KR100972232B1 - Apparatus and method for processing wastewater employing membrane separation process for generating complex water - Google Patents

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Abstract

막분리 공정을 이용하여 가정에서 발생된 하폐수를 처리하는 방법 및 장치가 개시된다. 가정에서 발생된 하폐수는 고액분리조에서 막분리장치에 의해 고액분리되고, 고액분리에 의해 분리된 고형물은 부패조에서 부패된 후 수거되며, 고액분리에 의해 생성된 액상의 하폐수는 하수 관거로 투입된다. 부패조에서 발생되는 바이오가스는 수집되어 재활용된다. 가정의 하폐수에 대해서 고액분리가 수행되어 액상의 하폐수가 관거로 투입되므로 이송관로에 고형물이 침전되는 것이 방지된다. 따라서, 하폐수의 이송에 필요한 관거의 직경을 작게 하여 관거 공사비를 절감할 수 있다. 또한, 고액분리를 통하여 고농도로 농축된 고형물은 장시간의 부패로 인해 부피가 감소되어 고형물 수거 및 이송비용이 절감된다.A method and apparatus for treating domestic wastewater generated using a membrane separation process is disclosed. Sewage water generated at home is solid-liquid separated by membrane separator in solid-liquid separation tank, and solids separated by solid-liquid separation are collected after decay in the decay tank, and the liquid wastewater generated by solid-liquid separation is put into sewage pipe. do. Biogas from the decay tank is collected and recycled. Since solid-liquid separation is performed on the domestic wastewater, the liquid wastewater is introduced into the conduit, thereby preventing the solids from settling in the transport pipeline. Therefore, it is possible to reduce the conduit construction cost by reducing the diameter of the conduit required for the transport of waste water. In addition, solids concentrated at high concentration through solid-liquid separation are reduced in volume due to prolonged decay, thereby reducing the cost of collecting and transporting solids.

하폐수, 고액분리, 하수관거, 막분리, 수거, 부패 Sewage, solid-liquid separation, sewer pipe, membrane separation, collection, decay

Description

난류발생 막분리공정을 이용한 하폐수처리 방법 및 장치 {Apparatus and method for processing wastewater employing membrane separation process for generating complex water}Apparatus and method for processing wastewater employing membrane separation process for generating complex water}

본 발명은 오폐수 이송관로에 고형물이 침전되는 것을 방지함으로써 오폐수의 이송에 필요한 관거의 직경을 작게 하여 관거 공사비를 절감하고 고형물을 고농도로 농축하여 고형물 수거 및 이송비용을 절감할 수 있도록 한 오폐수 처리방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention reduces the conduit construction cost by reducing the diameter of the conduit required for the transport of waste water by preventing the sedimentation of solids in the waste water conveying pipeline, and condensed solids to a high concentration to reduce the waste collection and transport costs And to an apparatus.

발생된 오폐수를 안전하게 이송하여 처리하는 것이 하수도 시설의 목적이자 개념이다. 과거에는 발생된 하수를 한곳으로 집중하여 이송하고 대규모 하수처리공정에서 처리하는 것이 일반적인 하수처리 개념이었다. 이러한 집중화된 하수처리 시스템은 하수를 이송하기 위한 관거의 직경이 증가하게 되어 매설비용이 증가하고 유지관리가 어려웠다. 특히 근래 들어 가정에서 발생하는 모든 오폐수(식기세척수 등과 같은 가정 잡배수, 화장실 세정수)를 하수관거에 직투입하는 경우가 증가하고 있는데, 이럴 경우 오페수 내에 고형물 함량이 증가하여 관거 내에 퇴적될 가능성이 높기 때문에 관거의 유속을 일정속도 이상으로 증가시켜야 한다. 관 거의 유속을 증가시키기 위해서는 관거 경사를 증가시켜야 하는데, 이로 인하여 관거 매설 깊이가 과도하게 증가하는 결과가 초래되어 결과적으로 공사비가 증가하게 된다.The safe transfer and disposal of generated wastewater is the purpose and concept of sewage systems. In the past, the general concept of sewage treatment was to concentrate and transfer the generated sewage to one place and to treat it in a large sewage treatment process. This centralized sewage treatment system has increased the diameter of conduits for transporting sewage, increasing the use of facilities and difficult to maintain. In particular, recently, all wastewater generated from homes (such as household wastewater such as dishwashing water and toilet washing water) has been increased directly into sewage pipes.In this case, the amount of solids in the wastewater is increased, which is likely to be deposited in conduits. Therefore, the flow rate of the conduit must be increased above a certain speed. In order to increase the flow rate, the slope of the conduit must be increased, resulting in an excessive increase in the depth of the conduit burial, resulting in an increase in the construction cost.

이러한 이유로 유럽에서는 가정에 고액분리를 위한 정화조를 설치하여 침전을 통하여 고형물을 분리하여 저장하고 여액은 관거로 투입하는 방법을 사용한다(도 1). 이러한 방법의 현재 우리나라에서 사용하는 정화조와 같은 개념이지만, 우리나라의 경우에는 화장실 세정수만 정화조로 유입되며, 관거정비가 부실하여 고농도의 오폐수가 관거로 유입될 경우 지하수오염 등과 같은 문제를 방지하기 위한 목적을 갖는 것으로 유럽의 경우와 개념이 다르다.For this reason, in Europe, a septic tank for solid-liquid separation is installed at home to separate and store solids through sedimentation, and the filtrate is introduced into conduit (FIG. 1). This method is the same concept as the septic tank currently used in Korea, but in the case of Korea, only toilet washing water flows into the septic tank, and in order to prevent problems such as groundwater pollution when high concentration of wastewater flows into the conduit due to poor drainage maintenance. The concept is different from that of Europe.

유럽의 경우에는 토지비용이 고가이기 때문에 직경이 큰 관거를 매설하는데 소요되는 토지비용이 과대하여 관거를 최소화하려는 노력이 이루어지고 있다. 현재 우리나라에서는 정화조를 폐쇄하고 관거에 직투입하려는 움직임이 있는데 주민편의 측면에서는 유리하나 경제적/환경적인 측면에서는 바람직한 방향이 아니다. 또한 우리나라의 경우 음식물 쓰레기를 별도로 분리하여 수거/처리하고 있으나 주민편리와 주거환경개선을 위해서 음식물 쓰레기를 분쇄하여 관거에 직투입하려는 움직이 있는데 이럴 경우 최소유속을 확보하기 위하여 관거의 경사가 급해지고 결과적으로 매설깊이가 증가하게 된다. 또한 관거가 부실할 경우 지하수오염 등과 같은 문제가 발생할 수 있다.In Europe, land costs are high, and land costs for laying large diameter conduits are excessive, making efforts to minimize conduits. At present, there is a movement to close septic tanks and directly put them in conduits, which is advantageous in terms of inhabitants, but is not a desirable direction in terms of economic and environmental aspects. In addition, in Korea, food waste is separately collected and disposed of, but for the convenience of the residents and the improvement of the living environment, the food waste is crushed and put directly into the conduit. In this case, the slope of the conduit is urgent to secure the minimum flow rate. As a result, the depth of burial increases. In addition, poor conduits can cause problems such as groundwater pollution.

이러한 문제를 해결하는 방법이 정화조를 활용하는 것인데 음식물 쓰레기를 정화조로 추가 투입할 경우 정화조에 축적되는 고형물의 양이 증가하여 정화조폐액 의 수거 기간을 현재보다 단축해야 하는 문제가 있다.The solution to this problem is the use of septic tanks. If food waste is added to the septic tanks, the amount of solids accumulated in the septic tanks increases, resulting in a shorter collection period of the septic waste liquids.

유럽이나 우리나라에서 사용하는 정화조는 물리적인 침전을 통하여 고액분리를 실시하기 때문에 효율이 낮아 고형물이 유출될 가능성이 높으며 또한 음식물 쓰레기가 투입될 경우 유지류 등이 다량 함유되어 있어 침전성이 더욱 불량해질 가능성이 매우 높다. 또한 고형물의 부패에 따른 악취발생과 지구온난화 물질인 메탄가스가 대기중으로 방출되는 문제가 발생할 수 있다.The septic tank used in Europe and Korea performs solid liquid separation through physical precipitation, so the efficiency is low and the solids are likely to flow out.In addition, when food wastes are introduced, the septic tank may contain more fats and oils, resulting in poor sedimentation. This is very high. In addition, the odor generated by the decay of solids and the problem that methane gas, a global warming material, is released into the atmosphere may occur.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가정에서 발생하는 오폐수에 대해 완벽한 고액분리를 실시함으로써 하수관거 건설비용을 절감하고, 고형물은 농축 후 밀폐용기에서 저장/부패시켜 유용한 바이오가스의 회수뿐만 아니라 수거/이송 시켜야 하는 고형물의 양을 최소화함으로써 물류비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to reduce the cost of sewage pipe construction by performing a complete solid-liquid separation for the waste water generated at home, the solids are stored / stored in a sealed container after concentration It provides a way to reduce logistics costs by minimizing the amount of solids to be collected / transported as well as recovering useful biogas.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, (a) 가정에서 발생된 하폐수에 대해 고액분리를 수행하는 단계; (b) 상기 고액분리에 의해 분리된 고형물을 부패시킨 후 수거하는 단계; 및 (c) 상기 고액분리에 의해 생성된 액상의 상기 하폐수를 하수 관거로 투입시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 하폐수 처리 방법을 제안한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: (a) performing solid-liquid separation for sewage water generated at home; (b) decomposing and then collecting the solid separated by the solid-liquid separation; And (c) injecting the wastewater of the liquid phase produced by the solid-liquid separation into sewage conduits; and suggesting a domestic wastewater treatment method comprising a.

상기 (a) 단계에서는 막분리 공정에 의해 상기 고액분리를 수행하는 것이 바람직하다.In the step (a), it is preferable to perform the solid-liquid separation by a membrane separation process.

상기 (b) 단계에서 부패시 발생되는 바이오가스는 수집되어 재활용된다.In the step (b), the biogas generated during the decay is collected and recycled.

한편, 본 발명에 따르면, 가정에서 발생된 하폐수에 대해 막분리 장치를 이용하여 고액분리를 수행하여 액상의 상기 하폐수를 하수 관거로 투입시키는 고액분리조; 및 상기 고액분리조에서 분리된 고형물의 수거를 위해 부패시키고 부패시 발생되는 바이오가스를 수집하기 위해 마련된 부패조;를 포함하는 것을 특징으로 하 는 가정 하폐수 처리 장치가 제공된다.On the other hand, according to the present invention, the solid-liquid separation tank for the solid-liquid separation using the membrane separation device for the sewage generated in the home to inject the liquid waste water into the sewage pipe; And a decay tank provided for decaying and collecting biogas generated during decay for the collection of solids separated from the solid-liquid separation tank.

본 발명에 따르면, 가정의 하폐수에 대해서 고액분리가 수행되어 액상의 하폐수가 관거로 투입되므로 이송관로에 고형물이 침전되는 것이 방지된다. 따라서, 하폐수의 이송에 필요한 관거의 직경을 작게 하여 관거 공사비를 절감할 수 있다.According to the present invention, since solid-liquid separation is performed on the domestic wastewater, the liquid wastewater is introduced into the conduit so that solids are prevented from being precipitated in the transport pipeline. Therefore, it is possible to reduce the conduit construction cost by reducing the diameter of the conduit required for the transport of waste water.

또한, 고액분리되어 고농도로 농축된 고형물은 장시간의 부패로 인해 그 부피가 줄어들게 되어 고형물 수거 및 이송비용이 절감되고, 부패시 발생되는 바이오가스는 별도로 수집되어 재활용될 수 있다.In addition, the solids separated into a high liquid concentration is reduced in volume due to the decay for a long time to reduce the cost of collecting and transporting solids, biogas generated during the decay can be collected and recycled separately.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가정 하폐수 처리장치는 도 2 와 같이 구성된다. 도 2 를 참조하면, 본 발명의 가정 하폐수 처리장치는 지중에 매립 설치되는 고액분리조(10)와 부패조(20)를 포함하여 구성된다.Home wastewater treatment apparatus of the present invention for achieving the above object is configured as shown in FIG. 2, the domestic sewage treatment apparatus of the present invention includes a solid-liquid separation tank 10 and a decay tank 20 that are buried in the ground.

고액분리조(10)에는 가정에서 발생되는 하폐수가 유입된다. 고액분리조(10)는 후술되는 바와 같은 막분리장치가 내설되어 있어 유입되는 하폐수에 대한 고액분리를 수행한다. 고액분리조(10)에서 고액분리가 수행된 결과 발생되는 액상의 하폐수는 하수 관거(30)로 투입되고 고형물은 부패조(20)로 유입된다.The solid-liquid separation tank 10 flows in wastewater generated at home. The solid-liquid separation tank 10 has a membrane separation device as described below to perform solid-liquid separation for the incoming wastewater. The wastewater of the liquid generated as a result of the solid-liquid separation in the solid-liquid separation tank 10 is introduced into the sewage conduit 30 and the solids are introduced into the decayed tank 20.

부패조(20)에서는 고액분리조(10)로부터 유입된 고형물이 소정 기간동안 저장되면서 부패된다. 일정 기간 부패된 고형물은 개별적으로 부패조(20)로부터 수 거되어 처리장으로 이송된다. 또한, 부패조(20)에서는 부패 중에 바이오가스가 발생되며, 이 바이오가스는 별도로 수집되어 재활용된다.In the decay tank 20, the solids introduced from the solid-liquid separation tank 10 are decayed while being stored for a predetermined period of time. Solids decayed for a period of time are individually collected from the decay tank 20 and transported to the treatment plant. In addition, in the decay tank 20, biogas is generated during decay, and the biogas is collected and recycled separately.

이와 같이 구성된 본 발명의 가정 하폐수 처리 장치에 의하면, 가정에서 발생된 하수는 고액분리조(10)에서 난류발생 막분리 공정을 통하여 고형물이 완벽하게 분리된다. 분리된 고형물은 밀폐된 부패조(20)에서 장시간 부패를 통하여 바이오가스의 생산 및 감량화가 유도된다.According to the household sewage treatment apparatus of the present invention configured as described above, the sewage generated in the home is completely separated from the solid-liquid separation tank 10 through a turbulent membrane separation process. The separated solids are induced to produce and reduce biogas through prolonged decay in the closed decay tank 20.

발생된 바이오가스는 개별 가정에서 사용하거나 여러 가정이 통합으로 포집/저장하여 난방 등에 사용한다. 분리된 액상 하폐수는 하수 관거(30)에 투입하게 되는데 고형물 함량이 없기 때문에 관거(30) 내의 퇴적문제가 발생하지 않으며 관거(30)의 경사나 직경을 최소화 할 수 있어 경제적으로 유리하다.The generated biogas is used in individual households or collected and stored by multiple households for use in heating. The separated liquid wastewater is put into the sewage conduit 30, and since there is no solid content, there is no sedimentation problem in the conduit 30, and it is economically advantageous because the slope or diameter of the conduit 30 can be minimized.

한편, 본 발명에 사용된 난류발생 막분리 공정은 기존의 어느 것도 사용할 수 있으나 와류발생 외압형 막분리공정을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 막분리장치는 한국특허 제501524호로서 공지되어 있다.On the other hand, the turbulence generation membrane separation process used in the present invention can be used any existing, but it is preferable to use the vortex generation external pressure type membrane separation process. Such a membrane separation device is known as Korean Patent No. 501524.

도 3 은 상기 한국특허 제501524호에 대한 공보의 도 14 에 대응되는 것으로 원수 유입구(110), 처리수 배출구(120), 농축수 배출구(130)를 구비한 배럴(100)과 상기 배럴(100) 내에 설치되는 와류발생용 로터(200) 및 필터트레이(300)를 포함하는 막분리장치를 도시한 것이다.3 is a barrel 100 and a barrel 100 having a raw water inlet 110, a treated water outlet 120, and a concentrated water outlet 130, which correspond to FIG. 14 of the publication of Korean Patent No. 501524. The membrane separation apparatus including the vortex generating rotor 200 and the filter tray 300 is installed in the).

도 4 는 상기 막분리장치 중 와류발생용 로터(200)의 일 실시예를 도시한 것으로 제 1 로터(210)와 제 2 로터(220)로 구성되어 있다. 여기서, 제 1 로터(210)는 회전축선을 중심으로 반경방향으로 연장형성된 복수의 제 1 블레이드(211)를 구 비하고, 제 2 로터(220)는 상기 회전축선을 중심으로 상기 반경방향으로 연장되며, 상기 제 1 블레이드(211)에 대하여 상기 회전축선 방향상에서 상이한 위치에 배치된 복수의 제 2 블레이드(221)를 구비하고 있다.4 illustrates an embodiment of the vortex generating rotor 200 in the membrane separation device, and includes a first rotor 210 and a second rotor 220. Here, the first rotor 210 has a plurality of first blades 211 extending radially about the rotation axis, the second rotor 220 extends in the radial direction about the rotation axis. And a plurality of second blades 221 disposed at different positions in the rotation axis direction with respect to the first blade 211.

도 5 는 상기 도 4의 I-I 선에 따른 단면을 도시한 것으로서, 제 1 블레이드(211)와 제 2 블레이드(221)가 로터(200)의 회전축선을 중심으로 한 원주방향 상으로 상호 상이한 위치에 배치되어, 로터(200) 회전시 도 6 에 도시된 바와 같이 로터(200) 상하부의 필터트레이들(300a, 300b) 사이에서 복잡한 유형의 난류를 포함한 와류를 발생시키게 된다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 4, wherein the first blade 211 and the second blade 221 are positioned at different positions on the circumferential direction with respect to the rotation axis of the rotor 200. 6, when the rotor 200 rotates, a vortex including a complicated type of turbulence is generated between filter trays 300a and 300b above and below the rotor 200 as shown in FIG. 6.

본 발명의 와류발생용 로터(200)는 상기 도시된 실시예 외에도, 와류를 발생시키는 형태인 한 다른 변형예를 포함하며, 특히 난류를 포함한 와류를 발생시키는 형태가 더욱 바람직하다.In addition to the above-described embodiment, the vortex generating rotor 200 of the present invention includes another modification as long as it generates vortices, and more preferably forms vortices including turbulence.

이렇게 발생된 난류를 포함한 와류는 필터트레이(300)의 분리막에 고착된 오염물질을 효과적으로 제거하여, 막분리공정의 투과효율이 증가되고, 막분리장치의 동력 손실이 줄어들게 된다. 또한, 밀도 또는 점도와 같은 특성이 다른 유체, 특히 고농도의 고형물이 유입되는 경우에도 적은 동력으로 적절한 와류 생성이 가능하다는 이점이 있다.The vortex including the turbulence generated in this way effectively removes contaminants stuck to the separation membrane of the filter tray 300, thereby increasing the permeation efficiency of the membrane separation process and reducing the power loss of the membrane separation device. In addition, even when a fluid having different properties such as density or viscosity is introduced, particularly a high concentration of solids, there is an advantage in that proper vortex generation is possible with a small power.

난류발생 막분리 공정을 적용하여 완벽한 고액분리를 실시함으로써 관거 매설비용을 최소화할 수 있고, 수거/운반해야하는 고형물의 양을 최소화하여 물류비용을 절감할 수 있다.By applying turbulent generation membrane separation process, complete solid-liquid separation can minimize the use of conduit facilities, and it can reduce the logistics cost by minimizing the amount of solids to be collected / transported.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이며, 이러한 변형은 본 발명의 보호범위에 속할 것이다.In the above, the preferred embodiment of the present invention has been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical spirit of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations will be possible within the scope of equivalents of the claims to be described therein, and such variations will fall within the protection scope of the present invention.

도 1 은 기존 정화조를 활용한 하수수집 개념도1 is a conceptual diagram of sewage collection using the existing septic tank

도 2 는 본 발명의 난류발생 막분리 공정이 도입된 하수수집 개념도 2 is a conceptual diagram of sewage collection in which the turbulence generation membrane separation process of the present invention is introduced;

도 3 은 도 2 의 고액분리조에 채용되는 와류발생 막분리장치에 대한 일 실시예의 단면도3 is a cross-sectional view of an embodiment of the vortex generating membrane separation apparatus employed in the solid-liquid separation tank of FIG.

도 4 는 도 3 의 막분리장치 내의 와류생성용 로터에 대한 일 실시예의 사시도4 is a perspective view of one embodiment of the vortex generation rotor in the membrane separation device of FIG.

도 5 는 도 4 의 I-I 선에 따른 단면도5 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG.

도 6 은 도 5 에 도시된 로터의 동작시에 생성되는 와류를 도시한 도면FIG. 6 shows vortices generated during operation of the rotor shown in FIG.

Claims (4)

(a) 가정에서 발생된 하폐수에 대해 고액분리를 수행하는 단계;(a) performing solid-liquid separation on sewage generated at home; (b) 상기 고액분리에 의해 분리된 고형물을 부패시킨 후 수거하는 단계; 및(b) decomposing and then collecting the solid separated by the solid-liquid separation; And (c) 상기 고액분리에 의해 생성된 액상의 상기 하폐수를 하수 관거로 투입시키는 단계;(c) introducing the sewage water of the liquid phase produced by the solid-liquid separation into sewage conduits; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 하폐수 처리 방법.Home wastewater treatment method comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (a) 단계에서는 막분리 공정에 의해 상기 고액분리를 수행하는 것을 특징으로 하는 가정 하폐수 처리 방법.In step (a), the home wastewater treatment method characterized in that the solid-liquid separation is performed by a membrane separation process. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, (d) 상기 (b) 단계에서 부패시 발생되는 바이오가스를 재활용하기 위해 수집하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 하폐수 처리 방법.(d) collecting to recycle the biogas generated during the decay in the step (b); household wastewater treatment method further comprising. 가정에서 발생된 하폐수에 대해 막분리 장치를 이용하여 고액분리를 수행하 여 액상의 상기 하폐수를 하수 관거로 투입시키는 고액분리조; 및A solid-liquid separation tank for performing solid-liquid separation using a membrane separation device for sewage generated at home to introduce the liquid waste-water into sewage conduits; And 상기 고액분리조에서 분리된 고형물의 수거를 위해 부패시키고 부패시 발생되는 바이오가스를 수집하기 위해 마련된 부패조;A decay tank provided to decay for collecting solids separated from the solid-liquid separation tank and to collect biogas generated during decay; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 하폐수 처리 장치.Home sewage treatment apparatus comprising a.
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