Oxygen Transfer System in Biological Fluidised Bed Using the Deep Shaft as Aeration Device

생물학적(生物學的) 유동층(流動層)을 이용(利用)한 폐수처리(廢水處理)에 있어서의 심층(深層) 폭기장치(曝氣裝置)에 의한 산소전달(酸素傳達) 시스템

This paper is concentrated on the development of oxygen transfer system by U-tube deep shaft in biological fluidised bed process. The depth of the shaft is 32 m, it is composed of downcomer and riser. Not only flow pattern and oxygen transfer in the deep shaft but also oxygen limitation in biofilm and oxygen utilization in biological fluidised bed are investigated. In this investigation, driving force for liquid circulation in the deep shaft is affected by air injection depth and gas hold-up in downcomer. Flow pattern of the deep shaft is revealed to plug flow. When flow velocity in the deep shaft is maintained to 0.52 m/sec, $K_La$ value is peak at 25~30 m depth in riser. The efficiency of dissolved oxygen supply which passed from the deep shaft to biological fluidised bed is estimated to 56~81 % in the organic wastewater treatment using the deep shaft and when dissolved oxygen concentration is 9.2 mg/l and over, limiting factors of flux and substrate within biofilm are organic materials. Terefore, organic loadings could be increase without decreasing of BOD removal efficiency.

생물학적(生物學的) 유동층(流動層)에 있어서 산소전달(酸素傳達) 시스템을 개발하기 위하여 수심(水深) 32 m 인 U자형 심층폭기장치(深層曝氣裝置)에 대한 관내(管內)의 유체(流體)흐름 특성 및 산소전달(酸素傳達) 특성과 생물학적(生物學的) 유동층내(流動層內)에서의 생물막(生物膜) 특성 및 산소이용(酸素利用) 관계를 연구한 결과, 심층폭기장치(深層曝氣裝置) 관내(管內)의 액체순환을 위한 추진력은 하향관(下向管) 공기주입 위치와 하향공기량(下向空氣量)의 영향을 받으며 액체의 흐름은 플러그류(流) 특성임을 확인하였다. 또한, 관내(管內) 순환유속을 0.52 m/s로 유지시킬 때 $K_La$ 값은 상향관(上向管) 25~30 m 구간에서 최대치를 나타내었고, 심층폭기장치(深層曝氣裝置)로부터 생물학적(生物學的) 유동층(流動層)에 이용될 용존산소 공급효율은 56~81%로 계산되었다. 심층폭기장치(深層曝氣裝置)를 이용한 생물학적(生物學的) 유기폐수(有機廢水) 처리에 있어서 용존산소 농도가 9.2 mg/l 이상인 경우, 생물막(生物膜) 내부의 물질확산 및 대사의 제한인자는 유기물(有機物)이었으므로 처리효율의 저하됨이 없이 유기물(有機物) 부하량(負荷量)을 효과적으로 증대시킬 수 있다.