KR100574672B1 - the treatment unit of sewage and wastewater using membrane bio reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 막분리 공정을 이용한 오폐수 처리 장치에 관한 것으로, 유입된 오폐수를 교반하는 교반조, 상기 교반한 오폐수가 유입되어 폭기장치에 의한 산소유입 및 이를 통한 호기성 미생물을 배양·응집하는 폭기조, 상기 교반조와 폭기조를 거친 오폐수를 중공사막모듈로 여과하는 여과조로 이루어진 오폐수 처리 장치를 구성하여, 이를 통해 생활 오수, 화장실 및 축산 폐수, 공장 폐수 등과 같은 오폐수를 처리하고, 상기 중공사막모듈은 역세척으로 그 관리가 용이한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus using a membrane separation process, a stirring tank for agitating the introduced wastewater, aeration tank for culturing and agglomeration of aerobic microorganisms through the inflow of oxygen by the aeration device, the agitated wastewater, By constructing a wastewater treatment device consisting of a filtration tank for filtering the wastewater passed through the stirring tank and the aeration tank with a hollow fiber membrane module, through this process to treat wastewater, such as domestic wastewater, toilet and livestock wastewater, factory wastewater, and the hollow fiber membrane module to backwash It is easy to manage.
본 발명은 교반조(10), 폭기조(20) 및 여과조(30)가 순차로 구성된 본체부(40)와 이를 가동하는 주변기기로 이루어지는바, 이를 대략 설명하면, 교반조(10)는 상·하로 고정된 축(11)에 임펠러(12)가 다수개 고정되어 구성하고, 폭기조(20)는 하부에 공기를 발생하는 폭기장치(21)가 구비되어 구성하며, 상기 교반조(10)와 폭기조(20)는 관통된 흐름공(41)을 형성하며, 여과조(30)는 상기 폭기조(20)와 그 상부가 트인 흐름부(42)를 형성하고, 이 여과조(30) 내부에 상·하가 트인 통형의 가름통(31)이 구비되어, 그 상부에는 상기 교반조(10)와 파이프로 연결된 리턴라인(43)을 구성하고, 그 하부로는 공기를 발생하는 공기부양장치(35)를 구성하며, 상기 가름통(31) 내부에는 중공사막모듈(32)를 구비하여 여과조(30)를 구성하여 상기 교반조(10)와 폭기조(20)와 함께 본체부(40)를 구성하고, 주변기기로는, 상기 축(11)를 회전하는 모터(51), 교반조(10)로 오폐수를 유입하는 양수 펌프(53), 상기 폭기장치(21) 및 공기부양장치(35)로 공기를 공급하는 공기압축기(54), 여과수를 이동시키는 흡입/가압 펌프(55)로 구성되어, 상기 본체부(40)와 함께 오폐수 처리 장치를 구성한다.According to the present invention, the stirring tank 10, the aeration tank 20, and the filtration tank 30 are composed of a main body 40 sequentially configured and a peripheral device for operating the bar. A plurality of impellers 12 are fixed to the fixed shaft 11, and the aeration tank 20 is provided with an aeration device 21 for generating air at a lower portion thereof, and the stirring tank 10 and the aeration tank ( 20 forms a penetrating flow hole 41, and the filtration tank 30 forms the aeration tank 20 and a flow portion 42 having an upper portion thereof, and the upper and lower portions of the filtration tank 30 are opened. A cylindrical sieve 31 is provided, the upper portion of which constitutes a return line 43 connected to the stirring vessel 10 by a pipe, and the lower portion of the air support device 35 that generates air. In addition, the sieve 31 is provided with a hollow fiber membrane module 32 to form a filtration tank 30 to obtain a body portion 40 together with the stirring tank 10 and the aeration tank 20. The peripheral device includes a motor 51 rotating the shaft 11, a pump pump 53 for introducing waste water into the stirring tank 10, the aeration device 21 and the air flotation device 35. It consists of an air compressor (54) for supplying the suction / pressure pump (55) for moving the filtered water, and together with the main body portion 40 constitutes a wastewater treatment apparatus.
이와 같이 구성한 오폐수 처리 장치는, 유입된 오폐수를 교반조의 교반 과정으로 준호기성 미생물을 배양하며, 이어지는 폭기조에서는 공기 공급 및 폭기장치를 통해 물속의 호기성 미생물을 급격히 배양하고, 이들을 통한 질산화 과정으로 질산성 질소를 생성하며, 다음 여과조의 가름통으로 유입된 오폐수는 중공사막모듈을 통해 여과를 하되, 이때 공기부양장치에 의한 중공사막모듈 주변에 공기 방울의 발생으로, 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화하고, 겔층 형성에 따른 청소의 경우, 중공사막모듈을 역세척으로 그 관리가 용이한 특징이 있다.The wastewater treatment device configured as described above cultures semi-aerobic microorganisms by introducing the introduced wastewater into the stirring process of the agitation tank. In the subsequent aeration tank, the aerobic microorganisms in the water are rapidly cultured through the air supply and aeration device, and the nitrification is carried out by nitrification process through these. Nitrogen is generated, and the wastewater introduced into the sieve of the filtration tank is filtered through the hollow fiber membrane module. At this time, air bubbles are generated around the hollow fiber membrane module by the air flotation device, thereby minimizing the formation of a gel layer on the surface of the hollow fiber membrane. In the case of cleaning according to the gel layer formation, the hollow fiber membrane module is backwashed, and its management is easy.
그리고 상기 가름통 내부의 일부 오폐수는 그 상부의 리턴라인을 거쳐 교반조 유입되어, 그 일부는 다시 폭기조와 여과조를 거치면서 준호기성 미생물과 호기성 미생물의 배양이 이루어지고, 일부는 상기 질산성 질소의 탈기로 질소가 제거되는 특징이 있다.And part of the waste water inside the trough is introduced into the stirring tank through the return line of the upper portion, the part of the aeration tank and the filtration tank again cultivation of semi-aerobic microorganisms and aerobic microorganisms, and some of the nitrate nitrogen Nitrogen is removed by degassing.
오폐수 처리 장치, 화장실, 폭기, 침전, 맴브레인, 분리막, 여과, 중공사막 Wastewater Treatment System, Toilet, Aeration, Sedimentation, Membrane, Separator, Filtration, Hollow Fiber Membrane
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본체부의 정면도 및 그 주변기기의 연결도. 1 is a front view of the main body according to an embodiment of the present invention and a connection diagram of the peripheral device thereof.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 본체부의 정면도.2 is a front view of the main body according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본체부의 측면도.3 is a side view of the main body according to the embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 AA′부분 단면도.4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체의 흐름도.5 is a flow chart of a fluid in accordance with an embodiment of the present invention.
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ][Description of Code for Major Parts of Drawing]
10 : 교반조 20 : 폭기조 30 : 여과조10: stirring tank 20: aeration tank 30: filtration tank
40 : 본체부 54 : 공기압축기 40: main body 54: air compressor
본 발명은 막분리 공정을 이용한 오폐수 처리 장치에 관한 것으로, 유입된 오폐수를 교반하는 교반조, 상기 교반한 오폐수가 유입되어 폭기장치에 의한 산소유입 및 이를 통한 호기성 미생물을 배양·응집하는 폭기조, 상기 교반조와 폭기조를 거친 오폐수를 중공사막모듈로 여과하는 여과조로 이루어진 오폐수 처리 장치를 구성하여, 이를 통해 생활 오수, 화장실 및 축산 폐수, 공장 폐수 등과 같은 오폐수를 처리하고, 상기 중공사막모듈은 역세척으로 그 관리가 용이한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus using a membrane separation process, a stirring tank for agitating the introduced wastewater, aeration tank for culturing and agglomeration of aerobic microorganisms through the inflow of oxygen by the aeration device, the agitated wastewater, By constructing a wastewater treatment device consisting of a filtration tank for filtering the wastewater passed through the stirring tank and the aeration tank with a hollow fiber membrane module, through this process to treat wastewater, such as domestic wastewater, toilet and livestock wastewater, factory wastewater, and the hollow fiber membrane module to backwash It is easy to manage.
일반적으로 오폐수의 종류로는 생활 오수, 화장실에서 발생하는 폐수, 축산업에서 발생하는 폐수, 공장에서 발생하는 하수 등 여러 종류가 있으며, 이러한 오폐수 들은 오폐수 처리 장치를 거쳐 정화된 상태로 방류하게 된다.Generally, there are various kinds of wastewater, such as domestic wastewater, wastewater from toilets, wastewater from livestock industry, and sewage from plant. These wastewaters are discharged to a purified state through wastewater treatment devices.
기존의 오폐수 처리 시스템은, 대략 저류조, 폭기조, 침전조, 여과조 및 탁색조를 순차로 통과시켜 방출 또는 재활용되는데, 저류조는 발생한 오폐수를 침사지나 스크린을 통과 전처리 과정을 거치고, 이어 폭기조는 상기 저류조에서 공급된 오폐수에 공기(산소)를 불어넣어 폭기를 형성함에 따라, 호기성 미생물들이 오폐수 중의 유기물질을 영양분으로 배양되어 응집되며, 이렇게 응집된 것 및 기타 물질들은 다음 침전조에서 침전되어 바닥에 쌓이고, 다음 여과조에서는 필터를 통해 좀더 세밀히 여과하며, 이러한 여과수는 탁색조로 흘러들어 냄새를 제거하고 색소를 흡착한 물을 방출하거나, 재활용을 위해서 급수조에 저장하게 된다.Existing wastewater treatment system is discharged or recycled by passing through the storage tank, aeration tank, sedimentation tank, filtration tank and turbidity tank sequentially, and the storage tank passes the sewage water generated through the settling basin or screen, and then the aeration tank is supplied from the storage tank. As air (oxygen) is blown into the waste water to form aeration, aerobic microorganisms cultivate organic matter in the waste water as nutrients and agglomerate, and these aggregates and other substances are precipitated in the next settling tank and accumulated at the bottom, and then filtered The filter is more finely filtered through the filter, and the filtered water flows into the turbid bath to remove odors and release the adsorbed water, or store it in a water tank for recycling.
최근에는 상기 여과조와 탁색조를 대체하여 막분리공정(MBRs, Membrane Bio-Reactor)가 대두하고 있으며, 이는 하, 폐수처리를 위한 생물학적 반응조에 분리막 기술(Membrane Technology)를 결합한 것으로, 침전조 대용으로 생물반응조 또는 외부에 분리막을 적용하여 활성슬러지와 처리수를 완벽히 분리시키는 생물학적 하, 폐수 처리 공정이다.Recently, membrane separation processes (MBRs, Membrane Bio-Reactor) are emerging to replace the filtration and turbid baths, which combines membrane technology with biological reaction tanks for wastewater treatment. It is a biological wastewater treatment process that completely separates activated sludge and treated water by applying a membrane to the reactor or the outside.
상기 정밀여과는 다공성의 섬유층으로 형성된 카트리지(Cartridge Type Filter)의 필터를 일정 크기의 용기에 충진하여 통과시켜 용, 폐수, 하수 등의 잔존 부유성 물질 및 미생물을 분리하는 방법으로, 막의 세공크기가 0.1 ∼ 10μm이며 0.1 ~ 2kg/㎠의 압력으로 운전되고, 주로 카트리지 필터(Cartridge Filter)나 백 필터(Bag Filter) 등이 있으며 한외여과의 전처리용으로 사용된다.The microfiltration is a method of separating the residual suspended solids and microorganisms such as water, wastewater, sewage and the like by filling a filter of a cartridge (Cartridge Type Filter) formed of a porous fiber layer through a container of a predetermined size. It operates at a pressure of 0.1 to 2 kg / cm 2 with 0.1 to 10 μm, and mainly includes cartridge filter and bag filter. It is used for pretreatment of ultrafiltration.
또한, 상기 한외여과는, 5~100 nm 정도의 기공크기를 갖는 한외 여과막을 이용하여 액체 중에 용해되거나 분산된 물질을 입자 크기나 분자량 크기별로 분리하는 방법으로, 분리하는 막은 중공사막(中空絲膜, Hollow fiber membrane, Ultra Filter)이고, 이는 말 그대로 가운데가 비어있는 대롱 형태의 막인데, 여과능력은 원수 중의 저분자물질(H2O, K, Mg, Ca, Na, Cl) 등은 막 사이로 투과되고, 고분자 물질(부유물질(SS), 대장균, 바이러스, 박테리아, 세균성 비브리오, 적조류, 유지분, 콜로이드용액, 피로겐 등)은 모두 농축·제거되며, 또한, 중공사막은 단위 부피당 처리막의 면적이 넓어 여과효율이 우수하다는 장점도 있지만, 특히 자기 지지성을 가지고 있으므로 역세척이 가능하며 막 표면이 오염되더라도 역세척에 의해 세정하므로 성능회복이 쉽게 되는 장점이 있다.In addition, the ultrafiltration is a method of separating a substance dissolved or dispersed in a liquid by particle size or molecular weight using an ultrafiltration membrane having a pore size of about 5 to 100 nm, and the membrane to be separated is a hollow fiber membrane. , Hollow fiber membrane, Ultra Filter), which is literally hollow in the middle, and its filtration capacity is such that low-molecular substances (H 2 O, K, Mg, Ca, Na, Cl) in raw water pass through the membrane. The polymer materials (suspension (SS), Escherichia coli, virus, bacteria, bacterial vibrio, red algae, fats and oils, colloidal solution, pyrogen, etc.) are all concentrated and removed. The wider filtration efficiency is also excellent, but the self-supporting effect makes it possible to backwash, and even if the surface of the membrane is contaminated by backwashing, there is an advantage of easy performance recovery.
그러나 상기 오폐수의 전처리가 어느 정도로 정밀하게 이루어지지 않으면, 그 막 표면에 겔층의 형성과 함께 부유고형물질의 부착이 빠르게 형성되어, 표면에 케이크 층의 형성 및 이에 따른 여과성능의 저하가 일어나는데, 전처리를 너무 정밀하게 하면 전처리 장치에 대한 설치 및 관리 비용이 증가하고, 처리 장소가 증가하는 문제점이 있으며, 중공사막의 역세척 과정이 자주 이뤄지면, 세정수에 대한 부담과 여과 시간이 증가하는 문제점이 발생하는 문제점이 있었다. However, if the pretreatment of the waste water is not carried out to some extent, the formation of a gel layer on the membrane surface and the adhesion of the suspended solids are rapidly formed, resulting in the formation of a cake layer on the surface and a decrease in filtration performance. If the precision is too high, the installation and maintenance cost of the pretreatment device increases, and the treatment place increases, and if the backwashing process of the hollow fiber membrane is frequently performed, the burden on the washing water and the filtration time increase. There was a problem.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 유입한 오폐수를 교반하는 교반조, 상기 교반하여 유입된 오폐수에 폭기장치를 통한 공기(산소) 방출로 호기성 미생물을 배양·응집하는 폭기조, 상기 교반조와 폭기조의 오폐수를 유입 받아 중공사막모듈로 여과하는 여과조로 구성된 본체부와, 이 본체부를 가동하는 주변기기로 구성된 오폐수 처리 장치를 구비하여, 상기 교반조에서의 준호기성 미생물의 배양 및 폭기조에서 호기성 미생물의 배양 및 탈질 반응을 통해 오폐수에 포함된 유기물과 질소를 제거하고, 중공사막을 통한 정밀 여과로 생활 오수, 화장실 및 축산 폐수, 공장 폐수 등과 같은 오폐수를 효과적으로 처리하는데 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention, in order to solve the above problems, agitating tank for agitating the waste water introduced, aeration tank for culturing and agglomeration of aerobic microorganisms by the release of air (oxygen) through the aeration device to the wastewater introduced by stirring, the agitating tank and aeration tank And a wastewater treatment device composed of a filtration tank receiving the wastewater from the filtration tank and filtering the hollow fiber membrane module, and a peripheral device operating the body portion, and culturing the aerobic microorganisms in the stirring tank and culturing the aerobic microorganisms in the aeration tank. And denitrification to remove organic matter and nitrogen contained in wastewater, and to effectively treat wastewater, such as domestic wastewater, toilet and livestock wastewater, and plant wastewater, by microfiltration through hollow fiber membranes.
또, 상기 본체부는 세 개의 수조 또는 탱크가 연속적으로 이어져 구성하되, 회전하는 축에 임펠러가 고정된 교반조, 폭기장치가 형성된 폭기조, 중공사막모듈이 형성된 여과조로 구성된 본체부의 콤팩트한 구조로 공간 활용 및 매설이 용이하 며, 상기 중공사막모듈 하부에는 공기압축기로부터 공기를 공급받아, 산기관과 같이 공기를 골고루 배출해내는 공기부양장치를 구성하여, 여과시 발생하는 공기 방울을 통해 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화하는데 그 목적이 있다.In addition, the main body portion is composed of three tanks or tanks continuously connected, the space of the compact body structure consisting of a stirring tank fixed impeller fixed to the rotating shaft, aeration tank formed aeration device, filtration tank formed hollow fiber membrane module And it is easy to bury, and the lower part of the hollow fiber membrane module is supplied with air from the air compressor, and constitutes an air flotation device to discharge the air evenly like the diffuser, the gel layer on the surface of the hollow fiber membrane through the air bubbles generated during filtration The purpose is to minimize the formation.
그리고 상기 가름통의 상부에는 상기 교반조와 파이프로 연결된 리턴라인을 구성하여, 가름통 내부의 일부 오폐수가 교반조로 다시 유입되어 미생물에 의해 발생된 질산성 질소를 질소 가스로 탈기하면서 본체부를 순환하면서 오폐수의 질산화 및 탈질화를 최대화하는데 그 목적이 있다.The upper part of the trough is formed with a return line connected to the agitator and pipe, and some waste water inside the trough is introduced into the agitator and circulated in the main body while degassing the nitrate nitrogen generated by the microorganism with nitrogen gas. Its purpose is to maximize nitrification and denitrification.
또한, 상기 여과조의 중공사막모듈은 외부에서 연결된 흡입/가압 펌프에 의해, 여과시, 토출에 따른 흡인력으로 여과하고, 중공사막 표면의 겔 제거시, 여과수의 가압에 따른 중공사막의 역세척으로 그 관리가 용이하도록 하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the hollow fiber membrane module of the filtration tank is filtered by the suction / pressure pump connected from the outside with suction force according to the discharge during filtration, and backwashing the hollow fiber membrane due to pressurization of the filtered water when removing the gel on the surface of the hollow fiber membrane. Another purpose is to make management easier.
본 발명은 막분리 공정을 이용한 오폐수 처리 장치에 관한 것으로, 유입된 오폐수를 교반하는 교반조, 상기 교반한 오폐수가 유입되어 폭기장치에 의한 산소유입 및 이를 통한 호기성 미생물을 배양·응집하는 폭기조, 상기 교반조와 폭기조를 거친 오폐수를 중공사막모듈로 여과하는 여과조로 이루어진 오폐수 처리 장치를 구성하여, 이를 통해 생활 오수, 화장실 및 축산 폐수, 공장 폐수 등과 같은 오폐수를 처리하고, 상기 중공사막모듈은 역세척으로 그 관리가 용이한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus using a membrane separation process, a stirring tank for agitating the introduced wastewater, aeration tank for culturing and agglomeration of aerobic microorganisms through the inflow of oxygen by the aeration device, the agitated wastewater, By constructing a wastewater treatment device consisting of a filtration tank for filtering the wastewater passed through the stirring tank and the aeration tank with a hollow fiber membrane module, through this process to treat wastewater, such as domestic wastewater, toilet and livestock wastewater, factory wastewater, and the hollow fiber membrane module to backwash It is easy to manage.
본 발명은 교반조(10), 폭기조(20) 및 여과조(30)가 순차로 구성된 본체부(40)와 이를 가동하는 주변기기로 이루어지는바, 이를 대략 설명하면, 교반조(10)는 상·하로 고정된 축(11)에 임펠러(12)가 다수개 고정되어 구성하고, 폭기조(20)는 하부에 공기를 발생하는 폭기장치(21)가 구비되어 구성하며, 상기 교반조(10)와 폭기조(20)는 관통된 흐름공(41)을 형성하며, 여과조(30)는 상기 폭기조(20)와 그 상부가 트인 흐름부(42)를 형성하고, 이 여과조(30) 내부에 상·하가 트인 통형의 가름통(31)이 구비되어, 그 상부에는 상기 교반조(10)와 파이프로 연결된 리턴라인(43)을 구성하고, 그 하부로는 공기를 발생하는 공기부양장치(35)를 구성하며, 상기 가름통(31) 내부에는 중공사막모듈(32)를 구비하여 여과조(30)를 구성하여 상기 교반조(10)와 폭기조(20)와 함께 본체부(40)를 구성하고, 주변기기로는, 상기 축(11)을 회전하는 모터(51), 교반조(10)로 오폐수를 유입하는 양수 펌프(53), 상기 폭기장치(21) 및 공기부양장치(35)로 공기를 공급하는 공기압축기(54), 여과수를 이동시키는 흡입/가압 펌프(55)로 구성되어, 상기 본체부(40)와 함께 오폐수 처리 장치를 구성한다.According to the present invention, the
이와 같이 본 발명은 크게 본체부(40)와 주변기기로 구성되며, 먼저 본체부(40)를 도2 내지 도4를 참조하여 설명하면, 이는 이들은 연속된 세 개의 수조 또는 탱크로 이루어져, 각각 순차로 교반조(10), 폭기조(20) 및 여과조(30)를 구성하되, 상기 교반조(10)와 폭기조(20) 사이에는 관통된 흐름공(41)을 형성하고, 폭기조(20)와 여과조(30)의 상부는 일부 트여 흐름부(42)를 형성한다.As described above, the present invention is mainly composed of the
먼저, 상기 교반조(10)는 그 내부에 축(11)이 베어링에 의해 상·하로 지지가 되고, 그 축(11)에는 임펠러(12, impeller)를 다수개 고정하며, 폭기조(20)는 그 하부에 공급받은 공기를 골고루 배출하는 폭기장치(21)를 구비한다. First, the
그리고 여과조(30)는 내부가 빈 통 형상의 가름통(31)이 구비되어, 이 가름통(31)의 상부에는 일정 길이를 가지는 파이프인 수용관(31a)과, 그 단면적이 점점 커지는 디퓨저(31b)를 순차로 일체 연결하며, 상기 수용관(31a)과 교반조(10)는 파이프로 연결한 리턴라인(43)을 구성한다.And the
또한, 상기 가름통(31)의 내부에는 중공사막모듈(32)을 구성하되, 이는 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 일정 길이의 중공사막(32a)을 다수개 형성한 다발을 구성하고, 그 상·하단은 브라켓이 각각 고정되어, 각 중공사막(32a)에서 여과된 여과수가 하부쪽의 브라켓으로 집수되어, 여과조(30) 하부에 형성된 배출구(36)를 통해 밖으로 빠지도록 구성하며, 상기 가름통(31)의 내측 하부, 자세하게는, 중공사막모듈(32)의 하부쪽 브라켓 주위로는 공급받은 공기를 골고루 배출하는 공기부양장치(35)를 구비하는데, 이 공기부양장치(35) 및 상기 폭기장치(21)와 같은 공기방출수단으로는 길이 방향을 따라 관통된 구멍을 다수개 형성한 파이프를 감아 설치하거나, 산기관(air diffuser)의 설치로 구성한다.In addition, a hollow
이외에도, 상기 각 교반조(10), 폭기조(20) 및 여과조(30)의 하부 쪽에는 내부의 물을 모두 빼내는 드레인(13)(22)(33)을 각각 형성하고, 각 교반조(10)와 폭기조(20)의 각 상부에는 레벨센서(level sensor)(14)(34)를 각각 설치하여, 각 위치에서의 오폐수의 수위를 검출하고, 과부하를 방지하며, 이렇게 이루어진 교반조 (10), 폭기조(20) 및 여과조(30)로 본체부(40)를 구성한다.In addition, the lower side of each of the
이와 같은 구성된 본체부(40)의 외부로는 주변기기가 연결되어 작동하는데, 이를 도1을 참조하여 설명하면, 먼저 모터(51)가 상기 교반조(10)의 축(11)에 연결하여, 축(11) 및 이에 고정된 임펠러(12)를 회전토록 하고, 양수 펌프(53)가 구비되어, 이를 상기 교반조(10)와 오폐수가 저장된 저류조(52)를 연결하여, 양수 펌프(53)를 통해 오폐수를 교반조(10)로 유입하며, 다음으로, 공기압축기(54, 컴프레서)가 구비되어, 상기 폭기장치(21) 및 공기부양장치(35)에 각각 연결하여 압축 공기를 각각 공급한다.A peripheral device is connected and operated to the outside of the
그리고 흡입/가압 펌프(55)가 구비되어, 이를 상기 여과조(30)의 배출구(36)와 여과수를 저장하는 급수조(56) 사이에 연결하는데, 이 흡입/가압 펌프(55)는 배출구(36)와 급수조(56)와 병렬 회로를 구성하여, 흡입/가압 펌프(55)의 작동 기능에 따라, 그 입구와 출구 위치를 바꾸어 중공사막(32a)의 내부를 흡입하거나, 가압하도록 구성하며, 외부에 각종 버튼이 형성된 패널(미도시)을 통해 수동 또는 자동 운전을 하게 되며, 이렇게 모터(51), 양수 펌프(53), 공기압축기(54), 흡입/가압 펌프(55) 및 패널과 같은 주변기기는 상기 본체부(50)와 함께 오폐수 처리 장치를 구성한다.In addition, a suction /
이렇게 구성한 오폐수 처리 장치는, 그 본체부(40)가 통상과 같이 매설되고, 이 본체부(40)에 주변기기가 연결·구성되며, 그 작동 과정을 도5에 도시한 유체( 공기 및 오폐수)의 흐름도를 참고하여 설명하면, 이는 먼저 양수 펌프(53)에 의해 저류조(52)의 오폐수가 유입하되, 이 유입하는 오폐수는 이미 저류조(52)에서 스크린이나 침사지 등을 통해 어느 정도 여과된 것이 바람직하며, 이어서 모터(51)의 작동 및 임펠러(12)의 회전으로 교반조(10)의 오폐수를 저어주게 된다.In the wastewater treatment apparatus thus constructed, the
상기 교반조(10)의 오폐수는 그 하부의 흐름공(41)을 통해 폭기조(20)로 이동하며, 이 폭기조(20)에서는 상기 공기압축기(54)로부터 압축 공기를 공급받아 폭기장치(21)에 의해 공기를 불어 넣게 되며, 이 폭기된 오폐수는 폭기조(20)에 일정 높이로 차게 되면, 상부의 트인 흐름부(41)로 흘러넘쳐 여과조(30)로 유입된다.Waste water of the stirring
이렇게 여과조(30)로 유입된 오폐수는 차오르면서 가름통(31)으로도 유입되어 차오르며, 이때 상기 공기압축기(54)에서 압축 공기를 받아 공기부양장치(35)를 통해 공기를 폭기하면서 중공사막모듈(32) 주위로 공기 방울을 발생하는데, 이와 동시에 가름통(31) 내부의 일부 오폐수는 흡입/가압 펌프(55)를 통한 토출로 중공사막(32a) 내부를 진공 이하 압력으로 형성하여, 가름통(31) 내부의 오폐수가 중공사막(32a) 내부로 흡입·통과하면서 여과되어 배출구(36)로 빠져 급수조(56)로 집수되고, 가름통(31) 내부의 일부 오폐수는 상기 리턴라인(43)을 통과하여 교반조(10)로 다시 유입된다. Thus, the wastewater introduced into the
그리고 상기의 과정으로 각 중공사막(32a)의 표면에 겔층이 형성되어 세척이 필요할 경우에는, 상기 흡입/가압 펌프(55)의 토출 방향을 바꾸어, 급수조(56)의 여과수를 중공사막모듈(32)로 가압하여, 역세척을 통해 그 표면에 형성된 겔층을 제거한다.When a gel layer is formed on the surface of each
다시 말하면, 상기 오폐수 처리 장치는, 유입된 오폐수를 교반조(10)의 교반 과정으로 준호기성 미생물을 배양하고, 이어 폭기조(20)에서는 공기 공급 및 폭기장치(21)를 통해 물속의 호기성 미생물을 급격히 배양하면서 이들을 응집하며, 다음 여과조(30)의 가름통(31)으로 유입된 오폐수는 중공사막모듈(32)을 통해 여과를 하되, 이때 공기부양장치(35)의 작동으로 중공사막모듈(32) 주변으로 공기 방울이 발생으로, 중공사막(32a) 표면의 겔층 형성을 최소화하고, 겔층 형성에 따른 청소의 경우, 흡입/가압 펌프(55)의 작동으로, 급수조(56)의 여과수를 일정 압력으로 중공사막모듈(32)로 가압하면 겔을 제거하므로 전체적인 관리가 용이한 특징이 있다.In other words, the wastewater treatment device, the introduced wastewater is cultured by the aerobic microorganisms in the stirring process of the stirring
그리고 상기 가름통(31) 내부의 일부 오폐수는 그 상부의 리턴라인(43)을 거쳐 교반조(10) 유입되는데, 그 일부는 다시 폭기조(20)와 여과조(30)를 거치면서 준호기성 미생물과 호기성 미생물의 배양이 이루어지고, 일부는 질산성 질소의 탈기로 질소가 제거된다.And some waste water in the sieve (31) is introduced into the stirring tank (10) via the
더욱이, 상기 본체부(40)로 유입된 오폐수는 교반조(10), 폭기조(20) 및 여과조(30)를 거치는 긴 고형물(미생물 또는 슬러지) 체류 시간(SRT, Solids Retention Time)을 가지게 되어 질산화율을 높이고, 공급되는 공기로 미생물을 활성화하여 유기물을 분해하면서 탈질 반응을 통한 질산성 질소의 생성으로 질소의 탈기를 최대화하며, 이를 통한 슬러지의 자산화 증가로 잉여 슬러지 발생량을 감소 하고, 상기 중공사막모듈을 통한 여과로, 고분자 물질(부유물질(SS), 대장균, 바이러스, 박테리아, 세균성 비브리오, 적조류, 유지분, 콜로이드용액, 피로겐 등)은 모두 농축·제거되므로, 여과수에 소독과 같은 재처리가 불필요하며, 이렇게 발생한 여과수는 중공사막모듈의 역세척, 또는 화장실의 세척수 등으로 재활용할 수 있는 것이다.Furthermore, the wastewater introduced into the
한편, 상기와 같이 공기의 주입으로 이루어지는 생물학적 처리에 의한 질소 제거 과정을 참고로 설명하면, 이는 다양한 미생물이 암모니아성 질소를 질산성 질소로 바꾸어 주는 질산화와, 상기 질산성 질소에서 질소 가스로 변화시키는 탈질화가 필요한데, 상기 질산화(Nitrification)는 대개 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화시키는 니트로소모나속(Nitrosomonas)과 아질산성 질소를 질산성 질소로 산화시키는 질화균(Nitrobacter)의 두 종에 의해 이루어지며, 이들 산화 과정을 화학식으로 각각 나타내면 다음과 같다. On the other hand, referring to the nitrogen removal process by a biological treatment made by the injection of air as described above, which is a variety of microorganisms to change the nitrification and the conversion of ammonia nitrogen to nitrate nitrogen and the nitrate nitrogen to nitrogen gas Denitrification is required, and the nitrification is usually performed by two species: nitrosomonas, which oxidizes ammonia nitrogen to nitrite nitrogen, and nitrobacter, which oxidizes nitrite nitrogen to nitrate nitrogen. And, these oxidation processes are represented by chemical formulas as follows.
그리고 상기 질산화 반응에 의해 생성된 질산성 질소는 미생물이 유기물을 분해할 때, 아질산성 질소 이온(NO2 - , NO3 - )에 포함된 결합된 산소를 최종 전자수용체로 이용하면서 아질산성 질소가 질소 가스로 변화하는 탈질화(Denitrification)를 거치며, 이에 관련한 화학식을 다음 화학식3에 나타내고 있고, 이러한 탈질 반응은 유기물 분해 반응이기 때문에 탄소원을 필요로 한다.And when the nitrate nitrogen generated by the nitrification reaction to the microorganisms decompose the organic matter, nitrite ion (NO 2 -, NO 3 - ) a, while using a combination of oxygen as a final electron acceptor, nitrite nitrogen contained in Denitrification is changed to nitrogen gas, and the chemical formula related thereto is shown in the following Chemical Formula 3, and this denitrification reaction requires an organic carbon source because it is an organic decomposition reaction.
이와 같이 본 발명은, 유입한 오폐수를 교반하는 교반조, 상기 교반하여 유입된 오폐수에 폭기장치를 통한 공기(산소) 방출로 호기성 미생물을 배양·응집하는 폭기조, 상기 교반조와 폭기조의 오폐수를 유입 받아 중공사막모듈로 여과하는 여과조로 구성된 본체부와, 이 본체부를 가동하는 주변기기로 구성된 오폐수 처리 장치를 구비하여, 상기 교반조에서의 준호기성 미생물의 배양 및 폭기조에서 호기성 미생물의 배양 및 탈질 반응을 통해 오폐수에 포함된 유기물과 질소를 제거하고, 중공사막을 통한 정밀 여과로 생활 오수, 화장실 및 축산 폐수, 공장 폐수 등과 같은 오폐수를 효과적으로 처리하는 것이다.As described above, the present invention includes a stirring tank for stirring the introduced waste water, an aeration tank for culturing and agglomerating aerobic microorganisms by releasing air (oxygen) through the aeration apparatus to the waste water introduced by stirring, and receiving the waste water of the stirring tank and the aeration tank. A wastewater treatment device composed of a main body composed of a filtration tank filtered through a hollow fiber membrane module and a peripheral device operating the main body is provided, and the aerobic microorganisms are cultured in the stirring tank and the aerobic microorganisms are cultured and denitrified in an aeration tank. It removes organic matter and nitrogen contained in waste water and effectively treats waste water such as domestic wastewater, toilet and livestock wastewater and factory wastewater by precise filtration through hollow fiber membrane.
또, 상기 본체부는 세 개의 수조 또는 탱크가 연속적으로 이어져 구성하되, 회전하는 축에 임펠러가 고성된 교반조, 폭기장치가 형성된 폭기조, 중공사막모듈이 형성된 여과조로 구성된 본체부의 콤팩트한 구조로 공간 활용 및 매설이 용이하며, 상기 중공사막모듈 하부에는 공기압축기로부터 공기를 공급받아, 산기관과 같이 공기를 골고루 배출해내는 공기부양장치를 구성하여, 여과시 발생하는 공기 방울을 통해 중공사막 표면의 겔층 형성을 최소화하는 효과가 있다.In addition, the main body portion is composed of three tanks or tanks continuously connected, the space is used as a compact structure of the main body consisting of a stirring tank with an impeller fixed to the rotating shaft, an aeration tank formed with an aeration device, a filtration tank formed with a hollow fiber membrane module And it is easy to bury, the lower portion of the hollow fiber membrane module is supplied with air from the air compressor, to form an air flotation device for discharging the air evenly like the diffuser, forming a gel layer on the surface of the hollow fiber membrane through the air bubbles generated during filtration Minimize the effect.
그리고 상기 가름통의 상부에는 상기 교반조와 파이프로 연결된 리턴라인을 구성하여, 가름통 내부의 일부 오폐수가 교반조로 다시 유입되어 미생물에 의해 발생된 질산성 질소를 질소 가스로 탈기하면서 본체부를 순환하면서 오폐수의 질산화 및 탈질화를 최대화하는 효과가 있다.The upper part of the trough is formed with a return line connected to the agitator and pipe, and some waste water inside the trough is introduced into the agitator and circulated in the main body while degassing the nitrate nitrogen generated by the microorganism with nitrogen gas. Has the effect of maximizing nitrification and denitrification.
또한, 상기 여과조의 중공사막모듈은 외부에서 연결된 흡입/가압 펌프에 의해, 여과시, 토출에 따른 흡인력으로 여과하고, 중공사막 표면의 겔 제거시, 여과수의 가압에 따른 중공사막의 역세척으로 그 관리가 용이한 효과가 있다.In addition, the hollow fiber membrane module of the filtration tank is filtered by the suction / pressure pump connected from the outside with suction force according to the discharge during filtration, and backwashing the hollow fiber membrane due to pressurization of the filtered water when removing the gel on the surface of the hollow fiber membrane. It is easy to manage.
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