KR20230049418A - Wastewater treatment system combined with apparatus for selecting aerobic granule sludge by using hydrocyclone - Google Patents

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KR20230049418A
KR20230049418A KR1020210132555A KR20210132555A KR20230049418A KR 20230049418 A KR20230049418 A KR 20230049418A KR 1020210132555 A KR1020210132555 A KR 1020210132555A KR 20210132555 A KR20210132555 A KR 20210132555A KR 20230049418 A KR20230049418 A KR 20230049418A
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안대희
류재훈
권규태
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주식회사 블루뱅크
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Abstract

The present invention provides a sewage treatment device including an aerobic granular sludge screening device using a hydrocyclone and a continuous batch reactor including aerobic granular sludge. According to the present invention, long-term operation is possible without loss of microorganisms and stable treatment efficiency can be achieved by inoculating the aerobic granular sludge into the continuous batch reactor.

Description

하이드로 사이클론을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치 {WASTEWATER TREATMENT SYSTEM COMBINED WITH APPARATUS FOR SELECTING AEROBIC GRANULE SLUDGE BY USING HYDROCYCLONE}Sewage treatment device combined with an aerobic granule sludge sorting device using a hydrocyclone {WASTEWATER TREATMENT SYSTEM COMBINED WITH APPARATUS FOR SELECTING AEROBIC GRANULE SLUDGE BY USING HYDROCYCLONE}

본 발명은 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치인 하이드로 사이클론이 결합된 하수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호기성 그래뉼 슬러지(Aerobic granular sludge, AGS)가 접종된 연속 회분식 반응조(Sequencing batch reactor, SBR)를 이용하여 수처리 시설로 유입되는 유기탄소, 질소 그리고 인을 처리하며, 호기성 그래뉼 슬러지의 큰 입자를 하이드로 사이클론을 이용하여 분리하는 선별 장치가 결합된 하수처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a sewage treatment device coupled with a hydrocyclone, which is an aerobic granular sludge sorting device, and more particularly, uses a sequencing batch reactor (SBR) inoculated with aerobic granular sludge (AGS) It relates to a sewage treatment device combined with a sorting device that treats organic carbon, nitrogen, and phosphorus flowing into a water treatment facility by using a hydrocyclone and separates large particles of aerobic granular sludge using a hydrocyclone.

[이 발명을 지원한 연구개발사업][R&D project supporting this invention]

[과제고유번호] D2020152[Assignment identification number] D2020152

[부처명] 경기도[Name of department] Gyeonggi-do

[연구관리전문기관] (재)경기도경제과학진흥원[Research management institution] Gyeonggi-do Economics & Science Promotion Agency

[연구사업명] 기업주도 일반[Research project name] Enterprise-led general

[연구과제명] 하이드로사이클론을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별분리 장치 장비개발[Research project title] Development of aerobic granular sludge sorting equipment using a hydrocyclone

[기여율] 100%[Contribution rate] 100%

[주관연구기관] 주식회사 블루뱅크[Host Research Institution] Blue Bank Co., Ltd.

[연구기간] 2020.09.01 ~ 2021.08.31[Research period] 2020.09.01 ~ 2021.08.31

밀도 높은 도시화와 산업화로 인한 물 환경의 파괴가 심각해지고 있다. 배출되는 생활하수 및 산업폐수에 포함된 유기물질, 질소 그리고 인 등으로 인한 수계의 부영양화를 유발하고 있으며, 문제 해결을 위하여 많은 처리 공법이 연구, 개발되어 왔다. 예를 들어, 한국에서는 대규모 하수처리장은 활성슬러지의 변형 공정으로 연속 흐름식 고도처리 공법인 A/O나 A2/O이 적용되어 왔다. 반면에 소규모 하수처리장의 경우에는 유입 유량과 수질이 지속적으로 변화하는 바, 탄력적인 운영이 가능한 하수처리 공법이 필요하다. 이에 대한 적절한 공정으로는 연속 회분식 반응조 공정을 적용할 수 있다. 해당 공정은 연속 흐름식 공법에 비해 작은 설치 면적, 단순한 공정으로 시설비와 운영비용이 저렴하므로 하수처리에 광범위하게 적용되고 있다. Destruction of the water environment due to dense urbanization and industrialization is becoming serious. Organic substances, nitrogen and phosphorus contained in domestic sewage and industrial wastewater cause eutrophication of the water system, and many treatment methods have been researched and developed to solve the problem. For example, in Korea, A/O or A 2 /O, a continuous flow advanced treatment method, has been applied as a transformation process for activated sludge at large-scale sewage treatment plants. On the other hand, in the case of small-scale sewage treatment plants, the inflow flow rate and water quality continuously change, so a sewage treatment method capable of flexible operation is required. As a suitable process for this, a continuous batch reactor process may be applied. Compared to the continuous flow method, the process is widely applied to sewage treatment because it has a small installation area and a simple process with low facility and operating costs.

한편, 보통의 하 폐수 처리장 에서는 표준활성 슬러지공정 및 그 변형공정을 통해 연속 흐름식 혹은 슬러지 반송 등으로 슬러지들이 서로 다른 조건의 반응조로 이동된다. 이와 같은 보통의 처리장의 경우, 상기 각 반응조의 조건에 따라 우점화, 제거 오염물질 대상, 제거효율성이 변화되며, 유입수의 특성 및 운영방법에 따라서 벌킹과 포밍이 발생하는 등 처리효율의 변동과 고액 분리 성능이 떨어지는 문제를 가지고 있다. On the other hand, in a normal wastewater treatment plant, sludge is moved to a reaction tank under different conditions by continuous flow or sludge conveyance through a standard activated sludge process and its modified process. In the case of such a normal treatment plant, priority, pollutant to be removed, and removal efficiency are changed according to the conditions of each reaction tank, and bulking and foaming occur according to the characteristics of influent and operation method, and fluctuations in treatment efficiency and high cost It has a problem of poor separation performance.

이러한 표준활성슬러지공정 및 그 변형공정의 단점을 극복하기 위하여 중력침전에 의한 고액 분리를 막으로 대체하는 경우가 있다. 막을 이용하는 경우 반응기의 미생물 농도를 증가시켜 처리효율을 높일 수 있다. 위와 같이 막을 이용한 공정으로서, 고액 분리가 가능한 침지형 막분리 공정이 있다. 한편, 상기 침지형 막공정은 운영간 막오염 현상으로 여과 효율이 떨어진다. 따라서, 막의 세정을 위해 폭기를 강하게 하여 불필요한 에너지가 소모되며, 주기적인 막 교체로 인한 운영비용이 커진다는 단점이 있다.In order to overcome the disadvantages of the standard activated sludge process and its modified process, there are cases in which solid-liquid separation by gravity sedimentation is replaced with a membrane. In the case of using a membrane, the treatment efficiency can be increased by increasing the concentration of microorganisms in the reactor. As a process using a membrane as described above, there is a submerged membrane separation process capable of solid-liquid separation. On the other hand, the submerged membrane process has poor filtration efficiency due to membrane fouling during operation. Therefore, there are disadvantages in that unnecessary energy is consumed due to strong aeration for membrane cleaning, and operating costs increase due to periodic membrane replacement.

위와 같은 기존의 생물학적 수처리의 문제점을 극복하기 위하여, 슬러지를 입상화 (granule)한 기술을 도입할 수 있다. In order to overcome the above problems of existing biological water treatment, a technology of granulating sludge may be introduced.

대한민국 등록특허 제0357042호 및 제0345451호는 일반활성슬러지의 부유 슬러지를 대체하여 그래뉼화하여 하수를 처리하는 수처리 장치를 개시하였다. 보다 구체적으로 대한민국 등록특허 제0357042호는 일반활성슬러지를 입상시키기 위하여 SBR 반응기로 운영하며, 발생된 슬러지를 AGS 선별기를 통하여 큰 입자를 분류하여 하수를 처리하는 방법이 개시되어 있다. Korean Patent Registration Nos. 0357042 and 0345451 disclose a water treatment device that treats sewage by replacing floating sludge with granulation of general activated sludge. More specifically, Korean Patent Registration No. 0357042 discloses a method of treating sewage by operating an SBR reactor to granulate general activated sludge and classifying the generated sludge into large particles through an AGS separator.

또한, 대한민국 등록특허 제0345451호에는 단일 반응조내에 생물막 및 호기성 그래뉼 슬러지를 순차적으로 포함하고, 내부순환을 통해서 내부순환을 통해 유기물, 질소 및 인의 제거효율을 향상시킨 생물막 및 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수 처리 장치 및 방법이 개시되어 있다.In addition, Korean Patent Registration No. 0345451 includes biofilm and aerobic granular sludge sequentially in a single reactor, and improves the removal efficiency of organic matter, nitrogen and phosphorus through internal circulation. Sewage treatment using biofilm and aerobic granular sludge An apparatus and method are disclosed.

이 외에도 대한민국 공개번호 제10-1336988호에는 혐기성 입상슬러지, 호기성 입상슬러지, 질산화 입상슬러지를 각각 접종하여 하수의 유기물, 질소, 인의 오염물질 처리효율을 향상시킨 기술을 제안하고 있다. In addition, Korean Publication No. 10-1336988 proposes a technique for improving the treatment efficiency of organic matter, nitrogen, and phosphorus pollutants in sewage by inoculating anaerobic granular sludge, aerobic granular sludge, and nitrification granular sludge, respectively.

상기 특허의 공통점은 수처리 장치 내에서 운전조건을 조정하여 슬러지로부터 그래뉼 슬러지를 생성시키는 방법을 이용한다는 점이다. 그러나, 이 방법은 입상 슬러지 발생에 많은 시간이 소요되며, 일정한 크기의 그래뉼 슬러지를 생산하기 어렵다. 따라서 안정적인 하수 처리가 어려운 단점이 있다. 또한 상기 특허에 개시된 수처리 장치 및 방법은 하수처리를 위한 장치로서, 간접폭기조, 그래뉼슬러지 생물반응조를 추가해야 하는 단점이 있다. 따라서, 상기와 같은 추가 장치의 설치문제로 인해 기존 하수처리 시설의 대부분을 차지하고 있는 공정의 개선 기술로 적용하기 어렵다.What these patents have in common is that they use a method of generating granular sludge from sludge by adjusting operating conditions in a water treatment device. However, this method takes a lot of time to generate granular sludge, and it is difficult to produce granular sludge of a constant size. Therefore, there is a disadvantage in that stable sewage treatment is difficult. In addition, the water treatment device and method disclosed in the above patent is a device for sewage treatment, and has a disadvantage in that an indirect aeration tank and a granular sludge bioreactor must be added. Therefore, it is difficult to apply it as a process improvement technology that occupies most of the existing sewage treatment facilities due to the installation problem of the additional device as described above.

아울러, 생물학적 처리반응조 내 미생물의 농도는 세포 합성으로 인하여 증가하는 바, 일정량을 폐기가 필요한데, 이로 인해 생물학적 처리 반응조 내 그래뉼 슬러지의 농도가 감소하는 문제점이 발생하였다.In addition, since the concentration of microorganisms in the biological treatment reactor increases due to cell synthesis, a certain amount needs to be discarded, which causes a problem in that the concentration of granular sludge in the biological treatment reactor decreases.

이런 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1613711호는 그래뉼 슬러지 선별장치는 슬러지를 필터링하여 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자크기가 작은 미세슬러지를 분리하는 필터링 수단을 적용하고 있다. 그러나 해당 선별장치는 밸트형태를 하고 있어 큰 면적을 차지하고 있다는 문제점이 있어서 여전히 하수처리장치에 적용이 어려웠다.In order to solve this problem, Korean Patent Registration No. 10-1613711 applies a filtering means for filtering the sludge and separating fine sludge having a smaller particle size than the aerobic granular sludge in the granular sludge sorting device. However, the sorting device has a problem in that it occupies a large area because it is in the form of a belt, so it is still difficult to apply it to a sewage treatment device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 창안된 것으로, 연속 회분식 반응조 운영시 처리비용과 설치 공간을 줄이고 생물학적 처리 반응조 내 호기성 그래뉼 슬러지의 농도 및 순도를 높이도록, 생물학적 처리 반응조로부터 배출된 그래뉼 슬러지와 부유 슬러지의 분리하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치가 부가된 하수처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to overcome the above problems, and to reduce the treatment cost and installation space when operating a continuous batch reactor and to increase the concentration and purity of the aerobic granular sludge in the biological treatment reactor, the granule sludge discharged from the biological treatment reactor Its object is to provide a sewage treatment device to which an aerobic granular sludge sorting device for separating and floating sludge is added.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태는 호기성 그래뉼 슬러지가 포함된 연속 회분식 반응조; 및 하이드로 사이클론을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치를 포함하되, 상기 하이드로 사이클론은, 슬러지를 포함한 혼합유체의 유입구; 상기 혼합유체를 각각 부유 슬러지를 포함하는 처리유체 및 호기성 그래뉼 슬러지로 분리하는 본체부; 상기 호기성 그래뉼 슬러지가 배출되는 배출부; 및 상기 부유 슬러지를 포함하는 처리유체가 배출되는 오버플로우부;를 포함하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a continuous batch type reactor containing aerobic granular sludge; and an aerobic granular sludge sorting device using a hydrocyclone, wherein the hydrocyclone includes: an inlet for a mixed fluid including sludge; a main body part which separates the mixed fluid into a treatment fluid containing suspended sludge and an aerobic granular sludge; a discharge unit through which the aerobic granular sludge is discharged; and an overflow unit through which the treatment fluid including the floating sludge is discharged.

본 발명의 다른 일 실시 형태로서, 상기 하이드로 사이클론 본체부의 긴 직경 대비 본체부의 길이의 비율이 1 : 2 내지 1 : 3인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device is provided, wherein the ratio of the length of the main body to the long diameter of the hydrocyclone main body is 1: 2 to 1: 3.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 하이드로 사이클론 본체부의 상부에 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, there is provided a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that a filter part is included on the upper part of the hydro cyclone main body part.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 하이드로 사이클론은 필터부의 막힘 현상을 제거하기 위하여 에어 또는 물을 분사하는 역세노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, the hydrocyclone includes a backwash nozzle for spraying air or water to remove clogging of the filter unit. Provide a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device do.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 하이드로 사이클론을 통해 선별되는 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경은 0.2 내지 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, an average diameter of the aerobic granular sludge sorted through the hydrocyclone is 0.2 to 0.5 mm, and an aerobic granular sludge sorting device is provided.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 하이드로 사이클론 내에 유입되는 혼합유체의 유입속도는 0.1 내지 0.5m/s 인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device is provided, wherein the flow rate of the mixed fluid flowing into the hydrocyclone is 0.1 to 0.5 m/s.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 하이드로 사이클론 본체부 내의 압력은 0.1 내지 0.5bar 으로 조절되는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, there is provided a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the pressure in the hydrocyclone main body is adjusted to 0.1 to 0.5 bar.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 회분식 반응조에서의 하수처리 시간이 4 내지 8 시간인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, there is provided a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the sewage treatment time in the batch reactor is 4 to 8 hours.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 회분식 반응조의 용량과 하이드로 사이클론의 본체부 용량의 비율이 1 : 150 내지 1 : 250 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치를 제공한다.As another embodiment of the present invention, a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the ratio of the capacity of the batch reactor to the capacity of the main body of the hydrocyclone is 1: 150 to 1: 250 to provide.

본 발명에 의하면 호기성 그래뉼 슬러지를 연속 회분식 반응조 내에 접종시킴으로써, 유입원수에 포함되어 있는 유기물 및 영양물질 농도 조건에서 미생물 유실없이 장기간 운전이 가능하며, 안정적인 처리효율을 달성할 수 있다. According to the present invention, by inoculating aerobic granular sludge into a continuous batch reactor, long-term operation is possible without loss of microorganisms under the concentration conditions of organic matter and nutrients contained in the influent source water, and stable treatment efficiency can be achieved.

또한, 하이드로 사이클론을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치는 생물학적 처리반응조에서 배출된 반응액을 하이드로 사이클론에 유입하여 회전력을 통해 미세 슬러지와 호기성 그래뉼 슬러지를 분리한다. In addition, the aerobic granular sludge sorting device using a hydrocyclone introduces the reaction liquid discharged from the biological treatment reaction tank into the hydrocyclone to separate fine sludge and aerobic granular sludge through rotational force.

본 발명의 하수처리장치는 상기 하이드로 사이클론을 통해, 미세 슬러지인 부유 슬러지만을 폐기하여 입자가 큰 호기성 그래뉼 슬러지의 비율을 높게 유지시킴으로써, 하폐수 처리 효율을 높이는 효과를 가진다.The sewage treatment apparatus of the present invention has an effect of increasing the efficiency of wastewater treatment by disposing of only fine sludge, floating sludge, and maintaining a high proportion of aerobic granular sludge having large particles through the hydrocyclone.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체적인 하수처리장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로 사이클론의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로 사이클론의 필터장치와 관련된 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치의 운전에 대한 COD 농도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치의 운전에 대한 T-N 농도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치의 운전에 대한 MLSS, AGS 농도를 나타낸 그래프이다.1 is a view showing an overall sewage treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the structure of a hydrocyclone according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a specific configuration related to a filter device of a hydrocyclone according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the COD concentration in operation of a sewage treatment system using aerobic granular sludge according to the present invention.
5 is a graph showing the TN concentration in operation of a sewage treatment system using aerobic granular sludge according to the present invention.
6 is a graph showing MLSS and AGS concentrations for operation of a sewage treatment system using aerobic granular sludge according to the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various forms and various changes may be applied. However, the description of the present embodiments is provided to complete the disclosure of the present invention, and to completely inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs.

본 발명은 호기성 그래뉼 슬러지 기반 친환경 하수처리장치(10)에 관한 발명으로서, 상기 하수처리장치를 통해 하수에 존재하는 유기물 및 암모니아성 질소등을 효율적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an eco-friendly sewage treatment device (10) based on aerobic granular sludge, and is characterized by efficiently removing organic matter and ammonia nitrogen present in sewage through the sewage treatment device.

도 1은 본 발명의 하수처리장치(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하수처리장치내로 유입된 하수는 균등조(100)로 이송되며, 이후 연속 회분식 반응조(200)로 유입되어 화학적 반응을 통해 여과반응을 거친 후 방출된다.1 is a diagram schematically showing a sewage treatment device 10 of the present invention. As shown in FIG. 1, the sewage flowing into the sewage treatment system is transferred to the equalization tank 100, and then flows into the continuous batch reaction tank 200, undergoes a filtration reaction through a chemical reaction, and then is discharged.

한편, 균등조에 이송되기 전에 최초짐전지에서 침전되는 과정이 추가될 수도 있다. 상기 최초침전지는 하수내의 부유성 물질을 제거하는 장치로서, 상기 침전반응을 통해 부유성 물질을 침전시켜 물리적으로 제거한다. On the other hand, a process of settling in the first load cell before being transferred to the equalization tank may be added. The first sedimentation tank is a device for removing suspended matter in sewage, and physically removes the suspended matter by precipitating through the precipitation reaction.

이 후, 물리적 여과공정을 거친 하수는 균등조(100)로 유입되며 균등조(100)에서는 유입유량과 농도를 균등화하는 작업이 진행된다.Thereafter, the sewage that has undergone the physical filtration process flows into the equalization tank 100, and in the equalization tank 100, an operation to equalize the inflow flow rate and concentration proceeds.

핵심적인 여과공정이 일어나는 것은 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 생물학적 처리 반응조인 연속 회분식 반응조(200) (SBR tank)이다.The key filtration process takes place in the continuous batch reactor 200 (SBR tank), which is a biological treatment reactor injected with aerobic granular sludge.

상기 반응조(200)에서는 반응조 내부에 충진된 호기성 그래뉼 슬러지를 활용하여 무산소 조건에서 탈질반응, 포기 조건에서 질산화 반응을 반복적으로 수행한다. 상기 반응을 통해 유입내 하수의 유기물, 질소를 제거할 수 있다.In the reactor 200, the aerobic granular sludge filled inside the reactor is used to repeatedly perform a denitrification reaction under anoxic conditions and a nitrification reaction under aeration conditions. Through the above reaction, it is possible to remove organic matter and nitrogen from sewage in the inflow.

한편, 본 발명의 반응조(200)에서의 하수 처리 시간은 4 내지 8시간으로 조절되는 것이 바람직하다. On the other hand, the sewage treatment time in the reaction tank 200 of the present invention is preferably adjusted to 4 to 8 hours.

반응조에서의 처리 시간이 상기 시간보다 짧게 이루어질 경우, 불순물에 대한 충분한 제거 효율을 달성할 수 없으며, 반대로 처리 시간이 상기 범위보다 길게 진행된다 하여도 제거 효율이 상승하지 않는 반면 처리 공정이 지나치게 길게 이루어져, 공정효율을 떨어뜨릴 수 있는 바, 바람직하지 않다.If the treatment time in the reaction tank is shorter than the above time, sufficient removal efficiency for impurities cannot be achieved, and conversely, even if the treatment time is longer than the above range, the removal efficiency does not increase, whereas the treatment process is made too long. , which may decrease process efficiency, which is not preferable.

상기 반응조 내의 활성 슬러지의 양은 2,500 내지 4,000으로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 활성 슬러지의 양이 지나치게 많아질 경우, 반응조 바닥에 침전되어 오히려 하수내에 오염물질이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않으며, 반대로 지나치게 적게 투입될 경우, 충분한 하수처리 효율을 확보하지 못하는 바, 바람직하지 않다.The amount of activated sludge in the reactor is preferably adjusted to 2,500 to 4,000. If the amount of the activated sludge is excessively large, it is undesirable because it precipitates at the bottom of the reaction tank and contaminants may be generated in the sewage.

전체 활성 슬러지 대비 호기성 그래뉼 슬러지의 양은 85% 이상으로 구성되는 것이 바람직하며, 호기성 그래뉼 슬러지의 함량이 높을 수록, 최적의 효율을 발휘할 수 있는 바, 후술한 하이드로 사이클론 장치를 통해서 호기성 그래뉼 슬러지만을 선별하여 사용하는 것이 바람직하다.The amount of aerobic granular sludge relative to the total activated sludge is preferably composed of 85% or more, and the higher the content of aerobic granular sludge, the more optimal efficiency can be achieved. It is preferable to use

본 발명에서 사용되는 호기성 그래뉼 슬러지는 하수처리장에서 다양한 탄소원과 단백질과 같은 호기성 미생물들의 생화학적인 특성에 따라 그래뉼의 모양과 색 등 물리적인 형태가 형성된다.The aerobic granular sludge used in the present invention is formed in a physical form such as the shape and color of granules according to the biochemical characteristics of aerobic microorganisms such as various carbon sources and proteins in a sewage treatment plant.

이때 호기성 그래뉼화 과정은 생물학적, 물리학적, 화학적 현상을 포함하는 미생물간의 상호 작용을 수반한다. 이러한 호기성 그래뉼 슬러지는 고가의 담체, 회전체 등의 생물막없이 생물학적, 물리적, 화학적 요인등에 의해서 활성 슬러지에 함유된 호기성 미생물들이 서로 자가고정화 현상을 나타내며 서로 뭉치면서 그래뉼화되어 형성된다.At this time, the aerobic granulation process involves interactions between microorganisms including biological, physical and chemical phenomena. Such aerobic granular sludge is formed by aerobic microorganisms contained in the activated sludge exhibiting a self-fixation phenomenon and agglomeration into granules by biological, physical, and chemical factors without expensive carriers or biofilms such as rotating bodies.

상기 미생물의 경우, 다양한 박테리아 종으로 구성된 고밀도의 미생물 군집체로 구성될 수 있으며, 구체적으로 상기 미생물은 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로코커스(Nitrococcus), 할로모나스(Halomonas), 로도할로박터(rhodohalobacter), 파라로도박터(Pararhodobacter), 마리노스피릴럼(Marinospirillum), 트루에페라(Trueper), 펠라기박테리엄(Pelagibacterium), 등과 같은 호기성 또는 통성 혐기성 미생물을 포함할 수 있다.In the case of the microorganism, it may be composed of a high-density microbial community composed of various bacterial species, specifically, the microorganism is Nitrosomonas, Nitrococcus, Halomonas, Rhodohalobacter ), Pararhodobacter, Marinospirillum, Trueper, Pelagibacterium, and the like.

위와 같이 구성된 호기성 그래뉼 슬러지는 이미 그래뉼화된 상태로 반응조 내에 주입되므로, 전체적인 하수처리 공정상에서 고농도의 미생물 상태를 유지할 수 있으며, 유기물 충격부하에도 강한 저항성을 유지할 수 있는 바, 하수처리 효율을 크게 향상시킬 수 있다.Since the aerobic granular sludge configured as above is injected into the reaction tank in an already granulated state, it is possible to maintain a high concentration of microorganisms in the entire sewage treatment process, and to maintain strong resistance to organic shock loads, greatly improving sewage treatment efficiency can make it

한편, 하수처리 공정 진행시, 시간이 지남에 따라 점차적으로 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 미세 부유슬러지가 발생하게 된다. 이러한 부유슬러지로 인해 호기성 그래뉼 슬러지의 순도가 떨어지게 되면, 전체적인 여과공정의 효율이 낮아지게 되는 바, 부유슬러지를 제거하고, 호기성 그래뉼 슬러지만 선택적으로 재사용함으로써 호기성 그래뉼 슬러지의 효율을 높이는 것이 바람직하다.On the other hand, during the sewage treatment process, fine suspended sludge having smaller particles than aerobic granular sludge is gradually generated over time. If the purity of the aerobic granular sludge is lowered due to the floating sludge, the efficiency of the overall filtration process is lowered. Therefore, it is preferable to increase the efficiency of the aerobic granular sludge by removing the floating sludge and selectively reusing only the aerobic granular sludge.

상기 호기성 그래뉼 슬러지는 일반적인 미생물 입자와 달리, 상대적으로 큰 크기로 형성되므로, 부유슬러지와의 크기 차이를 활용하여 보다 용이하게 호기성 그래뉼 슬러지만 선별하는 공정을 진행할 수 있다.Since the aerobic granular sludge is formed in a relatively large size, unlike general microbial particles, the process of selecting only the aerobic granular sludge can be more easily performed by utilizing the size difference from the floating sludge.

구체적으로, 상기 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경은 0.2 ~ 0.5mm인 것이 바람직하다. Specifically, the average diameter of the aerobic granular sludge is preferably 0.2 to 0.5 mm.

하수처리에 있어서, 질산화, 탈질화, 인 배출 등의 반응은 산소의 농도가 일정수준 이상 제공되어야 진행될 수 있다. 따라서, 호기성 그래뉼 슬러지 하나에서 상기 모든 반응이 가능하도록 하기 위해서 호기성 그래뉼 슬러지 내에 충분한 산소 농도가 갖춰질 수 있어야 하며, 이를 위해서 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경은 최소 0.2mm 이상의 크기로 구성되어야 한다.In sewage treatment, reactions such as nitrification, denitrification, and phosphorus release can proceed only when the concentration of oxygen is provided above a certain level. Therefore, in order to enable all of the above reactions in one aerobic granular sludge, a sufficient oxygen concentration must be provided in the aerobic granular sludge, and for this purpose, the average diameter of the aerobic granular sludge must be at least 0.2 mm or more.

반면, 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경이 0.5 mm를 초과하는 경우에는 호기성 그래뉼 슬러지가 하수처리장치 내에서 원활히 유동하지 못하고 반응조 바닥에 침전되어서 유기물 및 질소 처리효율이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않다. 하수처리 환경의 최적화를 위해서는 상기 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경이 0.2 ~ 0.4mm인 입자가 전체 입자의 80%를 상회하는 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, when the average diameter of the aerobic granular sludge exceeds 0.5 mm, the aerobic granular sludge does not flow smoothly in the sewage treatment device and is precipitated at the bottom of the reaction tank, which is not preferable because organic matter and nitrogen treatment efficiency may decrease. In order to optimize the sewage treatment environment, it is more preferable that the particles having an average diameter of 0.2 to 0.4 mm of the aerobic granular sludge account for more than 80% of the total particles.

상기 호기성 그래뉼 슬러지와 대응되는 부유슬러지는 다양한 크기로 형성될 수 있다. 다만, 앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 호기성 그래뉼 슬러지로 사용되기 위해서는 최소 0.2mm 이상의 크기를 가져야 하는 바, 본 발명에서는 0.2mm 이하의 크기로 형성된 슬러지를 모두 부유슬러지로 정의하고 있다. The floating sludge corresponding to the aerobic granular sludge may be formed in various sizes. However, as described above, in order to be used as the aerobic granular sludge of the present invention, it must have a size of at least 0.2 mm or more, and in the present invention, all sludge formed to a size of 0.2 mm or less is defined as floating sludge.

위와 같은 크기적 차이 및 이로 인한 비중차이를 활용하여 부유슬러지와 호기성 그래뉼 슬러지를 분리할 수 있다.Floating sludge and aerobic granular sludge can be separated by utilizing the above difference in size and the resulting difference in specific gravity.

한편, 위와 같은 크기적 특성 이외에도, 위와 같이 제조된 호기성 그래뉼 슬러지와 부유성 슬러지는 현미경으로 확연한 구별이 가능하다. 본 발명의 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 슬러지 내의 미생물이 만드는 바이오 폴리머로 구성되어 표면이 매끄러운 구형의 형태로 형성된다. 반면, 부유성 슬러지는 일정한 형태를 지니지 못하고 불규칙한 형태로 이루어지는 바, 형태적 차이를 통해서도 호기성 그래뉼 슬러지와 부유슬러지를 구별할 수 있다.On the other hand, in addition to the above size characteristics, the aerobic granular sludge and the floating sludge prepared as above can be clearly distinguished under a microscope. In the case of the aerobic granular sludge of the present invention, it is composed of biopolymers produced by microorganisms in the sludge and is formed in a spherical shape with a smooth surface. On the other hand, since suspended sludge does not have a fixed shape and is irregular, it is possible to distinguish between aerobic granular sludge and floating sludge through a difference in shape.

본 발명의 하수처리장치(10)는 위와 같은 호기성 그래뉼 슬러지와 부유성 슬러지를 분리하여 호기성 그래뉼 슬러지만을 재사용하기 위해, 하이드로 사이클론(400)을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치를 포함할 수 있다.The sewage treatment device 10 of the present invention may include an aerobic granular sludge sorting device using a hydro cyclone 400 to separate aerobic granular sludge and floating sludge and reuse only the aerobic granular sludge.

구체적으로, 본 발명에서는 연속 회분식 반응조(200)의 정치시간 중 호기성 그래뉼 슬러지를 포함하여 침강된 슬러지를 호기성 그래뉼 슬러지 선별장치인 하이드록 사이클론(400)에 유입시켜, 0.2 ~ 0.5mm의 직경을 갖는 호기성 그래뉼 슬러지만을 다시 연속 회분식 반응조(200)로 반송시키는 선별작업을 통해 반응조 내의 호기성 그래뉼 슬러지의 순도를 높임으로써 오염원 처리효율을 증대시킬 수 있다.Specifically, in the present invention, sedimented sludge including aerobic granular sludge during the standing time of the continuous batch reactor 200 is introduced into the hydroxy cyclone 400, which is an aerobic granular sludge sorting device, and has a diameter of 0.2 to 0.5 mm Contaminant treatment efficiency can be increased by increasing the purity of the aerobic granular sludge in the reactor through the sorting operation of returning only the aerobic granular sludge back to the continuous batch type reactor 200.

한편, 일반적인 하이드로 사이클론을 활용하여 하수처리 장치를 구성할 경우, 소요면적이 감소하고, 소비전력이 감소하는 장점이 있지만 기존의 밸트형 선별 분리기에 비해 호기성 그래뉼 슬러지 선별 효율이 크게 감소하는 문제가 있었다. 이에 본 발명에서는 하수처리용 호기성 그래뉼 슬러지 선별에 최적화된 하이드로 사이클론을 개발하여 위와 같은 문제를 해결하였다.On the other hand, when constructing a sewage treatment device using a general hydrocyclone, there is an advantage in that the required area is reduced and the power consumption is reduced, but there is a problem in that the aerobic granular sludge sorting efficiency is greatly reduced compared to the existing belt-type sorting separator. Accordingly, the present invention solved the above problems by developing a hydrocyclone optimized for sorting aerobic granular sludge for sewage treatment.

본 발명의 주요 특징부에 해당되는 하이드로 사이클론(400)을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다. The aerobic granular sludge sorting device using the hydrocyclone 400, which is the main feature of the present invention, is configured as shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 하이드로 사이클론 장치(400)는 슬러지를 포함하는 혼합유체가 유입되는 유입구(410), 상기 혼합유체를 원심력을 통해 호기성 그래뉼 슬러지와 부유 슬러지를 분리하는 본체부(420), 분리 공정을 거친 적정크기의 호기성 그래뉼 슬러지가 배출되는 배출부(440), 부유 슬러지 및 그 밖의 유체가 배출되는 오버플로우부(430)를 포함하도록 구성된다.As shown in FIG. 2, the hydrocyclone device 400 of the present invention includes an inlet 410 into which a mixed fluid containing sludge flows, and a main body portion that separates the mixed fluid from aerobic granular sludge and floating sludge through centrifugal force ( 420), a discharge unit 440 through which the aerobic granular sludge of an appropriate size that has undergone the separation process is discharged, and an overflow unit 430 through which floating sludge and other fluids are discharged.

상기 유입구(410)를 통해 유입되는 혼합유체는 생물학적 처리반응조 내의 반응액으로 구성되며, 이는 일정 시간 침전을 통해 상등수와 분리된 호기성 그래뉼 슬러지를 포함한 것을 의미할 수 있고, 침전시키지 않은 상태인 호기성 그래뉼 슬러지 및 상등수의 혼합형태를 의미할 수도 있다. The mixed fluid introduced through the inlet 410 is composed of the reaction liquid in the biological treatment reaction tank, which may mean that it includes aerobic granular sludge separated from the supernatant through settling for a certain period of time, and aerobic granules in a non-precipitated state It can also mean a mixture of sludge and supernatant.

즉, 상기 혼합유체는 생물학적 처리반응조에서 무산소 조건하에서 진행되는 탈질반응 및 포기 조건하에서 진행되는 질산화 반응을 반복적으로 거친 후, 유입 하수 내의 유기물, 질소를 제거한 침전단계 수행 이전의 반응조 내의 반응액뿐만 아니라, 침전단계 이후 상등수가 분리된 호기성 그래뉼 슬러지 함유 슬러지층을 의미할 수도 있다. That is, the mixed fluid repeatedly undergoes a denitrification reaction under anoxic conditions and a nitrification reaction under aeration conditions in a biological treatment reaction tank, and then not only the reaction liquid in the reaction tank before the precipitation step of removing organic matters and nitrogen from the inflow sewage, but also , it may mean the sludge layer containing aerobic granular sludge from which the supernatant was separated after the settling step.

위와 같이 유입구(410)로 유입된 혼합유체는 본체부(420)를 통해 0.2 내지 0.5mm의 직경을 갖는 호기성 그래뉼 슬러지와 그 밖의 부유슬러지를 포함하는 처리유체 등으로 분리된다. As described above, the mixed fluid introduced into the inlet 410 is separated through the main body 420 into an aerobic granular sludge having a diameter of 0.2 to 0.5 mm and a processing fluid including other suspended sludge.

본체부(420)에서는 원심력을 이용한 분리공정이 일어난다. In the main body 420, a separation process using centrifugal force occurs.

구체적으로, 본체부(420)는 양 말단이 개방된 원추형태로 구성되며, 유입구(410)로 유입된 혼합유체는 본체부 내부를 회전하며 하강한다. 상기 혼합유체는 유입구(410)로부터 유입되는 초기 유속을 가지고 상기 본체부(420) 내부에서 회전하게 되는데, 이에 따라 원심력에 의해 상대적으로 비중이 큰 호기성 그래뉼 슬러지는 본체부(420)의 벽 방향으로 밀려나게 되고, 상대적으로 비중이 낮은 부유 슬러지 및 그 밖의 처리유체는 본체부(420)의 중앙부에 머무르게 된다.Specifically, the body portion 420 is configured in a conical shape with both ends open, and the mixed fluid introduced into the inlet 410 rotates and descends inside the body portion. The mixed fluid has an initial flow rate introduced from the inlet 410 and rotates inside the body portion 420. Accordingly, aerobic granular sludge having a relatively high specific gravity by centrifugal force moves toward the wall of the body portion 420. It is pushed out, and the floating sludge and other treatment fluids having a relatively low specific gravity stay in the central part of the body part 420.

이 때, 상기 본체부(420)의 벽에 밀려난 호기성 그래뉼 슬러지는 본체부의 하단 방향으로 하강하여, 상기 본체부(420)의 하단에 형성된 배출부(440)를 통해 외부로 배출되게 된다. 반면, 본체부(420)의 중앙부에 머무르게 된 부유 슬러지 및 처리유체는 상승하여, 상기 본체부(420)의 상단에 형성된 오버플로우부를 통해 외부로 배출되게 된다.At this time, the aerobic granular sludge pushed against the wall of the body portion 420 descends toward the lower end of the body portion and is discharged to the outside through the discharge portion 440 formed at the lower end of the body portion 420. On the other hand, the floating sludge and the treatment fluid staying in the central part of the main body part 420 rise and are discharged to the outside through the overflow part formed at the upper end of the main body part 420 .

상기 하이드로 사이클론은 하루에 5 내지 7번 구동되는 것이 바람직하며, 8 내지 15분 동안 구동되는 것이 바람직하다.The hydrocyclone is preferably driven 5 to 7 times a day, preferably for 8 to 15 minutes.

위와 같은 구동을 통해 하루에 약 1.5m3의 유량을 처리할 수 있으며, 통상적으로 상기 오버플로우부를 통해 하루에 유출되는 부유 슬러지는 약 2.55kg으로 측정되었다.Through the above driving, a flow rate of about 1.5 m 3 per day can be processed, and the floating sludge discharged through the overflow part per day is usually about 2.55 kg.

하루에 구동되는 횟수가 지나치게 많아질 경우, 하이드로 사이클론 장치에 부하가 발생하여, 지속적인 사용시 호기성 그래뉼 슬러지 선별효율이 감소하는 문제가 발생할 수 있으며, 구동횟수가 지나치게 적어질 경우, 반응조 내의 호기성 그래뉼 슬러지를 충분히 선별하지 못하여, 하수처리 효율이 감소할 수 있다.If the number of operations per day is too high, a load is generated on the hydrocyclone device, which may cause a problem in that the aerobic granular sludge sorting efficiency decreases during continuous use. Insufficient screening can reduce sewage treatment efficiency.

상기 배출부(440)를 통해 배출된 호기성 그래뉼 슬러지는 다시 반응조로 이송되어, 재사용될 수 있고, 오버플로우부를 통해 이송된 부유 슬러지 및 처리유체는 저류조로 이송후 외부로 폐기되도록 구성될 수 있다.The aerobic granular sludge discharged through the discharge unit 440 may be transported back to the reaction tank and reused, and the floating sludge and treatment fluid transported through the overflow unit may be transported to a storage tank and then discarded to the outside.

한편, 본 발명의 하이드로 사이클론은 부가적으로 필터부(425)를 포함하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the hydrocyclone of the present invention may be configured to additionally include a filter unit 425.

상기 필터부(425)는 본체부(420)의 최상단에 위치하여, 유입구(410)로 유입된 혼합유체를 1차적으로 필터링하는 역할을 수행한다. The filter unit 425 is located at the top of the body unit 420 and serves to primarily filter the mixed fluid flowing into the inlet 410 .

상기 필터부(425)를 통해 원하는 사이즈보다 크게 형성된 고형입자들을 걸러낼 수 있다. 이 후, 본체부(420)상에서 원심력을 활용한 분리작업을 통해 원하는 사이즈 보다 작은 부유 슬러지와 처리유체를 걸러낼 수 있는 바, 이러한 방식을 통해 본 발명에서는 원하는 사이즈의 호기성 그래뉼 슬러지만을 선택적으로 분리해 낼 수 있다.Through the filter unit 425, solid particles larger than a desired size may be filtered out. Thereafter, through a separation operation using centrifugal force on the body part 420, it is possible to filter out the suspended sludge and the treatment fluid smaller than the desired size. Through this method, in the present invention, only the aerobic granular sludge of the desired size is selectively separated You can do it.

필터부의 공극은 0.3 내지 0.5mm로 형성되는 것이 바람직하며, 0.35 내지 0.55mm로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.The air gap of the filter unit is preferably formed to be 0.3 to 0.5 mm, and more preferably to be formed to be 0.35 to 0.55 mm.

필터부의 공극이 0.3 미만으로 형성될 경우, 미생물로 인해 발생하는 체외고분자 물질으로 인해 공극이 막히는 현상이 발생하는 바, 부유슬러지와 호기성 그래뉼 슬러지가 효과적으로 분리되지 않는다.When the pore size of the filter unit is less than 0.3, the pores are clogged with extracorporeal polymers generated by microorganisms, and the suspended sludge and aerobic granular sludge are not effectively separated.

반면, 필터부의 공극이 0.6mm 보다 크게 형성될 경우, 대부분의 슬러지 입자들이 선별되지 못하고 유출되는 현상이 발생하는 바, 사실상 필터부로서의 기능을 달성하지 못하였다.On the other hand, when the air gap of the filter part is formed larger than 0.6 mm, most of the sludge particles are not sorted and flow out, so the function as a filter part is not achieved.

한편, 상기 필터부(425)의 원활한 작동을 위하여 본 발명의 하이드로 사이클론(400)은 부수적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다.Meanwhile, for smooth operation of the filter unit 425, the hydrocyclone 400 of the present invention may additionally include additional components.

구체적으로, 반복적인 분리공정이 진행됨에 따라, 필터부(425)상에 고형입자들이 적체되어 필터가 막히는 현상이 발생할 수 있는 바, 이러한 막힘 현상을 제거하기 위한 구성이 추가될 수 있다.Specifically, as the repetitive separation process proceeds, solid particles may accumulate on the filter unit 425 to clog the filter, and a configuration for removing this clogging may be added.

상기 막힘 현상은 에어를 이용하여 해결할 수도 있고, 물을 이용하여 해결할 수도 있다. The clogging may be solved using air or water.

에어와 물은 각각 에어역세밸브(454) 및 물 역세밸브(455)를 열거나 닫음으로써, 조절될 수 있으며, 역세노즐(459)을 통해 필터방향으로 분사될 수 있다.Air and water can be regulated by opening or closing the air back-flushing valve 454 and the water back-flushing valve 455, respectively, and can be sprayed toward the filter through the back-flushing nozzle 459.

한편, 상기 에어 또는 물이 본체부(420)내로 유입되어 슬러지를 포함한 혼합유체와 혼합될 경우, 본체부(420)내에 불필요한 압력이 생성되어, 분리작업을 저해할 수 있는 바, 에어 또는 물을 이용한 필터 막힘 제거 공정은 본체부(420)를 활용한 분리작업이 진행되지 않을 때 개별적으로 진행하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the air or water is introduced into the main body 420 and mixed with a mixed fluid including sludge, unnecessary pressure is generated in the main body 420, which can hinder the separation operation. The used filter clogging removal process is preferably performed individually when the separation operation using the main body 420 does not proceed.

위와 같이, 분리공정과 필터 막힘 제거 공정을 개별적으로 진행하기 위해서, 역세노즐(459)과 역세밸브(454,455) 사이에, 별도의 솔레노이드 밸브(451)를 두어 추가적인 안정성을 도모할 수 있다.As described above, in order to separately perform the separation process and the filter clogging removal process, additional stability may be achieved by placing a separate solenoid valve 451 between the back-flushing nozzle 459 and the back-flushing valves 454 and 455.

한편, 물을 이용한 막힘 해결 작업을 위해서는 별도의 역세펌프(452), 오버 드레인배관(457), 역세 보충수통(458)등이 마련되는 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable to provide a separate backwashing pump 452, an over drain pipe 457, and a backwashing replenishment water container 458 for clogging using water.

상기 역세 보충수통(458)은 물을 보충해주는 역할을 함과 동시에, 하이드로 사이클론의 외부하우징 역할을 수행할 수 있으며, 상기 역세 보충수통(458)에서 제공된 물은 역세펌프(452)를 통해 역세배관(453)을 따라 역세노즐(459)방향으로 이동하게 된다.The backwash replenishment water container 458 serves to replenish water and at the same time serves as an external housing for the hydro cyclone. It moves in the direction of the backwash nozzle 459 along 453.

한편, 드레인배관 및 오버 드레인배관은 하이드로 사이클론 내부에 축적되는 찌꺼기를 제거하는 역할을 수행할 수 있다.Meanwhile, the drain pipe and the over drain pipe may serve to remove debris accumulated in the hydrocyclone.

본 발명 하이드로 사이클론(400)은 호기성 그래뉼 슬러지만을 선별적으로 분리하기 위하여, 원추형상을 이루는 본체부의 긴쪽 직경 대비 본체부의 길이가 1 : 2 내지 1 : 3의 비율로 형성되는 것이 바람직하며, 1 : 2.25 내지 1 : 2.75의 비율로 형성되는 것이 가장 바람직하다.In the hydrocyclone 400 of the present invention, in order to selectively separate only aerobic granular sludge, it is preferable that the length of the conical main body to the long diameter of the main body is formed in a ratio of 1: 2 to 1: 3, and 1: It is most preferably formed in a ratio of 2.25 to 1: 2.75.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 평균직경이 0.2 ~ 0.5mm로 형성된 것이 사용하기에 가장 적합하다. 이러한 크기의 그래뉼 슬러지를 선별하기 위해서는 본체부(420)의 직경대비 본체부 길이의 비를 적절하게 설정하는 것이 매우 중요하다.As described above, in the case of the aerobic granular sludge of the present invention, one having an average diameter of 0.2 to 0.5 mm is most suitable for use. In order to select granular sludge of this size, it is very important to appropriately set the ratio of the length of the body portion 420 to the diameter of the body portion 420.

상기 본체부의 직경대비 본체부 길이의 비에 따라, 본체부 내부로 유입된 혼합유체의 회전속도가 달라질 수 있다.Depending on the ratio of the length of the main body to the diameter of the main body, the rotational speed of the mixed fluid introduced into the main body may vary.

만약, 본체부(420)의 길이가 상기 비율보다 짧게 형성될 경우, 회전속도가 지나치게 낮아지게 되므로, 충분한 원심력이 발생하지 않게 되며, 이로 인해 분리능이 떨어져서 원하는 크기의 호기성 그래뉼 슬러지를 선별할 수 없다. 반대로 본체부(420)의 길이가 상기 비율보다 길게 형성될 경우, 회전속도가 지나치게 빨라짐에 따라, 호기성 그래뉼 슬러지가 부숴지거나, 배출구의 구멍이 막히는 현상이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.If the length of the body portion 420 is shorter than the above ratio, the rotational speed is too low, so that sufficient centrifugal force is not generated, and as a result, the separation ability is poor, making it impossible to sort aerobic granular sludge of a desired size. . Conversely, when the length of the body portion 420 is longer than the above ratio, it is undesirable because the aerobic granular sludge may be crushed or the hole in the outlet may be clogged as the rotational speed is excessively fast.

따라서, 원하는 호기성 그래뉼 슬러지만을 선별하면서도, 상기 호기성 그래뉼 슬러지가 부숴지는 현상 및 배출구가 막히는 현상을 방지하기 위해서는 본체부의 긴쪽 직경 대비 본체부의 길이가 1 : 2 내지 1 : 3의 비율로 형성되는 것이 바람직하며, 1 : 2.25 내지 1 : 2.75의 비율로 형성되는 것이 가장 바람직하다.Therefore, while selecting only the desired aerobic granular sludge, in order to prevent the aerobic granular sludge from being crushed and the outlet being clogged, the length of the main body to the long diameter of the main body is preferably formed in a ratio of 1: 2 to 1: 3 And, it is most preferably formed in a ratio of 1: 2.25 to 1: 2.75.

한편, 본 발명 하이드로 사이클론에는 압력계가 포함될 수 있다. 상기 압력계를 통해 본체부 내부의 압력을 측정하여, 내부의 압력이 적절하게 유지되고 있는지 모니터링 작업을 진행할 수 있다. Meanwhile, the hydrocyclone of the present invention may include a pressure gauge. By measuring the pressure inside the main body through the pressure gauge, it is possible to monitor whether the pressure inside is properly maintained.

하이드로 사이클론의 본체부(420) 내부 압력은 0.1 내지 0.5 bar, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.35 bar로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 압력보다 압력이 높게 형성될 경우, 내부의 호기성 그래뉼 슬러지가 부숴지는 현상이 발생할 수 있고, 반대로 압력이 지나치게 낮을 경우, 분리효율이 낮아질 수 있는 바, 바람직하지 않다. The internal pressure of the main body 420 of the hydrocyclone is preferably adjusted to 0.1 to 0.5 bar, more preferably 0.25 to 0.35 bar. When the pressure is higher than the above pressure, the internal aerobic granular sludge may be crushed, and conversely, when the pressure is too low, the separation efficiency may be lowered, which is not preferable.

상기 본체부(420) 내부의 압력은 온전히 유입되는 혼합유체의 유입량 및 유입속도에 의해 결정되고, 다른 요인들로 인해 압력이 변화하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.The pressure inside the body part 420 is determined by the inflow amount and the inflow speed of the mixed fluid that is completely introduced, and it is preferable that the pressure is not changed due to other factors.

따라서 본체부(420) 내부의 압력을 0.1 내지 0.5 bar로 조절하기 위해서, 유입구(410)로 유입되는 혼합유체의 유입속도는 0.1 내지 0.5m/s, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25m/s로 조절되고, 본체부(420)의 용량은 0.1 내지 0.13m3로 조절되는 것이 바람직하다. Therefore, in order to adjust the pressure inside the body part 420 to 0.1 to 0.5 bar, the inflow speed of the mixed fluid flowing into the inlet 410 is 0.1 to 0.5 m/s, more preferably 0.15 to 0.25 m/s. Adjusted, the capacity of the body portion 420 is preferably adjusted to 0.1 to 0.13m 3 .

한편, 위에서 설명한 바와 같은 막힘 현상 제거를 위한 구성 및 본체부(420) 내의 압력조절은 제어부(450)를 통해서 진행될 수 있다.On the other hand, configuration for removing clogging and adjusting pressure in the main body 420 as described above may be performed through the controller 450 .

제어부(450)는 상기 막힘 현상 제거 및 압력조절 뿐만 아니라, 침전부, 교반기 운영, 폭기 운영 및 슬러지가 하이드로 사이클론으로 유입되는 펌프의 운영시간과 같은 반응전반의 과정을 설정값에 따라 제어함으로서, 기기가 자동적으로 공정을 수행할 수 있게끔 한다.The control unit 450 not only removes the clogging phenomenon and regulates the pressure, but also controls the overall reaction process such as the operation time of the sedimentation unit, agitator operation, aeration operation, and the pump for sludge flowing into the hydrocyclone according to the set value, allows the process to be performed automatically.

위와 같이 하이드로 사이클론(400)을 이용하여 분리공정을 진행할 경우, 종래의 분리장치를 활용하여 하수처리장치를 구성하는 것에 비하여, 사용면적이 적어져서 기존 하수처리 장치에 쉽게 적용할 수 있으며, 소비전력 역시 감소시킬 수 있어 경제적으로도 우수한 효과를 거둘 수 있다.As described above, when the separation process is performed using the hydro cyclone 400, compared to constructing a sewage treatment device using a conventional separator, the area used is reduced and can be easily applied to the existing sewage treatment device, and power consumption is reduced. It can also be reduced, so it can achieve excellent effects economically.

아울러, 본 발명의 하이드로 사이클론(400)의 경우, 원하는 크기의 호기성 그래뉼 슬러지 선별에 최적화된 구조로 이루어지는 바, 기존의 분리장치를 사용하는 것에 비해서 높은 분리효율을 달성할 수 있어서, 우수한 성능을 나타낸다.In addition, in the case of the hydrocyclone 400 of the present invention, since it is composed of a structure optimized for sorting aerobic granular sludge of a desired size, it can achieve high separation efficiency compared to using a conventional separator, and thus exhibits excellent performance .

한편, 앞서 살펴본 바와 같이 전체적인 하수처리의 효율을 극대화하기 위하여, 본 발명의 하이드로 사이클론(400)의 가동시간은 8 내지 15분 동안 진행되는 것이 바람직하다.Meanwhile, as described above, in order to maximize the overall efficiency of sewage treatment, the operating time of the hydrocyclone 400 of the present invention is preferably 8 to 15 minutes.

만약 상기 가동시간보다 길게 운영될 경우, 하이드로 사이클론 내에 슬러지가 오래 체류함에 따라 필터가 막히는 현상이 발생될 수 있으며, 유입되는 혼합유체의 속도가 느려짐에 따라 본체부내에 발생하는 원심력이 작아져서, 슬러지의 분리효율이 감소하는 바, 바람직하지 않다.If the operating time is longer than the above operating time, the filter may be clogged as the sludge stays in the hydrocyclone for a long time, and as the speed of the inflowing mixed fluid slows down, the centrifugal force generated in the main body decreases, so that the sludge The separation efficiency of is reduced, which is not preferable.

반면, 상기 가동시간보다 짧게 운영되기 위해서는 유입되는 혼합유체의 속도를 높여야 하는데 위와 같이 운영될 경우, 본체부 내부의 압력이 지나치게 높아짐에 따라 호기성 그래뉼 슬러지가 파손될 수 있다. 만약 혼합유체의 속도를 높이지 않고, 가동시간을 짧게 하기 위해 본체부의 용량을 크게 만들 경우, 그에 따라 전체적인 하이드로 사이클론의 크기가 커지는 바, 하수처리장치를 위해 필요한 면적이 증가하여 바람직하지 않다.On the other hand, in order to operate shorter than the operating time, the speed of the inflowing mixed fluid must be increased. In the case of the above operation, the aerobic granular sludge may be damaged due to excessively high pressure inside the main body. If the capacity of the main body is increased to shorten the operation time without increasing the speed of the mixed fluid, the overall size of the hydrocyclone increases accordingly, which is undesirable because the area required for the sewage treatment device increases.

한편, 앞서 살펴본 바와 같이 본 발명의 하이드로 사이클론은 하루에 5 내지 7번 각각 8분 내지 12분 운영되는 것이 바람직한데, 위와 같은 구동을 통해 반응조 내에 축적된 슬러지를 효율적으로 분리하기 위해서는 상기 회분식 반응조의 용량과 하이드로 사이클론의 본체부 용량의 비율은 1 : 150 내지 1 : 250로 조절되는 것이 바람직하다.Meanwhile, as described above, the hydrocyclone of the present invention is preferably operated 5 to 7 times a day for 8 to 12 minutes each. In order to efficiently separate the sludge accumulated in the reaction tank through the above driving, the batch type reaction tank The ratio between the capacity and the capacity of the main body of the hydrocyclone is preferably adjusted to 1:150 to 1:250.

만약 하이드로 사이클론의 용량이 상기 범위보다 작게 이루어질 경우, 처리속도를 유지하기 위해서 하이드로 사이클론 내로 유입되는 혼합유체의 유입속도가 빨라져야 하는데, 위와 같이 유입속도가 빨라질 경우, 하이드로 사이클론의 본체부내에 지나친 압력이 형성되고, 내부 유체속도 역시 빨라짐에 따라, 충분히 여과가 진행되지 못하고 잔여물들이 호기성 그래뉼 슬러지와 섞여서 방출될 수 있다. 따라서, 상기 하이드로 사이클론의 용량은 상기 반응조의 용량 대비 1/250 이상으로 제조되는 것이 바람직하다.If the capacity of the hydro cyclone is made smaller than the above range, the inflow rate of the mixed fluid flowing into the hydro cyclone must be increased to maintain the treatment speed. As it is formed and the internal fluid velocity also increases, the filtration may not proceed sufficiently and the residue may be released mixed with the aerobic granular sludge. Therefore, it is preferable that the capacity of the hydrocyclone is 1/250 or more of the capacity of the reactor.

반면, 하이드로 사이클론의 용량이 상기 범위보다 클 경우, 효율이 증가하지 않는 것에 비해, 필요 면적이 상승하여 전체적인 기기 설치가 어려워지며 경제성이 떨어지는 바, 반응조의 용량 대비 1/150 이하로 제조되는 것이 바람직하다.On the other hand, when the capacity of the hydrocyclone is greater than the above range, the required area increases, compared to the fact that the efficiency does not increase, making it difficult to install the entire device and reducing economic feasibility. do.

이하에서는 본 발명 하이드로 사이클론으로 사용되기에 가장 적합한 조건을 도출하기 위해 진행한 시험예를 기재하였다.Hereinafter, test examples conducted to derive the most suitable conditions for use as the hydrocyclone of the present invention are described.

구체적인 시험예의 내용은 하기와 같다.Details of specific test examples are as follows.

시험예 1 : 하이드로 사이클론 본체부의 긴 직경 대비 본체부의 길이의 비율에 따른 여과효율 측정Test Example 1: Measurement of filtration efficiency according to the ratio of the length of the body to the long diameter of the hydrocyclone body

앞서 살펴본 바와 같은 본 발명의 하이드로 사이클론에 있어서, 본체부 긴 직경/본체부 길이 비율만을 달리하고 나머지 구성은 모두 동일하게 구성하여 하이드로 사이클론을 제조한 후, 상기 하이드로 사이클론 내에 호기성 그래뉼 슬러지를 포함하는 혼합유체를 0.221m/s의 유속으로 유입시켜, 10분간 여과반응을 진행하였다.As described above, in the hydrocyclone of the present invention, only the long diameter of the main body / length of the main body is different, and the rest of the configuration is identical to prepare the hydrocyclone, and then the hydrocyclone is mixed with aerobic granular sludge The fluid was introduced at a flow rate of 0.221 m/s, and a filtration reaction was performed for 10 minutes.

상기 여과공정을 거친 후에 나타나는 호기성 그래뉼 슬러지의 선별 비율은 하기 표에 기재된 바와 같다.The selection ratio of the aerobic granular sludge appearing after the filtration process is as shown in the table below.

하기 표 1의 결과값을 통해 알 수 있듯이, 본체부의 긴 직경 대비 본체부의 길이의 비율이 2 내지 3, 더욱 바람직하게는 2.25 내지 2.75로 형성될 경우, 높은 효율로 호기성 그래뉼 슬러지를 선별할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the results in Table 1 below, when the ratio of the length of the main body to the long diameter of the main body is 2 to 3, more preferably 2.25 to 2.75, aerobic granular sludge can be screened with high efficiency can confirm that

본체부 긴 직경/본체부 길이 비율Ratio of body long diameter/body length 1.51.5 2.02.0 2.252.25 2.52.5 2.752.75 3.03.0 호기성 그래뉼슬러지 선별 비율Aerobic granular sludge screening ratio 68±3%68±3% 74±3%74±3% 81±3%81±3% 84±3%84±3% 80±5%80±5% 77±3%77±3%

시험예 2 : 하이드로 사이클론 가동시간에 따른 여과효율 측정Test Example 2: Measurement of filtration efficiency according to operating time of hydro cyclone

본체부의 긴쪽 직경이 320mm로 형성되고, 본체부의 길이가 750mm로 구성된 하이드로 사이클론 내에 호기성 그래뉼 슬러지를 포함하는 혼합유체를 0.221m/s의 유속으로 유입시키고, 처리시간을 각기 달리하여 여과반응을 진행하였다.A mixed fluid containing aerobic granular sludge was introduced at a flow rate of 0.221 m/s into a hydrocyclone having a long side diameter of the body part of 320 mm and a length of the body part of 750 mm, and a filtration reaction was performed at different treatment times. .

상기 여과공정을 거친 후에 나타나는 호기성 그래뉼 슬러지의 선별 비율은 하기 표에 기재된 바와 같다.The selection ratio of the aerobic granular sludge appearing after the filtration process is as shown in the table below.

하기 표 2의 결과값을 통해 알 수 있듯이, 본 발명 하이드로 사이클론 내의 처리시간이 8 내지 15분으로 진행될 때 가장 높은 효율로 호기성 그래뉼 슬러지를 선별할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the results in Table 2 below, it can be confirmed that the aerobic granular sludge can be screened with the highest efficiency when the treatment time in the hydrocyclone of the present invention proceeds from 8 to 15 minutes.

처리시간 (min)Processing time (min) 1One 55 88 1010 1212 1515 2020 호기성 그래뉼슬러지 선별 비율Aerobic granular sludge screening ratio 54±1%54±1% 74±4%74±4% 83±2%83±2% 87±3%87±3% 85±4%85±4% 84±2%84±2% 82±4%82±4%

시험예 3 : 하이드로 사이클론 내 필터부에 따른 여과효율 측정Test Example 3: Measurement of filtration efficiency according to the filter part in the hydrocyclone

본체부의 긴쪽 직경이 320mm로 형성되고, 본체부의 길이가 750mm로 구성된 하이드로 사이클론 내에 호기성 그래뉼 슬러지를 포함하는 혼합유체를 0.221m/s의 유속으로 유입시키고, 필터부의 공극 크기만을 각기 달리하여 여과반응을 진행하였다.A mixed fluid containing aerobic granular sludge is introduced at a flow rate of 0.221 m/s into a hydrocyclone with a long side diameter of the body part of 320 mm and a length of the body part of 750 mm, and only the pore size of the filter part is varied. proceeded.

상기 여과공정을 거친 후에 나타나는 호기성 그래뉼 슬러지의 선별 비율은 하기 표에 기재된 바와 같다.The selection ratio of the aerobic granular sludge appearing after the filtration process is as shown in the table below.

하기 표 3의 결과값을 통해 알 수 있듯이, 본 발명 하이드로 사이클론 필터부의 공극크기가 0.3 내지 0.6mm으로 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.35 내지 0.55mm로 형성될 때 가장 높은 효율로 호기성 그래뉼 슬러지를 선별할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the results of Table 3, it is preferable that the pore size of the hydrocyclone filter of the present invention is formed to be 0.3 to 0.6 mm, more preferably 0.35 to 0.55 mm, the highest efficiency of aerobic granules. It can be confirmed that the sludge can be sorted.

공극크기 (mm)Pore size (mm) 0.1250.125 0.20.2 0.30.3 0.350.35 0.40.4 0.50.5 0.550.55 0.60.6 호기성 그래뉼
슬러지 선별 비율aerobic granules
Sludge screening ratio 24%24% 37%37% 69%69% 71%71% 72%72% 84%84% 73%73% 64%64%

앞선 실시예를 통해서 본 발명 하이드로 사이클론으로 사용되기에 가장 적합한 조건을 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 상기 하이드로 사이클론을 포함한 본 발명 하수처리 장치의 구체적인 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.The most suitable conditions for use as the hydrocyclone of the present invention were examined through the previous examples. Hereinafter, a specific embodiment of the sewage treatment device of the present invention including the hydrocyclone is presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.

[실시예 1][Example 1]

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 하수처리장치 (연속 회분식 반응기)를 제작하였으며, 용인시 오산 하수처리장의 유입하수를 기질로 사용하여 운전조건에 따른 TCODCr, T-N의 처리효율 및 MLSS, AGS의 농도를 측정하였다.As shown in FIG. 1, a sewage treatment device (continuous batch reactor) using aerobic granular sludge according to the present invention was manufactured, and the inflow sewage of the Osan sewage treatment plant in Yongin was used as a substrate to obtain TCOD Cr and TN according to operating conditions. Treatment efficiency and concentrations of MLSS and AGS were measured.

하수처리장치 중 생물반응조는 총 23.8 m3이고, 처리장치 내 주입된 호기성 그래뉼 슬러지는 혼합액 부유고형물 (MLSS) 농도가 약 3700 mg/L가 되도록 주입하였다. The bioreactor in the sewage treatment device had a total size of 23.8 m 3 , and the aerobic granular sludge injected into the treatment device was injected so that the mixed solution suspended solids (MLSS) concentration was about 3700 mg/L.

운전조건의 경우, 유입교반 (10분), 포기 (120분), 무산소 (80분), 침전 (10분), 유출 및 휴지 (20분)로 조절하였고, 상기와 같이 제작된 하수처리장치의 수리학적 체류시간은 8시간으로 운전하였으며, 유입하수량은 20 m3/cycle로 주입하였다.In the case of operating conditions, inlet agitation (10 minutes), aeration (120 minutes), anoxia (80 minutes), precipitation (10 minutes), outflow and rest (20 minutes) were adjusted, and the sewage treatment device manufactured as above The hydraulic retention time was 8 hours, and the inflow sewage was injected at 20 m 3 /cycle.

포기교반에서는 공기 주입은 송풍기를 이용하여 장치 하단에 부착된 산기관을 통하여 1 L/min의 유량으로 공기를 주입하였다.In the aeration agitation, air was injected at a flow rate of 1 L/min through a diffuser attached to the bottom of the apparatus using a blower.

본 발명에서 사용된 하이드로 사이클론의 경우, 본체부의 긴쪽 직경이 320mm로 형성되고, 본체부의 길이가 750mm로 구성되었다.In the case of the hydrocyclone used in the present invention, the long side diameter of the main body was formed to be 320 mm, and the length of the main body was configured to be 750 mm.

상기 하이드로 사이클론의 필터부의 공극크기는 0.5mm, 유입되는 유체속도는 0.221m/s, 본체부 내부의 압력은 0.3bar 으로 구성되었으며, 처리시간은 10분동안 진행되었다. The pore size of the filter part of the hydrocyclone was 0.5 mm, the inflowing fluid speed was 0.221 m/s, the pressure inside the main body was 0.3 bar, and the treatment time was 10 minutes.

상기 하이드로 사이클론은 하루에 6번 운행되었으며, 하이드로 사이클론의 처리유량은 1.5m3/day가 되도록 조절하였다.The hydro cyclone was operated 6 times a day, and the treatment flow rate of the hydro cyclone was adjusted to be 1.5 m 3 /day.

다음의 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하수처리장치를 이용하여 하수를 처리함에 있어 COD, T-N의 처리효율이 각각 평균 89.5%, 80.2%로 우수한 것으로 나타났으며 (도 3 내지 4), 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 장기간 운전 시 손실 없이 약 3,400 mg/L까지 증가하는 경향을 나타냈다. As shown in Table 1 below, in treating sewage using the sewage treatment device of the present invention, the treatment efficiency of COD and T-N was found to be excellent at an average of 89.5% and 80.2%, respectively (Figs. 3 to 4), In the case of aerobic granular sludge, it tended to increase to about 3,400 mg/L without loss during long-term operation.

상기 하수처리장치를 이용한 여과효율을 표로 나타낸 결과는 하기의 표 4에 기재된 바와 같다.The results of tabular filtration efficiency using the sewage treatment device are as shown in Table 4 below.

구분division TCODCr TCOD Cr T-N* TN * MLSSMLSS AGSAGS 유입수 (mg/L)Influent (mg/L) 294.2 ± 47.7294.2 ± 47.7 38.7 ± 7.538.7 ± 7.5 3,448 ± 4323,448 ± 432 2916 ± 4482916 ± 448 처리수 (mg/L)Treated water (mg/L) 29.28 ± 16.529.28 ± 16.5 7.51 ± 1.57.51 ± 1.5 처리효율 (%)Treatment efficiency (%) 89.5 ± 7.189.5 ± 7.1 80.2 ± 5.080.2±5.0 AGS/MLSS 비율: 85.3 ± 4.9AGS/MLSS ratio: 85.3 ± 4.9

*, 처리효율이 안정화된 65일 이후의 결과임.*, This is the result after 65 days when the treatment efficiency was stabilized.

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 실시예 1의 하이드로 사이클론 장치를 밸트형 선별분리기로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 구성하여 실험을 진행하였다.The experiment was conducted with the same configuration as in Example 1, except that the hydrocyclone device of Example 1 was replaced with a belt-type separator.

상기 밸트형 선별분리기는 생물학적 처리반응조 내의 반응액을 배출하는 반응액 배출수단, 상기 반응액 배출수단과 연계되어, 상기 반응액 배출수단에 의해 배출된 반응액을 필터링하여 반응액에 포함된 호기성 그래뉼 슬러지와 상기 호기성 그래뉼 슬러지보다 입자가 작은 미세슬러지를 분리하는 필터링수단, 및 상기 필터링수단과 생물학적 처리반응조를 연계하여, 상기 필터링수단에 의해 분리된 상기 호기성 그래뉼 슬러지를 상기 생물학적 처리반응조 내에 리턴시키는 리턴수단으로 구성된다.The belt-type sorting separator is connected to a reaction liquid discharge means for discharging the reaction liquid in the biological treatment reaction tank and the reaction liquid discharge means to filter the reaction liquid discharged by the reaction liquid discharge means to obtain aerobic granular sludge contained in the reaction liquid and filtering means for separating fine sludge having smaller particles than the aerobic granular sludge, and return means for returning the aerobic granular sludge separated by the filtering means to the biological treatment reaction tank by linking the filtering means with the biological treatment reaction tank. It consists of

상기 하수처리장치를 이용한 여과효율을 표로 나타낸 결과는 하기의 표 5에 기재된 바와 같다.The results of tabular filtration efficiency using the sewage treatment device are as shown in Table 5 below.

구분division TCODCr TCOD Cr T-N* TN * MLSSMLSS AGSAGS 유입수 (mg/L)Influent (mg/L) 평균: 219.2Average: 219.2 평균: 31.04Average: 31.04 평균: 2,490Average: 2,490 평균: 2,020Average: 2,020 처리수 (mg/L)Treated water (mg/L) 평균: 16.9Average: 16.9 평균: 11.47Average: 11.47 처리효율 (%)Treatment efficiency (%) 88.488.4 59.559.5 평균: 81Average: 81

한편, 실시예 1과 같은 본 발명의 하이드로 사이클론을 포함한 하수처리장치 및 비교예 1과 같이 벨트형 선별분리기를 포함하는 하수처리장치 각각의 소요면적 및 전력소비량을 표로 나타낸 결과는 하기의 표 6 및 표 7에 기재된 바와 같다.On the other hand, the results showing the required area and power consumption of each of the sewage treatment apparatus including the hydrocyclone of the present invention as in Example 1 and the sewage treatment apparatus including the belt-type sorting separator as in Comparative Example 1 are shown in Table 6 and As described in Table 7.

선별분리기 종류에 따른 소요면적 비교Comparison of Required Area by Type of Separator 구분division SBR-AGS & 밸트형 선별분리기SBR-AGS & Belt Type Separator SBR-AGS & 하이드로사이클론 선별분리기SBR-AGS & Hydrocyclone Separator SBR-AGSSBR-AGS 유량조정조flow control tank 0.5 mW × 1.9 mL × 0.7 mH = 0.95 m2; 0.665 m3 0.5 mW × 1.9 mL × 0.7 mH = 0.95 m 2 ; 0.665 m 3 SBRSBR 6.2 mW × 1.9 mL × 1.8 mH = 11.78 m2; 21.2 m3 6.2 mW × 1.9 mL × 1.8 mH = 11.78 m 2 ; 21.2 m 3 유출수조runoff tank 0.75 mW × 1.9 mL × 1.8 mH = 1.43 m2; 2.57 m3 0.75 mW × 1.9 mL × 1.8 mH = 1.43 m 2 ; 2.57 m 3 선별분리기Separator 2.5mW × 2.5 mL × 1.5 mH
= 6.25 m2; 9.38 m3 2.5mW × 2.5mL × 1.5mH
= 6.25 m 2 ; 9.38 m 3 0.32 mD × 0.6 mH
= 0.08 m2; 0.048 m3 0.32 mD × 0.6 mH
= 0.08 m 2 ; 0.048 m 3 총 소요면적total required area 20.41 m2; 33.82 m3 20.41 m 2 ; 33.82 m 3 14.24 m2; 24.48 m3 14.24 m 2 ; 24.48 m 3

선별분리기 종류에 따른 소비전력 비교 Comparison of power consumption by sorting separator type 구분division 밸트형 선별분리기Belt Type Separator 하이드로사이클론 선별분리기Hydrocyclone Separator 동력power 6.65 kW (주입펌프: 3.7 kW; 역세펌프: 2.2 kW; 밸트구동: 0.75 kW)6.65 kW (injection pump: 3.7 kW; backwash pump: 2.2 kW; belt drive: 0.75 kW) 2.15 kW (주입펌프: 0.6 kW; 역세펌프: 0.35 kW; 유입수펌프: 0.6 kW, 배출펌프: 0.6 kW)2.15 kW (inlet pump: 0.6 kW; backwash pump: 0.35 kW; influent pump: 0.6 kW; discharge pump: 0.6 kW) 총소비전력total power consumption 2 hr/day (가동시간) × 6.65 kW
= 13.3 kWh/day2 hr/day (operating time) × 6.65 kW
= 13.3 kWh/day 1 hr/day1 (가동시간) × 2.15 kW
= 2.15 kWh/day1 hr/day 1 (operating time) × 2.15 kW
= 2.15 kWh/day 전력비용electricity cost 총비용: 1,143,867 원/년
<계약전력: 653,562 원/년 (8,190 원/월 × 6.65 kW); 소비전력: 490,305원/년 (101 원/kWh × 13.3 kWh/일)>Total cost: KRW 1,143,867/year
<Contracted power: KRW 653,562/year (KRW 8,190/month × 6.65 kW); Power consumption: KRW 490,305/year (KRW 101/kWh × 13.3 kWh/day)> 총비용: 290,562 원/년
<계약전력: 211,302 원/년 (8,190 원/월 × 2.15 kW); 소비전력: 79,260 원/년 (101 원/kWh × 2.15 kWh/일)>Total cost: KRW 290,562/year
<Contracted power: KRW 211,302/year (KRW 8,190/month × 2.15 kW); Power Consumption: KRW 79,260/year (KRW 101/kWh × 2.15 kWh/day)>

상기 실시예와 비교예의 비교를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 하이드로 사이클론의 경우, 벨트형 선별분리기에 비해서 비슷하거나, 보다 높은 호기성 그래뉼 슬러지 선별효율을 나타냈다. 아울러, 본 발명의 하이드로 사이클론을 활용한 하수처리장치의 탈질효율이 벨트형 선별분리기를 활용한 하수처리장치의 탈질효율에 비해 높게 (약 1.3배) 나타나는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the comparison between the above examples and comparative examples, the hydrocyclone of the present invention exhibited similar or higher aerobic granular sludge screening efficiency compared to the belt type separator. In addition, it can be seen that the denitrification efficiency of the sewage treatment device using the hydrocyclone of the present invention is higher (about 1.3 times) than that of the sewage treatment device using the belt type separator.

상기 효율과 더불어, 본 발명 하이드로 사이클론을 활용했을 때의 가장 큰 장점은 소요면적 및 소비전력이 크게 감소한다는 점이다.In addition to the above efficiency, the greatest advantage of using the hydrocyclone of the present invention is that the required area and power consumption are greatly reduced.

구체적으로, 앞서 표를 통해 살펴본 바와 같이 밸트형 선별분리기를 활용하기 위해서는 넓은 부지가 필요하며, 이를 처리할 만한 부지가 부족할 시에 슬러지가 일시적으로 외부에 유출되어 악취등의 문제원인으로 작용한다는 문제가 있었다. 반면, 본 발명의 하이드로 사이클론 선별 분리기를 활용할 경우, 밸트형 선별분리기에 비하여 소요 면적과 부피가 각각 30.23%, 27.60%가 절감되었다. 이로 인해, 본 발명의 하이드로 사이클론 선별 분리기는 다양한 하수처리시설에 적용이 가능하다는 장점이 있다.Specifically, as seen in the table above, a large area is required to utilize the belt-type sorting separator, and when there is not enough land to treat it, the sludge temporarily leaks out and acts as a cause of problems such as odor. there was. On the other hand, when the hydrocyclone separator of the present invention is used, the required area and volume are reduced by 30.23% and 27.60%, respectively, compared to the belt-type separator. Due to this, the hydrocyclone separator of the present invention has the advantage that it can be applied to various sewage treatment facilities.

아울러, 밸트형 선별분리기는 각각의 장치에 필요한 전력이 하이드로 사이클론에 비해서 높을 뿐만 아니라, 분리와 역세에도 시간이 오랜 시간이 소요되어 전체 구동시간 역시 하이드로 사이클론의 2배가 소요되는 바, 총 소비전력이 크게 증가하였다. 구체적으로 상기 표에 기재된 바와 같이, 밸트형 선별분리기의 소비전력은 13.3 kWh/day로서, 2.15 kWh/day의 전력을 소비하는 본 발명 하이드로 사이클론에 비해 약 6.18배나 높은 전력을 소비한다는 것을 확인할 수 있다.In addition, the belt-type sorting separator not only requires higher power for each device than the hydro cyclone, but also takes a long time for separation and backwashing, so the total operating time is twice that of the hydro cyclone, so the total power consumption is significantly increased. Specifically, as described in the table above, the power consumption of the belt-type sorting separator is 13.3 kWh/day, which is about 6.18 times higher than that of the hydrocyclone of the present invention, which consumes 2.15 kWh/day.

즉, 본 발명의 하이드로 사이클론은 기존의 밸트형 선별분리기와 비교하여, 호기성 그래뉼 슬러지의 선별효율이 높으면서도, 소요면적 및 소비전력이 훨씬 낮아서 하수처리장치에 설치되었을 때, 최적의 효율을 낼 수 있다는 장점이 있다.That is, compared to conventional belt-type separators, the hydrocyclone of the present invention has a higher screening efficiency for aerobic granular sludge, yet requires a much lower area and power consumption, so when installed in a sewage treatment device, it can achieve optimal efficiency There are advantages.

10 : 하수처리장치
100 : 균등조
200 : 연속 회분식 반응조
300 : 저류조
400 : 하이드로 사이클론
410 : 유입구 420 : 본체부 425 : 필터부
430 : 오버플로우부 440 : 배출부
450 : 제어부
451 : 솔레노이드 밸브 452 : 역세펌프 453 : 역세배관
454 : 에어역세밸브 455 : 물역세밸브 456 : 드레인배관
457 : 오버드레인배관 458 : 역세보충수통 459 : 역세노즐10: sewage treatment device
100: Equal tone
200: continuous batch type reactor
300: reservoir
400: hydro cyclone
410: inlet 420: body part 425: filter part
430: overflow part 440: discharge part
450: control unit
451: solenoid valve 452: backwash pump 453: backwash pipe
454: air back-flushing valve 455: water back-flushing valve 456: drain pipe
457: overdrain pipe 458: backwash supplementary water bottle 459: backwash nozzle

Claims (9)

호기성 그래뉼 슬러지가 포함된 연속 회분식 반응조; 및
하이드로 사이클론을 이용한 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치를 포함하되,
상기 하이드로 사이클론은, 슬러지를 포함한 혼합유체의 유입구; 상기 혼합유체를 각각 부유 슬러지를 포함하는 처리유체 및 호기성 그래뉼 슬러지로 분리하는 본체부; 상기 호기성 그래뉼 슬러지가 배출되는 배출부; 및 상기 부유 슬러지를 포함하는 처리유체가 배출되는 오버드레인부;를 포함하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
continuous batch reactors containing aerobic granular sludge; and
Including an aerobic granular sludge sorting device using a hydrocyclone,
The hydro cyclone includes an inlet for a mixed fluid including sludge; a main body part which separates the mixed fluid into a treatment fluid containing suspended sludge and an aerobic granular sludge; a discharge unit through which the aerobic granular sludge is discharged; and an over-drain unit through which the treatment fluid including the floating sludge is discharged.
 제 1항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론 본체부의 긴 직경 대비 본체부의 길이의 비율이 1 : 2 내지 1 : 3인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device combined with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the ratio of the length of the main body to the long diameter of the hydrocyclone main body is 1: 2 to 1: 3
 제 1항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론 본체부의 상부에 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that it comprises a filter on the upper part of the hydrocyclone main body
 제 3항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론은 필터부의 막힘 현상을 제거하기 위하여 에어 또는 물을 분사하는 역세노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 3,
The hydrocyclone is a sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that it includes a backwash nozzle for spraying air or water to remove clogging of the filter unit
 제 1항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론을 통해 선별되는 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경이 0.2 내지 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the average diameter of the aerobic granular sludge sorted through the hydrocyclone is 0.2 to 0.5 mm
 제 1항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론 내에 유입되는 혼합유체의 유입속도는 0.1 내지 0.5m/s인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the inflow speed of the mixed fluid flowing into the hydrocyclone is 0.1 to 0.5 m / s
 제 1항에 있어서,
상기 하이드로 사이클론 본체부 내의 압력은 0.1 내지 0.5bar로 조절되는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the pressure in the hydrocyclone main body is adjusted to 0.1 to 0.5 bar
 제 1항에 있어서,
상기 회분식 반응조에서의 하수처리 시간이 4 내지 8 시간인 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device coupled with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the sewage treatment time in the batch reactor is 4 to 8 hours
 제 1항에 있어서,
상기 회분식 반응조의 용량 대비 하이드로 사이클론의 용량의 비율이 1 : 150 내지 1 : 250 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 호기성 그래뉼 슬러지 선별 장치가 결합된 하수처리장치
According to claim 1,
Sewage treatment device combined with an aerobic granular sludge sorting device, characterized in that the ratio of the capacity of the hydrocyclone to the capacity of the batch reactor is 1: 150 to 1: 250
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