KR102021951B1 - Water Treatment System Using Reciprocation of the Filtration Membrane and intermittent Air scour - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수처리 과정에서 여과막 오염을 저감하기 위한 여과막 왕복운동과 여과막 왕복운동 시 분리막조에서 발생하는 미생물 농도분극을 해소하기 위한 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment system using a reciprocating motion of a filter membrane and intermittent air cleaning, and more particularly, to resolve the microbial concentration polarization generated in a separation membrane tank during a filtration membrane reciprocation and a filtration membrane reciprocation to reduce filter membrane contamination in a water treatment process. It relates to a water treatment system using intermittent air cleaning for.
분리막 생물 반응조를 이용한 하·폐수처리 공정(이하 MBR 공법)은 종래의 활성 슬러지 공정에 분리막 기술의 장점을 결합한 공정으로서 분리막의 세공 크기와 막 표면 전하에 따라 원수 및 하·폐수 중에 존재하는 처리 대상 물질(유기, 무기 오염물질 및 미생물 등)을 거의 완벽하게 분리, 제거 할 수 있는 고도의 분리 공정이다.The sewage and wastewater treatment process using the membrane bioreactor (hereinafter referred to as MBR method) combines the advantages of the membrane technology with the conventional activated sludge process, and is a target for treatment in raw water and sewage and wastewater depending on the pore size and membrane surface charge of the membrane. It is an advanced separation process that can almost completely separate and remove substances (organic, inorganic contaminants and microorganisms).
MBR (Membrane Bio Reactor)은 생물학적 활성슬러지공법의 최종 침전지를 대신하여 정밀여과(Microfiltration, MF) 또는 한외여과(Ultrafiltration, UF) 막을 사용해 슬러지를 직접 여과하는 기술이다.MBR (Membrane Bio Reactor) is a technology that directly filters sludge using microfiltration (MF) or ultrafiltration (UF) membranes instead of the final settling basins of biologically activated sludge methods.
MBR 공법은 플럭(floc)을 분리해 내어 미생물의 침강성에 관계없이 안정적인 수질을 확보할 수 있고, 미생물의 농도를 높게 유지할 수 있어 유기물과 질소의 처리 성능을 높일 수 있으며, 전체적인 공정의 부지 감소 효과를 갖는다.The MBR method separates flocs to ensure stable water quality regardless of microbial sedimentation, and maintains high concentration of microorganisms to increase the processing performance of organic matter and nitrogen, and reduces the overall process site. Has
하지만 MBR 공법은 아직 수처리 분야에는 널리 상용화되지 못하고 있다. 그 원인으로는 과다한 초기 투자 설비, 에너지 비용, 그리고 분리막 오염 문제를 들 수 있다. However, the MBR process is not yet widely commercialized in the water treatment field. This could be due to excessive initial investment, energy costs and membrane contamination.
오염된 여과막을 세정하는 공정은 물리적인 세정 공정과 화학적인 세정 공정으로 나눌 수 있다.The process of cleaning the contaminated filtration membrane can be divided into a physical cleaning process and a chemical cleaning process.
물리적인 세정 공정은 여과막에 물리적인 충격을 가하여 여과막의 투과 성능이 양호한 상태로 유지될 수 있도록 하는 것으로서, 그 예로서 역세정(backwashing) 공정 및 산기(aeration) 공정이 있다. 역세정 공정은 공기 또는 물을 여과막으로 역류시킴으로써 여과막 표면에 붙어 있는 오염물질을 제거하는 방식이고, 산기 공정은 여과막 아래에서 공기를 분사하여 기포에 의해 여과막 표면에 붙어 있는 오염물질을 제거하는 방식이다.The physical cleaning process is to apply a physical impact to the filtration membrane to maintain a good permeation performance of the filtration membrane, for example, a backwashing process and an aeration process. The backwashing process is a method of removing contaminants on the surface of the filtration membrane by flowing air or water back into the filtration membrane, and the acidic process is a method of removing contaminants on the surface of the filtration membrane by blowing air under the filtration membrane. .
화학적인 세정 공정은 장시간 걸쳐 유체처리를 진행함에 따라 여과막 오염이 누적되어 여과막의 투과 성능이 심각하게 저하된 경우에 화학약품을 이용하여 여과막을 세정함으로써 여과막의 투과 성능을 회복시키는 것이다.The chemical cleaning process is to restore the permeation performance of the filtration membrane by cleaning the filtration membrane using chemicals when the filtration membrane contamination accumulates due to the fluid treatment for a long time and the permeation performance of the filtration membrane is severely degraded.
일반적으로 물리적인 세정 공정은 단기간을 주기로 수행하게 되며, 상기 화학적인 세정 공정은 장기간을 주기로 수행하게 된다.In general, the physical cleaning process is performed in a short period, and the chemical cleaning process is performed in a long period.
그런데, 여과막에 대한 세정 공정을 자주 수행하게 되면 그 만큼 유체 처리 공정의 효율이 저하되게 되므로, 여과막에 대한 세정 공정을 최적화할 필요가 있다.However, if the cleaning process for the filtration membrane is frequently performed, the efficiency of the fluid treatment process is reduced by that much, and therefore, it is necessary to optimize the cleaning process for the filtration membrane.
즉, 유체 처리 공정의 효율을 증진시키기 위해서 오염물질에 의해 쉽게 오염되지 않는 특성의 여과막을 개발함으로써 여과막에 대한 세정 공정을 최소화하는 것도 필요하지만, 현실적으로는 세정 공정을 최적화함으로써 전체 세정 시간 내지 회수 등을 줄여 유체 처리 공정의 효율을 증진시키는 것이 매우 중요하다.In other words, in order to improve the efficiency of the fluid treatment process, it is also necessary to minimize the cleaning process for the filtration membrane by developing a filtration membrane that is not easily contaminated by contaminants. It is very important to reduce the pressure and increase the efficiency of the fluid treatment process.
이와 관련하여, 한국등록특허 제1638872호 및 한국등록특허 제1793981호는 공기 정련을 사용하는 MBR 시스템들에 비해 더 높은 플럭스 및 더 낮은 오염으로 운전될 수 있도록 막 오염을 감소시키거나 제거하기 위한 기계적 막 왕복 시스템을 포함하는 막 생물반응기("MBR") 시스템을 개시하였다.In this regard, Korean Patent No. 1638872 and Korean Patent No. 1793981 are mechanical for reducing or eliminating membrane contamination so that they can be operated with higher flux and lower pollution compared to MBR systems using air refining. A membrane bioreactor (“MBR”) system is disclosed that includes a membrane reciprocating system.
한국등록특허 제1638872호 및 한국등록특허 제1793981호의 기계적 막 왕복 시스템을 포함하는 막 생물반응기는 조대 공기를 연속적으로 공급하여 여과막의 오염을 방지하는 생물반응기 비하여 에너지 비용을 약 1/10 수준으로 낮출 수 있고, 분리막조를 호기조가 아닌 무산소조 혹은 탈기조로 사용할 수 있어 적용성을 확대할 수 있는 장점이 있다. 하지만 분리막조의 교반효과가 떨어져 분리막조 내 높이에 따른 미생물 농도분극이 발생되고, 분리막 하부에 침전된 미생물이 편오염을 유발시켜, 막 수명을 단축시키는 문제점이 있다. Membrane bioreactors including mechanical membrane reciprocating systems of Korean Patent No. 1638872 and Korean Patent No. 1793981 reduce energy costs to about one-tenth as compared to bioreactors that continuously supply coarse air to prevent contamination of the filtration membranes. In addition, the separation membrane tank can be used as an anaerobic tank or a degassing tank instead of an aerobic tank, and thus has an advantage of expanding applicability. However, the agitation effect of the separation tank is reduced, causing a concentration of microorganisms in accordance with the height of the separation membrane, the microorganisms precipitated in the lower portion of the separation membrane causes a fouling contamination, shortening the membrane life.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, 분리막조 하단에 미세공기를 간헐적으로 공급하는 산기관이 설치된 수처리 시스템을 이용할 경우, (1) 분리막조 내 높이에 따른 미생물 농도분극 발생시, 분리막 하부에 침전된 미생물을 부상시켜 미생물 농도분극을 해결하고, (2) 분리막조 전단에 설치된 호기조에서 질산화가 충분히 이루어지 않은 경우에도 설치된 산기관을 통해 미세공기를 추가로 공급하여 질산화를 유도하여 질소제거 효율을 높일 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made an effort to solve the above problems, when using a water treatment system installed with an acid engine for intermittently supplying fine air to the bottom of the separation membrane, (1) when the concentration of microorganism concentration polarization occurs according to the height in the separation membrane, Floating microorganisms precipitated at the lower part to solve the concentration polarization, (2) Nitrogen by inducing nitrification by supplying fine air additionally through the diffuser installed in the aerobic tank installed in front of the separation membrane tank It was confirmed that the removal efficiency can be improved, and the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 기계적 막 왕복시스템을 포함하는 막세정 공정을 통해 막세정에 소비되는 에너지 소모를 최소화하면서, 동시에 기계적 막 왕복시스템을 적용했을 때 발생되는 농도분극 문제를 해결하고, 호기조에서 오염물질의 질산화가 충분하게 진행되지 않았을 경우에는 분리막조의 간헐폭기를 통해 질산화를 유도하여 질소제거 효율이 높은 수처리 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to minimize the energy consumption of membrane cleaning through a membrane cleaning process including a mechanical membrane reciprocating system, while simultaneously solving the concentration polarization problem generated by applying the mechanical membrane reciprocating system, contaminants in the aerobic tank If the nitrification did not proceed sufficiently to induce nitrification through the intermittent aeration of the membrane tank to provide a water treatment system with high nitrogen removal efficiency.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 무산소 조건에서 탈질을 통해 질소를 제거하기 위한 무산소조; (b) 용존 산소의 존재 중에서 폐수를 생물학적으로 처리하기 위한 호기조; (c) 상기 생물반응조에서 배출된 원수의 처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 분리막조; 및 (d) 상기 분리막조에 침지되어 있는 분리막 프레임을 왕복(reciprocating)시켜 분리막에 관성력을 부여함으로써 분리막 표면에 형성된 오염물질(foulants)을 제거하는 분리막 왕복장치를 포함하는 수처리 시스템에 있어서, 상기 분리막조 하단에는 미세공기를 공급하는 산기관이 구비된 것을 특징으로 하는 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention (a) an oxygen-free tank for removing nitrogen through denitrification in anoxic conditions; (b) an aerobic tank for biological treatment of wastewater in the presence of dissolved oxygen; (c) a separation membrane tank producing filtered water by performing treatment of raw water discharged from the bioreactor; And (d) a membrane reciprocating device for removing contaminants formed on the surface of the membrane by reciprocating the membrane frame immersed in the membrane tank to impart an inertial force to the membrane. It provides a water treatment system using the reciprocating movement of the filtration membrane and the intermittent air cleaning, characterized in that the lower end is provided with a diffuser for supplying fine air.
본 발명에 있어서, 상기 산기관은 상기 호기조의 폭기를 위하여 설치된 블로워에 연결되어 분리막조 하단에서 미세공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the diffuser is connected to a blower installed for aeration of the aerobic tank is characterized in that for supplying fine air from the bottom of the separation membrane tank.
본 발명에 있어서, 상기 블로워는 호기조에 미세공기를 단독으로 공급하거나 호기조와 분리막조 양쪽에 미세공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the blower is characterized in that to supply the micro air alone to the aerobic tank or to supply the micro air to both the aerobic tank and the separation membrane tank.
본 발명에 있어서, 상기 분리막조 상부 및 하부 미생물 농도가 20% 이상 차이가 날 경우 분리막조에 미세공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the concentration of the upper and lower microorganisms of the separation tank differs by more than 20%, micro air is supplied to the separation tank.
본 발명에 있어서, 처리수의 총질소 농도(T-N)(A) 대비 암모니아성 질소(NH4-N)(B)의 비(B/A)가 0.3 이상인 경우 분리막조에 미세공기가 공급되고 0.2 이하로 떨어지면 공급을 중단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the ratio (B / A) of ammonia nitrogen (NH 4 -N) (B) to the total nitrogen concentration (TN) (A) of the treated water is 0.3 or more, fine air is supplied to the separation membrane tank and 0.2 or less. If it drops to characterized in that the supply is stopped.
본 발명에 있어서, 상기 호기조에는 미세공기를 설치된 블로워 용량의 80~100%를 공급하고, 상기 분리막조에는 미세공기를 20~0% 공급하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, it is characterized in that 80 to 100% of the blower capacity of the fine air is supplied to the aerobic tank, and 20 to 0% of the fine air to the separation membrane tank.
본 발명에 있어서, 상기 분리막조에는 미생물의 농도분극 확인을 위한 샘플링 포트가 높이에 따라 2개 이상 장착된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separation membrane tank is characterized in that at least two sampling ports for confirming the concentration polarization of the microorganism according to the height.
본 발명에 있어서, 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템은 안정화조, 무산소조 및 혐기조로 구성된 군에서 선택되는 1 이상의 수 처리조를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the water treatment system using the reciprocating motion of the filtration membrane and the intermittent air cleaning further comprises at least one water treatment tank selected from the group consisting of a stabilization tank, an anaerobic tank and an anaerobic tank.
본 발명에 따른 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템은 종래의 공기 정련(air scouring)으로 인한 에너지 소모를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 막 왕복 시스템에서 발생하는 미생물 농도분극으로 인한 분리막의 편오염을 방지할 수 있고, 호기조에서의 질산화가 충분히 이루어지 않은 경우 분리막조에서 추가로 질산화를 유도하여 질소 제거 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. The water treatment system using the reciprocating motion of the filtration membrane and the intermittent air cleaning according to the present invention can not only reduce energy consumption due to conventional air scouring, but also separation membrane due to the microbial concentration polarization occurring in the mechanical membrane reciprocating system. It is possible to prevent the contamination of the, and if the nitrification is not made in the aerobic tank has an effect that can increase the nitrogen removal efficiency by further inducing nitrification in the membrane tank.
도 1은 통상의 분리막 생물 반응조 (Membrane Bio Reactor, MBR)에 대한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템에 대한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막조에 침지되어 있는 여과막 프레임과 결합되어 있는 분리막 왕복장치에 대한 설명도이다.
도 4 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템의 공정 다이아그램이다. 1 is an explanatory diagram of a conventional membrane bioreactor (MBR).
2 is an explanatory diagram of a water treatment system using reciprocating motion and intermittent air cleaning of a filtration membrane according to an embodiment of the present invention.
3 is an explanatory view of a separator reciprocating device coupled to a filtration membrane frame immersed in a separation tank according to an embodiment of the present invention.
4 to 5 is a process diagram of the water treatment system using the reciprocating motion of the filtration membrane and the intermittent air cleaning according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서는 왕복하는 여과막이 침지되어 있는 분리막조의 하단에 미세공기를 간헐적으로 공급할 경우, 미생물 침전에 의한 농도분극을 해결하여 막 오염을 저감하고, 질산화에 필요한 공기를 공급하여 질소제거 효율을 높일 수 있다는 것을 확인하고자 하였다. In the present invention, when fine air is intermittently supplied to the lower end of the separation membrane tank in which the reciprocating filtration membrane is immersed, the concentration polarization caused by microbial precipitation can be solved to reduce membrane contamination and supply air for nitrification to increase nitrogen removal efficiency. It was to confirm that there is.
도 1은 통상의 분리막 생물 반응조 (Membrane Bio Reactor, MBR)에 대한 설명도로서, 통상의 분리막 생물 반응조 (Membrane Bio Reactor, MBR)는 무산소조, 호기조 및 분리막조를 포함할 수 있다.1 is an explanatory diagram of a conventional membrane bioreactor (MBR), a conventional membrane bioreactor (MBR) may include an anaerobic tank, aerobic tank and membrane tank.
무산소조는 무산소 조건에서 탈질을 통해 질소를 제거시키며, 내부에는 혼합을 위한 교반기가 설치될 수 있다.The anoxic tank removes nitrogen through denitrification in anoxic conditions, and an agitator may be installed therein for mixing.
호기조는 내부에 공기를 폭기시키기 위한 폭기 수단이 구비되는데, 폭기수단은 호기조 내부에 설치되는 산기관과, 산기관으로 공기를 공급하기 위한 블로워와, 블로워와 산기관을 연결하는 공기공급라인을 구비하며, 공기공급라인에는 밸브가 설치된다.The aeration tank is provided with an aeration means for aeration of air therein, the aeration means includes an air diffuser installed in the aerobic tank, a blower for supplying air to the air diffuser, and an air supply line connecting the blower with the air diffuser. The valve is installed in the air supply line.
통상적으로 기존 MBR 공정에서는 분리막조는 폭기조건 즉, 호기상태로 운영되어 미생물에 의한 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환되는 산화가 일어나며, 폭기수단은 분리막조 내부에 설치되는 산기관과, 산기관으로 조대공기를 공급하기 위한 블로워와, 블로워와 산기관을 연결하는 공기공급라인을 포함하며, 공기공급라인에는 밸브가 설치된다. In general, in the existing MBR process, the membrane tank is operated under aeration conditions, that is, aerobic state, and oxidation occurs in which ammonia nitrogen is converted to nitrate nitrogen by microorganisms, and the aeration means is divided into an acid pipe and an acid pipe installed inside the membrane tank. It includes a blower for supplying coarse air, and an air supply line connecting the blower and the diffuser, and a valve is installed in the air supply line.
하지만, 통상의 분리막 생물 반응조는 막 세정을 위하여 조대공기를 공급하므로, 에너지 사용이 과다하게 소요된다.However, conventional membrane bioreactors supply coarse air for membrane cleaning, which requires excessive energy use.
본 발명에서는 도 2와 같이 왕복하는 여과막이 침지되어 있는 분리막조의 하단에 미세공기를 간헐적으로 공급하였다. 그 결과, 분리막 하부에 침전된 미생물을 부상시켜 미생물 농도분극이 발생되지 않고, 질산화가 이루어져, 막 오염을 저감시키고, 질소제거 효율을 높이는 것을 확인할 수 있었다.In the present invention, fine air is intermittently supplied to the lower end of the separation membrane tank in which the reciprocating filter membrane is immersed as shown in FIG. As a result, it was confirmed that the microorganisms which floated on the lower part of the separation membrane did not generate the concentration concentration of the microorganisms, which caused nitrification to reduce membrane contamination and increase the nitrogen removal efficiency.
따라서, 본 발명은 일 관점에서 (a) 무산소 조건에서 탈질을 통해 질소를 제거하기 위한 무산소조; (b) 용존 산소의 존재 중에서 폐수를 생물학적으로 처리하기 위한 호기조; (c) 상기 생물반응조에서 배출된 원수의 처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 분리막조; 및 (d) 상기 분리막조에 침지되어 있는 분리막 프레임을 왕복(reciprocating)시켜 분리막에 관성력을 부여함으로써 분리막 표면에 형성된 오염물질(foulants)을 제거하는 분리막 왕복장치를 포함하는 수처리 시스템에 있어서, 상기 분리막조 하단에는 미세공기를 공급하는 산기관이 구비된 것을 특징으로 하는 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템에 관한 것이다.Accordingly, the present invention provides in one aspect (a) an anoxic tank for removing nitrogen through denitrification under anoxic conditions; (b) an aerobic tank for biological treatment of wastewater in the presence of dissolved oxygen; (c) a separation membrane tank producing filtered water by performing treatment of raw water discharged from the bioreactor; And (d) a membrane reciprocating device for removing contaminants formed on the surface of the membrane by reciprocating the membrane frame immersed in the membrane tank to impart an inertial force to the membrane. It relates to a water treatment system using the reciprocating motion of the filtration membrane and the intermittent air cleaning, characterized in that the lower end is provided with a diffuser for supplying fine air.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템은 무산소 조건에서 탈질을 통해 질소를 제거하기 위한 무산소조, 용존 산소의 존재 중에서 폐수를 생물학적으로 처리하기 위한 호기조 및 생물반응조에서 배출된 원수의 처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 분리막조를 포함하며, 분리막조의 내부에는 분리막조에 침지되어 있는 분리막 프레임을 왕복(reciprocating)시켜 분리막에 관성력을 부여함으로써 분리막 표면에 형성된 오염물질(foulants)을 제거하는 분리막 왕복장치 및 미세공기를 공급하는 산기관이 구비되어 있다.As shown in FIG. 2, the water treatment system using the reciprocating motion and intermittent air cleaning of the filtration membrane of the present invention is an anoxic tank for removing nitrogen through denitrification in anoxic conditions, and an aerobic tank for biological treatment of wastewater in the presence of dissolved oxygen. And a separation tank that produces filtered water by performing treatment of raw water discharged from the bioreactor, and inside the separation tank, reciprocating the separation membrane frame immersed in the separation tank to impart inertial force to the separation membrane to contaminate the surface of the separation membrane. Membrane reciprocator for removing foulants and diffuser for supplying fine air.
상기 무산소조는 유입수가 공급라인을 통하여 공급되고, 무산소 조건에서 탈질을 통해 질소를 제거시키며, 외부 탄소원이 공급될 수 있다. The anoxic tank may be supplied with influent water through a supply line, remove nitrogen through denitrification under anoxic conditions, and an external carbon source may be supplied.
상기 호기조는 내부에 공기를 폭기시키기 위한 폭기 수단이 구비되는데, 폭기수단은 호기조 내부에 설치되는 산기관과, 산기관으로 공기를 공급하기 위한 블로워와, 블로워와 산기관을 연결하는 공기공급라인을 구비하며, 공기공급라인에는 밸브가 설치될 수 있다. 이때 상기 블로워는 분리막조의 산기관에도 미세 공기를 공급할 수 있다.The aeration tank is provided with an aeration means for aeration of air therein, the aeration means is a diffuser installed inside the aeration tank, a blower for supplying air to the diffuser, and an air supply line connecting the blower and the diffuser A valve may be installed in the air supply line. At this time, the blower may supply fine air to the diffuser of the separation membrane tank.
본 발명의 분리막조는 기본적으로 무산소 상태로 운영하며 탈질에 관련된 미생물에 의한 탈질 반응을 통해 질소를 제거하되, 질산화 상태가 불량한 조건(처리수의 총질소 농도(T-N)(A) 대비 암모니아성 질소(NH4-N)(B)의 비(B/A)가 0.3 이상)에서만 폭기수단에 의해 분리막조에 미세 공기가 간헐적으로 공급하여 추가적으로 질산화를 유도하며, 슬러지 반송을 통해 무산소조에서 탈질을 통한 질소 제거를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 한다. 또한, 분리막은 잔류 유기물질을 제거하고 물과 슬러지를 고액분리 시키기 위해 분리막조에 설치되는데, 분리막은 침지막인 것이 바람직하다. 분리막을 통해 슬러지와 분리된 물, 즉 처리수는 방류관을 통해 외부로 배출된다. The membrane tank of the present invention basically operates in an oxygen-free state and removes nitrogen through denitrification by microorganisms related to denitrification, but has a poor nitrification condition (total nitrogen concentration of treated water (TN) (A) vs. ammonia nitrogen ( Only when the ratio (B / A) of NH 4 -N) (B) is 0.3 or more), fine air is intermittently supplied to the separation tank by the aeration means to further induce nitrification, and the sludge conveyance removes nitrogen through denitrification from the anoxic tank. Make it more effective. In addition, the separation membrane is installed in the separation membrane tank to remove residual organic matter and solid-liquid separation of water and sludge, the separation membrane is preferably an immersion membrane. Water separated from the sludge through the membrane, that is, treated water is discharged to the outside through the discharge pipe.
도 3에 도시된 바와 같이, 분리막조(100)는 원수처리를 수행함으로써 여과수를 생산하기 위한 것으로서, 여과막(120)이 탑재된 여과막 프레임(140)이 침지되어 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 분리막 왕복장치(200)는 분리막조(100)에 침지되어 있는 여과막 프레임(140)을 왕복(reciprocating)시켜 여과막(120)에 관성력을 부여함으로써 여과막 표면에 형성된 오염물질(foulants)을 제거하기 위한 것으로서, 여과막 프레임(140)의 상부와 결합되어 있다.The
분리막 왕복장치(200)는 모터(210)의 회전운동에 의하여 여과막 프레임(140)과 결합된 활주 프레임(220)이 활주레일(230)을 왕복운동하여 여과막(120)에 관성력을 부여함으로써 여과막 표면에 형성된 오염물질을 제거하는 장치이다.Separation
상기 분리막 왕복장치는 여과막 프레임(140)을 왕복운동시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있는데, 한국등록특허 제1793981호에 기재된 바와 같이, 모터에 의하여 구동되는 회전자가 축을 경유하여 활주 프레임에 연결되어 있으며, 회전자의 회전운동을 활주 프레임의 회전 운동으로 전환시키는 장치를 예시할 수 있다.The separator reciprocating device may be used without limitation as long as it can reciprocate the
본 발명에 있어서, 분리막조 하단에서 미세공기를 공급하는 산기관(300)은 상기 호기조의 폭기를 위하여 설치된 블로워에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the diffuser (300) for supplying the fine air from the bottom of the separation membrane is characterized in that it is connected to the blower installed for aeration of the aerobic tank.
상기 블로워는 호기조에 미세공기를 단독으로 공급하거나 호기조와 분리막조 양쪽에 미세공기를 밸브 조절을 통하여 공급할 수 있다. 즉, 호기조 공기공급을 위해 설치된 블로워의 밸브 조작으로 호기조 : 분리막 = 100 ~ 80% : 0 ~ 20% 정도의 공기를 간헐적으로 공급할 수 있다. The blower may supply micro air to the exhalation tank alone or supply micro air to both the exhalation tank and the separation membrane tank through valve adjustment. That is, it is possible to intermittently supply the air of the aeration tank: membrane = 100 to 80%: 0 to 20% by operating the valve of the blower installed for the aeration tank air supply.
본 발명에 있어서, 미세공기라 함은 하·폐수처리장의 호기조 폭기조건에 적합한 기포의 직경인 100㎛~400㎛인 공기를 의미한다. In the present invention, the fine air refers to air having a diameter of 100 µm to 400 µm, which is a bubble suitable for an aerobic aeration condition of a waste water treatment plant.
본 발명의 수처리 시스템은 기본적으로 분리막의 왕복운동을 통해 지속적으로 막을 세정하고, 미생물 농도분극, 즉 분리막조 상부 및 하부 미생물 농도가 20% 이상 차이가 날 경우 비정기적으로 분리막조에 미세공기를 공급하여 분리막조 내 미생물을 부상시켜 미생물 농도분극을 해결할 수 있다.Basically, the water treatment system of the present invention continuously cleans the membrane through the reciprocating motion of the membrane, and supplies micro air to the membrane tank at irregular intervals when microbial concentration polarization, that is, when the concentration of the upper and lower microbial membranes differs by more than 20%. The microbial concentration polarization can be solved by floating the microorganisms in the membrane tank.
미생물 농도분극은 분리막조 높이별로 설치된 샘플링 포트(sampling port)에서 시료를 채취하여 MLSS(mixed liquor suspended solid)를 측정하여 확인할 수 있다.Microbial concentration polarization can be confirmed by measuring a mixed liquor suspended solid (MLSS) by taking a sample from a sampling port installed for each separation tank height.
따라서, 상기 분리막조에는 미생물의 농도분극 확인을 위한 샘플링 포트가 높이에 따라 2개 이상, 보다 자세하게는 2~6개가 장착된 것을 특징으로 한다. Therefore, the separation membrane tank is characterized in that two or more, more specifically, 2 to 6 sampling ports for mounting the concentration polarization of the microorganisms are mounted.
또한, 본 발명의 수처리 시스템은 분리막조 전단에 설치된 호기조에서 폐수의 질산화가 충분히 이루지지 않고, 분리막조에 공급되었을 때 간헐 폭기를 수행하여 분리막조에서 질산화가 이루어지도록 한다. 이때 하수의 질산화 여부는 처리수 내 총질소농도(T-N)와 암모니아성질소(NH4-N)의 비를 통해 확인할 수 있다. 즉, 처리수의 총질소(A)와 암모니아성 질소(B)의 비(B/A)가 0.3 이상일 경우에는 분리막조에 간헐 폭기를 수행하고 0.2 이하로 떨어지면 분리막조의 간헐 폭기를 중단한다.In addition, the water treatment system of the present invention does not sufficiently nitrify the waste water in the aerobic tank installed in the front of the separation membrane tank, when the supply to the separation membrane to perform the intermittent aeration so that the nitrification in the separation membrane tank. At this time, the nitrification of sewage can be confirmed by the ratio of total nitrogen concentration (TN) and ammonia nitrogen (NH 4 -N) in the treated water. That is, when the ratio (B / A) of total nitrogen (A) and ammonia nitrogen (B) of the treated water is 0.3 or more, intermittent aeration is performed in the separation tank, and when the ratio falls below 0.2, the intermittent aeration of the separation tank is stopped.
본 발명에 있어서, MLSS , 총질소(T-N) 측정, 암모니아성질소(NH4-N) 측정, 밸브 조절은 수동으로 수행가능하며, 실시간 계측 장치 및 자동밸브를 설치할 경우 자동 제어도 가능하다.In the present invention, MLSS, total nitrogen (TN) Measurement, ammonia nitrogen (NH 4 -N) measurement, valve adjustment can be performed manually, and automatic control is possible when real-time measuring devices and automatic valves are installed.
본 발명에 따른 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템은 안정화조, 무산소조, 혐기조 및 호기조로 구성된 군에서 선택되는 1 이상의 수 처리조를 추가로 포함하면서 다양한 조합으로 구성될 수 있다.The water treatment system using the reciprocating motion of the filtration membrane and the intermittent air cleaning according to the present invention may further include one or more water treatment tanks selected from the group consisting of a stabilization tank, an anaerobic tank, an anaerobic tank, and an aerobic tank.
도 4 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템의 공정 다이아그램이다. 4 to 5 is a process diagram of the water treatment system using the reciprocating motion of the filtration membrane and the intermittent air cleaning according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조로 하여 더욱 상세하게 설명하면, 유입수가 무산소조로 유입된 다음 호기조로 이송되고, 다시 분리막조로 이송된 다음 유출수를 방출하는 공정을 거친다. 호기조에서는 미세송풍에 의해 유기물 및 질소 산화가 발생되고, 호기조에 투입되는 응집제로 인(P)이 침전된다. 분리막조에서 내부 반송에 의해 이송된 질산성 질소(NO3 --N)의 탈질은 무산소조에서 이루어지고, 무산소 조건의 분리막조에서는 추가적인 탈질이 발생된다. 이와 같이 기존 분리막조의 조대송풍 대신 왕복운동을 통하여 세정시 미세공기를 공급할 경우, 공기 정련(air scouring)으로 인한 에너지 소모를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 막 왕복 시스템에서 발생하는 미생물 농도분극으로 인한 분리막의 편오염을 방지할 수 있고, 나아가 질소 제거 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. In more detail with reference to Figure 4, the inflow water is introduced into the anaerobic tank and then transported to the aerobic tank, and again to the separation membrane tank is subjected to the process of releasing the effluent. In the aerobic tank, organic matter and nitrogen oxidation are generated by the micro blowing, and phosphorus (P) is precipitated as a flocculant introduced into the aerobic tank. The nitrate nitrogen carried by the internal transport in the membrane tank-denitration of (NO 3 -N) is made in the anoxic tank, the separator tank of oxygen-free conditions is produced an additional denitrification. As such, when micro air is supplied through the reciprocating motion instead of the coarse air of the conventional membrane tank, the energy consumption due to air scouring can be reduced, and due to the microbial concentration polarization generated in the mechanical membrane reciprocating system. It is possible to prevent the fouling of the membrane, and further increase the nitrogen removal efficiency.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail specific parts of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that these specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. will be. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
100: 분리막조
120: 여과막
140: 여과막 프레임
200: 분리막 왕복장치
210: 모터
220: 활주 프레임
230: 활주레일
300: 산기관100: separation membrane
120: filtration membrane
140: filtration membrane frame
200: membrane reciprocating device
210: motor
220: slide frame
230: slide rail
300: diffuser
Claims (8)
(b) 용존 산소의 존재 중에서 폐수를 생물학적으로 처리하기 위한 호기조;
(c) 상기 호기조에서 배출된 원수의 처리를 수행함으로써 여과수를 생산하는 분리막조; 및
(d) 상기 분리막조에 침지되어 있는 분리막 프레임을 왕복(reciprocating)시켜 분리막에 관성력을 부여함으로써 분리막 표면에 형성된 오염물질(foulants)을 제거하는 분리막 왕복장치를 포함하는 수처리 시스템에 있어서,
상기 분리막조 하단에는 미세공기를 공급하는 산기관이 구비되어 있고, 상기 산기관은 상기 호기조의 폭기를 위하여 설치된 블로워에 연결되어 있으며, 상기 블로워는 상기 분리막조 상부 및 하부 미생물 농도가 20% 이상 차이가 날 경우 분리막조에 미세공기를 공급하거나, 처리수의 총질소 농도(T-N)(A) 대비 암모니아성 질소(NH4-N)(B)의 비(B/A)가 0.3 이상인 경우 분리막조에 미세공기를 공급하고 0.2 이하로 떨어지면 공급을 중단함으로써 질산화를 유도하며,
상기 분리막조에서 무산소조로 슬러지를 반송하여 탈질을 통한 질소 제거를 수행하는 것을 특징으로 하는 여과막의 왕복운동과 간헐 공기세정을 이용한 수처리 시스템.
(a) an anaerobic bath for removing nitrogen via denitrification in anoxic conditions;
(b) an aerobic tank for biological treatment of wastewater in the presence of dissolved oxygen;
(c) a separation membrane tank producing filtered water by performing treatment of raw water discharged from the aerobic tank; And
(d) a water treatment system comprising a membrane reciprocating device for removing contaminants formed on the surface of the membrane by reciprocating the membrane frame immersed in the membrane tank to impart an inertial force to the membrane;
The lower part of the membrane tank is provided with a diffuser for supplying fine air, the diffuser is connected to a blower installed for aeration of the aerobic tank, the blower is 20% or more difference in the concentration of the upper and lower microbial membrane When the air flows through the membrane tank, or when the ratio (B / A) of ammonia nitrogen (NH 4 -N) (B) to the total nitrogen concentration (TN) (A) of the treated water is 0.3 or more, When the air is supplied and falls below 0.2, the supply is stopped to induce nitrification,
Water treatment system using the reciprocating motion and intermittent air cleaning of the filter membrane, characterized in that the sludge is returned to the anoxic tank in the separation tank to remove nitrogen through denitrification.
The reciprocating motion and intermittent air cleaning of the filtration membrane according to claim 1, wherein the exhalation tank is supplied with 80 to 100% of the blower capacity installed with fine air, and the separation membrane tank is supplied with 20 to 0% of fine air. Water treatment system.
The water treatment system using the reciprocating motion and intermittent air cleaning of the filtration membrane according to claim 1, wherein two or more sampling ports are installed in the separation tank according to the height.
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