KR20050029872A - Wastewater treatment apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가정에서 발생되는 하수를 처리하여 '하수·분뇨 및 축산 폐수에 관한 법률'을 만족시키는 유출수를 배출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 가정에서 배출되는 하수에 포함되어 있는 유기물을 생물학적 방법에 의하여 분해·제거하고 질소, 인 등의 영양염류를 제거하여 방류수법 기준을 만족시키는 유출수를 배출하기 위한 하수의 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for discharging effluents by treating sewage generated at home and satisfying the Act on Sewage, Manure and Livestock Wastewater. More specifically, the present invention is to treat sewage for discharging organic matter contained in sewage discharged from the home by biological method and to discharge effluent that meets the discharge standard by removing nutrients such as nitrogen and phosphorus. An apparatus and method are provided.
급속한 산업발전과 함께 인구의 증가 및 집중화로 인해 우리 나라의 환경오염은 빠르게 진행되어 음용수의 확보곤란, 대기오염, 쓰레기처리 등의 문제에서부터 환경문제를 통한 무역규제에 이르기까지 매우 다양하고 복잡한 현실에 직면한 실정이다. 산업의 발전과 더불어 국민의 환경오염에 대한 인식수준은 선진국 수준으로 상승하여 쾌적한 환경을 원하는 욕구가 강해져 정부의 강력한 정책수립의 요구와 함께 일련의 시민운동 형태로 표출되고 있다.Due to the rapid industrial development and the increase and concentration of the population, the environmental pollution of our country is progressing rapidly, and it is very difficult to meet the diverse and complex reality from the problems of securing drinking water, air pollution, garbage disposal, to trade regulation through environmental problems. I faced it. With the development of industry, people's awareness of environmental pollution has risen to the level of advanced countries, and the desire for a pleasant environment has been strengthened.
특히, 최근 수돗물 내의 바이러스 검출문제에서 보듯이 국민의 물에 대한 불안감과 정부에서 공급하는 물에 대한 불신감의 확산으로 인해 수돗물은 더 이상 마실 수 없는 물이라는 인식으로 정수기를 사용하거나 생수를 구입하여 음용수 문제를 해결하는 가정이 급증하고 있는 계기가 되기도 한다. 또한 수질오염으로 인해 하천이 친수공간으로서의 의미를 완전히 회복하지 못하고 있는 실정이다.In particular, as seen in the recent virus detection problem in tap water, due to the spread of anxiety about the public's water and distrust of the water supplied by the government, tap water can be used to drink water or purchase bottled water in recognition that tap water is no longer drinkable. Assumptions to solve problems are also increasing. In addition, due to water pollution, rivers are not completely recovering their meaning as hydrophilic spaces.
우리나라는 생활환경 개선과 수질보전을 위하여 1979년 최초의 도시하수처리장이 건설된 이래 전국에 많은 하수처리장이 건설되어 운영되고 있다. 기존의 하수처리장과 신설되는 하수처리장의 대부분은 유기물과 부유물질의 제거를 목적으로 하고 있었으나, 질소·인 등의 영양소를 제한하는 새로운 방류수법이 제정되면서 질소·인 등 영양소의 처리가 중요하게 대두되었다. 따라서 국내의 많은 연구자들에 의해 생물학적인 영양소 제거 방법에 대한 연구가 이루어지고 있으나 완벽한 처리 장치 및 방법이 제시되고 있지 못한 실정이다. Since Korea's first urban sewage treatment plant was constructed in 1979 to improve living environment and water quality, many sewage treatment plants have been constructed and operated throughout the country. Most of the existing sewage treatment plants and new sewage treatment plants were intended to remove organic matter and suspended solids, but the treatment of nitrogen and phosphorus has become important as a new discharge method restricts nutrients such as nitrogen and phosphorus. It became. Therefore, many researchers in the country have been researched on the biological nutrient removal method, but the situation has not been presented a complete treatment device and method.
따라서, 본 발명의 목적은 하수의 유기물 및 영양소를 안정적이고 확실하게 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method capable of stably and reliably treating sewage organics and nutrients.
본 발명자들은 상기한 목적이 가정에서 배출되는 하수의 농도와 유량을 균등화하여 후속처리를 원활하게 하고 침전가능한 부유물질을 1차로 침전제거하는 1차 침전조 및 유량 조정조 단계; 1차 침전조 및 유량 조정조로부터 유입되는 하수 내의 유기물을 이용하여 최종 침전조로부터 반송되는 슬러지 내에 포함되어 있는 질산성 질소를 탈질시키는 제1 무산소조 단계; 제1 무산소조로부터 유입되는 슬러지와 접촉 폭기조로부터 반송되는 슬러지 내에 포함되어 있는 미탈질된 아질산성 및 질산성 질소를 슬러지 내에 들어있는 유기물을 이용하여 탈질시키는 제2 무산소조 단계; 반응조 내에서 일정농도로 유지되는 호기성 미생물군을 이용하여 제2 무산소조로부터 유입되는 슬러지 내의 유기물을 산화시키고 암모니아성 질소를 아질산성 질소와 질산성 질소로 질산화시키는 활성 슬러지조 단계; 부착성 여재를 이용하여 미생물 체류시간을 최대한 연장시키고 활성 슬러지조로부터 유입되는 슬러지 내에 포함되어 있는 미처리 유기물을 2차 산화시키고 암모니아성 질소를 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화시키는 접촉 폭기조 단계; 접촉 폭기조로부터 유입된 슬러지를 고형물과 처리수로 분리하여 최종배출하는 최종 침전조 단계; 및 특정 토양 미생물을 분리·대량배양하여 접종한 미생물 제제를 내장하고 최종 침전조로부터 반송되는 슬러지의 우점종을 활성화시키는 미생물 활성조 단계를 포함하는 본 발명에 따른 하수 처리 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치를 통해 달성됨을 밝혀내었다.The inventors of the present invention are the first settling tank and the flow rate adjusting tank step of equalizing the concentration and flow rate of the sewage discharged from the home to facilitate the subsequent treatment and the first precipitation of the sedimentable suspended solids; A first anoxic tank step of denitrifying nitrate nitrogen contained in the sludge returned from the final settling tank by using organic matter in the sewage flowing from the primary settling tank and the flow rate adjusting tank; A second anoxic tank step of denitrifying nitridized nitrite and nitrate nitrogen contained in the sludge introduced from the first anoxic tank and the sludge conveyed from the contact aeration tank using an organic material contained in the sludge; An active sludge tank step of oxidizing the organic matter in the sludge introduced from the second anoxic tank using the aerobic microbial group maintained at a constant concentration in the reactor and nitrifying ammonia nitrogen to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen; A contact aeration tank step of extending the microbial retention time by using an adhesive medium and oxidizing untreated organic matter contained in the sludge flowing from the activated sludge tank and oxidizing ammonia nitrogen to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen; A final settling tank step of separating the sludge introduced from the contact aeration tank into solids and treated water and finally discharging the sludge; And a microbial activator step of incorporating a microbial agent inoculated by separating and mass cultivating a specific soil microorganism and activating the dominant species of the sludge returned from the final sedimentation tank and an apparatus for performing the method. It was found through
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 하수 처리 장치 (1)를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the sewage treatment apparatus 1 shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 활성 슬러지와 부착 미생물을 이용한 하수의 처리 장치의 구성도이다. 본 발명에 따른 하수 처리 장치 (1)는 가정 등에서 발생되는 생활 하수의 특성상 발생량과 농도에 있어 계절 등의 시간대에 따른 변화가 심하기 때문에, 후속처리의 부담을 줄이고 침전가능한 침전물들을 1차로 침전제거하는 1차 침전조 및 유량 조정조 (2); 1차 침전조 및 유량 조정조 (2)로부터 유입되는 하수 내의 유기물을 이용하여 최종 침전조 (7)로부터 반송되는 슬러지 내에 포함되어 있는 질산성 질소를 탈질시키는 제1 무산소조 (3); 제1 무산소조 (3)로부터 유입되는 슬러지와 접촉 폭기조 (6)로부터 반송되는 슬러지 내에 포함되어 있는 미탈질된 아질산성 및 질산성 질소를 슬러지 내에 들어있는 유기물을 이용하여 탈질시키는 제2 무산소조 (4); 반응조 내에서 일정농도로 유지되는 호기성 미생물군을 이용하여 제2 무산소조 (4)로부터 유입되는 슬러지 내의 유기물을 산화시키고 암모니아성 질소를 아질산성 질소와 질산성 질소로 질산화시키는 활성 슬러지조 (5); 부착성 여재 (15)를 이용하여 미생물 체류시간을 최대한 연장시키고 활성 슬러지조 (5)로부터 유입되는 슬러지 내에 포함되어 있는 미처리 유기물을 2차 산화시키고 암모니아성 질소를 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화시키는 접촉 폭기조 (6); 접촉 폭기조 (6)로부터 유입된 슬러지를 고형물과 처리수로 분리하여 최종배출하는 최종 침전조 (7); 특정 토양 미생물을 분리·대량배양하여 접종한 미생물 제제를 내장하고 최종 침전조 (7)로부터 반송되는 슬러지의 우점종을 활성화시키는 미생물 활성조 (8)를 포함한다.1 is a block diagram of an apparatus for treating sewage using activated sludge and adherent microorganisms according to the present invention. Since the sewage treatment apparatus 1 according to the present invention has a severe change depending on the time of day and season in the amount and concentration due to the characteristics of domestic sewage generated at home, the sedimentary precipitates are firstly removed and the burden of sedimentable sediments is reduced. Primary settling tank and flow adjusting tank (2); A first anoxic tank (3) for denitrifying nitrate nitrogen contained in the sludge returned from the final settling tank (7) using organic matter in the sewage flowing from the primary settling tank and the flow rate adjusting tank (2); A second anoxic tank (4) for denitrifying nitridated nitrite and nitrate nitrogen contained in the sludge flowing from the first anoxic tank (3) and in the sludge conveyed from the contact aeration tank (6) using organic matter contained in the sludge ; An activated sludge tank 5 for oxidizing organic matter in the sludge introduced from the second anoxic tank 4 and nitrifying ammonia nitrogen to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen using an aerobic microorganism group maintained at a constant concentration in the reactor; The adhesion medium (15) is used to prolong the microbial residence time as much as possible, and secondary oxidation of untreated organic matter contained in the sludge flowing from the activated sludge tank (5) and oxidation of ammonia nitrogen to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen. Contact aeration tank 6 for letting; A final settling tank 7 which separates the sludge introduced from the contact aeration tank 6 into solids and treated water and finally discharges it; A microbial activator (8) containing a microbial agent inoculated by inoculating and mass cultivating a specific soil microorganism and activating the dominant species of sludge returned from the final settling tank (7) is included.
본 발명에 따른 하수 처리 장치 (1)에서는 피처리물의 이동경로와 함께 슬러지의 반송과 이동경로가 매우 중요한데, 최종 침전조 (7)에서 고액분리된 슬러지가 제1 무산소조 (3)로 반송되어 탈질을 위한 유기물을 제공하며 활성 슬러지조 (5)의 미생물 농도를 적정한 수준으로 유지하게 해주는 슬러지 이동경로인 반송라인 (9)와, 최종 침전조 (7)에서 고액분리된 슬러지가 미생물 활성조 (8)로 반송되어 미생물 제제를 이용하여 토양 미생물을 배양시키고 이 배양된 토양 미생물을 폭기조로 유입시키게 되는 슬러지 이동경로인 반송라인 (10)과, 접촉 폭기조 (6)로부터 제2 무산소조 (4)로 반송되어 탈질되지 않은 질산성 질소를 질소가스로 탈질되게 해주는 슬러지 이동경로인 반송라인 (11)을 통하여 하수의 처리 능력이 향상된다.In the sewage treatment apparatus 1 according to the present invention, the sludge conveyance and the movement route together with the movement route of the workpiece are very important, and the sludge separated into solid-liquid separated in the final sedimentation tank 7 is returned to the first anoxic tank 3 to remove denitrification. The sludge separated route from the final sedimentation tank (7) and the sludge transfer path (9), which provide the organic material for maintaining the concentration of microorganisms in the activated sludge tank (5) to the appropriate level, the microorganism activator (8) It is conveyed to the second anoxic tank (4) from the contact aeration tank (6) and the aeration line (10), which is a sludge migration route which is cultivated and the soil microorganism is cultured using the microbial agent and introduced into the aeration tank. The treatment capacity of sewage is improved through the conveying line 11, which is a sludge migration path which allows denitrified nitrogen nitrate to be denitrated with nitrogen gas.
본 발명에 따른 하수 처리 장치 (1)의 각 반응조들의 역할과 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 피처리물인 하수는 생활양식과 식생활문화 및 지역적인 특성에 따라 그 양과 농도에 있어 매우 다양한 양상을 나타내고 있다. 이러한 하수의 양과 농도 변화는 생물학적 하수 처리 장치에 유입될 경우 장치 전체에 걸쳐 악영향을 주어 장치의 처리효율을 감소시키는 결과를 야기할 수 있다. 따라서 유입되는 하수의 양과 농도를 균등하게 하고 침전가능한 부유물들을 1차로 침전, 제거하는 역할을 1차 침전조 및 유량 조정조 (2)가 담당하게 된다. 하수 처리 장치에서 1차 침전조 및 유량 조정조 (2)는 하수처리장의 규모에 따라 다른 역할을 담당하게 되는데, 우선 처리용량이 큰 하수처리장에서는 하수처리장에 유입되기까지 하수가 긴 하수관거를 거치게 되어 자동적으로 유입되는 하수의 유량 및 농도가 거의 일정하게 유지되므로 유량 조정조의 역할보다는 부유물을 침전시키는 1차 침전조의 역할을 수행하게 되고, 처리용량이 작은 하수처리장의 경우에는 유입되는 하수의 유량 및 농도의 변화폭이 크므로 유량 조정조의 역할을 담당하게 된다.The role and action of each reaction tank of the sewage treatment apparatus 1 according to the present invention will be described in more detail as follows. Sewage, which is to be treated, exhibits a wide variety of patterns and concentrations depending on lifestyle, dietary culture, and regional characteristics. Such changes in the amount and concentration of sewage can adversely affect the entire system when introduced into the biological sewage treatment system, resulting in a reduction in the treatment efficiency of the device. Therefore, the primary sedimentation tank and the flow regulating tank (2) serve to equalize the amount and concentration of the sewage introduced and to settle and remove the sedimentable suspended matters first. In the sewage treatment system, the primary sedimentation tank and the flow regulating tank (2) play different roles depending on the size of the sewage treatment plant. First, in a sewage treatment plant having a large treatment capacity, the sewage pipe goes through a long sewage pipe until it flows into the sewage treatment plant. Since the flow rate and concentration of the incoming sewage are kept almost constant, it acts as a primary sedimentation tank to precipitate suspended solids rather than as a flow adjustment tank. Since this is large, it will play the role of the flow adjustment tank.
1차 침전조 및 유량 조정조 (2)를 거친 피처리물은 제1 무산소조 (3)로 유입되는데, 여기에는 반송라인 (9)을 통하여 최종 침전조 (7)로부터 침전슬러지가 반송된다. 제1 무산소조 (3)에는 교반용 혼합기 (mixer) (12)가 장착되어 반응조 내 미생물과 하수의 원활한 혼합을 담당하게 된다. 여기에서는 하수에 포함되어 있는 유기물을 이용하여 반송된 슬러지 내에 포함되어 있는 질산성 질소를 탈질시킨다. 탈질 작용은 탈질미생물(denitrifiers)에 의해 일어나게 되는데 이것은 몇 단계에 걸쳐 일어난다. 첫 번째 단계는 질산성 질소(NO3)가 아질산성 질소(NO2)로 전환되고, 이 아질산성 질소(NO2)가 몇 단계를 거쳐서 질소가스(N2)로 환원되는 과정이다. 이러한 두 단계를 호흡(dissimilation)이라 하고, 일반적으로 알려진 이러한 반응의 경로는 다음과 같다.The to-be-processed object which passed through the primary sedimentation tank and the flow adjusting tank (2) flows into the 1st anoxic tank (3) in which sediment sludge is conveyed from the final sedimentation tank (7) via the conveying line (9). The first anoxic tank 3 is equipped with a mixer 12 for agitation and is responsible for smooth mixing of microorganisms in the reactor and sewage. Here, the organic matter contained in the sewage is denitrated using nitrate nitrogen contained in the returned sludge. Denitrification is caused by denitrifiers, which occur in several stages. The first step is the nitrate nitrogen (NO 3) is converted to nitrite nitrogen (NO 2), the nitrite nitrogen (NO 2) is through a process of several steps is reduced to nitrogen gas (N 2). These two steps are called resimilation, and the path of this reaction, commonly known as
NO3 → NO2 → NO → N2O → N2 NO 3 → NO 2 → NO → N 2 O → N 2
위의 탈질반응은 알칼리도(alkalinity)를 생성하는 반응이다. 이러한 알칼리도의 생성은 활성 슬러지조 (5)와 접촉 폭기조 (6)에서 일어나는 질산화 반응으로 인한 알칼리도의 소모를 반 정도 회복시키는데, 질산성 질소(NO3-N) 1g 당 생성되는 알칼리도는 4.57g as CaCO3이다. 탈질에 관여하는 미생물의 종류나 하수의 성상에 따라 최적 pH가 달라지지만 일반적으로 7 내지 8 정도의 pH가 가장 적합하며, 본 발명에 따른 장치에서는 제1 무산소조 (3)에서 pH를 맞춰주기 위한 별도의 조작이나 약품 주입 없이 운전이 가능하다.The above denitrification is a reaction that produces alkalinity. This generation of alkalinity recovers about half of the alkalinity due to nitrification reactions occurring in the activated sludge tank 5 and the contact aeration tank 6, with an alkalinity produced per gram of nitrate nitrogen (NO 3 -N) being 4.57 g as CaCO 3 . Although the optimum pH varies depending on the type of microorganisms involved in denitrification or the characteristics of the sewage, a pH of about 7 to 8 is most suitable. In the apparatus according to the present invention, a separate pH for adjusting the pH in the first anoxic tank 3 is provided. It can be operated without manipulation or chemical injection.
제1 무산소조 (3)를 경유한 피처리물은 제2 무산소조 (4)로 유입되는데, 여기에는 반송라인 (11)을 통해 접촉 폭기조 (6)로부터 슬러지가 반송된다. 제2 무산소조 (4)에도 역시 교반용 혼합기 (12)가 장착되어 반응조 내 미생물과 하수의 원활한 혼합을 담당한다. 제1 무산소조 (3)로부터 유입된 피처리물과 접촉 폭기조 (6)로부터 반송된 슬러지 내에는 탈질되지 못한 질산성 질소, 또한 제1 무산소조에서 탈질에 소모되지 못한 유기물이 포함되어 있는데, 제2 무산소조 (4)에서는 이러한 탈질되지 못한 질산성 질소가 탈질미생물에 의해 2차 탈질된다. 제2 무산소조 (4)는 혐기조의 역할도 하는데, 유입된 질산성 질소가 짧은 시간 내에 탈질된 후 미생물에 의한 인의 방출이 일어난다. 제2 무산소조 (4) 또한 pH 조절을 위한 약품 주입이나 특별한 조작 없이 운전이 가능하다.The to-be-processed object via the 1st anoxic tank 3 flows into the 2nd anoxic tank 4, in which the sludge is conveyed from the contact aeration tank 6 via the conveying line 11. The second anoxic tank 4 is also equipped with a stirring mixer 12, which is responsible for the smooth mixing of the microorganisms in the reactor and the sewage. In the sludge conveyed from the first aerobic tank (3) and the sludge returned from the contact aeration tank (6), nitrogen nitrate was not denitrated, and organic matter was not consumed for denitrification in the first anoxic tank. In (4), such denitrified nitrate nitrogen is secondary denitrified by the denitrification microorganism. The second anaerobic tank 4 also serves as an anaerobic tank in which phosphorus release by microorganisms occurs after the introduced nitrogen nitrate is denitrated in a short time. The second anoxic tank (4) can also be operated without chemical injection or special manipulation for pH control.
제2 무산소조 (4)를 경유한 피처리물은 활성 슬러지조 (5)로 유입된다. 활성 슬러지조 (5) 안에는 호기성 미생물과 질산화 미생물(nitrifiers)이 다량 존재하며, 이러한 호기성 미생물과 질산화 미생물은 송풍기 (13)로부터 산기구 (14)를 통해 연속적으로 공급되는 공기를 이용하여 유기물을 산화시킨다. 분자량이 큰 유기물은 활성 슬러지조 (5) 내에 존재하는 호기성 미생물이 배출한 체외효소에 의해 분자량이 작은 유기물로 분해되고, 분자량이 작은 유기물은 산화되어 미생물의 유지와 성장 및 증식에 사용된다. 이러한 미생물의 성장 및 증식에 관한 반응식은 다음과 같다.The workpiece to be processed via the second anoxic tank 4 flows into the activated sludge tank 5. In the activated sludge tank 5, aerobic microorganisms and nitrifiers are present in large quantities, and these aerobic microorganisms and nitrifiers oxidize organic matter by using air continuously supplied from the blower 13 through the acid apparatus 14. Let's do it. The large molecular weight organic matter is decomposed into small molecular weight organic matter by the extracellular enzyme discharged from the aerobic microorganism present in the activated sludge tank 5, and the small molecular weight organic material is oxidized and used for the maintenance, growth and propagation of the microorganism. The reaction equation for the growth and proliferation of these microorganisms is as follows.
CHONS (유기물) + O2 + 미생물 → CO2 + NH3 + 다른 생성물 + 에너지CHONS (organic) + O 2 + microorganism → CO 2 + NH 3 + other products + energy
CHONS (유기물) + O2 + 미생물 + 에너지 → C5H7O2N (새로운 미생물 세포)CHONS (organic) + O 2 + microorganism + energy → C 5 H 7 O 2 N (new microbial cells)
또한 활성 슬러지조 (5)에서는 질산화 미생물에 의해 암모니아성 질소가 아질산성 질소(NO2-N)로, 다시 질산성 질소(NO3-N)로 산화되는 질산화 반응이 일어나며, 이 반응에서 H+가 생성되어 알칼리도를 소모하는데, 1g의 암모니아성 질소 당 7.14g as CaCO3의 알칼리도가 소모된다. 이러한 알칼리도 소모로 인하여 활성 슬러지조 (5) 내의 pH가 감소한다. 이러한 질산화에 대한 총괄반응식은 다음과 같다.In addition, in the activated sludge tank (5), nitrification reaction occurs in which ammonia nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen (NO 2 -N) and back to nitric acid (NO 3 -N) by the nitrifying microorganism, and H + Is produced and consumes alkalinity, which consumes an alkalinity of 7.14 g as CaCO 3 per 1 g of ammoniacal nitrogen. Due to this alkalinity consumption, the pH in the activated sludge tank 5 is reduced. The overall reaction equation for this nitrification is as follows.
NH4 + + 2O2 → NO3 - + 2H+ + H2 O NH 4 + + 2O 2 → NO 3 - + 2H + + H 2 O
또한 활성 슬러지조 (5)에서는 앞의 제2 무산소조 (4)에서 미생물에 의해 방출된 인의 흡수가 일어나는데, 혐기성 상태에서 인의 방출에 이은 호기성 상태에서의 흡수는 미생물의 세포구조에 필요한 양보다 훨씬 많은 양의 인을 흡수하게 되므로 이를 '과잉섭취(luxury uptake)'라 부른다. 또한 활성 슬러지조 (5)에는 미생물 활성조 (8)로부터 슬러지가 유입되는데, 이 미생물 활성조 (8)에는 자연상태에서 채취한 몇 가지 물질로 만들어진 미생물 제제가 들어있는데, 이 미생물 제제는 Ca2+, Mg2+ 등의 무기물질을 풍부하게 함유하고 있으며 바실루스 (Bacillus) 종을 비롯한 특정 토양 미생물을 분리·대량배양시켜 접종한 것이다. 미생물 활성조 (8)에는 미생물의 성장과 증식을 위한 유기물 및 영양소 공급을 위해 제1 무산소조 (3)로 유입되는 유량의 1%에 해당하는 하수가 유입되며, 최종 침전조 (7)로부터 이동경로인 반송라인 (10)을 통해 침전슬러지가 유입되는데, 유입된 침전슬러지는 미생물 활성조 (8)에 들어있는 미생물 제제에 의해 활성화된다.In addition, in the activated sludge tank (5), the uptake of phosphorus released by the microorganisms in the second anoxic tank (4) takes place. The absorption in the aerobic state following the release of phosphorus in the anaerobic state is much higher than the amount required for the cell structure of the microorganism. This is called 'luxury uptake' because it absorbs positive phosphorus. The activated sludge tank (5) also introduces sludge from the microbial activator (8), which contains a microbial agent made of several substances taken from the natural state, which contains Ca 2. It contains abundant inorganic substances such as + and Mg 2+ and inoculates by separating and mass cultivating certain soil microorganisms including Bacillus species. The microbial activator (8) receives sewage corresponding to 1% of the flow rate flowing into the first anoxic tank (3) to supply organic matter and nutrients for the growth and propagation of microorganisms. Precipitated sludge is introduced through the return line 10, and the introduced sludge is activated by the microbial agent contained in the microorganism activator 8.
활성 슬러지조 (5)를 경유한 피처리물은 접촉 폭기조 (6)로 유입되는데, 여기에는 미생물의 체류시간을 최대한 연장시키고 미생물 농도를 고농도로 유지시키기 위한 여재 (15)가 충전되어 있다. 접촉 폭기조 (6)에 충전된 여재 (15)는 미생물이 부착할 수 있는 공극이 무수히 많으며, 물리·화학적으로 안전한 재질로 이루어진 것은 바람직하다. 여재 (15)에 부착된 미생물은 성장·증식하면서 유기물을 분해·제거하고, 활성 슬러지조 (5)에서 산화되지 못한 암모니아를 완전하게 산화시키는 역할을 한다. 또한 유입하수의 충격부하에 대처할 수 있는 완충작용을 수행할 수 있도록 고안되었다.The processed material via the activated sludge tank (5) is introduced into the contact aeration tank (6), which is filled with a medium (15) for extending the retention time of the microorganism to the maximum and maintaining the concentration of the microorganism at a high concentration. The filter medium filled in the contact aeration tank 6 has a myriad of pores to which microorganisms can adhere, and preferably made of a physically and chemically safe material. The microorganisms attached to the filter medium 15 serve to decompose and remove organic substances as they grow and multiply, and to completely oxidize ammonia that has not been oxidized in the activated sludge tank 5. It is also designed to perform a buffering function to cope with the impact load of influent sewage.
접촉 폭기조 (6)를 경유한 피처리물은 마지막으로 최종 침전조 (7)에 유입된다. 최종 침전조 (7)로 유입된 피처리물은 중력에 의해 고형물과 액상으로 분리되어 고형물은 각각 이동경로인 반송라인 (9 및 10)을 통하여 제1 무산소조 (3)와 미생물 활성조 (8)로 이송되고, 액상은 최종방류된다.The workpiece through the contact aeration tank 6 finally enters the final settling tank 7. The treated materials introduced into the final settling tank (7) are separated into the solids and the liquid phase by gravity, and the solids are transferred to the first anoxic tank (3) and the microorganism activator (8) through the conveying lines (9 and 10), respectively. Conveyed, and the liquid phase is finally discharged.
<실시예><Example>
도 1의 하수 처리 장치를 실험실 규모로 제작하였다. 각 반응조는 내부가 보이는 투명한 아크릴로 제작하였으며, 하수처리장으로 유입되는 하수를 직접 채취하여 실험에 사용하였다. 하기 표 1에 본 실험에 사용된 하수 처리 장치의 반응조 규격을 나타내었다.The sewage treatment apparatus of FIG. 1 was produced on a laboratory scale. Each reactor was made of transparent acrylic with visible inside, and the sewage flowing into the sewage treatment plant was directly collected and used for the experiment. Table 1 shows the reaction tank specifications of the sewage treatment apparatus used in this experiment.
상기 실험에 사용된 시료량은 1일 30L였으며, 유입수는 정확성을 기하기 위해 정량펌프와 타이머를 이용하여 공급하였다. 각 반응조에서의 피처리물 이송은 위치에너지를 이용한 자연유하로 설치하였고, 슬러지의 반송은 정량펌프와 타이머를 이용하여 정확한 양을 반송하도록 하였다.Sample amount used in the experiment was 30L per day, the influent was supplied using a metering pump and a timer to ensure accuracy. The transport of the treated materials in each reactor was installed as natural oil using potential energy, and the sludge was returned to the correct amount using a metering pump and a timer.
표 2에 정리한 실험결과는 운전기간 동안의 평균농도이며 유입 BOD 99.6mg/L, T-N 33.7mg/L, T-P 3.0mg/L인 하수를 본 하수 처리 장치로 처리한 결과 BOD, T-N, T-P의 하수처리장 방류수 기준인 20, 60, 8mg/L를 충분히 만족하는 BOD 10.9mg/L, T-N 14.7mg/L, T-P 1.5mg/L로 매우 우수한 결과를 나타냈다.The experimental results summarized in Table 2 are the average concentrations during the operation period and the sewage treatment system with BOD 99.6mg / L, TN 33.7mg / L, and TP 3.0mg / L was treated with this sewage treatment system. BOD 10.9mg / L, TN 14.7mg / L, TP 1.5mg / L, which satisfies 20, 60, 8mg / L of sewage treatment plant effluent standards, showed very good results.
본 발명에 따른 하수의 유기물 및 영양소 제거 장치 및 방법은 활성 슬러지조와 접촉폭기조를 도입하여 하수 중의 유기물을 안정적이고 확실하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 하수 중의 영양소인 질소와 인을 하수처리장 방류수질 기준 이하로 만족시킬 수 있으며, 향후 예상되는 규제강화에도 충분히 대처할 수 있다.The apparatus and method for removing organic matter and nutrients of sewage according to the present invention can not only stably and reliably remove organic matters in sewage by introducing activated sludge tanks and contact aeration tanks, but also discharge nitrogen and phosphorus as nutrients in sewage treatment plant. It can satisfy the following, and can sufficiently cope with the anticipated regulatory tightening in the future.
도 1은 본 발명에 따른 하수의 처리 장치의 구성도.1 is a block diagram of an apparatus for treating sewage according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1.: 하수 처리 장치 2.: 1차 침전조 및 유량 조정조1 .: Sewage treatment device 2 .: Primary settling tank and flow adjusting tank
3.: 제1 무산소조 4.: 제2 무산소조3 .: first anaerobic tank 4 .: second anaerobic tank
5.: 활성 슬러지조 6.: 접촉 폭기조5 .: activated sludge tank 6 .: contact aeration tank
7.: 최종 침전조 8.: 미생물 활성조7 .: final sedimentation tank 8 .: microorganism activator
9 ~ 11.: 슬러지 반송라인 12.: 교반용 혼합기 (mixer)9 ~ 11 .: Sludge conveying line 12 .: Agitator mixer
13.: 송풍기 14.: 산기구13 .: blower 14 .: diffuser
15.: 여재15 .: Media
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