전-혐기성 미세-기공 폭기 산화 도랑 하수처리 기술
소개
분석기존의 산화 도랑 공정폭기 강도와 흐름 패턴을 조정하고 최적화하여 혐기성, 무산소, 호기성 반응조를 거쳐 폐수를 순차적으로 처리함으로써 효과적인 유기물 제거가 가능함을 보여줍니다. 그러나 다음과 같은 문제는높은 전체 투자그리고낮은 산소 전달 효율일반적이며 다음으로 이어진다.최적이 아닌 질소 및 인 제거. 이러한 한계점을 해결하기 위해 도시 폐수처리장의 운영 효율성을 높이고 수자원 활용도를 향상시키기 위해 전-무산소 미세다공성 산화도랑 폐수처리 기술에 대한 심층적인 연구가 진행되었습니다.
1. 프로젝트 개요
X City의 폐수처리장은 주로 생활하수와 산업폐수를 처리하며, 상당량의 산업폐수를 처리합니다.설계 처리 용량은 10×10⁴ m³/d입니다.. 유입수와 유출수의 품질 기준은 다음과 같습니다.표 1. 현재 처리된 방류수의 30%는 화력발전소의 재생수로 재이용되고, 나머지 70%는 하천으로 방류됩니다. 지표수 기능 분류 및 도시 폐수 처리장의 오염 물질 배출 기준에 따라 해당 시설은 1B 등급 배출 기준을 충족해야 합니다. 지속적인 도시 경제 발전과 폐수 배출 증가에 따라 이 공장에서는 생활 폐수에 대한 차단식 하수 처리를 구현하고 하수망을 확장했으며, 도시 지표수 오염을 줄이기 위해 전-무산소 미세 다공성 폭기 산화 도랑 공정을 채택했습니다.
2. 전-무산소 미세다공성 폭기 산화 배수로의 공정 흐름
이 공정의 핵심은 전{0}}무산소 탱크와 미세 다공성 폭기 산화 배수로의 조합입니다. 치료 순서는 다음과 같습니다.폐수 → 거친 스크린 → 유입 펌프 하우스 → 미세 스크린 → 와류 침사지 → 혐기성 탱크 → 무산소/호기성 구역 → 2차 침전조 → 소독 탱크 → 유출수. 2차 침전조에서 배출된 슬러지의 일부는 최종 처리 전 슬러지 탈수시설로 배출됩니다. 이 공정은 인 방출, 생물학적 질소 제거 및 인 제거에 중점을 둡니다.
2.1 인 방출
혐기성 탱크에서 발효 박테리아는 생분해성 거대분자를 더 작은 분자 중간체, 주로 휘발성 지방산(VFA)으로 전환합니다. 장기간의 혐기성 조건에서 폴리인산염-축적 유기체(PAO)는 천천히 성장하고 폴리인산염을 분해하여 세포에서 용액으로 인산염을 방출합니다. 이 과정은 저-분자 지방산을 폴리하이드록시부티레이트(PHB) 과립으로 흡수하고 전환하는 데 필요한 에너지를 제공합니다.
2.2 생물학적 질소 제거
암모니아성 질소는 호기성 조건에서 박테리아를 질산화시켜 아질산염과 질산염으로 전환됩니다. 무산소 구역에서는 탈질 박테리아가 질산염을 질소 가스로 환원시켜 대기 중으로 방출합니다. 이 공정은 폐수의 질소 수준을 효과적으로 감소시킵니다.
2.3 인 제거
호기성 조건에서 PAO는 탄소원과 PHB를 활용하여 오르토인산염을 흡수하고 세포 내에서 폴리인산염을 합성합니다. 축적된 인은 이후 폐슬러지와 함께 시스템에서 제거되어 효율적인 인 제거가 이루어집니다.
기존 공정에 비해,사전{0}}무산소 미세다공성 폭기 산화 도랑은 1차 침전을 제거하거나 지속 시간을 줄여 작업을 단순화합니다.. 이를 통해 침사지의 더 큰 유기 입자가 생물학적 시스템으로 유입되어 탄소원 부족 문제를 해결할 수 있습니다. 교대하는 혐기성-무산소-호기성 조건은 사상균의 성장을 억제하고 슬러지 침전성을 개선하며 질소 제거, 인 제거 및 유기 분해를 통합합니다. 혐기성 및 무산소 구역은 질소 및 인 제거에 유리한 환경을 조성하는 반면, 호기성 구역은 인 방출 및 질산화를 동시에 지원합니다. 효율성을 보장하려면 유산소 구역의 부피를 주의 깊게 계산해야 합니다.
어디:
- X: 미생물 슬러지 농도(mg/L)
- Y: 슬러지 생산량 계수(kgMLSS/kgBOD)
- Se: 배출농도(mg/L)
- S0 : 유입수 농도(mg/L)
- θC0: 유압 유지 시간(s)
- Q: 유입유량(L/s)
- V0: 호기성 반응기의 유효 부피(L)
3. 사전-무산소 미세다공성 폭기 산화 도랑 기술의 주요 측면
3.1 사전-무산소 탱크 기술
전{0}}무산소조에는 유기물을 사전에 분해하고 변형시키는 혐기성 미생물이 거주하여 슬러지 생성을 줄이고 후속 처리 단계의 부하를 완화합니다.
3.1.1 프로세스 흐름
3.1.1.1 유입수 전처리
스크리닝은 고급 생물학적 스크린을 사용하여 플라스틱, 머리카락, 주방 쓰레기와 같은 부유 물질을 제거합니다. 흐름 및 품질 조절은 균질성을 보장하는 반면, 침전(천연 또는 화학{1}}지원)은 부유 고형물과 유기/무기 물질을 제거합니다.
3.1.1.2 혐기성 반응
제어된 온도, pH 및 체류 시간은 혐기성 슬러지와 폐수의 철저한 혼합을 촉진하여 유기물 제거를 향상시킵니다. 혐기성 반응기는 혼합 또는 순환을 사용하여 발효를 촉진하고 CO2, CH₄ 및 미량의 H2S를 생성합니다. 기체-액체-고체 분리 및 테일가스 처리가 이어집니다.
3.1.1.3 사후-처리 및 폐수
저항성 무기 및 유기 오염물질은 호기성 공정이나 활성탄 흡착을 통해 처리됩니다. 온라인 모니터링은 미생물 활동과 수질 지표(예: F/M 비율, 용존 산소)를 추적합니다. F/M 비율은 평균 0.06이어야 합니다. 혐기성 구역의 용존 산소량은 0.5~1mg/L여야 합니다.
3.1.2 공정 관리
주요 조치는 다음과 같습니다.
분해능이 높은 혐기성 슬러지를 배양하고 최적의 영양분비(C:N:P ≒ 100:5:1)를 유지합니다.
유기 부하, 온도(30~35도) 및 pH(6.5~7.5)를 제어합니다. 유기물 부하는 3~6kgBOD₅/(m³·d)이어야 합니다.
미생물 농도와 활성을 유지하기 위해 슬러지 재활용을 시행합니다. 탈수된 슬러지는 비료나 사료로 재활용될 수 있습니다.
3.2 미세다공성 통기산화 도랑 기술
종종 사상균이나 동물원의 팽창으로 인해 발생하는 슬러지 부풀어오르는 현상은 정착성을 손상시킵니다. 다음 방정식은 미생물 성장을 설명합니다.
어디:
- Kd: 미생물 부패계수(d-1)
- S: 기질 농도(mg/L)
- Ks: 반-포화계수(mg/L)
- Y: 항복계수(kgMLSS/kgCOD)
- μ최대: 최대 비성장률(d-1)
- μ: 미생물 성장률(d-1)
어디:
- S분: 정상상태에서의 최소 기질농도(mg/L)
- Kd: 미생물 부패계수(d-1)
- Ks: 절반-포화 계수, 즉 μ=μmax/2일 때 기판 농도μ=μ최대/2 (mg/L)
- Y: 항복계수(kgMLSS/kgCOD)
- μ최대: 최대 비성장률(d-1)
3.2.1 공정 설계 매개변수
폐수는 스크린, 침사지, 혐기성 탱크(믹서 포함)를 통과한 후 산화 배수로로 들어갑니다. 미세 다공성 폭기 장치와 수중 프로펠러는 호기성/무산소 조건이 교대로 발생합니다. 시스템에는 2개의 혐기성 탱크(2.8h HRT)와 4개의 산화 도랑(8.64h HRT)이 포함됩니다. 슬러지 연령은 11.3일입니다.
3.2.2 파일럿-규모 장치 설계
파일럿 시스템에는 폭기된 침사지 챔버, 펌프, 혐기성 선택기, 산화 배수로, 슬러지 환류 펌프, 2차 침전지 및 배출 펌프가 포함됩니다. 혐기성 선택기(2.35m3)에는 혼합기와 모니터(ORP, pH)가 있는 3개의 구획이 있습니다. 산화 도랑(26.3m3)에는 여러 개의 입구/출구와 미세 다공성 디퓨저가 있습니다. 테스트 결과 유입수 평균은 SS 160mg/L, COD 448mg/L, TP 4mg/L로 나타났습니다.
결론
전-무산소 및 미세 다공성 통기 산화 도랑 기술의 통합으로 질소 및 인 제거가 크게 향상됩니다.. 향후 노력은 처리 효율성을 더욱 향상시키기 위해 슬러지 연령, 용존 산소 및 슬러지 환류 비율을 최적화하는 데 중점을 두어야 합니다.