KR200294723Y1

KR200294723Y1 - 침지식 막분리 고도처리시스템

Info

Publication number: KR200294723Y1
Application number: KR2020020022618U
Authority: KR
Inventors: 최송휴; 김성종
Original assignee: 최송휴; 김성종
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2002-11-13
Anticipated expiration: 2012-07-29

Abstract

본 고안은 원수를 침사조(1), 스크린조(2), 유량조정조(3), 미세여과스크린(13), 무산소조(5), 막분리호기조(6), 처리수조(7)를 순차적으로 거치면서 깨끗한 처리수로 처리하는 구성으로 되어 있으며, 또한, 상기 막분리호기조(6)에 침지된 분리막 유니트(14)에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조(6)에 남은 질산성질소성분 및 슬러지를 함유한 잔존물을 상기 막분리호기조(6)에 침지되어 있는 반송펌프(19)에 의해 공급받고, 그 공급된 잔존물이 소정 레벨 이상일 경우에 상기 무산소조(5)에 자연적으로 공급되는 안정화조(4)와; 슬러지를 상기 막분리호기조(6)에 침지되어 있는 반송펌프(19)에 의해 공급받는 슬러지농축저류조(8): 에어라인(A)을 경유하여, 상기 막분리호기조(5)에 침지된 분리막 유니트(14)의 하부에 배치되어 있는 산기장치에 공기를 공급하고 그리고 상기 슬러지농축저류조(8) 및 상기 처리수조(7)에 각각 공기를 공급하는 블로어(16); 그리고 인성분물질을 응집시켜 제거하기 위한 응집제를 저장하였다가 그 저장된 응집제를 이송펌프(18)에 의해 상기 막분리호기조(6)에 공급하는 약품저장탱크(17)를 포함하고 있다.

Description

침지식 막분리 고도처리시스템{advanced wastwater treatment system using a submerged type membrane}

본 고안은 오폐수를 고효율로 처리할 수 있는 침지식 막분리 고도처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오폐수에 함유되어 있는 각종의 부유물질 및 유기물질과 더불어 부영양화(eutrophication)을 일으키는 영양물질인 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 침지식 막분리 고도처리시스템에 관한 것이다.

종래의 침지식 막분리 활성슬러지 시스템에서는 하수나 폐수가 침전조, 스크린조, 유량조정조, 호기조, 막분리 호기조, 처리수조를 순서적으로 통과하여 처리되는 것으로 되어 있다. 이 침지식 막분리 활성슬러지 시스템은 오폐수의 부유물질(SS)과 유기오염물질(BOD, COD)의 제거에는 높은 효율을 나타내고 있다.

하지만, 오폐수에 함유되어 있는 질소 인에 대한 법규제가 점차적으로 강화됨에 따라 질소와 인에 대한 처리대책이 필요되고 있는 현실정에서, 종래의 침지식 막분리 활성슬러지 시스템은, 질소에 대하여 탈질에 의한 질소의 완전제거가 아닌질산화만을 일으켜 오히려 수중 미생물이 흡수하기에 좋은 형태로 변형시키며, 그리고 인에 대하여 미생물이 단지 미량만을 흡수하기 때문에, 질소와 인의 제거에는 한계가 있다고 하는 문제가 있다.

본 고안은 상기된 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 오폐수내에 존재하는 부유물질 및 유기오염물질 뿐만 아니라 질소 및 인을 동시에 고효율로 제거할 수 있는 침지식 막분리 고도처리시스템을 제공하는 것을 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 침지식 막분리 고도처리시스템을 도시하는 도면.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위해, 피처리수로서 오폐수인 원수가 유입되는 침사조; 상기 침사조에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에 상기 침사조의 원수를 자연적으로 공급받는 스크린조; 상기 스크린조보다 낮은 레벨에 위치되어 상기 스크린조에서 여과된 원수를 자연낙하에 의해 공급받는 유량조정조; 상기 유량조정조에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에 상기 유량조정조의 원수를 상기 유량조정조 내에 침지되어 있는 원수펌프에 의해 미세여과스크린을 경유하여 공급받는 무산소조; 상기 무산소조에 공급된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에 상기 무산소조의 원수를 자연적으로 공급받는 막분리호기조; 상기 막분리호기조에 침지된 분리막 유니트를 통하여 고액분리된 처리수를 흡인펌프에 의해 공급받아 방류펌프에 의해 방류하는 처리수조; 상기 막분리호기조에 침지된 상기 분리막 유니트에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조에 남은 질산성질소성분 및 슬러지를 함유한 잔존물을 상기 막분리호기조에 침지되어 있는 반송펌프에 의해 공급받고, 그 공급된 잔존물이 소정 레벨 이상일 경우에 상기 무산소조에 자연적으로 공급되는 안정화조; 상기 막분리호기조에 침지된 상기 분리막 유니트에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조에 남은 슬러지를 함유한 잔존물을 상기 막분리호기조에 침지되어 있는 반송펌프에 의해 공급받는 슬러지농축저류조; 에어라인을 경유하여, 상기 막분리호기조에 침지된 분리막 유니트의 하부에 배치되어 있는 산기장치에 공기를 공급하고 그리고 상기 슬러지농축저류조 및 상기 처리수조에 각각 공기를 공급하는 블로어; 그리고 인성분물질을 응집시켜 제거하기 위한 응집제를 저장하였다가 그 저장된 응집제를 이송펌프에 의해 상기 막분리호기조에 공급하는 약품저장탱크를 포함하고 있는 것으로 되어 있다.

이하, 본 고안에 따른 침지식 막분리 고도처리시스템에 관하여 도 1을 참조하여 설명하면, 다음과 같다.

본 침지식 막분리 고도처리시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 침사조(1), 스크린조(2), 유량조정조(3), 안정화조(4), 무산소조(5), 막분리호기조(6), 처리수조(7), 슬러지농축저류조(8), 약품저장탱크(17), 블로어(16), 미세여과 스크린(13), 산기장치를 하부에 구비한 분리막 유니트(14) 등을 포함하고 있다.

상기 침사조(1)는 피처리수로서 오폐수인 원수가 유입된다. 상기 침사조(1)에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에, 상기 스크린조(2)는 상기 침사조의 원수를 자연적으로 공급받는다.

상기 유량조정조(3)는 상기 스크린조(2)보다 낮은 레벨에 위치되어 상기 스크린조(2)에서 여과된 원수를 자연낙하에 의해 공급받는다.

상기 무산소조(5)는, 상기 유량조정조(3)에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에, 상기 유량조정조(3)의 원수를 상기 유량조정조(3) 내에 침지되어 있는 원수펌프(11)에 의해 미세여과스크린(13)을 경유하여 공급받는다.

상기 막분리호기조(6)는, 상기 무산소조(5)에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에, 상기 무산소조(5)의 원수를 자연적으로 공급받는다.

상기 처리수조(7)는 상기 막분리호기조(6)에 침지된 분리막 유니트(14)를 통하여 고액분리된 처리수를 흡인펌프(15)에 의해 공급받아 상기 처리수조(7)에 침지되어 있는 방류펌프(20)에 의해 외부로 방류한다. 상기 처리수조(7)에 유입된 처리수를 중수로 이용하고자 할 때에는, 상기 처리수조(7)는 별도의 중수설비(소독설비, 펌프 등)를 구비하고서 상기 처리수를 소독제와 혼합하여 소독처리한 다음 상기 방류펌프(20)에 의해 외부로 방류할 수 도 있다.

상기 안정화조(4)는 상기 막분리호기조(6)에 침지된 상기 분리막 유니트(14)에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조(6)에 남은 질산성질소성분 및 슬러지를 함유한 잔존물을 상기 막분리호기조(6)에 침지되어 있는 반송펌프(19)에 의해 공급받고, 그리고 그 공급된 잔존물이 소정 레벨 이상일 경우에 상기 무산소조(5)에 자연적으로 공급되게 된다.

상기 슬러지농축저류조(8)는, 상기 막분리호기조(6) 내의 MLSS 농도가 높을 시에는, 상기 막분리호기조(6)에 침지된 상기 분리막 유니트(14)에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조(6)에 남은 슬러지를 함유한 잔존물을 상기막분리호기조(6)에 침지되어 있는 반송펌프(19)에 의해 공급받는다.

상기 블로어(16)는 에어라인(A)을 통해 상기 막분리호기조(5)에 침지된 분리막 유니트(14)의 하부에 배치되어 있는 산기장치에 공기를 공급하고, 그리고 상기 슬러지농축저류조(8) 및 상기 처리수조(7)에 각각 공기를 공급한다.

상기 약품저장탱크(17)는 응집제를 저장하였다가 그 저장된 응집제를 이송펌프(18)에 의해 상기 막분리호기조(6)에 공급한다.

여기에서, 상기 스크린조(2) 내에는, 조대협잡물을 제거하기 위해, 고정 바아 스크린(9)과 자동 바아 스크린(10)이 순차적으로 배치되어 구비되어 있다.

또한, 상기 유량조정조(3), 안정화조(4) 및 무산소조(5) 각각에는 수류교반기(12)가 각각 배치되어 있다.

상기 안정화조(4) 및 상기 유량조정조(3) 각각에 구비된 수류교반기(12)는 상기 안정화조(4) 및 상기 유량조정조(3) 내의 슬러지의 침전 및 농축이 발생되는 것을 방지하기 위함이고, 그리고 상기 무산소조(5)에 구비된 수류교반기(12)는 유입 원수와 막분리호기조(6)의 반송수를 적절히 혼합, 탈질화를 원활히 일으키기 위함이다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 침지식 막분리 고도처리시스템의 작동에 대해서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 시스템에 유입되는 오폐수인 원수는 침사조(1)를 거쳐 모래나 석질(石質) 등의 비중이 높은 협잡물이 제거된 후, 스크린조(2)를 겨쳐 조대협잡물이 제거되고(예를 들면, 스크린조(2)의 고정 바아 스크린(9)과 자동바아스크린(10)을 거쳐 조대협잡물이 제거되고), 유량조정조(3)로 유입된다.

상기 유량조정조(3)는 일정량의 원수를 무산소조(5)에 공급하는 작용을 하며, 내부에 설치된 레벨스위치가 원수의 일정 수면을 감지하여 원수펌프(11)를 작동시켜 무산소조(5)에 그 원수를 이송시킨다.

이 무산소조(5)로 이송되기 전에 원수는 미세여과 스크린(13)에 의해 다시 한번 여과처리된다. 상기 미세여과 스크린(13)은 미세한 메시 스크린을 원통형으로 만든 것으로서, 모터의 구동에 의해 회전됨으로써 미세협잡물을 제거한다.

상기 무산소조(5)로 이송된 원수는, 상류측에 바로 인접하여 배치되어 일정 레벨 이상이 되면 상기 무산조로(5)에 자연적으로 이송되는 안정화조(4)에서 유입되는 반송액과 혼합되게 된다.

이 때, 안정화조(4)는, 막분리호기조(6)내에 존재하는 질산성질소를 무산소조에서 탈질화하기 위해, 막분리호기조(6) 내로부터 반송된 혼합액에 용존되어 있는 과량의 유리산소(O₂)를 없애고, 그리고 상기 무산소조(5) 내의 MLSS(mixed liquor suspended solids) 농도를 유지시키는 역할을 하는 데, 질산성질소 성분 및 슬러지를 함유한 막분리호기조 혼합액이 반송펌프(19)를 통해 막분리호기조(6) 상류의 안정화조(4)로 반송된다.

상기 안정화조(4)에 반송된 혼합액은 안정화조(4) 내에서 유리산소가 제거된 상태로 무산소조(5)에 자연적으로 유입된다.

안정화조(4) 내의 슬러지의 침전 및 농축이 발생되는 것을 방지하기 위해 침지된 수류교반기(12)가 안정화조(4)에 설치된다.

상기 무산소조(5)에서는 탈질반응에 의해 질소성 물질이 제거된다. 이는 막분리호기조(6)에서 반송되는 반송수에는 폭기에 의해 질산성 질소로 변형된 질소성분이 다량함유되어 있는 데, 이 질산성 질소가 유리산소가 존재하지 않은 무산소조(5)에 유입되면서 무산소조(5)내의 탈질 미생물에 의해 결합산소와 분리됨으로써 질소가스(N₂)로 전환되어 대기중으로 방출되기 때문이다.

이 때, 탈질 미생물이 활동하는데 필요한 유기탄소원은 유입 원수내의 유기물질에서 충당하게 된다. 유입 원수와 막분리호기조(6) 반송수를 적절히 혼합, 탈질화를 원활히 일으키기 위해, 무산소조(5) 내에 수류교반기(12)를 설치하여 원수와 반송액을 혼합시킨다.

상기 무산소조(5)에서 탈질화된 혼합액은 막분리호기조(6)에 이송되게 된다. 막분리호기조(6)에 유입된 혼합액에는 유기오염물질과 인성분물질, 부유물질, 암모니아성질소(NH₃-N), 아질산성질소(NO₂-N)성분이 존재한다.

막분리호기조(6) 내에는 운전조건에 맞는 농도의 MLSS(mixed liquor suspended solids: 미생물; 5000 내지 12000mg/ℓ)가 존재하는 데, 유기오염물질이 MLSS의 기질(substrate)로서 소비 제거된다.

또한, 막분리호기조(6)에 유입된 암모니아성질소(NH₃-N)와 아질산성질소(NO₂-N)성분은 막분리호기조(6) 내에 호기성 상태에서 질산화 과정을거쳐 질산성질소(NO₃-N)성분으로 전환된다.

인성분 물질은, 대체로 PO₄ ^3-의 형태로 존재하는 데, 음전하를 띄고 있는 특성을 이용하여, 막분리호기조 외부에 존재하는 약물저장탱크(17)로부터 응집제(예를 들면, 양전하를 띄고 있는 응집제)를 주입하여, 인성분물질을 응집 제거하게 된다. 유기오염물질과 인성분물질이 제거되면 막분리호기조(6) 내엔 결국 부유물질(SS)과 MLSS 그리고 응집된 인성분물질과 같은 고형물만이 존재하게 되는 데, 이는 분리막 유니트(14)에 의해 고액분리되게 된다.

이 분리막 유니트(14)는 공지의 분리막 프레임 장치에 결합된 상태에서 고액분리 수행이 가능한데, 이 분리막프레임장치는 막분리호기조 외부에 존재하는 흡인펌프(15)와 흡인라인으로 연결되어 있다. 이 흡인펌프(15)의 가동으로 발생되는 흡입압에 의해 분리막 외부의 혼합액이 분리막 공극을 통해 분리막 내부로 유입되면서 고액분리가 발생, 결국 깨끗한 처리수가 유출되게 된다.

분리막 표면에 발생하는 폐색을 지연, 가동 시간을 연장시키기 위해, 분리막프레임장치 하단에 산기장치(공지되어 있어 도시생략됨)를 설치한다. 이 산기장치는 막분리호기조(6) 외부에 존재하는 블로어(16)와 에어라인(A)을 통해 연결되어 있고, 블로어(16)의 가동을 통해 공기를 막분리호기조(6) 내부에 공급하게 된다. 이 공기에 의해 막분리호기조(6) 내 수류가 형성되어 분리막 표면의 폐색이 지연됨으로써 침지식 막분리 고도처리시설이 장기간 원활히 가동되게 된다.

침지식 막분리 고도처리시설을 장기간 운영하는 동안 막분리호기조(6) 내의MLSS농도와 SS, 응집된 인성분물질이 계속적으로 증가하게 된다. 막분리호기조(6)내 적절한 MLSS 농도를 유지하고 SS와 응집된 인성분물질을 제거하기 위해, 막분리호기조(6)내 슬러지(MLSS와 SS, 응집된 인성분물질이 합쳐진 물질)를 간헐적으로 슬러지농축저류조(8)에 이송시킨다.

막분리호기조(6)내 질산성질소성분 및 슬러지는 평상시에는 안정화조(4)에 반송펌프(19)에 의해 반송되고, 막분리호기조(6)내 MLSS 농도가 매우 높은 경우엔, 막분리호기조(6) 내의 슬러지는 슬러지농축저류조(8)에 이송되어 MLSS농도를 조절한다.

슬러지농축저류조(8)내에는 슬러지의 고착화를 방지하기 위해 블로어(16)와 연결된 에어라인(A)을 설치한다.

분리막프레임장치로부터 고액분리된 처리수는 흡인펌프(15)에 의해 막분리호기조(6)의 하류의 처리수조(7)에 이송되어 방류펌프(20)에 의해 외부로 방류된다. 이 처리수를 중수로 재이용하고자 할 시에는 별도의 중수설비(소독설비, 펌프 등)를 갖추어 이 처리수를 소독처리하여 재이용할 수도 있다.

본 고안의 침지식 막분리 고도처리시스템은 호기조와 막분리호기조에서 오폐수에 함유된 유기오염물질(BOD, COD)과 부유물질(SS)만을 제거할 수 있는 기존의 시스템에 비하여, 상기와 같이 구성된 침지식 막분리 고도처리시스템은 막분리호기조 상류에 무산소조를 배치시켜 안정화조에서 유입되는 오폐수에 함유된 질산성질소성분을 탈질화시켜 제거함과 동시에, 막분리호기조와 별도로 연결된 약품저장탱크에서 응집제를 공급하여 막분리호기조 내의 오폐수에 함유된 인성분물질을 응집시켜 제거할 수 있게 되었다.

또한, 본 고안의 침지식 막분리 고도처리시스템은 막분리호기조 내에 존재하는 MLSS에 의해 오폐수에 함유된 유기오염물질(BOD, COD)을 제거함과 동시에 최종적으로 분리막에 의해 오폐수에 함유된 부유물질, MLSS, 응집된 인성분물질의 고액분리를 수행하여 깨끗한 처리수를 생성할 수 있게 되었다.

따라서, 간단하게 구성되는 본 고안의 침지식 막분리 고도처리시스템은 오폐수에 함유된 BOD, COD, SS, 질소, 인과 같은 오염물질을 동시에 고효율로 제거할 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims

피처리수로서 오폐수인 원수가 유입되는 침사조(1);

상기 침사조에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에 상기 침사조의 원수를 자연적으로 공급받는 스크린조(2);

상기 스크린조(2)보다 낮은 레벨에 위치되어 상기스크린조(2)에서 여과된 원수를 자연낙하에 의해 공급받는 유량조정조(3);

상기 유량조정조(3)에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에 상기 유량조정조(3)의 원수를 상기 유량조정조(3) 내에 침지되어 있는 원수펌프(11)에 의해 미세여과스크린(13)을 경유하여 공급받는 무산소조(5);

상기 무산소조(5)에 유입된 원수가 소정 레벨 이상일 경우에 상기무산소조(5)의 원수를 자연적으로 공급받는 막분리호기조(6);

상기 막분리호기조(6)에 침지된 분리막 유니트(14)를 통하여 고액분리된 처리수를 흡인펌프(15)에 의해 공급받아 방류펌프(20)에 의해 방류하는 처리수조(7);

상기 막분리호기조(6)에 침지된 상기 분리막 유니트(14)에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조(6)에 남은 질산성질소성분 및 슬러지를 함유한 잔존물을 상기 막분리호기조(6)에 침지되어 있는 반송펌프(19)에 의해 공급받고, 그 공급된 잔존물이 소정 레벨 이상일 경우에 상기 무산소조(5)에 자연적으로 공급되는 안정화조(4);

상기 막분리호기조(6)에 침지된 상기 분리막 유니트(14)에 의해 고액분리되어 상기 막분리호기조(6)에 남은 슬러지를 함유한 잔존물을 상기 막분리호기조(6)에 침지되어 있는 반송펌프(19)에 의해 공급받는 슬러지농축저류조(8);

에어라인(A)을 경유하여, 상기 막분리호기조(5)에 침지된 분리막 유니트(14)의 하부에 배치되어 있는 산기장치에 공기를 공급하고 그리고 상기 슬러지농축저류조(8) 및 상기 처리수조(7)에 각각 공기를 공급하는 블로어(16); 그리고

인성분물질을 응집시켜 제거하기 위한 응집제를 저장하였다가 그 저장된 응집제를 이송펌프(18)에 의해 상기 막분리호기조(6)에 공급하는 약품저장탱크(17)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 고도처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 스크린조(2) 내에는, 고정 바아 스크린(9)과 자동 바아 스크린(10)이 순차적으로 배치되어 구비되어 있고;

상기 유량조정조(3), 안정화조(4) 및 무산소조(5) 각각에는 수류교반기(12)가 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 고도처리시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 처리수조(7)에 유입된 처리수를 중수로 이용하고자 할 때에는, 상기 처리수를 소독제와 혼합하여 소독처리한 다음 방류시키기 위해, 상기 처리수조(7)는 별도의 중수설비(소독설비, 펌프)를 구비하는 것을 특징으로 하는 침지식 막분리 고도처리시스템.