KR101023478B1

KR101023478B1 - 미세사 생물담체를 이용한 연속회분식 하.폐수/축산폐수처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR101023478B1
Application number: KR1020080066922A
Authority: KR
Inventors: 엄태경; 윤성혜
Original assignee: (주)태화종합기술공사; (주)범한엔지니어링 종합건축사 사무소
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2011-03-22
Also published as: KR20100006689A

Abstract

본 발명은 미세사 생물담체를 이용한 연속회분식 하. 폐수/축산폐수처리방법 및 장치에 관한 것이다.

이를 위하여, 유입수의 협잡물과 모래를 제거하는 협잡물종합처리장치 또는 침사지 설비;

유입수를 일정시간 저장하고 교반능력을 갖춘 유량조정조;

유입수를 SBR반응조로 이송하는 유입수 이송펌프;

포기 및 교반, 상등수 배수 능력을 갖춘 2개 이상의 SBR반응조;

상기 SBR반응조내에 부유하는 미세사 생물담체;

상기 SBR반응조의 포기상태 및 교반을 제어하는 제어장치;

SBR반응조의 잉여 슬러지를 이송하는 잉여 슬러지 펌프;

잉여 슬러지를 미세사와 슬러지로 분리하는 담체 분리기;

분리된 미세사 생물담체를 SBR반응조로 이송하는 담체이송펌프;

분리된 슬러지를 농축, 탈수하는 탈수장치;

SBR반응조의 상등수를 저장하는 상등수 저류조; 및

선택적으로 적용하는 3차처리와 소독장치를 포함하는 후속공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세사를 이용한 연속 회분식 하. 폐수/축산폐수처리방법 및 장치를 제공한다.

SBR, 미세사, 질산화 동시 탈질, 담체분리기.

Description

미세사 생물담체를 이용한 연속회분식 하. 폐수/축산폐수처리방법 및 장치{A sewage, waste, livestock waste water treatment method of SBR by use of micro sand bio mass and apparatus therof.}

본 발명은 상수도 및 하수, 폐수, 축산폐수, 분뇨처리에 관한 기술로서, 미세사를 미생물 담체와 침전조제로 이용하여 회분식 처리를 하는 미세사 생물담체를 이용한 연속회분식 하. 폐수/축산폐수처리방법 및 장치에 관한 것이다.

SBR(sequencing bach reactor)은 그 운전조작의 용이성 및 처리의 효율성이 우수하여 중소규모 하/폐수 및 축산폐수, 분뇨처리장에서 널리 사용되고 있고, 상수도 원수의 수질 악화에 따라서 전처리과정으로서 BOD등 유기물과 질소화합물등의 영양염류의 제거장치로서도 그 사용이 검토되고 있다.

SBR 은 이처럼 장점이 많이 있으나, 축산폐수나 공장폐수 등 처리수질에 따라서는 체류시간이 매우 길게 되어, 시설이 커짐으로 해서 그 장점이 많이 감소되는 문제가 있다.

또한 처리공법상으로도 기존의 혐기, 호기를 반복하는 선 탈질 개념의 고도처리에는 적용이 비교적 용이하지만, 수중의 질소를 100％가까이 제거할 수 있는 새로운 고효율 탈질법인 질산화 동시탈질법등에서는 긴 SRT를 요구하는데 따라, 반응조 내에 고농도의 MLSS가 필요한데 고농도의 MLSS는 중력식으로는 침전이 잘 안되기 때문에, 동일한 반응조 내에서 생물반응과 침전을 함께하는 SBR 공정에서는 적용에 어려움이 있었다.

기존의 여러 가지 개량된 SBR공정들에서는 반응조내의 미생물 량을 증가시키기 위하여 여러 가지 생물담체를 사용하고 있다.

그러나 기존의 생물담체들은 미생물량 증가에는 기여하지만 침전에는 직접적인 도움을 주지 못하는 문제가 있었다.

따라서 생물담체를 사용하여, 미생물량을 증가시킴과 동시에 침전성도 향상시킬 수 있는 처리방법과 처리장치가 필요하게 되었다.

본 발명은 SBR공정에 여러 가지 재료의 미세사를 생물담체로 이용하여 처리효율과 침전성능을 높이는, 미세사 생물담체를 이용한 연속회분식 하. 폐수/축산폐수처리방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결을 위하여,

유입수의 협잡물과 모래를 제거하는 협잡물종합처리장치 또는 침사지설비;

유입수를 일정시간 저장하고 교반능력을 갖춘 유량조정조;

유입구를 SBR반응조로 이송하는 유입수 이송펌프;

상기 SBR반응조내에 부유하는 미세사 생물담체;

상기 SBR반응조의 포기상태 및 교반을 제어하는 자동제어기;

SBR반응조의 잉여 슬러지를 이송하는 잉여 슬러지 펌프;

잉여 슬러지를 미세사와 슬러지로 분리하는 담체 분리기;

분리된 미세사를 SBR반응조로 이송하는 담체이송펌프;

분리된 슬러지를 농축, 탈수하는 탈수장치;

SBR반응조의 상등수를 저장하는 상등수 저류조; 및

선택적으로 적용하는 3차처리와 소독장치를 포함하는 후속공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세사 생물담체를 이용한 연속 회분식 하. 폐수/축산폐수처리방법 및 장치를 구성한다.

본 발명은 미세사를 생물담체로 이용하여 미생물의 양을 증가시키고, 슬러지의 침전성을 향상시켜서, SBR공법의 처리시간 단축을 통한 경제성 및 처리효율 향상 및 다양한 처리공정의 적용이 가능하게 하여 SBR공법의 효용성을 높이고, 처리수질의 향상에 의한 수생태계보호 및 수자원 확보, 수변생활 쾌적성향상의 효과가 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.( [도1] ∼ [도5] 참조).

하수, 폐수, 축산폐수, 분뇨 등의 유입수는 협잡물 종합처리장치(10)에서 유입수중의 큰 협잡물과 미세한 협잡물 및 0.15mm이상의 모래를 제거한 후 유량 조정조(20)으로 이송한다.

유량조정조(20)에서는 유입수를 3∼8시간동안 저류함으로서, SBR 반응조(30)으로 이송하는 유입수의 변동을 최소화 하여 균등하게 흐르도록 한다.

유량조정조(20)내에는 유량조정조 교반기(21)을 설치하여, 유입수중의 미세한 고형물이 침전되는 것을 방지한다.

유입수는 유입수 공급펌프(22)에 의하여 SBR 반응조(30)으로 이송한다.

SBR 반응조(30)내에는 포기 및 교반을 할 수 있는 장치와 DO메타(36), ORP메타(37), pH메타(38) 및 자동제어기(35)를 설치하여, SBR 반응조를 계획한 순서 및 시간 간격에 따라 혐기, 호기상태로 운전을 하고, DO 또는 ORP값이 적정하게 유지되도록 포기기 및 교반기의 가동상태를 자동적으로 조절한다.( [도6] ∼ [도10] 참조).

또한 SBR반응조에는 지름 0.1∼0.15mm의 미세사를 투입하여, 미생물이 이 미세사에 부착하여 생물담체가 되도록 함으로써, 반응조내의 미생물 농도를 대폭적으로 증가하고, 침전속도를 빠르게 하여 처리 효율을 높인다.

미세사를 이용한 생물담체의 작용으로 SBR반응조의 처리속도는 기존의 부유 성장식 반응조에 비하여 2배 이상 빠르게 할 수 있다.

SBR반응조(30)은 2개이상 설치하여 서로 교대로 반복하여 운전함으로서, 유입수의 처리가 연속적으로 이루어지도록 한다.

SBR반응조에서 생물처리가 완료된 유입수는 약 30∼40분간 침전시킨 후 상등수는 상등수 집수장치(31 )를 통하여 상등수 저류조(40)으로 이송한다.

상등수 저류조에 이송된 상등수는 상등수 배수펌프(41)에 의하여 선택적으로 설치하는 3차 처리공정(50) 또는 소독조(60)으로 이송되어 소독처리한 후에 방류수역으로 방류된다.

상등수 저류조에는 수위측정기를 설치하여 수위가 상한치가 되면 상등수 배수펌프가 정지하고, 수위가 하한치가 되면 상등수 배수펌프가 가동하게 한다.

SBR반응조의 침전공정에서 침전된 슬러지중 잉여 슬러지는 잉여 슬러지 펌프를 통하여 담체분리기(80)으로 이송한다.

담체 분리기(80)은 여러 가지 방법이 사용될 수 있으며, 수력사이클론 방식이 가장 바람직하다.

잉여 슬러지 중에는 부유 미생물과 생물담체(100)가 포함되어 있으며, 생물담체는 부유미생물보다 비중이 크기 때문에 수력사이클론 내에서 원심력에 의하여 생물담체는 담체 분리기의 하부로 침전되고, 부유 미생물 슬러지는 상부를 통하여 배출된다.

침전된 생물담체(100)는 담체이송펌프(81)을 통하여 SBR반응조(30)으로 이송하여 재이용하고, 분리된 슬러지는 슬러지 농축 탈수장치(90)으로 이송하여 탈수처리한 다음 상등수는 유입부로 반송하고, 탈수 케이크는 외부로 반출하여 처분한다.

SBR반응조(30)에서 유기물 및 질소, 인 등의 영양염류를 정화하여 제거하는 방법은 다음과 같다.

[도1] 은 혐기, 호기반복운전을 하고, 혐기공정에서 유기물을 이용하여 탈질을 하고 호기공정에서 질산화를 함으로써, SBR반응조(30)에서 유기물 및 질소, 인등을 정화하는 처리공정으로서, SBR 반응조(30)는 혐기, 호기공정을 일정시간씩 교대로 수회 반복하면서 혐기공정에서는 탈질작용과 인 방출작용을 하고, 호기공정에서는 질산화 및 인의 과다흡수작용을 하고 최종적으로 침전 및 방류를 하는 공정을 반복한다.

탈질은 호기공정에서, 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로박터(Nitrobacter)등의 질산화세균의 작용으로 암모니아성 질소를 질산성질소로 질산화하고, 혐기공정에서 탈질세균의 작용으로 질산성 질소를 질소가스(N₂)로 전환하여 질소를 제거한다.

혐기, 호기 공정의 교대반복횟수는 통상적으로 3∼5/한 사이클이 일반적이며, 교대반복운전횟수가 많을수록 탈질율이 높아지므로 교대 반복 운전횟수는 요구되는 탈질율을 고려하여 정한다.

혐기공정과 호기공정의 운전시간 비율은 일반적으로 6:4의 비율로 운전하며, 이 시간비율은 수온 20℃를 기준으로 한 것이고, 탈질세균과 질산화세균의 온도계수가 다르므로 수온변화 시에는 그에 따라 이 비율이 보정되어야 한다.(이와 관련하여서는 본 출원인의 선출원 특허 출원번호 10-2008-0039387호. 2008.04.08 참조)

혐기, 호기공정을 5회 반복하는 경우 1회당 혐기공정시간은 36분, 호기공정시간은 24분으로 하고 유입수 공급시간은 매 혐기공정 시작시마다 5∼10분간 공급 하여 탈질에 필요한 유기물을 공급하고, 탈질시간을 확보한다.

혐기공정에서는 교반기를 가동하여 완전혼합조건을 유지하고 DO 농도를 0.2㎎/L 이하가되도록하거나 ORP값이 -300∼350mV가 되도록 유지하고, 호기공정에서는 산기관에 공기를 공급하거나 표면포기기 등의 기계장치를 가동하여 공기를 공급함으로서, DO 농도를 2.0㎎/L 이상이 되도록 유지한다.

또한 본 SBR반응조(30)에서 질산화 동시 탈질법으로 질소 및 인 등을 정화하여 제거할 수 있다.

침전공정에서는 슬러지를 중력침전하고, 상등수 배수공정에서는 상등수를 상등수 저류조로 이송한다.

[도2] 는 본 SBR반응조에서 질산화 동시 탈질법을 수행하는 공정순서도로서, 질산화동시탈질은 암모니아성 질소가 외견상 질산화를 거치지 않고 바로 탈질이 되는 것처럼 보이기 때문에 호기탈질(aerobic deammonification)이라고도 하며, 혐기, 제한호기, 호기, 침전, 상등수배수를 한 사이클로 하는 공정을 반복하며, 유입수는 혐기공정 초기에 일부를 공급하고 나머지 유입수량은 제한 호기공정의 전반 3/4이내 또는 4/5이내의 기간에 걸쳐서 균등하게 공급한다.

혐기공정은 인 방출이 주목적이며, 일부 미처리된 질산성 질소를 탈질하며, 부수적으로 슬러지의 벌킹을 방지하기 위한 것이다.

제한 호기 공정에서 유입수를 전반 3/4이내 또는 4/5이내의 기간 동안에 균등하게 공급하는 이유는 유입수의 집중 공급시 야기되는 필요산소량의 급증에 따른 포기장치의 용량이 과대해지는 것을 방지하고 동시에 탈질효율을 높이기 위한 것 으로써. 제한호기공정에서 유입수를 공급하는 시간은 유입수질 및 탈질효율에 따라 매우 짧은 시간부터 긴 시간까지 다양하게 변경될 수 있다.

호기공정은 슬러지가 인을 과다 흡수하도록 촉진하여 슬러지중의 인 함량을 높여서, 슬러지 제거를 통한 인 제거율을 높이기 위함과 동시에 혹시 있을 수도 있는 미량의 미처리 유기물 제거 및 암모니아성 질소의 질산화를 위한 것이다.

침전공정은 슬러지와 상등수를 분리하기 위하여 30∼40분간 중력식으로 침전시키고, 침전이 완료되면 상등수는 상등수 집수장치를 통하여 상등수 저류조로 이송하고, 잉여 슬러지는 잉여 슬러지 펌프를 사용하여 담체 분리기로 이송한다.

일반적으로 혐기, 호기 상태를 이용하는 탈질공정의 경우 호기공정의 DO의 적정값은 2∼4mg/L이며 질산화 동시탈질의 경우는 제한호기공정의 ORP값을 +330mV(백금전극 사용시는 ＋125mV)로 일정하게 유지해야 하고 DO농도는 0.3∼0.8mg/L범위로 유지하여야 한다.

질산화동시탈질은 전통적인 질산화 및 혐기 탈질과는 다른 미생물 대사 과정을 가지는 새로운 질소제거 방법으로 그 반응 속도는 전통적인 질산화 및 혐기 탈질에 비하여 상대적으로 매우 느리다.

MLSS(혼합액 고형물농도) 3,000mg/ℓ정도일 때의 질산화동시탈질 공정의 질산화 속도 정수와 탈질속도정수는 다음과 같은 시험예가 있다.

* 질산화속도정수 : Kn=0.31exp(0.0877T)mgN/gss.hr

* 탈질속도정수 : Kd=0.40exp(0.057T)mgN/gss.hr

상기 속도정수와 3,000mg/L의 MLSS 농도에서 질산화동시탈질에 필요한 체류 시간은 8시간이었으며 내생탈질6시간과 2시간의 호기공정을 포함한 총 체류시간은 16시간으로서, 이와 같이 긴 체류시간을 SBR방식으로 처리할 경우, MLSS농도가 3,000mg/L정도로 제한을 받는 부유식 반응조를 가진 경우, SBR반응조가 너무 커져서 실현이 불가능하였다.

SBR반응조에서 MLSS농도를 높이면 높일수록 체류시간은 짧아지며, 미세사 생물담체를 이용한 생물담체의 MLSS농도는 6,000∼10,000mg/L에서도 중력침전이 가능함으로, 체류시간은 2.5∼4시간으로 단축이 가능하다.

긴 시간이 걸리는 내생탈질을 혐기탈질공정으로 하고, 제한호기, 호기공정으로 공정을 구성하고, 미세사 생물담체를 사용하면, 위에서 설명한 것처럼 질산화동시탈질공정을 수행하는 SBR반응조의 크기를 대폭 줄일 수 있고, 통상적으로 한 사이클을 6시간으로 하는 SBR공정시간으로, 질산화동시탈질공정이 가능하게 된다.

질산화동시탈질의 질소 제거는 주로 아질산균인 Nitrosomonas 및 Acaligenes faecalis, Thiopharera pantotropha 등의 세균에 의하여, DO농도가 낮은 호기조건에서, 질산화와 탈질이 동시에 이루어지며 [반응식1] 과 같은 과정으로 일어나는 것으로 추정된다.

[반응식1]

NH₄ -N + 1.26 NO₂ + 0.1 CO₂ + 1.42H =1.12 N₂ +0.020 C₅H₇O₂ N + 2.64H₂ O

위 [반응식1] 에 의하여 질소제거(탈질) 효과를 계산하면 다음과 같다.

[반응식1] 에서 암모니아(NH₄ -N) 1분자와 아질산(NO₂ ) 1.26분자가 반응하 여 질소가스(N₂ )1.12분자 와 슬러지로서 0.02N의 질소가 발생하여 이중 N₂ 1.12분자는 질소가스로서 제거하고 0.020N은 슬러지로서 제거하면 제거하는 총 질소는 (2.24N + 0.02N =2.26N)으로 유입수 중에 존재하던 질소 (NH₄ -N + 1.26NO₃ = 2.26N)에 대하여 2.267÷2.26=1.0 즉 이론적으로 100％의 질소를 제거 할 수 있으며 실험결과는 유입수의 CODcr/NH₄-N의 비율이 11.2에서 100％제거가 가능하였으며, CODcr/NH₄-N비율이 이 값보다 작으면 질소제거율이 저하하고, CODcr/NH₄-N비율이 이 값보다 더 크면 COD제거율이 저하하였으나 . 이런 경우에도 미처리된 COD는 호기공정에서 추가적으로 제거하였다.

생물담체를 조성하는 방법은 SBR 반응조(30)내에 지름이 0.1∼0.15mm의 미세사(미세한 모래)(100)를 주입하고, 약 1∼3개월간 운전을 하면 이 미세사에 SBR 반응조 내의 미생물이 부착하여 생물막을 형성하며, 생물막의 두께는 통상 100㎛이내이다.

외국에서 UASBR(상향류식 혐기성 반응조)에 미세사를 사용한 경우 생물막 두께가 1mm정도인 사례가 보고되어 있으나, 본 SBR 반응조에서는 공기교반 및 기계교반 조건하에서 생물막이 형성되므로, 강한 교반력에 의하여 생물막 두께가 어느정도 이상이 되면 생물담체로부터 탈락되므로 생물막 두께는 거의 일정하게 유지된다.

이 미세사에 미생물이 부착하여 생물막을 형성하면, SBR 반응조내의 미생물량(MLSS)을 증가시키기가 매우 용이하며, 또한 이 미세사 생물담체(100)의 비중이 커서 무겁고( 모래의 경우 2.5) 지름이 크기 때문에 Stokes의 침전공식에 따라 침전속도가 매우 크게 되어 침전이 신속하게 이루어진다.

실제 SBR 반응조내에서의 슬러지 침전은 슬러지 농도가 높아서 단독침전이 아니고 간첩침전이 됨으로 Stokes의 침전법칙에 따른 침전속도에는 미치지 못하지만 침전속도는 현저히 증가하여 침전이 빠르게 일어난다.

SBR 반응조 내에서 생물담체가 반응조의 바닥에 가라앉지 않고, 유동상태를 유지하기 위해서는 포기(aeration) 또는 교반시의 유체유동 속도가 생물담체의 침전 종속도보다 커야하고, 또한 침전시 반응조 바닥에 침전되었던 생물담체가 다시 떠오르는 속도(소류속도라고 함)보다 커야 한다.

일반적으로 SBR 반응조 내에서 유입수와 생물담체 및 혼합액이 활발히 접촉하기 위해서는 완전혼합조건을 유지해야 하며, 완전혼합조건은 SBR 반응조 내의 모든 부분에서 유속이 0.2m/s이상이어야 한다고 정의된다.

따라서 생물담체가 SBR 반응조 내에서 유동하고, 또 침전 후 다시 떠오르기 위해서는 생물담체의 침전 종속도 및 소류속도가 완전혼합조건인 0.2m/s보다 작아야 한다.

[계산식1] 은 독립입자의 종속도를 구하는 식으로서, Reynolds Number가 1 보다 작은 경우 구형(球形)의 독립입자가 정지유체 또는 층류 층을 침하하는 종속도는 다음 [계산식1] 과 같고 소류속도는 [계산식2] 와 같다.

[계산식1]

Vs = g(ρs -ρ)d＾2/(18·μ)

여기서, Vs : 독립입자 종속도(cm/sec)

ρ : 유체의 밀도 (g/㎤)

μ : 유체의 점성계수(g/cm·sec)

ρs : 입자의 밀도 (g/㎤)

g :중력가속도(980cm/sec²)

d : 입자경 (cm)

[계산식2]

Vc ={8β·g·(s-1)·d/f}^(1/2)

여기서, Vc : 소류속도(cm/sec)

β : 상수(모래인 경우 0.04)

g :중력가속도(980cm/sec²)

s : 입자의 비중

d : 입자경 (cm)

f : Darcy-weisbach 마찰계수(0.03)

[표1] 및 [표2] 는 각종 미세사 생물담체에 대한 물리적 특성과 [계산식1] 과 [계산식2] 에 의한 수온 4℃에서의 침전속도 및 소류속도를 표시한 것이다.

[표1] 각종 미세사의 특성

[표2] 각종 생물담체의 특성

상기 [표1] 과 [표2] 에 표기된 것과 같이 미세사나 생물담체 모두에 있어서 침전속도 및 소류속도가 완전혼합조건의 유속인 0.2m/s보다 작으므로 생물담체는 SBR반응조 내에서 유동상태를 유지할 수 있음을 알 수 있다.

또한 연속류식 처리장의 최종 침전지의 표면적부하가 20m/일 정도이고, 빠른 침전속도로 계획된 SBR반응조의 침전속도가 70m/일 정도인 것과 비교하면 상기 [표2] 에 표기된 생물담체의 침전속도는 기존 침전방법의 7∼12배로 매우 빠른 것을 알 수 있다.

생물담체에 부착된 생물막 두께를 50㎛로 가정했을 경우의 담체의 부피에 대 한 미생물의 부피는 0.15mm 미세사를 사용한 생물담체(지름0.25mm)의 경우 0.22 : 0.78이며, 생물담체량은 부피기준으로 필요 미생물량의 28.2％를 투입하면 된다.

예를 들어 1,000㎥의 반응조에 5,000mg/L의 미생물이 필요하다면 필요 미생물량은 5,000kg이고, 비중이 1이라면 5㎥의 생물량이 필요하므로, 생물담체 초기 투입량은 5 × 0.282 = 1.41㎥의 미세사를 투입하여 생물담체로 배양하면 된다.

초기에 투입하는 미세사의 반응조부피에 대한 비율은 0.14％이다.

따라서 대부분의 생물반응조에서 계산상 필요로 하는 MLSS농도가 10,000mg/L이하인 것을 고려한다면, 초기 투입 미세사의 부피 비율은 0.3％ 이하의 매우 작은 양으로 충분하다.

이와 같이 작은 양은, 기존의 생물담체 공법들이 대부분 5∼20％의 담체량을 필요로 하는 것에 비하면 매우 작은 양임을 알 수 있고 따라서 작업이 용이하고, 경제적임을 나타내고 있다.

또한 생물담체의 재료는 내마모성이 강한 미세한 모래, 제올라이트, 안쓰라사이트, 활성탄입자, 가네트(garnet), 다공성 세라믹, 현무암, 코크스 등이 사용될 수 있으며 미생물의 부착이 용이한 다공성 입자인 제올라이트, 안쓰라사이트, 활성탄입자, 다공성세라믹, 현무암등의 다공질 재료의 사용이 더욱 바람직하다.

상기 SBR반응조의 운전에 있어서, 침전 및 상등수 배수를 위한 시간이 1시간 이상 걸리고 이때 생물담체(100)는 슬러지와 함께 반응조 바닥에 두껍게 가라앉아 있는 상태가 되는데, 혐기공정 시작시에 유체의 유동속도가 소류속도보다 크더라도 유입수 성상이나 슬러지 층의 두께 등에 따라서는 생물담체(100)이 신속히 떠올라 유동하지 않을 우려가 있는 경우에는, 최초 혐기공정 시작시 약 0.5∼3분간 산기관에 공기를 공급하여 포기함으로써, 생물담체를 신속히 소류(떠오르게) 하여 유동을 활성화 시킬 수 있다. (도 [3] 과 [4] 참조)

SBR반응조의 포기장치는 기계식 교반기(30)과 SBR반응조 바닥에 설치한 산기관(32와 산기관에 공기를 공급하는 송풍기(34), SBR반응조 내의 DO, ORP, pH를 측정하는 DO 메타(36 ), ORP메타(37), pH메타(38)와 이 신호를 받아서, SBR반응조 내의 DO 또는 ORP값을 일정하게 유지하도록 제어하고, 혐기, 호기 등 공정순서와 공정별 운전시간을 설정하고 제어하는 자동 제어기(35)로 구성한다.( [6] 참조)

또한 SBR 반응조의 포기장치는 이중폰툰(pontoon)식 표면포기기(39)와 DO메타(36),ORP메타(37)pH메타(38)와 이 신호를 받아서, SBR 반응 조 내의 DO 또는 ORP값을 일정하게 유지하도록 제어하고, 혐기,호기 등 공정순서와 공정별 운전시간을 설정하고 제어하는 자동 제어기(35)로 구성한다.(제7도 참조)

이중 폰툰식 표면 포기기(39)는 이중 폰툰의 하나는 고정식 폰툰(39-2)이고, 하나는 가변식 폰툰(39-3)으로 하여, 호기공정의 운전시에는 이중폰툰의 가변식 폰툰(39-3)에 압축공기를 공급하여 부력을 증가시켜서, 폰툰이 더 떠오르게 하여 표면 포기기의 임펠러(39-8)의 일부가 수면위로 나오도록 하여, 공기 공급능력을 최대로 하고, 혐기공정의 운전 시에는 가변식 폰툰(39-3)의 공기를 배기하여 부력을 감소시켜서, 이중폰툰이 물속에 더 잠기게 하여 표면포기기(39)의 임펠러(39-8)가 수면 속에 깊이 잠기게 하여, 공기는 공급하지 않고, 혐기상태로 SBR 반응조를 교반하게 하였다.

표면 포기기는 혐기공정시와 호기 공정시 속도변화가 가능하게하고, 수면변동에 따라 적절한 교반력 및 산소 공급을 위하여, 인버터등을 설치하여, 가변속도운전이 가능케 한다. ( [7] , [11] 참조)

또한 SBR반응조의 포기장치는 SBR반응조 바닥에 설치한 수중포기기(32A)와 수중포기기에 공기를 공급하는 송풍기(34), SBR반응조 내의 DO, ORP, pH를 측정하는 DO 메타(36 ), ORP메타(37), pH메타(38)와 이 신호를 받아서, SBR반응조 내의 DO 또는 ORP값을 일정하게 유지하도록 제어하고, 혐기, 호기 등 공정순서와 공정별 운전시간을 설정하고 제어하는 자동 제어기(35)로 구성한다.( [8] 참조)

또한 SBR반응조의 포기장치는 SBR반응조 바닥근처에서 수면위까지 길게 설치한 자흡식 수중포기기(32B)와 자흡식 수중포기기에 공급하는 공기량 제어 및 공기공급, 중단을 제어하는 공기제어변(33A), SBR반응조 내의 DO, ORP, pH를 측정하는 DO 메타(36 ), ORP메타(37), pH메타(38)와 이 신호를 받아서, SBR반응조 내의 DO 또는 ORP값을 일정하게 유지하도록 제어하고, 혐기, 호기 등 공정순서와 공정별 운전시간을 설정하고 제어하는 자동 제어기(35)로 구성한다.( [9] 참조)

또한 SBR 반응조의 포기장치는 SBR 반응조 내의 폰툰(pontoon)에 설치한 단축형 자흡식 수중 포기기(32C)와 단축형 자흡식 수중 포기기의 폰툰에 공기를 공급, 제어하는 공기 제어변(33C),SBR 반응조 내의 DO 또는 ORP값을 일정하게 유지하도록 제어하고, 혐기, 호기 등의 공정순서와 공정별 운전시간을 설정하고, 제어하는 자동 제어기(35)로 구성한다.(제10도 참조)

도 1은 본 발명의 SBR반응조의 혐기탈질 및 호기질산화 공정의 처리순서도.

도 2는 본 발명의 SBR반응조의 질산화 동시 탈질공정의 처리순서도.

도 3은 도1의 공정에서 최초 혐기공정의 초기에 공기를 공급하여 단시간동안 포기를 하는 것을 나타낸 처리순서도.

도 4는 도2의 공정에서 최초 혐기공정의 초기에 공기를 공급하여 단시간동안 포기를 하는 것을 나타낸 처리순서도.

도 5는 본 발명의 SBR공법의 공정 구성도.

도 6은 본 발명의 SBR반응조 내의 산기장치 등을 표시한 설명도.

도 7은 본 발명의 SBR반응조 내의 2중부통식 표면포기기 등을 표시한 설명도.

도 8은 본 발명의 SBR반응조 내의 수중포기기 등을 표시한 설명도.

도 9는 본 발명의 SBR반응조 내의 자흡식 수중포기기 등을 표시한 설명도.

도 10은 본 발명의 SBR반응조 내의 부유식 단축형 자흡식 수중포기기 등을 표시한 설명도.

도 11은 본 발명의 SBR반응조 내의 2중부통식 표면포기기의 상세한 설명도.

Claims

유입수의 협잡물 종합처리장치 또는 침사지 설비에서, 협잡물과 0.15mm이상의 모래를 제거하는 단계;

유량조정 조에서 유입수를 교반하면서 일정시간 저장하는 단계;

SBR 반응조는 인 방출을 위한 혐기공정, 질산화 동시 탈질을 위한 제한 호기공정, 유기물 제거 및 완전 질산화를 위한 호기공정, 침전공정 및 상등수 배수공정을 반복하여 운전하는 단계;

유입수 이송펌프로 유입수를 2개 이상으로 구성한 SBR 반응조로 이송하되, 유입수를 혐기공정 초기 및 제한호기공정의 초기부터 3/4이내의 기간 동안 균등하게 분할하여 공급하는 단계;

SBR 반응조 내에서 미세사로 형성한 생물담체가 혐기공정과 호기공정 중에 부유하며 유동하도록 완전혼합조건을 유지하는 단계;

SBR 반응조에서 혐기공정에서는 기계교반을 하고, 호기공정에서는 공기를 공급하고, 침전공정에서는 중력식 침전으로 상등수와 슬러지를 분리하고, 상등수 배수 공정에서는 상등수 집수장치로 상등수를 집수하여 상등수 저류조로 이송하는 단계;

자동 제어장치는 SBR 반응조의 제한 호기 공정에서는 DO농도를 0.3∼0.8mg/L 범위에서, ORP값을 +330mV로 일정하게 자동적으로 유지하고, 호기공정에서는 DO농도를 2.0mg/L이상으로 유지하고, 혐기공정에서는 ORP값이 -300mV이하가 되도록 하고, 혐기공정은 0.5∼1.5시간, 제한호기공정은 3.5∼4시간, 호기공정은 0.5∼1시간으로 제어 및 기계 장치의 운전을 자동으로 제어하는 단계;

SBR 반응조에서 발생한 잉여 슬러지는 담체분리기로 이송하여, 담체와 잉여 슬러지를 분리하는 단계;

분리된 잉여 슬러지는 잉여 슬러지 펌프로 농축탈수장치로 이송하여 탈수, 처분하는 단계;

분리된 담체를 담체이송펌프로 SBR 반응조로 이송하는 단계; 및

상등수 저류조의 상등수를 선택적으로 적용하는 3차처리와 소독을 하여 방류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세사 생물담체를 이용한 연속 회분식 하, 폐수/축산폐수처리방법.
청구항 1에 있어서, 최조의 혐기공정 초기에 0.5∼3분간 포기장치에 공기를 공급하여, 미세사 생물담체의 소류를 촉진하는 것을 특징으로 하는 미세사 생물담체를 이용한 연속 회분식 하, 폐수/축산폐수처리방법.
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