KR20130044558A

KR20130044558A - 하수의 고도처리를 위한 분리막 필터모듈 및 이를 이용한 막생물 반응기 공정

Info

Publication number: KR20130044558A
Application number: KR1020110108684A
Authority: KR
Inventors: 연경민; 박성준; 민수홍; 김용근; 서형석
Original assignee: 삼성물산 주식회사
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-05-03

Abstract

본 발명은 하수의 고도처리를 위한 막-생물반응기(Membrane Bio-Reactor,이하MBR)공정의 핵심요소인 다공성 중공사 분리막 모듈의 구성에 관한 것으로 구체적으로는 1) 중공사 묶음집수부의 반대일단(一端)이 개방되어 종래의 분리막모듈에 비해 중공사의 유동성이 증가되고 2) 산기관의 상단부에 수직으로 설치되어 상향류(上向流)에 의한 공기세정(airscouring)효과를 최대한 활용하고 3) 동시에 지지대를 이용하여 중공사의 유동시 발생할 수 있는 얽힘과 단사문제를 예방하여 최종적으로 분리막표면에서의 바이오매스(Biomass)의 축적에 의한 투수도저하, 즉 막오염을 효과적으로 제어하는 모듈구성 및 이를 활용한 MBR공정에 관한 것이다.

Description

하수의 고도처리를 위한 분리막 필터모듈 및 이를 이용한 막생물 반응기 공정{membrane bio-reactor}

본 발명은 하수의 고도처리를 위한 막-생물반응기(Membrane Bio-Reactor,이하MBR)공정의 핵심요소인 다공성 중공사 분리막 모듈의 구성에 관한 것으로 구체적으로는 1) 중공사 묶음집수부의 반대일단(一端)이 개방되어 종래의 분리막모듈에 비해 중공사의 유동성이 증가되고 2) 산기관의 상단부에 수직으로 설치되어 상향류에의한 공기세정(airscouring)효과를 최대한 활용하고 3) 동시에 지지대를 이용하여 중공사의 유동시 발생할 수 있는 얽힘과 단사문제를 예방하여 최종적으로 분리막표면에서의 바이오매스(Biomass)의 축적에 의한 투수도저하, 즉 막오염을 효과적으로제어하는 모듈구성 및 이를 활용한 MBR공정에 관한 것이다.

활성슬러지와 다공성 고-액 분리막을 결합한 MBR 공정은 종래의 활성슬러지법에 비해 처리수질과 부지면적에서 기술적 강점이 있는 차세대 핵심 고도 하수처리 기술이다.

분리막 표면에서의 바이오매스 축적에 의한 막의 폐색(閉塞)과 이로 인한 투수도 저하 및 운전 동력비의 상승을 유발하는 막오염 문제가 발생한다.

단위 막모듈 차원에서 분리막 오염 방지 기술은 개별 중공사의 유동성과 공기 세정의 측면에서 이루어 진다.

기존의 상용화 모듈 구성은 중공사 양단이 고정 되는 방식으로 유동성이 충분한 중간 부분은 바이오매스의 축적이 효과적으로 제어되는 반면, 상대적으로 유동성이 떨어지는 양단으로부터 바이오매스의 축적에 의한 분리막의 폐색문제가 발생한다.

독일의 KOCH Membrane Systems 社는 종래의 시스템과는 다르게 중공사 묶음의 일단이 개방되어 중공사의 유동성을 증가시킨 형식의 모듈을 제안하고 이를 이용한 Puron-MBR 공정을 다수 적용하고 있다.(대한민국 특허 등록 1007324360000, 1008422420000)

독일의 Siemens Water Technology 社는 노즐을 이용하여 기-액 혼합물을 분리막 모듈 하부에서 고속으로 분사하여 막오염을 제어하는 MEMJET 시스템을 개발하여 적용 중이다.

KOCH Membrane Systems 社기술은 중공사 묶음의 집수부에서 여전히 바이오매스의 축적이 발생하는 문제점이 있으며, Siemens Water Technology 社기술은 별도의 고-액 혼합물의 고속 분사에 의한 분사장치와 펌프 동력비 증가의 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다.

그 목적은 1) 중공사 묶음집수부의 반대일단(一端)이 개방되어 종래의 분리막모듈에 비해 중공사의 유동성이 증가되고 2) 산기관의 상단부에 수직으로 설치되어 상향류에의한 공기세정(airscouring)효과를 최대한 활용하고 3) 동시에 지지대를 이용하여 중공사의 유동시 발생할 수 있는 얽힘과 단사문제를 예방하여 최종적으로 분리막표면에서의 바이오매스(Biomass)의 축적에 의한 투수도저하, 즉 막오염을 효과적으로제어하는 모듈구성 및 이를 활용한 MBR공정을 제공함에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 하수의 고도처리를 위한 막-생물반응기(Membrane Bio-Reactor,이하MBR)공정의 핵심요소인 다공성 중공사 분리막 모듈의 구성에 관한 것으로 구체적으로는 1) 중공사 묶음집수부의 반대일단(一端)이 개방되어 종래의 분리막모듈에 비해 중공사의 유동성이 증가되고 2) 산기관의 상단부에 수직으로 설치되어 상향류(上向流)에 의한 공기세정(airscouring)효과를 최대한 활용하고 3) 동시에 지지대를 이용하여 중공사의 유동시 발생할 수 있는 얽힘과 단사문제를 예방하여 최종적으로 분리막표면에서의 바이오매스(Biomass)의 축적에 의한 투수도저하, 즉 막오염을 효과적으로 제어하는 모듈구성 및 이를 활용한 MBR공정을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

1) 중공사 묶음 집수부의 반대 일단(一端)이 개방되어 종래의 분리막 모듈에 비해 중공사의 유동성이 증가되고,

2) 산기관의 상단부에 수직으로 설치되어 상향류에 의한 공기 세정 (air scouring) 효과를 최대한 활용하고,

3) 동시에 지지대를 이용하여 중공사의 유동시 발생할 수 있는 얽힘과 단사 문제를 예방하여,

최종적으로 분리막 표면에서의 바이오매스 (Biomass)의 축적에 의한 투수도 저하, 즉 막오염을 효과적으로 제어한다.

도 1은 본 발명이 제안하는 중공사 묶음의 집수부 반대 일단 개방, 산기관 상방부 수직 설치, 단사 방지용 지지대를 포함하는 분리막 필터 모듈의 개념도이다.
도 2는 종래에 중공사 묶음의 양단이 개방되지 않은 종래 중공사 모듈 구성 사진이다.
도 3은 KOCH Membrane System 社의 중공사 묶음의 일단이 개방된 Puron Module의 개념도이다.
도 4는 Siemens Water Technology 社의 기-액 혼합 상향류 분사를 이용한 MEMJET 시스템의 개념도이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 우선 도 1에 나타낸 바와 같이 종래의 모듈과는 달리 분리막 필터 모듈 내 중공사 묶음 집수부의 반대편 일단을 개방하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해 반응기내 흐름에 의해 유발되는 중공사의 유동성이 증가하여 분리막 표면에서의 바이오매스의 축적을 최소화 할 수 있다.

본 발명에서 제시하는 모듈의 구성은 중공사 개방면이 상부에 위치하여 하단 집수하는 KOCH Membrane System 社의 Puron 시스템과 달리 개방면이 하부에 위치시키는 것을 특징으로 한다.

이를 통해 모듈 내 중공사와 상향류 air bubble의 마찰에 의한 세정 효과가 극대화되고 상대적으로 중공사의 유도성이 떨어지는 상단 고정부에서도 바이오매스의 축적을 효과적으로 예방 가능하다.

동시에 모듈의 중앙부에 공기 노즐이 위치하여 상대적으로 모듈의 충진도 (packing density)가 낮아지는 종래의 Puron 시스템과 비교하여 모듈과 산기장치의 분리가 가능하여 보다 높은 충진도와 이를 기반으로 한 고집적 공정의 시스템의 구현이 가능하다.

또한 하부에서 고-액 혼합물을 고액 분사하는 Siemens Water Technology 社의 MEMJET 시스템과 비교 달리 복합한 노즐 방식의 산기장치가 아니 일반 산기 장치를 사용할 수 있고 이로 인해 운전 동력비의 절감이 가능하다.

중공사 묶음의 개방면을 산기장치에 향하게 하는 본 발명의 구성에는 중공사가 유동 중 얽힘 문제가 발생하여 단사(斷絲)에 의한 운전 실패의 가능성이 있다. 이에 본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이 복수의 원통형 지지대를 중공사 묶음에 위치하여 중공사의 얽힘 문제를 해결하고자 한다.

원통형 지지대는 KOCH Membrane System社의 Puron-MBR과 Siemens Water Technology社의 MEMJET 시스템에서 도입되어 있다.

본 발명에서는 지지대의 위치는 개방면의 끝단에 필수적으로 하나의 지지대를 설치하고, 중공사가 유동할 수 있는 일정한 자유공간을 확보할 수 있는 크기면 그 규격 및 재질에 제한이 없다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 본건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims

중공사 묶음의 한 면이 개방되어 있고, 개방면이 산기 장치 쪽으로 향하여 유동성과 상향류의 air bubble에 의한 공기 세정 효과를 극대화함과 동시에 일정량의 자유공간이 확보된 원통형 지지대를 설치하여 중공사의 유동 중 얽힘에 의한 단사(斷絲)를 미연에 방지하는 분리막 필터 모듈의 구성.
상기의 모듈을 적용하여 종래 기술에 비해 동등 또는 그 이하의 포기 강도에서 효과적으로 분리막 표면에서의 생물 고형물의 축적을 방지하여 결과적으로 높은 투수도 조건에서의 장기운전 유지가 가능해지는 것을 특징으로 하는 침지식 MBR 공정.