KR20180032139A - 역방향 자연유하 방식의 막생물 반응기 시스템 - Google Patents

역방향 자연유하 방식의 막생물 반응기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 호기조(300)에서 처리된 원수는 펌프(P3)의 동력에 의하여 상기 막분리조(500)에 토출되고, 그리고 막분리조(500) 내에 저류된 처리수 이외의 피처리수가 자연유하 방식에 의하여 상기 호기조(300)로 반송 슬러지로서 반송되는, 막생물 반응기 시스템(MBR system)을 제공한다. 본 발명에 의하여, 초기 설치 비용 및 운영 비용이 현저히 감소되고, 펌프 동력 또는 가동 시간 제어만으로도 호기조 내의 DO를 정확하게 제어할 수 있고, 매우 컴팩트한 사이즈의 MBR 시스템을 구성할 수 있으며, MBR 시스템을 정지시킬 필요가 적어서 처리 효율이 상승한다.

Description

역방향 자연유하 방식의 막생물 반응기 시스템{A membrane bioreactor system which is adapted of a backward gravity flow system}
본 발명은 막생물 반응기 시스템(MBR system)에 관한 것으로, 호기조에서 막분리조를 향하여 원수를 공급하는 경우 자연유하 방식이 적용되던 종래기술과 반대로 막분리조에서 호기조를 향하는 반송 슬러지를 반송시키는 역방향으로 자연유하 방식을 적용시킨 막생물 반응기 시스템에 관한 것이다.
종래의 생물학적 처리 장치를 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다.
하폐수조(10)에 저류된 원수(즉, 하폐수)는 펌프(P1)에 의하여 무산소조(20)로 이송되어 교반 처리되고, 무산소조(20)에서 처리된 처리수는 펌프(P2)에 의하여 호기조(30)로 유입되어 미생물에 의해 생물학적 처리된다. 처리 효율을 위하여 컴프레서(60)에서 공기가 추가로 공급된다.
호기조(30)에서 생물학적 처리된 처리수는 침전조(50)로 이송되어 고액 분리되어 처리되며, 상등수인 최종 처리수가 처리수 이송 펌프(P)에 의하여 이송된다.
침전조(50)에서 침전된 슬러지 중 일부는 잉여 슬러지로서 외부로 배출되고, 다른 일부는 반송 슬러지로서 펌프(P4)에 의하여 호기조(30)로 반송된다.
호기조(30)에서 침전조(50)로의 이송을 위하여 두 가지 방법이 사용된다.
첫째는, 도 2a에 도시된 바와 같이 펌프(P3)를 이용하는 것이다. 호기조(30)에서 생물학적 처리된 처리수가 펌프(P3)의 동력에 의하여 침전조(50)로 이송된다.
둘째는, 도 2b에 도시된 바와 같이 자연유하 방식을 이용하는 것이다. 호기조(30)와 침전조(50)가 적절한 수위차가 이루어지도록 설계되어야 하나, 펌프(P3)를 운영할 필요가 없어 초기 설치 비용 및 운영 비용이 절감된다.
최근, 고도 하폐수 처리를 위하여, 침전조를 사용하지 않고 막분리조를 사용한 막생물 반응기 시스템(MBR system; membrane bioreactor system)이 사용된다.
MBR 시스템을 이용한 MBR 공법은, 생물학적 처리와 막여과 공정을 이용한 고도 처리 공법으로서, 침전조를 설치하지 않고 폭기조 내에 막을 침지시켜 처리수를 생산하는 공법이다. 즉, 도 1, 도 2a 및 도 2b에서 도시된 경우와 비교한다면, 침전조(50)가 막분리조로 대체되는 것이다.
생물학적 처리 장치의 침전조(50)와 비교하여 구분되는, MBR 시스템의 막분리조의 특징은 다음과 같다.
첫째, 조(tank) 내의 DO(dissolved oxygen, 용존산소농도)가 높게 유지된다. 침전조의 경우 고액 분리 침전 효율을 높이기 위하여 DO를 낮춰야 하지만, 막분리조의 경우 미생물 성장 및 스크러빙(scrubbing)에 의한 막오염 제어를 위하여 높은 DO를 유지한다. 막분리조는 과폭기 상태를 유지하기도 한다.
둘째, 미생물을 포함한 슬러지가 하층으로 침전되는 침전조를 갖는 종래의 "호기조-침전조" 생물학적 처리 장치와 달리, 막분리조에서는 MLSS(mixed liquor suspended solid) 또는 MLVSS(mixed liquor volatile suspended solid)농도(이하, "MLSS/MLVSS 농도"로 지칭) 농도가 조 내 전체에 걸쳐 높다. 침전을 통한 고액 분리를 하지 않으며, 침지된 막에 의하여 막공경에 의한 물리적 분리가 이루어지기 때문에, 막분리조 전체에서 높은 MLSS/MLVSS 농도가 유지되어 조 전체에서 미생물량이 많다.
이와 같이, 침전조를 채택한 생물학적 처리 장치와 MBR 시스템의 차이에도 불구하고, 일반적인 MBR 시스템은 침전조를 막분리조로 대체하기만 할 뿐 운영 방법에 있어서 큰 차이가 없다.
이에, 본 발명자들은, 막분리조와 MBR 시스템의 고유한 특징을 활용함으로써, 보다 효율적인 MBR 시스템을 제안하고자 한다.
관련된 종래 기술을 살펴본다.
한국등록특허 제10-1288298호는, 호기조 등에서 막분리조로 원수를 이송시키는 경우 자연유하 방식을 채택한 MBR 시스템을 개시한다. 전술한 도 2b가 일부 개량된 것에 불과하다.
한국등록특허 제10-0884502호는, 막분리조를 둘로 구분하고, 두 개의 막분리조 사이에 자연유하 흐름을 이끌어내서 일정한 방향의 이송을 가능하게 하는 구성을 개시한다. 여기에서 자연유하 방식은 막분리조 내에서만 사용되는 것이기에 반송 슬러지를 호기조 등으로 이송하기 위해서는 여전히 펌프 등의 동력이 필요하다.
한국공개특허 제10-2013-0131083호는, 막분리조에 별도의 폭기 장치 및 미생물 주입 장치를 추가한 MBR 시스템을 개시한다. 처리 효율의 상승이 예상되나, 처리수량 이상의 운영 비용으로 인하여 경제적 문제가 가중된다.
한국등록특허 제10-1288298호 한국등록특허 제10-0884502호 한국공개특허 제10-2013-0131083호
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것이다.
구체적으로, MBR 시스템에서 막분리조의 DO 및 MLSS/MLVSS 농도가 높다는 점을 활용하여, 비용 경제적이며 처리 효율이 우수한 MBR 시스템을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 호기조(300)에서 처리된 원수가 이송 라인(L1)을 통해 유입된 후 막분리조(500)에 토출되며, 상기 원수는 상기 막분리조(500) 내의 무기막 모듈(570)에 의하여 분리된 후 처리수 이송 라인(L5)을 통해 처리수로서 배출되는 막생물 반응기 시스템(MBR system)에 있어서, 상기 호기조(300)에서 처리된 원수는 펌프(P3)의 동력에 의하여 상기 막분리조(500)에 토출되고, 그리고 상기 막분리조(500) 내에 저류된 처리수 이외의 피처리수가 자연유하 방식에 의하여 상기 호기조(300)로 반송 슬러지로서 반송되는, 막생물 반응기 시스템을 제공한다.
또한, 상기 이송 라인(L1)에 마이크로 버블 생성기(520)가 구비되어, 상기 펌프(P3)의 동력에 의하여 마이크로 버블이 포함된 원수가 상기 막분리조(500)에 토출되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 호기조(300)의 DO(dissolved oxygen, 용존산소량)보다 상기 막분리조(500)의 DO가 높으며, 상기 호기조(300)에는 DO를 측정하는 센서(S)가 구비되며, 그리고 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간은 상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO에 상응하게 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 하한값 이하인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하도록 제어되며, 상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 상한값 이상인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 감소하도록 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하거나 감소되는 경우에도, 상기 막분리조(500)에서 처리되어 상기 처리수 이송 라인(L5)을 통해 처리수의 양(QP)은 일정하게 유지되며, 상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 하한값 이하인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하여, 상기 호기조(300)에서 상기 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)이 증가하고, 이에 따라 상기 막분리조(500)에서 상기 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)이 증가하며, 상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 상한값 이상인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 감소하여, 상기 호기조(300)에서 상기 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)이 감소하고, 이에 따라 상기 막분리조(500)에서 상기 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)이 감소하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이송 라인(L1)은 상기 원수가 토출되는 다수의 분기부(L3)를 구비한 헤드(L2)와 유체 소통하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 분기부(L3) 중 어느 하나 이상은 상기 무기막 모듈(570)의 하방에 위치하되 상방을 향하도록 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 반송 슬러지를 호기조로 반송시키는데 있어서 별도의 펌프가 필요하지 않다. 생물학적 처리 장치에서 반송 슬러지를 반송시키는 펌프는 용량이 클 뿐만 아니라 운영을 위하여 상당한 전력을 소모하는데, 본 발명에 따를 경우 자연유하에 의하여 펌프 없이 반송 슬러지가 이송되기에, 초기 설치 비용 및 운영 비용이 현저히 감소된다. 더욱이, 호기조에 산소를 공급하는 컴프레서를 채택할 필요도 없다.
호기조 내의 DO를 당연히 구비되어야 하는 이송 펌프만으로도 제어할 수 있다. 일반적으로 호기조 내의 DO를 조절하기 위해서는 무산소조에서부터 이송되는 처리수의 양, 호기조 내의 미생물의 양, 반송 슬러지의 양, 호기조에 산소를 공급하는 컴프레서의 동력 등을 세밀하게 제어하여야 하는데, 본 발명에 따르면 펌프 동력 또는 가동 시간의 제어만으로도 호기조 내의 DO를 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 호기조를 위하여 부피가 큰 컴프레서를 채택할 필요가 없다는 점, 반송을 위한 펌프는 물론 반송 슬러지가 반송되는 별도의 라인 등을 채택할 필요가 없다는 점에 기인하여, 매우 컴팩트한 사이즈의 MBR 시스템을 구성할 수 있다.
마이크로 버블 생성기가 막분리조에 산소를 공급하여 DO를 높이고, 높은 DO의 반송 슬러지가 호기조로 반송되므로, 막분리조는 물론 호기조의 DO를 적절하면서도 간편하게 유지할 수 있다.
무기막을 활용하고, 마이크로 버블이 포함된 원수가 무기막의 아래에서 위로 상향식으로 공급되는바, 무기막에서의 막여과 처리와 동시에 무기막의 물리세정 효과도 거둘 수 있다. 이에 따라, 물리세정을 위하여 MBR 시스템을 정지시킬 필요가 적어서 처리 효율이 상승한다.
도 1은 종래 기술에 따른 생물학적 처리 장치를 도시한다.
도 2a는 종래 기술에 따른 생물학적 처리 장치의 일례로서, 펌프에 의하여 호기조에서 막분리조로 원수가 공급되는 방식의 생물학적 처리 장치를 도시한다.
도 2b는 종래 기술에 따른 생물학적 처리 장치의 다른 예시로서, 자연유하 방식에 의하여 호기조에서 막분리조로 원수가 공급되는 방식의 생물학적 처리 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 MBR 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 따른 MBR 시스템의 역방향 자연유하 방식을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
여기서, "하폐수"는 하수 또는 폐수를 의미하며 피처리수이다. 처리수가 되는 공정까지 전달되는 과정에서 일부 처리가 이루어지는데, 이를 원수로 통칭한다. 한편, 각 공정 별로 전 공정에서 이송된 공정수 역시 해당 공정에서의 "원수"로 지칭한다.
여기서, 막분리조 내의 "피처리수"는 막분리조에서 처리수로서 배출되지 않고 조(tank) 내에 잔류하고 있는 비교적 높은 DO 및 MLSS/MLVSS 농도의 유체를 의미한다. 호기조에서 생물학적 처리된 원수가 막분리조에 공급되면, 공급된 일부는 막여과 처리되어 배출되고 다른 일부가 조 내에 잔류하는데, 잔류하는 모든 유체가 피처리수를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 여기서, "무기막"은 세라믹, 스테인레스, 티타늄 등의 무기 재질로 형성된 막(membrane)을 의미한다. 또한, 다수의 무기막 및 관련 부품들을 더 포함하여 막여과 기능을 수행하는 단위 부품을 "무기막 모듈"로 지칭한다.
또한, 여기서, "정방향"은 원수가 처리되어 가는 공정의 방향을 의미하며, "역방향"은 정방향의 반대 방향을 의미한다. 예를 들어, 반송 슬러지의 순환을 위한 반송은 역방향이 될 것이다. 역방향의 의미는 본 발명의 중요한 개념인바, 아래에서 상술한다.
본 발명의 개념의 설명
본 발명은 MBR 시스템에서 막분리조(500)의 DO 및 MLSS/MLVSS 농도가 높게 유지된다는 점에서 착안한 것이다.
즉, 침전조 내에서 하층에 침전된 고체의 슬러지 중 일부를 반송 슬러지로 호기조에 반송하여야 하는 생물학적 반응 장치와 달리(도 2a 및 도 2b 참조), 막분리조(500)의 DO 및 MLSS/MLVSS 농도가 높게 유지되는 MBR 시스템에서는 막분리조(500) 내에 전체에 저류되고 있는 피처리수가 반송 슬러지로서 반송되어도, 호기조(300) 내의 생물학적 처리에 필요한 미생물 및 산소를 적절하게 공급할 수 있다.
따라서, 종래에는 슬러지가 포함된 침전조 하층에 침전된 고체의 슬러지 중 일부를 반송하기 위해서는 반드시 펌프가 필요하였으나(도 2a 및 도 2b에서의 P4), MBR 시스템의 막분리조(500)에서는 조에 저류된 피처리수를 그대로 반송 슬러지로 반송할 수 있다는 점을 이용하면 펌프 없이 자연유하 방식으로 반송 슬러지를 이송하는 방식을 고려할 수 있다. 이러한 자연유하 방식은, 도 2b에 도시되는 일반적인 자연유하 방식과는 방향이 반대이기에 역방향 자연유하 방식으로 지칭할 수 있다.
반송 슬러지를 반송하기 위한 펌프를 생략함으로써 초기 설치 비용 및 운영 비용의 감소가 이루어지다.
한편, 이러한 방식을 채택하기 위해서 막분리조(500) 내의 DO가 적정 수준을 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에서는 막분리조(500)로 원수가 유입되는 라인에 마이크로 버블 생성기(520)를 구비시킴으로써, 막분리조(500)에서 높은 DO를 유지시키게 된다. 이 경우, 호기조(300)에서 막분리조(500)로 원수가 마이크로 버블 생성기(520)를 거쳐 이송되기만 하면 자연스럽게 높은 DO가 유지되어 편리하다. 막분리조와 달리 침전조를 채택할 경우 침전조의 고액 분리 효율을 높이기 위하여 DO가 반드시 낮아야 하기 때문에, 채택할 수 없는 구성이다.
또한, 막분리조(500)에 원수가 공급됨과 동시에, 별도의 교반기를 설치하지 않고서도 교반이 이루어지도록 라인(L1)과 헤드(L2)와 분기부(L3)을 배치하고자 한다. 침전조를 채택할 경우 고액분리를 위한 침전이 필요하므로, 역시 채택할 수 없는 구성이다.
본 발명에 따른 시스템의 설명
도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 MBR 시스템을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 MBR 시스템은, 종래의 일반적인 MBR 시스템과 같이, 하폐수조(100), 무산소조(200), 호기조(300) 및 막분리조(500)를 포함한다. 각 조의 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.
막분리조(500)에 포함되는 분리막 모듈은 무기막을 포함하는 무기막 모듈(570)인 것이 바람직하다. 무기막은 높은 MLSS/MLVSS 농도에서도 우수한 처리 효율을 가짐은 물론이며, 후술하는 본 발명의 상향식 원수 공급에 의하여 우수한 물리세정 효과 및 내구성을 확보할 수 있다. 여기서, 무기막의 재질은 세라믹, 스테인레스(SUS), 티타늄 등일 수 있다.
호기조(300)에서 생물학적 처리된 원수는 펌프(P3)에 의해 동력을 제공받고 이송 라인(L1)을 통하여 막분리조(500)에 토출된다. 이송 라인(L1)에는 마이크로 버블 생성기(520)가 구비되어, 외부 공기를 유입한 후 마이크로 버블화하여 막분리조(500)에 함께 공급한다. 이를 통하여 막분리조(500)는 높은 DO를 유지할 수 있다.
호기조(300)에서 막분리조(500)로 이송되는 이송 라인(L1)을 상세히 설명한다.
이송 라인(L1)은 헤드(L2)에 연결되고, 헤드(L2)에는 다수의 분기부(L3)가 상방을 향하도록 구비된다. 다수의 분기부(L3) 중 일부는 무기막 모듈(570)의 하방에 위치하고 다른 일부는 무기막 모듈(570)의 외측에 위치한다. 도면에서는 3개의 분기부(L3)가 무기막 모듈(570)의 하방에 위치하고, 2개의 분기부(L3)가 무기막 모듈(570)의 외측에 위치하는 것으로 도시되나, 그 개수에 제한이 없음은 물론이다.
무기막 모듈(570)의 하방에 위치하는 분기부(L3)에서 상향식으로 공급되는 원수는 마이크로 버블을 포함하는 원수이며 펌프(P3)에 의한 약 0.3 ~ 2bar의 높은 수압으로 막분리조(500)에 공급된다. 이 중 일부는 무기막 모듈(570)을 통과하면서 막여과 처리된다. 무기막 모듈(570)을 통과하는 과정에서 마이크로 버블이 포함된 원수가 무기막을 스크러빙(scrubbing)하면서 무기막 표면의 막오염물질을 물리세정하는 기능도 당연히 수행한다.
무기막 모듈(570)을 통과하지 못하는 다른 일부도 있는데, 이 역시 무기막 표면의 막오염물질을 물리세정하는 기능을 수행한다. 또한, 상방으로 상승하여 무기막 모듈(570)을 벗어날 경우 막분리조(500) 전체로 흩어지면서 슬러지가 바닥으로 중력 침전 되지 않게 교반 기능을 수행한다.
무기막 모듈(570)의 외측에 위치하는 분기부(L3)에서 상향식으로 공급되는 원수 역시 마이크로 버블을 포함하는 원수이며 높은 수압으로 막분리조(500)에 공급된다. 해당 분기부(L3)의 상측에 무기막 모듈(570)이 없기에 막분리조(500) 내측에 고속 고압으로 공급되어 교반 기능을 수행한다. 이를 통하여, 별도의 컴프레서나 교반기 없이도 우수한 교반력을 제공할 수 있다.
결과적으로, 별도의 무기막 물리세정 공정이나, 추가 컴프레서 또는 교반기 없이도, 원수의 처리와 동시에 무기막 물리세정이 이루어지고, 마이크로 버블이 꾸준히 공급되어 높은 DO가 유지된다.
이와 같이, 높은 DO로 유지되는 막분리조(500)에서는 피처리수 중 일부가 호기조(300)로 반송되면 반송 슬러지의 공급이 이루어진다.
본 발명에서는 자연유하 방식에 의하여 피처리수가 공급된다. 즉, 막분리조(500)의 피처리수가 반송 슬러지로서 호기조(300)에 자연유하 방식으로 이송된다. 이를 위하여 호기조(300)와 막분리조(500)가 적절한 크기 내지 부피로서 적절한 수위차를 갖도록 구성된다.
호기조(300) 내에는 DO 센서(S)가 구비되어, 호기조(300)의 DO를 실시간으로 측정한 후, 측정된 DO가 바람직한 범위에 포함되도록 자연유하량이 조절될 수 있다. 이는 아래의 제어 방법에서 상술한다.
막분리조(500)에서 처리된 처리수는 펌프(P)에 의하여 처리수 이송 라인(L5)에 따라 별도로 배출된다. 잉여 슬러지는 별도의 라인으로 배출된다.
본 발명에 따른 시스템의 제어 방법의 설명
호기조(300)에서 생물학적 처리된 원수는 마이크로 버블 생성기(520)가 구비된 라인(L1)과 헤드(L2)와 분기부(L3)를 통하여 막분리조(500)에 토출된다.
분기부(L3)에서 막분리조(500)로 토출된 원수는 마이크로 버블을 포함하고 있으며, 이는 무기막 모듈(570)을 향하여 이송함으로써 막여과 처리되어 처리수를 형성하고, 교반 성능을 부여하고, 퍼처리수로서 막분리조(500)에 저류된다.
여기서 막분리조(500)에 저류되는 피처리수는 처리수가 배출되고 남은 유체라는 점, 마이크로 버블이 포함된 유체라는 점, 어느 정도 교반된 유체라는 점에 기인하여, 비교적 높은 DO 및 MLSS/MLVSS 농도를 갖게 된다. 호기조(300)의 DO 및 MLSS/MLVSS 농도보다 막분리조(500)의 DO 및 MLSS/MLVSS 농도가 높음은 당연하다.
막분리조(500)가 일정 수위로 차오르게 되면, 호기조(300)와 막분리조(500)의 수위차에 의하여 역방향 자연유하 방식으로 일정 유량이 호기조(300)로 반송된다. 즉, 피처리수가 반송 슬러지로서 호기조(300)에 반송된다.
호기조(300)에 구비된 센서(S)에 의하여 실시간 측정된 호기조(300)의 DO에 따른 제어 방식을 설명한다.
역방향 자연유하 방식을 적용하였기에, 처리수 이송 라인(L5)으로 배출되는 처리수의 양(QP)이 일정하다는 조건 하에, 펌프(P3)에 의하여 호기조(300)에서 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)은 자연유하 방식에 의하여 막분리조(500)에서 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)에 비례한다.
다시 말해, 펌프(P3)에 의하여 호기조(300)에서 막분리조(500)로 보다 많은 양의 원수가 이송되면, 그 만큼 호기조(300)에는 막분리조(500) 내의 처리수가 반송 슬러지로서 보다 많이 이송된다.
이를 이용하여 호기조(300) 내의 DO를 조절할 수 있다.
호기조(300) 내의 DO를 보다 높이고자 하는 경우, 보다 많은 양의 원수를 막분리조(500)로 이송시키면 DO가 높은 막분리조(500) 내의 피처리수인 반송 슬러지가 호기조(300)에 보다 많이 유입되어 이를 달성할 수 있다.
반대로, 호기조(300) 내의 DO를 낮추고자 하는 경우, 보다 적은 양의 원수를 막분리조(500)로 이송시키면, DO가 높은 반송 슬러지가 조금만 유입되어 DO 상승이 최대한 억제되며, 이후 호기조(300)에서의 생물학적 처리에 의하여 호기조(300)의 DO가 낮아지게 된다.
이를 위해, 펌프(P3)의 동력은 센서(S)에서 실시간 측정된 호기조(300)의 DO에 상응하게 제어된다. 또는, 동력을 일정하게 하되, 펌프(P3)의 가동 시간이 센서(S)에서 실시간 측정된 호기조(300)의 DO에 상응하게 제어된다.
구체적으로, 센서(S)에서 측정된 호기조(300)의 DO가 기 설정된 하한값 이하인 경우 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하도록 제어된다. 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하여, 호기조(300)에서 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)이 증가하고, 이에 따라 막분리조(500)에서 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)이 증가하며, 높은 DO의 반송 슬러지가 보다 많이 반송되기에, 호기조(300) 내의 DO를 보다 더 증가시킬 수 있다.
반대로 센서(S)에서 측정된 호기조(300)의 DO가 기 설정된 상한값 이상인 경우 펌프(P3)의 동력이 하강하도록 제어된다. 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 감소하여, 호기조(300)에서 상기 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)이 감소하고, 이에 따라 막분리조(500)에서 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)이 감소하기에, 호기조(300) 내의 DO 증가가 최대한 억제된다. 이후, 호기조(300)에서 생물학적 반응이 이루어짐에 따라 DO는 낮아진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 다양한 실시예들은 별도로 또는 조합되어 사용될 수 있음은 물론이다.
10, 100: 하폐수조
20, 200: 무산소조
30, 300: 호기조
50: 침전조
60: 컴프레서
500: 막분리조
520: 마이크로 버블 생성기
570: 무기막 모듈
P1, P2, P3: 펌프
P4: 슬러지 반송 펌프
P: 처리수 이송 펌프
L1: 이송 라인
L2: 헤드
L3: 분기부
L5: 처리수 이송 라인
S: 센서

Claims (7)

  1. 호기조(300)에서 처리된 원수가 이송 라인(L1)을 통해 유입된 후 막분리조(500)에 토출되며, 상기 원수는 상기 막분리조(500) 내의 무기막 모듈(570)에 의하여 분리된 후 처리수 이송 라인(L5)을 통해 처리수로서 배출되는 막생물 반응기 시스템(MBR system)에 있어서,
    상기 호기조(300)에서 처리된 원수는 펌프(P3)의 동력에 의하여 상기 막분리조(500)에 토출되고, 그리고
    상기 막분리조(500) 내에 저류된 처리수 이외의 피처리수가 역방향 자연유하 방식에 의하여 상기 호기조(300)로 반송 슬러지로서 반송되는,
    막생물 반응기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송 라인(L1)에 마이크로 버블 생성기(520)가 구비되어, 상기 펌프(P3)의 동력에 의하여 마이크로 버블이 포함된 원수가 상기 막분리조(500)에 토출되는,
    막생물 반응기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 호기조(300)의 DO(dissolved oxygen, 용존산소량)보다 상기 막분리조(500)의 DO가 높으며,
    상기 호기조(300)에는 DO를 측정하는 센서(S)가 구비되며, 그리고
    상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간은 상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO에 상응하게 제어되는,
    막생물 반응기 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 하한값 이하인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하도록 제어되며,
    상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 상한값 이상인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 감소하도록 제어되는,
    막생물 반응기 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하거나 감소되는 경우에도, 상기 막분리조(500)에서 처리되어 상기 처리수 이송 라인(L5)을 통해 처리수의 양(QP)은 일정하게 유지되며,
    상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 하한값 이하인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 증가하여, 상기 호기조(300)에서 상기 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)이 증가하고, 이에 따라 상기 막분리조(500)에서 상기 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)이 증가하며,
    상기 센서(S)에서 측정된 상기 호기조(300)의 DO가 기 설정된 상한값 이상인 경우, 상기 펌프(P3)의 동력 또는 가동 시간이 감소하여, 상기 호기조(300)에서 상기 막분리조(500)로 이송되는 원수의 양(QA)이 감소하고, 이에 따라 상기 막분리조(500)에서 상기 호기조(300)로 반송되는 반송 슬러지의 양(QR)이 감소하는,
    막생물 반응기 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 이송 라인(L1)은 상기 원수가 토출되는 다수의 분기부(L3)를 구비한 헤드(L2)와 유체 소통하는,
    막생물 반응기 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 분기부(L3) 중 어느 하나 이상은 상기 무기막 모듈(570)의 하방에 위치하되 상방을 향하도록 위치하는,
    막생물 반응기 시스템.
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