KR20030057220A - 연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템 및 운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용존산소농도 측정을 통한 연속식 회분 반응기(SBR)의 운전 제어방법 및 운전 제어 시스템에 관한 것으로, 연속식 회분반응기에서 용존산소 변화량의 측정을 통해 유기물과 암모니아가 완전히 산화하는 반응종료 시점을 파악하여 유입 오/폐수의 수질변동에 따라 탄력적으로 반응기를 운전함으로써, 처리수의 수질을 개선할 수 있으며 이러한 제어는 용존산소의 모너터링을 통하여 조작되므로 운전방법이 간단하다.

Description

연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템 및 운전 제어방법{CONTROLLING SYSTEM FOR A SEQUENING BATCH REACTOR AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 용존산소농도의 측정을 통한 연속식 회분 반응기(SBR)의 운전제어방법 및 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 연속식 회분반응기에서 용존산소의 변화량을 측정하고 시간당 용존산소 변화량이 일정수치에 도달하는 시점을 반응종료 시점으로 하여 연속식 회분 반응기의 운전을 제어하는 방법 및 이를 위한 제어 시스템에 관한 것이다.

연속식 회분반응기(Sequencing Batch Reactor, SBR)는 유입-유출의 과정을 반복하며 운전되는데, 각각의 공정은 오/폐수의 유입기(fill), 반응기(reaction), 침전기(settle), 배출기(draw) 그리고 휴지기(idle)로 구성된다. 상기 유입기과 반응기 단계에서 원수의 유입과 더불어 반응이 진행되며, 반응이 종료된 후 미생물들이 플럭(floc)을 이루며 침전되고, 처리된 상등수는 배출된다. 새로운 오/폐수의 유입은 잠시 동안의 휴지기를 거치고 나서 시작된다.

일반적으로 연속식 회분반응기는 생물학적 산소 요구량(BOD), 질소 및 인의 제거능이 탁월하며, 연속식 회분반응기는 비용이 적게 소요되며, 정해진 시간의 배열에 따라 각 단위 공정이 연속적으로 행해져 이차 침전지가 불필요하고 최소 부지면적이 요구되므로 소규모 처리시설에 적합한 것으로 알려졌다. 또한 사상균의 제어가 용이하며 시공이 간편하여 오/폐수의 안정적 관리 측면에서 매우 바람직한 공정이다.

그러나, 현재 사용되고 있는 연속식 회분반응기의 운전 방법은 일정량의 유입수에 대해 일정 체류시간을 가지는 공정으로 수행되어 유입수질의 변동에 탄력적으로 운영되지 못하고 있는 실정이다. 예를 들어 유입수중 처리대상물질의 농도가 낮은 경우에 반응기는 처리시간이 지나치게 길고, 대상물질의 농도가 높은 경우에는 처리되지 않은 처리대상물질이 유출수에 함유되어 배출되므로 처리수질의 안정적인 관리가 어렵다는 점이다. 따라서, 인력에 의한 운전조작이 번잡하고 운전조작을 위한 제어기에 충분한 신뢰성이 없어 하수처리에 실용화되지 못하고 있으나, 날로 발전되는 제어장치 등의 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 발달로 이에 대한 신뢰성이 유지되면서 연속식 회분반응기의 운전제어방법 및 이를 위한 시스템의 개발이 필요한 시점이다.

최근에 이러한 유입수질의 변동에 대하여 산화환원전위(ORP)를 이용한 자동제어 기술이 한국특허공개공보 제 2001-10216호에 개시되었다. 그러나, 이러한 제어방법에서는 ORP를 통해 반응 종료시점을 파악하는 센서의 불안정한 작동으로 인해 반응기를 정확히 운전제어하기가 어려우므로 pH와 연동관리하여 센서에서 나타나는 불안정한 작동을 보완하고자 하였다. 그러나, 오/폐수의 성상 변화 및 ORP의 변화를 유도하는 인자가 아래 식 1과 같이 많기 때문에, ORP/pH를 이용한 자동제어방법은 아직까지도 실제 현장에 적용되지 못하고 있는 실정이다.

반응기중 산소 제공량을 조절하는 방법으로는 활성슬러지 공정에서 반응기중 호기성 미생물의 환경을 적절히 유지하기 위해서 미생물 농도등을 모니터링하여 산소 제공량을 변화시킨 기술이 있었으나, 이는 공기량의 공급을 제어함으로서 송풍기에 의한 과다 사용전력량을 제어하여 전력량의 낭비 및 호기성 미생물에게 양호한 환경조건을 유지하는 것을 목적으로 한 것이다. 이 방법에 의한 결과, 반응기내로 용존산소 공급량을 조절함으로써 용존산소농도가 3 ㎎/ℓ로 유지될 때 유기물 및 질산화의 제거효과가 가장 높았다고 보고되었다. 그러나 본 방법에서 추구하는 바와 같이, 실제적으로 활성슬러지 공정으로 유입되는 유입수의 성상은 매우 다양한데 이에 따른 수질변동을 보상해주는 방법은 앞에서 언급한 용존산소의 공급제어로는 한계가 있다.

본 발명에서는 종래 기술의 문제점을 보완하고자 수중의 산소농도의 분압(용존산소의 량) 특성을 파악하여 제어함으로서 활성슬러지 공정의 제어를 보다 단순하게 하고 그 효과를 극대화하여 안정된 처리 수질을 확보하는 새로운 연속식 회분 반응기의 제어방법 및 시스템이 절실히 필요하다.

본 발명의 목적은 유입수질의 변동에 관계없이 안정된 처리수질을 확보하기 위하여 연속식 회분반응조의 용존산소농도 측정을 통한 연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 유입수질의 변동에 관계없이 안정된 처리수질을 확보하기 위하여 연속식 회분반응조의 용존산소농도 측정을 통한 연속식 회분반응기의 운전 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에서 용존산소 모니터링을 통한 연속식 회분반응기의 운전 개선방법에 대한 장치를 나타내는 개략도이다.

도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 반응기내 용존산소농도와 암모니아 변화량을 나타내는 그래프이고, 도 2b는 도2a에 나타난 용존산소의 변화량을 시간에 따른 변화량()으로 나타낸 그래프이다.

도 3a는 본 발명의 실시예 2에 따른 반응기내 용존산소농도와 암모니아 변화량을 나타내는 그래프이고, 도 3b는 도 3a에 나타난 용존산소의 변화량을 시간에 따른 변화량으로 나타낸 그래프이다.

도 4는 식당오수 유입수의 COD 농도분포를 나타낸 그래프이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은

오/폐수 처리를 위한 연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템에 있어서,

반응기내의 용존산소농도를 측정하는 용존산소농도 측정부,

상기 측정된 용존산소 농도를 입력받아 시간에 따른 용존산소농도의 변화량()값을 얻는 연산부, 및

상기 시간에 따른 용존산소농도 변화량()에 따라 산소주입 중단여부를 결정하는 제어부를 포함하는 연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템을 제공한다. 바람직하게는 용존산소농도 측정부는 상기 반응기내에 균등하게 위치하는 2개 이상, 더욱 바람직하게는 4개 이상의 용존 산소 농도 측정부를 구비하여 평균 용존산소농도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 오/폐수 처리를 위한 연속식 회분반응기의 운전 제어방법에 있어서,

(a) 반응기내의 용존 산소 농도를 측정하는 단계,

(b) 상기 측정된 용존 산소 농도의 시간에 따른 변화량()을 계산하는 단계,

(c) 상기 계산된값에 따라 산소주입 중단여부를 결정하는 단계를 포함하는 연속식 회분반응기의 운전 제어방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 반응기내 용존산소농도의 측정을 통한 연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 연속식 회분반응기를 이용한 오/폐수 처리공정에서 유기물의 분해 및 질산화가 완료되는 시점을 파악함으로써 유입수질의변동에 연동하여 안정한 처리수질을 확보하는 연속식 회분반응기의 운전 제어 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 연속식 회분 반응기에 의한 오/폐수처리는 유입기(Fill time), 반응기(React time), 침전기(Settler time), 유출기(Decant time) 및 휴지기(Idle time)등의 5가지 공정이 1조내에서 이루어진다.

1) 폐수유입기: 반응조의 최대용량에 25%∼100%의 폐수(유지물)를 유입한다, 이때 통상 1주기의 시간분율로 25% 시간이 소요된다.

2) 반응기: 반응조의 최대용량인 100%의 폐수를 1주기의 시간분율로 35% 시간동안 공기폭기와 교반을 하며 유기물질 제거, 탈질, 탈인반응이 수행되는 공정으로 혐기공정에서는 탈질반응 및 인의 방출을 유도하고 유기 질소는 암모니아의 형태로 가수분해한다. 연속되는 호기조건에서 인의 과잉섭취를 유도하며 질산화가 완료된다.

3) 침전기: 1주기당 시간분율의 20%시간동안 침전을 이루는데, 폭기와 교반을 중지하고 활성 슬러지의 침전물(flock)을 중력 침전시켜 상징수와 분리한다.

4) 유출기: 1주기당 시간분율의 15%시간동안 상징수를 모터 등을 이용 유출하며, 적정량으로 쌓인 슬러지 또한 유출한다.

5) 휴지기: 1주기당 시간분율의 5%시간동안 다음주기가 시작되기 전에 대비하는 기간이며 필요에 따라 교반이나 폭기과정을 갖기도 한다.

본 발명에 따른 연속식 회분 반응기의 제어시스템을 도 1을 들어 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 통상의 연속식 회분 반응기는 오/폐수 유입을 위한 유입펌프, 교반기가 구비된 반응조, 반응조에 공기를 공급하는 블라우어, 및 배출펌프로 이루어져 있다. 본 발명의 연속식 회분반응기의 오/폐수처리 시스템은 통상의 연속식 회분반응기에 대해서 반응조내에 용존산소농도 측정부와 이로부터 입력된 용존산소농도를 이용하여 시간에 따른 용존산소농도 변화량()를 계산하는 연산부, 및 상기값을 이용하여 산소주입 여부를 제어하는 제어부를 추가로 포함한다.

본 발명의 일예에서 도 1을 참고로 하여 오/폐수 처리의 제어방법을 설명하면, 유입수(오/폐수)를 유입펌프를 이용하여 반응조내로 공급하고 블로우워를 이용하여 반응조내 공기를 적정 수치로 공급하고, 반응조에서 포기가 시작되는 시점에서 반응조내 용존산소량을 모니터링하기 시작한다.

본 발명에서 용존산소 측정부는 용존산소 농도를 측정하기 위한 모든 장치가 이용될 수 있으며, 바람직하게는 용존산소미터(DO meter)이다. 또한, 용존산소농도는 하나의 장치로 측정할 수도 있으나, 바람직하게는 2개 이상의 용존산소측정부를 이용하여 측정한 값을 평균하여 사용한다.

또한, 상기 연산부는 측정된 용존산소 농도로부터 시간에 따른 용존산소농도의 변화량()값을 계산하여 얻어진 결과값에 기초하여 제어부로 신호를 보낸다. 연산부는 통상적으로 계산기능이 가능한 컴퓨터를 사용할 수 있다.

상기 제어부는 연산부에서 얻어진 결과값에 기초하여 산소주입여부를 결정하는 장치로서, 일례로 공기공급 블로우워를 차단하여 산소주입을 중단함으로써 반응을 종료시킨다. 반응 종료시점은값이 0 ±(최대값의 5%) 편차를 갖는 시점으로 정하며, 바람직하게는 상기 값이 30초 내지 120 분간 지속되는 시점으로 한다. 이론적으로는값이 0이 되는 시점에서 바로 산소주입을 중단하거나 가능한한 빠른 시간내에 중단하는 것이 바람직하나, 실제로는 상기한 "최대값의 5%"의 편차와 이러한 값이 지속되는 시간은 용존산소 측정장치의 기기적 민감도를 고려한 것으로 용존산소의 전기적 안정성과 용존산소 투과막에 순간적으로 이 물질이 접착함으로써 나타나는 순간적인 측정 에러를 보상하기 위한 고려가 필요하기 때문이다.

상기 반응기의 포기과정에서 나타나는 공기중 산소의 거동은 수중으로 유입되는 산소와 탈기되는 산소, 그리고 활성슬러지 미생물에 의한 유기물의 산화(반응식 2), 그리고 암모니아성 질소에 의한 산소의 소모로 나타난다(반응식 3).

유기물 + 2O₂= CO₂+ 1/2 H₂O

NH₄ ⁺+ 5/2O₂= NO₃ ^-+2H₂O

상기 반응식 2 및 3의 반응이 완료하게 되면 블로우워를 통해 수중으로 전달되는 산소와 수중의 산소가 대기 중으로 날아가는 탈기만이 남게 된다. 일반적으로반응구간 동안은 산소의 전달이 탈기보다 크므로 상기 반응식 2 및 3의 반응이 완료되는 시점에 순간적으로 용존산소의 증가현상이 나타나며 이 순간적 증가후에는수중으로 산소의 전달과 탈기가 평형을 이루며 일정양의 용존산소농도를 보여 주게 되므로, 시간에 따른 용존산소 변화량이 0 또는 0에 근사한 값을 갖게 되는 것이다.

본 발명의 일례에서, 연속식 회분반응기의 운전을 도 1에 표시된 반응장치를 이용하여 설명하며, 유입펌프를 이용하여 유입수(오/폐수)를 반응조내로 1시간 이내에 총 반응조 부피 대비 30%만큼 채운 후, 블로우워를 이용하여 반응조내에 공기를 공급한다. 이 때 포기량은 반응종료시점으로 최종농도가 6 ㎎/ℓ가 될 수 있도록 포기량을 조절한다. 포기가 시작되는 시점(예컨대 유입수가 반응조에 채워지기 시작한 후 1시간)에서 반응조 내 용존산소농도를 모니터링을 시작한다.

오염물질을 처리하기 위한 처리공정에 있어서 주요한 처리인자는 유입수의 성상변화이다. 기존의 오/폐수 처리설비에 있어서 설계기준은 표준화된 유입수의 수질에 근간을 하고 있으나 실제적으로 유입하수의 수질 변동폭은 2배 내지 10배 이상이며, 용량이 비교적 작은 오/폐수 처리설비의 경우 유량조정조가 한정적 공간을 가질 수밖에 없으므로 유입수의 변동폭에 따른 처리수의 수질악화는 당연한 결과이라고 볼 수 있다. 도시하수 처리장의 유입원소 COD변화를 보면(도 4), 유입수의 변동에 따른 안정적인 처리효율을 가진 처리설비를 장치하기 위해서 유량조정조의 용량에 따라 유입수의 양을 정할 수는 있으나, 유량조정조의 역할이 미미할 경우 최대 농도인 600㎎/ℓ를 설계인자로 이용할 수 밖에 없다. 따라서, 도 6에서살펴본 바와 같이, 오/폐수중 COD변화는 매우 다양하므로 초기 유입수의 성상에 따라 연속식 회분반응기를 적절히 운전할 필요가 있다.

본 발명의 연속식 회분반응기의 운전 제어방법 및 운전 제어 시스템에 따라 유기물(COD: 300 ㎎/ℓ)과 암모니아성 질소 20 ㎎/l를 포함하는 오/폐수처리을 처리한 경우에, 유기물 및 암모니아성 질소의 완전한 산화가 이루어진 시점에서(운전시작 후 210분 후), 용존산소농도가 갑자기 증가하는 현상을 살펴볼 수 있으며, 약 270분 후 수중으로 용존산소의 전달과 탈기가 평형을 이루며 약 6.0 ㎎/ℓ를 유지하는 것을 알 수 있다(도 2a). 다만, 용존산소농도가 급격히 증가하는 시점을 인지하고 반응종료시점을 찾는 방법에 있어서 도 2a의 그래프로 반응종료시점을 찾기 어려우므로 반응 종료시점을 효과적으로 찾기 위해 첫 번째로 도 2 b에 도식한 바와 같이 도 2의 측정점들을(시간의 변화량에 따른 용존산소의 변화량)으로 변환하여 시간 별로 도식하여 정확한 반응종료시점을 알 수 있다.

도 2b에서는 포기를 시작하면서 일차적으로 갑자기 증가한 후 감소하다가 일정시간 후 다시 증가한 후 감소하는 양상을 나타내게 된다. 이 양상은 초기에 포기에 의해 산소를 공급함으로써 높은 산소전달률에 의해 반응조의 용존산소량이 일차적으로 증가하다가 유기물질과 암모니아의 산화로 산소의 소모률이 증가함에 따라 감소해 가는 것이며, 유기물질과 암모니아의 산화가 완료된 시점에서 산소 소모률이 격감하게 되므로 포기에 의한 산소 전달률이 재차 높아지게 되어 이차적인 용존산소의 증가가 나타나게 된다. 반응조에서 산화될 수 있는 물질이 완전히산화되었을 때, 최대 산소전달률에 따른 다소 높은 농도의 용존산소의 양(실시예 1의 경우, 6 ㎎/ℓ)을 유지하게 되는 것이다. 이렇게 이차 증가가 완료된 시점에서는 반응조의 용존산소의 농도가 산소전달률에만 의존하게 되고 이는 수중에서 대기로 빠져나가는 탈기률과 평형을 이루게 되므로 d(DO)/dt는 영(0)을 유지하게 된다. 따라서 반응이 종료되는 시점은 시간에 따른 용존산소량의 변화가 없는 시점으로 간주 될 수 있으며 이것을 운전인자로 하였을 경우 유입하수의 수질변화에 유연하게 대처할 수 있는 SBR 제어시스템을 완벽하게 구현할 수 있다.

본 발명의 효과를 비교하기 위해 유입수의 성상이 다른 경우 제어시점의 변화를 조사한 결과, 유입수의 오염농도가 낮은 경우에 시간에 따른 용존산소농도 변화 양상은 상기 도 2a 및 도 2b와 유사하나 COD와 암모니아의 농도가 약하므로 반응종료 시점은 빠르게 나타난 것을 알 수 있다. 즉, 유입된 COD의 농도와 암모니아의 농도가 낮음에 따라 포기에 의한 산화가 빨리 나타나며 시간에 따른 용존산소의 변화량이 일정한 시점 ()이 반응 시작 후 170분이 경과한 시점이나, 실시예 1에 의한 을 때이다. 따라서 도 3a 및 3b과 비교하였을 때 300㎎/ℓ의 유입 COD 이였을 때 반응 후 270분이 경과하면서 나타난 반응종료 시점이 152㎎/ℓ이였을 때 170분에서 나타난 것이다. 따라서 유입하수가 변동이 있을 경우 용존 산소 변화량을 판독하고 용존산소의 변화량에 따라 반응시간을 제어함에 따라 불필요한 반응시간을 단축하여 반응조의 효율을 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 용존산소의 변화량을 측정하여 유기물과 암모니아가 완전히 산화하는 시점을 인지하여 반응종료 시점을 파악함으로써 유입 오/폐수의 수질변동에 따라 반응기를 탄력적으로 운영할 수 있다. 즉, 오염물질의 과부하시 처리시간을 연장하고, 저부하시 불필요한 산소의 공급을 중단하여 운전시간을 줄임으로써 처리수의 수질개선 및 처리설비의 효율적 운전에 크게 이바지 할 수 있다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 자세히 설명할 것이나, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예로 제한되는 의도는 아니다.

[실시예]

실시예 1

본 발명에서 사용된 유입원수는 경기도 양평군 서종면 하수처리장에서 채취된 것으로 별도의 처리없이 본 발명에 따른 연속식 회분반응기로 유입하였다.

화학적 산소요구량(COD)의 측정은 미국수질학회(AWWA)에서 제시한 표준방법중 closed reflux titrimetric method로 분석하였으며, 용존산소 (DO)는 미국 Orion사의 전극측정법을 이용하여 측정하였고, 질소분석은 오염물질 중 암모니아, 아질산성 질소, 및 질산성 질소의 분석에는 수질오염 공정실험법 중 인도페놀법, 디아조-발색법과 부루신 법을 사용하였다. 상기 방법에 의해 유입원수중 COD 및 암모니아성 질소의 양을 측정한 결과, COD는 300 ㎎/ℓ과 암모니아성 질소는 20 ㎎/ℓ를 함유하였다.

반응조를 가상으로 4등분하여 각 부분 중심점에 4개의 용존산소농도 측정기를 구비하며 반응조 운전용량이 42.4 L인 연속식 회분반응기(40×40×60 cm(W×L×H))을 제조하고 여기에 상기 유입원수를 유입펌프를 이용하여 반응조내로1시간 이내에 총 반응 부피 대비 30%만큼 채운 후 블로우어(BLOWER)를 이용하여 반응조내 공기를 공급하였다. 이 때 포기량은 반응 종료시점으로 최종농도가 6 ㎎/ℓ가 될 수 있도록 포기량을 조절하였고, 이후 폭기반응, 침전, 배출의 순서에 따라, 다음의 표 1의 조건으로 총 7시간동안 운전하였다. 상기 반응기내 슬러지(Mixed Liquor Suspended Solid-MLSS)의 농도는 5,000㎎/L로 유지하였다.

상기 반응기 운전동안 포기가 시작되는 시점(유입수가 반응조에 채워지기 시작한 후 1시간)에서 반응조 내 용존산소량을 모니터링하기 시작하여 30분 간격으로 반응기 운전동안 4개의 용존산소농도 측정기를 이용하여 반응조 내 용존산소의 양을 측정하여 평균값으로 용존산소의 농도를 모니터링하였다. 반응시간별 용존산소농도 변화를 도 2a에 나타냈으며, 상기 측정된 용존 산소 농도의 시간에 따른 변화량()을 계산하여 도 2b에 나타냈다.

구분	유입	폭기	침전	배출
시간(분)	30	30	300	30	30
폭기	OFF	ON	OFF
유입 펌프	ON	OFF	OFF
배출 펌프	OFF	ON

도 2a에 포기와 더불어 유기물 (COD: 300 ㎎/ℓ)과 암모니아성 질소 20 ㎎/ℓ를 함유한 유입수가 유입되었을 때 용존산소의 변화 곡선을 나타내었다. 상기한 바와 같이 유기물의 산화와 암모니아성 질소의 산화가 완전히 이루어진 시점에서 (운전시작 후 210분 후) 용존 산소의 농도가 갑자기 증가하는 현상을 볼 수 있었다. 약 270분 후 수중으로 용존산소의 전달과 탈기가 평형을 이루며 약 6.0 ㎎/ℓ를 유지하는 것을 알 수 있었다.

실시예 2

유입수의 성상이 다른 경우 제어시점의 변화를 살펴보기 위해서, 유입원수중 COD 152 ㎎/ℓ과 암모니아성 질소는 20 ㎎/ℓ를 함유한 유입원수를 이용하여 연속식 회분반응기를 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법 및 조건하에 수행하였다.

반응시간별 용존산소농도 변화를 도 3a에 나타냈으며, 상기 측정된 용존 산소 농도를 시간에 따른 변화량()을 계산하여 도 3b에 나타냈다. 도 3a 및 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 용존산소의 변화와 시간에 따른 용존산소의 변화량은 실시예 1에서 사용된 유입수 보다 오염물질의 농도가 낮은 것으로 폭기에 따른 용존산소의 변화양상은 실시예의 1의 결과와 유사하나 반응종료 시점은 빠르게 나타난 것을 알 수 있다. 즉, 유입된 COD의 농도와 암모니아의 농도가 낮음에 따라 포기에 의한 산화가 빨리 나타났으며 시간에 따른 용존산소의 변화량이 일정한 시점 (d(DO)/dt)이 도 5에 나타난 바와 같이 반응 시작 후 170분이 지났을 때이다. 따라서 유입하수가 변동이 있을 경우 용존산소 변화량을 판독하고 용존산소의 변화량에 따라 반응시간을 제어함에 따라 불필요한 반응시간을 단축하여 반응조의 효율을 (본 실시예의 경우, 158%) 개선할 수 있었다.

실시예 3: 오염수중 COD 농도분포

유입원수의 변화량을 알아보기 위해서, 본 실시예에서는 2000년 10월 내지11월까지 채취된 도시하수처리장의 유입원수의 성상을 조사하였다. 상기 도시하수 처리장의 유입원수에서 측정한 COD를 도 4에 나타냈다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 도시하수 처리장의 유입원수의 오염물질 농도등은 일정하지 않고 심하게 변화하는 양상을 나타내므로 안정적으로 처리할 오/폐수 처리시스템 및 처리 제어방법이 필요한 것이다.

본 발명은 연속식 회분 반응기내 용존산소농도를 통한 반응기의 효과적 제어방법 및 이를 위한 제어 시스템을 제공하여, 유입된 오/폐수의 과부하시 처리시간을 연장하고, 저부하시 불필요한 산소의 공급을 중단하여 운영시간을 줄여 유입된 오염물질의 수질변동에 따라 탄력적으로 반응기를 운전함으로써 처리수의 수질개선에 크게 이바지 할 수 있다. 또한 이러한 운전조작이 용존산소의 모너터링을 통하여 자동 조작되므로 방법이 단순하여 특별한 조작기술이 불필요하며, 그 효과를 극대화 할 수 있는 방법이다.

Claims (6)

1. 오/폐수 처리를 위한 연속식 회분 반응기(Sequencing Batch Reactor)의 운전 제어 시스템에 있어서,

   반응기내의 용존산소농도를 측정하는 용존산소농도 측정부,

   상기 측정된 용존산소 농도를 입력받아 시간에 따른 용존산소농도의 변화량()값을 계산하는 연산부, 및

   상기 시간에 따른 용존산소농도의 변화량()에 따라 산소주입 중단여부를 결정하는 제어부를 포함하는 연속식 회분 반응기의 운전 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 반응기내에 균등하게 위치하는 2개 이상의 용존산소농도 측정부을 구비하는 것이 특징인 연속식 회분 반응기의 운전 제어 시스템.
3. 오/폐수 처리를 위한 연속식 회분반응기(sequencing batch reactor)의 운전 제어 방법에 있어서,

   (a) 반응기내의 용존산소 농도를 측정하는 단계,

   (b) 상기 측정된 용존 산소 농도의 시간에 따른 변화량()을 계산하는 단계,

   (c) 상기값에 따라 산소주입 중단여부를 결정하는 단계를 포함하는 연속식 회분반응기의 운전 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 반응기내 2개 이상의 용존산소농도 측정부를 통해 반응기내 용존산소농도를 측정하여 평균 용존산소농도를 얻는 것이 특징인 연속식 회분반응기의 운전 제어방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서,값이 0 ±() 최대값의 5% 편차를 갖는 시점에서 산소주입을 중단하는 연속식 회분반응기의 운전 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서,값이 연속적으로 30초 내지 120 분간 지속되는 시점에서 산소주입을 중단하는 연속식 회분반응기의 운전 제어 방법.