KR20130009347A

KR20130009347A - 부하변동에 대하여 효과적인 고도처리가 가능한 막 생물반응장치

Info

Publication number: KR20130009347A
Application number: KR1020110070387A
Authority: KR
Inventors: 엄태경
Original assignee: 엄태경
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-01-23
Also published as: KR101353401B1

Abstract

본 발명은 하수처리장 등의 고도처리에 사용하는 침지식 막 생물반응장치에 관한 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 침지식 막 생물반응 조 내의 용존산소 농도를 혼합액의 순환량에 의하여 조절하고, 막 여과기의 세척에 필요한 세척공기를 최대한 유용하게 사용하여, 저 오염부하에서 고 오염부하까지 부하변동에 대응하여 최적의 상태를 유지하여 고도처리 효율을 높이고 에너지 이용률이 높은 침지식 막 생물반응 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기과제를 해결하기 위하여, 침지식 막 생물반응 조 내에 막 여과기와 공기 세척장치를 설치하고, 막 여과기의 외부에 고정 측벽과 상하 승강 통 및 상하 승강 조절기를 설치하여, 상하 승강 통의 위치에 따라 용존산소 공급량이 변화하도록 하여 부하변동에 대응하여 용존산소 농도를 조절함으로써 고도처리 효율을 높이게 하였다.
본 발명은 상하 승강 통의 상하 위치 조작만으로, 부하 변동에 대응하여 침지식 막 생물반응 조 내의 용존산소 농도를 용이하게 조절할 수 있어 고도처리 효율이 높아지고, 세척공기에 의하여 발생하는 용존산소를 최대한 이용하도록 하여 에너지 효율이 높고, 구조가 간단하여 경제적이고 운전이 용이한 효과가 있다.

Description

부하변동에 대하여 효과적인 고도처리가 가능한 막 생물반응장치 { The MBR possible effective advanced treatment for load fluctuation }

본 발명은 하수처리장 등의 침지식 막 생물반응장치를 이용한 고도처리에 관한 것으로서 특히 오염부하가 저 부하에서 고 부하까지에 걸친 넓은 범위에서,효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응 장치에 관한 것이다.

침지식 막 생물반응 조는 설치면적이 작고 처리수질이 양호하고 각종 병균이나 원생동물을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 하수처리 공정이나 재이용 수 공정에 널리 사용하고 있다.

그러나 침지식 막 생물반응 조에 사용하는 막(membrane)은 통상적으로 정밀여과 막 (MF)과 한외여과 막(UF)을 주로 사용하는데, 막은 작은 공극을 가진 얇은 물체이기 때문에, 막히기 쉽다.

따라서 막의 막힘을 방지하기 위하여 외부에서 공기 기포의 흐름에 따른 전단력과 진동에 의하여 막 외부를 세척하고, 막 내부는 약품세정 또는 약품세정과 공기 압력세정을 한다.

막의 외부 표면을 세척하는 공기의 양은 막 표면적 당 정해진 양으로 일정하고, 그 양이 많기 때문에 하수의 BOD가 낮거나 유입유량이 적어서 오염부하가 낮은 경우에는 막 세척을 위한 공기만으로도 침지 막이 설치된 호기 조나 포기 조가 과도한 용존산소 농도가 되어 후속공정인 혐기 조나 무산소 조에 과도한 용존산소가 공급되어서, 고도처리 효율이 급격히 저하하게 된다.

또한 종래의 침지식 막 생물반응 조는 공기세척장치를 포함한 막 여과기를 침지식 생물반응 조에 별도의 보완장치가 없이 단독으로 설치함으로써 상기와 같이 오염부하가 낮은 경우에는 고도처리효율이 크게 저하하였고, 호기 조 또는 포기 조와 막 여과조를 분리하여 설치한 경우에는 오염부하가 낮은 경우에는 적용이 가능하였으나, 오염부하가 높아지면 막 여과조에서 사용되는 세척공기의 포기작용을 효과적으로 이용하지 못함으로써, 에너지 낭비요인이 되었다.

하수처리장이나 폐수처리장 등에 있어서, 대부분 건설준공 초기에는 유입하수량이 작거나 오염물질 농도가 낮거나 또는 두 가지 다 낮아서 오염부하가 저 부하인 상태로 운영되다가 세월이 흐르면서 점점 오염부하가 증가하여, 설계 오염부하에 도달하거나, 도시발전 상황의 변동으로 인구가 감소하거나 계획대로 발전하지 못하여 설계오염부하보다 낮은 상태로 운영되는 것을 고려한다면, 신설 처리장의 거의 대부분과 기존 처리장의 상당수에서 상기와 같은 문제점이 나타나고 있음을 알 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하수처리장 등에서 고도처리를 하는 침지식 막 생물반응 조에 있어서, 하나의 장치로서 오염부하가 저 부하에서 고 부하에 걸쳐 변동하는 경우에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능하고, 에너지 이용률을 높이고, 구조가 간단하고 운전이 용이한 침지식 막 생물반응장치를 제공하는 것이다.

하수 또는 폐수의 고도처리시설에서,

침지식 막 생물 반응 조(10) 내에 설치하되, 하부에 공기 세척장치(30)를 구비하고, 공기 세척장치의 상부에 여과 막 조립체를 설치하여, 하수의 혼합액을 여과하여 오염물질을 분리하는 막 여과기(20);

막 여과기(20)에서 여과된 막 여과 수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프(500);

공기의 분사와 부상에 의한 난류를 이용하여, 막 여과기의 외부표면을 세척하여 막힘을 방지하는 공기 세척장치(30);

상기 막 여과기의 외부 측면을 밀폐하여 침지식 생물반응 조와 구분하고 아래, 위쪽은 개방구조로 하되, 아래쪽은 공기 세척장치보다 침지식 생물반응 조의 바닥 쪽으로 더 연장하되, 바닥에서 일정한 거리를 유지하여, 하수의 유입이 가능하게 하고, 위쪽은 막 생물반응 조의 수면보다 낮은 높이까지 연장하여 하수가 유출될 수 있게 하는 고정 측벽(40);

상기 고정 측벽의 위쪽 끝 부분에 선택적으로 2개 이상 형성하여, 혼합액 순환량의 미세조절이 가능케 한 개방 홈(40-1);

상기 고정 측벽(40)의 외부에 측면은 밀폐구조, 아래 위쪽은 개방구조로 설치하되, 아래 끝은 고정 측벽 상부보다 더 아래쪽에서 시작하여 수면의 위까지 연장하고, 고정 측벽과는 접촉하여 움직이기는 하되, 물은 통과하지 않는 구조로 하고, 맨 위쪽은 고정대(80)의 위에 설치한 상하 승강 조절기(70)의 승강 축(60)의 하단에 연결하여, 상하로 승강 조절이 가능하도록 한 상하 승강 통(50);

상하 승강 통이 상하로 승강함에 따라 고정 측벽(40)과 상하 승강 통(50)의 아래 끝이 형성하는 부분의 개방 정도에 따라 고정 측벽으로 둘러싸인 막 여과기 부분에서 침지식 막 생물반응 조(10)로 순환되는 혼합액의 순환량을 조절하거나 또는 상하 승강 통을 월류 언(위어)로 이용하여 상하 승강 통이 위 아래로 움직임에 따라 변화하는 월류 언(위어)의 높이로 혼합액의 순환량을 조절하는 상하 승강 조절기(70);

막 여과기(20)의 공기 세척장치(30)에 공기를 공급하는 세척공기 송풍기(120);

침지식 막 생물반응 조(10)의 하부에 설치하여 막 생물반응 조에 산소를 공급하는 산기 관(90);

상기 산기 관에 공기를 공급하는 포기용 송풍기(110);

침지식 막 생물반응 조 내에 설치하여 용존 산소 농도를 측정하는 용존산소 농도 계(140); 및

용존산소 농도 계로부터 전송된 신호를 수신하여, 설정된 용존산소 농도와 비교하여, 침지식 막 생물반응 조의 용존산소 농도가 설정한 용존산소 농도와 같게 되도록, 상하 승강 조절기(70)를 제어하여 혼합액 순환량을 조절하고 , 포기용 송풍기의 송풍 량을 자동 적으로 조절하는 제어반(150)으로 구성한 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치를 제공한다.

본 발명은 침지식 막 생물반응 조 내에 막 여과기를 함께 설치하기 때문에 설치면적이 절감되고, 상하 승강 조절기를 이용하여 막 여과기에서 침지식 막 생물반응 조로 순환되는 혼합액의 순환량을 간단하게 조절하여서, 용존산소 이용률 및 용존산소 농도를 최적으로 조절할 수 있으므로 저 부하시나 고 부하 시에도 대응이 용이하여, 고도처리 효과를 높이며, 구조가 간단하여 경제적이고 운전이 용이한 효과가 있다.

제1도는 본 발명의 침지식 막 생물반응장치의 구성도.
제2도는 본 발명의 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 적은 상태를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명의 침지식 막 생물반응장치에서 혼합액의 순환량이 많은 상태를 나타낸 도면.
제4도의 A는 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 도면.
제4도의 B는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 도면.
제4도의 C는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면.

침지식 막 생물반응 조(10)의 내부 바닥에서 300～500 mm 높이에 막 여과기의 오부오염물질을 세척하기 위한 공기 세척장치(30)를 고정되도록 설치하고, 그 상부100 ～ 200mm 높이에 여과 막(membrane)의 하부가 위치하도록 하고 여과 막의 상부는 수면에서 아래 쪽에 위치하도록 정하여, 복수 개의 여과 막을 조립하여 형성한 막 여과기(20)를 고정되게 설치하되, 막 여과기 및 공기 세척장치는, 보수나 약품 세척시 막 생물 반응 조(10)의 외부로 이동 가능한 구조로 설치한다.

막 여과기(20)는 막 여과 펌프(500)에 연결하여 막 여과 수를 외부로 이송하게 하였다.

막 여과기(20)의 외부는 200～300mm의 간격을 두고, 측면이 밀폐구조로 된 고정 측벽(40)으로 둘러 쌓는다.

고정 측벽(40)은 측면은 밀폐구조로 하되 아래쪽 끝은 막 생물반응 조(10)의 바닥에서 200～300mm높이까지는 개방구조로 하여 혼합액이 막 여과기(20)로 이송될 수 있도록 하고, 아래쪽 끝에 지지대를 설치하여 침지식 막 생물반응 조(10)의 바닥에 고정하고, 위쪽 끝은 수면에서 300～500mm정도 더 낮은 위치까지 연장하여 설치한다.

고정 측벽의 위쪽 끝은 직선을 유지하거나 필요에 따라 선택적으로 2개 이상의 개방 홈(40-1)을 형성한다.

상하 승강 통(50)의 아래쪽 끝은 고정 측벽(40)의 위쪽에 형성한 개방 홈(40-1)보다 낮은 위치부터 시작하여 위쪽은 수면 위로 200～300mm까지 연장하여 측면이 밀폐된 구조로 형성하고, 상기 고정 측벽(40)과는 서로 접촉을 하여 미끄럼 이동은 가능하되, 물은 새지 않는 구조로 형성한 상하 승강 통(50)을 설치한다.

상하 승강 통의 측면은 밀폐구조로 하고 위 아래쪽은 개방 구조로 한다.

상하 승강 통(50)의 상부는 연결 봉을 통하여 승강 축(60)의 하단부에 연결하고 승강 축(60)은 상하 승강 조절기(70)에 연결하였다.

상하 승강 조절기(70)는 막 생물반응 조(10)의 슬래브 위쪽에 고정설치한 고정대(80)의 위에 설치하였다.

상기 고정 측벽(40) 및 상하 승강 통(50)의 모양은 4각 또는 원통형으로 한다.

막 생물반응 조(10)의 바닥 부근에는 바닥에서 250～400mm높이로 막 생물반응 조에 공기를 공급하는 산기 관(90)을 설치하고, 산기 관(90)의 설치 위치 및 배열은 막 생물반응 조 내의 혼합액의 순환이 원활하게 일어나도록 고려하여 정하였다.

산기 관(90)은 포기용 공기배관(100)을 통하여 포기용 송풍기(110)의 토출측에 연결하여 송풍기에서 나온 공기가 산기 관으로 공급되도록 하였다.

막 여과기의 하부에 설치한 공기 세척기(30)는 세척공기 배관(130)을 통하여 세척공기 송풍기(120)에 연결하여 세척공기 송풍기에서 나온 공기가 공기세척장치로 공급되게 하였다.

침지식 막 생물반응 조(10)에 하수가 유입되어 슬러지와 혼합된 혼합액이 지정수위까지 충전되고, 고정 측벽(40)으로 둘러싸인 막 여과기(2)에 공기 세척장치(30)로부터 세척용 공기가 공급되면, 공기의 부상력에 의하여 혼합액이 함께 위로 흐른다.

상하 승강 통(50)이 위쪽으로 최대로 올라가서, 고정 측벽(40)의 위쪽 면이 수중에 개방되면, 혼합액이 흐르는데 저항이 거의 없으므로, 고정 측벽 내에서 세척공기와 함께 위로 흐르던 혼합액은 고정 측벽을 넘어서 침지식 생물반응 조(10)로 흘러나가고, 고정 측벽 하부에서는 흘러나간 양과 같은 양의 혼합액이 다시 유입되면서 혼합액의 순환이 일어나며 상기와 같은 상태에서 혼합액의 순환량은 최대가 된다.

상하 승강 통(50)을 아래쪽으로 움직이면 고정 측벽(40)의 상부와 상하 승강 통(50)의 하부가 형성하는 개방 공간이 좁아지고, 이로 인하여 혼합액의 흐름에 저항이 증가하기 때문에 혼합액의 순환량은 감소하며, 상하 승강 통이 아래로 내려와서 개방공간이 작아 질수록 혼합액의 순환량은 더욱 감소하고, 상하 승강 통이 아래쪽으로 최대로 내려와서, 고정 측벽의 위쪽 끝 면과 상하 승강 통의 아래쪽 끝면이 형성하는 개방 공간이 밀폐되면 혼합액의 순환량은 0이 된다.

상기에서 고정 측벽의 위쪽 끝에 선택적으로 형성한 개방 홈(40-1)은 상하 승강 통(50)의 아래 끝 면과 작은 4각의 통로를 형성하므로, 혼합액 순환량을 미세하게 조절하는데 유용하다(제2도 참조)

도면에 별도로 설명 도를 제공하지는 않았으나, 상기 상하 승강 통(50)은 월류 둑(weir)으로 활용할 수도 있다.

월류 둑으로 활용하는 경우에는 상하 승강 통(50)의 위쪽 끝이 고정 측벽(40)의 위쪽 끝 면과 동일하게 되는 위치(상하 승강 통이 최대로 아래쪽으로 내려온 위치)에서 혼합액의 순환량이 최대가 되고, 상하 승강 통(50)의 위쪽 끝이 수면 위로 올라와서 혼합액이 침지식 막 생물반응 조(10)로 흘러 나기지 못하는 위치에서 혼합액의 순환량이 0이 된다.

고정 측벽(40) 내의 혼합액은 공기세척기에서 공급되는 세척공기에 의하여 용존산소 농도가 포화상태에 있기 때문에, 혼합액의 순환량이 많아지면 침지식 막 생물반응 조(1) 내의 용존산소 농도가 상승하고, 혼합액의 순환량이 적어지면 침지식 막 생물반응 조 내의 용존산소 농도가 감소한다.

이때 고정 측벽(40)의 위쪽과 상하 승강 통(50)의 아래쪽이 서로 겹쳐져 있기 때문에, 혼합액은 고정 측벽의 외부로 이동하지 못하고 정체되어서 이 부분의 용존산소 농도는 포화농도에 가까운 6mg/L이상으로 높아지지만, 막 생물반응 조 내로는 순환하지 못하기 때문에, 막 생물반응 조의 용존산소 농도는 초기에는 0에 가까운 작은 값이 된다.

막 생물반응 조(10) 내의 물속에 설치하고, 용존산소 농도 신호 선(160)으로 제어반(150)에 연결된 용존산소 농도 계(140)가 초기의 0에 가까운 작은 값의 용존산소 농도 신호를 제어반으로 전송한다.

제어반(150)은 수신된 용존산소 농도와 미리 설정한 용존산소 농도(예를 들면 2～3mg/L)를 비교하여, 수신된 용존산소 농도가 설정치 보다 낮으면, 우선 상하 승강 조절기(70)가 위로 움직이도록 신호를 발생하여, 상하 승강 조절기(70)의 전동기에 위로 움직이라는 제어 신호를 보낸다.

상하 승강 조절기가 위쪽으로 움직이면, 고정 측벽(40)의 위쪽 끝에 형성한 개방 홈(40-1)과 상하 승강 통(50)의 아래 끝이 형성하는 개방 부 면적이 넓어지면서, 세척 공기의 부상력과 함께 흐르는 혼합액이 개방 홈을 통하여 막 생물반응 조(10) 내로 이송되면서 순환이 일어나고 이로 인하여 용존산소가 막 생물반응 조 내로 이동, 확산 되면서 막 생물반응 조의 용존산소 농도가 높아진다.

상하 승강 통(50)과 고정 측벽(40)이 형성하는 개방 부의 면적이 작으면, 물의 저항이 크기 때문에 세척공기의 부상력으로 흐르는 혼합액의 양에 제한을 받고 이로 인하여 혼합액의 순환량도 제한되어 막 생물반응 조로 용존산소 농도가 더 이상 올라가지 않고, 설정된 용존산소 농도에 도달하지 못하면, 제어반은 상하 승강 조절기(70)에 계속 위로 움직이라는 제어 신호를 발생하고, 이로 인하여 상하 승강 통이 더욱 위로 움직이면 상하 승강 통과 고정 측벽이 형성하는 개방 부의 면적이 증가하고, 이에 따라 용존 산소 농도가 포화상태인 혼합액의 순환량도 증가하면서, 막 생물반응 조 내의 용존산소 농도도 증가하게 된다.

만약 막 생물반응 조 내의 용존 산소 농도가 설정된 용존산소 농도보다 높으면 제어반(150)은 상하 승강 조절기(70)에 아래로 움직이라는 신호를 발생하여, 이에 따라 상하 승강 통(50)이 아래로 움직이면, 상하 승강 통과 고정 측벽이 형성하는 개방 부의 면적이 감소하여, 혼합액의 순환량이 감소하고 ,이로 인하여 막 생물반응 조 내의 용존 산소 농도가 감소하여 설정된 농도와 같게도면 상하 승강 통은 그 위치에서 정지한다.

만약 상하 승강 통이 위로 최대 위치까지 이동했는데도 막 생물반응 조 내의 용존산소 농도가 설정된 값보다 작은 경우는 제어반은 포기용 송풍기(120)에 회전수를 증가하라는 제어 신호를 발생하고, 포기용 송풍기(120)가 가동을 시작하여 회전수를 증가시키면, 포기용 송풍 량이 증가하고, 이 증가 된 송풍 량이 산기 관(90)을 통하여 막 생물반응 조 내의 혼합액으로 전달되어 용존산소 농도가 증가한다.

상하 승강 통의 위치는 저 오염부하 시에는 제2도와 같이 낮은 위치에 있고, 고 오염부하 시에는 제3도와 같이 높은 위치에 있게 된다.

상하 승강 통을 월류 둑으로 사용하는 경우에는 침지식 막 생물반응 조(10)의 용존산소 농도가 설정 값보다 작으면, 상하 승강 통(=월류 둑)의 위치를 내리도록 제어하고, 설정 값보다 크면 상하 승강 통(50)의 위치를 올리도록 제어한다.

고정 격벽(40)으로 둘러싸인 막 여과기 부의 세척공기량은 오염부하에 관계없이 항상 일정하게 필요한 많은 양의 공기량이 필요하기 때문에, 고정 격벽으로 둘러싸인 막 여과기 부의 용존 산소 농도는 특히 고 부하 시를 제외하면 용존산소 포화농도에 가까운 높은 값(6 ～ 7mg/L)의 큰 값을 유지한다.

일 예로 고정 격벽 내부의 용존산소 농도를 6mg/L로 가정한 경우, 혼합액의 순환량에 따른 용존산소 공급량을 계산해 보면 다음과 같다.

* 1일 설계유입하수량 : 1,000㎥/일

* 1일 실제유입하수량 : 600㎥/일

* 유입 BOD 설계 농도 : 120mg/L

* 유입 BOD 실제 농도 : 80mg/L

* 막 여과기의 여과면적: 2,500㎡

* 막 여과기 단위면적당 세척공기량: 0.4㎥/hr

* 세척에 필요한 공기량 : 17 ㎥/분

* 세척공기가 혼합액에 전달하는 산소량(산소 전달효율 6％)

237kg/일

* 설계오염부하량에 필요한 산소량( 개략 계산)

264kg/일

* 실제오염부하량에 필요한 산소량(개략 계산)

106kg/일

* 순환량 100％일 때 혼합액이 전달하는 산소량

6kg

* 실제 오염부하량에 필요한 산소를 공급하기 위한 혼합액 순환량 비율

(혼합액 내의 미생물 내생 호흡 량 제외시) 9,600㎥/일(960％)

* 세척공기 부상력으로 최대 달성가능한 혼합액 순환량 : 40배(4000％)

( 최대 순환량에서는 혼합액의 용존산소 농도는 포화농도보다 낮아짐)

상기 예에서 저 오염부하 시에는 상하 승강 통의 위치를 조절하여 혼합액 순환량이 960％가 되도록 제어하면 되고, 고 부하 시(설계부하 시)는 상하 승강 통의 위치를 최대로 높이고, 부족한 산소량은 포기용 송풍기를 가동해서 공급해야 함을 알 수 있다.

상기에 설명한 바와 같이 수백％의 높은 혼합액 순환량을 세척공기의 부상 력 자체를 이용하여 달성할 수 있고 혼합액 순환량에 의하여 침지식 막 생물반응 조에 산소를 공급할 수 있으므로, 에너지 이용효율이 높고, 제어 운전이 용이하며, 막 생물반응 조 내의 용존산소 농도를 원하는 최적의 상태로 유지할 수 있어서, 고도처리 효율도 높아진다.

오염부하가 극히 낮아서 혼합액 순환량이 아주 적은 경우는, 침지식 막 생물반응 조 내에 완전혼합이 이루어지지 않을 수 있으므로, 이러한 경우에는 침지식 막 생물반응 조의 완전혼합을 위해서 침지식 막 생물반응 조에 별도의 기계식 교반기를 설치한다.

본 발명의 막 생물반응장치는 여러 가지로 응용하여 실시할 수 있으며, 다음에 그 실시 예에 대하여 설명한다.

제4도의 A는 본 발명의 일 실시 예로서, 막 생물반응 A2/O 처리장치를 구성한 것이다.

유입된 하수는 혐기 조(200)에서 반송 수(700)과 함께 혼합되어, C/P비 25～40 또는 그 이상의 조건에서 혐기 상태에서 인 제거 생물이 미생물 세포 내에 축적하였던 인을 방출한다.

혐기 조 내의 용존산소 농도는 0.1mg/L 미만, ORP값은 -300mV보다 낮은 것이 바람직하다.

혐기 조에 이송하는 반송 수 비율은 유입유량에 대하여 100～150％가 바람직하다.

수리학적 체류시간은 일반 하수에 대하여 0.5～1.5시간이 바람직하나 수질이나 농도에 따라서는 더 긴 체류시간이 필요하다.

혐기 조(200)를 통과한 하수는 무산소 조(300)로 이송된다.

무산소 조에는 막 생물반응 장치(400)로부터 200～400％의 반송 수가 공급되는 것이 일반적이지 만 보다 높은 질소 제거율을 원한다면 더 많은 양의 반송 수를 이송해야 한다.

수리학적 체류시간은 2～4시간이 바람직하고, 용존산소 농도는 0.2mg/L미만이어야 한다.

무산소 조를 통과한 하수는 막 생물반응 장치(400)로 이송되어, 용존산소 농도 2～3mg/L 조건에서 4～6시간 동안 체류하면서 유기물분해, 인 과잉섭취, 질산화가 일어난다.

MLSS농도는 3,000～6,000mg/L이 일반적이나, 오염농도에 따라서는 10,000mg/L이상으로 높아지는 경우도 있다.

막 생물반응 장치에서 처리된 하수는 막 여과기에서 여과되고, 막 여과 수는 막 여과 펌프(500)에 의하여 외부로 이송된다.

막 여과 펌프의 흡입압력은 막 여과 재료에 따라 다르나 통상적으로 3～8m 수두 정도이다.

제4도의 B는 본 발명의 다른 실시 예로서 막 생물반응 VIP처리장치를 구성한 것이다.

상기에서 설명한 막 생물반응 A2/O 처리공정과는 , 혐기 에 용존산소 유입을 최소화하기 위하여 반송위치를 바꾼 것 외에는 상기에서 설명한 바와 같다.

제4도의 C는 막 생물반응 동시 질산화 탈질 조(450)를 이용하여 막 생물반응 동시 질산화 탈질장치를 구성한 것이다.

동시 질산화 탈질은 용존산소가 0.5mg/L 정도의 낮은 상태에서 C/N비 4 이상의 하수에서 100％탈질이 가능하며, 동일한 반응 조에서 질산화와 탈질이 함께 일어나기 때문에 반응조의 토목구조가 간단해지고, 운전에 소비되는 동력이 종래의 고도처리공정에 비하여 약 25％정도 절약되고 이론적 질소제거율이 100％라는 장점이 있는 최신 기술이다.

낮은 오염부하를 처리하는 막 생물반응 동시 질산화 탈질 장치에서는 작은 용존산소 요구량 때문에 막 생물반응 조 내의 교반이 부족할 경우가 있으므로 이런 경우에는 기계식 교반기를 별도로 설치해야 한다(도시하지 않음).

상기 모든 설명에서 막 생물반응 장치(400)는 상기에서 설명한 침지식 막 생물반응장치와 동일한 구조이다.

10 침지식 막 생물반응 조
20 막 여과기
30 공기 세척장치
40 고정 측벽
50 상하 승강 통
60 승강 축
70 상하 승강 조절기
80 고정대
90 산기 관
100 포기용 공기배관
110 포기용 송풍기
120 세척공기 송풍기
130 세척공기 배관
140 용존산소 농도계
150 제어반
160 용존 산소농도 신호 선
170 상하 승강 조절기 제어 선
180 포기용 송풍기 제어 선
200 혐기 조
300 무산소 조
400 막 생물반응 장치
450 막 생물반응 동시 질산화 탈질 조
500 막 여과 펌프
600 탈질 용 반송 수 배관
700 탈인 용 반송 수 배관
800 저 용존산소 탈인 용 반송 수 배관

Claims

하수 또는 폐수의 고도처리시설에서,
침지식 막 생물 반응 조(10) 내에 설치하되, 하부에 공기 세척장치(30)를 구비하고, 공기 세척장치의 상부에 여과 막 조립체를 설치하여, 하수의 혼합액을 여과하여 오염물질을 분리하는 막 여과기(20);
막 여과기(20)에서 여과된 막 여과 수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프(500);
공기의 분사와 부상에 의한 난류를 이용하여, 막 여과기의 외부표면을 세척하여 막힘을 방지하는 공기 세척장치(30);
상기 막 여과기의 외부 측면을 밀폐하여 침지식 생물반응 조와 구분하고 아래, 위쪽은 개방구조로 하되, 아래쪽은 공기 세척장치보다 침지식 생물반응 조의 바닥 쪽으로 더 연장하되, 바닥에서 일정한 거리를 유지하여, 하수의 유입이 가능하게 하고, 위쪽은 막 생물반응 조의 수면보다 낮은 높이까지 연장하여 하수가 유출될 수 있게 하는 고정 측벽(40);
상기 고정 측벽의 위쪽 끝 부분에 선택적으로 2개 이상 형성하여, 혼합액 순환량의 미세조절이 가능케 한 개방 홈(40-1);
상기 고정 측벽(40)의 외부에 측면은 밀폐구조, 아래 위쪽은 개방구조로 설치하되, 아래 끝은 고정 측벽 상부보다 더 아래쪽에서 시작하여 수면의 위까지 연장하고, 고정 측벽과는 접촉하여 움직이기는 하되, 물은 통과하지 않는 구조로 하고, 맨 위쪽은 고정대(80)의 위에 설치한 상하 승강 조절기(70)의 승강 축(60)의 하단에 연결하여, 상하로 승강 조절이 가능하도록 한 상하 승강 통(50);
상하 승강 통이 상하로 승강함에 따라 고정 측벽(40)과 상하 승강 통(50)의 아래 끝이 형성하는 부분의 개방 정도에 따라 고정 측벽으로 둘러싸인 막 여과기 부분에서 침지식 막 생물반응 조(10)로 순환되는 혼합액의 순환량을 조절하거나 또는 상하 승강 통을 월류 언(위어)로 이용하여 상하 승강 통이 위 아래로 움직임에 따라 변화하는 월류 언(위어)의 높이로 혼합액의 순환량을 조절하는 상하 승강 조절기(70);
막 여과기(20)의 공기 세척장치(30)에 공기를 공급하는 세척공기 송풍기(120);
침지식 막 생물반응 조(10)의 하부에 설치하여 막 생물반응 조에 산소를 공급하는 산기 관(90);
상기 산기 관에 공기를 공급하는 포기용 송풍기(110);
침지식 막 생물반응 조 내에 설치하여 용존 산소 농도를 측정하는 용존산소 농도 계(140); 및
용존산소 농도 계로부터 전송된 신호를 수신하여, 설정된 용존산소 농도와 비교하여, 침지식 막 생물반응 조의 용존산소 농도가 설정한 용존산소 농도와 같게 되도록, 상하 승강 조절기(70)를 제어하여 혼합액 순환량을 조절하고 , 포기용 송풍기의 송풍 량을 자동 적으로 조절하는 제어반(150)으로 구성한 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치.
유입된 하수와 반송 수가 혼합하여 혐기 상태에서 인 제거 미생물이 축적하였던 인을 방출하는 혐기 조(200);
혐기 조를 통과한 하수와 반송 수가 혼합하여,하수 중의 질소를 탈질하는 무산소조(300);
무 산소조를 통과한 하수 중의 오염물질 분해, 인의 과잉 섭취, 질산화 및 오염물질을 막 여과기에서 여과하여 분리하고, 혼합액 순환장치를 가진 막 생물반응 장치(400);
막 여과기에서 여과된 여과 수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프 ; 및
탈인 용 반송 수 배관과 탈질 용 반송 수 배관으로 구성한 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치.
유입된 하수와 반송 수가 혼합하여 혐기 상태에서 인 제거 미생물이 축적하였던 인을 방출하는 혐기 조(200);
혐기 조를 통과한 하수와 반송 수가 혼합하여,하수 중의 질소를 탈질하는 무산소 조(300);
무산소 조를 통과한 하수 중의 오염물질 분해, 인의 과잉 섭취, 질산화 및 오염물질을 막 여과기에서 여과하여 분리하고, 혼합액 순환장치를 가진 막 생물반응 장치(400);
막 여과기에서 여과된 여과 수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프 ; 및
무산소 조에서 혐기 조로 반송 수를 반송하는 저 용존산소 탈인 용 반송 수 배관(800)과 탈질 용 반송 수 배관(600)으로 구성한 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치.
유입된 하수와 반송 수가 혼합하여 혐기 상태에서 인 제거 미생물이 축적하였던 인을 방출하는 혐기 조(200);
혐기 조를 통과한 하수를 낮은 용존산소 농도로 유지하여, 하수 중의 오염물질 분해, 인의 과잉 섭취, 질산화 및 탈질을 동시에 진행하고, 오염물질을 막 여과기에서 여과하여 분리하고, 혼합액 순환장치를 가진 막 생물반응 동시 질산화 탈질 조(450);
막 여과기에서 여과된 여과 수를 외부로 이송하는 막 여과 펌프 ; 및
탈인 용 반송 수 배관(700)으로 구성한 것을 특징으로 하는 부하변동에 대응하여 효과적으로 고도처리가 가능한 침지식 막 생물반응장치.