KR100862184B1 - Anaerobic or anoxic reactor employing density-controlled medias, apparatus and method for treating wastewater using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생물학적 혐기/무산소 반응조, 이를 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것으로, 반응조 내에 유입 폐수의 분배를 위한 액체 분배관, 유입 공기 또는 무산소가스의 산기관, 가스와 담체를 배출되는 처리수로부터 분리하기 위한 처리수 분리기를 내장하고, 비중이 0.95이상 1.0 미만으로 조절된 담체를 반응조에 투입함으로써, 반응조 내로 가스가 주입되면 담체는 반응조 내에서 유동화하고 가스 공급이 중단되면 수 표면 아래 자가 부상된 고정층으로 존재하는 원리를 이용하여 고정상 또는 유동상의 반응조를 운전하는 방법을 제시한다. 또한 상기 고정상 또는 유동상 반응조에 폐수 원수에 더하여 반응조 내 BOD 농도 보다 더 낮은 후단 처리수를 2배 이상 과량으로 혼입시켜 반응조 내 독성 성분의 농도를 낮추고 담체 표면에 부착된 미생물막의 년령을 낮추어 제거효율을 극대화하는 획기적인 혐기조 및 무산소조 설계 및 운전 방법을 제시한다.The present invention relates to a biological anaerobic / anoxic reaction tank, a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method using the same, a liquid distribution pipe for distributing the influent wastewater in the reaction tank, the treatment of the inlet air or oxygen-free gas diffuser, gas and carrier treatment By incorporating a treated water separator for separating from water, and adding a carrier whose specific gravity is adjusted to 0.95 or more and less than 1.0 into the reactor, when gas is injected into the reactor, the carrier is fluidized in the reactor and when the gas supply is stopped, We present a method for operating a fixed bed or fluidized bed reactor using the principle of being a floating fixed bed. In addition, in the fixed-bed or fluidized bed reactor, in addition to the wastewater, the after-treatment water, which is lower than the BOD concentration in the reactor, is mixed in excess of two times to lower the concentration of toxic components in the reactor and lower the age of the microbial membrane attached to the carrier surface. We present a breakthrough anaerobic and anaerobic tank design and operation method that maximizes
생물학적 반응조, 혐기조, 무산소조, 유동상 반응조, 고정층 반응조 Biological reactor, anaerobic tank, anaerobic tank, fluidized bed reactor, fixed bed reactor
Description
도 1은 본 발명에 따른 혐기/무산소 반응조를 도시한 구성도이다.Figure 1 is a block diagram showing an anaerobic / anaerobic reactor according to the present invention.
도 2는 본 발명의 처리수 분리기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the treated water separator of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 반응조 탱크 2 : 수 표면층 1: Reactor tank 2: Water surface layer
3 : 담체층 4 : 액체 분배관3: carrier layer 4: liquid distribution tube
5 : 가스 산기관 6 : 처리수 분리기(GLM 분리기)5: gas diffuser 6: treated water separator (GLM separator)
7 : 담체 차단관 8 : 가스 차단판7
9 : 슬러지 층 10 : 혐기가스 배출구 9: sludge bed 10: anaerobic gas outlet
11 : 처리수 배출구 12 : 폐수 원수 유입11: treated water outlet 12: wastewater inflow
13 : 처리수 유출 15 : 혐기가스 재순환 13: Treated Water Outflow 15: Anaerobic Gas Recirculation
16 : 공기 유입 17 : 후단 처리수 반송16: air inflow 17: back-end treated water return
18 : 가스 블로어 19 : 혐기가스 유입 밸브 18: gas blower 19: anaerobic gas inlet valve
20 : 공기 유입용 밸브 21 : 타임머20: air inlet valve 21: timer
본 발명은 혐기/무산소 반응조, 이를 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 산기관을 통해 가스를 주입하거나 가스를 차단함에 따라 담체층이 유동층 또는 고정층 상태로 조절되어 폐수를 처리할 수 있는 비중이 조절된 담체를 사용한 혐기/무산소 반응조, 이를 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an anaerobic / anoxic reaction tank, a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method using the same, and more particularly, the carrier layer is controlled to a fluidized bed or a fixed bed state by injecting or blocking gas through a gas diffuser. It relates to an anaerobic / anoxic reaction tank using a carrier having a specific gravity that can be treated, a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method using the same.
생물학적 혐기 반응조는 동력비가 적게 뿐만 아니라 난분해성 폐수를 산발효(adidification)에 의해 생분해성으로 바꾸고, 유기성 질소를 암모니아화(ammonification) 반응에 의해 무기 암모니아로 전환시키며, 메탄화(methnogenesis) 반응 등을 통해 COD를 낮추게 되고, 자체 슬러지의 감량화도 많이 일어 나서 호기반응조에 비해 여러 가지 장점이 있으나 호기반응 보다 독성에 약하고 반응속도가 느리다는 단점이 있다. The biological anaerobic reactor not only has a low energy cost, but also converts the non-degradable wastewater into biodegradable by acid fermentation, converts organic nitrogen into inorganic ammonia by ammonification, and prevents methanogenesis. The COD is lowered and the sludge is reduced a lot, so there are various advantages over the aerobic reaction tank, but it is weaker in toxicity and slower than the aerobic reaction.
한편 혐기조에서 무기 암모니아로 전환된 유기성 질소 함유 폐수나 애초에 암모니움 이온을 함유하고 있는 폐수들은 호기조에서 질산성 질소로 질산화된 후 원수 중의 BOD 같은 탄화수소 환원제와의 탈질화 반응을 통해 질소 가스로 환원되어 제거되며 이때 반응조는 혐기반응과 마찬가지로 산소가 없는 무산소 조건에서 일어나게 된다. On the other hand, organic nitrogen-containing wastewater converted to inorganic ammonia in an anaerobic tank or wastewater containing ammonium ions in the first place is nitrified to nitrate nitrogen in an aerobic tank and then reduced to nitrogen gas through denitrification with hydrocarbon reducing agents such as BOD in raw water. The reactor then takes place under oxygen-free conditions, like anaerobic reactions.
이러한 혐기조 또는 무산소조는 반응속도를 증가시키고 슬러지 감량을 달성 하기 위해 반응조 내 슬러지를 축적하여 자체 농도를 올려야 할 필요가 있다. 전형적인 UASB(upflow anaerobic sludge blanket) 반응조에서 보는 것처럼 하부에 슬러지를 자체 중력 침강으로 축적하거나 GLS(gas-liquid-solid) 분리용 장치를 반응조 내부에 장착하여 슬러지를 축적하고 그 슬러지 층 속으로 폐수를 상향류로 통과시키는 고정층 반응조를 선호하게 된다. The anaerobic or anoxic tank needs to increase its concentration by accumulating sludge in the reactor to increase the reaction rate and achieve sludge reduction. As seen in a typical UASB (upflow anaerobic sludge blanket) reactor, the sludge accumulates in the lower part by its own gravity sedimentation, or a gas-liquid-solid (GLS) separation unit is installed inside the reactor to accumulate sludge and discharge wastewater into the sludge layer. Preferred is a fixed bed reactor that passes in an upflow.
그러나 이러한 고정층 반응조는 입구에서의 제거율이 낮아 고농도 고독성 폐수에는 미생물의 활성이 낮아져 운전이 안정화되지 못하는 단점이 있다. 고농도 고독성의 폐수를 안정적으로 처리하기 위해서는 기계적 교반기를 사용하거나 질소가스를 주입하거나 또는 혐기가스를 내부 순환시켜 반응조 내부 농도가 균일하도록 교반하는 혼합형 반응조가 선호되나, 이런 경우 반응조 내 슬러지의 축적을 위해서는 후단의 침전조 등에서 농축된 슬러지를 반응조 내로 반송해야 하는 단점이 있다. However, such a fixed bed reactor has a low removal rate at the inlet, the high concentration of highly toxic wastewater has a disadvantage in that the operation of the microorganism is lowered to stabilize the operation. In order to stably treat the highly concentrated and highly toxic wastewater, a mixed reactor that uses a mechanical stirrer, injects nitrogen gas, or internally circulates anaerobic gas and stirs to uniform concentration in the reactor is preferred, but in this case, to accumulate sludge in the reactor There is a disadvantage in that the sludge concentrated in the latter settling tank should be returned into the reactor.
근래에는 혐기조 내 미생물량을 늘려서 반응속도를 증가시키기 위해 고 표면적의 고체 담체(media)를 사용하는 부착성장식 혐기조가 많이 소개되고 있다. 그러나 이러한 유동상 혼합형 반응조의 한 예로는 미국특허(공개번호 2003-0209476) 에서 외부에 장착된 파이프를 통하여 담체를 하부에서 상부로 재순환시키고 상부에 회전하는 원판형의 고형물 분리기를 내장하여 슬러지를 축적하는 복잡한 설계 방법이 소개되어 있다. 고정상 관형 반응조의 예로는 미국특허(공개 번호 2005-0167359)에서 수직으로 배열한 주름판 형태의 담체를 평행으로 나열한 PPR(parallel passage reactor)가 소개되고 있고, 반응조 내 슬러지를 추가로 축적 하기 위해 반응조 하부 슬러지를 상부로 펌프를 이용하여 재 반송하여 미생물 농도를 높여서 운전하는 방법이 소개되어 있다. 가장 보편적인 담체인 pellet 또는 chip형태의 담체를 혐기조 내부에 일정량 충진하여 고정층으로 사용하는 AF(anaerobic filter)형 반응조는 효율은 높으나 시간이 지나면 담체층 내부에 고형물이 축적되어 흐름저항이 생기기 때문 주기적으로 고압의 세척수와 가스(질소 또는 혐기가스)를 사용하여 역세척을 해야 하나 담체 크기가 작아질수록 역세척이 쉽지가 않다. 한국특허(공개번호 2006-0124108)에서는 하부에 많은 수의 밸브를 설치하고 질소를 이용하여 다단계로 생물막을 퍼지(purge)하고 역세척 운전하는 방법이 소개되어 있다. 다른 한국특허(공개번호 2006-0124195)에서는 역세척을 보다 효율적으로 하기 위해 여재층을 상하부 2단으로 나눈 후, 폐수는 상향 및 하량류로 나누어 유입하고, 역세척을 위한 질소는 상향류로 하는 방법이 소개되고 있으나 반응조가 대형일 경우에는 이것 또한 해결책이 되지 못한다.Recently, in order to increase the reaction rate by increasing the amount of microorganisms in the anaerobic tank, a large number of adhesion-grown anaerobic tanks using a solid medium having a high surface area have been introduced. However, one example of such a fluidized-bed mixed reactor is to accumulate sludge by recirculating the carrier from the bottom to the top through an externally mounted pipe in the US Patent Publication No. 2003-0209476 and embedding a disc-shaped solids separator rotating at the top. A complex design approach is introduced. An example of a fixed-bed tubular reactor is a parallel passage reactor (PPR) in which the carriers in the form of corrugated plates arranged vertically are arranged in parallel in the U.S. Patent (Publication No. 2005-0167359), and to further accumulate sludge in the reactor. The lower sludge is returned to the upper side by using a pump to increase the microbial concentration. The AF (anaerobic filter) reactor, which uses a fixed amount of pellet or chip type carrier, which is the most common carrier, is used as a fixed bed in the anaerobic tank. As a result, backwashing should be performed using high pressure washing water and gas (nitrogen or anaerobic gas), but the smaller the carrier size, the easier backwashing. In Korean Patent Publication No. 2006-0124108, a method of installing a large number of valves at the bottom and purging the biofilm in multiple stages using nitrogen is introduced. In another Korean patent (Publication No. 2006-0124195), after dividing the filter bed into upper and lower stages for more efficient backwashing, the wastewater flows into the upstream and downstream streams, and the nitrogen for backwashing is upflowed. A method has been introduced but this is not a solution if the reactor is large.
이상에서 보는 바와 같이 담체를 사용하는 부착성장식 혐기성 반응조는, 담체가 존재 시 유동상 혼합형 반응조로 사용하기가 어렵고 반응조 내 슬러지를 축적하기가 어려운 문제가 있으며, 고정층의 관형 반응조 형태로 사용 시에는 역세척 문제 등이 따르게 되어 운전이 어려운 문제에 직면하게 된다. As described above, the attached growth-type anaerobic reactor using the carrier is difficult to use as a fluidized bed mixed reactor in the presence of the carrier, and it is difficult to accumulate sludge in the reactor, and when used in the form of a fixed bed tubular reactor The backwashing problem is followed and the driving is difficult.
또한, 주름판 등을 사용한 관형 반응조는 담체 표면적이 적어서 슬러지를 외부 펌프에 의해 순환해야 하는 번거로움이 따르게 되는 문제점이 있다. In addition, the tubular reactor using a corrugated plate or the like has a problem in that the surface area of the carrier is small so that the sludge must be circulated by an external pump.
본 발명의 목적은 선택적으로 유동상 또는 고정상으로 운전가능한 폐수처리 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a wastewater treatment apparatus which is optionally operable in a fluidized or fixed bed.
본 발명의 다른 목적은 선택적으로 유동상 또는 고정상으로 운전가능한 생물학적 혐기성 폐수처리장치를 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a biological anaerobic wastewater treatment apparatus which is optionally operable in a fluidized or fixed bed.
본 발명의 또 다른 목적은 선택적으로 유동상 또는 고정상으로 폐수를 처리하는 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for treating wastewater optionally with a fluidized or fixed bed.
본 발명의 또 다른 목적은 선택적으로 유동상 또는 고정상으로 폐수를 처리하는 생물학적 혐기성 폐수처리방법을 제공하는 것이다. It is yet another object of the present invention to provide a method for treating biological anaerobic wastewater, optionally treating wastewater in a fluidized or fixed bed.
본 발명의 또 다른 목적은 혐기소화, 암모니화반응 및 탈질화 반응이 가능한 혐기성 폐수처리장치를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide an anaerobic wastewater treatment apparatus capable of anaerobic digestion, ammonialation and denitrification.
본 발명의 또 다른 목적은 고정상으로 운전되는 혐기성 생물학적 폐수처리장치에서 담체를 역세척하는 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a method for backwashing a carrier in an anaerobic biological wastewater treatment device operating in a stationary bed.
본 발명의 또 다른 목적은 혐기가스와 처리수 및 담체를 분리하는 신규한 배출수 처리기를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a novel wastewater treatment system for separating anaerobic gas from treated water and a carrier.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 슬러지 순환이 필요 없으면서도 필요에 따라 고정층 관형 반응조 또는 유동상의 혼합형 반응조로서의 변환 운전이 가능하고, 고정층 반응조로 사용할 경우에도 담체층의 역세척이 가능하고, 외부로부터 슬러지 재반송이 필요없고 운전이 간편하여 고농도 고독성의 폐수를 손쉽게 고효율로 처리할 수 있는 혐기/무산소 반응조, 이를 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to eliminate the need for external sludge circulation and to convert to a fixed bed tubular reactor or a fluidized bed mixed reactor if necessary, and to backwash the carrier layer even when used as a fixed bed reactor. It is to provide an anaerobic / anaerobic reactor, wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method using the same, which can easily process high concentration and high toxicity wastewater with no need for retransmission and easy operation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 생물학적 반응조는 반응조 수면에 잠수 부상형 담체로 이루어진 담체층이 형성되며, 상기 담체층은 선택적으로 유동화되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the biological reaction tank of the present invention is formed with a carrier layer consisting of a submerged floating carrier on the surface of the reaction vessel, characterized in that the carrier layer is selectively fluidized.
본 발명에 있어서, 상기 담체는 수면 아래에 잠수된 상태로 부상되는 형태를 가지도록 비중이 물보다 약간 적게 조절된 것이다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 담체의 비중은 반응조에 일정한 두께로 충진되어 고정상태의 담체층을 형성하는 경우에도 수면아래에 잠수 부상형태로 고정될 수 있도록 0.95 이상 1.0 미만의 비중을 가지는 것이 바람직하다. 담체의 비중이 낮을 경우 담체층의 상면이 부력에 의해 수면 위로 노출되어 생물학적 처리능력이 낮아질 수 있으며, 여과재의 비중이 높을 경우 물에 가라앉게 된다. In the present invention, the carrier has a specific gravity less than that of water so as to have a form that floats under the water. In the practice of the present invention, it is preferable that the specific gravity of the carrier has a specific gravity of 0.95 or more and less than 1.0 so that it can be fixed in a submerged floating form under the water even when the carrier is filled with a constant thickness to form a fixed carrier layer. Do. When the specific gravity of the carrier is low, the upper surface of the carrier layer may be exposed to the surface of the water by buoyancy, thereby lowering the biological treatment capacity. When the specific gravity of the filter medium is high, the carrier may sink in water.
본 발명에 있어서, 상기 미생물이 반응조에 충분한 양으로 존재할 수 있도록 반응조 수면에 일정 두께로 충진되어, 물리적인 교반이 없을 경우 고정상의 담체층을 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the microorganism is filled in a certain thickness on the surface of the reactor so that the microorganism is present in a sufficient amount, it is preferable to form a carrier layer of the stationary phase when there is no physical agitation.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 담체층은 물과 비중이 비슷하여 쉽게 유동화가 가능하여 반응조에 90 부피%까지 충진될 수 있으며, 바람직하게는 슬러지층의 양을 고려하여 반응조에 80 부피%, 더욱 바람직하게는 70 부피%까지 충진될 수 있다. In the practice of the present invention, the carrier layer has a specific gravity similar to that of water and can be easily fluidized to fill up to 90% by volume in the reactor, preferably considering the amount of sludge layer in the reactor, 80% by volume, more Preferably up to 70% by volume.
본 발명에 있어서, 상기 담체는 충분한 유동화가 일어날 수 있도록 입자형태로 제공되는 것이 바람직하며, 외표면적이 크게 형성되도록 속이 빈 형태나 외표면에 주름이 잡힌 형태로 사용되는 것이 바람직하다. In the present invention, the carrier is preferably provided in the form of particles so that sufficient fluidization can occur, and is preferably used in the form of a hollow or wrinkled on the outer surface to form a large outer surface.
본 발명에 있어서, 상기 담체는 다양한 교반장치에 의해 유동화될 수 있으며, 바람직하게는 산기 장치에 의해서 유동화되는 것이 바람직하다. 상기 산기 장치는 혐기조 운용에 지장을 없는 한 다양한 가스를 사용할 수 있다. 발명의 일 실시에 있어서, 상기 산기장치는 상기 생물학적 반응조가 고정상으로 운전시 담체의 역세척을 위해 산기할 경우에는 공기를 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 산기 장치는 생물학적 반응조가 유동상으로 운전시는 혐기조로 운전될 수 있도록 혐기성 기체를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 산기장치는 담체층과 슬러지층 사이에 형성되는 것이 바람직하다. In the present invention, the carrier may be fluidized by various stirring devices, and preferably fluidized by an acidic device. The diffuser may use a variety of gases as long as it does not interfere with anaerobic operation. In one embodiment of the invention, the acidifier device may use air when the biological reaction tank to diffuse the back of the carrier when operating in the stationary phase. In a preferred embodiment of the present invention, the acidic device preferably uses anaerobic gas so that the biological reactor can be operated in an anaerobic tank when operating in fluidized bed. In one embodiment of the present invention, the acid diffuser is preferably formed between the carrier layer and the sludge layer.
본 발명에 있어서, 상기 생물학적 반응조가 고정상으로 운전시에는 담체층은 역세척시 간헐적으로 유동화되며, 유동상으로 운전시에는 상기 담체층은 반응중 연속적으로 유동화되게 된다. In the present invention, the carrier layer is intermittently fluidized when backwashing when the biological reactor is operated in a fixed bed, and the carrier layer is fluidized continuously during the reaction when operating in a fluidized bed.
본 발명에 있어서, 상기 생물학적 반응조에는 배출되는 처리수로부터 가스와 담체를 분리하기 위한 분리기가 내장되게 된다. 상기 분리기는 수표면층 아래에 잠기도록 설치되는 것이 더욱 바람직하다. In the present invention, the biological reactor has a built-in separator for separating the gas and the carrier from the discharged treated water. More preferably, the separator is installed to be submerged below the water surface layer.
본 발명은 일 측면에서, 반응조; 상기 반응조 수면에 잠수 부상형 담체로 이루어진 고정상 담체층이 형성되고, 상기 담체층은 선택적으로 유동화될 수 있으며; 산기 장치; 상기 반응조 탱크로 폐수를 유입시켜 분배하기 위한 액체 분배관; 및 상기 담체층을 통과하여 처리된 처리수로부터 가스와 담체를 분리하여 배출하기 위한 처리수 분리기를 포함하며, 산기 장치의 작동에 따라 유동층 또는 고정층으로 운전되는 것을 특징으로 하는 생물학적 혐기성 반응조로 이루어진다. The present invention in one aspect, the reaction tank; A stationary bed carrier layer consisting of a submerged floating carrier is formed on the surface of the reactor, and the carrier layer can be selectively fluidized; Diffuser device; A liquid distribution tube for introducing and discharging wastewater into the reactor tank; And a treated water separator for separating and discharging the gas and the carrier from the treated water passed through the carrier layer, and comprises a biological anaerobic reactor, which is operated as a fluidized bed or a fixed bed in accordance with the operation of the acidic device.
본 발명에 있어서, 상기 처리수 분리기는 수면의 표면층 아래에 잠기게 설치하는 것이 바람직하며, 상기 담체 크기보다 작은 구멍이 다수개 형성된 관형의 담체차단관과, 상기 담체차단관의 하부에 일체로 형성되며 '∧'형상을 가진 가스차단판으로 구성되어, 각각 담체와 가스를 처리수로부터 분리하여 담체차단관 내부로 처리수만을 배출하도록 구성되는 것이 바람직하다. In the present invention, the treated water separator is preferably installed to be submerged under the surface layer of the water, and formed integrally with the tubular carrier blocking tube formed with a plurality of holes smaller than the carrier size, and the lower portion of the carrier blocking tube. And a gas barrier plate having a '∧' shape, and each of the carrier and the gas is separated from the treated water to discharge only the treated water into the carrier blocking tube.
본 발명에 있어서, 상기 산기 장치는 상기 담체층 하부에 설치되어 가스 주입 시 담체를 유동화하기 위해 설치되며, 상기 담체는 잠수 부상이 가능하도록 비중을 0.95 이상 1.0 미만으로 조절하고, 또 산기에 의한 유동화와 상기 처리수 분리기에 형성된 담체차단관에 의해서 분리가 가능하도록 단면부의 길이가 2-50 mm 크기로 되는 것이 바람직하다.In the present invention, the acidifier device is installed in the lower portion of the carrier layer is installed to fluidize the carrier during gas injection, the carrier is adjusted to specific gravity of 0.95 or more to less than 1.0 so as to allow the floating floating, and fluidized by the acid And it is preferable that the length of the cross-section is 2-50 mm in size so that the separation by the carrier blocking tube formed in the treated water separator.
본 발명에 있어서, 상기 액체 분배관은 반응조 탱크의 하부에 설치하여 고정층으로 운전시 유입 폐수가 반응기에 고르게 분산시키면서 슬러지층을 통과해 상향류로 흘러가며 반응이 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다. In the present invention, the liquid distribution tube is preferably installed in the lower portion of the reaction tank tank when the influent wastewater is evenly dispersed in the reactor when operating in a fixed bed flows through the sludge bed to flow upstream is preferably configured to be made.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 반응조 탱크의 상부에는 혐기가스를 배출하기 위한 배출구가 형성되고, 상기 배출구를 통해 배출되는 혐기가스 중 일부를 상기 반응조 탱크 내로 재순환될 수 있도록 블로어가 상기 가스 산기 장치에 연통 설치되는 것이 바람직하다. In the practice of the present invention, an outlet for discharging the anaerobic gas is formed in the upper portion of the reactor tank, a blower to the gas diffuser device so that some of the anaerobic gas discharged through the outlet can be recycled into the reactor tank. It is preferable to be installed in communication.
본 발명에 있어서, 상기 반응조 탱크에는 제거율을 높일 수 있도록 낮은 BOD 농도를 가지는 물, 예를 들어 후단에서 처리되어 반송되는 BOD 가 낮은 반송수가 유입되어 폐수를 희석하며 처리될 수 있다. 이론적으로 한정된 것은 아니지만, BOD 가 낮은 반송수가 유입될 경우 혐기조 내부 BOD 농도, 미생물 독성 성분의 농도가 낮아지게 되는 반면, 담체에 부착 성장하는 미생물 농도는 유지되면서, 연령이 젊어져 미생물의 비활성이 증가하게 제거율 증가로 이어지게 된다. 본 발명에 있어서, 상기 반송되어 폐수와 함께 처리되는 BOD가 낮은 반송수는 바람직하게는 침전조의 처리 용량이 늘어나지 않도록 침전조 전단에서 반송하여 사용하는 것이 좋다. In the present invention, water having a low BOD concentration, for example, return water having a low BOD to be returned and processed at a rear end, may be introduced into the reactor tank to dilute wastewater. Although not theoretically limited, when a low BOD return water is introduced, the concentration of BOD in the anaerobic tank and the concentration of microbial toxic components are lowered, while the concentration of microorganisms attached to the carrier is maintained, and the inactivation of microorganisms is increased due to age. This leads to an increase in removal rate. In the present invention, the returned BOD having low BOD to be treated together with the wastewater is preferably used to be conveyed at the front end of the settling tank so as not to increase the treatment capacity of the settling tank.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 반송수는 충분히 제거율을 높일 수 있도록 유입되는 폐수보다 바람직하게는 2배 이상, 더욱 바람직하게는 5 배 이상 과량으로 유입되는 것이 좋다. In the practice of the present invention, the returned water is preferably introduced in an excess of 2 times or more, more preferably 5 times or more, than wastewater introduced to sufficiently increase the removal rate.
본 발명은 일 측면에서, 선택적으로 유동화될 수 있는 반응조 수면에 잠수 부상형 담체로 이루어진 담체층이 형성되는 생물학적 혐기조를 이용하여 고정상 또는 유동상으로 폐수를 처리하는 것을 특징으로 하는 생물학적 폐수처리 방법으로 이루어진다. In one aspect, the present invention provides a biological wastewater treatment method comprising treating a wastewater in a fixed bed or a fluidized bed using a biological anaerobic tank in which a carrier layer made of a floating floating carrier is formed on the surface of a reactor that can be selectively fluidized. Is done.
본 발명에 있어서, 상기 생물학적 혐기조에는 자체 부력에 의해서 반응조 수면에 부상하여 층을 이루는 담체층이 형성된다. 상기 담체층은 물과의 비중차이로 인해 상부에 몰려서 고정상 형태를 유지하는 것이며, 산기 또는 폭기와 같은 물리적인 교반에 의해서 유동상으로 변환될 수 있는 형태로 이루어진다. 산기에 의해서 적절하게 고정상 형태에서 유동상 형태로 바뀔 수 있도록 비중이 0.95 이상 1.0 미만으로 조절되어 수면아래 잠수 부상된 형태인 것이 바람직하다. In the present invention, the biological anaerobic tank is formed on the surface of the reactor by the buoyancy buoyancy to form a carrier layer forming a layer. The carrier layer maintains a fixed bed form due to the difference in specific gravity with water, and is formed in a form that can be converted into a fluidized bed by physical agitation such as acid or aeration. It is preferable that the specific gravity is adjusted to 0.95 or more and less than 1.0 so that it can be appropriately changed from the fixed bed form to the fluidized bed form by the diffuser, so that it is a submerged floating form under the water.
본 발명에 있어서, 상기 유동상 및 고정상으로의 변환 결정은 혐기조에 유입되는 폐수의 농도, 독성 물질의 농도, 처리속도, 혐기가스 생성 여부 등과 같은 다 양한 운전조건에 의해서 결정될 수 있으며, 산기장치의 작동 여부에 의해서 용이하게 운전상태가 변환될 수 있다. 바람직하게는 폐수 농도나 독성이 높을 경우 유동상으로 운전하는 것이 바람직하다. In the present invention, the determination of the conversion into the fluidized bed and the fixed bed can be determined by various operating conditions such as the concentration of wastewater flowing into the anaerobic tank, the concentration of toxic substances, the treatment rate, the generation of anaerobic gas, and the like. The operating state can be easily changed by operation. Preferably, it is preferable to operate in a fluidized bed when wastewater concentration or toxicity is high.
본 발명은 일 측면에 있어서, 반응조; 상기 반응조 수면에 잠수 부상형 담체로 이루어진 비중이 0.95 이상 1.0 이하인 담체층; 상기 담체층을 선택적으로 유동화시키는 산기 장치; 상기 반응조 탱크로 폐수를 유입시켜 분배하기 위한 액체 분배관; 및 상기 담체층을 통과하여 처리된 처리수로부터 가스와 담체를 분리하여 배출하기 위한 처리수 분리기를 포함하는 생물학적 혐기조를 이용하여, 폐수를 선택적으로 고정상 또는 유동상으로 처리하는 생물학적 폐수처리방법을 제공한다. The present invention in one aspect, the reaction tank; A carrier layer having a specific gravity of 0.95 or more and 1.0 or less composed of a floating floating carrier on the surface of the reactor; An acidic device for selectively fluidizing the carrier layer; A liquid distribution tube for introducing and discharging wastewater into the reactor tank; And a biological anaerobic tank including a treated water separator for separating and discharging the gas and the carrier from the treated water passing through the carrier layer, thereby providing a biological wastewater treatment method for treating wastewater in a fixed bed or a fluidized bed. do.
본 발명에 있어서, 상기 생물학적 혐기조는 산기 장치를 작동하지 않을 경우, 반응조 수면에 잠수 부상형태로 고정상을 이루는 담체층이 형성되고, 반응조 하단에 슬러지 층이 형성된 상태에서, 상기 반응조 하단에 형성된 액체 분배관으로 폐수가 유입되어 반응조 하단에서 일정하게 분산된 폐수가 슬러지층을 통과하여 상승하게 되며, 고정상 형태의 담체층을 통과하여 배출되게 된다. 시간의 경과에 따라 담체층 내부에 축적되는 고형물은 주기적으로 간헐적으로 공기등을 산기하여 유동화시켜 역세척하여 제거되도록 운전된다. In the present invention, the biological anaerobic tank is a liquid phase formed at the bottom of the reactor in the state in which the carrier layer forming a stationary phase in the form of a submerged floating on the surface of the reactor, the sludge layer is formed at the bottom of the reactor when the apparatus does not operate Wastewater is introduced into the pipe, and the wastewater uniformly dispersed at the bottom of the reactor rises through the sludge layer and is discharged through the carrier bed in the form of a stationary phase. The solids accumulating in the carrier layer over time are operated to periodically remove intermittent air, fluidize, backwash and remove air.
본 발명에 있어서, 상기 생물학적 혐기조는 산기장치를 연속적으로 작동할 경우, 담체가 반응조 내부에서 지속적으로 유동하는 유동상으로 운전된다. 담체와 함께 슬러지 등이 유동되면서 작동되며, 처리율이 높아지도록 담체의 사용량을 고정상에 비해서 다량 사용하는 것이 좋다. 바람직하게는 담체의 사용량을 반응조 부 피의 70 부피% 이상 사용하는 것이 좋다. In the present invention, the biological anaerobic tank is operated in a fluidized bed in which the carrier continuously flows inside the reactor when the aerator is continuously operated. Sludge etc. are flowed together with the carrier, and it is preferable to use a large amount of the carrier in comparison with the stationary phase to increase the treatment rate. Preferably, the amount of carrier used is 70 vol% or more of the reaction volume.
본 발명의 바람직한 일 실시에 있어서, 유동상으로 운전되는 혐기반응조는 담체 비중을 보다 물에 가깝게 조절하면 반응기 내 90 부피% 가까이 담체를 충진하여도 완전한 유동화가 가능하며 또한 반응 효율이 좋아, 배출된 슬러지를 농축 후 반응기로 재반송하지 않도록 구성될 수 있다. In one preferred embodiment of the present invention, the anaerobic reaction tank operated in a fluidized bed is capable of complete fluidization even when the carrier is charged to near 90% by volume in the reactor by adjusting the specific gravity of the carrier closer to water, and the reaction efficiency is good. It may be configured not to return the sludge to the reactor after concentration.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시에 있어서, 유동상으로 운전되는 혐기반응조는 담체량을 줄이고 대신 슬러지 량을 늘리고 싶은 경우, 소량의 가스로도 유동화되도록 담체 밀도를 0.99 이상으로 조절하면서, 슬러지가 물보다 무거워 상대적으로 침강이 일어나도록 하여 슬러지를 추가 농축할 수 있다. In another preferred embodiment of the present invention, the anaerobic reactor operated in the fluidized bed is a sludge that is heavier than water, while controlling the carrier density to be at least 0.99 so as to fluidize even a small amount of gas when the amount of sludge is to be reduced instead of the amount of carrier. The sludge can be further concentrated by allowing sedimentation to occur relatively.
본 발명에 있어서, 상기 처리효율을 높이면서, 또한 혐기조에서 탈질 반응이 가능하도록 반응조 탱크로 처리된 폐수보다 낮은 BOD 농도를 가지는 물, 예를 들어 침전조에서 반송되는 반송수를 폐수와 함께 유입하여 함께 처리하는 것이 바람직하다. In the present invention, while increasing the treatment efficiency, and also having a lower BOD concentration than the wastewater treated with the reactor tank to enable the denitrification reaction in the anaerobic tank, for example, return water returned from the sedimentation tank with the wastewater together with the wastewater It is preferable to process.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 반송수는 침전조 전단에서 반송할 수 있다. 발명의 다른 일 실시에 있어서, 상기 반송수는 혐기반응조 후단에 추가로 연결된 호기조 또는 혐기조의 반응조에서 처리된 유출수를 이용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the returned water can be conveyed at the front end of the sedimentation tank. In another embodiment of the present invention, the returned water may use an effluent treated in an aerobic tank or an anaerobic tank further connected to the rear end of the anaerobic reactor.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in more detail.
도 1에서 보는 바와 같이, 일정 높이를 가지는 반응조 탱크(1)에 비중이 조절된 담체를 원하는 부피만큼 투입하면 교반이 없는 경우 투입된 담체가 수 표면층(2) 아래 자가 부상된 형태의 담체층(3)을 이루게 된다. 이와 같은 경우, 상기 담체층이 고정층이므로 고정층 반응조로 운전이 가능하고, 공기가 포함되지 않은 혐기 가스를 주입하여 기계적 교반이 이루어지면 담체는 쉽게 유동화되므로 유동층 반응조로 작동하게 된다. As shown in FIG. 1, when the carrier having a specific height is added to a desired volume of a carrier having a specific gravity, the carrier is formed in the form of a self-floating carrier under the
여기서, 상기 담체는 비중을 0.95 이상 1.0 미만으로 조절하여 수 표면층 아래 자가 부상된 형태로 존재하며, 단면부의 길이가 2-50mm 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 담체층(3)은 반응조를 운전함에 있어서 경우에 따라 탱크 내 2-90부피%를 차지하도록 형성할 수 있다.Here, the carrier is present in the form of a self-floating under the water surface layer by adjusting the specific gravity to more than 0.95 and less than 1.0, it is preferable that the length of the cross-section is produced in the size of 2-50mm. In addition, the
이러한 담체는 고 표면적을 내기 위해서는 속이 비어 있는 것이 좋고, 경제적인 생산을 위해서는 값이 싼 고분자 단일 성분 또는 다성분 혼합물 또는 고분자-무기물의 혼합물 등이 바람직하며, 구체적인 예로서는 비중이 물보다 적은 고밀도 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 또는 여기에 비중이 물보다 큰 다른 고분자 물질 또는 무기물을 혼합한 재료를 사용하여 압출 또는 사출 성형에 의해 다양한 모양으로 제조가 가능하다. 이러한 형태의 담체를 폐수가 포함된 반응조에 투입하게 되면 담체는 물속에서 반응조 바닥에 가라앉지 않고 물 표면층아래 자가 부상된 형태의 고정층으로 떠 있게 된다. 따라서 일반 고정층처럼 담체층을 위한 screen이나 지지대 등도 필요가 없고, 가스를 주입하면 삽시간에 물과 완벽하게 혼합이 되는 유동층으로 전환된다. 이러한 원리를 이용하여 본 발명에서는 폐수의 종류에 따라 고정층 또는 유동층으로 운전할 수 있는 혐기/무산소조의 설계 및 이 반응조들을 이용한 폐수 처리 방법을 제안하고자 하는 것이다. It is preferable that such a carrier is hollow for high surface area, and inexpensive polymer mono- or multi-component mixtures or polymer-inorganic mixtures are preferred for economical production. It is possible to produce a variety of shapes by extrusion or injection molding using polypropylene, or a material mixed with another polymer or inorganic material having a specific gravity greater than water. When the carrier of this type is introduced into the reactor containing the wastewater, the carrier does not sink to the bottom of the reactor in water, but floats as a fixed layer in the form of self-floating under the water surface layer. Therefore, there is no need for a screen or support for the carrier layer like a general fixed bed, and when gas is injected, it is converted into a fluidized bed that is completely mixed with water in a short time. Using this principle, the present invention intends to propose an anaerobic / anoxic tank design that can operate in a fixed bed or a fluidized bed according to the type of wastewater, and a wastewater treatment method using the reactors.
본 발명의 반응조에는 다음의 세 가지 주 설비가 내장되는데, 첫째, 하부에 유입 폐수를 골고루 분배하기 위한 액체 분배관(4), 둘째, 유입되는 공기 또는 혐기 가스를 분산하기 위한 가스산기관(5), 그리고 셋째, 처리 후 유출되는 처리수로부터 가스와 담체를 분리하기 위한 처리수 분리기로서, GLM(gas-liquid-media) 분리기(6)(이하, GLM 분리기라 한다)가 그것들이다. 이 세가지 장치는 기본적으로 원형 배관이나 사각 체널에 작은 구멍을 낸 형상을 가지며, 반응조의 구조 및 크기에 따라 직선형, 2차원형, 원형 등 어떤 형태라도 가능하며, 주입 또는 배출되는 기체나 액체를 직경방향으로 골고루 분배 또는 분산할 수 있으면 된다. The following three main facilities are built into the reactor of the present invention, firstly, a
상기 GLM 분리기(6)는 처리된 폐수가 배출구로 배출될 때 가스나 담체의 유입을 차단하기 위한 장치로서, 수 표면 아래 일정 위치에 설치되며, 도 2의 단면도에서 보는 바와 같이, 담체가 폐수와 함께 유출되는 것을 차단하기 위한 담체차단관(7)과, 부상하는 가스 방울이 처리수와 함께 배출관으로 유출되는 것을 차단하기 위한 역V자형상, 즉 '∧'형상을 가진 가스차단판(8)으로 구성된다. The
또한, 상기 가스 산기관(6)은 담체층을 고정층으로 운전 시에는 담체층 하부에 위치하여 담체층이 고형물로 막혔을 때 역세척용 공기 또는 혐기가스를 주입하기 위한 것이고, 유동상 혼합형 반응조로 운전 시에는 혐기가스를 연속적으로 주입하여 슬러지 및 담체를 유동화시키기 위한 것으로 설치 위치는 반응조 종류, 담체의 유동화 및 슬러지 농축 정도에 따라 반응조 하부로부터 7-70%의 높이에 위치하게 된다. In addition, the gas diffuser (6) is located at the bottom of the carrier layer when operating the carrier layer as a fixed bed to inject air or anaerobic gas for backwashing when the carrier layer is blocked by a solid material, it is operated in a fluidized bed mixed reactor In order to fluidize the sludge and the carrier by continuously injecting anaerobic gas, the installation position is located at a height of 7-70% from the bottom of the reactor depending on the type of reaction tank, the fluidization of the carrier and the degree of sludge concentration.
이와 같은 구성을 가진 반응조는 상기 가스 산기관(6)을 통해 가스를 주입하거나 가스를 차단함에 따라 상기 담체층이 유동층 또는 고정층 상태로 조절되어 폐 수를 처리할 수 있게 되는데, 상기 반응조를 유동층 또는 고정층으로 조절한 각각의 경우, 작동 원리 및 이 반응조를 이용한 폐수 처리 시 운전 원리를 설명하고자 한다. The reactor having such a configuration is capable of treating the waste water by adjusting the carrier layer to a fluidized bed or a fixed bed state as the gas is injected through the
첫째, 고정층 관형 반응조로 사용 시, 반응조 하부로 유입된 폐수 원수(12)는 액체 분배관(4)을 통과하면서 흐름을 균분화 시킨 후 상향류로 하부 슬러지 층(9)과 상부 담체층(3)을 차례로 통과하면서 제거 반응이 일어나게 된다. 담체층을 통과하는 동안 슬러지는 통과하지 못하고 여과되어 담체층 및 반응조 하부에 축적된다. 반응이 끝난 폐수는 최종적으로 반응조 상부에 설치된 GLM 분리기(6)를 거쳐 처리수 배출구(11)를 통해 밖으로 배출된다. 이때 담체는 담체보다 구멍이 작은 타공관으로 된 담체차단관(7)에서 배출수로부터 분리되고, 가스도 담체차단관 하부에 위치한 가스차단판(4)에 의해 처리수 배출구(11)로 유입되는 것이 차단되고, 상부 가스배출구(10)를 통해 반응조 밖으로 배출된다. 시간이 지나 담체층 내부에 축적된 고형물은 주기적으로 공기만을 사용하여 담체층을 역세척하여 제거한다. 이러한 역세척은 공기 블로어(blower)(18)를 통상 하루 1-6회, 1회당 3-5분 정도 운전하여 담체를 유동화시키면 간단하고 손쉽게 행해진다. 담체층 아래에 축적되는 슬러지층(9)의 부피 조절은 담체 충진량과 가스산기관(5)의 높이를 조절하고 역세척 횟수와 기간을 조절하여 간단하게 해결할 수가 있으나, 만약 슬러지 발생량이 과도하게 많을 경우 상기 방법만으로는 조절이 불가능하다면 반응조 하부에 통상의 슬러지 침전조 형태의 슬러지 드레인(drain) 설비를 추가로 포함시킬 수도 있다. First, when used as a fixed bed tubular reactor, the wastewater
본 발명에서는 상기 운전 방법에 덧붙여 혐기조의 반응효율을 극대화하기 위 하여 보조적인 운전 방법으로서, 혐기조 유출수보다 BOD 농도가 낮은 후단 처리수, 바람직하게는 최종 방류수를 본 혐기조 전단으로 과량(폐수 원수 유입량의 2배 이상) 재반송하여 제거효율을 추가로 증가시킬 것을 제안한다. 즉 최종 방류수를 원수와 과량 혼합하여 유입하게 되면, 반응조 내로 유입되는 BOD의 부하량은 별 증가가 없으나 유입수의 농도 희석효과에 의하여 반응조 내 독성성분의 농도를 추가로 낮추게 되어 미생물의 비활성이 증가하게 되며, 이는 반응조 제거 효율 증가로 이어진다. 또한 유량증가에 따라 반응조 내 HRT가 감소하게 되는데, 이는 담체에 부착된 생물막의 연령을 낮추어 비활성을 증가시키게 되며 이는 가시적인 제거 효율의 증가로 이어진다. In the present invention, in addition to the operation method as an auxiliary operation method for maximizing the reaction efficiency of the anaerobic tank, the amount of BOD concentration is lower than the anaerobic effluent, and the final effluent water in the front end of the anaerobic tank (excess of wastewater inflow) 2 times or more), it is proposed to further increase the removal efficiency. In other words, if the final effluent is mixed with the raw water, the load of BOD flowing into the reactor is not increased but the concentration of toxic components in the reactor is further lowered due to the dilution effect of the influent to increase the inactivation of microorganisms. This leads to an increase in reactor removal efficiency. In addition, as the flow rate increases, the HRT in the reactor decreases, which increases the specific activity by lowering the age of the biofilm attached to the carrier, which leads to an increase in the visible removal efficiency.
만약 폐수의 농도가 지극히 높거나 고독성 폐수가 포함되어 있어서 고정층 관형반응조 형태로 운전 시 반응조 내에서 미생물의 고사 문제가 발생할 경우에는 유동상의 완전혼합형 반응조가 유리하다. 이러한 경우는 반응조에 기계적 교반기를 사용하여 교반하여 주면되나, 보다 바람직하게는 혐기조 배출가스를 반응조 내로 24시간 연속적으로 재순환 주입하여 담체를 교반시켜 유동층으로 운전하면 된다. 이러한 유동상 운전의 경우 도 1에서 가스산기관(5)의 위치는 더 낮추어 반응조 하부(7-15% 지점)에 위치시키고 보다 많은 량의 담체를 사용하는 것이 유리하다. If the concentration of the wastewater is extremely high or the highly toxic wastewater is contained and the problem of the death of microorganisms in the reactor when operating in the form of a fixed bed tubular reactor is a fluidized mixed reactor is advantageous. In this case, the reaction tank may be stirred using a mechanical stirrer. More preferably, the anaerobic tank exhaust gas may be continuously recycled to the reactor for 24 hours to stir the carrier to operate the fluidized bed. For this fluidized bed operation it is advantageous to lower the position of the
이와 같은 본 발명의 유동상 혐기반응조의 운전 방법을 보다 상세히 설명하고자 한다. Such a method of operating the fluidized bed anaerobic reactor of the present invention will be described in more detail.
고정층으로 존재하는 담체층을 유동화시키기 위해, 반응조 상부로 배출되는 혐기가스를 밸브(19)와 블로어(18)을 이용하여 반응조 내로 주입한다. 주입된 가스 는 반응조 하부에 위치한 가스산기관(5)을 통하여 상향류로 흐르면서 담체를 교반하여 유동화시킨다. 반응조 하부 액체분배관(4)을 통하여 유입된 폐수 원수는 유동화된 담체와 슬러지에 의해 제거 반응이 일어나고, 처리된 폐수는 GLM 분리기(6)를 통과하며 가스 및 담체와 차례로 분리되어 진 후 처리수 배출구(11)로 배출된다. 혐기가스는 가스차단판(8)에 의해 처리수로부터 분리되어 반응조 상부 가스배출구(14)로 배출되며, 일부는 블로어(18)에 의해 반응조 내로 재순환되며, 잉여 혐기가스(14)는 반응조 밖으로 배출된다. In order to fluidize the carrier layer existing as the fixed bed, anaerobic gas discharged to the upper part of the reactor is injected into the reactor by using the
본 발명의 유동상 혐기반응조는 담체 비중을 보다 물에 가깝게 조절하면 반응조 내 90부피% 가까이 담체를 충진하여도 완전한 유동화가 일어나고 반응효율이 뛰어나서, 배출된 슬러지를 농축 후 반응조로 재반송하여 농도를 인위적으로 올릴 필요가 없다. 하지만 담체량을 줄이고 대신 슬러지 량을 늘리고 싶은 경우, 담체 밀도를 0.99 이상으로 조절하면 아주 적은 량 가스를 주입하여도 담체는 유동화되나 슬러지는 물보다 무거워 상대적으로 침강이 일어나게 되어 비중 차이에 의한 슬러지 추가 농축이 가능하다. 또한 고정층 반응조와 마찬가지로 처리설비 후단 최종 방류수를 본 혐기용 반응조 전단으로 과량(유입 원수의 2배 이상) 재순환하면, 반응조 내 독성성분의 농도도 낮아지고 담체 내 부착된 미생물막의 연령도 낮아져서 지금까지 처리가 불가능하던 경우의 악성 폐수도 생물학적 처리가 가능하다. In the fluidized bed anaerobic reaction tank of the present invention, when the specific gravity of the carrier is adjusted closer to water, complete fluidization occurs even when the carrier is filled near 90% by volume, and the reaction efficiency is excellent. There is no need to artificially upload. However, if you want to reduce the amount of carrier and increase the amount of sludge instead, if you adjust the carrier density to more than 0.99, even if a very small amount of gas is injected, the carrier is fluidized, but the sludge is heavier than water, so that the sedimentation occurs relatively. Concentration is possible. In addition, as in the fixed bed reactor, when the final discharged water at the end of the treatment facility is recycled to the front of the anaerobic reactor, the excess of the influent (more than twice the amount of raw water) is recycled. Malignant wastewater can also be treated biologically if it was not possible.
이하, 본 발명을 폐수 종류에 따른 구체적인 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예는 오직 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이기 때문에, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다 는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 당연한 일일 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples according to the type of wastewater. However, since these examples are only for illustrating the present invention in more detail, it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. It will be one day.
< 실시예 1> 고농도 질산성 질소를 함유한 폐수 처리 <Example 1> be a high-concentration waste water treatment contains an acidic nitrogen
카프로락탐 제조 공정에서 나오는 BOD 7,800 ppm, 질산성질소 2,400 ppm의 폐수를 처리하기 위해 도 1에서처럼 설계된 working volume 100L의 원통형 반응조(직경 300 mm, 높이 1,800 mm, 수 표면 높이 1,400 mm)를 이용하였다. PE와 무기물을 혼합하여 비중 0.985로 조절된 속이 빈 튜브칩 형태의 담체(직경7 mm, 길이 10 mm, 표면적 800 m2/m3)를 반응조 내 50 부피% 도입하였다. 역세척을 위해서는 공기가 사용되었으며, 공기용 산기관은 담체층 100 mm 아래에 설치하였다. 유입 유량을 반응조 유효부피에 대한 HRT 기준 1.0일로 정하고 고정층 반응조로 탈질 반응을 수행하였으며, 담체층의 역세척은 공기를 주입하여 1회당 5분, 하루 2회 역세척 함으로써 안정적인 운전이 가능하였다. 장기간 운전 결과 2개월 후 정상상태에서 TN 제거율이 95%에 달했다. A cylindrical reactor (working
<실시예 2> 고농도 유기질소 함유 폐수의 처리 Example 2 Treatment of High Concentration Organic Nitrogen-Containing Wastewater
화학공장에서 배출되는 고농도 amine및 aniline 폐수(CODcr = 8,500 ppm, BOD5=3,200 ppm, NH4+=40 ppm, 유기질소 = 1,000 ppm)를 <실시예 1에서 사용된 반응조에 담체60 부피%를 투입한 후 고정층 관형반응조로 운전하였으며, 담체층의 역세척은 하루 4회, 일회 당 5분 공기를 주입하여 유동상으로 전환하여 행하였다. 추 가 BOD 제거와 암모니아의 질산화를 위해 본 혐기조 후단에 본 반응조의 1.5배 크기의 반응조에 같은 담체를60 부피%를 투여한 후 공기를 24시간 연속적으로 주입하여 운전하는 유동상 호기조를 직렬로 연결하여 함께 운전하였다. HRT를 혐기조 기준 2일, 호기조 기준 3일로 하여 호기조 배출수를 혐기조 전단으로 재반송하면서 운전하였다. 이때 원수의 유량 대비 반송 유량 비율에 따른 처리 결과가 도 3 및 도 4에 나와 있다. Concentrated amine and aniline wastewater (CODcr = 8,500 ppm, BOD5 = 3,200 ppm, NH4 + = 40 ppm, organic nitrogen = 1,000 ppm) discharged from the chemical plant was added to the reaction tank used in Example 1 The fixed bed tubular reactor was operated, and backwashing of the carrier layer was performed by switching to a fluidized bed by injecting air for 4 minutes once a day for 5 minutes. For the removal of BOD and nitrification of ammonia, 60 vol% of the same carrier was injected into the reactor 1.5 times as large as the reactor in the back of the anaerobic tank, followed by continuous infusion of air for 24 hours to connect the aerobic tank in series. And operated together. The aerobic tank discharge was carried back to the front of the anaerobic tank with the HRT set to
도 3에서 보는 것처럼 혐기조의 COD 제거율이 반송비가 증가함에 증가하며, 반송비가 6이 되면 혐기조 만으로도 95% 이상 제거가 가능하다. 도 4는 aniline 및 amine 구조에 있는 유기성질소의 NH4 +으로의 ammonification 전환반응, 탈질화 및 질산화 반응에 대한 영향을 나타낸 것으로, 반송이 없는 경우는 혐기조에서는 ammonificatin 만 일어나고 호기조에서는 질산화 반응만 주로 일어나지만, 후단 호기조 처리수를 재반송하여 반송비가 2이상이 되면 혐기조에서 혐기소화 및 ammonification 반응 외에 탈질화 반응도 동시에 진행되는 것을 알 수가 있다. 이는 반송만 충분히 되면 본 발명의 혐기조 하나 만 가지고 혐기, ammonification 및 탈질반응을 동시에 진행시키는 획기적인 운전이 가능하다는 것을 제시한다. As shown in Figure 3, the COD removal rate of the anaerobic tank increases as the return cost increases, and when the return cost is 6, more than 95% of the anaerobic tank can be removed. Figure 4 shows the effect of ammonification conversion, denitrification and nitrification of organic nitrogen to NH 4 + in the aniline and amine structures, when there is no return, only ammonificatin occurs in the anaerobic tank and only nitrification occurs in the aerobic tank. However, it can be seen that the denitrification reaction proceeds simultaneously in addition to the anaerobic digestion and ammonification reaction in the anaerobic tank when the return cost of the back-end aerobic tank treated water is 2 or more. This suggests that if only the return is sufficient, a breakthrough operation capable of simultaneously performing anaerobic, ammonification and denitrification with only one anaerobic tank of the present invention is possible.
< 실시예 3> 초 고농도 화학약품 폐수의 처리 <Example 3> second process of the high concentration of chemicals, waste water
화학산업에서 배출되는 Novolac 및 formaldehyde 함유 고 농도 폐수(CODMn=125,000 ppm, BOD 115,000 ppm)를 본 발명의 혐기조를 포함한 혐기-호기 시스템에서 처리하였다. 혐기조는 도 1에 제시된 혐기조(직경 300 mm, 높이 1,800 mm, working volume = 100 L)에 담체를 70 부피%를 투여하고 혐기 후 방출되는 혐기가스를 재반송하여 반응조 하부에 주입하되 24시간 연속으로 주입하여 유동상 혼합형 반응조로 운전하거나, 가스 주입 없이 고정층 관형반응조로 운전하되 역세척을 위해 가스 블로어에 타임머(Timer)를 설치하고 하루 6회, 1회 당 5분 가스를 주입하였다. 상기 혐기조와 동일한 반응조에 혐기가스 대신 공기를 24시간 연속적으로 주입한 호기조를 혐기조 후단에 직렬로 설치하였다. 반응조의 HRT를 각각 8일로 하고 운전한 결과 유입 폐수 대비 호기조 배출수를 혐기조 전단으로 재 반송한 비율에 따른 상기 폐수의 처리 결과가 다음 표 1에 나타나있다. 유동상 혼합형 반응조에 비해 고정층 반응조는 반송비가 낮을 경우 제거율이 낮아져서 궁극적으로 미생물이 고사하는 문제가 생기고 반응효율이 떨어져서 안정화되지 못하였으나 반송비가 6이상으로 증가하면 제거율이 높게 유지되었다. 유동층 반응조는 반송비가 낮아도 안정적인 운전이 가능하였다. Novolac and formaldehyde containing high concentration wastewater (CODMn = 125,000 ppm, BOD 115,000 ppm) from the chemical industry were treated in an anaerobic-aerobic system including the anaerobic tank of the present invention. Anaerobic tank is 70% by volume of the carrier in the anaerobic tank (300 mm in diameter, 1,800 mm in height, working volume = 100 L) shown in Figure 1 and the back of the anaerobic gas released after anaerobic injection into the reaction tank for 24 hours continuously The injection was operated in a fluidized bed mixed reactor, or in a fixed bed tubular reactor without gas injection, but a timer was installed in a gas blower for backwashing, and the gas was injected 6 times a day for 5 minutes. An aerobic tank, in which air was continuously injected for 24 hours instead of anaerobic gas, was installed in series at the rear end of the anaerobic tank in the same reactor as the anaerobic tank. The results of the treatment of the wastewater according to the ratio of the return of the aerobic tank discharge water to the anaerobic tank front as compared to the inflow wastewater after operating the HRT of each reactor for 8 days are shown in Table 1 below. Compared to the fluidized bed mixed reactor, the fixed bed reactor had a lower removal rate, which ultimately caused a problem of microbial death and the reaction efficiency was not stabilized, but the removal rate was maintained high when the carrier ratio increased to 6 or more. The fluidized bed reactor was able to operate stably even with a low return ratio.
<표 1> 반송비에 따른 혐기조에서의 제거율(%)<Table 1> Removal rate (%) in anaerobic tank according to return cost
이상에서 보는 바와 같이 본 발명은 필요에 따라 고정층 관형 반응조 또는 유동상의 혼합형 반응조로서의 변환 운전이 가능하고, 고정층 반응조로 사용할 경우에도 담체층의 역세척이 짧은 시간의 공기 공급만으로 이루어지며, 외부로부터 슬러지 재반송이 필요없고 운전이 간편하여 고농도 고독성의 폐수를 손쉽게 고효율로 처리할 수 있는 효과가 있다.As can be seen from the above, the present invention can be converted into a fixed bed tubular reactor or a fluidized bed mixed reactor if necessary, and even when used as a fixed bed reactor, the backwashing of the carrier layer is made of only a short time supply of air, and sludge from the outside. There is no need for re-conveying, and it is easy to operate, so it can easily treat high concentration and high toxicity wastewater with high efficiency.
또한, 유동층으로 운전시 담체량의 증가로 슬러지의 반송이나 축적없이도 처리가 가능하며, 또한 담체의 비중을 0.99 이상으로 조절시 슬러지가 축적된 상태에서 담체를 유동화시킬 수 있게 된다. In addition, when the fluidized bed is operated, the carrier amount can be increased without conveying or accumulating the sludge, and when the specific gravity of the carrier is adjusted to 0.99 or more, the carrier can be fluidized while the sludge has accumulated.
또한, 본 발명에 따른 혐기성 반응조는 후단 처리수의 반송량을 조절하여 처리 효율을 높일 수 있으며, 또한 반송량을 2배이상 높일 경우 탈질이 추가로 가능하게 된다. In addition, the anaerobic reaction tank according to the present invention can increase the treatment efficiency by adjusting the conveyed amount of the after-treatment water, and further denitrification is possible when the conveyed amount is increased more than two times.
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
KR880000725B1 (en) * | 1985-07-03 | 1988-04-29 | 김환기 | Treatment for waste water |
KR880001616Y1 (en) * | 1985-07-12 | 1988-05-04 | 김환기 | Apparatus for treatment of waste water |
KR20010000876A (en) * | 2000-10-25 | 2001-01-05 | 정명화 | Internally-recycled aerobic biofilm reactor and the operation method of the reactor |
KR20010088735A (en) * | 2001-08-28 | 2001-09-28 | 양금모 | A method for manufacturing density-controlled tube-chip type biocarriers and the biocarriers manufactured thereby |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR880000725B1 (en) * | 1985-07-03 | 1988-04-29 | 김환기 | Treatment for waste water |
KR880001616Y1 (en) * | 1985-07-12 | 1988-05-04 | 김환기 | Apparatus for treatment of waste water |
KR20010000876A (en) * | 2000-10-25 | 2001-01-05 | 정명화 | Internally-recycled aerobic biofilm reactor and the operation method of the reactor |
KR20010088735A (en) * | 2001-08-28 | 2001-09-28 | 양금모 | A method for manufacturing density-controlled tube-chip type biocarriers and the biocarriers manufactured thereby |
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