KR100685411B1 - 침지형 분리막과 경사판을 구비한 막분리침전조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MBR(Membrane Bioreactor)공정에 사용되며, 상부에 침지형 분리막 및 산기관을 구비하고, 상기 침지형 분리막의 하부에 경사판(Baffle)을 구비하며, 상기 경사판의 하부에 호퍼형상의 호퍼형상부를 구비한 막분리침전조에 관한 것이다.

막분리조, 침전조, 경사판

Description

침지형 분리막과 경사판을 구비한 막분리침전조{Apparatus for treating wastewater using membrane}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막분리침전조.

<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명>

1. 막분리침전조 2. 침지형 분리막

3. 경사판 (Baffle) 4. 공기

5. 고액분리 처리수 6. 유입부

7. 슬러지 반송 및 폐기라인 8. 고액분리 영역

9. 슬러지 침전영역 10. 슬러지 농축영역

MBR(Membrane Bioreactor) 공정에 있어서 일반적으로 침지형 분리막을 폭기조 내부에 설치하여 처리된 오ㆍ폐수와 슬러지를 고액분리하는 방식을 택하고 있다. 그러나 이 경우 미생물의 산화를 위한 공기량보다 분리막 표면에 부착된 슬러지층을 털어주기 위한 공기(Scrubbing Air)의 양이 2～3배 정도 많은 편이어서 폭 기조 전체에 과산화 현상이 생길 수 있으며, 또한 분리막이 폭기조 내부에 침지되어 있을 경우 폭기조 내부로 바로 유입된 피처리수가 분리막의 순간적인 고액분리로 인하여 폭기조 내에서 충분한 체류시간을 갖지 못하고 처리수로 생산될 가능성이 높다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 폭기조와 고액분리를 위한 막분리조를 분리하는 방법이 시도되었다. 그러나 이러한 막분리조는 분리막이 침지될 수 있는 최소한의 용적을 갖기 때문에 순간적인 고액분리로 인한 슬러지농도의 급상승이 초래된다.

한편, MBR 공정은 미생물농도(MLSS) 5,000～15,000mg/L에서 운전이 가능하나 문헌에 의하면 미생물 농도가 높을 경우, 오염물질의 산화 분해에 직접적으로 관여하는 미생물(MLVSS)의 양에 대한 전체미생물(MLSS)의 양을 나타낸 값인 MLSS/MLVSS의 비가 커진다는 연구결과가 있다. 즉 오염물질의 산화 분해에 직접적으로 관여하는 미생물(MLVSS)의 양이 전체미생물(MLSS)에 비해 적기 때문에 전체적인 미생물의 활성도는 그다지 높지 않다는 것이다. 따라서 미생물의 활성이 충분한 경우 굳이 미생물의 농도를 높여서 운전 할 필요가 없다.

또한 막분리조는 MBR 공법의 특징인 고농도의 MLSS 농도를 유지하고 분리막이 차지하는 면적 또한 크지 않은 조밀한 구조이므로 일반적인 침전지의 수면적 부하(10～20㎥/㎡.day)에 맞는 유효면적을 갖지 못하고, 사실상 침전에 필요한 최소한의 수면적 부하를 확보하기 힘든 단점이 있다.

본 발명의 목적은 MBR(Membrane Bioreactor)공정에서 폭기조내에서 미생물의 과산화 현상을 막고 폭기조로 유입된 피처리수가 폭기조내에서 충분히 체류한 후 분리막에서 고액분리되어 처리수로 베출되도록 하기 위한 오폐수처리장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 막분리조 내부에 MLSS농도를 낮추어 흡인압을 감소시키고, 처리수량은 증가시키며 막 오염은 방지하는 한편, 하부 슬러지 반송을 용이하게 하기 위한 오폐수처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적 달성을 위하여 MBR(Membrane Bioreactor)공정에 사용되며, 상부에 침지형 분리막 및 산기관을 구비하고, 상기 침지형 분리막의 하부에 경사판(Baffle)을 구비하며, 상기 경사판의 하부에 호퍼형상의 호퍼형상부를 구비한 막분리침전조를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 경사판의 상부는 고액분리영역, 경사판의 하부 내지 호퍼형상부의 상부는 슬러지 침전영역 및 호퍼형상부는 슬러지 농축영역을 형성하는 막분리침전조를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 막분리침전조가 MBR공정에서 폭기조 다음에 설치되는 것인 막분리침전조를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 침지형 분리막과 산기관은 일체형인 막분리침전조를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 침지형 분리막은 평균공경 0.01~1.0㎛의 공극을 갖고 중공사형 지지체를 보유하여 인장강도가 30~80kgf/fil인 분리막을 포함하는 막분리침전조를 제공한다.

본 발명의 막분리침전조는, 종래의 MBR 공정에서 폭기조에 분리막이 구비되어 있는 것과 달리 분리막이 폭기조와 별도로 형성되어 있어서, 폭기조의 과산화 현상을 막고, 분리막을 통한 처리수의 배출전에 폭기조에서 피처리수의 충분한 체류시간을 확보할 수 있다. 또한 본 발명의 막분리침전조는 분리막을 침전조 상부에 설치하여 비교적 저농도 슬러지를 함유하는 피처리수를 흡인함으로써 흡인압 감소와 분리막 처리수량을 증가시키는 한편 막 파울링(Fouling)을 감소시켜 침지형 분리막의 유지 및 관리를 용이하게 하며 상기 분리막의 하부에는 경사판을 이용하여 장치의 상하에 미생물 농도구배를 유도하여 상부에는 비교적 낮은 농도의 슬러지를 유지하고 하부에는 슬러지의 침전 및 농축을 유도하여 막오염 없이 분리막의 운전지속 기간을 증가시키고 슬러지의 반송 및 폐기를 용이하게 한다.

또한 본 발명은 막분리조 내부에 MLSS농도를 낮추어 흡인압을 감소시키고, 처리수량은 증가시키며 막 오염은 방지하는 한편, 하부 슬러지 반송을 용이하게 하기 위한 오폐수처리장치를 제공하는 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이 막분리조와 침전조가 결합된 막분리침전조(1)에 관한 것으로 막분리침전조의 상부에는 침지형 분리막(2)이 침지되어 있고 침지형 분리막(2) 아래 침전지의 수면적부하를 높이기 위하여 경사판(3)을 설치하여 침전효율을 높였다. 하부는 침전지 형태의 호퍼(Hopper)모양으로 형성된 호퍼형 상부를 구성하여 침전된 슬러지의 수집 및 농축이 가능하게 되며 호퍼형상부 하단에는 슬러지 반송 및 폐기를 할 수 있는 슬러지 반송 및 폐기라인(7)을 추가하여 미생물량의 조절이 용이하게 된다.

각 구성장치의 구성 및 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 막분리침전조(1)는 상부에 침지형 분리막, 바람직하게는 분리막 및 산기관이 구비되어 있어서 침지형 분리막(2) 하부에 공기(4)가 외부에서 공급되게 함으로써 분리막 표면에 부착되는 슬러지층을 연속적으로 제거하는 기능을 한다. 처리수(5)는 평균공경 0.01~1.0㎛의 공극을 갖는 흡인여과 방식의 침지형 분리막, 바람직하게는 중공사형 지지체를 보유하여 인장강도가 30~80kgf/fil인 분리막을 사용함으로써 미생물과 완벽하게 고액분리되게 된다.

경사판(3)은 [도 1]에 보는 바와 같이 70~100˚로 접은 판 다수개를 고깔 모양으로 막분리침전조(1)의 면적 방향으로 설치하여 실제 막분리 침전조의 수면적 보다 크게하여 침전효율을 증가시키는 기능을 하여 고액분리를 유도하게 된다. 피처리수의 유입부(6)는 상기 경사판의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 판의 재질은 스테인레스 또는 철판 일 수 있다.

본 발명의 막분리침전조(1)를 높이별로 각 기능을 구분하면, 상부의 침지형 분리막(2)이 설치되어 있는 부분은 미생물과 처리수를 분리막을 통하여 분리하고 공기(4)를 통하여 분리막 표면의 슬러지층을 제거함과 동시에 호기조 역할을 하는 고액분리 영역(8)을 형성하며, 그 하부는 정류상태에서 경사판(3)을 통해 충분한 표면적부하를 확보하여 슬러지의 침전을 유도하는 슬러지 침전영역(9)을 형성하며, 그 하부는 침전된 슬러지를 호퍼에서 수집하여 농축을 유도하는 슬러지 농축영역(10)을 형성한다.

이하 본 발명의 막분리침전조(1)에 의한 MBR공정에서의 고액분리 효과 및 파울링(Fouling) 저감효과를 경사판(3)을 구비하지 않은 비교예와 실시예에 의거 상세히 설명한다.

비교예)

도 1에 막분리침전조에서 분리막 하부에 경사판(Baffle)을 설치하지 않은 상태에서 분리막의 고액분리 운전을 실시하였다.

실시예)

도 1과 같이 막분리침전조의 분리막 하부에 경사판(Baffle)을 설치한 상태에서 분리막의 고액분리 운전을 실시하였다.

실시예의 경우 1.2×1.4m 의 면적에 0.2×1.3m의 경사판 9개를 설치하여 운전한 결과 수면적 부하는 경사판을 설치하지 않은 비교예와 약 40%의 수면적 부하 감소효과를 볼 수 있었으며 막분리 침전조 상부와 하부의 MLSS의 농도구배가 생김으로 인해 경사판에 의한 침전효과를 볼 수 있었다. 한편 5일간의 분리막 연속운전 결과 분리막 차압의 변화 및 막투과유속도 비교예와 비교하여 볼때 차압 상승률도 적게 나타났고 막투과 유속역시 증가된 것을 아래 표 1에서와 같이 현격한 차이를 나타내었다.

표 1. 비교예와 실시예에 따른 막분리침전조 효과 대비표

분석항목	비교예		실시예
	상부	하부	상부	하부
MLSS(mg/L)	7,560	8,114	6,942	9,046
수면적부하(㎥/㎡­day)	29.8		21.4
차압의 변화(cmHg)	21.0 → 24.0		20.0 → 22.0
막투과유속(㎥/㎡­day)	0.31∼0.33		0.34∼0.35

본 발명은 도 1에 예시된 바와 같이 MBR(Membrane Bioreactor)공정에서 막분리조의 고액분리기능과 침전기능을 동시에 수행할 수 있는 막분리침전를 제공하는 것으로써 종래 MBR폭기조의 과산화 현상을 방지하고, 폭기조 유입수에 충분한 체류시간을 제공해 줌과 동시에 막분리조 상하의 미생물 농도구배를 둠으로써 분리막 운전시 낮은 흡인압으로 운전이 가능하고 분리막의 오염을 최소화하고 슬러지의 반송 및 폐기를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. MBR(Membrane Bioreactor)공정에 사용되며, 상부에 침지형 분리막 및 산기관을 구비하고, 상기 침지형 분리막의 하부에 경사판(Baffle)을 구비하며, 상기 경사판의 하부에 호퍼형상의 호퍼형상부를 구비한 막분리침전조로, 상기 침지형 분리막 및 산기관은 일체형이며, 상기 경사판은 70~100˚의 고깔 모양의 판 다수개를 연결한 모양으로 막분리침전조의 면적 방향으로 설치되어 있고, 피처리수의 유입부는 상기 경사판의 하부에 설치되어 있으며, 폭기조 다음에 설치되는 것을 특징으로 하는 막분리침전조.
2. 제1항에 있어서, 상기 경사판의 상부는 고액분리영역, 경사판의 하부 내지 호퍼형상부의 상부는 슬러지 침전영역 및 호퍼형상부는 슬러지 농축영역을 형성하는 막분리침전조.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 침지형 분리막은 평균공경 0.01~1.0㎛의 공극을 갖고 중공사형 지지체를 보유하여 인장강도가 30~80kgf/fil인 분리막을 포함하는 막분리침전조.
5. 삭제

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