KR102300414B1 - High efficiency advanced wastewater treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혐기조, 전폭기조, 산소저감조, 무산소조 및 막분리조의 순서로 생물반응조를 배열하여 총인, 총질소 및 용존유기물의 제거 효율을 향상시키고, 원수와 외부탄소원을 혐기조와 무산소조로 분할 유입시키는 유입라인을 구비하여 무산소조의 탈질 효율을 향상시키며, 상기 전폭기조 내에 교반기를 설치하여 혼합액을 교반함과 아울러 별도의 폭기장치 없이 공기를 주입할 수 있는 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high-efficiency wastewater membrane separation treatment system, and more particularly, by arranging the bioreactor in the order of an anaerobic tank, full aeration tank, oxygen reduction tank, anoxic tank and membrane separation tank to improve the removal efficiency of total phosphorus, total nitrogen and dissolved organic matter The denitrification efficiency of the anaerobic tank is improved by providing an inlet line for dividing the raw water and the external carbon source into an anaerobic tank and an anaerobic tank, and an agitator is installed in the full aeration tank to stir the mixture, and also to inject air without a separate aeration device. It relates to a high-efficiency wastewater membrane separation treatment system that can.
일반적으로 하수, 폐수 및 오수 등에는 인, 질소, 유기물질, 부유물질 등의 다양한 오염물이 포함되어 있어, 이를 적절하게 처리하지 않고 방류하는 경우에는 수질오염 및 부영양화를 유발시켜 생태계에 악영향을 주기 때문에, 이들 오염물질은 미생물에 의한 생물학적 고도처리 방법으로 처리된 후 방류 혹은 재이용된다.In general, sewage, wastewater and sewage contain various pollutants such as phosphorus, nitrogen, organic substances, and suspended matter, and if they are discharged without proper treatment, they cause water pollution and eutrophication, which adversely affects the ecosystem. , these contaminants are discharged or reused after being treated with advanced biological treatment methods by microorganisms.
가장 오랜 역사를 지닌 생물학적 고도처리 방법인 A2O 공법은 혐기조, 무산소조, 호기조, 침전조의 순서로 생물반응조를 배치하여 하폐수 내의 오염물질을 제거하는 방법으로, 현재에는 이를 기초로 하여 다양한 고도처리 방법이 개발되고 있다. 이와 같은 생물학적 고도처리 방법은 기본적으로 미생물을 이용하기 때문에, 각 생물반응조에서의 미생물의 활성화 정도가 오염물질의 처리 효율을 좌우하는 중요한 요인이다.The A2O method, which is a biological advanced treatment method with the longest history, is a method to remove contaminants in wastewater by arranging bioreactors in the order of anaerobic tank, anoxic tank, aerobic tank, and sedimentation tank. Currently, various advanced treatment methods have been developed based on this. is becoming Since this advanced biological treatment method basically uses microorganisms, the degree of activation of microorganisms in each bioreactor is an important factor influencing the treatment efficiency of contaminants.
특히, 질소의 경우에는 질산화와 탈질화 과정을 거쳐 제거되는데, 탈질화 과정에서 유기탄소가 이용되므로, 탈질화가 이루어지는 생물반응조에 적절한 함량의 유기탄소가 공급되어야 한다. In particular, nitrogen is removed through nitrification and denitrification. Since organic carbon is used in the denitrification process, an appropriate amount of organic carbon must be supplied to the bioreactor in which denitrification is performed.
이에, 대한민국 공개특허 제10-2017-0109321호에서는 제1 무산소조, 혐기조, 호기조, 제2 무산소조 및 분리막조의 순서로 생물반응조를 배치하고, 제2 무산소조로 외부탄소원을 주입하여 제2 무산소조에서의 탈질 효율을 향상시킨 기술을 제시하였으나, 이와 같이 외부탄소원을 이용하는 경우 무산소조에서의 C/N비를 일정하게 유지시키기 어렵고, 탈질 반응에 이용되지 않고 유출수 내에 잔류하는 외부탄소원으로 인한 추가적인 오염의 가능성이 존재하며, 막대한 가격의 외부탄소원으로 인한 운영 비용이 증가하는 등의 문제가 발생한다.Accordingly, in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0109321, the bioreactor is arranged in the order of the first anoxic tank, anaerobic tank, aerobic tank, second anoxic tank, and separation membrane tank, and an external carbon source is injected into the second anoxic tank to denitrify in the second anaerobic tank Although the technology to improve the efficiency has been presented, when an external carbon source is used in this way, it is difficult to maintain a constant C/N ratio in the anoxic tank, and there is a possibility of additional contamination due to an external carbon source remaining in the effluent without being used for the denitrification reaction. In addition, there are problems such as an increase in operating costs due to an enormously expensive external carbon source.
한편, 최근 공공하수처리시설의 방류수의 총인 기준이 지역별로 0.2~0.5 mg/L 이하로 강화됨에 따라 인 제거 효율을 높일 수 있는 하폐수 처리 방법에 대한 연구개발이 이루어지고 있으나, 생물학적 방법에 의한 인의 제거 효율이 낮아, 운영 비용을 저감시키면서 인의 제거 효율을 높일 수 있는 공정에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.Meanwhile, as the total phosphorus standard in effluent from public sewage treatment facilities has been strengthened to 0.2-0.5 mg/L or less by region, research and development is being conducted on a wastewater treatment method that can increase phosphorus removal efficiency. Since the removal efficiency is low, there is a need to develop a technology for a process capable of increasing the phosphorus removal efficiency while reducing the operating cost.
본 발명에서는 혐기조, 전폭기조, 산소저감조, 무산소조 및 막분리조의 순서로 생물반응조를 배열하여 총인, 총질소 및 용존유기물의 제거 효율을 향상시키고, 원수와 외부탄소원을 혐기조와 무산소조로 분할 유입시키는 유입라인을 구비하여 무산소조의 탈질 효율을 향상시킨 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템을 제공하고자 한다.In the present invention, the bioreactor is arranged in the order of an anaerobic tank, full aeration tank, oxygen reduction tank, anoxic tank and membrane separation tank to improve the removal efficiency of total phosphorus, total nitrogen and dissolved organic matter, and to divide and introduce raw water and external carbon sources into an anaerobic tank and anoxic tank An inlet line is provided to provide a high-efficiency wastewater membrane separation treatment system that improves the denitrification efficiency of an anoxic tank.
또한 무산소조 앞에 전폭기조를 설치하여 유입되는 암모니아성 질소를 분할 유입함으로 분할 유입되는 질산화된 질산성 질소를 전량 무산소조로 유입시킴으로서 질소제거 효율을 향상시키고 후단에서 진행되는 내부 반송량을 기존의 공법에 비해 반 이상 줄임으로써 동력비를 절감하고자 한다In addition, a full aeration tank is installed in front of the anoxic tank to split the inflow of ammonia nitrogen, and the divided inflow of nitrified nitrate nitrogen is introduced into the anaerobic tank, thereby improving the nitrogen removal efficiency and reducing the amount of internal transport at the rear end compared to the existing method. We want to cut energy costs by reducing it by more than half
또한, 본 발명에서는 상기 전폭기조에 교반기를 설치 및 가동하여 원활한 교반이 이루어지게 함과 동시에 베르누이 원리에 의해 별도의 폭기장치 없이도 공기가 주입되어 높은 산소전달률을 얻을 수 있는 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템을 제공하고자 한다.In addition, in the present invention, a high-efficiency wastewater membrane separation treatment system is provided that enables smooth stirring by installing and operating an agitator in the full aeration tank, and at the same time, air is injected without a separate aeration device by Bernoulli principle to obtain a high oxygen transfer rate. want to
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은, 원수의 적어도 일부가 분할 유입되어, 혐기성 분위기에서 인의 용출 반응이 일어나는 혐기조; 상기 혐기조에서 처리된 처리수가 유입되어, 호기성 분위기에서 인의 과잉섭취 및 질산화 반응이 일어나는 전폭기조; 상기 전폭기조에서 처리된 처리수가 유입되어, 유리산소 제거가 이루어지는 산소저감조; 상기 산소저감조에서 처리된 처리수 및 원수가 유입되어, 무산소 분위기에서 탈질 반응이 일어나는 무산소조; 및 상기 무산소조에서 처리된 처리수가 유입되어, 상기 처리수를 여과하는 분리막 유니트를 포함하는 막분리조;를 포함한다.The high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention for achieving the above object includes: an anaerobic tank in which at least a portion of raw water is divided and introduced, and phosphorus elution reaction occurs in an anaerobic atmosphere; a full aeration tank in which the treated water treated in the anaerobic tank is introduced, and excessive phosphorus intake and nitrification reaction occur in an aerobic atmosphere; an oxygen reduction tank in which the treated water treated in the full bombardment tank is introduced to remove free oxygen; an anoxic tank in which the treated water and raw water treated in the oxygen reduction tank are introduced, and a denitration reaction occurs in an anoxic atmosphere; and a membrane separation tank including a separation membrane unit for filtering the treated water into which the treated water treated in the anaerobic tank is introduced.
상기 전폭기조에는 교반기가 설치되고, 상기 교반기에 의해 상기 전폭기조 내의 혼합액이 교반되고, 외부의 공기가 유입되어 폭기될 수 있다.A stirrer is installed in the full aeration tank, the mixed solution in the full aeration tank is stirred by the stirrer, and external air may be introduced and aerated.
상기 교반기는, 상기 전폭기조의 저면에 대하여 수직으로 배치되는 회전봉; 상기 회전봉에 연결되어 상기 혼합액에 유동운동을 일으키는 날개부; 및 상기 회전봉 및 날개부를 연결하되, 상기 회전봉 및 날개부와 연결되는 경계부가 개방되어 형성된 연결관;을 포함할 수 있다.The stirrer, a rotating rod vertically disposed with respect to the bottom surface of the full-width gas tank; a wing unit connected to the rotating rod to cause a flow motion in the mixed solution; and a connecting pipe connected to the rotating rod and the wing portion, but formed by an open boundary portion connected to the rotating rod and the wing unit.
상기 회전봉과 날개부 및 연결관은 내부가 비어 있는 관 형태로 형성되어, 상호 연통되도록 구비될 수 있다.The rotating rod, the wing portion, and the connecting tube are formed in the form of a tube with an empty interior, and may be provided to communicate with each other.
상기 회전봉의 일단은 외부 공기와 연통되고, 타단은 밀폐될 수 있다.One end of the rotating rod may be in communication with the outside air, and the other end may be sealed.
상기 날개부는 중심부의 단면이 양단부의 단면보다 작은 면적을 갖는 형태로 구비될 수 있다.The wing portion may be provided in a form in which a cross section of the center has a smaller area than a cross section of both ends.
상기 무산소조로 외부탄소원을 주입하는 외부탄소원 주입장치;를 추가로 더 포함하고, 상기 외부탄소원 주입장치는, 실시간으로 측정된 무산소조의 C/N비에 따라 주입하는 외부탄소원의 양을 조절하며, 동시에 원수의 수질;과 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템으로부터 최종 유출되는 유출수의 수질; 중 적어도 어느 하나 이상의 수질에 따라 주입하는 외부탄소원의 양을 조절할 수 있다.Further comprising: an external carbon source injection device for injecting an external carbon source into the anaerobic tank, wherein the external carbon source injection device controls the amount of the external carbon source injected according to the C/N ratio of the anaerobic tank measured in real time, and at the same time the quality of raw water and the quality of the effluent finally discharged from the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system; It is possible to adjust the amount of the external carbon source injected according to the quality of at least one or more of the water.
상기 원수가 무산소조로 유입되는 제1 라인; 상기 외부탄소원이 무산소조로 유입되는 제2 라인; 및 상기 제1 라인과 제2 라인의 개방율을 조절하는 제어부;를 구비할 수 있다.a first line through which the raw water is introduced into the anaerobic tank; a second line through which the external carbon source is introduced into the anaerobic tank; and a control unit for controlling the opening rates of the first line and the second line.
상기 제어부는, 무산소조의 수질; 또는 원수의 유량, 수질 및 처리수의 유량, 수질;에 따라 투입되는 제1 라인과 제2 라인의 개방률을 조절할 수 있다.The control unit, the anaerobic tank water quality; Alternatively, the opening rate of the input first line and the second line may be adjusted according to the flow rate of the raw water, the quality of the water and the flow rate of the treated water, and the quality of the water.
상기 무산소조 내의 혼합액을 혐기조로 반송시키는 제1 반송라인;을 구비할 수 있다.A first return line for returning the mixed solution in the anaerobic tank to the anaerobic tank; may be provided.
상기 막분리조 내의 혼합액을 전폭기조로 반송시키는 제2 반송라인;을 구비할 수 있다.A second conveying line for conveying the mixed solution in the membrane separation tank to the full aeration tank; may be provided.
상기 분리막 유니트는, 막분리조 내의 혼합액에 침지되도록 설치되고, 복수개의 분리막 엘리먼트를 포함하여, 상기 분리막 엘리먼트 내측에 발생되는 음압에 의해 상기 혼합액에 포함되어 있는 소정 크기 이상의 고형물질이 여과된 처리수를 생산하며, 상기 분리막 유니트의 하단에는, 산기장치가 구비될 수 있다.The separation membrane unit is installed so as to be immersed in the mixed solution in the membrane separation tank, and includes a plurality of separation membrane elements, so that solid substances of a predetermined size or more contained in the mixed solution by the negative pressure generated inside the separation membrane element are filtered treated water , and an aeration device may be provided at the lower end of the separation membrane unit.
상기 분리막 유니트와 연결되는 역세장치가 구비될 수 있다.A backwashing device connected to the separation membrane unit may be provided.
상기 산기장치는, 소정 간격 이격되어 평행하게 배치된 제1 산기관 및 제2 산기관; 일단이 상기 제1 산기관의 일단과 엘보를 통해 연통되고, 타단이 제2 산기관과 연통되는 제3 산기관; 및 상기 제3 산기관과 소정 간격 이격되어 배치되며, 일단은 제1 산기관과, 타단은 제2 산기관과 연통되도록 배치되는 제4 산기관;을 포함하고, 상기 산기상치의 상면에는 복수개의 홀이 소정 간격 이격되어 형성되며, 제1 산기관의 타단과 제2 산기관의 일단을 통해 공기가 유입될 수 있다.The diffuser may include: first and second diffusers arranged in parallel and spaced apart from each other by a predetermined distance; a third diffuser having one end communicating with one end of the first diffuser through an elbow and the other end communicating with a second diffuser; and a fourth diffuser disposed to be spaced apart from the third diffuser by a predetermined distance, one end of which is disposed to communicate with the first diffuser, and the other end of which is arranged to communicate with the second diffuser; The holes are formed to be spaced apart by a predetermined distance, and air may be introduced through the other end of the first diffuser and one end of the second diffuser.
상기 산기장치는, 상기 제2 산기관의 타단과 연통되는 슬러지배출관; 및 상기 슬러지배출관의 개폐를 조절하는 밸브;를 포함할 수 있다.The diffuser may include: a sludge discharge pipe communicating with the other end of the second diffuser; and a valve for controlling the opening and closing of the sludge discharge pipe.
본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은 혐기조, 전폭기조, 산소저감조, 무산소조 및 막분리조의 순서로 생물반응조를 배열하여 총인, 총질소 및 용존유기물의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.The high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention can improve the removal efficiency of total phosphorus, total nitrogen and dissolved organic matter by arranging the bioreactor in the order of an anaerobic tank, full aeration tank, oxygen reduction tank, anoxic tank and membrane separation tank.
또한, 원수와 외부탄소원을 무산소조로 유입시키는 유입라인을 구비하고, 원수 유입량과 외부탄소원의 유입량을 자동으로 조절함으로써 무산소조의 탈질 효율을 향상시키고, 운영 비용을 절감할 수 있으며, 외부탄소원의 사용량을 저감시켜 유출수로 인한 추가적인 오염을 방지할 수 있다.In addition, it is equipped with an inlet line for introducing raw water and an external carbon source into the anoxic tank, and by automatically adjusting the inflow of raw water and external carbon source, the denitrification efficiency of the anaerobic tank can be improved, operating costs can be reduced, and the amount of external carbon source can be reduced This can be reduced to prevent further contamination by runoff.
아울러, 전폭기조에 교반기를 설치 및 가동함에 따라 전폭기조 내 혼합이 원활하게 교반됨과 동시에 베르누이 원리에 의해 외부 공기가 유입될 수 있으며, 이를 통해, 별도의 공기주입 장치 없이도 높은 산소전달률을 얻을 수 있으므로 공기 주입에 필요한 동력비용을 절감할 수 있다.In addition, as the agitator is installed and operated in the full bombardment tank, the mixing in the full bombardment tank is smoothly stirred and at the same time external air can be introduced by the Bernoulli principle. The cost of power required for injection can be reduced.
뿐만 아니라, 최후단에 막분리조를 구비하여, 미생물을 포함한 고형물의 여과율을 향상시킴으로써 원수 수질이나 수온 변화, 사상균의 번성 등 환경적 요인에 의한 유출수의 수질 변화를 최소화할 수 있으며, 막분리조내 분리막을 자동으로 역세하는 자동 역세 시스템을 구비하여 분리막의 폐색을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to minimize changes in the water quality of the effluent due to environmental factors such as changes in raw water quality or water temperature and the proliferation of filamentous bacteria by improving the filtration rate of solids including microorganisms by providing a membrane separation tank at the end of the membrane separation tank. It is possible to prevent clogging of the separation membrane by providing an automatic backwashing system that automatically backwashes the separation membrane.
또한, 산기관의 슬러지 배출관 밸브를 자동 또는 수동으로 개폐함으로써 산기관 내 슬러지의 축적과 이로 인한 배출 공기량의 감소를 방지할 수 있고, 산기관을 통해 분리막의 원활한 공기 세정이 가능해지므로, 막분리 처리 시스템의 장기간 정상운전을 도모할 수 있다.In addition, by automatically or manually opening and closing the sludge discharge pipe valve of the aeration pipe, it is possible to prevent the accumulation of sludge in the aeration pipe and a reduction in the amount of discharged air due to this, and smooth air cleaning of the separation membrane is possible through the aeration pipe, so membrane separation treatment Long-term normal operation of the system can be promoted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기에 의해 공기가 주입되는 원리를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 라인 및 제2 라인의 제어 방식 중 무산소조의 C/N비와 원수의 수질을 기준으로 제어되는 방식을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 라인 및 제2 라인의 제어 방식 중 무산소조의 C/N비와 유출수의 수질을 기준으로 제어되는 방식을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산기장치를 간략하게 도시한 도면이다.1 is a block diagram of a high-efficiency wastewater membrane separation treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a stirrer according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a principle in which air is injected by a stirrer according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a control method based on the C/N ratio of the anaerobic tank and the quality of raw water among the control methods of the first line and the second line according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control method based on the C/N ratio of the anaerobic tank and the water quality of the effluent among the control methods of the first line and the second line according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating an air diffuser according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.Hereinafter, before describing in detail through preferred embodiments of the present invention, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and meanings consistent with the technical spirit of the present invention and should be interpreted as a concept.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.In order to clearly explain the invention proposed in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. In addition, "unit" described in the specification means one unit or block that performs a specific function.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. However, the scope of the present invention is not limited to the following preferred embodiments, and those skilled in the art can implement various modified forms of the contents described herein within the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템의 블록도이다. 1 is a block diagram of a high-efficiency wastewater membrane separation treatment system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은, 혐기조(100), 전폭기조(200), 산소저감조(300), 무산소조(400) 및 막분리조(500)의 순서로 배열된 생물반응조를 포함하며, 각 생물반응조로 유입된 피처리수는 소정 시간 동안 해당 생물반응조에 체류된 후, 중력에 의해 후단에 배치된 생물반응조로 유입될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention is arranged in the order of an
보다 상세하게는, 본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은, 원수의 적어도 일부가 분할 유입되어, 혐기성 분위기에서 인의 용출 반응이 일어나는 혐기조(100); 상기 혐기조(100)에서 처리된 처리수가 유입되어, 호기성 분위기에서 미생물에 의한 인의 과잉섭취 및 질산화 반응이 일어나는 전폭기조(200); 상기 전폭기조(200)에서 처리된 처리수가 유입되어, 유리산소 제거가 이루어지는 산소저감조(300); 상기 산소저감조(300)에서 처리된 처리수 및 처리수와 원수가 유입되어, 무산소 분위기에서 탈질 반응이 일어나는 무산소조(400); 및 상기 무산소조(400)에서 처리된 처리수가 유입되어, 상기 처리수를 여과하는 분리막 유니트를 포함하는 막분리조(500);를 포함한다.In more detail, the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention includes: an
상기 혐기조(100)는, 하수, 폐수, 오수 및 우수 등의 원수가 유입되어 혐기 분위기에서 미생물에 의해 인의 용출이 이루어지는 생물반응조로, 여기서 방출되는 인은 전폭기조(200)에서 미생물에 의해 과잉섭취 되어 제거된다. 그러나 혐기조(100) 내 혼합액에 포함되어 있는 질산성 질소나 아질산성 질소의 함량이 높은 경우, 혐기조(100)에서의 인 용출 반응이 저해되므로, 질산성 질소나 아질산성 질소의 함량이 높은 원수가 유입되면 총인 제거 효율이 저하되는 문제가 있다. The
이에, 본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은, 일차적으로 산소저감조(300)에서 유리산소가 제거되고, 이어지는 무산소조(400)에서 탈질화작용에 의해 질산성질소와 아질산성질소가 제거된 후 혐기조(100)로 반송됨으로써 인 용출 반응을 활성화시킨다.Accordingly, in the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention, free oxygen is primarily removed in the
상기 전폭기조(200)는 전단의 혐기조(100)에서 처리된 처리수가 유입되어, 호기성 분위기에서 인축적 미생물의 인 과잉섭취에 의해 처리수 중의 인이 제거되고, 질산화 미생물의 질산화 반응에 의해 암모니아성 질소가 아질산성 질소 혹은 질산성 질소로 산화되는 반응이 일어난다. 여기서 생성된 아질산성 질소 혹은 질산성 질소는 후술될 무산소조(400)에서 제거된다. In the
상기 전폭기조(200)에는 전폭기조(200) 내부의 혼합액을 균일하고 원활하게 혼합시키기 위한 교반기(210)가 설치된다. 구체적으로, 상기 교반기(210)는 전폭기조(200) 내의 혼합액을 원활하게 교반함과 아울러 미생물의 균질한 부유 상태를 유지하고 미생물의 호흡에 필요한 산소를 공급할 수 있도록 설치 및 가동되며, 이를 통해, 본 발명의 하폐수 막분리 처리 시스템은 별도의 공기주입 장치 없이도 혼합액 내에 외부 공기를 주입함으로써 적은 공기만으로도 높은 산소전달률을 얻을 수 있다.A
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 전폭기조(200) 내에 설치된 교반기(210)를 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기(210)를 도시한 도면이다.2 is a view showing a
상기 교반기(210)는, 상기 전폭기조(200)의 저면에 대하여 수직으로 배치되는 회전봉(211); 상기 회전봉(211)에 연결되어 상기 혼합액에 유동운동을 일으키는 날개부(212); 및 상기 회전봉(211) 및 날개부(212)를 연결하되, 상기 회전봉(211) 및 날개부(212)와 연결되는 경계부가 개방되어 형성된 연결관(213);을 포함한다.The
따라서, 교반기(210)가 회전함에 따라 날개부(212)에 의해 유체의 유동운동이 발생하여 전폭기조(200) 내의 혼합액이 균일하고 원활하게 교반될 수 있다.Therefore, as the
상기 회전봉(211)과 날개부(212) 및 연결관(213)은 내부가 비어 있는 관 형태로 형성되어 상호 연통되며, 상기 회전봉(211)의 일단은 외부 공기와 연통되고, 타단은 밀폐되도록 형성된다. 따라서, 회전봉(211)의 일단을 통해 회전봉(211)의 내부로 유입된 공기는 연결관(213)을 통해 날개부(212)로 이송되며, 날개부(212)의 단부를 통해 유출된다.The
이때, 상기 날개부(212)는 관 형태로 형성되되 중심부의 단면이 양단부의 단면보다 상대적으로 작은 벤츄리 관(venturi pipe) 형태를 갖는다. 따라서, 교반기(210)의 회전에 따라 날개부(212)의 내부에서 급격한 압력강하가 발생하고, 이에 따라 회전봉(211)의 일단을 통해 외부 공기가 교반기(210)의 내부로 유입되어 날개부(212)의 단부로 유출되며 전폭기조(200) 내의 혼합액에 공기가 주입될 수 있다.At this time, the
상기 날개부(212)는 관형으로 형성되며, 날개부(212)의 길이방향 중심축이 회전봉(211)의 회전 방향에 대해 소정 각도 기울어지도록 구비될 수 있다. 바람직하게는, 날개부(212)의 전단부(212a)가 후단부(212b) 보다 상대적으로 상단에 배치되도록 기울어질 수 있는데, 날개부(212)가 이와 같이 형성됨에 따라 회전봉(211)이 회전하면 날개부(212)의 관 내부로 전폭기조(200)의 혼합액이 흐르며 동시에 날개부(212)에 의해 혼합액의 나선형 유동이 발생하여 보다 균일하고 원활한 혼합이 가능해질 수 있다.The
상기 날개부(212)는 전단부(212a), 중심부(212c) 및 후단부(212b)로 구성되며, 중심부(212c)의 단면이 전단부(212a)와 후단부(212b)를 포함하는 양단부의 단면보다 작게 형성되고, 상기 중심부(212c)의 단면의 넓이는 일정하게 형성된다.The
이때, 상기 전단부(212a)와 후단부(212b)는 중심부(212c) 방향으로 갈수록 단면의 크기가 감소하도록 형성되며, 전단부(212a)의 최대 단면이 후단부(212b)의 최대 단면보다 크게 형성된다.At this time, the
또한, 전단부(212a)의 길이와 관경의 크기가 후단부(212b)의 길이와 관경보다 더 길고 크게 형성되어, 전단부(212a)로 유입된 유체가 후단부(212b)로 유출될 때 유속이 증가하므로 전폭기조(200) 내의 교반 효과가 향상될 수 있다. 전폭기조(200) 내 혼합액의 농도와 점도가 높을수록 이 길이와 관경의 차이를 크게 하여 교반 효과를 더욱 높일 수 있다.In addition, the length and diameter of the front end (212a) is formed longer and larger than the length and diameter of the rear end (212b), the flow rate when the fluid flowing into the front end (212a) flows out to the rear end (212b) As this increases, the stirring effect in the
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기에 의해 공기가 주입되는 원리를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a principle in which air is injected by a stirrer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 .
앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 전폭기조(200) 내에 설치되는 교반기(210)의 날개부(212)는 중심부(212c)의 단면이 양단부의 단면보다 상대적으로 좁은 면적을 갖는 벤츄리 관(venturi pipe) 형태를 갖는다. 즉, 상기 날개부(212)의 일측 및 타측의 단면은 중심부(212c)의 단면보다 상대적으로 큰 크기를 가짐으로써, 상기 전폭기조(200) 내의 혼합액에 공기를 주입할 수 있다, As described above, the
보다 구체적으로, 상기 교반기(210)의 회전봉(211)은 내부가 비어 있는 관 형태로, 일단은 외부 공기와 연통되고, 타단은 밀폐되도록 형성된다. 상기 회전봉(211)에는 연결관(213)을 통해 다수개의 날개부(212)들이 구비된다. More specifically, the
상기 연결관(213) 역시 내부가 비어 있는 관 형태를 갖는다. 또한, 연결관(213)은 회전봉(211) 및 날개부(212)에 연결되되, 상기 연결관(213)이 회전봉(211)과 날개부(212)에 연결되는 각 경계부 역시 서로 연통되도록 연결되어, 상기 회전봉(211), 날개부(212) 및 연결관(213)은 서로 내부가 통하는 형태로 고정된다.The connecting
따라서, 상기 회전봉(211)이 회전하면 상기 회전봉(211)에 부착된 벤츄리 관 형태의 날개부(212)가 함께 회전하게 되는데, 이때, 상기 전폭기조(200) 내의 혼합액이 날개부(212)의 일단으로 유입된다. 즉, 상기 날개부(212)는 벤츄리 관 형태를 가짐에 따라, 단면적이 보다 넓은 전단부(212a)를 통해 유입된 혼합액이 단면적이 보다 좁은 중심부(212c)로 이송되면서, 베르누이의 원리에 따라 유속이 빨라지게 되고 동시에 압력이 급격하게 감소된다.Therefore, when the
이러한 감압현상에 의해 회전봉(211)의 일단을 통해 공기가 주입되고, 주입된 공기는 상기 회전봉(211) 및 연결관(213)을 통해 벤츄리 관 형태를 갖는 날개부(212)의 중심부(212c)로 흡입되며, 이렇게 중심부(212c)로 흡입된 공기가 날개부(212)의 후단부(212b)를 통해 혼합액에 폭기될 수 있는 것이다. 다시 말해, 상기 벤츄리 관 형태를 갖는 날개부(212)의 후단부(212b)를 통해 혼합액에 섞여 배출된 미세 공기는 관성력과 혼합액의 흐름에 의해 나선형을 그리며 상승하게 되고, 이로 인해 혼합액 내 공기방울의 체류시간과 산소전달률이 증가하게 된다.Air is injected through one end of the
따라서, 본 발명은 전폭기조(200) 내의 혼합액을 교반하기 위한 교반기(210)를 통해 소량의 공기 주입만으로도 효율적인 폭기가 가능함에 따라, 별도의 폭기장치를 설치하거나 가동할 필요가 없으므로 동력비를 절감할 수 있다.Therefore, according to the present invention, efficient aeration is possible only by injecting a small amount of air through the
뿐만 아니라, 본 발명은 상기 교반기(210)의 단독 구동만으로 충분한 폭기가 어려운 대형 반응조(예컨데, 하수종말처리장 등)라 할지라도, 상기 교반기(210)의 회전봉(211) 일단에 별도의 폭기장치를 설치하여 적용할 수 있으며, 이 경우, 상기 교반기(210)를 통한 폭기 시의 산소전달률이 월등히 높으므로 일반적인 폭기장치를 설치할 때 보다 훨씬 적은 양의 공기 공급만으로도 원활한 폭기가 가능하다는 장점이 있다. 이어서, 다시 도 1을 참조하여 본 발명의 고효율 하폐수 고도처리 시스템을 설명하도록 한다,In addition, the present invention provides a separate aeration device at one end of the
상기 산소저감조(300)는 전단의 전폭기조(200)에서 처리된 처리수가 유입되어, 처리수 내의 유리산소 제거가 이루어지는 생물반응조로, 유리산소는 미생물의 호흡이나 대기로의 휘산에 의해 제거되며, 전폭기조(200)에서 다량 주입된 유리산소가 제거됨으로써 후단의 무산소조(400)에서의 원활한 탈질작용이 이루어져 결과적으로 총질소 제거 효율을 향상시킨다.The
상기 무산소조(400)는 전단의 산소저감조(300)에서 처리된 처리수 및 원수가 유입되어, 무산소 분위기에서 탈질 미생물에 의해 처리수 중의 질소가 제거되는 반응이 일어나는 생물반응조이다.The
무산소조(400)에 존재하는 탈질 미생물은 유기물을 이용하여 탈질 반응을 수행하므로, 무산소조(400)에서의 유기물 농도는 높을수록 바람직하며, 일반적으로 무산소조(400)에서의 탈질 반응은 질소에 대한 용존유기물의 비인 C/N비가 높을수록 높은 효율을 나타낸다. 이때, C/N비를 산출하기 위한 용존유기물의 농도는 생물학적 산소 요구량(BOD)을 기준으로 한다.Since the denitrification microorganisms present in the
그러나, 앞서 전폭기조(200)에서의 반응에 의해 낮은 유기물 농도를 갖는 처리수가 무산소조(400)로 유입되므로, 무산소조(400)의 유기물 농도를 높이기 위해 무산소조(400)로 원수를 투입하기 위한 수단이 구비되며, 이러한 수단으로, 혐기조(100)로 유입되는 원수 유입라인에서 분기된 제1 라인(10)이 구비될 수 있다.However, since the treated water having a low organic substance concentration is introduced into the
또한, 원수 내 유기물 농도가 낮아 충분한 탈질 반응을 유도하기 어려울 경우, 무산소조(400)로 외부탄소원을 주입하기 위한 외부탄소원 주입장치(410) 및 제2 라인(20)이 추가로 더 구비될 수 있다.In addition, when it is difficult to induce a sufficient denitrification reaction because the concentration of organic matter in raw water is low, an external carbon
외부탄소원 자동주입을 위한 수질측정센서는 유입원수의 유입라인 또는 유출수의 방류라인 중 적어도 어느 하나 이상의 라인에 선택되어 설치될 수 있는데, 측정 센서를 설치하는 현장의 공간면적, 정보수집장치와의 거리 등을 포함한 설치조건, 유입수질의 시간경과에 따른 변동편차 등을 고려하여 선택될 수 있다.A water quality sensor for automatic injection of an external carbon source may be selected and installed in at least one of the inflow line of the inflow source water and the discharge line of the outflow water. It can be selected in consideration of the installation conditions including the like, and the variation of the influent water quality with the passage of time.
외부탄소원으로는 공지된 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 메탄, 아세테이트, 케톤, 당밀-당류, 양조-증류폐액 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 메탄올이 사용될 수 있다. As the external carbon source, a known material may be used, for example, methanol, ethanol, methane, acetate, ketone, molasses-saccharide, brewing-distillate, etc. may be used, and preferably methanol may be used.
상기 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)은 앞서 설명한 바와 같이 무산소조(400)의 용존유기물 농도를 증가시키기 위해 구비되며, 보다 효율적으로 용존유기물의 농도를 제어하기 위해 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)의 개방률은 제어부에 의해 조절될 수 있다. 구체적으로, 무산소조(400)의 수질에 따라 조절되며, 동시에 원수 및 유출수 중 적어도 어느 하나 이상의 수질, 유량에 따라 조절되며, 무산소조(400) 내 혼합액의 C/N비를 높이는 방향으로 조절된다.The
제어부에 의한 제어방식은 도 4 또는 도 5에 도시한 순서도와 같은 단계로 이루어질 수 있다.The control method by the controller may be performed in the same steps as in the flowchart shown in FIG. 4 or FIG. 5 .
도 4는 무산소조(400)의 C/N비와 원수의 수질에 따라 제어되는 방식을 도시한 순서도이다. 이 경우에는 먼저, 무산소조(400) 내의 수질을 측정하여, C/N비가 설정값 이상인 경우, 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)을 폐쇄하여 운행한다.4 is a flowchart illustrating a control method according to the C/N ratio of the
C/N비의 설정값은 2.0~14.0 범위 내에서 설정될 수 있고, 바람직하게는 2.5~10.0, 더욱 바람직하게는 3.0~7.0의 범위 내에서 설정될 수 있다. 특히, 무산소조(400)에서의 원활한 탈질작용을 위해 C/N비는 적어도 3 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.The set value of the C/N ratio may be set in the range of 2.0 to 14.0, preferably in the range of 2.5 to 10.0, more preferably in the range of 3.0 to 7.0. In particular, it is preferable that the C/N ratio is set to at least 3 or more for a smooth denitrification action in the
반면, 무산소조(400) 내의 C/N비가 설정값 미만인 경우에는, 원수의 수질을 측정하고, 수질이 양호한 것으로 판단되면, 제1 라인(10)만을 개방하여 무산소조(400) 내 C/N비를 상승시키도록 하며, 제 1라인(10)의 개방율은 무산소조(400)의 C/N비에 대응하여 조절될 수 있다. 동시에 제2 라인(20)은 폐쇄되어 운영됨으로써 과도한 외부탄소원 주입으로 인한 추가적인 수질오염을 방지하면서 무산소조(400)에서의 효율적인 탈질반응을 유도할 수 있다.On the other hand, if the C/N ratio in the
이와 같이 제1 라인(10)만 개방하고 제2 라인(20)을 폐쇄하여 운영하는 경우, 실시간으로 측정된 무산소조(400)의 C/N비가 설정값 이상인 경우에는 동일한 방식으로 운영하고, 무산소조(400)의 C/N비가 설정값 미만으로 떨어지는 경우에는 제2 라인(20)도 함께 개방하여 무산소조(400) 내의 C/N비를 높이도록 제어될 수 있다.In this way, when only the
이때 측정되는 원수의 수질은 유기물 농도, 예를 들어 BOD를 포함할 수 있고, 유기물의 농도가 설정값 이상인 경우를 원수의 수질이 양호한 것으로 판단할 수 있다.At this time, the measured water quality of raw water may include organic matter concentration, for example, BOD, and when the organic matter concentration is equal to or greater than a set value, it may be determined that the raw water quality is good.
또한, 무산소조(400) 내의 C/N비가 설정값 미만이면서, 원수 내 유기물의 농도가 낮아 무산소조(400)의 C/N비를 높이기 곤란하거나 또는 유출수의 수질이 불량하여 유출수 내 질소농도가 높게 측정될 경우에는, 제1 라인(10)을 개방한 상태에서 제2 라인(20)도 개방하여 운영하되, 무산소조(400) 내의 C/N비가 설정값 이상이 되도록 원수 내 유기물의 양을 계산한 뒤 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)의 개방율을 조절할 수 있다.In addition, while the C/N ratio in the
이때, 원수의 수질 및 유기물 농도의 기준은 기설정될 수 있다.In this case, the standards of water quality and organic matter concentration of raw water may be preset.
도 5는 무산소조(400)의 C/N비와 유출수의 수질에 따라 제어되는 방식을 도시한 순서도이다. 이 경우에도 먼저, 무산소조(400) 내의 수질을 측정하여, C/N비가 설정값 이상인 경우, 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)을 폐쇄하여 운행한다. C/N비의 설정값은 앞서 설명한 것과 동일한 방식으로 설정될 수 있다.5 is a flowchart illustrating a control method according to the C/N ratio of the
또한, 무산소조(400) 내의 C/N비가 설정값 미만인 경우에는, 유출수의 수질을 측정하고, 수질이 양호한 경우에는, 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)을 모두 폐쇄하여 운영한다. 이때 측정되는 유출수의 수질은 질소 농도일 수 있으며, 질소 농도가 설정값 미만일 경우, 수질이 양호한 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the C/N ratio in the
반면, 무산소조(400) 내의 C/N비가 설정값 미만이면서, 유출수의 수질이 불량한 것으로 판단되면, 제 1라인(10)만 개방하여 무산소조(400) 내의 C/N비를 상승시켜 탈질 반응을 촉진하며, 제 1 라인(10)의 개방율은 무산소조(400)의 C/N비에 따라 조절될 수 있다. 이때, 제1 라인(10)을 개방하여 운영하는 동시에 제 2라인(20)은 폐쇄되어 운영됨으로써 과도한 외부탄소원 주입으로 인한 추가적인 수질오염을 방지하면서 무산소조(400)에서의 효율적인 탈질반응을 유도할 수 있다.On the other hand, if the C/N ratio in the
이와 같이 제1 라인(10)만 개방하고 제2 라인(20)을 폐쇄하여 운영하는 경우, 실시간으로 측정된 무산소조(400)의 C/N비가 설정값 이상인 경우에는 동일한 방식으로 운영하고, 무산소조(400)의 C/N비가 설정값 미만으로 떨어지는 경우에는 제2 라인(20)도 함께 개방하여 무산소조(400) 내의 C/N비를 높이도록 제어될 수 있다.In this way, when only the
이때, 유출수의 수질 및 유기물 농도의 기준은 기설정될 수 있다.In this case, the standards of the water quality and organic matter concentration of the effluent may be preset.
상기와 같은 다단계 방식으로 제1 라인(10) 및 제2 라인(20)의 개폐 및 개방율이 조절됨에 따라, 무산소조(400) 내의 혼합액의 C/N비를 높여 무산소조(400) 내에서의 탈질 반응 효율을 높이면서 동시에 최종적으로 유출되는 유출수 내의 총인 및 총질소 농도를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부탄소원의 부족으로 인한 탈질 효율 감소나 외부탄소원의 과다로 인한 추가적인 수질오염을 방지할 수 있다As the opening and closing rates of the
한편, 무산소조(400)에서 처리된 처리수는 막분리조(500)로 유입되고, 막분리조(500) 내에 배치된 침지식의 분리막 유니트에 의해 여과되어 유출수로 유출되며, 막분리조(500)에서 생산된 처리수인 유출수는 방류되거나 재이용수로써 재사용될 수 있다.On the other hand, the treated water treated in the
상기 분리막 유니트는, 막분리조(500) 내의 혼합액에 침지되도록 설치되고, 복수개의 분리막 엘리먼트를 포함하여, 상기 분리막 엘리먼트 내측에 발생되는 음압에 의해 상기 혼합액에 포함되어 있는 소정 크기 이상의 고형물질이 여과된 처리수를 생산한다. 상기 분리막 엘리먼트는 중공사막 필터일 수 있고, 또는 적어도 2개 이상의 중공사막 필터가 소정 간격 이격되어 병렬 배치된 중공사막 필터 유닛일 수 있다.The separation membrane unit is installed so as to be immersed in the mixed solution in the
상기 분리막 유니트에 의해 여과된 고형물질은 분리막 엘리먼트의 표면에 달라붙어 분리막 공극의 폐색(fouling)을 유발하고, 이에 의해 분리막 엘리먼트에 의한 투과 처리유량이 감소하며, 분리막 엘리먼트의 내부 및 외부 압력차가 상승하여 최종 유출수 생산 효율이 감소하고, 운영 비용이 상승하며, 분리막 엘리먼트의 손상이 쉽게 발생하는 문제가 있다.The solid material filtered by the separation membrane unit adheres to the surface of the separation membrane element and causes clogging of the separation membrane pores, thereby reducing the permeate flow rate by the separation membrane element, and increasing the internal and external pressure difference of the separation membrane element Therefore, there is a problem in that the final effluent production efficiency is reduced, the operating cost is increased, and the separation membrane element is easily damaged.
이에, 분리막 유니트 하단에 산기장치를 구비하여, 산기장치의 구동에 의해 발생된 공기의 상승으로 인한 수류에 의해 분리막 엘리먼트 표면에 부착된 고형물질을 제거하며, 산기장치는 분리막 엘리먼트 내부에 음압이 발생될 때 동시에 구동될 수도 있고, 분리막 엘리먼트의 동작과 별개로 동작될 수 있으며, 이 경우, 펄스 방식으로 산기장치를 구동함으로써 분리막 엘리먼트 표면에 부착된 고형물질의 제거 효율을 높일 수 있다.Accordingly, an air diffuser is provided at the lower end of the separation membrane unit to remove solid substances adhering to the surface of the separation membrane element by water flow due to the rise of air generated by driving the air diffuser, and the air diffuser generates negative pressure inside the separation membrane element. It may be driven at the same time or may be operated separately from the operation of the separation membrane element. In this case, the removal efficiency of the solid material adhering to the surface of the separation membrane element may be increased by driving the diffuser in a pulse manner.
상기 산기장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 소정 간격 이격되어 평행하게 배치된 제1 산기관(510) 및 제2 산기관(520); 일단이 상기 제1 산기관(510)의 일단과 엘보(L)를 통해 연통되고, 타단이 제2 산기관(520)과 연통되는 제3 산기관(530); 및 상기 제3 산기관(530)과 소정 간격 이격되어 배치되며, 일단은 제1 산기관(510)과, 타단은 제2 산기관(520)과 연통되도록 배치되는 제4 산기관(540);을 포함한다.As shown in FIG. 6, the diffuser includes a
산기장치의 상면에는 복수개의 홀(H)이 소정 간격 이격되어 형성되며, 제1 산기관(510)의 타단과 제2 산기관(520)의 일단을 통해 공기가 유입되어 복수개의 홀(H)을 통해 공기방울이 형성되어 배출되므로, 산기장치의 상단에 위치한 분리막 엘리먼트 표면의 고형물질이 공기방울에 의해 제거될 수 있다. A plurality of holes (H) are formed on the upper surface of the diffuser to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and air is introduced through the other end of the
이와 같이 산기장치 내부로 공급되는 공기가 제1 산기관(510)의 타단과 제2 산기관(520)의 일단을 통해 공급됨으로써 산기장치 내 공기가 원활하게 흐르고, 복수개의 홀(H)을 통해 일정한 양의 공기가 배출되어, 분리막 엘리먼트 표면의 이물질 제거율을 높일 수 있다.As such, the air supplied to the inside of the diffuser is supplied through the other end of the
산기장치는, 장시간 운영됨에 따라 산기장치 내부에 슬러지가 유입되어 축적됨으로써 시간이 지남에 따라 산기장치 내부의 공기흐름을 방해하게 되는데, 이로 인해 복수개의 홀(H)을 통해 배출되는 상승 공기의 양이 감소되어 분리막 엘리먼트의 폐색이 발생할 수 있다.As the aerator is operated for a long time, sludge flows in and accumulates inside the aerator, thereby obstructing the air flow inside the aerator over time. This may be reduced and clogging of the separator element may occur.
이를 방지하기 위해 제2 산기관(520)의 일측과 연통되는 슬러지배출관(550) 및 슬러지배출관(550)의 개폐를 조절하는 밸브(560)를 구비하고, 분리막 엘리먼트를 구동시키는 펌프가 정지하고 있을 동안 간헐적 또는 비간헐적으로 밸브(560)를 개방하여 에어리프트펌프(airlift pump) 방식으로 산기장치 내의 슬러지를 외부로 배출하도록 한다. 이때 밸브(560)로 자동밸브를 이용함으로써 정기적이고 자동적으로 산기관을 청소할 수 있다. 분리막 엘리먼트 내측에 음압을 발생시키는 펌프는, 막분리조(500)의 수위에 따라 가동 또는 정지하며, 연속가동하는 경우에는 분리막 엘리먼트의 폐색이 더욱 쉽게 발생하므로, 막분리조(500)가 고수위인 경우와 같이 연속가동이 요구될 때에는 소정 시간 동안 가동과 정지를 반복하는 방직으로 운전되어 폐색을 방지할 수 있다.In order to prevent this, a
상기 분리막 엘리먼트의 폐색을 방지하기 위해 분리막 유니트와 연결되는 역세장치(600)가 구비될 수 있다. A
상기 역세장치(600)는 막분리조(500)로부터 유출되는 유출수 배관에서 분기된 라인에 연결되어, 유출수의 일부와 세정약품 혼합하고, 분리막 엘리먼트의 내부로 유입시킴으로써, 분리막 엘리먼트 표면의 고형물질을 화학적, 물리적으로 제거한다. 역세작업에 사용되는 세정약품은 차아염소산나트륨, 구연산, 염산 등과 같이 공지된 세정약품이 사용될 수 있다. The
역세장치(600)의 운전은 작업자가 수동으로 수행할 수 있고, 소정 주기로 자동으로 수행될 수도 있으며, 또는, 분리막 엘리먼트 내측의 압력과 외측의 압력차인 차압이 기설정된 소정 압력을 초과하는 경우, 차압이 허용 압력 범위 이내가 되도록 제어되어 자동으로 운전될 수 있다.The operation of the
한편, 본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은 상기 혐기조(100)로 후술될 무산소조(400) 내의 혼합액을 반송시키는 제1 반송라인(30)을 구비할 수 있다. 혐기조(100)에서 미생물에 의한 인 방출 속도는, 유기물의 농도가 충분하고 아질산성질소나 질산성질소 농도가 낮을수록 빨라지므로, 제1 반송라인(30)에 의해 탈질화된 무산소조(400) 내의 혼합액이 혐기조(100)로 유입됨으로써 혐기조(100)에서의 생물학적 공정에 의한 인 방출 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.On the other hand, the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention may include a
또한, 제1 라인(10)을 통해 무산소조(400)로 유입되는 원수 내에 포함된 인을 다시 혐기조(100)로 반송하여 생물학적 처리방법에 의해 제거하므로, 막분리조(500)로 유입되는 처리수 내의 총인 농도의 증가를 방지할 수 있다.In addition, since phosphorus contained in the raw water flowing into the
본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은 막분리조(500) 내의 혼합액을 전폭기조(200)로 반송시키는 제2 반송라인(40)을 구비할 수 있다. 상기 제2 반송라인(40)에 의해 고농도의 미생물과 유리산소를 함유하는 막분리조(500) 내의 혼합액이 전폭기조(200)로 반송되므로, 전폭기조(200)내의 미생물 농도(MLSS)를 유지시킬 수 있고, 혼합액 내 용존산소에 의해 전폭기조(200)에서의 호기조건 유지가 유리해지는 효과가 있으며, 이에 따라 전폭기조(200)의 산소전달 효율이 향상되어 질산화 및 유기물 제거 효율을 높일 수 있다.The high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention may include a second conveying
상술한 바와 같이 본 발명의 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템은 혐기조(100), 전폭기조(200), 산소저감조(300), 무산소조(400) 및 막분리조(500)의 순서로 배열되고, 인 제거 효율 향상을 위한 수단과 무산소조(400)로 유기물을 공급하는 수단을 구비하며, 제1 반송라인(30) 및 제2 반송라인(40)을 구비함으로써 최종 유출수 내의 총인, 총질소 및 용존유기물 농도를 효율적으로 낮추는 효과가 있다.As described above, the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system of the present invention is arranged in the order of the
또한, 무산소조(400)가 전폭기조(200)의 후단에 배치되고, 무산소조(400)로 유기물을 추가적으로 공급하는 수단을 구비하여 용존유기물 부족에 의한 탈질 반응 효율 저하 등의 문제를 해소할 수 있다. In addition, the
아울러 전폭기조(200)가 무산소조(400) 전단에 위치함으로써 전폭기조(200) 내에서 질산화된 질소성분 전량이 무산소조(400)로 유입되어 탈질됨에 따라 질소 제거량을 증대시킬 수 있고 종래 기술과 달리 무산소조(400)로의 내부반송이 필요 없어 동력비를 절감할 수 있다.In addition, since the
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific embodiments and descriptions described above, and without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, anyone with ordinary skill in the art to which the invention pertains can implement various modifications and such modifications shall fall within the protection scope of the present invention.
10: 제1 라인 20: 제2 라인
30: 제1 반송라인 40: 제2 반송라인
100: 혐기조 200: 전폭기조
210: 교반기 211: 회전봉
212: 날개부 213: 연결관
300: 산소저감조 400: 무산소조
410: 외부탄소원 주입장치 500: 막분리조
600: 역세장치10: first line 20: second line
30: first conveyance line 40: second conveyance line
100: anaerobic tank 200: full aeration tank
210: agitator 211: rotating rod
212: wing 213: connector
300: oxygen reduction tank 400: anoxic tank
410: external carbon source injection device 500: membrane separation tank
600: backwashing device
Claims (15)
상기 혐기조에서 처리된 처리수가 유입되어, 호기성 분위기에서 인의 과잉섭취 및 질산화 반응이 일어나는 전폭기조;
상기 전폭기조에서 처리된 처리수가 유입되어, 유리산소 제거가 이루어지는 산소저감조;
상기 산소저감조에서 처리된 처리수 및 원수가 유입되어, 무산소 분위기에서 탈질 반응이 일어나는 무산소조; 및
상기 무산소조에서 처리된 처리수가 유입되어, 상기 처리수를 여과하는 분리막 유니트를 포함하는 막분리조;
를 포함하고,
상기 무산소조의 충분한 탈질 반응을 위해 상기 무산소조 내의 유기물 농도를 높이기 위한 수단으로서,
상기 원수가 무산소조로 유입되는 제1라인;
상기 무산소조로 외부탄소원을 주입하기 위한 외부탄소원 주입장치로부터 상기 무산소조로 외부탄소원이 유입되는 제2라인; 및
상기 제1라인과 제2라인의 개방률을 조절하는 제어부;
를 더 포함하며,
상기 제어부는 실시간으로 측정되는 상기 무산소조 내의 C/N비와, 동시에 원수의 수질과 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템으로부터 최종 유출되는 유출수의 수질 중 하나 이상의 수질에 따라 상기 제1라인 및 제2라인의 개방률을 조절하되,
상기 제어부가 무산소조의 C/N비와 원수의 수질에 따라 제1라인 및 제2라인의 개방률을 조절하는 경우에는,
상기 무산소조의 C/N비가 설정값 이상일 경우 제1라인 및 제2라인을 폐쇄하여 운영하고,
상기 무산소조의 C/N비가 설정값 미만이면서 원수의 유기물 농도가 높아 수질이 양호할 경우 제1라인만을 개방하여 운영하고, 상기 무산소조의 C/N비가 설정값 미만이면서 원수의 유기물 농도가 낮아 수질이 불량할 경우 제1라인 및 제2라인 모두 개방하여 운영하며,
상기 제어부가 무산소조의 C/N비와 유출수의 수질에 따라 제1라인 및 제2라인의 개방률을 조절하는 경우에는,
상기 무산소조의 C/N비가 설정값 미만이면서 상기 막분리조에서 최종 유출되는 유출수의 질소 농도가 낮아 수질이 양호할 경우 제1라인 및 제2라인을 폐쇄하여 운영하고, 상기 무산소조의 C/N비가 설정값 미만이면서 상기 유출수의 질소 농도가 높아 수질이 불량할 경우 제1라인만 개방하여 운영하는 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.an anaerobic tank in which at least a portion of raw water is dividedly introduced, and phosphorus elution reaction occurs in an anaerobic atmosphere;
a full aeration tank in which the treated water treated in the anaerobic tank is introduced, and excessive phosphorus intake and nitrification reaction occur in an aerobic atmosphere;
an oxygen reduction tank in which the treated water treated in the full bombardment tank is introduced to remove free oxygen;
an anoxic tank in which the treated water and raw water treated in the oxygen reduction tank are introduced, and a denitration reaction occurs in an anoxic atmosphere; and
a membrane separation tank including a separation membrane unit for filtering the treated water to which the treated water treated in the anaerobic tank is introduced;
including,
As a means for increasing the concentration of organic matter in the anoxic tank for a sufficient denitrification reaction of the anoxic tank,
a first line through which the raw water is introduced into the anaerobic tank;
a second line through which an external carbon source is introduced into the anoxic tank from an external carbon source injection device for injecting an external carbon source into the anaerobic tank; and
a control unit for controlling an open rate of the first line and the second line;
further comprising,
The control unit opens the first line and the second line according to the C/N ratio in the anaerobic tank measured in real time, and at least one of the water quality of the raw water and the water quality of the effluent finally discharged from the high-efficiency wastewater membrane separation treatment system. adjust the rate,
When the control unit adjusts the opening rate of the first line and the second line according to the C/N ratio of the anaerobic tank and the quality of the raw water,
When the C/N ratio of the anaerobic tank is greater than the set value, the first and second lines are closed and operated,
If the C/N ratio of the anaerobic tank is less than the set value and the organic matter concentration of the raw water is high, only the first line is opened and operated, and the C/N ratio of the anaerobic tank is less than the set value and the organic matter concentration of the raw water is low If it is defective, both the 1st and 2nd lines are opened and operated.
When the control unit adjusts the opening rate of the first line and the second line according to the C/N ratio of the anaerobic tank and the water quality of the effluent,
When the C/N ratio of the anaerobic tank is less than the set value and the nitrogen concentration of the effluent finally discharged from the membrane separation tank is low and the water quality is good, the first and second lines are closed and operated, and the C/N ratio of the anaerobic tank is A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system, characterized in that only the first line is opened and operated when the water quality is poor due to the high nitrogen concentration of the effluent and less than the set value.
상기 전폭기조에는 교반기가 설치되고,
상기 교반기에 의해 상기 전폭기조 내의 혼합액이 교반되면서, 동시에 상기 교반기를 통해 외부의 공기가 유입되어 폭기되며,
상기 교반기는,
상기 전폭기조의 저면에 대하여 수직으로 배치되는 회전봉과,
상기 회전봉에 연결되어 상기 혼합액에 유동운동을 일으키는 날개부와,
상기 회전봉과 날개부를 연결하되, 상기 회전봉 및 날개부와 연결되는 경계부가 개방되어 형성된 연결관을 포함하며,
상기 회전봉과 날개부 및 연결관은 내부가 비어 있는 관 형태로 형성되어 상호 연통되고,
상기 회전봉의 일단은 외부 공기와 연통되고 타단은 밀폐되며,
상기 연결관은 복수개가 구비되어 상기 회전봉에 대해 방사 방향으로 연결되고,
상기 날개부는 양 단부가 개방되어 있고, 중심부의 단면이 양단부의 단면보다 작은 면적을 갖는 형상이며, 날개부의 중심축은 상기 연결관의 중심축에 대해 수직을 이루면서 상기 연결관이 회전에 의해 형성하는 수평면에 대해 소정 각도 기울어지게 연결된 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.According to claim 1,
A stirrer is installed in the full bombardment tank,
While the mixed solution in the full aeration tank is stirred by the stirrer, at the same time, external air is introduced through the stirrer and aerated,
The stirrer,
a rotating rod vertically disposed with respect to the bottom surface of the full-width basic tank;
a wing part connected to the rotating rod to cause a flow motion in the mixed solution;
It connects the rotating rod and the wing part, and includes a connecting pipe formed by opening a boundary part connected to the rotating rod and the wing part,
The rotating rod, the wing portion and the connecting tube are formed in the form of an empty tube and communicate with each other,
One end of the rotating rod communicates with the outside air and the other end is sealed,
The connecting pipe is provided in plurality and is connected in a radial direction with respect to the rotating rod,
The wing portion has both ends open, the cross section of the central portion has a shape having an area smaller than the cross section of both ends, and the central axis of the wing portion is perpendicular to the central axis of the connecting tube while forming a horizontal plane formed by rotation of the connecting tube. A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system, characterized in that it is connected at an angle with respect to the inclination.
상기 무산소조 내의 혼합액을 혐기조로 반송시키는 제1 반송라인;을 구비하는 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.According to claim 1,
A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system comprising a; a first return line for returning the mixed solution in the anaerobic tank to the anaerobic tank.
상기 막분리조 내의 혼합액을 전폭기조로 반송시키는 제2 반송라인;을 구비하는 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.According to claim 1,
A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system comprising a; a second conveying line for conveying the mixed solution in the membrane separation tank to the full aeration tank.
상기 분리막 유니트는, 막분리조 내의 혼합액에 침지되도록 설치되고, 복수개의 분리막 엘리먼트를 포함하여, 상기 분리막 엘리먼트 내측에 발생되는 음압에 의해 상기 혼합액에 포함되어 있는 소정 크기 이상의 고형물질이 여과된 처리수를 생산하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.According to claim 1,
The separation membrane unit is installed so as to be immersed in the mixed solution in the membrane separation tank, and includes a plurality of separation membrane elements, so that solid substances of a predetermined size or more contained in the mixed solution by the negative pressure generated inside the separation membrane element are filtered treated water A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system that produces
상기 분리막 유니트와 연결되는 역세장치가 구비되는 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.13. The method of claim 12,
A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system, characterized in that a backwash device connected to the separation membrane unit is provided.
상기 분리막 유니트의 하단에 구비된 산기장치를 더 포함하고,
상기 산기장치는,
소정 간격 이격되어 평행하게 배치된 제1 산기관 및 제2 산기관과,
일단이 상기 제1 산기관의 일단과 엘보를 통해 연통되고 타단이 상기 제2 산기관과 연통되는 제3 산기관과,
상기 제3 산기관과 소정 간격 이격되어 배치되며, 일단은 상기 제1 산기관과, 타단은 상기 제2 산기관과 연통되도록 배치되는 제4 산기관을 포함하고,
상기 각 산기관들의 상면에는 복수개의 홀이 소정 간격 이격되어 형성되며,
상기 제1 산기관의 타단과 상기 제2 산기관의 일단을 통해 양 방향에서 공기가 유입되어 유입된 공기가 상기 각 산기관들 내에서 순환하도록 된 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.According to claim 1,
Further comprising an air diffuser provided at the lower end of the separation membrane unit,
The aeration device is
A first diffuser and a second diffuser arranged in parallel spaced apart from each other by a predetermined distance;
a third diffuser having one end communicating with one end of the first diffuser through an elbow and the other end communicating with the second diffuser;
and a fourth diffuser disposed to be spaced apart from the third diffuser by a predetermined distance, one end of which is disposed to communicate with the first diffuser, and the other end of which is arranged to communicate with the second diffuser,
A plurality of holes are formed on the upper surface of each of the diffusers to be spaced apart from each other by a predetermined interval,
The high-efficiency wastewater membrane separation treatment system, characterized in that air is introduced from both directions through the other end of the first diffuser and one end of the second diffuser so that the introduced air is circulated in each of the diffusers.
상기 산기장치는,
상기 제2 산기관의 타단과 연통되는 슬러지배출관; 및
상기 슬러지배출관의 개폐를 조절하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고효율 하폐수 막분리 처리 시스템.15. The method of claim 14,
The aeration device is
a sludge discharge pipe communicating with the other end of the second aeration pipe; and
A high-efficiency wastewater membrane separation treatment system comprising a; valve for controlling the opening and closing of the sludge discharge pipe.
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---|---|---|---|
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2020
- 2020-09-02 KR KR1020200111482A patent/KR102300414B1/en active IP Right Grant
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GRNT | Written decision to grant |