KR102456199B1 - 분리막유닛 및 이를 이용한 하폐수 고도처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세척 효율이 향상된 하폐수 고도처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지지틀, 상기 지지틀의 내측에 일정 간격으로 나란하게 설치되는 다수의 분리막모듈, 및 기포를 분사하여 상기 분리막모듈에 부착된 이물질을 탈리시키기 위한 세척부,를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 분리막에 걸러진 이물질을 용이하게 분리시킬 수 있어 분리효율은 물론, 수명을 증가시킬 수 있어 작업효율을 향상시킬 수 있다.

Description

분리막유닛 및 이를 이용한 하폐수 고도처리시스템{Separation membrane unit and advanced wastewater treatment system using the same}

본 발명은 분리막유닛 및 고도처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리막에 걸려진 이물질을 효과적으로 탈리시킬 수 있게하여 분리 효율을 향상킬 수 있으며, 분리 효율이 향상된 분리막유닛에 의해 하폐수 처리효율을 향상시킬 수 있는 분리막유닛 및 이를 이용한 하폐수 고도처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 하수 또는 폐수, 중수, 빗물, 오염된 해수 등을 수처리하기 위한 방법은 크게 물리화학적 방법과 생물학적 방법으로 대별된다.

물리화학적 방법들은 모두 비경제적이고 2차 오염물질을 생성하며, 최종처리가 이뤄지지 못하는 등의 단점이 있다. 물리화학적 처리의 문제를 해결하기 위해 2차 오염물질의 발생이 없고 경제적인 생물학적 처리방법들에 대한 관심이 높아지게 되었다.

생물학적 처리방법의 경우 질소의 제거는 호기성 분위기하에서 하폐수 내의 질소화합물을 질산성 질소로 전환하는 질산화공정 및 무산소 분위기하에서 질산성 질소를 질소 기체로 환원시키는 탈질공정을 통해 이루어지고, 인의 제거는 혐기성 상태에서 미생물의 대사활동에 의해 인을 방출시키고, 호기성 상태에서 미생물로 하여금 인을과잉으로 섭취하게 한 후 이를 슬러지로 제거하는 과정을 통해 이루어진다.

이러한 생물학적 처리방법에서 수처리 효과를 높이기 위해서 막분리를 이용하기도 한다.

주로 침지형 중공사나 평막, 멤브레인 등의 분리막을 이용하는 막분리 공정은 미세한 크기의 기공을 갖는 분리막을 응용하여 하폐수를 정화하는 기술로서, 마이크로 단위 이하 수준의 입자성 오염물질을 대부분 걸러낼 수 있으며, 오염정화에 필요한 미생물의 유실을 방지하여 생물학적 처리 능력이 극대화됨으로써 일반 공정에 비해 처리속도가 빨라진다. 또한, 기존의 생물학적 하수처리공정에 큰 변화를 주지 않고도 적용이 가능하고, 더불어 자동화가 용이하며 운전이 간편하다는 장점을 갖는다.

하지만, 시간이 지남에 따라 분리막의 표면에 슬러지나 부유물 등과 같은 이물질이 부착되고, 부착된 이물질로인해 여과속도가 감소되어 처리능력이 저하되는 현상이 발생되고 있다. 이와 같이 분리막이 오염되면 농도 분극현상으로 인한 내압상승 및 투과수량의 감소가 일어나게 되어서, 분리막의 사용주기가 짧아지는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법의 일환으로서 초음파 세정방식을 이용하고 있다. 대한민국 등록특허 제10-1008016호에는 슬러지 분리막를 향하여 초음파를 발생시켜 슬러지 분리막에 부착된 슬러지를 세척하는 초음파 세척부를 포함하는 수처리장치가 개시되어 있다.

상기 수처리장치는 초음파에 의해 분리막에 부착된 슬러지를 제거할 수 있는 장점은 있으나, 초음파를 발생시키는 초음파 세척부의 위치가 고정되어 있으므로 초음파가 미치지 않는 데드존이 넓게 발생하여 초음파에 의한 슬러지 제거 효과가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 수위의 변동이 있을 경우 수위 변동에 대응하여 초음파를 조사할 수 없다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 상기 지지틀의 내측에 일정 간격으로 나란하게 설치되는 다수의 분리막모듈, 및 기포를 분사하여 상기 분리막모듈에 부착된 이물질을 탈리시키기 위한 세척부,를 포함하여 분리막에 걸러진 이물질을 용이하게 분리시킬 수 있어 분리효율은 물론, 수명을 증가시킬 수 있어 작업효율을 향상시킬 수 있는 분리막유닛 및 이를 이용한 하폐수 고도처리시스템을 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 지지틀, 상기 지지틀의 내측에 일정 간격으로 나란하게 설치되는 다수의 분리막모듈, 및 기포를 분사하여 상기 분리막모듈에 부착된 이물질을 탈리시키기 위한 세척부,를 포함한다.

바람직하게, 상기 지지틀은, 좌우로 이격된 한쌍의 측벽, 상기 한 쌍의 측벽 상부측에 적어도 하나 이상 구비되는 상부지지바, 및 상기 한 쌍의 측벽 하부측에 적어도 하나 이상 구비되는 하부지지바,를 포함한다.

그리고 상기 분리막모듈은, 상부헤더와 하부헤더가 서포트바에 의해 상하 방향으로 이격된 상태로 고정되고, 액체가 통과도록 내부가 비어있는 분리막이 구비되되, 분리막의 상부는 상기 상부헤더에 결합되고, 분리막의 하부는 상기 하부헤더에 결합되며, 상기 상부헤더는 내부가 비어있고, 비어있는 내부로 분리막의 상단이 삽입되며, 상기 상부헤더에는 집수관과 연결되는 연결구가 형성되고, 상기 집수관의 상부에는 흡입라인과 연결되는 출수구가 형성된다.

또한, 상기 세척부는, 상기 다수의 분리막모듈이 배열되는 방향과 평행한 제1세척하단프레임과 제1세척상단프레임을 갖고, 상기 지지틀의 정면에 구비되는 제1세척프레임, 상기 다수의 분리막모듈이 배열되는 방향과 평행한 제2세척하단프레임과 제2세척상단프레임을 갖고, 상기 지지틀의 배면에 구비되는 제2세척프레임, 상기 제1세척프레임과 제2세척프레임 사이에 구비되어 상기 각 분리막모듈 사이를 이동하며, 기포를 분사하여 이물질을 제거하기 위한 기포분사부, 상기 기포분사부를 승강시키기 위한 세척이동부, 및 상기 기포분사부와 세척이동부를 제어하기 위한 세척제어부,를 포함한다.

그리고 상기 기포분사부는, 인접한 두 개의 분리막모듈 사이에 위치되는 분사프레임, 상기 분사프레임의 상단부를 따라 일정 간격으로 형성되어 상측으로 기포를 분사하여 분리막모듈로 흡입되기 위한 처리대상수에서 고체 이물질을 부유시키기 위한 제1분사노즐, 상기 분사프레임의 상단부 양 모서리에 형성되어 분사막을 향해 상향 경사지게 기포를 분사하여 이물질을 탈리시키기 위한 제2분사노즐, 상기 분사프레임의 하단부 양 모서리에 형성되어 분사막을 향해 하향 경사지게 기포를 분사하여 이물질을 탈리시키기 위한 제3분사노즐, 상기 분사프레임으로 압축기체를 공급하기 위한 기체공급부, 및 상기 기체공급부로 공급되는 압축기체를 상기 제1분사노즐, 제2분사노즐, 제3분사노즐 중 어느 하나 이상으로 공급하도록 상기 세척제어부에 의해 제어되는 분사밸브,를 포함한다.

또한, 상기 세척제어부는, 상기 분사프레임이 분리막모듈의 하측에 위치될 경우, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체를 제1분사노즐로 공급시키도록 분사밸브를 제어하는 제1세척모드, 상기 세척이동부에 의해 분사프레임이 상측으로 이동될 경우, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체를 제1분사노즐과 제2분사노즐 중 어느 하나 이상으로 공급시키도록 분사밸브를 제어하는 제2세척모드, 및 상기 세척이동부에 의해 분사프레임이 하측으로 이동될 경우, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체를 제1분사노즐과 제3분사노즐 중 어느 하나 이상으로 공급시키도록 분사밸브를 제어하는 제3세척모드,를 포함한다.

그리고 상기 세척이동부는, 외주면을 따라 나사산을 갖고, 상기 제1세척하단프레임과 제1세척상단프레임에 공회전 가능하게 구비되는 세척회전봉, 상기 제2세척하단프레임과 제2세척상단프레임에 구비되는 세척가이드봉, 상기 세척회전봉의 나사산에 대응되도록 나사산을 갖고, 상기 분사프레임의 일단부에 구비되어 세척회전봉을 따라 승강되기 위한 제1이동블럭, 상기 분사프레임의 타단부에 구비되어 세척가이드봉을 따라 승강되기 위한 제2이동블럭, 및 상기 세척회전봉을 회전시키기 위한 세척이동모터,를 포함한다.

또한, 유량조정조로부터 유입되는 처리대상수 중의 질산성 질소를 제거하는 무산소조, 상기 무산소조로부터 유입되는 처리대상수 중에 미생물을 이용하여 인을 방출시키는 혐기조, 포기조건에서 상기 혐기조로부터 유입되는 처리대상수를 미생물을 고정시킨 담체와 접촉시켜 질소를 질산화시키는 접촉폭기조, 상기 접촉폭기조로부터 유입되는 처리대상수를 고액분리하는 제1항 내지 7항 중 어느 한 항의 분리막유닛이 내부에 설치된 막분리조, 상기 분리막에 의해 슬러지와 분리되어 배출되는 방류수 중의 인을 제거하기 위한 인제거수단,을 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 분리막유닛 및 이를 이용한 하폐수 고도처리시스템에 의하면, 분리막에 걸러진 이물질을 용이하게 분리시킬 수 있어 분리효율은 물론, 수명을 증가시킬 수 있어 작업효율을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막유닛을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 분리막모듈을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 기포분사부와 세척이동부를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 세척제어부의 세척모드를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 분리막유닛을 이용한 하폐수 고도처리시스템을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막유닛을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 분리막모듈을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 기포분사부와 세척이동부를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 세척제어부의 세척모드를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 분리막유닛을 이용한 하폐수 고도처리시스템을 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 분리막유닛(55)은 지지틀(70)과 분리막모듈(60), 세척부(80)를 포함한다.

분리막모듈(60)은 다수로 지지틀(70)의 내측에 일정 간격으로 나란하게 설치된다.

그리고 세척부(80)는 기포를 분사하여 분리막모듈(60)에 부착된 이물질을 탈리시키기 위해 구비된다.

이러한 분리막유닛(55)에 의하면, 처리대상수에서 액체만 통과시켜 이송시킬 수 있어 이물질을 용이하게 분리시키고, 세척부(80)의 기포에 의해 분리막에 걸러진 이물질을 용이하게 탈리시킨다.

이를 위한, 지지틀(70)은 좌우로 이격된 한쌍의 측벽(56)과, 한쌍의 측벽(56) 상부측에 적어도 하나 이상 구비되는 상부지지바(57)와 한 쌍의 측벽(56) 하부측에 적어도 하나 이상 구비되는 하부지지바(58)을 포함한다.

다시 말해, 상부지지바(57)는 전후로 이격되어 2개가 측벽(56)의 상부측에 설치되고, 하부지지바(58)는 상부지지바(57)의 하방에 위치되며, 하부지지바(58)는 전후로 이격되어 2개가 측벽(56)의 하부측에 설치된다.

그리고 분리막모듈들(60)은 한쌍의 측벽들(56) 사이에 설치된다. 분리막모듈들(60)은 상부지지바(57)와 하부지지바(58)에 지지되어 다수가 나란하게 설치된다. 도시된 예에서 다수의 분리막모듈들(60)이 좌우로 이격되어 나란하게 설치된다.

각 분리막모듈(60)은 도 2에서 도시한 바와 같이, 상부헤더(61) 및 하부헤더(63), 서포트바(64), 분리막(65)으로 이루어진다.

상부헤더(61)와 하부헤더(63)는 서포트바(64)에 의해 상하 방향으로 이격된 상태로 고정된다.

또한 액체가 통과도록 내부가 비어있는 분리막(65)이 구비되되, 분리막(65)의 상부는 상부헤더(61)에 결합되고, 분리막(65)의 하부는 하부헤더(63)에 결합된다.

상부헤더(61)는 내부가 비어있고, 비어있는 내부로 분리막(65)의 상단이 삽입되며, 상부헤더(61)에는 집수관(67)이 연결되는 연결구(62)가 형성되고, 집수관(67)의 상부에는 흡입라인과 연결되는 출수구(62)가 형성된다.

여기서, 분리막(65)은 중공사, 평막, 멤브레인으로 형성될 수 있으며, 일 실시 예로, 분리막(65)은 중공사들(66)로 형성되며, 이 중공사(hollow fiber)는 내부가 비어있는 합성섬유이다.

그리고 세척부(80)는 제1세척프레임(81)과 제2세척프레임(84), 기포분사부(87), 세척이동부(88) 및 세척제어부(89)를 포함한다.

제1세척프레임(81)은 다수의 분리막모듈(60)이 배열되는 방향과 평행한 제1세척하단프레임(82)과 제1세척상단프레임(83)을 갖고, 지지틀(70)의 정면에 구비된다.

또한 제2세척프레임(84)은 다수의 분리막모듈(60)이 배열되는 방향과 평행한 제2세척하단프레임(85)과 제2세척상단프레임(86)을 갖고, 지지틀(70)의 배면에 구비된다.

기포분사부(87)는 제1세척프레임(81)과 제2세척프레임(84) 사이에 구비되어 각 분리막모듈(60) 사이를 이동하며, 기포를 분사하여 이물질을 제거하기 위해 구비된다.

그리고 세척이동부(88)는 기포분사부(87)를 승강시키기 위해 구비되며, 세척제어부(89)는 기포분사부(87)와 세척이동부(88)를 제어하기 위해 구비된다.

여기서, 기포분사부(87)는 분사프레임(871)과 제1분사노즐(872), 제2분사노즐(873), 제3분사노즐(874), 기체공급부(875) 및 분사밸브(876)를 포함한다.

분사프레임(871)은 인접한 두 개의 분리막모듈(60) 사이에 위치된다.

그리고 제1분사노즐(872)은 분사프레임(871)의 상단부를 따라 일정 간격으로 형성되어 상측으로 기포를 분사하여 분리막모듈(60)로 흡입되기 위한 처리대상수에서 고체 이물질을 부유시키기 위해 구비된다.

제2분사노즐(873)은 분사프레임(871)의 상단부 양 모서리에 형성되어 분리막(65)을 향해 상향 경사지게 기포를 분사하여 이물질을 탈리시키기 위해 구비된다.

또한 제3분사노즐(874)은 분사프레임(871)의 하단부 양 모서리에 형성되어 분리막(65)을 향해 하향 경사지게 기포를 분사하여 이물질을 탈리시키기 위해 구비된다.

기체공급부(875)는 분사프레임(871)으로 압축기체를 공급하기 위해 구비된다.

그리고 분사밸브(876)는 기체공급부(875)로 공급되는 압축기체를 제1분사노즐(872), 제2분사노즐(873), 제3분사노즐(874) 중 어느 하나 이상으로 공급하도록 세척제어부(89)에 의해 제어된다.

또한 세척이동부(88)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 세척회전봉(881)과 세척가이드봉(882), 제1이동블럭(883), 제2이동블럭(884) 및 세척이동모터(885)를 포함한다.

세척회전봉(881)은 외주면을 따라 나사산을 갖고, 제1세척하단프레임(82)과 제1세척상단프레임(83)에 공회전 가능하게 구비된다.

또한 세척가이드봉(882)은 제2세척하단프레임(85)과 제2세척상단프레임(86)에 구비된다.

제1이동블럭(883)은 세척회전봉(881)의 나사산에 대응되도록 나사산을 갖고, 분사프레임(871)의 일단부에 구비되어 세척회전봉(881)을 따라 승강되기 위해 구비된다.

그리고 제2이동블럭(884)은 분사프레임(871)의 타단부에 구비되어 세척가이드봉(882)을 따라 승강되기 위해 구비된다.

세척이동모터(885)는 세척회전봉(881)을 회전시키기 위해 구비되는 것으로, 이에, 분사프레임(871)을 승강시킬 수 있다.

이 세척이동모터(885)는 복수의 세척회전봉(881)을 동시에 회전시키거나 각각 회전시키도록 복수 구비될 수 있다.

이러한 세척이동모터(885)는 세척제어부(89)에 의해 제어되며, 분사밸브(876)와 연동되도록 제어되어 후술되는 제1세척모드(S10)와 제2세척모드(S20) 및 제3세척모드(S30)로 순차적인 세척과정이 이루어진다.

이러한 세척제어부(89)는 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1세척모드(S10)와 제2세척모드(S20) 및 제3세척모드(S30)를 포함한다.

제1세척모드(S10)는 분사프레임(871)이 분리막모듈(60)의 하측에 위치될 경우, 기체공급부(875)에서 공급되는 기체를 제1분사노즐(872)로 공급시키도록 분사밸브(876)를 제어한다.

이에, 분리막모듈(60)을 통해 분리되기 위한 처리대상수에서 이물질을 먼저 분리시켜 부상시킬 수 있다.

그리고 제2세척모드(S20)는 세척이동부(88)에 의해 분사프레임(871)이 상측으로 이동될 경우, 기체공급부(875)에서 공급되는 기체를 제1분사노즐(872)과 제2분사노즐(873) 중 어느 하나 이상으로 공급시키도록 분사밸브(876)를 제어한다.

이에, 분사프레임(871)가 상측으로 이동되면서, 분리막(65)을 향하여 상향 대각선방향으로 기포를 분사하여 걸러진 이물질을 효과적으로 탈리시킴은 물론, 부상시켤 수 있다.

또한 제3세척모드(S30)는 세척이동부(88)에 의해 분사프레임(871)이 하측으로 이동될 경우, 기체공급부(875)에서 공급되는 기체를 제1분사노즐(872)과 제3분사노즐(874) 중 어느 하나 이상으로 공급시키도록 분사밸브(876)를 제어한다.

이에, 분사프레임(871)가 하측으로 이동되면서, 분리막(65)을 향하여 하향 대각선방향으로 기포를 분사하여 걸러진 이물질을 효과적으로 탈리시킴은 물론, 부상시켤 수 있다.

이러한 세척제어부(89)에 의해 제1세척모드(S10)와 제2세척모드(S20) 및 제3세척모드(S30)가 순차적으로 진행됨에 따라, 분리막모듈(60)에 대한 세척이 효과적으로 이루어진다.

물론, 이 세척제어부(89)는 분리막모듈(60)의 운전을 중지한 상태에서 이루어짐이 당연하다.

이와 같은, 분리막유닛(55)을 이용한 하폐수 고도처리시스템은 도 5에서 도시한 바와 같이, 유량조정조(10)와, 무산소조(20)와, 혐기조(30)와, 접촉폭기조(40)와, 막분리조(50)와, 인제거수단을 구비한다.

처리대상수는 전처리 장치 즉 스크린, 침사조 등을 거쳐 유량조정조(10)로 유입된다. 유량조정조로 유입되는 처리대상수는 하폐수 또는 중수 빗물 또는 오염된 해수일 수 있다.

유량조정조(10)는 처리대상수의 유입량 및 오염부하를 균등하게 조절하는 역할을 한다. 유량조정조(10)의 내부에 설치된 펌프(13)에 의해 처리대상수는 일정량 무산소조(20)로 유입된다.

무산소조(20)는 유량조정조(10)의 후단에 설치된다. 무산소조(20)는 무산소 조건으로 운영되어 유량조정조(10)로부터 유입되는 처리대상수 중의 질산성 질소를 질소가스로 변화시켜 대기중으로 방출시켜 제거한다. 이러한 탈질반응은 슈도모나스(Pseudomonas), 마이크로코커스(Micrococcus), 바실러스(Bacillus) 등과 같은 탈질미생물에 의해 이루어진다.

무산소조(20)에는 균등한 분배를 위한 교반장치가 설치된다. 일 예로, 교반장치는 무산소조(20)의 상부에 설치된 구동모터(미도시)와 연결되어 무산소조(20) 내부로 연장되는 회전축(21)과, 회전축(21)의 하부에 설치되는 스크류(23)로 이루어진다. 무산조조(20)에는 후술할 슬러지저류조(130)의 상등수가 유입될 수 있다.

혐기조(30)는 무산소조(20)의 후단에 설치된다. 무산소조(20)와 혐기조(30) 사이에 형성된 격벽의 상부에는 유출홀(27)이 형성된다. 따라서 무산소조(20)에서 탈질처리된 처리대상수는 유출홀(27)을 통해 혐기조(30)로 유입된다. 혐기조(30)는 혐기조건으로 운영되며, 미생물을 이용하여 유입농도의 3~4배까지 인을 방출시킨다. 혐기조(30)에는 무산소조(20)와 같이 균등한 분배를 위한 교반장치로서 구동모터(미도시), 회전축(31), 스크류(33)가 설치된다.

접촉폭기조(40)는 혐기조(30)의 후단에 설치된다. 혐기조(30)와 접촉폭기조(40)의 사이에 형성된 격벽의 상부에 형성된 유출홀(37)을 통해 혐기조(30)에서 접촉폭기조(40)로 처리대상수가 유입된다.

접촉폭기조(40)는 포기조건에서 혐기조(30)로부터 유입되는 처리대상수를 미생물을 고정시킨 담체(45)와 접촉시켜 암모니아성 질소를 질산화시킨다. 이와 함께 미생물에 의한 인의 과잉섭취 및 유기물의 산화반응이 일어난다.

접촉폭기조(40)의 내부에는 상하로 이격된 상부다공패널(43) 및 하부다공패널(41)이 각각 설치된다. 각 다공패널(41)(43)은 접촉폭기조(41)의 내부 공간을 수평으로 가로지르도록 설치된다. 상부다공패널(43) 및 하부다공패널(41) 사이에 형성된 반응공간에는 담체(45)가 충전된다. 바람직하게는 반응공간 체적에 대해 담체(45)가 차지하는 총 체적이 55% 이상 되도록 충전된다. 상부 및 하부다공패널(43)(41)에는 처리대상수는 통과시키되 담체(45)의 통과는 차단할 수 있을 정도의 크기를 갖는 다수의 관통공이 형성된다. 따라서 담체(45)는 포기수단에 의해 형성되는 수류에 의해 반응공간 내에서 유동하면서 처리대상수와 접촉하게 된다. 이와 같이 담체(45)를 유동상으로 구성함으로써 접촉 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 적용될 수 있는 담체(45)로 미생물을 고정시킬 수 있으며, 비중이 0.6 내지 0.9 정도인 공지의 담체들을 이용할 수 있다. 담체의 일 예로 담체(45)는 폴리에틸렌 재질로 형성되며, 내부가 빈 통형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 담체의 다른 예로 굴 껍질을 함유한 다공성 세라믹 여재를 이용할 수 있다.

접촉폭기조(40)의 내부에 포기를 하기 위한 포기수단이 마련된다. 포기조건을 조성하기 위한 포기수단으로 블로워(47)와, 블로워(47)와 연결되어 접촉폭기조(40) 하부에 설치되는 산기관(49)이 구비된다. 포기수단에 의해 접촉폭기조(40)에 담체(45)를 충전하여 폭기시킴으로써 호기성 미생물, 임의성 미생물, 혐기성 미생물 등에 의한 질산화 및 유기물의 산화처리가 진행된다.

접촉폭기조(40)의 후단에 설치된 막분리조(50)에는 유출홀(46)을 통해 처리대상수가 유입된다.

막분리조(50)의 내부에는 막분리유닛(55)이 설치되어 슬러지와 방류수를 고액분리한다. 분리막으로 이루어진 막분리유닛(55)의 구체적인 구성은 후술한다. 막분리조(50)를 호기 조건으로 운영하기 위한 포기수단이 막분리조(50)에 설치될 수 있음은 물론이다.

막분리유닛(55)과 연결된 흡입라인(111)에 설치된 흡입펌프(113)가 작동하면 흡입력에 의해 중공사 내로 물이 유입되고, 중공사 내로 유입된 물은 흡입라인(111)을 통해 막분리조(50)의 외부로 배출된다. 이때 흡입라인(111)을 통해 배출되는 물이 방류수이다.

막분리조(50)에서 배출되는 방류수 중의 인을 제거하기 위한 인제거수단은 흡입라인(111)에 의해 막분리유닛(55)과 연결되어 방류수가 유입되는 교반부(110)와, 교반부(110)와 연결되어 교반부(110)로 응집제를 공급하는 응집제공급부(100)와, 내부에 경사판(121)이 설치되어 교반부(110)로부터 유출되는 유출수 중의 응집체는 침전시키고 상등수는 외부로 방출하는 침전조(120)를 구비한다.

교반부(110)는 응집제와 방류수를 혼합할 수 있는 구조라면 어떠한 것이라도 적용이 가능하다. 가령 교반부(110)는 방류수 및 응집제가 내부로 유입되는 교반조와, 교반조의 내부에 설치되는 회전축과, 회전축의 외주에 형성되어 상기 방류수 및 상기 응집제를 교반하는 교반날개를 구비한다.

교반부(110)로 응집제를 공급하기 위한 응집제 공급부(100)는 응집제 저장탱크(101)와, 응집제 저장탱크(101)와 교반부(110)를 연결하는 응집제공급관(105)과, 응집제공급관(105)에 설치되어 응집제를 교반부(110)로 정량 펌핑하는 정량펌프(107)로 이루어진다. 응집제로 통상적인 무기 고분자 응집제를 이용할 수 있다.

침전조(120)는 상부에 다수의 경사판(121)이 설치된다. 교반부(110)로부터 유출수가 유입되어 침전조(120)의 수위가 상승하면 경사판(121)에 응집된 슬러지나 플록이 부딪히면서 경사판(121)을 따라 중력에 의해 침전조(120) 바닥으로 침전되고, 슬러지가 제거된 최종 방류수는 경사판(121)의 상부측으로 상승된 후에 배출라인(123)을 통해 외부로 방류된다. 침전된 슬러지나 플록은 슬러지 저류조(130)로 펌핑되어 저장된다. 슬러지 저류조(130)의 상등수는 상술한 바와 같이 유량조정조(10)로 일정량 반송시킨다. 상기 침전조(120)의 구성은 필요에 따라 생략될 수 있다.

상술한 본 발명의 하폐수 고도처리시스템은 각종 유기물의 분해능력이 우수할 뿐만 아니라 물리 화학적 반응으로 인을 저감시키는 공정이 추가적으로 수행되므로 외부의 변화요소에도 영향을 받지않고 방류수 중의 인의 농도를 수질기준에 맞춰 일정하게 유지시킬 수 있다.

분리막(65)에 의해 슬러지와 분리된 처리수를 외부로 배출할 수 있도록 지지틀의 상부에는 집수관(67)이 설치되며, 집수관은 흡입라인(111)과 연결된다.

집수관(67)은 측벽(56)에 설치되는 한쌍의 브라켓트(59)에 양측이 각각 결합된다. 집수관(67)의 하부에는 분리막모듈(60)의 연결구(62)과 결합되는 다수의 연결소켓들(69)이 형성되어 있고, 집수관의(67) 상부에는 흡입라인과 연결되는 출수구(68)가 형성되어 있다.

분리막모듈(60)의 분리막(65)에는 시간이 지날수록 슬러지나 부유물이 중공사(66)의 표면에 부착되므로 분리막(65)의 여과효율이 점차 저하되지만, 세척부(80)에서 분사하는 기포에 의해 분리막(65)에 부착된 이물질을 탈리시키는 역할을 한다.

10 : 유량조정조 20 : 무산소조
30 : 혐기조 40 : 접촉폭기조
50 : 막분리조 55 : 분리막유닛
60 : 분리막모듈 65 : 분리막
70 : 지지틀 80 : 세척부
81 : 제1세척프레임 84 : 제2세척프레임
87 : 기포분사부 88 : 세척이동부
89 : 세척제어부

Claims (8)

1. 지지틀;
   상기 지지틀의 내측에 일정 간격으로 나란하게 설치되는 다수의 분리막모듈; 및
   기포를 분사하여 상기 분리막모듈에 부착된 이물질을 탈리시키기 위한 세척부;를 포함하고,
   상기 세척부는,
   상기 다수의 분리막모듈이 배열되는 방향과 평행한 제1세척하단프레임과 제1세척상단프레임을 갖고, 상기 지지틀의 정면에 구비되는 제1세척프레임;
   상기 다수의 분리막모듈이 배열되는 방향과 평행한 제2세척하단프레임과 제2세척상단프레임을 갖고, 상기 지지틀의 배면에 구비되는 제2세척프레임;
   상기 제1세척프레임과 제2세척프레임 사이에 구비되어 상기 각 분리막모듈 사이를 이동하며, 기포를 분사하여 이물질을 제거하기 위한 기포분사부;
   상기 기포분사부를 승강시키기 위한 세척이동부; 및
   상기 기포분사부와 세척이동부를 제어하기 위한 세척제어부;를 포함하며,
   상기 기포분사부는,
   인접한 두 개의 분리막모듈 사이에 위치되는 분사프레임;
   상기 분사프레임의 상단부를 따라 일정 간격으로 형성되어 상측으로 기포를 분사하여 분리막모듈로 흡입되기 위한 처리대상수에서 고체 이물질을 부유시키기 위한 제1분사노즐;
   상기 분사프레임의 상단부 양 모서리에 형성되어 분사막을 향해 상향 경사지게 기포를 분사하여 이물질을 탈리시키기 위한 제2분사노즐;
   상기 분사프레임의 하단부 양 모서리에 형성되어 분사막을 향해 하향 경사지게 기포를 분사하여 이물질을 탈리시키기 위한 제3분사노즐;
   상기 분사프레임으로 압축기체를 공급하기 위한 기체공급부; 및
   상기 기체공급부로 공급되는 압축기체를 상기 제1분사노즐, 제2분사노즐, 제3분사노즐 중 어느 하나 이상으로 공급하도록 상기 세척제어부에 의해 제어되는 분사밸브;를 포함하고,
   상기 세척제어부는,
   상기 분사프레임이 분리막모듈의 하측에 위치될 경우, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체를 제1분사노즐로 공급시키도록 분사밸브를 제어하는 제1세척모드;
   상기 세척이동부에 의해 분사프레임이 상측으로 이동될 경우, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체를 제1분사노즐과 제2분사노즐 중 어느 하나 이상으로 공급시키도록 분사밸브를 제어하는 제2세척모드; 및
   상기 세척이동부에 의해 분사프레임이 하측으로 이동될 경우, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체를 제1분사노즐과 제3분사노즐 중 어느 하나 이상으로 공급시키도록 분사밸브를 제어하는 제3세척모드;를 포함하는 분리막유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지틀은,
   좌우로 이격된 한쌍의 측벽;
   상기 한 쌍의 측벽 상부측에 적어도 하나 이상 구비되는 상부지지바; 및
   상기 한 쌍의 측벽 하부측에 적어도 하나 이상 구비되는 하부지지바;를 포함하는 분리막유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 분리막모듈은,
   상부헤더와 하부헤더가 서포트바에 의해 상하 방향으로 이격된 상태로 고정되고, 액체가 통과도록 내부가 비어있는 분리막이 구비되되, 분리막의 상부는 상기 상부헤더에 결합되고, 분리막의 하부는 상기 하부헤더에 결합되며, 상기 상부헤더는 내부가 비어있고, 비어있는 내부로 분리막의 상단이 삽입되며, 상기 상부헤더에는 집수관과 연결되는 연결구가 형성되고, 상기 집수관의 상부에는 흡입라인과 연결되는 출수구가 형성되는 분리막유닛.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 세척이동부는,
   외주면을 따라 나사산을 갖고, 상기 제1세척하단프레임과 제1세척상단프레임에 공회전 가능하게 구비되는 세척회전봉;
   상기 제2세척하단프레임과 제2세척상단프레임에 구비되는 세척가이드봉;
   상기 세척회전봉의 나사산에 대응되도록 나사산을 갖고, 상기 분사프레임의 일단부에 구비되어 세척회전봉을 따라 승강되기 위한 제1이동블럭;
   상기 분사프레임의 타단부에 구비되어 세척가이드봉을 따라 승강되기 위한 제2이동블럭; 및
   상기 세척회전봉을 회전시키기 위한 세척이동모터;를 포함하는 분리막유닛.
8. 유량조정조로부터 유입되는 처리대상수 중의 질산성 질소를 제거하는 무산소조;
   상기 무산소조로부터 유입되는 처리대상수 중에 미생물을 이용하여 인을 방출시키는 혐기조;
   포기조건에서 상기 혐기조로부터 유입되는 처리대상수를 미생물을 고정시킨 담체와 접촉시켜 질소를 질산화시키는 접촉폭기조;
   상기 접촉폭기조로부터 유입되는 처리대상수를 고액분리하는 제1항 내지 제3항, 제7항 중 어느 한 항의 분리막유닛이 내부에 설치된 막분리조;
   상기 분리막에 의해 슬러지와 분리되어 배출되는 방류수 중의 인을 제거하기 위한 인제거수단;을 포함하는 분리막유닛을 이용한 하폐수 고도처리시스템.

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