KR19980072892A - Two stage reactor combined anaerobic and biofilm fluidized beds - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고농도의 폐수를 처리하기 위하여 하측에는 활성탄이나 모래와 같이 비중이 작아 폐수의 흐름에 의해 상하로 유동되는 생물막 유동상이 형성되고 상측에는 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 큰 부피의 담체를 적층한 혐기성 여상이 형성되어 미생물 보유량을 증대시킴으로써 유기물의 제거효율을 높이고 처리수의 고형물 농도를 낮추며 순환수에 의해 담체가 유실되는 것을 방지할 수 있는 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조에 관한 것으로, 본 발명의 주요 구성은 반응조(1)의 하측에는 비중이 작은 담체로 이루어져 폐수의 흐름에 의해 유동되는 생물막 유동상(30)이 형성되고, 상측에는 큰 부피의 담체로 이루어져 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 혐기성 여상(20)이 형성되며, 순환펌프(61)에 의해 순환수가 상기 반응조(1)의 하측으로 순환되는 순환관이 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention, in order to treat high concentration of wastewater, a biofilm fluidized bed is formed on the lower side such that the specific gravity, such as activated carbon or sand, is small and flows up and down by the flow of wastewater. An anaerobic filter is formed to increase the retention of microorganisms, thereby improving the removal efficiency of organic matter, lowering the concentration of solids in the treated water, and preventing the carrier from being lost by the circulating water. In the main structure of the present invention, a biofilm fluidized bed 30 formed of a carrier having a small specific gravity is formed at the lower side of the reaction tank 1, and formed by a large volume of carrier at the upper side. Anaerobic filter 20 is formed without flow, the circulation water by the circulation pump 61 to the lower side of the reactor (1) Characterized in that the circulation pipe is circulated is formed.
Description
본 발명은 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조(two-stage reactor consisted of anaerobic filter and fluidized biofilm bed)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고농도의 폐수를 처리하기 위하여 하측에는 활성탄이나 모래와 같이 비중이 작아 폐수의 흐름에 의해 상하로 유동되는 생물막 유동상이 형성되고, 상측에는 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 큰 부피의 담체가 적층된 혐기성 여상이 형성되므로서 미생물 보유량을 증대시켜 유기물의 제거효율을 높이고 처리수의 고형물 농도를 낯추며 순환수에 의해 담체가 유실되는 것을 방지할 수 있는 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조에 관한 것이다.The present invention relates to a two-stage reactor consisted of anaerobic filter and fluidized biofilm bed in which an anaerobic filter bed and a biofilm fluid bed are combined, and more specifically, in order to treat a high concentration of wastewater, such as activated carbon or sand in the lower part. Due to the low specific gravity, a biofilm fluidized bed is formed which flows up and down by the flow of wastewater, and on the upper side, an anaerobic filter is formed in which a large volume of carriers are not flowed in the flow of wastewater. The present invention relates to a two-stage reaction tank in which an anaerobic filter and a biofilm fluidized bed are combined to increase the solids concentration of the treated water and to prevent the carrier from being lost by the circulating water.
일반적으로 고농도의 폐수처리에 적합한 것으로 알려진 재래식 혐기성 폐수처리공법에서는 미생물의 성장속도가 호기성 미생물보다 매우 느리고 반응기내에 미생물의 보유량이 적어 처리효율이 떨어짐으로써 처리용량이 커야 하는 단점이 있다.In general, conventional anaerobic wastewater treatment methods known to be suitable for high concentration wastewater treatment have a disadvantage in that the growth rate of microorganisms is much slower than that of aerobic microorganisms and the amount of microorganisms in the reactor is low, resulting in a low treatment efficiency.
이를 개선하기 위하여 상향류식 혐기성 슬러지 블란킷(upflow anaerobic sludge blanket ; UASB)과 혐기성 여상(anaerobic filter ; AF) 등의 공법이 제시되고 있으나 이와 같은 처리 방법도 단회로 현상과 미생물과 유기물간의 접촉이 활성화되지 않아 유기물의 처리 효율이 떨어지는 문제가 발생되었으므로 이를 보완하기 위해 처리수의 일부를 순환시켜 담체를 유동시키는 혐기성 유동상 반응조(anaerobic fluidized bed reactor ; AFBR)의 방법이 사용되게 되었다.In order to improve this problem, upflow anaerobic sludge blanket (UASB) and anaerobic filter (AF) have been proposed.However, such treatment method is also activated by short circuit phenomenon and contact between microorganism and organic matter. In order to compensate for this problem, an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR), in which a carrier is circulated by circulating a part of treated water, has been used.
종래 혐기성 유동상 반응조의 구성을 보면 도 1에 도시된 바와 같다. 먼저 반응조(101)의 하단 일측에는 폐수 유입관(140)이 형성되어 있고 이 폐수 유입관(140) 상에는 반응조(101) 외부의 폐수를 유입하여 반응조(101) 하측으로 이송시키는 주입 펌프(160)가 설치되어 있다.Looking at the configuration of a conventional anaerobic fluidized bed reactor is as shown in FIG. First, a wastewater inlet pipe 140 is formed at one side of the lower end of the reaction tank 101, and an infusion pump 160 is introduced into the wastewater inlet pipe 140 to introduce wastewater from the outside of the reaction tank 101 to the lower side of the reaction tank 101. Is installed.
반응조(101)의 바닥은 침전 슬러지의 인출을 용이하게 하기 위하여 중심부가 하향으로 기울어진 경사판(173)이 설치되고 이 경사판(173)의 일측으로 침전슬러지 배출관(148)이 하측으로 돌출 형성되며 이의 개폐를 위한 침전슬러지 배출밸브(165)가 설치되어 있다.In order to facilitate the extraction of the settling sludge, the bottom of the reactor 101 is provided with an inclined plate 173 inclined downward, and a settling sludge discharge pipe 148 protrudes downward to one side of the inclined plate 173. The settling sludge discharge valve 165 for opening and closing is installed.
반응조(101)의 중간부에는 혐기성 유동상(130)이 위치해 있으며 이 혐기성 유동상(130) 일측에는 담체를 충전하기 위한 담체 충전관(143) 및 충전관 개폐밸브(167)가 설치되어 있다.An anaerobic fluidized bed 130 is located in the middle of the reactor 101, and a carrier filling tube 143 and a filling tube opening / closing valve 167 for filling a carrier are installed at one side of the anaerobic fluidized bed 130.
혐기성 유동상(130)의 하측에는 미세한 구멍이 천공된 폐수 분배판(131)이 위치해 있고 이 폐수 분배판(131) 위에 다수의 유리구슬 또는 자갈(133)이 적층되어 있으며 이 유리구슬 또는 자갈(133) 위쪽으로 담체 역할을 하는 활성탄 또는 모래(135)가 적층되어 있다.Underneath the anaerobic fluidized bed 130, a wastewater distribution plate 131 having fine holes perforated is located, and a plurality of glass beads or gravel 133 are stacked on the wastewater distribution plate 131, and the glass beads or gravel ( 133) Activated carbon or sand 135 serving as a carrier is stacked upward.
반응조(101)의 상단 중앙에는 폐수내의 유기물이 미생물에 의해 분해되면서 발생되는 스컴(scum)을 제거하기 위한 스컴 제거기(170)가 설치되어 있으며, 발생된 가스를 모아 가스포집조로 보내기 위한 가스포집조측 연결관(149)이 반응조(101)의 천정 중앙에 형성되어 있다. 그리고 반응조(101)의 천정에는 내부에서 발생된 가스가 용이하게 배출되기 위해서 천정 중심부쪽으로 상향 기울어진 경사판(171)이 설치되어 있다.A scum remover 170 is installed at the center of the upper end of the reaction tank 101 to remove scum generated by decomposition of organic matter in the waste water by microorganisms. The gas collection tank side collects the generated gas and sends it to the gas collection tank. The connecting pipe 149 is formed in the center of the ceiling of the reaction tank 101. The inclined plate 171 is inclined upward toward the center of the ceiling in order to easily discharge the gas generated therein.
반응조(101)의 상단 일측에는 정화된 물이 반응조(101)의 외부로 배출되는 유출관(141)이 형성되어 있으며 이 유출관(141)의 중간부는 공기의 유입을 방지하기 위하여 U자형으로 절곡되어 있다.An outlet tube 141 is formed on one side of the upper end of the reactor 101 to discharge purified water to the outside of the reactor 101. The middle portion of the outlet tube 141 is bent in a U-shape to prevent inflow of air. It is.
반응조(101)의 상단 일측에는 혐기성 유동상(130)을 통과한 처리수의 일부가 다시 반응조(101)의 하측으로 재순환될 수 있도록 순환관(145)이 형성되어 있고, 이 순환관(145) 상에는 처리수를 일정한 압력으로 이송시키는 순환 펌프(161)와 그 흐름을 단속하는 순환유량 조절밸브(63)가 설치되어 있다.On one side of the upper end of the reactor 101, a circulation pipe 145 is formed so that a part of the treated water that has passed through the anaerobic fluidized bed 130 can be recycled back to the lower side of the reactor 101, and this circulation pipe 145 In the upper part, a circulation pump 161 for transferring the treated water at a constant pressure and a circulation flow rate control valve 63 for controlling the flow thereof are provided.
그리고 이 반응조(101)의 외벽에는 미생물의 원활한 활동을 위하여 반응조(101)를 일정한 온도로 유지시키는 항온 수조(150)가 위치해 있으며, 이 항온 수조(150)는 상측이 개구되어 있고 하단 일측에 온수가 유입되는 온수 유입구(151)가 형성되고 상단 일측에는 순환된 온수가 배출되는 온수 유출구(153)가 형성되어 있다.And the outer wall of the reaction tank 101 is located a constant temperature water tank 150 for maintaining the reaction tank 101 at a constant temperature for the smooth activity of the microorganisms, the constant temperature water tank 150 is the upper side is opened and the hot water on the lower side The hot water inlet 151 through which the hot water is introduced is formed, and the hot water outlet 153 through which the hot water circulated is discharged.
이와 같이 구성된 혐기성 유동상 반응조의 작용 상태를 보면 다음과 같다. 주입 펌프(160)를 통하여 반응조(101)의 외부로부터 유입된 폐수는 반응조(101)의 하측으로 이송되게 된다.The working state of the anaerobic fluidized bed reactor thus constructed is as follows. Waste water introduced from the outside of the reaction tank 101 through the infusion pump 160 is transferred to the lower side of the reaction tank 101.
주입 펌프(160)를 통하여 반응조(101)의 하측으로 이송된 폐수는 반응조(101)의 중간부에 위치한 혐기성 유동상(130)을 통과하면서 폐수에 잔류된 유기물질이 생물학적으로 분해되게 된다. 즉, 폐수의 유기물 성분이 혐기성 상태에서 생물학적으로 메탄(CH4) 및 탄산가스(CO2)를 포함하는 다양한 최종생성물로 변환되어 폐수내의 유기물질이 제거되게 된다.Wastewater transferred to the lower side of the reactor 101 through the infusion pump 160 passes through the anaerobic fluidized bed 130 located in the middle of the reactor 101, so that organic matter remaining in the wastewater is biologically decomposed. That is, the organic components of the wastewater are converted into various end products biologically containing methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) in the anaerobic state to remove the organic substances in the wastewater.
반응조(101)의 혐기성 유동상(130)을 통과한 처리수는 혐기성 유동상(130)의 상단 측벽에 형성된 순환관(145)을 통하여 순환펌프(161)에 의해 가압되어 다시 반응조(101)의 하측으로 이송되게 된다. 이 때 상측으로 이송되어 혐기성 유동상(130)을 통과하는 처리수에 의해 부피가 작은 활성탄 또는 모래(135)와 같은 담체는 상하로 유동되면서 유기물과 미생물의 접촉이 활성화되게 된다.The treated water that has passed through the anaerobic fluidized bed 130 of the reactor 101 is pressurized by the circulation pump 161 through the circulation pipe 145 formed on the upper sidewall of the anaerobic fluidized bed 130 and then again It will be transported downward. At this time, the carrier such as activated carbon or sand 135 having a small volume flows up and down by the treated water passing upward and passing through the anaerobic fluidized bed 130 to activate the contact between the organic material and the microorganism.
이러한 공정에 의해 발생된 가스는 반응조(101)의 천정에 설치된 경사판(171)을 따라 가스포집조측 연결관(149)으로 유출되며, 가스와 함께 딸려나오는 스컴(scum)은 상측에 설치된 스컴 제거기(170)에 의해 제거된다.The gas generated by this process flows out to the gas collecting tank side connection pipe 149 along the inclined plate 171 installed on the ceiling of the reaction tank 101, and the scum coming out with the gas is a scum remover installed at an upper side thereof. 170).
반응조(101)의 외벽을 덮고 있는 항온 수조(150)는 반응조(101)에 서식하는 미생물의 원활한 활성화를 위하여 적절한 온도로 유지되면서 물을 순환시키며, 온수 유입구(151)를 통하여 유입된 온수는 반응조(101)의 표면을 흐르면서 열전달이 이루어진 후, 온수 유출구(153)를 통하여 외부로 유출되게 된다.The constant temperature water tank 150 covering the outer wall of the reactor 101 circulates water while maintaining the temperature at a proper temperature for smooth activation of the microorganisms inhabiting the reactor 101, and the hot water introduced through the hot water inlet 151 is a reactor. After the heat transfer is made while flowing through the surface of the 101, it is discharged to the outside through the hot water outlet 153.
도 2는 종래 여유 용적이 있는 혐기성 유동상을 나타낸 종단면도로서, 주요 구성은 여유 용적이 없는 혐기성 유동상과 동일하나 혐기성 유동상의 상단부에 여유 용적이 확보되어 있는 특징이 있다.Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing an anaerobic fluidized bed with a conventional margin volume, the main configuration is the same as the anaerobic fluidized bed without a margin, but has a feature that the margin is secured at the upper end of the anaerobic fluidized bed.
즉, 반응조(101)의 하단 일측에는 폐수 유입관(140)이 형성되고 상단 일측에 유출관(141)이 형성되어 있으며, 반응조(101)의 내부 하측으로 생물막 유동상(130)이 형성되어 있고 위쪽으로 처리수의 여유 용적이 위치해 있다. 그리고 반응조(101)의 외벽에는 항온 수조(150)가 설치되어 있다.That is, the waste water inlet pipe 140 is formed on one side of the bottom of the reaction tank 101 and the outlet pipe 141 is formed on one side of the reaction tank, and the biofilm fluidized bed 130 is formed inside the reactor 101. The free volume of treated water is located upwards. And the constant temperature water tank 150 is provided in the outer wall of the reaction tank 101.
그러나 이와 같은 구성의 혐기성 유동상 반응조는 그 유용성에도 불구하고 다음과 같은 문제가 발생하게 되었다. 즉, 혐기성 유동상 반응조가 정상적으로 작동하기까지 초기운전이 까다로우며, 고형물이 많은 폐수처리에는 어려움이 있다.However, the anaerobic fluidized bed reactor having such a configuration has caused the following problems despite its usefulness. That is, the initial operation is difficult until the anaerobic fluidized bed reactor operates normally, and there is a difficulty in treating wastewater having a lot of solids.
또한, 처리수의 일부를 순환관을 통하여 순환시키는 과정에서 활성탄이나 모래와 같은 담체가 순환 펌프로 유입되어 펌프의 고장원인이 발생되고, 담체의 유실로 인하여 미생물 보유량이 줄어들어 처리수의 수질이 악화된다.In addition, in the process of circulating a part of the treated water through the circulation pipe, a carrier such as activated carbon or sand is introduced into the circulation pump, causing a failure of the pump, and the loss of the carrier reduces the amount of microorganisms, thereby deteriorating the quality of the treated water. do.
본 발명은 고농도의 폐수를 처리하기 위하여 반응조의 하측에 활성탄이나 모래와 같이 비중이 작아 폐수의 흐름에 의해 유동되는 생물막 유동상이 형성되고 상측에는 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 큰 부피의 담체가 적층된 혐기성 여상이 형성되므로서 처리수의 순환에 의해 담체가 유실되거나 펌프가 손상되는 것을 방지하며, 미생물 보유량을 증대시켜 유기물의 제거효율을 높이는데 그 목적이 있다.In the present invention, in order to treat high concentration of wastewater, a biofilm fluidized bed is formed at the lower side of the reaction tank such as activated carbon or sand with a small specific gravity and is flowed by the flow of wastewater. As the anaerobic filter is formed, the carrier is prevented from being lost or damaged by the circulation of the treated water, and the purpose is to increase the removal efficiency of organic matter by increasing the amount of microorganisms retained.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 반응조의 하측에는 비중이 작은 담체로 이루어져 폐수의 흐름에 의해 유동되는 생물막 유동상이 형성되고, 상측에는 큰 부피의 담체로 이루어져 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 혐기성 여상이 형성되며, 하단 일측에는 주입 펌프에 의해 폐수가 유입되는 폐수 유입관이 위치하고, 상단 일측에는 정화된 처리수가 배출되는 유출관이 위치하며, 상단 중앙부에는 스컴 제거기가 장착되어 있으며, 순환펌프에 의해 처리수가 반응조의 하측으로 순환되는 순환관이 형성된 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조를 제공함에 있다.In order to achieve the object of the present invention, a biofilm fluidized bed formed with a carrier having a low specific gravity is formed on the lower side of the reaction tank, and an anaerobic filter bed is formed on the upper side with a large volume of carrier. It is formed, the lower one side is the waste water inlet pipe in which waste water is introduced by the infusion pump is located, the upper one side is located the outlet pipe for discharged purified water, the upper center portion is equipped with a scum remover, the treatment by the circulation pump The present invention provides a two-stage reaction tank in which an anaerobic filter and a biofilm fluidized bed in which a circulation tube is circulated to the lower side of the reactor are combined.
도 1은 종래 여유용적이 없는 혐기성 유동상 반응조를 나타낸 종단면도,1 is a longitudinal cross-sectional view showing an anaerobic fluidized bed reactor without a conventional spare volume;
도 2는 종래 여유 용적이 있는 혐기성 유동상을 나타낸 종단면도,Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing an anaerobic fluidized bed with conventional clearance volume;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조의 종단면도,Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view of the two-stage reaction tank combined anaerobic filter bed and biofilm fluid bed according to an embodiment of the present invention,
도 4는 유기물 부하에 따른 반응조별 처리수내 고형물 농도의 변화를 나타낸 도면.4 is a view showing a change in the solid concentration in the treated water according to the organic load of the reaction tank.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 반응조 20 :혐기성 여상1: Reactor 20: Anaerobic Award
21,31 : 폐수 분배판 23 : 플라스틱 여재21,31: wastewater distribution plate 23: plastic media
30 : 생물막 유동상 33 : 유리구슬 또는 자갈30: biofilm fluidized bed 33: glass beads or gravel
35 : 활성탄 또는 모래 40 : 폐수 유입관35: activated carbon or sand 40: wastewater inlet pipe
41 : 유출관 42 : U자관41: outflow pipe 42: U-shaped pipe
43 : 담체 충전관 45 :생물막 유동상측 순환관43 carrier carrier tube 45 biofilm fluidized bed circulation tube
47 : 혐기성 여상측 순환관 48 : 침전슬러지 배출관47: anaerobic filter side circulation pipe 48: sediment sludge discharge pipe
49 : 가스포집조측 연결관 50 : 항온 수조49: gas collection tank connector 50: constant temperature water tank
51 : 온수 유입구 53 : 온수 유출구51: hot water inlet 53: hot water outlet
60 : 주입 펌프 61 : 순환 펌프60: infusion pump 61: circulation pump
63 : 순환유량 조절밸브 65 : 침전슬러지 배출밸브63: circulating flow control valve 65: sediment sludge discharge valve
67 : 충전관 개폐밸브 70 : 스컴 제거기67: filling tube opening and closing valve 70: scum remover
71,73 : 경사판71,73: inclined plate
이하, 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성을 살펴보면 다음과 같다. 본 발명 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조는 하측에 활성탄이나 모래와 같이 비중이 작아 처리수에 의해 유동되는 생물막 유동상이 형성되어 있고 상측에는 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 큰 부피의 담체가 적층된 혐기성 여상이 형성되어 있으며 혐기성 여상과 생물막 유동상의 일측에 처리수의 일부가 순환되도록 순환관이 각각 형성되어 있다.Hereinafter, the main configuration according to an embodiment of the present invention. In the present invention, the two-stage reaction tank in which the anaerobic filter bed and the biofilm fluidized bed are combined has a biofilm fluidized bed formed by flowing the treated water with a small specific gravity such as activated carbon or sand at the lower side, and has a large volume of carrier that does not flow in the flow of the wastewater on the upper part. The stacked anaerobic filter is formed, and a circulation pipe is formed so that a part of the treated water is circulated on one side of the anaerobic filter and the biofilm fluidized bed.
본 발명의 실시예에 따른 반응조의 주요 구성을 보면 도 3에 도시된 바와 같이, 반응조(1)의 하측에는 비중이 작은 담체로 이루어져 폐수의 흐름에 의해 유동되는 생물막 유동상(30)이 형성되어 있고, 상측에는 큰 부피의 담체로 이루어져 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 혐기성 여상(20)이 형성되어 있으며, 생물막 유동상(30)의 상단 일측 또는 혐기성 여상(20)의 상단 일측에 생물막 유동상측 순환관(45)과 혐기성 여상측 순환관(47)이 위치해 있다. 그리고 하단 일측에는 주입 펌프(60)에 의해 폐수가 유입되는 폐수 유입관(40)이 위치해 있고, 상단 일측에는 정화된 물이 배출되는 유출관(41)이 위치해 있으며, 상단 중앙부에는 스컴 제거기(70)가 설치되어 있다.Referring to the main configuration of the reaction tank according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, the biofilm fluidized bed 30 is formed on the lower side of the reaction tank 1 is made of a carrier with a small specific gravity is flowed by the flow of waste water The upper side is formed of a large volume of carriers formed of an anaerobic filter 20 which does not flow in the flow of wastewater, and the upper one side of the biofilm fluidized bed 30 or the upper side of the anaerobic filter 20 has a biofilm fluidized bed side. The circulation pipe 45 and the anaerobic filter side circulation pipe 47 are located. And the lower one side is located wastewater inlet pipe 40 is the waste water inlet by the infusion pump 60, the upper side is located the outlet pipe 41 is discharged purified water, the upper center portion of the scum remover 70 ) Is installed.
좀 더 상세히 본 발명의 구성을 살펴보면, 먼저 반응조(1)의 하단 일측에는 폐수 유입관(40)이 위치해 있고 이 폐수 유입관(40) 상에는 반응조(1) 외부의 폐수를 유입하여 반응조(1) 하측으로 이송시키는 주입 펌프(60)가 설치되어 있다.Looking at the configuration of the present invention in more detail, first the waste water inlet pipe 40 is located on one side of the lower end of the reaction tank (1) and the waste water inlet pipe 40 on the waste water inlet outside the reaction tank (1) An infusion pump 60 for feeding downward is provided.
반응조(1)의 바닥은 침전 슬러지의 인출을 용이하게 하기 위하여 중심부가 하향으로 기울어진 경사판(73)이 설치되어 있고 이 경사판(73)의 일측으로 침전슬러지 배출관(48)이 하측으로 형성되어 있으며 이의 개폐를 위한 침전슬러지 배출밸브(65)가 설치되어 있다.In order to facilitate the extraction of the settling sludge, the bottom of the reactor 1 is provided with an inclined plate 73 inclined downward, and a settling sludge discharge pipe 48 is formed at one side of the inclined plate 73 downward. A settling sludge discharge valve 65 for opening and closing thereof is provided.
반응조(1)의 내부에는 생물막 유동상(30)과 혐기성 여상(20)이 아래쪽부터 순차적으로 형성되어 있다. 즉, 반응조(1)의 하측에 위치한 생물막 유동상(30)에는 하측에 미세한 구멍이 천공된 폐수 분배판(31)이 위치해 있고 이 폐수 분배판(31) 위에 다수의 유리구슬 또는 자갈(33)이 적층되어 있으며 이 유리구슬 또는 자갈(33) 위쪽으로 담체인 활성탄 또는 모래(35)가 적층되어 있다. 혐기성 유동상(30) 일측에는 담체를 충전하기 위한 담체 충전관(43)이 형성되고 이의 개폐를 위한 충전관 개폐밸브(67)가 설치되어 있다.The biofilm fluidized bed 30 and the anaerobic filter bed 20 are sequentially formed in the reactor 1 from below. That is, in the biofilm fluidized bed 30 located below the reaction tank 1, a wastewater distribution plate 31 having a small hole is disposed thereon, and a plurality of glass beads or gravel 33 are disposed on the wastewater distribution plate 31. Are stacked, and activated carbon or sand 35, which is a carrier, is stacked above the glass beads or gravel 33. One side of the anaerobic fluidized bed 30 is formed with a carrier filling tube 43 for filling the carrier and a filling tube opening and closing valve 67 for opening and closing thereof.
반응조(1)의 상측에 위치한 혐기성 여상(20)은 담체로서 처리수의 유동에 의해 움직이지 않는 플라스틱 여재(23)를 사용하며 폐수 분배판(21) 위에 다수개가 적층되어 있다The anaerobic filter 20 located on the upper side of the reactor 1 uses a plastic media 23 which does not move by the flow of treated water as a carrier, and is stacked on the waste water distribution plate 21.
반응조(1)의 상단 중앙에는 폐수내의 유기물이 미생물에 의해 분해되면서 발생되는 고형물과 스컴을 제거하는 스컴 제거기(70)가 설치되어 있으며, 유기물의 분해시에 발생되는 메탄가스나 탄산가스 등은 경사판(71)을 따라 가스포집조측 연결관(49)을 통하여 외부로 배출되게 된다.In the center of the upper end of the reaction tank 1, a scum remover 70 is installed to remove solids and scums generated when the organic matter in the waste water is decomposed by microorganisms. It is discharged to the outside through the gas collection tank connecting pipe 49 along (71).
반응조(1)의 상단 일측에는 정화된 물이 반응조(1)의 외부로 배출되는 유출관(41)이 형성되어 있으며 이 유출관(41)의 중간부에는 내부 기밀을 위해 U자형으로 절곡되어 있다.An upper end of the reactor 1 is formed with an outlet tube 41 through which purified water is discharged to the outside of the reactor 1, and a middle portion of the outlet tube 41 is bent in a U shape for internal airtightness. .
생물막 유동상(30)의 상단 일측 또는 혐기성 여상(20)의 상단 일측에는 처리수의 일부가 다시 반응조(1)의 하측으로 순환될 수 있도록 생물막 유동상측 순환관(45) 또는 혐기성 여상측 순환관(47)이 형성되어 있다. 이 때 처리수의 원활한 순환을 위하여 순환관의 일측에 순환펌프(61)가 설치되어 있으며 담체의 유동을 조절하기 위한 순환유량 조절밸브(63)가 설치되어 있다.The upper one side of the biofilm fluidized bed 30 or the upper one side of the anaerobic filter 20 is a biofilm fluidized bed circulation pipe 45 or an anaerobic filter side circulation pipe so that a part of the treated water can be circulated back to the lower side of the reactor 1. 47 is formed. At this time, a circulation pump 61 is installed at one side of the circulation pipe for smooth circulation of the treated water, and a circulation flow rate control valve 63 for controlling the flow of the carrier is provided.
반응조(1)의 외벽에는 혐기성으로 운전하기 위해 요구되는 온도를 유지시키기 위하여 항온 수조(50)가 위치해 있다. 항온 수조(50)는 상측이 개구되어 있고 하단 일측에 온수가 유입되는 온수 유입구(51)가 형성되고 상단 일측에는 순환된 온수가 배출되는 온수 유출구(53)가 형성되어 있다. 이 온수는 유기물의 혐기성 분해시 발생되는 메탄가스를 이용하여 보일러를 가동함으로써 얻을 수 있다.On the outer wall of the reactor 1, a constant temperature water tank 50 is located to maintain the temperature required for anaerobic operation. The constant temperature water tank 50 has an open side and a hot water inlet 51 through which hot water is introduced at a lower end thereof, and a hot water outlet 53 through which hot water circulated is formed at one upper end thereof. This hot water can be obtained by operating a boiler using methane gas generated during anaerobic decomposition of organic matter.
이와 같이 구성된 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조의 작용을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the two-stage reactor combined with the anaerobic filter and biofilm fluidized bed thus constructed is as follows.
주입 펌프(60)를 통하여 반응조(1)의 외부로부터 유입된 폐수는 반응조(1)의 하측으로 이송되게 된다. 주입 펌프(60)를 통하여 반응조(1)의 하측으로 이송된 폐수는 생물막 유동상(30)과 혐기성 여상(20)을 순차적으로 통과하면서 폐수에 있는 유기물질이 생물학적으로 분해되게 된다. 폐수의 유기물 성분이 담체의 생물막을 통과하면서 혐기성 상태에서 생물학적으로 메탄가스 등을 포함하는 다양한 최종생성물로 변환되게 된다.Waste water introduced from the outside of the reaction tank 1 through the infusion pump 60 is transferred to the lower side of the reaction tank 1. Wastewater transferred to the lower side of the reaction tank 1 through the infusion pump 60 sequentially passes through the biofilm fluidized bed 30 and the anaerobic filter bed 20 so that organic substances in the wastewater are biologically decomposed. As organic components of the wastewater pass through the biofilm of the carrier, they are converted into various end products biologically including methane gas in an anaerobic state.
생물막 유동상(30)과 혐기성 여상(20)을 통과한 처리수의 일부는 순환관을 통하여 다시 반응조(1)의 하측으로 이송되게 된다. 처리수중 일부는 생물막 유동상측 순환관(45)과 혐기성 여상측 순환관(47)을 통하여 반응조(1)의 바닥쪽으로 순환펌프(61)에 의해 압송되어 재순환되며, 이로 인해 미생물과 유기물간의 접촉이 활성화되어 짧은 시간에도 많은 처리가 이루어지게 된다.A part of the treated water passing through the biofilm fluidized bed 30 and the anaerobic filter bed 20 is transferred to the lower side of the reaction tank 1 through the circulation pipe. Some of the treated water is recycled by being recycled by the circulation pump 61 to the bottom of the reaction tank 1 through the biofilm fluidized bed circulation pipe 45 and the anaerobic filter bed circulation pipe 47. It is activated and much processing is performed even in a short time.
혐기성 처리 공정중에 발생된 가스는 반응조(1)의 천정에 설치된 경사판(71)을 따라 가스포집조측 연결관(49)으로 유출되며, 이 때 발생가스와 함께 유입된 스컴은 반응조(1)의 상단부에 설치된 스컴제거기(70)를 통하여 제거되게 된다.The gas generated during the anaerobic treatment process flows out to the gas collection tank connecting pipe 49 along the inclined plate 71 installed on the ceiling of the reaction tank 1, and the scum introduced together with the generated gas is the upper end of the reaction tank 1. It is removed through the scum remover 70 installed in.
반응조(1)를 혐기성으로 운전하기 위하여 요구되는 운전온도는 반응조(1)의 외벽에 설치된 항온수조(50)에 의하여 조절되는데, 이는 대규모 처리시설일 경우 유기물의 혐기성 분해시 발생되는 메탄가스를 이용하여 보일러를 가동함으로써 항온수조(50)의 온수를 가열할 수 있다.The operating temperature required for operating the reactor 1 anaerobicly is controlled by a constant temperature water tank 50 installed on the outer wall of the reactor 1, which uses methane gas generated during anaerobic decomposition of organic matter in a large-scale treatment facility. The hot water of the constant temperature water tank 50 can be heated by operating a boiler.
도 4는 유기물 부하에 따른 반응조별 처리수내 고형물 농도의 변화를 나타낸 도면으로서, 여유 용적이 없는 혐기성 유동상 반응조와, 여유 용적이 있는 혐기성 유동상 반응조와, 본 발명의 혐기성 유동상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조를 비교하여 나타낸 도면이다.Figure 4 is a view showing the change in the solid concentration in the treated water according to the organic load, the anaerobic fluidized bed reactor with no volume, the anaerobic fluidized bed reactor and the anaerobic fluidized bed and biofilm fluidized bed of the present invention The figure shows a comparison of the combined two stage reactor.
여기서 R-1은 여유 용적이 있는 혐기성 유동상이고, R-2는 본 발명 혐기성 여상과 생물막 유동상이 결합된 상태이고, R-3는 여유 용적이 없는 혐기성 유동상을 나타낸 것이다.Where R-1 is an anaerobic fluidized bed with a free volume, R-2 is an anaerobic fluidized bed and a biofilm fluidized bed of the present invention, and R-3 is an anaerobic fluidized bed without a freed volume.
본 발명 혐기성 유동상과 생물막 유동상이 결합된 2단 반응조는 도시된 바와 같이 유기물 부하가 증가함에 따라 혐기성 여상이 결합된 반응조의 고형물 농도가 타 반응조에 비하여 매우 낮고 부하증가에 대하여 덜 민감함을 알 수 있다.As shown in the present invention, the two-stage reactor in which the anaerobic fluidized bed and the biofilm fluidized bed are combined shows that the solids concentration of the reactor in which the anaerobic filter is combined is very low and less sensitive to the increase in load as the organic load increases. Can be.
따라서 본 발명의 혐기성 유동상 반응조는 유동층 상부의 여유 용적을 최소화하고 기존의 여유 용적에 혐기성 여상의 담체를 채워 미생물 보유량을 높힘으로써 같은 용적의 혐기성 유동상 공법보다 유기물 제거효율을 향상시키고 처리수의 고형물 농도를 낮게 유지하게 된다.Therefore, the anaerobic fluidized bed reactor according to the present invention minimizes the free volume of the fluidized bed and fills the carrier of the anaerobic bed with the existing free volume to increase the amount of microorganisms retained, thus improving the efficiency of removing organic matter and improving the efficiency of treating water. The solid concentration will be kept low.
또한, 생물막 유동상의 상부 또는 혐기성 여상의 상부로부터 순환관을 통하여 처리수 일부를 순환시킴으로써 활성탄이나 모래와 같은 담체가 순환펌프로 유입되어 담체가 유실되거나 순환펌프가 고장나는 것을 방지하게 된다.In addition, by circulating a portion of the treated water through the circulation pipe from the top of the biofilm fluidized bed or the anaerobic filter bed, a carrier such as activated carbon or sand is introduced into the circulation pump to prevent the carrier from being lost or failure of the circulation pump.
본 발명은 고농도의 폐수를 처리하기 위하여 반응조의 하측에 활성탄이나 모래와 같이 비중이 작아 폐수의 흐름에 의해 유동되는 생물막 유동상이 형성되고 상측에는 폐수의 흐름에 유동됨이 없는 큰 부피의 담체가 적층된 혐기성 여상이 형성되며, 생물막 유동상 또는 혐기성 여상의 상측에 순환관을 형성하여 처리수를 순환시키므로서 유동층 상부의 여유 용적을 최소화하고 기존의 여유 용적에 혐기성 여상의 담체를 채워 미생물 보유량을 높혀 같은 용적의 혐기성 유동상 공법보다 유기물 제거효율을 향상시키고 처리수의 고형물 농도를 낮게 유지할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, in order to treat high concentration of wastewater, a biofilm fluidized bed is formed at the lower side of the reaction tank such as activated carbon or sand with a small specific gravity and is flowed by the flow of wastewater. The anaerobic filter is formed and a circulation pipe is formed on the upper side of the biofilm fluidized bed or anaerobic bed to circulate the treated water, thereby minimizing the free volume at the top of the fluidized bed and increasing the amount of microorganisms by filling the anaerobic filter bed with the existing free volume. Compared with the same volume of anaerobic fluidized bed process, it is possible to improve organic matter removal efficiency and to keep the solids concentration of treated water low.
또한 처리수의 순환에 의해 담체가 순환펌프로 유입되어 담체가 유실되거나 펌프가 손상되는 것을 방지할 수 있어 반응조의 작동성능을 안정되게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the carrier is introduced into the circulation pump by the circulation of the treated water, and thus the carrier is prevented from being lost or the pump is damaged, so that the operation performance of the reaction tank can be maintained stably.
상술한 바와 같은 본 발명은 첨부 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 발명의 상세한 설명 및 도면을 통하여 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 수정 및 변경이 가능하다 할 것이다.The present invention as described above is capable of various modifications and changes by those skilled in the art through the detailed description and drawings of the invention within the scope without departing from the spirit and scope described in the appended claims. Will do.
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