KR20190139877A - 이동형 운반체를 구비한 생물반응장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 표면에서 바이오필름이 성장할 수 있는 운반매체를 포함한 적어도 하나의 생물반응장치 구획(1a~1c)을 구비한 조(1), 상기 구획의 제 1 종단부로부터 상기 생물반응장치 구획(1a~1c) 내측으로 피처리수를 공급하기 위한 공급 수단, 상기 구획(1a~1c)으로부터 처리된 물을 배출하도록 상기 구획(1a~1c)의 제 2 대향 종단부에 위치한 배출 수단, 상기 생물반응장치 구획 내측으로 정화 처리를 위해 필요한 반응 가스를 공급하기 위한 수단(7), 및 상기 구획 내측에서의 회전 운동으로 피처리수와 운반매체를 교반하기 위한 수단을 갖는 생물반응장치에 관한 것이다. 상기 생물반응장치 구획(1a~1c) 내에서 그 종방향으로 연장되어 천공된 파이프(4)가 배열되며, 이는 상기 생물반응장치 구획의 내벽(8, 9)으로부터 이격된 것이며, 그리고 상기 파이프(4)의 입구 단부 영역에 상기 파이프(4) 외측의 생물반응장치 공간 내에 피처리수를 안내하기 위한 안내 수단(2a~2c, 13a~13c)이 위치하며, 그 공간으로부터 처리수가 상기 천공된 파이프(4) 내의 개구부를 통해 상기 파이프 내측으로 진입되고 상기 생물반응장치 구획(1a~1c)의 출구 단부에서 출구를 통해 이로부터 배출되도록 배열된다.
Description
본 발명은 표면에서 바이오필름(biofilm)이 성장할 수 있는 운반매체(carrier medium)를 포함한 적어도 하나의 생물반응장치 구획을 구비한 조(tank), 상기 구획의 제 1 종단부로부터 상기 생물반응장치 구획 내측으로 피처리수를 공급하기 위한 공급 수단, 상기 구획으로부터 처리된 물을 배출하도록 상기 구획의 제 2 대향 종단부에 위치한 배출 수단, 상기 생물반응장치 구획 내측으로 정화 처리를 위해 필요한 반응 가스를 공급하기 위한 수단, 및 상기 구획 내측에서의 회전 운동으로 피처리수를 교반하기 위한 수단을 갖는 생물반응장치에 관한 것이다.
폐수와 같은 물의 생물학적 수처리에서, 물은 반응장치를 통과하고, 미생물은 수중 불순물을 이산화탄소, 미네랄 및 물과 같이 유해성이 없는 최종 산출물로 변환하는데 사용된다. 예를 들어 운반매체 부분과 같은 미생물용 기질이 사용됨에 따라, 그 표면에서 바이오필름으로서 미생물이 성장할 수 있다. 생물학적 수처리에서 미생물은 중금속과 같이 생분해가 불가능한 산출물을 자체적으로 즉 바이오매스에서 흡수할 수도 있다. 정화는 유산소적으로 또는 무산소적으로 모두 수행될 수 있다.
본 발명의 목적은 생물반응장치, 특히 질화 및 탈질화에 의해 양어장으로부터 재순환수를 처리하는데 적합한 생물반응장치를 제공하는 것이다. 그 목적은, 물이 물고기에 양호한 생활 환경이 되도록, 적절한 박테리아에 의해 물로부터 암모니아 및 질소 혼합물을 생물학적으로 제거하는 것이다. 물즐 정화하는 박테리아는 운반매체 요소 표면에서 군락(colony)을 형성한다. 본 발명에 따른 해결 수단은 폐수 정화와 같은 다른 수처리에서도 적합할 수 있다.
본 발명의 목적을 해결하도록, 본 발명에 따른 생물반응장치는, 생물반응장치 구획 내에서 그 종방향으로 연장되어 천공된 파이프가 배열되며, 이는 상기 생물반응장치 구획의 내벽으로부터 이격된 것이며, 그리고 상기 파이프의 입구 단부 영역에 상기 파이프 외측의 생물반응장치 공간 내에 피처리수를 안내하기 위한 안내 수단이 위치하며, 그 공간으로부터 처리수가 상기 천공된 파이프 내측으로 진입하고 생물반응장치 구획의 출구 단부에서 출구를 통해 이로부터 배출되도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에서 기재된다.
본 발명에 따른 생물반응장치는 조 내측의 용기(basin)와, 용기 내측에서 운반매체 부분으로 구성된 운반물질과, 다른 부품들로 이루어지며, 유로에 의해 제어되고 운반매체 부분은 용기 내에서 유지되어 유동과 함께 배출되지 않는다. 또한, 작동은 에어레이션(aeration)을 포함하며, 이에 의해 운반매체 부분의 움직이고 산소는 질화 목적으로 처리에 공급된다.
이하, 본 발명은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 기술될 것이다:
도 1은, 일 단부에서 바라본, 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략도를 도시하며,
도 2는 두 개의 구획이 실행된 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략적인 평면도를 도시하며,
도 3은 세 개의 구획이 실행된 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략적인 평면도를 도시하며,
도 4는 탈질화 처리를 위해 제공된 하나의 구획이 제공된, 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략도를 도시하며, 그리고
도 5는 도 4에 따른 구획의 단면도를 도시한다.
도 1은, 일 단부에서 바라본, 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략도를 도시하며,
도 2는 두 개의 구획이 실행된 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략적인 평면도를 도시하며,
도 3은 세 개의 구획이 실행된 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략적인 평면도를 도시하며,
도 4는 탈질화 처리를 위해 제공된 하나의 구획이 제공된, 본 발명에 따른 생물반응장치의 원리 측면의 개략도를 도시하며, 그리고
도 5는 도 4에 따른 구획의 단면도를 도시한다.
도면에 도시된 실시예는 조(1)를 포함하며, 이는 단면이 직사각이고, 바닥부(8), 측벽(9) 및 단부벽을 가지며, 이는 이들 사이에서 용기를 형성한다. 용기는 덮개부(10)에 의해 커버되는 것이 바람직하다. 용기 내에서 운반매체 부분(미도시)을 포함하는 적어도 하나의 생물반응장치 구획이 형성되며, 바이오필름이 그 위에서 성장할 수 있다. 생물반응장치 구획의 상부 영역에서 조의 종방향으로(명세서 평면에 수직으로) 연장되는 안내 플레이트(5)가 배열되며, 안내 플레이트는 측벽(9)으로부터 내측으로 비스듬하게 연장되며 덮개부(10)를 향하여 상방으로 연장된다. 이러한 안내 플레이트(5)는 회전 운동으로 구획 내측에 물을 가져오는 것을 도우며, 이는 예를 들어 회전 운동의 구동력으로서 공기 파이프(7)로부터 공기 흐름 동안에 이루어진다. 조의 상부에서 공기 공간(6)이 위치하며, 수중 가스가 그 내측에서 상승할 수 있고, 이로부터 예를 들어 덮개부(10)에 제공된 배출 개구부(미도시)를 통해 배출될 수 있다.
용기를 통해 파이프(4)가 장착되어, 그 정단부 및 후단부는 용기 벽체에서 개방되거나 용기 외측으로 개방된다. 파이프(4)는 부분적으로 또는 전체적으로 천공된다. 정단부에서 피처리수가 파이프로부터 배출되는데, 천공은 파이프 원주상 영역의 적어도 50%를 커버한다. 천공의 크기는, 운반매체 부분이 파이프 내측에서 전달될 수 없도록 결정된다. 이 지점에서, 블로킹(blocking)이 허용되어, 용기 내에서 물의 유동을 보다 균등하게 분배한다. 파이프의 지름은 상이한 목적에 따라 선택된다. 파이프(4) 내측에 유동을 안내하기 위한 온전한 표면(미도시)을 구비한 다른 파이프가 위치할 수 있다. 이 지점에서, 파이프(4) 내측에 폐쇄 디스크(13a~13c)가 배열되며, 그 정면에서는, 파이프 내측으로부터 천공을 통한 파이프 외측으로인 유동 방향에서, 물이 통과하도록 의도된다. 그 목적은, 처리될 물이 운반매체의 전체 질량을 통해 가능한 균등하게 유동하도록 하는 것이며, 이에 따라 생물학적 활성 능력이 최적으로 활용될 수 있다. 파이프(4) 외측의 폐쇄 디스크(13a~13c)에 격벽형 안내 플레이트(2a~2c)가 위치하며, 이는 물이 유동 개구부(14)를 통해 유동되도록 하며, 이는 반응기 단면에서 볼 경우 안내 플레이트(2a~2c)의 최외곽 가장자리와 조의 측면(8, 9) 사이에 남겨진 것으로 운반매체 전부를 활용하는 것을 촉진한다.
도 2 및 3은 두 개의 구획의 반응기 및 상응한 세 개의 구획의 반응기를 도시하며, 파이프(4)가 연장되는 격벽(3a, 3b)에 의해 용기가 구분되어 동일한 반응기 구획이 원하는 연속성 및 원하는 개수에 따르도록 한다. 천공된 파이프(4)는 바람직하게 조 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 조(1)의 단부 벽체(11 및 12) 사이에 위치한다. 파이프(4) 내측의 폐쇄 디스크(13a)와 제 1 격벽(3a) 사이에서, 물은 천공을 통해 파이프(4) 내측으로 재유동하며, 벽체(3a)의 외측으로 더 연속하고, 안내 플레이트(2b)가 파이프(4) 주변에서 물 유동을 안내함에 따라 동일한 방법의 유동이 반복된다. 세 개의 생물반응장치 구획이 위치한 도 3에 도시된 실시예에서 다음 벽체(3b) 이후 동일하게 반복된다. 폐쇄 디스크(13a~13c)도 개구부를 가질 수 있거나 회전할 수 있어서, 유동의 일부 또는 전부가 생물반응장치 구획을 통과할 것이다.
그 목적은, 운반매체 부분으로 가능한 용기를 전부 채워서 용기 영역의 결과를 증진시키는 것이다. 운반매체 부분이 베드(bed)를 형성하며, 이는 에어레이션에 의해 회전되어, 베드가 천공된 파이프(4) 주변에서 순환하거나 또는 반대로 물이 양호하게 혼합된다. 에어레이션 파이프(7)는 수면으로부터 최대 깊이 1.5미터에 위치하며 공기가 브로잉되어, 운반매체 베드의 원하는 움직임이 이루어진다. 과다 깊이에서의 브로잉은 유해한 질소 가스 과포화를 야기할 수 있다. 예를 들어, 회전은, 유동 방향으로 위치하되 45도 각도로 위치한 안내 플레이트(5)에 의해 작동하기에, 가상의 회전 원이 베드의 상부 내에 통과하거나 다른 방법으로 작동을 증진시킨다. 공기 파이프(7)는 용기 측면 상에서 외벽(9)에 인접하게 위치하여, 그 목적이 운반매체 베드를 회전시키는 것이라면, 이로부터의 공기 유동이 베드의 일 측면 상에서 상방으로 운반매체 베드를 상승시킨다. 질화(또는 탈질화) 처리가 양어장을 재순환시키도록 사용된다면, 물로부터 이산화탄소를 브로잉해 버릴 수 있도록 물이 에어레이션된다. 이러한 관점에서, 공기를 사용하는 것은 필요 비용을 증가시키지 않는다. 유동 대부분이 구획 중 어느 하나를 통과하도록 하고 탈질화에 따라 간헐적이거나 연속적으로 이를 사용함으로써, 이러한 방법으로 처리되는 물은 다음 구획을 통해 다시 질화로 이끌릴 수 있어서, 역반응하는 반응장치에 의해 야기되는 갑작스러운 문제를 피한다.
다양한 작업자가 개방형-용기 생물반응장치를 사용하고, 예를 들어 이동식 베드 반응장치인 종래의 생물반응장치는 종종 약 80cm 두께의 운반매체 베드 상에서만 위치한다. 따라서, 본 방법의 해결 수단은 이러한 생물반응장치의 성능 측면에서 상당한 증진을 가져오는 것이다.
본 방법은 예를 들어 덴마크 및 중앙 유럽에서와 같이 장기간 사용되는 얕은 조의 용기에 보다 쉽게 적용될 수 있으며, 즉각적으로 그 성능을 증진시킨다. 본 발명에 따른 해결 수단은 보수 현장(renovation sites)에 특히 적합하다. 공사 비용 측면에서, 본 발명에 따른 해결 수단은 경제적이며 예를 들어 개방형 용기 설치가 신속하다. 오류 조건의 경우, 가능한 오류가 개방형 용기에서 보다 용이하게 발견될 수 있기에, 개방형 용기는 폐쇄형 용기를 넘는 장점을 갖는다. 태양광 효과로 원하지 않는 조류 및 박테리아가 성장하는 것을 방지하고자 용기를 덮는 것이 일반적으로 이롭다.
본 발명에 따른 해결 수단에서 사용되는 천공된 파이프는 스틸로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
탈질화 단계에서 피처리수는 공기와 가능하다면 질소 모두에 의해 혼합되고 회전될 수 있다.
도 4 및 5는 보다 신속하게 탈질화 처리를 시작하는 실행의 예시를 나타낸다. 예시적인 실행에서, 세 개의 생물반응장치 구획 중 한가운데 구획(1b)이 덮개(10)에 의해 폐쇄되며, 여기에 피처리수로부터 야기되는 가스를 배출하기 위한 가스 배출 개구부(15)가 구성되어 있다. 배출 개구부(15)는 팬(16)에 연결되며, 이는 파이프(17) 및 에어레이션 파이프(7)를 통해 반응 가스를 생물반응장치 구획 내측으로 공급한다. 공기는 유산소 처리에서 사용되는 반응 가스로서 생물반응장치 내측으로 전형적으로 공급된다. 무산소 탈질화 처리에서, 질산염 형태인 질소는 질소 가스로 환원되고(NO3 - → NO2 - → NO → N2O → N2), 공기는 폐쇄 순환에서 팬(16)에 의해 순환할 수 있으며, 공기 중 산소는 피처리수 내에서 기포로부터 용해되고 운반매체 부분의 표면 상의 박테리아는 수중에서 용해된 산소를 사용한다. 따라서, 재순환 공기는 점진적으로 무산소가 되며, 주로 질소 가스를 포함하고, 많은 부분이 탈질화 처리 동안 제공된다. 필수적으로 질소 가스로 구성되는 이러한 재순환 가스에 의해, 운반매체는 계속된 움직임을 유지할 수 있다. 재순환 가스를 대신하여 다른 무산소 가스가 운반매체 움직임을 유지하도록 사용될 수도 있다. 운반매체 베드의 계속된 움직임을 유지하는 것은, 처리되는 물이 운반매체에서 균등하게 분배되는 것을 야기하며, 따라서 처리 효율을 증진시키고 운반매체를 깨끗하게 유지시킨다. 생물반응장치 구획의 덮개(10)는 브리더 밸브(18)에 장착되어 생물반응장치 구획 안팎의 압력을 동등하게 한다. 피처리수는 연속적 또는 배치형 탈질화를 위해 사용되는 구획을 통해 원하는 유속으로 이끌린다. 필요시, 공기가 간헐적으로 구획 내에 브로잉될 수 있어서 황화수소 형성을 방지한다. 다른 구획(1a 및 1c)은 개방되거나 덮개에 의해 폐쇄될 수 있다.
본 발명에 따른 해결 수단은 예를 들어 특허 EP 1971555에 기재된 생물반응장치와 연결되어 적용될 수 있으며, 상기 생물반응장치는 둥글거나 타원형인 단면의 조 섹션을 포함하고, 그리고 반응장치는 반응-가스 베어링 유체 공급 수단을 동작시키도록 제어 수단을 가지며, 이에 따라 운반매체의 스핀 동작, 물, 및 반응 가스 베어링 유체가 조의 단면적 중심을 통해 필수적으로 통과하는 회전 중앙선 주변에서 효과적이다.
1
조
2a~2c 유체 안내 플레이트
3a~3b 격벽
4 천공된 파이프
5 안내 플레이트
6 조의 상부
7 공기 파이프
8 조의 바닥부
9 조의 측벽
10 조의 덮개
11 조의 제 1 단부
12 조의 제 2 단부
13a~13c 폐쇄 디스크
14 유체 개구부
15 가스 배출 개구부
16 팬
17 반응 가스 공급 파이프
18 브리더 밸브
2a~2c 유체 안내 플레이트
3a~3b 격벽
4 천공된 파이프
5 안내 플레이트
6 조의 상부
7 공기 파이프
8 조의 바닥부
9 조의 측벽
10 조의 덮개
11 조의 제 1 단부
12 조의 제 2 단부
13a~13c 폐쇄 디스크
14 유체 개구부
15 가스 배출 개구부
16 팬
17 반응 가스 공급 파이프
18 브리더 밸브
Claims (7)
- 표면에서 바이오필름(biofilm)이 성장할 수 있는 운반매체(carrier medium)를 포함한 적어도 하나의 생물반응장치 구획(1a~1c)을 구비한 조(tank), 상기 구획의 제 1 종단부로부터 상기 생물반응장치 구획(1a~1c) 내측으로 피처리수를 공급하기 위한 공급 수단, 상기 구획(1a~1c)으로부터 처리된 물을 배출하도록 상기 구획(1a~1c)의 제 2 대향 종단부에 위치한 배출 수단, 상기 생물반응장치 구획 내측으로 정화 처리를 위해 필요한 반응 가스를 공급하기 위한 수단(7), 및 상기 구획 내측에서의 회전 운동으로 피처리수와 운반매체를 교반하기 위한 수단(7)을 갖는 생물반응장치로서,
상기 생물반응장치 구획(1a~1c) 내에서 그 종방향으로 연장되어 천공된 파이프(4)가 배열되며, 이는 상기 생물반응장치 구획의 내벽(8, 9)으로부터 이격된 것이며, 그리고 상기 파이프(4)의 입구 단부 영역에 상기 파이프(4) 외측의 생물반응장치 공간 내에 피처리수를 안내하기 위한 안내 수단(2a~2c, 13a~13c)이 위치하며, 그 공간으로부터 처리수가 상기 천공된 파이프(4) 내의 개구부를 통해 상기 파이프 내측으로 진입되고 상기 생물반응장치 구획(1a~1c)의 출구 단부에서 출구를 통해 이로부터 배출되도록 배열되는 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 조(1) 내에 적어도 두 개의 생물반응장치 구획(1a~1c)이 배열되고, 이들은 격벽(3a~3b)에 의해 상호 구분되는 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
- 제 1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 조(1)는 단면이 직사각이며 그리고 바닥부(8), 측벽(9), 및 덮개(10)를 가지며, 상기 조(1)의 상부 영역에 상기 조의 종방향으로 연장된 안내 플레이트(5)가 배열되며, 상기 안내 플레이트(5)는 회전 운동으로 생물반응장치 구획(2a~2c) 내에 물과 운반매체를 가져오도록 돕는 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내 수단(2a~2c, 13a~13c)은 상기 파이프(4) 내측에서 폐쇄 디스크(13a~13c)를 포함하고 상기 파이프 외측에서 안내 플레이트(2a~2c)를 포함하며, 상기 안내 플레이트는 상기 파이프(4)의 외면으로부터 소정의 거리만큼 연장되어 상기 생물반응장치 구획의 상기 내벽(8, 9)으로부터 유동 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
- 제 4 항에 있어서,
폐쇄 플레이트(13a~13c)는 밸브 수단으로서 형성되고, 이에 의해 피처리수는 필요시 상기 천공된 파이프(4) 내측으로 안내될 수 있어서, 원하는 생물반응장치 구획을 통과하는 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천공된 파이프(4)의 재료는 스틸인 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 구획(1b)에 덮개(10)와 폐순환으로서 반응 가스를 순환시키기 위한 수단(15~17)이 제공되어 구획 내에서의 탈질화 처리를 야기하는 것을 특징으로 하는,
생물반응장치.
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