CN107973400A - 利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，上述序批式反应器工艺包括污水流入‑微生物反应‑沉淀‑排出工序的一系列过程。利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置包括序批式反应器、固定相载体以及膜生物反应器。序批式反应器从外部接收污水，通过能够自动运转的控制部执行厌氧反应、好氧反应、无氧反应。固定相载体设置在上述序批式反应器的内部，形成有多个空隙，微生物附着在上述空隙、外部面。膜生物反应器设置在上述序批式反应器的内部的上部，使上述污水以固液方式分离成污泥和处理水后，向外部排出上述处理水。
Description
技术领域
本发明涉及利用序批式反应器(SBR，sequence batch reactor)工艺的污水高度处理装置，上述序批式反应器工艺包括污水流入-微生物反应-沉淀-排出工序的一系列过程。
背景技术
以保护国土为目的，为了防止水质污染和土壤污染，政府制定下水道法，对如污水的污染水进行管理。尤其，韩国的下水道法第7条制定了放流水的水质基准。根据这个基准的下水道法施行规则第3条中以生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、悬浮物质(SS，Suspended Solid)、总氮量(T-N)、总磷量(T-P)、总大肠菌群数为对象，制定如下的公共污水处理设施的放流水水质基准。
然而，以往的污水处理装置存在如下问题，污水中所包括的作为营养盐类物质的氮和磷没有在发生场所适当地处理，而流入河川或湖泽。这样流入的营养盐类在河川或湖泽诱发富营养化，成为藻类的异常增殖的原因等，最终成为河川或湖泽等水资源管理的大障碍因素，以此为原水而取水的净水厂会增加净水处理费用，而导致较多的经济损失。
因此，为了处理含氮和磷的营养盐类而开发多样的生物学处理方法和装置。
虽然上述生物学的处理使用活性污泥工序，但这种工序对氮进行处理时，只能将有机性及氨性氮转换为亚硝酸性或硝酸性氮形态，不能期待减量的最终处理，磷的处理效率也低迷，因而成为了用于保护水资源的水质管理存在重大问题。
尤其冬季反应槽的水温低的时候发生微生物的活性和浓度下降的情况，流入的污水的种类或组成发生变化，因生物反应槽的环境变化而导致负责生物学处理的微生物的优势种(dominant species)发生变化，使处理效率下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国公开专利公报10-2016-0054907(2016年5月17日公开)
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其在序批式反应器的内部设置固定相载体及硫酸铝注入装置，使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度，由此提高冬季对氮和磷的处理效率。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置的特征在于，包括：序批式反应器(SBR)、固定相载体、分离膜以及生物反应器(MBR)。序批式反应器(SBR)从外部接收污水，通过能够自动运转的控制部执行厌氧反应、好氧反应、无氧反应。固定相载体设置在上述序批式反应器的内部，形成有多个空隙，微生物附着在上述空隙、外部面。膜生物反应器(MBR)设置在上述序批式反应器的内部的上部，使上述污水进行以固液方式分离成污泥和处理水后，向外部排出上述处理水。
有益效果
根据本发明，利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置通过在序批式反应器的内部设置固定相载体，使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度，由此提高冬季对氮和磷的处理效率。
并且，通过膜生物反应器分离污泥和处理水，可省略沉淀槽的结构，从而节省设置面积和设置费用。
并且，通过反冲洗泵或通风装置减少膜生物反应器的污垢(fouling)，从而防止处理水量的减少，为了确保规定的处理水量，防止排出泵的运转率增加而节省能量。
同时，在膜生物反应器的排出部设置注入作为去除磷成分的硫酸铝的注入装置，更加有效去除磷。
附图说明
图1为本发明一实施例的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置的结构图。
图2为设置在图1的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置的固定相载体的扫描电子显微镜(SEM)的照片。
图3为图2的固定相载体附着有微生物的状态的扫描电子显微镜照片。
附图标记的说明
10：排出部
20：散气管
30：排出泵
110：序批式反应器
111：控制部
112：搅拌机
120：固定相载体
130：膜生物反应器
140：注入装置
150：水质测定传感器
具体实施方式
以下，参照附图对根据优选实施例的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置进行详细说明。对相同的结构使用相同的附图标记，并省略了重复的说明、对可能不必要地混淆发明的要旨公知的功能和结构的详细说明。发明的实施形态是用于使本领域普通技术人员更加完整地理解本发明而提供的。因此，附图中各个要素的形状和大小为了更明确的说明而可能有所夸张。
图1为本发明一实施例的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置的结构图。
如图1所示，利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置100包括序批式反应器110、固定相载体120、膜生物反应器(MBR)130。其中，序批式施工法是指在单一反应槽110进行污水的流入和处理水的流出的工序，意味着在规定时间的排序进行污水流入-微生物反应-沉淀-排出工序等一系列过程。
序批式反应器(SBR，Sequencing Batch Reactor)110从外部接收污水，通过能够自动运转的控制部111执行厌氧反应、好氧反应、无氧反应。如上所述的方式接收污水并执行厌氧反应、好氧反应、无氧反应，由此能够去除氮和磷。
即，通过控制部111执行无氧反应，使硝酸性氮还原成氮。并且，执行厌氧反应时脱硝微生物释放磷，执行好氧反应时借助氮的硝酸化和磷的过度吸收而发生微生物的增殖，由此去除氮和磷。
此时，序批式反应器110的内部可以设置搅拌污水的搅拌机112。其中，搅拌机112可在序批式反应器110的内部设置至少一台以上，在厌氧反应和无氧反应过程中可借助马达的驱动而使磷的释放和脱硝作用更加容易。
固定相载体120设置有多个，设置在序批式反应器110的内部，在固定相载体120形成有多个空隙，微生物附着在固定相载体120的空隙、外部面。随着微生物附着在固定相载体120的空隙、外部面可以提高微生物的浓度及生存率。
具体地说，固定相载体120是由聚氨酯材料构成的高强度载体。而且，固定相载体120呈六面体形态，空隙占上述固定相载体的总面积的95％～98％，具体地可以占上述固定相载体的总面积的96.7％。
如上所述，若固定相载体120呈六面体，则固定相载体120可以沿着垂直方向长长地设置，可以减少固定相载体120的设置面积。此时，固定相载体120可以固定设置在形成有多个孔的外壳121的内部。
并且，随着设置占固定相载体120的总面积的95％～98％的多个空隙，微生物借助好氧反应增殖时，不仅在固定相载体120的外周面而且在空隙之间微生物也可以附着并增殖，使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度。
如上所述，借助固定相载体120使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度，可以预防因流入的污水的温度变化引起的处理效率的下降。即，冬季流入的污水的平均水温为8～9℃，对微生物的活性度产生坏影响，使氮得处理效率下降，但是如上所述，使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度，可以提高硝酸化率，从而提高氮的去除效率。
膜生物反应器(MBR，membrane-coupled bioreactor)130设置在序批式反应器110的内部的上部，使污水以固液方式分离成污泥和处理水后，向外部排出处理水。具体地，膜生物反应器130是由具有中空丝(hollow fiber)或平面(flat)膜形态的分离膜的中空丝分离膜模块或平板分离膜模块中的一种构成的浸渍式分离膜模块。
如上所述，通过膜生物反应器130分离污泥和处理水，与通过沉淀的固液方式的分离相比，能够生产优质的处理水，可应对冲击负荷及异常条件导致的微生物的状态的恶化、处理效率下降、微生物的流失等。
其中，通过膜生物反应器130分离的处理水供给到处理水槽来储存或放流。如上所述，通过膜生物反应器130分离污泥和处理水，来省略沉淀槽的结构，从而节省设置面积和设置费用。
另一方面，膜生物反应器130的情况下，在悬浮物质的处理过程中发生的污泥附着在分离膜的表面形成饼(cake)层，产生污垢(fouling)，导致膜间差压(TMP，TransMembrane Pressure)增加或处理水量减少的问题。
为了解决上述问题，利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置100可包括供给高压的清洗水的反冲洗泵131。更具体地，反冲洗泵131可以设置在排出部10，沿着与过滤方向相反的方向提供逆清洗水，从而使附着在分离膜的污泥脱离。
根据另一实施例，利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置100可包括提供洗净空气的通风装置(Aeration unit)。具体地，通风装置(未图示)可以配置在膜生物反应器130的下部，利用从通风装置(未图示)喷出来的强空气珠使附着在分离膜的污泥脱离。
如上所述，通过反冲洗泵131或通风装置(未图示)减少污垢(fouling)，防止处理水量的减少，为了确保规定的处理水量，防止排出泵(30)的运转率增加，从而节省能量。
并且，在膜生物反应器130的排出部10可设置有用于注入硫酸铝(Alum)的注入装置140。如上所述，通过注入装置140注入作为磷去除用成分的硫酸铝，更加有效去除磷。
此时，在序批式反应器110可设置用于测定总磷浓度(T-P)的水质测定传感器150。随之，注入装置140根据通过水质测定传感器150测定的总磷浓度(T-P)值调节硫酸铝的注入量。以如上所述的方式控制硫酸铝的注入量，可将所排出的处理水的总磷浓度值维持在公共污水处理设施的放流水质基准以下。
如上所述，利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置100在序批式反应器110的内部设置固定相载体120，从而使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度，提高冬季氮的处理效率。
并且，通过膜生物反应器130分离污泥和处理水，省略沉淀槽的结构，从而减少设置面积和设置费用。
并且，随着通过反冲洗泵131或通风装置减少生物反应器130的污垢(fouling)，防止处理水量的减少，为了确保规定的处理水量，防止排出泵30的运转率的增加，从而可以节省能量。
同时，随着在膜生物反应器130的排出部10设置用于注入作为磷去除用成分的硫酸铝的注入装置140，从而能够更加有效去除磷。
参照图1，对利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置100的运行进行说明。
首先，在厌氧反应和无氧反应期间启动搅拌机112，使磷的释放和脱硝作用更加容易。厌氧反应后好氧反应时，通过散气管20供给空气，完成厌氧反应过程中释放的磷的过度吸收以及硝酸化。
此时，如图2和图3所示，在序批式反应器110的内部设置多个固定相载体120，当微生物通过好氧反应增殖时，使微生物可以附着并增殖在固定相载体120的空隙、外部面。随之，能够防止因流动导致的微生物的脱离，使微生物的浓度(MLSS)维持高浓度，在微生物的活性度小的冬季也可有效执行氮的去除。
无氧反应结束后使吸入泵10运转，通过膜生物反应器130执行固液方式的分离作用，向外部排出处理水。而且，处理水向外部排出之后，为了减少污垢(fouling)，通过反冲洗泵131或通风装置使附着在分离膜的污泥脱离。
而且，通过设置在膜生物反应器130的排出部10的注入装置140注入硫酸铝(Alum)来执行磷的去除，可将所排出的处理水的总磷浓度维持在公共污水处理设施的放流水质基准以下。
以上，参照附图所示的一实施例对本发明进行了说明，然而这仅仅用于例示，针对本领域普通技术人员而言，可在此基础上进行多种变形及其他等同的实施例。因此，本发明的真正的保护范围应根据发明要求保护范围而定。
Claims (9)
1.一种利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，包括：
序批式反应器，从外部接收污水，通过能够自动运转的控制部执行厌氧反应、好氧反应、无氧反应；
多个固定相载体，设置在上述序批式反应器的内部，形成有多个空隙，微生物附着在上述空隙、外部面；以及
膜生物反应器，设置在上述序批式反应器的内部的上部，使上述污水以固液方式分离成污泥和处理水后，向外部排出上述处理水。
2.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，上述固定相载体为由聚氨酯材料构成的高强度载体。
3.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，上述固定相载体呈六面体形态，上述空隙占上述固定相载体的总面积的95％～98％。
4.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，上述膜生物反应器为由选自中空丝分离膜模块和平板分离膜模块中的一种构成的浸渍式分离膜模块。
5.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，包括提供高压的清洗水的反冲洗泵，以减少上述膜生物反应器的污垢。
6.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，包括提供清洗空气的通风装置，以减少上述膜生物反应器的污垢。
7.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，在上述膜生物反应器的排出部设置有用于注入硫酸铝的注入装置。
8.根据权利要求7所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，
还包括水质测定传感器，上述水质测定传感器设置在上述序批式反应器的内部，用于测定总磷浓度值，
上述注入装置根据通过水质测定传感器测定的总磷浓度值来调节上述硫酸铝的注入量。
9.根据权利要求1所述的利用序批式反应器工艺的污水高度处理装置，其特征在于，还包括搅拌机，上述搅拌机设置在上述序批式反应器的内部，用于搅拌污水。
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