KR20130079834A

KR20130079834A - 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법과 그 방법을 이용한 침수 식 막 고도처리장치

Info

Publication number: KR20130079834A
Application number: KR1020120000566A
Authority: KR
Inventors: 엄태경
Original assignee: 엄태경
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2012-01-03
Publication date: 2013-07-11
Also published as: KR101367229B1

Abstract

본 발명은 하수처리장 등에서 사용하는 막 여과를 이용한 고도처리기술에 관한 것이다.
해결하고자 하는 과제는 넓은 부하변동 범위에 걸쳐서, 생물반응조의 용존산소 농도를 적정범위로 제어하고, 혐기조를 완전한 혐기 상태로 유지하여 인 제거 효율을 높이고, 질소 및 유기물의 제거율을 높이며, 경제적인 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법과 그 방법을 이용한 침수 식 막 고도처리장치를 제거하는 것이다.
과제의 해결수단은 혼합안정 조, 혐기 조, 동시 질산화 탈질 조, 막 여과조 및 흡인펌프를 설치하고, 혼합안정 조로 혼합액을 반송하는 내부반송은 동시 질산화탈질 조의 혼합액을 반송하고, 동시 질산화 탈질 조에서 질소를 제거하고, 막 여과조의 혼합액을 동시 질산화 탈질 조로 반송하고, 막 여과기와 흡인펌프로 막 여과수를 생산하고, 잉여 슬러지를 처분하여 인을 제거한다.
본 발명의 효과는 고 부하 및 저농도 및 저 부하에서도 생물반응 조의 용존산소 농도를 적정한 범위로 제어하여 인 제거율과 질소 제거율이 높아서, 인 제거를 위한 응집제가 불필요하고, 에너지가 절감되어 경제적이고, 깨끗한 방류수(막 여과 수)를 얻을 수 있어서 방류 수역의 수질을 보호하는 친환경적 효과가 있다.

Description

침수 식 막 고도처리공정의 운전방법과 그 방법을 이용한 침수 식 막 고도처리장치{Operating method of advanced treatment process use of submerged membrane and advanced treatment apparatus thereof}

본 발명은 하수.폐수, 축산폐수 처리장 등에서 사용하는 침수 식 막 고도처리 공정에 관한 기술이다.

본 발명자의 "등록 특허 제 10-1044826호(2011년6월21일)막여과생물반응조의 고도처리효율을 높이는 운전방법 및 그 방법을 이용한 고도처리장치" 와 "등록특허 제10-1050375호(2011년7월13일)부하변동에 대응이 용이한 침수 식 막 생물반응장치 및 이를 이용한 하수처리방법"(이하 "인용발명"이라 칭한다)은 고도처리 효율이 높고, 부하변동에 대응이 용이한 유용한 발명이지만, 그 실시 예를 제한적으로 기술하고 있어서, 다양한 현장여건에 따라서는 적용이 어려운 경우도 있었다.

또한 반송액의 용존산소 및 질산성 질소농도를 낮추기 위한 별도의 대용량의 탈기조를 필요로 하므로 시설의 낭비적 요인이 있었다.

해결하고자 하는 과제는 넓은 부하변동 범위에 걸쳐서, 생물반응조의 용존산소 농도를 적정범위로 제어하고, 반송액에 포함된 용존산소와 질산성 질소의 농도를 낮추어, 혼합 안정 조(탈기 조)의 크기를 작게 하고, 혼합안정 조에서 유기물의 소비를 줄이고 혐기조를 완전한 혐기 상태로 유지하여 인 제거 효율을 높이고, 질소 및 유기물의 제거율을 높이며, 경제적인 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법과 그 방법을 이용한 침수 식 막 고도처리장치를 제거하는 것이다.

침수 식 막 생물반응 조를 사용하는 고도처리 공정에 있어서,

유입수 중의 미세한 고형물을 제거하는 전처리 장치(10);

전처리단계를 통과한 유입수를 일정기간 동안 저장하여, 유량을 균등하게 공급하기 위한 유량조정 조(20);

상기 유량조정 조에서 이송한 유입수와 동시 질산화 탈질 조에서 반송한 반송수를 혼합하여 균등한 수질이 되게 하고, 반송 수중에 포함된 질산성 질소와 용존산소를 고갈시키는 혼합 안정 조(30);

상기 혼합 안정 조를 통과한 유입수와 반송수의 혼합액이 유입되어, 일정시간 체류하면서, 완전한 혐기 상태에서 인 제거 미생물이 인을 방출하는, 혐기 교반기의 작용으로 완전혼합상태를 유지하는 혐기조(40);

그 내부에 포기 및 교반 수단(51)을 가지고, 용존 산소농도 계(54)와 산화환원전위계(55)를 구비하고, 낮은 용존산소 농도로 유지하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하며, 인 제거 미생물이 인을 과도하게 흡수하게 하고, 완전혼합상태를 유지하는 동시 질산화 탈질조(50);

상기 통시 질산화 탈질조 내부에 설치한 포기 및 교반 수단(51)에 공기를 공급하기 위한 가변용량의 포기송풍기(52);

상기 동시 질산화 탈질조를 통과한 혼합액을 여과하여 고형물과 여과 수로 분리하기 위한 막 여과기(61);

상기 막 여과기를 그 내부에 설치한 막 여과 조(60);

상기 막 여과기의 여과 막 외부를 세정하기 위한 막 세정 산기관(62);

상기 막 세정 산기관에 혼합가스를 공급하는 막 세정 송풍기(63);

막 여과기(61)의 상부 수면에 아래 끝이 잠기게 설치하여, 막 여과기를 통과한 가스를 포집하고, 포집한 가스를 상기 막 세정 송풍기의 입구로 반송하고, 반송가스와 외부 공기량의 비율을 조절하여, 막 세정 여과기 (60)의 용존 산소 농도를 조정하는 포집 가스 순환 조정장치(64);

상기 막 여과조(60)의 혼합액을 상기 동시 질산화 탈질조(50)로 반송하는 가변용량의 막 여과조 혼합액 반송펌프(100);

상기 동시 질산화 탈질조(50)의 혼합액을 상기 혼합 안정조(30)으로 반송하기 위한 가변용량의 내부반송펌프(110);

막 여과펌프를 통과한 여과수를 저장하기 위한 막 여과수 저장조(70);

막 여과수 저장조(70)의 물을 공기 과포화 수로 만들어서, 상기 막 여과기(61)의 막을 역류세정하기 위한 공기 과포화 수 세정장치(130);

상기 막 여과기를 약품으로 세정하기 위한 약품 세정장치(150); 및

전처리 장치(10), 유량 조정조 펌프(30), 드럼 스크린(90),혼합 안정조 교반기(35) 및 상기 각종 기계장치의 운전을 자동제어하는 제어반(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법과 그 방법을 이용한 침수 식 막 고도처리장치를 제공한다.

본 발명은 하수의 오염 부하변동에 대하여, 막 여과조의 혼합액을 동시 질산화 탈질 조로 반송함으로써, 동시 질산화 탈질 조의 용존산소 농도를 적정하게 유지하여 동시 질산화 탈질을 수행하여 질소제거율이 높고, 용존산소 농도가 낮은 동시 질산화 탈질 조의 혼합액을 혐기 조로 반송함으로써,인 제거효율을 높여,인 제거에 필요한 응집제사용이 불필요하고, 에너지를 절감하는 경제적 효과가 있고, 깨끗한 방류수를 얻을 수 있어서 방류 수역의 수질을 보호하는 친환경적 효과가 있다.

제1도는 포집 가스 순환조정장치를 포함한 침수 식 막 고도처리장치의 실시 예
제2도는 침수 식 막 고도처리장치의 다른 실시 예
제3도는 A₂/O공정의 고도처리장치의 실시 예
제4도는 무산소 상태에서 내부반송을 하는 실시 예

침수 식 막 생물반응 조를 사용하는 고도처리 공정에 있어서, 본 발명의 실시 예는 다음과 같다.

유입수 중의 미세한 고형물을 제거하는 전처리 장치(10)에서 유입 수(하수, 폐수 등) 중에 포함된 모래와 큰 협잡물과 미세한 협잡물을 제거한 후, 유입수를 일정기간 동안 저장하여, 유량을 균등하게 공급하기 위한 유량조정 조(20)로 이송한다.

유량 조정 조에서 6∼12시간 체류하면서, 유량변동에 대한 완충작용을 하고, 유량조정조 펌프(80)는 후단의 처리공정에 균등한 수질과 양의 유입수를 공급하며, 유량조정조의 수위가 고수위와 저수위의 사이에 있을 때는,자동으로 가동하여 막 여과기(61)의 특성에 맞게 10분 가동, 2분간 정지 운전을 반복하거나 연속운전을 수행한다.

유량조정 조의 수위가 저수위보다 낮은 경우에는 유량조정 조 펌프(80)는 가동을 정지하고, 유량조정 조의 수위가 고수위가 되면 다시 가동을 시작하여 상기에서 설명한 것과 같이 운전한다.

유량조정 조 펌프는 후술하는 막 여과조(60)의 수위가 계획한 값보다 5cm(이값으로 한정하는 것은 아니다)높아지면 운전을 중지하고, 막 여과조 수위가 그 값보다 낮아지면 자동으로 운전을 시작한다.

상기 유량조정 조 펌프로 이송한 유입수는 드럼 스크린(90)으로 유입되어 미세한 협잡물을 높은 제거율로 제거한다.

막 여과기는 장기간 사용시 머리카락 같은 섬유모양의 협잡물이 막(중공사막)의 외부에 감기는 등의 장애가 발생하면, 세정을 하여도 제거가 잘 안 되어서 여과 능력이 저하하고 막의 수명을 단축하는 원인이 되므로, 이와 같은 장애를 방지하기 위하여 드럼 스크린(90)에서 0.5mm이상의 협잡물을 제거하며, 0.2mm∼0.3mm이하의 작은 협잡물까지 제거하는 것이 더욱 바람직하다.

혼합안정 조(30)는 드럼 스크린에서 미세한 협잡물이 제거된 유입수가 이송되어 유입하고, 동시 질산화 탈질 조에서 반송한 반송 수와 함께 혼합하여 균등한 수질(이하 "혼합액"이라 칭한다)이 되게 하고, 반송 수중에 포함된 질산성 질소와 용존산소를 고갈시키는 작용을 한다.

혐기조(40)는 상기 혼합 안정 조를 통과한 혼합액이 유입되어, 일반적으로 1∼2시간 동안 체류하면서, 질산성 질소와 용존산소가 전부 고갈되고 유기물이 충분한 완전한 혐기 상태에서, 혐기조 교반기(45)의 작용으로 완전혼합상태를 유지하면서, 인 제거 미생물이 체내에 저장했던 인을 혼합액 내로 충분히 방출한다.

혐기조 내에서 인 방출이 잘 일어나면, 혐기조 내 혼합액의 인의 농도가 높아진다.

혐기조를 통과한 혼합액은 동시 질산화 탈질 조(50)로 이송되며,동시 질산화 탈질조는 그 내부에 충분한 용존산소 농도 확보와 완전혼합조건을 확보하기 위한 포기 및 교반 수단(51)을 구비하고 있으며, 동시 질산화 탈질이 잘 일어나게 하기 위한 적정한 낮은 용존 산소농도를 측정하기 위한 용존산소 농도 계(54)와 산화환원전위계(55)를 구비하고, 0.3∼0.7mg/L범위의 낮은 용존산소 농도로 유지하면서,

산화환원 전위 값을 +의 특정한 값으로 유지하면, 질산화 미생물의 질산화 속도와 탈질미생물(세균)의 탈질 속도가 균형을 이루면서, 동일한 장소에서 질산화와 탈질이 동시에 일어나면서, 90∼95％이상의 높은 제거율로 질소가 제거되고, 인 제거 미생물이 인을 과도하게 흡수하고 유기물도 제거된다.

가변용량의 포기송풍기(55)를 이용하여 외부에서 상기 통시 질산화 탈질조 내부에 설치한 포기 및 교반 수단(51)에 공기를 공급한다.

상기 포기 및 교반 수단은 외부에서 공기를 공급받는 수중 포기기를 사용하는 것이 바람직하며, 기계식 교반기와 동시 질산화 탈질조 바닥에 설치한 미세기포 산기관을 조합한 것을 사용하는 것도 바람직하다.

상기 동시 질산화 탈질조에서 질소와 유기물이 제거되고, 인을 과도하게 흡수한 인 제거 미생물을 포함한 혼합액은 막 여과조(60)로 이송되어, 막 여과기(61)에서 혼합액 중의 고형물을 걸러내고, 깨끗한 여과액을 생산한다.

막 여과기는 막 여과 펌프(120)의 흡인력으로 발생하는 수두 차로 여과를 하며, 막 여과를 위한 수두 차는 막의 종류에 따라 다르나 통상적으로 MF(정밀여과)막에서는 3∼5m가 보통이고 막의 막힘 방지 및 탄성 회복을 위하여 10분간 여과, 2분간 중지를 반복한다( 막 제조자 요구사항에 따른다).

막 여과기의 외부에 미생물이나 기타 이물질이 부착하는 것을 방지하기 위하여, 막 여과기 하부에 막 세정 산기관(62)을 설치하고, 막 세정 송풍기(63)에서 공급하는 가스를 분사하여 공기의 진동과 부력에 의한 세정력으로 막 여과기의 외부를 세정한다.

막 여과기의 외부 세정을 위한 가스량은, 막 제조자마다 약간씩 차이가 있으나, 통상적으로 막 여과기의 수평 투사면적 ㎡당 75∼100 ㎥/hr 또는 150㎥/hr이상이 바람직한 경우도 있다.

상기와 같은 막 여과기 세정용 가스량은 그 양이 매우 많은 것으로서, 가스가 전부 공기라고 하면 ,생물학적 고도처리공정에서, 유입수 BOD농도 150mg/L이하인 경우에는 과 포기 상태가 되고, 혐기 상태나 무산소 상태를 요구하는 고도처리 공정의 특성상, 반송 수 중의 용존산소 농도가 높아져서, 혐기 상태나 무산소 상태가 형성되지 못하여, 총 질소와 총 인을 제거하는 생물학적 고도처리가 불가능하게 되거나 고도처리 효율이 극히 낮게 된다.

본 발명은 상기와 같이 막 여과조의 용존산소 농도가 높아지는 현상을 방지하기 위하여 제1도와 제2도의 실시 예를 예시한다.

제1도는 포집가스 순환조정장치(64)를 사용한 실시 예를 나타낸 것이다.

포집 가스 순환 조정장치(64)는 막 여과기(61)의 상부 수면에 아래 끝이 잠기게 가스 포집 통을 설치하여, 막 여과기를 통과한 가스를 포집하고, 포집한 가스를 가스배관을 통하여 상기 막 세정 송풍기(63)의 입구로 반송하고, 조절밸브(상기 인용발명에 상세한 설명과 도면이 게재되어 있으므로 도면과 상세 설명은 생략함)의 개도를 조정하여, 반송된 포집 가스와 외부에서 막 세정 송풍기로 유입하는 공기량의 비율을 조절하여, 막 세정 여과조 (60)의 용존 산소 농도를 0.5∼3.0mg/L로 조정하되, 막 여과기를 통과하는 가스의 총량은 항상 일정하게 유지하여, 막 여과기의 세정력을 확보하게 하였다.

가변용량의 막 여과조 혼합액 반송펌프(100)를 이용하여, 상기 막 여과조(60)의 혼합액을 상기 동시 질산화 탈질조(50)로 반송하되, 유입수의 BOD농도가 200mg/L이상으로 높고, 유입수량이 많은 경우는, 동시질산화 탈질조 내의 MLSS농도가 높고 과포화의 우려가 없기 때문에, 막 여과조의 용존 공기를 최대한 이용하기 위하여 포집가스 순환조정장치에서 순환가스량은 줄이고, 외부에서 막 세정 송풍기로 공급하는 공기량은 최대가 되도록 조정하여 운전하고, 용존 산소 농도가 5∼7mg/L정도로 높은 막 여과조 내의 혼합액을, 유입수의 양에 대하여 최고 60배까지의 비율로 동시 질산화 탈질 조(50)로 반송한다.

상기와 같이 반송을 하면 동시 질산화 탈질 조에 필요한 산소량을 충분히 공급할 수 있으므로, 별도로 공기를 공급하지 않아도 되기 때문에 동력이 절감된다.

유입수의 BOD농도가 낮아지거나 유입수량이 감소하여 오염부하가 작아지면, 생물반응조에 필요한 용존산소량이 작아지고 생물 반응 조의 필요 MLSS농도가 작아지므로, 이런 경우에는 포집 가스 순환조정장치(64)에서 외부 공기량은 줄이고 순환가스량은 증가하도록 조정하여, 막 여과조의 용존산소 농도를 0.5∼2.0mg/L범위로 낮게 유지하고, 혼합액 반송펌프의 반송량을 조절하여, 막 여과조 내의 혼합액을 , 유입수의 양에 대하여 30∼200％범위에서 적정하게 조정하여, 동시질산화 탈질조(50)의 용존산소 농도가 0.3∼0.7mg/L범위에서 적정한 값이 되도록 조절한다.

혼합액 반송만으로 동시 질산화 탈질조의 용존산소 농도 유지가 가능한 경우에는 포기 송풍기(52)의 운전은 중지하고, 교반 수단만 가동한다.

유입수에 대하여 혼합액 농도를 유지하고, 인 제거 미생물을 혼합 안정조 및 혐기조에 공급하기 위하여, 내부반송을 해야 한다.

내부반송은 혼합 안정 조(30)에서 질산성 질소와 용존산소가 단시간에 고갈될수 있도록, 용존 산소 농도가 낮은 동시 질산화 탈질 조(50)의 혼합액을 내부 반송펌프(110)를 가동하여 혼합 안정 조(30)로 반송한다.

내부반송비율은 100％를 표준으로 하지만, 오염부하량의 변동에 따라, 10∼150％범위에서 가변적으로 조정하여 운전한다.

상기 동시 질산화 탈질 조(50)는 낮은 용존산소 농도 범위에서 운전하는 것이 바람직하지만, 다른 실시 예로서, 동시 질산화 탈질조의 포기 및 교반 수단(51)에, 포기 송풍기(52)를 주기적으로 운전, 중지를 반복하게 하고, 공기를 공급하여 호기 상태로 운전하는 호기 운전과 공기 공급을 중단하고 무산소 상태로 운전하는 무산소 운전기간으로 구분하여 운전하는 것도 바람직하다.

호기 운전과 무산소 운전기간은 각각 20∼60분 범위에서 조정하는 것이 바람직하다.

호기 운전 기간에 동시 질산화 탈질 조의 용존산소 농도는 상기에서 자세히 설명한 것과 같이 0.3∼0.7mg/L범위에서 운전하는 것과 (수리학적 체류시간이 길 때)와 0.5∼1.5mg/L범위에서 운전하는 것도 바람직하다.

혼합 안정 조(30)에서 질산성 질소 및 용존 산소 고갈을 단시간에 일어나게 하고 혼합 안정 조에서 질산성 질소 및 용존산소로 인한 유기물의 소비를 최소로 하고, 혐기조(40)를 질산성 질소와 용존산소가 없는, 완전한 혐기 상태로 유지하여, 인 제거 효율을 높이기 위해서는 상기 호기 무산소 반복운전조건에서, 내부반송은 제4도와 같이 무산소 운전기간에만 수행하는 것이 바람직하고 이런 경우에 내부반송 펌프(110)는 짧은 시간에 필요한 양을 반송해야 하므로 용량을 증가시켜야 한다.

장기간에 걸쳐 막 여과기((61)의 성능을 유지하기 위해서는 주기적인 공기 과포화수를 이용한 막의 내부 역류세정, 주기적인 약품세정, 1년에 1회 정도의 정기적 계외 세정을 행한다.

역류세정장치, 약품세정장치 등은 이미 널리 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

침수 식 막 여과기를 이용한 고도처리장치는 기술집약적 시설이므로, 수동식으로 운전하는 것은 불가능하고, 상기의 각종 기계장치들,예를 들면 상기 막 여과기를 약품으로 세정하기 위한 약품 세정장치(150), 공기 과포화 수 세정장치(130), 전처리 장치(10), 유량 조정조 펌프(30), 드럼 스크린(90),혼합 안정조 교반기(35) 등 상기 각종 기계장치와 계측기의 측정 및 운전을 자동제어하는 제어반(160)을 설치하여, 시설을 자동운전하도록 구성하였다.(제어반에서 각종 기계장치 및 계측기로의 연결선은 도시하지 않았음).

제2도에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 상기 제1도의 구성에서 포집 가스 순환조정장치(64)를 제거한 것으로서, 시설의 구조가 상대적으로 간단하다.

제2도의 운전방법은 상기 제1도의 경우와 대부분 일치하나, 막 여과조(60)의 용존산소 농도가,저 부하일 때는 포화농도인 6∼9mg/L로 높기 때문에 막 여과조(60) 내에 있는 혼합액 중의 탈질 미생물은 유전자에 저해를 받기는 하지만, 막 여과조에서 동시 질산화 탈질조로 반송하는 혼합액의 양을 적게 제어 운전함으로써, 동시 질산화 탈질조(50)의 용존산소 농도를 적정범위로 제어할 수 있는 것은 상기 제1도의 실시 예에서 설명한 것과 동일하다.

상기 혼합 안정조, 혐기조, 통시 질산화 탈질조 및 막 여과조 및 관련 기계장치들은 유량조정 조 펌프가 운전되는 기간만 또는 유량조정 조 펌프 운전정지 후 10분 동안만 운전하는 것이 바람직하다.

하수 유입이 없는 상태에서, 기계장치들을 계속 운전하면 과 포기에 의한 고도처리 공정의 문제발생 및 불필요한 운전에 의하여 에너지가 낭비되기 때문이다.

제3도는 본 발명을 A2/O공정에 적용한 실시 예이다.

상기 제3도의 실시 예도 상기 제1도 및 제2도의 실시 예에서와 같이 막 여과조(60)의 혼합액을 질산화조(포기조 또는 호기조 라고도 칭함)로 반송하는 반송량을 조정함으로써, 질산화조의 용존산소 농도를 적정범위로 조정하는 것은 상기에서 상세히 설명한 것과 동일하다.

상기 제3도에 있어서, 포집가스 순환조정장치를 설치하지 않은 실시 예는 별도로 도시하지 않았지만, 상기 제2도의 실시 예에서 상세히 설명한 내용과 유사하고, 그것으로부터 용이하게 추론할 수 있으므로 본 발명의 범주에 속한다.

제5도는 동시 질산화 탈질 조(50) 또는 질산화 조(50A)와 막 여과조(60)를 격벽(501)으로 구획하여 구분하고, 격벽의 하부와 상부에 개구부를 형성하고 상부 개구부에 전동수문(57)을 설치한 실시 예이다.

격벽(501)으로 형성된 막 여과조(60)와 막 여과기(61)의 크기조합이 적절한 경우에, 막 여과기의 하부에 설치한 막 세정 산기관에 막 세정공기가 공급되면, 막 세정 공기의 부상에 의하여 그 부분에 기포펌프가 형성되어 막 여과조(60)의 수면은 동시 질산화 탈질 조 또는 질산화 조의 수면보다 10∼20cm정도 높아진다(제5도의 "가"위치).

상기와 같이 막 여과조의 수면이 높아진 상태에서 전동수문(57)을 열어서 개도를 증가하면 전동수문의 개도에 의하여 형성된 개구부로 막 여과조의 혼합액이 상기 동시 질산화 탈질조 또는 질산화 조로 흘러서 혼합액의 반송이 이루어지며, 혼합액의 반송량은 전동 수문(57)의 개도에 비례하고, 혼합액의 반송이 일어나면 격벽하부의 개구부로 상기 질산화 동시 탈질조 또는 질산화 조로부터 혼합액이 막 여과조로 이송된다.

막 여과조의 혼합액 중 잉여분은 외부로 인출하여 잉여 슬러지로 처분하는데, 막 여과조의 혼합액 농도가 낮은 경우는 잉여 슬러지의 부피가 크기 때문에 여러가지 문제가 생길 수 있으므로 , 이를 방지하기 위하여 잉여 슬러지 인출시는 한시적으로 막 여과조에서 동시 질산화 탈질 조 또는 질산화 조로 반송하는 혼합액의 양을 줄이면, 막 여과조의 혼합액 농도가 높아지고, 잉여 슬러지의 부피가 감소한다.

10 전처리 장치
20 유량조정 조
30 혼합 안정 조
35 혼합 안정조 교반기
40 혐기조
45 혐기조 교반기
46 무산소 조
50 동시 질산화 탈질 조
50A 질산화 조(포기 조)
51 포기 및 교반 수단
52 포기 송풍기
53 공기 배관
54 용존산소 농도계
55 산화환원전위계 57 전동수문 501 격벽
60 막 여과조
61 막 여과기
62 막 세정 산기관
63 막 세정 송풍기
64 포집가스 순환조정장치
65 순환가스관
70 막 여과수 저장조
80 유량 조정조 펌프
90 드럼 스크린
100 혼합액 반송펌프
110 내부 반송펌프
120 막 여과펌프
130 공기 과포화수 세정장치
140 잉여 슬러지 펌프
150 약품세정장치
160 제어반

Claims

침수 식 막 생물반응 조를 사용하는 고도처리 공정에 있어서,
하수 중에 포함된 협잡물 및 모래를 제거하는 단계:
유량 조정 조의 수위가 설정한 값 이상 일 때, 유량조정 조 펌프(80)가 자동으로 운전을 시작하여 일정한 양으로 하수를 혼합안정 조(30)로 이송하되, 막 여과조(60)의 수위가 계획한 값보다 5cm이상 높아지거나, 유량조정 조의 수위가 계획한 최소값보다 낮아지면 운전을 중지하는 단계;
동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화 조(50A)에서 반송된 내부반송액과 하수를 혼합안정 조(30)에서 균등하게 혼합하고, 내부반송액에 포함된 미량의 질산성 질소와 용존산소를 고갈시키고,혼합액을 혐기조(40)로 이송하는 단계;
혐기조로 이송된 혼합액이 완전혼합조건으로 교반되고, 혐기성 상태에서 인 제거 미생물이 미생물 체내에 축적했던 인을 혼합액 중으로 방출하고, 혼합액을 동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화 조(50A)로 이송하는 단계;
동시 질산화 탈질조에서 혼합액이 완전혼합조건으로 교반되고, 용존산소 농도를 0.3∼0.7mg/L범위로 유지하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하여 질소를 제거하고, 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하거나 또는 혼합액에 공기를 공급하여 용존산소 농도를 0.5∼1.0mg/L로 하고 교반하는 호기 운전기간, 혼합액에 공기 공급을 중단하고 교반하는 무산소 운전기간을 교대로 반복하여 운전하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하여 질소를 제거하고, 호기 운전기간에 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하고 혼합액을 막 여과조(60)로 이송하는 단계;
또는 질산화 조에서 혼합액이 완전혼합조건으로 교반되고, 용존산소 농도를 1.0∼2.0mg/L범위로 유지하면서, 질산화를 수행하고, 혼합액을 무산소 조 및 혐기조로 반송하여 질소를 제거하고, 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하거나 또는 혼합액에 공기를 공급하여 용존산소 농도를 높게하여 교반하는 호기 운전기간, 혼합액에 공기 공급을 중단하고 교반하는 무산소 운전기간을 교대로 반복하여 운전하면서, 혼합액을 무산소 조로 반송하여 질소를 제거하고, 호기 운전기간에 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하고 혼합액을 막 여과조(60)로 이송하는 단계;
선택적으로 동시 질산화 조 또는 동시 질산화 조에서, 무산소 운전기간에 혼합액을 혐기 조로 반송하는 단계;
막 여과기의 하부로부터 막 여과기(61)에 공기를 공급하면서 막 여과기의 외부를 계속하여 세정하고, 흡인 펌프를 가동하여 막 여과수를 막 여과수 저장조(70)로 이송하고, 막 여과기 상부에 설치한 포집가스 순환조정장치(64)에서, 순화가스와 외부 공기의 유입량 비율을 조정하여, 막 여과조의 용존산소 농도를 0.5∼3.0mg/L범위로 유지하고, 혼합액을 상기 동시 질산화 탈질 조 또는 질산화 조로 반송하는 단계;
막 여과기의 오염 도에 주기적으로 막 여과수를 이용한 역류세정과 약품을 이용한 약품세정을 하는 단계; 및
막 여과조의 혼합액 일부를 인출하여 잉여 슬러지로 폐기함으로써, 인을 제거하는 단계로 구성한 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법.
침수 식 막 생물반응 조를 사용하는 고도처리 공정에 있어서,
하수 중에 포함된 협잡물 및 모래를 제거하는 단계:
유량 조정 조의 수위가 설정한 값 이상 일 때, 유량조정 조 펌프(80)가 자동으로 운전을 시작하여 일정한 양으로 하수를 혼합안정 조(30)로 이송하되, 막 여과 조(60)의 수위가 계획한 값보다 5cm이상 높아지거나, 유량조정 조의 수위가 계획한 최소값보다 낮아지면 운전을 중지하는 단계;
동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화 조(50A)에서 반송된 내부반송액과 하수를 혼합안정 조(30)에서 균등하게 혼합하고, 내부반송액에 포함된 미량의 질산성 질소와 용존산소를 고갈시키고,혼합액을 혐기조(40)로 이송하는 단계;
혐기조로 이송된 혼합액이 완전혼합조건으로 교반되고, 혐기성 상태에서 인 제거 미생물이 미생물 체내에 축적했던 인을 혼합액 중으로 방출하고, 혼합액을 동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화 조(50A)로 이송하는 단계;
동시 질산화 탈질조에서 혼합액이 완전혼합조건으로 교반되고, 용존산소 농도를 0.3∼0.7mg/L범위로 유지하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하여 질소를 제거하고, 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하거나 또는 혼합액에 공기를 공급하여 용존산소 농도를 0.5∼1.0mg/L로 하고 교반하는 호기 운전기간, 혼합액에 공기 공급을 중단하고 교반하는 무산소 운전기간을 교대로 반복하여 운전하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하여 질소를 제거하고, 호기 운전기간에 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하고 혼합액을 막 여과조(60)로 이송하는 단계;
또는 질산화 조에서 혼합액이 완전혼합조건으로 교반되고, 용존산소 농도를 1.0∼2.0mg/L범위로 유지하면서, 질산화를 수행하고, 혼합액을 무산소 조 및 혐기조로 반송하여 질소를 제거하고, 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하거나 또는 혼합액에 공기를 공급하여 용존산소 농도를 높게하여 교반하는 호기 운전기간, 혼합액에 공기 공급을 중단하고 교반하는 무산소 운전기간을 교대로 반복하여 운전하면서, 혼합액을 무산소 조로 반송하여 질소를 제거하고, 호기 운전기간에 인 제거 미생물이 인을 과량으로 흡수하게 하고 혼합액을 막 여과조(60)로 이송하는 단계;
선택적으로 동시 질산화 조 또는 동시 질산화 조에서, 무산소 운전기간에 혼합액을 혐기 조로 반송하는 단계;
막 여과기의 하부로부터 막 여과기(61)에 공기를 공급하면서 막 여과기의 외부를 계속하여 세정하고, 흡인 펌프를 가동하여 막 여과수를 막 여과수 저장조(70)로 이송하고, 막 여과조의 용존산소 농도를 2mg/L이상으로 유지하고, 혼합액을 상기 동시 질산화 탈질 조 또는 질산화 조로 반송하는 단계;
막 여과기의 오염 도에 주기적으로 막 여과수를 이용한 역류세정과 약품을 이용한 약품세정을 하는 단계; 및
막 여과조의 혼합액 일부를 인출하여 잉여 슬러지로 폐기함으로써, 인을 제거하는 단계로 구성한 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법.
침수 식 막 생물반응 조를 사용하는 고도처리 공정에 있어서,
유입수 중의 미세한 고형물을 제거하는 전처리 장치(10);
전처리단계를 통과한 유입수를 일정기간 동안 저장하여, 유량을 균등하게 공급하기 위한 유량조정 조(20);
상기 유량조정 조에서 이송한 유입수와 동시 질산화 탈질조에서 반송한 반송수를 혼합하여 균등한 수질이 되게 하고, 반송 수중에 포함된 질산성 질소와 용존산소를 고갈시키는 혼합 안정 조(30);
상기 혼합 안정 조를 통과한 유입수와 반송수의 혼합액이 유입되어, 일정시간 체류하면서, 완전한 혐기 상태에서 인 제거 미생물이 인을 방출하고, 혐기 교반기의 작용으로 완전혼합상태를 유지하는 혐기조(40);
그 내부에 포기 및 교반 수단(51)을 가지고, 용존산소 농도계(54)와 산화환원전위계(55)를 구비하고, 낮은 용존산소 농도로 유지하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하며, 인 제거 미생물이 인을 과도하게 흡수하게 하고, 완전혼합상태를 유지하는 동시 질산화 탈질조(50);
상기 동시 질산화 탈질조 내부에 설치한 포기 및 교반 수단(51)에 공기를 공급하기 위한 가변용량의 포기송풍기(52);
상기 동시 질산화 탈질조를 통과한 혼합액을 여과하여 고형물과 막 여과수로 분리하기 위한 막 여과기(61);
상기 막 여과기를 그 내부에 설치한 막 여과 조(60);
상기 막 여과기의 여과 막 외부를 세정하기 위한 막 세정 산기관(62);
상기 막 세정 산기관에 혼합가스를 공급하는 막 세정 송풍기(63);
막 여과기(61)의 상부 수면에 아래 끝이 잠기게 설치하여, 막 여과기를 통과한 가스를 포집하고, 포집한 가스를 상기 막 세정 송풍기의 입구로 반송하고, 반송가스와 외부 공기량의 비율을 조절하여, 막 세정 여과조(60)의 용존 산소 농도를 조정하는 포집가스 순환 조정장치(64);
상기 막 여과조(60)의 혼합액을 상기 동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화조(50A)로 반송하는 가변용량의 막 여과조 혼합액 반송펌프(100);
상기 동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화조(50A)의 혼합액을 상기 혼합안정 조(30) 또는 혼합안정 조 및 무산소 조(46)로 반송하기 위한 가변용량의 내부반송펌프(110);
막 여과펌프를 통과한 여과수를 저장하기 위한 막 여과수 저장조(70);
막 여과수 저장조(70)의 물을 공기 과포화 수로 만들어서, 상기 막 여과기(61)의 막을 역류세정하기 위한 공기 과포화 수 세정장치(130);
상기 막 여과기를 약품으로 세정하기 위한 약품 세정장치(150); 및
전처리 장치(10), 유량 조정조 펌프(30), 드럼 스크린(90),혼합 안정조 교반기(35) 및 상기 각종 기계장치의 운전을 자동제어하는 제어반(160)을 포함하고 상기의 운전방법으로 운전하는 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리장치.
침수 식 막 생물반응 조를 사용하는 고도처리 공정에 있어서,
유입수 중의 미세한 고형물을 제거하는 전처리 장치(10);
전처리단계를 통과한 유입수를 일정기간 동안 저장하여, 유량을 균등하게 공급하기 위한 유량조정 조(20);
상기 유량조정 조에서 이송한 유입수와 동시 질산화 탈질조에서 반송한 반송수를 혼합하여 균등한 수질이 되게 하고, 반송 수중에 포함된 질산성 질소와 용존산소를 고갈시키는 혼합 안정 조(30);
상기 혼합 안정 조를 통과한 유입수와 반송수의 혼합액이 유입되어, 일정시간 체류하면서, 완전한 혐기 상태에서 인 제거 미생물이 인을 방출하는, 혐기 교반기의 작용으로 완전혼합상태를 유지하는 혐기조(40);
그 내부에 포기 및 교반 수단(51)을 가지고, 용존 산소농도 계(54)와 산화환원전위계(55)를 구비하고, 낮은 용존산소 농도로 유지하면서, 질산화와 탈질을 동시에 수행하며, 인 제거 미생물이 인을 과도하게 흡수하게 하고, 완전혼합상태를 유지하는 동시 질산화 탈질조(50);
상기 동시 질산화 탈질조 내부에 설치한 포기 및 교반 수단(51)에 공기를 공급하기 위한 가변용량의 포기송풍기(52);
상기 동시 질산화 탈질조를 통과한 혼합액을 여과하여 고형물과 여과 수로 분리하기 위한 막 여과기(61);
상기 막 여과기를 그 내부에 설치한 막 여과 조(60);
상기 막 여과기의 여과 막 외부를 세정하기 위한 막 세정 산기관(62);
상기 막 세정 산기관에 혼합가스를 공급하는 막 세정 송풍기(63);
상기 막 여과조(60)에서 상기 동시 질산화 탈질조(50) 또는 질산화 조(50A)로 반송하는 혼합액의 반송량을 조정하는 혼합액 반송펌프(100), 또는 격벽(501)으로 구획된 막 여과조(60)에서 동시 질산화 탈질조 또는 질산화 조(50A)로 반송하는 혼합액의 반송량을 조정하는 전동수문(57);
상기 동시 질산화 탈질조(50)의 혼합액을 상기 혼합 안정조(30)로, 또는 질산화 조(50A)의 혼합액을 상기 혼합 안정 조 및 무산소 조(46)로 반송하기 위한 가변용량의 내부반송펌프(110);
막 여과펌프를 통과한 여과수를 저장하기 위한 막 여과수 저장조(70);
막 여과수 저장조(70)의 물을 공기 과포화 수로 만들어서, 상기 막 여과기(61)의 막을 역류세정하기 위한 공기 과포화 수 세정장치(130);
상기 막 여과기를 약품으로 세정하기 위한 약품 세정장치(150); 및
전처리 장치(10), 유량 조정조 펌프(30), 드럼 스크린(90),혼합 안정조 교반기(35) 및 상기 각종 기계장치의 운전을 자동제어하는 제어반(160)을 포함하고 상기의 운전방법으로 운전하는 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 잉여 슬러지를 폐기하여 인을 제거하는 단계에서 한시적으로 혼합액의 반송량을 줄여서, 막 여과조 혼합액의 농도를 높여서 잉여 슬러지의 폐기부피를 감소시키는 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유량조정 조 펌프가 가동하는 동안 또는 가동정지 후 10분간만 고도처리공정의 기계장치들이 가동하게 한 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법.
상기 제1항 또는 제2항에 있어서, 막 여과조의 혼합액의 반송량을 조정하여
동시 질산화 탈질 조 또는 질산화 조에 필요한 산소의 공급량을 조정하는 것을 특징으로 하는 침수 식 막 고도처리공정의 운전방법.