KR20100052232A - 분리막 생물 반응조, 이를 이용한 수처리 장치 및 방법 - Google Patents

분리막 생물 반응조, 이를 이용한 수처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오존(ozone)을 포함하는 유체를 이용하여 분리막의 오염을 방지하는 분리막 생물 반응조(membrane bioreactor)와 이를 이용한 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 유입수에 오존 공급장치와 연결된 오존 주입부를 통해 오존 포함 유체를 분사하여 1차 처리수로 배출하는 제 1 처리조 및 상기 1차 처리수를 내부의 분리막부로 고액 분리하여 2차 처리수로 배출하는 제 2 처리조를 포함하는 분리막 생물 반응조 및 상기 분리막 생물 반응조를 포함하는 수처리 장치를 제공한다. 또한 유입수에 오존 포함 유체로 분사시켜 1차 처리수로 배출하며 상기 1차 처리수를 분리막부로 고액 분리하여 2차 처리수로 배출하는 수처리 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 분리막 오염의 원인이 되는 SMP 또는 EPS를 오존을 이용하여 저분자화함으로써 분리막 오염을 저감시키고, 분리막의 세정 및 교체 주기가 연장되며, 동력이 적게 소모되고 장치 구조가 간소한 수처리 장치를 구현할 수 있게 되는 효과가 있다.
분리막 오염, MBR, 오존, 분리막 생물 반응조

Description

분리막 생물 반응조, 이를 이용한 수처리 장치 및 방법 {Membrane bioreactor, water disposal apparatus and method thereof}
본 발명은 오존(ozone)을 포함하는 유체를 이용하여 분리막의 오염을 방지하는 분리막 생물 반응조(membrane bioreactor)와 이를 이용한 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 분리막의 전단에 오존 포함 유체를 주입하여 분리막 오염의 주된 원인물질인 SMP(Soluble Microbial Products, 용해성 미생물 산물) 또는 EPS(Extracellular Polymeric Substances, 체외 고분자 물질) 등을 미리 제거함으로서 분리막 오염을 저감하는 분리막 생물 반응조와 이를 이용한 수처리 장치 및 방법 에 관한 것이다.
분리막 생물 반응조를 이용한 하·폐수처리 공정(이하 MBR 공법)은 종래의 활성 슬러지 공정에 분리막 기술의 장점을 결합한 공정으로서 분리막의 세공 크기(수㎜ ~ 수십㎛)와 막 표면 전하에 따라 원수 및 하·폐수 중에 존재하는 처리 대상 물질(유기, 무기 오염물질 및 미생물 등)을 거의 완벽하게 분리, 제거 할 수 있는 고도의 분리 공정이다.
종래의 활성 슬러지 공정은 세균, 원생동물, 후생동물 등으로 이루어지는 혼합미생물 집단(활성슬러지)을 사용하여, 효소의 존재 하에서 하·폐수 중의 유기오탁물질을 산화분해한 후, 최종침전지에 두어 활성슬러지 혼합액을 고액 분리하여 청정한 처리수를 얻는 생물학적 공정을 말한다. 이러한 활성 슬러지 공정에 분리막 기술을 결합함으로써 기존 활성 슬러지 공정의 단점을 개선한 방식을 활성 슬러지 막 분리 공정 또는 막 결합형 활성 슬러지 공정 이라고도 하며, 활성 슬러지 공정에 국한되지 않고 일반적인 생물반응조에 분리막을 결합한 분리막 생물 반응조를 이용하여 폐수를 처리하는 공법을 총칭하여 MBR(Membrane Bio Reactor) 공법이라고 한다.
MBR공법은 플럭(floc, 물속의 현탁 물질이나 유기물, 미생물 등의 미립자를 응집제로 응집시킨 큰 덩어리)을 분리해 내어 미생물의 침강성에 관계없이 안정적인 수질을 확보할 수 있다. 또한 SRT(Solids Retention Time, 고형물 체류 시간)와 HRT(Hydraulic Retention Time, 수리학적 체류 시간)를 분리 운전 할 수 있으므로 운전의 유연성이 있으며, 생물의 농도를 높게 유지할 수 있어 전체적인 공정의 부지 감소 효과를 가져온다는 장점이 있다.
하지만 MBR 공법은 아직 수처리 분야에는 널리 상용화되지 못하고 있다. 그 원인으로는 과다한 초기 투자 설비, 에너지 비용, 그리고 분리막 오염 문제를 들 수 있다. 최근 분리막 제조 기술의 발달로 초기 투자 설비 문제가 해결되고 있고, 낮은 압력(0.3bar 이하)에서의 운전으로 펌프에 소요되는 에너지를 줄일 수 있게 되면서 에너지 비용 문제도 해결되어 가고 있다. 그러나 분리막 오염 문제에 대해 서는 아직까지 마땅한 해결책이 제시되지 못하고 있는 실정이다.
종래의 분리막 오염 저감 기술로는 화학 약품을 주입하는 방법과 공기를 주입하는 방법이 알려져 있다. 화학 세척은 2차 오염 물질을 발생시키며 화학 약품의 취급 및 운전이 용이하지 않다는 단점이 있다. MFR(Membrane Fouling Reducer, 분리막 오염 완화제)을 주입할 경우, 농도가 50ppm 일 때는 여과 성능이 최대로 좋으나, 농도가 100, 200ppm 등으로 증가함에 따라 여과 성능이 감소한다는 연구가 있다.
그러나 MBR 공법에서는 반응기 내부에 화학 약품을 주입할 수 없으므로, 일반적으로 공기 주입을 통한 방법을 사용한다. 이 방법은 기포(bubble)와 막 표면의 충돌 및 기포의 파동에 의하여 분리막에 부착된 오염 물질이 물리적으로 떨어지는 원리에 의한 것이다. 이 방법에 의하면 미생물이 분리막의 표면에 부착되어 발생하는 분리막 오염은 어느 정도 저감할 수 있다. 그러나, 공기를 주입하는 방법도 활성 슬러지 반응조 내의 미생물에서 발생하는 SMP나 미생물의 대사 작용에 의해 생성되는 EPS인 다당류, 단백질, DNA, RNA 및 기타 세포 잔류물 등에 의한 분리막 오염은 해결하지 못한다.
이에, MBR 공법에 있어서 분리막 오염을 저감시킬 수 있는 새로운 기술에 대한 요구가 제기되어 왔다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, SMP 또는 EPS 등에 기인한 분리막 오염을 저감시킬 수 있는 새로운 구조의 분리막 생물 반응조의 제공을 목적으로 한다. 또한 분리막 오염의 감소를 통하여 분리막의 세정 및 교체 주기를 연장시키는 것을 목적으로 한다. 또한 오존 포함 유체를 이용하여 분리막 생물 반응조의 처리능력 및 효율을 향상시킨 수처리 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 유입수에 오존 공급장치와 연결된 오존 주입부를 통해 오존 포함 유체를 분사하여 1차 처리수로 배출하는 제 1 처리조; 및 상기 1차 처리수를 내부의 분리막부로 고액 분리하여 2차 처리수로 배출하는 제 2 처리조를 포함하는 분리막 생물 반응조를 제공한다. 이때 상기 분리막 생물 반응조는 상기 제 1 처리조와 제 2 처리조의 상부를 분리하는 격벽을 포함할 수 있다. 또한 상기 오존 포함 유체는 오존가스, 오존 가압수 및 배오존가스 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 상기 분리막 생물 반응조는 배오존을 안전하게 분해하는 배오존가스 처리장치를 포함할 수 있다. 한편 상기 분리막 생물 반응조는 제 2 처리조의 하부에서 상기 분리막부로 기포를 주입하는 기포 주입부를 포함할 수 있으며, 이때 상기 기포 주입부는 공기를 공급하는 공기 공급장치 및 오존 포함 유체를 공급하는 오존 공급장치 중 어느 하나 이상과 연결되어 공기 및 오존 포함 유체를 중 어느 하나 이상을 기포 발생원으로서 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 측면은, 상기 기재된 것 중 어느 하나의 분리막 생물 반응조를 포함하는 수처리 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 3 측면은, 유입수에 오존 포함 유체를 분사시켜 1차 처리수로 배출하며 상기 1차 처리수를 분리막부로 고액 분리하여 2차 처리수로 배출하는 수처리 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 분리막 오염의 원인이 되는 SMP 또는 EPS를 분리막 처리 전단계에서 오존을 이용하여 미리 저분자화함으로써 분리막에 부착되는 SMP 또는 EPS의 양을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 분리막 오염이 저감되므로 분리막의 세정 및 교체 주기가 연장되는 효과가 있다. 또한, 종래 기술에 비하여 동력이 적게 소모되고 및 장치 구조가 간소한 수처리 장치를 구현할 수 있다. 한편, 유입수에 전체적으로 오존이 접촉하여 유입수 내에 존재하는 Fe2+, Ca2+, Mg2+ 이온을 석출시켜 제거함으로써, 처리수의 재사용 시 배관 내의 관석 발생 문제를 해결할 수 있으며, 생물 반응조의 효율 면에서도 미생물 활성도가 증가하여 분리막의 수명이 연장되고 수처리 효율이 향상되는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 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 발명에서의 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.
분리막 생물 반응조는 오존기포에 의해 SMP 또는 EPS 등의 오염물질의 처리가 수행되는 제 1 처리조와 분리막에 의한 고액 분리가 수행되는 제 2 처리조를 포함한다. 이때 제 1 처리조는 분리막 생물 반응조 내 분리막의 전단부의 유입수가 유입되는 부분에 위치하며, 유입수의 처리에 사용되는 오존을 주입하기 위한 오존 주입부를 구비한다. 따라서 유입수는 제 1 처리조에서 오존에 의해 처리되어 1차 처리수로서 제 2 처리조로 이동된다. 제 2 처리조에서 1차 처리수는 분리막에 의해 고액 분리(solid-liquid separation)되어 2차 처리수로서 배출된다. 이때 도 1에 예시된 바와 같이, 분리막 생물 반응조(100)의 제 1 처리조(110) 및 제 2 처리조(120)는 하부에 개방부를 구비한 격벽(130)에 의해 분리될 수 있다.
본 실시예에서는 격벽(130)의 하부가 개방됨으로 인해 제 1 처리조(110)에 유입된 유입수(142)는 오존에 의해 처리된 후 1차 처리수(144)로서 상기 격벽의 하부를 통하여 제 2 처리조(120)으로 이동되게 된다. 제 2 처리조(120)로 이동된 1차 처리수(144)는 제 2 처리조(120) 내에 구비된 분리막에 의해 고액 분리되어 2차 처리수 흡입부(126)을 통해 2차 처리수(146)로 배출된다.
제 1 처리조(110)는 오존을 기포형태(152)로 유입수(142)로 공급하여 유입수 내에 존재하는 SMP 또는 EPS를 제거한다. 본 실시예에서 오존은 오존가스, 오 존 가압수 또는 배오존가스 중 어느 하나 이상을 포함하는 오존 포함 유체의 형태로 공급될 수 있다.
오존 공급장치(150)에서 형성된 오존 포함 유체는 제 1 처리조(110) 내에 설치된 오존 주입부(112)를 통하여 주입될 수 있다. 상기 오존 공급장치(150)는 오존가스 공급장치, 오존 가압수 공급장치 및 배오존가스 재사용 장치 중 어느 하나 이상을 포함한다.
오존가스 공급장치는 오존가스를 생성하여 공급하는 장치이며, 배오존가스 재사용 장치는 분리막 생물 반응조(100)으로부터 배출되는 배오존(154)를 회수하여 오존 공급원으로 재활용하는 장치이다. 또한 오존 가압수 공급장치는 고압으로 오존을 용존시킨 오존 가압수를 형성하여 공급하는 장치이며, 상기 형성된 오존 가압수는 오존 주입부(112)를 통해 제 1 처리조(110) 내로 분사되면서 오존기포(152)를 형성할 수 있다. 이때 오존 가압수 공급장치는 용존산화부상조(DOF조) 또는 가압오존산화조(PO2조)에서 오존 가압수를 공급하는 오존 가압수 공급장치를 활용하여 구성할 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우, 용존산화부상조(DOF조) 또는 가압오존산화조(PO2조) 및 분리막 생물 반응조가 오존 가압수를 생성 및 공급하는 장치를 서로 공유하게 됨으로써 수처리 설비를 보다 효율적이며 경제적으로 구성할 수 있다.
이때 상기 오존가스 공급장치 또는 오존 가압수 공급장치에는 분리막 생물 반응조(100)로부터 배출되는 배오존(154)이 이송되어 유입될 수 있다. 또한 오존 공급장치로서 오존가스 공급장치, 오존 가압수 공급장치 및 배오존가스 재사용 장 치를 2개 이상 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
제 1 처리조(110)에서는 이러한 오존기포(152)에 의해 유입수(142) 내의 분리막 오염의 주요 원인인 SMP 또는 EPS가 저분자물질로 분해될 수 있다. 이러한 저분자물질은 SMP 또는 EPS에 비해 분리막에 대한 점착력이 떨어지므로 분리막에 부착되는 특성이 현저하게 감소하게 된다. 따라서 유입수(142)가 제 1 처리조(110)에서 오존에 의해 SMP 또는 EPS의 상당량이 미리 분해된 후 제 2 처리조(120)로 이동 될 경우, 분리막 오염의 근본원인이 원천적으로 제거됨으로 인하여 분리막 오염이 현저하게 저감된다.
또한 제 1 처리조(110)에서는 유입수와 오존이 전체적으로 접촉됨으로 인하여 오존기포(152)에 의해 제 1 처리조(110)의 유입수(142) 내에 존재하는 Fe2+, Ca2+, Mg2+ 등의 이온이 산화되어 석출될 수 있다. 이러한 이온들은 처리수의 재이용시 배관 내에서 석출되어 배관 내 관석을 발생시키는 원인으로 작용할 수 있다. 제 1 처리조(110)에서는 이러한 이온들을 오존으로 산화시켜 석출시킴으로써 이와 같은 문제를 제거할 수 있다.
제 1 처리조(110)에서 형성된 슬러지(170)는 반송 슬러지(172)와 잉여 슬러지(174)로 분리되어 처리된다.
한편, 분리막 생물 반응조(100)에는 배오존가스(154)를 안전하게 분해하기 위한 배오존가스 처리장치가 구비될 수 있다.
본 실시예에서 상기 오존 주입부(112)는 제 1 처리조(110) 하부에서 넓은 단면적을 확보하면서 오존을 주입할 수 있도록, 하나 이상의 오존 배출구를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상방에 오존 배출구가 구비된 파이프 형태를 가질 수 있으며, 이러한 파이프는 분리막 생물 반응조의 크기나 처리용량 등을 고려하여 하나 또는 복수개로 구현될 수 있다.
오존 주입부(112)를 통해 제 1 처리조(110)의 하부에 주입된 오존은 기포(152)의 형태로 비중 차에 의하여 상부로 이동한다. 한편, 유입수(142)는 제 1 처리조(110)의 상부에 주입되어 중력 및 제 2 처리조(120) 상부의 2차 처리수 흡입부(126)의 저압 제공에 의한 압력 차에 의하여 하부로 이동한다. 따라서 유입수(142)와 오존기포(152)가 반대 방향으로 이동하며 전체적으로 접촉하면서 반응이 일어난다. 이 과정에서 오존에 의한 유입수(142) 내에 존재하는 SMP 또는 EPS의 분해반응과 이온의 산화석출반응이 극대화 될 수 있다. 한편 배출되는 배오존(154)은 배오존가스 처리장치에 의해 안전하게 분해되거나 배오존 재사용 장치에 의해 오존 공급원으로 재활용 될 수 있다. 경우에 따라 배오존(154)은 오존가스 공급장치 또는 오존 가압수 공급장치로 이송되어 재활용 될 수 있다.
이렇게 제 1 처리조(110)에서 오존(152) 처리된 1차 처리수(144)는 제 1 처리조(110)와 제 2 처리조(120) 사이의 격벽 하부에 마련된 개방부를 통하여 제 2 처리조(120)로 이동된다.
제 2 처리조(120)는 1차 처리수(144)를 내부의 분리막부(124)를 통해 고액 분리하여 2차 처리수(146)로 배출한다. 분리막부(124)의 하부로 주입된 1차 처리수(144)는 분리막부(124) 상부의 2차 처리수 흡입부(126)가 분리막부(124)의 상단에 저압을 제공함에 따라 압력 차에 의하여 상부로 이동한다. 이 과정에서 액체 성분만 분리막부(124)을 통해 분리막부(124)의 상단으로 상승하고, 고체 성분은 분리막부(124) 외부에 잔류하게 됨에 따라 고액 분리가 일어난다. 분리막부(124)는 상하로 배치된 하나 이상의 침지식 분리막을 포함하고, 침지식 분리막은 하부로부터 1차 처리수(144)를 주입 받아 고액 분리하여 상부에 2차 처리수(146)로 배출하도록 구성될 수 있다.
실시예에 따라서는 분리막 생물 반응조(100)은 도 2에 나타낸 것과 같이 제 2 처리조(120) 내의 하부에서 공기를 주입하여 분리막부(124)를 세척하는 기포 주입부(122) 및 기포 주입부(122)에 공기를 공급하는 공기 공급기(160)를 포함할 수 있다. 기포 주입부(122)로부터 발생된 공기기포(162)는 제 2 처리조(120)의 하부로부터 비중 차에 의하여 상부로 이동하면서 분리막부(124)의 표면과 접촉하여 분리막부(124)에 부착된 오염물질을 물리적으로 탈착시키게 된다. 본 발명에 의하면 상술한 바와 같이, 이미 제 1 처리조(110)에서 오존에 의해 상당량의 오염물질이 분해되므로 분리막의 오염 자체가 무시할 정도로 발생하거나 발생하더라도 종래에 비해 현저하게 낮아진다. 따라서 종래에 비해 현저하게 낮은 동력으로 기포를 발생시키더라도 기포에 의한 물리적 세척이 충분하게 수행될 수 있다. 도 3에는 분리막부(124) 및 분리막부(124)의 하부에 구비된 기포 주입부(122)의 단면도가 나타나 있다. 기포 주입부(122)는 일정 간격으로 이격된 분리막과 분리막 사이의 하부에 위치하며, 공기기포 발생을 위해 상방으로 형성된 주입구(미도시)를 구비하고 있다. 이러한 기포 주입부(122)는 예를 들어, 상방에 배출구가 구비된 파이프 형태를 가질 수 있으며, 이러한 파이프는 그 장축이 분리막부(124)이 단면을 포함하 는 평면에 수직한 방향으로 분리막을 따라 평행하게 장착될 수 있다. 이러한 기포 주입부(122)로부터 발생된 공기기포가 상승하면서 분리막부(124) 표면의 오염물질을 물리적으로 탈착시키게 된다.
실시예에 따라서는 기포 주입부(122)가 오존 공급기(150)와 연결되어 기포 주입구(122)를 통해 오존기포(172)가 주입될 수 있다. 본 실시예에서 오존기포(172)은 오존가스, 오존 가압수 또는 배오존가스 중 어느 하나 이상을 포함하는 오존 포함 유체의 형태로 공급될 수 있다. 이때 오존 공급장치(150)는 오존가스 공급장치, 오존 가압수 공급장치 및 배오존가스 재사용 장치 중 어느 하나 이상을 포함한다. 경우에 따라 오존가스 공급장치, 오존 가압수 공급장치 및 배오존가스 재사용 장치를 2개 이상 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 또한 오존 공급장치는 제 1 처리조(110) 및 제 2 처리조(120)에 동시에 오존 포함 유체를 공급하거나 별개로 각각 공급하도록 구성될 수 있다.
도 4에는 일실시예로서 오존 가압수 공급장치(420) 및 배오존가스 재사용 장치(410)를 병행설치하여 제 1 처리조(110) 및 제 2 처리조(120)에 모두 오존 포함 유체를 공급할 수 있는 분리막 생물 반응조(100)가 도시되어 있다.
오존 가압수 공급장치(420)는 생성된 오존 가압수를 오존 주입부(112) 및 기포 주입부(122)를 통해 제 1 처리조(110) 및 제 2 처리조(120)에 공급될 수 있다. 또한 배오존가스(154)도 배오존가스 재사용 장치(410)에 의해 오존 주입부(112) 및 기포 주입부(122)를 통해 제 1 처리조(110) 및 제 2 처리조(120)에 공급될 수 있다.
이와 같이 공기기포 대신에 오존기포를 사용하는 경우에는 기포에 의한 물리적 세척 외에 오존에 의한 오염물질의 분해반응도 동시에 발생하게 된다. 즉, 오존과 오염물질이 접촉되면서 이 과정에서 유입수(142) 내의 미생물에 의하여 발생하는 SMP 또는 EPS가 오존에 의해 저분자 물질로 분해되어 점성을 잃고 분리되는 효과를 수반할 수 있다. 따라서 공기기포만으로 세척할 때에 비해 세척효과가 현저하게 상승하게 된다. 또한 제 1 처리조(110)에서 처리되지 못하고 이동해온 Fe2+, Ca2+, Mg2+ 이온이 슬러지(sludge)(170)로 석출될 수 있다. 슬러지(170)는 반송 슬러지(172)와 잉여 슬러지(174)로 분리되어 처리된다. 한편 제 2 처리조(120)에서 배출된 배오존가스(154)는 배오존가스 처리장치에서 안전하게 제거되거나 상술한 방법으로 재활용 될 수 있다.
오존은 고가의 가스이므로 오염의 정도와 경제성을 고려하여 오존 포함 유체를 공기와 적절히 병행하여 사용하는 것도 가능하다. 따라서 도 5 및 도 6에 나타낸 것과 같이 분리막 하부에는 각각 공기 공급기(160)와 오존 공급장치(150)에 연결된 기포 주입부(122)를 구비할 수 있다. 도 6에 예시된 것과 같이, 공기 공급장치(160)에 연결된 기포 주입기(122A)와 오존 공급장치(150)에 연결된 기포 주입기(122B)를 분리막와 분리막 사이에 하나의 쌍으로써 위치 시킬 수 있다. 이를 통해 공기기포, 오존기포가 단독으로 사용되거나 공기기포 및 오존기포가 혼합되어 사용될 수도 있다. 도 5에는 도시하지 않았으나, 도 4에 예시된 것과 같은 배오존가스 재사용 장치를 오존 공급을 위한 장치로 사용하는 구성도 가능하다.
상술한 본 발명의 분리막 생물 반응조(100)의 다양한 실시예 중 어느 하나 를 포함하여 폐수 처리 장치(300)를 설계할 수 있다. 도 7은 본 발명의 분리막 생물 반응조(100)를 이용한 수처리 장치(300)의 일실시예의 구성을 나타낸 것이다. 본 실시예의 수처리 장치(300)는 제 1 처리조(110)의 전단에서 하·폐수(140)를 처리하여 유입수(142)로 배출하는 무산소조(340) 또는 혐기조(350) 중 하나 이상을 구비한다. 무산소조(340)는 탈질화를 수행하고, 혐기조(350)는 미생물에 과잉 흡착된 인을 방출시킨다. 본 실시예에서 호기조는 분리막 생물 반응조(100)로 구현되었다. 이러한 무산소조(340), 혐기조(350) 또는 두 가지 전부가 더 구비되면 하·폐수(140)를 체계적으로 처리할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 분리막 오염 저감 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.처리 대상이 되는 유입수는 오존 포함 유체에 의해 1차 처리수로 배출하고(S810), 1차 처리수는 분리막에 의해 고액 분리하여 2차 처리수로 배출된다(S820).
이때 상기 S810 단계와 S820 단계는 하나의 분리막 생물 반응조 내에서 연속적으로 수행될 수 있으나, 경우에 따라 별개의 반응조에서 각각 수행될 수도 있다.
오존 포함 유체는 오존가스, 오존 가압수 및 배오존가스중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 유입수는 분리막 생물 반응조의 상부로부터 유입되고, 오존 포함 유체는 유입수의 하부로부터 주입되어 상부로 이동하면서 오존에 의해 유입수에 포함된 SMP 또는 EPS를 저분자물질로 분해하거나 이온을 산화석출하게 한다. 한편, 분리막은 공기 및 오존기포 중 어느 하나 이상에 의해 세척(S830)되는 과정이 더 추가될 수 있다. 상기 기포는 분리막의 하부에 주입되고, 2차 처리수는 분리막의 상부로 배출될 수 있다.
상술한 본 발명의 분리막 오염 저감 방법을 포함하여 하?폐수의 처리방법을 설계할 수 있다. 실시예에 따라, 분리막 생물 반응조에 유입되기 전에 무산소조 또는 혐기조 중 하나 이상을 통하여 하?폐수의 전 처리(pre-processing)를 거칠 수 있다.
본 실시형태의 모듈, 기능 블록들 또는 수단들은 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 이해를 위하여 그 실시예를 기술하였으나, 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 대체될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 특허청구범위에 의하여 모두 포괄하고자 한다.
도 1은 본 발명의 분리막 오염을 저감하는 분리막 생물 반응조의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 기포 주입부가 구비된 분리막 생물 반응조의 일실시예의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 분리막부 및 분리막부의 하부에 구비된 기포 주입부의 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 오존 가압수 공급장치 및 배오존 재사용 장치가 연결된 분리막 생물 반응조의 일실시예를 도시한 것이다.
도 5는 기포 주입부가 오존 공급 장치 및 공기 공급 장치로부터 오존을 제공받는 분리막 생물 반응조의 일실시예의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 공기 공급 장치, 오존 공급 장치 및 그에 각각 연결된 기포 주입부로부터 주입된 기포가 침지식 분리막의 표면을 세정하는 원리를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 분리막 생물 반응조에 무산소조 및 혐기조를 연계한 수처리 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 8는 본 발명의 수처리 방법의 개략적인 흐름을 나타낸 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 유입수에 오존 공급장치와 연결된 오존 주입부를 통해 오존 포함 유체를 분사하여 1차 처리수로 배출하는 제 1 처리조; 및
    상기 1차 처리수를 내부의 분리막부로 고액 분리하여 2차 처리수로 배출하는 제 2 처리조;
    를 포함하는 분리막 생물 반응조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 처리조와 제 2 처리조의 상부를 분리하는 격벽을 포함하는 분리막 생물 반응조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 오존 포함 유체는 오존가스, 오존 가압수 및 배오존가스 중 어느 하나 이상을 포함하는 분리막 생물 반응조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 처리조는 상기 제 2 처리조의 하부에서 상기 분리막부로 기포를 주입하는 기포 주입부를 포함하며, 상기 기포 주입부는 공기를 공급하는 공기 공급장치 및 오존 포함 유체를 공급하는 오존 공급장치 중 어느 하나 이상과 연결되어 있는 분리막 생물 반응조.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 오존 공급장치는 오존가스 공급장치, 오존 가압수 공급장치 및 배오존가스 재사용 장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 분리막 생물 반응조.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 오존 가압수 공급장치는 용존산화부상조 또는 가압오존산화조에도 오존 가압수를 공급하는 장치인 분리막 생물 반응조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분리막 생물 반응조는 배오존을 분해하는 배오존가스 처리장치를 더 포함하는 분리막 생물 반응조.
  8. 유입수를 오존 포함 유체로 분사시켜 1차 처리수로 배출하고,
    상기 1차 처리수를 분리막부로 고액 분리하여 2차 처리수로 배출하는
    수처리 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 분리막부의 하부로 공기 오존가스, 오존 가압수 및 배오존가스 중 어느 하나 이상으로부터 형성되는 기포를 주입하는 단계를 더 포함하는 수처리 방법.
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