KR101193631B1 - 변형된 ｍ－ｓｂｒ 하폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 변형된 M-SBR 하폐수처리장치는, 일정량의 원수가 유입되며, 혐기반응, 호기반응, 무산소반응, 침전반응이 단일 반응조에서 수행되는 회분식 반응조(400)와; 상기 회분식 반응조 내부에 설치되며, 혐기 및 무산소 기간 동안 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합되도록 일단은 배출구(220)을 통해 수류가 배출되어 교반수류를 발생시키며, 노즐을 통해 수류가 상향분사되어 멤브레인부의 오염물질을 탈거하도록 타단은 노즐이 부착된 수류분사관(400)과 연결되는 수중펌프(200)와; 상기 회분식 반응조 내의 수류분사관의 상부에 위치되며, 흡입펌프를 갖는 처리수 배출관에 연결되어 무산소 기간이 끝나면 고액분리작용을 통해 처리수를 외부로 배출시키는 멤브레인부(300);을 포함하되, 상기 수중펌프는 수류가 흡입되는 흡입구(210)보다 수류가 배출되는 배출구(220)의 직경이 상대적으로 크게 형성되어 저압수류가 분사되므로 느린 속도로 수류 교반작용이 일어남을 특징으로 한다.

Description

변형된 Ｍ－ＳＢＲ 하폐수 처리장치{Modifing waste water disposal device for Membrane-Seqeuncing Batch Reactor}

본 발명은 멤브레인을 SBR 반응조에 침지하여 질소와 인을 처리하는 변형된 M-SBR 하폐수 처리장치에 관한 것이다.

하수 처리장의 질소와 인 등의 유기물질을 효과적으로 제거하기 위한 영양소 제거공정이 운용되고 있다. 이러한 영양소 제거 공정은 이미 알려진 바와 같이 혐기성, 호기성, 무산소 조건을 거치면서 미생물의 분해작용을 이용하여 영양소를 제거하는 생물학적 영양소 제거공정과 화학적 응집에 의한 영양소 제거 공정으로 나눌 수 있다. 상기 생물학적 영양소 제거공정 중에서 SBR공법(SBR:Seqeuncing Batch Reactor)은 단일 반응조에서 하폐수를 유입 및 유출시키고 무산소 조건, 혐기성 조건, 호기성 조건을 단일 반응조 내에서 연속 구현하는 공법이다. 이러한 SBR공정은 아래의 다섯 단계로 운전되고 있다.

(1) 유입단계는 하페수가 반응조로 유입되면서 미생물과 접촉하여 하폐수에 함유된 유기물질 및 영양소가 기존의 미생물과 혼합 및 흡착이 시작되며 유효부피에 이르면 끝난다. 유입방법으로 혼합 유입, 무혼합유입, 폭기유입을 들 수 있다.

(2) 반응단계는 유입기에서 유입된 오염물질을 제거하는 단계로 혐기, 호기, 무산소 단계를 지나면서 유기물질과 질소, 인을 제거한다.

(3) 침전단계는 반응조 내에서 고액분리가 이루어져 처리물과 미생물이 침전물로서 분리되는 단계이다.

(4)유출단계는 침전된 슬러지의 교란없이 고액분리로부터 얻어진 상등액을 배출하는 단계이다.

(5) 휴지단계는 꼭 필요하지는 않지만 슬러지를 배출하거나 여러 개의 반응조를 이용할 경우 적용되며 다양하게 응용하여 효율을 증대시킬 수 있다.

그러나 종래의 SBR공법은 슬러지의 반송이 없어 유입수 내의 미생물 적응시간이 필요하며 회분식 반응조 내의 수리학적 체류시간이 대부분 4~6시간이 필요하나, 일정량의 폐수를 반응기에 주입한 후 유입→혐기반응→호기반응→무산소반응→침전→배출의 과정을 한 개의 반응기에서 모두 수행하므로, 처리 수질이 신뢰성 있는 상등액 제거를 위한 침전이 반드시 필요하다.

그리고 종래의 SBR반응조(10) 내에는 교반기(20)가 설치되어, 혐기반응 및 무산소 반응 동안 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합되도록 교반작업을 하였으나, 이러한 교반기(20)를 작동하기 위해 구동모터(미도시)가 반응조(10) 외부에 설치되므로 소음이 크고, 설치 면적 및 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 또한 멤브레인을 침지하여 운영을 하고 싶어도 멤브레인 흡입시 반드시 하단으로부터 포기 공기를 부여하는 막 오염방지 장치를 설치하여야 하므로 기존의 호기 외의 또 다른 공기를 주입하여 혐기조 및 무산소조, 호기조의 DO(용존 산소)를 맞출 수가 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 멤브레인을 반응조 내에 침지함으로써 침지 과정과 여분의 공기(용존산소)를 생략하고 균등한 수질을 확보할 수 있는 변형된 M-SBR 하폐수처리장치을 제공하기 위함이다.

그리고 수중펌프의 유출입관의 직경차를 이용하여 교반기 없이 교반작업이 가능하고, 수중펌프의 발열이 모두 반응조로 전달되어 동절기 운전이 유리한 변형된 M-SBR 하폐수처리장치을 제공하기 위함이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 변형된 M-SBR 하폐수처리장치는, 일정량의 원수가 유입되며, 혐기반응, 호기반응, 무산소반응, 침전반응이 단일 반응조에서 수행되는 회분식 반응조(400)와; 상기 회분식 반응조 내부에 설치되며, 혐기 및 무산소 기간 동안 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합되도록 일단은 배출구(220)을 통해 수류가 배출되어 교반수류를 발생시키며, 노즐을 통해 수류가 상향분사되어 멤브레인부의 오염물질을 탈거하도록 타단은 노즐이 부착된 수류분사관(400)과 연결되는 수중펌프(200)와; 상기 회분식 반응조 내의 수류분사관의 상부에 위치되며, 흡입펌프를 갖는 처리수 배출관에 연결되어 무산소 기간이 끝나면 고액분리작용을 통해 처리수를 외부로 배출시키는 멤브레인부(300);을 포함하되, 상기 수중펌프는 수류가 흡입되는 흡입구(210)보다 수류가 배출되는 배출구(220)의 직경이 상대적으로 크게 형성되어 저압수류가 분사되므로 느린 속도로 수류 교반작용이 일어남을 특징으로 한다.

상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 전체 운전주기의 약20%를 차지하는 침전과정을 생략하여 전체 운전기간을 단축하는 효과가 있다.

그리고 구동부분이 수중모터 및 수중펌프이므로 무소음 정숙 운전이 이루어지고, 수중펌프의 발열이 모두 수체로 전달되므로 동절기 수온유지에 유리한 효과가 있다.

도 1은 종래의 SBR 하폐수처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 변형된 M-SBR 하폐수처리장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 변형된 M-SBR 하폐수처리장치를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변형된 M-SBR 하폐수처리장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 변형된 M-SBR 하폐수처리장치는 회분식 반응조(100), 수중펌프(200), 멤브레인부(300) 등을 포함한다.

먼저 SBR공법은 (Fill-and-Draw)방식의 활성슬러지 처리공정으로써, 질소와 인의 동시 제거와 전 공정의 자동화가 가능한 공정인데, 이에 대해서는 앞서 자세하게 설명하였음으로 여기서 설명은 생략하기로 한다.

회분식(回分式) 반응조(100)는 일정량의 원수가 유입되어 유입→혐기반응→호기반응→무산소반응→침전→배출의 과정을 수행하는 장소이다.

상기의 혐기 반응과 무산소 반응 동안에는 유입된 원수의 침강을 방지하기 위하여 교반작업이 필요한데, 본 발명에서는 교반기를 수중펌프(200)로 대체하여 무소음 정숙 운전이 가능하며, 수중펌프(200)의 흡입구(210)과 배출구(220)의 직경차를 이용해 유속을 조절하게 된다. 즉 다시 말해, 동력은 동일한데 흡입구(210)의 직경보다 배출구(220)의 직경이 상대적으로 커지면, 저압수류가 분사되므로 느린 속도로 교반작용이 일어난다. 이와 같이 혐기반응과 무산소반응 동안에는 느린 속도로 교반이 일어나야 하므로 상기와 같이 직경차를 이용하여 반응조(100) 내부의 교반속도를 조절할 수 있다. 또한, 수중모터(미도시) 및 수중펌프(200)의 발열이 모두 반응조(100)로 전달되므로 동절기의 수온유지에 유리한 효과가 있다.

그리고 본 발명에서는 회분식 반응조(100) 내에 멤브레인부(300)을 침지하여, 별도의 침전과정을 수행할 필요가 없는 데에 기술적 해결과제를 둔다.

상기의 멤브레인부(300)는 일종의 막(membrane)으로써, 흡입펌프(340)를 갖는 처리수 배출관(330)과 연결되어, 고액분리 작용을 하면서 처리수를 외부로 배출시킨다. 즉, 무산소 기간이 끝나면 흡입펌프(340)가 작동되면서 멤브레인부(300)에 흡입력을 발생시켜 멤브레인부(300) 내에 고액분리작용을 유발함으로써, 정화된 처리수를 흡입하여 처리수 배출관(330)을 통해 외부로 배출하게 된다. 이와 같이 본 발명에서는 멤브레인부(300)을 회분식 반응조(100)에 침지함으로써 전체 운전주기의 약 20% 정도를 차지하는 침전기간을 생략해 전체 운전기간을 단축시키게 된다.

그리고 멤브레인부(300)의 하부에는 노즐(410)이 부착된 수류분사관(400)이 설치되며, 상기 수류 분사관(400)은 수중펌프(200)과 연결된다. 즉, 수중펌프(200)와 연결된 수류분사관(400)의 노즐(410)을 통해 수류가 상향분사되어 멤브레인부(300)의 오염물질을 탈거한다. 이와 같이 오염물질을 효과적으로 탈거하기 위해서는, 이러한 노즐의 직경을 작게 하여 고압수류가 분사되는 것이 바람직하다.또한 상기의 노즐(410)은 다수개가 이격되게 설치되되, 멤브레인부(300)를 이루는 섬유멤브레인 다발들(310) 사이에 위치한다. 따라서 상기 노즐(410)을 통해 분사되는 수류는 멤브레인부(300)의 횡방향으로 작용하는 전단력을 발생시킴으로써, 십자류 여과방식(Cross-flow filtration)과 동일한 막 오염 방지효과를 발생시키며 막 표면의 오염을 저감시키게 된다. 상기 십자류 여과방식은 공지된 여과방식으로 여기서의 자세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명의 적용 실시예를 살펴본다.

M-SBR 공정 운전시 혐기반응과 무산소반응 동안에 수중펌프(200)를 가동하여 교반강도를 적절하게 유지하여 각각 인의 방출 및 탈질작용을 용이하게 한다. 혐기 반응 후 호기반응에는 산기관(110)을 통하여 공기를 공급하여 혐기반응 동안에 방출된 인의 과잉섭취 및 질산화를 완료한다. 무산소 기간이 끝나면 흡입펌프(340)를 가동하여 멤브레인부(300)를 통해 고액분리 작용을 하면서 처리수를 외부로 배출시킨다. 그리고 분리막이 흡입되면 수류분사관(400)에 부착된 노즐(410)을 통해 수류가 멤브레인부(300)에 상향분사된다. 이로 인해 수류에 의한 전단력으로 멤브레인부(300)의 오염물질을 탈거한다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

10: 회분식 반응조 20: 교반기
30: 산기관 32: 공기공급장치
100: 회분식 반응조 110: 산기관
120: 잉여슬러지 배관 122: 잉여슬러지 배관밸브
200: 수중펌프 210: 흡입구
220: 배출구 222: 배출구 자동밸브
300: 멤브레인부 310: 섬유멤브레인 다발
320: 상부헤드 320': 하부헤드
330: 처리수 배출관 340: 흡입펌프
400: 수류분사관 410: 노즐
412: 수류분사관 자동밸브

Claims (4)

1. 일정량의 원수가 유입되며, 혐기반응, 호기반응, 무산소반응, 침전반응이 단일 반응조에서 수행되는 회분식 반응조(400)와;
   상기 회분식 반응조 내부에 설치되며, 혐기 및 무산소 기간 동안 유입된 원수의 침전을 막고 고르게 혼합되도록 일단은 배출구(220)을 통해 수류가 배출되어 교반수류를 발생시키며, 노즐을 통해 수류가 상향분사되어 멤브레인부의 오염물질을 탈거하도록 타단은 노즐이 부착된 수류분사관(400)과 연결되는 수중펌프(200)와;
   상기 회분식 반응조 내의 수류분사관의 상부에 위치되며, 흡입펌프를 갖는 처리수 배출관에 연결되어 무산소 기간이 끝나면 고액분리작용을 통해 처리수를 외부로 배출시키는 멤브레인부(300);을 포함하되,
   상기 수중펌프는 수류가 흡입되는 흡입구(210)보다 수류가 배출되는 배출구(220)의 직경이 상대적으로 크게 형성되어 저압수류가 분사되므로 느린 속도로 수류 교반작용이 일어남을 특징으로 하는 변형된 M-SBR 하폐수 처리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 멤브레인부는 섬유 멤브레인 다발로 이루어지며,
   상기 노즐은 다수개가 이격되게 설치되며, 멤브레인부를 이루는 섬유 멤브레인 다발들 사이에 위치함을 특징으로 하는 변형된 M-SBR 하폐수 처리장치.

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