KR20100115412A - Appliance for processing sewage having biological process, sludge separator and membrane separator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sewage treating device with a biological process tank, a sludge separator tank, and a membrane separator tank is provided to minimize an area for treating sewage. CONSTITUTION: A sewage treating device includes a biological process tank, a sludge separator tank, and a membrane separator tank. The biological process tank removes organic materials and nitrogen of sewage. The sludge separator tank separates sludge by floating separation and transfers the separated sludge to the biological process tank. The membrane separator tank filters remaining solid materials, discharges final treated water, and transfers active sludge to the biological process tank.

Description

생물반응조, 슬러지분리조, 및 막분리조를 구비한 오폐수 처리장치 {Appliance for processing sewage having biological process, sludge separator and membrane separator}Wastewater treatment apparatus equipped with bioreactor, sludge separation tank, and membrane separation tank {Appliance for processing sewage having biological process, sludge separator and membrane separator}

본 발명은 하수 및 폐수 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 미생물 농도를 이용하여 단시간에 유기물, 질소 및 인을 처리하기 위한 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to sewage and wastewater treatment technologies, and more particularly, to an apparatus and a treatment method for treating organic matter, nitrogen and phosphorus in a short time using high microbial concentration.

일반적인 하수처리 및 오폐수 처리공정은 활성슬러지를 이용한 생물학적 공정으로 호기성 미생물이 호기의 조건에서 유기물을 산화ㆍ습득하도록 함으로써 하폐수 내 유기물질의 농도를 저감시키는 방식을 채용한다. 또한 반응조 내 미생물의 농도를 유지시키고, 처리수 내 입자성 물질 및 활성슬러지의 유출을 방지하기 위하여 침전조를 운영한다. 그러나 이러한 표준 활성슬러지 공정은 온도, pH, 유입수 내 오염물질의 농도 등과 같은 주변 조건 변화에 의해 침강성이 달라져 최종 처리수의 수질 변동이 심하게 된다. 침강성의 악화에 의해 활성슬러지가 최종 처리수 내 포함되어 유출될 경우 유출된 활성슬러지에 의해 높은 유기물 농도를 나타내는 단점을 가지고 있다.The general sewage treatment and wastewater treatment process is a biological process using activated sludge and adopts a method of reducing the concentration of organic substances in the wastewater by allowing aerobic microorganisms to oxidize and acquire organic matters under aerobic conditions. In addition, to maintain the concentration of microorganisms in the reaction tank, to operate the precipitation tank to prevent the outflow of particulate matter and activated sludge in the treated water. However, these standard activated sludge processes settle due to changes in ambient conditions such as temperature, pH, and concentration of contaminants in influent, resulting in severe fluctuations in the water quality of the final treated water. When activated sludge is included in the final treated water due to deterioration of sedimentation property, the sludge has a high organic matter concentration by the activated sludge.

또한, 일반적인 표준활성슬러지 공정은 탄소를 바탕으로 한 유기물 처리만이 가능할 뿐, 하천 및 호소에 부영영양화를 일으키는 질소 및 인의 처리가 불가능 하다. 강화되고 있는 하수 처리시설의 방류수질 기준을 만족하기 위하여 다양한 공정들이 제안되고 있는 실정이다. 질소, 인의 처리에 있어 가장 일반적이고 보편적인 방법은 A2O(Anaerobic+Anoxic+Oxic)공정으로, 이는 미생물의 상태를 혐기, 무산소, 호기 조건으로 다변된 다단계 공정을 거침으로써 유입되는 하수 및 오폐수의 유기물 및 영양염류를 처리하게 된다. 혐기상태에서는 인이 방출되며, 방출된 인은 호기조건에서 미생물이 증식함에 따라 과잉섭취(luxury uptake)되고 공정에서 잉여 슬러지가 반출됨으로 인해 제거된다. 호기상태에서는 상기한 바와 같이 미생물이 증식하며 인이 과잉 섭취되고 유기물이 산화됨과 동시에 암모니아 형태의 질소성분이 아질산성 질소(NO2 -, Nitrite)형태를 거쳐 질산성 질소(NO3 -, Nitrate)로 전환하게 된다. 이렇게 전환된 질소성분은 내부반송을 통해 무산소조로 유입되어 무산소 상태에서 질소가스(N2)로 환원되어 대기 중으로 소멸된다.In addition, the general standard activated sludge process can only process organic matter based on carbon, and cannot process nitrogen and phosphorus which cause eutrophication in rivers and lakes. Various processes have been proposed to satisfy the discharged water quality standards of sewage treatment facilities. The most common and common method for the treatment of nitrogen and phosphorus is the A2O (Anaerobic + Anoxic + Oxic) process, which is an organic material of sewage and wastewater introduced through a multi-step process in which microorganisms are varied to anaerobic, anaerobic and aerobic conditions. And nutrients. Phosphorus is released in the anaerobic state, and the released phosphorus is removed by luxury uptake as the microorganism grows in aerobic conditions and the excess sludge is removed from the process. The aerobic conditions are proliferative microorganism as described above, and a is consumed excess organic matter soon as oxidation at the same time the nitrogen of ammonia to form nitrite-nitrate via a (NO 2, Nitrite) form (NO 3 -, Nitrate) Will be converted to. The nitrogen component thus converted is introduced into the anoxic tank through the internal transport, and is reduced to nitrogen gas (N 2 ) in the oxygen-free state and disappeared into the atmosphere.

대부분의 생물학적 질소, 인 제거공정은 A2O 공정을 기반으로 하고 있다. 그러나 이러한 A2O 공정의 경우에 있어서도 최종처리수를 생산하기 위한 마지막 단계로 침전조를 거치므로 상기한 표준활성슬러지법에서와 마찬가지로 활성슬러지의 침강성에 의한 처리수 악화문제가 내재되어 있다.Most biological nitrogen and phosphorus removal processes are based on A2O processes. However, in the case of the A2O process, the final step for producing the final treated water is passed through the settling tank, as in the standard activated sludge method described above, there is a problem of deterioration of the treated water due to sedimentation of the activated sludge.

이러한 활성슬러지의 침강성에 의한 처리수 수질 악화 현상을 방지 위하여, 1980년대 이후로 미생물과 처리수의 분리를 위한 막여과 공정이 도입되었다. 막여 과 공정은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리술폰(PSf), 폴리이서술폰(PES), PVDF 등을 재질로 하며, 표면에 수 Da(Dalton) ~ 수십만 Da(Dalton)의 공경을 갖는 평판형태 또는 중공사 형태로 제작된 분리막을 이용하는 공정이다. 하폐수 또는 정수처리공정에서 일반적으로 사용되는 분리막은 정밀여과막(MF, Micro-Filtration) 또는 한외여과막(UF, Ultra-Filtration)으로 그 공경이 0.001㎛ ~ 1.0㎛ 의 범위를 갖는다.In order to prevent the deterioration of treated water quality due to the sedimentation of activated sludge, a membrane filtration process for separating microorganisms and treated water has been introduced since the 1980s. Membrane filtration process is made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polysulfone (PS f ), polyisulfone (PES), PVDF, etc., and the surface of several Da (Dalton) ~ several hundred thousand Da (Dalton) It is a process using a separator manufactured in the form of a plate or hollow fiber having a pore diameter. Separation membranes commonly used in sewage or water treatment processes are microfiltration membranes (MF) or ultrafiltration membranes (UF, Ultra-Filtration) and have pore diameters ranging from 0.001 μm to 1.0 μm.

분리막은 그 특성상 공경보다 큰 입자성 물질의 통과를 완전하게 배제시킬 수 있다. 이러한 특성으로 인해 막여과 공정이 하수 및 오폐수 처리 공정에 도입되었을 때, 활성슬러지의 침강성과 관계없이 입자성 물질을 완벽하게 제거할 수 있으므로, 항시 안정적인 처리수를 보장할 수 있다. 또한, 미생물 반응조로부터 활성슬러지의 유출을 완전하게 배제할 수 있으며 활성슬러지 농도의 조절이 용이하기 때문에 반응조 내 높은 미생물농도의 유지가 가능하다. 생물학적 처리공정에서 높은 미생물농도의 유지는 단위 부피당 많은 수의 활성 미생물의 농도 유지를 의미하며, 이는 보다 작은 부지를 통해 보다 많은 양의 하수 및 오폐수의 처리를 가능하게 한다. 또한, 높은 유기물 부하에 대한 안정적 처리를 가능케 한다. 이는 통상적으로 MBR(Membrane Bio-Reactor)공정으로 불리운다.The separator can completely exclude the passage of particulate matter larger than the pore size. Due to this characteristic, when the membrane filtration process is introduced into the sewage and wastewater treatment process, it is possible to completely remove the particulate matter regardless of the sedimentation of activated sludge, thereby ensuring a stable treatment water at all times. In addition, the outflow of activated sludge from the microbial reactor can be completely excluded, and it is possible to maintain the high microbial concentration in the reactor because it is easy to control the activated sludge concentration. Maintaining a high microbial concentration in a biological treatment process means maintaining a concentration of a large number of active microorganisms per unit volume, which allows for the treatment of larger amounts of sewage and wastewater through smaller sites. It also enables stable processing for high organic loads. This is commonly referred to as MBR (Membrane Bio-Reactor) process.

그러나 MBR공정은 반응조 내 높은 미생물농도 유지 가능이라는 장점으로 인해 공정의 한계성을 지닌다. 막 여과조로 유입되는 높은 농도의 활성슬러지는 막표면에 축적되어 분리막 오염(fouling)이라는 문제를 야기시킨다. 분리막 오염은 막 표면 또는 막 세공 내에 오염물질(또는 활성슬러지)이 축적되어 여과압력을 상승시키는 역할을 한다. 여과압력의 상승은 처리수 생산효율을 저감시키며 이를 제거하기 위한 물리적, 화학적 세정을 필요로 하게 된다.However, the MBR process has limitations due to the advantage of maintaining high microbial concentration in the reactor. The high concentration of activated sludge flowing into the membrane filtration tank accumulates on the membrane surface, causing a problem of membrane fouling. Membrane contamination serves to raise the filtration pressure by the accumulation of contaminants (or activated sludge) in the membrane surface or membrane pores. Increasing the filtration pressure reduces the efficiency of treated water production and requires physical and chemical cleaning to remove it.

막오염을 제어하기 위한 가장 일반적인 방법은 분리막이 막여과를 수행하는 동시에 막표면에 공기를 공급하여 유체의 방향이 여과방향과 십자형 흐름을 이루도록 하는 것이다. 통상적으로 활성슬러지 농도가 높거나 높은 투과율(Flux)을 요구할 경우 공급되는 공기량이 급속하게 증가한다. 공기공급을 위해서는 블로우어(Blower) 또는 가압된 공기(Compressed Air)를 필요로 하므로 높은 공기 공급량을 요구할 수록 많은 에너지 사용의 문제가 따른다.The most common method for controlling membrane fouling is to provide air to the membrane surface at the same time the membrane performs membrane filtration so that the direction of the fluid is crosswise to the filtration direction. Typically, when the activated sludge concentration is high or a high flux is required, the amount of air supplied increases rapidly. The air supply requires a blower or compressed air, so the higher the amount of air supply required, the more energy is used.

또한, 오염된 분리막의 여과능력을 회복시키기 위하여, 산 또는 염기세정을 수행하게 된다. 그러나 이때 사용되는 높은 농도의 산, 염기는 분리막 재질에 영향을 주어 분리막의 수명을 단축하는 결과를 초래한다.In addition, to restore the filtration capacity of the contaminated membrane, acid or base washing is performed. However, the high concentration of acid and base used at this time affects the membrane material, resulting in shortening the life of the membrane.

기존의 MBR공정에 있어 이러한 분리막 오염문제를 해결하기 위하여 다양한 시도가 이루어졌다. 물리적 세정방법의 효율을 증대시키기 위해 분리막의 단위모듈에 포함되는 산기관의 형태 및 구성에 대한 개발이 이루어졌으며(PCT/EP2003/004224), 반응조 내 미생물 플록의 크기가 증가함에 따라 분리막 오염이 저감되는 효과를 이용하여, 반응조 내부에 응집제 또는 2가 양이온을 투입하는 기술을 개발하기도 하였다(대한민국 특허 20-07141366). 그러나 산기관의 형태 및 구성 변화에 의한 분리막 오염 저감 효과는 특정 농도(일반적인 MBR공정에서의 활성슬러지 농도 8,000~10,000mg/L)에 대해 효과가 있는 것으로, 보다 높은 농도의 활성슬러지 농도에 대한 결과는 입증되지 않은 상태이다. 또한 양이온 또는 응집제를 주입하는 경우 별도의 화학약품 사용으로 인해 운영비의 증가를 초래하는 문제점을 지니고 있다.Various attempts have been made to solve this membrane contamination problem in the existing MBR process. In order to increase the efficiency of the physical cleaning method, development of the shape and composition of the diffuser included in the unit module of the membrane was made (PCT / EP2003 / 004224), and the membrane contamination was reduced as the size of the microbial flocs in the reactor increased. By utilizing the effect, the technology of injecting a flocculant or a divalent cation into the reaction vessel was also developed (Korean Patent 20-07141366). However, the membrane fouling reduction effect due to the change in the shape and composition of the diffuser is effective for a specific concentration (8,000 to 10,000 mg / L of activated sludge in a general MBR process), resulting in a higher concentration of activated sludge. Is not proven. In addition, when injecting a cation or a flocculant has a problem that increases the operating cost due to the use of a separate chemical.

하수 및 오폐수의 처리효율 극대화를 위해서는, 가장 일반적인 생물학적 처리인 A2O 공법을 이용함으로써, 질소와 인의 처리를 가능토록 하여야 하며 반응조 내 미생물의 농도가 높을수록 처리 효율은 증대하게 되어 보다 낮은 부지를 요구하게 된다. 그러나 높은 미생물 농도는 분리막 공정에 있어 상기한 바와 같은 문제를 유발하므로, 이 문제를 해소하기 위한 방안이 필요하다.In order to maximize the treatment efficiency of sewage and wastewater, the most common biological treatment, A2O method, should be used to treat nitrogen and phosphorus, and the higher the concentration of microorganisms in the reactor, the higher the treatment efficiency will require a lower site. do. However, since the high microbial concentration causes the problems described above in the membrane process, there is a need for a solution to solve this problem.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 생물학적 질소ㆍ인 제거공정과 부상분리조, 막여과공정을 조합하여 하수 및 오폐수처리 공정의 처리효율을 극대화함에 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to maximize the treatment efficiency of sewage and wastewater treatment process by combining the existing biological nitrogen and phosphorus removal process, flotation separation tank, membrane filtration process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오폐수 처리장치는, 미생물에 의한 유기물 처리, 질산화와 탈질화, 인의 방출 및 섭취를 수행하여, 유입되는 오폐수 내의 유기물과 질소를 제거하는 생물반응조; 상기 생물반응조로부터의 유출수에 대해 부상분리에 의하여 슬러지를 분리하며, 분리된 슬러지를 상기 생물반응조로 내부반송하는 슬러지분리조; 및 상기 슬러지분리조로부터의 유출수에 대해 잔류 고형물을 걸러내어 최종 처리수를 외부로 유출시키며, 활성슬러지를 상기 생물반응조로 내부반송하는 막분리조;를 포함하여 구성된다.Wastewater treatment apparatus according to the present invention for achieving the above object, the biological reaction tank for removing organic matter and nitrogen in the wastewater introduced by performing organic matter treatment, nitrification and denitrification, phosphorus release and intake by microorganisms; A sludge separation tank separating sludge by flotation with respect to the effluent from the bioreactor, and returning the separated sludge to the bioreactor; And a membrane separation tank for filtering residual solids from the sludge separation tank to discharge the final treated water to the outside and returning activated sludge to the bioreactor.

상기 생물처리조는 질소 및 인의 제거를 극대화하기 위하여 혐기조, 무산소조, 및 호기조로 구성된다. 상기 슬러지분리조로부터 내부반송되는 상기 슬러지는 상기 혐기조 또는 상기 무산소조로 유입된다.The biological treatment tank is composed of an anaerobic tank, an anaerobic tank, and an aerobic tank to maximize the removal of nitrogen and phosphorus. The sludge conveyed internally from the sludge separation tank is introduced into the anaerobic tank or the anoxic tank.

상기 생물반응조는 질소 및 인의 제거를 극대화하기 위하여 혐기조와 간헐포기조로 구성될 수 있다.The bioreactor may be composed of an anaerobic tank and an intermittent aeration tank to maximize the removal of nitrogen and phosphorus.

상기 슬러지분리조에서의 상기 부상분리는 가압형 부상공정 또는 상압형 부상공정을 이용할 수 있으며, 에너지 소모량이 적은 상압형 부상공정의 사용이 보다 바람직하다.The flotation separation in the sludge separation tank may use a pressurized flotation process or an atmospheric pressure flotation process, and it is more preferable to use a atmospheric pressure flotation process with less energy consumption.

상기 슬러지분리조에는 상기 부상분리의 효율을 높이기 위하여 슬러지가 수비게 부상 가능하도록 응집제가 첨가될 수 있다.A flocculant may be added to the sludge separation tank so that the sludge may be floated in order to increase the efficiency of the flotation separation.

상기 막분리조는 침지형 막분리조 또는 외압형 막분리조로 구성될 수 있다.The membrane separation tank may be composed of an immersion membrane separation tank or an external pressure membrane separation tank.

본 발명에 의하면, 생물 반응조 내 미생물의 농도를 20,000mg/L 이상으로 유지시킴으로써 하수 및 오폐수 내 유기물 및 영양염류를 빠른 시간내에 안정적으로 처리가 가능하여, 하수 및 오폐수 처리를 위한 부지면적을 최소화 할 수 있다. 또한, 부상조를 적용함으로써 부상되는 농축 슬러지가 생물반응조로 재순환됨으로써 생물반응조 내 활성미생물의 농도를 높게 유지시킬 수 있으며, 막여과조로 유입되는 활성슬러지의 농도를 저감시켜 분리막 오염을 최소화 할 수 있다.According to the present invention, by maintaining the concentration of microorganisms in the biological reaction tank to 20,000mg / L or more, it is possible to stably process organic matter and nutrients in sewage and wastewater in a short time, to minimize the land area for sewage and wastewater treatment Can be. In addition, by applying the flotation tank, the concentrated sludge that is floated can be recycled to the bioreactor to maintain a high concentration of active microorganisms in the bioreactor, and to minimize the membrane contamination by reducing the concentration of activated sludge flowing into the membrane filtration tank. .

본 발명은, 처리효율 증대를 위해 사용되어 온 종래의 MBR공정을 개선함과 동시에 그 처리효율을 보다 증대하여 극대화하기 위한 새로운 공정을 제시한다. 이를 달성하기 위하여 유기물 및 영양염류를 제거하기 위한 생물학적 질소ㆍ인 제거공정과 활성슬러지의 최종처리수 내 유출을 방지하기 위한 막여과공정을 조합한다. MBR공정에서 대두될 수 있는 분리막 오염현상을 최소화하기 위하여, 분리막 공정 전단에 슬러지처리 공정을 도입함으로써 막여과 공정으로 유입되는 유입수의 MLSS 농도를 최소화시키고, 분리된 슬러지를 생물학적 질소ㆍ인 제거공정으로 재유입시킴으로써 생물반응조 내 미생물의 농도를 20,000mg/L이상으로 유지시켜 유기물 및 영양염류의 처리를 극대화하고, 소요부지면적을 최소화 한다.The present invention proposes a new process for improving and maximizing the processing efficiency while improving the conventional MBR process that has been used for increasing the processing efficiency. To achieve this, it combines the biological nitrogen and phosphorus removal process to remove organic matter and nutrients, and the membrane filtration process to prevent the release of activated sludge into the final treated water. In order to minimize the membrane contamination that can be raised in the MBR process, the sludge treatment process is introduced at the front of the membrane process to minimize the MLSS concentration of the influent flowing into the membrane filtration process, and the separated sludge is removed by biological nitrogen and phosphorus process. By reflowing, the concentration of microorganisms in the bioreactor is maintained at 20,000mg / L or more, maximizing the treatment of organic matter and nutrients and minimizing the required area.

이를 위하여, 본 발명에서는 도 1 에 도시된 바와 같은 공정을 구성한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 폐수 처리 장치의 블록도이다. 도 1 을 참조하면, 본 발명의 폐수 처리 장치는 생물반응조, 슬러지분리조, 및 막분리조를 포함하여 구성된다.To this end, the present invention constitutes a process as shown in FIG. 1 is a block diagram of a wastewater treatment apparatus according to a first preferred embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the wastewater treatment apparatus of the present invention comprises a bioreactor, a sludge separation tank, and a membrane separation tank.

생물반응조에서 수행되는 생물처리공정에서는 오폐수 내의 유기물, 질소, 및 인의 제거가 이루어진다. 생물반응조에서 수행되는 생물처리공정에서는 활성슬러지의 농도를 20,000mg/L이상으로 유지시킴으로써 미생물에 의한 유기물 처리 및 질산화(Nitrification), 탈질화(Denitrification) 반응을 극대화한다.In the biotreatment process performed in the bioreactor, organic matter, nitrogen, and phosphorus are removed from the wastewater. In the biotreatment process performed in the bioreactor, the concentration of activated sludge is maintained at 20,000 mg / L or more to maximize the treatment of organic matter, nitrification and denitrification by microorganisms.

생물처리공정에서의 활성슬러지는 슬러지분리조에서 수행되는 부상분리공정에 의한 슬러지처리공정을 통해 1차적으로 슬러지와 처리수가 분리된다. 슬러지처 리공정을 통해 활성슬러지의 농도가 급격하게 저감된 처리수는 최종처리를 위해 막분리조로 유입된다. 또한, 슬러지는 슬러지분리조로부터 생물반응조로 내부반송되어 생물반응조에서의 생물처리공정 중 혐기조 또는 무산소조로 유입되어 생물처리공정 전체의 활성슬러지 농도를 높게 유지토록 한다. 생물처리공정의 경우 처리수와 활성 미생물의 혼합된 상태로 존재하게 되어 그대로 막분리조에 유입시킬 경우 높은 활성슬러지 농도에 의해 막의 오염이 빠르게 진행될 수 있다. 따라서 막분리조로 유입시키기 전에 이와 같이 슬러지분리조에서 부상분리를 통하여 슬러지의 분리함으로써 막분리조로 유입되는 슬러지의 양을 최소화하여 분리막의 오염을 최소화 할 수 있다.Activated sludge in the biological treatment process is primarily separated from the sludge and treated water through the sludge treatment process by the flotation separation process performed in the sludge separation tank. Treated water, whose concentration of activated sludge is drastically reduced through the sludge treatment process, is introduced into the membrane separation tank for final treatment. In addition, the sludge is internally transported from the sludge separation tank to the bioreactor, and introduced into the anaerobic or anoxic tank during the biotreatment process in the bioreactor to maintain a high concentration of activated sludge in the entire biotreatment process. In the biological treatment process, the treated water and the active microorganism are present in a mixed state, and when the membrane is introduced into the membrane separation tank, contamination of the membrane may proceed rapidly due to high activated sludge concentration. Therefore, the sludge is separated through the flotation in the sludge separation tank before the introduction into the membrane separation tank, thereby minimizing the amount of sludge introduced into the membrane separation tank to minimize the contamination of the membrane.

슬러지분리조 내에서의 부상공정을 통해 1차 분리된 처리수는 보다 완벽한 처리를 위해 막분리조(분리막여과조)로 유입되어, 공칭공경 0.001㎛~0.4㎛의 크기를 갖는 분리막을 통해 최종 처리된다. 이에 의하여, 막분리조에서 잔류되어 있는 고형물을 처리수와 분리하여 안정적인 처리수를 최종적으로 생산한다. 분리막에 의해 유출되지 않은 질산화된 활성슬러지는 내부반송을 통해 생물반응조로 재순환되며, 이에 의해 생물처리공정 내의 활성슬러지 농도를 유지시킴과 동시에 탈질반응을 통해 질소가 제거된다.The treatment water separated first through the flotation process in the sludge separation tank is introduced into the membrane separation tank (separation membrane filtration tank) for more complete treatment, and is finally processed through the separation membrane having a nominal pore size of 0.001 μm to 0.4 μm. . As a result, the solid matter remaining in the membrane separation tank is separated from the treated water to finally produce a stable treated water. Nitrified activated sludge that has not been discharged by the separator is recycled to the bioreactor through internal transport, thereby maintaining nitrogen concentration in the biotreatment process and removing nitrogen through denitrification.

본 공정에 있어 상기한 바와 같이 활성슬러지의 농도는 일반적인 MBR공정의 활성슬러지 농도(8,000mg/L ~ 10,000mg/L)의 2배 이상인 20,000mg/L 이상을 유지하게 된다. 생물처리조의 구성에 있어서는, 혐기조, 무산소조, 호기조의 구성을 기본으로 하며 무산소조, 호기조의 구성은 간헐식 호기공정의 도입이 가능하다. 이 와 같이 높은 농도의 활성슬러지 농도를 유지함으로써 유기물 및 질소, 인의 처리시간을 기존 MBR공정보다 1.5배 이상 단축하여, 소요부지의 면적을 최소화 할 수 있다.As described above in the present process, the concentration of activated sludge is maintained at 20,000 mg / L or more, which is more than twice the concentration of activated sludge (8,000 mg / L to 10,000 mg / L) of the general MBR process. In the configuration of the biological treatment tank, the anaerobic tank, the anaerobic tank, and the aerobic tank are basically formed, and the anaerobic tank and the aerobic tank can be introduced in an intermittent aerobic process. By maintaining a high concentration of activated sludge as described above, the processing time of organic matter, nitrogen, and phosphorus is shortened by 1.5 times or more than the existing MBR process, thereby minimizing the area of the required site.

또한 1차 슬러지처리를 위한 부상공정에서는 가압형 부상공정(DAF, Dissolved Air Flotation)또는 상압형 부상공정이 사용될 수 있다. 공정운영의 경제성을 위해서는 상압형 부상공정이 보다 바람직하다. 부상공정의 효율을 높이기 위하여 슬러지가 쉽게 부상가능하도록, 유입슬러지에 폴리머형 또는 무기성 응집제를 첨가할 수 있다.In addition, in the flotation process for the first sludge treatment, a DAF (Dissolved Air Flotation) or an atmospheric pressure flotation process may be used. The atmospheric pressure floating process is more desirable for the economics of process operation. In order to increase the efficiency of the flotation process, polymer type or inorganic flocculant may be added to the inflow sludge so that the sludge is easily floatable.

막여과 공정에 사용되는 분리막으로는 공칭공경이 0.001㎛ ~ 0.4㎛를 갖는 침지형 또는 외압형 분리막이 사용된다. 막의 형태에 있어서는 평막형 또는 중공사막형과 같은 형태적 구분에 구애받지 아니한다. 침지형 막여과 공정을 사용할 경우, 막의 오염을 최소화시키기 위하여 분리막 하단에 공기를 공급하여 막표면에 십자흐름(cross-flow)을 유발할 수 있도록 산기관이 설치되며, 처리수는 감압펌프를 이용하여 외부로 유출된다. 외압형 분리막이 사용될 경우 막의 오염을 방지하기 위하여 유입 유속의 증가 또는 난류를 발생시키는 장치를 적용할 수 있다. 막여과 공정의 운영에 있어 막오염의 지연을 위해 여과(filtration), 휴지(resting) 또는 여과(filtration), 역세척(backwashing 또는 back filtration) 방식이 다양하게 사용될 수 있다.As the separation membrane used in the membrane filtration process, an immersion type or an external pressure separation membrane having a nominal pore size of 0.001 μm to 0.4 μm is used. The shape of the membrane is not limited to morphological distinctions such as flat membrane or hollow fiber membrane. In the case of immersion membrane filtration process, in order to minimize the contamination of the membrane, the diffuser is installed to supply air to the bottom of the membrane to cause cross-flow on the surface of the membrane. Is spilled into. When an external pressure separation membrane is used, an apparatus for increasing the inflow flow rate or generating turbulence may be applied to prevent the contamination of the membrane. Filtration, resting or filtration, backwashing or back filtration may be used in various ways to delay membrane contamination in the operation of the membrane filtration process.

도 2 는 막분리조에 침지형 막분리 공정을 도입한 실시예이며, 도 3 은 외압형 막분리 공정을 도입한 실시예이다. 도 4 는 생물반응조에서 질소 및 인의 제거 를 극대화하기 위하여 간헐포기조가 도입된 실시예이다. 2 is an embodiment in which an immersion type membrane separation process is introduced into a membrane separation tank, and FIG. 3 is an embodiment in which an external pressure type membrane separation process is introduced. Figure 4 is an embodiment in which the intermittent aeration tank is introduced to maximize the removal of nitrogen and phosphorus in the bioreactor.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 생물 반응조 내 미생물의 농도를 20,000mg/L 이상으로 유지시킴으로써 하수 및 오폐수 내 유기물 및 영양염류를 빠른 시간내에 안정적으로 처리가 가능하여, 하수 및 오폐수 처리를 위한 부지면적을 최소화 할 수 있다. 또한, 부상조를 적용함으로써 부상되는 농축 슬러지가 생물반응조로 재순환됨으로써 생물반응조 내 활성미생물의 농도를 높게 유지시킬 수 있으며, 막여과조로 유입되는 활성슬러지의 농도를 저감시켜 분리막 오염을 최소화 할 수 있다. 이를 통해 통상적인 침지형 MBR공정에서 20LMH인 투과율(Flux, LMH(L/m2/hr))을 30LMH 이상으로 높일 수 있으며, 막오염방지를 위한 산기량을 최소 50%이상 절감할 수 있다. 또한 분리막의 오염을 가중시키는 섬유상 물질을 제거하기 위하여 반드시 필요한 전처리 공정이 생략됨으로서 슬러지 처리 공정이 단순해져 전체 처리공정이 단순해지는 효과를 가진다.As described above, according to the present invention, by maintaining the concentration of microorganisms in the biological reaction tank to 20,000mg / L or more, it is possible to stably treat organic matter and nutrients in sewage and wastewater in a short time, for sewage and wastewater treatment Minimize site area. In addition, by applying the flotation tank, the concentrated sludge that is floated can be recycled to the bioreactor to maintain a high concentration of active microorganisms in the bioreactor, and to minimize the membrane contamination by reducing the concentration of activated sludge flowing into the membrane filtration tank. . This can increase the transmittance (Flux, LMH (L / m 2 / hr)) of 20LMH to 30LMH or more in a conventional immersion type MBR process, and can reduce the amount of acid for preventing fouling by at least 50%. In addition, since the pretreatment process necessary to remove the fibrous material that increases the contamination of the separator is omitted, the sludge treatment process is simplified, and the overall treatment process is simplified.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments and applications of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments and applications described above, the invention without departing from the gist of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1 은 본 발명에 따른 오폐수처리장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a wastewater treatment apparatus according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 침지형 분리막이 적용된 오폐수처리장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a wastewater treatment apparatus to which an immersion type separation membrane according to the present invention is applied.

도 3 은 본 발명에 따른 외압형 분리막이 적용된 오폐수처리장치의 블록도이다. 3 is a block diagram of a wastewater treatment apparatus to which an external pressure separator according to the present invention is applied.

도 4 는 본 발명에 따른 생물반응조의 간헐포기조가 적용된 개념도이다.4 is a conceptual diagram to which the intermittent aeration tank of the bioreactor according to the present invention is applied.

Claims (7)

미생물에 의한 유기물 처리, 질산화와 탈질화, 인의 방출 및 섭취를 수행하여, 유입되는 오폐수 내의 유기물과 질소를 제거하는 생물반응조;A bioreactor for removing organic matter and nitrogen from the wastewater introduced by performing organic matter treatment, nitrification and denitrification, phosphorus release and intake by microorganisms; 상기 생물반응조로부터의 유출수에 대해 부상분리에 의하여 슬러지를 분리하며, 분리된 슬러지를 상기 생물반응조로 내부반송하는 슬러지분리조; 및A sludge separation tank separating sludge by flotation with respect to the effluent from the bioreactor, and returning the separated sludge to the bioreactor; And 상기 슬러지분리조로부터의 유출수에 대해 잔류 고형물을 걸러내어 최종 처리수를 외부로 유출시키며, 활성슬러지를 상기 생물반응조로 내부반송하는 막분리조;A membrane separation tank for filtering residual solids from the sludge separation tank to discharge the final treated water to the outside and returning activated sludge to the bioreactor; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.Wastewater treatment apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생물처리조는 혐기조, 무산소조, 및 호기조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.The biological treatment tank is an anaerobic tank, an anaerobic tank, and an aerobic tank, characterized in that the waste water treatment apparatus is configured. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 슬러지분리조로부터 내부반송되는 상기 슬러지는 상기 혐기조 또는 상기 무산소조로 유입되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.Wastewater treatment apparatus, characterized in that the sludge conveyed internally from the sludge separation tank is introduced into the anaerobic tank or the anoxic tank. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생물반응조는 질소 및 인의 제거를 극대화하기 위하여 혐기조 및 간헐포기조로 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.The bioreactor is a waste water treatment apparatus, characterized in that consisting of anaerobic tank and intermittent aeration tank to maximize the removal of nitrogen and phosphorus. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬러지분리조에서의 상기 부상분리는 가압형 부상공정 또는 상압형 부상공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.Said flotation separation in the sludge separation tank is a wastewater treatment apparatus, characterized in that performed by a pressurized flotation process or an atmospheric pressure flotation process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬러지분리조에는 상기 부상분리의 효율을 높이기 위하여 슬러지가 수비게 부상 가능하도록 응집제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.And a flocculant is added to the sludge separation tank so that sludge can be floated in order to increase the efficiency of the flotation separation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 막분리조는 침지형 막분리조 또는 외압형 막분리조인 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.The membrane separation tank is a wastewater treatment apparatus, characterized in that the immersion membrane separation tank or external pressure membrane separation tank.
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