KR20140023780A - Membrane bio-reactor for improving the water treatment efficiency - Google Patents

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KR20140023780A
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Abstract

The present invention relates to a separation membrane bio-reactor for improving water treatment efficiency, more specifically to a separation membrane bio-reactor which can remarkably reduce operation costs by performing a filtering process without a pressurizing or decompressing pump, by generating half or less of operation differential pressure compare to operation differential pressure generated on a membrane of an existing separation membrane bio-reactor; can extend the replacing cycle of a separation membrane by reducing membrane damage by the pressurizing and decompressing and improving the durability of the separation membrane; can reduce the accumulation of contaminants on the separation membrane by performing the filtering process without pressurizing or decompressing; and can improve the operation efficiency by extending a backwashing cycle through the reduced initial operation differential pressure generated on the separation membrane. [Reference numerals] (AA) Inflow; (BB) Outflow

Description

수처리 효율 향상을 위한 분리막 생물반응조{Membrane bio-reactor for improving the water treatment efficiency}BACKGROUND ART Membrane bio-reactors for improving water treatment efficiency [

본 발명은 수처리 효율이 향상된 분리막 생물반응조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하,폐수 처리에 있어서 처리 공정을 단순화하며 운전비용을 절감시킬 수 있는 분리막 생물반응조(MBR, Membrane Bio-Reactor)에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separation membrane bioreactor having improved water treatment efficiency, and more particularly, to a membrane bioreactor (MBR) capable of simplifying a treatment process and lowering a running cost in a wastewater treatment .

근래에 들어 수자원의 부족과 적정 수준으로 처리되지 않고 배출되는 오폐수로 인한 수질오염이 심각한 문제가 되고 있다. 하수 처리시설의 수질 기준을 만족하기 위하여 다양한 공정들이 제안되고 있는데, 질소, 인의 처리에 있어 미생물의 상태를 혐기, 무산소, 호기 조건의 다단계 공정을 거침으로써 유입되는 하수 및 오폐수의 유기물 및 영양염류를 처리하는 공정이 통상적으로 쓰이고 있다. 혐기 상태에서는 인이 방출되며, 방출된 인은 호기 조건에서 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. 이러한 공정의 경우에 있어서 최종 처리수를 생산하기 위한 마지막 단계로 침전조를 거치는데 활성 슬러지의 침강성에 의한 처리수 악화가 문제되었다.Recently, there has been a shortage of water resources and water pollution caused by wastewater discharged without proper treatment has become a serious problem. In order to satisfy the water quality standards of sewage treatment facilities, various processes have been proposed. In the treatment of nitrogen and phosphorus, the organic and nutrients of wastewater and wastewater are introduced by the multi-stage process of anaerobic, anoxic, And a process for treating it is commonly used. Phosphorus is released in the anaerobic state, and released phosphorus is removed due to the luxury uptake as the microorganism grows under aerobic conditions and excess sludge is taken out of 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) . 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. In the case of such a process, the final step for producing final treated water is a settling tank, which has been problematic in terms of deterioration of the treated water due to sedimentation of the activated sludge.

이러한 활성 슬러지의 침강성에 의한 처리수 수질 악화 현상을 방지하기 위하여, 1980년대 이후로 미생물과 처리수의 분리를 위한 막여과 공정이 도입되었다. 막여과 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. In order to prevent deterioration of treated water due to settling of activated sludge, a membrane filtration process for separating microorganisms and treated water has been introduced since the 1980s. The membrane filtration process is made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polysulfone (PSf), polyethersulfone (PES), PVDF and the like, and has a surface having a diameter of several Da to several hundred thousand Da Or a hollow-fiber-type separation membrane.

분리막은 그 특성상 공경보다 큰 입자성 물질의 통과를 완전하게 배제시킬 수 있다. 이러한 특성으로 인해 막 여과 공정이 하수 및 오폐수 처리 공정에 도입되었을 때, 활성 슬러지의 침강성과 관계없이 입자성 물질을 완벽하게 제거할 수 있으므로, 항시 안정적인 처리수를 보장할 수 있다. 또한, 종래의 물리화학적 또는 생물학적 수처리 공정과 비교하여 작은 부지를 통해 보다 많은 양의 하수 및 오폐수의 처리를 가능하게 한다. 이와 같은 공정을 통상적으로 MBR(Membrane Bio-Reactor)공정이라고 하며, 이러한 장점에 따라 현재 MBR 공정은 전 세계적으로 가동 중에 있으며, 그 보급 및 연구가 활발하게 진행되고 있다.
The separator can completely eliminate the passage of the particulate material having a pore size larger than the pore size. Because of this characteristic, when the membrane filtration process is introduced into the sewage and wastewater treatment process, the particulate matter can be completely removed regardless of the sedimentation of the activated sludge, thereby ensuring stable treatment water at all times. It also enables the treatment of larger amounts of sewage and wastewater through smaller sites compared to conventional physicochemical or biological water treatment processes. Such a process is commonly referred to as a MBR (Membrane Bio-Reactor) process. Due to these advantages, the MBR process is currently in operation worldwide, and its dissemination and research are actively underway.

그러나 종래의 분리막 생물반응조에 채용되는 고분자 여과재는 순수한 물에 대한 순수투과도가 500 ~ 1,500LMH에 불과하여 이를 MBR에 구비하고 실제 오염된 물을 여과하는 경우 높은 운전 차압이 발생하였다. 이러한 높은 운전차압으로 인하여 가압 또는 감압 펌프 등을 사용한 여과공정의 수행이 불가피하여 가압 또는 감압 펌프 사용에 따른 운전비용이 지나치게 높아지는 문제가 발생하였다. However, the polymer filtration material used in the conventional membrane bioreactor has a pure water permeability of only 500 to 1,500 LMH, which is contained in the MBR, and when the contaminated water is filtered, a high operation differential pressure is generated. Due to such a high operation pressure difference, it is necessary to perform a filtration process using a pressurizing or depressurizing pump, which causes a problem that the operation cost due to the use of the pressurizing or decompressing pump is excessively high.

또한, 높은 농도로 유입되는 활성 슬러지는 시간이 지나면서 막 표면에 축적되어 분리막 오염(fouling)의 문제를 야기시키게 되는데, 오염물질이 축적됨에 따라 분리막의 여과 압력은 상승하게 된다. 여과압력의 상승은 투수도 감소, 분리막의 수명단축 및 여과에 필요한 에너지 소비량 증가 등 처리수 생산효율을 저감시키게 되므로 분리막의 운전 차압이 일정 수준 이상이 되면 역세척을 수행하여 분리막을 세정하여야 한다. 그러나 종래에는 분리막 생물반응조에 채용되는 고분자 여과재에 발생하는 최초 운전 차압 자체가 높아 역세척이 필요한 운전차압의 도달이 짧은 주기로 이루어질 뿐만 아니라 가압 또는 감압을 하여 여과를 시키므로 오염물질이 축적되기 쉬워 역세척 주기가 지나치게 짧아지는 문제점이 있었다. 나아가 분리막에 가압 또는 감압을 가하므로 분리막의 손상을 가져오기 쉬워 막 교체 주기가 짧아져 운전효율이 감소하는 문제가 있었다.
In addition, the activated sludge flowing at a high concentration accumulates on the surface of the membrane over time, causing a problem of fouling. As the contaminants accumulate, the filtration pressure of the separation membrane increases. As the filtration pressure increases, the production efficiency of the treated water such as decrease of the permeability, shortening of the lifetime of the separation membrane, and energy consumption required for filtration is reduced. Therefore, if the differential pressure of the separation membrane is higher than a certain level, backwashing should be performed to clean the separation membrane. However, in the prior art, since the initial operation differential pressure generated in the polymer filter used in the separator bioreactor is high, the operation differential pressure required for backwashing is short, and filtration is performed by pressurization or depressurization, There is a problem that the period becomes too short. Further, since the separator is pressurized or decompressed, the separation membrane is likely to be damaged, and the replacement cycle of the membrane is shortened, thereby decreasing the operation efficiency.

구체적으로, 도1 내지 2는 종래의 침지형 분리막 생물반응조의 일구현예를 도시한 도면이다. 도1에 도시된 침지형 분리막 생물반응조(100)는 혐기조(10), 무산소조(20) 및 호기조(30)를 포함한다. 호기조(30)는 공기 공급을 위하여 블로어(32)가 설치될 수 있으며, 혐기조(10) 및 무산조로(20)로부터 유입되는 처리수의 고형물을 분리하는 분리막(31)이 침지될 수 있다. 분리막은 도1과 같이 호기조(30) 내에 침지될 수도 있고 도2와 같이 혐기조(10), 무산소조(20), 호기조(30)를 포함하는 생물반응조와 연결된 별도의 막분리조(40) 내에 침지될 수도 있다.Specifically, FIGS. 1 and 2 are views showing one embodiment of a conventional immersion type membrane bioreactor. 1 includes an anaerobic tank 10, an anoxic tank 20, and an aerobic tank 30. The aerobic tank 30 may be provided with a blower 32 for supplying air and a separation membrane 31 for separating solids of the treatment water flowing from the anaerobic tank 10 and the anoxic tank 20 may be immersed. The separation membrane may be immersed in the aerobic tank 30 as shown in FIG. 1 and immersed in a separate membrane separation tank 40 connected to the bioreactor including the anaerobic tank 10, the anoxic tank 20, and the aerobic tank 30, .

종래의 침지형 분리막 생물반응조에 사용되는 분리막(31)은 폴리술폰(Polysulfone), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 셀룰로스 아세테이트 (Cellulose acetate), 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF, Polyvinyldene fluoride) 등의 고분자 소재가 통상적으로 적용되었다.  The separation membrane 31 used in the conventional immersion type membrane bioreactor may be made of polysulfone, polyethylene, polypropylene, cellulose acetate, polyvinyldene fluoride (PVDF), etc. Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI >

그러나 이러한 종래의 분리막(31)은 순수한 물에 대한 순수투과도가 500 내지 1,500LMH에 불과하여 이를 분리막 생물반응조에 구비하고 오,폐수 여과에 적용하는 경우 여과 유량을 20LMH로 유지할 때 막에 걸리는 최초 운전차압이 0.2 내지 0.3kgf/cm2정도 발생한다. 이와 같은 높은 운전 차압으로 인해 종래에는 가압 또는 감압 펌프(33)을 사용하여 여과 공정을 수행할 수 밖에 없어 운전비용이 많이 들었다. 또한, 시간이 지나면서 활성 슬러지가 분리막 표면에 축적되어 분리막(31)의 운전차압은 상승하게 되고 0.5kgf/cm2 정도에 도달하면 역세척을 하게 되는데, 종래에는 가압 또는 감압으로 인해 분리막(31)의 오염물질 축적이 촉진될 뿐만 아니라 분리막(31)에 걸리는 최초 운전차압이 높아 역세척 주기가 짧아지고 운전효율은 감소되는 문제가 있었다.
However, in the conventional separation membrane 31, pure water permeability to pure water is only 500 to 1,500 LMH, and when it is applied to the separation membrane bioreactor and is applied to waste water filtration, when the filtration flow rate is maintained at 20 LMH, A pressure difference of about 0.2 to 0.3 kgf / cm 2 is generated. Due to such a high operation differential pressure, the filtration process has to be performed using the pressurization or depressurization pump 33 in the prior art, and the operation cost has been increased. Further, over time, the activated sludge accumulates on the surface of the separation membrane to increase the operation pressure differential of the separation membrane 31. When the operation pressure reaches about 0.5 kgf / cm 2 , the membrane is backwashed. Conventionally, And the first operation differential pressure applied to the separation membrane 31 is high, so that the backwash cycle is shortened and the operation efficiency is reduced.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분리막 생물반응조에 있어서 분리막에 발생하는 운전차압을 감소시켜 가압 또는 감압 펌프의 사용 없이 여과 공정을 수행할 수 있으며, 분리막의 내구성을 향상시키고 막 손상을 줄여 막 교체주기가 길어질 뿐만 아니라 분리막 오염으로 인한 역세척 주기가 길어져 운전효율을 증가시킬 수 있는 분리막 생물반응조(Membrane bio-reactor) 수처리 장치를 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a separation membrane bioreactor which can reduce the operation pressure difference generated in the separation membrane and perform a filtration process without using a pressurization or depressurization pump, The present invention also provides a membrane bio-reactor water treatment apparatus capable of improving durability and reducing membrane damage, thereby prolonging the membrane replacement cycle, and increasing the operation efficiency by increasing the backwashing period due to separation membrane contamination.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,

하나 이상의 수조를 포함하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치에 있어서, 적어도 하나의 수조에 PTFE 중공사 분리막이 침지되며, PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조 및 그 후단 수조와의 수두차가 1m 이상이거나 배출구와 연결된 PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조의 수위와 배출구의 높이차가 1m 이상인 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치를 제공한다.
In a MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment apparatus including at least one water tank, the PTFE hollow fiber separation membrane is immersed in at least one water tank, the water head difference between the water tank immersed in the PTFE hollow fiber membrane and the water tank at the downstream end is 1 m or more The MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment system having a PTFE hollow fiber membrane connected to the discharge port and having a height difference of 1 m or more between the water level and the discharge port is provided.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조 및 그 후단 수조와의 수두차는 1 내지 3m 일 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the head difference between the water tank immersed in the PTFE hollow fiber membrane and the water tank after the PTFE hollow fiber membrane can be 1 to 3 m.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 하나 이상의 수조는 순차적으로 연결된 혐기조, 무산소조 및 호기조를 포함하는 생물반응조; 및 상기 생물반응조 후단에 연결된 처리수조;를 포함하며, 상기 PTFE 중공사 분리막은 호기조 내에 침지될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the at least one water tank includes a bioreactor including an anaerobic tank, an anoxic tank and an aerobic tank sequentially connected to each other; And a treatment water tank connected to a downstream end of the bioreactor, wherein the PTFE hollow fiber membrane can be immersed in the aerobic tank.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 하나 이상의 수조는 혐기조, 무산소조 및 호기조를 포함하는 생물반응조; 상기 생물반응조에 연결된 막분리조; 및 상기 막분리조 후단에 연결된 처리수조;를 포함하며, 상기 PTFE 중공사 분리막은 막분리조 내에 침지될 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the one or more water tanks include a bioreactor including an anaerobic tank, an anoxic tank and an aerobic tank; A membrane separation tank connected to the bioreactor; And a treatment water tank connected to a downstream end of the membrane separation tank, wherein the PTFE hollow fiber separation membrane can be immersed in a membrane separation tank.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 침지된 PTFE 중공사 분리막은 다수의 중공사막을 포함하여 형성되는 중공사막 모듈 형태일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the immersed PTFE hollow fiber membrane may be a hollow fiber membrane module including a plurality of hollow fiber membranes.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PTFE 중공사 분리막의 순수투과도는 8000LMH 이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the pure water permeability of the PTFE hollow fiber membrane may be 8000 LMH or more.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 PTFE 중공사 분리막은 기공도가 75%이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the PTFE hollow fiber membrane may have a porosity of 75% or more.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 PTFE 중공사 분리막은 기공도가 80%이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the PTFE hollow fiber membrane may have a porosity of 80% or more.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PTFE 중공사 분리막의 평균 공경은 0.4 내지 1.2 μm일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the average pore size of the PTFE hollow fiber membrane may be 0.4 to 1.2 μm.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 PTFE 중공사 분리막은 강도가 25MPa이상일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the PTFE hollow fiber membrane may have a strength of 25 MPa or more.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PTFE 중공사 분리막의 여과 유량이 20LMH일 때 운전 초기 차압은 0.1kgf/cm2 이하일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, when the filtration flow rate of the PTFE hollow fiber membrane is 20 LMH, the initial differential pressure during operation may be 0.1 kgf / cm 2 or less.

본 발명의 분리막 생물반응조는 종래 분리막 생물반응조의 막에 발생하는 운전차압에 비하여 절반 이하의 낮은 운전차압만이 발생하여 가압 또는 감압 펌프를 사용하지 않고 여과 공정을 수행할 수 있어 운전 비용의 현저한 절감을 가져올 수 있다.The separation membrane bioreactor according to the present invention can operate the filtration process without using a pressurization or decompression pump because the operation differential pressure of only less than half is generated compared with the operation differential pressure generated in the membrane of the conventional membrane bioreactor, Lt; / RTI >

또한, 분리막의 내구성이 향상될 뿐만 아니라 가압 또는 감압으로 인한 막 손상을 줄임으로써 분리막 교체주기가 길어질 수 있다. 나아가 가압 또는 감압을 하지 않고 여과 공정을 수행함에 따라 분리막의 오염물질 축적이 감소되고, 분리막에 발생하는 최초 운전차압 자체가 감소되므로 역세척 주기가 길어져 운전효율이 향상된 분리막 생물반응조 수처리 장치를 제공할 수 있다.
Further, not only the durability of the separator is improved, but also the membrane replacement period can be prolonged by reducing the membrane damage due to pressurization or depressurization. Further, since the filtration process is performed without pressurization or depressurization, contaminant accumulation in the separation membrane is reduced, and the initial operation pressure difference generated in the separation membrane is reduced, so that the backwashing period is lengthened to provide an improved operation efficiency of the separation membrane bioreactor .

도1은 종래 기술의 일구현예에 따른 분리막 생물반응조를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도2는 종래 기술의 다른 일구현예에 따른 분리막 생물반응조를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 분리막 생물반응조를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 분리막 생물반응조를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따른 분리막 생물반응조를 이용한 수처리 장치를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 분리막 생물반응조 내에 침지되는 중공사막 모듈의 단면도이다.1 is a view showing a water treatment apparatus using a separation membrane bioreactor according to an embodiment of the prior art.
2 is a view showing a water treatment apparatus using a separation membrane bioreactor according to another embodiment of the prior art.
3A and 3B are views showing a water treatment apparatus using a separation membrane bioreactor according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a water treatment apparatus using a separation membrane bioreactor according to another preferred embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a water treatment apparatus using a separation membrane bioreactor according to another preferred embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a hollow fiber membrane module immersed in a separation membrane bioreactor according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

상술한 바와 같이 종래의 분리막 생물반응조는 분리막에 발생하는 높은 운전차압으로 인하여 가압 또는 감압 펌프를 사용한 여과공정의 수행이 불가피함에 따라 운전비용이 지나치게 높아지고, 분리막의 오염물질 축적이 잘 일어나며, 분리막의 손상이 일어나는 문제점이 있었다. 또한, 최초 운전 차압 자체가 높으므로 역세척이 필요한 운전차압의 도달이 짧은 주기로 이루어져 역세척 주기가 지나치게 짧아짐에 따라 운전효율이 감소하는 문제점이 있었다.
As described above, in the conventional membrane bioreactor, since the filtration process using a pressurization or depressurization pump is inevitably performed due to the high operation differential pressure generated in the separation membrane, the operation cost is excessively high, contaminant accumulation of the separation membrane is well performed, There is a problem that damage occurs. In addition, since the initial operation pressure difference is high, the operation differential pressure required for backwashing is short, and the backwashing period becomes too short, thereby decreasing the operation efficiency.

이에 본 발명에서는 하나 이상의 수조를 포함하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치에 있어서, 적어도 하나의 수조에 PTFE 중공사 분리막이 침지되며, PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조 및 그 후단 수조와의 수두차가 1m 이상이거나 배출구와 연결된 PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조의 수위와 배출구의 높이차가 1m 이상인 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 종래 분리막 생물반응조의 막에 발생하는 운전차압에 비하여 운전차압이 절반 이하로 감소되어 가압 또는 감압펌프를 사용하지 않고 여과 공정을 수행할 수 있고 운전 비용의 현저한 절감을 가져올 수 있으며, 분리막 손상이 저하되어 분리막 교체주기가 길어질 뿐만 아니라 분리막에 발생하는 최초 운전차압이 감소되고 분리막 오염물질 축적이 감소됨에 따라 역세척 주기가 길어지고 운전효율이 향상된 분리막 생물반응조를 제공할 수 있다. Accordingly, in the MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment apparatus having at least one water tank, the PTFE hollow fiber membrane is immersed in at least one water tank, the PTFE hollow fiber membrane is immersed in the water tank, The present inventors sought to solve the above-mentioned problem by providing an MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment apparatus having a water depth of 1 m or more or a difference in height between a water level and a discharge port of a PTFE hollow fiber membrane which is connected to an outlet. As a result, the operation differential pressure is reduced to less than half of the operation differential pressure generated in the membrane of the conventional membrane bioreactor, so that the filtration process can be performed without using the pressurization or decompression pump, and the operation cost can be remarkably reduced. The separation membrane replacement cycle is prolonged, the initial operation pressure difference generated in the separation membrane is reduced, and the accumulation of contaminant contaminants in the separation membrane is reduced, so that the backwashing period is lengthened and the operation efficiency is improved.

구체적으로, 도3a는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 분리막 생물반응조를 도시한 도면이다. Specifically, FIG. 3A is a view showing a separation membrane bioreactor according to a preferred embodiment of the present invention.

도3a에 도시된 바와 같이, 분리막(51)이 침지된 호기조(30)와 상기 호기조(30) 후단의 처리수조(50)는 수두차(a)가 1m이상이 되도록 한다.
3A, the water tank 30 in which the separation membrane 51 is immersed and the treatment water tank 50 in the rear end of the aerobic tank 30 are made to have a water head difference a of 1 m or more.

본 발명에서 수두차(a)란, 서로 연결된 수조에 있어서의 수위차를 말하는 것으로, 본 발명은 분리막에 걸리는 운전차압이 감소되므로 종래처럼 가압, 감압 펌프를 사용하지 않고도 수두차(a)만으로 여과공정을 수행할 수 있게 된다.In the present invention, the water head difference (a) refers to the water level difference in the water tanks connected to each other. In the present invention, since the operation differential pressure applied to the separation membrane is reduced, Process can be performed.

따라서 가압 또는 감압 펌프의 설치 및 가동에 따른 운전 비용을 절감할 수 있으며, 분리막에 가압 또는 감압을 가하지 않으므로 막 손상을 줄일 수 있고 1년 이상 사용하는 경우에도 분리막의 파손이 발생하지 않아 분리막 교체주기가 길어지게 된다. 또한, 분리막에 가압 또는 감압을 하여 여과 공정을 수행하는 경우보다 수두차(a)만을 이용하여 여과할 경우 분리막에 오염물질이 축적되는 정도가 적어지고 역세척이 필요한 0.5kgf/cm2의 운전차압에 도달하는 데까지 오랜 시간이 걸리므로 역세척 주기도 길어져 전반적으로 수처리 장치 운전효율을 높힐 수 있다.
Therefore, it is possible to reduce the operation cost due to the installation and operation of the pressurized or depressurized pump, and it is possible to reduce the damage of the membrane because the pressurization or decompression is not applied to the separation membrane. Even if the separation membrane is used for more than one year, . Further, when the filtration is performed using only the head difference (a), the degree of accumulation of contaminants in the membrane is decreased and the operation differential pressure of 0.5 kgf / cm 2 , which is required for backwashing, The backwash cycle is also prolonged and the overall operation efficiency of the water treatment apparatus can be enhanced.

도3a는 본 발명에 따른 바람직한 일구현예로서, 혐기조(10), 무산소조(20), 호기조(30)가 순차적으로 연결되어 있으며, 상기 호기조(30) 내부에 PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된다. 혐기조(10) 및 무산소조(20)의 순서는 반대일 수 있으며, 하나의 반응조에서 교대로 조건을 변경하여 형성할 수 도 있다. 도3a에 따르면, PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된 호기조(30)와 그 후단 처리수조(50)의 수두차(a)가 1m이상을 만족할 수 있다. 다만, PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된 수조의 후단 수조를 처리수조(50)로 제한하는 것은 아니며 다양한 목적의 수조일 수 있다.3A is a block diagram of a PTFE hollow fiber membrane module 51 in which an anaerobic tank 10, an anoxic tank 20 and an aerobic tank 30 are sequentially connected, It is immersed. The order of the anaerobic tank 10 and the anoxic tank 20 may be reversed and may be formed by alternately changing conditions in one reaction tank. 3A, the water head difference a between the aerobic tank 30 in which the PTFE hollow fiber membrane module 51 is immersed and the post-treatment water tank 50 thereof can be at least 1 m. However, the rear end water tank of the water tank immersed in the PTFE hollow fiber membrane module 51 is not limited to the treatment water tank 50, and may be a water tank for various purposes.

나아가, 도3b는 본 발명에 따른 바람직한 다른 일구현예로서, PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된 호기조(30)는 배출구(60)와 연결되어 있으며, PTFE 중공사 분리막이 침지된 호기조(30)의 수위와 배출구(60)의 높이차(b)가 1m이상을 만족하도록 한다. 도3b에서 도시된 바와 같이 PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된 수조가 배출구(60)와 바로 연결되었을 경우는 상기 수조 수위와 배출구(60)와의 높이차(b)만으로 여과공정을 수행할 수도 있다.
3B shows another embodiment of the present invention in which the aerobic tank 30 in which the PTFE hollow fiber membrane module 51 is immersed is connected to the discharge port 60 and the aerobic tank 30 in which the PTFE hollow fiber membrane is immersed 30) and the height difference (b) between the discharge port (60) satisfy 1 m or more. 3B, when the water tank immersed in the PTFE hollow fiber membrane module 51 is directly connected to the discharge port 60, the filtration process is performed only by the height difference b between the water tank level and the discharge port 60 It is possible.

또한, 도4는 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 일구현예로서, 혐기조(10), 무산소조(20), 호기조(30)를 포함하는 생물반응조와 상기 생물반응조와 연결된 별도의 막분리조(40) 내부에 PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된다. 이와 같은 경우 PTFE 중공사 분리막(51)이 침지된 막분리조(40) 와 그 후단 처리수조(50)와의 수두차(a)가 1m이상을 만족하도록 할 수 있다. 4 shows another preferred embodiment of the present invention in which a bioreactor including an anaerobic tank 10, an anoxic tank 20 and an aerobic tank 30 and a separate membrane separation tank 40 connected to the bioreactor, The PTFE hollow fiber membrane module 51 is immersed therein. In this case, the water head difference (a) between the membrane separation tank 40 in which the PTFE hollow fiber separation membrane 51 is immersed and the rear treatment water tank 50 can be made to be 1 m or more.

도5는 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 일구현예로서, 유량조정조(80) 및 막 생물반응조(90)을 포함하며 PTFE 중공사 분리막 모듈(51)이 침지된 생물반응조(90)와 그 후단 처리수조(50)와의 수두차(a)가 1m 이상을 만족하도록 할 수 있다. 5 is a perspective view of a bioreactor 90 in which a PTFE hollow fiber membrane module 51 is immersed, including a flow rate regulator 80 and a membrane bioreactor 90, The water head difference a from the water tank 50 can be made to be 1 m or more.

도3 내지5는 본 발명 MBR을 구성하는 일례로, 이에 제한되지 않으며, 특정 목적의 수조가 추가되거나 생략될 수 있고 통상적으로 사용되는 MBR 수처리 장치 구성에 모두 적용할 수 있다.
FIGS. 3 to 5 are examples of the MBR of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and can be applied to any MBR water treatment apparatus configuration that can be added or omitted for a specific purpose.

PTFE 분리막(51)이 침지된 수조와 그 후단 수조와의 수두차(a)는 1m이상이며, 보다 바람직하게는 수두차(a)는 1 내지 3m일 수 있다. 수두차(a)가 1m 미만일 경우 수두 압력이 0.1kgf/cm2 이하로 발생하여 최소 유량 20LMH를 만족하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
The water head difference (a) between the water tank in which the PTFE separation membrane 51 is immersed and the water tank in the rear water tank is 1 m or more, and more preferably, the water head difference a is 1 to 3 m. When the water head difference (a) is less than 1 m, the head pressure may be less than 0.1 kgf / cm 2 and the minimum flow 20 LMH may not be satisfied.

본 발명에 따르면 가압 또는 감압을 가하지 않고도 이와 같은 1m이상의 수두차(a)만으로 효과적으로 여과 공정을 수행할 수 있는데, 이를 위해서는 오, 폐수의 여과유량을 20LMH로 유지할 경우 분리막에 걸리는 최초 운전차압이 0.1kgf/cm2 이하를 만족할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.1kgf/cm2을 만족할 수 있어야 한다. According to the present invention, it is possible to effectively perform the filtration process with only the water head difference (a) of 1 m or more without applying pressurization or depressurization. For this reason, when the filtration flow rate of the waste water is maintained at 20 LMH, It satisfied the following kgf / cm 2, and should be more preferably satisfy the range of 0.05 to 0.1kgf / cm 2.

이와 같이 최초 운전차압 0.1kgf/cm2 이하를 만족하기 위해서 본 발명에 따른 PTFE 중공사 분리막(51)은 기공도가 75%이상을 만족하고, 순수투과도가 8,000LMH 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 기공도가 80%이상을 만족하며 순수투과도가 10,000 내지 12,000LMH일 수 있다. 기공도가 75% 미만이거나 순수투과도가 8,000LMH미만일 경우 높은 운전차압이 발생해 가압 또는 감압 없이 여과공정을 수행할 수 없는 문제점이 있다.
In order to satisfy the initial operation differential pressure of 0.1 kgf / cm 2 or less, the PTFE hollow fiber membrane according to the present invention may have a porosity of 75% or more and a pure water permeability of 8,000 LMH or more, A porosity of 80% or more and a pure water permeability of 10,000 to 12,000 LMH. When the porosity is less than 75% or the pure water permeability is less than 8,000LMH, there is a problem that a high operation differential pressure occurs and the filtration process can not be performed without pressure or decompression.

또한, 상기 PTFE 중공사 분리막(51)의 평균 공경은 0.4 내지 1.2 μm일 수 있다. 평균 공경이 0.4 μm 미만일 경우 기공이 너무 작아 차압이 높아지는 문제가 있으며, 1,2 μm을 초과하는 경우 제거 효율이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
In addition, the average pore size of the PTFE hollow fiber membrane 51 may be 0.4 to 1.2 탆. When the average pore size is less than 0.4 μm, there is a problem that the pore is too small to increase the differential pressure, and when the average pore size is more than 1,2 μm, the removal efficiency may be lowered.

상기 PTFE 중공사 분리막(51)은 강도가 25MPa이상일 수 있다. 강도가 25MPa미만일 경우 운전 중 가해지는 폭기 환경 및 고형 오염물질의 의한 분리막 손상의 문제가 있을 수 있다.
The strength of the PTFE hollow fiber separator 51 may be 25 MPa or more. If the strength is less than 25 MPa, there may be a problem of the aeration environment applied during operation and the separation membrane damage due to solid pollutants.

가압 또는 감압 없이 1m이상의 수두차만을 이용하여 효과적인 여과 공정을 수행하기 위해서는 수조에 침지되는 분리막이 75% 이상의 기공도를 만족하면서 동시에 25MPa이상의 강도를 만족하는 것이 바람직하다. 종래의 침지형 분리막 생물반응조에 포함되는 다른 고분자 소재의 분리막은 60%이상의 기공도를 갖는 경우 강도가 7MPa이하로 약해지는 반면에 PTFE 중공사 분리막은 75% 이상의 높은 기공도를 형성하면서도 25MPa이상의 강도를 만족할 수 있어 분리막에 걸리는 운전차압을 감소시키고 수두차를 이용한 분리막 생물반응조 여과 공정에 적합할 수 있다.
In order to perform an effective filtration process by using only a head head of at least 1 m without pressurization or depressurization, it is preferable that the membrane to be immersed in the water tank satisfies a porosity of 75% or more and at the same time a strength of 25 MPa or more. The membrane of other polymer material included in the conventional submerged membrane bioreactor has a strength of less than 7 MPa when the porosity is 60% or more, while the PTFE hollow membrane has a porosity of more than 75% It is possible to reduce the operation pressure difference applied to the separation membrane and to be suitable for the separation membrane bioreactor filtration process using the water head difference.

이와 같은 PTFE 중공사 분리막은 (1) 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 분말 및 액상 윤활제를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계; (2) 상기 페이스트를 압축기에서 압축하여 중공사 형태로 예비 성형하는 단계; (3) 상기 압출된 중공사를 가열하여 액상 윤활제를 제거하는 단계; (4) 상기 액상 윤활제가 제거된 중공사를 연신하여 중공사의 내부에 기공을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 연신된 PTFE 중공사 분리막의 열수축을 방지하기 위하여 이를 소성하는 단계를 통해 제조할 수 있다. The PTFE hollow fiber separator may include (1) mixing a polytetrafluoroethylene (PTFE) powder and a liquid lubricant to prepare a paste; (2) compressing the paste in a compressor and preforming the paste into a hollow fiber; (3) heating the extruded hollow fiber to remove the liquid lubricant; (4) stretching the hollow fiber from which the liquid lubricant has been removed to form pores in the hollow fiber; And (5) firing the stretched PTFE hollow fiber membrane to prevent heat shrinkage of the PTFE hollow fiber membrane.

상기 페이스트에 포함되는 액상 윤활제는 PTFE 미세분말의 표면을 적시면서 원활한 압출 및 프리폼 형성을 수행하기 위한 것으로서, 중공사로 성형 후 열에 의한 증발추출 등의 수단에 의해 제거 가능한 물질이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 액상 윤활제로서, 유동파라핀, 나프타, 화이트 오일,톨루엔, 크실렌 등의 탄화수소 오일 외에, 각종 알코올류, 케톤류, 에스테르류 등이 사용될 수 있다. 상기 페이스트는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 분말 100중량부에 대하여 액상 윤활제 10 ~ 50중량부를 포함할 수 있다. The liquid lubricant included in the paste is for performing smooth extrusion and preform formation while wetting the surface of the PTFE fine powder and is not particularly limited as long as it is a material that can be removed by means such as evaporation extraction by heat after forming into a hollow fiber. For example, as the liquid lubricant, various alcohols, ketones, esters, and the like may be used in addition to hydrocarbon oils such as liquid paraffin, naphtha, white oil, toluene, and xylene. The paste may comprise 10 to 50 parts by weight of a liquid lubricant based on 100 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) powder.

상기 페이스트를 압축하여 중공사 형태로 예비 성형하는 압축기 내부의 온도 및 압력은 통상의 PTFE 중공사 분리막 제조 시 적용되는 압축기의 조건에 따라 설정할 수 있으며, 바람직하게는 18 ~25℃ 및 1 ~ 3㎫의 압력에서 수행될 수 있다. The temperature and pressure inside the compressor for compressing the paste and preforming into a hollow fiber can be set according to the conditions of a compressor applied in the production of a conventional PTFE hollow fiber membrane, preferably 18 to 25 ° C and 1 to 3 MPa Lt; / RTI >

상기 압출된 중공사를 가열하여 액상 윤활제를 제거하는 단계는 구체적으로 상기 중공사의 가열온도가 액상 윤활제가 제거되는 정도의 온도이면 족하나 바람직하게는 110 ~ 150℃일 수 있다. 가열시간은 10 초 ~ 10분간 수행될 수 있다. The step of heating the extruded hollow yarn to remove the liquid lubricant may be performed as long as the heating temperature of the hollow yarn is such that the liquid lubricant is removed, and preferably 110 to 150 ° C. The heating time can be performed for 10 seconds to 10 minutes.

상기 액상 윤활제가 제거된 중공사를 연신하여 중공사의 내부에 기공도 75%이상의 기공을 형성하는데, 연신온도 역시 250 ~ 320℃일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 연신비는 1.2 ~ 8 배 연신될 수 있다. 연신과정을 거치면 중공사의 내부에 노드와 피브릴을 형성하여 기공이 형성된다.The hollow fiber having the liquid lubricant removed therefrom is stretched to form pores having a porosity of 75% or more in the hollow fiber. The stretching temperature may be 250 to 320 ° C, but is not limited thereto. The stretching ratio may be 1.2 to 8 times have. After the stretching process, pores are formed by forming fibrils and nodes inside the hollow fiber.

상기 연신된 PTFE 중공사 분리막의 열수축을 방지하기 위하여 이를 소성한다. 소성온도는 300 ~ 400℃에서 10초 내지 10분간 수행될 수 있다.
The stretched PTFE hollow fiber membrane is fired to prevent heat shrinkage. The firing temperature can be performed at 300 to 400 DEG C for 10 seconds to 10 minutes.

상기와 같은 방법으로 본 발명의 MBR에 침지되는 PTFE 중공사 분리막을 제조할 수 있으나, 본 발명에 따른 기공도 및 강도 등을 만족하도록 제조되는 PTFE 중공사 분리막이라면 특별히 제한하지 않는다.
The PTFE hollow fiber membrane that is immersed in the MBR of the present invention can be produced in the same manner as described above, but the PTFE hollow fiber membrane prepared to satisfy the porosity and strength according to the present invention is not particularly limited.

이와 같은 본 발명에 따른 PTFE 중공사 분리막은 도6에 도시된 바와 같이 다수의 중공사막(52)을 포함하여 형성되는 중공사막 모듈 형태로 침지될 수 있다.
The PTFE hollow fiber membrane according to the present invention may be immersed in the form of a hollow fiber membrane module including a plurality of hollow fiber membranes 52 as shown in FIG.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

<실시예1>&Lt; Example 1 >

대기온도 25 ℃인 하계에, 도 3a와 같이 혐기 반응조, 무산소조 및 호기조가 순차적으로 연결되고, 호기조 내부에는 분리막 모듈 및 블로어를 포함하였다. 상기 호기조 후단에 연결된 처리수조와의 수두차를 1m로 하는 무펌프 파일롯 플랜트(Pilot Plant)를 이용하여 하/폐수를 처리하고 여과유량은 20LMH를 유지하였다. 상기 분리막 모듈에 포함된 PTFE 중공사 여과재를 하기와 같은 방법으로 제조하였다.An anaerobic reaction tank, an anoxic tank and an oxic tank were sequentially connected to a summer with an atmospheric temperature of 25 ° C as shown in FIG. 3a, and a separation membrane module and a blower were included in the oxic tank. The bottom / wastewater was treated using a pilot pump plant (Pilot Plant) with a water head difference of 1 m between the treatment tank connected to the end of the aerobic tank and the filtration flow rate was maintained at 20 LMH. The PTFE hollow fiber filter material contained in the separation membrane module was prepared as follows.

평균직경이 500 ㎛인 PTFE 미세 파우더(DF-130, 솔베이) 100 중량부에 대하여 액상 윤활제인 유동 파라핀(엑손모빌제품, 상품명 Isopar-H) 20중량부를 혼합하여 PTFE 페이스트를 형성하였다. 상기 PTFE 페이스트를 3MPa 압력에서 20℃에서 압축하여 중공사 형태로 pre-form을 형성하고 20MPa(200kg/㎠)의 압력에서 80℃ 중공 형상의 외경 3mm 내경 1mm로 압출성형하고, 연속공정으로 이후 상기 형성된 PTFE 중공사를 120℃에서 5분간 가열하여 유동 파라핀을 제거하였다. 연속적으로 상기 성형된 PTFE 중공사 분리막을 롤러간의 속도차에 의해 320℃에서 종방향으로 1.5배 연신하여 노드와 피브릴을 형성시켜 기공을 형성하였다. 이후 350℃로 소성을 통하여 기공도 81%, 강도 28MPa의 PTFE 중공사 분리막을 제조하였다.
20 parts by weight of liquid paraffin (Exopon Mobil, product name: Isopar-H) as a liquid lubricant was mixed with 100 parts by weight of a PTFE fine powder having an average diameter of 500 탆 (DF-130, Solvay) to form a PTFE paste. The PTFE paste was compressed at a pressure of 3 MPa at 20 DEG C to form a preform in the form of a hollow fiber, extruded at a pressure of 20 MPa (200 kg / cm &lt; 2 &gt;) at 80 DEG C in a hollow shape with an outer diameter of 3 mm and an inner diameter of 1 mm, The formed PTFE hollow fiber was heated at 120 DEG C for 5 minutes to remove liquid paraffin. The formed PTFE hollow fiber membrane was continuously stretched 1.5 times in the longitudinal direction at 320 DEG C by the speed difference between the rollers to form pores with the nodes and the fibrils. Thereafter, PTFE hollow fiber membranes with a porosity of 81% and a strength of 28 MPa were produced through calcination at 350 ° C.

상기 분리막 생물반응조에 포함된 PTFE 중공사 분리막의 운전초기 차압은 0.08 kgf/㎠로 측정되었다.
The initial differential pressure of the PTFE hollow fiber membrane contained in the separation membrane bioreactor was measured to be 0.08 kgf / cm 2.

<실시예2>&Lt; Example 2 >

기공도가 60%인 PTFE 중공사 분리막을 포함한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
Except that the PTFE hollow fiber membrane having a porosity of 60% was included.

상기 분리막 생물반응조에 포함된 PTFE 중공사 분리막의 운전초기 차압은 0.24 kgf/㎠로 측정되었으며, 최소 유량 20LMH을 유지하기 위해서는 감압이 필요하였다.
The initial differential pressure of the PTFE hollow fiber membranes contained in the separator bioreactor was measured to be 0.24 kgf / cm 2, and a reduced pressure was required to maintain a minimum flow rate of 20 LMH.

<비교예1>&Lt; Comparative Example 1 &

PTFE 중공사 분리막을 대신하여 PVDF 중공사 분리막을 포함한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.Except that the PVDF hollow fiber separator was used instead of the PTFE hollow fiber separator.

PVDF 중공사 분리막은 하기와 같은 제조방법으로 제조하였다. 중량 평균 분자량이 44만인 PVDF(Solef 6013, Solvay) 100중량부에 대하여 글리세롤 트리아세테이트 143 중량부, 비이온 계면활성제(Triton X-100) 7.5 중량부를 동시에 이축 압출기 내부(스크류 직경: 30mm)에 투입하고, 240℃의 압출기에서 용융된 혼합액은 기어펌프를 이용하여 220℃로 유지되는 노즐로 이송시켰다. 이후 내부 응고제로 글리세롤 트리아세테이트를 사용하여 혼합용액을 토출하였으며 이때 노즐과 응고조 수면의 높이(Air gap)는 6cm를 유지하였다. 이렇게 토출된 혼합액은 35℃로 유지되는 응고조를 통하여 냉각시켜 상분리를 유도하였으며 이후 20m/min의 속도로 80℃의 수욕조에서 권취를 실시하였다.The PVDF hollow fiber membrane was prepared by the following production method. 143 parts by weight of glycerol triacetate and 7.5 parts by weight of a nonionic surfactant (Triton X-100) were simultaneously injected into a twin-screw extruder (screw diameter: 30 mm) per 100 parts by weight of PVDF (Solef 6013, Solvay) And the molten mixture in an extruder at 240 DEG C was transferred to a nozzle maintained at 220 DEG C using a gear pump. Then, the mixed solution was discharged using glycerol triacetate as an internal coagulant, and the air gap between the nozzle and the coagulation bath was maintained at 6 cm. The discharged mixture was cooled through a coagulation bath maintained at 35 ° C to induce phase separation, and then wound in a water bath at 80 ° C at a rate of 20 m / min.

이와 같이 제조된 PVDF 중공사 분리막은 기공도가 65%, 강도가 7MPa이며, 분리막에 걸리는 운전초기 차압은 0.25 kgf/㎠로 측정되었다. 최소 유량 20LMH을 유지하기 위해서는 감압이 필요하였으며, 강도가 약해 막 손상이 쉽게 일어났다.
The fabricated PVDF hollow fiber membranes had a porosity of 65% and a strength of 7 MPa, and the initial differential pressure during operation was 0.25 kgf / ㎠. To maintain a minimum flow rate of 20LMH, decompression was required and the membrane was easily damaged due to weak strength.

상기 실시예 및 비교예에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 기공도를 만족하지 못하는 PTFE 분리막을 사용했을 경우 운전 초기 차압이 높아 본 발명의 수두차만을 이용하여 효과적인 여과 공정을 수행할 수 없었다. 또한, 비교예와 같이 PTFE가 아닌 다른 고분자를 사용한 중공사 분리막의 경우 본 발명에 따른 기공도 및 강도를 동시에 만족하기 어려워 본 발명 수처리 장치에 적합하지 않은 것을 확인할 수 있다.
As can be seen from the above examples and comparative examples, when the PTFE membrane which does not satisfy the porosity according to the present invention is used, the effective differential pressure at the initial stage of operation is high, so that the effective filtration process can not be performed using only the head of the present invention. In addition, it was confirmed that the hollow fiber membrane using the polymer other than PTFE as in the comparative example is not suitable for the water treatment apparatus of the present invention because it is difficult to simultaneously satisfy the porosity and strength according to the present invention.

Claims (11)

하나 이상의 수조를 포함하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치에 있어서,
적어도 하나의 수조에 PTFE 중공사 분리막이 침지되며,
PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조 및 그 후단 수조와의 수두차가 1m 이상이거나 배출구와 연결된 PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조의 수위와 배출구의 높이차가 1m 이상인 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
1. An MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment apparatus comprising at least one water tank,
The PTFE hollow fiber separator is immersed in at least one water tank,
MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment system in which the difference in head between the PTFE hollow fiber membrane immersed tank and the water tank after it is more than 1m, or the height difference between the water level and the discharge port of the water tank immersed in the PTFE hollow fiber membrane connected to the discharge port is 1m or more.
제1항에 있어서,
PTFE 중공사 분리막이 침지된 수조 및 그 후단 수조와의 수두차는 1 내지 3m 인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the water head difference between the water tank immersed in the PTFE hollow fiber membrane and the water tank after the water tank is 1 to 3 m.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 수조는 순차적으로 연결된 혐기조, 무산소조 및 호기조를 포함하는 생물반응조; 및
상기 생물반응조 후단에 연결된 처리수조를 포함하며,
상기 PTFE 중공사 분리막은 호기조 내에 침지된 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the at least one water tank comprises a bioreactor including an anaerobic tank, an anoxic tank and an aerobic tank connected in sequence; And
And a treatment water tank connected to a rear end of the bioreactor,
Wherein the PTFE hollow fiber separator is immersed in an aerobic tank.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 수조는 혐기조, 무산소조 및 호기조를 포함하는 생물반응조;
상기 생물반응조에 연결된 막분리조; 및
상기 막분리조 후단에 연결된 처리수조를 포함하며,
상기 PTFE 중공사 분리막은 막분리조 내에 침지된 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the at least one water tank comprises a bioreactor including an anaerobic tank, an anoxic tank and an aerobic tank;
A membrane separation tank connected to the bioreactor; And
And a treatment water tank connected to a downstream end of the membrane separation tank,
Wherein the PTFE hollow fiber membrane is immersed in a membrane separation tank.
제1항에 있어서,
상기 침지된 PTFE 중공사 분리막은 다수의 중공사막을 포함하여 형성되는 중공사막 모듈 형태인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the immersed PTFE hollow fiber separation membrane is in the form of a hollow fiber membrane module including a plurality of hollow fiber membranes.
제1항에 있어서,
상기 PTFE 중공사 분리막의 순수투과도는 8000LMH 이상인 것을 특징으로 하는 침지형 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the PTFE hollow fiber membrane has a pure water permeability of 8000 LMH or more.
제1항에 있어서,
상기 PTFE 중공사 분리막은 기공도가 75%이상인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
The PTFE hollow fiber membrane has a porosity of more than 75% MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment apparatus.
제1항에 있어서,
상기 PTFE 중공사 분리막은 기공도가 80%이상인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the PTFE hollow fiber separator has a porosity of 80% or more.
제1항에 있어서,
상기 PTFE 중공사 분리막의 평균 공경은 0.4 내지 1.2 μm인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the PTFE hollow fiber membrane has an average pore diameter of 0.4 to 1.2 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 PTFE 중공사 분리막은 강도가 25MPa이상인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.
The method of claim 1,
The PTFE hollow fiber membrane is MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment apparatus, characterized in that the strength is more than 25MPa.
제1항에 있어서,
상기 PTFE 중공사 분리막의 여과 유량이 20LMH일 때 운전 초기 차압은 0.1kgf/cm2 이하인 것을 특징으로 하는 MBR(Membrane Bio-Reactor) 수처리 장치.

The method of claim 1,
MBR (Membrane Bio-Reactor) water treatment device, characterized in that the initial operation differential pressure is 0.1kgf / cm 2 or less when the filtration flow rate of the PTFE hollow fiber membrane is 20LMH.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104355405A (en) * 2014-11-24 2015-02-18 河海大学 Integrated advanced wastewater treatment device and advanced wastewater treatment process of anaerobic distillation membrane bio-reaction tank
CN105645696A (en) * 2016-03-29 2016-06-08 湖南景翌湘台环保高新技术开发有限公司 Novel process for treating sewage of small and medium-sized villages and towns
KR20160085982A (en) * 2015-01-08 2016-07-19 코웨이엔텍 주식회사 Membrane filtration for advanced water treatment device using hydraulic head differential

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10151482A (en) * 1996-11-25 1998-06-09 Matsushita Electric Works Ltd Private sewerage plant
JP2005058970A (en) 2003-08-20 2005-03-10 Toray Ind Inc Immersion type membrane filter and method for manufacturing clarified water
KR100926268B1 (en) 2009-01-13 2009-11-12 호암엔지니어링 주식회사 Process and apparatus of four stages biological treatment including combination of pre oxic and post denitrification through none driven internal recycles and submerged membrane filtration for treating sewage and waste water
JP2011031122A (en) 2009-07-29 2011-02-17 Sumitomo Electric Ind Ltd Multilayered porous hollow fiber, hollow fiber membrane module, and filtration apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104355405A (en) * 2014-11-24 2015-02-18 河海大学 Integrated advanced wastewater treatment device and advanced wastewater treatment process of anaerobic distillation membrane bio-reaction tank
KR20160085982A (en) * 2015-01-08 2016-07-19 코웨이엔텍 주식회사 Membrane filtration for advanced water treatment device using hydraulic head differential
CN105645696A (en) * 2016-03-29 2016-06-08 湖南景翌湘台环保高新技术开发有限公司 Novel process for treating sewage of small and medium-sized villages and towns

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