KR102580886B1 - Operation method and cultivation reactor for promoting granulation of Aerobic Granular Sludge - Google Patents

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장은애
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Abstract

본 발명은 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과립화조와, 포기조를 갖는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조로서, AGS 형성을 위한 과립화조; 및 상기 과립화조의 유출수와, 유입수를 혼합하여 DO농도를 설정된 값 이상으로 유지하는 포기조;를 포함하고, 상기 포기조는, 상부가 폐쇄된 본체와, 본체 내부로 공기를 공급하기 위한 송풍기와 산기관과, DO농도를 측정하는 제2DO계측기를 갖고, 상기 과립화조는 상기 포기조 내의 유출수가 유입되는 내통, 상기 내통 내부 하단에 임펠러가 위치되도록 설치되는 교반기, 상기 내통과 이격되는 외통, 상기 내통과 외통사이 공간인 반응조, 및 상기 내통 외측에 마련되는 반응조 유출부를 갖는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조에 관한 것이다. The present invention relates to a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge and a control method thereof. More specifically, it relates to a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge having a granulation tank and an aeration tank, and a granulation tank for AGS formation. ; And an aeration tank that mixes the outflow water of the granulation tank and the inflow water to maintain the DO concentration above a set value, wherein the aeration tank includes a main body with a closed top, a blower and a diffuser for supplying air into the main body. and a second DO meter that measures DO concentration, and the granulation tank includes an inner cylinder into which effluent water from the aeration tank flows, a stirrer installed so that the impeller is located at the bottom of the inner cylinder, an outer cylinder spaced apart from the inner cylinder, and the inner cylinder and the outer cylinder. It relates to a culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation, characterized by having a reaction tank as an interspace, and a reaction tank outlet provided outside the inner cylinder.

Description

호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법{Operation method and cultivation reactor for promoting granulation of Aerobic Granular Sludge}Cultivation tank for promoting aerobic granular sludge granulation and its control method {Operation method and react cultivationor for promoting granulation of Aerobic Granular Sludge}

본 발명은 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 외인성 아실 호모세린 락톤을 함유하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이를 제어하는 방법에 대한 것이다. 본 발명은 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 상하수도 혁신기술개발의 지원을 받아 연구된 결과물에 대한 것이다. The present invention relates to a culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation and a control method thereof. More specifically, it relates to a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge containing exogenous acyl homoserine lactone and a method for controlling the same. This invention is the result of research with support from the Korea Environmental Industry & Technology Institute's water supply and sewerage innovation technology development funded by the Ministry of Environment.

호기성 입상 슬러지(Aerobic Granular Sludge, 이하 AGS)는 1980년에 혐기성 하수처리 시스템에서 발견된 이후로 하·폐수 처리 분야에 널리 적용되고 있다. AGS는 1g의 호기성 과립에 수백만개의 미생물이 포함된 미생물 집합체로 기존의 활성 슬러지 공법과 비교할 때 운영비용은 20 ~ 25% 절감 가능하고 에너지는 25 ~ 40%, 부지면적은 50 ~ 75%까지 절감이 가능한 장점을 가지고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 유입수 기질 조성, 유기물 공급 속도, 유체역학적 전단력, 풍요-결핍 기간, 유입수 공급 전략, 용존산소 농도, 반응조 구성, 고형물 체류시간, SBR 반응기 운전시간, 침전 및 부치 교환 비율 등에 따라 AGS의 과립화에는 큰 차이를 나타나게 된다. Aerobic Granular Sludge (AGS) has been widely applied in the sewage and wastewater treatment field since its discovery in anaerobic sewage treatment systems in 1980. AGS is a microbial aggregate containing millions of microorganisms in 1g of aerobic granules. Compared to the existing activated sludge method, AGS can reduce operating costs by 20 to 25%, energy by 25 to 40%, and site area by 50 to 75%. This has possible advantages. However, despite these advantages, it may vary depending on the influent substrate composition, organic matter feed rate, hydrodynamic shear, abundance-deficiency period, influent supply strategy, dissolved oxygen concentration, reactor configuration, solids retention time, SBR reactor operation time, precipitation and butch exchange rate, etc. There is a big difference in the granulation of AGS.

다양한 미생물 집단으로 인해 AGS에 원하는 종을 선택하기 위해서는 차별화된 운전조건과 반응조의 구조를 필요로 한다. 예를 들어, 성장이 느린 유기체는 AGS의 밀도와 안정성에 긍정적인 영향을 미치는데, 종속영양 미생물의 성장에 비해 질산화미생물의 성장이 느리기 때문에 유기물의 공급을 제한해야 하지만 유기물의 공급이 과도하게 제한될 경우, 세포외 고분자물질(EPS)의 소비가 증가하게 되어 AGS 과립화가 제한된다. Due to the diverse microbial population, differentiated operating conditions and reactor structures are required to select the desired species for AGS. For example, slow-growing organisms have a positive effect on the density and stability of AGS. Because the growth of nitrifying microorganisms is slow compared to the growth of heterotrophic microorganisms, the supply of organic matter must be limited, but the supply of organic matter is excessively limited. In this case, the consumption of extracellular polymer substances (EPS) increases and AGS granulation is limited.

성장이 느린 미생물 외에도 다 인산 축적 미생물(PAO)과 글리코겐 축적 미생물(GAO)은 AGS의 형성과 안정화를 향상시키는 것으로 알려져 있지만 GAO는 인을 축적할 수 없어 시스템에서의 인 제거효율을 감소시키므로 PAO를 우점화시켜야 하는데, PAO와 GAO는 동일한 기질인 휘발성 지방산 (VFA)을 소비하고 유사한 대사를 하기 때문에 C/N비를 낮추고 용존산소(DO) 농도를 낮추어야 PAO가 우점화 될 수 있다. 그러나 유입수의 C/N비 농도는 제어가 불가능하고 DO를 낮추면 사상균이 성장해 과립화가 저해되므로 과립화를 유도하며 하·폐수의 고도처리를 병행하는 것은 사실상 불가능하다.In addition to slow-growing microorganisms, polyphosphate accumulating microorganisms (PAO) and glycogen accumulating microorganisms (GAO) are known to enhance the formation and stabilization of AGS, but GAO cannot accumulate phosphorus, which reduces the efficiency of phosphorus removal from the system, so PAO Since PAO and GAO consume the same substrate, volatile fatty acid (VFA) and undergo similar metabolism, PAO can become dominant only by lowering the C/N ratio and lowering the dissolved oxygen (DO) concentration. However, the C/N ratio concentration of the influent cannot be controlled, and lowering the DO causes the growth of filamentous bacteria and inhibits granulation, so it is virtually impossible to induce granulation and perform advanced treatment of sewage and wastewater in parallel.

특히, 과립화 형성에 기여하는 운전 인자중 유체역학적 전단력은 호기성 과립화를 촉진하고 사상균 성장을 억제하며, 과립의 대형화를 방지해 안정화된 과립화를 생산하는데 큰 영향을 미치는 인자이다. 따라서 기존 기술들은 유체역학적 전단력을 고려해 과립화의 촉진을 유도하고자 과잉의 공기를 공급하므로 인해 막대한 운전비용이 소요되고 반응조의 높이/직경 비를 8 ~ 10 이상으로 제작하여 운영하고 있어 대형 처리시설에 적용하기 어려운 한계를 가지고 있다. In particular, among the driving factors contributing to granulation formation, hydrodynamic shear force is a factor that has a great influence on producing stabilized granules by promoting aerobic granulation, suppressing the growth of filamentous fungi, and preventing the enlargement of granules. Therefore, existing technologies require enormous operating costs by supplying excess air to promote granulation considering hydrodynamic shear force, and the reaction tank is manufactured and operated with a height/diameter ratio of 8 to 10 or more, making it suitable for large-scale treatment facilities. It has limitations that make it difficult to apply.

또한 기존의 기술들은 주로 SBR 반응기에서 과립화를 유도하며 고도처리와 병행하고 있으나, 전술한 바와 같이 과립화와 고도처리는 양립할 수 없으므로 고도의 운전 기술을 요구하며 방류수질의 준수 또는 과립화에 한계를 가지고 있다.In addition, existing technologies mainly induce granulation in SBR reactors and are combined with advanced treatment. However, as mentioned above, granulation and advanced treatment are not compatible, so advanced operation technology is required and there are limits to granulation or compliance with discharge water quality. has.

대한민국 등록특허 제10-1272016호Republic of Korea Patent No. 10-1272016 대한민국 등록특허 제10-1336988호Republic of Korea Patent No. 10-1336988 대한민국 등록특허 제10-2103668호Republic of Korea Patent No. 10-2103668 대한민국 등록특허 제10-2051259호Republic of Korea Patent No. 10-2051259

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 하·폐수 처리를 위한 호기성 입상 슬러지의 형성과, 과립화를 촉진시킬 수 있는, 호기성 입상슬러지 과립화 촉진 배양조와 이를 제어하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention was developed to solve the above-described conventional problems. According to an embodiment of the present invention, an aerobic granular sludge can be used to promote the formation and granulation of aerobic granular sludge for sewage and wastewater treatment. The purpose is to provide a granulation promotion culture tank and a method for controlling it.

본 발명의 실시예에 따르면, 과립화조와 포기조로 구성되며, AGS와 슬러지가 분리된 과립화조의 유출수를 포기조로 유입시킨 후 필요에 따라 유입수와 AHL(외인성 아실 호모세린 락톤)을 투입하며 포기조의 DO 농도를 제어해 과립화조로 이송시킬 수 있고, 과립화조에서는 AGS의 성장에 필요한 유기물, 질소 및 인과 같은 영양물질과 AHL의 공급을 통해 질산화 미생물 및 PAO가 우점화된 AGS 과립화를 촉진하며, AGS 및 슬러지와 접촉하지 않는 교반시설을 이용한 순수 유체역학적 전단력을 공급해 적은 에너지로 AGS 과립화를 촉진시킬 수 있는, 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is composed of a granulation tank and an aeration tank, and the effluent of the granulation tank from which AGS and sludge are separated is introduced into the aeration tank, and then influent water and AHL (exogenous acyl homoserine lactone) are added as necessary, and the aeration tank is aerated. The DO concentration can be controlled and transported to the granulation tank, and the granulation tank promotes the granulation of AGS dominated by nitrifying microorganisms and PAO by supplying AHL and nutrients such as organic matter, nitrogen and phosphorus necessary for the growth of AGS. The purpose is to provide a culture tank and control method for promoting aerobic granular sludge granulation, which can promote AGS granulation with less energy by supplying pure hydrodynamic shear force using a stirring facility that does not contact AGS and sludge. .

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 과립화조에서의 DO 농도를 이용해 산소 소비속도(OUR)를 계산하여 과립화의 종료시점을 결정할 수 있는 방법을 적용해 과립화의 형성을 촉진하면서도 공기공급량이 감소하여 유지관리비용을 절감하고, 반응조의 높이/직경 비율이 낮아 대형 하수처리장에 적용이 가능하며, 합리적이고 과학적인 운영시스템의 도입으로 인해 유지관리를 개선할 수 있는, 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, a method of determining the end point of granulation by calculating the oxygen consumption rate (OUR) using the DO concentration in the granulation tank is applied to promote the formation of granulation while reducing the amount of air supply. This reduces maintenance costs, can be applied to large sewage treatment plants due to the low height/diameter ratio of the reaction tank, and promotes aerobic granular sludge granulation, which can improve maintenance by introducing a rational and scientific operation system. The purpose is to provide a culture tank and a control method for the same.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly apparent to those skilled in the art from the description below. It will be understandable.

본 발명의 제1목적은 과립화조와, 포기조를 갖는 호기성 입상슬러지(AGS) 과립화 촉진을 위한 배양조로서, AGS 형성을 위한 과립화조; 및 상기 과립화조의 유출수와, 하폐수 유입수를 혼합하여 DO농도를 설정된 값 이상으로 유지하는 포기조;를 포함하고, 상기 포기조는, 상부가 폐쇄된 본체와, 상기 본체 내부로 공기를 공급하기 위한 송풍기와 산기관과, DO농도를 측정하는 제2DO계측기를 갖고, 상기 과립화조는, 상기 포기조 내의 유출수가 유입되는 내통, 상기 내통 내부 하단에 임펠러가 위치되도록 설치되는 교반기, 상기 내통과 이격되는 외통, 상기 내통과 외통 사이 공간인 반응조, 및 상기 내통 외측에 마련되는 반응조 유출부를 갖는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조로서 달성될 수 있다. The first object of the present invention is a culture tank for promoting aerobic granular sludge (AGS) granulation having a granulation tank and an aeration tank, including a granulation tank for AGS formation; And an aeration tank that mixes the effluent of the granulation tank and the influent sewage water to maintain the DO concentration above a set value, wherein the aeration tank includes a main body with a closed top, and a blower for supplying air into the main body. It has an air diffuser and a second DO meter that measures DO concentration, and the granulation tank includes an inner cylinder into which effluent water from the aeration tank flows, an agitator installed so that an impeller is located at the bottom of the inner cylinder, an outer cylinder spaced apart from the inner cylinder, and It can be achieved as a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge, characterized by having a reaction tank that is a space between the inner cylinder and the outer cylinder, and a reaction tank outlet provided on the outside of the inner cylinder.

그리고 상기 포기조는, 상기 과립화조의 유출수가 유입되고, 하폐수 유입수와 함께 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)이 혼합되어 유입되고, 과립화조 유출수와 유입수와 AHL가 혼합되는 공간이 분리되도록 마련되는 분리부재;를 포함하고, 제어부는 제2DO 계측기에서 측정된 DO값을 기반으로 상기 송풍기를 제어하여 포기조 내의 DO농도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And, in the aeration tank, the effluent of the granulation tank flows in, exogenous acyl homoserine lactone (AHL) is mixed with the wastewater influent, and a separation member is provided to separate the space where the granulation tank effluent and inflow water and AHL are mixed. Includes ;, and the control unit may be characterized in that it controls the DO concentration in the aeration tank by controlling the blower based on the DO value measured by the second DO meter.

또한 상기 포기조 내의 유출수를 상기 내통 내부로 유입시키는 과립화조 이송관과, 상기 과립화조 이송관 일측에 구비되어 이송시키기 위한 동력을 제공하는 이송펌프와, 유량계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized by including a granulation tank transfer pipe that flows the effluent from the aeration tank into the inner cylinder, a transfer pump provided on one side of the granulation tank transfer pipe to provide power for transfer, and a flow meter.

그리고 상기 내통의 하단 유출부 측에 상기 임펠라가 설치된 위치에서 직경이 확장되는 마름모꼴 형상부를 포함하고, 상기 마름모꼴 형상부 하부 끝단의 내통 유출부에 유출수를 분산시켜 상기 반응조 측으로 유입되도록 하는 정류판이 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. And it includes a diamond-shaped portion whose diameter is expanded at the position where the impeller is installed on the lower outlet side of the inner cylinder, and a baffle plate is installed to distribute the effluent to the inner cylinder outlet at the lower end of the diamond-shaped portion and allow it to flow into the reaction tank. It can be characterized as:

또한 상기 외통 하단은 하부측으로 직경이 점진적으로 작아지는 호퍼 형태를 갖고, 상기 내통 유출부의 단면보다 상기 호퍼 경사면과 상기 마름모꼴 형상부의 축경부 사이 단면이 더 크게 구성되어, AGS가 내통으로 유입되지 않고 반응조 하부 호퍼에 AGS가 침전되는 것을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the lower end of the outer cylinder has a hopper shape whose diameter gradually decreases toward the bottom, and the cross section between the inclined surface of the hopper and the reduced diameter portion of the diamond-shaped portion is larger than the cross section of the outlet portion of the inner cylinder, so that AGS does not flow into the inner cylinder and the reaction tank. It may be characterized by preventing AGS from settling in the lower hopper.

그리고 상기 반응조 내의 DO값을 측정하는 제1DO계측기, 상기 반응조 내의 MLSS 농도를 측정하는 MLSS 계측기, 및 상기 반응조 내의 슬러지 계면높이를 측정하는 슬러지계면계를 포함하고, 상기 MLSS 계측기에서 측정된 MLSS농도값과, 상기 슬러지의 침강성에 기반하여 상기 유입수와 AHL의 주입량과 주입시기를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And a first DO meter for measuring the DO value in the reaction tank, an MLSS meter for measuring the MLSS concentration in the reaction tank, and a sludge interface meter for measuring the sludge interfacial height in the reaction tank, and the MLSS concentration value measured by the MLSS meter. And, the injection amount and injection timing of the influent water and AHL may be controlled based on the sedimentation property of the sludge.

또한 상기 반응조 유출부는 AGS와 슬러지의 유입을 최소화하기 위한 경사판이 설치되며, 상기 반응조 유출부로 유출된 유출수에서 사상균과 미세플럭의 유출을 최소솨하기 위한 웨어가 설치된 웨어 유출부를 포함하고, 상기 반응조 유출부와 상기 웨어 유출부를 거친 과립화조 유출수는 유출로를 통해 상기 포기조의 유입부 측으로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the reaction tank outlet is equipped with an inclined plate to minimize the inflow of AGS and sludge, and includes a weir outlet where a weir is installed to minimize the outflow of filamentous bacteria and fine flocs from the effluent discharged from the reaction tank outlet. The granulating tank effluent that has passed through the weir outlet unit may be characterized in that it flows into the inlet side of the aeration tank through an outflow passage.

그리고 상기 반응조 내에서의 수류는, 상기 내통 유출부를 통해 유출되는 지점에서의 유속이 가장 빠르고, 내통 유출부를 지나 반응조 하부 호퍼 측면을 따라 상부로 이동하는 유출수가 마름모꼴 형상부의 최대 직경부 측에 도달한 이후는 유속이 감소되고 외통을 따르는 유속은 상대적으로 빠르고 내통에 근접한 구역에서는 반응조 내에서의 하강흐름과 접촉하여 와류가 형성되어 유속이 감소되고, 상기 와류에 의한 유체 역학적 전단력에 의해 호기성 과립화가 촉진되고 사상균 성장이 억제되며, 과립화 대형화가 방지되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the water flow in the reaction tank has the fastest flow rate at the point where it flows out through the inner tube outlet, and the outflow water passing through the inner tube outlet and moving upward along the side of the lower hopper of the reaction tank reaches the maximum diameter part of the diamond-shaped part. Afterwards, the flow rate decreases, and the flow rate along the outer pipe is relatively fast, and in the area close to the inner pipe, a vortex is formed in contact with the downward flow in the reaction tank, reducing the flow rate, and aerobic granulation is promoted by the hydrodynamic shear force caused by the vortex. It can be characterized by inhibiting the growth of filamentous fungi and preventing the enlargement of granules.

본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 제1목적에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조의 제어방법으로서, 제2DO계측기를 통해 포기조의 DO값을 측정하고, 포기조 DO값이 설정된 제1목표값에 도달하는 제1단계; 제1DO계측기를 통해 과립화조의 DO값을 측정하고, 과립화조의 DO값이 설정된 제2목표값에 도달하는 제2단계; 산소소모량이 목표값을 초과하는 제3단계; MLSS계측기를 통해 과립화조 내의 MLSS농도를 측정하고, 과립화조 내의 MLSS농도가 목표값에 도달하는 제4단계; 교반기의 교반을 중단하고, 슬러지 계면계를 통해 슬러지 계면높이를 측정하는 제5단계; 및 상기 슬러지 계면높이가 목표값에 도달하면, AGS 수확 이송로의 제어설비를 작동시키는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조의 제어방법으로서 달성될 수 있다. The second object of the present invention is a control method of a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge according to the first object mentioned above, wherein the DO value of the aeration tank is measured through a second DO meter, and the DO value of the aeration tank is set as the first target. The first step of reaching a value; A second step in which the DO value of the granulating tank is measured through a first DO meter, and the DO value of the granulating tank reaches a set second target value; A third stage in which oxygen consumption exceeds the target value; A fourth step in which the MLSS concentration in the granulation tank is measured using an MLSS meter, and the MLSS concentration in the granulation tank reaches the target value; A fifth step of stopping the stirring of the stirrer and measuring the sludge interfacial height through a sludge interfacial meter; And when the sludge interface height reaches the target value, a sixth step of operating the control equipment of the AGS harvest transfer path; It can be achieved as a control method of a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge, comprising a. .

그리고 상기 제1단계에서, 제1목표값이 될 때까지 상기 송풍기를 제어하여 송풍유량을 증가시키고, 상기 제2단계에서, 제2목표값이 될 때까지 교반기와 송풍기를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시키며, 상기 제4단계에서, 상기 MLSS 계측기에서 측정된 MLSS농도값과, 상기 슬러지의 침강성에 기반하여 상기 유입수와 AHL의 주입량과 주입시기를 결정하고, 상기 MLSS농도값이 목표값이 될 때까지 교반기와 송풍기를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시키며, 상기 제5단계에서, 계면높이가 목표값이 될 때까지 교반기와 송풍기를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the first step, the blower is controlled to increase the blowing flow rate until the first target value is reached, and in the second step, the stirrer and the blower are controlled until the second target value is reached to increase the stirring speed and blowing speed. The flow rate is increased, and in the fourth step, the injection amount and injection time of the influent water and AHL are determined based on the MLSS concentration value measured by the MLSS meter and the sedimentation property of the sludge, and the MLSS concentration value is a target value. In the fifth step, the stirring speed and blowing flow rate are increased by controlling the stirrer and blower until the interface height reaches the target value. can do.

본 발명의 실시예에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진 배양조와 이를 제어하는 방법에 따르면, 하·폐수 처리를 위한 호기성 입상 슬러지의 형성과, 과립화를 촉진시킬 수 있는 효과를 갖는다. According to the aerobic granular sludge granulation promotion culture tank and the method for controlling the same according to an embodiment of the present invention, it has the effect of promoting the formation and granulation of aerobic granular sludge for sewage and wastewater treatment.

본 발명의 실시예에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법에 따르면, 과립화조와 포기조로 구성되며, AGS와 슬러지가 분리된 과립화조의 유출수를 포기조로 유입시킨 후 필요에 따라 유입수와 AHL(외인성 아실 호모세린 락톤)을 투입하며 포기조의 DO 농도를 제어해 과립화조로 이송시킬 수 있고, 과립화조에서는 AGS의 성장에 필요한 유기물, 질소 및 인과 같은 영양물질과 AHL의 공급을 통해 질산화 미생물 및 PAO가 우점화된 AGS 과립화를 촉진하며, AGS 및 슬러지와 접촉하지 않는 교반시설을 이용한 순수 유체역학적 전단력을 공급해 적은 에너지로 AGS 과립화를 촉진시킬 수 있는 효과를 갖는다. According to the culture tank and its control method for promoting aerobic granular sludge granulation according to an embodiment of the present invention, it is composed of a granulation tank and an aeration tank, and the effluent of the granulation tank from which AGS and sludge are separated is introduced into the aeration tank and then aerated as needed. Accordingly, inflow water and AHL (exogenous acyl homoserine lactone) can be added and the DO concentration in the aeration tank can be controlled to transfer it to the granulation tank. In the granulation tank, nutrients such as organic matter, nitrogen, and phosphorus necessary for the growth of AGS and AHL are supplied. It promotes AGS granulation dominated by nitrifying microorganisms and PAO, and has the effect of promoting AGS granulation with less energy by supplying pure hydrodynamic shear force using a stirring facility that does not come into contact with AGS and sludge.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조 및 이의 제어방법에 따르면, 과립화조에서의 DO 농도를 이용해 산소 소비속도(OUR)를 계산하여 과립화의 종료시점을 결정할 수 있는 방법을 적용해 과립화의 형성을 촉진하면서도 공기공급량이 감소하여 유지관리비용을 절감하고, 반응조의 높이/직경 비율이 낮아 대형 하수처리장에 적용이 가능하며, 합리적이고 과학적인 운영시스템의 도입으로 인해 유지관리를 개선할 수 있는 장점이 있다. And according to the culture tank and its control method for promoting aerobic granular sludge granulation according to an embodiment of the present invention, the end point of granulation can be determined by calculating the oxygen consumption rate (OUR) using the DO concentration in the granulation tank. By applying existing methods, the formation of granules is promoted, while maintenance costs are reduced by reducing the amount of air supply. The height/diameter ratio of the reaction tank is low, so it can be applied to large sewage treatment plants, and the introduction of a rational and scientific operation system This has the advantage of improving maintenance.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배양조의 개략 단면도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 침전지가 설치된 배양조의 개략 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배양조의 상부 평면 개략도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배양조의 상부 평면 개략도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과립화조에서의 수류 이동 개략도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배양조 운영 제어 방법의 흐름도,
도 7은 본 발명의 실험예에 따른 각각에 첨가된 N-아실 호모세린 락톤(AHL)을 나타내는 회분식 반응기의 개략도,
도 8은 본 발명의 실험예에서 AHL 유형에 따른 EPS 함량 변화그래프,
도 9은 본 발명의 실험예에 따른 EEM 형광스펙트럼 (a) 예, (b) LB-EPS (c) TB-EPS,
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 대조군과, 4가지 AHL를 첨가한 경우 (a) LB-EPS (B) TB-EPS의 형광강도 비교그래프,
도 11은 본 발명의 실험예에 따른 슬러지의 상대적 소수성에 대한 AHL의 영향,
도 12는 본 발명의 실험예에 따른 멤브레인 위 생물막의 CLSM 이미지,
도 13은 본 발명의 실험예에 따른 입자크기 분포 및 해당 슬러지 이미지,
도 14는 본 발명의 실험예의 AHL 유형에 따른 MLSS, VS/TS, SVI의 변화그래프,
도 15는 본 발명의 실험예에 따른 연속식 반응기의 모식도,
도 16a는 본 발명의 실험예에 따라 C8-CHL를 주입한 경우(이하 W/AHL)와, 대조군인 주입하지 않은 경우(이하 W/O AHL)의 COD 제거효율 비교그래프,
도 16b는 W/AHL과, W/O AHL의 총 질소(T-N) 제거효율 비교그래프,
도 16c는 W/AHL과, W/O AHL의 총 인(T-P) 제거효율 비교그래프,
도 17은 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 LB-EPS 함량 변화그래프,
도 18은 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 TB-EPS 함량 변화그래프,
도 19는 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 평균입도 사이즈 비교그래프,
도 20은 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 이미지를 도시한 것이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention along with the detailed description of the invention, so the present invention is limited only to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as such.
1 is a schematic cross-sectional view of a culture tank according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a culture tank installed with a settling basin according to a second embodiment of the present invention;
3 is a schematic top plan view of the culture tank according to the first embodiment of the present invention;
4 is a schematic top plan view of a culture tank according to a second embodiment of the present invention;
Figure 5 is a schematic diagram of water flow movement in a granulation tank according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a flowchart of a culture tank operation control method according to an embodiment of the present invention;
Figure 7 is a schematic diagram of a batch reactor showing N-acyl homoserine lactone (AHL) added to each according to an experimental example of the present invention;
Figure 8 is a graph of EPS content change according to AHL type in an experimental example of the present invention;
Figure 9 shows EEM fluorescence spectra (a) example, (b) LB-EPS (c) TB-EPS, according to an experimental example of the present invention.
Figure 10 is a graph comparing the fluorescence intensity of (a) LB-EPS (B) TB-EPS when four types of AHL are added to the control group according to an experimental example of the present invention;
Figure 11 shows the effect of AHL on the relative hydrophobicity of sludge according to an experimental example of the present invention;
Figure 12 is a CLSM image of a biofilm on a membrane according to an experimental example of the present invention,
Figure 13 shows particle size distribution and corresponding sludge image according to an experimental example of the present invention;
Figure 14 is a graph of changes in MLSS, VS/TS, and SVI according to AHL type in an experimental example of the present invention;
Figure 15 is a schematic diagram of a continuous reactor according to an experimental example of the present invention;
Figure 16a is a graph comparing the COD removal efficiency between the case where C8-CHL was injected according to an experimental example of the present invention (hereinafter referred to as W/AHL) and the case where C8-CHL was not injected as a control (hereinafter referred to as W/O AHL);
Figure 16b is a graph comparing the total nitrogen (TN) removal efficiency of W/AHL and W/O AHL;
Figure 16c is a graph comparing the total phosphorus (TP) removal efficiency of W/AHL and W/O AHL;
Figure 17 is a graph of LB-EPS content change for W/O AHL (a) and W/AHL (b);
Figure 18 is a graph of TB-EPS content change for W/O AHL (a) and W/AHL (b);
Figure 19 is an average particle size comparison graph for W/O AHL (a) and W/AHL (b);
Figure 20 shows images for W/O AHL (a) and W/AHL (b).

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective explanation of technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Therefore, the shape of the illustration may be changed depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process. For example, an area shown as a right angle may be rounded or have a shape with a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of the region of the device and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first and second are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing specific embodiments below, various specific details have been written to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, a reader with sufficient knowledge in the field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that when describing the invention, parts that are commonly known but are not significantly related to the invention are not described in order to prevent confusion without any reason in explaining the invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조의 구성, 기능, 및 그 제어방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the structure, function, and control method of a culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배양조의 개략 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배양조의 상부 평면 개략도를 도시한 것이다. Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a culture tank according to a first embodiment of the present invention. And Figure 2 shows a top plan schematic diagram of the culture tank according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1실시예에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 AGS 형성을 위한 과립화조(200), 및 이러한 과립화조(200)의 유출수, 하폐수 유입수 및 AHL(외인성 아실 호모세린 락톤)을 혼합하여 DO 농도를 2mg/L 이상으로 유지하는 포기조(100)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, the culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation according to the first embodiment of the present invention includes a granulation tank 200 for AGS formation, effluent from the granulation tank 200, and wastewater influent. and an aeration tank (100) that maintains the DO concentration above 2 mg/L by mixing AHL (exogenous acyl homoserine lactone).

과립화조(200)에는 교반기(240), DO 센서를 포함하는 제1DO계측기(270), MLSS 계측기(271), 슬러지 계면계(272) 등을 포함하여 구성된다. The granulation tank 200 includes a stirrer 240, a first DO meter 270 including a DO sensor, an MLSS meter 271, and a sludge interface meter 272.

포기조(100)는 송풍기(121), 송풍 유량계(122), 산기관(120) 등을 포함하여 구성된다. The aeration tank 100 includes a blower 121, a blower flow meter 122, an air diffuser 120, etc.

또한 과립화조(200)와 포기조(100) 사이에는 과립화조 이동관(20), 이송 펌프(30), 이송 유량계(40)를 포함하고 있다. In addition, between the granulation tank 200 and the aeration tank 100, a granulation tank transfer pipe 20, a transfer pump 30, and a transfer flow meter 40 are included.

포기조(100)는 과립화조(200)의 유출수, 하폐수 유입수 및 AHL가 혼합되며, 별도의 교반기 없이 송풍기(121)를 이용하여 포기를 통해 교반을 유도하며, DO 센서를 포함하는 제2DO 계측기(140))를 이용하여 포기조(100) 내에서의 DO 농도를 제어한다.The aeration tank 100 mixes the effluent from the granulation tank 200, the influent sewage and wastewater, and AHL, induces agitation through aeration using a blower 121 without a separate stirrer, and uses a 2DO meter (140) including a DO sensor. )) is used to control the DO concentration in the aeration tank (100).

즉, 포기조(100)는, 상부가 폐쇄된 본체(110)와, 본체(110) 내부로 공기를 공급하기 위한 송풍기(121)와 산기관(120)과, DO농도를 측정하는 제2DO계측기(140)를 갖는다. That is, the aeration tank 100 includes a main body 110 with a closed top, a blower 121 and an air diffuser 120 for supplying air into the main body 110, and a 2DO meter that measures DO concentration ( 140).

또한 과립화조(200)는 포기조(100) 내의 유출수가 유입되는 내통(210)과, 내통(210) 내부 하단에 임펠러(242)가 위치되도록 설치되는 교반기(240)와, 내통(210)과 이격되는 외통(251)과, 내통(210)과 외통(251) 사이 공간인 반응조(250)와, 내통(210) 외측에 마련되는 반응조 유출부(260)를 포함하여 구성된다. 제어부는 제2DO 계측기(140)에서 측정된 DO값을 기반으로 송풍기(121)를 제어하여 포기조(100) 내의 DO농도를 제어한다. In addition, the granulating tank 200 includes an inner cylinder 210 into which the effluent water from the aeration tank 100 flows, an agitator 240 installed so that the impeller 242 is located at the inner bottom of the inner cylinder 210, and an inner cylinder 210 that is spaced apart from each other. It is composed of an outer cylinder 251, a reaction tank 250 that is a space between the inner cylinder 210 and the outer cylinder 251, and a reaction tank outlet 260 provided outside the inner cylinder 210. The control unit controls the DO concentration in the aeration tank 100 by controlling the blower 121 based on the DO value measured by the second DO meter 140.

그리고 포기조(100)에는 과립화조 유출수와 유입수와 AHL가 혼합되는 공간이 분리되도록 마련되는 분리부재(111)를 포함하여 구성된다. In addition, the aeration tank 100 includes a separation member 111 provided to separate the space where the granulation tank effluent and inflow water and AHL are mixed.

즉, 포기조(100)는 내부 격벽(111) 등을 이용하여 과립화조 유출수, 유입수 및 AHL이 혼합될 수 있는 별도의 분리된 공간이 포함되며 상부가 막혀있어 대기와의 접촉이 최소화 되는 것을 특징으로 한다. 과립화조 유출수, 유입수 및 AHL이 혼합될 수 있는 별도의 분리된 공간은 혼합수의 즉각적인 유출을 방지하기 위한 것으로 완전한 별도의 공간적 분리 또는 격벽(111)을 이용한 구역 분리 등이 모두 가능한 것을 특징으로 한다. 또한 포기조(100)의 상부는 대기중에 존재하는 미생물의 침투나 처리시설내에 존재하는 다른 미생물과의 접촉을 최소화하기 위해 설치하는 것을 특징으로 한다. That is, the aeration tank 100 includes a separate space where the granulation tank effluent, inflow water, and AHL can be mixed using the internal partition wall 111, etc., and the upper part is closed to minimize contact with the atmosphere. do. The separate space where the granulation tank effluent, inflow water, and AHL can be mixed is to prevent immediate outflow of the mixed water, and is characterized by both complete spatial separation or zone separation using the partition wall 111. . In addition, the upper part of the aeration tank 100 is installed to minimize penetration of microorganisms present in the atmosphere or contact with other microorganisms present in the treatment facility.

포기조(100)에는 과립화조 유출수가 유입되고 제2DO 계측기(140)를 이용해 DO 농도를 실시간으로 측정하여 DO 농도를 2mg/L 이상으로 유지한다. 이때, DO 농도는 송풍기(121)를 이용한 공기공급량의 조정을 통해 제어한다. 후에 설명되는 바와 같이, 하폐수 유입수 및 AHL은 과립화조(200)의 MLSS 농도 및 슬러지의 침강성에 따라 주입량과 주입시기를 제어한다. The granulation tank effluent flows into the aeration tank 100, and the DO concentration is measured in real time using the second DO meter 140 to maintain the DO concentration at 2 mg/L or more. At this time, the DO concentration is controlled by adjusting the air supply amount using the blower 121. As will be explained later, the injection amount and injection timing of wastewater influent and AHL are controlled according to the MLSS concentration of the granulation tank 200 and the sedimentation property of the sludge.

과립화조(200)는 과립화조(200) 아래 방향으로 수류를 이동시키는 프로펠러 타입의 교반기(240)와 포기조(100)의 유출수가 유입되는 내통(210), 내통(210)에서 과립화조(200) 내부로 포기조(100) 유출수를 고르게 분산시켜 공급하는 정류판(230), AGS 형성을 유도하는 반응조(250), AGS가 분리되어 유출되는 경사판(261)을 갖는 유출부(260)와, 웨어를 포함하는 웨어 유출부(262)와, 포기조(100)와 연결되는 유출로(263))를 포함하여 구성된다. The granulating tank 200 includes a propeller-type agitator 240 that moves the water flow in the downward direction of the granulating tank 200, an inner cylinder 210 into which the effluent of the aeration tank 100 flows, and a granulating tank 200 in the inner cylinder 210. Inside, a rectifying plate 230 that evenly distributes and supplies the effluent from the aeration tank 100, a reaction tank 250 that induces AGS formation, an outlet portion 260 having an inclined plate 261 through which AGS is separated and discharged, and a weir. It is configured to include a weir outlet 262 and an outlet passage 263 connected to the aeration tank 100.

또한 앞서 언급한 바와 같이, 과립화조(200)는 DO 센서를 포함하는 제1DO 계측기(270)), MLSS 계측기(271), 슬러지 계면계(272), AGS의 수확 또는 이송시키는 이송로(290) 및 이를 제어하는 설비(밸브, 펌프 등)(291)를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.Also, as mentioned above, the granulation tank 200 includes a first DO meter 270 including a DO sensor, an MLSS meter 271, a sludge interface meter 272, and a transfer path 290 for harvesting or transferring AGS. It is characterized by including equipment (valve, pump, etc.) 291 that controls it.

과립화조(200)의 내통(210)에는 회전수의 제어가 가능한 프로펠러 타입의 교반기(240)가 설치된다. 프로펠러 타입의 교반기(240)는 내통(210)에서의 혼합과 수류를 아래 방향으로 이동시키고 반응조(250)에 존재하는 AGS의 내통(210) 유입 방지를 목적으로 한다. A propeller-type agitator 240 whose rotation speed is controllable is installed in the inner cylinder 210 of the granulating tank 200. The purpose of the propeller-type stirrer 240 is to move the mixing and water flow in the inner tube 210 downward and to prevent AGS present in the reaction tank 250 from entering the inner tube 210.

이를 위해 내통(210)에는 프로펠러 교반기(240)의 임펠러(242) 위치에서 마름모꼴 형상부(220)가 포함되도록 구성된다. 특히 내통(210)의 유출부는 AGS의 내통(210) 유입이 최소화될 수 있도록 최대한 작게 제작하며, 정류판(230)을 설치하여 최대한 유량이 고르게 유출될 수 있는 구조를 가지고 있다. 내통(210)의 유출부가 작으면 유량은 유출 단면에 반비례하므로 유속이 증가하게 되어 내통(210)으로의 유입은 최소화 된다. 유속이 빠를수록 내통(210)에서 유출된 유입수는 반응조(250) 하부 호퍼(252)의 측면을 따라 빠르게 상부로 이동하게 되므로 AGS의 반응조(250) 하부 침적을 방지할 수 있다. To this end, the inner cylinder 210 is configured to include a diamond-shaped portion 220 at the position of the impeller 242 of the propeller stirrer 240. In particular, the outlet portion of the inner cylinder 210 is made as small as possible to minimize the inflow of the AGS into the inner cylinder 210, and a flow plate 230 is installed to enable the flow to flow out as evenly as possible. If the outlet portion of the inner tube 210 is small, the flow rate is inversely proportional to the outlet cross section, so the flow rate increases, and the inflow into the inner tube 210 is minimized. The faster the flow rate, the faster the influent water discharged from the inner tube 210 moves upward along the side of the lower hopper 252 of the reaction tank 250, thereby preventing AGS from settling in the lower part of the reaction tank 250.

AGS가 내통(210)으로 유입되는 것을 방지하기 위해서는 마름모꼴 형상부(220)의 축경부(222)와 반응조 하부 호퍼(252) 경사면의 사이의 단면은 내통(210)의 유출부 단면보다 약간 커야만 한다. In order to prevent AGS from flowing into the inner cylinder 210, the cross section between the reduced diameter portion 222 of the diamond-shaped portion 220 and the inclined surface of the lower hopper 252 of the reaction tank must be slightly larger than the cross section of the outlet portion of the inner cylinder 210. do.

상부로 이동하는 유출수가 A(3) 지점에 도달하면 이후 반응조(250) 단면이 증가하게 되어 유속이 크게 감소하게 되지만 반응조(250)의 외통(251) 내면에서는 유속이 상대적으로 유속이 빠르고 내통(210)과 인접한 구역으로 이동할수록 반응조(250) 내에서 하강으로 인해 와류가 형성되며 유속은 감소하게 된다. When the effluent moving upward reaches point A(3), the cross-section of the reaction tank 250 increases and the flow rate decreases significantly. However, the flow rate is relatively fast on the inner surface of the outer cylinder 251 of the reaction tank 250, and the inner cylinder (250) As it moves to the area adjacent to 210), a vortex is formed due to descent within the reaction tank 250 and the flow rate decreases.

따라서 유출부(260)는 상대적으로 유속이 느린 내통(210) 인근에 설치되는 것을 특징으로 한다. 유출부(260)에는 AGS 및 슬러지가 유입되므로 경사판(261)을 설치해 AGS와 슬러지의 침전을 유도하여 유출이 최소화 되도록 한다. Therefore, the outlet portion 260 is installed near the inner cylinder 210 with a relatively slow flow rate. Since AGS and sludge flows into the outlet 260, an inclined plate 261 is installed to induce precipitation of AGS and sludge to minimize outflow.

그러나 유출부(260)를 통해 유출된 유출수에는 사상균과 미세플럭이 존재할 수 있으므로 이의 포기조(100) 유입을 최소화하기 위해 웨어가 설치된 웨어유출부(262)를 구비하는 것을 특징으로 한다. However, since filamentous bacteria and fine flocs may be present in the effluent flowing out through the outlet 260, it is characterized by having a weir outlet 262 in which a weir is installed to minimize the inflow of these into the aeration tank 100.

이러한 경사판(261)을 갖는 유출부(260)와 웨어가 설치된 웨어유출부(263)의 구조로 인해 사상균 및 미세플럭의 유출은 최소화되며, 사상균이 포기조(100)로 유입되더라도 포기조(100)의 높은 DO 농도로 인해 포기조(100)에서 사멸되므로 사상균에 의한 과립화 안정성 감소를 방지할 수 있으며, 일정시간 간격으로 침전을 통해 사상균을 제거하는 단계를 최소화할 수 있어 반응조(250) 내에서의 혐기성화를 최소화할 수 있고 반응조(250)의 운전시간을 극대화할 수 있다. Due to the structure of the outflow section 260 having the inclined plate 261 and the wear outflow section 263 where the wear is installed, the outflow of filamentous bacteria and fine flocs is minimized, and even if filamentous bacteria are introduced into the aeration tank 100, the aeration tank 100 Because they are killed in the aeration tank (100) due to the high DO concentration, it is possible to prevent a decrease in granulation stability caused by filamentous bacteria, and the step of removing filamentous bacteria through sedimentation at regular time intervals can be minimized, thereby reducing anaerobic activity in the reaction tank (250). Burning can be minimized and the operating time of the reaction tank 250 can be maximized.

그리고, 반응조(250) 내에는 제1DO 계측기(270)와 MLSS 계측기(271), 슬러지 계면계(272)가 설치된다. 제1DO 계측기(270)를 이용하여 반응조(250) 내에서 실시간으로 측정된 DO 농도를 이용하여 산소의 소모량(㎎ O2/L·hr)을 계산한다. And, a first DO meter 270, an MLSS meter 271, and a sludge interface meter 272 are installed in the reaction tank 250. The oxygen consumption (mg O 2 /L·hr) is calculated using the DO concentration measured in real time in the reaction tank 250 using the first DO meter 270.

그리고 MLSS 측정값을 이용하여 OUR을 주기적으로 계산하고 유입수 및 AHL 투입시기 및 투입량, 포기조 DO 농도를 결정한다. 또한 슬러지 계면계(272)는 목표 MLSS 농도에 도달하면 일정 주기로 유입과 교반을 중지하여 AGS의 침전성을 평가해 사전에 정의된 목표값에 도달하면 AGS를 수확하거나 본 처리시설로 이송토록 한다.Then, the OUR is periodically calculated using the MLSS measurements, and the timing and amount of influent and AHL input, as well as the DO concentration in the aeration tank, are determined. In addition, the sludge interface meter 272 evaluates the sedimentation of AGS by stopping the inflow and stirring at a certain period when the target MLSS concentration is reached, and when the predefined target value is reached, the AGS is harvested or transported to the main treatment facility.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 침전지가 설치된 배양조의 개략 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배양조의 상부 평면 개략도를 도시한 것이다. Figure 3 shows a schematic cross-sectional view of a culture tank installed with a settling basin according to a second embodiment of the present invention. And Figure 4 shows a top plan schematic diagram of the culture tank according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시에에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 과립화조 유출수에 존재하는 AGS 및 슬러지를 제거하기 위해 별도의 침전지(131)를 설치될 수있음을 알 수 있다. 사상균이나 미세플럭의 유출이 최소화되더라도 슬러지 유출이 발생할 수 있으며, 장기간 슬러지가 유출되면 포기조로 유입되어 포기조(100)에서 슬러지가 배양될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 과립화조 유출부 후단에 별도의 침전지(131)를 설치할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, as shown in Figures 3 and 4, it can be seen that a separate settling tank 131 can be installed to remove AGS and sludge present in the granulation tank effluent. Even if the outflow of filamentous bacteria or fine flocs is minimized, sludge outflow may occur, and if sludge outflows for a long period of time, it may flow into the aeration tank and be cultured in the aeration tank 100. To prevent this, a separate settling tank ( 131) can be installed.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과립화조에서의 수류 이동 개략도를 도시한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 과립화조(200)의 내통(210)에는 회전수의 제어가 가능한 프로펠러 타입의 교반기(240)를 설치되어 있어 내통(210)에서의 수류를 아래 방향으로 이동시킨다. Figure 5 shows a schematic diagram of water flow movement in a granulation tank according to an embodiment of the present invention. As mentioned above, a propeller-type agitator 240 whose rotation speed is controllable is installed in the inner cylinder 210 of the granulating tank 200 to move the water flow in the inner cylinder 210 in the downward direction.

그리고 내통(210) 유출부에 설치된 정류판(230)으로 인해 내통에서 유출되는 수류는 모든 방향으로 동일하게 유출되는데, A(1) 지점에서의 유속은 모든 지점에서의 유속중 가장 빠른 것을 특징으로 한다. 특히, 내통(210)의 유출부에는 프로펠러 교반기(240)의 임펠러(242) 위치에서 마름모꼴 형상부(220)를 포함하고 있어 반응조 하부 호퍼(252) 경사면과의 사이 단면[A(2)]이 내통(210)의 유출부 단면[A(1)]보다 약간 크므로 AGS는 내통(210)으로 유입되지 않고 반응기 하부 호퍼(252)에 AGS가 침적되는 것을 방지한다. In addition, due to the baffle plate 230 installed at the outlet of the inner tube 210, the water flowing out of the inner tube flows out equally in all directions, and the flow speed at point A(1) is characterized by the fastest flow speed at all points. do. In particular, the outlet portion of the inner cylinder 210 includes a diamond-shaped portion 220 at the position of the impeller 242 of the propeller agitator 240, so that the cross section [A(2)] between it and the inclined surface of the lower hopper 252 of the reaction tank is Since it is slightly larger than the cross section of the outlet of the inner cylinder 210 [A(1)], AGS does not flow into the inner cylinder 210 and prevents AGS from being deposited in the lower hopper 252 of the reactor.

그리고 반응조 하부 호퍼(252) 측면을 따라 상부로 이동하는 유출수가 A(3) 지점에 도달하면 이후 반응조(250) 단면이 증가하게 되어 유속이 크게 감소하게 되지만 반응조(250)의 외통(251) 측[A(4)] 유속이 상대적으로 가장 빠르고 내통(210)과 인접한 구역[A(7)]에서는 반응조(250) 내에서 하강흐름과 접촉하여 와류가 형성되고 유속은 감소하게 된다. 이 구역[A(7)]에서 유체역학적 전단력은 과립화조(200) 내에서 최고를 나타나게 되어 높은 전단력으로 인해 호기성 과립화가 촉진되고 사상균 성장은 억제되며, 과립화 대형화가 방지되게 된다. And when the effluent moving upward along the side of the lower hopper 252 of the reaction tank reaches point A (3), the cross-section of the reaction tank 250 increases and the flow rate decreases significantly, but the outer cylinder 251 side of the reaction tank 250 [A(4)] In the area [A(7)] where the flow rate is relatively highest and adjacent to the inner tube 210, vortices are formed in contact with the downward flow within the reaction tank 250 and the flow rate decreases. In this area [A(7)], the hydrodynamic shear force is the highest within the granulation tank 200, and the high shear force promotes aerobic granulation, inhibits the growth of filamentous fungi, and prevents the granulation from becoming large.

반응조 외통(251)을 따라 상승하는 유입수가 A(5) 지점에 도달하면 상부가 웨어유출부(262)이기 때문에 막혀있어 상부면을 따라 이동하게 되고 내통(210) 인근[A(6)]에서는 하강하게 된다. 이때 A(3)을 통과하여 상승하는 유입수와 접촉하면서 와류가 형성되어 유체역학적 전단력에 영향을 받게 된다. 하부로 이동하는 유입수는 A(7) 구역에 도달하면 내통의 마름모꼴 형상부(220)로 인해 AGS와 슬러지는 내통(210)의 마름모꼴 형상부(220)의 확관부(221)에 침강하게 되지만 경사도와 상부에서 발생하고 있는 하강 유속으로 인해 마름모꼴 형상부(200)의 경사로를 따라 하부로 이동한다. 하부로 이동한 AGS와 슬러지는 앞서 설명한 바와 같이 A(3) 구역에서 A(2) 지점을 통과한 유입수와 접촉하며, 혼합되고 와류로 인해 높은 전단력에 노출되어 과립화가 촉진되게 된다. When the inflow water rising along the outer cylinder (251) of the reaction tank reaches point A (5), the upper part is blocked because it is the weir outlet (262), so it moves along the upper surface, and near the inner cylinder (210) [A (6)]. It goes down. At this time, as it comes into contact with the inflow water rising through A(3), a vortex is formed and is affected by hydrodynamic shear force. When the inflow water moving downward reaches the area A (7), the AGS and sludge settle in the expansion part 221 of the diamond-shaped part 220 of the inner tube 210 due to the diamond-shaped part 220 of the inner tube, but the slope is also and moves downward along the ramp of the diamond-shaped portion 200 due to the downward flow rate occurring at the top. As described above, the AGS and sludge that moved to the bottom come into contact with the influent water that passed through point A(2) in section A(3), are mixed, and are exposed to high shear force due to eddy currents, thereby promoting granulation.

유출부(260)의 유입부[A(8)]에서는 AGS가 포함된 유출수가 유입되므로 AGS의 유출을 방지하기 위해 경사판(261)을 설치한다.Since outflow water containing AGS flows into the inlet part [A(8)] of the outlet part 260, an inclined plate 261 is installed to prevent the outflow of AGS.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배양조 운영 제어 방법의 흐름도를 도시한 것이다. Figure 6 shows a flowchart of a culture tank operation control method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 제2DO계측기를 통해 포기조의 제2DO값을 측정하여, 제2DO값이 설정된 제1목표값에 도달하였는지를 판단한다(S10). 제1목표값에 도달하지 않은 경우, 제1목표값이 될 때까지 송풍기(121)를 제어하여 송풍유량을 증가시킨다(S11). First, the 2DO value of the aeration tank is measured through the 2DO measuring device to determine whether the 2DO value has reached the set first target value (S10). If the first target value is not reached, the blower 121 is controlled to increase the blowing flow rate until the first target value is reached (S11).

그리고 제1목표값에 도달하게 되면, 제1DO계측기(270)를 통해 과립화조(200)의 DO값을 측정하고, 과립화조(200)의 DO값이 설정된 제2목표값에 도달하였는지를 판단한다(S20). 도달하지 않은 경우, 제2목표값이 될 때까지 교반기(240)와 송풍기(121)를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시킨다(S21, S22). And when the first target value is reached, the DO value of the granulation tank 200 is measured through the first DO meter 270, and it is determined whether the DO value of the granulation tank 200 has reached the set second target value ( S20). If it is not reached, the stirring speed and blowing flow rate are increased by controlling the stirrer 240 and the blower 121 until the second target value is reached (S21, S22).

포기조(100)내 DO 농도는 과립화조 유출부(260)에 설치된 제1DO 계측기(270)에 의해 우선적으로 제어된다. 유출수의 DO 농도는 AGS의 상태 및 크기, 배양 기간, 유입수질 등에 따라 다르므로 정의될 수 없지만 통상적으로는 DO 0.1 mg/L 이상으로 유지되어야만 한다. The DO concentration in the aeration tank 100 is preferentially controlled by the first DO meter 270 installed at the granulation tank outlet 260. The DO concentration of the effluent cannot be defined because it varies depending on the state and size of AGS, cultivation period, influent water quality, etc., but should generally be maintained above DO 0.1 mg/L.

제2DO 계측기(140)에서 측정되는 포기조(100)의 DO 농도와, 제1DO 계측기(270)에서 측정되는 과립화조(200)의 DO 농도를 실시간으로 측정한 후 과립화조의 체류시간을 고려하여 유입된 시점의 포기조 DO 농도(제1DO 계측기에서 측정된)를 아래 수학식 1에 대입하여 산소의 소모량(㎎ O2/L·hr)을 계산한다(S30).The DO concentration of the aeration tank 100 measured by the 2nd DO meter 140 and the DO concentration of the granulation tank 200 measured by the 1st DO meter 270 are measured in real time and then introduced in consideration of the residence time of the granulation tank. Calculate the oxygen consumption (mg O 2 /L·hr) by substituting the DO concentration in the aeration tank (measured by the first DO meter) at the time of this point into Equation 1 below (S30).

[수학식 1][Equation 1]

산소 소모량(㎎ O2/L·hr) = (DO(2) (mg/L) - DO(1)(mg/L)) / (HRT(hr) × reactor volume(L)) Oxygen consumption (mg O 2 /L·hr) = (DO(2) (mg/L) - DO(1)(mg/L)) / (HRT(hr) × reactor volume(L))

산소 소모량이 목표값을 초과하면 MLSS 농도의 목표 도달여부를 판단하는데(S40), MLSS 농도가 목표값 이하일 경우에는 기질이 부족한 것이므로 사전에 정의된 비율만큼 과립화조(200)의 교반속도를 증가시키고(S41), 유입수 및 AHL을 정량 투입하여 운영한다(S42). If the oxygen consumption exceeds the target value, it is determined whether the MLSS concentration has reached the target (S40). If the MLSS concentration is below the target value, the substrate is insufficient, so the stirring speed of the granulation tank 200 is increased by a predefined ratio and (S41), and operates by inputting a fixed amount of inflow water and AHL (S42).

MLSS 농도가 목표값에 도달하면 이후 교반을 중지하고 슬러지를 침강시킨 후 슬러지 계면높이를 측정해 목표 도달 여부를 판단한다(S50). 이때 슬러지 계면높이가 목표값 이하라면 이는 과립화 형성이 제한된 것이므로 교반속도와 포기조 송풍 유량을 증가시킨다(S51, S52). When the MLSS concentration reaches the target value, stirring is stopped, the sludge is allowed to settle, and the sludge interface height is measured to determine whether the target has been reached (S50). At this time, if the sludge interface height is below the target value, granulation formation is limited, so the stirring speed and aeration tank blowing flow rate are increased (S51, S52).

이후 모든 목표값에 도달하면 AGS 수확 또는 이송을 위하여 과립화조의 이송로(290)에 설치된 자동화 설비(밸브 또는 펌프)(291)를 작동하도록 한다.Afterwards, when all target values are reached, the automated equipment (valve or pump) 291 installed in the transfer path 290 of the granulation tank is operated to harvest or transfer AGS.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 포기조(100)의 유입부(130)를 통해 유입되는 유입수와 함께 첨가되는 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)에 대한 구체적 실험예에 대해 설명하도록 한다. 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)은 과립화 촉진제로서의 기능을 하게 된다. Hereinafter, a specific experimental example of exogenous acyl homoserine lactone (AHL) added together with the influent flowing through the inlet 130 of the aeration tank 100 according to an embodiment of the present invention will be described. Exogenous acyl homoserine lactone (AHL) functions as a granulation promoter.

본 발명에 따른 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)을 함유하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진제는 호기성 입상슬러지의 과립화를 촉진시킨다. The aerobic granular sludge granulation accelerator containing exogenous acyl homoserine lactone (AHL) according to the present invention promotes the granulation of aerobic granular sludge.

N-아실-호모세린 락톤(N-acyl-homoserine lactone, AHL)은 그람 음성 박테리아가 분비하는 작은 확산성 신호 분자로 QS 발현에 적합한 분자 구조를 가지고 있다. AHL 신호 분자의 추가가 바이오매스 성장률, 미생물 활동 및 질화 생물막 형성을 증가시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 외인성 AHL을 추가하면 EPS 합성이 크게 촉진될 수 있다. 특히 외인성 C6-HSL 및 C8-HSL은 질소 제거 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 EPS 및 미생물 군집 생산에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 외인성 C10-HSL 및 C8-HSL이 혐기성 과립 형성을 촉진한다.N-acyl-homoserine lactone (AHL) is a small diffusible signaling molecule secreted by Gram-negative bacteria and has a molecular structure suitable for QS expression. Addition of AHL signaling molecules increases biomass growth rate, microbial activity, and nitrifying biofilm formation. EPS synthesis can be greatly promoted by adding exogenous AHL according to an embodiment of the present invention. In particular, exogenous C6-HSL and C8-HSL can not only increase nitrogen removal efficiency but also have significant effects on EPS and microbial community production. Exogenous C10-HSL and C8-HSL promote anaerobic granule formation.

즉, AHL 신호분자의 쿼럼센싱(QS) 발현을 통해 AGS 형성, 과립화를 촉진시키게 된다. In other words, AGS formation and granulation are promoted through quorum sensing (QS) expression of the AHL signaling molecule.

본 발명에 따른 AHL 신호분자는, C6-HSL, C8-HSL, C10-HSL, 및 C12-HSL 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 특히 본 발명에 따른 AHL 신호분자는 C8-HSL이다. The AHL signal molecule according to the present invention may be at least one of C6-HSL, C8-HSL, C10-HSL, and C12-HSL. In particular, the AHL signal molecule according to the present invention is C8-HSL.

생물막 형성 과정은 초기 부착, EPS 분비에 의한 불가역 부착, 증식, 성숙, 분산의 5단계로 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 외인성 AHL은 초기 과립화 과정을 가속화할 수 있다. AHL의 외인성 추가가 생물막 형성을 가속화하고 시작 지연 기간을 약 50% 단축할 수 있다. The biofilm formation process consists of five stages: initial attachment, irreversible attachment by EPS secretion, proliferation, maturation, and dispersal. Exogenous AHL according to embodiments of the present invention can accelerate the initial granulation process. Exogenous addition of AHL can accelerate biofilm formation and shorten the onset delay period by approximately 50%.

이러한 본 발명에 따른 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)을 함유하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진제는, 세포외 고분자물질(EPS) 분비를 촉진시킨다. The aerobic granular sludge granulation accelerator containing exogenous acyl homoserine lactone (AHL) according to the present invention promotes the secretion of extracellular polymer substances (EPS).

또한 본 발명에 따른 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)을 함유하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진제는, 그래뉼 크기 증가, 바이오매스 함량 증가, 상대적 소수성 증가 및 슬러지 참강 개선 및 생물막 형성을 촉진시킨다. In addition, the aerobic granular sludge granulation accelerator containing exogenous acyl homoserine lactone (AHL) according to the present invention increases granule size, increases biomass content, increases relative hydrophobicity, improves sludge solidity, and promotes biofilm formation.

이하에서는 본 발명에 따른 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)을 함유하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진제를 적용한 경우, 슬러지 특성, 입자 크기, EPS 및 생물막 형성에 대한 실시예, 실험예 및 그에 대한 결과데이터에 대해 설명하도록 한다. Below, when applying the aerobic granular sludge granulation accelerator containing exogenous acyl homoserine lactone (AHL) according to the present invention, examples, experimental examples, and result data on sludge characteristics, particle size, EPS, and biofilm formation are provided. Let me explain.

본 발명의 실시예에서는 AHL 매개 QS가 호기성 과립화에 미치는 영향을 여러 종류의 AHL을 회분식 방식으로 실험하였다. 이는 AGS 시스템에 가장 적합한 AHL 유형을 결정하기 위한 것이다. 본 발명의 실험예에서는 슬러지 특성, 입자 크기, EPS 및 생물막 형성 등을 실험하였다. In an example of the present invention, the effect of AHL-mediated QS on aerobic granulation was tested using several types of AHL in a batch manner. This is to determine the most suitable AHL type for the AGS system. In an experimental example of the present invention, sludge characteristics, particle size, EPS, and biofilm formation were tested.

본 발명의 실험예에서는 과립화 과정 및 AGS 시스템에 가장 적합한 AHL 신호 분자의 유형을 조사하기 위해 회분식 실험을 수행하였다. In an experimental example of the present invention, a batch experiment was performed to investigate the type of AHL signal molecule most suitable for the granulation process and AGS system.

도 7은 본 발명의 실험예에 따른 각각에 첨가된 N-아실 호모세린 락톤(AHL)을 나타내는 회분식 반응기의 개략도를 도시한 것이다. Figure 7 shows a schematic diagram of a batch reactor showing N-acyl homoserine lactone (AHL) added to each according to an experimental example of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 활성슬러지(300mL)와 합성폐수 (300mL)를 1L 반응기에서 혼합하였다. AHL을 첨가하지 않은 5개의 반응기 중 하나를 대조군으로 사용하였다. 나머지 4개의 반응기는 5 μM의 N-Hexanoyl-L-homoserine lactone(C6-HSL), N-Octanoyl-L-homoserine lactone(C8-HSL), N-Decanoyl-L-homoserine lactone(C10-HSL), N-도데카노일-L-호모세린 락톤(C12-HSL)을 주입했다. As shown in Figure 7, activated sludge (300 mL) and synthetic wastewater (300 mL) were mixed in a 1L reactor. One of the five reactors without addition of AHL was used as a control. The remaining four reactors contained 5 μM of N-Hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL), N-Octanoyl-L-homoserine lactone (C8-HSL), N-Decanoyl-L-homoserine lactone (C10-HSL), N-Dodecanoyl-L-homoserine lactone (C12-HSL) was injected.

중랑 2차 정화기에서 반송된 슬러지 파종슬러지는 서울의 하수처리장을 사용하였다. 슬러지의 TSS 및 VSS는 각각 3,260 mg/L 및 2,658 mg/L이었다. 하수 처리장의 측류를 시뮬레이션하여 합성 폐수를 준비했다. The sludge seeding sludge returned from the Jungnang secondary purifier was used at a sewage treatment plant in Seoul. The TSS and VSS of the sludge were 3,260 mg/L and 2,658 mg/L, respectively. Synthetic wastewater was prepared by simulating the lateral flow of a sewage treatment plant.

조성은 다음과 같다: COD 2,480 mg/L(아세트산나트륨), TN 86.03 mg/L(NH 4 Cl), TP 24.57 mg/L(K2HPO4 및 KH2 PO4 ). 반응기는 교반기를 이용하여 90rpm으로 혼합하였고, 온도는 25±2℃로 유지하였다. 공기는 에어 디퓨저를 통해 200 mL/min의 속도로 공급하여 호기적 조건을 유지하였다.The composition is as follows: COD 2,480 mg/L (sodium acetate), TN 86.03 mg/L (NH 4 Cl), TP 24.57 mg/L (K 2 HPO 4 and KH 2 PO 4 ). The reactor was mixed at 90 rpm using a stirrer, and the temperature was maintained at 25 ± 2°C. Air was supplied at a rate of 200 mL/min through an air diffuser to maintain aerobic conditions.

이하에서는 본 발명의 실험예에서의 분석방법과, 그 분석방법에 따른 결과에 대해 설명하도록 한다. Below, the analysis method in the experimental example of the present invention and the results according to the analysis method will be described.

MLSS(혼합액 부유 물질), MLVSS(혼합액 휘발성 부유 물질) 및 SVI(슬러지 체적 지수)를 포함한 회분식 반응기 매개변수의 분석은 표준 방법(23판)에 따라 수행되었다. 슬러지의 형태를 조사하기 위해 광학현미경(BX51, Olympus Co., Japan)과 전계방출주사전자현미경(FE-SEM, SU8010, Hitachi Ltd., Japan)을 사용하였다. 입자 크기 분석기(Malvern Mastersizer 2000, Malvern Panalytical Ltd., UK)를 사용하여 과립의 입자 크기 분포를 측정하였다.Analysis of batch reactor parameters including mixed liquor suspended solids (MLSS), mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS), and sludge volume index (SVI) were performed according to standard methods (23rd edition). To investigate the morphology of the sludge, an optical microscope (BX51, Olympus Co., Japan) and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, SU8010, Hitachi Ltd., Japan) were used. The particle size distribution of the granules was measured using a particle size analyzer (Malvern Mastersizer 2000, Malvern Panalytical Ltd., UK).

EPS 추출은 가장 효과적인 추출방법인 열추출법을 사용하였고, 기존 열추출법을 변형하여 사용하였다. 반응기 내의 슬러지(25mL )를 샘플링하고 4,000g에서 5분 동안 원심분리하였다. 상등액을 버리고 남은 고형물을 70 ℃ 인산완충 식염수에 재현탁하여 1분간 혼합한 후 원심분리(4,000g, 10분) 후 상등액에서 느슨하게 결합된 EPS(LB-EPS)를 측정하였다. 추출 후 남은 고형물을 60℃ 인산완충식염수에 재현탁하고 1분간 혼합한 후 60℃ 수조에서 30분간 반응시켰다. 상등액을 4,000g에서 15분 동안 원심분리한 후 0.45μm 필터로 여과하여 TB -EPS( Tightly-bound EPS) 를 측정하였다.EPS extraction used heat extraction, which is the most effective extraction method, and used a modified existing heat extraction method. Sludge (25 mL) in the reactor was sampled and centrifuged at 4,000 g for 5 minutes. The supernatant was discarded, and the remaining solid was resuspended in phosphate-buffered saline at 70°C, mixed for 1 minute, and centrifuged (4,000 g, 10 minutes) to measure loosely bound EPS (LB-EPS) in the supernatant. The solid remaining after extraction was resuspended in phosphate-buffered saline at 60°C, mixed for 1 minute, and then reacted in a 60°C water bath for 30 minutes. The supernatant was centrifuged at 4,000g for 15 minutes and then filtered through a 0.45μm filter to measure TB -EPS (tightly-bound EPS).

본 발명의 실험예에서 추출된 EPS는 주성분인 단백질(PN)과 다당류(PS)의 합으로 정량화하였다. Bradford 염료 결합 방법에 기반한 Bio-Rad 단백질 분석을 사용하여 단백질을 분석 했다. 단백질 정량을 위해 2 mg/mL 소 혈청 알부민 스톡 용액을 사용하여 표준 곡선을 작성했다. 시료 0.5 mL와 단백질 염료(Bio-Rad, USA) 0.5 mL를 마이크로 큐벳에 넣은 후 15분 동안 반응시킨 후 UV/VIS 분광기(OPTIZEN POP, Mecasys Co.)를 이용하여 595 nm에서 흡광도를 측정하였다. PS는 TOC 분석기(Multi N/C-3100, Analytik Jena AG, Germany)를 사용하여 분석하였다.EPS extracted in the experimental example of the present invention was quantified as the sum of its main components, protein (PN) and polysaccharide (PS). Proteins were analyzed using the Bio-Rad protein assay based on the Bradford dye binding method. For protein quantification, a standard curve was created using a 2 mg/mL bovine serum albumin stock solution. 0.5 mL of sample and 0.5 mL of protein dye (Bio-Rad, USA) were placed in a micro cuvette, reacted for 15 minutes, and the absorbance was measured at 595 nm using a UV/VIS spectrometer (OPTIZEN POP, Mecasys Co.). PS was analyzed using a TOC analyzer (Multi N/C-3100, Analytik Jena AG, Germany).

AHL이 유기물 조성에 미치는 영향을 조사하기 위해 추출된 EPS 용액을 형광 여기-방출 매트릭스(F-EEM, RF-5301 spectrofluorometer)를 사용하여 분석하였다. 유기 물질의 형광 특성은 여기 파장 220-400 nm(10 nm 간격) 및 방출 파장 280-600 nm(1 nm 간격)에서 아크 램프를 사용하여 스캔되었다.To investigate the effect of AHL on organic composition, the extracted EPS solution was analyzed using a fluorescence excitation-emission matrix (F-EEM, RF-5301 spectrofluorometer). The fluorescence properties of organic materials were scanned using an arc lamp at excitation wavelengths of 220–400 nm (10 nm steps) and emission wavelengths of 280–600 nm (1 nm steps).

그리고 본 발명의 실험예에서, 상대 소수성(RH)은 탄화수소-헥산 추출법을 부분적으로 수정하여 측정하였다. 15mL 샘플을 분별 깔대기에서 동량의 n-헥산과 10분 동안 혼합했다. 30분 후 두 상이 완전히 분리되면 수상을 옮겨 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. RH(%)는 n-헥산 처리 전후의 흡광도를 이용하여 수학식 2와 같이 계산하였다.And in the experimental example of the present invention, relative hydrophobicity (RH) was measured by partially modifying the hydrocarbon-hexane extraction method. A 15 mL sample was mixed with an equal volume of n-hexane in a separatory funnel for 10 min. After 30 minutes, when the two phases were completely separated, the water phase was moved and the absorbance was measured at 600 nm. RH (%) was calculated according to Equation 2 using the absorbance before and after n-hexane treatment.

[수학식 2][Equation 2]

RH(%) = (1-A0 /A) × 100 RH(%) = (1-A 0 /A) × 100

여기서, A0 n-헥산 처리 전의 OD600이고 , A는 n-헥산 처리 후의 OD600 이다 .Here, A 0 is OD600 before n-hexane treatment, and A is OD600 after n-hexane treatment.

또한 본 발명의 실험예에 따른 생물막 분석을 위해 멤브레인을 1.5 cm × 1.5 cm 조각으로 절단하여 회분식 반응기에 고정하고 슬러지와 함께 24시간 동안 운전하였다. 미생물이 부착된 막 조각을 0.9% NaCl 용액으로 2회 세척하고 SYTO9 및 프로피디움 요오드화물(PI)을 포함하는 LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit(Molecular Probe s, Eugene, Oregon, USA) 로 염색하였다. In addition, for biofilm analysis according to the experimental example of the present invention The membrane was cut into 1.5 cm × 1.5 cm pieces, fixed in a batch reactor, and operated with sludge for 24 hours. Membrane fragments with attached microorganisms were washed twice with 0.9% NaCl solution and stained with LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Molecular Probes, Eugene, Oregon, USA) containing SYTO9 and propidium iodide (PI).

SYTO9는 살아있는 세포와 죽은 세포 모두에 침투할 수 있는 녹색 형광 염료인 반면, PI는 세포막이 손상된 죽어가거나 죽은 세포 에만 침투 할 수 있는 적색 형광 염료이다. 생물막 염색을 위해 3 μL SYTO9 및 3 μL PI 용액을 1 mL 증류수와 혼합하고, 혼합물 200 μL 를 피펫팅하여 전체 멤브레인 표면을 덮었다. SYTO9 is a green fluorescent dye that can penetrate both living and dead cells, while PI is a red fluorescent dye that can only penetrate dying or dead cells with damaged cell membranes. For biofilm staining, 3 μL SYTO9 and 3 μL PI solutions were mixed with 1 mL distilled water, and 200 μL of the mixture was pipetted to cover the entire membrane surface.

막을 담고 있는 페트리 접시를 알루미늄 호일로 덮고 어두운 곳에서 30분 동안 방치한 다음 증류수로 조심스럽게 세척하여 여분의 얼룩을 제거하였다. 멤브레인을 커버가 있는 유리 슬라이드 위에 장착했다. 공초점 레이저 스캐닝 현미경(CLSM, LSM 810, Carl Zeiss, Germany)을 사용하여 막 표면에 부착된 생물막의 두께, 모양 및 분포를 조사하고 이미지를 얻었다. 모든 이미지는 이미지 분석 프로그램(Zen software, Carl Zeiss Co., Germany)을 이용하여 분석하였으며, 멤브레인 표면에 형성된 생물막의 CLSM 이미지는 COMSTAT 이미지 분석 소프트웨어를 이용하여 정량하였다.The Petri dish containing the membrane was covered with aluminum foil and left in the dark for 30 minutes, then washed carefully with distilled water to remove any excess stains. The membrane was mounted on a glass slide with a cover. A confocal laser scanning microscope (CLSM, LSM 810, Carl Zeiss, Germany) was used to investigate and image the thickness, shape, and distribution of biofilms attached to the membrane surface. All images were analyzed using an image analysis program (Zen software, Carl Zeiss Co., Germany), and CLSM images of biofilms formed on the membrane surface were quantified using COMSTAT image analysis software.

본 발명의 실험예에 따른 결과데이터에 대해 설명하도록 한다. The resulting data according to the experimental example of the present invention will now be described.

EPS와 셀의 관계에 따라 EPS는 TB-EPS와 LB-EPS의 두 계층으로 구성된다. TB-EPS는 미생물 세포를 둘러싸는 내층을 형성 하고, LB-EPS는 TB-EPS를 덮는 외층을 형성한다. EPS의 조성은 슬러지 특성에 다른 영향을 미치며 외인성 AHL의 추가는 EPS의 분포를 변화시킬 뿐만 아니라 작용기에도 영향을 미친다. 본 발명에서는 EPS를 TB-EPS와 LB-EPS로 구분하였다.Depending on the relationship between EPS and cells, EPS is composed of two layers: TB-EPS and LB-EPS. TB-EPS forms the inner layer surrounding the microbial cells, and LB-EPS forms the outer layer covering TB-EPS. The composition of EPS has different effects on sludge properties, and the addition of exogenous AHL not only changes the distribution of EPS but also affects its functional groups. In the present invention, EPS is divided into TB-EPS and LB-EPS.

도 8은 본 발명의 실험예에서 AHL 유형에 따른 EPS 함량 변화그래프를 도시한 것이다(PN:단백질, PS:다당류, LB:느슨하게 묶인, TN:단단하게 묶인)Figure 8 shows a graph of changes in EPS content according to AHL type in an experimental example of the present invention (PN: protein, PS: polysaccharide, LB: loosely bound, TN: tightly bound)

다른 유형의 AHL 신호 분자는 EPS 함량에 약간 다른 영향을 미침을 알 수 있다.TB-EPS는 C8-HSL과 C12-HSL을 첨가한 반응기에서 각각 18.49 mg/g VSS와 18.68 mg/g VSS로 C6-HSL 및 C10-HSL와 달리 대조군(17.91 mg/g VSS)보다 높았다. It can be seen that different types of AHL signal molecules have slightly different effects on EPS content. TB-EPS was found to be 18.49 mg/g VSS and 18.68 mg/g VSS in reactors with C8-HSL and C12-HSL, respectively. Unlike -HSL and C10-HSL, it was higher than the control group (17.91 mg/g VSS).

LB-EPS는 TB-EPS에 비해 유의하게 증가하였으며, AHL 신호 분자가 첨가된 모든 반응기는 대조군에 비해 LB-EPS가 증가된 것으로 나타났다. 이는 LB-EPS의 전단 저항이 TB-EPS보다 낮기 때문일 수 있다. LB-EPS significantly increased compared to TB-EPS, and all reactors to which AHL signal molecules were added showed increased LB-EPS compared to the control group. This may be because the shear resistance of LB-EPS is lower than that of TB-EPS.

전반적으로 C8-HSL은 EPS 함량을 높이는 데 가장 효과적이었다. AHL 유형 중 C8-HSL이 첨가된 반응기의 TB- EPS 및 LB-EPS는 대조군에 비해 각각 18.49 및 74.07 mg/g VSS로 3.15% 및 53.76% 증가하였다. 즉, C8-HSL을 추가하면 EPS 함량이 증가한다는 사실을 발견했다.Overall, C8-HSL was most effective in increasing EPS content. Among AHL types, TB-EPS and LB-EPS in the reactor containing C8-HSL increased by 3.15% and 53.76% to 18.49 and 74.07 mg/g VSS, respectively, compared to the control group. In other words, we found that adding C8-HSL increased the EPS content.

표면 전하 및 소수성과 같은 표면 특성을 변경하여 슬러지 응집 및 과립화에 영향을 미칠 수 있다. 그 구성 성분 중 PN은 다른 구성 성분보다 양이온에 대한 친화력이 더 좋기 때문에 가교에 중요한 역할을 한다. 또 다른 구성 요소인 PS의 합성은 세포 부착 능력에 영향을 미치고 미생물 응집체의 형성과 안정성에 도움이 될 수 있다. Sludge flocculation and granulation can be affected by changing surface properties such as surface charge and hydrophobicity. Among its components, PN plays an important role in crosslinking because it has a better affinity for cations than other components. Synthesis of PS, another component, may affect cell adhesion ability and help in the formation and stability of microbial aggregates.

LB-PS가 전체 EPS에서 차지하는 비중이 더 크지만, AHL의 추가가 LB-PN 증가에 더 큰 영향을 미치는 것으로 보여 LB-PN은 최대 2.41배 증가한다. AHL 신호 분자를 통해 특히 다당류는 EPS 증가에 상당한 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. AHL 신호 분자는 과립 형성의 초기 단계에 영향을 미쳐 바이오매스 농도, 소수성 및 침강을 증가시키게 된다. Although LB-PS accounts for a larger proportion of total EPS, the addition of AHL appears to have a greater impact on the increase in LB-PN, with LB-PN increasing by up to 2.41 times. Polysaccharides, especially through AHL signaling molecules, were observed to have a significant effect on EPS increase. AHL signaling molecules affect the early stages of granule formation, resulting in increased biomass concentration, hydrophobicity, and sedimentation.

EPS의 구성은 AHL 신호 분자를 EPS의 유기 물질 조성에 추가하는 효과를 조사하기 위해 분석되었습니다. 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 EEM 형광스펙트럼으로 (a) 예, (b) LB-EPS (c) TB-EPS이다. 도 10은 본 발명의 실험예에 따른 대조군과, 4가지 AHL를 첨가한 경우 (a) LB-EPS (B) TB-EPS의 형광강도 비교그래프를 도시한 것이다. The composition of EPS was analyzed to investigate the effect of adding AHL signaling molecules to the organic matter composition of EPS. Figure 9 shows EEM fluorescence spectra according to an experimental example of the present invention (a) example, (b) LB-EPS, and (c) TB-EPS. Figure 10 shows a graph comparing the fluorescence intensity of (a) LB-EPS (B) TB-EPS when four AHLs are added to the control group according to an experimental example of the present invention.

C8-HSL이 포함된 반응기에서 LB-EPS 성분 중 단백질 유사 물질에 해당하는 피크 T1 및 T2가 가장 높음을 알 수 있다. 다른 AHL 추가와 달리 피크 B1 및 B2도 두드러진 것으로 나타났다. 이 결과는 EPS의 단백질 함량에 해당한다(도 8). It can be seen that in the reactor containing C8-HSL, peaks T1 and T2 corresponding to protein-like substances are the highest among the LB-EPS components. Unlike other AHL additions, peaks B1 and B2 also appeared prominent. This result corresponds to the protein content of EPS (Figure 8).

즉, AHL 신호 분자는 단백질 유사 물질의 분비를 촉진했으며, C8-HSL의 첨가가 가장 큰 영향을 미쳤다. 도 9b 및 9c에 나타낸 바와 같이, TB-EPS의 피크 T1 및 T2는 C8-HSL이 있는 반응기에서 가장 높았다. C8-HSL, C10-HSL , C12-HSL이 첨가된 반응기에서 피크 A와 C 의 형광강도가 높았으며, 이는 EPS에서 fulvic acid와 humic acid 유사물질에 해당한다(도 10). 단백질 유사 물질은 과립 슬러지의 형성 및 안정성에 유리한 반면 휴믹 및 풀빅산 유사 물질은 과립화를 악화시킬 가능성이 있다. 또한, 휴믹산 유사 유기물은 주로 유기체의 세포 사멸 및 분해에 의해 생성되며, 이들의 축적은 미생물의 응집에 이롭지 않을 수 있다.In other words, AHL signaling molecules promoted the secretion of protein-like substances, and the addition of C8-HSL had the greatest effect. As shown in Figures 9b and 9c, the peaks T1 and T2 of TB-EPS were highest in the reactor with C8-HSL. In the reactor where C8-HSL, C10-HSL, and C12-HSL were added, the fluorescence intensity of peaks A and C was high, which corresponds to substances similar to fulvic acid and humic acid in EPS (Figure 10). Protein-like substances are beneficial to the formation and stability of granular sludge, while humic and fulvic acid-like substances have the potential to worsen granulation. Additionally, humic acid-like organic substances are mainly produced by cell death and decomposition of organisms, and their accumulation may not be beneficial to the aggregation of microorganisms.

AHL 신호 분자의 추가는 EPS의 구성을 변경했으며 과립화에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. It can be seen that the addition of AHL signaling molecules changed the composition of EPS and could have a positive effect on granulation.

또한 본 발명의 실험예에서 C8-HSL이 트립토판을 포함하는 EPS와 방향족 단백질 유사 물질 모두에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다. 이것은 단쇄 AHL이 장쇄 AHL보다 과립 형성에 더 유리할 수 있으므로 트립토판 및 방향족 단백질 유사 물질이 초기 슬러지에서 EPS 형성의 주요 물질이기 때문이다. 이는 C8-HSL의 첨가가 과립 형성에 기여할 수 있음을 시사한다. Additionally, in an experimental example of the present invention, it was found that C8-HSL had the greatest effect on both EPS and aromatic protein-like substances containing tryptophan. This is because short-chain AHLs may be more favorable for granule formation than long-chain AHLs, and tryptophan and aromatic protein-like substances are the main substances for EPS formation in the initial sludge. This suggests that the addition of C8-HSL may contribute to granule formation.

이하에서는 본 발명의 실험예에 대한 결과데이터를 기반으로 상대 소수성 및 생물막 형성에 대한 AHL의 영향에 대해 설명하도록 한다. 슬러지의 상대적 소수성 변화는 바이오필름을 형성하는 바이오매스의 주요 특성 중 하나이다. 증가된 세포 표면 소수성은 세포 간 상호 작용을 촉진하고 과립화를 유발하는 힘으로 간주될 수 있다. Below, the influence of AHL on relative hydrophobicity and biofilm formation will be described based on the result data for the experimental examples of the present invention. Change in relative hydrophobicity of sludge is one of the main characteristics of biomass forming biofilms. Increased cell surface hydrophobicity can be considered a force that promotes cell-cell interactions and causes granulation.

도 11은 본 발명의 실험예에 따른 슬러지의 상대적 소수성에 대한 AHL의 영향을 나타낸 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 모든 유형의 AHL 신호 분자는 유형에 관계없이 슬러지 플록의 RH 값을 증가시켰다. Figure 11 shows the effect of AHL on the relative hydrophobicity of sludge according to an experimental example of the present invention. As shown in Figure 11, all types of AHL signaling molecules increased the RH value of sludge flocs regardless of type.

소수성의 가장 높은 증가를 보인 AHL은 C8-HSL로 대조군 반응기에서 RH 값이 16.36%, n RH 값이 25.00% 로 C8-HSL이 포함된 반응기에서 약 1.53배 증가하였다. RH값 증가에 가장 영향을 적게 미친 AHL의 종류는 C10-HSL 로 RH값이 20.00% 로 AHL을 투입하지 않은 대조군 반응기보다 약 1.22배 높은 값을 보였다.The AHL that showed the highest increase in hydrophobicity was C8-HSL, with an RH value of 16.36% and n RH value of 25.00% in the control reactor, an increase of approximately 1.53 times in the reactor containing C8-HSL. The type of AHL that had the least effect on the increase in RH value was C10-HSL, with an RH value of 20.00%, which was about 1.22 times higher than the control reactor in which AHL was not added.

슬러지 플록의 소수성이 증가함에 따라 생물 응집이 증가하고 접착력이 향상될 수 있다. 따라서 RH 값이 높을수록 응집 특성이 더 좋다. 상대적으로 낮은 표면 전하와 높은 소수성은 미생물의 응집을 촉진한다. 도 11은 AHL을 적용하여 형성된 슬러지 플록이 우수한 소수성을 가지며 더 큰 크기와 더 조밀한 구조를 가진 과립 슬러지를 형성할 수 있음을 보여준다.As the hydrophobicity of sludge floc increases, bioflocculation can increase and adhesion can be improved. Therefore, the higher the RH value, the better the cohesive properties. The relatively low surface charge and high hydrophobicity promote the aggregation of microorganisms. Figure 11 shows that the sludge floc formed by applying AHL has excellent hydrophobicity and can form granular sludge with larger size and denser structure.

본 발명의 실험예에서 생물막은 CLSM 이미지 분석을 사용하여 관찰되었으며 구조, 형태 및 생물량에 대한 정보를 얻었다. 생물막의 구조가 균질하게 분포되지 않았기 때문에 멤브레인의 중앙 부분을 모두 분석했다. 도 12는 멤브레인 위 생물막 의 CLSM 이미지를 보여준다. 미생물의 형광이 강할수록 녹색 형광이 더 밝게 나타난다. 대부분의 세포는 높은 신진대사로 인해 살아 있는 세포임을 나타내는 녹색 형광을 나타내는 것으로 보인다. 그러나 AHL이 첨가되지 않은 대조군 반응기는 생물막이 잘 형성되지 않아 영상에서 거의 관찰되지 않음을 알 수 있다. In the experimental examples of the present invention, biofilms were observed using CLSM image analysis and information on structure, morphology, and biomass was obtained. Because the structure of the biofilm was not homogeneously distributed, the entire central part of the membrane was analyzed. Figure 12 shows a CLSM image of the biofilm on the membrane. The stronger the fluorescence of the microorganism, the brighter the green fluorescence appears. Most cells appear to exhibit green fluorescence, indicating that they are alive due to their high metabolism. However, in the control reactor where AHL was not added, biofilm was not formed well and was hardly observed in the image.

AHL의 효과는 CLSM 이미지를 사용하여 생물막의 부피와 두께를 정량화하여 비교되었다. 24시간 동안 작동된 멤브레인의 바이오매스 부피는 C8-HSL 및 C12-HSL에서 각각 7.82 ± 6.17 μm3 /μm2 및 6.99 ± 10.22 μm3 /μm2 로 3.58 ± 8.72 μm3 /μm2 보다 컸다. 평균 바이오매스 두께 역시 C8-HSL이 15.31 ± 12.96 μm 로 반응기에서 가장 높았고, C12-HSL이 14.45 ± 10.69 μm 로 그 뒤를 이었다. The effect of AHL was compared by quantifying biofilm volume and thickness using CLSM images. The biomass volume of the membrane operated for 24 hours was 7.82 ± 6.17 μm 3 /μm 2 and 6.99 ± 10.22 μm 3 /μm 2 for C8-HSL and C12-HSL, respectively, which was greater than 3.58 ± 8.72 μm 3 /μm 2 . The average biomass thickness of C8-HSL was also highest in the reactor at 15.31 ± 12.96 μm, followed by C12-HSL at 14.45 ± 10.69 μm.

이러한 결과는 AHL의 첨가가 생물막과 생물량의 두께를 증가시킨다는 것을 시사한다. 이는 AHL이 EPS 분비를 촉진하여 박테리아 부착을 개선하고 3D 생물막 구성을 촉진하기 때문이다. AHL과 같은 QS 관련 물질의 추가는 QS 신호를 통해 달성할 수 있는 EPS 및 생물막의 상당한 변화에 기여할 수 있다. 따라서 AHL의 첨가는 생물막 형성을 촉진하고, 과립 형성 초기에 접착력을 증가시키며, AGS에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.These results suggest that addition of AHL increases the thickness of biofilm and biomass. This is because AHL promotes EPS secretion, improving bacterial attachment and promoting 3D biofilm construction. The addition of QS-related substances, such as AHL, can contribute to the significant changes in EPS and biofilm that can be achieved through QS signaling. Therefore, it can be seen that the addition of AHL can promote biofilm formation, increase adhesion in the early stage of granule formation, and have a positive effect on AGS.

이하에서는 본 발명의 실험예에 대한 결과로서, AHL 첨가에 따른 슬러지 플록의 크기 변화에 대해 설명하도록 한다. 도 13은 본 발명의 실험예에 따른 입자크기 분포 및 해당 슬러지 이미지를 도시한 것이다. Below, as a result of an experimental example of the present invention, the change in size of sludge flocs according to the addition of AHL will be described. Figure 13 shows particle size distribution and corresponding sludge image according to an experimental example of the present invention.

도 13에 도시된 바와 같이, AHL 신호 전달분자의 추가는 과립의 크기를 증가시켰다. 가장 큰 과립은 C6-HSL 및 C8-HSL이 있는 반응기에서 형성되었다. 과립화 초기 단계에서 외인성 AHL 신호 분자를 추가하면 미생물 활동과 바이오매스 성장 속도를 촉진하고 슬러지 과립화를 개선할 수 있음을 보여주었다. 또한 AHL 중 C8-HSL 및 C10-HSL은 평균 과립 크기와 강한 양의 상관관계를 가지며, AHL 수준과 과립 형성 사이에는 강한 상관관계가 있다.As shown in Figure 13, addition of AHL signaling molecules increased the size of granules. The largest granules were formed in reactors with C6-HSL and C8-HSL. We showed that adding exogenous AHL signaling molecules in the early stages of granulation can promote microbial activity and biomass growth rate and improve sludge granulation. Additionally, among AHLs, C8-HSL and C10-HSL have a strong positive correlation with average granule size, and there is a strong correlation between AHL levels and granule formation.

이하에서는 본 발명의 실험예에 대한 결과로서, MLSS 및 정착성에 대해 설명하도록 한다. 도 14는 본 발명의 실험예의 AHL 유형에 따른 MLSS, VS/TS, SVI의 변화그래프를 도시한 것이다. Below, MLSS and fixability will be explained as a result of an experimental example of the present invention. Figure 14 shows a change graph of MLSS, VS/TS, and SVI according to AHL type in an experimental example of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, MLSS 및 MLVSS에 대한 AHL 유형의 영향은 상당했다. 3주 후, AHL이 없는 대조군의 MLSS는 2,125 mg/L인 반면, C8-HSL이 추가된 경우 AHL 신호 분자는 2,930 mg/L로 증가했다. 또한 AHL을 첨가한 경우 VS/TS의 비율은 종류에 관계없이 대조군에 비해 85% 이상 증가하였다. As shown in Figure 14, the effect of AHL type on MLSS and MLVSS was significant. After 3 weeks, the MLSS of the control group without AHL was 2,125 mg/L, whereas when C8-HSL was added, the AHL signaling molecule increased to 2,930 mg/L. Additionally, when AHL was added, the VS/TS ratio increased by more than 85% compared to the control group, regardless of type.

도 14는 슬러지 침강 특성을 나타내는 SVI 결과를 보여준다. 일반적으로 침강 특성은 VS/TS 비율이 증가하면 감소한다. 그러나 본 발명의 실험예에서는 AHL 신호 분자의 첨가로 인한 VS/TS 비율의 증가에도 불구하고 슬러지의 침강 특성이 개선되었다. 이는 EPS 함량의 증가, 특히 VS/TS 비율의 증가에도 불구하고 미생물 응집체의 형성 및 안정성에 기여하는 PN의 증가에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 결과는 AHL 신호 분자가 바이오매스 농도를 증가시키고 침전성을 개선한다는 것을 보여준다. Figure 14 shows SVI results showing sludge settling characteristics. In general, sedimentation properties decrease with increasing VS/TS ratio. However, in the experimental example of the present invention, the sedimentation characteristics of the sludge were improved despite the increase in the VS/TS ratio due to the addition of the AHL signal molecule. This is believed to be due to an increase in EPS content, especially PN, which contributes to the formation and stability of microbial aggregates despite an increase in the VS/TS ratio. These results show that AHL signaling molecules increase biomass concentration and improve sedimentation .

이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 실시예에서 AGS의 형성, 과립화 촉진의 효과가 가장 큰 C8-HSL를 첨가한 경우에 대한 추가 실험예와 그 결과에 대해 설명하도록 한다. Below, additional experimental examples and results will be described in the case where C8-HSL, which has the greatest effect in promoting AGS formation and granulation, was added in the above-mentioned examples of the present invention.

도 15는 본 발명의 실험예에 따른 연속식 반응기의 모식도를 도시한 것이다.반응기 부피 2L이고, 침전조 부피 0.76L이다. 그리고 수리학적 체류시간(HRT)은 10일이고, 고형물 체류시간(SRT)을 30 ~ 40일 유지하기 위해 침전조 하부에서 반송하였고, DO는 2 mg/L O2 이하로 유지하였으며, 공기 유량은 0.2 L/min, 실온을 유지(25℃)하였고, 초기 MLSS는 2,243 mg/L였다. Figure 15 shows a schematic diagram of a continuous reactor according to an experimental example of the present invention. The reactor volume is 2L and the sedimentation tank volume is 0.76L. The hydraulic retention time (HRT) was 10 days, and the solids were returned from the bottom of the sedimentation tank to maintain the retention time (SRT) of 30 to 40 days, DO was maintained below 2 mg/LO 2 , and the air flow rate was 0.2 L. /min, room temperature was maintained (25°C), and the initial MLSS was 2,243 mg/L.

본 발명의 실험예에서 N-acyl Homoserine Lactone이 호기성 그래뉼 공정에 미치는 영향을 확인하기 위해 도 9에 도시된 연속식 반응기에 C8-HSL(N-Octanoyl-L-Homoserine Lactone)을 추가하여 그래뉼의 형성 및 안정성을 확인하였다. In an experimental example of the present invention, to determine the effect of N-acyl Homoserine Lactone on the aerobic granule process, C8-HSL (N-Octanoyl- L -Homoserine Lactone) was added to the continuous reactor shown in Figure 9 to form granules. and stability were confirmed.

연속식 반응기는 2대(Reator A, Reactor B) 운전되었으며, Reactor A는 대조군(W/O AHL)으로 수행되었으며, Reactor B에는 C8-HSL이 5 μM의 농도로 첨가(W/ AHL)되었다(40일 지점부터 Reactor B에 C8-HSL를 추가하였다.). 반류수를 모사한 합성폐수가 유입수로 사용되었으며, 유입 Feed는 Chiller를 이용하여 6℃로 유지하였다. ㄴTwo continuous reactors (Reator A, Reactor B) were operated, Reactor A was used as a control (W/O AHL), and C8-HSL was added to Reactor B at a concentration of 5 μM (W/ AHL). C8-HSL was added to Reactor B starting at the 40th day point.) Synthetic wastewater simulating return water was used as influent, and the influent feed was maintained at 6°C using a chiller. you

도 16a는 본 발명의 실험예에 따라 C8-CHL를 주입한 경우(이하 W/AHL)와, 대조군인 주입하지 않은 경우(이하 W/O AHL)의 COD 제거효율 비교그래프를 도시한 것이다. 도 16a의 Phase Ⅲ에서 유입수 COD 농도의 2배 증가에도 불구하고 Reactor A와 B 모두 운전 기간동안 90% 이상의 COD 처리효율을 나타냈으며, 신호분자 C8-CHL의 추가는 COD 제거율에 크게 영향을 미치지 않은 것으로 보인다. Figure 16a shows a graph comparing the COD removal efficiency between the case where C8-CHL was injected according to an experimental example of the present invention (hereinafter referred to as W/AHL) and the case where C8-CHL was not injected as a control (hereinafter referred to as W/O AHL). Despite the doubling of the influent COD concentration in Phase III of Figure 16a, both Reactors A and B showed a COD treatment efficiency of more than 90% during the operation period, and the addition of the signal molecule C8-CHL did not significantly affect the COD removal rate. It appears that

도 16b는 W/AHL과, W/O AHL의 총 질소(T-N) 제거효율 비교그래프를 도시한 것이다. 도 16c는 W/AHL과, W/O AHL의 총 인(T-P) 제거효율 비교그래프를 도시한 것이다. Figure 16b shows a graph comparing the total nitrogen (T-N) removal efficiency of W/AHL and W/O AHL. Figure 16c shows a graph comparing the total phosphorus (T-P) removal efficiency of W/AHL and W/O AHL.

도 16b에 도시된 바와 같이, Phase Ⅲ에서 폭기량을 조절해 DO 농도를 2 mg/L O2 이하로 유지해 준 이후 높은 T-N 제거효율이 나타났으며, Reactor A(W/O AHL)에서는 평균 69.69%, 본 발명의 실험예인 Reactor B(W/ AHL)에서는 평균 76.75%로 더 높은 제거효율이 나타남을 알 수 있다. As shown in Figure 16b, high TN removal efficiency was observed after the DO concentration was maintained below 2 mg/LO 2 by adjusting the aeration amount in Phase III, and in Reactor A (W/O AHL), the average was 69.69%. , it can be seen that Reactor B (W/ AHL), an experimental example of the present invention, shows a higher removal efficiency with an average of 76.75%.

이는 C8-HSL이 생물학적 질소 제거와 밀접한 상관관계가 있으며, 신호 분자의 추가로 질소 제거율이 증가하였다 것을 알 수 있다. This shows that C8-HSL is closely correlated with biological nitrogen removal and that the nitrogen removal rate increased with the addition of the signal molecule.

도 16c에 도시된 바와 같이, T-P 제거효율의 경우, Reactor A (W/O AHL)에서는 평균 86.6%, 본 발명의 실험예인 Reactor B (W/ AHL)에서는 평균 90.1%로 더 높은 제거효율이 나타남을 알 수 있다. C8-HSL의 추가가 COD의 제거에는 큰 영향을 미치지 못하지만, 총질소 및 총인의 제거효율은 신호 분자의 추가로 증가함을 알 수 있다. As shown in Figure 16c, in the case of T-P removal efficiency, Reactor A (W/O AHL) showed an average of 86.6%, and Reactor B (W/ AHL), an experimental example of the present invention, showed a higher removal efficiency of 90.1% on average. can be seen. It can be seen that the addition of C8-HSL does not have a significant effect on the removal of COD, but the removal efficiency of total nitrogen and total phosphorus increases with the addition of the signal molecule.

도 17은 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 LB-EPS 함량 변화그래프를 도시한 것이다. 그리고 도 18은 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 TB-EPS 함량 변화그래프를 도시한 것이다. Figure 17 shows a graph of LB-EPS content change for W/O AHL (a) and W/AHL (b). And Figure 18 shows a graph of the change in TB-EPS content for W/O AHL (a) and W/AHL (b).

앞서 언급한 바와 같이, 일반적으로 EPS는 Loosely-bound EPS (LB-EPS)와 Tightly-bound EPS (TB-EPS)의 두 가지 층으로 구성된다. TB-EPS는 미생물 세포를 감싸는 내층을, LB-EPS는 TB-EPS를 덮어 외층을 형성한다고 알려져 있다. C8-HSL의 추가로 인한 AGS의 형성 및 성숙 과정에서 EPS 변화를 확인하고자 PN 및 PS의 함량으로 EPS를 정량하였다. As mentioned earlier, EPS is generally composed of two layers: loosely-bound EPS (LB-EPS) and tightly-bound EPS (TB-EPS). It is known that TB-EPS forms the inner layer surrounding microbial cells, and LB-EPS covers TB-EPS to form the outer layer. To confirm changes in EPS during the formation and maturation of AGS due to the addition of C8-HSL, EPS was quantified based on the contents of PN and PS.

LB-PN 및 LB-PS는 본 발명의 실험예인 Reactor B(W/ AHL)에서 증가하는 경향을 보였으며, 각각 2.74배, 3.56배 증가하였다. TB-PN 및 TB-PS 또한 Reactor B에서 더 높은 함량을 보였다. TB-PN은 본 발명의 실험예인 Reactor B에서 대조군인 A에 비해 더 많은 양이 분비되었으며, TB-PS는 Reactor B에서 초기 67.52 mg/g VSS에서 약 1.7배 증가하였으며, 운전 종료 지점까지 유지되는 경향을 보였다.LB-PN and LB-PS tended to increase in Reactor B (W/ AHL), an experimental example of the present invention, increasing by 2.74 times and 3.56 times, respectively. TB-PN and TB-PS also showed higher contents in Reactor B. TB-PN was secreted in greater amounts in Reactor B, an experimental example of the present invention, compared to A, the control group, and TB-PS increased approximately 1.7 times from the initial 67.52 mg/g VSS in Reactor B, and was maintained until the end of operation. showed a trend.

C8-HSL은 EPS 중 특히 Polysaccharides(PS)의 분비를 조절하고 QS에 참여하는 것으로 보이며 LB, TB-EPS 모두 Reactor B에서 그래뉼의 형성 및 안정성의 향상과 함께 전반적으로 증가함을 알 수 있다. Among EPS, C8-HSL appears to regulate the secretion of polysaccharides (PS) in particular and participate in QS, and both LB and TB-EPS can be seen to increase overall along with the improvement of granule formation and stability in Reactor B.

도 19는 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 평균입도 사이즈 비교그래프를 도시한 것이고, 도 20은 W/O AHL(a) W/AHL(b)에 대한 이미지를 도시한 것이다. Figure 19 shows an average particle size comparison graph for W/O AHL (a) W/AHL (b), and Figure 20 shows images for W/O AHL (a) W/AHL (b). will be.

초기 입도는 Reactor A, B 모두 약 200 μm의 평균 입도를 보였으나, 운전 30일 경과 후 100 μm 이하로 감소하였다. The initial particle size of both Reactors A and B showed an average particle size of about 200 μm, but decreased to less than 100 μm after 30 days of operation.

운전 40일 지점에 Reactor B에 신호 분자가 추가되었으며, Reactor B에서 평균 290 μm의 입도를 초과하는 그래뉼이 운전 110일 이내에 형성되었으며 이 때 대조군인 Reactor A의 입도 분포는 160 μm 전후의 값을 나타낸다. 운전 종료 지점에서 Reactor A에서는 약 200 μm 전후의 입도를, Reactor B에서는 300 μm를 초과하는 평균 입도를 가짐을 알 수 있다. 입도 분석 결과, C8-HSL을 추가한 Reactor B에서 그래뉼의 크기가 2.5배 증가 및 유지됨을 확인하였다. Signal molecules were added to Reactor B at the 40th day of operation, and granules exceeding an average particle size of 290 μm were formed in Reactor B within 110 days of operation. At this time, the particle size distribution of Reactor A, the control group, was around 160 μm. . At the end of operation, it can be seen that Reactor A had a particle size of around 200 μm, and Reactor B had an average particle size exceeding 300 μm. As a result of particle size analysis, it was confirmed that the size of the granules increased by 2.5 times and was maintained in Reactor B with C8-HSL added.

이는 C8-HSL 신호 분자의 추가가 그래뉼의 형성을 유도 및 촉진할 수 있으며, 그래뉼의 안정성을 유지하는 데 있어서도 역할을 할 수 있음을 확인하였다. This confirmed that the addition of C8-HSL signal molecules can induce and promote the formation of granules and also play a role in maintaining the stability of granules.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the apparatus and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made. It may be composed.

1:호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조
20:과립화조 이송관
30:이송펌프
40:유량계
100:포기조
110:본체
111:격벽
120:산기관
121:송풍기
122:송풍유량계
130:유입부
131:침전지
140:제2DO계측기
200:과립화조
210:내통
220:마름모꼴 형상부
221:확경부
222:축경부
230:정류판
240:교반기
241:회전축
242:임펠러
243:구동모터
250:반응조
251:외통
252:하단호퍼
260:유출부
261:경사판
262:웨어유출부
263:유출로
270:제1DO계측기
271:MLSS계측기
273:슬러지 계면계
290:AGS 수확 이송로
291:제어설비
1: Culture tank to promote aerobic granular sludge granulation
20: Granulation tank transfer pipe
30: Transfer pump
40: flow meter
100:Give up
110: Body
111: Bulkhead
120:Diffuser
121:Blower
122: Blow flow meter
130: Inlet
131: Sedimentation basin
140: 2nd DO measuring instrument
200: Granulation tank
210:Inner tube
220: Rhombic shaped part
221: Enlarged cervix
222: Reduction part
230: Rectifying plate
240:Agitator
241: Rotation axis
242: Impeller
243: Drive motor
250: Reaction tank
251:Outer cylinder
252: Bottom hopper
260: Outflow part
261: Inclined plate
262: Wear leak department
263:Spillway
270: 1st DO measuring instrument
271:MLSS measuring instrument
273: Sludge interfacial system
290:AGS harvest conveyor
291:Control equipment

Claims (10)

과립화조와, 포기조를 갖는 호기성 입상슬러지(AGS) 과립화 촉진을 위한 배양조로서,
AGS 형성을 위한 과립화조; 및
상기 과립화조의 유출수와, 하폐수 유입수를 혼합하여 DO농도를 설정된 값 이상으로 유지하는 포기조;를 포함하고,
상기 포기조는, 상부가 폐쇄된 본체와, 상기 본체 내부로 공기를 공급하기 위한 송풍기와 산기관과, DO농도를 측정하는 제2DO계측기를 갖고,
상기 과립화조는, 상기 포기조 내의 유출수가 유입되는 내통, 상기 내통 내부 하단에 임펠러가 위치되도록 설치되는 교반기, 상기 내통과 이격되는 외통, 상기 내통과 외통 사이 공간인 반응조, 및 상기 내통 외측에 마련되는 반응조 유출부를 갖는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
A culture tank for promoting aerobic granular sludge (AGS) granulation having a granulation tank and an aeration tank,
Granulation tank for AGS formation; and
It includes an aeration tank that mixes the effluent from the granulation tank and the influent sewage water to maintain the DO concentration above a set value,
The aeration tank has a main body with a closed top, a blower and a diffuser for supplying air into the main body, and a second DO meter that measures DO concentration,
The granulation tank includes an inner cylinder into which the effluent from the aeration tank flows, a stirrer installed so that the impeller is located at the bottom of the inner cylinder, an outer cylinder spaced apart from the inner cylinder, a reaction tank that is a space between the inner cylinder and the outer cylinder, and an inner cylinder provided outside the inner cylinder. A culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation, characterized by having a reaction tank outlet.
제 1항에 있어서,
상기 포기조는, 상기 과립화조의 유출수가 유입되고, 하폐수 유입수와 함께 외인성 아실 호모세린 락톤(AHL)이 혼합되어 유입되고,
과립화조 유출수와 하폐수 유입수와 AHL가 혼합되는 공간이 분리되도록 마련되는 분리부재;를 포함하고,
제어부는 제2DO 계측기에서 측정된 DO값을 기반으로 상기 송풍기를 제어하여 포기조 내의 DO농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 1,
In the aeration tank, the effluent of the granulation tank is introduced, and exogenous acyl homoserine lactone (AHL) is mixed with the wastewater influent,
It includes a separation member provided to separate the space where the granulation tank effluent, wastewater influent, and AHL are mixed,
A culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge, characterized in that the control unit controls the DO concentration in the aeration tank by controlling the blower based on the DO value measured by the second DO meter.
제 2항에 있어서,
상기 포기조 내의 유출수를 상기 내통 내부로 유입시키는 과립화조 이송관과, 상기 과립화조 이송관 일측에 구비되어 이송시키기 위한 동력을 제공하는 이송펌프와, 유량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 2,
Aerobic granular sludge granulation, comprising a granulation tank transfer pipe that flows the effluent from the aeration tank into the inner cylinder, a transfer pump provided on one side of the granulation tank transfer pipe to provide power for transfer, and a flow meter. Culture tank for promotion.
제 3항에 있어서,
상기 내통의 하단 유출부 측에 임펠라가 설치된 위치에서 직경이 확장되는 마름모꼴 형상부를 포함하고,
상기 마름모꼴 형상부 하부 끝단의 내통 유출부에 유출수를 분산시켜 상기 반응조 측으로 유입되도록 하는 정류판이 설치되는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 3,
It includes a diamond-shaped portion whose diameter is expanded at the position where the impeller is installed on the lower outlet side of the inner cylinder,
A culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation, characterized in that a baffle plate is installed at the inner cylinder outlet at the lower end of the diamond-shaped portion to disperse the effluent and allow it to flow into the reaction tank.
제 4항에 있어서,
상기 외통 하단은 하부측으로 직경이 점진적으로 작아지는 호퍼 형태를 갖고,
상기 내통 유출부의 단면보다 상기 호퍼 경사면과 상기 마름모꼴 형상부의 축경부 사이 단면이 더 크게 구성되어, AGS가 내통으로 유입되지 않고 반응조 하부 호퍼에 AGS가 침전되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 4,
The lower end of the external cylinder has a hopper shape whose diameter gradually decreases toward the lower side,
Aerobic granular sludge granules, characterized in that the cross-section between the inclined surface of the hopper and the reduced diameter portion of the diamond-shaped portion is larger than the cross-section of the inner cylinder outlet, thereby preventing AGS from flowing into the inner cylinder and AGS from settling in the lower hopper of the reaction tank. Culture tank to promote flowering.
제 5항에 있어서,
상기 반응조 내의 DO값을 측정하는 제1DO계측기, 상기 반응조 내의 MLSS 농도를 측정하는 MLSS 계측기, 및 상기 반응조 내의 슬러지 계면높이를 측정하는 슬러지계면계를 포함하고,
상기 MLSS 계측기에서 측정된 MLSS농도값과, 상기 슬러지의 침강성에 기반하여 상기 하폐수 유입수와 AHL의 주입량과 주입시기를 제어하는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 5,
It includes a first DO meter for measuring the DO value in the reaction tank, an MLSS meter for measuring the MLSS concentration in the reaction tank, and a sludge interface meter for measuring the sludge interfacial height in the reaction tank,
A culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation, characterized in that the injection amount and injection timing of the wastewater influent and AHL are controlled based on the MLSS concentration value measured by the MLSS meter and the sedimentation property of the sludge.
제 6항에 있어서,
상기 반응조 유출부는 AGS와 슬러지의 유입을 최소화하기 위한 경사판이 설치되며,
상기 반응조 유출부로 유출된 유출수에서 사상균과 미세플럭의 유출을 최소화하기 위한 웨어가 설치된 웨어 유출부를 포함하고,
상기 반응조 유출부와 상기 웨어 유출부를 거친 과립화조 유출수는 유출로를 통해 상기 포기조의 유입부 측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 6,
The reaction tank outlet is equipped with an inclined plate to minimize the inflow of AGS and sludge,
It includes a weir outlet unit installed with a weir to minimize the outflow of filamentous bacteria and fine flocs from the effluent discharged from the reaction tank outlet,
A culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge, characterized in that the granulation tank effluent that has passed through the reaction tank outlet and the weir outlet flows into the inlet side of the aeration tank through an outlet passage.
제 7항에 있어서,
상기 반응조 내에서의 수류는,
상기 내통 유출부를 통해 유출되는 지점에서의 유속이 가장 빠르고, 내통 유출부를 지나 반응조 하부 호퍼 측면을 따라 상부로 이동하는 유출수가 마름모꼴 형상부의 최대 직경부 측에 도달한 이후는 유속이 감소되고 외통을 따르는 유속은 상대적으로 빠르고 내통에 근접한 구역에서는 반응조 내에서의 하강흐름과 접촉하여 와류가 형성되어 유속이 감소되고,
상기 와류에 의한 유체 역학적 전단력에 의해 호기성 과립화가 촉진되고 사상균 성장이 억제되며, 과립화 대형화가 방지되는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조.
According to clause 7,
The water flow in the reaction tank is,
The flow speed is the fastest at the point where it flows out through the inner tube outlet, and after the effluent moving upward along the side of the lower hopper of the reaction tank after passing the inner tube outlet reaches the maximum diameter part of the diamond-shaped part, the flow speed decreases and follows the outer tube. The flow speed is relatively fast, and in the area close to the inner tube, vortices are formed in contact with the downward flow in the reaction tank, and the flow speed is reduced.
A culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation, characterized in that aerobic granulation is promoted, filamentous fungal growth is suppressed, and granulation enlargement is prevented by the hydrodynamic shear force caused by the vortex.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조의 제어방법으로서,
제2DO계측기를 통해 포기조의 DO값을 측정하고, 포기조 DO값이 설정된 제1목표값에 도달하는 제1단계;
제1DO계측기를 통해 과립화조의 DO값을 측정하고, 과립화조의 DO값이 설정된 제2목표값에 도달하는 제2단계;
산소소모량이 목표값을 초과하는 제3단계;
MLSS계측기를 통해 과립화조 내의 MLSS농도를 측정하고, 과립화조 내의 MLSS농도가 목표값에 도달하는 제4단계;
교반기의 교반을 중단하고, 슬러지 계면계를 통해 슬러지 계면높이를 측정하는 제5단계; 및
상기 슬러지 계면높이가 목표값에 도달하면, AGS 수확 이송로의 제어설비를 작동시키는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조의 제어방법.
A control method of a culture tank for promoting aerobic granular sludge granulation according to any one of claims 1 to 8,
A first step of measuring the DO value of the aeration tank through a second DO meter and reaching the set first target value of the DO value of the aeration tank;
A second step in which the DO value of the granulating tank is measured through a first DO meter, and the DO value of the granulating tank reaches a set second target value;
A third stage in which oxygen consumption exceeds the target value;
A fourth step in which the MLSS concentration in the granulation tank is measured using an MLSS meter, and the MLSS concentration in the granulation tank reaches the target value;
A fifth step of stopping the stirring of the stirrer and measuring the sludge interfacial height through a sludge interfacial meter; and
A control method of a culture tank for promoting granulation of aerobic granular sludge, comprising: a sixth step of operating the control equipment of the AGS harvest transfer path when the sludge interface height reaches the target value.
제 9항에 있어서,
상기 제1단계에서, 제1목표값이 될 때까지 상기 송풍기를 제어하여 송풍유량을 증가시키고,
상기 제2단계에서, 제2목표값이 될 때까지 교반기와 송풍기를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시키며,
상기 제4단계에서, 상기 MLSS 계측기에서 측정된 MLSS농도값과, 상기 슬러지의 침강성에 기반하여 상기 유입수와 AHL의 주입량과 주입시기를 결정하고, 상기 MLSS농도값이 목표값이 될 때까지 교반기와 송풍기를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시키며,
상기 제5단계에서, 계면높이가 목표값이 될 때까지 교반기와 송풍기를 제어하여 교반속도와 송풍유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 호기성 입상슬러지 과립화 촉진을 위한 배양조의 제어방법.
According to clause 9,
In the first step, the blower is controlled to increase the blowing flow rate until the first target value is reached,
In the second step, the stirring speed and blowing flow rate are increased by controlling the stirrer and blower until the second target value is reached,
In the fourth step, the injection amount and injection timing of the influent water and AHL are determined based on the MLSS concentration value measured by the MLSS meter and the sedimentation property of the sludge, and the injection amount and injection time are determined with a stirrer until the MLSS concentration value reaches the target value. By controlling the blower, the stirring speed and blowing flow rate are increased.
In the fifth step, a culture tank control method for promoting aerobic granular sludge granulation, characterized in that the stirring speed and blowing flow rate are increased by controlling the stirrer and blower until the interface height reaches the target value.
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