KR100523557B1 - Apparatus and method for sewage treatment by self-granulated activated sludge - Google Patents
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Abstract
본 발명은 활성 슬러지를 입상화시켜 하수를 처리하는 장치 및 그것을 이용하여 하수를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 외부로부터 유입되는 유입 하수 또는 반송수에 의한 수리력 및 교반기에 의한 교반력으로 부유 미생물을 입상화시키기 위한, 교반기를 갖춘 혐기성 입상화조; 상기 혐기성 입상화조에서 입상화된 슬러지는 제외하고, 상등액을 수송하기 위한 제1 수송관; 상기 제1 수송관을 통해 수송된 상등액에 산소를 공급하기 위한 간접 폭기조; 상기 간접 폭기조에서 산소를 공급받아 용존 산소가 포화된 수용액을 수송하기 위한 제2 수송관; 상기 제2 수송관을 통해 상기 수용액이 수송되는 수리력과 교반기에 의한 교반력으로 부유 미생물을 입상화시키기 위한, 교반기를 갖춘 호기성 입상화조; 상기 호기성 입상화조에서 입상화된 슬러지는 제외하고, 상등액을 상기 혐기성 입상화조로 반송하기 위한 제3 수송관; 및 상기 혐기성 입상화조, 제1 수송관, 간접 폭기조, 제2 수송관, 호기성 입상화조 및 제3 수송관의 일련의 장치를 반복 순환한 처리수의 상등액을 배출하기 위한 배출관;을 포함하는 입상 활성 슬러지에 의한 하수 처리 장치 및 이를 이용한 하수 처리 방법을 제공한다.The present invention relates to an apparatus for treating sewage by granulating activated sludge, and a method for treating sewage using the same, wherein the floating microorganism is granulated by agitation power by hydraulic power and agitation power by inflow sewage or return water flowing from the outside. Anaerobic granulation tanks with agitators for ignition; A first transport pipe for transporting the supernatant except for sludge granulated in the anaerobic granulation tank; An indirect aeration tank for supplying oxygen to the supernatant liquid transported through the first transport pipe; A second transport pipe receiving oxygen from the indirect aeration tank to transport an aqueous solution in which dissolved oxygen is saturated; An aerobic granulation tank having a stirrer for granulating the floating microorganisms with the hydraulic power to which the aqueous solution is transported through the second transport pipe and the stirring force by the stirrer; A third transport pipe for returning a supernatant to the anaerobic granulation tank, except for sludge granulated in the aerobic granulation tank; And an exhaust pipe for discharging the supernatant of the treated water repeatedly circulated through a series of devices of the anaerobic granulation tank, the first transport pipe, the indirect aeration tank, the second transport pipe, the aerobic granulation tank, and the third transport pipe. Provided is a sewage treatment apparatus using sludge and a sewage treatment method using the same.
Description
본 발명은 부유 미생물을 입상화시켜 오염수를 처리함에 있어서, 유기물 뿐만 아니라 질소 및 인 성분도 동시에 입상화된 슬러지로 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for treating granules of suspended microorganisms to treat contaminated water, as well as organic matter as well as nitrogen and phosphorus, with granulated sludge.
일반적으로 부유 미생물에 의한 생물학적인 방법으로 질소 및 인을 제거하기 위하여, 미생물이 세포 내에서 인을 방출하는 혐기조, 질소 제거 미생물에 의해 질산성 질소 또는 아질산성 질소가 질소 가스로 환원되어 제거되는 무산소조, 유기물이 제거되고 상기 혐기조에서 방출된 인이 미생물에 의해 과잉 섭취되어 제거되며 질소 성분 산화 미생물에 의해 질소 성분이 산화되는 폭기조, 및 부유 미생물이 침전되어 최종 처리된 처리수와 미생물이 분리되는 침전조 등을 포함하는 수처리 장치를 사용하여 왔다. 상기와 같은 장치를 사용하여 인을 제거하기 위해서는 무산소조를 거친 혐기조의 슬러지를 폭기조로 유입시킨 후, 상기 폭기조의 슬러지를 상기 혐기조로 반송시켜 다시 폭기조를 통과시키는 과정을 반복하여야 하고, 질소를 제거하기 위해서는 슬러지를 상기 무산소조와 폭기조를 반복해서 통과시켜야 한다. 그러나, 이러한 부유 미생물 공법에 의하면, 상기 혐기조 및 무산소조의 각 조의 미생물 농도를 폭기조에서 생성된 슬러지를 반송시켜 유지하기 때문에 부유 미생물이 각 조로 계속해서 이동되게 되고, 이러한 이동에 따른 서식 환경의 계속적인 변화로 각 환경 조건별로 완전하게 우점종화된 미생물을 배양하기가 쉽지 않으며, 오염 물질의 제거 효율성에도 한계가 있다.In general, in order to remove nitrogen and phosphorus in a biological manner by suspended microorganisms, an anaerobic tank in which microorganisms release phosphorus in cells, an anoxic tank in which nitrate nitrogen or nitrite nitrogen is reduced and removed by nitrogen gas by a nitrogen removing microorganism. , An aeration tank in which organic matter is removed and phosphorus released from the anaerobic tank is excessively ingested and removed by a microorganism, and a nitrogen tank is oxidized by a nitrogen-based oxidizing microorganism, and a settling tank in which suspended microorganisms are precipitated to separate the treated water and microorganisms. Water treatment devices including the like have been used. In order to remove phosphorus using the apparatus as described above, the sludge of the anaerobic tank undergoing an anaerobic tank is introduced into the aeration tank, and the sludge of the aeration tank is returned to the anaerobic tank, and the process of passing the aeration tank again is repeated, and nitrogen is removed. The sludge must be passed through the anaerobic tank and the aeration tank repeatedly. However, according to this floating microorganism method, since the concentration of microorganisms in each of the anaerobic tank and the anoxic tank is returned by the sludge produced in the aeration tank, the floating microorganisms are continuously moved to each tank, and the continuous habitat of the habitat environment according to such migration is maintained. With this change, it is not easy to cultivate microorganisms completely dominated by each environmental condition, and there is a limit to the efficiency of removing pollutants.
상기 언급한 바와 같은 종래의 생물학적인 수처리 장치 및 방법의 문제점을 개선하기 위하여 노력들이 계속되어 왔고, 그러한 노력의 일환으로서 대한민국 특허등록 제 0357042호에는 종래의 부유 미생물을 이용하는 것 대신에 부유 미생물을 입상화시켜 입상 활성 슬러지로 질소 및 인을 제거하는 수처리 장치 및 방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 상기 대한민국 특허등록 제 0357042호에는 공기를 공급하는 간접 폭기조, 부유 미생물을 입상화시키기 위한 교반기가 설치되어 있는 입상화 생물 반응조를 핵심 구성으로하는 수처리 장치가 개시되어 있다. 또한, 상기 대한민국 특허등록 제 0357042호에는 간접 폭기조에서 용존 산소가 풍부해진 폭기 혼합액을 생물 반응조에 상향류식으로 공급하여, 이러한 수리력과 상기 생물 반응조에 설치된 교반기의 교반력에 의해 용존 산소가 풍부한 호기성 조건에서 부유 미생물이 서로 충돌되도록 함으로써, 상기 미생물이 내어놓는 젤라틴 물질 간의 가교 작용에 의해 입상화 미생물로 전환되도록 하여 하수를 처리하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 상기의 특허 등록된 방법에 의하면, 입상화된 미생물은 침전성이 탁월하기 때문에 별도의 고액 분리 시설이 필요없게 된다. 또한, 용존 산소가 풍부한 단일의 생물 반응조에서 미생물이 입상화되기 때문에, 상기 용존 산소와 접촉할 수 있는 입상 활성 슬러지의 표면에는 용존 산소를 이용하는 호기성 미생물이 서식하게 되고, 무산소 또는 혐기성인 상기 입상 활성 슬러지의 내부에는 혐기성 미생물이 서식하게 되므로, 하나의 생물 반응조에서 유기물, 질소, 인 등을 제거할 수 있는 미생물을 배양할 수 있다. 그러나, 상기의 특허 등록된 방법에 의하면, 용존 산소가 풍부한 호기성 조건에서 부유 미생물을 입상화시켜 호기성 미생물로 오염 물질을 제거하는 동시에, 입상화된 활성 슬러지 내부의 혐기성 미생물로도 오염 물질을 제거하지만, 성장 속도가 보다 빠른 호기성 미생물만이 우점종화되기 때문에 질소 제거 미생물 및 인 제거 미생물의 우점종화는 어렵고, 또한 상기 입상화된 활성 슬러지의 외부 및 내부에서 서식하는 미생물들 간에 경쟁 반응이 일어나기 때문에 질소 및 인의 제거 효율이 우수하지 않다.Efforts have been made to improve the problems of the conventional biological water treatment apparatus and method as mentioned above, and as part of such efforts, Republic of Korea Patent Registration No. 0357042 refers to floating microorganisms instead of using conventional suspended microorganisms. Disclosed is a water treatment apparatus and method for the removal of nitrogen and phosphorus by granulation activated sludge. Specifically, the Republic of Korea Patent Registration No. 0357042 discloses a water treatment apparatus having a core configuration of an indirect aeration tank for supplying air and a granulation bioreactor equipped with a stirrer for granulating suspended microorganisms. In addition, the Republic of Korea Patent Registration No. 0357042 supplies aeration mixture rich in dissolved oxygen in the indirect aeration tank to the bioreactor in an upflow manner, aerobic conditions rich in dissolved oxygen by the hydraulic power and the stirring force of the stirrer installed in the bioreactor A method of treating sewage is disclosed by causing suspended microorganisms to collide with each other, thereby converting the microorganisms into granular microorganisms by crosslinking between the gelatinous substances released by the microorganisms. According to this patented method, the granulated microorganisms are excellent in sedimentation, so that no separate liquid-liquid separation facility is required. In addition, since microorganisms are granulated in a single bioreactor rich in dissolved oxygen, aerobic microorganisms using dissolved oxygen inhabit the surface of the granular activated sludge which may come into contact with the dissolved oxygen, and the granular activity is anoxic or anaerobic. Since the anaerobic microorganisms live inside the sludge, microorganisms capable of removing organic matter, nitrogen, phosphorus, etc. can be cultured in one biological reactor. However, according to the patented method described above, the suspended microorganisms are granulated under aerobic conditions rich in dissolved oxygen to remove contaminants with aerobic microorganisms, and the contaminants are also removed with anaerobic microorganisms inside granulated activated sludge. Since only aerobic microorganisms with faster growth rate dominate, nitrogen doping and phosphorus elimination dominates, and competition reactions occur between the microorganisms living in and outside the granulated activated sludge. And phosphorus removal efficiency is not excellent.
본 발명의 목적은, 상기의 특허 등록된 방법인 호기성 조건하에서 우점종화된 입상 활성 슬러지에 의한 수처리 방법과는 달리, 혐기성 조건하에서 부유 미생물을 입상화시켜 혐기성 미생물이 우점종화된 입상 활성 슬러지로 하수를 처리하는 방법을 제공하는데 있다.The object of the present invention, unlike the water treatment method of granular activated sludge dominated by a dominated species under aerobic conditions, which is the patented method described above, the suspended microorganism is granulated under anaerobic conditions and sewage into granular activated sludge dominated by anaerobic microorganisms. It is to provide a method for processing.
또한 본 발명의 목적은, 혐기성 입상화조, 간접 폭기조 및 호기성 입상화조의 일련의 장치를 포함하는 하수 처리 장치를 제공하는데 있다. It is also an object of the present invention to provide a sewage treatment apparatus including a series of devices of an anaerobic granulation tank, an indirect aeration tank and an aerobic granulation tank.
본 발명에서는 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 상기 대한민국 특허등록 제 0357042호의 필수 구성 장치인 호기성 입상화조 및 상기 호기성 입상화조에 공기를 공급하기 위한 간접 폭기조 외에 혐기성 입상화조를 추가하여, 각 입상화조 내의 활성 슬러지를 각각 입상화시키고, 미생물의 이송없이 각 입상화조의 환경에 따라 우점종화시킴으로써, 하수 중에 포함된 유기물, 질소, 인 등의 오염 물질을 높은 효율로 제거할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.In the present invention, as a result of repeated studies to achieve the above technical problem, the anaerobic granulation tank in addition to the aerobic granulation tank and the indirect aeration tank for supplying air to the aerobic granulation tank is an essential component of the Republic of Korea Patent Registration No. 0357042 In addition, by granulating the activated sludge in each granulation tank and predominantly seeding according to the environment of each granulation tank without the transfer of microorganisms, contaminants such as organic matter, nitrogen and phosphorus contained in the sewage can be removed with high efficiency. It was confirmed that the present invention was completed.
본 발명은, 외부로부터 유입되는 유입 하수 또는 반송수에 의한 수리력 및 교반기에 의한 교반력으로 부유 미생물을 입상화시키기 위한 혐기성 입상화조 - 상기 혐기성 입상화조는 교반기를 포함하는 것임 - ; 상기 혐기성 입상화조에서 입상화된 슬러지는 제외하고, 상등액을 수송하기 위한 제1 수송관; 상기 제1 수송관을 통해 수송된 상등액에 산소를 공급하기 위한 간접 폭기조; 상기 간접 폭기조에서 산소를 공급받아 용존 산소가 포화된 수용액을 수송하기 위한 제2 수송관; 상기 제2 수송관을 통해 상기 수용액이 수송되는 수리력과 교반기에 의한 교반력으로 부유 미생물을 입상화시키기 위한 호기성 입상화조 - 상기 호기성 입상화조는 교반기를 포함하는 것임 - ; 상기 호기성 입상화조에서 입상화된 슬러지는 제외하고, 상등액을 상기 혐기성 입상화조로 반송하기 위한 제3 수송관; 및 상기 혐기성 입상화조, 제1 수송관, 간접 폭기조, 제2 수송관, 호기성 입상화조 및 제3 수송관의 일련의 장치를 반복 순환한 처리수의 상등액을 배출하기 위한 배출관;을 포함하는 입상 활성 슬러지에 의한 하수 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anaerobic granulation tank for granulating suspended microorganisms with hydraulic power by inflow sewage or return water introduced from the outside and stirring power by an agitator, wherein the anaerobic granulation tank includes a stirrer; A first transport pipe for transporting the supernatant except for sludge granulated in the anaerobic granulation tank; An indirect aeration tank for supplying oxygen to the supernatant liquid transported through the first transport pipe; A second transport pipe receiving oxygen from the indirect aeration tank to transport an aqueous solution in which dissolved oxygen is saturated; An aerobic granulation tank for granulating the floating microorganisms with the hydraulic power to which the aqueous solution is transported through the second transport pipe and the stirring force by the stirrer, wherein the aerobic granulation tank comprises a stirrer; A third transport pipe for returning a supernatant to the anaerobic granulation tank, except for sludge granulated in the aerobic granulation tank; And an exhaust pipe for discharging the supernatant of the treated water repeatedly circulated through a series of devices of the anaerobic granulation tank, the first transport pipe, the indirect aeration tank, the second transport pipe, the aerobic granulation tank, and the third transport pipe. It is related with the sewage treatment apparatus by sludge.
상기에서 제1 수송관은 상기 혐기성 입상화조의 상단과 상기 간접 폭기조의 하단을 연결하고, 상기 제2 수송관은 상기 간접 폭기조의 하단과 상기 호기성 입상화조의 하단을 연결하며, 상기 제3 수송관은 상기 호기성 입상화조의 상단과 상기 혐기성 입상화조의 하단을 연결하는 것이 바람직하고, 특히 상기 제3 수송관은 상기 호기성 입상화조에서 혐기성 입상화조로 반송되는 상등액의 유량을 조절하기 위해 펌프와 연결되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 혐기성 입상화조로 유입되는 유입 하수의 유량을 조절하기 위해 상기 혐기성 입상화조의 하단에 펌프를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 하수 처리 장치에서, 상기 간접 폭기조 내에 산소를 공급하기 위해서는 상기 간접 폭기조에 컴프레서 등의 산소 공급 장치를 더 연결시킬 수 있다.The first transport pipe is connected to the upper end of the anaerobic granulation tank and the lower end of the indirect aeration tank, the second transport pipe connects the lower end of the indirect aeration tank and the lower end of the aerobic granulation tank, the third transport pipe It is preferable to connect the upper end of the aerobic granulation tank and the lower end of the anaerobic granulation tank, in particular the third transport pipe is connected to the pump to control the flow rate of the supernatant returned from the aerobic granulation tank to the anaerobic granulation tank It is desirable to have. In addition, a pump may be further included at the bottom of the anaerobic granulation tank to control the flow rate of the inflow sewage flowing into the anaerobic granulation tank. In addition, in the sewage treatment apparatus according to the present invention, in order to supply oxygen into the indirect aeration tank, an oxygen supply device such as a compressor may be further connected to the indirect aeration tank.
또한 본 발명은, 외부로부터 혐기성 입상화조의 하단으로 유입되는 유입 하수 또는 반송수를 교반기로 교반하여 부유 미생물을 입상화시키는 단계; 상기 혐기성 입상화조에서 입상화된 슬러지는 제외하고, 상등액을 제1 수송관을 통해 간접 폭기조로 수송하는 단계; 상기 간접 폭기조로 수송된 상등액에 산소를 공급하는 단계; 상기 간접 폭기조에서 산소를 공급받아 용존 산소가 포화된 수용액을 제2 수송관을 통해 호기성 입상화조의 하단으로 수송하는 단계; 상기 호기성 입상화조로 수송된 상기 수용액을 교반기로 교반하여 부유 미생물을 입상화시키는 단계; 상기 호기성 입상화조에서 입상화된 슬러지는 제외하고, 상등액을 제3 수송관을 통해 상기 혐기성 입상화조로 반송하는 단계; 및 상기 혐기성 입상화조, 제1 수송관, 간접 폭기조, 제2 수송관, 호기성 입상화조 및 제3 수송관의 일련의 장치를 반복하여 순환한 처리수의 상등액을 배출관을 통해 배출하는 단계;를 포함하는 입상 활성 슬러지에 의한 하수 처리 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention, the step of granulating the floating microorganism by stirring the inflow sewage or return water flowing into the lower end of the anaerobic granulation tank with a stirrer; Transporting the supernatant to the indirect aeration tank through the first transport pipe, except for the sludge granulated in the anaerobic granulation tank; Supplying oxygen to the supernatant transported to the indirect aeration tank; Receiving oxygen from the indirect aeration tank and transporting an aqueous solution in which dissolved oxygen is saturated to a lower end of the aerobic granulation tank through a second transport pipe; Granulating suspended microorganisms by stirring the aqueous solution transported to the aerobic granulation tank with a stirrer; Returning the supernatant to the anaerobic granulation tank through a third transport pipe, except for the sludge granulated in the aerobic granulation tank; And discharging the supernatant of the treated water circulated by repeating a series of devices of the anaerobic granulation tank, the first transport pipe, the indirect aeration tank, the second transport pipe, the aerobic granulation tank, and the third transport pipe through the discharge pipe. It relates to a sewage treatment method by granular activated sludge.
본 발명에 따른 상기 입상 활성 슬러지에 의한 하수 처리 방법에 따르면, 상기 제1 수송관은 상기 혐기성 입상화조의 상단과 상기 간접 폭기조의 하단을 연결하고, 상기 제2 수송관은 상기 간접 폭기조의 하단과 상기 호기성 입상화조의 하단을 연결하며, 상기 제3 수송관은 상기 호기성 입상화조의 상단과 상기 혐기성 입상화조의 하단을 연결하여 중력에 의한 물의 흐름을 유도하는 것이 바람직하다. 이때 상기 제3 수송관은 펌프와 연결시켜 상기 호기성 입상화조에서 혐기성 입상화조로 반송되는 상등액의 유량을 조절하도록 하는 것이 바람직하고, 또한, 상기 외부로부터 혐기성 입상화조의 하단으로 유입되는 유입 하수의 유량도 펌프를 사용하여 조절하는 것이 바람직하다. According to the sewage treatment method by the granular activated sludge according to the present invention, the first transport pipe connects the upper end of the anaerobic granulation tank and the lower end of the indirect aeration tank, and the second transport pipe is connected to the lower end of the indirect aeration tank. The lower end of the aerobic granulation tank is connected, the third transport pipe is preferably connected to the upper end of the aerobic granulation tank and the anaerobic granulation tank to induce the flow of water by gravity. At this time, the third transport pipe is connected to the pump to adjust the flow rate of the supernatant conveyed from the aerobic granulation tank to the anaerobic granulation tank, the flow rate of the inflow sewage flowing into the lower end of the anaerobic granulation tank from the outside It is desirable to adjust using a degree pump.
이하, 본 발명을 구현한 일실시예를 나타낸 도면을 참조하여 본 발명에 따른 입상 활성 슬러지에 의한 하수 처리 장치와, 그것을 이용한 하수 처리 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다. 하기 도면 및 설명은 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명은 청구 범위에 기재된 사항을 바탕으로 적절한 변형 및 수정이 가능하다.Hereinafter, a sewage treatment apparatus using granular activated sludge according to the present invention and a sewage treatment method using the same will be described in detail with reference to the drawings showing an embodiment of the present invention. The following drawings and description do not limit the invention, and the invention may be appropriately modified and modified based on the details set forth in the claims.
도1은 본 발명에 따라 활성 슬러지의 입상화를 유도하여 생물학적으로 하수를 처리하는 장치를 도시한 도면이다.1 shows a device for biologically treating sewage by inducing granulation of activated sludge in accordance with the present invention.
간접 폭기조(102)에서 컴프레서(107) 등의 산소 공급 장치로부터 공기를 공급받아 용존 산소가 포화 상태인 수용액이 호기성 입상화조(103)로 수송될 경우, 상기 수용액의 흐름에 의한 수리력과 함께 상기 호기성 입상화조(103) 내의 교반기(109)에 의한 교반력이 활성 슬러지 입자에 가해지게 되고, 이에 의해 상기 활성 슬러지 입자들은 서로 충돌하여 미생물 반응 부산물인 젤라틴 물질에 의해 입상화된다. 이때 상기 호기성 입상화조(103)는 용존 산소가 풍부한 수용액에 의해 호기성 환경으로 조성되고, 용존 산소를 전자 수용체(electron acceptor)로 이용하는 유기물 제거 미생물 및 질소 성분 산화 미생물이 상기 수리력 및 교반력에 의해 입상화된다. 이와 같이 상기 호기성 입상화조(103)의 호기성 조건하에서 입상화된 유기물 제거 미생물은 유기 물질을 산화시켜 제거하지만, 질소 성분 산화 미생물은 하수 중에 함유되어 있는 암모니아성 질소(NH4 +) 등을 질산성 질소(NO3 -) 또는 아질산성 질소(NO2 -)로 산화시키기 때문에 이들 질소 산화물은 수중에 용존된 상태로 잔존하게 된다. 따라서, 상기 질산성 질소 또는 아질산성 질소가 존재하는 호기성 입상화조(103)의 상등액을 혐기성 입상화조(101)로 반송시켜 재처리하는 것이 바람직하다. 종래의 부유 미생물 공법에서 질소 산화물을 제거하기 위해서는 슬러지와 상등액이 혼합된 것을 반송하였지만, 본 발명의 방법에 따르면 호기성 입상화조(103)의 상등액 만을 혐기성 입상화조(101)로 반송하고, 입상화된 활성 슬러지는 반송하지 않기 때문에, 상기의 입상화된 활성 슬러지에 서식하는 유기물 제거 미생물 및 질소 성분 산화 미생물은 호기성 입상화조(103)에서 우점종화된다.When the indirect aeration tank 102 receives air from an oxygen supply device such as the compressor 107 and the aqueous solution in which the dissolved oxygen is saturated is transported to the aerobic granulation tank 103, the aerobic performance is performed together with the hydraulic force by the flow of the aqueous solution. Agitation force by the stirrer 109 in the granulation tank 103 is applied to the activated sludge particles, whereby the activated sludge particles collide with each other and are granulated by a gelatinous material which is a byproduct of microbial reaction. At this time, the aerobic granulation tank 103 is formed in an aerobic environment by an aqueous solution rich in dissolved oxygen, and organic matter removing microorganisms and nitrogen-based oxidizing microorganisms using dissolved oxygen as an electron acceptor are granulated by the hydraulic power and agitation power. Become As described above, the organic matter removing microorganism granulated under the aerobic conditions of the aerobic granulation tank 103 oxidizes and removes the organic substance, whereas the nitrogen-based oxidizing microorganism nitrates ammonia nitrogen (NH 4 + ) and the like contained in the sewage. Since they are oxidized with nitrogen (NO 3 − ) or nitrite nitrogen (NO 2 − ), these nitrogen oxides remain dissolved in water. Therefore, it is preferable to return the supernatant of the aerobic granulation tank 103 in which the said nitrate nitrogen or nitrite nitrogen exists, and to reprocess it. In order to remove nitrogen oxide in the conventional floating microbial method, the sludge and the supernatant are mixed, but according to the method of the present invention, only the supernatant of the aerobic granulation tank 103 is returned to the anaerobic granulation tank 101 and granulated. Since activated sludge does not return, organic matter removal microorganisms and nitrogen-based oxidizing microorganisms inhabiting said granulated activated sludge dominate in the aerobic granulation tank 103.
상기 호기성 입상화조(103)의 상등액을 반송할 때에는 펌프(111)를 사용하여 혐기성 입상화조(101)로 유입되는 물의 흐름이 상향류식이 되도록 한다. 이때, 마찬가지로 펌프(105)에 의해 상기 혐기성 입상화조(101)로 상향류식으로 유입되는 유입 하수의 유량에 맞게, 상기 호기성 입상화조(103)의 상등액의 유량을 상기 펌프(111)로 조절한다. 이러한 상향류식의 수리력과 상기 혐기성 입상화조(101) 내의 교반기(104)에 의한 교반력이 상기 혐기성 입상화조(101) 내의 활성 슬러지에 가해지게 되면, 상기의 호기성 입상화조(103)에서와 같이 미생물 반응 부산물인 젤라틴 물질 간의 가교 결합에 의해 활성 슬러지가 입상화된다.When conveying the supernatant of the aerobic granulation tank (103), the flow of water flowing into the anaerobic granulation tank (101) using the pump (111) is an upflow type. At this time, the flow rate of the supernatant of the aerobic granulation tank 103 is adjusted to the pump 111 in accordance with the flow rate of the inflow sewage flowing into the anaerobic granulation tank 101 by the pump 105 in an upflow manner. When the upflow hydraulic power and the stirring force by the stirrer 104 in the anaerobic granulation tank 101 are applied to the activated sludge in the anaerobic granulation tank 101, the microorganism as in the aerobic granulation tank 103 is Activated sludge is granulated by crosslinking between the gelatinous materials which are reaction byproducts.
한편, 상기 혐기성 입상화조(101)로 유입되는 상기 호기성 입상화조(103)의 상등액은 상기 호기성 입상화조(103)에서 입상화된 미생물에 의해 용존 산소가 대부분 소모되어 산소 농도가 고갈된 상태이고, 또한, 유입 하수 역시 유기물에 의해 오염되어 용존 산소 포화도가 매우 낮은 상태이다. 이러한 유입 하수 및 호기성 입상화조(103)의 상등액이 체류하는 상기 혐기성 입상화조(101)에는 혐기성의 환경이 조성되고, 상기 혐기성 입상화조(101) 내의 부유 미생물 중 혐기성 환경에서 생존 및 성장이 가능한 질소 제거 미생물, 인 제거 미생물 등이 수리력 및 교반력에 의해 입상화된다. 이때 상기 질소 제거 미생물은 질산성 질소 또는 아질산성 질소와 접촉 가능한 입상 활성 슬러지의 표면에서 우점종화되어, 상기 호기성 입상화조(103)의 상등액에 함유되어 있는 질산성 질소 또는 아질산성 질소를 전자 수용체(electron acceptor)로 하고, 상기 유입 하수에 함유되어 있는 유기 탄소원을 양성자 공여체(proton donor)로 하여 상기 질산성 질소 또는 아질산성 질소를 질소 가스(N2)로 환원시켜 제거하고, 상기 인 제거 미생물은 완전 혐기성 조건인 상기 입상 활성 슬러지의 내부에서 우점종화되어, 입상 활성 슬러지 내부 미생물에서 용출되는 용해성 인과 유입 하수에 함유되어 있는 인 성분을 질소 제거 과정의 입상 활성 슬러지에서 과잉 흡수하여 제거한다.On the other hand, the supernatant of the aerobic granulation tank (103) flowing into the anaerobic granulation tank (101) is a state in which dissolved oxygen is mostly consumed by the microorganisms granulated in the aerobic granulation tank (103). In addition, influent sewage is also contaminated by organics, so dissolved oxygen saturation is very low. In the anaerobic granulation tank 101 in which the supernatant of the inflow sewage and aerobic granulation tank 103 is maintained, an anaerobic environment is formed, and nitrogen which is able to survive and grow in the anaerobic environment among the floating microorganisms in the anaerobic granulation tank 101. Removal microorganisms, phosphorus removal microorganisms, etc. are granulated by hydraulic power and stirring power. At this time, the nitrogen-removing microorganism is predominantly swelled on the surface of the granular activated sludge which is in contact with the nitrate nitrogen or the nitrite nitrogen, and the nitrate nitrogen or the nitrite nitrogen contained in the supernatant of the aerobic granulation tank 103 is converted to the electron acceptor an electron acceptor) and an organic carbon source contained in the influent sewage as a proton donor to reduce and remove the nitrate nitrogen or nitrite nitrogen with nitrogen gas (N 2 ). It is predominantly internalized in the granular activated sludge which is completely anaerobic condition, so that the soluble phosphorus eluted from the microorganism inside the granular activated sludge and the phosphorus component contained in the influent sewage are excessively absorbed and removed from the granular activated sludge during the nitrogen removal process.
상기 혐기성 입상화조(101)에 체류하면서 상기 호기성 입상화조(103)에서 생성된 질소 산화물이 탈질화된 혐기성 입상화조(101)의 상등액 및 상기 유입 하수에 함유되어 있던 인이 제거된 혐기성 입상화조(101)의 상등액은 중력에 의해 다시 상기 간접 폭기조(102)로 유입되고, 간접 폭기조(102)에서 공기를 공급받은 혐기성 입상화조(101)의 상등액은 다시 호기성 입상화조(103)로 유입되며, 상기 호기성 입상화조(103)에서는 혐기성 입상화조(101)에서 덜 제거된 유기물의 산화 및 질소 성분의 산화가 일어난다.The anaerobic granulation tank in which the supernatant of the anaerobic granulation tank 101 in which the nitrogen oxide generated in the aerobic granulation tank 103 is denitrified and phosphorus contained in the inflow sewage is removed while remaining in the anaerobic granulation tank 101 ( The supernatant of 101 is introduced into the indirect aeration tank 102 again by gravity, and the supernatant of the anaerobic granulation tank 101 supplied with air from the indirect aeration tank 102 flows back into the aerobic granulation tank 103. In the aerobic granulation tank 103, oxidation of organic matter and oxidation of nitrogen components less removed in the anaerobic granulation tank 101 occur.
상기 언급한 본 발명의 원리 및 방법에 따라 혐기성 입상화조(101), 간접 폭기조(102) 및 호기성 입상화조(103)의 일련의 장치를 반복 순환하여 유기물, 질소 및 인이 제거된 최종 처리수의 상등액은 호기성 입상화조(103)의 배출관(112)을 통해 배출된다.According to the principles and methods of the present invention mentioned above, a series of devices of the anaerobic granulation tank 101, the indirect aeration tank 102, and the aerobic granulation tank 103 are repeatedly circulated to remove the final treated water from which organic matter, nitrogen and phosphorus are removed. The supernatant is discharged through the discharge pipe 112 of the aerobic granulation tank 103.
실시예Example
본 발명에 따라, 혐기성 입상화조, 간접 폭기조 및 호기성 입상화조를 순차적으로 설치하고, 펌프를 사용하여 상기 혐기성 입상화조에 하수를 유입시켰다. 이 하수를 혐기성 입상화조에서 2시간 동안 체류시켜 활성 슬러지를 입상화시키고, 입상화된 슬러지를 제외한 혐기성 입상화조의 상등액을 간접 폭기조에서 30분간 체류시켜 산소가 과포화 농도에 도달하도록 컴프레서로 공기를 충분히 공급한 후, 이를 마지막으로 호기성 입상화조에서 4시간 체류시켜 1회 처리하였다. 이때 상기 혐기성 입상화조와 호기성 입상화조에 설치되어 있는 교반기의 작동 속도는 모두 5~10rpm이 되도록 조정하고, 상기 간접 폭기조에서 상기 호기성 입상화조로 수송될 때의 수리력(면적 부하)은 30~40㎥/㎡.d가 되도록 하였다. 펌프를 사용하여 상기 호기성 입상화조의 상등액을 상기 혐기성 입상화조로 반송할 때에는, 그 유량을 상기 혐기성 입상화조로 유입되는 유입 하수의 유량에 대해 약 10배 정도가 되는 양으로 하고, 이와 같은 방식으로 반복 순환시켜 하루당 200ℓ의 하수를 처리하였다. 본 발명의 실시예에서, 상기 언급한 바와 같이 혐기성 입상화조에 유입 하수 및 반송수를 유입시킬 때에만 펌프를 사용하고, 나머지의 유량 이송은 모두 중력식에 의존하였다. 상기 혐기성 입상화조로 유입되는 유입 하수의 양만큼 상기 호기성 입상화조에서 최종 처리된 처리수를 중력식으로 배출하여, 유기물, 질소 및 인의 제거 정도를 조사하였다.According to the present invention, anaerobic granulation tanks, indirect aeration tanks and aerobic granulation tanks were sequentially installed, and sewage was introduced into the anaerobic granulation tanks using a pump. The sewage was kept in an anaerobic granulation tank for 2 hours to granulate activated sludge, and the supernatant of the anaerobic granulation tank except granulated sludge was kept in an indirect aeration tank for 30 minutes to provide sufficient air for the air to reach the supersaturation concentration. After feeding, it was finally treated once in aerobic granulation bath for 4 hours. At this time, the operating speed of the stirrer installed in the anaerobic granulation tank and the aerobic granulation tank is adjusted to be 5 to 10 rpm, and the hydraulic power (area load) when transported from the indirect aeration tank to the aerobic granulation tank is 30 to 40 m 3. / M 2 .d. When the supernatant of the aerobic granulation tank is returned to the anaerobic granulation tank using a pump, the flow rate is about 10 times the flow rate of the inflow sewage flowing into the anaerobic granulation tank, and in this manner. Repeated circulation treated 200 liters of sewage per day. In the embodiment of the present invention, as mentioned above, the pump was used only to introduce the influent sewage and return water into the anaerobic granulation tank, and the remaining flow rate transfer was all dependent on gravity. The amount of influent sewage flowing into the anaerobic granulation tank was discharged by gravity in the treated water finally treated in the aerobic granulation tank, and the degree of removal of organic matter, nitrogen and phosphorus was examined.
비교 실시예Comparative Example
대한민국 특허등록 제 0357042호에 따라 간접 폭기조 및 입상화 생물 반응조(멤브레인 모듈은 포함시키지 않음)를 순차적으로 설치하고, 기타 모든 조건은 상기 본 발명의 실시예와 동일하게 설정하여 하수의 처리를 행하였다.Indirect aeration tank and granulation bioreactor (not including membrane module) were sequentially installed in accordance with Korean Patent Registration No. 0357042, and all other conditions were set in the same manner as in the embodiment of the present invention to perform sewage treatment. .
본 발명의 실시예 및 비교 실시예에 따라 유기물, 질소 및 인의 제거 정도를 조사한 결과를 하기 표1에 기재한다.Table 1 shows the results of examining the degree of removal of organics, nitrogen and phosphorus according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
[표 중, COD는 화학적 산소 요구량(chemical oxygen demand), BOD는 생물학적 산소 요구량(biological oxygen demand), SS는 부유 물질(suspended solids), TKN은 총 켈달 질소(total kjeldahl nitrogen), NO3-N은 질산염 질소, T-N은 총 질소(total nitrogen), T-P는 총 인(total phosphorus)을 나타냄]In the table, COD is the chemical oxygen demand, BOD is the biological oxygen demand, SS is the suspended solids, TKN is the total kjeldahl nitrogen, NO 3 -N Silver nitrate nitrogen, TN is total nitrogen, TP is total phosphorus]
표1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따라 하수를 처리한 경우 및 비교 실시예를 따라 하수를 처리한 경우 모두 COD, BOD 및 SS 등의 유기물 처리 효율은 매우 우수하였다. 그러나, T-N 및 T-P의 처리 효율로 질소 및 인의 제거 정도를 비교해 보았을때, 비교 실시예에 의해서는 각각 58% 및 69%의 처리 효율을 나타내었으나, 본 발명의 실시예에 의하면 각각 93% 및 94%의 월등히 우수한 처리 효율을 나타내었다. 이러한 결과의 차이는, 비교 실시예의 방법에 의하면 호기성 입상화조에서 입상화된 활성 슬러지의 깊이별 호기 및 혐기 상태를 이용하여 유기물, 질소, 인 등의 오염 물질을 동시에 제거하는데 따라서 각 미생물들 간의 경쟁 반응이 일어났기 때문이고, 본 발명에서는 혐기성 입상화조를 추가로 설치함으로써 질소 제거 미생물 및 인 제거 미생물을 우점종화시켰기 때문에, 질소 및 인이 높은 효율로 제거된 것으로 파악된다.As shown in Table 1, in the case of treating sewage according to the embodiment of the present invention and the treatment of sewage according to the comparative example, organic matter treatment efficiencies such as COD, BOD and SS were very excellent. However, when comparing the degree of nitrogen and phosphorus removal by the treatment efficiency of TN and TP, the comparative example showed treatment efficiency of 58% and 69%, respectively, but according to the embodiment of the present invention, 93% and 94, respectively. It showed an excellent treatment efficiency of%. The difference between these results is that according to the comparative example method, the aerobic granulation tank is used to remove contaminants such as organic matter, nitrogen, and phosphorus by using aerobic and anaerobic conditions of granulated activated sludge at different depths, thereby competing with each microorganism. This is because the reaction occurred, and in the present invention, since the nitrogen-removing microorganism and the phosphorus-removing microorganism dominated by additionally providing an anaerobic granulation tank, it is understood that nitrogen and phosphorus were removed with high efficiency.
본 발명에 의하면, 호기성 입상화조에 추가로 혐기성 입상화조를 설치하고, 각 조에서 입상화된 활성 슬러지는 그대로 두고 수중에 용해된 성분만 반복 순환시킴으로써, 혐기성 입상화조에서 질소 제거 미생물 및 인 제거 미생물이 우점종화되도록 하여 질소 및 인의 제거 효율을 대폭 증가시킬 수 있다.According to the present invention, an anaerobic granulation tank is additionally installed in the aerobic granulation tank, and the nitrogen-scavenging microorganism and phosphorus-removing microorganism are removed in the anaerobic granulation tank by repeatedly circulating only the components dissolved in water, leaving the activated sludge granulated in each tank as it is. This dominant species can be greatly increased the efficiency of nitrogen and phosphorus removal.
도1은 본 발명에 따라 활성 슬러지를 입상화하여 하수를 처리하는 장치를 도시한 도면.1 shows an apparatus for treating sewage by granulating activated sludge in accordance with the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101: 혐기성 입상화조 102: 간접 폭기조101: anaerobic granulation tank 102: indirect aeration tank
103: 호기성 입상화조 104, 109: 교반기103: aerobic granulation tank 104, 109: agitator
105, 111: 펌프 106: 제1 수송관105, 111: pump 106: first transport pipe
107: 컴프레서 108: 제2 수송관107: Compressor 108: Second Transport Pipe
110: 제3 수송관 112: 배출관110: third transport pipe 112: discharge pipe
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