KR100929624B1

KR100929624B1 - 혐기성 여상조와 혐기성 혼합형 반응조의 여재막힘현상을 최소화하기 위한 여재 충진방법

Info

Publication number: KR100929624B1
Application number: KR20060089857A
Authority: KR
Inventors: 정인; 성치돈
Original assignee: 정인
Priority date: 2006-09-16
Filing date: 2006-09-16
Publication date: 2009-12-03
Also published as: KR20070108322A

Abstract

본 발명은 혐기성 여상조와 혐기성 혼합형 반응조에 투입되는 여재의 충진방법에 관한 것으로 여재의 충진방법을 개선하여 여재가 투입되는 반응조에서 발생하는 여재막힘현상을 없애거나 최소화시킴으로써 여재 교환주기를 최대한 연장하는 방법을 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 여재 충진방법은 일정 크기로 절단된 여재와; 여재들이 좌우로 흐트러지지 않도록 고정시키며 상하로는 일정 공간을 허용하여 유동이 가능하도록 설계된 여재틀로 이루어지고,

여재가 반응조 내부의 상향유속의 변동에 따라 상하로 유동하여 여재가 접한 부분에 누적된 미생물과 고형물이 여재 하부로 이동하게 하여 여재막힘현상을 없애거나 최소화시킴으로써 여재를 교체해야 하는 주기를 최대한 늘리는 것이다.

교차흐름식 여재, 여재블록, 여재틀, 여재 충진방법, 혼합형 반응조, 혐기성 여상조

Description

혐기성 여상조와 혐기성 혼합형 반응조의 여재막힘현상을 최소화하기 위한 여재 충진방법 {Media packing method for minimizing media clogging in Anaerobic Filters and Anaerobic Hybrid Reactors }

도 1은 여러 장의 여재를 부착하지 않은 상태로 여재틀에 충진시켜서 제작한 1개의 여재블록을 나타낸 그림이다.

도 2는 상기 여재블록을 반응조 내부에 2단으로 설치한 여재층의 그림이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

10: 여재 낱장 20: 여재틀

30: 여재블록 40: 여재층

본 발명은 여재가 사용되는 혐기성 반응조의 여재 충진방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혐기성 여상조 (Anaerobic Filter)와 혐기성 혼합형 반응조 (Anaerobic Hybrid Reactor)에 충진되는 교차흐름식 여재 (Cross Flow Media)를 약품으로 접착시켜 여재블록으로 만들어 반응조에 투입하는 기존의 방법과는 달리 여재가 상하로 유동이 가능하도록 설계된 여재틀에 교차흐름식 여재를 접착시키지 않 고 충진하여 제조된 여재블록을 투입함으로써 기존의 여재충진방법을 사용하는 반응조에서 발생하는 여재막힘현상을 최소화하는 방법에 관한 것이다.

현재 사용 중인 고속 고효율 (High-Rate High-Efficiency) 혐기성 반응조 중에서 교차흐름식 여재를 사용하는 공정에는 혐기성 여상조 (Anaerobic Filter)와 혐기성 혼합형 반응조 (Anaerobic Hybrid Reactor; 하부는 슬러지층이고 상부는 여재가 투입된 반응조)가 있다. 이 두가지 혐기성 반응조에는 골과 골 사이의 간격이 17mm, 27mm, 30mm, 33mm, 40mm 등인 여러 종류의 교차흐름식 여재를 약품으로 부착하여 대부분 600mmW X 1,200mmL X 600mmH의 여재블록을 제작한 후에 여재블록을 지지하기 위해 설치된 지지대 위에 여재블록을 0.6m (1단), 1.2m (2단), 1.8m (3단) 등 0.6m의 배수로 투입하는 것이 일반적인 여재 충진방법이다.

여재블록의 규격은 취급 및 투입이 용이하도록 정해지지만 현재의 여재 충진방법으로는 반응조 내부 벽면과 여재블록 사이, 여재블록의 좌우 접합부위와 상하 접촉부위 등에서 고형물이 누적되면서 시운전 시작부터 여재막힘현상이 시작되며 점차적으로 모든 여재블록이 막히게 된다. 여재막힘현상의 진행속도는 여재골의 간격과 유입 폐수의 성상에 의해 결정되지만 기존 기술인 접착된 여재블록을 사용하는 방법으로는 여재막힘현상의 발생을 피할 수 없다. 시운전을 시작하여, 3~8년 후에는 여재 대부분이 막힐 정도로 여재막힘현상이 급속히 진행되며 대부분 5년 뒤에는 여재막힘현상으로 인한 반응조 실패현상이 발생할 확률이 매우 높다. 여재막힘현상이 심각해지면 반응조 내부에 심각한 편류현상이 발생되고 증가된 상향유속으로 인하여 미생물 유출이 급격히 발생하므로 혐기성 반응조의 운전 목적인 유기물 제거가 불량해지고 바이오가스 발생량이 감소하는 현상이 소위 반응조 실패현상이다.

상기의 여재막힘현상은 여재를 충진하는 혐기성 여상조와 혐기성 혼합형 반응조에서 항상 발생하는 현상으로 현재의 여재 충진방법으로는 여재막힘현상을 완화할 방법이 없으므로 상당한 경비가 소요되는 주기적인 여재 교환작업이 필요하다. 여재 교환작업은 2~4개월의 반응조 운전 중지 및 처리효율 저하로 인한 여러 가지 경제적 손실이 수반되므로 여재막힘현상의 발생을 없애거나 여재의 교환주기를 최대한 늘리는 기술의 개발이 혐기성 여상조와 혐기성 혼합형 반응조 등 여재를 충진하여 사용하는 혐기성 반응조의 안정적이고 경제적인 운전에 필수적이다.

본 발명의 목적은 혐기성 여상조 (Anaerobic Filter)와 혐기성 혼합형 반응조 (Anaerobic Hybrid Reactor)에 사용되는 여재의 충진방법을 개선하여 여재막힘현상을 최소화시키고 여재 교환주기를 최대한 연장하는 여재 충진방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 여재 충진방법은,

일정한 규격 (600mmW X 600mmH, 600mmW X 1,200mmH, 600mmW X 2,400mmH, 1,200mmW X 1,200mmH 등)으로 절단된 여재(10)와;

여재 규격에 적합하며 여재의 상하 유동이 가능하도록 제작된 여재틀(20)과;

일정한 규격으로 절단된 여재(10)를 접착시키지 않고 여재틀(20)에 충진하여 제작된 각각의 여재블록(30)과;

여재 받침대 위에 여재블록(30)을 충진하여 구성되는 여재층(40)을 1단 이상 충진시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성을 도1, 도2를 사용하여 보다 상세히 설명한다.

일정한 크기로 절단된 여재(10)를 여재틀(20)에 충진하되 접착제 등 약품을 사용하여 접착하지 않고 충진한다. 여재(10)와 여재틀(20)의 폭은 동일하지만 여재틀(20)의 높이가 여재보다 50mm 이상 크도록 제작하여, 충진되는 여재(10)가 좌우로는 어느 정도 고정되지만 상향유속의 변동에 따라 여재(10)와 여재틀(20)의 간격 내에서 상하로 유동하도록 한다. 여재의 유동을 허락하는 이유는 여재의 접합부위 등에 누적된 미생물과 고형물이 여재가 유동되면서 반응조의 상부나 하부로 이동하게 하므로 여재막힘현상을 최소화 할 수 있다는 것에 착안한 것이다.

이는 본 발명의 특징부로 접착되지 않은 여재(10)와 여재틀(20) 사이에 여유 공간이 있으므로 상향유속의 변화에 따라 여재의 일부분이나 전체가 상승하거나 하락하는 유동을 통해 곳곳에 누적된 미생물이나 고형물이 여재의 접합부위 등에 쌓이지 않고 반응조의 상부나 하부로 이동하게 되므로 여재막힘현상을 최소화한다.

이하, 여재틀(20)과 여재블록(30)을 형성하는 과정을 보다 상세하게 설명한다.

여재(10)는 여러 종류의 교차흐름식 여재를 사용하되, 충진 작업이 용이하고 비용이 절감되는 적당한 크기로 절단하여 사용한다.

여재틀(20)은 여재(10)가 좌우로 흐트러지지 않고 상하로 일정 공간 유동 가 능하도록 고정할 수 있는 틀이면 철, 스테인리스, 플라스틱, PVC 등 모든 종류의 재료를 사용할 수 있다. 여재틀(20)의 상부와 하부에 있는 여재 지지대의 골격은 폭이 넓을 경우 미생물 플럭이나 고형물이 여재 지지대위에 누적될 수 있으므로 가능한 얇게 한다. 또한 여재틀(20)의 측면은 두께나 폭이 넓을 경우 여재의 충진 면적이 줄어들어, 반응조 내 비활용 공간이 증가하고 여재(10)와 여재틀(20) 사이에 미생물과 고형물이 누적될 수 있는 공간이 존재하게 되므로 측면의 두께도 최소가 되도록 한다.

그리고, 여재틀(20)을 만들지 않고 여재블록(30)이 좌우로 움직이지 않도록 노끈 등으로 묶은 후 여재블록(30)이 상하로 움직일 수 있도록 Grating과 같은 여재블록 지지대로 지지하여 여재블록(30) 사이에 공간을 둘 수도 있다.

본 발명의 구성과 효과는 후술하는 실시예로부터 더욱 명확해 질 것이다.

<실시예>

유효 용량이 113L인 원통형 혼합형 혐기성 반응조의 내부에 교차흐름식 여재를 높이 600mm로 절단하여 좌우로 움직임이 없도록 1단으로 충진하였으며 여재의 하부에는 여재 지지용 Grating을 설치하였고 여재 상부에는 최대 30mm의 유동이 가능하도록 공간을 둔 후 상부 Grating을 설치하였다. 이 상부 Grating의 상부에 반송 라인이 설치되어 반송유량의 증가를 통해 반응조의 상향유속 상승을 도모했다.

여재의 움직임과 미생물 플럭 등 고형물의 누적 여부의 관찰이 쉽도록 아크릴로 제조된 혼합형 혐기성 반응조를 사용하였으나 일정 시간이 경과하면 아크릴 표면에 미생물이 부착하면서 내부의 관찰이 어려워졌으며 이로 인해 일주일간 운전 하면서 내부를 관찰하고 일주일 후에는 완전히 청소하여 재운전하였다. 원수는 여재 막힘현상이 빨리 일어나도록 약 23,000mgSS/L로 유출되는 하수 소화슬러지를 2 m³/d로 주입하였으며 운전 초기에는 반송을 실시하지 않았다. 대부분의 경우에 3일 이내에 상당한 여재막힘현상이 발견되었고 그 후에 유입유량을 유지하며 반송을 실시하였다. 두 달 동안 총 5차례의 실험을 실시하였으며 결과를 아래에 정리하였다.

반송유량 [m³/d]	총 유량 [m³/d]	상향유속 [cm/min]	여재의 상하 움직임 [mm]
2	4	2.46	-
4	6	3.69	-
6	8	4.92	8
8	10	6.15	12
10	12	7.38	30

상기 실시예의 결과를 보면, 반송율에 따라 결정되는 상향유속이 일정수준 이상으로 상승되면 여재의 상하 움직임이 시작되며 상향유속이 증가함에 따라 움직임의 폭도 커졌으며 여재블록 전체가 함께 상승하는 경우도 확인되었다. 유속을 감소하여 운전하면 2~8 시간 내에 모든 여재들이 원위치되어 하부 Grating에 하락함을 확인하였다.

여재블록이 움직일 때 각각의 여재도 미동하였으며 이 때 여재 사이에 누적된 고형물과 미생물이 대부분 여재블록 밑으로 하락하는 것이 관찰되었다. 이로써 상향유속을 증가시켜 여재를 유동시키면 여재 사이에 존재하던 고형물과 미생물이 대부분 제거됨을 확인하였다.

본 발명에 의하면 혐기성 여상조와 혐기성 혼합형 반응조의 여재막힘현상을 최소화하며 여재막힘현상으로 인한 여재 교체주기를 최대한 연장하므로 여재 교체 비용과 여재 교체시 운전정지로 인한 비용을 최소화 할 수 있다.

Claims

(a) 여재보다 높이가 크게 제작된 여재틀에 일정한 규격으로 절단된 교차흐름식 여재를 접착시키지 않고 충진하여 여재블록을 제작하고;

(b) 상기 제조된 여재블록을 혐기성 여상조나 혼합형 혐기성 반응조 내부에 투입하여 1단 이상의 여재블록층을 차곡차곡 쌓아서 여러 단의 여재블록층을 형성하고;

(c) 상기 형성된 여재블록층의 상향 유속을 4.92~7.38cm/min으로 유지하여 여재에 누적된 미생물 또는 고형분을 제거하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (a)에서 여재와 여재틀 사이의 공간을 50mm 이하로 설정하여 여재의 상하 움직임을 최소한으로 허용하는 것을 특징으로 하는 여재에 누적된 미생물 또는 고형분을 제거하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b)에서 여재블록층을 2단 이상 형성시킬 경우 윗 여재블록층과 아래 여재블록층의 사이에 10mm 이상의 공간을 두어 처리수의 재분배를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 여재에 누적된 미생물 또는 고형분을 제거하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (a)의 여재틀은 여재틀의 좌우로 일정 간격을 두는 것을 특징으로 하는 여재에 누적된 미생물 또는 고형분을 제거하는 방법.
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