10)는 폐수의 원심력에 의한 난류의 형성과 난류로 인한 수직 상승의 편류를 방지한다.As described above, the siphon tube 8 automatically regulates the recycle water in conjunction with the level of the mixing equalization tank 6, and the siphon tube 8 and the waste water to assist mixing of the recycle water and the waste water. Circulation takes place at the end of the inlet pipe 5, and the distributor 10 prevents the formation of turbulence due to the centrifugal force of the wastewater and the drift of the vertical rise due to the turbulence.
따라서, 안내부(10)에 의하여 편류가 방지된 폐수는 원심력 발생부(4)에서 계속적인 원심력에 의하여 여과기 탱크(1) 내의 폐수 유동부(21)에서 계속적으로 원심 운동을 하게 되고, 여과재층(14) 까지 발효균과 같은 미생물의 슬러리와 함께 유동하면서 유기물 분해가 이루어지며, 여과재층(14)의 상부로 갈수록 원심력이 감소되어 여과되는 동안 여과수는 균등하게 상승될 수 있다. 원심 발생부(4)에서 상승된 폐수(원폐수+재순환수)는 폐수 유동부(21) 내에서 형성된 입자 또는 미생물과 혼합, 접촉되면서, 폐수 유동부(21)상부로 서서히 상승된다.Therefore, the wastewater prevented by the guide portion 10 is continuously centrifuged in the wastewater flow portion 21 in the filter tank 1 by the centrifugal force in the centrifugal force generating portion 4, and the filter medium layer. The organic matter is decomposed while flowing together with the slurry of microorganisms such as fermentation bacteria until (14), and the centrifugal force decreases toward the upper portion of the filter medium layer 14 so that the filtrate can be evenly increased during filtration. The wastewater (raw wastewater + recycle water) raised in the centrifugal generator 4 is gradually raised above the wastewater flow portion 21 while being mixed with and contacted with particles or microorganisms formed in the wastewater flow portion 21.
이 때, 원심 발생부(4)에서의 전달력은 상승되면서 1차적으로 감소되고, 여과재층(14)을 통과하는 동안 2차적으로 감소되어, 여과재층(14)에 미소한 유동을 유발하여, 여과재층(14)에서 미생물의 축적으로 인한 막힘 및 유로화(channelling) 현상이 방지될 수 있다. 폐수 유동력(21)에서 발생되는 입자는 40 내지 100m/h의 침강 속도를 가지며, 이러한 입자는 0.5 내지 2.5m/h의 상승 속도를 가지는 폐수와 혼합, 접촉된다.At this time, the transfer force in the centrifugal generating section 4 is decreased primarily while being raised, and is reduced secondly while passing through the filter medium layer 14, causing a slight flow in the filter medium layer 14, Blocking and channeling due to the accumulation of microorganisms in the filter medium layer 14 may be prevented. Particles generated in the wastewater flow force 21 have a settling velocity of 40 to 100 m / h, and these particles are mixed and contacted with the wastewater having a rising velocity of 0.5 to 2.5 m / h.
한편, 폐수가 여과재층(14)에서 여과재에 의하여 분해, 여과되는 동안 발생되는 메탄(CH4) 및 이산화탄소 가스는 밀폐 커버(2)에 설치된 가스 배출관(15)을 통하여 가스 홀더(도시되지 않음)에 포집된다.On the other hand, methane (CH4) and carbon dioxide gas generated while the wastewater is decomposed and filtered by the filter medium in the filter medium layer 14 is transferred to a gas holder (not shown) through the gas discharge pipe 15 installed in the airtight cover 2. Is collected.
대안적으로, 여과수 배출관(16)에는 열 교환기(17)가 설치되어, 폐수 유입관(5)으로부터 분기된 열교환 파이프가 열 교환기(17)를 통과하여 폐수 유입관(5)으로 복귀될 수 있다. 즉, 폐수가 고온인 경우에는 배출되는 여과수와 열 교환기(17)에 의하여 열 교환된다.Alternatively, the heat exchanger 17 may be installed in the filtrate discharge pipe 16 so that the heat exchange pipe branched from the wastewater inlet pipe 5 may pass through the heat exchanger 17 and return to the wastewater inlet pipe 5. . That is, when the waste water is hot, the filtered water is heat-exchanged with the heat exchanger 17.
한편, 혼합 균등조(6)로부터 펌프(11)로 폐수를 공급하기 위하여 여과기 탱크(1)의 하부에 설치되는 폐수 유도관(19)에는 밸브(18)가 설치되어, 혼합 균등조(6)로부터 펌프(11)로 폐수의 공급을 차단할 수 있다.On the other hand, in order to supply the wastewater from the mixing equalization tank 6 to the pump 11, the valve 18 is provided in the wastewater induction pipe 19 provided in the lower part of the filter tank 1, and the mixing equalization tank 6 is carried out. The supply of wastewater to the pump 11 can be shut off.
도면에 가상선으로 도시된 파이프와 펌프는 예비적으로 사용될 수 있는 폐수 분출관과 펌프의 설치예를 도시한다.The pipes and pumps shown in phantom in the figure show an example of the installation of a wastewater discharge pipe and a pump that can be used preliminarily.
상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조에 의하면, 원폐수와 재순환수의 혼합수에 원심력을 발생시키는 것에 의하여, 혼합수가 반응조 내의 미생물 및 여과재 또는 여과재 공극 사이의 미생물과의 접촉이 증가되고 반응조 내에서 비교적 큰 비중을 가지는 입자와 비교적 작은 비중을 가지는 혼합수에 용해된 유기물과의 접촉을 용이하게 할 수 있다.As described above, according to the centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the present invention, the centrifugal force is generated in the mixed water of the raw waste water and the recycle water, whereby the mixed water contacts the microorganisms in the reaction tank and the microorganisms between the filter medium or the filter medium pores. It is possible to facilitate contact with the particles which have increased and relatively large specific gravity in the reactor and dissolved in the mixed water having a relatively small specific gravity.
여과재층과 원심 발생부의 크로스 프록(cross floc) 접촉 방식에 의한 효율 증대가 따르고, 여과재층에서 성장된 미생물 집적 입자의 탈리 형상이 향상되고, 탈리된 입자를 유동성 미생물 입자와의 유기물 접촉을 순환적으로 할 수 있다.Increasing the efficiency by the cross floc contact method of the filter medium layer and the centrifugal generating section, the desorption shape of the microorganism accumulated particles grown in the filter medium layer is improved, and the desorbed particles are cyclically contacted with the organic microbial particles. You can do
또한, 종래의 기술과는 다르게 유입수 분배기를 사용하지 않고 많은 양의 여과재를 필요하지 않을 뿐만 아니라 구조가 간단하여, 설치, 유지비가 저렴하다는 이점도 있다.In addition, unlike the prior art, not only does not use a large amount of filter medium without using the influent distributor, but also has the advantage of simple structure, low installation and maintenance costs.
제 1 도는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조의 개략도.1 is a schematic diagram of a centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the present invention.
제 2 도는 제 1 도의 선 II - II을 따라서 취한 원심 발생부와 폐수 분출관의 관계를 도시한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view showing the relationship between the centrifugal generator and the wastewater discharge pipe taken along the line II-II of FIG.
제 3 도는 여과재층이 제거된 상태에서의 외부 및 내부 웨어의 상부 가장 자리의 형상을 도시한 사시도.3 is a perspective view showing the shape of the upper edge of the outer and inner ware with the filter medium layer removed;
제 4 도는 제 1 도의 원심 발생 방식의 형식중 주변식 원심 발생 방식의 원심 유동상 혐기성 반응조의 개략도.4 is a schematic diagram of a centrifugal fluidized bed anaerobic reactor of a peripheral centrifugal type in the type of centrifugal type of FIG.
제 5 도는 제 4 도의 선 III -III을 따라서 취한 주변식 원심 발생부와 폐수 분출관의 관계를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing the relationship between the peripheral centrifugal generator and the wastewater discharge pipe taken along the line III-III of FIG.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code about main part of drawing ※
1: 원수유입관 2: 혼합 균등조 3: 재순환관 4: 혼합관 5: 원심발생부DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Raw water inflow pipe 2: Mixing equalization tank 3: Recirculation pipe 4: Mixing pipe 5: Centrifugal generating part
6: 원심유동부 7: 유동접촉부 8: 충진접촉부 9: 외곽웨어 11: 안내판6: centrifugal flow portion 7: flow contact portion 8: filling contact portion 9: outer wear 11: guide plate
12: 반송펌프 13: 가스 포집부12: return pump 13: gas collection unit

Claims (5)

  1. 상부 내측면을 따라서 외부 웨어가 형성되며, 하부에 원심 발생부를 가지는 원통형 탱크 (반응조) 와; 상기 반응조를 밀폐시키며, 중앙에 폐수를 상기 반응조 내로 유도하는 원폐수 유입관이 수용되며 상기 원심 발생의 중심으로 연장하여 폐쇄되는 원통 형상의 혼합 균등조가 제공되며, 상기 가스 배출관이 설치되는 밀폐 커버와; 상기 혼합 균등조로부터 유입폐수 및 재순환수를 펌프에 의하여 상기 원심 발생부의 한쪽 혹은 양쪽 (다수) 의 원통형 측부로 분사 하여 상기 반응조내의 미생물 군과 유기 및 무기물질이 원심 유동하며 반응시키는 폐수 원심 분출관을 포함하며, 상기 중앙식 원심 발생부의 상단에 설치된 혼합 균등조의 외주면에 설치되는 분배기 (안내익)와; 상기 혼합 균등조는 상부에 반응조의 외부 웨어의 수위면 (상부면) 보다 조금 낮은 (5 ~ 60cm 정도) 내부 웨어의 수면의 상부면을 가지는 내부 웨어가 형성되며, 상기 외부 웨어의 한쪽 바닥에는 처리수가 배출되는 기밀 배출관이 설치 되며, 상기 반응조의 반응 실제 용적의 15~50% 는 부유성 여재층으로 채워지는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조.An outer ware is formed along the upper inner surface, and has a cylindrical tank (reactor) having a centrifugal generator at the bottom; The reactor is sealed, and a raw wastewater inlet pipe is disposed at the center to guide the wastewater into the reactor and is provided with a cylindrical mixing equalizer which extends and closes to the center of the centrifugal generation. ; The wastewater centrifugal discharge pipe which injects the wastewater and the recycle water from the mixing equalization tank to one or both (multiple) cylindrical sides of the centrifugal generator by the pump to centrifugally flow and react the microorganism and organic and inorganic materials in the reactor. It includes, and the distributor (guide blade) is installed on the outer peripheral surface of the mixing equalization tank installed on the top of the central centrifugal generator; The mixing equalization tank has an inner ware having an upper surface of the inner surface of the inner ware, which is slightly lower (about 5 to 60 cm) than the water level surface (upper surface) of the outer ware of the reaction vessel, and the treated water is formed at one bottom of the outer ware. Centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the present invention, characterized in that the airtight discharge pipe is discharged, 15 to 50% of the reaction volume of the reaction tank is filled with a floating filter bed.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 원심 발생 방식의 형식으로는 중앙식 원심 발생부 (도면 제1도) 와 주변식 원심 발생부 (도면 제4도) 을 포함하며, 이는 혼합 균등조로부터 펌프에 의하여 한쪽 혹은 양쪽 및 다수의 원심 분출관이 재순환수와 함께 원심방향의 원통형 빗각의 측부로 분사시키는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른원심 유동상 혐기성 반응조.The method of claim 1, wherein the type of centrifugal generation includes a central centrifugal generator (FIG. 1) and a peripheral centrifugal generator (FIG. 4), by means of a pump from a mixing equalizer. Or both and a plurality of centrifugal ejection tubes are sprayed with the recycle water to the side of the cylindrical oblique angle in the centrifugal direction.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 웨어의 깊이는 상기 외부 웨어의 깊이 보다 깊으며, 수면 유지 수위도 상기 외부 웨어 보다 아래쪽에 있으며, 상기 내부 및 외부 웨어에 따른 수위는 사이폰관에 의하여 서로 소통 조절되고 것에 의하여 상기 내부 웨어에 채워진 처리수 (순환수) 가 재순환되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조.The depth of the inner wear is deeper than the depth of the outer wear, and the water level is lower than the outer wear, and the water level according to the inner and outer wear is communicated with each other by a siphon tube. Centrifugal fluidized bed anaerobic reactor according to the present invention, wherein the treated water (circulating water) filled in the inner wear is recycled.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부유성 여재층은 메탄균이 주로 서식하며, 상기 부유성 여재층의 하부에 위치되는 슬러리 및 폐수에는 발효균 (유기산규등) 이 서식하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조.According to claim 1, wherein the floating media layer is mainly methane bacteria, fermentation bacteria (organic acid silica, etc.) are inhabited in the slurry and wastewater located in the lower portion of the floating media layer Centrifugal fluidized bed anaerobic reactor.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 처리수 배출수에는 열교환기가 설치되며, 이는 상기 폐수 유입관으로부터 분기된 열교환 파이프가 본 열교환기를 통과하여 상기 폐수 유입관으로 복귀되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 원심 유동상 혐기성 반응조.The centrifugal fluid bed according to the present invention, wherein the treated water discharge water is provided with a heat exchanger, and the heat exchange pipe branched from the waste water inlet pipe passes through the heat exchanger and returns to the waste water inlet pipe. Anaerobic reactor.
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CN107089724A (en) * 2016-02-18 2017-08-25 陈维 A kind of anti-precipitation anaerobic degradation equipment of vertical biogas slurry

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