KR100552712B1

KR100552712B1 - 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트

Info

Publication number: KR100552712B1
Application number: KR1020040041672A
Authority: KR
Inventors: 강원중; 유제천; 심성훈
Original assignee: 현대엔지니어링 주식회사
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2006-02-20
Also published as: KR20050116566A

Abstract

본 발명은 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 막 일체형 생물학적 오폐수 고도처리공법에서 침전조 대용으로 적용되는 생물반응조 내에 설치되는 PVDF재질의 SADF계열의 분리막을 이용한 고효율 침지식 분리막 유니트에 관한 것이다.

본 발명에 따른 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트는, 생물반응조 내부에 침전조 대용으로 설치되며, 다수의 분리막 엘리먼트를 이격되게 지지하는 분리막 지지프레임과, 상기 분리막 엘리먼트를 통해서 여과된 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출부재와, 상기 분리막 엘리먼트를 세정하기 위한 다수의 산기관과, 상기 산기관에 공기를 주입하기 위한 공기유입부재를 포함하여 구성된 분리막 유니트에 있어서, 상기 분리막 엘리먼트는, 다수의 분리막이 수직하게 배열되고, 상기 분리막의 상,하단에는 각각 집수부가 연통되게 설치되며, 상기 상부 및 하부 집수부의 양측에는 지지관이 수직하게 연통 설치되고, 상기 상부 집수부의 양측에는 여과처리된 처리수가 배출될 수 있도록 소정의 배출구멍이 형성되고; 상기 처리수 배출부재는, 상기 분리막 지지프레임의 상부 양측에 설치된 집수관과, 상기 집수관의 상측으로 수직하게 설치된 배출관과, 상기 집수관의 측면에 형성된 다수의 유입구멍으로 구성되며; 상기 분리막 엘리먼트의 배출구멍과 상기 집수관의 측면에 형성된 다수의 유입구멍은, 소정의 투명연결호스를 통해서 서로 연통되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

분리막, 분리막 유니트, 집수관, 프레임, 분리막 엘리먼트, 산기장치, 산기노즐, 선회류

Description

오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트{High flux membrane unit for the wastewater treatment}

도1은 일반적인 침지식 막분리 고도처리법의 생물반응조를 보여주는 구성도,

도2는 종래 기술에 따른 침지식 분리막 유니트의 사시도,

도3은 종래 기술에 따른 분리막 엘리먼트와 처리수 배출부재 및 산기장치를 보여주는 개략적인 단면도,

도4는 종래 기술에 따른 산기관 프레임을 보여주는 사시도,

도5는 본 발명에 따른 고효율 분리막 유니트를 보여주는 사시도,

도6은 본 발명에 따른 고효율 분리막 엘리먼트, 처리수 배출부재 및 산기장치를 보여주는 개략적인 단면도,

도7은 본 발명에 따른 처리수 배출부재를 보여주는 부분 확대도,

도8은 본 발명에 따른 분리막 지지프레임을 보여주는 개략적인 측면도,

도9는 본 발명에 따른 산기관 프레임의 구조를 보여주는 사시도,

도10은 본 발명에 따른 산기장치의 일 예를 보여주는 평면도,

도11은 본 발명에 따른 산기장치의 다른 실시예를 보여주는 평면도,

도12는 종래 기술에 따른 분리막 유니트와 본 발명에 따른 고효율 분리막 유 니트를 비교한 개략적인 평면도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10 : 고효율 분리막 유니트 30 : 분리막 프레임

40 : 분리막 엘리먼트 41 : 분리막(중공사막)

50 : 분리막 지지프레임 55 : 스페이서

57 : 투명연결호스 60 : 처리수 배출부재

62 : 집수관 70 : 산기관 프레임

80 : 산기장치 81 : 파이프산기관

82 : 봉형산기장치 84 : 파이프산기장치

86 : 봉형산기관 90 : 산기관 지지프레임

95 : 공기유입부재

일반적으로 막분리 생물반응조(MBR:Membrane Bio-Reactor)란 오폐수의 처리를 위한 생물학적 반응조에 분리막기술을 결합하여 생물학적 유기물분해 및 부유성 미생물과 처리수를 분리막에 의해 완벽하게 분리시키는 공정으로 침전조의 대용으로 정밀여과(MF)막 및 한외여과막(UF)이 주로 이용되고 있다. 이러한 MBF공정은 크게 순환식(Side-Stream Type)MBR과 침지식(Submerged Type)MBR공정으로 구분되는데, 2000년을 기준으로 전 세계적으로 운영중인 약500개소의 MBR공법 중 침지식 MBR공법이 적용된 처리시설이 55%이고, 순환식 MBR공법이 적용된 처리시설이 45%로 기능적 측면 및 경제적 측면에서 우수한 침지식 MBR공법의 적용실적이 증가 추세에 있다.

침지식 MBR공법에는 주로 평막(PF: Plate Frame) 및 중공사막(HF: Hollow Fiber)이 적용되고 있으며, 실용화된 분리막으로는 Zenon사의 PSf 및 PVDF재질의 ZeeWeed계열의 중공사막, Mitsubishi Rayon사의 PE 및 PVDF재질의 HFL, SUR, SADF계열의 중공사막, KMS사의 PP, PE재질의 중공사막, 이엔이사의 PVDF재질의 중공사막, 코래드사의 PES재질의 평막, YUASA사의 Polyolefin재질의 평막, 퓨어엔비텍사의 PSf재질의 평막 등이 적용되고 있다.

도1은 일반적인 침지식 막분리 고도처리법의 생물반응조의 구성도를 나타낸 것으로, 침지식 MBR공법은 친수성 코팅 처리된 분리막 유니트(100)를 생물반응조(3)에 직접 침지시켜 흡입펌프(5)에서 발생되는 흡입압을 이용하여 분리막 외부의 원수를 분리막 내부로 여과처리하는 공법(Out-In Type)으로서, 다수개의 분리막 엘리먼트(140)와, 이를 고정하고 지지해 주는 분리막 지지프레임(130) 및 하부의 산기장치(180)로 이루어진 분리막 유니트(100)가 생물반응조(3) 내에 침지되어 있다.

따라서 전처리설비인 침사설비 및 스크린설비를 거쳐 분리막 오염의 직접적인 영향을 끼치는 머리카락 등 협잡물이 제거된 오폐수 유입수(1)는 생물반응조(3)로 유입되며, 5,000∼15,000㎎/L의 고농도 부유성미생물에 의해 오염물질이 제거된 유출수(2)는 생물반응조(3)에 설치된 분리막 유니트(100)에 의해 고액분리되어 흡입펌프(5)로 배출된다. 이때 상기 분리막 유니트(100)는 생물반응조(3)에 설치된 분리막 가이드레일(6)에 고정되어 생물반응조 하부로부터 200∼500mm정도로 일정한 간격높이로 설치되며, 흡입펌프(5)는 분리막 유니트(100)와 처리수배관(4)으로 연결된다.

그리고 부유성미생물의 호흡을 위해 필요한 산소는 송풍기(7)에 의해 공급되며, 분리막의 폐색을 방지하기 위하여 상기 송풍기(7)는 분리막 프레임 하부의 분리막 산기장치(180)와 공기배관(8)으로 연결되어 상향류로 공기가 공급된다. 이때 분리막의 오염을 방지하기 위하여 10m/sec이상의 공기속도를 유지하여 생물반응조 내에 선회류(9)가 형성될 수 있도록 하여야 하며, 분리막의 차압이 일정수치 이상으로 상승하는 경우 화학적 계내세정(In-Line세정)을 위하여 CIP탱크(11)가 필요하다. 그리고 약품세정배관(12)은 처리수배관(4)에 연결되며, 세정 시 약품배관밸브(13)는 열리고 흡입배관밸브(14)는 닫히도록 구성된다.

한편, 종래의 침지식 MBR공법에 적용되는 분리막 유니트(100)는 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이, 크게 분리막 프레임(130)과 상기 분리막 프레임(130)의 하부에 일체로 설치되는 산기관 프레임(170)으로 구분되며, 분리막 프레임(130)은 다수의 분리막 엘리먼트(140)를 이격되게 지지하는 분리막 지지프레임(150)과, 상 기 분리막 엘리먼트(140)를 통해서 여과된 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출부재(160)로 구성된다. 그리고 상기 산기관 프레임(170)은 다수의 파이프산기관(181)으로 이루어진 산기장치(180)을 바닥으로부터 소정 거리 이격되게 고정하는 산기관 지지프레임(190)과, 파이프산기관(181)에 공기를 주입하기 위한 공기유입부재(195)를 포함하여 구성되어 있다. 이때 상기 파이프산기관(181)의 상면에는 다수의 산기노즐이 형성되어 있다. 한편 미설명 부호 151은 분리막 프레임(130) 및 산기관 프레임(190)에 설치되는 측판이다.

그리고 도3에서 보는 바와 같이, 종래의 분리막 엘리먼트(140)는 다수의 중공사막을 수평방향으로 설치하고, 상기 분리막(142)의 좌,우 양단에 각각 연통되도록 집수부(143)을 수직하게 하며, 상기 집수부(143)의 상단은 처리수가 배출되는 집수관(162)의 저면에 연통되도록 고정하고 그 하단은 수평고정대(152)에 소정 간격 이격되게 설치하도록 되어 있다. 이때 집수관(162)의 저면과 수평고정대(152)의 상면에는 집수부(143)의 상단 및 하단을 고정시키기 위한 다수의 고정공(153)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 이와 같이 종래의 분리막 엘리먼트(140)는 집수관(162)이 일체로 결합되어 있고 상기 집수관(162)은 분리막 지지프레임(150)과 일체로 고정되는 구조이므로 각각의 분리막 엘리먼트(140)를 분리시켜 탈착하는 것이 불가능한 구조이다.

또한 종래의 중공사막 또는 평막의 분리막 엘리먼트(140)는 유출수의 투과유속(Flux)이 0.1∼0.4㎥/㎡·일로 처리효율이 매우 낮기 때문에, 중공사막을 적용할 경우 유입수의 단위 처리용량기준으로 분리막 유니트의 규격이 평막에 비하여 콤팩 트하기는 하나, 도12에 나타낸 바와 같이, 500㎥/일 용량의 오수처리시설을 종래의 분리막 유니트를 적용할 경우, 이론상 생물반응조 체류시간인 3∼5시간보다 많은 10시간이상 용량의 생물반응조가 필요하게 되어 넓은 부지면적이 요구된다. 아울러 동일용량의 유입수를 처리하는 처리시설에 보다 많은 수의 분리막 유니트가 설치되어야 하며 처리시설 용량이 증가될 수록 많은 수의 분리막 유니트가 설치되어야 하므로 처리시설이 복잡하게 되어 유지관리에 어려움이 따랐다.

또한 도4에서 보는 바와 같이, 종래의 분리막 산기장치(180)는 3∼12mm 규격의 산기노즐(185)이 천공된 다수의 파이프산기관(181)을 일률적으로 적용하므로 5,000∼15,000㎎/L의 고농도 부유성미생물이 유지되는 생물반응조내에서 정상적인 오폐수처리시설 운영시 파이프산기관 및 산기노즐의 폐색이 잦아 정상적인 선회류가 형성되지 않아 분리막 자체 및 분리막 엘리먼트의 오염이 급격히 진행되는 문제점이 발생되었다. 특히 산기노즐(185)이 파이프산기관(181)의 상면에 설치되므로 고농도로 유지되는 부유성미생물이 산기노즐(185)를 통해 유입되는 문제점이 있었다. 그러므로 종래의 분리막 유니트(100)을 유입수의 처리용량이 5,000㎡/일 이상의 대용량 오폐수 처리시설에 적용할 경우 과다한 부지면적이 요구되고, 많은 분리막 유니트의 설치에 따른 분리막설비의 복잡 및 분리막 산기장치의 폐색으로 인한 분리막의 세정주기가 짧아지는 등의 문제점으로 대용량 오폐수처리시설에 종래의 분리막 유니트를 적용하는 것이 실질적으로 불가능하였다.

또한 종래에는 침지식 MBR공정에 적용되는 산기장치는 소정 규격의 산기노즐이 형성된 파이프산기관을 획일적으로 적용하므로 산소용해율이 5%이내로써 표준활 성슬러지법의 멤브레인 디스크형 산기관의 산소용해율이 8∼12%임을 고려할 때, 오폐수처리를 기준으로 침지식 MBR공정이 표준활성슬러지법에 비하여 공기소요량이 2∼5배 증가되어 송풍설비가 증대되는 문제점이 있었으며, 오수처리의 경우 분리막 세정용 공기량이 부유성미생물이 필요로 하는 공기량보다 많아 과도한 폭기에 따른 높은 용존산소로 인하여 탈질에 의한 질소제거효율이 저하되는 문제점이 발생되고 있으나 종래의 분리막 유니트는 분리막 프레임과 산기관 프레임이 일체로 고정되어 있어 현장여건에 따라 탄력적으로 산기관을 교환하여 용존산소를 낮추는 것이 불가능하였다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 종래의 저효율 분리막인 PE, PP, PSf, PES, Polyolefin계열의 중공사막 및 평막 대신에 긴 내구성 및 높은 내화학성의 PVDF재질인 SADF계열의 고효율 분리막을 적용하여 분리막 유니트당 유출수량을 100∼1,000㎥/SET·일까지 처리할 수 있는 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 다수의 분리막이 수직하게 배열된 고효율 분리막 엘리먼트를 적용하여 생물반응조 소요용량을 최소화하여 부지소요면적을 절감시킬 뿐만 아니라 분리막 엘리먼트의 설치를 용이하게 구성하여 분리막설비를 간소화시켜 유지관리를 용이하게 하며, 유입수의 특성에 따라 다양한 종류의 산기관을 선택적으로 적용할 수 있도록 함으로써 산기관의 폐색을 방지하고 과도한 폭기에 따른 문제점을 방지할 수 있는 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트는, 생물반응조 내부에 침전조 대용으로 설치되며, 다수의 분리막 엘리먼트를 이격되게 지지하는 분리막 지지프레임과, 상기 분리막 엘리먼트를 통해서 여과된 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출부재와, 상기 분리막 엘리먼트를 세정하기 위한 다수의 산기관과, 상기 산기관에 공기를 주입하기 위한 공기유입부재를 포함하여 구성된 분리막 유니트에 있어서,

다수의 분리막이 소정 간격으로 이격되어 수직하게 배열되고, 상기 분리막의 상,하단에는 각각 집수부가 연통되게 설치되며, 상기 상부 및 하부 집수부의 양측에는 지지관이 수직하게 연통 설치되고, 상기 상부 집수부의 양측에는 여과처리된 처리수가 배출될 수 있도록 소정의 배출구멍이 형성된 분리막 엘리먼트와;

상기 분리막 지지프레임의 상부 양측에 설치된 집수관과, 상기 집수관의 상측으로 수직하게 설치된 배출관과, 상기 집수관의 측면에 형성된 다수의 유입구멍으로 구성된 처리수 배출부재와;

상기 분리막 엘리먼트의 배출구멍과 상기 집수관의 측면에 형성된 다수의 유입구멍이 서로 연통되도록 설치되는 투명연결호스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 투명연결호스는 플렉시블관으로써 그 단부에는 소정의 노즐부가 형성되어 상기 분리막 엘리먼트의 배출구멍 및 집수관의 유입구멍에 원터치 조인트 방식으로 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다수의 분리막이 설치된 상부의 분리막 프레임과, 다수의 산기관 이 설치된 하부의 산기관 프레임은 착탈가능하게 설치되어 유입수의 특성에 따라 다른 종류의 산기관을 선택적으로 채용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 분리막 지지프레임의 상,하부 고정대에는 상기 분리막 엘리먼트를 소정 간격으로 이격시켜 고정시키기 위하여 다수의 스페이서가 소정 간격으로 설치되고, 상기 분리막 지지프레임의 측면에는 분리막 세정용 공기를 유도함과 아울러 분리막 엘리먼트를 보호하기 위한 다수의 측판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도5는 본 발명에 따른 고효율 분리막 유니트를 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 분리막 유니트(10)는 크게 상부의 분리막 프레임(30)과 하부의 산기관 프레임(70)으로 구성되고, 상기 분리막 프레임(30)은 다수의 분리막 엘리먼트(40)를 소정 간격으로 이격되게 고정시키는 분리막 지지프레임(50)과 상기 분리막 엘리먼트(40)를 통해서 여과된 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출부재(60)로 이루어진다. 그리고 상기 산기관 프레임(70)은 소정의 산기장치(80)를 지면으로부터 소정 거리 이격되게 지지하는 산기관 지지프레임(90)과 상기 산기장치(80)에 공기를 주입하기 위한 공기유입부재(95)로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 고효율 분리막 유니트(10)에 있어서, 분리막 엘리먼트(40)는 도6 및 도7에서 보는 바와 같이, 막 외부의 원수를 막 내부로 여과 처리하는 다수의 중공사막(中空絲膜)형 분리막(42)과, 상하로 수직(Vertical)하게 설치된 상기 분리막(42)의 상,하단에 각각 연통되게 설치되어 상기 분리막(42)으로부터 여과 처리된 처리수가 모아지는 상,하부 집수부(43)(44)와, 상,하부 집수부(43)(44)의 양측에 수직하게 설치되어 하부 집수부(44)로 모아진 처리수를 상부 집수부(43)으로 배출시킴과 아울러 분리막 엘리먼트(40)를 지지하는 지지관(46)과, 상기 상부 집수부(43)의 양측에 여과 처리된 처리수가 배출될 수 있도록 형성된 배출구멍(47)으로 이루어진다. 이때 상기 분리막(42)은 내구년한이 10∼20년으로 종래의 분리막에 비해 2배이상 향상되고 투과유속은 0.5∼1.0(0.8)㎥/㎡·일로 종래의 분리막에 비해 2∼3배 향상된 PVDF 소재의 분리막으로서 그 유효 세공경(Pore Size)은 0.4㎛이다. 이와 같이 본 발명에 따른 분리막 엘리먼트(40)는 중공사막이 상하로 수직하게 설치되므로 보다 적은 공기량으로 생물반응조내에 선회류를 형성할 수 있기 때문에 분리막 엘리먼트의 오염을 최소화할 수 있다.

그리고 상기 분리막 엘리먼트(40)를 소정 간격으로 이격되게 고정시키는 분리막 지지프레임(50)은 도8에 도시된 바와 같이, 상,하부 수평고정대(52)와, 상기 수평고정대(52)의 좌,우 양측에 설치된 수직지지대(53)로 구성된 사각틀 체로서, 상기 상부 수평고정대(52)의 저면과 하부 수평고정대(52)의 상면에는 상기 분리막 엘리먼트(40)를 소정 간격으로 이격시켜 고정시키기 위한 다수의 스페이서(Spacer;55)가 소정 간격으로 설치되어 있다. 예를 들어, 상기 분리막 엘리먼트(40) 사이의 간격은 종래의 세정용 공기량(중공사막:분리막 하부단면적당 70∼150㎥/㎡·hr, 평막: 5∼20L/매·min)과 동일한 공기량만으로 생물반응조내에 선회류를 형성하여 분리막 엘리먼트의 오염을 최소화하기 위해서 30∼60mm(평균:45mm)간격을 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명에 따른 분리막 지지프레임(50)은 분리막 엘리먼트(40)를 슬라이드 방식으로 설치할 수 있고 후술하는 처리수 배출부재의 집수관(62)과 분리되어 있기 때문에 설치 및 유지관리가 편리하다.

이어, 본 발명에 따른 처리수 배출부재(60)는 도6 및 도7에서 보는 바와 같이, 분리막 지지프레임(50)의 상부 수평고정대(52)의 상부에 가로놓여 설치되는 두 개의 집수관(62)과, 상기 집수관(62)의 상면에 연통되도록 수직하게 설치된 배출관(63)과, 상기 집수관(62)의 측면에 소정 간격으로 이격되게 형성된 다수의 유입구멍(61)으로 구성되어 있다. 그리고 상기 집수관(62)의 배출관(63)에는 소정의 처리수배관이 각각 설치되는 것이 바람직하나 이에 국한되지 않고 상기 복수개의 배출관(63)을 하나의 처리수 헤더(Header)로 연결하여 구성하는 것도 가능하다.

그리고 상기 집수관(62)의 측면에 형성된 유입구멍(61)과 상기 분리막 엘리먼트(40)의 양측면에 형성된 배출구멍(47)은 투명연결호스(57)를 통해 서로 연통된다. 상기 투명연결호스(57)는 합성수지재로 이루어진 플렉시블관으로, 양 단부에는 소정의 노즐부(56)가 형성되어 있다. 그리고 상기 집수관(62)은 사각형 또는 원형의 파이프이거나 기타 성형제품으로 만들어지는데, 상기 집수관(62)의 측면에 형성된 유입구멍(61)에는 상기 투명연결호스(57)의 노즐부(56)가 원터치 방식으로 결합될 수 있도록 원터치조인트(One-touch Joint;67)가 설치되거나 상기 집수관(62)의 성형시 일체로 형성된다. 이와 같이 원터치 방식으로 결합되는 노즐부(56)와 원터치조인트(67)의 상세한 구성은 당해 분야에서 다양한 방식으로 적용할 수 있으므로 생략하기로 한다. 이와 같이 본 발명은 투명연결호스(57)를 이용하여 분리막 엘리먼트(40)와 집수관(62)을 원터치 방식으로 연결시키기 때문에 설치가 용이하고, 필요시 분리막 엘리먼트(40)를 각각 분리시킬 수 있어 유지 관리가 편리하다.

한편, 상기 분리막 지지프레임(50)의 측면에는 소정의 측판(도시되지 않음)을 설치하여 하부에서 공급되는 분리막 세정용 공기를 유도함과 아울러 분리막 엘리먼트(40)를 보호한다. 상기 측판은 볼트 및 너트 등의 체결수단에 의한 조립식으로 제작되는 것이 바람직하나 이에 국한하지 않고 슬라이드식이나 탈착식 등 다른 방식으로 형성하는 것도 가능하다.

또한 상기 분리막 지지프레임(50)의 전후면에는 분리막 유니트(10)의 인양을 위하여 소정의 가이드(58)을 설치하고, 상기 분리막 지지프레임(50)의 상부 혹은 측면에는 소정의 아이볼트(I-Bolt;59)를 설치하는 것이 바람직하나 이에 국한되지 않고 별도의 다른 형태의 것을 부착하는 것도 가능하다. 이때 상기 가이드(58)은 앵글(Angle)로 제작되거나 원형관으로 제작될 수 있다.

이어서, 상기 분리막 프레임(30)의 하부에는 도9에서 보는 바와 같이, 소정의 산기장치(80)를 지지하는 산기관 프레임(70)이 소정의 체결부재를 통해서 분리막 프레임(30)의 하부에 착탈가능하게 설치되는데, 상기 산기관 프레임(70)은 소정의 산기장치(80)를 지면으로부터 소정 거리 이격되게 지지할 수 있도록 형성된 중간 수평고정대(92)와 이를 지지하는 다수의 수직고정대(93)로 이루어진 사각틀 형상의 산기관 지지프레임(90)과, 산기장치(80)에 압축공기를 주입시켜 미세 혹은 조대 공기방울을 발생시키는 공기유입부재(95)로 구성되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 소정의 산기장치(80)는 도10 및 도11에서 보는 바와 같이, 다수의 봉형(Bar type)산기관(86)을 평행하게 배열한 봉형산기장치(82)와 다수의 파이프형 (Pipe type)산기관(81)을 U자형 산기관 헤더(83) 사이에 환형으로 배열한 파이프산기장치(84)가 적용될 수 있다. 이때 상기 봉형산기장치(82)는 도9 및 도10에서 보는 바와 같이, 분리막 유니트(10)의 크기와 유입 원수의 특성에 따라 하나의 직선형 산기관 헤더(96)에 다수의 봉형산기관(86)를 평행하게 설치하거나, 두 개의 직선형 산기관 헤더(96)에 각각 다수의 봉형산기관(86)을 평행하게 설치할 수 있다. 그리고 상기 직선형 산기관 헤더(96)의 일측에는 공기유입관(97)이 수직하게 설치된다. 이어 상기 파이프산기장치(84)는 도11에서 보는 바와 같이, U자형 산기관 헤더(83) 사이에 다수의 파이프산기관(81)을 연결하여 루프를 형성하도록 하되, 외부 송풍기를 통해 공급되는 압축공기가 일측 파이프산기관(81')의 길이방향으로 직접 유입되도록 U자형 산기관 헤더(83)의 일측에 공기유입관(97)을 설치한다. 한편, 상기 산기장치(80)는 소정의 체결수단을 통해서 중간 수평고정대(92)에 착탈가능하게 설치된다. 이와 같이 본 발명은 산기관 프레임(30) 및 산기장치(80)가 모두 착탈가능하게 설치되므로 유입원수의 상태나 현장상황에 따라 적절한 산기장치(80)를 선택하여 채용할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 산기장치(80)에 적용되는 파이프산기관(81)은 생물반응조내의 고농도의 부유성미생물이 유입되어 산기관이 폐색되는 것을 방지하기 위하여 도9 및 도11에서 보는 바와 같이, 파이프산기관(81)의 저면에 다수의 산기노즐(85)이 형성된다. 이때 상기 산기노즐(85)은 생물반응조의 유효수심에 따른 수 압을 고려하여 공기상승속도가 10m/sec 이상으로 유지될 수 있도록 그 수량 및 노즐 간격을 결정하여 제작한다. 특히 상기 산기노즐(85)은 산기관 내부쪽 보다 외부쪽의 직경을 크게 제작하여 슬러지의 유입은 어렵게 하고, 외부의 슬러지는 쉽게 탈리될 수 있도록 한다. 한편 상기 봉형산기관(86)은 외주면에 다수의 미세 노즐이 형성된 일반 표준형 제품을 사용한다.

이와 같이 본 발명에 따른 고효율 분리막 유니트(10)는 투과유속이 종래의 분리막에 비해 2∼3배 향상된 PVDF 소재의 분리막을 수직방향으로 설치하여 고효율 분리막 엘리먼트(40)를 구성하고, 상기 분리막 엘리먼트(40)를 소정 간격으로 이격되게 설치하여 생물반응조 내에 원활한 선회류를 유도할 수 있도록 할 뿐만 아니라 과도한 폭기로 인해 발생되는 문제를 방지하며, 산기관 프레임(70) 및 산기장치(80)를 착탈가능하게 설치하여 원수특성에 따라서 봉형산기장치(82)나 파이프산기장치(84)를 적절히 선택하여 채용할 수 있도록 함으로써 유입수의 처리용량이 5,000㎡/일 이상의 대용량 오폐수 처리시설에 적용할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이, 본 발명은 다수의 산기노즐을 파이프산기관의 저면에 설치하여 5,000∼15,000㎎/L의 고농도 부유성미생물이 유지되는 생물반응조내에서도 산기노즐이 폐색되는 것을 방지하고, 투명연결호스(57)를 이용하여 분리막 엘리먼트(40)와 집수관(62)을 원터치방식으로 연결시킬 수 있도록 하며 집수관(62)이 분리막 지지프레임(50)을 분리시켜 설치함으로써 설치 및 유지관리가 편리하도록 한 것이다.

이에 따라 도12에서 보는 바와 같이, 종래의 분리막 유니트(100)는 500㎥/일의 오수처리시설에 적용할 경우, 배치평면기준으로 부지소요면적이 72㎡(8mW×9mL) 였으나, 본 발명에 따른 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트(10)를 이용할 경우, 부지소요면적은 23㎡(4.8mW×4.8mL)로 종래의 32%로 약68%의 소요부지면적이 절감되게 된다.

본 발명에 따른 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트는 종래의 저효율 분리막인 PE, PP, PSf, PES, Polyolefin계열의 중공사막 및 평막 대용으로 긴 내구성 및 높은 내화학성의 PVDF재질인 SADF계열의 고효율 분리막을 채택하여 투과유속이 0.5∼1.0㎥/㎡·일로 종래의 분리막에 비하여 2∼3배 향상되었으며, 이에 따라 종래의 침지식 MBR공법보다 동일용량의 유입수를 기준으로 적은 수의 분리막 유니트가 설치되므로 분리막설비의 간소화로 유지관리의 어려움을 해결할 수 있게 되었 으며 대용량 오폐수 처리시설에 적용하는 것이 가능하게 되었다.

또한 고효율 분리막 유니트 적용시 문제가 되었던 분리막의 오염을 방지하기 위하여, 분리막이 상하 수직방향으로 설치된 분리막 엘리먼트를 사용하고 경제성 및 분리막 유니트 크기의 적정성을 고려하여 30∼60mm(대표치: 45mm)의 간격으로 분리막 엘리먼트를 배치함으로써 종래의 세정용 공기량과 동일한 공기량으로 생물반응조내 원활한 선회류를 형성시킬 수 있도록 하여 분리막의 오염이 급격히 진행되는 문제점을 해결하였다.

아울러, 본 발명은 유입수의 종류 및 원수의 특성에 따라 산기노즐이 저면에 형성된 봉형산기장치와 환형산기장치를 선택적으로 적용할 수 있어 분리막 산기장치의 폐색을 방지할 수 있으며 유입수의 조건에 따라 탄력적인 운영 및 설비의 적 용할 수 있게 되었고 과도한 폭기로 인해 발생되는 문제점을 해결하였다.

또한 본 발명에 따른 고효율 분리막 유니트는 분리막 엘리먼트를 슬라이드 방식으로 설치할 수 있고 각각의 분리막 엘리먼트을 투명연결호스를 통해 집수관에 연통시킬 수 있으며, 분리막 지지프레임과 처리수 배출부재가 별도의 부재로 구성되어 있으므로 설치 및 유지관리가 편리한 효과도 있다.

Claims

생물반응조 내부에 침전조 대용으로 설치되며, 다수의 분리막 엘리먼트를 이격되게 지지하는 분리막 지지프레임과, 상기 분리막 엘리먼트를 통해서 여과된 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출부재와, 상기 분리막 엘리먼트를 세정하기 위한 다수의 산기관과, 상기 산기관에 공기를 주입하기 위한 공기유입부재를 포함하여 구성된 분리막 유니트에 있어서,

다수의 분리막이 소정 간격으로 이격되어 수직하게 배열되고, 상기 분리막의 상,하단에는 각각 집수부가 연통되게 설치되며, 상기 상부 및 하부 집수부의 양측에는 지지관이 수직하게 연통 설치되고, 상기 상부 집수부의 양측에는 여과처리된 처리수가 배출될 수 있도록 소정의 배출구멍이 형성된 분리막 엘리먼트와;

상기 분리막 지지프레임의 상부 양측에 설치된 집수관과, 상기 집수관의 상측으로 수직하게 설치된 배출관과, 상기 집수관의 측면에 형성된 다수의 유입구멍으로 구성된 처리수 배출부재와;

상기 분리막 엘리먼트의 배출구멍과 상기 집수관의 측면에 형성된 다수의 유입구멍이 서로 연통되도록 설치되는 투명연결호스를 포함하여 구성되며;

상기 투명연결호스는 플렉시블관으로 양 단에 소정의 노즐부가 형성되어 상기 집수관의 유입구멍에 형성된 원터치조인트을 통해 원터치 방식으로 연결되는 것을 특징으로 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트.
삭제
제1항에 있어서,

상기 분리막 엘리먼트는 내구성 및 내화학성이 우수한 PVDF재질의 중공사막으로서 설계투과유속이 0.5∼1.0㎥/㎡·일이며, 유효 세공경(Pore Size)은 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트.
제1항에 있어서,

상기 분리막 지지프레임의 상,하부 고정대에는 상기 분리막 엘리먼트를 소정 간격으로 이격시켜 고정시키기 위하여 다수의 스페이서가 소정 간격으로 설치되고 상기 분리막 지지프레임의 측면에는 분리막 세정용 공기를 유도함과 아울러 분리막 엘리먼트를 보호하기 위한 다수의 측판이 설치되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 분리막 지지프레임에 설치된 분리막 엘리먼트 사이의 간격은 30∼60mm이로 균일하게 고정되고 그 하부의 산기장치는 분리막 하부단면적당 70∼150㎥/㎡·hr의 세정용 공기를 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 오폐수 고효율 분리막 유니트.
제1항에 있어서,

상기 다수의 분리막 엘리먼트가 설치된 상부의 분리막 프레임과, 산기장치가 설치된 하부의 산기관 프레임은 착탈가능하게 설치되어 유입수의 특성에 따라 다른 종류의 산기장치를 선택적으로 채용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 오폐수 고효율 분리막 유니트.
제6항에 있어서,

상기 산기장치는 다수의 봉형산기관을 평행하게 배열한 봉형산기장치이거나 32A이상 규격의 파이프산기관을 루프형태로 배열한 파이프산기장치인 것을 특징으로 하는 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트.