KR101932676B1 - A membrane filtration system comprising SiC membranes for condensing sludge - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a membrane filtration system for concentration of green algae sludge, and more particularly, to a membrane filtration system, capable of more effectively performing the concentration of the green algae sludge by treating raw water including green algae by using a SiC membrane.

Description

SiC 막을 포함하는 슬러지 농축용 막여과 시스템{A membrane filtration system comprising SiC membranes for condensing sludge}[0001] The present invention relates to a membrane filtration system for sludge thickening comprising a SiC membrane,

본 발명은 녹조슬러지의 농축을 위한 막여과 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 SiC 막을 이용하여 녹조를 포함하는 원수를 처리하되 녹조슬러지의 농축을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 막여과 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a membrane filtration system for concentration of greenhouse sludge, and more particularly, to a membrane filtration system capable of more effectively performing concentration of greenhouse sludge by treating raw water including a greenhouse using SiC membranes.

하폐수의 침전물, 또는 하폐수의 수처리 과정에서 발생하는 침전물은 슬러지로 지칭된다. 슬러지는 악취의 폐기 물질인바, 탈수 후 탈수 케이크 형태로 매립하는 것이 일반적이다. 하지만, 슬러지는 다량의 유기물을 함유하고 있기에, 연료(즉, 바이오 매스), 토양 개량용 비료, 축산용 자원 등으로 사용하기 위하여 펠렛(pellet)화하려는 시도가 개발된 바 있다. Sediment of wastewater, or precipitate that occurs during the water treatment process of wastewater, is referred to as sludge. Sludge is a waste material of odor, and it is generally filled in dehydrated cake form after dehydration. However, since sludge contains a large amount of organic matter, attempts have been made to pelletize it for use as fuel (i.e., biomass), fertilizer for soil improvement, and resources for animal husbandry.

녹조슬러지는 일반적인 슬러지와 그 성격이 다르지만 유기물을 함유하는 것은 유사하다. 특히, 식물성플랑크톤의 성장에 따른 결과이므로 영양은 보다 높다. 하지만, 녹조 슬러지는 점착성이 높고 건조 과정이 어렵다. 녹조슬러지의 함수율이 90~98%에 이르며, 녹조슬러지의 물성 자체가 건조에 바람직하지 않아, 일반 슬러지의 건조 대비 매우 많은 열을 필요로 한다. 또한, 녹조슬러지는 음전하를 띄는데, 양전하를 띄는 막으로 여과할 경우 슬러지가 막에 들러붙는 현상이 발생하여 처리 효율이 높이 않다. Green algae sludge is similar in nature to sludge in general but containing organic matter. In particular, nutrition is higher due to the growth of phytoplankton. However, the green algae sludge is highly sticky and difficult to dry. The water content of the green alga sludge is in the range of 90 to 98%, and the physical properties of the green alga sludge itself are not desirable for drying. In addition, greenhouse sludge has a negative charge, but when it is filtered with a membrane having a positive charge, sludge adheres to the membrane and the treatment efficiency is not high.

따라서, 녹조슬러지의 자원화를 위하여 우수한 성능의 건조기가 필요함은 물론이나, 우선은 원수에서 녹조슬러지를 구분하여 회수하여야 한다. 즉, 녹조를 포함한 원수를 처리하여 처리수와 녹조로 구분하는 공정이 필요하다. 더욱이, 이 과정에서 발생한 녹조슬러지를 최대한 농축하는 것이 바람직하다. 녹조슬러지가 더 농축될수록 포함된 유기물이 많아져서 자원 가치가 상승하고 함수율이 낮아져서 후단 공정인 탈수 및 건조 공정의 효율이 상승한다. Therefore, it is necessary to have a dryer having a good performance in order to recycle the green alga sludge, but firstly, the green alga sludge should be separated from the raw water and recovered. In other words, it is necessary to separate raw water including green algae into treated water and green algae. Furthermore, it is desirable to maximize the green-house sludge generated in this process. As the greenhouse sludge becomes more concentrated, the amount of organic matter contained increases, so the resource value increases and the water content decreases, which increases the efficiency of the dewatering and drying process.

녹조는 비중이 낮기에, 녹조를 포함하는 원수는 DAF 공정을 이용하여 처리되는 것이 일반적이나, 세라믹 막여과 공정이 녹조 제거에 사용되기도 한다. Since the greenhouse is low in specific gravity, the raw water including greenhouse is generally treated by the DAF process, but the ceramic membrane filtration process is also used to remove the greenhouse.

세라믹막은 유기막 대비 친수성이고 역세가 가능하므로 고플럭스로 안정적으로 운전 가능이 가능하다. 일반적으로 세라믹막은 산화알루미늄 재질이어서 유기막과 같이 양전하를 띄는데, 세라믹막 중에서도 SiC 막의 경우 막표면이 높은 음전하를 띄어 수중에서 음전하를 띄는 박테리아, 조류, MLSS, 미생물생성고분자물질(TEP), 오일 등의 오염 물질 제거가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 저농도의 응집제만 주입하더라도 저분자 조류부산물질(Algal-derived Organic Matters, AOM)등 용존유기물(DOC) 제거율을 향상시킬 수 있고 역세시 저농도의 차염소산나트륨을 추가함으로써 바이오파울링의 성장 전 제어 가능하여 막오염을 저감시킬 수 있다. Since the ceramic membrane is hydrophilic compared to the organic membrane and can be backwashed, it can be operated stably with high flux. In general, the ceramic film is made of aluminum oxide and has a positive charge like an organic film. In the case of the SiC film, the film surface of the SiC film exhibits a high negative electric charge and exhibits a negative charge in the water such as bacteria, algae, MLSS, microbial- It is easy to remove contaminants such as water. In addition, even if only a low concentration of coagulant is injected, the removal rate of dissolved organic matter (DOC) such as Algal-derived Organic Matters (AOM) can be improved, and by adding low concentration of sodium hypochlorite during backwashing, It is possible to reduce the contamination of the membrane.

더욱이, 세라믹 막여과 공정에서는 유입되는 조류의 부하 변동에도 안정적인 처리수 생산이 가능하고 고농도의 MLSS에서도 안정적으로 운영이 가능하므로 침지조 내 조류 부산물인 녹조슬러지를 4%의 고농도로 농축할 수 있는바, 녹조슬러지의 자원화를 위하여 2% 수준밖에 농축하지 못하는 DAF에 비하여 효과적이다. In addition, the ceramic membrane filtration process can produce stable treated water even in the fluctuation of the incoming algae load and can operate stably even in high concentration MLSS. Therefore, the greenhouse sludge as a by-product of the algae in the immersion tank can be concentrated at a high concentration of 4% , It is more effective than DAF which can concentrate only 2% level for the greenhouse sludge resource conversion.

다만, 기존의 세라믹 막여과 공정은 부산물인 녹조슬러지의 회수보다는 처리수의 수질 측면에 초점이 맞추어져 있어서, 녹조슬러지의 자원화 측면에서 바람직하지 못하다. 도 3은 종래의 일반적인 세라믹 막여과 공정을 도시하는데, 배출되는 슬러지는 처리 효율을 높이기 위함이며, 교반을 통하여 최대한 많은 처리수를 추출하는 것을 목표로 하고 있다. 양전하를 띄는 일반적인 세라믹막을 사용하는 것도 녹조를 포함하는 원수에서 음전하를 띄는 녹조가 양전하를 띄는 세라믹막의 막표면에 들러붙게 하여 처리 효율을 높이는 것이다. However, the conventional ceramic membrane filtration process focuses on the quality of treated water rather than the recovery of greenhouse sludge as a by-product, which is not desirable from the viewpoint of resource utilization of the green alga sludge. FIG. 3 shows a conventional ceramic membrane filtration process. The sludge discharged is to increase the treatment efficiency, and it is aimed to extract as much processed water as possible through stirring. The use of a general ceramic membrane having a positive charge is also effective in enhancing treatment efficiency by allowing the greenhouse having a negative charge to adhere to the membrane surface of a positively charged ceramic membrane in the raw water containing the greenhouse.

한국등록특허 제10-1834334호는, 세라믹막을 이용하여 녹조를 제거하여 수질을 정화하는 장치를 개시한다. 한국등록특허 제10-1461617호는 자성부유세라믹을 이용하여 수질을 정화하고 녹조를 방지하는 장치를 개시한다. 한국공개특허 제10-2007-0090409호는 마이크로시스티스 속 녹조 제어용 세라믹 소재를 개시한다. Korean Patent No. 10-1834334 discloses an apparatus for purifying water quality by removing a green tide using a ceramic membrane. Korean Patent No. 10-1461617 discloses an apparatus for purifying water quality and preventing green algae using magnetic floating ceramics. Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0090409 discloses a ceramic material for control of green tide in microcystis.

상기의 모든 종래 기술들은 세라믹을 이용하여 녹조를 제거하거나 제어한다는 점에서 본 발명과 유사하나, 원수에서 녹조를 제거하는 기술을 개시할 뿐, 제거된 녹조의 회수에 대한 언급은 없는 실정이다. All of the above conventional techniques are similar to the present invention in that ceramic is used to remove or control the green tide. However, the present invention discloses a technology for removing green tide from raw water, and there is no mention of recovery of the removed green tide.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1834334호(Patent Document 1) Korean Patent No. 10-1834334

(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1461617호(Patent Document 2) Korean Patent No. 10-1461617

(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-2007-0090409호(Patent Document 3) Korean Patent Publication No. 10-2007-0090409

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems.

녹조를 포함하는 원수에서 녹조를 제거하여 처리수를 생산하면서도, 제거된 녹조의 자원화를 위하여 높은 효율로 녹조가 농축될 수 있는 막여과 시스템을 제안하고자 한다. 특히, 녹조를 포함하는 원수에서 녹조를 제거하여 처리수를 효과적으로 생산한다는 기존의 수처리 패러다임에서, 녹조를 제거하여 자원화하고 부수적으로 처리수를 생산하는 개념으로 변경된 신규한 시스템을 제안하고자 한다. The present invention proposes a membrane filtration system capable of concentrating green algae with high efficiency for the recycling of removed green algae while producing green algae from raw water containing algae to produce treated water. In particular, in the existing water treatment paradigm that effectively removes green algae from raw water including green algae, we propose a new system that is modified to remove green algae to produce resources and incidentally produce treated water.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 평행하게 배열된 다수의 SiC 막(110)을 포함하는 SiC 막모듈(120)이 다수 개 적층된 SiC 막모듈 타워(130)가 내측에 위치하는 막여과조(200)로서, 상기 막여과조(200)에 녹조를 포함하는 원수가 유입되면 상기 SiC 막(110)에 의하여 막여과 처리되고, 상기 막여과조(200)의 바닥면 상측으로 상기 SiC 막모듈 타워(130) 하측에 소정의 높이로 녹조슬러지 농축부(290)가 위치하고, 상기 SiC 막모듈 타워(130)의 하부면 아래에는 다수의 산기관(210)이 위치하여 SiC 막모듈(120)의 막과 막 사이로 에어를 방출하고, 상기 막여과조(200)의 수표면 높이(Ht)는, 상기 다수의 산기관(210)에 의한 에어 유입 처리시 교반이 발생하지 않고 발포가 발생하도록 결정되는 것이 바람직하다.One embodiment of the present invention for solving the above problems is characterized in that a SiC membrane module tower 130 in which a plurality of SiC membrane modules 120 including a plurality of SiC membranes 110 arranged in parallel are stacked, The raw water including a greenhouse is introduced into the membrane filtration tank 200. The raw water containing the greenhouse is subjected to membrane filtration by the SiC membrane 110 and the membrane filtration treatment is performed on the bottom surface of the membrane filtration tank 200 A greenhouse sludge thickener 290 is positioned at a predetermined height below the SiC membrane module tower 130 and a plurality of diffuser 210 is positioned below the lower surface of the SiC membrane module tower 130, 120 and the water surface height Ht of the membrane filtration tank 200 is set such that foaming occurs without stirring in the air inflow treatment by the plurality of air diffusers 210 .

또한, 상기 SiC 막(110)은 음전하인 것이 바람직하다.In addition, the SiC film 110 is preferably negative.

또한, 상기 막여과조(200)의 수표면 높이(Ht)는 50cm 미만인 것이 바람직하다. In addition, the water surface height Ht of the membrane filtration tank 200 is preferably less than 50 cm.

또한, 상기 막여과조(200)에 유입되는 상기 원수는 응집제를 포함하여 유입되는 것이 바람직하다.In addition, the raw water flowing into the membrane filtration tank 200 is preferably introduced including a flocculant.

또한, 상기 막여과조(200)의 바닥면 높이(Hb)는 50cm를 초과하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the bottom surface height Hb of the membrane filtration tank 200 exceeds 50 cm.

또한, 상기 산기관(210)에 의해 유입되는 에어의 양은 0.5 N·m3/min·m2 미만인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the amount of air introduced by the air diffuser 210 is less than 0.5 N · m 3 / min · m 2 .

또한, 상기 막여과조(200)의 녹조슬러지 농축부(290)에 농축슬러지 배출용 배관이 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a concentrated sludge discharge pipe is provided in the green-tide sludge thickening section 290 of the membrane filtration tank 200.

또한, 상기 농축슬러지 배출용 배관 후단에 탈수기 및 건조기가 구비되어, 상기 막여과조(200)에 유입되는 상기 원수에서 막여과처리된 처리수는 배출되고, 녹조슬러지는 농축, 탈수 및 건조되어 별도 수집되는 것이 바람직하다.In addition, a dehydrator and a drier are provided at the downstream end of the condensed sludge discharge pipe, and the treated water subjected to the membrane filtration treatment is discharged from the raw water flowing into the membrane filtration tank 200. The greenhouse sludge is concentrated, dehydrated, .

본 발명에 따른 막여과 시스템에 의하여 녹조를 포함한 원수가 처리되면서 녹조슬러지가 효과적으로 농축될 수 있다. 더 농축된 녹조슬러지는 자원 가치가 상승하고 후단 공정인 탈수 및 건조 공정의 효율이 증가한다. With the membrane filtration system according to the present invention, the greenhouse sludge can be effectively concentrated while the raw water including the greenhouse is treated. The more concentrated greenhouse sludge increases the resource value and increases the efficiency of the dewatering and drying process.

음전하를 띄는 SiC 막을 사용함으로써, 역시 음전하인 녹조가 들러 붙는 슬러깅(slugging) 현상을 방지할 수 있다. 슬러깅이 방지될수록 농축되는 녹조의 양이 증가하여 바람직하다. By using a SiC film having a negative charge, it is also possible to prevent the slugging phenomenon of the negative charge tank. As the slugging is prevented, the amount of green tanks to be concentrated increases, which is preferable.

종래의 SiC 막여과 시스템의 일부를 개량하는 것 만으로도 본 발명에 따른 막여과 시스템을 구축할 수 있어서 경제성이 우수하다. The membrane filtration system according to the present invention can be constructed merely by improving a part of the conventional SiC membrane filtration system, thereby providing excellent economical efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 막여과 시스템의 SiC 막을 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 막여과 시스템에서 사용되는 SiC 막모듈, SiC 막모듈타워 및 SiC 막모듈타워 랙을 도시한다. 도 2b는 SiC 막모듈의 저면도를 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따른 막여과 시스템을 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따른 막여과 시스템의 막여과조와 본 발명에 따른 막여과조를 비교 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 막여과 시스템을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 막여과 시스템의 녹조슬러지 농축 실험 결과를 도시한다. 1 shows a SiC film of a membrane filtration system according to the present invention.
Figure 2a shows a SiC membrane module, a SiC membrane module tower and a SiC membrane module tower rack for use in the membrane filtration system according to the present invention. 2B shows a bottom view of the SiC membrane module.
Figure 3 shows a membrane filtration system according to the prior art.
4 shows a comparison of a membrane filtration tank of the membrane filtration system according to the prior art and a membrane filtration tank according to the present invention.
Figure 5 shows a membrane filtration system according to the invention.
FIG. 6 shows the results of the concentration experiment of the green alga sludge of the membrane filtration system according to the present invention.

이하에서, 막여과조(200)의 "수표면 높이(Ht)"는 막여과조(200) 내부의 SiC 막모듈 타워(130)의 상부면과 막여과조(200)의 수표면 사이의 길이로 정의한다. 또한, 막여과조(200)의 "바닥면 높이(Hb)"는 막여과조(200) 내부의 SiC 막모듈 타워(130)의 하부면과 막여과조(200)의 바닥면 사이의 길이로 정의한다. Hereinafter, the "water surface height Ht" of the membrane filtration tank 200 is defined as the length between the upper surface of the SiC membrane module tower 130 inside the membrane filtration tank 200 and the water surface of the membrane filtration tank 200 . The "bottom surface height Hb" of the membrane filtration tank 200 is defined as the length between the lower surface of the SiC membrane module tower 130 inside the membrane filtration tank 200 and the bottom surface of the membrane filtration tank 200.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 SiC 막(110)을 도시한다. Fig. 1 shows a SiC film 110. Fig.

본 발명은 세라믹막 중에서도 실리콘카바이드(SiC) 막을 사용한다. SiC 막은 반영구적인 막으로서 음전하를 띈다는 점에서 일반적인 세라믹막과 다르다. 녹조가 음전하이므로 SiC 막에 채택할 경우 여기에 들러붙는 슬러깅 형상이 방지되어 처리 효율이 증가하며, 이에 따라 보다 많은 양의 녹조슬러지가 수집되고 농축될 수 있다. 또한, SiC 막은 고분자막과 달리 역세는 물론 고압수에 의한 스프링클러에 의한 세정이 가능하여, 녹조와 같이 오염물이 막에 많이 끼는 경우 세정에 있어서 우수한 효과를 갖는다. The present invention uses a silicon carbide (SiC) film among the ceramic films. The SiC film is a semi-permanent film and differs from a typical ceramic film in that it has a negative charge. Since the greenhouse is negatively charged, when it is applied to the SiC membrane, the slugging shape adhering thereto is prevented, and the treatment efficiency is increased. Accordingly, a larger amount of the greenhouse sludge can be collected and concentrated. Unlike the polymer membrane, the SiC membrane can be cleaned by the sprinkler by high-pressure water as well as backwashing. Thus, the SiC membrane has an excellent effect in cleaning when a large amount of contaminants such as a greenhouse are attached to the membrane.

도 2는 다수의 SiC 막(110)이 평행하게 배열되는 SiC 막모듈(120)과, SiC 막모듈(120)이 다수 개 적층되는 SiC 막모듈 타워(130)와, 다수의 타워가 혼합되는 형태의 SiC 막모듈타워 랙을 도시한다. 본 발명에서는 SiC 막모듈 타워(130)를 사용함을 예로 들어 설명하나, SiC 막모듈(120)을 사용하거나, SiC 막모듈타워 랙을 사용하여도 무방하다. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a SiC film module 120 in which a plurality of SiC films 110 are arranged in parallel, a SiC film module tower 130 in which a plurality of SiC film modules 120 are stacked, SiC < / RTI > membrane module tower rack. In the present invention, the SiC membrane module tower 130 is used as an example, but the SiC membrane module 120 or the SiC membrane module tower rack may be used.

SiC 막모듈(120)에서 다수의 SiC 막(100)이 약 6 내지 7mm 정도 간격으로 촘촘히 배열되어 있다. 따라서, 막과 막 사이에 이물질이 끼는 현상이 발생할 수 있어서 이를 세정하는 공정이 필요하다. 일반적으로 SiC 막모듈 타워(130)의 하부면 아래에 산기관(210)을 위치시키고, 산기관(210)을 통해 에어를 방출하여 이를 털어낸다(도 3 참조). In the SiC membrane module 120, a plurality of SiC films 100 are densely arranged at intervals of about 6 to 7 mm. Therefore, a phenomenon in which foreign substances are caught between the membrane and the membrane may occur, and a process for cleaning the membrane is required. Generally, the air diffuser 210 is positioned below the lower surface of the SiC membrane module tower 130, and air is blown out through the air diffuser 210 (see FIG. 3).

다음, 도 3을 참조하여, 세라믹 막여과 공정을 이용하는 것으로 녹조를 포함한 원수를 여과하는 종래의 수처리 시스템을 설명한다. Next, referring to FIG. 3, a conventional water treatment system for filtering raw water including a greenhouse by using a ceramic membrane filtration process will be described.

막여과조(200)에는 SiC 막모듈 타워(130)가 위치한다. 녹조를 포함하는 원수는 막여과조(200)의 하단에 투입된다. 투입된 원수는 SiC 막모듈 타워(130)를 거쳐 여과되어 처리수가 되며, 처리수는 SiC 막모듈 타워(130)의 상측에 구비된 배관을 통해 막여과조(200) 외측으로 배출된다. 이를 위하여 여과펌프(P1)가 동작한다. The SiC membrane module tower 130 is located in the membrane filtration tank 200. The raw water including the green tide is put into the lower end of the membrane filtration tank 200. The introduced raw water is filtered through the SiC membrane module tower 130 to be treated and the treated water is discharged to the outside of the membrane filtration tank 200 through the piping provided on the upper side of the SiC membrane module tower 130. For this purpose, the filtration pump P1 operates.

막여과 과정에서 발생하는 녹조슬러지 중 일부는 하부에 적층된다. 적층된 슬러지는 막여과조(200) 하단을 통하여 외부로 배출된다. Some of the green - tide sludge generated during membrane filtration is deposited on the bottom. The stacked sludge is discharged to the outside through the lower end of the membrane filtration tank 200.

막여과 과정에서 SiC 막모듈(120)에서 막과 막 사이에 오염물이 끼는 현상이 발생할 수 있다. SiC 막모듈 타워(130)의 하부면 아래에는 다수의 산기관(210)이 위치하는데, 브로워(220)가 동작하여 산기관(210)이 막과 막 사이에 에어를 방출한다. 한편, 에어 방출은 막과 막 사이의 오염물 제거는 물론 원수의 교반을 돕는다. 즉, 오염물과 함께 막여과조(200)에 포함된 원수 전체를 교반시키는 것이다. 교반을 통하여 일부 원수가 다시 막여과조(200)에 투입될 수 있기에, 교반은 처리수의 양을 증가시키는 기능을 한다. 즉, 산기관(210)의 교반 작용에 의하여 처리 효율이 상승하는 것이다. 이러한 산기관(210)의 교반 작용에 의하여, 막여과조(200) 내부 전체의 녹조 농도는 어디서든 실질적으로 유사하다. 녹조가 골고루 퍼져 있는 것이다. Contamination between the membrane and the membrane may occur in the SiC membrane module 120 during the membrane filtration process. Below the lower surface of the SiC membrane module tower 130 are a number of diffusers 210 which operate to blow air between the membranes and the membrane. On the other hand, the air release assists in stirring the raw water as well as removing contaminants between the membrane and the membrane. That is, the entire raw water contained in the membrane filtration tank 200 together with the contaminants is stirred. Since some raw water can be injected again into the filtration tank 200 through agitation, stirring serves to increase the amount of treated water. That is, the treatment efficiency is increased by the stirring action of the air diffuser 210. Due to the stirring action of the acid pipe 210, the greenhouse concentration of the entire inside of the membrane filtration tank 200 is substantially similar anywhere. The green tide is spread evenly.

SiC 막(110)의 세정을 위하여 역세정 및 스프링클러가 사용된다. 역세정을 위하여, 처리수 중 일부가 역세수 저장탱크(230)에 수집된다. 역세정이 필요한 시점이 되면 원수 처리를 중단하고 역세 펌프(P3)가 동작하여 처리수를 배출하던 배관에 처리수 배출 방향과 반대 방향으로 처리수를 주입한다. 약품 저장조(240)에서 세정을 위한 화학약품이 투입될 수도 있다. 스프링클러 세정을 위하여 스프링클러 펌프(P2)가 동작하여 막여과조(200)에 처리수를 분사한다. Back washing and a sprinkler are used for cleaning the SiC film 110. [ For backwashing, some of the treated water is collected in the reverse waters storage tank 230. When the reverse cleaning is required, the raw water treatment is stopped, and the backwash pump (P3) operates to inject the treated water in the direction opposite to the direction of discharge of the treated water to the pipe that discharges the treated water. Chemicals for cleaning may be injected in the chemical reservoir 240. The sprinkler pump P2 is operated to spray the treated water to the membrane filtration tank 200 for sprinkler cleaning.

이러한 종래 기술에서 중요한 부분은 산기관(210)이다. 전술한 바와 같이, 산기관(210)은 막과 막 사이의 오염 제거는 물론 원수 교반을 통한 처리 효율 상승을 주된 목적으로 한다. 교반을 위해서는, 산기관(210)에서 배출된 에어에 의하여 SiC 막모듈 타워(130)의 상측으로 상승한 원수가 방향을 바꾸어 아래로 하강할만한 공간이 SiC 막모듈 타워(130) 상측에 구비되어야 한다. 따라서, 일반적인 SiC 막모듈 타워(130)를 포함하는 막여과조(200)의 수표면 높이(Ht)는 80 내지 200cm로 구성되며, 일반적으로 약 100cm로 구성된다. An important part of this prior art is the air diffuser 210. As described above, the air diffuser 210 mainly aims at increasing the treatment efficiency through raw water stirring as well as removing contamination between the membrane and the membrane. In order to stir the raw water that has risen to the upper side of the SiC membrane module tower 130 by the air discharged from the air diffuser 210, it is necessary to provide a space above the SiC membrane module tower 130 where the water can be turned downward. Therefore, the water surface height Ht of the membrane filtration tank 200 including the general SiC membrane module tower 130 is comprised of 80 to 200 cm, and is generally composed of about 100 cm.

SiC 막모듈 타워(130) 하부면 아래는 크게 중요하지 않다. 여과된 부산물인 녹조 슬러지를 배출할 수 있는 배관이 위치할 정도면 족하다. 따라서, 일반적인 SiC 막모듈 타워(130)를 포함하는 막여과조(200)의 바닥면 높이(Hb)는 5 내지 30cm로 구성되며, 일반적으로 20cm로 구성된다. The bottom of the SiC membrane module tower 130 is not critical. It is sufficient that piping for discharging the filtered green product sludge is located. Therefore, the bottom surface height Hb of the membrane filtration tank 200 including the general SiC membrane module tower 130 is 5 to 30 cm, and is generally 20 cm.

본 발명은 이러한 산기관(210)의 기능의 관점을 완전히 다르게 착안한 데에서 출발한다. 즉, 산기관(210)에서 배출된 에어가 교반을 하지 못하게 하는 것이다. 종래 기술에 따르면 산기관(210)에서 배출된 에어에 의한 교반 성능이 우수할수록 처리효율이 증가하였으나, 본 발명은 처리효율을 높이는 것이 아니라 녹조슬러지를 농축하는 것에 목적이 있기 때문이다. 슬러지의 농축을 위해서는 오히려 교반이 이루어지지 않고 꾸준히 농축슬러지가 침전되어야 한다. The present invention is based on a completely different view of the function of the diffuser 210. That is, the air discharged from the air diffuser 210 is prevented from stirring. According to the prior art, the better the agitation performance by the air discharged from the aeration unit 210, the higher the treatment efficiency. However, the present invention aims at not concentrating the treatment efficiency but concentrating the greenhouse sludge. In order to concentrate the sludge, rather than stirring, concentrated sludge must be precipitated.

따라서, 본 발명은 산기관(210)에 의하여 교반이 이루어지지 않아야 한다. 이를 위해 수표면 높이(Ht)를 50cm 미만으로 낮추었다. 이러한 높이는, 산기관(210)에서 방출된 에어가 교반을 위해 하강하지 않고 수표면 위에서 기포로서 방출되는 높이이다(발포). 즉, 에어는 막과 막 사이의 녹조를 담아서 올리되 에어 자체는 수표면 위에서 발포되어 기포로서 날아가고 녹조는 중력 침전하는 원리이다. 종래 기술에서 산기관(210)이 막과 막 사이 오염 제거와 교반 기능을 하였다면, 본 발명에서는 산기관(210)이 막과 막 사이 오염 제거 기능만 하고 교반을 하지 못하게 하는 것이다. Therefore, the present invention is not limited to stirring by the aeration pipe 210. For this purpose, the water surface height (Ht) was reduced to less than 50 cm. This height is the height at which the air discharged from the air diffuser 210 is discharged as bubbles on the water surface without lowering for stirring (foaming). In other words, the air is loaded with the green tide between the membrane and the membrane, and the air itself is blown on the water surface and blown as air bubbles, and the green tide is the principle of gravity settling. In the prior art, if the aeration tube 210 has been functioning to decontaminate and stir between the membrane and the membrane, in the present invention, the aeration tube 210 only functions to decontaminate the membrane and the membrane and prevents stirring.

교반을 하지 않으므로, 산기관(210)에서 공급되는 에어의 양도 감소하여 경제성을 높일 수 있다. 일반적으로 막모듈 하부 표면적(도 2b 참조)의 단위 면적당 제공되는 에어량은 1.0 ~ 1.4 N·m3/min·m2이나, 본 발명에서는 막과 막 사이 오염 제거할 정도면 족하므로 그 50% 미만인 0.5 N·m3/min·m2 미만으로 낮출 수 있다. Since the agitation is not performed, the amount of air supplied from the air diffuser 210 is also reduced, thereby improving the economical efficiency. Generally, the amount of air provided per unit area of the lower surface area of the membrane module (see FIG. 2B) is 1.0 to 1.4 N · m 3 / min · m 2. In the present invention, however, It can be lowered to less than 0.5 N · m 3 / min · m 2 .

또한, 본 발명에서는 녹조슬러지 농축을 위한 공간을 확보하여야 한다. 공간이 확보되지 않으면 침전되는 녹조슬러지가 SiC 막모듈 타워(130)에 닿게 되어 후속하는 원수의 여과처리가 되지 않아 녹조슬러지가 더 이상 제공되지 않기 때문이다. 이를 위하여 바닥면 높이(Hb)를 50 내지 200cm 이상으로 증가시켰다. Further, in the present invention, a space for concentration of greenhouse sludge must be ensured. If the space is not secured, the greenhouse sludge settles to the SiC membrane module tower 130, so that the subsequent raw water is not filtered and the greenhouse sludge is no longer provided. To this end, the height Hb of the floor was increased to 50 to 200 cm or more.

도 4는 이러한 변화를 도시한다. 막여과조(200)의 크기는 변화시킬 필요가 없다. 막여과조(200) 내에서 SiC 막모듈 타워(130)의 위치를 상승시키는 간단한 변화만으로도, 교반 기능이 이루어지지 않아 침전 효과가 증가하며, SiC 막모듈 타워(130) 아래에 녹조슬러지 농축부(290)가 생성되어 녹조슬러지 농축효과가 증가한다는 예측 불가능한 효과가 발생한다. Figure 4 shows this change. The size of the membrane filtration tank 200 need not be changed. A simple change of raising the position of the SiC membrane module tower 130 in the membrane filtration tank 200 does not perform the stirring function and increases the sedimentation effect and the greenhouse sludge thickener 290 ) Is generated to increase the concentration effect of the green-house sludge.

도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 슬러지 농축용 막여과 시스템을 다시 설명한다. 5, the membrane filtration system for sludge concentration according to the present invention will be described again.

막여과조(200)에는 평행하게 배열된 다수의 SiC 막(110)을 포함하는 SiC 막모듈(120)이 다수 개 적층된 SiC 막모듈 타워(130)가 내측에 위치한다. 여기서, 막여과조(200)의 수표면 높이(Ht)는 50cm 미만이 되어야 한다. 이는 산기관(210)에 의한 에어 유입 처리시 교반이 발생하지 않고 발포가 발생하도록 결정된 것이다. In the membrane filtration tank 200, a SiC membrane module tower 130 in which a plurality of SiC membrane modules 120 including a plurality of SiC membranes 110 arranged in parallel is located inside. Here, the water surface height Ht of the membrane filtration tank 200 should be less than 50 cm. This is determined so that foaming occurs without stirring when the air inlet process by the air diffuser 210 is performed.

막여과조(200)에 녹조를 포함하는 원수는 막여과조(200)의 상부에서 유입되는 것이 바람직하다. 하부에서 유입될 경우 비중이 낮은 녹조(농축되지 않은 녹조)가 상승하면서 침전된 녹조슬러지 농축물(농축슬러지)가 흩어질 수 있기 때문이다. 또한, 농축 효과 상승을 위하여, 유입되는 원수가 응집제를 이미 포함하고 있는 것이 특히 바람직하다. It is preferable that the raw water including the green tank is introduced into the membrane filtration tank 200 from the upper portion of the membrane filtration tank 200. When the sediment is introduced from the lower part, green sediments (concentrated sludge) precipitated can be scattered while the green sediments with low specific gravity (green sediments not concentrated) rise. Further, in order to increase the concentration effect, it is particularly preferable that the raw water to be introduced already contains a flocculant.

유입된 원수는 SiC 막(110)에 의하여 막여과 처리된다. The introduced raw water is subjected to membrane filtration treatment by the SiC film (110).

막여과조(200)의 바닥면 상측으로 SiC 막모듈 타워(130) 하측에 소정의 높이로 녹조슬러지 농축부(290)가 위치한다. 이를 위하여, 막여과조(200)의 바닥면 높이(Hb)는 50cm를 초과하여야 한다. The greenhouse sludge thickening section 290 is positioned at a predetermined height below the SiC membrane module tower 130 above the bottom surface of the membrane filtration tank 200. For this purpose, the bottom surface height Hb of the membrane filtration tank 200 should exceed 50 cm.

녹조슬러지 농축부(290)에 농축슬러지 배출용 배관(미도시)이 구비된다. 배출용 배관을 통해 농축슬러지가 배출되는데, 그 후단에 탈수기 및 건조기가 구비되어, 막여과조(200)에 유입되는 원수에서 막여과처리된 처리수는 별도로 배출되고, 녹조슬러지는 농축, 탈수 및 건조되어 별도 수집되어 자원화된다. A concentrated sludge discharge pipe (not shown) is provided in the green-tide sludge thickening part 290. The concentrated sludge is discharged through a discharge piping, and a dehydrator and a drier are provided at the rear end thereof. The treated water subjected to the membrane filtration treatment in the raw water flowing into the membrane filtration tank 200 is discharged separately. The greenhouse sludge is concentrated, dehydrated and dried And they are separately collected and reused.

여기서 자원화되는 농축슬러지는, 도 3에서 배출되는 슬러지와 다른 개념이다. 도 3에서 배출되는 슬러지는 교반되는 과정에서 발생하는 일부 물질이며 농축된 것이 아니라면(이는 일반적인 수처리 공정의 슬러지와 동일한 개념임), 도 5에서 자원화위해 배출되는 농축술러지는 교반을 적극적으로 회피하고 중력 침전에 의하여 강제로 농축한 것으로서, 다른 개념이다. Concentrated sludge, which is recycled here, differs from sludge discharged in Fig. The sludge discharged in Fig. 3 is a substance generated in the stirring process, and is not concentrated (this is the same concept as the sludge of a general water treatment process). In Fig. 5, the condensation sludge discharged for the purpose of resource recovery actively avoids agitation It is another concept, enriched by gravitational sedimentation.

SiC 막모듈 타워(130)의 하부면 아래에는 다수의 산기관(210)이 위치하고, 이는 브로워(220)에 연결됨은 동일하다. 다만, 산기관(210)에서 제공되는 에어가 교반을 수행하지 않으므로 교반할 때에 사용되는 에어의 양의 50% 미만인 0.5 N·m3/min·m2 정도면 족하다.Below the lower surface of the SiC membrane module tower 130 there are a number of diffusers 210, which are connected to the blower 220 in the same manner. However, since the air supplied from the air diffusing pipe 210 does not perform stirring, 0.5 N · m 3 / min · m 2, which is less than 50% of the amount of air used when stirring, is sufficient.

도 6은 본 발명에 따른 슬러지 농축용 막여과 시스템을 이용한 검증 실험 결과를 도시한다. (a)는 원수 투입 직후, (b)는 운영 시작 10분 후, (c)는 농축슬러지의 침전이 이루어진 이후의 결과를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 녹조슬러지 농축부에 다량의 녹조슬러지가 농축되어 농축슬러지를 형성함을 확인할 수 있다. 6 shows a result of a verification experiment using a membrane filtration system for sludge concentration according to the present invention. (a) shows the result immediately after the introduction of the raw water, (b) shows the result after 10 minutes from the start of operation, and (c) shows the result after sedimentation of the concentrated sludge was made. As shown in the figure, it can be confirmed that a large amount of green-tide sludge is concentrated in the green-tide sludge thickening section to form thickened sludge.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It will be appreciated that embodiments are possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the claims.

110: SiC 막
120: SiC 막모듈
130: SiC 막모듈 타워
200: 막여과조
210: 산기관
220: 브로워
230: 역세수 저장탱크
240: 약품 저장조
290: 녹조슬러지 농축부
P1: 여과 펌프
P2: 스프링클러 펌프
P3: 역세 펌프
Ht: 수표면 높이
Hb: 바닥면 높이110: SiC film
120: SiC membrane module
130: SiC membrane module tower
200: membrane filtration tank
210:
220: Blower
230: Reverse osmosis water storage tank
240: drug reservoir
290: Greenhouse sludge concentration unit
P1: Filtration pump
P2: Sprinkler pump
P3: backwash pump
Ht: Water Surface Height
Hb: Floor surface height

Claims (8)

음전하인 녹조에 대응되도록 평행하게 배열되며 음전하인 다수의 SiC 막(110)을 포함하는 SiC 막모듈(120)이 다수 개 적층된 SiC 막모듈 타워(130)가 내측에 위치하는 막여과조(200)로서,
상기 막여과조(200)에 녹조를 포함하는 원수가 유입되면 상기 SiC 막(110)에 의하여 막여과 처리되며, 처리수를 제외한 녹조가 상기 막여과조(200) 바닥에 침전되거나 상기 SiC 막(110)에 들러붙게 되고,
상기 막여과조(200)의 바닥면 상측으로 상기 SiC 막모듈 타워(130) 하측에 소정의 높이로 녹조슬러지 농축부(290)가 위치하고,
상기 SiC 막모듈 타워(130)의 하부면 아래에는 다수의 산기관(210)이 위치하여 SiC 막모듈(120)의 막과 막 사이로 에어를 방출하고,
상기 막여과조(200)의 수표면 높이(Ht)는, 상기 다수의 산기관(210)에 의한 에어 유입 처리시 교반이 발생하지 않고 발포가 발생하도록 결정됨으로써, 상기 다수의 산기관(210)이 방출한 에어에 의하여 상승한 막과 막 사이의 녹조가 교반에 의해 물에 섞이지 않고 바닥에 침전하여, 녹조 슬러지를 생성하는,
슬러지 농축용 막여과 시스템.
A membrane filtration tank 200 in which an SiC membrane module tower 130 having a plurality of SiC membrane modules 120 stacked in parallel so as to correspond to a greenhouse with negative charge and stacked with a plurality of SiC membranes 110 having negative charge is disposed inside, as,
When raw water including a greenhouse is introduced into the membrane filtration tank 200, membrane filtration is performed by the SiC membrane 110. When a greenhouse other than the treated water is deposited on the bottom of the membrane filtration tank 200, , ≪ / RTI >
The greenhouse sludge thickening section 290 is positioned at a predetermined height below the SiC membrane module tower 130 above the bottom surface of the membrane filtration tank 200,
Below the lower surface of the SiC membrane module tower 130, a number of air diffusers 210 are positioned to discharge air between the membrane of the SiC membrane module 120 and the membrane,
The water surface height Ht of the membrane filtration tank 200 is determined such that foaming occurs without stirring during the air inflow treatment by the plurality of air diffusers 210, The green tide between the membrane and the membrane, which is raised by the discharged air, is precipitated on the bottom without being mixed with water by stirring to generate green tide sludge,
Membrane filtration system for sludge concentration.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 막여과조(200)의 수표면 높이(Ht)는 50cm 미만인,
슬러지 농축용 막여과 시스템.
The method according to claim 1,
The water surface height Ht of the membrane filtration tank 200 is less than 50 cm,
Membrane filtration system for sludge concentration.
제 1 항에 있어서,
상기 막여과조(200)에 유입되는 상기 원수는 응집제를 포함하여 유입되는,
슬러지 농축용 막여과 시스템.
The method according to claim 1,
The raw water flowing into the membrane filtration tank (200) is introduced into the membrane filtration tank (200)
Membrane filtration system for sludge concentration.
제 1 항에 있어서,
상기 막여과조(200)의 바닥면 높이(Hb)는 50cm를 초과하는,
슬러지 농축용 막여과 시스템.
The method according to claim 1,
The bottom surface height Hb of the membrane filtration tank 200 is greater than 50 cm,
Membrane filtration system for sludge concentration.
제 1 항에 있어서,
상기 산기관(210)에 의해 유입되는 에어의 양은 0.5 N·m3/min·m2 미만인,
슬러지 농축용 막여과 시스템.
The method according to claim 1,
The amount of air introduced by the diffusers (210) 0.5 N · m 3 / min · m 2 is less than
Membrane filtration system for sludge concentration.
제 1 항에 있어서,
상기 막여과조(200)의 녹조슬러지 농축부(290)에 농축슬러지 배출용 배관이 구비되는,
슬러지 농축용 막여과 시스템.
The method according to claim 1,
A concentrated sludge discharge pipe is provided in the green-tide sludge thickening section 290 of the membrane filtration tank 200,
Membrane filtration system for sludge concentration.
제 7 항에 있어서,
상기 농축슬러지 배출용 배관 후단에 탈수기 및 건조기가 구비되어,
상기 막여과조(200)에 유입되는 상기 원수에서 막여과처리된 처리수는 배출되고, 녹조슬러지는 농축, 탈수 및 건조되어 별도 수집되는,
슬러지 농축용 막여과 시스템.8. The method of claim 7,
A dehydrator and a dryer are provided at a rear end of the pipe for discharging the concentrated sludge,
The treated water subjected to the membrane filtration treatment is discharged from the raw water flowing into the membrane filtration tank 200, and the greenhouse sludge is concentrated, dehydrated, dried,
Membrane filtration system for sludge concentration.
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