KR101352924B1 - 융합형 하폐수 고도처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융합형 하폐수 고도처리시스템에 관한 것으로서, 그 구성은, 혐기조(10), 무산소조(20) 및 호기조(30)를 포함하는 생물반응조(100); 상기 생물반응조(100)를 통하여 생물학적 분해 처리된 처리수가 유입되고, 분리막을 통하여 고형물질을 제거하고, 처리수를 방류조(210)에 이송하는 막분리조(200); 상기 막분리조(200)를 통하여 반송슬러지가 유입되고, 탈기 및 침강 분리시키며, 침전슬러지는 내부반송시키는 침강조(300); 및 상기 침강조(300)를 통하여 침강된 침전슬러지 중 일부의 잉여슬러지 및 상등수가 유입되고, 화학처리하고 스컴을 부상시키며, 스컴이 제거된 처리수를 상기 생물반응조(100)로 유입시키는 스마트스트림(500);을 포함하며, 상기의 구성에 따르면, 막분리 공정과 화학처리 및 가압부상 공정을 융합함으로써, 미생물 분비물질을 제거하고 막분리 공정의 분리막 세정주기를 연장 및 분리막의 수명을 연장시킬 수 있고, 두 개의 공정을 하나의 공정으로 일체화하여 융합형 단일공정으로 구성함으로써, 강화된 총인(T-P) 기준 최대 0.2mg/L을 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 잉여 슬러지의 함수율을 낮춰 잉여슬러지의 부피 감소 및 탈수시 Cake 함수율을 낮춤으로써 Cake 발생량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

융합형 하폐수 고도처리시스템{Advanced wastewater treatment system using fusion type}
본 발명은 막분리 공정의 분리막 세정주기 연장 및 분리막의 수명이 연장되도록 하며, 강화된 총인(T-P) 기준을 최대 0.2mg/L까지 만족하도록 하고, 잉여 슬러지의 함수율을 낮춰 잉여 슬러지의 부피 감소 및 탈수시 cake 함수율을 낮춤으로써, cake 발생량이 감소되도록 하기 위한 융합형 하폐수 고도처리시스템에 관한 것이다.
일반적인 하폐수 처리공정은 활성슬러지를 이용한 생물학적 공정으로 호기성 미생물이 호기의 조건에서 유기물을 산화ㆍ습득하도록 함으로써 하폐수 내 유기물질의 농도를 저감시키는 방식을 채용한다.
종래 생물학적 공정은 미생물의 상태를 혐기, 무산소, 호기 조건으로 다변된 다단계 공정을 거침으로써 유입되는 하폐수의 유기물 및 영양염류를 처리하게 된다. 혐기상태에서는 인이 방출되며, 방출된 인은 호기조건에서 미생물이 증식함에 따라 과잉섭취(luxury uptake)되고, 공정에서 잉여 슬러지가 반출됨으로 인해 제거된다. 호기상태에서는 상기한 바와 같이 미생물이 증식하며 인이 과잉 섭취되고, 유기물이 산화됨과 동시에 암모니아 형태의 질소성분이 아질산성 질소(NO2-, Nitrite)형태를 거쳐 질산성 질소(NO3-Nitrate)로 전환하게 된다. 이렇게 전환된 질소성분은 내부반송을 통해 무산소조로 유입되어 무산소 상태에서 질소가스(N2)로 환원되어 대기 중으로 소멸된다.
나아가, 막분리를 사용한 하폐수의 처리공정도 운전방법이 기존의 생물학적 공정과 유사하며, 종래 막분리 공정이 대한민국 등록특허 제0401720호에 제시되어 있다.
한편, 화학처리 및 부상 공정은 하폐수에 화학약품을 주입하여 응집시키고, 수중에 공기를 주입하여 용해된 공기가 미세한 기포로 용출되면서 고형물과 접촉하여 고형물의 밀도를 감소시켜 액체 표면으로 떠오르게 하는 원리를 이용한 것이다. 이러한 화학처리 및 부상 공정은 반응조, 응집조, 부상조 등의 구성으로 복잡한 구성을 가진다.
종래 부상 장치를 이용한 하폐수 처리장치가 대한민국 등록특허 제1026768호에 제시되어 있다.
상기와 같은 종래의 하폐수 처리시스템은 다음과 같은 문제가 있다.
막분리 공정은 처리효율은 우수하나, 운영이 지속될수록 막의 여과효율이 감소한다. 그 이유는 생물반응조 내에 미생물의 대사로 인해 막 폐색을 유발시키는 분비물질(EPS, SMP)이 생물반응조 내에 농축되기 때문이다.
또한, 긴 SRT(solid retention time)를 갖는 막분리 공정은 강화된 총인(T-P) 기준인 최대 0.2mg/L을 만족시킬 수 없다는 문제점이 있다.
나아가, 기존의 인 제거기술은 약품처리 공정으로 응집조, 반응조, 침전조 등의 구성으로 시설이 복잡하고 부지가 많이 소요된다.
대한민국 등록특허 제0401720호(2003.10.1) 대한민국 등록특허 제1026768호(2011.3.28)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 막분리 공정의 막 폐색을 유발시키는 분비물질을 화학 처리하여 분리막 세정주기 연장 및 분리막의 수명을 연장시킬 수 있는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 두 개의 공정을 하나의 공정으로 일체화하여 융합형 단일공정으로 구성함으로써 강화된 총인(T-P) 기준을 최대 0.2mg/L까지 만족시킬 수 있는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 잉여 슬러지의 함수율을 낮춰 잉여슬러지의 부피 감소 및 탈수시 Cake 함수율을 낮춤으로써 Cake 발생량을 감소시키는데 그 목적이 있다.
본 발명은 혐기조(10), 무산소조(20) 및 호기조(30)를 포함하는 생물반응조(100); 상기 생물반응조(100)를 통하여 생물학적 분해 처리된 처리수가 유입되고, 분리막을 통하여 고형물질을 제거하고, 처리수를 방류조(210)에 이송하는 막분리조(200); 상기 막분리조(200)를 통하여 반송슬러지가 유입되고, 탈기 및 침강 분리시키며, 침전슬러지는 내부반송시키는 침강조(300); 및 상기 침강조(300)를 통하여 침강된 침전슬러지 중 일부의 잉여슬러지 및 상등수가 유입되고, 화학처리하고 스컴을 부상시키며, 스컴이 제거된 처리수를 상기 생물반응조(100)로 유입시키는 스마트스트림(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 스마트스트림(500)은, 상기 침강조(300)를 통하여 침강된 침전슬러지 중 일부의 잉여슬러지 및 상등수가 유입되고, 주 응집제 및 보조 응집제가 주입되어 침강수와 혼합시키는 라인믹서(600)와, 상기 라인믹서(600)를 통하여 응집된 응집수가 유입되고, 응집수에 포함된 스컴을 부상시켜 제거하는 부상조(700)를 포함하고, 상기 부상조(700)를 통하여 스컴이 제거된 처리수는 상기 무산소조(20)로 유입되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 부상조(700) 내의 응집수를 순환시키고, 응집수를 가압하여 기포를 생성하는 가압탱크(미도시);를 더 포함하여, 상기 부상조(700)는 상기 가압탱크로부터 생성된 기포에 의해 스컴이 부상되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 부상조(700) 내에 부상된 스컴은 스컴저장조(750) 내로 유입되어 저장되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 주 응집제는 폴리염화알루미늄(PAC)이고, 상기 보조 응집제는 폴리머(polymer)인 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 침강조(300)의 상등수는 상기 무산소조(20)로 유입되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템을 제공한다.
본 발명의 융합형 하폐수 고도처리시스템에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 막분리 공정과 화학처리 및 가압부상 공정을 융합함으로써, 미생물 분비물질을 제거하고 막분리 공정의 분리막 세정주기를 연장 및 분리막의 수명을 연장시킬 수 있다.
둘째, 두 개의 공정을 하나의 공정으로 일체화하여 융합형 단일공정으로 구성함으로써 강화된 총인(T-P) 기준 최대 0.2mg/L을 만족시킬 수 있다.
셋째, 잉여 슬러지의 함수율을 낮춰 잉여슬러지의 부피 감소 및 탈수시 Cake 함수율을 낮춤으로써 Cake 발생량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 융합형 하폐수 고도처리시스템의 블록도.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 융합형 하폐수 고도처리시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 생물반응조(100)와 막분리조(200)와 침강조(300)와 스마트스트림(500)을 포함한다.
생물반응조(100)는 혐기조(10), 무산소조(20) 및 호기조(30)를 거쳐 처리될 수 있다.
이에 대해 상세히 설명하면, 혐기조(10)에 하폐수와 같은 유입수가 유입되어, 교반기(11)에 의해 교반되어 혼합되고, 혐기 상태를 유지하며, 인 제거 미생물이 인을 방출하게 한다.
무산소조(20)는 혐기조(10)에서 처리된 유입수가 유입되어, 교반기(21)에 의해 교반되어 혼합되고, 무산소 상태에서 탈질 작용을 일으킨다.
호기조(30)는 무산소조(20)에서 처리된 유입수가 유입되어, 공기를 공급하여 호기 상태를 유지하면서, 유기물을 제거하고 질산화를 일으키며, 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 한다.
상기와 같이, 혐기조(10), 무산소조(20) 및 호기조(30)를 차례로 거치며 생물반응조(100)를 통하여 생물학적 분해 처리되어 막분리조(200)로 유입된다.
막분리조(200)는 생물반응조(100)를 통하여 생물학적 분해 처리된 처리수가 유입되고, 분리막을 통해 고형물질을 제거하고, 여액은 방류조(210)로 유입되어 외부로 방류된다.
막분리조(200)를 통하여 반송슬러지가 침강조(300)로 유입되며, 침강조(300)에서의 정체시간에 의해 반송슬러지 내 용존산소가 탈기되고, 물리적 작용에 의하여 반송슬러지가 고액 분리된다.
침강조(300)의 침전슬러지는 내부 반송이 이루어져 생물반응조(100)의 혐기조(10)로 유입된다.
침강조(300)의 상등수는 스마트스트림(500)에 반송(0.5~1Q)하고, 반송량 제어를 통해 현장의 총인(T-P) 기준에 맞도록 총인(T-P) 제거효율을 조정할 수 있다.
스마트스트림(500)에서는 침강조(300)를 통하여 상등수가 유입되고, 스마트스트림(500)은 상등수를 화학처리 하여 인 제거하고, 스컴을 부상시키며, 스컴이 제거된 처리수를 생물반응조(100)로 유입시킨다. 또한 잉여슬러지는 침강슬러지를 가압부상조로 유입하여 화학처리 후 스컴 형태로 제거하여 슬러지부피를 줄일 수 있다.(함수율 95%) 이러한 스마트스트림(500)은 라인믹서(600)와 부상조(700)를 포함하는 것이 바람직하다.
라인믹서(600)는 침강조(300)를 통하여 상등수가 유입되고, 주 응집제 및 보조 응집제가 주입되어 상등수와 혼합시킨다.
주 응집제는 폴리염화알루미늄(PAC)이고, 보조 응집제는 폴리머(polymer)일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
부상조(700)는 라인믹서(600)를 통하여 응집된 응집수가 유입되고, 응집수에 포함된 스컴을 부상시켜 제거한다.
이러한 부상조(700)에는 가압탱크(미도시)가 연결되어 있어, 가압탱크는 부상조(700) 내의 응집수를 순환시키고, 응집수를 가압하여 기포를 생성한다.
따라서, 부상조(700)는 가압탱크로부터 생성된 기포에 의해 스컴이 부상되며, 부상조(700) 내에 부상된 스컴은 스컴저장조(750)에 저장된다. 이때, 스컴은 고형물 5% 정도이다. 분리박의 폐색을 일으키는 고분자물질(SMP, EPS 등)을 부상조(700)에서 제거하여, 분리막 유동(flux)을 0.3m/d에서 0.4m/d로 향상시킬 수 있다.
부상조(700)를 통하여 스컴이 제거된 처리수는 무산소조(20)로 유입된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 융합형 하폐수 고도처리시스템은 막분리(MBR) 공정과 화학처리 및 가압부상 공정을 융합함으로써, 미생물 분비물질을 제거하여 막분리(MBR) 공정의 분리막 세정주기를 연장하고, 분리막의 수명을 연장시킬 수 있다..
또한, 두 개의 공정을 하나의 공정으로 일체화하여 융합형 단일공정으로 구성함으로써, 강화된 총인(T-P) 기준을 최대 0.2mg/L까지 만족시킬 수 있다.
나아가, 잉여 슬러지의 부피를 35% 정도 줄여, 후속 탈수 공정의 비용이 절감된다. 즉, 잉여 슬러지의 함수율을 99%에서 95%로 낮춰 잉여슬러지의 부피 감소 및 탈수시 Cake 함수율을 낮춤으로써, Cake 발생량을 감소시킬 수 있다.
100 : 생물반응조 10 : 혐기조
20 : 무산소조 30 : 호기조
200 : 막분리조 300 : 침강조
500 : 스마트스트림 600 : 라인믹서
700 : 부상조 750 : 스컴저장조

Claims (6)

  1. 혐기조(10), 무산소조(20) 및 호기조(30)를 포함하는 생물반응조(100);
    상기 생물반응조(100)를 통하여 생물학적 분해 처리된 처리수가 유입되고, 분리막을 통하여 고형물질을 제거하고, 처리수를 방류조(210)에 이송하는 막분리조(200);
    상기 막분리조(200)를 통하여 반송슬러지가 유입되고, 탈기 및 침강 분리시키며, 침전슬러지는 내부 반송시키는 침강조(300); 및
    상기 침강조(300)를 통하여 침강된 침전슬러지 중 일부의 잉여슬러지 및 상등수가 유입되고, 주 응집제 및 보조 응집제가 주입되어 침강수와 혼합시키는 라인믹서(600)와, 상기 라인믹서(600)를 통하여 응집된 응집수가 유입되고, 응집수에 포함된 스컴을 부상시켜 제거하는 부상조(700)를 포함하고, 상기 부상조(700)를 통하여 스컴이 제거된 처리수를 상기 무산소조(20)로 유입시키는 스마트스트림(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부상조(700) 내의 응집수를 순환시키고, 응집수를 가압하여 기포를 생성하는 가압탱크(미도시);를 더 포함하여,
    상기 부상조(700)는 상기 가압탱크로부터 생성된 기포에 의해 스컴이 부상되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부상조(700) 내에 부상된 스컴은 스컴저장조(750) 내로 유입되어 저장되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주 응집제는 폴리염화알루미늄(PAC)이고,
    상기 보조 응집제는 폴리머(polymer)인 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 침강조(300)의 상등수는 상기 무산소조(20)로 유입되는 것을 특징으로 하는 융합형 하폐수 고도처리시스템.
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