KR100628908B1 - Method and apparatus for instrumentation and control of membrane coupled activated sludge method and reactor operating anoxic/anaerobic process alternatively for removal of nitrogen and phosphorus - Google Patents
Method and apparatus for instrumentation and control of membrane coupled activated sludge method and reactor operating anoxic/anaerobic process alternatively for removal of nitrogen and phosphorus Download PDFInfo
- Publication number
- KR100628908B1 KR100628908B1 KR1020050063143A KR20050063143A KR100628908B1 KR 100628908 B1 KR100628908 B1 KR 100628908B1 KR 1020050063143 A KR1020050063143 A KR 1020050063143A KR 20050063143 A KR20050063143 A KR 20050063143A KR 100628908 B1 KR100628908 B1 KR 100628908B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- anaerobic
- nitrogen
- phosphorus
- reactor
- anoxic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/308—Biological phosphorus removal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
- C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/22—O2
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
본 발명에서는 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 방법 및 장치를 제공한다. 이에 따르면, 반송비, 무산소 및 혐기 공정 교대 운전을 위한 반송시간, 슬러지 폐기량, 폭기량 및 간헐적인 막청소를 위한 송풍기의 운전을 계측 제어하므로써, 운전이 용이하고 유지 관리가 쉬우며, 처리효율 및 처리용량을 최대화할 수 있고, 운전 비용을 감소시킬 수 있어서 경제적인 효과를 달성한다. 또한, 유입유량에 따라 반송유량이 제어되므로 유출수 질산성 질소의 농도를 적정 유지할 수 있고, 적정 고형물 체류 시간(SRT)이 유지되도록 슬러지 폐기량을 조절함으로써 질소와 인의 제거가 원활히 이루어질 수 있다. 나아가, 자동 계측 제어를 통해 무산소/혐기 반응이 무산소/혐기 교대운전형 반응조의 내부 상태에 따라 조절되므로 유입수내 유기물을 효율적으로 사용하여 처리수내 질소 및 인의 농도가 감소될 수 있다. The present invention provides a measurement control method and apparatus for an anoxic and anaerobic process alternating membrane separation activated sludge process for simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus. According to this, it is easy to operate, easy to maintain, processing efficiency and processing by measuring and controlling the return cost, return time for anoxic and anaerobic process shift operation, sludge waste amount, aeration amount and blower operation for intermittent membrane cleaning. Capacity can be maximized and running costs can be reduced to achieve economic effects. In addition, since the return flow rate is controlled according to the inflow flow rate, the concentration of the effluent nitrate nitrogen can be properly maintained, and the sludge waste amount can be smoothly removed to adjust the sludge waste so that the appropriate solids residence time (SRT) is maintained. Furthermore, since the anaerobic / anaerobic reaction is controlled according to the internal state of the anaerobic / anaerobic alternating operation reactor through automatic measurement control, the concentration of nitrogen and phosphorus in the treated water can be reduced by efficiently using the organic matter in the influent.
무산소, 혐기, 교대운전, 계측제어, 반송비, 반송시간, 슬러지폐기량, 폭기량, 송풍기, 내부반송펌프 Anaerobic, anaerobic, shift operation, measurement control, return cost, return time, sludge waste volume, aeration amount, blower, internal conveying pump
Description
도 1은 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 무산소 및 혐기 공정을 각각 나타내는 개략도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the anaerobic and anaerobic processes of the anaerobic and anaerobic process alternating membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus.
도 2는 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 장치를 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a measurement control device of an oxygen-free and anaerobic process alternate operation type membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 내부반송펌프 계측 제어를 나타내는 플로우 차트이다.Figure 3 is a flow chart showing the internal transfer pump measurement control of the anaerobic and anaerobic process alternating operation membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 송풍기 계측 제어를 나타내는 플로우 차트이다.Figure 4 is a flow chart showing the blower measurement control of the anaerobic and anaerobic process alternating operation membrane separation activated sludge method for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
R1:무산소/혐기 교대운전형 반응조 R2:호기반응조R1: anaerobic / anaerobic shift reactor R2: aerobic reactor
F1:유입원수 F2:처리수F1: inflow water F2: treated water
F3:반송흐름 F4:잉여슬러지F3: Return Flow F4: Surplus Sludge
A1:수중교반기 A2:반송펌프A1: Submersible Agitator A2: Transfer Pump
A3:송풍기 FM1:유입유량계A3: Blower FM1: Inflow Flowmeter
FM2:반송유량계 FM3:잉여슬러지 유량계FM2: Return Flow Meter FM3: Surplus Sludge Flow Meter
S1:산화환원전위(ORP) 측정 센서 S2:용존산소농도(DO) 측정 센서S1: redox potential sensor S2: dissolved oxygen concentration (DO) sensor
C1:PC C2:아날로그/디지털 컨버터C1: PC C2: Analog / Digital Converter
본 발명은 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 시간 간격에 따라 간헐적인 내부 반송에 의하여 무산소 공정과 혐기 공정이 교대로 운전되는 무산소/혐기 교대운전형 반응조와 연속 운전이 되는 침지형 분리막이 장착된 호기반응조의 2개 반응조로 구성된 막분리 활성 슬러지 장치를 이용하여 하·폐수 중의 유기물과 함께 질소와 인을 동시에 제거하는 하·폐수 고도처리 공법의 운전에 있어서, 반송비, 무산소 및 혐기 공정 교대 운전을 위한 반송시간, 슬러지 폐기량, 폭기량 및 간헐적인 막청소를 위한 송풍기의 운전을 계측 제어하므로, 운전이 쉽고 효율적이며 처리용량이 크고 운전비용을 감소할 수 있어서 경제적인, 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring and controlling anoxic and anaerobic alternating operation type membrane separation activated sludge method for simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus, and in detail, an anoxic process and an anaerobic process by intermittent internal conveying according to a time interval. By using a membrane separation activated sludge system composed of two reactors, an anaerobic / anaerobic alternating reactor and an aerobic reactor equipped with immersion separators operated continuously, nitrogen and phosphorus are simultaneously mixed with organic matter in sewage and wastewater. In the operation of the advanced sewage and wastewater treatment method, it is easy and efficient to measure and control the return cost, the return time for the anaerobic and anaerobic process shift operation, the sludge waste amount, the aeration amount and the operation of the blower for intermittent membrane cleaning. Simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus due to its large capacity and low operating cost For it relates to anaerobic and anaerobic process shift operating membrane separation process measurement and control of the activated sludge process and apparatus.
하·폐수 중에 포함되어 있는 질소와 인이 처리되지 않고 방류되는 경우, 하천과 호수의 부영양화를 일으켜 수자원 및 수생태계에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 특히 질산성 질소가 다량 함유된 물을 유아가 마실 경우에는 청색증을 유발할 수 있어 이에 대한 처리가 필요하다. 따라서, 규제가 강화되어가고 있는 질소와 인의 처리를 위하여 여러 가지 고도처리방법들이 고안되었으며, 대표적인 공정들로는 MLE(Modified Ludzack-Ettinger), A2O, UCT(University of Cape Town), MUCT(Modified University of Cape Town), VIP(Virginia Initiative Plant) 등의 생물학적 고도처리공법들이 있다. When nitrogen and phosphorus contained in sewage and wastewater are discharged without treatment, it causes eutrophication of rivers and lakes, which adversely affects water resources and aquatic ecosystems, and especially when infants drink large amounts of nitrate nitrogen. May cause cyanosis and require treatment. Therefore, several advanced treatment methods have been devised for the treatment of nitrogen and phosphorus, which are becoming more regulated, and representative processes include Modified Ludzack-Ettinger (MLE), A 2 O, University of Cape Town (UCT), and Modified University (MUCT). bio-treatment techniques such as of Cape Town and VIP Initiative Plant.
그러나, 이러한 대표적인 공정들은 여러 개의 반응조와 내부순환펌프들로 구성되어 있으며 질소와 인의 제거를 위한 최적조건을 유지하기가 까다로워 운전이 매우 복잡하고, 미생물과 처리수의 고액분리가 침전조에서 중력침강에 의하여 이루어지기 때문에 미생물의 농도를 높게 유지하기가 어렵다. 또한, 상기 공정들은 유입부하의 변동과 독성물질의 유입 등과 같은 충격부하에 의하여 미생물의 팽화현상 등이 발생하여 처리수질을 떨어뜨리거나 활성미생물의 유실로 효율적인 처리에 많은 문제가 있다. 뿐만 아니라, 두 개 이상의 독립적인 반응조들과 말단의 침전조를 설치해야 하므로 넓은 부지를 차지하여 중소규모의 하·폐수고도처리에는 적합하지 않다는 단점도 있다.However, these typical processes consist of several reactors and internal circulating pumps, which are difficult to maintain optimum conditions for the removal of nitrogen and phosphorus and are very complicated to operate. It is difficult to keep the concentration of the microorganisms high. In addition, the processes have many problems in efficient treatment due to the inflow of fluctuations of microorganisms due to the impact load, such as fluctuations in inflow load and influx of toxic substances, to reduce the water quality or the loss of active microorganisms. In addition, two or more independent reactors and the end of the sedimentation tank must be installed, so it takes up a large site and is not suitable for small and medium-sized sewage and wastewater treatment.
이러한 문제점을 해결하고자 고액분리에 분리막을 이용하는 분리막 활성슬러 지방법들을 응용한 여러 가지 하·폐수고도처리 방법들이 시도되어지고 있다. 그러나, 이 경우에도 고도처리를 위하여 여러 개의 반응조를 배열해야 하고, 인의 제거가 어려운 등의 단점들이 있다.In order to solve this problem, various sewage and wastewater advanced treatment methods using membrane activated sludge methods using a separator for solid-liquid separation have been tried. However, even in this case, it is necessary to arrange several reactors for the advanced treatment, and there are disadvantages such as difficulty in removing phosphorus.
이러한 종래의 처리방법 중 하나로 "배수처리방법(일본 특허공개번호 특개평7-100486)"이 있다. 이 방법에서는 간헐폭기를 통하여 질산화와 탈질을 유도하는 제1 처리조와 고액분리를 위한 침지형 분리막이 설치된 제2 처리조로 구성하여 질소제거가 가능하며 연속적인 흡인여과가 가능하도록 하고 있다. 그러나, 이 방법은 인의 제거를 위한 혐기조건을 만들 수가 없어 인제거를 효과적으로 달성할 수가 없으며, 연속흡인여과를 위하여 제2 처리조를 따로 설치하여 운전함으로써 분리막의 오염방지를 위하여 제2 처리조에 대한 추가적인 폭기가 필요하게 되어 폭기에 필요한 에너지 비용이 이중으로 들어가는 단점이 있다. One such conventional treatment method is a "drainage treatment method (Japanese Patent Laid-Open No. 7-100486). This method consists of a first treatment tank which induces nitrification and denitrification through an intermittent aeration and a second treatment tank which is equipped with an immersion type membrane for solid-liquid separation to remove nitrogen and allow continuous suction filtration. However, this method cannot create an anaerobic condition for the removal of phosphorus, so that phosphorus removal cannot be effectively achieved, and a second treatment tank is separately installed for continuous suction filtration to prevent contamination of the membrane. Since additional aeration is required, the energy cost of the aeration is doubled.
또 다른 종래의 방법으로서 "침지식 분리막을 이용한 생물학적 질소 인 제거 장치 및 방법(대한민국 특허공개 2002-44820)"이 있다. 이 방법은 무산소조, 혐기조, 호기조, 탈기조를 순차적으로 설치하여 질소와 인의 동시제거를 유도하고 있다. 그러나, 이 경우에도 인제거를 위해서 혐기조를 추가로 두어야 하며, 또한 국내의 하수의 특성인 낮은 C/N비를 갖는 하수인 경우에는 전단에 설치된 무산소조에서 대부분의 탄소원을 탈질에 사용함으로써, 혐기조에서의 인의 방출에 필요한 탄소원의 부족으로 인의 제거에 한계가 있는 등의 단점이 있다.Another conventional method is an apparatus and method for removing biological nitrogen phosphorus using an immersion membrane (Korean Patent Publication No. 2002-44820). This method induces simultaneous removal of nitrogen and phosphorus by installing anaerobic tank, anaerobic tank, aerobic tank and degassing tank sequentially. However, in this case, an anaerobic tank should be additionally used for phosphorus removal, and in the case of sewage with a low C / N ratio, which is a characteristic of domestic sewage, most of the carbon source is used for denitrification in an anaerobic tank installed at the front end. There is a disadvantage that there is a limit to the removal of phosphorus due to the lack of a carbon source required for phosphorus release.
상기한 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 본 발명자들에 의하여, 시간 간격에 따라 간헐적인 내부반송에 의하여 무산소 공정과 혐기 공정이 교대로 운전되 는 무산소/혐기 교대운전형 반응조와 연속운전이 되는 침지형 분리막이 장착된 호기반응조의 2개 반응조를 채용하는, "질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법"이 제안된 바 있다<대한민국 특허 제412330호 참조>.By the present inventors to solve the problems of the prior art, the anoxic / anaerobic alternating reactor and the immersion type separation membrane is continuously operated by an anoxic process and the anaerobic process by alternating internal transport over time intervals An anaerobic and anaerobic process alternating membrane separation sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus, which employs two reactors of the aerobic reactor equipped with this, has been proposed (see Korean Patent No. 412330).
도 1a는 상기 "질소 및 인의 동시처리를 위한 무산소 및 혐기 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법"에 있어서, 무산소 처리 공정을 개략적으로 도시한 것이고, 도 1b는 상기 "질소 및 인의 동시처리를 위한 무산소 및 혐기 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법"에 있어서, 혐기 처리 공정을 개략적으로 도시한 것이다. Figure 1a schematically shows an anoxic treatment process in the "oxygen-free and anaerobic alternating membrane separation sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus," Figure 1b is an anoxic for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus And anaerobic shift type membrane separation activated sludge process ", which schematically shows the anaerobic treatment process.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 "질소 및 인의 동시처리를 위한 무산소 및 혐기 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법"에 따른 장치는, 호기반응조(5)로부터 활성 슬러지 혼합액을 무산소/혐기 교대운전형 반응조(2)로 반송하는 내부반송펌프(4)를 시간 간격에 따라 단속함으로써 무산소 조건과 혐기 조건이 교대로 이루어지도록 하는, 교반기(3)가 장착된 무산소/혐기 교대운전형 반응조(2)와, 연속적인 폭기와 막여과가 이루어지는 침지형 분리막(6)이 장착된 호기반응조(5)로 구성되어 있다. As shown in Figure 1, the device according to the "oxygen-free and anaerobic alternating type membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus, the oxygen-free / anaerobic alternating type of activated sludge mixture from the aerobic reaction tank (5) An anoxic / anaerobic alternating reactor (2) equipped with a stirrer (3) to alternate between anoxic conditions and anaerobic conditions by intermittently interposing the internal conveying pump (4) to be returned to the reactor (2) at a time interval; And an
상기 "질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대운전형 막분리 활성 슬러지 공법"은 적은 부지 소요로 고도 처리가 가능한 연속 회분식 반응기의 특성과 처리 용량이 높은 연속식 반응기의 특성, 안정적으로 유출 수질을 만족시킬 수 있는 막분리 공법 등이 결합된 것으로, 그 운전에 있어서, 안정적인 운전을 가능하게 하고, 이상 발생에 신속하고 적절하게 대처하며, 생산성을 높이고, 나 아가 운전 근무자의 업무 경감을 위하여 그 운전을 자동화해야할 필요성이 있다.The "oxygen-free and anaerobic process-operated membrane separation activated sludge process for simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus" is characterized by the characteristics of a continuous batch reactor capable of high-treatment with low site and a continuous reactor with a high treatment capacity, and a stable outflow. It is combined with membrane separation method that can satisfy the water quality.Its operation enables stable operation, responds quickly and appropriately to the occurrence of abnormalities, increases productivity, and further reduces workforce's work. There is a need to automate its operation.
한편, 근래에 컴퓨터의 발전과 더불어 신뢰할 만한 계측 장비의 등장으로 하수나 폐수 처리장을 모니터링하고 이로부터 얻어진 데이터를 이용하여 진단 및 공정 제어를 수행하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. On the other hand, with the development of computers in recent years, with the emergence of reliable measurement equipment, a lot of researches are being conducted to monitor sewage or wastewater treatment plants and to perform diagnosis and process control using data obtained therefrom.
이와 같이 공정에 계측 장비를 설치하여 공정의 양적 및 질적 데이터를 파악하여 상태를 감시하고 이 데이터를 이용하여 설비나 장치가 가장 최적의 상태로 운전되도록 하는 것을 계측 제어라고 한다.In this way, measurement equipment is installed in the process to grasp the quantitative and qualitative data of the process to monitor the status and use the data to operate the equipment or device in the most optimal state.
계측 제어의 일예로서 하폐수 처리장의 계측 제어가 많이 알려져 있다. 예를 들어, 처리 공법 중 연속식 회분반응기의 송풍기 운전에 있어서 타이머를 부착하여 송풍기 운전과 비운전 시간을 세팅하여 운전하는 방법이 있다. As an example of measurement control, the measurement control of a wastewater treatment plant is known a lot. For example, there is a method of operating a blower operation of a continuous batch reactor in a process method by attaching a timer to set the blower operation and the non-operation time.
또한, 그 외에도 실시간 계측을 수행하는 방법들이 알려져 있다. 예를 들어, 산화환원전위(ORP), 수소농도(pH) 및 용존산소농도(DO) 센서를 이용하여 절대값이나 시간에 따른 값의 변화량을 이용한 제어 기법들이 개발되어 있다<US 5,303,308 A: US 5624565 A; US 6,093,322 A; US 6,527,956 B1; JP 1994-055190 참조>. In addition, other methods for performing real-time measurement are known. For example, control techniques have been developed that utilize absolute or time-varying values using redox potential (ORP), hydrogen (pH), and dissolved oxygen (DO) sensors <US 5,303,308 A: US 5624565 A; US 6,093,322 A; US 6,527,956 B1; See JP 1994-055190>.
또한, 연속식 반응기의 경우, DO를 측정하여 호기조에 공급되는 공기량을 제어하는 기법이 알려져 있으며<US 4,537,682 A; 0,112,829 A1 참조>, 유입수와 무산소조의 ORP값의 차이를 계산하여 반송비를 제어하는 기법도 소개되어 있다<US 5,733,456 A 참조>.In addition, in the case of continuous reactors, a technique for controlling the amount of air supplied to the aerobic tank by measuring DO is known <US 4,537,682 A; 0,112,829 A1>, a method for controlling the return rate by calculating the difference between the influent and the anoxic ORP values is also presented (see US 5,733,456 A).
그러나, 이와 같은 종래의 계측 방법들은 상기 "질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법"에는 적합하지 않 으며 아직 상기 공법을 실시간으로 자동 운전하기 위한 계측 방법 내지 장치는 개발된 바 없다.However, these conventional measurement methods are not suitable for the "oxygen-free and anaerobic process alternating membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus" and the measurement method or apparatus for automatic operation of the process in real time yet. Has not been developed.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 운전이 용이하고, 처리효율 및 처리용량을 최대화할 수 있으며, 운전 비용을 감소시킬 수 있어서 경제적인, 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법에 적합한 계측 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is easy to operate, can maximize the processing efficiency and processing capacity, can reduce the running cost and economical To provide a measurement control method and apparatus suitable for anoxic and anaerobic alternating operation type membrane separation activated sludge process for simultaneous treatment of nitrogen, phosphorus and phosphorus.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 방법은, 무산소 공정이, 하수, 오수, 또는 폐수를 유입원수로 하여 연속적으로 무산소/혐기 교대운전형 반응조로 유입시키는 단계(a); 간헐적으로 가동되는 내부반송펌프를 가동시켜 호기반응조에서 발생되는 질산성 질소를 계속적으로 내부반송하여 무산소/혐기 교대운전형 반응조를 무산소 상태로 만드는 단계(b); 연속적으로 유입되는 유입원수 중의 유기물을 탄소원으로 이용하여, 상기 단계(b)의 내부반송으로 공급되는 질산성 질소를 질소가스로 전환하여 제거하는 단계(c); 상기 단계(c)에서 탈질처리된 혼합액을 월류시켜 이어지는 호기반응조로 이동시키는 단계(d); 송풍기에 의하여 연속적인 폭기가 이루어지는 호기반응조의 호기성 조건하에서 질산화 미생물에 의하여 유입수로부터 공급되는 유기성 질소와 암모니아성 질소 를 질산성 질소로 전환시키는 질산화 과정 및 남아있는 유기물을 분해하는 유기물 산화과정을 진행시키는 단계(e); 및 호기반응조 내에 설치된 침지형 분리막을 이용하여 처리수를 연속적으로 배출시키는 단계(f)를 포함하여 구성되고, 혐기 공정이, 하수, 오수, 또는 폐수를 유입원수로 하여 연속적으로 무산소/혐기 교대운전형 반응조로 유입시키는 단계(a'); 간헐적으로 가동되는 내부반송펌프의 가동을 정지시켜 호기반응조에서 발생되는 질산성 질소의 내부반송을 중단하여 무산소/혐기 교대운전형 반응조를 혐기 상태로 만드는 단계(b'); 상기 단계(b)의 내부반송 중단으로 질산성 질소가 탈질되어 고갈된 혐기성 상태에서, 연속적으로 유입되는 유입원수 중의 유기물을 탄소원으로 이용하여, 탈인 미생물로 인을 방출시키는 단계(c'); 상기 단계(c')에서 인을 방출한 미생물을 월류시켜 이어지는 호기반응조로 이동시키는 단계(d'); 송풍기에 의하여 연속적인 폭기가 이루어지는 호기반응조의 호기성 조건하에서 상기 단계(d')의 인 방출 미생물의 인 과잉섭취를 통하여 호기반응조 내의 용존성 인의 농도를 낮추고, 동시에 질산화 미생물에 의하여 유입수로부터 공급되는 유기성 질소와 암모니아성 질소를 질산성 질소로 전환시키는 질산화 과정 및 남아있는 유기물을 분해하는 유기물 산화과정을 진행시키는 단계(e'); 호기반응조 내에 설치된 침지형 분리막을 이용하여 인이 제거된 처리수를 연속적으로 배출시키는 단계(f'); 및 상기 단계(e')의 인이 과잉섭취된 상태의 슬러지를 폐기하여 인을 배출시키는 단계(g')를 포함하여 구성되며, 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조에서의 무산소 공정 및 혐기 공정의 구분은 내부반송펌프에 의한 질산성 질소의 내부반송 유무에 따라 구분되는, 질소 제거를 위한 탈질반응이 일어나는 무산소 공정 및 인의 방출을 위한 혐기 공정이 교대로 이루어지는 질소 및 인을 동시 처리하기 위한 하·폐수고도처리 공법의 계측 제어 방법으로서, 상기 유입 원수의 유입유량에 대한 상기 질산성 질소의 내부반송유량의 비를 일정하게 유지하는 반송비 제어 단계(S1); 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조내의 산화환원전위(ORP) 값을 연속적으로 측정하고 측정된 값에 대응하여 상기 내부반송펌프의 가동 여부를 결정하는 반송시간 제어 단계(S2); 상기 내부반송펌프가 가동하는 경우에 상기 호기반응조 내의 용존산소농도(DO)를 연속적으로 측정하고 상기 용존산소농도(DO)값이 일정 수준을 유지하도록 송풍기의 회전속도를 조절하는 송풍기 제어 단계(S3); 및 상기 슬러지 폐기 시, 하기 [수학식 1]에 따라 슬러지 폐기량을 결정하여 슬러지를 폐기하는 슬러지 폐기량 제어 단계(S4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the measurement control method of the anaerobic and anaerobic process alternating operation type membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention, the anaerobic process, sewage, sewage, or wastewater (A) inflowing into an anaerobic / anaerobic alternating reactor as an inflow source water; (B) operating an internal transfer pump that is operated intermittently to continuously transport internally the nitrate nitrogen generated in the aerobic reaction tank to make the anaerobic / anaerobic shift driving reactor anoxic; (C) converting the nitrate nitrogen supplied through the internal transport of step (b) into nitrogen gas by using the organic material in the continuously introduced inflow water as a carbon source; (D) flowing the denitrification-treated mixture in step (c) to the subsequent aerobic reaction tank; Under the aerobic conditions of the aerobic reaction tank with continuous aeration by a blower, the nitrification process for converting organic nitrogen and ammonia nitrogen supplied from the influent by the nitrification microorganism into nitrate nitrogen and the organic matter oxidation process for decomposing the remaining organic matter are carried out. Step (e); And (f) continuously discharging the treated water using an immersion type membrane installed in the aerobic reaction tank, and the anaerobic process continuously replaces anaerobic / anaerobic operation by using sewage, sewage, or wastewater as inflow water. Introducing into the reactor (a '); Stopping the operation of the internal transfer pump operating intermittently to stop the internal transport of nitrate nitrogen generated in the aerobic reaction tank to make the anaerobic / anaerobic shift driving reactor anaerobic (b '); (C ') releasing phosphorus to dephosphorized microorganisms by using organic matter in the continuously introduced influent water as a carbon source in an anaerobic state in which denitrification of nitrogen nitrate is depleted due to the stop of internal transport of step (b); (D ') flowing over the microorganisms having released phosphorus in the step (c') to an aerobic reaction tank followed; Under the aerobic conditions of the aerobic reaction tank with continuous aeration by the blower, the concentration of dissolved phosphorus in the aerobic reaction tank is reduced by the phosphorus excess intake of the phosphorus-releasing microorganism in the step (d '), and at the same time, the organic matter supplied from the influent by the nitrifying microorganism (E ') proceeding with the nitrification process for converting nitrogen and ammonia nitrogen to nitrate nitrogen and the organic matter oxidation process for decomposing the remaining organic matter; Continuously discharging the treated water from which phosphorus has been removed using an immersion membrane installed in the aerobic reaction tank (f '); And (g ') discharging the sludge in a state in which the phosphorus in the step (e') is excessively ingested and discharging the phosphorus, wherein the anaerobic process and the anaerobic process of the anaerobic / anaerobic shift driving reactor are performed. The classification is based on the internal transport of nitrate nitrogen by the internal transport pump, and the nitrogen and phosphorus treatment for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus, which alternates between the anaerobic process for denitrification and the anaerobic process for phosphorus release, is carried out. A measurement control method of an advanced wastewater treatment method, comprising: a conveyance ratio control step (S1) of maintaining a ratio of an internal conveyance flow rate of the nitrate nitrogen to an inflow flow rate of the inflowing raw water; A conveyance time control step (S2) of continuously measuring a redox potential (ORP) value in the anoxic / anaerobic alternating operation reactor and determining whether to operate the internal conveying pump in response to the measured value; Blower control step (S3) of continuously measuring the dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic reaction tank when the internal transfer pump is operating and adjusting the rotational speed of the blower to maintain a constant level of the dissolved oxygen concentration (DO) ); And a sludge waste amount control step (S4) of determining the sludge waste amount according to
여기서, FR은 슬러지 폐기량(m3/일), S무산소/혐기교대운전형반응조는 무산소/혐기 교대운전형 반응조 내의 슬러지 농도(kg/m3), S호기반응조는 호기반응조내의 슬러지 농도(kg/m3), V무산소/혐기교대운전형반응조는 무산소/혐기 교대운전형 반응조의 부피(m3), V호기반응조는 호기반응조의 부피(m3), SRTd는 설정된 평균 고형물 체류 시간(Solids Retention Time; SRT)(일)을 나타낸다.Where FR is the sludge waste rate (m 3 / day), S anaerobic / anaerobic shift reactor is the sludge concentration in the anaerobic / anaerobic shift reactor (kg / m 3 ), and S aerobic reactor is the sludge concentration in the aerobic reactor (kg / m 3 ), V anaerobic / anaerobic reactor is the volume of anoxic / anaerobic reactor (m 3 ), V aerobic reactor is the volume of aerobic reactor (m 3 ), and SRT d is the set average solid residence time ( Solids Retention Time (SRT) (in days).
그리고, 상기 S1 단계는 비례 제어기를 통하여 유입 원수의 유입유량에 대한 질산성 질소의 내부반송유량의 비를 제어하는 것이 바람직하다.In the step S1, it is preferable to control the ratio of the internal transport flow rate of nitrate nitrogen to the inflow flow rate of the incoming raw water through a proportional controller.
그리고, 상기 S2 단계는 상기 내부반송펌프가 가동하는 상태에서, 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조내의 산화환원전위(ORP)를 연속적으로 측정하여 상기 산화환원전위(ORP) 값이 -100mV 이하인 경우 계속하여 상기 내부반송펌프를 가동시키고, 상기 산화환원전위(ORP) 값이 -100mV를 초과하는 경우 상기 내부반송펌프의 가동을 정지시키며, 상기 내부반송펌프가 가동하지 않는 상태에서, 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조내의 산화환원전위(ORP)를 연속적으로 측정하여 상기 산화환원전위(ORP) 값이 -400mV 미만이 되는 경우 상기 내부반송펌프를 가동시키는 것이 바람직하다.Further, the step S2 is continued in the state that the internal conveying pump is operating, continuously measuring the redox potential (ORP) in the oxygen-free / anaerobic alternating reactor type reaction tank when the redox potential (ORP) value is less than -100mV. To operate the internal transfer pump, stop the operation of the internal transfer pump when the ORP value exceeds -100 mV, and in the state where the internal transfer pump is not operated, the anoxic / anaerobic shift It is preferable to operate the internal transfer pump when the redox potential (ORP) in the operating reactor is continuously measured so that the redox potential (ORP) becomes less than -400 mV.
그리고, 상기 S3 단계는 상기 내부반송펌프가 가동하지 않는 경우에 일정 시간 동안 송풍기의 회전 속도를 최대로 하여 막을 세정하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다.In the step S3, when the internal transfer pump is not operated, it is preferable to perform a process of cleaning the membrane by maximizing the rotational speed of the blower for a predetermined time.
그리고, 상기 S3 단계는 상기 내부반송펌프가 가동하는 상태에서, 상기 호기반응조내부의 용존산소농도(DO)가 2.0mg/l 미만이 되지 않도록 송풍기의 회전속도를 조절하고, 상기 내부반송펌프가 가동하지 않는 상태에서, 상기 내부반송펌프의 작동 멈춤 시간을 측정하여, 상기 작동 멈춤 시간이 1분 초과 10분 미만인 경우 송풍기의 회전속도를 최대로 하여 막을 세정하는 것이 바람직하다.And, in the step S3, in the state in which the internal conveying pump is operating, adjusting the rotational speed of the blower so that the dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic reaction tank is not less than 2.0mg / l, the internal conveying pump is operated In a state where it is not, it is preferable to measure the operation stop time of the internal transfer pump and to clean the membrane by maximizing the rotational speed of the blower when the operation stop time is more than 1 minute and less than 10 minutes.
그리고, 상기 S4 단계는 슬러지 폐기량을 결정시 상기 [수학식 1]의 SRTd를 20일로 하는 것이 바람직하다. In the step S4, when the sludge waste amount is determined, the SRT d of
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 장치는, 하수, 오수, 또는 폐수의 유입원수가 연속적으로 유입되는 교반기가 장착된 무산소/혐기 교대운전형 반응조; 호기성 상태에서 유기물 산화, 질산화 반응, 및 인의 과잉섭취가 일어나도록 하는, 송풍기가 설치된 호기반응조; 상기 호기반응조로부터 발생되는 질산성 질소를 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조로 반송하는 내부반송펌프; 및 막 여과를 통하여 처리수를 연속적으로 배출하는 상기 호기반응조내에 장착되는 침지형 분리막을 포함하여 구성되고, 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조에서의 무산소 공정 및 혐기 공정의 구분은 상기 내부반송펌프에 의한 질산성 질소의 내부반송 유무에 따라 구분되는, 질소 제거를 위한 탈질반응이 일어나는 무산소 공정 및 인의 방출을 위한 혐기 공정이 교대로 이루어지는 질소 및 인을 동시 처리하기 위한 하·폐수고도처리 장치의 운전을 위한 계측 제어 장치로서, 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조 내부의 산화환원전위(ORP)를 측정하는 산화환원전위(ORP) 측정 센서; 상기 호기반응조 내부의 용존산소농도(DO)를 측정하는 용존산소농도(DO) 측정 센서; 상기 유입원수의 유량을 측정 및 제어하는 유입 유량계; 상기 내부반송유량을 측정 및 제어하는 반송 유량계; 상기 호기반응조로부터 배출되는 폐기 슬러지 양을 측정 및 제어하는 잉여슬러지 유량계; 및 상기 센서 들 및 유량계들로부터 입력되는 측정 값 정보에 대응하여 상기 내부반송펌프, 상기 송풍기 및 상기 각 유량계들을 제어하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the measurement control device of the anaerobic and anaerobic process alternating operation type membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention, the inflow source of sewage, sewage, or wastewater is continuous An anaerobic / anaerobic shift reactor equipped with a stirrer introduced into the reactor; An aerobic reactor equipped with a blower to cause organic matter oxidation, nitrification reaction, and excessive intake of phosphorus in an aerobic state; An internal transfer pump for returning nitrate nitrogen generated from the aerobic reaction tank to the anoxic / anaerobic alternating operation reactor; And an immersion type separation membrane mounted in the aerobic reaction tank for continuously discharging the treated water through membrane filtration, wherein the separation between the anoxic process and the anaerobic process in the anoxic / anaerobic alternating reactor is performed by the internal transfer pump. The operation of the sewage and wastewater treatment system for simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus in which the anoxic process for denitrification takes place and the anaerobic process for releasing phosphorus, which are classified according to the internal transport of nitrate nitrogen, is performed. An instrument for controlling measurement, comprising: a redox potential measuring sensor (ORP) measuring an redox potential (ORP) inside an anaerobic / anaerobic alternating reactor; Dissolved oxygen concentration (DO) sensor for measuring the dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic reaction tank; An inflow flow meter for measuring and controlling the flow rate of the inflow source water; A conveying flow meter for measuring and controlling the inner conveying flow rate; Excess sludge flowmeter for measuring and controlling the amount of waste sludge discharged from the aerobic reaction tank; And a processor for controlling the internal conveying pump, the blower, and the respective flowmeters in response to the measured value information input from the sensors and the flowmeters.
그리고, 상기 프로세서는 디지털 입출력 컴퓨터 및 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 전환하여 출력하고 입력되는 아닐로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 입력하는 아날로그/디지털 컨버터(A/D converter)로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the processor is preferably composed of a digital input / output computer and an analog / digital converter (A / D converter) for converting the output digital signal to an analog signal to output and converts the input analog signal into a digital signal. .
이하, 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 방법 및 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a measurement control method and apparatus for an anoxic and anaerobic process alternating operation type membrane separation activated sludge method for simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 장치를 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a measurement control device of an oxygen-free and anaerobic process alternate operation type membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 우선 본 발명이 적용되는 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 장치는, 반응조로서 전단의 무산소/혐기 교대운전형 반응조(R1)와, 후단의 침지형 막이 설치되고 송풍기가 설치되는 호기성 상태에서 유기물 산화, 질산화 반응, 및 인의 과잉섭취가 일어나도록 하는 호기반응조(R2)를 구비한다. As shown in Fig. 2, first, an anoxic and anaerobic process alternating operation type membrane separation activated sludge device for simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus to which the present invention is applied, and an anoxic / anaerobic alternating reactor type R1 of a front end as a reaction tank And an aerobic reaction tank (R2) to cause organic matter oxidation, nitrification reaction, and excessive intake of phosphorus in an aerobic state in which a downstream immersion membrane is installed and a blower is installed.
그리고, 구동기로서, 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조를 교반하는 수중교반기(A1)와, 상기 호기반응조(R2)로부터 질산성 질소를 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조(R1)로 반송하는 ON/OFF 제어가 가능한 내부반송펌프(A2), 및 상기 호 기반응조(R2)를 폭기하는 회전속도 제어가 가능한 송풍기(A3)를 구비한다. And, as a driver, ON / to return the nitrate nitrogen to the anoxic / anaerobic alternating reactor (R1) from the water agitator (A1) for stirring the anoxic / anaerobic alternating reactor type reaction tank and the aerobic reaction tank (R2) An internal transfer pump A2 capable of OFF control and a blower A3 capable of controlling a rotation speed for aeration of the call-based coagulation R2 are provided.
상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조(R1)는 상기 호기반응조(R2)로부터 반송펌프에 의해 반송 흐름(F3)이 있는 경우, 반송된 질산성 질소를 원수(F1)내 유기물을 이용해 탈질시키며 이에 따라 상기 반응조(R1)내에는 무산소 조건이 형성된다. 그리고, 상기 반송 흐름(F3)이 중지된 경우는 원수(F1)내 유기물을 이용하여 인 방출이 일어나는 혐기 조건이 된다. 한편, 상기 호기반응조(R2)에서는 연속하여 송풍기(A3)에 의해 산소가 공급되며 막을 통해 연속적으로 처리수(F2)가 배출된다. The anoxic / anaerobic alternating reactor R1 denitrates the conveyed nitrogen nitrate using organic matter in raw water F1 when there is a return flow F3 from the aerobic reaction tank R2 by a return pump. Anoxic conditions are formed in the reactor R1. And when the said conveyance flow F3 is stopped, it becomes anaerobic condition in which phosphorus discharge | release takes place using the organic substance in raw water F1. Meanwhile, in the aerobic reaction tank R2, oxygen is continuously supplied by the blower A3, and treated water F2 is continuously discharged through the membrane.
상기 호기반응조(R2)는 2차 침전지를 사용하는 재래식 활성슬러지 공법과 달리 막분리를 통해 슬러지와 처리수가 분리되며 호기반응조(R2)의 슬러지는 그대로 반송된다. 이 때, 상기 호기반응조(R2) 내부의 슬러지 농도는 상당히 높게 유지되며 높은 고형물 체류 시간(SRT)을 유지할 수 있어 질산화에 유리하다. 운전시 무산소/혐기 교대운전형 반응조(R1)의 슬러지 농도는 8,000 mg/l, 호기반응조(R2)의 슬러지 농도는 10,000 mg/l가 적정하다. 잉여슬러지(F4)는 호기반응조(R2)에서 인흡수를 원활히 하기 위하여 연속적으로 소량 폐기된다.Unlike the conventional activated sludge method using the secondary settling tank, the aerobic reaction tank (R2) separates the sludge and the treated water through membrane separation, and the sludge of the aerobic reaction tank (R2) is returned as it is. At this time, the sludge concentration inside the aerobic reaction tank (R2) is maintained very high and can maintain a high solids residence time (SRT) is advantageous for nitrification. During operation, the sludge concentration in the anaerobic / anaerobic shift reactor (R1) is 8,000 mg / l, and the sludge concentration in the aerobic reactor (R2) is 10,000 mg / l. Surplus sludge (F4) is continuously discarded in small amounts in order to facilitate the uptake of aspiration in the aerobic reaction tank (R2).
이와 같은 반응조(R1, R2) 및 구동기(A1, A2, A3)를 구비하는 장치의 계측 제어 장치는 다음과 같다.The measurement control apparatus of the apparatus provided with such reaction tanks R1 and R2 and drivers A1, A2 and A3 is as follows.
계측기로서 무산소/혐기 교대운전형 반응조(R1) 내부의 산화환원전위(ORP)를 측정하는 산화환원전위(ORP) 측정 센서(S1)가 상기 무산소/혐기 교대운전형 반응조(R1) 내부에 설치된다. 그리고, 상기 호기반응조(R2) 내부에는 상기 호기반응조(R2)내의 용존산소농도(DO)를 측정하는 용존산소농도(DO) 측정 센서(S2)가 설치된 다.As a measuring instrument, a redox potential measuring sensor S1 for measuring the redox potential ORP inside the anaerobic / anaerobic alternating reactor R1 is installed inside the anoxic / anaerobic alternating reactor R1. . In addition, a dissolved oxygen concentration (DO) measuring sensor (S2) for measuring the dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic reaction tank (R2) is installed inside the aerobic reaction tank (R2).
또한, 계측 및 제어기로서 유입원수의 유입유량을 측정 및 제어할 수 있는 유입유량계(FM1)가 유입원수의 유로 일측에서 구비되고, 질산성 질소의 내부반송유량을 측정 및 제어할 수 있는 반송유량계(FM2)가 반송로 일측에서 구비되며, 슬러지 폐기량을 측정 및 제어할 수 있는 잉여슬러지 유량계(FM3)가 잉여슬러지 폐기로 일측에서 구비된다.In addition, an inflow flowmeter (FM1) capable of measuring and controlling the inflow of the inflow water as a measurement and a controller is provided at one side of the flow path of the inflow water, and the return flow meter for measuring and controlling the internal transport flow of nitrate nitrogen ( FM2) is provided at one side of the conveying path, and an excess sludge flowmeter FM3 capable of measuring and controlling the sludge waste amount is provided at one side of the excess sludge disposal furnace.
상기 계측기(S1, S2) 또는 계측기 및 제어기(FM1, FM2, FM3)와 내부반송펌프(A2) 및 송풍기(A3)에 유선 또는 무선에 의하여 전기적으로 연결되는 기반 제어 시스템으로 프로세서인 PC(Personal computer)를 이용하며, 디지털/아날로그 컨버터(A/D converter)를 함께 사용한다. PC (Personal computer) is a processor as a base control system electrically connected to the measuring device (S1, S2) or the measuring instrument and controller (FM1, FM2, FM3) and the internal transfer pump (A2) and the blower (A3) by wire or wirelessly. ) And digital / analog converters together.
즉, 시스템 제어 장치인 PC(C1)는 MMI(Man Machine Interface)를 통해 각 계측기(S1, S2)[또는 계측 및 제어기(FM1, FM2, FM3)]로부터 수집된 데이터를 모니터링 및 저장하고 각 제어 알고리즘에 따라 필요한 출력 신호를 전송한다. 출력되는 디지털 값은 디지털/아날로그 컨버터(C2)를 거쳐 아날로그값으로 해당 구동기(A2, A3)[또는 계측 및 제어기(FM1, FM2, FM3)]에 보내어 진다. 한편, 각 계측기(S1, S2)[또는 계측 및 제어기(FM1, FM2, FM3)]로부터 측정되어 보내진 아날로그값은 상기 디지털/아날로그 컨버터(C2)를 거쳐 디지털값으로 변환되어 다시 PC(C1)에 입력되고, 상기 출력 과정을 반복하게 된다. That is, the PC C1, a system control device, monitors and stores data collected from each of the instruments S1 and S2 (or the measurement and controller FM1, FM2, and FM3) through the MMI (Man Machine Interface). Send the required output signal according to the algorithm. The output digital value is sent to the corresponding drivers A2 and A3 (or the measurement and controller FM1, FM2 and FM3) via the digital / analog converter C2 as analog values. On the other hand, the analog values measured and sent from the respective measuring instruments S1 and S2 (or the measuring and controller FM1, FM2 and FM3) are converted into digital values through the digital / analog converter C2 and then returned to the PC C1. It is input, and the output process is repeated.
이와 같은 계측 장치를 이용한 구체적인 제어 과정은 다음과 같다.The specific control process using such a measuring device is as follows.
먼저, 본 발명에 있어서의 반송비 제어(Step 1)에 대하여 상술한다. 유입원 수 유량은 계절 및 시간에 따라 변동하므로, 내부반송유량을 일정하게 설정해두는 경우 계절과 시간에 따라 반송비는 달라진다. 상기 반송비는 유출 질산성 질소의 농도에 영향을 주는데 반송비가 낮은 경우 유출 질산성 질소의 농도가 높아지고, 반송비가 높은 경우 효율의 증대 없이 펌프가동비가 소요된다. 따라서, 반송비를 최적으로 유지하기 위해 유입유량에 따라 반송유량을 일정한 비가 되도록 각각의 유량을 제어하도록 하며, 특히 비례 제어기(PC내 설치)를 이용하여 비례 제어 방식으로 반송비를 제어하는 것이 바람직하다.First, the carrier ratio control (Step 1) in this invention is explained in full detail. Since the flow rate of inflow water varies with season and time, the return cost varies according to season and time when the internal return flow rate is set constant. The conveyance ratio affects the concentration of the effluent nitrate nitrogen, but when the conveyance ratio is low, the concentration of the effluent nitrate nitrogen is high, and when the conveyance ratio is high, the pump operation cost is required without increasing the efficiency. Therefore, in order to maintain the transport ratio optimally, it is preferable to control each flow rate such that the transport flow rate is a constant ratio according to the inflow flow rate, and in particular, it is preferable to control the transport ratio by a proportional control method using a proportional controller (installed in the PC).
다음으로, 본 발명에 있어서의 반송시간 제어(Step 2)에 대하여 상술한다. 도 3은 본 발명에 따른 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 내부반송펌프 계측 제어를 나타내는 플로우 차트이다.Next, the conveyance time control (Step 2) in this invention is explained in full detail. Figure 3 is a flow chart showing the internal transfer pump measurement control of the anaerobic and anaerobic process alternating operation membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 유입원수는 무산소/혐기 교대운전형 반응조에 연속적으로 주입되며 반응조 내부 산화환원전위(ORP) 측정 센서의 값은 연속적으로 PC로 출력된다. 이 때 내부반송펌프가 작동하는 상태에서 읽혀진 산화환원전위(ORP) 값이 -100 mV 이하인 경우 계속하여 내부반송펌프를 작동시키고 산화환원전위(ORP) 값이 -100 mV을 초과하게 되면 내부반송펌프의 작동을 정지시킨다. 상기 산화환원전위(ORP) 값은 높을수록 산화된 물질의 양이 많다는 의미인데 그 값이 너무 높은 경우는 호기반응조에서 반송되어오는 흐름에 의해 무산소/혐기 교대운전형 반응조내의 산소 및 질산성 질소의 농도가 높아졌다는 것을 의미한다. 나아가, 용존산소농도가 높으면 원수내의 유기물이 산소의 환원에 사용되어 탈질 효율을 떨어 뜨리기 때문에 산화환원전위(ORP) 값은 -100 mV 을 초과하지 않도록 제어하여야 한다. 한편, 반송 흐름이 중지되면 혐기조건이 형성되는데 질산성 질소가 완전히 탈질되고 생물학적 인 방출이 충분히 일어날 수 있도록 산화환원전위(ORP) 값이 -400 mV 까지 내려갈 때까지 반응을 시킨다. 그리고, 산화환원전위(ORP) 값이 -400 mV 미만으로 떨어지면 다시 반송 펌프를 작동시켜 무산소 조건으로 전환시킨다.As shown in FIG. 3, influent water is continuously injected into an anaerobic / anaerobic alternating reactor, and the value of the ORP measuring sensor is continuously output to the PC. At this time, if the value of ORP is less than -100 mV while the internal transport pump is in operation, continue to operate the internal transport pump and if the value of ORP exceeds -100 mV, the internal transport pump Stops operation. The higher the ORP value, the higher the amount of oxidized material. If the value is too high, the oxygen and nitrate nitrogen in the anaerobic / anaerobic alternating reactor is flown by the flow returned from the aerobic reactor. It means a higher concentration. Furthermore, if the dissolved oxygen concentration is high, the organic matter in the raw water is used to reduce oxygen and thus denitrification efficiency, so the redox potential should be controlled so as not to exceed -100 mV. On the other hand, when the return flow is stopped, anaerobic conditions are formed, and the reaction is performed until the redox potential (ORP) is lowered to -400 mV so that nitrate nitrogen can be completely denitrified and biological release can occur sufficiently. And, when the ORP value falls below -400 mV, the transfer pump is operated again to switch to anoxic conditions.
다음으로, 본 발명에 있어서의 송풍기 제어(Step 3)에 대하여 상술한다. 도 4는 본 발명에 따른 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 송풍기 계측 제어를 나타내는 플로우 차트이다.Next, blower control (Step 3) in this invention is explained in full detail. 4 is a flow chart showing blower measurement control of an anaerobic and anaerobic process alternating operation type membrane separation activated sludge method according to the present invention.
호기반응조에서는 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화되는 반응이 필요한데 이 때 요구되는 최소 용존산소농도(DO)는 0.5 mg/l이고 적정 용존산소농도(DO)는 2.0 mg/l이다. 따라서, PID(Proportional-Integrate-Derivative; 비례-적분-미분) 제어기(PC내에 설계)를 이용하여 비례-적분-미분 방식으로 현재 용존산소농도(DO) 값을 기준으로 송풍기의 회전속도를 조절시켜 호기반응조 내부의 용존산소농도(DO)가 2.0 mg/l 미만으로 떨어지지 않도록 운전한다. 이와 같이 반송펌프가 작동하는 구간에서는 호기반응조 내부의 용존산소농도(DO) 농도가 무산소/혐기 교대운전형 반응조 내부의 반응에 영향을 미치므로 용존산소농도(DO)를 적정값인 2.0 mg/l로 유지시킨다. In an aerobic reactor, ammonia nitrogen is oxidized to nitrate nitrogen, and the minimum required dissolved oxygen concentration (DO) is 0.5 mg / l and the optimal dissolved oxygen concentration (DO) is 2.0 mg / l. Therefore, by using the Proportional-Integrate-Derivative (PID) controller (designed in the PC), the rotation speed of the blower is adjusted based on the current dissolved oxygen concentration (DO) value in a proportional-integral-derivative manner. Operate so that the dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic reactor does not drop below 2.0 mg / l. As such, the dissolved oxygen concentration (DO) concentration in the aerobic reaction tank affects the reaction inside the anaerobic / anaerobic shift type reactor in the section where the return pump operates, so that the dissolved oxygen concentration (DO) is 2.0 mg / l. Keep it at
한편, 반송펌프의 작동 종류시 작동 멈춤 시간을 측정하여 작동 멈춤시간이 1분 초과 10분 미만인 경우 막의 청소를 위해 송풍기의 출력을 최대로 하여 막을 세정시킨다. 즉, 반송펌프의 작동이 멈추고 약 1분이 지난 상태에서 계속 반송 펌 프의 작동이 멈추어 있는 경우 송풍기의 출력을 최대로 하여 막 세정을 수행하고, 반송펌프의 작동이 멈춘 후 약 10분 이후 시점에서 다시 반송이 시작되면 높아진 용존산소농도(DO) 값이 무산소/혐기 교대운전형 반응조에 유입되지 않도록 다시 용존산소농도(DO)를 적정수준으로 떨어뜨리도록 송풍기를 제어 운전한다.On the other hand, when the operation stop time is measured by the operation type of the conveying pump, if the operation stop time is more than 1 minute and less than 10 minutes, the membrane is cleaned by maximizing the output of the blower for cleaning the membrane. That is, if the conveying pump continues to be stopped after about 1 minute after the operation of the conveying pump stops, the membrane is cleaned by maximizing the output of the blower, and about 10 minutes after the conveying pump stops operating. When the conveyance starts again, the blower is controlled to lower the dissolved oxygen concentration (DO) to an appropriate level so that the increased dissolved oxygen concentration (DO) value does not enter the anaerobic / anaerobic shift reactor.
다음으로, 본 발명에 있어서의 슬러지 폐기량 제어(Step 4)에 대하여 상술한다. 슬러지 폐기는 반응기내 미생물농도와 고형물 체류 시간(SRT)을 적정하게 유지하기 위해 필요한데, 질산화를 위하여는 긴 고형물 체류 시간(SRT)을 필요로 하고, 인제거를 위하여는 짧은 고형물 체류 시간(SRT)이 요구되며, 고형물 체류 시간(SRT)이 긴 미생물과 고형물 체류 시간(SRT)이 짧은 미생물이 공존할 수 있도록 미생물 폐기를 연속적으로 수행한다. 상기 슬러지 폐기량은 아래 [수학식 1]로 결정한다.Next, sludge waste volume control (Step 4) in this invention is explained in full detail. Sludge disposal is necessary to maintain the microbial concentration and solids retention time (SRT) properly in the reactor, which requires a long solids retention time (SRT) for nitrification and a short solids retention time (SRT) for phosphorus removal. This is required, and microbial disposal is continuously performed so that microorganisms with a long solid residence time (SRT) and microorganisms with a short solid residence time (SRT) can coexist. The sludge waste amount is determined by
[수학식 1][Equation 1]
여기서, FR은 슬러지 폐기량(m3/일), S무산소/혐기교대운전형반응조는 무산소/혐기 교대운전형 반응조 내의 슬러지 농도(kg/m3), S호기반응조는 호기반응조내의 슬러지 농도(kg/m3), V무산소/혐기교대운전형반응조는 무산소/혐기 교대운전형 반응조의 부피(m3), V호기반응 조는 호기반응조의 부피(m3), SRTd는 설정된 평균 고형물 체류 시간(Solids Retention Time; SRT)(일)를 나타낸다. Where FR is the sludge waste rate (m 3 / day), S anaerobic / anaerobic shift reactor is the sludge concentration in the anaerobic / anaerobic shift reactor (kg / m 3 ), and S aerobic reactor is the sludge concentration in the aerobic reactor (kg / m 3 ), V anaerobic / anaerobic reactor is the volume of the anaerobic / anaerobic reactor (m 3 ), V aerobic reactor is the volume of the aerobic reactor (m 3 ), and SRT d is the set average solid residence time. (Solids Retention Time; SRT) (in days).
슬러지 폐기 유량을 결정함에 있어서, 평균 고형물 체류 시간(SRT) 즉 상기 [수학식 1]에서의 SRTd는 20일이 되도록 폐기량을 결정하여 운전하는 것이 질산화 및 인제거 모두에 있어서 바람직하다. In determining the sludge waste flow rate, it is preferable that the average solid residence time (SRT), that is, the SRT d in [Equation 1], is determined by operating the waste amount so as to be 20 days in both nitrification and phosphorus removal.
비록 상기에서 본 발명은 도시된 도면을 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and such modifications and variations are included in the appended claims. It is natural to belong.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 질소 및 인의 동시 처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대 운전형 막분리 활성 슬러지 공법의 계측 제어 방법 및 장치에 따르면, 반송비, 무산소 및 혐기 공정 교대 운전을 위한 반송시간, 슬러지 폐기량, 폭기량 및 간헐적인 막청소를 위한 송풍기의 운전을 계측 제어하므로써, 운전이 용이하고 유지 관리가 쉬우며, 처리효율 및 처리용량을 최대화할 수 있고, 운전 비용을 감소시킬 수 있어서 경제적인 효과를 달성한다. 또한, 유입유량에 따라 반송유량이 제어되므로 유출수 질산성 질소의 농도를 적정 유지할 수 있고, 적정 고형물 체류 시간(SRT)이 유지되도록 슬러지 폐기량을 조절함으로써 질소와 인의 제거가 원활히 이루어질 수 있다. 나아가, 자동 계측 제어를 통해 무산소/혐기 반응 이 무산소/혐기 교대운전형 반응조의 내부 상태에 따라 조절되므로 유입수내 유기물을 효율적으로 사용하여 처리수내 질소 및 인의 농도가 감소될 수 있다. 그 뿐만 아니라, 자동 계측 제어이므로 유입원수 성상 및 농도 변화에 따라 운전자가 임의로 반응시간을 조절할 필요없이 유연한 운전이 가능하며, 일반적으로 고도처리공법의 운전 비용중 송풍기에 의한 운전비용이 70%를 차지하는데 호기조의 용존산소농도(DO)를 제어함으로써 과잉의 동력비도 감소할 수 있다.As described above, according to the measurement control method and apparatus of the anoxic and anaerobic process alternating operation type membrane separation activated sludge process for the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus of the present invention, the return cost, the transfer time for the anaerobic and anaerobic process alternating operation, By measuring and controlling the operation of the blower for sludge waste, aeration and intermittent membrane cleaning, it is easy to operate, easy to maintain, maximizes processing efficiency and processing capacity, and can reduce operating costs. Achieve effect. In addition, since the return flow rate is controlled according to the inflow flow rate, the concentration of the effluent nitrate nitrogen can be properly maintained, and the sludge waste amount can be smoothly removed to adjust the sludge waste so that the appropriate solids residence time (SRT) is maintained. Furthermore, since the anaerobic / anaerobic reaction is controlled according to the internal state of the anaerobic / anaerobic alternating reactor through automatic measurement control, the concentration of nitrogen and phosphorus in the treated water can be reduced by efficiently using the organic matter in the influent. In addition, the automatic measurement control enables flexible operation without the driver having to adjust the reaction time arbitrarily according to the inflow water characteristics and concentration changes.In general, the operating cost of the blower accounts for 70% of the operation cost of the advanced processing method. By controlling the dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic tank, the excess power cost can also be reduced.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050063143A KR100628908B1 (en) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Method and apparatus for instrumentation and control of membrane coupled activated sludge method and reactor operating anoxic/anaerobic process alternatively for removal of nitrogen and phosphorus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050063143A KR100628908B1 (en) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Method and apparatus for instrumentation and control of membrane coupled activated sludge method and reactor operating anoxic/anaerobic process alternatively for removal of nitrogen and phosphorus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100628908B1 true KR100628908B1 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=37628885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050063143A KR100628908B1 (en) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Method and apparatus for instrumentation and control of membrane coupled activated sludge method and reactor operating anoxic/anaerobic process alternatively for removal of nitrogen and phosphorus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100628908B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101050374B1 (en) * | 2010-10-04 | 2011-07-19 | 엄태경 | Automatic operation device of small sewage treatment facility |
KR101186360B1 (en) * | 2012-03-30 | 2012-09-26 | 제일모직주식회사 | System for treatment of wastewater and method using the same |
KR101237408B1 (en) | 2013-01-15 | 2013-02-26 | (주)티에스케이워터 | Appartus for reducing nitrogen of sewage and wastewater having stayover device of active sludge and method for reducing nitrogen using it |
US8980090B2 (en) | 2011-07-15 | 2015-03-17 | Korea Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for alternative aeration-effluent wastewater treatment using ceramic membrane |
CN114163087A (en) * | 2021-12-22 | 2022-03-11 | 北京桑德环境工程有限公司 | Rural sewage treatment system of modularization intelligence |
-
2005
- 2005-07-13 KR KR1020050063143A patent/KR100628908B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101050374B1 (en) * | 2010-10-04 | 2011-07-19 | 엄태경 | Automatic operation device of small sewage treatment facility |
US8980090B2 (en) | 2011-07-15 | 2015-03-17 | Korea Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for alternative aeration-effluent wastewater treatment using ceramic membrane |
KR101186360B1 (en) * | 2012-03-30 | 2012-09-26 | 제일모직주식회사 | System for treatment of wastewater and method using the same |
KR101237408B1 (en) | 2013-01-15 | 2013-02-26 | (주)티에스케이워터 | Appartus for reducing nitrogen of sewage and wastewater having stayover device of active sludge and method for reducing nitrogen using it |
CN114163087A (en) * | 2021-12-22 | 2022-03-11 | 北京桑德环境工程有限公司 | Rural sewage treatment system of modularization intelligence |
CN114163087B (en) * | 2021-12-22 | 2024-03-12 | 北京桑德环境工程有限公司 | Modularized intelligent rural sewage treatment system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7314563B2 (en) | Membrane coupled activated sludge method and apparatus operating anoxic/anaerobic process alternately for removal of nitrogen and phosphorous | |
US5624562A (en) | Apparatus and treatment for wastewater | |
CN100360438C (en) | Method and installation for the biological treatment of water using activated sludge and comprising aeration regulation | |
KR100876323B1 (en) | Advanced treatment apparatus for treatment of sewage water or waste water using aerobic microorganism activation apparatus | |
KR100628908B1 (en) | Method and apparatus for instrumentation and control of membrane coupled activated sludge method and reactor operating anoxic/anaerobic process alternatively for removal of nitrogen and phosphorus | |
JP2007275847A (en) | Wastewater treating apparatus and wastewater treating method | |
JP5743448B2 (en) | Sewage treatment equipment | |
JP5366364B2 (en) | Membrane separation activated sludge treatment equipment | |
JP3907867B2 (en) | Wastewater treatment system | |
JP2000325988A (en) | Waste water treatment system having sludge concentrating means | |
KR20040079111A (en) | Device and method for continuous feeding and intermittent discharge in sewage and wastewater treatment plant | |
JPH09150181A (en) | Sewage purifying device | |
JPH09253687A (en) | Anaerobic and aerobic treatment apparatus for waste water | |
JP2004275820A (en) | Wastewater treatment apparatus | |
JPH05154496A (en) | Controlling method for operation in anaerobic and aerobic activated sludge treating equipment | |
JP3608256B2 (en) | Operation control method for circulating nitrification denitrification | |
JPH07328692A (en) | Biological nitrogen removing device | |
KR20100088283A (en) | High effective treatment apparatus and method of sewage and wastewater using membrane | |
JP2759308B2 (en) | Method and apparatus for treating organic wastewater | |
JP2000325992A (en) | Waste water treatment apparatus with sludge concentrating means | |
KR100846693B1 (en) | Livestock waste water treatment plant by aerobic denitrification | |
JP3651201B2 (en) | Control method of intermittent aeration activated sludge process | |
Shimabukuro et al. | Applicability of oxidation reduction potential response on a full-scale intermittently aerated suspended culture system | |
US20230219833A1 (en) | Wastewater treatment systems and methods of use | |
JP6716664B2 (en) | Batch type carrier water treatment method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120910 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130830 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140829 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160901 Year of fee payment: 11 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |