微生物分离容易的废水处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种废水处理装置，更详细地说，涉及一种为了更加顺利地对生物反应槽内的多种类型的微生物进行分离，通过在主过滤器部的前端安装前处理过滤器部而在颗粒大小较大的固态物流入到主过滤器部之前对其进行阻隔，从而避免主过滤器发生堵塞并确保其稳定运行的微生物分离容易的废水处理装置。


背景技术：

2.为了减少废水内的氨，可以通过物理化学方法即脱气、氨化(ammonification)以及生物化学方法即硝化、反硝化、借助于植被的吸收以及吸附等多种方式对氮进行去除，而通常在脱氮工程中使用最为广泛的是生物化学硝化
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反硝化工程。近年来，作为高效率的生物化学脱氮方法中的一种，厌氧氨氧化法(anaerobic ammonium oxidation：anammox法)被大量使用。所述厌氧氨氧化工程，通常是基于连续间歇反应器(sequencing batch reactor，sbr)工艺在单一反应槽中同时实现亚硝化以及厌氧氨氧化反应，同时还会执行用于追加去除亚硝化反应中所生成的副产物即硝酸盐的异养反硝化(heterotrophic denitrification)反应。
3.以往，为了对在厌氧氨氧化法中使用的厌氧氨氧化菌以及异养反硝化菌进行分离，广泛使用水力旋流器装置，但水力旋流器装置在重量差异并不大的厌氧氨氧化菌以及异养反硝化菌之间的分离效率较低，而且由于固定的敏感运行条件，因此存在很难持续地适用于产业设备中的问题。
4.在多种类型混合存在的单一反应槽的脱氨工程中，为了可以对因为厌氧氨氧化菌具体来讲是因为厌氧氨氧化菌以及亚硝化菌而形成的颗粒状形态的微生物进行分离以及浓缩，需要通过高效地对异养反硝化菌以及硝化菌进行分离并排出到生物反应槽的外部而提升脱氮效率，而且将分离过滤器的堵塞现象最小化同样是亟待解决的重要课题之一。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献0001：大韩民国注册专利第10
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1920687号(注册日期：2018.11.15)


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种为了更加顺利地对生物反应槽内的多种类型的微生物进行分离，通过在主过滤器部的前端安装前处理过滤器部而在颗粒大小较大的固态物流入到主过滤器部之前对其进行阻隔，从而避免主过滤器发生堵塞并确保其稳定运行的微生物分离容易的废水处理装置。
9.为了达成如上所述的目的，本实用新型包括：
10.生物反应槽，储存有包含颗粒状微生物的污泥(sludge)；主过滤器部，用于对上述颗粒状微生物进行分离的主过滤器以能够在壳体内部旋转的方式安装；前处理过滤器部，位于上述主过滤器部的前端，包括用于对大于上述颗粒状微生物的固态物进行去除的子过
滤器；第1流路，一端与上述生物反应槽连接，另一端与上述前处理过滤器部的前面连接；第2流路，一端与上述前处理过滤器部的后面连接，另一端与上述主过滤器部的前面连接；第3流路，一端与上述主过滤器部的后面连接，另一端被开放而供流出水中的一部分排出；第4流路，一端与上述第3流路的一位置连接，另一端与上述主过滤器部的背面后面连接，供流出水中的一部分流入到上述主过滤器部；第5流路，一端与上述主过滤器部的前面连接，另一端与上述生物反应槽连接，供从上述主过滤器部排出的流出水流入到上述生物反应槽；以及泵部，为了流出水的移动而连接到上述第1流路至第5流路中的至少一个流路。
11.本实用新型的废水处理装置，还可以包括：压力测定部，对上述前处理过滤器部的前端以及后端之间的压力差进行测定。
12.上述主过滤器的孔隙直径可以是50μm至500μm，上述子过滤器的孔隙直径可以是1.1mm至10mm。
13.本实用新型的废水处理装置，还可以包括：储流槽，对从上述第3流路排出的流出水进行储存；从上述储流槽流出的流出水的一部分与上述第4流路的一位置连接而流入到上述生物反应槽。
14.上述颗粒状微生物可以包括厌氧氨氧化菌、异养反硝化菌、亚硝化菌以及硝化菌，上述厌氧氨氧化菌可以是100μm至1.0mm的颗粒状形态，上述异养反硝化菌以及硝化菌可以是不足100μm。
15.上述生物反应槽可以包括执行厌氧氨氧化(anammox，anaerobic ammonium oxidation)反应的厌氧氨氧化菌，上述厌氧氨氧化菌可以是从由待定厌氧氨氧化布罗卡地菌(candidatus brocadia anammoxidans)、待定斯图加特库式菌(candidatus kuenenia stuttgartiensis)、待定韦格式阶梯烷菌(candidatus scalindua wagneri)、待定丙酸厌氧氨氧化球菌(candidatus anammoxoglobus propionicus)以及浮霉菌(planctomycete)ksu
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1构成的组中选择的任一种以上。
16.上述生物反应槽可以利用亚硝化菌执行亚硝化反应，此时上述亚硝化菌可以包括从由欧洲亚硝化单胞菌(nitrosomonas europaea)、运动亚硝化球菌(nitrosococcus mobilis)、尼托萨亚硝化单胞菌(nitrosomonas nitrosa)以及耐冷亚硝化单胞菌(nitrosomonas cryotolerans)构成的组中选择的任一种以上。
17.上述生物反应槽可以利用异养反硝化菌执行异养反硝化工程，此时上述异养反硝化菌可以是从由假单胞菌(pseudomonas)、芽孢杆菌(bacillus)、螺旋菌(spirillum)、生丝微菌(hyphomicrobium)、土壤杆菌(agrobacterium)、不动杆菌(acinetobacter)、丙酸杆菌(propionobacterium)、根瘤菌(rhizobium)、棒状杆菌(corynebacterium)、食纤维菌(cytophata)、硫杆菌(thiobacillus)和产碱杆菌(alcaligenes)、荧光假单胞菌(pseudomonas fluorescens)、绿脓杆菌(p.aeruginosa)、脱氮假单胞菌(p.denitrificans)和产碱菌属弯曲杆菌(alcaligenes sp.curvibacter delicatus)、食酸变形菌(acidovorax defluvii)、韩国独岛杆菌(dokdonella koreensis)、栖污泥黄杆菌(flavobacterium limicola)、绣色土生单胞菌(terrimonas ferruginea)以及黄体土单胞菌(terrimonas lutea)构成的组中选择的任一种以上。
18.上述第3流路可以在末端包括能够对排出到废水处理装置外部的微生物的成分进行分析的采样用阀门。
19.上述主过滤器部可以包括主过滤器盖以及供主过滤器安装的壳体，上述主过滤器盖可以分别配置在主过滤器120的前面以及后面。此时，上述主过滤器部可以通过对分别形成于上述主过滤器的中央的主过滤器中央孔以及形成于上述主过滤器盖的中央的主过滤器盖中央孔进行贯通的主过滤器盖帽，来对上述主过滤器进行结合固定。
20.本实用新型的废水处理装置，为了更加顺利地对生物反应槽内的多种类型的微生物进行分离，通过在主过滤器部的前端安装前处理过滤器部而在颗粒大小较大的固态物流入到主过滤器部之前对其进行阻隔，从而避免主过滤器发生堵塞而确保其稳定运行并借此提升其脱氮反应的效率。
附图说明
21.图1是对本实用新型之实施例的废水处理装置进行概要性图示的概要图。
22.图2是对本实用新型之实施例的主过滤器部进行图示的分解立体图。
23.图3是对本实用新型之实施例的生物反应槽的运行控制方法进行图示的示意图。
24.图4是本实用新型之实施例的废水处理装置a在最佳运行条件下的结果图表。
25.符号说明
26.a：废水处理装置
27.1：生物反应槽
28.100：主过滤器部
29.110：壳体
30.120：主过滤器
31.121：主过滤器中央孔
32.130：主过滤器盖
33.131：主过滤器盖中央孔
34.140：主过滤器盖帽
35.200：前处理过滤器部
36.210：子过滤器
37.10：泵部
38.21：固态物排除管道
39.11：第1流路
40.12：第2流路
41.13：第3流路
42.14：第4流路
43.15：第5流路
44.2：储流槽
45.30：采样用阀门
46.60：压力测定部
具体实施方式
47.本实用新型并不限定于在下述内容中公开的实施例，而是可以通过多种不同的形
态实现，本实施例只是为了更加完整地公开本实用新型并向具有一般知识的人员更加完整地介绍本实用新型的范畴。
48.在本说明书中，当记载为一个要素位于另一个要素的“上方”或者“下方”时，不仅指上述一个要素直接位于另一个要素的“上方”或者“下方”的情况，还指上述两个要素之间夹有其他追加要素的情况。在本说明书中，术语“上部”或者“下部”是在观察者的视角上进行设定的相对概念，在观察的视角发生变化时，“上部”也可以是指“下部”，而“下部”也可以是指“上部”。
49.在多个附图上，相同的符号代表实质上相同的要素。此外，除非上下文中有明确的相反含义，否则单数型语句还包含复数型含义，如“包括”或“具有”等术语只是表明所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或上述之组合存在，并不应该理解为是事先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或上述之组合存在或被附加的可能性。
50.此外，在本实用新型中使用的术语“流出水”并不限定于通过特定流路的流体，而是指在与包含颗粒状微生物的污泥(sludge)混合存在的生物反应槽连接的第1流路乃至第5流路通过的所有流体。
51.接下来，将参阅附图对如上所述的本实用新型的较佳实施例进行详细的说明。
52.本实用新型的特征在于，为了提升脱氮反应的效率，可以通过适当地对主过滤器120的孔隙直径进行控制而在持续性地将异养反硝化菌以及硝化菌排出到生物反应槽1的外部的同时使得厌氧氨氧化菌以及亚硝化菌留存在于生物反应槽1的内部，而且为了避免大于厌氧氨氧化菌的固态物等对上述主过滤器120的孔隙造成堵塞，可以通过在主过滤器部100的前端安装前处理过滤器部200而实现稳定的连续工程。
53.具体来讲，本实用新型的特征在于，借助于利用过滤器的连续工程将异养反硝化菌以及硝化菌选择性地从反应槽排出并使得厌氧氨氧化菌通过主过滤器120并排出到生物反应槽1的外部，此时为了解决因为厌氧氨氧化菌对主过滤器120的孔隙造成堵塞而导致异养反硝化菌以及硝化菌排出到生物反应槽1外部的效率下降的问题，使安装在主过滤器部100中的主过滤器120在壳体110的内部旋转的同时使从主过滤器部100排出的流出水重新流入，从而借助于所流入的流出水的水压使对上述主过滤器120的孔隙造成堵塞的厌氧氨氧化菌重新返回到生物反应槽1的连续工程。
54.与此同时，本实用新型的特征在于，为了防止大于厌氧氨氧化菌的固态物对上述主过滤器120的孔隙造成堵塞，可以通过在主过滤器部100的前端安装前处理过滤器部200而进一步提升连续工程的效率。
55.图1是对本实用新型之实施例的废水处理装置a进行概要性图示的概要图。上述本实用新型的废水处理装置a，包括：生物反应槽1，储存有包含颗粒状微生物的污泥(sludge)；主过滤器部100，用于对上述颗粒状微生物进行分离的主过滤器120以能够在壳体100内部旋转的方式安装；前处理过滤器部200，位于上述主过滤器部100的前端，包括用于对大于上述颗粒状微生物的固态物进行去除的子过滤器210；第1流路11，一端与上述生物反应槽1连接，另一端与上述前处理过滤器部200的前面连接；第2流路12，一端与上述前处理过滤器部200的后面连接，另一端与上述主过滤器部100的前面连接；第3流路13，一端与上述主过滤器部100的后面连接，另一端开放而供流出水中的一部分排出；第4流路14，一
端与上述第3流路13的一位置连接，另一端与上述主过滤器部100的后面连接而供流出水中的一部分流入到上述主过滤器部100；第5流路15，一端与上述主过滤器部100的前面连接，另一端与上述生物反应槽1连接而供从上述主过滤器部100排出的流出水流入到上述生物反应槽1；以及泵部10，为了流出水的移动而连接到上述第1、2、3、4、5流路11、12、13、14、15中的至少一个流路。
56.上述废水处理装置a可以借助于主过滤器120的旋转，利用重新流入到生物反应槽1中的水压将因为从生物反应槽1流出的水压而对主过滤器120的孔隙造成堵塞的颗粒重新返送到生物反应槽1，从而通过连续工程对包含于生物反应槽1内部的不必要的颗粒进行去除。
57.上述生物反应槽1可以对污水或污泥(sludge)进行储存，可以包括用于执行除氮反应的厌氧氨氧化菌等以及异养反硝化菌等。
58.上述生物反应槽1可以利用厌氧氨氧化菌执行厌氧氨氧化(anammox，anaerobic ammonium oxidation)反应，可以利用亚硝化菌执行亚硝化反应，且可以利用异养反硝化菌执行异养反硝化工程。
59.在上述生物反应槽1内部，可以通过厌氧氨氧化菌以及亚硝化菌形成颗粒状形态，这是在除氮工程中对氧气的毒性较强的厌氧氨氧化菌在通过亚硝化菌形成的膜的内部形成集群的形态。
60.在本实用新型中，厌氧氨氧化菌是包括通过厌氧氨氧化菌以及亚硝化菌形成的颗粒状形态的概念，而且在本实用新型中，异养反硝化菌是包括异养反硝化菌以及硝化菌但排除厌氧氨氧化菌的概念。
61.上述厌氧氨氧化菌可以是从由待定厌氧氨氧化布罗卡地菌(candidatus brocadia anammoxidans)、待定斯图加特库式菌(candidatus kuenenia stuttgartiensis)、待定韦格式阶梯烷菌(candidatus scalindua wagneri)、待定丙酸厌氧氨氧化球菌(candidatus anammoxoglobus propionicus)以及浮霉菌(planctomycete)ksu
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1构成的组中选择的任一种以上，上述厌氧氨氧化菌可以是100μm至1.0mm的颗粒状形态。
62.此外，上述亚硝化菌可以是从由欧洲亚硝化单胞菌(nitrosomonas europaea)、运动亚硝化球菌(nitrosococcus mobilis)、尼托萨亚硝化单胞菌(nitrosomonas nitrosa)以及耐冷亚硝化单胞菌(nitrosomonas cryotolerans)构成的组中选择的任一种以上，上述异养反硝化菌可以是从由假单胞菌(pseudomonas)、芽孢杆菌(bacillus)、螺旋菌(spirillum)、生丝微菌(hyphomicrobium)、土壤杆菌(agrobacterium)、不动杆菌(acinetobacter)、丙酸杆菌(propionobacterium)、根瘤菌(rhizobium)、棒状杆菌(corynebacterium)、食纤维菌(cytophata)、硫杆菌(thiobacillus)和产碱杆菌(alcaligenes)、荧光假单胞菌(pseudomonas fluorescens)、绿脓杆菌(p.aeruginosa)、脱氮假单胞菌(p.denitrificans)和产碱菌属弯曲杆菌(alcaligenes sp.curvibacter delicatus)、食酸变形菌(acidovorax defluvii)、韩国独岛杆菌(dokdonella koreensis)、栖污泥黄杆菌(flavobacterium limicola)、绣色土生单胞菌(terrimonas ferruginea)以及黄体土单胞菌(terrimonas lutea)构成的组中选择的任一种以上，异养反硝化菌以及硝化菌可以是不足100μm。
63.接下来，储存在生物反应槽1中的污泥通过第1流路11从生物反应槽1排除并流入到前处理过滤器部200的前面。
64.上述前处理过滤器部200用于对颗粒大于厌氧氨氧化菌等的固态物进行去除，安装在前处理过滤器部200内部的子过滤器210的孔隙直径为1.1mm至10mm为宜。颗粒大于厌氧氨氧化菌的固态物通过固态物排除管道21排出。
65.接下来，通过了上述前处理过滤器部200的流出水通过第2流路12流入到主过滤器部100。上述主过滤器部100可以按照大小对包含于淤泥中的颗粒状微生物进行分离，设置有以能够旋转的方式安装的主过滤器120，主过滤器120的孔隙直径可以是50μm至500μm，具体来讲可以是100μm至500μm。
66.通过将上述主控制器120的孔隙直径控制在50μm至500μm，大小大于该孔隙直径的厌氧氨氧化菌等将无法通过主过滤器部100，但是异养反硝化菌等可以通过主过滤器部100。
67.此时，在上述主过滤器110的前端以及后端之间的压力差满足一定的条件时可以将堵塞现象最小化，因此安装用于对主过滤器110的前端以及后端之间的压力差进行测定的压力测定部60为宜。
68.作为参考，如图3所示，当上述主过滤器110的前后端之间的压力差在10kpa以下时，可以将过滤器孔隙堵塞现象最小化，实现稳定的连续运行。上述测试是在主过滤器狭缝大小不足3mm、过滤器孔隙为100μm、泵电机转速(rpm)为230以上的条件下运行的。
69.接下来，图2是对本实用新型之实施例的主过滤器部100进行图示的分解立体图。参阅图2，主过滤器部100可以包括主过滤器盖130以及供主过滤器安装的壳体110，主过滤器盖130可以配置在主过滤器120的前后两面，可以通过使主过滤器盖帽140贯通主过滤器中央孔121以及主过滤器盖中央孔131而在两个主过滤器盖130之间结合主过滤器120。
70.主过滤器120可以借助从生物反应槽1流出的流出水的水压而旋转，而在必要时也可以设置成通过独立的电机(未图示)来旋转主过滤器120。
71.通过了主过滤器部100的流出水将流入到第3流路13。上述第3流路13的末端开放，以便于流出水中的一部分排出到废水处理装置a的外部，在上述第2流路13的一位置上形成供流出水流入到生物反应槽1的第4流路14。在必要时，可以通过在第3流路13的末端安装采样用阀门30而对排出到废水处理装置a外部的微生物的成分进行分析并借此决定是否排出到外部。
72.此外，在与上述第4流路14连接的第3流路13上，还可以包括用于对流出水进行临时储存的储流槽2，使得流出水选择性地从储流槽2通过第4流路14流入到生物反应槽1或通过第3流路13排出到废水处理装置a的外部。
73.第4流路14连接到第3流路13的一位置上，并与主过滤器部100中的连接有第2流路12的后面连接，从而使得流出水重新流入到生物反应槽1中。
74.即便在污泥从生物反应槽1通过主过滤器部100的过程中因为上述淤泥中所包含的厌氧氨氧化菌等造成了主过滤器120的孔隙的堵塞，也因为主过滤器120发生旋转且流出水通过第4流路14重新流入到主过滤器部100，因此对主过滤器120的孔隙造成堵塞的厌氧氨氧化菌等将通过第5流路15重新流入到生物反应槽1中。
75.本实用新型的废水处理装置a可以在第1、2、3、4、5流路11、12、13、14、15中的至少
一个流路安装泵部10，以便于形成用于将从生物反应槽1排出的污泥以及通过了主过滤器部100的流出水通过第3流路13排出到废水处理装置a的外部或重新返送到生物反应槽1的水压。
76.接下来，将对本实用新型的废水处理装置a的运行因素进行说明。
77.为了在生物反应槽1中执行脱氨工程时使厌氧氨氧化菌优势化，在生物反应槽1内的脱氨工程中，对不同微生物的污泥停留时间(srt，sludge retention time)进行控制显得尤为重要，而在考虑到各个微生物的成长速度的前提下，较佳的污泥停留时间(srt)如下述表1所示。
78.【表1】
79.微生物类型所需要的适当的污泥停留时间(srt)厌氧氨氧化菌45至50天亚硝化菌10天左右异养反硝化菌3天以内硝化菌需要抑制持续生长
80.在上述4种类型的微生物参与的除氮机制中，为了可以在生物反应槽1的内部选择性地培养出厌氧氨氧化菌即厌氧氨氧化微生物，本实用新型的废水处理装置a的运行因素如下述表2所示。
81.【表2】
[0082][0083]
作为参考，上述内部100μm以上厌氧氨氧化微生物浓度可以在考虑反应槽内的微生物的活性度以及颗粒大小的前提下通过下述计算式1计算得出。
[0084]
【计算式1】
[0085][0086]
其中，v＝反应槽体积。
[0087]
图4表示本实用新型的废水处理装置a在如表2所示的最佳运行条件下的结果。在前处理过滤器部200中对1mm以上大小的颗粒进行第1次处理，接下来在主过滤器部100中对100μm以上的厌氧氨氧化微生物进行过滤，然后在从第4流路14通过第5流路15的过程中对颗粒较大的厌氧氨氧化微生物进行过滤并将其重新回收到生物反应槽1中。借此，本实用新型的废水处理装置a可以将以大于100μm的颗粒形态存在的厌氧氨氧化微生物浓缩到生物反应槽1中，与此相反，生长速度大于厌氧氨氧化微生物且起到反面效果的硝化菌(nob)以
及反硝化微生物等可以持续地从生物反应槽1分离排出。
[0088]
在上述内容中对本实用新型的特定部分进行了详细的说明，但是对于具有本行业之一般知识的人员，上述详细的说明只是较佳的实施例，本实用新型的范围并不因此而受到限定。因此，本实用新型的实质性的范围应通过所附的权利请求范围及其等价物做出定义。