KR101068579B1 - 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법 - Google Patents

세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혐기조와 복수의 간헐폭기조를 조합함과 함께 간헐폭기조의 운전상태에 따라 유입수의 유입 경로를 선택적으로 변경함으로써 간헐폭기조 내에서의 생물학적 처리가 충분히 진행될 수 있도록 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치는 유입수에 포함되어 있는 인(P)을 방출함과 함께 아질산성 질소, 질산성 질소를 탈질하는 역할을 하는 혐기조와, 호기 조건과 무산소 조건으로 교대 운전되며, 호기 조건 하에서는 유기성 질소 및 암모니아성 질소를 아질산성 및 질산성 질소로 전환함과 함께 유입수 내의 인이 인 저장 미생물을 통해 섭취되도록 하며, 무산소 조건 하에서는 아질산성 및 질산성 질소를 질소 가스로 환원시키는 역할을 하는 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 및 상기 제 1 간헐폭기조, 제 2 간헐폭기조의 하부에 각각 구비되어 처리수를 생산하는 제 1 세라믹분리막, 제 2 세라믹분리막을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조는 서로 반대되는 조건으로 운전되며, 상기 혐기조로부터 배출되는 유입수는 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 중 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로 공급되며, 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 조건이고 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 제 1 세라믹분리막을 통해 상기 제 1 간헐폭기조 내에 공기가 주입되어 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 상태를 이룸과 함께, 상기 제 2 세라믹분리막을 통해 처리수가 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법{Apparatus and method for alternative aeration-effluent wastewater treatment using ceramic membrane}
본 발명은 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 혐기조와 복수의 간헐폭기조를 조합함과 함께 간헐폭기조의 운전상태에 따라 유입수의 유입 경로를 선택적으로 변경함으로써 간헐폭기조 내에서의 생물학적 처리가 충분히 진행될 수 있도록 하고, 각각의 간헐폭기조 내에 구비되는 세라믹 분리막에 공기주입라인과 처리수배출라인을 독립적으로 구비시킴으로써 2개의 간헐폭기조를 통해 폭기 및 처리수 배출이 연속적으로 진행되도록 할 수 있는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.
환경문제를 지구 전체적인 차원에서 논하는 현시점에서 특히 안전하고 양질의 물과 쾌적한 물환경에 대한 인간의 욕구는 날로 증가하고 있다. 기존 유기물 제거만을 대상으로 하였던 하수처리의 기능은 질소, 인 제거를 포함하는 고도처리기술이 적용됨으로써 향상되어 왔으며 앞으로도 호소와 하천 등 상수원의 수질과 안정성 확보를 위해 하수처리의 고도화에 대한 중요성은 지속적으로 증대될 것으로 예상된다.
이러한 초고도처리 기술은 크게 물리화학적 처리와 생물학적 처리, 그리고 상기 두 가지 방법을 동시에 이용하는 복합 처리로 구분된다. 물리화학적 처리로는 응집 침전, 분리, 흡착, 이온교환, 산화 등의 방법이 있으며, 생물학적 처리에는 호기적 처리, 혐기적 처리, 호기적 처리와 혐기적 처리의 조합 등이 대표적으로 포함된다. 복합 처리는 물리화학적, 생물학적 처리 단계의 다양한 단위공정으로 이루어진 수처리 기술이다.
한편, 생물학적 고도처리 공정들은 기본적으로 활성슬러지 공정의 형태를 활용하지만 질소와 인의 제거를 위해 혐기성(anaerobic), 무산소(anoxic) 그리고 호기성(aerobic) 조건이나 반응조를 적절히 혼합 사용하고 있으며, 국내에서 개발된 생물학적 고도처리공정의 변형 공법이 50여 개나 된다.
가장 기본적인 질소와 인의 혼합 제거에 사용되는 공정으로는 A2/O 공정, 5단계 바덴포 공정, UCT 공정, VIP 공정과 연속회분식반응조(SBR) 등이 있다. 최근에는 막분리생물반응조(MBR)를 이용한 공정이 제시되었으며, 이와 같은 MBR 공정은 설치 소요면적이 작고 자동운전이 용이하며, 별도의 침전조 운전이 요구되지 않아 슬러지 벌킹(sludge bulking) 등의 기존 생물학적 처리시 발생하던 문제를 해결하고 있다. 또한, 막의 재질, 공극과 같은 표면 특성에 따라 처리수질과 유량을 조절할 수 있으며, 후단에 추가적으로 RO막을 선택적으로 사용하여 항생제 및 의약품 계통의 미량 유해물질에 대한 완벽한 제거도 가능하여 재이용 공정에 많이 이용되고 있다. MBR을 이용한 하폐수 고도처리는 물 재이용에 대한 정책과 함께 수요가 급속하게 증가하고 있으며, 생물학적 질소, 인 제거 공정과 결합한 시스템 개발이 이루어지고 있다.
최근 대한민국 환경부는 기존의 오수분뇨법을 하수도법 체계로 통합하여 2007년 9월부터는 개정 공포된 하수도 법령이 시행되고 있다. 새로 시행되고 있는 하수도 법령의 주요 변경 내용 중에는 치리시설 규모와 관련된 방류수 수질기준의 강화와 물순환 이용 촉진을 위한 공공하수처리시설의 처리수 재이용에 관한 의무 사항이 포함되어 있다. 이에 따르면 1일 처리용량 50m3 이상의 오수처리시설에 대해서는 방류수 수질기준을 공공하수처리시설과 동일하게 강화하여 BOD, SS 10㎎/ℓ 이하, 총질소 20㎎/ℓ 이하, 총인 2㎎/ℓ 이하, 대장균군수 3,000개/㎖ 이하를 준수하도록 개정되었으며 기존시설은 2012년 1월 1일부터 개정법을 적용하는 것으로 되어 있다. 따라서, 소규모 하수처리시설에 적합한 MBR 시스템과 결합한 생물학적 고도처리공법에 대한 시장규모가 급증할 것으로 예상된다.
한편, 한국등록특허 제275563호는 혐기조와 2개의 간헐폭기조로 구성된 하폐수처리장치를 제시하고 있으며, 2개의 간헐폭기조를 통해 호기조건과 무산소조건을 반복, 적용함으로써 질소와 인을 제거하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 한국등록특허 제275563호의 경우에도 점차 강화되는 수질기준을 안정적으로 만족시키기가 어려우며 더욱이 처리수를 재이용하고자 할 때 여과공정 등을 추가하거나 간헐폭기조 내에 분리막의 구비 또는 별도의 막분리조가 추가로 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 혐기조와 복수의 간헐폭기조를 조합함과 함께 간헐폭기조의 운전상태에 따라 유입수의 유입 경로를 선택적으로 변경함으로써 간헐폭기조 내에서의 생물학적 처리가 충분히 진행될 수 있도록 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각각의 간헐폭기조 내에 구비되는 세라믹 분리막에 공기주입라인과 처리수배출라인을 독립적으로 구비시킴으로써 2개의 간헐폭기조를 통해 폭기 및 처리수 배출이 연속적으로 진행되도록 할 수 있는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치는 유입수에 포함되어 있는 인(P)을 방출함과 함께 아질산성 질소, 질산성 질소를 탈질하는 역할을 하는 혐기조와, 호기 조건과 무산소 조건으로 교대 운전되며, 호기 조건 하에서는 유기성 질소 및 암모니아성 질소를 아질산성 및 질산성 질소로 전환함과 함께 유입수 내의 인이 인 저장 미생물을 통해 섭취되도록 하며, 무산소 조건 하에서는 아질산성 및 질산성 질소를 질소 가스로 환원시키는 역할을 하는 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 및 상기 제 1 간헐폭기조, 제 2 간헐폭기조의 하부에 각각 구비되어 처리수를 생산하는 제 1 세라믹분리막, 제 2 세라믹분리막을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조는 서로 반대되는 조건으로 운전되며, 상기 혐기조로부터 배출되는 유입수는 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 중 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로 공급되며, 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 조건이고 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 제 1 세라믹분리막을 통해 상기 제 1 간헐폭기조 내에 공기가 주입되어 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 상태를 이룸과 함께, 상기 제 2 세라믹분리막을 통해 처리수가 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 세라믹분리막과 제 2 세라믹분리막 각각에는 공기주입라인과 처리수배출라인이 구비되며, 상기 공기주입라인은 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 공기를 주입하며, 상기 처리수배출라인은 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수를 외부로 배출한다.
상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조가 호기 조건이면, 상기 공기주입라인을 통해 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 공기가 주입됨과 함께 상기 처리수배출라인은 차단되며, 상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 공기주입라인을 통한 공기주입은 차단됨과 함께 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수가 외부로 배출된다.
상기 제 1 간헐폭기조가 호기, 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면 혐기조의 유입수는 제 1 간헐폭기조로 공급되며 제 1 간헐폭기조 내에서 체류 후 제 2 간헐폭기조로 공급되며, 상기 제 1 간헐폭기조가 무산소, 제 2 간헐폭기조가 호기 조건이면 혐기조의 유입수는 제 2 간헐폭기조로 공급되며 제 2 간헐폭기조 내에서 체류 후 제 1 간헐폭기조로 공급된다.
또한, 혐기조의 유입수가 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조로 이동되어 체류하는 과정과, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조에서 제 2(또는 제 1) 간헐폭기조로 유입수가 이동되어 체류하는 과정은, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 조건(또는 무산소 조건)으로 운전되는 시간 내에서 모두 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리방법은 혐기조, 제 1 간헐폭기조 및 제 2 간헐폭기조가 순차적으로 배치되고, 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조에 각각 제 1 세라믹분리막과 제 2 세라믹분리막이 각각 구비된 하폐수처리장치를 이용한 하폐수처리방법에 있어서, 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조는 서로 반대되는 조건으로 운전되며, 상기 혐기조로부터 배출되는 유입수는 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 중 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로 공급되며, 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 조건이고 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 제 1 세라믹분리막을 통해 상기 제 1 간헐폭기조 내에 공기가 주입되어 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 상태를 이룸과 함께, 상기 제 2 세라믹분리막을 통해 처리수가 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 간헐폭기조 내의 슬러지는 상기 혐기조로 반송되며, 상기 혐기조는 하폐수 및 상기 제 2 간헐폭기조의 슬러지를 유입수로 공급받아 해당 유입수에 포함되어 있는 인(P)을 방출함과 함께 아질산성 질소, 질산성 질소를 탈질하여 상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조로 공급하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
혐기조의 후단에 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조를 순차적으로 배치하고, 혐기조의 유입수가 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로 공급되도록 함과 함께 일정 시간 호기 조건의 간헐폭기조와 무산소 조건의 간헐폭기조를 모두 거치도록 함으로써 질소와 인의 제거효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 간헐폭기조 각각에 세라믹 분리막을 구비시키고, 호기-무산소 조건에 따라 선택적으로 처리수가 배출되도록 하여 처리수를 24시간 연속적으로 생산할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 운전 조건에 따른 유입수의 유입경로 제어와 세라믹 분리막의 선택적인 처리수 배출을 적용함에 있어서, 종래의 고도처리장치에 대비하여 추가 반응조가 요구되지 않음에 따라 설치비 및 소요부지가 절감되는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 세라믹 분리막이 일종의 산기관의 역할을 수행하고, 고압 공기 주입을 통해 폭기 및 세정을 함께 구현할 수 있어 종래의 역세정 공정을 생략할 수 있고 공기주입 구성을 간략화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치의 구성도.
본 발명은 혐기조, 제 1 간헐폭기조 및 제 2 간헐폭기조를 순차적으로 배치시키고, 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 각각을 호기 조건, 무산소 조건으로 교대 운전함과 함께 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조의 운전 상태는 항상 서로 반대 조건이며, 제 1 간헐폭기조가 호기 조건일 경우 혐기조-제 1 간헐폭기조-제 2 간헐폭기조의 순서로 유입수가 유입되도록 하고 제 2 간헐폭기조가 호기 조건일 경우 혐기조-제 2 간헐폭기조-제 1 간헐폭기조의 순서로 유입수가 유입되도록 하여 해당 유입수가 호기 조건 및 무산소 조건을 모두 거치도록 함으로써 질소와 인의 제거 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 내에 각각 유입수 처리를 위한 세라믹 분리막이 구비되고, 각각의 세라믹 분리막에는 공기주입라인과 처리수배출라인을 구비시켜, 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 중 어느 하나는 폭기과정이 진행되도록 하고 다른 하나는 처리수 배출과정이 진행되도록 하여 처리수 배출이 지속적으로 진행 가능하도록 한다.
이와 함께, 다수의 공극이 형성된 세라믹 재질의 분리막을 적용함으로써 공기 공급시 별도의 산기관이 요구되지 않으며, 고압 공기를 분리막에 공급하는 것을 통해 폭기뿐만 아니라 분리막의 세척 효과를 동시에 얻을 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치는 혐기조(110), 제 1 간헐폭기조(120) 및 제 2 간헐폭기조(130)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제 1 간헐폭기조(120)에는 제 1 세라믹분리막(121)이 구비되고, 상기 제 2 간헐폭기조(130) 내에는 제 2 세라믹분리막(131)이 구비된다.
상기 혐기조(110)는 유입수에 포함되어 있는 인(P)을 방출함과 함께 아질산성 질소, 질산성 질소를 탈질하는 역할을 한다. 상기 혐기조(110)에 유입되는 유입수는 외부로부터 유입되는 하폐수 및 상기 제 2 간헐폭기조(130)로부터 반송되는 반송슬러지를 포함한다. 상기 혐기조(110) 내에는 교반기가 구비되며, 교반만으로 용존산소농도와 산화-환원전위차를 조절하여 혐기성 조건을 달성할 수 있다. 이 때, 상기 혐기조(110)의 운전은 1∼2시간 정도 진행되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 간헐폭기조(120)와 제 2 간헐폭기조(130)는 각각 호기 조건, 무산소 조건으로 교대 운전되며, 호기 조건 하에서는 유기성 질소 및 암모니아성 질소를 아질산성 및 질산성 질소로 전환함과 함께 유입수 내의 인이 인 저장 미생물을 통해 섭취되도록 하며, 무산소 조건 하에서는 아질산성 및 질산성 질소를 질소 가스로 환원시키는 역할을 한다.
상기 제 1 간헐폭기조(120)와 제 2 간헐폭기조(130)는 서로 반대되는 상태로 운전된다. 즉, 제 1 간헐폭기조(120)가 호기 조건으로 운전되면 제 2 간헐폭기조(130)는 무산소 조건으로 운전되며 반대로 제 1 간헐폭기조(120)가 무산소 조건이면 제 2 간헐폭기조(130)는 호기 조건으로 운전된다.
상기 제 1 간헐폭기조(120)와 제 2 간헐폭기조(130)는 혐기조(110)로부터 배출되는 유입수를 공급받아 상술한 바와 같은 기능을 발휘하는데, 상기 제 1 간헐폭기조(120)와 제 2 간헐폭기조(130)의 운전 상태에 따라 혐기조(110)의 유입수가 공급되는 경로가 달라진다.
구체적으로, 혐기조(110)의 유입수는 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로만 공급된다. 예를 들어, 제 1 간헐폭기조(120)가 호기, 제 2 간헐폭기조(130)가 무산소 조건이면 혐기조(110)의 유입수는 제 1 간헐폭기조(120)로 공급되며 제 1 간헐폭기조(120) 내에서 일정 시간 체류 후 제 2 간헐폭기조(130)로 공급된다(도 1의 ⓐ 참조). 또한, 제 1 간헐폭기조(120)가 무산소, 제 2 간헐폭기조(130)가 호기 조건이면 혐기조(110)의 유입수는 제 2 간헐폭기조(130)로 공급되며 제 2 간헐폭기조(130) 내에서 일정 시간 체류 후 제 1 간헐폭기조(120)로 공급된다(도 1의 ⓑ 참조). 즉, 제 1 간헐폭기조(120)가 호기 조건이면 혐기조(110)-제 1 간헐폭기조(120)-제 2 간헐폭기조(130)의 순서로 유입수가 이동되며, 제 2 간헐폭기조(130)가 호기 조건이면 혐기조(110)-제 2 간헐폭기조(130)-제 1 간헐폭기조(120)의 순서로 유입수가 이동된다.
2개의 간헐폭기조를 적용하는 종래의 기술은 운전 상태(호기 또는 무산소)에 무관하게 유입수를 처리, 배출하는 방식임에 따라, 간헐폭기조가 무산소 조건일 때도 유입수가 공급되는 경우가 발생되며 이 경우 유입수에 대한 호기 조건 처리가 미흡하게 진행될 수밖에 없다.
본 발명의 경우, 호기 조건 하의 간헐폭기조에만 혐기조(110)의 유입수가 공급되도록 하고, 일정 시간 호기 조건 하에서 처리된 후 무산소 조건의 간헐폭기조로 이동되도록 함으로써, 혐기조(110)에서 유입되는 유입수가 호기 조건과 무산소 조건을 모두 거치게 되어 인의 과잉섭취, 질산화 및 탈질산화 과정이 균일하게 진행될 수 있다.
혐기조(110)의 유입수가 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조로 이동되어 체류하는 과정, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조에서 제 2(또는 제 1) 간헐폭기조로 유입수가 이동되어 체류하는 과정은, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 조건(또는 무산소 조건)으로 진행되는 시간에서 모두 이루어지는 것이 바람직하며, 유입수의 제 1 간헐폭기조(120) 또는 제 2 간헐폭기조(130) 내에서의 체류 시간은 유입수의 성상에 따라 선택적으로 조절할 수 있다. 일 실시예로, 상기 호기 조건의 운전과 무산소 조건의 운전은 각각 30분∼1시간 정도 진행할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 제 1 간헐폭기조(120), 제 2 간헐폭기조(130)의 하부에는 각각 침지식 형태의 제 1 세라믹분리막(121), 제 2 세라믹분리막(131)이 구비된다. 제 1 세라믹분리막(121)과 제 2 세라믹분리막(131)은 각각 유입수를 여과하여 처리수를 생산하는 역할을 수행하는데, 상기 제 1 간헐폭기조(120)와 제 2 간헐폭기조(130)의 운전 상태에 따라 상기 제 1 세라믹분리막(121), 제 2 세라믹분리막(131) 역시 그 기능을 달리한다.
즉, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 무산소 조건일 경우에는 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막은 처리수를 배출하며, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 조건일 경우에는 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막은 처리수 배출을 중단하고 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막에 의한 폭기가 진행된다.
이를 위해, 제 1 세라믹분리막(121)과 제 2 세라믹분리막(131) 각각에는 공기주입라인(141)과 처리수배출라인(142)이 구비된다. 상기 공기주입라인(141)은 상기 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막에 공기를 주입하여 궁극적으로 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조를 호기 조건으로 만드는 역할을 하며, 상기 처리수배출라인(142)은 상기 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수를 외부로 배출하는 역할을 한다.
이에 따라, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 조건이면 상기 공기주입라인(141)을 통해 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막에 공기가 주입되어 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 상태를 이루며, 이 경우 처리수배출라인(142)은 잠궈진 상태를 유지한다. 반대로, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 무산소 조건이면 상기 공기주입라인(141)에 의한 공기 주입은 차단되어 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 무산소 상태를 이루며, 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수가 처리수배출라인(142)을 통해 외부로 배출된다. 이와 같은 구성 하에서, 제 1 세라믹분리막(121)과 제 2 세라믹분리막(131) 중 어느 하나는 처리수를 배출함에 따라 24시간 연속적인 처리수 생산이 가능하게 된다.
한편, 상기 제 1 세라믹분리막(121)과 제 2 세라믹분리막(131)은 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 등의 세라믹 재질로 구성되고 0.01∼0.45㎛ 크기의 기공들이 형성되어 있어, 상기 공기주입라인(141)에 의해 고압공기가 상기 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막으로 공급되면 세라믹분리막에 형성된 기공이 일종의 산기관 역할을 하여 공기가 간헐폭기조로 공급된다. 따라서, 공기주입을 위한 별도의 산기관이 요구되지 않는다. 또한, 상기 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막에 고압의 공기가 주입됨에 따라 폭기 효과 이외에 제 1(또는 제 2) 세라믹분리막을 세정하는 효과를 함께 얻을 수 있다. 종래의 경우, 분리막 세정을 위해 역세수(처리수)를 이용함에 따라 처리수 생산효율이 저하되는데 본 발명은 이와 같은 문제를 해결할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치의 처리 특성을 살펴보기로 한다. 아래의 <표 1>은 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치를 통해 처리된 처리수의 수질특성을 나타낸 것이다. 표 1에서 기준값은 오수 및 분뇨 배출지역(특별대책지역)의 처리수 배출기준을 의미한다.
BOD(mg/L) SS(mg/L) COD(mg/L) T-N(mg/L) T-P(mg/L)
기준값 < 10 < 10 < 40 < 20 < 2
본 발명 < 3 < 3 < 5 < 5 < 0.5
표 1을 참조하면, 본 발명에 의해 처리된 처리수는 생물학적산소요구량(BOD), 총고형물(SS), 화학적산소요구량(COD), 총질소(T-N), 총인(T-P)의 모든 기준을 충족함을 알 수 있다.
110 : 혐기조 120 : 제 1 간헐폭기조
121 : 제 1 세라믹분리막 130 : 제 2 간헐폭기조
131 : 제 2 세라믹분리막 141 : 공기주입라인
142 : 처리수배출라인

Claims (11)

  1. 유입수에 포함되어 있는 인(P)을 방출함과 함께 아질산성 질소, 질산성 질소를 탈질하는 역할을 하는 혐기조;
    호기 조건과 무산소 조건으로 교대 운전되며, 호기 조건 하에서는 유기성 질소 및 암모니아성 질소를 아질산성 및 질산성 질소로 전환함과 함께 유입수 내의 인이 인 저장 미생물을 통해 섭취되도록 하며, 무산소 조건 하에서는 아질산성 및 질산성 질소를 질소 가스로 환원시키는 역할을 하는 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조; 및
    상기 제 1 간헐폭기조, 제 2 간헐폭기조의 하부에 각각 구비되어 처리수를 생산하는 제 1 세라믹분리막, 제 2 세라믹분리막을 포함하여 이루어지며,
    상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조는 서로 반대되는 조건으로 운전되며, 상기 혐기조로부터 배출되는 유입수는 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 중 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로 공급되며,
    상기 제 1 간헐폭기조가 호기 조건이고 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 제 1 세라믹분리막을 통해 상기 제 1 간헐폭기조 내에 공기가 주입되어 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 상태를 이룸과 함께, 상기 제 2 세라믹분리막을 통해 처리수가 외부로 배출되며,
    상기 제 1 간헐폭기조가 호기, 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면 혐기조의 유입수는 제 1 간헐폭기조로 공급되며 제 1 간헐폭기조 내에서 체류 후 제 2 간헐폭기조로 공급되며,
    상기 제 1 간헐폭기조가 무산소, 제 2 간헐폭기조가 호기 조건이면 혐기조의 유입수는 제 2 간헐폭기조로 공급되며 제 2 간헐폭기조 내에서 체류 후 제 1 간헐폭기조로 공급되는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 세라믹분리막과 제 2 세라믹분리막 각각에는 공기주입라인과 처리수배출라인이 구비되며,
    상기 공기주입라인은 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 공기를 주입하며, 상기 처리수배출라인은 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조가 호기 조건이면, 상기 공기주입라인을 통해 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 공기가 주입됨과 함께 상기 처리수배출라인은 차단되며,
    상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 공기주입라인을 통한 공기주입은 차단됨과 함께 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수가 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 혐기조의 유입수가 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조로 이동되어 체류하는 과정과, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조에서 제 2(또는 제 1) 간헐폭기조로 유입수가 이동되어 체류하는 과정은,
    제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 조건(또는 무산소 조건)으로 운전되는 시간 내에서 모두 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리장치.
  6. 혐기조, 제 1 간헐폭기조 및 제 2 간헐폭기조가 순차적으로 배치되고, 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조에 각각 제 1 세라믹분리막과 제 2 세라믹분리막이 각각 구비된 하폐수처리장치를 이용한 하폐수처리방법에 있어서,
    상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조는 서로 반대되는 조건으로 운전되며, 상기 혐기조로부터 배출되는 유입수는 상기 제 1 간헐폭기조와 제 2 간헐폭기조 중 호기 조건으로 운전되는 간헐폭기조로 공급되며,
    상기 제 1 간헐폭기조가 호기 조건이고 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 제 1 세라믹분리막을 통해 상기 제 1 간헐폭기조 내에 공기가 주입되어 상기 제 1 간헐폭기조가 호기 상태를 이룸과 함께, 상기 제 2 세라믹분리막을 통해 처리수가 외부로 배출되며,
    상기 제 1 간헐폭기조가 호기, 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면 혐기조의 유입수는 제 1 간헐폭기조로 공급되며 제 1 간헐폭기조 내에서 체류 후 제 2 간헐폭기조로 공급되며,
    상기 제 1 간헐폭기조가 무산소, 제 2 간헐폭기조가 호기 조건이면 혐기조의 유입수는 제 2 간헐폭기조로 공급되며 제 2 간헐폭기조 내에서 체류 후 제 1 간헐폭기조로 공급되는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 세라믹분리막과 제 2 세라믹분리막 각각에는 공기주입라인과 처리수배출라인이 구비되며,
    상기 공기주입라인은 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 공기를 주입하며, 상기 처리수배출라인은 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조가 호기 조건이면, 상기 공기주입라인을 통해 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 공기가 주입됨과 함께 상기 처리수배출라인은 차단되고, 상기 공기 주입에 의해 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막이 세정되며,
    상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조가 무산소 조건이면, 상기 공기주입라인을 통한 공기주입은 차단됨과 함께 상기 제 1 세라믹분리막 또는 제 2 세라믹분리막에 의해 생산된 처리수가 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리방법.
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서, 혐기조의 유입수가 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조로 이동되어 체류하는 과정과, 제 1(또는 제 2) 간헐폭기조에서 제 2(또는 제 1) 간헐폭기조로 유입수가 이동되어 체류하는 과정은,
    제 1(또는 제 2) 간헐폭기조가 호기 조건(또는 무산소 조건)으로 운전되는 시간 내에서 모두 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 간헐폭기조 내의 슬러지는 상기 혐기조로 반송되며,
    상기 혐기조는 하폐수 및 상기 제 2 간헐폭기조의 슬러지를 유입수로 공급받아 해당 유입수에 포함되어 있는 인(P)을 방출함과 함께 아질산성 질소, 질산성 질소를 탈질하여 상기 제 1 간헐폭기조 또는 제 2 간헐폭기조로 공급하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 세라믹 분리막을 이용한 폭기 배출 교대식 하폐수처리방법.
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