KR20010028865A - 분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

침지형 분리막을 이용한 폐수처리분야

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

분리막 세정을 위한 상승류가 형성되지 않거나 외부 공기 공급이 중단되는 경우에 분리막을 효과적으로 보호하기 위함.

3. 발명의 해결방법의 요지

폐수를 호기성 조건으로 처리하는 폭기조(4)에 유입된 폐수의 유기물을 분해하고 외부에서 공급되는 공기에 의한 상승류 흐름과 외부의 흡입펌프(9)에 의해 인가되는 흡입압력에 의해 분리막 모듈(7)을 통과하게 하여 외부로 배출하는 침지형 분리막 폐수처리 시스템에 있어서, 상기 폭기조(4)내에 공급되는 상기 외부 공기의 공급이 중단되거나 상기 폭기조(4)의 수위가 분리막 모듈(7)의 표면을 세정시키기 위한 상승류를 형성할 수 없도록 낮아지면 상기 흡입펌프(9)의 운전을 정지시키도록 제어함으로 분리막의 손상을 방지하였다.

4. 발명의 중요한 용도

침지형 분리막 폐수처리장치의 분리막 사용주기의 연장.

Description

분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF SUBMERGED MEMBRANE WASTEWATER TREATMENT WITH MEMBRANE PROTECTING FUNCTION}

본 발명은 폭기조에서 호기성 조건하에 처리된 폐수를 폭기조 내에 직접 침지된 분리막 모듈에 의해 슬러지와 분리된 처리수를 얻는 폐수처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 분리막의 회복 불가능한 손상을 방지하기 위한 분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 침지형 분리막 폐수처리장치에서 가장 중요한 인자는 분리막의 투과 성능을 어느 정도 기간까지 장시간 안정적으로 유지할 수 있는가에 있다. 이는 막의 슬러지 분리 효율이 아무리 우수하더라도 장기간의 운전 성능이 보장되지 않을 경우 전체 시스템의 경제성 및 효율성이 다른 폐수처리기술에 비해 떨어지기 때문이다.

도 1은 전형적인 종래의 침지형 분리막 폐수처리장치를 도시한 것으로, 폐수는 보통 유량조정조(1)에 공급되어 수중펌프(2) 등에 의해 폭기조(4)로 공급되며, 이때 폭기조(4) 내에 침지된 분리막 모듈(7)을 보호하기 위해 간격 0.5-10 mm 정도를 가지는 스크린(3)을 거쳐 폐수중의 협잡물이 제거된다. 폭기조(4)에는 블로어(5)로부터 산기관(6)을 거쳐 외부공기가 공급되는데, 이 공기는 유기물 분해를 위해 폭기조(4) 내 호기성 조건을 유지하는 역할 및 분리막 모듈(7)의 각 분리막 표면에 쌓이는 막 오염(membrane fouling) 물질을 탈착시키는 역할을 수행한다. 처리된 폐수는 분리막 모듈(7)과 연결된 흡입펌프(9)에 의해 흡입되어 조절밸브(10)를 거쳐 외부로 배출된다. 처리수량을 조절하기 위해 흡입펌프(9)의 전후단 배관에 유량조절 밸브(10)를 설치하여 분리막 모듈(7)의 투과수량을 조절하기도 하며, 흡입펌프(9)와 분리막 모듈(7) 사이에 걸리는 진공 흡입압력을 모니터링 하기 위해 압력게이지(8)를 일반적으로 설치한다.

이상과 같은 종래의 침지형 분리막 폐수처리장치에 있어서, 폭기조(4) 내의 분리막 표면 세정은 산기관(6)으로부터 상승하는 공기 뿐만 아니라 공기에 의해 유발되는 상승 수류에 의해서도 동시에 이루어지는데, 이와 같은 상승 수류는 폭기조 (4)내 유체의 순환과 밀접한 관계가 있다. 예를 들어 분리막 모듈(7)의 상부 위치와 폭기조(4)의 수위 차이가 크지 않을 경우 공기에 의해 유발되는 수류의 흐름이 원활하게 이루어지지 않아 분리막 표면의 오염물질을 씻어주는 효과가 감소한다.

본 발명자들의 경험에 의하면 흡입 펌프(9)는 계속 운전되는 상황에서 돌발 상황에 의해 폭기조(4) 내의 폐수 공급이 멈추거나 하여 폭기조의 수위가 떨어지게 되면 폭기조(4) 내에서 막 표면을 통과하는 상승 수류의 흐름이 원활하게 되지 않아, 분리막 표면의 오염물질 축적이 심화되며 이와 같은 현상이 심해지면 흡입펌프(9)에 의한 흡입압력이 급격히 상승하였다. 이럴 경우, 침지형 분리막은 어느 한도 이상으로 흡입압력이 상승할 경우 막이 회복 불가능할 정도로 손상되어 재사용에 문제가 발생하게 된다.

또한, 보다 중요한 것은 블로어(5)에 의한 공기의 공급인데, 일반 활성오니법에서는 폭기조(4)로의 공기 공급량이 일시적으로 줄어들거나 멈출 경우 오니의 활성이 떨어지는 문제점 정도가 생기지만, 침지형 분리막 폐수처리 장치에서는 그러한 문제점 외에도 공기의 공급이 멈추거나 어느 한도 이하로 떨어진 상태가 일정 기간 유지되면 분리막 표면의 오염물질 세정이 전혀 이루어지지 않게 되어 흡입펌프(9)의 흡입압력 상승에 의해 분리막이 재사용이 불가능할 정도로 손상되는 문제가 발생한다.

따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 돌발 상황으로 인해 블로어(5)에 의한 공기공급 중단이나 폐수 유입의 중단으로 분리막 표면의 오염 물질 축적이 심화되어 분리막 모듈(7)이 손상되는 것을 방지하기 위한 분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 기존의 침지형 분리막 폐수 처리장치의 구성도

도2는 본 발명에 따른 분리막 보호형 침지형 분리막 폐수처리 장치의 전체 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1: 유량조정조 2: 폐수공급 펌프 3: 스크린

4: 폭기조 5: 블로어 6: 산기관

7: 분리막 모듈 8: 흡입압력 게이지 9: 흡입 펌프

10: 유량조절 밸브 11: 흡입펌프 동작 제어부

12: 공기유량 게이지 13: 수위 게이지

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치는, 폐수를 받아들여 호기성으로 처리하는 폭기조와, 상기 폭기조내에 침지된 분리막 모듈과, 상기 분리막 모듈의 하부에 설치되며 외부의 공기를 흡입하여 상기 분리막 모듈에 제공하는 산기관과, 상기 산기관에 외부의 공기를 공급하는 블로어와, 상기 분리막 모듈에 흡입 압력을 인가하여 여과된 처리수를 배출하는 흡입 펌프를 포함하는 침지형 분리막 폐수처리 장치에 있어서, 상기 폭기조 내의 수위를 검출하기 위한 수위 게이지와, 상기 수위 게이지로부터의 수위 검출 값과 상기 블로어의 동작상태 값을 입력받아 흡입펌프의 운전을 제어하는 흡입펌프 동작 제어부를 더 포함하도록 하였다.

또한, 본 발명에 따른 폐수처리 방법은, 폐수를 호기성 조건으로 처리하는 폭기조에 유입하는 제1단계와, 유입된 폐수의 유기물을 분해하고 외부에서 공급되는 공기에 의한 상승류 흐름과 외부의 흡입펌프에 의해 인가되는 흡입압력에 의해 분리막 모듈을 통과하게 하여 외부로 배출하는 제2단계를 구비한 침지형 분리막 폐수처리방법에 있어서, 상기 제2단계에서 상기 폭기조 내에 공급되는 상기 외부 공기의 공급이 중단되거나 상기 폭기조의 수위가 분리막 모듈의 표면을 세정시키기 위한 상승류를 형성할 수 없도록 낮아지면 상기 흡입펌프의 운전을 정지시키도록 제어하는 제3단계를 더 포함하도록 하였다.

이하, 첨부된 도2를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 분리막 보호형 침지형 분리막 폐수처리 장치의 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명은, 도1에 나타낸 기존의 폐수처리장치에 있어서 폭기조(4) 내의 수위를 검출하기 위한 수위 게이지(13)와, 블로어(5)로부터 산기관(6)으로 보내지는 공기의 유량을 검출하기 위한 공기 유량 게이지(12)와, 상기 수위 게이지(13)으로부터의 수위 검출 값과 상기 공기유량게이지(12)로부터의 공기유량 검출 값과, 상기 블로어(5)의 상태 값을 입력받아 흡입펌프(9)의 동작을 제어하는 흡입펌프 동작 제어부(11)를 더 포함하도록 한 것이다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 동작을 살펴보면, 블로어(5)로부터 산기관(6)으로 공급되는 공기유량을 측정하는 게이지(12)에서 공기 유량이 일정값보다 감소된 것이 검출될 경우, 또 폭기조(4)의 수위를 측정하는 수위 게이지(13)에서 폭기조(4)의 수위가 분리막 모듈(7) 표면의 세정을 위한 상승류를 형성하지 못할 정도로 일정값 이하로 떨어진 것이 검출될 경우 흡입펌프 동작 제어부(11)는 흡입펌프(9)의 운전이 정지되도록 제어한다. 또한 흡입펌프 동작 제어부(11)는 블로어(5)로부터 동작 상태 값을 제공받아 블로어(5)가 동작하지 않으면 흡입펌프(9)의 운전이 정지되도록 제어한다.

본 발명에 있어서 장치 구성을 간단하게 하기 위해서는, 공기유량 게이지(12)를 굳이 설치하지 않고 블로어(5)의 동작상태만 감시하여 블로어(5)가 동작을 멈추면 흡입펌프(9)의 운전을 멈추도록 제어하도록 하면 된다. 하지만, 블로어(5)가 동작은 하되 정상적인 공기량을 공급하지 못하는 상태로 동작을 하는 경우에도 분리막의 오염물질은 정상적으로 세정되지 않으므로 공기유량 게이지(12)를 통해 이를 검출하여 흡입펌프(9)의 운전을 제어하는 것이 장치의 신뢰성을 더욱 제고할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 폭기조(4)의 수위가 일정값 이하로 떨어지거나, 블로어(5)가 동작하지 않거나, 블로어(5)가 동작하지만 산기관(6)으로 보내는 공기량이 일정값 이하로 감소할 경우 흡입펌프 동작 제어부(11)에 의해 흡입펌프(9)의 운전을 정지시킴으로 분리막 모듈(7) 표면의 오염물질이 정상적으로 세정되지 않는 상태에서 계속적으로 흡입압력이 가해지는 것을 방지할 수 있어 분리막의 치명적인 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

여기서 상기 흡입펌프 동작 제어부(11)의 구성은 가장 바람직하게 PLC (Programmble logic controller)로 구현할 수 있지만, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자들에게 알려진 그 밖에 다른 종류의 제어장치를 이용하여 구현할 수 있음은 물론이다.

따라서, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 블로어(5)의 운전상태, 폭기조(4)에의 공기공급량, 폭기조 수위(13) 변동을 감지하여 흡입펌프(9)의 운전을 효과적으로 제어함으로, 분리막 표면의 오염물질 세정성능 저하상태에서 흡입압력이 급격히 상승하는 것을 사전에 예방할 수 있어 분리막 모듈의 치명적인 손상을 미연에 차단할 수 있고, 결과적으로 침지형 막의 사용주기를 연장시켜 장기간 안정적인 폐수처리 성능과 시스템의 신뢰성을 유지하게 하는 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 폐수를 받아들여 호기성으로 처리하는 폭기조(4)와, 상기 폭기조(4)내에 침지된 분리막 모듈(7)과, 상기 분리막 모듈(7)의 하부에 설치되며 외부의 공기를 흡입하여 상기 분리막 모듈(7)에 제공하는 산기관(6)과, 상기 산기관(6)에 외부의 공기를 공급하는 블로어(5)와, 상기 분리막 모듈(7)에 흡입 압력을 인가하여 여과된 처리수를 배출하는 흡입 펌프(9)를 포함하는 침지형 분리막 폐수처리 장치에 있어서,

   상기 폭기조(4) 내의 수위를 검출하기 위한 수위 게이지(13)와,

   상기 수위 게이지(13)으로부터의 수위 검출 값과 상기 블로어(5)의 동작상태 값을 입력받아 흡입펌프(9)의 운전을 제어하는 흡입펌프 동작 제어부(11)

   를 더 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 블로어(5)로부터 산기관(6)으로 보내지는 공기의 유량을 검출하기 위한 공기 유량 게이지(12)를 더 포함하고, 상기 흡입펌프 동작 제어부(11)는 상기 공기유량 게이지(12)로부터 공기유량 측정값을 입력받도록 한 것을 특징으로 하는 분리막 보호기능을 구비한 침지형 분리막 폐수처리 장치.
3. 폐수를 호기성 조건으로 처리하는 폭기조(4)에 유입하는 제1단계와, 유입된 폐수의 유기물을 분해하고 외부에서 공급되는 공기에 의한 상승류 흐름과 외부의 흡입펌프(9)에 의해 인가되는 흡입압력에 의해 분리막 모듈(7)을 통과하게 하여 외부로 배출하는 제2단계를 구비한 침지형 분리막 폐수처리방법에 있어서,

   상기 제2단계에서 상기 폭기조(4)내에 공급되는 상기 외부 공기의 공급이 중단되거나 상기 폭기조(4)의 수위가 분리막 모듈(7)의 표면을 세정시키기 위한 상승류를 형성할 수 없도록 낮아지면 상기 흡입펌프(9)의 운전을 정지시키도록 제어하는 제3단계

   를 더 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 침지형 분리막 폐수처리 방법.