KR100506008B1 - 직조관형섬유막을 이용한 하폐수처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직조된 관형섬유막을 이용하여 하수 및 폐수를 처리하는 방법과 장치에 관한 것으로, 특히 미생물에 의한 유기물 산화조인 포기조가 다수의 관형섬유막이 장착된 모듈 내부와 상부에 형성되며, 질소 및 인 제거를 위한 무산소 및 혐기조가 모듈 외부에 형성되고, 미생물과 슬러지는 관형섬유막에 의해 여과되어 지도록 한 하,폐수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

직조관형섬유막을 이용한 하폐수처리 장치 및 방법 {Woven tubular fiber membrane module for waste water treatment system}

본 발명은 직조된 관형섬유막을 이용하여 하수 및 폐수를 처리하는 방법과 장치에 관한 것으로, 특히 미생물에 의한 유기물 산화조인 포기조가 다수의 관형섬유막이 장착된 모듈 내부와 상부에 형성되며, 질소 및 인 제거를 위한 무산소 및 혐기조가 모듈 외부에 형성되고, 미생물과 슬러지는 관형섬유막에 의해 여과되어 지도록 한 하,폐수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 널리 보급되어있는 하.폐수의 생물학적 처리장치는 유기물산화조인 포기조, 상기 포기조에서 성장된 미생물을 침전시키는 침전조가 구비되는 장치에서 유기물을 산화시켜 제거하고 있다.

또한 ,유기물 제거 외에 질소와 인을 제거하는 장치에서는 상기 포기조와 별도로 탈질조와 혐기조를 횡류식으로 설치하여 폐수에 포함되어 있는 질소와 인을 제거하는 과정을 거치고 있다.

그러나 이러한 종래의 생물학적 처리장치는 횡류식으로 설치되기 때문에 부지 면적이 많이 소요된다.

또한 2차 침전지가 포기조와 분리되어 설치되기 때문에, 침전된 슬러지를 포기조로 이송하기 위해서는 별도의 반송 펌프가 필요하다.

또 다른 하.폐수의 생물학적 처리장치는 침지형 중공사막을 이용하는 방법이 있다. 포기조내에 침지형 중공사막 모듈을 설치하고 하부에 산기관을 두어 공기 방울이 침지형 중공사 막 외부를 흔들어 막 오염을 줄이게 하며, 펌프의 흡입력으로 중공사막 내부에 진공을 걸어 유기물이 제거된 폐수에서 미생물과 슬러지가 중공사막 표면에 여과 되도록 하여 하폐수를 처리한다. 이 처리장치는 중공사막 모듈 가격이 고가이며, 막 오염에 따른 주기적인 화학세정이 필요하며, 중공사막의 공경이 0.5마이크론 이하로 매우 적어 쉽게 오염이 일어나며, 합성 막으로 물리적인 특성이 약해 잘 끊어지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 원형 또는 정사각형의 통안에 가격이 저렴하며, 물리 화학적으로 우수하여 끊어지지 않고, 일정한 범위의 공극을 갖는 직조된 다수의 관형섬유막(4) 모듈로 구성된 , 직조 관형섬유막(4) 모듈장치(10)를 설치하여, 공기가 공급되는 장치 내부 공간에서는 호기성 조건이 조성되고, 공기가 공급되지 않는 외부 공간에서는 무산소 및 혐기성 조건을 조성하여 한 반응조에서 유기물 제거뿐 아니라 인 및 질소 제거 환경을 조성하며, 미생물 슬러지를 포함한 처리수는 관형섬유막(4) 상부의 유체의 자연 압력에 의해 여과되며, 관형섬유막(4) 내부를 통과하는 공기의 방울에 의해 섬유막 내부 오염을 최소화하며, 관형섬유막(4) 내부의 흔들이(5)는 섬유막 내부를 통과하는 공기방울과 동반되는 유체의 흐름에 의해 유동하는 수단으로 섬유막 내부에 마찰을 주어, 오염물이 붙지 못하도록 하는, 종래의 인.질소 반응시설보다 처리시설을 매우 간단하게 한 하.폐수 처리장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 섬유로 직조한 다수의 관형섬유막으로 구성된 막모듈장치(10)을 제공하여 하수와 폐수를 처리하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 직조 관형섬유막(4)을 장착한 막모듈장치(10) 단면도이다.

본 발명의 장치는 상 하부가 개방된 수직 형상을 가지며 내부에는 폴리에스터나 나이론과 같은 섬유로 조밀하게 1에서 50마이크론의 공극을 가지고 직경이 11mm이상 99mm 이하인 관형으로 직조한 다수의 관형섬유막(4)이 상부지지판(11)과 하부지지판(17) 사이에 고정너트(2)의 수단으로 장착되며, 관형섬유막(4) 내부에 지나는 유체에 의해 유동되는 흔들이(5)가 설치되며, 상부지지판(11)과 연결되어 포기조(50)을 구성하는 상부유로판(21)과 하부지지판(17)과 연결되는 하부유로판(15)과 이 내에 산기관(19)이 위치하며, 이 구성 성분을 감싸서 관형섬유막(4)에 의해 여과되는 처리수와 외부의 유체를 분리하기 위한 직조된 섬유천에 우레탄 수지나 고무수지 등으로 코팅한 하우징막(14)과 이 장치를 지지하는 장치다리(16)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

장치상부의 포기조(50)는 활성 슬러지의 혼합액에 공기성분이 접촉 되도록, 막모듈장치(10) 하부의 산기관(19)에서 나온 공기방울은 하부유로판(15)에 의해 외부로 나가지 못하고 , 관형섬유막(4)의 내부를 통과하면서 상부로 이송되고, 이 공기방울이 상승하면서 발생하는 추진력에 의해 혼합 슬러지는 관형섬유막(4) 내부를 따라 상승하며, 상부유로판 (21) 에 의해 격리되어 외부유체와 혼합되지 않고 상부로 이송되며, 상부 포기조(50)에서 들어오는 유입 폐수와 혼합되어 상부유로판(21)을 넘어 , 무산소혐기조(80)로 넘어가는 특성을 가진다.

도 2의 직조 관형섬유막(4) 모듈 단면도에서 보여주는 바와 같이 직조 관형섬유막(4)내에 위치하는 흔들이(5)는 섬유막 내부를 통과하는 공기와 유체에 의해 유동이 잘되는 부드러운 끈과 짧은 섬유사 들이 방사형으로 부착된 형태로 통과 유체에 의해 유동되면서 섬유막 내부 표면에 마찰을 주어 섬유막 내부 표면에 오염물이 붙지 못하도록 하며 ,공기방울이 안쪽으로 만 치우치지 않고 섬유막 표면을 지나면서 발생되는 전단력에 의해 막 오염을 유발하는 물질들이 막표면에 붙는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 도 3과 같으며 상세히 설명하면 다음과 같다.

협잡물이 제거된 유입수가 폐수유입관(30)을 통해 포기조(50) 상부로 유입되면 상기 유입수는 산기관(19)에서 배출되는 공기의 추진력에 의해 상부로 이송된 슬러지와 함께 무산소 혐기조(80)로 고르게 분산 유입된다. 그 결과 상기 유입수는 호기성 조건에서 산화되기 전에 무산소 혐기조(80)에서 질소제거와 인 방출에 필요한 탄소원으로 사용된다.

상기 무산소 혐기성조(80)의 상부와 중간부분 사이에서는 유입수와 포기조 슬러지 혼합액이 혼합되며, 이 상태에서 미생물에 의해 산소가 고갈된 무산소 상태가 되며, 유입수의 유기물을 탄소원으로 하여 포기조 슬러지 혼합액에 함유된 질산성 질소를 질소 가스로 환원시켜 제거하는 반응이 일어난다. 그리고 상기 무산소 혐기조(80)의 중간 부분과 하부에서는 용존 산소 및 질산성 질소의 고갈로 혐기성 조건이 형성되고 질소 제거에 소요되고 남은 유입수의 유기물을 탄소원으로 하여 세포내의 인이 방출된다.

무산소 혐기조(80)는 유입 유량 기준으로 체류시간은 약 4시간 이내 이다.

상기 무산소 혐기조(80)에서 유출된 슬러지와 하부에 침전된 슬러지는 공기 공급에 의해 발생되는 추진력으로 관형섬유막(4) 내부를 통해 포기조(50)로 유입된다.

상기과정을 거친 후에 상기 포기조(50)에서는 무산소 혐기조(80)에서 미제거된 인을 과잉으로 섭취하게 된다. 포기조(50)슬러지는 다시 공기 공급 추진력에 의해 유입수와 혼합되어 무산소 혐기조(80)로 재차 유입되며, 이러한 순환 경로를 계속적으로 반복하게 되고, 유기물을 섭취하여 성장한 미생물은 침전되어 바닥에 쌓이며, 간헐적으로 제거한다.

여기서 포기조(50)에서의 체류시간은 4-8시간으로 유지되고, F/M(Food/Micro organism)비는 약 0.1 kgBOD/kgMLSS.d를 유지한다.

포기조(50)와 무산소 혐기조(80)를 순환하면서 유기물과 질소 인이 제거된 유체는, 관형섬유막(4) 내부를 통과하면서 여과되어 처리수는 처리수저장부(60)에 모이게된다. 공기는 공기 블로어(40)에 의해 공급되며, 처리수저장부(60)에 모인 처리수는 처리수 펌프(90)에 의해 배출된다.

이상에서 설명한 본 발명은 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이와 같은 본 발명은,

첫째 : 직조한 관형섬유막으로 가격이 저렴하고, 물리 화학적으로 특성이 우수하여, 끊어지거나 부식되지 않고, 부드럽고 유연성이 우수하여 제품 취급이 용이하며, 제작이 쉬워 장치비용을 절감시켰다.

둘째 :직조한 관형섬유막의 직경이 크고 , 섬유막 공경이 크며, 내부를 통과하는 공기방울과 유체의 전단력과, 막 내부에 장착된 흔들이의 마찰에 의해 막의 오염을 최소화 시켰으며 처리유량을 증가 시켰다.

셋째 : 종래의 생물학적 처리장치 보다 장치 모듈이 간단하고, 경량이며, 운전이 쉽고, 설치 면적이 대폭 줄었다.

도 1은 본 발명에 의한 직조 관형섬유막을 장착한 막모듈장치 단면도

도 2는 본 발명의 직조 관형섬유막 모듈 단면도

도 3은 본 발명의 일 실시예의 작동 상태도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 :섬유막 고정관 2 :고정너트

3 :섬유막 고정 밴드 4 :관형섬유막

5 :흔들이 10 :막모듈장치

11 :상부지지판 12 :하우징막 고정밴드

13 :지지판 지지대 14 : 하우징막

15 : 하부유로판 16 :장치 다리

17 :하부지지판 18 :공기 유입구

19 :산기관 20 :처리수 출구

21 :상부유로판 30 :폐수유입관

40 :공기 블로어 50 : 포기조

60 :처리수저장부 70 : 반응조

80 :무산소 혐기조 90 :처리수 펌프

Claims (6)

1. 하폐수 처리장치에 있어서,

   상부지지판(11)과 하부지지판(17)과 상하부가 개방된 원통형 형상을 가지며, 그 내부에 다수의 섬유로 직조되고 상기 상부 지지판(11)과 하부 지지판(17) 사이에 위치하여 고정너트(2)로 고정되는 관형 섬유막(4)과, 상기 상부 지지판(11)과 하부 지지판(17)의 양 끝단에 접촉되어 상기 관형 섬유막(4)을 감싸는 하우징막(14)과, 상기 하부 지지판(17)의 저면에 설치되는 산기관(19)으로 구성되는 막모듈정치(10)와;

   상기 막모듈장치(10)가 내부에 설치되고, 상기 막모듈장치(10)의 설치에 의해 포기조(50)와 무산소 혐기조(80)를 형성하는 반응조(70)로 이루어짐을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 막모듈장치(10)의 직조 관형섬유막(4)을 통해 나온 공기와 동반 상승한 유체가 상기 무산소 혐기조(80)의 유체와 격리되어 포기조(50)을 형성하며, 내부 유체가 상부로 상승되도록 하기 위한 상부가 개방된 일정 높이의 원통형 형상의 상부 유로판(21)이 설치됨을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
3. 제 1항또는 제2항에 있어서,

   상기 막모듈장치(10) 하부에 위치한 산기관(19)에서 배출되는 공기가 상기 막모듈장치(10)외부로의 누출을 방지하고 상기 관형섬유막(4) 내부로만 공급될 수 있도록, 하부가 개방된 일정 높이의 원통형 형상의 하부유로판(15)이 모듈 하부에 설치됨을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 막모듈장치(10) 내부와 외부를 구분하고 유체가 통과하기 어렵도록 우레탄 수지가 코팅된 직조된 섬유막으로 구성되고 상기 막모듈장치(10) 외부를 감싸는 하우징막(14)을 더 구비함을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
5. 제 1항에 있어서,

   짧은 섬유사가 방사형으로 부착된 긴 끈 형태로 형성되고, 상기 막모듈장치(10) 내부에 위치하는 직조 관형섬유막(4) 내부를 통과하는 공기와 유체에 의해 유동되면서 섬유막 내측과 마찰을 형성하여, 관형섬유막(4) 내부에 미생물이나 슬러지와 같은 이물질들이 부착하는 것을 방지하는, 흔들이(5)를 더 구비함을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 관형섬유막(4)의 직경이 11mm이상 99mm 이하인 것을 특징으로 하는 하폐수 처리장치.