KR20030044647A - 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치에 있어서, 특히 오폐수 처리에서 많이 사용되고 있는 침지식 멤브레인 반응조를 최소화시킨 것으로, 한 반응조 내에 내/외부 칸막이를 설치하여 내부는 침지식 멤브레인 반응조 및 호기조로 제작하고 외부는 침전조와 무산소조 기능을 수행토록 한 것을 특징으로 하는 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치이다.

본 발명은 탈질 및 유기물 제거 반응이 일어나며 슬러지가 침전되는 침전/반송조와, 탈질반응이 일어나는 무산소조를 외측 공간부에 설치하고;

호기에 의한 질산화 반응이 일어나며 일정량이 외부 침전조로 월류되는 멤브레인 반응조를 내측 공간부에 설치하여 3개의 수조를 일개의 용기에 구성한 것이 특징이며, 본 발명에 따르면 3개의 수조를 일개의 용기로서 제작하므로 폐수처리장치가 차지하는 공간을 일정부피 내로 줄일 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치{A Waste Water Disposal Plant for Digesting Membrane}

본 발명은 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치에 있어서, 특히 오폐수 처리에서 많이 사용되고 있는 침지식 멤브레인 반응조를 최소화시킨 것으로, 한 반응조 내에 내/외부 칸막이를 설치하여 내부는 침지식 멤브레인 반응조 및 호기조로 제작하고 외부는 침전조와 무산소조 기능을 수행토록 한 것을 특징으로 하는 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치에 관한 것이다.

종래의 대부분의 하폐수 처리장치는 활성슬러지법으로 설계운영되고 있는데 활성슬러지법을 통하여서는 유기물의 제거를 주목적으로 한 처리공정이기 때문에 최근의 호소의 부영양화가 심각해지게 됨에 따라 질소와 인을 제거해야할 시점에 비추어 볼 때 이에 부응할 수 없다. 더욱이 활성슬러지법은 유입 충격부하에 약하고 슬러지 팽화현상이 일어나는 등 처리가 불안정한 면이 있었다.

이러한 활성슬러지법의 운전상 어려움으로 대두되는 팽화의 문제점을 해결함과 동시에 부영양화의 주범인 질소와 인을 효과적으로 제거하기 위한 여러 가지 처리공정들이 연구되어 실용화되고 있다.

그 예로서는 A₂/O, UCT, MUCT, VIP, 바덴포(Bardenpho)법등이 있다.

A₂/O법은 3개의 혐기조, 3개의 무산소조 및 4개의 포기조로 이루어져 있으며 혐기조에서 인 방출, 무산소조에서 탈질화, 포기조에서 질산화 및 인 섭취 등이 일어나게 된다.

그러나 반송 슬러지내의 질산성 질소로 인하여 혐기조에서 인 방출 저해작용을 하게 되어 인 제거율이 떨어지며, 유입수의 부하변동에 매우 민감할 뿐만 아니라 동절기시 질산화 미생물의 활성이 크게 저하되는 단점이 있다.

특히 국내 하수의 경우처럼 저농도 유기물이 유입되는 경우 특히 영향이 심하므로 기술보완없이 현장적용을 수행할 경우 안정적인 처리수질 보장이 매우 어렵다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 개발된 UCT공정은 반송슬러지를 혐기조 다음의 무산소조로 유입시켜 질산성 질소를 제거한 후 혐기조로 보내어 인 방출을 방해하는 것을 억제시킨 것이며,

MUCT 및 VIP공정은 무산소조를 반송슬러지 내의 질산성 질소를 제거하여 혐기조로 반송하는 무산소조와 내부 반송된 질산성 질소를 탈질시키는 무산소조로 분리하여 보다 완벽한 혐기제공으로 인제거율을 높인 것이나 내부 반송펌프의 추가 설치 및 유지관리상의 복잡성 등의 단점이 있는 것이다.

또한 바텐포(Bardenpho)공정은 기존 질소, 인 제거 공정중 효율이 90%정도로 가장 우수하나 체류시간이 10∼24시간으로 길게 운전하여야 하는 것이 단점이다. 특히 하수가 저농도인 경우에는 체류시간이 길어 탈질소화를 위한 유기물 부족으로 질소 인 등 전체적인 처리 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

한편, 현재까지 개발된 이상의 모든 고도처리공정을 살펴보면, 폐수처리 효율이 떨어지기 때문에 모두 구성요소의 용량을 크게 늘려야 하는 문제점이 있는 것을 알 수 있다.

즉, 상술한 고도처리장치들은 상술한 단점을 포함하며 아울러 도 1에 도시한 바와같이 침전조(10), 무산소조(20), 멤브레인 반응조(40)를 포함하는 호기조(30)등의 순서로 일렬로 배치함으로서 많은 공간을 차지하게 되는 문제점이 있는 것이다.

결국, 종래의 폐수처리장치들은 이를 이루는 구성요소들이 일렬로 늘어서기 때문에 각각의 수조를 모두 설치하려면 많은 공간이 필요로 하였으며, 우리나라와같이 땅이 좁은 상태에서는 이를 모두 설치하는 것이 어려운 일이었다.

따라서, 상기한 장치들을 효율적으로 이용하기 위해서는 좁은 단위면적에서도 모든 공정을 소화할 수 있는 장치의 출현이 불가피한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로,

일개의 반응조에 내/외부 칸막이를 설치하여 내부는 침지식 멤브레인 반응조 및 호기조로 운영하고 외부는 침전조와 무산소조 기능을 수행토록 하여 일정한 단위부피를 갖는 장치로서 일련의 폐수처리공정을 진행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 탈질 및 유기물 제거 반응이 일어나며 슬러지가 침전되는 침전/반송조와, 탈질반응이 일어나는 무산소조를 외측 공간부에 설치하고;

호기에 의한 질산화 반응이 일어나며 일정량이 외부 침전조로 월류되는 멤브레인 반응조를 내측 공간부에 설치하여 3개의 수조를 일개의 용기에 구성한 것이 특징이다.

또한, 상기 침전조는 원할한 슬러지 반송을 위한 경사진 패널이 더 포함되는 것이 특징이다.

또한, 상기 무산소조는 섬모상 미디어나 과립형, 판형 미디어 또는 폐플라스틱을 소재로 한 다공성 미디어중 선택된 하나의 미디어로 내부를 충진한 것이 특징이다.

또한,상기 용기는 사각 또는 원형 형태인 것이 특징이다.

도 1은 일반적인 침지식 멤브레인 반응조.

도 2는 사격형 형태의 본 발명의 폐수처리장치.

도 3은 원형 형태의 본 발명의 폐수처리장치.

도 4는 본 발명의 일체형 침지식 멤브레인 반응조.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 침전조 20: 무산소조

30: 호기조 40: 맴브레인 반응조

100: 용기

이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 침전조(10)에는 경사판(11)이 설치되어 있어 원활한 슬러지 반송을 할 수가 있으며, 무산소조(20)에서 섬모상 미디어나 과립형, 판형 미디어 또는 폐플라스틱을 소재로한 다공성 미디어(21)로 충진하여 무산소조의 목적인 탈질 효과를 최대한 얻을 수 있도록 하였다.

또한, 호기조(30)는 일반 침지식 멤브레인 반응조와 유사하게 설계되어 있으며, 내부 멤브레인 반응조(40)에서는 호기에 의한 유기물 제거와 질산화 반응을 이루어 내고, 외부 슬러지 침전조(10)에서는 내부 호기조(30)에서 월류된 슬러지를 침전시키는 기능과 탈질 및 유기물 제거의 역할을 수행한다. 이때 침전된 슬러지는 다시 내부 호기조(30)로 이송하게 된다.

그리고, 내부 호기조(30)로 이송되지 않은 처리수는 다음 단계인 무산소조(20)로 이동하게 되며, 여기서는 탈질 반응이 일어나게 되고 충진되어 있는 섬모상 미디어나 과립형, 판형 미디어 또는 폐플라스틱을 소재로한 다공성 미디어(21)에 의하여 탈질효율이 높아진다. 무산소조(20)에서 처리된 물은 다시 내부의 호기조(30)로 이송되게 된다.

본 발명에 있어서 폐수가 유입되는 유입구는 슬러지 침천조 전단에위치한다.

따라서, 대상 원수는 내부 호기조(30)에서 월류되는 처리수와 함께 슬러지 침전조에 유입된다. 처리된 유출수는 멤브레인(40)에 의한 흡인으로만 발생한다.

즉, 본 발명은 침지식 멤브레인 시스템에서 질소 제거 효과를 극대화 하는데 있다. 질소 제거는 호기조(30)에서 발생하는 질산화 반응 및 무산소조에서의 탈질 반응으로 제거되는 것이다.

이하에서 본 발명의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 내/외부로 구성된 사각형(또는 원형)의 반응조(100)로서 외부에 무산소조(20)와 슬러지 침전/반송조(10)를 설치하여 내부 멤브레인 반응조(40)에서는 호기에 의한 질산화 반응이 일어나며 일정량이 외부 침전조로 월류되게 된다.

침전조(10)에서는 탈질 및 유기물 제거 반응이 일어나게 되며, 내부에서 월류된 처리수중 슬러지는 침전되며 침전 슬러지 전량을 다시 내부 호기조(30)로 이송하게 된다.

여기에서 내부에서 외부 침전조(10)로 월류되는 유량(Q')과 침전조에서 내부 멤브레인 반응조로 이송되는 슬러지의 양(Q')은 같으므로, 이송되는 슬러지 양(Q')을 조절하여, 내부 호기조(30)에서의 질산화 및 외부 슬러지 침전조에서의 탈질 및 유기물 제거 반응을 대상 원수에 맞게 조절한다.

무산소조(20)로 월류된 상징수는 무산소조(20)에서 탈질반응을 일으키게 되는데, 효율적인 탈질반응을 위하여 전술한 바와같이 섬모상 미디어나 과립형, 판형 미디어 또는 폐플라스틱을 소재로한 다공성 미디어(21)를 사용하였다.

이 과정에서 질산화 및 탈질의 최적 반응을 유도할 수가 있으며, 대상 원수의 특성에 따라 탈질 및 질산화반응의 비율을 조절할 수가 있다.

도 4는 본 발명의 동작순서를 나타낸 것으로 도면번호 1은 첫번째 단계로서 내부 멤브레인 반응조에서 침전조로 월류하는 것을 표시하고, 도면번호 2는 두번째 단계로서 슬러지 침전조에서 무산소조로 월류하는 것을 표시하며, 도면번호 3은 세번째 단계로서 침전조에서 내부 멤브레인 반응조로 슬러지 이송하는 것을 표시하고, 도면번호 4는 네번째 단계로서 무산소조에서 내부 멤브레인 반응조로 처리수를 이송하는 것을 표시하며, 도면번호 5는 다섯번째 단계로서 멤브레인에 의한 처리수를 외부로 유출하는 것을 표시한다.

상술한 본 발명에 따르면 3개의 수조를 일개의 용기로서 제작하므로 폐수처리장치가 차지하는 공간을 일정부피 내로 줄일 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 탈질 및 유기물 제거 반응이 일어나며 슬러지가 침전되는 침전/반송조와, 탈질반응이 일어나는 무산소조를 외측 공간부에 설치하고;

   호기에 의한 질산화 반응이 일어나며 일정량이 외부 침전조로 월류되는 멤브레인 반응조를 내측 공간부에 설치하여 3개의 수조를 일개의 용기에 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 침전조는 원할한 슬러지 반송을 위한 경사진 패널이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 무산소조는 섬모상 미디어나 과립형, 판형 미디어 또는 폐플라스틱을 소재로 한 다공성 미디어중 선택된 하나의 미디어로 내부를 충진한 것을 특징으로 하는 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 용기는 사각 또는 원형 형태인 것을 특징으로 하는 일체형 침지식 멤브레인 폐수처리장치.