KR20150096109A - Apparatus and method for anaerobic wastewater treatment with membrane distillation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a membrane distillation combination type anaerobic wastewater treatment apparatus and a method thereof wherein quality of treated water is increased by combining a membrane distillation method with a biological treatment; biogas is generated by anaerobically treating wastewater; and the surface of a separation membrane is effectively prevented from being contaminated. According to the present invention, the membrane distillation combination type anaerobic wastewater treatment apparatus includes: an aerobic organism reaction tank which anaerobically treats wastewater and generates methane gas; an anaerobic membrane distillation separation tank which provides an additional space for the anaerobic treatment and filtration of wastewater by a submerged separation membrane module with respect to discharged wastewater of the anaerobic organism reaction tank; the submerged separation membrane module which is arranged in the anaerobic membrane distillation separation tank and filtrates wastewater; and rotary disc plates which are arranged on both sides of the submerged separation membrane module and induces turbulence of the wastewater and movement of a movable filter by rotation. A flow channel through which cooling water passes is arranged in the submerged separation module. The wastewater is filtrated as moist of the wastewater is evaporated by a temperature difference between the wastewater and the cooling water and flows to the flow channel.

Description

막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치 및 방법{Apparatus and method for anaerobic wastewater treatment with membrane distillation}[0001] Apparatus and method for anaerobic wastewater treatment with membrane distillation [

본 발명은 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 막증류법(membrane distillation)과 생물학적 처리를 결합하여 처리수질을 향상시키고, 하폐수를 혐기처리하여 바이오가스를 생성시킴과 함께 분리막 표면의 오염을 효과적으로 억제할 수 있는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for treating membrane distillation-type anaerobic wastewater, and more particularly, to an apparatus and method for treating anaerobic wastewater by combining membrane distillation and biological treatment to improve treated water quality, anaerobic treatment of wastewater, The present invention relates to a membrane distillation-coupled anaerobic wastewater treatment apparatus and method capable of effectively inhibiting contamination of the surface of a separation membrane.

최근, 하수 및 폐수의 처리에 분리막 생물반응기(membrane bio-reactor; MBR)가 많이 적용되고 있다. 분리막 생물반응기는 활성슬러지로 대표되는 생물학적 처리공정과 분리막을 결합하여 고효율로 하폐수를 처리하는 공정으로서 슬러지의 침전성에 상관없이 반응조 내의 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 시설이 컴팩트하고 고부하 운전이 가능하며 동시에 우수한 처리수질을 얻을 수 있는 장점이 있다. 특히, 컴팩트함과 에너지 효율성의 장점으로 폭기조 내에 직접 분리막을 침지하여 처리수를 흡인해내는 형태의 침지식 분리막 생물반응기가 많이 적용되고 있으며, 한국등록특허 제315968호, 한국특허공개 2000-0065883, 2000-0003714, 2002-0089255, 2003-0039038 등에 개시되어 있다. Recently, membrane bio-reactors (MBR) have been widely applied to the treatment of sewage and wastewater. Membrane bioreactor is a process to treat wastewater with high efficiency by combining biological treatment process typified by activated sludge and membrane, and it is possible to keep the concentration of microorganisms in the reaction tank high regardless of the settling property of sludge, There is an advantage that excellent treated water quality can be obtained. Particularly, a submerged membrane bioreactor in which a membrane is directly immersed in an aeration tank to suck out treated water is advantageously used due to its compactness and energy efficiency. Korean Patent Registration No. 315968, Korean Patent Publication No. 2000-0065883, 2000-0003714, 2002-0089255, 2003-0039038, and the like.

이러한 침지식 분리막 생물반응기를 적용하는 경우 필연적으로 분리막 표면의 오염에 따른 분리막의 막힘현상이 발생하며, 이를 방지하기 위하여 폭기에 의한 난류 형성을 통하여 분리막의 막힘현상을 방지할 수 있다. 그러나, 이 경우 생물학적 처리에 필요한 공기량보다 훨씬 많은 량의 폭기가 필요하며 그에 따른 과도한 에너지 소비 및 유지관리비가 매우 큰 것이 단점이다. When such an immersion membrane bioreactor is applied, clogging of the membrane due to contamination of the membrane surface occurs inevitably. In order to prevent this, clogging of the membrane can be prevented by forming a turbulence by aeration. However, in this case, a much larger amount of aeration is required than the amount of air required for biological treatment, which results in a disadvantage of excessive energy consumption and maintenance cost.

이러한 단점을 보완하기 위하여 문헌 <K. H. Ahn, K. G. Song, I. T. Yeom, K. Y. Park, (2001). "Performance comparison of direct membrane separation and membrane bioreactor for domestic wastewater treatment and water reuse," Water Science and Technology, 1(5-6), 315-323> 및 한국특허공개 2007-0075947에서는 회전원반 또는 프로펠러가 장착된 분리막 모듈을 이용하여 분리막의 막힘 현상을 억제하고자 하였다. 그러나, 이러한 방법에서도 분리막의 막힘 현상을 억제하기 위해서는 효과적인 난류 형성을 위해서는 회전원반 또는 프로펠러의 회전속도를 빨리 해 주어야할 필요가 있으며 따라서 회전원반 또는 프로펠러의 회전을 위한 에너지 소비가 여전히 필요한 단점이 있다. To overcome these drawbacks, KH Ahn, KG Song, IT Yeom, KY Park, (2001). &Quot; Water Science and Technology, 1 (5-6), 315-323 &quot;, and Korean Patent Publication 2007-0075947, " Performance Comparison of Direct Membrane Separation and Membrane Bioreactor for Domestic Wastewater Treatment and Water Reuse, We tried to suppress clogging of membrane by using membrane module. However, even in this method, in order to suppress clogging of the membrane, it is necessary to speed up the rotating disk or the propeller in order to form an effective turbulent flow, and therefore there is still a disadvantage in that energy consumption for rotation of the rotating disk or the propeller is still required .

한편, 하폐수의 생물학적 처리는 일반적으로 산소를 공급하는 호기성처리가 주로 사용되고 있으나, 호기성 처리는 산소의 공급에 상당한 양의 에너지가 소요되는 단점이 있다. 이에 비하여, 혐기성 처리는 산소의 공급이 필요 없을 뿐만 아니라 바이오가스를 생성하여 이용 가능한 재생에너지를 생산하는 장점을 가지고 있다. 그러나, 혐기성처리를 위해서는 상대적으로 성장속도가 느린 혐기성 미생물들을 반응조 내에 고농도로 유지하는 것이 중요하며, 이는 혐기성 미생물이 부착, 성장할 수 있는 여재를 공급하고 동시에 분리막 생물반응기를 이용한다면 해결 가능하다. 이와 함께, 종래의 분리막 생물반응기는 대개 생물반응기에 정밀여과막(MF, microfilter)이 결합된 기술을 사용하고 있는데, 정밀여과막은 대부분의 용존성 또는 이온성 물질은 처리가 불가능한 단점을 갖고 있어 처리수질의 향상을 위해 또 다른 기술적 고민이 필요하다.
On the other hand, biological treatment of wastewater is generally used for aerobic treatment to supply oxygen, but aerobic treatment is disadvantageous in that a considerable amount of energy is required to supply oxygen. On the other hand, the anaerobic treatment has an advantage of not only supplying oxygen but also producing biogas to produce available renewable energy. However, for the anaerobic treatment, it is important to keep the anaerobic microorganisms having a relatively low growth rate at a high concentration in the reactor, which can be solved by supplying a filter medium capable of adhering and growing anaerobic microorganisms and using a membrane bioreactor at the same time. In addition, the conventional membrane bioreactor generally uses a technology in which a microfilter (MF) is combined with a bioreactor. The microfiltration membrane has disadvantages that most of the dissolved or ionized materials can not be treated, There is a need for further technical problems.

한국등록특허 제315968호Korean Patent No. 315968 한국특허공개 제2000-0065883호Korean Patent Publication No. 2000-0065883 한국특허공개 제2000-0003714호Korean Patent Publication No. 2000-0003714 한국특허공개 제2002-0089255호Korean Patent Publication No. 2002-0089255 한국특허공개 제2003-0039038호Korean Patent Publication No. 2003-0039038 한국특허공개 제2007-0075947호Korean Patent Publication No. 2007-0075947

<K. H. Ahn, K. G. Song, I. T. Yeom, K. Y. Park, (2001). "Performance comparison of direct membrane separation and membrane bioreactor for domestic wastewater treatment and water reuse," Water Science and Technology, 1(5-6), 315-323><K. H. Ahn, K. G. Song, I. T. Yeom, K. Y. Park, (2001). "Performance comparison of direct membrane separation and membrane bioreactor for domestic wastewater treatment and water reuse," Water Science and Technology, 1 (5-6), 315-323,

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 막증류법(membrane distillation)과 생물학적 처리를 결합하여 처리수질을 향상시키고, 하폐수를 혐기처리하여 바이오가스를 생성시킴과 함께 분리막 표면의 오염을 효과적으로 억제할 수 있는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve the quality of treated water by combining membrane distillation and biological treatment, to produce biogas by anaerobic treatment of wastewater, The present invention is directed to a membrane distillation-coupled anaerobic wastewater treatment apparatus and method capable of effectively inhibiting anaerobic wastewater treatment.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치는 하폐수를 혐기성처리함과 함께 메탄가스를 생성하는 혐기생물반응조와, 상기 혐기생물반응조의 유출 하폐수를 대상으로, 침지식 분리막 모듈에 의한 하폐수 여과 및 하폐수의 추가적인 혐기성처리 공간을 제공하는 혐기성 막증류 분리조와, 상기 혐기성 막증류 분리조 내에 구비되어 하폐수를 여과하는 침지식 분리막 모듈 및 상기 침지식 분리막 모듈의 양측부에 구비되며, 회전에 의해 하폐수의 난류 및 유동성 여재의 유동을 유도하는 회전식 원판을 포함하여 이루어지며, 상기 침지식 분리막 모듈 내부에 냉각수가 이동되는 유로가 구비되며, 하폐수와 냉각수의 온도차에 의해 하폐수의 수분이 증발되어 상기 유로로 이동되어 하폐수가 여과되는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for treating membrane distillation-type anaerobic wastewater according to the present invention, comprising: an anaerobic bioreactor for anaerobic treatment of wastewater and methane gas; and an outflow wastewater of the anaerobic bioreactor, An anaerobic membrane distillation separation tank for filtering wastewater by a separation membrane module and providing an additional anaerobic treatment space for wastewater; an immersion membrane module provided in the anaerobic membrane distillation separation tank for filtering wastewater; And a rotary disc for inducing turbulent flow of the wastewater and a flow of the fluid material through the rotation, and a flow path through which the cooling water is moved is provided in the submerged membrane module, and the moisture of the wastewater due to the temperature difference between the wastewater and the cooling water And the wastewater is filtered through the passage. All.

상기 혐기생물반응조 내에 복수의 제 1 유동성 여재가 구비되고, 상기 혐기성 막증류 분리조 내에 복수의 제 2 유동성 여재가 구비되며, 상기 제 1 유동성 여재와 제 2 유동성 여재의 표면에 혐기성 미생물이 부착된다. The anaerobic bioreactor is provided with a plurality of first fluid filtration media, a plurality of second fluid filtration media are provided in the anaerobic membrane distillation separation tank, and anaerobic microorganisms are attached to the surfaces of the first and second fluid filter media .

상기 침지식 분리막 모듈은, 냉각수가 이동되는 유로가 형성된 유로 형성판과, 상기 유로 형성판의 앞면과 뒷면에 각각 구비되어 상기 유로를 외부 환경과 격리시킴과 함께 하폐수의 오염물질을 여과하는 단위 분리막을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 단위 분리막은 다공성의 소수성 분리막으로 구성되며, 하폐수의 수분은 상기 단위 분리막을 직접 통과하지 못하며 수증기만이 상기 단위 분리막의 기공을 통해 통과한다. The submerged separation membrane module is provided with a flow path forming plate having a flow path through which cooling water is moved and a unit separating membrane disposed on the front and back surfaces of the flow path plate for separating the flow path from the external environment, . In addition, the unit separation membrane is composed of a porous hydrophobic separation membrane, the moisture of the wastewater does not directly pass through the unit separation membrane, and only water vapor passes through the pores of the unit separation membrane.

상기 유로 형성판은 기준판, 사각프레임 및 중앙프레임을 포함하여 이루어지며, 상기 기준판의 둘레 상에 기준판과 직교하는 형태로 사각프레임이 구비되며, 상기 중앙프레임은 상기 기준판의 중앙부에 사각프레임의 양변과 평행하게 배치되며, 상기 기준판 내부의 공간은 상기 사각프레임과 중앙프레임에 의해 U자 형태의 유로를 형성한다. Wherein the flow path forming plate includes a reference plate, a rectangular frame, and a central frame, and a rectangular frame is provided on the periphery of the reference plate orthogonal to the reference plate, And the space inside the reference plate forms a U-shaped flow path by the square frame and the center frame.

상기 기준판의 앞면과 뒷면에 동일한 형태의 사각프레임 및 중앙프레임이 구비되며, 상기 유로 형성판에 기준판을 중심으로 앞면에는 제 1 유로, 뒷면에는 제 2 유로가 구비된다. 또한, 상기 유로 형성판의 일측에 냉각수 유입구와 냉각수 배출구가 구비되며, 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수는 유로 형성판의 유로를 거쳐 냉각수 배출구를 통해 배출된다. A square frame and a center frame are formed on the front and back surfaces of the reference plate, and the flow path forming plate is provided with a first flow path on the front surface thereof, and a second flow path on the rear surface thereof. In addition, a cooling water inlet and a cooling water outlet are provided on one side of the flow path plate, and the cooling water flowing through the cooling water inlet is discharged through the channel of the flow path plate through the cooling water outlet.

하폐수보다 낮은 온도의 냉각수가 침지식 분리막 모듈 내부의 유로로 공급되면 하폐수와 접하는 단위 분리막의 제 1 표면과 냉각수와 접하는 단위 분리막의 제 2 표면 사이에는 온도차가 발생되고, 단위 분리막의 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 온도차에 의해 상대적으로 고온인 제 1 표면에 접하는 수분은 증발되어 수증기로 변하게 되며, 해당 수증기는 단위 분리막을 투과하여 제 2 표면으로 이동하여 최종적으로 제 2 표면과 접하는 침지식 분리막 모듈의 이동되어 냉각수와 합류된다. When the cooling water having a lower temperature than the wastewater is supplied to the channel inside the immersion membrane module, a temperature difference is generated between the first surface of the unit separation membrane contacting the wastewater and the second surface of the unit separation membrane contacting the cooling water, The moisture which is in contact with the first surface which is relatively high temperature is evaporated and changed into water vapor by the temperature difference between the second surface and the water vapor passes through the unit separation membrane and moves to the second surface, The module is moved and merged with the cooling water.

상기 혐기생물반응조는 하향류로 운전된다. 또한, 상기 혐기생물반응조의 운전시 상기 제 1 유동성 여재의 부피가 20∼30% 팽창되도록 가압하여 하폐수를 공급할 수 있다. 이와 함께, 상기 혐기생물반응조 내에는 제 1 유동성 여재 대신에 혐기성의 그래뉼형 슬러지, 슬러지 블랭킷, 고정화된 혐기슬러지 중 어느 하나가 구비되며, 상기 혐기생물반응조는 상향류로 운전될 수 있다. The anaerobic bioreactor is operated in a downward flow. In addition, the operation of the anaerobic bioreactor may be such that the volume of the first fluid filtration media is expanded by 20 to 30% to supply the wastewater. In addition, the anaerobic bioreactor may be provided with any one of anaerobic granular sludge, sludge blanket, and immobilized anaerobic sludge instead of the first fluid filter medium, and the anaerobic bioreactor may be operated in an upward flow.

상기 제 1 유동성 여재 또는 제 2 유동성 여재는 다공성 표면을 갖는 유기성 고분자 소재로 이루어지며, 상기 유동성 여재는 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중 어느 하나로 이루어지는 육면체 또는 구체이거나, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중 어느 하나의 섬유사 다발로 뭉쳐진 구체인 것을 사용할 수 있다. 또한, 복수의 회전식 원판이 이격되어 구비되며, 회전식 원판들 사이의 공간에 분리막 모듈이 구비되는 구조를 이룰 수 있다. Wherein the first fluid medium or the second fluid medium is made of an organic polymer material having a porous surface, and the fluid medium is a hexahedron or a sphere of polyurethane, polypropylene, or polyethylene, or a polyurethane, a polypropylene, or a polyethylene A sphere which is bundled with any one bundle of fiber yarns can be used. In addition, a plurality of rotary discs are provided apart from each other, and a separation membrane module is provided in a space between the rotary discs.

본 발명에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 방법은 혐기성 미생물이 구비된 혐기생물반응조 내에 하폐수가 유입되어, 하폐수의 혐기성처리 및 메탄가스 생성 과정이 진행되는 제 1 단계와, 상기 혐기생물반응조의 유출수가 침지식 분리막 모듈 및 제 2 유동성 여재가 구비된 혐기성 막증류 분리조 내에 공급되는 제 2 단계와, 침지식 분리막 모듈에 의한 하폐수 여과가 진행됨과 함께 혐기성 막증류 분리조 내에서의 추가적인 하폐수 혐기성처리 및 메탄가스 생성이 진행되는 제 3 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 침지식 분리막 모듈의 양측부에 구비된 회전식 원판을 회전시켜, 난류 흐름의 하폐수 및 제 2 유동성 여재의 유동을 통해 분리막 모듈 표면의 오염물질을 제거하는 <오염물질 제거> 단계를 더 포함하며, 상기 <오염물질 제거> 단계는 상기 제 3 단계의 진행 중에 적용하며, 상기 제 3 단계에서, 하폐수보다 낮은 온도의 냉각수가 침지식 분리막 모듈 내부의 유로로 공급되면 하폐수와 접하는 단위 분리막의 제 1 표면과 냉각수와 접하는 단위 분리막의 제 2 표면 사이에는 온도차가 발생되고, 단위 분리막의 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 온도차에 의해 상대적으로 고온인 제 1 표면에 접하는 수분은 증발되어 수증기로 변하게 되며, 해당 수증기는 단위 분리막을 투과하여 제 2 표면으로 이동하여 최종적으로 제 2 표면과 접하는 침지식 분리막 모듈의 이동, 냉각수와 합류되어 하폐수가 여과되는 것을 특징으로 한다.
The method for treating membrane distillation-coupled anaerobic wastewater according to the present invention comprises a first step of introducing wastewater into an anaerobic bioreactor provided with anaerobic microorganisms, anaerobic treatment of the wastewater and methane gas generation, Is supplied to the anaerobic membrane distillation separator provided with the submerged membrane module and the second flowable filter medium, and the second step is carried out in which the wastewater filtration is performed by the submerged membrane module and the anaerobic membrane addition treatment in the anaerobic membrane distillation tank And a third step in which methane gas is generated. The rotary disk provided on both sides of the submerged membrane module is rotated to flow the wastewater of the turbulent flow and the second fluid filter media The method of claim 1, further comprising the step of removing contaminants, When the cooling water having a lower temperature than the wastewater is supplied to the flow path inside the submerged membrane module, the first surface of the unit separation membrane in contact with the wastewater and the second surface of the unit separation membrane in contact with the cooling water in the third step And the moisture that is in contact with the first surface, which is relatively high temperature, is evaporated and changed into water vapor by the temperature difference between the first surface and the second surface of the unit separation membrane, and the water vapor permeates through the unit separation membrane, And moves to the surface of the submerged separation membrane module, which finally contacts the second surface, and joins with the cooling water to filter the wastewater.

본 발명에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다. The apparatus and method for treating membrane distillation combined type anaerobic wastewater according to the present invention have the following effects.

생물반응조와 막증류 공정을 결합함으로써 처리수의 수질을 개선할 수 있다. 또한, 회전식 원판 및 유동성 여재를 적용함으로써 저에너지 사용으로도 침지식 분리막 모듈 표면의 오염을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 생물반응조를 혐기 상태로 운전시킴으로써 바이오가스를 부가적으로 얻을 수 있게 되어 에너지 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. The quality of the treated water can be improved by combining the bioreactor with the membrane distillation process. In addition, by applying a rotating disk and a flowable filter medium, it is possible to effectively reduce the contamination on the surface of the immersion membrane module even by using low energy, and by operating the bioreactor in an anaerobic state, biogas can be additionally obtained, .

이와 함께, 생물학적인 처리가 주로 이루어지는 혐기생물반응조 부분과 처리수의 여과가 주로 이루어지는 혐기성 막증류 분리조가 각각 분리되어 있음에 따라, 분리막의 교체나 고장 수리시 혐기성 막증류 분리조만 개폐할 수 있어 생물학적 처리가 이루어지는 혐기생물반응조는 절대 혐기조건을 유지할 수 있으며, 분리막의 교체나 고장 수리시에도 효율적인 혐기성 처리가 가능하다. 또한, 각각의 조별로 체류시간과 같은 운전조건을 분리하여 최적으로 관리할 수 있기 때문에 각각의 조별특성에 맞는 운전이 가능하여 전체적인 효율이 최적화 될 수 있는 장점이 있다.
In addition, since the anaerobic bioreactor section, in which the biological treatment is mainly performed, and the anaerobic membrane distillation separation tank, which mainly filters the treated water, are separated, The anaerobic bioreactor to be treated can maintain the absolute anaerobic condition, and it is possible to perform anaerobic treatment efficiently even when the membrane is replaced or repaired. In addition, since the operation conditions such as the residence time can be separated and managed optimally in each group, it is possible to operate according to each group characteristic, and the overall efficiency can be optimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 막증류 분리조의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 막증류 분리조의 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혐기성 막증류 분리조의 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 분리막 모듈의 분리 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 분리막 모듈을 이용한 막증류 공정을 설명하기 위한 참고도.
1 is a perspective view of a membrane distillation-coupled anaerobic wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an anaerobic membrane distillation separation tank according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view of an anaerobic membrane distillation separation tank according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of an anaerobic membrane distillation / separation vessel according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of an immersion membrane module according to an embodiment of the present invention;
6 is a reference view for explaining a membrane distillation process using the submerged membrane module according to one embodiment of the present invention.

본 발명은 생물학적 처리공정에 막증류 공정(membrane distillation)이 결합된 기술을 제시한다. 막증류 공정은 분리막의 양단에 온도차를 부여하여 물의 기화를 유도하고, 기화된 수증기를 응축, 추출하는 방식으로서 현저한 처리수질 개선 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에서는 혐기성막분리조 내에 분리막 모듈을 침지식으로 구비시키고, 최적의 막증류 공정을 위한 분리막 모듈의 세부 구성 및 유로 구성을 제시한다. The present invention discloses a technique in which a membrane distillation process is combined with a biological treatment process. In the membrane distillation process, a difference in temperature is applied to both ends of the separation membrane to induce vaporization of water, and a vaporized water vapor is condensed and extracted, thereby remarkably improving the quality of the treated water. In the present invention, a membrane module is immersed in an anaerobic membrane separation tank, and detailed configuration and channel configuration of a membrane module for an optimal membrane distillation process are presented.

또한, 본 발명은 혐기성막분리조를 혐기조건으로 운전하여 바이오가스를 생성하는 기술을 제시하며, 분리막 모듈의 양측부에 회전식 원판을 구비시킴과 함께 회전식 원판의 회전에 의하여 유동되어 분리막의 표면에 접촉되는 유동성 여재를 혐기성막분리조 내에 구비시킴으로써 분리막의 표면에 오염물질이 부착되는 것을 최소화할 수 있는 기술을 제시한다. In addition, the present invention proposes a technique for generating biogas by operating an anaerobic membrane separation tank with an anaerobic tank, wherein a rotary disk is provided on both sides of the separation membrane module, and the rotary disk is rotated to contact the surface of the separation membrane The present invention proposes a technique capable of minimizing the adherence of contaminants to the surface of a separation membrane by providing a flowable filter medium in the anaerobic membrane separation tank.

이와 함께, 본 발명은 혐기성막분리조의 전단에 혐기생물반응조를 구비시켜, 혐기생물반응조에서는 생물학적 처리가 진행되도록 하고 혐기성막분리조에서는 하폐수의 여과가 진행되도록 하여 혐기생물반응조에 의한 바이오가스 생성효율을 증대시킴과 함께 하폐수의 여과효율을 향상시키는 기술을 제시한다. In addition, according to the present invention, the anaerobic bioreactor is provided at the front end of the anaerobic membrane separation tank so that the biological treatment proceeds in the anaerobic bioreactor, and the filtration of the wastewater is progressed in the anaerobic membrane separation tank, And to improve the filtration efficiency of wastewater.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an apparatus and a method for treating membrane distillation-combined anaerobic wastewater according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치는 혐기생물반응조(110) 및 혐기성 막증류 분리조(200)(anaerobic membrane distillation bio-reactor)를 포함하여 구성된다. 1, a membrane distillation-coupled anaerobic wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes an anaerobic bioreactor 110 and an anaerobic membrane distillation bio-reactor 200, do.

상기 혐기생물반응조(110)는 하폐수를 혐기처리하여 메탄가스 등의 바이오가스를 생성함과 함께 하폐수 내의 오염물질을 처리하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 혐기생물반응조(110)는 원통 형태로 구성되어 혐기 상태로 운전되며, 내부에 복수의 제 1 유동성 여재(120)를 구비한다. 또한, 상기 혐기생물반응조(110)의 상부 및 하부에는 제 1 유동성 여재(120)의 이탈을 방지함과 함께 제 1 유동성 여재(120)의 순환, 팽창을 유도하는 배플(130)이 구비된다. 제 1 유동성 여재(120) 표면에는 혐기성 미생물이 부착되어 있어 하폐수의 혐기처리와 동시에 메탄가스가 생성된다. The anaerobic bioreactor 110 anaerobically processes the wastewater to generate biogas such as methane gas and treats pollutants in the wastewater. Specifically, the anaerobic bioreactor 110 is constructed in a cylindrical shape and operates in an anaerobic state, and has a plurality of first fluid filtering media 120 therein. The baffle 130 prevents the first fluid media 120 from separating from the upper and lower portions of the anaerobic bioreactor 110 and induces circulation and expansion of the first fluid filter media 120. Since the anaerobic microorganism is attached to the surface of the first fluid filter media 120, methane gas is generated simultaneously with the anaerobic treatment of the wastewater.

상기 혐기생물반응조(110)의 상부 일측에는, 제 1 유동성 여재(120)의 혐기성 미생물에 의해 생성된 메탄가스 등의 바이오가스를 추출하기 위한 바이오가스 배관(도시하지 않음)이 구비되며, 추출된 바이오가스는 바이오가스 배관을 거쳐 제 1 바이오가스 저장탱크(140)에 저장된다. 이와 함께, 혐기생물반응조(110)의 수위를 감지하기 위한 수위감지 센서(150) 혐기생물반응조(110)의 일측에 구비된다. A biogas piping (not shown) for extracting biogas such as methane gas generated by the anaerobic microorganisms of the first fluid filter media 120 is provided at one side of the upper portion of the anaerobic bioreactor 110, The biogas is stored in the first biogas storage tank 140 via the biogas piping. In addition, a level sensor 150 for detecting the level of the anaerobic bioreactor 110 is provided at one side of the anaerobic bioreactor 110.

하폐수는 상기 혐기생물반응조(110)의 상부로 유입되어 하향류로 하강되어 혐기생물조의 하부에서 유출수가 배출되며, 혐기생물반응조(110)의 유출수는 후술하는 혐기성 막증류 분리조(200)로 공급된다. 혐기생물반응조(110)에 유입된 하폐수는 제 1 유동성 여재(120) 표면에 부착, 성장하는 혐기성 미생물에 의해 오염물질이 혐기처리되고 동시에 메탄가스 등의 바이오가스를 생성한다. 혐기생물반응조(110)의 하향류 운전시 일정 압력을 가압하여 제 1 유동성 여재(120)의 부피를 일정 수준으로 팽창시킴으로써 제 1 유동성 여재(120)의 표면적을 확장함과 함께 혐기성 미생물의 활성도를 증가시켜 오염물질의 처리효율 및 메탄가스 생성 효율을 증가시킬 수 있다. 제 1 유동성 여재(120)의 팽창은 최초 부피 대비 20∼30% 증가되도록 압력을 가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 유동성 여재(120)는 혐기생물반응조(110)의 전체 체적 대비 40∼60%의 제 1 유동성 여재(120)가 충전되도록 설계하는 것이 바람직하다. The wastewater flows into the upper part of the anaerobic bioreactor 110 and descends downward to discharge the effluent water from the lower part of the anaerobic bioreactor. The effluent of the anaerobic bioreactor 110 is supplied to the anaerobic membrane distillation / separation vessel 200 do. The wastewater flowing into the anaerobic bioreactor 110 is anaerobically treated with anaerobic microorganisms adhering to and growing on the surface of the first fluid filter media 120 and simultaneously produces biogas such as methane gas. During the downflow operation of the anaerobic biological reactor 110, a certain pressure is applied to expand the volume of the first fluid filter media 120 to a certain level, thereby expanding the surface area of the first fluid filter media 120 and increasing the activity of the anaerobic microorganism 120 Thereby increasing the treatment efficiency of the pollutants and the methane gas production efficiency. It is preferable to apply the pressure so that the expansion of the first flowing medium 120 is increased by 20 to 30% of the initial volume. In addition, it is preferable that the first fluid filtration media 120 is designed to be filled with the first fluid media 120 of 40 to 60% of the total volume of the anaerobic bioreactor 110.

상기 혐기생물반응조(110)는 다양한 구성으로 실시할 수 있다. 상술한 설명에서, 혐기성 미생물이 부착된 제 1 유동성 여재(120)를 혐기생물반응조(110) 내에 구비시켜 하폐수의 혐기성처리가 가능하도록 구성하였으나, 혐기생물반응조(110) 내에 그래뉼형 슬러지, 슬러지 블랭킷, 고정화된 혐기슬러지 중 어느 하나를 구비시켜 하폐수를 혐기성처리할 수도 있다. 그래뉼형 슬러지, 슬러지 블랭킷, 고정화된 혐기슬러지 중 어느 하나를 이용하는 경우, 하폐수는 혐기생물반응조(110) 내에서 상향류로 공급된다. 또한, 혐기생물반응조(110) 내에 혐기성의 현탁성 슬러지를 구비시키는 것도 가능하며, 이 경우 혐기생물반응조(110) 내에 교반장치가 추가적으로 구비된다. The anaerobic bioreactor 110 may have various configurations. The anaerobic bioreactor 120 may be provided in the anaerobic bioreactor 110 so that anaerobic treatment of the wastewater can be performed. However, in the anaerobic bioreactor 110, the granular sludge, the sludge blanket, , And immobilized anaerobic sludge may be provided so that the wastewater can be anaerobically treated. When any one of the granular sludge, the sludge blanket, and the immobilized anaerobic sludge is used, the wastewater is supplied in the anaerobic bioreactor 110 as an upward flow. In addition, it is also possible to provide anaerobic suspended sludge in the anaerobic bioreactor 110. In this case, an agitation device is additionally provided in the anaerobic bioreactor 110.

한편, 상기 혐기성 막증류 분리조(200)는 분리막 모듈을 이용하여 상기 혐기생물반응조(110)로부터 배출되는 하폐수를 여과함과 함께 하폐수를 추가적으로 혐기성처리하여 바이오가스의 생성을 유도하는 역할을 한다. 혐기 상태를 유지하기 위해 상기 혐기성 막증류 분리조(200)는 외부 환경과 차단된 형태를 이루며, 산기관 등 기존의 MBR조에 구비되는 공기공급장치는 배제된다. Meanwhile, the anaerobic membrane distillation / separation unit 200 filters the wastewater discharged from the anaerobic bioreactor 110 using the separation membrane module, and further performs anaerobic treatment of the wastewater to induce generation of biogas. In order to maintain the anaerobic state, the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200 is blocked from the external environment, and an air supply device provided in a conventional MBR tank, such as an aeration tank, is excluded.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 혐기성 막증류 분리조(200) 내에 구비되는 침지식 분리막 모듈(10)은 막증류 공정을 통해 하폐수 내의 오염물질을 여과하는 역할을 한다. 막증류 공정은 기본적으로 분리막의 양단에 온도차를 부여하여 오염수의 수분을 증발, 회수하는 방식으로 오염수를 여과하는 공정이며, 본 발명에서는 막증류 공정을 구현하기 위해 상기 침지식 분리막 모듈(10)을 세부적으로 다음과 같은 구성한다. 2 to 4, the submerged membrane module 10 provided in the anaerobic membrane distillation / separation vessel 200 functions to filter contaminants in the wastewater through a membrane distillation process. The membrane distillation process is basically a process of filtering the contaminated water by applying a temperature difference to both ends of the separation membrane to evaporate and recover the water of the contaminated water. In the present invention, in order to realize the membrane distillation process, ) In detail are as follows.

상기 침지식 분리막 모듈(10)은 유로 형성판(210)과 단위 분리막(220)을 포함하여 구성된다(도 5 참조). 상기 유로 형성판(210)의 양면에는 유로가 구비되며, 상기 유로 형성판(210)의 양면 상에 상기 단위 분리막(220)이 구비되는 형태를 이룬다. 여기서, 상기 '유로'라 함은 냉각수의 이동경로를 일컬으며, 냉각수에는 막증류를 거쳐 응결된 처리수가 포함된다. The submerged membrane module 10 includes a flow path plate 210 and a unit separation membrane 220 (see FIG. 5). A flow path is formed on both sides of the flow path forming plate 210 and the unit separating film 220 is provided on both sides of the flow path forming plate 210. Here, the 'flow path' refers to the moving path of the cooling water, and the cooling water includes the treated water condensed through membrane distillation.

상기 유로 형성판(210)은 세부적으로 기준판(211), 사각프레임(212) 및 중앙프레임(213)을 포함하여 이루어진다. 상기 기준판(211)은 일정 면적의 평판이며, 상기 기준판(211)의 둘레 상에 기준판(211)과 직교하는 형태로 사각프레임(212)이 구비된다. 이에 따라, 상기 사각프레임(212)에 의해 기준판(211) 내부의 공간과 기준판(211) 외부의 공간이 구분되며, 상기 기준판(211) 내부에는 상기 사각프레임(212)의 높이에 상응하는 공간이 형성된다. The flow path forming plate 210 includes a reference plate 211, a rectangular frame 212, and a center frame 213 in detail. The reference plate 211 is a flat plate having a predetermined area and a rectangular frame 212 is provided on the periphery of the reference plate 211 in a form orthogonal to the reference plate 211. The space inside the reference plate 211 is separated from the space outside the reference plate 211 by the rectangular frame 212 and the height of the square frame 212 is formed inside the reference plate 211 Is formed.

상기 중앙프레임(213)은 일정 높이와 일정 길이를 갖는 일자 형태의 프레임으로서, 상기 중앙프레임(213)은 상기 기준판(211)의 중앙부에 사각프레임(212)의 양변과 평행하게 배치된다. 상기 중앙프레임(213)은 평행하게 배치되는 사각프레임(212)의 길이보다 짧으며, 이에 따라, 상기 중앙프레임(213)의 일단은 상기 사각프레임(212)과 연결되고 상기 중앙프레임(213)의 다른 일단은 상기 기준판(211)의 일단에 연장되지 못한 형태를 이룬다. 이와 같은 구조에 의해, 상기 기준판(211) 내부의 공간은 상기 사각프레임(212)과 중앙프레임(213)에 의해 'U'자 형태를 이루게 되며, 상기 'U'자 형태의 공간은 유로를 의미한다. The center frame 213 is a linear frame having a predetermined height and a predetermined length. The center frame 213 is disposed in parallel with both sides of the rectangular frame 212 at the center of the reference plate 211. The center frame 213 is shorter than the length of the rectangular frame 212 arranged in parallel so that one end of the center frame 213 is connected to the square frame 212, And the other end is not extended to one end of the reference plate 211. With this structure, the space inside the reference plate 211 is formed into a U-shape by the square frame 212 and the central frame 213, and the space of the U- it means.

이와 같이, 상기 기준판(211)의 일면 상에 'U'자 형상의 유로를 형성하는 사각프레임(212)과 중앙프레임(213)이 구비되는데, 상기 기준판(211)의 반대면 상에도 동일한 형태의 사각프레임(212)과 중앙프레임(213)이 구비되어 유로를 형성한다. 즉, 상기 기준판(211)을 중심으로 양면 상에 'U'자 형상의 유로가 구비된다. 달리 표현하여, 유로 형성판(210)에는 기준판(211)을 중심으로 앞면에는 제 1 유로, 뒷면에는 제 2 유로가 구비된다. 또한, 상기 기준판(211) 앞면 및 뒷면의 사각프레임(212)은 일체형으로 구성될 수 있으며, 상기 사각프레임(212)은 기준판(211) 내부 공간과 외부 공간을 구분함을 전제로 사각형 이외에 다양한 형태로 구성될 수 있다. A square frame 212 and a center frame 213 are formed on one surface of the reference plate 211 so as to form a U-shaped flow path. Shaped square frame 212 and a central frame 213 to form a flow path. That is, a U-shaped channel is provided on both sides of the reference plate 211 as a center. In other words, the flow path forming plate 210 is provided with a first flow path on the front surface, a second flow path on the rear surface, and a reference plate 211 as a center. The rectangular frame 212 may be integrally formed on the front surface and the rear surface of the reference plate 211. The rectangular frame 212 may have a rectangular shape, And can be configured in various forms.

한편, 상기 사각프레임(212)의 상변에는 냉각수 유입구(214)와 냉각수 배출구(215)가 구비된다. 상기 냉각수 유입구(214)를 통해 냉각수가 유입되며, 유입된 냉각수는 U자 유로를 거쳐 냉각수 배출구(215)를 통해 배출된다. 이 때, 상기 냉각수 유입구(214) 및 냉각수 배출구(215) 각각은 유로 형성판(210)의 제 1 유로 및 제 2 유로 모두와 공간적으로 연결된다. 즉, 냉각수 유입구(214)를 통해 유입된 냉각수는 제 1 유로와 제 2 유로에 분배되며, 제 1 유로와 제 2 유로의 냉각수는 모두 하나의 냉각수 배출구(215)를 통해 배출된다. On the other hand, a cooling water inlet 214 and a cooling water outlet 215 are provided on the upper side of the rectangular frame 212. The cooling water is introduced through the cooling water inlet 214, and the introduced cooling water is discharged through the cooling water outlet 215 through the U-shaped channel. At this time, the cooling water inlet 214 and the cooling water outlet 215 are spatially connected to both the first flow path and the second flow path of the flow path forming plate 210. That is, the cooling water introduced through the cooling water inlet 214 is distributed to the first flow path and the second flow path, and the cooling water of the first flow path and the second flow path is discharged through one cooling water discharge port 215.

이상과 같이 유로 형성판(210)에 대해 설명하였는데, 상기 유로 형성판(210)의 앞면과 뒷면의 사각프레임(212) 상에 상기 단위 분리막(220)이 구비된다. 상기 단위 분리막(220)은 사각프레임(212)에 밀착, 구비되며, 이에 따라 유로 형성판(210)의 유로(제 1 유로 및 제 2 유로)는 외부 환경과 격리된 상태를 이룬다. 상기 단위 분리막(220)은 다공성의 소수성 분리막으로 이루어져, 물은 상기 단위 분리막(220)을 직접 통과하지 못하며 수증기만이 상기 단위 분리막(220)의 기공을 통해 통과할 수 있다. The unit separating film 220 is provided on the square frame 212 on the front and back sides of the flow path plate 210. [ The unit separation membrane 220 is in close contact with the rectangular frame 212 so that the flow paths of the flow path forming plate 210 (the first flow path and the second flow path) are isolated from the external environment. The unit separating membrane 220 is a porous hydrophobic separating membrane, and water can not directly pass through the unit separating membrane 220, and only water vapor can pass through the pores of the unit separating membrane 220.

본 발명의 침지식 분리막 모듈(10)이 상술한 바와 같은 구성을 갖는 상태에서, 상기 침지식 분리막 모듈(10)을 이용한 막증류 공정을 설명하면 다음과 같다(도 6 참조). The membrane distillation process using the submerged membrane module 10 in the state that the submerged membrane module 10 of the present invention has the above-described configuration will be described below (see FIG. 6).

혐기성 막증류 분리조(200) 내에 35∼55℃의 하폐수가 구비된 상태에서, 냉각탱크(40)의 냉각수가 상기 유로 형성판(210)의 냉각수 유입구(214)를 통해 제 1 유로 및 제 2 유로로 공급된다. 제 1 유로 및 제 2 유로로 공급된 냉각수는 U자 형상의 유로를 거쳐 냉각수 배출구(215)를 통해 배출되며 배출된 냉각수는 상기 냉각탱크(40)로 반송된다. 냉각수는 냉각탱크(40)-냉각수 유입구(214)-제 1 유로 및 제 2 유로-냉각수 배출구(215)-냉각탱크(40)로 반복적으로 순환된다. The cooling water in the cooling tank 40 flows through the cooling water inflow port 214 of the flow path forming plate 210 to the first flow path and the second flow path through the cooling water inflow port 214 of the flow path forming plate 210 in the state where the wastewater discharged from the anaerobic membrane distillation / It is supplied in Euro. The cooling water supplied to the first flow path and the second flow path is discharged through the cooling water discharge port 215 through the U-shaped flow path, and the discharged cooling water is conveyed to the cooling tank 40. The cooling water is circulated repeatedly to the cooling tank 40 - the cooling water inlet 214 - the first flow path and the second flow path - the cooling water outlet 215 - the cooling tank 40.

이와 같은 냉각수가 순환됨에 있어서, 단위 분리막(220)의 제 1 표면(221)은 하폐수와 접하고, 단위 분리막(220)의 제 2 표면(222)은 제 1 유로 및 제 2 유로를 이동하는 냉각수와 접하게 되는데, 냉각수가 하폐수의 온도가 낮음에 따라 단위 분리막(220)의 제 1 표면(221)과 제 2 표면(222) 사이에는 온도차가 발생된다. The first surface 221 of the unit separation membrane 220 is in contact with the wastewater and the second surface 222 of the unit separation membrane 220 is connected to the cooling water flowing through the first and second flow paths. A temperature difference is generated between the first surface 221 and the second surface 222 of the unit separation membrane 220 as the cooling water is low in the temperature of the wastewater.

단위 분리막(220)의 제 1 표면(221)과 제 2 표면(222) 사이의 온도차에 의해 상대적으로 고온인 제 1 표면(221)에 접하는 수분은 증발되어 수증기로 변하게 되며, 해당 수증기는 단위 분리막(220)을 투과하여 제 2 표면(222)으로 이동하여 최종적으로 제 2 표면(222)과 접하는 제 1 유로 및 제 2 유로로 이동되어 냉각수와 합류하게 된다. 즉, 하폐수의 오염물질은 단위 분리막(220)의 제 1 표면(221) 상에 걸러지게 되고 수분만이 증발되어 단위 분리막(220)의 기공을 따라 이동되어 단위 분리막(220)의 제 2 표면(222)에서 응결되어 제 1 유로 및 제 2 유로를 이동하는 냉각수에 합류된다. 이와 같은 온도차에 의한 수증기 발생, 단위 분리막(220)을 투과하는 이동, 냉각수와의 합류 과정을 통해 하폐수의 여과가 이루어지며, 이는 곧 본 발명의 침지식 분리막 모듈(10)을 이용한 막증류 공정을 의미한다. The moisture that is in contact with the first surface 221 which is relatively hot due to the temperature difference between the first surface 221 and the second surface 222 of the unit separation membrane 220 is evaporated and changed into water vapor, And then flows to the second surface 222 and finally to the first flow path and the second flow path in contact with the second surface 222 to join the cooling water. That is, the contaminants of the wastewater are filtered on the first surface 221 of the unit separation membrane 220, and only moisture is evaporated to move along the pores of the unit separation membrane 220, 222 to join the cooling water that moves through the first flow path and the second flow path. The wastewater is filtered through the process of generating steam by the temperature difference, the movement through the unit separation membrane 220, and the joining process with the cooling water. That is, the membrane distillation process using the submerged membrane module 10 of the present invention it means.

이상, 본 발명의 침지식 분리막 모듈(10) 및 이를 이용한 막증류 공정을 설명하였다. 상기 침지식 분리막 모듈(10)은 복수개 구비될 수 있으며, 냉각탱크(40)와 냉각수 유입구(214) 사이 그리고 냉각탱크(40)와 냉각수 배출구(215) 사이는 냉각수 배관(41)을 통해 연결될 수 있다. 또한, 냉각수에 수증기 응결수가 포함되어 배출됨에 따라 냉각수의 온도가 상승될 수 있는데 냉각수의 온도를 일정하게 유지하기 위해 냉각탱크(40)는 별도의 냉각장치에 의해 제어될 수 있다. 이와 함께, 냉각탱크(40)의 일측에는 일정량의 처리수를 저장하는 처리수 탱크(50)가 구비될 수 있다. The submerged membrane module 10 of the present invention and the membrane distillation process using the submerged membrane module 10 have been described above. A plurality of the submerged membrane module 10 may be provided and the space between the cooling tank 40 and the cooling water inlet 214 and between the cooling tank 40 and the cooling water outlet 215 may be connected through a cooling water pipe 41 have. In addition, the temperature of the cooling water may be increased as the water condensed water is discharged to the cooling water. In order to keep the temperature of the cooling water constant, the cooling tank 40 may be controlled by a separate cooling device. At the same time, a treatment tank 50 for storing a predetermined amount of treated water may be provided at one side of the cooling tank 40.

한편, 침지식 분리막 모듈(10)을 이용한 막증류 공정이 진행됨에 따라, 침지식 분리막 모듈(10) 표면 즉, 제 1 표면(221)은 여과된 오염물질에 의해 오염될 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 혐기성 막증류 분리조(200) 내에 회전식 원판(20)과 제 2 유동성여재(30)가 구비된다. On the other hand, as the membrane distillation process using the submerged membrane module 10 proceeds, the surface of the submerged membrane module 10, that is, the first surface 221, may be contaminated by the filtered contaminants. In order to prevent this, a rotating disk 20 and a second fluid filter medium 30 are provided in the anaerobic membrane distillation and separation tank 200.

구체적으로, 상기 침지식 분리막 모듈(10)의 양측부에 회전식 원판(20)이 구비된다. 상기 회전식 원판(20)은 일측에 연결된 모터(22)에 의해 회전되며, 회전식 원판(20)의 회전은 하폐수의 난류를 유도하며 궁극적으로 분리막 모듈(10) 표면에 부착되어 있는 오염물질을 탈착하거나 분리막 모듈(10) 표면에 오염물질이 부착되는 것을 억제한다. 상기 회전식 원판(20)과 분리막 모듈(10) 표면은 일정 거리 이격되어 위치되며, 상기 분리막 모듈(10) 양측부에 구비되는 2개의 회전식 원판(20)은 샤프트(21)를 매개로 상기 모터(22)와 연결되어 상기 모터(22)의 구동에 의해 2개의 회전식 원판(20)이 동시에 회전된다. 다른 실시예로, 각각의 회전식 원판(20)에 모터(22)를 연결하여 각각의 회전식 원판(20)을 독립적으로 구동하는 것도 가능하다. 한편, 회전식 원판(20)은 설치되는 분리막 모듈(10)의 숫자에 맞추어 분리막 모듈(10)을 사이에 두고 샤프트(21)에 연속적으로 설치될 수 있다. 즉, 복수의 회전식 원판(20)이 이격되어 구비되며, 회전식 원판(20)들 사이의 공간에 분리막 모듈(10)이 구비되는 구조를 이룰 수 있다. Specifically, a rotary disk 20 is provided on both sides of the submerged membrane module 10. The rotary disk 20 is rotated by a motor 22 connected to one side and the rotation of the rotary disk 20 induces turbulent flow of the wastewater and ultimately removes contaminants attached to the surface of the separation membrane module 10 Thereby suppressing the adhesion of contaminants to the surface of the membrane module 10. The rotary disk 20 and the separator module 10 are spaced apart from each other by a predetermined distance and two rotary disks 20 provided on both sides of the separation membrane module 10 are connected to the motor 22 so that the two rotary disks 20 are simultaneously rotated by the driving of the motor 22. In another embodiment, it is also possible to independently drive each rotary disc 20 by connecting a motor 22 to each rotary disc 20. Meanwhile, the rotary disk 20 can be continuously installed on the shaft 21 with the separator module 10 interposed therebetween in accordance with the number of the separator module 10 installed. That is, a plurality of rotary discs 20 are provided apart from each other, and a separation membrane module 10 is provided in a space between the rotary discs 20.

상기 회전식 원판(20)의 회전을 통해 분리막 모듈(10)의 오염을 억제할 수 있는데, 제 2 유동성여재(30)를 부가하여 분리막 모듈(10)의 오염 저감 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 혐기성 막증류 분리조(200) 내부에 일정한 단위 크기를 갖는 복수의 제 2 유동성여재(30)를 구비시킨 상태에서, 상기 회전식 원판(20)의 회전에 의해 발생된 난류에 상기 제 2 유동성여재(30)가 유동되도록 하여 제 2 유동성여재(30)의 유동에 의한 오염물질의 탈착 및 제 2 유동성여재(30)의 막 표면과의 접촉을 통한 오염물질 탈착의 효과를 얻을 수 있다. The contamination of the separation membrane module 10 can be suppressed through the rotation of the rotary disk 20 and the second fluid filtering medium 30 can be added to further improve the contamination reduction effect of the separation membrane module 10. [ Specifically, a plurality of second fluid filter media 30 having a predetermined unit size is provided in the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200, and the turbulent flow generated by the rotation of the rotary disk 20 2 flowable material 30 can be caused to flow so that the effect of desorbing the contaminant by the flow of the second flowable filter material 30 and the desorption of the contaminant through contact with the surface of the second flowable filter material 30 can be obtained .

또한, 상기 제 2 유동성여재(30)는 다공성 재질로 이루어지며, 상기 제 2 유동성여재(30)의 표면 및 공극에는 혐기성 미생물이 부착, 생장하여 혐기성 막증류 분리조(200) 내의 오염물질 처리 및 메탄 등의 바이오가스 생성이 가능하게 된다. 특히, 제 2 유동성여재(30) 표면 상의 혐기성 미생물에 의해 오염물질이 처리되고 혐기성 미생물의 농도를 고농도로 유지할 수 있음에 따라, 침지식 분리막 모듈(10)에 의하여 저지되어야 하는 부유성 물질의 농도가 현저히 낮아져 현탁성 미생물에 의해 처리가 이루어지는 기존의 막분리생물반응기에 대비하여 침지식 분리막 모듈(10)의 오염을 현격하게 줄일 수 있다. The second fluid filter medium 30 is made of a porous material and the anaerobic microorganisms adhere to and grow on the surface and the pores of the second fluid filter media 30 to treat pollutants in the anaerobic membrane distillation / It is possible to generate biogas such as methane. Particularly, since the contaminants are treated by the anaerobic microorganisms on the surface of the second fluid filter media 30 and the concentration of the anaerobic microorganisms can be maintained at a high concentration, the concentration of the antioxidant substances Can be remarkably lowered and contamination of the submerged membrane module 10 can be remarkably reduced in comparison with an existing membrane-separation bioreactor in which the microorganisms are treated by the suspended microorganisms.

이와 함께, 상기 제 2 유동성여재(30)는 혐기성 미생물의 서식처 역할을 위하여 다공성의 형태이며, 분리막 표면과의 마찰시 분리막을 손상시키지 않는 부드러운 재질인 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 유기성 고분자 소재로 이루어지며, 여재의 직경은 1∼20mm의 육면체 또는 구체를 사용하거나, 상기 소재의 섬유사 다발을 뭉쳐 구체로 만든 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second fluid filter media 30 may be a porous material to act as a habitat for the anaerobic microorganisms, and may be formed of a soft material such as polyurethane, polypropylene, or polyethylene, which does not damage the membrane when the membrane rubs against the surface of the membrane. , And the filter material has a diameter of 1 to 20 mm or a sphere, or a bundle of fiber yarns of the above-mentioned material is formed into a sphere.

상기 혐기성 막증류 분리조(200)의 상부에는 상기 제 2 유동성여재(30)가 분리막 모듈(10)의 상단부 위치를 초과하여 상승되는 것을 방지하기 위한 배플(도시하지 않음)이 구비된다. 또한, 상기 혐기성 막증류 분리조(200)의 상부 일측에는, 혐기성 막증류 분리조(200) 내에서 혐기성 처리과정을 통해 생성된 메탄가스 등의 바이오가스를 추출하기 위한 바이오가스 배관(도시하지 않음)이 구비되며, 추출된 바이오가스는 바이오가스 배관을 거쳐 제 2 바이오가스 저장탱크(60)에 저장된다. 이와 함께, 혐기성 막증류 분리조(200)의 수위를 감지하기 위한 수위감지 센서가 혐기성 막증류 분리조(200)의 일측에 구비된다. A baffle (not shown) for preventing the second fluid filter media 30 from rising above the upper end of the separation membrane module 10 is provided on the upper part of the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200. The anaerobic membrane distillation and separation vessel 200 is provided at one side thereof with a biogas piping (not shown) for extracting biogas such as methane gas generated through the anaerobic treatment process in the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200 And the extracted biogas is stored in the second biogas storage tank 60 via the biogas piping. In addition, a level sensor for detecting the level of the anaerobic membrane distillation / separation vessel 200 is provided at one side of the anaerobic membrane distillation / separation vessel 200.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치의 구성에 대해 설명하였다. 다음으로, 상기 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다. The configuration of the membrane distillation-coupled anaerobic wastewater treatment apparatus according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, the operation of the membrane distillation-combined-type anaerobic wastewater treatment apparatus will be described.

하폐수가 혐기생물반응조(110)에 유입되면 하폐수의 혐기성처리 및 메탄생성 과정이 진행된다. 구체적으로, 혐기생물반응조(110)가 혐기 상태로 운전됨에 따라, 하폐수가 일정 시간 혐기생물반응조(110)에 체류하게 되면 혐기생물반응조(110) 내에서 유동되는 혐기성 미생물과 제 1 유동성 여재(120) 표면에 부착된 혐기성 미생물은 하폐수와 반응하여 유기물을 분해하고 메탄가스를 생성한다. 혐기생물반응조(110)에서의 혐기성처리 및 메탄생성 과정을 진행함에 있어서, 혐기생물반응조(110)에 유입된 하폐수는 하향류로 이동되며 혐기성처리 및 메탄생성 효율을 극대화하기 위해 제 1 유동성 여재(120)의 부피가 20∼30% 팽창되도록 하폐수를 가압하여 공급한다. When the wastewater flows into the anaerobic bioreactor 110, anaerobic treatment and methane generation of the wastewater proceeds. Specifically, when the wastewater flows into the anaerobic bioreactor 110 for a predetermined time as the anaerobic bioreactor 110 is operated in the anaerobic state, the anaerobic microorganisms flowing in the anaerobic bioreactor 110 and the first flowing filtration media 120 ) The anaerobic microorganisms attached to the surface react with the wastewater to decompose organic matter and generate methane gas. In carrying out anaerobic treatment and methane generation in the anaerobic bioreactor 110, the wastewater flowing into the anaerobic bioreactor 110 is transported downward, and the first fluidized filter media 120) is expanded by 20 to 30%.

전술한 바와 같이, 상기 혐기생물반응조(110)는 상술한 혐기성 미생물이 부착된 제 1 유동성 여재를 이용하는 방법 이외에, 그래뉼형 슬러지, 슬러지 블랭킷, 고정화된 혐기슬러지 중 어느 하나를 이용하는 방법, 혐기성의 현탁성 슬러지를 이용하는 방법도 가능하다. As described above, the anaerobic bioreactor 110 may be a method of using either the granular sludge, the sludge blanket, or the immobilized anaerobic sludge in addition to the method of using the first fluidized filter material with the anaerobic microorganism attached thereto, It is also possible to use cast sludge.

상기 혐기생물반응조(110)의 하부로부터 배출되는 유출수는 상기 혐기성 막증류 분리조(200)로 공급된다. 혐기생물반응조(110)의 유출수가 상기 혐기성 막증류 분리조(200)로 공급되면, 혐기성 막증류 분리조(200) 내에서는 하폐수의 혐기성처리 과정이 진행된다. 전술한 바와 같이 혐기성 막증류 분리조(200)는 공기 공급이 차단된 혐기 상태를 이룸에 따라, 혐기성 막증류 분리조(200) 내에서 하폐수가 일정 시간 동안 체류하며, 혐기성 막증류 분리조(200) 내에서 유동되는 혐기성 미생물 및 제 2 유동성 여재(240) 표면에 부착된 혐기성 미생물과의 반응에 의해 유기물이 분해되고 메탄가스 등의 바이오가스가 생성되며, 생성된 바이오가스는 바이오가스 저장탱크로 이송된다. The effluent discharged from the lower portion of the anaerobic bioreactor 110 is supplied to the anaerobic membrane distillation and separation tank 200. When the effluent of the anaerobic bioreactor 110 is supplied to the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200, anaerobic treatment of the wastewater is performed in the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200. As described above, the anaerobic membrane distillation and separation tank 200 maintains the anaerobic state in which the air supply is interrupted, the wastewater is retained in the anaerobic membrane distillation separation tank 200 for a predetermined time, and the anaerobic membrane distillation separation tank 200 ) And the anaerobic microorganisms attached to the surface of the second fluid filter media 240 are decomposed by the reaction of the anaerobic microorganisms and the biogas such as methane gas is generated and the generated biogas is stored in the biogas storage tank Lt; / RTI &gt;

상기 혐기성처리 과정이 진행됨과 함께, 상기 침지식 분리막 모듈(10)에 의한 막증류 공정이 진행되고, 막증류 공정에 의해 하폐수의 오염물질이 상기 침지식 분리막 모듈(10)에 의해 걸러진다. 구체적으로, 하폐수보다 낮은 온도의 냉각수가 침지식 분리막 모듈(10) 내부의 유로(제 1 유로 및 제 2 유로)로 공급되면 하폐수와 접하는 단위 분리막(220)의 제 1 표면(221)과 냉각수와 접하는 단위 분리막(220)의 제 2 표면(222) 사이에는 온도차가 발생되고, 단위 분리막(220)의 제 1 표면(221)과 제 2 표면(222) 사이의 온도차에 의해 상대적으로 고온인 제 1 표면(221)에 접하는 수분은 증발되어 수증기로 변하게 되며, 해당 수증기는 단위 분리막(220)을 투과하여 제 2 표면(222)으로 이동하여 최종적으로 제 2 표면(222)과 접하는 제 1 유로 및 제 2 유로로 이동되어 냉각수와 합류된다. 하폐수의 수분은 수증기로 증발하고 최종적으로 응결되어 냉각수와 합류되어 냉각탱크(40)로 배출되고, 하폐수의 오염물질은 단위 분리막(220)에 의해 걸러지게 된다. As the anaerobic treatment process proceeds, a membrane distillation process is performed by the submerged membrane module 10, and contaminants of the wastewater are filtered by the submerged membrane module 10 by a membrane distillation process. Specifically, when cooling water having a temperature lower than that of the wastewater is supplied to the flow paths (first flow path and second flow path) in the submerged membrane module 10, the first surface 221 of the unit separation membrane 220 contacting with the wastewater, A temperature difference is generated between the second surface 222 of the unit separating film 220 and the first surface 221 of the unit separating film 220 and the second surface 222 of the unit separating film 220, The water contacting the surface 221 is evaporated and turned into water vapor and the water vapor passes through the unit separation membrane 220 and moves to the second surface 222 to finally reach the second surface 222, 2 &lt; / RTI &gt; and merged with the cooling water. The moisture of the wastewater is evaporated by water vapor, finally condensed and merged with the cooling water, and is discharged to the cooling tank 40, and contaminants of the wastewater are filtered by the unit separation membrane 220.

한편, 상기 혐기처리과정 및 막증류 공정이 진행됨과 동시에, 침지식 분리막 모듈(10) 표면의 오염물질 제거 과정이 진행된다. 제 2 유동성 여재(30)가 혐기성 막증류 분리조(200) 내에 채워진 상태에서, 분리막 모듈(10)의 양측부에 구비된 상기 회전식 원판(20)을 회전시켜 하폐수의 난류를 통해 분리막 모듈(10) 표면의 오염물질을 제거하고 이와 동시에 상기 회전식 원판(20)의 회전에 의해 유동되는 제 2 유동성 여재(30)를 통해 분리막 모듈(10) 표면의 오염물질을 제거한다. 상기 회전식 원판(20)의 회전은 여과 과정이 진행되는 중에 동작되며, 이를 간헐적으로 동작되도록 할 수도 있다.
Meanwhile, the anaerobic treatment process and the membrane distillation process are performed, and the pollutant removal process on the surface of the submerged membrane module 10 proceeds. The second fluid filter media 30 is filled in the anaerobic membrane distillation and separation vessel 200 and the rotary disk 20 provided at both sides of the separation membrane module 10 is rotated so that the separation membrane module 10 And at the same time, contaminants on the surface of the membrane module 10 are removed through the second fluid filter media 30, which flows by the rotation of the rotary disk 20. The rotation of the rotary disk 20 is operated during the filtration process, and may be intermittently operated.

110 : 혐기생물반응조 120 : 제 1 유동성 여재
130 : 배플 140 : 제 1 바이오가스 저장탱크
150 : 수위감지 센서
10 : 침지식 분리막 모듈 20 : 회전식 원판
21 : 샤프트 22 : 모터
30 : 제 2 유동성 여재 40 : 냉각탱크
41 : 냉각수 배관 50 : 처리수 탱크
60 : 제 2 바이오가스 저장탱크 200 : 생물반응조
210 : 유로 형성판 211 : 기준판
212 : 사각프레임 213 : 중앙프레임
214 : 냉각수 유입구 215 : 냉각수 배출구
220 : 단위 분리막 221 : 단위 분리막의 제 1 표면
222 : 단위 분리막의 제 2 표면
110: Anaerobic bioreactor 120: First fluidized filter media
130: Baffle 140: First biogas storage tank
150: Level sensor
10: Deposition membrane module 20: Rotary disk
21: shaft 22: motor
30: second fluid filter media 40: cooling tank
41: cooling water piping 50: treated water tank
60: Second biogas storage tank 200: Bioreactor
210: flow path forming plate 211: reference plate
212: square frame 213: central frame
214: cooling water inlet 215: cooling water outlet
220: unit separation membrane 221: first surface of the unit separation membrane
222: second surface of the unit separation membrane

Claims (18)

하폐수를 혐기성처리함과 함께 메탄가스를 생성하는 혐기생물반응조;
상기 혐기생물반응조의 유출 하폐수를 대상으로, 침지식 분리막 모듈에 의한 하폐수 여과 및 하폐수의 추가적인 혐기성처리 공간을 제공하는 혐기성 막증류 분리조;
상기 혐기성 막증류 분리조 내에 구비되어 하폐수를 여과하는 침지식 분리막 모듈; 및
상기 침지식 분리막 모듈의 양측부에 구비되며, 회전에 의해 하폐수의 난류 및 유동성 여재의 유동을 유도하는 회전식 원판을 포함하여 이루어지며,
상기 침지식 분리막 모듈 내부에 냉각수가 이동되는 유로가 구비되며, 하폐수와 냉각수의 온도차에 의해 하폐수의 수분이 증발되어 상기 유로로 이동되어 하폐수가 여과되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
An anaerobic bioreactor for anaerobic treatment of wastewater and generating methane gas;
An anaerobic membrane distillation separation tank for subjecting the outflow wastewater of the anaerobic bioreactor to wastewater filtration by an immersion membrane module and an additional anaerobic treatment space of wastewater;
An immersion separation membrane module provided in the anaerobic membrane distillation separation tank for filtering wastewater; And
And a rotatable disk provided on both sides of the submerged membrane module for inducing turbulent flow of the wastewater and flow of the fluid medium through rotation,
Wherein the wastewater is discharged from the anaerobic wastewater treatment unit, and a flow path through which the cooling water moves is provided in the submerged membrane module, and the water of the wastewater is evaporated by the temperature difference between the wastewater and the cooling water, .
제 1 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조 내에 복수의 제 1 유동성 여재가 구비되고, 상기 혐기성 막증류 분리조 내에 복수의 제 2 유동성 여재가 구비되며,
상기 제 1 유동성 여재와 제 2 유동성 여재의 표면에 혐기성 미생물이 부착된 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
2. The anaerobic bioreactor according to claim 1, wherein the anaerobic bioreactor includes a plurality of first fluid filter media, a plurality of second fluid filter media in the anaerobic membrane distillation /
Wherein the anaerobic microorganisms are attached to the surfaces of the first fluid filtration media and the second fluid filtration media.
제 1 항에 있어서, 상기 침지식 분리막 모듈은,
냉각수가 이동되는 유로가 형성된 유로 형성판과,
상기 유로 형성판의 앞면과 뒷면에 각각 구비되어 상기 유로를 외부 환경과 격리시킴과 함께 하폐수의 오염물질을 여과하는 단위 분리막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
2. The immersion separation membrane module according to claim 1,
A flow path forming plate in which a flow path through which the cooling water is moved is formed,
And a unit separation membrane disposed on the front and back surfaces of the flow path plate for separating the flow path from the external environment and filtering contaminants in the wastewater.
제 3 항에 있어서, 상기 유로 형성판은 기준판, 사각프레임 및 중앙프레임을 포함하여 이루어지며,
상기 기준판의 둘레 상에 기준판과 직교하는 형태로 사각프레임이 구비되며, 상기 중앙프레임은 상기 기준판의 중앙부에 사각프레임의 양변과 평행하게 배치되며,
상기 기준판 내부의 공간은 상기 사각프레임과 중앙프레임에 의해 U자 형태의 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
[5] The apparatus of claim 3, wherein the flow path plate includes a reference plate, a rectangular frame, and a central frame,
A rectangular frame is provided on the periphery of the reference plate so as to be orthogonal to the reference plate, the center frame is disposed in parallel with both sides of the rectangular frame at a central portion of the reference plate,
Wherein the space inside the reference plate forms a U-shaped flow path by the square frame and the center frame.
제 4 항에 있어서, 상기 기준판의 앞면과 뒷면에 동일한 형태의 사각프레임 및 중앙프레임이 구비되며, 상기 유로 형성판에 기준판을 중심으로 앞면에는 제 1 유로, 뒷면에는 제 2 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
[5] The apparatus as claimed in claim 4, wherein a rectangular frame and a central frame are provided on the front surface and the rear surface of the reference plate, and the flow path forming plate is provided with a first flow path on the front surface, Wherein the anaerobic wastewater treatment apparatus is a membrane distillation combined type anaerobic wastewater treatment apparatus.
제 3 항에 있어서, 상기 유로 형성판의 일측에 냉각수 유입구와 냉각수 배출구가 구비되며, 냉각수 유입구를 통해 유입된 냉각수는 유로 형성판의 유로를 거쳐 냉각수 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
[6] The apparatus as claimed in claim 3, wherein the channel forming plate has a cooling water inlet and a cooling water outlet, and the cooling water flowing through the cooling water inlet is discharged through the channel of the channel forming plate through the cooling water outlet. Type anaerobic wastewater treatment device.
제 3 항에 있어서, 상기 단위 분리막은 다공성의 소수성 분리막으로 구성되며, 하폐수의 수분은 상기 단위 분리막을 직접 통과하지 못하며 수증기만이 상기 단위 분리막의 기공을 통해 통과하는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
[4] The membrane-separation membrane module of claim 3, wherein the unit separation membrane comprises a porous hydrophobic separation membrane, the moisture of the wastewater can not pass directly through the unit separation membrane, and only water vapor passes through the pores of the unit separation membrane. Anaerobic wastewater treatment system.
제 1 항에 있어서, 하폐수보다 낮은 온도의 냉각수가 침지식 분리막 모듈 내부의 유로로 공급되면 하폐수와 접하는 단위 분리막의 제 1 표면과 냉각수와 접하는 단위 분리막의 제 2 표면 사이에는 온도차가 발생되고, 단위 분리막의 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 온도차에 의해 상대적으로 고온인 제 1 표면에 접하는 수분은 증발되어 수증기로 변하게 되며, 해당 수증기는 단위 분리막을 투과하여 제 2 표면으로 이동하여 최종적으로 제 2 표면과 접하는 침지식 분리막 모듈의 이동되어 냉각수와 합류되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
The method of claim 1, wherein when the cooling water having a lower temperature than the wastewater is supplied to the flow path inside the submerged membrane module, a temperature difference is generated between the first surface of the unit separation membrane in contact with the wastewater and the second surface of the unit separation membrane in contact with the cooling water, The moisture that is in contact with the first surface, which is relatively high temperature, is evaporated and changed into steam due to the temperature difference between the first surface and the second surface of the separation membrane. The water vapor passes through the unit separation membrane and moves to the second surface, Wherein the submerged membrane module contacting the surface of the submerged membrane module is moved and merged with the cooling water.
제 1 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조는 하향류로 운전되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
The apparatus for treating anaerobic wastewater according to claim 1, wherein the anaerobic bioreactor is operated in a downward flow.
제 1 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조의 운전시 상기 제 1 유동성 여재의 부피가 20∼30% 팽창되도록 가압하여 하폐수를 공급하는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
The membrane distillation-combined type anaerobic wastewater treatment apparatus according to claim 1, wherein the operation of the anaerobic bioreactor is such that the volume of the first flowable filter medium is expanded by 20 to 30% to supply the wastewater.
제 1 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조 내에 혐기성의 그래뉼형 슬러지, 슬러지 블랭킷, 고정화된 혐기슬러지 중 어느 하나가 구비되며, 상기 혐기생물반응조는 상향류로 운전되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
The anaerobic bioreactor according to claim 1, wherein the anaerobic bioreactor is provided with any one of anaerobic granular sludge, sludge blanket, and immobilized anaerobic sludge, and the anaerobic bioreactor is operated in an upward flow direction. Wastewater treatment device.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 유동성 여재 또는 제 2 유동성 여재는 다공성 표면을 갖는 유기성 고분자 소재로 이루어지며,
상기 유동성 여재는 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중 어느 하나로 이루어지는 육면체 또는 구체이거나, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중 어느 하나의 섬유사 다발로 뭉쳐진 구체인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
[Claim 3] The method of claim 2, wherein the first fluid medium or the second fluid medium comprises an organic polymer material having a porous surface,
Wherein the fluid filter material is a hexahedron or a sphere made of any one of polyurethane, polypropylene and polyethylene, or a sphere formed of a bundle of any one of polyurethane, polypropylene and polyethylene fibers. Wastewater treatment device.
제 1 항에 있어서, 복수의 회전식 원판이 이격되어 구비되며, 회전식 원판들 사이의 공간에 분리막 모듈이 구비되는 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 장치.
The apparatus for treating anaerobic wastewater according to claim 1, wherein a plurality of rotary discs are spaced apart and a separation membrane module is provided in a space between the rotary discs.
혐기성 미생물이 구비된 혐기생물반응조 내에 하폐수가 유입되어, 하폐수의 혐기성처리 및 메탄가스 생성 과정이 진행되는 제 1 단계;
상기 혐기생물반응조의 유출수가 침지식 분리막 모듈 및 제 2 유동성 여재가 구비된 혐기성 막증류 분리조 내에 공급되는 제 2 단계;
침지식 분리막 모듈에 의한 하폐수 여과가 진행됨과 함께 혐기성 막증류 분리조 내에서의 추가적인 하폐수 혐기성처리 및 메탄가스 생성이 진행되는 제 3 단계를 포함하여 이루어지며,
상기 침지식 분리막 모듈의 양측부에 구비된 회전식 원판을 회전시켜, 난류 흐름의 하폐수 및 제 2 유동성 여재를 통해 분리막 모듈 표면의 오염물질을 제거하는 <오염물질 제거> 단계를 더 포함하며, 상기 <오염물질 제거> 단계는 상기 제 3 단계의 진행 중에 적용하며,
상기 제 3 단계에서,
하폐수보다 낮은 온도의 냉각수가 침지식 분리막 모듈 내부의 유로로 공급되면 하폐수와 접하는 단위 분리막의 제 1 표면과 냉각수와 접하는 단위 분리막의 제 2 표면 사이에는 온도차가 발생되고, 단위 분리막의 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 온도차에 의해 상대적으로 고온인 제 1 표면에 접하는 수분은 증발되어 수증기로 변하게 되며, 해당 수증기는 단위 분리막을 투과하여 제 2 표면으로 이동하여 최종적으로 제 2 표면과 접하는 침지식 분리막 모듈의 이동, 냉각수와 합류되어 하폐수가 여과되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 방법.
A first step in which the wastewater flows into the anaerobic bioreactor provided with the anaerobic microorganism and the anaerobic treatment of the wastewater and the methane gas generation process proceed;
A second step in which the effluent of the anaerobic bioreactor is supplied to an anaerobic membrane distillation separation tank provided with an immersion membrane module and a second fluid filter medium;
And a third step in which the wastewater filtration by the submerged membrane module proceeds and anaerobic treatment of the wastewater in the anaerobic membrane distillation separation tank and the methane gas generation are progressed,
Further comprising the step of removing contaminants from the surface of the separation membrane module through the turbulent flow wastewater and the second fluid filtration media by rotating the rotary disk provided at both sides of the submerged separation membrane module, The pollutant removal < / RTI > step is applied during the course of the third step,
In the third step,
When the cooling water having a lower temperature than the wastewater is supplied to the channel inside the immersion membrane module, a temperature difference is generated between the first surface of the unit separation membrane contacting the wastewater and the second surface of the unit separation membrane contacting the cooling water, The moisture which is in contact with the first surface which is relatively high temperature is evaporated and changed into water vapor by the temperature difference between the second surface and the water vapor passes through the unit separation membrane and moves to the second surface, Moving the module, joining with the cooling water, and filtering the wastewater.
제 14 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조 내에 제 1 유동성 여재가 구비되고, 하폐수는 상기 혐기생물반응조 내에 하향류로 공급되며, 상기 제 1 유동성 여재의 부피가 20∼30% 팽창되도록 가압하여 하폐수를 공급하는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 방법.
15. The anaerobic bioreactor according to claim 14, wherein the anaerobic bioreactor is provided with a first fluid filtration media, the wastewater is supplied to the anaerobic bioreactor in a downward direction, and the volume of the first fluid filter medium is expanded to 20 to 30% Wherein the distillation-combined anaerobic wastewater treatment method comprises the steps of:
제 14 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조 내에 혐기성의 그래뉼형 슬러지, 슬러지 블랭킷, 고정화된 혐기슬러지 중 어느 하나가 구비되며, 상기 혐기생물반응조는 상향류로 운전되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 방법.
15. The anaerobic bioreactor according to claim 14, wherein the anaerobic bioreactor is provided with any one of anaerobic granular sludge, sludge blanket, and immobilized anaerobic sludge, and the anaerobic bioreactor is operated in an upward flow direction. Wastewater treatment method.
제 14 항에 있어서, 상기 혐기생물반응조 내에 혐기성의 현탁성 슬러지가 구비되며, 상기 혐기생물반응조 내에 혼합을 위한 교반장치가 구비되어 완전혼합반응기로 운전되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 방법.
The anaerobic bioreactor according to claim 14, wherein the anaerobic bioreactor is provided with an anaerobic suspension sludge, and the anaerobic bioreactor is provided with an agitator for mixing and is operated as a complete mixing reactor. Way.
제 14 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서,
하폐수의 혐기성처리 및 제 2 유동성 여재 표면의 혐기성 미생물에 의해 생성된 바이오가스는 바이오가스 저장탱크로 추출, 저장되는 것을 특징으로 하는 막증류 결합형 혐기하폐수처리 방법.
15. The method of claim 14, wherein in the third step,
Wherein the anaerobic treatment of the wastewater and the biogas produced by the anaerobic microorganisms on the surface of the second fluidized filter media are extracted and stored in a biogas storage tank.
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