KR101353401B1 - 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수 또는 폐수의 고도처리시설에 있어서, 침지식 막 생물반응조; 상기 침지식 막 생물반응조 내에 설치되며, 하수의 혼합액을 여과하여 오염물질을 분리하는 막 여과기; 상기 막 여과기의 하부에 구비되며, 공기의 분사와 부상에 의한 난류를 이용하여 상기 막 여과기의 외부표면을 세척하여 막힘을 방지하는 공기 세척장치; 상기 막 여과기와 상기 공기 세척장치 사이에 설치되며, 상기 막 여과기에서 여과된 여과수를 여과하는 여과막 조립체; 상기 막 여과기와 상기 여과막 조립체를 거쳐 여과된 여과수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프; 상기 막 여과기의 외부 측면을 밀폐하여 상기 침지식 막 생물반응조와 구분하며, 아래와 위쪽은 개방구조를 가지고, 아래쪽은 상기 공기 세척장치보다 상기 침지식 막 생물반응조의 바닥쪽으로 더 연장하되, 바닥에서 일정한 거리를 유지하여 하수의 유입이 가능하게 하며, 위쪽은 상기 침지식 막 생물반응조의 수면보다 낮은 높이까지 연장하여 하수가 유출될 수 있게 하는 고정 측벽; 상기 고정 측벽의 위쪽 끝 부분에 선택적으로 2개 이상이 형성되며, 혼합액 순환량의 미세조절을 가능하게 하는 개방홈; 상기 고정 측벽의 외부에 설치되고, 측면은 밀폐구조, 아래와 위쪽은 개방구조를 가지며, 아래 끝은 상기 고정 측벽보다 더 아래쪽에서 시작하여 수면의 위까지 연장되고, 상기 고정 측벽과는 접촉하여 움직이기는 하되, 물은 통과하지 않는 구조를 가지며, 상하로 승강 조절이 가능한 상하 승강통; 상기 침지식 막 생물반응조의 상부에 구비되며, 상부가 개방된 상기 침지식 막 생물반응조를 밀폐시키는 고정대; 상기 고정대의 상부에 설치되며, 상기 상하 승강통이 상하로 승강함에 따라 상기 고정 측벽과 상기 상하 승강통의 아래 끝이 형성하는 부분의 개방 정도에 따라 상기 고정 측벽으로 둘러싸인 상기 막 여과기에서 상기 침지식 막 생물반응조로 순환되는 혼합액의 순환량을 조절하거나 또는 상기 상하 승강통을 월류 언(위어)으로 이용하여 상기 상하 승강통이 위 아래로 움직임에 따라 변화하는 월류 언(위어)의 높이로 혼합액의 순환량을 조절하는 상하 승강조절기; 상기 공기 세척장치에 공기를 공급하는 세척공기 송풍기; 상기 침지식 막 생물반응조의 하부에 설치되며, 상기 침지식 막 생물반응조에 산소를 공급하는 산기관; 상기 산기관에 공기를 공급하는 포기용 송풍기; 상기 침지식 막 생물반응조 내에 설치하여 용존 산소 농도를 측정하는 용존산소 농도계; 및 상기 용존산소 농도계로부터 전송된 신호를 수신하여 설정된 용존산소 농도와 비교하여, 상기 침지식 막 생물반응조의 용존산소 농도가 설정한 용존산소 농도와 같게 되도록 상기 상하 승강조절기를 제어하여 혼합액 순환량을 조절하고, 상기 포기용 송풍기의 송풍량을 자동적으로 조절하는 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치를 제공한다.
따라서, 상하 승강통의 상하 위치 조작만으로, 부하 변동에 대응하여 침지식 막 생물반응조 내의 용존산소 농도를 용이하게 조절할 수 있어 고도처리 효율이 높아지고, 세척공기에 의하여 발생하는 용존산소를 최대한 이용하도록 하여 에너지 효율이 높고, 구조가 간단하여 경제적이고 운전이 용이한 효과가 있다.
따라서, 상하 승강통의 상하 위치 조작만으로, 부하 변동에 대응하여 침지식 막 생물반응조 내의 용존산소 농도를 용이하게 조절할 수 있어 고도처리 효율이 높아지고, 세척공기에 의하여 발생하는 용존산소를 최대한 이용하도록 하여 에너지 효율이 높고, 구조가 간단하여 경제적이고 운전이 용이한 효과가 있다.
Description
본 발명은 부하변동에 대하여 효과적인 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염부하가 저 부하에서 고 부하까지 걸친 넓은 범위에서 효과적으로 고도처리가 가능하도록 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치에 관한 것이다.
일반적으로 침지식 막 생물반응조는 설치면적이 작고 처리수질이 양호하고 각종 병균이나 원생동물을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 하수처리 공정이나 재이용 수 공정에 널리 사용하고 있다.
그러나 침지식 막 생물반응조에 사용하는 막(membrane)은 통상적으로 정밀여과 막(MF)과 한외여과 막(UF)을 주로 사용하는데, 막은 작은 공극을 가진 얇은 물체이기 때문에, 막히기 쉽다.
따라서 막의 막힘을 방지하기 위하여 외부에서 공기 기포의 흐름에 따른 전단력과 진동에 의하여 막 외부를 세척하고, 막 내부는 약품세정 또는 약품세정과 공기 압력세정을 한다.
막의 외부 표면을 세척하는 공기의 양은 막 표면적 당 정해진 양으로 일정하고, 그 양이 많기 때문에 하수의 BOD가 낮거나 유입유량이 적어서 오염부하가 낮은 경우에는 막 세척을 위한 공기만으로도 침지 막이 설치된 호기 조나 포기 조가 과도한 용존산소 농도가 되어 후속공정인 혐기 조나 무산소 조에 과도한 용존산소가 공급되어서, 고도처리 효율이 급격히 저하하게 된다.
또한 종래의 침지식 막 생물반응 조는 공기세척장치를 포함한 막 여과기를 침지식 생물반응 조에 별도의 보완장치가 없이 단독으로 설치함으로써 상기와 같이 오염부하가 낮은 경우에는 고도처리효율이 크게 저하하였고, 호기 조 또는 포기 조와 막 여과조를 분리하여 설치한 경우에는 오염부하가 낮은 경우에는 적용이 가능하였으나, 오염부하가 높아지면 막 여과조에서 사용되는 세척공기의 포기작용을 효과적으로 이용하지 못함으로써, 에너지 낭비요인이 되었다.
하수처리장이나 폐수처리장 등에 있어서, 대부분 건설준공 초기에는 유입하수량이 작거나 오염물질 농도가 낮거나 또는 두 가지 다 낮아서 오염부하가 저 부하인 상태로 운영되다가 세월이 흐르면서 점점 오염부하가 증가하여, 설계 오염부하에 도달하거나, 도시발전 상황의 변동으로 인구가 감소하거나 계획대로 발전하지 못하여 설계오염부하보다 낮은 상태로 운영되는 것을 고려한다면, 신설 처리장의 거의 대부분과 기존 처리장의 상당수에서 상기와 같은 문제점이 나타나고 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 하나의 장치로서 오염부하가 저 부하에서 고 부하에 걸쳐 변동하는 경우에도 이에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능하고, 에너지 이용률을 높이며, 구조가 간단하여 운전이 용이하도록 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하수 또는 폐수의 고도처리시설에 있어서, 침지식 막 생물반응조; 상기 침지식 막 생물반응조 내에 설치되며, 하수의 혼합액을 여과하여 오염물질을 분리하는 막 여과기; 상기 막 여과기의 하부에 구비되며, 공기의 분사와 부상에 의한 난류를 이용하여 상기 막 여과기의 외부표면을 세척하여 막힘을 방지하는 공기 세척장치; 상기 막 여과기와 상기 공기 세척장치 사이에 설치되며, 상기 막 여과기에서 여과된 여과수를 여과하는 여과막 조립체; 상기 막 여과기와 상기 여과막 조립체를 거쳐 여과된 여과수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프; 상기 막 여과기의 외부 측면을 밀폐하여 상기 침지식 막 생물반응조와 구분하며, 아래와 위쪽은 개방구조를 가지고, 아래쪽은 상기 공기 세척장치보다 상기 침지식 막 생물반응조의 바닥쪽으로 더 연장하되, 바닥에서 일정한 거리를 유지하여 하수의 유입이 가능하게 하며, 위쪽은 상기 침지식 막 생물반응조의 수면보다 낮은 높이까지 연장하여 하수가 유출될 수 있게 하는 고정 측벽; 상기 고정 측벽의 위쪽 끝 부분에 선택적으로 2개 이상이 형성되며, 혼합액 순환량의 미세조절을 가능하게 하는 개방홈; 상기 고정 측벽의 외부에 설치되고, 측면은 밀폐구조, 아래와 위쪽은 개방구조를 가지며, 아래 끝은 상기 고정 측벽보다 더 아래쪽에서 시작하여 수면의 위까지 연장되고, 상기 고정 측벽과는 접촉하여 움직이기는 하되, 물은 통과하지 않는 구조를 가지며, 상하로 승강 조절이 가능한 상하 승강통; 상기 침지식 막 생물반응조의 상부에 구비되며, 상부가 개방된 상기 침지식 막 생물반응조를 밀폐시키는 고정대; 상기 고정대의 상부에 설치되며, 상기 상하 승강통이 상하로 승강함에 따라 상기 고정 측벽과 상기 상하 승강통의 아래 끝이 형성하는 부분의 개방 정도에 따라 상기 고정 측벽으로 둘러싸인 상기 막 여과기에서 상기 침지식 막 생물반응조로 순환되는 혼합액의 순환량을 조절하거나 또는 상기 상하 승강통을 월류 언(위어)으로 이용하여 상기 상하 승강통이 위 아래로 움직임에 따라 변화하는 월류 언(위어)의 높이로 혼합액의 순환량을 조절하는 상하 승강조절기; 상기 공기 세척장치에 공기를 공급하는 세척공기 송풍기; 상기 침지식 막 생물반응조의 하부에 설치되며, 상기 침지식 막 생물반응조에 산소를 공급하는 산기관; 상기 산기관에 공기를 공급하는 포기용 송풍기; 상기 침지식 막 생물반응조 내에 설치하여 용존 산소 농도를 측정하는 용존산소 농도계; 및 상기 용존산소 농도계로부터 전송된 신호를 수신하여 설정된 용존산소 농도와 비교하여, 상기 침지식 막 생물반응조의 용존산소 농도가 설정한 용존산소 농도와 같게 되도록 상기 상하 승강조절기를 제어하여 혼합액 순환량을 조절하고, 상기 포기용 송풍기의 송풍량을 자동적으로 조절하는 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치를 제공한다.
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본 발명에 따른 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 침지식 막 생물반응조 내에 막 여과기를 함께 설치하기 때문에 설치면적이 절감된다.
둘째, 상하 승강조절기를 이용하여 막 여과기에서 침지식 막 생물반응조로 순환되는 혼합액의 순환량을 간단하게 조절하여서, 용존산소 이용률 및 용존산소 농도를 최적으로 조절할 수 있으므로 저 부하시나 고 부하 시에도 대응이 용이하여, 고도처리 효과를 높이며, 구조가 간단하여 경제적이고 운전이 용이하다.
첫째, 침지식 막 생물반응조 내에 막 여과기를 함께 설치하기 때문에 설치면적이 절감된다.
둘째, 상하 승강조절기를 이용하여 막 여과기에서 침지식 막 생물반응조로 순환되는 혼합액의 순환량을 간단하게 조절하여서, 용존산소 이용률 및 용존산소 농도를 최적으로 조절할 수 있으므로 저 부하시나 고 부하 시에도 대응이 용이하여, 고도처리 효과를 높이며, 구조가 간단하여 경제적이고 운전이 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 적은 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 많은 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 적은 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 많은 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치의 구성을 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 적은 상태를 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 많은 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치는 침지식 막 생물반응조(10)와, 막 여과기(20)와, 공기 세척장치(30)와, 여과막 조립체(40)와, 막 여과 펌프(50)와, 고정 측벽(60)과, 개방홈(62)과, 상하 승강통(70)과, 고정대(80)와, 상하 승강조절기(90)와, 세척공기 송풍기(100)와, 산기관(110)과, 포기용 송풍기(120)와, 용존산소 농도계(130)와, 제어반(140)을 포함한다.
상기 침지식 막 생물반응조(10)의 내부 바닥에서 300∼500 mm 높이에 막 여과기(20)의 오부오염물질을 세척하기 위한 공기 세척장치(30)를 고정되도록 설치하고, 그 상부 100 ∼ 200mm 높이에 여과막(membrane)의 하부가 위치하도록 하고 여과막의 상부는 수면에서 아래 쪽에 위치하도록 정하여, 복수 개의 여과막을 조립하여 형성한 막 여과기(20)를 고정되게 설치하되, 막 여과기(20) 및 공기 세척장치(30)는 보수나 약품 세척시 상기 침지식 막 생물 반응조(10)의 외부로 이동 가능한 구조로 설치한다.
여기서, 상기 침지식 막 생물반응조(10)는 하수처리 공정이나 재 이용수 공정에서 널리 사용되는 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치의 구성을 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 적은 상태를 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 많은 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치는 침지식 막 생물반응조(10)와, 막 여과기(20)와, 공기 세척장치(30)와, 여과막 조립체(40)와, 막 여과 펌프(50)와, 고정 측벽(60)과, 개방홈(62)과, 상하 승강통(70)과, 고정대(80)와, 상하 승강조절기(90)와, 세척공기 송풍기(100)와, 산기관(110)과, 포기용 송풍기(120)와, 용존산소 농도계(130)와, 제어반(140)을 포함한다.
상기 침지식 막 생물반응조(10)의 내부 바닥에서 300∼500 mm 높이에 막 여과기(20)의 오부오염물질을 세척하기 위한 공기 세척장치(30)를 고정되도록 설치하고, 그 상부 100 ∼ 200mm 높이에 여과막(membrane)의 하부가 위치하도록 하고 여과막의 상부는 수면에서 아래 쪽에 위치하도록 정하여, 복수 개의 여과막을 조립하여 형성한 막 여과기(20)를 고정되게 설치하되, 막 여과기(20) 및 공기 세척장치(30)는 보수나 약품 세척시 상기 침지식 막 생물 반응조(10)의 외부로 이동 가능한 구조로 설치한다.
여기서, 상기 침지식 막 생물반응조(10)는 하수처리 공정이나 재 이용수 공정에서 널리 사용되는 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 침지식 막 생물반응조(10) 내에 설치되는 상기 막 여과기(20)는 막 여과 펌프(50)에 연결되며, 상기 막 여과 펌프(50)는 막 여과수를 외부로 이송하게 된다.
상기 막 여과기(20)의 외부는 200∼300mm의 간격을 두고, 측면이 밀폐구조로 된 고정 측벽(60)으로 둘러 쌓는다. 상기 고정 측벽(60)의 측면은 밀폐구조를 가지며, 아래쪽 끝은 상기 침지식 막 생물반응조(10)의 바닥에서 200∼300mm 높이까지는 개방구조로 하여 혼합액이 상기 막 여과기(20)로 이송될 수 있도록 하고, 아래쪽 끝에 지지대(미도시)를 설치하여 상기 침지식 막 생물반응조(10)의 바닥에 고정하고, 위쪽 끝은 수면에서 300∼500mm 정도 더 낮은 위치까지 연장하여 설치한다.
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상기 고정 측벽(60)의 위쪽 끝은 직선을 유지하거나 필요에 따라 선택적으로 2개 이상의 개방홈(62)이 형성된다. 상기 개방홈(62)은 혼합액 순환량을 미세조절이 가능하도록 하는 역할을 한다.
상기 고정 측벽(60)의 외부에는 상하 승강통(70)이 설치된다. 상기 상하 승강통(70)의 아래쪽 끝은 고정 측벽(60)의 위쪽에 형성한 개방홈(62)보다 낮은 위치부터 시작하여 위쪽은 수면 위로 200∼300mm 까지 연장하여 측면이 밀폐된 구조로 형성하고, 상기 고정 측벽(60)과는 서로 접촉을 하여 미끄럼 이동은 가능하되, 물은 새지 않는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 상하 승강통(70)의 측면은 밀폐구조로 하고 위 아래쪽은 개방 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 상하 승강통(70)의 상부는 연결봉(미도시)을 통하여 승강축(92)의 하단부에 연결하고 상기 승강축(92)은 상하 승강조절기(90)와 연결되며, 상기 상하 승강조절기(90)는 상기 침지식 막 생물반응조(10)의 상부에 고정설치한 고정대(80)의 위에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 상하 승강조절기(90)는 상기 승강축(92)을 이용하여 상기 상하 승강통(70)을 승하강 시킴으로써 혼합액의 순환량을 조절하는 역할을 한다.
상기 상하 승강조절기(90)는 상기 승강축(92)을 이용하여 상기 상하 승강통(70)을 승하강 시킴으로써 혼합액의 순환량을 조절하는 역할을 한다.
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상기 고정 측벽(60) 및 상기 상하 승강통(70)의 모양은 4각 또는 원통형을 가지는 것이 바람직하다.
상기 침지식 막 생물반응조(10)의 바닥 부근에는 바닥에서 250∼400mm 높이로 상기 침지식 막 생물반응조(10)에 공기를 공급하는 산기관(110)을 설치되며, 상기 산기관(110)의 설치 위치 및 배열은 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내의 혼합액의 순환이 원활하게 일어나도록 고려하여 정해 지는 것이 바람직하다.
상기 산기관(110)은 포기용 공기배관(122)을 통하여 포기용 송풍기(120)의 토출측과 연결되어 상기 포기용 송풍기(120)에서 나온 공기가 상기 산기관(110)으로 공급되게 된다.
상기 막 여과기(20)의 하부에 설치한 공기 세척기(30)는 세척공기 배관(102)을 통하여 세척공기 송풍기(100)과 연결되어 상기 세척공기 송풍기(100)에서 나온 공기가 공기 세척장치(30)로 공급되게 된다. 상기 공기 세척장치(30)는 상기 막 여과기(20)의 하부에 구비되며, 공기의 분사와 부상에 의한 난류를 이용하여 상기 막 여과기(20)의 외부표면을 세척하여 막힘을 방지하는 역할을 한다. 상기 막 여과기(20)와 상기 공기 세척장치(30) 사이에는 여과막 조립체(40)가 설치되며, 상기 여과막 조립체(40)는 상기 막 여과기(20)에서 여과된 여과수를 재차 여과하는 역할을 한다.
상기 침지식 막 생물반응조(10)에 하수가 유입되어 슬러지와 혼합된 혼합액이 지정수위까지 충전되고, 상기 고정 측벽(60)으로 둘러싸인 상기 막 여과기(20)에 공기 세척장치(30)로부터 세척용 공기가 공급되면, 공기의 부상력에 의하여 혼합액이 함께 위로 흐르게 된다.
상기 상하 승강통(70)이 위쪽으로 최대로 올라가서, 고정 측벽(60)의 위쪽 면이 수중에 개방되면, 혼합액이 흐르게 되며 저항이 거의 없으므로, 상기 고정 측벽(60) 내에서 세척공기와 함께 위로 흐르던 혼합액은 상기 고정 측벽(60)을 넘어서 상기 침지식 막 생물반응조(10)로 흘러나가고, 상기 고정 측벽(60) 하부에서는 흘러나간 양과 같은 양의 혼합액이 다시 유입되면서 혼합액의 순환이 일어나며 상기와 같은 상태에서 혼합액의 순환량은 최대가 된다.
상기 상하 승강통(70)을 아래쪽으로 움직이면 상기 고정 측벽(60)의 상부와 상기 상하 승강통(70)의 하부가 형성하는 개방 공간이 좁아지고, 이로 인하여 혼합액의 흐름에 저항이 증가하기 때문에 혼합액의 순환량은 감소하며, 상기 상하 승강통(70)이 아래로 내려와서 개방공간이 작아 질수록 혼합액의 순환량은 더욱 감소하고, 상기 상하 승강통(70)이 아래쪽으로 최대로 내려와서, 상기 고정 측벽(60)의 위쪽 끝 면과 상하 승강 통의 아래쪽 끝면이 형성하는 개방 공간이 밀폐되면 혼합액의 순환량은 0이 된다.
상기에서 고정 측벽(60)의 위쪽 끝에 선택적으로 형성한 개방 홈(62)은 상기 상하 승강통(70)의 아래 끝 면과 작은 4각의 통로를 형성하므로, 혼합액 순환량을 미세하게 조절하는데 유용하게 된다.
상기 상하 승강통(70)은 월류 둑(weir)으로 활용할 수도 있다.
월류 둑으로 활용하는 경우에는 상기 상하 승강통(70)의 위쪽 끝이 고정 측벽(60)의 위쪽 끝 면과 동일하게 되는 위치(상하 승강통이 최대로 아래쪽으로 내려온 위치)에서 혼합액의 순환량이 최대가 되고, 상하 승강통(70)의 위쪽 끝이 수면 위로 올라와서 혼합액이 침지식 막 생물반응조(10)로 흘러 나기지 못하는 위치에서 혼합액의 순환량이 0이 된다.
상기 고정 측벽(60) 내의 혼합액은 공기 세척장치(30)에서 공급되는 세척공기에 의하여 용존산소 농도가 포화상태에 있기 때문에, 혼합액의 순환량이 많아지면 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존산소 농도가 상승하고, 혼합액의 순환량이 적어지면 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존산소 농도가 감소한다.
이때 상기 고정 측벽(60)의 위쪽과 상기 상하 승강통(70)의 아래쪽이 서로 겹쳐져 있기 때문에, 혼합액은 상기 고정 측벽(60)의 외부로 이동하지 못하고 정체되어서 이 부분의 용존산소 농도는 포화농도에 가까운 6mg/L이상으로 높아지지만, 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내로는 순환하지 못하기 때문에, 상기 침지식 막 생물반응조(10)의 용존산소 농도는 초기에는 0에 가까운 작은 값이 된다.
상기 침지식 막 생물반응조(10) 내의 물속에 설치되고, 용존산소 농도 신호 선(142)으로 제어반(140)에 연결된 용존산소 농도계(130)가 초기의 0에 가까운 작은 값의 용존산소 농도 신호를 제어반으로 전송한다.
상기 제어반(140)은 수신된 용존산소 농도와 미리 설정한 용존산소 농도(예를 들면 2∼3mg/L)를 비교하여, 수신된 용존산소 농도가 설정치 보다 낮으면, 우선 상기 상하 승강조절기(90)가 위로 움직이도록 신호를 발생하여, 상기 상하 승강조절기(90)의 전동기에 위로 움직이라는 제어 신호를 보낸다.
상기 상하 승강조절기(90)가 위쪽으로 움직이면, 상기 고정 측벽(60)의 위쪽 끝에 형성한 개방 홈(62)과 상기 상하 승강통(70)의 아래 끝이 형성하는 개방부 면적이 넓어지면서, 세척 공기의 부상력과 함께 흐르는 혼합액이 상기 개방홈(62)을 통하여 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내로 이송되면서 순환이 일어나고 이로 인하여 용존산소가 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내로 이동, 확산 되면서 상기 침지식 막 생물반응조(10)의 용존산소 농도가 높아진다.
상기 상하 승강통(70)과 상기 고정 측벽(60)이 형성하는 개방부의 면적이 작으면, 물의 저항이 크기 때문에 세척공기의 부상력으로 흐르는 혼합액의 양에 제한을 받고 이로 인하여 혼합액의 순환량도 제한되어 상기 침지식 막 생물반응조(10)로 용존산소 농도가 더 이상 올라가지 않고, 설정된 용존산소 농도에 도달하지 못하면, 제어반(140)은 상하 승강조절기(90)에 계속 위로 움직이라는 제어 신호를 발생하고, 이로 인하여 상하 승강통(70)이 더욱 위로 움직이면 상하 승강통(70)과 고정 측벽(60)이 형성하는 개방부의 면적이 증가하고, 이에 따라 용존 산소 농도가 포화상태인 혼합액의 순환량도 증가하면서, 상기 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존산소 농도도 증가하게 된다.
만약 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존 산소 농도가 설정된 용존산소 농도보다 높으면 제어반(140)은 상하 승강조절기(90)에 아래로 움직이라는 신호를 발생하여, 이에 따라 상하 승강통(70)이 아래로 움직이면, 상하 승강통(70)과 고정 측벽(60)이 형성하는 개방부의 면적이 감소하여, 혼합액의 순환량이 감소하고 ,이로 인하여 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존 산소 농도가 감소하여 설정된 농도와 같게도면 상하 승강통(70)은 그 위치에서 정지한다.
만약 상하 승강통(70))이 위로 최대 위치까지 이동했는데도 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존산소 농도가 설정된 값보다 작은 경우는 제어반(140)은 포기용 송풍기(120)에 회전수를 증가하라는 제어 신호를 발생하고, 포기용 송풍기(120)가 가동을 시작하여 회전수를 증가시키면, 포기용 송풍량이 증가하고, 이 증가된 송풍량이 산기관(110)을 통하여 침지식 막 생물반응조(10) 내의 혼합액으로 전달되어 용존산소 농도가 증가한다.
상기 상하 승강통(70)의 위치는 저 오염부하 시에는 도 2에 도시된 바와 같이 낮은 위치에 있고, 고 오염부하 시에는 도 3에 도시된 바와 같이 높은 위치에 있게 된다.
상기 상하 승강통(70)을 월류 둑으로 사용하는 경우에는 침지식 막 생물반응조(10)의 용존산소 농도가 설정 값보다 작으면, 상하 승강통(70,월류 둑)의 위치를 내리도록 제어하고, 설정 값보다 크면 상하 승강통(70)의 위치를 올리도록 제어한다.
상기 고정 측벽(60)으로 둘러싸인 막 여과기(20), 여과막 조립체(30)의 세척공기량은 오염부하에 관계없이 항상 일정하게 필요한 많은 양의 공기량이 필요하기 때문에, 고정 측벽(60)으로 둘러싸인 막 여과기(20), 여과막 조립체(30)의 용존 산소 농도는 특히 고 부하 시를 제외하면 용존산소 포화농도에 가까운 높은 값(6 ∼ 7mg/L)의 큰 값을 유지한다.
일 예로 고정 격벽 내부의 용존산소 농도를 6mg/L로 가정한 경우, 혼합액의 순환량에 따른 용존산소 공급량을 계산해 보면 다음과 같다.
* 1일 설계유입하수량 : 1,000㎥/일
* 1일 실제유입하수량 : 600㎥/일
* 유입 BOD 설계 농도 : 120mg/L
* 유입 BOD 실제 농도 : 80mg/L
* 막 여과기의 여과면적: 2,500㎡
* 막 여과기 단위면적당 세척공기량: 0.4㎥/hr
* 세척에 필요한 공기량 : 17 ㎥/분
* 세척공기가 혼합액에 전달하는 산소량(산소 전달효율 6％)
237kg/일
* 설계오염부하량에 필요한 산소량( 개략 계산)
264kg/일
* 실제오염부하량에 필요한 산소량(개략 계산)
106kg/일
* 순환량 100％일 때 혼합액이 전달하는 산소량
6kg
* 실제 오염부하량에 필요한 산소를 공급하기 위한 혼합액 순환량 비율
(혼합액 내의 미생물 내생 호흡 량 제외시) 9,600㎥/일(960％)
* 세척공기 부상력으로 최대 달성가능한 혼합액 순환량 : 40배(4000％)
( 최대 순환량에서는 혼합액의 용존산소 농도는 포화농도보다 낮아짐)
상기 예에서 저 오염부하 시에는 상하 승강통(70)의 위치를 조절하여 혼합액 순환량이 960％가 되도록 제어하면 되고, 고 부하 시(설계부하 시)는 상하 승강통(70)의 위치를 최대로 높이고, 부족한 산소량은 포기용 송풍기(120)를 가동해서 공급해야 함을 알 수 있다.
상기에 설명한 바와 같이 수백％의 높은 혼합액 순환량을 세척공기의 부상 력 자체를 이용하여 달성할 수 있고 혼합액 순환량에 의하여 침지식 막 생물반응조(10)에 산소를 공급할 수 있으므로, 에너지 이용효율이 높고, 제어 운전이 용이하며, 침지식 막 생물반응조(10) 내의 용존산소 농도를 원하는 최적의 상태로 유지할 수 있어서, 고도처리 효율도 높아진다.
오염부하가 극히 낮아서 혼합액 순환량이 아주 적은 경우는, 침지식 막 생물반응조(10) 내에 완전혼합이 이루어지지 않을 수 있으므로, 이러한 경우에는 침지식 막 생물반응조(10)의 완전혼합을 위해서 침지식 막 생물반응조(10)에 별도의 기계식 교반기를 설치하는 것이 바람직하다.
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10 : 침지식 막 생물반응조 20 : 막 여과기
30 : 공기 세척장치 40 : 여과막 조립체
50 : 막 여과 펌프 60 : 고정 측벽
62 : 개방홈 70 : 상하 승강통
80 : 고정대 90 : 승하 승강조절기
100 : 세척공기 송풍기 110 : 산기관
120 : 포기용 송풍기 130 : 용존산소 농도계
140 : 제어반
30 : 공기 세척장치 40 : 여과막 조립체
50 : 막 여과 펌프 60 : 고정 측벽
62 : 개방홈 70 : 상하 승강통
80 : 고정대 90 : 승하 승강조절기
100 : 세척공기 송풍기 110 : 산기관
120 : 포기용 송풍기 130 : 용존산소 농도계
140 : 제어반
Claims (4)
- 하수 또는 폐수의 고도처리시설에 있어서,
침지식 막 생물반응조;
상기 침지식 막 생물반응조 내에 설치되며, 하수의 혼합액을 여과하여 오염물질을 분리하는 막 여과기;
상기 막 여과기의 하부에 구비되며, 공기의 분사와 부상에 의한 난류를 이용하여 상기 막 여과기의 외부표면을 세척하여 막힘을 방지하는 공기 세척장치;
상기 막 여과기와 상기 공기 세척장치 사이에 설치되며, 상기 막 여과기에서 여과된 여과수를 여과하는 여과막 조립체;
상기 막 여과기와 상기 여과막 조립체를 거쳐 여과된 여과수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프;
상기 막 여과기의 외부 측면을 밀폐하여 상기 침지식 막 생물반응조와 구분하며, 아래와 위쪽은 개방구조를 가지고, 아래쪽은 상기 공기 세척장치보다 상기 침지식 막 생물반응조의 바닥쪽으로 더 연장하되, 바닥에서 일정한 거리를 유지하여 하수의 유입이 가능하게 하며, 위쪽은 상기 침지식 막 생물반응조의 수면보다 낮은 높이까지 연장하여 하수가 유출될 수 있게 하는 고정 측벽;
상기 고정 측벽의 위쪽 끝 부분에 선택적으로 2개 이상이 형성되며, 혼합액 순환량의 미세조절을 가능하게 하는 개방홈;
상기 고정 측벽의 외부에 설치되고, 측면은 밀폐구조, 아래와 위쪽은 개방구조를 가지며, 아래 끝은 상기 고정 측벽보다 더 아래쪽에서 시작하여 수면의 위까지 연장되고, 상기 고정 측벽과는 접촉하여 움직이기는 하되, 물은 통과하지 않는 구조를 가지며, 상하로 승강 조절이 가능한 상하 승강통;
상기 침지식 막 생물반응조의 상부에 구비되며, 상부가 개방된 상기 침지식 막 생물반응조를 밀폐시키는 고정대;
상기 고정대의 상부에 설치되며, 상기 상하 승강통이 상하로 승강함에 따라 상기 고정 측벽과 상기 상하 승강통의 아래 끝이 형성하는 부분의 개방 정도에 따라 상기 고정 측벽으로 둘러싸인 상기 막 여과기에서 상기 침지식 막 생물반응조로 순환되는 혼합액의 순환량을 조절하거나 또는 상기 상하 승강통을 월류 언(위어)으로 이용하여 상기 상하 승강통이 위 아래로 움직임에 따라 변화하는 월류 언(위어)의 높이로 혼합액의 순환량을 조절하는 상하 승강조절기; 상기 공기 세척장치에 공기를 공급하는 세척공기 송풍기;
상기 침지식 막 생물반응조의 하부에 설치되며, 상기 침지식 막 생물반응조에 산소를 공급하는 산기관;
상기 산기관에 공기를 공급하는 포기용 송풍기; 상기 침지식 막 생물반응조 내에 설치하여 용존 산소 농도를 측정하는 용존산소 농도계; 및
상기 용존산소 농도계로부터 전송된 신호를 수신하여 설정된 용존산소 농도와 비교하여, 상기 침지식 막 생물반응조의 용존산소 농도가 설정한 용존산소 농도와 같게 되도록 상기 상하 승강조절기를 제어하여 혼합액 순환량을 조절하고, 상기 포기용 송풍기의 송풍량을 자동적으로 조절하는 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치. - 삭제
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| KR1020110070387A KR101353401B1 (ko) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치 |
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| KR1020110070387A KR101353401B1 (ko) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치 |
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| KR1020110070387A KR101353401B1 (ko) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치 |
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