KR20050080200A

KR20050080200A - Sequential batch apparatus for sewerage and its sewerage methods

Info

Publication number: KR20050080200A
Application number: KR1020040008202A
Authority: KR
Inventors: 강대권
Original assignee: 주식회사 장호
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-12
Also published as: KR100531182B1

Abstract

본 발명은 볼텍스반응형 연속회분식 하수처리장치 및 그 하수처리방법에 관한 것이며, 그 목적은 원수의 주입시 인의 방출이 먼저 이루어지도록 반응조 하부에 접촉여과조를 설치하고, 반응기의 내부에 볼텍스(Vortex) 형성을 위한 삼단폭기구조를 구비토록 하여 혐기와 호기의 반복시간을 가능한 짧게 함으로써 반복횟수를 늘려 미생물의 스트레스 증가에 기인한 인의 과잉섭취(Luxury Uptake)를 유도하여 세포합성이 높아지도록 구성되어 질소와 인의 제거효율을 향상시키고, 산소 반응시간을 줄여 전체적인 사이클 타임 및 체류시간을 대폭적으로 절감할 수 있으며, 종래의 SBR공법에 비해 기계설비 및 처리기능에 따른 부가 설비가 대폭 축소되어 설비 및 유지비용을 절감할 수 있는 볼텍스반응형 연속회분식 하수처리장치 및 그 하수처리방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a vortex-reaction type continuous batch sewage treatment apparatus and a sewage treatment method thereof, and an object thereof is to install a contact filtration tank at a lower part of a reaction tank so that phosphorus is discharged first when raw water is injected, and a vortex inside the reactor. By having a three-stage aeration structure for formation, the repetition time of anaerobic and aerobic cycles is shortened as much as possible to increase the number of repetitions to induce the uptake of phosphorus caused by the stress of microorganisms to increase cell synthesis. It can improve the removal efficiency of phosphorus and reduce the oxygen reaction time, which greatly reduces the overall cycle time and residence time. Vortex Responsive Continuous Batch Sewage Treatment System and Sewage Treatment Method have.

본 발명은 연속회분식 반응조내에 볼텍스(Vortex) 형성을 위한 삼단폭기시스템을 장착하여 산소의 확산속도를 현저히 개선하여 반응속도를 높였고, 반응조내에 접촉여과조를 설치하여 질소와 인의 제거효율을 높이도록 구성된 볼텍스반응형 연속회분식 하수처리장치 및 그 하수처리방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.The present invention is equipped with a three-stage aeration system for the formation of vortex in a continuous batch reactor to significantly improve the diffusion rate of oxygen to increase the reaction rate, vortex configured to increase the removal efficiency of nitrogen and phosphorus by installing a contact filtration tank in the reactor Responsive continuous batch sewage treatment apparatus and its sewage treatment method are the technical gist.

Description

Sequential batch apparatus for sewerage and its sewerage methods

본 발명은 볼텍스반응형 연속회분식 하수처리장치 및 그 하수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속회분식 반응조내에 삼단폭기구조 및 접촉여과조를 구비토록 하여 질소와 인의 제거효율을 향상시킨 하수처리장치 및 하수처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vortex-reaction type continuous batch sewage treatment apparatus and a sewage treatment method thereof, and more particularly, a sewage treatment apparatus having a three-stage aeration structure and a contact filtration tank in a continuous batch reaction tank to improve nitrogen and phosphorus removal efficiency. It relates to a sewage treatment method.

일반적으로 생물학적 하·폐수처리방법에서 질소 및 인은 미생물의 활동 및 증식을 위한 단백질과 핵산합성의 필수 영양소로 작용한다. 그러나 수중의 질소와 인 등의 영양염류가 다량 함유된 경우에는 조류 등의 자가영양미생물(Autotrophic Organism)의 급격한 번식으로 인한 부영양화(Eutrophication)현상으로 수중의 식물성 플랑크톤인 조류(Alage)의 성장을 촉진시켜 수질오염을 유발시키게 된다.In general, nitrogen and phosphorus in biological sewage and wastewater treatment methods act as essential nutrients of protein and nucleic acid synthesis for the activity and growth of microorganisms. However, when nutrients such as nitrogen and phosphorus are contained in water, eutrophication due to rapid reproduction of autotrophic organisms such as algae promotes the growth of algae, phytoplankton in water. It causes water pollution.

따라서, 처리장 방류수 수질기준에 질소와 인 항목을 추가(TN=60mg/ℓ,TP=8mg/ℓ)하였고, 최근에는 수질기준을 총질소(N)=20mg/ℓ, 총인(P)=2mg/ℓ로 강하되었으며, 이러한 영향으로 최근의 하수처리에는 질소 및 인을 제거할 수 있는 생물학적 고도처리공정이 도입되고 있다.Therefore, nitrogen and phosphorus items were added (TN = 60mg / l, TP = 8mg / l) to the effluent water quality standard of treatment plant, and recently, the water quality standards were total nitrogen (N) = 20mg / l and total phosphorus (P) = 2mg / It has been lowered to l, and these effects have led to the introduction of advanced biological treatment processes to remove nitrogen and phosphorus in recent sewage treatments.

생물학적 질소 제거공정은 호기성 상태에서 하·폐수 중에 존재하는 유기질소나 암모니아성 질소를 질산화반응을 통해 질산성 질소로 전환시키고, 이렇게 생성된 질산성 질소를 무산소 상태에서 질소가스로 전화시키는 탈질반응을 수행하도록 이루어지며, 탈질반응에는 수소공여체를 첨가하는 생합성형 탈질화 방식과 탈질화 미생물의 내생호흡작용을 이용하는 내생 호흡형 탈질화 방식이 사용되고 있다.The biological nitrogen removal process converts organic nitrogen or ammonia nitrogen present in sewage and wastewater into nitric acid through nitrification in aerobic state, and performs denitrification by converting the nitrate nitrogen thus produced into nitrogen gas in anoxic state. In the denitrification reaction, a biosynthetic denitrification method using a hydrogen donor and an endogenous respiratory denitrification method using endogenous respiration of denitrifying microorganisms are used.

또한, 상기 생합성형 탈질화 방식은 수소공여체로서 폐수중의 유기물을 이용하는 방법과 메탄올, 초산 등의 약품을 첨가하는 방법으로 나눌 수 있다.In addition, the biosynthetic denitrification can be divided into a method of using organic substances in wastewater as a hydrogen donor and a method of adding drugs such as methanol and acetic acid.

한편, 하·폐수 중에 존재하는 질소는 상기 두 공정을 거쳐 제거하게 된다.On the other hand, nitrogen present in the sewage and waste water is removed through the two processes.

생물학적 인 제거공정은 미생물의 인 과다섭취(Luxury Uptake)현상을 이용한 것으로, 활성슬러지내에는 인을 과잉 섭취할 수 있는 Acinetobacter종이 주류를 이루은 Poly-P 미생물이 있는데, 인 제거 반응조 내의 환경이 혐기상태와 호기상태가 반복되면서 Poly-P 미생물의 활동은 평소에 비해 상대적으로 활발해지고 이에 따라 인의 섭취량이 증가하게 되며, 인 함량이 높은 미생물을 슬러지로 제거함으로써 인제거율을 높이는 것이 생물학적 인제거기술의 원리이다. 참고로 활성슬러지내의 일반 미생물의 인 함유 비는 2~3%이나 Poly-P 미생물은 이보다 휠씬 높은 5~10%이다.Biological removal process is based on the microorganism's luxury uptake phenomenon.In activated sludge, there is a poly-P microorganism composed mainly of Acinetobacter species that can ingest excessive phosphorus, and the environment in the phosphorus removal reactor is anaerobic The activity of Poly-P microorganisms becomes more active than usual as the and aerobic states are repeated, and the intake of phosphorus increases accordingly, and the increase of phosphorus removal rate by removing sludge-rich microorganisms with sludge is the principle of biological removal technique. to be. For reference, phosphorus content of general microorganisms in activated sludge is 2 ~ 3%, but Poly-P microorganism is much higher than 5 ~ 10%.

상기와 같은 오폐수를 처리하기 위해 다양한 처리방법이 제시되고 있으나, 환경적인 측면과 설치 공간 및 유지/보수비용 등의 이유로 연속회분식(SBR)공법이 각광 받고 있다.Various treatment methods have been proposed to treat the wastewater as described above, but the SBR method has been in the spotlight due to environmental aspects, installation space, and maintenance / repair costs.

상기 연속회분식공법은 공간적으로 분할된 여러 반응조들을 하나의 단일 반응조로 합쳐 각각의 반응이 시간의 순서에 따라 진행되도록 하는 것으로, 하나의 반응조에서 유입, 혐기, 호기, 침전, 배출이 시간의 순서에 따라 이루어지며 순서별로 나타나는 반응조의 기능을 설명하면 다음과 같다.The continuous batch method combines the spatially divided reaction tanks into one single reactor so that each reaction proceeds in the order of time. In one reactor, inflow, anaerobic, aerobic, precipitation, and discharge are performed in order of time. The function of the reaction tank is made according to the order shown as follows.

유입(Fill)기간 동안에는 하수가 반응조 내에 남아있는 미생물과 접촉하면서 원하는 부피만큼 채워지게 된다. 유입기간에는 혐기반응이 일어나면서 탈질과 인 방출을 행하기 때문에 처리효율의 향상을 가져오게 된다.During the fill period, the sewage is brought into contact with the microorganisms remaining in the reactor and filled to the desired volume. During the inflow period, the anaerobic reaction takes place, which leads to denitrification and phosphorus release, thereby improving the treatment efficiency.

반응(React)기간은 산소를 공급하는 호기성 반응시간과 산소의 공급이 없는 혐기 또는 무산소 반응시간으로 이루어진다. 이 기간 동안에는 유기물 제거뿐만 아니라 질소와 인의 제거를 동시에 이룰수 있다. 반응기간 동안 호기/혐기 상태가 주기적으로 반복된다.The reaction period consists of an aerobic reaction time for supplying oxygen and an anaerobic or anoxic reaction time without supplying oxygen. During this time, not only organic matter but also nitrogen and phosphorus can be simultaneously removed. During the reaction period, the aerobic / anaerobic state is repeated periodically.

침전(Settle)기간은 혼압액으로부터 고액분리를 이루는 단계이며, 침전기간 중에 유입수의 흐름이 전혀 없는 정적 흐름으로 높은 침전효율을 가지게 된다. SBR은 슬러지의 재순환 없이 침전된 슬러가 다음 사이클에서 반응에 필요한 미생물로 사용된다.The settle period is a step of forming solid-liquid separation from the mixed pressure liquid, and has a high settling efficiency as a static flow with no influent flow during the settling period. SBR is used as a microorganism for the precipitated sludge to be reacted in the next cycle without sludge recycling.

배출(Draw)기간은 고액 분리된 상징액의 배출시 침전 슬러지의 흔들림이 없도록 고정된 배출펌프 또는 부상 배출펌프를 사용하며, 이외에도 다양한 배출방식이 이용되고 있다. In the draw period, a fixed discharge pump or a floating discharge pump is used so that there is no shaking of the settling sludge during discharge of the solid-liquid supernatant, and various discharge methods are used.

이와 같은 연속회분식공법은 고도로 자동화된 운전시스템을 요구하기 때문에 활성화되지 못하였으나, 최근의 자동화기술 및 센서기술의 일반화로 널리 사용되고 있으며, 우리나라에는 SBR공정의 기계장치나 공정의 일부를 변경하여 만들어진 여러 종류의 SBR변법 들이 적용되고 있는데, 대표적인 것으로는 Fluidyne SBR, Jet Tech Omniflo SBR, CASS SBR, KIDEA, ICEAS, Aqua-MSBR, 선회와류식-SBR, 범양 연속회분식 활성슬러지법(PSBR) 등이 있다. 이러한 공법들의 처리원리는 모두 유사하며, 각 공법의 가장 큰 차이점은 하수유입방식과 기계장치의 차이점을 들 수 있다.Such a continuous batch method was not activated because it requires a highly automated operating system, but it is widely used as a generalization of recent automation technology and sensor technology. SBR variants of various types are being applied, such as Fluidyne SBR, Jet Tech Omniflo SBR, CASS SBR, KIDEA, ICEAS, Aqua-MSBR, Swirl Vortex-SBR, and Bumyang Continuous Batch Activated Sludge (PSBR). The treatment principles of these methods are all similar, and the biggest difference of each method is the difference between sewage inflow method and machinery.

한편, 상기 여러 종류의 SBR 프로세스는 BOD, SS, TN은 효과적으로 제거시키는 반면, 인 제거에는 상당히 취약하여 실질적으로 질소와 인의 동시제거가 어렵고, 슬러지 감량을 위한 생물학적 또는 물리화학적 고도의 기술이 요구 된다.On the other hand, while the various types of SBR processes effectively remove BOD, SS, and TN, they are quite vulnerable to phosphorus removal, which makes it difficult to remove nitrogen and phosphorus simultaneously, and requires high biological or physicochemical techniques for sludge reduction. .

일반적으로 질산성질소(NO_X_N)가 질소(N₂)가스로 방출될 때뿐만 아니라 인 축적 미생물이 폴리-β-히드록시부틸산(PHB)의 형태로 축적되고 인을 방출시킬 때에도 유기물이 필요하게 된다. 이처럼 하수내에 포함된 질소와 인의 제거 시 유기물이 중요 인자로 작용하게 되며, 제한된 유기물을 질산화 미생물과 인축적 미생물에게 적절하게 분배 되도록 하는 것이 중요하다.In general, organic matter is not only released when nitrogen nitrate (NO _X _N) is released as nitrogen (N ₂ ) gas, but also when phosphorus accumulating microorganisms accumulate in the form of poly-β-hydroxybutyl acid (PHB) and release phosphorus. It is necessary. As such, organic matter plays an important role in the removal of nitrogen and phosphorus contained in the sewage, and it is important to properly distribute the limited organic matter to nitrifying microorganisms and accumulating microorganisms.

그러나, 인축적 미생물과 탈질 미생물이 경쟁관계에 있을 때에는 탈질 미생물이 상대적으로 인축적 미생물에 비해 먼저 유기물을 섭취하게 되어 우점종이 된다. 그러므로 인축적 미생물에게 제한된 유기물을 최대한 먼저 공급하도록 하여 질산성질소의 독성유발물질의 방해를 줄여주어야 탈질 미생물에 비해 상대적으로 약한 인축적 미생물의 활동을 활성화시킴으로서 질소와 인의 동시 처리가 일어날 수 있게 된다.However, when there is a competition between the accumulation of microorganisms and the denitrification microorganisms, the denitrification microorganism becomes a dominant species by first ingesting organic matters compared to the accumulation microorganisms. Therefore, it is necessary to reduce the interference of toxic toxic substances of nitrate nitrogen by supplying the limited organic matters to the microorganisms as early as possible, thus enabling the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus by activating the action of the weaker microorganisms, which are relatively weaker than the denitrifying microorganisms.

현재 우리나라의 하수 및 오·폐수 특성상, 질소와 인을 제거하는데 필요한 유기물 농도가 낮아 영양소 제거 측면에서 불리한 성상을 지니고 있고, 질소와 인 동시제거에 필요한 미생물을 우점적으로 증식할 수 있는 시스템이 부족하여 중/소규모 오·폐수 처리 시스템으로 적합하지 않은 문제점이 있었다.At present, due to the characteristics of sewage and wastewater in Korea, the concentration of organic matter necessary for removing nitrogen and phosphorus is low, which is disadvantageous in terms of nutrient removal, and there is a lack of a system capable of predominantly growing microorganisms necessary for simultaneous removal of nitrogen and phosphorus. Therefore, there was a problem that is not suitable as a medium / small scale waste water treatment system.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 원수의 주입시 인의 방출이 먼저 이루어지도록 반응조 하부에 접촉여과조를 설치하고, 반응기의 내부에 볼텍스(Vortex) 형성을 위한 삼단폭기구조를 구비토록 하여 혐기와 호기의 반복시간을 가능한 짧게 함으로써 반복횟수를 늘려 미생물의 스트레스 증가에 기인한 인의 과잉섭취(Luxury Uptake)를 유도하여 세포합성이 높아지도록 구성되어 질소와 인의 제거효율을 향상시키고, 산소 반응시간을 줄여 전체적인 사이클 타임 및 체류시간을 대폭적으로 절감할 수 있으며, 종래의 SBR공법에 비해 기계설비 및 처리기능에 따른 부가 설비가 대폭 축소되어 설비 및 유지비용을 절감할 수 있는 볼텍스반응형 연속회분식 하수처리장치 및 그 하수처리방법을 제공함에 있다. The present invention is devised to solve the conventional problems as described above, the object is to install a contact filtration tank in the lower part of the reaction tank so that the discharge of phosphorus is first made when the raw water is injected, for forming the vortex (Vortex) inside the reactor By having a three-stage aeration structure, the repetition time of anaerobic and aerobic cycles is made as short as possible, which increases the number of repetitions and induces the uptake of phosphorus due to the stress of microorganisms to increase cell synthesis. The overall cycle time and residence time can be greatly reduced by reducing the oxygen reaction time, and the additional equipment according to the mechanical equipment and processing functions can be drastically reduced compared to the conventional SBR method, thereby reducing equipment and maintenance costs. The present invention provides a vortex reactive continuous batch sewage treatment apparatus and a sewage treatment method thereof.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 유량조정조, 반응조, 소독/방류조, 슬러지처리조로 내부가 구획된 하우징과, 상기 유량조정조의 내부에 설치되어 유량조정조에 저장된 원수를 원수 공급관을 통해 반응조의 하부로 공급하는 정량이송펌프와, 상기 반응조의 바닥으로부터 소정의 공간을 형성토록 이격되어 설치된 접촉여과조와, 상기 접촉여과조와 반응조의 바닥 사이에 위치토록 설치된 1단 폭기노즐군과, 상기 접촉여과조의 상부에 위치하며 반응조의 중앙부에 위치토록 설치된 2단 폭기노즐군과, 상기 2단 폭기노즐군의 상부에 위치하며 반응조의 상부에 위치토록 설치된 3단 폭기노즐군과, 상기 1,2,3단 폭기노즐군으로 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기와 1,2,3단 폭기노즐군을 연결하는 공기 공급관상에 설치된 전자변과, 상기 반응조내에 수직하게 설치된 다수의 가이드 파이프를 따라 승하강하며 송풍기로부터 공급되는 고압의 공기를 이용하여 처리수를 소독/방류조로 배출하는 부표식 에어펌프와, 상기 반응조내의 소정위치에 설치되어 슬러지를 교반하는 교반용 수중펌프와, 상기 접촉여과조 하부의 잉여 슬러지를 간헐적으로 슬러지처리조로 이송시키는 슬러지이송펌프와, 상기 반응조의 내부에 설치되어 반응조 내의 용존산소농도(DO), 수소이온농도(pH), 산화환원전위(ORP), 수위계(WLG), 온도를 검출하는 검출센서부와, 상기 검출센서부에 의해 발생된 검출신호에 따라 전자변과 펌프 및 송풍기를 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem to eliminate the conventional defects is installed inside the housing and the flow rate adjustment tank, the flow control tank, the reaction tank, disinfection / discharge tank, partitioned inside the sludge treatment tank A fixed quantity feed pump for supplying raw water stored in the flow rate adjustment tank to the lower part of the reaction tank through the raw water supply pipe, a contact filtration tank installed to form a predetermined space from the bottom of the reaction tank, and positioned between the contact filtration tank and the bottom of the reaction tank. A first stage aeration nozzle group installed, a second stage aeration nozzle group located at the top of the contact filtration tank and positioned at the center of the reaction tank, and a third stage located at the top of the second stage aeration nozzle group and installed at a top of the reaction tank Connect the aeration nozzle group, the blower for supplying air to the 1,2,3 stage aeration nozzle group, and the blower and the 1,2,3 stage aeration nozzle group. The air pump installed on the air supply pipe, and a plurality of guide pipes installed vertically in the reaction vessel, and the buoy-type air pump for discharging the treated water to the disinfection / discharge tank using the high pressure air supplied from the blower, and An agitated submersible pump installed at a predetermined position in the reaction tank for stirring the sludge, a sludge transfer pump for intermittently transferring the excess sludge from the lower portion of the contact filtration tank to the sludge treatment tank, and a dissolved oxygen concentration in the reaction tank ( DO), hydrogen ion concentration (pH), redox potential (ORP), water level meter (WLG), detection sensor unit for detecting temperature, and control the electronic valve, pump and blower according to the detection signal generated by the detection sensor unit Characterized in that consisting of a control unit.

또한, 상기 접촉여과조는 폐각류, 나무껍질, 초벌구이황토관을 혼합하여 그물망으로 둘러싸 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the contact filtration tank is characterized in that the waste shells, bark, the first roasted clay soil mixed with a mesh structure.

또한, 상기 1단 폭기노즐군은 반응조의 바닥면을 향하는 다수의 1단 폭기노즐이 1단 폭기노즐관에 의해 연결되어 반응조의 바닥에 침전된 슬러지의 부상 및 슬러지의 자기산화가 용이토록 설치되고, 상기 2단 폭기노즐군은 4개의 노즐이 서로 등간격을 갖도록 원형배열되어 이루어진 다수의 2단 폭기노즐이 2단 폭기노즐관에 의해 연결되어 구성되며, 상기 3단 폭기노즐군은 반응조의 바닥면을 향하는 다수의 3단 폭기노즐이 3단 폭기노즐관에 의해 연결되어 구성되는 한편, 상기 3단 폭기노즐군과 2단 폭기노즐군의 좌측 폭기노즐 및 우측 폭기노즐이 교번으로 랜덤하게 작동됨으로써 반응조내에 볼텍스를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the one-stage aeration nozzle group is installed so that a plurality of one-stage aeration nozzles facing the bottom surface of the reaction tank is connected by a one-stage aeration nozzle tube to facilitate the rise of sludge and the self-oxidation of the sludge deposited on the bottom of the reaction tank. The two-stage aeration nozzle group is composed of a plurality of two-stage aeration nozzles are arranged in a circular arrangement so that the four nozzles are equidistant from each other by a two-stage aeration nozzle pipe, the three-stage aeration nozzle group is the bottom of the reactor A plurality of three-stage aeration nozzles facing the surface are connected by a three-stage aeration nozzle pipe, while the left aeration nozzles and the right aeration nozzles of the three-stage aeration nozzle group and the two-stage aeration nozzle group are alternately operated randomly. And to form a vortex in the reactor.

또한, 본 발명은 유량조정조에 저장된 원수를 혐기상태의 반응조 하부로 유입시켜 슬러지 적층과 접촉여과조를 순차적으로 거치면서 원수내의 인을 우선적으로 방출하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)를 거치고 접촉여과조를 통과하여 부상한 원수에 2,3단 폭기노즐군을 통해 간헐적으로 폭기하여 혐기반응 및 호기반응이 반복적으로 일어나게 함으로써 유기물, 질소 및 인을 제거하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2) 중 혐기반응 시 교반용 수중펌프를 작동하여 접촉여과조의 상단에서 반응조의 상단으로 와류를 형성시켜 슬러지를 교반시키는 단계(S3)와, 상기 단계(S2) 또는 단계(S3) 중 1단 폭기노즐군을 통해 간헐적으로 폭기하여 침전슬러지를 부상시키고 슬러지의 자기산화공정을 유도하는 단계(S4)와, 상기 단계(S2)수행 중 반응조 내의 용존산소농도(DO)를 센싱하여 반응조 내에 용존산소농도가 높으면 호기반응 시간을 줄이도록 제어부를 통해 1,2,3단 폭기노즐군을 제어하는 단계(S5)와, 상기 단계(S2)를 소정시간 수행한 후 3단 폭기노즐군만을 작동하여 반응조내를 정류 상태로 만들어 슬러지의 침강을 유도하는 단계(S6)와, 상기 단계(S6)를 거친 후 처리된 하수를 소독/방류조로 배출하는 단계(S7)와, 상기 단계(S7) 후 반응조 내의 잉여슬러지를 슬러지처리조로 이송하는 단계(S8)로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention flows the raw water stored in the flow control tank to the lower part of the anaerobic reaction tank to sequentially discharge the phosphorous in the raw water while going through the sludge stack and the contact filtration tank (S1) and the step (S1) Step of removing the organic matter, nitrogen and phosphorus by repeatedly aeration of the anaerobic and aerobic reaction by aeration of the raw water, which passes through the contact filtration tank through the two or three stage aeration nozzle group (S2) and the step (S2) A) during the anaerobic reaction, operating a water pump for stirring to form a vortex from the top of the contact filtration tank to the top of the reactor to agitate the sludge (S3), and the first stage aeration nozzle of the step (S2) or step (S3). Intermittently aeration through the group to float the sludge and induce the self-oxidation process of the sludge (S4), and the dissolved oxygen concentration (DO) in the reactor during the step (S2) sensing For example, if the dissolved oxygen concentration in the reaction tank is high, a step (S5) of controlling the 1,2,3-stage aeration nozzle group through the control unit to reduce the aerobic reaction time, and after performing the step (S2) for a predetermined time, the three-stage aeration nozzle In step (S6) to induce the sludge of the sludge by operating only the group to the rectified state in the reaction state, and after the step (S6) to discharge the treated sewage to the disinfection / discharge tank (S7), and the step ( S7) is characterized in that it consists of a step (S8) to transfer the excess sludge in the reaction tank to the sludge treatment tank.

또한, 상기 단계(S2)는 2단 폭기노즐군의 좌측 폭기노즐과 우측 폭기노즐 그리고 3단 폭기노즐군이 교번으로 랜덤(Random)하게 동작하면서 반응조 내에 볼텍스를 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (S2) is characterized in that the left aeration nozzle, the right aeration nozzle and the three-stage aeration nozzle group of the two-stage aeration nozzle group to form a vortex in the reaction tank while operating randomly (Random) alternately.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명의 구성을 나타낸 구성도를, 도 2 는 본 발명에 따른 반응조의 구성을 나타낸 구성도를, 도 3 은 본 발명에 따른 삼단폭기구조를 나타낸 구성도를, 도 4 는 본 발명에 따른 부표식 에어펌프의 구성을 나타낸 구성도를, 도 5 는 본 발명에 따른 하수처리단계를 나타낸 공정도를 도시한 것으로, 본 발명은 유량조정조(10), 반응조(11), 소독/방류조(12), 슬러지처리조(16)로 내부가 구획된 하우징(1)이 구성되고, 상기 반응조(11)의 내부 하단부에 접촉여과조(30)가 설치되어 제한된 미생물을 인축적 미생물에게 최대한 먼저 공급토록 함으로써 질산성질소(NO_X_N)의 독성유발물질의 방해를 줄여 탈질 미생물에 비해 상대적으로 약한 인축적 미생물의 활동을 활성화시키고, 또한 삼단폭기구조로서 질소와 인의 동시 처리가 손쉽게 일어날 수 있도록 구성되어 있다.1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the reaction tank according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a three-stage aeration structure according to the present invention, Figure 4 is a present invention Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the buoy air pump according to the present invention, the process diagram showing the sewage treatment step according to the present invention, the present invention is a flow control tank 10, the reaction tank 11, disinfection / discharge tank 12, the housing 1 is divided into a sludge treatment tank 16, the contact filtration tank 30 is installed in the inner lower end of the reaction tank 11 to supply the limited microorganisms to the accumulating microorganisms as early as possible. By reducing the interference of toxic toxic substances of nitrate nitrogen (NO _X _N) by activating the activity of a relatively weaker than the denitrification microorganisms, and also a three-stage aeration structure to facilitate the simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus Be There is.

상기 하우징(1)은 합성수지재 또는 콘크리트 구조물로 구성될 수 있으며, 섬유강화플라스틱(Fiberglass reinforced plastic, FRP)으로 구성됨이 바람직하다.The housing 1 may be made of a synthetic resin material or a concrete structure, preferably made of fiberglass reinforced plastic (FRP).

상기 유량조정조(10)의 내부에는 원수를 일정량씩 반응조(11)로 공급하기 위한 정량이송펌프(21)가 설치되어 있고, 이 정량이송펌프(21)의 배출측에 원수 공급관(15)이 연결되어 있으며, 이 원수 공급관(15)의 끝단이 유량조정조(10)와 반응조(11)를 나누는 격벽(13)을 지나 반응조(11)의 하부에 위치하도록 설치되어 있다.Inside the flow rate adjustment tank 10 is a fixed quantity feed pump 21 for supplying the raw water to the reaction tank 11 by a predetermined amount, and the raw water supply pipe 15 is connected to the discharge side of the fixed quantity feed pump 21. The end of the raw water supply pipe 15 is provided so as to be positioned at the lower portion of the reaction tank 11 through the partition 13 separating the flow rate adjustment tank 10 and the reaction tank 11.

상기 반응조(11)의 하단부에는 침전된 슬러지를 부상시키기 위한 1단 폭기노즐군(40)이 설치되고, 그 상부에 접촉여과조(30)가 설치되며, 이 접촉여과조(30)의 상부로 2단 폭기노즐군(50)과 3단 폭기노즐군(60)이 순차적으로 설치되며 한편, 반응조(11) 내의 용존산소농도(DO), 수소이온농도(pH), 산화환원전위(ORP),수위계(WLG), 온도를 센싱하기 위한 검출센서부(91)가 설치되어 있고, 이 반응조(11)에서 고액분리된 상징액만을 소독/방류조(12)로 배출하는 부표식 에어펌프(80)가 설치되어 있으며, 혐기반응시 슬러지를 교반시키기 위한 교반용 수중펌프(22)가 설치되어 있다. 또한, 하수처리공정이 완료된 후 필요에 따라 반응조내의 잉여슬러지만를 간헐적으로 배출하기 위한 슬러지이송펌프(23)가 설치되어 있다.The lower stage of the reaction tank 11 is provided with a first stage aeration nozzle group 40 for floating the precipitated sludge, a contact filtration tank 30 is installed on the upper portion, the second stage to the upper portion of the contact filtration tank (30). The aeration nozzle group 50 and the three-stage aeration nozzle group 60 are sequentially installed, while the dissolved oxygen concentration (DO), the hydrogen ion concentration (pH), the redox potential (ORP), and the water gauge (in the reactor 11). WLG), a detection sensor unit 91 for sensing a temperature is provided, and a buoyant air pump 80 for discharging only the supernatant liquid separated from the reaction tank 11 to the disinfection / discharge tank 12 is installed. In addition, a stirring submersible pump 22 for stirring the sludge during the anaerobic reaction is installed. Further, after the sewage treatment step is completed, a sludge transfer pump 23 for intermittently discharging only the excess sludge in the reaction tank is provided.

상기 1단 폭기노즐군(40)은 반응조(11)의 바닥면을 향하는 다수의 1단 폭기노즐(41)이 1단 폭기노즐관(42)에 의해 연결되어 1단 폭기노즐관(42)을 통해 공급되는 공기를 분사하도록 구성되어 있다.In the first stage aeration nozzle group 40, a plurality of first stage aeration nozzles 41 facing the bottom surface of the reactor 11 are connected by a first stage aeration nozzle tube 42 to connect the first stage aeration nozzle tube 42. It is configured to spray the air supplied through.

상기 2단 폭기노즐군(50)은 서로 등간격을 갖는 4개의 노즐이 원형배열되어 하나의 2단 폭기노즐(51)을 구성하게 되고, 이러한 2단 폭기노즐(51) 다수개가 2단 폭기노즐관(52)에 의해 연결되어 2단 폭기노즐군(50)을 형성하게 된다. 여기서, 상기 2단 폭기노즐군(50)은 좌측 폭기노즐(51a)과 우측 폭기노즐(51b)이 순차적으로 번갈아가며 설치된 구조로서 좌측 폭기노즐(51a)은 좌측 폭기노즐관(52a)에 의해 서로 연결되고, 우측 폭기노즐(51b)은 우측 폭기노즐관(52b)에 의해 서로 연결되어 있다. 여기서 좌측 폭기노즐관(52a)과 우측 폭기노즐관(52b)을 통합하여 2단 폭기노즐관(52)이라 칭하였다.In the two-stage aeration nozzle group 50, four nozzles having equal intervals are circularly arranged to constitute one two-stage aeration nozzle 51, and a plurality of two-stage aeration nozzles 51 are two-stage aeration nozzles. It is connected by the pipe 52 to form a two-stage aeration nozzle group (50). Here, the two-stage aeration nozzle group 50 is a structure in which the left aeration nozzle 51a and the right aeration nozzle 51b are alternately installed, and the left aeration nozzle 51a is connected to each other by the left aeration nozzle pipe 52a. The right aeration nozzles 51b are connected to each other by a right aeration nozzle pipe 52b. Here, the left aeration nozzle tube 52a and the right aeration nozzle tube 52b were collectively referred to as a two-stage aeration nozzle tube 52.

상기 3단 폭기노즐군(60)은 반응조(11)의 아래쪽을 향하는 다수의 3단 폭기노즐(61)이 3단 폭기노즐관(62)에 의해 연결되어 구성되었다.The three-stage aeration nozzle group 60 is composed of a plurality of three-stage aeration nozzles 61 facing the bottom of the reaction tank 11 is connected by a three-stage aeration nozzle pipe (62).

또한, 상기 1단 폭기노즐관(42)과 2단 폭기노즐관(52)의 좌·우측 폭기노즐관(52a,52b) 및 3단 폭기노즐관(62)은 공기 공급관(70,71,72,73)에 의해 개별적으로 송풍기(20)에 연결되어 공기를 공급받게 되고, 각각의 공기 공급관에는 제어부(90)의 신호에 의해 공기의 흐름을 개폐하는 전자변(92)이 설치되어 있다.In addition, the left and right aeration nozzle pipes 52a, 52b and the three-stage aeration nozzle pipes 62 of the one-stage aeration nozzle pipe 42 and the two-stage aeration nozzle pipe 52 are air supply pipes 70, 71, 72. 73 is individually connected to the blower 20 to receive air, and each air supply pipe is provided with an electromagnetic valve 92 that opens and closes the flow of air in response to a signal from the controller 90.

상기 접촉여과조(30)는 폐각류, 나무껍질, 초벌구이황토관을 혼합한 접촉재(31)가 그물망(32)에 의해 둘러싸여져 반응조(11)의 하부에 형성된 여재 받침대(33)에 의해 고정되어 있다. 상기 폐각류(Ca성분)와 나무껍질 및 초벌구이황토관은 미생물의 영양 공급원으로 자연에서 구하기 용이하고 경제적인 것으로 유기물의 공급을 원활히 하여 탈질과 탈인을 유도하는 균의 황성한 성장조건을 형상함으로써 탈질 및 탈인의 처리효율을 높이게 된다.The contact filtration tank 30 is a contact material 31 is mixed with waste shellfish, bark, and the first roasted ocher pipe is surrounded by a net 32 is fixed by the filter media base 33 formed in the lower portion of the reaction tank 11 have. The waste shellfish (Ca) and bark and roasted ocher pipes are easy to obtain in nature as a nutrient source of microorganisms and economical as they form a decent growth condition of bacteria that induce denitrification and dephosphorization by smoothly supplying organic materials. And to increase the treatment efficiency of dephosphorization.

상기 검출센서부(91)는 반응조(11) 내의 용존산소농도(DO), 수소이온농도(pH), 산화환원전위(ORP),수위계(WLG), 온도를 검출할 수 있도록 각각의 값을 센싱하는 다수의 센서로 구성되어 있다.The detection sensor unit 91 senses each value to detect dissolved oxygen concentration (DO), hydrogen ion concentration (pH), redox potential (ORP), water level meter (WLG), temperature in the reaction tank (11). It consists of a number of sensors.

상기 부표식 에어펌프(80)는 도 4와 같이 외부가 아크릴 판재(83)로 이루어지고 내부가 스치로폼(83)으로 이루어진 몸체(82)가 반응조(11) 내에 수직하게 설치된 다수의 가이드 파이프(81)에 의해 지지되고, 이 몸체(82)에 처리수 배출관(85)이 고정되며, 이 처리수 배출관(85)에 플랙시블하게 변형가능한 배출용 호스(86)가 설치되어 처리수를 소독/방류조(12)로 배출할 수 있도록 구성되는 한편, 상기 처리수 배출관(85)에 고압공기 인입호스(87)가 연결되어 반응조(11)내의 처리수를 소독/방류조(12)로 배출토록 하는 압력을 형성하게 된다.As shown in FIG. 4, the buoy-type air pump 80 includes a plurality of guide pipes 81 having an outer body made of an acrylic plate 83 and an inner body 82 made of a styrofoam 83 installed vertically in the reactor 11. And a treatment water discharge pipe 85 is fixed to the body 82, and a discharge hose 86 flexiblely deformable is installed in the treatment water discharge pipe 85 to disinfect / discharge the treated water. While being configured to discharge to the tank 12, the high-pressure air inlet hose 87 is connected to the treated water discharge pipe 85 to discharge the treated water in the reaction tank 11 to the disinfection / discharge tank 12. Pressure is created.

한편, 상기 고압공기 인입호스(87)에는 플랙시블하게 변경가능한 연결호스(88)가 연결되어 있고, 이 연결호스(88)는 송풍기(20)와 연결되어 있는 공기 공급관(74)에 연결되어 있으며, 이 공기 공급관상(74)에 전자변(92)이 설치되어 제어부(90)에 신호에 따라 공기흐름을 개폐할 수 있도록 구성되어 있다.On the other hand, the high-pressure air inlet hose 87 is connected to the flexible connection hose 88 is connected, the connection hose 88 is connected to the air supply pipe 74 is connected to the blower 20 In addition, an electromagnetic valve 92 is provided on the air supply pipe 74, and the control unit 90 is configured to open and close the air flow according to a signal.

상기 교반용 수중펌프(22)는 접촉여과조(30)의 상부에 위치토록 설치되어 혐기반응시 접촉여과조(30)의 상단에서 반응조(11)의 상단으로 와류를 형성시켜 슬러지를 교반하도록 구성되어 있다. 여기서 상기 교반용 수중펌프는 전기구동펌프, 또는 슬러지의 교반을 위한 수중회전체 및 기타 교반장치로 구성될 수 있다.The stirring submersible pump 22 is installed to be positioned above the contact filtration tank 30 to form a vortex from the upper end of the contact filtration tank 30 to the upper end of the reaction tank 11 during the anaerobic reaction to agitate the sludge. . Here, the agitated submersible pump may be composed of an electric drive pump, or a submerged rotating body and other agitator for agitation of the sludge.

상기 슬러지이송펌프(23)는 반응조(11)의 하단부에 설치되어 하수처리공정 후 반응조(11) 내에 필요 이상으로 많은 양의 슬러지가 잔존할 경우, 슬러지배출관을 통해 잉여슬러지를 슬러지처리조(16)로 배출하도록 구성되어 있다.The sludge conveying pump 23 is installed at the lower end of the reaction tank 11, when a large amount of sludge remains in the reaction tank 11 after the sewage treatment process, excess sludge sludge treatment tank 16 through the sludge discharge pipe. Configured to discharge).

상기 제어부(90)는 검출센서부(91)에 의해 센싱된 각종 데이터를 마이크로프로세스 에서 조합하여 현재 반응조(11)의 하수의 처리상태에 따라 PLC 제어장치를 통해 펌프(21,22,80), 송풍기(20), 전자변(92)등을 자동으로 제어하도록 구성되어 있다.The control unit 90 combines the various data sensed by the detection sensor unit 91 in a microprocess to pump (21, 22, 80), through the PLC control device in accordance with the current processing state of the sewage of the reactor (11), It is comprised so that the blower 20, the electromagnetic valve 92, etc. may be automatically controlled.

도면중 미설명부호 2는 점검맨홀이다.Reference numeral 2 in the drawings is a check manhole.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용에 대한 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and operation of the present invention configured as described above are as follows.

반응조(11)의 혐기상태에서 정량이송펌프(21)에 의해 원수가 반응조(11)내로 일정량씩 유입되면, 반응조내에 반응조와 구분되면서 혐기상태를 유지하는 접촉여과조(30)에 의해 유입된 원수는 호기 반응으로 생성된 반응조내의 질산염과의 접촉이 제한됨과 동시에 접촉여과조(30)에 구비된 폐각류, 나무껍질, 초벌구이황토관등의 접촉재(31)부터 유기물의 공급을 원활히 하여 탈질과 탈인을 유도하는 균의 왕성한 성장조건을 형성하게 된다. When the raw water is introduced into the reactor 11 by a fixed quantity transfer pump 21 in the anaerobic state of the reactor 11, the raw water introduced by the contact filtration tank 30 maintaining the anaerobic state while being separated from the reactor in the reactor is Contact with the nitrate in the reaction tank produced by the aerobic reaction is limited, and at the same time, the organic material is smoothly supplied from the contact materials 31 such as waste shells, bark, and primitive roasted ocher pipes provided in the contact filtration tank 30 to induce denitrification and dephosphorization. It forms a strong growth condition of the bacteria.

즉, 유입 원수중의 인화합물(Acetate, Acetic Acid 이온 상태로 존재)은 혐기상태의 슬러지 적층(14) 및 접촉여과조(30)의 접촉재를 거치면서 충분한 탄소원(영양분)을 확보한 인축적 미생물(PAOs, Phosphate accumulating organisms, PAOs의 주된 우점종은 Acinetobacter)의 세포내로 확산 이동되면서, 세포내 인산이온의 중합체(Poly-P, Poly-phosphate)가 혐기상태에서 분해되면서 발생된 에너지(ATP)를 이용하여 아세틸조효소(AcCoA, Acetyl-CoA)로 변화되고, AcCoA가 TCA(Tricarboxylic Acid) Cycle을 거쳐 PHB(Poly-β- hydroxybutyrate)상태로 저장되면서 활발히 인산이온(P-)을 방출한다. 한편, 반응조 내에 질산염의 농도가 높으면 산소(O2)가 없는 무산소 상태에서 Poly-P와 PHB를 저장하고 있는 인축적 미생물 중의 일부(Denitrifying PAOs)가 NO3를 최종 전자수용체로 사용하며 PHB를 소비하면서 인 방출이 아닌 인 섭취현상을 재현하여 인 방출량을 현저하게 감소시키게 되나, 본 발명은 상술한 것과 같이 접촉여과조(30)를 반응조 저면에 설치함으로서 반응조(11)내의 질산화 과정에서 생성된 질산염을 차단하며, 접촉여과조 하부에는 양호한 상태의 혐기 공간을 반응시간 내내 유지할 수 있다. 유입 원수와 질산염의 접촉이 차단됨에 따라 인축적 미생물에 의한 인 방출량을 증가시키게 된다. 또한, 유입된 원수가 반응조(11)의 하부 슬러지 적층(14)을 거치게 되므로 활성오니의 풍부한 유기물을 공급받아 인축적 미생물의 활동을 활성화시켜 탈인 효율을 증대시키게 된다.That is, phosphorus compounds (in Acetate, Acetic Acid ions) in the incoming raw water are accumulated microorganisms having sufficient carbon sources (nutrients) while passing through the contact materials of the anaerobic sludge stack 14 and the contact filtration tank 30. The main dominant species of PAOs (PAOs, Phosphate accumulating organisms, PAOs) are diffused and transferred into the cells of Acinetobacter, utilizing the energy (ATP) generated by the decomposition of intracellular phosphate polymers (Poly-P, Poly-phosphate) in anaerobic conditions. It is changed into acetyl coenzyme (AcCoA, Acetyl-CoA), and AcCoA is actively stored in PHB (Poly-β-hydroxybutyrate) state through TCA (Tricarboxylic Acid) Cycle and actively releases phosphate ion (P-). On the other hand, if the concentration of nitrate in the reactor is high, some of the denitrifying PAOs that store Poly-P and PHB in the absence of oxygen (O2) use NO3 as the final electron acceptor and consume the PHB. By reducing the phosphorus release by reproducing the phosphorus intake phenomenon rather than release, the present invention blocks the nitrate generated during the nitrification process in the reaction tank 11 by installing the contact filtration tank 30 on the bottom of the reactor as described above In the lower part of the contact filtration tank, a good anaerobic space can be maintained throughout the reaction time. Blocking contact of incoming raw water with nitrates increases the phosphorus release by condensed microorganisms. In addition, since the introduced raw water passes through the lower sludge stack 14 of the reaction tank 11, the rich sludge is supplied to the activated sludge to increase the dephosphorization efficiency by activating the activity of the condensed microorganisms.

상기와 같은 과정을 거쳐 접촉여과조(30)의 상부로 부상한 원수는 폭기노즐군의 간헐적인 폭기에 의해 호기반응과 혐기반응을 반복하게 되면서 질소와 인을 제거하게 된다. 이때 반응조(11)내의 반응시간을 효과적으로 제어하기 위해 삼단폭기장치, 즉 1,2,3단 폭기노즐군(40,50,60)이 설치되어 있다.Raw water floated to the upper portion of the contact filtration tank 30 through the above process is to remove nitrogen and phosphorus by repeating the aerobic reaction and anaerobic reaction by the intermittent aeration of the aeration nozzle group. At this time, in order to effectively control the reaction time in the reaction tank 11, a three-stage aeration apparatus, that is, a group of 1,2,3 stage aeration nozzles (40, 50, 60) is installed.

일반적으로 호기성 대사에 있어서 산소는 동화작용을 위한 전자수용체로서 주로 작용하고 미생물의 신진대사가 산소의 요구 속도를 결정한다. Fick의 확산법칙에 의해 폭기중의 용존산소농도 변화율은 접촉계면의 면적(A)와 산소부족분(C_S-C,C_S는 액체중의 기체의 포화농도, C는 액체중의 기체농도)에 비례하고 액막의 두께에 반비례한다. 이러한 산소전달에 영향을 미치는 인자는 산소의 포화정도, 온도, 폐수의 특성, 난류정도 등이며, Mancy와 Okun이 전개한 폭기중의 난류에 관한 이론을 적용하면 난류의 정도에 따라 액체중의 확산에 대한 저항을 감소시키므로 막저항이 확산속도를 제어하게 되고, 난류도가 커지면 막이 파괴됨으로서 산소의 전달속도를 증가시켜 전체적으로 반응시간을 단축시키게 된다.In general, in aerobic metabolism, oxygen mainly acts as an electron acceptor for assimilation, and the metabolism of microorganisms determines the required rate of oxygen. According to Fick's law of diffusion, the rate of change of dissolved oxygen concentration in aeration is based on the area (A) of the contact interface and the oxygen deficiency (C _S -C, C _S is the saturation concentration of the gas in the liquid, C is the gas concentration in the liquid) Proportional and inversely proportional to the thickness of the liquid film. Factors affecting this oxygen transfer are oxygen saturation, temperature, characteristics of waste water, and turbulence. The theory of turbulence in aeration developed by Mancy and Okun is applied to the diffusion in liquid according to the degree of turbulence. As the resistance to decreases, the membrane resistance controls the diffusion rate, and when the turbulence increases, the membrane is destroyed, thereby increasing the delivery rate of oxygen, thereby shortening the reaction time as a whole.

본 발명에서는 상기 산소전달속도를 현저하게 향상시키기 위해 반응조(11)의 중간에 설치된 2단 폭기노즐군(50)의 좌측 폭기노즐(51a)과 우측 폭기노즐(51b) 그리고 3단 폭기노즐군(60)을 서로 교번으로 랜덤하게 동작시킴으로서 반응조(11)내에 볼텍스를 형성시켜 별도의 교반기 없이 반응조(11)내의 균일한 농도와 기액 경계막에서의 산소의 전달률을 현저하게 향상시키게 된다. 또한, 상기 1단 폭기노즐군(40)은 간헐적으로 산소를 공급하여 침전 슬러지를 부상시키고, 슬러지 자기산화과정을 거치게 하여 슬러지에 포함된 유기물 종류의 탄수화물은 당류나 유기산으로, 단백질은 아미노산으로, 지방은 지방산이나 그리세린으로 분해하여 다시 작은 분자로 분해되면서 슬러지의 볼륨(SVI)을 적극적으로 줄여 주게 된다. 또한 연속적으로 반복되는 이와 같은 공정은 슬러지의 세포 일부를 자기산화하여 감량화하고, 고도처리에 이용되는 미생물의 탄소원과 유기물로 공급하게 된다. 사용되고 남은 잉여슬러지(인함유)는 슬러지 이송펌프(23)를 작동하여 간헐적으로 슬러지처리조(16)로 이송되어 최종처리하게 되며, 이와 같은 잉여슬러지의 처리는 반응사이클마다 하는 것이 아닌 필요에 따라 월3~5회로 수행하게 된다.In the present invention, the left aeration nozzle 51a, the right aeration nozzle 51b, and the three-stage aeration nozzle group of the two-stage aeration nozzle group 50 installed in the middle of the reactor 11 in order to significantly improve the oxygen transfer rate. By alternately randomly operating 60), the vortex is formed in the reaction tank 11, thereby remarkably improving the uniform concentration in the reaction tank 11 and the oxygen transfer rate in the gas-liquid boundary membrane without a separate stirrer. In addition, the one-stage aeration nozzle group 40 is intermittently supplying oxygen to float sedimentation sludge, and undergoes sludge self-oxidation process, carbohydrates of the organic species contained in the sludge is a saccharide or an organic acid, protein is an amino acid, Fats are broken down into fatty acids or glycerin and then broken down into smaller molecules, which actively reduces the volume of sludge (SVI). In addition, this process, which is repeated continuously, reduces the amount of the sludge cells by self-oxidizing and supplies them to the carbon source and organic matter of the microorganisms used for advanced processing. Used and remaining sludge (phosphorus) is operated by the sludge conveying pump 23 to be intermittently transferred to the sludge treatment tank 16 for the final treatment, the treatment of such excess sludge as needed, not per reaction cycle. 3 ~ 5 times a month.

상기 협기반응과 호기반응을 반복함에 있어, 혐기와 호기의 반복시간을 가능한 짧게 하고 반복 횟수를 늘려 미생물의 스트레스(Stress)증가로 인한 인의 과잉섭취를 유도하여 세포합성이 높아지도록 함으로써 인의 제거효율을 증대시키게 된다. 수리학적 체류시간(4~6hr)은 가능한 짧게 유지하고, 한주기 내에서 반복적으로 나타나는 혐기반응과 호기반응의 시간배분에서 혐기반응 시간을 2배 정도 길게 하며, 호기성 반응에서 혐기성 반응으로 전환될 때 반응조(11) 내의 용존산도농도가 높으면 전환 시간대가 길어져 혐기반응 시간이 그 만큼 줄어드는 결과가 발생함으로 반응조(11)의 호기반응 시에 용존산소농도가 적정범위(1~2mg/ℓ)를 초과하지 않도록 검출센서부(91)에 의해 검출되어 제어부(90)로 전달된 용존산소농도에 기초하여 송풍기(20) 및 전자변(92)을 제어하는 피드백(Feed Back) 콘트롤을 수행하게 된다.In repeating the anaerobic and aerobic reactions, the repetition time of anaerobic and aerobic cycles is made as short as possible and the number of repetitions is increased to induce excessive intake of phosphorus due to stress of microorganisms to increase cell synthesis, thereby increasing phosphorus removal efficiency. Increased. Hydraulic retention time (4 ~ 6hr) should be kept as short as possible, and the anaerobic and aerobic reactions will be doubled in the time distribution of the anaerobic and aerobic reactions that occur repeatedly within one cycle. When the dissolved acidity concentration in the reactor 11 is high, the conversion time is long, and the anaerobic reaction time is reduced by that amount. Thus, the dissolved oxygen concentration does not exceed the proper range (1 to 2 mg / l) during the aerobic reaction of the reactor 11. In order to control the blower 20 and the electronic valve 92 based on the dissolved oxygen concentration detected by the detection sensor unit 91 and transmitted to the controller 90, feedback control may be performed.

상기 혐기반응시에는 교반용 수중펌프(22)를 작동하여 슬러지가 침전되지 않고 원활하게 현탁 및 유동할 있도록 접촉여과조(30)의 상단에서 반응조(11)의 상단으로 와류를 형성시켜 슬러지를 교반하게 된다.During the anaerobic reaction, the agitated submersible pump 22 is operated to form a vortex from the upper end of the contact filtration tank 30 to the upper end of the reaction tank 11 so that the sludge does not settle and flows smoothly to stir the sludge. do.

상기 호기반응과 혐기반응에 의한 질소와 인의 제거에 따른 반응을 설명하면,If the reaction according to the removal of nitrogen and phosphorus by the aerobic reaction and anaerobic reaction,

상기 호기 반응 시간에 반응조(11)내에서 호기성 미생물에 의해 유기물이 활발히 분해되어 에너지를 얻고 세포합성을 하여, 오폐수내의 유기물은 미생물의 새로운 세포(C₅H₇O₂N), CO₂ 등으로 전환되어 제거된다. 이때 1kg의 C₅H₇O₂N을 합성하기 위해서는 0.12kg의 질소와 0.025kg의 인이 소비된다. 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다.At the aerobic reaction time, the organic matter is actively decomposed by the aerobic microorganism in the reaction tank 11 to obtain energy and cell synthesis, and the organic matter in the waste water is transferred to new cells (C ₅ H ₇ O ₂ N), CO _2, etc. of the microorganism. Converted and removed. At this time, 0.12kg of nitrogen and 0.025kg of phosphorus are consumed to synthesize 1kg of C ₅ H ₇ O ₂ N. This is expressed as follows.

CHON(유기물) + O₂ + 영양소 → C₅H₇O₂N + CO₂ + NH₃ + 기타 생성물CHON + O ₂ + Nutrients → C ₅ H ₇ O ₂ N + CO ₂ + NH ₃ + Other products

상기 호기반응 시간에 반응조(11)내에서 질산화 반응이 활발히 일어난다. 오폐수 속의 유기질소(Organic Nitrogen) 및 암모니아성 질소(NH₃-N)가 질산화 미생물[니트로소모나스(Nitrosomonas)와 니트로백터(Nitrobacter)등, 호기성 독립 영양 미생물(Aerobic Autotrophic Bacteria)]의 분해 작용에 의해 NH₃-N 로 전환된다. NH₃-N은 이를 산화시키는 미생물에 의해 아질산성 질소(NO₂-N)를 거쳐 질산성 질소(NO₃-N)로 된다. 이러한 미생물은 산소로 암모니아를 산화시키며 생장한다. 수중에서 암모니아 이온(NH₄ ⁺) 형태로 존재하는 암모니아의 질산화 과정을 식으로 나타내면 다음과 같다.At the aerobic reaction time, nitrification occurs actively in the reaction tank 11. Organic Nitrogen and Ammonia Nitrogen (NH ₃ -N) in Sewage Water Decompose Nitrogen Microorganisms (Aerobic Autotrophic Bacteria) such as Nitrosomonas and Nitrobacter To NH ₃ -N. NH ₃ -N is converted to nitrate nitrogen (NO ₃ -N) via nitrite nitrogen (NO ₂ -N) by a microorganism oxidizing it. These microorganisms grow by oxidizing ammonia with oxygen. The nitrification of ammonia in water in the form of ammonia ions (NH ₄ ⁺ ) is as follows.

22NH₄ ⁺ + 37O₂ + 4CO₂ + HCO₃- → C₅H ₇O₂N + 21NO₃ ^- + 20H₂O + 42H⁺ _{^{_{22NH 4 + + 37O 2 + 4CO}}} 2 + HCO 3 - → C 5 H 7 O 2 N + 21NO 3 - + 20H 2 O + 42H +

상기 호기반응 시간에 반응조(11)내에서 인 제거 미생물(PAOs, phosphate accumulating organisms)는 호기성 상태에서 세포내에 저장된 PHB를 산소로 분해하면서 인산이온(orthophosphate)을 외부로부터 섭취하여 Poly-phosphate 형태로 세포내에 저장된다. 이러한 합성과정에 필요한 에너지원(ATP)를 계속 공급하기 위하여 외부로 부터 PAOs(PAOs의 주된 우점종은 Acinetobacter)에 의한 인 섭취량이 증가하게 되는데, 이러한 인 섭취량이 높은 미생물을 슬러지로 제거함으로서 인은 최종적으로 제거된다.In the aerobic reaction time, phosphorus-removing microorganisms (PAOs, phosphate accumulating organisms) in the reaction tank 11 ingest the phosphate ion (orthophosphate) from the outside while decomposing PHB stored in the cell into oxygen in an aerobic state, and then in the cell in poly-phosphate form. Stored within. In order to continue supplying the energy source (ATP) necessary for this synthesis process, the phosphorus intake by PAOs (the main predominant species of PAOs is Acinetobacter) increases from the outside. Is removed.

호기반응시간대를 거친 처리수는 혐기반응시간대로 이동된다. 혐기성 미생물에 의한 유기물 분해 과정은 크게 2단계로 나눌 수 있다. 첫번째 단계에서는 유기산 생성균에 의해 유기물이 초산(CH₃COOH)이나 로피온산(CH₃CH₂COOH)과 같은 유기산으로 전환되며 단백질의 경우에는 분해되는 과정에서 유기산 이외에 암모니아(NH₃)가 생성된다. 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 생성된 유기산이 메탄 생성균에 의해 최종 산물인 메탄과 이산화탄소로 전환된다. 유기산 생성균의 증식 속도는 빠른 반면에 메탄 생성균의 증식 속도는 느리기 때문에 혐기성 방법에 의한 폐수처리 효율은 유기산 생성균보다는 메탄 생성균의 역활에 의해 좌우된다. 메탄생성균에 의한 유기물은 C₅H₇O₂N, CH₄, CO₂ 등으로 전환된다. 분해과정을 식으로 나타내면 다음과 같다.Treated water after the aerobic reaction time zone is moved to the anaerobic reaction time. The decomposition of organic matter by anaerobic microorganisms can be divided into two stages. The first organic material by the acid producing bacteria in the step of acetic acid (CH ₃ COOH), or as will be converted into an organic acid such as propionic acid (CH ₃ CH ₂ COOH) is ammonia (NH ₃₎ is generated in addition to the organic acid in the course of decomposition in the case of a protein . In the second stage, the organic acid produced in the first stage is converted by the methane producing bacteria into the final products methane and carbon dioxide. Since the growth rate of organic acid producing bacteria is fast while the growth rate of methane producing bacteria is slow, the efficiency of wastewater treatment by anaerobic method is dependent on the role of methane producing bacteria rather than organic acid producing bacteria. Organic matter by methanogenic bacteria is converted to C ₅ H ₇ O ₂ N, CH ₄ , CO ₂ and the like. The decomposition process is expressed as follows.

CHON(유기물) + H₂O + 영양소 → C₅H₇O₂N + CH₄ + CO₂ + NH₃ + HCO₃ + 기타 생성물CHON + Organic ₂ + H ₂ O + Nutrients → C ₅ H ₇ O ₂ N + CH ₄ + CO ₂ + NH ₃ + HCO ₃ + Other products

상기 혐기 반응 시간에 질산화 작용에 의해 생성된 NO₃-N은 다시 이를 환원시키는 미생물에 의해 무해한 질소가스(N₂)로 환원되어 대기 중으로 방출된다. 탈질 미생물은 전술한 질산화 반응의 경우와는 달리 임의성 종속영양 미생물(facultative heterotrophic bacteria)이다. 용존산소가 충분한 경우에는 호기성 독립영양 미생물(질산화 미생물, 아질산화 미생물 등)이 산소를 전자수용체(electron acceptor)로 에너지를 얻는 활동이 우세해지는 반면, 산소와 질산염을 영양원으로 에너지를 얻는 상기 탈질 미생물의 활동이 억제되므로 탈질작용을 활성화시키기 위해서는 산소공급이 없는 무산소(anoxic) 환경과 충분한 유기물의 공급이 절대적으로 필요하다. 대표적인 탈질 미생물로는 마이크로코쿠스(Micrococcus), 슈도모나스(Pseudomonas), 아코모박터(Archomobacter) 및 바실러스(Bacillus) 등이 있다. 탈질화 반응식의 예는 다음과 같다.NO ₃ -N produced by nitrification at the anaerobic reaction time is reduced to harmless nitrogen gas (N ₂ ) and released into the atmosphere by a microorganism which reduces it again. Denitrifying microorganisms are facultative heterotrophic bacteria unlike the nitrification reactions described above. When there is sufficient dissolved oxygen, the aerobic autotrophic microorganisms (nitrification microorganisms, nitrite microorganisms, etc.) are predominantly active in obtaining oxygen as an electron acceptor, whereas the denitrifying microorganisms in which oxygen and nitrates are energized as nutrient sources. In order to activate the denitrification, an anoxic environment without oxygen supply and sufficient organic matter are absolutely necessary. Representative denitrifying microorganisms include Micrococcus, Pseudomonas, Archomobacter and Bacillus. An example of a denitrification scheme is as follows.

NO₃ ^- + 1.08CH₃OH + H⁺ → 0.065C₅H₇O ₂N + 0.47N₂ + 0.76C0₂ + 2.44H₂O _{^{_{NO 3 - + 1.08CH 3 OH +}}} H + → 0.065C 5 H 7 O 2 N + 0.47N 2 + 0.76C0 2 + 2.44H 2 O

상기와 같은 혐기/호기/혐기/호기를 반복함으로써 하수내 질소와 인을 제거하게 되며, 이후 3단 폭기노즐군(60)만을 동작시켜 반응조(11)내를 정류 상태로 만들어 슬러지가 쉽게 침전되도록 하게 된다.By repeating anaerobic / aerobic / aerobic / aerobic as described above, nitrogen and phosphorus in the sewage are removed, and only three stages of aeration nozzle group 60 are operated to make the inside of the reaction tank 11 rectified so that sludge is easily precipitated. Done.

이와 같이 슬러지가 침전되면, 부표식 에어펌프(80)에 의해 처리수를 소독/방류조(12)로 배출하게 되며, 이때 부표식 에어펌프(80)는 침전된 슬러지의 흔들림이 없도록 반응조(11)의 수위에 따라 하강하며 처리수를 배출함으로써 작업공정을 완료하게 된다.When the sludge is precipitated as described above, the treated water is discharged to the disinfection / discharge tank 12 by the buoy air pump 80, and the buoy air pump 80 is free of the reaction tank 11 so that there is no shaking of the precipitated sludge. Descends according to the water level and completes the work process by discharging the treated water.

상술한 바와 같이 본 발명은 반응조의 하단부에 접촉여과조가 설치되어 질소와 인의 동시처리효율을 향상시킬 수 있고, 삼단폭기로 반응조내에 심한 난류(볼텍스)를 형성하여 산소반응시간을 줄일 수 있으므로 전체적인 사이클타임 및 체류시간을 대폭적으로 줄일 수 있으며, 슬러지 벌킹에 의한 부유물질 대책이 필요없는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the contact filtration tank is installed at the lower end of the reaction tank to improve the efficiency of simultaneous treatment of nitrogen and phosphorus, and the three cycles of the aeration can reduce the oxygen reaction time by forming severe turbulence (Vortex) in the reaction tank. The time and residence time can be greatly reduced, and there is no need for countermeasures for suspended solids by sludge bulking.

또한, 반응조내 자동운전으로 운전상태를 항상 파악할 수 있고, 유지관리가 용이하며 미생물 공급 등이 불필요한 효과가 있다.In addition, it is possible to always know the operating state by the automatic operation in the reaction vessel, easy maintenance and there is no unnecessary effect such as microbial supply.

또한, 기존 SBR공법에 비해 기계설비 및 처리기능에 따른 부가 설비가 대폭 축소되어 유지관리가 용이하고, 에너지 절약문제에 있어서도 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. In addition, compared to the existing SBR method, the additional facilities according to the mechanical equipment and processing functions are greatly reduced and easy to maintain, there is an effect that can reduce the cost in the energy saving problem.

도 1 은 본 발명의 구성을 나타낸 구성도1 is a block diagram showing the configuration of the present invention

도 2 는 본 발명에 따른 반응조의 구성을 나타낸 구성도2 is a block diagram showing the configuration of a reaction tank according to the present invention

도 3 은 본 발명에 따른 삼단폭기구조를 나타낸 구성도3 is a configuration diagram showing a three-stage aeration structure according to the present invention

도 4 는 본 발명에 따른 부표식 에어펌프의 구성을 나타낸 구성도Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a buoy air pump according to the present invention

도 5 는 본 발명에 따른 하수처리단계를 나타낸 공정도5 is a process chart showing the sewage treatment step according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 하우징 (2) : 점검맨홀(1): housing (2): inspection manhole

(10) : 유량조정조 (11) : 반응조(10): flow rate adjusting tank (11): reactor

(12) : 소독/방류조 (13) : 격벽(12) disinfection / discharge tank (13): bulkhead

(14) : 슬러지 적층 (15) : 원수 공급관14: sludge lamination 15: raw water supply pipe

(16) : 슬러지 처리조 (20) : 송풍기(16): sludge treatment tank 20: blower

(21) : 정량이송펌프 (22) : 교반용 수중펌프(21): metering pump (22): water pump for stirring

(23) : 슬러지이송펌프 (30) : 접촉여과조(23): sludge transfer pump (30): contact filtration tank

(31) : 접촉재 (32) : 그물망(31): contact material (32): mesh

(33) : 여재 받침대 (40) : 1단 폭기노즐군(33): Media support base 40: One-stage aeration nozzle group

(41) : 1단 폭기노즐 (42) : 1단 폭기노즐관(41): single stage aeration nozzle (42): single stage aeration nozzle

(50) : 2단 폭기노즐군 (51) : 2단 폭기노즐(50): two-stage aeration nozzle group (51): two-stage aeration nozzle

(51a) : 좌측 폭기노즐 (51b) : 우측 폭기노즐(51a): left aeration nozzle (51b): right aeration nozzle

(52) : 2단 폭기노즐관 (52a) : 좌측 폭기노즐관(52): 2-stage aeration nozzle pipe (52a): Left aeration nozzle pipe

(52b) : 우측 폭기노즐관 (60) : 3단 폭기노즐군(52b): Right aeration nozzle tube (60): 3 stage aeration nozzle group

(61) : 3단 폭기노즐 (62) : 3단 폭기노즐관(61): three-stage aeration nozzle (62): three-stage aeration nozzle

(70)(71)(72)(73)(74) : 공기 공급관(70) (71) (72) (73) (74): Air supply pipe

(80) : 부표식 에어펌프 (81) : 가이드 파이프(80): buoyant air pump 81: guide pipe

(82) : 몸체 (83) : 아크릴판재(82): body 83: acrylic plate

(84) : 스츠로폼 (85) : 처리수 배출관(84): Styrofoam (85): Treated water discharge pipe

(86) : 배출용 호스 (87) : 고압공기 인입호스(86): Discharge hose (87): High pressure air inlet hose

(88) : 연결호스 (90) : 제어부(88): connection hose (90): control unit

(91) : 검출센서부 (92) : 전자변(Solenoid Valve)(91): detection sensor unit (92): solenoid valve

Claims

A flow rate adjusting tank (10), a reaction tank (11), a disinfection / discharge tank (12), a sludge treatment tank (16) and a housing (1) partitioned inside, and installed in the flow rate adjusting tank (10). 10 and a filtration tank 21 for supplying raw water stored in the raw water to the lower part of the reaction tank 11 through the raw water supply pipe 15, and a contact filtration tank installed to form a predetermined space from the bottom of the reaction tank 11 ( 30), a first stage aeration nozzle group 40 installed between the contact filtration tank 30 and the bottom of the reaction tank 11, and located in the upper portion of the contact filtration tank 30, the central portion of the reaction tank (11) A two-stage aeration nozzle group 50 installed to be positioned, a three-stage aeration nozzle group 60 positioned above the two-stage aeration nozzle group 50 and installed at an upper portion of the reaction tank 11, and 1, A blower 20 for supplying air to the two, three stage aeration nozzle group (40, 50, 60), and the blower 20 and the 1,2, three stage aeration nozzle group (40, 50, 60) for connecting air The high pressure air supplied from the blower 20 ascending and descending along the electromagnetic valve 92 provided on the air supply pipes 70, 71, 72, and 73 and the plurality of guide pipes 81 installed vertically in the reactor 11. And a buoyant air pump 80 for discharging the treated water to the disinfection / discharge tank 12 using the water, a submersible pump 22 for stirring the sludge at a predetermined position in the reactor 11, and Sludge transfer pump 23 for intermittently passing the sludge under the contact filtration tank 30 to the sludge treatment tank 16, and the dissolved oxygen concentration (DO) in the reaction tank 11 is installed in the reaction tank (11) , A detection sensor unit 91 for detecting hydrogen ion concentration (pH), a redox potential (ORP), a water level meter (WLG), and a temperature, and an electronic valve 92 according to a detection signal generated by the detection sensor unit 91. ) And a vortex-reactive continuous ash, characterized in that consisting of a control unit 90 for controlling the pumps (21, 22, 80) and the blower (20) Type sewage treatment unit.

The method of claim 1,

The contact filtration tank 30 is a vortex-reaction type continuous batch sewage treatment device, characterized in that consisting of a mesh net 32 by mixing the waste shellfish, bark, and roasted yellow soil pipe.

The method according to claim 1 or 2,

The first stage aeration nozzle group 40 has a plurality of single stage aeration nozzles 41 facing the bottom surface of the reaction tank 11 is connected by a single stage aeration nozzle tube 42 to be deposited on the bottom of the reaction tank 11. The sludge float and the self-oxidation of the sludge is installed so that the two-stage aeration nozzle group 50 is a plurality of two-stage aeration nozzles 51 are arranged in a circular arrangement so that the four nozzles have an equal interval to each other two-stage aeration The three-stage aeration nozzle group 60 is connected to the nozzle tube 52, and a plurality of three-stage aeration nozzles 61 facing the bottom surface of the reactor 11 is connected to the three-stage aeration nozzle tube 62. On the other hand, the left aeration nozzle 51a and the right aeration nozzle 51b of the three-stage aeration nozzle group 61 and the two-stage aeration nozzle group 50 are alternately operated in a random manner in the reaction tank 11. A vortex reactive continuous batch sewage treatment apparatus, characterized in that configured to form a vortex within.

Injecting the raw water stored in the flow control tank 10 to the lower portion of the anaerobic reaction tank 11 to sequentially discharge the phosphorus in the raw water while sequentially passing through the sludge stack 14 and the contact filtration tank (S1), After passing through the step (S1) and passing through the contact filtration tank 30, intermittently aerated through the two- and three-stage aeration nozzle group 60 to remove nitrogen and phosphorus by repeatedly causing anaerobic and aerobic reactions. Step (S2) and during the anaerobic reaction of the step (S2) to operate the water pump 22 for stirring to form a vortex from the top of the contact filtration tank 30 to the top of the reaction tank 11 to stir the sludge (S3) and intermittently aeration through the first stage aeration nozzle group 40 of the step (S2) or step (S3) to float the sludge and induce the self-oxidation process of the sludge (S4), and DO concentration in the reactor 11 during step S2 When the dissolved oxygen concentration in the reaction tank 11 is high by sensing, controlling the 1,2,3 stage aeration nozzle group 60 through the control unit 90 to reduce the aerobic reaction time (S5) and the step (S2). After performing a predetermined time to operate the three-stage aeration nozzle group 60 only to make the inside of the reaction tank 11 in a rectified state to induce sedimentation of the sludge (S6) and the treated sewage after the step (S6) To the disinfection / discharge tank 12 (S7), and if there is more sludge in the reaction tank after the step (S7) vortex, characterized in that consisting of the step of transferring the excess sludge to the sludge treatment tank (S8) Reaction type continuous batch sewage treatment method.

The method of claim 4, wherein

The step (S2) is a vortex in the reaction tank 11 while the left aeration nozzle 51a, the right aeration nozzle 51b and the three-stage aeration nozzle group 60 of the two-stage aeration nozzle group 50 alternately randomly operate. Vortex reactive continuous batch sewage treatment method characterized in that it forms a.