Abstract
The existing two-phase biological fluidized bed has some problems such as limit of oxygen transfer and blockade of fluidized distributor. In this study, three-phase swirl flow biological fluidized bed has designed to solve the problems and to investigate its running characteristics. TOC of influent synthetic wastewater was approximately $70mg/{\ell}$. HRT of reactor was 1.6 hours. Mean particle size of sand, as packing media, was 0.397mm and packing volume was varied from $200m{\ell}/{\ell}$ to $600m{\ell}/{\ell}$ by stages in the bed. The amount of biomass and effluent water quality was throughly investigated in the bed. Showing experiment results from the above conditions, it was possible to solve the problems of existing fluidized bed and to keep DO of $3mg/{\ell}$ or more. And it was also TOC removal rate of 91 to 94 %, MLVSS of 2,360 to $3,860mg/{\ell}$, MLVSS per g-media of 8.4 to 17.3 mg/g, F/M ratio of 0.59 to $1.04kg-TOC/kg-MLVSS{\cdot}day$, biofilm thickness of $35{\sim}71{\mu}m$ and sludge productivity of 1.03 to $2.35kg-SS/m^3{\cdot}day$. Optimal conditions in this experimental were as follows.; those were biofilm thickness of approximately $54{\mu}m$. MLVSS per g-media of 13 mg and media packing volume of 350 to $400m{\ell}/{\ell}$ when F/M ratio was low, treatment efficiency was high and sludge productivity was low. Showing the media with optics microscope in this optimal condition, attached microbes such as Epistylis sp. were observed. From SEM photographs, it showed that Coccus adhere to and grow on the media surface.
기존의 2상 생물학적 유동상은 산소 공급의 한계 및 유동 분산판 폐쇄 등의 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 3상의 선회류 유동상을 고안하여 그 운전특성을 연구하였다. 합성 폐수의 평균 TOC농도는 약 $70mg/{\ell}$($62{\sim}84mg-TOC/{\ell}$)이었고, HRT는 1.6시간, 평균입경이 0.397 mm인 모래의 충전량을 200에서 $600m{\ell}/{\ell}$까지 단계적으로 변화시키며, 미생물의 농도 및 처리 수질을 측정하였다. 실험 결과 기존 유동상 반응기의 분산장치의 폐색과 산소공급의 제한 등 연속운전에 지장을 주는 단점을 보완할 수 있었다. 실험 기간 중에 반응조의 DO의 농도는 $3mg/{\ell}$이상을 유지할 수 있었으며, TOC 제거율은 91~94 %, MLVSS농도는 $2,360{\sim}3,860mg/{\ell}$, F/M 비는 $0.59{\sim}1.04kg-TOC/kg-MLVSS{\cdot}day$, 생물막의 두께는 $35{\sim}71{\mu}m$, Media-g당 MLVSS는 8.4~17.3 mg/g, 그리고 슬러지 발생량은 $1.08{\sim}2.35kg-SS/m^3{\cdot}day$의 변화를 보였다. 충전량에 따른 MLVSS농도 변화를 분석한 결과 충전량이 $400{\sim}450m{\ell}/{\ell}$일 때 MLVSS농도를 가장 높게 유지할 수 있었고, Media-g당 MLVSS농도 측면에서는 충전량이 $250m{\ell}/{\ell}$일 때 가장 높은 농도를 유지할 수 있었다. 유출수의 SS는 $350{\sim}450m{\ell}/{\ell}$에서 낮게 나타났다. 적정 처리효율에서 F/M 비가 낮고, 슬러지 발생량이 적은 최적조건에서의 생물막의 두께는 약 $54{\mu}m$, g-Media당 MLVSS의 농도는 13 mg이였으며, 충진량은 $350{\sim}400m{\ell}/{\ell}$(35~40%)임을 알 수 있었다. 최적 충전 상태에서 광학 현미경으로 Media를 관찰할 때 Epistylis sp.의 고착성미생물을 일부 관찰할 수 있었으며, Media 표면을 전자현미경으로 촬영한 결과 구균류가 부착 성장하는 것을 알 수 있었다.