KR101761949B1 - 현탁 매질 막 생물학적 반응기 시스템 및 현탁 시스템을 포함하는 공정 - Google Patents

현탁 매질 막 생물학적 반응기 시스템 및 현탁 시스템을 포함하는 공정 Download PDF

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윌리엄 지. 코너
모하메드 에이. 알-하지리
토마스 이. 슐츠
마이클 하우데쉘
채드 엘. 펠치
매튜 패터슨
사무엘 샤파릭
커트 쿨리
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사우디 아라비안 오일 컴퍼니
지멘스 인더스트리, 인크.
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Abstract

분리 서브시스템, 현탁 시스템 및 막 운전 시스템을 구비하는 생물학적 반응기를 포함하는 폐수 처리 시스템이 제공된다. 분리 서브 시스템은 혼합액을 갖는 생물학적 반응기에서 흡착 물질을 유지시키도록 구성되고 배치된다. 현탁 시스템은 생물학적 반응기 내에 위치하고, 혼합액을 갖는 현탁액 중에 흡착 물질을 유지시키도록 구성되고 배치된다. 막 운전 시스템은 생물학적 반응기의 하류에 위치하고, 생물학적 반응기로부터의 처리된 혼합액을 수용하고 막 투과물을 방출하도록 구성되고 배치된다.

Description

현탁 매질 막 생물학적 반응기 시스템 및 현탁 시스템을 포함하는 공정{SUSPENDED MEDIA MEMBRANE BIOLOGICAL REACTOR SYSTEM AND PROCESS INCLUDING SUSPENSION SYSTEM}
본 출원은 전체 내용이 본원에 참고문헌으로 인용된, 2009년 7월 8일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/224,000호 및 2009년 6월 15일에 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/186,983호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 폐수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
가정용 하수 및 산업폐수의 효과적인 취급은 삶의 질 및 정수의 보전을 증가시키는 매우 중요한 측면이다. 약 반세기 전까지의 표준 관행인, 강, 호수 및 대양과 같은 수자원에서 폐수를 단순히 방출시키는 것과 관련된 문제점은 명백하며 - 생물학적 및 화학적 폐기물은 전염병의 확산 및 발암성 화학 물질에 대한 노출을 포함하는 모든 생활형에 대한 위험을 발생시킨다. 따라서, 폐수 처리 공정은 가축 개체군으로부터의 위생적 폐수를 세척하는 아주 흔한 도시 폐수 처리 설비로부터 다양한 산업 분야로부터의 폐수 중의 특정 개체군을 해결해야 하는 특수화된 산업폐수 처리 공정으로의 시스템으로 발달하였다.
생물학적 내성 및 생물학적 억제성 유기 및 무기 화합물은 처리하려는 특정 산업적 및 위생적 폐수 스트림 중에 존재한다. 이러한 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물의 처리를 해결하기 위한 다양한 시도가 이루어졌다. 공지된 처리의 특정 유형은 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 유기 화합물을 흡착시키고 후속적으로 제거하기 위한 분말 활성탄의 사용을 포함한다.
그럼에도 불구하고, 분말 활성탄 및 다른 기존 기술을 사용하는 것과 관련된 단점 없이 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 유기 및 무기 화합물을 함유하는 폐수를 처리하기 위한 필요성이 존재한다.
본 발명은 폐수 처리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
하나 이상의 구현예에 따라, 본 발명은 폐수를 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하나 이상의 구현예에 따라, 본 발명은 분리 서브시스템, 현탁 시스템 및 막 운전 시스템을 구비한 생물학적 반응기를 포함하는 폐수 처리 시스템에 관한 것이다. 분리 시스템은 혼합액을 갖는 생물학적 반응기에서 흡착 물질을 유지시키도록 구성되고 배치된다. 현탁 시스템은 생물학적 반응기 내에 위치하고, 혼합액을 갖는 현탁액 중에 흡착 물질을 유지시키도록 구성되고 배치된다. 막 운전 시스템은 생물학적 반응기의 하류에 위치하고, 생물학적 반응기로부터의 처리된 혼합액을 수용하고 막 투과물을 방출하도록 구성되고 배치된다.
하나 이상의 구현예에 따라, 현탁 시스템은 가스 리프트 현탁 시스템을 포함한다. 가스 리프트 현탁 시스템은 생물학적 반응기에 위치한 적어도 하나의 흡출관 및 가스를 흡출관의 유입구 말단으로 안내하도록 위치하고 치수화된 하나 이상의 구멍을 갖는 가스 도관을 포함할 수 있다. 가스 리프트 현탁 시스템은 택일적으로 생물학적 반응기에 위치한 적어도 하나의 드래프트 트로프 및 가스를 드래프트 트로프의 하부로 안내하도록 위치하고 치수화된 하나 이상의 구멍을 갖는 가스 도관을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따라, 현탁 시스템은 제트 현탁 시스템을 포함한다.
하나 이상의 구현예에 따라, 분리 서브시스템은 생물학적 반응기의 배출구에 위치한 스크린을 포함한다.
하나 이상의 구현예에 따라, 분리 서브시스템은 생물학적 반응기의 배출구 근위에 위치한 침전 영역을 포함한다. 침전 영역은 흡착 물질을 혼합액으로부터 분리시키고 생물학적 반응기의 하부에서 혼합액 내로 침전시키는 정지 영역을 규정하도록 위치하고 치수화되는 제 1 배플 및 제 2 배플을 포함할 수 있다. 추가로, 침전 영역은 생물학적 반응기의 배출구에 위치한 스크린 또는 위어(weir)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따라, 본 발명은 흡착 물질 도입 장치의 공급원이 생물학적 반응기와 연통하고 있는 폐수 처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 센서는 시스템의 파라미터를 측정하도록 구성되고 배치된다. 추가로, 제어기는 센서와 전자 연통하고 있으며, 측정된 시스템의 파라미터에 근거한 작용의 수행을 지시하도록 프로그램화된다. 측정된 파라미터는 하나 이상의 예정된 화합물의 농도일 수 있다. 작용은 생물학적 반응기로부터의 흡착 물질의 적어도 일부를 제거하고/거나 흡착 물질을 생물학적 반응기에 첨가하는 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따라, 본 발명은 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리 시스템에 관한 것이다. 시스템은 폐수 유입구, 혼합액 배출구 및 혼합액 배출구와 관련된 분리 서브시스템을 구비한 생물학적 반응기를 포함한다. 시스템은 또한 생물학적 반응기에 위치한 흡착 물질에 대한 현탁 시스템, 및 혼합액 배출구와 유체 연통하고 있는 유입구, 및 처리된 유출물 배출구를 구비한 생물학적 반응기의 하류에 위치한 막 운전 시스템을 포함한다.
하나 이상의 구현예에 따라, 본 발명은 폐수를 처리하기 위한 공정에 관한 것이다. 공정은 흡착 물질을 혼합액을 생물학적 반응기로 도입시키는 단계; 흡착 물질을 혼합액을 갖는 생물학적 반응기 내로 도입시키는 단계; 흡착 물질에 의하여 혼합액으로부터의 오염 물질의 흡착을 촉진하는 운전 조건하에 가스를 사용하여 혼합액 중에 흡착 물질을 현탁시키는 단계; 흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않는 유출물을 생물학적 반응기로부터 막 운전 시스템으로 통과시키면서 흡착 물질을 생물학적 반응기에서 유지시키는 단계를 포함한다.
이들 대표적인 측면 및 구현예의 또 다른 측면, 구현예 및 장점은 하기에 상세히 설명된다. 더욱이, 상기 정보 및 하기의 상세한 설명은 다양한 측면 및 구현예의 단순히 예시적인 예이며, 청구된 측면 및 구현예의 특성 및 특징을 이해하기 위한 개요 및 체계를 제공하도록 의도됨이 이해되어야 한다. 첨부 도면은 다양한 측면 및 구현예의 예시 및 추가의 이해를 제공하도록 포함되며, 명세서의 일부 내에 합체되거나 이를 구성한다. 명세서의 나머지 부분과 함께 도면은 기술되고 청구된 측면 및 구현예의 원리 및 운전을 설명하는 역할을 한다.
본 발명에 따르면 폐수 처리 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 하기에 그리고 모두 본 발명의 장치, 시스템 및 방법을 기술하고 이에 관한 첨부 도면을 참조하여 추가로 상세히 기술될 것이다. 축척으로 도시하도록 의도되지 않은 도면에서, 다양한 도면으로 예시된 각각의 유사한 부품은 유사한 번호로 표시된다.
도 1은 현탁액 중의 흡착 물질을 갖는 하나 이상의 영역을 함유하는 생물학적 반응기를 사용하는 막 생물학적 반응기 시스템의 개략도이다;
도 2는 막 운전 시스템의 상류의 생물학적 반응기에서 흡착 물질을 사용하는 폐수 처리 시스템의 한 구현예의 개략도이다;
도 3은 탈질소 영역을 포함하는 도 2에 도시된 것과 유사한 시스템의 제 2 구현예의 개략도이다;
도 4는 생물학적 반응기 탱크의 단지 일부에서 흡착 물질이 현탁액 중에 유지되는 또 다른 구현예의 개략도이다;
도 5는 무산소 영역을 포함하는 다중 구획으로 분할된 생물학적 반응기의 추가의 구현예의 개략도이다;
도 6은 생물학적 반응기 중 단지 하나에서 흡착 물질을 현탁액 중에 유지시키는 일련의 생물학적 반응기를 사용하는 추가적 구현예의 개략도이다;
도 7 및 도 8은 혼합액 중의 흡착 물질의 현탁을 위한 제트 현탁 시스템을 도시한 생물학적 반응기 시스템의 구현예이다;
도 9 및 10은 혼합액을 흡착 물질이 제거된 공급원으로부터 취하는, 혼합액 중의 흡착 물질의 현탁을 위한 제트 현탁 시스템을 도시한 생물학적 반응기 시스템의 택일적 구현예이며, ;
도 11은 흡착 물질을 제트 노즐을 통해 순환시키지 않는, 혼합액 중의 흡착 물질의 현탁을 위한 제트 현탁 시스템을 도시한 생물학적 반응기 시스템의 택일적 구현예이다;
도 12는 현탁액 중에 흡착 물질을 유지시키기 위해 순환을 제공하기 위한 가스 리프트 현탁 시스템을 도시한 생물학적 반응기의 추가의 구현예이다;
도 13a 및 13b는 침전 영역을 도시한 추가의 구현예이다;
도 14는 막 생물학적 반응기 시스템에서의 생물학적 순응의 다양한 단계에서의 공급물 COD 농도(㎎/ℓ) 및 나머지 유출물 COD 농도(원래의 %로서)를 도시한 도표이다;
도 15는 제트 현탁 시스템의 사용을 나타내는 실시예에 사용되는 유형의 제트 노즐의 구현예의 개략도이다;
도 16은 본원의 또 다른 실시예에 사용되는 시스템 배치의 개략도이다;
도 17는 도 16의 시스템 배치를 사용하는 다양한 시험 조건 하에 결정되는 바와 같은 특정 노즐목 속도 및 액체 유속 하의 흡착 물질의 현탁을 도시한 도표이다;
도 18 및 19는 도 16의 시스템 배치에 사용되는 생물학적 반응기의 구현예의 상면도 및 단면도이다;
도 20은 가스 리프트 현탁 시스템을 사용하는 본원의 또 다른 실시예에서 다양한 유형의 흡착 물질에 대한 실행 시간의 함수로서 소모를 도시한 도표이다.
도 21은 가스 리프트 현탁 시스템을 사용하는 생물학적 반응기의 구현예의 상면도 및 단면도이다;
도 22는 도 21의 가스 리프트 현탁 시스템의 흐름 패턴의 개략도이다;
도 23은 가스 리프트 현탁 시스템의 또 다른 배치를 사용하는 생물학적 반응기의 구현예의 상면도 및 단면도이다;
도 24 및 25는 가스 리프트 현탁 시스템의 다양한 배치를 사용하는 생물학적 반응기의 구현예의 상면도, 측면도 및 말단 단면도이다.
본원에 사용되는 바와 같이, "생물학적 내성 화합물"은 미생물과 접촉할 때에 생물학적으로 분해되기 어려운 폐수 중의 화학적 산소 요구("COD") 화합물(유기 및/또는 무기)의 유형을 의미한다. "생물학적 내성 화합물"은 약간의 내성 내지 고도의 내성의 변동 정도의 내성을 가질 수 있다.
"생물학적 억제성 화합물"은 생물학적 분해 공정을 억제하는 폐수 중의 화합물(유기 및/또는 무기)를 의미한다.
"생물학적으로 불안정한"은 사람 및 동물 폐기물과 같은 단순 유기물, 음식 폐기물, 및 암모니아 및 인계 화합물과 같은 무기물을 "소화하기 쉬운"을 의미한다.
"COD" 또는 "화학적 산소 요구량"은 유기 물질의 산화(분해) 및 암모니아 및 아질산염의 무기 화학물질의 산화를 발생시키는 화학 반응 동안 산소를 소모하기 위한 물의 용량의 측정값을 의미한다. COD 측정은 생물학적으로 불안정하고, 생물학적으로 억제성이고 생물학적으로 내성인 화합물을 포함한다.
"혼합액 현탁 고체" 또는 "MLSS"은 처리되는 폐수 중에 존재하는 둘 모두 용해되고 현탁된 미생물 및 다른 물질을 의미하고; "혼합액 휘발성 현탁 고체" 또는 "MLVSS"은 MLSS 중의 활성 미생물을 의미하고; "혼합액"은 폐수와 MLSS의 혼합된 혼합물을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이 "흡착제" 또는 "흡착 물질"은 처리하려는 폐수 중에 존재하는 것으로 밝혀진 예정된 화학종, 금속 또는 다른 화합물에 대한 친화성을 제공하도록 처리된 과립 활성탄; 과립 철계 화합물, 예를 들어 산화철 복합체; 합성 수지; 및 과립 알루미노-실리케이트 복합체 중 하나 이상을 의미한다.
시스템의 한 구획으로부터 또 다른 구획으로, 예를 들어 현탁된 흡착 물질을 함유하는 생물학적 반응기로부터 막 운전 시스템으로 통과하는 유출물 중의 흡착 물질의 존재를 기술하는 것과 관련하여 "실질적으로 함유하지 않는" 또는 "실질적으로 방지된"은 막 운전 시스템으로 통과하는 흡착 물질의 양을 막 여과 공정의 필요한 효율에 악영향을 주지 않는 양으로 한정하는 것을 의미한다. 예를 들어, 특정 구현예에서, "실질적으로 함유하지 않는" 또는 "실질적으로 방지된"은 생물학적 반응기 또는 하나 이상의 생물학적 반응 영역 내에서 소정의 시스템에 사용하려는 흡착 물질의 예정된 양의 적어도 약 80 부피%, 추가의 구현예에서, 적어도 약 90 부피% 및 더욱 추가의 구현예에서 적어도 약 95 부피%, 및 더욱더 추가의 구현예에서 적어도 약 99 부피%를 유지시키는 것을 의미한다. 그러나, 본원의 설명에 근거하여, 이들 비율이 단순히 예시적인 것이며, 사용되는 막(들)의 유형 및 이들의 내마모성, 필요한 유출물질, 소정의 시스템에 사용하려는 흡착 물질의 예정된 양 및 다른 요인을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 요인들에 의존하여 변할 수 있음이 당업자에 의해 인지될 것이다.
본 발명은 폐수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본원에 사용되는 바와 같이 "폐수"는 폐수 처리 시스템 내로 유동하는 박테리아, 생물학적 내성 화합물 및/또는 생물학적 억제성 화합물에 의해 분해될 수 있는 생분해성 물질, 무기물, 불안정한 유기 화합물의 오염 물질을 갖는, 지표수, 지하수, 및 산업적, 농업용 및 도시 공급원으로부터의 폐수의 스트림과 같은 처리하려는 임의의 물을 규정한다.
산업적 및 도시 공급원으로부터의 폐수는 대표적으로 생물학적 고체 및 불활성 물질, 및 생물학적으로 억제성이고 내성인 유기물을 포함하는 유기물을 함유한다. 생물학적으로 억제성이고 내성인 유기물의 예는 고분자전해질 처리 화학물질과 같은 합성 유기 화학물질을 포함할 수 있다. 다른 생물학적으로 억제성이고 내성인 유기물은 폴리염화비페닐, 다환 방향족 탄화수소, 폴리염화 디벤조-p-디옥신, 및 폴리염화 디벤조푸란을 포함한다. 내분비계 교란 화합물은 또한 생물 내의 호르몬에 영향을 줄 수 있고 환경에서 발견되는 한 부류의 생물학적으로 억제성이고 내성인 유기물이다. 내분비계 교란 화합물의 예는 오일 및 천연 호르몬을 제거하기 위해 사용되는 노닐페놀과 같은 알킬페놀 화합물, 및 17-b-에스트라디올, 에스트론, 테스토스테론, 에티닐 에스트라디올과 같은 피임약에서 발견되는 합성 스테로이드를 포함한다.
처리하려는 폐수의 다른 예는 고농도 폐수; 저농도 폐수; 및 매립지로부터의 침출수를 포함한다. 물은 또한 바이러스를 제거하기 위해 처리될 수 있다. 폐수 중의 오염 물질의 다른 예는 내연제, 용매, 안정화제, 폴리염화비페닐(PCB); 디옥신; 푸란; 다핵 방향족 화합물(PNA); 약제, 석유; 석유 화학 생성물; 석유 화학 부생성물; 셀룰로오스; 인; 인 화합물 및 유도체; 및 비료, 살충제 및 제초제로부터 유도되거나 이들을 생성시키기 위해 사용되는 것과 같은 농업용 화학물질을 포함한다.
산업적 및 도시 공급원으로부터의 폐수는 또한 수처리 공정 동안 유래되고 후속적으로 제거하기 어려운 미량 성분 화합물을 함유할 수 있다. 수처리 공정 동안 도입되는 미량 성분의 예는 전용 양이온성 및 음이온성 수지로부터 방출될 수 있는 N-니트로소디메틸아민(NDMA)과 같은 니트로사민을 포함한다.
일반적으로, 폐수 처리 설비는 물을 세척하기 위해 다중 처리 단계를 사용하여, 물이 호수, 강, 및 스트림과 같은 수역으로부터 안전하게 방출될 수 있게 된다. 현재, 많은 위생적 하수 처리 플랜트는 큰 물체(예를 들어, 바아 스크린), 및 모래, 그릿 및 돌이 침전하는 모래 또는 그릿 채널을 제거하기 위해 기계적 수단을 사용하는 예비 처리 단계를 포함한다. 일부 처리 시스템은 또한 특정 지방, 그리스 및 오일이 스키밍을 위해 표면으로 부유하고, 더 무거운 고체가 바닥에 침전되며, 후속적으로 유산소 또는 무산소 소화조 내에서 처리되어 바이오매스를 소화시키고 생물학적 고체의 수준을 감소시키는 일차 단계를 포함한다.
예비 및/또는 일차 처리 후에, 폐수는 이차 생물학적 활성 슬러지 처리 단계로 전달된다. 폐수의 생물학적 처리가 널리 실시된다. 폐수는 폐기물 활성화 슬러지로 처리되며, 생물학적 고체가 처리 탱크 내에서 박테리아에 의해 처리된다. 활성화 슬러지 공정은 폭기 탱크에서, 대표적으로 그 다음에 정화기/침전 탱크에서의 유산소 생물학적 처리를 수반한다. 침전된 슬러지는 오염 물질을 소화시키기 위해 충분한 혼합액 현탁 고체 농도를 유지시키기 위해 폭기 탱크로 다시 재순환된다. 과량의 바이오고형물, 예를 들어 슬러지의 처분을 위해 이용할 수 있는 일부 대안은 소각, 매립지에서의 처분, 또는 독성 성분이 없는 경우에 비료로서의 사용을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다.
폭기 탱크에서, 공기 또는 순산소와 같은 산소 함유 가스가 혼합액에 첨가된다. 공기로부터의 산소는 대표적으로 박테리아에 의해 사용되어, 폐수 공급물 내에서 현탁액 중에 용해되거나 운반되는 유기 화합물을 생물학적으로 산화시킨다. 생물학적 산화는 대표적으로 폐수로부터 암모니아 및 인 화합물과 같은 유기 오염 물질 및 일부 무기 화합물을 제거하기 위해 이용할 수 있는 최저 비용 산화 방법이며, 생물학적으로 처리가능한 유기 화합물로 오염된 폐수에 대한 가장 널리 사용되는 처리 시스템이다. 전체적으로 생분해에 대한 저항성인 화합물, 생물학적 억제성 화합물, 및/또는 생물학적 내성 화합물을 함유하는 폐수는 통상적인 단순 생물학적 폐수 처리 시스템에 의해 충분히 처리되지 않을 수 있다. 이들 화합물은 단지 처리 탱크 내에서 수리학적 체류 시간 동안 박테리아에 의해 처리될 수 있다. 수리학적 체류 시간은 일반적으로 충분한 생물학적 억제성 화합물 및/또는 생물학적 내성 화합물의 생물학적 산화를 위해 불충분하기 때문에, 이들 내성 화합물의 일부는 처리되거나 파괴되지 않을 수 있고, 유출물 또는 과량의 잔류 슬러지에서 방출 전에 불변하거나 단지 부분적으로 처리된 처리 공정을 통해 통과할 수 있을 것이다.
폭기 탱크로부터의 혼합액 유출물은 대표적으로 정화기/침전 탱크에 들어가서, 농축된 혼합액 현탁 고체를 포함하는 슬러지가 중력에 의해 침전된다. 과량의 바이오매스는 부지 밖 처분을 위해 폐기, 즉 방출된다. 그러나, 폐수 및 경제적 요구에 근거하여, 일부 생물학적 산화 시스템은 폐수 유출물로부터 고체를 제거하기 위해 상이한 처리 방법을 사용한다. 정화기/침전 탱크는 막 운전 시스템으로 교체될 수 있거나, 또는 용해된/유도된 공기부유 장치와 같은 또 다른 단위운전이 사용될 수 있다. 정화기/침전 탱크, 운전 시스템 또는 용해된 공기부유 장치로부터의 액체 유출물은 방출되거나, 방출 전에 추가로 처리된다. 혼합액으로부터 제거되는 고체는 추가 처리를 위해 그리고 시스템 중의 박테리아의 충분한 농도를 유지하기 위해 귀환 활성 슬러지로서 폭기 탱크로 귀환된다. 상기 귀환 활성 슬러지의 일부분은 혼합액 중의 박테리아의 농도를 제어하기 위해 상기 재순환 라인으로부터 주기적으로 제거된다.
종래의 산업용 생물학적 폐수 처리 플랜트 기술에서의 하나의 최근의 진전은 혼합액에 대한 분말 활성탄 입자의 첨가를 포함한다. 분말 활성탄을 이용하는 생물학적 처리 공정에서, 유기물은 활성탄 상에 흡착되고, 슬러지 잔류 시간과 유사한 수리학적 체류 시간 동안 처리 탱크 내에서 유지되며, 따라서 특정 생물학적 억제성 또는 내성 화합물의 증강된 제거를 발생시키는 흡착성 및 생물학적 처리 둘 모두를 일으킬 수 있다. 이들 공정에서, 특정 유기 및 무기 화합물은 분말 활성탄 입자의 표면에 물리적으로 흡착된다.
분말 활성탄은 생물학적 억제성 및 생물학적 내성 화합물을 흡착시킬 수 있는 능력 때문에 통상적인 생물학적 처리 플랜트에 사용되어, 더 낮은 농도의 이들 오염 물질을 갖는 유출물을 제공하여 왔다. 혼합액 중의 분말 활성탄의 포함은 많은 운전적 이점을 제공한다. 탄소는 증가된 오염 물질 제거 및 변동 상태에 대한 증가된 내성을 포함하는 현탁 매질 생물학적 처리 시스템의 장점을 제공한다. 또한, 탄소는 생물학적 억제성 및 생물학적 내성 화합물이 탄소의 표면 상에 흡착하도록 하고, 통상적인 생물학적 처리 시스템에서보다 충분히 더 긴 기간 동안 생물에 노출되도록 하여, 고정막 시스템의 이점과 유사한 이점을 제공한다. 탄소는 또한 생물학적 억제성 유기 물질을 더 소화시킬 수 있는 특이적 균주의 진화를 가능하게 한다. 탄소가 귀환 활성 슬러지를 갖는 폭기 탱크로 연속적으로 다시 재순환된다는 사실, 즉 슬러지 잔류 시간은 박테리아가 생물학적 처리 시스템의 수리학적 체류 시간보다 더 긴 기간 동안 탄소의 표면 상에 흡착되는 생물학적 억제성 유기 화합물을 소화시키는 데에 작용할 수 있음을 의미한다. 상기 공정은 또한 탄소의 생물학적 재생을 발생시키고, 탄소가 탄소의 흡착 용량이 배출되면 탄소의 빈번한 교체 또는 고비용의 물리적 재생을 필요로 하는 단순 충전층 탄소 필터 시스템에서보다 현저히 더 많은 생물학적 억제성 및 생물학적 내성 화합물을 제거하도록 한다. 혼합액 중의 탄소는 또한 특정 화합물을 흡착시키고, 따라서 통상적인 생물학적 산화, 또는 다른식으로 전체적으로 생분해에 대한 저항성에 의해 처리될 수 없는 실질적으로 감소된 농도의 화합물을 함유하지 않거나 갖는 유출물을 제공할 수 있다. 공지된 분말 활성탄 시스템의 하나의 예는 상표명 "PACT®" 하에 Siemens Water Technologies에 의해 제공된다.
그러나, 유기 및 무기 화합물의 생물학적 성장 및 흡착 둘 모두가 분말 형태로 활성탄 상에서 일어나기 때문에, 과량의 고체의 폐기가 필요하다. 또한, 분말 활성탄은 바이오 고형물의 제거와 함께 처리 공정으로부터 방출되고, 따라서, 연속적으로 교체되어야 한다.
점점 더, 위생적 폐수는 막 생물학적 반응기 기술을 사용하여 처리되어, 개선된 유출물질, 더 작은 물리적 풋프린트(단위 면적당 더 많은 폐수가 처리될 수 있음), 변동 상태에 대한 증가된 내성, 처리하기 어려운 폐수를 처리하는 개선된 능력 및 다양한 다른 운전적 장점을 제공한다. 예를 들어, 높은 총 용해된 고체를 함유하는 폐수는 통상적인 정화기/침전 탱크에서의 침전 문제점을 나타내고, 용해된 공기부유 장치 또는 일부 다른 고체 제거 시스템과 같은 현저히 더 많은 운전하기 어려운 고체 분리 장치를 필요로 할 수 있다. 그러나, 막 생물학적 반응기는 정화기/침전 탱크 시스템에 의해 발생되는 침전 문제점을 해결하면서, 이들은 자주 정화기를 사용하는 통상적인 시스템에서 일어나지 않는 막 오손 및 발포의 문제점을 제공한다. 막 오손은 혼합액 현탁 고체 중의 생물학적 생활형의 파괴, 오일과 같은 유기 물질의 축적으로부터, 또는 무기 물질에 의한 스케일링에 의해 발생되는 세포외 중합체 화합물의 결과일 수 있다.
또한, 지금까지, 막 생물학적 반응기는 분말 활성탄 첨가로 상업적으로 이용되지 않았다. 여과를 위해 막을 이용하는 표면 수처리 시스템에서 분말 활성탄이 일부 사용되어 왔다. 그러나, 막 및 분말 활성탄을 사용하는 이들 표면 수처리 시스템은 막을 마멸시키는 탄소 및 막을 영구적으로 플러깅 및/또는 오손시키는 탄소가 갖는 문제점을 갖는 것으로 보고되었다.
방출 및 재사용 전에 처리되어야 하는 산업폐수는 자주 유화된 탄화수소를 함유할 수 있는 유성 폐수를 포함한다. 유성 폐수는 강 및 알루미늄 산업, 화학 처리 산업, 자동차 산업, 세탁 산업, 및 원유 생산 및 정유 산업을 포함하는 다양한 산업으로부터 유래할 수 있다. 상기 기술된 바와 같이, 특정량의 비-유화된 오일 및 다른 탄화수소가 일차 처리 공정에서 제거될 수 있으며, 여기에서 부유 오일은 상부로부터 스키밍된다. 그러나, 생물학적 이차 폐수 공정은 일부 프리 오일이 존재할 수도 있지만 일반적으로 폐수로부터의 잔류 오일, 대표적으로 용해되고 유화된 오일을 제거하기 위해 사용된다. 일차 처리 후에 잔류하는 대표적 탄화수소는 윤활유, 절삭유, 타르, 그리스, 원유, 디이젤유, 가솔린, 등유, 제트 연료 등을 포함할 수 있다. 이들 탄화수소는 대표적으로 환경 내로의 물의 방출 및 산업적 공정에서의 물의 재사용 전에 제거되어야 한다. 정부 규제 및 생태학적 관심사 이외에, 잔류 탄화수소의 효율적인 제거는 또한, 충분히 처리된 폐수가 많은 산업적 공정에 사용될 수 있고 수처리 원가를 제거하고 규제 방출 문제를 감소시키므로 이점을 갖는다.
처리되어야 하는 다른 유형의 폐수는 약제, 다양한 제품, 농업용 생성물(예를 들어, 비료, 살충제, 제초제) 및 종이 처리 및 의료 폐수의 제조와 같은 다른 산업적 공정으로부터의 오염된 공정 용수를 포함한다.
유성/산업폐수의 처리에서 막 생물학적 반응기의 상업적 배치는 주로 막의 오일 및 화학적 오손과 관련된 유지 문제점으로 인해 개발하기가 매우 느렸다. 혼합액에 첨가되는 분말 활성탄을 갖는 막 생물학적 반응기에서 처리되는 산업적/유성 폐수의 시험은 분말 활성탄을 포함하는 통상적인 생물학적 폐수 처리 시스템에서 관찰되는 바와 같은 동일한 처리 장점을 나타내었다. 또한, 막 생물학적 반응기를 사용하는 장점이 또한 달성될 수 있음을 유의한다. 그러나, 분말 활성탄의 첨가 또는 첨가 없이 막 생물학적 반응기의 나란한 비교는 분말 활성탄을 갖는 막 생물학적 반응기가 활성탄을 갖지 않는 막 생물학적 반응기와 비교하여 처리 장점을 제공함을 입증하였다. 또한, 탄소가 첨가되지 않은 막 생물학적 반응기는 막을 오손시키는 용해된 유기물 및 세포외 중합체 화합물 때문에 운전하기가 매우 어려웠다. 시험은 추가로, 분말 활성탄의 첨가가 매우 실현 가능한 생물학적 폐수 처리 시스템을 제공하지만, 탄소는 막에 대한 상당한 양의 마모 및 막의 비가역적 오손의 유해 효과를 가짐을 입증하였다. 상기 마모 및 비가역적 오손은 막의 현저히 감소된 기대 수명 및 막 세척 빈도 때문에 운전하는 데에 고비용이 드는 시스템을 생성시키기에 현저히 충분하였다.
본 발명의 시스템 및 방법은 분말 활성탄을 사용하는 유해 효과를 극복하면서, 동일하고 추가적인 장점을 제공한다.
도 1을 참조하면, 막 운전 시스템(104)의 상류에 생물학적 반응기 시스템(102)을 포함하는 폐수 처리 시스템(100)이 개략적으로 도시되어 있다. 특정 구현예에서, 생물학적 반응기 시스템(102)은 단일 생물학적 반응기 용기를 포함한다. 추가적 구현예에서, 생물학적 반응기 시스템(102)은 복수의 생물학적 반응기 용기, 분리 구획으로 분할된 하나의 생물학적 반응기 용기, 또는 일부 또는 전부가 분리 구획으로 분할될 수 있는 복수의 생물학적 반응기 용기를 포함한다. 개별 반응기 용기 또는 분리된 구획은 일반적으로 본원에서 생물학적 반응 영역으로서 언급된다. 본 발명에 따르는 폐수 처리 운전 동안, 미생물과 함께 흡착 물질은 생물학적 반응 영역 모두 또는 생물학적 반응 영역의 총수의 부분 집합에서 현탁액 중에 유지된다. 막 운전 시스템(104)은 본원에 기술된 분리 서브시스템 중 하나 이상을 사용하여 흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않고 유지된다. 유입 폐수 스트림(106)은 일차 처리 시스템, 예비 스크리닝 시스템으로부터, 또는 사전에 처리되지 않은 폐수의 직접 흐름으로서 도입될 수 있다. 추가의 구현예에서, 유입 폐수 스트림(106)은 사전에 처리된 폐수, 예를 들어, 유산소 생물학적 반응기, 무산소 생물학적 반응기, 연속 흐름 반응기, 연속 회분식 반응기, 또는 유기 화합물 및 특정 구현예에서 일부 무기 화합물을 생물학적으로 분해할 수 있는 임의의 많은 다른 유형의 생물학적 처리 시스템을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 하나 이상의 상류 생물학적 반응기로부터의 유출물일 수 있다.
생물학적 반응기(들) 및/또는 특정 생물학적 반응기 영역은 유산소 생물학적 반응기, 무산소 생물학적 반응기, 연속 흐름 반응기, 연속 회분식 반응기, 살수 필터, 또는 유기 화합물 및 특정 구현예에서 일부 무기 화합물을 생물학적으로 분해시킬 수 있는 임의의 많은 다른 유형의 생물학적 처리 시스템을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 유형의 생물학적 반응기일 수 있다.
또한, 본원에서 사용되는 생물학적 반응기(들) 및/또는 특정 생물학적 반응기 영역은 현탁 시스템과 함께 흡착 물질을 현탁시키기에 적합한 임의의 크기 또는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 용기는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 임의의 불규칙 형태와 같은 임의의 형태의 단면적을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 용기는 흡착 물질의 적합한 현탁을 촉진하도록 구성되거나 변형될 수 있다.
도 2는 감소된 농도의 생물학적 불안정성, 생물학적 내성, 생물학적 억제성 화합물 및/또는 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 및 무기 화합물을 갖는 처리된 유출물을 생성시키기 위한 폐수 처리 시스템(200)의 갖는 공정흐름도를 개략적으로 도시한 것이다. 시스템(200)은 일반적으로 생물학적 반응기(202) 및 막 운전 시스템(204)을 포함한다. 생물학적 반응기(202)는 폐수를 수용하기 위한 유입구(206), 및 혼합액 휘발성 현탁 고체 및/또는 혼합액을 포함하는 생물학적으로 처리된 유출물을 막 운전 시스템(204)으로 방출시키기 위한 배출구(208)를 포함한다.
생물학적 반응기(202)는 혼합액 중의 생물학적으로 불안정하고, 특정 생물학적으로 내성이고/거나 생물학적 억제성 화합물에 작용하기 위한, 다공성(236) 흡착 물질(234)의 분산 매스, 및 흡착 물질에 부착되고 혼합액 중의 흡착 물질로부터 자유 부유 및 분리되는 유효량의 하나 이상의 미생물(238)을 포함한다. 흡착제 과립 또는 입자의 외부 표면 및 세공(236)의 벽 표면을 포함하는 흡착 물질 흡착 자리는 초기에 생물학적 분해에 대한 저항성인 생물학적 불안정성, 생물학적 내성, 생물학적 억제성 및/또는 유기 및 무기 화합물에 대한 흡착 자리로서 작용한다. 또한, 미생물(238)은 흡착 물질의 흡착 자리 상에 흡착될 수 있다. 이는 특정 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 화합물이 생물학적 반응기 내에서 단리되거나 유지되는 흡착 물질 상에 연장된 기간 동안 유지된다는 사실로 인해 비교적 더 긴 수리학적 체류 시간 및 슬러지 체류 시간을 필요로 하지 않으면서 더 높은 소화 수준의 특정 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 화합물을 허용한다.
일반적으로, 생물학적 불안정성 화합물 및 특정 무기물은 흡착 물질에 부착되지 않은 미생물, 즉 혼합액 중의 자유 부유 미생물에 의해 비교적 빠르고 우세하게 소화될 것이다. 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기물 및 무기물 및 매우 내성인 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물을 포함하는 특정 성분은 흡착 물질 상에 흡착되어 유지될 것이거나, 반응기(들) 중의 자유-부유 생물학적 물질에 의해 흡착 및/또는 흡수될 수 있다. 궁극적으로, 이들 비-소화성 화합물은 유출물을 허용될 수 있는 수준의 흡착 용량으로 유지시키기 위해 흡착제의 교체가 필요할 지점까지 흡착제 상에 농축될 것이다. 흡착 물질이 본 발명에 따르는 시스템에서 유지됨에 따라, 미생물은 일반적으로 흡착 물질 상에 농축된 특정 유입 폐수 중의 적어도 특정 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 화합물을 분해시키도록 충분히 길게 흡착 물질 상에서 성장하고 유지된다. 또한, 이론적으로 결부시키려는 것은 아니지만, 미생물은 결국 특정 유입 폐수 중의 처리하기 어려운 화합물을 분해시키기 위해 필요한 특정 순응을 갖는 성숙 균주로 진화할 수 있는 것으로 믿어진다. 특정 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 화합물을 갖는 흡착 물질이 시스템에서 유지되는 추가 시간, 예를 들어, 수일 내지 수주의 경과에 따라, 고도의 특이성을 갖는 미생물은 이차, 삼차 및 더 높은 세대가 되어, 시스템이 순응하게 됨에 따라, 특정 유입 폐수 중에 존재하는 특정한 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 화합물 중 적어도 특정 화합물을 분해시키기 위한 효율을 증가시킨다. 이는 흡착 물질을 갖는 막 생물학적 반응기 시스템의 순응의 다양한 단계, 즉 흡착 물질이 첨가되기 전의 단계 A, 순응 기간 동안의 단계 B, 및 순응 후의 단계 C에서 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물의 공급물 농도(㎎/ℓ) 및 나머지 유출물 농도(원래의 %로서)의 플롯을 나타내는 도 14에 도시된 잔류 COD의 단계적 변동에 의해 도시된다.
다양한 유입 폐수는 생물학적 반응기(202)에서 발생하는 생물에 유익한 특정 영양소가 결핍될 수 있다. 추가로, 특정 유입 폐수는 과도하게 산성 또는 가성인 pH 수준을 가질 수 있다. 따라서, 당업자에게 인지될 바와 같이, 인, 질소, 및 pH 조절 물질 또는 화학물질이 첨가되어 반응기(202)에서 생물학적 산화를 포함하는 생물학적 수명 및 관련된 활동도에 대한 최적 영양소 비 및 pH 수준을 유지시킬 수 있다.
생물학적 반응기(202)로부터의 유출물은 분리 서브시스템(222)을 통해 막 운전 시스템(204)의 유입구(210)로 도입된다. 생물학적 반응기(202)에서 처리된 상기 전달된 혼합액은 흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않는다. 막 운전 시스템(204)에서, 폐수는 하나 이상의 정밀여과 또는 한외여과 막을 통해 통과하여, 정화 및/또는 삼차 여과에 대한 필요성을 제거 또한 최소화시킨다. 막 투과물, 즉 막(240)을 통해 통과하는 액체는 배출구(212)를 통해 막 운전 시스템(204)으로부터 방출된다. 막 잔류물, 즉 활성 슬러지를 포함하는 생물학적 반응기(202) 유출물로부터의 고체는 귀환 활성 슬러지 라인(214)을 통해 생물학적 반응기(202)로 귀환된다.
생물학적 반응기(202)로부터의 소모된 흡착 물질, 예를 들어 전체적으로 생분해에 대해 저항성인 특정 화합물, 생물학적 내성 화합물 및 생물학적 억제성 화합물과 같은 오염 물질을 흡착시키는 데에 더 이상 효과적이지 않은 과립 활성탄은 생물학적 반응기(202)의 혼합액 폐기물 방출구(216)를 통해 제거될 수 있다. 폐기물 배출구(218)는 또한 귀환 파이프(214)에 연결되어, 처분을 위해, 예를 들어, 혼합액 및/또는 배양액의 농도를 제어하기 위해 귀환 활성 슬러지의 일부 또는 전부를 우회시킬 수 있다. 슬러지는 혼합액 고체 농도가 특정 막 생물학적 반응기 시스템의 운전을 차단할 정도로 높은 지점까지 증가할 때에 폐기물 활성 슬러지를 갖는 장치로부터 방출된다. 또한, 혼합액 폐기물 방출구(216)가 사용되어 흡착 물질의 일부를 제거하여, 폐기물 활성 슬러지를 갖는 귀환 활성 슬러지 라인으로부터 보다는 생물학적 내성 화합물, 생물학적 억제성 화합물, 및/또는 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 및 무기 화합물의 일부분을 제거하여, 막 생물학적 반응기 중의 방출 및 더 안정한 바이오매스에서의 더 낮은 농도의 이들 생물학적 내성 화합물, 생물학적 억제성 화합물, 및/또는 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 및 무기 화합물을 발생시킬 수 있다. 동등한 양의 새로운 또는 재생된 흡착 물질이 첨가될 수 있다.
예비 스크리닝 및/또는 분리 시스템(220)이 생물학적 반응기(202)의 유입구(206)의 상류에 제공될 수 있다. 상기 예비 스크리닝 및/또는 분리 시스템은 용해된 공기부유 시스템, 거친 스크린 또는 이들의 혼합 및/또는 당분야에 공지된 유형의 현탁된 물질을 분리시키기 위한 다른 예비 처리 장치를 포함할 수 있다. 선택적으로, 처리되는 특정 폐수에 의존하여, 예비 스크리닝 및/또는 분리 시스템(220)이 제거될 수 있거나, 다른 유형의 예비 처리 장치가 포함될 수 있다.
흡착 물질(234)의 적어도 대부분이 막 운전 시스템(204)에 들어가고 막(240)의 바람직하지 않은 마모 및/또는 오손을 유발시키는 것을 방지하기 위해, 분리 서브시스템(222)이 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(222)은 생물학적 반응기(202)의 배출구의 근위에 위치한다. 그러나, 특정 구현예에서, 분리 서브시스템(222)은 생물학적 반응기(202)의 하류의 분리 용기에 위치할 수 있다. 각각의 경우에, 분리 서브시스템(222)은 막 운전 시스템(204)에서 흡착제(234)와 막(240)의 적어도 대부분 사이의 접촉을 방지하기 위한 적합한 장치 및/또는 구조를 포함한다. 분리 서브시스템(222)은 스크리닝 장치, 침전 영역, 및/또는 다른 적합한 분리 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에 사용하기 위한 스크린 또는 스크리닝 장치의 적합한 유형은 원통형 또는 평평한 배치의 웨지 와이어 스크린, 금속 또는 플라스틱 천공판, 또는 직물을 포함하고, 수직으로 배치된 각, 수평으로 배치된 각 또는 이들 사이의 임의의 각을 포함하는 다양한 각으로 배치된다. 추가의 구현예에서, 회전 드럼 스크린, 진동 스크린 또는 다른 이동 스크리닝 장치와 같은 활성 스크리닝 장치가 사용될 수 있다. 일반적으로, 분리 서브시스템(222)이 스크리닝 장치인 시스템에 대해, 메쉬 크기는 사용되는 흡착 물질의 유효 과립 또는 입자 크기의 바닥 한계보다 작다.
다른 유형의 분리 서브시스템이 또한 스크리닝 장치에 대한 대안으로서 또는 혼합하여 분리 서브시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, 하기에 추가로 설명되는 바와 같이, 흡착 물질이 중력에 의해 침전되는 침전 영역이 제공될 수 있다.
택일적 구현예에서, 또는 사전에 기술된 구현예와 함께, 분리 서브시스템은 원심분리 시스템(예를 들어, 하이드로사이클론, 원심분리기 등), 폭기된 그릿 챔버, 부유 시스템(유도된 가스 부유 또는 용해된 가스와 같은), 또는 다른 공지된 장치를 포함할 수 있다.
선택적으로, 또는 생물학적 반응기(202)의 배출구 근위의 분리 서브시스템(222)와 혼합하여, 생물학적 반응기(202)와 막 운전 시스템(204) 사이에 분리 서브시스템이 제공될 수 있다(도시되지 않음). 상기 택일적 또는 추가적 분리 서브시스템은 유형 및/또는 치수에서 분리 서브시스템(222)과 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예에서, 침전 영역, 정화기, 하이드로사이클론 분리기, 원심분리기, 또는 이들의 혼합이 생물학적 반응기(202)와 막 운전 시스템(204) 사이의 독특한 단위운전으로서 제공될 수 있다.
분리 서브시스템(222)은 막 운전 시스템으로의 원래의 치수로 흡착 물질의 통과를 방지하기 위해 매우 효과적이다. 특정한 바람직한 구현예에서, 분리 서브시스템(222)은 흡착 물질(234)의 실질적으로 전부가 막 운전 시스템(204)으로 통과하는 것을 방지한다. 그러나, 시스템(200)의 운전 동안, 고정식 또는 이동 장비 내에서 과립의 과립간 충돌, 전단, 순환, 또는 충돌을 포함하는 흡착 물질의 소모의 다양한 원인이 분리 서브시스템(222)에 효과적으로 유지되기에는 너무 작은 입자가 생성되도록 한다. 막에 대한 손상 및 소모에 대한 흡착 물질의 손실을 최소화하기 위해, 특정 구현예는 원래의 치수의 약 70 내지 약 80 % 내에서 흡착 물질(234)의 실질적으로 전부의 통과를 방지할 수 있는 분리 서브시스템(222)을 포함한다. 원래의 치수의 허용될 수 있는 비율의 감소는 예를 들어 경제적 평가에 근거하여 당업자에 의해 결정될 수 있다. 치수의 감소가 스크리닝 시스템을 통해 통과하는 입자의 증가를 발생시키는 경우, 막은 증가된 마모를 나타낼 것이다. 따라서, 비용 편익 분석은 원래의 흡착 물질 과립 또는 입자보다 훨씬 더 작은 입자의 통과를 방지할 수 있는 분리 서브시스템과 관련한 파손, 및 취급 및 운전 비용을 최소화시키는 흡착 물질과 관련한 비용과 비교하여 막의 마모 및 궁극적 교체의 비용에 근거하여 흡착 물질의 허용될 수 있는 비율의 감소를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 특정 구현예에서, 고정식 또는 이동 장비 내에서 어느정도의 과립간 충돌, 또는 과립의 충돌이 흡착 물질의 외부 표면으로부터 과량의 바이오매스를 스트리핑시키기 위해 바람직하다.
생물학적 반응기(202)로부터의 선별되거나 분리된 혼합액 유출물은 막 운전 시스템(204) 내로 펌핑되거나 중력에 의해 유동할 수 있다(특정 시스템의 설계에 의존하여). 외부 분리 서브시스템(도시되지 않음)을 사용하는 시스템에서, 외부 미세 스크린 또는 분리기 서브시스템을 통해 통과하는 혼합액으로부터 분리되는 흡착 물질이 생물학적 반응기(202) 내로 다시 중력에 의해 떨어질 정도로 장치가 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들어 흡착 물질의 슬러리를 생성시키도록 적합하게 사전 습윤된 과립 활성탄과 같은 흡착 물질이 예를 들어 흡착 물질의 공급원(229)으로부터 시스템(200) 내의 다양한 지점에서 폐수에 첨가될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 흡착 물질은 하나 이상의 위치(230a),(230b),(230c) 및/또는 (230d)에서 도입될 수 있다. 예를 들어, 흡착 물질은 예비 스크리닝 시스템(220)의 하류의 공급물 스트림에 첨가될 수 있다(예를 들어, 위치(230a). 선택적으로, 또는 혼합하여, 흡착 물질은 생물학적 반응기(202)에 직접 첨가될 수 있다(즉, 위치(230b). 특정 구현예에서, 흡착 물질은 귀환 활성 슬러지 라인(214)을 통해 도입될 수 있다(예를 들어, 위치(230c). 추가적 구현예에서는, 예비 스크리닝 시스템(220)의 상류에서 흡착 물질을 첨가하는 것이 바람직할 수 있으며(예를 들어, 위치(230d), 여기에서 예비 스크리닝 시스템(220)은 흡착 물질을 생물학적 반응기(202)를 통해 그리고 그 내부로 통과시키도록 하는 스크리닝을 포함시킴으로써 본 출원에 대해 특별히 설계된다. 혼합액은 분리 서브시스템(222)을 통해 통과하고, 흡착 물질은 혼합액 현탁 고체를 갖는 막 운전 시스템(204) 내로 통과하는 것이 실질적으로 방지된다.
흡착 물질이 시스템에서 유지되고 생물학적으로 내성, 생물학적 억제성 화합물 및/또는 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 및 무기 화합물을 포함하는 폐수 구성 성분에 노출됨에 따라, 흡착 물질의 일부 또는 전부는 구성 성분을 처리하기 위해 비효과적이 될 것이며, 즉 흡착 용량이 감소한다. 이는 막 운전 시스템(204)에 들어가는 이들 구성 성분의 더 높은 농도를 발생시키며, 여기에서 이들은 막을 통해 통과하고 막 유출물(212)과 함께 방출된다. 또한, 흡착 물질은 박테리아, 다당류 및/또는 세포외 중합체 물질에 의한 코팅으로 인해 비효과적이 될 수 있다. 상기 코팅층은 세공 자리를 막고, 및 생물학적 내성, 생물학적으로 억제성 및/또는 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 및 무기 화합물에 대한 접근을 방지하고, 및 결과적으로 흡착을 방지하고 생분해를 억제하는 수준에 도달할 수 있다. 본 발명의 특정 구현예에서, 상기 코팅은 혼합액 중에 현탁된 흡착 물질 과립 사이의 충돌 또는 흡착 물질의 현탁 및/또는 이동과 관련된 전단력과 같은 시스템 내의 하나 이상의 메커니즘에 의해 생성되는 전단 작용에 의해 제거될 수 있다.
흡착 물질이 생물학적으로 내성, 생물학적으로 억제성이고/거나 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 및 무기 화합물의 유출물 농도를 감소시키기 위한 효율의 일부 또는 전부를 손실하는 경우, 흡착 물질의 일부는 예를 들어 분산된 흡착 물질을 함유하는 혼합액의 일부를 방출시킴으로써 폐기물 구멍(216)을 통해 폐기될 수 있다.
추가적인 새로운 또는 재생된 흡착 물질은 흡착 물질 도입 장치(229)를 통해 그리고/또는 하나 이상의 적합한 첨가 위치에서 상기 기술된 바와 같이 시스템 내로 도입될 수 있다. 유입구 폐수 및 유출물 폐수 COD 화합물 농도 및/또는 무기 화합물 농도는 시스템 내의 흡착 물질 및 이의 동반 바이오매스가 감소된 효과를 나타내는 때를 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 유입구 COD 농도에 의해 나눈 유입구와 유출물 COD 사이의 차의 플롯은 혼합액 중의 흡착 물질의 효율의 점진적 손실을 나타낼 것이다. 동일한 유형의 플롯이 시스템 중의 무기물 제거 용량을 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 공급물 스트림으로부터의 제거되는 COD의 양은 폐수 공급물로부터 제거되는 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 유기 화합물의 상대적 양의 표시를 제공할 수 있다. 시스템의 운전자가 특정 폐수를 처리하는 경험을 발달시킴에 따라, 이들은 상기 비가 생물학적 반응기 중의 흡착 물질의 일부를 제거하고 이를 새로운 흡착 물질로 교체할 필요성이 있는 지점을 나타내는 때를 결정할 수 있을 것이다. 시스템의 필요한 효율은 생물학적 내성, 생물학적 억제성 및/또는 전체적으로 생분해에 대한 저항성인 화합물에 대해 회복되어, 예를 들어 규제 요건을 준수하는 유출물을 생성시킬 것이다. 특정 유기 및 무기 화합물의 농도에 대한 유출물의 샘플링 및 분석이 또한 사용되어, 혼합액 중의 흡착 물질 및 이의 동반 바이오매스의 효율이 감소되고 부분 교체가 개시되어야 하는 때를 결정할 수 있다.
본 발명에 따르는 막 생물학적 반응기 시스템(200)의 운전자는 특정 유기 또는 무기 화합물의 유출물 농도가 이들 화합물에 대한 설비의 허용되는 방출 농도에 도달하기 시작하는 때에 흡착 물질의 일부를 교체하는 것을 시작할 수 있다. 허용된 방출 농도는 대표적으로 예를 들어 미국 환경보호국 또는 특정 주 또는 국가에서의 다른 유사한 규제 조직체에 의해 규제되는 National Pollutant Discharge Elimination System(NPDES) 허가 프로그램에 의해 결정되는 바와 같이 설비의 허용치에 의해 한정된다. 운전자가 이들의 특정 폐수를 사용하여 상기 시스템을 운전하는 데에 있어서 경험을 얻음에 따라, 이들은 흡착 물질의 교체를 개시할 때를 예상할 것이다. 운전자가 흡착 물질 및 이의 동반 바이오매스의 효율이 오염 물질의 필요한 유출물 농도를 달성하기 위한 능력에 도달하는 것을 결정하는 경우에, 라인(218)으로부터의 귀환 활성 슬러지를 폐기함으로써 수행되는 과량의 바이오매스의 정상 폐기가 중단될 수 있고, 과량의 바이오매스 및 동반 흡착 물질은 폐기물 구멍(216)을 통해 생물학적 반응기(202)로부터 폐기된다. 폐기되는 물질의 양은 특정 막 생물학적 반응기 시스템에 대한 최적 운전 범위 내에서 혼합액 현탁 고체를 유지시키기 위해 무엇이 필요한 지에 의해 결정된다. 흡착 물질의 일부의 교체 후에, 유출물은 필요한 오염 물질 제거 효율이 재생되었는 지를 결정하기 위해 운전자에 의해 모니터링된다. 운전 경험에 근거하여 필요에 따라 추가적인 교체가 이루어질 수 있다.
일부 구현예에서, 시스템 및/또는 시스템의 개별 장치는 필요에 따라 시스템을 모니터링하고 조절하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 예를 들어 유출물 스트림에 대한 정부 규제에 근거할 수 있는 바람직한 운전 조건에 의존하여 시스템 내의 임의의 파라미터를 지시할 수 있다. 제어기는 시스템 또는 개별 장치 내에 위치한 센서 또는 타이머에 의해 발생되는 하나 이상의 신호에 근거하여 각각의 포텐셜 흐름과 관련된 밸브, 공급기 또는 펌프를 조정 또는 조절할 수 있다. 제어기는 또한 예정된 기간의 경과에 따라 시스템의 특징 또는 특성에서 특유한 경향, 예를 들어 상향 또는 하향 경향을 나타내는 센서 또는 타이머에 의해 발생되는 하나 이상의 신호에 근거하여 각각의 포텐셜 흐름과 관련된 밸브, 공급기 또는 펌프를 조정 또는 조절될 수 있다. 예를 들어, 유출물 스트림에서 센서는 생물학적 내성 화합물, 생물학적 억제성 화합물, 및 또는 전체적으로 생분해에 대한 저항성인 화합물과 같은 오염 물질의 농도가 예정된 값 또는 경향에 도달하였는지를 나타내거나, 제어기를 자극하여 센서로부터의 상류, 센서로부터의 하류 또는 센서에서 일부 작용을 수행하는 COD 수준을 나타내는 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 작용은 흡착 물질을 생물학적 반응기로부터 제거하고, 새로운 또는 재생된 흡착 물질을 생물학적 반응기에 첨가하고, 상이한 유형의 흡착 물질을 첨가하고, 공급물 유입구 또는 유입구에서 시스템 내의 또 다른 장치로의 폐수의 흐름을 조절하고, 시스템 내의 또 다른 장치로의 공급물 유입구 또는 유입구의 흐름을 저장 탱크로 재유도하고, 생물학적 반응기 내의 기류를 조절하고, 생물학적 반응기 또는 다른 장치 내의 잔류 시간을 조절하고, 생물학적 반응기 또는 다른 장치 내의 온도 및/또는 pH를 조절하는 것 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서가 시스템의 하나 이상의 장치 또는 스트림 내에 또는 함께 사용되어 시스템에서 수행되는 임의의 하나 이상의 공정의 상태 또는 조건의 표시 또는 특징을 제공할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 구현예의 시스템 및 제어기는 본 발명의 폐수 처리 시스템의 효율을 증가시키도록 다중 입력에 반응할 수 있는 다중 운전 방식을 갖는 범용 유닛을 제공한다. 제어기는 예를 들어, 범용 컴퓨터일 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 시스템을 사용하여 실행될 수 있다. 택일적으로, 컴퓨터 시스템은 수처리 시스템을 위해 의도된 특수적으로 프로그램화된, 특수용 하드웨어, 예를 들어, 특수 용도의 집적 회로(ASIC) 또는 제어기를 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템은 대표적으로 예를 들어 디스크 드라이브 메모리, 플래쉬 기억 장치, RAM 기억 장치, 또는 데이터를 저장하기 위한 다른 장치 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있는 하나 이상의 기억 장치에 연결된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 대표적으로 시스템의 운전 동안 프로그램 및 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 예를 들어, 메모리는 기간 경과에 따라 파라미터에 관한 히스토리컬 데이터를 저장하고 데이터를 운전하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 구현예를 실행하는 프로그래밍 코드를 포함하는 소프트웨어는 컴퓨터 판독 및/또는 기록 비휘발성 기록 매체에 저장된 후, 대표적으로 메모리로 복제되며, 이는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 이러한 프로그래밍 코드는 복수의 프로그래밍 언어 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 기록될 수 있다.
컴퓨터 시스템의 부품은 예를 들어 동일한 장치 내에 통합된 부품들 사이의 하나 이상의 버스, 및/또는 분리 불연속 장치에 잔류하는 부품들 사이의 네트워크를 포함할 수 있는 하나 이상의 상호연결 메커니즘에 의해 결합될 수 있다. 상호연결 메커니즘은 대표적으로 시스템의 부품들 사이에서 통신, 예를 들어, 데이터, 지시가 교환될 수 있도록 한다.
컴퓨터 시스템은 또한 하나 이상의 입력 장치, 예를 들어 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크로폰, 터치 스크린, 및 다른 인간-머신 인터페이스 장치 및 하나 이상의 출력 장치, 예를 들어 프린팅 장치, 디스플레이 스크린, 또는 스피커를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템은 컴퓨터 시스템을 시스템의 부품들 중 하나 이상에 의해 형성될 수 있는 네트워크에 이외에 또는 대안으로서 통신망에 연결시킬 수 있는 하나 이상의 인터페이스를 함유할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 구현예에 따라, 하나 이상의 입력 장치는 시스템 및/또는 이의 부품의 임의의 하나 이상의 파라미터를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 택일적으로, 센서, 펌프, 또는 계량 밸브 또는 용적식 공급기를 포함하는 시스템의 다른 부품 중 하나 이상은 컴퓨터 시스템에 운전적으로 연결된 통신망에 연결될 수 있다. 상기 중 임의의 하나 이상은 또 다른 컴퓨터 시스템 또는 부품에 결합되어 하나 이상의 통신망에 걸쳐 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 이러한 배치는 임의의 센서 또는 신호 발생 장치가 컴퓨터 시스템으로부터 상당한 거리에 위치하도록 하고/거나 임의의 센서가 임의의 서브시스템 및/또는 제어기로부터 상당한 거리에 위치하도록 하면서, 여전히 이들 사이에 데이터를 제공한다. 이러한 통신 메커니즘은 무선 프로토콜을 이용하는 것을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 임의의 적합한 기술을 이용함으로써 영향받을 수 있다.
컴퓨터 시스템은 본 발명의 다양한 측면이 실시될 수 있는 컴퓨터 시스템의 하나의 유형으로서 예에 의해 기술되었지만, 본 발명은 소프트웨어에서, 또는 예시적으로 도시된 바와 같은 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 것으로 한정되지 않음이 인지되어야 한다. 실제로, 예를 들어 범용 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 것보다는, 제어기, 또는 이의 부품 또는 소구획이 택일적으로 전용 시스템으로서 또는 전용 논리 연산 제어기(PLC)로서 또는 분산 제어 시스템에서 실행될 수 있다. 추가로, 본 발명의 하나 이상의 특징 또는 측면은 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어, 또는 이들의 임의의 혼합에서 실행될 수 있음이 인지되어야 한다. 예를 들어, 제어기에 의해 실행될 수 있는 알고리즘의 하나 이상의 세그먼트는 분리 컴퓨터에서 수행될 수 있으며, 이는 또한 하나 이상의 네트워크를 통해 통신될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 센서는 수동 운전자 또는 자동화 제어 시스템과 통신하여 논리 연산 제어 막 생물학적 반응기 시스템에서 적합한 공정 변경을 실행하는, 시스템(200)의 고른 위치에 포함될 수 있다. 하나의 구현예에서, 시스템(200)은 임의의 적합한 프로그램화 또는 전용 컴퓨터 시스템, PLC, 또는 분산 제어 시스템일 수 있는 제어기(205)를 포함한다. 특정 유기 및/또는 무기 화합물의 농도는 제어기(205)와 유출물 라인(212) 및 배출구(208)와 유입구(210) 사이의 중간 유출물 라인 둘 모두 사이의 점선 연결에 의해 표시된 바와 같이 막 운전 시스템 유출물(212) 또는 생물학적 반응기(202)의 배출구(208)로부터의 유출물에서 측정될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 휘발성 유기 화합물의 농도 또는 시스템의 다른 특성 또는 특징은 유입구(201),(206), 또는 (210) 중 하나 이상에서 측정될 수 있다. 공정 제어 장치의 당업자들에게 공지된 센서는 유출물 중의 유기 또는 무기 화합물의 농도 또는 시스템의 다른 특성 또는 특징의 원위치 실시간 모니터링에 적합한 레이저-유도 형광 또는 임의의 다른 센서에 근거한 장치를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 센서는 TriOS Optical Sensors(Oldenburg, Germany)로부터 입수할 수 있는 enviroFlu-HC(enviroFlu-HC) 센서와 같은 검출용 UV 형광을 사용하는 수중유 측정에 사용하기 위한 수중 센서를 포함한다. 센서는 코팅되거나 다른 식으로 처리되어 렌즈 상에서 발생하는 오손 또는 막을 방지하거나 양을 한정하는 렌즈를 포함할 수 있다. 시스템 중의 하나 이상의 센서가 하나 이상의 유기 및/또는 무기 화합물의 농도가 예정된 농도를 초과한다는 신호를 발생시키는 경우, 제어 시스템은 흡착 물질을 폐기물 방출구(216)를 통해 제거하고(제어기(205)와 폐기물 방출구(216) 사이의 점선 연결부에 의해 표시된 바와 같이); 새로운 또는 재생된 흡착 물질을 흡착 물질 도입 장치(229)를 통해 또는 다른 위치 중 하나에서 첨가하고(제어기(205)와 흡착 물질 도입 장치(229) 사이의 점선 연결부에 의해 표시되는 바와 같이); 상이한 유형의 흡착 물질을 첨가하고; 수리학적 체류 시간을 변경시키고; 미생물에 대한 단순 탄소 먹이와 같은 생물학적 특징을 변경시키거나 인, 질소 및/또는 pH 조절 화학물질을 첨가하는 것을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 적합한 피드백 작용 또는 피드포워드 작용과 같은 반응성 작용; 및/또는 상기 기술된 바와 같고 당업자들에게 명백해질 다른 변경을 실행할 수 있다.
제어기(205) 및 흡착 물질 도입 장치(229)가 단지 도 2를 참조하여 도시되어 있지만, 이들 특징 및 다양한 피드백 및 피드포워드 능력이 본원에 기술된 시스템 중 임의의 것에 합체될 수 있음을 유의한다. 또한, 제어기(205)는 폐수 공급물 펌프 및 현탁 시스템(232)과 같은 다른 부품에 전자 접속될 수 있다.
혼합액이 생물학적 반응기(202)에서 폭기되고 흡착 물질에 의해 처리된 후, 처리된 혼합액은 분리 서브시스템(222)을 통해 통과하고, 흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않는 막 운전 시스템(204)에 전달된다. 분리 서브시스템(222)은 흡착 물질이 막 운전 시스템(204) 내로 통과하는 것을 방지한다. 흡착 물질을 생물학적 반응기(202)에서, 또는 막 운전 시스템(204)의 다른 상류에서 유지시킴으로써, 본 발명의 방법 및 시스템은 흡착 물질에 의한 막 운전 시스템 탱크 막의 오손 및/또는 마모의 가능성을 최소화 또는 제거한다.
막 운전 시스템(204)은 막 운전 시스템 탱크(204)에서의 혼합액 중의 바이오매스 및 임의의 다른 고체를 생물반응기에서 유출물(212)로부터 여과하기 위한 여과막(240)을 함유한다. 당업자들에게 공지된 바와 같이, 중공 섬유 막 또는 다른 적합한 배치의 형태를 가질 수 있는 이들 막(240)은 대표적으로 매우 비싸며, 이들의 유효 수명을 최대화하기 위해 이들을 손상으로부터 보호하는 것이 매우 바람직하다. 본 발명의 방법 및 시스템에서, 분리 서브시스템(222)이 실질적으로 막 운전 시스템(204) 내로의 과립 활성탄과 같은 흡착 물질, 및/또는 임의의 다른 고체 과립 및 입자의 도입을 감소 또는 제거하기 때문에 , 운전 시스템 탱크에서 막의 수명은 연장된다.
배출구(212)는 여과된 유출물을 막 운전 시스템 탱크(204)로부터 운반한다. 귀환 활성 슬러지 라인(214)은 귀환 활성 슬러지 스트림을 폐수 공급물 스트림의 처리에 추가로 사용하기 위해 막 운전 시스템 탱크(204)로부터 생물학적 반응기(202)로 운반한다. 과량의 슬러지는 통상적인 막 생물학적 반응기 시스템에서와 같이 폐기물 라인(218)을 사용하여 시스템으로부터 폐기된다.
생물학적 반응기(202)가 폭기 탱크와 같은 유산소 반응기이고 미생물이 유산소 미생물인 시스템에서, 공기 확산 장치 또는 기계적 혼합 시스템이 사용되어 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시킬 수 있다. 하기에 추가로 상세히 기술되는 바와 같이, 본 발명의 다양한 추가적인 구현예는 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키기 위해 택일적 또는 보조 현탁 장치 또는 시스템(232)을 포함한다.
현탁액 중의 흡착 물질의 비교적 큰 과립을 유지시키는 것은 대표적으로 흡착 물질을 사용하지 않거나 분말 활성탄을 사용하는 종래의 시스템보다 상당히 더 많은 에너지를 필요로 한다. 그럼에도 불구하고, 오염 물질 제거의 증가된 속도 및 정도를 포함하여, 추가의 하류 처리에 대한 필요성을 최소화하거나 제거하는, 본 발명에 따르는 흡착 물질의 과립을 사용하는 장점은 시스템을 운전하기 위한 에너지 소비의 임의의 증가보다 크다.
본 발명의 특정 구현예에서 현탁 시스템(232)은 흡착 물질(234)의 소모를 유지시키면서 현탁액 중의 흡착 물질(234)을 유지시키기 위해 제트 혼합, 기계적 혼합, 제트 폭기, 거친 버블 폭기, 및 다른 유형의 기계적 또는 공기 현탁 중 하나 이상을 이용한다.
특정 구현예에서, 흡착 물질(234)이 생물학적 반응기(202) 내에 있고 일부 과립 파손이 일어나는 초기 기간 후에, 예를 들어, 흡착 물질(234)의 거친 및/또는 돌출 표면의 일부는 분리되어 분말, 미분, 니들 또는 다른 작은 미립자가 되며, 제트 현탁 시스템(232)에 의해 현탁액 중에 유지되는 흡착 물질(234)은 안정화되어, 추가로 파손 또는 크기의 분해가 거의 일어나지 않게 된다.
본 발명의 추가적 구현예에서, 시스템 내로의 흡착 물질의 도입 전에, 물질은 흡착 물질의 파괴되기 쉬운 부분을 제거함으로써 사전 조절되어, 막을 분리하기 어렵고 마모시킬 수 있는 미분 및 다른 바람직하지 않은 더 작은 입자의 생성을 최소화시킬 수 있다. 사전 조절은, 예를 들어 습식 또는 건식 입자 텀블러와 같은 적합한 사전 조절 장치에서 사전 습윤과 함께 또는 그 전에 일어날 수 있다.
혼합액 중의 흡착 물질의 농도는 일반적으로 설비의 방출 요건을 충족시키기 위해 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 유기 또는 무기 화합물의 특정 혼합을 처리하기 위한 특정한 시스템 파라미터 및 폐수에 근거하여 결정된다. 시험은 대표적 산업적 혼합액 현탁 고체 농도(사용되는 특정 막 생물학적 반응기 배치에 정상 범위 내) 및 약 20% (총 혼합액 현탁 고체 농도의)의 과립 활성탄과 같은 흡착 물질 농도를 갖는 막 생물학적 반응기를 운전하는 것이 사용되는 스크리닝 시스템에 대한 오손 문제점을 발생시키지 않으면서 폐수 공급물 중에 존재하는 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 유기 화합물을 제거하기에 충분함을 나타내었다. 더 높은 농도의 흡착 물질이 첨가되어, 생물학적 내성 화합물, 생물학적 억제성 화합물, 및/또는 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 또는 무기 화합물의 정상 유출물 농도보다 더 높은 농도를 유발시킬 수 있는 공정 문제에 대한 안전성의 추가적 마진을 제공할 수 있다. 상기 추가적인 흡착 물질이 증가된 스크리닝 및/또는 침전 요건을 발생시킬 것임을 유의한다. 이용될 수 있고 여전히 필요한 유출물질을 달성할 수 있는 흡착 물질의 최저 농도는 경험에 근거하고 다른 식으로 특정 시스템 및 공정에 적합한 것으로 간주되는 공정 문제에 대한 안전성의 바람직한 여유에 근거하여 실험적으로 결정될 수 있다.
유기 및 무기 물질(생물학적으로 내성, 생물학적 억제성 또는 다른 식의 물질)을 흡착시키고 현탁 매질 막 생물학적 반응기를 제공하기 위해 막 운전 시스템 탱크의 상류의 흡착 물질을 사용하는 본 발명은 다양한 상이한 배치를 위해 응용될 수 있다. 또한, 다양한 분리 장치는 또한 흡착 물질을 생물학적 반응기에서 유지시키기 위해 사용될 수 있다. 상이한 시스템이 폐수의 개별 특징 및 설비를 설치하려는 영역에 근거하여 상이한 경제적 이점을 가질 것임이 당업자에 의해 인지될 것이다.
최적 처리 조건을 발생시키도록 제어되는 요인은 혼합액 중의 과립 현탁액을 위한, 즉 과립 활성탄을 현탁 매질로서 유지시키기 위한 크기, 형태, 경도, 비중, 침전 속도, 필요한 기류 또는 다른 현탁 필요성을 포함하는 흡착 물질의 유형, 스크린 바아 간격 또는 개구부 크기 및 구멍 배치, 혼합액 중의 흡착 물질의 농도, 혼합액 휘발성 현탁 고체의 농도, 혼합액 현탁 고체의 총 농도, 막 운전 시스템 탱크에 들어가는 혼합액의 유속에 의해 나눈 귀환 활성 슬러지 유속의 비, 수리학적 체류 시간 및 슬러지 체류 시간을 포함한다. 상기 최적화는 혼합액 중에 현탁된 과립 활성탄과 같은 흡착 물질에 의한, 생물학적 내성 화합물, 분해하기 쉬운 생물학적 산소 요구 화합물(BOD5), 생물학적 억제성 화합물, 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 유기 또는 무기 화합물 및 세포외 중합체 물질의 일부분의 흡착을 제공한다.
본 발명의 장치의 또 다른 이점은 혼합액 현탁 고체 중의 미생물이 부착할 수 있는 자리를 제공하는 것이다. 공정의 상기 측면은 변동 상태에 대한 반응에서 더욱 안정하고 내성인 혼합액 휘발성 현탁 고체 스트림을 생성시키고, 유사한 수리학적 체류 시간 및 슬러지 체류 시간으로 운전되는 비-과립 활성탄 증강 막 생물학적 반응기와 비교하여 폐수 중에 존재하는 유기물의 증강된 생분해를 허용한다. 흡착 물질의 세공 공간 내측 또는 표면 상의 미생물의 공급원은 혼합액 중에서 자유롭게 부유하는 실현 가능한 미생물의 일부의 손실을 발생시키는 상류 공정 업셋의 경우에 시드 박테리아의 공급원으로서 역할을 한다. 통상적인 시스템에서 특정 박테리아를 종결시키는 시스템에 대한 열적 또는 독성 화학적 쇼크의 경우에, 세공 공간 내 또는 표면 상의 미생물의 일부는 생존할 수 있어서, 흡착제 없는 통상적인 시스템과 비교하여 회수 시간의 일부만이 필요하게 된다. 예를 들어, 박테리아가 중온성인 시스템에서, 흡착제는 세공 자리 내의 일부 박테리아가 증가된 온도로 인한 열적 쇼크의 경우에 생존하게 할 수 있다. 또한, 박테리아가 호열성인 시스템에서, 흡착제는 세공 자리 내의 일부 박테리아가 감소된 온도로 인한 열적 쇼크의 경우에 생존하게 한다. 이들 환경 둘 모두에서, 배양액을 재순응시키기 위해 필요한 시간이 크게 감소할 수 있다. 또한, 미생물 개체군의 전부 또는 일부를 종결시키는 시스템 쇼크의 경우에, 흡착 물질의 존재는 연속 작을 허용하여, 불안정하고, 내성이고 억제성인 오염 물질이 흡착되면서, 미생물 개체군이 조절될 수 있다.
다양한 이점은 폐수 공급물에 대한 혼합액의 더욱 빠른 순응을 발생시키고, 막의 오손을 감소시키고, 공급물 농도 및 유속의 변동에 대한 내성을 개선시키고, 취급하기가 더 쉬운 유성 성질이 덜한 더욱 빠르게 탈수될 수 있는 슬러지, 및 통상적인 막 생물학적 반응기 장치로부터 얻어질 수 있는 것보다 더 낮은 농도의 유기 및 무기 불순물을 갖는 유출물을 생성시킨다.
분말 활성탄 대신에 과립 활성탄과 같은 흡착제의 사용은 분말 활성탄 막 생물학적 반응기 시험에서의 문제점과 동일한 막 오손 및/또는 마모를 제거한다.
분말 활성탄 대신에 과립 활성탄의 사용은 탄소를 중량 기준으로 효과적으로 사용하지 않지만, 본 발명의 시스템 및 방법은 실질적으로 과립 활성탄이 막 운전 시스템에 들어가는 것을 방지하여, 막의 마모 및 오손의 가능성을 최소화하거나 제거한다. 그러나, 분말 활성탄 대신에 과립 활성탄을 사용하는 결과로서 감소된 흡착 효율의 영향은 전체 활성탄-증강 막 생물학적 반응기 장치의 효율에 현저히 영향을 주지 않는다.
시험은 특정 생물학적 억제성 유기물 및/또는 생물학적 내성 화합물의 제거의 주요 메커니즘이 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물이 분말 활성탄 증강된 장치에서 미생물에 노출되는 잔류 시간의 증가에 관련됨을 나타내었다. 과립 활성탄과 같은 흡착 물질 상에 흡착된 혼합액 휘발성 현탁 고체 중의 미생물은 이들 특정 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물을 소화시키기 위해 더 긴 기간을 갖는다. 생분해를 위한 증가된 잔류 시간은 막 생물학적 반응기 유출물 중의 특정 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물의 농도를 감소시키는 주요 요인인 것으로 입증되었으며, 바람직한 결과를 달성하기 위해 분말 활성탄의 더 높은 흡착 효율을 필요로 하지 않는다.
탄소 보조 막 생물학적 반응기 중의 과립 활성탄은 생물학적 내성 화합물, 생물학적 억제성 화합물, 전체적으로 생물학적 분해에 대한 저항성인 화합물, 및 세포외 중합체 화합물의 제거를 증강시키는 데에 있어서 분말 활성탄 증강 막 생물학적 반응기보다 상당히 또는 더 우수하게 기능을 수행한다. 또한, 이의 더 큰 크기, 이는 막 운전 시스템 탱크(들)에 들어가는 혼합액으로부터 효과적으로 여과되거나 다른 식으로 분리될 수 있다. 분말 활성탄을 사용할 때에 발생하는 마모는 본 발명에 따라 과립 활성탄을 사용함으로써 제거되거나 현저히 감소될 수 있다.
막 생물학적 반응기에서 분말 활성탄 입자의 사용은 과립 활성탄 시스템에 대해 상기 기술된 동일한 장점의 일부를 나타내었지만, 막 운전 시스템 탱크(들)에서 분말 활성탄 입자로부터의 관찰된 막 마모는 막의 유효 수명이 허용될 수 없는 수준, 예를 들어, 대표적 막 품질보다 현저히 더 낮은 수준으로 감소될 수 있으므로 허용될 수 없다. 막의 비용은 막 생물학적 반응기 시스템의 총 비용의 상당한 부분을 나타내므로, 이들 유효 수명의 연장이 막 운전 시스템의 운전 비용에서 중요한 요인이다.
도 3은 생물학적 탈질소 운전을 이용하는 막 생물학적 반응기 시스템(300)의 택일적 구현예를 도시한 것이다. 특정 유입 폐수에 의해 필요한 다른 특수화된 생물학적 또는 화학적 처리 시스템이 또한 당업자에게 명백해지는 바와 같이 도 2를 참조하여 일반적으로 도시된 본 발명의 시스템 내에 합체된다. 도 3의 구현예는 무산소(저산소 농도) 영역(331)의 추가로, 도 2의 구현예와 유사하다. 무산소 영역 또는 용기를 사용하는 본원의 구현예에서, 메탄올 또는 생화학적 산소 요구 함유물의 폐수 자체와 같은 단순 유기 탄소원이 생물에 의한 소비를 제공한다. 폐수(306)는 흡착 물질(334)을 함유하는 생물학적 반응기(302)와 유체 연통하고 있는 무산소 영역(331) 내로 도입된다. 무산소 영역(331)은 믹서 및/또는 폭기 장치를 포함할 수 있다(도시되지 않음). 폭기 장치가 사용되는 본원의 구현예에서, 용해된 산소 농도는 무산소 조건을 유지하도록 제어된다. 생물학적 반응기(302)로부터의 유출물은 분리 서브시스템(322)을 통해 막 운전 시스템(304)의 유입구(310)로 도입된다. 막 운전 시스템(304)에서, 폐수는 하나 이상의 정밀여과 또는 한외여과 막을 통해 통과하여, 정화 및/또는 삼차 여과에 대한 필요성을 제거 또는 최소화한다. 막 투과물, 즉 막(340)을 통해 통과하는 액체는 배출구(312)를 통해 막 운전 시스템(304)으로부터 방출된다. 막 잔류물, 즉 활성 슬러지를 포함하는 생물학적 반응기(302) 유출물로부터의 고체는 귀환 활성 슬러지 라인(314)을 통해 무산소 영역(331)으로 귀환된다. 생물학적 반응기(302)로부터의 소모된 흡착 물질은 생물학적 반응기(302)의 혼합액 폐기물 방출구(316)를 통해 제거될 수 있다. 폐기물 배출구(318)는 또한 귀환 파이프(314)에 연결되어, 처분을 위한 귀환 활성 슬러지의 일부 또는 전부를 우회시켜서, 예를 들어 혼합액 및/또는 배양액의 농도를 제어할 수 있다. 혼합액 폐기물 방출구(316)는 또한 흡착 물질의 일부를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 동등한 양의 새로운 또는 재생된 흡착 물질이 첨가될 수 있다.
도 2에 기술된 시스템에서와 같이, 흡착 물질(334)을 시스템에 첨가할 수 있는 다중 위치가 있다. 바람직한 구현예에서, 흡착 물질은 무산소 영역(331) 내로의 통과를 방지하는 위치(330b)에서 첨가된다.
도 4는 도 1에 도시된 시스템(100)의 하나의 구현예인 폐수 처리 시스템(400)의 개략도이다. 시스템(400)에서, 생물학적 반응기(402)는 예를 들어 배플 벽(403)을 사용하여 다중 구획(402a) 및 (402b)으로 나뉘어지거나 분할된다. 막 운전 시스템(404)은 생물학적 반응기(402)의 하류에 위치한다.
영역(402a)과 영역(402b) 사이의 유압 흐름은 하류 방향으로 흐름을 제공하도록 운전된다. 이는 영역(402a)과 영역(402b) 사이의 양성 분리를 유지시키기 위해 그리고 단지 영역(402b)에서 흡착 물질(434)을 유지시키기 위해, 오버플로우 위어, 침지 오리피스, 및/또는 다양한 분산 배관 배치를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 배치 및/또는 장치에 의해 달성될 수 있다. 이들 다양한 배치는 또한 영역(402a)과 영역(402b) 사이의 유속을 제어하도록 설계될 수 있다. 추가의 특정 배치는 이들이 당업자에게 공지될 것이므로 예시하지 않는다.
운전 중, 유입 폐수 스트림(406)은 생물학적 반응기(402) 내로, 특히 생물학적 반응기(402)의 제 1 영역(402a)으로 도입된다. 상기 기술된 바와 같이, 인, 질소, 및 pH 조절 물질 또는 화학물질이 첨가되어 제 1 영역(402a)에서 생물학적 산화를 포함하는 생물학적 수명 및 관련된 활동도에 대한 최적 영양소 비 및 pH 수준을 첨가될 수 있음이 당업자에게 명백해질 것이다. 제 1 영역(402a) 중의 미생물은 혼합액 현탁 고체의 생물학적으로 불안정한 함유물의 적어도 일부를 분해시킬 수 있다. 혼합액 현탁 고체 중의 단순 탄소, 즉, 생물학적으로 불안정한 화합물이 미생물에 대한 먹이원으로서 역할을 한다. 폐수는 영역(402a)에서 처리되어 혼합액 현탁 고체의 생물학적으로 불안정한 함유물을 실질적으로 모두 제거할 수 있거나, 특정 구현예에서, 혼합액 현탁 고체의 생물학적으로 불안정한 함유물의 일부는 생물학적 반응 영역(402b) 내로의 통과를 위해 유지될 수 있다. 혼합액 현탁 고체의 생물학적으로 불안정한 함유물이 영역(402a)에서 하류 미생물을 효과적으로 지지하기에 불충분한 수준으로 감소되는 구현예에서, 하나 이상의 제어가 특히 하류 생물학적 반응 영역(402b)에서 미생물 먹이원의 유효 농도를 유지시키도록 실행된다. 상기 제어는 예를 들어 비처리된 유입 폐수의 후류를 영역(402b)에 직접 통과시키고, 귀환 활성 슬러지를 제어하고, 메탄올 또는 미생물에 대한 다른 단순 탄소 먹이원을 도입시키는 상류 영역(402a)에서의 폐수의 잔류 시간에 근거할 수 있거나, 영역(402a)에서의 간헐적 폭기, 또는 영역(402b)에서 건강한 바이오매스를 촉진하는 다른 방법을 제공할 수 있다.
흡착 물질(434)은 예를 들어 본원의 실시예에서 도 7, 8, 9, 10, 11 또는 12에 도시된 바와 같이 본원에 기술된 현탁 시스템 중 하나 이상, 또는 공기, 액체 또는 공기와 액체의 혼합물을 순환시키기 위한 임의의 적합한 통상적인 장치를 포함할 수 있는 현탁 장치(432)를 사용하여 생물학적 반응 영역(402b)에서 현탁액 중에 유지된다. 이들 통상적인 장치는 공기 확산 버블러, 패들, 믹서, 표면 통풍기, 액체 순환 펌프, 및 당업자에게 공지된 다른 장치를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다. 특정 구현예에서 도 7, 8, 9, 10, 11, 또는 12, 또는 실시예 3, 실시예 4, 또는 실시예 5와 함께 기술된 것과 같은, 흡착 물질(434)을 현탁액 중에 유지시키기 위해 비교적 낮은 에너지 소비를 갖는 현탁 장치(432)를 사용하는 것이 바람직하지만, 흡착 물질(434)이 현탁액 중에 유지되어야 하는 영역(402b)의 총 부피가 생물학적 반응기(402)의 총 부피의 단지 일부임에 따라, 덜 효율적인 장치를 사용하는 다른 구현예가 또한 적합하다.
스크리닝/분리 시스템(422)이 구획(402b)에 위치하여, 막 운전 시스템(404)으로의 흡착 물질(434)의 통과를 실질적으로 방지한다. 특정 구현예에서, 흡착 물질은 단지 위치(430b)에서, 즉 영역(402b)에 상응하여 첨가된다.
하나의 실질적으로 흡착제를 함유하지 않는 생물학적 반응기 영역, 및 흡착 물질(434)을 함유하는 하나의 영역을 갖는 시스템(400)이 도시되어 있지만, 각각의 유형의 더 적거나 더 많은 수의 영역이 사용될 수 있음이 당업자에 의해 인지될 것임을 유의한다. 구획(402b) 중의 흡착 물질(434)의 농도는 예를 들어 도 1의 시스템에 사용되는 바와 동일한 농도일 수 있거나, 더 높은 또는 더 낮은 농도가 처리되는 폐수에 의존하여 사용될 수 있다.
또한, 생물학적 반응기 영역은 다양한 배치로 생성될 수 있다. 예를 들어, 각기둥형 생물학적 반응기 탱크에서, 분할벽은 탱크의 폭을 가로질러 제공되어 이를 영역들로 분할할 수 있다. 원통형 탱크에서, 예를 들어, 분할벽은 코드로서 제공될 수 있거나, 2개 이상의 구획을 형성하는 복수의 벽이 예를 들어 반경으로서 제공될 수 있다.
단지 최종 생물학적 반응 영역 또는 영역에 흡착 물질을 가짐으로써, 생물학적으로 불안정한 화합물은 흡착 물질 없이, 따라서 시스템(400)의 흡착제를 함유하지 않는 영역의 혼합액 중의 흡착 물질을 현탁시킬 필요성 없이 상류 구획에서 처리될 수 있다. 이는 또한 상기 시스템의 상류 구획에 존재하는 통상적인 미생물에 의해 생물학적으로 분해될 수 없는 적어도 특정 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 화합물을 생분해시킬 수 있는 미생물의 콜로니의 발달을 허용한다. 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같은 생물학적 반응기의 분할된 구획 또는 생물학적 반응기 및 분리 용기의 분할된 구획의 혼합보다는 분리 탱크를 사용하여 본 발명에 따라 시스템(400)과 유사한 시스템이 제공될 수 있음이 또한 당업자에 의해 인지될 것이다.
도 4를 참조하면, 생물학적 반응 영역(402b)으로부터의 유출물은 스크리닝/분리 시스템(422)을 통해 막 운전 시스템(404)의 유입구(410)로 도입된다. 막 운전 시스템(404)에서, 폐수는 하나 이상의 정밀여과 또는 한외여과 막(440)을 통해 통과하고, 막 투과물은 배출구(412)를 통해 방출되면서, 활성 슬러지를 포함하는 막 잔류물은 귀환 활성 슬러지 라인(414)을 통해 생물학적 반응 영역(402a)으로 귀환된다.
생물학적 반응 영역(402b)으로부터의 소모된 흡착 물질은 혼합액 폐기물 방출구(416)를 통해 주기적으로 제거될 수 있다. 폐기물 배출구(418)는 또한 귀환 활성 슬러지 라인(414)에 연결되어, 처분을 위한 귀환 활성 슬러지의 일부 또는 전부를 우회시켜서, 예를 들어 혼합액 및/또는 배양액의 농도를 제어할 수 있다. 혼합액 폐기물 방출구(416)는 또한 흡착 물질의 일부를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 동등한 양의 새로운 또는 재생된 흡착 물질이 첨가될 수 있다.
도 5는 다중 영역(502a, 502b)으로 분할된 생물학적 반응기(502)에 의해 시스템(400)과 유사한 방식으로 운전되고, 생물학적 반응기(502)와 통합된 생물학적 탈질소 단계를 포함하는 시스템(500)을 도시한 것이다. 상기 구현예에서, 흡착 물질(535)은 예를 들어 위치(530b)에서 첨가되고, 영역(502b)에서 현탁액 중에서 유지되고, 무산소 영역(531) 또는 영역(502a)내로 도입되지 않는다.
생물학적 반응 영역(502b)으로부터의 유출물은 스크리닝/분리 시스템(522)을 통해 막 운전 시스템(504)의 유입구(510)로 도입된다. 막 운전 시스템(504)에서, 폐수는 하나 이상의 정밀여과 또는 한외여과 막(540)을 통해 통과하고, 막 투과물은 배출구(512)를 통해 방출되면서, 활성 슬러지를 포함하는 막 잔류물은 귀환 활성 슬러지 라인(514)을 통해 무산소 영역(531)으로 귀환된다.
생물학적 반응 영역(502b)으로부터의 소모된 흡착 물질은 혼합액 폐기물 방출구(516)를 통해 주기적으로 제거될 수 있다. 폐기물 배출구(518)는 또한 귀환 활성 슬러지 라인(514)에 연결되어, 처분을 위한 귀환 활성 슬러지의 일부 또는 전부를 우회시켜서, 예를 들어 혼합액 및/또는 배양액의 농도를 제어할 수 있다. 혼합액 폐기물 방출구(516)는 또한 흡착 물질의 일부를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 동등한 양의 새로운 또는 재생된 흡착 물질이 첨가될 수 있다.
특정 운전 조건 하에, 메탄올과 같은 단순 유기 탄소원을 무산소 영역으로 도입시켜서 탈질소 공정을 보조하는 것이 필요할 수 있다. 택일적으로, 원료 폐수의 생물학적 산소 요구 함유물은 대표적으로 생물에 의한 소모를 위해 필요한 먹이원을 제공할 수 있다.
추가의 구현예에서, 무산소 영역은 영역(502b)의 하류(도시되지 않음), 또는 영역(502a)과 영역(502b) 사이에 제공될 수 있다. 각각의 경우에, 무산소 영역에서 생물에 의한 소모를 위한 먹이원을 첨가하여 탈질소 공정을 보조하는 것이 필요할 것이다.
도 6에 개략적으로 도시된 바와 같은 생물학적 반응기의 분할된 구획 또는 생물학적 반응기 및 분리 반응기의 분할된 구획의 혼합보다는 분리 생물학적 반응기를 사용하여 본 발명에 따라 시스템(500)과 유사한 시스템이 제공될 수 있음이 또한 당업자에 의해 인지될 것이다.
도 6은 수처리 시스템(600)의 또 다른 구현예의 개략도이다. 시스템(600)에서, 흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않는 제 1 생물학적 반응기(602a), 및 예를 들어, 위치(630a) 및 위치(630b) 중 하나 또는 둘 모두에서 첨가될 수 있는 흡착 물질(634)의 현탁액을 함유하는 제 2 생물학적 반응기(602b)를 포함하는 일련의 생물학적 반응기가 제공된다. 막 운전 시스템(604)은 생물학적 반응기(602a) 및 반응기(602b)의 하류에 위치한다. 제 2 생물학적 반응기(602b)는 구획(602b)에 위치한 스크리닝/분리 시스템(622)을 포함하여, 막 운전 시스템(604)으로의 흡착 물질의 통과를 실질적으로 방지한다.
반응기(602a)와 반응기(602b) 사이의 유압 흐름은 하류 방향으로 흐름을 제공하도록 운전되어, 흡착 물질을 단지 영역(602b)에서 유지시키며, 즉 반응기(602b)로부터 반응기(602a)로의 흡착 물질의 역류를 방지하고, 영역(602a)과 영역(602b) 사이의 유속을 제어하도록 설계될 수 있다.
운전 중, 유입 폐수 스트림(606)은 생물학적 반응기(602a) 내로 도입된다. 제 1 생물학적 반응기(602a) 중의 미생물은 혼합액 현탁 고체 중에 함유된 생물학적으로 불안정한 화합물의 적어도 일부를 분해시킬 수 있다. 혼합액 현탁 고체 중의 단순 유기물이 미생물에 대한 먹이원으로서 역할을 한다. 부분적으로 처리된 폐수는 도관(607)을 통해 생물학적 반응기(602b)로 통과된다. 생물학적 반응기(602a)로부터의 부분적으로 처리된 폐수는 또한 생물학적 반응기(602b)로 중력 공급되거나, 당업자들에게 공지된 다른 수단에 의해 통과될 수 있다.
폐수는 제 1 생물학적 반응기(602a)에서 처리되어 혼합액 현탁 고체의 생물학적으로 불안정하고 화합물을 실질적으로 모두 제거할 수 있거나, 특정 구현예에서, 혼합액 현탁 고체 중에 함유된 생물학적으로 불안정한 화합물의 일부는 제 2 생물학적 반응기(602b) 내로의 통과를 위해 유지될 수 있다. 혼합액 현탁 고체 중에 함유된 생물학적으로 불안정한 화합물이 제 1 생물학적 반응기(602a)에서 하류 미생물을 효과적으로 지지하기에 불충분한 수준으로 감소되는 구현예에서, 하나 이상의 제어가 특히 하류 생물학적 반응기(602b)에서 미생물 먹이원의 유효 농도를 유지시키도록 실행된다. 상기 제어는 예를 들어 비처리된 유입 폐수의 후류를 생물학적 반응기(602b)에 직접 통과시키고, 귀환 활성 슬러지를 제어하고, 메탄올 또는 미생물에 대한 다른 단순 탄소 먹이원을 도입시키는 상류 생물학적 반응기(602a)에서의 폐수의 잔류 시간, 또는 다른 적합한 피드백 또는 피드포워드 작용에 근거할 수 있다.
흡착 물질(634)은 예를 들어 본원의 실시예에서 도 7, 8, 9, 10, 11 또는 12에 도시된 바와 같이 본원에 기술된 현탁 시스템 중 하나 이상, 또는 공기, 액체 또는 공기와 액체의 혼합물을 순환시키기 위한 임의의 적합한 통상적인 장치를 포함할 수 있는 현탁 장치(632)를 사용하여 생물학적 반응기(602b)에서 현탁액 중에 유지된다. 이들 통상적인 장치는 공기 확산 버블러, 패들, 믹서, 표면 통풍기, 액체 순환 펌프, 및 당업자에게 공지된 다른 장치를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다. 특정 구현예에서 도 7, 8, 9, 10, 11, 또는 12, 또는 실시예 3, 실시예 4, 또는 실시예 5와 함께 기술된 것과 같은, 흡착 물질을 현탁액 중에 유지시키기 위해 비교적 낮은 에너지 소비를 갖는 현탁 장치(632)를 사용하는 것이 바람직하지만, 영역(602b)의 총 부피가 생물학적 반응기(602a) 및 반응기(602b)의 총 혼합 부피의 단지 일부임에 따라, 덜 효율적인 장치를 사용하는 다른 구현예가 또한 적합하다.
스크리닝/분리 시스템(622)이 생물학적 반응기(602b)에 위치하여, 막 운전 시스템(604)으로의 흡착 물질(634)의 통과를 실질적으로 방지한다. 특정 구현예에서, 흡착 물질(634)은 예를 들어 도관(607)과 관련한 위치(630a)에서 단지 생물학적 반응기(602b)로, 또는 생물학적 반응기(602b)(위치(630b) 내로 직접 첨가된다. 특정 바람직한 구현예에서, 흡착 물질은 예를 들어 생물학적 반응기(602b) 내로의 도입 전에 사전 습윤되어 슬러리를 생성시킨다.
하나의 실질적으로 흡착제를 함유하지 않는 생물학적 반응기, 및 흡착 물질(634)을 함유하는 하나의 생물학적 반응기를 갖는 시스템(600)이 도시되어 있지만, 각각의 유형의 더 적거나 더 많은 수의 생물학적 반응기 또는 생물학적 반응기의 구획이 사용될 수 있음이 당업자에 의해 인지될 것임을 유의한다. 생물학적 반응기(602b) 중의 흡착 물질(634)의 농도는 예를 들어 도 1의 시스템에 사용되는 바와 동일한 농도일 수 있거나, 더 높은 농도가 생물학적 반응기(602b)에서 처리하려는 부분 처리된 폐수의 특징을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 요인에 의존하여 사용될 수 있다.
단지 최종 생물학적 반응기에 흡착 물질을 가짐으로써, 생물학적으로 불안정한 화합물은 흡착 물질 없이 상류 생물학적 반응기에서 처리될 수 있다. 이는 상기 시스템의 상류 구획에 존재하는 통상적인 미생물에 의해 생물학적으로 산화될 수 없는 생물학적 내성 생물을 생분해시킬 수 있는 미생물의 콜로니의 발달을 허용한다. 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 분리 생물학적 반응기보다는 생물학적 반응기의 분할된 구획, 또는 생물학적 반응기 및 분리 반응기의 분할된 구획의 혼합을 사용하여 본 발명에 따라 시스템(600)과 유사한 시스템이 제공될 수 있음이 또한 당업자에 의해 인지될 것이다.
도 6을 참조하면, 생물학적 반응기(602b)로부터의 유출물은 스크리닝/분리 시스템(622)을 통해 막 운전 시스템(604)의 유입구(610)로 도입된다. 막 운전 시스템(604)에서, 폐수는 하나 이상의 정밀여과 또는 한외여과 막(640)을 통해 통과하고, 막 투과물은 배출구(612)를 통해 방출되면서, 활성 슬러지를 포함하는 막 잔류물은 귀환 활성 슬러지 라인(614)을 통해 생물학적 반응기(602a)로 귀환된다.
생물학적 반응기(602b)로부터의 소모된 흡착 물질은 혼합액 폐기물 방출구(616)를 통해 주기적으로 제거될 수 있다. 폐기물 배출구(618)는 또한 귀환 파이프(614)에 연결되어, 처분을 위한 귀환 활성 슬러지의 일부 또는 전부를 우회시켜서, 예를 들어 혼합액 및/또는 배양액의 농도를 제어할 수 있다.
일반적으로 도 7, 8, 9, 10 및 11을 참조하면, 혼합액(MLVSS를 갖는 MLSS를 포함함) 및 그 안에 분산된 흡착제가 제트 노즐을 통해 순환되는 제트 현탁 시스템을 포함하는 다양한 택일적 구현예가 도시되어 있다. 상기 순환은 흡착제와 혼합액의 고른 혼합을 제공하고, 또한 생물학적 반응기에서 현탁액 중의 흡착제를 유지시키는 난류를 제공한다. 난류는 제트 노즐로부터 배출된 유체의 스윌링 및 롤링을 유발시키는, 예를 들어 노즐 오리피스의 근위의 편재된 난류일 수 있다. 도 7, 8 및 11, 실선 블랙 부분은 흡착 물질을 나타내고, 불규칙 선 부분은 미생물 또는 바이오매스를 나타낸다.
도 7은 생물학적 반응기(702) 내의 현탁 장치(732)를 개략적으로 도시한 것이다(이중 일부는 설명의 명료함을 위해 숫자로 나타냄). 현탁 장치(732)는 펌프(748)와 가스의 공급원(760)에 유체 연결된 제트 노즐(744)을 포함한다. 가스는 유산소 생물학적 반응기(702)의 경우에는 산소 함유 가스이거나, 무산소 생물학적 반응기(702)의 경우에는 산소를 함유하지 않거나 산소를 실질적으로 함유하지 않는 가스일 수 있다.
도 8, 9 및 10과 함께 기술된 도 7 및 특정 추가적인 구현예에 도시된 배치는 예를 들어 Siemens Water Technologies of Rothschild, Wisconsin, USA로부터 시판되는 Vari Cant® 시스템을 사용하여 배치될 수 있다. 다른 제트 폭기 시스템은 또한 도 8, 9 및 10을 참조하여 도시된 시스템 중 하나 이상을 위해 배치될 수 있다. 예를 들어, 다양한 시스템은 Fluidyne Corporation of Cedar Falls, Iowa, USA; KLa Systems of Assonet, Massachusetts, USA; and Mixing Systems Inc. of Dayton, Ohio, USA로부터 시판되는 제트 폭기 시스템을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다.
도 7, 8, 9, 10, 및 11을 참조하여 본원에 기술된 시스템은 일반적으로 생물학적 반응기 탱크의 외측의 펌프를 도시하였지만, 당업자는 하나 이상의 펌프가 또한 탱크(들)의 내측에 위치할 수 있음을 인지할 것임을 유의한다. 추가의 구현예에서, 하나 이상의 펌프는 헤드 탱크의 내측 또는 외측에 위치하여 양성 흡인을 유지시킬 수 있다.
또한, 도 7, 8, 9, 10 및 11을 참조하여 본원에 기술된 시스템은 일반적으로 예시를 위해 생물학적 반응기 탱크에 위치한 전체 제트 노즐을 나타내지만, 특정 구현예에서 제트 노즐(들)의 일부는 생물학적 반응기 탱크에 위치한 적어도 배출구 오리피스(들)을 갖는 생물학적 반응기 탱크의 외측에 위치할 수 있다.
제트 노즐(744) 액체 유입구(746) 및 배출구 오리피스(764), 및 펌프 장치(748) 유입구(752) 및 배출구(754)는 흡착 물질, 및 MLVSS를 포함하는 MLSS의 통과를 허용하도록 치수화되고 구성된다. 따라서, MLSS 및 MLVSS, 및 흡착 물질을 포함하는 혼합액의 혼합물은 생물학적 반응기(702)의 배출구(750)로부터 라인(751)을 통해 펌프 장치(748)의 유입구(752) 내로 흡입된다. 혼합물은 라인(755)을 통해 배출구(754)를 통해 펌프 장치(748)의 밖으로 펌핑되고, 제트 노즐(744)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 액체 유입구(746)로 안내된다.
동시에, 가스(760)는 라인(761)을 통해, 제트 노즐(744)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 가스 유입구(758)로 안내되고, 혼합 챔버(766)로 안내되어, 팽창하고, 노즐 배출구 오리피스(764)의 방향으로 혼합액과 분산된 흡착 물질의 혼합된 스트림에 동기 에너지를 부과한다. 팽창된 가스, 혼합액 및 분산된 흡착 물질은 속도가 증가되는 유체 흐름의 방향으로, 그리고 배출구 오리피스(764) 밖으로, 단면적이 감소하는 스로트(768)를 통해 통과한다. 가스, 액체, 및 고체 입자의 혼합된 스트림은 생물학적 반응기(702)에 활발히 들어가고, 흡착 물질의 고체 과립은 생물학적 반응기(702) 중의 액체 난류로 인해 연속 운전 하에 현탁액 중에 유지된다.
도 8을 참조하면, 제트 현탁 시스템을 포함하는 생물학적 반응기의 또 다른 구현예가 도시되어 있다. 특히, 생물학적 반응기(802)는 흡착 물질이 분산된 혼합액을 순환시키기 위해 생물학적 반응기(802)에 위치한 적어도 하나의 배출구 오리피스(864)를 갖는 제트 노즐(844)을 포함하는 제트 현탁 시스템(832)을 포함한다. 제트 노즐(844)은 펌프(848)에 유체 연결되어 흡착 물질이 분산된 혼합액을 순환시켜서 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키는 난류를 발생시킨다. 임의의 제트 믹서, 분무기 또는, 가스 유입구를 필요로 하지 않으면서 흡착 물질이 분산된 혼합액을 안내하고 방출시킬 수 있는 다른 장치가 당업자에 의해 인지될 바와 같이 제트 노즐(844)로서 사용될 수 있다.
유산소 생물학적 반응기(802)에서, 통상적인 공기 확산 장치와 같은 산소 함유 가스의 공급원이 또한 제공된다(도시되지 않음).
제트 노즐(844)의 액체 유입구(846) 및 배출구 오리피스(864), 및 펌프 장치(848)의 유입구(852) 및 배출구(854)는 흡착 물질, 및 혼합액 현탁된 휘발성 고체를 포함하는 혼합액 현탁 고체의 통과를 허용하도록 치수화되고 구성된다. 따라서, MLSS 및 MLVSS, 및 흡착 물질을 포함하는 혼합액의 혼합물은 생물학적 반응기(802)의 배출구(850)로부터 라인(851)을 통해 펌프 장치(848)의 유입구(852) 내로 흡입된다. 혼합물은 라인(855)을 통해 배출구(854)를 통해 펌프 장치(848) 밖으로 펌핑되고, 제트 노즐(844)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 액체 유입구(846)로 안내된다. 제트 노즐(844)은 배출구 오리피스(864)로부터 배출된 혼합액 및 흡착 물질의 속도를 증가시키기 위해 유체 흐름의 방향으로 단면적이 감소되는 스로트 부분(868)을 포함한다.
일반적으로 도 9, 10 및 11을 참조하면, 혼합액 및/또는 귀환 활성 슬러지가 흡착 물질 없이 제트 노즐을 통해 순환되는 제트 현탁 시스템을 포함하는 택일적 구현예가 도시되어 있다. 상기 순환은 흡착 물질과 혼합액의 고른 혼합을 제공하고, 또한 생물학적 반응기 내에서 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키는 난류를 제공한다. 난류는 제트 노즐로부터 배출된 유체의 스윌링 및 롤링을 유발시키는, 예를 들어 노즐 오리피스의 근위의 편재된 난류일 수 있다.
도 9는 생물학적 반응기(902) 내 및 막 운전 시스템(904)의 상류의 현탁 장치(932)를 포함하는 폐수 처리 시스템(900)을 개략적으로 도시한 것이다. 현탁 장치(932)는 펌프(948) 및 압축 가스의 공급원(960)에 유체 연결된 제트 노즐(944)을 포함한다. 시스템(900)은 예를 들어 생물학적 반응기(902)의 배출구(908)에서 흡착 물질의 적어도 대부분의 통과를 방지하는 스크리닝/분리 시스템(922)을 포함한다.
특정 구현예에서, 혼합액은 생물학적 반응기(902)의 유출물로부터 도관(972, 970)을 통해 펌프 장치(948)의 유입구(952) 내로 흡입되며, 여기에서 도관(972)은 생물학적 반응기(902)의 배출구(908)와 막 운전 시스템(904)의 유입구(910) 사이에 있다. 추가적 구현예에서, 귀환 활성 슬러지는 막 운전 시스템(904)으로부터의 도관(914)으로부터 라인(970)을 통해 펌프 장치(948)의 유입구(952) 내로 흡입된다. 추가의 구현예에서, 생물학적 반응기(902)로부터의 유출물과 막 운전 시스템(904)으로부터의 귀환 활성 슬러지의 혼합된 스트림이 펌프에 순환을 제공하는 액체로서 사용된다. 유출물 및/또는 귀환 활성 슬러지로부터의 액체는 라인(955)을 통해 펌프 장치(948) 밖으로 펌핑되고, 제트 노즐(944)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 액체 유입구로 안내된다. 관련하여, 압축 가스(960)는 라인(961)을 통해 제트 노즐(944)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 가스 유입구로 안내되고, 혼합 챔버(966)로 안내되어, 팽창하고, 노즐 배출구 오리피스(964)의 방향으로 혼합액에 동기 에너지를 부과한다. 팽창된 가스 및 혼합액은 속도가 증가되는 유체 흐름의 방향으로, 그리고 배출구 오리피스(964) 밖으로, 단면적이 감소하는 스로트(968)를 통해 통과한다. 가스와 액체의 혼합된 스트림은 생물학적 반응기(902)에 활발히 들어가고, 흡착 물질의 고체 과립은 생물학적 반응기(902) 중의 난류로 인해 연속 운전 하에 현탁액 중에 유지된다.
도 10은 폐수 처리 시스템(1000)이 생물학적 반응기(1002) 내 및 막 운전 시스템(1004)의 상류의 현탁 장치(1032)를 포함하는 폐수 처리 시스템의 또 다른 구현예를 개략적으로 도시한 것이다. 시스템(1000)은 예를 들어 생물학적 반응기(1002)의 배출구(1008)에서 흡착 물질의 적어도 대부분의 통과를 방지하는 스크리닝/분리 시스템(1022)을 포함한다. 현탁 장치는 펌프(1048)에 유체 연결되어 혼합액을 순환시켜서 흡착제를 현탁액 중에 유지시키는 난류를 발생시키는 제트 노즐(1044)을 포함한다. 유산소 생물학적 반응기(1002)에서, 통상적인 공기 확산 장치 또는 당업자에게 명백해지는 바와 같이 산소를 혼합액 내로 전달할 수 있는 임의의 수의 다른 장치와 같은 산소 함유 가스의 공급원이 제공된다(도시되지 않음).
시스템(1000) 중의 액체 흐름은 상기 도 9를 참조하여 도시되고 기술된 시스템(900)의 그것과 유사하다. 따라서, 특정 구현예에서, 혼합액은 생물학적 반응기(1002)의 유출물로부터 도관(1072, 1070)을 통해 펌프 장치(1048)의 유입구(1052) 내로 흡입되며, 여기에서 도관(1072)은 생물학적 반응기(1002)의 배출구(1008)와 막 운전 시스템(1004)의 유입구(1010) 사이에 있다. 추가적 구현예에서, 귀환 활성 슬러지는 막 운전 시스템(1004)로부터의 도관(1014)으로부터 라인(1070)을 통해 펌프 장치(1048)의 유입구(1052)로 흡입된다. 추가의 구현예에서, 생물학적 반응기(1002)로부터의 유출물과 막 운전 시스템(1004)으로부터의 귀환 활성 슬러지의 혼합된 스트림은 펌프에 순환을 제공하는 액체로서 사용된다.
유출물 및/또는 귀환 활성 슬러지로부터의 액체는 라인(1055)을 통해 펌프 장치(1048) 밖으로 펌핑되고, 제트 노즐(1044)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 액체 유입구로 안내된다. 혼합액은 속도가 증가되는 유체 흐름의 방향으로, 그리고 배출구 오리피스(1064) 밖으로, 단면적이 감소하는 스로트(1068)를 통해 통과한다. 액체 스트림은 생물학적 반응기(1002)에 활발히 들어가고, 흡착 물질의 고체 과립은 생물학적 반응기(1002) 중의 난류로 인해 연속 운전 하에 현탁액 중에 유지된다.
시스템(900) 및 시스템(1000)의 특정 구현예에서, 펌프를 통한 유속이 시스템을 통한 전체 유속, 즉 유입물(906, 1006) 및 유출물(912, 1012)의 유속에 표현되는 유속과 동일하거나 더 높도록 시스템의 수리학을 설계하는 것이 필요할 수 있다.
도 11은 생물학적 반응기(1102) 내의 현탁 장치(1132)를 개략적으로 도시한 것이다(이중 일부는 설명의 명료함을 위해 숫자로 나타냄). 현탁 장치(1132)는 펌프(1148) 및 가스의 공급원(1160)에 유체 연결된 제트 노즐(1144)을 포함한다. 가스는 유산소 생물학적 반응기(1102)의 경우에 산소 함유 가스이거나, 무산소 생물학적 반응기(1102)의 경우에 산소를 함유하지 않거나 산소를 실질적으로 함유하지 않는 가스일 수 있다.
생물학적 반응기(1102)의 배출구(1150)는 흡착 물질의 적어도 대부분의 통과를 방지하는 스크리닝 장치(1170)를 포함한다. 스프레이 노즐(1172) 또는 다른 적합한 장치가 스크리닝 장치(1170)로부터의 축적을 제거하기 위해 제공된다. 스프레이 노즐(1172)은 가스 및/또는 액체를 안내하여 스크리닝 장치를 정화할 수 있다. 특정 구현예에서 (도시되지 않음), 스프레이 노즐(1172)은 펌프 및/또는 압축 가스의 공급원(1160)에 연결되어 가압 유체를 제공하여 스크리닝 장치(1170)를 정화할 수 있다. 추가적 구현예에서, 스프레이 노즐(1172)은, 예를 들어 스크리닝 장치(1170)가 흡착 물질의 축적을 방지하는 회전 스크린 등과 같은 활성 스크리닝 장치인 경우에 제거될 수 있다.
따라서, 흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않는 MLSS 및 MLVSS를 포함하는 혼합액은 생물학적 반응기(1102)의 배출구(1150)로부터 라인(1151)을 통해 펌프 장치(1148)의 유입구(1152) 내로 흡입된다. 혼합액은 라인(1155)을 통해 배출구(1154)를 통해 펌프 장치(1148) 밖으로 펌핑되고, 제트 노즐(1144)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 액체 유입구(1146)로 안내된다. 함께, 압축 가스(1160)는 라인(1161)을 통해 제트 노즐(1144)과 통합되거나 다른 식으로 유체 연통하고 있는 가스 유입구(1158)로 안내되고, 혼합 챔버(1166)로 안내되어, 팽창하고, 노즐 배출구 오리피스(1164)의 방향으로 혼합액에 동기 에너지를 부과한다. 팽창된 가스 및 혼합액은 속도가 증가되는 유체 흐름의 방향으로, 그리고 배출구 오리피스(1164) 밖으로 단면적이 감소되는 스로트(1168)를 통해 통과한다. 가스 및 액체의 혼합된 스트림은 생물학적 반응기(1102)에 활발하게 들어가고, 흡착 물질의 고체 과립은 생물학적 반응기(1102) 중의 난류로 인해 연속 운전 하에 현탁액 중에 유지된다.
본원에 기술된 폐수 처리 시스템의 특정 구현예에서, 시스템은 하나 이상의 흡출관 또는 하나 이상의 다른 배치를 포함할 수 있는 가스 리프트 현탁 시스템을 포함한다. 하나 이상의 흡출관은 생물학적 반응기 또는 다른 장치와 같은 용기의 바람직한 응용 및 부피에 대해 크기화되고 형상화되어, 흡착 물질을 현탁시키고, 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키고, 흡착 물질을 용기에 골고루 혼합시키고, 유산소 미생물을 포함할 수 있는 용기의 환경을 폭기시키는 것 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 가스 리프트 현탁 시스템은 내부에 위치한 용기의 크기 및 형태에 근거한 다양한 크기 및 형태로 구성될 수 있다. 가스 리프트 현탁 시스템은 흡착 물질이 폐수 처리 시스템 내로 합체되는 용기 내에 위치한 하나 이상의 흡출관을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "흡출관"은 용기 내에 위치할 때에 유체 흐름에 대한 통로를 제공하는 양 말단에서 개방되는 하나 이상의 측벽을 갖는 관 또는 다른 구조일 수 있으며, 고체 입자 현탁액, 예를 들어, 공기 또는 다른 가스를 갖는 폐수 또는 혼합액 중의 흡착 물질 및 관련 고체의 현탁액을 포함할 수 있다.
흡출관은 이것이 폐수 처리에 대해 대표적 조건에서 폐수 성분에 대해 저항성이고, 흡출관을 통해 그리고 그 둘레에서 난류에 견딜 수 있는 내마모성인 한은 특정 용도를 위해 적합한 임의의 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 흡출관은 용기와 동일한 물질로 생성될 수 있거나, 유리섬유 강화 플라스틱, 폴리염화비닐(PVC) 또는 아크릴을 포함하는 플라스틱과 같은 다른 더 가볍고 덜 비싼 물질로 생성될 수 있다. 흡출관은 용기 내로의 삽입을 위해 사전 형성되고, 용기의 일부로서 제조될 수 있다. 그 자체로, 흡출관은 현재 시스템을 재장착하도록 설계될 수 있다. 가스 리프트 현탁 시스템은 용기의 벽 상에서 지지될 수 있거나, 흡출관을 통해 그리고 둘레에 흐름을 허용하는 한은 용기의 바닥에 의해 지지될 수 있다. 택일적으로, 가스 리프트 현탁 시스템은 용기 내에서 하나 이상의 흡출관을 유지하고 매달도록 구성되고 배치된 추가적 구조에 의해 지지될 수 있다.
개별 흡출관은 흡착 물질을 용기 내에서 현탁시키고/거나 예정된 운전 기간 내에 운전하는 것과 같은 바람직한 응용에 따라 크기화되고 형상화될 수 있다. 흡출관은 또한 흡착 물질을 용기 내에서 충분히 현탁시키거나 용기의 환경을 폭기시키기 위해 흡출관 내에서 바람직한 수준의 교반을 제공하도록 크기화되고 형상화될 수 있다. 바람직한 가스 리프트 현탁 시스템 부피는 바람직한 부피와 실질적으로 동일한 총 부피를 갖는 단일 흡출관 또는 다중 흡출관에 의해 제공될 수 있다. 가스 리프트 현탁 시스템 부피 대 용기 부피의 특정 비는 흡출관 내에서 흡착 물질의 최적 현탁을 제공하도록 선택될 수 있다. 개별 흡출관은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 임의의 불규칙 형태와 같은 임의의 형태의 단면적을 가질 수 있다. 개별 흡출관은 원뿔형, 직사각형 및 원통형과 같은 임의의 전체 형태를 가질 수 있다. 하나의 구현예에서, 흡출관은 실린더일 수 있다. 길이, 폭, 및 높이와 같은 흡출관의 전체 치수는 용기 내에서 흡착 물질의 최적 현탁을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 흡출관 길이 대 흡출관 폭 또는 직경의 특정 비는 용기 내에서 흡착 물질의 최적 현탁을 달성하도록 선택될 수 있다. 흡출관은 "트로프"로서 언급되는 구성물 중의 용기 내의 2개의 대향 측벽으로 이루어질 수 있다. 흡출관의 하나 또는 양측면은 흡출관의 내부 및/또는 외부로의 흡착 물질의 흐름을 보조하도록 구성되고 배치될 수 있다. 예를 들어, 흡출관의 제 1 말단에서의 측벽은 흡출관의 제 1 말단에 또는 근처에 위치한 용기의 흡착 물질, 폐수, 또는 다른 함유물의 일부를 흡출관의 측벽을 통해 들어가고 배출되도록 하는 통로를 형성하는 하나 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 통로를 형성하는 개구부는 용기 내에서 흡착 물질의 충분한 현탁을 허용하도록 하는 임의의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 개구부는 삼각형, 정사각형, 반원형일 수 있거나 불규칙 형태를 갖는다. 다중 통로는 서로 동일할 수 있으며, 대략 흡출관의 제 1 말단에 균일하게 위치하여 흡출관 내에서 흡착 물질의 흐름을 동등하게 분포시킬 수 있다.
하나 이상의 흡출관은 이들이 용기 내에서 흡착 물질의 충분한 현탁을 제공하는 한은 용기 내의 임의의 적합한 위치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 단일 흡출관은 용기 측벽에 대해 중심적으로 위치할 수 있지만 필요로 하지는 않는다. 유사하게, 단일 용기 중의 다중 흡출관은 임의로 위치할 수 있거나, 용기 측벽에 대해 균일한 패턴으로 위치할 수 있다. 단일 용기 중의 다중 흡출관은 부피 또는 단면적이 동일할 수 있지만, 필요로 하지는 않는다. 예를 들어, 단일 용기는 변동 높이 및 단면적으로 원통형, 원뿔형 및 직사각형 흡출관을 포함할 수 있다. 하나의 구현에서, 용기는 제 1 단면적을 갖는 중심에 위치한 제 1 흡출관 및 용기의 측벽에 인접하여 위치한 복수의 제 2 흡출관을 가질 수 있으며, 여기에서 제 2 흡출관은 각각 제 1 단면적보다 작은 제 2 단면적을 갖는다. 또 다른 구현예에서, 용기는 복수의 동일한 흡출관을 갖는다. 또 다른 구현예에서, 제 1 흡출관은 제 2 흡출관 내에 위치할 수 있다. 상기 구현예에서, 흡출관의 바닥은 서로 정렬될 수 있거나, 서로로부터 오프셋될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 흡출관은 흡착 물질의 현탁을 촉진하기 위한 배플(baffle)을 포함할 수 있다. 배플은 특정 흡출관에 대해 적합한 임의의 크기 및 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 배플은 흡출관의 내부 표면 상에 적합하게 위치한 플레애트 또는 흡출관에 위치한 실린더일 수 있다. 하나의 구현예에서, 배플은 흡출관 내에 중심적으로 위치한 고체 또는 중공 실린더일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 배플은 가스 리프트 현탁 시스템에서 하나 이상의 흡출관의 제 1 말단 또는 제 2 말단에 위치한 스커트일 수 있다. 배플은 흡출관과 동일한 물질로, 또는 현탁 시스템과 양립할 수 있는 상이한 물질로 구성될 수 있다.
흡출관이 위치할 수 있는 용기는 가스 리프트 현탁 시스템과 함께 흡착 물질을 현탁시키기에 적합한 임의의 크기 또는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 용기는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 또는 임의의 불규칙 형태와 같은 임의의 형태의 단면적을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 용기는 흡착 물질의 적합한 현탁을 촉진하기 위해 구성되거나 변형될 수 있다. 특정 구현예에서, 용기는 가스 리프트 현탁 시스템을 향한 흡착 물질의 이동을 촉진하기 위해 용기의 기부에서 경사진 부분을 포함하도록 구성되거나 변형될 수 있다. 경사진 부분은 가스 리프트 현탁 시스템을 향한 흡착 물질의 이동을 촉진하도록 용기의 기부에 대해 임의의 각을 가질 수 있다.
도 12를 참조하면, 생물학적 반응기(1202)와 같은 용기 내에 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키기 위한 가스 리프트 현탁 시스템(1232)의 일례가 하나의 구현예에 따라 개략적으로 도시되어 있다. 도 12에서, 원형 부분은 기포를 나타내고, 작은 고체 부분 또는 점은 흡착 물질을 나타내고 및 불규칙 선 부분은 미생물 또는 바이오매스를 나타낸다. 가스 리프트 현탁 시스템(1232)은 흡착 물질의 상승을 가능하게 하도록 구성되고, 위치되고 치수화되며, 사기 기술된 바와 같이 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키는 하나 이상의 흡출관(1292)을 포함한다. 가스는 가스 도관(1290)을 통해 들어가고, 분산 노즐 또는 확산기(1291)를 통해 흡출관(들)(1292)의 바닥 부분 내로 안내된다. 특정 택일적 구현예에서, 가스는 분산 노즐 또는 확산기(1291) 보다는 또는 함께 가스 도관(1290) 중의 구멍을 통해 흡출관(들)(1292)의 바닥 부분 내로 안내될 수 있다. 도관(1290)으로부터의 가스는 거친 기포 확산기와 유사한 방식으로 지정된 위치(들)에서 용기 또는 생물학적 반응기(1202) 내로 도입될 수 있으며, 흡착 물질에 부착되는 미생물의 지지 및 혼합액 중의 흡착 물질로부터의 분리를 위한 산소 또는 다른 가스의 공급원으로서, 그리고 생물학적 반응기(1202)에서 흡착 물질 및 바이오매스를 현탁액 중에 유지시키기 위한 상승력의 공급원 둘 모두로서 역할을 한다. 특히, 가스는 흡출관(1292)에 함유되는 것의 결과로서 상향 사승을 제공한다. 기포가 흡출관의 내측에서 상승함에 따라, 이들은 관의 바닥에 흡인을 제공하는 상향 흐름을 유발시킨다. 이는 혼합액 및 흡착 물질을 관을 통해 흡입시키고 이를 탱크에서 현탁액 내로 상승시키기 위해 사용되는 동기력이다. 가스 순환은 흡착 물질의 침전이 최소화 또는 제거될 정도로 충분히 교반된 탱크의 함유물을 유지시키기 위해 흡출기에서 충분한 상승을 제공한다.
또한, 도 12의 배치는 다른 혼합 및 현탁 시스템과 비교하여 현저히 더 낮은 에너지 요건을 갖는 충분한 혼합 및 현탁을 제공한다. 예를 들어, 흡착 물질을 사용하는 생물학적 반응기(1202)에서 가스 리프트 시스템(1232)을 위해 필요한 에너지는 택일적 현탁 시스템에 필요한 에너지의 1/10 만큼 낮을 수 있으며, 생물학적 시스템을 위해 필요한 가스만을 필요로 할 수 있다.
가스의 공급원의 근위에 구성되고 위치한 복수의 흡출관의 맥락에서 가스 리프트 현탁 시스템(1232)이 도시되고 기술되었지만, 생물학적 반응기 내의 하나 이상의 트로프 또는 상기 기술된 가스 리프트 현상을 발생시키는 다른 적합한 구조와 같은 택일적 구조가 사용될 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 안내 화살표는 단순히 유체가 시스템에 골고루 흐르는 하나의 가능한 방식의 예시이며, 용기의 크기 및 형태, 흡출관의 크기, 형태 및 수, 및 공기 유속을 포함하는 시스템의 파라미터에 의존하여, 유체는 임의의 수의 방식으로 시스템을 통해 흐를 수 있다.
도 13a 및 13b는 분리 서브시스템의 일부로서 침전 영역(1382)을 합체시킨 본 발명의 추가적인 구현예를 도시한 것이다. 도 13a 및 13b에서, 실선 블랙 부분은 흡착 물질을 나타내고, 불규칙 선 부분은 미생물 또는 바이오매스를 나타낸다. 생물학적 반응기(1302)는 처리하려는 폐수를 수용하기 위한 유입구(1306) 및 막 운전 시스템에 유체 연결된 배출구(1308)(도시되지 않음)를 포함한다. 침전 영역(1382), 예를 들어 정지 영역은 배출구(1308)의 근위에 있고, 일반적으로 흡착 물질을 침전 영역(1382)으로부터 멀리 안내하도록 위치하고 치수화된 배플(1380) 및 배플(1381)에 의해 규정된다. 배플(1380) 위에서 흐르는 액체 및 흡착 물질의 혼합된 혼합물은, 생물학적 반응기(1302) 중의 제트 폭기 또는 다른 현탁 시스템으로 인하 난류가 침전 영역(1382)에서 실질적으로 감소되므로, 침전된다. 현탁된 생물학적 고체보다 더 높은 밀도를 갖는 흡착 물질은 침전되며, 이것이 침전 영역(1382)으로부터 배출됨에 따라, 현탁 시스템에 의해 유발되는 침전 영역(1382) 외측의 난류에 의해 현탁액으로 귀환된다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 스크리닝 장치(1322)는 또한 배출구(1308)의 근위에 제공된다. 스크리닝 장치(1322)에 의해 차단되는 흡착제의 양은 인접 침전 영역(1382)으로 인해 최소화된다. 특정한 바람직한 구현예에서, 스크리닝 장치(1322)는 흡착 물질의 대부분이 스크린에 도달하기 전에 혼합액으로부터 분리/침전될 것을 보장하기에 충분한 배플로부터의 일정 거리로 배플 시스템 내에 위치한다. 그 결과, 스크리닝 장치(1322)는 스크린 표면에 잠재적으로 부착할 수 있고 스크린의 플러깅(plugging)/오손을 가속시킬 수 있는 더 적은 흡착제 입자를 수용할 것이다. 스크리닝 시스템이 배플 시스템과 혼합하여 사용되는 경우, 스크린의 잠재적 플러깅/오손은 스크린 세척의 빈도수에서와 같이 크게 감소될 것이다.
그러나, 특정 구현예에서, 스크리닝 장치(1322)가 완전히 제거될 수 있는 것이 고려된다. 폭기 탱크의 배출구(1308) 둘레의 배플의 사용은 현탁 장치에 의해 부과되는 혼합 에너지를 감소시키고, 난류가 없는 침전 영역(1382) 및 상승 기포로부터 배출되어, 더 조밀한 흡착제 과립이 유출물 세탁기에 의해 탱크를 빠져나가기 전에 혼합액으로부터 분리될 수 있게 된다. 배플링 시스템은 조밀한 흡착 물질이 혼합물로부터 분리되도록 하며, 동시에 혼합액을 다시 폭기 탱크 내의 혼합 영역 내로 안내한다.
생물학적 반응기 내의 택일적 침전 영역 시스템이 또한 고려된다. 예를 들어, 상기 언급된 스크린 중 임의의 것이 사용될 수 있거나, 하기에 추가로 상세히 기술되는 바와 같이, 위어가 스크리닝 장치(1322) 대신에 사용될 수 있다.
펌핑, 혼합 또는 제트 폭기에 의해 제공되는 전단 작용과 혼합하여 침전 영역은 이로부터 전단되는 과량의 바이오매스를 갖는 흡착 물질이 혼합 없이 영역에서 침전되도록 한다. 흡착 물질은 상기 영역의 바닥으로 침전하고 혼합액에 재도입될 것이다.
도 13b는 위어(1323)를 갖는 침전 영역의 또 다른 구현예를 도시한 것이다. 저밀도 바이오매스는 위어(1323)를 오버플로우하고, 흡착제는 침전한다. 흡착제가 정지 영역 밖으로 강하함에 따라, 이는 혼합액 현탁 고체 및 흡착제를 포함하는 탱크의 교반된 함유물과 혼합되고 재현탁된다.
흡착 물질 폐기물 방출구를 갖는 침전 영역을 포함하는 본 발명의 구현예에서, 폐기물 방출구는 침전 영역의 근위에 위치하는 것이 유리할 수 있다. 이는 폐기물 흡착 물질이 제거되면서 혼합액의 제거를 최소화하도록 한다.
본 발명을 위해 유용한 흡착 물질은 활성탄과 같은 다양한 유형의 탄소를 포함한다. 특히, 과립 활성탄은 과립의 크기 범위 및 밀도가 시스템의 예정된 부분에서의 이들의 체류를 가능하게 하도록 선택되어, 이들이 막을 오손 및/또는 마모시키는 것을 방지하므로 매우 효과적이다.
과립 활성탄이 현저한 전단력 및/또는 과립간 충돌을 받지 않는 시스템에서, 과립 활성탄은 나무, 코코넛, 버개스, 톱밥, 이탄, 펄프 밀 폐기물, 또는 다른 셀룰로오스계 물질로부터 생성될 수 있다. 하나의 적합한 예는 14 × 35의 공칭 메쉬 크기(U.S. Standard Sieve Series에 근거함)을 갖는 MeadWestvaco Nuchar® WV B이다.
추가적 구현예에서, 특히 전단 작용이 펌프 및/또는 제트 노즐에서의 난류 및/또는 과립간 충돌에 의해 제공되는 구현예에서, 더 높은 경도 값을 갖는 흡착 물질(들)의 사용이 바람직하다. 예를 들어, 역청 또는 석탄계 물질로부터 유도되는 과립 활성탄이 효과적이다. 특정 구현예에서, 과립 활성탄은 갈탄으로부터 유도된다.
처리 공정 및/또는 종에 의해 변형되어 폐수 중의 특정 화학종 및/또는 금속에 대한 친화성을 제공하는 탄소 물질이 또한 제공된다. 예를 들어, 비교적 고수준의 수은을 갖는 폐수에서, 흡착 물질의 적어도 일부는 바람직하게는 요오드화칼륨 또는 황으로 함침된 과립 활성탄을 포함한다. 다른 처리 및/또는 함침된 종이 특정 금속, 다른 무기 화합물 및/또는 유기 화합물을 표적화시키기 위해 제공될 수 있다.
또한, 흡착제는 활성탄과는 다른 물질일 수 있다. 예를 들어, 철계 화합물 또는 합성 수지가 단독으로 또는 다른 흡착 물질과 혼합하여, 예를 들어 과립 활성탄과 혼합하여 흡착 물질로서 사용될 수 있다. 추가로, 특정 금속, 다른 무기 화합물 또는 유기 화합물을 표적화 하는 활성탄과는 다른 처리된 흡착 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 비교적 고수준의 철 및/또는 망간을 갖는 폐수에서, 흡착제의 적어도 일부는 과립 이산화망간 여과재를 포함할 수 있다. 비소를 갖는 폐수에서, 흡착제의 적어도 일부는 과립 산화철 복합체를 포함할 수 있다. 납 또는 중금속을 포함하는 폐수에서, 흡착제의 적어도 일부는 과립 알루미노-실리케이트 복합체를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 흡착 물질은 바람직한 비중 범위를 기준으로 선택될 수 있다. 현탁액 중의 흡착 물질을 허용될 수 있는 에너지 소비/비용 내에서 유지시키기 위해, 폐수의 비중 범위에 비교적 근접한 비중 범위가 바람직하다. 다른 한편으로는, 분리가 적어도 부분적으로 물질의 침전을 기준으로 하는 구현예에서는, 더 높은 비중이 적합하다. 일반적으로, 비중은 20℃에서 수중에서 바람직하게는 약 1.05 초과이다. 특정 구현예에서, 비중은 20℃에서 수중에서 약 1.10 초과이다. 비중에 대한 적합한 상한은 특정 구현예에서 20℃에서 수중에서 약 2.65이다.
따라서, 충분한 현탁 및 따라서 폐수 및 이의 오염 물질과의 충분한 접촉을 제공하는 비중 범위를 갖는 흡착 물질이 선택된다. 또한, 특정 구현예에서, 비중 범위는 폐수로부터의 흡착 물질의 후속 제거를 위한 충분한 침전 특징을 제공한다. 추가의 구현예에서, 흡착 물질의 비중의 선택은 현탁액 중의 흡착 물질을 유지시키기 위해 필요한 에너지의 최소화를 기준으로 한다.
나아가, 과립 활성탄과 같은 바람직한 흡착 물질은 과립간 충돌 및 다른 공정 효과로 인해 미분 및 다른 미립자의 생성을 최소화시키는 경도 수준을 갖는다.
분리 서브시스템이 유지하여 막 운전 시스템 내로의 통과를 방지하도록 설계되는 흡착 물질의 크기가 막 운전 시스템에 들어가는 흡착 물질 및 미분의 양을 최소화하도록 최적화된다. 따라서, 본 발명의 방법 및 시스템은 막에 영향을 주는 탄소 과립 또는 다른 과립 물질에 의한 마모 및 오손을 최소화시키면서, 활성탄을 포함하는 흡착 물질의 사용과 관련된 운전 장점을 제공한다.
흡착 물질에 대한 적합한 과립 크기는 선택된 스크리닝/분리 방법, 및 처리되는 특정 폐수의 필요성을 보완하도록 선택된다. 특정한 바람직한 구현예에서, 흡착 물질의 유효 과립 크기의 바닥 한계는 이것이 막이 위치하는 막 운전 시스템 탱크(들)에 들어가는 혼합액의 흐름으로부터 쉽게 분리될 수 있을 정도로 선택된다. 일반적으로, 흡착 물질의 유효 과립 크기는 약 0.3 ㎜의 바닥 한계를 가지며, 여기에서 흡착 물질의 약 99.5 중량% 초과는 바닥 한계보다 높고; 바람직하게는 약 0.3 ㎜의 하한 내지 약 2.4 ㎜의 상한(United States Standard Sieve Series를 기준으로 메쉬 크기 50 내지 메쉬 크기 8에 상응함)을 가지며, 여기에서 흡착 물질의 99.5 중량% 초과는 하한 및 상한 내에 있고; 특정한 바람직한 구현예에서는 약 0.3 ㎜ 내지 약 1.4 ㎜(United States Standard Sieve Series를 기준으로 메쉬 크기 50 내지 메쉬 크기 14에 상응함)이며, 여기에서 흡착 물질의 약 99.5 중량% 초과는 하한 및 상한 내에 있다. 약 0.5 ㎜ 내지 약 0.6 ㎜의 최소 유효 과립 크기를 갖는 과립 활성탄이 적합한 분리 시스템에 의해 혼합액으로부터 쉽고 효과적으로 선별되며, 적합한 밀도의 과립 활성탄에서 이러한 유효 크기가 또한 현탁액 중에 경제적으로 유지될 수 있음이 입증되었다.
실시예
본 발명은 하기의 비-한정 실시예에 의해 예시될 것이다.
실시예 1
약 3,785 리터(ℓ)(1,000 갤론(gal))의 용량을 갖는 무산소 구획을 갖는 폭기 탱크, 및 상용 막 생물학적 반응기 시스템에 동등한 막 운전 시스템을 갖는 중간 시험 규모 논리 연산 제어 막 생물학적 반응기 시스템(Petro™ MBR Pilot Unit available from Siemens Water Technologies, Rothschild, Wisconsin, USA)을 본 발명에 기술된 과립 활성탄 첨가를 수용하도록 변형시켰다. 웨지 와이어 스크린을 혼합액을 폭기 탱크로부터 막 운전 시스템을 전달하는 펌프의 유입구에 위치시켰다.
기본 합성 공급원료는 하기의 농도의 유기/무기 물질을 갖는 물을 포함하였다 : 48 g/ℓ(48 입방피트당 온스(oz/cf))의 아세트산나트륨; 16 g/ℓ(16 oz/cf)의 에틸렌 글리콜; 29 g/ℓ(29 oz/cf)의 메탄올; 1.9 g/ℓ(1.0 oz/cf)의 수산화암모늄; 및 0.89 g/ℓ(0.89 oz/cf)의 인산. 수산화암모늄 및 인산은 막 생물학적 반응기 시스템 내에서 박테리아에 대한 적절한 영양소 균형을 위한 공급원이다.
고농도의 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 유기 화합물을 갖는 샘플 폐수 혼합물을 제조하였다. 구체적으로, 샘플 폐수 혼합물은 하기 농도의 생물학적 내성 및/또는 생물학적 억제성 유기 화합물을 함유하였다 : 90 ㎎/ℓ(0.09 oz/cf)의 EDTA; 30 ㎎/ℓ(0.03 oz/cf)의 디-n-부틸 프탈레이트, 120 ㎎/ℓ(0.12 oz/cf)의 2,4-디니트로페놀, 21 ㎎/ℓ(0.021 oz/cf)의 2,4-디니트로톨루엔 및 75 ㎎/ℓ의 메틸 삼차-부틸 에테르. 혼합물을 무산소 탱크에 공급하였다.
막 생물학적 반응기를 먼저 과립 활성탄 없이 운전하여 기준치를 수득하였다. 과립 활성탄의 첨가 전에, 막 생물학적 반응기가 완전히 순응할 정도의 긴 기간의 생물 순응 후에, 유출물 중의 생물학적으로 내성 또는 생물학적 억제성 유기 화학적 산소 요구(COD) 화합물의 단지 약 92%를 제거하여, 이들 화합물의 8%(COD로서 측정함)가 유출물 내로 통과하도록 하는 것으로 결정하였다.
과립 활성탄의 효율을 결정하기 위해, 14 × 35의 공칭 메쉬 크기(U.S. Standard Sieve Series를 기준으로 함)를 갖는 3800 g(134 oz)의 MeadWestvaco Nuchar® WV B를 폭기 탱크에 첨가하고, 공기를 폭기 탱크에 공급하는 송풍기를 현탁액 중의 과립 활성탄을 유지시키기 위해 제공되는 과량의 공기와 함께 2124 분당 표준 리터(slm)(75 scfm)를 폭기 탱크에 공급하도록 조절하였다. 폭기 탱크에 첨가되는 과립 활성탄의 양은 약 5000 ㎎/ℓ(5 oz/cf)인 것으로 결정된 유닛 중의 혼합액 현탁 고체의 20%를 기준으로 한다.
MLVSS의 순응 후에, 총 막 운전 시스템 유출물 COD 농도는 4% 미만이어서, COD로서 측정되는 생물학적 내성 또는 생물학적 억제성 유기 화합물의 96% 초과 제거를 달성하였다. 도 14는 막 생물학적 반응기 시스템의 생물학적 순응의 다양한 단계에서, 생물학적 내성 및 생물학적 억제성 화합물의 공급물 농도(㎎/ℓ), 및 나머지 유출물 농도(원래의 %로서)를 도시한 도표이다. 특히, 도 14는 과립 활성탄의 첨가 전(단계 A), 순응 기간 동안(단계 B), 및 순응 후(단계 B)의 유출물 농도 사이의 비교를 나타낸다. 과립 활성탄이 시스템에 첨가되면, 유출물 COD 농도의 매우 현저한 초기 강하가 발생하였으며, 이는 과립 활성탄의 흡착 용량이 하루 미만 내에 비워지는 것으로 도 14에 도시되어 있지 않다. 시스템은 처리 후에 공급물 COD의 약 6.5%가 잔류할 정도로 안정화되었다. 이는 탄소의 흡착 용량이 비워지는 기간을 나타내며, 과립 활성탄 상의 바이오매스는 COD로서 측정된 생물학적 억제성 유기 화합물을 소화하기 위한 작용을 개시하였다. 전자현미경 평가로 확인하여, 박테리아가 과립 활성탄의 표면 상에 완전히 자리를 잡은 후에, 부착된 성장/고정막 시스템의 이점이 명백해진다. 유출물 중의 잔류 COD 농도는 공급물 COD 농도의 4% 미만으로 강하되며, 이는 생물학적 내성 또는 생물학적 억제성 유기 화합물의 고농축 공급물에 대한 96% 초과의 COD 제거 효율을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법 및 장치의 사용은 탄소를 막 운전 시스템 탱크(들) 밖에 유지시킴으로써 막의 플러깅 및 마모를 제거한다. 더 큰 크기의 탄소 과립을 사용함으로써, 탄소 과립 스크리닝 및/또는 분리가 가능해진다. 다른 한편으로는, 분말 활성탄의 작은 입자 크기는 혼합액으로부터 이의 효과적인 여과를 방지한다.
실시예 2
실험실 입자 현탁 규모 시험을 로타미터의 배출구로부터 눈금 실린더의 바닥에 도달하는 관까지 압축 공기의 공급원 및 관에 연결된 로타미터를 갖는 2000 ㎖ 눈금 실린더를 사용하여 수행하였다. 20 g(0.7 oz)의 골고루 건조된 과립 활성탄을 실린더에 넣었다. 실온 증류수를 입자를 습윤시키는 실린더에 첨가하였다. 실린더의 함유물을 주걱으로 혼합시켜서 전체 함유물을 현탁시키고 기포를 제거하였다.
공기를 제 1 고체가 현탁될 때 까지의 증가율로 실린더 중의 관에 첨가하고, 기류를 기록하였다. 기류를 고체의 약 50%가 현탁될 때 까지(실린더의 바닥에 잔류하는 탄소의 양을 기준으로) 증가시키고, 기류를 기록하였다. 기류를 과립 활성탄이 모두 현탁될 때 까지 다시 증가시켰다. 최종 기류를 기록하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112012003130015-pct00001
더 많은 입자가 현탁됨에 따라 입자를 현탁시키기 위해 필요한 에너지의 양이 증가하였다. 이들 결과에 근거하여, 과립 활성탄을 현탁시키기 위한 공기 요건은 반응기 부피 1,000 ℓ 당 약 7,080 내지 약 8,500 slm(반응기 부피 1,000 입방피트당 약 250 내지 약 300 scfm)인 것으로 계산되었다. 비교에서, 과립 활성탄 없이 생물학적 고체를 현탁시키기 위한 공업 표준은 반응기 부피 1,000 ℓ 당 약 850 slm(반응기 부피 1,000 입방피트당 30 scfm)이었다. 과립 활성탄 및 생물학적 고체를 현탁시키기 위한 공기 요건은 생물학적 고체만을 현탁시키고 생분해를 위한 필요한 산소를 제공하는 것보다, 단순 거친 기포 확산기 시스템을 사용하여, 10 배까지 더 높은 것으로 결정되었다.
실시예 3
과립 활성탄 현탁 파일롯 유닛을 1.83 m(6 ft)의 직경 및 2.59 m(8.5 ft)의 수심을 갖는 수직 원통형 탱크를 사용하여 제조하였다. Siemens Water Technologies(Rothschild, Wisconsin, USA)로부터의 하나의 이덕터 제트 노즐을 탱크 바닥으로부터 43.5 cm(17.125 in)의 거리로 탱크의 외부 벽을 통해 설치하였다. 도 15에 도시된 노즐을 탱크의 중심을 향해 수직으로 안내하였다. 50 ㎎/ℓ 농도의 과립 활성탄, Mead Westvaco Nuchar WVB 14X35/Wood를 탱크 내로 도입시켰다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제트 노즐 시스템은 유체 유입구(1546), 압축 공기 유입구(1558) 및 배출구(1564)로 구성된 제트 노즐(1544)을 포함하였다. 유체는 유입구(1546)로부터 혼합 챔버(1566)로 통과하였다. 압축 공기 또한 혼합 챔버(1566)로 들어가서, 팽창되고 에너지를 유체에 부과하였다. 공기가 팽창됨에 따라, 유체와 공기의 혼합물을 노즐목(1568)으로 통과되어, 혼합물의 속도가 증가하였다. 공기를 함유하는 유체는 노즐(1544)로부터 배출구(1564)를 통해 탱크 내로 배출되었다.
시험을 다양한 액체 유속 및 압축 공기 유속을 사용하여 수행하였다. 액체는 530 분당 리터(lpm) 내지 757 lpm(140 분당 갤론(gpm) 내지 200 gpm)으로 유동하며, 압축 공기 유속은 0 내지 850 slm(30 scfm)이었다.
587 lpm(155 gpm)의 액체 유속에서, 850 slm(30 scfm)의 공기 유속은 활성탄의 현탁액을 생성시켰으며, 425 slm(15 scfm) 이하의 기류는 탱크의 바닥 상의 활성탄의 침전을 발생시켰다. 유사하게, 644 lpm(170 gpm)의 액체 유속에서,(850) slm(30 scfm)의 공기 유속은 활성탄의 현탁액을 생성시켰으며, 425 slm(15 scfm) 이하의 공기 유속은 탱크의 바닥 상의 활성탄의 침전을 발생시켰다. 액체 흐름을 700 lpm(185 gpm)으로 증가시키면, 425 slm(15 scfm)의 감소된 공기 유속에서 활성탄의 현탁액이 생성되었다.
노즐을 통해 액체의 유속을 644 lpm에서 700 lpm까지 (170 gpm에서 185 gpm까지) 증가시키면, 10% 미만의 증가는 거친 기포 확산기 시스템에 의해 필요시되는 공기와 비교하여 공기의 소비를 50%까지 감소시켰다. 자체로, 제트 현탁 시스템은 압축 공기의 소비 및 따라서 압축 공기의 사용과 관련된 에너지 비용을 현저히 감소시켰다.
실시예 4
실시예 4를 수행하여 과립 활성탄의 현탁을 수행하기 위한 제트 노즐의 효율을 결정하고, 하류 막 운전 시스템의 막으로의 과립 활성탄 입자의 통과를 최소화시키기 위한 구조를 입증하였다. 원통형 탱크 및 제트 혼합 노즐을 사용하여 제트 혼합이 과립 활성탄을 완전히 현탁시킬 수 있음을 입증하였다. 다양한 혼합 액체 및 가스 유속을 평가하였다.
도 16, 18 및 19에 예시된 바와 같이, 제트 혼합/폭기 노즐(1644)을 일정 수준 L으로 약 7,570 ℓ(약 2,000 gal)의 여과된 수돗물로 충전된 6 피트 직경, 9,085 ℓ(2,400 gal) 강 탱크(1602)에 설치하였다.
상기 실시예에서, 목재 Mead Westvaco Nuchar® WV-B 과립 활성탄 및 석탄계 Norit Darco® MRX 과립 활성탄을 다양한 액체 및 가스 유속으로 원통형 탱크 내에서 제트 혼합 노즐을 사용하여 현탁시켰다. Mead Nuchar® WV-B 과립 활성탄은 1.1의 비중, 0.6 ㎜(0.024 in)의 유효 크기를 가졌으며, 대표적으로 석탄계 과립 활성탄보다 비교적 연질이었고; Darco® MRX는 1.5의 비중 및 0.7 ㎜(0.028 in)의 유효 크기를 가졌다.
약 50 ㎎/ℓ(0.05 oz/cf)의 목재 과립 활성탄을 물에 첨가하였다. 저농도의 과립 활성탄을 사용하여, 수중 비디오 카메라를 사용하여 탱크에서의 혼합 프로파일의 관찰을 허용하였다. 하기의 표 2는 사용되는 시험 조건의 범위를 나타낸다.
Figure 112012003130015-pct00002
물을 디스크 펌프(1648)에 의해 제트 혼합/폭기 기폭 장치(1644)의 노즐에 첨가하고, 압축 공기를 송풍기(1660)로부터 주입하였다. 가변 주파수 구동 장치(1649, 1661)는 펌프 및 송풍기 모터의 속도를 각각 제어하여, 각각의 공급 속도의 조절을 허용하였다. 디스크 펌프(148)의 방출 라인에서 자기식 유량계로 액체 흐름을 모니터링하였다. 송풍기 모터의 속도는 기류에 비례하였다.
도 17을 참조하면, 제트 노즐의 스로트 속도가 각각의 시험 조건에서 계산되고, 액체 유속에 대해 그래프로 계산되었다. 도시된 바와 같이, 목재 과립 활성탄의 완전한 현탁을 달성하기 위해 약 10.4 m/초(34 ft/초)의 최소 스로트 속도가 필요하였다. 상기 속도는 과립 활성탄의 비중 및 최대 입자 크기에 상관할 수 있다.
목재 과립 활성탄에 의한 시험의 완결 시에, 탱크를 배수하고, 세척하고, 물로 재충전하고, 약 50 ㎎/ℓ의 석탄계 과립 활성탄을 첨가하였다. 유사한 일련의 시험에 근거하여, 제트 기폭 장치가 더 조밀한 과립 활성탄을 현탁액 중에 유지시킬 수 있음이 관찰되었다.
과립 활성탄 입자가 하류 막 운전 시스템의 막에 도달하는 것을 실질적으로 방지하는 것이 필요하기 때문에, 0.38 ㎜ 개구부를 갖는 슬롯 스크린을 폭기/반응기 탱크의 배출구에 위치시켜서, 제트 폭기 순환 동안 0.38 ㎜(0.015 in) 미만의 직경을 갖는 입자로 분해되는 임의의 과립 활성탄 입자가 스크린을 통해 통과하여 이들이 막 운전 시스템에 들어가도록 하였다.
또한, 과립 활성탄을 스크린에 도달하기 전에 침전하도록 하는, 정지 영역, 즉 저난류의 영역을 사용하여 폭기/반응기 탱크 내의 제트 펌프의 흡인 측면 상에 스크린을 위치시키는 2가지 시험을 수행하였다.
제 1 시험에서, 그리고 도 18을 참조하여, 수직 배플(1894)을 사용하여 폭기 탱크(1802) 내의 근접 정지 영역을 발생시켰다. 배플은 탱크의 바닥 위 0.61 m(2 ft)로부터 수위 위로 연장하였다. 상기 배치에서, 스크린(1822)은 웨지 와이어 스크린이었고, 물을 스크린(1822)에 도달하기 전에 저난류 영역을 통해 탱크(1802)의 바닥으로부터 끌어 당기는 것을 필요로 하는 정지 영역의 상부 근처에 설치하였다. 정지 영역은 유닛의 계산된 플러그 흐름보다 40-50% 더 커져서, 상향 속도가 과립 활성탄의 침전 속도 미만이 된다. 상기 배치가 효과적이 되도록, 입자의 비중에 의존하는 침전 속도는 상향 속도보다 높아야 한다. 시험을 활성화된 석탄계 과립을 사용하여 수행하였으며, 계산된 침전 속도는 1.8 m/초이었다. 정지 영역 중의 플러그 흐름을 가정하여, 이는 과립 활성탄을 침전시키기에 충분히 낮은 상향 속도를 유지시키기 위해 적어도 0.39 m2(4.2 ft2)인 것이 필요하다. 영역의 실제 단면적은 0.73 m2 (7.8 ft2)이었다.
도 18을 참조하면, 펌프를 공급하기 위해 사용되는 탱크(1802)의 노즐(1844)을 탱크 바닥으로부터 약 15.2 ㎝(6 in)에 위치시켰다. 폴리염화비닐 파이프를 고무 부트를 사용하여 노즐(1844)에 부착시켜서, 웨지 와이어 스크린(1822)이 탱크의 상부 근처에서 현탁되고 배출구(1808)와 유체 연통하게 될 수 있게 된다. 웨지 와이어 스크린은 직경이 8.9 ㎝(3.5 in)이고, 길이가 0.91 m(3 ft)이고, 개구부가 0.38 ㎜(0.015 in)이었다.
혼합 시험을 약 18 시간의 가동 시간 동안 700 lpm(185 gpm)의 물 흐름 및 419 slm(14.8 scfm)의 기류를 사용하여 수행하였다. 과립 활성탄은 탱크의 난류 부분에서 현탁액 중에 여전히 더 적은 과립 활성탄을 갖는 정지 영역 아래의 탱크의 바닥에서 관찰되었다. 가끔, 스윌링 작용이 정지 영역 아래의 바닥에서 일어나고, 과립 활성탄의 일부는 스크린을 향해 상향으로 운반된다.
펌프 및 송풍기가 정지되는 경우에, 스크린 상에 존재하는 과립 활성탄의 일부는 떨어지며, 이는 이것이 스크린에 강하게 부착되지 않음을 나타내고; 나머지 과립 활성탄은 가벼운 브러싱에 의해 쉽게 제거되었다.
도 19를 참조하면, 제 2 시험을 탱크(1902), 수직 배플(1994), 노즐(1944), 및 도 18에 대해 기술된 동등한 부분과 실질적으로 동일하게 치수화되고 위치한 배출구(1902)와 유체 연통하고 있는 스크린(1922)을 사용하여 수행하였다. 또한, 제 2 배플(1993)을 수직 배플(1994) 아래에 45o의 각도로 위치시켜서 상향 흐름을 소멸시켰다. 정지 영역은 스크린에 도달하는 과립 활성탄의 양을 최소화시키기 위한 수단을 제공하였다. 물 또는 공기의 기계적 와이퍼 또는 백 플러싱 펄스가 사용되어 시간 경과에 따라 스크린 상에 축적할 수 있는 임의의 과립 활성탄을 이탈시킬 수 있다.
실시예 5
실시예 5를 수행하여, 실시예 4에 사용되는 동일한 목재 및 석탄계 과립 활성탄 물질을 효과적으로 현탁시키기 위한 흡출관 및 트로프 혼합을 사용하는 공기 리프트 펌프 시스템의 효과를 입증하였다. 원통형 및 직사각형 탱크를 다양한 배치로 사용하였다. 실시예 4의 목재 과립 활성탄 및 석탄계 과립 활성탄 둘 모두를 사용하여 소모를 측정하였으며; 혼합 시험은 고밀도 석탄계 과립 활성탄을 사용하였다.
시험 데이터는 과립 활성탄이 원통형 및 직사각형 탱크에서의 생물학적 호흡을 지속시키기 위해 필요한 것과 필적하는 공기 속도를 사용하여 원통형 및 직사각형 탱크 둘 모두에서 흡출관 및 드래프트 트로프에서 현탁될 수 있음을 수립하였다. 데이터는 또한 일정한 공기 유속에서, 탱크의 바닥 상의 주변 영역으로부터 현탁액 내로 과립 활성탄을 이동시키는 것에 대해, 더 큰 직경 흡출관이 더 작은 흡출관보다 더 효율적임을 나타낸다.
과립 활성탄 소모의 정도를 결정하기 위해, 아크릴 파이프의 0.31 m(12 in) 직경의 3.7 m(12 피트) 높은 구획을 150 ℓ(5.3 gal)의 물로 2.3 m(92 in) 까지 채우고, 1,500 g(53 oz)의 건조 과립 활성탄을 첨가하여 약 1 중량%의 농도를 제공하였다. 직경 2.1 m(82 in), 길이 7 ㎝(3 in)의 폴리염화비닐 파이프를 0.31 m(12 in) 직경 파이프의 중심에 고정시켜서 흡출관으로 작용하게 하였다. 2.54 ㎝(1 in) 높이 × 1.9 ㎝(0.75 in) 폭을 측정하는 4개의 슬롯을 과립 활성탄 및 물의 통과를 위해 관의 바닥에 제공하고, 1.9 ㎝(0.75 in) 노즐을 흡출관의 중심에 위치시켰다.
공기를 물 1000 리터당 약 300 slm(물 1000 입방피트당 300 scfm)와 동등한 2,831 시간당 표준 리터(100 시간당 표준 입방피트)의 속도로 노즐을 통해 도입하였다. 상기 비교적 높은 공기 유속을 소모를 결정하기 위해 실물 크기 운전에서 기대되는 것보다 더 많은 난류 혼합을 발생시키도록 선택하였다. 유체를 제 1 샘플을 얻기 전에 약 10 분 동안 혼합시켰다.
아크릴 파이프의 상부로부터 물 및 과립 활성탄의 그랩(grab) 샘플을 얻고, 샘플을 20 메쉬 스크린을 통해 부음으로써 시험 동안 소모를 측정하였다. 스크린을 통해 통과하고 소모로부터 발생되는 것으로 추정되는 고체를 수집하고, 건조시키고, 칭량하였다.
결과는 과립 활성탄 소모 속도가 석탄계 과립 활성탄(MRX)보다 목재 과립 활성탄(WV-B)에 대해 높음을 나타내었다. 30 일의 운전 후에, 목재 과립 활성탄의 약 10% 소모 및 석탄계 과립 활성탄의 약 5% 소모가 관찰되었다. 생물반응기를 작동시키는 데에 있어서의 본 발명의 실시에서, 상기 양의 소모는 생물학적 공정의 정상 운전 동안 고체 폐기를 통해 이루어진다. 시험으로부터의 결과를 도 20에 요약하였다. 플롯은 또한 각각의 데이터 세트에 대한 표준 직선회귀 분석 y-절편값 및 R2 값을 나타낸다.
다양한 배치의 흡출관(들), 및 흡출관의 수, 탱크의 바닥으로부터의 흡출관의 거리 및 흡출관 직경과 같은 변수를 시험하였으며, 성능에 작용하는 것으로 입증되었다.
하나의 배치에서 그리고 도 21을 참조하여, 단일 0.3 m(12 in) 직경, 1.5 m(5 ft) 높이 흡출관(2192)을 1.8 m(6 ft) 직경 탱크(2102)의 중심에 넣고, 버팀대(legs)(2195)에 있는 탱크의 바닥 위에 위치시켰다. 탱크(2102)를 수위 L 까지 약 6,435 l(1,700 gal)의 물로 채우고, 충분한 석탄계 과립 활성탄(400-1,200 g(14.1-42.3 oz))을 첨가하여 혼합 특징의 자체 관찰 및 기록을 가능하게 하였다. 공기를 흡출관을 통해 통과하고, 상부 표면을 통해 드릴링된 수개의 3.2 ㎜(0.125 in) 직경 구멍을 갖는 2.54 ㎝(1 in) 직경 폴리염화비닐 거친 기포 확산기 파이프(2190)에 의해 공급하였다. 공기 유속은 141 slm(5 scfm)로부터 425 slm(15 scfm)까지 변동하였으며, 탱크의 바닥과 흡출관 사이의 거리 D는 8.3 ㎝(3.25 in) 또는 1.9 ㎝(0.75 in)이었다.
상기 일련의 시험과 연관하여 사용되는 바와 같이, 용어 "충격 영역"은 과립 활성탄을 함유하지 않는 흡출관 둘레의 탱크 바닥의 영역이다.
탱크 바닥 위 8.3 ㎝(3.25 in)에 위치한 흡출관에 대해, 충격 영역은 흡출관이 탱크 바닥 위 1.9 ㎝(0.75 in)에 위치하는 경우보다 더 컸으며, 다른 조건은 동일하였다. 우세한 조건을 위한 흡출관의 바닥과 탱크 바닥 사이의 최적 거리는 일상적 실험에 의해 결정될 수 있다.
첨가되는 공기의 양의 2배 증가는 충격 영역의 크기를 2배로 만들지 않았다. 바닥과 흡출관 사이의 갭이 8.3 ㎝(3.25 in)인 425 slm(15 scfm)에서, 직경이 약 71 ㎝(28 in)인, 즉 흡출관의 외측 벽을 지나서 20 ㎝(8 in)인 충격 영역이 생성되었으며, 가장 큰 충격 영역으로 관찰되었다.
동일한 양의 공기를 사용하여 충격 영역의 크기를 확장시키려는 노력으로, 도 21에 도시된 배치를 흡출관 및 스커트의 전체 직경을 71 ㎝(28 in)으로 증가시키는, 흡출관의 바닥으로부터 수평으로 연장한 스커트 또는 플랜지의 추가에 의해 변경시켰다. 다른 조건은 모두 상기 기술된 바와 동일하다. 공기 유속은 141 slm(5 scfm)과 425 slm(15 scfm) 사이에서 변동시켰다.
흡출관의 바닥에 대한 스커트의 추가가 충격 영역의 크기를 증가시키는 것으로 관찰되었다. 충격 영역은 스커트 없이 동일한 공기 속도를 갖는 71 ㎝(28 in)의 충격 영역과 비교하여, 425 slm(15 scfm)의 공기 속도에서 112 ㎝(44 in), 즉 스커트의 외부 에지를 지나 20 ㎝(8 in)로 증가되었다. 충격 영역은 스커트의 크기에 비례하여 증가된다.
이들 흡출관 배치는 물 및 현탁된 과립 활성탄이 흡출관(2290)의 유입구(2296)를 향해 아래로 그리고 내부로 흡입되는 도 22에 예시된 흐름 패턴을 발생시켰다. 정체 영역이 또한 도 22에 표현되었다.
추가의 실시예에서, 더 작은 직경 및 더 짧은 흡출관을 더 큰 흡출관의 내측에 위치시켰으며, 둘 모두 길이가 1.82 m(6 ft)이며, 내부 흡출관은 내부 흡출관보다 22.9 ㎝(9 in) 더 높게 위치한 탱크 및 외부 흡출관의 바닥으로부터 약 7.6 ㎝(3 in)에 고정되었다. 폴리염화비닐 시트는 15.3 ㎝(6 in) 내부 흡출관의 바닥으로부터 연장되어 71 ㎝(28 in) 직경 스커트를 생성시켰다. 플라스틱 시팅을 15.3 ㎝(6 in) 직경 흡출관의 외부 표면 위 약 12.7 ㎝(5 in)의 위치에서 스커트의 상단 모서리에 부착시켜서 경사진 표면 또는 램프를 생성시켰다. 변형된 흡출관은 1.82 m(6 피트) 직경 탱크의 중심에 위치시켰으며; 공기 속도는 141 slm(5 scfm)과 425 slm(15 scfm) 사이에서 변동시켰다.
동심원관은 약 112 ㎝(44 in)의 충격 영역을 생성시켰으며, 이는 71 ㎝(28 in) 직경 플랜지 스커트를 갖는 단일 흡출관의 충격 영역에 필적할 만하다. 두 배치 모두에서, 충격 영역은 약 112 ㎝(44 in)이었다.
도 1의 흡출관 배치를 0.31 m(12 in) 직경 흡출관을 단일 15.3 ㎝(6 in) 직경 흡출관으로 교체함으로써 변경시켰다. 공기 유속은 다시 141 slm(5 scfm)로부터 425 slm(15 scfm) 까지 변동시키고, 탱크의 바닥과 흡출관 사이의 간격을 8.3 ㎝(3.25 in) 및 6.4 ㎝(2.5 in)에서 시험하였다.
이들 시험의 결과는 8.3 ㎝(3.25 in) 및 6.4 ㎝(2.5 in)으로부터의 간격의 변동이 관 둘레의 충격 영역의 직경을 현저히 변화시키지 않았음을 나타내었다.
공기 유속의 2배 증가는 충격 영역의 크기를 2배로 만들지 않았다. 가장 큰 충격 영역을 생성시키는 조건은 바닥과 흡출관 사이의 8.3 ㎝(3.25 in)의 간격을 갖는 425 slm(15 scfm)이었다. 상기 배치는 직경이 약 56 ㎝(22 in), 흡출관의 외측 벽을 지나 20 ㎝(8 in)인 충격 영역을 생성시켰다.
상기 시험에 근거하여, 소정의 공기 속도에 대해, 더 큰 직경 흡출관이 시험된 범위 및 크기 내에서 더 작은 흡출관보다 과립 활성탄을 현탁시키는 데에 더 효과적인 것으로 결론지을 수 있다. 1.82 m(6 피트) 직경 탱크 내에서 과립 활성탄을 혼합 및 현탁시키기 위해 하나를 초과하는 흡출관이 필요한 것으로 보인다. 공기 속도의 증가가 일정 지점까지 충격 영역의 혼합 속도 및 크기를 증가시켰지만, 공기 속도의 2배 증가가 충격 영역을 2배로 만들지는 않았다. 스커트 또는 플랜지의 존재 또는 부재하에 흡출관의 주변을 지나는 약 20 ㎝(8 in)의 영역에서의 탱크 바닥은 과립 활성탄을 지속적으로 제거하였다. 흡출관 충격 영역(들)을 향해 과립 활성탄을 밀어 넣기 위해 택일적 구성 및/또는 보조 혼합 장치가 탱크에 사용될 수 있다.
또 다른 배치에서 그리고 도 23을 참조하여, 3개의 고른 간격의 12 인치 직경 흡출관(2392)을 탱크(2302)에 위치시키고, 서로 고정시켜서, 각각의 흡출관의 중심이 탱크의 중심으로부터 0.61 m(24 in)가 되도록 하였으며, 흡출관의 중심으로부터 탱크 벽까지의 거리는 약 0.31 m(12 in)이었다. 각각의 흡출관은 탱크 바닥으로부터 약 7 ㎝(3 in) 멀리 매달았다.
공기를 1 인치 직경 폴리염화비닐 파이프를 통해 각각의 흡출관에 공급하였으며, 각각의 흡출관에는 2개의 3.2 ㎜(0.125 in) 구멍이 제공되었다. 모두 3개의 흡출관에 제공된 전체 공기는 453 slm(16 scfm)이었다.
3개의 흡출관에 직접 인접하여 생성된 충격 영역의 외측의 과립 활성탄의 혼합 및 이동을 보충하기 위해, 구멍을 갖는 2.54 ㎝(1 in) 폴리염화비닐 파이프의 물 분배 시스템을 탱크의 바닥에서의 배치를 위해 제작하였다. 구멍은 파이프의 교호 측면 상에서 약 32 ㎝(7 in) 떨어져 드릴링하여, 물이 45o 각도로 바닥을 향해 안내되도록 하였다. 물은 분리 물 저장 및 재순환 탱크로부터 원심분리 펌프에 의해 53 lpm(14 gpm)에서 분산 시스템에 공급하였다. 상기 배치는 막 생물반응기 시스템에서 막 운전 시스템 탱크로부터의 귀환 물과 유사하다. 제 2 펌프 및 밸브는 저장 탱크로의 역으로의 물의 흐름을 제어하고, 스크린이 사용되어 과립 활성탄을 시험 탱크 중에 유지시켰다.
각각의 흡출관이 흡출관의 외측 벽을 지나 20 ㎝(8 in) 연장한 영역을 제거하고, 물 분배 시스템 중의 각각의 구멍이 31-41 ㎝(12-16 in) 길이 및 20-31 ㎝(8-12 in) 폭의 영역을 제거하는 것으로 관찰되었다. 흡출관의 충격 영역과 물 분배기 사이의 영역에서, 일부 과립 활성탄은 탱크 바닥으로 침전되었지만, 서서히 충격 영역 내로 이동하여 현탁액 내로 리프팅되었다.
물 분배 시스템의 추가의 시험에서, 물 분배 파이프 중의 구멍을 방출된 물이 원형 패턴으로 탱크에서 혼합되도록 배향시켰다.
물 분배기 관의 간격, 공기 유속 및 물 유속을 포함하는 다른 조건은 모두 막 운전 시스템 귀환 물을 탱크에 균일하게 첨가하는 3개의 31 ㎝(12 in) 직경, 91 ㎝(36 in) 높이 흡출관과 연관하여 기술한 것과 동일하였다.
상기 시험으로부터의 결과는 각각의 흡출관이 흡출관의 외측 벽을 지나 20 ㎝(8 in) 연장한 영역을 제거함을 나타내었다. 또한, 물 흐름은 과립 활성탄을 원형 패턴으로 혼합시키는 데에 효과적이었다. 탱크의 중심에서의 과립 활성탄의 축적은 주위 둘레의 3개의 흡출관 대신에 탱크의 중심에 하나의 흡출관을 위치시킴으로써 제거될 수 있다.
과립 활성탄은 흡출관의 길이가 152 ㎝(60 in)로부터 91 ㎝(36 in)로 감소된 경우에도 탱크 중의 수위의 상부까지 혼합되는 것으로 관찰되었다. 또한, 귀환 액체를 탱크의 바닥에 첨가하기 위해 물 분배기를 사용하는 것이 과립 활성탄을 둘레로 이동시키기 위해 효과적이었다. 다중 흡출관이 탱크의 측면에 위치하는 경우, 각각의 흡출관 둘레의 충격 영역의 크기는 단일 흡출관 둘레에서 관찰된 충격 영역의 크기, 즉 흡출관의 외부 벽을 지나 20 ㎝(8 in)와 동등하였다.
또 다른 배치에서, 도 24를 참조하여, 그리고 혼합 특징을 원형 탱크의 혼합 특징과 비교하기 위해, 0.91 m(3 ft) 폭, 2.1 m(7 ft) 길이 및 2.7 m(9 ft) 깊이의 직사각형 탱크(2402)를 제공하고, 2.4 m(8 ft)의 물로 채웠다. 송풍기, 송풍기 모터, 및 유량계를 설정하고, 상기 기술된 바와 같이 운전하였다.
도 24에 도시된 바와 같이, 탱크 바닥(2405)의 31 ㎝(12 in) 외측면은 과립 활성탄이 수성 환경에서 미끄러지기 시작하는 각도인 것으로 사전에 결정된 30o의 각도로 경사진다. 경사 벽의 30o 각도는 과립 활성탄을 흡출관 유입구를 향해 안내하도록 하였다.
각각 91 ㎝(36 in) 높이를 갖고 탱크의 바닥으로부터 약 12.7 ㎝(5 in) 멀리 지지된 3개의 31 ㎝(12 in) 직경 흡출관(2492)을 탱크(2402)의 비-경사 부분을 가로질러 고르게 이격시켰다. 드릴링된 개구부를 갖는 7.6 ㎝(3 in) 직경 공기 파이프(2490)를 3개의 거친 기포 확산기를 통해 흡출관 내로의 공기의 도입을 위해 흡출관 아래에 위치시켰다. 공기 유속은 221 slm(7.8 scfm)로부터 512 slm(18.1 scfm)까지 변동시켰다.
과립 활성탄은 범위 내에서 사용된 공기 속도 모두에서 만족스럽게 혼합되었다. 공기 속도가 더 높아지면, 혼합 흐름이 더 활발해지고, 과립 활성탄이 탱크의 바닥에서 유지되는 시간이 더 단축되었다. 공기 첨가 동안, 과립 활성탄은 탱크의 모든 깊이에 골고루 존재하는 것으로 관찰되었다.
또 다른 배치에서, 그리고 도 25를 참조하여, 31 ㎝(12 in) 멀리 떨어져 있고 탱크 바닥 위 6.4 ㎝(2.5 in)에 위치하여 "드래프트 트로프"(2592)를 형성시키는 61 ㎝(24 in) 높이의 2개의 평행한 배플(2597)이 추가된, 도 24와 연관하여 상기 기술된 경사벽 및 확산기를 갖는 탱크(2502)를 제공하였다. 파이프(2590)를 통한 공기 유속은 90.6 slm(3.2 scfm)로부터 331.3 slm(11.7 scfm)까지 변동시켰다. 과립 활성탄은 141.6 slm(5 scfm)보다 높은 모든 공기 속도에서 잘 혼합되고 현탁되었으며, 공기 속도가 141.6 slm(5 scfm)보다 높게 증가하면, 혼합의 속도가 증가하는 것으로 관찰되었다.
탱크 바닥 및 확산기 배치가 드래프트 트로프 또는 흡출관 없이 도 24 및 25를 참조하여 기술된 시험과 동일한 추가의 시험에서, 1133 slm(40 scfm)에서도, 분명히 과립 활성탄의 10% 미만이 현탁액 중에 존재하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 트로프의 존재가 과립 활성탄의 에너지 효율적 현탁에서 매우 중요한 요인임을 나타내는 것이다.
또 다른 시험 배치에서, 탱크 벽으로부터 트로프까지의 거리를 증가시켰다. 큰 폭기 영역에서, 트로프를 더 큰 거리로 이격시킬 수 있는 것이 경제적으로 유익하다. 트로프 사이의 간격을 2.1 m(7 ft)로 연장시키는 효율을 결정하기 위한 시험을 수행하였다. 이를 결정하기 위해, 상기 기술되고 도 25에 관한 배치를 탱크에서 90o 회전시켰다. 탱크의 각각의 말단으로부터 91 ㎝(36 in) 연장된 2개의 30o 경사벽을 설치하였다.
굵은 기포 확산기는 91 ㎝(36 in)의 7.6 ㎝(3 in) 직경 폴리염화비닐 파이프를 따라 고른 간격을 갖는 9개의 3.2 ㎜(0.125 in) 직경 구멍을 드릴링함으로써 제작하였다. 공기 유속은 164 slm(5.8 scfm)으로부터 402 slm(14.2 scfm)까지 변동시켰다.
기포 확산기를 탱크의 중심에 위치시켰다. 31 ㎝(12 in) 멀리, 탱크 바닥 위 6.4 ㎝(2.5 in)에 떨어져 있는 91 ㎝(36 in) 길이, 61 ㎝(24 in) 높이의 2개의 평행한 배플을 사용하여 확산기 파이프 둘레의 2개의 경사 탱크 벽 사이에서 트로프를 생성시켰다.
과립 활성탄이 전체 공기 속도 범위에 걸쳐 잘 혼합되고 현탁되는 것으로 관찰되었다. 과립 활성탄은 경사면 아래로 드래프트 트로프 내로 스위핑되었으며, 이는 트로프의 간격이 이들 사이의 30° 경사진 바닥과 2.1 m(7 ft)까지 멀리 있을 수 있음을 나타내는 것이다.
상기 기술된 바와 같은 시험은 드래프트 트로프를 향해 수직 외측 벽으로부터 연장된 30o 경사진 바닥 또는 벽을 사용하여 0.91 m(3 피트) 폭, 2.1 m(7 피트) 길이, 2.4 m(8 피트) 부피의 물 중에 과립 활성탄을 현탁시키는 데에 성공적임을 나타낸다.
탱크 바닥의 상이한 배치를 갖는 상기 기술된 바와 같은 91 ㎝(36 in) 길이 트로프를 사용하여 추가적인 시험을 수행하여, 과립 활성탄을 현탁시키기 위한 에너지 효율적 성능을 추가로 최적화시켰다. 배치는 경사진 바닥을 전체적으로 제거하고, 바닥을 외측 벽으로부터 트로프까지 경사지게 하고, 각도를 30o로부터 15o 까지 감소시키고, 경사진 바닥의 길이를 탱크의 각각의 말단에 대한 91 ㎝(36 in)로부터 각각의 말단에 대한 31 ㎝(12 in)로 감소시키면서, 30o 각도를 유지시키는 것을 포함하였다. 또한, 경사진 바닥 없이 탱크의 각각의 말단에서 2개의 91 ㎝(36 in) 길이 트로프를 갖는 탱크를 배치하는 시험을 수행하였다. 이들 배치 각각에서, 공기 유속은 141 slm(5 scfm)로부터 425 slm(15 scfm)까지 변동시켰다.
2개의 흡출 홈통(trough)을 파일롯 폭기 탱크의 각각의 말단에 설치하였다. 트로프는 탱크의 각각의 말단에 91 ㎝(36 in) 거친 기포 확산기를 위치시킴으로써 생성시켰다. 확산기를 5개의 고르게 이격된 3.2 ㎜(0.125 in) 구멍을 갖는 7.6 ㎝(3 in) 폴리염화비닐 파이프로부터 제작하였다. 벽으로부터 약 20 ㎝(8 in), 확산기의 중심으로부터 6 인치 떨어져서, 91 ㎝(36 in) 길이 및 61 ㎝(24 in) 높이 배플 플레이트를 탱크 바닥으로부터 약 5.1 ㎝(2 in) 멀리 고정시켰다.
직사각형 중간 시험 규모 폭기 탱크에서 수행한 시험으로부터, 확산기 상에 3개의 31 ㎝(12 in) 직경, 91 ㎝(36 in) 높이 흡출관을 추가하는 것이 과립 활성탄을 227 slm(8 scfm) 및 510 slm(18 scfm)의 공기 속도로 현탁시킴이 관찰되었다. 그러나, 상기 배치는 지지체 근처 및 탱크의 모서리에서 정체 영역의 생성을 유발할 수 있다. 2.1 m(7 피트) 길이 드래프트 트로프를 탱크의 중심에 위치시키고 바닥을 30o 각도로 경사지게 함으로써, 141 slm(5 scfm)를 초과하는 공기 속도에서 탱크에서 과립 활성탄의 고른 혼합 및 현탁이 발생하였다. 추가의 시험은 2.1 m(7 ft) 까지 이격된 드래프트 트로프에 의해 충분한 혼합이 얻어질 수 있음을 나타내었다.
흡출관을 사용하는 상기 기술된 배치에서, 공기 속도의 증가로부터 귀환이 감소하는 것으로 나타났다. 공기 속도의 증가는 충격 영역의 혼합 속도 및 크기를 증가시켰다. 그러나, 공기 속도의 2배 증가는 충역 영역을 2배로 만들지 않았다. 각각의 흡출관에 대한 충격 영역은 관의 외측 가장자리를 지나 약 20 ㎝(8 in) 연장하는 것으로 나타났다. 상기 영역을 지나, 탱크 바닥 상의 과립 활성탄을 흡출관 충격 영역을 향해 그리고 그 내부로 이동시키기 위해 탱크에서의 물질의 보조 국소 혼합이 필요하다.
과립 활성탄은 흡출관의 깊이가 152 ㎝(60 in)로부터 91 ㎝(36 in)로 감소된 경우에도 탱크의 모든 깊이에서 현탁되었다. 흡출관 또는 트로프를 향하는 30° 각도에서의 경사 탱크의 바닥은 과립 활성탄을 순환시키는 효과적인 방법을 제공한다. 드래프트 트로프 및 경사진 바닥의 사용은 직사각형 형태의 탱크에서 과립 활성탄의 완전한 혼합을 제공하였으며, 흡출관을 사용하는 것보다 정체 영역의 생성에 덜 민감하였다. 드래프트 트로프는 과립 활성탄을 탱크 바닥으로부터 멀리 리프팅시키는 데에 효과적이었다. 과립 활성탄이 트로프 위로 리프팅되면, 거친 기포 확산기에 의해 발생된 혼합은 과립 활성탄을 탱크의 상부로 리프팅시키기에 충분하였다. 시험 결과는 30o 경사진 표면을 사용함으로써 트로프의 중심이 2.1 m(7 ft) 이격되며, 더 큰 간격이 가능할 수 있음을 나타내었다.
실시예 6
상기 기술되고 도면에 예시된 본 발명의 하나 이상의 구현예에 따라 실질적으로 설계된 폐수 처리 시스템은 제 1 생물학적 반응기, 및 제 1 생물학적 반응기의 하류에 위치한 과립 활성탄을 포함하는 2 생물학적 반응기를 포함한다. 막 운전 시스템은 생물학적 반응기의 하류에 위치한다. 시스템 중에 존재하는 과립 활성탄의 유속, 잔류 시간, 온도, pH 수준 및 양과 같은 운전 파라미터는 최적 성능에 대한 조건을 확인하도록 조절되고, 유출물 중에서 시스템으로부터 배출되는 생물학적 산소 요구 및 화학적 산소 요구 화합물의 허용될 수 있는 수준을 제공한다. 제 1 반응기와 제 2 반응기 사이의 유압 흐름은 흐름을 하류 방향으로 제공하고 과립 활성탄을 제 2 반응기 내에서 유지시키도록 제어된다.
운전 중, 폐수 스트림은 제 1 생물학적 반응기 내로 도입된다. 제 1 반응기에서 최적 영양소 비 및 pH 수준을 유지시키기 위해 필요에 따라 인, 질소, 및/또는 pH 조절 물질이 첨가된다. 제 1 반응기 중의 미생물은 생물학적으로 불안정한 유기물의 일부를 폐수 중에서 분해시킬 수 있고, 유출물 중의 생물학적 산소 요구 화합물을 허용될 수 있는 수준으로 감소시킨다. 과립 활성탄을 함유하는 제 2 생물학적 반응기는 폐수 중에서 생물학적 내성 및 생물학적 억제성인 화합물을 처리하기 위해 사용되며, 유출물 중의 화학적 산소 요구 화합물을 허용될 수 있는 수준으로 감소시킨다.
과립 활성탄은 현탁 시스템을 사용하여 제 2 반응기에서 현탁액 중에 유지된다. 스크린이 제 2 반응기에 위치하여 과립 활성탄을 실질적으로 함유하지 않는 막 운전 시스템을 유지시킨다. 과립 활성탄은 유출물 중에서 측정된 생물학적 산소 요구 및 화학적 산소 요구 화합물을 기준으로 필요에 따라 제 2 반응기에 첨가되다.
제 2 반응기로부터의 유출물은 스크린을 통한 통과 후에 막 운전 시스템에 도입된다. 막 운전 시스템에서, 처리된 폐수는 하나 이상의 막을 통해 통과할 것이다. 막 투과물은 막 운전 시스템의 배출구를 통해 방출될 것이다. 활성 슬러지를 포함하는 잔류물은 귀환 활성 슬러지 라인을 통해 제 1 반응기로 귀환될 것이다.
제 2 생물학적 반응기로부터의 소모된 과립 활성탄은 혼합액 폐기물 방출구를 통해 주기적으로 제거된다. 폐기물 배출구가 또한 귀환 활성 슬러지 라인에 연결되어 처분을 위한 귀환 활성 슬러지의 일부 또는 전부를 우회시켜서, 예를 들어, 반응기 내의 성분의 농도를 제어한다.
시스템은 바람직함에 따라 시스템을 모니터링하고 조절하기 위한 제어기를 포함한다. 제어기는 유출물 스트림의 바람직한 운전 조건 및 바람직한 질에 의존하여 시스템 내의 파라미터 중의 임의의 것을 지시한다. 제어기는 시스템 내에 위치한 센서 또는 타이머에 의해 발생되는 하나 이상의 신호를 기준으로, 또는 예정된 기간 경과에 따라 모니터링된 시스템의 특징 또는 특성에서의 상향 또는 하향 경향을 기준으로, 각각의 포텐셜 흐름과 관련된 밸브, 공급기 또는 펌프를 조정 또는 조절한다. 센서는 생물학적 내성/억제성 유기 및 무기 화합물과 같은 오염 물질의 농도가 예정된 값 또는 경향에 도달하였는 지를 나타낼 수 있는 신호를 발생시키며, 이는 센서의 상류, 센서 하류 또는 센서에서 상응하는 예정된 작용을 개시하도록 제어기를 자극한다. 상기 작용은 과립 활성탄을 생물학적 반응기에 첨가하고, 상이한 유형의 흡착 물질을 첨가하고, 시스템 내에서 반응기로의 폐수의 흐름을 조절하고, 시스템 내에서 저장 탱크로의 폐수의 흐름을 재안내하고, 생물학적 반응기 내에서 기류를 조절하고, 생물학적 반응기 내에서 잔류 시간을 조절하고, 생물학적 반응기 내에서 온도 및/또는 pH를 조절하는 것 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
유출물 중의 생물학적 산소 요구 및 화학적 산소 요구 화합물의 예정된 수준을 달성하기 위해, 제 1 및 제 2 반응기는 고유의 수리학적 잔류 시간으로 운전된다. 제 1 및 제 2 반응기의 수리학적 잔류 시간은 제 1 반응기 수리학적 잔류 시간 대 제 2 반응기 수리학적 잔류 시간의 최적 비를 결정하도록 변동된다. 시스템의 총 수리학적 잔류 시간은 표준 단일 생물학적 반응기와 동일하거나 그 미만이어야 하며, 예를 들어, 약 8 내지 12 시간이다. 바람직한 운전 방식에서, 제 1 반응기는 약 4 시간 내지 약 8 시간의 수리학적 잔류 시간을 가질 것이며, 제 2 반응기는 약 4 시간의 수리학적 잔류 시간을 가질 것이다. 일반적으로, 제 1 반응기의 수리학적 잔류 시간은 제 2 반응기의 수리학적 잔류 시간보다 더 길 것이지만; 상대적 시간은 처리되는 폐수의 유형에 의존하여 변할 것이다. 시스템의 수리학적 잔류 시간 및 유속은 종래의 표준 실시에 따라 각각의 반응기의 크기를 결정하기 위해 사용된다. 시스템으로부터의 유출물은 표준 단일 생물학적 반응기로부터의 유출물과 비교하여 화학적 산소 요구 화합물이 적어도 약 10%까지 더 낮아야 한다. 또한, 바람직한 구현예에서, 과립 활성탄의 재생이 상기 시스템의 사용을 통해 달성된다.
실시예 7
활성 슬러지 처리 및 후속 혼합된 활성 슬러지/과립 활성탄 처리를 모의하기 위한 벤치 스케일 시스템을 구성하고 시험하였다. 상기 시험을 과립 활성탄이 없는 생물학적 반응기(제 1 단계 반응기)의 하류의 생물학적 반응기(제 2 단계 반응기)에서 과립 활성탄을 사용하는 효과를 결정하기 위해 수행하였다.
제 1 단계 반응기는 활성 슬러지만을 함유하는 4 ℓ(1.06 gal) 탱크이었다. 370 ㎤/분(23 in3/분)의 공기 유속을 갖는 미세 기포 공기 확산기를 사용하였다. 제 2 단계 반응기는 활성 슬러지 및 석탄계 과립 활성탄(AquaCarb® Carbon of Siemens Water Technologies Corp.)를 함유하는 3 ℓ(0.79 gal) 탱크이었다. 과립 활성탄은 8 × 30의 U.S. 표준 메쉬 크기를 가졌다. 제 2 단계 반응기 중의 과립 활성탄의 농도는 20 g/ℓ(20 oz/cf)이었다. 5.1 ㎝(2 인치) 직경 PVC 관 흡출관을 368 slm(13 scfm)의 공기 유속으로 현탁액 중의 과립 활성탄을 유지시키기 위해 12.7 ㎝(5 인치)의 직경을 갖는 제 2 단계 반응기에서 셋업시켰다. 제 1 단계 반응기 중의 혼합액 현탁 고체 농도는 약 3,470 ㎎/ℓ(3.5 oz/cf)이며, 제 2 단계 반응기에서의 농도는 약 16,(300) ㎎/ℓ(16.3 oz/cf)이었다. 약 14 시간의 전체 시스템 수리학적 시간에 대해, 제 1 단계 반응기의 수리학적 체류 시간은 약 6 시간이고, 제 2 단계 반응기의 수리학적 체류 시간은 약 8 시간이었다.
시스템을 30일 넘게 운전하였다. 제 1 단계 반응기에 들어가는 가용성 COD의 평균 공급물 농도는 130 ㎎/ℓ(0.13 oz/cf)이었으며, 제 1 단계 반응기의 유출물의 평균 가용성 COD 농도는 70 ㎎/ℓ(0.07 oz/cf)이고, 제 2 단계 반응기에 대한 공급물이었다. 제 2 단계 반응기의 유출물 중에서 측정된 평균 가용성 COD 농도는 62 ㎎/ℓ(.062 oz/cf)이었다. 제 2 단계 반응기에 의한 가용성 COD의 10% 초과 감소는 과립 활성탄이 없는 제 1 생물학적 반응기의 하류의 과립 활성탄을 함유하는 생물학적 반응기를 갖는 시스템에서의 폐수를 처리하는 이용성을 입증하는 것이다.
제 2 단계 반응기 내의 분리 서브시스템, 및 제 2 단계 반응기의 하류의 막 운전 시스템의 사용을 포함하는 본원에 기술된 발명의 다른 측면이 폐수의 효과적인 처리를 달성하기 위해 상기 실시예에 기술된 장치에 응용될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 상기 및 첨부된 도면에 기술되어 있지만; 변경이 당업자들에게 명백해질 것이고, 발명의 보호 범위는 하기의 특허청구범위에 의해 규정되어야 한다.

Claims (28)

  1. 처리된 유출물(212 또는 312)을 생성하기 위한 폐수 처리 시스템(200 또는 300)으로서, 상기 폐수 처리 시스템은:
    새로운 또는 재생된 다공성 흡착 물질의 공급원(229);
    생물학적 반응기(202 또는 302); 및
    생물학적 반응기(202 또는 302)로부터의 흡착 물질(234 또는 334)을 실질적으로 함유하지 않는 처리된 혼합액(208 또는 308)을 수용하도록 구성 및 배치된 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)의 하류에 위치한 막 운전 시스템(204 또는 304)을 포함하며,
    상기 생물학적 반응기는:
    생물학적 내성 화합물 및 생물학적 억제성 화합물의 흡착에 대한 흡착 용량 및 흡착 물질에 부착된 미생물에 대한 용량을 갖는 다공성(236) 흡착 물질(234 또는 334)의 분산 매스 - 결합된 흡착 물질 특성은 상기 흡착 물질의 생물학적 재생을 발생함;
    혼합액을 갖는 생물학적 반응기에서 흡착 물질(234 또는 334)을 유지시키도록 구성 및 배치된 분리 서브시스템(222 또는 322);
    생물학적 반응기(202 또는 302)에 위치한 현탁 시스템(232 또는 332)으로서, 흡착 물질을 혼합액을 갖는 현탁액 중에 유지시키도록 구성 및 배치된 현탁 시스템; 및
    생물학적 반응기(202 또는 302)로부터 흡착 물질의 일부를 제거하도록 구성 및 배치된 폐기물 방출구(216 또는 302)를 포함하고,
    상기 막 운전 시스템은 막 투과물을 처리된 유출물(212 또는 312)로서 방출하고, 활성 슬러지를 포함하는 막 잔류물의 적어도 일부를 생물학적 반응기(202 또는 302)로 귀환시키기 위해 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)와 유체 연통(214 또는 314)하며,
    흡착 물질은 생물학적 반응기의 상류 위치(230a 또는 230d), 생물학적 반응기와 직접 통하는 위치(230b), 및 막 운전 시스템으로부터 재생된 활성 슬러지 스트림과 통하는 위치(230c)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 위치로 도입되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 흡착 물질은 과립 활성탄, 과립 철계 화합물, 과립 망간계 화합물, 과립 알루미노-실리케이트 복합체, 합성 수지 및 이들의 적어도 하나의 조합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 흡착 물질은 과립 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 과립 활성탄은 처리되는 폐수에 존재하는 것으로 밝혀진 예정된 화학종, 금속 또는 다른 화합물에 대한 친화성을 제공하도록 처리되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서, 흡착 물질은 과립 철계 화합물, 과립 망간계 화합물, 과립 알루미노-실리케이트 복합체 및 합성 수지를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가 흡착 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 흡착 물질은 적어도 0.3 mm의 바닥 한계 유효 과립 크기를 가지며, 여기서 흡착 물질의 99.5 중량% 초과는 바닥 한계보다 높은 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 현탁 시스템이 가스 리프트 현탁 시스템(1232)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 가스 리프트 현탁 시스템(1232)이 생물학적 반응기(202 또는 302)에 위치한 하나 이상의 흡출관(1292) 및 가스를 흡출관(1292)의 유입구 말단으로 안내하도록 위치 및 치수화된 하나 이상의 구멍을 갖는 가스 도관(1290)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 가스 리프트 현탁 시스템(1232)이 생물학적 반응기(202 또는 302)에 위치한 하나 이상의 드래프트 트로프(2592) 및 가스를 드래프트 트로프(2592)의 하부로 안내하도록 위치 및 치수화된 하나 이상의 구멍을 갖는 가스 도관(2590)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 드래프트 트로프(2592)가 생물학적 반응기(202 또는 302)에 위치한 한 쌍의 배플(2597)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 현탁 시스템이 제트 현탁 시스템(732, 832, 932 또는 1032)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 분리 서브시스템(222 또는 322)이 생물학적 반응기(202 또는 302)의 배출구에 위치한 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 분리 서브시스템(222 또는 322)이 생물학적 반응기(202 또는 302)의 배출구(1308)에 위치한 침전 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 침전 영역(1382)이 흡착 물질을 혼합액으로부터 분리시키고 생물학적 반응기(202 또는 302)의 하부에서 혼합액 내로 침전시키는 정지 영역을 규정하도록 위치 및 치수화된 제 1 배플(1380) 및 제 2 배플(1381)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)의 배출구(1308) 근위에 위치한 스크린(1322)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)의 배출구 근위에 위치한 위어(1323)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템의 파라미터를 측정하도록 구성 및 배치된 센서; 및
    상기 시스템의 측정된 파라미터에 근거한 작용의 수행을 지시하도록 프로그램화된 상기 센서와 전자 연통하고 있는 제어기(205)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 측정된 파라미터가 하나 이상의 예정된 화합물의 농도인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 작용이 생물학적 반응기(202 또는 302)로부터 흡착 물질의 적어도 일부의 제거를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 작용이 생물학적 반응기(202 또는 302)에 추가 흡착 물질의 첨가를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
  21. 폐수를 처리하기 위한 방법으로서,
    혼합액을 생물학적 반응기(202 또는 302) 내로 도입시키는 단계;
    생물학적 내성 화합물 및 생물학적 억제성 화합물의 흡착에 대한 흡착 용량 및 흡착 물질에 부착된 미생물에 대한 용량을 갖는 흡착 물질(234 또는 334)의 분산 매스를 제공하기 위해 다공성(236) 흡착 물질(234 또는 334)을 혼합액을 갖는 상기 생물학적 반응기 내로 도입시키는 단계 - 결합된 흡착 물질 특성은 상기 흡착 물질의 생물학적 재생을 발생함;
    흡착 물질(234 또는 334)에 의해 혼합액으로부터의 생물학적 내성 화합물 및 생물학적 억제성 화합물의 흡착을 촉진하는 운전 조건 하에 가스를 사용하여 흡착 물질(234 또는 334)을 혼합액 중에 현탁시키는 단계;
    흡착 물질을 실질적으로 함유하지 않는 유출물(208 또는 308)을 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)로부터 막 운전 시스템(204 또는 304)으로 통과시키면서, 흡착 물질(234 또는 334)을 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)에서 유지시키는 단계;
    상기 막 운전 시스템(204 또는 304)으로부터 막 투과물(212 또는 312)을 처리된 폐수로서 방출하는 단계; 및
    활성 슬러지로서 막 잔류물(214 또는 314)의 적어도 일부를 생물학적 반응기(202 또는 302)로 귀환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 흡착 물질은 과립 활성탄, 과립 철계 화합물, 과립 망간계 화합물, 과립 알루미노-실리케이트 복합체, 합성 수지 및 이들의 적어도 하나의 조합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  23. 청구항 21에 있어서, 흡착 물질은 과립 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 과립 활성탄은 처리되는 폐수에 존재하는 것으로 밝혀진 예정된 화학종, 금속 또는 다른 화합물에 대한 친화성을 제공하도록 처리되는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  25. 청구항 23에 있어서, 흡착 물질은 과립 철계 화합물, 과립 망간계 화합물, 과립 알루미노-실리케이트 복합체 및 합성 수지를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가 흡착 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  26. 청구항 21 내지 25 중 어느 한 항에 있어서, 흡착 물질은 적어도 0.3 mm의 바닥 한계 유효 과립 크기를 가지며, 여기서 흡착 물질의 99.5 중량% 초과는 바닥 한계보다 높은 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  27. 청구항 21에 있어서, 혼합액이 상기 생물학적 반응기(202 또는 302)에서 순환되어 상기 흡착 물질(234 또는 334)의 현탁을 촉진하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
  28. 청구항 21에 있어서,
    흡착 물질의 효율이 예정된 레벨로 감소할 때 생물학적 반응기(202 또는 302)로부터 흡착 물질(234 또는 334)의 일부를 제거하는 단계, 및 생물학적 반응기 내에 보다 큰 효율을 갖는 추가의 흡착 물질을 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수를 처리하기 위한 방법.
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101560039B (zh) * 2009-05-22 2011-04-27 上海同济建设科技有限公司 一种垃圾渗滤液废水处理系统及其工艺
TWI568687B (zh) * 2009-06-15 2017-02-01 沙烏地阿拉伯油品公司 包含懸浮系統與多重生物反應器區域的經懸浮介質膜生物反應器系統及方法
CA2764112C (en) 2009-07-08 2018-01-16 Saudi Arabian Oil Company Low concentration wastewater treatment system and process
CN102548912B (zh) 2009-07-08 2015-06-17 沙特阿拉伯石油公司 包括主要固体的辐射的废水处理系统和方法
ES2362298B2 (es) * 2011-04-26 2012-02-06 Universidade De Santiago De Compostela Proceso para la eliminación de productos farmacéuticos presentes en aguas residuales.
MX338620B (es) * 2011-05-13 2016-03-22 José Rogelio Pérez Monsrreal Planta modular para tratamiento de aguas residuales.
CN103687494B (zh) 2011-07-18 2016-05-25 开利公司 密闭环境内大气的控制
JP2013071057A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Toshiba Corp 水処理装置
JP5802578B2 (ja) * 2012-03-08 2015-10-28 株式会社東芝 水処理装置、及び水処理方法
DK2641877T3 (en) * 2012-03-20 2016-09-12 Veolia Water Solutions & Tech A process for treating a waste stream using a bioreactor and a membrane filter
US10464832B2 (en) 2012-09-21 2019-11-05 D.C. Water & Sewer Authority Apparatus for water treatment using a physical separator
MX360360B (es) * 2012-09-21 2018-10-30 D C Water & Sewer Authority Metodo y aparato para el tratamiento de agua usando tamices.
CN103723879B (zh) * 2012-10-12 2015-03-11 中国石油化工集团公司 一种用于废水处理的升流式缺氧生物反应/沉淀器
CN103102043A (zh) * 2012-12-11 2013-05-15 北京洁绿科技发展有限公司 一种厨余垃圾沼液的处理方法
US20150353397A1 (en) * 2013-01-10 2015-12-10 Tzahi Y. Cath Water reuse system and method
US20140229414A1 (en) 2013-02-08 2014-08-14 Ebay Inc. Systems and methods for detecting anomalies
US9909598B1 (en) 2014-02-24 2018-03-06 Landtec North America, Inc. Well monitoring and pressure controlled landfill pump
US9834461B2 (en) 2014-08-06 2017-12-05 William Neil Carpenter, Jr. System and method of treating wastewater
US10150684B2 (en) * 2015-01-13 2018-12-11 Environmental Dynamics International Inc. System and method for preventing ammonia rebound in a cold-weather bioreactor
US20160214876A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Glori Energy Inc. Water treatment systems and methods for concurrent removal of various types of organic materials
JP6488142B2 (ja) * 2015-02-10 2019-03-20 株式会社クラレ 高性能アルデヒド除去用吸着材及びその製造方法
CN106904741A (zh) * 2017-03-29 2017-06-30 天津西敦津洋环保科技有限公司 一种轻颗粒系统的污水处理设备
US10968126B2 (en) 2017-07-07 2021-04-06 Katz Water Tech, Llc Pretreatment of produced water to facilitate improved metal extraction
NO347066B1 (no) * 2017-08-11 2023-05-02 Sterner As Filterenhet for akvakulturanlegg
EP3676228A4 (en) * 2017-09-01 2021-05-26 Carollo Engineers, Inc. BALLAST ACTIVATED SLUDGE TREATMENT IN COMBINATION WITH HIGH-RATE LIQUID / SOLIDS SEPARATION SYSTEMS
US11572286B2 (en) * 2018-02-23 2023-02-07 1934612 Ontario Inc. Systems and methods for a low environmental impact treatment of contaminated fluid
WO2019209899A1 (en) * 2018-04-24 2019-10-31 Evoqua Water Technologies Llc Sequencing batch reactor systems and methods
CN108947137A (zh) * 2018-08-03 2018-12-07 首钢环境产业有限公司 一种餐厨垃圾渗沥液处理方法
CN110950488A (zh) * 2018-09-27 2020-04-03 上海子征环保科技有限公司 一种生活垃圾新鲜渗滤液处理方法
US11066314B2 (en) 2019-04-29 2021-07-20 Biomicrobics, Inc. Water treatment aerator having bubble diffuser
US11786849B2 (en) * 2019-11-27 2023-10-17 Agco Corporation Sprayer filtering system
WO2021163652A1 (en) 2020-02-14 2021-08-19 Anua International LLC System and method for treating wastewater
US11866353B2 (en) * 2020-06-12 2024-01-09 University Of Florida Research Foundation, Inc. Methods of separating ultrafine pollutant particles from aqueous suspension
CN111718077A (zh) * 2020-07-07 2020-09-29 单丽萍 一种节能环保型医疗废水净化装置
CN112082922B (zh) * 2020-09-18 2021-03-16 西南石油大学 一种矩形平板大模型岩样平面渗流渗透率的确定方法
WO2022226076A1 (en) * 2021-04-20 2022-10-27 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Degradable waste processing
CN113582460A (zh) * 2021-08-13 2021-11-02 广州博芳环保科技股份有限公司 一种医疗污水处理的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200187971Y1 (ko) * 1999-11-27 2000-07-15 주식회사삼안건설기술공사 고농도 하수처리용 제트 루프 리액터
JP2003053363A (ja) * 2001-08-09 2003-02-25 Kurita Water Ind Ltd 有機物含有水の処理方法及び処理装置

Family Cites Families (109)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3455820A (en) 1967-05-05 1969-07-15 Calgon Corp Carbon treatment of raw sewage
US3803029A (en) 1968-11-21 1974-04-09 Fram Corp Materials purification
US3776853A (en) 1971-08-19 1973-12-04 Westinghouse Electric Corp Dry-cleaning composition and method
US3966599A (en) * 1971-11-26 1976-06-29 Ecodyne Corporation Method and apparatus
DE2502501C3 (de) 1974-01-22 1980-10-09 Central Mortgage And Housing Corp., Ottawa Verfahren zur Behandlung von Abwasser
GB1579623A (en) 1976-06-08 1980-11-19 Clough G F G Filtration medium for the biological treatment of waste water
JPS54105897A (en) 1978-02-06 1979-08-20 Kureha Chemical Ind Co Ltd Adsorber for artificial organ
US4265747A (en) 1979-05-22 1981-05-05 Sterling Drug Inc. Disinfection and purification of fluids using focused laser radiation
US4371454A (en) 1979-11-02 1983-02-01 Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Process for preparing spherical carbon material and spherical activated carbon
JPS58110412A (ja) 1981-12-24 1983-07-01 Nakajima Kagaku Sangyo Kk 廃粉末活性炭素を原料とした粒状活性炭素の製造法
US4495056A (en) 1982-04-16 1985-01-22 Standard Oil Company (Indiana) Oil shale retorting and retort water purification process
US4563277B1 (en) * 1982-10-18 1996-08-27 Environmental Dynamics Inc Apparatus for aerating and mixing waste water
US4656153A (en) 1983-02-28 1987-04-07 Standard Oil Company (Indiana) Active carbon containing a dispersion of a metal component and method for making same
JPS61200892A (ja) * 1985-02-28 1986-09-05 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 廃水処理装置
US4623464A (en) 1985-03-21 1986-11-18 Occidental Chemical Corporation Removal of dioxins, PCB's and other halogenated organic compounds from wastewater
US4626354A (en) 1985-09-30 1986-12-02 Zimpro Inc. Method for anaerobic treatment of high strength liquors
US5057284A (en) 1986-02-07 1991-10-15 Envirotech Bioslurry reactor for treatment of slurries containing minerals, soils and sludges
JPS62286591A (ja) 1986-06-05 1987-12-12 Ebara Infilco Co Ltd 有機性廃水の処理方法
JPS6316096A (ja) 1986-07-08 1988-01-23 Ebara Infilco Co Ltd 有機性廃水の処理方法
US4956093A (en) 1986-08-22 1990-09-11 Massoud Pirbazari Wastewater treatment process
US4778598A (en) 1987-02-02 1988-10-18 Zimpro Inc. Separation of ash from regenerated adsorbent
US4749492A (en) 1987-07-06 1988-06-07 Zimpro/Passavant Process for recovering regenerated adsorbent particles and separating ash therefrom
US4810386A (en) 1988-01-04 1989-03-07 Zimpro/Passavant Inc. Two-stage wastewater treatment
US4897196A (en) 1988-02-17 1990-01-30 Zimpro/Passavant Inc. Two-stage batch wastewater treatment
US5200081A (en) * 1989-01-13 1993-04-06 Stuth William L Secondary sewage treatment system
US5202027A (en) * 1989-01-13 1993-04-13 Stuth William L Secondary sewage treatment system
US4919815A (en) 1989-02-06 1990-04-24 Zimpro/Passavant Inc. Two-stage anaerobic/aerobic treatment process
JPH02280895A (ja) * 1989-04-21 1990-11-16 Toshiba Corp 廃水処理槽
EP0422585A3 (en) * 1989-10-13 1991-05-02 Calgon Carbon Corp Novel product/process/application for improving carbon adsorptive capacity by oxygen addition in aqueous systems
US5560819A (en) * 1990-04-19 1996-10-01 Mori-Gumi Co., Ltd. Treating system for organic wastes and waste water
US5126050A (en) 1990-05-10 1992-06-30 Sbr Technologies, Inc. Granular activated carbon-sequencing batch biofilm reactor (GAC-SBBR)
US5505841A (en) 1991-03-11 1996-04-09 Pirbazari; Massoud Microfiltration and adsorbent particle suspension for removing contaminants from water
GB9124404D0 (en) 1991-11-16 1992-01-08 Southern Water Services Ltd Removing pesticide residues from water
US5192442A (en) 1991-12-02 1993-03-09 Zimpro Passavant Environmental Systems, Inc. Multiple zone batch treatment process
AT396683B (de) * 1992-02-21 1993-11-25 Frings & Co Heinrich Vorrichtung zur gaseintragung in flüssigkeiten
US5649785A (en) 1993-03-03 1997-07-22 Djerf; Tobin Method of treating solid waste, recovering the constituent materials for recycling and reuse, and producing useful products therefrom
US5302288A (en) 1993-03-19 1994-04-12 Zimpro Environmental, Inc. Treatment of highly colored wastewaters
US5447630A (en) 1993-04-28 1995-09-05 Rummler; John M. Materials treatment process and apparatus
WO1995019322A1 (en) 1994-01-13 1995-07-20 Khudenko Boris M Counterflow microbiological processes
WO1995021794A1 (en) 1994-02-14 1995-08-17 Envirex, Inc. Integrated adsorption/advanced oxidation fluidized bed reactor
US5486292A (en) 1994-03-03 1996-01-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Adsorbent biocatalyst porous beads
US5653883A (en) 1994-03-14 1997-08-05 Newman; William A. Stirred tank biological activated carbon adsorption-desorption process
US6077424A (en) 1995-05-23 2000-06-20 Ebara Corporation Method for aerobically treating wastewater and a treatment tank for such method
US5932099A (en) 1995-07-25 1999-08-03 Omnium De Traitements Et De Valorisation (Otv) Installation for biological water treatment for the production of drinkable water
AU712455B2 (en) * 1996-02-15 1999-11-04 Siemens Industry, Inc. Granular media filter including media settler assembly
US5650070A (en) * 1996-03-14 1997-07-22 Deep Shaft Technology Inc. Aerobic long vertical shaft bioreactors
JPH1015572A (ja) * 1996-07-04 1998-01-20 Bio Material:Kk 微生物固定化用担体及びその担体を用いた液体中の窒素化合物の変換方法
JP3491125B2 (ja) 1996-07-11 2004-01-26 日立造船株式会社 浄水処理装置
US5779890A (en) * 1996-11-13 1998-07-14 Enviroquip, Inc. Multi-eductor system
JPH10202280A (ja) 1997-01-20 1998-08-04 Ebara Corp 軽量活性炭を用いた有機性汚水の生物処理方法
JP3385306B2 (ja) 1997-02-28 2003-03-10 株式会社クラレ 排水処理装置
US6007712A (en) 1997-02-28 1999-12-28 Kuraray Co., Ltd. Waste water treatment apparatus
JPH10296297A (ja) 1997-04-24 1998-11-10 Kuraray Co Ltd 温水浄化装置
JPH1147747A (ja) * 1997-08-07 1999-02-23 Kurita Water Ind Ltd 浸漬式膜処理装置
US5972211A (en) 1998-03-19 1999-10-26 Jones; Terry L. Water filtration system
KR100302469B1 (ko) 1999-03-05 2001-09-22 염병호 입상활성탄여과지의 활성탄입자 유실방지방법 및 그 장치
US6048459A (en) 1999-04-09 2000-04-11 Mockba Corporation Method and apparatus for fluidization of particulate bed materials
US6280625B1 (en) * 1999-10-22 2001-08-28 Westinghouse Savannah River Company In-situ remediation system for volatile organic compounds with deep recharge mechanism
PT1127849E (pt) * 1999-10-26 2003-09-30 Rochem Ultrafiltrations System Processo para a depuracao e/ou o tratamento de aguas servidas domesticas e/ou industriais
US20070122609A1 (en) 1999-11-23 2007-05-31 Hiltzik Laurence H Porous coatings on adsorbent materials
KR200197712Y1 (ko) 2000-04-17 2000-09-15 한국건설기술연구원 입상활성슬러지 공법을 이용한 수처리장치
US6517723B1 (en) 2000-07-27 2003-02-11 Ch2M Hill, Inc. Method and apparatus for treating wastewater using membrane filters
JP2002192181A (ja) 2000-12-26 2002-07-10 Kubota Corp 粉末活性炭添加による排水の高度処理方法
JP2002192184A (ja) 2000-12-26 2002-07-10 Kubota Corp 粉末活性炭添加膜分離活性汚泥法
US20050218074A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-06 Pollock David C Method and apparatus providing improved throughput and operating life of submerged membranes
US6544421B2 (en) * 2001-03-31 2003-04-08 Council Of Scientific And Industrial Research Method for purification of waste water and “RFLR” device for performing the same
US6458276B1 (en) 2001-05-16 2002-10-01 Shell Oil Company Method and apparatus for biodegradation of alkyl ethers and tertiary butyl alcohol
US6761823B2 (en) * 2001-05-21 2004-07-13 W. B. Solutions, Inc. System and method for removing contaminants from water
JP2003094088A (ja) 2001-09-21 2003-04-02 Ataka Construction & Engineering Co Ltd 水処理装置
US20030132160A1 (en) 2002-01-11 2003-07-17 Khudenko Boris M. Membrane biotreatment
US6905603B2 (en) 2002-01-18 2005-06-14 Behzad Mirzayi Treatment of contaminated activated charcoal
JP2003261314A (ja) * 2002-03-05 2003-09-16 Panasonic Communications Co Ltd 活性炭とその製造方法及び浄水装置
TW593167B (en) 2002-10-25 2004-06-21 Ind Tech Res Inst Method for treating wastewater/water with membrane bioreactor
FR2847572B1 (fr) * 2002-11-22 2006-04-21 Omnium Traitement Valorisa Procede de traitement des eaux a l'aide d'un reactif pulverulent inorganique a forte surface specifique incluant une etape de recyclage dudit reactif
WO2004099073A2 (en) 2003-05-09 2004-11-18 Mcgill University Process for the production of activated carbon
CN1215997C (zh) 2003-06-13 2005-08-24 哈尔滨工业大学 强化膜生物反应器水处理方法
US7018534B2 (en) * 2003-10-09 2006-03-28 Shaw Environmental And Infrastructure, Inc. Apparatus and method for controlling biomass growth in suspended carrier bioreactor
US7419594B2 (en) * 2003-10-09 2008-09-02 Shaw Environmental & Infrastructure, Inc. Apparatus and method for controlling biomass growth in suspended carrier bioreactor
FR2865468B1 (fr) 2004-01-22 2006-04-28 Ceca Sa Charbon actif a resistance mecanique amelioree, ses utilisations, notamment comme support de catalyseur.
JP4507628B2 (ja) * 2004-02-19 2010-07-21 株式会社Ｉｎａｘ トリハロメタン除去方法
US7722768B2 (en) * 2004-09-10 2010-05-25 Paques B.V. Process for the simultaneous removal of BOD and phosphate from waste water
JP4470169B2 (ja) * 2004-11-01 2010-06-02 株式会社日立プラントテクノロジー 水処理方法及びその装置
CN101076498B (zh) 2004-11-22 2012-06-06 努比亚水系统有限公司 一种通气式生物过滤系统及其废水处理方法
US20100200500A1 (en) * 2004-12-10 2010-08-12 Babak Rezania Bubble-Less Gas Delivery Into Liquid Systems
US7329344B2 (en) * 2004-12-22 2008-02-12 Siemens Water Technologies Corp. Grease and scum removal in a filtration apparatus comprising a membrane bioreactor and a treatment vessel for digesting organic materials
US20060180546A1 (en) * 2005-02-15 2006-08-17 William L. Stuth, Sr. Wastewater treatment system and method
DE102005016677A1 (de) 2005-04-12 2006-10-19 Carl Freudenberg Kg Filterelement und Filteranordnung
US7396453B1 (en) * 2005-04-19 2008-07-08 Procorp Enterprises, Llc Hydraulically integrated solids/liquid separation system for wastewater treatment
US7329351B2 (en) * 2005-06-01 2008-02-12 Absolute Aeration Process and apparatus for increasing biological activity in waste treatment in bodies of water
FR2902418B1 (fr) 2005-10-28 2008-10-24 Otv Sa Procede et installation pour le traitement des eaux integrant un traitement biologique a bacteries fixees et une floculation-decantation
US20070114182A1 (en) 2005-11-18 2007-05-24 Hydroxyl Systems Inc. Wastewater treatment system for a marine vessel
US20070119777A1 (en) 2005-11-26 2007-05-31 Brown Jess C Process for treatment of organic contaminated water
CN100465105C (zh) 2005-12-02 2009-03-04 北京科技大学 好氧生物流化床与微电解技术结合处理生活污水的方法
CA2645066C (en) * 2006-03-08 2019-04-02 Siemens Water Technologies Corp. Wastewater treatment system and method
US7569148B2 (en) 2006-08-23 2009-08-04 Siemens Water Technologies Corp. Continuous membrane filtration and solids reduction
CN200964368Y (zh) 2006-09-25 2007-10-24 山东建筑大学 膜生物反应器
KR100789275B1 (ko) * 2006-11-30 2008-01-02 삼성엔지니어링 주식회사 고농도 유기폐수의 처리 장치 및 이를 이용한 유기폐수처리방법
US20100133182A1 (en) 2006-12-20 2010-06-03 Nanyang Technological University Microspheric tio2 photocatalyst
JP2008264772A (ja) * 2007-03-27 2008-11-06 Asahi Kasei Chemicals Corp 膜分離活性汚泥装置及び有機物含有水の処理方法
JP5223219B2 (ja) * 2007-03-30 2013-06-26 栗田工業株式会社 有機性排水の処理装置
CA2708893A1 (en) * 2007-12-19 2009-07-09 Saudi Arabian Oil Company Suspended media granular activated carbon membrane biological reactor system and process
RU74122U1 (ru) 2008-02-27 2008-06-20 Открытое Акционерное Общество Ордена Трудового Красного Знамени Комплексный Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Водоснабжения, Канализации, Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии "Нии Водгео" (Оао "Нии Водгео") Установка для очистки сточных вод от органических соединений
RU2351551C1 (ru) 2008-04-01 2009-04-10 Открытое Акционерное Общество-Ордена Трудового Красного Знамени Комплексный Научно-Исследовательский И Конструкторско- Технологический Институт Водоснабжения, Канализации, Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии (Оао "Нии Водгео") Способ очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора
CA2630328A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-02 Richard Ladouceur Liquid aeration apparatus and wastewater treatment apparatus
CA2738015C (en) * 2008-09-24 2016-12-13 Siemens Water Technologies Corp. Water filter apparatus incorporating walnut shell filter media and a draft tube system
US7611632B1 (en) * 2008-11-07 2009-11-03 General Electric Company Method of conditioning mixed liquor using a tannin containing polymer
TWI568687B (zh) 2009-06-15 2017-02-01 沙烏地阿拉伯油品公司 包含懸浮系統與多重生物反應器區域的經懸浮介質膜生物反應器系統及方法
CA2764112C (en) 2009-07-08 2018-01-16 Saudi Arabian Oil Company Low concentration wastewater treatment system and process
CN102548912B (zh) 2009-07-08 2015-06-17 沙特阿拉伯石油公司 包括主要固体的辐射的废水处理系统和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200187971Y1 (ko) * 1999-11-27 2000-07-15 주식회사삼안건설기술공사 고농도 하수처리용 제트 루프 리액터
JP2003053363A (ja) * 2001-08-09 2003-02-25 Kurita Water Ind Ltd 有機物含有水の処理方法及び処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
HK1177192A1 (en) 2013-08-16
US20120279920A1 (en) 2012-11-08
CA2764068A1 (en) 2010-12-23
EP2443065A1 (en) 2012-04-25
WO2010147970A1 (en) 2010-12-23
US20150232358A1 (en) 2015-08-20
EP2443065A4 (en) 2013-05-01
CO6491028A2 (es) 2012-07-31
CL2011003150A1 (es) 2012-07-13
US20120097608A1 (en) 2012-04-26
US20150210571A1 (en) 2015-07-30
MX2011013768A (es) 2012-05-22
AU2010260194B2 (en) 2015-09-17
EG26850A (en) 2014-10-30
CL2011003151A1 (es) 2012-07-06
AU2010260194A1 (en) 2011-12-15
KR20120050428A (ko) 2012-05-18
JP2012529990A (ja) 2012-11-29
MY159851A (en) 2017-02-15
TWI568687B (zh) 2017-02-01
AU2010260200B2 (en) 2015-11-12
AR077266A1 (es) 2011-08-17
BRPI1009678A2 (pt) 2016-03-15
BRPI1009592A2 (pt) 2019-09-24
US20110017664A1 (en) 2011-01-27
HK1172315A1 (en) 2013-04-19
CN102548911A (zh) 2012-07-04
EA201200023A1 (ru) 2012-05-30
ZA201108796B (en) 2013-02-27
MX2011013767A (es) 2012-05-22
CL2014000371A1 (es) 2014-11-14
TW201107252A (en) 2011-03-01
EP2443068A1 (en) 2012-04-25
AU2010260194C1 (en) 2016-06-09
MY161445A (en) 2017-04-14
ZA201200279B (en) 2013-03-27
CA2764209A1 (en) 2010-12-23
CN102803145A (zh) 2012-11-28
JP2012529989A (ja) 2012-11-29
WO2010147964A1 (en) 2010-12-23
CN102803145B (zh) 2015-05-06
EA201171349A1 (ru) 2012-05-30
SG176846A1 (en) 2012-02-28
US8551341B2 (en) 2013-10-08
US20150210572A1 (en) 2015-07-30
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