KR101932028B1 - 분리막 생물반응기 및 이를 포함하는 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염수를 처리하는 반응기에 관한 것으로서, 특히 멤브레인을 통하여 분리막 여과공정을 진행하고, 산소를 공급하여 오염수의 생물학적 반응을 함께 진행할 수 있는 분리막 생물반응기에 관한 것이다. 특히, 반응조에 공기를 공급하는 폭기부가 분리막의 세척 기능도 동시에 수행할 수 있으며, 반응조 내의 용존산소량을 실시간으로 측정하고, 이에 따라 분리막에서 여과공정 또는 공기 공급 및 세척공정의 동작을 제어할 수 있는 분리막 생물반응기에 관한 것이다.

Description

분리막 생물반응기 및 이를 포함하는 수처리장치{ADVANCED OXIDATION PROCESS APPRATUS OF SEWAGE AND THE METHOD BY USING THE SAME}

본 발명은 오염수를 처리하는 반응기에 관한 것으로서, 특히 멤브레인을 통하여 분리막 여과공정을 진행하고, 산소를 공급하여 오염수의 생물학적 반응을 함께 진행할 수 있는 분리막 생물반응기에 관한 것이다.

일반적으로 분리막 기술은 고분자 재료의 물질 선택투과 성질을 이용한 분리기술의 하나로 1960년대 미국에서 담수화 공정에 적용하면서 상업화된 기술이다. 막분리 공정은 증류기술과는 달리 상변화가 없으므로 에너지를 절약할 수 있고 공정이 간단하므로 장치가 차지하는 공간이 작은 장점이 있다. 초기의 분리막은 역삼투압(reverse osmois membrane)을 중심으로 개발되었고 한외여과막(ultrafiltration), 정밀여과막(microfiltration), 나노여과막(nanofiltration) 등으로 광범위하게 적용되고 있다.

기존의 분리막은 나권형(spiral wound), 관형(tubular), 중공사형(hollow), 판틀형(plat and frame) 등의 형식들이 있는데, 이중에서 중공사형은 중공사의 직경이 0.2~2mm이며 중앙이 비어있는 실관 형태이므로 중공사의 단위부피당 막면적비가 다른 형식에 비하여 굉장히 높아서 더 높은 생산성을 가지고 있다. 그리고 다른 형식의 분리막은 분리막을 형성하는 고분자를 코팅할 수 있는 지지체가 필요하지만 중공사형식의 분리막은 직경이 작으므로 자체적으로 형태를 유지할 수 있어서 별도의 지지체가 필요 없다는 장점을 가지고 있으나, 하나의 모듈로 만들어진 중공사막들 사이에 부유물질이 층을 이루어 오염수의 흐름을 막을 수 있으며 막오염에 약하고 일단 오염된 막은 세척하기가 어려워 막오염이 심한 분리단계에는 사용하기가 어려운 단점이 있다.

중공사형 분리막은 중공사막 안에서 밖으로 여과되는 가압방식으로 사용하거나 그 반대방향으로의 흡입방식으로 사용할 수 있다. 생물학적 처리공정(활성슬러지법)에 적용할 때에는 그 설치 방식에 따라 폭기조 밖에 중공사막을 설치하는 외부순환식과 폭기조 내에 중공사막을 설치하여 처리하는 침지식으로 사용할 수 있다. 외부순환식의 경우에는 침지식에 비하여 에너지 비용이 커지는 단점이 있다.

침지식은 외부순환식에 비하여 설비를 설치하는데 필요한 공간이 적으며 흡입펌프에 의하여 처리량만큼만 흡입하기 때문에 외부순환식에 비해 동력도 적게 소요되는 장점이 있다.

그러나, 이러한 침지식도 처리시간이 지속되면 분리막 표면에 부유물질이 달라붙어 막오염이 발생하고, 이에 따라 분리막이 손상될 수 있으며, 분리막의 오염수 처리효율이 급격히 감소하는 문제점이 있다.

본 발명은 그런 문제점을 해결하기 위해서 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-2008-0111843호(2008.12.24 공개, 침지형 분리막 생물반응기)가 있다.

본 발명은 오염수의 생물학적 수처리를 위한 폭기부를 물리적인 수처리를 위한 분리막에 결합함으로써, 폭기부가 미생물의 대사작용을 위한 공기 공급은 물론 분리막의 세척도 가능한 분리막 생물반응기를 제공하는 것이다.

또한, 분리막 생물반응기 내 오염수의 용존산소량을 실시간으로 측정하고, 이에 따라 분리막의 여과를 진행할지, 폭기 및 세척을 진행할지가 자동적으로 제어될 수 있는 분리막 생물반응기를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

이와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 오염수가 유입되어 이를 수용하고, 수용된 오염수를 수처리하여 외부로 배출하는 반응조;

상기 반응조로 오염수를 유입하는 유입부;

상기 반응조 내부에 설치되고, 일방향으로 오염수가 통과하며 수처리되는 중공사형 분리막(Hollow fiber membrane);

상기 분리막의 일단에 결합되고, 상기 분리막을 통과하여 수처리된 오염수를 상기 반응조 외부로 배출하는 배출부;

상기 분리막의 일단에 결합되고, 오염수가 상기 분리막을 통과하는 일방향과 반대방향으로 상기 분리막에 공기를 공급하는 폭기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 생물반응기를 제공한다.

또한 본 발명에 따른 분리막 생물반응기는 상기 반응조 내의 용존산소용량을 측정하는 용존산소측정부; 및 상기 용존산소측정부에서 측정된 용존산소용량에 따라 상기 배출부 및 상기 폭기부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 폭기부는, 상기 공기를 이동시키는 이동력을 제공하는 폭기펌프; 및 상기 공급되는 공기의 양을 조절하는 제1 조절밸브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배출부는, 상기 분리막을 통과한 오염수를 이동시키는 이동력을 제공하는 배출펌프; 및 상기 배출되는 오염수의 양을 조절하는 제 2 조절밸브를 포함할 수 있다.

이때, 상기 분리막은 정밀여과막(MF: Microfiltration), 또는 한외여과막(UF: Ultrafiltration), 중 어느 하나일 수 있다.

한편, 상기 분리막은 세라믹 분리막일 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 반응조 내부에 설치되어, 상기 오염수를 교반하는 교반부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 오염수를 수용하고, 상기 오염수에서 침전가능한 부유고형물을 침전 제거하기 위한 침수조;

상기 침수조를 통과한 오염수가 유입되어 이를 수용하고, 배출되는 상기 오염수의 유량을 조절하는 유량 조정조;

*상기 유량 조정조를 통과한 오염수가 유입되어 이를 수용하고, 수처리를 거쳐 상기 오염수를 배출하는 분리막 생물반응기; 및

상기 분리막 생물반응기를 통과한 오염수가 유입되어 이를 수용하는 처리수조를 포함하고,

상기 분리막 생물반응기는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 분리막 생물반응기인 것을 특징으로 하는, 수처리장치가 제공된다.

이와 같은 본 발명의 분리막 생물반응기를 이용하면, 오염수에 공기를 공급하는 폭기부를 분리막에 결합하여, 분리막의 세척과 동시에 오염수 내 산소를 공급하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시간으로 오염수 내의 용존산소량을 측정하고, 이로부터 여과 공정을 진행하거나 또는 세척 및 폭기 공정을 번갈아 동작하도록 제어함으로써, 오염수 수처리의 자동화 및 처리 효율 극대화를 도모할 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 어느 실시예에 따라 분리막 생물반응기를 포함하는 수처리장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 어느 실시예에 따라 분리막 생물반응기에서 분리막을 통과하여 수처리된 오염수가 배출되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 어느 실시예에 따라 분리막 생물반응기에서 오염수의 배출을 정지하고, 분리막에 공기를 공급하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 어느 실시예에 따라 교반부를 포함하는 분리막 생물반응기를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 분리막 생물반응기 및 이를 포함하는 수처리장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

분리막 생물반응기는 반응조 내의 분리막을 통하여 오염수의 물리적 처리 즉, 오염수 내의 오염물질을 여과시키고, 반응조에 산소를 공급하여 오염수 내의 유기물을 미생물의 대사작용에 의해 분해하여 제거하는 것이다. 즉, 분리막을 통한 여과작용을 진행하면서 폭기부에 의한 산소공급을 통한 대사작용을 함께 진행하여 오염수의 수처리 효율을 향상시키는 것이다.

본 발명에 따른 분리막 생물반응기는 산소를 반응조(100)에 공급하는 폭기부(500)를 분리막(300)에 결합하는 것을 특징으로 한다. 즉, 반응조(100) 내에 설치된 분리막(300)에 공기를 공급하여 미생물의 대사작용은 그대로 진행함과 동시에, 오염수가 분리막(300) 내에서의 오염수의 수처리방향과 반대방향으로 공기를 공급함으로써 분리막(300)의 물리적 세척을 진행할 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막 생물반응기를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 어느 실시예에 따라 분리막 생물반응기를 포함하는 수처리장치를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분리막 생물반응기는 반응조(100), 유입부(200), 분리막(300), 배출부(400), 및 폭기부(500)를 포함한다.

반응조(100)는 외부로부터 유입된 오염수를 수용하고 이를 수처리하여 외부로 배출하는 역할을 하는 것이다. 이때 오염수의 수처리는 분리막(300)에 의한 물리적 처리 즉, 여과작용과 공기 공급(폭기)에 따른 생물학적 처리 즉 미생물에 의한 대사작용이 함께 진행된다.

유입부(200)는 반응조(100)와 연결되어 외부로부터 반응조(100)로 오염수를 유입하는 역할을 한다. 이때의 유입부(200)는 오염수가 통과할 수 있도록 유입라인, 유입관 등을 포함할 수 있다.

분리막(300)은 중공사형(hollow fiber)으로 중앙이 비어있으며 실관형태로 이루어져 중공사의 단위부피당 막면적비가 매우 높다. 이에 따라 다른 분리막(300)에 비하여 더 높은 생산성을 가진다.

오염수는 중공사형 분리막(300)을 일방향으로 통과하면서 오염수 내의 오염물질이 분리막(300)에 여과된다. 따라서 오염수 내의 오염물질이 제거될 수 있다.

분리막(300)은 정밀여과막(MF: Microfiltration), 또는 한외여과막(UF: Ultrafiltration), 중 어느 하나일 수 있다. 이때 사용되는 고분자는 PVDF(Polyvinylidene fluoride), PP(Polypropylene), PE(polyethylene) 등이 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 분리막(300)을 이렇게 미세한 막기공을 갖는 분리막(300)으로 형성함으로써, 미세한 오염물질까지 여과로 걸러낼 수 있게 된다.

한편으로는 분리막(300)의 여과공정 이후 분리막(300)의 세척공정이 진행될 수 있고, 이때 분리막(300)의 세척을 위하여 공기를 공급할 수 있는데, 이때 미세한 분리막(300)의 막기공으로 인하여 공급되는 공기 또한 미세한 공기방울이 되어 오염수 내로 유입되어 산소전달효율이 증가할 수 있다. 이는 미세한 막기공에 의하여 더 작은 지름의 미세공기방울(Micro bubble)이 형성되고, 이에 따라 공기방울과 오염수의 접촉면적이 증가하기 때문이다. 기존의 산기관을 이용한 공기유입은 조대공기방울이 발생되기 때문에 산소전달효율이 상대적으로 낮아진다. 따라서 수마이크로 혹은 수나노의 크기를 가지는 분리막을 산기관으로 사용시 더욱 효율적으로 반응조에 공기를 유입할 수 있는 것이다.

또한 이때의 분리막(300)은 세라믹 분리막(300)일 수 있다. 세라믹 분리막(300)은 무기소재(알루미나, 티타니아, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 제올라이트 등)를 이용하여 제조되며 내열성, 내약품성, 내유기 용매성 등이 우수하고 기계적 강도도 강하기 때문에 고농도의 하수나 폐수를 처리하기에도 적합할 수 있다.

도 2는 본 발명의 어느 실시예에 따라 분리막 생물반응기에서 분리막(300)을 통과하여 수처리된 오염수가 배출되는 것을 나타낸 도면이다.

배출부(400)는 분리막(300)의 일단에 결합되어 분리막(300)을 통과하여 수처리된 오염수를 반응조(100) 외부로 배출하는 것이다. 이때 배출부(400)는 수처리된 오염수가 이동하는 배출라인을 포함한다. 배출라인은 분리막(300)의 단부와 후속처리설비를 연결하여, 수처리된 오염수를 이동시킨다.

배출라인에는 배출펌프(M2)와 제2 조절밸브(V2)가 결합되어 있다. 배출펌프(M2)는 오염수가 분리막(300)을 통과하여 이동할 수 있는 흡입력을 제공한다. 즉, 배출라인의 일정 부위에 결합하여, 강력한 흡입력을 제공함으로써, 반응조(100)내의 오염수가 분리막(300)을 통과하여 배출라인을 타고 이동할 수 있게 된다.

그리고, 배출라인에 결합된 제2 조절밸브(V2)는 배출라인을 타고 이동하는 오염수의 양을 조절하게 된다. 제2 조절밸브(V2)는 후술하는 제1 조절밸브(V1)와 연동하여 동작될 수 있다. 즉, 제2 조절밸브(V2)가 배출라인을 개방하면, 제1 조절밸브(V1)는 제1 조절밸브(V1)가 연결된 폭기라인을 폐쇄할 수 있고, 반대로 제1 조절밸브(V1)가 폭기라인을 개방하면, 제2 조절밸브(V2)가 배출라인을 폐쇄할 수 있다. 이렇게 제1 조절밸브(V1)와 제2 조절밸브(V2)가 연동하여 번갈아가며 배출(여과를 포함)과 폭기를 진행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 어느 실시예에 따라 분리막 생물반응기에서 오염수의 배출을 정지하고, 폭기부(500)에 의한 분리막(300)에 공기를 공급하는 것을 나타낸 도면이다.

폭기부(500)는 분리막(300)의 일단에 결합되고, 오염수가 분리막(300)을 통과하는 일방향과 반대방향으로 분리막(300)에 공기를 공급하게 된다. 이때, 폭기부(500)는 도면에서와 같이 배출부(400)와 동일한 라인을 공유할 수도 있다.

폭기부(500)는 압축된 고압의 공기를 분리막(300)에 불어넣을 수 있다. 이때의 공기는 분리막(300)을 통과하면서 분리막(300) 표면에 부착된 유기물과 미생물 그리고 미생물이 붙어있는 슬러지 등의 가역적인 오염물질을 세척할 수 있다. 고압의 공기가 분리막(300)을 여과방향의 역방향으로 통과하면서 분리막(300)에 여과되었던 오염물질을 함께 이동시킬 수 있는 것이다. 이렇게 분리막(300)의 여과와 세척을 번갈아 진행시키면서, 가역적으로 발생하는 막오염을 저감시킬 수 있다. 결과적으로 수처리효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 폭기부(500)는 공기가 오염수 내부로 유입되면서 폭기의 기능도 하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분리막(300)은 정밀여과막, 한외여과막 등의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 따라서 막의 기공이 매우 미세하다.미세한 공극이 산기관의 역할을 하여 여과 반대방향으로 공기를 주입 시 분리막의 공극의 크기와 유사한 크기의 공기가 반응조로 유입된다. 그 크기는 수나노에서 수마이크로까지로 형성 된다.

공기가 미세한 공기방울이 되어 오염수 내에 유입되는 것은, 공기방울과 오염수가 만나게 되는 접촉면적의 증가로 이어져, 효과적인 미생물의 대사작용을 이끌어 낼 수 있게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 폭기부(500)가 분리막(300)에 고압의 공기를 공급하는 동안, 제1 조절밸브(V1)는 오픈(open)되어 폭기라인을 개방하고, 제2 조절밸브(V2)는 클로즈(close)되어 배출라인을 폐쇄하게 된다. 즉, 폭기와 세척이 이루어지는 동안에는 여과 및 배출은 멈추게 되고, 반대로 여과 및 배출이 이루어지는 동안 폭기와 세척 공정은 정지하는 것이다.

본 발명에 따른 분리막 생물반응기는 용존산소측정부(S) 및 제어부(C)를 더 포함할 수 있다.

용존산소측정부(S)는 반응조(100)에 설치되어 반응조(100)에 수용된 오염수의 용존산소를 실시간으로 측정하게 된다. 오염수의 미생물에 의한 생물학적 처리가 진행되기 위한 최적의 용존 산소량이 미리 설정될 수 있다. 이에 따라 폭기부(500)는 공기 공급량, 공기 공급 시간 등을 조절하여 반응조(100) 내부의 용존 산소량을 미리 설정된 용존 산소 농도로 맞출 수 있다.

예를 들어, 미생물에 의한 생물학적 수처리에 필요한 최적의 용존 산소가 7.82mg/l 일 수 있다. 이에 따라 폭기부(500)의 공기 공급량 및 공급 시간을 조절하여 반응조(100) 내에 용존 산소가 7.82mg/l 미만일 경우에는 여과 및 배출을 멈추고 폭기부(500)를 가동하여 오염수내 용존 산소량을 높인다. 폭기부(500)를 계속 가동하여 용존산소측정부(S)에서 측정된 용존산소량이 최적의 용존 산소량을 초과하게 되면, 폭기부(500)의 가동을 멈추고, 배출부(400)를 가동시켜 분리막(300)의 여과 및 배출 공정을 진행하게 된다.

제어부(C)는 이러한 배출부(400)와 폭기부(500)의 동작을 제어하는 것으로서, 용존산소측정부(S)와 연동하여, 용존산소측정부(S)에서 측정된 오염수 내 용존산소용량에 따라 배출부(400) 또는 폭기부(500)를 가동시키는 것이다.

실질적으로 제어부(C)는 용존산소측정부(S)로부터 용존산소용량에 대한 데이터를 전달받아, 배출부(400)의 배출펌프(M2)의 동작, 그리고 배출라인을 개폐하는 제2 조절밸브(V2)를 제어 및 폭기부(500)의 폭기펌프(M1)의 동작, 폭기라인을 개폐하는 제1 조절밸브(V1)의 제어를 하게 된다.

용존산소측정부(S)에서 실시간으로 오염수 내의 용존산소용량을 측정하고, 측정된 데이터를 제어부(C)에 전송하면, 제어부(C)가 배출펌프(M2), 제2 조절밸브(V2), 폭기펌프(M1), 및 제1 조절밸브(V1)를 제어함으로써, 분리막 생물반응기의 여과 및 배출과 폭기 및 세척 공정이 자동적으로번갈아가며 이루어 질 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 어느 실시예에 따라 교반부를 포함하는 분리막 생물반응기를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분리막 생물반응기는 반응조(100) 하부에 교반부를 더 포함할 수 있다. 교반부는 오염수를 교반하는 역할을 한다. 이때 교반부는 압축공기를 이용하여 반응조(100) 내 오염수를 교반할 수 있다. 이러한 교반부를 통하여 압축공기를 반응조(100)에 수용된 오염수에 공급함으로써, 오염수내 슬러지를 쉽게 교반할 수 있으며, 동시에 오염수에 공기를 공급하는 폭기효과도 증진될 수 있다.

지금까지는 본 발명에 따른 분리막 생물반응기에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 본 발명에 따른 분리막 생물반응기를 포함하는 전체 오염수의 수처리장치에 대하여 설명한다. 이를 위하여 다시 도 1을 참조한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수처리장치는 침수조(600), 유량 조정조(700), 분리막 생물반응기, 및 처리수조(800)를 포함할 수 있다.

침수조(500)는 침전 가능한 부유고형물을 침전시켜 제거하기 위한 고액분리 설비이다. 오염수 내의 고체를 침전시켜 미리 분리하여 제거함으로써, 생물학적 처리공정의 부하를 감소시켜 후속처리 설비에서의 시설용량을 줄일 수 있고, 운전비용을 절감할 수 있다.

유량 조정조(700)는 침수조(600)로부터 부유고형물이 분리제거된 오염수가 유입되어 일정시간 머무르게 된다. 유량 조정조(700)로 유입되는 오염수 및 유량 조정조(700)에서 유출되는 오염수의 유량을 일정하게 유지시켜 후속처리설비의 용량을 규격화 할 수 있다.

유량 조정조(700)를 거친 오염수는 분리막 생물반응기로 이동한다. 분리막 생물반응기는 상술한 분리막 생물반응기를 그대로 이용할 수 있다. 분리막 생물반응기에 의하여 오염수가 미생물에 의한 생물학적 수처리 및 분리막(300)에 의한 여과처리 공정을 거치게 된다.

분리막 생물반응기로부터 수처리된 오염수는 처리수조(800)로 이동한다. 처리수조(800)는 처리된 오염수의 재이용 목적으로 처리된 오염수를 일시적으로 보관하여 재이용 용도의 시간적, 양적인 변화에 대응할 수 있게 한다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

C: 제어부
S: 용존산소측정부
M1: 폭기펌프
M2: 배출펌프
V1: 제1 조절밸브
V2: 제2 조절밸브
100: 반응조
200: 유입부
300: 분리막
400: 배출부
500: 폭기부
600: 침수조
700: 유량 조정조
800: 처리수조

Claims (4)

1. 기설정된 용존산소량에서 생물학적 수처리 효율이 최적화되는 분리막 생물반응기에 있어서,
   오염수가 유입되어 이를 수용하고, 수용된 오염수를 수처리하여 외부로 배출하는 반응조;
   상기 반응조로 오염수를 유입하는 유입부;
   상기 반응조 내부에 설치되고, 일방향으로 오염수가 통과하며 수처리되는 중공사형 분리막(Hollow fiber membrane);
   상기 분리막의 측부에 결합되고, 상기 분리막을 통과하여 수처리된 오염수를 상기 반응조 외부로 배출하는 배출부-상기 배출부는 배출펌프와 제2 조절밸브가 결합된 배출라인을 포함함-;
   상기 분리막의 상기 측부에 결합되고, 오염수 내의 유기물을 분해 및 제거하는 미생물의 대사작용을 위한 산소를 상기 반응조에 공급하기 위해 오염수가 상기 분리막을 통과하는 일방향과 반대방향으로 상기 분리막에 공기를 공급하는 폭기부-상기 폭기부는 폭기펌프와 제1 조절밸브가 결합된 폭기라인을 포함하고, 상기 배출라인과 상기 폭기라인은 동일한 라인을 공유함-; 및
   상기 반응조 내 상기 분리막 하부에 설치되며, 압축공기를 이용하여 상기 반응조 내에 오염수를 교반 및 오염수에 공기를 폭기하는 교반부-상기 교반부는 상기 배출라인 및 폭기라인과는 다른 별개의 압축공기 공급 라인으로 마련됨-;를 포함하되,
   상기 반응조 내 상기 분리막 상부에 설치되어 상기 반응조 내의 용존산소용량을 측정하는 용존산소측정부; 및
   상기 용존산소측정부에서 측정된 용존산소용량에 대한 데이터를 전달받아, 상기 배출부의 배출펌프의 동작 및 상기 배출라인을 개폐하는 제2 조절밸브를 제어하고, 상기 폭기부의 폭기펌프의 동작 및 상기 폭기라인을 개폐하는 제1 조절밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 용존산소측정부에서 측정된 용존산소량이 상기 기설정된 용존산소량 미만인 경우 상기 배출펌프를 정지 및 상기 제2 조절밸브를 폐쇄하여 상기 배출부를 정지시키고 상기 폭기펌프를 동작 및 상기 제1 조절밸브를 개방하여 상기 폭기부를 가동하며, 상기 용존산소측정부에서 측정된 용존산소량이 상기 기설정된 용존산소량 이상인 경우 상기 폭기펌프를 정지 및 상기 제1 조절밸브를 폐쇄하여 상기 폭기부를 정지시키고 상기 배출펌프를 가동 및 상기 제2 조절밸브를 개방하여 상기 배출부를 가동시키며,
   상기 하나의 분리막에 연결된 상기 배출라인과 상기 폭기라인은 각각 자신의 유체 이동을 위한 펌프를 포함하고, 상기 배출라인에 결합된 상기 배출펌프는 상기 분리막을 통과한 오염수를 이동시키는 이동력을 제공하고 상기 배출라인에 결합된 상기 제2 조절밸브는 상기 배출되는 오염수의 양을 조절하며, 상기 폭기라인에 결합된 상기 폭기펌프는 상기 공기를 이동시키는 이동력을 제공하고 상기 폭기라인에 결합된 상기 제1 조절밸브는 상기 공급되는 공기의 양을 조절하되,
   상기 분리막에 직접 결합된 상기 폭기부를 통하여 미생물의 대사작용을 위한 산소전달효율을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 분리막 생물반응기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분리막은 정밀여과막(MF: Microfiltration), 또는 한외여과막(UF: Ultrafiltration), 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 분리막 생물반응기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분리막은 세라믹 분리막인 것을 특징으로 하는, 분리막 생물반응기.
4. 오염수를 수용하고, 상기 오염수에서 침전가능한 부유고형물을 침전 제거하기 위한 침수조;
   상기 침수조를 통과한 오염수가 유입되어 이를 수용하고, 배출되는 상기 오염수의 유량을 조절하는 유량 조정조;
   상기 유량 조정조를 통과한 오염수가 유입되어 이를 수용하고, 수처리를 거쳐 상기 오염수를 배출하는 분리막 생물반응기; 및
   상기 분리막 생물반응기를 통과한 오염수가 유입되어 이를 수용하는 처리수조를 포함하고,
   상기 분리막 생물반응기는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 분리막 생물반응기인 것을 특징으로 하는, 수처리장치.

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