KR20190041701A - A biological pretreatment apparatus containing disk filter and a separation method therewith - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생물학적 전처리 장치(혼화조 및 분리조)에 관한 것으로, 혼화조에서 형성되는 유기물이 흡착된 슬러지를 분리하기 위해, 사용되고 있는 고액(solid-liquid) 침강 분리 장치 대신에 디스크 필터를 사용하여 유기물이 흡착된 슬러지를 분리한다. The present invention relates to a biological pretreatment apparatus (admixture tank and separation tank), in which a disk filter is used instead of a solid-liquid sedimentation separation apparatus used for separating sludge adsorbed on an organic matter formed in a mixing tank Separate the sludge with organic matter adsorbed.
또한, 본 발명에 따른 생물학적 전처리 장치는, 기존의 분리조의 후단에 디스크 필터를 추가함으로써, 통상의 분리조에 사용되는 고액 침강 분리 장치의 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 기공 크기를 갖는 디스크 필터를 선택적으로 적용하도록 제어함으로써, 유기물이 흡착된 슬러지의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the biological pretreatment apparatus according to the present invention can reduce the size of the liquid-phase sedimentation separation apparatus used in a conventional separation tank by adding a disk filter to the rear end of the conventional separation tank, The separation efficiency of the sludge adsorbed by the organic matter can be improved.
아울러 이렇게 분리된 유기물 슬러지를 다시 혼화조로 재순환하여 응집 효율을 높게 유지할 수 있으며, 혼화조에 원수의 COD(Chemical Oxygen Demand) 혹은 BOD(Biological Oxygen Demand)를 사전에 측정하여 슬러지에 흡착된 유기물의 정도를 미리 파악함으로써, 사용되는 디스크 필터의 기공(pore) 크기를 다양하게 변화시킬 수 있어, 슬러지의 분리 효율을 최적화할 수 있다.In addition, the separated organic sludge can be recycled back to the mixing tank to maintain a high coagulation efficiency. The COD (Chemical Oxygen Demand) or BOD (Biological Oxygen Demand) of raw water is previously measured in the mixing tank to determine the degree of organic matter adsorbed on the sludge By grasping in advance, the pore size of the disk filter to be used can be varied variously, and the sludge separation efficiency can be optimized.
산업 발달로 인해 여러 기술분야에서 급격한 발전을 이루어지고 있으나, 이로 인해 농업, 공업 등의 분야에서 발생하는 농축산폐수, 공업폐수, 산업폐수, 생활하수 등 각종 오염물질이 포함된 하수의 배출이 증가하여 환경 오염이 중요한 문제로 부각되고 있다.As a result of the development of industry, rapid progress has been made in various technical fields. However, due to this, the discharge of sewage including various pollutants such as agriculture, industrial wastewater, industrial wastewater, industrial wastewater, Environmental pollution is becoming an important issue.
이러한 각종 하수는 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있으며, 특히 근래에 들어서 급속한 산업의 발달과 인구증가 및 도시의 인구집중으로 인하여 각종 용수량의 증가와 함께 폐수 중에는 무기 및 유기성분이 차지하는 비율이 점차 증가하고 있다.These kinds of sewage pollute the water quality of public water such as inland and coastal waters and urban small and medium rivers. Especially in recent years, due to rapid industrial development, population increase and population concentration of the city, The proportion of inorganic and organic components in wastewater is increasing.
이러한 폐수의 경우 COD(Chemical Oxygen Demand), BOD(Biochemical Oxygen Demand), SS(현탁물질), 질소, 인 등 고농도의 유기물을 다량 함유하고 있어 하천, 호소 및 댐 등에 그대로 흘러 들어가면 부영양화 등 수자원의 오염은 물론, 독성으로 인한 생태계의 파괴 등으로 이어져 환경에 악영향을 끼친다. 따라서, 폐수는 일정의 기준을 정해 놓고 일정의 기준치 이하로 정화시켜 배수하도록 되어 있다.Such wastewater contains high concentrations of organic matter such as COD (Chemical Oxygen Demand), BOD (Biochemical Oxygen Demand), SS (Suspended Substance), Nitrogen and Phosphorus and flows into rivers, As well as the destruction of ecosystems due to toxicity, which adversely affects the environment. Therefore, the wastewater is to be purified to a predetermined standard value or less by setting a certain standard.
한편, 폐수의 정수처리시 폐수 속의 부유입자를 제거하기 위한 종래의 처리방법으로는 화학적 처리, 전기적 처리, 여과, 멤브레인(membrane)법 등이 있는데, 가장 대표적인 처리방법으로는 화학적 처리 중에서 응집제(coagulant)를 사용하는 것으로, 무기응집제 또는 유기응집제를 사용하여 입자의 표면 성질을 변화시켜 플럭(floc)을 형성케 한 후 침전시키는 것이 지금까지 가장 일반적인 방법으로 알려져 있다.In the meantime, conventional treatment methods for removing suspended particles in wastewater during the treatment of wastewater include chemical treatment, electrical treatment, filtration, membrane method and the like. Among the most typical treatment methods are coagulant ), It is known as the most common method so far that the surface properties of particles are changed by using an inorganic coagulant or an organic coagulant to form a floc and precipitate.
이러한 응집제를 사용하는 화학적 처리 방법의 기본적인 과정은 다음과 같다. 먼저, 금속염(일반적으로 철 또는 알루미늄 화합물)을 이용해 피처리수인 하수 내의 콜로이드를 중화하여 마이크로 플럭을 생성하는 응집 단계를 거친 후, 마이크로 플럭을 집합 및 성장시키는 플럭 형성 단계를 거치게 된다. 이는 응집 단계에서 생성된 마이크로 플럭에 고분자(polymer)를 가하여 수행될 수 있다. 그 후, 피처리수로부터 플럭이 침전하여 생성되는 슬러지를 분리함으로써, 처리된 정수를 생성하는 단계가 수행된다.The basic process of the chemical treatment method using such coagulant is as follows. First, the colloid in the sewage water to be treated is neutralized using a metal salt (generally, iron or an aluminum compound) to undergo an aggregation step for producing micro flocs, and then subjected to a floc formation step for collecting and growing micro flocs. This can be done by adding a polymer to the micro flocs generated in the coagulation step. Thereafter, a step of generating processed digits is performed by separating sludge produced by precipitating flocs from the for-treatment water.
이와 같은 응집제를 사용한 화학적 처리 방법은 플럭의 질을 향상시킴으로써 플럭의 형성, 성장 및 슬러지의 생성이 효율적으로 이루어지도록 하는 것이 중요한데, 이는 혼화조 및 침전조를 포함한 전반적인 하수 처리 시설의 용량을 감소시킴으로써, 설비 원가 절감, 유지/보수 비용 절감이라는 효과와 직결되기 때문이다. 따라서, 종래의 화학적 처리 방법을 개선하여 설비 원가 절감 등 우수한 수처리 효과를 달성할 수 있는 기술이 요구되고 있다.It is important to chemically treat the coagulant by improving the quality of the flocculant so that the formation of the flocs, the growth and the production of the sludge are efficiently performed because the capacity of the overall sewage treatment facility including the mixing tank and the settling tank is reduced, This is because it is directly related to the effect of facility cost reduction and maintenance / repair cost reduction. Therefore, there is a demand for a technique capable of achieving an excellent water treatment effect, such as reduction in facility cost, by improving the conventional chemical treatment method.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 혼화조에서 형성되는 유기물이 흡착된 슬러지를 분리하기 위해, 통상의 고액(solid-liquid) 침강 분리 장치 대신에 운전이 간편하고, 반영구적인 디스크 필터(Disk Filter)를 사용하여 유기물이 흡착된 슬러지를 분리하고자 한다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a sludge- And a semi-permanent disk filter is used to separate the sludge adsorbed on the organic matter.
아울러 생물학적 전처리 장치에 디스크 필터 유닛을 적용함으로써, 기존의 침강 분리 장치에 비해 수리학적 체류시간 및 부지면적을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 디스크 필터 유닛에 포함된 디스크 필터의 기공 크기(Pore Size)를 조절함으로써, 수리학적 체류시간, 슬러지 함수율 등을 탄력적으로 제어하면서 생물학적 전처리 장치와 이의 운전 방법을 제공하고자 한다.In addition, by applying the disk filter unit to the biological pretreatment device, it is possible to effectively reduce the hydraulic retention time and site area as compared with the conventional sedimentation separation device, and to control the pore size of the disk filter included in the disk filter unit Thereby providing a biological pretreatment device and a method of operating the same, while flexibly controlling the hydraulic retention time and the sludge moisture content.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment.
이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태로 생물학적 전처리 장치는, 피처리수를 수용하는 수용 공간; 상기 수용 공간에 피처리수를 공급하는 유입구;와 상기 수용 공간에 수용된 피처리수를 외부로 배출하는 배출구;를 포함하고, 상기 피처리수 내에 포함된 유기 오염 물질을 플럭으로 성장시켜 슬러지를 형성하는 혼화조; 및 상기 혼화조의 배출구를 통해 배출된 피처리수 내에 포함된 슬러지를 분리하는 디스크 필터 유닛;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a biological pretreatment apparatus including: a receiving space for receiving water to be treated; And an outlet for discharging the water to be treated accommodated in the accommodation space to the outside, wherein the organic pollutants contained in the for-treatment water are flocked to form sludge Mixing tank; And a disc filter unit for separating the sludge contained in the for-treatment water discharged through the discharge port of the mixing tank.
상기 디스크 필터 유닛은, 기공의 크기가 25 ~ 200m의 기공 크기를 갖는 것이 바람직한데, 기공의 크기가 서로 다른 적어도 하나 이상의 디스크 필터를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.The disc filter unit preferably has a pore size of 25 to 200 m, more preferably at least one disc filter having different pore sizes.
상기 혼화조는, 공급되는 피처리수의 COD 혹은 BOD를 측정하는 검출부를 추가로 더 포함할 수 있는데, 이러한 검출부에서 측정되는 피처리수의 COD 혹은 BOD 값에 따라 혼화조에서 배출되는 슬러지를 포함하는 피처리수를 상기 디스크 필터 유닛에 포함된 적어도 어느 하나의 디스크 필터로 공급될 수 있다.The mixing tank may further include a detector for measuring COD or BOD of the supplied untreated water. The COD or BOD value of the water to be treated measured by the detector may include sludge discharged from the mixing tank The water to be treated can be supplied to at least one disk filter included in the disk filter unit.
상기 디스크 필터 유닛으로 공급된 슬러지를 포함하는 피처리수는, 디스크 필터를 통해 고액분리되어, 디스크 필터 표면에 케이크 층을 형성하는 데, 상기 디스크 필터의 표면에 케이크 층으로 형성된 슬러지는 생물학적 전처리가 진행될수록 증가하게 되어, 디스크 필터의 표면에 형성하되는 케이크 층의 두께가 증가하게 된다. The sludge formed as a cake layer on the surface of the disk filter is subjected to a biological pretreatment process to remove the sludge from the surface of the disk filter. The thickness of the cake layer formed on the surface of the disk filter is increased.
아러한 디스크 필터 표면의 케이크 층의 두께 증가는, 디스크 필터의 사이에 걸리는 차압(pressure difference)의 증가를 야기하게 되므로, 차압의 증가가 약 20%에 이를 경우에는, 상기 디스크 필터에 의해 피처리수가 처리되는 방향의 반대 방향으로 역세척수를 공급하여 디스크 필터의 표면에 형성된 케이크 층을 이루고 있는 슬러지를 탈착시키는 것이 바람직하다. The increase in the thickness of the cake layer on the disk filter surface causes an increase in the pressure difference between the disk filters. Therefore, when the increase in the differential pressure reaches about 20% It is preferable that the backwash water is supplied in the direction opposite to the direction in which the water is treated to desorb the sludge constituting the cake layer formed on the surface of the disk filter.
이렇게 역세척 수에 의해 탈착되는 슬러지는 혼화조로 다시 회수되는 것이 더욱 바람직하다.It is further preferable that the sludge desorbed by the backwash water is returned to the mixing tank again.
피처리수 내에 포함된 유기 오염 물질을 플럭으로 성장시켜 슬러지를 형성하기 위해 혼화조에는, 유입되는 피처리수를 교반할 수 있는 교반기;가 포함되는 것이 바람직하고, 혼화조 내에 적어도 두 개 이상 구비되는 것이 더욱 바람직하다.It is preferable that an agitator capable of agitating the incoming water to be introduced into the mixing tank to form the sludge by growing the organic contaminants contained in the for-treatment water by flaking, and it is preferable that at least two or more .
또한, 상기 교반기는 날개 형태를 갖는 임펠러 타입을 사용할 수 있으며, 복수의 교반기의 사이에는 직경이 3~5cm인 공동이 형성된 다공판이 더욱 구비되는 것도 가능하다.In addition, the stirrer may use an impeller type having a wing shape, and a perforated plate having a cavity having a diameter of 3 to 5 cm may be further provided between the plurality of stirrers.
선택적으로 혼화조와 디스크 필터 유닛의 사이에는 침전조가 추가적으로 설치될 수 있는데, 이러한 침천조에서는 혼화조에서 생성된 슬러지의 일부를 사전에 침전시킴으로써, 후속의 디스크 필터 유닛에서 슬러지의 고액 분리시 분리되는 슬러지의 양을 감소시켜, 역세척 주기를 감소시킬 수 있다.Alternatively, a settling tank may be additionally provided between the mixing tank and the disk filter unit. In this settling tank, a part of the sludge generated in the mixing tank is previously settled so that the sludge separated in the solid- The backwash period can be reduced.
본 발명의 다른 실시 형태로, 생물학적 전처리 방법을 들 수 있는데, 피처리수를 수용하는 수용 공간을 포함하는 혼화조에 피처리수를 공급하는 유입 단계; 상기 혼화조 내에서 피처리수 내에 포함된 유기 오염 물질을 플럭으로 성장시켜 슬러지를 형성하는 단계; 상기 혼화조에서 슬러지를 포함하는 피처리수를 배출하는 배출 단계; 및 배출된 피처리수를 디스크 필터 유닛으로 공급하여 피처리수에 포함된 슬러지를 분리하는 고액 분리 단계;를 포함한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a biological pretreatment method, comprising: an influent step of supplying a for-treatment water to a mixing tank containing a receiving space for receiving the for-treatment water; Forming a sludge by growing an organic contaminant contained in the for-treatment water in the mixing tank in a flask; A discharging step of discharging the water to be treated including sludge in the mixing tank; And a solid-liquid separation step of supplying the discharged untreated water to the disk filter unit to separate the sludge contained in the for-treatment water.
상기 디스크 필터 유닛은, 서로 다른 기공 크기를 갖는 복수의 디스크 필터를 포함하고, 상기 기공의 크기가 25 ~ 200m의 기공 크기 범위를 갖는 것이 바람직하다.Preferably, the disk filter unit includes a plurality of disk filters having different pore sizes, and the pore size has a pore size range of 25 to 200 m.
상기 혼화조에는, COD 혹은 BOD를 측정하는 검출부를 추가로 더 포함되어, 상기 유입 단계에서 공급되는 되는 피처리수의 COD 혹은 BOD를 측정할 수 있는데, 상기 배출 단계는, 상기 검출부에서 측정되는 피처리수의 COD 혹은 BOD 값에 따라 혼화조에서 배출되는 슬러지를 포함하는 피처리수를 상기 디스크 필터 유닛에 포함된 적어도 어느 하나의 디스크 필터로 공급하게 된다.The mixing tank may further include a detector for measuring COD or BOD to measure COD or BOD of the water to be treated supplied from the inlet stage, Treated water containing sludge discharged from the mixing tank is supplied to at least one of the disk filters included in the disk filter unit according to the COD or BOD value of the treated water.
상기 고액 분리 단계는, 디스크 필터 유닛으로 공급되는 슬러지를 포함하는 피처리수를, 디스크 필터 유닛 내의 디스크 필터를 통해 고액분리하며, 이 과정 중에서 상기 디스크 필터 표면에 케이크 층이 형성된다.In the solid-liquid separation step, the for-treatment water containing sludge supplied to the disk filter unit is solid-liquid separated through a disk filter in the disk filter unit, and a cake layer is formed on the surface of the disk filter in this process.
상기 고액 분리 단계 이후에, 디스크 필터로 역세척수를 공급하여, 상기 디스크 필터의 표면에 케이크 층으로 형성된 슬러지를 탈착시켜 상기 혼화조로 회수시키는 회수 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하고, 필요에 따라 선택적으로 상기 배출 단계와 고액 분리 단계 사이에, 침전조를 거쳐 슬러지의 일부를 침전시키는 침전 단계;가 추가되는 것도 가능하다.And a recovery step of supplying the backwash water to the disk filter after the solid-liquid separation step, and desorbing the sludge formed as the cake layer on the surface of the disk filter and recovering the sludge to the mixing tank, A precipitation step in which a part of the sludge is precipitated through the settling tank, between the discharging step and the solid-liquid separation step.
본 발명에 따른 생물학적 전처리 장치는, 기존의 분리조의 후단에 디스크 필터를 추가함으로써, 통상의 분리조에 사용되는 고액 침강 분리 장치의 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 기공 크기를 갖는 디스크 필터를 선택적으로 적용하도록 제어함으로써, 유기물이 흡착된 슬러지의 분리 효율을 향상시킬 수 있으며, 초기 투자비 절감, 자동 운전, 반 영구적 사용으로 비용을 감소시킬 수 있다. The biological pretreatment apparatus according to the present invention can reduce the size of the liquid-phase sedimentation separation apparatus used in a conventional separation tank by adding a disk filter to the rear end of the conventional separation tank, It is possible to improve the separation efficiency of the sludge adsorbed by the organic matter and to reduce the initial investment cost, the automatic operation and the semi-permanent use.
아울러 이렇게 분리된 유기물 슬러지를 다시 혼화조로 재순환하여 응집 효율을 높게 유지할 수 있으며, 혼화조에 원수의 COD(Chemical Oxygen Demand) 혹은 BOD(Biological Oxygen Demand)를 사전에 측정하여 슬러지에 흡착된 유기물의 정도를 미리 파악함으로써, 사용되는 디스크 필터의 기공(pore) 크기를 다양하게 변화시킬 수 있어, 슬러지의 분리 효율을 최적화할 수 있다.In addition, the separated organic sludge can be recycled back to the mixing tank to maintain a high coagulation efficiency. The COD (Chemical Oxygen Demand) or BOD (Biological Oxygen Demand) of raw water is previously measured in the mixing tank to determine the degree of organic matter adsorbed on the sludge By grasping in advance, the pore size of the disk filter to be used can be varied variously, and the sludge separation efficiency can be optimized.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 기존의 생물학적 전처리 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 생물학적 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3과 도 4는 일 예에 따른 산기기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일 예에 따른 교반기 및 다공판이 구비된 혼화조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6는 일 예에 따른 교반기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 디스크 필터 유닛을 포함하는 생물학적 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8(a)는 디스크 필터를 통해 고-액분리되는 피처리수를 도식적으로 나타낸 것이고, 도 8(b)는 디스크 필터의 표면에 슬러지가 케이크 층을 형성하는 모습을 도식으로 나타낸 것이며, 도 8(c)는 역세척수를 통해서 디스크 필터 표면에 형성된 슬러지의 케이크 층을 배출하는 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 9는 일 예에 따른 침전조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10(a)와 도 10(b)는 각각 일 예에 따른 오리피스 관을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 schematically depicts a conventional biological pretreatment device.
2 schematically shows a biological pretreatment apparatus according to an example of the present invention.
3 and 4 are views schematically showing an acid device according to an example.
FIG. 5 is a schematic view of a mixing tank provided with a stirrer and a perforated plate according to an example.
6 is a schematic view of an agitator according to an example.
7 schematically shows a biological pretreatment apparatus including a disk filter unit according to an example of the present invention.
FIG. 8 (a) is a schematic diagram showing the water to be subjected to solid-liquid separation through a disk filter, FIG. 8 (b) is a schematic diagram showing a state in which a cake layer is formed on the surface of the disk filter, 8 (c) schematically shows a process of discharging the cake layer of the sludge formed on the surface of the disk filter through the backwash water.
9 is a view schematically showing a settling tank according to an example.
10 (a) and 10 (b) are schematic views of an orifice tube according to an example.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능, 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical concept of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in order to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, this includes not only when the member is in contact with another member, but also when there is another member between the two members.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as " including " an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms " first ", " second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
아울러 본 명세서에서 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항만으로 한정하여 해석되어서는 아니된다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It should not be interpreted.
도 1은 기존의 종래 기술에 따른 생물학적 전처리 장치(1)를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 도 1에 제시된 것처럼, 기존의 생물학적 전처리 장치(1)는 유입되는 피처리수 내에 포함된 오염물질을 플럭으로 형성 및 성장시키는 혼화조(10); 및 상기 혼화조(10)로부터 유입된 플럭을 슬러지 형태로 침전시켜 배출하는 침전조(20);를 포함한다.Fig. 1 schematically shows a conventional
상기 혼화조에서는 활성슬러지 및 응집제 (Fe or Al)를 이용한 유기물 흡착이 수행되고, 상기 침전조에서는 유기물이 흡착된 슬러지를 고액분리하는 과정이 진행되는데, 상기 침전조를 사용한 고액분리 과정에서 발생되는 수리학적 체류시간, 부지면적, 초기 투자비 및 운전비용 등의 상승의 문제점이 존재한다.In the mixing tank, organic matter adsorption using activated sludge and flocculant (Fe or Al) is performed, and in the settling tank, a process of solid-liquid separation of the sludge adsorbing organic matter proceeds. In the sedimentation tank, There is a problem of increase in residence time, site area, initial investment cost, and operation cost.
이러한 기존의 생물학적 전처리 장치(본 명세서에서 종래의 기술이나 기존의 기술로 언급하고 있는 생물학적 전처리 장치가 본 발명의 출원 이전에 공지되어 있다는 것을 의미하는 것이 아님을 미리 밝혀두고자 한다)의 문제점을 해결할 수 있는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 생물학적 전처리 장치(100)를 도 2에 도식적으로 나타내었다.It is to be understood that this conventional biological pretreatment apparatus (which will be described in advance not to mean that the biological pretreatment apparatus referred to in this specification as the conventional art or existing art is known prior to the filing of the present invention) A
상기 생물학적 전처리 장치(100)는, 피처리수를 수용하는 수용 공간(101); 상기 수용 공간(101)에 피처리수를 공급하는 유입구(102);와 상기 수용 공간(101)에 수용된 피처리수를 외부로 배출하는 배출구(103);를 포함하고, 상기 피처리수 내에 포함된 유기 오염 물질을 플럭으로 성장시켜 슬러지를 형성하는 혼화조(200); 및 상기 혼화조(200)의 배출구(103)를 통해 배출된 피처리수 내에 포함된 슬러지를 분리하는 디스크 필터 유닛(300);을 포함한다.The biological pretreatment apparatus (100) comprises: a receiving space (101) for receiving water to be treated; An
상기 혼화조(200)에서는 유입되는 피처리수 내에 포함된 오염물질을 플럭으로 형성 및 성장하게 되고, 배출구(103)를 통해 배출되는 피처리수에는 혼화조(200)에서 생성된 플럭이 슬러지 형태의 고체 상(solid phase)로 존재하는 상태로 포함되어 있으며, 혼화조(200) 내에서 슬러지 형태의 고체 상(solid phase)을 포함하는 피처리수는, 기존의 침전조가 아닌 디스크 필터 유닛(300)을 통해 고-액 분리된다.In the
상기 혼화조(200)는, 혼화조(200) 내부로 공급되는 피처리수 내에 포함된 오염물질을 플럭으로 형성하고, 성장시키기 위해 하부에 산기기(150)를 추가로 더 구비할 수 있다. 상기 산기기(150)는 혼화조(200)의 수용공간(101) 내부로 기포를 공급하는 기능을 수행할 수 있는데, 수용공간(101) 내부로 기포가 공급되면 미생물은 세포외 중합 물질(Extracellular Polymeric Substance, EPS)을 분비하고, 유기물 및 현탁물질(Suspended solid, SS)이 플럭 또는 슬러지에 흡착된다. 이를 통해, 유기물을 효과적으로 회수할 수 있고, 이를 이어지는 후속공정(생물학적 처리 공정, B-stage 등)에서 메탄 가스의 생산량을 극대화할 수 있게 된다.The
이러한 산기기(150)는 포화기 타입 산기기와 혼합기 타입 산기기로 구분될 수 있는데, 상기 포화기 타입 산기기는, 내부에 압력용존실(111)이 구비되고, 급기관(113)과 급수관(114)이 연결된 포화기(112), 급수관(114)을 통해 포화기(112)에 물을 공급하는 펌프(115), 급기관(113)을 통해 포화기(112)에 고압공기를 공급하는 압축기(116) 및 배출관(117)을 통해 포화기(142)에 연결되어 공기가 용존된 물을 외부로 분사하여 기포를 형성하는 분사노즐(118)을 포함할 수 있다. 분사노즐(118)은 혼화조(200)의 내부에 설치되되, 복수 개 설치될 수 있고, 한 쌍의 분사노즐(118)은 분사되는 기포끼리 충돌하여 미세기포를 형성할 수 있도록 상호 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다(도 3 참조).The saturation device may be divided into a saturator type device and a mixer type device. The saturator type device includes a pressure dissolved
혼합기 타입 산기기는, 공기와 물이 혼합 공급되는 공급관(121), 공급관(121)과 연결되어 펌핑을 통해 기포수를 형성하는 펌프(122), 펌프(122)로부터 공급된 기포수를 수용하도록 내부에 혼합실(123)이 구비된 혼합기(124) 및 배출관(125)을 통해 혼합기(124)에 연결되어 기포수를 외부로 분사하여 기포를 형성하는 분사노즐(126)을 포함할 수 있다. 분사노즐(126)은 혼화조(200)의 내부에 설치되되, 복수 개 설치될 수 있고, 한 쌍의 분사노즐(126)은 분사되는 기포끼리 충돌하여 미세기포를 형성할 수 있도록 상호 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다(도 4 참조).The mixer type dissipating device includes a
일 실시예에 있어서, 혼화조(200)는 유입되는 피처리수를 교반하는 교반기(130)를 더 포함할 수 있는데, 상기 교반기(130)는 피처리수를 교반하여 피처리수 내에 포함된 오염물질이 플럭으로 성장할 수 있도록 한다(도 5 참조). In one embodiment, the
교반기(130)는 날개를 갖는 임펠러(impeller) 타입이 바람직한데, 이러한 임펠러 타입의 교반기(130)의 구체적인 형상은 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는, 외측 날개부(132)는 내측 날개부(131)의 하부 방향을 향하도록 절곡 형성될 수 있으며, 이를 통해 손으로 물을 모아 힘 있게 물을 밀어내듯이 원하는 방향으로 최대한 많은 양의 물을 밀어내어 흐르게 함으로써 교반 효과를 극대화할 수 있다(도 6 참조).The
또한, 교반기(130)는 혼화조(200) 내에 복수 개 구비될 수 있다. 교반기(130)가 복수 개인 경우, 복수 개의 교반기(130)의 날개 직경은 같거나 상이할 수 있으나, 날개 직경이 상이한 복수 개의 교반기(130)를 혼화조(200) 상부에서 혼화조(200) 하부측으로 갈수록 직경이 작아지도록 배치하는 것이 바람직한데, 이는 유입되는 피처리수가 혼화조(200)의 상부에서 하부로 이동하면서 더욱 빠른 혼화 속도로 인해 플럭 생성 효율을 높일 수 있기 때문이다.In addition, a plurality of
이때, 교반기(130) 날개의 회전수(G-value)는 특별히 한정하지 않고, 혼화 및 응집 규모나 혼화조(200)의 크기에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 바람직하게는 30 ~ 110sec-1일 수 있고, 보다 바람직하게는 복수 개의 교반기(130) 중 날개 직경이 가장 큰 교반기(130)의 회전수는 70 ~ 110sec-1이고, 날개 직경이 가장 작은 교반기(130)의 회전수는 30 ~ 50sec-1일 수 있다.The number of revolutions (G-value) of the wing of the
일 실시예에 있어서, 혼화조(200)는 복수 개의 교반기(130) 사이에 적어도 하나의 다공판(140)을 구비할 수 있는데, 교반기(130)가 1개인 경우에는 교반기(130)의 하부에 다공판(140)을 구비할 수 있다. 이때, 다공판(140)에 형성된 복수 개의 공동은 특별히 한정되지는 않고, 다공판(140)의 크기, 혼화조(200)의 규모 등에 따라 다양하게 선택할 수 있으나, 3~5cm의 직경을 가지는 것이 바람직하다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 혼화조(200)는 내부에 판상의 배플(baffle)을 구비할 수 있고, 플럭이 배플에 충돌하게 되면 성장이 촉진될 수 있다. 배플의 개수는 특별히 한정하지는 않으나, 플럭 조대화 효과를 위해서 혼화조(200)의 일 벽면에 적어도 3개가 형성되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 혼화조(200)는 내부 온도 및 형성된 플럭의 양에 따라 교반기(130)의 교반 속도를 제어할 수 있는 제어수단을 포함할 수 있다. 이때, 제어수단은 혼화조(200) 내에서 상, 하부 온도를 측정하는 온도 센서, 플럭의 양을 산출하는 입자 계수기 및 피처리수의 BOD 혹은 COD를 측정할 수 있는 검출기 중에서 적어도 어느 하나 이상의 검출 수단과 연결되어 운전되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the mixing
이러한 혼화조(200)에 포함된 검출 수단은 제어부와 연결되어, 후술되는 디스크 필터 유닛(300) 내에 존재하는 복수의 디스크 필터들 중에서 적절한 기공 크기를 갖는 디스크 필터를 선택하여 고액 분리 과정이 수행될 수 있도록 운전될 수 있다.The detecting means included in the
일 실시예에 있어서, 혼화조(200)는 플럭의 형성 및 성장을 유도하는 염(salt), 고분자(polymer) 물질 등을 포함하는 응집제를 혼화조(200)로 공급하는 응집제 공급부(도시되지 않음)를 추가로 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 응집제는 상대적으로 분자량이 작은 물질로, 피처리수 내의 유기입자 또는 무기입자와 결합하여 플럭을 형성하는 플럭 시드(floc seed) 역할을 수행한다. In one embodiment, the
응집제에 포함되는 염(salt)은, 알루미늄(Al) 또는 철(Fe) 계열의 금속염(Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3, FeCl3, Al2(OH)3Cl2 등)인 것이 바람직하고, FeCl3와 같은 철염(FeMn)인 것이 더욱 바람직하다. 응집제에 포함되는 고분자(polymer) 물질은, 폴리염화알루미늄(Polyaluminium chloride, [Al2(OH)nCl6-n]n), 폴리황산규산알루미늄(Polyalumium sulfate silicate, PASS, Ala(OH)b(SO4)c(SiO2)d(H2O)x), 폴리수산화염화규산알루미늄(Polyaluminum (hydroxide)chloride silicate, PACS, AlNaxSiy(OH)zClb), 폴리아민(Polyamine) 및 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide, PAM) 중에서 적어도 하나 이상 사용될 수 있고, 특히, 음이온성(anionic) 고분자 물질이 포함되는 것이 바람직한데, 이러한 음이온성 고분자 물질은 플럭의 응집, 침강 및 여과를 촉진하는데 효과적이다.Salt (salt) contained in the coagulant is an aluminum (Al) or iron (Fe) based metal salts (Al 2 (SO 4) 3 , Fe 2 (SO 4) 3,
또한, 산화알루미늄, 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 폴리염화알루미늄(PAC) 등의 알루미늄염이나 철염 등의 무기 응집제, 고분자 응집제, MT 아쿠아 폴리머제 양이온 폴리머겔인 아코젤 C 등의 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등이 단독 혹은 병용되어 사용될 수 있는데, AOA(Ammonia Oxidizing Archaea), AOB(Ammonia Oxidizing Bateria) 및 NOB(Nitrite Oxidizing Bacteria)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 생물적 응집제 역시 사용될 수 있다.In addition, inorganic coagulants such as aluminum salts and iron salts such as aluminum oxide, ferrous sulfate, ferric sulfate, ferric chloride, and aluminum chloride (PAC), polymer flocculants, acrylic polymers such as MT Aqua Polymer cationic polymer gel (AOA), Ammonia Oxidizing Bateria (AOB), and Nitrite Oxidizing Bacteria (NOB) can be used alone or in combination of two or more kinds of cationic polymers which swell in water and do not substantially dissolve in water. May also be used.
또한, 이러한 응집제와 함께 응집 보조제가 추가로 투입될 수 있는데, 여기서 사용될 수 있는 응집 보조제로는 점토, 수산화칼슘, 양이온 응집제, 음이온 응집제 및 비이온 응집제로 이루어진 군에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.In addition, coagulant may be added in addition to the coagulant. Examples of the coagulant aid that can be used herein include clay, calcium hydroxide, a cation flocculant, an anionic flocculant and a nonionic flocculant.
이러한 혼화조(200)를 거친 피처리수는 디스크 필터 유닛(300)을 거쳐 슬러지가 고액 분리된 후, 혐기성 소화조로 공급될 수 있다. 이러한 혐기성 소화조에서는 혐기성 암모늄-산화 박테리아(Anammox)를 이용하여 상기 혐기성 소화조에서 발생된 암모늄 함유 피처리수를 혐기성 소화시킨 뒤 상기 박테리아만을 분리하는 연속 회분식 반응조를 거쳐 최종적인 수처리를 수행하게된다.The treated water passing through the
상기 디스크 필터 유닛(300) 내에는 다양한 기공 크기를 갖는 복수의 디스크 필터가 직렬 혹은 병렬로 배치되어 사용될 수 있는데, 이러한 디스크 필터의 기공 크기는 25 ~ 200mm의 크기 범위 내에서 선택될 수 있다.A plurality of disk filters having various pore sizes may be used in series or in parallel in the
일 실시예로, 상기 디스크 필터 유닛(300)을 도 7과 같이, 서로 다른 기공 크기를 갖는 디스크 필터(301, 302, 303)이 병렬로 연결되도록 구성한 후, 혼화조(200)의 피처리수 수용 공간(101)의 내부에 위치하여 피처리수 내에 포함된 플럭의 양을 산출하는 입자 계수기 혹은 피처리수의 BOD 혹은 COD를 측정할 수 있는 검출기 등과 같은 검출 장치(401)의 신호를 수신하는 제어부(400)를 통해 밸브(402)를 제어하여 적절한 기공 크기를 갖는 디스크 필터로 피처리수를 공급할 수 있다.The
예를 들어, 기공 크기가 25~50mm인 디스크 필터(301), 50~100mm인 디스크 필터(302) 및 100~200mm인 디스크 필터(303)가 병렬로 연결된 디스크 필터 유닛(300)을 구비한 후, 혼화조(200)의 피처리수 수용 공간(101)으로 공급되는 피처리수에 포함된 유기 오염물질의 양이 적을 경우에는, 상기 검출 장치(401)에서 검출되는 BOD 혹은 COD의 값이 낮게 측정될 것이고, 이러한 유기 오염물질이 성장된 플럭 혹은 형성되는 슬러지의 크기가 상대적으로 작게 되므로, 상기 제어부(400)에서는 혼화조(200)에서 배출되는 피처리수를 디스크 필터 유닛(300) 내에서도 기공 크기가 상대적으로 작은 디스크 필터(301)로 공급하게 된다.For example, after a
이러한 피처리수의 수질 검출 장치(401)로, 상기 BOD 혹은 COD 검출기 뿐만이 아니라, 형성되는 플럭의 양을 직접 측정하는 입자 계수기를 사용하는 것도 가능하다.It is also possible to use not only the BOD or COD detector but also a particle counter for directly measuring the amount of the formed flocs in the water
이렇게 혼화조에 공급되는 피처리수 혹은 혼화조에서 생성된 플록의 양을 측정하여 후속 공정에서 고액 분리되는 디스크 필터의 크기를 선택함으로써, 보다 효과적으로 고액 분리 공정을 수행할 수 있다.The solid-liquid separation process can be more effectively performed by measuring the amount of flocs generated in the water to be treated or the mixing tank supplied to the mixing tank and selecting the size of the disk filter to be solid-liquid separated in the subsequent process.
도 8에는 이러한 고액 분리 과정이 수행되는 디스크 필터에 대해서 좀 더 자세히 도시하였다. 상기 도 8에서 확인되듯이, 디스크 필터(301)로 공급된 슬러지를 포함하는 피처리수는, 디스크 필터(301)를 통해 고액분리되어, 디스크 필터 표면에 케이크 층(310)을 형성하게 된다.FIG. 8 shows the disc filter in which the solid-liquid separation process is performed in more detail. 8, the for-treatment water containing sludge supplied to the
이렇게 디스크 필터(301)의 표면에 케이크 층으로 슬러지가 형성됨에 따라 상기 디스크 필터의 표면에서 케이크 층에 의한 여과(cake filtration)이 이루어질 수 있어, 실제 기공 크기보다 더욱 정밀한 여과 및 고액 분리가 가능해진다. 따라서, 디스크 필터 표면에 초기 케이크 층의 형성이 매우 중요해지는데, 이를 위해 앞서 설명한 것처럼, 공급되는 플록 슬러지의 농도와 양에 따라 적절한 크기의 기공을 갖는 디스크 필터를 선택하는 제어부의 역할이 매우 중요하게 된다.As the sludge is formed as a cake layer on the surface of the
슬러지 케이크 층에 의한 여과가 진행됨에 따라, 디스크 필터에 걸리는 압력차(rP)는 점점 증가하게 되는데, 약 20%까지 증가할 경우에는 공정의 안정적인 운전을 위해 역세척을 수행하는 것이 바람직하다. 피처리수가 디스크 필터를 통과하는 방향(Outside In)의 반대 방향으로, 역세척수를 디스크 필터에 공급하면(Inside Out), 도 8에 제시된 것처럼 디스크 필터 표면에 형성된 슬러지는 로 공급되는 역세척 수에 의해 탈착된다. As the filtration by the sludge cake layer progresses, the pressure difference rP applied to the disk filter gradually increases. In the case of increasing to about 20%, it is preferable to perform backwashing for stable operation of the process. When the backwash water is supplied to the disk filter (Inside Out) in the direction opposite to the direction in which the for-treatment water passes through the disk filter (Outside In), the sludge formed on the surface of the disk filter, as shown in FIG. 8, .
이때 탈착되는 슬러지의 적어도 일부는 폐하지 않고 다시 혼화조로 회수하는 것이 바람직한데, 탈착되는 슬러지를 다시 혼화조(200)로 공급함으로써, 플럭의 형성 및 성장에 활용함으로써 크기 및 밀도가 향상된 양질의 플럭을 형성하여 플럭의 형성 및 슬러지 성장 시간을 감소시킬 수 있기 때문이다. 또한, 슬러지의 전부 또는 일부를 혼화조(100)로 반송하여 순환시켜 전체적인 슬러지 배출량이 저감되는 효과 또한 얻을 수 있다. At this time, it is preferable that at least a part of the sludge desorbed is not closed but is recovered to the mixing tank again. By supplying the desorbed sludge to the
필요에 따라, 본 발명에 따른 생물학적 전처리 장치를 구성하는 혼화조(200)와 디스크 필터 유닛(300)의 사이에 도 9와 같은 형태의 침전조(600)를 추가로 더 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 앞서 도 1에서 살펴본 종래의 기술에 따른 침전조에 비해 상대적으로 작은 규모의 침전조를 운영하는 것이 가능하며, 디스크 필터 유닛(300)에서 수행되는 고액 분리의 되는 슬러지의 양을 감소시켜 줄 수 있어, 디스크 필터의 표면에 형성된 슬러지를 탈착시키기 위한 역세척 주기를 감소시켜 줄 수 있다.If necessary, a
즉, 상기 침전조(600)는 혼화조(100)로부터 플럭을 포함하는 피처리수가 유입되고, 유입된 플럭의 일부를 슬러지 형태로 침전시켜 배출하고, 잔여 플럭을 포함하는 피처리수를 앞서 살펴본 디스크 필터 유닛(300)으로 공급하기 위한 것으로, 하부에는 슬러지를 배출하기 위한 슬러지 배출구(605)를 구비하고 있다(도 9 참조). 침전조(600)는 특별히 제한되는 것은 아니나, 전체적인 외관은 원기둥 또는 사각기둥의 형상이되, 하부는 슬러지가 외부로 배출되도록 수직 중심축을 향해 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.That is, in the
일 실시예에 있어서, 침전조(600)는 플럭을 효과적으로 슬러지 형태로 침전시키기 위하여 하부에 원형의 오리피스 관(610)을 포함할 수 있다. 여기에서 원형은 둥근 형태로 타원형도 포함하는 개념이다. 오리피스 관(610)은 복수 개의 오리피스 홀(611)을 구비할 수 있다. 즉, 침전조(600)의 내벽(601)을 따라 하부로 유도된 플럭이 원형의 오리피스 관(610)에 도달하면 오리피스 홀(611)을 빠른 속도로 통과하면서 슬러지로 침전되어 슬러지 배출구(605)를 통해 배출될 수 있다.In one embodiment, the
보다 상세하게는, 일반적으로 일정 시간 동안 일정한 면적을 흐르는 양인 유량(Q)은 파이프 단면적(A)과 유속(v)의 곱으로 나타낼 수 있는데, 플럭이 원형의 오리피스 관(610)에 형성된 다수의 오리피스 홀(611)을 통과하게 되면, 유량은 동일한데 단면적(오리피스 면적)이 급격히 작아짐에 따라 속도가 매우 커지게 된다. 따라서, 플럭은 매우 빠른 속도로 오리피스 홀(611)을 통과하면서 슬러지로 침전 및 배출된다.More specifically, the flow Q, which is an amount that flows through a constant area over a period of time, can be expressed as a product of the cross-sectional area A and the flow velocity v, When passing through the
일 실시예에 있어서, 원형의 오리피스 관(610)은 1개 또는 2개 이상의 복수 개일 수 있고, 그 개수를 특별히 한정하지 않으며, 침전조(600)의 규모 또는 침전 대상의 원수 량에 따라 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는, 2 ~ 3개일 수 있다. 원형의 오리피스 관(610)이 복수 개인 경우 각 오리피스 관(610)의 평균 직경은 같거나 상이할 수 있으며, 보다 바람직하게는 평균 직경이 상이한 복수 개의 원형 오리피스 관(610)을 침전조(600)의 상부에서 하부측으로 갈수록 직경이 작아지도록 배치함으로써 슬러지 침전 속도를 더욱 향상시킬 수 있다. 여기에서, 원형의 오리피스 관(610)의 평균 직경이라 함은 오리피스 관(610)의 중심을 지나는 현의 평균 길이를 의미한다.In one embodiment, the number of
일 실시예에 있어서, 원형의 오리피스 관(610)의 내부에는 분지관(612)을 포함할 수 있다. 분지관(612)은 복수 개의 오리피스 홀(611)을 구비할 수 있다. 분지관(212)의 형태은 특별히 한정되지 않으나, 중심으로부터 원주 방향으로 방사상 배치될 수 있다. 즉, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 원형의 오리피스 관(610)의 내부를 삼분할하는 형태이거나, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 원형의 오리피스 관(610)의 내부에 방사상으로 교호 배열된 형태일 수 있다.In one embodiment, the interior of the
일 실시예에 있어서, 침전조(600)는 슬러지의 부상을 방지하기 위한 절곡판(620)을 포함할 수 있다. 절곡판(620)은 다양한 형태로 제조될 수 있으나, 슬러지의 부상을 효과적으로 방지하기 위하여 단면의 형상이 "L"자 형상인 콘(cone) 형태인 것이 바람직하다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 침전조(600)는 내벽(601)으로부터 일정한 거리가 이격되어 설치된 배플(baffle)(602)을 포함할 수 있다. 침전조(600)의 내벽(601)과 배플(602) 사이로 플럭을 포함하는 피처리수가 공급되면, 플럭을 포함하는 유체는 중력에 의해 침전조(600)의 하부로 이동하게 된다. 이때 플럭은 설치된 배플(602)에 의해 침전조(600)의 상부 또는 중심 부분으로의 이동이 차단되고, 흐름 방향이 내벽(601)을 따라 하부 측으로 안정적으로 유도될 수 있다. 이때, 플럭이 제거된 깨끗한 물은 침전조(600)의 상부를 통해 배출될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 침전조(600)는 내벽(601)과 배플(602) 사이에 가이드판(603)을 포함할 수 있다. 가이드 판은 플럭을 포함하는 유체(피처리수)의 흐름을 분산함에 따라 침전되는 슬러지의 재부상을 최소화할 수 있다. 가이드판(603)의 개수는 특별히 한정되지는 않으나, 1 ~ 3개 포함될 수 있다.In one embodiment, the
또한, 상기 배플(602)의 말단에는 플럭 또는 슬러지가 침전조(600)의 상부로 부상하지 않고 안정적으로 원형의 오리피스 관(610) 측으로 향할 수 있도록 경사판(604)이 구비될 수 있다. 이때, 경사판(604)의 경사 방향은 경사판(604)의 말단이 침전조(600)의 중앙을 향하는 것이 바람직하다.The
다음으로, 유기물의 분리 성능을 향상시킬 수 있는 피처리수의 생물학적 전처리 방법에 대해서 설명하고자 한다. 생물학적 전처리 방법을 설명하는데 있어, 설명의 편의를 위하여 상술한 생물학적 전처리 장치(100)를 이용하여 설명하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 생물학적 전처리 장치(100)와 관련하여 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Next, a biological pretreatment method of the water to be treated capable of improving the separation performance of the organic matter will be described. In describing the biological pretreatment method, the
본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 전처리 방법은, 피처리수를 수용하는 수용 공간을 포함하는 혼화조에 피처리수를 공급하는 유입 단계; 상기 혼화조 내에서 피처리수 내에 포함된 유기 오염 물질을 플럭으로 성장시켜 슬러지를 형성하는 단계; 상기 혼화조에서 슬러지를 포함하는 피처리수를 배출하는 배출 단계; 및 배출된 피처리수를 디스크 필터 유닛으로 공급하여 피처리수에 포함된 슬러지를 분리하는 고액 분리 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a biological pretreatment method including: an influent step of supplying a for-treatment water to a mixing tank including a receiving space for receiving the for-treatment water; Forming a sludge by growing an organic contaminant contained in the for-treatment water in the mixing tank in a flask; A discharging step of discharging the water to be treated including sludge in the mixing tank; And a solid-liquid separation step of supplying the discharged untreated water to the disk filter unit to separate the sludge contained in the for-treatment water.
상기 혼화조에는, COD 혹은 BOD를 측정하는 검출부를 추가로 더 포함되는 것이 바람직하고, 상기 유입 단계에서 공급되는 되는 피처리수의 COD 혹은 BOD를 측정할 수 있다. It is preferable that the mixing tank further includes a detector for measuring COD or BOD, and the COD or BOD of the water to be treated supplied in the inflow step can be measured.
혼화조로 유입되는 피처리수 내에 포함된 오염물질을 효과적으로 플럭으로 형성 및 성장시키기 위하여 교반기를 이용하여 교반할 수 있는데, 상기 교반기는 날개를 갖는 임펠러 타입의 교반기로서, 복수 개일 수 있다. 또한, 교반기가 복수 개인 경우, 각 교반기 사이에는 다공판이 구비될 수 있다. 이때, 다공판에 형성된 복수 개의 공동은 특별히 한정되지는 않고, 다공판의 크기, 혼화조의 규모 등에 따라 다양하게 선택할 수 있으나, 3~5cm의 직경을 가지는 것이 바람직하다.In order to effectively form and grow the contaminants contained in the for-treatment water flowing into the mixing tank, the stirring may be performed using an agitator. The agitator may be a plurality of impeller-type agitators having blades. When there are a plurality of stirrers, a perforated plate may be provided between each stirrer. At this time, the number of cavities formed in the perforated plate is not particularly limited, and may be variously selected according to the size of the perforated plate, the scale of the admixture, and the like, but it is preferable that the diameter is 3 to 5 cm.
또한, 디스크 필터 유닛은, 서로 다른 기공 크기를 갖는 복수의 디스크 필터를 포함하고, 상기 기공의 크기가 25 ~ 200m의 기공 크기 범위를 갖는 것이 바람직하다.It is also preferable that the disc filter unit includes a plurality of disc filters having different pore sizes, and the pore size has a pore size range of 25 to 200 m.
상기 배출 단계는, 상기 검출부에서 측정되는 피처리수의 COD 혹은 BOD 값에 따라 혼화조에서 배출되는 슬러지를 포함하는 피처리수를 상기 디스크 필터 유닛에 포함된 적어도 어느 하나의 디스크 필터로 공급할 수 있고, 상기 고액 분리 단계는, 디스크 필터 유닛으로 공급되는 슬러지를 포함하는 피처리수를, 디스크 필터 유닛 내의 디스크 필터를 통해 고액분리하되, 상기 디스크 필터 표면에 케이크 층을 형성하는 것이 바람직하다.The discharging step may supply the for-treatment water containing sludge discharged from the mixing tank to at least one disk filter included in the disk filter unit according to the COD or BOD value of the water to be treated measured by the detecting unit , The solid-liquid separation step preferably separates the for-treatment water including the sludge supplied to the disk filter unit through the disk filter in the disk filter unit, and forms a cake layer on the surface of the disk filter.
상기 고액 분리 단계 이후에, 디스크 필터에 가해지는 압력 강하(rP)가 20%이상으로 증가할 경우, 피처리수가 공급되는 방향과는 반대 방향으로 역세척수를 공급하여, 디스크 필터의 표면에 케이크 층으로 형성된 슬러지를 탈착시키는 것이 바람직하고, 이렇게 탈착된 슬러지의 적어도 일부를 혼화조로 회수하는 것이 바람직하다.After the solid-liquid separation step, when the pressure drop rP applied to the disk filter increases to 20% or more, the backwash water is supplied in the direction opposite to the direction in which the for-treatment water is supplied, It is preferable that at least a part of the desorbed sludge is recovered in the mixing tank.
이렇게 역세척 과정을 통해 탈착되는 슬러지의 일부를 다시 혼화조(200)에 공급하는 회수과정을 통해 플럭의 형성 및 성장에 활용함으로써 크기 및 밀도가 향상된 양질의 플럭을 형성할 수 있으며, 플럭의 응집 및 침전 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 슬러지의 전부 또는 일부를 혼화단계로 반송하여 순환시켜 전체적인 슬러지 배출량이 저감되는 효과를 얻을 수 있다. A part of the sludge desorbed through the backwashing process is supplied to the
또한, 플럭을 성장시키는 과정에서 기포를 주입함으로써 미생물들의 EPS(Extracellular Polyeric Substance) 분비를 촉진하고, 유기물 및 SS(현탁물질) 성분들을 슬러지에 흡착시켜 효율적으로 유기물을 회수할 수 있으며, 나아가 후속되는 생물학적 처리 단계에서 메탄 가스의 생산량을 향상시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.Also, by injecting air bubbles during the growth of the flocs, it is possible to promote the secretion of EPS (Extracellular Polyeric Substance) of the microorganisms and to adsorb the organic substances and SS (suspended matter) components to the sludge so that the organic substances can be efficiently recovered. The effect of improving the production amount of methane gas in the biological treatment step can be obtained.
필요에 따라 선택적으로, 상기 배출 단계와 고액 분리 단계 사이에, 침전조를 거쳐 슬러지의 일부를 침전시키는 침전 단계를 추가하는 것도 가능하다.Optionally, it is also possible to add a precipitation step between the discharging step and the solid-liquid separation step, in which a part of the sludge is precipitated via a settling tank.
이러한 침전단계는 플럭을 슬러지 형태로 침전시켜 외부로 배출하는 단계로서, 플럭을 효과적으로 슬러지 형태로 침전시키기 위하여 복수 개의 오리피스 홀을 구비하는 오리피스 관에 통과시키는 것이 바람직하다. 일반적으로 일정 시간 동안 일정한 면적을 흐르는 양인 유량(Q)은 파이프 단면적(A)과 유속(v)의 곱으로 나타낼 수 있는데, 플럭이 원형의 오리피스 관에 형성된 다수의 오리피스 홀을 통과하게 되면, 유량은 동일한데 단면적(오리피스 면적)이 급격히 작아짐에 따라 속도가 매우 커지게 된다. 따라서, 플럭은 매우 빠른 속도로 오리피스 홀을 통과하면서 슬러지로 침전 및 배출될 수 있다.The precipitation step is a step of precipitating the flocs in the form of sludge and discharging the flocs out to the outside. Preferably, the flocs are passed through an orifice tube having a plurality of orifice holes in order to deposit the flocs effectively in a sludge form. In general, the flow rate Q which is a constant flow rate over a certain period of time can be expressed as a product of the pipe sectional area A and the flow velocity v. When the fl ux passes through a plurality of orifice holes formed in a circular orifice tube, But the speed becomes very large as the cross-sectional area (orifice area) is sharply reduced. Thus, the flocs can be deposited and discharged into the sludge as they pass through the orifice holes at very high rates.
슬러지를 회수하는 과정 중에서 혼화조로 공급되는 슬러지에 슬러지 탈수제를 공급할 수 있다. 슬러지 탈수제에 의해 탈수된 슬러지는 밀도가 증가하게 되어 혼화단계에서 플럭의 크기 및 밀도가 증가된 양질의 플럭을 성장시킬 수 있다. 슬러지 탈수제는 고분자 물질을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 양이온성(cationic) 고분자 물질을 사용할 수 있다.The sludge dehydrating agent can be supplied to the sludge supplied to the mixing tank in the process of recovering the sludge. The sludge dehydrated by the sludge dewatering agent has an increased density, so that it is possible to grow a high quality flock with increased size and density of the flour at the mixing stage. The sludge dehydrating agent may be a polymer material, and preferably, a cationic polymer material may be used.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
1, 100 : 생물학적 전처리 장치
10, 200 : 혼화조
20, 600 : 침전조
101 : 수용 공간
102 : 유입구
103 : 배출구
150 : 산기기
111: 압력용존실
112 : 포화기
113 : 급기관
114 : 급수관
115 : 펌프
116 : 압축기
117 : 배출관
118 : 분사노즐
121 : 공급관
122 : 펌프
123 : 혼합실
124 : 혼합기
125 : 배출관
126 : 분사노즐
130 : 교반기
131 : 내측 날개부
132 : 외측 날개부
140 : 다공판
142 : 포화기
300 : 디스크 필터 유닛
301, 302, 303 : 디스크 필터
400 : 제어부
401 : 검출장치
601 : 내벽
602 : 배플
603 : 가이드판
604 : 경사판
605 : 슬러지 배출구
610 : 오리피스 관
611 : 오리피스 홀
612 : 분지관
620 : 절곡판1, 100:
20, 600: settling tank 101: accommodation space
102: inlet 103: outlet
150: Mount apparatus 111: Pressure-dissolved chamber
112: saturator 113:
114: water pipe 115: pump
116: compressor 117: discharge pipe
118: injection nozzle 121: feed pipe
122: pump 123: mixing chamber
124: Mixer 125:
126: jet nozzle 130: stirrer
131: inner wing 132: outer wing
140: perforated plate 142: saturator
300:
400: control unit 401: detection device
601: inner wall 602: baffle
603: Guide plate 604: Swash plate
605: Sludge discharge port 610: Orifice tube
611: Orifice hole 612: Branch tube
620: Bent plate
Claims (17)
상기 혼화조의 배출구를 통해 배출된 피처리수 내에 포함된 슬러지를 분리하는 디스크 필터 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.A receiving space for receiving the for-treatment water; And an outlet for discharging the water to be treated accommodated in the accommodation space to the outside, wherein the organic pollutants contained in the for-treatment water are flocked to form sludge Mixing tank; And
And a disk filter unit for separating the sludge contained in the for-treatment water discharged through the discharge port of the mixing tank.
상기 디스크 필터 유닛은, 기공의 크기가 25 ~ 200m의 기공 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the disk filter unit has a pore size of 25 to 200 m in pore size.
상기 혼화조는, 공급되는 피처리수의 COD 혹은 BOD를 측정하는 검출부를 추가로 더 포함하고,
상기 디스크 필터 유닛은, 기공의 크기가 서로 다른 적어도 하나 이상의 디스크 필터를 포함하는것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.The method according to claim 1,
The mixing tank further includes a detector for measuring COD or BOD of the supplied water to be treated,
Characterized in that the disk filter unit comprises at least one disk filter having different pore sizes.
상기 생물학적 전처리 장치는, 검출부에서 측정되는 피처리수의 COD 혹은 BOD 값에 따라 혼화조에서 배출되는 슬러지를 포함하는 피처리수를 상기 디스크 필터 유닛에 포함된 적어도 어느 하나의 디스크 필터로 공급하는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.The method of claim 3,
The biological pretreatment apparatus may be configured to supply the for-treatment water containing sludge discharged from the mixing tank to at least one disk filter included in the disk filter unit in accordance with the COD or BOD value of the water to be treated measured by the detection unit Characterized in that the biological pretreatment device.
상기 디스크 필터 유닛으로 공급된 슬러지를 포함하는 피처리수는, 디스크 필터를 통해 고액분리되어, 디스크 필터 표면에 케이크 층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the for-treatment water containing sludge supplied to the disk filter unit is solid-liquid separated through a disk filter to form a cake layer on the disk filter surface.
상기 디스크 필터의 표면에 케이크 층으로 형성된 슬러지는, 디스크 필터로 공급되는 역세척 수에 의해 탈착되어 상기 혼화조로 회수되는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the sludge formed as a cake layer on the surface of the disk filter is desorbed by the backwash water supplied to the disk filter and recovered into the mixing tank.
상기 혼화조에는, 유입되는 피처리수를 교반할 수 있는 교반기;가 포함되는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the mixing tank is equipped with a stirrer capable of stirring the incoming water to be introduced.
상기 교반기는, 혼화조 내에 적어도 두 개 이상 구비되고, 날개 형태를 갖는 임펠러 타입인 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.8. The method of claim 7,
Characterized in that the stirrer is an impeller type having at least two or more blades in the mixing tank.
상기 교반기의 사이에는 직경이 3~5cm인 공동이 형성된 다공판;이 구비되는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.9. The method of claim 8,
And a porous plate having a cavity with a diameter of 3 to 5 cm formed between the agitators.
상기 혼화조와 디스크 필터 유닛의 사이에는 침전조가 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein a sedimentation tank is additionally provided between the mixing tank and the disk filter unit.
상기 혼화조 내에서 피처리수 내에 포함된 유기 오염 물질을 플럭으로 성장시켜 슬러지를 형성하는 단계;
상기 혼화조에서 슬러지를 포함하는 피처리수를 배출하는 배출 단계; 및
배출된 피처리수를 디스크 필터 유닛으로 공급하여 피처리수에 포함된 슬러지를 분리하는 고액 분리 단계;를 포함하는 생물학적 전처리 방법.An inflow step of supplying the for-treatment water to a mixing tank including a receiving space for receiving the for-treatment water;
Forming a sludge by growing an organic contaminant contained in the for-treatment water in the mixing tank in a flask;
A discharging step of discharging the water to be treated including sludge in the mixing tank; And
And a solid-liquid separation step of supplying the discharged untreated water to the disk filter unit and separating the sludge contained in the water to be treated.
상기 디스크 필터 유닛은, 서로 다른 기공 크기를 갖는 복수의 디스크 필터를 포함하고,
상기 기공의 크기가 25 ~ 200m의 기공 크기 범위를 갖는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the disk filter unit includes a plurality of disk filters having different pore sizes,
Wherein the pore size has a pore size range of 25 to 200 m.
상기 혼화조에는, COD 혹은 BOD를 측정하는 검출부를 추가로 더 포함되어, 상기 유입 단계에서 공급되는 되는 피처리수의 COD 혹은 BOD를 측정하는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 방법12. The method of claim 11,
Wherein the mixing tank further includes a detector for measuring COD or BOD to measure COD or BOD of the water to be treated supplied in the inflow step,
상기 배출 단계는, 상기 검출부에서 측정되는 피처리수의 COD 혹은 BOD 값에 따라 혼화조에서 배출되는 슬러지를 포함하는 피처리수를 상기 디스크 필터 유닛에 포함된 적어도 어느 하나의 디스크 필터로 공급하는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 방법.14. The method of claim 13,
The discharging step may include supplying the for-treatment water containing sludge discharged from the mixing tank to at least one of the disk filters included in the disk filter unit according to the COD or BOD value of the water to be treated measured by the detector ≪ / RTI >
상기 고액 분리 단계는, 디스크 필터 유닛으로 공급되는 슬러지를 포함하는 피처리수를, 디스크 필터 유닛 내의 디스크 필터를 통해 고액분리하되, 상기 디스크 필터 표면에 케이크 층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 방법.12. The method of claim 11,
Characterized in that the solid-liquid separation step comprises subjecting the for-treatment water containing sludge supplied to the disk filter unit to solid-liquid separation through a disk filter in the disk filter unit, and forming a cake layer on the surface of the disk filter Way.
상기 고액 분리 단계 이후에, 디스크 필터로 역세척수를 공급하여, 상기 디스크 필터의 표면에 케이크 층으로 형성된 슬러지를 탈착시켜 상기 혼화조로 회수시키는 회수 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 전처리 방법.16. The method of claim 15,
Further comprising a recovery step of supplying the backwash water to the disk filter after the solid-liquid separation step, and desorbing the sludge formed as the cake layer on the surface of the disk filter and recovering the sludge as the mixing bath.
상기 배출 단계와 고액 분리 단계 사이에, 침전조를 거침으로써 상기 슬러지의 일부를 침전시키는 침전 단계;가 추가되는 것을 특징으로 하는, 생물학적 전처리 방법.
12. The method of claim 11,
And a sedimentation step of precipitating a part of the sludge by passing the sedimentation tank between the discharging step and the solid-liquid separation step.
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