KR101240541B1 - Treatment System for High Concentration Wastewater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고농도 유기성 및 다량의 질소를 함유한 폐수를 처리할 수 있으며, 에너지의 소모가 적고 슬러지 안정성을 높일 수 있고, 고농도 폐수의 독성을 저감시킬 수 있는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, (A) 고농도의 유기물과 질소를 포함하는 유입원수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조; (B) ① 유입원수, ② 상기 제1상향류 반응조의 유출수 및 ③ 하기 폭기조 또는 침전조로부터의 내부반송 유입수 또는 이들의 혼합수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조; (C) 상기 제2상향류 반응조의 유출수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조; 및 (D) 상기 폭기조의 유출수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조;를 포함하여 구성되는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high concentration wastewater treatment system capable of treating high concentration organic and wastewater containing a large amount of nitrogen, low energy consumption, high sludge stability, and low toxicity of high concentration wastewater.
In the present invention, (A) the anaerobic digestion process is carried out as the inflow source containing a high concentration of organic matter and nitrogen flows to the bottom and flows upward, wherein the produced sludge is precipitated to the bottom and methane gas is discharged to the top. A first upflow reactor, wherein only the treated water is discharged from the top; (B) ① inflow water, ② outflow water of the first upflow reaction tank and ③ internal return inflow water from the following aeration tank or sedimentation tank or their mixed water flows into the lower flow to the upstream, and the sludge produced The second upflow reactor is precipitated to the bottom and discharged only from the treated water; (C) an aeration tank in which the effluent water of the second upstream reaction tank is aerated, and a part of the treated water is returned to the second upstream reaction tank and the remaining treated water is discharged to the following precipitation tank; And (D) a precipitation tank for precipitating and removing suspended solids (SS) remaining in the effluent of the aeration tank and discharging the final treated water.
Description
본 발명은 폐수처리시스템에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 음식 폐기물 침출수, 축산폐수 등과 같이 고농도 유기물 및 다량의 질소를 함유한 폐수를 처리할 수 있는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a wastewater treatment system, and more particularly, to a high concentration wastewater treatment system capable of treating wastewater containing a high concentration of organic matter and a large amount of nitrogen, such as food waste leachate, livestock wastewater, and the like.
특히, 메탄가스를 생성할 수 있고, 에너지의 소모가 적으며, 슬러지 안정성을 높일 수 있으며, 고농도 폐수의 독성을 저감시킬 수 있는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.
In particular, the present invention relates to a high concentration wastewater treatment system capable of generating methane gas, using less energy, increasing sludge stability, and reducing the toxicity of high concentration wastewater.
일반적으로 음식 폐기물 침출수, 축산폐수등과 같은 폐수는 BOD(생물화학적산소요구량)가 약20,000내지 100,000㎎/ℓ 이상으로 아주 높고, 분해가 쉬운 반면에 TN(총질소)농도는 약 1,000내지 5,000㎎/ℓ정도로 낮은 편이다. In general, wastewater such as food waste leachate, livestock wastewater, etc. has a very high BOD (biochemical oxygen demand) of about 20,000 to 100,000 mg / l and is easy to decompose, while the TN concentration is about 1,000 to 5,000 mg. It's as low as / l.
따라서, 이러한 음식 폐기물의 침출수, 축산폐수와 같은 폐수를 일반적인 호기성 활성슬러지법(Suspend Activated Sludge Process)으로 처리할 경우 많은 에너지가 소모됨은 물론 미생물의 안정성이 떨어지는 문제가 있으므로 혐기성 소화법으로 처리하는 것이 바람직하다. Therefore, when the wastewater such as leachate and livestock wastewater of the food waste is treated with a general aerobic activated sludge process, a lot of energy is consumed and the stability of microorganisms is deteriorated. desirable.
이러한 혐기성 소화법은 폐수 처리 과정에서 메탄가스를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면에, 최종 유출수의 BOD가 500내지 2,000㎎/ℓ이고, TN농도는 1,000내지 3,500㎎/ℓ정도이므로 질소제거공정에 적용하기에는 C/N비(탄소/질소비)가 너무 낮아 추가적인 유기물과 후속 처리과정이 요구된다. This anaerobic digestion method has the advantage of obtaining methane gas from the wastewater treatment process, while the final effluent has a BOD of 500 to 2,000 mg / l and a TN concentration of 1,000 to 3,500 mg / l. Below, the C / N ratio (carbon / nitrogen ratio) is too low, requiring additional organics and subsequent treatment.
즉, 혐기성 소화 후 배출되는 유출수는 유기물에 비해 질소성분이 많이 포함되어 있어 질소를 생물학적으로 처리하기에 유기물질이 많이 부족하여 탈질을 위해서 유기물을 다시 공급해야하므로 처리 비용과 시간이 많이 소요되는 문제가 있었다. In other words, the effluent discharged after anaerobic digestion contains more nitrogen components than organic materials, so there is a shortage of organic materials in order to treat nitrogen biologically. There was.
또한, 활성슬러지법의 경우 TN농도가 150㎎/ℓ 이상이면 질산화시 pH의 저하와 팽화(bulking) 및 슬러지의 안정성이 떨어져 공정의 수행이 어려운 문제가 있다. In addition, in the case of activated sludge method, when the TN concentration is 150 mg / l or more, there is a problem in that the process is difficult to perform due to a decrease in pH and bulking and sludge stability during nitrification.
유기물의 제거에 사용되는 대표적인 생물학적 방법의 하나인 상기한 활성슬러지법의 폐수처리장치는 도 1에 도시한 바와 같이 최초 침전조(100)와 폭기조(200) 및 최종 침전조(300)로 구성된다.The wastewater treatment apparatus of the activated sludge method, which is one of representative biological methods used for removing organic matter, is composed of an
그러나, 이렇게 구성된 활성슬러지법 폐수처리장치는 최종 침전조 내의 슬러지 농도가 5,000∼12,000㎎/L 이어서 슬러지를 후 처리하기 위한 농축조가 필요하다는 단점이 있다.However, the activated sludge method wastewater treatment device configured as described above has a disadvantage in that a sludge concentration in the final sedimentation tank is 5,000 to 12,000 mg / L, and a concentration tank for post-treatment of sludge is required.
또한, 폭기조의 슬러지 농도가 1,500∼3,000㎎/L 정도여서 최종 침전조에서의 폐수처리효율이 저하될 뿐만 아니라, 유입수의 수질과 유량이 변동될 때 슬러지 팽화(bulking) 현상이 일어나 유출수의 수질이 악화되는 단점이 있다.
In addition, the sludge concentration in the aeration tank is about 1,500 to 3,000 mg / L, which not only reduces wastewater treatment efficiency in the final sedimentation tank but also causes sludge bulking when the water quality and the flow rate of the influent change. There are disadvantages.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로써, 음식 폐기물 침출수 등과 같이 고농도 유기성 및 다량의 질소를 함유한 폐수를 처리할 수 있는 고농도 폐수 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a high concentration wastewater treatment system capable of treating wastewater containing a high concentration of organic and a large amount of nitrogen, such as food waste leachate. .
특히, 메탄가스를 생성할 수 있고, 에너지의 소모가 적으며, 슬러지 안정성을 높일 수 있으며, 고농도 폐수의 독성을 저감시킬 수 있는 고농도 폐수 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In particular, it is an object of the present invention to provide a high concentration wastewater treatment system that can generate methane gas, consume less energy, increase sludge stability, and reduce the toxicity of high concentration wastewater.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, (A) 고농도의 유기물을 포함하는 유입원수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조; (B) ① 유입원수, ② 상기 제1상향류 반응조로부터의 유입수 및 ③ 하기 폭기조 또는 침전조로부터의 내부반송 유입수 또는 이들의 혼합수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조; (C) 상기 제2상향류 반응조의 유출수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조; 및 (D) 상기 폭기조의 유출수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조;를 포함하여 구성되는 고농도 폐수 처리시스템에 관한 것이다.According to the present invention for solving the above problems, (A) the anaerobic digestion process is carried out while the inflow source water containing a high concentration of organic matter flows down and flows upwards, wherein the produced sludge is precipitated to the bottom and methane gas is A first upflow reactor configured to discharge to the top and discharge only the treated water from the top; (B) ① inflow water, ② inflow water from the first upflow reaction tank and ③ internal return inflow water from the following aeration tank or sedimentation tank or their mixed water flows into the lower flow to the upstream, and the denitrification process is carried out A second upflow reactor, in which the sludge is precipitated to the bottom and only the treated water is discharged from the top; (C) an aeration tank in which the effluent water of the second upstream reaction tank is aerated, and a part of the treated water is returned to the second upstream reaction tank and the remaining treated water is discharged to the following precipitation tank; And (D) a precipitation tank for precipitating and removing suspended solids (SS) remaining in the effluent of the aeration tank and discharging the final treated water.
본 발명에서, 상기 제1상향류 반응조에서는 혐기성소화반응에 의해 BOD가 대폭 감소하게 되며, 상기 제2상향류 반응조에서는 내부반송에 의해 유입된 질산성 질소가 탈질되는 반응이 일어나고, 상기 폭기조에서는 암모니아성 질소가 산소와 질산성 박테리아에 의해 질산성 질소로 산화된다. 생성된 질산성 질소는 내부반송에 의해 상기 제2상향류 반응조로 반송/처리된다.
In the present invention, in the first upflow reactor, the BOD is greatly reduced by anaerobic digestion, and in the second upflow reactor, the reaction of denitrification of nitrate nitrogen introduced by internal transport occurs, and in the aeration tank, ammonia is produced. Sex nitrogen is oxidized to nitrate by oxygen and nitrate bacteria. The produced nitric acid nitrogen is returned / processed to the second upstream reactor by internal transport.
유입원수의 특성이나 폐수처리시스템의 사양이나 운전조건에 따라 상기 폭기조를 거친 처리수에 아직도 기준치 이상의 질소가 잔류할 수 있다. 이러한 경우를 위하여, 본 발명에서는 추가적인 탈질이 가능하도록 장치를 추가할 수 있다.Depending on the characteristics of the influent water, the specifications of the wastewater treatment system, or the operating conditions, the treated water that has undergone the aeration tank may still have nitrogen above the reference value. For this case, the present invention may add a device to allow for further denitrification.
즉, 본 발명은 상기 폭기조와 침전조 사이에 (E) 상기 제2상향류 반응조의 유출수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 2차 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단으로 배출되는 제3상향류 반응조; 및 (F) 상기 제3상향류 반응조로부터의 유입수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조;를 추가할 수 있다.
That is, in the present invention, the secondary denitrification process is performed while (E) the outflow water of the second upstream reactor flows into the lower portion and flows upwardly between the aeration tank and the settling tank, and the sludge produced is precipitated to the lower portion and treated water only. A third upstream reaction tank discharged to an upper end; And (F) the inflow water from the third upstream reaction tank is aerated, and a portion of the treated water is returned to the second upstream reaction tank and the remaining treated water is discharged to the following precipitation tank.
한편, 본 발명에서 상기 제1, 제2, 제3상향류 반응조는 (a) 반응조의 중앙에 수직으로 형성되며, 구동수단에 의해 회전하는 주축; (b) 상기 주축과 함께 회전되도록 상기 주축의 상부 또는 하부 둘레에 고정 설치되며, 유입관을 통해 유입되는 유입수를 통과시키는 체류부; (c) 상기 주축과 함께 회전되도록 주축에 고정설치되며, 일측말단이 상기 체류부와 직결되고 타측말단이 반응조 하부에 위치하여 체류부를 통과한 유입수가 하부에서 반응조 내부로 방출되도록 하는 1개 또는 복수개의 분배관; (d) 상기 주축을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개 가진 혼합장치; (e) 반응조 상부에 위치하며, 슬러지와 분리된 처리수가 월류(overflow)되도록 상면이 개방된 위어 구조를 가지는 배출장치; 및 (f) 반응조 하부에 위치하며, 중력에 의해 침전된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지집적장치;를 포함하여 구조의 반응조인 것이 바람직하다.On the other hand, in the present invention, the first, second, third upstream reaction tank (a) is formed perpendicular to the center of the reaction tank, the main shaft rotated by the drive means; (b) a retention part fixedly installed at an upper or lower circumference of the main shaft so as to rotate together with the main shaft and allowing the inflow water flowing through the inlet pipe; (c) one or more fixedly installed on the main shaft so as to rotate together with the main shaft, one end is directly connected to the retention portion and the other end is located in the lower portion of the reaction vessel so that the inflow water passing through the retention portion is discharged from the lower portion into the reactor. Distribution tubes; (d) a mixing device having two or more mixing blades radially about the main axis; (e) a discharge device which is located above the reaction vessel and has a weir structure with an upper surface open to overflow the treated water separated from the sludge; And (f) a sludge accumulator located at the bottom of the reaction tank for treating sludge precipitated by gravity.
상기와 같은 반응조를 적용하는 경우, 종래의 완전혼합형 반응조를 적용한 것과 비교하여 ① 다층상의 상향류 흐름이 유지되며 ② 무산소/혐기의 통합조건이 이상적으로 이루어지고 ③ 슬러지를 고농도로 농축시킬 수 있으며 ④ 반응조 체류시간을 짧게 유지할 수 있어 효율적일 뿐만 아니라, ⑤ 다양한 C/N비를 가진 고농도 유기폐수를 처리할 수 있고 ⑥ 내부반송비를 폭넓게(0.5 - 30Q이상) 조절할 수 있어 시스템의 탄력적 운용이 가능하게 된다.
In the case of applying the reaction tank as described above, ① the upstream flow of the multi-layer is maintained, ② the anoxic / anaerobic integration condition is ideal, and ③ the sludge can be concentrated to a
상기 상향류 반응조, 특히 제1상향류 반응조에서는 처리과정에서 다량의 메탄가스 등이 발생된다. 대기오염(악취) 방지 또는 온실가스 감축을 위하여 이들 가스를 포집/배출하여 연료로 사용하거나 소각 처리할 필요성이 있다.In the upflow reactor, in particular the first upflow reactor, a large amount of methane gas is generated during the treatment. In order to prevent air pollution (odor) or to reduce greenhouse gases, there is a need to collect and discharge these gases for use as fuel or incineration.
이를 위해, 상기 상향류 반응조의 상부에는 처리과정에서 발생되는 가스가 외부 공기중으로 자유 확산되지 않도록 하는 기밀덮개부와, 내부의 발생가스를 포집하여 배출시키는 가스배출수단을 추가로 설치하는 것이 바람직하다.To this end, it is preferable to further install an airtight cover part to prevent the gas generated during the process from being freely diffused into the outside air, and a gas discharge means for collecting and discharging the generated gas inside the upper flow reaction tank. .
이때, 상기 가스배출수단은, 하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 수직단면을 가지며 상부에는 배기관이 연결된 구조를 갖는 복수개의 가스포집장치로 이루어지되, 상기 가스포집장치는 각각 서로 다른 크기이며, 두 개 이상의 층으로 엇갈리게 적층되도록 하는 것이 좋다.
In this case, the gas discharge means is composed of a plurality of gas collecting device having a vertical cross-section of the lower portion is open, the upper portion is closed and the exhaust pipe is connected to the upper portion, the gas collecting device is each different size, two It is good to make it stack | stack by the above layer.
본 발명은 유기물 및 질소가 많이 포함된 폐수를 처리하는 과정에서 처리장치에 유입되는 고농도의 유입수를 상향류 반응조를 이용하여 사전 처리하여 메탄가스를 생성하고 유기물을 분해하는 한편, 유입원수와 사전 처리된 물을 혼합하여 다시 상향류 반응조에서 탈질하고 처리수와 슬러지가 분리하는 과정을 수행함으로써, 고농도 유기물 및 질소함유 폐수를 보다 용이하게 정화 처리할 수 있는 효과가 있다. In the present invention, in the process of treating wastewater containing a large amount of organic matter and nitrogen, a high concentration of influent water introduced into the treatment apparatus is pretreated using an upflow reactor to generate methane gas and decompose organic matter, while pretreatment with influent water. The mixed water is denitrated in the upflow reaction tank again, and the treated water and the sludge are separated, thereby making it possible to more easily purify the high concentration organic matter and wastewater containing nitrogen.
즉, 종래에는 고농도 유기물 및 질소가 포함된 폐수를 처리하기 위해서는 처리하고자하는 폐수에 물을 희석하여 유입수의 독성 또는 농도를 낮춘 후에 처리하므로 처리 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 폐수의 처리를 위해 많은 양의 물이 소비되었으나 본 발명에 의하면 사전 처리된 저농도의 폐수를 유입원수와 혼합하여 유기물의 농도를 낮춘 후 처리함으로써 희석수를 사용하지 아니하여 처리 공정이 단순하며 따라서 운전비용이 절감되는 장점이 있다.In other words, conventionally, in order to treat wastewater containing high concentrations of organic matter and nitrogen, water is diluted in the wastewater to be treated and then treated after lowering the toxicity or concentration of the influent, which is not only complicated but also a large amount for the treatment of wastewater. Although water was consumed, according to the present invention, by treating the pretreated low concentration wastewater with the inflow source water and lowering the concentration of organic matter, the treatment process is simple without using dilution water, thus reducing the operating cost. .
또한, 사전 처리과정에서 많은 양의 메탄가스를 생산할 수 있는 효과도 있다.
In addition, there is an effect that can produce a large amount of methane gas in the pre-treatment process.
도 1은 종래의 활성슬러지법 폐수처리장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐수처리시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐수처리시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 폐수처리시스템을 구성하는 상향류 반응조의 일예의 단면도,
도 5는 도 4에 도시한 반응조의 부분단면 사사도,
도 6는 본 발명의 폐수처리시스템을 구성하는 상향류 반응조의 다른 일예의 단면도,
도 7은 상향류 반응조를 구성하는 가스포집기의 일예를 도시한 부분단면 사시도,1 is a block diagram of a conventional activated sludge method wastewater treatment apparatus,
2 is a block diagram of a wastewater treatment system according to a first embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of a wastewater treatment system according to a second embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view of an example of an upflow reactor in the wastewater treatment system of the present invention;
5 is a partial cross-sectional perspective view of the reaction tank shown in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of another example of an upflow reactor in the wastewater treatment system of the present invention;
7 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of a gas collector constituting the upflow reactor;
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the appended drawings illustrate only the contents and scope of technology of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made within the scope of the present invention based on these examples.
본 발명에 따른 고농도 폐수 처리시스템은 음식 폐기물 침출수 등과 같이 질소와 유기물이 많이 포함된 폐수를 처리하기 위한 장치로서 폐수가 보다 깨끗하게 정화될 수 있게 할 수 있을 뿐만 아니라 많은 양의 메탄가스를 얻을 수 있게 한 것이다. The high concentration wastewater treatment system according to the present invention is a device for treating wastewater containing a lot of nitrogen and organic matters such as food waste leachate and the like. It is.
이러한 본 발명의 고농도 폐수 처리시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, (A) 고농도의 유기물을 포함하는 유입원수(Q)가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 혐기성소화과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 메탄가스는 상부로 배출되며 처리수만 상단에서 배출되는 제1상향류 반응조(1); (B) ① 유입원수(Q), ② 상기 제1상향류 반응조(1)의 유출수 및 ③ 하기 폭기조(3) 또는 침전조(4)로부터의 내부반송 유입수(Ca, Cs) 또는 이들의 혼합수(Ra)가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조(2); (C) 상기 제2상향류 반응조(2)의 유출수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조(2)로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조(3); 및 (D) 상기 폭기조의 유출수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조(4);를 포함하여 구성된다.
In this high concentration wastewater treatment system of the present invention, as shown in Figure 2, (A) the inlet source water (Q) containing a high concentration of organic matter is introduced into the lower portion and flows to the upstream, the anaerobic digestion process is performed, A first upflow reactor (1) in which sludge is precipitated to the bottom and methane gas is discharged to the top and only the treated water is discharged from the top; (B) (1) inflow source (Q), (2) the outflow water of the first upflow reactor (1), and (3) the internal return inflow (Ca, Cs) or mixed water thereof from the following aeration tank (3) or settling tank (4); Ra) is introduced into the lower portion and flows in an upstream, the denitrification process is carried out, wherein the produced sludge is precipitated to the lower portion and the second upflow reactor (2) discharged only from the treated water; (C) Aeration tank (3) in which the outflow water of the second upstream reaction tank (2) is aerated, and a part of the treated water is returned to the second upstream reaction tank (2) and the remaining treated water is discharged to the following precipitation tank. ; And (D) a settling
상기 제1상향류 반응조(1)는 종래의 통상적인 폐수처리장치에서 1차침전조/혐기조/농축조의 복합기능을 수행하는 것으로서, 운전조건에 따라 자연스럽게 조성된 혐기(발효) 분위기 하에서 내측 하부로 유입된 유기물이 포함된 유입원수(Q)가 상향류로 흐르면서 오염물질이 제거되고, 메탄가스를 포함한 가스가 배출된다.The first upflow reactor (1) performs a combined function of the primary sedimentation tank / anaerobic tank / enrichment tank in the conventional conventional wastewater treatment apparatus, flowing into the inner lower portion under the anaerobic (fermentation) atmosphere naturally formed according to the operating conditions Inflow water (Q) containing the organic matter flows in an upward flow to remove contaminants and to discharge gas including methane gas.
상기 제1상향류 반응조(1)는 혐기성 소화조로 보다 많은 양의 메탄가스를 생산할 수 있게 하기 위해 복수로 구성할 수 있다. 즉, 상기 제1상향류 반응조(1)는 한 쌍 이상의 산발효조와 메탄발효조로 구성함으로서 메탄가스의 생산량을 늘릴 수 있는 것이다.
The first upflow reactor (1) may be configured in plural in order to be able to produce a larger amount of methane gas to the anaerobic digestion tank. That is, the first
이렇게 제1향상류 반응조(1)에서 이물질이 제거된 처리수는 유입원수(Q)보다 낮은 농도의 유기물을 포함하고 있고, 이는 제2상류 반응조(2)에서 유입원수와 혼합되어 다시 한번 정화된다. 이렇게 2차에 걸쳐 처리된 처리수는 폭기조(3)[반응촉진을 위해 생물막 담체를 둘 수 있음]에서 질소의 질산화가 이루어진 후 침전조(4)로 배출되거나 상기 내부반송라인을 통해 상기 제2상향류 반응조(2)로 반송된다. The treated water from which the foreign matter is removed in the first
물론, 상기 폭기조(3)를 통과한 처리수를 내부반송라인를 통해 제2상향류 반응조(2)로 반송할지 여부는 폭기조(3)로부터 배출되는 처리수의 유기물 농도나 TN농도 등에 따라 정하게 된다. 즉, 처리수의 유기물 농도나 TN농도가 기준치 이상일 때에만 일부 또는 전부를 제2상향류 반응조(2)로 반송한다. Of course, whether to return the treated water passing through the
한편, 제2상향류 반응조(2)로 유입되는 유입원수(Q)와 내부반송 유입수(Ca, Cs) 또는 이들의 혼합수(Ra)를 완전혼합하기 위하여 제2상향류 반응조(2) 전단에 소정의 교반장치 등이 설치된 혼합조(미도시)를 둘 수도 있다.
Meanwhile, in order to completely mix the inflow water Q flowing into the second
위와 같이 구성된 폐수처리시스템은 유기물과 질소를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 하기 위하여 도 3에 도시한 바와 같이, 장치를 추가할 수 있다. The wastewater treatment system configured as described above may add an apparatus, as shown in FIG. 3, to more effectively remove organic matter and nitrogen.
즉, 상기 폭기조(3)와 침전조(4) 사이에, 상기 폭기조(3)에서 배출되는 처리수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 재 탈질되고, 이때 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제3상향류 반응조(5)와, 상기 제3상향류 반응조(5)의 배출측에 연결되어 탈질된 처리수에 대하여 질소의 질산화 및 유기물의 분해를 수행하는 재처리 폭기조(6)를 추가할 수 있다. 이때 제3상향류 반응조(5)와 재처리 폭기조(6)는 상기 제1, 제2상류 반응조(1, 2) 및 폭기조(3)와 동일하거나 거의 동일하게 구성되고 작동되는 것으로 이에 대한 설명은 생략한다.
That is, between the aeration tank (3) and the settling tank (4), the treated water discharged from the aeration tank (3) is introduced into the lower portion and denitrified as it flows upwardly, in which the sludge is settled to the lower portion and only the treated water is discharged from the top. A reprocessing
상기 제1, 제2, 제3상향류 반응조(1, 2, 5)는 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같이, (a) 반응조(11)의 중앙에 수직으로 형성되며, 구동수단(12a)에 의해 회전하는 주축(12b); (b) 상기 주축(12b)과 함께 회전되도록 상기 주축의 상부 또는 하부 둘레에 고정되며, 유입관(11a)을 통해 유입되는 유입수를 통과시키는 체류부(12); (c) 상기 주축과 함께 회전되도록 주축에 고정되며, 일측말단이 상기 체류부와 직결되고 타측말단이 반응조 하부에 위치하여 체류부를 통과한 유입수가 하부에서 반응조 내부로 방출되도록 하는 1개 또는 복수개의 분배관(13); (d) 상기 주축을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개(15a)를 가진 혼합장치(15); (e) 반응조 상부에 위치하며, 슬러지와 분리된 처리수가 월류(overflow)되도록 상면이 개방된 위어(141) 구조를 가지는 배출장치(14); 및 (f) 반응조 하부에 위치하며, 중력에 의해 침전된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지집적장치;를 포함하여 구성된다. Said first, second, third upflow reaction vessel (1, 2, 5) is 4 to 6, the formed vertically in the middle of (a) the reaction vessel (11), drive means (12a A
도면에는 상기 체류부(12)가 주축(12b)의 상부에 설치된 것만 도시하였으나 유입수가 반응조(11) 하부 내면에서 반응조 내부로 배출되도록 하기 위하여 체류부가 주축(12b)의 하부에 설치되도록 할 수도 있음은 명백하다.Although only the
이러한 상향류 반응조는 다음과 같이 작동한다.This upflow reactor works as follows.
유입관(11a)을 통해 유입된 유입원수는 체류부(12)의 내부에 잠시 체류/혼합되고, 체류부(12)의 저면에 연결된 분배관(13)을 통해 반응조(11)의 하부로 공급된다. 상기 분배관(13)은 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같이, 그 상단이 상기 체류부(12)의 바닥에 연결되고, 하단은 수평으로 연장되고 수평으로 연장된 부분에 다수의 배수구멍이 형성되어 있어 유입수가 배수구멍을 통해 반응조(11) 하부에 고르게 공급될 수 있게 하였다. The inflow water introduced through the
도시되지는 않았지만, 체류부(12)를 주축의 하부에 설치하고, 유입관(11a)이 체류부(12)와 연통되며, 분배관(13)의 하단이 상기 체류부(12)와 연결되고 상단이 수평으로 연장되고 수평으로 연장된 부분에 다수의 배수구멍이 형성되어 있어 유입수가 배수구멍을 통해 반응조 하부에 고르게 공급될 수 있게 할 수도 있다. Although not shown, the
상기 체류부(12)와 분배관(13)은 모터의 구동에 의해 회전하는 주축(12b)과 함께 회전할 수 있도록 추축(12b)에 고정 설치되는 것이 바람직하다. The
도면에서는 상기 분배관(13)을 2개 설치한 것을 일예로 도시하였으나 그 이상 설치될 수 있으며, 주축(12b)을 중심으로 면적에 비례하여 분배관을 설치하여 무게 중심이 주축(12b)에 놓이게 하여 주축(12b)이 원활하게 회전될 수 있게 하는 것이 바람직하다. In the drawing, the two
상기 분배관(13)을 통해 반응조의 내부로 유입되는 유입수와 처리수가 보다 고르게 혼합되게 하기 위한 수단으로 혼합기(15)가 더 설치될 수 있다. 상기 혼합기(15)는 상향류 반응조에 유입되는 유입원수 또는 유입원수와 내부반송 처리수를 교반하여 혼합시키는 수단으로 상기 주축(12b)을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개(15a)를 설치하여 구성된다. 따라서 상기 혼합기(15)는 모터(12a)의 구동에 의해 회전하여 반응조(11)의 내부에 유입된 유입수 또는 유입수와 처리수를 교반하여 혼합하게 된다. The
상기 배출장치(14)는 반응조(11) 내부에서 정화된 처리수가 반응조(11)의 외부로 배출되는 유로 역할을 하는 것으로 도시한 바와 같이, 상면이 개방된 위어(141)로 구성되고, 상기 위어(141)의 상부면에는 유로(141a)가 형성되어 있다. The
이렇게 구성된 배출장치(14)는 반응조 내부의 처리수가 위어(141)의 측벽을 월류(overflow)하여 유로(141a)의 내부로 유입되고, 이렇게 위어(141)의 내부로 유입된 처리수는 배출관(11b)를 통해 반응조(11)의 외부로 배출된다. The
상기와 같이 구성된 상향류 반응조를 유입수가 상향류로 흐르면서 반응하는 과정에서 가스가 발생되는데, 이 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스배출수단(16)을 추가로 설치할 수 있다. Gas is generated in the process of reacting the upflow reaction tank configured as described above while the inflow water flows upward, and a gas discharge means 16 for discharging the gas to the outside may be additionally installed.
가스배출수단(16)은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 반응조(11) 상부의 기밀덮개부(111)에 가스배출관(161)을 설치하여 구성하거나, 도 6에 도시한 바와 같이 내부에 가스포집장치(162)를 설치하여 구성할 수 있다. The gas discharge means 16 is configured by installing a
상기 가스포집장치(162)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 단면이 위쪽을 향하며 점차 좁아지는 포집 공간(162a)을 갖는 복수의 고리 형상의 구조에 배기관을 연결하여 구성된다. 6 and 7, the
이러한 가스포집장치(162)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 각각 서로 다른 크기의 것을 동일 평면상에 설치하고, 두 개 이상의 층으로 적층하여 구성되며, 저층에 설치된 가스포집장치(162)들과 상층에 설치된 가스포집장치(162)들 사이에는 틈을 둔다. 또한, 위에서 볼 때 전체 면을 커버하도록, 상층의 가스포집장치(162)들 사이에 하층의 가스포집장치(162)들이 위치되어 처리되는 오폐수로부터 발생된 가스가 가스포집장치(162)의 포집공간(162a)으로 유입되어 배출될 수 있게 하였다. 즉, 상층의 가스포집장치(162)와 하층의 가스포집장치(162)가 서로 엇갈리게 설치됨으로써 반응조의 하부에서 발생된 가스가 두 층의 가스포집장치(162) 중 어느 하나의 층에 설치된 가스포집장치(162)에 포집되어 발생 가스를 모두 포집할 수 있는 것이다.
As shown in FIGS. 6 and 7, the
상기와 같이 구성된 상향류 반응조를 다수 연결하여 구성된 본 발명의 폐수처리시스템은 상기한 바와 같이 처리수를 반송시켜 유입원수와 혼합하여 유기물의 농도를 낮출 수 있어 별도의 희석수를 사용하지 않고도 폐수를 처리할 수 있으며, 상향류 반응조 및 폭기조를 다단으로 설치하여 구성하여 오폐수를 다단으로 처리함으로써 보다 깨끗이 정화된 처리수를 배출할 수 있는 것이다. The wastewater treatment system of the present invention configured by connecting a plurality of upflow reactors configured as described above may reduce the concentration of organic matter by returning the treated water and mixing the influent with water as described above, thereby eliminating wastewater without using a separate dilution water. It can be treated, it is configured to install the upstream reaction tank and aeration tank in multiple stages by treating the waste water in multiple stages can be discharged more purified water.
더욱이 상향류 반응조 내부에서 이루어지는 혐기성 소화 과정에서 많은 양의 메탄가스가 생성되고 이 메탄가스를 가스배출수단을 이용하여 포집할 수 있는 것이다. In addition, a large amount of methane gas is generated in the anaerobic digestion process inside the upflow reactor, and the methane gas can be collected by using gas discharge means.
<실시예><Examples>
본 발명의 고농도 폐수처리시스템을 이용한 폐수처리Wastewater Treatment Using High Density Wastewater Treatment System of the Present Invention
1. 반응조 용량1. Reactor capacity
2. 운전조건2. Operation condition
1) 유량 : 45 m3/일1) Flow rate: 45 m 3 / day
2) 운전온도 : 35 ℃ 2) Operating temperature: 35 ℃
3) 내부반송비 : 1700 % 3) Internal shipping cost: 1700%
4) 슬러지 반송비 : 300 %
4) Sludge Return Rate: 300%
비교예)Comparative example)
비교되는 폐수처리장치는 혐기성 소화법을 이용한 폐수처리장치의 운전조건Comparing wastewater treatment system is based on the operating conditions of the wastewater treatment system using anaerobic digestion.
위와 같은 조건으로 폐수를 처리한 결과 아래의 표와 같은 결과를 얻었다. The wastewater was treated under the above conditions, and the results as shown in the following table were obtained.
혐기성소화법과 본 발명의 장치를 이용한 폐수처리 결과(유량 45m3/d 기준)Results of wastewater treatment using anaerobic digestion and the apparatus of the present invention (based on flow rate 45m 3 / d)
위에서 확인된 바와 같이, 본 발명에 의한 폐수처리장치를 이용하여 폐수를 처리하는 과정에서 얻어진 메탄가스의 생성량이 종래의 혐기성 소화법에 의한 생성량보다 적으나 처리수의 고형물의 양이나, 질소 및 인의 량이 현저하게 감소된 것을 알 수 있다. As confirmed above, although the amount of methane gas produced in the treatment of wastewater using the wastewater treatment apparatus according to the present invention is less than the amount produced by conventional anaerobic digestion, the amount of solids in treated water, nitrogen and phosphorus It can be seen that the amount is significantly reduced.
즉, 본 발명에 의한 폐수처리시스템이 종래의 혐기성 소화법에 의한 폐수처리장치에 의한 것보다 약 20%정도 적게 메탄가스를 얻을 수 있었으나 보다 깨끗하게 폐수를 정화할 수 있음을 알 수 있다.
That is, although the wastewater treatment system according to the present invention was able to obtain about 20% less methane gas than the wastewater treatment apparatus by the conventional anaerobic digestion method, it can be seen that the wastewater can be purified more cleanly.
1 : 제1상향류 반응조
2 : 제2상향류 반응조
3 : 폭기조
4 : 침전조
5 : 제3상향류 반응조
6 : 재처리 폭기조
11 : 반응조 11a : 유입관 11b : 배출관
12 : 체류부 12a : 구동수단 12b : 주축
13 : 분배관
14 : 배출장치
141 : 위어 141a : 유로홈
15 : 혼합기 15a : 믹싱날개
16 : 가스배출수단
161 : 가스배출관
162 : 가스포집장치 162a : 포집 공간1: first upflow reactor
2: second upstream reactor
3: aeration tank
4: settling tank
5: third upflow reactor
6: reprocessing aeration tank
11:
12:
13: distribution pipe
14: discharge device
141:
15:
16 gas discharge means
161: gas discharge pipe
162:
Claims (6)
(B) ① 유입원수, ② 상기 제1상향류 반응조의 유출수 및 ③ 하기 폭기조 또는 침전조로부터의 내부반송 유입수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지는 하부로 침전되고 처리수만 상단에서 배출되는 제2상향류 반응조;
(C) 상기 제2상향류 반응조로부터의 유입수가 폭기처리되며, 처리수의 일부는 상기 제2상향류 반응조로 내부반송되고 나머지 처리수는 하기 침전조로 배출하는 폭기조;
(D) 상기 폭기조로부터의 유입수에 잔류하는 현탁고형물(SS)을 침전시켜 제거하고 최종처리수를 배출하는 침전조;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
(A) The anaerobic digestion process is carried out as the inflow source containing the high concentration of organic matter flows down and flows upward, where the sludge formed is precipitated to the bottom, methane gas is discharged to the top, and only the treated water is discharged from the top. Single-flow reactor;
(B) ① inflow water, ② outflow water of the first upstream reaction tank and ③ internal return inflow water from the following aeration tank or sedimentation tank flows to the bottom flows upflow, denitrification process is performed, wherein the produced sludge is settled to the bottom A second upflow reactor configured to discharge only the treated water from the top;
(C) an aeration tank in which the inflow water from the second upstream reaction tank is aerated, and a portion of the treated water is returned to the second upstream reactor and the remaining treated water is discharged to the following precipitation tank;
(D) settling tank to precipitate and remove the suspended solids (SS) remaining in the influent from the aeration tank and discharge the final treated water;
High concentration wastewater treatment system comprising a.
상기 폭기조와 침전조 사이에
(E) 상기 제2상향류 반응조의 배출수가 하부로 유입되어 상향류로 흐르면서 2차 탈질과정이 수행되며, 이때 생성된 슬러지와 처리수가 배출되는 제3상향류 반응조;
(F) 상기 제3상향류 반응조의 배출수가 폭기 처리하는 재처리 폭기조;
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
The method of claim 1,
Between the aeration tank and the settling tank
(E) a second denitrification process is carried out while the discharge water of the second upstream reaction tank flows into the lower portion and flows upwardly, wherein the generated sludge and the treated water are discharged;
(F) a reprocessing aeration tank in which the discharge water of the third upstream reaction tank is aerated;
High concentration wastewater treatment system characterized in that it further comprises.
상기 제1상향류반응조는 복수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
The method of claim 1,
The first upflow reactor is a high concentration wastewater treatment system, characterized in that composed of a plurality.
상기 제1, 제2, 및 제3상향류 반응조는
(a) 반응조의 중앙에 수직으로 형성되며, 구동수단에 의해 회전하는 주축;
(b) 상기 주축과 함께 회전되도록 상기 주축의 상부 또는 하부 둘레에 고정설치되며, 유입관을 통해 유입되는 유입수를 통과시키는 체류부;
(c) 상기 주축과 함께 회전되도록 주축에 고정설치되며, 일측말단이 상기 체류부와 직결되고 타측말단이 반응조 하부에 위치하여 체류부를 통과한 유입수가 하부에서 반응조 내부로 방출되도록 하는 1개 또는 복수개의 분배관;
(d) 상기 주축을 중심으로 방사상으로 두 개 이상의 믹싱날개 가진 혼합장치;
(e) 반응조 상부에 위치하며, 슬러지와 분리된 처리수가 월류(overflow)되도록 상면이 개방된 위어 구조를 가지는 배출장치;
(f) 반응조 하부에 위치하며, 중력에 의해 침전된 슬러지를 처리하기 위한 슬러지집적장치;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
The first, second, and third upstream reactors
(a) a main shaft formed perpendicular to the center of the reaction tank and rotating by the driving means;
(b) a retention part fixedly installed at an upper or lower circumference of the main shaft to rotate together with the main shaft and allowing the inflow water to flow through the inlet pipe;
(c) one or more fixedly installed on the main shaft so as to rotate together with the main shaft, one end is directly connected to the retention portion and the other end is located in the lower portion of the reaction tank so that the inflow water passing through the retention portion is discharged from the lower portion into the reactor. Distribution tubes;
(d) a mixing device having two or more mixing blades radially about the main axis;
(e) a discharge device which is located above the reaction vessel and has a weir structure with an upper surface open to overflow the treated water separated from the sludge;
(f) a sludge accumulator located under the reactor for treating sludge precipitated by gravity;
High concentration wastewater treatment system comprising a.
상기 제1, 제2, 및 제3상향류 반응조에서,
반응조의 상부에는 처리과정에서 발생되는 가스가 외부 공기중으로 자유확산되지 않도록 하는 기밀덮개부와, 내부의 발생가스를 포집하여 배출시키는 가스배출수단이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
The method of claim 4, wherein
In the first, second, and third upstream reaction tank,
A high concentration wastewater treatment system, characterized in that the upper portion of the reaction vessel is further provided with an airtight cover portion to prevent the gas generated in the treatment process to freely diffuse into the outside air, and a gas discharge means for collecting and discharging the generated gas inside.
상기 가스배출수단은,
하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 수직단면을 가지며 상부에는 배기관이 연결된 복수개의 가스포집장치로 이루어지되,
상기 가스포집장치는 각각 서로 다른 크기이며, 두 개 이상의 층으로 엇갈리게 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 고농도 폐수 처리시스템.
The method of claim 5, wherein
The gas discharge means,
The lower part is open and the upper part has a vertical section closed, and the upper part is composed of a plurality of gas collecting devices connected to the exhaust pipe,
The gas collection device is a different size, each of the high concentration wastewater treatment system, characterized in that stacked in two or more layers alternately.
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