AF의 응용 상황

AF 응용의 수는 표 5.5에 근거하여 나열하였다. 

표 5.5를 보면 AF는 이미 여러 종류의 유기폐수에 사용했다. 표 5.5에서 16g COD/ 1의 고농도 화공계열 폐수는 미국 Celanese 화학회사의 AF 계통에서 농도를 열거했고, 그 반응기 용적은 1 메탄올을 함유한 화공폐수 543 m/d를 처리하는 완전혼합의 상류실 AF 공정을 사용했다. 운전 결과, 이 공정은 많은 장점이 있었고, 이러한 장점은 고효율혐기반응기가 공유하는 것이었다. 예를 들면 대량 에너지의 절약, 나머지 오염된 진흙의 발생은 호기 법의 1/10, 적은 점유면적, 질소와 인을 매우 소량 보충하는 것 등이다.

 

이외에 유독물에 대하여 이 공정이 매우 좋은 적응성이 있다. 예와 같이 중금속에 민감하지 않고, 독성의 메탄올과 페놀의 유입액 농도가 5,000g/ l 와 2 대하여 처리 후에 10 mg/l 이하까지 분해했다. | 표 5.5에서 워싱턴에 건설된 AF 반응기에 의하여 COD 농도가 5.9-13.1g/l 의 소맥 전분 폐수를 처리했다. 여과 충전 부분의 높이는 6m이고, 지름이 9m이다. 충진재는 상부에 입경 25~50mm, 하부에 입경 50~75mm, 공극률 40%의 자갈을 사용했다. 그런 나 SS는 쉽게 생분해되는 전분이기 때문에, 그것의 고농도에 의하여 심각한 문제를 일으키지 않았다. 부하 3.8kg COD /(m.d), 수리학적 체류 시간 22시간일 때, COD 제거 비율은 65%이고, 유출수의 SS는 200-360 mg/l까지 떨어졌다. COD 제거는 주로 1.8m 이하에서 발생하였고, 이 계통은 완전혼합공정을 사용했다. 

표 5.5 중에 나열한 폐수 종류 이외에 보고한 AF 공정은 생활오수, 제약, 채소 가공, 용제생산의 폐수를 처리한 적이 있다. 그중에 하류씩 AF는 농도가 130g COD/ l보다 높은 폐수를 처리하였다. [29] 하류씩 AF에서 고단백을 함유하는 어류 가공폐수를 처리하 여 COD 제거율이 90%, 최고 부하 10kg COD/(m.d)를 달성하였다. 7 5g COD/ l 폐수 처리의 생산성 실험에서 유출수의 순환은 이미 증명된 공정으로 pH 변화와 유독물의 충격에 견딜 수 있고, 더불어 중화에 드는 비용이 감소한다. [22) 4-140g COD/ 0 범위의 폐수처리 시에 이미 하류씩 공정에서 CH 발생률과 순환량은 무관한 것이 판명되었다. 그러나 순환은 쉽게 침전하는 SS를 함유하는 폐수에 유리하다. [22] 하류씩 AF의 순환비는 일반적으로 유입수의 0~4배이다. 하류씩 반응기는 중간 온도에서 콩류가 공, 화공폐수, 고온처리 오니 액체의 과부하 연구[33]에서 연속 24시간 동안 94kg COD/ (m.d)의 과부하로 운전한 공정도 24~48시간 후에 정상운전으로 회복하는 것이 판명되었다. 

공정의 부하와 단위용적 가스 발생률은 온도와 폐수 성분에 따라 결정되고, 가스 발생률은 자신 부하의 대소로 결정되며, COD 제거율은 하락하는 범위 내에서 온도의 영향은 받지 않으나 폐수 성분에 의하여 결정된다. 35°C에서 수리학적 체류 시간은 1일보다 작고, 10°C에서 3일보다 작다. [7] | AF는 pH 변화에 비교적 좋은 저항 잠재력이 있으나, 폐수는 여전히 충분한 완충은 역을 요구하고, pH의 급격한 하락으로 계통의 효력을 잃는 것을 피한다. 저온 반응기 내에서 pH 변화는 비교적 적다. 

제4절 혐기유동상반응기 

 

: 유동상 반응기의 모식도는 제1장 그림 1.2에서 볼 수 있다. 유동성 공정에서 불활성의 충진재 미립표면에 의존하여 형성된 생물 막이 혐기오니, 액체, 오염된 진흙의 혼합물을 보류하고, 물질의 전달은 이것이 가진 생물 막의 미립이 형 성한 물 흐름 상태 실현에 의존한다. 
유동상 반응기의 주요 특징은 아래와 같다.

1 흐름 형태를 최대로 하여야 혐기오니와 피처리 폐수의 양호한 접촉을 할 수 있다. 
명 
2 형성된 생물 막이 얇으므로 입상과 유체의 운전속도를 상대적으로 높게 하여도 액 막 확산 저항이 적어 물질 전이 작용이 강하다. 따라서 생물화학 과정의 진행이 빨라 반응기 내에서 폐수의 짧은 체류 시간을 허락한다.
3 혐기여과기 막힘과 편류를 극복한다.

4 높은 용적 부하는 반응기 체적을 감소하고, 동시에 그 높이와 지름의 비가 다른 협기 반응기 보다 커져 점유부지가 적어진다.

 

그러나 혐기유동상반응기는 몇 가지 미해결 문제가 존재한다. 그 하나는 양호한 흐름 형태의 실현과 더불어 오염된 진흙과 충진재가 반응기로부터 유실을 막기 위하여 필수적으로 사용한 생물 막 입상이 균등한 형상, 대소, 밀도로 유지하여야 한다. 그러나 이렇게 만드는 것이 거의 어려우므로 안정적 유체 흐름은 보증하기 어렵다. [8] 새로운 연구에 서 유동상 반응기는 별도의 예비 산화 반응기가 필요한 것을 인정하였다. 동시에 유체 흐름에서 높은 상류 속도를 취하기 때문에 유동상 반응기는 다량의 순환수가 필요하고, 이것은 많은 에너지 소모를 초래하여 운전 비용을 상승시킨다. 이상의 원인에 의하여 유 동상 반응기는 지금까지 생산 규모의 시설 운전이 거의 없다. 그래서 사람들은 앞으로 응용의 전망이 크지 않는 것으로 여긴다. 유동상 반응기는 입경이 비교적 적은 충진재로 생물 막 운반체를 만든다.

 

예로 모래, 플라스틱, 비등설, 유리 등이다. 그 입경은 0.2-0.7mm로 다양하다. 적은 충진재를 사용하는 편이 시험 운전에서 비교적 단시간에 반응기 성능을 얻는다. Switzenbaum 등은 134) 0.5mm 충진재를 0.2mm 충진재로 대체할 때, 반응기 효율이 개선된 것을 지적하였다. 작은 충진재는 큰 비표면 적과 큰 흐름 상태의 정도가 있어 생물 막이 더 쉽게 생성되어 진다. 일반적으로 매 1 반응기는 300㎡의 표면적을 가질 수 있고, 생물질의 농도는 8-40gVSS/L 에 도달한다. 그러므로 반응기의 체적과 처리 시간은 감소한다. 36) 일반적으로 충진재 입상은 구형 혹은 반구형으로 만들므로 그 모양의 형상은 더 쉽게 유 체 흐름을 형성한다. 활성탄 입상을 사용할 때 활성탄 자신이 유기물을 흡착하고, 그 흡착은 막 형성 전에 혹은 막 노화가 떨어져 나갈 때 진행한다. 따라서 생물 막은 액체 내와 활성탄 내부에서 동시에 영양을 얻을 수 있다.

 

유동상 반응기에서 형성된 생물 막은 AF에 비하여 얇고, 생물 막 구조는 다른 충진재와 큰 차이가 없다. 얇은 생물 막은 운반체 물질을 이용하고, 동시에 생물의 높은 활성을 유지할 수 있으므로 유동 상의 오니 활성은 AF보다 높다. 유동 상의 입상은 부단히 운동 함으로써 그 미생물군의 분포는 더욱 균일하여 AF과 크게 다르며, 유동성 구역에서 산 생성 도와 메탄생성도 는 매우 높다. [36] 이처럼 대부분의 COD는 변함없이 반응기 저 부에서 제거된다.

 

유동성 설계에서 하나의 중요한 문제는 밑바닥 유입수의 균등한 분산 수이므로 특별한 형식의 분산 길을 요구한다. 어느 연구는 밑바닥에서 고정한 자갈을 사용하여 분산 수로 한 적이 있다. 그런데 막힘에 의하여 추형 분산 기로 변형하여 유입수는 하향 추형의 저부 로 끌어들이었고, 환류 흐름을 제거하기 위하여 추형 상방에 구멍 뚫음의 분 산판을 설치하여 층 류 흐름 작용을 일으켰다. 37] 반응기 주체 부분은 일반적으로 상하 같은 지름의 원통형으로 설계한다. 그러나 몇몇 설계는 역원 추형의 설계를 사용하고, 폐수 유입 측은 적은 횡단면에서 쌍방향으로 몇 배의 면적이 점점 팽창한다. 반응기 내는 큰 난류와 한류 현상이 매우 적게 나타나고, 반응기 내의 상류 속도는 반응기 높이에 따라 상승 또는 하락한다. 유입 유량이 증가하면 낮은 부위의 충진재와 그 위의 생물 막은 상방 횡단면이 더 큰 지역으로 팽창한다.

 

유동성 내 유체 흐름 상태의 정도는 상류 속도와 입상 형상, 대소, 밀도 및 요구되는 흐름 상태 혹은 팽창 정도에 의하여 결정한다. 일정의 반응기 부하에서 높은 상류 속도는 유입액 유량과 반응기 단면적에 의하여 결정된다. 그러므로 유동상 반응기는 큰 순환비와 높은 반응기의 높이가 상류 속도를 높이기 위하여 많이 사용된다.

 

유동 상의 시험 운전은 상류 속도를 점차 증가하는 방법으로 한다. [38] Stronach 등 40] 은 유기물 부하 증가와 동시에 유입액 증가하는 방법을 사용하고, 그들은 400 반응기 중에 지름 0.22mm 모래 1.96 l을 넣고, 30mL의 소화 오염된 진흙을 접종하여 일정량 폐수를 주입하였으며, 더불어 유입액이 없을 때 반응기 자체 유출수를 사용하여 연속적으로 48시간 순환했다. 시험 운전의 상황은 표 5.6에 열거했다. 이 반응기는 50일에 시험 운전을 완료하였고, 충진재 층은 25%의 팽창이 최적이었다. 그밖에 보고에 따르면, 어떤 사람은 접종 시에 반응기 총체적인 40%로 충진재와 오니 총량을 넣고 2kg COD/(mi. d)에서 시험 운전 시작하였다. 
표 5.7은 몇몇 중시 혹은 소기 유동 상의 운전 결과이다. 

일본 북천 갑부 소는 음료와 페놀함유 폐수(표 5.7)를 높이 6.85m, 지름 1m, 유효용적 2.75㎡의 유동상 반응기를 만들어 사용했다. 충진재는 7500 0.35mm의 천연 비등 석으로 하여 500 소화 오염된 진흙을 접종하였다. 상류 속도는 9.7m/h일 때 충진재 팽창률은 25%이었다. 그중 페놀함유 폐수의 페놀 화합물 농도는 1,000-1, 2.5개월 순화 후에 부하 4.5-5.9kg COD/(m.d) 시에 유출수 페놀은 겨우 1mg/l 도 돼 지 않았다. 유동 상은 유독물의 분해제거에 대하여 큰 잠재력이 있다고 설명한다.