생물학적 폐수처리

소개글

생물학적 폐수처리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.물질수지·흐름모델·반응조

2.물질수지

3.흐름모델

4.플러그 흐름

5.완전혼합흐름 - 물질수지식

6.분산플러그 흐름

7.반응조

8.회분식 반응조

9.플러그흐름 반응조

10.<활성 슬러지 공정>

본문내용

3.1 회분식 반응조
- 반응조 내에 반응물질을 채우고 내용물과 반응이 효율적으로 일어나도록 하기 위해 충분한 시간동안 반응시킨 후, 반응에 의한 혼합물들을 배출시킴
- 비정상상태의 공정 but 일정시간후의 전 반응조내 구성물질의 농도는 균질 하다 따라서 주어진시간에 대한 어떤 물질의 물질수지식의 성립이 가능
- 효율적인 운영을 위해서는 충분한 교반이 필수적이다.
ex) 일차반응차수를 갖는 회분식 반응조의 물질수지식
회분식 반응은 유입과 유출이 없기 때문에
[축적량]=-[반응으로 인한 감소량]
dC over dt = -kC
↓적분
INT _{ C_0}^{C_1 } {dC over C} = -k INT _{0} ^{theta} dt
↓정리하면
∴
C_1 over C_0 = e^{-k theta}
3.3.2 플러그흐름 반응조
- 유체 성분들이 피스톤과 같은 방식으로 반응조를 통과, 이상적 흐름, 정상상태
- 유체의 구성요소는 흐름경로에 따라 점에서 점으로 이동한다.
▷▶ 물질수지식→ [유입량]=[유출량]+[반응으로 인한 감소량] 이고,
에서
QC= Q(C-dC) + rdV
↓정리
QdC=rdV
↓일차반응이라 가정하면 r=kC 이므로
QdC= -kCdV
↓적분
INT _{ C_0}^{C_1 }{dC over C}=-{k over Q}INT _{0} ^{V} dV
↓
ln LEFT ( {C_! over C_0} RIGHT ) = - k over Q V
↓
V=Q theta
이므로
∴
C_1 over C_0 = e ^{-k theta}
★ 플러그 흐름 반응조에 관한 물질 수지식은 회분식 반응조에 관한 식과 같다. 따라서 체류시간이 동일 하다면 회분식 반응조와 동일한 효과를 갖는다.
3.3.3 완전혼합 반응조(CSTR: Continnously Stirred Tank Reactor)
- 반응물질의 유입이 있고 부분적으로 잔응된 물질의 유출이 있는 혼합탱크
- 유입되는 물질은 즉시 유체와 혼합, 내용물이 전 반응조에 걸쳐 균질→혼합이 매우 중요
- 활성슬러지 공정에서 사용되는 우너형, 장방형, 정방형 반응조 등
▷▶CSTR의 물질수지식
[축적량]=[유입량]-[반응으로 인해 감소한량]-[유출량]
이 반응이 일차반응이라 가정하면 반응속도 r=kC1이므로 물질수지식은
dC_1 over dt V=C_0 Q - VC_1 - C_1 Q
↓각항을 V로 나누면
dC_1 over dt = C_0 Q over V -kC_1 - C_1 Q over V
↓정상상태에서 dC1/dt=0,
체류시간 θ=V/Q 이므로
0= C_0 over theta - kC_1 - C_1 over theta
↓
θ에 대해서 정리하면∴
theta = {C_0 - C_1} over kC_1
C1/C0에 대해서 정리하면 ∴
C_1 over C_0 = 1 over {1+k theta}
★ 일차반응에 대해 CSTR의 체류시간 θ는 회분식이나 플러그흐름보다 더 길다.
<활성 슬러지 공정>
1. 개요
·활성 슬러지
-통상 반응력이 있는 슬러지 지침
-floc을 형성한 호기성, 조건성 세균을 주로하는 미생물세포의 응집체
형성과정: 산소공급, 교반, 오니형성
형성오니는 유기물에 대한 흡착, 산화작용 활발, 침전성도 극히 양호
2. 공정원리
·도시하수, 유기성 산업폐수처리
장 점
단 점
설치면적이 적게 든다
처리수 수질 양호
악취&파리가 없다
BOD & SS 제거율 높음
유지 관리가 어려움
운전비가 많이 듬
부하약함
슬러지 생산량이 많다.
슬러지 팽화가 문제점으로 지적됨
(1) 침전지
①1차 침전지
·스크린 침사지 다음
·침강성 고형물 제거를 목적
·SS 60%, BOD 30% 제거
② 2차 침전지
후 침전지 또는 최종 침전지
설계 인자
1차 침전지 설계값
2차 침전지 설계값
유효 수심
2.5∼4 m
2.5∼4 m
표면 부하율
25∼40 m3/m2·day
20∼30 m3/m2·day
웨어 부하율
250m3/m·day
200m3/m·day
체류 시간
일일최대유량에 대해 2∼4시간
HRT로서 3∼5시간
1차 침전지 생략시 장단점
【 장점 】
설치 면적, 설치비 유리
슬러지양 감소
생물학적으로 처리되기 이전의 고농도 유기물질의 부패 방지
【 단점 】
충격 부하 및 부하 변동 적응력 감소
SS함량이 높은 폐수의 처리효율 감소
(2) 폭기
·생물학적 처리를 위하여 가장 중요한 시설
·공급 산소량 중 3∼15% 만이 생물반응에 이용 충분히 공급
①폭기 목적
·산소 공급, 활성 슬러지 침전 방지, 혼합, 폐수의 부패 방지,
플록에 의한 유기물의 흡착·산화 촉진.
②폭기 시간
V: 폭기조 용적 Q: 유입 수량 R: 반송비
·폭기 시간: 산소 전단율이 낮응 여름철 기준
·BOD제거 속도는 탈산소계수가 낮은 겨울철을 기준
·용존 산소는 폭기조 출구 기준 2 .0mg/l 이상
t
=
V
Q + Q + R
③ 폭기 방식
④ 폭기량
·유입수의 유기물 함량과 BOD제거율 - 중요인자
생물화학적 반응과 교반에 부족함이 없어야함
·과도한 폭기는 산화를 촉진시키고 F/M비를 저하시킴
물리적인 플록 파괴 및 슬러지 해체를 유발
투시도 저하 처리효율 저하시킴
(3) 제어 지표
슬러지 지표(Sludge Index): SVI 및 SDI
SVI(Sludge Volume Index 슬러지 비체적, mg/l)
-슬러지의 침강성과 농축성을 나타내는 지표
-활성 슬러지 1 를 임호프(Imhoff)나 실린더에 30분간 정치시켰을 때 SS(MLSS)의
단위무게(g)당 침전 슬러지(SV)의 부피(ml)를 지칭
◈SV(슬러지 Volum -ml/g): 활성슬러지 1 를 임호프나 실린더에 30분간 정치 시켰을 때 그 침전 부피(ml)
·
SVI
=
SV(ml/l)
1000(mg/g)
MLSS(mg/l)
· 50 ∼ 150
· 200이상 팽화
· 수온이 낮아지면 증가, 폭기 시간이 짧을수록 증가
· BOD-MLSS 부하 증가하면 증가
슬러지 밀도 지수(SDI : Sludge Density Index g/100mL)
·슬러지의 침강성과 농축성을 나타내는 지표
·활성 슬러지 1 을 임호프나 실린더에 30분 정치시 침강 슬러지의 100ml 당의 무게(g)
·
SDI
=
100
SVI

키워드

폐수처리,   물질수지,   흐름모델,   분산플러그,   슬러지 공정,   반응조