KR20020032649A - Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester - Google Patents

Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester Download PDF

Info

Publication number
KR20020032649A
KR20020032649A KR1020000061913A KR20000061913A KR20020032649A KR 20020032649 A KR20020032649 A KR 20020032649A KR 1020000061913 A KR1020000061913 A KR 1020000061913A KR 20000061913 A KR20000061913 A KR 20000061913A KR 20020032649 A KR20020032649 A KR 20020032649A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
digester
tank
separation
separation membrane
Prior art date
Application number
KR1020000061913A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100390524B1 (en
Inventor
차기철
Original Assignee
원종수
주식회사 세정하이테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 원종수, 주식회사 세정하이테크 filed Critical 원종수
Priority to KR10-2000-0061913A priority Critical patent/KR100390524B1/en
Publication of KR20020032649A publication Critical patent/KR20020032649A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100390524B1 publication Critical patent/KR100390524B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2853Anaerobic digestion processes using anaerobic membrane bioreactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2866Particular arrangements for anaerobic reactors
    • C02F3/2893Particular arrangements for anaerobic reactors with biogas recycling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/42Liquid level

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PURPOSE: An apparatus for treating wastewater by using submerged membrane separation anaerobic digester is provided to produce methane gas effectively and to decompose organic materials in a short time by using produced biogas. CONSTITUTION: The apparatus comprises a digestion tank(20) which stores wastewater; a separation membrane(30) which is submerged in the digestion tank to filter sludge and suspended solids contained in the wastewater; a discharge pipe(16) of which one end is connected to the inside of the separation membrane and the other end is connected to a water storage tank(1) in order to discharge water permeated through the membrane; a pressure gage(6) which is installed on the discharge pipeline to measure how much the separation membrane is foul; a suction pump(4) which sends the permeated water to the water storage tank; a mixture discharge pipe(17) of which one end is placed on the surface of wastewater in the digestion tank and the other end is connected to a classification tank(7) having additional drainage; a gas supply pipe(18) of which one end is connected to the classification tank and the other end is connected to the inside of the digestion tank; a vacuum pump(8) which is installed on the gas supply pipe to vibrate the separation membrane by supplying the gas stored in the classification tank(7) to the upper part of the separation membrane.

Description

침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치{Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester}Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester}

본 발명은 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 소화조 내에 분리막을 침지시켜 혐기성 세균이 고농도로 농축되도록 하여 오·폐수 처리를 처리하고, 분리막상에 형성되는 이물질을 용이하게 제거할 수 있는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus, and more particularly, to immerse the separation membrane in the digestion tank so that the anaerobic bacteria are concentrated at a high concentration to treat wastewater treatment, and to facilitate foreign substances formed on the membrane. It relates to an immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus that can be removed easily.

기존에 사용되는 미생물을 이용한 하수 및 폐수 등의 처리 방법은 일반적으로 오·폐수를 자연 침강하여 미생물(슬러지)과 상장액을 분리하는 중력식 침전이기 때문에 침강속도가 매우 느리고 침전지의 면적이 커야 일정량 이상의 오·폐수를 고액 분리 및 처리할 수 있었다. 따라서, 소요 부지 면적이 크고 조건에 따라 고액 분리 효율이 불안정하며 반응조 내의 미생물을 고농도로 유지할 수 없는 단점이 있었다.Conventional treatment methods such as sewage and wastewater using microorganisms are gravity sedimentation that separates microorganisms (sludge) and supernatant by sedimenting sewage and wastewater in general, so the sedimentation rate is very slow and the area of the sedimentation basin is larger than a certain amount. Sewage and wastewater could be separated and treated in solid solution. Therefore, the required site area is large and the solid-liquid separation efficiency is unstable according to the conditions, and there is a disadvantage in that microorganisms in the reaction tank cannot be maintained at a high concentration.

메탄 발효 등의 혐기성 소화의 경우 유기물 부하, 온도, 및 pH 등의 변화에 따라 그 효율이 변화되는데, 충분한 메탄발효를 위해서는 소화에 관여하는 세균이 충분히 존재하여야 한다. 그러나, 혐기성 세균은 1 세대가 매우 길며, 환경조건에 매우 민감하기 때문에 소화조의 유지관리가 쉽지 않으므로 유기 물질의 소화조 내 체류시간을 길게 유지하여야 하는 것이 큰 단점으로 지적되고 있다. 실제로 하수 종말 처리장에서 하수 슬러지를 혐기성 소화공정으로 처리할 경우 20일 이상의 체류시간을 유지하고 혐기성 세균의 활성을 유지하기 위한 관리가 필요하지만, 이러한 유지관리는 용이하지 않은 상황이다. 또한, 혐기성 소화공정은 처리 배출수 내에 혐기성 슬러지를 함유하기 때문에 소화 공정만 거친 후의 처리수의 배출은 수질을 오염시키게 된다. 따라서, 소화공정을 거친 후 하천으로의 배출을 위해서는 슬러지를 제거해주는 장치가 부가적으로 필요하다. 이에 한국 공개특허 제2000-27428호에서는 석회석층으로 포함하는 침전부와 미생물 고정화층을 포함하는 혐기성 반응기를 개시하고 있다.In the case of anaerobic digestion such as methane fermentation, the efficiency is changed according to changes in organic load, temperature, and pH, etc. In order for sufficient methane fermentation, bacteria involved in digestion must be sufficiently present. However, since anaerobic bacteria have a long generation and are very sensitive to environmental conditions, it is not easy to maintain digestive tanks. Therefore, it is pointed out that maintaining anaerobic bacteria has a long residence time. In fact, if the sewage sludge is treated by anaerobic digestion at the sewage terminal treatment plant, it is necessary to maintain the residence time of 20 days or more and maintain the activity of anaerobic bacteria, but such maintenance is not easy. In addition, since the anaerobic digestion process contains anaerobic sludge in the treated effluent, the discharge of the treated water after the digestion process only contaminates the water quality. Therefore, an apparatus for removing sludge is additionally required for discharge into the stream after the extinguishing process. Accordingly, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2000-27428 discloses an anaerobic reactor including a precipitation part including a limestone layer and a microbial immobilization layer.

한편, 호기성 반응조에 있어서, 종래의 고액분리 장치들은 대부분 분리막 (membrane)을 이용하여 슬러지와 상장액을 분리한다. 예를 들어, 일본 특허공고 평 제11-253942호에서는 이동식 분리막을 이용한 폐수처리공정을 개시하고 있고, 한국 공개특허 제2000-40751호에서는 분리막 공정을 이용한 축산폐수 처리방법을 개시하고 있다. 그러나, 호기성 반응조인 경우도 운전 경과일수가 증가하면서 막의 오염으로 극심한 폐쇄 현상이 발생하여 플럭스가 감소하여, 이를 해소하기 위하여 자주 약품으로 세정하거나, 심할 경우 멤브레인을 교체하여야 한다. 이같은 현상은 혼합액에 존재하는 Ca+2, Mg+2, CO3 -2, SO4 -2, 실리카, Fe+2등 용해성 무기물 및 휴믹산, 펄빅산, 다당류, 단백질, DNA, 항생물질, 스테로이드, 효소 등 생물 대사 성분에 의하여 더욱 가속화된다.On the other hand, in the aerobic reactor, the conventional solid-liquid separation device is separated from the sludge and the supernatant using a membrane (membrane). For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-253942 discloses a wastewater treatment process using a movable separator, and Korean Laid-Open Patent Publication No. 2000-40751 discloses a livestock wastewater treatment method using a separator process. However, in the case of aerobic reaction tanks, as the number of days of operation increases, the fouling of the membrane occurs, the flux decreases, and the flux must be frequently cleaned or chemically replaced to solve the problem. These phenomena include soluble minerals such as Ca +2 , Mg +2 , CO 3 -2 , SO 4 -2 , silica, Fe +2 and humic acids, fulvic acids, polysaccharides, proteins, DNA, antibiotics, steroids, It is further accelerated by biological metabolic components such as enzymes.

분리막을 이용한 고액분리 장치에는 침지형과 외치형이 있는데, 침지형에도 정밀여과기와 한외여과기가 있고, 외치형도 정밀여과기와 한외여과기가 있다. 침지형의 경우 폭기조 내에 여과기를 설치하여 진공 펌프를 이용해 투과 수량, 즉, 플럭스 (flux)를 형성시켜 고액을 분리하며, 외치형의 경우는 폭기조 밖에 여과기를 설치하여 폭기조에 혼합액을 고속으로 강제 순환시키는 동시에 진공 펌프를 이용해 플럭스를 형성시켜 고액분리를 한다. 이같은 종래의 방식중 외치형의 경우 폭기조에 혼합액을 고속으로 강제 순환시킴으로써 에너지 소비가 과다할 뿐 아니라 슬러지 플럭스가 파괴되어 미세화됨으로써 폭기조에서 오염물질의 제거 효율이 떨어지고 슬러지의 탈수시 탈수성이 약화되는 단점이 있다. 그러나, 혐기성 소화조에 있어서, 분리막을 이용하여 폐수를 처리한 예는 없는 실정이다.The solid-liquid separation device using a separation membrane includes an immersion type and an external tooth type, and the immersion type also includes a precision filter and an ultrafilter. In the case of the submerged type, a filter is installed in the aeration tank to separate the solids by forming a permeate quantity, that is, a flux using a vacuum pump, and in the case of an external type, a filter is installed outside the aeration tank to force the mixed liquid to circulate in the aeration tank at high speed. At the same time, the flux is formed using a vacuum pump to separate the liquid. In the conventional method, the external tooth type is forced to circulate the mixed liquid in the aeration tank at high speed, and the energy consumption is excessive, and the sludge flux is destroyed and refined, thereby reducing the removal efficiency of contaminants in the aeration tank and dehydration when the sludge is dehydrated. There are disadvantages. However, in the anaerobic digester, there is no example of treating wastewater using a separator.

결과적으로, 혐기성 소화시 넓은 부지면적, 장시간의 체류, 처리수 내 고형물의 제거를 위한 부가적인 시설의 필요, 및 막의 오염 등으로 인한 수명 단축으로 인한 경제적인 부담이 문제점으로 대두되고 있는 실정이다. 이러한 문제점으로 인하여 2상 혐기성 소화공정, UASB(upflow anaerobic sludge blanket), 유동상 혐기성반응조 등이 개발되어 실제 일부 처리장에서 가동되고 있지만, 그 결과는 만족스럽지 못한 실정이다.As a result, the economic burden due to the large area of the anaerobic digestion, long time stay, the need for additional facilities for the removal of solids in the treated water, and the shortening of the life due to the contamination of the membrane is emerging as a problem. Due to these problems, a two-phase anaerobic digestion process, an UASB (upflow anaerobic sludge blanket), and a fluidized bed anaerobic reactor have been developed and operated in some treatment plants, but the results are not satisfactory.

이에, 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위해 광범위한 연구를 수행한 결과, 혐기성 소화조에 있어서, 분리막을 소화조 내에 침지시키고 생성되는 Bio가스를 사용하여 자동 막세정이 가능한 혐기성 소화 장치를 하·폐수, 축산 폐수 및 침출수 등의 처리에 사용할 경우 단시간 내에 유기물질의 분해와 고효율의 메탄생성이 가능함을 확인하였으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.Therefore, the present inventors conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, in the anaerobic digestion tank, the anaerobic digestion apparatus capable of automatic membrane cleaning using biogas generated by immersing the membrane in the digester and generating wastewater, When used for the treatment of livestock wastewater and leachate, it was confirmed that decomposition of organic substances and methane generation with high efficiency are possible within a short time, and the present invention was completed based on this.

따라서, 본 발명의 목적은 소요 부지 면적이 적으며, 단시간 내에 효과적인오·폐수 처리와 고효율의 메탄생성이 가능하고, 막의 자동 세정이 가능하여 막의 내구성과 지속적인 투과력를 유지할 수 있을 뿐 아니라, 배출수내 고형물의 제거를 위해 부가적인 장치가 필요하지 않은 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the required site area, to enable effective wastewater treatment and high-efficiency methane production in a short time, and to automatically clean the membrane to maintain membrane durability and permeability, as well as solids in the effluent. To provide a submerged membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus that does not require an additional device for the removal of.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치는 오ㆍ폐수가 저장되는 소화조와, 상기 소화조 내에 침지되고, 오ㆍ폐수에 포함된 슬러지와 부유물질이 소화조내에서 걸러지도록 형성된 분리막과, 일단은 상기 분리막의 내부와 통하도록 연결되고, 타단은 별도로 설치되는 집수조와 통하도록 연결된 투과수 배출관과, 상기 투과수 배출관의 라인상에 설치되어 상기 분리막의 오염상태를 측정하는 압력 게이지, 및 상기 분리막에서 걸러진 액상의 투과수를 집수조로 이송시키는 흡입펌프와, 일단은 상기 소화조 내에 저장된 오ㆍ폐수의 상면에 배치되고 타단은 별도의 배출관을 갖는 분류조와 통하도록 연결된 혼합물 배출관과, 일단은 상기 분류조와 통하도록 연결되고, 타단은 상기 소화조 내에 연결되어 상기 분리막 하부에 위치하는 가스공급관과, 상기 가스공급관 상에 설치되어 상기 분류조 내의 가스를 상기 분리막의 하부로 이송시켜 분리막을 진동시키기 위한 진공펌프를 포함한다.Immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus of the present invention for achieving the above object is soaked in the digester, and the sludge and suspended solids contained in the wastewater, the wastewater is stored in the digester. The separation membrane formed, one end is connected to communicate with the inside of the separation membrane, the other end is connected to communicate with the collecting tank is installed separately, the pressure is installed on the line of the permeate discharge pipe to measure the contamination state of the separation membrane A suction pump for transferring a gauge and a liquid permeate filtered from the separation membrane to a sump tank, and one end of which is disposed on an upper surface of the sewage / waste water stored in the digester and the other end is connected to a sorting tank having a separate discharge pipe; One end is connected to the sorting tank, the other end is connected to the digester to the separation membrane And a gas pump disposed below and a vacuum pump installed on the gas supply pipe to transfer gas in the fractionation tank to the lower part of the separation membrane to vibrate the separation membrane.

도 1은 본 발명에 따라 오·폐수의 처리를 위한 분리막이 침지된 혐기성 소화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,1 is a view schematically showing an anaerobic digestion apparatus in which a membrane for treating waste water is immersed according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 혐기성 소화 장치의 소화조 내에 침지되어 있는 분리막 및 막의 세정을 위한 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 2 is a schematic view showing a device for cleaning the membrane and the membrane immersed in the digester of the anaerobic digestion apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 집수조2: 기질 탱크1: sump tank 2: substrate tank

3: 포집 탱크4: 흡입 펌프3: capture tank 4: suction pump

5: 펌프6: 압력 게이지5: pump 6: pressure gauge

7: 분류조8: 진공 펌프7: sorting tank 8: vacuum pump

11: 외부 탱크12: 수위조절센서11: outer tank 12: level control sensor

13: 가스측정센서14: 포집관13: gas measuring sensor 14: collecting tube

15: 흡입관16: 투과수 배출관15: suction pipe 16: permeate discharge pipe

17: 폐수 및 가스 배출관18: 가스공급관17: wastewater and gas discharge pipe 18: gas supply pipe

19: 폐수 배출관20: 소화조19: wastewater discharge pipe 20: digester

30: 분리막30: separator

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따라 오·폐수의 처리를 위한 분리막이 침지된 혐기성 소화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 오ㆍ폐수는 소화조(20) 내에 저장되고, 분리막(30)은 소화조(20) 내에 침지되어 오ㆍ폐수에 포함된 슬러지와 부유물질이 막의 소화조내에서 걸러지도록 위치된다. 투과수 배출관(16)의 일단은 상기 분리막(20)의 내부와 통하도록 연결되고, 타단은 별도로 설치되는 집수조(1)와 통하도록 연결된다. 흡입펌프(4)는 상기 투과수 배출관(16)의 라인상에 설치되어 상기 분리막(20)에서 걸러진 액상의 투과수를 집수조(1)로 이송시킨다. 혼합물 배출관(17)의 일단은 상기 소화조(20) 내에 저장된 오ㆍ폐수의 상면에 배치되고 타단은 별도의 배출관(19)을 갖는 분류조(7)와 통하도록 연결된다. 가스공급관(18)의 일단은 상기 분류조(7)와 통하도록 연결되고, 타단은 상기 소화조(20) 내에 연결되어 상기 분리막(30) 하부에 위치한다. 진공펌프(8)는 상기 가스공급관(18) 상에 설치되어 상기 분류조(7) 내의 가스를 상기 분리막(30)의 하부로 이송시켜 분리막(30)을 진동시키기 역할을 한다.1 is a view schematically showing an anaerobic digestion apparatus in which a membrane for treating waste water is immersed according to the present invention. Referring to FIG. 1, the waste water is stored in the digester 20, and the separation membrane 30 is immersed in the digester 20 so that sludge and suspended solids contained in the waste water are filtered out in the digester of the membrane. One end of the permeate discharge pipe 16 is connected to communicate with the interior of the separation membrane 20, the other end is connected to communicate with the water collecting tank 1 is installed separately. The suction pump 4 is installed on the line of the permeate discharge pipe 16 to transfer the permeate of the liquid filtered from the separator 20 to the water collecting tank 1. One end of the mixture discharge pipe 17 is disposed on the upper surface of the waste water and wastewater stored in the digestion tank 20, and the other end thereof is connected to the fractionation tank 7 having a separate discharge pipe 19. One end of the gas supply pipe 18 is connected to communicate with the fractionation tank 7, and the other end is connected to the digester 20 and positioned below the separation membrane 30. The vacuum pump 8 is installed on the gas supply pipe 18 to transfer the gas in the fractionation tank 7 to the lower portion of the separation membrane 30 to serve to vibrate the separation membrane 30.

한편, 기질탱크(2)는 상기 소화조(20)와 별도로 설치되며, 오ㆍ폐수를 정화시키는 미생물의 영양원으로 사용되는 기질이 내장된다. 상기 소화조(20)와 기질탱크(2)는 공급관(15)을 통하여 서로 연결되며, 펌프(5)는 상기 공급관(15) 상에 설치되어 상기 기질탱크(2) 내의 기질을 상기 소화조(20)로 공급한다. 아울러, 포집탱크(3)는 상기 소화조(20)와 포집관(14)으로 연결되어 소화조(20)에서 발생되는 가스를 저장한다. 가스측정센서(13)는 상기 소화조(20)의 일측에 설치되어 소화조(20) 내에서 발생되는 가스의 성분을 측정하며, 수위조절센서(12)는 상기 소화조(20) 내의 상부 일측에 설치되어 소화조(20) 내의 수위량을 감지한다.On the other hand, the substrate tank 2 is installed separately from the digester 20, the substrate is used as a nutrient source of microorganisms to purify the waste water. The digester 20 and the substrate tank 2 are connected to each other through the supply pipe 15, the pump 5 is installed on the supply pipe 15 to the substrate in the substrate tank 2 to the digester 20 To supply. In addition, the collection tank 3 is connected to the digester 20 and the collection pipe 14 to store the gas generated in the digester 20. Gas measuring sensor 13 is installed on one side of the digester 20 to measure the components of the gas generated in the digester 20, the water level control sensor 12 is installed on one side of the upper in the digester 20 The water level in the digester 20 is sensed.

본 발명에 따르면, 기질은 기질탱크(2)에서 펌프(5)의 흡입력에 의해 공급관(15)을 통하여 소화조(20) 내로 유입되고, 발생되는 가스는 포집관(14)을 통하여 포집탱크(3)에 저장된다. 소화조(20) 내의 소화 혼합액과 일부 가스는 진공펌프(8)의 흡입력에 의하여 배출관(17)을 통하여 분류조(7)에 유입되고, 소화 혼합액은 배출관(19)을 통하여 외부 탱크(11)로 배출되며, 분류조(7)에서 분류된 가스는 진공펌프(8)에 의하여 가스공급관(18)을 통하여 5∼6 L/min의 송기량으로 소화조(20) 내로 유입된다. 소화조(20)내의 가스성분은 가스 샘플링 포트(도시하지 않음)에서 채취되어 가스측정센서(13)에서 측정되며, 소화조(20) 내의 수위조절은 수위조절센서(12)에 의하여 조절된다. 분리막(30) 투과수는 흡입 펌프(4)의 흡입력으로 배출관(16)을 통하여 집수조(1)로 배출되며, 분리막(30)의 오염은 압력게이지(6)를 통하여 알 수 있다.According to the present invention, the substrate is introduced into the digestion tank 20 through the supply pipe 15 by the suction force of the pump 5 in the substrate tank 2, and the generated gas is collected through the collecting tube 14 through the collecting tank 3. ) The extinguishing mixture liquid and some gas in the digestion tank 20 flow into the fractionation tank 7 through the discharge pipe 17 by the suction force of the vacuum pump 8, and the extinguishing mixture liquid into the external tank 11 through the discharge pipe 19. The gas discharged from the fractionation tank 7 is introduced into the digestion tank 20 at a gas flow rate of 5 to 6 L / min through the gas supply pipe 18 by the vacuum pump 8. The gas component in the digester 20 is collected at a gas sampling port (not shown) and measured by the gas measurement sensor 13, and the level control in the digester 20 is controlled by the level control sensor 12. The permeate of the separation membrane 30 is discharged to the collection tank 1 through the discharge pipe 16 by the suction force of the suction pump 4, the contamination of the separation membrane 30 can be seen through the pressure gauge (6).

도 2는 본 발명에 따른 혐기성 소화 장치의 소화조 내에 침지되어 있는 분리막 및 막의 세정을 위한 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명에 바람직한 분리막(20)은 중공사막 또는 평막이며, 소화조(20) 내의 처리수는 도 1의 흡입 펌프(4)의 흡입력에 의하여 분리막 내로 유입된다. 처리수의 슬러지와 부유물질 등의 고체물질은 분리막(30)에 의하여 효과적으로 제거되며, 고체물질이 제거된 액상의 투과수는 분리막(30)을 통하여 흡입 펌프(4)의 흡입력에 의해 배출관(16)을 통하여 집수조(1)로 배출된다.Figure 2 is a schematic view showing a device for cleaning the membrane and the membrane immersed in the digester of the anaerobic digestion apparatus according to the present invention. The separation membrane 20 preferable in the present invention is a hollow fiber membrane or a flat membrane, and the treated water in the digestion tank 20 is introduced into the separation membrane by the suction force of the suction pump 4 of FIG. 1. Solid materials such as sludge and suspended matter of the treated water are effectively removed by the separation membrane 30, and the liquid permeated water from which the solid substances are removed is discharged by the suction force of the suction pump 4 through the separation membrane 30. It is discharged to the water collecting tank (1) through.

분리막(30)의 오염을 가중시키는 물질이 막의 표면에 부착하는 것을 방지하기 위하여 도 1의 분류조(7)를 통하여 분리된 바이오(Bio) 가스(예를 들어, 수소,질소, 메탄, 이산화탄소 등을 함유)가 분리막의 하부로 배출되도록 설치하고, 배출된 가스가 분리막을 심하게 흔들리게 함으로써 막의 오염과 관계되는 물질 등이 막의 표면에 쉽게 부착되지 않도록 하여 분리막(30)의 효과가 장시간 유지되도록 한다.Bio gas (eg, hydrogen, nitrogen, methane, carbon dioxide, etc.) separated through the fractionation tank 7 of FIG. 1 in order to prevent the substances that increase the contamination of the separator 30 from adhering to the surface of the membrane ) To be discharged to the lower part of the separation membrane, and the discharged gas shakes the separation membrane severely so that substances related to the contamination of the membrane are not easily attached to the surface of the membrane so that the effect of the separation membrane 30 is maintained for a long time. .

결과적으로, 본 발명의 장치는 고농도의 유기성 물질이 포함된 오·폐수 등을 분리막을 침지한 혐기성 소화 공정으로 처리하는 것으로써, 분리막을 이용하여 소요 부지 면적을 감소시켰으며, 혐기성 세균을 소화조 내에 고농도로 농축되게 함으로써 산생성과정이 이루어지는 짧은 시간(1일 이내)에 고효율의 소화율과 다량의 메탄을 생성시켜 종래의 소화조에서 20일 이상의 소화시간에 따른 메탄생성과 동일한 소화율을 도모하고, 오염된 분리막은 발생되는 소화가스를 순환시켜 소화조 내에서 분리막의 세정이 이루어지도록 하여 분리막의 내구성과 투과력이 지속될 수 있도록 구성하였다. 또한, 부유물질을 거의 함유하지 않는 처리수를 얻을 수 있으므로 고형물의 제거를 위한 부가적인 장치가 필요하지 않다.As a result, the apparatus of the present invention, by treating the waste water and the like containing a high concentration of organic matter in an anaerobic digestion process immersed in the separator, by using the membrane to reduce the required site area, the anaerobic bacteria in the digester By concentrating at high concentration, it produces high-efficiency digestibility and large amount of methane in a short time (within 1 day) during acid production process, and achieves the same digestibility as methane production according to digestion time of 20 days or more in a conventional digester. The membrane was configured to circulate the generated digestion gas so that the membrane is cleaned in the digester so that the durability and permeability of the membrane can be maintained. In addition, it is possible to obtain treated water containing almost no suspended solids, thus eliminating the need for additional equipment for the removal of solids.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

글루코스(Glucose)를 탄소원, NH4HCO3를 질소원으로 하며 미량의 중금속등의 영양물질을 혼합한 합성기질(탄수화물농도 10,050 mg/ℓ, COD농도 10,650 mg/ℓ)을 이용한 인공합성폐수를 도 1에 도시된 장치를 이용하여 수리학적체류시간(HRT,hydraulic retention time)은 0.5일, 유동속도(Flow rate)는 3.6 L, 환류(Flux)는 7.5 LMH(L/m2·h), 온도는 30℃의 조건으로 운전하였다. 소화조내에 침지한 분리막은 ID/OD 0.8/1.4mm, 기공크기(Poresize) 0.05∼0.06㎛, 표면적(Surface area) 0.01m2의 사양을 갖는 것을 이용하였다. 분리막의 역할과 효과를 검토하기 위하여 동일한 기질과 동일한 운전조건을 갖으며 분리막이 없는 소화조를 준비하여 비교실험을 하였다. 그 결과, 탄수화물의 제거율은 분리막이 있는 소화조는 투과수에서 약 99.5%정도이며, 분리막이 없는 소화조에서의 배출수는 약 84%를 나타냈다. 소화조내의 미생물농도로 나타낼 수 있는 MLVSS(Mixed liquor volatile suspended solids)는 분리막이 있는 소화조내에서는 약 9,500 mg/ℓ정도이며, 분리막이 없는 소화조에서는 약 1,950mg/ℓ정도를 나타냈다. 메탄가스의 발생량은 분리막이 있는 소화조와 없는 소화조에서 각각 약 51.3%, 0.4%정도를 나타냈다. 한편, 소화조내의 세균수를 측정한 결과 분리막이 있는 소화조와 분리막이 없는 소화조에서 산생성균(Acidogens)은 각각 5.1×108MPN/㎖ 및 1.7×109MPN/㎖정도로 계수되었으며, 수소이용성초산생성균(Homoacetogens)은 각각 8.0×105MPN/㎖ 및 5.0×107MPN/㎖정도로 계수되었다. 메탄생성세균으로서 초산이용성메탄생성균(Acetate-utilizing methanogens)은 각각 5.1×104MPN/㎖ 및 2.3×106MPN/㎖정도이며, 수소이용성메탄생성균(H2-utilizing methanogens)은 각각 4.0×103MPN/㎖, 1.3×107MPN/㎖정도로 계수되었다. 이와같은 결과로서 분리막이 침지된 소화조내에서는 메탄생성세균을 포함한 혐기성세균이 고농도로 농축되어 산생성 과정이 진행되는 HRT 0.5일의 짧은 시간에서도 유기물이 제거되었으며, 특히 메탄의 발생량은 HRT 20일의 시간에서 발생되는 메탄함유량과 거의 동일하였다. 따라서, 혐기성 소화조내에 분리막을 침지하는 경우 혐기성 세균이 고농도로 농축되어 신속한 소화효율을 나타내고 있음이 검증되었다.Artificial synthetic wastewater using a synthetic substrate (carbohydrate concentration 10,050 mg / ℓ, COD concentration 10,650 mg / ℓ) containing glucose as a carbon source and NH 4 HCO 3 as a nitrogen source and a trace amount of heavy metals, etc. The hydraulic retention time (HRT) is 0.5 days, the flow rate is 3.6 L, the flux is 7.5 LMH (L / m 2 · h), and the temperature is It operated under the conditions of 30 degreeC. Separation membranes immersed in the digester were used having specifications of ID / OD 0.8 / 1.4 mm, pore size 0.05 to 0.06 μm, surface area 0.01 m 2 . In order to examine the role and effect of the membrane, a digester having the same substrate and the same operating conditions and no membrane was prepared and compared. As a result, the removal rate of carbohydrate was about 99.5% in the digester with the membrane and about 84% in the digester without the membrane. Mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS), which can be expressed as microbial concentrations in the digester, were about 9,500 mg / l in the digester with a membrane and about 1,950 mg / l in the digester without a membrane. The amount of methane gas generated was about 51.3% and 0.4% in digesters with and without membranes, respectively. On the other hand, as a result of measuring the number of bacteria in the digester, acidogenic bacteria were counted as 5.1 × 10 8 MPN / mL and 1.7 × 10 9 MPN / mL in the digester with the membrane and the digester without the membrane, respectively. Homoacetogens were counted at 8.0 × 10 5 MPN / ml and 5.0 × 10 7 MPN / ml, respectively. Acetate-utilizing methanogens are about 5.1 × 10 4 MPN / ml and 2.3 × 10 6 MPN / ml as methane-generating bacteria, and 4.0 × 10 for H 2 -utilizing methanogens, respectively. 3 MPN / mL and 1.3 x 10 7 MPN / mL were counted. As a result, anaerobic bacteria including methane-producing bacteria were concentrated in the digester where the membrane was immersed, and organic matter was removed even in a short time of 0.5 days of HRT during acid production. Almost equal to the methane content generated over time. Therefore, when immersing the membrane in the anaerobic digestion tank, it was verified that the anaerobic bacteria were concentrated at high concentration and showed rapid digestion efficiency.

전술한 바와 같이, 본 발명의 장치는 기존에 20일 이상의 체류 시간이 요구되던 메탄 발효과정을 1일 이내에 이루어지게 함으로써 단시간 내에 유기물질의 처리가 가능하며, 시공상의 부지 면적이 적으며, 오염된 분리막의 자동 세정이 가능하므로 분리막의 내구성과 지속적인 투과력를 유지할 수 있을 뿐 아니라, 배출수에는 고형물이 전혀 함유되지 않기 때문에 고형물의 제거를 위한 부가적인 장치가 필요하지 않아 효과적이다.As described above, the apparatus of the present invention enables the treatment of organic materials within a short time by performing the methane fermentation process, which requires a residence time of 20 days or more, within a day, has a small construction site area, and is contaminated. Since the membrane can be automatically cleaned, it can maintain the durability and permeability of the membrane, and since the discharged water does not contain any solids, it is effective because no additional device for removing the solids is required.

Claims (7)

혐기성 소화용 폐수처리장치에 있어서,In the anaerobic digestion wastewater treatment apparatus, 오ㆍ폐수가 저장되는 소화조와,Digester for storing waste and waste water, 상기 소화조 내에 침지되고, 오ㆍ폐수에 포함된 슬러지와 부유물질이 소화조내에서 걸러지도록 형성된 분리막과,A separation membrane immersed in the digester and formed to filter sludge and suspended solids contained in the wastewater and wastewater in the digester; 일단은 상기 분리막의 내부와 통하도록 연결되고, 타단은 별도로 설치되는 집수조와 통하도록 연결된 투과수 배출관과,One end is connected to communicate with the inside of the separation membrane, the other end and the permeate discharge pipe connected to the collecting tank is installed separately, 상기 투과수 배출관의 라인상에 설치되어 상기 분리막의 오염상태를 측정하는 압력 게이지, 및 상기 분리막에서 걸러진 액상의 투과수를 집수조로 이송시키는 흡입펌프와,A pressure gauge installed on a line of the permeate discharge pipe and measuring a contamination state of the separator, and a suction pump for transferring the liquid permeate filtered from the separator to a collection tank; 일단은 상기 소화조 내에 저장된 오ㆍ폐수의 상면에 배치되고 타단은 별도의 배출관을 갖는 분류조와 통하도록 연결된 혼합물 배출관과,A mixture discharge pipe having one end disposed on an upper surface of the waste and waste water stored in the digester and connected to a fractionation tank having a separate discharge pipe; 일단은 상기 분류조와 통하도록 연결되고, 타단은 상기 소화조 내에 연결되어 상기 분리막 하부에 위치하는 가스공급관과,One end is connected to the fractionation tank, the other end is connected to the digester and the gas supply pipe located in the lower membrane; 상기 가스공급관 상에 설치되어 상기 분류조 내의 가스를 상기 분리막의 하부로 이송시켜 분리막을 진동시키기 위한 진공펌프을 포함하는 것을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.Immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus is installed on the gas supply pipe and comprises a vacuum pump for vibrating the separation membrane by transferring the gas in the separation tank to the lower portion of the separation membrane. 제1항에 있어서, 상기 소화조와 별도로 설치되고, 오ㆍ폐수를 정화시키는 미생물의 영양원으로 사용되는 기질이 내장된 기질탱크와,2. The substrate tank of claim 1, further comprising: a substrate tank provided separately from the digester and used as a nutrient source for microorganisms for purifying wastewater and wastewater; 상기 소화조와 기질탱크가 서로 통하도록 연결시키는 공급관과,A supply pipe connecting the digester and the substrate tank to communicate with each other; 상기 공급관 상에 설치되어 상기 기질탱크 내의 기질을 상기 소화조로 공급하기 위한 펌프로 이루어진 기질공급수단이 포함된 것을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.Submerged membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus is installed on the supply pipe comprises a substrate supply means consisting of a pump for supplying the substrate in the substrate tank to the digester. 제1항에 있어서, 상기 압력 게이지에 의해 판독된 분리막의 오염정도에 따라 가스공급관 상에 설치된 진공펌프에 의해 공급되는 가스의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.The immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus according to claim 1, wherein the amount of gas supplied by the vacuum pump installed on the gas supply pipe is adjusted according to the degree of contamination of the separation membrane read by the pressure gauge. 제1항에 있어서, 상기 소화조의 일측에 설치되어 소화조 내에서 발생되는 가스의 성분을 측정하는 가스측정센서가 포함된 것을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.The immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus according to claim 1, further comprising a gas measuring sensor installed at one side of the digester to measure a component of gas generated in the digester. 제1항에 있어서, 상기 소화조 내의 상부 일측에 설치되어 소화조 내의 수위량을 감지하는 수위조절센서가 포함된 것을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.The immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus according to claim 1, further comprising a water level control sensor installed at an upper side of the digester to sense the water level in the digester. 제1항에 있어서, 상기 분리막은 평막 및 중공사막인 것을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.The immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus according to claim 1, wherein the separation membrane is a flat membrane and a hollow fiber membrane. 제1항에 있어서, 상기 분리막은 하부에 설치된 가스배출구에서 발생되는 가스에 의한 분리막의 흔들림에 의해 지속적으로 세정됨을 특징으로 하는 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치.The immersion type membrane separation anaerobic digestion wastewater treatment apparatus according to claim 1, wherein the separation membrane is continuously cleaned by shaking of the separation membrane by the gas generated at the gas outlet installed at the bottom of the separation membrane.
KR10-2000-0061913A 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester KR100390524B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0061913A KR100390524B1 (en) 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0061913A KR100390524B1 (en) 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020032649A true KR20020032649A (en) 2002-05-04
KR100390524B1 KR100390524B1 (en) 2003-07-07

Family

ID=19694564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0061913A KR100390524B1 (en) 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100390524B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100893377B1 (en) * 2008-10-31 2009-04-17 (주)화인이테크 Apparatus for aerobic treatment of organic waste
KR101351005B1 (en) * 2012-07-02 2014-01-14 서준용 Anaerobic container and apparatus for producing biogas using it
KR101351003B1 (en) * 2012-07-02 2014-01-14 서준용 Anaerobic container using circular injection pipe and apparatus for producing biogas using it
KR20150144989A (en) * 2014-06-18 2015-12-29 한국과학기술연구원 Method and apparatus for membrane cleaning with bio-gas purging

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10128397A (en) * 1996-10-31 1998-05-19 Hitoshi Daidou Apparatus and method for anaerobic digestion of sludge
KR100249452B1 (en) * 1998-04-21 2000-03-15 박호군 Two-phase anaerobic reactor with submerged microfiltration system
JP3556101B2 (en) * 1998-08-31 2004-08-18 株式会社クボタ Anaerobic digestion of organic waste
KR100313222B1 (en) * 1998-12-30 2002-11-22 주식회사 휠테크 Combined purification apparatus and method using submerged membrane process for use in advanced treatment

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100893377B1 (en) * 2008-10-31 2009-04-17 (주)화인이테크 Apparatus for aerobic treatment of organic waste
KR101351005B1 (en) * 2012-07-02 2014-01-14 서준용 Anaerobic container and apparatus for producing biogas using it
KR101351003B1 (en) * 2012-07-02 2014-01-14 서준용 Anaerobic container using circular injection pipe and apparatus for producing biogas using it
KR20150144989A (en) * 2014-06-18 2015-12-29 한국과학기술연구원 Method and apparatus for membrane cleaning with bio-gas purging

Also Published As

Publication number Publication date
KR100390524B1 (en) 2003-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Diez et al. Treating wastewater with high oil and grease content using an Anaerobic Membrane Bioreactor (AnMBR). Filtration and cleaning assays
CN101665310B (en) Method for treating wastewater in artificial wetland and wastewater treating device for implementing method
CN101219842A (en) Technique and equipment for recycling leachate of garbage
JPWO2016185533A1 (en) Water treatment system and water treatment method
CN100377968C (en) Process and assembly for the treatment of waste water on ships
CN108191144A (en) A kind of processing method of municipal solid waste incinerator percolate
KR102100991B1 (en) Liquefied fertilizer purification apparatus using porous ceramic membrane
KR100294075B1 (en) System for treating landfill leachate
KR100390524B1 (en) Apparatus for treating wastewater by using submerged membrain saparation anaerobic digester
WO1993016962A1 (en) Apparatus for the purification of cyanide-containing waste water
KR102108870B1 (en) Membrane Treatment Device for Eliminating Nitrogen and/or Phosphorus
KR20010007939A (en) Advanced Treatment Process of Domestic Wastewater by Biological and Chemical
JP3607088B2 (en) Method and system for continuous simultaneous removal of nitrogen and suspended solids from wastewater
JPS61271090A (en) Treating device for waste water using immobilized microorganism
KR20040020325A (en) A method for treating the graywater by membrane
JPS645960B2 (en)
KR20030097075A (en) Hybrid Submerged Plate Type Membrane Bioreactor Using microfilter Combined With Biofilm-Activated Carbon for Advanced Treatment of Sewage and Wastewater
CN207227239U (en) A kind of garbage percolation liquid treating system
CN216513321U (en) Tail water recovery system
KR20190004168A (en) A waste water of stock raising disposal plant
KR100249452B1 (en) Two-phase anaerobic reactor with submerged microfiltration system
JP2520798B2 (en) Method and apparatus for biological dephosphorization of organic wastewater
KR100402306B1 (en) Organic wastewater treatment device and methods using membrane reactor system
KR100402305B1 (en) Biological wastewater treatment system and methods using membrane reactor system
KR100458908B1 (en) Dirty and waste water purifying system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee