申请日2015.04.15
公开(公告)日2016.11.23
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明涉及一种基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其包括：下水、废水流入管;膜生物反应器曝气槽，其使得从所述下水、废水流入管流入的下水、废水借助于膜生物反应器生成活性污泥;粒状活性污泥槽，其从所述下水、废水流入管接受下水、废水的一部分，从所述膜生物反应器曝气槽接受活性污泥;活性污泥移送机构，其用于从所述膜生物反应器曝气槽向所述粒状活性污泥槽移送活性污泥;空气注入机构，其向所述粒状活性污泥槽注入空气;移送管线，其用于使在所述粒状活性污泥槽中粒状化的粒状活性污泥移送到所述膜生物反应器曝气槽;及过滤单元，其对通过所述移送管线而移送到膜生物反应器曝气槽的粒状活性污泥进行过滤，排出过滤水。
权利要求书
1.一种基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，包括：
下水、废水流入管;
膜生物反应器曝气槽，其使得从所述下水、废水流入管流入的下水、废水借助于膜生物反应器生成活性污泥;
粒状活性污泥槽，其从所述下水、废水流入管接受下水、废水的一部分，从所述膜生物反应器曝气槽接受活性污泥;
活性污泥移送机构，其用于从所述膜生物反应器曝气槽向所述粒状活性污泥槽移送活性污泥;
空气注入机构，其向所述粒状活性污泥槽注入空气;
移送管线，其用于使在所述粒状活性污泥槽中粒状化的粒状活性污泥移送到所述膜生物反应器曝气槽;及
过滤单元，其对通过所述移送管线而移送到膜生物反应器曝气槽的粒状活性污泥进行过滤，排出过滤水。
2.根据权利要求1所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，
所述膜生物反应器曝气槽构成为利用流入的下水、废水作为食物，借助于微生物的新陈代谢来生成活性污泥;
所述过滤单元包括：中空丝膜，其对粒状活性污泥进行过滤;过滤水排出管线，其供在所述中空丝膜过滤的过滤水排出;及减压泵，其配备于所述过滤水排出管线，对中空丝膜进行减压泵浦;
所述移送机构包括：移送管，其连接为将所述膜生物反应器曝气槽的活性污泥移送到粒状活性污泥槽;及移送泵，其安装于所述移送管，用于泵浦活性污泥。
3.根据权利要求1所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，
在所述膜生物反应器曝气槽与所述粒状活性污泥槽中，作为下水、废水流入量与微生物量的运转因素的F/M比在粒状活性污泥槽保持较高。
4.根据权利要求1所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，还包括：
有机物/氮浓度检测单元，其在所述粒状活性污泥槽中检测有机物浓度及氮浓度;及
有机性促进材料注入机构，其用于向所述粒状活性污泥槽注入单糖类的有机性促进材料。
5.根据权利要求4所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，还包括：
粒状化促进材料注入机构，其注入用于在所述粒状活性污泥槽中促进活性污泥的粒状化的无机性促进材料。
6.根据权利要求5所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，
所述有机性促进材料为葡萄糖或淀粉中至少一种，
所述无机性促进材料为含钙化合物及含镁化合物中至少一种。
7.根据权利要求6所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，其特征在于，还包括：
注入控制装置，其根据由所述有机物/氮浓度检测单元检测的有机物浓度和氮浓度，自动控制所述有机性促进材料注入机构及粒状化促进材料注入机构各个的注入量。
8.一种基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，包括：
活性污泥生成步骤，使下水、废水从下水、废水流入管流入膜生物反应器曝气槽，并利用为微生物食物，生成活性污泥;
粒状活性污泥生成步骤，从所述下水、废水流入管接受下水、废水的一部分，并接受在所述活性污泥生成步骤生成的活性污泥，注入空气，混合下水、废水与活性污泥，生成粒状活性污泥;
移送步骤，使所述粒状活性污泥生成步骤生成的粒状活性污泥移送到所述膜生物反应器;
全量粒状活性污泥化步骤，反复实施所述活性污泥生成步骤、粒状活性污泥生成步骤及移送步骤，把膜生物反应器曝气槽内的全部污泥更换为粒状活性污泥;及
过滤步骤，过滤所述全量粒状活性污泥化步骤中成为全量粒状活性污泥的粒状活性污泥，排出过滤水。
9.根据权利要求8所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，
在所述膜生物反应器曝气槽中配备有絮凝菌，使得针对流入的下水、废水而生成活性污泥;
在所述活性污泥生成步骤和粒状活性污泥生成步骤中，作为下水、废水流入量与微生物量的运转因素的F/M比在粒状活性污泥生成步骤高于活性污泥生成步骤;
所述过滤步骤利用配置于膜生物反应器曝气槽并过滤粒状活性污泥的中空丝膜进行过滤。
10.根据权利要求8所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，还包括：
有机物/氮浓度检测步骤，在所述粒状活性污泥生成步骤中检测有机物浓度及氮浓度;
有机性促进材料注入步骤，向所述粒状活性污泥槽注入单糖类的有机性促进材料。
11.根据权利要求10所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，还包括：
粒状化促进材料注入步骤，注入用于在所述粒状活性污泥槽中促进活性污泥的粒状化的无机性促进材料。
12.根据权利要求11所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，
所述有机性促进材料为葡萄糖或淀粉中至少一种，
所述无机性促进材料为含钙化合物及含镁化合物中至少一种。
13.根据权利要求12所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，
当所述有机物/氮浓度检测步骤判断有机物含量高时，作为粒状化促进材料而注入含钙化合物;
当所述有机物/氮浓度检测步骤判断氮含量高时，作为粒状化促进材料而注入含镁化合物。
14.根据权利要求11所述的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，其特征在于，
根据所述有机物/氮浓度检测步骤检测的有机物浓度和氮浓度，自动控制有机性促进材料和无机性促进材料各个的注入量。
说明书
基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置及下水、废水处理方法，更详细而言，涉及一种在分离下水、废水的处理水方面，通过活性污泥的尽快粒状化，能够使膜的过滤速度提高，能够防止膜的积垢(fouling)的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置及下水、废水处理方法。
背景技术
城市及农渔村的下水、废水、污水等的主要处理技术，主要使用串联连接作为生物反应槽的曝气槽与用于固液分离的沉淀池的活性污泥工艺。但是，在活性污泥工艺中，用于固液分离的重力式沉淀池运转困难，浮游物质的流出浓度高，最近取代重力式沉淀池，正在多方面应用在活性污泥曝气槽中潜入合成膜使用的膜生物反应器(MBR:membrane bio-reactor)工序。
目前，膜生物反应器工序正在许多下水废水处理场运转，随着再利用工作日益重要，预定今后将在更多地区应用。但是，在膜生物反应器工序中，活性污泥浓度为8,000mg/L～10,000mg/L，保持很高浓度，以很低的有机物负载(F/M(Food/Microorganism)ratio)运营，结果，由于微生物细胞的原生质崩溃，污泥被粉碎，粉碎的污泥引起堵塞合成膜孔隙(pore)的孔隙阻塞(poreblocking)，使合成膜的过滤速度(flux)下降，这被认为是最大问题。
将下水、废水中含有的构成物质作为食物进行新陈代谢的微生物，有构成细胞成份的边界EPS(boundary EPS(extra polysaccharide，胞外多糖))与排出到细胞外的溶解性EPS(soluble EPS)两种。
EPS的构成物质为多糖(polysaccharide)、蛋白质(protein)、腐殖酸(humicacid)、糖醛酸(uronic acid)等，与活性污泥的粒状化相关的主要物质为多糖(polysaccharide)和蛋白质(protein)。但是，粒状化物质大量排出到细胞外时，即，如果溶解性EPS量多，那么在膜表面形成黏稠的黏液(slime)，引起积垢(fouling)，不仅降低膜的过滤速度，而且需要频繁清洗(cleaning)，存在降低膜的寿命的问题。
另一方面，活性污泥粒状化相关现有技术如下。
韩国专利公开公报第10-2005-0053150号(废水处理用好氧性生物质颗粒)，在含有活性污泥的反应器内，通过废水流入-空气供应而进行曝气-沉积-处理水排出，再在反应槽内直接放入活性污泥，反复经过数十次进行废水流入-曝气-沉积-排出等一系列过程后，形成生物质颗粒。也就是说，利用间歇性地执行废水的流入与排出的序批式(SBR:Sequencing Batch Reactor)装置，使活性污泥粒状化。
另外，韩国专利公开公报第10-2010-0125705号(序批式装置及利用其的粒状污泥的制造方法)也一样，是利用序批式装置形成粒状污泥，形成菌丝状颗粒后将其去除，另行制造粒状污泥，反复经过流入-曝气-沉积-排出等一系列过程，这是相同的。
结果，以往的这种方法由于活性污泥的粒状化速度缓慢，因而把活性污泥注入反应槽并禁锢后，数十次反复进行流入-曝气-沉积-排出，逐渐形成粒状活性污泥。但是，由于粒状化速度缓慢，不仅是粒状化所需的运转时间，在使处理水的水质稳定地排出方面，也存在需要大量时间的问题。
另一方面，在韩国专利公开公报第10-2012-0089495号(利用生物膜及好氧性颗粒污泥的下水废水处理装置及方法)及韩国专利公开公报第10-2013-0035387号(利用粒状污泥的下水废水处理装置及方法)中，以利用粒状活性污泥的水处理方法，流出水是在另外的沉淀池中安装浸渍式膜进行运转。
通常的膜生物反应器借助于膜过滤而执行固液分离，因而不需要沉淀池，但需在重力式沉淀池中追加安装膜。在这种以往的技术中，为了使活性污泥粒状化，存在需要无数次地反复进行流入-曝气-沉积-处理水排出等过程的问题。
现有技术文献
专利文献
(文献1)韩国专利公开公报第10-2004-0053150号(2004.06.23)
(文献2)韩国专利公开公报第10-2010-0125705号(2010.12.01)
(文献3)韩国专利公开公报第10-2012-0089495号(2012.08.13)
(文献4)韩国专利公开公报第10-2013-0035387号(2013.04.09)
发明内容
因此，本发明是为解决如上所述以往问题而研发的，其目的在于提供一种在分离下水、废水的处理水方面，通过活性污泥的尽快粒状化，能够使膜的过滤速度提高，能够防止膜的积垢的基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置及下水、废水处理方法。
也就是说，本发明旨在提供一种下水、废水处理装置及下水、废水处理方法，为了使膜的流量增加而使细胞内的多糖(polysaccharide)和蛋白质(protein)含量增加，降低细胞外的溶解性EPS浓度，促进活性污泥的粒状化，能够谋求提高膜的过滤速度和防止膜的积垢。
本发明的技术课题并不限定于以上言及的内容，未言及的其它技术课题是所属领域的技术人员可以从以下记载明确理解的。
根据旨在达成所述目的及其它特征的本发明的第一方案，提供一种基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理装置，包括：下水、废水流入管;膜生物反应器曝气槽，其使得从所述下水、废水流入管流入的下水、废水借助于膜生物反应器(membrane bio reactor)生成活性污泥;粒状活性污泥槽，其从所述下水、废水流入管接受下水、废水的一部分，从所述膜生物反应器曝气槽接受活性污泥;活性污泥移送机构，其用于从所述膜生物反应器曝气槽向所述粒状活性污泥槽移送活性污泥;空气注入机构，其向所述粒状活性污泥槽注入空气;移送管线，其用于使在所述粒状活性污泥槽中粒状化的粒状活性污泥移送到所述膜生物反应器曝气槽;及过滤单元，其对通过所述移送管线而移送到膜生物反应器曝气槽的粒状活性污泥进行过滤，排出过滤水。
就本发明的第一方案而言，优选所述膜生物反应器曝气槽利用流入的下水、废水作为食物，借助于微生物的新陈代谢来生成活性污泥;所述过滤单元包括：中空丝膜，其对粒状活性污泥进行过滤;过滤水排出管线，其供在所述中空丝膜过滤的过滤水排出;及减压泵，其配备于所述过滤水排出管线，对中空丝膜进行减压泵浦。
就本发明的第一方案而言，优选在所述膜生物反应器曝气槽和所述粒状活性污泥槽中，作为下水、废水流入量与微生物量的运转因素的F/M(Food toMicroorganism)比在粒状活性污泥槽保持较高。
就本发明的第一方案而言，优选还包括：有机物/氮浓度检测单元，其在所述粒状活性污泥槽中检测有机物浓度及氮浓度;及有机性促进材料注入机构，其用于向所述粒状活性污泥槽注入单糖类的有机性促进材料。
就本发明的第一方案而言，还包括：粒状化促进材料注入机构，其注入用于在所述粒状活性污泥槽中促进活性污泥的粒状化的无机性促进材料。
就本发明的第一方案而言，优选所述有机性促进材料为葡萄糖或淀粉中至少一种，所述无机性促进材料为含钙化合物及含镁化合物中至少一种。
就本发明的第一方案而言，优选还包括：注入控制装置，其根据由所述有机物/氮浓度检测单元检测的有机物浓度和氮浓度，自动控制所述有机性促进材料注入机构及粒状化促进材料注入机构各个的注入量。
根据本发明的第二方案，提供一种基于活性污泥的粒状化的下水、废水处理方法，包括：活性污泥生成步骤，使下水、废水从下水、废水流入管流入膜生物反应器(membrane bio reactor)曝气槽，并利用作为微生物食物，生成活性污泥;粒状活性污泥生成步骤，从所述下水、废水流入管接受下水、废水的一部分，并接受在所述活性污泥生成步骤生成的活性污泥，注入空气，混合下水、废水与活性污泥，生成粒状活性污泥;移送步骤，使所述粒状活性污泥生成步骤生成的粒状活性污泥移送到所述膜生物反应器;全量粒状活性污泥化步骤，反复实施所述活性污泥生成步骤、粒状活性污泥生成步骤及移送步骤，把膜生物反应器曝气槽内的全部污泥更换为粒状活性污泥;及过滤步骤，过滤所述全量粒状活性污泥化步骤中成为全量粒状活性污泥的粒状活性污泥，排出过滤水。
就本发明的第二方案而言，优选在所述膜生物反应器曝气槽中配备有絮凝菌，使得针对流入的下水、废水而生成活性污泥;在所述活性污泥生成步骤和粒状活性污泥生成步骤中，作为下水、废水流入量与微生物量的运转因素的F/M(Food to Microorganism)比在粒状活性污泥生成步骤高于活性污泥生成步骤;所述过滤步骤利用配置于膜生物反应器曝气槽并过滤粒状活性污泥的中空丝膜进行过滤。
就本发明的第二方案而言，优选在所述粒状活性污泥生成步骤中，还包括：有机物/氮浓度检测步骤，检测有机物浓度及氮浓度;及有机性促进材料注入步骤，向所述粒状活性污泥槽注入单糖类的有机性促进材料。
就本发明的第二方案而言，优选还包括：粒状化促进材料注入步骤，注入用于在所述粒状活性污泥槽中促进活性污泥的粒状化的无机性促进材料。
就本发明的第二方案而言，优选所述有机性促进材料为葡萄糖或淀粉中至少一种，所述无机性促进材料为含钙化合物及含镁化合物中至少一种。
就本发明的第二方案而言，优选当所述有机物/氮浓度检测步骤判断有机物含量高时，作为粒状化促进材料而注入含钙化合物;当所述有机物/氮浓度检测步骤判断氮含量高时，作为粒状化促进材料而注入含镁化合物。
就本发明的第二方案而言，优选根据所述有机物/氮浓度检测步骤检测的有机物浓度和氮浓度，自动控制有机性促进材料和无机性促进材料各个的注入量。
本发明的效果如下。
本发明的下水、废水处理装置及下水、废水处理方法，把膜生物反应器曝气槽的活性污泥在另行安装的粒状活性污泥槽中迅速制造成粒状活性污泥，把膜生物反应器曝气槽的活性污泥更换为全量粒状活性污泥，从而不仅使膜生物反应器中安装的膜的过滤速度增加，而且降低溶解性EPS浓度，具有能够防止膜的积垢问题的效果。
本发明的效果并非限定于以上言及的内容，未言及的其它技术课题是所属领域的技术人员可以从以下记载明确理解的。
