KR20200122653A - 오폐수 처리장치 및 그 처리방법 - Google Patents
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Abstract
오폐수 처리장치 및 그 처리방법이 개시된다. 본 발명에 따른 오폐수 처리장치는 오폐수가 유입되며 오폐수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조; MBR(Membrane Bio Reactor)공정을 수행하여 생물반응조를 거친 처리수를 고액분리하는 막분리조; 막분리조에 연결되어 막분리조 내의 생물반응조를 거친 처리수에 함유된 인을 제거하도록 막분리조에 응집제를 공급하는 응집제 공급부; 황산화 미생물이 식생하는 황담체를 이용하여 막분리조를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하는 질소처리조; 및 역삼투 여과공정을 수행하여 질소처리조를 거친 처리수를 재이용 가능한 재이용수와 난분해성 유기물을 함유한 농축수로 분리하는 역삼투막 모듈을 포함한다.
Description
본 발명은 오폐수 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오폐수 처리효율을 향상시키는 오폐수 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 오폐수 처리방법은 크게 물리적 방법, 화학적 방법 및 생물학적 방법 등으로 구분될 수 있으며, 각각의 처리방법은 유입되는 오폐수의 특성, 처리된 유출수의 용도, 처리방법의 적합성 및 경제성 등에 의하여 결정된다.
오폐수에 함유된 질소 및 인은 영양염류에 속하며, 질소 및 인이 제거되지 않은 오폐수가 방류될 경우에 부영양화의 주요 원인이 되어 조류의 이상 번식을 일으켜 상수원 및 공업용수 등을 오염시키는 문제점을 유발하게 된다. 따라서, 오폐수에 함유된 질소 및 인을 효과적으로 제거할 필요성이 있다.
종래의 생물학적 질소 및 인의 제거 방법으로는 무산소/호기 공정, 바덴포(Bardenpho) 공정 및 UCT공정 등이 있다. 상기 각 공정들은 기본적으로 한 개 이상의 혐기조, 무산소조, 호기조를 구비하며, 내부반송이나 슬러지 반송 등의 공정에서 변형이 이루어진다.
최근에는, 안정적인 재이용수 확보를 위해 생물학적 처리와 분리막을 결합한 MBR(Membrane Bio Reactor) 공정이 각광을 받고 있다. 이러한 MBR 공정은 미생물농도(MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid)를 약 5000~1000mg/L까지 높게 유지하는 것이 가능하여 생물학적 질소 제거 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기한 MBR 공정과 함께 역삼투(RO)막 모듈을 적용한 RO 공정을 부가하여 MBR 공정에 의한 생물학적 처리공정의 처리수를 역삼투(RO)막 모듈로 이송하고 그 처리수에 포함되어 있는 용존 유기물 등을 분리한 후 이온성 물질 및 용존 유기물 등이 약 3~5 배로 농축된 농축수를 방류한다.
그러나, 역삼투 여과공정에 따른 농축수를 방류하는 경우에 배출 허용기준을 준수하기 어려우므로, 재이용이 어렵거나 추가적인 처리시 비용이 과다하게 발생되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 역삼투(RO) 여과공정에 유입되는 오폐수에 함유된 유기물, 총인 및 총질소의 농도를 현저히 저감하여 역삼투(RO) 여과공정에서 배출되는 농축수의 농도가 방류수 수질기준(처리용량 500m3/일 이상, Ⅰ지역 기준)을 충족하도록 함으로써, 역삼투(RO) 여과공정에서 배출되는 농축수에 대한 추가적인 처리공정을 거치지 않고 직접 방류할 수 있는 오폐수 처리장치 및 그 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 오폐수가 유입되며 오폐수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조; MBR(Membrane Bio Reactor)공정을 수행하여 상기 생물반응조를 거친 처리수를 고액분리하는 막분리조; 상기 막분리조에 연결되어 상기 막분리조 내의 상기 생물반응조를 거친 처리수에 함유된 인을 제거하도록 상기 막분리조에 응집제를 공급하는 응집제 공급부; 황산화 미생물이 식생하는 황담체를 이용하여 상기 막분리조를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하는 질소처리조; 및 역삼투 여과공정을 수행하여 상기 질소처리조를 거친 처리수를 재이용 가능한 재이용수와 난분해성 유기물을 함유한 농축수로 분리하는 역삼투막 모듈을 포함하는 오폐수 처리장치가 제공될 수 있다.
상기 질소처리조를 거친 처리수는 상기 역삼투막 모듈로 공급되거나 방류될 수 있다.
상기 역삼투막 모듈에서 분리된 난분해성 유기물을 함유한 농축수가 공급되는 하우징을 구비하되, 상기 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 후 방류하거나 오폐수의 재이용률 향상 및 방류수 수질기준(처리용량 500m3/일 이상, Ⅰ지역 기준)보다 엄격한 수질기준을 적용하는 경우에 상기 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 처리수를 상기 생물반응조에 재공급하는 농축수 처리모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 농축수 처리모듈은 상기 하우징에 장착되어 180~320nm UVC 를 발생시키는 펄스 UV 램프를 더 포함할 수 있다.
상기 농축수 처리모듈은 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 농축수 처리모듈은 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 700~1000nm 크기의 오존 버블을 공급하는 오존 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 생물반응조에 공급된 오폐수에 대한 생물학적 처리공정을 수행하는 단계; 막분리조 내에서 MBR(Membrane Bio Reactor)공정을 수행하여 상기 생물반응조를 거친 처리수를 고액분리하는 단계; 상기 막분리조에 응집제를 공급하여 상기 막분리조 내의 상기 생물반응조를 거친 처리수에 함유된 인을 제거하는 단계; 황산화 미생물이 식생하는 황담체가 내재된 질소처리조 내에서 상기 막분리조를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하는 단계; 및 역삼투 여과공정을 수행하는 역삼투막 모듈에서 상기 질소처리조를 거친 처리수를 재이용 가능한 재이용수와 난분해성 유기물을 함유한 농축수로 분리하는 단계를 포함하는 오폐수 처리방법이 제공될 수 있다.
농축수 처리모듈에서 상기 역삼투막 모듈에서 분리된 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 후 방류하거나 상기 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 처리수를 상기 생물반응조에 재공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 농축수 처리모듈은 난분해성 유기물을 함유한 농축수가 수용되는 하우징; 및 상기 하우징에 장착되어 180~320nm UVC 를 발생시키는 펄스 UV 램프를 포함할 수 있다.
상기 농축수 처리모듈은 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 농축수 처리모듈은 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 700~1000nm 크기의 오존 버블을 공급하는 오존 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 MBR 공정과 역삼투(RO) 여과공정을 적용하여 오폐수 처리효율을 향상시키며 MBR 공정 및 역삼투(RO) 여과공정에 따라 배출되는 방류수에 함유된 유기물, 총인 및 총질소의 함량을 현저히 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 역삼투(RO) 여과공정에서 배출되는 농축수에 함유된 난분해성 유기물 등을 효율적으로 제거하여 공업용수 등으로 재이용할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 단위공정의 효율을 향상시켜 경제성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 오염물질을 효과적으로 제거하여, 공정 내로 재순환하거나 재이용수로 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오폐수 처리장치를 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 오폐수 처리효율을 나타내는 표이다.
도 3은 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에서 난분해성 유기물의 산화공정을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에 사용되는 오존버블의 크기에 따른 오존 용존율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에 사용되는 오존버블의 크기에 따른 난분해성 유기물의 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 오폐수 처리효율을 나타내는 표이다.
도 3은 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에서 난분해성 유기물의 산화공정을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에 사용되는 오존버블의 크기에 따른 오존 용존율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에 사용되는 오존버블의 크기에 따른 난분해성 유기물의 제거율을 나타내는 그래프이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 오폐수 처리장치를 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치의 오폐수 처리효율을 나타내는 표이고, 도 3은 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에서 난분해성 유기물의 산화공정을 나타내는 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에 사용되는 오존버블의 크기에 따른 오존 용존율을 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 농축수 처리모듈에 사용되는 오존버블의 크기에 따른 난분해성 유기물의 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)는 오폐수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조와, 생물반응조를 거친 처리수에 대한 MBR(Membrane Bio Reactor)공정을 수행하여 고액분리하는 막분리조(120)와, 막분리조(120) 내의 처리수에 함유된 인을 제거하기 위해 응집제를 공급하는 응집제 공급부(130)와, 황산화 미생물이 식생하는 황담체(141)를 이용하여 막분리조(120)를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하는 질소처리조(140)와, 질소처리조(140)를 거친 처리수에 대한 역삼투(RO) 여과공정을 수행하는 역삼투막 모듈(150)을 포함한다.
오폐수는 생물반응조와 막분리조(120)와 질소처리조(140)를 거친 후 역삼투막 모듈(150)에서 재이용 가능한 재이용수와 난분해성 유기물(NBDCOD)을 함유한 농축수로 분리되며, 이때 발생되는 농축수에 함유된 유기물, 총인 및 총질소 등의 농도는 방류수 수질기준(처리용량 500m3/일 이상, Ⅰ지역 기준)을 충족하여 추가적인 처리공정을 거치지 않고 직접 방류할 수 있다.
본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)는 MBR 공정과 역삼투(RO) 여과공정을 적용하여 오폐수 처리 효율을 향상시키며 MBR 공정 및 역삼투(RO) 여과공정에 따라 배출되는 방류수에 함유된 총인(T-P) 및 총질소(T-N)의 함량을 현저히 저감시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)는 막분리조(120)에 오폐수에 함유된 인을 제거하기 위한 응집제를 공급하고 황담체(141)를 이용하여 막분리조(120)를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하므로 총인 및 총질서 제거에 따른 설비 및 약품비를 절감할 수 있으며 단위공정의 효율을 향상시키고 경제성을 확보할 수 있다.
본 실시예에서 생물반응조는 오폐수를 생물학적으로 처리하는 역할을 한다. 본 실시예에 따른 생물반응조는 탈질공정을 수행하는 무산소조(110)만이 도시되어 있으나, 필요에 따라 질산화 공정을 수행하는 호기조(미도시)를 더 포함할 수 있다.
생물반응조는 미생물의 대사작용에 의해 오폐수에 함유된 유기물 등을 산화, 분해시켜 오염물질 및 악취를 제거한다.
무산소조(110)는 탈질 미생물에 의해 아질산화된 질소의 형태를 N2의 형태로 탈기시키는 탈질공정을 수행한다. 무산소조(110)는 전자 공여체인 유기물이 산화되면서 생성된 전자를 전자 수용체인 질산염으로 전달함으로써 질산염을 탈질산화시키는 반응조이다. 탈질 미생물은 Pseudomonas, Bacillus, Mirococcus, Achromobacter 등이 있다. 무산소조(110)에는 유입된 오폐수의 고액분리를 방지하기 위한 교반기(111)가 설치될 수 있다. 그리고 무산소조(110)를 거친 처리수는 호기조로 이송된다.
호기조(미도시)는 질산화 미생물에 의해 암모니아성 질소 또는 질소화합물을 질산성 질소, 아질산성 질소의 형태로 바꾸는 질산화 공정을 수행한다. 호기조는 전자 공여체인 유기물이 산화되면서 전자를 전자 수용체인 산소에 전달함으로써 유기물의 산화가 이루어지는 반응조이다. 질산화 미생물은 Nitrosomonas, Nitrobacter 등이 있다.
호기조에는 산기관(미도시)과 암모니아성 질소센서(미도시)가 설치될 수 있으며, 산기관을 통해 호기조 내 용존산소량(DO)을 높게 유지시키고 고형물을 탈리시킬 수 있다. 또한 호기조 내의 암모니아성 질소농도에 따라 산기관을 제어하여 호기조 내의 오폐수에 산소를 공급하여 호기조건을 조성한다. 호기조건에 따라 암모니아성 질소는 질산화를 통해 일정 농도로 제어되고, 일정 농도의 암모니아성 질소를 갖는 오폐수는 막분리조(120)로 배출될 수 있다.
구체적으로, 호기조에서 이루어지는 질산화는 독립영양 미생물에 의해 발생되며 암모니아성 질소가 아질산성 질소를 거쳐 질산성 질소로 산화된다. 이러한 암모니아성 질소의 산화 과정은 2단계를 거쳐 이루어지게 되는데, 1단계는 Nitrosomonas 등과 같은 미생물에 의해 암모니아성 질소가 아질산성 질소로 산화되고, 2단계는 Nitrobacter 등과 같은 미생물에 의해 아질산성 질소가 질산성 질소로 산화되며, 이런 과정들은 연속적으로 이루어진다.
이때 막분리조(120)로 배출되는 오폐수는 막분리조(120)에서 처리가능한 암모니아성 질소농도를 가져야 한다. 따라서 호기조에 구비된 암모니아성 질소센서를 통해 암모니아성 질소의 농도를 검출하여, 호기조에서 오폐수의 암모니아성 질소농도를 일정 농도로 조절한 후에 막분리조(120)로 오폐수를 배출할 수 있다.
본 실시예에 따른 막분리조(120)는 MBR(Membrane Bio Reactor) 공정을 수행하여 생물반응조를 거친 처리수를 고액분리한다. 막분리조(120)에는 복수의 여과막모듈(121)과 산기관(122)이 설치되어 복수의 여과막모듈(121)과 산기관(122)을 이용한 MBR(Membrane Bio Reactor) 공정의 고액 분리가 수행된다.
구체적으로, MBR 공정은 종래의 활성 슬러지 공법에 따른 침전조 대신 여과막 모듈(121)을 이용하여 고액 분리를 수행한다. 종래 오폐수 처리의 경우에 호기조 내에 존재하는 미생물은 오폐수 중의 유기물과 영양염류를 섭취하여 성장하며, 침전조에서 슬러지형태로 침전되어 물과 분리 제거되는데, 처리공정의 운전상태에 따라 침전성이 떨어질 경우에 유출수의 수질을 유지하기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제럼을 해결하고자 중력 침전 대신 여과막 모듈(121)에 의한 여과공정을 도입한 것이 MBR공정이다.
MBR 공정은 생물학적 공정과 막분리공정을 조합한 것이 특징이다. 생물학적 공정은 미생물에 의한 유기물 분해 제거와 영양염류 분해제거 기능을 담당하고, 막 분리 공정은 고액 분리와 약 4,000 ~ 8,000 mg/L 등과 같은 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 수치를 유지할 수 있다.
이러한 MBR 공정은 종래의 활성 슬러지 공법에 따른 침전조 및 여과시스템을 대체하고, 미세공극을 갖는 여과막으로 병원성 미생물을 제거함으로써 소독설비의 생략도 가능하다. 즉, MBR 공정은 반응조 용량을 축소할 수 있고, 침전조, 여과 및 소독 설비 등을 생략함으로써, 설비의 콤팩트화 및 운전 자동화가 용이하며, 여과막에 의해 처리수의 수질을 안정적으로 확보할 수 있다.
본 실시예에 따른 응집제 공급부(130)는 막분리조(120)에 연결되며 막분리조(120)에 인을 흡착하는 응집제를 공급한다. 즉, 막분리조(120) 내의 생물반응조를 거친 처리수에 응집제를 공급하여 처리수에 함유된 인을 흡착하여 제거한다.
막분리조(120) 내에 인을 흡착하는 응집제를 공급하여 후술할 역삼투 여과모듈(150)로 유입되는 오폐수에 함유된 총인의 농도를 현저히 저감하여 역삼투(RO) 여과공정에서 배출되는 농축수에 함유된 인의 농도가 방류수 수질기준을 충족하도록 함으로써 역삼투(RO) 여과에서 배출되는 농축수에 대한 추가적인 처리공정이 필요치 않다.
구체적으로, 응집제 공급부(130)에서 공급되는 응집제는 폴리염화알루미늄과 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드를 포함한다.
폴리염화알루미늄은 막분리조(120)의 오폐수에 함유된 인을 흡착하여 AlPO4의 형태로 응집 침전함으로써 인을 효과적으로 제거할 수 있다. 이러한 폴리염화알루미늄은 50 ~ 85%의 고염기도인 것을 사용한다. 종래에 수처리용 무기응집제의 염기도가 40 ~ 45% 수준이 대부분인 것을 고려할 때, 응집제 공급부(130)에서 공급되는 응집제는 종래의 무기응집제보다 두 배 이상의 높은 염기도를 갖는 폴리염화알루미늄을 사용한다.
종래의 무기응집제는 Cl-이온이 높아 미생물에 악영향을 주는 반면에, 고염기도인 응집제는 고농도의 OH- 이온으로 인해 상대적으로 Cl-이온의 농도가 낮고, 고농도의 OH-이온은 인과 함께 응집 침전되거나 또는 잔류 OH-이온이 Al(OH)3 형태로 침전됨에 따라 미생물에 영향을 미치지 않는다.
이에 따라, 응집제 공급부(130)에서 공급되는 응집제는 안정적이면서도 응집효과가 우수하며, 원수에 존재하는 부유물의 제거효율이 매우 탁월하여, 95% 이상의 탁도 제거 효율을 갖으며, 특히 조류 제거에 매우 탁월한 효과를 확보할 수 있다. 만약 염기도가 50% 미만이면 이러한 효과를 확보할 수 없으며, 반대로 85%를 초과하면 침전되어 응집제의 안정성이 저하되고 응집제로 사용하기 어려워지는 문제가 발생한다.
또한 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드는 오폐수에 존재하는 세포외 고분자 물질(EPS: Extracellular Polymeric Substances) 및 용해성 미생물 부산물(SMP: soluble microbial product)을 응집하여 이들에 의한 미생물 플록(floc) 형성을 방지한다.
폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드의 함량은 전체 응집제 함량에 대하여 0.05 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 8 중량%를 갖는다. 만약 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드의 함량이 0.05 중량% 미만이면 EPS와 SMP의 응집 효과가 미비하고, 10 중량%를 초과하면 여과막모듈(121)에 부하를 줄 수 있다.
또한 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드는 0.05 ~ 3 중량%의 함량으로 소량 첨가되어 여과막모듈(121)에 데미지를 주지 않도록 평상시 사용할 수 있으며, 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드를 3 ~ 8 중량%의 함량으로 첨가하여 여과막모듈(121)에 데미지를 주지 않으면서 긴급 상황시 사용할 수도 있다.
상기한 응집제는 첨가제, 예를 들어 PH조정제(알카리제) 등을 더 포함할 수 있고, 이러한 첨가제는 전체 응집제 조성 내에서 통상적인 범위 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 응집제는 막분리조(120) 내의 생물반응조를 거친 처리수에 함유된 인과 EPS 등 유기물을 슬러지 형태로 침전시킴에 따라 여과막모듈(121)에 대한 입자 퇴적을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 여과막모듈(121)의 파울링 발생이 감소되어, 여과막모듈(121)의 막 수명이 증가할 뿐만 아니라 여과막모듈(121)의 세척주기를 늘릴 수 있다.
상기와 같이 막분리조(120)에 응집제를 공급하고 고도분리를 통해 생성된 막분리조(120)의 잉여슬러지는 별도의 파이프를 통해 유기산 발효조(미도시)로 이송되어 발효처리되고, 막분리조(120)를 거친 처리수는 질소처리조(140)로 배출된다.
본 실시예에 따른 질소처리조(140)는 황산화 미생물이 식생하는 황담체(141)를 이용하여 막분리조(120)를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 추가적으로 제거한다.
구체적으로 질소처리조(140)는 내부에 수용된 황산화 미생물이 식생하는 황담체(141)를 이용하여 막분리조(120)를 거친 처리수에 함유된 아질산성 질소 및 질산성 질소를 제거하여 오폐수에 함유된 총질소를 더욱 완벽하게 제거한다.
예를들어 Thiobacillus denitrificans, Thiomicrospira denitrificans 등의 황산화 미생물을 이용하여 여러 종류의 황화합물(S0, S2 -, S2O3 2 -, S4O6 2 -, SO3 2 -)을 황산염이온(SO4 2-)으로 산화시키면서 동시에 질산성 질소를 질소가스로 전환시켜 제거한다. 한편 질소처리조(140)를 거친 처리수는 역삼투막 모듈(150)로 공급되거나 외부로 방류될 수 있다.
이처럼 역삼투막 모듈(150)의 전단에 질소처리조(140)를 설치함으로써 질소부하를 저감시켜 TDS(total dissolved solids) 영향 및 고농도 질소에 의한 미생물 영향을 최소화할 수 있어 후술할 역삼투막 모듈(150)에서 분리되는 농축수의 생물반응조로의 반류를 최소화하여 처리비용을 절감할 수 있다.
또한 질소처리조(140)은 후술할 역삼투 여과모듈(150)으로 유입되는 오폐수에 함유된 총질소의 농도를 현저히 저감하여 역삼투(RO) 여과공정에서 배출되는 농축수에 함유된 질소의 농도가 방류수 수질기준을 충족하도록 함으로써 역삼투(RO) 여과에서 배출되는 농축수에 대한 추가적인 처리공정이 필요치 않다.
본 실시예에 따른 역삼투막 모듈(150)은 질소처리조(140)를 거친 처리수를 재이용 가능한 정화된 재이용수와 난분해성 유기물(NBDCOD)을 함유한 농축수로 분리한다.
역삼투막 모듈(150)은 질소처리조(140)에 수용된 처리수를 고압펌프를 이용하여 역삼투막 필터를 통과시켜 총인, 총질소, 색도 유발물질 및 기타 이온성 물질이 제거된 재이용이 가능한 정화된 재이용수와 용존 유기물, 이온성 물질, 입자성 물질 등의 난분해성 유기물이 함유된 농축수로 분리한다.
역삼투막 모듈(150)은 역삼투 공급펌프(미도시), 역삼투막 필터(미도시), 역삼투 가압펌프(미도시) 등을 포함할 수 있다.
역삼투 공급펌프는 질소처리조(140)를 거친 처리수를 역삼투막 필터로 일정 수량 균일하게 이송한다. 그리고 역삼투막 필터는 역삼투막이 설치되어 재이용수와 농축수를 분리한다. 역삼투막 필터의 전단에 위치한 역삼투 가압펌프가 10㎏/㎠ 이상의 고압으로 역삼투막에 처리수를 통과시켜 총질소, 총인, 색도 유발물질 및 기타 이온성 물질이 제거된 재이용수와 용존 유기물, 이온성 물질 및 입자성 물질 등의 난분해성 유기물이 함유된 농축수로 분리한다. 역삼투막 모듈(150)에서 분리된 재이용수는 살균 약품을 투입하거나, pH를 조절하는 등 후처리를 통해 각 사용처에 공급될 수 있다.
역삼투 가압펌프는 전·후단에 설치된 압력스위치의 설정된 수치에 따라 자동 정지되어 펌프의 공회전으로 인한 파손 및 역삼투막에 이상고압운전으로 인한 손상을 사전에 방지하고, 역삼투 필터의 전·후단에 설치된 측정센서(미도시)를 통해 압력상승, 유량저하, 운전시간 등 모든 데이터를 축적 분석하여 운전을 안정적이고, 효율적으로 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)의 오폐수 처리효율을 나타내는 것으로써, 오폐수가 생물반응조의 무산소조(110), 막분리조(120), 역삼투막 모듈(150)을 거치는 동안 오폐수에 함유된 총인, 총질소, 유기물 등의 농도 변화를 나타낸다. 본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)는 무산소조(110) 및 막분리조(120)에서 MBR공정을 거친 오폐수 대비 40%의 재이용율을 나타낸다. 또한 본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)는 질소처리조(140)를 거쳐 방류되는 방류수와 역삼투막 모듈(150)을 거쳐 방류되는 농축수를 통합하여 배출하는 경우에도 방류수 수질기준에 부합되어 환경 및 경제성 관점에서 우수한 효과를 가진다.
한편, 역삼투막 모듈(150)에서 분리된 농축수는 난분해성 유기물이 제거된 후 방류되거나 생물반응조의 무산소조(110)에 재공급될 수 있다. 역삼투막 모듈(150)에서 분리된 농축수를 방류 또는 생물반응조의 무산소조(110)로 재공급함에 있어서 역삼투막 모듈(150)에서 분리된 농축수는 낮은 부유물질 농도(SS)로 응집침전하거나 가압부상 처리를 할 수 없으므로 본 발명에 따른 오폐수 처리장치(100)는 오폐수의 재이용률 향상 및 방류수 수질기준(처리용량 500m3/일 이상, Ⅰ지역 기준)보다 엄격한 수질기준을 적용하는 경우에 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거하기 위한 농축수 처리모듈(160)을 더 포함할 수 있다.
농축수 처리모듈(160)은 역삼투막 모듈(150)에서 분리된 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 후 방류하거나, 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 처리수를 생물반응조에 재공급할 수 있다.
본 실시예에서 농축수 처리모듈(160)은 자외선(UV), 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 등에 의해 생성된 수산화유리기(OH radical)를 이용하여 각종 난분해성 유기물의 산화시켜 생물학적으로 분해가능한 유기물(BDCOD)로 변환시키고 동시에 소독한다.
농축수 처리모듈(160)은 난분해성 유기물을 함유한 농축수가 수용되는 하우징(161)을 포함한다.
그리고 본 실시예에서는 하우징(161)에 수용된 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 산화시키기 위해 하우징(161)에 180 ~320 nm UVC를 발생시키는 펄스 UV 램프(미도시)를 장착할 수 있다. 도 3은 난분해성 유기물을 함유한 농축수가 수용된 하우징(161)에 180 ~320 nm 파장을 갖는 UVC를 조사하여 난분해성 유기물을 산화시키는 공정을 나타낸다. 펄스 UV램프는 일반 UV램프에 비해 유효 투과거리가 10배 이상이다.
또한 본 실시예에 따른 농축수 처리모듈(160)은 난분해성 유기물을 함유한 농축수가 수용된 하우징(161)에 연결되어 하우징(161)에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부(162)를 더 포함할 수 있다. 또한 본 실시예에 따른 농축수 처리모듈(160)은 하우징(161)에 연결되어 하우징(161)에 700~1000nm 크기의 오존 버블을 공급하는 오존 공급부(163)를 더 포함할 수 있다.
난분해성 유기물을 산화시키기 위해 하우징(161)에 과산화수소 및/또는 오존을 공급할 수 있으나, 바람직하게는 난분해성 유기물의 산화 효과를 극대화하기 위해 하우징(161)에 과산화수소를 주입한 후 오존버블을 주입하여 하우징(161) 내의 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
도 4는 오존버블의 크기에 따른 오존 용존율을 나타내는 것이고 도 5는 오존버블의 크기에 따른 난분해성 유기물의 제거효율을 나타내는 것으로써, 오존버블의 크기를 700~1000nm의 마이크로(micro,MB) 또는 서브 마이크로(sub-micro,SMB)크기로 조절하여 용존율을 높이고 난분해성 유기물의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 하우징(161) 내에 수용된 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 산화시키기 위해 본 실시예에서는 펄스 UV램프, 과산화수소 공급부(162) 및 오존 공급부(163)를 각각 마련할 수도 있으나, 난분해성 유기물을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 동시에 함께 마련할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 오폐수 처리장치 110: 무산소조
120: 막분리조 130: 응집제 공급부
140: 질소처리조 150: 역삼투막 모듈
160: 농축수 처리모듈
120: 막분리조 130: 응집제 공급부
140: 질소처리조 150: 역삼투막 모듈
160: 농축수 처리모듈
Claims (11)
- 오폐수가 유입되며 오폐수를 생물학적으로 처리하는 생물반응조;
MBR(Membrane Bio Reactor)공정을 수행하여 상기 생물반응조를 거친 처리수를 고액분리하는 막분리조;
상기 막분리조에 연결되어 상기 막분리조 내의 상기 생물반응조를 거친 처리수에 함유된 인을 제거하도록 상기 막분리조에 응집제를 공급하는 응집제 공급부;
황산화 미생물이 식생하는 황담체를 이용하여 상기 막분리조를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하는 질소처리조; 및
역삼투 여과공정을 수행하여 상기 질소처리조를 거친 처리수를 재이용 가능한 재이용수와 난분해성 유기물을 함유한 농축수로 분리하는 역삼투막 모듈을 포함하는 오폐수 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 질소처리조를 거친 처리수는 상기 역삼투막 모듈로 공급되거나 방류되는 오폐수 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 역삼투막 모듈에서 분리된 난분해성 유기물을 함유한 농축수가 공급되는 하우징을 구비하되, 상기 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 후 방류하거나 상기 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 처리수를 상기 생물반응조에 재공급하는 농축수 처리모듈을 더 포함하는 오폐수 처리장치. - 제3항에 있어서,
상기 농축수 처리모듈은,
상기 하우징에 장착되어 180~320nm UVC 를 발생시키는 펄스 UV 램프를 더 포함하는 오폐수 처리장치. - 제3항에 있어서,
상기 농축수 처리모듈은,
상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부를 더 포함하는 오폐수 처리장치. - 제5항에 있어서,
상기 농축수 처리모듈은,
상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 700~1000nm 크기의 오존 버블을 공급하는 오존 공급부를 더 포함하는 오폐수 처리장치. - 생물반응조에 공급된 오폐수에 대한 생물학적 처리공정을 수행하는 단계;
막분리조 내에서 MBR(Membrane Bio Reactor)공정을 수행하여 상기 생물반응조를 거친 처리수를 고액분리하는 단계;
상기 막분리조에 응집제를 공급하여 상기 막분리조 내의 상기 생물반응조를 거친 처리수에 함유된 인을 제거하는 단계;
황산화 미생물이 식생하는 황담체가 내재된 질소처리조 내에서 상기 막분리조를 거친 처리수에 함유된 질산성 질소를 제거하는 단계; 및
역삼투 여과공정을 수행하는 역삼투막 모듈에서 상기 질소처리조를 거친 처리수를 재이용 가능한 재이용수와 난분해성 유기물을 함유한 농축수로 분리하는 단계를 포함하는 오폐수 처리방법. - 제7항에 있어서,
농축수 처리모듈에서 상기 역삼투막 모듈에서 분리된 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 후 방류하거나 상기 농축수에 함유된 난분해성 유기물을 제거한 처리수를 상기 생물반응조에 재공급하는 단계를 더 포함하는 오폐수 처리방법. - 제8항에 있어서,
상기 농축수 처리모듈은,
난분해성 유기물을 함유한 농축수가 수용되는 하우징; 및
상기 하우징에 장착되어 180~320nm UVC 를 발생시키는 펄스 UV 램프를 포함하는 오폐수 처리방법. - 제9항에 있어서,
상기 농축수 처리모듈은,
상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부를 더 포함하는 오폐수 처리방법. - 제10항에 있어서,
상기 농축수 처리모듈은,
상기 하우징에 연결되어 상기 하우징에 700~1000nm 크기의 오존 버블을 공급하는 오존 공급부를 더 포함하는 오폐수 처리방법.
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| KR1020190045614A KR20200122653A (ko) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 오폐수 처리장치 및 그 처리방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101887331B1 (ko) | 2018-05-29 | 2018-09-06 | (주)이앤씨 | 생물반응조에서 생성된 잉여슬러지를 이용한 역삼투 농축수 처리 시스템 |
-
2019
- 2019-04-18 KR KR1020190045614A patent/KR20200122653A/ko not_active Application Discontinuation
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