KR102143397B1 - Method of processing concentrated water produced in discharge water recycling process of sewage or wastewater treatment plant and system employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 처리 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생하는 농축수를 하수 또는 폐수처리장으로 반류하지 않으면서 농축수 방류량이 최소화되도록 처리하는 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 처리 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating concentrated water generated in a process of recycling effluent water in a sewage or wastewater treatment plant, and a system using the same, and more particularly, to a sewage or wastewater treatment plant using concentrated water generated in the effluent reuse process of a sewage or wastewater treatment plant. The present invention relates to a method of treating concentrated water generated in a sewage or wastewater reuse process in a wastewater treatment plant that is treated so that the amount of concentrated water discharge is minimized without reflux, and a system using the same.
하수 또는 폐수처리장의 방류수를 재이용하기 위해서는 인근 지역에 재이용수를 이용할 수요처가 있어야 하며, 수요처의 요구수질을 만족시킬 수 있어야 하는데, 대부분의 수요처는 공업용수 수준의 수질을 요구하고 있다.In order to reuse the discharged water from a sewage or wastewater treatment plant, there must be a customer in a nearby area to use the reused water, and it must be able to satisfy the demanded water quality of the customer, but most of the demanders require water quality at the level of industrial water.
하수 또는 폐수처리장과 같은 대규모 시설의 방류수를 공업용수 수준으로 만들기 위해서 대부분 역삼투(Reverse Osmosis:RO) 기법을 이용하는데, RO 기법은 처리기술이 아닌 분리기술로서 반드시 25 ~ 30% 정도의 농축수가 발생되기 때문에 이 농축수를 처리할 대책이 요구된다.In order to make the effluent of large-scale facilities such as sewage or wastewater treatment plants at the level of industrial water, the reverse osmosis (RO) technique is mostly used, but the RO technique is a separation technique, not a treatment technique, and must be 25 to 30% concentrated water. Because it is generated, measures to treat this concentrated water are required.
현재 대부분의 하수 또는 폐수처리장은, 도 1에서 보는 바와 같은 방류수 재이용 공정을 따르고 있다. 이때, 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 일정 부분은 하수 또는 폐수처리장의 원수와 혼합하여 재처리한 후 일부는 방류하고 일부는 재이용공정에 원수로 다시 투입되며, 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 다른 일정 부분은 생물학적 처리 공정을 거쳐 배출허용기준을 만족시킨 후 방류하게 된다.Currently, most sewage or wastewater treatment plants follow the effluent reuse process as shown in FIG. 1. At this time, a certain portion of the concentrated water generated in the sewage or wastewater recycling process is mixed with raw water from the sewage or wastewater treatment plant and reprocessed, and then some are discharged and some are re-inputted as raw water in the recycling process. Another part of the concentrated water generated is discharged after satisfying the emission limit standard through a biological treatment process.
그러나, 농축수의 일부를 하수 또는 폐수처리장의 원수와 혼합하여 생물학적 처리 공정을 거칠 경우, 농축수에 포함된 BOD 성분, 질소 등은 처리되지만, Ca2 +, Mg2+와 같은 2가 이온과 K+, Na+, Cl- 등 1가 이온은 생물학적 처리 공정에서 제거되지 못하고 대부분 그대로 잔류하게 된다.However, when a part of the concentrated water is mixed with raw water at a sewage or wastewater treatment plant subjected to the biological treatment process, the BOD components contained in the concentrated water, nitrogen and the like are processed, Ca 2 +, and a divalent ion such as Mg 2+ Monovalent ions such as K + , Na + , and Cl - cannot be removed in the biological treatment process and remain mostly as they are.
그러므로, 같은 계열에서 재이용 공정의 농축수를 처리할 경우 계외로 이온들이 배출되지 못하고 1가 및 2가 이온이 계속해서 농축되어 농도가 증가하게 되며, 농축된 1가 이온은 삼투 현상을 계속 증가시키고 농축된 2가 이온은 막 표면에 스케일을 형성하여, 역삼투(RO) 기법에 사용되는 멤브레인에 치명적 손상을 주게 된다.Therefore, when the concentrated water of the reuse process is treated in the same series, ions are not discharged out of the system, and monovalent and divalent ions are continuously concentrated and the concentration increases, and the concentrated monovalent ions continue to increase the osmotic phenomenon. The concentrated divalent ions form scale on the surface of the membrane, causing fatal damage to the membrane used in reverse osmosis (RO) techniques.
또한, 발생되는 농축수의 전량을 생물학적 처리 공정으로 처리하기에는 농축수의 발생량이 원수 대비 25% 정도로 그 양이 매우 많기 때문에 많은 처리비용과 부지를 필요로 한다.In addition, in order to treat the entire amount of concentrated water generated by a biological treatment process, the amount of concentrated water is very large, about 25% compared to the raw water, and thus a large treatment cost and site are required.
그러나, 담수의 부족, 환경보호에 대한 대중의 인식 변화 등으로 인해 무방류(Zero Liquid Discharge: ZLD) 공정에 대한 국내 및 국제적 관심은 점점 더 증가되고 있다. 특히, 최근 수돗물에서 환경호르몬 물질인 과불화화합물이 검출되면서 하수 또는 폐수처리장에서 하천으로 방류되는 방류수를 방류없이 전량 재이용하고자 하는 ZLD 공정에 대한 요구가 더욱 높아지고 있는 상황이다.However, domestic and international interest in the Zero Liquid Discharge (ZLD) process is increasing more and more due to the lack of fresh water and the changing public perception of environmental protection. In particular, as perfluorinated compounds, which are environmental hormone substances, are recently detected in tap water, there is a growing demand for a ZLD process to reuse the entire amount of effluent discharged from sewage or wastewater treatment plants to rivers without discharge.
하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정을 ZLD 공정으로 구현하기 위해 반드시 해결해야 할 사항은 다음과 같다.The following are the items that must be addressed in order to implement the process of recycling effluent from a sewage or wastewater treatment plant as a ZLD process.
첫째, ZLD 공정으로 생산된 재이용수 생산단가가 공업용수 생산단가보다 더 경제성이 있어야 하고, 둘째, 농축수 발생량을 최소화할 수 있는 경제적인 농축수 최적 처리 기술을 확보해야 하며, 셋째, 농축수의 반류처리시 이온의 축적으로 인해 생물학적 처리 뿐만 아니라 역삼투(RO) 재이용 공정에도 심각한 문제가 발생되기 때문에 농축수의 반류처리를 대체할 새로운 최적 공정 기술을 확보하는 것이다.First, the production cost of reused water produced by the ZLD process should be more economical than the production cost of industrial water. Second, an economical optimal treatment technology for concentrated water that can minimize the amount of concentrated water must be secured. Since the accumulation of ions in the reflow treatment causes serious problems not only in the biological treatment but also in the reverse osmosis (RO) reuse process, a new optimal process technology to replace the reflow treatment of concentrated water is secured.
현재 완전한 ZLD 공정에 도달하기까지에는 여건상 다소 시간이 소요될 수 있기 때문에, 이에 앞서 재이용 공정에서 발생하는 농축수를 하수 또는 폐수처리장으로 반류하지 않으면서 방류량이 최소화되도록 할 필요가 있다.Since it may take some time to reach the current complete ZLD process, it is necessary to minimize the amount of discharged without returning the concentrated water generated in the reuse process to the sewage or wastewater treatment plant prior to this.
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생하는 농축수에 대하여 이온을 제거하는 탈이온화 공정을 적용하여 재이용수로 활용하도록 함으로써, 농축수를 하수 또는 폐수처리장으로 반류하지 않으면서 농축수 방류량이 최소화되도록 하는 하수 또는 폐수처리장의 농축수 처리 방법 및 이를 이용한 시스템을 제공함에 있다.It is an object of the present invention conceived to solve the above problems, by applying a deionization process to remove ions from the concentrated water generated in the effluent reuse process of sewage or wastewater treatment plants to utilize the concentrated water as recycled water. To provide a method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant and a system using the same so that the amount of concentrated water discharged is minimized without returning to the sewage or wastewater treatment plant.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.The above object is achieved by the following configuration provided in the present invention.
본 발명에 따른 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 처리 방법은,The method for treating concentrated water generated in the process of recycling effluent water in a sewage or wastewater treatment plant according to the present invention,
하폐수 처리장의 원수를 방류를 위해 처리하여 얻어지는 제1 처리수에 대하여 역삼투 기법을 적용하여 재이용수와 제1 농축수를 얻는 재이용 처리공정;A reuse treatment process in which recycled water and first concentrated water are obtained by applying a reverse osmosis technique to the first treated water obtained by treating raw water from a wastewater treatment plant for discharge;
상기 재이용 처리공정을 통하여 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법 또는 역전기투석(EDR)을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 탈이온화 공정;Deionization process of separating ions by applying a capacitive desalting technique or reverse electrodialysis (EDR) to the first concentrated water obtained through the reuse treatment process to obtain the second concentrated water and the second treated water to be used as reused water ;
상기 탈이온화 공정을 통하여 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하는 생물학적 처리 공정; 및A biological treatment process in which organic matter contained in the second concentrated water obtained through the deionization process is decomposed and removed by microorganisms; And
상기 생물학적 처리 공정을 통하여 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착으로 제거하는 활성탄 흡착 공정을 포함하고,
상기 생물학적 처리공정은,
폭기조에 저수된 폐수를 순환 공급관을 통해 강제 순환시키는 순환 펌프부와; 순환 공급관에 연통되게 배치되어, 순환 공급관을 따라 순환 공급되는 폐수와, 외부공기를 혼입한 폭기를 폭기조 내에 하향 분출하는 워터젯 반응부를 포함하는 생물학적 처리부를 통해 이루어지고,
상기 워터젯 반응부는,
상기 폭기조 내에 상기 순환 공급관과 연통되게 직립 배치되며, 하단에는 축관에 의해 감압상태를 형성하는 축관노즐이 형성된 하나 이상의 폐수 토출관과;
상기 폐수 토출관의 축관노즐에 급기단을 내설하여 대기와 축관노즐 사이의 압력편차에 의해, 감압이 형성된 축관노즐 내에 공기를 유입하는 하나 이상의 급기관; 및
상단이 축관노즐의 외벽을 감싼 상태로 설치되어 워터젯 반응실을 형성하며, 축관노즐을 통해 토출되는 폐수와 감압에 의해 급기관을 통해 축관노즐 내에 급기되는 공기를 혼입한 폭기수를 폭기조 내에 하향 분출하는 혼입 분출관을 포함하고,
상기 혼입 분출관의 하부에는 확산판이 배치되고, 확산판에는 복수의 투수공들이 형성되어, 혼입 토출되는 폭기수 중 일부는 투수공을 통해 하향 토출되고, 나머지 폭기수는 확산판을 통해 외측으로 확산되어, 폭기조 내에 저수된 폐수에 혼입되며,
상기 확산판은 혼입 분출관의 단부에 승강 가이드를 통해 승강구조로 배치되며 견인 스프링에 의해 탄력적으로 상향 견인되어서, 혼입 분출관을 통해 분출되는 폭기량 및 압력에 따라 탄력적으로 승강하면서 토출되는 폭기수를 확산하도록 구성된 것을 특징으로 한다.An activated carbon adsorption process of removing harmful substances present in the third treated water obtained through the biological treatment process by adsorption of activated carbon,
The biological treatment process,
A circulation pump for forced circulation of wastewater stored in the aeration tank through a circulation supply pipe; It is arranged to be in communication with the circulation supply pipe, and is made through a biological treatment unit including a water jet reaction unit that ejects wastewater circulating and supplied along the circulation supply pipe and an aeration mixed with external air downward into the aeration tank,
The water jet reaction unit,
One or more wastewater discharge pipes disposed upright in the aeration tank so as to communicate with the circulation supply pipe, and having a shaft pipe nozzle forming a reduced pressure state by a shaft pipe at a lower end thereof;
One or more air supply pipes for introducing air into the shaft pipe nozzle in which depressurization is formed by a pressure difference between the atmosphere and the shaft pipe nozzle by internally installing an air supply end in the shaft pipe nozzle of the wastewater discharge pipe; And
The upper end is installed with the outer wall of the shaft pipe nozzle to form a waterjet reaction chamber, and the aeration water mixed with the wastewater discharged through the shaft pipe nozzle and the air supplied into the shaft pipe nozzle through the supply pipe through decompression is blown downward into the aeration tank. Including a mixing spout tube to,
A diffusion plate is disposed under the mixing and ejection pipe, and a plurality of permeable holes are formed in the diffusion plate, so that some of the mixed and discharged aerated water is discharged downward through the permeable hole, and the remaining aerated water is diffused outward through the diffusion plate. Is mixed into the wastewater stored in the aeration tank,
The diffusion plate is arranged in a lifting structure through a lifting guide at the end of the mixing spout pipe, and is elastically pulled upward by a traction spring, and the number of aeration discharged while elastically ascending and descending according to the aeration amount and pressure ejected through the mixing spout pipe It characterized in that it is configured to diffuse.
바람직하게는, 상기 축전식 탈염 기법은 양이온과 음이온의 멤브레인을 추가한 막 축전식 탈염 기법일 수 있다.Preferably, the capacitive desalting technique may be a membrane capacitive desalting technique in which a membrane of cations and anions is added.
바람직하게는, 상기 생물학적 처리 공정은, 하폐수 처리장의 원수를 탈이온화 공정을 통해 얻어지는 제2 농축수에 혼합한 혼합수에 대하여 수행될 수 있다.Preferably, the biological treatment process may be performed on mixed water obtained by mixing raw water of a wastewater treatment plant with second concentrated water obtained through a deionization process.
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또한, 본 발명에 따른 하폐수 처리 시스템은,In addition, the wastewater treatment system according to the present invention,
하폐수 처리장의 원수를 방류를 위해 처리하는 하폐수 처리부, 상기 하폐수 처리부로부터 제공되는 제1 처리수에 대하여 역삼투 기법을 적용하여 재이용수와 제1 농축수를 얻는 재이용 처리부, 및 상기 제1 농축수를 처리하는 농축수 처리모듈을 포함하는 하폐수 처리 시스템에 있어서,A wastewater treatment unit that treats raw water from a sewage treatment plant for discharge, a reuse treatment unit that obtains reused water and first concentrated water by applying a reverse osmosis technique to the first treated water provided from the sewage treatment unit, and the first concentrated water. In a wastewater treatment system comprising a concentrated water treatment module to treat,
상기 농축수 처리모듈은The concentrated water treatment module
상기 재이용 처리부에서 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법 또는 역전기투석을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 탈이온화부;A deionization unit for separating ions by applying a capacitive desalination technique or reverse electrodialysis to the first concentrated water obtained from the reuse treatment unit to obtain second concentrated water and second treated water to be used as reused water;
상기 탈이온화부에서 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하는 생물학적 처리부; 및A biological treatment unit that decomposes and removes organic matter contained in the second concentrated water obtained by the deionization unit; And
상기 생물학적 처리부에서 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착으로 제거하는 활성탄 흡착부를 포함하고,
상기 생물학적 처리부는,
폭기조에 저수된 폐수를 순환 공급관을 통해 강제 순환시키는 순환 펌프부와; 순환 공급관에 연통되게 배치되어, 순환 공급관을 따라 순환 공급되는 폐수와, 외부공기를 혼입한 폭기를 폭기조 내에 하향 분출하는 워터젯 반응부를 포함하여 이루어지고,
상기 워터젯 반응부는,
상기 폭기조 내에 상기 순환 공급관과 연통되게 직립 배치되며, 하단에는 축관에 의해 감압상태를 형성하는 축관노즐이 형성된 하나 이상의 폐수 토출관과;
상기 폐수 토출관의 축관노즐에 급기단을 내설하여 대기와 축관노즐 사이의 압력편차에 의해, 감압이 형성된 축관노즐 내에 공기를 유입하는 하나 이상의 급기관; 및
상단이 축관노즐의 외벽을 감싼 상태로 설치되어 워터젯 반응실을 형성하며, 축관노즐을 통해 토출되는 폐수와 감압에 의해 급기관을 통해 축관노즐 내에 급기되는 공기를 혼입한 폭기수를 폭기조 내에 하향 분출하는 혼입 분출관을 포함하고,
상기 혼입 분출관의 하부에는 확산판이 배치되고, 확산판에는 복수의 투수공들이 형성되어, 혼입 토출되는 폭기수 중 일부는 투수공을 통해 하향 토출되고, 나머지 폭기수는 확산판을 통해 외측으로 확산되어, 폭기조 내에 저수된 폐수에 혼입되며,
상기 확산판은 혼입 분출관의 단부에 승강 가이드를 통해 승강구조로 배치되며 견인 스프링에 의해 탄력적으로 상향 견인되어서, 혼입 분출관을 통해 분출되는 폭기량 및 압력에 따라 탄력적으로 승강하면서 토출되는 폭기수를 확산하도록 구성된 것을 특징으로 한다.An activated carbon adsorption unit for removing harmful substances present in the third treated water obtained from the biological treatment unit by adsorption of activated carbon,
The biological treatment unit,
A circulation pump for forced circulation of wastewater stored in the aeration tank through a circulation supply pipe; It is disposed in communication with the circulation supply pipe, and comprises a water jet reaction unit for ejecting the wastewater circulating and supplied along the circulation supply pipe and the aeration mixed with external air downward into the aeration tank,
The water jet reaction unit,
One or more wastewater discharge pipes disposed upright in the aeration tank so as to communicate with the circulation supply pipe, and having a shaft pipe nozzle forming a reduced pressure state by a shaft pipe at a lower end thereof;
One or more air supply pipes for introducing air into the shaft pipe nozzle in which depressurization is formed by a pressure difference between the atmosphere and the shaft pipe nozzle by internally installing an air supply end in the shaft pipe nozzle of the wastewater discharge pipe; And
The upper end is installed with the outer wall of the shaft pipe nozzle to form a waterjet reaction chamber, and the aeration water mixed with the wastewater discharged through the shaft pipe nozzle and the air supplied into the shaft pipe nozzle through the supply pipe through decompression is blown downward into the aeration tank. Including a mixing spout tube to,
A diffusion plate is disposed under the mixing and ejection pipe, and a plurality of permeable holes are formed in the diffusion plate, so that some of the mixed and discharged aerated water is discharged downward through the permeable hole, and the remaining aerated water is diffused outward through the diffusion plate. Is mixed into the wastewater stored in the aeration tank,
The diffusion plate is arranged in a lifting structure through a lifting guide at the end of the mixing spout pipe, and is elastically pulled upward by a traction spring, and the number of aeration discharged while elastically ascending and descending according to the aeration amount and pressure ejected through the mixing spout pipe It characterized in that it is configured to diffuse.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하수 또는 폐수처리장의 방류수 재이용 공정에서 발생하는 농축수에 대하여 이온을 제거하는 탈이온화 공정을 통하여 재이용수로 활용하도록 함으로써, 농축수의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, the generation of concentrated water can be drastically reduced by utilizing the concentrated water as recycled water through a deionization process in which ions are removed from the concentrated water generated in the effluent recycling process of a sewage or wastewater treatment plant. .
특히, 역삼투(RO) 재이용 공정에서 발생되는 농축수를 막 축전식 탈염기술(Membrane Capacitive Deionization:mCDI)을 이용하여 처리함으로써 농축수의 양을 최대 90%까지 줄일 수 있다. 막 축전식 탈염기술 대신 역전기투석(Electrodialysis Reversal Process: EDR)을 사용하여도 유사한 효과를 거둘 수 있다.In particular, the amount of concentrated water can be reduced by up to 90% by treating concentrated water generated in the reverse osmosis (RO) reuse process using Membrane Capacitive Deionization (mCDI). A similar effect can be achieved by using the Electrodialysis Reversal Process (EDR) instead of the membrane capacitive desalination technique.
그리고, 농축수를 하수 또는 폐수처리장으로 반류하지 않으면서 농축수의 방류량을 최소화시키는 효과가 있다.In addition, there is an effect of minimizing the discharge amount of concentrated water without returning the concentrated water to the sewage or wastewater treatment plant.
또한, 막 축전식 탈염기법(mCDI) 또는 역전기투석(EDR)에 의해 처리되고 남은 농축수는 고효율 산기관을 적용한 생물학적 처리 공정을 적용하여 처리비용과 소요부지를 최소화시키는 효과가 있다.In addition, the concentrated water remaining after treatment by the membrane capacitive demineralization method (mCDI) or reverse electrodialysis (EDR) is effective in minimizing treatment cost and required land by applying a biological treatment process using a high-efficiency air diffuser.
뿐만 아니라. 생물학적 처리 공정을 거친 농축수는 활성탄 흡착공정을 거쳐 미량유해물질을 처리하도록 하여 생물학적 처리 공정을 거친 농축수에 존재할 수 있는 과불화화합물과 같은 유해물질이 제거되어 방류되는 효과가 있다.As well as. Concentrated water that has undergone a biological treatment process has the effect of removing and discharging harmful substances such as perfluorinated compounds that may exist in the concentrated water through the biological treatment process by treating trace harmful substances through an activated carbon adsorption process.
특히, 본 발명에서는 막 축전식 탈염기법(mCDI) 또는 역전기투석(EDR)로 처리되고 남은 농축수는 원수 대비 2.5% 수준으로 발생량이 작지만, 생물학적 처리공정과 활성탄 흡착공정을 거쳐서 방류하는 프로세스 대신, 경제성이 허락된다면 증발공정과 결정화 공정을 통해 완전한 무방류공정이 구현될 수 있다.In particular, in the present invention, the concentrated water remaining after treatment by the membrane capacitive demineralization method (mCDI) or reverse electrodialysis (EDR) is generated at a level of 2.5% compared to the raw water, but instead of discharging through a biological treatment process and an activated carbon adsorption process. If economic feasibility is allowed, a complete zero-discharge process can be implemented through the evaporation process and crystallization process.
도 1은 기존의 하폐수 처리 시스템을 보여주는 블록도이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하폐수 처리 시스템의 구성을 설명하는 블록도이고,
도 3과 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 생물학적 처리부의 시공상태를 보여주는 것이고,
도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 생물학적 처리부의 전체적인 구성을 보여주는 것이고,
도 6과 도 7은 상기 도 5에서 'A'부분과 'B'부분의 작용상태를 확대하여 보여주는 것이고,
도 8은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하수 또는 폐수처리장의 농축수 처리 방법을 보여주는 순서도이고,
도 9는 본 발명에서 ZLD를 구현하기 위한 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하수 또는 폐수처리장의 또 다른 농축수 처리 방법을 보여주는 순서도이다.1 is a block diagram showing an existing wastewater treatment system,
Figure 2 is a block diagram illustrating the configuration of a wastewater treatment system proposed as a preferred embodiment in the present invention,
3 and 4 show the construction state of the biological treatment unit proposed as a preferred embodiment in the present invention,
5 shows the overall configuration of a biological treatment unit proposed as a preferred embodiment in the present invention,
6 and 7 are enlarged views showing the operating states of the'A' portion and the'B' portion in FIG. 5,
8 is a flow chart showing a method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant proposed as a preferred embodiment in the present invention,
9 is a flow chart showing another method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant proposed as a preferred embodiment for implementing ZLD in the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하수 또는 폐수처리장의 농축수 처리 방법 및 이를 이용한 시스템을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant proposed as a preferred embodiment in the present invention and a system using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 기존의 하폐수 처리 시스템을 보여주는 블록도이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하폐수 처리 시스템의 구성을 설명하는 블록도이고, 도 3과 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 생물학적 처리부의 시공상태를 보여주는 것이고, 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 생물학적 처리부의 전체적인 구성을 보여주는 것이고, 도 6과 도 7은 상기 도 5에서 'A'부분과 'B'부분의 작용상태를 확대하여 보여주는 것이고, 도 8은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하수 또는 폐수처리장의 농축수 처리 방법을 보여주는 순서도이고, 도 9는 본 발명에서 ZLD를 구현하기 위한 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하수 또는 폐수처리장의 또 다른 농축수 처리 방법을 보여주는 순서도이다.1 is a block diagram showing an existing wastewater treatment system, FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a wastewater treatment system proposed as a preferred embodiment in the present invention, and FIGS. 3 and 4 are preferred implementations in the present invention. As an example, it shows the construction state of the biological treatment unit proposed, and FIG. 5 shows the overall configuration of the biological treatment unit proposed as a preferred embodiment in the present invention, and FIGS. 6 and 7 are part'A' in FIG. And'B' is an enlarged view showing the working states, and FIG. 8 is a flow chart showing a method of treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant proposed as a preferred embodiment in the present invention, and FIG. 9 is a ZLD implementation in the present invention. It is a flow chart showing another method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant proposed as a preferred embodiment for the following.
바람직한 실시예로 제안하고 있는 하폐수 처리 시스템(1)은, 하수 또는 폐수처리장의 방류수를 처리하여 공업용수로 재이용하기 위한 재이용 처리부(30)에서 생성되는 농축수를 처리하여 하폐수 처리시설로 반류시키지 않으면서도 방류량이 최소화되도록 하는 것이다.The sewage treatment system 1 proposed as a preferred embodiment treats the effluent from the sewage or wastewater treatment plant and treats the concentrated water generated by the
일실시예에 따른 하폐수 처리 시스템(1)은, 도 2에서 보는 바와 같이, 하폐수 처리장의 원수를 방류를 위해 처리하는 하폐수 처리부(10), 하폐수 처리부(10)로부터 제공되는 제1 처리수에 대하여 역삼투 기법을 적용하여 재이용수와 제1 농축수를 얻는 재이용 처리부(30), 및 제1 농축수를 처리하는 제1 농축수 처리모듈(50)를 포함한다. 제1 농축수 처리모듈(50)은 재이용 처리부(30)에서 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법 또는 역전기투석(EDR)을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 탈이온화부(51), 탈이온화부(51)에서 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하는 생물학적 처리부(53), 및 생물학적 처리부(53)에서 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착으로 제거하는 활성탄 흡착부(55)를 포함한다.Sewage water treatment system 1 according to an embodiment, as shown in Figure 2, with respect to the first treated water provided from the
하폐수 처리 시스템(1)에 있어서, 재이용 처리부(30)는 하폐수 처리부(10)로부터 제공되는 제1 처리수로부터 재이용수를 생성하기 위한 것으로, 하폐수 처리부(10)의 제1 처리수를 여과를 통하여 걸러내는 한외여과(Ultra filteration:UF) 기법과, 역삼투에 의해 이온성분을 걸러내는 역삼투(Reverse Osmosis:RO) 기법을 통하여 재이용수를 생성할 수 있다. 재이용수 생성 기법과 관련해서는 이에 한정되지 않고 현재 공개된 다양한 기술을 이용할 수 있다.In the wastewater treatment system 1, the
삼투는 낮은 염 농도의 영역에서 높은 염 농도의 영역으로 양측 영역의 염 농도의 균형을 위해 반투막(semi permeable membrane)을 가로질러 물 분자가 자연적으로 움직이는 것을 의미하며 이러한 움직임을 일으키는 영역 당 힘은 삼투압으로 정의된다. 반면, 역삼투(RO)에서는 삼투압보다 큰 외압이 염분이 높은 쪽에 가해지며 이것은 막을 가로질러 물을 강하게 끌어들여 고농축의 염수와 물을 생성한다.Osmosis refers to the natural movement of water molecules across a semi-permeable membrane to balance the salt concentration in both regions from a low salt concentration region to a high salt concentration region, and the force per region causing this movement is osmotic pressure. Is defined as On the other hand, in reverse osmosis (RO), an external pressure greater than the osmotic pressure is applied to the higher salinity side, which strongly draws water across the membrane to produce highly concentrated brine and water.
한외여과(UF)는 막분리 기술의 하나로 큰 용질분자를 작은 용질분자나 용매분자로부터 분리하며, 역삼투(RO)와 함께 작용하여 재이용수를 생성할 수 있다.Ultrafiltration (UF) is a membrane separation technique that separates large solute molecules from small solute molecules or solvent molecules, and acts with reverse osmosis (RO) to produce reused water.
예를 들어, 한외여과(UF)는 1가 이온을 통과시키고 2가 금속이온을 제거하고, 역삼투(RO)는 1가 이온을 제거하므로 하폐수의 경우 2가인 금속이온과 1가인 산 이온들이 제거되어 순수한 물만 투과되므로 하수 또는 폐수 처리수를 재활용할 수 있다.For example, ultrafiltration (UF) passes monovalent ions and removes divalent metal ions, and reverse osmosis (RO) removes monovalent ions, so in the case of wastewater, divalent metal ions and monovalent acid ions are removed. Because only pure water is permeated, sewage or wastewater treated water can be recycled.
재이용 처리부(30)에서 얻어지는 재이용수는 수요처로 공급되어 활용될 수 있다. 그런데, 재이용 처리부(30)에서는 재이용수 뿐만 아니라 부산물로서 역삼투(RO) 과정에서 걸러진 이온들이 대량 포함된 제1 농축수가 필연적으로 발생되는데, 제1 농축수는 제1 농축수 처리모듈(50)로 제공된다.The reused water obtained from the
제1 농축수 처리모듈(50)은 재이용 처리부(30)로부터 제공되는 제1 농축수를 처리하기 위한 것이다. 구체적으로, 탈이온화부(51)는 재이용 처리부(30)에서 얻어진 제1 농축수에 대하여 이온물질들을 제거하여 재이용수로 활용될 수 있도록 한다. 탈이온화부(51)에서 얻어지는 재이용수 역시 수요처로 공급될 수 있다.The first concentrated
탈이온화부(51)에서 이온물질들을 분리하는 방법에는 역삼투(reverse osmosis:RO) 기법, 정삼투(forward osmosis:FO) 기법, 전기투석(electodialysis:ED) 기법, 역전기투석(electrodialysis reverse:EDR) 기법, 축전식 탈염(capacitive deionization:CDI) 기법, 역전기투석(EDR) 기법 등이 가능하다.Methods of separating ionic substances in the
일 실시예에 의하면, 탈이온화부(51)는 축전식 탈염(CDI) 또는 역전기투석(EDR) 기법을 적용하고 있다. 축전식 탈염(CDI) 기법은 하전(charged)된 전극의 계면에 형성되는 전기이중층(electric double layer, EDL)에서 전기적 힘에 의한 이온들의 흡착 및 탈착반응의 원리를 이용한 것이며, 역전기투석(EDR)도 전극에 전기를 하전하여 교차로 배열된 이온교환막을 통해 양이온과 음이온을 분리하는 원리이며 그 원리는 축전식 탈염(CDI) 기법과 유사하다 할 것이다.According to an embodiment, the
하폐수 처리장에서 나오는 방류수의 경우 TDS(Total Dissolved Solids)가 약 1,000 ~ 1,500㎎/L 정도 되며 역삼투(RO) 기법을 이용한 재이용 처리부(30)에서 발생되는 제1 농축수의 TDS의 경우 TDS가 약 5,000㎎/L이므로 재이용 처리부(30)에서 발생되는 농축수를 줄일 수 있는 기술로 축전식 탈염(CDI) 또는 역전기투석(EDR) 기법이 적합하다고 할 수 있다.In the case of discharged water from the sewage treatment plant, TDS (Total Dissolved Solids) is about 1,000 to 1,500 mg/L, and in the case of TDS of the first concentrated water generated in the
축전식 탈염 기법은 두 단계로 구성되며, 첫번째는 흡착단계로 전극에 전위를 인가했을 때 이온들을 포함하고 있는 물의 이온들이 반대전하를 갖는 활성 탄소전극에 흡착되어 저장되는 단계와, 두번째는 재생단계로 역전위를 인가하게 되면 활성 탄소전극에 흡착된 이온들이 탈착하여 배출되는 단계이다. 구체적으로, 전극반응이 일어나지 않는 전위 범위(약 1~2 V) 내에서 전압을 인가하면 전극에는 일정한 전하량이 하전된다. 하전된 전극에 이온을 포함한 염수(brine water), 여기서는 재이용 처리부(30)에서 얻어진 제1 농축수를 통과시키면 하전된 전극과 반대 전하를 가진 이온들이 정전기력에 의해 각각의 전극으로 이동하여 전극표면에 흡착되어 전극을 통과한 물, 즉 이온이 제거된 처리수를 얻을 수 있다. 전극의 흡착용량이 포화되면 더 이상의 이온을 흡착할 수 없게 되어 유입수의 이온들이 그대로 유출수로 나오게 된다. 전극에 흡착된 이온들을 탈착시켜 전극을 재생하기 위해 전극들을 단락(short)시키거나 흡착전위와 반대전위를 인가한다. 이 경우 전극들은 전하를 잃거나 반대 전하를 갖게되어 흡착된 이온들을 빠르게 탈착시켜 전극의 재생이 이루어지게 된다.The capacitive desalination technique consists of two steps, the first is an adsorption step, in which ions of water containing ions are adsorbed and stored on an activated carbon electrode having an opposite charge when a potential is applied to the electrode, and the second is a regeneration step. When the reverse potential is applied, ions adsorbed on the activated carbon electrode are desorbed and discharged. Specifically, when a voltage is applied within a potential range (about 1 to 2 V) in which no electrode reaction occurs, a certain amount of charge is charged to the electrode. When brine water containing ions is passed through the charged electrode, in this case, the first concentrated water obtained from the
다른 실시예에 의하면, 탈이온화부(51)는 막 축전식 탈염기법(mCDI)를 적용할 수 있다. 막 축전식 탈염(mCDI) 기법은 축전식 탈염기법(CDI)에 양이온과 음이온의 멤브레인을 추가하여 분리효율을 극대화한 것이다.According to another embodiment, the
즉, 막 축전식 탈염(mCDI) 기법은 축전식 탈염(CDI) 기법에서 음극에는 양이온을 선택적으로 통과시킬 수 있는 양이온 교환막을 사용하고 양극에는 음이온을 선택적으로 통과시킬 수 있는 음이온 교환막을 사용하여 전극의 효율을 향상시킨다.In other words, the membrane capacitive desalination (mCDI) technique uses a cation exchange membrane that can selectively pass cations to the cathode and an anion exchange membrane that can selectively pass anions to the anode in the capacitive desalination (CDI) technique. Improve the efficiency of
막 축전식 탈염기법(mCDI)의 이온교환막은 전극이 포화 흡착된 후 재생할 때 역전위에 의해 탈착된 이온들이 반대전극에 흡착되는 것을 막아주어 완벽한 재생이 가능하도록 함으로써 전극의 효율이 향상되게 된다.The membrane capacitive demineralization method (mCDI) ion exchange membrane prevents adsorption of ions desorbed by the reverse potential to the counter electrode when regenerating after the electrode is saturated and adsorbed, thereby improving the efficiency of the electrode.
즉, 역전위를 걸었을 때 이온교환막이 없다면, 탈리되는 이온들이 다시 상대편 전극에 가서 붙게 되는데, 이온교환막이 탈리된 이온들이 다시 상대편 전극에 붙게 되는 것을 차단해주어 전극의 재생이 원활히 이루어지게 되어 완벽하게 전극을 재생하기 때문에 전극의 효율을 향상시킬 수 있다.In other words, if there is no ion exchange membrane when the reverse potential is applied, the desorbed ions go back to the opposite electrode and attach to it.The ion exchange membrane blocks the detached ions from attaching to the opposite electrode again, so that the electrode is regenerated smoothly. Since the electrode is easily regenerated, the efficiency of the electrode can be improved.
막 축전식 탈염(mCDI) 기법을 이용하여 제1 농축수를 처리하게 되면, 역삼투(RO)를 이용하는 재이용 처리부(30)에서 발생되는 제1 농축수의 양을 최대 90%정도까지 줄일 수 있다.When the first concentrated water is treated using the membrane capacitive desalination (mCDI) technique, the amount of the first concentrated water generated in the
역삼투(RO)를 이용하는 재이용 처리부(30)로 들어오는 제1 처리수의 TDS는 약 1,000 ~ 1,500㎎/L이고, 재이용 처리부(30)에서 발생되는 제1 농축수의 TDS는 역삼투(RO)의 회수율이 75%일 경우를 예로 들면, 약 3,000 ~ 4,000㎎/L으로 5,000㎎/L을 넘지 않는다. 막 축전식 탈염(mCDI) 기법 역시 유입 허용 TDS가 5,000㎎/L 이하이므로 충분히 처리가 가능하다.The TDS of the first treated water entering the
한편, 전극에 흡착되는 이온의 양은 사용된 전극의 정전용량(capacitance)에 따라 결정되기 때문에 축전식 탈염 기법 혹은 막 축전식 탈염 기법에 사용되는 전극은 비표면적이 큰 다공성 탄소전극(carbon electrode)이 일반적으로 사용된다.On the other hand, since the amount of ions adsorbed to the electrode is determined by the capacitance of the electrode used, the electrode used in the capacitive desalination technique or the membrane capacitive desalination technique is a porous carbon electrode with a large specific surface area. It is commonly used.
축전식 탈염 기법의 장점은 전극반응이 일어나지 않는 낮은 전위에서 운전하기 때문에 에너지 소비량이 다른 분리기술에 비해 매우 낮는 에너지 소모율을 가지며, 전극의 전위만을 변화시켜서 흡착과 탈착이 이루어지기 때문에 공정의 운전이 매우 간편하고, 운전과정에서 낮은 전력을 요구하기 때문에 연료전지, 태양전지 등의 대체에너지원를 이용가능할 뿐만 아니라, 전극의 재생과정에서 화학물질을 사용하지 않아 2차 폐기물 발생이 없는 환경친화성을 가진다.The advantage of the capacitive desalination technique is that it operates at a low potential where no electrode reaction occurs, so the energy consumption is very low compared to other separation techniques, and because adsorption and desorption are performed only by changing the potential of the electrode, the operation of the process is reduced. It is very simple and requires low power in the operation process, so it is possible to use alternative energy sources such as fuel cells and solar cells, and it is environmentally friendly with no secondary waste due to no use of chemical substances in the electrode regeneration process. .
탈이온화부(51)에서는 재이용 처리부(30)에서 얻어진 제1 농축수로부터 이온물질이 제거되어 재이용수로 활용되는 제2 처리수 뿐만 아니라, 더욱 농도가 높아진 제2 농축수 또한 얻어질 수 있다.In the
다음, 생물학적 처리부(53)는 탈이온화부(51)에서 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하기 위한 것으로서, 그 결과 제3 처리수가 얻어질 수 있다.Next, the
일실시예에 따르면, 생물학적 처리부(53)는 고압을 주입하여 폭기 상태를 형성하여 용존산소량을 증가시켜 하폐수 처리장의 원수와 제2 농축수의 혼합수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해 제거한다. 이하, 설명의 편의를 위해 제2 농축수와 원수를 혼합한 혼합수를 폐수로 지칭하기로 한다. 한편, 제2 농축수에 하폐수 처리장의 원수 대신 하폐수 처리부(10)에서 얻어지는 제1 처리수를 혼합할 수도 있다.According to an embodiment, the
탈이온화부(51)에서의 제1 농축수 처리결과, 재이용수로 활용되는 제2 처리수 이외 남은 제2 농축수는 TDS가 약 30,000 ~ 40,000㎎/L로 매우 높기 때문에 하폐수 처리장의 원수를 탈이온화부(51)에서 얻어진 제2 농축수 발생량의 3 ~ 4배를 공급하여 혼합하여 생물학적 처리를 할 수 있으며, 소요 비용과 부지를 최소화하기 위해 고효율 산기관을 적용한 생물학적 공정이 적용된다.As a result of the first concentrated water treatment in the
즉, 현재까지 하폐수 처리장에 적용된 기술로는 농축수 발생량을 줄이는데는 한계가 있어 더 이상 농축수 발생량을 줄일 수 없으나, 본 발명에서 제안하는 축전식 탈염(CDI) 또는 역전기투석(EDR) 공정으로 처리할 경우 최대 90%까지 높힐 수 있기 때문에 농축수의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있다. 축전식 탈염(CDI) 또는 역전기투석(EDR) 공정에서 발생되는 제2 농축수의 경우 농축율이 매우 높기 때문에 직접적인 생물학적 처리보다 하폐수 처리장 원수의 일부를 축전식 탈염(CDI) 또는 역전기투석(EDR) 공정에서 얻어지는 제2 농축수와 혼합하여 고효율 생물학적 처리가 수행되도록 한다.In other words, the technology applied to the wastewater treatment plant so far has limitations in reducing the amount of concentrated water, so it is not possible to reduce the amount of concentrated water anymore, but the capacitive desalination (CDI) or reverse electrodialysis (EDR) process proposed in the present invention In the case of treatment, the amount of concentrated water can be drastically reduced because it can be increased up to 90%. In the case of the second concentrated water generated in the capacitive desalination (CDI) or reverse electrodialysis (EDR) process, the concentration rate is very high, so a part of the raw water from the wastewater treatment plant is converted to capacitive desalination (CDI) or reverse electrodialysis ( It is mixed with the second concentrated water obtained in the EDR) process so that a high-efficiency biological treatment is performed.
고효율 생물학적 처리 공정을 거치면 BOD(Biochemical Oxygen Demand), T-N(Total Nitrogen), T-P(Total Phosphorus) 등의 배출허용기준을 충분히 만족시킬 수 있게 된다.Through a high-efficiency biological treatment process, it is possible to sufficiently satisfy emission limit standards such as Biochemical Oxygen Demand (BOD), Total Nitrogen (T-N), and Total Phosphorus (T-P).
기존의 폐수처리 공정에 적용된 생물학적 처리공정들은, 폭기조 내의 호기성 미생물의 활동에 필요한 공기, 즉 산소를 폭기조에 공급하여야 하기 때문에, 폭기조에 루츠브로워(Root's Blower)와 같은 공기 공급 수단을 구비하여 24시간 공기를 공급하여야 하고, 일반적인 폭기조의 경우 거의 대부분이 깊이는 약 5m로 폭기조 하부에 공기 공급 배관을 설치하고, 이 배관에 산기관을 공기 공급량에 맞게 수량을 산정하여 여러개의 산기관을 설치하여 폭기조에 산소를 공급한다.The biological treatment processes applied to the existing wastewater treatment process have to supply air required for the activity of aerobic microorganisms in the aeration tank, i.e., oxygen to the aeration tank.Therefore, an air supply means such as Root's Blower is provided in the aeration tank for 24 hours. Air must be supplied, and in the case of general aeration tanks, almost all of them have a depth of about 5m, and an air supply pipe is installed under the aeration tank, and a number of air diffusers are calculated according to the amount of air supplied to this pipe, and several air diffusers are installed. Supply oxygen to
그런데, 상기 산기관의 종류와 폭기조 내의 수온에 따라 산소 전달율은 다소 차이가 있지만 깊이 5m인 경우 대략적으로 7 ~ 15% 수준이며, 폭기조의 깊이가 일반적으로 5m이기 때문에 루츠브로워의 압력은 0.5kg/cm2 이상으로 선정하여야 한다.However, depending on the type of the air diffuser and the water temperature in the aeration tank, the oxygen transfer rate is slightly different, but at a depth of 5m, it is approximately 7 to 15%. It should be selected as at least cm 2 .
그러나, 기존 생물학적처리 공정의 경우 공장의 증설 및 공정의 추가 등으로 인해 원수의 BOD 또는 질소의 농도가 높아지거나 유입 유량이 증가하는 경우, 폭기조의 증설, 산기관 수량 증가, 송풍기 용량 증가없이는 폐수 처리 자체가 불가능하기 때문에 다양한 현장 상황에 유연한 대처가 사실상 불가능하다.However, in the case of the existing biological treatment process, if the concentration of BOD or nitrogen in the raw water increases or the inflow flow rate increases due to the expansion of the plant or the addition of the process, wastewater treatment without an increase in the aeration tank, the increase in the amount of air diffusers, and the capacity of the blower Because it is impossible, it is virtually impossible to flexibly cope with various field situations.
그리고, 기존 산기관 방식의 경우 폭기조 하부에서 상부로 산소를 공급하는 방식이기 때문에 폭기조 깊이 5m의 수압보다 높은 압력을 가지는 0.5kg/cm2 이상의 Blower를 사용하여야 하며 폭기조 하부에 산소 공급 라인을 구성하여 산기관을 설치하기 때문에 폭기조를 비운 상태에서만 작업이 가능하고, 기존 산기관의 막힘 현상에 따른 산소전달효율 저하, 산기관 구성물의 경화에 의한 갈라짐이나 파손 등이 발생하여 교체를 하여야 할 경우에도 마찬가지로 폭기조를 전부 비워야 작업이 가능하여 유지관리가 매우 어려운게 현실이다.In addition, in the case of the existing diffuser method, since oxygen is supplied from the bottom of the aeration tank to the top, 0.5kg/cm 2 which has a higher pressure than the water pressure of the aeration tank depth 5m. Since the above blower must be used and the oxygen supply line is installed under the aeration tank and the diffuser is installed, work is possible only when the aeration tank is empty. In the case of replacement due to cracking or damage, etc., it is a reality that maintenance is very difficult as it is possible to work only when the aeration tank is empty.
상기의 이유로 기존 산기관이 설치된 폭기조의 경우 유입 부하의 변동, 유입 유량의 증가가 발생될 경우 추가적인 산소 공급이 어렵기 때문에 기존 폭기조 용량으로는 처리가 불가능하며 폭기조를 증설하여 해결하여야 한다.For the above reasons, in the case of an aeration tank in which an existing air diffuser is installed, it is difficult to supply additional oxygen when fluctuations in the inflow load and an increase in inflow flow rate occur. Therefore, it is impossible to process with the existing aeration tank capacity, and the aeration tank must be expanded.
그러나, 본 발명에 따른 산기장치는 기존 방식과 달리 폐수 순환 라인인 순환 공급관과 공기(산소) 공급 라인인 급기관이 폭기조 상부에 있어, 폭기조의 비움없이 라인(배관)의 증설이 쉽게 가능할뿐만 아니라 산소 공급 원리가 산소 공급량의 증대보다 폐수의 순환량을 증대시켜 산소를 미세화하고 폐수와의 접촉 효율을 증대시켜 산소전달효율을 높이는 방식이기 때문에, 동일한 산소 공급량이라도 기존 산기관 방식에 비해 산소전달효율이 월등히 높고, 순환펌프의 인버터 제어를 통해 유량 증대가 쉽게 가능하기 때문에 산소 공급량을 늘리는 방법도 매우 간편하여 유입수 부하 변동에 능동적인 대처가 가능하다.However, unlike the conventional method, the air diffuser according to the present invention has a circulation supply pipe, which is a wastewater circulation line, and a supply pipe, which is an air (oxygen) supply line, on the upper part of the aeration tank, so that it is not only possible to easily increase the line (pipe) without emptying the aeration tank. Since the oxygen supply principle is a method of increasing the oxygen delivery efficiency by increasing the circulation of wastewater rather than increasing the oxygen supply, and increasing the contact efficiency with the wastewater, the oxygen delivery efficiency is higher than that of the existing diffuser method. It is very high, and since it is possible to increase the flow rate easily through the inverter control of the circulation pump, the method of increasing the oxygen supply amount is also very simple, and it is possible to actively cope with the influent load fluctuation.
그리고, 본 발명에 따른 산기장치는 기존 산기관 방식과 달리 상부에 순환 공급관 및 급기관이 있으므로, 폐수와 공기가 혼입된 폭기수의 빠른 유속에 의해 공기가 빨려 들어가는 흡입 압력이 급기관에 발생하여 아주 낮은 압력의 송풍기를 사용하더라도 폭기조의 산소 공급에 전혀 문제가 없다.And, unlike the conventional diffuser method, the air diffuser according to the present invention has a circulation supply pipe and a supply pipe at the top, so that the suction pressure at which air is sucked in by the rapid flow rate of the aerated water mixed with wastewater and air is generated in the supply pipe. Even with a very low pressure blower, there is no problem with the supply of oxygen to the aeration tank.
즉, 폭기수의 빠른 유속에 의해 공기(산소)의 흡입 압력이 산소 공급 라인(급기관)에 발생되기 때문에 0.2kg/cm2 이하의 저압의 송풍기만으로도 충분히 산소를 폭기조로 공급하는데 전혀 문제가 없다.In other words, there is no problem in supplying oxygen to the aeration tank sufficiently with a low pressure blower of 0.2 kg/cm 2 or less because the intake pressure of air (oxygen) is generated in the oxygen supply line (supply pipe) by the rapid flow rate of the aerated water .
또한, 본 발명의 급기관은 폐수 순환 라인 내부에 별도로 분리된 라인 즉 이중 라인의 내부를 통해 산소가 별도로 공급되어 폭기조 내 상부에 위치한 워터젯 반응부에서 폐수와 공기(산소)가 혼입 반응이 일어난다.In addition, in the supply pipe of the present invention, oxygen is separately supplied through a separate line, that is, a double line inside the wastewater circulation line, so that wastewater and air (oxygen) are mixed in the water jet reaction unit located above the aeration tank.
그러므로, 고효율 생물학적 처리 공정은 산소전달율을 기존 산기관 대비 50% 이상 높힐 수 있어 소요부지가 적게 소요되는 장점이 있으며, Blower가 아닌 펌프의 내부 순환으로 산소를 공급하는 방식이기 때문에 Blower의 동력비가 매우 적게 소요되어 기존 산기관으로 산소를 공급하는 방식 대비 약 20% 이상의 에너지가 절감된다. 즉, 최소의 공간에 최소의 비용으로 생물학적처리가 가능하여 초기 투자 비용 및 유지 관리 비용을 최소화할 수 있다.Therefore, the high-efficiency biological treatment process has the advantage that the oxygen transfer rate can be increased by 50% or more compared to the existing air diffuser, so that the required site is less. As it requires less, energy is saved by about 20% or more compared to the method of supplying oxygen to the existing diffuser. That is, biological treatment can be performed in a minimum space and at a minimum cost, thereby minimizing initial investment and maintenance costs.
그리고, 본 발명에 따른 워터젯 반응부는 스테인레스 재질로 되어 있고, 산기관의 기공을 통해 산소(공기)를 전달하는 방식이 아닌 관계로, 기존 산기관이 가지는 막힘현상에 따른 산소전달효율 저하, 산기관 구성물의 경화에 의한 갈라짐이나 파손 등이 전혀 발생되지 않기 때문에 기존 산기관처럼 소모품이 아니라 반영구적으로 사용이 가능하다.In addition, since the waterjet reaction unit according to the present invention is made of stainless steel and is not a method of delivering oxygen (air) through the pores of the diffuser, the oxygen transfer efficiency decreases due to clogging of the existing diffuser. Because there is no cracking or damage caused by hardening of the composition, it can be used semi-permanently rather than consumables like the existing diffuser.
일 실시예에 따르면, 생물학적 처리부(53)는 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 폭기조(300)에 저수된 폐수를 순환 공급관(110)을 통해 강제 순환시키는 순환 펌프부(100); 순환 공급관(110)에 연통되게 배치되어, 순환 공급관(110)을 따라 순환 공급되는 폐수와, 외부공기를 혼입한 폭기를 폭기조 내에 하향 분출하는 워터젯 반응부(200)를 포함한다.According to an embodiment, the
따라서, 생물학적 처리부(53)는 기본적으로 축관노즐(211)을 통해 순환되는 폐수의 유속을 증대시켜, 유속의 증대에 의해 감압이 형성된 워터젯 반응실을 통해 대기 중의 외부공기를 흡기하여서, 폐수와 미세기포들이 혼입된 폭기가 폭기조 내에 지속적으로 공급되도록 한다.Therefore, the
순환 펌프부(100)는 순환펌프(120)의 구동속도를 제어하는 유량 제어용 인버터(130)와, 순환되는 폐수의 유량을 계측하는 유량계(140), 및 순환하는 폐수의 압력을 계측하는 압력계(150)를 포함한다.The
순환 펌프(120)는 유량 제어용 인버터(130)의 제어에 의해 폭기조 내에 저수된 폐수의 용존 산소량이나, 폐수량 및 폐수에 포함된 유기물의 잔류량에 따라 구동 속도가 유기적으로 조절되어서, 저수된 폐수에 적합한 량의 폐수가 내부 순환하도록 구성된다.The
즉, 유량 제어용 인버터(130)에 의해 제어되는 순환펌프(120)는 폭기조 하부로부터 폐수를 흡입하여 순환 공급관(110)에 급수하여서 폭기조에 저수된 폐수를 내부 순환하는 기능을 수행하며, 순환 공급관(110)에는 하나 이상의 워터젯 반응부(200)가 형성되어 순환펌프(120)를 통해 급수된 폐수에 다량의 공기를 혼입하여 폭기조에 재순환 공급되도록 한다.That is, the
여기서, 유량 제어용 인버터(130)에 의해 제어되는 순환펌프(120)의 구동속도는 유입되는 폐수의 유량과, 성상, 그리고 각 오염물의 오염부하, 폭기조의 용량, 배출 허용기준, 그리고 워터젯 반응부(200)의 형성 개수에 따라 조절된다.Here, the driving speed of the
그리고, 향후 유입 폐수의 유량과 성상 그리고 각 오염물의 오염부하 조건에 변동이 생기거나 산소 공급량을 늘리고자 할 경우에는, 순환펌프(120)의 순환량을 늘려서 해결하거나 이마저도 부족하면 순환 공급관(110)에 배치되는 워터젯 반응부(200)를 부가하여 폭기량이 증가되도록 한다.And, in the future, if there is a change in the flow rate and properties of the inflow wastewater, and the contaminant load condition of each pollutant, or if you want to increase the amount of oxygen supply, the solution is solved by increasing the circulation amount of the
한편, 순환 펌프부(100)에서 급수되는 폐수에 공기를 혼입하여 폭기조(300) 내에 분출하는 워터젯 반응부(200)는, 폐수와 공기의 강한 충격을 유도하여 미세기포를 생성되도록 하는 핵심기능을 수행한다.On the other hand, the water
워터젯 반응부(200)는, 도 5 내지 도 6에서 보는 바와 같이 순환 공급관(110)과 연통되며 폭기조(300) 내에 직립하여 배치되며, 하단에 축관에 의해 감압상태를 형성하는 축관노즐(211)이 형성된 하나 이상의 폐수 토출관(210)과; 폐수 토출관(210)의 축관노즐(211)에 급기단(221)을 내설하여 대기와 축관노즐(211) 사이의 압력편차에 의해, 감압이 형성된 축관노즐(211) 내에 공기를 유입하는 하나 이상의 급기관(220); 및 상단을 축관노즐(211)의 외벽을 감싼 상태로 설치되어 워터젯 반응실(240)을 형성하며, 축관노즐(211)을 통해 토출되는 폐수와 감압에 의해 급기관(220)을 통해 축관노즐(211) 내에 급기되는 공기를 혼입한 폭기를 폭기조(300) 내에 하향 분출하는 혼입 분출관(230)을 포함한다.The water
여기서, 혼입 분출관(230)은 비금속성 재질인 PE로 제작되어 부식이 되지 않으며 무게가 가벼워 쉽게 장착이 가능하다.Here, the mixing
또한, 워터젯 반응부(200)를 구성하는 폐수 토출관(210)의 외경과, 혼입 분출관(230)의 상부에는 플랜지(212, 231)가 대응되게 형성되어, 혼입 분출관(230)의 상부는 플랜지(212, 231)를 통해 플랜지 구조로 조립되어서, 혼입 분출관의 상부에는 상부가 플랜지(231)에 의해 차폐된 워터젯 반응실(240)이 형성된다.In addition,
즉, 워터젯 반응실(240)은 상부가 폐쇄된 형태이며, 후술되는 바와 같이 외측면에 재흡입공(241)이 형성되어서, 혼입 분출관(230)을 따라 상승되는 공기들이 재흡입공(241)을 통해 배출되어 누설되는 현상을 방지하면서, 재흡입공(241)을 통해 워터젯 반응실(240) 주변의 폐수가 재흡입되도록 한다.That is, the
특히, 워터젯 반응실(240)은 상부가 "┏"형으로 폐쇄되어 설정압력을 유지하여 혼입 분출관(230)을 통해 분출된 폭기수에 잔류된 공기가 재부상하여 배출되는 현상이 방지된다.In particular, the water
따라서, 혼입 분출관(230)의 상부에는 축관노즐(211)을 수용하며 상부가 폐쇄된 워터젯 반응실(240)이 형성되고, 순환 공급관(110)을 통해 분배하여 폐수 토출관(210)에 공급된 폐수는 워터젯 반응실(240) 내에 배치된 축관노즐(211)을 통과하면서 유속이 증대되어서, 워터젯 반응실(240)의 감압상태를 형성한다.Therefore, the water
상기 축관노즐(211)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 구성되어 폐수가 좁아진 폭을 지나가면서 유속이 증대되고 감압상태가 형성된다.The
이때, 축관노즐(211)을 통해 워터젯 반응실(240)에 빠르게 공급되는 폐수와 별도로 분리된 급기관(220)에서 공급되는 공기는 워터젯 반응실(240)에서 만나 매우 강력하고 급격한 충격 반응이 일어나고, 이 과정에서 공기는 미세기포의 형태로 산포됨과 동시에 폐수는 매우 강한 난류를 형성하여 공기의 더욱 빠른 확산을 촉진한다.At this time, the wastewater rapidly supplied to the
즉, 축관노즐(211)에서 공급되는 폐수와 급기관(220)을 통해 급기된 공기는 급속히 혼입되어 폭기수를 형성하고, 폭기수는 혼입 분출관(230)을 통해 폭기조의 하부로 하향 토출되어서, 폭기조(300) 내에 저수된 폐수와 혼입되어 폐수의 용존 산소량을 증대시키게 된다.That is, the wastewater supplied from the
그리고, 워터젯 반응부(240)에서 공기와 폐수가 혼입된 폭기수는 폐수와 함께 혼입 분출관(230)을 통해 폭기조(300)의 상부에서 하부로 토출되어, 폭기조 내에 사방으로 분산되어 폭기조(300) 내에 저수된 폐수의 산소 전달 효율을 급격히 증가시킨다.In addition, the aerated water in which air and wastewater are mixed in the
특히, 본 실시예에서는 도 5 내지 도 7에서 보는 바와 같이 혼입 분출관(230)을 내벽에 나선 유도편(232)이 배치된 사이클론형으로 구성하여, 워터젯 반응실(240)에서 폐수와 공기가 혼입된 폭기수는 혼입 분출관(230)을 통해 하부로 분출되는 과정에 혼입 분출관(230)의 내벽에 형성된 나선 유도편(232)에 의해 나선 와류 형태로 토출되도록 한다.In particular, in this embodiment, as shown in FIGS. 5 to 7, the mixing
이와 같이 구성하면, 워터젯 반응실(240)에서 생성된 미세기포를 폐수의 유입 방향인 폭기조(300) 하부로 효율적으로 공급할 수 있고, 또 미세기포와 이를 포함한 폐기수는 폭기조(300) 하부로 더욱 빠르고 자연스럽게 흘러 나선의 와류를 형성한다.If configured in this way, the microbubbles generated in the
그리고, 혼입 분출관(230)을 통해 폭기조(300)의 바닥으로 분출된 폭기수는 폐수의 흐름을 타고 전체적으로 확산되어 올라가며, 이러한 과정에 미세기포 중 일부는 폐수의 흐름을 통해 다시 혼입 분출관(230)의 워터젯 반응실(240) 내로 재유입되어 폐수와의 접촉시간이 증대되어 공기 절단효율이 극대화된다.In addition, the aerated water ejected to the bottom of the
이를 위해, 본 실시예에서는 도 3과 도 5 및 도 6와 같이 워터젯 반응실(240)의 측벽에, 혼입 분출관(230)을 통해 분출된 폭기수 중 일부의 폭기수를 재유입하여서, 혼입 분출관(230)을 따라 폭기조(300) 내에 하향 분출하는 재흡입공(241)을 형성한다.To this end, in this embodiment, some of the aerated water ejected through the mixing
즉, 워터젯 반응실(240)에는 하나 이상의 재흡입공(241)들이 형성하여 폭기조(300)와 축관노즐(211)에 의해 감압상태가 형성된 감압구간 내에 재흡입공(241)들을 통해 폭기조(300) 내에 저수된 폐수가 워터젯 반응실(240)에 유입되도록 구성하되, 재흡입공(241)들은 혼입 분출관(230)의 측부에 형성되도록 구성한다.That is, one or more
특히, 본 실시예에서는 재흡입공(241)에는 유도관(242)을 배치하고, 유도관(242)의 흡입단(242a)은 재흡입공(241)보다 상대적으로 높이가 낮도록 구성하여, 혼입 분출관(230)을 통해 분출된 공기가 재부상하는 현상이 억제하면서 부상하는 폐수를 안정되게 재흡입하도록 한다.In particular, in this embodiment, the
또한, 본 실시예에서는 혼입 분출관(230)의 하부에는 확산판(250)이 배치되고, 혼입 분출관(230)을 통해 하향 토출된 폐수는 확산판(250)을 통해 외측으로 확산되어서, 폭기조(10) 내에 저수된 폐수와 혼입되도록 한다.In addition, in the present embodiment, a
확산판(250)에는 복수의 투수공들이 형성되어 혼입 토출되는 폭기수 중 일부는 투수공(251)을 통해 하향 토출되고, 나머지 폭기수는 확산판(250)을 통해 외측으로 확산되도록 한다.A plurality of permeable holes are formed in the
특히, 본 실시예에서는 확산판(250)을 혼입 분출관의 단부에 승강 가이드(252)를 통해 승강구조로 배치되며 견인 스프링(253)에 의해 탄력적으로 상향 견인되어서, 혼입 분출관(230)을 통해 분출되는 폭기량 및 압력에 따라 탄력적으로 승강하면서 토출되는 폭기수를 확산하도록 한다.In particular, in the present embodiment, the
이와 같이 구성하면, 혼입 분출관(230)을 통해 분출된 폭기수는 확산판(250)에 의해 부분적으로 차폐 및 폭기조(10) 내에서 확산되어서, 폭기조(10) 내에 저수된 폐수와 안정적인 혼입과 폐수의 안정적인 유동을 통해서, 폐수 내 용존 산소량을 단시간 내에 안정되게 증대시키게 된다.When configured in this way, the aerated water ejected through the mixing and
다음, 활성탄 흡착부(55)는 생물학적 처리부(53)에서 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착법을 적용하여 제거하기 위한 것으로, 예를 들면 과불화화합물(Per-Fluorinated Compounds:PFC)을 흡착으로 제거하도록 한다.Next, the activated
원수에는 용존물질이 많지 않아 주로 입자물질에 대하여 응집을 거쳐 침전과 여과를 통해 제거하고 있으나, 최근 용존성 미량유기화합물의 존재가 밝혀지고 있고, 부영양화에 의한 유기화합물도 증가하고 있어 유기화합물의 용존성분에 대한 처리 필요성이 증대되고 있으며, 활성탄 흡착법은 용존성 유기물 제거에 효과적인 방법이다.Since there are not many dissolved substances in raw water, the particulate matter is mainly removed through coagulation, precipitation and filtration, but recently, the presence of soluble trace organic compounds has been revealed, and organic compounds due to eutrophication are also increasing, so the dissolution of organic compounds. The need for treatment of components is increasing, and the activated carbon adsorption method is an effective method for removing dissolved organic matter.
과불화화합물(PFC)은 산업계 전반 분야에서 사용되며 자연적으로 잘 분해되지 않는 난분해성 물질로 자연계나 체내에 축적될 가능성 높고 생태계에 노출되면 호르몬 교란을 일으키는 독성물질로 밝혀지고 있다.Perfluorinated compounds (PFCs) are used in the entire industry and are non-degradable substances that are not easily degraded naturally. They are highly likely to accumulate in the body or in nature, and are found to be toxic substances that cause hormonal disturbances when exposed to the ecosystem.
활성탄 처리부(55)를 통하여 과불화화합물(PFC)를 포함한 유해물질은 제거되어지므로, 활성탄 처리부(55)를 통하여 제2 농축수를 처리한 다음 방류한다고 하더라도 용존성 유기화합물 특히 과불화화합물에 의한 문제는 발생되지 않는다.Since harmful substances including perfluorinated compounds (PFCs) are removed through the activated
한편, 활성탄 흡착부(55)에서 역세과정을 통해 생성된 활성탄 역세수는 하폐수 처리장(10)으로 다시 공급될 수 있다.Meanwhile, the activated carbon backwash water generated through the backwash process in the activated
다른 실시예에 따른 하폐수 처리 시스템(1)은, 하폐수 처리장의 원수를 방류를 위해 처리하는 하폐수 처리부(10), 하폐수 처리부(10)로부터 제공되는 제1 처리수에 대하여 역삼투 기법을 적용하여 재이용수와 제1 농축수를 얻는 재이용 처리부(30), 및 제1 농축수를 처리하는 제2 농축수 처리모듈(70)를 포함한다. 제2 농축수 처리모듈(70)은 재이용 처리부(30)에서 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 탈이온화부(51), 탈이온화부(51)로부터 얻어지는 제2 농축수를 가열을 통해 물을 증발시키는 증발농축부(73)와 증발농축부(73)에서 물이 증발되고 남은 물질을 고형화시키는 결정화부(75)를 포함한다.The sewage treatment system 1 according to another embodiment is reused by applying a reverse osmosis technique to the first treated water provided from the
제2 농축수 처리모듈(70)를 구성하는 탈이온화부(51)는 제1 농축수 처리모듈(50)에서와 그 기능이 동일하므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.Since the
다음, 증발농축부(73)는 탈이온화부(51)에서 얻어지는 제2 농축수를 가열하여 제2 농축수에 포함된 물을 증발시킴으로써 제2 농축수에서 물과 다른 물질을 분리시키기 위한 것으로, 증발되는 물은 냉각을 통해 응축시켜 응축수를 생성하여 재이용수로 수요처에 공급할 수 있다.Next, the evaporation and
결정화부(75)는 증발농축부(73)에서 물이 증발되고 남은 물질을 고형화시키기 위한 것으로, 결정화부(75)에서 생성되는 물은 응축시켜 응축수를 생성하여 재이용수로 수요처에 공급할 수 있다.The
막 축전식 탈염(mCDI) 기법을 이용한 탈이온화부(51)를 거치면 원수 대비 최대 97.5%까지 농축이 이루어지기 때문에 막 축전식 탈염(mCDI) 기법을 이용한 탈이온화부(51)에서 배출되는 농축수는 원수 대비 약 2.5% 수준으로 발생량이 매우 낮게 된다. Concentrated water discharged from the
예를 들어, 원수량이 100,000m3/일 이라면 농축수는 약 2,500m3/일 정도이므로 생물학적 처리부(53)와 활성탄 흡착부(55)를 거쳐서 방류하는 프로세스 대신, 증발농축부(73)와 결정화부(75)의 프로세스를 거칠 경우 완전한 무방류공정이 구현될 수 있다.For example, raw water is 100,000m 3 / day If the concentrated water is about 2,500m 3 / days, so the
그러나, 막 축전식 탈염기법(mCDI) 또는 역전기투석(EDR)을 이용한 탈이온화부(51)에서 배출되는 제2 농축수는 원수 대비 2.5% 수준으로 발생량이 매우 낮다고 하나 매일 농축수를 증발농축 공정과 결정화 공정을 수행할 경우 재이용수의 생산단가가 높아질 여지는 존재한다.However, the second concentrated water discharged from the
한편, 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 하수 또는 폐수처리장의 농축수 처리 방법은, 도 8에서 보는 바와 같이, 하폐수 처리장의 원수를 방류를 위해 처리하여 얻어지는 제1 처리수에 대하여 역삼투 기법을 적용하여 재이용수와 제1 농축수를 얻는 단계(S100)와; 단계 S100을 통하여 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법 또는 역전기투석 기법을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 단계(S200)와; 단계 S200을 통하여 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하는 단계(S300); 및 단계 S300을 통하여 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착으로 제거하는 단계(S400);를 포함하여 구성된다. 단계 S100 내지 단계 S400는 도 2에 도시된 각 구성요소에서 수행될 수 있다.On the other hand, the method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant proposed as a preferred embodiment in the present invention is a reverse osmosis technique for the first treated water obtained by treating raw water from a sewage treatment plant for discharge, as shown in FIG. And obtaining reused water and first concentrated water by applying (S100); Separating ions by applying a capacitive desalting technique or a reverse electrodialysis technique to the first concentrated water obtained through step S100 to obtain second treated water to be used as second concentrated water and reused water (S200); Decomposing and removing organic matter contained in the second concentrated water obtained through step S200 by microorganisms (S300); And removing harmful substances present in the third treated water obtained through step S300 by adsorption of activated carbon (S400). Steps S100 to S400 may be performed in each element shown in FIG. 2.
다른 실시예에 의하면, ZLD를 구현하기 위한 하수 또는 폐수처리장의 농축수 처리 방법은, 도 9에서 보는 바와 같이, 하폐수 처리장의 원수를 방류를 위해 처리하여 얻어지는 제1 처리수에 대하여 역삼투 기법을 적용하여 재이용수와 제1 농축수를 얻는 단계(S100)와; 단계 S100을 통하여 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 단계(S200)와; 단계 S200을 통하여 얻어지는 제2 농축수를 가열을 통해 물을 증발시키고 증발된 물을 응축시켜 재이용수로 활용하도록 하는 단계(S500)와; 단계 S500을 통하여 물이 증발되고 남은 물질을 고형화시켜 배출하고 이 과정에서 생성되는 물은 응축시켜 재이용수로 활용하는 단계(S600);를 포함하여 구성된다. 단계 S100, 단계 S200, 단계 S500 및 단계 S600은 도 2에 도시된 각 구성요소에서 수행될 수 있다.According to another embodiment, the method for treating concentrated water in a sewage or wastewater treatment plant for implementing ZLD, as shown in FIG. 9, uses a reverse osmosis technique for the first treated water obtained by treating raw water from a wastewater treatment plant for discharge. Applying and obtaining reused water and first concentrated water (S100); Separating ions by applying a capacitive desalting technique to the first concentrated water obtained through step S100 to obtain second concentrated water and second treated water to be used as reused water (S200); Evaporating water by heating the second concentrated water obtained through step S200 and condensing the evaporated water to be used as reused water (S500); And a step (S600) in which water is evaporated through step S500 and the remaining material is solidified and discharged, and the water generated in this process is condensed and used as reused water (S600). Step S100, step S200, step S500, and step S600 may be performed in each element shown in FIG. 2.
1. 하폐수 처리 시스템
10. 하폐수 처리부 30. 재이용 처리부
50. 제1 농축수 처리모듈 51. 탈이온화부
53. 생물학적 처리부 55. 활성탄 흡착부
70. 제2 농축수 처리모듈 73. 증발농축부
75. 결정화부
100. 순환 펌프부 110. 순환 공급관
120. 순환펌프 130. 유량 제어용 인버터
140. 유량계 150. 압력계
200. 워터젯 반응부 210. 폐수 토출관
211. 축관노즐 212. 플렌지
220. 급기관 221. 급기단
230. 혼입 분출관 231. 플렌지
232. 나선 유도편 240. 워터젯 반응실
241. 재흡입공 242. 유도관
242a. 흡입단 250. 확산판
251. 투수공 252. 승강가이드
253. 견인 스프링 300. 폭기조1. Sewage water treatment system
10.
50. The first concentrated
53.
70. The second concentrated
75. Crystallization section
100.
120.
140.
200.
211.
220.
230. Mixing
232.
241.
242a.
251.
253.
Claims (5)
상기 재이용 처리공정을 통하여 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 또는 역전기투석 기법을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 탈이온화 공정;
상기 탈이온화 공정을 통하여 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하는 생물학적 처리 공정; 및
상기 생물학적 처리 공정을 통하여 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착으로 제거하는 활성탄 흡착 공정을 포함하며,
상기 생물학적 처리공정은,
폭기조에 저수된 폐수를 순환 공급관을 통해 강제 순환시키는 순환 펌프부와; 순환 공급관에 연통되게 배치되어, 순환 공급관을 따라 순환 공급되는 폐수와, 외부공기를 혼입한 폭기를 폭기조 내에 하향 분출하는 워터젯 반응부를 포함하는 생물학적 처리부를 통해 이루어지고,
상기 워터젯 반응부는,
상기 폭기조 내에 상기 순환 공급관과 연통되게 직립 배치되며, 하단에는 축관에 의해 감압상태를 형성하는 축관노즐이 형성된 하나 이상의 폐수 토출관과;
상기 폐수 토출관의 축관노즐에 급기단을 내설하여 대기와 축관노즐 사이의 압력편차에 의해, 감압이 형성된 축관노즐 내에 공기를 유입하는 하나 이상의 급기관; 및
상단이 축관노즐의 외벽을 감싼 상태로 설치되어 워터젯 반응실을 형성하며, 축관노즐을 통해 토출되는 폐수와 감압에 의해 급기관을 통해 축관노즐 내에 급기되는 공기를 혼입한 폭기수를 폭기조 내에 하향 분출하는 혼입 분출관을 포함하고,
상기 혼입 분출관의 하부에는 확산판이 배치되고, 확산판에는 복수의 투수공들이 형성되어, 혼입 토출되는 폭기수 중 일부는 투수공을 통해 하향 토출되고, 나머지 폭기수는 확산판을 통해 외측으로 확산되어, 폭기조 내에 저수된 폐수에 혼입되며,
상기 확산판은 혼입 분출관의 단부에 승강 가이드를 통해 승강구조로 배치되며 견인 스프링에 의해 탄력적으로 상향 견인되어서, 혼입 분출관을 통해 분출되는 폭기량 및 압력에 따라 탄력적으로 승강하면서 토출되는 폭기수를 확산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수처리장 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 처리 방법.A reuse treatment process in which recycled water and first concentrated water are obtained by applying a reverse osmosis technique to the first treated water obtained by treating raw water from a wastewater treatment plant for discharge;
A deionization process of separating ions by applying a capacitive desalting or reverse electrodialysis technique to the first concentrated water obtained through the reuse treatment process to obtain second concentrated water and second treated water to be used as reused water;
A biological treatment process in which organic matter contained in the second concentrated water obtained through the deionization process is decomposed and removed by microorganisms; And
And an activated carbon adsorption process of removing harmful substances present in the third treated water obtained through the biological treatment process by adsorption of activated carbon,
The biological treatment process,
A circulation pump for forced circulation of wastewater stored in the aeration tank through a circulation supply pipe; It is arranged to be in communication with the circulation supply pipe, and is made through a biological treatment unit including a water jet reaction unit that ejects wastewater circulating and supplied along the circulation supply pipe and an aeration mixed with external air downward into the aeration tank,
The water jet reaction unit,
One or more wastewater discharge pipes disposed upright in the aeration tank so as to communicate with the circulation supply pipe, and having a shaft pipe nozzle forming a reduced pressure state by a shaft pipe at a lower end thereof;
One or more air supply pipes for introducing air into the shaft pipe nozzle in which depressurization is formed by a pressure difference between the atmosphere and the shaft pipe nozzle by internally installing an air supply end in the shaft pipe nozzle of the wastewater discharge pipe; And
The upper end is installed with the outer wall of the shaft pipe nozzle to form a waterjet reaction chamber, and the aeration water mixed with the wastewater discharged through the shaft pipe nozzle and the air supplied into the shaft pipe nozzle through the supply pipe through decompression is blown downward into the aeration tank. Including a mixing spout tube to,
A diffusion plate is disposed under the mixing and ejection pipe, and a plurality of permeable holes are formed in the diffusion plate, so that some of the mixed and discharged aerated water is discharged downward through the permeable hole, and the remaining aerated water is diffused outward through the diffusion plate. Is mixed into the wastewater stored in the aeration tank,
The diffusion plate is arranged in a lifting structure through a lifting guide at the end of the mixing spout pipe, and is elastically pulled upward by a traction spring, and the number of aeration discharged while elastically ascending and descending according to the aeration amount and pressure ejected through the mixing spout pipe A method for treating concentrated water generated in a sewage or wastewater treatment plant effluent reuse process, characterized in that configured to diffuse.
상기 축전식 탈염 기법은 양이온과 음이온의 멤브레인을 추가한 막 축전식 탈염 기법인 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수처리장 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 처리 방법.According to claim 1,
The capacitive desalination technique is a membrane capacitive desalination technique in which a membrane of cation and anion is added. A method of treating concentrated water generated in a process of recycling effluent water from a sewage or wastewater treatment plant.
상기 생물학적 처리 공정은, 하폐수 처리장의 원수를 탈이온화 공정을 통해 얻어지는 제2 농축수에 혼합한 혼합수에 대하여 수행되는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수처리장 방류수 재이용 공정에서 발생되는 농축수의 처리 방법.According to claim 1,
The biological treatment process is a method for treating concentrated water generated in a sewage or wastewater treatment plant effluent reuse process, characterized in that it is performed on the mixed water obtained by mixing the raw water of the wastewater treatment plant with the second concentrated water obtained through the deionization process.
상기 농축수 처리모듈은,
상기 재이용 처리부에서 얻어지는 제1 농축수에 대하여 축전식 탈염 기법을 적용하여 이온들을 분리하여 제2 농축수와 재이용수로 활용될 제2 처리수를 얻는 탈이온화부;
상기 탈이온화부에서 얻어지는 제2 농축수에 포함된 유기물을 미생물에 의해 분해하여 제거하는 생물학적 처리부; 및
상기 생물학적 처리부에서 얻어지는 제3 처리수에 존재하는 유해물질을 활성탄 흡착으로 제거하는 활성탄 흡착부를 포함하며,
상기 생물학적 처리부는,
폭기조에 저수된 폐수를 순환 공급관을 통해 강제 순환시키는 순환 펌프부와; 순환 공급관에 연통되게 배치되어, 순환 공급관을 따라 순환 공급되는 폐수와, 외부공기를 혼입한 폭기를 폭기조 내에 하향 분출하는 워터젯 반응부를 포함하여 이루어지고,
상기 워터젯 반응부는,
상기 폭기조 내에 상기 순환 공급관과 연통되게 직립 배치되며, 하단에는 축관에 의해 감압상태를 형성하는 축관노즐이 형성된 하나 이상의 폐수 토출관과;
상기 폐수 토출관의 축관노즐에 급기단을 내설하여 대기와 축관노즐 사이의 압력편차에 의해, 감압이 형성된 축관노즐 내에 공기를 유입하는 하나 이상의 급기관; 및
상단이 축관노즐의 외벽을 감싼 상태로 설치되어 워터젯 반응실을 형성하며, 축관노즐을 통해 토출되는 폐수와 감압에 의해 급기관을 통해 축관노즐 내에 급기되는 공기를 혼입한 폭기수를 폭기조 내에 하향 분출하는 혼입 분출관을 포함하고,
상기 혼입 분출관의 하부에는 확산판이 배치되고, 확산판에는 복수의 투수공들이 형성되어, 혼입 토출되는 폭기수 중 일부는 투수공을 통해 하향 토출되고, 나머지 폭기수는 확산판을 통해 외측으로 확산되어, 폭기조 내에 저수된 폐수에 혼입되며,
상기 확산판은 혼입 분출관의 단부에 승강 가이드를 통해 승강구조로 배치되며 견인 스프링에 의해 탄력적으로 상향 견인되어서, 혼입 분출관을 통해 분출되는 폭기량 및 압력에 따라 탄력적으로 승강하면서 토출되는 폭기수를 확산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 시스템.A wastewater treatment unit that treats raw water from a sewage treatment plant for discharge, a reuse treatment unit that obtains reused water and first concentrated water by applying a reverse osmosis technique to the first treated water provided from the sewage treatment unit, and the first concentrated water. In a wastewater treatment system comprising a concentrated water treatment module to treat,
The concentrated water treatment module,
A deionization unit for separating ions by applying a capacitive desalting technique to the first concentrated water obtained from the reuse treatment unit to obtain second concentrated water and second treated water to be used as reused water;
A biological treatment unit that decomposes and removes organic matter contained in the second concentrated water obtained by the deionization unit; And
And an activated carbon adsorption unit for removing harmful substances present in the third treated water obtained from the biological treatment unit by adsorption of activated carbon,
The biological treatment unit,
A circulation pump for forced circulation of wastewater stored in the aeration tank through a circulation supply pipe; It is disposed in communication with the circulation supply pipe, and comprises a water jet reaction unit for ejecting the wastewater circulating and supplied along the circulation supply pipe and the aeration mixed with external air downward into the aeration tank,
The water jet reaction unit,
One or more wastewater discharge pipes disposed upright in the aeration tank so as to communicate with the circulation supply pipe, and having a shaft pipe nozzle forming a reduced pressure state by a shaft pipe at a lower end thereof;
One or more air supply pipes for introducing air into the shaft pipe nozzle in which depressurization is formed by a pressure difference between the atmosphere and the shaft pipe nozzle by internally installing an air supply end in the shaft pipe nozzle of the wastewater discharge pipe; And
The upper end is installed with the outer wall of the shaft pipe nozzle to form a waterjet reaction chamber, and the aeration water mixed with the wastewater discharged through the shaft pipe nozzle and the air supplied into the shaft pipe nozzle through the supply pipe through decompression is blown downward into the aeration tank. Including a mixing spout tube to,
A diffusion plate is disposed under the mixing and ejection pipe, and a plurality of permeable holes are formed in the diffusion plate, so that some of the mixed and discharged aerated water is discharged downward through the permeable hole, and the remaining aerated water is diffused outward through the diffusion plate. Is mixed into the wastewater stored in the aeration tank,
The diffusion plate is arranged in a lifting structure through a lifting guide at the end of the mixing spout pipe, and is elastically pulled upward by a traction spring, and the number of aeration discharged while elastically ascending and descending according to the aeration amount and pressure ejected through the mixing spout pipe Wastewater treatment system, characterized in that configured to diffuse.
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