KR20110086468A

KR20110086468A - 분리막 폐수 처리장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110086468A
Application number: KR20100006221A
Authority: KR
Inventors: 최찬섭
Original assignee: 최찬섭
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-07-28
Also published as: KR101124508B1

Abstract

본 발명은 생물학적 반응처리에 선행하여 회전판형 분리막모듈 또는 침지식 분리막모듈을 이용하여 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리 공정을 수행함으로써 생물학적 반응조에서 원하는 우점종의 미생물 배양 조건을 형성하고 이에 따라 폐수처리 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 분리막 폐수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 분리막 폐수 처리장치는, 폐수에 포함된 협잡물을 걸러내는 고액분리기; 상기 고액분리기를 통과한 원폐수에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 세균을 제균처리하기 위해 여과기 내부에 구비된 분리막디스크필터와 상기 분리막디스크필터를 회전시키는 회전수단을 포함하는 회전판형 분리막모듈; 상기 회전판형 분리막모듈을 통해 제균처리된 원폐수 중에 포함된 영양염류를 제거하기 위한 혐기성처리조 또는 호기성처리조가 선택적으로 구비되거나, 혐기성처리조와 호기성처리조가 복합적으로 구비된 생물학적 반응조;및 상기 생물학적 반응조에서 처리된 처리수가 저장되는 프로세스조;를 포함한다.

Description

분리막 폐수 처리장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF WASTE WATER TREATMENT WITH MEMBRANES}

본 발명은 분리막 폐수 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생물학적 반응처리에 선행하여 회전판형 분리막모듈 또는 침지식 분리막모듈을 이용하여 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리 공정을 수행함으로써 생물학적 반응조에서 원하는 우점종의 미생물 배양 조건을 형성하고 이에 따라 폐수처리 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 분리막 폐수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 축산 및 분뇨폐수는 기타 산업폐수 및 오염물질과 함께 인간 및 동식물의 식수 원천이 되는 지하수 및 강과 바다를 오염시키는 심각한 환경파괴의 원인이 되고 있다.

이러한 축산 및 분뇨폐수의 처리방법에는 물리화학적 처리방법과 생물학적 처리방법이 있다.

물리화학적 처리방법은 비용이 많이 소요되고 처리후의 생성물을 재처리해야 하는 단점이 있는 반면, 생물학적 처리방법은 상당량의 유기물 성분을 이산화탄소 및 메탄가스의 형태로 폐수내 유기물을 제거함으로써 처리 후 생성물의 양을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

생물학적 처리방법은 주로 미생물을 이용하여 폐수내의 오염물질을 분해 및 분리시키는 것으로서, 유기물을 함유하는 폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지의 처리에 주로 사용되며 비교적 저렴한 비용과 다양한 공정 등이 개발되어 널리 이용되고 있다. 상기 생물학적 처리에 사용되는 미생물은 조류, 세균류, 진균류, 원생동물 등으로 구성되며, 유기성 오염물질을 분해 및 제거하고 영양 성분으로 증식하여 폐수를 정화시킨다.

종래 폐수 처리시설은 대부분 활성 슬러지 공정에 단위공정을 추가하여 운영되고 있는 실정이다.

그러나 활성 슬러지 공정을 이용할 경우, 대부분의 현탁 고형물질과 유기물은 제거될 수 있으나, 질소나 인과 같은 영양염류 물질의 처리는 10~20%에 불과하다. 하천이나 연안 바다, 호수 등의 수역에 있어서, 질소나 인 등의 영양염류가 증가하면 부영양화 현상이 발생된다.

부영양화 현상은 영양염류를 영양소로 하는 생물의 생산을 활성화시켜서 자연의 생태계를 변화시키게 되고, 해역에서는 적조 발생의 한 원인이 되며, 호수에서는 조류 등의 이상증식을 초래하게 된다. 이러한 과정은 자연계에 있어서는 원만하게 진행되지만, 축산폐수, 생활하수, 공장폐수 등이 대량으로 유입되면 영양염류가 지나치게 증가하게 되고, 이에 따른 조류의 대량번식으로 부패물에 의한 악취 및 수질오염이 촉진되어 수자원으로서의 가치가 없어지게 된다.

따라서 수자원 보호를 위한 폐수처리의 목적이 질소와 인의 제거에 초점이 맞추어져 있으며, 앞으로 더욱 강화될 규제 농도에 부합된 공정을 개발하는 것이 시급한 실정이다.

질소화합물을 처리하는데 요구되는 반응은 질소화합물을 산화시키는 호기상태의 질산화과정과 산화된 상태의 질소화합물을 가스상태의 질소 가스로 만들어 탈기시키는 무산소상태의 탈질산화 과정이며, 인화합물을 처리하기 위한 방법은 혐기성 상태에서 미생물 내에 있는 인을 체외로 방출시키는 인방출과 인을 과잉 섭취하는 호기상태가 요구된다.

종래에는 이러한 폐수에 함유된 영양염류의 제거를 위한 처리공정으로서, 진동 스크린, 원심분리기나 드럼 스크린 등의 고액분리기를 이용하여 비교적 큰 협잡물을 제거하고, 미세 고형분을 제거하기 위하여 응집제를 사용하여 벨트프레스, 데칸타 등으로 처리하는 전처리공정과, 혐기성 또는 호기성 미생물을 이용하여 영양염류 등 유기물을 제거하는 생물학적 반응과, 생물학적 반응을 거친 후의 원폐수를 침전시켜 액비 또는 비료로 재활용하거나 분리막을 이용하여 정화된 상태의 상등수를 방류하는 후처리공정으로 이루어진다.

그러나 종래의 폐수 처리방식에서는 전처리공정에서 폐수중에 포함된 작은 크기의 이물질을 걸러내기 위해 응집제 등 화학약품을 투여함으로써 처리비용이 상승하는 문제점 및 화학약품의 투여로 인한 또 다른 환경오염을 유발하는 문제점이 있었으며, 응집제를 투여하지 않고 분리막을 사용하는 경우에도 분리막 표면에 분뇨 슬러지가 고착화되어 주기적인 분리막 세척이 요구되는 문제점이 있었다.

또한 생물학적 반응조 내에서는 각 존(Zone)마다 증식하고자 하는 혐기성 또는 호기성 미생물중 원하는 미생물이 우점이 되는 조건이 되도록 점유비율을 조절해야만 미생물에 의한 영양염류의 제거가 가능하다.

그러나 종래의 폐수 처리장치에서는 생물학적 반응조로 유입되는 폐수 중에 외부로부터 다른 균이 제거되지 않은 상태 그대로 유입됨에 따라서 원하는 우점종의 미생물 배양 조건의 평형이 깨지는 문제점이 있었다.

또한 이렇게 외부로부터 유입되는 균을 제거하기 위해서는 생물학적 반응조에 별도의 멸균제를 투입해야하는 문제점이 있고, 외부의 세균유입에 따라 우점종의 미생물을 배양하기 위한 공간 확보를 위해서 생물학적 반응조의 용적이 불필요하게 커지게 되어 비경제적인 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 생물학적 반응조로 유입되기 전단계에서 폐수 중에 포함된 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리를 수행함으로써 생물학적 반응조 내에서 원하는 우점종의 미생물 배양 조건을 형성할 수 있도록 하는 분리막 폐수 처리장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 분리막 폐수 처리장치는, 폐수에 포함된 협잡물을 걸러내는 고액분리기; 상기 고액분리기를 통과한 원폐수에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 세균을 제균처리하기 위해 여과기 내부에 구비된 분리막디스크필터와 상기 분리막디스크필터를 회전시키는 회전수단을 포함하는 회전판형 분리막모듈; 상기 회전판형 분리막모듈을 통해 제균처리된 원폐수 중에 포함된 영양염류를 제거하기 위한 혐기성처리조 또는 호기성처리조가 선택적으로 구비되거나, 혐기성처리조와 호기성처리조가 복합적으로 구비된 생물학적 반응조;및 상기 생물학적 반응조에서 처리된 처리수가 저장되는 프로세스조;를 포함한다.

여기서 상기 분리막디스크필터는 둘 이상의 중공축에 다수개가 각각 소정 간격 이격되어 결합되고, 인접한 중공축의 분리막디스크필터들은 각각 겹치지 않고 또는 상호 중첩되도록 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 회전판형 분리막모듈은, 세척수저장부의 세척수를 상기 여과기 내로 공급하는 필터세척라인과, 상기 필터세척라인에 연결되어 상기 분리막디스크필터 각각에 세척수를 분사하여 세척하는 다수의 노즐을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 분리막 폐수 처리장치는, 폐수에 포함된 협잡물을 걸러내는 고액분리기; 상기 고액분리기를 통과한 원폐수에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 세균을 제균처리하기 위해 수조 내부에 구비된 침지식 분리막과 상기 침지식 분리막의 폐색을 방지하기 위해 상기 침지식 분리막에 압축공기를 공급하는 산기장치를 포함하는 침지식 분리막모듈; 상기 침지식 분리막모듈을 통해 제균처리된 원폐수 중에 포함된 영양염류를 제거하기 위한 혐기성처리조 또는 호기성처리조가 선택적으로 구비되거나, 혐기성처리조와 호기성처리조가 복합적으로 구비된 생물학적 반응조;및 상기 생물학적 반응조에서 처리된 처리수가 저장되는 프로세스조;를 포함한다.

또한 상기 침지식 분리막모듈은, 에어공급부의 압축공기를 상기 산기장치로 공급하는 에어공급관과, 상기 에어공급관에 연결되어 상기 침지식 분리막 각각에 압축공기를 분사하는 다수의 노즐을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 분리막 폐수 처리방법은, 원폐수저장조에 집수되는 원폐수 중에 포함된 협잡물이 고액분리기에 의해 걸러지는 단계; 상기 협잡물이 걸러진 원폐수가 회전하는 분리막디스크필터를 구비한 회전판형 분리막모듈을 통과하면서 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리되는 단계;및 상기 회전판형 분리막모듈을 통과한 원폐수가 생물학적 반응조의 혐기성처리조와 호기성처리조를 선택적 또는 복합적으로 거쳐 영양염류가 제거되는 단계;를 포함한다.

또한 상기 생물학적 반응조를 통과한 처리수가 상기 회전판형 분리막모듈 또는 침지식 분리막모듈을 재차 통과하면서 여과처리되는 단계;를 추가로 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 분리막 폐수 처리방법은, 원폐수저장조에 집수되는 원폐수 중에 포함된 협잡물이 고액분리기에 의해 걸러지는 단계; 상기 협잡물이 걸러진 원폐수가 침지식 분리막과 산기장치를 구비한 침지식 분리막모듈을 통과하면서 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리되는 단계;및 상기 침지식 분리막모듈을 통과한 원폐수가 생물학적 반응조의 혐기성처리조와 호기성처리조를 선택적 또는 복합적으로 거쳐 영양염류가 제거되는 단계;를 포함한다.

또한 상기 생물학적 반응조를 통과한 처리수가 상기 침지식 분리막모듈 또는 회전판형 분리막모듈을 재차 통과하면서 여과처리되는 단계;를 추가로 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치 및 방법에 의하면, 생물학적 반응처리에 선행하여 회전판형 분리막모듈 또는 침지식 분리막모듈을 이용하여 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리 공정을 수행함으로써 폐수에 포함된 난분해성 고형물 및 유기성 부유물과 부영양화의 원인 물질인 질소, 인, 폐수에 포함된 색도 및 악취의 효과적인 제거를 통해 폐수의 정화처리능력을 향상시키고 방류수의 수질을 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면 별도의 응집제나 멸균제를 사용하지 않고도 폐수처리가 가능하게 되므로 공정비용을 절감할 수 있고, 처리과정에서 부수적으로 오염물질이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면 외부의 균이 생물학적 반응조로 유입되는 것을 사전에 차단시킴으로써 생물학적 반응조의 부피를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 생물학적 반응조 내에서 살수여상법에 의한 미생물의 증식이 원활히 이루어질 수 있는 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치의 회전판형 분리막모듈의 구성을 보여주는 단면도,
도 3은 도 2에서 여과기의 일부 상세 단면 구성도,
도 4는 도 3의 분리막디스크필터의 단면 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치의 침지식 분리막모듈의 구성을 보여주는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리방법의 흐름도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치의 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치의 회전판형 분리막모듈의 구성을 보여주는 단면도, 도 3은 도 2에서 여과기의 일부 상세 단면 구성도, 도 4는 도 3의 분리막디스크필터의 단면 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치의 침지식 분리막모듈의 구성을 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치는, 원폐수가 집수되는 원폐수저장조(10)와, 상기 폐수 중에 포함된 비교적 큰 협잡물을 진동 스크린, 원심분리기나 드럼 스크린 등을 이용하여 제거하는 고액분리기(20)와, 상기 고액분리기(20)를 통과한 원폐수가 저장되는 제1처리수조(30)와, 상기 고액분리기(20)에서 걸러지지 않은 협잡물을 재차 여과하기 위한 스트레이너(40)와, 상기 스트레이너(40)를 통과한 원폐수 중에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 원폐수 중에 포함된 세균을 제균처리하기 위한 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)을 포함한다.

그리고 상기 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)에서 제균처리된 원폐수가 집수되는 제2처리수조(60)와, 상기 제2처리수조(60)에 모인 원폐수 중에 포함된 질소나 인 등의 영양염류를 제거하기 위한 혐기성처리조(71)와 호기성처리조(72)를 선택적 또는 복합적으로 구비하는 생물학적 반응조(70)와, 상기 생물학적 반응조(70)를 통과한 원폐수 중에 포함된 협잡물을 여과하기 위한 스트레이너(41)와, 상기 스트레이너(41)를 통과한 처리수가 저장되며 침전액은 액비로 가공처리함과 아울러 상등수는 방류처리하는 프로세스조(80)와, 상기 프로세스조(80)로부터 방류되는 상등수를 선택적으로 재차 여과처리하는 회전판형 분리막모듈(51) 또는 침지식 분리막모듈(56)을 포함한다.

상기 구성으로 이루어진 본 발명의 분리막 폐수 처리장치는 생물학적 반응조(70)로 원폐수가 유입되기 전단계에서 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)을 통해 원폐수 중에 포함된 유기물과 고형물을 분리처리함과 동시에 원폐수 중에 포함된 세균을 걸러내어 제균처리함으로써 생물학적 반응조(70)에서 원하는 우점종의 혐기성 또는 호기성 미생물의 배양 조건을 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 회전판형 분리막모듈(50)은 제1처리수조(30)의 폐수를 공급관(110) 및 펌프(120)를 통해 공급받아 여과하여 여과수를 추출하되, 모터(220)에 의해 회전하는 다수의 분리막디스크필터(210)를 사용하여 여과하는 여과기(200)와, 상기 여과기(200)에 압축공기를 공급하여 여과기(200) 내부의 폐수를 배출시키는 압축공기공급부(300)와, 상기 여과기(200) 내부를 세척하기 위한 세척수를 저장하는 세척수저장부(400)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성의 회전판형 분리막모듈(50)의 작용을 설명하면, 우선 제1처리수조(30)에 저장된 폐수가 밸브(V1), 공급관(110)과 펌프(120)를 통해 여과기(200)로 공급된다.

여과기(200)는 모터(220)에 의해 중공축(230)이 회전하며, 상기 중공축(230)에 중앙부가 삽입된 분리막디스크필터(210)들이 회전하게 된다.

이러한 분리막디스크필터(210)의 회전에 의해 분리막디스크필터(210) 표면에 찌꺼기가 쌓이는 것이 방지되며, 이에 따라서 여과기(200)를 생물학적 반응조(70) 이전 단계에 설치하는 것이 가능하게 된다.

상기 분리막디스크필터(210)는 중공축(230)의 측면에 결합되는 지지대(211)와, 상기 지지대(211)와의 사이에 공간이 마련되도록 결합되는 유로막(213)과, 상기 유로막(213)의 상부에 위치하는 필터(212)를 포함하여 구성되고, 상기 지지대(211)와 유로막(213)의 사이에 마련되는 공간과 소통되도록 중공축(230)에는 여과수가 유입될 수 있는 공급구(231)가 마련되어 있다.

이와 같은 구성에서 공급된 폐수는 상기 필터(212)에서 여과되어 폐수의 이물질은 필터(212)의 상부에 잔류하고, 수분만이 상기 필터(212)를 투과하고, 유로막(213)을 지나 그 유로막(213)과 지지대(211)가 이루는 공간으로 유입되며, 그 유입된 여과수는 공급구(231)를 통해 중공축(230)의 내부를 지나 제2처리수조(60)에 저장된다. 이와 같이 여과수와 분리된 이물질은 드레인라인(240)을 통해 외부로 배출된다.

이때 여과의 효율을 높이기 위하여 압축공기공급부(300)에서는 압축공기를 여과기(200)의 내부로 공급하여, 그 압력의 증가에 의해 이물질과 수분의 분리를 더욱 촉진시킬 수 있다. 또한, 상기 중공축(230)의 끝단에 펌프(221)를 연결시키고, 상기 펌프(221)를 구동시켜 중공축(230) 내부의 압력을 감압시키면 필터(212)에서의 여과효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

폐수 및 세척수의 배출시, 상기 압축공기 공급부(300)에 의해 공급되는 압축공기는 상기 중공축(230)의 내부 감압에 따라 필터(212)가 손상되는 것을 방지하며, 여과수의 배출이 용이하도록 하는 역할을 한다.

이와 같은 여과과정을 반복할수록 상기 필터(212)의 표면에는 슬러지가 고착될 수 있는데, 상기 분리막디스크필터(210)의 회전에 의해 필터(212)의 막힘을 방지할 수 있다.

그리고 상기 분리막디스크필터(210)는 둘 이상의 중공축(230)에 다수개가 각각 소정간격 이격되어 결합되고, 인접한 중공축(230)의 분리막디스크필터(210)들은 각각 겹치지 않고 설치되거나 또는 상호 중첩되도록 설치될 수 있다.

이에 따라 분리막디스크필터(210)의 회전시 난류가 형성되어 상기 분리막디스크필터(210)의 표면에 슬러지가 고착되는 것을 더욱 줄일 수 있게 된다.

또한 상기 공급관(110)에서 분기되어 상기 세척수저장부(400)의 세척수를 상기 여과기(200)의 분리막디스크필터(210)측으로 공급 및 분사하는 필터세척라인(410) 및 노즐(411)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우 분리막디스크필터(210)의 표면에 슬러지가 고착되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 분리막디스크필터(210)로부터 슬러지를 세척처리하는 과정을 설명하면, 밸브(V1)가 닫힌 상태에서, 밸브(V2)가 열려 세척수 저장부(400)의 세척수가 펌프(120)와, 공급관(110)을 통해 공급되며, 밸브(V3)가 닫힌 상태에서 열린 밸브(V4)를 통해 필터세척라인(410)에 공급되어, 상기 필터세척라인(410)에 결합된 다수의 노즐(411)을 통해 각 분리막디스크필터(210)의 표면에 분사된다.

또는 밸브(V3)를 통해 세척수가 여과기(200) 내부로 유입되거나, 밸브(V3)와 밸브(V4)가 모두 개방된 상태에서 세척수가 여과기(200) 내부로 인입될 수도 있다.

이때 노즐(411)의 직경 및 펌프(120)의 압력에 의해 세척수가 적당한 압력으로 분사되어 슬러지를 제거할 수 있다.

그리고 각 분리막디스크필터(210)를 모터(220)를 이용해 회전시키면, 상기 분리막디스크필터(210)의 회전에 의하여 필터세척라인(410)에 결합된 노즐(411)들이 고정된 상태에서도 분리막디스크필터(210)의 전체를 세척할 수 있게 된다.

상기 노즐(411)은 인접한 분리막디스크필터(210)의 상면과 하면을 동시에 세척할 수 있도록 양측에 배출구가 마련된 것이 바람직하다.

여기서 상기 회전판형 분리막모듈(50)을 구성하는 분리막디스크필터(210)는 원폐수 중에 포함된 유기물과 고형물을 걸러내는 이외에 원폐수 중에 포함된 미세크기의 세균을 걸러내기 위하여 세균의 크기가 수 ㎛ 이상임을 고려할 때 필터(212)의 분리능이 0.0001㎛~1㎛의 범위를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

이렇게 필터(212)의 간극을 작게 구성하더라도 상기와 같이 회전판형 분리막모듈(50)에는 자기세척기능이 포함되어 있으므로 유기물과 고형물 및 세균의 슬러지에 의한 분리막디스크필터(210)의 막힘현상을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 분리막 폐수 처리장치는, 상술한 회전판형 분리막모듈(50)을 대체하는 구성으로서 침지식 분리막모듈(55)이 채용될 수도 있다.

도 5를 참조하면, 상기 침지식 분리막모듈(55)은 제1처리수조(30)의 폐수를 공급관(110a) 및 펌프(120a)를 통해 공급받아 저장하는 수조(552)와, 상기 수조(552)의 내부에 구비되어 원폐수에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 세균을 제균처리하는 침지식 분리막(550)과, 상기 침지식 분리막(550)이 이물질로 막혀 폐색되는 것을 방지하기 위해 상기 침지식 분리막(550)에 압축공기를 공급하는 산기장치(555)를 포함하여 구성된다. 상기 산기장치(555)는 에어공급관(551)을 통해 에어공급부(500)에 연결되어 있다.

상기 침지식 분리막(550)의 상부에는 배출관(222)이 연결되어 제2처리수조(60)에 연결되고, 상기 배출관(222) 상에는 흡입펌프(223)가 구비된다.

상기 침지식 분리막(550)은 0.0001㎛~1㎛의 범위의 분리능을 갖는 다수의 분리막이 일정간격으로 배치된다.

상기 흡입펌프(223)의 작동으로 흡입압이 발생되면 수조(552) 내부에 수용된 침지식 분리막(550) 외부의 폐수는 침지식 분리막(550) 내부로 흡입되고, 이때 폐수중에 포함되어 있는 유기물과 고형물 및 세균은 침지식 분리막(550)에서 걸러지게 되며, 여과된 처리수는 침지식 분리막(550)의 상부에서 집수되어 배출관(222)을 따라 제2처리수조(60)로 이송된다.

이와 같은 여과과정을 반복할수록 상기 침지식 분리막(550)의 표면에는 유기물과 고형물 및 세균을 포함한 이물질이 고착될 수 있는데, 이러한 막힘현상을 방지하기 위하여 상기 침지식 분리막(550)의 하부에는 산기장치(555)가 구비되어 상향으로 압축공기를 공급함으로써 침지식 분리막(550) 표면에 고착된 이물질을 제거하게 된다.

여기서 상기 침지식 분리막(550) 표면에 고착된 이물질을 효과적으로 제거하기 위하여 상기 산기장치(555)는 다수의 노즐(556)로 이루어져, 상기 침지식 분리막(550)의 양측 표면에 압축공기가 분사되는 방식으로 구성될 수 있다.

그리고 수조(552) 내부에 이물질이 일정량 이상 축적될 경우에는 수조(552) 하부에 구비된 드레인라인(240a)을 통해 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.

미설명부호 V6, V7, V8은 공급관(110a)과 에어공급관(551) 및 드레인라인(240a) 상에 구비되는 밸브를 나타낸 것이다.

상기와 같이 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)을 통해 제균처리되어 여과된 원폐수는 제2처리수조(60)로 유입된 뒤에 생물학적 반응조(70)로 이송된다.

상기 생물학적 반응조(70)는 다수의 혐기성처리조(71)와 호기성처리조(72)로 이루어지며, 상기 생물학적 반응조(70)로 유입된 원폐수는 상기 다수의 혐기성처리조(71)와 호기성처리조(72)를 선택적 또는 복합적으로 거치게 되면서 원폐수 중에 포함된 영양염류가 제거된다.

상기 생물학적 반응조(70)에서는 미생물을 증식시키기 위해 살수여상법을 사용할 수 있다.

살수여상법은 표면에 공극(pore)이 형성된 자갈이나 쇄석, 나무, 기타 매개층 등 여재(濾材, filter material)를 쌓아놓고, 상기 공극의 내부에서 혐기성 미생물 또는 호기성 미생물이 증식될 수 있도록 하는 것이다.

상기 미생물은 공극 내부에 흡착 기생하면서 원폐수 중의 유기물을 분해처리하게 된다.

원폐수는 상기 생물학적 반응조(70)로 유입되기 전에 상기 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)에서 이물질이 여과되므로, 이러한 이물질에 의해 상기 여재의 공극이 막히는 문제를 방지할 수 있게 된다.

상기 생물학적 반응조(70)의 혐기성처리조(71)에서는 혐기성 미생물에 의하여 실질적인 탈질이 이루어져 질소가 방출되고, 호기성처리조(72)에서는 호기성 미생물에 의하여 질산화 과정이 촉진되면서 방출된 인의 섭취과정이 진행됨과 동시에 미생물에 의해 잔류 유기물이 제거된다.

이 경우 상기 혐기성처리조(71)와 호기성처리조(72)에서는 혐기성 미생물과 호기성 미생물이 각각 우점이 되도록 하여야 한다. 만약 생물학적 반응조(70) 내부로 외부 균이 유입될 경우에는 이러한 우점이 되는 조건을 만들 수가 없다.

본 발명의 경우 상기 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)에서 제균처리가 이루어지므로 상기 생물학적 반응조(70)에서 각 미생물의 우점 조건을 만들기가 용이해진다.

또한 상기 생물학적 반응조(70)에서는 에어의 포기(aeration)에 의해 원폐수에 잔류하는 유기물, 질소, 인 및 색도를 제거 처리하는 과정이 병행실시되도록 구성될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 분리막 폐수 처리방법의 흐름도이다.

상기 폐수 처리장치를 이용한 분리막 폐수 처리방법은, 원폐수저장조(10)에 원폐수가 집수되고(S 101), 고액분리기(20)를 통과하여 협잡물이 걸리진후 제1처리수조(30)로 유입되고(S 102), 상기 제1처리수조(30)의 원폐수는 0.0001㎛~1㎛의 분리능을 갖는 회전하는 분리막디스크필터(210)를 구비한 회전판형 분리막모듈(50) 또는 0.0001㎛~1㎛의 분리능을 갖는 침지식 분리막(550)을 구비한 침지식 분리막모듈(55)을 통해 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리된 후에 제2처리수조(60)로 유입된다(S 103).

상기 제2처리수조(60)의 원폐수는 폐수농도에 따라서 생물학적 반응조(70)의 혐기성처리조(71)와 호기성처리조(72)를 선택적 또는 복합적으로 거쳐 영양염류가 제거된 후에 프로세스조(80)로 유입된다(S 104).

상기 프로세스조(80)에서는 상기 생물학적 반응조(70)에서 처리된 원폐수의 침전액은 액비로 가공처리되고, 상등수는 방류처리되는 과정을 거치게 된다(S 105). 또한 선택적으로 상기 프로세스조(80)를 통과한 처리수는 회전판형 분리막모듈(51) 또는 침지식 분리막모듈(56)을 재차 통과한 후에 방류처리되도록 하여 방류수의 수질을 개선하게 된다(S 106).

상기와 같이 본 발명에 의한 폐수 처리장치 및 방법에 의하면, 종래기술에 따른 폐수 처리방식과는 달리 회전판형 분리막모듈(50) 또는 침지식 분리막모듈(55)을 통해 원폐수 중에 포함된 유기물과 고형물 이외에 미세크기의 균을 여과하여 제균처리함으로써 생물학적 반응조(70)에서 원하는 미생물의 배양이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

이에 따라서 원폐수에 포함된 고형물 및 유기성 부유물과 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등의 영양염류를 제거 처리하고, 에어의 포기작용을 통해 색도 및 악취를 제거한 후에 깨끗이 정화된 상등수를 배출함으로써 폐수의 정화처리능력을 향상시키고 방류수의 수질을 개선할 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10 : 원폐수저장조 20 : 고액분리기
30 : 제1처리수조 40,41 : 스트레이너
50,51 : 회전판형 분리막모듈 55,56 : 침지식 분리막모듈
60 : 제2처리수조 70 : 생물학적 반응조
71 : 혐기성처리조 72 : 호기성처리조
80 : 프로세스조 110,110a : 공급관
120,120a : 펌프 200 : 여과기
210 : 분리막디스크필터 220 : 모터
230 : 중공축 240,240a : 드레인라인
300 : 압축공기공급부 400 : 세척수저장부
410 : 필터세척라인 411,556 : 노즐
500 : 에어공급부 550 : 침지식 분리막
551 : 에어공급관 552 : 수조
555 : 산기장치

Claims

폐수에 포함된 협잡물을 걸러내는 고액분리기;
상기 고액분리기를 통과한 원폐수에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 세균을 제균처리하기 위해 여과기 내부에 구비된 분리막디스크필터와 상기 분리막디스크필터를 회전시키는 회전수단을 포함하는 회전판형 분리막모듈;
상기 회전판형 분리막모듈을 통해 제균처리된 원폐수 중에 포함된 영양염류를 제거하기 위한 혐기성처리조 또는 호기성처리조가 선택적으로 구비되거나, 혐기성처리조와 호기성처리조가 복합적으로 구비된 생물학적 반응조;및
상기 생물학적 반응조에서 처리된 처리수가 저장되는 프로세스조;
를 포함하는 분리막 폐수 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 분리막디스크필터는 둘 이상의 중공축에 다수개가 각각 소정 간격 이격되어 결합되고, 인접한 중공축의 분리막디스크필터들은 각각 겹치지 않고 또는 상호 중첩되도록 설치된 것을 특징으로 하는 분리막 폐수 처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회전판형 분리막모듈은,
세척수저장부의 세척수를 상기 여과기 내로 공급하는 필터세척라인과, 상기 필터세척라인에 연결되어 상기 분리막디스크필터 각각에 세척수를 분사하여 세척하는 다수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 폐수 처리장치.
폐수에 포함된 협잡물을 걸러내는 고액분리기;
상기 고액분리기를 통과한 원폐수에 포함된 유기물과 고형물을 분리함과 동시에 세균을 제균처리하기 위해 수조 내부에 구비된 침지식 분리막과 상기 침지식 분리막의 폐색을 방지하기 위해 상기 침지식 분리막에 압축공기를 공급하는 산기장치를 포함하는 침지식 분리막모듈;
상기 침지식 분리막모듈을 통해 제균처리된 원폐수 중에 포함된 영양염류를 제거하기 위한 혐기성처리조 또는 호기성처리조가 선택적으로 구비되거나, 혐기성처리조와 호기성처리조가 복합적으로 구비된 생물학적 반응조;및
상기 생물학적 반응조에서 처리된 처리수가 저장되는 프로세스조;
를 포함하는 분리막 폐수 처리장치.
제4항에 있어서,
상기 침지식 분리막모듈은,
에어공급부의 압축공기를 상기 산기장치로 공급하는 에어공급관과, 상기 에어공급관에 연결되어 상기 침지식 분리막 각각에 압축공기를 분사하는 다수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 폐수 처리장치.
원폐수저장조에 집수되는 원폐수 중에 포함된 협잡물이 고액분리기에 의해 걸러지는 단계;
상기 협잡물이 걸러진 원폐수가 회전하는 분리막디스크필터를 구비한 회전판형 분리막모듈을 통과하면서 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리되는 단계;및
상기 회전판형 분리막모듈을 통과한 원폐수가 생물학적 반응조의 혐기성처리조와 호기성처리조를 선택적 또는 복합적으로 거쳐 영양염류가 제거되는 단계;
를 포함하는 분리막 폐수 처리방법.
제6항에 있어서,
상기 생물학적 반응조를 통과한 처리수가 상기 회전판형 분리막모듈 또는 침지식 분리막모듈을 재차 통과하면서 여과처리되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 폐수 처리방법.
원폐수저장조에 집수되는 원폐수 중에 포함된 협잡물이 고액분리기에 의해 걸러지는 단계;
상기 협잡물이 걸러진 원폐수가 침지식 분리막과 산기장치를 구비한 침지식 분리막모듈을 통과하면서 유기물과 고형물의 분리 및 제균처리되는 단계;및
상기 침지식 분리막모듈을 통과한 원폐수가 생물학적 반응조의 혐기성처리조와 호기성처리조를 선택적 또는 복합적으로 거쳐 영양염류가 제거되는 단계;
를 포함하는 분리막 폐수 처리방법.
제8항에 있어서,
상기 생물학적 반응조를 통과한 처리수가 상기 침지식 분리막모듈 또는 회전판형 분리막모듈을 재차 통과하면서 여과처리되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 폐수 처리방법.