유동상과 충전상이 결합된 혐기성 혼성 반응조에서 순환수의 인출지점이 처리효율에 미치는 영향

Effects of the Recirculation Port Location on Treatment Efficiency of an Anaerobic Hybrid Reactor Consisted of a Fluidized Bed and a Packed Bed

본 연구에서는 하부가 활성탄 유동상이고 상부가 플라스틱 충전상인 혐기성 혼성 반응조에서 활성탄충의 유동을 위한 내부순환수의 인출지점이 폐수처리 효율에 미치는 영향을 파악하기 위하여 순환수 인출지점이 유동상 위(R1 반응조) 또는 충전상 위(R2 반응조)에 위치하는 2개의 반응조에 인공폐수를 주입하여 실험을 수행하였다. 연구 결과, $6.2kg\; COD/m^3-day$의 유기물부하(OLR)까지는 R2 반응조의 COD 제거효율이 85.0-95.2%로, R1 반응조보다 좋았으나 그 차이는 크지 않았으며, 그 이상의 OLR에서는 두 반웅조의 COD 제거효율이 크게 악화되었는데 R2 반응조보다 R1 반응조에서 그 경향이 더 심하였다. R2 반응조가 R1 반응조 보다 대략 2배의 넓은 OLR 영역에서 안정적으로 운전되었는데 R2 반응조의 최대 메탄생성량은 $13.3kg\;COD/m^3-day$의 OLR에서$5.5kg\;COD/m^3-day$이었다. 또한 R1 반응조에서는 $6.2kg \;COD/m^3-day$ 이상의 OLR에서, 그리고 R2 반응조에서는 $7.1kg\; COD/m^3-day$ 이상의 OLR에서 처리수의 유기산 농도가 크게 증가하는 경향을 나타내었으며, 그 경향은 R1 반응조에서 더 현저하였다. 결론적으로 활성탄충의 유동을 위한 내부순환수의 인출지점에 따라 반응조가 처리가능한 유기물 부하 범위가 달라졌는데, 유기물 부하가 높을수록 내부순환수의 인출지점을 반응조 부피 전체를 이용할 수 있도록 충전상의 상부에 위치시키는 것이 더 바람직한 것으로 판단되었다.

This research was performed to investigate the effects of the location of recirculation port on the wastewater treatment efficiency of an anaerobic hybrid reactor consisted of a fluidized bed and a packed bed. The recirculation port was located either at the top of the packed bed (Reactor 2) or above the fluidized bed (Reactor 1). Media for the fluidized bed and the packed bed were granular activated carbon and Pall ring-type plastic media. respectively. At organic loading rates(OLR) up to $6.2kg\;COD/m^3-day$. Reactor 2 showed somewhat better performance than Reactor 1 with COD removal efficiencies of 85.0-95.2%. The COD removal efficiencies of the reactors drastically deteriorated at OLRs above $6.2kg\;COD/m^3-day$, and the tendency was more severe for Reactor 1 than for Reactor 2. Eventhough the two reactors showed similar effluent SS concentrations at OLRs below $3.6kg\;COD/m^3-day$, Reactor 2 showed higher effluent SS concentrations than Reactor 1 at OLRs above $5.3kg\;COD/m^3-day$. Reactor 2 was stabler than Reactor 1 with a methane production rate of $5.5kg\;COD/m^3$-day at the OLR of $13.3kg\;COD/m^3-day$. An abrupt increase in effluent volatile acid concentration was observed at the OLR of $6.2kg\;COD/m^3-day$ for Reactor 1 and $7.1kg\;COD/m^3-day$ for Reactor 2. and the increase was greater in Reactor 1. In conclusion. the range of OLR for adequate treatment in the hybrid reactor was determined according to the location of the internal recirculation port. It is more desirable for higher OLRs to locate the recirculation port at the top of the packed bed in order to utilize the whole volume of the reactor.