KR200188804Y1 - Upflow column-type reactor with packed bed for purifying wastewater - Google Patents
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Abstract
본 고안은 생물여상법에 의한 상향류식 충전상 컬럼형 폐수 처리 장치 및 이를 이용한 폐수 처리 방법에 관한 것으로서, 폐수 처리 장치는 폐수 처리 장치의 외형틀을 형성하는 컬럼; 상기 컬럼 내부의 하단에 설치되고, 미생물이 흡착된 공극률이 큰 접촉 여재를 포함하는 혐기성조; 상기 혐기성조와 일정 공간을 유지하면서 상기 컬럼 내부의 상단에 설치되고, 미생물이 흡착된 공극률이 작은 중합체 접촉 여재를 포함하는 호기성조; 상기 혐기성조 및 상기 호기성조 사이에 위치하고 폭기 수단이 연결된 폭기 구역; 상기 폭기 구역에 연결되어 있고, 폐수 처리 장치의 배열에 대해 하류방향으로 공기를 공급하는 폭기 수단; 상기 폭기 수단으로부터 출발하여 상기 폭기 구역내에 한 쪽 말단이 형성된 공기 주입관; 상기 혐기성조의 하부에 설치된 폐수 유입 수단; 상기 컬럼의 바닥부에 설치된 슬러지 배출구; 및 상기 호기성조의 상부에 설치된 처리수 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an upflow packed bed column type wastewater treatment apparatus using a biofiltration method and a wastewater treatment method using the same, the wastewater treatment apparatus comprising: a column forming an outline of a wastewater treatment apparatus; An anaerobic tank installed at the bottom of the column and including a contact medium having a large porosity in which microorganisms are adsorbed; An aerobic tank installed at the upper end of the column while maintaining a predetermined space with the anaerobic tank and including a polymer contact medium having a small porosity in which microorganisms are adsorbed; An aeration zone located between said anaerobic tank and said aerobic tank and connected to aeration means; Aeration means connected to the aeration zone and supplying air in a downstream direction to the arrangement of the wastewater treatment apparatus; An air inlet tube having one end formed in the aeration zone starting from the aeration means; Wastewater inflow means installed in the lower portion of the anaerobic tank; A sludge outlet installed at the bottom of the column; And a treatment water outlet installed at an upper portion of the aerobic tank.
본 고안에 의하는 경우에는, 탈질조 및 반송 처리 없이도 탈질화가 큰 효율로 이루어지고 폐비닐, 폐토기 등 폐기물을 접촉여재로 사용함으로써 경제성 및 에너지 절감을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, denitrification is achieved with great efficiency even without a denitrification tank and a conveyance treatment, and there is an effect of greatly improving economic efficiency and energy savings by using waste vinyl and waste earth as contact media.
Description
본 고안은 생물여상법에 의한 폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 탈질조의 설치 없이도 폐수로부터 탈질을 수행할 수 있는 폐수 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus by a biofiltration method, and more particularly, to a wastewater treatment apparatus capable of performing denitrification from wastewater without installing a separate denitrification tank.
환경오염 문제는 경제개발 우선 정책으로 그 동안 소홀히 다루어져 왔으나 누적된 오염 현상의 가시화와 국민들의 의식수준의 향상으로 환경에 대한 관심이 높아지고 있다. 오염 현상 중에 수질오염 문제는 상수의 오염, 하천의 오염 및 연안 해역의 오염으로 가시화 되면서 크게 사회 문제로 대두되고 있는 실정이다.The environmental pollution problem has been neglected for the first time as an economic development priority policy, but interest in the environment is increasing due to the visualization of the accumulated pollution phenomenon and the improvement of people's awareness level. Water pollution during the pollution phenomenon is becoming a social problem as it becomes visible as water pollution, river pollution and coastal sea pollution.
현재 수질오염의 주범은 생활 오수로 인구의 증가와 국민 생활수준의 향상으로 꾸준히 증가되어 1996년 말 현재 전국의 오수 발생량은 약 15,310천㎥/d에 이르 고 있다. 이중 하수종말 처리장에 유입되는 생활 오수량은 전체의 50%인 7,960천 톤이고, 전체 오수량의 28%는 오수 정화시설 또는 정화조 등의 개별처리시설에서 처리되고 있으며, 나머지 22%는 단독 정화조로 처리되고 있다 (참조: 환경백서 1998).Currently, the main culprit of water pollution is domestic sewage, which is steadily increasing due to the increase in population and the standard of living. It is. The amount of household sewage flowing into the sewage treatment plant is 7,960 thousand tons, which is 50% of the total, and 28% of the total amount of sewage is treated in sewage treatment facilities or individual treatment facilities such as septic tanks. (See Environmental White Paper 1998).
그러나 오수의 발생량에 비해 기존의 하수관리의 정비미흡, 하수종말처리시설의 용량부족 등 또 관리 소홀로 인해 오염원이 증가되고 있는 추세이다.However, compared with the amount of sewage generated, pollution sources are increasing due to insufficient maintenance of existing sewage management, insufficient capacity of sewage treatment facilities, and lack of management.
한편, 현재 오염인자의 제거에 많이 사용되고 있는 방법은 생물학적 처리법이다. 이 생물학적 처리법은 부착식과 부유식으로 크게 두가지로 나눌 수 있고, 우리나라 하수종말처리장에서는 후자에 속하는 활성슬러지법을 90%이상 사용하고 있다 (참조: 환경백서 1998).On the other hand, the method currently used for the removal of contaminants is a biological treatment method. These biological treatments can be classified into two types: adherent and floating. Sewage treatment plants in Korea use more than 90% of the activated sludge method (see Environmental White Paper 1998).
그러나 현재에 와서는 전자인 부착식 미생물법에 많은 관심과 연구가 진행중에 있다. 그 이유는 활성슬러지법에 의하는 경우에는 고농도의 미생물을 유지관리하기가 어렵고, 슬러지 팽화 현상이 자주 나타나며, 유기물 부하에 대한 대처능력이 떨어지고, 부지를 많이 필요로 하며, 폐슬러지가 다량 발생한다는 것이다.However, a lot of interest and research are currently underway on the electron microorganism method. The reason is that activated sludge method is difficult to maintain high concentration of microorganisms, swelling of sludge occurs frequently, poor ability to cope with organic load, requires a lot of land, and large amount of waste sludge occurs. will be.
상기 부착식 방법의 대표적인 것으로서 생물막법이 있는 바, 이는 여재를 이용해 미생물을 부착시킨 다음 폐수를 처리하는 방법이다. 상기 생물막법의 장점은 슬러지 연령이 길고, 슬러지의 자기산화가 촉진되기 때문에 폐슬러지의 발생량이 적으며, 다양한 미생물 종이 군집을 형성하기 때문에 온도나 pH 변동, 유기물 부하 및 난분해성 물질의 유입에 대한 대처능력이 뛰어나고, 슬러지 팽화 현상으로 인한 슬러지 부상 등과 같은 문제점을 줄일 수 있다는 것이다 (참조: 폐수처리공학, 동화기술).Representative of the adhesive method is a biofilm method, which is a method of attaching microorganisms using media and then treating wastewater. The advantage of the biofilm method is that the sludge age is long, the sludge generated less sludge because it promotes the self-oxidation of sludge, and because of the formation of various microbial species clusters, the temperature and pH fluctuations, the organic load and the influx of hardly decomposable substances are introduced. Its ability to cope and reduce problems such as sludge injuries due to sludge swelling (eg wastewater treatment engineering, assimilation technology).
한편, 상기 생물막법은 사용되는 접촉 여재에 따라 그 폐수 처리 능력을 달리하는 바, 처리 효율을 향상시키기 위해 각종의 담체에 대한 관심이 높아지고, 많은 종류의 담체가 개발되고 있다 (참조: 대한민국 특허출원 제 95-50319호, 제 95-4317호 및 제 97-38391호).On the other hand, the biofilm method is different depending on the contact medium used, the wastewater treatment ability, the interest in various carriers to increase the treatment efficiency, and many kinds of carriers have been developed (see: Republic of Korea Patent Application 95-50319, 95-4317 and 97-38391.
그러나, 현재까지 개발된 생물막법에 의한 폐수 처리 장치에서는 탈질 (denitirification)을 위하여 유기 질소의 질산화 처리 후 따로 설치된 탈질조에서 탈질을 하거나, 반송을 시켜서 탈질을 해야 하는 문제점이 있었고, 대부분 폐수 처리 장치가 장방형으로 제작되어 사용되는 부지를 많이 필요로 하는 문제점이 있었다.However, in the wastewater treatment apparatus developed by the biofilm method, there has been a problem of denitrification in a separate denitrification tank after nitrification of organic nitrogen for denitrification or denitrification by returning, and most wastewater treatment apparatuses. There was a problem that requires a lot of sites used to be made in a rectangle.
본 고안자는 상기한 문제점을 해결하고자 예의 연구 노력한 결과, 종래 생물막법중 생물여상법의 변법을 적용하여 폐수 처리 장치를 입상으로 제작하고, 혐기성조 및 호기성조에서 특정 접촉 여재를 사용하는 경우에는 별도의 탈질조 및 반송 없이도 폐수 처리가 잘 이루어짐을 확인함으로써 본 고안을 완성하게 되었다.The present inventors have made diligent research efforts to solve the above problems. As a result, the wastewater treatment apparatus is manufactured by applying the variation of the biofiltration method in the conventional biofilm method, and in the case of using a specific contact medium in the anaerobic tank and aerobic tank, The present invention was completed by confirming that the wastewater treatment is well performed without the denitrification tank and the return.
따라서, 본 고안의 목적은 상향류식 충전상 컬럼형 폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an upflow packed bed column wastewater treatment apparatus.
또한, 본 고안의 목적은 상기 폐수 처리 장치를 이용한 폐수 처리 방법를 제공하는 데 있다.It is also an object of the present invention to provide a wastewater treatment method using the wastewater treatment apparatus.
본 고안에 따른 상향류식 충전상 컬럼형 폐수 처리 장치는 폐수 처리 장치의 외형틀을 형성하는 컬럼; 상기 컬럼 내부의 하단에 설치되고, 미생물이 흡착된 공극률이 큰 접촉 여재를 포함하는 혐기성조; 상기 혐기성조와 일정 공간을 유지하면서 상기 컬럼 내부의 상단에 설치되고, 미생물이 흡착된 공극률이 작은 중합체 접촉 여재를 포함하는 호기성조; 상기 혐기성조 및 상기 호기성조 사이에 위치하고 폭기 수단이 연결된 폭기 구역; 상기 폭기 구역에 연결되어 있고, 폐수 처리 장치의 배열에 대해 하류방향으로 공기를 공급하는 폭기 수단; 상기 폭기 수단으로부터 출발하여 상기 폭기 구역내에 한 쪽 말단이 형성된 공기 주입관; 상기 혐기성조의 하부에 설치된 폐수 유입 수단; 상기 컬럼의 바닥부에 설치된 슬러지 배출구; 및 상기 호기성조의 상부에 설치된 처리수 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하고, 또 다른 본고안에 따른 폐수 처리 방법은, 폐수 유입 수단을 통해 폐수가 폐수 처리 장치로 유입되고, 이어 미생물이 흡착된 공극률이 큰 접촉 여재를 포함하는 혐기성조내에서 처리된 다음, 폭기 구역내에서 폭기 처리되고, 그런 다음 미생물이 흡착된 공극률이 작은 중합체 접촉 여재를 포함하는 호기성조내에서 처리되고, 유출수로 배출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The upflow packed-bed column wastewater treatment apparatus according to the present invention includes a column forming an outline of the wastewater treatment apparatus; An anaerobic tank installed at the bottom of the column and including a contact medium having a large porosity in which microorganisms are adsorbed; An aerobic tank installed at the upper end of the column while maintaining a predetermined space with the anaerobic tank and including a polymer contact medium having a small porosity in which microorganisms are adsorbed; An aeration zone located between said anaerobic tank and said aerobic tank and connected to aeration means; Aeration means connected to the aeration zone and supplying air in a downstream direction to the arrangement of the wastewater treatment apparatus; An air inlet tube having one end formed in the aeration zone starting from the aeration means; Wastewater inflow means installed in the lower portion of the anaerobic tank; A sludge outlet installed at the bottom of the column; And characterized in that it comprises a treatment water outlet installed in the upper portion of the aerobic tank, wastewater treatment method according to another proposal, wastewater is introduced into the wastewater treatment apparatus through the wastewater inlet means, the microorganisms adsorbed large porosity Treatment in an anaerobic bath containing contact media, followed by aeration in an aeration zone, and then processing in an aerobic bath comprising a polymer contact media with low porosity to which microorganisms are adsorbed and discharged to effluent. It features.
본 고안은 첨부한 도면을 참조하면서, 종래의 기술과 비교하여, 하기에 설명할 설명으로 부터 좀 더 명확하게 이해될 것이다.The present invention will be more clearly understood from the following description, in comparison with the prior art, with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 폐수 처리 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of a wastewater treatment apparatus according to the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 수온 변화를 나타낸 그래프이다.2 is in the wastewater treatment method according to the present invention It is a graph showing the water temperature change.
도 3은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 pH 변화를 나타낸 그래프이다.3 is It is a graph showing the pH change in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 4는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 COD 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the COD change in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 5는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 COD 제거 효율을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the COD removal efficiency in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 6은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 COD 부하량 변화에 대한 COD 제거 효율을 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the COD removal efficiency with respect to the COD load change in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 7은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총질소량 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the total nitrogen change in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 8은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 탈질 효율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the denitrification efficiency in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 9는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총질소 부하량 변화에 대한 탈질량을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the demassation with respect to the change in the total nitrogen load in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 10은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총인량 변화를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the change in total phosphorus in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 11은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 인의 제거 효율을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the removal efficiency of phosphorus in the wastewater treatment method according to the present invention.
도 12는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총인의 부하량 변화에 대한 인의 제거량을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the amount of phosphorus removal with respect to the change in total phosphorus loading in the wastewater treatment method according to the present invention.
본 고안의 폐수 처리 장치에 있어서, 혐기성조에 포함되는 공극률이 큰 접촉 여재는 폴링류, 고무, 세라믹류 및 토기가 바람직하고, 그 이유는 혐기성균 자체가 고농도이므로 공극이 작을 경우 폐쇄현상이 발생하기 때문이다. 한편, 본 고안의 바람직한 구현예에서는 혐기성조에 포함되는 접촉 여재로서 폐토기를 이용한다. 이는 폐토기가 본 고안의 혐기성조에서 요구하는 공극률을 만족하고, 기존에 상용되고 있는 여재들이 고가이기 때문이며, 또한 다른 여재와 비교하여 미생물 부착력이 우수하기 때문이다.In the wastewater treatment apparatus of the present invention, contact media having a large porosity included in the anaerobic tank are preferably polling, rubber, ceramics, and earthenware, and the reason is that anaerobic bacteria themselves Because of high concentration, small porosity causes closing phenomenon. On the other hand, in a preferred embodiment of the present invention uses waste earthenware as a contact medium included in the anaerobic tank. This is because the waste earthenware satisfies the porosity required by the anaerobic tank of the present invention, and the existing commercially available media are expensive, and also because the adhesion of microorganisms is superior to other media.
한편, 호기성조에 포함되는 공극률이 작은 중합체 접촉 여재는 폴리프로필렌류 또는 폴리비닐류를 이용하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 폐폴리비닐류를 이용하는 것이다. 이는 폐폴리비닐류가 호기성조에서 요구하는 공극률을 만족하고, 미생물에 대한 부착력이 우수하기 때문이다.On the other hand, the polymer contact medium having a small porosity included in the aerobic tank is preferably polypropylene or polyvinyl, most preferably waste polyvinyl. This is because the waste polyvinyl satisfies the porosity required in the aerobic tank and has excellent adhesion to microorganisms.
상기 혐기성조 및 호기성조의 접촉 여재는 서로 공극의 차이가 있고, 이에 따라 체류시간의 변화가 생기므로, 폭기 구역에 폭기 처리를 하는 경우에는 폭기 구역내에서 물의 순환이 이루어지고, 이에 폐수내의 유기질소가 질산화되고, 물의 순환에 의해 혐기성조의 일부가 무산소조화 되면서 탈질이 최종적으로 이루어진다.The anaerobic tank and the aerobic tank contact media has a gap between each other, and thus a change in residence time occurs. Therefore, when the aeration zone is subjected to an aeration zone, water is circulated in the aeration zone, and thus organic nitrogen in the wastewater. Nitrification is carried out, and part of the anaerobic tank is anaerobicly harmonized by the circulation of water, resulting in denitrification.
폭기 구역내에 노출되어 있는 공기 주입관의 길이는 폭기 구역 전체 길이에 대하여 80 ∼ 95%가 바람직하며, 이는 공기의 접촉지역을 늘리기 위함이고, 가장 바람직하게는 90%가 되도록 설치하는 것이다.The length of the air inlet tube exposed in the aeration zone is preferably 80 to 95% of the total length of the aeration zone, in order to increase the contact area of air, and most preferably to be 90%.
혐기성조 및 호기성조에 흡착되는 미생물은 종래 생물 여상법에 이용되는 혐기성균과 호기성균, 그리고 임의성균의 미생물을 이용할 수 있고, 바람직하고 편의적으로는 오수처리장치의 침전조 슬러지에 군락을 형성하는 미생물을 이용하는 것이다.The microorganisms adsorbed in the anaerobic tank and aerobic tank may use microorganisms of anaerobic bacteria, aerobic bacteria, and random bacteria, which are used in conventional biofiltration, and preferably, microorganisms that form colonies in the sedimentation tank sludge of the sewage treatment apparatus may be used. It is to use.
상술한 바와 같이 본 고안 폐수 처리 장치는 전체적으로는 컬럼 형태로 이루어져 있어 폐수 처리가 종방향으로 수행되므로, 사용 면적을 크게 감소시킬 수 있고, 통상적인 폐수 처리 장치에 설치되는 침전조를 별도로 구비하지 아니하여도 처리 과정동안 형성되는 슬러지를 처리할 수 있게 된다.As described above, the wastewater treatment apparatus of the present invention is formed in a column shape as a whole, so that the wastewater treatment is performed in the longitudinal direction, so that the use area can be greatly reduced, and a sedimentation tank installed in a conventional wastewater treatment apparatus is not provided separately. It is possible to treat the sludge formed during the process.
한편, 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서, 수리적 체류 시간 (Hydraulic retention time; HRT)은 10 시간 내지 30 시간이 바람직하며, 보다 바람직하게는 12 내지 24 시간이고, 가장 바람직하게는 18 시간이다.Meanwhile, in the wastewater treatment method according to the present invention, the hydraulic retention time (HRT) is preferably 10 hours to 30 hours, more preferably 12 to 24 hours, and most preferably 18 hours.
폭기 구역내에서의 폭기는 간헐폭기 또는 연속폭기에 의해 이루어진다. 상기 간헐폭기는 폭기주기와 비폭기 주기를 주어서 폭기를 시킬 경우 호기성균이 우점을 하고 비폭기때는 통성미생물이 존재하게 해서 질소, 인제거를 목적으로 하는 처리 방법이다. 그러나 간헐폭기에 의하는 경우에는 유기물, 질소 및 인의 제거에 한계가 있다. 따라서 유기물과 질소, 인의 고효율 처리율을 얻기 위해서 본 고안에서는 바람직하게 연속폭기에 의해 폭기를 수행한다.Aeration within the aeration zone is by intermittent or continuous aeration. The intermittent aeration is a treatment method for the purpose of removing nitrogen and phosphorus by allowing aerobic bacteria to predominate when aeration and aeration cycles are given, and when a non-aeration occurs, breathable microorganisms are present. However, the intermittent aeration limits the removal of organics, nitrogen and phosphorus. Therefore, in order to obtain high efficiency treatment rate of organic matter, nitrogen, and phosphorus, the present invention preferably performs aeration by continuous aeration.
폭기 구역에서의 용존 산소량은 2 ∼ 6 ㎎/ℓ로 조절되는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 4 ㎎/ℓ이다.The amount of dissolved oxygen in the aeration zone is preferably adjusted to 2 to 6 mg / l, most preferably 4 mg / l.
이하, 실시예를 통하여 본 고안을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 고안을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 고안의 요지에 따라 본 고안의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only intended to describe the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments according to the gist of the present invention to those skilled in the art to which the present invention belongs. Will be self-evident.
실시예 1: 본 고안에 따른 폐수 처리 장치의 제작Example 1: Manufacture of wastewater treatment apparatus according to the present invention
도 1은 본 고안에 따른 폐수 처리 장치의 개략도이다. 도 1 에서 도시한바와 같이, 본 고안 폐수 처리 장치의 컬럼(1)을 투명 아크릴을 사용하여 입상형으로 제작하였다 (지름 15 cm × 길이105 cm). 이어, 하단에 접촉 여재로 사용되는 폐토기를 높이 30 cm로 충진하여 혐기성조(2)를 설치하였고, 중간의 혐기성조와 호기성조 사이의 폭기 시키는 지역의 높이는 35 cm이고 상단에 접촉 여재로 사용되는 폐비닐 높이 35 cm로 충진하여 호기성조(3)를 설치하였다. 총 여재 충진율은 66.5%이었다.1 is a schematic view of a wastewater treatment apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the column 1 of the wastewater treatment apparatus of the present invention was produced in a granular shape using transparent acrylic (15 cm in diameter × 105 cm in length). Subsequently, the anaerobic tank 2 was installed by filling the waste earth used as a contact medium at the bottom with a height of 30 cm, and the height of the aeration area between the middle anaerobic tank and the aerobic tank was 35 cm and used as the contact medium at the top. The waste vinyl was filled with a height of 35 cm to install an aerobic tank 3. The total media filling rate was 66.5%.
호기성조와 혐기성조 사이의 폭기구역(4)내에 공기를 주입하기 위한 폭기수단으로서 에어펌프(5)를 설치하고 공기 주입관(6)을 연결한 다음, 공기 주입관(6)의 한 쪽 말단을 폭기구역(4)에 놓이도록 하였다. 한편, 본 고안에 적합한 폭기를 하기 위하여 공기 주입관의 말단을 혐기성조 상부와 5 ㎝ 떨어지도록 설치하였다.As an aeration means for injecting air into the aeration zone 4 between the aerobic tank and the anaerobic tank, an air pump 5 is installed, the air inlet tube 6 is connected, and one end of the air inlet tube 6 is connected. To be placed in the aeration area (4). On the other hand, in order to aeration suitable for the present invention, the end of the air inlet pipe was installed 5 cm away from the upper anaerobic tank.
폐수 처리 장치에 일정하게 폐수를 공급하기 위하여 폐수 저장조(7)에 정량펌프(8; Watson Marlow, 604S)를 연결하고 정량펌프를 관을 이용하여 혐기성조의 하부에 연결하였다. 폐수 처리 장치의 바닥부에 슬러지 배출구(9)를 설치하고, 이 슬러지 배출구에 조절밸브(10)를 장착하였으며, 상부에 처리수 배출구(11)를 설치하였다. 최종적으로 혐기성조의 폐토기에 혐기성 미생물을 접종하였고, 호기성의 폐비닐에는 호기성 미생물을 접종하였다.In order to constantly supply wastewater to the wastewater treatment apparatus, a quantitative pump (8; Watson Marlow, 604S) was connected to the wastewater storage tank 7, and the quantitative pump was connected to the lower portion of the anaerobic tank using a tube. A sludge outlet 9 was installed at the bottom of the wastewater treatment apparatus, a control valve 10 was mounted at the sludge outlet, and a treated water outlet 11 was installed at the top. Finally, anaerobic microorganisms were inoculated into the anaerobic waste earthenware, and aerobic waste vinyl was inoculated with aerobic microorganisms.
실시예 2: 본 고안에 따른 폐수 처리 방법의 실시Example 2: implementation of the wastewater treatment method according to the present invention
실시예 1에서 제조한 본 고안 폐수 처리 장치의 운행은 실온에서 실시하였고, 처리되는 폐수는 식당 폐수를 이용하였으며, 유입되는 유량은 HRT가 12 hr일 경우 46 ℓ, 18 hr일 경우 30.7 ℓ, 24 hr일 경우 23 ℓ로 하였다. 역 세척 및 폐슬러지 처리는 1달에 1회씩 하였으며, 폭기는 연속폭기식으로 하였고, 용존산소량을 4 ∼ 6 ㎎/ℓ로 유지하였다.The wastewater treatment apparatus of the present invention prepared in Example 1 was operated at room temperature, and the wastewater to be treated was used as restaurant wastewater, and the inflow rate was 46 L when HRT was 12 hr, 30.7 L and 24 when 18 hr. In the case of hr, it was set to 23L. Backwashing and waste sludge treatment were performed once a month, aeration was continuous aeration, and the dissolved oxygen was maintained at 4-6 mg / l.
실험예 1: 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 수온 변화의 측정Experimental Example 1 Measurement of Water Temperature Change in Wastewater Treatment Method According to the Invention
실시예 2와 같이 본 고안에 따른 폐수 처리 방법을 실시하는 경우, 유입수와 유출수의 수온을 수은 온도계를 이용하여 측정하였다.When implementing the wastewater treatment method according to the present invention as in Example 2, the water temperature of the influent and effluent was measured using a mercury thermometer.
도 2는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 수온 변화를 나타낸 그래프이다, 도 2에서 도시한 바와 같이, 유입수와 유출수의 수온차가 크지 않았고, 단지 시간이 지날수록 외부 온도 영향을 받아 유입수와 유출수의 수온이 상승하였다. 수온의 최하 온도는 17℃이고, 최고온도는 26℃였고, 유입수의 평균 수온은 20℃, 유출수의 평균 수온은 20.2℃로 나타났다. 수온의 상승으로 인한 미생물의 활성화로 폐수 처리 효율이 다소 증가하였다.Figure 2 is a graph showing the change in water temperature in the wastewater treatment method according to the present invention, as shown in Figure 2, the difference in water temperature between the influent and the effluent is not large, but only over time under the influence of external temperature influent and effluent The water temperature rose. The lowest temperature of the water temperature was 17 ℃, the highest temperature was 26 ℃, the average water temperature of the influent was 20 ℃, the average water temperature of the effluent was 20.2 ℃. The efficiency of the wastewater treatment was slightly increased due to the activation of microorganisms due to the rise of the water temperature.
실험예 2: 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 pH 변화의 측정Experimental Example 2: Measurement of pH Change in Wastewater Treatment Method According to the Invention
실시예 2와 같이 본 고안에 따른 폐수 처리 방법을 실시하는 경우, 유입수와 유출수의 pH 변화를 pH 측정기 (ORION사, Model 420A)를 이용하여 측정하였다.When implementing the wastewater treatment method according to the present invention as in Example 2, the pH change of the influent and effluent was measured using a pH meter (ORION, Model 420A).
도 3은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 pH 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3 에서 도시한 바와 같이, 유입수의 경우 평균 pH는 6.23이었고, 유출수의 경우 7.53이었다. 따라서 미생물의 성장에 최적 pH 범위인 6.5 ∼ 7.5를 크게 벗어나지는 않았다. 간혹 유입수의 경우 pH가 6이하로 떨어지는 경우도 있었지만 폐수 처리 효율에는 크게 영향을 미치지는 않았다. 또한 유출수의 pH가 7 이상으로 증가를 하는데 그 이유는 탈질에 의한 pH 상승의 효과라고 추측된다.3 is a graph showing the pH change in the wastewater treatment method according to the present invention. As shown in FIG. 3, the average pH was 6.23 for influent and 7.53 for effluent. Therefore, the optimum pH range for the growth of microorganisms 6.5 ~ 7.5 did not deviate significantly. Occasionally, the influent had a pH drop below 6, but it did not significantly affect wastewater treatment efficiency. In addition, the pH of the effluent increases to 7 or more because it is assumed that the effect of the pH increase by denitrification.
실험예 3: 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 COD 변화의 측정Experimental Example 3: Measurement of COD Change in Wastewater Treatment Method According to the Invention
실시예 2와 같이 본 고안에 따른 폐수 처리 방법을 실시하는 경우, 유입수와 유출수의 COD 변화를 중크롬산 칼륨법 (Standard Method)을 이용하여 측정하였다.When performing the wastewater treatment method according to the present invention as in Example 2, the change in COD of the influent and effluent was measured using the potassium dichromate method (Standard Method).
도 4는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 COD 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4 에서 도시한 바와 같이, 유입수의 COD 농도는 최하 359.5 ppm에서 최고 1041.9 ppm이었고, 유입수의 평균 농도는 HRT가 12 hr인 경우에는 636.8 ppm, 18 hr인 때에는 649.3 ppm, 24 hr에는 723.9 ppm을 나타냈고, 유출수의 COD 평균 농도는 HRT에 따라 12 hr에는 178.1 ppm, 18 hr에는 40.7 ppm, 24 hr에는 59.4 ppm으로 나왔다. 따라서, HRT가 18 hr일 때 폐수 처리효율이 가장 우수함을 알 수 있었다.4 is a graph showing the COD change in the wastewater treatment method according to the present invention. As shown in FIG. 4, the COD concentration of the influent was 1041.9 ppm at the lowest 359.5 ppm, and the average concentration of the influent was 636.8 ppm when the HRT was 12 hr, 649.3 ppm at 18 hr, and 723.9 ppm at 24 hr. The average COD concentration of the effluent was 178.1 ppm at 12 hr, 40.7 ppm at 18 hr, and 59.4 ppm at 24 hr, depending on the HRT. Therefore, it was found that the best wastewater treatment efficiency when the HRT is 18 hr.
HRT가 12 hr일 때는 혐기조와 호기조가 접촉하는 체류시간이 4 hr정도로 짧아서 처리효율이 많이 떨어지는 것을 볼 수 있었으나, HRT를 18 hr 이상 주었을 경우에는 체류시간이 길어져 미생물에 의한 유기물 분해가 활발하게 이루어 지는 것으로 추측된다. 한편, HRT가 24 hr인 경우보다 18 hr인 경우가 처리효율이 향상되는 이유는 온도 상승으로 인한 미생물의 활성도가 증가하여 처리효율이 증가하기 때문인 것으로 추측된다.When the HRT was 12 hr, the residence time between the anaerobic tank and the aerobic tank was short, about 4 hr, and the treatment efficiency decreased.However, when the HRT was given more than 18 hr, the residence time was longer, resulting in active decomposition of organic matter by microorganisms. It is assumed to be lost. On the other hand, when the HRT is 18 hr than the case of 24 hr, the treatment efficiency is improved because the activity of the microorganism due to the temperature increase is estimated to increase the treatment efficiency.
COD의 처리효율은 HRT가 12 hr인 때는 27일차 이후부터 안정화에 접어든 모습을 볼 수 있었고, HRT가 18 hr인 때는 95일차부터 안정화에 들어갔음을 알 수 있 었다. HRT가 24 hr인 때는 45일차부터 안정화에 들어갔다. 이 안정화 기간중의 처리효율을 살펴보면 유출수의 농도가 각각 136.08 ppm, 27.35 ppm 및 48.17 ppm으로 나타났다. 따라서 이 때의 평균 제거율은 첨부 도 5에서 확인할 수 있듯이, 각각 76.59%, 95.38% 및 93.29%로 실질적인 처리효율이 상승했음을 알 수 있었다.The treatment efficiency of COD was stabilized after day 27 when HRT was 12 hr, and stabilized from day 95 when HRT was 18 hr. It was. When the HRT was 24 hrs, stabilization started on day 45. The treatment efficiencies during this stabilization period were 136.08 ppm, 27.35 ppm and 48.17 ppm, respectively. Therefore, the average removal rate at this time, as can be seen in the accompanying Figure 5, it can be seen that the actual treatment efficiency increased to 76.59%, 95.38% and 93.29%, respectively.
그리고 CODcr/BOD5의 비는 유입수의 경우 평균 1.97을 나타냈고, 유출수의 경우는 평균 2.75정도로 나타났다.The ratio of CODcr / BOD5 was 1.97 for influent and 2.75 for effluent.
도 5 는 본 고안에 따른 폐수처리방법에 있어서의 HRT에 따른 COD 제거율을 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시한 바와 같이, HRT가 12 hr, 18 hr 및 24 hr인 경우 평균 제거율이 71.1%, 93.8% 및 91.3%임을 알 수 있다. 또한, 도 5 에서 도시한 바와 같이, 유입수의 농도는 변화가 상당히 크지만, 처리수 농도는 유입수 농도처럼 커다란 변화가 없이 거의 일정하게 안정화된 상태임을 알 수 있다. 이는 본 고안 폐수 처리 장치 및 방법이 COD 부하에 대한 적응성이 우수함을 나타내는 것이다.5 is a graph showing the COD removal rate according to HRT in the wastewater treatment method according to the present invention. As shown in FIG. 5, when the HRT is 12 hr, 18 hr, and 24 hr, it can be seen that the average removal rates are 71.1%, 93.8%, and 91.3%. In addition, as shown in Figure 5, the concentration of the influent is very large, it can be seen that the treated water concentration is stabilized almost constant without a large change such as the influent concentration. This indicates that the wastewater treatment apparatus and method of the present invention have excellent adaptability to COD load.
도 6 은 본 고안에 따른 폐수처리방법에 있어서의 COD 부하량에 따른 COD 제거효율을 나타낸 그래프이다. 도 6 에 도시한 바와 같이, COD 부하의 증가에 따라 처리효율이 저하되는 현상은 관찰되지 않는다. 이는 본 고안에 따른 폐수 처리 장치 및 방법이 COD 부하량에 대한 적응 능력이 우수함을 보여주는 것이다.6 is a graph showing the COD removal efficiency according to the COD load in the wastewater treatment method according to the present invention. As shown in FIG. 6, the phenomenon that the treatment efficiency decreases with the increase of the COD load is not observed. This shows that the wastewater treatment apparatus and method according to the present invention have excellent adaptability to COD load.
실험예 4: 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총질소량 변화의 측정Experimental Example 4 Measurement of Total Nitrogen Change in Wastewater Treatment Method According to the Invention
실시예 2와 같이 본 고안에 따른 폐수 처리 방법을 실시하는 경우, 유입수와 유출수의 총질소량 (T-N) 변화를 수질오염공정시험법중 자외선 흡광도법 (김복현 등, 수질환경오염시험법, 동화기술 출판사, 247(1999))을 이용하여 측정하였다.When the wastewater treatment method according to the present invention is carried out as in Example 2, the change in total nitrogen (TN) of the influent and the effluent is determined by the UV absorbance method (Kim Bok-Hyun, water pollution test method, assimilation technology publishing company). , 247 (1999)).
도 7은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총질소량 변화를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 탈질 효율을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총질소 부하량 변화에 대한 탈질량을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a change in total nitrogen in the wastewater treatment method according to the present invention, Figure 8 is a graph showing the denitrification efficiency in the wastewater treatment method according to the present invention, Figure 9 is a wastewater treatment according to the present invention It is a graph which shows the demassation with respect to the change of the total nitrogen load in a method.
도 7 내지 도 9 에서 도시한 바와 같이, 유입수의 평균 T-N 농도는 HRT가 12 hr, 18 hr 및 24 hr인 경우 각각 29.92 ppm, 31.74 ppm 및 30.24 ppm을 나타냈고, 유출수의 평균 T-N 농도는 각각 6.05 ppm, 6.13 ppm 및 5.37 ppm이었으며, T-N의 평균 제거율은 HRT 12 hr인 경우에는 77.3%, 18 hr인 경우에는 84.23%, 24 hr인 경우에는 79.7%로 나타났다.As shown in Figs. 7 to 9, the average TN concentration of the influent showed 29.92 ppm, 31.74 ppm and 30.24 ppm, respectively, when the HRT was 12 hr, 18 hr and 24 hr, and the average TN concentration of the effluent was 6.05, respectively. ppm, 6.13 ppm and 5.37 ppm, and the average removal rate of TN was 77.3% for HRT 12 hr, 84.23% for 18 hr, and 79.7% for 24 hr.
TN의 처리효율이 HRT가 24 hr인 경우보다 18 hr인 경우가 높은 이유는 질산화균의 성장이 온도가 10℃ 증가했을 때 약 2배의 증식 속도를 나타내므로, 수온의 상승으로 인한 질산화균의 활성이 처리효율에 영향을 미친 것으로 추측된다.The reason why the treatment efficiency of TN is 18 hr is higher than that of HRT 24 hr is that the growth rate of nitrifier shows about 2 times growth rate when the temperature is increased by 10 ℃. It is assumed that activity affects the processing efficiency.
한편, 본 고안에 따른 폐수 처리 장치 및 방법이 탈질조를 이용하지 않고, 처리수의 반송 단계도 포함하지 않는 것을 고려한다면 상기 결과는 놀라운 것이며, 이는 혐기성조와 호기성조에서 접촉 여재로 사용된 폐토기 및 폐비닐의 구조 차이가 폭기 수단에 의해 제공되는 공기로 하여금 폭기 구역내 물의 순환을 초래하여 혐기성조의 일부가 무산소조화 됨으로써 탈질 반응을 유발하기 때문이다.On the other hand, if the waste water treatment apparatus and method according to the present invention does not use a denitrification tank and does not include a return step of the treated water, the result is surprising, which is the waste earthenware used as contact media in anaerobic and aerobic tanks. And the difference in the structure of the waste vinyl causes the air provided by the aeration means to cause the circulation of water in the aeration zone so that a part of the anaerobic tank is anaerobic, causing a denitrification reaction.
실험예 5: 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총인량 변화의 측정Experimental Example 5: Measurement of total phosphorus change in wastewater treatment method according to the present invention
실시예 2와 같이 본 고안에 따른 폐수 처리 방법을 실시하는 경우, 유입수와 유출수의 총인량 (T-P) 변화를 수질오염공정시험법중 아스코르빈산 환원법 (김복현 등, 수질환경오염시험법, 동화기술 출판사, 259(1999))을 이용하여 측정하였다.When the wastewater treatment method according to the present invention is carried out as in Example 2, the ascorbic acid reduction method (Kim Bok-hyun, water pollution test method, assimilation technology) of the total intake and effluent changes in the water pollution process test method 259 (1999).
도 10은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총인량 변화를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 인의 제거 효율을 나타낸 그래프이고, 도 12는 본 고안에 따른 폐수 처리 방법에 있어서의 총인의 부하량 변화에 대한 인의 제거량을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the total phosphorus change in the wastewater treatment method according to the present invention, Figure 11 is a graph showing the removal efficiency of phosphorus in the wastewater treatment method according to the present invention, Figure 12 is a wastewater according to the present invention It is a graph which shows the removal amount of phosphorus with respect to the load change of the total phosphorus in a processing method.
도 10 내지 도 12 에서 도시한 바와 같이, 유입수의 평균 T-P 농도는 HRT가 12 hr, 18 hr 및 24 hr일 때 각각 21.5 ppm, 15.38 ppm 및 19.9 5ppm이고 유출수의 평균 T-P 농도 역시 각각 14.92 ppm, 11.5 ppm 및 13.17 ppm을 나타냈다.As shown in Figs. 10 to 12, the mean TP concentrations of the influent were 21.5 ppm, 15.38 ppm and 19.9 5 ppm, respectively, when the HRT was 12 hr, 18 hr and 24 hr, and the average TP concentration of the effluent was also 14.92 ppm and 11.5, respectively. ppm and 13.17 ppm.
상기한 T-N의 제거율에 비해 인의 제거효율이 떨어지는 이유는 과폭기에 의한 DO가 높아짐에 따라 질산화는 잘 이루어지는 반면 인은 제한인자로 작용하기 때문이다.The reason why the removal efficiency of phosphorus is lower than the removal rate of T-N is that the phosphorylation acts as a limiting factor while nitrification is well performed as the DO due to the overaeration increases.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 상향류식 충전상 컬럼형 폐수 처리 장치를 제공한다. 또한, 본 고안은 상기 상향류식 충전상 컬럼형 폐수 처리 장치를 이용한 폐수 처리 방법을 제공한다. 본 고안의 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 방법은 별도의 폭기조 또는 반송 없이도 큰 효율로 유기물 제거 및 탈질을 수행하고, 폐토기 및 폐비닐을 접촉여재로 사용할 수 있으며, 컬럼형의 장치이므로 사용면적을 크게 감소시키므로, 경제적이고 에너지 절감의 효과가 있는 폐수 처리를 가능케 한다.As described in detail above, the present invention provides an upflow packed bed column type wastewater treatment apparatus. In addition, the present invention provides a wastewater treatment method using the upflow packed bed column wastewater treatment apparatus. The wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method of the present invention can remove and denitrate organic matter with great efficiency without a separate aeration tank or conveyance, and can use waste earthenware and waste vinyl as contact media, and use a large area because it is a column type device. This reduces the cost of wastewater treatment, which is economical and energy saving.
본 고안의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로 부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.While the preferred embodiments of the present invention have been described using specific terms, such descriptions are for illustrative purposes only, and various changes and changes may be made without departing from the spirit and scope of the following claims. It must be understood.
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