KR100406735B1 - 폐수처리장치의 분리막 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 생물학적 폐수처리공정인 활성 슬러지 폭기조에 직접 침지시켜 고액분리를 행할 수 있는 분리막 모듈 중 막세척 효과 증진이 가능하고 간단한 내부 약품 세정이 가능한 구조를 가진 새로운 형태의 분리막 모듈을 제공하는 데 있다.

이에 본 발명의 분리막 모듈은 미세 공기 방울이 헤드부를 관통할 수 있도록 헤드부의 중심부에 수직되는 방향으로 관통 형성되는 공기 배출공과, 약품이 주입 배출되는 주입구와 배출구가 각각 연통되는 적어도 2개 이상의 공간을 형성하도록 상기 공기 배출공과 헤드부의 외벽 사이에 배치되는 분리막을 더욱 포함한다.

이에 따라, 분리막 모듈의 상부에서 부유물질이 적체되지 않기 때문에 막의 오염을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 막의 수명도 연장되고, 약품을 이용하여 간단하게 내부를 세정할 수 있어 막의 수명을 연장시키는데 일조할 수 있으며, 나아가 세정효율을 향상시키게 된다.

Description

폐수처리장치의 분리막 모듈{Membrane module in waste water disposal plant}

본 발명은 생물학적 폐수처리공정에 결합하여 유기물질과 부유물질의 제거효율을 증진시키기 위한 분리막 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 기존의 상부 폐쇄형 모듈에서 모듈 상부에 오염물질이 적체되는 문제를 해결한 폐수처리장치의 분리막 모듈에 관한 것이다.

도 8은 종래 분리막 침지형 폐수처리장치의 구성을 나타내고 있다.

폭기조(2) 내에 침지된 분리막의 오염을 예방하기 위해서, 폭기조(2)의 하부에 설치되고 송풍기(4)와 연결된 산기관(6)을 통해 미세한 공기방울로 폭기조(2) 내의 미생물에 필요한 산소를 공급함과 동시에 분리막 모듈(8)의 중공사막에 유동을 발생시켜 중공사막 표면에 부착된 오염물질의 제거와 부착방지, 즉 공기세정을 행하게 된다.

이에 따라, 폐수 내의 유기물 등이 제거되면서 분리막에 의해 여과된 처리수는 처리수 펌프(10)를 통해 폭기조(2) 외로 배출된다.

이러한 경우 부유물질(SS;Suspended Solid)은 계속적으로 폭기조(2) 내에 축적되므로 주기적인 슬러지의 인발을 통해 적정 미생물농도(MLSS;Mixed Liquor Suspended Solid)를 유지하여야 한다.

그러나, 분리막 모듈을 세정하는 공기 세정시 폭기조 하부에서 공급되는 공기의 흐름방향이 상향류(上向流)이므로 분리막 모듈 상부에 부유고형물인 오염물질이 집중적으로 적체되어 여과유량의 감소가 발생하게 된다.

이에 따라 잦은 수세척, 약품세정이 필요하게 되어 결국 막의 수명을 단축하게 된다.

또한, 막의 오염으로 인한 약품 세정시 분리막 모듈로의 약품 투입은 폭기조 내 미생물의 성장에 저해가 될 수 있어 분리막 모듈을 폭기조 외로 꺼내어 약품 세정을 해야 하므로 공정 구성이 복잡하게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 생물학적 폐수처리공정인 활성 슬러지 폭기조에 직접 침지시켜 고액분리를 행할 수 있는 분리막 모듈 중 막세척 효과 증진이 가능하고 간단한 내부 약품 세정이 가능한 구조를 가진 새로운 형태의 분리막 모듈을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막 모듈이 설치된 폐수처리장치의 구조를 간략하게 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 분리막 모듈에서의 폐수, 세정공기의 흐름을 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 분리막 모듈에서의 중공사의 배치, 처리수의 흐름을 도시한 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예인 분리막 모듈을 도시한 평면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예인 분리막 모듈을 도시한 평면도이다.

도 6은 본 발명의 개방형 분리막 모듈과 종래 폐쇄형 분리막 모듈의 시간경과에 대한 유량 변화를 도시한 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 개방형 분리막 모듈을 세정한 후 유량이 회복된 상태를 나타낸 그래프이다.

도 8은 종래 폐쇄형 분리막 모듈이 설치된 폐수처리장치의 구조를 간력하게 도시한 개략도이다.

<< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >>

20...폭기조 30...분리막 모듈

31...헤드부 32...몸통부

33...공기 배출공 34...격벽

40...송풍기 50...산기관

60...처리수 펌프 70...중공사막

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분리막 모듈은, 미세 공기 방울이 헤드부를 관통할 수 있도록 헤드부의 중심부에 수직되는 방향으로 관통 형성되는공기 배출공과, 약품이 주입 배출되는 주입구와 배출구가 각각 연통되는 적어도 2개 이상의 공간을 형성하도록 상기 공기 배출공과 헤드부의 외벽 사이에 배치되는 격벽을 더욱 포함하는 것이 특징이다.

그리고, 중공사막의 양끝단은 2개의 공간 각각에 배치되는 것이 바람직하다.

좀 더 바람직하게는 헤드부가 상기 격벽을 기준으로 좌측공간과 우측공간으로 구분될 경우에는 격벽을 기준으로 좌우측이 분리 가능하게 제작된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 폐수처리장치는 폭기조(20)의 내부에 분리막 모듈(30)이 수직되는 방향으로 배치되고, 분리막 모듈(30)의 하부에 송풍기(40)와 연결된 산기관(50)이 배치되며, 분리막 모듈(30)의 상부는 처리수 펌프(60)와 연결되어 폐수처리시 처리수가 배출되며 약품세정시 약품의 주입과 배출을 하게 된다.

여기서, 분리막 모듈(30)은 도 2에 도시한 바와 같이 헤드부(31)와 몸통부(32)로 분리된다.

헤드부(31)는 중심부에 형성된 공기 배출공(33)과, 공기 배출공(33)과 헤드부(31)의 외벽 사이에 배치되어 적어도 2개 이상의 공간을 형성하도록 하는 격벽(34)과, 각각의 공간에 연통되는 제 1처리구(31a)와 제 2처리구(31b)로 이루어진다.

헤드부(31)에 형성되는 공간이 2개일 경우에는 중공사막(70)의 양끝단이 각각의 공간에 설치된다.

몸통부(32)는 헤드부(31)의 하부에 연결되는 것으로 산기관(50)에서 발생되는 미세한 공기방울을 수용하게 된다.

이와 같은 구조로 된 상부 개방형 분리막 모듈(30)은 분리막 모듈의 상부에 적체될 수 있는 오염물질이 헤드부(31)의 공기 배출공(33)을 통과하여 적체되지 않는다.

또한 공기 세정에 의해 중공사막(70) 표면으로부터 탈착된 오염물질이 분리막 모듈 상부에서 재부착되는 것을 방지할 수 있어 세정효과를 극대화할 수 있다.

특히, 도 2에 도시한 상부 개방형 분리막 모듈(30)은 헤드부(31) 중에서 내부가 빈 동심원의 원기둥 3개가 겹쳐진 모양의 예를 나타내고 있다.

가장 내부의 원통은 전술한 헤드부(31)의 공기 배출공(33)으로 하부에서 산기된 공기가 중공사막(70)의 표면을 공기 세정한 후 상부로 배출되는 통로로써, 공기 세정에 의한 탈착오염물이 공기와 함께 배출되므로 분리막 모듈의 상부에 오염물이 부착되는 것을 현저히 감소시킨다.

이러한 역할을 하는 공기 배출공(33)의 바깥에 위치한 격벽(34)은 U자형 중공사막(70)의 양끝단을 분리시키는 기능을 한다.

분리된 공간의 각각에는 배치된 전술한 바와 같은 제 1처리구(31a)와 제 2처리구(31b)는 중공사막(70)에 의해 정상적으로 여과처리된 처리수를 배출시키며, 특히 산기관을 통해 공급된 공기 세정으로도 제거되지 않는 중공사막(70) 내부의 오염시 약품 세정을 가능하게 한다.

즉, 중공사막(70)의 내부 오염을 제거하기 위해 약품세정이 필요할 시격벽(34)을 폭기조(20) 외로 꺼내지 않고 도 3에 도시한 바와 같이, 안쪽의 제 1처리구(31a)로 주입된 세정약품이 중공사막(70)의 내부를 세정하며, 사용된 세정약품은 바깥쪽의 제 2처리구(31b)로 배출된 후 처리수 펌프(60)에 의해 계속적으로 순환됨으로써 중공사막(70)의 성능을 효과적으로 회복시키게 된다.

도 4은 다른 실시예인 분리막 모듈을 평면에서 도시한 도면이다.

이 분리막 모듈(80)은 내부를 관통하는 헤드부(81)가 있으며, 가장 내부의 원통은 공기 배출공(82)이며, 도 3의 분리막 모듈(80)과는 달리 격벽(83)이 공간을 좌우측으로 나누게 되어 내부약품세정은 어려우나 간단한 구조로 오염이 적게 발생되는 경우에 적용하기 적합한 형태이다.

그리고 좌측 공간에는 제 1처리구(81a)가 우측 공간에는 제 2처리구(81b)가 연결되어 처리수를 배출시키게 된다.

도 5는 또 다른 실시예인 분리막 모듈(90)을 평면에서 도시한 것으로, 이 분리막 모듈(90)은 사각형태의 헤드부(91)로 많은 모듈을 설치해야 할 경우 모듈의 배치가 용이하다.

여기서도 도 4에 도시한 실시예와 동일하게 중심부에 사각형의 공기 배출공(92)이 형성되며, 격벽(93)을 이용하여 좌우측 공간으로 분리하고, 각 공간에는 제 1처리구(91a)와 제 2처리구(91b)가 연결되어 처리수를 배출하게 된다.

도 4 및 도 5에 도시한 실시예들의 경우 모듈의 헤드부분이 격벽을 기준으로 2개로 분리가 가능하며 각각을 제작 후 조립하여 완성하는 형태로 모듈의 제작 및 조립이 용이한 형태이다.

또한, 중공사막 모듈은 하나 또는 둘 이상이 세로 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 분리막 모듈의 전체 형상은 원통형, 사각기둥형, 원추형으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것이 바람직하다.

아울러, 분리막 모듈은 처리용량에 따라 하나 또는 둘 이상을 연결하여 설치할 수 있는 구조가 바람직한데, 특히 제 1 및 제 2처리구는 상기 처리수펌프에 연결되는 것이 바람직하다.

「실시예」

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

그리고 하기 실시예에 사용된 도시하수의 성상은, 생물화학적 산소요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand)이 100mg/l이고, 총질소(Total Nitrogen, T-N)가 35mg/l이며, 총인(Total Phosphorous, T-P)이 5mg/l인 것을 사용한다.

실시예 1

400리터(L)의 반응조 내부에 상부폐쇄형 분리막 모듈을 침지하고 도시하수를 3리터/min의 유량으로 공급하면서 자흡식 진공펌프를 이용하여 (-)100 내지 (-)500mmHg의 압력으로 운전하여 3리터/min의 투과수를 얻었다.

실시예 2

400리터(L)의 반응조 내부에 상부개방형 분리막 모듈을 침지하고 도시하수를 3리터/min의 유량으로 공급하면서 자흡식 진공펌프를 이용하여 (-)100 내지 (-)500mmHg의 압력으로 운전하여 3리터/min의 투과수를 얻었다.

즉, 실시예 1과 동일한 조건에서 실험을 실시하되, 단지 상부폐쇄형 분리막 모듈 대신 본 발명의 특징에 따른 상부개방형 분리막 모듈을 사용하여 실험하였다.

실시예 3

400리터(L)의 반응조 내부에 상부개방형 분리막 모듈을 침지하고 도시하수를 3리터/min의 유량으로 공급하면서 자흡식 진공펌프를 이용하여 (-)100 내지 (-)500mmHg의 압력으로 운전하여 3리터/min의 투과수를 얻었다.

막의 오염이 진행된 후 막성능을 회복하기 위하여 내부약품세정을 실시하였다.

상기와 같은 실험 결과를 도 6 및 도 7에 나타내고 있다. 여기서 도 6은 세로축의 눈금간격을 0.5(l/min)로 표기하였고, 도 7에서는 눈금간격을 0.1(l/min)로 표기하였기 때문에 도 7에서 그래프의 변화정도가 크게 느껴질 수 있지만 그 결과는 도 6에서와 동일하다.

도 6에 도시한 바와 같이 폐쇄형 분리막 모듈과 개방형 분리막 모듈 모두 8일째까지는 투과수의 유량이 비슷한 수치를 보이지만, 점점 시간이 경과될수록 폐쇄형 분리막 모듈의 경우에는 투과수의 유량이 감소함을 알 수 있다.

반면에, 본 발명의 특징에 따른 개방형 분리막 모듈의 경우에는 시간이 경과되어도 투과수의 유량이 미세하게 감소함을 알 수 있다.

또한, 도 7에서는 64일되는 날에 약품세정을 통하여 막의 오염을 제거한 후 성능이 90%이상 회복됨을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 개방형 분리막 모듈은 분리막 모듈의 상부에서 부유물질이 적체되지 않기 때문에 막의 오염을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 막의 수명도 연장된다.

또한, 약품을 이용하여 간단하게 내부를 세정할 수 있어 막의 수명을 연장시키는데 일조할 수 있고, 나아가 세정효율을 향상시키게 된다.

Claims (3)

1. (정정) 폐수를 정화하는 중공사막들과, 상기 중공사막들의 양 단부를 고정하는 중공의 헤드부를 포함하며, 상기 헤드부는 중공사막에 의해 정화된 정화수를 펌핑 처리하기 위한 복수의 처리구를 구비하는 폐수처리장치의 분리막 모듈로서,

   상기 헤드부의 중심부에는 중공사막들의 표면을 세척하도록 산기관에서 발생된 미세 공기 방울이 통과하는 공기 배출공이 구비되며, 상기 헤드부의 내부 공간은 상기 헤드부의 내측에 설치된 격벽에 의해 2개 이상으로 공간으로 분리되고, 상기 복수의 처리구는 상기 격벽에 의해 분리된 공간에 연통되는 폐수처리장치의 분리막 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중공사막의 양끝단이 상기 2개의 공간 각각에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치의 분리막 모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 헤드부가 상기 격벽을 기준으로 좌측공간과 우측공간으로 구분될 경우에는 격벽을 기준으로 좌우측이 분리 가능하게 제작되는 것을 특징으로 하는 폐수처리장치의 분리막 모듈.