KR20160077233A - 폐수 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단 하나의 반응기 체적 내에서 무산소/혐기성 및 호기성 처리되기 위한 폐수 처리를 위한 반응기에 관한 것이다. 혐기성/무산소 반응 구역은 2개의 반응 구역들 사이에 유체역학 분리기로서 또한 작동하는 분리기에 의해, 호기성 반응 구역으로부터 분리된다. 반응기는 유출수가 부유 고형물의 더 낮은 비율을 갖는 것과, 비교 반응기보다 더 적은 슬러지를 생성하는 것을 가능하게 한다. 반응기는 종래의 반응기보다 더 에너지 효율적이다. 본 발명에 따른 여러 반응기는 입구 폐수가 모듈 방식으로 처리될 수 있도록 평행하게 배열될 수 있어서, 유닛의 유지 보수가 용이하게 되게 한다.

Description

폐수 처리 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR THE TREATMENT OF WASTE WATER}
본 발명은 대체로 두 개의 반응 구역으로 구성되는 단일 반응기 내에서 폐수를 처리하는 폐수 처리 방법에 관한 것이다. 반응기는 단일 반응기 체적 내에서 무산소/혐기성 및 호기성 양자의 방식으로 물을 처리하도록 구성된다. 본 발명에 따라서, 반응기는 산업 폐수, 도시 폐수, 농업 폐수 또는 기타 폐수를 처리하기에 특히 매우 적합하다. 공급수로부터 많은 비율의 부유 고형물을 제거하고, 반응기로부터의 처리된 유출물 내의 임의의 생물학적 물질을 가능한 많이 제거하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 반응기는 반응기로부터의 처리된 유출물 내의 부유 고형물을 감소시키고, 따라서, 물리적/화학적 침전 같은 유출물의 후처리의 필요성을 감소시키며, 반응기 세정 및 후처리 공정을 위한 물 소비를 감소시키고, 후처리를 위한 화학제의 사용을 크게 감소시키며, 반응기의 정비를 용이하게 한다. 물 및 화학제 사용의 감소는 특히 환경적 견지에서 유익하다. 본 발명에 따른 반응기는 또한 과잉 호기성 슬러지의 양을 감소시키고, 이에 따라, 종래의 슬러지 탈수, 종래의 슬러지 안정화기, 화학적 살균 또는 다른 후처리 기술 같은 슬러지 폐기물의 후처리에 대한 필요성을 감소시킨다. 또한, 신규한 혁신적인 반응기 디자인에 기인하여, 본 발명은 수처리를 위한 에너지 요구량을 감소시킬 수 있다.
생물학적 반응기 또는 바이오리액터는 처리 시스템내의 도시 폐수 및 산업 폐수 내의 생물학적으로 소비할 수 있는 유기물 또는 무기물 같은 오염물을 생물학적으로 분해(degrade)하기 위해 널리 사용되어 왔다. 통상적으로, i) 활성 슬러지 반응기 및 ii) 바이오필름 반응기와 같은 2 가지 유형의 생물학적 반응기가 상업적으로 사용된다. 활성 슬러지 및 바이오필름 반응기를 사용한 생물학적 폐수 처리 시스템을 위한 종래의 디자인은 유출물이 자연수(natural water) 저장조로 배출되기 이전에 반응기로부터 유출물 내의 소정의 부유 고형물을 제거하기 위해 슬러지 또는 입자 분리용 유닛을 필요로 한다. 입자 분리 유닛이 불필요하다면 폐수 처리 시스템을 위한 자본 비용과, 또한, 전기 소비 및 화학제 사용 같은 동작 비용은 감소될 것이다.
종래의 생물학적 폐수 처리 시스템의 주기적 정비는 추가적 비용과, 청정 유출물 생산성의 손실을 초래한다. 또한, 폐수 처리 시스템을 위한 활성 슬러지 및 바이오필름의 호기성 생물학적 반응기는 슬러지 폐기물을 위한 추가적 관리를 필요로 하며, 따라서, 슬러지 취급 시스템에 대한 추가적 비용을 유발한다. 배경 기술의 호기성 생물학적 반응기로부터의 과잉 슬러지는 적합하게 관리되고 적절히 폐기될 필요가 있다.
종래의 호기성 활성 슬러지 생물학적 반응기의 유출물 내의 높은 부유 고형물 농도, 유출물의 높은 점성 및 과도한 슬러지 관리는 운용상의 어려움을 초래하며, 전체 폐수 처리 시스템 및 청정수 생성 시스템의 과외의 자본 비용을 발생시킨다.
본 발명은 공급수 처리 시스템의 높은 부유 고형물 및 과도한 호기성 슬러지 생성으로부터 초래되는 문제점 중 적어도 일부를 해결하여 생물학적 공급수 처리 시스템의 동작 및 정비 비용을 크게 감소시키기 위해 안출된 것이다.
본 발명은 반응기 내의 부유 고형물을 제어하고, 호기성 소화로부터 생성된 과잉 호기성 슬러지의 양을 감소시키며, 부유 고형물의 농도가 비교적 낮은 유출물을 생성하도록 설계된 신규한 생물학적 반응기를 제공한다.
폐수의 조성은 폐수 생성 집단들 간에 변할 수 있으며, 수질, 용도 및 보호 활동(conservational practice), 문화 속성, 산업적 활동 및 현지에서 이행되는 산업적 처리의 종류에 의존한다. 원료 폐수를 수취자(recipient)에게 흘려보내는 것에 의해 유발되는 한가지 문제점은 생물학적 성장을 위한 인자를 제한하는 영양물(질소, 인 및 유기 물질)의 도입에 기인한 수취자의 부영양화이다. 원료 폐수를 환경으로 흘려보내는 것은 병원성 유기물의 확산과 다양한 중금속의 축적 및 저장의 위험을 유발한다. 생물학적 반응기는 처리 시스템 내의 도시 폐수 및 산업 폐수 내의 유기물 또는 무기물을 생물학적 분해하기 위해 사용된다.
혐기성/무산소 폐수 처리는 일반적으로 공기 또는 원소 산소를 공급하지 않는 폐수의 생물학적 처리이다. 폐수 내의 유기 화합물은 혐기성/무산소 미생물에 의해 변환될 수 있으며, 바이오가스라 알려진 많은 비율의 메탄과 소정의 이산화 탄소를 함유하는 가스를 발생시킨다.
혐기성/무산소 박테리아에 의해 혐기성/무산소 환경에서 질소 제거가 이루어진다. 무산소 환경에서의 질소 제거 공정은 아질산염/질산염을 질소 가스로 변환할 수 있으며, 이러한 질소 가스는 대기로 방출 시 대체로 무해하다. 유출물 내에서 부적합하며 지하수에 쉽게 섞여들 수 있는 질산염은 지하수에서 부영양화 공정에 중요한 역할을 할 수 있다.
폐수 가공 분야에서, 유기 물질은 이를 화학적으로 산화시키는데 소요되는 산소의 양으로 측정될 수 있다. 이러한 산소의 양은 "화학적 산소 요구량"(COD)이라 지칭되며, 이는 기본적으로, 유기물 함량 또는 농도의 척도이다. 폐수 내의 COD의 대부분은 생물 분해 가능하여, 슬러지로 변환될 수 있으며, 이는 제거에 많은 비용이 들고 후처리를 요구한다. 호기성 폐수 처리 시설은 기본적으로 "폐 슬러지 공장"이다. 포기 장치(aerators)를 작동하기 위해 엄청난 에너지를 사용하여 폐수를 포기시킴(aerating)으로써, 산소가 연속적으로 공급되어야만 한다.
질화 작용이 생물학적 호기성 구역에서 발생할 수 있다. 질화 작용은 산소에 의한 암모니아의 아질산염으로의 생물학적 산화로서, 이후 이러한 아질산염의 질산염으로의 산화가 후속된다.
본 발명에서 다뤄지는 주요 문제점은 유출수 출구에 의한 오염을 방지하기 위해 폐수 내의 원하지 않는 성분의 양이 감소되어야 한다는 점이다.
다수의 기존 물 처리 시스템이 이미 사용되고 있으며 본 기술 분야에 공지되어 있다. 본 발명과 관련하여 가장 적절한 것들 중 일부가 후술된다.
독일 특허 공보 DE19758486A1("폐수로부터 질소를 생물학적으로 제거하기 위한 방법 및 장치")이 하부 부분의 혐기성 반응 구역과 상부 부분의 호기성 반응 구역을 포함하는 수직 탱크 반응기를 개시한다. 2개의 반응 구역은 슬러지가 상부 호기성 구역에서 하부 혐기성 구역으로 이동하는 것을 방지할 목적의 수평 노즐 플레이트에 의해 분리된다. 혐기성 반응은 작은 입자 크기의 조밀한 필터(dense filter) 내에서 발생하며, 여기서 필터들은 탱크의 직경을 채운다. 호기성 반응은 큰 입자 크기의 덜 조밀한 필터 내에서 발생하며, 이 필터 역시 탱크의 직경을 채운다. 폐수는 저부 입구를 통해 혐기성 구역 내의 하부 필터 내로 펌핑된다. 하부 필터는 폐 입자를 수집하고 생성된 질소 가스를 갖는 물이 호기성 구역 내의 상부 거친 필터(coarser filter) 내로 상향 통과할 수 있게 한다. 공기 라인은 산소를 상부 필터 아래 탱크 내로 펌핑한다. 상부 필터 내에서 발생하는 호기성 공정은 더 많은 비율의 슬러지를 만든다. 하부 필터와 상부 필터로부터의 폐기물은, 탱크의 전체 공정을 정지시키고 중력 방향으로 전체 시스템을 세척하도록 상부 청수 저장고를 사용하여 이제는 출구가 된 저부 입구를 통해 탱크를 배수하여 제거된다.
1989년 9월 18일 공개된 일본 특허 JP01231994("오수 처리 설비")의 요약서에는 하부 혐기성 반응 필터 베드 구역을 통과하고 상부 호기성 반응 구역을 추가로 통과하는 폐수의 상방 유동을 위한 수직 탱크가 개시되어 있다. 하부 혐기성 반응 구역에서 형성될 수 있는 질소 및 이산화탄소와 같은 가스는 혐기성 필터 베드 위의 이중의 동심 깔때기형 장치에 의해 구성되는 소위 구획 벽에 의해 포획된다. 이 가스들은 깔때기 장치의 상부 부분으로부터 가스 라인을 통해 탱크로 외부로 벗어난다. 하부 혐기성 반응 구역으로부터의 물은 깔때기형 구획 벽을 상향 통과하여, 깔때기형 구획 벽 바로 위의 산소 라인에 의한 아래로부터의 산소에 의해 제공되는 상부 호기성 필터 베드 반응 구역 내로 진행한다. 이 물은 호기성 구역 내의 필터 베드 물질 내의 부유 물질에 부착되는 호기성 유기체에 의해 처리된다. 필터 베드 물질은 깨끗해지거나 또는 교환되어야 한다. 이러한 부유 필터 베드 물질의 유출은 상부 필터 베드의 상부에서 필터 베드 유출 방지 넷에 의해 방지된다. 정화된 물은 상부 방지 넷 위로부터 수집된다.
1997년 9월 30일 공개된 일본 특허 JP09253687("폐수를 위한 혐기성 및 호기성 처리 및 장치")의 요약서에도 수직 탱크 배열체가 도시된다. 물은 하부 혐기성의 패킹된 구역으로부터 상부 혐기성의 패킹된 구역으로 상향 인도되고 정화된 물을 위한 출구는 상부에 배열된다. 포기 장치는 상부 호기성 구역과 하부 혐기성 구역 사이에 분리부를 형성한다. 교반 장치가 하부 패킹된 베드 아래 배열된다.
2000년 5월 16일 공개된 미국 특허 US6063273("폐수의 생물학적 정화")에도 소위 UASB-반응기라고 불리는 하부 혐기성 구역과 상부 호기성 구역으로부터 상기 하부 구역을 분리하는 구획부를 구비한 수직 탱크 배열체가 개시된다. 혐기성 유출수는 구획부를 상향 통과하여 호기성 반응 구역 내로 진행될 수 있다. 가스 수집 트랩이 혐기성 구역 위에 배열된다. 부유 분리기(flotation separator)가 정화된 물로부터 바이오매스(biomass)를 분리하기 위해 호기성 반응기 상에 배열된다. 이 미국 특허에 개시된 호기성 구역 내에서 생성되는 과도한 바이오매스는 호기성 구역의 저부로부터 파이프를 상향 통과하여 부유 챔버로 진행하는 과도한 물을 따르게 될 것이며, 이때 기포는 플로크(flock)와 같은 과도한 바이오매스를 부유 챔버의 수면으로 반송한다. 이 수면에서, 상기한 플로크는 중심에 배열되는 슬러지 탱크 트렁크 채널을 통해 스키머(skimmer) 배열체를 거쳐 빠져나갈 수 있으며, 시스템으로부터 제거될 수 있다. US6063273은 특히 제1 칼럼 제47행 내지 제50행에서 "호기성 반응기 내의 유동이 상당히 난류적일 수 있다는 사실로 인해, 혐기성 바이오매스는 혐기성 반응기 내로 복귀할 수 없으며, 이는 정화 효율에 나쁜 영향을 미친다"라고 기재하고 있다. 또한, 제59행 내지 제65행에는 "구획부는 특히 혐기성 슬러지가 호기성 반응기 내에서 종료되지 않고 호기성 슬러지는 혐기성 반응로 내로 복귀될 수 없다"라고 기재되어 있다. 인용된 어구는 2개의 반응 구역이 엄격하게 분리되어 있으며 물질을 교환하지 않는다는 점을 나타낸다. 정화된 액체로부터 생성된 과도한 호기성 바이오매스를 제거하기 위해, 부유 분리 장치가 호기성 반응기의 상부에 장착된다.
노르웨이 특허 NO320361는 산호 공급 라인을 역시 혐기성 구역 아래에 갖는 상술한 UASB 반응기에 비해 추가적인 특징을 갖는 변형된 상방 유동 슬러지 블랭킷 반응기를 기술하고 있다. 추가적인 산소 라인의 사용은 임의(facultative) 바이오매스 및 혐기성 바이오매스의 성장을 증진할 수 있고, 따라서 반응기 내에서의 처리는 한 해 동안의 변화하는 조건 동안 사용될 수 있는 혐기성 및 호기성 모드로 번갈아 실시될 수 있다.
상술한 5개의 장치들에는 공통적인 몇 가지 단점이 존재한다. 하부의 혐기성 구역에서 발생된 슬러지는 상부의 호기성 구역에서 발생된 슬러지와는 별도로 탱크로부터 제거된다. 2개의 구역이 분리되어 있고 호기성 구역은 순수하지 않기 때문에, 많은 산소가 요구되고, 이것은 많은 에너지를 요구한다. 대체로 종래기술에서는 호기성 구역에서 발생된 산소가 호기성 구역의 상부로부터 기계적으로 제거되어야 하거나, 또는 정화된 물로부터 슬러지를 제거하기 위한 필터가 정기적으로 세척되어야 한다. 파이프의 원치않는 성장이 존재할 일반적인 우려가 있다.
기타 인자들 중에서 종래기술의 단점은 부유 고체 및 기타 화학물질의 생성이다. 그러한 성분은 원치않는 부영양화를 발생시킨다.
종래기술은 폐수 처리에 사용되는 몇몇 반응기들이 스루풋이 수직 상방인 분리된 혐기성 구역 및 호기성 구역을 포함하는 UASB(상방 유동 혐기성 슬러지 블랭킷) 반응기를 사용한다는 것을 보여준다. UASB 반응기는 호기성 구역으로부터 혐기성 구역으로 물질이 하방 유동하는 것이 방지되도록 노즐 플레이트, 파티션 벽, 필터 또는 천공된 플레이트와 조합된 분리 구역과 같은 배리어에 의해 분리된 2개의 구역을 갖는 것을 특징으로 한다.
US6132602는 폐수의 처리를 위한 상방 유동 수직 반응기를 기술하고 있다. 이 공보는 대량의 공기를 펌핑하고 시스템을 통해 기포화하는 것에 의한 폐수의 대량 산소 처리와 조합된 피처리 폐수 내에서의 격렬한 교반 및 생물학적 물질의 결과적인 분배를 기술하고 있다. 처리 섹션 내에서의 생물학적 물질의 미세한 분배는 생물학적 처리제와 대량으로 산소 처리된 폐수 사이의 접촉 면적을 증가시킨다. 그 후, 처리된 물과 생물학적 물질은 주 처리 요소를 향해 외부로 흘러 내려가야 하고, 이때 생물학적 물질이 정주하여 슬러지 구역에서 산소 결핍 상대로 처리되어야 하며, 폐수가 재생된다. US6132602에 따른 주요 목적들 중 하나는 생물학적 물질을 덩어리화되지 않는 방식으로 분배하는 것이다. US6132602의 큰 단점은 첫째로 미세하게 분배된 생물학적 물질이 슬러지 구역 안에 쉽게 정주하지 않는다는 것이다. 덩어리화를 막기 위한 생물학적 물질의 능동적인 분배는 부유 고체의 일부를 제거하는 것을 방해할 것이다. 따라서, 제2 정주 구역이 필요하게 되고, 이는 설계를 복잡하게 한다. 또한, 제2 정주 구역조차도 부유 고체를 충분히 제거하지 못하며, 오수의 추가 처리가 필요할 것이다. 그러한 설계는 대량의 공기를 시스템에 통해 기포화하여야 하고, 따라서 에너지 집약적이라는 단점이 있다. 또한, US6132602는 다수의 디스크 요소 및 채널을 반응기 공간에 설치할 것을 요구하며, 따라서 비용의 지출을 증가시키고 사용 가능한 반응기 체적을 감소시킨다.
WO9416999호는 단일 반응기가 제공되고 복수의 반응 구역이 설치되는 2차 물 처리 시스템에 관한 것이다. 반응기 내에는 3개의 주요 구역이 존재하고, 그 중 가장 낮은 구역(9)은 슬러지 수집 구역이고, 다음으로 낮은 구역(10)은 무산소 정주 구역이며, 그 위의 구역(11)은 펌핑되는 물이 통과하는 혼합 및 호기 구역이며, 여기에는 박테리아 매체가 부착되는 부양성 플라스틱 볼인 플로팅 볼(17)이 제공된다. 그러나, 부양성 볼은 단순히 탱크를 3개의 구역으로 한정하며, 탱크의 최상부 영역만이 반응이 일어나는 구역이다. 호기성 구역 내에서의 유동은 하방을 향하며, 혐기성 활성화된 슬러지는 폐수의 처리에 기여하지 않을 것이다. 또한, 이 반응기는 공기 부양 방법에 따라서 기능하며, 따라서 다소 에너지 집약적이다. 오수는 또한 폐수의 격렬한 교반으로 인해 꽤 많은 부유 고체를 포함한다.
EP0428537은 활성화된 슬러지 방법에 의한 폐수의 생물학적 정화를 위한 공정을 기술하고 있으며, 여기서 폐수는 처리 구역, 즉 무산소 구역 및 호기성 구역 안으로 교대로 도입됨으로써 상기 처리 구역 내의 미세 유기체와 접촉된다. 그러나, 이 방법은 추가적인 별개의 호기성 처리 구역에서의 후속 처리 및 그 이 후의 투명화 바신(basin)에의 물의 도입을 필요로 한다. 따라서, EP0428537은 물을 처리하기 위한 4개의 별도 체적을 필요로 하고, 그 중 2개는 호기성 처리 체적이다.
WO9111396은 소위 "바이오필름 캐리어(biofilm carriers)"의 생성 및 그에 이은 폐수의 처리를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
환경 과학 및 바이오테크놀로지(Environmental Science and Biotechnology 2: 213-224 2003)에 수록된 로저스(Rodgers)와 쟌(Zhan)의 논문 "이동식-매체 바이오 필름 반응기(Moving-medium biofilm reactors)" 및 월드 저널 오브 마이크로바올로지 앤드 바이오테크놀로지(World journal of Microbiology & Biotechnology 15: 523-534, 1999)에 수록된 칼라고(Kalago)와 베르스트라에테(Verstraete)의 "가정내 폐수 처리를 위한 혐기성 슬러지 베드 반응기 기술의 개발: 동기와 전망 (Development of anaerobic sludge bed (ASB) reactor technologies for domestic wastewater treatment: motives and perspectives)"를 참고하기 바라며, 이들은 사용되거나 또는 실시되기 시작한 폐수 처리에 대한 다양한 방법 중 몇몇을 보여준다. 로저와 쟌에 의해 논의된 회전식 생물학 접촉기(Rotating Biological Contactors: RBC) 및 수직 이동 바이오필름 반응기(Vertically Moving Biofilm Reactors)는 언급할 가치가 있다. 이들 두 가지 방법은 본원에서 논의되는 반응기와는 상당히 다르다. 저자들은 또한 WO9111396에 논의된 캐리어를 사용하는 무빙 베드 바이오필름 반응기(Moving Bed Biofilm Reactors)로 알려진 방법을 논하고 있다.
칼라고와 베르스트라에테는 폐수의 혐기성 처리를 위한 다양한 방법을 논하고 있지만, 발생된 오수의 호기성 후처리와는 관련이 더 적다. 이러한 방법들 중에서, 동일한 원리, 팽창된 입상 슬러지 베드(expanded granular sludge bed: EGSB), 가수분해 업플로우 슬러지 베드(hydrolysis upflow sludge bed: HUSB) 및 이들의 변형에 기초하여 구성된 셉틱(septic) 뿐만 아니라 업플로우 혐기성 슬러지 블랭킷(upflow anaerobic sludge blanket: UASB) 반응기의 사용이 언급된다. 지적된 바와 같이, 영양소 및 병원체 제거를 실행하기 위해서 유출물의 후처리를 위한 차후의 호기성(aerobic) 시스템이 일반적으로 필요하다. 후처리 시스템들은 아주 실질적일 수 있고, 예들은 임의 개펄(facultative lagoons) 및 산화 늪(oxidation ponds)을 포함한다.
1998년 11월 20일자 워터 사이언스 앤드 테크놀로지(Water Science and Technology), 제38권, 8-9판, 189면 내지 195면에서의 곤칼브스 등(Goncalves et al)은 업플로우 혐기성 슬러지 블랭킷(UASB) 반응기와 침수형 바이오필터(submerged biofilter)의 조합을 이용하여 폐수의 두 개의 단계 처리를 위한 방법을 제공한다. 침수형 바이오필터는 주로 폐수가 UASB 내에서 처리된 후에 유출물을 위한 폴리싱(polishing) 단계이고, 기술된 방법은 배경기술 시스템의 복잡성을 예시한다. 침수형 바이오필터는 UASB 반응기의 일부분을 형성하지 않고, 별도의 슬러지 핸들링을 필요로 할 것이며, 혐기성 공정 및 침수형 바이오필터 사이에서의 순환은 존재하지 않는다.
본 발명은 반응기 유출물 내의 과도한 호기성 슬러지의 양 및 높은 고상 농도의 감소에 관한 상술된 문제를 극복하는 것을 추구하며, 첨부된 독립 청구항 제1항의 장치에서 한정된 바와 같이, 오염된 물의 생물학적 처리를 위한 반응기 탱크를 포함한다. 본 발명은 첨부된 독립 청구항 제11항의 방법에서 한정되어 있는 오염된 공급수 흐름을 처리하는 방법을 더 포함한다. 본 발명은 청구항 제20항, 제21항, 제22항 및 제23항 각각에서 한정된 바와 같이 도시, 산업, 농업, 및 수산의 폐수 양쪽의 처리를 위하여 상기 반응기 탱크의 사용을 더 포함한다.
본 발명에 따른 반응기를 시동하기 위하여, 생물학적 반응기를 시동하는, 즉 반응 영역을 시딩(seeding)하거나, 혹은 설정된 작동 조건에서 반응기 탱크 내로 폐수를 이동하게 함으로써 조건을 조절하는, 종래의 방법이 사용될 수 있다고 믿는다. 폐수 내에 이미 존재하는 혐기성/무산소 유기체는 하부의 혐기성/무산소 구역에서 성장할 것이고, 폐수 내에 존재하는 호기성 유기체가 호기성 구역에서 달성될 것이다. 혐기성/무산소 공정 및 호기성 공정이 달성되어 물질을 교체하고, 폐수는 시스템 내로 느리게 공급되며, 공정의 전체적인 효과는, 양질의 유출물이 호기성 구역으로부터 밖으로 유동할 것이고 과도한 호기성 슬러지가 혐기성/무산소 구역 내에 수집될 것이고 이에 따라 슬러지 낭비를 없앨 수 있다는 것이다.
본 발명의 제1 장점은 주로 단일 반응기 용적 내에서 무산소/혐기성 조건과 호기성 조건 양쪽에서 물을 처리하는 것이다. 공급수 및 유출물 내의 상당한 비율의 부유의 고체들이 생물학적으로 그리고 유체역학적으로 제거될 것이다. 본 발명에서는, 호기성 구역 내에 생성된 유기 물질이 무산소/혐기성 구역 내로 낙하되는 것을 방지하는 배경 기술의 장치들과는 반대로, 상부의 호기성 구역 내에 생성된 생물학적 물질이 하부의 혐기성/무산소 구역에 대해 노출되도록 허용되고, 이에 따라 생성된 전체 호기성 슬러지 매스의 양을 감소시킨다. 본 발명에서는, 상부의 호기성 구역 내에 생성된 생물학적 물질이 하부의 혐기성/무산소 구역에 노출되도록 허용되고, 이에 따라 생성된 전체 슬러지 매스를 감소시킨다. 호기성 구역에서 성장한 매우 큰 비율의 바이오매스가 혐기성/무산소 구역에서 재처리되도록 아래로 안내되어, 결국에는 슬러지 폐기물을 생성한다.
본 발명의 제2 장점은, 생성된 슬러지 폐기물의 양의 감소를 초래하여서 환경에 대한 오염의 감소를 초래하는, 공급수로부터의 유기 화합물의 더욱 효과적인 분해작용이다. 이것은 반응기 내에서의 막힘 문제가 적어지도록 초래할 것이고, 이에 따라 종래의 슬러지 탈수, 종래의 슬러지 안정제, 화학적 소독 또는 다른 후처리 기술과 같은 슬러지 처분의 후처리에 대한 필요성을 감소시킨다.
배경 기술을 넘는 본 발명의 제3 장점은, 슬러지의 최종적인 제거가 혐기성/무산소 구역에서 일어나서, 상부의 호기성 구역으로부터 슬러지를 제거할 필요성을 해결하는 것이다.
본 발명의 제4 장점은, 무기 및 유기 화학재료들과 처리된 물 내의 고상 입자들을 주로 감소시켜서, 수취자 내의 부영양화의 위험을 감소시키는 것이다.
본 발명의 제5 장점은, 혐기성/무산소 반응 구역 내의 슬러지의 잔류 시간이 증가되고, 이에 따라 슬러지의 중력 압축 및 안정화를 위해 더 많은 시간이 이용될 수 있으므로, 얻어진 슬러지 용적이 감소되는 것이다.
본 발명의 제6 장점은, 산소의 필요량이 감소되고, 이에 따라 호기성 구역 아래로 산소 거품을 방출하도록 공기를 기포 확산기로 펌핑하기 위한 에너지 소비의 필요성을 감소시키는 것이다.
본 발명의 제7 장점은 에너지를 덜 사용하면서도 향상된 물 품질을 달성하는 것이다.
본 발명의 제8 장점은, 호기성 구역 내에 생성된 낙하하는 바이오매스 입자들을 혐기성/무산소 구역 내로 아래로 안내하는 동안, 동일한 분리 구조물이 혐기성/무산소 구역으로부터 호기성 구역으로 유동하는 물을 위쪽으로 안내하여, 산소가 혐기성/무산소 구역 내로 확산하는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 제9 장점은 부유하는 고체의 농도가 상대적으로 낮은 유출물의 우수한 품질로 인해, 유출물의 사용 용도에 따라서 후처리에 대한 요구를 잠재적으로 감소시키는 것이다. 이로 인해 후처리 공정에서 사용되는 화학 물질에 대한 요구를 감소시키는 것과 관련된 후처리 공정의 자산 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제10 장점은 바이오매스가 상부의 호기성 반응 구역에서 생성되더라도, 초과하는 호기성 바이오매스의 주요 분해 및 슬러지 폐기물의 생성이 혐기성/무산소 구역에서 발생하는 한, 이러한 바이오매스는 중력에 의해 하부의 혐기성/무산소 반응 구역으로 운송된다. 하부의 반응 구역 내에서의 슬러지 및 바이오매스의 체류 시간은 하부의 혐기성/무산소 구역으로부터의 간헐적 또는 연속적인 슬러지 제거에 의해 제어될 수 있고, 슬러지의 안정화 및 밀집화를 위한 시간이 충분하도록 채용될 수 있다. 이로 인해 슬러지 폐기물 체적이 감소되고 따라서 후처리에 대한 요구를 감소시키는 것과 관련된 후처리 비용이 감소되어, 질량이 감소됨에 따라 슬러지 폐기물의 운송에 대한 요건이 감소된다.
본 발명의 추가 장점은 상부의 호기성 구역에서 생성된 슬러지용 출구를 필요로 하는 종래 기술에 반대되는 것이며, 본 발명은 호기성 구역으로부터의 슬러지 제거용 출구를 필요로 하지 않는다.
본 발명의 반응로는 하나의 반응로 체적 내에 혐기성/무산소으로 그리고 호기성으로 함께 물을 처리하도록 배열된다. 종래 기술은 연속하여 처리 영역으로 도입되는 폐수의 생물학적 정화를 위해 일방향성 유동 공정을 개시하지만, 반응로가 동일 체적의 통합 공정을 포함하고 호기성 생물 영역 내의 바이오매스가 유리한 자가-구동식 수력학 순환에 의해 추가 처리를 위해 혐기성/무산소 구역으로 유도되는 본 발명과는 분명히 구별된다.
종래 기술에 따르는 폐수의 호기성 처리는 많은 양의 호기성 슬러지가 형성되는 에너지 요구 공정일 수 있다. 혐기성/무산소 슬러지 처리는 적은 에너지가 요구된다. 이러한 두 개의 호기성 및 혐기성/무산소 시스템을 동일 반응로 체적 내에서 결합하고 선택된 요소를 선택된 방향으로 운송하기 위해 중력을 이용함으로써, 양쪽 환경으로부터의 장점을 얻을 수 있고 동시에 각 시스템의 단점을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 본 발명의 범위를 결코 한정하지 않는 첨부 도면으로 설명되고, 본 발명의 범위는 오직 청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 본 발명에 따르는 반응로의 실시예의 도면이다. 연속 공급수 유동 분배기(11)를 포함하는 공급수 입구(1)가 도시된다. 혐기성/무산소 구역으로부터의 가능한 슬러지 폐기물 출구(21)가 도시된다. 호기성 구역을 구비한 상부 섹션의 정상부로부터 유출물 출구(22)가 도시된다. 하부의 무산소/혐기성 반응 구역(31)은 활성화된 슬러지 및/또는 바이오필름 매체(51)를 포함한다. 상부의 호기성 반응 구역(32)은 바이오필름 매체(52)를 포함한다. 분리기 구조물(4)은 상부의 호기성 반응 구역과 하부의 혐기성/무산소 반응 구역 사이에 배열된다. 도시된 실시예에서, 상부 및 하부 스크린(6)은 상부의 호기성 반응 구역(32)의 범위를 결정하기 위해 배열된다. 기포 확산기(7)는 가스를 상부의 호기성 반응 구역(32)으로 방출하기 위해 분리기 구조물(4) 위에 배열된다. 재순환 라인(8)이 배열될 수 있다. 공급수의 유동 방향은 분리기 구조물에 대해 경사 각도(θ)를 갖도록 표시된다. 유동 방향은 반응로 내에서 몇몇 유동 패턴을 도시하기 위해 표시되었다.
도 2는 반응로 탱크(0)의 중심축과 동심으로 배열된 원추형 분리기 구조물(4)을 갖는 본 발명의 실시예의 A-A' 선을 따르는 수직 단면도 및 수평 단면도이다.
도 3은 분리기 구조물이 대칭으로 배열되고 수직 벽 중 어느 하나에 가깝게 존재하도록 배치되는 점을 제외하고는 도 2와 유사한 도면이다.
도 4는 돔형 분리 구조물을 도시한 도면이다.
도 5는 복수의 분리 구조물을 구비한 분리기 구조물을 도시한 도면이다.
본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 공급수의 호기성 처리뿐만 아니라 무산소/혐기성 처리도 반응로 체적 내에서 발생하는 것을 가능하게 하는 반응로를 제공한다. 반응로 탱크(0)는 처리되는 공급수용 입구(1)와, 유출물용 출구(22) 및 슬러지용 출구(21)를 포함한다. 공급수용 입구(1)는 공급수가 그 안에 배열된 슬러지 또는 가능한 바이오필름 매체(51)를 통과하도록 반응로 탱크(0)의 하단부에 배열될 수 있다. 이것은 공급수가 탄소를 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 제공할 수 있다는 점에서 유리하다. 그 결과로서, 공급수는 하부의 무산소/혐기성 반응 구역(31) 내에서 먼저 처리될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 공급수는 공급수 유동이 하부의 무산소/혐기성 반응 구역(31)을 통과하여 유동하기 전에 잘 분배되도록 공급수 유동 분배기(11)를 통해 분배된다. 이것은 하부 반응 구역(31) 내에서 무산소/혐기성 생물학적 물질에 의해 열화되고 소모될 유기 탄소 및 영양분 물질을 공급수가 포함하는 실시예에서 유기 탄소 및 영양분 물질의 양호한 분배를 가능하게 한다.
하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)은, 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터의 슬러지 및 침전물 바이오매스의 안정화뿐만 아니라 공급수의 무산소/혐기성 처리를 위해 활성 슬러지, 바이오필름 매체(51) 또는 다른 생물학적인 작용제를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 슬러지 및 공급수의 무산소/혐기성 처리를 위해 활성 슬러지와 바이오필름 매체(51)의 혼합물이 배열될 수 있다. 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)의 반응 메카니즘은 종래 기술에 공지되어 있어서, 본 출원에서는 상세하게 기재하지 않을 것이다. 하부 반응 구역(31) 내에서 슬러지의 무산소/혐기성 탈질화와 같은 다양한 처리 메카니즘이 이용될 수 있다. 탈질화 공정의 사용시에, 공급수에 포함된 유기 탄소는 전술된 바와 같이 반응을 위한 탄소원으로서 작용할 것이다.
따라서, 하부 반응 구역(31)은 반응기의 상부 반응 구역(32)으로부터의 초과 슬러지 침전물을 침지시키고 수집하도록 배치된다. 하부 반응 구역(31) 내의 슬러지의 체류 시간은 슬러지 출구(21)를 통한 주기적이거나 연속적인 슬러지 정화에 의해 제어될 수 있고, 슬러지의 안정화를 위해 충분한 시간을 갖도록 맞춰질 수 있다. 이는 하부 슬러지의 체적으로 귀착되며, 한층 나아가서 슬러지의 처리와 관련하여 저렴한 사후 처리 비용을 초래하는 감소된 슬러지의 체적으로 귀착될 것이다.
무산소/혐기성 반응 구역(31)을 통과한 후, 공급수는 분리기 구조물(4)을 통과할 것이며, 분리기 구조물(4)은 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)을 향해 생물학적 물질의 침전물을 유도할 뿐만 아니라, 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로의 산소의 확산을 방지하고, 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)을 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 분리하여 유지시키는 것을 포함하는 다양한 기능을 갖는다.
분리기 구조물(4) 위로, 공급수가 호기성의 생물학적 처리를 겪는 전술된 상부 호기성 반응 구역(32)이 배열된다. 상부 호기성 반응 구역(32) 내에서의 공급수의 처리는, 호기성 반응 구역(32) 내에 배치된 생물학적 물질에 의한 공급수의 생물 처리를 포함한다.
호기성 반응 구역(32)은 거친 스크린(6)을 이용하여 적소에 유지되는 복수의 호기성 바이오필름 매체(52)나, 바이오필름 매체를 포함하는 유동화 베드(fluidized bed)나, 매체를 포함하는 고정식 베드나, 또는 본 출원의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 하는 바이오필름을 운반할 수 있는 임의의 다른 적절한 방법을 포함할 수 있다. 이러한 바이오필름 매체는 종래 기술에 공지되어 있으며, 본 발명의 목적은 아니다. 상부 반응 구역(32) 내에서 공급수의 처리가 이루어짐에 따라, 바이오필름이 바이오필름 매체(52) 상에서 성장할 것이다. 최종 바이오필름은 충분한 크기의 붕괴에 도달하거나 또는 캐리어(52)를 잘라낸 후에 형성될 것이며, 이제 자유롭게 부유하는 생물학적 물질은 반응기의 하부를 향하여 침전될 것이다. 분리기 구조물(4)은, 생물학적 물질이 그 내부에 포함되는 슬러지의 부분이 되는 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)을 향해 침전하는 생물학적 물질을 유도하도록 배치된다.
따라서, 본 발명에서 분리기 구조물(4)은 하나 이상의 기능을 가질 수 있다. 이는, 상부 호기성 반응 구역에서부터 하부 무산소/혐기성 반응 구역까지의 산소의 확산을 방지하면서, 하부 무산소/혐기성 반응 구역을 상부 호기성 반응 구역에서 분리된 채로 유지할 것이다. 또한, 생물학적 물질 침전물을 상부 반응 구역으로부터 하부 반응 구역을 향하게 유도할 것이다. 부분 개방 분리기는 호기성 구역과 혐기성/무산소 구역 모두를 통합하고, 본 발명의 바이오리액터의 유체 역학적 흐름을 제어한다. 혐기성 슬러지가 침전된 호기성 바이오매스를 생물학적 활성을 위한 물질/영양으로 사용하고 생물학적 혐기성 바이오매스의 생산 속도가 호기성 슬러지의 생산 속도보다 현저하게 낮은, 무산소/혐기성 구역에서의 혐기성/무산소 활성 슬러지의 공정과 혐기성/무산소 구역 내의 침전된 호기성 바이오매스의 혐기성/무산소 침지/분해의 추가 공정의 상호적인 상호작용을 허용함으로써, 생산된 슬러지와 고체 재료의 최종양은 반응기에서 또한 폐수에서 현저하게 감소될 수 있다.
하부 무산소/혐기성 반응 구역(31) 내에 미생물 공정은 본 발명의 실시예에서의 탈질화 공정을 포함할 수 있다. 이는 기체 질소를 형성하기 위한 공급수의 질산염과 아질산염의 감소를 초래할 것이다. 다른 생물학적 무산소/혐기성 반응 공정은 본 발명에 따라 하부 반응 구역(31) 내에 명확하게 발생할 수 있다. 다른 예시는 종종 물 처리 공정에서 문제가 되는 미세한 유기적 오염 물질의 생물학적 열화(degradation)를 포함할 수 있다.
상부 호기성 반응 구역(32) 내의 미생물 공정은, 본 발명의 실시예에서, 공급수 내의 화합물의 질화 작용(nitrification)을 포함할 수 있어서, 암모니아 NH3가 아질산염 및 질산염을 형성하기 위해 반응하게 한다. 다른 생물학적 호기성 반응 공정은 본 발명에 따른 상부 반응 구역(32) 내에서 명확하게 발생할 수 있다.
하부 및 상부 반응 구역(31, 32)의 서로에 대한 체적비는 공급수의 조성 및 원하는 반응 및 유출 특성에 따라 자유롭게 선택될 수 있다.
따라서 상부 반응 구역(32)을 통과한 후, 공급수는 단일 반응기 체적 내에서 무산소/혐기성 반응 및 호기성 반응 모두를 겪게 된다.
상부 호기성 반응 구역(32)을 포기시키기 위해, 기포 확산기(7)는 공급수의 생물학적 산소 요구량이 충족되어 호기성 반응이 일어날 수 있도록 산소를 포함하는 기포의 방출을 위해 배열된다. 기포 확산기(7)는 임의의 적절한 구조일 수 있고 복수의 실례가 본 기술분야에 공지되어 있다. 본 발명의 실시예에서 기포 확산기(7)는 상당히 작은 직경을 갖는 기포를 방출할 수 있기 때문에, 상부 반응 구역(32) 내에 포함된 바이오필름(biofilm) 상에 지나치게 큰 전단 효과가 발생하지 않도록 배열될 수 있다. 또한, 이는 더 거친 기포(coarser bubbles)을 이용한 경우와 비교하여 증가된 산소-바이오필름 접촉 영역을 제공할 것이다. 필요에 따라, 기포 확산기(7)는 상부 호기성 구역 내의 바이오필름 매체가 과도한 바이오필름의 성장을 제거하고, 제거된 과도한 바이오필름이 하부 혐기성/무산소 구역으로 하향 이동되도록 대량의 기포를 주기적으로 제공할 수 있도록 배열될 수도 있다.
상부 반응 구역(32)을 통한 공기의 기포화는 상부 반응 구역(32)의 혼합을 추가로 유도할 수도 있고, 이는 반응 구역(32) 내에서 유체의 순환을 보장하여 혼합이 발생되게 한다. 이는 효율적인 방식으로 반응기 체적의 사용을 보장하기 위해 중요하다.
분리기 구조물(4)은 전술된 바와 같은 복수의 기능을 제공한다. 분리기의 형상은 적절한 방식으로 분리기의 다양한 기능의 수행을 보장하기 위해 역시 중요하다. 분리기는 상기 반응기의 상부 표면에 생물학적 물질이 축적되지 않도록 상향하는 단차형 형상 또는 돔 형상을 가진다. 분리기 구조물(4)의 경사 각도는 상부 반응 구역(32)으로부터 침전하는 생물학적 플로크의 크기에 따라 그리고 분리기 구조물(4) 주위에서 발생하는 유동 양식에 따라 변화될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 분리기 구조물(4)은 약 20°내지 약 70° 사이에서 변화하는 각도를 가진다. 또한, 분리기 구조물(4)은 호기성 반응 구역(32)으로 무산소/혐기성 슬러지의 이동을 억제한다. 하부 반응 구역(31)에 포함된 슬러지가 상부 호기성 반응 구역으로 유입되면, 반응기는 분명히 제대로 기능하지 않을 것이며, 이는 바람직하지 않게는 유출물의 부유 고형물 농도의 현저한 증가를 야기할 것이다. 따라서, 분리기 구조물(4)은 이런 무산소/혐기성 슬러지 이동을 억제하도록 크기 및 형상이 정해져야 한다. 상응하여, 분리기 구조물(4)은 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 하향하여 산소 확산이 확대되는 것을 억제해야 한다. 명백하게 하부 반응 구역(31) 쪽으로 하향하는 일부 유동이 존재하기 때문에 무산소/혐기성 구역에 산소를 제공하지만, 분리기 구조물(4)의 형상에 의해 산소 확산이 감소될 것이다. 분리기 구조물(4)은 하부 반응 구역(31)과 상부 반응 구역(32) 사이에서 유체역학적 분리기로서, 산소 확산 제어기로서, 슬러지가 상부 호기성 구역(32)으로 상승하는 것을 방지하는 슬러지 트랩(sludge trap)으로서 기능할 것이다. 분리기 구조물(4)로서 예상될 수 있는 다양한 형상들 중에는, 상향으로 단차진 루프형 형상 또는 상향 원추형, 상향으로 볼록한 돔형, 그리고 위쪽으로부터 측방향 및 하부방향으로 생물학적 물질의 강하를 대체로 허용하면서 하부 혐기성 구역으로부터 분리기 구조물(4)의 상기 상부 표면의 측면으로 유체의 상향 통과를 허용하는 상부 유체기밀 표면(upper fluid-tight surface)을 갖는 다른 구조형이 있다. 그러나, 생물학적 물질을 혐기성/무산소 구역으로 하향 안내하면서, 혐기성/무산소 구역으로 산소의 확산을 방지하고 혐기성/무산소 구역으로부터 유체의 상향 유동을 안내한다면 임의의 적절한 분리기의 기하학적 구조는 본 발명의 범주 내에서 고려될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 분리기 구조물(4)은 도 3에 도시된 바와 같이, 대향 벽인 제2 벽이 아닌 탱크의 제1 벽에 가까이 인접하여 배열될 수도 있지만, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 반응기의 중심축을 중심으로 배열될 것이다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같은 돔 형상의 분리기 구조가 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 동일한 반응기의 배열에 평행한 복수개의 분리기 구조가 사용될 수 있다. (여러 개가 평행하게 사용되는 경우) 분리기 구조들 사이 또는 분리기와 탱크 벽 사이의 갭(d)은 하향 이동하는 호기성 바이오매스와, 분리기를 지나 상향 유동하는 물 및 다른 유체의 교환이 가능하도록 충분히 커야 한다(실험에 따르면 7 ㎜ 이상). 분리기 구조는 반응기 단면적의 70% 내지 90% 또는 그 이상을 커버할 수 있다. 또한, 갭(d)은 너무 크면 안 되고, 실험실에서 실험용으로 사용되는 소형 탱크의 경우에 반응기 폭의 25% 미만이어야 하지만, 대형 탱크의 경우엔 보다 작아야 한다. 다른 반응 구역(3)의 혼합이 감소돼야 하는 반응기의 기능이 주어지면, 액체 상향 유동의 비교적 낮은 표면 속도(superficial velocity)가 본 발명에서 사용되어야 하는 것이 너무도 자명하다. 따라서 액체 상향 유동의 표면 속도는, 보다 빠른 유속이 예상될 수 있지만 약 0.001 ㎝/min 내지 3.5 ㎝/min 사이로 유지되어야 한다.
또 다른 목적은 유출물에서의 생물학적 물질의 양을 감소시키는 것으로, 본 발명에 따르면 생물학적 물질은 아마도 유출물에서 총 부유 고형물의 주요 요소일 것이다. 지나치게 빠른 유속 또는 지나치게 격렬한 기포 작용은, 바이오필름 매체로부터의 생물학적 물질의 유입으로 인해 유출물에서의 총 부유 고형물의 상승치를 야기할 수 있다.
반응기 내의 유동 패턴은, 반응기의 하부 부분으로부터 반응기의 상부 부분에 마련된 유출물 출구로의 물의 간단한 배출보다 실질적으로 다소간 복잡하다. 호기성 생물학적 물질의 침전물 이동으로 인해 역혼합(backmixing)이 존재할 것이며, 분리기 주위에서 복잡한 유동 패턴이 존재할 것이고, 분리기 구조물(4)을 지나 유동하는 공급수는 반응기 벽에 근접하여 통과할 것이고, 반응기의 상부 부분으로부터의 복귀된 물은 반응기 플레이트를 따라 하부 반응 구역(31)으로 하향으로 전달될 것이다. 상부 반응 구역(32)과 하부 반응 구역(31) 모두에서 혼합이 일어날 것이다. 반응기 내부의 이런 혼합 및 복귀 유동은 공급수가 처리된 유출물로서 반응기를 빠져나가기 전에 하부 반응 구역(31)으로부터 상부 반응 구역(32)으로 여러차례 지나가게 한다. 필요한 경우 추가의 처리를 위해 유출물이 공급수 입구(1)로 다시 재순환되도록 재순환 라인(8)이 추가로 구성될 수 있다. 재순환되는 유출물의 비율은 필요에 따라 그리고 원하는 공급수의 처리 정도에 따라 다양해질 수 있다. 그 중에서도 암모니아 함유량 및 산소 요구량의 측정이 재순환 정도에 영향을 주는 인자들 사이에 있을 수 있다.
본 발명의 도 1에 도시한 바와 같이, 상부 및 하부 반응 구역(3)의 전체에 걸쳐 언급된다. 대체로 연직인 것으로 도시하였지만, 상부 반응 구역(32)으로부터의 생물학적 시료가 하부 반응 구역(31)으로 침전되기에 충분한 연직의 반응기 경사를 갖는 한 반응기가 경사질 수 있음이 명백하다. 상술한 바와 같은 경사진 반응기를 구성하기 위해서는 분리기 구조물(4)도 변형된 반응기 배치를 채택하기 위해 변형되어야만 함이 명백하다.
본 발명에서 기술된 바와 같은 반응기는 공급수 처리의 작동 특성에 따라 일괄 처리 모드(batch mode) 또는 연속 모드로 작동한다.
따라서 본 발명은 그런 반응기와, 2차 및 3차 처리에 적합한 또는 나아가 폐수 재사용 기준에 따르는 높은 배수 기준을 위해 추후에 처리되도록 오염된 공급수를 처리하는 방법에 대해 기술한다.
발명의 예시적인 실시예
본 발명에 따른 반응기는 부유 고형물 제어 정도 및 과잉의 호기성 슬러지의 감소량을 평가하기 위해 실험실 규모의 생물학적 반응기에서 실험적으로 검증되었다. 생물학적 반응로 및 분리기 구조물은 높은 등급의 투명 아크릴로 구성된다. HDPE로 만들어진 바이오필름 매체는 250m2/m3의 유효 비표면 면적을 제공하는 챔버 체적의 대략 50%의 바이오필름 매체에 대한 충전율로 상부 호기성 구역 내에 채워진다. 바이오필름 매체는 내부의 십자가 및 외부의 파형 핀(wavy fins)을 갖는 짧은 실린더와 같은 형상을 갖는다. 바이오필름 챔버 내의 포기(aeration)를 위한 공기 유동률은 1L/min이다. 바이오필름 챔버는 매체를 보유하도록 5mm 직경의 구멍이 배치된 구멍 뚫린 판에 의해 둘러싸인다. 혐기성 활성 슬러지가 하부 챔버 내에 채워진다. 혐기성 활성 슬러지의 총 부유 고형물 농도는 21일의 고형물 체류 시간(SRT)에서 6.2g/L 내지 8.7g/L의 범위이다. 본 발명의 호기성 바이오필름 챔버 및 혐기성 활성 슬러지 구역의 유효 체적은 각각 대략 1.6L 및 2.2L이다. 본 발명의 호기성 바이오필름 구역 및 혐기성 활성 슬러지 구역 챔버는 이론적으로 전체 수리학적 체류 시간(hydraulic retention times)에 대해 각각 대략 33% 및 66% 기여한다. 폐수의 액체 유동은 혐기성 활성 슬러지 챔버 내에서 더 많은 수리학적 체류 시간을 할애한다. 발명된 연직의 생물학적 반응기의 표면 액체 속도는 대략 0.05cm/min로부터 대략 0.1cm/min까지의 범위이다. 본 발명에 따른 실험실 실험에서 사용되는 분리기 구조물(4)을 구성하는 분리판은 반응기의 단면적의 대략 88%를 덮고, 수평선에 대해 38°각도의 경사를 갖는 지붕형 형상을 갖는다. 분리기 구조물의 에지와 반응기 벽 사이의 갭은 7mm이다.
실험은 부유 고체 농도를 제어하는 전략을 조사하는 것을 목적으로 한다. 부유 고체 농도에 대한 액체 상방 유동 속도 및 수리학적 체류 시간(HRT)의 영향이 결정된다. 트론하임(Trondheim) 공동체로부터의 사용된 시의 폐수는 중력 침전조에 의해 사전 처리되고, 그 후 중력 침전조로부터 넘친 물은 생물학적 반응기로 펌핑된다. ±0.25%의 속도 제어로 마스터플렉스(MasterFlex)사에 의해 전산화된 연동 펌프(peristaltic pump)가 폐수의 유동률을 제어하기 위해 사용된다. 내셔널 인스트루먼트 DAQ 카드(National Instrument DAQ card): USB 6210 및 LabVIEW 8.2가 실험 데이터 수집을 위해 사용된다.
연직의 생물학적 반응기로부터의 유출물 성질에 대한 액체 상방 유동 속도 및 수리학적 체류 시간(HRT)의 효과
발명된 생물학적 반응기로부터의 유출물 내의 총 부유 고형물(total suspended solid: TSS) 농도 및 잔류 유기물 특성은 본 발명의 액체 상방 유동 속도에 의존한다. 사용된 낮은 표면 액체 상방 유동 속도는 5.2시간의 HRT에서 0.099cm/min이고, 8.3시간의 HRT에서 0.062cm/min이다. 표 1은 5.2 및 8.3시간의 HRT에서의 연직의 생물학적 반응기로부터의 유출물과 폐수의 평균 특성을 나타낸다. 8.3시간의 HRT에서의 유출물의 총 부유 고형물의 농도, FCOD, 및 탁도는 5.2시간의 HRT에서의 수치보다 현저하게 낮다. 8.3시간의 HRT 또는 0.062cm/min의 상방 유동 속도에서의 평균 TSS 농도는, 바이오필름 반응물에 대해서는 대략 200mg/L 및 파티클 세틀러(particle settler)를 구비한 활성 슬러지 생물학적 반응기에 대해서는 대략 350mg/L인 전형적인 유출물과 비교하여 매우 낮은 14.3mg/L로 감소된다. 5.2 및 8.3시간의 HRT에서의 유출물 내의 색, DOC, 암모니아, 총 질소, 및 UV 흡착물의 제거는 상대적으로 유사하다. 탁도 및 부유 고형물의 높은 제거율은 8.3시간의 HRT에서 얻어질 수 있는데, 발명된 생물학적 반응기에 의한 부유 고형물 폐기물 및 탁도 폐기물에 대해 각각 87.5% 및 92%이다. 본 발명에 따른 반응기로부터의 유출물은 8.3시간의 HRT에서가 5.2시간의 HRT에서 보다 훨씬 투명하다. 표 1에서의 전도도의 감소는 혐기성 부분이 폐수 유입 내의 무기 염류를 제거함을 나타낸다. 8.3시간의 HRT에서의 유출물의 436㎚의 특수 스펙트럼 흡광도 및 SUVA @254는 5.2시간의 HRT에서의 유출물의 것과는 다르다. SUVA의 증가는 발명된 생물학적 반응기에서의 생물 분해 후의 유기 물질의 일부 분자 변형을 나타낸다.
[표 1]
5.2 시간 및 8.3 시간 HRT에서 수직 생물학적 반응기의 유입 폐수의 평균 특성 및 유출물 내의 제거율
Figure pat00001
본 발명에 따른 반응기 탱크의 일 실시예에서 과잉 호기성 슬러지 체적을 감소시키는 것은 종래의 방법에 의해 예비적으로 평가되었다. 분리기 구조물을 갖느냐 안 갖느냐에 따라 상부 호기성 구역으로부터 하부 무산소/혐기성 구역으로의 과잉 슬러지의 강하의 슬러지 축적(높이) 속도를 비교하는 것은 이러한 예비 시험에 대해 적정하게 사용될 수 있다. 분리기 구조물이 없을 시 하향으로 확산되는 산소로 인해 하부 영역에 혐기성 조건이 이루어지지 않았다. 분리기 구조물이 없는 하부 혐기성 구역에서의 슬러지 높이는 (8일에서) 대략 1.2㎝/일(day)의 평균 속도로 증가되었으며, 침전된 슬러지 플록(settled sludge flocs)은 성긴 패킹 밀도(loose packing density)를 가졌다. 그러나, 분리기 구조물이 설치된 후, 하부 혐기성 구역 내에 혐기성 조건이 이루어졌다. 슬러지 특성이 변경되어 축적된 슬러지의 밀도가 더 높아지고 슬러지 색채가 눈에 띄게 더 어두워졌다. 제3 일 후에 챔버 내의 슬러지 레벨이 약간 상승한 것이 발견되었다. 분리기가 있을 경우 슬러지 높이의 평균 증가 속도는 분리기 구조물의 존재와 혐기성 침지 조건(anaerobic digesting condition)이 없을 시의 증가 속도보다 대략 13 내지 16배 더 낮았다.
본 발명의 반응기에 따르면 전체 슬러지 생성은 배경기술에 따른 비교가능한 방법에 대해서보다 더 낮을 것이다. 이는, 생성된 슬러지를 폐기가능하게 만들기 위하여 슬러지를 처리하는 것이 비싸기 때문에 중요하다. 또한, 상부 반응 구역(32)으로부터의 과잉 호기성 슬러지가 하부 무산소/혐기성 반응 구역 내로 단순히 침전되어, 내부에 포함된 슬러지의 부분을 형성하기 때문에 슬러지 펌핑이 덜 필요할 것이다. 반응기의 설계는 과잉 호기성 슬러지 체적을 더 감소시키는 더 긴 슬러지 체류 시간을 가능하게 하여, 슬러지 처리 비용을 감소시킬 것이다.
유동이 주로 상향으로 배향되는 반응기의 유동 패턴으로 인해, 공급수(feedwater)는 우선 하부 무산소/혐기성 반응 구역을 통과하고, 반응기로부터 생성된 유출물은 배경기술의 방법과 비교했을 때 더 낮은 총 부유 고형물을 가질 것이다. 이는, 호기성 반응 구역(32) 내의 막힘(clogging)의 문제를 줄이고, 유출물의 추가 처리를 필요로 할 수 있는 유출물 내의 총 부유 고형물을 확실히 줄이고, 특히, 호기성 반응 구역(32)을 포기시킬 필요성을 줄이는 등의 복수의 이점을 가능하게 한다. 공급수 처리와 관련된 에너지 비용의 대부분은 공급수의 생물학적 산소 요구량을 맞추기 위한 공기 펌핑의 필요성에 기인하기 때문에, 본 발명에 따른 반응기를 사용함에 따른 절약은 실질적이다. 본 발명에 따른 반응기의 추가 이점은 유출물의 후처리 시 더 적은 물과 화학약품 소비로 후처리의 필요성을 줄이는 것을 포함한다. 이는 환경적 관점에서 특히 중요하다.
반응기는 특히 산업용 또는 도시의 폐수 처리에 적용될 시 중요하다. 이러한 응용에서 처리되는 데 필요한 공급수 체적은 매우 크기 때문에, 이러한 공급수를 처리하는 것과 관련된 모든 비용을 감소시키는 것에 주된 동기가 있다. 다른 응용은 특정 음용수 처리 응용, 또는 농업 또는 양식업 응용에서의 공급수 처리를 포함한다.
본 발명에 따른 복수의 반응기는 공급수 플랜트가 큰 체적의 공급수를 처리할 수 있도록 병렬로 배열될 수 있다. 모듈형 배열은 단일 탱크 또는 기능불량 요소의 검사와 교체를 용이하게 할 수 있는 많은 장점을 제공한다. 이는, 반응기가 주로 수직으로 배열되는 실시예에서 작은 점유(footprint)를 갖는 공급수 플랜트가 가능하게 하여 면적 요구사항을 더 감소시키고, 따라서, 플랜트 자본금을 감소시킬 수 있다.
이와 같은 반응기는 도시 또는 산업용 공급수의 경우에서와 같이 모든 공급수의 생물학적 처리에 사용될 수 있다. 하부 반응 구역(31) 내부에 포함된 슬러지와 상부 반응 구역(32)의 합성물 모두의 생물학적 조성은 다양한 공급수 조성에 대한 처리 필요에 맞게 조정되도록 큰 호환성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 반응기는 선박에 사용될 수 있다. 세계의 몇몇 해양 영역에서는 폐수 배출이 적절치 못하거나 심지어는 환경 보호 법령으로 금지된다. 선박이 본 발명에 따른 반응기 탱크를 갖고 항구를 떠나면, 바다에 있는 동안 승객과 승무원 활동에 따른 폐수를 반응기 탱크 내에서 처리하고, 유출물을 필요하다면 현장에서 배출하거나 추가적으로 정제하고 슬러지를 보관할 수 있다. 생성된 슬러지는 폐수보다 훨씬 작은 체적을 가질 것이다. 항구에 도착할 시 수집된 슬러지는 탱크로부터 제거되고 육상 시설로 운반되어, 선박의 항해 동안 물 오염을 현저히 감소시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 공급수의 생물학적 처리를 위한 반응기 탱크(0)로서,
    상기 반응기 탱크(O)는 단일 반응기 체적을 포함하고, 이 단일 반응기 체적에서 공급수가 분리기 구조물(4)에 의해 부분적으로 분리되는 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31) 및 상부 호기성 반응 구역(32) 양자 모두 내에서 처리되고,
    상기 반응기 탱크는, 상기 반응기 탱크(O)의 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31) 내에 배열된 하나 이상의 공급수 입구(1)와, 상기 반응기 탱크(O)의 상부 호기성 반응 구역(32) 내의 하나 이상의 유출물 출구(22)를 포함하고,
    상기 분리기 구조물(4)은 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로부터 상부 호기성 반응 구역(32)으로 유체가 상방으로 통과하는 것을 허용하면서, 산소가 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 진입하는 것을 적어도 부분적으로 방지하도록 배열되며,
    상기 분리기 구조물(4)은 상기 방출된 생물학적 물질을 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 상기 생물학적 물질의 추가 처리 및 슬러지의 수집을 위한 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 안내하도록 배열된 대체로 경사진 상부 표면을 추가로 구비하고,
    상기 상부 호기성 반응 구역(32)에는 생물학적 물질의 성장 및 방출을 위한 기질을 형성하기 위한 포기된 바이오필름 매체(52)가 제공되는, 공급수의 생물학적 처리를 위한 반응기 탱크(0)에 있어서,
    상기 반응기 탱크는 상기 반응기 탱크(O)의 상기 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로부터 슬러지 출구(21)를 더 포함하고, 이에 의해 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31) 내의 슬러지의 체류 시간이 슬러지 출구(21)를 통한 주기적인 또는 연속적인 슬러지 정화에 의해 제어될 수 있고,
    재순환 라인(8)이 반응기 탱크(O)의 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 반응기 탱크의 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로의 유출물 중 적어도 일부를 재순환시키도록 구성되며,
    기포 확산기(7)가 다량의 기포를 주기적으로 제공하도록 배열되어, 상부 호기성 반응 구역 내의 바이오필름 매체가 과도한 바이오필름의 성장을 제거할 수 있고, 분리된 과도한 바이오필름이 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 하측으로 이동하게 되는
    반응기 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)은 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 바이오매스 또는 생물학적인 물질의 무산소/혐기성 분해를 위한 활성 슬러지를 포함하는
    반응기 탱크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 포기된 바이오필름 매체(52)에는 상기 상부 호기성 반응 구역(32) 아래에 배열되는 기포 확산기(7)를 통한 공기의 주입을 통하여 산소가 제공되는
    반응기 탱크.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 바이오필름 매체(52)는 바이오필름 매체(52)에서 성장 사이클의 완료 시에 대체로 하측 방향으로 상기 생물학적 물질을 방출하도록 배열되는
    반응기 탱크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이오필름 매체(52)는 상부 호기성 반응 구역(32) 내에서 유체화되도록 배열되는
    반응기 탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이오필름 매체(52)는 상부 호기성 반응 구역(32) 내에 유지되기 위해 기계적으로 제한되도록 배열되는
    반응기 탱크.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 기포 확산기(7)는 작은 직경을 갖는 기포를 방출하도록 배열되는
    반응기 탱크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리기 구조물(4)은 2개 이상의 분리기 부 구조물(41)의 조립체를 포함하는
    반응기 탱크.
  9. 제1항에 따른 반응기 탱크(0)에서 공급수를 생물학적 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 반응기 탱크(0)의 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)에서 하나 이상의 공급수 입구(1)를 통해 상기 공급수를 수용하는 단계와,
    상기 반응기 탱크(O)의 상부 호기성 반응 구역(32)에서 하나 이상의 유출물 출구(22)를 통해 유출물을 제거하는 단계와,
    상기 상부 호기성 반응 구역(32)을 에어레이팅하는 단계를 포함하고,
    상기 공급수는 분리기 구조물(4)에 의해 부분적으로 분리되는 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31) 및 상부 호기성 반응 구역(32) 양자 모두 내에서 처리되고,
    상기 분리기 구조물(4)은 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로부터 상부 호기성 반응 구역(32)으로 유체가 상방으로 통과하는 것을 허용하면서, 산소가 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 진입하는 것을 적어도 부분적으로 방지하며,
    상기 분리기 구조물(4)의 상부 표면이 상기 방출된 생물학적 물질을 상기 상부 호기성 반응 구역(32)으로부터 상기 생물학적 물질을 추가 처리하는 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로 안내하는, 반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법에 있어서,
    상기 상부 호기성 반응 구역(32)에는 생물학적 물질을 성장 및 방출시키기 위한 기질을 형성하는 바이오필름 매체가 제공되고, 상기 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)에 수집된 슬러지가 상기 반응기 탱크(O)의 상기 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)으로부터 슬러지 출구(21)를 통해 주기적 또는 연속적으로 상기 반응기 탱크(O)를 떠나도록 허용함으로써, 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31) 내의 슬러지의 체류 시간이 제어될 수 있는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 생물학적 처리는 상기 상부 호기성 반응 구역(32)에서의 질화 공정과, 상기 하부 무산소/혐기성 반응 구역(31)에서의 탈질화 공정을 포함하는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 하부 혐기성 반응 구역(31)은 활성 슬러지를 포함하는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  12. 제9항, 제10항 또는 제11항에 있어서,
    기포 확산기(7)를 통해 상기 상부 호기성 반응 구역(32)을 에어레이팅하는 단계를 더 포함하는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기포 확산기(7)는 작은 직경을 갖는 기포를 방출하는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호기성 바이오필름 매체(52)는 상기 상부 호기성 반응 구역(32) 내에서 순환되는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 무산소/혐기성 반응 구역 내에서의 상기 표면 액체 상방 유동 속도는 약 0.0005cm/s 내지 4 ㎝/s의 범위 내에 있는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유출물 스트림의 적어도 일부가 상기 반응기 탱크(0) 내에서 추가 처리를 위해 재순환 라인(8)을 통해 재순환되는
    반응기 탱크(0)에서의 공급수의 생물학적 처리 방법.
  17. 도시용 폐수 스트림 처리를 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 반응기의 사용.
  18. 산업용 폐수 스트림 처리를 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 반응기의 사용.
  19. 농업용 폐수 스트림 처리를 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 반응기의 사용.
  20. 수산용 폐수 스트림 처리를 위한 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 반응기의 사용.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE043885T2 (hu) * 2009-10-16 2019-09-30 Dutch Water Tech B V Anaerob/aerob folyadéktisztító rendszer és ahhoz való eljárás
ES2338979B2 (es) * 2010-01-12 2010-09-23 Universidad De Cantabria Reactor biologico anoxico-anaerobio para la eliminacion de nutrientes de aguas residuales.
US8372274B2 (en) * 2010-01-13 2013-02-12 Daniel M. Early Wastewater treatment system and method
UA108237C2 (uk) 2010-06-03 2015-04-10 Спосіб та пристрій для виділення частинок низької щільності із завантажуваної суспензії
FR2977259B1 (fr) * 2011-06-28 2013-08-02 Commissariat Energie Atomique Dispositif a profil specifique de reacteur de type lit a jet pour depot par cvd
WO2013009819A2 (en) 2011-07-11 2013-01-17 Allegheny-Singer Research Institute Fluid treatment system
CN102491517B (zh) * 2011-11-28 2013-06-12 山东大学 一种厌氧、好氧污水处理装置及污水处理的方法
MX366434B (es) * 2012-03-02 2019-06-26 Xavier Valdes Simancas Francisco Bioreactor combinado para el tratamiento de aguas residuales, mediante procesos anaerobios, aerobios y anoxicos de degradación de materia orgánica con sistema separador de zonas y captación de biogás, natas y lodos.
CN102642991B (zh) * 2012-04-28 2013-12-04 南京大学 一种电镀废水高效组合深度处理方法
WO2013166639A1 (zh) * 2012-05-07 2013-11-14 中国科学院过程工程研究所 用于开放池培养微藻的阱式补碳装置及其补碳方法
ES2401445B2 (es) * 2013-02-01 2014-01-20 Universidade De Santiago De Compostela Sistema Integrado de reactor anaerobio metanogénico y biorreactor de membranas para la eliminación de materia orgánica y nitrógeno en aguas residuales
CA2928950A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 Cambrian Innovation Inc. System and method for waste treatment
US20150151994A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-04 Biocast Systems Inc. Single-tank nutrient removal system using immobilized biomass
CN104445798B (zh) * 2013-12-10 2017-09-29 中国环境科学研究院 垂直式污水处理设备和方法
US20160279542A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Thomas G. Stroope Pond Filter
US20160354711A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 Ronald F. Malone Embedded Influent Diffuser for Floating Media Filter
CN105384250B (zh) * 2015-12-08 2018-06-29 苏州恺利尔环保科技有限公司 新型厌氧好氧一体化反应器
JP6538537B2 (ja) * 2015-12-09 2019-07-03 株式会社東芝 硝化脱窒装置
US9592515B1 (en) 2016-03-14 2017-03-14 SA Recycling LLC High capacity separation of metals from auto shredder residue
US11802065B2 (en) 2016-08-31 2023-10-31 Conly L. Hansen Induced sludge bed anaerobic reactor system
US10071925B2 (en) * 2016-08-31 2018-09-11 Conly L. Hansen Induced sludge bed anaerobic reactor
US10570043B2 (en) 2016-08-31 2020-02-25 Conly L. Hansen Induced sludge bed anaerobic reactor system
CN106517519A (zh) * 2016-12-06 2017-03-22 中国科学院生态环境研究中心 一种好氧‑缺氧一体式移动床生物膜反应器及其处理污水的方法
CN107298192A (zh) * 2017-06-08 2017-10-27 苏州首达机械有限公司 灌装料罐
US10913667B2 (en) * 2017-12-08 2021-02-09 Westech Engineering, Inc. Multi-media clarification systems and methods
CN108751586A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 常州大学 一种生物膜反应器
CN109553196A (zh) * 2019-01-11 2019-04-02 王涛 一种厌氧-好氧复合床生物膜反应器及其工艺
WO2020152680A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 Fluence Water Products And Innovation Ltd Methods for treating waste activated sludge with a membrane-aerated biofilm reactor
CA3144395C (en) * 2019-06-27 2024-04-30 Veolia Water Solutions & Technologies Support System and process for removing ammonium from a wastewater stream
CN110510810A (zh) * 2019-08-21 2019-11-29 苏州首创嘉净环保科技股份有限公司 一种分散式污水处理一体化设备
CN110902822A (zh) * 2019-12-24 2020-03-24 大江环境股份有限公司 一种有效提高反硝化脱氮效果的缺氧反应器
IL300703B1 (en) * 2020-08-22 2025-11-01 Ariel Scient Innovations Ltd Wastewater treatment device and method
CN112499763B (zh) * 2020-11-11 2022-11-18 上海泓济环保科技股份有限公司 短程硝化耦合厌氧氨氧化脱氮反应器
TR202021985A2 (tr) * 2020-12-28 2021-01-21 Cukurova Ueniversitesi Rektoerluegue Ön çökeltmesi̇z, di̇key aerobi̇k/anaerobi̇k çamur çürütmeli̇, tek üni̇te bi̇yoloji̇k atiksu aritma tesi̇si̇
CN113603222A (zh) * 2021-08-20 2021-11-05 浙江科技学院 一种污水处理系统及污水处理方法
ES2888223B2 (es) * 2021-10-04 2022-05-12 Acai Depuracion Sl Reactor combinado para depuracion de aguas
CN114506968A (zh) * 2021-12-29 2022-05-17 北京北华中清环境工程技术有限公司 一种多功能水质净化系统
CN114573106B (zh) * 2022-03-23 2023-07-28 新疆大学 一种升流式电辅助厌氧-好氧耦合生物膜反应器
CN114604970B (zh) * 2022-05-11 2022-08-12 北京博汇特环保科技股份有限公司 改良型a2o生化反应系统及污水处理方法
CN115196748B (zh) * 2022-07-08 2023-06-23 贵州楚天两江环境股份有限公司 一种升流式污水处理工艺及污水处理设备
KR102561840B1 (ko) * 2023-03-24 2023-08-01 주식회사 후소엔지니어링 공정 변형 운전 특성 오폐수처리 시스템 및 방법
CN117003427A (zh) * 2023-08-10 2023-11-07 福建省水产研究所（福建水产病害防治中心） 水产养殖尾水的多层级多组合单元模块化治理系统
CN120489993B (zh) * 2025-05-07 2026-01-30 四川和晟达电子科技有限公司 一种铜酸蚀刻液中cod的大批量快速检测方法及应用

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4350588A (en) * 1980-08-14 1982-09-21 Junjiro Tsubota Biological fermentation device
JPS61274798A (ja) * 1985-05-31 1986-12-04 Inoue Japax Res Inc 有機物水処理装置
FR2604990B1 (fr) * 1986-10-01 1991-04-05 Omnium Traitement Valorisa Procede de purification, par voie biologique, d'eaux residuaires sur lit de materiau granulaire
JPH01231994A (ja) 1988-03-14 1989-09-18 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 汚水処理装置
DK158893C (da) 1988-06-27 1991-01-21 Krueger As I Fremgangsmaade og anlaeg til biologisk rensning af spildevand ved aktivslammetoden
AU7141691A (en) 1990-01-23 1991-08-21 Kaldnes Miljoteknologi As Method and reactor for purification of water
WO1994016999A1 (en) 1991-07-02 1994-08-04 Stuth William L Secondary sewage treatment system
DE4411825A1 (de) * 1994-03-31 1995-10-05 Jens Nowak Verfahren zur zweistufigen Reinigung von Abwasser mit im Kreislauf geführtem Flockungsmittel
NL9500171A (nl) 1995-01-31 1996-09-02 Pacques Bv Werkwijze voor aerobe zuivering van afvalwater.
JP3323040B2 (ja) * 1995-09-06 2002-09-09 シャープ株式会社 超純水製造装置
JPH09253687A (ja) 1996-03-26 1997-09-30 Nippon Steel Corp 排水の嫌気・好気処理装置
DE19621156A1 (de) 1996-05-14 1997-11-20 Wolfgang Luehr Klärwerk zur Aufbereitung von Wasser
US6086765A (en) * 1996-08-29 2000-07-11 Atara Environmental, Inc. Multi-stage facultative wastewater treatment system and method hydrolyzing biosolids
NL1004455C2 (nl) 1996-11-06 1998-05-08 Pacques Bv Inrichting voor de biologische zuivering van afvalwater.
DE19717758B4 (de) * 1997-04-22 2004-12-30 Harrendorf, Heinz, Dipl.-Ing. Verfahren und Vorrichtung für die biologische Reinigung von Wasser oder Abwasser zur Elimination von Kohlenstoff, Stickstoff- und Phosphorverbindungen
DE19758486C2 (de) 1997-06-06 2000-08-17 Preussag Wassertechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Entfernung von Stickstoff aus Abwasser
WO2001072644A1 (en) * 2000-03-29 2001-10-04 Ecokasa Incorporated Nitrogen reduction wastewater treatment system
US6773595B2 (en) 2001-03-29 2004-08-10 Charles J. Gantzer Compartmentalized facultative lagoon and method of creating and maintaining such a lagoon
US6592751B2 (en) * 2001-09-26 2003-07-15 Council Of Scientific And Industrial Research Device for treatment of wastewater
NL1020091C2 (nl) 2002-02-28 2003-08-29 Tno Nieuwe membraanbioreactor.
NL1029302C2 (nl) 2005-06-21 2006-12-22 Pacques Bv Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van afvalwater.
CA2542894C (en) 2006-04-04 2014-08-12 Laleh Yerushalmi Multi-environment wastewater treatment method

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