KR19990083645A - 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 간헐폭기와 평판형 정밀여과 분리막을 이용하여 유기성 오·폐수의 유기물 및 영양 염류인 질소·인 처리를 경제적이고 효율적으로 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 유입 오·폐수를 스크린을 통과시키고, 그 처리수를 간헐폭기형의 제 1반응조에 유입시켜 질산화와 탈질화를 유도하고, 제 1 반응조의 처리수를 평판형 정밀여과막(microfiltration)으로 이루어진 여과막 모듈이 침지된 제 2반응조에 유입시킨 다음, 막세정공기로써 폭기한 후, 여과 막에 의해 처리된 처리 수를 자연압에 의해 배출시키고 제 2반응조의 질산화 된 혼합액을 유입수의 2.5배 유량으로 제 1반응조에 반송시키는 것을 특징으로 하는 유기성 오·폐수를 효율적으로 처리하는 방법이다. 본 발명은 제 1반응조를 간헐폭기식으로 운전하므로 영양물질 제거효율이 좋을 뿐아니라 평판형 분리막을 사용함으로 매우 경제적이고 세정이 간편하며, 자연압하에서 간헐흡인 운전으로 막 오염의 최소화가 가능하다.
Description
본 발명의 목적은 간헐폭기와 평판형 정밀여과 분리막을 이용하여 유기성 오·폐수의 유기물 및 영양물질인 질소·인 처리를 경제적이고 고효율적으로 처리할 수 있는 방법을 제공하는 것으로서, 더욱 자세히는 침지형 평판 정밀여과막을 이용한 오·폐수의 유기물 및 질소·인의 제거방법으로서 기존의 활성슬러지 공정을 변형하여 제1반응조를 간헐폭기조로 운영하여 폭기조와 무산소조로 운영하고 제 2 반응조는 평판 분리막이 침지된 폭기조로 운전함으로써 기존의 공정을 대폭 간소화함과 동시에 영양물질, 즉 질소·인을 완벽하게 처리할 수 있는 처리방법이다.
종래의 기술로서 활성슬러지법에 관형(tubular type) 또는 중공사막형(hollow fiber type)의 한외여과막(ultrafiltration)을 조합한 폐수처리는 생활오수, 중수도 및 분뇨처리에 많이 이용되고 있다. 그러나 여과막 이외에 순환펌프의 추가, 정기적인 막 세정 등 인건비와 약품비가 많이 소요될 뿐 아니라 고압 운전압력 등 운전비용이 많이 소요된다. 또한 기존의 침지형 중공사막은 협잡물과 세정을 위한 폭기에 의한 중공사의 엉킴으로 인해 막처리 효율이 감소될 뿐만 아니라 중공사의 늘어짐과 절단 등으로 비효율적인 요인으로 지적되고 있으며, 막폐색에 따른 세정이 어려울뿐 아니라 유지관리가 힘들고 막의 수명이 짧은 단점이 있다. 그리고 부영양화의 원인인 질소·인의 제거에 있어서 대부분이 분리막이 침지된 폭기조만을 이용함으로써 유기성 질소 화합물이 산화분해되어 아질산성 질소와 질산성 질소로 전환될 뿐으로 완전한 질소·인 제거처리가 이루어지지 않고 있는 문제점이 있다.
이에 본 발명자는 상기한 문제점을 해결하여 보다 효율적이고 경제적인 유기성 오·폐수 처리를 위하여 크기가 0.4㎛이상의 활성슬러지 분리에 적합하고 투과유속이 큰 정밀여과막(microfiltration)를 이용, 제1 반응조를 간헐폭기함으로써 폭기조와 무산소조로 운전하고 제2반응조를 평판형 정밀여과막의 모듈을 침지한 폭기조로 운전함과 동시에 자연압으로 간헐흡인함으로써 막의 폐색을 최소화하고, 처리시설공간의 최소화, 완전 무인조작화 및 에너지비용 절감 등을 할 수 있는 본 발명을 완성하게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 유기성 오·폐수처리 공정도
도 2는 발명에 사용된 막여과법에 의한 여과실시상태도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 원수 12: 스크린
13: 유량조정조 14: 공급펌프
15: 유입벨브 16: 교반기
17: 제 1반응조 18: 산기관
10: 레벨스위치 20: 제 2반응조
21: 여과막 모듈 22: 배출밸브
23: 처리수조 24: 송풍기
25: 풍량계 26: 반송벨브
27: 반송펌프 28: 슬러지농축기
본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유입폐수(11)를 스크린(screen)(12)에 통과시켜서 입자가 큰 부유물질(SS) 등을 여과하는 스크린 공정, 여과처리되어 유량조정조(13)에 유입된 처리수의 오염농도와 유량을 조정하는 유량조정 공정, 처리수를 제 1반응조(17)에 유입시켜 간헐폭기운전을 함으로써 폭기시에는 질산화를, 비폭기시에는 유입수의 탄소원을 이용한 탈질화를 유도하는 간헐폭기공정, 제1반응조(17)에서 처리된 처리수를 0.4㎛의 정밀여과막(microfiltration)의 여과막 모듈이 침지된 폭기조의 제 2반응조(20)에 유입시킨 다음 막세정공기를 주입하면서 폭기시키면서 유기물 제거 및 질산화를 도모하고 여과막에 의해 처리된 처리수를 자연압 흡입력을 이용하여 배출하여 처리수조(23)로 유출시키고 발생한 슬러지는 슬러지 농축조(28)로 보내고, 유입수 2배의 혼합용액을 제1반응조(17)로 반송시키는 질산화처리 및 질산화된 혼합용액의 반송공정으로 이루어지는 오·폐수처리방법이다.
이하 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.
본 발명의 폐수 처리방법은 유기물 및 영양물질인 질소·인을 제거함에 있어 매우 경제적이고 효율적이다. 특히 간헐폭기의 호기-무산소조건의 제1반응조(17)와 호기조건의 제 2반응조(20로 구분되어 운전됨으로써 제 1반응조(17)의 간헐폭기시에 질산화와 탈질화가 동시에 진행되고 제2반응조(20)로 유입된 처리수는 다시 호기성조건에 의해 질산화로 인해 제거 또는 반송되어 질소 성분을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 무산소조와 호기조건의 폭기조로 인해 미생물의 신진대사와 과잉섭취(luxury uptake)로 보다 효율적이고 안정적인 인 제거율을 얻을 수 있다는 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기성 폐수의 처리공정을 도식적으로 나타낸 것으로, 이를 토대로 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 고부하의 유기물 및 영양물질(질소·인)을 함유한 폐수(11)를 스크린(12)을 통과시킴으로써 처리한 다음, 본 발명의 간헐폭기로 운영되는 제 1반응조(17)에 유입시켜 유입수의 탄소원을 이용한 탈질화와 질산화을 유도하였다. 일반적인 생물학적 처리방법에 의한 질소제거는 미생물의 동화작용(bacterial assimilation)에 의한 질소제거방법과 유입 폐수내의 암모니아와 유기성 질소 등이 일정조건하에서 질산성 질소와 아질산성 질소로 변화되어 유출수에 얼마만큼 존재하느냐에 따른 질산화(nitrification)과정과 질산화를 걸친 질산성 질소 등이 처리 시스템에서 환원되어 대기 중에 질소가스로 배출됨으로써 질소화합물을 제거하는 과정인 탈질소화(denitrification)과정으로 구분된다.
따라서 본 발명에서의 질소제거는 제 2반응조(20)를 호기성 상태의 반응기로 유지하여 질산화를 유도하고 질산화된 호기성 유출수가 호기 및 무산소조로 반복 운영되는 제 1반응조(17)로 반송되어 탈질을 유도하여 제거시킬 수 있도록 하였다. 일반적으로 탈질반응을 유도하고자하는 공정들은 대부분 메탄올과 아세트산 등의 외부탄소원을 이용하여 경제적 부담을 가중시키는 문제를 지니게 된다. 따라서 본 발명에서는 고농도 무산소 반응조의 유출수를 내부탄소원으로 이용하여 탈질을 유도하였다. 또한 질소가 세포합성에 필수적인 요소이기 때문에 생물학적 처리과정의 세포합성에 따라 세포구성에 필요한 만큼 질소가 제거되며 F/M비(FOOD TO MICRO-ORGANISM)의 변화에 따라 제거되는 BOD당 NH3-N이 제거되는 비율은 다음과 같이 표현된다.
여기서, Y: yield coefficient(gVSS/gBOD)
Xa: 분해가능한 MLVSS
Kb: Decay rate(gVSS/gVSS·day)
만약, F/M비가 0.1 day-1로 운전될 경우dNH3-N/dBOD비는 0.018이 되어 유입수의 BOD가 120 mg/L이고 유입수 질소농도가 30mg/L인 도시하수를 활성슬러지법으로 처리할 때 질소제거 효율을 8∼20% 정도가 된다. 본 고안의 공정으로 고농도 유기성 폐수의 경우 MLSS 농도가 8,000 ∼ 15,000 mg/L로 유지가 가능하므로 질소제거율이 상승된다.
또한, 폐수중의 인 제거에 있어서 생물학적 기본원리는 혐기성 상태에서 균체중의 유기물 저장과 동시에 인의 방출이 시작되고 호기성 상태에서의 균체증식과 폴리인산을 축적하면서 일부의 인이 제거된다. 본 발명에서 제 1반응조(17)의 무산소시에 균체중의 유기물 저장과 동시에 인의 방출이 시작되고 제 2반응조(20)의 호기성 상태에서 균체증식과 폴리인산을 축적하면서 일부의 인이 제거된다.
기존의 활성슬러지 공정과 분리막을 결합한 폐수처리공정에서는 막 오염에 의한 급속한 투과량의 감소가 나타나며 일정한 투과율과 처리수질을 유지하기 위해서 세정작업이 추가로 필요하다. 게다가 처리수를 위한 일정한 흡인압에 의해 막의 폐쇄가 급속히 일어나는 데 비해, 본 발명에서는 0.4㎛의 평판형 정밀여과막으로 이루어진 유동식 여과막 모듈(21)을 제 2반응조(20)에 침지하여 자연압에서 흡인여과시키고 동시에 송풍기(24)를 이용하여 15L/min의 막세정 공기로 폭기함과 동시에 간헐흡인의 조건으로 처리수를 배출하므로 막표면의 오염인자를 효과적의 제거하므로 막오염을 최소화하게 된다. 본 발명에 사용된 평판형의 정밀여과막은 중공사막형이나 관형의 정밀여과막보다 저렴하고 기존 분리막에 비해 투과량을 대폭 향상시킬 수 있으며, 협작물에 의한 영향이 적어 전처리가 비교적 간단하고 고압수나 브러쉬에 의한 간편한 세정도 가능하다.
이하, 본 발명을 하기 실시 예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.
실시 예
인천직할시 연수구에 위치한 모 아파트의 생활오수를 대상으로 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 공정을 이용한 유기물 및 영양염류(질소·인)을 함유하는 폐수를 0.2 m3/일의 규모로 처리하였다.
본 발명의 공정에 따라 원수(raw water)를 스크린(12)에 통과시켜 입자가 큰 부유물질 등을 여과처리하고, 유량조정조(13)에서 여과된 처리수의 오염농도와 유량을 조정한 다음, 피처리수를 간헐폭기로 운영되는 제 1반응조(17)로 유입시켜 폭기시에는 질산화를, 비폭기시에는 탈질화를 유도하였다. 이때 제 1반응조(17)에서의 폭기와 비폭기의 시간은 각각 15분, 105분이었으며 비폭기시 완전 탈질화를 위하여 교반기(16)로 혼합을 시켰다. 제 1반응조(17)를 거친 처리수를 평막형 정밀여과막으로 이루어진 여과막 모듈(21)이 침지된 제 2반응조(20)로 유입한 다음 15L/min의 폭기량으로 폭기하였으며, 이때의 폭기량은 막세정 공기량으로서 MLSS에 의한 막 오염을 방지하는 역할을 동시에 병행한 것이다. 제 2반응조(20)의 호기성 상태로 인해 질산화된 혼합용액을 유입수의 2.5배의 양으로 제 1반응조(17)로 반송함으로써 아질산성 질소와 질산성 질소를 질소가스로써 탈기함으로써 질소를 제거하였으며, 제 1반응조와 제 2반응조의 무산소-호기 조건을 이용하여 미생물이 인을 과잉섭취하도록 하여 인을 제거하였다. 제 2반응조(20)의 폭기조에서 평판형 정밀여과막(21)에 의해 여과된 처리수는 자연압하에서 흡인 배출하였다. 본 발명에 의한 폐수처리의 운전조건을 하기 표 1에 나타내었다.
[표1]
또한, 하기 표 2에서 알 수 있듯이, 실시예의 처리수가 비교예의 처리수보다 유기물의 경우 99%이상의 처리효율을, 질소·인에 있어서 각각 90%, 92.3% 의 높은 처리효율을 얻을 수 있다.
[표2]
도 2는 본 발명에 사용된 막에 의한 여과시의 단면도이다.
미설명 부호 14는 공급펌프, 15 유입밸브, 18 산기관, 19 레벨스위치, 22 배출밸브, 25 풍량계, 26 반송밸브, 27은 반송펌프이다.
이상에서와 같이, 본 발명을 이용한 생활오수 등의 유기성폐수처리에 있어서 간헐폭기형의 제 1반응조(17)와 침지형 평판형 막분리모듈(21)의 제 2반응조(20)에 의해 완벽한 유기물 제거는 물론 영양물질인 질소·인까지 높은 제거효율을 얻을 수 있다. 또한 처리수를 자연압에서 배출함으로써 막오염을 최소화할 수 있으며 동력비 등의 절감으로 인해 훨씬 경제적이다.
Claims (5)
- 유기성 오·폐수의 유기물 및 질소·인을 처리하기 위한 활성슬러지법에 있어서, 스크린(12)을 거친 유입 처리수(11)를 간헐폭기형의 제 1반응조(17)에 유입시켜 질산화와 탈질화반응을 유도하은 간헐폭기공정, 제 1반응조(17) 처리수를 평판형 정밀여과막(21)으로 이루어진 분리막 모듈(21)이 침지된 제 2반응조(20)에 유입한 다음, 막세정 공기로 폭기하면서 분리막을 통한 처리수를 자연압으로 배출시키고 질산화 된 제 2반응조(20)의 혼합액을 유입수의 2.5배로 제 1반응조(17)로 반송시키는 질산화처리 및 질산화된 혼합용액의반송공정으로 질소·인을 제거함을 특징으로 하는 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법
- 제 1항에 있어서, 상기 정밀여과막이 평판형인 것을 특징으로 하는 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1반응조에서 운전시 폭기시에는 질산화를 비폭기시에는 유입수의 탄소원을 이용한 탈질화과정을 동시에 수행하는 간헐폭기형인 것을 특징으로 하는 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법
- 제 1항에 있어서, 상기 분리막 여과수(21)의 흡인압이 자연압인 것을 특징으로 하는 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2반응조(20)의 폭기량과 막세정공기가 동일함을 특징으로 하는 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990031183A KR19990083645A (ko) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019990031183A KR19990083645A (ko) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990083645A true KR19990083645A (ko) | 1999-11-25 |
Family
ID=54765636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019990031183A KR19990083645A (ko) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | 간헐폭기공정과 평판형 정밀여과막을 이용한 유기물 및 질소·인의 제거방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990083645A (ko) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030097075A (ko) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | 정병욱 | 생물막활성탄과 마이크로필터모듈을 이용한 오·폐수고도처리장치 |
| KR100412330B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2004-01-07 | 주식회사 진우환경기술연구소 | 질소 및 인의 동시처리를 위한 무산소 및 혐기 공정 교대운전형 막분리 활성슬러지공법 |
| KR100414610B1 (ko) * | 2001-11-09 | 2004-01-13 | 주식회사 제닉스엔지니어링 | 분리막 생물 반응을 이용한 오,폐수 처리장치 |
| KR100422211B1 (ko) * | 2000-12-06 | 2004-03-12 | 대한통운 주식회사 | 침지식 분리막을 이용한 생물학적 질소 인 제거장치 및 방법 |
| KR100443423B1 (ko) * | 2002-04-04 | 2004-08-09 | 주식회사 청우네이처 | 자연압을 이용하는 한외여과 중수도 시스템 |
| KR100828669B1 (ko) * | 2008-03-03 | 2008-05-09 | 주식회사 아쿠아테크 | 동시탈질생물반응조와 막분리 기술을 결합한 고농도오폐수의 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 |
| KR101269877B1 (ko) * | 2010-07-16 | 2013-06-10 | 충북대학교 산학협력단 | Ｓｎｄ를 적용한 ｍｂｒ 반응조에서 격벽에 의한 하수고도처리 시스템 |
-
1999
- 1999-07-29 KR KR1019990031183A patent/KR19990083645A/ko not_active Application Discontinuation
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