KR101909277B1 - Drainage treatment system for membrane filtration and Drainage treatment method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템은 하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수를 수용하며, 오존(O3)을 이용한 산화처리방식을 통해 부유 물질의 물성을 개질하는 개질수단과, 상기 개질수단을 거친 처리수에 친환경 응집제를 주입하여 응집 및 부상효율을 향상시키는 응집수단과, 상기 응집수단을 거친 처리수에 미세기포를 분사하여 부유 물질을 분리하는 미세기포 부상분리수단을 포함하고, 상기 부상분리수단은 부상분리조와, 처리수의 일부가 수용되는 가압챔버와, 상기 가압챔버에 수용된 처리수에 기체를 가압하여 공급하는 압축기 및 상기 부상분리조 일측에 구비되며, 상기 가압챔버 내부에서 기체가 녹아든 처리수를 분사하며 미세기포를 발생시키는 노즐;을 포함하도록 구성되어 부유 물질과 분리된 처리수는 원수조로 재이송되며, 분리된 부유 물질은 외부로 배출된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 전체 공정 회수율 99.5% 내지 99.9% 달성을 통한 Near ZLD(Zero Liquid Discharge)를 구현할 수 있으며, 오존(O3)으로 분리막 농축수의 물성 개질을 수행함으로써 부상 효율이 향상되고 친환경 응집제 주입을 통해 처리수내 알츠하이머 유발 의심물질인 Al3 + 농도를 저감시킴으로써 건강상의 위해성 문제를 동시에 해결할 수 있는 이점을 가진다.The membrane filtration effluent treatment system according to the present invention comprises a reforming means for receiving concentrated water discharged from a final separation membrane in at least one separation membrane process and modifying physical properties of the suspended material through oxidation treatment using ozone (O 3 ) A flocculation means for injecting an environmentally friendly flocculant into the treated water through the reforming means to improve flocculation and flotation efficiency; and a fine bubble float separation means for separating suspended matters by spraying fine bubbles into the treated water passing through the flocculation means, Wherein the flotage separation means comprises a flotation separation tank, a pressure chamber in which a part of the treated water is received, a compressor for pressurizing and supplying gas to the treatment water contained in the pressurization chamber, And a nozzle for spraying the treated water in which gas is dissolved to generate minute bubbles, Number is re-transferred to the raw water tank, the separated suspended matter is discharged to the outside. According to the present invention, Near ZLD (Zero Liquid Discharge) can be achieved by achieving a total process recovery rate of 99.5% to 99.9%, and floatation efficiency is improved by performing physical property modification of the membrane concentrated water with ozone (O 3 ) by reducing the processing sunae suspected substance causing Alzheimer's Al 3 + concentration through eco coagulant injection has the advantage of being able to resolve the risk of health problems at the same time.

Description

막 여과 배출수 처리 시스템 및 이를 이용하는 막 여과 배출수 처리 방법{ Drainage treatment system for membrane filtration and Drainage treatment method using the same }TECHNICAL FIELD The present invention relates to a membrane filtration effluent treatment system and a membrane filtration effluent treatment method using the membrane filtration effluent treatment system.

본 발명은 분리막을 이용하는 정수 공정에서 배출수의 발생량을 줄일 수 있는 막 여과 배출수 처리 시스템 및 이를 이용하는 막 여과 배출수 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane filtration effluent treatment system capable of reducing the amount of effluent generated in a purification process using a separation membrane, and a membrane filtration effluent treatment method using the membrane filtration effluent treatment system.

일반적인 정수처리 과정은 취수 및 착수, 혼화 및 응집, 침전, 여과, 소독과정으로 이루어진다.Typical water treatment processes consist of intake and flooding, mixing and coagulation, sedimentation, filtration and disinfection.

상기 취수 및 착수과정에서는 강물 또는 댐으로부터 물을 끌어와 착수정에 수용하여 물의 흐름을 안정화시킨다. During the water intake and the water intake process, water is drawn from a river or a dam and is accommodated in the water tank to stabilize the flow of water.

상기 착수정에서 흐름이 안정화된 물은 혼화지로 이송된다. The flow-stabilized water in the head is transferred to the mixed paper.

상기 혼화지에서는 응집제가 투입되어 물과 혼합된다. 여기서, 상기 응집제는 주로 알루미늄 계열을 주성분으로 하는 응집제가 사용되며, 투입된 이후 물속의 미세 부유물들을 응집시켜 덩어리를 형성시킴으로써 침전이 잘 이루어지도록 한다. In the mixed paper, a coagulant is added and mixed with water. Here, the coagulant is mainly composed of an aluminum-based coagulant. After the coagulant is flocculated, fine droplets in the water are agglomerated to form a lump so that precipitation can be performed well.

상기 혼화지에서 응집제와 혼합된 물은 침전지로 이송된다. The water mixed with the flocculant in the admixture is conveyed to the settling basin.

상기 침전지에서는 일정 시간 동안 물이 머물러 있도록 하면서 물속의 부유물들이 침전된다. 상기와 같이 침전된 부유물은 슬러지로 배출되고 침전지 상측의 물은 여과지로 이송된다. In the settling basin, floating matters in the water are precipitated while the water stays for a predetermined time. The suspended matters as described above are discharged to the sludge and the water on the upper side of the sedimentation tank is transferred to the filter paper.

상기 여과지에서는 침전지에서 제거되지 않은 미세한 입자를 모래층을 통과시켜 제거하게 되며, 여과지를 거친 물은 소독과정을 거쳐서 수돗물로 공급된다.In the filter paper, fine particles which have not been removed from the settling paper are removed by passing through the sand layer, and the water passed through the filter paper is supplied to the tap water through the disinfection process.

한편, 상기와 같은 일반정수처리 과정에서는 침전슬러지(배슬러지)와 모래여과 역세척 배출수와 같은 배출수가 정수량 대비 3 내지 15% 수준으로 발생하고 있으며, 침전 특성이 불량하여 배출수 처리에 어려움을 겪고 있다. On the other hand, in the general water treatment process, the discharge water such as sedimentation sludge (sludge) and the backwash water discharged from the sand filtration is generated at 3 to 15% of the purified water level, and the sedimentation property is poor, .

아울러, 일반정수처리 과정에서는 유입원수 변동에 따른 최종처리수질의 안정적 확보가 곤란한 문제점을 가지며, 이에 대한으로 막 여과(Membrane separation) 공정이 각광받고 있다. In addition, in the general purification process, there is a problem that it is difficult to secure the final quality of the treated water according to the fluctuation of the influent source, and the membrane separation process is attracting attention.

상기 막 여과 공정은 연중 안정적인 정수수질확보와 배출수 발생량 저감 등의 이점을 가진다. The membrane filtration process has advantages such as ensuring stable water quality and reducing the generation of drainage water during the year.

하지만, 1단 막 여과의 경우 원수량 대비 통산 1 내지 5%의 분리막 농축수가 배출되고 있어 이에 대한 추가적인 대안이 필요한 실정이다. However, in the case of single-stage membrane filtration, 1 to 5% of concentrate concentrate is produced per unit volume of water, so additional alternative is needed.

한편, 막 여과 공정에서 배출되는 배출수는 침전지나 여과지 등에서 배출되는 배출수처럼 입자간 반발력이 커서 침전 처리가 어려우며, 농축효율이 불량하여 기존 정수시설의 중력식 농축조에서는 이를 처리하기에 어려움을 겪고 있다. On the other hand, the effluent discharged from the membrane filtration process is difficult to be treated in a gravity-type concentrator of existing water purification facilities due to the difficulty of precipitation treatment due to the large repulsive force between the particles as the effluent discharged from the sedimentation or filter paper.

또한, 종래 기술에 따른 정수시설에서는 전술한 바와 같이 알루미늄 계열 무기응집제(PAC, Alum 등)를 투입하고 있는데, 이와 같은 무기응집제의 경우 Al3 + 응집 잔류물에 따른 치매 등 건강상의 위해 문제가 발생하게 되는 문제점을 가진다.In addition, in the water purification plant according to the prior art, aluminum-based inorganic flocculants (PAC, Alum, etc.) are introduced as described above. In the case of such inorganic flocculants, health problems such as dementia due to Al 3 + Have problems.

본 발명의 목적은 분리막 배출수의 개질 및 미세기포 가압부상분리를 이용하여 분리막 정수공정에서 배출수 발생을 최소화할 수 있는 막 여과 배출수 처리방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a membrane filtration effluent treatment method capable of minimizing the generation of effluent in a separation membrane purification process by using a reforming of separation membrane effluent and micro-bubble pressurization separation.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 막 여과 배출수 처리방법을 이용하여 배출수의 발생을 최소화할 수 있는 막 여과 배출수 처리 시스템을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a membrane filtration effluent treatment system capable of minimizing the generation of effluent water by using the membrane filtration effluent treatment method as described above.

본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템은 하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수를 수용하며, 오존(O3)을 이용한 산화처리방식을 통해 부유 물질(suspended solids, SS)의 물성을 개질하는 개질수단과, 상기 개질수단을 거친 처리수에 친환경 응집제를 주입하여 응집 및 부상효율을 향상시키는 응집수단과, 상기 응집수단을 거친 처리수에 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 미세기포 부상분리수단을 포함하고, 상기 부상분리수단은 부상분리조와, 처리수의 일부가 수용되는 가압챔버와, 상기 가압챔버에 수용된 처리수에 기체를 가압하여 공급하는 압축기 및 상기 부상분리조 일측에 구비되며, 상기 가압챔버 내부에서 기체가 녹아든 처리수를 분사하며 미세기포를 발생시키는 노즐;을 포함하도록 구성되어 부유 물질(SS)과 분리된 처리수는 원수조로 재이송되며, 분리된 부유 물질(SS)은 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.The membrane filtration effluent treatment system according to the present invention receives concentrated water discharged from the final separation membrane in one or more separation membrane processes and reforms the properties of suspended solids (SS) through an oxidation process using ozone (O 3 ) A coagulation means for injecting an environmentally friendly coagulant into the treated water through the reforming means to improve flocculation and floatation efficiency; and a means for separating the suspended material (SS) by spraying minute bubbles into the treated water passed through the coagulation means Wherein the floating separating means comprises a floating separating tank, a pressurizing chamber in which a part of the treated water is accommodated, a compressor for pressurizing and supplying gas to the treated water accommodated in the pressurizing chamber, And a nozzle for spraying the treated water dissolved in the gas inside the pressurizing chamber to generate minute bubbles, The material to be treated separately from the (SS) is re-transferred to the raw water tank, the separated suspended solids (SS) is characterized by being discharged to the outside.

상기 친환경 응집제는 5 내지 30 mg/L의 주입농도로 투입되는 것을 특징으로 한다. The environmentally friendly coagulant is added at an injection concentration of 5 to 30 mg / L.

상기 가압챔버의 압력은 2 내지 5 kgf/㎠ 인 것을 특징으로 한다.And the pressure of the pressure chamber is 2 to 5 kgf / cm 2.

상기 노즐에서는 상기 가압챔버의 압력에 따라 직경 20 내지 70㎛ 범위의 미세기포가 가변 분사되는 것을 특징으로 한다.Wherein the fine bubbles having a diameter ranging from 20 to 70 mu m are variably injected in the nozzle according to the pressure of the pressurizing chamber.

다른 측면에서 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 방법은 하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수가 개질 수단으로 유입되는 단계와, 상기 개질수단으로 유입된 농축수에 오존(O3)을 공급하여 부유 물질(suspended solids, SS)의 물성을 개질하는 단계와, 응집수단을 이용하여 친환경 응집제를 투입하고 부유 물질(SS)을 응집시키는 단계와, 미세기포 부상분리수단을 통해 응집수단을 거친 처리수에 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 단계와, 미세기포 부상분리수단을 거친 처리수를 원수조로 이송시키는 단계 및 미세기포 부상분리수단에서 분리된 최종 농축슬러지를 배출하는 단계가 포함되며, 상기 부유 물질(SS)을 응집시키는 단계에서 투입되는 친환경 응집제는 5 내지 30 mg/L의 주입농도로 투입되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a membrane filtration effluent treatment method comprising the steps of introducing concentrated water discharged from a final separation membrane in at least one separation membrane process into a reforming means, supplying ozone (O 3 ) to the concentrated water flowing in the reforming means Modifying the physical properties of suspended solids (SS), introducing an eco-cohesive agent by means of coagulation means and coagulating the suspended solids (SS), treating the coagulated material Separating suspended solids (SS) by injecting fine bubbles into the raw water tank, separating the suspended solids (SS), transferring the treated water through the fine bubble phase separation means to the raw water tank, and discharging the final concentrated sludge separated by the fine bubble phase separation means And the eco-coagulant injected in the step of flocculating the suspended solids SS is injected at an injection concentration of 5 to 30 mg / L. The.

상기 부유 물질(SS)을 응집시키는 단계에서 투입되는 친환경 응집제는 폴리글루타민(Polyglutamine), 아민(Amine)계, 키토산(Chitosan) 중 하나 이상을 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.The environmentally friendly coagulant added in the step of flocculating the suspended solids SS is characterized in that it comprises at least one of polyglutamine, amine and chitosan as main components.

상기 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 단계에서는 가압챔버의 압력을 2 내지 5 kgf/㎠ 범위로 유지하여 미세기포의 직경이 20 내지 70 ㎛ 의 범위를 가지는 것을 특징으로 한다.In the step of spraying the minute bubbles and separating the suspended solids SS, the pressure of the pressurized chamber is maintained in the range of 2 to 5 kgf / cm 2, and the diameter of the minute bubbles is in the range of 20 to 70 μm.

본 발명에 따르면, 분리막 배출수의 응집특성 불량 문제를 해결하기 위하여 오존(O3)으로 분리막 농축수의 물성 개질을 수행함으로써 부상 효율이 향상된다. According to the present invention, the floatation efficiency is improved by modifying the physical properties of the membrane-concentrated water with ozone (O 3 ) in order to solve the problem of poor flocculation property of the separation membrane effluent.

또한, 기존 무기응집제(PAC, Alum 등) 대신 알루미늄 성분이 낮은 친환경 응집제 주입을 통해 응집효율 향상뿐만 아니라 처리수 내 알츠하이머 유발 의심물질인 Al3 + 농도를 저감 시킴으로써 건강상의 위해성 문제를 동시에 해결할 수 있는 이점을 가진다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따르면 알루미늄 계열의 응집제가 투입되는 종래 기술이 비해 친환경 응집제를 투입하는 경우 부상분리 속도가 급격히 향상되는 것을 확인할 수 있으며, 이로 인해 보다 빠른 시간에 부유 물질(SS)을 분리할 수 있는 이점을 가진다.In addition, by conventional inorganic flocculant (PAC, Alum, and so on) instead of improving coagulation efficiency through eco coagulant injection of low aluminum component, as well as reduce process water in Alzheimer induced suspected substance, Al 3 + concentration to address the risk of health problems at the same time . In addition, according to the present invention, when the eco-friendly flocculant is added, the flotation rate is drastically improved as compared with the prior art in which the aluminum flocculant is added. As a result, .

또한, 본 발명에서는 미세기포 부상분리수단을 통해 부유물질(SS)을 분리한 이후 처리수는 원수조로 반송함으로써 배출수의 발생을 최소화하여 전체 공정 회수율을 보다 향상시킬 수 있다.Further, in the present invention, after the suspended solid material (SS) is separated through the fine bubble phase separation means, the treated water is transported to the raw water tank, thereby minimizing the generation of drainage water, thereby improving the overall process recovery rate.

즉, 일일 처리용량 50,000 톤(t) 이하 규모의 중소규모 정수장에서 기존 침지 방식에 따른 배출수 처리가 이루어질 경우, 하루에 7500 톤(t) 이하의 배출수가 발생하게 되며, 1단 여과막을 이용한 배출수 처리가 이루어질 경우에는 하루 2500 톤(t), 2단 여과막을 이용하는 경우에도 하루 250 톤(t) 이하의 배출수가 발생하게 된다. In other words, when the effluent treatment according to the existing immersion method is performed in a small and medium scale water treatment plant having a daily treatment capacity of 50,000 tons (t) or less, discharge of less than 7500 tons (t) per day occurs, 2500 tonnes per day (t) per day, and 250 tonnes per day (t) per day even if a two-stage filter membrane is used.

반면, 본 발명이 적용된 중소규모 정수장에서는 하루 50 톤(t) 이하의 배출수만 발생하게 되어 전체 공정 회수율 99.9% 달성을 통한 Near ZLD(Zero Liquid Discharge) 구현이 가능하게 된다. 그리고, 이로 인해 배출수 처리에 대한 비용절감은 물론 효율적인 배출수 처리가 이루어져 정수장의 처리 능력 향상을 도모할 수 있는 이점을 가진다.On the other hand, in the small- and medium-sized water purification plants to which the present invention is applied, only the discharge of less than 50 tons (t) per day occurs, thereby enabling the implementation of Near ZLD (Zero Liquid Discharge) by achieving the total process recovery rate of 99.9%. As a result, not only the cost of effluent treatment, but also effluent effluent treatment is improved, thereby improving the treatment capacity of the water treatment plant.

도 1 은 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 방법에 따른 배출수 처리 과정을 도시한 도면.
도 3 은 오존(O3)처리 여부에 따른 처리수 부유물질(SS) 프로파일을 보인 도면..
도 4 는 오존(O3)처리 여부에 따른 처리수 탁도(NTU) 프로파일을 보인 도면.
도 5 는 오존(O3)처리 여부에 따른 시간별 슬러지 계면 높이 변화를 보인 도면.
도 6 은 응집제에 따른 처리수 부유물질(SS) 프로파일을 보인 도면.
도 7 은 응집체에 따른 처리수 탁도(NTU) 프로파일을 보인 도면.
도 8 은 응집제에 따른 시간별 슬러지 계면 높이 변화를 보인 도면.
도 9 는 일반적인 2단 여과막 공정의 처리수 및 배출수 발생량을 보이기 위한 도면.
도 10 은 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 방법에 의한 처리수 및 배출수 발생량을 보이기 위한 도면.
1 schematically illustrates the structure of a membrane filtration effluent treatment system according to the present invention;
2 is a view illustrating a process of discharging wastewater according to a membrane filtration wastewater treatment method according to the present invention.
3 is a view showing a suspended solids (SS) profile according to whether or not ozone (O 3 ) treatment is performed.
4 is a view showing a treated water turbidity (NTU) profile according to whether or not ozone (O 3 ) treatment is performed.
FIG. 5 is a graph showing a change in sludge interface height over time with or without ozone (O 3 ) treatment. FIG.
Figure 6 shows a treated water suspended solids (SS) profile according to coagulant.
Figure 7 shows the treated water turbidity (NTU) profile according to agglomerates.
8 is a graph showing the change in sludge interface height with time according to the flocculant.
9 is a view for showing the amount of treated water and the amount of effluent generated in a general two-stage filtration membrane process.
10 is a view showing the amount of treated water and discharged water generated by the membrane filtration effluent treatment method according to the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood, however, that the spirit of the invention is not limited to the embodiments shown and that those skilled in the art, upon reading and understanding the spirit of the invention, may easily suggest other embodiments within the scope of the same concept.

도 1 에는 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있고, 도 2 에는 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 방법에 따른 배출수 처리 과정을 도시한 도면이 도시되어 있다.FIG. 1 is a view schematically showing the structure of a membrane filtration effluent treatment system according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a process of effluent treatment according to a membrane filtration effluent treatment method according to the present invention .

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템은 부유물질의 표면 개질, 개질 된 부유물질의 응집, 응집된 부유물질의 부상분리 공정을 수행하도록 구성된다. Referring to these figures, the membrane filtration effluent treatment system according to the present invention is configured to perform surface modification of suspended solids, coagulation of the modified suspended solids, and floatation separation of the coagulated suspended solids.

상세히, 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템에는 우선, 하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수를 수용하며 산화처리 방식을 이용하여 부유 물질(suspended solids, SS)의 물성을 개질하는 개질수단(200)ㅇ이 구비된다. In detail, the membrane filtration effluent treatment system according to the present invention comprises a reforming means for receiving the concentrated water discharged from the final separation membrane in at least one separation membrane process and modifying physical properties of suspended solids (SS) (200).

상기 개질수단(200)은 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수에서 유기물질 함량을 줄이기 위한 것으로 농축수를 수용하는 농축조(220)와, 상기 농축조(220)에 오존(O3)을 공급하기 위한 오존발생기(240)를 포함하여 구성된다.The reforming means 200 includes a concentration tank 220 for storing concentrated water for reducing the organic matter content in the concentrated water discharged from the final separation membrane and an ozone generator 220 for supplying ozone (O 3 ) to the concentration tank 220. (240).

상기 개질수단(200)을 거친 처리수는 친환경 응집제를 주입하기 위한 응집수단(400)으로 이송된다. The treated water passing through the reforming means 200 is transferred to the flocculating means 400 for injecting the environmentally friendly flocculant.

상기 응집수단(400)은 상기 개질수단(200)을 거친 처리수에 친환경 응집제를 투입하여 부유 물질(SS)을 응집시키기 위한 것으로, 교반기(420)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The flocculating means 400 may further include an agitator 420 for flocculating the suspended solids SS by injecting an environmentally friendly flocculant into the treated water passing through the reforming means 200.

한편, 상기 친환경 응집제는 알루미늄 함량과 인체 및 환경 유해성을 고려하여 선정되며, 본 실시 예에서는 폴리글루타민(Polyglutamine), 아민(Amine)계, 유기산 혼합물, 키토산(Chitosan) 중 하나 이상을 주성분으로 하는 응집제가 적용된다. The environmentally friendly coagulant is selected in consideration of the aluminum content and the human body and the environmental hazard. In this embodiment, the coagulant is a coagulant mainly composed of at least one of polyglutamine, amine, organic acid mixture, and chitosan Is applied.

상세히, 폴리글루타민(Polyglutamine)은 고초균의 일종인‘낫또균’추출물로 인체에 무해하며 생분해성(Biodegradable)을 가지는 친환경 성분이다. In detail, polyglutamine is a kind of Bacillus subtilis, a natto bacterium extract, which is harmless to the human body and biodegradable.

그리고, 아민(Amine)계 유기 응결제는 강한 양이온성 Epi-Amine계 폴리머로서, pH 변화에 따른 전하밀도의 변화가 거의 없으며, 부유 물질(SS)의 표면전하를 중화시켜 응결성을 향상시킨다. Amine based organic coagulant is a strong cationic Epi-Amine polymer with little change in charge density due to pH change and improves the cohesion by neutralizing the surface charge of suspended solids (SS).

한편, 친환경 응집제의 투입량이 5 mg/L 미만일 경우에는 응집이 원활히 이루어지지 않아 부상효율이 감소되며, 30 mg/L를 초과할 경우에는 약품 투입에 따른 비용이 증가하며, 입자의 무게가 증가하게 되어 부상효율이 감소된다. On the other hand, when the amount of the environmentally-friendly coagulant is less than 5 mg / L, flocculation efficiency is not improved because of flocculation, and when the amount exceeds 30 mg / L, And the floating efficiency is reduced.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 주성분을 가지는 친환경 응집제의 부상효율을 위해 5 내지 30 mg/L의 주입농도로 투입된다. Accordingly, in the present invention, the above-mentioned eco-coagulant having the main component is injected at an injection concentration of 5 to 30 mg / L for floatation efficiency.

상기 응집수단(400)을 거친 처리수는 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 미세기포 부상분리수단(600)으로 이송된다.The treated water passing through the flocculating means 400 is sent to the fine bubble phase separating means 600 for separating the suspended solids SS by spraying the fine bubbles.

상기 미세기포 부상분리수단(600)은 상기 응집수단(400)을 거친 처리수가 수용되는 부상분리조(620)와, 상기 부상분리조(620)에 수용된 처리수의 일부가 수용되는 가압챔버(660)와, 상기 가압챔버(660)에 수용된 처리수에 기체를 가압하여 공급하는 압축기(680) 및 상기 부상분리조(620) 일측에 구비되어 미세기포를 발생시키는 노즐(640)을 포함하여 구성된다.The fine bubble phase separation means 600 includes a floatation separation tank 620 in which the treatment water is passed through the flocculation means 400 and a pressurization chamber 660 in which a part of the treated water accommodated in the floatation separation tank 620 is accommodated A compressor 680 for pressurizing and supplying gas to the processing water accommodated in the pressurizing chamber 660 and a nozzle 640 provided at one side of the floating separation tank 620 to generate fine bubbles .

상세히, 상기 부상분리조(620)는 가압챔버(660)와 배관 및 순환펌프(P)로 연결되어 소정의 처리수가 가압챔버(660)로 공급될 수 있다.The floating separation tank 620 is connected to the pressurizing chamber 660 through a pipe and a circulation pump P so that a predetermined amount of process water can be supplied to the pressure chamber 660.

그리고, 상기 가압챔버(660)의 일측에는 상기 압축기(680)가 연결되어 고압의 기체가 가압챔버(660)에 수용된 처리수에 공급된다.The compressor 680 is connected to one side of the pressurizing chamber 660, and a high-pressure gas is supplied to the process water accommodated in the pressurizing chamber 660.

상기 노즐(640)은 상기 가압챔버(660)를 통해 공급되는 고압의 처리수를 분사하여 평균 직경 50㎛ 크기를 가지는 미세기포를 발생시키며, 이로 인해 부상분리조(620) 내부에 응집되어 있는 부유 물질(SS)이 분리된다.The nozzle 640 injects high-pressure treated water supplied through the pressurizing chamber 660 to generate micro-bubbles having an average diameter of 50 μm. As a result, The material (SS) is separated.

한편, 상기 노즐(640)에서 발생되는 미세기포의 크기가 20 ㎛ 미만일 경우에는 미세기포의 체류시간이 길어져 부상 효율이 감소 되는 문제점을 가지며, 정밀한 노즐(640) 가공을 위한 시공비가 상승하게 되는 문제점을 가진다. 그리고, 미세기포의 크기가 70 ㎛를 초과할 경우에는 부상속도는 빠른 반면 입자간 응집이 불량하여 부상효율을 감소시키게 된다. On the other hand, when the size of the minute bubbles generated from the nozzle 640 is less than 20 μm, the residence time of the minute bubbles becomes long and the floatation efficiency is reduced, and the construction ratio for the precise nozzle 640 is increased . If the size of the fine bubbles exceeds 70 탆, the floatation rate is fast but the flocculation between the particles is poor and the floatation efficiency is decreased.

따라서, 본 발명에서는 상기 노즐(640)에서 발생되는 미세기포의 크기가 20 내지 70 ㎛ 의 범위로 형성되며, 이를 위해 가압챔버(660)의 압력을 제어하게 된다. Accordingly, in the present invention, the fine bubbles generated from the nozzle 640 are formed in a range of 20 to 70 μm, and the pressure of the pressurizing chamber 660 is controlled.

상세히, 상기 가압챔버(660)의 압력이 2 kgf/㎠ 미만일 경우에는 상기 노즐(640)을 통한 미세기포의 발생이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다. In detail, when the pressure of the pressurizing chamber 660 is less than 2 kgf / cm 2, fine bubbles can not be smoothly generated through the nozzle 640.

그리고, 5 kgf/㎠ 을 초과하는 경우에는 평균 입자의 크기가 감소하게 되는데 이와 같은 경우에는 기포의 체류시간을 증가시켜 부상 효율을 감소시키게 된다. If it exceeds 5 kgf / cm 2, the average particle size decreases. In this case, the retention time of the bubbles is increased to decrease the floatation efficiency.

따라서, 본 발명에서는 상기 가압챔버(660)의 압력을 2 내지 5 kgf/㎠ 범위로 제어한다.Accordingly, in the present invention, the pressure of the pressurizing chamber 660 is controlled in the range of 2 to 5 kgf / cm2.

또한, 상기 가압챔버(660)와 노즐(640) 사이에는 압력계(630)가 더 구비되어 토출압이 일정 수준을 유지할 수 있도록 압축기(680) 제어가 이루어진다.A pressure gauge 630 is additionally provided between the pressure chamber 660 and the nozzle 640 to control the compressor 680 so that the discharge pressure can be maintained at a constant level.

한편, 상기와 같이 부상분리조(620)에서 분리된 부유물질(SS)은 배출수로 별도 폐기처리되며, 부유물질(S)이 분리된 처리수는 다시 분리막 원수조에 수용된다.Meanwhile, the suspended solids SS separated in the floatation separation tank 620 are separately treated as drain water, and the treated water in which the suspended solids S are separated is again received in the separation membrane raw water tank.

이하에서는 상기와 같은 구성의 막 여과 배출수 처리 시스템을 이용하는 막 여과 배출수 처리 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a membrane filtration effluent treatment method using membrane filtration effluent treatment system having the above-described structure will be described.

우선, 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 방법에서는 하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수가 개질수단(200)으로 유입되는 단계(S100)가 수행된다.First, in the membrane filtration effluent treatment method according to the present invention, the step (S100) of introducing the concentrated water discharged from the final separation membrane into the reforming means 200 in at least one separation membrane process is performed.

상기 단계(S100)에서는 다단 여과를 거치는 동안 유기물질 함량이 높아진 농축수가 개질수단(200)의 농축조(220)에 수용된다.In the step S100, concentrated water having a high organic matter content during the multi-stage filtration is accommodated in the concentration tank 220 of the reforming means 200. [

상기와 같이 농축조(220)에 농축수가 유입되면 상기 개질수단(200)에서는 오존발생기(240)를 이용하여 유입된 농축수에 오존(O3)을 공급함으로써 부유 물질(suspended solids, SS)의 물성을 개질하는 단계(S200)가 수행된다.When the concentrated water flows into the concentration tank 220 as described above, the reforming means 200 supplies ozone (O 3 ) to the concentrated water introduced by using the ozone generator 240 so that the properties of the suspended solids (SS) (S200) is performed.

이와 같이 오존(O3)을 공급하여 부유 물질(SS)의 물성을 개질하게 되면, 화학적산소요구량(COD)와 부유물질의 농도(SS) 및 탁도(NTU)가 감소되며, 실험 결과 아래 [표 1]와 같은 차이를 확인할 수 있었다.The chemical oxygen demand (COD), suspended solids concentration (SS) and turbidity (NTU) are reduced when the ozone (O 3 ) is supplied and the physical properties of the suspended solids (SS) are modified. 1].

SS(mg/L)SS (mg / L) 탁도(NTU)Turbidity (NTU) COD(mg/L)COD (mg / L) 2단 배출수Two-stage drainage 260260 145145 53.6653.66 오존처리수Ozone-treated water 210210 106.6106.6 33.5533.55

상기 단계(S200)을 통해 물성이 개질 된 부유 물질(SS)을 포함하는 처리수는 응집수단(400)로 이송되고, 상기 응집수단(400)에서는 친환경 응집제를 투입하여 부유 물질(SS)을 응집시키는 단계(S300)가 수행된다.The treated water containing the suspended material SS having the modified physical properties through the step S200 is transferred to the flocculating means 400 and the flocculant SS is flocculated in the flocculating means 400, (S300) is performed.

상기 단계(S300)에서는 알루미늄 및 금속계열이 포함되지 않은 친환경 응집제를 투여하게 되며, 전술한 바와 같이 폴리글루타민(Polyglutamine), 아민(Amine)계, 키토산(Chitosan) 중 하나 이상을 주성분으로 하여 인체 및 환경 유해성을 해결하면서 응집효율을 향상시킨다.In the step S300, an environmentally-friendly coagulant containing no aluminum or a metal series is administered. As described above, the polyglu- tamine, the amine, the chitosan, Improves flocculation efficiency while solving environmental hazard.

그리고, 상기와 같은 친환경 응집제가 투여된 이후에는 교반기(420)를 이용하여 일정 시간 교반 과정이 수행될 수 있으며, 친환경 응집제가 투입된 처리수에서는 현탁물질의 전하중화로 미세 입자간 흡착력을 증대되어 효과적인 응집 현상이 일어나게 된다.After the environmentally-friendly coagulant is administered, the stirring process can be performed using the stirrer 420 for a predetermined period of time. In the treated water into which the environmentally-friendly coagulant is added, the adsorption force between the fine particles is increased by charge neutralization of the suspended material, Coagulation phenomenon occurs.

한편, 상기 단계(S300)를 거친 처리수는 미세기포 부상분리수단(600)으로 이송되며, 상기 미세기포 부상분리수단(600)에서는 응집수단을 거친 처리수에 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 단계(S400)가 수행된다.In step S300, the treated water is sent to the fine bubble phase separating means 600. In the fine bubble phase separating means 600, fine bubbles are injected into the treated water passing through the coagulating means, (S400) is performed.

상기 단계(S400)에서는 부상분리조(620) 내부의 처리수를 수용하는 가압챔버(660)에 압축기(680)를 이용하여 고압의 기체를 녹이고, 기체가 녹아든 처리수를 부상분리조(620) 일측에 구비되는 노즐(640)을 통해 평균 직경 50 ㎛의 미세기포가 분사됨으로써 부유 물질(SS)과 처리수가 분리된다.In step S400, the high-pressure gas is melted in the pressurizing chamber 660 containing the treated water in the floatation separating tank 620 using the compressor 680, and the treated water in which the gas is melted is stored in the floating separator 620 The microbubbles having an average diameter of 50 mu m are injected through the nozzle 640 provided on one side of the nozzle 640 to separate the suspended solids SS and the treated water.

여기서, 상기 노즐(640)은 상기 부상분리조(620) 저면에 위치되어 전방위 분사가 가능하도록 구성될 수 있으며, 처리 용량에 따라 다수 개가 구비될 수 있다.Here, the nozzle 640 may be positioned at the bottom of the floating separation tank 620 to allow for omnidirectional spraying, and a plurality of nozzles 640 may be provided depending on the processing capacity.

상기와 같이 단계(S400)을 통해 부상분리조(620)에서 부유 물질(SS)과 처리수가 분리되면, 부유 물질(SS)이 분리된 처리수를 원수조로 반송시키는 단계(S500)와 부상분리조(620)의 상측에 수집되는 최종 농축 슬러지 즉, 부유 물질(SS)을 외부 배출 경로를 통해 배출수로 폐기시키는 단계(S600)가 수행된다. If the suspended solids SS is separated from the treated water in the floatation separation tank 620 through the step S400 as described above, the step S500 of transferring the treated water separated from the suspended solids SS to the raw water tank S500, The final concentrated sludge collected on the upper side of the bath 620, that is, the suspended material SS, is discharged to the drain water through the external discharge path (S600).

즉, 본 발명에서는 상기 단계(S500)을 통해 처리수의 대부분을 원수조로 리턴하여 소량의 배출수만 외부로 배출되도록 함으로써 배출수의 발생을 최소화시킬 수 있다.That is, in the present invention, most of the treated water is returned to the raw water tank through the step S500, and only a small amount of discharged water is discharged to the outside, thereby minimizing the generation of discharged water.

한편, 도 3 에는 오존(O3)처리 여부에 따른 처리수 부유물질(SS) 프로파일을 보인 도면이 도시되어 있고, 도 4 에는 오존(O3)처리 여부에 따른 처리수 탁도(NTU) 프로파일을 보인 도면이 도시되어 있으며, 도 5 에는 오존(O3)처리 여부에 따른 시간별 슬러지 계면 높이 변화를 보인 도면이 도시되어 있다.On the other hand, in Figure 3 in ozone (O 3) for treated water suspended solids (SS) it is shown a view showing a profile, to be treated according to whether there ozone Fig 4 (O 3) treatment Turbidity (NTU) profile according to process Status FIG. 5 is a view showing a change in sludge interface height according to time according to whether or not ozone (O 3 ) treatment is performed.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템을 통해 배출수 개질을 수행하는 경우 부상분리 효율이 증가함을 확인할 수 있다.Referring to these figures, it can be seen that the flotation efficiency improves when the effluent water modification is performed through the membrane filtration effluent treatment system according to the present invention.

즉, 개질수단(200)을 통해 오존(O3)처리가 이루어진 경우 오존(O3)처리를 하지 않은 경우 대비 부유 물질(SS) 프로파일과 탁도가 낮은 것으로 나타났으며, 부상분리 속도가 큰 폭으로 개선된 모습을 보이는 것으로 나타났다.That is, when the ozone (O 3 ) treatment is performed through the reforming means 200, the SS profile and turbidity are low when the ozone (O 3 ) treatment is not performed, As well.

한편, 도 6 에는 응집제에 따른 처리수 부유물질(SS) 프로파일을 보인 도면이 도시되어 있고, 도 7 에는 응집체에 따른 처리수 탁도(NTU) 프로파일을 보인 도면이 도시되어 있으며, 도 8 에는 응집제에 따른 시간별 슬러지 계면 높이 변화를 보인 도면이 도시되어 있다.FIG. 6 is a graph showing the SS profile of the treated water according to the coagulant, and FIG. 7 is a graph showing the treated water turbidity (NTU) profile according to the coagulant. The sludge interface height changes with time.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 시스템을 통해 친환경 응집제의 일 실시 예인 아민계 응집제를 사용하는 경우에도 처리수질이 개선되고 부상 분리 속도가 향상되는 것으로 나타났다. Referring to these drawings, it has been found that the use of an amine coagulant, which is an embodiment of an environmentally friendly coagulant, through the membrane filtration effluent treatment system according to the present invention improves the quality of treated water and improves the floatation separation rate.

즉, 아민계 응집제를 사용하는 경우 도 6 에 도시된 바와 같이 무응집, PAC(알루미늄 계열) 응집제와 비교할 때 부유 물질(SS) 프로파일이 월등히 낮은 것으로 나타났으며, 탁도의 경우에도 현저히 낮은 모습을 보이는 것으로 나타났다. In other words, when the amine-based flocculant is used, as shown in FIG. 6, the SS profile is significantly lower than that of the flocculent and PAC (aluminum-based) flocculant, and the turbidity is also significantly lower It was shown.

또한, 부상분리 속도의 경우 무응집, PAC(알루미늄 계열)응집제와 비교했을 때 투입 직후 분리속도가 급격히 향상되는 것으로 나타났다.In addition, the flotation rate was significantly improved immediately after the addition, compared to the no flocculation and PAC (aluminum series) coagulant.

한편, 도 9 에는 일반적인 2단 여과막 공정의 처리수 및 배출수 발생량을 보이기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 10 에는 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리 방법에 의한 처리수 및 배출수 발생량을 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.FIG. 9 is a view showing the amount of treated water and discharged water generated in the general two-stage filtration membrane process, and FIG. 10 is a view showing the amount of treated water and discharged water generated by the membrane filtration effluent treatment method according to the present invention, .

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리시스템을 2단막 공정에 적용할 경우를 적용하지 않은 경우와 비교하여 살펴볼 수 있으며, 본 발명이 적용되지 않은 2단막 공정에서는 1단막(10)에서 원수량 대비 5%의 배출수가 발생되고, 이를 다시 2단막(20)에서 처리하여 원수량 대비 0.5%의 배출수가 발생하여 원수의 최종 회수율이 99.5%로 나타났다.Referring to these drawings, the membrane filtration effluent treatment system according to the present invention can be compared with the case where the membrane filtration water treatment system is not applied to the bi-membrane process. In the bi-membrane process where the present invention is not applied, 5% of the waste water was generated from the raw water, and the treated water was treated in the second membrane (20), and the final recovery rate of the raw water was 99.5%.

이와 같은 비율을 일일 처리 용량 100,000 톤(t) 규모의 정수장을 기준으로 살펴보면, 1단막(10)에서 배출되는 배출수 5000 톤(t)이 2단막(20)으로 유입되어 최종 배출수는 500 톤(t)이 발생하는 것으로 산출될 수 있다.(Ton) of the effluent discharged from the first membrane 10 flows into the second membrane 20 and the final effluent reaches 500 tons (t) ) Can be calculated.

반면, 본 발명이 적용된 경우에는 1단막(10)에서 배출되는 배출수 5000 톤(t)이 2단막(20)으로 유입되어 500 톤(t)의 배출수가 발생 되며, 2단막(20)에서 배출되는 배출수 500톤 (t)이 본 발명에 따른 막 여과 배출수 처리시스템(100)으로 유입되어 최종 배출수는 100 톤(t)이 발생하게 되어 5배의 절감효과를 가지게 된다. 그리고, 이와 같은 배출수의 절감 양은 원수의 처리 용량에 비례하여 증가하게 된다. On the other hand, when the present invention is applied, 5000 tons (t) of discharged water discharged from the one-piece membrane 10 flows into the two-layer membrane 20 to generate 500 tons (t) 500 tons (t) of the effluent flows into the membrane filtration effluent treatment system 100 according to the present invention, resulting in 100 tons (t) of the final effluent, resulting in a 5-fold saving effect. In addition, the amount of such waste water savings increases in proportion to the treatment capacity of the raw water.

100........ 막 여과 배출수 처리시스템 200........ 개질수단
220........ 농축조 240........ 오존발생기
400........ 응집수단 420........ 교반기
600........ 미세기포 부상분리수단 620........ 분리조
630........ 압력계 640........ 노즐
660........ 가압챔버 680........ 압축기
100 membrane filtration effluent treatment system 200 reforming means
220 ........ Enrichment tank 240 ........ Ozone generator
400 ........ Agglomeration means 420 ........ Agitator
600 ......... minute bubble floating separating means 620 ........ separating tank
630 ........ pressure gauge 640 ........ nozzle
660 ........ Pressurizing chamber 680 ........ Compressor

Claims (7)

하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수를 수용하며, 부상 효율을 향상시키기 위하여 오존(O3)을 이용한 산화처리방식을 통해 부유 물질(suspended solids, SS)의 물성을 개질하는 개질수단;
상기 개질수단을 거친 처리수에 친환경 응집제를 주입하여 응집 및 부상효율을 향상시키는 응집수단;
상기 친환경 응집제는,
아민(Amine)계를 주성분으로 하고;
상기 개질수단 및 응집수단을 거친 처리수에 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 미세기포 부상분리수단;을 포함하고,
상기 부상분리수단은,
부상분리조와,
처리수의 일부가 수용되는 가압챔버와,
상기 가압챔버에 수용된 처리수에 기체를 가압하여 공급하는 압축기; 및
상기 부상분리조 일측에 구비되며, 상기 가압챔버 내부에서 기체가 녹아든 처리수를 분사하며 미세기포를 발생시키는 노즐;을 포함하도록 구성되어
부유 물질(SS)과 분리된 처리수는 원수조로 재이송되며, 분리된 부유 물질(SS)은 외부로 배출되고,
상기 친환경 응집제는,
5 내지 30 mg/L의 주입농도로 투입되고,
상기 가압챔버의 압력은 2 내지 5 kgf/㎠ 인 것을 특징으로 하는 막 여과 배출수 처리 시스템.
A reforming means for modifying physical properties of suspended solids (SS) through oxidation treatment using ozone (O 3 ) to receive concentrated water discharged from the final separation membrane in at least one separation membrane process and to improve floatation efficiency;
Agglomeration means for injecting an environmentally friendly flocculant into the treated water through the reforming means to improve flocculation and flotation efficiency;
The environment-
An amine system as a main component;
And fine bubble phase separation means for separating the suspended solids (SS) by spraying the fine bubbles to the treated water having passed through the modifying means and the aggregating means,
Wherein said floating-
A floating separation tank,
A pressurizing chamber in which a part of the treated water is received,
A compressor for pressurizing and supplying the processing water stored in the pressure chamber; And
And a nozzle provided at one side of the floating separation tank for spraying treated water in which gas is dissolved in the pressure chamber to generate fine bubbles
The treated water separated from the suspended solids SS is re-transferred to the raw water tank, the separated suspended solids SS are discharged to the outside,
The environment-
Is injected at an injection concentration of 5 to 30 mg / L,
Wherein the pressure of the pressurization chamber is 2 to 5 kgf / cm < 2 >.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항의 막 여과 배출수 처리 시스템을 이용한 막 여과 배출수 처리 방법에 있어서,
하나 이상의 분리막 공정에서 최종 분리막으로부터 배출되는 농축수가 개질 수단으로 유입되는 단계;
상기 개질수단으로 유입된 농축수에 오존(O3)을 공급하여 부유 물질(suspended solids, SS)의 물성을 개질하는 단계;
응집수단을 이용하여 친환경 응집제를 투입하고 부유 물질(SS)을 응집시키는 단계;
미세기포 부상분리수단을 통해 응집수단을 거친 처리수에 미세기포를 분사하여 부유 물질(SS)을 분리하는 단계;
미세기포 부상분리수단을 거친 처리수를 원수조로 이송시키는 단계; 및
미세기포 부상분리수단에서 분리된 최종 농축슬러지를 배출하는 단계;가 포함되며,
상기 부유 물질(SS)을 응집시키는 단계에서 투입되는 친환경 응집제는,
5 내지 30 mg/L의 주입농도로 투입되는 것을 특징으로 하는 막 여과 배출수 처리 방법.
A membrane filtration effluent treatment method using the membrane filtration effluent treatment system of claim 1,
Introducing the concentrated water discharged from the final separation membrane into the reforming means in at least one separation membrane process;
Modifying physical properties of suspended solids (SS) by supplying ozone (O 3 ) to the concentrated water introduced into the reforming means;
Adding an environmentally-friendly coagulant to coagulate the suspended material (SS) using the coagulation means;
Separating the suspended solids (SS) by spraying fine bubbles into the treated water passed through the coagulating means through the fine bubble float separating means;
Transferring the treated water through the fine bubble floating separation means to the raw water tank; And
Discharging the final concentrated sludge separated in the fine bubble floating separation means,
The eco-friendly coagulant added in the step of flocculating the suspended solids (SS)
Lt; RTI ID = 0.0 > mg / L. ≪ / RTI >
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