1. 개요
우리나라의 경제건설이 발전함에 따라 도시하수 및 산업폐수 배출량이 해마다 증가하고 있다. 경제건설과 환경보호가 동시에 발전해야 한다는 정책을 추진하기 위해서는 이에 맞춰 하수처리사업도 발전해야 하는데, 이때 하수처리 문제를 효율적이고 경제적이며 에너지 절약적으로 해결하는 것이 환경분야에서 가장 시급한 문제가 되고 있다. 오늘날 연구가 필요한 주제입니다. 이 목표를 달성하는 방법은 올바른 결정에 의존하는 것 외에도 기술 업데이트, 새로운 프로세스 개발, 자원과 에너지의 합리적인 활용, 기타 과학 및 기술 조치에 의존합니다.
현재 하수 처리 프로젝트는 기본적으로 환경 질을 개선하기 위해 에너지 소비에 의존하는 기술적 조치입니다. 그러나 제한된 에너지 상황에서 사람들은 에너지를 낭비하는 생산과 라이프 스타일을 완전히 바꿔야 한다는 것을 깨달았습니다. 오늘날 엔지니어링 설계의 품질 평가 기준은 인프라 투자 및 운영 관리의 경제성으로 이동하기 시작했습니다. 에너지 활용의 효율성에 미치는 영향. 따라서 환경공학은 필연적으로 에너지공학 시스템과 연계될 수밖에 없다.
하수처리 프로젝트에 있어서 에너지 절약 조치를 취하는 기술적 방법은 여러 가지가 있는데, 기계적인 하수에 대한 혐기성 생물학적 처리 기술은 중요한 방법 중 하나이다.
혐기성 생물학적 처리는 혐기성 미생물의 대사적 특성을 활용하여 외부 에너지 공급 없이 환원된 유기물을 수소 수용체로 활용함과 동시에 에너지 가치를 지닌 메탄가스를 발생시키는 기술이다. 혐기성 생물학적 처리 방법은 유입되는 BOD 농도가 15,000mg/l에 달하는 고농도 유기성 폐수에 적합할 뿐만 아니라, 도시 폐기물을 포함한 저농도 유기성 폐수에도 적합합니다. 혐기성 생물학적 처리 방법은 에너지 소비가 적고, 높은 유기물 부하량은 5-10kgCOD/m3.d이고, 가장 높은 양은 50kgCOD/m3.d에 달하며, 생산된 바이오가스의 양은 적습니다. 분해된 유기물은 큰 부하 변화와 수질 변화를 견딜 수 있습니다.
유기성 하수의 오염을 통제하기 위한 새로운 혐기성 생물학적 처리 공정을 개발하는 것은 의심할 여지 없이 좋은 경제적 이익을 제공하는 방법입니다. 최근 몇 년 동안 혐기성 폐수 처리 공정은 매우 빠르게 발전하여 혐기성 접촉 방식, 상향 혐기성 슬러지 베드, 배플형 혐기성 방식, 혐기성 생물학적 풀, 혐기성 산소 팽창 베드, 유동층, 혐기성 생물학적 턴테이블 등 현재 상향류 혐기성 슬러지 베드의 새로운 공정은 혐기성 여과와 혐기성 활성 슬러지 방법의 이중 특성을 가지며 운영 및 구조 비용이 다른 폐수에 대한 강한 적응성을 가지고 있습니다. 현재 국내외에서 이러한 공정이 많이 설계, 구축되고 있습니다.
2. 상향류 혐기성 슬러지 베드의 작동 원리
상류 혐기성 슬러지 베드에는 반응 구역과 기액-고체 3상 분리 장치(침전 구역 포함)가 있습니다. 하모니 챔버는 세 부분으로 구성됩니다. 반응부 하부에는 혐기성 슬러지가 다량으로 잔류하고 있으며, 침전 및 응집성이 좋은 슬러지가 하부에 슬러지층을 형성하고 있다. 처리 대상 하수는 혐기성 슬러지층 하부에서 흘러나와 슬러지층의 슬러지와 혼합되며, 슬러지 중의 미생물이 하수 중의 유기물을 분해하여 바이오가스로 전환시키는 역할을 합니다. 바이오가스는 상승 과정에서 작은 기포가 계속해서 합쳐지면서 점차 큰 기포를 형성하게 되는데, 바이오가스의 교반으로 인해 상대적으로 농도가 묽은 슬러지와 물이 함께 상승하게 됩니다. 상 분리기에서 바이오가스는 분리기 바닥의 반사판에 부딪히면 반사판 주위로 편향된 다음 수층을 통과하여 공기 챔버로 들어갑니다. 공기실에서 농축되어 도관을 통해 배출됩니다. 고액 혼합물은 반사 후 3상으로 진입하게 됩니다. 분리기의 침전 영역에서 하수 중의 슬러지가 응집되어 입자가 점차 커지며 침전됩니다. 중력의 작용하에. 경사벽에 침전된 슬러지는 경사벽을 따라 혐기성 반응대로 다시 미끄러져 들어가 반응대에 다량의 슬러지가 쌓이게 되는데, 슬러지에서 분리된 처리수는 오버플로보 상부에서 흘러넘친다. 정착 구역, 그리고 그 후 하수는 진흙층으로 배출됩니다.
이 프로세스의 기본 시작점은 다음과 같습니다. (1) 슬러지 응집에 유리한 물리적, 화학적 조건을 제공하여 혐기성 슬러지가 우수한 침전 특성을 얻고 유지할 수 있도록 합니다. 강한 교란력에 저항할 수 있는 상당히 안정적인 생물학적 단계.
(3) 슬러지 베드 장비에 침전 영역을 설정하면 침전 영역의 슬러지 층에 미세한 슬러지 입자가 더 응집되어 침전됩니다. 그런 다음 슬러지 침대로 다시 흐릅니다.
3. 혐기성 슬러지 베드의 흐름 패턴과 슬러지 분포
혐기성 슬러지 베드의 흐름 패턴은 반응 구역의 흐름 패턴과 가스 생성이 매우 복잡합니다. 일반적으로 반응부 하부의 슬러지층에서는 가스 발생으로 인해 일부 구간을 통과하여 더 많은 가스가 상승하는 기류를 형성하여 혼합액의 일부를 구동시키는 역할을 합니다. (슬러지 및 물을 의미) 위로 이동합니다. 동시에, 이 공기와 물 흐름 주변의 매체가 아래로 이동하여 역혼합이 발생하여 물의 흐름이 짧아집니다. 상승하는 공기와 기류로부터 멀어지면 데드 스팟이 형성되기 쉽습니다. 또한 이러한 사각지대에서는 일정량의 가스가 생성되어 슬러지와 물의 느리고 약한 혼합이 이루어집니다. 따라서 슬러지 층에는 다양한 정도의 혼합 영역이 형성됩니다. 이러한 혼합 영역의 크기는 정도와 관련이 있습니다. 짧은 흐름의. 현탁층의 혼합 액체에서 가스 동전의 움직임으로 액체가 더 빠른 속도로 상승 및 하강하여 강한 혼합을 형성합니다. 가스 생산량이 적은 경우 슬러지층과 부유층 사이에 경계가 명확한 경우가 있지만, 가스 생산량이 많은 경우에는 이 경계가 명확하지 않습니다. 관련 테스트에 따르면 침전대의 물 흐름은 푸시 흐름이지만 침전대에는 여전히 데드존과 혼합대가 존재하는 것으로 나타났습니다.
혐기성 슬러지 베드의 슬러지 농도는 장비의 유기물 부하율과 관련이 있습니다. 설탕폐수 처리 시험 중 상향류 혐기성 슬러지층의 슬러지 분포와 부하량과의 관계입니다. 그림에서 알 수 있듯이 슬러지층의 슬러지 농도는 부유층의 농도보다 높으며, 부유층 상부와 하부의 슬러지 농도 차이는 작아져 에 가까운 것을 알 수 있다. 완전 혼합 흐름 상태. 유기물 부하가 매우 높을 때 반응 구역의 슬러지 분포는 슬러지 층과 부유 층 사이의 경계가 명확하지 않습니다. 테스트 결과, 하수가 바닥의 0.4~0.6m 높이를 통과할 때 유기물의 90%가 변형되는 것으로 나타났습니다. 혐기성 슬러지는 활성이 매우 높아 혐기성 처리 과정이 느리게 진행된다는 장기적인 개념을 변화시키는 것으로 볼 수 있습니다. 혐기성 슬러지에서는 고활성 혐기성 슬러지가 다량 축적되는 것이 이 장비의 처리 용량이 큰 주된 이유이며 이는 슬러지의 침강 성능이 좋기 때문입니다.
상류 혐기성 슬러지 베드는 체적 유기물 부하율이 높은 이유는 장비, 특히 슬러지 층에 혐기성 슬러지가 많이 존재하기 때문입니다. 공정의 안정성과 효율성은 침전성이 뛰어나고 메탄 활성이 높은 슬러지, 특히 입상 슬러지의 생성에 크게 좌우됩니다. 반대로, 반응 구역의 슬러지가 느슨한 응집 형태로 존재하면 슬러지가 부유하여 손실되는 경우가 많아 혐기성 슬러지 베드가 더 높은 하중에서 안정적으로 작동할 수 없게 됩니다.
혐기성 슬러지 베드에서 형성된 슬러지의 형태와 달성된 COD 부피 부하에 따라 슬러지 과립화 공정은 대략 3가지 운영 기간으로 나눌 수 있습니다.
(1) 운영 기간: 슬러지 접종 시점부터 슬러지 베드의 COD 부피 부하가 약 5kgCOD/m3.d에 도달할 때까지 이 작업 기간 동안의 슬러지 침전 성능은 평균입니다.
(2) 입상 슬러지가 나타납니다. 기간: 이 작업 기간은 작은 슬러지 입자가 나타나기 시작하는 것이 특징입니다. 슬러지 베드의 총 SS 양과 총 VSS 양이 최소로 감소하면 이 작업 기간이 종료됩니다. 이 작업 기간 동안의 슬러지 침전 성능은 그다지 좋지 않습니다.
(3) 입상 형성 슬러지 기간: 이 작업 기간은 다량의 입상 슬러지가 형성되는 것이 특징이며, 이는 전체 혐기성 슬러지 베드를 아래에서 위로 점차적으로 채웁니다. 슬러지 베드의 부피 부하가 16kgCOD/m3.d를 초과하면 입상 슬러지는 성숙한 것으로 간주될 수 있습니다. 이 작업 기간 동안 슬러지 침전성은 매우 좋습니다.
5. 슬러지 손실 및 외부 침전조 설정
상류 혐기성 진흙층에 기액-고체 3상 분리기가 있지만 혼합액이 침전지로 유입됨 가스는 이전에 분리되었지만 침전 구역의 슬러지는 여전히 메탄 생성 활성이 높기 때문에 침전 구역에서 계속 가스를 생성하거나 충격 부하 및 수질의 급격한 변화로 인해 반응 중 슬러지가 발생합니다. 이로 인해 침전대의 고액분리가 잘 되지 않고, 슬러지 손실이 발생하여 슬러지층의 수질 및 슬러지 농도에 영향을 미치게 됩니다. 유출수에 의해 운반된 부유물질이 수역으로 유입되는 것을 줄이기 위해 외부 침전조를 설치하고 침전된 슬러지는 슬러지층으로 되돌아갑니다.
외부 침전조 설치의 이점은 다음과 같습니다. (1) 슬러지 회수로 슬러지 축적을 가속화하고 생산 기간을 단축할 수 있습니다. (2) 부유 물질을 제거하고 유출수 품질을 개선합니다. 때때로, 재활용 슬러지는 공정의 안정성을 유지합니다. (4) 반환 슬러지는 더욱 분해되어 잔류 슬러지의 양을 줄일 수 있습니다.
외부 침전조를 이용한 상향류 혐기성 하수층 공정.
6. 상향 혐기성 슬러지 베드 설계
상류 혐기성 슬러지 베드의 공정 설계는 주로 혐기성 슬러지 베드의 부피 및 가스 생산량, 잔류 슬러지 양, 영양 요구 사항.
상류 혐기성 슬러지층의 풀 형태에는 원형, 정사각형, 직사각형 등이 있습니다. 슬러지층의 높이는 일반적으로 3~8m이며, 대부분 철근콘크리트로 구성되어 있다. 하수 유기물의 농도가 상대적으로 높을 때 필요한 침전대의 면적은 작으며, 반응대의 면적은 침전대와 동일한 면적 및 풀 모양이 될 수 있습니다. 하수 유기물의 농도가 낮을 경우, 반응대의 특정 높이를 보장하기 위해 반응대의 면적이 너무 클 수 없도록 넓은 침전 면적이 필요합니다. 즉, 슬러지 베드 상부의 면적이 하부 풀 형상의 면적보다 클 수 있습니다.
기액-고체 3상 분리기는 상향류 혐기성 슬러지 베드의 중요한 부분으로 슬러지 베드의 정상적인 작동과 우수한 유출수 품질을 얻는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 디자인에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 경험에 따르면 3상 분리기는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.
1. 혼합 액체가 침전 영역에 들어갈 때 기포가 침전 영역에 들어가 영향을 미치지 않도록 기포를 제거해야 합니다.
2. 침전지의 경사벽 각도는 약 50°입니다.
3 침전 구역의 표면 수력 하중은 0.7m3.h 미만이어야 합니다. 침전 구역에 들어갈 때 침전 탱크의 낮은 솔기를 통과하는 유속은 2m/h를 넘지 않아야 합니다.
4. 가스 수집기의 액체-가스 경계면에 있는 슬러지는 물에 잘 잠겨야 합니다. ;
5. 가스 포집을 방지해야 합니다. 장치 내부에 많은 양의 거품이 생성됩니다.
두 번째와 세 번째 조건은 침전지의 깊이 대 면적 비율을 적절하게 선택하면 충족될 수 있습니다. 저농도 하수의 경우 주로 표면 수리적 부하를 제한하여 제어됩니다. 중농도 및 고농도 하수의 경우 매우 높은 부하에서 단위 단면당 방출되는 가스량이 중요한 지표가 될 수 있습니다. 그러나 현재까지 국내외에서 얻은 결과에 따르면 부하율이 20kgCOD/m3.d를 넘지 않고 혐기성 슬러지층 높이가 10m를 넘지 않으면 문제가 없을 것으로 예상된다.
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