KR100841403B1 - Organic, removal of ammonium nitrogen in the wastewater using the spiral fixed-film bioreactor - Google Patents

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KR100841403B1 KR20070044157A KR20070044157A KR100841403B1 KR 100841403 B1 KR100841403 B1 KR 100841403B1 KR 20070044157 A KR20070044157 A KR 20070044157A KR 20070044157 A KR20070044157 A KR 20070044157A KR 100841403 B1 KR100841403 B1 KR 100841403B1
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강구영
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한국외국어대학교 연구산학협력단
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Abstract

An apparatus for the removal of organic matters and ammonium nitrogen in wastewater is provided to maintain a long sludge retention time by employing a spiral biofilm reactor, perform nitrification while diffusing ammonia nitrogen into the biofilm by sufficiently attaching nitrifying microorganisms to a sheet, and reduce volume of the reactor and improve an existing activated sludge process by reducing a hydraulic retention time. An apparatus for the removal of organic matters and ammonium nitrogen in wastewater comprises: a carrier vessel(20) in which a carrier of a biofilm is embedded to filter wastewater(A) through nitrifying bacteria; a drain pipe(40) connected to an upper part of the carrier vessel to discharge purified wastewater to a tank(30); a recycling pipe(50) which connects a rotary pump(51) to the tank, which has a flow meter(52) installed on one side thereof, and which is connected to the carrier of the biofilm in the carrier vessel; and a supply pipe(60) of which one side is connected to a supply pump(62) for pumping wastewater of a wastewater tank(61), and of which the other side is connected to the carrier of the biofilm in the carrier vessel, wherein wastewater supplied into the carrier vessel through the supply pipe is discharged into the tank(30) through the drain pipe, and the wastewater in the tank(30) is supplied into the carrier vessel through the recycling pipe such that the wastewater is purified. Further, the recycling pipe has a rejecting effect by installing a vacuum absorbing pipe at rear of the flow meter.

Description

폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치{Organic, removal of ammonium nitrogen in the wastewater using the spiral fixed-film bioreactor }Organic, removal of ammonium nitrogen in the wastewater using the spiral fixed-film bioreactor}

도 1은 본 발명의 정화장치을 도시한 시스템도,1 is a system diagram showing a purification apparatus of the present invention,

도 2는 본 발명의 분배관의 모습을 도시한 도면,2 is a view showing a state of the distribution pipe of the present invention,

도 3은 본 발명의 담체를 도시한 도면,3 is a view showing a carrier of the present invention,

도 4는 본 발명의 담체를 전체적으로 도시한 사시도, 4 is a perspective view showing the carrier of the present invention as a whole;

도 5는 본 발명에서 질산화 과정을 도시한 도면이다. 5 is a view showing the nitrification process in the present invention.

<도시된 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawing shown>

1; 질산균 10; 담체One; Nitrate bacteria 10; carrier

11; 생물막 20; 담체통11; Biofilm 20; Carrier

30; 탱크 40; 배수관30; Tank 40; drain

50; 리싸이클관 60; 공급관50; Recycle tube 60; Supply pipe

본 발명은 폐수를 정화시키는 정화장치에 관한 것으로 특히, 질산균과 종속영양 미생물을 통해 CODcr을 제거하고 암모니아성 질소를 질산화시키는 작용을 하여 폐수를 정화시키되, 그 최적의 효율을 내기 위해서 PVC Silica 담체를 나선형으로 감싸도록 구성하여 담체 벽면에 생물막을 형성하여 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치에 관한 것이다. The present invention relates to a purification apparatus for purifying wastewater, and in particular, to remove the CODcr through nitrate bacteria and heterotrophic microorganisms and to purify the wastewater by nitrifying ammonia nitrogen, but to achieve the optimum efficiency of the PVC Silica carrier The present invention relates to a purification apparatus for removing organic matter and ammonia nitrogen from wastewater by forming a biofilm on a carrier wall by spirally wrapping it.

일반적으로 폐수의 처리는 삼투압을 이용하여 걸러주는 정화방법과 미생물을 통해서 질산화시키는 방법 등으로 정화시키는 방법이 사용되고 있다. In general, the treatment of wastewater has been used to purify by using the osmotic pressure filtering method and nitrification method through microorganisms.

그중 미생물을 통해 폐수를 정화시키는 방법의 경우, 암모니아성 질소를 질산성 질소로 질산화하기 위한 질산화 자가영향 미생물균의 성장속도는 다른 유기물을 산화하는 종속 영양 균에 비하여 매우 낮다는 단점이 있었다. 따라서 질산화 반응을 안정화하는데 많은 반응 시간을 요하며 수리학적 체류시간 6시간 이하에서는 충분한 질산화 미생물의 활성화를 유지하기 어려울 뿐만 아니라 질산화 효율이 매우 낮아 질소 제거 처리에 적용하기 어려운 실정이다. 이러한 이유로 질산화 공정은 부유성장 미생물공정을 이용하기 보다는 높은 농도의 질산화 미생물 활성도를 지닌 고정 미생물 막을 이용하는 부착성장 미생물공정이 효율적이다.Among them, the method of purifying wastewater through microorganisms has a disadvantage in that the growth rate of nitrifying auto-affecting microorganisms for nitrifying ammonia nitrogen to nitrate nitrogen is very low compared to heterotrophs that oxidize other organic substances. Therefore, a large amount of reaction time is required to stabilize the nitrification reaction, and it is difficult to maintain sufficient nitrification microorganism activation under the hydraulic residence time of 6 hours or less, and the nitrification efficiency is very low and thus it is difficult to apply to nitrogen removal treatment. For this reason, the nitrification process is more efficient than the attached growth microorganism process using the fixed microbial membrane with high concentration of nitrifying microorganism activity.

그리고 이러한 부착성장 생물막 공정은 하수 및 산업폐수 처리에 수년 동안 사용하였으며 부착성장 생물막 공정 중 가장 오래된 공정은 살수여상 공법으로 1871년 영국에서 처음으로 하수처리에 사용하였고, 1960년대 초 이후 플라스틱 담체 개발로 다양한 부착성장 생물막 공정인 회전원판법, 유동층 생물막 또는 고정 생물막 시스템 등이 개발되었다.        This biofilm process has been used for several years for sewage and industrial wastewater treatment. The oldest biofilm process for sewage treatment has been used in sewage treatment for the first time in the United Kingdom in 1871. Various adhesion growth biofilm processes, such as the rotating disc method, fluidized bed biofilms or fixed biofilm systems, have been developed.

부착성장 생물막 시스템은 부유성장 시스템보다 유기물의 처리능력이 좋고, 독성물질이 시스템내 유입될시 시스템 내 높은 활성 미생물이 담체 표면에 부착 증식되어 독성물질 유입 및 급격한 유량변동에 의한 충격부하 시 유기물질 처리 효율이 저감되지 않는 장점이 있다. 부착성장 생물막 공정을 사용하는 폐수처리 시스템에서는 담체 표면에 부착 성장한 활성 미생물의 두께가 기질 제거능력에 영향을 미치며 시스템의 성능을 결정하는 주요한 요인이라 할 수 있다.        Adhesion growth biofilm system has better treatment ability of organic matter than suspended growth system, and when toxic substance enters the system, highly active microorganisms in the system adhere to the surface of the carrier and proliferate. There is an advantage that the treatment efficiency is not reduced. In the wastewater treatment system using the attached growth biofilm process, the thickness of the active microorganisms attached to the surface of the carrier affects the substrate removal ability and is a major factor in determining the performance of the system.

암모니아성 질소의 처리에서는 활성 미생물 두께는 124㎛이고 아질산성 질소 처리를 위한 활성 미생물 두께가 130㎛일 때, 질산화 공정에 요구되는 활성 미생물의 성장 두께임이 보고되었다 (Onuma, M and T. Omura. Water Science Tech, 14:553-568(1982)).        In the treatment of ammonia nitrogen, it was reported that when the active microorganism thickness is 124 µm and the active microorganism thickness for the nitrite nitrogen treatment is 130 µm, it is the growth thickness of the active microorganisms required for the nitrification process (Onuma, M and T. Omura. Water Science Tech, 14: 553-568 (1982).

그러나 종래기술에 의한 부착성장 생물막 시스템에서는 담체 표면에 과도한 미생물 성장으로 생물막 내부에서 혐기성화 되어지고 혐기화 미생물의 성장을 위한 유기탄소원의 물질전달이 제한되어 종종 생물막 시스템에서 악취의 문제가 발생하고 있다. 또한 호기성 생물막 시스템이 효율적인 공정을 유지하기 위하여 용존산소 (Dissolved Oxygen: 이하 DO), 유기물질 농도로 표시되는 COD 및 영양염류 N, P의 생물막 내부로 물질전달에 제한인자로 생물막 내부로 이러한 물질의 전달확산을 증대시켜 주어야 한다. 그러나 기존 생물막 시스템에서는 물질전달 확산에 대한 제한인자를 조절할 수 있는 방법은 존재하고 있지 못하여 생물막 시스템의 장점을 살리지 못하고 있고, 포기 반응조 내부에 유동성 프라스틱 메디아에 미생물을 성장 부착시켜 과잉 미생물이 군집을 이루고 있어 처리 효율 저하와 탈리 미생물 발생이 증가되는 단점으로 전문가의 관리가 요구된다.        However, in the adherent growth biofilm system according to the prior art, due to excessive microbial growth on the surface of the carrier, anaerobicization of the inside of the biofilm is restricted, and the transfer of organic carbon sources for the growth of anaerobic microorganisms is often a problem of odor in the biofilm system. . In addition, in order to maintain an efficient process, aerobic biofilm systems can use dissolved oxygen (DO), COD, expressed as organic matter concentrations, and nutrients N and P. The spread of transmission should be increased. However, in the existing biofilm system, there is no method to control the limiting factor for the material transfer diffusion, so that the advantage of the biofilm system is not available and the excess microorganisms are clustered by growing and attaching the microorganisms to the flowable plastic media inside the aeration reactor. As a result of the decrease in treatment efficiency and the increase of desorption microorganisms, expert management is required.

상기한 문제점을 해결한 본 발명은 폐수를 정화시키는 정화장치에 관한 것으로 특히, 질산균과 종속영양 미생물을 통해 CODcr을 제거하고 암모니아성 질소를 질산화시키는 작용을 하여 폐수를 정화시키되, 그 최적의 효율을 내기 위해서 PVC Silica 담체를 나선형으로 감싸도록 구성하여 담체 벽면에 생물막을 형성하여 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치를 제공하고자 한다. The present invention that solves the above problems relates to a purification apparatus for purifying wastewater, and in particular, by removing the CODcr and nitrifying ammonia nitrogen through nitrate bacteria and heterotrophic microorganisms to purify the wastewater, the optimum efficiency In order to produce a PVC Silica carrier to be wrapped in a spiral to form a biofilm on the carrier wall to provide a purifying apparatus for removing organic matter and ammonia nitrogen in the waste water.

따라서 본 발명은 폐수를 정화시키는 정화장치에 있어서, 질산균이 우점화된 생물막 담체를 내장한 담체통과; 상기 담체통의 상단에 결합되어 정화된 폐수를 탱크로 배출시키는 배수관과; 상기 탱크에 회동펌프를 연통시키고, 연통된 관의 일측에 유량계를 결합하여 상기 담체통의 생물막 담체에 연결된 리싸이클관과; 일측은 폐수탱크의 폐수를 끌어올리는 공급펌프와 연결되어 타측은 상기 담체통의 생물막 담체에 연결된 공급관이; 결합하여 상기 공급관을 통해 담체통의 내부로 공급된 폐수가 배수관으로 탱크의 내부로 배출되고, 그 탱크 속의 폐수도 리싸이클관을 통해 담체통으로 공급되는 구조로 폐수를 정화시키는 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a purification apparatus for purifying wastewater, comprising: a carrier passage having a biofilm carrier predominantly nitrate bacteria; A drain pipe coupled to an upper end of the carrier container to discharge the purified wastewater to a tank; A recycling pipe communicating with the rotation pump to the tank and coupling a flowmeter to one side of the communicating pipe and connected to the biofilm carrier of the carrier cylinder; One side is connected to the supply pump for raising the waste water of the waste water tank, the other side is a supply pipe connected to the biofilm carrier of the carrier barrel; Waste water supplied to the inside of the carrier through the supply pipe is discharged into the tank by the drainage pipe, and the waste water in the tank is also supplied to the carrier through the recycle pipe to purify the waste water. It is intended to provide a purification device.

또한 본 발명의 상기 담체통의 생물막 담체는, 상단이 개방된 원통형의 관으로, 그 외주면에 다수의 관통공을 보유한 분배관과; 상기 분배관에 나선형태로 감긴 시트의 좌우 양면에 부착시킨 질산균으로 이루어진 생물막이; 결합하되 상기 나선형으로 감긴 생물막 간의 간격이 2-20mm로 이루어진 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치를 제공하고자 한다.In addition, the biofilm carrier of the carrier cylinder of the present invention, the upper end of the cylindrical tube, the distribution pipe having a plurality of through holes on its outer peripheral surface; Biofilm consisting of nitrate bacteria attached to the left and right both sides of the spirally wound sheet in the distribution tube; Combined but to provide a purifying apparatus for removing organic matter, ammonia nitrogen of the wastewater consisting of 2-20mm of space between the spiral wound biofilm.

본 발명은 폐수를 정화시키는 정화장치에 관한 것이다. 따라서 본 발명의 구성과 그 작용을 도시된 도 1 내지 4와 함께 상세히 설명한다. The present invention relates to a purification apparatus for purifying wastewater. Therefore, the configuration of the present invention and its operation will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

즉, 본 발명은 질산균(1)을 통해 암모니아성 질소 함유 폐수(A)를 정화시키기 위한 생물막(11) 담체(10)를 내장한 담체통(20)이 있고, 상기 담체통(20)의 상단에 결합되어 정화된 폐수를 탱크(30)로 배출시키는 배수관(40)이 있다. 또한 상기 탱크(30)에 회동펌프(51)를 연통시키고, 연통된 관의 일측에 유량계(52)를 결합하여 상기 담체통(20)의 생물막(11) 담체(10)에 연결된 리싸이클관(50)이 있고, 일측은 폐수탱크(61)의 폐수를 끌어올리는 공급펌프(62)와 연결되어 타측은 상기 담체통(20)의 생물막(11) 담체(10)에 연결된 공급관(60)이 있다. 따라서 상기 공급관(60)을 통해 담체통(20)의 내부로 공급된 폐수가 배수관(40)으로 탱크(30)의 내부로 배출되고, 그 탱크(30) 속의 폐수도 리싸이클관(50)을 통해 담체통(20)으로 공급되는 구조로 폐수(A)를 정화시키는 것이다. That is, the present invention has a carrier cylinder 20 incorporating a biofilm 11 carrier 10 for purifying ammonia nitrogen-containing wastewater (A) through the nitrate bacteria (1), the upper end of the carrier cylinder 20 It is coupled to the drain pipe 40 for discharging the purified wastewater to the tank (30). In addition, the rotation pump 51 is connected to the tank 30, and the flow pipe 52 is coupled to one side of the tube connected to the recycle tube 50 connected to the biofilm 11 carrier 10 of the carrier cylinder 20 ), One side is connected to the feed pump 62 for raising the waste water of the waste water tank 61, and the other side is a supply pipe 60 connected to the biofilm 11 carrier 10 of the carrier cylinder 20. Therefore, the waste water supplied into the carrier tube 20 through the supply pipe 60 is discharged into the tank 30 through the drain pipe 40, and the waste water in the tank 30 is also recycled through the recycle pipe 50. The waste water (A) is purified by the structure supplied to the carrier container 20.

즉, 본 발명의 정화 장치를 크게 설명하자면, 도시된 도1의 시스템 도에서처럼 먼저 폐수탱크(61)에 모여진 폐수(A)를 그 공급펌프(62)를 통해 흡입하여 공급관(60)을 통해 담체통(20)의 내부로 공급한다. 물론 담체통(20) 내부의 생물막 담체(10)에 공급하는 것이다. 그러면 상기 생물막 담체(10)는 그 폐수(A)를 정화하고 배출하게 되는데, 그 배출된 폐수는 바로 담체통(20)에 저장된다. 이때 이 담체통(20)의 상단에는 도시된 배수관(40)이 결합되어 있다. 그리고 그 배수관(40)의 끝단은 상기 담체통(20)의 하단에서 상기 담체통(20)을 포함하는 탱크(30)에 연결되어 있기에 만일 배수관(40)에서 1차 정화된 폐수가 그 탱크(30)로 모아지게 되는 것이다. 그리고 이렇게 모아진 탱크(30)의 폐수는 다시 도시된 리싸이클관(50)을 통해서 상기 담체통(20)의 내부로 공급된다. 즉, 상기 리싸이클관(50)에는 일측에 회동펌프(51)가 형성되어 있기에 이 회동펌프(51)의 펌핑력에 의해 폐수는 끌어 올려져 상기 담체통(20)의 생물막 담체(10)로 공급되는 것이다. 물론 이때 상기 리싸이클관(50)에는 유량계(52)가 비치되어 있기에 공급되는 1차 정화된 폐수의 유량을 적정하게 제어할 수 있다. 이 제어는 상당히 중요한 것으로 상기 담체통(20)에서 탱크(30)로 배출되는 1차 정화된 폐수의 유량과 탱크(30)에서 담체통(20)으로 공급되는 리싸이클 폐수의 공급량을 일치시키는 제어이다. 그리고 최종 처리된 폐수의 처리수는 탱크(30)에서 정화 처리장치 밖으로 방류한다. 이렇게 본 발명은 다수 번에 걸쳐서 폐수를 정화시키고 있으며 그 정화의 방법도 미생물 즉, 질산균을 이용한 생물막을 통해 CODcr을 제거하고 암모니아성 질소를 질산성 질소로 질산화시킨다는 점에서 큰 특징이 있다. That is, to explain the purifying apparatus of the present invention largely, as shown in the system diagram of FIG. 1, the wastewater A collected in the wastewater tank 61 is first sucked through the supply pump 62 to support the carrier through the supply pipe 60. Supply to the inside of the barrel (20). Of course, the supply to the biofilm carrier 10 inside the carrier container 20. Then, the biofilm carrier 10 purifies and discharges the wastewater A, and the discharged wastewater is immediately stored in the carrier container 20. At this time, the drain pipe 40 shown in the upper portion of the carrier cylinder 20 is coupled. And the end of the drain pipe 40 is connected to the tank 30 including the carrier cylinder 20 at the lower end of the carrier cylinder 20, so if the waste water first purified in the drain pipe (40) the tank ( 30). And the waste water of the collected tank 30 is supplied to the inside of the carrier cylinder 20 through the recycle pipe 50 shown again. That is, the recycling pipe 50 is formed with a rotation pump 51 on one side, so the wastewater is pulled up by the pumping force of the rotation pump 51 and supplied to the biofilm carrier 10 of the carrier cylinder 20. Will be. Of course, at this time, the recycle pipe 50 is provided with a flow meter 52, it is possible to appropriately control the flow rate of the first purified waste water supplied. This control is very important to match the flow rate of the primary purified wastewater discharged from the carrier container 20 to the tank 30 and the supply amount of the recycle wastewater supplied from the tank 30 to the carrier container 20. . The treated water of the finally treated wastewater is discharged out of the purification treatment apparatus in the tank 30. Thus, the present invention purifies the wastewater many times, and the method of purifying also has a great feature in that CODcr is removed through the biofilm using microorganisms, ie, nitrate bacteria, and nitrification of ammonia nitrogen with nitrate nitrogen.

그리고 도시된 도면에서 미설명된 부호인 kr은 배수관으로 폐수의 투입량만 큼 방류시킬 수 있게 마련된 것이다. In addition, kr, which is not described in the drawing, is provided to discharge as much as the input amount of wastewater into the drain pipe.

그럼 본 발명에서 사용하는 상기 생물막 담체를 도시된 도 2와 3을 통해 상세히 살펴본다. 즉, 상기 담체통(20)의 생물막(11) 담체(10)는, 상단이 개방된 원통형의 관으로, 그 외주면에 다수의 관통공(13)을 보유한 분배관(14)이 있고, 상기 분배관(14)에 나선형태로 감긴 시트(15)의 좌우 양면에 부착시킨 질산균(1)으로 이루어진 생물막(11)이 있다. 따라서 상기 나선형으로 감긴 생물막(11) 간의 간격이 2-20mm로 이루어진다. Then, the biofilm carrier used in the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. That is, the biofilm 11 carrier 10 of the carrier cylinder 20 is a cylindrical tube having an open top, and has a distribution tube 14 having a plurality of through holes 13 on its outer circumferential surface. There is a biofilm 11 made of nitrate bacteria 1 attached to both left and right sides of the sheet 15 wound spirally on the pipe 14. Therefore, the spacing between the spiral wound biofilm 11 is made of 2-20mm.

다시 말해서 상기 본 발명의 담체(10)라고 하면, 분배관(14)과 생물막(11)이 결합된 상태를 칭하는 것이고, 상기 생물막(11)은 시트(15)에 질산균(1)을 부착시킨 상태를 칭하는 것인데, 상기 원통형의 분배관(14) 외주면에 나선형으로 상기 생물막(11)을 감아 논 상태를 말하는 것이다. 이때 상기 분배관(14)은 원통형상이고, 그 외주면을 둘레로 다수의 관통공(13)을 보유하고 있는 상태이며, 그 상단은 관통된 상태를 유지하고 있어서 이 상단의 구멍을 통해서 폐수들을 균일하게 공급하는 것이다. 그리고 그 분배관(14)을 감고 있는 생물막(11)은 그 간격을 유지하고 있는데, 그 간격은 도시된 것처럼 2-20mm의 폭을 유지하고 있는 것이 바람직하다. 따라서 이 간격 폭으로 폐수나 회동하면서 질산균(A)과 접촉을 하고 질산화되는 것이다. In other words, the carrier 10 of the present invention refers to a state in which the distribution pipe 14 and the biofilm 11 are coupled, and the biofilm 11 is in a state in which the nitrate bacteria 1 are attached to the sheet 15. This refers to a state in which the biofilm 11 is wound in a spiral shape on the outer circumferential surface of the cylindrical distribution pipe 14. At this time, the distribution pipe 14 has a cylindrical shape, and has a plurality of through holes 13 around its outer circumferential surface, and the upper end thereof maintains a penetrated state so that the wastewater is uniformly provided through the upper hole. To supply. And the biofilm 11 winding the distribution pipe 14 maintains the space | interval, It is preferable that the space | interval maintains the width | variety of 2-20 mm as shown. Therefore, the waste water and the rotation in this interval is in contact with nitrate bacteria (A) and nitrified.

한편 상기 생물막(11) 간의 간격 사이에 흐르는 유속은 3-15cm/sec인 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 출원인이 다수의 실험을 통해 채택한 최선의 수치로서 최대의 질산화 효율과 CODcr을 제거를 위해 필요한 것이었다.On the other hand, the flow rate flowing between the interval between the biofilm 11 is preferably 3-15cm / sec. This was the best value adopted by the applicant of the present invention through a number of experiments and was necessary for maximum nitrification efficiency and removal of CODcr.

그럼 본 발명의 분배관(14)과 담체(10)의 제작형태를 살펴본다. 본 발명에 의한 나선형 고정 생물막의 시트(15)는 1mm 두께 PVC/Silica 시트이다. 이 다공성 막(시트)은 바람직하게 폭 5-10mm와 높이 5mm 유연성을 지닌 양면 테이프로 분배관(14)을 중심으로 상하부에서 나선형 형태로 말아 상하부 고정틀에 에폭시를 사용하여 완전히 밀봉하여 나선형 형태로 말아 나선형 생물막 시스템을 구성한다. 이때 생물막(11)의 폭 과 길이 비는 1:7-10로 제작하며 생물막 담체 폭은 1m를 넘지 않아야 한다. 즉, 분배관(14)의 길이가 1이라고 한다면, 그 분배관(14)에 감기는 생물막(11)의 길이는 7-10 정도의 길이인 것이다. 물론 보다 정확하게 말해서는 상기 분배관(14)이 상기 생물막(11)의 폭에 비하여 다소 길기에 이를 감안하여 1:7의 비율로 감는 것이 바람직하다. 한편 본 발명의 PVC/Silica 다공성 시트로 형성된 나선형 단면(수로)구조를 통해 생물막(11) 간 내부 유속을 3-15cm/sec (바람직하게는 5-7 cm/sec)으로 유지하기 위하여 순환펌프 유량을 조절하여 균일한 두께의 생물막을 유지하며, 탈리된 생물막이 생물막(11) 간에 누적을 방지하도록 운전한다. Then look at the manufacturing form of the distribution pipe 14 and the carrier 10 of the present invention. The sheet 15 of the spiral fixed biofilm according to the present invention is a 1 mm thick PVC / Silica sheet. The porous membrane (sheet) is a double-sided tape having a width of 5-10 mm and a height of 5 mm, preferably spirally rolled up and down around the distribution pipe 14, and then completely sealed with epoxy in the upper and lower fixing frames, and rolled up in a spiral shape. Construct a spiral biofilm system. At this time, the width and length ratio of the biofilm 11 should be 1: 7-10 and the width of the biofilm carrier should not exceed 1m. That is, if the length of the distribution pipe 14 is 1, the length of the biofilm 11 wound on the distribution pipe 14 is about 7-10 lengths. Of course, more precisely, since the distribution pipe 14 is somewhat longer than the width of the biofilm 11, it is preferable to wind the ratio of 1: 7 in consideration of this. On the other hand, the circulation pump flow rate to maintain the internal flow rate between the biofilm 11 to 3-15cm / sec (preferably 5-7 cm / sec) through the spiral cross-section (waterway) structure formed of the PVC / silica porous sheet of the present invention By adjusting the to maintain a biofilm of uniform thickness, the detached biofilm is operated to prevent accumulation between the biofilm (11).

그리고 상기 나선형 생물막(11) 내부에 유속은 나선형태 구조로 인하여 물리적 접촉면을 제공하는 비표면적이 크게 유지될 수 있는 구조와 유속에 의한 난류조 건은 생물막(11) 간에 흐르는 수용액상의 오염물질 및 DO의 생물막(11) 내부로 확산되는 물질전달 계수를 증대 시켜 생물막(11) 내부에서 생물학적 분해능을 증대시키며, 순환유량을 균일하게 분산시키기 위한 분산관을 담체의 중앙에 설치하였다. 호기성 미생물의 활성은 수용액상에 DO농도가 충분히 잔류하고 있어야 하며 지속적인 DO 공급이 요구된다. The flow rate inside the spiral biofilm 11 is a structure in which a specific surface area providing a physical contact surface due to the spiral structure and the turbulent condition due to the flow rate are contaminants in an aqueous solution flowing between the biofilm 11 and DO. In order to increase the material transfer coefficient to be diffused into the biofilm 11 of the biofilm 11 to increase the biodegradation, a distribution tube for uniformly dispersing the circulation flow rate was installed in the center of the carrier. The activity of aerobic microorganisms requires sufficient DO concentration in the aqueous solution and requires continuous DO supply.

한편 본 발명은 상기 리싸이클관(50)에는, 유량계(52) 배후에 진공흡수관(55)를 설치하여 리젝팅 효과를 노리는 것이다. 즉, 본 발명에서는 리싸이클관(50)에 asiprator(진공흡수관; 55)을 설치한 후 유량계를 설치하여 생물막(11) 간격 내 흐르는 적정 유속을 유지함과 동시에 대기 중 공기를 흡입하여 수용액 상에 용해시켜 주므로 반응조 시스템 내 DO 농도를 3㎎/ℓ 이상 유지하여 호기성 생물학적 처리에 효율을 증대 시켰다. 이 asipiration 시스템은 기존 호기성 생물학적 처리에서 반응조 내 포기장치를 제거하므로 공기 공급에 요구되는 동력 및 장치에 대한 설계와 운전 경비를 저감 할 수 있다. 다시 말해서 상기 진공흡수관은 회동펌프의 펌핑력을 통해 리싸이클관의 내부로 폐수를 공급시킬 때, 발생되는 진공도에 의해 상기 진공흡수관에서 외부의 공기가 정화장치의 내부로 자연스럽게 공급되는 것이다. On the other hand, the present invention is to install a vacuum absorbing pipe 55 behind the flow meter 52, the recycling pipe 50 is aimed at the rejecting effect. That is, in the present invention, after installing an asiprator (vacuum absorbing pipe; 55) in the recycle pipe (50), a flowmeter is installed to maintain a proper flow rate flowing in the biofilm (11) interval and at the same time inhale air in the air to dissolve in an aqueous solution. As a result, the DO concentration in the reactor system was maintained at 3 mg / l or more to increase the efficiency in aerobic biological treatment. This asipiration system eliminates the aeration system in the reactor from existing aerobic biological treatments, reducing the design and operating costs for power and equipment required for air supply. In other words, when the waste water is supplied to the inside of the recycle tube through the pumping force of the rotary pump, the outside air is naturally supplied to the inside of the purification apparatus by the degree of vacuum generated.

그리고 상기 담체통(20)의 저면에는, 드레인펌프(81)가 결합된 드레인관(82)을 연통한 것이다. 상기 담체통(20)을 통해 다량의 폐수가 정화되고 난 후, 그 담 체통(20)의 저면에는 담체면에서 탈리된 다수의 미생물 찌꺼기나 침전물들이 싸여 있을 소지가 있다. 바로 이러한 것을 제거하기 위해 본 발명에서는 드레인펌프(81)와 드레인관(82)이 마련되는 것이다. 즉, 드레인펌프(81)를 가동하여 드레인관(82)을 통해 담체통(20) 내부의 찌꺼기를 말끔히 제거하는 것이다. The bottom surface of the carrier cylinder 20 communicates with the drain pipe 82 to which the drain pump 81 is coupled. After a large amount of wastewater is purified through the carrier container 20, the bottom surface of the carrier container 20 may be wrapped with a plurality of microbial debris or precipitates detached from the carrier surface. In order to remove this, in the present invention, the drain pump 81 and the drain pipe 82 are provided. That is, by operating the drain pump 81 to remove the debris inside the carrier cylinder 20 through the drain pipe 82.

그럼 이러한 본 발명의 나선형 고정 생물막 반응기는 폐수처리장치 즉, 정화장치는 미생물 막 두께를 일정하게 유지하고, DO 물질전달에 제한점을 제거한다. 이 생물막 내에서 유기물 제거 및 암모니아성 질소가 질산화 미생물에 의하여 질산성 질소로 99% 이상 변화된다. 생물막 내부에서 반응기작은 수용액상의 유기물 COD는 생물막 내부로 확산되면서 호기성 종속영향 미생물의 성장에 소모되며, 암모니아성 질소 (NH4 +-N)는 호기성 종속영향 미생물의 영양원으로 일부 사용되고 생물막 내부에 포함된 호기성 자가영향 미생물인 질산화 미생물에 의하여 암모니아성 질소는 아질산성 질소 (NO2 --N)를 거쳐 질산성 질소 (NO3 --N)로 전환되는 질산화 과정이 생물막 내부에서 일어나며 최종 생산된 질산성 질소는 생물막 표면을 통과하여 수용액상으로 유출되고 있다. 생물막내부에서 유기물질 제거와 질산균의 활성화로 질산화가 일어나므로 수용액 상의 알카리도는 유입원수 대비 약 1mg/l 암모니아성 질소를 완전 질산화 시키기 위하여 7.14mg/l CaCO3 감소되며, 수용액 상의 암모니아성 질소는 생물막내부로 용존산소와 함께 전달되어 질산화가 이루어 지고 생물막으로 전달되는 확산 전달계수는 0.074 ㎠/hr이고 생물막에서 질산화로 인하여 전환된 질산성 질소가 생물막에서 수용액 상으로 이동되는 확산계수는 0.038㎠/hr로 본 발명에서 나선형 생물막 반응 시스템은 수용액 상으로 유입되는 암모니아성 질소는 생물막에서 질산화가 이루어 지어 수용액 상으로 아질산성 질소의 누적 없이 질산성 질소의 농도가 유입 암모니아성 질소 농도 범위로 99% 이상의 질산화가 안정적으로 이루어지는 기술이다.Then, the helical fixed biofilm reactor of the present invention is a wastewater treatment device, that is, a purifier, keeps the microbial film thickness constant and removes limitations on DO material transfer. In this biofilm, organic matter removal and ammonia nitrogen are converted to nitrate nitrogen by 99% or more by nitrifying microorganisms. Inside the biofilm, organic COD in a small aqueous solution diffuses into the biofilm and is consumed by the growth of aerobic dependent microorganisms. Ammonia nitrogen (NH 4 + -N) is partially used as a nutrient source for aerobic dependent microorganisms and is contained within the biofilm. Nitric acid, an aerobic auto-affecting microorganism, converts ammonia nitrogen into nitrite nitrogen (NO 2 -- N) to nitrate nitrogen (NO 3 -- N) inside the biofilm. Nitrogen flows through the surface of the biofilm and flows out into the aqueous phase. Since nitrification occurs due to organic material removal and activation of nitrate bacteria in the biofilm, the alkalinity in the aqueous solution is reduced by 7.14mg / l CaCO 3 to completely nitrify about 1mg / l ammonia nitrogen compared to the inflow water, and the ammonia nitrogen in the aqueous solution is The diffusion coefficient of nitrification delivered to the biofilm with dissolved oxygen is 0.074 ㎠ / hr, and the diffusion coefficient of nitrate nitrogen converted by nitrification from the biofilm to the aqueous phase is 0.038㎠ / hr. In the present invention, the helical biofilm reaction system is characterized in that the ammonia nitrogen flowing into the aqueous phase is nitrified in the biofilm, so that the concentration of nitrate nitrogen is 99% or more in the concentration range of ammonia nitrogen without the accumulation of nitrite nitrogen into the aqueous phase. Is a technology that is made stable.

이상의 설명에서처럼 본 발명은 아주 간단한 장치를 구성하되, 그 효과는 놀라운 정화장치를 제공하기에 유용한 발명이다. As described above, the present invention constitutes a very simple device, the effect of which is useful to provide an amazing purification device.

또한 본 발명은 나선형 생물막 반응기로 장기 미생물 체류시간을 유지하고, 질산화 미생물을 시트에 충분히 부착시켜 유속 조절로 암모니아성 질소가 생물막 내부로 확산되면서 질산화를 일으키는 공정이다, 그리고 본 발명은 수리학적 체류시간을 단축시켜 반응기 부피 감소와 기존 활성 슬러지 공법에 개선에 효과가 있다.In addition, the present invention is a process of maintaining the long-term microorganism retention time in the spiral biofilm reactor, the nitrifying microorganism is attached to the sheet sufficiently to cause nitrification while ammonia nitrogen diffuses into the biofilm by controlling the flow rate, and the present invention is a hydraulic retention time By shortening the reactor, it is effective in reducing the reactor volume and improving the existing activated sludge process.

Claims (5)

폐수를 정화시키는 정화장치에 있어서,In the purification device which purifies waste water, 질산균(1)을 통해 폐수(A)를 걸러주기 위한 생물막(11) 담체(10)를 내장한 담체통(20)과;A carrier cylinder 20 having a biofilm 11 carrier 10 for filtering wastewater A through nitrate bacteria 1; 상기 담체통(20)의 상단에 결합되어 정화된 폐수를 탱크(30)로 배출시키는 배수관(40)과;A drain pipe 40 coupled to an upper end of the carrier container 20 to discharge the purified wastewater to the tank 30; 상기 탱크(30)에 회동펌프(51)를 연통시키고, 연통된 관의 일측에 유량계(52)를 결합하여 상기 담체통(20)의 생물막(11) 담체(10)에 연결된 리싸이클관(50)과;Recycling pipe (50) connected to the rotation pump (51) to the tank (30), and coupled to the flow meter (52) on one side of the connected tube to the biofilm (11) carrier (10) of the carrier cylinder (20). and; 일측은 폐수탱크(61)의 폐수를 끌어올리는 공급펌프(62)와 연결되어 타측은 상기 담체통(20)의 생물막(11) 담체(10)에 연결된 공급관(60)이; 결합하여 상기 공급관(60)을 통해 담체통(20)의 내부로 공급된 폐수가 배수관(40)으로 탱크(30)의 내부로 배출되고, 그 탱크(30) 속의 폐수도 리싸이클관(50)을 통해 담체통(20)으로 공급되는 구조로 폐수(A)를 정화시키는 것을 특징으로 하는 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치.One side is connected to the feed pump 62 for raising the waste water of the waste water tank 61, the other side is the supply pipe 60 connected to the biofilm 11 carrier 10 of the carrier cylinder 20; The waste water supplied to the inside of the carrier container 20 through the supply pipe 60 is discharged into the tank 30 through the drain pipe 40, and the waste water in the tank 30 is also recycled to the recycle pipe 50. Organic material of the wastewater, ammonia nitrogen removal purification, characterized in that to purify the wastewater (A) to the structure supplied to the carrier barrel 20 through. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 담체통(20)의 생물막(11) 담체(10)는,The biofilm 11 carrier 10 of the carrier barrel 20, 상단이 개방된 원통형의 관으로, 그 외주면에 다수의 관통공(13)을 보유한 분배관(14)과;A cylindrical tube having an open top, the distribution pipe having a plurality of through holes 13 on its outer circumferential surface; 상기 분배관(14)에 나선형태로 감긴 시트(15)의 좌우 양면에 부착시킨 질산균(1)으로 이루어진 생물막(11)이; 결합하되 상기 나선형으로 감긴 생물막(11) 간의 간격이 2-20mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치.A biofilm 11 made of nitrate bacteria 1 attached to both left and right sides of the sheet 15 wound spirally on the distribution pipe 14; Combined but the helical organic matter, ammonia nitrogen removal purifier, characterized in that the interval between the spiral wound biofilm 11 made of 2-20mm. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 생물막(11) 간의 간격 사이에 흐르는 유속은 3-15cm/sec인 것을 특징으로 하는 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치.The flow rate of the organic material of the wastewater, ammonia nitrogen removal purifier, characterized in that the flow rate between the gap between the biofilm 11 is 3-15cm / sec. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리싸이클관(50)에는,In the recycle pipe 50, 유량계(52) 배후에 진공흡수관(55)를 설치하여 리젝팅 효과를 노리는 것을 특징으로 하는 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치.Purifying apparatus for removing organic matter and ammonia nitrogen of waste water, characterized in that a vacuum absorbing pipe (55) is provided behind the flow meter (52) to achieve a rejection effect. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 담체통(20)의 저면에는,On the bottom of the carrier cylinder 20, 드레인펌프(81)가 결합된 드레인관(82)을 연통한 것을 특징으로 하는 폐수의 유기물, 암모니아 질소 제거 정화장치.Purification apparatus for removing organic matter and ammonia nitrogen in the waste water, characterized in that the drain pipe 82 is connected to the drain pump 81 is coupled.
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