KR100941949B1 - Wastewater treatment system and method for reactor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부유식 표면포기장치를 이용한 SBR 공법의 하수 또는 폐수 처리장치 및 반응조의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 처리장으로 유입된 하수 또는 폐수를 선회와류식 SBR반응조로 유입시켜 연속회분식(SBR, sequential batch reactor)으로 처리하기 위한 하수 또는 폐수를 처리하는 방법으로써, 종래의 표면포기장치의 터빈 하부에 터보프로펠러를 장착하여 반응조 저면부의 미생물을 포함한 슬러지를 상부로 강제 순환하여 반응조 내 선회와류를 향상시키기 때문에, 하수 또는 폐수의 처리효율이 높고, 또 정화된 처리수를 배출하기 위한 배출장치의 유입구에 스컴차단막을 설치하여 배출장치의 입수시 수표면 위의 부유물질이 유입되는 것을 차단하고, 또 유입관(곡관부)내 공기제거를 위해 설치된 에어벤트로 공기가 역유입되는 것을 방지하는 장치를 두어 배출도관내 사이펀현상을 유도하여 처리수의 배출속도를 향상시켜 배출공정의 소요시간을 단축시키고, 종래에는 반응조 내의 용존산소농도만을 측정하여 그 값에 대응하는 형태로 포기장치를 제어하는 것에 추가하여 포기장치의 거동과 용존산소의 변화기록과 미생물량 측정을 추가하여 예측연산하는 예측제어를 통해 반응조의 수중에 항상 반응조 내로 산소가 일정하게 공급되면서 하수 또는 폐수를 더욱 깨끗하게 정화하기 위한 것이다.The present invention relates to a sewage or wastewater treatment apparatus and a control method of the reaction tank of the SBR method using a floating surface aeration device, and more preferably, by introducing the sewage or wastewater introduced into the treatment plant into a swirling vortex type SBR reactor. As a method of treating sewage or wastewater for treatment with a sequential batch reactor (SBR), a turbopropeller is mounted on a lower portion of a turbine of a conventional surface aeration apparatus and forced circulation of sludge including microorganisms in the bottom of the reaction vessel is performed to swirl the swirl in the reactor. In order to improve the efficiency of the sewage or wastewater, and install a scum barrier at the inlet of the discharge device for discharging the purified treatment water to block the inflow of suspended solids on the water surface when the discharge device is obtained. To prevent air from flowing back into the air vent installed to remove air from the inlet pipe In addition to the device to induce the siphon phenomenon in the discharge conduit to improve the discharge rate of the treated water to shorten the time required for the discharge process, conventionally measures only the dissolved oxygen concentration in the reaction tank to control the aeration device in the form corresponding to the value In addition to the behavior of the aeration system, the record of the change of dissolved oxygen and the microbial mass measurement, the predictive control is carried out to predict and purify the sewage or wastewater with a constant supply of oxygen into the reactor. will be.
일반적으로 하수 또는 폐수처리는 크게 화학응집 등의 화학적 처리, 침전 여과 등의 물리적 처리와 미생물을 이용한 생물학적 처리방법으로 분류할 수 있다. 그중 생물학적 처리는 유기물질(BOD)제거에 역점을 둔 표준 활성 슬러지법 등과 하 폐수의 영양염류까지 제거하는 고도처리공법들이 있다.Generally, sewage or wastewater treatment can be classified into chemical treatment such as chemical aggregation, physical treatment such as precipitation filtration, and biological treatment using microorganisms. Among them, biological treatment includes the standard activated sludge method which focuses on the removal of organic substance (BOD), and the advanced treatment method that removes the nutrients of the sewage waste water.
상기 고도처리공법 중 연속회분식(SBR, sequential batch reactor) 공법은 단일 반응조에서 포기, 비포기, 침전, 배출의 상태를 시간제어를 통해 운전함으로써 타 고도처리방법(A20계열)에 비교하여 손쉽게 유기물질(BOD)을 비롯한 질소 및 인의 제거에도 탁월한 효과가 있고, 간단한 운영기술로 인해 근래 중소규모 하수 또는 폐수처리 공법으로 널리 사용되고 있다.The sequential batch reactor (SBR) method of the advanced processing method is an organic material easily compared to other advanced processing methods (A20 series) by operating the state of aeration, aeration, sedimentation, and discharge in a single reactor through time control. It is also effective in the removal of nitrogen and phosphorus (BOD), and because of its simple operation technology, it is widely used in small and medium-sized sewage or wastewater treatment methods.
그러나 상기와 같이 연속회분식(SBR, sequential batch reactor)공법은 타 고도처리공법에 비교하여 장점이 많음에도 불구하고, 반응조에 산소를 공급하는 방법으로 송풍기와 산기관 등을 사용함으로써 하수처리장 내에 송풍기실 등의 구조물과 복잡한 공기배관, 별도의 교반장치 등의 시설투자가 필요한 단점이 있었다. However, although the sequential batch reactor (SBR) method has many advantages compared to other advanced treatment methods, the blower chamber in the sewage treatment plant is used by using a blower and an acid pipe as a method of supplying oxygen to the reactor. There was a disadvantage that the facility investment, such as the structure and the complex air piping, a separate stirring device.
기존의 연속회분식(SBR, sequential batch reactor)은 복잡한 운전 방법과 비효율적인 기계장비의 운영으로 운영비도 상승하고 운영이 어렵다는 단점이 있었다.The conventional sequential batch reactor (SBR) has a disadvantage in that operating costs increase and are difficult to operate due to complicated operation methods and inefficient operation of mechanical equipment.
또한, 반응조에 산소를 공급하기 위해 종래의 표면포기장치를 사용한 경우는 반응조 상층수만을 공기와 접촉시켜 산소를 공급함으로써 반응조의 깊이를 깊게 할 경우 바닥부에는 슬러지가 침적되어 부폐되는 현상이 발생하였다. 이러한 사유로 인해 종래의 표면포기장치를 사용하는 경우 반응조의 표면적을 넓게 설계함으로써 효율적인 부지사용에 어려움이 있었다.In addition, in the case of using a conventional surface aeration apparatus to supply oxygen to the reaction tank, when the depth of the reaction tank was deepened by supplying oxygen by contacting only the upper water of the reaction tank with air, a phenomenon occurred in which the sludge was deposited and destroyed at the bottom. . For these reasons, when using a conventional surface aeration device, it was difficult to efficiently use the site by designing a large surface area of the reaction tank.
이러한 문제점을 개선하기 위해 본 출원인은 발명특허 제0373745호에서 반응조 표면에 부유식 속도가변형 표면포기장치(선회와류식 터빈)를 발명하여 반응조 전체에 선회와류를 발생시킴으로써 기존의 표면포기장치가 갖는 낮은 수심의 한계를 극복하고, 더욱 향상된 산소공급능력과 유체역학적 설계를 통해 와류발생시 표면포기장치에 전달되는 진동을 최소화시킴으로써 전체 기계장치의 내구성을 향상 시켰다. In order to improve this problem, the present inventors invented the floating speed variable surface aeration device (swirl vortex turbine) on the surface of the reactor in the invention patent No. 0373745 to generate a swirling vortex throughout the reaction tank to reduce the low Overcoming the limitations of water depth, and improved oxygen supply capacity and hydrodynamic design to minimize the vibration transmitted to the surface aeration device in the event of eddy currents to improve the durability of the entire machine.
또한, 동일 발명특허 제0373745호에서 반응조 정화처리된 처리수를 배출하기 위한 에어벤트식 배출장치는 처리수의 유입구에 부유물질 배제편을 둠으로써 부유물질의 유입을 최소화하기 위해 노력하였고, 배출장치의 유입구(곡관부)에 공기배출구를 둠으로써 초기 입수시 배출관내 공기를 용이하게 배출하고 더불어 처리수의 이송을 원활하게 하는 특징을 갖도록 하였다.In addition, in the same invention patent No. 0373745, the air vent type discharge device for discharging the treated water purified in the reaction tank tried to minimize the inflow of the floating material by placing the floating material exclusion piece at the inlet of the treated water. By placing an air outlet at the inlet (curved pipe) of the inlet to facilitate the discharge of the air in the discharge pipe during the initial intake and to facilitate the transfer of the treated water.
그러나 이와 같이 기존의 표면포기장치에 비교하여 우수한 기술적 차별성을 갖는 선회와류식 터빈을 발명하였지만, 더욱 깊은 수심을 요구하는 최근의 하 폐수처리 설계 기술에 부응하기에는 더욱 강력한 선회와류 발생을 유도하기 위한 개량 개선이 필요했다. 또한, 에어벤트식 배출장치는 처리수가 배출관을 통해 배출될 때 공기배출구를 통해 공기가 유입되어 처리수의 신속한 배출을 저해하는 요인으로 작용하는 문제점이 있었다.However, the invention has been invented a swirling vortex turbine with superior technical differentiation compared to the existing surface aeration system, but it is an improvement to induce a more powerful swirling vortex generation to meet the latest design of wastewater treatment that requires a deeper water depth. There was a need for improvement. In addition, the air vent type discharge device has a problem that acts as a factor that inhibits the rapid discharge of the treated water is introduced into the air through the air outlet when the treated water is discharged through the discharge pipe.
그뿐만 아니라 종래의 반응조 내의 용존산소를 제어하기 위해 다양하게 적용되어 왔던 각종 센서류는 하수 또는 폐수처리 공정 전체의 운전을 복잡하게 하는 원인이 되어 왔으며, 각종 측정기기에서 측정된 값을 반응조를 운전하기 위해 직접 적용함으로써 측정기기의 오류에 의한 하수 또는 폐수처리시설의 운영 오류가 빈번히 발생하고 있다. 특히, 반응조 내의 용존산소 측정값과 대응하여 일률적으로 산기관 방식이나 표면포기방식의 산소공급장치를 단편적으로 ON/OFF 등의 방법으로 제어함으로써 반응조 내 산소농도 부족 또는 과다로 인해 안정적인 처리수질을 얻는데 어려움이 많았다.In addition, various sensors, which have been variously applied to control dissolved oxygen in a conventional reaction tank, have complicated the operation of the whole sewage or wastewater treatment process, and operate the reactor using the values measured by various measuring devices. Direct application of such hazards frequently causes errors in the operation of sewage or wastewater treatment facilities due to errors in measuring equipment. In particular, by consistently controlling the oxygen supply device of the diffuser type or the surface aeration method in a manner such as ON / OFF in response to the dissolved oxygen measured value in the reaction tank, it is possible to obtain stable treated water quality due to the lack or excessive oxygen concentration in the reactor. There was a lot of difficulty.
또한, 산소농도의 과다 공급은 과다전력 사용으로 인해 운영비 상승에 직접적인 영향을 미치고 있다.In addition, the oversupply of oxygen concentration has a direct impact on operating costs due to excessive power use.
본 발명은 상기와 같은 발명특허 제 373745호의 단점을 개량개선하고 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 하수 또는 폐수를 처리하는 반응조의 깊이가 깊은 경우에도 반응조 저면에 침적되는 미생물을 포함한 슬러지를 강제 순환시켜 미생물의 유기물 분해 기작을 향상시킴과 동시에 반응조 저면까지도 용이하게 산소전달을 할 수 있도록 하고, 반응조의 깊이가 낮은 경우에도 더욱 우수한 산소전달효율을 달성함으로써 하수 또는 폐수처리시설의 건설비용 및 유지관리비를 절감, 경제적 이득과 안정된 처리수를 확보함으로써 환경적 이득을 동시에 달성할 수 있게 하는데 목적이 있다. The present invention was created to improve and improve the disadvantages of the invention Patent No. 373745 as described above, and forced circulation of sludge containing microorganisms deposited on the bottom of the reactor even when the depth of the reactor for treating sewage or wastewater is deep By improving the organic decomposition mechanism of microorganisms, it is possible to easily transfer oxygen even to the bottom of the reaction tank, and achieve better oxygen transfer efficiency even when the depth of the reaction tank is low, so that the construction cost and maintenance cost of sewage or wastewater treatment facilities The aim is to achieve environmental benefits by simultaneously reducing costs, ensuring economic benefits and ensuring stable treatment water.
또한, 발명특허 제 373745호의 에어벤트식 배출장치에 추가적으로 스컴(부유물질) 차단막과 유입관(곡관부)을 통한 공기유입을 차단할 수 있는 공기차단막을 둠으로써 더욱 우수한 처리수의 확보와 더불어 더욱 신속한 처리수 배출을 통해 하수 또는 폐수처리공정에 소요되는 시간을 단축하여 시간제어를 통한 공정운전 효율을 높이는데 목적이 있다.In addition, in addition to the air vent discharge device of the Patent No. 373745, by providing an air blocking membrane that can block the inflow of air through the scum (floating material) blocking film and the inlet pipe (curved pipe part), it is possible to secure a more excellent treated water and Through the discharge of the treated water is to reduce the time required for the sewage or wastewater treatment process to increase the process operation efficiency through time control.
또한, 용존산소 측정 및 각종 측정기기를 통한 복잡하고 초보적인 형태 제어방법의 문제점을 용존산소와 반응조 미생물량 측정기기(MLSS)를 통해 간단하고 실질적인 예측제어기술을 도입함으로써 더욱 향상된 하수 또는 폐수처리 효율의 달성과 유지관리의 편의를 도모함으로써 관리비용의 절감 및 안정된 방류수질을 확보할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, the problem of complex and rudimentary morphology control method through dissolved oxygen measurement and various measuring devices is improved by introducing simple and practical predictive control technology through dissolved oxygen and reactor microbial mass measurement device (MLSS). The aim is to reduce management costs and to ensure stable discharge water quality by achieving convenience of maintenance and maintenance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention for achieving the above object based on the accompanying drawings as follows.
본 발명은 도면에 나타내는 바와 같이, 그 구성을 살펴보면, 처리하고자 하는 하수 또는 폐수를 유입받아 다음 공정인 협잡물 종합처리기(4)로 이송하는 유입맨홀(1);The present invention, as shown in the drawings, when looking at its configuration, the inflow manhole (1) for receiving the sewage or waste water to be treated and transported to the next step of the composite waste treatment processor (4);
상기 유입맨홀(1)로부터 이송된 하수 또는 폐수 내에 함유된 미세입자나 비부식성 무기물질 기타 부유협잡물을 제거하는 협잡물 종합처리기(4);A comprehensive composite processor (4) for removing fine particles or non-corrosive inorganic substances and other suspended impurities contained in the sewage or wastewater transferred from the inflow manhole (1);
상기 협작물 종합처리기(4)를 거친 하수 또는 폐수를 정화하기 위하여 반응조 하부에 내설된 프로펠러하우징(17), 내부에 유입된 하수 또는 폐수 표면에서 이들을 강제 급속회전시켜 산소가 전달되게 선회와류를 형성하는 포기공정과 완속회전을 통해 산소공급을 중지하고 하수 또는 폐수를 단순 혼합시키는 비포기공정을 수행하기 위해 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121)과 플랜지(140)로 연결되어 터빈(130)의 내부를 관통하여 회전하는 회전축(122) 단부에 터보프로펠러(150)를 장착하여 하수 또는 폐수를 순환시키는 포기장치(13), 상기 포기장치(13)를 하수 또는 폐수 상에서 부유토록 지지하는 플로터(11), 상기 포기장치(13)를 구동시키는 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121) 및 정화된 처리수를 따라 유입되는 스컴을 차단하기 위해 유입구(32)의 내부에 설치된 스컴차단막(320)과, 또 에어벤트(33)의 내부에도 처리수를 배출도관(18)을 통해 배출시 외부 공기의 유입을 차단하기 위해 설치된 공기차단막(330)을 설치한 배출장치(14)를 포함하여 구성되는 선회와류식 반응조(10);In order to purify the sewage or wastewater passed through the composite product processor (4), propeller housing (17) installed in the lower part of the reactor, forced rotation of them in the sewage or wastewater surface introduced into the inside to form a swirling vortex for oxygen transfer In order to perform the aeration process and the aeration process to stop the oxygen supply through the slow rotation and simply mixing the sewage or waste water, the
상기 선회와류식 반응조(10)에서 정화된 처리수를 자외선 소독하고 용량을 측정하는 자외선 소독조 및 유량계(19); An ultraviolet disinfection tank and a
상기 반응조(10)의 하부로부터 배출된 슬러지를 받아 이를 처리하는 슬러지 저류조(24)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 부유식 표면포기장치를 이용한 SBR 공법의 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.It provides a sewage or wastewater treatment apparatus of the SBR method using a floating surface aeration device, characterized in that it comprises a
또한, 본 발명은 유기물 및 영양염류 등 각종 오염물질을 포함한 하수 또는 폐수를 정화하기 위한 반응조(10)의 하부에 프로펠러 하우징(17)을 설치하고, 또 하수 또는 폐수의 표면에서 이들을 급속회전시켜 선회와류를 형성하는 포기공정과 완속회전하여 비포기 혼합공정을 수행하기 위해 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121), 터빈(130), 터빈(130)의 내부를 관통하여 기어의 축(121)과 플랜지(140)로 연결한 회전축(122)의 단부에 터보프로펠러(150)를 장착하여 하수 또는 폐수를 포기장치(13)에서 순환시키고, 상기 포기장치(13)를 하수 또는 폐수 상에서 플로터(11)로 부유토록 지지하여 구성된 것을 특징으로 하는 SBR 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다. In addition, the present invention is to install a
또한, 본 발명은 터빈(130)을 회전시키는 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121)을 터빈(130)의 내부를 관통하여 연결시켜서 단부에 터보프로펠러(150)를 장착하여 구성한 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention is configured by connecting the
또한, 본 발명은 상기 터보프로펠러(150)의 날개는 회전시 프로펠러하우징(17) 내측의 삽입구(171)에서 상승류가 발생할 수 있도록 회전 유도날개를 1개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention is the blade of the
또한, 본 발명은 상기 터빈(130)의 단부에 연결되는 터보프로펠러(150)는 표면에 양각을 형성한 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a sewage or wastewater treatment apparatus according to the SBR method characterized in that the
또한, 본 발명은 상기 반응조 하부에 내설되는 프로펠러 하우징(17)은 꼭지점을 중심으로 터보프로펠러(150)가 내측으로 삽입되어 저면의 미생물을 포함한 슬러지를 상부로 순환하여 혼합시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention is characterized in that the propeller housing 17, which is installed in the lower part of the reaction tank is configured so that the
또한, 본 발명은 상기 프로펠러 하우징(17)은 원형 또는 2각 이상의 각형구조를 갖는 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한 다.In addition, the present invention provides a sewage or wastewater treatment apparatus by the SBR method characterized in that the
또한, 본 발명은 하수 또는 폐수 처리장치에 오염된 하수 또는 폐수를 정화한 후 처리수를 배출하기 위한 유입구(32) 내부에 스컴 차단막(320)을 부착하고, 공기의 역유입을 방지하는 역유입 공기 차단막(330)을 갖는 단방향 에어벤트(33)를 형성한 배출장치(14)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention is attached to the scum blocking
또한, 본 발명은 상기 스컴 차단막(320)은 일단면 또는 중앙부를 유입구(32)의 내부 일변에 부착 고정하는 것을 특징으로 하는SBR 공법에 의한 하수 또는 폐수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides the sewage or wastewater treatment apparatus by the SBR method, characterized in that the scum blocking
또한, 본 발명은 유기물 및 영양염류 등 각종 오염물질을 포함한 하수 또는 폐수를 정화하기 위한 반응조 내의 용존산소 및 미생물량을 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정된 값이 입력되는 입력부, 입력된 값을 연산하는 연산부, 상기 연산부에서 연산값을 출력하는 출력부 및 포기장치 구동부로 나누어 반응조의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 반응조의 제어방법을 제공한다.In addition, the present invention is a measuring unit for measuring the amount of dissolved oxygen and microorganisms in the reaction tank for the purification of sewage or wastewater containing various pollutants such as organic matter and nutrients, and an input unit for inputting the value measured in the measurement unit, input It provides a control method of the reactor by the SBR method, characterized in that the operation unit for calculating the value, the output unit for outputting the operation value from the operation unit and the aeration device driver to control the operation of the reactor.
또한, 본 발명은 상기 제어부는 입력된 용존산소 값을 연산하여 포기장치의 가동속도 변화시점 및 속도를 계산하고, 포기장치 속도변화에 따른 용존산소의 값 을 재입력 받아 이를 재차 포기장치(13)의 속도변화 시점 및 속도를 계산하는 과정을 반복하는 기본 연산부와, 미생물량 측정값, 출력된 포기장치속도, 용존산소 변화속도 및 이전 사이클 가동시 기록된 DO값(용존산소값)을 연산 인자로 하여 포기장치의 운전속도를 계산하는 예측연산부로 구성되어 예측 제어하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 반응조의 제어방법을 제공한다.In addition, the control unit calculates the input dissolved oxygen value to calculate the operation speed change time and speed of the aeration device, and re-enter the dissolved oxygen value according to the change in the speed of the aeration device, this
또한, 본 발명은 상기 출력부는 기본 출력부와 예측제어출력부로 구성되어 있으며, 기본 출력부는 기본연산부로부터 계산된 값을 포기장치에 전달하고, 예측제어출력부는 예측연산부로부터 계산된 값을 포기장치에 전달함으로써 포기장치의 운전 속도 및 운전속도의 가감 시점을 예측하여 제어하는 것을 특징으로 하는 SBR 공법에 의한 반응조의 제어방법을 제공한다.In addition, the present invention is the output unit is composed of a basic output unit and the prediction control output unit, the basic output unit transfers the value calculated from the basic operation unit to the abandon device, the prediction control output unit to the abandon device It provides a control method of the reactor by the SBR method characterized in that by estimating and controlling the operating speed of the aeration device and the timing of the acceleration and decrease of the operation speed by transmitting.
또한, 본 발명은 상기 연산부에서 계산된 속도변화 시점과 설정속도를 이용하여 포기장치의 동작을 제어하고, 연산부 내부에 내장된 타이머와 예측연산에 의한 변화값으로 포기, 비포기, 침전, 배출, 휴지공정을 시간 제어하는 것을 특징으로 SBR 공법에 의한 반응조의 제어방법을 제공한다.In addition, the present invention controls the operation of the aeration device by using the speed change time and the set speed calculated by the operation unit, the abandonment, aeration, precipitation, discharge, It provides a control method of the reaction tank by the SBR method characterized in that the time control of the rest process.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명은 반응조에서 하수 또는 폐수를 정화처리할 때 선회와류식 터빈을 회전시키기는 감속모터와 연결된 기어의 축을 연장하여 단부의 표면에 양각을 형성하여 오염물의 부착을 최소화하고 강력한 상승류를 발생하도록 설계 제작된 터보프로펠러와 유체의 흐름을 분석하여 설치된 프로펠러 하우징은 선회와류로 터빈과 더불어 저면부의 미생물 및 슬러지를 더욱 강력한 선회와류로 순환함으로써 반응조 전체의 완전혼합을 일으키고 높은 산소전달효율을 달성하여 우수한 하수 또는 폐수의 처리효율을 극대화하는 효과가 있다. The present invention by the configuration as described above to minimize the adhesion of contaminants by forming an embossed on the surface of the end by extending the axis of the gear connected to the reduction motor to rotate the swirling vortex turbine when the sewage or waste water purification treatment in the reaction tank Turbopropeller designed to generate strong upflow and propeller housing installed by analyzing the flow of fluid is a swirling vortex that circulates the microorganisms and sludge in the bottom with more powerful swirling vortex, resulting in complete mixing of the reactor and high oxygen By achieving the transfer efficiency is effective to maximize the treatment efficiency of excellent sewage or waste water.
또한, 본 발명은 반응조에서 정화된 처리수를 배출장치를 통해 배출할 때 배출장치의 유입구에 설치된 스컴 차단막에 의해 수표면의 스컴 등의 이물질의 유입을 완벽히 차단함으로써 더욱 향상된 수질의 처리수를 배출할 수 있는 효과가 있으며, 종래의 단순히 배출도관의 공기를 배출하는 기능의 에어벤트에 공기유입 차단막을 설치함으로써 외부공기의 유입으로 인한 배출속도 저하를 방지하고 싸이폰작용이 완벽하게 이루어지게 함으로써 더욱 향상된 처리수 배출 속도를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention discharges the treated water of the improved quality by completely blocking the inflow of foreign substances such as scum on the water surface by the scum blocking film installed in the inlet of the discharge device when discharged the treated water purified in the reaction tank through the discharge device By installing an air inlet barrier in the air vent function of simply discharging the air of the exhaust conduit in the related art, it is possible to prevent the lowering of the discharge rate due to the inflow of external air and to make the cyphon action perfectly. There is an effect to obtain an improved treatment water discharge rate.
또한, 본 발명은 반응조내의 측정부에서 측정된 용존 산소 농도를 입력받아 개량 개선된 선회와류식 터빈의 가동속도와 용존 산소농도 변화추이를 연산하여 회전속도의 증감 시점 및 가동속도를 제어하고 이전 기록을 활용하여 추가로 예측연산 함으로써 하수 또는 폐수에 포함되어있는 유기물 및 영양염류의 제거율을 향상시키고 더불어 과다운전을 방지함으로써 전력비 등 유지관리비용을 절감하는 효과가 있다.In addition, the present invention calculates the operating speed and the dissolved oxygen concentration change trend of the improved and improved swirling vortex turbine by inputting the dissolved oxygen concentration measured by the measuring unit in the reactor to control the increase and decrease timing and the operating speed of the rotational speed and record the previous record. By further predicting by using, it is possible to improve the removal rate of organic matter and nutrients contained in sewage or wastewater and to prevent overdown electricity, thereby reducing maintenance costs such as power costs.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
본 발명의 하수 또는 폐수의 처리장치는 표면 포기식 연속회분식(SBR)으로서 단일 반응조(10)에서 포기, 비포기, 침전, 배출의 상태를 시간 제어를 통해 운전하여 유기물의 생물학적 산화 및 질소와 인의 동시 제거가 이루어진다.The apparatus for treating sewage or wastewater of the present invention is a surface aeration type continuous batch (SBR), which operates the state of aeration, aeration, sedimentation, and discharge in a
상기 본 발명에 의한 장치의 구체적 예를 도 1에 도시하였으며, 이를 참조하여 설명한다.A specific example of the apparatus according to the present invention is shown in FIG. 1 and will be described with reference to this.
먼저, 처리하고자 하는 하수 또는 폐수가 유입맨홀(1)에 유입되고 유입된 하수 또는 폐수는 유입맨홀(1)내 이송펌프(2) 작동에 따라 이송관(3)을 통해 협잡물 종합처리기(4)로 이송된다.First, the sewage or wastewater to be treated is introduced into the inflow manhole (1) and the introduced sewage or wastewater through the transfer pipe (3) according to the operation of the transfer pump (2) in the inflow manhole (1) Is transferred to.
협잡물 종합처리기(4)에서는 유입된 하수 또는 폐수에 함유된 미세입자나 모래 같은 비부식성 무기물질 및 기타 부유협잡물을 분급기를 통해 미리 제거하여 이후 거치게 되는 펌프나 배관 등을 보호한다.In the contaminant
상기 협잡물 종합처리기(4)에서 협잡물 등이 제거된 하수 또는 폐수는 선회와류식-SBR 반응조(10)로 이송되며, 설계수량보다 많은 유량이 유입시에는 협잡물 종합처리기(4) 하부에 임의로 설치되어 있으면서 하수 또는 폐수의 유량 및 수질변 동에 의한 처리효율 저하를 방지하는 오프-라인(off-Line)식 유량 조정조(8)로 이송된다.The sewage or wastewater from which the contaminants are removed from the
유량 조정조(8)내에는 침사물이 바닥에 침전되는 것을 방지하기 위한 교반기(9) 및 이송펌프(7)가 설치될 수 있다.In the flow
상기 유량 조정조(8)을 거친 하수 또는 폐수는 반응조(10)로 이송된다.The sewage or wastewater having passed through the flow
다만, 도시된 장치의 예에서는 협잡물 종합처리기(4)를 나온 하수 또는 폐수가 유량 조정조(8)를 거쳐 반응조(10)로 유입되고 있으나, 상기 유량조정조(8)는 임의의 장치로서 필수적인 것은 아닌 것이다.However, in the example of the illustrated device, the sewage or wastewater from the
상기 반응조(10)는 저부에 설치된 프로펠러 하우징(17), 내부에 유입된 하수 또는 폐수 표면에서 이들을 강제 급속회전시켜 산소가 전달되게 선회와류를 형성하는 포기과정과, 완속회전에 의해 산소의 공급이 중단되어 단순히 혼합시키는 비포기과정을 수행하는 포기장치(13), 하수 또는 폐수 상에서 상기 포기장치(13)를 부유 지지하는 플로터(floater)(11), 상기 포기장치(13)를 구동시키는 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121) 및 회전축(122)의 하부에 설치된 터보프로펠러(150), 처리된 하수 또는 폐수를 배출하는 배출장치(14)를 포함하여 구성되어 있다.The
그리고 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 포기장치(13)의 터빈(130)을 구동하여 산소를 공급하기 위한 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121)과 플랜지(140)로 연결된 회전축(122)의 단부에 터보프로펠러(150)가 장착되어 있다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 터보프로펠러(150)가 저면에서 회전할 수 있도록 프 로펠러 하우징(17)은 교차점을 중심으로 내측에 삽입구(171)가 형성되어 하우징(17)으로 모여드는 하수 또는 폐수의 미생물이 포함된 슬러지를 상부로 순환시켜서 혼합한다. 이때 상기 프로펠러 하우징(17)은 원형 또는 3각 이상의 각형구조를 갖도록 형성한다.As shown in FIG. 3, the
또한, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 배출장치(14)의 유입구(32)에는 스컴이 내부로 유입되어 배출되지 못하게 스컴차단막(320)이 형성되어 있고, 또 도 5b에 나타내는 바와 같이, 반응조(10)에서 정화된 처리수를 배출도관(18)으로 배출하기 위해 공기를 유입하기 위한 에어밴트(33)의 내부에도 처리수가 배출도관(18)으로 배출될 때, 에어벤트(33)를 통해 외부공기가 유입되지 못하도록 공기차단막(330)이 설치된다.In addition, as shown in FIG. 5A, a
이와 같이, 상기 반응조(10)에서는 유입수 표면에 부유한 상태로 회전하는 포기장치(13)가 포기와 비포기를 수행하며, 포기시에 포기장치(13)는 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121)에 의해 동력을 전달받은 터빈(130)은 적당한 회전력으로 회전하게 되고, 그 회전력에 의해 선회 와류가 형성되어 산소가 반응조(10) 내에 높은 전달효율로 균일하게 공급되어 유기물 제거는 물론이고 질산화 및 미생물에 의한 인의 과잉섭취가 이루어진다. 포기 후 포기장치(13)는 회전력을 감소시켜 산소전달을 중지하고 무산소상태에서 비포기혼합을 수행하여, 생물학적 탈질반응을 유도하고 미생물을 포함하는 슬러지가 침강하는 것을 막아준다.As such, in the
그리고 감속모터(12)와 연결된 기어의 축(121)에 플랜지(140)로 연결된 회전 축(122)에 의해 터보프로펠러(150)가 회전하면서 반응조(10) 내의 저면부에 침적되는 슬러지를 상부로 강제 순환함으로써 완벽한 혼합을 통해 미생물과 유기물과의 접촉률을 높임으로써 유기물 분해 효율을 높인다.And the
이때 반응조(10)의 저면에 설치된 프로펠러하우징(17)은 반응조(10) 내 하수 또는 폐수의 순환시 저면에 침적되어 순환이 원활하지 않은 미생물을 포함하는 슬러지를 순환시키는 유도관의 역할을 하며 가동시 터보플로펠러(150)가 하우징(17) 내부에 위치하여 저면부의 슬러지 순환효율을 증대시킨다.At this time, the
즉, 회전축(122)의 하단에 설치된 터보프로펠러(150)로 인하여 하수 또는 폐수의 상승순환을 가속시켜서 순환이 효율적으로 이루어지게 한다. 이러한 상승류의 가속력 증대를 토대로 기존 표면포기장치에서의 한계성을 가진 반응조(10)의 깊이를 더 깊게 함으로써 부지의 절감과 동일한 동력을 이용하여 효율적인 선회와류를 형성함으로써 건설비 및 유지관리비를 효과적으로 줄일 수 있다.That is, due to the
상기와 같이 주 반응조(10)에서는 하수 또는 폐수 중에 함유된 유기물뿐만 아니라 질소 및 인 성분을 효율적으로 제거하게 된다.As described above, the
상기 반응조(10)는 처리의 규모에 따라 그 배열을 적절히 조정할 수 있으며 이 같은 반응조(10)의 배열 및 처리된 하수 또는 폐수를 배출하는 배출장치(14)에 대하여는 후술키로 한다.The
반응조(선회와류식 SBR 반응조)(10)를 거쳐 정화된 처리수는 상등액으로서 배출장치(14)에 의해 배출도관(18)을 통해 소독조 및 유량계(19)측에서 자외선 소 독 및 유량계측후 방류되며, 한편 반응조(10) 저면에 침적된 미생물을 포함하는 슬러지는 이송관(16)을 통해 슬러지 저류조(24)로 보내져 저장되며, 이는 다시 기계식 농축기(28)에서 농축된 후 원심탈수기(30)에서 탈수되어 케이크 상태로 처리될 수 있다.The treated water purified through the reaction tank (orbital vortex type SBR reaction tank) 10 is discharged after disinfection and flow measurement at the disinfection tank and the
도 6은 각각 본 발명의 반응조(10)에 설치되어 반응조에서 정화된 처리수를 배출하는 배출장치(14)의 측면도로서, 반응조(10)의 일측상단에 설치되며 저속운전이 가능한 윈치(38), 상기 윈치(38)와 지지로프(37)에 의해 연결되어 상하 이동가능하며 60~90도로 구부러져 있어 완전히 잠겨야만 처리수가 배출되며, 상부의 찌꺼기는 유입되지 않도록 그 단부에 유입구(32) 및 부유물 배제편(34)이 설치된 배출장치(14), 상기 윈치(38)의 하부에서 주 반응조(10)의 일측하단에 설치되고, 상기 배출장치(14)가 상하 선회운동 가능하게 하는 트위스트 링크(35) 및 상기 트위스트 링크(35)를 주 반응조(10)의 벽에 지지하는 트위스트 링크지지대(36)를 포함하여 이루어진다.FIG. 6 is a side view of the
이때 상기 유입구(32)에 설치된 부유물 배제편(34)에 의해 배제되지 않고 유입되는 스컴을 2차적으로 유입되지 못하도록 도 5a에 나타내는 바와 같이, 유입구(32) 내부에 스컴차단막(320)이 설치되어 있다.In this case, as shown in FIG. 5A to prevent secondary flow of scum that is not excluded by the floating
이와 같이 상기 유입구(32)에는 부유물이 유입배출되는 것을 방지하기 위한 부유물 배제편(34)과 차단막이 2중으로 설치되어 있으며, 상기 배출장치(14)의 유입구(32) 끝단 부근에는 공기를 제거하여 처리수가 배출되도록 하는 에어벤트(33) 가 설치되어 있다. 이때도 역시 도 5b에 나타내는 바와 같이, 처리수가 배출도관(18)을 통해 배출될 때 에어벤트(33)를 통해 외부의 공기가 배출도관(18)으로 유입되지 못하도록 공기차단막(330)이 설치되어 있다.As described above, the
이와 같이 배출장치(14)의 유입구(32)에 설치된 스컴차단막(320)은 공기 중에 노출되어 있는 기압상태에서는 항상 닫혀 있으나, 배출장치(14)의 유입구(32)이 수면 밑 30Cm 이하로 침수되었을 경우 수압에 의해 열려지게 되어 초기 입수시 유입되는 스컴을 효과적으로 차단할 수 있다.In this way, the scum cut-off
또한, 에어벤트(33)에 설치된 공기차단막(330)은 공기 중에 노출되어 있는 상태에서 항상 닫혀 있다가 배출이 진행되어 처리수가 배출도관(18)을 통해 이동할 때 생기는 흡입력에 의해 자동으로 닫혀 공기가 유입되어 발생되는 처리수의 배출속도를 늦추는 장해 요인을 효과적으로 제거하게 되므로 배출시간을 단축시킬 수 있게 된다.In addition, the
그리고 배출장치(14)의 유입구(32) 내부에 설치된 스컴차단막(320)과 에어벤트(33)의 내부에 설치된 공기차단막(330)을 설치함으로써, 스컴의 유입을 거의 완벽하게 차단하여 배출도관(18)을 통해 청정한 처리수를 배출하게 된다.And by installing the
상기와 같이 구성된 배출장치(14)에 의해 반응조(10)내 처리수는 상층부에 부유하는 부유물질을 제외한 맑은 처리수만 배출되게 된다. 또한, 상기 배출장치(14)는 방청효과를 위해 스테인레스강으로 제작되는 것이 바람직하다.By the
그리고 상기 반응조(10) 내로 공급되는 산소량을 제어하는 방법은 도 2 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 반응조(10) 내의 용존산소를 측정부(200)에서 측정할 때, 반응조(10) 내의 용존산소 목표값과 실제값의 편차를 최소화하기 위하여 측정값의 변화에 따라 이를 연산부(210)에서 연산하여 그 값을 제어하고, 이 출력값과 용존산소 측정값을 입력하여 제어부(220)가 산소공급을 제어한다.And the method of controlling the amount of oxygen supplied into the
ERR = SP(목표값) - PV(현재값)ERR = SP (target value)-PV (current value)
여기서 사용되는 제어부(220)는 비례, 적분, 미분을 응용할 수 있게 구성함으로써 하수 또는 폐수처리에 적정한 용존산소의 농도를 유지할 수 있다.The
또한, 예측 제어부(230)는 시간적 구분을 통해 공정을 제어하는 회분처리의 특성을 감안하여 진행 이전 사이클 가동시 기록된 용존산소량(DO)의 거동을 기억하고 이를 예측 제어부(230)에서 응용 적용함으로써 포기장치(13)의 과잉 및 늑장 대응을 방지하여 고도처리공정에 가장 적합한 운영 조건을 유지한다.In addition, the
또한, 종래에 사용되는 MLSS측정기의 측정값을 입력 예측 제어부(230)에 연산인자로 적용함으로써 산소소모량을 예측할 수 있다.In addition, the amount of oxygen consumed can be predicted by applying the measured value of the conventional MLSS measuring instrument to the
MLSS는 반응조(10) 내에 미생물의 수를 예측하는 중요한 수단이 되며, 가동시 출력값과 실험실에서의 실험값을 보정함으로써 효율을 증가시킬 수 있다.MLSS is an important means of predicting the number of microorganisms in the reactor (10), it is possible to increase the efficiency by correcting the output value in operation and the experimental value in the laboratory.
보다 구체적으로 설명하면 하기의 도표에 나타내는 바와 같이, 예측제어부(230)는 과거 DO의 기록과 포기장치(13)의 출력값을 기억하여 현재 출력값을 예측제어하는 것으로, More specifically, as shown in the following diagram, the
< 이전 DO 변화율><Previous DO Change Rate>
< 예측제어후 DO 변화율><DO Change Rate after Predictive Control>
상기 이전사이클에서 과잉 또는 늑장 대응했던 기록을 새로 진행할 때 피드백 자료로 활용하여 DO의 소모정도를 예측하여 포기장치(13)의 구동속도를 미리 조정하고, 다른 공정으로 변경할 때 이전 기록을 활용함으로써 실시간 측정자료만을 이용하는 것보다는 좀더 정확하고 신속하게 대응할 수 있다.When the record that was excessive or prolonged in the previous cycle is newly processed, it is used as feedback data to estimate the degree of DO consumption and to adjust the driving speed of the
즉, DO의 공급에 있어 기본 연산만을 통해 제어할 경우 목표값에 과잉 또는 늑장대응에 따라 목표값과의 편차가 심하게 되나 이전기록을 감안할 경우 편차를 줄일 수 있다. 따라서 데이터의 축적에 따른 DO의 안정된 유지도 가능하다.In other words, if the DO is controlled only through the basic operation, the deviation from the target value becomes severe due to excessive or prolonged response to the target value, but the deviation can be reduced in consideration of the previous record. Therefore, it is possible to maintain DO stably by accumulating data.
이와 같이 반응조(10) 내의 산소공급 제어방법은 용존산소값과 비례한 포기장치(13)에 국한되어 적용하는 것이 아니라, 연속회분식 하수 또는 폐수에 맞게 효율적으로 제어함으로써 단일 반응조(10)내에서 효율적으로 이루어지는 포기, 비포기, 침전, 배출과정을 통해 하수 또는 폐수의 처리수질을 안정적으로 유지하고 유지관리의 편의를 제공할 수 있다.As such, the oxygen supply control method in the
이와 같이 예측제어를 하는 과정을 도 9에 의거하여 구체적으로 설명하면, 반응조(10)에 설치된 측정부(240)인 DO센서 또는 MLSS센서가 반응조(10) 내부의 상태를 측정하여 DO값과 MLSS값을 각각 DO입력부, DO저장부, MLSS저장부에 전달한다. 상기 각 입력부에 전달된 값은 다시 예측연산부에서 연산하여 예측제어출력부에 전달하여 출력전 피드백 자료를 인지하여 예측값을 출력하고, 또 기본입력부에서 전달받아 기본연산한 값은 기본출력부에서 기본값을 출력하여 포기장치를 구동하여 반응조에 용존산소를 공급하는 공정을 반복하여 작용한다.9, the DO sensor or the MLSS sensor, which is the measuring
이처럼 회분식 고도처리는 연속식 처리과정을 하나의 공간 안에서 시간적 구분을 통해 제어하는 것으로, 그 공정의 구성이 매우 중요하며 포기, 비포기, 침전, 배출, 휴지의 5단계로 구분된다.As such, batch advanced processing controls the continuous processing process through time division within a space. The composition of the process is very important and is divided into five stages: aeration, aeration, sedimentation, discharge, and rest.
이때 기존의 제어방식에서는 각 공정별로 정해진 시간에 포기장치의 가동을 제어함으로써 부하변동 및 변수 발생시 수질이 악화되는 단점이 있었으나 예측제어 프로그램은 이전의 기록과 지금의 입출력값을 종합적으로 판단 제어함으로써 공정 시간의 자동 변경 등 부하변동에 더욱 효율적으로 대응할 수 있다.At this time, the conventional control method had the disadvantage of deteriorating the water quality during load fluctuation and variable generation by controlling the operation of the aeration device at a predetermined time for each process.However, the predictive control program processes the process by comprehensively controlling the previous record and the current I / O value. It can respond more effectively to load fluctuations such as automatic change of time.
제어요소로는 유량조정수위, 반응조 수위, 포기공정 중 목표 DO 도달시간, 비포기 공정중 DO 소모량 등 기존 구성 상태에서 추가적으로 측정장치를 추가하지 않고도 실제 가동중 데이터를 제어 요소로 활용함으로써 처리공정을 효과적으로 완성할 수 있다.The control elements include the flow control level, the reaction tank level, the target DO reach time during the aeration process, the DO consumption during the aeration process, and use the actual process data as a control element without adding additional measuring devices. It can be completed effectively.
이때 예측 제어부는 용존산소, MLSS등의 계측 값을 보정하여 실제값을 수시로 추가 입력할 수 있는 프로그램을 구성한다.At this time, the prediction controller composes a program that can additionally input actual values by correcting measured values such as dissolved oxygen and MLSS.
이러한 예측제어부를 추가함으로써 안정된 처리효율을 향상시키며 에너지 절약 그리고 자동화로 인한 간편한 유지관리로 및 관리비용을 절감할 수 있다.By adding this predictive control unit, it is possible to improve the stable processing efficiency and reduce the maintenance cost and the simple maintenance by the energy saving and automation.
도 1은 본 발명의 방법에 사용되는 하수 또는 폐수처리장치1 is a sewage or wastewater treatment apparatus used in the method of the present invention
도 2는 본 발명의 반응조를 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view showing a reaction tank of the present invention.
도 3은 본 발명의 포기장치와 구동부의 정면도
도 4는 본 발명의 프로펠러 하우징의 단면도Figure 3 is a front view of the abandoned device and the drive unit of the present invention
4 is a cross-sectional view of the propeller housing of the present invention.
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도 4a는 본 발명 터보프로펠러가 프로펠러 하우징에 삽입된 상태도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 배출장치의 유입구 및 에어벤트를 나타낸 단면도Figure 4a is a state in which the present invention the propeller is inserted into the propeller housing
5a and 5b is a cross-sectional view showing the inlet and air vent of the discharge device of the present invention
도 6은 본 발명의 배출장치를 나타낸 측면도Figure 6 is a side view showing a discharge device of the present invention
도 7은 본 발명의 예측제어부의 가동을 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram showing operation of the predictive control unit of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 유입맨홀 2 : 이송펌프1: inlet manhole 2: transfer pump
3,5,6,7 : 이송관 4 : 협잡물 종합처리기3,5,6,7: Transfer pipe 4: Complex processing equipment
8 : 유량조정조 9 : 교반기8: flow rate adjusting tank 9: stirrer
10 : 반응조 11 : 플로터(Floater) 10
12 : 감속모터 13 : 포기장치 12: reduction motor 13: aeration device
14 : 배출장치 16 : 슬러지 이송관 14
17 : 프로펠러 하우징 18 : 처리수 배출도관 17
19 : 소독조 및 유량계 24 : 슬러지 저류조 19: disinfection tank and flow meter 24: sludge storage tank
28 : 농축기 30 : 원심탈수기28: concentrator 30: centrifugal dehydrator
32 : 유입구 33 : 에어벤트32: inlet 33: air vent
34 : 부유물 배제편 35 : 트위스트 링크34: floating material exclusion 35: twisted link
36 : 지지대 37 : 지지로프36: support 37: support rope
38 : 윈치 121 : 감속기어의 축 38: winch 121: shaft of reduction gear
122 :회전축 130 : 터빈
140 : 플랜지 150: 터보프로펠러 122: rotating shaft 130: turbine
140: flange 150: turbo propeller
171 : 삽입구 320 : 스컴차단막
330. 공기차단막171: insertion hole 320: scum blocking film
330. Air barriers
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KR20090063507A KR100941949B1 (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Wastewater treatment system and method for reactor |
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