KR20050088760A - 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응조 내의 MLSS 농도를 측정하여 MLSS 농도에 따라 적절한 슬러지 인발이 이루어질 수 있도록 한 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법을 제공한다.

이는 시스템 운전조건 설정을 위한 설정부를 통해 유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비를 나타내는 F/M비가 설정되고 유입되는 유기물량에 의해 MLSS농도(포기조 내의 유입 하폐수와 반송 혼합액의 평균 부유물질농도)가 정해지면 MLSS의 상한값과 하한값을 설정함과 더불어 슬러지 인발 조건을 설정하는 단계; MLSS미터로 MLSS농도를 측정하여 그 평균값을 메모리하는 단계; 상기 측정된 MLSS농도와 기 설정된 슬러지 인발 조건에 따라 슬러지 인발 시간에 슬러지 인발 밸브를 작동시켜 슬러지를 자동으로 배출하는 단계를 수행함에 의해 달성될 수 있으며, 이러한 본 발명은 반응조 내 적절한 슬러지의 인발로 최적의 MLSS농도를 유지할 수 있어 우수한 처리수질과 효율적인 운전이 가능하게 된다.

Description

회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법{A CONTROL METHOD FOR SLUDGE EXHAUST IN SEQUENCING BATCH REACTOR SEWAGE PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 회분식 하폐수 처리시스템에 관한 것으로, 특히 반응조 내의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)값을 이용하여 슬러지 인발을 자동화하는 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법에 관한 것이다.

회분식(Sequencing Batch Reactor : SBR) 하폐수 처리시스템은 유입, 반응, 침전, 배출, 휴지의 5단계 처리공정을 단일 반응조 내에서 순차적인 시간제어로 처리하는 시스템으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 반응조(100) 내에 원수유입 및 슬러지 인출 분배관(110)과 제트분사장치(120) 및 처리수 유출장치(130)가 구비되어 있으며, 유입단계에서는 원수유입 및 슬러지 인출 분배관(110)을 통해 반응조(100) 바닥에 침전되어 있는 슬러지 블랭킷 층에 균일한 분포로 원수가 유입된다. 무산소 교반을 위해 제트분사장치(120)와 연계된 반응조 순환 펌프가 가동하게 되며, 유입 시간의 약 75％가 진행된 후에는 반응조 순환펌프와 송풍기(미도시)가 자동적으로 켜진다.

반응단계는 원수가 고수위까지 채워진 후에 시작되며, 생분해가 완전히 이루어질 때까지 반응조(100) 내의 폭기는 계속된다. 이때, 폭기를 위해 반응조 순환펌프를 사용하여 상기 원수유입 및 슬러지 인출 분배관(110)으로부터 흡입된 물을 제트분사장치(120)로 공기와 함께 분출시키게 된다.

반응단계 이후에는 침전단계를 거쳐 처리수 배출단계를 수행하게 된다. 처리수 배출은 처리수 유출장치(130)의 처리수 흡입관(131)을 통해 처리수를 흡입한 후, 배수관(132)을 통해 처리수를 배출하게 된다.

이후, 휴지단계에서는 반응조(100) 내에 침전된 슬러지가 반응조(100)의 바닥에 길이 방향으로 배열된 상기 원수유입 및 슬러지 인출 분배관(110)을 통해 인출된다. 이때, 상기 원수유입 및 슬러지 인출 분배관(110)에는 다수의 흡입공(111)이 형성되어 있어 슬러지 인출이 반응조(100) 내의 여러 지점에서 고르게 진행된다.

이와 같이 회분식 하폐수 처리시스템은 상기와 같은 5단계 처리공정을 1주기로 하여 운전하므로 침전조가 불필요하며, 1주기 운전 중에 폭기와 비폭기의 주기를 전기적인 제어로 간단히 반복 조절하므로서 호기성(Aerobic), 무산소(Anoxic) 및 혐기성(Anaerobic) 조건이 반응조 내에 설정되며, 폭기의 시간 및 송기량이 자동 조절되므로 질산화 및 탈질(Denitrification)은 물론, 생물학적인 인 제거의 기능이 강화된 공법에 의해 운용되는 시스템이다.

또한, 회분식제어로 유입 및 유출이 이루어지므로 운전조건의 다양한 변화로 하수량 및 부하변동에 따른 대처가 용이하며, 계속적인 원수의 유입을 위하여 반응조의 수는 대부분의 경우 2∼4지로 병렬로 배열하여 운전할 수 있으며, 같은 조 내에서 호기성조건과 혐기성조건을 번갈아 조성해 줌으로써 사상균을 방지할 수 있음은 물론, 방류수질을 운전자가 원하는 수준에 도달할 때까지 1주기 내 폭기율을 조정하여 운전할 수 있으므로 안정적인 처리 수질을 확보할 수 있다.

그러나 현재 이러한 회분식 하폐수 처리시스템은 LT(수위제어)에 의한 유량 및 유속변화에 따라서만 설비가 연동이 되도록 되어 있으며, 설계시방에는 MLSS(포기조 내의 유입 하폐수와 반송 혼합액의 평균 부유물질농도를 말하며, 이는 활성슬러지(미생물)의 농도와 같다)미터를 설치하여 그 값을 읽도록 되어 있으나, 실제로 공정상의 프로그램과 연동되지 않아 실제로 무용지물인 상황이다.

따라서 본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 본 발명은 MLSS미터를 이용하여 반응조 내의 MLSS 농도를 측정하여 MLSS 농도에 따라 적절한 슬러지 인발이 이루어질 수 있도록 한 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법은, 시스템 운전조건 설정을 위한 설정부를 통해 유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비를 나타내는 F/M비가 설정되고 유입되는 유기물량에 의해 MLSS농도(포기조 내의 유입 하폐수와 반송 혼합액의 평균 부유물질농도)가 정해지면 MLSS의 상한값과 하한값을 설정함과 더불어 슬러지 인발 조건을 설정하는 단계; MLSS미터로 MLSS농도를 측정하여 그 평균값을 메모리하는 단계; 상기 측정된 MLSS농도와 기 설정된 슬러지 인발 조건에 따라 슬러지 인발 시간에 슬러지 인발 밸브를 작동시켜 슬러지를 자동으로 배출하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명을 구현하기 위한 시스템 블록 구성도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 도 1과 같은 회분식 하폐수 처리시스템의 운전관리지표인 F/M비(유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비를 나타내는 것으로, 여기서 유기물량은 생화학적 산소요구량(BOD) 농도를, 미생물량은 MLSS농도를 나타낸다)를 비롯한 각종 시스템의 운전조건 설정을 위한 설정부(210), 반응조(100) 내의 MLSS농도를 측정하기 위한 MLSS미터(220), 슬러지 인발 배관상에 설치된 슬러지 농도계(230), 상기 MLSS미터(220) 및 슬러지 농도계(230)로부터 MLSS농도 및 슬러지 농도를 리드하여 상기 설정부(210)를 통해 설정된 F/M비에 따라 슬러지 인발 시간에 슬러지 인발 밸브(250)를 제어하여 슬러지 배출량을 제어하는 제어기(240)로 구성된다.

다음의 표는 하수도시설기준(1997.12)에 나타난 회분식 활성슬러지법의 설계지원 및 처리특성을 나타낸 것으로, 상기와 같이 구성된 시스템에서 설정부(210)를 통해 시스템 운전을 위한 최적의 F/M비가 정해지면 유입되는 유기물량 즉, BOD값에 따라서 MLSS의 조절이 필요하다.

항목		고부하형	저부하형
F/M비(kg BOD/kg MLSS·일)		0.2 ~ 0.4	0.03 ~ 0.05
MLSS농도(mg/L)		1,500 ~ 2,000	3,000 ~ 4,000
처리특성	유기물 제거	저부하형에 비해 낮다	높다
	질소 제거	저부하형에 비해 낮다	높다
	인 제거	높다	고부하형에 비해 낮다

예를 들어, F/M = 0.05 운전관리목표라고 하면, 유입되는 유기물량에 의해 MLSS 농도가 정해진다. 만일, 이때의 MLSS농도가 2,500㎎/L이라고 하고, MLSS미터(220)에서 측정한 MLSS의 상한값을 대략 3,000㎎/L, 하한값을 대략 2,000㎎/L라 두었다면, 2,000㎎/L ∼ 3,000㎎/L에서는 슬러지를 인발하지 않고 MLSS > 3,000㎎/L에서는 슬러지를 인발하는 것으로 슬러지 인발 조건을 설정해둔다. 이에 따라 MLSS > 3,000㎎/L이 되었을 때 제어부(240)는 슬러지 인발 밸브(250)가 오픈되도록 제어하여 하한값 2,000㎎/L이 될 때까지 자동적으로 슬러지가 인발되도록 한다.

이와 같이 작동되도록 된 본 발명을 도 3의 흐름도와 함께 살펴본다.

먼저, 설정부(210)를 통해 시스템의 운전관리지표인 F/M비가 정해지면 유입되는 유기물량에 의해 MLSS농도가 정해지므로 이에 따른 MLSS의 조절이 필요하게 됨에 따라 제어기(240)는 폭기 사이클 때 상기 MLSS미터(220)을 통해 MLSS농도를 측정하여 평균값을 저장한다.

여기서, 상기 제어기(240)에는 설정부(210)를 통해 슬러지 인발을 위한 MLSS상한값과 하한값은 물론 MLSS농도가 MLSS 상한값 이상이면 슬러지를 인발한다 등의 슬러지 인발 조건 등이 설정되어 있게 된다.

만일, 측정한 MLSS농도가 설정된 MLSS 상한값을 초과하여 슬러지 인발 조건이면 침전 사이클이 진행된 후, 침전 후반기 슬러지 인발 시간에 슬러지 인발 밸브(250)를 오픈하여 슬러지가 배출되도록 한다.

이때, 슬러지 인발 배관상에 설치된 슬러지 농도계(230)에서 슬러지 농도를 리드하여 이를 바탕으로 슬러지 배출량을 제어하게 된다.

슬러지 인발은 사이클당 인발, 날짜당 인발, 인발하지 않음의 3가지 방법으로 자동적으로 행해진다.

상기의 본 발명은 반응조 내의 MLSS미터를 이용하여 MLSS값을 측정하여 시스템 운용목표에 따라 슬러지 인발이 자동으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기에 기술된 실시 예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법은 반응조 내에서 적절한 슬러지의 인발로 최적의 MLSS농도를 유지할 수 있어 우수한 처리수질과 효율적인 운전이 가능하게 되며, 반응조 내 MLSS농도가 너무 높거나 낮아서 발생할 수 있는 미생물의 팽화현상이나 빈영양화를 예방하여 핀플록을 방지하고 슬러지의 침강성을 높일 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 회분식 하폐수 처리시스템의 구성도.

도 2는 본 발명을 구현하기 위한 시스템 블록도.

도 3은 본 발명의 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210 : 설정부 220 : MLSS미터

230 : 슬러지 농도계 240 : 제어기

250 : 슬러지 인발 밸브

Claims (3)

1. 회분식 하폐수 처리시스템에서의 슬러지 인발 제어방법에 있어서,

   시스템 운전조건 설정을 위한 설정부를 통해 유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비를 나타내는 F/M비가 설정되고 유입되는 유기물량에 의해 MLSS농도(포기조 내의 유입 하폐수와 반송 혼합액의 평균 부유물질농도)가 정해지면 MLSS의 상한값과 하한값을 설정함과 더불어 슬러지 인발 조건을 설정하는 단계;

   MLSS미터로 MLSS농도를 측정하여 그 평균값을 메모리하는 단계;

   상기 측정된 MLSS농도와 기 설정된 슬러지 인발 조건에 따라 슬러지 인발 시간에 슬러지 인발 밸브를 작동시켜 슬러지를 자동으로 배출하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 MLSS농도의 측정은 폭기 사이클 때 행하는 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러지 인발시 슬러지 인발 배관상에 설치된 슬러지 농도계로부터 슬러지 농도를 리드하여 이를 바탕으로 슬러지 배출량을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 회분식 하폐수 처리시스템의 슬러지 인발 제어방법.