KR100886934B1 - 분리막을 이용하여 하폐수의 유기물 및 영양염류회수　효율을 높일 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법 - Google Patents

분리막을 이용하여 하폐수의 유기물 및 영양염류회수　효율을 높일 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

분리막을 이용하여 하폐수의 유기물 및 영양염류 회수　효율을 높일 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법이 개시된다. 상기 하폐수 처리장치는 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리부; 상기 전처리부와 연결되어 상기 전처리부로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 분리하는 제1 분리막 수단; 및 상기 제1 분리막 수단과 연결되어 혐기성 상태에서 상기 유기물 및 상기 영양염류를 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 혐기성 소화조를 포함하여 신 재생에너지로 활용될 수 있는 메탄가스 및 비료로 사용될 수 있는 유기물 및 영양염류를 효율적으로 회수할 수 있는 효과가 있다.
지구온난화, 분리막, 혐기성 소화, 메탄회수, 재이용

Description

분리막을 이용하여 하폐수의 유기물 및 영양염류 회수　효율을 높일 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법{Apparatus and method for treatment of water having high efficiency of recovering organic compounds and nutrient by using membrane}
본 발명은 하폐수 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리막을 이용하여 하폐수의 유기물 및 영양염류 회수　효율을 높일 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
도 1은 관련 기술에 따른 하수처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 하수처리 장치(10)는 전처리부(20), 1차 침전수단(30), 생물 반응조(40), 및 2차 침전수단(50)을 포함할 수 있다.
전처리부(20)는 유입되는 하폐수에 포함된 협잡물을 제거할 수 있고, 1차 침전수단(30)은 상기 전처리부(20)와 연결되어 전처리된 하폐수에 포함된 부유물을 제거할 수 있다.
생물 반응조(40)는 1차 침전수단(30)에서 나온 유출수를 미생물과 반응시켜 유기물을 분해하고 제거하고, 2차 침전수단(50)은 생물학적 반응조(40)와 연결되 어 생물학적 반응에 의해서 생성된 슬러지와 처리수를 분리할 수 있다.
이때, 생물 반응조(40)에는 생물학적 처리공정을 통하여 유기물을 제거하기 위하여 산소가 공급되는데, 유기물은 산소를 전자수용체로 하여 산화되며 최종적으로 이산화탄소로 전환되어 제거된다. 이를 식으로 간단히 표현하면 화학식 1과 같다.
C + O2 → CO2
한편, 질소의 경우, 산소에 의해 산화가 발생하고 이후에 유기물을 전자공여체로 이용하여 환원되어 제거되는데, 이를 식으로 표현하면 화학식 2와 3과 같다.
NH4 + + 2O2 → NO3 - + 2H+ + 2H2O
NO3 - + 0.833CH3OH → 0.5N2 + 1.33H2O + H2CO3 -
화학식 2와 3에서 알 수 있듯이 유기물 및 질소제거 과정에서 하폐수 내의 유기물은 산화되어 최종산물인 CO2나 H2O로 전환된다. 이때 필요한 산소는 공기를 주입하여 공기 중의 산소가 물속으로 용존될 수 있도록 한다.
그러나, 일반적인 하폐수 처리에서 유지관리비중 가장 큰 비중을 차지하는 부분 중의 하나가 전력비용인데 이중 공기공급을 위한 비용이 상기 전력비용에서 가장 높게 나타나는 문제점이 있다.
한편, 유기물은 혐기성 상태에서 CH4와 CO2로 전환되는데, 혐기성 공정은 산소공급이 필요 없으며 최종산물인 메탄가스(CH4)가 친환경 에너지로 활용 가능한 장점을 가진다.
그러나, 혐기성 공정은 유기물 농도가 높은 경우(BOD > 1,000mg/L)에 적합 것으로 알려져 있는바 도시지역에서 발생하는 하폐수의 경우 BOD 농도가 100~300mg/L로 혐기성 공정으로 처리하는 것이 적합하지 않다.
최근에는 지구온난화 및 원유가격의 상승으로 인하여 신 재생 에너지에 대한 관심이 증대되고 있는데, 하폐수 처리공정에서 메탄가스를 효율적으로 발생시키고 이를 전력 등의 에너지원으로 효율적으로 이용할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
또한, 하폐수 처리 공정을 통하여 하폐수 내의 유기물 및 영양염류(예컨대, 질소, 인)가 효율적으로 회수된다면 이를 비료 등의 자원으로 활용할 수 있는바 이에 대한 방안이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 분리막을 이용하여 하폐수의 유기물 및 영양염류 회수의 효율을 높일 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 분리막을 이용하여 하폐수로부 터 메탄가스를 효율적으로 회수할 수 있는 하폐수 처리장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 하폐수 처리 장치는, 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리부; 상기 전처리부와 연결되어 상기 전처리부로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 분리하는 제1 분리막 수단; 및 상기 제1 분리막 수단과 연결되어 혐기상태에서 상기 유기물를 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 혐기성 소화조를 포함할 수 있다.
상기 혐기성 소화조에 의해서 회수된 상기 메탄은 발전에 이용되고, 상기 유기물과 상기 영양염류는 비료로 이용될 수 있다.
상기 제1 분리막 수단은, 와류발생 분리막으로 구현될 수 있다.
상기 와류발생 분리막은, 원수 유입구, 처리수 배출구, 및 농축수 배출구를 구비한 배럴을 포함하고, 상기 배럴 내에는, 와류를 발생시키는 와류 발생용 로터 및 슬러지를 필터링하는 필터 트레이가 형성되며, 상기 와류 발생용 로터는, 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 블레이드를 포함하는 제1 로터; 및 상기 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제 1 블레이드에 대하여 회전축선 방향 상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 블레이드를 포함할 수 있다.
상기 하폐수 처리 장치는, 상기 제1 분리막 수단으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 분리하는 제 2 분리막 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 분리막 수단은, 나노여과막(nanofiltration membrane) 및 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 제2 분리막 수단에서 유출되는 상기 유기물 및 상기 영양염류는 상기 혐기성 소화조로 회송될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 하폐수 처리 장치는, 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리부; 각각이 직렬로 연결되어 상기 전처리부로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 순차적으로 분리하는 복수의 제1 분리막 수단들; 및 상기 복수의 제1 분리막 수단들 중에서 대응되는 제1 분리막 수단과 연결되어 혐기성 상태에서 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 혐기성 소화조를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 분리막 수단들 각각은, 와류발생 분리막으로 구현될 수 있다.
상기 하폐수 처리 장치는, 각각이 직렬로 연결되어 상기 복수의 제1 분리막 수단들 각각으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 순차적으로 분리하는 복수의 제2 분리막 수단들을 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 하폐수 처리 방법은 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 처리수로부터 유기물 및 영양염류를 분리하는 제1 분리막단계; 및 상기 제1 분리막 단계를 거친 처리수를 혐기성 상태에서 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 일단 또는 다단의 혐기성 소화단계를 포함할 수 있다.
상기 혐기성 소화단계를 거쳐 회수된 상기 메탄은 발전에 이용되고, 상기 유기물과 상기 영양염류는 비료로 이용될 수 있다.
상기 제1 분리막단계는, 와류발생 분리막에 의해서 이뤄질 수 있다.
상기 제1 분리막단계는, 원수 유입구, 처리수 배출구, 및 농축수 배출구를 구비한 배럴에 의해서 이뤄지며, 상기 배럴 내에는, 와류를 발생시키는 와류 발생용 로터 및 슬러지를 필터링하는 필터 트레이가 형성되며, 상기 와류 발생용 로터는, 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제1 블레이드를 포함하는 제1 로터; 및 상기 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 블레이드에 대하여 회전축선 방향 상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제2 블레이드를 포함할 수 있다.
상기 하폐수 처리 방법은, 상기 제1 분리막단계 후에 나온 처리수 중의 이물질을 분리하는 일단 또는 다단의 제2 분리막 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 분리막 단계는, 나노여과막(nanofiltration membrane) 및 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane)를 이용하여 수행되며, 상기 제2 분리막단계를 거친 처리수는, 상기 혐기성 소화단계를 통하여 재처리될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 하폐수 처리 장치 및 그 방법은 분리막 수단을 이용하여 유기물 회수율을 높여 혐기성 소화공정의 메탄가스(CH4)의 발생량을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 하폐수 처리 장치 및 그 방법은 분리막 수단을 이용하여 하폐수 내의 유기물 및 영양염류 회수 효율을 높여 이를 비료 등의 자원으로 적극적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하수처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 하수처리 장치(600)는 전처리부(610), 제1 분리막 수단(620), 제2 분리막 수단(630), 및 혐기성 소화조(640)를 포함할 수 있다.
전처리부(610)는 유입되는 하폐수 중 협잡물(예컨대, 모래 및 grit) 등을 제거할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 전처리부(610)는 유입 하폐수 내의 고형 물질을 침전 및 분리(스크린, 여과)시켜 협잡물을 제거할 수 있다.
전처리부(610)는 스크린(screen), 미세 스크린, 드럼 스크린, 침전지, 및 이들의 조합으로 이뤄질 수 있다.
제1 분리막 수단(620)은 전처리부(610)와 연결되어 상기 전처리부(610)로부 터 나온 유출수로부터 부유물을 분리할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 분리막 수단(620)은 전처리부(610)로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 포함하는 슬러지를 분리할 수 있다.
전처리부(610)로부터 나온 유출수와 슬러지는 혼합 상태로 존재하고, 이는 단순 분리 공정만으로는 제거가 어렵다. 예를 들어 침전이나 가압 농축 방식은 반응조 상부로 슬러지가 부상하여 스컴(scum)을 형성하는 등 유지 관리상 문제를 발생시킨다.
따라서, 슬러지를 분리하는 가장 효과적인 방법은 분리막 수단(예컨대, 제1 분리막 수단(620))을 이용하는 것인데, 슬러지가 분리막의 표면에 부착하여 막의 막힘 현상이 발생될 수 있다.
이에 본 발명의 일 실시 예에 따른 인 회수 시스템에서는 분리막 수단으로서 와류 발생 분리막 수단(예컨대, 도 3)을 포함할 수 있다.
와류란 유체가 소용돌이 치면서 흐르는 것을 의미하는 것으로, 본 명세서에서의 와류는 특별히 언급하지 않는 한 난류(亂流)를 포함하는 의미이다.
와류 발생 분리막 수단을 도 3 내지 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 3은 도 2의 와류 발생 분리막 수단의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 4는 상기 분리막 장치에 와류 생성용 로터를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3의 IV-IV′선을 따라 절단한 단면도이다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 와류 발생 분리막 수단은 전처리부(610)로부터 나온 유기물 및 영양염류를 포함하는 유출수가 유입되는 유입구(212), 슬러지가 제거 된 처리수가 나오는 배출구(214), 슬러지를 포함하는 농축수가 빠져 나가는 배출구(216)를 구비한 배럴(210), 상기 배럴(210) 내에 설치되어 와류를 발생시키는 와류 발생용 로터(220) 및 슬러지가 걸러지는 필터 트레이(230)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 와류 발생 분리막 수단 중 와류 발생용 로터(220)는 모터(도시하지 않음)에 연결되어 모터 회전시 와류를 발생하는 것으로, 제 1 로터(222)와 제 2 로터(226)로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 로터(222)는 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 블레이드(224)를 포함하고, 제2 로터(226)는 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 제1 블레이드(224)에 대하여 회전축선 방향상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 블레이드(228)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 분리막수단(620)은 제거하고자 하는 슬러지의 크기에 따라 다양한 여과막을 포함할 수 있으며, 여과막으로는 예를 들어 정밀여과막(microfilteration membrane), 한외여과막(ultrafilteration membrane), 나노여과막(nanofiltration membrane), 또는 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane)이 사용될 수 있다.
바람직하게는, 제1 분리막수단(620)은 정밀여과막(microfilteration membrane) 및 한외여과막(ultrafilteration membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 분리막수단(620)은 하나의 여과막을 이용할 수 있고, 하나 이상의 여과막을 조합하여 사용할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 분리막 수단(630)은 제1 분리막 수단(620)으로부 터 나온 처리수 중의 이물질(예컨대, 유기물 및 영양염류)을 분리할 수 있다.
이때, 제2 분리막 수단(630)은 슬러지의 크기에 따라 다양한 여과막을 포함할 수 있으며, 여과막으로는 예를 들어 정밀여과막(microfilteration membrane), 한외여과막(ultrafilteration membrane), 나노여과막(nanofiltration membrane), 또는 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane)이 사용될 수 있다.
또한, 제2 분리막 수단(630)은 하나의 여과막을 이용할 수 있고, 하나 이상의 여과막을 조합하여 사용할 수도 있다.
바람직하게는, 제2 분리막 수단(630)은 제1 분리막 수단(620)에서 걸러지는 슬러지의 크기에 기초하여 나노여과막(nanofiltration membrane) 및 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 제2 분리막 수단(630)에서 유출되는 유기물 및 영양염류는 상기 혐기성 소화조(640)로 회송될 수 있고 이를 제외한 처리수는 재이용될 수 있다.
혐기성 소화조(640)는 제1 분리막 수단(620) 및/ 또는 제2 분리막 수단(630)과 연결되어 혐기성 공정을 이용하여 유기물 및 영양염류를 소화시켜 메탄(CH4)을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출할 수 있다.
보다 상세하게는, 혐기성 소화조(640)는 제1 분리막 수단(620) 및/ 또는 제2 분리막 수단(630)과 연결되어 무산소하에서 유기물을 소화시켜 메탄(CH4)을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출할 수 있다.
이때, 혐기성 소화조(640)에 의해서 회수된 메탄(CH4)은 발전에 이용될 수 있으며, 잔류하는 유기물과 영양염류는 비료로 이용될 수 있다.
혐기성 소화조(640)의 혐기성 공정은 산소공급이 필요 없으며 최종산물인 메탄가스(CH4)가 친환경 에너지로 활용 가능한 장점을 가지는 반면, 유기물 농도가 높은 경우(BOD > 1,000mg/L)에 적합 것으로 알려져 있는바 도시지역에서 발생하는 하폐수의 경우 BOD 농도가 100~300mg/L로 혐기성 공정으로 처리하는 것이 적합하지 않다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 하폐수 처리장치(600)는 적어도 하나의 분리막 수단(예컨대, 제1 분리막 수단(620) 및/ 또는 제2 분리막 수단(630))을 이용하여 유기물 농도를 높일 수 있는바 혐기성 소화조(640)의 메탄가스 발생효율을 극대화하여 이를 전력 등의 에너지원으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하수처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 도 6의 하수처리 장치(700)는 도 5의 하수처리 장치(600)와 비교하여 전처리부(610)와 혐기성 소화조(640)를 포함하고, 제1 분리막 수단(620)과 제2 분리막 수단(630) 대신에 복수의 제1 분리막 수단들(710, 712, 및 714)과 복수의 제2 분리막 수단들(716, 718, 및 720)을 더 포함할 수 있다.
복수의 제1 분리막 수단들(710, 712, 및 714)은 각각이 직렬로 연결되어 전처리부(610)로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 순차적으로 분리할 수 있다.
예컨대, 복수의 제1 분리막 수단들(710, 712, 및 714) 중에서 제1 분리막 수 단(710)은 전처리부(610)로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 1차 분리하고, 제2 분리막 수단(713)은 제1 분리막 수단(710)으로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 2차 분리하고, 제3 분리막 수단(714)은 제2 분리막 수단(712)으로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 3차 분리할 수 있다.
이때, 혐기성 소화조(640)는 제3 분리막 수단(714)에 의해서 3차 분리된 유기물 및 영양염류에 기초하여 혐기성 소화공정을 수행할 수 있다.
복수의 제2 분리막 수단들(716, 718, 및 720)은 각각이 직렬로 연결되어 상기 복수의 제1 분리막 수단들(710, 712, 및 714) 각각으로부터 나온 처리수 중의 이물질을 순차적으로 분리할 수 있다.
예컨대, 복수의 제2 분리막 수단들(716, 718, 및 720) 중에서 제1 분리막 수단(716)은 복수의 제1 분리막 수단들(710, 712, 및 714) 각각으로부터 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 1차 분리하고, 제2 분리막 수단(718)은 제1 분리막 수단(716)으로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 2차 분리하고, 제3 분리막 수단(720)은 제2 분리막 수단(718)으로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 3차 분리할 수 있다.
이때, 혐기성 소화조(640)는 제3 분리막 수단(720)에 의해서 3차 분리된 유기물 및 영양염류에 기초하여 혐기성 소화공정을 수행할 수 있다.
혐기성 소화공정은 유기물 농도가 높은 경우(BOD > 1,000mg/L)에 적합한바, 본 발명의 실시 예에 의하면, 복수의 제1 분리막 수단들(710, 712, 및 714)과 복수의 제2 분리막 수단들(716, 718, 및 720)이 다 단으로 설치되어 혐기성 소화 조(640)에 의한 혐기성 소화공정의 효율은 높아질 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 의한 혐기성 소화조(640)의 혐기성 소화공정의 효율은 높아지므로 메탄가스(CH4)의 발생효율 또한 높아질 수 있는바 발생된 메탄가스(CH4)를 전력 등의 대체 에너지로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의한 혐기성 소화조(640)의 혐기성 소화공정의 효율은 높아지므로 하폐수 내의 유기물 및 영양염류(예컨대, 질소, 인) 회수 효율이 높아져 이를 비료 등의 자원으로 적극적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
계속해서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인 회수 방법을 도 2 내지 도 5 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하폐수처리 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 8은 도 3의 로터 동작에 의해 생성되는 와류를 도시한 도면이다.
이하에서는 도 2에 도시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리장치(600)를 이용하여 하폐수처리 방법을 설명하지만, 본 발명이 상술한 하수처리장치(600)에 한정되는 것은 아니다.
전처리부(20)는 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하고(S10), 제1 분리막 수단(620)은 S10 단계를 거친 처리수로부터 유기물 및 영양염류를 분리한다(S20).
이때, 제1 분리막 수단(620)은 바람직하게는 와류 발생 분리막 수단(도 3)일 수 있다.
도 3, 도 4, 및 도 8을 참조하여, 우선 유입구(212)로 전처리부(20)로부터 나온 처리수가 유입된다. 배럴(210) 내부로 유입된 하폐수는 필터 트레이(230)의 분리막을 통과하면서, 하폐수 내에 포함되어 있는 슬러지는 걸러지고, 처리수는 배출구(214)를 통해 혐기성 소화조(640)로 유출된다.
이러한 와류 발생 분리막 수단은 정화 동작이 수행되는 동안 회전축선을 중심으로 회전시키는 모터(도시되지 않음)에 의해 로터(220)가 지속적으로 회전하고, 도 4에 도시한 바와 같이 제 1 블레이드(224)와 제 2 블레이드(228)가 로터(220)의 회전축선을 중심으로 한 원주 방향상으로 상호 상이한 위치에 배치되어 로터(220) 회전시 도 8에 도시된 바와 같은 복잡한 유형의 와류를 발생한다.
와류에 의해 필터 트레이(230)의 분리막에 부착된 슬러지를 제거하게 되고, 제거된 슬러지는 농축수에 함유된 상태로 농축수 배출구(216)를 통해 배럴(210) 외부로 배출된다.
따라서, 상술한 바와 같이 와류를 이용하여 필터 트레이(230)의 분리막에 고착된 슬러지를 효과적으로 제거할 수 있다.
다음으로, 다시 도 7을 참조하면, 혐기성 소화조(640)는 S20 단계를 거친 처리수를 혐기성 상태에서 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출한다(S30).
이때, 제2 분리막 수단(630)은 제1 분리막수단(630) 단계를 거친 처리수에서 추가적으로 유기물 및 영양염류를 회수하며, 혐기성 소화조(640)는 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 비교 예에 따른 하수처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하수처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 와류 발생 분리막 수단의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 상기 분리막 장치에 와류 생성용 로터를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3의 IV-IV′선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하수처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하폐수처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 3의 로터 동작에 의해 생성되는 와류를 도시한 도면이다.

Claims (15)

  1. 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리부;
    상기 전처리부와 연결되어 상기 전처리부로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 분리하는 제1 분리막 수단;
    상기 제1 분리막 수단으로부터 나온 처리수 중의 유기물 및 영양염류를 분리하는 제 2 분리막 수단; 및
    상기 제1 분리막 수단 및 상기 제2 분리막 수단과 연결되어 혐기성 상태에서 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 혐기성 소화조를 포함하며,
    상기 제1 분리막 수단 및 상기 제2 분리막 수단 중에서 적어도 어느 하나는, 와류발생 분리막으로 구현되며,
    상기 제1 분리막수단은 정밀여과막(microfilteration membrane) 및 한외여과막(ultrafilteration membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 분리막 수단은, 나노여과막(nanofiltration membrane) 및 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 하폐수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혐기성 소화조에 의해서 회수된 상기 메탄은 발전에 이용되고, 상기 유기물과 상기 영양염류는 비료로 이용되는 하폐수 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 와류발생 분리막은,
    원수 유입구, 처리수 배출구, 및 농축수 배출구를 구비한 배럴을 포함하고,
    상기 배럴 내에는,
    와류를 발생시키는 와류 발생용 로터 및 슬러지를 필터링하는 필터 트레이가 형성되며, 상기 와류 발생용 로터는,
    회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 블레이드를 포함하는 제1 로터; 및
    상기 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제 1 블레이드에 대하여 회전축선 방향 상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 블레이드를 포함하는 하폐수 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리부;
    각각이 직렬로 연결되어 상기 전처리부로부터 나온 유출수로부터 유기물 및 영양염류를 순차적으로 분리하는 복수의 제1 분리막 수단들;
    각각이 직렬로 연결되어 상기 복수의 제1 분리막 수단들 각각으로부터 나온 처리수 중의 유기물 및 영양염류를 순차적으로 분리하는 복수의 제2 분리막 수단들; 및
    상기 복수의 제1 분리막 수단들 중에서 대응되는 제1 분리막 수단 및 상기 복수의 제2 분리막 수단들 중에서 대응되는 제2 분리막 수단과 연결되어 혐기성 상태에서 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 혐기성 소화조를 포함하며,
    상기 복수의 제1 분리막 수단들 및 상기 복수의 제2 분리막 수단들 중에서 적어도 어느 하나는, 와류발생 분리막으로 구현되며,
    상기 복수의 제1 분리막 수단들 각각은 제1 분리막수단은 정밀여과막(microfilteration membrane) 및 한외여과막(ultrafilteration membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 복수의 제1 분리막 수단들 각각은 나노여과막(nanofiltration membrane) 및 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 하폐수 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 유입되는 하폐수 중 협잡물을 제거하는 전처리 단계;
    상기 전처리 단계를 거친 처리수로부터 유기물 및 영양염류를 분리하는 제1 분리막단계;
    상기 제1 분리막 단계를 거친 처리수로부터 유기물 및 영양염류를 분리하는 제2 분리막단계; 및
    상기 제1 분리막 단계 및 제2 분리막 단계를 거친 처리수를 혐기상태에서 상기 유기물을 소화시켜 메탄을 회수하고 잔류하는 상기 유기물과 상기 영양염류를 배출하는 일단 또는 다단의 혐기성 소화단계를 포함하며,
    상기 제1 분리막단계 및 상기 제2 분리막단계 중에서 적어도 어느 하나는, 와류발생 분리막에 의해서 이뤄지고, 상기 제1 분리막단계는 정밀여과막(microfilteration membrane) 및 한외여과막(ultrafilteration membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 수행되고, 상기 제2 분리막단계는, 나노여과막(nanofiltration membrane) 및 역삼투여과막(Reverse Osmosis membrane) 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 수행되는 하폐수 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 혐기성 소화단계를 거쳐 회수된 상기 메탄은 발전에 이용되고, 상기 유기물과 상기 영양염류는 비료로 이용되는 하폐수 처리 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 분리막단계는,
    원수 유입구, 처리수 배출구, 및 농축수 배출구를 구비한 배럴에 의해서 이뤄지며, 상기 배럴 내에는,
    와류를 발생시키는 와류 발생용 로터 및 슬러지를 필터링하는 필터 트레이가 형성되며, 상기 와류 발생용 로터는,
    회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 제1 블레이드를 포함하는 제1 로터; 및
    상기 회전축선을 중심으로 반경 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 블레이드에 대하여 회전축선 방향 상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제2 블레이드를 포함하는 하폐수 처리 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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