KR20190116542A

KR20190116542A - 멀티유닛 개량형 연속 회분식 반응기 및 그의 응용

Info

Publication number: KR20190116542A
Application number: KR1020197028904A
Authority: KR
Inventors: 체스터 치싱 양
Original assignee: 코스타 인바이런멘탈 이큅먼트 상하이 리미티드
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2018-02-25
Publication date: 2019-10-14
Also published as: KR102197595B1; CN106830321A; WO2018157766A1; CN106830321B

Abstract

본 발명은 멀티유닛 개량형 연속 회분식 반응기를 제공하며, 이는 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 슬러지수 분리 유닛, 호기 유닛, 제1 연속 회분 유닛 및 제2 연속 회분 유닛을 포함하고, 전무산소 유닛, 제2 무산소 반응 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛 및 제2 무산소/호기 반응 유닛을 더 포함한다. 상기 개량형 연속 회분식 반응기는 원수의 탄소원을 충분히 이용할 수 있어 총 질소 제거율이 향상되며, 탄소질소 비율이 비교적 낮은 오수 처리에 특히 적합하나, 단 탄소질소 비율이 비교적 높은 오수 처리에도 사용될 수 있다.

Description

멀티유닛 개량형 연속 회분식 반응기 및 그의 응용

본 발명은 오수처리 기술분야에 속하며, 구체적으로는, 본 발명은 멀티유닛(특히 10 유닛) 개량형 연속 회분식 반응기 및 그의 오수(특히 중국 남방지구의 오수) 처리에 있어서의 응용에 관한 것이다.

본 발명자는 20년 전, 혐기/무산소, 호기, 연속 회분 반응, 침전 배출 등 기능을 포함하고, 또한 단일 탱크체 멀티처리실(약칭 1 반응조 멀티챔버 또는 1 반응조 멀티유닛)의 형식으로 집적화에 유리한 개량형 연속 회분식 반응기를 최초로 발명하였다(중국 특허 ZL97196312.6호 참조). 전형적인 1 반응조 5 챔버의 개량형 연속 회분식 반응기는 혐기 반응유닛, 분리유닛, 주 폭기(호기)유닛과 2개의 시퀀스화 처리(연속 회분) 유닛을 포함하며, 절반의 운행 주기마다, 그 중 하나의 연속 회분 유닛은 침전 배출하고, 다른 연속 회분 유닛은 기타 유닛과 5단계의 오수 순환 처리를 거쳐 인과 질소를 제거한다. 그러나 상기 반응기는 단일 탱크체 외부의 파이프라인이 비교적 복잡하다. 이에 따라, 본 발명자는 혐기 반응유닛, 무산소 반응유닛, 분리 유닛, 주 폭기 유닛 및 2개의 연속 회분 유닛을 포함하여, 절반의 운행 주기 과정에서 그 중 하나의 연속 회분 유닛은 침정 배출하고, 다른 연속 회분 유닛은 무산소 혼합, 호기 폭기 및 전침전(Pre-preciptation) 등 3단계 과정을 거치는 1 반응조 6 챔버의 개량형 연속 회분식 반응기를 설계하였다.

상기 개량형 연속 회분식 반응기는 북미지역에서 이미 실제로 응용되고 있으며, 운행 효과가 양호하여, 다년간 대체로 상기의 장치 구조를 유지하고 있다. 중국에서도 비교적 일찍 실제로 응용되었으나, 본 발명자는 이러한 연속 회분식 반응기가 중국의 북방지역에서는 운행효과가 양호하나, 중국의 남방지역에서는 운행이 비교적 어렵고, 처리되는 오수의 수질이 기준에 미치기 어려우며, 심지어 각 단계의 운행 파라미터를 철저히 조정하더라도 순조롭게 해결되지 않는 경우가 있음을 발견하였다.

이에 따라, 본 발명자는 각고의 연구를 진행하였으며, 수십 년간 본 분야에서 갈고 닦은 경험을 통해, 다수의 간섭 요소, 예를 들어 가장 쉽게 생각할 수 있는 온도의 영향 및 환경 미생물의 영향 등을 배제하고, 마침내 상기 문제의 가장 주요한 원인이 중국 남방 지역 오수의 탄소질소 비율이 비교적 낮다는데 있음을 발견하였다. 문제점을 찾아낸 후, 본 발명자는 상기 개량형 연속 회분식 반응기를 충분히 검사하여, 상기 장치의 구조를 거의 포기하고 별도로 중국의 남방 지역의 탄소질소 비율이 비교적 낮은 오수를 대상으로 오수 처리 장치를 전문적으로 설계하려 하였을 때, 특히 약간의 운이 따라주어 (1 반응조) 10 유닛의 개량형 연속 회분식 반응기를 발명하게 되었다. 상기 (1 반응조) 10 유닛의 개량형 연속 회분식 반응기는 원수의 탄소원을 충분히 이용함으로써, 시스템의 탈인탈질 효과가 대폭 향상되며, 특히 총 질소 제거율이 향상되어 약제를 투입할 필요가 없거나 과도하게 투입할 필요 없이 상기 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 되었다. 또한, 상기 (1 반응조) 10 유닛의 개량형 연속 회분식 반응기는 수질 적응성이 양호하여, 탄소질소 비율이 비교적 낮은 오수를 효과적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 8 유닛 개량형 연속 회분식 반응기로서 종래의 개량형 연속 회분식 반응기를 고효율로 대체하여 탄소질소비율이 비교적 높은 오수를 처리할 수도 있어, 국가의 최신 오수 처리 표준에 효과적인 수단을 제공하였으며, 또한 원래의 1 반응조 멀티챔버 장치의 생산라인을 연용할 수 있어 업그레이드 비용을 절약할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술문제는 탄소질소비율이 비교적 낮은 오수 처리에 적합하고, 또한 바람직하게는 그 수질의 적응성이 양호한 신규한 개량형 연속 회분식 반응기를 제공하고자 하는데 있다. 또한, 본 발명은 유기물을 함유한 원수 처리 방법 역시 상응하게 제공한다.

구체적으로 설명하면, 본 발명은 첫 번째 방면으로, 개량형 연속 회분식 반응기를 제공하며, 이는 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 슬러지수(sludge water) 분리 유닛(2), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)을 포함하고, 전무산소(pre-anoxic) 유닛(3), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A) 및 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)을 더 포함하며; 그 중, 혐기 반응 유닛(4)은 원수를 수용(receive)하고, 전무산소 유닛(3)으로부터의 저니(bottom sediment)를 수용하여, 그 내용액을 혐기 조건하에서 반응시킬 수 있고;

제1 무산소 반응 유닛(5)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 혐기 반응 유닛(4)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 조건하에서 반응시킬 수 있으며;

제2 무산소 반응 유닛(5A)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제1 무산소 반응 유닛(5)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 조건하에서 반응시킬 수 있고;

호기 유닛(6)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제2 무산소 반응 유닛(5A)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 폭기 조건하에서 반응시킬 수 있으며;

제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 혐기 반응 유닛(4)에서 분류된 처리액을 수용하고, 호기 유닛(6)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 조건하에서 반응시킬 수 있고;

제1 연속 회분 유닛(1)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 또는 정치(standing) 조건하에서 반응시키거나 침전 배출할 수 있으며;

제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)은 혐기 반응 유닛(4)으로부터 분류된 처리액을 수용하고, 호기 유닛(6)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 조건하에서 반응시킬 수 있고;

제2 연속 회분 유닛(7)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제2 무산소/호기 반응 유닛(1A)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 또는 정치 조건하에서 반응시키거나 또는 침전 배출할 수 있으며;

슬러지수 분리 유닛(2)은 제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7)으로부터의 처리액 및/또는 침전된 저니를 수용하여, 처리액 및/또는 침전된 저니로부터 상청액과 저니를 분리할 수 있으며; 및,

전무산소 유닛(3)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 저니를 수용하여, 저니를 무산소 조건하에서 반응시킬 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제1 연속 회분 유닛(1), 제2 연속 회분 유닛(7), 전무산소 유닛(3), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)에 교반장치가 구비된다.

바람직하게 본말명의 첫 번째 방면의 개량형 연속 회분식 반응기에서, 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1), 제2 연속 회분 유닛(7), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)에 폭기장치가 구비된다

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7)에 개량형 연속 회분식 반응기 외부로 저니를 배출하는 배출장치가 구비된다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7) 중의 하나가 그 내용액을 무산소 또는 폭기 또는 정치 조건하에서 반응시킬 때, 다른 하나는 그 내용액을 침전시켜 배출한다. 예를 들어, 제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7) 중의 하나가 그 내용액을 순차적으로 무산소, 폭기 및 정치 조건하에서 반응시킬 때, 다른 하나는 그 내용액을 침전시켜 배출한다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)에 개량형 연속 회분식 반응기 외부로부터의 탄소원을 수용하는 수용장치가 구비된다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 무산소 반응 유닛(5)은 호기 유닛(6)으로부터의 처리액을 수용할 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)은 그 내용액을 무산소 조건하에서 반응시킬 수도 있고, 그 내용액을 폭기 조건하에서 반응시킬 수도 있다. 또한 바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)은 그 내용액을 무산소 조건하에서만 반응시킬 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기는 1 반응조 10 유닛 구조이다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A) 및/또는 호기 유닛(6)에 충전재가 포함된다.

본 발명의 두 번째 방면에서, 본 발명은 유기물을 함유한 원수 처리 방법을 제공하며, 이는

(1) 원수를 저니와 혼합하여, 혐기 조건하에 반응시키는 단계;

(2) 단계 (1)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;

(3) 단계 (2)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;

(4) 단계 (3)에서 획득된 처리액을 폭기 조건하에서 반응시키는 단계;

(5) 단계 (4)에서 획득된 처리액을 선택적으로 단계 (1)에서 획득된 처리액과 혼합 후, 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;

(6) 단계 (5)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;

(7) 단계 (6)에서 획득된 처리액을 폭기 조건하에서 반응시키는 단계;

(8) 단계 (7)에서 획득된 처리액을 정치하여 침전시키는 단계; 및

(9) 단계 (8)에서 획득된 처리액을 침전시켜 배출시키는 단계를 포함하며,

그 중, 단계 (6) 및/또는 단계 (7)에서 일부 처리액을 취하거나 및/또는 단계 (8)에서 일부 침전된 저니를 취하여 상청액과 저니를 분리 획득하고, 그 중 저니는 선택적으로 혐기 조건하에서 반응시킨 후 단계 (1)에서 순환 사용한다.

바람직하게는 본 발명의 두 번째 방면의 방법은 본 발명의 제1 방면의 개량형 연속 회분식 반응기를 통해 실시하며, 그 중 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7) 중의 하나가 단계 (6), (7) 및 단계 (8)을 실시 시, 다른 하나는 단계 (9)를 실시한다.

바람직하게는 본 발명의 두 번째 방면의 방법에서, 분리 획득된 상청액은 단계(2), (3), (4), (6) 및/또는 단계 (7)의 처리액에 순환 투입한다.

본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다. 본 발명의 개량형 연속 회분식 반응기는 오수에 대해 탈인탈질을 실시하며, 특히 종래의 개량형 연속 회분식 반응기에 비해 총 질소 제거율을 약 25% 정도 향상시킬 수 있고, 원수의 탄소원을 충분히 이용할 수 있어 탄소질소비가 비교적 낮은 오수에 특히 적합하며, 운행 중 별도의 탄소원 약제 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 개량형 연속 회분식 반응기는 충분한 활용성을 구비하여, 종래의 개량형 연속 회분식 반응기의 기능을 완전히 대체할 수 있을 뿐만 아니라, 원래의 생산라인과 재료, 부재를 연용할 수 있어, 업그레이드가 편리하다.

이해의 편의를 위해, 이하 구체적인 첨부도면과 실시예를 통해 본 발명에 대해 상세히 묘사할 것이다. 이러한 묘사는 단지 예시적인 묘사일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니며 본 명세서의 내용에 의거한 본 발명의 많은 변화와 변경은 모두 소속 분야의 기술자라면 자명한 것이다. 또한, 본 발명은 공개 문헌을 인용하였으며, 이러한 문헌은 본 발명을 보다 명확하게 묘사하기 위한 것으로서, 이러한 문헌들의 내용 전문은 이미 본문 중에 중복 서술한 바와 같이, 모두 참조용으로 본문에 포함시켰다.

도 1은 본 발명의 10 유닛 개량형 연속 회분식 반응기 중 각 유닛의 배열 및 연결 형식을 나타낸 것으로서, 그 중 화살표 방향은 원수, 처리액 또는 저니의 흐름 방향을 나타내고; 도 1A 도 1B 각각 동시에 운행되는 2개의 연속 회분 유닛의 흐름 방향을 나타낸 것으로서, 그 중 완전히 차단된 파이프라인은 생략하였다.
도 2는 본 발명의 10 유닛 개량형 연속 회분식 반응기의 각 유닛이 단일 탱크체(1 반응조)로 집적화된 구조에 분포된 상황을 나타낸 것이다.

본 발명의 첫 번째 방면은 개량형 연속 회분식 반응기를 제공하며, 이는 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 슬러지 분리 유닛, 호기 유닛, 제1 연속 회분 유닛, 제2 연속 회분 유닛, 전무산소 유닛, 제2 무산소 반응 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛 및 제2 무산소/호기 반응 유닛을 포함한다.

본문에서, 개량형 연속 회분식 반응기는 개량형 시퀀싱 배치 반응기라고도 칭하며, 이는 적어도 2개의 연속 회분 유닛을 포함한다. 하나의 전형적인 운행 주기의 전반 구간에서, 원수는 순서대로 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 호기 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛과 제1 연속 회분 유닛을 거쳐 흐른 후, 슬러지수 분리 유닛으로 유입되어 상청액과 저니로 분리되며, 그 중 저니는 전무산소 유닛을 거쳐 혐기 반응 유닛으로 이송되고, 상청액은 수질에 따라 제1 무산소 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛, 호기 유닛 또는 연속 회분 유닛으로 분배되며, 그 중 제1 연속 회분 유닛 중의 내용물은 순차적으로 무산소, 폭기 및 정치 조건하에서 반응이 진행되고; 이와 동시에 제2 연속 회분 유닛에서는 침전 배출된다. 상기 운행 주기의 후반 구간에서, 상기 과정 중의 제1 무산소/호기 반응 유닛, 제1 연속 회분 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛, 제2 연속 회분 유닛이 교환되어 상기 과정이 거울상으로 반복되며, 이와 같이 운행 주기가 순환되어 연속식으로 원수를 처리한다. 물론, 수질 및 처리 요구에 따라, 하나의 운행 주기 중의 전(후)반 구간에서, 제1(2) 연속 회분 유닛 중의 내용물은 다단계의 무산소 및 폭기 반응이 실시될 수도 있으며, 즉 무산소 및 폭기 조건하에서 반복적으로 2회, 3회 또는 그 이상으로 반응한 후, 다시 정치 조건하에서 반응이 실시될 수도 있으며, 예를 들어 순서대로 무산소, 폭기, 무산소, 폭기 및 전치 조건하에서 반응이 실시될 수 있다.

본문에서, 유닛이란 독립적으로 해당 기능을 완수할 수 있는 챔버, 반응조(즉 개구형 반응조) 또는 탱크를 가리킨다. 예를 들어, 무산소(반응)이란 대기 이외의 별도의 공기와 접촉하지 않고, 예를 들어 폭기를 실시하지 않고, 소속 유닛의 내용액을 그 내부에서 무산소로 반응시키는 것을 말하며, 통성 세균(예를 들어 탈질화 세균)의 질산근에 대한 탈질화 반응, 및 인이 풍부한(phosphorus-rich) 균(예를 들어, 아시네토박터와 아에로모나스)의 지방산 흡수와 인산근 방출 반응 등을 포함한다. 무산소(반응) 유닛은 폭기 기능을 구비하지 않은 반응조일 수 있으며, 대체로 밀폐된 챔버 또는 탱크체인 것이 바람직하다. 혐기 반응 유닛은 무산소 반응 유닛과 대체로 동일한 구조를 갖되, 그 중 대기 이외의 별도의 공기와 접촉하지 않는(예를 들어 폭기를 실시하지 않는) 기능을 갖는 이외에, 질산근을 함유한 처리액의 유입을 최대한 더 방지한다. 또한, 호기(반응) 유닛은 별도의 공기 또는 산소가 통입되는 기능을 갖는(통상적으로 폭기 기능을 갖는) 챔버, 반응조 또는 탱크로서, 내용액이 그 안에서 호기 반응을 진행하며, 질화세균(예를 들어, 니트로소모나스와 니트로모나스)의 질화 반응, 및 인이 풍부한 균의 인산근에 대한 더욱 많은 양의 흡수 반응 등을 포함한다.

무산소 및 호기 반응에 참여하는 미생물은 통상적으로 오수의 슬러지에 존재하여 무산소 및 호기 환경이 유지됨에 따라 점차 증가되고 안정화되며, 상응하는 유닛의 무산소 및 호기 반응을 완수하기에 충분하여, 일반적으로 미생물을 별도로 첨가할 필요가 없다. 본문에서, 개량형 연속 회분식 반응기의 예시성 운행은 모두 장치 투입 초기인 미생물이 부족한 극단적인 상황이 아니라, 미생물이 안정적으로 반응할 때의 운행을 말한다.

본문에서, 슬러지수 분리유닛은 분리 유닛이라고도 칭하며, 통상적으로 중력을 통해 저니와 상청액이 분리되어, 저니는 파이프라인을 통해 전무산소 유닛으로 이송될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 슬러지수 분리 유닛과 전무산소 유닛이 서로 이웃하여 공동의 판벽을 가지고, 상기 공동의 판벽의 저부가 연통되도록 하는 것이 바람직하며, 슬러지수 분리 유닛 중의 저니가 전무산소 유닛에 침전되기에 유리하도록 상기 저부는 슬러지수 분리 유닛으로부터 전무산소 유닛을 향해 경사지는 것이 바람직하다. 슬러지수 분리 유닛은 비교적 높은 위치에 설치되는 것이 바람직하며, 그 정상부의 높이가 기타 유닛보다 높으면, 그 정상부 또는 기타 유닛보다 높은 상부로부터 연장되어 나오는 파이프라인이 높이차를 이용하여 상청액을 직접 분배할 수 있으므로 펌프가 필요 없다. 기타 유닛의 높이는 일치할 수 있다.

본문에서, 연속 회분 유닛이란 상이한 시간 구간에 상이한 반응(예를 들어 무산소 반응과 호기 반응)을 실행할 수 있는 기능을 갖춘 챔버, 반응조 또는 탱크체를 말하며, 바람직하게는 대체로 밀폐된 챔버 또는 탱크체이면서 그 안에 폭기 장치를 구비하여, 폭기 시 호기 반응을 진행하고, 폭기 중지 시 무산소 반응을 진행한다. 무산소/호기 반응 유닛은 대체로 연속 회분 유닛의 대체로 밀폐된 챔버, 반응조 또는 탱크와 유사하면서 폭기장치를 구비하는 것이 바람직하나, 단 무산소(반응) 유닛과 호기(반응) 유닛 중 하나의 단일한 기능만 실행할 수 있는 유닛일 수도 있다. 예를 들어, 무산소/호기 반응 유닛은 단지 하나의 무산소(반응) 유닛으로서, 폭기 기능을 구비하지 않아도 탄소질소비가 비교적 낮은 오수의 효과적인 처리를 구현하기에 충분하다. 또한 무산소/호기 반응 유닛이 단지 하나의 호기(반응) 유닛인 경우, 이는 호기 유닛의 파생 또는 확장으로 간주할 수 있으며, 이론적으로 8 유닛 개량형 연속 회분식 반응기의 방식으로 운행되는 것에 해당하나, 단 실제 응용에서 종래의 1 반응조 6 챔버의 개량형 연속 회분식 반응기를 더욱 효과적으로 대체할 수 있어, 탄소질소비가 높은 오수의 효과적인 처리를 구현하기에 충분하다.

본 발명에서, 액체 또는 슬러지의 수용은 파이프라인 또는 파이프 입구를 통해 구현된다. 그 중, 파이프라인은 통상적으로 2개의 분리된 유닛 사이의 이송을 위한 것이고, 파이프 입구는 2개의 인접한(즉, 공용 판벽) 유닛 사이의 이송을 위한 것이다. 파이프라인과 파이프 입구에 모두 개폐와 유량 제어에 용이하도록 밸브가 설치될 수 있다. 파이프라인에 액체 또는 슬러지를 상승시키거나 또는 이송 속도를 증가시키기 위한 펌프가 설치될 수 있으며, 펌프는 출력을 조절할 수 있는 것일 수 있고, 예를 들어 컨버터를 구비하여 유량을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.

본문 중에서, 원수란 좁은 의미로는 유기물을 함유한 오수(예를 들어 도시 생활오수), 즉 초보적으로 정수 또는 여과를 거쳐 극도로 높은 혼합액 현탁 고형물 농도(MLSS)가 나타나는 것을 피한 오수를 말한다. 원수의 MLSS의 전형적인 농도는 2000~4500mg/L이고, 바람직하게는 2500~3500mg/L이며, 보다 바람직하게는 3000~4000mg/L이다. 이와 같이, 전무산소 유닛과 슬러지수 분리 유닛 이외에, 본 발명의 개량형 연속 회분식 반응기의 각 유닛 중 처리액의 전형적인 농도 역시 통상적으로 2000~4500mg/L이고, 바람직하게는 2500~3500mg/L이며, 보다 바람직하게는 3000~4000mg/L이다.

본문에서, 제1 및 제2는 단지 구조 또는 기능이 동일하거나 유사한 유닛을 구분하는 것일 뿐, 대응되는 유닛 자체의 구조 또는 기능을 한정하는 것이 아니다. 예를 들어 본 발명에서, 2개의 무산소 반응 유닛, 즉 제1 무산소 반응 유닛과 제2 무산소 반응 유닛은 직렬 설치되며, 이들은 구조가 동일할 수 있고, 모두 그 내용액을 무산소 반응시키는 기능을 구현한다. 본 발명자는 연구를 통해, 탄소질소비가 낮은 오수의 경우, 개량형 연속 회분식 반응기 중 혐기 반응 유닛 이후에 직렬연결되는 2개의 무산소 반응 유닛을 설치할 필요가 있음을 발견하였다. 원수 중 혐기 반응 유닛을 통해서만 소모되고 남은 비교적 많은 유기 탄소는 분배 및/또는 환류된 고농도 질산근 함유 상청액 및/또는 처리액과 제1 무산소 반응 유닛에서 탈질화하며, 비교적 높은 속도로 반응을 유지할 수 있고, 이후 상대적으로 적게 수용된 유기 탄소는 수용 및/또는 분배된 다음으로 높은 농도의 질산근과 제2 무산소 반응 유닛에서 탈질화하며, 반응 속도는 상응하게 비교적 낮다. 따라서 직렬연결된 2개의 무산소 반응 유닛은 반응조 내의 단류(short-circuiting) 현상을 완화시킬 수 있을뿐만 아니라, 원수 중의 유한한 유기 탄소원을 충분히 이용하여, 호기 유닛에서 산화 분해될 때까지 유기 탄소원을 저하시키고, 탈질화 반응 효율을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기에서, 제1 무산소 반응 유닛은 호기 유닛으로부터의 처리액을 수용할 수 있다. 이와 같이 하면, 충분한 질산염이 환류되어 장시간 유지되는 반응 체류 시간이 생기며, 질산염이 지나치게 낮아 인산축적균이 전무산소 반응조에서 흡착되지 않고 방출되어 인 제거 효과에 영향을 미치는 현상을 방지할 수 있다.

비록 정치 상태에서도 혐기/무산소 반응을 실시할 수 있으나, 본 발명에서는 혐기/무산소 반응 기능을 실시할 수 있는 유닛에 교반장치를 구비하여 상응하는 반응 효율을 높이는 것이 바람직하다. 예를 들어, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 제1 연속 회분 유닛, 제2 연속 회분 유닛, 전무산소 유닛, 제2 무산소 반응 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛에 교반장치가 구비된다. 또한, 호기 반응 기능을 실시할 수 있는 유닛, 예를 들어 호기 유닛, 제1 연속 회분 유닛, 제2 연속 회분 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛은 폭기장치를 구비한다.

연속 회분 유닛은 개량형 연속 회분식 반응기 외부로 저니를 배출하는 배출장치, 예를 들어 슬러지 펌프가 구비된 파이프라인 또는 파이프 입구를 구비하여 저니가 과도하게 침전되는 것을 방지한다. 침전 배출 시, 연속 회분 유닛은 처리수 배출용 디캔더가 설치될 수도 있으나, 단 처리수 배출용 공기 출수 위어(weir)가 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어 연속 회분 유닛 저부에 흐름유도판이 설치되어, 침전 배출 시, 처리수가 저니를 통해 여과 및 정화되고 이어서 다시 상부에 설치된 공기 출수 위어를 통해 배출되어 수질이 한 단계 더 향상된다. 하나의 연속 회분 유닛이 침전 배출을 실시 시, 다른 하나의 연속 회분 유닛은 순차적으로 무산소, 폭기 및 정치 조건하에서 반응을 실시하며, 그 중 무산소 반응은 교반장치를 가동하되 폭기장치는 가동하지 않는 상황에서 실시되고, 폭기 반응은 폭기장치를 가동하는 상황에서 실시되며, 정치 반응은 교반장치와 폭기장치를 가동하지 않은 상황에서 실시된다. 슬러지수 분리 유닛은 펌프를 구비한 파이프라인을 통해 연속 회분 유닛과 연통되며, 연속 회분 유닛으로부터의 처리액 및/또는 침전된 저니를 수용하도록 연속 회분 유닛의 저부 또는 하부와 연통되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 무산소 및 폭기 시, 수용되는 것은 처리액이고, 정치 시, 수용되는 것은 침전된 저니이며, 슬러지 함량이 처리액보다 훨씬 높아 그 중의 미생물을 회수하기에 용이하다.

극단적으로 탄소질소비가 낮은 오수를 방지하기 위하여, 본 발명의 첫 번째 방면의 개량형 연속 회분식 반응기는 별도의 탄소원 수용장치가 더 설치될 수 있다. 비록 본 발명자는 혐기/무산소 반응 기능을 실시할 수 있는 어떤 유닛이든지 모두 별도의 탄소원을 수용할 수 있다고 생각하나, 단 시험을 거쳐, 본 발명자는 무산소/호기 반응 유닛에 설치하는 것이 더욱 유익하다는 것을 발견하였다.

본 발명에서, 각 유닛에 미생물이 부착되어 생장하기 용이하도록 충전재가 포함될 수 있다. 충전재는 불규칙한 형상, 구형 또는 입방체형일 수 있다. 통상적으로 충전재는 스폰지 또는 폴리우레탄으로 제작된다. 바람직한 충전재는 다공성 충전재로서, 미생물이 표면과 내부의 깊이가 다른 위치에 부착되어 생장하기에 적합하다. 비록 각 유닛마다 충전재가 구비될 수 있으나, 본 발명인은 연구를 통해, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛 및 호기 유닛에 충전재가 포함될 경우 특히 유익하고, 특히 수온이 낮을 때(예를 들어 중국 양자강 유역의 겨울철), 생물학적 처리의 고효율을 유지하는데 도움이 되며, 기타 유닛에 충전재를 추가할 경우 오히려 장단점이 상쇄되기 때문에, 기타 유닛은 충전재를 포함하지 않을 수 있다. 본 발명에서, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛 및/또는 호기 유닛에 충전재가 포함되는 것이 바람직하고, 충전재의 직경 또는 최장변의 길이는 상응하는 유닛 내에 안정적으로 유지될 수 있도록 상응하는 유닛을 연결하는 파이프라인 또는 파이프 입구 상의 메쉬 공경보다 큰 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 첫 번째 방면의 개량형 연속 회분식 반응기는 집적화된 단일 탱크체, 예를 들어 1 반응조 10 유닛 구조인 것이 바람직하다. 바람직한 각 유닛의 분포 구조는 도 2에 도시된 바와 같다. 바람직한 단일 탱크체의 일단은 3열로 구분되며, 그 중 중간은 순차적으로 전무산소 유닛, 슬러지수 분리 유닛, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛 및 제2 무산소 반응 유닛을 포함하고; 중간의 일측은 순차적으로 제1 연속 회분 유닛과 제1 무산소/호기 반응 유닛을 포함하며; 타측은 순차적으로 제2 연속 회분 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛을 포함하고; 타단에 호기 유닛이 설치되어, 제1 무산소/호기 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛 및 제2 무산소/호기 반응 유닛과 서로 이웃한다. 서로 이웃한 유닛은 예를 들어 판벽을 공용하는 것과 같이 밀착되는 것이 바람직하며, 연결이 필요한 경우, 서로 이웃한 유닛은 공용 판벽상의 파이프 입구를 통해 연통될 수 있다.

원수/처리액의 어느 한 유닛에서의 반응 및 체류 시간 연장을 통해 부족한 용적을 보완할 수 있기 때문에, 종래 기술에서는 각 유닛의 용적에 대한 연구가 비교적 드물다. 본 발명자는 연구 결과, 중국 남방 지역의 오수, 특히 탄소질소비가 비교적 낮은 오수의 경우, 본 발명의 첫 번째 방면인 개량형 연속 회분식 반응기 중의 전무산소 유닛, 슬러지수 분리 유닛, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛, 호기 유닛, 제1 연속 회분 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 연속 회분 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛의 용적이 각각 소형, 소형, 중형, 중형, 중형, 최대형, 대형, 중형, 대형 및 중형인 것이 바람직하며, 이와 같은 용적 비율은 최대한 고효율로 생물학적 처리를 실시할 수 있음을 발견하였다. 명확히 하기 위하여, 정량의 전무산소 유닛, 슬러지수 분리 유닛, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛, 호기 유닛, 제1 연속 회분 유닛, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 연속 회분 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛의 용적 비율은 0.2~0.8：0.2~0.8：0.5~1.5：0.5~1.5：0.5~1.5：2~8：1.5~4.5：0.5~1.5：1.5~4.5：0.5~1.5일 수 있으며, 바람직하게는 0.3~0.7：0.3~0.7：0.8~1.2：0.8~1.2：0.8~1.2：3~7：2.5~3.5：0.8~1.2：2.5~3.5：0.8~1.2이고, 더욱 바람직하게는 0.4~0.6：0.4~0.6：0.9~1.1：0.9~1.1：0.9~1.1：4~6：2.8~3.2：0.9~1.1：2.8~3.2：0.9~1.1이다.

본 발명의 두 번째 방면은 유기물을 함유한 원수 처리 방법을 제공하며, 본 발명의 첫 번째 방면의 개량형 연속 회분식 반응기를 통해 실시되는 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 방면의 방법은 이하 단계를 포함한다.

(1) 원수를 저니와 혼합하고, 혐기 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 혐기 반응 유닛에서 실시되는 것이 바람직하다.

(2) 단계 (1)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 제1 무산소 반응 유닛에서 실시되는 것이 바람직하다.

(3) 단계 (2)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 제2 무산소 반응 유닛에서 실시되는 것이 바람직하다.

(4) 단계 (3)에서 획득된 처리액을 폭기 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 호기 유닛에서 실시되는 것이 바람직하다.

(5) 단계 (4)에서 획득된 처리액을 선택적으로 단계 (1)에서 획득된 처리액과 혼합한 후, 무산소 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 무산소/호기 반응 유닛(특히 제1 무산소/호기 반응 유닛)에서 실시되는 것이 바람직하다.

(6) 단계 (5)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 연속 회분 유닛(특히 제1 연속 회분 유닛)에서 실시되는 것이 바람직하다.

(7) 단계 (6)에서 획득된 처리액을 폭기 조건하에서 반응시키는 단계, 상기 단계는 연속 회분 유닛(특히 제1 연속 회분 유닛)에서 실시되는 것이 바람직하다.

(8) 단계 (7)에서 획득된 처리액을 정치하여 침전시키는 단계, 상기 단계는 연속 회분 유닛(특히 제1 연속 회분 유닛)에서 실시되는 것이 바람직하다.

(9) 단계 (8)에서 획득된 처리액을 침전시켜 처리액을 배출하는 단계, 상기 단계는 연속 회분 유닛(특히 제2 연속 회분 유닛)에서 실시되는 것이 바람직하다.

그 중, 단계 (6) 및/또는 단계 (7) 중 일부 처리액을 취하거나 및/또는 단계 (8)에서 일부 침전된 저니를 취하여(바라직하게는 슬러지수 분리 유닛에서) 상청액과 저니를 분리 획득하며, 그 중 저니는 선택적으로 혐기 조건하에서(바람직하게는 전무산소 유닛에서) 반응시킨 후 단계 (1)에서 순환 사용된다.

본문에서, '선택적으로'는 사전적인 의미를 가지며, 이는 선택적 및 비선택적인 '또는'의 관계를 말한다. 예를 들어 단계 (5)에서, 단계 (4)에서 획득된 처리액을 직접 무산소 조건하에서 반응시키고, 단계 (1)에서 획득된 처리액과 혼합하지 않거나(단계 (1)에서 획득된 처리액을 수용하지 않는다), 또는 단계 (4)에서 획득된 처리액(또한 단계(1)에서 획득된 처리액을 수용하며)을 단계 (1)에서 획득된 처리액과 혼합한 후, 무산소 조건하에서 반응시킨다. 또한, 분리하여 상청액과 저니를 획득한 후, 저니를 단계 (1)에서 직접 순환 사용하거나(먼저 혐기 반응을 실시하지 않는다), 또는 저니를 혐기 조건하에서 반응시킨 후 단계 (1)에서 순환 사용한다.

제1 무산소/호기 반응 유닛, 제1 연속 회분 유닛과 제2 무산소/호기 반응 유닛, 제2 연속 회분 유닛은 상기 단계를 교환하여 실행하고, 이에 따라 순환 처리할 수 있다. 순환되는 어느 하나의 주기 중, 제1 연속 회분 유닛과 제2 연속 회분 유닛 중의 하나가 단계 (6), (7) 및 (8)을 실행시, 다른 하나는 단계 (9)를 실행한다.

분리 획득된 상청액은 수질이 합격한 경우, 단계 (9)의 처리액에 투입하여 침전 배출할 수 있으며, 기타 다수의 경우 단계(2), (3), (4), (6) 및/또는 단계 (7)의 처리액에 순환 투입하는 단계를 포함하는 추가적인 처리를 실시할 수 있다.

본 발명에서, 또한 바람직하게는 단계 (4)에서, 일부 처리액을 취하여 단계 (2)의 처리액에 투입하고 무산소 조건하에서 반응시키며, 이러한 상황이 나타난 후, 단계 (5)에서, 별도의 탄소원이 투입된 상황하에, 단계 (4)에서 획득된 처리액을 선택적으로 원수와 혼합하지 않고, 무산소 조건하에 반응시킨다.

이하 구체적인 실례로 설명하며, 그 중의 재료, 부재는 모두 시장 경로를 통해 획득 가능한 것이다.

실시예 1: 단일 탱크체 형식의 10 유닛 개량형 연속 회분식 반응기

본 발명의 10 유닛 개량형 연속 회분식 반응기의 집적화된 탱크체의 예시성 분포 구조는 도 2에 도시된 바와 같으며, 그 중 각 유닛은 챔버 구조이고, 사이의 파이프라인, 파이프 입구 연결 형식은 도 1에 도시된 바와 같다.

상기 단일 탱크체 중간은 순차적으로 전무산소 유닛(3), 슬러지수 분리 유닛(2), 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5)과 제2 무산소 반응 유닛(5A)을 포함하며, 그 중, 슬러지수 분리 유닛(2) 저부는 슬러지수 분리 유닛(2) 중의 저니가 전무산소 유닛(3)에 침전되도록 전무산소 유닛(3) 방향으로 경사지게 연통되고; 혐기 반응 유닛(4)은 원수가 통입될 수 있도록 외부 파이프라인과 연통되며, 혐기 반응 유닛(4)과 제1 무산소 반응 유닛(5)은 공용 판벽 상의 파이프 입구를 통해 연통되고; 슬러지수 분리 유닛(2)과 혐기 반응 유닛(4)은 공용 판벽을 갖더라도 연통되지 않으며; 전무산소 유닛(3)은 슬러지 펌프가 구비된 파이프라인을 통해 혐기 반응 유닛(4)과 연통되어 전무산소 유닛(3) 중의 저니를 혐기 반응 유닛(4)으로 이송하고; 전무산소 유닛(3), 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5) 및 제2 무산소 반응 유닛(5A)은 모두 개구 형식으로 설치되지 않으며, 또한 혐기 또는 무산소 반응을 실시하기에 유리하도록 내용액을 충분히 혼합하기 위한 교반장치가 설치된다.

상기 단일 탱크체의 일측에 순서대로 제1 연속 회분 유닛(1)과 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)이 포함되고, 그 중, 제1 연속 회분 유닛(1)과 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 공용 판벽 상의 파이프 입구를 통해 연통되며; 제1 연속 회분 유닛(1)에 공기 출수 위어(air outlet weir)가 설치되어, 합격된 처리수가 배출되기 용이하도록 공기 출수 위어의 출구에 상기 단일 탱크체 외부와 연통되는 파이프라인이 장착되고, 또한 저니가 과다하게 침전되었을 때 배출되기 용이하도록 슬러지 펌프가 구비된 파이프라인을 통해 상기 단일 탱크체의 외부와 더 연통되며; 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 분류된 원수를 수용하기 용이하도록 선택적으로 펌프가 구비된 파이프라인을 통해 혐기 반응 유닛(4) 상의 외부 파이프라인 또는 그 부근과 연결되고; 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)에 채취 샘플을 관찰하기 용이할 뿐만 아니라, 필요 시 내부로 탄소원 등의 약제를 투입할 수 있도록 개폐 가능한 천창이 더 구비되며; 제1 연속 회분 유닛(1)과 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 모두 개구 형식으로 설치되지 않고, 또한 모두 교반장치와 폭기장치가 설치되어, 교반장치를 작동시키되 폭기장치는 작동시키지 않는 무산소 반응 상태, 폭기장치를 작동시킨 호기 반응 상태, 교반장치와 폭기장치를 차단한 정치 반응 또는 침전 배출 상태와 같은 운행을 실시할 수 있다. 탄소질소비가 낮은 원수의 경우, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 무산소 반응 상태만 유지하면(또한 상응하는 구조와 부재를 제공할 수 있으면) 된다.

상기 단일 탱크체의 타측에 대칭되게 순차적으로 제2 연속 회분 유닛(7)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)이 포함되며, 이들의 구조는 각각 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 동일하다.

제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 무산소 반응 유닛(5A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)의 일단이 모두 판벽을 공동으로 사용하는 호기 유닛(6)은 각 공용 판벽 상의 파이프 입구를 통해 각각 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 무산소 반응 유닛(5A) 및 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)과 연통되고; 호기 유닛(6)은 바람직하게는 펌프를 구비한 파이프라인을 통해 제1 무산소 반응 유닛(5)과 연통됨으로써(미도시), 호기 유닛(6) 중의 질산염이 비교적 높은 처리수가 제1 무산소 반응 유닛(5)으로 이송되기 유리하고(나아가 제2 무산소 반응 유닛(5A)으로 유입되며), 무산소 유닛에 질산염을 제공하여 탈질화를 실시하기에 유리한 동시에, 인산축적균이 무산소 유닛의 인에 흡착되는 것을 촉진하며, 이는 인 함량이 비교적 높은 오수의 인 제거에 유리하다.

호기 유닛(6)과 슬러지수 분리 유닛(2)은 개구 형식으로 설치될 수 있으나, 개구 형식으로 설치하지 않는 것이 바람직하며; 슬러지수 분리 유닛(2)은 각각 펌프를 구비한 파이프라인을 통해 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)과 연통되어, 각각 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)으로부터의 처리액 및/또는 침전된 저니를 수용하도록 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)의 저부 또는 하부와 연통되는 것이 바람직하며, 처리액과 침전된 저니는 슬러지수 분리 유닛(2)에서 중력을 통해 저니와 상청액으로 분리되며; 슬러지수 분리 유닛(2)의 정상부는 기타 유닛보다 높고, 슬러지수 분리 유닛(2)은 상청액이 상응하는 유닛으로 이송되기 유리하도록 각각 파이프라인(바람직하게는 그 정상부 또는 상부로부터 연장되는 파이프라인인 것이 바람직하며, 이 경우 밸브만 구비하고 펌프는 구비하지 않아도 된다)을 통해 각각 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)과 연통되며, 그 중 상청액의 수질이 이미 합격 판정을 받은 경우, 한창 침전 배출되고 있는 연속 회분 유닛으로 이송되고; 질산근 함량이 극히 높은 경우(예를 들어 NOx>15mg/L), 제1 무산소 반응 유닛(5)으로 이송되며; 질산근 함량이 과도하게 높은 경우(예를 들어 15mg/L>NOx>10mg/L), 제2 무산소 반응 유닛(5A)으로 이송되고; 질산근 함량이 과도하게 낮고 암모니아 질소 또는 탄소원 함량이 높은 경우(NH4>10mg/L), 호기 유닛(6)으로 이송되며; 나머지 대다수의 경우는 모두 무산소 또는 폭기 또는 정치 조건하에 반응이 이루어지고 있는 연속 회분 유닛으로 이송된다.

전무산소 유닛(3), 슬러지수 분리 유닛(2), 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 연속 회분 유닛(7)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)의 대량적인 용적 비율은 0.5:0.5:1:1:1:5:3:1:3:1이다.

겨울철, 혐기 반응 유닛, 제1 무산소 반응 유닛, 제2 무산소 반응 유닛과 호기 반응 유닛에 다공성 충전재를 투입할 수 있다.

각 파이프라인과 파이프 입구는 모두 개폐 및 유량을 제어하기 위한 밸브가 설치될 수 있고; 각 펌프는 모두(예를 들어 슬러지 펌프 등) 출력 조절이 가능한 것으로, 예를 들어 컨버터가 구비되어 유량을 조절할 수 있으며; 각 유닛은 모두 온라인 검출기(예를 들어 산화환원전위 측정기)가 설치되어 질산염 농도 등을 검출할 수 있고, 특히 각 펌프 및/또는 밸브를 통해 조절하며, 특히 전무산소 유닛(3) 중의 질산염 질소를 0.5~1.5mg/L로 제어한다.

실시예 2: 전형적인 응용 실시예(사례 A)

예시로서의 실시예 1의 구조의 단일 탱크체는 길이가 65.3미터, 폭이 48.8미터, 높이가 6m/8m이고, 일간(24시간) 유량(처리량)은 25000m³이며, 장쑤(江蘇) 지역의 12-1월의 탄소질소비가 전형적인 중국(북방) 지역의 오수보다 약 50% 낮은 오수(그 중 BOD 5/TN은 2.1이며, 종래 기술의 개량형 연속 회분식 반응기에서 처리할 경우, 반드시 별도의 탄소원을 투입해야만 배출수의 수질이 합격될 수 있다)에 대해 표 1에 나타낸 바와 같이 시간이 분배된 순환 운행을 실시하였으며, 운행 기간 동안 어떠한 탄소원 약제도 투입하지 않았다.

오수가 위와 같은 처리를 거치기 전후의 수질 상황은 표 2에 나타낸 바와 같으며, 결과는 본 발명의 10 유닛 개량형 연속 회분식 반응기가 탄소질소비가 낮은 오수를 효과적으로 처리할 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 현재 이상적인 오수의 생물학적 탈인탈질 장치이다.

실시예 3 전형적인 응용 실시예(사례 B)

예시로서의 실시예 1의 구조의 단일 탱크체는 길이가 88.3미터, 폭이 66.6미터, 높이가 8m/9m이고, 일간(24시간) 유량(처리량)은 62500m³이며, 후난(湖南) 지역의 1월의 탄소질소비가 전형적인 중국(북방) 지역의 오수보다 약 25% 낮은 오수(그 중 BOD 5/TN은 2.88이며, 종래 기술의 개량형 연속 회분식 반응기에서 처리할 경우, 반드시 별도의 탄소원을 투입해야만 배출수의 수질이 합격될 수 있다)에 대해 표 1에 나타낸 바와 같이 시간이 분배된 순환 운행을 실시하였으며, 운행 기간 동안 어떠한 탄소원 약제도 투입하지 않았다.

Claims

혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 슬러지수(sludge water) 분리 유닛(2), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분(sequencing batch) 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)을 포함하고, 전무산소(pre-anoxic) 유닛(3), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A) 및 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)을 더 포함하는 개량형 연속 회분식 반응기에 있어서,
혐기 반응 유닛(4)은 원수(raw water)를 수용하고, 전무산소 유닛(3)으로부터의 저니(底泥, bottom sediment)를 수용하여, 그 내용액을 혐기 조건하에서 반응시킬 수 있고;
제1 무산소 반응 유닛(5)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 혐기 반응 유닛(4)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 조건하에서 반응시킬 수 있으며;
제2 무산소 반응 유닛(5A)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제1 무산소 반응 유닛(5)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 조건하에서 반응시킬 수 있고;
호기 유닛(6)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제2 무산소 반응 유닛(5A)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 폭기 조건하에서 반응시킬 수 있으며;
제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 혐기 반응 유닛(4)에서 분류된 처리액을 수용하고, 호기 유닛(6)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 조건하에서 반응시킬 수 있고; 또한 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)은 분류된 원수를 수용할 수 있도록 펌프를 구비한 파이프라인을 통해 혐기 반응 유닛(4) 상의 외부 파이프라인 또는 그 부근과 연결되며;
제1 연속 회분 유닛(1)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 또는 정치(standing) 조건하에서 반응시키거나 침전 배출할 수 있고;
제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)은 혐기 반응 유닛(4)으로부터 분류된 처리액을 수용하고, 호기 유닛(6)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 조건하에서 반응시킬 수 있고; 또한 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)은 분류된 원수를 수용할 수 있도록 펌프를 구비한 파이프라인을 통해 혐기 반응 유닛(4) 상의 외부 파이프라인 또는 그 부근과 연결되며;
제2 연속 회분 유닛(7)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 상청액을 수용하고, 제2 무산소/호기 반응 유닛(1A)으로부터의 처리액을 수용하여, 그 내용액을 무산소 또는 폭기 또는 정치 조건하에서 반응시키거나 또는 침전 배출할 수 있고;
슬러지수 분리 유닛(2)은 제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7)으로부터의 처리액 및/또는 침전된 저니를 수용하여, 처리액 및/또는 침전된 저니로부터 상청액과 저니를 분리할 수 있고; 또한 상청액을 상응하는 유닛으로 이송하기 유리하도록, 슬러지수 분리 유닛(2)의 정상부가 기타 유닛보다 높으며, 각각 파이프라인을 통해 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1) 및 제2 연속 회분 유닛(7)과 연결되고; 및
전무산소 유닛(3)은 슬러지수 분리 유닛(2)으로부터의 저니를 수용하여, 저니를 무산소 조건하에서 반응시킬 수 있으며;
전무산소 유닛(3), 슬러지수 분리 유닛(2), 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 연속 회분 유닛(7)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)의 용적 비율은 0.2~0.8：0.2~0.8：0.5~1.5：0.5~1.5：0.5~1.5：2~8：1.5~4.5：0.5~1.5：1.5~4.5：0.5~1.5인 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항에 있어서,
혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제1 연속 회분 유닛(1), 제2 연속 회분 유닛(7), 전무산소 유닛(3), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)에 교반장치가 구비되고;
호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1), 제2 연속 회분 유닛(7), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)에 폭기장치가 구비되며;
제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7)에 개량형 연속 회분식 반응기 외부로 저니를 배출하는 배출장치가 구비되고; 및/또는
혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A) 및/또는 호기 유닛(6)에 충전재가 포함되는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항에 있어서,
제1 연속 회분 유닛(1)과 제2 연속 회분 유닛(7) 중의 하나가 그 내용액을 무산소 또는 폭기 또는 정치 조건하에서 반응시킬 때, 다른 하나는 그 내용액을 침전시켜 배출하는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항에 있어서,
제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)에 개량형 연속 회분식 반응기 외부로부터의 탄소원을 수용하는 수용장치(receiving means)가 구비되는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항에 있어서,
제1 무산소 반응 유닛(5)은 호기 유닛(6)으로부터의 처리액을 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항에 있어서,
제1 무산소/호기 반응 유닛(1A)과 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)은 그 내용액을 무산소 조건하에서 반응시킬 수도 있고, 그 내용액을 폭기 조건하에서 반응시킬 수도 있는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항에 있어서,
전무산소 유닛(3), 슬러지수 분리 유닛(2), 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 연속 회분 유닛(7) 및 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)의 용적 비율은 0.3~0.7：0.3~0.7：0.8~1.2：0.8~1.2：0.8~1.2：3~7：2.5~3.5：0.8~1.2：2.5~3.5：0.8~1.2인 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제7항에 있어서,
전무산소 유닛(3), 슬러지수 분리 유닛(2), 혐기 반응 유닛(4), 제1 무산소 반응 유닛(5), 제2 무산소 반응 유닛(5A), 호기 유닛(6), 제1 연속 회분 유닛(1), 제1 무산소/호기 반응 유닛(1A), 제2 연속 회분 유닛(7) 및 제2 무산소/호기 반응 유닛(7A)의 용적 비율은 0.4~0.6：0.4~0.6：0.9~1.1：0.9~1.1：0.9~1.1：4~6：2.8~3.2：0.9~1.1：2.8~3.2：0.9~1.1인 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
이는 1 반응조 10 유닛 구조인 것을 특징으로 하는 개량형 연속 회분식 반응기.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 개량형 연속 회분식 반응기를 통한 유기물이 함유된 원수 처리 방법에 있어서,
(1) 혐기 반응 유닛에서 실시되며, 원수를 저니와 혼합하여, 혐기 조건하에 반응시키는 단계;
(2) 제1 무산소 반응 유닛에서 실시되며, 단계 (1)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;
(3) 제2 무산소 반응 유닛에서 실시되며, 단계 (2)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;
(4) 호기 유닛에서 실시되며, 단계 (3)에서 획득된 처리액을 폭기 조건하에서 반응시키는 단계;
(5) 제1 무산소/호기 반응 유닛에서 실시되며, 단계 (4)에서 획득된 처리액을단계 (1)에서 획득된 처리액과 혼합 후, 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;
(6) 제1 연속 회분 유닛에서 실시되며, 단계 (5)에서 획득된 처리액을 무산소 조건하에서 반응시키는 단계;
(7) 제1 연속 회분 유닛에서 실시되며, 단계 (6)에서 획득된 처리액을 폭기 조건하에서 반응시키는 단계;
(8) 제1 연속 회분 유닛에서 실시되며, 단계 (7)에서 획득된 처리액을 정치하여 침전시키는 단계; 및
(9) 제2 연속 회분 유닛에서 실시되며, 단계 (8)에서 획득된 처리액을 침전시켜 배출시키는 단계를 포함하며,
그 중, 단계 (6) 및/또는 단계 (7)에서 일부 처리액을 취하거나 및/또는 단계 (8)에서 일부 침전된 저니를 취하여 상청액과 저니를 분리 획득하고, 그 중 저니는 선택적으로 혐기 조건하에서 반응시킨 후 단계 (1)에서 순환 사용하며, 분리 획득된 상청액은 단계(2), (3), (4), (6) 및단계 (7)의 처리액에 순환 투입하는 것을 특징으로 하는 유기물이 함유된 원수 처리 방법.