KR100444700B1 - Apparatus for Treatment of Wastewater having Bioreactor with Nonwoven Fabric Filter and a Method for Treatment thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부직포 여과막이 부착되어 있는 생물학적 반응조가 구비된 폐수 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로, 구체적으로 생물학적 방법에 따라 폐수내 유기물 및 질소를 제거하기 위하여, 상부 중앙에 폐수를 주입하기 위한 폐수 유입구, 공기를 주입하기 위한 공기 주입구 및 하부 중앙에 처리된 처리수를 이송하기 위한 유출관이 설치된 생물학적 반응조를 구비한 폐수 처리 장치에 있어서, 상기 생물반응조 내부에 부직포 여과막이 구비되어, 폐수 슬러지 및 처리수의 고액분리가 가능함에 따라 별도의 침전조가 불필요하고 상기 생물반응조내 미생물의 농도를 높게 유지할 수 있어 처리시설의 규모를 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 상기 폐수 처리 장치를 이용하여 부직포 여과막 내에 초기에 미생물 혼합액을 주입하여 식종하고 폐수 유입구로부터 주입된 폐수와 호기성 상태 또는 혐기성 상태 하에서 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하는 폐수 처리 방법에 관한 것으로, 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 효과적으로 제거할 수 있을뿐 아니라, 폭기/비폭기 운전방식을 조절함으로써 상기 제거효율을 증가시킬 수 있으며, 반응조내 미생물 농도가 높게 유지되어 유기물/미생물 비가 낮아 완전 산화 개념에 의하여 폐기되는 슬러지의 양을 줄일 수 있어 매우 효과적이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus and a treatment method equipped with a biological reaction tank attached with a nonwoven fabric filter membrane, and specifically, to remove organic matter and nitrogen in the wastewater according to a biological method, a wastewater inlet for injecting wastewater into the upper center. A wastewater treatment apparatus having a biological reaction tank having an air inlet for injecting air and an outlet pipe for transporting the treated water at a lower center thereof, comprising: a nonwoven filtration membrane provided in the bioreactor for wastewater sludge and treatment As the solid-liquid separation of water is possible, a separate settling tank is unnecessary and the concentration of microorganisms in the bioreactor can be kept high, thereby reducing the size of the treatment facility. In addition, the present invention is seeded by initially injecting the microbial mixed solution into the nonwoven fabric filter membrane using the wastewater treatment apparatus and the wastewater injected from the wastewater inlet and the wastewater to remove organic matter and nitrogen contained in the wastewater by the microorganism under aerobic or anaerobic conditions The present invention relates to a treatment method, which not only effectively removes organic matter and nitrogen contained in wastewater, but also increases the removal efficiency by adjusting the aeration / non-aeration operation and maintains a high concentration of microorganisms in the reactor. The microbial ratio is very effective because it reduces the amount of sludge discarded by the concept of complete oxidation.

Description

부직포 여과막이 부착되어 있는 생물학적 반응조가 구비된 폐수 처리 장치 및 처리 방법 {Apparatus for Treatment of Wastewater having Bioreactor with Nonwoven Fabric Filter and a Method for Treatment thereby}Apparatus for Treatment of Wastewater having Bioreactor with Nonwoven Fabric Filter and a Method for Treatment

본 발명은 부직포 여과막이 부착되어 있는 생물학적 반응조가 구비된 폐수 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로, 구체적으로 생물학적 방법에 따라 폐수내 유기물 및 질소를 제거하기 위하여, 상부 중앙에 폐수를 주입하기 위한 폐수 유입구, 공기를 주입하기 위한 공기 주입구 및 하부 중앙에 처리된 처리수를 이송하기 위한 유출관이 설치된 생물학적 반응조를 구비한 폐수 처리 장치에 있어서, 상기 반응조 내부에 부직포 여과막 및 폭기를 위하여 여과막 하부에 산기관을 설치함으로써, 상기 여과막 내에 미생물 혼합액을 주입하고 폐수 유입구로부터 주입된 폐수와 호기성 조건 또는 혐기성 조건 하에서 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하고, 얻어진 처리수를 유출관을 통해 분리하는 폐수 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus and a treatment method equipped with a biological reaction tank attached with a nonwoven fabric filter membrane, and specifically, to remove organic matter and nitrogen in the wastewater according to a biological method, a wastewater inlet for injecting wastewater into the upper center. A wastewater treatment apparatus having a biological reaction tank provided with an air inlet for injecting air and an outlet pipe for transporting the treated water in the lower center of the wastewater treatment apparatus, the apparatus includes: Injecting the microbial mixed solution into the filter membrane to remove the wastewater injected from the wastewater inlet and the organic matter and nitrogen contained in the wastewater by microorganisms under aerobic or anaerobic conditions, and the wastewater separating the obtained treated water through the outflow pipe A processing apparatus and method.

폐수의 생물학적 처리공법은 산소 공급 여부에 따라 호기성 공정과 혐기성 공정으로 분류되며, 미생물의 성장형태에 따라 부유성장 공법과 부착성장 공법으로 분류된다.Biological treatment of wastewater is classified into aerobic and anaerobic processes according to the oxygen supply, and is classified into suspended growth method and adhesion growth method according to the growth type of microorganisms.

현재 폐수의 생물학적 처리에 가장 많이 이용되고 있는 활성슬러지 (activated sludge ; AS) 공법은 호기성 부유성장 공법으로서 (WEF and ASCE,Design of Municipal Wastewater Treatment Plants, Vol. Ⅱ, 4th Ed. (1998); Metcalf and Eddy,Wastewater Engineering, 3rd Ed., McGrall-Hill (1991))), 폐수에 공기를 주입시켜 성장되며 잘 가라앉는 성질을 가지고 있는 호기성 미생물 집단인 활성슬러지를 이용하여 생물학적인 방법으로 폐수를 처리하는 방법이다. 상기 활성슬러지 공법은 포기조, 침전조 및 반송설비를 기본 구성요소로 하는 것으로, 포기조에 폐수가 유입되면 호기성 미생물에 의해 유기물이 섭취 분해되어 새로운 미생물이 생성되고, 침전조에서 미생물과 처리수를 분리하여 상등수는 방류하고 침전된 활성슬러지의 일부는 반송 슬러지로서 포기조에 재공급하여 잉여슬러지는 폐기한다.Activated sludge (AS), the most widely used method for biological treatment of wastewater, is an aerobic suspended growth method (WEF and ASCE, Design of Municipal Wastewater Treatment Plants , Vol. II, 4th Ed. (1998); Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering , 3rd Ed., McGrall-Hill (1991))), treating the wastewater by biological methods using activated sludge, an aerobic microbial group that grows by injecting air into the wastewater and has a good sinking property. That's how. The activated sludge method uses aeration tank, sedimentation tank, and conveying equipment as basic components, and when wastewater flows into the aeration tank, organic matter is ingested and decomposed by aerobic microorganisms to generate new microorganisms, and microorganisms and treated water are separated from the sedimentation tank to separate the supernatant. The effluent is discharged and some of the precipitated activated sludge is returned to the aeration tank as return sludge and the excess sludge is discarded.

그러나 상기 활성슬러지 공법은 미생물과 처리수의 분리 공정이 추가로 요구됨에 따라 침전조를 필요로 하고 있어 고가의 설치비용 및 별도의 부지가 필요한 단점이 있다.However, the activated sludge process requires a sedimentation tank as a separate process for separating the microorganism and the treated water requires a high installation cost and a separate site.

이에 연구를 거듭한 결과, 막을 이용한 활성슬러지 공법에 있어 미생물이 성장되는 생물반응조에 미생물과 처리수의 분리가 가능하도록 막(membrane)을 설치하는 막결합 활성슬러지 공법이 제안되었다. 상기 공법은 생물학적인 유기물의 분해와 물리적인 분리막 공정을 결합한 공정으로서, 막결합형 생물 반응조(membrane bioreactor ; MBR)를 이용하여 폐수를 처리하게 된다.As a result of the research, a membrane-bound activated sludge process has been proposed in which a membrane is installed to separate microorganisms and treated water in a bioreactor in which microorganisms grow. The process combines the decomposition of biological organics and a physical membrane process, and wastewater is treated using a membrane bioreactor (MBR).

상기 막결합 활성슬러지 공법은 분리막 부분이 생물반응조 후단에 별도로 설치되는 순환형 공정(Crossflow Membrane Bioreactor Process)과 생물반응조 내부에 포함되는 침지형 공정(Submerged Membrane Bioreactor Process)으로 나눌 수 있다.The membrane-bound activated sludge process can be divided into a crossflow membrane process (Secrossflow Membrane Bioreactor Process) and a submerged membrane bioreactor process included in the bioreactor.

순환형 공정은 공급액의 유로가 크고 공급액의 유속을 크게할 수 있어 스케일(scale) 형성이 적어 장시간 안정적으로 계획처리 수량을 확보할 수 있고, 막간 압력차가 상승하면 역세척을 실시하여 막의 수명을 연장시키며, 생물반응조 외부에설치되어 막교체시 교체가 용이하며 경제적이다. 그러나, 순환펌프에 의해 혼합액을 외부의 막 모듈로 이송하므로 생물반응조 외에 별도의 막 모듈 부지가 필요하다.The circulation process has a large flow path of the feed liquid and a large flow rate of the feed liquid, so that the formation of scale is small, so that the planned processing quantity can be secured for a long time, and if the pressure difference between the membranes increases, backwashing is performed to extend the life of the membrane. It is installed outside the bioreactor and it is easy and economical to replace the membrane. However, since the mixed liquid is transferred to an external membrane module by a circulation pump, a separate membrane module site is required in addition to the bioreactor.

침지형 공정은 생물반응조 내에 막 모듈을 침지시켜 하나의 펌프를 이용하여 분리하므로 시스템 자체가 간단하고 부지 또한 적게 소비된다. 그러나, 운전기간이 경과함에 따라 막의 유로가 쉽게 폐색되어 막의 세정과 교환 등 유지관리 비용이 많이 소모되며, 이의 방지를 위해 협잡물 제거공정에 의한 전처리가 필요하다. 특히, 생물반응조 내부에 설치하므로 막 세척이 용이하지 않고 막 세척시 외부로 인양해야 하는 문제점이 남아 있다.Submerged processes immerse membrane modules in a bioreactor and separate them using a single pump, thus simplifying the system itself and consuming less site. However, as the operation period elapses, the flow path of the membrane is easily clogged, and a lot of maintenance costs such as cleaning and replacement of the membrane are consumed, and pretreatment by a debris removal process is required to prevent this. In particular, since the inside of the bioreactor is not easy to wash the membrane, there is a problem to lift to the outside when washing the membrane.

순환형 및 침지형 막결합형 생물반응조는 생물학적 처리 외에 막에 의한 고액분리가 가능하여 활성슬러지 공법의 침전조가 불필요하고 처리효율이 높아 양호한 수질의 처리수를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 반응조 내에 미생물의 농도를 높게 유지할 수 있어 장치를 경량화할 수 있다는 장점이 있어, 질산화 미생물과 같이 성장속도가 느린 미생물도 고농도로 유지할 수 있어 고도처리에의 적용이 용이하다.In addition to biological treatment, the circulating and submerged membrane-bound bioreactors can separate solid-liquid by membranes, which eliminates the need for activated sludge settling tanks and provides high-quality treatment water. In addition, there is an advantage in that the concentration of microorganisms in the reaction tank can be maintained to reduce the weight of the device, and microorganisms, such as nitrifying microorganisms, which are slow in growth rate can be maintained at high concentrations and are easily applied to advanced processing.

현재 상기 순환형 및 침지형 공정에서 사용되는 분리막으로 UF(ultra filtration) 나 MF(microfiltration)를 사용하고 있는데, 이는 RO(reverse osmosis)의 경우 미생물의 최종 대사산물인 저분자 유기물이나 염류의 축적을 초래하여 생물학적 처리를 저해시키기 때문이다. 그러나, 사용되는 막이 매우 고가이고 막을 통한 저항이 높아 실용적인 투과 수량을 얻기 위해서는 동력장치가 필요할뿐만 아니라 주기적으로 역세척을 실시해야하는 단점이 있다.Currently, UF (ultra filtration) or MF (microfiltration) is used as a separator used in the circulation type and immersion type processes, which causes accumulation of low molecular weight organic substances or salts, which are the final metabolite of microorganisms in case of reverse osmosis (RO). This is because it inhibits biological treatment. However, since the membrane used is very expensive and the resistance through the membrane is high, the power unit is not only required to obtain a practical permeate amount but also has to be periodically backwashed.

한편, 부직포(nonwoven fabric)는 방적(紡鎭), 제직(製織)에 의하지 않고 섬유 집합체를 물리적, 화학적 수단에 의하거나 적당한 수분이나 열로써 섬유 상호간을 결합시킨 것이다. 부직포의 내부구조는 제조방법에 따라 차이가 있으나 일반적으로 섬유가 3차원으로 무질서하게 배열되어 있는 다공성 구조이므로, 내부로 침투하는 부유물은 투과 과정에서 섬유조직에 의하여 여과되거나 표면에 쉽게 부착하게 된다. 부직포는 상기한 내부구조를 가짐에 따라 여과막으로서도 이용이 되고 있으며, 현재 자동차의 에어필터 등으로 응용이 되고 있다.Nonwoven fabrics, on the other hand, are a combination of fibers not by spinning or weaving, but by the physical and chemical means of the fiber assembly or by appropriate moisture or heat. The internal structure of the nonwoven fabric is different depending on the manufacturing method, but in general, since the fibers are porous structures arranged randomly in three dimensions, the suspended matter penetrating into the inside is easily filtered by the fibrous structure or easily adhered to the surface. Since the nonwoven fabric has the above-described internal structure, it is also used as a filtration membrane, and is currently being applied to an air filter or the like of an automobile.

이에, 본 발명자는 활성슬러지 공법 및 막결합 생물반응조의 장점을 취하고, 부직포의 여과효율이 우수하고 경제적임에 착안하여 생물반응조 내부에 부직포 여과막을 설치하고, 폭기를 위하여 부직포 내부에 산기관을 위치시킨 부직포 여과막 생물반응조를 개발하였고, 상기 고안된 생물반응조를 이용하여 폐수를 처리한 결과, 유기물 및 질소 제거 효율이 우수함을 알아내어 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors take advantage of the activated sludge method and the membrane-bound bioreactor, install the non-woven filtration membrane inside the bioreactor and place the diffuser inside the non-woven fabric for aeration, taking into account that the filtration efficiency of the nonwoven fabric is excellent and economical. The nonwoven filtration membrane bioreactor was developed, and as a result of treating wastewater using the designed bioreactor, it was found that the organic and nitrogen removal efficiencies were excellent.

본 발명의 목적은 부직포 여과막이 부착되어 있는 생물학적 반응조가 구비된 폐수 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a wastewater treatment apparatus and a treatment method equipped with a biological reactor equipped with a nonwoven filtration membrane.

도 1은 본 발명의 생물반응조가 구비된 폐수 처리 장치를 도식화한 개략도. 1 is a schematic diagram illustrating a wastewater treatment apparatus equipped with a bioreactor according to the present invention.

도 2는 본 발명의 부직포 여과막이 구비된 생물반응조의 확대도: 2 is an enlarged view of a bioreactor equipped with a nonwoven filtration membrane of the present invention:

a: 교반 장치가 없는 경우; b: 교반 장치가 구비된 경우.a: without a stirring device; b: when equipped with a stirring device.

도 3a도 3b는 본 발명의 폐수 처리 장치의 일실시예도. Figure 3a and 3b is an embodiment of the wastewater treatment apparatus of the present invention.

도 4는 유입수의 BOD 농도 및 본 발명의 처리 장치 통과후 BOD 제거효율을 나타낸 그래프: 4 is a graph showing the BOD concentration of the influent and the BOD removal efficiency after passing through the treatment apparatus of the present invention:

-O- : 유입수의 BOD 농도; -●- 유출수의 BOD 농도;-O-: BOD concentration of influent; -BOD concentration of effluent;

-■- : BOD 제거효율.-■-: BOD removal efficiency.

도 5는 유입되는 SS 농도 및 본 발명의 처리 장치 통과후 SS 제거효율을 나타낸 그래프: Figure 5 is a graph showing the SS removal efficiency and SS removal efficiency after passing through the treatment apparatus of the present invention:

-O- : 유입수의 SS 농도; -●- 유출수의 SS 농도;-O-: SS concentration of influent; SS concentration of effluent;

-■- : SS 제거효율.-■-: SS removal efficiency.

도 6은 유입되는 질소 농도 및 본 발명의 처리 장치 통과후 질소 제거효율을 나타낸 그래프: 6 is a graph showing the nitrogen concentration introduced and the nitrogen removal efficiency after passing through the treatment apparatus of the present invention:

-O- : 유입수의 T-N 농도; -●- 유출수의 T-N 농도;-O-: T-N concentration of influent; T-N concentration of effluent;

-■- : 질소 제거효율.-■-: Nitrogen removal efficiency.

도 7은 간헐폭기식 운전방식을 적용한 경우의 폭기/비폭기 시간비에 따른 총질소 제거효율을 나타낸 그래프: 7 is a graph showing the total nitrogen removal efficiency according to the aeration / non-aeration time ratio when the intermittent aeration operation method is applied:

-■- : 유입수의 T-N 농도; -▲- 유출수의 T-N 농도;-■-: T-N concentration of influent; T-N concentration of effluent;

-○- : 질소 제거효율.-○-: nitrogen removal efficiency.

도 8은 간헐폭기식 운전방식을 적용한 경우의 폭기/비폭기 시간비에 따른 총질소 제거효율을 나타낸 그래프: 8 is a graph showing the total nitrogen removal efficiency according to the aeration / non-aeration time ratio when the intermittent aeration operation method is applied:

-■- : C/N비 ; -▲- T-N 제거효율;-■-: C / N ratio; -▲-T-N removal efficiency;

-○- : BOD 제거효율.-○-: BOD removal efficiency.

*도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명** Detailed description of the main symbols in the drawings *

1 : 폐수 처리 장치 100 : 생물반응조1: wastewater treatment device 100: bioreactor

101 : 부직포 여과막 102 : 산기관101: nonwoven filtration membrane 102: diffuser

103 : 유입관 104 : 차폐장치103: inlet tube 104: shielding device

105 : 월류관 106 : 유출관105: overflow pipe 106: outflow pipe

200 : 미생물 혼합액 300 : 펌프200: microbial mixed solution 300: pump

301 : 송풍기 302 : 유입수 저장조301: blower 302: influent storage tank

303 : 유출수 저장조 400 : 교반장치303: Effluent storage tank 400: Stirring device

401 : 모터401: motor

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:In order to achieve the above object, the present invention is:

생물학적 방법에 따라 폐수내 유기물 및 질소를 제거하기 위하여, 상부 중앙에 폐수를 주입하기 위한 폐수 유입구, 공기를 주입하기 위한 공기 주입구 및 하부중앙에 처리된 처리수를 이송하기 위한 유출관이 설치된 생물학적 반응조를 구비한 폐수 처리 장치에 있어서,A biological reactor equipped with a wastewater inlet for injecting wastewater in the upper center, an air inlet for injecting air, and an outlet pipe for transporting the treated water in the lower center to remove organic matter and nitrogen in the wastewater according to a biological method. In the wastewater treatment apparatus provided with:

상기 생물반응조 내부에 부직포 여과막(nonwoven fabric filter)을 설치하되, 상기 여과막이 반응조의 장축방향과 동일한 구조로 하단부가 막혀있는 형태로 제작되며, 반응조 내벽과 일정 간격을 유지하도록 위치시키고,Install a nonwoven fabric filter (nonwoven fabric filter) inside the bioreactor, the filter membrane is made in the form of the lower end is blocked in the same structure as the long axis direction of the reaction vessel, and positioned so as to maintain a constant distance to the inner wall of the reactor,

부직포 여과막의 내부 하단부에 반응조의 폭기를 위하여 산기관(air diffuser)이 구비되어 있는 생물반응조를 포함하는 폐수 처리 장치를 제공한다.Provided is a wastewater treatment apparatus including a bioreactor having an air diffuser for aeration of a reaction vessel at an inner lower end of a nonwoven fabric membrane.

또한 본 발명은:In addition, the present invention is:

생물학적 방법에 따라 폐수내 유기물 및 질소를 제거하기 위하여, 초기에 생물반응조 내부에 미생물 혼합액을 주입하여 식종하고; 외부 온도를 적절히 조절함과 동시에 공기를 유입시켜 미생물을 배양시키고; 폐수를 생물반응조 내부에 일정 속도로 유입시키고; 호기성 조건 또는 혐기성 조건 하에서 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하는 폐수 처리 방법에 있어서,In order to remove organic matter and nitrogen in the waste water according to a biological method, the plant is initially planted by injecting a microbial mixture into the bioreactor; Incubating the microorganisms by introducing air while appropriately adjusting the external temperature; Introducing waste water at a constant rate into the bioreactor; In the wastewater treatment method of removing organic matter and nitrogen contained in wastewater by microorganisms under aerobic or anaerobic conditions,

상기 폐수를 부직포 여과막 및 폭기를 위하여 여과막 하부에 산기관을 구비된 생물반응조 내부에 투입되어 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하는 폐수 처리 방법을 제공한다.The wastewater is introduced into a non-woven fabric filter and a bioreactor having an acid pipe under the filter membrane for aeration to provide a wastewater treatment method for removing organic matter and nitrogen contained in the wastewater by microorganisms.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

구체적으로 본 발명의 장치는,도 1에 도시한 바와 같이, 폐수를 부직포 여과막(101, nonwoven fabric filter)이 구비된 생물반응조(100, bioreactor)를 통과시킨 후, 처리된 처리수를 회수할 수 있는 구조를 포함한다.Specifically, the apparatus of the present invention, as shown in Figure 1 , after passing the waste water through a bioreactor (100, bioreactor) equipped with a nonwoven fabric filter (101, non-woven fabric filter), it is possible to recover the treated water Include a structure that is

보다 구체적으로, 상기 생물반응조(100)는 내부에 부직포 여과막(101)을 설치하되, 생물반응조(100) 내벽과 일정 간격으로 위치하고 장축방향과 동일한 구조를 가지면서, 부직포 여과막(101)의 하단부에 산기관(102, air diffuser)이 위치하도록 수평방향으로 평평한 구조로 설치한다 (도 2참조).More specifically, the bioreactor 100 is provided with a nonwoven fabric filtration membrane 101 therein, and located at a predetermined interval with the inner wall of the bioreactor 100, having the same structure as the long axis direction, at the lower end of the nonwoven fabric filtration membrane 101 The diffuser 102 is installed in a flat structure in a horizontal direction so that the air diffuser is positioned (see FIG. 2 ).

본 발명에 사용되는 부직포는 특별히 한정하지는 않지만, 폐수에 충분히 견딜수 있도록 일정 수준의 내화학성 및 내구성을 만족시킬 수 있도록 재질, 두께 및 처리수가 원활히 빠져나갈 수 있을 정도의 기공을 가져야 한다. 재질로는 통상적으로 부직포 제조에 사용되는 고분자가 사용될 수 있으며, 일예로, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 비스코스레이온, 나일론, 면, 양모 및 유리섬유 등으로 이루어진 그룹중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다.The nonwoven fabric used in the present invention is not particularly limited, but should have pores that can smoothly escape material, thickness, and treated water to satisfy a certain level of chemical resistance and durability to withstand wastewater. As a material, a polymer generally used for manufacturing a nonwoven fabric may be used. For example, a single or a mixture of two or more selected from the group consisting of polyester, polypropylene, viscose rayon, nylon, cotton, wool, and glass fiber may be used. do.

상기 부직포를 여과막으로 사용함에 따라 막 결합 생물반응조에는 고액분리가 별도로 필요하지 않은 장점을 얻을 수 있으며, 이와 동시에 유기물/질소 제거 효율에 있어서도 종래 고가의 여과막과 비교하여 동등 이상의 효과를 얻을 수 있으며, 재료비 및 운전비가 적게 소모되어 효과적이다.As the nonwoven fabric is used as a filtration membrane, a membrane-bound bioreactor can be obtained without the need for separate solid-liquid separation, and at the same time, the organic / nitrogen removal efficiency can be obtained at an equivalent or higher effect as compared with the conventional expensive filtration membrane. It is effective because it consumes less material and operating costs.

특히, 부직포는 일반 막에 비하여 공극이 커 막저항이 낮음에 따라 비교적 적은 수두차이에서 작동되므로 가압이나 흡인을 위한 펌프시설 및 막힘현상으로 인한 역세척이 불필요하다. 바람직하기로는 상기 기공의 크기는 20∼300 ㎛, 더욱 바람직하기로는 50∼150 ㎛, 두께는 5∼30 mm, 바람직하기로는 6∼15 mm인 것을 사용한다.In particular, the nonwoven fabric is operated at a relatively small head difference due to the large porosity and low membrane resistance, compared to the general membrane, so it is not necessary to backwash due to the pumping facility for clogging or the phenomenon of pressurization or suction. Preferably the pore size is 20 to 300 µm, more preferably 50 to 150 µm, thickness is 5 to 30 mm, preferably 6 to 15 mm.

바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명의 부직포 여과막(101)은생물반응조(100)의 유효용적이 15 L이고, 폐수를 30 L/day 정도 처리하는 경우, PET/PP 재질을 사용하여 두께 6 mm, 100 ㎛의 기공크기를 가진 것을 사용하였다. 상기 사용되는 부직포의 재질 및 두께는 처리되는 폐수의 용량에 따라 적절히 변형될 수 있다.According to one preferred embodiment, the nonwoven fabric filtration membrane 101 of the present invention has an effective volume of 15 L of the bioreactor 100, and when the wastewater is treated about 30 L / day, using a PET / PP material 6 mm thick , Having a pore size of 100 μm was used. The material and thickness of the nonwoven fabric used may be appropriately modified depending on the capacity of the wastewater being treated.

산기관(102)은 폐수의 폭기를 위해 설치하되, 공기 주입 장치로부터 유입되는 공기를 균일하게 공급하기 위하여 소정 간격으로 다양한 크기를 갖도록 적절히 구비하며, 이는 생물반응조(100)의 크기에 따라 이 분야의 통상적인 지식을 가진자에 의해 조절될 수 있다.The diffuser 102 is installed for aeration of the wastewater, but is appropriately provided to have various sizes at predetermined intervals in order to uniformly supply the air flowing from the air injecting device, which is dependent on the size of the bioreactor 100 Can be controlled by one of ordinary skill in the art.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 생물반응조(100)는도 2a에 나타낸 바와 같이According to a preferred embodiment of the present invention, the bioreactor 100 is as shown in Figure 2a

처리된 처리수의 흐름을 원활하게 하기 위하여 하단으로부터 소정 위치까지 원뿔형 구조로 제작되고,In order to smooth the flow of the treated water is made of a conical structure from the bottom to a predetermined position,

생물반응조(100) 내부에 폐수를 주입하되 유입수 저장조(302, sewage storage tank)로부터 펌프(300, pump)를 이용하여 유입관(103, influent pipe)을 거쳐 속도를 조절하면서 주입하고,Injecting wastewater into the bioreactor 100, but injecting while adjusting the speed through the influent pipe 103, using an inlet pipe (103, pump) from the inlet water storage tank (302, sewage storage tank),

혐기성 조건 또는 무산소 조건의 조성이 가능하도록 차폐장치(104, cover plate)가 선택적으로 부착되고,A cover plate 104 is optionally attached to allow the formation of anaerobic or anaerobic conditions,

부직포 여과막(101)의 막힘 현상에 의한 수위 상승을 대비하여 하부로부터 소정 위치에 월류관(105, oveflow pipe)을 구비하고,In order to increase the water level due to the clogging phenomenon of the nonwoven fabric filtration membrane 101, the overflow pipe 105 is provided at a predetermined position from the bottom,

공기를 주입하기 위하여 부직포 여과막(101) 내부에 산기관(102)을 위치시키되, 유입량 및 속도를 조절하기 위하여 외부 송풍기(301, blower)와 연결되도록 하고,Position the diffuser 102 inside the nonwoven filtration membrane 101 to inject air, so as to be connected to an external blower 301 to control the flow rate and speed,

부직포 여과막(101)을 거쳐 처리된 처리수를 회수하기 위하여, 상기 처리수를 생물반응조(100) 하단의 원뿔형 부분과 연결된 유출관(106, effluent pipe)을 통과하여 유출수 저장조(303, effluent storage tank)로 이송되는 구조를 포함한다.In order to recover the treated water through the nonwoven fabric membrane 101, the treated water is passed through an effluent pipe 106 connected to the conical portion of the bottom of the bioreactor 100, and an effluent storage tank 303. It includes a structure that is transferred to).

그러나, 이러한 생물반응조(100)는 어디까지나 본 발명의 일 실시예일 뿐 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 외부 형태를 이룰 수 있다.However, such a bioreactor 100 is only one embodiment of the present invention to achieve a variety of external forms by those skilled in the art.

상기 생물반응조(100)는 내부에 폐수와 미생물과의 반응을 효율적으로 하기 위하여 교반장치(400, mixer)를 추가로 첨가할 수 있다.The bioreactor 100 may further include a mixer 400 to efficiently react the wastewater with the microorganisms.

본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 따르면, 교반장치(400)가 부가된 생물반응조(100)는도 2b에 나타낸 바와 같이,According to another preferred embodiment of the present invention, the bioreactor 100 to which the stirring device 400 is added is shown in FIG . 2B ,

생물반응조(100) 내부에 패들(paddle)을 구비한 교반장치 (400)를 위치시켜 교반함으로써 폐수와 미생물 혼합액 내의 미생물과의 상호작용을 증가시킨다. 또한 상기 교반장치는 외부의 모터(401, motor)와 연결되어 교반속도를 조절할 수 있다.By placing and stirring the agitator 400 having a paddle inside the bioreactor 100, the interaction between the wastewater and the microorganisms in the microbial mixture is increased. In addition, the stirring device may be connected to an external motor (401, motor) to adjust the stirring speed.

이와 같이, 본 발명의 폐수 처리 장치(1)는 포기조, 생물반응조, 침전조 및 반송설비가 구비되는 통상적인 활성슬러지 공법에 사용되는 장치와 달리, 부직포 여과막(101)이 구비된 생물반응조(100)를 사용함으로써 상기 침전조의 생략이 가능해진다. 또한 부직포 여과막을 사용함에 따라 여과막 내 미생물의 농도를 일정 수준 유지할 수 있어 종래 활성슬러지 공법에서 필수적으로 요구되는 반송 설비가 불필요하며 이에 따라 처리 장치가 간소화되어 생산비의 절감을 유도할 수 있다.As such, the wastewater treatment apparatus 1 of the present invention is different from the apparatus used in the conventional activated sludge method, which is provided with aeration tank, bioreactor, sedimentation tank, and conveying equipment, and a bioreactor 100 having a nonwoven fabric filtration membrane 101 is provided. By using the above, the settling tank can be omitted. In addition, by using a nonwoven fabric membrane, the concentration of microorganisms in the filter membrane can be maintained at a certain level, so that a return facility, which is essential for the conventional activated sludge method, is unnecessary, and the treatment apparatus can be simplified, thereby reducing the production cost.

또한, 본 발명의 생물반응조(100)를 포함하는 장치를 이용한 폐수 처리 장치를 이용한 폐수 처리 방법을 구체적으로 살펴보면,In addition, the wastewater treatment method using the wastewater treatment apparatus using the apparatus including the bioreactor 100 of the present invention in detail,

부직포 여과막(101)이 구비된 생물반응조(100) 내부에 초기에 미생물 혼합액을 주입하여 식종한 후, 외부 온도를 적절히 조절함과 동시에 공기를 유입시켜 미생물을 배양시키고,After initially injecting a microbial mixed solution into the bioreactor 100 having the nonwoven fabric filtration membrane 101 and planting the same, culturing the microorganisms by appropriately adjusting the external temperature and introducing air therefrom,

폐수를 생물반응조(100) 내부에 일정 속도로 유입시킨 후,After the wastewater is introduced into the bioreactor 100 at a constant speed,

호기성 조건 또는 혐기성 조건 하에서 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하고,Removes organic matter and nitrogen contained in waste water by microorganisms under aerobic or anaerobic conditions,

부직포 여과막(101)을 통과시켜 유출관(106)을 통하여 처리수를 배출한다.Through the nonwoven fabric filtration membrane 101, the treated water is discharged through the outlet pipe 106.

상기 처리수는 유출관(106)을 거쳐 유출수 저장조(303)에서 저장된다.The treated water is stored in the outflow storage tank 303 via the outflow pipe 106.

이때 사용되는 미생물은 통상적으로 폐수처리에 사용되고 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하며, 그 조건 또한 통상적인 것을 따른다.At this time, any microorganism used can be used as long as it is usually used for wastewater treatment, the conditions also follow the usual.

도 3a도 3b에 도시한 바와 같이 생물반응조(100)를 직렬 또는 병렬로 여러개 설치가 가능하며, 무산소조와 결합시켜 운전하거나 간헐폭기식으로 운전하여 폐수내 탈질효과를 극대화시킬 수 있다.As shown in Figures 3a and 3b it is possible to install a plurality of bioreactors 100 in series or in parallel, it is possible to maximize the denitrification effect in the waste water by operating in combination with an oxygen-free tank or operating in an intermittent aeration.

바람직한 실시예에 따르면, 호기성 분위기에서 단일 생물반응조(100)를 사용하여 폐수를 처리한 결과, 유기물 제거효율의 척도인 BOD 제거효율이 평균 97%로서유기물의 제거효과가 우수하였고, 총질소 제거효율이 39% 이상으로 통상적인 활성슬러지 공법에 비하여 탈질효과가 우수하였을 뿐만 아니라 SS 농도가 낮게 유지되어 별도의 고액분리 시설이 필요하지 않음을 확인할 수 있었다(도 4~도 6참조).According to a preferred embodiment, as a result of treating wastewater using a single bioreactor 100 in an aerobic atmosphere, BOD removal efficiency, which is a measure of organic matter removal efficiency, was 97% on average, and was excellent in removing organic matter. The denitrification effect was superior to that of the conventional activated sludge method at 39% or more, and the SS concentration was kept low, so that a separate solid-liquid separation facility was not required (see FIGS . 4 to 6 ).

또다른 실시예에 따르면, 간헐폭기식 운전을 적용하여 폭기/비폭기를 연속적으로 실시하여 폐수를 처리한 결과, 유기물 제거효율이 94% 이상이며 총질소 제거효율이 최대 83%로 우수한 처리효과를 확인할 수 있었다(도 7도 8참조).According to another embodiment, the result of treating the wastewater by applying aeration / non-aeration continuously by applying the intermittent aeration operation, the organic removal efficiency is more than 94% and the total nitrogen removal efficiency is up to 83% to confirm the excellent treatment effect (See FIGS . 7 and 8 ).

이처럼, 본 발명에 따른 미생물에 의한 폐수 처리는 생물반응조내 경제적인 부직포 여과막을 사용함으로써 우수한 유기물/질소 제거효과를 얻을 수 있었다. 또한, 상기 여과막의 사용에 의해 종래 침전조에서 사용하였던 고액분리를 별도로 수행하지 않아도 됨으로써 폐기되는 슬러지의 양이 저감되고, 처리 장치의 경량화 및 침전조의 설치에 따른 별도의 부지선정의 필요성이 없어짐에 따라 비용절감을 유도할 수 있다. 특히, 생물반응조 내부의 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 처리시설의 규모의 축소가 가능해진다.As such, the wastewater treatment by the microorganism according to the present invention was able to obtain an excellent organic / nitrogen removal effect by using an economical non-woven filter membrane in the bioreactor. In addition, the use of the filtration membrane does not require separate solid-liquid separation used in the conventional sedimentation tank, thereby reducing the amount of waste sludge and eliminating the need for separate site selection due to the weight of the treatment apparatus and the installation of the sedimentation tank. It can lead to cost reduction. In particular, it is possible to maintain a high concentration of microorganisms in the bioreactor, thereby reducing the size of the treatment facility.

이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하겠는 바, 하기 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following Examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 단일 생물반응조를 이용한 폐수처리Example 1 Wastewater Treatment Using a Single Bioreactor

본 발명에 따른 부직포 여과막이 구비된 생물반응조를 이용한 폐수 처리 장치를 이용하여 폐수내 함유된 유기물 및 질소 제거효과를 알아보기 위하여 하기와 같이 실시하였다.The wastewater treatment apparatus using a bioreactor equipped with a nonwoven fabric filter membrane according to the present invention was carried out as follows to examine the effect of removing organic matter and nitrogen contained in the wastewater.

1. 생물반응조의 제작1. Fabrication of bioreactor

먼저, 도 2에 도시한 바의 생물반응조를 제작하기 위하여, 투명 아크릴을 이용하여 내경 190 mm × 높이 740 mm의 원통형 (총 유효용적: 15 L)으로, 하단에 처리수의 흐름을 원활히 하기 위하여 45°경사의 원뿔형 구조가 되도록 반응조를 제작하였다. 반응조 내부에 내경 170 mm 및 유효면적이 0.29 m2이며, 상단이 개봉된 원통형의 부직포 여과막(주머니 형태)를 설치하였다. 이때 부직포는 약 65%의 PET(polyethylene)와 약 35%의 PP(polypropylene)가 혼합된 것으로, 두께 6 mm, 및 단위중량이 1.06 kg/m2이며, 기공이 약 100 ㎛인 것을 사용하였다.First, in order to fabricate the bioreactor as shown in Figure 2, by using a transparent acrylic cylindrical (190 L total height: 15 L) of the inner diameter of 190 mm × height, to facilitate the flow of the treated water at the bottom The reactor was constructed so as to have a 45 ° conical structure. An inner diameter of 170 mm and an effective area of 0.29 m 2 and a cylindrical nonwoven filtration membrane (bag type) having an open top were installed in the reactor. At this time, the nonwoven fabric was mixed with about 65% of PET (polyethylene) and about 35% of polypropylene (PP), and a thickness of 6 mm, a unit weight of 1.06 kg / m 2 , and a pore of about 100 μm were used.

폭기를 위하여 부직포 여과막 바닥에 산기관을 설치하였고, 막힘 현상에 의한 수위상승을 방지하기 위하여 바닥으로부터 63 cm 높이에 월류관을 설치하였으며 실험장치는 실온에서 운전하였다.The diffuser was installed at the bottom of the nonwoven fabric membrane for aeration, and the overflow pipe was installed at 63 cm height from the bottom to prevent the rise of water level due to clogging.

2. 폐수 처리 효율 측정2. Wastewater Treatment Efficiency Measurement

I시 S하수종말처리장에서 채취한 반송슬러지를 단일 생물반응조에 채운 뒤, MLSS(mixed liquor suspended solids) 농도를 5,OOO mg/L 정도로 한 후 가정오수를 침전시킨 상징액(上澄液)을 연속적으로 주입하였다. 처리된 오수는 수두차에 의하여 여과막을 통과한 후 자연유출되도록 하였다. 운전 초기에 유입 유량을 3O L/day로 하여 체류시간을 12시간으로 운전하여 안정화 시킨 후, 체류시간을 10, 8, 6 및 4시간으로 점차 감소시키면서 처리효율을 측정하였다. 실험이 진행됨에 따라 반응조내의 MLSS농도가 증가하였으나 인위적인 슬러지 폐기는 실시하지 않았으며, 반응조 내의 DO농도는 MLSS농도에 따라 변하였지만 평균 약 4 mg/L 이상으로 유지되도록 폭기시켰다.After returning the sludge collected from S sewage treatment plant to a single bioreactor, the concentration of mixed liquor suspended solids (MLSS) is about 5, OO mg / L, followed by continuous supernatant of precipitated household sewage. Injected into. The treated sewage was allowed to flow out naturally after passing through the filter membrane by water head difference. At the initial stage of operation, the inflow flow rate was set to 30 L / day and the residence time was stabilized by 12 hours, and then the treatment efficiency was measured while gradually decreasing the residence time to 10, 8, 6 and 4 hours. As the experiment proceeded, the MLSS concentration in the reactor increased, but no artificial sludge disposal was carried out, and the DO concentration in the reactor was varied according to the MLSS concentration, but was aerated to maintain an average of about 4 mg / L or more.

실험은 225일간에 걸쳐 실시하였으며, 연속 실험의 유기물, 슬러지 및 질소 제거효율 변화를 하기도 4,도 5도 6에 나타내었다.The experiment was carried out over 225 days, the organic matter, sludge and nitrogen removal efficiency of the continuous experiment is shown in Figures 4 , 5 and 6 below.

도 4는 유입수의 BOD 농도 및 본 발명의 처리 장치 통과후 BOD 제거효율을 나타낸 그래프로서, 유입되는 유입수의 BOD농도(-O-)가 운전기간동안 심하게 변하였지만, BOD 제거효율(-■-)은 평균 97% 로서 안정적인 결과를 확인할 수 있었다. Figure 4 is a graph showing the BOD concentration of the influent and the BOD removal efficiency after passing through the treatment apparatus of the present invention, the BOD concentration (-O-) of the incoming influent changed significantly during the operation period, BOD removal efficiency (-■-) The average of 97% was confirmed a stable result.

도 5는 유입되는 SS 농도 및 본 발명의 처리 장치 통과후 SS 제거효율을 나타낸 그래프로서, 운전기간동안 처리 수의 SS 농도(-●-)는 평균 2.8 mg/L로 낮게 유지되어 별도의 고액분리 시설이 필요하지 않음을 알 수 있었다. Figure 5 is a graph showing the SS concentration and the SS removal efficiency after passing through the treatment apparatus of the present invention, the SS concentration (-●-) of the treated water during the operation period is maintained at a low average of 2.8 mg / L to separate the solid-liquid separation It was found that no facility was needed.

도 6은 유입되는 질소 농도 및 본 발명의 처리 장치 통과후 질소 제거효율을 나타낸 그래프로서, 유입되는 유입수의 수질변화에 따라 제거효율이 변화하였으나 총 질소제거효율 (-■-)이 평균 39.4% 로서 안정적인 결과를 확인할 수 있었다. 6 is a graph showing the nitrogen concentration introduced and the nitrogen removal efficiency after passing through the treatment apparatus of the present invention, the removal efficiency is changed according to the water quality change of the incoming influent, but the total nitrogen removal efficiency (-■-) is 39.4% on average A stable result was confirmed.

이는 통상적인 재래식 2차 처리 공법의 총질소 제거율이 약 1O~30% 인 것에 비하여 (WEF and ACSE,Design of Municipal Wastewater Treatment Plants, Vol. Ⅱ, 4th Ed., p. 15-7 (1998)); Metcalf and Eddy,Wastewater Engineering, 3rd Ed., McGrall-Hill, p. 692-693(1991))) 본 발명의 처리 장치 및 방법이 우수함을 확인하여 주는 결과이다.This is compared with the conventional nitrogen removal rate of about 10-30% in conventional secondary treatment methods (WEF and ACSE, Design of Municipal Wastewater Treatment Plants , Vol. II, 4th Ed., P. 15-7 (1998)). ; Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering , 3rd Ed., McGrall-Hill, p. 692-693 (1991))) is a result confirming the superior treatment apparatus and method of the present invention.

상기 결과에서 보여지는 우수한 질소 제거율은 부직포 여과막 내벽에 부착성장한 미생물에 의해 이루어진 미생물막 내부에서의 무산소 조건에 의하여 탈질이 수행되는 것에 기인한다.The excellent nitrogen removal rate shown in the above results is due to denitrification by anoxic conditions inside the microbial membrane made by microorganisms grown on the inner wall of the nonwoven fabric filter membrane.

<실시예 2> 간헐폭기 운전방식을 이용한 폐수처리Example 2 Wastewater Treatment Using Intermittent Aeration

상기 실시예 1에서 제작한 부직포 여과막이 구비된 생물반응기를 간헐폭기식 운전방식을 적용하여 폐수처리를 수행하였다.The bioreactor equipped with the nonwoven fabric filtration membrane prepared in Example 1 was subjected to wastewater treatment by applying an intermittent aeration method.

실시예 1과 동일한 처리 장치를 이용하여 비폭기시의 슬러지의 침전을 방지하기 위하여 추가로 교반기를 설치하여 3O rpm의 속도로 연속적으로 교반을 실시하였다. 송풍기에 타이머를 연결하여 on/off 시킴으로써 폭기 및 비폭기 시간을 제어할 수 있도록 하였고, 실험장치는 20 ℃의 항온실에 설치하였다.In order to prevent precipitation of sludge at the time of non-aeration using the same processing apparatus as Example 1, the stirrer was further installed and it stirred continuously at the speed of 30 rpm. By connecting the timer to the blower on / off to control the aeration and non-aeration time, the experimental apparatus was installed in a constant temperature room of 20 ℃.

반응조는 총 3단계로 운전하였으며, 1 단계에서는 연속폭기를 실시하였으며, 2 단계에서는 오수를 연속적으로 주입하면서 유기물 및 질소 제거효율에 의한 최적 주기시간(cycle time)을 결정하기 위하여 1/1의 폭기/비폭기 시간비에서 주기시간을 3시간, 2시간 및 1시간으로 변화시키면서 실험을 진행하였다. 그리고 3단계 실험에서는 2단계 실험에서 결정된 최적 주기시간인 2시간에서 폭기/비폭기 시간비를 50분/70분, 40분/80분, 30분/90분으로 변화시키면서 유기물 및 질소 제거효율을 비교하여 최적 폭기/비폭기 시간비를 결정하였다.The reactor was operated in three stages. In the first stage, continuous aeration was carried out. In the second stage, aeration of 1/1 was carried out to determine the optimal cycle time due to the organic and nitrogen removal efficiency while continuously injecting sewage. The experiment was carried out with changing the cycle time from 3 hours, 2 hours and 1 hour in the non-aeration time ratio. In the 3rd experiment, the aeration / non-aeration time ratio was changed to 50 minutes / 70 minutes, 40 minutes / 80 minutes, and 30 minutes / 90 minutes at the optimum cycle time determined in the second stage experiment. In comparison, the optimal aeration / nonaeration time ratio was determined.

상기한 간헐폭기식 운전방식을 적용한 경우의 유기물 및 질소제거 효과를도 7도 8에 나타내었다. 7 and 8 illustrate the effects of removing organic matter and nitrogen when the intermittent aeration operation method is applied.

도 7은 폭기/비폭기 시간비에 따른 총질소의 제거율을 나타낸 그래프로서, 연속폭기 단계에서도 생물막에서의 탈질로 인하여 약 32%의 총질소제거효율을 나타내었으며, 간헐폭기를 적용한 후에는 질소제거효율이 더욱 증가하여 주기시간을 변화시킨 2단계 실험에서의 총질소 제거효율은 주기시간이 2시간이었을 때에 가장 높은 약 61%를 나타내었다. 따라서 최적 주기시간은 유기물 제거효율이 높게 유지되면서도 총질소제거효율이 가장 높은 2시간임을 알 수 있었다. 7 is a graph showing the removal rate of total nitrogen according to the aeration / non-aeration time ratio, showing a total nitrogen removal efficiency of about 32% due to the denitrification in the biofilm even in the continuous aeration stage, nitrogen removal after applying the intermittent aeration The total nitrogen removal efficiency in the two-stage experiment in which the efficiency was further increased to change the cycle time was the highest when the cycle time was 2 hours. Therefore, the optimum cycle time was found to be 2 hours with the highest total nitrogen removal efficiency while maintaining high organic matter removal efficiency.

또한 주기시간을 2시간으로 고정시키고 비폭기 시간을 증가시킨 3단계 실험에서는 40분/80분의 시간비에서 총질소 제거효율이 약 83%로 가장 높게 나타났다.In addition, in the three-stage experiment with fixed cycle time of 2 hours and increased aeration time, total nitrogen removal efficiency was the highest at about 83% at the time ratio of 40 minutes / 80 minutes.

도 8 폭기/비폭기 시간비에 따른 유입수의 C/N비와 T-N 및 BOD 제거효율의 변화를 나타낸 그래프로서, 유입수의 C/N비는 T-N에 대한 BOD의 비로 나타내었다. 유입수의 C/N비가 연속폭기 단계에서는 2.8, 90분/90분 시간비에서는 4.5, 그리고 타 시간비에서는 3.4~3.8을 나타내어 일정하지 않았다. 그러나 유기물 제거효율은 모두 94%이상으로 C/N비에 의하여 영향을 받지 않고 안정되게 나타났으며, 질소 제거효율도 C/N비에 의하여 영향을 받지 않고 폭기/비폭기 시간비에 따라 변하였다. 8silver The graph shows the change in C / N ratio and T-N and BOD removal efficiency of influent according to the aeration / non-aeration time ratio. The influent C / N ratio is expressed as the ratio of BOD to T-N. The influent C / N ratio was not constant, representing 2.8 in the continuous aeration phase, 4.5 at the 90-min / 90-min time ratio, and 3.4-3.8 at the other time ratios. However, the organic removal efficiency was more than 94%, which was stable without being affected by the C / N ratio, and the nitrogen removal efficiency was also not affected by the C / N ratio and changed according to the aeration / non-aeration time ratio. .

본 실험에서는 단일반응조에 폐수를 연속적으로 유입시켰으므로 비폭기 시간에 주입되는 유입수의 유기물 대부분이 탈질을 위한 탄소원으로 사용되고, 유기물이 부족할 경우에는 내생탈질이 이루어져서 4이하의 낮은 C/N비에서도 질소가 효율적으로 제거된다.In this experiment, the wastewater was continuously introduced into a single reactor, so most of the organic matter from the influent water injected during the non-aeration time is used as a carbon source for denitrification. Is removed efficiently.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 부직포 여과막이 구비된 생물반응조를 이용한 폐수 처리 장치로 폐수를 처리한 결과, 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 고효율로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 반응조의 운전 방법에 따라 질소 제거효율도 높일 수 있다. 또한 침전지를 별도로 두지 않아도 되므로 소요 부지면적을 줄일 수 있으며, 반응조 내부의 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 처리시설의 경량화도 가능하고, 슬러지 폐기량도 감소시킬 수 있어 산업적 용도에 있어서도 매우 유용하다.As described above, as a result of treating the wastewater with a wastewater treatment apparatus using a bioreactor equipped with a nonwoven filtration membrane according to the present invention, it is possible to remove organic matter and nitrogen contained in the wastewater with high efficiency and to operate the reactor. Therefore, nitrogen removal efficiency can also be improved. In addition, since the sedimentation basin does not have to be separately placed, the required land area can be reduced, and the concentration of microorganisms in the reactor can be maintained to be high, so that the weight of the treatment facility can be reduced, and the amount of waste sludge can be reduced, which is very useful in industrial applications.

Claims (11)

생물학적 방법에 따라 폐수내 유기물 및 질소를 제거하기 위하여, 상부 중앙에 폐수를 주입하기 위한 폐수 유입구, 공기를 주입하기 위한 공기 주입구 및 하부 중앙에 처리된 처리수를 이송하기 위한 유출관이 설치된 생물학적 반응조(bioreactor)를 구비한 폐수 처리 장치에 있어서,A biological reactor equipped with a wastewater inlet for injecting wastewater in the upper center, an air inlet for injecting air and an outlet pipe for transporting the treated water in the lower center to remove organic matter and nitrogen in the wastewater according to a biological method. In the wastewater treatment apparatus provided with a (bioreactor), 상기 생물반응조 내부에 부직포 여과막(nonwoven fabric filer)을 설치하되, 상기 여과막이 반응조의 장축방향과 동일한 구조로 하단부가 막혀있는 형태로 제작되며, 반응조 내벽과 일정 간격을 유지하도록 위치시키고,A nonwoven fabric filer (nonwoven fabric filer) is installed in the bioreactor, but the filter membrane is manufactured in a form in which the lower end is blocked in the same structure as the long axis direction of the reactor, and is positioned to maintain a constant distance from the inner wall of the reactor, 부직포 여과막의 내부 하단부에 반응조의 폭기를 위하여 산기관(air diffuser)이 구비되어 있고,An air diffuser is provided at the inner lower end of the nonwoven fabric membrane for aeration of the reactor. 상기 생물반응조 상부 중앙에 혐기성 조건 또는 무산소 조건의 조성이 가능하도록 하는 차폐장치(cover plate)를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.Waste water treatment apparatus comprising a cover plate to enable the composition of the anaerobic conditions or anoxic conditions in the upper center of the bioreactor. 제 1항에 있어서, 상기 부직포가 폴리에스터, 폴리프로필렌, 비스코스레이온, 나일론, 면 및 유리섬유로 이루어진 그룹중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합 재질인 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1, wherein the nonwoven fabric is a single material or a mixture of two or more materials selected from the group consisting of polyester, polypropylene, viscose rayon, nylon, cotton, and glass fiber. 제 1항에 있어서, 상기 부직포가 기공의 크기가 20∼300 ㎛, 두께가 5∼30 mm인 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1, wherein the nonwoven fabric has a pore size of 20 to 300 µm and a thickness of 5 to 30 mm. 제 1항에 있어서, 상기 생물반응조가 처리된 처리수의 흐름을 원활하게 하기 위하여 하단으로부터 소정 위치까지 원뿔형 구조인 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1, wherein the bioreactor has a conical structure from a lower end to a predetermined position in order to smooth the flow of treated water. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 생물반응조가 내부에 폐수와 미생물과의 반응을 효율적으로 하기 위하여 부직포 여과막 내부에 교반장치(mixer)를 추가로 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1, wherein the bioreactor may further include a mixer inside the nonwoven fabric membrane in order to efficiently react the wastewater and the microorganisms therein. 제 1항에 있어서, 상기 생물반응조가 유기물/질소의 처리효율을 높이기 위하여 직렬 또는 병렬로 여러개 설치가 가능한 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1, wherein the bioreactor may be installed in series or in parallel in order to increase the treatment efficiency of organic matter / nitrogen. 제 1항에 있어서, 상기 생물반응조가 무산소조 및 혐기조와 결합가능한 것을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein the bioreactor is capable of combining with an anaerobic bath and an anaerobic bath. 생물학적 방법에 따라 폐수내 유기물 및 질소를 제거하기 위하여, 생물반응조 내부에 미생물 혼합액을 주입하고; 외부 온도를 적절히 조절함과 동시에 공기를 유입시켜 미생물을 배양시키고; 폐수를 생물반응조 내부에 일정 속도로 유입시키고; 호기성 조건 또는 혐기성 조건 하에서 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하는 폐수 처리 방법에 있어서,Injecting a microbial mixture into a bioreactor to remove organics and nitrogen in the wastewater according to a biological method; Incubating the microorganisms by introducing air while appropriately adjusting the external temperature; Introducing waste water at a constant rate into the bioreactor; In the wastewater treatment method of removing organic matter and nitrogen contained in wastewater by microorganisms under aerobic or anaerobic conditions, 상기 폐수를 부직포 여과막, 폭기를 위하여 여과막 하부에 산기관, 그리고 혐기성 조건 또는 무산소 조건의 조성이 가능하도록 상부 중앙에 차폐장치(cover plate)를 구비한 생물반응조 내부에 투입되어 미생물에 의해 폐수내 함유된 유기물 및 질소를 제거하는 폐수 처리 방법.The wastewater is contained in the wastewater by microorganisms by being introduced into a bioreactor having a non-woven filter membrane, a diffuser at the bottom of the filter membrane for aeration, and a cover plate at the upper center to allow for the formation of anaerobic or anaerobic conditions. Wastewater treatment method for removing organic matter and nitrogen. 제 9항에 있어서, 상기 생물반응조는 폭기/비폭기의 간헐폭기식 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the bioreactor performs intermittent aeration of aeration / non-aeration. 제 9항에 있어서, 상기 생물반응조를 밀폐하여 혐기성 조건 또는 무산소 조건 하에서 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the bioreactor is sealed to operate under anaerobic or anaerobic conditions.
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