KR102167816B1 - 생물 처리 장치 - Google Patents

Abstract

이 생물 처리 장치(10)는 피처리수(W1)에 함유되는 유기물을 처리하는 생물 처리 수조(11)와, 케이싱과, 케이싱을 생물 처리 수조(11)로부터 유출하는 유출수(W2)가 공급되는 농축 측 공간과 유출수로부터 분리되는 투과수가 수용되는 투과 측 공간으로 구획하는 동시에, 친수성 모노머가 공중합된 단층 구조를 갖는 관상 여과막을 갖는 막 분리 장치(13)와, 유출수(W2)를 가압하여 농축 측 공간에 공급하는 가압 펌프(21)와, 투과 측 공간으로부터 투과수를 흡인하는 흡인 펌프(22)와, 투과 측 공간의 압력을 측정하는 압력계(23)와, 농축수(W3)를 생물 처리 수조(11)에 반송하는 반송 라인(19)과, 압력계(23)의 측정치에 기초하여 가압 펌프(21)에 의한 유출수(W2)의 공급량을 제어하는 제어 장치(12)를 갖는다.

Description

생물 처리 장치{BIOLOGICAL TREATMENT DEVICE}

본 발명은 분뇨 등의 피처리수에 함유되는 유기물을 처리하는 생물 처리 수조를 갖는 생물 처리 장치에 관한다.

본원은 2015년 12월 11일에 일본에 출원된 특허출원 2015-242329호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

분뇨 등의 유기성 폐수를 처리하는 경우, 고액(solid liquid)의 분리에 MF(정밀 여과), UF(한외 여과) 등의 막 분리를 이용하는 것이 주류로 되어 있다.

막 분리 장치로서는 원통 형상의 케이싱과, 케이싱 내에 수용된 복수의 관상 여과막(중공 사막(中空絲膜))을 구비한 복수의 막 모듈을 사용하고, 관상 여과막의 내측에 원수(原水)를 순환시키면서 여과하는 방식의 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 막 분리 장치를 구비한 수처리 시스템에 있어서는, 관상 여과막을 투과한 투과수는 흡인 펌프에 의해 흡인되어, 예를 들어 저장조에 저장되어 적절히 이용된다.

관상 여과막을 이용한 막 분리 장치는 막으로의 슬러지(sludge) 퇴적을 억제하기 위해, 또한 FLUX(투과수의 유출량)을 확보하기 위해, 막면(膜面) 유속(관상 여과막의 내측을 원수가 흐르는 속도)을 빠르게 하고 있다. 예를 들어, 막면 유속은 2.5 m/s로 설정되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-052338호

상기 종래의 수처리 시스템에 있어서는 막면 유속을 빠르게 함으로써 막 분리 장치를 포함하는 수처리 시스템을 순환하는 순환수의 유량이 많아지기 때문에, 순환수를 일시 저장하기 위한 조(tank)가 필수적인 구성으로 되어 있었다.

본 발명은 순환수를 저장하기 위한 조를 필요하지 않게 함으로써, 설치 비용의 절감을 도모할 수 있는 생물 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 생물 처리 장치는 피처리수에 함유되는 유기물을 처리하는 생물 처리 수조와, 케이싱과, 친수성 모노머가 공중합된 단층 구조를 갖고, 상기 케이싱을 상기 생물 처리 수조로부터 유출하는 유출수가 공급되는 농축 측 공간과 상기 유출수로부터 분리되는 투과수가 수용되는 투과 측 공간으로 구획하는 관상 여과막을 갖는 막 분리 장치와, 상기 유출수를 가압하여 상기 농축 측 공간에 공급하는 가압 펌프와, 상기 투과 측 공간으로부터 상기 투과수를 흡인하는 흡인 펌프와, 상기 투과 측 공간의 압력을 측정하는 압력계와, 상기 농축수를 상기 생물 처리 수조에 반송하는 반송 라인과, 상기 압력계의 측정치에 기초하여 상기 가압 펌프에 의한 상기 유출수의 공급량을 제어하는 제어 장치를 갖는다.

이와 같은 구성에 따르면, 관상 여과막이 친수성을 가짐으로써 막면 유속을 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 피처리수의 순환 유량을 적게 할 수 있고, 대량의 순환수를 일시 저장하기 위한 조가 불필요하게 된다.

또한, 투과 측 공간의 압력에 기초하여 농축 측 공간에 공급되는 유출수의 공급량을 제어함으로써, 생물 처리 수조에 농축수(반송 슬러지)를 안정하게 공급할 수 있다.

상기 생물 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 압력계의 측정치의 절대치가 역치보다도 큰 경우에 상기 가압 펌프에 의해 가압되는 상기 유출수의 유량을 증가시킬 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 관상 여과막의 내주면에 이물질이 퇴적한 경우에 있어서도, 퇴적한 이물질을 떠내려가게 하여 관상 여과막의 기능을 부활시킬 수 있다.

상기 생물 처리 장치에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 흡인 펌프에 의해 흡인되는 상기 투과수의 유량을 제어할 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 증가된 유출수의 유량을 보충할 수 있다.

상기 생물 처리 장치에 있어서, 상기 반송 라인으로부터 과잉 슬러지를 빼내는 과잉 슬러지 배출부와, 상기 생물 처리 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 수위 측정 장치의 측정치에 기초하여 상기 과잉 슬러지 배출부로부터 빼내지는 과잉 슬러지의 양을 제어할 수 있다.

상기 생물 처리 장치에 있어서, 상기 생물 처리 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 수위 측정 장치의 측정치에 기초하여 상기 생물 처리 수조에 공급되는 피처리수의 유량을 제어할 수 있다.

상기 생물 처리 장치에 있어서, 상기 생물 처리 수조는 상기 피처리수에 함유되는 유기물을 미생물에 의해 분해시키는 메탄 발효조일 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 메탄 발효에 의해 발생하는 메탄가스를 효율적으로 회수함으로써, 메탄가스의 에너지를 발전 등에 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 관상 여과막이 친수성을 가짐으로써 막면 유속을 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 피처리수의 순환 유량을 적게 할 수 있고, 대량의 순환수를 일시 저장하기 위한 조가 불필요하게 된다.

또한, 투과 측 공간의 압력에 기초하여 농축 측 공간에 공급되는 유출수의 공급량을 제어함으로써, 생물 처리 수조에 농축수(반송 슬러지)를 안정하게 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 생물 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 막 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 생물 처리 장치의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 변형예의 막 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태의 변형예의 생물 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태의 변형예의 생물 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태의 막 분리 장치의 개략적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태의 막 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태의 보강 부재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태의 보강 부재를 보강 부재의 축 방향에서 본 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태의 보강 부재의 사시도이다.

〔제1 실시형태〕

이하, 본 발명의 제1 실시형태의 생물 처리 장치(10)에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 생물 처리 장치(10)는 피처리수(W1)(분뇨, 정화조 슬러지를 포함하는 유기성 폐수)에 포함되는 유기물을 처리하는 생물 처리 수조(11)와, 생물 처리 수조(11)로부터 유출하는 유출수(W2)를 투과수(PW)와 농축수(W3)로 분리하는 막 분리 장치(13)와, 제어 장치(12)를 구비하고 있다.

생물 처리 수조(11)는 질화균(nitrifying bacteria)과 탈질균(denitrifying bacteria)의 작용에 의해 액 중의 BOD, 질소 화합물 등을 분해 제거하는 장치이다. 생물 처리 수조(11)에는 피처리수 배관(15)을 거쳐 피처리수(W1)가 공급된다.

본 실시형태의 생물 처리 수조(11)는 순환식 질화 탈질법(nitrification and denitrification method)을 이용하고 있다. 생물 처리 수조(11)는 탈질조(24), 질화조(25), 2차 탈질조(26), 재폭기조(27)가 직렬적으로 순차 배치된 구성을 갖고 있다. 또한, 생물 처리 수조(11)는 질화조(25)로부터 배출된 피처리수(W1)의 일부를 순환액으로 하여 탈질조(24)에 순환시키는 순환 라인(29)을 갖고 있다.

생물 처리 수조(11)는 생물 처리 수조(11)를 구성하는 어느 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 장치(56)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 수위 측정 장치(56)는 재폭기조(27)에 설치되어 있다. 또한, 수위 측정 장치(56)는 측정한 수위의 값을 제어 장치(12)로 전기적으로 송신한다.

탈질조(24)는 조 내가 혐기성 상태로 유지되고, 유기 탄소원의 존재 하에 주로 탈질균의 작용에 의해 질산성 질소, 아질산성 질소 등의 산화 질소를 질소 가스까지 환원하는 장치이다. 필요에 따라 유기 탄소원을 외부 첨가하는 경우도 있다.

탈질조(24)는 탈질조(24)에 유입한 피처리수(W1)의 산화 환원 전위(Oxidation-reduction Potential, ORP)를 측정하는 ORP측정 장치(51)(51A)와, 피처리수(W1)의 수소 이온 지수(pH)를 측정하는 pH 측정 장치(52)(52A)를 갖고 있다.

질화조(25)는 조 내의 처리액 중에 공기를 폭기하고, 호기성 조건 하에서 주로 질산균의 작용에 의해 처리액 중의 암모니아 질소를 산화 질소까지 산화하는 장치이다.

질화조(25)는 조 내의 처리액 중에 공기를 폭기하는 폭기 장치(57)(57B)와, 질화조(25)에 유입한 피처리수(W1)의 용존 산소 농도(Dissolved Oxygen, DO)를 측정하는 DO 측정 장치(53)(53B)와, ORP측정 장치(51)(51B)와, pH 측정 장치(52)(52B)를 갖고 있다.

2차 탈질조(26)는 조 내가 혐기성 상태로 유지되고, 메탄올 등의 유기 탄소원의 첨가에 의해, 처리액 중에 잔존하는 산화 질소를 질소 가스까지 환원하는 장치이다.

2차 탈질조(26)는 ORP측정 장치(51)(51C)와, pH 측정 장치(52)(52C)를 갖고 있다. 또한, 2차 탈질조(26)는 메탄올 등 탈질 반응의 유기 탄소원으로 되는 유기물을 주입하는 유기 탄소원 공급 장치(54)를 구비하고 있다.

재폭기조(27)는 공기의 폭기에 의해 호기성 조건으로 유지되고, 주로 처리액 중에 잔류하는 암모니아 질소를 산화 질소에 산화하는 장치이다.

재폭기조(27)는 폭기 장치(57)(57D)와, 용존 산소 농도를 측정하는 DO 측정 장치(53)(53D)를 구비하고 있다.

제어 장치(12)는 DO 측정 장치(53)에 의해 측정된 용존 산소 농도의 값, ORP측정 장치(51)에 의해 측정된 산화 환원 전위의 값, 또한 pH 측정 장치(52)에 의해 측정된 pH의 값에 기초하여 폭기 장치(57)를 제어한다. 구체적으로는, ORP측정 장치(51), pH 측정 장치(52), DO 측정 장치(53)가 각각의 측정치를 전기 신호로서 제어 장치(12)로 송신하고, 이들 측정치를 수신한 제어 장치(12)가 그들의 측정치에 기초하여 폭기 장치(57)의 폭기 풍량을 증가 또는 감소시켜, 용존 산소 농도, 산화 환원 전위, pH의 값을 소정의 범위 내로 조정한다.

또한, 후술되는 관상 여과막(3) 내에서의 에어 록(air lock)(기포가 흐름을 방해하는 현상), 및 슬러지의 해체를 억제하기 위해, 산화 환원 전위는 10 ㎷-50 ㎷로 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

제어 장치(12)는 pH도 조정하기 때문에, pH가 낮아지는 것에 의한 질화·탈질 반응의 저해를 방지할 수 있다.

막 분리 장치(13)는 복수의 막 모듈(1)을 구비하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 막 모듈(1)은 케이싱(2)과, 케이싱(2)의 내부에 배치된 복수의 관상 여과막(3)을 갖고 있다. 막 분리 장치(13)는 관상 여과막(3)의 내측에 유출수(W2)를 순환시키면서 여과하는 방식을 이용하여, 유출수(W2)로부터 투과수(PW)를 취출하는 장치이다.

관상 여과막(3)은 케이싱(2)을, 유출수(W2)가 공급되는 농축 측 공간(S)과, 유출수(W2)로부터 분리되는 투과수(PW)가 수용되는 투과 측 공간(P)으로 구획한다.

생물 처리 수조(11)와 막 분리 장치(13)는 유출수 공급 배관(17)에 의해 접속되어 있다.

즉, 유출수(W2)는 유출수 공급 배관(17)을 거쳐 막 분리 장치(13)에 도입된다.

유출수 공급 배관(17)에는 가압 펌프(21)가 설치되어 있다. 생물 처리 수조(11)로부터 유출한 유출수(W2)는 가압 펌프(21)에 의해 가압되면서, 막 분리 장치(13)에 공급된다.

막 분리 장치(13)로부터 분리되는 투과수(PW)는 투과수 배관(18)에 도입된다. 투과수 배관(18)은 저장조(20)에 접속되어 있다. 즉, 막 모듈(1)의 투과수 배출구(9)(도 2 참조)는 투과수 배관(18)에 접속되어 있다. 투과수 배관(18)에는 투과 측 공간(P)을 부압(negative pressure)으로 하는 흡인 펌프(22)가 설치되어 있다.

투과수 배관(18)에는 투과 측 공간(P)의 압력(수압)을 측정하는 압력계(23)가 설치되어 있다. 압력계(23)에 의해 계측된 압력의 값은 제어 장치(12)에 전기적으로 송신되어 후술하는 바와 같이 처리된다.

투과수(PW)가 분리되어 막 분리 장치(13)로부터 배출되는 농축수(W3)는 과잉 슬러지(M)를 제외하는 전량이, 활성 슬러지로서 반송 배관(19)(반송 라인)을 거쳐 생물 처리 수조(11)에 반송된다. 즉, 막 모듈(1)의 농축수 배출구(8)(도 2 참조)는 반송 배관(19)에 접속되어 있다.

반송 배관(19)으로부터는 농축수(W3)(활성 슬러지)의 일부를 과잉 슬러지(M)로서 빼내는 과잉 슬러지 배관(28)(과잉 슬러지 배출부)이 분기되어 있다. 과잉 슬러지 배관(28)에는 과잉 슬러지(M)의 유량을 조정하는 과잉 슬러지 조정 장치(67)(예를 들어, 펌프나 밸브)가 설치되어 있다.

또한, 상기 분기의 개소와 농축수 배출구(8) 사이의 반송 배관(19)에는 유속계(66)가 배치되어 있다. 유속계(66)는 측정한 농축수(W3)의 유속의 값을 전기적으로 제어 장치(12)로 송신한다.

생물 처리 수조(11)로부터 유출한 유출수(W2)는 막 분리 장치(13)를 거쳐, 생물 처리 수조(11)로 되돌아간다. 즉, 피처리수(W1)는 생물 처리 장치(10)의 배관을 순환한다.

상술한 바와 같이, 복수의 막 모듈(1)은 병렬로 배열되어 있다. 구체적으로는, 유출수 공급 배관(17), 투과수 배관(18), 및 반송 배관(19)은 각각의 막 모듈(1)에 접속되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 막 모듈(1)은 원통 형상의 케이싱(2)과, 복수의 관상 여과막(3)을 구비하고 있다.

케이싱(2)은 원통 형상을 이루는 케이싱 본체(4)와, 케이싱 본체(4)의 상단을 폐쇄하는 제1 측벽(5)과, 케이싱 본체(4)의 하단을 폐쇄하는 제2 측벽(6)과, 케이싱 본체(4)의 상방에 형성된 유출수 도입구(7)와, 케이싱 본체(4)의 하방에 형성된 농축수 배출구(8)와, 케이싱 본체(4)에 형성된 투과수 배출구(9)를 갖고 있다.

본 실시형태의 막 모듈(1)은, 상방으로부터 관상 여과막(3)에 도입된 유출수(W2)가 관상 여과막(3) 내를 하방을 향해 흐르는 구성으로 되어 있다.

막 모듈(1)은 케이싱(2)의 내부를 3개의 공간으로 분할하는 제1 격벽(30)과 제2 격벽(31)을 구비하고 있다. 제1 격벽(30)과 제2 격벽(31)에는 복수의 삽통(揷通) 구멍(32)이 형성되어 있다. 삽통 구멍(32)은 제1 격벽(30) 및 제2 격벽(31)의 판 두께 방향으로 관통하는 구멍이다. 삽통 구멍(32)의 내경은 관상 여과막(3)의 외경보다도 다소 크다.

복수의 관상 여과막(3)은 케이싱(2)의 내부에 있어서 축선(A) 방향, 본 실시형태에서는 수직 방향으로 연장하여, 일단(제1 단)이 제1 격벽(30)에 연결되고, 타단(제2 단)이 제2 격벽(31)에 연결되어 있다.

제1 격벽(30)은 판 형상을 이루는 부재이며, 케이싱(2)의 연장 방향의 상방(제1 측벽(5)의 측)에 고정되어 있다. 케이싱 본체(4)와, 제1 격벽(30)과, 제1 측벽(5)에 의해 둘러싸이는 공간은 제1 헤더 공간(S1)이다. 제1 헤더 공간(S1)은 케이싱(2)의 내부 공간에서의 제1 격벽(30)보다도 상방의 공간이다.

제2 격벽(31)은 판 형상을 이루는 부재이며, 케이싱(2)의 연장 방향의 하방(제2 측벽(6)의 측)에 고정되어 있다. 케이싱 본체(4)와, 제2 격벽(31)과, 제2 측벽(6)에 의해 둘러싸이는 공간은 제2 헤더 공간(S2)이다. 제2 헤더 공간(S2)은 케이싱(2)의 내부 공간에서의 제2 격벽(31)보다도 하방의 공간이다.

케이싱 본체(4)와, 제1 격벽(30)과, 제2 격벽(31)에 의해 둘러싸이고, 또한 관상 여과막(3)의 외주 측의 공간은 투과 측 공간(P)이다. 복수의 관상 여과막(3)으로부터 취출된 투과수(PW)는 투과 측 공간(P)에 배출된 후, 투과수 배출구(9)를 거쳐 투과수 배관(18)(도 1 참조)에 도입된다.

유출수 도입구(7)는 케이싱(2)의 외부와 제1 헤더 공간(S1)을 연통시키는 개구이다. 유출수 도입구(7)는 케이싱 본체(4)에 형성되어 있다. 유출수 도입구(7)는 케이싱(2)의 축선(A) 방향에서의 제1 격벽(30)과 제1 측벽(5) 사이에 설치되어 있다.

농축수 배출구(8)는 케이싱(2)의 외부와 제2 헤더 공간(S2)을 연통시키는 개구이다. 농축수 배출구(8)는 케이싱 본체(4)에 형성되어 있다. 농축수 배출구(8)는 케이싱(2)의 축선(A) 방향에서의 제2 격벽(31)과 제2 측벽(6) 사이에 설치되어 있다.

투과수 배출구(9)는 케이싱(2)의 외부와 투과 측 공간(P)을 연통시키는 개구이다. 투과수 배출구(9)는 케이싱 본체(4)에 형성되어 있다. 투과수 배출구(9)는 케이싱(2)의 축선(A) 방향에서의 제1 격벽(30)과 제2 격벽(31) 사이에 설치되어 있다.

투과수 배출구(9)는 투과 측 공간(P)의 하부에 설치되어 있다. 환언하면, 투과수 배출구(9)는 제2 격벽(31)의 약간 상방에 설치되어 있다. 투과수 배출구(9)는 투과 측 공간(P)의 하단에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 투과수 배출구(9)는 복수의 관상 여과막(3)을 투과한 투과수(PW)를 투과 측 공간(P)에 체류시키지 않고 가능한 한 배출할 수 있는 위치에 형성되어 있다.

또한, 투과수 배출구(9)에 접속되는 투과수 배관(18)은 하방을 향해 경사하고 있다.

즉, 투과수 배관(18)은 투과수 배출구(9)로부터 배출된 투과수(PW)가 중력에 의해 되돌아오지 않도록 하는 형상을 가지고 있다.

또한, 케이싱 본체(4)에는 케이싱(2)의 외부와 투과 측 공간(P)을 연통시키는 개폐 가능한 통기구(air vent)(33)가 설치되어 있다. 통기구(33)는 투과 측 공간(P)의 상부에 설치되어 있다.

농축 측 공간(S)은 유출수(W2)가 도입되는 공간이며, 제1 헤더 공간(S1), 관상 여과막(3)의 내주 측의 공간인 여과막 내 공간(S3), 및 제2 헤더 공간(S2)이다.

투과 측 공간(P)은 유출수(W2)로부터 분리된 투과수(PW)가 수용되는 공간이다.

각각의 관상 여과막(3)의 제1 단은 제1 격벽(30)의 삽통 구멍(32)에 삽통된 뒤에, 삽통 구멍(32)의 내주면에 고정되어 있다. 삽통 구멍(32)의 내주면과 관상 여과막(3)의 외주면 사이는 실링재(도시 않음)에 의해 실링되어 있다. 실링재로서는 에폭시 수지나 우레탄 수지 등, 초기에 점성을 갖고 경시적으로 경화하는 재료가 바람직하다.

각각의 관상 여과막(3)의 제2 단은 관상 여과막(3)의 제1 단과 동일한 방법으로 제2 격벽(31)의 삽통 구멍(32)에 고정되어 있다.

관상 여과막(3)은 원통 형상을 이루며, 단일 주요 구성 소재에 친수성 모노머가 공중합된 단층 구조의 고분자 여과막에 의해 형성되어 있다.

즉, 관상 여과막(3)은 주요 재료가 1종류의 소재에 의해 형성되어 있다. 주요 재료가 1종류의 소재에 의해 형성되어 있다라고 하는 것은 관상 여과막(3)을 형성하는 소재(예를 들어, 수지)에 있어서, 1종류의 수지가 50 질량% 이상을 차지하고 있는 것을 의미한다.

또한, 주요 재료가 1종류의 소재에 의해 형성되어 있다라고 하는 것은 그의 1종류의 소재의 성질이 구성 소재의 성질을 지배하고 있는 것을 의미한다. 구체적으로는, 1종류의 수지가 50 질량% - 99 질량%를 갖는 소재를 의미한다.

관상 여과막(3)을 구성하는 주요 재료로서는 염화비닐계 수지, 폴리설폰(PS)계, 폴리비닐리덴플루오리드(ＰＶＤＦ)계, 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 폴리에테르설폰계, 폴리비닐알코올(PVA)계, 폴리이미드(PI)계 등의 고분자 재료를 사용할 수 있다.

관상 여과막(3)을 구성하는 주요 재료로서는 특히 염화비닐계 수지가 바람직하다. 염화비닐계 수지로서는 염화비닐 단독 중합체(염화비닐 호모폴리머), 염화비닐 모노머와 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 모노머와 염화비닐 모노머의 공중합체, 중합체에 염화비닐 모노머를 그라프트 공중합한 그라프트 공중합체, 이들의 염화비닐 모노머 단위가 염소화된 것으로 이루어지는 (공)중합체 등을 열거할 수 있다.

친수성 모노머로서는, 예를 들어

(1)아미노기, 암모늄기, 피리딜기, 이미노기, 베타인 구조 등의 양이온성 기 함유 비닐 모노머 및/또는 그의 염,

(2)수산기, 아미드기, 에스테르 구조, 에테르 구조 등의 친수성의 비이온성 기 함유 비닐 모노머,

(3)카르복실기, 설폰산기, 인산기 등의 음이온성 기 함유 비닐 모노머 및/또는 그의 염,

(4)기타의 모노머 등을 열거할 수 있다.

관상 여과막(3)의 관 직경은 유출수(W2)의 성상 등에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 유출수(W2)에 대해 조섬유량(粗纖維量)(α)이 200 mg/리터 이하의 경우는 관상 여과막(3)의 내경을 5 mm 이하, 조섬유량(α)이 200 mg/리터보다 크고 500 mg/리터보다 작은 경우는 관상 여과막(3)의 내경을 5 mm-10 mm, 조섬유량(α)이 500 mg/리터 이상의 경우는 관상 여과막(3)의 내경을 10 mm이상으로 할 수 있다. 관경을 선택함으로써, 조섬유분(粗纖維分)에 의한 관상 여과막(3)의 폐쇄를 억제할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 생물 처리 장치(10)의 작용에 대해 설명한다.

분뇨 등의 피처리수(W1)는 도시하지 않은 전처리 설비에서 전처리가 실시된 후, 피처리수 배관(15)을 거쳐 생물 처리 수조(11)로 보내진다. 피처리수(W1)는 생물 처리 수조(11)에서 처리된다. 구체적으로는, 피처리수(W1)에 포함되는 유기성 물질이 미생물에 의해 분해된다.

다음에, 생물 처리 수조(11)로부터 유출한 유출수(W2)는 가압 펌프(21)를 거쳐 막 분리 장치(13)에 공급된다. 막 분리 장치(13)에 공급된 유출수(W2)는 막 모듈(1)의 관상 여과막(3) 내로 보내진다. 가압 펌프(21)는 후술하는 바와 같이 제어 장치(12)에 의해 운전의 제어가 이루어진다.

한편, 막 모듈(1)의 케이싱(2) 내에서의 투과 측 공간(P)은 흡인 펌프(22)의 작동에 의해 부압으로 된다. 흡인 펌프(22)는 투과수 배출구(9)를 통해 관상 여과막(3)을 흐르는 유출수(W2)의 흐름에 대해 대략 직교하는 방향으로 흡인한다. 흡인 펌프(22)는 후술하는 바와 같이 제어 장치(12)에 의해 운전의 제어가 이루어진다. 관상 여과막(3)으로부터 투과된 투과수(PW)는 투과수 배출구(9) 및 투과수 배관(18)을 통해 저장조(20)에 저장된다.

또한, 통기구(33)는 흡인 펌프(22)의 작동 중에는 폐쇄로 한다.

막 분리 장치(13)로부터 배출된 농축수(W3)(반송 슬러지)는 과잉 슬러지(M)를 제외한 전량이 반송 배관(19)을 통해 생물 처리 수조(11)에 반송되어, 다시 처리가 행해진다.

또한, 생물 처리 장치(10)를 정지한 경우, 막 모듈(1)의 투과 측 공간(P)내의 투과수(PW)의 전량이 투과 측 공간(P) 외로 배출된다. 환언하면, 제어 장치(12)가 가압 펌프(21)를 정지시킴으로써 유출수(W2)의 흐름이 멈춘 경우에 있어서도, 투과 측 공간(P)에 투과수(PW)가 체류하는 경우가 없다.

다음에, 본 실시형태의 생물 처리 장치(10)의 제어 방법에 대해 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 생물 처리 장치(10)의 제어 방법은 제어 장치(12)가 생물 처리 장치(10)의 운전을 시작하고 나서, 가압 펌프(21)를 이용하여 농축 측 공간(S)에 유출수(W2)를 가압하는 유출수 가압 공정(P1)과, 흡인 펌프(22)를 이용하여 막 분리 장치(13)의 투과 측 공간(P)의 투과수(PW)를 흡인하는 투과수 흡인 공정(P2)과, 투과 측 공간(P)의 압력의 절대치가 역치보다 큰지 아닌지를 제어 장치(12)가 판정하는 압력 판정 공정(P3)과, 투과 측 공간(P)의 압력의 절대치가 역치보다 큰 경우에 제어 장치(12)가 가압 펌프(21)에 의해 가압되는 유출수(W2)의 유량을 증가시키는 유출수 유량 증가 공정(P4)과, 유출수(W2)의 유량을 제어 장치(12)가 조정하는 유출수 유량 조정 공정(P5)을 갖고 있다.

유출수 가압 공정(P1) 및 투과수 흡인 공정(P2)에서는, 제어 장치(12)는 유속계(66)로부터 수신한 유속의 값에 기초하여, 막면 유속 및 FLUX(투과수(PW)의 유출량)가 계획치를 만족하는 범위로 되도록, 가압 펌프(21) 및 흡인 펌프(22)를 제어한다. 막면 유속이란 관상 여과막(3)의 내측을 유출수(W2)가 흐르는 속도이다. 막면 유속은 예를 들어, 0.15 m/s - 0.30 m/s이다.

압력 판정 공정(P3)에서는 압력계(23)에 의해 측정된 투과 측 공간(P)의 압력(수압)의 값이 역치보다 큰지 아닌지를 제어 장치(12)가 판정한다.

여기서, 관상 여과막(3)의 내주면(35a)에 슬러지 등의 이물질이 퇴적한 상태에서는 충분히 투과수(PW)가 관상 여과막(3)을 통과하지 않는다. 이 때문에, 흡인 펌프(22)의 작동에 의해 부압으로 되어 있는 투과 측 공간(P)의 압력은 투과수(PW)가 충분히 통과하지 않음으로써 절대치가 상승하고, 역치보다도 크게 된다.

투과 측 공간(P)의 압력의 역치는, 예를 들어 사전 실험 등에 의해 적절히 결정할 수 있다.

따라서 이 상태를 회복하기 위해, 유출수 유량 증가 공정(P4)에서는, 제어 장치(12)는 가압 펌프(21)를 제어하여, 농축 측 공간(S)에 공급되는 유출수(W2)의 유량을 증가시킨다. 이때, 제어 장치(12)는 흡인 펌프(22)를 투과수 흡인 공정(P2)과 동일하게 통상 운전시키고 있어, 동력을 증가시키는 제어는 행하지 않는다. 유출수(W2)의 유량이 증가함으로써(유출수(W2)의 압력이 높아짐으로써), 관상 여과막(3)의 내측에 퇴적한 이물질이 하류측으로 떠내려간다.

이에 따라, 관상 여과막(3)의 기능이 회복하고, 투과수(PW)가 투과 측 공간(P)으로 흐르게 된다. 이러한 회복에 의해, 압력계(23)가 제어 장치(12)로 송신하는 압력의 값은 역치 이하로 된다.

유출수 유량 조정 공정(P5)에서는 유출수 유량 증가 공정(P4)에서 증가한 유출수(W2)의 유량을 조정하는 제어가 행해진다.

제어 장치(12)는 압력계(23)로부터 수신한 압력의 값이 역치 이하로 됨으로써, 가압 펌프(21)를 제어하여 유출수(W2)의 유량을 본래로 되돌아간다.

또한, 유출수(W2)의 유량이 유출수 유량 증가 공정(P4)에 의해 일시적으로 증가함으로써, 농축수(W3)(반송 슬러지)의 양이 증가하고, 이 때문에 제어 장치(12)가 수신하는 수위 측정 장치(56)의 측정한 수위의 값이 소정 값보다 커지고 있다. 따라서 제어 장치(12)는 과잉 슬러지 조정 장치(67)(예를 들어, 펌프나 밸브)를 제어하여, 과잉 슬러지 배관(28)으로부터 빼내지는 과잉 슬러지(M)의 양을 증가시켜, 수위 측정 장치(56)의 측정한 수위의 값이 소정 값으로 되도록 조정한다.

또한, 제어 장치(12)는 수위 측정 장치(56)의 측정치에 기초하여, 생물 처리 수조(11)에 공급되는 피처리수(W1)의 유량을 제어할 수 있다.

상기 실시형태에 따르면, 관상 여과막(3)을 친수성을 갖는 재료로 형성함으로써, 막면 유속을 낮게 할 수 있다. 막면 유속은, 예를 들어 0.15 m/s - 0.30 m/s로 할 수 있다.

관상 여과막(3)이 소수성인 경우, 막면 유속을 높게 할 필요가 있다(예를 들어, 2.5 m/s). 이 때문에, 순환 유량이 많아지고, 순환수를 일시 저장하는 조나, 이 조에 순환수를 도입하는 배관이 필요해진다.

본 실시형태의 생물 처리 장치(10)는 막면 유속을 낮게 할 수 있기 때문에, 순환 유량을 적게 할 수 있다. 이에 따라, 가압 펌프(21)의 동력을 저감할 수 있다.

또한, 순환수를 일시 저장하기 위한 조나, 이 조에 순환수를 도입하기 위한 배관이 불필요하게 된다. 또한, 순환수의 유량이 적어짐으로써, 배관의 직경을 감소시킬 수 있다.

또한, 투과 측 공간(P)의 압력에 기초하여 농축 측 공간(S)에 공급되는 유출수(W2)의 공급량을 제어함으로써, 관상 여과막(3)의 내주면에 이물질이 퇴적한 경우에서도, 퇴적한 이물질을 떠내려가게 하여 관상 여과막(3)의 기능을 회복시킬 수 있다. 또한, 흡인 펌프(22)의 흡인력을 변동시키지 않는 운전을 행함으로써, 흡인 펌프(22)의 운전을 안정화시킬 수 있다. 단, 유출수 유량 증가 공정(P4)에 있어서, 제어 장치(12)가 흡인 펌프(22)의 흡인력을 증감시키는 제어를 행하여, 관상 여과막(3)을 진동시키는 구성할 수도 있다.

이러한 진동에 의해, 이물질의 박리가 촉진되기 때문이다.

막면 유속이 낮은 경우, 일반적으로 관상 여과막의 입구와 출구 사이의 MLSS(부유 물질) 농도차가 크고, 출구 측에 슬러지가 퇴적하기 쉽다. 따라서 출구에 있어서의 투과 수량이 적어진다.

한편, 본 실시형태의 막 모듈(1)은 종방향으로 배치하는 동시에, 관상 여과막(3)을 흐르는 유출수(W2)가 상방으로부터 하방으로 흐르는 구성으로 했다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 헤드 차에 의해 출구의 투과 수량을 보충할 수 있다. 즉, 관상 여과막(3) 전체를 유효하게 활용할 수 있고, 가압 펌프(21)의 동력을 저감할 수 있다.

또한, 유출수(W2)의 조섬유량에 따라, 관상 여과막(3)의 내경을 선정함으로써, 관상 여과막(3)이 조섬유분에 의해 폐쇄되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 막 모듈(1)로서, 관상 여과막(3)을 병렬로 배열한 막 모듈(1)을 채용했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 관상 여과막(3)을 직렬로 접속할 수도 있다. 즉, 복수의 관상 여과막(3)의 제1 단끼리, 및 관상 여과막(3)의 제2 단끼리를 복수의 관상 여과막(3)이 직렬적으로 접속되도록 접속하는 복수의 U자상 제1 접속 부재(46)를 갖는 구성으로 할 수도 있다.

이때, 직렬로 접속된 복수의 관상 여과막(3)과 유출수 도입구(7)를 관상 제2 접속 부재(59)로 직접적으로 접속하는 동시에, 직렬로 접속된 복수의 관상 여과막(3)과 농축수 배출구(8)를 관상 제3 접속 부재(60)로 직접적으로 접속할 수도 있다. 이 경우, 제1 헤더 공간(S1) 및 제2 헤더 공간(S2)은 없어도 좋다. 따라서 제1 측벽(5)과 제2 측벽(6)을 없애는 등, 케이싱(2)의 구성을 변경할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태의 막 모듈(1)은 상방으로부터 관상 여과막(3)에 도입된 유출수(W2)가 관상 여과막(3) 내를 하방을 향해 흐르기 때문에, 동력이 작은 가압 펌프를 채용할 수 있는 구성이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 동력이 큰 가압 펌프를 채용한 경우에는, 케이싱(2)의 하부에 유출수 도입구(7)를 설치하는 동시에 케이싱(2)의 상부에 농축수 배출구(8)를 설치하고, 유출수(W2)가 관상 여과막(3) 내를 상방을 향해 흐르는 구성으로 할 수도 있다.

〔제1 실시형태의 변형예〕

이하, 본 발명의 제1 실시형태의 변형예의 생물 처리 장치(10B)를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는 상술한 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 기술하고, 동일 부분에 대해서는 그의 설명을 생략한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 생물 처리 수조(11B)는 활성 슬러지법을 이용하고 있다.

생물 처리 수조(11B)는 피처리수(W1)와 반송 슬러지를 혼합하는 호기조(好氣槽)(62)를 구비하고 있다. 호기조(62)는 ORP측정 장치(51)(51E)와, pH 측정 장치(52)(52E)와, DO 측정 장치(53)(53E)를 구비하고 있다. 호기조(62)는 폭기 장치(57)(57E)를 구비하고 있다.

피처리수(W1)는 활성 슬러지와 혼합되고, 폭기됨으로써 정화된다.

상기 변형예에 따르면, 제1 실시형태에서 기술한 효과뿐만 아니라, 보다 저비용으로 생물 처리를 행할 수 있다.

또한, 예를 들어 다음과 같은 변형예도 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시형태의 변형예의 생물 처리 장치(10C)를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는 상술한 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 기술하고, 동일 부분에 대해서는 그의 설명을 생략한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 생물 처리 수조(11C)는 메탄 발효를 이용하고 있다.

생물 처리 수조(11C)는 밀폐 용기인 메탄 발효조(63)를 구비하고 있다. 메탄 발효조(63)는 메탄 발효조(63) 내의 혐기성 균(미생물)에 고분자 유기물을 분해시켜, 메탄가스(바이오 가스)를 발생시키는 설비이다. 또한, 생물 처리 수조(11C)는 메탄 발효조(63) 내에 알칼리제를 공급하는 알칼리제 공급 장치(68)를 구비하고 있다.

메탄 발효조(63)는 메탄가스를 메탄 발효조(63)의 하부로 순환시키는 가스 순환 라인(64)을 구비하고 있다. 가스 순환 라인(64)은 가스 순환 라인(64)을 흐르는 메탄가스의 일부를 취출하는 가스 분기 라인(65)을 갖고 있다. 또한, pH 측정 장치(52)(52F)의 측정치가 소정 값보다 과도하게 산성으로 된 경우에는 제어 장치(12)가 알칼리제 공급 장치(68)로부터 알칼리제를 공급하고, pH 측정 장치(52)(52F)의 측정치가 상기 소정 값으로 되도록 제어한다.

가스 분기 라인(65)을 거쳐 취출되는 메탄가스는 발전 장치 등에 보내져서 이용할 수 있다. 또한, 가스 순환 라인(64)을 설치하지 않고, 메탄가스의 전량을 발전 장치 등에 보낼 수도 있다. 메탄 발효조(63)에, 메탄 발효조(63)에 저장된 피처리수(W1)를 교반하는 교반 장치를 설치할 수도 있다.

상기 변형예에 따르면, 제1 실시형태에서 기술한 효과뿐만 아니라, 메탄 발효에 의해 발생하는 메탄가스를 회수함으로써, 메탄가스의 에너지를 발전 등에 이용할 수 있다. 또한, 발전기에 추가로 열 회수 설비를 설치함으로써, 에너지 회수율을 향상시킬 수 있다.

〔제2 실시형태〕

이하, 본 발명의 제2 실시형태의 생물 처리 장치를 도면에 기초하여 설명한다. 한편, 본 실시형태에서는 상술한 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 기술하고, 동일 부분에 대해서는 그의 설명을 생략한다. 본 실시형태와 제1 실시형태와의 상위점은 제1 실시형태의 생물 처리 장치(10)에 있어서, 막 분리 장치(13)가 아니라, 도 7에 나타내는 막 분리 장치(13D)를 채용하고 있는 것이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 막 분리 장치(13D)에 있어서, 복수의 막 모듈(1D)은 막 분리 장치(13D)의 케이스(14) 내에 횡 방향으로 배치되어 있다. 즉, 막 모듈(1D)의 원통 형상의 케이싱(2)의 축선(A)(도 8 참조)은 제1 실시형태와 달리 수평 방향으로 연장하고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 막 모듈(1D)은 원통 형상의 케이싱(2)과, 복수의 관상 여과막(3)과, 관상 여과막(3)을 보강하는 보강 부재(34)를 구비하고 있다.

본 실시형태의 막 모듈(1D)은 각각의 관상 여과막(3)을 보강하는 보강 부재(34)를 구비하고 있다. 보강 부재(34)는 각각의 관상 여과막(3)을 외주 측으로부터 덮고 있는 원통상 부재이다. 관상 여과막(3)은 보강 부재(34)의 내주 측에 삽통되어 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 보강 부재(34)는 관상 여과막(3)의 외주 측에 배치되는 원통상 본체부(35)와, 원통상 본체부(35)의 내주면(35a)에 설치되는 복수의 지지부(36)와, 원통상 본체부(35)에 형성된 복수의 관통 구멍(37)을 갖고 있다.

원통상 본체부(35)는 원통 상을 이루고 있다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 원통상 본체부(35)의 내경(내주면(35a)의 직경)은 관상 여과막(3)의 외경보다 크다. 원통상 본체부(35)의 내주면(35a)과 관상 여과막(3)의 외주면 사이에는 틈새(G)가 형성되어 있다. 관상 여과막(3)의 외경을, 예를 들어 5 mm로 하면, 원통상 본체부(35)의 내경은, 예를 들어 7 mm로 할 수 있다. 이 경우, 원통상 본체부(35)의 내주면(35a)과 관상 여과막(3)의 외주면 사이의 틈새(G)는 2 mm이다. 원통상 본체부(35)는 관상 여과막(3)과의 사이의 틈새(G)가 일정하게 되도록 형성되어 있다.

원통상 본체부(35)의 길이는 제1 격벽(30)과 제2 격벽(31) 사이의 간격과 같다. 즉, 원통상 본체부(35)의 길이는 투과 측 공간(P)에 노출하고 있는 관상 여과막(3)의 길이와 같다.

원통상 본체부(35)는, 예를 들어 티탄이나 알루미늄 등의 경량의 금속이나, 폴리아세탈 수지 등의 플라스틱에 의해 형성할 수 있다. 원통상 본체부(35)의 판 두께는 보강 부재(34)의 강도를 손상하지 않는 범위에서, 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다.

지지부(36)는 원통상 본체부(35)의 축선(A) 방향(연장 방향)으로 연장하는 돌기이다. 지지부(36)는 원통상 본체부(35)의 원주 방향으로, 간격을 두고 복수(본 실시형태에서는 8개) 형성되어 있다. 각각의 지지부(36)의 높이는 원통상 본체부(35)의 내주면(35a)과 관상 여과막(3)의 외주면 사이의 틈새(G)의 폭과 거의 동일하다.

또한, 본 실시형태의 보강 부재(34)는 8개의 지지부(36)를 갖고 있지만, 관상 여과막(3)을 지지할 수 있으면 이에 한정되는 것은 아니다. 원통상 본체부(35)와 관상 여과막(3) 사이의 공간, 즉 투과수(PW)가 배출되는 공간을 보다 넓게 확보하기 위해서는 지지부(36)의 수를 3개로 하는 등, 가능한 한 적은 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시형태에서는 지지부(36)가 원통상 본체부(35)의 축선(A) 방향으로 연속하여 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 지지부(36)는 원통상 본체부(35)와 관상 여과막(3) 사이의 공간을 채우지 않고, 이 공간을 가능한 한 확보하면서, 관상 여과막(3)을 지지할 수 있으면 좋다. 예를 들어, 지지부(36)는 축선(A) 방향으로 단속적으로 형성될 수도 있다. 또한, 관상 여과막(3)을 서로 분리하는 복수의 지지 돌기에 의해 점 지지(点支持)하는 구성으로 할 수도 있다.

관통 구멍(37)은 원통상 본체부(35)의 외주 측과 원통상 본체부(35)의 내주 측을 연통시키는 개구이다. 복수의 관통 구멍(37)은 원통상 본체부(35)의 외면의 전면에 규칙적으로 (균등하게) 배치되어 있다. 관통 구멍(37)은 보강 부재(34)의 강도를 손상하지 않는 범위에서, 가능한 한 많이 형성하는 것이 바람직하다. 원통상 본체부(35)의 원주 방향에 있어서의 관통 구멍(37)의 위치는 지지부(36)와 다르게 되어 있는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에 따르면, 막 모듈(1D)을 횡방향 배치, 즉 케이싱(2)이 수평 방향으로 연장하도록 배치함으로써, 막 모듈(1D)을 복수 배치하는 경우에 있어서도, 막 모듈(1D)의 교환을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 복수의 막 모듈(1D)로 이루어지는 막 분리 장치(13D)의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.

또한, 복수의 관상 여과막(3)이 보강 부재(34)에 의해 보강되어 있음으로써, 관상 여과막(3)이 수평 방향으로 연장하는 배치로 한 경우에도, 관상 여과막(3)이 휘는 것을 방지할 수 있다.

또한, 보강 부재(34)의 지지부(36)에 의해 보강 부재(34)의 내주면(35a)과 관상 여과막(3)의 외주면 사이에 틈새(G)가 형성됨으로써, 관상 여과막(3)으로부터 투과되는 투과수(PW)의 흐름을 저해하지 않고, 관상 여과막(3)을 휘지 않도록 지지할 수 있다.

또한, 막 모듈(1D)을 종방향 배치하는 경우는 관상 여과막(3)의 제1 단과 제2 단의 헤드 차이(저항)가 커진다. 막 모듈(1D)을 횡방향 배치함으로써, 막 모듈(1D)을 종방향 배치하는 경우와 비교하여, 헤드 차이가 작아지고, FLUX(유출량) 분포를 작게 할 수 있다.

또한, 막 모듈(1D)을 횡방향 배치함으로써, 복수의 막 모듈(1D)끼리를 직렬적으로 접속하는 것이 용이하게 된다. 막 분리 장치(13D)를 구성하는 복수의 막 모듈(1D)의 배열 방법을 직렬로 하는 경우에서도 대응이 용이해진다.

한편, 상기 실시형태에서는 보강 부재(34)의 길이를 제1 격벽(30)과 제2 격벽(31) 사이의 간격과 동일하게 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 보강 부재(34)의 길이를 제1 격벽(30)과 제2 격벽(31) 사이의 간격보다도 길게 하여, 보강 부재(34)를 제1 격벽(30) 및 제2 격벽(31)의 삽통 구멍(32)에 삽통할 수도 있다. 이와 같은 형태로 함으로써, 관상 여과막(3)에 걸리는 부담을 보다 경감할 수 있다.

또한, 보강 부재(34)는 원통상을 이루고, 관상 여과막(3)의 외주 측에 관상 여과막(3)과 접하도록 배치된 메시 상의 망상 구조체로 할 수도 있다. 망상 구조체는, 예를 들어 복수의 선상 플라스틱을 서로 격자 상으로 조합함으로써 형성되어 있는 플라스틱 관으로 할 수 있다.

상기 선상 플라스틱의 대체로서, 예를 들어 스테인리스 강 등의 금속으로 형성된 와이어를 채용할 수도 있다. 또한, 비닐 등으로 피복된 와이어를 채용해도 좋다.

또한, 복수의 선상 플라스틱 조합 쪽은 격자 상으로 한정되는 것은 아니며, 복수의 선상 플라스틱을 육각형으로 편성할 수도 있다.

〔제3 실시형태〕

이하, 본 발명의 제3 실시형태의 막 모듈에 사용되는 보강 부재를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는 상술한 제2 실시형태와의 차이점을 중심으로 기술하고, 동일 부분에 대해서는 그의 설명을 생략한다. 본 실시형태와 제2 실시형태의 차이점은 제1 실시형태의 생물 처리 장치(10)에 있어서 막 분리 장치(13)가 아니라 도 7에 나타낸 막 분리 장치(13D)를 채용하고 있을 뿐만 아니라, 막 분리 장치(13D)의 보강 부재(34) 대신에 도 11의 보강 부재(34E)를 채용하고 있는 것이다.

도 11 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 보강 부재(34E)는 원형 판상을 이루는 판상 본체부(48)와, 판상 본체부(48)에 형성된 복수의 막 삽통 구멍(49)을 갖고 있다. 복수의 막 삽통 구멍(49)에는 각각 관상 여과막(3)이 삽통된다. 보강 부재(34E)는 케이싱(2)의 축선(A) 방향으로 간격을 두고 3개 설치되어 있다.

보강 부재(34E)의 판상 본체부(48)의 외주면(48a)은 케이싱(2)의 내주면에 맞닿은 상태로 접하고 있다. 보강 부재(34E)는 보강 부재(34E)의 하부가 케이싱(2)의 내주면에 맞닿은 상태로 접함으로써 지지된다. 보강 부재(34E)의 하부의 외주면(48a)은 보강 부재(34E)를 지지하는 보강 부재 지지부로서 기능한다. 또한, 투과수(PW)가 투과 측 공간(P)내에서 흐르도록, 예를 들어 보강 부재(34E)의 일부에 노치(notch)(55)이 존재하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에 따르면, 보강 부재(34E)에 의해 복수의 관상 여과막(3)이 기계적으로 연결된다. 이에 따라, 관상 여과막(3)이 수평 방향으로 연장하는 배치로 한 경우에서도, 관상 여과막(3)이 휘는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 보강 부재(34E)는 관상 여과막(3)을 연장 방향의 3점만으로 지지하기 때문에, 제2 실시형태의 보강 부재(34E)와 비교하여, 투과수(PW)를 더욱 투과시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 보강 부재(34E)는 보강 부재(34E)의 외주면(48a)이 케이싱(2)의 내주면에 맞닿은 상태로 접하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 보강 부재(34E)가 케이싱(2)의 내주면에 의해 지지되어 있으면, 보강 부재(34E)의 상부가 케이싱(2)의 내주면에 맞닿은 상태로 접하고 있지 않아도 된다. 또한, 예를 들어 다각 형상 등, 외주의 일부가 케이싱(2)에 맞닿은 형상일 수도 있다.

또한, 보강 부재(34E)의 수는 3개에 한정되는 것은 아니고, 관상 여과막(3)의 강도에 따라 적절히 증감시킬 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 관상 여과막(3)의 개수에 관하여, 도 2 등에는 5개의 관상 여과막(3)을 나타냈지만, 관상 여과막(3)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제1 실시형태의 변형예에서 나타낸 구성을 제2 실시형태, 제3 실시형태에 적용할 수도 있다.

산업상 이용 가능성

이 생물 처리 장치에 따르면, 관상 여과막이 친수성을 가짐으로써 막면 유속을 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 피처리수의 순환 유량을 적게 할 수 있고, 대량의 순환수를 일시 저장하기 위한 조가 불필요해 진다.

또한, 투과 측 공간의 압력에 기초하여 농축 측 공간에 공급되는 유출수의 공급량을 제어함으로써, 생물 처리 수조에 농축수(반송 슬러지)를 안정하게 공급할 수 있다.

1, 1D: 막 모듈
2: 케이싱
3: 관상 여과막
4: 케이싱 본체
5: 제1 측벽
6: 제2 측벽
7: 유출수 도입구
8: 농축수 배출구
9: 투과수 배출구
10, 10B, 10C: 생물 처리 장치
11, 11B: 생물 처리 수조
12: 제어 장치
13, 13D: 막 분리 장치
15: 피처리수 배관
17: 유출수 공급 배관
18: 투과수 배관
19: 반송 배관(반송 라인)
20: 저장조
21: 가압 펌프
22: 흡인 펌프
23: 압력계
24: 탈질조
25: 질화조
26: 2차 탈질조
27: 재폭기조
28: 과잉 슬러지 배관(과잉 슬러지 배출부)
30: 제1 격벽
31: 제2 격벽
32: 삽통 구멍
33: 통기구
34: 보강 부재
35: 원통상 본체부
36: 지지부
37: 관통 구멍
48: 판상 본체부
49: 막 삽통 구멍
51: ORP측정 장치
52: pH 측정 장치
53: DO 측정 장치
54: 유기 탄소원 공급 장치
55: 노치
56: 수위 측정 장치
57: 폭기 장치
62: 호기조
63: 메탄 발효조
64: 가스 순환 라인
65: 가스 분기 라인
66: 유속계
67: 과잉 슬러지 조정 장치(밸브, 펌프)
68: 알칼리제 공급 장치
G: 틈새
M: 과잉 슬러지
PW: 투과수
S: 농축 측 공간
S1: 제1 헤더 공간
S2: 제2 헤더 공간
S3: 여과막 내 공간
P: 투과 측 공간
W1: 피처리수
W2: 유출수
W3: 농축수

Claims (6)

1. 피처리수에 함유되는 유기물을 처리하는 생물 처리 수조와,
   케이싱과, 상기 케이싱을 상기 생물 처리 수조로부터 유출하는 유출수가 공급되는 농축 측 공간과 상기 유출수로부터 분리되는 투과수가 수용되는 투과 측 공간으로 구획하는 동시에, 친수성 모노머가 공중합된 단층 구조를 갖는 관상 여과막을 갖는 막 분리 장치와,
   상기 유출수를 가압하여 상기 농축 측 공간에 공급하는 가압 펌프와,
   상기 투과 측 공간으로부터 상기 투과수를 흡인하는 흡인 펌프와,
   상기 투과 측 공간의 압력을 측정하는 압력계와,
   상기 막 분리 장치로부터 배출되는 농축수를 상기 생물 처리 수조에 반송하는 반송 라인과,
   상기 투과수의 유량이 계획치를 만족하도록 상기 가압 펌프와 상기 흡인 펌프를 제어함과 함께, 상기 압력계의 측정치에만 기초하여, 상기 가압 펌프에 의한 상기 유출수의 공급량을 제어하는 제어 장치를 갖고,
   상기 제어 장치는 상기 압력계의 측정치의 절대치가 역치보다도 큰 경우에, 상기 가압 펌프에 의해 가압되는 상기 유출수의 유량을 증가시키는, 생물 처리 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 반송 라인으로부터 과잉 슬러지를 빼내는 과잉 슬러지 배출부와,
   상기 생물 처리 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 장치를 구비하고,
   상기 제어 장치는 상기 수위 측정 장치의 측정치에 기초하여 상기 과잉 슬러지 배출부로부터 빼내지는 과잉 슬러지의 양을 제어하는, 생물 처리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 생물 처리 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 장치를 구비하고,
   상기 제어 장치는 상기 수위 측정 장치의 측정치에 기초하여 상기 생물 처리 수조에 공급되는 피처리수의 유량을 제어하는, 생물 처리 장치.
6. 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 생물 처리 수조는 상기 피처리수에 함유되는 유기물을 미생물에의해 분해시키는 메탄 발효조인, 생물 처리 장치.

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