KR100538126B1

KR100538126B1 - 침지형 막분리를 이용한 유기오염물질 처리장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100538126B1
Application number: KR1020050068073A
Authority: KR
Inventors: 이미란
Original assignee: (주)대성그린테크
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2005-12-21

Abstract

본 발명은 막(침지형)분리를 이용한 유기오염물질 제거장치 및 제거방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 기존 처리공정의 호기조내에 MBR장치를 침지하고, 상기 MBR장치로 처리수를 흡입여과하여 막분리 처리하여 하·폐수가 처리되는 것으로, 처리조내에 침지되어 있는 MBR은 하부 산기장치의 성능 및 산기장치의 배열을 효율적으로 하여 기존의 막보다 세정 기능이 향상되어 막의 수명이나 효율을 증대시켜 하·폐수에 함유되어 있는 각종 유기물을 효율적으로 제거할 수 있는 막(침지형)분리를 이용한 유기오염물질 제거장치 및 제거방법에 관한 것이다.

Description

침지형 막분리를 이용한 유기오염물질 처리장치 및 그 방법{DS-MT SYSTEM}

최근 물부족현상으로 많은 어려움을 전세계적으로 겪고 있다. 이러한 물은 생명체의 유지 존속을 위해서는 반드시 필요한 것으로써, 기존의 오염된 하, 폐수를 효율적으로 활용해야 하며, 이러한 수처리를 위한 하나의 방법으로써, 안전이면서도 친환경적으로 처리 할 수 있는 공정으로서 최근 분리막 공정이 크게 주목받고 있다.

이러한 분리막의 종류로는 정밀여과(microfiltration), 한외여과(ultrafiltration), 나노여과(nanofiltration), 역삼투여과(reverse osmosis), 기체분리(gas separation) 및 전기투석등이 있으며 공경의 크기 및 흡착, 막표면에서의 용해 및 확산등의 분리원리를 응용하여 물질을 분리한다

중수도법이 도입되면서 분리막을 이용한 하수 및 오수처리 방법이 주목받고 있으며, 이에 따른 미국이나 일본에서 사용되는 분리막공정은 주로 개별순환방식에 적용되고 있으며, 미국 Thetford System Inc.의 싸이클렛 공정(Cycle-Let Process)는 1979년부터 개별순환방식으로 중수도를 처리하여 수돗물을 재사용하는 방법으로 사용되고 있다. 처리수의 수질은 BOD ≤ 5 mg/ℓ, SS ≤ 5mg/ℓ, total coliform≤ 2/100 mℓ이며, 발생되는 미생물 슬러지는 일년에 한번 반응조에서 제거하면 된다. 싸이클렛 공정의 핵심기술은 관형 UF막을 이용하여 폭기조의 미생물을 분리하여 폭기조의 MLSS(mixed liquid suspended solids)의 농도를 높혀주고 미세물질, 세균등이 처리수로 유입되는 것을 방지하는 것이다.

일본에서는 평판형 UF막을 이용하는 공정이 주로 사용되고 있으며, 빌딩내에서 발생되는 오수를 분리막 공정을 도입한 생물학적 방법(UBIS)으로 처리하여 화장실의 용수로 재사용한다.

분리막은 초기에 의약 및 화학약품의 제조시에 사용되었던 것으로써, 1950년대 후반, 해수의 담수화에 적용되기 시작하면서 오폐수 처리분야에까지 이르게 됐다. 분리막은 표면에 육안으로 확인 할 수 없는 만큼의 미세한 기공을 가지면 이러한 기공은 머리카락 굵기 보다도 훨씬 작은 수㎛이하이며, 기공의 크기 순으로 막을 분류하며, 정밀여과막 〉한외여과막 〉나노여과막 〉역삼투여과막의 순서로 구분할 수 있다.

또한, 수처리방법에 있어서 화학적 또는 생물학적으로 1차 처리된 처리수 내 에 잔류하는 부유물질과 유기성 오염 물질을 2차적으로 처리하여 전체적으로 안정적 처리효율을 이루기 위하여 물리적 여과기나 바이오필터를 사용하는데, 기존에 주로 사용되어진 필터로는 모래여과기와, 활성탄 입자의 미세공극에 오염 물질을 흡착하는 방식의 활성탄여과기등이며, 기존의 바이오필터는 필터 내부에 미생물담체를 충진하여 여기에 오·폐수를 유입시켜 생물학적으로 분해한다.

분리막 처리의 원리는 분리막 표면의 기공보다 작은 물질은 통과시키고 이보다 큰 물질은 통과시키지 않는 것으로, 폐수 중에 포함되어 있는 유해한 유·무기오염물질, 크립토 기생충, 박테리아 등을 거의 완벽하게 제거할 수 있으며, 화학약품 사용량이 적기 때문에 친환경적인 처리공정이라 할 수 있다. 일반적으로 정밀여과막 및 한외여과막은 상수처리에 의한 먹는 물의 제조나 생활하수 및 공장폐수의 처리에 사용되며, 나노여과막 및 역삼투여과막은 오염물질이 거의 포함되어 있지 않은 순수한 물을 필요로 하는 분야에 적용되고 있다.

또한, 통상 수처리에 사용되는 막은 오염물질을 여과처리한 처리수를 얻는 것으로 하수중의 콜로이드, 미립자등의 부유물질 및 유기물인 용해성 물질을 분리하는데 적합하다. 분리막은 막의 수명이 떨어지면서 세정작용이 약화되어 분리막을 장기간동안 공정에 투입하여 활용할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 침전조대신에 MBR과 하부 산기 장치의 성능을 효율적으로 하여 막 표면의 오염 물질을 제거하는 분리막의 세정기능을 기능을 향상시키고, 하수중에 있는 유기물을 분해시키는데 필요한 산소를 공급을 원활히 하여 기존의 MBR의 공법보다 막의 수명을 증가시키고 이로 인한 전체적인 폐수처리효율을 증가킬 수 있는 막분리 장치를 이용하여 유기오염물질을 처리하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 기술적 구성을 갖는다.

침지형 분리막의 분리막은 0.1 ~ 0.2㎛의 세공을 갖는 정밀여과막으로 구성된다.

이와 같은 세공형의 침지형분리막을 통해 유기물질이 처리되며, 이때 발생하는 분리막의 표면에 붙은 슬러지는 산기장치에서 뿜어져 나오는 강한 에어에 의해 반응조내의 산소의 농도를 유지하면서 침지형 분리막의 막오염물질을 효율적으로 제거하여 전체적인 유기물질함유 폐수처리를 효율적으로 진행할 수 있다.

침지형분리막을 이용한 유기물질폐수처리에 있어서 중요한 인자로 작용하는 것이 바로 분리막의 투과성능을 어느정도까지 장시간 안정적으로 유지할 수 있는가에 있다.

따라서 막의 폐수처리기능성이 보장된 우수한 제품이라 할지라도 장시간에 걸쳐 운전시 막이 회복 불가능할 정도의 손상을 입지 않도록 하는 것이 중요하다.

침지형분리막은 평막, 중공사막, 관형막을 이용하여 분리막모듈을 구성하고, 압송된 유기물질이 포함된 유기물은 호기성 미생물에 의해 분해되고, 분리막에 의해 미생물, 세균등의 미세입자들이 제거되며, 블로우어에 의해 산기관에 공기가 공급되고 분리막에 유동성을 주어 분리막의 표면에 케이크형태로 존재하는 슬러지를 제거하여 분리막의 폐색을 방지하여 준다.

유기물질처리 과정을 살펴보면, 유입관(2)을 통해 유입된 유기물질이 함유된 폐수는 처리조에 존재하는 호기성 미생물에 의해 유기물질이 분해되고, 침치형분리막 모듈(5)의 외둘레에 형성되어 있는 스크린(4)으로 폐수중의 협잡물을 제거하고, 침지형분리막을 통해 폐수에 존재하는 미세물질을 제거하고, 동시에 침지형분리막 모듈(5) 하부에 설치된 산기관(3)에서 공급되는 공기에 의해 막에 형성된 케이크를 제거하는 과정을 거쳐 처리된다.

막에 형성된 막오염물질 제거는 산기관으로 부터 상승하는 공기에 의해서 뿐만 아니라 공기에 의해 발생되는 상승수류에 의해서도 발생한다.

이에 따른 장치적 구성으로는,

처리조내에 설치된 분리막 모듈의 외둘레로 0.3 ~ 0.4mm의 간격을 유지할 수 있는 스크린을 원통형으로 형성한다. 이와 같은 장치적 구성은 유기물질을 함유하는 폐수중에 포함되는 협잡물을 제거하기 위한 것이다.

침지형 분리막의 모듈의 하부에 설치되어 블로어에 의해 공급되는 공기를 분사하여 주는 산기관을 구비하고, 산기관에 의해 효율적으로 막처리된 처리수는 분리막 모듈과 연결되어 있는 흡입펌프로 구성된다.

상기 산기관은 내약품성에 강한 합성수지재를 이용하여 사출성형 및 조립하여 제조된 것으로써, 산화부식성이 강하다. 또한 산기관의 기능은 산소가 하,폐수내에 녹아드는 양을 나타내는 산소전달량에 따라 결정되며, 산소전달량은 산소전달량은 공기방울의 크기, 송풍량, 산기관의 형태, 공기방울의 확산정도, 공기방울의 폐,하수내 체류율(HOLD-UP), 산기관의 설치방법 및 유속등에 의해 좌우된다.

도1은 본 발명에 따른 MBR조에 따른 구성으로써,

침지형분리막 모듈(5)에 의해 수처리하는 MBR조(1)와, MBR조(1)로 처리대상폐수를 유입하는 유입관(2)과, 블로어(도면미도시)에 의해 에어공급관(33)을 통해 산기관통(31)에 유입된 공기가 분사관(32)를 통해 분사하는 산기관(3)과, 침지형분리막도듈(5)의 외둘레로 협잡물을 걸러주는 스크린(4)과, 산기관(3)에서 분출되는 에어와 스크린(4)처리에 의해 막오염을 효율적으로 방지 및 제거하면서 처리된 처리수를 이송하는 이송관(6)으로 구성된다.

도2는 본 발명에 따른 작용상태도로써,

0.1 ~ 3mm의 직경을 갖는 분사관(32)은 도 2에 도시된 바와 같이, θ값이 35 ~ 85°로 산기통과 예각을 이루면서 형성되어 강한 에어를 쏴 줌으로써, MBR조 내부의 난류를 유도하고, 상승하는 에어는 스크린(4)와의 충돌을 유도하여 침지형분리막 모듈(5)에 발생하는 막오염을 효율적으로 제거할 수 있는 구성에 따른 작용을 나타낸 것이다.

막에 쌓이는 케이크층을 제거하는데 최대한의 효과를 유도할 수 있다. 반응처리수를 역으로 이송하여 분리막에 붙은 슬러지를 세척하는 단계와 병합하여 산기장치에서 뿜어져 나오는 강한 에어에 의해 분리막에 붙은 슬러지를 효율적으로 제거하여 분리막에 의한 폐수의 처리효율을 극대화하고, 이에 따른 분리막의 수명을 연장하여 전체적인 처리효율증가와 처리비용절감효과를 가져온다. 또한 처리공정이 간단하여 용이하게 설치 활용할 수 있다는 장점을 갖는다.

산기관 및 스크린에 의해 침지형분리막 오염을 효율적으로 방지하여 침지형분리막의 운전시간을 극대화하고, 이에 분리막에 의한 오염물질처리 효율을 증가시키며, 소규모의 처리장치로 효율적으로 유기물질을 처리하므로써, 설치 및 처리비용절감을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 MBR조의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 작용상태도.

* 도면의 주요부호에 대한 설명 *

1 : MBR조 2 : 유입관 3 : 산기관

4 : 스크린 5 : 침지형분리막 모듈 6 : 이송관

33: 에어공급관 31: 산기관통 32: 분사관

Claims

유입관(2)을 통해 유입된 유기물질이 함유된 폐수는 처리조에 존재하는 호기성 미생물에 의해 유기물질이 분해되고, 침치형분리막 모듈(5)의 외둘레에 형성되어 있는 스크린(4)으로 폐수중의 협잡물을 제거하고, 침지형분리막을 통해 폐수에 존재하는 미세물질을 제거하고, 동시에 침지형분리막 모듈(5) 하부에 설치된 산기관(3)에서 공급되는 공기에 의해 막에 형성된 케이크를 제거하는 과정을 거쳐 처리되는 것에 있어서,

상기 산기관(3)은 블로어에서 공급된 에어가 에어공급관(33)을 거쳐 산기관통(31)과 30 ~ 85°의 예각을 이루면서 형성된, 0.1 ~ 3mm의 직경을 갖는 분사관(32)에서 강하게 분출되어 난류를 형성하고, 스크린과의 충돌을 유도하여 침지형분리막에 형성된 막오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 침지형 막분리를 이용한 유기오염물질 처리방법.
삭제
처리조내에 설치된 침지형분리막 모듈(5)과, 상기 침지형 분리막의 모듈(5)의 하부에 설치되어 블로어에 의해 공급되는 공기를 빈공간인 산기관통(31)에 충진하여 분사관(32)을 통해 분사하여 주는 산기관(3)과, 산기관(3)에서 막처리된 처리수를 이송하는 이송관(6)으로 구성되어 있는 것에 있어서,

상기 침지형분리막 모듈(5)은 그 외둘레로 0.3 ~ 0.4mm의 간격을 유지할 수 있는 스크린(4)이 설치되는 것을 특징으로 하는 침지형 막분리를 이용한 유기오염물질 처리장치.