KR102239139B1 - water treatment method and apparatus for sequencing bath reactor using specific oxygen uptake rate of microbial - Google Patents
water treatment method and apparatus for sequencing bath reactor using specific oxygen uptake rate of microbial Download PDFInfo
- Publication number
- KR102239139B1 KR102239139B1 KR1020200147134A KR20200147134A KR102239139B1 KR 102239139 B1 KR102239139 B1 KR 102239139B1 KR 1020200147134 A KR1020200147134 A KR 1020200147134A KR 20200147134 A KR20200147134 A KR 20200147134A KR 102239139 B1 KR102239139 B1 KR 102239139B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bioreactor
- consumption rate
- aeration
- sludge
- oxygen consumption
- 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
- C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
-
- 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
- C02F3/1263—Sequencing batch reactors [SBR]
-
- 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
- C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor
-
- 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
- C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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)
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물의 비산소소비속도(Specific Oxygen Uptake Rate)를 수치화하고 이를 이용함으로써 미생물의 상태와 처리효율을 예측하여 즉각적이고 능동적인 대응을 통해 사상성세균의 증식을 억제하고 과도한 산소의 공급을 제어할 수 있는 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a batch-type water treatment method using the non-oxygen consumption rate of microorganisms and a batch-type water treatment apparatus using the same, and more particularly, to quantify the specific oxygen uptake rate of microorganisms and use it to determine the state of the microorganisms and The present invention relates to a batch type water treatment method capable of controlling the growth of filamentous bacteria and controlling excessive oxygen supply through an immediate and active response by predicting treatment efficiency, and a batch type water treatment apparatus using the same.
산업의 급속한 발달과 인구증가 및 도시의 집중화로 인하여 환경오염, 특히 수질오염이 매우 심각한 문제로 대두되고 있다. 더욱이 하천 및 호수의 주오염원중의 하나로서 심각히 대두되는 영양염류인 질소와 인의 유입량이 많아지면서 가뭄과 이상기온 현상으로 호소나 하천 등의 상수원의 수질이 급속하게 악화되고 있는 실정이다. 이러한 문제는 수중 생태계를 파괴하고 수자원의 활용가치를 하락시키며 여러방면에서 경제적 사회적 문제를 발생시키고 있다. Environmental pollution, especially water pollution, is emerging as a very serious problem due to rapid industrial development, population growth, and urban concentration. Moreover, as the inflow of nitrogen and phosphorus, which are nutrients seriously emerging as one of the main pollutants of rivers and lakes, increases, the water quality of water sources such as lakes and rivers is rapidly deteriorating due to drought and abnormal temperature. These problems destroy the aquatic ecosystem, reduce the utilization value of water resources, and cause economic and social problems in many ways.
하폐수처리장으로 유입되는 하수와 폐수에는 대표적인 오염물질로써 유기물(BOD)과 총질소(T-N), 총인(T-P)을 대표적으로 포함하고 있으며 그 외 중금속과 대장균, 기름 등의 물질도 포함하고 있다. 주 오염물질인 유기물질, 질소, 인을 처리하기 위하여 일반적으로 혐기와 무산소, 호기성공정을 포함하는 활성슬러지법을 오랫동안 사용하여 왔다.Sewage and wastewater flowing into the sewage treatment plant typically contain organic matter (BOD), total nitrogen (T-N), and total phosphorus (T-P) as representative pollutants, and other substances such as heavy metals, E. coli, and oil. In order to treat the main pollutants such as organic matter, nitrogen, and phosphorus, activated sludge method including anaerobic, oxygen-free and aerobic processes has been used for a long time.
오염물질을 처리하기 위한 활성슬러지법의 일종으로 하나의 반응조에서 포기와 비포기 조건을 반복하면서 유기물과 질소, 인을 처리하는 회분식(Sequencing Bath Reactor:SBR) 처리방식이 많이 사용되고 있다. 이러한 회분식 처리방식의 수처리장치로서 대한민국 등록특허 제10-0873416호, 대한민국 등록실용신안 제20-0361460호 등에 개시되어 있다. As a type of activated sludge method for treating pollutants, a Sequencing Bath Reactor (SBR) treatment method in which organic matter, nitrogen, and phosphorus are treated while repeating aeration and non-aeration conditions in one reactor is widely used. As such a batch type water treatment system, Korean Patent Registration No. 10-0873416 and Korean Utility Model Registration No. 20-0361460 are disclosed.
회분식 처리방식은 계측장비 및 자동제어시스템을 적용하여 종래의 활성슬러지법의 공간개념을 시간개념으로 전환하여 한 개의 반응조 내에서 유입, 반응, 침전, 배출의 반복적 공정에 의하여 처리하는 방법이다. 이러한 공정은 자동제어 장치에 의해 이루어진다. 한 개의 반응조 내에서 처리공정이 이루어지기 때문에 운전이 간편하고 처리효율이 높다. 유기물과 함께 질소와 인은 반응조내에서 폭기와 비폭기과정을 반복하는 과정에서 미생물에 의하여 제거가 가능하다.The batch type treatment method is a method of converting the spatial concept of the conventional activated sludge method into a time concept by applying a measuring equipment and an automatic control system, and treating it by repetitive processes of inflow, reaction, precipitation, and discharge in a single reaction tank. This process is performed by an automatic control device. Since the treatment process is carried out in one reaction tank, the operation is simple and the treatment efficiency is high. Nitrogen and phosphorus along with organic matter can be removed by microorganisms in the process of repeating the aeration and non-aeration processes in the reaction tank.
활성오니에 포함된 미생물 중 가장 중요한 역할을 하는 세균(bacteria)은 미생물과 여러물질이 혼합된 플럭 형성 기준에 따라서 플럭형성세균과 분산증식세균으로 나눌수 있으며, 세포의 형태에 따라서 구균(cocos), 간균(bacillus), 나선균(spirllum), 사상균(filamentos bacterium)으로 나눌 수 있다. Bacteria, which play the most important role among microorganisms contained in activated sludge, can be divided into floc-forming bacteria and dispersion-proliferating bacteria according to the floc formation standard in which microorganisms and various substances are mixed. It can be divided into bacillus, spiralum, and filamentos bacterium.
오염물질 중 유기물 제거에 주로 관여하는 세균은 종속영양세균( heterothrophic)의 원형모양의 구균과 짧은 막대모양인 간균이다.Bacteria mainly involved in the removal of organic matter among pollutants are heterothrophic, circular-shaped cocci and short rod-shaped bacillus.
그리고 질소 제거에 주로 관여하는 세균은 암모니아성 질소를 질산화하는 아질산균(Nitrosomonas), 질산균(Nitrobacter)등의 독립영양세균(autothrophic)과 질산화된 질산성질소를 질소가스로 변환하는 그람음성균인 슈도모나스(Pseudomonas), 바실러스(Bacillus) 등의 종속영양세균이다. 이러한 탈질에 관여하는 세균은 호기성조건에서는 용존산소를 이용하여 대사활동을 하지만 무산소상태에서는 NO-3 , NO-2 등의 결합형 산소를 이용하여 생활하는 통성혐기성균이다. And bacteria mainly involved in nitrogen removal are autothrophic bacteria such as Nitrosomonas and Nitrobacter, which nitrify ammonia nitrogen, and Pseudomonas, which is a Gram-negative bacteria that converts nitrified nitrate into nitrogen gas. Pseudomonas), Bacillus (Bacillus) and other heterotrophic bacteria. Bacteria involved in such denitrification are aerobic anaerobic bacteria that metabolize using dissolved oxygen under aerobic conditions, but live by using bound oxygen such as NO -3 and NO -2 in anoxic condition.
그리고 인 제거에 관여하는 세균은 유기물 제거에 관여하는 종속영양세균 (heterothrophic bacteria)으로 동일하지만 특별히 아시네토박토(Acinetobacter)와 같은 인축적 미생물(polyphosphate accumulating organisms, PAO)을 호기성 조건과 혐기성 조건에 반복하여 노출시킴으로써 인의 과잉섭취를 유도하여 제거한다. PAO가 혐기성 조건에서 인을 방출(Phosphorus release)하고 호기성 조건에서 과량의 인을 미생물의 세포내에 저장하며 이때 PHB를 분해시켜 ATP를 합성하고 이때 용액내로부터 과량의 정인산(PO4-P, soluble phosphate)을 섭취(Phosphorus uptake)한 후 Poly-P로 합성하여 세포내에 저장시키는 특성을 이용한다. In addition, the bacteria involved in phosphorus removal are the same as heterothrophic bacteria involved in the removal of organic matter, but in particular polyphosphate accumulating organisms (PAO) such as Acinetobacter are repeated in aerobic and anaerobic conditions. It is removed by inducing excessive intake of phosphorus by exposing it. PAO releases phosphorus under anaerobic conditions and stores excess phosphorus in the cells of microorganisms under aerobic conditions. At this time, it decomposes PHB to synthesize ATP, and at this time, excessive amounts of phosphate (PO 4 -P, soluble phosphate) are synthesized from the solution. ) Is synthesized into Poly-P after Phosphorus uptake and stored in cells.
이와 같이 미생물을 이용하여 오염된 물질을 제거하는 과정에서 활성오니 내에 발생하고 증식하는 미생물은 매우 다양하여 오염물 제거에 중요한 역할을 하는 세균(Bacteria)만을 분리하여 증식할 수가 없다. 이러한 증식과정에서 일부 증식하는 사상성세균(Filamentos bacterium)은 세포가 실모양으로 연결되어 있는 특이한 형태의 다세포 세균들로서 과다하게 증식하면 미생물 플럭(floc)의 침전성을 악화시켜 미생물 슬러지와 처리수가 혼합된의 혼합액의 분리를 위한 침전과정에서 침전이 되지않거나 침전을 위해 오랜시간이 필요하다. 이런 과다한 사상성세균의 증식에 의하여 벌킹(bulking)이 일어나면 슬러지 침강이 불량하고 슬러지의 농축이 일어나지않아 방류수로 슬러지가 유실되어 방류수질기준을 초과하고 슬러지의 함수율이 높아져 슬러지의 탈수문제도 발생시키는 등의 처리효율과 직결되는 중요한 문제를 발생시키므로 사상성세균의 증식과 영향을 주는 인자를 정확하게 이해할 필요가 있다. In the process of removing contaminated substances by using microorganisms as described above, microorganisms that occur and proliferate in activated sludge are so diverse that only bacteria, which play an important role in removing contaminants, cannot be separated and proliferated. Filamentos bacterium, which partially proliferate in this proliferation process, are multicellular bacteria of a peculiar form in which cells are connected in a filament shape, and when excessive proliferation worsens the sedimentation of microbial flocs, resulting in a mixture of microbial sludge and treated water. In the sedimentation process for the separation of the mixed solution of, it does not precipitate or it takes a long time for precipitation. If bulking occurs due to the proliferation of such excessive filamentous bacteria, sludge sedimentation is poor and sludge is not condensed, so sludge is lost to the effluent water, exceeding the discharged water quality standard, and the moisture content of the sludge increases, causing sludge dewatering problems, etc. It is necessary to accurately understand the factors that affect the growth of filamentous bacteria and the factors that affect the growth of filamentous bacteria, as it causes an important problem that is directly related to the treatment efficiency.
하폐수처리시설에서 사상성세균(Filamentos bacterium)이 증식하는 원인은 매우 다양하다. 대표적인 원인으로는 낮은 유기물의 부하(F/M비), 낮은 DO농도, 원수의 부폐 및 영양염류(N,P)결핍, 낮은 pH 등을 원인으로 볼 수 있다. 이러한 사상균이 증식되는 메카니즘은 A/V(Area/Volume)값에 의하여 설명이 가능하다. 세균은 세포를 통하여 영양분을 섭취한다. 따라서 세포의 체적에 비해 표면적이 넓을수록 세균의 대사활동이 빨라진다. 세포의 형태로 구형, 막대형, 나선형, 사상체가 있으며 이중에 가장 A/V(Area/Volume)값이 큰 것이 사상체이다. 일반적으로 구형, 막대형의 세균들에 의하여 오염물질이 제거되지만 낮은 유기물의 부하(F/M비)가 지속되면 구형이나 막대형 세균들이 줄어들면서 A/V(Area/Volume)값이 가장 큰 사상체는 더욱 그양이 늘어난다. 이러한 사상체가 극단적으로 많아진 상태가 벌킹(bulking)이다.The causes of the growth of Filamentos bacterium in sewage treatment facilities are very diverse. Representative causes can be attributed to low load of organic matter (F/M ratio), low DO concentration, corruption of raw water, deficiency of nutrients (N,P), and low pH. The mechanism by which these filamentous fungi grow can be explained by the A/V (Area/Volume) value. Bacteria take in nutrients through cells. Therefore, the larger the surface area compared to the cell volume, the faster the bacterial metabolism activity is. There are spherical, rod-shaped, spiral, and filamentous bodies in the form of cells, and among them, the filamentous bodies have the largest A/V (Area/Volume) value. In general, contaminants are removed by spherical and rod-shaped bacteria, but if a low load of organic matter (F/M ratio) persists, spherical or rod-shaped bacteria decrease and the filamentous body with the largest A/V (Area/Volume) value The amount increases even more. The state in which these filamentous bodies have become extremely large is bulking.
미생물을 이용하여 하,페수를 처리하는 시설은 미생물의 상태를 파악하고 항상 안정하게 관리하는 것은 매우 중요하다. 하지만 가시적으로는 볼수가 없는 세균(bacteria)의 상태를 파악하는 것이 매우 어렵고 현장에서 이용할 수 있는 적절한 확인방법도 없다. It is very important for a facility that treats sewage and wastewater using microorganisms to understand the state of microorganisms and manage them stably at all times. However, it is very difficult to determine the state of the bacteria that are not visible, and there is no suitable identification method available in the field.
종래의 대부분의 수처리시설에서 관리자의 경험적 생각과 판단으로 미생물 상태를 추측하거나 현미경 관찰 또는 방류수의 수질을 분석함으로 미생물의 상태를 간접적으로 예측으로 운영하는 결과 많은 오류와 적절치 않은 대처방안으로 장기간 미생물의 상태가 악화되어 방류기준을 초과해 방류함으로써 사업자의 법적, 경제적 피해와 함께 관리자의 정신적 육체적 피해가 매우 크게 발생하고 있다. 이러한 현상은 새로운 관리자나 경험이 적은 관리자에게는 더욱더 대처하기가 매우 어렵다. In most conventional water treatment facilities, the condition of microorganisms is indirectly predicted by estimating the state of microorganisms with the empirical thoughts and judgments of the manager, or by microscopic observation or analyzing the water quality of the effluent. Due to the deterioration of the condition, the discharge exceeds the discharge standards, causing serious legal and economic damage to the business operator, as well as the mental and physical damage to the manager. This phenomenon is very difficult to cope with for new managers or less experienced managers.
본 발명은 미생물을 이용하여 하수나 폐수를 처리하는 처리시설에서 운영자의 경험적 관찰에 의존하여 미생물의 성장상태를 예측하는 종래의 방식에서 벗어나 미생물의 대사활동에 직접적으로 관여하는 용존산소량 값과 부유물농도 값을 이용하여 비산소소비속도(Specific Oxygen Uptake Rate)를 산출한후 수치화하여 미생물의 현재상태를 실시간으로 현장에서 바로 확인함으로써 수시간 또는 하루 이후 미생물의 상태와 처리효율을 정확히 예측할 수 있는 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention deviates from the conventional method of predicting the growth state of microorganisms by relying on empirical observations of an operator in a treatment facility that treats sewage or wastewater using microorganisms, the dissolved oxygen amount and suspended matter concentration directly involved in the metabolism of microorganisms. Batch water treatment that can accurately predict the condition and treatment efficiency of microorganisms after several hours or a day by calculating the specific oxygen uptake rate using the value and then quantifying it to check the current state of the microorganism in real time on site. An object thereof is to provide a method and a batch type water treatment apparatus using the same.
또한, 본 발명은 미생물의 비산소소비속도에 의해 미생물의 상태와 처리효율을 예측함으로써 즉각적이고 능동적인 대응을 통해 사상성세균의 증식을 억제하고 과도한 산소의 공급을 효과적으로 제어할 수 있는 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다. In addition, the present invention is a batch type water treatment method capable of effectively controlling the supply of excessive oxygen and inhibiting the growth of filamentous bacteria through an immediate and active response by predicting the state and treatment efficiency of the microorganisms based on the non-oxygen consumption rate of the microorganisms. Another object is to provide a batch type water treatment apparatus using this.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법은 선택조로 처리대상수를 유입시키는 유입단계와; 상기 선택조와 연통된 생물반응조 내로 공기를 간헐적으로 공급하여 폭기와 비폭기가 교대로 반복되는 간헐폭기단계와; 상기 간헐폭기 후 일정시간 정치하여 상기 생물반응조 내의 슬러지를 침강시키는 슬러지침강단계와; 상기 침강단계 후 상기 생물반응조 내의 상등수를 배출하는 상등수배출단계;를 포함하고, 상기 간헐폭기단계는 미생물의 비산소소비속도에 의해 미생물 상태를 판별하여 상기 선택조로의 슬러지의 반송 및 상기 생물반응조 내의 폭기를 제어한다.The batch-type water treatment method using the non-oxygen consumption rate of microorganisms of the present invention for achieving the above object comprises: an inlet step of introducing water to be treated into a selection tank; An intermittent aeration step in which aeration and non-aeration are alternately repeated by intermittently supplying air into the bioreactor in communication with the selection tank; A sludge sedimentation step of allowing the sludge in the bioreactor to settle by standing for a certain period of time after the intermittent aeration; After the sedimentation step, the supernatant water discharge step of discharging the supernatant water in the bioreactor is included, and the intermittent aeration step determines the state of microorganisms based on the non-oxygen consumption rate of the microorganisms, and returns the sludge to the selection tank and in the bioreactor. Control aeration.
상기 비산소소비속도는 하기의 계산식에 의해 산출한다. The non-oxygen consumption rate is calculated by the following calculation formula.
계산식: 비산소소비속도(mg/g·hr)=산소소비속도/미생물량Formula: Non-oxygen consumption rate (mg/g·hr) = oxygen consumption rate/microbial amount
(상기 산소소비속도(mg/ℓ·hr)는 상기 생물반응조 내의 활성오니 중에서 시간당 감소되는 용존산소량(mg/ℓ)이고, 상기 미생물량은 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 부유물 농도(g/ℓ)이다)(The oxygen consumption rate (mg/l·hr) is the amount of dissolved oxygen (mg/l) that is reduced per hour in the activated sludge in the bioreactor, and the amount of microorganisms is the concentration of suspended matter in the activated sludge in the bioreactor (g/l). to be)
또한, 상기 산소소비속도는 상기 간헐폭기단계 중 비폭기시 용존산소량이 감소되는 구간으로부터 획득된 데이터로부터 계산된다.In addition, the oxygen consumption rate is calculated from data obtained from a section in which the amount of dissolved oxygen is decreased during non-aeration during the intermittent aeration step.
그리고 상기 간헐폭기단계는 상기 비산소소비속도가 설정값 이하이면 상기 생물반응조에서 상기 선택조로 슬러지를 반송시킨다.In the intermittent aeration step, when the non-oxygen consumption rate is less than or equal to a set value, the sludge is returned from the bioreactor to the selection tank.
또한, 상기 간헐폭기단계는 상기 비산소소비속도가 설정값 이하이면 상기 생물반응조 내의 폭기량을 조절하여 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 용존산소량을 감소시킨다.In addition, in the intermittent aeration step, when the non-oxygen consumption rate is less than or equal to a set value, the amount of dissolved oxygen in the activated sludge in the bioreactor is reduced by adjusting the amount of aeration in the bioreactor.
상기 비산소소비속도가 상기 설정값 이하이면 상기 용존산소량을 1.0mg/ℓ 이하로 감소시켜 상기 간헐폭기단계의 폭기시 소요되는 에너지를 절감하여 운전한다.When the non-oxygen consumption rate is less than the set value, the amount of dissolved oxygen is reduced to 1.0 mg/L or less to reduce energy required during aeration in the intermittent aeration step.
상기 설정값은 1.2 내지 3.0mg/g·hr이다.The set value is 1.2 to 3.0 mg/g·hr.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 장치는 처리대상수가 유입되며 교반기가 설치된 선택조와; 상기 선택조와 연통되도록 형성되어 상기 선택조의 처리대상수가 하부를 통해 유입되는 생물반응조와; 상기 생물반응조의 슬러지를 상기 선택조로 반송시키거나 슬러지조로 이송시키기 위한 슬러지이송수단과; 상기 생물반응조로 공기를 공급하여 폭기시키기 위한 폭기수단과; 상기 생물반응조의 상등수를 외부로 배출하기 위한 디켄터와; 상기 폭기수단 및 상기 디켄터의 작동을 제어하여 상기 생물반응조에서 간헐폭기 및 슬러지 침강, 상등수 배출을 순차적으로 진행시키는 제어반과; 상기 생물반응조에 설치되어 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 용존산소량을 측정하기 위한 용존산소측정기와; 상기 생물반응조에 설치되어 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 부유물 농도를 측정하기 위한 부유물농도측정기와; 상기 용존산소측정기로 측정된 용존산소량 및 상기 부유물농도측정기에서 측정된 부유물농도에 의해 미생물의 비산소소비속도를 산출하기 위한 비산소소비속도모니터링유닛;을 구비하고, 상기 제어반은 상기 비산소소비속도모니터링유닛을 통해 산출된 비산소소비속도에 의해 미생물 상태를 판별하여 상기 선택조로의 슬러지의 반송 및 상기 생물반응조 내의 폭기를 제어한다. And the batch type water treatment apparatus using the non-oxygen consumption rate of microorganisms of the present invention for achieving the above object includes: a selection tank in which water to be treated is introduced and an agitator is installed; A bioreactor formed in communication with the selection tank and in which the water to be treated in the selection tank flows through a lower portion; Sludge transfer means for transferring the sludge of the bioreactor to the selection tank or to the sludge tank; Aeration means for aeration by supplying air to the bioreactor; A decanter for discharging the supernatant water from the bioreactor to the outside; A control panel for sequentially performing intermittent aeration, sludge settling, and supernatant discharge in the bioreactor by controlling the operation of the aeration means and the decanter; A dissolved oxygen meter installed in the bioreactor to measure the amount of dissolved oxygen in the activated sludge in the bioreactor; A suspended solids concentration measuring device installed in the bioreactor to measure the concentration of suspended solids in the activated sludge in the bioreactor; And a non-oxygen consumption rate monitoring unit for calculating the non-oxygen consumption rate of microorganisms based on the amount of dissolved oxygen measured by the dissolved oxygen meter and the suspended material concentration measured by the floating material concentration meter, and the control panel includes the non-oxygen consumption rate. The microbial state is determined by the non-oxygen consumption rate calculated through the monitoring unit, and the sludge is transferred to the selection tank and aeration in the bioreactor is controlled.
상기 디켄터는 상기 생물반응조의 내부에 설치된 가이드레일에 지지되어 수위에 따라 상하로 승강이 가능한 본체와, 상기 본체의 하부가 상등수에 잠기면 상기 본체의 내부로 상등수가 유입될 수 있도록 상기 본체의 하부에 설치되는 상등수유입관과, 상기 본체의 내부로 유입된 상등수가 외부로 배출될 수 있도록 상기 본체의 하부에 연결되는 상등수배출관과, 상기 본체의 내부로 유입되는 상등수의 양을 조절하여 상기 본체의 부력을 변화시키기 위한 부력조절수단을 구비한다. The decanter is supported by a guide rail installed inside the bioreactor to be installed in a lower part of the main body so that when the lower part of the main body is immersed in supernatant water, supernatant water can flow into the main body. The buoyancy of the main body is controlled by controlling the amount of supernatant water inlet pipe, supernatant water discharge pipe connected to the lower part of the main body so that supernatant water flowing into the main body can be discharged to the outside, and supernatant water flowing into the main body. It is provided with a buoyancy control means for changing.
상술한 바와 같이 본 발명은 실시간으로 용존산소량과 부유물농도를 측정하고 용존산소량 값과 부유물농도 값을 바탕으로 미생물의 비산소소비속도(Specific Oxygen Uptake Rate)를 산출하고 이를 이용함으로써 미생물의 상태와 처리효율을 예측할 수 있다. 따라서 즉각적이고 능동적인 대응을 통해 사상성세균의 증식을 억제하고 과도한 산소의 공급을 제어할 수 있다. As described above, the present invention measures the dissolved oxygen amount and the suspended matter concentration in real time, calculates the specific oxygen uptake rate of the microorganism based on the dissolved oxygen amount value and the suspended matter concentration value, and uses this to determine the state and treatment of microorganisms. The efficiency can be predicted. Therefore, it is possible to suppress the proliferation of filamentous bacteria and control the supply of excessive oxygen through an immediate and active response.
이에 따라 수치화된 비산소소비속도를 이용하여 미생물증식과정에서 발생하는 사상성세균의 증식을 억제하고 오염물의 분해단계를 수치적으로 확인할 수 있으므로 유기물분해와 질산화가 완료된 이후 불필요한 산소의 공급을 제어함으로써 슬러지의 침강성 향상과 함께 동력에너지를 함께 절감할 수 있다. Accordingly, using the numerical non-oxygen consumption rate, it is possible to inhibit the growth of filamentous bacteria that occur in the process of microbial growth and numerically confirm the decomposition stage of contaminants. The power energy can be saved together with the improvement of the sedimentation properties of
또한, 실시간 수치적으로 계산되어 누적되는 비산소소비속도를 이용하므로 미생물 처리의 경험이 적은 운전자도 쉽게 미생물의 관리와 처리시설의 운영이 가능하다. In addition, since the non-oxygen consumption rate, which is calculated numerically and accumulated in real time, is used, even a driver with little experience in microbial treatment can easily manage microbes and operate treatment facilities.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 회분식 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 미생물의 이상적인 산소소비속도를 나타낸 그래프이고,
도 3은 생물반응조 내의 간헐폭기단계에서 시간에 따른 활성오니 중의 용존산소량의 변화를 나타낸 그래프이고,
도 4는 비산소소비속도가 일정 값 이하시 줄일 수 있는 용존산소량을 보여주기 위한 그래프이고,
도 5는 슬러지의 침강성을 확인할수 있는 SVI(Sludge Volume Index) 값을 매일 계산하여 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 회분식 수처리 장치의 요부를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram schematically showing a batch type water treatment apparatus according to an example of the present invention,
2 is a graph showing the ideal oxygen consumption rate of microorganisms,
3 is a graph showing the change in the amount of dissolved oxygen in activated sludge over time in the intermittent aeration step in the bioreactor,
4 is a graph showing the amount of dissolved oxygen that can be reduced when the non-oxygen consumption rate is less than a certain value,
5 is a graph showing the daily calculation of the SVI (Sludge Volume Index) value that can confirm the sedimentation of sludge,
6 is a block diagram schematically showing a main part of a batch type water treatment apparatus according to another example of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a batch-type water treatment method using the non-oxygen consumption rate of microorganisms and a batch-type water treatment apparatus using the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 회분식 수처리 장치는 처리대상수가 유입되며 교반기(21)가 설치된 선택조(20)와, 선택조(20)와 연통되도록 형성되어 선택조(20)의 처리대상수가 하부를 통해 유입되는 생물반응조(30)와, 생물반응조(30)의 슬러지를 선택조(20)로 반송시키거나 슬러지조(40)로 이송시키기 위한 슬러지이송수단과, 생물반응조(30)로 공기를 공급하여 폭기시키기 위한 폭기수단과, 생물반응조(30)의 상등수를 외부로 배출하기 위한 디켄터(91)와, 폭기수단 및 디켄터(91)의 작동을 제어하여 생물반응조(30)에서 간헐폭기 및 슬러지 침강과 상등수 배출을 순차적으로 진행시키는 제어반(50)과, 생물반응조(30)에 설치되어 생물반응조(30) 내의 활성오니 중의 용존산소량을 측정하기 위한 용존산소측정기(61)와, 생물반응조(30)에 설치되어 생물반응조(30) 내의 활성오니 중의 부유물 농도를 측정하기 위한 부유물농도측정기(65)와, 용존산소측정기(61)로 측정된 용존산소량 및 부유물농도측정기(65)에서 측정된 부유물농도에 의해 미생물의 비산소소비속도를 산출하기 위한 비산소소비속도모니터링유닛(70)을 구비한다. Referring to Figure 1, the batch type water treatment apparatus according to an example of the present invention is formed to be in communication with the selection tank 20 in which the water to be treated is introduced and the stirrer 21 is installed, and the selection tank 20 The bioreactor 30 in which the water to be treated is introduced through the lower portion, the sludge transfer means for returning the sludge of the bioreactor 30 to the selection tank 20 or to the sludge tank 40, and the bioreactor ( The bioreactor 30 by controlling the operation of the aeration means for supplying air to 30) and aeration, the decanter 91 for discharging the supernatant water from the bioreactor 30 to the outside, and the aeration means and the decanter 91 The control panel 50 sequentially proceeds intermittent aeration, sludge sedimentation, and supernatant discharge in the bioreactor 30, and a dissolved oxygen meter 61 installed in the bioreactor 30 to measure the amount of dissolved oxygen in the activated sludge in the bioreactor 30, and , A suspended solids concentration meter 65 installed in the bioreactor 30 to measure the concentration of suspended solids in activated sludge in the bioreactor 30, and the dissolved oxygen amount and suspended solids concentration meter 65 measured by the dissolved oxygen meter 61 And a non-oxygen consumption rate monitoring unit 70 for calculating the non-oxygen consumption rate of microorganisms by the suspended solid concentration measured in.
선택조(20)로 처리대상수를 유입시키기 위해 저류조(10)가 더 구비될 수 있다. 저류조(10)는 외부에서 유입된 처리대상수를 일정량 저장하여 수질을 균질화시키는 역할을 한다. 수질을 균질화시키기 위해 저류조(10)에는 교반기(11)가 설치될 수 있다. 교반기(11)의 작동은 제어부(50)에 의해 제어된다. A
저류조(10)에 일정시간 동안 머문 처리대상수는 저류조(10) 내부에 설치된 펌프(13)의 작동에 의해 선택조(20)로 이송되어 유입된다. 저류조(10) 내부에 설치된 펌프(13)는 제어반(50)에 의해 작동이 제어된다. 처리대상수는 하수 또는 폐수일 수 있다. 또한, 처리대상수는 오수나 중수일 수 있다. The water to be treated that has stayed in the
선택조(20)와 생물반응조(30)는 서로 인접하여 형성된다. 본 발명은 하나의 반응공간으로 이루어진 종래의 기술을 개선하여 하나의 반응공간을 구획벽(25)에 의해 2개의 공간으로 나눈 구성을 갖는다. 구획벽(25)을 기준으로 구획벽(25)의 전면에 선택조(20)가 위치하고, 구획벽(25)의 후면에 생물반응조(30)가 위치한다. 구획벽(25)의 하단은 바닥에서 이격되도록 형성된다. 따라서 선택조(20)의 하부와 생물반응조(30)의 하부는 연통된 구조를 갖는다. The
이와 같이 하나의 공간을 구획하여 선택조(20)와 생물반응조(30)로 나누어 구성함으로써 급격한 오폐수의 유량과 농도의 변화, 독성물질의 유입, 충격부하 등에 강하고 사상성세균의 증식을 억제하여 안정된 처리효율을 유지할 수 있음과 동시에 설치면적을 최소화할 수 있는 장점을 갖는다. By dividing one space into a selection tank (20) and a bioreactor (30) in this way, it is resistant to rapid changes in the flow rate and concentration of wastewater, inflow of toxic substances, and shock load, and suppresses the growth of filamentous bacteria for stable treatment. While maintaining efficiency, it has the advantage of minimizing the installation area.
저류조(10)로부터 유입되는 처리대상수는 생물반응조(30)로부터 반송되는 슬러지와 선택조(20)에서 혼합된다. 처리대상수와 슬러지를 혼합하기 위해 선택조(20)에는 교반기(21)가 설치된다. 교반기(21)의 작동은 제어반(50)에 의해 제어된다. 선택조(20)는 폭기가 이루어지지 않으므로 용존산소량이 0.0~0.2mg/ℓ로서 혐기조건과 무산소 조건을 이룬다. The water to be treated flowing from the
선택조(20)에서 슬러지와 혼합된 처리대상수는 구획벽(25)의 하부를 통해 생물반응조(30)로 자연 이송된다. The water to be treated mixed with the sludge in the
생물반응조(30)로 공기를 공급하기 위해 폭기수단이 구비된다. 도시된 폭기수단으로 송풍기(81)와, 송풍기(81)와 연결되어 생물반응조(30) 내부에 설치되는 산기관(83)으로 이루어진다. 송풍기(81)의 작동은 제어반(50)에 의해 제어된다. An aeration means is provided to supply air to the
생물반응조(30)에서 침강된 슬러지를 선택조(20)로 반송시키거나 슬러지조(40)로 이송시키기 위해 슬러지이송수단이 구비된다. A sludge transfer means is provided to return the sludge settled in the
슬러지이송수단으로 생물반응조(30)의 내부에 설치되는 펌프(31)와, 펌프(31)와 연결된 슬러지배출관(33)에 설치되는 쓰리웨이밸브(35)와, 쓰리웨이밸브(35)와 연결되어 선택조(20)로 연장되는 반송관(37)과, 쓰리웨이밸브(35)와 연결되어 슬러지조(40)로 연장되는 배출관(39)을 구비한다. 펌프(31)와 쓰리웨이밸브(35)의 작동은 제어반(50)에 의해 제어된다. A
배출관(39)을 통해 배출되는 슬러지는 슬러지조(40)로 유입된다. 슬러지조(40)는 슬러지를 탈수하거나 외부로 반출하기 위해 생물반응조(30)에서 배출된 슬러지를 일시적으로 저장하는 기능을 제공한다.The sludge discharged through the discharge pipe 39 is introduced into the
디켄터(91)는 생물반응조(30)의 상등수를 외부로 배출하는 역할을 한다. 디켄터(91)는 수면에 부유할 수 있는 통상적인 부유식 디켄터를 적용할 수 있다. 디켄터(91)는 처리대상수의 수온변화, 일시적인 미생물의 활성도저하, 독성물질, 농도변화, 용존산소량 등에 의하여 일시적으로 슬러지의 침강성이 악화되어도 항상 안정하게 배출이 가능한 구조를 적용하는 것이 바람직하다. The
디켄터(91)에 연결된 펌프(93)가 작동되면 상등수가 디켄터(91)로 흡입되어 외부로 배출된다. 펌프(93)에 의해 외부로 배출되는 상등수의 유량을 측정하기 위해 펌프(93)와 연결된 방류관에는 유량계(95)가 설치될 수 있다. 펌프(95)는 제어반(50)에 의해 작동이 제어된다. When the
상술한 생물반응조(30)에서는 폭기, 슬러지침강, 상등수배출이 교대로 반복된다. 가령, 선택조(20)로부터 유입된 처리대상수에 간헐적으로 폭기를 수행한 후 일정 시간동안 정치하여 슬러지를 침강시키고, 슬러지 침강 후 상등수를 외부로 배출시키는 과정을 반복하면서 처리대상수를 처리한다. 따라서 생물반응조(30)에서는 간헐폭기단계, 슬러지침강단계, 상등수배출단계가 차례로 수행되어 1사이클을 이룬다. In the above-described
생물반응조(30)의 사이클 운영은 일 예로서 4.8시간을 1사이클로 하여 1일 5회 운전될 수 있다. 그리고 1사이클은 간헐폭기단계 2.8시간, 슬러지침강단계 1시간, 상등수배출단계 1시간으로 운전될 수 있다. 그리고 간헐폭기단계는 폭기와 비폭기가 교대로 반복된다. 폭기와 비폭기는 설정된 용존산소량에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 또한, 폭기와 비폭기는 설정된 시간에 의해 자동 또는 수동으로 수행될 수 있다. 폭기와 비폭기는 4~12회 정도 반복될 수 있다. 폭기시간은 5~15분 정도이고, 비폭기시간은 최대 15분 미만으로 운전시킬 수 있다. The cycle operation of the
간헐폭기단계에서 폭기와 비폭기가 반복되면서 생물반응조(30) 내부는 호기와 혐기 상태가 교대로 이루어지면서 유기물과 질소 및 인이 제거된다. As aeration and non-aeration are repeated in the intermittent aeration step, the inside of the
간헐폭기단계가 종료되고 슬러지침강단계가 시작되면 슬러지가 생물반응조(30)의 바닥에 침강된다. 그리고 슬러지침강단계가 종료되고 상등수배출단계가 시작되면 생물반응조(30)의 상등수는 디켄터(91)를 통해 외부로 배출되며 이때 하부에 침강된 슬러지는 슬러지이송수단을 통해 슬러지조(40)로 이송된다. 상등수 배출이 완료되면 처리대상수가 저류조(10)에서 선택조(20)로 다시 유입되고 생물반응조(30)에서는 간헐폭기단계, 슬러지침강단계, 상등수배출단계가 다시 반복된다. When the intermittent aeration step is finished and the sludge settling step is started, the sludge is settled on the bottom of the
제어반(50)은 마이컴과 각종 구동회로로 구성된다. 제어반(50)은 폭기수단 및 디켄터(91)의 작동을 제어하여 생물반응조(20)에서 간헐폭기 및 슬러지 침강, 상등수 배출을 순차적으로 진행시킨다. 또한, 제어반(50)은 비산소소비속도모니터링유닛(70)을 통해 산출된 비산소소비속도에 의해 미생물 상태를 판별하여 생물반응조(30)에서 선택조(20)로 슬러지를 반송시키고, 생물반응조(30) 내의 폭기를 제어한다. The
용존산소측정기(61)는 생물반응조(30)에 설치된다. 용존산소측정기(61)는 생물반응조 내의 활성오니 중의 용존산소량(DO)을 측정한다. The dissolved
부유물농도측정기(65)는 생물반응조(30)에 설치된다. 부유물농도측정기(65)는 생물반응조(30) 내의 활성오니 중의 부유물(MLSS, mixed liquor suspended solid)의 농도를 측정한다. 부유물의 농도는 미생물의 농도와 동일한 의미로 사용된다. The suspended
비산소소비속도모니터링유닛(70)은 용존산소측정기(61)로 측정된 용존산소량 값 및 부유물농도측정기(65)에서 측정된 부유물농도 값을 기반으로 비산소소비속도를 산출한다. 비산소소비속도모니터링유니트(70)는 함수와 연산기능을 갖는 소프트웨어에 의해 비산소소비속도를 산출할 수 있다. 비산소소비속도모니터링유니트(70)는 제어반(50) 내부에 설치되어 산출된 비산소소비속도를 제어반으로 보낸다. The non-oxygen consumption
비산소소비속도(SOUR:Specific Oxygen Uptake Rate)를 계산하기 위해서는 산소소비속도를 먼저 산출하여야 한다. 산소소비속도(OUR:Oxygen Uptake Rate)는 감소하는 용존산소량을 시간으로 나눈 값이다. In order to calculate the specific oxygen uptake rate (SOUR), the oxygen consumption rate must first be calculated. Oxygen Uptake Rate (OUR: Oxygen Uptake Rate) is the decreasing amount of dissolved oxygen divided by time.
산소소비속도(OUR)는 미생물이 유기물을 생분해하는 과정에서 소모되는 산소의 소비속도를 나타낸다. 산소소비속도는 분해에 직접적으로 관여하는 미생물의 건강상태와 유기물부하, 독성물질 등에 의해 변화한다. Oxygen consumption rate (OUR) represents the consumption rate of oxygen consumed in the process of biodegrading organic matter by microorganisms. Oxygen consumption rate changes depending on the health status of microorganisms directly involved in decomposition, load of organic matter, and toxic substances.
가장 이상적인 산소소비속도(OUR)는 도 2의 그래프와 같다. 도 2는 미생물의 유기물 분해과정에서 단계별로 소모되는 산소소비속도(OUR)를 나타낸다. 1단계는 용존산소가 충분한 상태에서 미생물이 유기물을 분해하는 과정이다. 1단계에서 미생물은 가장 쉽게 분해가 가능한 rbCOD(readily biodegradable COD)를 우선적으로 섭취하고 이후 sbCOD(slowly biodegradable COD)를 분해하며 이때 산소소비속도(OUR)가 가장 높다. 이후 2단계에서 미생물은 질소화합물의 질산화반응에 산소를 소비하고, 3단계에서 콜로이드나 입자성의 COD(particulate COD)가 서서히 분해되면서 산소소비속도(OUR)는 낮아진다. 그리고 모든 유기물의 분해가 완료되면 4단계에서 미생물은 대사활동을 정지하는 내생성장단계를 유지한다. The most ideal oxygen consumption rate (OUR) is shown in the graph of FIG. 2. 2 shows the oxygen consumption rate (OUR) consumed step by step in the process of decomposing organic matter by microorganisms.
문헌적인 산소소비속도(OUR)는 rbCOD 분해시 50~35mg/ℓ·hr, sbCOD 분해시35~20mg/ℓ·hr, 질소화합물 분해시 20~4mg/ℓ·hr의 범위를 나타내며, 4mg/ℓ·hr 이하에서는 내생성장단계에 도달한 것으로 보고된다. In the literature, the oxygen consumption rate (OUR) ranges from 50 to 35 mg/ℓ·hr when decomposing rbCOD, 35 to 20 mg/ℓ·hr when decomposing sbCOD, and 20 to 4 mg/ℓ·hr when decomposing nitrogen compounds. It is reported that the endogenous growth stage has been reached below hr.
이와 같이 산소소비속도는 유기물의 분해상태를 알 수 있는 값이지만 미생물량(Volume, g/L)과의 관계성을 포함하지 않으므로 산소소비속도만으로는 미생물의 상태를 예측하기는 어렵다. 하지만 비산소소비속도는 처리시설에서 실제 운영되는 미생물량(Volume, g/L)량을 반영하여 미생물의 상태까지 예측할 수 있게 하므로 해당 처리시설에서 유용하게 이용할 수 있다. As such, the oxygen consumption rate is a value that allows the decomposition state of organic matter to be known, but does not include a relationship with the amount of microorganisms (Volume, g/L), so it is difficult to predict the state of microorganisms only by the oxygen consumption rate. However, the non-oxygen consumption rate reflects the amount of microorganisms actually operated in the treatment facility (Volume, g/L) so that the state of the microorganisms can be predicted, so it can be usefully used in the treatment facility.
본 발명은 가시적으로 확인할 수 없는 미생물의 상태를 비산소소비속도라는 개념을 이용하여 수치화하여 표현함으로써 처리현장에서 실시간적으로 미생물의 상태를 확인할 수 있다. In the present invention, the state of microorganisms that cannot be visually identified is expressed numerically using the concept of non-oxygen consumption rate, so that the state of microorganisms can be checked in real time at a processing site.
본 발명에서 비산소소비속도는 아래와 같은 계산식에 의해 산출할 수 있다. In the present invention, the non-oxygen consumption rate can be calculated by the following calculation formula.
비산소소비속도(mg/g·hr)=산소소비속도/미생물량Non-oxygen consumption rate (mg/g·hr) = oxygen consumption rate/microbial amount
위의 계산식에서 산소소비속도(mg/ℓ·hr)는 생물반응조 내의 활성오니 중에서 시간당 감소되는 용존산소량(mg/ℓ)이다. 그리고 미생물량은 생물반응조 내의 활성오니 중 부유물 농도(g/ℓ)이다. In the above calculation formula, the oxygen consumption rate (mg/ℓ·hr) is the amount of dissolved oxygen (mg/ℓ) that is reduced per hour in the activated sludge in the bioreactor. And the amount of microorganisms is the concentration of suspended matter in the activated sludge in the bioreactor (g/ℓ).
용존산소측정기(61)를 이용하여 측정된 용존산소량을 통해 산소소비속도(OUR)를 먼저 산출하고, 산출된 산소소비속도는 위의 계산식과 같이 미생물량으로 나누어 비산소소비속도를 수치화시킬 수 있다. The oxygen consumption rate (OUR) is first calculated through the amount of dissolved oxygen measured using the dissolved
도 3에 생물반응조(30) 내의 간헐폭기단계에서 활성오니 중의 용존산소량의 변화를 나타내고 있다. 도 3의 그래프에서 'R'구간은 폭기상태로 용존산소량이 증가하는 구간이고, 'S'구간은 비폭기상태로 용존산소량이 감소하는 구간이다. 3 shows the change in the amount of dissolved oxygen in the activated sludge in the intermittent aeration step in the
산소소비속도 계산시 정확한 값을 산출하기 위하여 연속적으로 측정되는 용존산소량 측정값 중 특정한 범위의 데이터만을 이용할 수 있다. 가령, 용존산소량이 감소하는 S구간의 데이터만을 산소소비속도 계산에 이용할 수 있다. 그래프의 R구간은 미생물이 직접 산소를 소모하는 동시에 폭기에 의해 산소가 공급되는 구간이므로 산소의 공급량이 소모량보다 더 많아 용존산소의 농도가 서서히 증가한다. 따라서 R구간의 데이터는 산소소비속도(OUR) 산출에 이용하지 않는다. In order to calculate an accurate value when calculating the oxygen consumption rate, only a specific range of data can be used among the measured values of the amount of dissolved oxygen continuously measured. For example, only the data of section S where the amount of dissolved oxygen decreases can be used to calculate the oxygen consumption rate. The R section of the graph is a section in which microorganisms directly consume oxygen and at the same time supply oxygen by aeration, so the supply of oxygen is greater than the consumption amount, so the concentration of dissolved oxygen gradually increases. Therefore, the R section data is not used to calculate the oxygen consumption rate (OUR).
비산소소비속도모니터링유닛(70)은 S구간의 데이터만을 추출하여 산소소비속도를 산출한다. 산출된 산소소비속도는 부유물농도측정기(65)를 통해 측정된 부유물 농도 값으로 나누어서 최종적으로 비산소소비속도(SOUR)가 산출된다. 그리고 제어반(50)은 산출된 비산소소비속도에 의해 사상성세균의 증식을 제어하기 위해 슬러지펌프(31)를 가동하여 슬러지를 선택조(20)로 반송시키고, 송풍기를 제어하여 공기량을 감소시키거나 공기 공급을 중단시킨다. The non-oxygen consumption
이하, 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법을 단계별로 설명한다. Hereinafter, a batch-type water treatment method using the non-oxygen consumption rate of microorganisms will be described step by step.
1. 처리대상수유입단계1. Treatment target water inflow stage
먼저, 선택조(20)로 처리대상수를 유입시킨다. 처리대상수는 저류조(10)에 일시 저장된 후 선택조(20)로 유입된다. First, the water to be treated is introduced into the
선택조(20)로 유입된 처리대상수는 생물반응조(30)로부터 반송된 슬러지와 혼합되어 생물반응조(30)로 자연 유입된다. 선택조(20)에는 공기가 공급되지 않기 때문에 용존산소량 0.0~0.2mg/ℓ 정도의 혐기 또는 무산소 조건을 이룬다.The water to be treated flowing into the
2. 간헐폭기단계2. Intermittent aeration phase
다음으로, 생물반응조(30) 내로 공기를 간헐적으로 공급하여 폭기와 비폭기를 교대로 반복시키는 간헐폭기단계를 수행한다. Next, an intermittent aeration step of alternately repeating aeration and non-aeration by intermittently supplying air into the
간헐폭기는 1일 5회 반복될 수 있으며, 각 회당 간헐폭기 시간은 2.8시간일 수 있다. Intermittent aeration may be repeated 5 times a day, and the intermittent aeration time per each may be 2.8 hours.
간헐폭기단계에서 폭기와 비폭기가 반복되면서 생물반응조(30) 내부는 호기와 혐기 상태가 교대로 이루어지면서 유기물과 질소 및 인이 제거된다. 즉, 폭기가 이루어지는 호기상태에서는 미생물에 의한 인의 과잉섭취와 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환되는 산화가 일어난다. 그리고 비폭기의 혐기 상태에서는 탈질소화에 관련된 미생물에 의해 질산성질소가 질소가스로 환원되면서 질소를 제거하게 된다. 이와 같은 방법에 의하여 간헐폭기단계에서 폭기와 비폭기를 교대로 반복시킴으로써 인의 과잉섭취와 질산화, 탈질소화를 유도하여 질소와 인을 효과적으로 제거할 수 있다As aeration and non-aeration are repeated in the intermittent aeration step, the inside of the
간헐폭기단계에서 생물반응조(30)의 용존산소 농도는 0.2~2.5 mg/ℓ가 되도록 하여 인의 제거와 함께 동시에 질산화 및 탈질 작용이 일어날 수 있게 하는 것이 바람직하다. In the intermittent aeration step, the concentration of dissolved oxygen in the
간헐폭기단계에서 실시간으로 용존산소량과 부유물농도가 측정되고, 비산소소비속도모니터링유닛(70)은 측정된 용존산소량과 부유물농도에 의해 미생물의 비산소소비속도를 산출한다. 산출된 비산소소비속도에 의해 제어반(50)은 미생물 상태를 판별하여 선택조(20)로의 슬러지의 반송 및 생물반응조(30) 내의 폭기를 제어한다. In the intermittent aeration step, the dissolved oxygen amount and the suspended matter concentration are measured in real time, and the non-oxygen consumption
간헐폭기단계에서 도 3과 같이 용존산소량이 변할 경우 비산소소비속도모니터링유닛은 용존산소량이 감소되는 S구간에서 획득된 데이터만을 추출하여 비산소소비속도를 계산한다. In the intermittent aeration step, when the amount of dissolved oxygen is changed as shown in FIG. 3, the non-oxygen consumption rate monitoring unit calculates the non-oxygen consumption rate by extracting only the data obtained in the S section in which the amount of dissolved oxygen is decreased.
계산된 비산소소비속도가 설정값 이하이면 제어반(50)은 슬러지이송수단을 작동시켜 생물반응조(30)에서 선택조(20)로 슬러지를 반송시킨다. 이때 설정값은 1.2 내지 3.0mg/g·hr일 수 있다. 비산소소비속도가 1.2 내지 3.0mg/g·hr 이하일 경우 미생물이 유기물을 모두 분해하여 미생물활동이 정지되는 내생성장단계로 진입한 것으로 예측할 수 있다. If the calculated non-oxygen consumption rate is less than or equal to the set value, the
비산소소비속도가 1.2 내지 3.0mg/g·hr 이하일 경우 슬러지 펌프(31)를 가동하여 생물반응조(30)에서 선택조(20)로 슬러지를 반송시킨다. 슬러지는 약 20 내지 50%(v/v)의 비율로 반송시킬 수 있다. 반송된 슬러지는 선택조(20)의 교반기(21)에 의해 처리대상수와 혼합된다. 이와 같이 비산소소비속도가 1.2 내지 3.0mg/g·hr 이하일 경우 슬러지를 선택조(20)로 반송시킴으로써 미생물을 유기물 농도가 높은 고부하 환경에 접촉시켜 구형, 막대 형태의 세균을 우점화시키고 사상균성장은 억제하여 벌킹 현상을 미연에 방지할 수 있다. When the non-oxygen consumption rate is 1.2 to 3.0 mg/g·hr or less, the
실모양으로 연결되어있는 특이한 형태의 사상성세균(Filamentos bacterium)세균이 과다하게 증식하여 미생물 플럭(floc)의 침전성을 악화시켜 슬러지침강과정에서 침강이 되지않거나 침강을 위해 오랜시간이 필요하다. 이러한 벌킹(bulking) 현상이 발생되면 방류수로 슬러지가 유실되어 방류수질기준을 초과하고 슬러지의 함수율이 높아져 슬러지의 탈수가 어려워지는 등의 문제점이 발생한다. 본 발명은 슬러지의 벌킹을 제어하여 50~150범위의 SVI(Sludge Volume Index)값으로 유지하는 기술도 제공한다. Filamentos bacterium bacteria of a peculiar form that are connected in a thread shape are excessively proliferated to deteriorate the sedimentation of microbial flocs, so that sedimentation does not occur during the sludge sedimentation process, or it takes a long time for sedimentation. When such a bulking phenomenon occurs, sludge is lost to the discharged water, which exceeds the discharged water quality standard and increases the moisture content of the sludge, which makes it difficult to dewater the sludge. The present invention also provides a technique for controlling the bulking of sludge and maintaining the SVI (Sludge Volume Index) value in the range of 50 to 150.
벌킹의 발생은 다음과 같다. The occurrence of bulking is as follows.
유기물은 일반적으로 구형, 막대형태의 세균들에 의하여 오염물질이 제거되지만 유기물이 대부분 분해된 단계에서는 상대적으로 낮은 유기물저부하(F/M비)가 발생하고 이로 인하여 구형이나 막대형 세균들이 활동이 약해지고 유기물을 쉽게 흡수하는 사상균들의 증식이 강해진다. 이러한 현상은 A/V(Area/Volume)값으로 설명이 가능하다. 사상균은 구형이나 막대형 세균에 비하여 균체의 부피는 작지만 실모양 형태로 길이가 길어 전체 표면적이 크기 때문에 유기물의 흡수에 매우 유리하다. 특히 유기물 저부하 상태에서는 구형이나 막대형태의 세균보다 쉽게 유기물을 우선적으로 흡수하여 증식한다. Contaminants are generally removed by spherical and rod-shaped bacteria, but relatively low organic substance load (F/M ratio) occurs in the stage where most of the organic substances are decomposed, which causes spherical or rod-shaped bacteria to become active. The growth of filamentous fungi that easily absorbs organic matter becomes weaker and stronger. This phenomenon can be explained by the A/V (Area/Volume) value. Filamentous fungi have a small volume of cells compared to spherical or rod-shaped bacteria, but their length is long in the form of a thread, so the total surface area is large, so it is very advantageous for absorption of organic matter. In particular, under low load of organic matter, it absorbs and proliferates more easily than spherical or rod-shaped bacteria.
이러한 저부하상태에 미생물 노출을 최소화하면 사상균의 증식을 억제할 수 있다. 그러므로 유기물이 대부분 분해된 저부하상태를 비산소소비속도(SOUR) 값으로 확인하고 슬러지를 유기물 농도가 가장 높은 선택조로 반송한다. 이에 따라 생물반응조의 미생물이 유기물 저부하환경에 노출되는 것을 방지하여 사상성세균의 증식을 억제할 수 있는 것이다. Minimizing the exposure of microorganisms to such low load conditions can inhibit the growth of filamentous fungi. Therefore, the low load condition in which most of the organic matter is decomposed is confirmed by the non-oxygen consumption rate (SOUR) value, and the sludge is returned to the selection tank with the highest organic matter concentration. Accordingly, it is possible to inhibit the proliferation of filamentous bacteria by preventing the microorganisms in the bioreactor from being exposed to the environment under low load of organic matter.
한편, 산출된 비산소소비속도가 상기 설정값 이하이면 생물반응조(30) 내의 폭기량을 조절하여 생물반응조(30) 내의 활성오니 중의 용존산소량을 감소시킬 수 있다. 비산소소비속도가 1.2 내지 3.0mg/g·hr 이하일 경우 미생물활동이 정지되어 있으므로 과잉의 공기를 공급할 필요가 없다. 따라서 비산소소비속도가 1.2 내지 3.0mg/g·hr 이하일 경우 폭기를 중단하거나 폭기량을 줄여 용존산소량을 1.0mg/ℓ 이하로 감소시킨다. 이와 같이 유기물이 대부분 분해된 내생성장단계에서 산소소모량이 매우 적어지므로 능동적으로 산소공급량을 감소시켜 불필요한 송풍기의 가동시간을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 간헐폭기단계의 폭기시 소요되는 에너지를 절감할 수 있다. 가령, 도 4의 그래프에 나타난 바와 같이 SA에 해당하는 면적만큼의 용존산소량을 줄일 수 있으므로 이에 대응되는 송풍기 작동에 소비되는 동력을 절감할 수 있는 것이다. On the other hand, if the calculated non-oxygen consumption rate is less than or equal to the set value, the amount of dissolved oxygen in the activated sludge in the
이와 같이 본 발명은 비산소소비속도를 이용하여 미생물의 상태를 예측하여 슬러지의 침전성 향상과 에너지의 절감이 가능할 뿐만 아니라 전체적인 미생물의 상태와 유기물의 분해단계등을 수치적으로 확인하여 측정자료를 누적 관리함으로서 운영과 유지관리가 어려운 미생물처리시설을 안정적이고 효율적으로 운영할 수 있다.As described above, the present invention predicts the state of microorganisms by using the non-oxygen consumption rate to improve sedimentation of sludge and save energy, as well as numerically confirm the overall state of microorganisms and the decomposition step of organic matter, and measure data. By accumulating management, microbial treatment facilities that are difficult to operate and maintain can be operated stably and efficiently.
3. 슬러지침강단계3. Sludge sedimentation stage
간헐폭기가 끝나면 일정시간 정치하여 생물반응조(30) 내의 슬러지를 침강시키는 슬러지침강단계를 수행한다. 슬러지침강단계는 1일 5회 반복될 수 있으며, 각 회당 슬러지 침강시간은 1시간일 수 있다. After the intermittent aeration is over, it is allowed to stand for a certain period of time and the sludge settling step of sedimenting the sludge in the
슬러지침강단계가 시작되면 생물반응조(30)의 하층에는 슬러지가 침강되어 쌓이고, 생물반응조(30)의 상층에는 상등수가 위치한다. When the sludge sedimentation step starts, sludge is settled and accumulated in the lower layer of the
4. 상등수배출단계4. Supernatant water discharge stage
다음으로, 디켄터(91)를 통해 상등수를 외부로 배출한다. 제어반(50)의 제어에 의해 펌프(93)가 작동하면 수면에 부유하는 디켄터(91)를 통해 상등수가 외부로 배출된다. Next, the supernatant water is discharged to the outside through the
그리고 상등수배출과 동시에 또는 상등수 배출 후 생물반응조(30) 하층에 침강된 슬러지는 슬러지이송수단을 통해 슬러지조(40)로 이송된다. And the sludge settled in the lower layer of the
상등수 배출이 완료되면 처리대상수가 저류조(10)에서 선택조(20)로 다시 유입되고, 생물반응조(30)에서는 간헐폭기단계, 슬러지침강단계, 상등수배출단계가 다시 반복된다. When the supernatant discharge is completed, the water to be treated is re-introduced from the
(실험예)(Experimental example)
본 발명에 따른 하폐수의 비산소소비속도(SOUR)를 파악하기 위하여, 도시하수와 폐수가 혼합된 1일 1000톤의 하수를 회분식방법으로 처리하는 현장에서 실험을 실시하였다. In order to determine the non-oxygen consumption rate (SOUR) of sewage according to the present invention, an experiment was conducted at the site where 1,000 tons of sewage mixed with urban sewage and wastewater per day were treated by a batch method.
처리시설의 생물반응조 내에는 용존산소측정기와 부유물농도측정기가 설치되어 용존산소량(mg/ℓ)과 부유물농도(g/ℓ)를 실시간으로 측정하였다. 생물반응조는 간헐폭기→슬러지침강→상등수배출 순서로 1사이클을 이루도록 하였고, 4.8시간을 1사이클로 하여 1일 5회씩 운전하였다. 그리고 각 사이클은 간헐폭기단계 2.8시간, 슬러지침강단계 1시간, 상등수배출단계 1시간으로 조작하였다. A dissolved oxygen meter and a suspended solids concentration meter were installed in the bioreactor of the treatment facility to measure dissolved oxygen (mg/ℓ) and suspended solids concentration (g/ℓ) in real time. The bioreactor was operated for 1 cycle in the order of intermittent aeration → sludge settling → supernatant water discharge, and operated 5 times a day with 4.8 hours as 1 cycle. And each cycle was operated with 2.8 hours of intermittent aeration step, 1 hour of sludge settling step, and 1 hour of supernatant water discharge step.
간헐폭기시 측정된 용존산소량 값을 통해 먼저 산소소비속도(mg/ℓ·hr)를 산출한 후 미생물량을 반영하여 비산소소비속도(mg/g·hr)를 산출하였다. 산소소비속도는 시간에 따라 용존산소량이 감소되는 2.5~1.0mg/ℓ 범위 내 구간의 자료만을 선택하여 사용하였다. 용존산소량 1.0mg/ℓ 이하의 구간에서는 용존산소측정기의 정확도가 크게 낮아지기 때문에 용존산소량 1.0mg/ℓ 이하의 구간의 자료는 사용하지 않았다. The oxygen consumption rate (mg/ℓ·hr) was first calculated from the value of the dissolved oxygen measured during intermittent aeration, and then the non-oxygen consumption rate (mg/g·hr) was calculated by reflecting the amount of microorganisms. As for the oxygen consumption rate, only data in the range of 2.5~1.0mg/ℓ in which the amount of dissolved oxygen decreases with time were selected and used. Since the accuracy of the dissolved oxygen analyzer is significantly lowered in the range of less than 1.0 mg/ℓ of dissolved oxygen, data for the range of less than 1.0 mg/ℓ of dissolved oxygen was not used.
산소소비속도(OUR)와 비산소소비속도(SOUR)는 분해단계별로 1에서 4구간으로 구분하여 계산하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The oxygen consumption rate (OUR) and the non-oxygen consumption rate (SOUR) were calculated by dividing into
분해구간Nitrogen compounds
Decomposition section
유지Up to 2.5mg/ℓ
maintain
유지Up to 1.0mg/ℓ
maintain
상기 표 1의 결과를 참조하면, 산소소비속도(OUR)는 3.06 ~ 24.0mg/ℓ·hr이었으며, 미생물량을 반영하여 계산된 비산소소비속도(SOUR)는 1.20 ~ 9.60mg/g·hr인 것으로 나타났다. Referring to the results of Table 1, the oxygen consumption rate (OUR) was 3.06 ~ 24.0mg/ℓ·hr, and the non-oxygen consumption rate (SOUR) calculated by reflecting the amount of microorganisms was 1.20 ~ 9.60mg/g·hr. Appeared.
상세히는 하폐수가 유입된 후 0~75분이 경과하면 비산소소비속도 값은 9.60~5.40mg/g·hr였으며, 이 범위에서 대부분의 유기물질은 분해가 완료된다. 그리고 75~90분이 지나면 비산소소비속도 값은 5.40~3.00mg/g·hr였으며, 이 범위에서 질산화가 이루어진다. 그리고 90~160분이 지나면 비산소소비속도 값은 3.00~1.20mg/g·hr이고, 범위에서 내생성장단계가 진행된다는 것을 수치적으로 확인할 수 있다. In detail, when 0 to 75 minutes elapsed after the sewage was introduced, the non-oxygen consumption rate value was 9.60 to 5.40 mg/g·hr, and in this range, most of the organic substances are decomposed. And after 75 to 90 minutes, the non-oxygen consumption rate value was 5.40 to 3.00 mg/g·hr, and nitrification takes place within this range. And after 90 to 160 minutes, the non-oxygen consumption rate value is 3.00 to 1.20 mg/g·hr, and it can be confirmed numerically that the endogenous growth stage proceeds within the range.
비산소소비속도는 하폐수에 포함되는 유기물의 성분과 포함량, 질소농도, 처리시설에서 운전산소농도들 여러 가지 변수에 의하여 모든 처리시설에서 동일한 비산소소비속도 값을 나타내지는 않는다. 하지만 비산소소비속도 값은 용존산소량과 미생물농도에 의해 산출되어 미생물의 상태를 나타내므로 비산소소비속도를 수치화하고 표준화함으로써 모든 수처리시설에서 사용이 가능하다.The non-oxygen consumption rate does not represent the same non-oxygen consumption rate value in all treatment facilities due to various variables such as the composition and amount of organic matter contained in the wastewater, nitrogen concentration, and operating oxygen concentration in the treatment facility. However, since the non-oxygen consumption rate value is calculated by the amount of dissolved oxygen and the concentration of microorganisms to indicate the state of the microorganism, it can be used in all water treatment facilities by quantifying and standardizing the non-oxygen consumption rate.
슬러지 침강성을 확인하기 위해 30일 동안 처리시설을 운영하였다. 1~15일까지는 비산소소비속도를 사용하지 않고 폭기와 비폭기를 반복하면서 간헐폭기단계를 수행하였다. 그리고 16~30일 동안은 비산소소비속도가 1.2mg/g·hr 이하일 때 폭기를 중단하거나 폭기량을 줄여 용존산소량을 1.0mg/ℓ 이하로 감소시키면서 생물반응조의 슬러지의 30%(v/v)를 선택조로 반송시켜 운전하였다. The treatment facility was operated for 30 days to check the sludge sedimentation. From 1 to 15 days, the intermittent aeration step was performed by repeating aeration and non-aeration without using the non-oxygen consumption rate. And for 16 to 30 days, when the non-oxygen consumption rate is less than 1.2mg/g·hr, aeration is stopped or the amount of aeration is reduced to reduce the amount of dissolved oxygen to less than 1.0mg/L, while 30% (v/v) of the sludge in the bioreactor. ) Was transported to the selection tank and operated.
슬러지의 침강성을 확인할수 있는 SVI(Sludge Volume Index) 값을 매일 계산하여 도 5에 나타내었다. The SVI (Sludge Volume Index) value for confirming the sedimentation of the sludge was calculated daily and shown in FIG. 5.
도 5를 참조하면, 비산소소비도에 의해 슬러지 반송과 폭기량을 제어함으로써 슬러지의 침강성이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었다. 비산소소비속도 값 사용전 SVI값이 110~120이었으나, 비산소소비속도 값 사용후 SVI값이 점차 감소하여 40~60으로 낮아졌다. 따라서 슬러지의 침강성이 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, it was confirmed that the sedimentation property of sludge was greatly improved by controlling the amount of sludge conveyance and aeration according to the degree of non-oxygen consumption. The SVI value before using the non-oxygen consumption rate value was 110-120, but after using the non-oxygen consumption rate value, the SVI value gradually decreased and decreased to 40-60. Therefore, it can be confirmed that the sedimentation properties of the sludge have been greatly improved.
통상적으로 SVI(Sludge Volume Index)값이 150 이상이면 사상균증식에 의한 벌킹(bulking)이 발생한다. 본 발명은 비산소소비속도모니터링유니트(70)에서 계산된 비산소소비속도에 의해 내생성장단계에 진입한 것으로 예측될 경우 제어반에서 자동으로 슬러지 펌프(31)를 가동하여 슬러지를 선택조(20)로 이송시킬 수 있어서 미생물 슬러지를 고부하 환경에 접촉시켜 사상균성장을 억제할 수 있다. Typically, when the SVI (Sludge Volume Index) value is 150 or higher, bulking occurs due to the growth of filamentous bacteria. The present invention automatically operates the
한편, 본 발명의 다른 예에 따른 회분식 수처리 장치에 적용된 선택조와 생물반응조의 연결모습을 도 6에 나타내고 있다. Meanwhile, FIG. 6 shows a connection between a selection tank and a bioreactor applied to a batch water treatment apparatus according to another example of the present invention.
도 6을 참조하면, 선택조(20)의 하부와 생물반응조(30)의 하부를 연결하기 위한 연결통로가 마련된다. Referring to FIG. 6, a connection passage for connecting the lower portion of the
연결통로를 마련하기 위해 구획벽(25)의 하단과 결합되는 채널부(100)가 마련된다. 채널부(100)는 하부를 향해 벌어진 ㄷ자 형태로 이루어지며, 전후면이 개방되어 있다. In order to provide a connection passage, a
채널부(100)의 내측에는 다수의 격막(101)(103)이 상하로 엇갈리게 배치된다. 가령, 제 1격막(101)은 바닥에 설치되고, 제 2격막(103)은 채널부(100)의 상판에 설치된다. 이와 같이 제 1 및 제 2격막(101)(103)이 다수가 상하로 엇갈리게 배치됨으로써 연결통로를 따라 흐르는 처리대상수의 속도를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 처리대상수가 생물반응조 하부로 서서히 흘러가 유입되므로 급격한 유량과 농도의 변화, 독성물질의 유입, 충격부하 등에 완충 작용을 할 수 있다. 또한, 내생성장단계에서 생물반응조로부터 선택조로 반송되는 미생물 슬러지와 유기물의 접촉시간을 충분히 줄 수 있으므로 유기물 농도가 가장 높은 고부하 환경에서 구형, 막대형태의 세균을 우점화하고 사상균성장을 효과적으로 억제할 수 있다. Inside the
본 발명의 다른 예에 따른 회분식 수처리 장치에 적용된 디켄터의 모습을 도 7 내지 도 10에 도시하고 있다. 7 to 10 illustrate a decanter applied to a batch type water treatment apparatus according to another example of the present invention.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 디켄터는 생물반응조(30)의 내부에 설치된 가이드레일(110)에 지지되어 수위에 따라 상하로 승강이 가능한 본체(120)와, 본체(120)의 하부가 상등수에 잠기면 본체(120)의 내부로 상등수가 유입될 수 있도록 본체(120)의 하부에 설치되는 상등수유입관(140)과, 본체(120)의 내부로 유입된 상등수가 외부로 배출될 수 있도록 본체(120)의 하부에 연결되는 상등수배출관(145)과, 상등수유입관(140)을 통해 본체(120)의 내부로 유입되는 상등수의 양을 조절하여 본체(120)의 부력을 변화시키기 위한 부력조절수단을 구비한다. 7 to 10, the decanter is supported by a
생물반응조(30) 내부에는 한쌍의 가이드레일(110)이 나란하게 설치된다. 가이드레일(110)은 상하로 길게 형성된다. 가이드레일(110)의 하부에는 본체(120)의 하강 범위를 제한하는 하강제한패널(115)이 설치된다. Inside the
본체(120)는 가이드레일(110)에 지지되도록 설치되어 수위에 따라 상하로 승강이 가능하다. The
본체(120)는 내부가 비어있고 상등수가 유입 및 배출되는 웨이트부(121)와, 웨이트부(121)에 설치되며 부력을 발생시키는 부력체(125)를 구비한다. The
웨이트부(121)는 원추형의 하부몸체(122)와, 하부몸체(122)의 중앙에서 돌출되게 형성되는 원기둥형의 상부몸체(124)로 이루어진다. 웨이트부(121)의 하부몸체(122)에는 가이드레일(110)과 결합되는 지지브라켓트(117)가 마련된다. 웨이트부(121)는 가이드레일(110)을 따라 상하로 슬라이딩 이동이 가능하다. 웨이트부(121)의 상부몸체(124)에는 견인고리(119)가 설치된다. The
부력체(125)는 웨이트부(121)의 상부몸체(124) 주위에 설치된다. 부력체(125)의 내부는 다수의 격벽(127)에 의해 다수의 공간으로 분할되어 있다. The
상등수유입관(140)은 웨이트부(121)의 하부에 설치된다. 상등수유입관(140)에는 유로를 개폐하기 위한 자동밸브가 설치될 수 있다. 본체(120)의 하부가 상등수에 잠기면 상등수유입관(140)을 통해 웨이트부(122)의 내부로 상등수가 유입된다. 상등수유입관(140)은 웨이트부(121)의 하부에 하나 이상이 설치될 수 있다. 또한, 간헐폭기단계에서 웨이트부(121)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하고 상등수배출단계에서 유입되는 상등수 유량의 흐름을 고르게 유지해줄 수 있도록 구형의 실링볼이 상등수유입관(140)의 유로에 설치될 수 있다. 이 경우 실링볼은 비중이 물보다 더 큰 것이 바람직하다. 가령, 실링볼의 비중은 1.05~1.15일 수 있다. The upper
상등수배출관(145)은 웨이트부(121)의 하부에 설치된다. 가령 웨이트부(121)의 하부몸체(122)의 가장 낮은 위치에 설치된다. 상등수유입관(140)을 통해 웨이트부(121)의 내부로 유입된 상등수는 상등수배출관(145)을 통해 외부로 배출된다. The supernatant
상등수배출관(145)은 방류관(150)과 연결된다. 도시되지 않았지만 방류관(150)은 상등수배출관(145)과 연결되어 생물반응조(30)의 외부로 연장된다. The supernatant
부력조절수단은 상등수유입관(140)을 통해 본체(120)의 내부로 유입되는 상등수의 양을 조절하여 본체(120)의 부력을 변화시키는 역할을 한다. The buoyancy control means serves to change the buoyancy of the
부력조절수단은 일 예로 웨이트부(121)의 내부에 설치되어 하부가 웨이트부(121)의 외부로 연장되는 통기관(160)과, 통기관(160)과 연결되어 생물반응조(30)의 수면 밖으로 연장되는 연결호스(165)와, 연결호스(165)에 설치되어 연결호스(165)의 유로를 개폐하기 위한 공기배출밸브(미도시)를 구비한다. The buoyancy control means is, for example, installed inside the
통기관(160)의 상부는 웨이트부(121)의 천장과 인접하게 위치한다. 그리고 통기관(160)의 하부는 웨이트부(121)의 하부를 관통한다. The upper part of the
연결호스(165)는 웨이트부(121)의 외부로 노출된 통기관(160)의 하단에 연결된다. 연결호스(165)는 통기관(160)과 연결되어 생물반응조(30)의 수면 밖으로 연장된다. 수면 밖으로 연장된 연결호스(165)의 단부에 공기배출밸브가 설치된다. 공기배출밸브가 개방되면 웨이트부(121)의 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있다. The
상술한 본체(120)는 가이드레일(110)에 지지되어 생물반응조(30)의 수면에 부유한다. 이때 본체(120)의 하부는 상등수에 일정 깊이로 잠겨있는 상태이므로 상등수는 상등수유입관(140)을 통해 웨이트부(121)의 내부로 유입된다. 상등수는 웨이트부(121)의 내부에 있는 공기 압력에 의해 일정한 양만 웨이트부(121)로 유입될 수 있으므로 상등수는 웨이트부(121)의 내부에서 일정한 수위를 유지한다. 웨이트부(121)의 내부로 유입된 상등수는 상등수배출관(145)을 통해 외부로 자연유하 방식으로 배출된다. 이와 달리 펌프를 이용하여 강제로 펌핑하여 배출시킬 수 있음은 물론이다. 상등수배출관(145)을 통해 배출되는 상등수의 양만큼 상등수유입관(140)을 통해 상등수는 웨이트부(121)의 내부로 유입된다. The above-described
웨이트부(121)의 내부의 공기압력은 연결호스(165)에 설치된 공기배출밸브의 개폐를 통해 조절할 수 있다. 공기배출밸브를 개방하면 웨이트부(121)의 내부의 공기가 외부로 배출되면서 웨이트부(121) 내부의 공기 압력이 낮아지면서 상등수가 웨이트부(121)의 내부로 더 유입된다. 상등수가 웨이트부(121)의 내부로 더 유입된 만큼 웨이트부(121)의 무게가 증가하고, 이에 따라 본체(120)의 부력이 감소하면서 웨이트부(121)는 생물반응조(30)의 상등수에 더 깊이 잠긴다. 그리고 공개배출밸브를 개방시킨 후 연결호스(165)를 통해 웨이트부(121)의 내부로 공기를 주입시키면 웨이트부(121)의 내부 공기 압력이 상승하고, 이에 따라 상등수가 웨이트부(121)의 내부로 유입될 수 있는 양이 줄어들면서 본체(120)의 부력이 증가한다. The air pressure inside the
이와 같이 부력조절수단을 통해 본체의 부력을 용이하게 조절할 수 있다. In this way, the buoyancy of the main body can be easily adjusted through the buoyancy control means.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to an exemplary embodiment, but this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
20: 선택조 21: 교반기
30: 생물반응조 50: 제어반
61: 용존산소측정기 65: 부유물측정기
70: 비산소소비속도모니터링유닛20: selection tank 21: stirrer
30: bioreactor 50: control panel
61: dissolved oxygen meter 65: suspended solids meter
70: non-oxygen consumption rate monitoring unit
Claims (9)
상기 선택조와 연통된 생물반응조 내로 공기를 간헐적으로 공급하여 폭기와 비폭기가 교대로 반복되는 간헐폭기단계와;
상기 간헐폭기 후 일정시간 정치하여 상기 생물반응조 내의 슬러지를 침강시키는 슬러지침강단계와;
상기 침강단계 후 상기 생물반응조 내의 상등수를 배출하는 상등수배출단계;를 포함하고,
상기 간헐폭기단계는 미생물의 비산소소비속도에 의해 미생물 상태를 판별하여 상기 선택조로의 슬러지의 반송 및 상기 생물반응조 내의 폭기를 제어하며,
상기 간헐폭기단계는 상기 비산소소비속도가 설정값 이하이면 상기 생물반응조에서 상기 선택조로 슬러지를 반송시키는 것을 특징으로 하는 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법. An inflow step of introducing water to be treated into the selection tank;
An intermittent aeration step in which aeration and non-aeration are alternately repeated by intermittently supplying air into the bioreactor in communication with the selection tank;
A sludge sedimentation step of allowing the sludge in the bioreactor to settle by standing for a certain period of time after the intermittent aeration;
Including; a supernatant water discharge step of discharging supernatant water in the bioreactor after the sedimentation step,
In the intermittent aeration step, the state of the microorganism is determined by the non-oxygen consumption rate of the microorganism, and the sludge is returned to the selection tank and aeration in the bioreactor is controlled,
In the intermittent aeration step, if the non-oxygen consumption rate is less than or equal to a set value, the sludge is returned from the bioreactor to the selection tank.
계산식: 비산소소비속도(mg/g·hr)=산소소비속도/미생물량
(상기 산소소비속도(mg/ℓ·hr)는 상기 생물반응조 내의 활성오니 중에서 시간당 감소되는 용존산소량(mg/ℓ)이고, 상기 미생물량은 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 부유물 농도(g/ℓ)이다)The batch water treatment method according to claim 1, wherein the non-oxygen consumption rate is calculated by the following calculation formula.
Formula: Non-oxygen consumption rate (mg/g·hr) = oxygen consumption rate/microbial amount
(The oxygen consumption rate (mg/l·hr) is the amount of dissolved oxygen (mg/l) that is reduced per hour in the activated sludge in the bioreactor, and the amount of microorganisms is the concentration of suspended matter in the activated sludge in the bioreactor (g/l). to be)
상기 선택조와 연통되도록 형성되어 상기 선택조의 처리대상수가 하부를 통해 유입되는 생물반응조와;
상기 생물반응조의 슬러지를 상기 선택조로 반송시키거나 슬러지조로 이송시키기 위한 슬러지이송수단과;
상기 생물반응조로 공기를 공급하여 폭기시키기 위한 폭기수단과;
상기 생물반응조의 상등수를 외부로 배출하기 위한 디켄터와;
상기 폭기수단 및 상기 디켄터의 작동을 제어하여 상기 생물반응조에서 간헐폭기 및 슬러지 침강, 상등수 배출을 순차적으로 진행시키는 제어반과;
상기 생물반응조에 설치되어 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 용존산소량을 측정하기 위한 용존산소측정기와;
상기 생물반응조에 설치되어 상기 생물반응조 내의 활성오니 중의 부유물 농도를 측정하기 위한 부유물농도측정기와;
상기 용존산소측정기로 측정된 용존산소량 및 상기 부유물농도측정기에서 측정된 부유물농도에 의해 미생물의 비산소소비속도를 산출하기 위한 비산소소비속도모니터링유닛;을 구비하고,
상기 제어반은 상기 비산소소비속도모니터링유닛을 통해 산출된 비산소소비속도에 의해 미생물 상태를 판별하여 상기 선택조로의 슬러지의 반송 및 상기 생물반응조 내의 폭기를 제어하며,
상기 제어반은 상기 폭기수단을 제어하여 상기 생물반응조 내로 공기를 간헐적으로 공급하여 폭기와 비폭기가 교대로 반복되는 간헐폭기를 수행하고, 상기 간헐폭기시 상기 비산소소비속도가 설정값 이하이면 상기 생물반응조에서 상기 선택조로 슬러지를 반송시키고,
상기 디켄터는 상기 생물반응조의 내부에 설치된 가이드레일에 지지되어 수위에 따라 상하로 승강이 가능한 본체와, 상기 본체의 하부가 상등수에 잠기면 상기 본체의 내부로 상등수가 유입될 수 있도록 상기 본체의 하부에 설치되는 상등수유입관과, 상기 상등수유입관의 유로에 설치되며 비중이 1.05 내지 1.15인 구형의 실링볼과, 상기 본체의 내부로 유입된 상등수가 외부로 배출될 수 있도록 상기 본체의 하부에 연결되는 상등수배출관과, 상기 본체의 내부로 유입되는 상등수의 양을 조절하여 상기 본체의 부력을 변화시키기 위한 부력조절수단을 구비하며,
상기 본체는 상기 상등수유입관 및 상기 상등수배출관이 설치되어 상등수가 유입 및 배출되며 내부가 비어있는 웨이트부와, 상기 웨이트부에 설치되며 부력을 발생시키는 부력체를 구비하고,
상기 부력조절수단은 상기 웨이트부의 내부에 설치되어 하부가 상기 웨이트부의 외부로 연장되며 상부는 상기 웨이트부의 천장과 인접하게 위치하는 통기관과, 상기 통기관과 연결되어 상기 생물반응조의 수면 밖으로 연장되는 연결호스와, 상기 생물반응조의 수면 밖으로 연장되는 상기 연결호스의 단부에 설치되어 상기 연결호스의 유로를 개폐하기 위한 공기배출밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 장치. A selection tank in which water to be treated is introduced and an agitator is installed;
A bioreactor formed in communication with the selection tank and in which the water to be treated in the selection tank flows through a lower portion;
Sludge transfer means for transferring the sludge of the bioreactor to the selection tank or to the sludge tank;
Aeration means for aeration by supplying air to the bioreactor;
A decanter for discharging the supernatant water from the bioreactor to the outside;
A control panel for sequentially performing intermittent aeration, sludge sedimentation, and supernatant discharge in the bioreactor by controlling the operation of the aeration means and the decanter;
A dissolved oxygen meter installed in the bioreactor to measure the amount of dissolved oxygen in the activated sludge in the bioreactor;
A suspended solids concentration measuring device installed in the bioreactor to measure the concentration of suspended solids in the activated sludge in the bioreactor;
And a non-oxygen consumption rate monitoring unit for calculating the non-oxygen consumption rate of microorganisms based on the amount of dissolved oxygen measured by the dissolved oxygen meter and the suspended solid concentration measured by the suspended solid concentration meter, and
The control panel determines the state of microorganisms based on the non-oxygen consumption rate calculated through the non-oxygen consumption rate monitoring unit, and controls the transport of the sludge to the selection tank and aeration in the bioreactor,
The control panel controls the aeration means to intermittently supply air into the bioreactor to perform intermittent aeration in which aeration and non-aeration are alternately repeated, and when the non-oxygen consumption rate is less than a set value during the intermittent aeration, the bioreactor To return the sludge to the selection tank at,
The decanter is supported by a guide rail installed inside the bioreactor to be installed in a lower part of the main body so that when the lower part of the main body is immersed in supernatant water, supernatant water can flow into the main body. A supernatant water inlet pipe, a spherical sealing ball having a specific gravity of 1.05 to 1.15 and installed in the flow path of the supernatant water inlet pipe, and supernatant water connected to the lower part of the main body so that supernatant water flowing into the main body can be discharged to the outside. A discharge pipe and a buoyancy control means for changing the buoyancy of the body by adjusting the amount of supernatant water flowing into the interior of the body,
The main body includes a weight unit in which the supernatant water inlet pipe and the supernatant water discharge pipe are installed so that supernatant water is introduced and discharged, and the inside is empty, and a buoyant body installed in the weight unit and generating buoyancy,
The buoyancy control means is installed inside the weight part, the lower part extends to the outside of the weight part, and the upper part is a vent pipe positioned adjacent to the ceiling of the weight part, and a connection hose connected to the vent pipe to extend out of the water surface of the bioreactor. And, an air discharge valve installed at an end of the connection hose extending out of the water surface of the bioreactor to open and close the flow path of the connection hose.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200147134A KR102239139B1 (en) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | water treatment method and apparatus for sequencing bath reactor using specific oxygen uptake rate of microbial |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200147134A KR102239139B1 (en) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | water treatment method and apparatus for sequencing bath reactor using specific oxygen uptake rate of microbial |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102239139B1 true KR102239139B1 (en) | 2021-04-12 |
Family
ID=75439706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200147134A KR102239139B1 (en) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | water treatment method and apparatus for sequencing bath reactor using specific oxygen uptake rate of microbial |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102239139B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980033489A (en) * | 1998-04-17 | 1998-07-25 | 주현종 | Method and apparatus for optimizing the process of intermittent batch reactor by automatically measuring non-oxygen ratio and nitrate nitrogen in biological wastewater treatment process in real time |
KR19990028315A (en) * | 1995-06-22 | 1999-04-15 | 멀빈 찰스 고론스지 | Wastewater treatment improvement method and device |
KR200361460Y1 (en) | 2004-06-08 | 2004-09-14 | 장한정 | Device for Treating Waste Water Using Sequencing Batch Reactor |
KR100873416B1 (en) | 2007-11-28 | 2008-12-11 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Sewage processing apparatus and method using activated sludge of a sequencing batch reactor |
KR102087622B1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-04-23 | 주식회사 경우크린텍 | Batch reactor and control method thereof |
-
2020
- 2020-11-05 KR KR1020200147134A patent/KR102239139B1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990028315A (en) * | 1995-06-22 | 1999-04-15 | 멀빈 찰스 고론스지 | Wastewater treatment improvement method and device |
KR19980033489A (en) * | 1998-04-17 | 1998-07-25 | 주현종 | Method and apparatus for optimizing the process of intermittent batch reactor by automatically measuring non-oxygen ratio and nitrate nitrogen in biological wastewater treatment process in real time |
KR200361460Y1 (en) | 2004-06-08 | 2004-09-14 | 장한정 | Device for Treating Waste Water Using Sequencing Batch Reactor |
KR100873416B1 (en) | 2007-11-28 | 2008-12-11 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Sewage processing apparatus and method using activated sludge of a sequencing batch reactor |
KR102087622B1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-04-23 | 주식회사 경우크린텍 | Batch reactor and control method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101904985B1 (en) | A water-purifying treatment device with renewable energy generation plant and using waste glass and artificial filter medium Manufactured by Method | |
JP4931495B2 (en) | Method and apparatus for removing phosphorus and nitrogen from sewage | |
HU224163B1 (en) | Wastewater treatment by monitoring oxygen utilisation rates and installation for it | |
KR20180117340A (en) | The Sewage Disposal Systems | |
KR20080019975A (en) | Wastewater treatment apparatus using hybrid bio-electrochemical sequencing batch reactor combined a biological reactor and an electrode system | |
KR100633831B1 (en) | Computing process apparatus for information on water quality | |
CN209368079U (en) | Integrated sewage treating apparatus | |
CN107827324B (en) | Urban sewage comprehensive treatment system | |
KR102239139B1 (en) | water treatment method and apparatus for sequencing bath reactor using specific oxygen uptake rate of microbial | |
KR100365314B1 (en) | Waste-Water Disposal System And Method For Removing Nitrogen, Phosphorus and Sludge by Using Aerobic and Anaerobic logarithmic/Endogenous Microorganism growth | |
JP2011005354A (en) | Method of operating activated sludge capable of simultaneously treating bod and nitrogen | |
JPH07299495A (en) | Nitrification accelerating method for activated sludge circulation modulating method and method for predicting nitrification rate | |
KR20040031359A (en) | Advanced treatment apparaters and method for removal of nitrogen and phosphorus inf sewage water | |
JP3379199B2 (en) | Operation control method of activated sludge circulation method | |
JPH07136687A (en) | Operation control method for modified active sludge circulation process in low water temperature period | |
KR20040017193A (en) | Advanced treatment apparaters and method of sewage water . | |
Jeon et al. | Effect of iron media on the treatment of domestic wastewater to enhance nutrient removal efficiency | |
Kayser | Activated sludge process | |
KR100810960B1 (en) | Economic nitrogen phosphorous which uses the to conventional activated sludge processand clear | |
TW202202454A (en) | Aerobic biological processing method and device | |
JP4453287B2 (en) | Sewage treatment method and sewage treatment control system | |
KR100467336B1 (en) | Advanced treatment apparaters and method of sewage water by flow distribution ratio. | |
JP2001009497A (en) | Biological water treatment and equipment therefor | |
KR101136460B1 (en) | Advanced treatment system of wastewater and its method | |
KR101229455B1 (en) | System for managing water quality of discharging water |