KR100891996B1 - Bioreactor system and method for treating high concentrated organic wastewater - Google Patents

Bioreactor system and method for treating high concentrated organic wastewater Download PDF

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Abstract

An aerated reaction system and a method for treating organic wastewater using the same are provided to solve problems of an existing high efficiency reactor due to precipitate and viscosity fault and to implement a processing process economically. An aerated reaction system for treating high concentrated organic wastewater includes a high efficiency aeration reactor(100), a blower(110), a sound resonance diffuser(120), a spray nozzle(150), an internal circulation pump(130), a pH sensor(161), an aeration reactor dissolved oxygen sensor(162), a bubble sensor(163), a temperature sensor(164), a viscosity sensor(165), an activity checking tank dissolved oxygen sensor(166), a activity confirmation tub(400), a solenoid valve(410), and a personal computer control device(170).

Description

고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치 및 그것을 이용한 유기폐수 처리방법{Bioreactor System And Method For Treating High Concentrated Organic Wastewater}Bioreactor System And Method For Treating High Concentrated Organic Wastewater}

본 발명은 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치 및 유기폐수 처리방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 화학공장, 정유공장, 음식물처리시설 등으로부터 발생하는 고농도의 악성 유기성 폐수를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aeration reaction device for organic wastewater treatment and a method for treating organic wastewater. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for treating high concentrations of malignant organic wastewater generated from chemical plants, oil refineries, food processing facilities, and the like.

주로 화학공장이나 정유공장 등으로부터 발생하는 유기성 폐수는 고농도, 강산/강염기, 유독성 등의 특성을 띄고 있으며, 이의 처리를 위해서는 소각 및 증발농축이 큰 비중을 차지해온 실정이다. 하지만 이러한 물리화학적 처리에는 부담스러운 초기 투자비와 운전유지비용의 문제가 늘 뒤따르고 있다.Organic wastewater mainly generated from chemical plants or oil refineries has high concentrations, strong acids / bases, and toxic properties. Incineration and evaporative concentration have been a big part of the treatment. However, such physicochemical treatments are accompanied by burdensome initial investment and maintenance costs.

미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 생물학적처리방법은 2차 오염의 가능성이 적고 물리화학적처리보다 경제적이고 효율적인 특성을 가지고 있어 널리 이용되고 있으나, 일반 표준활성오니방법으로는 유기물부하가 많게는 20kg-CODcr/m3.day까지 유입되는 고농도/고부하의 폐수를 처리하는 것은 불가능하며, 특히 독성유기화합물이 함유된 폐수는 물리화학적처리의 병행없이는 해결책이 없는 실정이다.Biological treatment of wastewater using microorganisms is widely used because it is less likely to cause secondary pollution and has more economical and efficient characteristics than physicochemical treatment.However, the standard active sludge method is 20kg-CODcr / It is not possible to treat high concentration / high load wastewater up to m3.day. Especially, wastewater containing toxic organic compounds has no solution without physicochemical treatment.

이를 해결하기 위해 분해속도가 빠른 호기성 미생물을 식종하여 높은 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)상태로 유지시킴과 동시에, 유기물 분해에 필수적인 용존산소를 공급하여 고부하의 유기성폐수 조건에서도 생물학적처리가 일부 가능하게 되었다. pH, 온도 등 운전에 필수적인 인자들의 적절한 관리를 통해 미생물이 고농도 유기성폐수의 처리조건에 순응하게 되었으나 고농도 MLSS의 유지의 어려움과 산소공급의 효율저하, 처리액의 슬러지 침전율저하가 발생하였다. In order to solve this problem, aerobic microorganisms with high decomposition rate are planted and maintained in a high MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid) state, while dissolving oxygen, which is essential for organic decomposition, is supplied to enable biological treatment even under high-load organic wastewater conditions. . Through proper management of factors necessary for operation such as pH and temperature, microorganisms were able to comply with the treatment conditions of high concentration organic wastewater, but difficulties of maintaining high concentration MLSS, efficiency of oxygen supply, and decrease of sludge settling rate of treatment liquid occurred.

고농도의 MLSS를 유지시키기 위해 여러 종류와 재질의 고정상 및 유동성 담체가 개발되었고, 용존산소량을 증가시키기 위해 고압공기를 쏘아주는 방법과 미세공기방울을 이용해 공기접촉면을 늘이는 방법, 그리고 순산소를 공급하여 산소분율을 증가시키는 방법 등이 사용되었으나 그 경제성 및 효율성에서 효과가 크지 않은게 사실이다. 또한 고부하에 따른 점도상승 문제로 인해 산소전달이 원활하게 이루어지지 못해 처리부하 및 처리효율이 떨어지고, 순환펌프가 제대로 동작을 하지 않으며, 슬러지 탈수효율이 저하되는 등의 문제가 발생하고 있다.In order to maintain high concentration of MLSS, various kinds and materials of fixed phase and flowable carriers were developed.To increase the amount of dissolved oxygen, high pressure air was shot, the method of increasing the air contact surface using fine air bubbles, and the supply of pure oxygen The method of increasing the oxygen fraction has been used, but it is true that the effect on the economy and efficiency is not significant. In addition, due to the problem of viscosity increase due to high load, the oxygen transfer is not made smoothly, the treatment load and treatment efficiency is reduced, the circulation pump does not work properly, sludge dewatering efficiency is deteriorated.

본 발명은 일반 표준활성오니방법으로 처리가 불가능한 고농도의 유기성 폐수를 생물학적 공정으로 처리할 수 있도록 한 것으로서,
첫째로 음향공진산기관을 사용하여 Blower로부터 발생된 공기를 폭기반응조 내부로 전달하여, 일반 산기관보다 산소공급률을 20~30% 높게 가져가고, 전력비는 20~30% 절감시켜 고농도, 고부하의 폐수처리가 가능하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
둘째로 Blower를 통한 산소전달과정에서 Blower 열로 인해 70℃ 이상의 고온의 공기가 유입되어 폭기반응조의 수온이 상승하게 되므로, Blower 후단에 냉각스크러버를 설치하여, 미생물의 활성에 문제가 되지 않는 범위의 수온으로 낮춰 줄 수 있게 하는 것을 다른 목적으로 한다.
셋째로 고부하의 유기물을 처리함으로 인해 발생하는 미생물의 대사열로 폭기반응조의 수온이 상승하게 되므로, 열교환기를 설치하여 미생물의 활성에 문제가 되지 않는 범위의 수온으로 낮춰 줄 수 있게 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
넷째로 열교환기를 거쳐 냉각된 폭기반응조 슬러지의 일부는 폭기반응조 상부에 설치된 스프레이를 통해 반응조 슬러지액 최상층 표면으로 분사되어, 폭기로 인해 발생되는 저점도의 미세거품을 물리적으로 깨는 역할을 하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
다섯째로 폭기반응조에 부착된 pH, DO, Temp, Foam, 점도 센서를 통해 실시간으로 반응조의 운전상태를 파악하여 운전 Control이 가능하도록 하고, 특히 폭기반응조 상부에 미생물 활성확인조를 별도로 두어 생물학적 폐수처리공정에서 가장 중요한 미생물의 활성정도를 파악하고 이를 분석하여 폐수유입량 조절 등 폭기반응조 운전제어가 가능하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
여섯째로 고부하 폐수를 처리하기 위해 고농도의 MLSS로 유지되는 폭기반응조는 그 처리수의 침전율이 매우 낮은 편이어서 일반적인 침전조를 사용하면 그 효과가 미미하므로, 물리적인 방법으로 침전율의 증대가 가능한 경사판 침전조를 사용하여 이를 보완하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
일곱째로 폭기액의 점도를 지속적으로 모니터링하고 점도증가시 점도억제제를 적절히 주입시키는 시스템을 사용하여 고부하 등 여러 원인을 통해 발생하는 점도증가문제를 해결하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
여덟째로 유기물 처리에 필수적으로 필요한 질소와 인을 포함한 영양제와 폭기반응조의 pH를 일정하게 유지시키는데 필요한 pH 완충약품, 그리고 거품발생을 억제하는 소포제를 적절히 주입하여 가장 기본적인 운전인자를 관리하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.The present invention is to enable the treatment of a high concentration of organic wastewater, which cannot be treated by a general standard activated sludge method, by a biological process,
First, the air generated from the blower is transferred into the aeration reactor using an acoustic resonance engine, bringing the oxygen supply rate to 20-30% higher than the general diffuser, and reducing the power cost by 20-30%, resulting in high concentration and high load wastewater. Its purpose is to enable processing.
Second, in the oxygen transfer process through the blower, the air temperature of 70 ℃ or higher is introduced due to the heat of the blower, so that the temperature of the aeration reaction tank rises. It is another purpose to be able to lower it.
Third, because the aeration reaction tank's water temperature rises due to the metabolic heat of microorganisms generated by processing high-load organic matter, it is possible to install a heat exchanger to lower the water temperature to a range that does not matter the activity of microorganisms. It is done.
Fourth, a part of the aeration reactor sludge cooled through the heat exchanger is sprayed to the top layer of the reactor sludge liquid through the spray installed on the aeration reactor, so as to physically break the low-viscosity microbubbles generated by the aeration. For other purposes.
Fifth, pH, DO, Temp, Foam, and Viscosity Sensor attached to aeration reactor can be used to control the operation of the reactor in real time, and the microbial activity check tank can be placed on top of the aeration reactor to treat biological wastewater. Another objective is to identify and analyze the activities of the most important microorganisms in the process and to control the operation of the aeration reactor such as wastewater inflow control.
Sixth, the aeration reactor maintained at a high concentration of MLSS to treat high-load wastewater has a very low precipitation rate. Therefore, if a general precipitation tank is used, its effect is insignificant. Complementing them with another purpose.
Seventh, another purpose is to solve the problem of viscosity increase caused by various causes, such as high load, by using a system that continuously monitors the viscosity of the aeration liquid and properly injects a viscosity inhibitor when viscosity increases.
Eighth, it is necessary to manage the most basic operating factors by appropriately injecting the nutrients including nitrogen and phosphorus necessary for organic matter treatment, the pH buffering agent necessary to keep the pH of the aeration reactor constant, and the antifoaming agent to suppress foaming. For other purposes.

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본 발명의 고농도 유기폐수처리 방법은, 유입수중의 고농도 유기물을 미생물이 식종된 폭기 반응조를 거치면서 반응시키는 단계; 상기 폭기 반응조에서 처리된 폐수를 경사판 침전조로 이송하여 미생물 슬러지는 침전시켜 상기 반응조로 반송시키고, 상등수는 배출시키는 단계; 및 상기 폭기 반응조에 설치된 활성확인조의 용존산소값(DO) 변화로 미생물 활성을 진단하고, PC 프로그램으로 부대시설을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 폭기반응조에 식종된 미생물은 Xanthobacter, Microbacterium, Aquamicrobium, Bradyrhizobiaceae 그리고 Pseudomonas 속에 속하는 세균성 미생물(Bacteria)을 포함하며, 정상 상태 도달 시 세균성 미생물이 90% 이상의 우점을 차지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 폭기 반응조에서 미생물의 대사열 및 Blower의 고온공기 주입으로 인한 온도상승을 별도의 열교환기 및 냉각 스크러버와 냉각탑을 통해 일정 온도로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 폭기 반응조 폭기액의 점도는 0~ 50cp 범위에서 운전되도록 관리되고, 상기 폭기반응조에서 발생되는 점액질의 거품을 물리적으로 깨주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 활성확인조로 냉각된 폭기반응조 슬러지액의 간헐적인 유입중단, 이때의 활성확인조의 용존산소농도(DO)를 통한 폭기 반응조 활성상태 진단, 폐수 및 추가화학약품 유량 조절 등이 PC 제어 프로그램에 의해 자동 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치는, 유입수 중의 고농도 유기물을 미생물로 처리하는 반응조; 상기 반응조 외부에 설치된 Blower로부터 공기를 공급받아 미세한 공기방울로 만드는 산기관; 상기 반응조 내부에 설치되어 미생물의 활성을 확인하기 위한 활성확인조; 상기 반응조 외부에 설치되어 반응조내에서의 미생물의 대사열로 인한 폐수의 온도상승을 방지하기 위한 열교환기; 상기 반응조로부터 처리된 폐수를 유입받아 미생물 슬러지를 침전시키고, 이를 상기 반응조로 반송시키며, 상등수는 배출시키는 침전조; 및 상기 반응조 및 활성확인조의 계측기를 관찰하고 제어하는 PC 제어장치를 포함하며, 상기 산기관은 반응조 내의 미생물에 산소전달율을 높이고 전력비용을 감소시키기 위하여 음향공진산기관을 포함한다.
본 발명은 상기 반응조내의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 온도센서, 열교환기, 냉각 스크러버, 냉각탑을 더 포함하고, 상기 반응조 폭기액의 점도를 일정하게 유지시키기 위해 점도 센서, 점도억제제 펌프를 더 포함하고, 상기 반응조 내의 거품을 제거할 목적으로 상기 열교환된 폭기액의 일부를 상기 반응조 상부에서 표면으로 상시 분사시키는 스프레이 시스템을 더 포함하고, 상기 반응조에서 발생하는 거품이 상기 스프레이 시스템으로 제거되지 않을 경우, 이를 제거하기 위해 거품센서 및 소포제펌프를 더 포함한다.
또한, 상기 침전조로 침전효율이 우수한 경사판 침전조 혹은 이와 동등한 효과를 갖는 침전조를 사용할 수 있다.
또한, 상기 PC 제어 장치는 상기 반응조에서 활성확인조로 지속적으로 공급되는 폭기반응조 슬러지액을 일정한 시간간격으로 중단하고, 그 때의 활성확인조의 용존산소농도변화를 추적하여 미생물활성을 진단하며, 미생물활성에 따라 폐수유량 및 추가화학약품주입량을 자동으로 조절할 수 있다.The high concentration organic wastewater treatment method of the present invention comprises the steps of reacting a high concentration of organic matter in the influent water through an aeration reactor in which microorganisms are planted; Transporting the wastewater treated in the aeration reaction tank to an inclined plate settling tank to precipitate the microbial sludge and return it to the reactor, and discharging the supernatant water; And diagnosing microbial activity by changing the dissolved oxygen value (DO) of the activity checking tank installed in the aeration tank, and controlling the auxiliary facilities with a PC program, wherein the microorganisms planted in the aeration tank are Xanthobacter, Microbacterium, Aquamicrobium, It includes bacterial microorganisms (Bacteria) belonging to the genus Bradyrhizobiaceae and Pseudomonas, and when the steady state is reached, the bacterial microorganisms occupy more than 90%.
Here, the temperature rise due to the metabolic heat of the microorganisms and the hot air injection of the blower in the aeration reaction tank can be maintained at a constant temperature through a separate heat exchanger and a cooling scrubber and a cooling tower.
In addition, the viscosity of the aeration tank aeration liquid is managed to operate in the range of 0 ~ 50cp, it is preferable to physically break the mucous bubbles generated in the aeration reactor.
In addition, the intermittent inlet stop of the aeration reactor sludge liquid cooled by the activity check tank, diagnosis of the aeration tank active state through the dissolved oxygen concentration (DO) of the activity check tank at this time, control of the flow rate of wastewater and additional chemicals, etc. It is preferable to carry out automatically.
A high concentration organic waste water treatment aeration device of the present invention, the reaction tank for treating the high concentration organic material in the influent with a microorganism; An acid pipe receiving air from a blower installed outside the reactor to make fine air bubbles; An activity checking tank installed inside the reaction tank to check activity of the microorganism; A heat exchanger installed outside the reaction tank to prevent a temperature increase of the waste water due to metabolic heat of microorganisms in the reaction tank; A settling tank receiving the treated wastewater from the reaction tank to precipitate the microbial sludge, and returning it to the reaction tank and discharging the supernatant water; And a PC control device for observing and controlling the measuring instruments of the reaction tank and the activity checking tank, wherein the diffuser includes an acoustic resonance engine for increasing oxygen transfer rate to the microorganisms in the reactor and reducing power cost.
The present invention further includes a temperature sensor, a heat exchanger, a cooling scrubber, and a cooling tower to maintain a constant temperature in the reactor, and further includes a viscosity sensor and a viscosity inhibitor pump to maintain a constant viscosity of the reactor aeration liquid. And a spray system for continuously spraying a part of the heat-exchanged aeration liquid from the upper portion of the reactor to the surface for the purpose of removing the bubbles in the reactor, and when the bubbles generated in the reactor are not removed by the spray system, It further includes a foam sensor and antifoam pump to remove this.
In addition, it is possible to use a precipitation tank having an excellent precipitation efficiency or a precipitation tank having an equivalent effect as the precipitation tank.
In addition, the PC control device stops the aeration reaction tank sludge solution continuously supplied from the reaction tank to the activity check tank at a predetermined time interval, and diagnoses the microbial activity by tracking the dissolved oxygen concentration change of the activity check tank at that time, and microbial activity Depending on the wastewater flow rate and additional chemical injection can be adjusted automatically.

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상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 고농도 유기성폐수를 처리하기 위한 폭기반응장치에 의하면, 산소공급률이 높은 음향공진산기관을 이용하고 고농도의 MLSS를 사용하여 일반 표준활성오니방법으로는 처리가 불가능한 유기성 고농도폐수의 처리가 가능하다. 또한 처리시간 단축 및 처리반응조의 효율적인 관리, 그리고 경제적인 처리공정을 이룰 수 있으며, 침전 및 점도불량으로 인한 기존 고효율 반응기의 문제점을 해결 할 수 있게 되었다.According to the aeration reaction apparatus for treating high concentration organic wastewater according to the present invention as described above, using an acoustic resonant acid engine with a high oxygen supply rate and high concentration of MLSS using organic standard that can not be treated by the general standard activated sludge method High concentration wastewater can be treated. In addition, the treatment time can be shortened, efficient management of the treatment tank, and economical treatment process can be achieved, and problems of the existing high efficiency reactor due to precipitation and viscosity failure can be solved.

이하, 본 발명에 따른 폭기반응장치를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying aeration device according to the present invention.

폭기반응장치의 구성은, 미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 고효율폭기반응조(100), 상기 폭기반응조(100)에 공기를 공급하는 Blower(110), Blower(110)로부터 공급되는 공기를 미세한 공기방울로 만들어주는 음향공진산기관(120), 열교환기(140)를 통해 냉각된 폭기슬러지액을 폭기반응조(100) 상부에서 표면으로 분사시키는 스프레이노즐(150), 폭기슬러지액을 열교환기(140)를 통해 스프레이노즐(150)로 이동시키는 내부순환펌프(130), 폭기반응조(100)의 운전상태를 실시간으로 모니터링하기 위한 pH센서(161), 폭기반응조 DO센서(162), 거품센서(163), 온도센서(164), 점도센서(165), 미생물의 활성을 확인하는 활성확인조(400), 활성확인조(400)에 지속적으로 유입되는 폭기 슬러지액을 PC 제어장치(170)로부터 신호를 받아 차단시키는 솔레노이드 밸브(410), 활성확인조(400) 내부의 미생물 활성을 실시간으로 확인하기 위한 활성확인조 DO 센서(166),상기 각 센서(161, 162, 163, 164, 165, 166)의 입력값을 통해 이를 분석하고 그 결과를 통해 자동 Control이 가능한 PC 제어장치(170)로 이루어져 있다.
상기 폭기반응조(100)의 운전 온도 및 용존산소 농도는 각각 40 ℃이하, 4 ppm 이하로 유지하는 것이 좋다. 폭기반응조(100)로 유입되는 페수는 고농도 유기물이 포함된 것으로서, 유기물 용적부하가 3 ~ 20㎏CODCr/㎥day일 수 있다. 본 폭기반응조(100)에 식종하는 미생물은 일반활성오니와는 다른 세균성 미생물(Bacteria)로, 일반 광학현미경으로는 식별이 힘들고 호기성상태에서 처리속도가 일반활성오니의 5~10 배 가량 빠른 특징을 가지고 있다. 예를 들면, 미생물은 Xanthobacter, Microbacterium, Aquamicrobium, Bradyrhizobiaceae 그리고 Pseudomonas 속에 속하는 세균성 미생물(Bacteria)을 포함하며, 정상 상태 도달 시 세균성 미생물이 90% 이상의 우점을 차지하는 것일 수 있다.
음향공진산기관(120)은 공기중에 음향에너지를 공급하여 산소용해작용을 촉진시키고, 소용돌이 현상에 의해 산소전달량을 증가시켜주므로, 일반산기관보다 산소공급률을 높이고 전력비용을 감소시키는 특징을 가지고 있다. 또한 세라믹이나 멤브레인 산기관과 달리 막힘 문제가 전혀 발생하지 않아 반영구적이며, 기포가 넓게 퍼져서 고효율, 고용량으로 경제적이므로 고부하의 처리에 매우 적합하다.
활성확인조(400)는 폭기반응조(100) 상부 모서리에 설치된, 폭기반응조 용적의 2%이하의 작은 폭기조로 폭기반응조(100)의 미생물활성을 확인하기위한 반응조이다. 열교환기(140)를 거쳐 냉각된 폭기조 슬러지액이 활성확인조(400)로 지속적으로 유입되어 폭기반응조(100)로 Overflow 되는데, 폭기조 슬러지액 유입 Line에 설치된 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)(410)를 일정 시간간격으로 폐쇄하여 그 때 활성확인조(400) 슬러지의 DO변화를 파악한다. DO는 미생물의 활성을 나타내는 가장 기본적인 지표로, 활성확인조(400)로 폭기조 슬러지액이 지속적으로 유입되다가 프로그램제어로 인해 유입이 중단되면 미생물의 활성이 활발할 경우는 활성확인조(400)의 DO농도가 급격하게 상승하고 고부하거나 미생물의 활성이 나쁠 경우에는 활성확인조(400)의 DO농도가 매우 더디게 상승하게 된다. 폭기슬러지 유입중단 후 활성확인조(400) 내의 DO 값의 변화정도를 파악하여 폐수유량 및 기타화학약품주입량 조절 등의 운전제어가 가능하다. 이 활성확인조(400)의 사용은 유입수의 중단없이 안정적인 폐수의 처리 및 미생물 활성확인이 가능하다.The configuration of the aeration reaction device is a high-efficiency aeration reaction tank 100 for treating wastewater using microorganisms, a blower 110 for supplying air to the aeration reaction tank 100, fine air bubbles from the air supplied from the blower 110 Acoustic resonance engine 120, spray nozzle 150 for spraying the aeration sludge liquid cooled through the heat exchanger 140 to the surface from the aeration reaction tank 100, the aeration sludge liquid heat exchanger 140 Internal circulating pump 130 to move to the spray nozzle 150 through, pH sensor 161 for monitoring in real time the operating state of the aeration reactor 100, aeration reactor DO sensor 162, foam sensor 163 , Temperature sensor 164, viscosity sensor 165, the activity check tank 400 to check the activity of the microorganism, the aeration sludge liquid continuously flowing into the activity check tank 400 to signal from the PC controller 170 Solenoid valve (410), active check tank (400) to shut off PC which enables automatic control based on the result of analyzing the input value of the activity check tank DO sensor 166 and the respective sensors 161, 162, 163, 164, 165 and 166 to check the microbial activity in real time. It consists of a control unit 170.
The operation temperature and the dissolved oxygen concentration of the aeration reaction tank 100 are preferably maintained at 40 ° C. or less and 4 ppm or less, respectively. Waste water flowing into the aeration reaction tank 100 includes a high concentration of organic matter, the organic material load may be 3 ~ 20kgCODCr / ㎥day. The microorganisms planted in the aeration reactor (100) are bacterial microorganisms (Bacteria) different from general activated sludge, which are difficult to identify by general optical microscopy and are 5 to 10 times faster than general activated sludge in aerobic conditions. Have. For example, microorganisms include Bacteria belonging to the genus Xanthobacter, Microbacterium, Aquamicrobium, Bradyrhizobiaceae and Pseudomonas, and when the steady state is reached, the bacterial microorganisms may be 90% or more dominant.
Acoustic resonance engine 120 promotes oxygen dissolution by supplying acoustic energy to the air and increases oxygen transfer amount by swirling, thus increasing oxygen supply rate and reducing power cost than general acid engines. . In addition, unlike ceramic or membrane diffuser, there is no clogging problem, it is semi-permanent, and it is very suitable for high load treatment because it is economical with high efficiency and high capacity due to wide spreading of bubbles.
Activity check tank 400 is a reaction tank for confirming the microbial activity of the aeration reaction tank 100 in a small aeration tank of less than 2% of the volume of the aeration reaction tank, installed at the upper edge of the aeration reaction tank 100. The aeration tank sludge liquid cooled through the heat exchanger 140 continuously flows into the activity checking tank 400 and overflows to the aeration reaction tank 100. The solenoid valve 410 installed in the aeration tank sludge liquid inflow line is Closing at regular time intervals to determine the DO change of the sludge activated sludge 400. DO is the most basic indicator indicating the activity of the microorganisms, when the aeration tank sludge liquid continuously flows into the activity identification tank 400, and when the inflow is stopped due to program control, the DO of the activity identification tank 400 is active. If the concentration rises sharply and is high or the activity of the microorganisms is bad, the DO concentration of the activity identification tank 400 will rise very slowly. After stopping the aeration sludge inflow, it is possible to control the operation of the wastewater flow rate and other chemical injection amount by grasping the change of DO value in the activity check tank 400. The use of this activity check tank 400 is capable of stable treatment of wastewater and confirmation of microbial activity without interruption of influent.

침전조는 폭기반응조(100)에서 처리된 처리수를 슬러지와 상등수로 분리시키는 경사판 침전조(200), 침전율을 향상을 위해 삽입되는 경사판(210), 침전된 슬러지를 폭기반응조(100)로 반송시키기 위한 반송펌프(220)로 구성되었다. 경사판 침전조(200)는 침전조에 경사판(210)을 장착하여 넓은 침전면적을 확보하여 단위용적당 침전효율을 높이고, 이로 인해 고부하 처리장치의 문제점인 침전문제를 해소하였다. PC 제어장치(170)는 제어 프로그램을 이용하여, 활성확인조(400)로 냉각된 폭기반응조 슬러지액의 일정한 시간간격으로 유입을 중단하고, 이때의 활성확인조(100)의 용존산소농도(DO)변화를 추적하여 폭기 반응조(100)의 미생물 활성상태 진단하며, 미생물활성에 따라 폐수유량 및 추가화학약품 주입량 등을 자동으로 조절한다.The settling tank is a slant plate settling tank 200 for separating the treated water treated in the aeration reactor 100 into sludge and supernatant, a slant plate 210 inserted to improve the settling rate, and for returning the precipitated sludge to the aeration tank 100. The conveying pump 220 was configured. The inclined plate settling tank 200 is equipped with an inclined plate 210 in the settling tank to secure a wide settling area to increase the settling efficiency per unit volume, thereby solving the settling problem, which is a problem of the high load treatment device. The PC controller 170 stops the inflow of the aeration reactor sludge liquid cooled to the activation check tank 400 at a predetermined time interval by using a control program, and the dissolved oxygen concentration (DO) of the activity check tank 100 at this time. By tracing the change, the microbial activity of the aeration reactor 100 is diagnosed, and the amount of wastewater and additional chemicals are automatically adjusted according to the microbial activity.

부대설비의 구성은 폭기반응조(100) 외부에 설치되어 미생물 대사열로 인한 폭기슬러지액의 온도상승을 미생물의 활성에 문제가 되지 않는 범위에서 감쇠시키기 위한 열교환기(140), 열교환기(140)에서 열교환의 매체인 Cooling Water Line(141), 스프레이노즐(150), Blower(110) 후단에 설치되어 Blower(110)로 인해 가열된 공기를 냉각시키기 위한 냉각 스크러버(180), 냉각 스크러버 저수조액 이송펌프(181), 냉각 스크러버(180)의 열교환 매체인 냉각수를 제공하는 냉각탑(190), 냉각수 이송펌프(191), 영양제 저장탱크(300) 및 영양제 이송펌프(360), pH 완충용액 저장탱크(310) 및 pH 완충용액 이송펌프(370), 소포제 저장탱크(320) 및 소포제 이송펌프(380), 점도억제제 저장탱크(330) 및 점도억제제 이송펌프(390)로 이루어져 있다. Blower(110)를 통해 발생되는 공기의 온도는 약 70~80℃이며, 이는 미생물의 대사열과 함께 폭기반응조(100)의 수온을 상승시키는 작용을 하므로, Blower 공기 냉각장치(180, 181, 190, 191)와 폭기반응조액 냉각 스프레이 장치(140, 141, 150)를 통해 적정온도를 유지시킨다.
스프레이 장치(140, 141, 150)는 열교환기(140)를 통해 열교환된 폭기액의 일부를 폭기반응조(100) 상부에서 표면으로 상시 분사시켜 반응조 내의 거품을 제거한다. 거품센서(163) 및 소포제펌프(360)는 폭기반응조(100)에서 발생하는 거품이 스프레이 장치(140, 141, 150)로 제거되지 않을 경우, 이를 제거하기는 기능을 수행한다. pH 완충용액 저장탱크(310) 및 pH 완충용액 이송펌프(370)는 폭기반응조(100) 내의 PH를 일정하게 유지시키는 기능을 수행한다.
고부하의 상태에서는 미생물의 분해효소 및 기타 복합적인 요소가 원인으로 작용하여 점도가 발생하게 된다. 점도가 발생하면 산소전달효율이 떨어져 처리효율 및 처리부하가 감소하고 순환펌프 등에 문제를 일으킨다. 따라서 점도센서(165)를 통해 실시간으로 점도를 측정하고 점도가 50cp가 넘어가게 되면, 점도억제제 펌프(370)로 점도억제제를 폭기 반응조(100)로 주입시켜 폭기 반응조(100)의 폭기액의 점도가 0 내지 50cp 범위에서 운전이 가능하도록하여 폭기반응조(100)의 폭기액의 점도를 일정하게 유지하도록 한다.The configuration of the auxiliary equipment is installed outside the aeration reactor 100, the heat exchanger 140, the heat exchanger 140 for attenuating the temperature rise of the aeration sludge liquid due to the microbial metabolic heat in a range that does not matter the activity of the microorganisms Cooling water line (141), spray nozzle 150, which is a medium of heat exchange in the rear of the blower 110 is installed in the cooling scrubber 180, cooling scrubber reservoir for cooling the air heated by the blower (110) Pump 181, cooling tower 190 for providing the cooling water which is a heat exchange medium of the cooling scrubber 180, cooling water transfer pump 191, nutrient storage tank 300 and nutrient transfer pump 360, pH buffer solution storage tank ( 310 and the pH buffer solution transfer pump 370, the antifoam storage tank 320 and the antifoam transfer pump 380, the viscosity inhibitor storage tank 330 and the viscosity inhibitor transfer pump 390. The temperature of the air generated through the blower (110) is about 70 ~ 80 ℃, which acts to increase the water temperature of the aeration reaction tank 100 with the metabolic heat of the microorganism, the blower air cooler (180, 181, 190, 191) and aeration reaction tank liquid cooling spray apparatus (140, 141, 150) to maintain a proper temperature.
The spray apparatuses 140, 141, and 150 continuously spray a portion of the aeration liquid heat exchanged through the heat exchanger 140 from the upper portion of the aeration reaction tank 100 to the surface to remove bubbles in the reaction tank. The foam sensor 163 and the defoaming pump 360 performs a function of removing the bubbles generated in the aeration reaction tank 100 when the bubbles are not removed by the spray apparatuses 140, 141, and 150. The pH buffer solution tank 310 and the pH buffer solution transfer pump 370 serve to keep the pH in the aeration reactor 100 constant.
At high loads, microbial enzymes and other complex factors contribute to the viscosity. When the viscosity occurs, the oxygen transfer efficiency is lowered, thereby reducing the processing efficiency and the processing load and causing a problem in the circulation pump. Therefore, if the viscosity is measured in real time through the viscosity sensor 165 and the viscosity exceeds 50cp, the viscosity of the aeration liquid of the aeration reaction tank 100 by injecting a viscosity inhibitor into the aeration reaction tank 100 with a viscosity inhibitor pump 370 Is allowed to operate in the range of 0 to 50cp to maintain a constant viscosity of the aeration liquid of the aeration reaction tank (100).

도 1은 본 발명에 따른 고효율폭기반응조와 냉각스프레이장치 및 경사판침전조를 포함하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응조의 구성도이다. 1 is a block diagram of a high-concentration organic wastewater treatment aeration reaction tank including a high-efficiency aeration reactor, a cooling spray device and a gradient plate settling tank according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

100: 고효율폭기반응조 110: Blower 100: high efficiency aeration reactor 110: Blower

120: 음향공진산기관 130: 내부순환펌프120: acoustic resonance engine 130: internal circulation pump

140: 열교환기 141: Cooling Water Line140: heat exchanger 141: cooling water line

150: 스프레이노즐 161: pH 센서150: spray nozzle 161: pH sensor

162: 폭기반응조 DO 센서 163: 거품 센서162: aeration reactor DO sensor 163: bubble sensor

164: 온도 센서 165: 점도 센서164: temperature sensor 165: viscosity sensor

166: 활성확인조 DO 센서 170: 운전제어장치 166: activation check DO sensor 170: operation control device

180: 냉각 스크러버 181: 스크러버액 이송펌프180: cooling scrubber 181: scrubber liquid transfer pump

190: 냉각탑 191: 냉각수 이송펌프190: cooling tower 191: cooling water transfer pump

200: 경사판침전조 210: 경사판200: inclined plate sedimentation tank 210: inclined plate

220: 반송펌프 300: 영양제 저장탱크 220: return pump 300: nutrient storage tank

310: pH 완충용액 저장탱크 320: 소포제 저장탱크 310: pH buffer solution tank 320: antifoam storage tank

330: 점도억제제 저장탱크 340: 영양제 이송펌프330: viscosity inhibitor storage tank 340: nutrient transfer pump

350: 소포제 이송펌프 360: pH 완충용액 이송펌프350: antifoam transfer pump 360: pH buffer solution transfer pump

370: 점도억제제 이송펌프 400 : 활성확인조
410 : 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)370: viscosity inhibitor transfer pump 400: activity confirmation tank
410: Solenoid Valve

Claims (18)

유입수중의 고농도 유기물을 미생물이 식종된 폭기 반응조를 거치면서 반응시키는 단계; 상기 폭기 반응조에서 처리된 폐수를 경사판 침전조로 이송하여 미생물 슬러지는 침전시켜 상기 반응조로 반송시키고, 상등수는 배출시키는 단계; 및 상기 폭기 반응조에 설치된 활성확인조의 용존산소값(DO) 변화로 미생물 활성을 진단하고, PC 프로그램으로 부대시설을 제어하는 단계를 포함하고,Reacting the high concentration organic material in the influent water through an aeration reactor in which microorganisms are planted; Transporting the wastewater treated in the aeration reaction tank to an inclined plate settling tank to precipitate the microbial sludge and return it to the reactor, and discharging the supernatant water; And diagnosing microbial activity by changing the dissolved oxygen value (DO) of the activity checking tank installed in the aeration reaction tank, and controlling the auxiliary facility with a PC program. 상기 폭기반응조에 식종된 미생물은 Xanthobacter, Microbacterium, Aquamicrobium, Bradyrhizobiaceae 그리고 Pseudomonas 속에 속하는 세균성 미생물(Bacteria)을 포함하며, 정상 상태 도달 시 세균성 미생물이 90% 이상의 우점을 차지하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기 폐수 처리 방법.The microorganisms planted in the aeration reactor include Xanthobacter, Microbacterium, Aquamicrobium, Bradyrhizobiaceae and Bacteria belonging to the genus Pseudomonas, and when the steady state is reached, the high concentration organic wastewater treatment method characterized in that the bacterial microorganisms occupy more than 90% of the advantages. . 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 폭기반응조에서 미생물의 대사열 및 Blower의 고온공기 주입으로 인한 온도상승을 별도의 열교환기 및 냉각 스크러버와 냉각탑을 통해 일정 온도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 고농도 유기 폐수 처리 방법.The method of claim 1, wherein the temperature rise due to the metabolic heat of the microorganisms and the injection of the hot air into the blower is maintained at a constant temperature through a separate heat exchanger, a cooling scrubber, and a cooling tower. . 제 1항에 있어서, 상기 폭기반응조 폭기액의 점도가 0~ 50cp 범위에서 운전되도록 관리되는 것을 특징으로 하는 고농도 유기 폐수 처리 방법.The method of claim 1, wherein the viscosity of the aeration tank aeration liquid is managed to operate in the range of 0 ~ 50cp. 제 1항에 있어서, 상기 폭기반응조에서 발생되는 점액질의 거품을 물리적으로 깨주는 것을 특징으로 하는 고농도 유기 폐수 처리 방법.The high concentration organic wastewater treatment method according to claim 1, wherein the mucus bubbles generated in the aeration reactor are physically broken. 제 1항에 있어서, 상기 활성확인조로 냉각된 폭기반응조 슬러지액의 간헐적인 유입중단, 이때의 활성확인조의 용존산소농도(DO)를 통한 폭기 반응조 활성상태 진단, 폐수 및 추가화학약품 유량 조절 등이 PC 제어 프로그램에 의해 자동 수행되는 것을 특징으로 하는 고농도 유기 폐수 처리 방법.The method of claim 1, wherein the intermittent inlet stop of the aeration tank sludge liquid cooled by the activity check tank, the diagnosis of the aeration tank active state through the dissolved oxygen concentration (DO) of the activity check tank at this time, the control of wastewater and additional chemical flow rate A high concentration organic wastewater treatment method, which is automatically performed by a PC control program. 유입수 중의 고농도 유기물을 미생물로 처리하는 반응조; 상기 반응조 외부에 설치된 Blower로부터 공기를 공급받아 미세한 공기방울로 만드는 산기관; 상기 반응조 내부에 설치되어 미생물의 활성을 확인하기 위한 활성확인조; 상기 반응조 외부에 설치되어 반응조내에서의 미생물의 대사열로 인한 폐수의 온도상승을 방지하기 위한 열교환기; 상기 반응조로부터 처리된 폐수를 유입받아 미생물 슬러지를 침전시키고, 이를 상기 반응조로 반송시키며, 상등수는 배출시키는 침전조; 및 상기 반응조 및 활성확인조의 계측기를 관찰하고 제어하는 PC 제어장치를 포함하며,A reactor for treating high concentration organic matter in the influent with microorganisms; An acid pipe receiving air from a blower installed outside the reactor to make fine air bubbles; An activity checking tank installed inside the reaction tank to check activity of the microorganism; A heat exchanger installed outside the reaction tank to prevent a temperature increase of the waste water due to metabolic heat of microorganisms in the reaction tank; A settling tank receiving the treated wastewater from the reaction tank to precipitate the microbial sludge, and returning it to the reaction tank and discharging the supernatant water; And PC control device for observing and controlling the measuring instrument of the reaction tank and the activity confirmation tank, 상기 산기관은 반응조 내의 미생물에 산소전달율을 높이고 전력비용을 감소시키기 위하여 음향공진산기관을 포함하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.The diffuser is aeration reactor for a high concentration organic wastewater treatment, including an acoustic resonance acid engine in order to increase the oxygen transfer rate to the microorganisms in the reactor and reduce the power cost. 삭제delete 삭제delete 제 9항에 있어서, 상기 반응조내의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 온도센서, 열교환기, 냉각 스크러버, 냉각탑을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.10. The aeration reactor according to claim 9, further comprising a temperature sensor, a heat exchanger, a cooling scrubber, and a cooling tower to maintain a constant temperature in the reactor. 제 9항에 있어서, 상기 반응조 폭기액의 점도를 일정하게 유지시키기 위해 점도 센서, 점도억제제 펌프를 더 포함하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.10. The aeration apparatus according to claim 9, further comprising a viscosity sensor and a viscosity inhibitor pump to maintain a constant viscosity of the reactor aeration liquid. 제 9항에 있어서, 상기 반응조 내의 거품을 제거할 목적으로 상기 열교환된 폭기액의 일부를 상기 반응조 상부에서 표면으로 상시 분사시키는 스프레이 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.10. The aeration reactor according to claim 9, further comprising a spray system for continuously spraying a part of the heat exchanged aeration liquid from the top of the reactor to the surface for the purpose of removing bubbles in the reactor. . 제 14항에 있어서, 상기 반응조에서 발생하는 거품이 상기 스프레이 시스템으로 제거되지 않을 경우, 이를 제거하기 위해 거품센서 및 소포제펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.15. The aeration reactor according to claim 14, further comprising a foam sensor and an antifoam pump to remove the bubbles generated in the reactor when the bubbles are not removed by the spray system. 제 9항에 있어서, 상기 침전조로 침전효율이 우수한 경사판 침전조 혹은 이와 동등한 효과를 갖는 침전조를 사용하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.10. The aeration reactor for treating high concentration organic wastewater according to claim 9, wherein a slant plate settling tank having an excellent settling efficiency or a settling tank having an equivalent effect is used as the settling tank. 제 9항에 있어서, 상기 PC 제어 장치는 상기 반응조에서 활성확인조로 지속적으로 공급되는 폭기반응조 슬러지액을 일정한 시간간격으로 중단하고, 그 때의 활성확인조의 용존산소농도변화를 추적하여 미생물활성을 진단하며, 미생물활성에 따라 폐수유량 및 추가화학약품주입량을 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기폐수처리용 폭기반응장치.10. The method of claim 9, wherein the PC control device stops the aeration reaction tank sludge solution continuously supplied from the reaction tank to the activity confirmation tank at a predetermined time interval, and diagnoses the microbial activity by tracking the dissolved oxygen concentration change of the activity confirmation tank at that time And, aeration reaction device for high concentration organic wastewater treatment, characterized in that it automatically adjusts the wastewater flow rate and additional chemical injection amount according to the microbial activity. 삭제delete
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