KR101367711B1

KR101367711B1 - 하수의 고도 처리 방법

Info

Publication number: KR101367711B1
Application number: KR20110131468A
Authority: KR
Inventors: 엄태경
Original assignee: (주)필로스
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: KR20130064874A

Abstract

본 발명은 하수의 고도처리 방법에 관한 기술이다.
본 발명이 해결하고자하는 과제는 하수 등에 사용하는 침지식 막 생물반응장치의 고도처리에 있어서, 유입하수량이 적고 유입 농도가 낮은 경우에도 효과적으로 고도처리를 할 수 있는 침지식 막 생물반응장치의 운전방법을 제공하는 것이다.
과제의 해결수단은 호기 조(510) 내에 용존 산소 농도계와 산화 환원 전위계를 설치하고, 자동제어기에 연결하여, 하수의 유입량과 유입농도가 낮은 경우에 호기 용 송풍기와 막 세정 송풍기에 공기를 공급하는 공기량 제어밸브 및 순환가스량 제어밸브를 제어하여, 용존산소 농도, 산 환원 전위, 호기 혐기 운전시간을 자동제어하여 효과적으로 고도처리가 되도록 하였다.
본 발명의 효과는 유입하수량이 적고 유입농도가 낮아도 효과적으로 고도처리가 되어, 방류수질을 개선하고, 방류 수역의 수질환경을 보호하는 효과가 있다.

Description

하수의 고도 처리 방법{Operating method of submerged membrane bioreactor}

본 발명은 하수 또는 폐수 등의 고도처리를 하는 하수의 고도 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명자의 등록특허 "제10-1050375호 부하변동에 대응이 용이한 침지식 막 생물반응장치 및 이를 이용한 하수처리방법(201.07.13)"는 하수 등의 고도처리에 유용한 장치 및 방법이지만, 고도처리방법에서 특히 시설 용량에 비하여 하수의 유입유량이 매우 적은 경우와 유입농도가 낮게 유입되는 경우의 고도처리에 대하여, 고도처리방법을 제한적으로 제공하고 있어서, 상기 발명의 장치를 이용하여 실시할 수 있는 더 많은 운전방법을 제공할 필요가 발생하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 부하변동에 대응이 용이한 침지식 막 생물반응장치를 사용하는 하수 등의 고도처리에 있어서, 특히 시설 용량에 대하여 하수의 유입량이 매우 적고 농도가 낮은 경우에, 효과적인 하수의 고도 처리 방법을 제공하는 것이다.

"부하변동에 대응이 용이한 침지식 막 생물반응장치"를 사용하는 하수 등의 고도처리에 있어서,

호기조(510)의 내부에 침지식 막 여과기(630)를 설치하고, 막 여과기의 하부에, 호기용 송풍기(550)로부터 공기를 공급받는 산기장치를 설치하고;

막 여과기의 하부에 막 세정 송풍기(620)로부터 공기를 공급받는 막 세정용 산기장치(640)를 설치하고;

막 여과기의 상부 수면에, 막 여과기를 통과한 공기를 포집하는 차단덮개(650)를 설치하고;

상기 차단덮개로부터 막 세정 송풍기(620)의 입구 배관에 연결되게 가스 순환 관(660)을 설치하고;

상기 가스 순환 관에 순환가스량 조절밸브(680)를 설치하고, 송풍기 입구에 공기량 조절밸브(690)를 설치하고;

상기 호기조 내에 용존산소 농도 계(10)와 산화환원전위계(950)를 설치하고;

운전시간 제어용 타이머와 PLC를 내장하고, 하수 유입량 및 유입농도에 따라

효과적인 고도처리가 되도록 한 각각의 운전 모드를 프로그램으로 입력한 자동제어기(30)에, 상기 산화환원 전위계와 용존산소 농도계를 연결하여 측정치를 전송하고;

하수의 유입량 및 수질농도변화에 따라, 운전 모드를 적용하여 상기 자동제어기에서 상기 호기용 송풍기의 운전시간과 송풍량을 제어하고, 막 세정 송풍기로 공급되는 공기량 또는 공기량과 공기 공급시간을 제어하여, 상기 호기 조에서 하수가 효과적으로 고도처리 되도록 하는 것을 특징으로 하는 하수의 고도 처리 방법을 제공한다.

본 발명의 효과는 하수 등의 고도처리에 있어서, 저 유량 및 저 농도 유입시에도, 효과적인 고도처리가 가능하여, 질소 및 인의 제거율이 높아서 방류수질을 개선하고, 수계의 환경을 보전하는 효과가 있다.

제1도는 본 발명에서 사용하는 침지식 막 생물반응 조의 구성도이다.
제2도는 유입하수량과 농도변화에 대한 운전상태를 나타낸 설명도이다.
제3도는 유입하수량과 농도변화에 대하여 용존산소 농도와 산화환원 전위를 제어하는 설명도이다.
제4도는 유입하수량과 농도가 극히 낮은 경우의 운전상태를 나타내는 설명도이다.

도 1은 침지식 막 생물반응 장치의 구성도로서, 본 발명에 따른 고도 처리 방법의 수행을 위해 사용되는 반응장치의 구성을 나타낸다. 우선, 반응장치의 구성을 살펴보기로 한다. 여기서, 고도 처리란 공공용 수역의 수질 오탁과 관련되는 환경 기준의 준수, 폐쇄 수역 등의 부영양화 방지, 처리수의 재이용 등을 위하여, 하수의 3차 처리를 포함하며, 그것과 같은 정도의 수질 처리수를 얻는 방법을 의미한다.

호기조(510)의 내부에 침지식 막 여과기(630)를 설치하고, 호기조(510)의 하부에, 호기용 송풍기(550)로 부터 공기를 공급받는 산기장치를 설치하고, 침지식 막 여과기(630)의 하부에 막 세정 송풍기(620)로부터 공기를 공급받는 막 세정용 산기장치(640)를 설치하였다.

상기 막 여과기(630)의 상부 수면에, 막 여과기를 통과한 공기를 포집하는 차단덮개(650)를 설치하고;

상기 차단덮개(650)로부터 막 세정 송풍기(620)의 입구 배관에 연결되게 가스 순환 관(660)을 설치하고, 상기 가스 순환 관(660)에 순환가스량 조절밸브(680)를 설치하고, 상기 막 세정 송풍기(620)의 입구에 공기흡입량을 조절하는 공기량 조절밸브(690)를 설치하였다.

상기 호기조(510) 내에 용존산소 농도 계(10)와 산화환원전위계(950)를 설치하고; 운전시간 제어용 타이머와 PLC(programmable logic controller)를 내장하고, 하수 유입량 및 유입농도에 따라 효과적인 고도처리가 되도록 제어하는 자동제어기(30)에, 상기 산화환원 전위계(950)와 용존산소 농도계(10)를 연결하여 측정치를 전송하였다.

하수의 유입량 및 수질농도변화에 따라,각각 다른 운전 모드를 적용하여 상기 자동제어기에서 상기 호기용 송풍기의 운전시간과 송풍량을 제어하고, 상기 막 세정 송풍기로 공급되는 공기량 또는 공기량과 공기 공급시간을 제어하여, 상기 호기조(510)에서 하수가 효과적으로 고도처리 되도록 하였다.

본 발명에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 유입하수량과 농도변화에 대한 운전상태를 나타낸 설명도로서, 유입하수량과 유입 하수의 농도에 따라 각각 다른 상태로 운전하는 것을 나타낸 것이다.

제2도에서 A는 A₂/O공정 또는 혐기 활성슬러지 공정 등에서 하수가 정상적으로 유입되는 경우에 호기조(510)의 용존 산소 농도를 2mg/L로 유지하면서, 호기 조를 질산화 조로 이용하여 고도처리를 하는 것을 나타내고 있다.

B는 A₂/O공정 또는 혐기 활성슬러지 공정 등에서 하수유입량이 줄거나 유입농도가 낮아진 경우에, 호기 용 송풍기(550)의 회전수를 줄여서 송풍 량을 줄이고 동시에 호기용 송풍기를 단속적으로 운전하고, 막 세정 송풍기(620)의 공기량 조절밸브를 단속적으로 개폐하면서 호기 조(510)에 공기를 공급, 차단을 반복하여, 호기 조(510)를 혐기상태와 호기상태로 반복적으로 운전하면서, 질소와 인을 제거하는 고도처리를 하는 것을 나타내고 있다.

상기 호기상태에서는 질산화가 일어나고 혐기상태에서는 탈질이 일어나면서 고도처리가 된다.

C는 호기용 송풍기(550)의 송풍량을 줄이거나 또는 호기용 송풍기(550)의 운전을 중지하고, 공기량 조절밸브의 개도를 줄여서, 막 세정 송풍기에 공급하는 공기량을 줄여서, 호기 조(510)의 용존산소 농도를 0.3~0.5mg/L로 낮게 유지하면서, 동시 질산화 탈질을 하는 고도처리를 하는 것을 나타낸 것이다.

용존산소 농도를 0.3~0.5mg/L로 낮게 유지하면, 호기 조(510) 내에서 질산화 세균은 암모니아성 질소를 산화화여 질산성 질소로 전환하는 질산화를 하고, 동시에 탈질세균은 질산성 질소를 탈질하여 고도처리가 이루어 진다.

D는 호기용 송풍기(550)의 운전을 정지하고, 막 세정 송풍기(620)에 공기를 공급하는 공기량 제어밸브(690)의 개도를 줄인 상태에서, 공기량 제어 밸브(690)를 단속적으로 개폐를 반복하면서, 호기 조(510)의 내부를 혐기 상태와 약한 호기상태가 반복되도록 하여, 동시질산화 탈질을 하여 고도처리를 하는 것을 나타낸 것이다.

상기 공기량 제어 밸브(690)의 개도를 줄이고, 공기량 제어 밸브(690)를 단속적으로 개폐할 때 공기량 제어밸브(690)를 닫아서 막 세정 송풍기(620)에 공기 공급이 중단되어도

순환가스가 막 세정 송풍기(620)로 공급되면서 순환하므로, 침지식 막 여과기(630)의 세정은 계속 이루어지기 때문에 막의 오염이나 막힘은 방지된다.

제3도는 유입하수량과 농도변화에 대하여 용존산소 농도와 산화환원 전위를 제어하는 설명도로서, 호기 조(510)에서 동시 질산화 탈질을 하는 경우에 있어서, 용존 산소 농도와 산화환원 전위의 관계를 나타낸 것으로 "나"는 용존산소 농도를 0.3 ~ 0.5 mg/L로 낮게 유지하는 것을 나타내고 있으며, "가"는 이에 대응하는 산화환원 전위가 +의 특정한 값인 것을 나타내고 있다.

"다"는 호기 조(510)에서 낮은 용존산소 농도를 유지하면서, 혐기 상태와 호기상태를 반복하게 하면서, 동시 질산화 탈질을 하는 것을 나타낸 것이다.

"라"는 상기 "다"에 대응하는 산화환원 전위 값의 변화를 나타낸 것으로서, 산화환원 전위 값이 호기 상태에서는 +값으로 변화하고, 혐기 상태에서는 -값으로 변화하는 것을 나타낸 것이다.

제4도는 유입하수량과 농도가 극히 낮은 경우의 운전상태를 나타내는 설명도로서, 유입하수량이 더 적고, 유입 하수의 농도도 저하한 경우에, 제3도에서 설명한 것과 같이 용존산소 농도를 낮추거나 혐기 호기 상태를 반복하며 운전하다가, 일정시간 이후에는 혐기 상태로 유지하면서, 내생 탈질을 유도하면서 고도처리를 하는 것을 나타낸 것이다.

막 세정 송풍기에 공기공급을 중단하여 혐기상태를 유지하더라도, 막세정 송풍기에 순환가스가 공급되면서, 막세정이 이루어짐과 동시에 순환가스의 부상력으로 하수가 호기 조 내부를 순환하므로 완전혼합상태가 유지되어, 슬러지의 침전이 방지되고,하수와 미생물의 접촉이 효과적으로 이루어져서 내생탈질이 이루어 진다.

상기 제2도내지 제3도에 있어서, 도면에 별도로 표시하지는 않았지만 용존 산소를 낮게 유지하거나 낮은 용존 산소 농도조건에서 혐기 호기 상태를 반복하면서 처리하는 경우에는, 고도 처리에 수행되는 시간 즉, 하수가 유입된 후 처리되어 배출되는 수행 주기를 1주기이고, 1 주기에 필요한 시간이 24시간이라고 하였을 때, 1일마다 주기적으로 같은 방식으로 운전을 반복하되 1 주기 24시간 중, 1 주기의 마지막 1~2시간은 용존산소 농도가 1.5mg/L 이상이 되도록 호기 상태로 운전하여, 미생물의 활성을 높이고 사상균의 발생을 억제한다. 여기서, 1 주기는 24시간으로 예시하였으나, 그 시간은 사용자에 따라 변경될 수 있다. 1주기의 시간이 변경되는 경우, 호기 상태로 운전되는 시간은 그 비율에 따라 변경될 수 있다.

용존산소 농도나 산화환원 전위가 고도처리에 미치는 영향에 대하여는 상기 예시한 특허에 상술되어 있으므로 본 발명에서는 별도로 설명하지 않기로 한다.

상기 제2도 내지 제4도에 나타낸 운전 상태는 각각 운전 모드로 자동제어기에 프로그램으로 입력하여, 운전자가 하수의 유입량과 유입농도상태에 따라 적합한 운전모드를 선택하면, 호기 조(510)에 설치한 용존산소 농도계(10)와 산화 환원 전위계(950), 자동 제어기(30)에 내장된 타이머 및 PLC가 연계작동하여, 호기용 송풍기(550) 과 공기량 제어 밸브(690)에 제어신호를 보내서, 자동으로 선택한 운전 모드에 부합하는 운전상태가 되도록 제어한다.

또한 생물학적으로 총인 제거가 미흡한 경우에는 호기 조(10)에 황산철이나 염화제2철 등 철을 기제로 한 응집제를 제거하고자 하는 총인 양에 대하여, 2~3 mole 의 비율로 주입하면, 총인 제거가 됨과 동시에 막이 막힘을 방지하는 효과도 있다(도시하지 않음).

10 용존산소 농도계
30 자동제어기
510 호기조
530 산기장치
550 호기 용 송풍기
620: 막 세정 송풍기
630: 막 여과기
640: 막 세정용 산기장치
650: 차단 덮개
660: 가스순환 관
680: 순환가스량 조절밸브
690: 공기량 조절밸브
950 산화환원전위계
1000 막 여과수 배관

Claims

호기 조(510)의 내부에 침지식 막 여과기(630)를 설치하고, 호기조의 하부에, 호기 용 송풍기(550)로부터 공기를 공급받는 산기장치를 설치하고;
막 여과기의 하부에 막 세정 송풍기(620)로부터 공기를 공급받는 막 세정용 산기장치(640)를 설치하고;
막 여과기의 상부 수면에, 막 여과기를 통과한 공기를 포집하는 차단덮개(650)를 설치하고;
상기 차단덮개로부터 막 세정 송풍기(620)의 입구 배관에 연결되게 가스 순환 관(660)을 설치하고;
상기 가스 순환 관에 순환가스량 조절밸브(680)를 설치하고, 송풍기 입구에 공기량 조절밸브(690)를 설치하고;
상기 호기조 내에 용존산소 농도 계(10)와 산화환원전위계(950)를 설치하고;
운전시간 제어용 타이머와 PLC(programmable logic controller)를 내장하고, 하수 유입량 및 유입농도에 따라 고도처리가 되도록 제어하는 자동제어기(30)에, 상기 산화환원 전위계와 용존산소 농도계를 연결하여 측정치를 전송하도록 하는 침지식 막 생물 반응장치에 의한 하수의 고도 처리 방법에 있어서,
상기 하수의 유입량 및 수질농도변화에 따라, 상기 자동제어기(30)는 상기 호기용 송풍기의 운전시간과 송풍량을 제어하고, 막세정 송풍기로 공급되는 공기량 또는 공기량과 공기 공급시간을 제어하여, 상기 호기조에서 하수가 1주기 24시간 동안 고도처리되는 것을 특징으로 하는 하수의 고도 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 호기조 (510)내에서, 호기 상태와 혐기 상태를 반복하게 하면서 고도처리를 하되, 호기 상태에서는 호기용 송풍기와 막 세정 송풍기는 운전을 계속하여 용존산소 농도를 1.5mg/L로 유지하도록 하고 혐기 상태에서는 공기량제어밸브(690)를 닫고, 호기용 송풍기는 운전을 정지하도록 하는 것을 특징으로 하는 하수의 고도 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 호기 조(510) 내에서, 용존 산소 농도와 산화환원 전위를 동시에 제어하거나 또는 용존 산소 농도와 산화환원 전위, 혐기 호기 반복운전기간을 제어하면서 고도처리를 하는 것을 특징으로 하는 하수의 고도 처리 방법.
제3항에 있어서,
상기 고도 처리에서 1주기 24시간 중 마지막 1~2 시간은 용존산소 농도 1.5mg/L이상으로 제어하면서, 고도처리를 하는 것을 특징으로 하는 하수의 고도 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 호기 조(510)에 철을 포함하는 응집제를 주입하여, 화학적으로 인을 제거하고, 막 여과기의 막힘을 방지하는 것을 특징으로 하는 하수의 고도 처리 방법.