KR102065304B1 - Treatment Method of The Wastewater Containing Silica With Improved Treatment Efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리카 함유 폐수의 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 공정, 특히 웨이퍼 공정에서 발생되는 실리카를 함유한 폐수를 효과적으로 처리하는 것은 물론, 이와 함께 각종 오수 중에 함유된 유기물질과 영양염류인 질소와 인을 동시에 처리할 수 있는 실리카 함유 폐수의 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating silica-containing wastewater, and more particularly, to effectively treat wastewater containing silica generated in semiconductor processes, particularly wafer processes, as well as organic substances and nutrients contained in various sewage. The present invention relates to a method for treating silica-containing wastewater capable of treating phosphorus nitrogen and phosphorus simultaneously.
산업시설에서 발생하는 폐수의 처리를 위해 다양한 공법과 설비들이 연구 및 현장에서 운용되고 있다. 반도체 제조공정에서 발생하는 폐수와 오수의 처리를 위한 종래 기술로는 특허 제0385706호가 참조될 수 있다.Various methods and facilities are being researched and operated in the field for the treatment of wastewater from industrial facilities. Patent No. 0385706 may be referred to the prior art for the treatment of wastewater and sewage generated in the semiconductor manufacturing process.
상기 특허 제0385706호는 다량의 폐수로부터 실리카를 제거하기 위한 방법 및 시스템을 개시하고 있다. 동 방법에 의하면, 실리카를 함유하는 폐수 스트림은 에피클로로히드인/디메틸아민 중합체와 같은 응집제로 처리되어, 5미크론 이상의 직경을 갖는 송이모양(cluster)으로 덩어리진 구형 입자가 생성된다. 이때, 처리된 폐수는 동 폐수로부터 실리카 오염물 입자를 물리적으로 분리하는 미량여과 막(microfiltration membrane)에 통과된다. 이에 0.5 미크론 내지 5 미크론의 공극 크기를 갖는 상업적으로 이용가능한 미량여과막이 사용될 수 있다. 미량여과막에 통과되는 처리된 폐수의 유속은 150 GFD(gallons per square foot of membrane per day) 내지 600 GFD 이며, 이를 유지하여 주기 위해서는 미량여과 막을 주기적으로 역류 세척하고 막이 배치된 여과 용기를 간헐적으로 배수시킴으로써 막의 표면으로부터 고체가 제거되도록 해야한다.Patent No. 0385706 discloses a method and system for removing silica from a large amount of wastewater. According to this method, the wastewater stream containing silica is treated with a flocculant such as epichlorohydrin / dimethylamine polymer to produce clustered agglomerated spherical particles having a diameter of 5 microns or more. The treated wastewater then passes through a microfiltration membrane that physically separates the silica contaminant particles from the wastewater. A commercially available microfiltration membrane having a pore size of 0.5 microns to 5 microns can be used for this. The flow rate of the treated wastewater passing through the microfiltration membrane is from 150 gallons per square foot of membrane per day (GFD) to 600 GFD. To maintain this, the microfiltration membrane is periodically backwashed and the membrane is placed intermittently draining. By removing the solids from the surface of the membrane.
하지만, 일반적으로 반도체 제조공정에서 발생하는 폐수는 부유물질(SS)의 농도가 높고, 또한 처리과정에서의 막오염으로 인해 차압이 높아지는 현상이 발생하는 문제가 지적된다. 이러한 현상은 반도체 웨이퍼(Wafer) 공정에서 배출되는 실리카(SiO2)에 기인된다.However, it is generally pointed out that the wastewater generated in the semiconductor manufacturing process has a high concentration of suspended solids (SS), and the differential pressure increases due to membrane contamination during the treatment. This phenomenon is due to the silica (SiO 2 ) discharged from the semiconductor wafer (Wafer) process.
하지만, 기존의 실리카 함유 폐수는 상기와 같이 막오염 등의 문제로 인해 수시로 역세정 등의 방법을 이용해 청소 내지 교체를 해주어야 하는 등 실제 운용에 있어 많은 비용과 시간이 소요되는 등 어려움이 따른다. 더욱이 산업단지내 여러사업장에서 발생되는 폐수에는 실리카를 함유한 폐수뿐만 아니라, 각종 오수로부터 유기물질과 질소나 인과 같이 부영양화를 일으켜 수질환경을 오염시키는 물질이 포함되지만, 이들 오염물의 처리는 위와 같은 종래의 시설만으로는 해결할 수 없고 별도의 처리시설이 요구된다. 이 또한 추가적인 비용의 투입과 시간이 요구되는 일이다.However, the existing silica-containing wastewater is difficult to take a lot of cost and time in actual operation, such as the need to clean or replace by using a method such as back washing from time to time due to problems such as membrane fouling. In addition, wastewater generated at various industrial sites in the industrial complex includes not only wastewater containing silica, but also substances polluting the water environment by causing eutrophication, such as nitrogen and phosphorus, from organic wastes from various wastewaters. The facility alone cannot solve this problem and requires a separate treatment facility. This also requires additional cost and time.
이에 반도체 공정, 특히 웨이퍼 공정에서 발생되는 실리카를 함유한 폐수를 효과적으로 처리하는 것은 물론 동 폐수와 혼합되어지는 각종 오수 중에 함유된 유기물질과 영양염류인 질소와 인을 동시에 처리할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, it is possible to effectively treat wastewater containing silica generated in semiconductor process, especially wafer process, as well as to develop technology that can simultaneously process nitrogen and phosphorus which are organic substances and nutrients contained in various sewage mixed with the wastewater. This is urgently needed.
[선행기술문헌][Prior art document]
[특허문헌][Patent Documents]
국내공개특허 제10-0385706호 (2003.05.16) Korean Patent Publication No. 10-0385706 (2003.05.16)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 반도체 공정, 특히 웨이퍼 공정에서 발생되는 실리카를 함유한 폐수를 효과적으로 처리하는 것은 물론, 이와 함께 각종 오수 중에 함유된 유기물질과 영양염류인 질소와 인을 동시에 처리할 수 있는 실리카 함유 폐수의 처리방법을 제공하는 것이 목적이다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and effectively treats wastewater containing silica generated in semiconductor processes, especially wafer processes, as well as organic substances and nutrients contained in various sewage. It is an object to provide a method for treating silica-containing wastewater capable of treating phosphorus nitrogen and phosphorus simultaneously.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.The technical problem of the present invention as described above is achieved by the following means.
(1) 제1중력침전조에 실리카 함유 폐수를 유입시켜 실리카를 1차 침전제거하는 단계;(1) first precipitation of silica by introducing silica-containing wastewater into the first gravity settling tank;
상기 제1중력침전조의 후단에 설치된 제2중력침전조에 처리수를 보내, 처리수내 함유된 잔류 실리카를 침전제거하는 단계; Sending treated water to a second gravity sedimentation tank installed at a rear end of the first gravity sedimentation tank to precipitate out residual silica contained in the treated water;
상기 제2중력침전조의 후단에 설치된 막분리 호기조로 처리수를 유입시켜 포기처리하여 처리수의 고액분리 및 질산화를 수행하는 단계; Injecting treated water into a membrane separation aerobic tank installed at a rear end of the second gravity settling tank to give up aeration to perform solid solution separation and nitrification of the treated water;
상기 호기조의 후단에 설치된 탈기조로 처리수를 유입시켜, 처리수내 함유된 용존산소를 저감하는 단계; Reducing the dissolved oxygen contained in the treated water by introducing the treated water into the degassing tank installed at the rear end of the aerobic tank;
상기 탈기조에서 처리수를 반응조에 반송시켜 질산화 및 탈질을 수행하는 단계;Carrying out nitrification and denitrification by returning the treated water to the reaction tank in the degassing tank;
반응조를 거친 처리수를 다시 막분리 호기조로 유입시켜, 처리수내 잔류할 수 있는 유기물을 산화시켜 제거하면서, 질산화 및 인의 제거를 수행하는 단계; 및Flowing the treated water through the reaction tank back into the membrane separation aerobic tank to perform nitrification and phosphorus removal while oxidizing and removing organic substances remaining in the treated water; And
막분리 호기조를 거친 처리수를 탈기조로 유입시켜 용존산소를 저감시키고, 처리수의 일부는 다시 반송라인을 거쳐 반응조로 반송하고, 나머지는 방류처리하는 단계;를 포함하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.Treating the treated water passed through the membrane separation aeration tank to the degassing tank to reduce the dissolved oxygen, a part of the treated water is returned to the reaction vessel via a return line, the rest of the discharge treatment; comprising a method for treating wastewater containing silica .
(2) 상기 (1)에 있어서,(2) In the above (1),
반응조에서 탈기조를 거친 반류된 처리수를 유입받아, 간헐포기 방식을 이용하여 혐기, 호기, 혐기의 순으로 교대로 처리하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.A method for treating wastewater containing silica, characterized by receiving the returned treated water that has undergone a degassing tank in a reaction tank, and then treating it in the order of anaerobic, aerobic, and anaerobic using an intermittent aeration method.
(3) 상기 (1)에 있어서,(3) In the above (1),
제1중력침전조, 제2중력침전조, 막분리 호기조, 탈기조, 및 반응조는 대칭이 되도록 좌우 한쌍으로 배치되고, 폐수가 유입되는 최전단에는 분배조가 설치되어, 외부에서 유입되는 원수를 좌우 한쌍의 제1중력침전조에 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.The first gravity sedimentation tank, the second gravity sedimentation tank, the membrane separation aeration tank, the degassing tank, and the reaction tank are arranged in pairs left and right so as to be symmetrical, and a distribution tank is installed at the foremost end where the wastewater flows in, and a pair of left and right sides of the raw water introduced from the outside And further distributing to the first gravity settling tank.
(4) 상기 (3)에 있어서,(4) As described in (3),
한쌍의 반응조 중 하나는 탈기조로부터 혐기 상태로 처리수를 유입받는 시간으로 설정하고, 다른 하나는 유입된 처리수를 혐기, 호기, 혐기의 교대반응을 수행하도록 하여 반응조의 공정 사이클을 교대로 하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.One of the pair of reactors sets the time to receive the treated water in the anaerobic state from the degassing tank, and the other is to alternate the process cycle of the reactor by performing the alternate reaction of anaerobic, aerobic, and anaerobic. A method for treating silica-containing wastewater, characterized in that.
(5) 상기 (3)에 있어서,(5) As described in (3),
탈기조의 후단에 스컴저류조를 두어, 최종 처리수의 방류이전에 스컴을 제거하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.Placing a scum reservoir tank at the rear end of the degassing tank, the step of removing the scum before discharge of the final treatment water, characterized in that the method of treating the silica-containing waste water.
(6) 상기 (1)에 있어서,(6) In the above (1),
상기 반응조는 제1반응실과 제2반응실로 이루어지고, 제1반응실에서 혐기 및 호기 공정을 순차 수행하고, 후속하여 제2반응실에서 혐기 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.The reactor consists of a first reaction chamber and a second reaction chamber, the anaerobic and aerobic processes are sequentially performed in the first reaction chamber, and subsequently the anaerobic process in the second reaction chamber, characterized in that the treatment method for wastewater containing silica .
(7) 상기 (6)에 있어서,(7) As for (6),
상기 제1반응실과 제2반응실 사이에 연결관로를 두고, 상기 연결관로에 열공급수단을 통해 처리수에 열을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.A method for treating wastewater containing silica, further comprising: providing a connection pipe between the first reaction chamber and the second reaction chamber, and supplying heat to the treated water through a heat supply means to the connection pipe.
(8) 상기 (6)에 있어서,(8) As described in (6),
상기 제2반응실의 상부에는 진공감압을 위한 밀폐형 구조와 함께 외부에 진공펌프가 연결되어 감압을 이용하여 용존산소를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.And a vacuum pump connected to the outside along with a closed structure for vacuum decompression on the second reaction chamber to remove dissolved oxygen using reduced pressure.
(9) 상기 (8)에 있어서,(9) As for (8),
상기 탈기조와 막분리 호기조의 연결관로에 열공급수단이 장착되어 처리수에 열을 공급하고, 탈기조의 상부에는 진공감압을 위한 밀폐형 구조와 함께 외부에 진공펌프가 연결되어 감압을 이용하여 용존산소를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법. The heat supply means is installed in the connection pipe of the degassing tank and the membrane separation exhalation tank to supply heat to the treated water, and a vacuum pump is connected to the outside of the degassing tank together with a hermetic structure for vacuum decompression. Method of treating the waste water containing silica, characterized in that it further comprises the step of removing.
(10) 상기 (9)에 있어서,(10) As for (9),
제1중력침전조 및 제2중력침전조의 내부에 표면에 반구형의 돌기가 형성된 배플이 장착되어 처리수내 부유물이 응집되어 케이크가 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.A method of treating wastewater containing silica, characterized in that a baffle with hemispherical protrusions is mounted on the surface of the first gravity settling tank and the second gravity settling tank to prevent flocculation of the suspended solids in the treated water.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 반도체 특히 웨이퍼 공정에서 발생되는 실리카를 효과적으로 처리하는 것은 물론 오수 중에 함유된 유기물질과 영양염류인 질소와 인을 동시에 처리할 수 있는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.As described above, the apparatus according to the present invention is a very useful and effective invention that can effectively process silica generated in semiconductor, especially wafer processing, and simultaneously process nitrogen and phosphorus, which are organic substances and nutrients contained in sewage. .
도 1은 본 발명에 따른 실시카 함유 폐수의 처리과정을 도시한 도면이고
도 2는 본 발명에 따른 실시카 함유 폐수의 처리장치를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 중력침전조의 구성을 도시한 도면이고.
도 4는 본 발명에 따른 반응조의 바람직한 실시예를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the treatment process of the waste water containing the embodiment according to the present invention.
2 is a view showing an apparatus for treating waste car containing wastewater according to the present invention,
Figure 3 is a view showing the configuration of the gravity sedimentation tank according to the present invention.
4 is a view showing a preferred embodiment of the reactor according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description, which will be given below with reference to the accompanying drawings, is intended to explain exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art appreciates that the present invention may be practiced without these specific details.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some instances, well-known structures and devices may be omitted or shown in block diagram form centering on the core functions of the structures and devices in order to avoid obscuring the concepts of the present invention.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "comprising" (or including) a component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise. do. In addition, the term "... part" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation. Also, "a or an", "one", "the", and the like are used differently in the context of describing the present invention (particularly in the context of the following claims). Unless otherwise indicated or clearly contradicted by context, it may be used in the sense including both the singular and the plural.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 실리카 함유 폐수의 처리과정을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 실리카 함유 폐수의 처리장치를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 중력침전조의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 반응조의 바람직한 실시예를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a treatment process of silica-containing wastewater according to the present invention, Figure 2 is a view showing a treatment apparatus of silica-containing wastewater according to the present invention, Figure 3 is a configuration of the gravity sedimentation tank according to the present invention 4 is a view showing a preferred embodiment of the reactor according to the present invention.
도면에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리카 함유 폐수의 처리방법은 제1중력침전조에 실리카 함유 폐수를 유입시켜 실리카를 1차 침전제거하는 단계(S101); 상기 제1중력침전조의 후단에 설치된 제2중력침전조에 처리수를 보내, 처리수내 함유된 잔류 실리카를 침전제거하는 단계(S102); 상기 제2중력침전조의 후단에 설치된 막분리 호기조로 처리수를 유입시켜 포기처리하여 처리수의 고액분리 및 질산화를 수행하는 단계(S103); 상기 호기조의 후단에 설치된 탈기조로 처리수를 유입시켜, 처리수내 함유된 용존산소를 저감하는 단계(S104); 상기 탈기조에서 처리수를 반응조에 반송시켜 질산화 및 탈질을 수행하는 단계(S105); 반응조를 거친 처리수를 다시 막분리 호기조로 유입시켜, 처리수내 잔류할 수 있는 유기물을 산화시켜 제거하면서, 질산화 및 인의 제거를 수행하는 단계(S106); 및 막분리 호기조를 거친 처리수를 탈기조로 유입시켜 용존산소를 저감시키고, 처리수의 일부는 다시 반송라인을 거쳐 반응조로 반송하고, 나머지는 방류처리하는 단계(S107);를 포함한다.As shown in the figure, the method for treating silica-containing wastewater according to the present invention comprises the steps of introducing the silica-containing wastewater into the first gravity settling tank to remove the first precipitate of silica (S101); Sending the treated water to a second gravity settling tank installed at the rear end of the first gravity settling tank to precipitate out residual silica contained in the treated water (S102); Performing a solid-liquid separation and nitrification of the treated water by introducing the treated water into a membrane separation aerobic tank installed at the rear end of the second gravity settling tank (S103); Injecting the treated water into the degassing tank installed in the rear end of the aerobic tank, to reduce the dissolved oxygen contained in the treated water (S104); Performing nitrification and denitrification by returning the treated water from the degassing tank to a reaction tank (S105); Flowing the treated water through the reaction tank back into the membrane separation aeration tank to perform nitrification and phosphorus removal while oxidizing and removing organic substances remaining in the treated water (S106); And reducing the dissolved oxygen by introducing the treated water that has undergone the membrane separation aeration tank into the degassing tank, and a part of the treated water is returned to the reaction tank via a conveying line, and the rest is discharged (S107).
이하, 본 발명의 내용을 도 2의 장치구성을 이용하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail using the apparatus configuration of FIG.
본 발명의 방법을 구현하기 위해 도 2에 도시한 실시예에 따른 처리장치(100)가 이용될 수 있으며, 이에 따른 실리카 함유 폐수의 처리장치는 실리카 함유 폐수가 유입되어 실리카를 1차 침전제거하는 제1중력침전조(10); 상기 제1중력침전조의 후단에 설치되고, 처리수내 함유된 잔류 실리카를 침전제거하는 제2중력침전조(20); 상기 제2중력침전조의 후단에 설치되고, 유입된 처리수를 포기처리하여 처리수의 고액분리 및 질산화를 수행하는 막분리 호기조(30); 상기 호기조의 후단에 설치되어, 유입된 처리수내 함유된 용존산소를 저감하는 탈기조(40); 및 상기 탈기조에서 반송된 처리수를 유입받아 처리수내 함유된 질산화 및 탈질을 수행하는 반응조(50)를 포함한다.In order to implement the method of the present invention, the
바람직하게는 상기 본 발명에 따른 실리카 함유 폐수의 처리장치(100)는 한쌍으로 병렬적으로 설치되어진다. 이를 위해 폐수가 유입되는 최전단에는 분배조(60)가 설치된다. 분배조(60)는 외부에서 유입되는 원수(혹은 전처리를 거친 처리수)를 유입받아 이를 좌우 한쌍의 제1중력침전조(10)에 분배한다. 상기 분배조(60)의 전단에는 전처리를 위해 가압부상조(미도시)가 설치되어 원수내 함유된 유지를 포함한 각종 부유물을 사전에 제거하여도 좋다.Preferably, the
이때 분배는 각 장치의 처리용량 및 설비의 가동상태를 고려하여 이루어지도록 할 수 있으며, 이는 제어기(미도시)를 통해 자동으로 제어될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 분배조(60)는 한 쪽의 설비가 교체 혹은 수리 등의 요인이 발생할 경우 다른 한쪽으로 원수를 유입시키도록 제어한다.At this time, the distribution can be made in consideration of the processing capacity of each device and the operating state of the equipment, which is preferably to be controlled automatically through a controller (not shown). For example, the
상기 제1중력침전조(10)의 내부에는 배플(11)이 형성되어, 상기 배플에 의해 실리카를 포함한 입자들이 중력에 의해 침강하도록 유도한다. 이때, 제거되는 실리카는 대략 30~60% 정도이다.A baffle 11 is formed inside the first
바람직하게는 상기 배플의 표면에는 반구형의 돌기(미도시)가 일정간격을 두고 형성된다. 반구형의 돌기는 폐수내 부유물이 표면에 응집되는 것을 막아주어 케이크가 형성되는 것을 방지해 주어 실리카가 케이크에 흡착되는 것을 방지하고, 결과적으로 실리카의 회수 내지 제거효율을 높일 수 있다.Preferably, the surface of the baffle is formed with a hemispherical protrusion (not shown) at a predetermined interval. The hemispherical protrusion prevents flocculation in the wastewater from agglomeration on the surface and prevents the cake from being formed, thereby preventing the silica from adsorbing to the cake and consequently increasing the recovery or removal efficiency of the silica.
제1중력침전조(10)를 거친 처리수는 제2중력침전조(20)로 유입된다. 제2중력침전조(20)는 내부에 배플(21)이 처리수의 진행방향과 수직하게 상부에 장착된다. 따라서, 이동 중인 처리수 내 함유된 잔류하는 실리카 입자들이 대부분 상기 배플(21)에 막혀 중력에 의해 침전되어 제거될 수 있다.The treated water having passed through the first
상기 제2중력침전조(20)를 거친 처리수는 실리카 입자가 거의 제거된 상태이다. 따라서, 본 발명에 의하면 후단에 설치된 막분리 호기조(30)에 설치된 분리막을 오염시키는 일을 방지할 수 있게 된다.The treated water having passed through the second
막분리 호기조(30)는 처리수의 고액분리 및 질산화를 수행하고, 이와 함께 인의 섭취가 일어난다. 내부에 침지되는 분리막(31)은 바람직하게는 중공사 정밀여과막이 이용되며, 물, 공기, 약품의 역세정 과정이 필요없이 포기공기만을 이용하여 세정할 수 있어 6개월 이상 막을 운영하는 것이 가능하다.The membrane
또한, 본 발명에서는 상기와 같이 질산화 및 인제거를 위해 기존의 침전조, 여과조 및 소독조를 대신하여 흡입여과방식의 중공사 정밀여과막이 이용되므로 7,000~13,000mg/L 정도의 MLSS 농도에서 공정의 운영이 가능하게 되어 인제거에 약품의 별도 투입이 필요없고, 동절기에도 안정된 질산화가 가능하다.In addition, in the present invention, since the hollow fiber microfiltration membrane of the suction filtration method is used in place of the conventional sedimentation tank, filtration tank and disinfection tank as described above, the operation of the process is performed at an MLSS concentration of about 7,000 to 13,000 mg / L. It is possible to eliminate the need for additional chemicals to remove phosphorus, and stable nitrification is possible even in winter.
탈기조(40)는 전단의 막분리 호기조(30)를 거친 처리수내 함유된 용존산소를 저감한다. 탈기조(40)는 별도의 압축공기가 투입되지 않고, 교반을 통해 간단하게 수행될 수 있다. 막분리 호기조(30)를 거쳐 나온 처리수는 다량의 용존산소를 포함하게 되므로, 탈기조(40)에서는 이러한 용존산소를 소비하여 처리수내 존재하는 유기물을 산화시켜 제거하고, 이를 통해 처리수내 용존산소는 저감되어진다.The
상기와 같이 탈기조(40)에 의한 용존산소의 저감을 통해 후단의 반응조(50)에서 수행되는 혐기 분위기가 제공되어진다. 바람직하게는 탈기조(40)를 거친 처리수내 용존산소는 0.2mg/L 이하로 한다.As described above, an anaerobic atmosphere is performed in the
탈기조(40)에서 나온 처리수는 반응조(50)로 반송된다.The treated water from the
반응조(50)는 탈기조(40)를 거친 반류된 처리수를 유입받아, 바람직하게는 간헐포기 방식을 이용하여 혐기, 호기, 혐기 공정의 순으로 교대로 운영된다. 따라서, 탈기조(40)를 거친 처리수는 먼저 혐기 공정으로 운영되고, 이 기간에는 처리수의 탈질 및 인의 방출이 유도된다. 후속하여 처리수는 호기 공정으로 이어지며 이 과정을 통해 잔류 질소에 대한 질산화 과정이 수행된다. 그리고 나서 질산화 과정을 통해 생성된 질산성질소는 후속하는 혐기공정에 의해 다시 혐기분위기에서 탈질 및 인제거 공정을 거치게 된다. 상기 일련의 공정은 하나의 반응실에서 순차적으로 간헐포기하는 단순한 방법에 의해 수행되어질 수 있다.The
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 반응조(50)는 바람직하게는 마지막 단계의 혐기분위기를 효율적으로 조성하기 위해 혐기, 호기 공정을 위한 제1반응실(51)과, 마지막 혐기 공정을 위한 제2반응실(52)을 분리설치할 수 있다. 이 경우 바람직하게는 상기 제1반응실(51)과 제2반응실(52) 사이에 연결관로(53)를 두고, 상기 연결관로에는 열공급수단(54)이 추가로 장착될 수 있다. 상기 열공급수단은 연결관로의 일부를 감싸는 형태의 온열자켓 내지는 보일러로부터 공급되는 고온의 유체로부터 열교환방식을 통해 열을 공급받는 열교환기일 수 있다. 또한, 상기 제2반응실(52)의 상부에는 진공감압을 위한 밀폐형 구조와 함께 외부에 진공펌프(미도시)가 연결될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the
이와 같은 구성에 의하면, 상기 제1반응실(51)에는 혐기와 호기반응이 연속하여 일어나야 하므로, 제1반응실 내부 하부에 산기수단이 요구되며, 혐기반응 이후에 포기처리를 통해 호기반응을 진행시킬 수 있다. 호기반응이 진행된 처리수는 용존산소를 포함하며, 이는 제2반응실(52)로 유입되기 이전에 열공급수단에 의해 가열되고(바람직하게는 처리수의 수온이 30~40℃에 이를 수 있도록 승온), 가열된 처리수는 제2반응실(52)에 유입되어 온도 상승에 따른 산소 용해도가 저감되고 뿐만 아니라, 진공펌프를 작동시켜 상부에 감압상태를 유지하면 산소 용해도가 더욱 저감되므로, 처리수내 용존산소를 짧은 시간에 대부분 제거할 수 있다. 이러한 과정에 의해 제2반응실(52)은 짧은 시간에 혐기분위기로 조성될 수 있다.According to this configuration, since the anaerobic and aerobic reactions must occur continuously in the
상기와 같이 열공급수단(54)이나 진공펌프와 같은 구성의 동작은 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있다. As described above, the operation of the configuration such as the heat supply means 54 or the vacuum pump may be controlled by a controller (not shown).
이러한 일련의 반응을 통해 처리수내 존재하는 질소 및 인 화합물은 대부분 제거가 가능하다. 상기 반응조(50)을 통한 처리과정은 통상 60분으로 운영될 수 있다.Through this series of reactions, most of the nitrogen and phosphorus compounds present in the treated water can be removed. The treatment process through the
본 발명에서는 바람직하게는 상기 반응조(50)는 혐기, 호기, 혐기 공정의 일련의 반응을 개시하기 전에 탈기조(40)로부터 처리수가 유입되는 시간(대략 60분으로 설정) 동안 혐기분위기로 유지한다.In the present invention, the
본 발명의 바람직한 실시예로써, 한쌍의 반응조(50) 중 하나는 탈기조(40)로부터 혐기 상태로 처리수를 유입받는 시간으로 설정하고, 다른 하나는 유입된 처리수를 혐기, 호기, 혐기공정의 일련의 반응을 수행하도록 하여 반응조의 공정 사이클을 교대로 수행할 수 있도록 한다.As a preferred embodiment of the present invention, one of the pair of
본 발명에서는 상기와 같이 간헐포기 방식을 이용하여 포기하므로 자체 슬러지 반송효과가 있어 유지비를 절감하는 것이 가능하다.In the present invention, because it uses the intermittent aeration method as described above, there is a self-sludge conveying effect it is possible to reduce the maintenance cost.
상기와 같이 반응조(50)를 거친 처리수는 다시 막분리 호기조(30)로 유입시켜, 처리수내 잔류할 수 있는 유기물을 산화시켜 제거하면서, 완벽한 질산화 및 인의 제거가 이루어진다. 막분리 호기조(30)를 거친 처리수는 탈기조(40)로 유입되어 용존산소를 저감시키고, 처리수의 일부는 다시 반송라인을 거쳐 반응조(50)로 반송되고, 나머지는 스컴저류조(70)을 거쳐 스컴을 제거한 후, 방류처리된다.As described above, the treated water having passed through the
바람직하게는 상기 탈기조(40)와 막분리 호기조(30)의 연결관로(미도시)에 반응조에서와 마찬가지로 온열자켓 내지 열교환기 등의 열공급수단을 두고, 탈기조(40)의 상부에는 진공감압을 위한 밀폐형 구조와 함께 외부에 진공펌프(55)가 연결된다. 이를 통해 탈기조에서의 짧은 체류시간 동안 용존산소를 거의 완벽하게 저감할 수 있어 처리효율을 향상시킬 수 있다. Preferably, the connection pipe (not shown) of the
이하 본 발명의 내용을 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만 하기 예시된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시되는 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following illustrated examples are only presented to aid the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
[실시예 1] Example 1
본 발명의 장치를 이용하여 실리카를 다량 함유한 것으로 알려진 아산디지털 산업단지에서 발생하는 폐수를 대상으로 실험을 실시한 결과 일평균 TMS 측정값은 하기 표 1과 같다. 다만, 2018.04.10.일과 2018.04.11.일은 기존 처리공법(MBR 공법)에 의해 수행하였으며, 2018.04.12.일부터 공법을 변경하여 도 1에 도시한 본 발명에 따른 처리장치를 이용하여 테스트를 수행하였다.As a result of experiments on wastewater generated in Asan Digital Industrial Complex, which is known to contain a large amount of silica using the apparatus of the present invention, the daily average TMS measurement values are shown in Table 1 below. However, the day of 2018.04.10. And the day of 2018.04.11. Were performed by the existing treatment method (MBR method), and the test was performed using the treatment apparatus according to the present invention shown in FIG. Was performed.
상기와 같이, 기존의 MBR 공법만으로는 실리카를 포함한 부유물(SS)을 효과적으로 제거하지 못하는 것을 확인할 수 있는 반면, 본 발명에 따른 개선된 공법에 의하면 실리카가 완벽하게 제거되는 것을 확인할 수 있다.As described above, it can be seen that the conventional MBR method alone does not effectively remove the suspended solids (SS) including silica, while the improved method according to the present invention can confirm that the silica is completely removed.
10: 제1중력침전조
20: 제2중력침전조
30: 막분리 호기조
40: 탈기조
50: 반응조
60: 분배조
70: 스컴저류조10: first gravity settling tank
20: second gravity settling tank
30: membrane separation aerobic tank
40: degassing tank
50: reactor
60: distribution tank
70: scum reservoir
Claims (3)
상기 제1중력침전조의 후단에 설치된 제2중력침전조에 처리수를 보내, 처리수내 함유된 잔류 실리카를 침전제거하는 단계;
상기 제2중력침전조의 후단에 설치된 막분리 호기조로 처리수를 유입시켜 포기처리하여 처리수의 고액분리 및 질산화를 수행하는 단계;
상기 호기조의 후단에 설치된 탈기조로 처리수를 유입시켜, 처리수내 함유된 용존산소를 저감하는 단계;
상기 탈기조에서 처리수를 반응조에 반송시켜 질산화 및 탈질을 수행하는 단계;
반응조를 거친 처리수를 다시 막분리 호기조로 유입시켜, 처리수내 잔류할 수 있는 유기물을 산화시켜 제거하면서, 질산화 및 인의 제거를 수행하는 단계; 및
막분리 호기조를 거친 처리수를 탈기조로 유입시켜 용존산소를 저감시키고, 처리수의 일부는 다시 반송라인을 거쳐 반응조로 반송하고, 나머지는 방류처리하는 단계;를 포함하되,
제1중력침전조, 제2중력침전조, 막분리 호기조, 탈기조, 및 반응조는 대칭이 되도록 좌우 한쌍으로 배치되고, 폐수가 유입되는 최전단에는 분배조가 설치되어, 외부에서 유입되는 원수를 좌우 한쌍의 제1중력침전조에 분배하며,
상기 반응조 중 하나는 탈기조로부터 혐기 상태로 처리수를 유입받는 시간으로 설정하고, 다른 하나는 유입된 처리수를 혐기, 호기, 혐기의 교대반응을 수행하도록 하여 반응조의 공정 사이클을 교대로 수행하되,
상기 반응조는 제1반응실과 제2반응실로 이루어지고, 제1반응실에서 혐기 및 호기 공정을 순차 수행하고, 후속하여 제2반응실에서 혐기 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.Introducing a silica-containing wastewater into the first gravity settling tank to first remove and remove silica;
Sending treated water to a second gravity sedimentation tank installed at a rear end of the first gravity sedimentation tank to precipitate out residual silica contained in the treated water;
Injecting treated water into a membrane separation aerobic tank installed at the rear end of the second gravity settling tank to give up aeration to perform solid-liquid separation and nitrification of the treated water;
Reducing the dissolved oxygen contained in the treated water by introducing the treated water into the degassing tank installed at the rear end of the aerobic tank;
Carrying out nitrification and denitrification by returning the treated water to the reaction tank in the degassing tank;
Flowing the treated water through the reaction tank back into the membrane separation aerobic tank to perform nitrification and phosphorus removal while oxidizing and removing organic substances remaining in the treated water; And
Including the treated water passed through the membrane separation aeration tank to the degassing tank to reduce the dissolved oxygen, a portion of the treated water is returned to the reaction vessel through a return line, the rest of the discharge treatment;
The first gravity sedimentation tank, the second gravity sedimentation tank, the membrane separation aeration tank, the degassing tank, and the reaction tank are arranged in pairs left and right so as to be symmetrical, and a dispensing tank is installed at the foremost end where the wastewater flows in, and a pair of left and right sides of the raw water introduced from the outside To the first gravity settler,
One of the reactors is set to the time to receive the treated water in the anaerobic state from the degassing tank, the other is to perform the process cycle of the reactor by alternately performing the reaction of anaerobic, aerobic, anaerobic ,
The reactor consists of a first reaction chamber and a second reaction chamber, the anaerobic and aerobic processes are sequentially performed in the first reaction chamber, and subsequently the anaerobic process in the second reaction chamber, characterized in that the wastewater treatment method. .
상기 제1반응실과 제2반응실 사이에 연결관로를 두고, 상기 연결관로에 열공급수단을 통해 처리수에 열을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.The method of claim 1,
And a connection pipe line between the first reaction chamber and the second reaction chamber, and supplying heat to the treated water through a heat supply means to the connection pipe line.
상기 제2반응실의 상부에는 진공감압을 위한 밀폐형 구조와 함께 외부에 진공펌프가 연결되어 감압을 이용하여 용존산소를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 함유 폐수의 처리방법.The method of claim 2,
And a vacuum pump connected to the outside along with a closed structure for vacuum decompression on the second reaction chamber to remove dissolved oxygen by using a reduced pressure.
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