KR20180137960A - Bio-reactor for sewage treatment and sewage treatment system comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an SBR reactor for sewage treatment and a sewage treatment system including the same. More specifically, the SBR reactor for sewage treatment comprises: a treatment tank in which ammonium-containing effluent produced in a digestion tank flows thereinto to stay; and a hybrid strain separation tank to separate ammonium-oxidation bacteria (anammox) granules of the treatment tank and effluent including active sludge. The hybrid strain separation tank moves injection liquid injected into a hybrid strain separation unit positioned therein downwards to allow the injection liquid to pass through a separation membrane positioned on a lower portion of a pyramid structure shape to separate the ammonium-oxidation bacteria granules. The SBR reactor for sewage treatment provided by the present invention uses anaerobic ammonium-oxidation bacteria to reduce the nitrogen content in effluent produced after producing biogas, and uses a separation membrane bio-reactor to separate granules produced by the anaerobic ammonium-oxidation bacteria at high efficiency to shorten treatment time and reuse separated active sludge to markedly reduce sludge discharge amounts.

Description

하수 처리용 SBR 반응조 및 이를 포함하는 하수 처리 시스템{BIO-REACTOR FOR SEWAGE TREATMENT AND SEWAGE TREATMENT SYSTEM COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an SBR reaction tank for sewage treatment and a sewage treatment system including the SBR reaction tank.

본 발명은 하수 처리용 SBR 반응조 및 이를 포함하는 하수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 에너지 생산형 하수 처리 시스템에서 하수 내의 질소 함량을 낮춰, 연속 공정으로 진행되는 하수 처리 과정에서의 에너지 생산 효율을 향상시킬 수 있는 하수 처리용 SBR 반응조 및 이를 포함하는 하수 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an SBR reaction tank for sewage treatment and a sewage treatment system including the same, more specifically, to reduce the nitrogen content in sewage in an energy production type sewage treatment system and to reduce the energy production efficiency in the sewage treatment process And a sewage treatment system including the SBR reaction tank.

종래의 일반적인 하수처리시설은 표준 활성슬러지 공법이나 상기 공법의 추가 또는 변형된 공법을 주로 사용하고 외국에서는 A2/O 공정, UCT 공정, VIP 공정등을 사용하며, 상기의 외국에서 사용되는 공정은 국내의 합류식 하수배제 방식에 적용되지 못하고 있는 실정이며, 상기의 A2/O 공정은 생물학적 처리공정으로 A/O공법을 개량하여 질소 및 인을 제거하기 위한 공법으로 반응조는 혐기성조(Anaerobic Tank), 무산소조(Anoxic Tank), 호기성조(Aerobic Tank)로 구성되며 질산성 질소를 제거하기 위한 내부반송(Nitrifer Recycle)과 침전지 슬러지 반송으로 구성되고 혐기성조에서는 혐기성조건에서 인을 방출시켜 호기성조에서 미생물이 과잉섭취할 수 있도록 하며, 무산소조는 호기성조의 내부반송수의 질산염(nitrate)를 탈질시킴으로 질소와 인을 제거한다.Conventional sewage treatment facilities mainly use the standard activated sludge process or an additional or modified method of the above method, and use A2 / O process, UCT process, VIP process, etc. in foreign countries, and the above- The A / O process is a biological treatment process for removing nitrogen and phosphorus by improving the A / O process. The reaction tank is an anaerobic tank, an anoxic tank, (Anoxic Tank) and Aerobic Tank. It consists of Nitrifer Recycle to remove nitrate nitrogen and settler sludge return. In anaerobic tank, it releases phosphorus in anaerobic condition, And the anoxic tank removes nitrogen and phosphorus by denitrifying nitrate in the aerobic tank's internal return water.

상기의 A2/O 공정을 통하여 하수의 질소 및 인 제거를 실시하여 하수내 영양염류를 줄이지만 하수 내 질소와 인 제거에만 중점을 두고 있고, 최근 문제가 되고 있는 하수 내 인체에 유해한 박테리아와 미생물 제거가 되지 못한다는 문제점이 있다.The A 2 / O process removes nitrogen and phosphorus from the sewage to reduce nutrients in the sewage but focuses only on the removal of nitrogen and phosphorus in the sewage. In recent years, harmful bacteria and microorganisms There is a problem that it can not be removed.

상기의 하수처리장은 거의 대부분이 미생물에 의해 오염물이 분해되는 방식을 이용한 생물학적 처리방법으로 운영되고 있다. 생물학적 처리방법은 오랫동안 그 성능이 입증되었고 가장 효과적이고 안전한 방법이지만 잉여 슬러지가 발생하는 것이 문제이다.The sewage treatment plant is operated as a biological treatment method using a method in which the pollutants are decomposed by microorganisms. The biological treatment method has proved its performance for a long time and is the most effective and safe method, but the problem is that excess sludge occurs.

잉여 슬러지는 대부분 미생물 덩어리로 유기물이기 때문에 부패하기 쉬워 처리가 문제이다. 지금까지 주로 해양 투기에 의존해 왔고 일부는 매립 또는 소각되고 있었다. 잉여 슬러지의 발생량은 2012년 기준 하루 10,000톤 이상, 연간 365만톤 이상의 슬러지가 발생하고 있으며 앞으로 지속적으로 증가할 것이다.Most of the excess sludge is a microbial mass, which is an organic matter, so it is easy to decay, which is a problem. So far, we have mainly relied on marine dumping and some have been landfilled or incinerated. The amount of surplus sludge generated is more than 10,000 tons per day in 2012, more than 3.65 million tons of sludge per year, and will continue to increase in the future.

이러한 잉여 슬러지의 처리에 대해, 2012년부터 해양투기가 금지되어 폐기물 자원화, 에너지화 및 감량화 등 유기성 폐기물의 신재생에너지화 촉진 정책이 추진되고 있으며 특히 혐기성 소화조를 통한 슬러지 처리를 실시함에 있어서 처리효율을 높이기 위해 가용화 전처리 과정을 실시하고 있으며 상기 전처리 기술로는 고온 호기성 미생물을 이용하는 생물학적 방법, 초음파와 수리동력학적 캐비테이션과 열 가수분해 및 볼밀 파쇄장치를 이용하는 물리적 방법, 오존 처리와 알칼리 약품처리를 이용하는 화학적 방법, 상기의 처리방법을 복수개 병합하여 처리하는 복합처리 방법, 전기분해를 이용한 전기적 방법을 사용하고 있으나 비용이 고가이거나 감량 효율이 떨어져 실용화에 어려움을 겪는 문제점이 있다.As for the treatment of surplus sludge, since 2012, marine dumping has been banned and policies for promoting renewable energy conversion of organic wastes such as waste materialization, energy conversion and reduction have been promoted. Especially, in carrying out sludge treatment through anaerobic digestion tank, A pretreatment process for solubilization is carried out in order to increase the water content of the microorganisms. Examples of the pretreatment techniques include a biological method using high temperature aerobic microorganisms, a physical method using ultrasonic waves and hydrodynamic cavitation and thermal hydrolysis and ball milling apparatus, A chemical treatment method, a complex treatment method in which a plurality of the treatment methods are combined, and an electrical method using electrolysis are used, but they are expensive and have a problem in that they are difficult to be put to practical use due to their low cost.

상기의 혐기성 소화조의 소화 효율 증대를 위한 슬러지 가용화 방법으로 한국등록특허 10-135458호는 폐수처리과정에서 발생하는 잉여 슬러지를 알칼리 촉매와 메탄올을 처리하여 슬러지 내 생분해 가능한 미생물의 세포막을 연화 또는 파괴시켜 소화조의 혐기성 미생물에 의한 혐기성 소화 효율을 향상시키는 것으로 상기의 운영관리의 어려움과 관리비용이 문제가 되고 있다. Korean Patent No. 10-135458 discloses a sludge solubilization method for increasing the digestion efficiency of the anaerobic digestion tank, wherein the excess sludge generated in the wastewater treatment process is treated with an alkali catalyst and methanol to soften or destroy the cell membrane of biodegradable microorganisms in the sludge The difficulty of the operation management and the management cost of the anaerobic digestion efficiency by the anaerobic microorganism of the digester are problematic.

본 발명의 일 목적은 하수 처리용 SBR 반응조로, 구조가 간단하여 부지 면적을 최소화할 수 있으면서도 처리 시간을 절감시킬 수 있으며, 활성 슬러지의 재사용이 가능한 SBR 반응조를 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide an SBR reaction tank for sewage treatment which can simplify the structure and minimize the site area while reducing the processing time and reusable activated sludge.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에서 제공하는 SBR 반응조를 포함하여 간단한 구조를 통해 부지 면적은 최소화하면서 부산물의 발생량과 처리 시간을 절감할 수 있고, 바이오 가스를 생산하여 회수할 수 있는 하수 처리 시스템을 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a sewage treatment system capable of reducing the amount of byproducts generated and the processing time while minimizing site area through a simple structure including the SBR reaction tank provided by the present invention, .

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 가정된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. In the drawings, the thickness and the size of each layer are assumed for convenience and clarity of description, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명은 에너지 생산형 하수 처리 시스템에 적용되는 SBR 반응조로, 상기 SBR 반응조는 소화조에서 발생한 암모늄 함유 탈리액이 유입되어 체류하는 처리조; 및 상기 처리조의 암모늄-산화 박테리아(Anammox) 그래뉼 및 활성 슬러지를 포함하는 탈리액으로 분리하기 위한 하이브리드 균주 분리조를 포함하며, 상기 하이브리드 균주 분리조는 내부에 위치한 하이브리드 균주 분리부의 내부로 주입된 주입액을 하향 유동시켜, 상기 각뿔 구조체 형상의 하부에 위치한 분리막을 통과함에 따라, 암모늄-산화 박테리아 그래뉼을 분리하는 것인 하수 처리용 SBR 반응조에 관한 것이다. According to an embodiment of the present invention, the present invention provides an SBR reaction tank applied to an energy production type sewage treatment system, wherein the SBR reaction tank comprises: a treatment tank in which an ammonium- And a hybrid strain isolating tank for separating the treated strains into a desalination liquid containing ammonium-oxidized bacteria (Anammox granules and activated sludge), wherein the hybrid strain isolating tank comprises an infusion liquid injected into the interior of the hybrid strain separating unit And separating the ammonium-oxidized bacterial granules as they pass through the separation membrane located at the lower part of the pyramidal structure shape.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리조는 하우징; 상기 하우징의 내부에 위치하며, 원뿔대 구조체 형상의 하이브리드 균주 분리부; 상기 하우징 및 하이브리드 균주 분리부를 관통시켜 연결하며, 처리조의 탈리액을 하이브리드 균주 분리부로 주입하기 위한 주입부; 및 상기 하이브드리 균주 분리부를 통과한 활성 슬러지를 포함하는 탈리액을 회수하기 위한 회수부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolator of the present invention comprises a housing; A hybrid strain isolator located inside the housing and having a truncated cone shape; An injecting unit connecting the housing and the hybrid strain separating unit to each other and injecting a desalination solution of the treatment tank into the hybrid strain separating unit; And a recovering unit for recovering the desorbed liquid containing the activated sludge that has passed through the hybri-strain isolating unit.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리부는 상부의 원지름이 하부의 원지름보다 큰 원뿔대 구조체 형상으로, 하이브리드 균주 분리부로 주입되는 탈리액이 상부와 하부의 원지름 차이로 인해, 내부에서 와류를 형성하여 하향 유동시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolator of the present invention has a truncated cone structure in which the upper diameter of the upper portion is larger than the lower diameter of the lower portion, , It is possible to form a vortex inside and flow downward.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리부는 상부의 와류 생성부 및 하부의 분리막으로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolator of the present invention may be composed of an upper vortex generator and a lower separator.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리부는 하부의 분리막을 통과하지 못한 암모늄-산화 박테리아(Anammox) 그래뉼을 처리조로 이송하기 위한 암모늄-산화 박테리아 이송 배관을 추가로 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolator of the present invention may further include an ammonium-oxidized bacteria transfer pipeline for transferring the ammonium-oxidized bacteria (Anammox granule) which has not passed through the lower separation membrane to the treatment tank have.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 분리막은 직경이 50 내지 150㎛인 다수의 기공을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the separation membrane of the present invention may include a plurality of pores having a diameter of 50 to 150 μm.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 활성 슬러지는 AOA(Ammonia Oxidizing Archaea), AOB(Ammonia Oxidizing Bateria) 및 NOB(Nitrite Oxidizing Bacteria)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the activated sludge of the present invention may include at least one selected from the group consisting of Ammonia Oxidizing Archaea (AOA), Ammonia Oxidizing Bateria (AOB) and Nitrite Oxidizing Bacteria (NOB).

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)이다.According to one embodiment of the present invention, the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) of the present invention is Planctomycetes.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세데스 과립이다.According to one embodiment of the present invention, the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) of the present invention is a planktonomyces granule.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명은 슬러지를 포함하는 하수를 침전시켜 생슬러지 및 하수로 분리하는 1차 침전조; 상기 1차 침전조에서 분리한 하수 내의 유기물질과 활성 슬러지(Activated Sludge)를 흡착시켜 분리하고, 탈질 공정을 진행하는 생물반응조; 상기 포기조에서 유기 물질을 흡착한 하수 내의 잉여 슬러지를 침전시키기 위한 2차 침전조; 상기 1차 침전조에서 침전시켜 회수한 생슬러지 및 상기 2차 침전조에서 침전시켜 회수한 잉여 슬러지를 탈수시키는 탈수조; 탈수조에서 탈수시킨 생슬러지 및 잉여 슬러지를 혐기성 소화시켜 바이오 가스를 생산하는 소화조; 및 상기 소화조에서 발생한 암모늄 함유 탈리액을 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)로 반응시켜 질소를 제거하는 상기의 SBR 반응조를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the present invention provides a sludge treatment apparatus comprising: a primary sedimentation tank for sedimenting sewage containing sludge to separate into raw sludge and sewage; A bioreactor for adsorbing and separating the organic substances and activated sludge in the sewage separated from the primary settling tank and performing the denitrification process; A second settling tank for settling the excess sludge in the sewage having adsorbed the organic material in the aeration tank; A dehydrating tank for dehydrating the raw sludge recovered by being settled in the primary settling tank and the excess sludge recovered by precipitation in the secondary settling tank; A digester capable of anaerobically digesting raw sludge and excess sludge dehydrated in a dehydration tank to produce biogas; And an SBR reaction tank for removing nitrogen by reacting the ammonium-containing desolvation solution generated in the digester with an anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox).

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 SBR 반응조는 암모늄-산화 박테리아(Anammox) 그래뉼 및 활성 슬러지를 포함하는 탈리액으로 분리하기 위한 하이브리드 균주 분리조를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the SBR reactor of the present invention may comprise a hybrid strain isolator for separating into an effluent containing ammonium-oxidized bacteria granules and activated sludge.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리조는 하우징; 상기 하우징의 내부에 위치하며, 각뿔 구조체 형상의 하이브리드 균주 분리부; 상기 하우징 및 하이브리드 균주 분리부를 관통시켜 연결하며, 처리조의 탈리액을 하이브리드 균부 분리부로 주입하기 위한 주입부; 및 상기 하이브드리 균주 분리부를 통과한 활성 슬러지를 포함하는 탈리액을 회수하기 위한 회수부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolator of the present invention comprises a housing; A hybrid strain isolator located inside the housing and having a pyramidal structure; An injecting unit connecting the housing and the hybrid strain separating unit to each other and injecting the desalination liquid of the treatment tank into the hybrid bacteria separating unit; And a recovering unit for recovering the desorbed liquid containing the activated sludge that has passed through the hybri-strain isolating unit.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리부는 상부의 와류 생성부 및 하부의 분리막으로 구성된다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolator of the present invention comprises an upper vortex generator and a lower isolation membrane.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 하이브리드 균주 분리조는 활성 슬러지를 포함하는 탈리액을 1차 침전조로 이송하기 위한 탈리액 공급부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid strain isolating apparatus of the present invention may further comprise a desorbing liquid supplying section for transferring the desorbing liquid containing the activated sludge to the first settling tank.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 활성 슬러지는 AOA(Ammonia Oxidizing Archaea), AOB(Ammonia Oxidizing Bateria) 및 NOB(Nitrite Oxidizing Bacteria)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the activated sludge of the present invention may include at least one selected from the group consisting of Ammonia Oxidizing Archaea (AOA), Ammonia Oxidizing Bateria (AOB) and Nitrite Oxidizing Bacteria (NOB).

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 생물반응조는 하수 내의 유기물질과 활성 슬러지(Activated Sludge)의 흡착을 위해 공기를 주입할 수 있는 공기 주입 장치를 추가로 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bioreactor of the present invention may further include an air injection device capable of injecting air for adsorption of an organic material in the sewage and an activated sludge.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 생물반응조는 유기 물질을 흡착한 활성 슬러지를 분리하기 위한 하이브리드 균주 분리조를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bioreactor of the present invention may include a hybrid strain isolator for separating activated sludge that adsorbs an organic substance.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)이다.According to one embodiment of the present invention, the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) of the present invention is Planctomycetes.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세데스 과립이다.According to one embodiment of the present invention, the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) of the present invention is a planktonomyces granule.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 본 발명의 상기 소화조에서 발생된 바이오 가스를 포집하는 바이오 가스 포집기를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the biogas collector may further include a biogas collector for collecting the biogas generated in the digester.

본 발명에서 제공하는 하수 처리용 SBR 반응조는 하수 처리 시스템 상의 소화조에서 에너지를 생산하고 발생한 탈리액을 혐기성 암모늄-산화 박테리아와 반응시켜, 탈리액 내의 질소 함유량을 낮출 수 있어, 이를 하수 처리 시스템 상에 공급함에 따라, 전체 하수 처리 시스템 상의 하수 내에 포함되는 질소의 함량을 일정 수준 이하로 유지시켜, 하수 처리 시스템 상의 에너지 발생 효율을 향상시킬 수 있다. The SBR reaction tank provided in the present invention produces energy in the digester in the sewage treatment system and reacts with the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria to reduce the nitrogen content in the desalination liquid and supplies it to the sewage treatment system Accordingly, the content of nitrogen contained in the sewage in the entire sewage treatment system can be maintained at a certain level or less, and the energy generation efficiency on the sewage treatment system can be improved.

또한, SBR 반응조에 하이브리드 균주 분리조를 이용하여 높은 효율로 고액 분리를 수행함으로써 처리 시간은 단축시키고 분리한 활성 슬러지는 재사용함에 따라, 슬러지 배출량을 현저히 감소시킬 수 있다. 이에 따라 부지 면적은 최소화하면서 부지 단위 면적 당 하수 처리 효율을 더욱 높일 수 있다. In addition, the treatment time is shortened by performing the solid-liquid separation at high efficiency using the hybrid strain separation tank in the SBR reaction tank, and the sludge discharge amount can be significantly reduced as the separated activated sludge is reused. As a result, sewage treatment efficiency per site area can be further improved while minimizing site area.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBR 반응조의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 균주 분리조에 대한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
10: 1차 침전조
20: 생물반응조
30: 2차 침전조
40: 탈수조
50: 소화조
60: SBR 반응조
100: 처리조
110: 처리조의 탈리액
120: 활성 슬러지를 포함하는 탈리액
130: 분리된 암모늄-산화 박테리아 그래뉼
200: 하이브리드 균주 분리조
210: 와류 생성부
220: 분리막
1 schematically shows the structure of an SBR reaction tank according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a hybrid strain isolator according to an embodiment of the present invention.
3 schematically shows the structure of a sewage treatment system according to an embodiment of the present invention.
10: Primary settling tank
20: Bioreactor
30: Second settling tank
40: dehydration tank
50: digester
60: SBR reactor
100: Treatment tank
110: Taly solution in the treatment tank
120: desorption liquid containing activated sludge
130: Separated ammonium-oxidized bacterial granules
200: Hybrid strain isolator
210: vortex generator
220: Membrane

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 하수 처리용 SBR 반응조 및 에너지 생산형 하수 처리 시스템에 대하여 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. An SBR reaction tank for sewage treatment and an energy production type sewage treatment system of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBR 반응조의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 처리조(100) 및 하이브리드 균주 분리조(200)를 포함한다. 상기 처리조(100)는 소화조에서 발생한 암모늄 함유 탈리액이 유입되어 체류하는 곳으로, 암모늄 함유 탈리액의 암모늄 함량을 낮추기 위해, 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)를 이용하여 반응시킨다. FIG. 1 schematically shows the structure of an SBR reaction tank according to an embodiment of the present invention, and includes a treatment tank 100 and a hybrid strain isolator 200. The treatment tank 100 is a place where the ammonium-containing desolvation solution generated in the digester is introduced and resides, and is reacted with anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) to lower the ammonium content of the ammonium-containing desorption solution.

반응이 종료된 탈리액에는 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)에 의해 생성된 그래뉼 및 활성 슬러지가 혼합되어 포함되어 있게 된다. 이때, 상기 그래뉼과 활성 슬러지간의 입자 크기 차이를 이용하여, 이 둘을 분리시키고, 각각 재 사용하기 위해, 본 발명에서는 하이브리드 균주 분리조(200)를 이용하고자 한다. After the reaction has been completed, the effluent will contain a mixture of granules and activated sludge produced by anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox). At this time, the hybrid strain separator 200 is used in the present invention in order to separate and use the particle size difference between the granules and the activated sludge.

상기 하이브리드 균주 분리조(200)는 보다 구체적으로 도 2를 참조하여 설명하고자 한다. The hybrid strain isolator 200 will be described in more detail with reference to FIG.

상기 하이브리드 균주 분리조(200)는 하우징; 상기 하우징의 내부에 위치하며, 원뿔대 구조체 형상의 하이브리드 균주 분리부(210); 상기 하우징 및 하이브리드 균주 분리부를 관통시켜 연결하며, 처리조의 탈리액(110)을 하이브리드 균주 분리부로 주입하기 위한 주입부; 및 상기 하이브드리 균주 분리부를 통과한 활성 슬러지를 포함하는 탈리액(120)을 회수하기 위한 회수부를 포함한다. The hybrid strain isolator 200 includes a housing; A hybrid strain isolator 210 located inside the housing and having a truncated cone shape; An injecting unit connecting the housing and the hybrid strain separating unit to each other and injecting the desorbing solution 110 into the hybrid strain isolating unit; And a recovering unit for recovering the desorbing solution 120 including the activated sludge that has passed through the hybri-strain isolating unit.

처리조의 탈리액(110)은 일정 속도로 주입부를 통과하여 하이브리드 균주 분리부(210)로 주입된다. 이때, 주입부는 하우징을 관통하여, 하이브리드 균주 분리부(210)로 연결되는 관으로 구성될 수 있다. The desalination solution 110 of the treatment tank is injected into the hybrid strain isolator 210 through the infusion section at a constant rate. At this time, the injection unit may be composed of a tube which penetrates the housing and is connected to the hybrid strain separator 210.

상기 주입부를 통해 일정 속도로 주입되는 탈리액(110)은 원뿔대 구조체 형상의 하이브리드 균주 분리부로 주입되고, 상기 하이브리드 균주 분리부가 원뿔대 구조체 형상으로, 상부의 원지름이 하부의 원지름보다 큰 원지름을 가지도록 구성되어 있어, 탈리액(110)이 원뿔대 구조체 형상의 내부에서 와류를 형성하여, 하향 유동시킬 수 있다. The desorption liquid 110 injected at a constant rate through the injection unit is injected into a hybrid strain isolator having a truncated cone structure, and the hybrid isolator is in the form of a truncated cone structure having an upper circle diameter larger than a lower circle diameter So that the desorbing liquid 110 forms a vortex in the inside of the truncated cone structure and can flow downward.

즉, 탈리액(110)이 일정 속도로 주입됨에 따라, 하이브리드 균주 분리부의 와류 형성부(210)내부로 유입되고, 와류 형성부(210) 내부 벽에 충돌하게 되어, 와류를 형성할 수 있다. 탈리액(110)이 와류를 형성하는 것은, 와류 형성부(210)의 형태가 상부의 원지름이 하부의 원지름 보다 큰 원뿔대 구조체 형상을 지님에 따라, 벽을 따라 와류가 형성되어 하향 유동시킬 수 있다. That is, as the desorbing liquid 110 is injected at a constant rate, it flows into the vortex forming portion 210 of the hybrid strain separating portion 210, collides with the inner wall of the vortex forming portion 210, and vortex can be formed. The desorption liquid 110 forms a vortex because the vortex forming portion 210 has a truncated cone structure in which the upper diameter of the upper portion is larger than the lower diameter of the lower portion, have.

탈리액(110)이 와류로 형성되어, 하향 유동시키면, 하향 유동하던 탈리액(110)은 하이브리드 균주 분리부의 하단에 위치한 분리막(220)을 통과하여, 하우징으로 이동하게 된다. When the desorption liquid 110 is formed as a vortex and flows downward, the desorption liquid 110 that has flowed downward passes through the separation membrane 220 located at the lower end of the hybridization isolator and moves to the housing.

이때, 분리막(220)은 50 내지 150㎛의 다수의 기공을 포함하고 있어, 상기 기공의 직경보다 큰 입자 사이즈를 갖는 암모늄-산화 박테리아 그래뉼은 분리막(220)을 통과하지 못하고, 하이브리드 균주 분리부의 내부에 잔존하게 되며, 입자 사이즈가 작은 활성 슬러지 및 이를 포함하는 탈리액(120)은 하우징 내로 이동할 수 있다. The ammonium-oxidized bacterial granules having a particle size larger than the diameter of the pores may not pass through the separation membrane 220, and the inside of the hybrid strain separation unit And the activated sludge having a small particle size and the desorbing liquid 120 containing the activated sludge can move into the housing.

상기 탈리액(120)은 하우징 내에 체류하다 일정 수위 이상에서 하우징의 회수부를 통해 1차 침전조로 이송될 수 있다.The desorbing liquid 120 may be conveyed to the primary settling tank through the recovery unit of the housing at a predetermined level or higher in the housing.

또한, 상기 하이브리드 균주 분리부 내에 체류하고 있는 암모늄-산화 박테리아 그래뉼은 회수하여 처리조(100)로 이송(130)시킨다. 암모늄-산화 박테리아 그래뉼은 처리조(100)로 이송(130)되어, 재사용 가능하다.In addition, ammonium-oxidized bacterial granules remaining in the hybrid strain isolating section are recovered and transferred to the treatment tank 100 (130). The ammonium-oxidized bacterial granules are transferred (130) to the treatment bath (100) and are reusable.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수 처리 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 본 발명의 하수 처리 시스템은 본 발명에 따른 1차 침전조(10); 생물반응조(20), 2차 침전조(30), 탈수조(40), 소화조(50) 및 SBR 반응조(60)를 포함할 수 있다. FIG. 3 schematically illustrates the structure of a sewage treatment system according to an embodiment of the present invention. The sewage treatment system of the present invention comprises a primary settler 10 according to the present invention; A biological reaction tank 20, a secondary settling tank 30, a dehydrating tank 40, a digester tank 50, and an SBR reaction tank 60.

본 발명에서는 상기 1차 침전조(10)에 하수를 공급한 뒤 하수에 포함된 이물질을 생슬러지로 침전시켜 생슬러지는 회수하고, 생술러지가 제거된 하수를 생물반응조(20)로 공급할 수 있다. 보다 상세하게 상기 1차 침전조(10)에 하수가 공급되면 물보다 비중이 무거운 물질(생슬러지)층과 물보다 비중이 가벼운 물질(부유 물질)로 분리되는데, 이 과정을 통하여 하수 내에 포함된 오염 물질의 대략 40%를 제거할 수 있다. In the present invention, after the sewage is supplied to the primary settling tank 10, the foreign substances contained in the sewage are precipitated as raw sludge, and the raw sludge is recovered, and the sewage having the removed biologic material can be supplied to the bioreactor 20. More specifically, when sewage is supplied to the primary settling tank 10, it is separated into a material (raw sludge) layer having a specific gravity greater than that of water and a material having a specific gravity smaller than that of water (suspended material) Approximately 40% of the material can be removed.

또한, 본 발명에서 상기 1차 침전조(10)에서 생슬러지로부터 분리된 액상의 하수는 생물반응조(20)로 공급될 수 있다. In the present invention, the liquid wastewater separated from the raw sludge in the primary settling tank 10 may be supplied to the bioreactor 20.

상기의 생물반응조는 호기조; 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 균주 분리조; 및 혐기조를 포함한다. 보다 상세하게, 활성 슬러지를 이용하여 하수 내에 포함되는 유기 물질을 흡착하기 위한 호기조로, 상기 호기조는 하수를 공급하는 유입구; 하수를 수용하여 활성 슬러지를 혼합하는 혼합셀; 상기 혼합셀과 연속적으로 결합되며, 활성 슬러지와 하수 내의 유기 물질의 흡착이 일어나는 호기 반응조를 포함한다. 활성 슬러지는 하수 내의 유기 물질과 흡착이 일어나게 되고, 이러한 흡착 공정을 통해, 빠른 시간내에 하수에 존재하는 오염 물질의 일정량을 제거할 수 있다. The bioreactor includes an aerobic unit; A hybrid strain isolator according to an embodiment of the present invention; And an anaerobic tank. More specifically, an aerobic tank for adsorbing organic substances contained in sewage water using activated sludge, the aerobic tank having an inlet for supplying sewage water; A mixing cell for containing sewage and mixing activated sludge; And an aerobic reactor which is continuously connected to the mixed cell and adsorbs the organic material in the activated sludge and sewage. The activated sludge is adsorbed with the organic substances in the sewage, and through this adsorption process, a certain amount of pollutants present in the sewage can be removed in a short time.

또한, 호기 반응조 내의 활성 슬러지의 흡착 공정은 공기의 주입을 통해 진행되며, 이에, 호기 반응조에 공기 주입 장치가 연결되어, 공기를 주입할 수 있다. In addition, the adsorption process of the activated sludge in the exhalation reaction tank proceeds through the injection of air, and the air injection device is connected to the exhalation reaction tank, so that the air can be injected.

또한, 호기 반응조는 활성 슬러지에 의해 하수의 오염 물질을 제거하고자 하는 것으로, 이에, 호기 반응조 내의 활성 슬러지의 반응을 위한 적합한 환경 조건을 조성해야 한다. In addition, the exhalation reaction tank is intended to remove contaminants from the sewage water by the activated sludge, so that appropriate environmental conditions for the reaction of the activated sludge in the exhalation reaction tank should be established.

따라서, 일반적으로 10℃ 내지 35℃의 범위에서 온도를 유지시키며, 활성 슬러지가 흡착 공정을 진행하기에 충분한 정도의 체류 시간을 유지하는 것이 중요하며, pH는 6.5 내지 8.5를 유지해야 한다. Thus, it is generally important to maintain the temperature in the range of 10 ° C to 35 ° C and to maintain a residence time sufficient for the activated sludge to proceed with the adsorption process, and the pH should be maintained between 6.5 and 8.5.

본 발명에서는 상기 호기조의 유입구를 통하여 처리의 대상이 되는 하수를 공급한 뒤, 활성 슬러지를 혼합하고, 이를 반응시켜 하수 내에 포함되어 있는 유기 물질을 흡착하며, 이때, 활성 슬러지는 AOA(Ammonia Oxidizing Archaea), AOB(Ammonia Oxidizing Bateria) 및 NOB(Nitrite Oxidizing Bacteria)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 구성되며, 활성 슬러지를 통해, 유기 물질을 흡착시킨다.According to the present invention, the activated sludge is mixed with activated sludge by supplying sewage to be treated through the inlet of the aerobic tank, and reacts with the activated sludge to adsorb organic substances contained in the sewage. At this time, the activated sludge is treated with ammonia oxidizing Archaea ), AOB (Ammonia Oxidizing Bateria) and NOB (Nitrite Oxidizing Bacteria), and adsorbs organic substances through activated sludge.

또한, 본 발명에서는 상기 혼합 셀에 1개 이상의 교반기를 더 포함함으로써, 상기 하수와 상기 활성 슬러지의 혼화 공정을 촉진시킬 수 있다. Further, in the present invention, the mixed cell further includes at least one stirrer, thereby facilitating the mixing process of the sewage and the activated sludge.

본 발명에서 상기 교반기의 형상을 특별히 제한하지는 않으나, 날개를 갖는 임펠러(impeller) 타입일 수 있다. 여기서 상기 임펠러 타입의 교반기의 구체적인 형상은 특별히 한정하지는 않으나, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 임펠러 타입의 교반기는 외측 날개부는 내측 날개부의 하부 방향을 향하도록 절곡 형성됨으로써 손으로 물을 모아 힘 있게 물을 밀어내듯이 원하는 방향으로 최대한 많은 양의 물을 밀어 내어 흐르게 함으로써 교반 효과를 극대화할 수 있다.In the present invention, the shape of the stirrer is not particularly limited, but may be an impeller type having a blade. Although the shape of the impeller-type agitator is not particularly limited, according to a preferred embodiment of the present invention, the impeller-type agitator is formed such that the outer wing portion is bent toward the lower direction of the inner wing portion, By pushing as much water as possible in the desired direction as if pushing water strongly, it is possible to maximize the stirring effect.

본 발명에서 상기 교반기가 복수 개인 경우, 복수 개의 교반기의 날개 직경은 같거나 상이할 수 있으나, 바람직하게는, 날개 직경이 상이한 복수 개의 교반기를 챔버 상부에서 챔버 하부측으로 갈수록 직경이 작아지도록 배치하는 것이 유입수가 챔버의 상부에서 하부로 이동하면서 더욱 빠른 혼화 속도를 유지하게 할 수 있다.In the present invention, when there are a plurality of stirrers, the blades of the plurality of stirrers may have the same or different diameters, but preferably, the plurality of stirrers having different blade diameters is arranged so as to have a smaller diameter from the upper portion of the chamber toward the lower portion of the chamber The inflow water can be moved from the upper part of the chamber to the lower part to maintain a faster mixing speed.

이때, 상기 교반기 날개의 회전수(G-value)는 특별히 한정하지 않으며, 혼화 및 응집 규모나 챔버의 크기에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 바람직하게는 30 ~ 110sec-1일 수 있다. In this case, the number of revolutions (G-value) of the stirrer blade is not particularly limited and may be appropriately selected according to the size of the agglomeration and agglomeration scale and the size of the chamber, but it may preferably be 30 to 110 sec -1 .

또한, 본 발명에서는 상기한 활성 슬러지와 함께 보조제를 추가로 투입할 수 있는데, 여기서 상기 보조제로는 점토, 수산화칼슘, 양이온 응집제, 음이온 응집제 및 비이온 응집제로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다.Further, in the present invention, an auxiliary agent may be added together with the activated sludge, wherein the auxiliary agent may be selected from the group consisting of clay, calcium hydroxide, a cation flocculant, an anionic flocculant and a non-ion flocculant.

본 발명에서는 상기와 같이 호기조에서 하수 내에 포함된 유기 물질을 활성 슬러지가 흡착시켜, 플럭(floc)으로 성장되면, 상기와 같이 처리된 하수를 호기조(21)에 연결된 하이브리드 균주 분리조로 공급한다. 상기 하수 내에 포함된 유기 물질이 흡착된 활성슬러지는 상기 하이브리드 균주 분리조 내의 분리막을 통과하지 못하고 고상의 슬러지로 잔존한다. 따라서, 본 발명에서는 하이브리드 균주 분리조를 통하여 플럭이 포함된 하수를 고상의 슬러지와 액상의 1차 처리수로 분리할 수 있다. In the present invention, when the activated sludge absorbs the organic substances contained in the sewage water in the aerobic tank as described above and is grown into floc, the treated sewage is supplied to the hybrid strain isolator connected to the aerobic tank 21. The activated sludge adsorbed by the organic substances contained in the sewage can not pass through the separation membrane in the hybrid strain isolation tank and remains as solid sludge. Therefore, in the present invention, the sewage containing flocs can be separated into the primary sludge and the liquid primary treated water through the hybrid strain isolator.

본 발명에서 상기 생물반응조의 호기조에서 하수에 포함된 유기 물질들이 활성 슬러지에 흡착되거나, 응집될 수 있고, 이어서 하이브리드 균주 분리조에서 상기 하수는 고상의 슬러지와 액상의 1차 처리수로 분리될 수 있다. 이때 상기 1차 처리수는 혐기조로 이송되어, 탈질 공정을 진행하게 되며, 혐기조에서의 탈질 공정은 앞서 기재한 바와 중복되어 자세한 기재는 생략한다. In the present invention, the organic substances contained in the sewage can be adsorbed or agglomerated in the aerobic tank of the bioreactor, and then, in the hybrid strain isolation tank, the sewage can be separated into the primary sludge and the liquid primary treatment water have. At this time, the primary treated water is transferred to the anaerobic tank to proceed with the denitrification process, and the denitrification process in the anaerobic tank is duplicated as described above, so detailed description will be omitted.

본 발명에서는 상기 생물반응조(20)의 하이브리드 균주 분리조에 의하여 하수로부터 함수율이 대략 70 내지 80% 정도에 불과한 고상의 슬러지를 분리할 수 있으며, 종래의 분리막 생물 반응기와 달리, 본 발명은 분리막의 이물질을 제거하기 위한 별도의 공기 주입 장치를 필요로 하지 않는다. According to the present invention, it is possible to separate sludge of a solid phase having a water content of about 70% to 80% from the sewage water by the hybrid strain isolator of the bioreactor 20. Unlike the conventional membrane bioreactor, It is not necessary to provide a separate air injection device for removing the air.

반면, 본 발명에서는 하이브리드 균주 분리조는 상기의 설명과 동일한 바 구체적인 설명은 제외하도록 한다. 즉, 하이브리드 균주 분리조는 SBR 반응조의 처리조와 결합하여 사용도 가능하며, 생물 반응조(20)에 결합하여 사용 가능하다. On the other hand, in the present invention, the hybrid strain isolator is the same as the above description, and a detailed description thereof will be omitted. That is, the hybrid strain isolator can be used in combination with the treatment tank of the SBR reaction tank and can be used in combination with the bioreactor 20.

SBR 반응조 내의 처리조 및 생물 반응조(20)은 모두 암모늄-산화 박테리아를 이용하여 그래뉼을 생성시키고, 이때 생성된 그래뉼은 입자의 크기가 커 하이브리드 균주 분리부 내의 분리막을 통과할 수 없다. 생물 반응조(20)의 하이브리드 균주 분리조를 통과하지 못한 그래뉼은 회수하여 이전 단계로 이송시켜 재사용 가능하며, 통과한 처리수는 다음 단계로 진행하여 하수 처리 과정을 진행한다. 또한, SBR 반응조 내의 하이브리드 균주 분리조(200)를 통과하지 못한 그래뉼은 다시 처리조(100)로 이송(130)시켜 재사용하며, 통과한 활성 슬러지를 포함하는 탈리액은 다시 1차 침전조(10)로 이송시켜 재사용한다. Both the treatment tank and the bioreactor 20 in the SBR reaction tank produce granules using ammonium-oxidizing bacteria, and the resulting granules are too large to pass through the separation membrane in the hybrid strain separation section. The granules which have not passed through the hybrid strain isolation tank of the bioreactor 20 can be recovered and transferred to the previous stage for reuse, and the treated water that has passed through proceeds to the next stage and proceeds with the sewage treatment process. The granules which have not passed through the hybrid strain separating tank 200 in the SBR reaction tank are further transferred to the treatment tank 100 for reuse and the desorbed liquid containing the activated sludge that has passed through the granules is further returned to the first settling tank 10 Transfer it to reuse.

하수 처리를 위한 시스템 하에서, 하수는 1차 침전조(10)에서 생슬러지를 침전시키고, 액상의 하수를 분리하여, 생물반응조(20)로 이송시켜, 상기 생물반응조(20) 내에서 호기조; 하이브리드 균주 분리부; 및 혐기조를 거쳐, 유기 물질의 제거 및 탈질 공정을 진행한다. Under the system for sewage treatment, the sewage settles the raw sludge in the primary settling tank 10, separates the liquid wastewater, transfers it to the bioreactor 20, A hybrid strain isolator; And an anaerobic tank, and the organic material removal and denitrification process proceeds.

혐기조에서 질소가 제거된 2차 처리수는 제2 침전조(30)에 체류하며, 잉여 슬러지를 침전시켜 제거하고, 이후, 소독 과정을 거쳐 배출된다. The second treated water from which nitrogen has been removed from the anaerobic tank stays in the second settling tank 30, the excess sludge is settled and removed, and then discharged through a disinfection process.

상기 1차 침전조 및 2차 침전조에 의해 침전시켜 분리한 생슬러지 및 잉여 슬러지는 탈수조(40)로 이송되어, 탈수 공정을 진행하게 된다. 탈수 공정 이후의 농축 슬러지는 소화조(50)로 이송된다. The raw sludge and the excess sludge separated and precipitated by the primary settling tank and the secondary settling tank are transferred to the dewatering tank 40, and the dewatering process is performed. The concentrated sludge after the dewatering process is transferred to the digester 50.

본 발명에서 소화조(50)는 혐기성 미생물을 이용하여 상기 잉여 슬러지 및 생슬러지에 대하여 혐기성 소화 공정을 수행할 수 있다. In the present invention, the anaerobic digestion process may be performed on the excess sludge and raw sludge using anaerobic microorganisms.

여기서, 상기 혐기성 소화 공정은 일명 "메탄 발효"라고도 하며, 상기 잉여 슬러지 내에 포함된 유기물을 여러 혐기성 미생물의 분해 작용에 의하여 메탄으로 전환하는 일련의 프로세스로, 보다 구체적으로 고형상의 유기물을 액상화하고, 가수분해하는 과정, 식초산, 프로피온산, 부틸산을 생성하는 저급지방산(휘발성유기산, VFA)을 생성하는 과정, 이들을 식초산 및 H2가스로 분해하는 과정, 이들 산물을 이용하여 메탄을 생성하는 과정으로 진행된다. Here, the anaerobic digestion process is also referred to as "methane fermentation", and is a series of processes for converting organic substances contained in the excess sludge into methane by decomposition of various anaerobic microorganisms. More specifically, solid organic matter is liquefied , The process of hydrolysis, the process of producing lower fatty acids (VFA) that produce vinegar acid, propionic acid, and butanoic acid, decomposing them with vinegar acid and H 2 gas, .

본 발명에서 상기 소화조(50)에서는 농축 슬러지의 처리와 동시에 메탄이라는 바이오 가스로 에너지를 회수할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 소화조(50)에서 발생되는 바이오 가스를 포집하는 바이오 가스 포집기(미도시)를 더 포함할 수 있고, 필요에 따라서는 상기 바이오 가스 내에 포함된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 바이오 가스 분리막을 더 포함할 수 있다. In the present invention, in the digester 50, energy can be recovered by the biogas called methane simultaneously with the treatment of the concentrated sludge. Therefore, in the present invention, it is possible to further include a biogas collector (not shown) for collecting the biogas generated in the digester 50, and if necessary, biogas, which separates methane and carbon dioxide contained in the biogas, And may further include a separator.

본 발명에서 상기 소화조(50)에서 혐기성 소화 공정이 수행되면 더 이상 재활용이 불가한 소화 슬러지 및 탈리액이 발생한다. 상기 소화 슬러지의 경우 폐기시킬 수 있고, 상기 탈리액은 SBR 반응조(60)로 공급될 수 있다.In the present invention, when the anaerobic digestion process is performed in the digestion tank 50, digested sludge and desolvation solution, which can not be recycled any more, are generated. In the case of the extinguished sludge, it can be discarded, and the desorbing liquid can be supplied to the SBR reaction tank 60.

SBR 반응조(60)는 sequential batch reactor로, 연속회분식활성 슬러지 공법을 이용하는 것이다. 종래의 SBR 공정은 1개의 회분조에 반응조와 이차 침전지의 기능을 갖게 하여 반응과 혼합액의 침전, 상징수의 배수, 침전 슬러지의 배출 공정 등을 반복하여 처리하는 방식이다.The SBR reactor (60) is a sequential batch reactor, which uses a continuous batch activated sludge process. In the conventional SBR process, the reaction and the precipitation of the mixed solution, the drainage of the representative water, and the discharge process of the settled sludge are repeatedly performed by making the reaction tank and the secondary settling tank function in one batch tank.

종래의 하수 처리 시스템의 경우, 소화조(50)에서 농축 슬러지를 이용하여 혐기성 소화 공정을 진행한 이후, 발생하는 탈리액을 다시 1차 침전조로 이송시켜 재처리 하였다. 하지만 그 경우, 소화조(50)에서 발생하는 탈리액은 NH4+ 또는 NO2-를 포함하여, 연속 공정으로 하수 처리를 진행한다면 질소의 농도가 계속적으로 상승하여 생물반응조(20) 내에서 C(탄소)/N(질소)의 비가 1을 초과하게 되고, 최종적으로는 소화조(50)에서의 에너지 생산 효율이 현저히 떨어지는 문제가 발생하였다. In the conventional sewage treatment system, after the anaerobic digestion process is carried out using the concentrated sludge in the digestion tank 50, the generated desorption liquid is transferred again to the primary settling tank for reprocessing. However, in this case, the desorbing liquid generated in the digester 50 contains NH 4 + or NO 2 -, and if the sewage treatment is performed in a continuous process, the concentration of nitrogen continuously increases, ) / N (nitrogen) exceeds 1, resulting in a problem that energy production efficiency in the digester 50 is remarkably low.

본 발명에서는 상기한 문제점을 방지하고자, 소화조(50)에서 발생한 탈리액을 SBR 반응조(60)로 이송시켜, 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)와 반응시킴으로써, 상기 탈리액 내에 포함된 NH4+ 및 NO2-를 N2로 변환시켜 질소를 제거할 수 있다. In order to prevent the above-mentioned problem, the present invention provides a method for removing NH 4 + and NO 2 contained in the desalination liquid by transferring the desorbed liquid generated in the digester 50 to the SBR reaction tank 60 and reacting with the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) - can be converted to N 2 to remove nitrogen.

본 발명에서 상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아는 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)일 수 있다. 일반적으로 생물반응조(20)에서 활성 슬러지로 사용되는 AOB 박테리아는 NH4+의 50% 정도를 NO2-로 변환시킬 수 있으나, 본 발명에서 SBR 반응조(60)에서 사용하는 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)는 NH4+ 및 NO2-를 모두 N2로 변환시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)는 주변의 유기물과 흡착되어, 그래뉼(granule)을 형성하게 되는데, 이때 그래뉼의 입자 크기는 AOA, AOB 및 NOB 박테리아와 비교하여, 비교적 큰 입자 크기를 나타낼 수 있어, 앞서 기술한 바와 같이 하이브리드 균주 분리조(200) 내에서 그 입자 크기에 따라 선택적으로 분리할 수 있다.In the present invention, the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria may be planctomycetes. In general, the AOB bacteria used as the activated sludge in the bioreactor 20 can convert about 50% of NH 4 + to NO 2 - . However, in the present invention, planktonic acid Planctomycetes) may be converted to N 2 and all of the NH 4+ NO 2-. In addition, in the present invention, the planctomycetes adsorb to surrounding organic materials to form granules, wherein the particle size of granules is relatively large compared to AOA, AOB and NOB bacteria And can be selectively separated according to the particle size in the hybrid strain isolator 200 as described above.

본 발명에서는 상기와 같이 SBR 반응조(60)에서 탈리액 내에 포함된 질소를 제거함에 따라 상기 SBR 반응조(60)에서 발생되는 최종 처리수를 1차 침전조(10)로 이송시켜 하수 처리 공정을 수행하여도 생물반응조(20) 내에서 C(탄소)/N(질소)의 비가 ≤1을 유지할 수 있어, 하수 처리를 위한 연속 공정에서도 에너지 생산 효율을 유지할 수 있다.In the present invention, as described above, when the nitrogen contained in the desorption liquid is removed in the SBR reaction tank 60, the final treated water generated in the SBR reaction tank 60 is transferred to the first settling tank 10 to perform the sewage treatment process The ratio of C (carbon) / N (nitrogen) in the bioreactor 20 can be maintained at 1, and energy production efficiency can be maintained even in a continuous process for sewage treatment.

본 발명에서 상기 SBR 반응조(60)로 이송된 탈리액은 처리조(100) 내부에 수용될 수 있다. 본 발명에서 처리조(100)로 이송된 탈리액은 혐기성 암모늄-산화 박테리아에 의하여 혐기성 소화 반응이 수행되어 그래뉼이 형성된다. In the present invention, the desorbed liquid transferred to the SBR reaction tank (60) can be received inside the treatment tank (100). In the present invention, the desorbed liquid transferred to the treatment tank 100 is anaerobically digested by the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria to form granules.

본 발명에서 상기 분리막의 기공은 직경이 50 내지 150㎛로 조절함으로써 상기 그래뉼은 분리막 모듈을 통과하지 못하는 반면, 생물반응조(20)에서의 활성 슬러지인 AOA, AOB 및 NOB 등의 박테리아는 다시 분리막 모듈을 통과할 수 있다. In the present invention, the granules can not pass through the separation membrane module by controlling the pore diameter of the separation membrane to 50 to 150 μm, while bacteria such as AOA, AOB and NOB, which are activated sludge in the bioreactor 20, Lt; / RTI >

또한, 본 발명에서는 상기와 같이 정화된 탈리액과 그에 포함된 AOA, AOB 및 NOB 등의 박테리아는 별도로 회수하여 처리수 재공급 배관을 통하여 1차 침전조(10)로 재공급할 수 있다. In the present invention, the purified effluent and the bacteria such as AOA, AOB and NOB contained therein may be separately recovered and re-supplied to the first settling tank 10 through the treatment water supply pipe.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

Claims (20)

에너지 생산형 하수 처리 시스템에 적용되는 SBR 반응조로,
상기 SBR 반응조는 소화조에서 발생한 암모늄 함유 탈리액이 유입되어 체류하는 처리조; 및
상기 처리조의 암모늄-산화 박테리아(Anammox) 그래뉼 및 활성 슬러지를 포함하는 탈리액으로 분리하기 위한 하이브리드 균주 분리조를 포함하며,
상기 하이브리드 균주 분리조는 내부에 위치한 하이브리드 균주 분리부의 내부로 주입된 주입액을 하향 유동시켜, 상기 각뿔 구조체 형상의 하부에 위치한 분리막을 통과함에 따라, 암모늄-산화 박테리아 그래뉼을 분리하는 것인 하수 처리용 SBR 반응조.
As an SBR reaction tank applied to an energy production type sewage treatment system,
Wherein the SBR reaction tank is a treatment tank in which the ammonium-containing desorbing liquid generated in the digestion tank flows and stays therein; And
A hybrid strain isolator for separating into an effluent containing ammonium-oxidized bacteria granules of the treatment tank and activated sludge,
The hybrid strain isolating tank separates the ammonium-oxidized bacterial granules as the infusion liquid injected into the hybrid strain isolating unit located inside is downwardly flowed through the separation membrane located at the lower part of the pyramidal structure, SBR reactor.
제1항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리조는 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하며, 원뿔대 구조체 형상의 하이브리드 균주 분리부;
상기 하우징 및 하이브리드 균주 분리부를 관통시켜 연결하며, 처리조의 탈리액을 하이브리드 균주 분리부로 주입하기 위한 주입부; 및
상기 하이브드리 균주 분리부를 통과한 활성 슬러지를 포함하는 탈리액을 회수하기 위한 회수부를 포함하는 하수 처리용 SBR 반응조.
The method according to claim 1,
The hybrid strain isolator includes a housing;
A hybrid strain isolator located inside the housing and having a truncated cone shape;
An injecting unit connecting the housing and the hybrid strain separating unit to each other and injecting a desalination solution of the treatment tank into the hybrid strain separating unit; And
And a recovering unit for recovering the desorbed liquid containing the activated sludge that has passed through the hybri-strain isolating unit.
제1항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리부는 상부의 원지름이 하부의 원지름보다 큰 원뿔대 구조체 형상으로, 하이브리드 균주 분리부로 주입되는 탈리액이 상부와 하부의 원지름 차이로 인해, 내부에서 와류를 형성하여 하향 유동시킬 수 있는 하수 처리용 SBR 반응조.
The method according to claim 1,
The hybrid strain isolator has a truncated cone structure in which the upper diameter of the upper portion is larger than the lower diameter of the truncated cone structure, and the desolvation solution injected into the hybrid strain isolator can flow downward SBR reactor for sewage treatment.
제1항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리부는 상부의 와류 생성부 및 하부의 분리막으로 구성되는 하수 처리용 SBR 반응조.
The method according to claim 1,
Wherein the hybrid strain isolator comprises an upper vortex generator and a lower isolation membrane.
제4항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리부는 하부의 분리막을 통과하지 못한 암모늄-산화 박테리아(Anammox) 그래뉼을 처리조로 이송하기 위한 암모늄-산화 박테리아 이송 배관을 추가로 포함하는 하수 처리용 SBR 반응조.
5. The method of claim 4,
Wherein the hybrid strain isolator further comprises an ammonium-oxidized bacteria transfer piping for transferring the ammonium-oxidized bacteria (Anammox granules) that have not passed through the lower separation membrane to the treatment tank.
제4항에 있어서,
상기 분리막은 직경이 50 내지 150㎛인 다수의 기공을 포함하는 하수 처리용 SBR 반응조.
5. The method of claim 4,
Wherein the separation membrane comprises a plurality of pores having a diameter of 50 to 150 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 활성 슬러지는 AOA(Ammonia Oxidizing Archaea), AOB(Ammonia Oxidizing Bateria) 및 NOB(Nitrite Oxidizing Bacteria)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 하수 처리용 SBR 반응조.
The method according to claim 1,
Wherein the activated sludge comprises at least one selected from the group consisting of Ammonia Oxidizing Archaea (AOA), Ammonia Oxidizing Bateria (AOB) and Nitrite Oxidizing Bacteria (NOB).
제1항에 있어서,
상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)인 하수 처리용 SBR 반응조.
The method according to claim 1,
Wherein the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) is planctomycetes.
제1항에 있어서,
상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세데스 과립인 하수 처리용 SBR 반응조.
The method according to claim 1,
The anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) is an SBR reactor for sewage treatment which is a planktonomyces granule.
슬러지를 포함하는 하수를 침전시켜 생슬러지 및 하수로 분리하는 1차 침전조;
상기 1차 침전조에서 분리한 하수 내의 유기물질과 활성 슬러지(Activated Sludge)를 흡착시켜 분리하고, 탈질 공정을 진행하는 생물반응조;
상기 포기조에서 유기 물질을 흡착한 하수 내의 잉여 슬러지를 침전시키기 위한 2차 침전조;
상기 1차 침전조에서 침전시켜 회수한 생슬러지 및 상기 2차 침전조에서 침전시켜 회수한 잉여 슬러지를 탈수시키는 탈수조;
탈수조에서 탈수시킨 생슬러지 및 잉여 슬러지를 혐기성 소화시켜 바이오 가스를 생산하는 소화조; 및
상기 소화조에서 발생한 암모늄 함유 탈리액을 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)로 반응시켜 질소를 제거하는 제1항에 따른 SBR 반응조를 포함하는 하수 처리 시스템.
A primary settling tank for settling the sewage containing the sludge into raw sludge and sewage;
A bioreactor for adsorbing and separating the organic substances and activated sludge in the sewage separated from the primary settling tank and performing the denitrification process;
A second settling tank for settling the excess sludge in the sewage having adsorbed the organic material in the aeration tank;
A dehydrating tank for dehydrating the raw sludge recovered by being settled in the primary settling tank and the excess sludge recovered by precipitation in the secondary settling tank;
A digester capable of anaerobically digesting raw sludge and excess sludge dehydrated in a dehydration tank to produce biogas; And
The sewage treatment system according to claim 1, comprising an SBR reactor according to claim 1 for reacting the ammonium-containing desolvation solution generated in the digester with anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) to remove nitrogen.
제10항에 있어서,
상기 SBR 반응조는 암모늄-산화 박테리아(Anammox) 그래뉼 및 활성 슬러지를 포함하는 탈리액으로 분리하기 위한 하이브리드 균주 분리조를 포함하는 하수 처리 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the SBR reactor comprises a hybrid strain separator for separating into an effluent containing ammonium-oxidized bacteria (Anammox granules and activated sludge).
제11항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리조는 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하며, 각뿔 구조체 형상의 하이브리드 균주 분리부;
상기 하우징 및 하이브리드 균주 분리부를 관통시켜 연결하며, 처리조의 탈리액을 하이브리드 균부 분리부로 주입하기 위한 주입부; 및
상기 하이브드리 균주 분리부를 통과한 활성 슬러지를 포함하는 탈리액을 회수하기 위한 회수부를 포함하는 하수 처리 시스템.
12. The method of claim 11,
The hybrid strain isolator includes a housing;
A hybrid strain isolator located inside the housing and having a pyramidal structure;
An injecting unit connecting the housing and the hybrid strain separating unit to each other and injecting the desalination liquid of the treatment tank into the hybrid bacteria separating unit; And
And a recovery unit for recovering the desorption liquid containing the activated sludge that has passed through the hybri-strain isolator.
제12항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리부는 상부의 와류 생성부 및 하부의 분리막으로 구성되는 하수 처리 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the hybrid strain isolator comprises an upper vortex generator and a lower isolation membrane.
제11항에 있어서,
상기 하이브리드 균주 분리조는 활성 슬러지를 포함하는 탈리액을 1차 침전조로 이송하기 위한 탈리액 공급부를 더 포함하는 하수 처리 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the hybrid strain isolating apparatus further comprises a desorbing liquid supply section for transferring the desorbing liquid containing the activated sludge to the primary settling tank.
제10항에 있어서,
상기 활성 슬러지는 AOA(Ammonia Oxidizing Archaea), AOB(Ammonia Oxidizing Bateria) 및 NOB(Nitrite Oxidizing Bacteria)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 하수 처리 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the activated sludge comprises at least one selected from the group consisting of Ammonia Oxidizing Archaea (AOA), Ammonia Oxidizing Bateria (AOB) and Nitrite Oxidizing Bacteria (NOB).
제10항에 있어서,
상기 생물반응조는 하수 내의 유기물질과 활성 슬러지(Activated Sludge)의 흡착을 위해 공기를 주입할 수 있는 공기 주입 장치를 추가로 포함하는 하수 처리 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the bioreactor further comprises an air injection device capable of injecting air for adsorption of an organic material in the sewage and an activated sludge.
제10항에 있어서,
상기 생물반응조는 유기 물질을 흡착한 활성 슬러지를 분리하기 위한 하이브리드 균주 분리조를 포함하는 하수 처리 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the bioreactor includes a hybrid strain isolator for separating activated sludge that has adsorbed an organic substance.
제10항에 있어서,
상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세테스(Planctomycetes)인 하수 처리 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) is planctomycetes.
제10항에 있어서,
상기 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)는 플랑크토마이세데스 과립인 하수 처리 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein said anaerobic ammonium-oxidizing bacteria (Anammox) is a planktonomyces granule.
제10항에 있어서,
상기 소화조에서 발생된 바이오 가스를 포집하는 바이오 가스 포집기를 더 포함하는 하수 처리 시스템.
11. The method of claim 10,
And a biogas collector for collecting the biogas generated in the digester.
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