KR102661176B1 - Wastewater treatment system using a2o - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폭기.교반.액이송 장치가 구비된 A2O 반응장치 및 이를 이용한 하·폐수 처리공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혐기조, 무산소조 및 호기조로 구성되되, 무산소조 및 호기조에는 선택적으로 폭기.교반.액이송이 가능한 장치를 구성함으로서 별도의 펌프, 산기장치, 교반장치가 필요없이 필요에 따라 폭기, 교반 및 액이송이 가능화도록 함으로서 장비구성의 간소화에 의해 운전효율을 높일 수 있으며, 에너지를 절감할 수 있는 폭기.교반.액이송 장치가 구비된 A2O 반응장치 및 이를 이용한 하·폐수 처리공에 관한 것이다.The present invention relates to an A2O reaction device equipped with an aeration, stirring, and liquid transfer device and a sewage and wastewater treatment method using the same. In more detail, it is composed of an anaerobic tank, an anoxic tank, and an aerobic tank, and the anoxic tank and the aerobic tank are selectively aerated and agitated. . By configuring a device capable of liquid transfer, aeration, stirring, and liquid transfer are possible as needed without the need for a separate pump, air diffuser, or stirring device. By simplifying the equipment configuration, operation efficiency can be increased, and energy savings can be achieved. It relates to an A2O reaction device equipped with aeration, stirring, and liquid transfer devices that can save money, and a sewage and wastewater treatment plant using the same.
Description
본 발명은 하·폐수 원수에서 질소, 인, 유기물 및 수분을 제거하여 고형분 형태로 분리 배출시키는 A2O반응 시스템으로서, 보다 상세하게는 슬러지처리장치, 혐기조, 무산소조, 호기조, 침전조 및 상기 슬러지처리장치 내부에 구성되는 분리막모듈을 활용하여 유입 원수에 포함된 유기물, 질소 및 인에 대한 제거 효율을 극대화하고 이에 더해 물과 고형물로 분리 배출하여 수질 개선을 이룰수 있는 슬러지의 효율적 처리가 가능한 A2O반응 시스템에 관한 것이다.The present invention is an A2O reaction system that removes nitrogen, phosphorus, organic matter, and moisture from raw sewage and wastewater and separates them in the form of solids. More specifically, it is a sludge treatment device, an anaerobic tank, anoxic tank, aerobic tank, sedimentation tank, and the inside of the sludge treatment device. About the A2O reaction system that maximizes the removal efficiency of organic matter, nitrogen and phosphorus contained in the incoming raw water by utilizing the separation membrane module comprised in will be.
일반적으로 하수도 보급률 증가와 공공하수처리시설에 유입되는 하수량 증가에 따라 처리 과정에서 발생하는 하수 슬러지 양도 더불어 증가하는 추세이다.In general, as the sewage penetration rate increases and the amount of sewage flowing into public sewage treatment facilities increases, the amount of sewage sludge generated during the treatment process also tends to increase.
하수처리슬러지는 2012년 1월 1일로부터 해양배출이 전면 금지되어 하수슬러지를 전량 육상에서 처리하고 있어 이에 따라, 건조 소각 자원화 즉 탄화, 바이오가스 및 발전슬러지 농축, 건조, 소각, 자원화 즉 탄화, 바이오가스생산 및 발전 등의 육상 처리비가 증가하고 있다.Sewage treatment sludge has been completely banned from being discharged into the sea since January 1, 2012, and all of the sewage sludge is being processed on land. Accordingly, dry incineration and resource conversion, biogas and power generation sludge concentration, drying, incineration, and resource conversion, i.e. carbonization, Onshore processing costs, such as biogas production and power generation, are increasing.
또한, 슬러지 탈수공정에는 수분과 고형물을 분리하기 위하여 무기응집제인 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 및 고분자 응집제가 사용되고 있어 약품비용부담뿐만 아니라 화학슬러지양 증가로 인해 비용이 더욱 증가하게 되었다.In addition, in the sludge dehydration process, inorganic coagulants such as aluminum sulfate, polyaluminium chloride, and polymer coagulants are used to separate moisture and solids, which further increases the cost due to the burden of chemical costs and the increase in the amount of chemical sludge.
더불어, 슬러지 처리계통에서 첨가된 화약 약품은 건조, 소각 등 후처리 공정에서 백화현상, 스케일 형성, 배관부식등의 문제를 발생시킬 뿐만 아니라 일부 미반응된 약품이 방류수와 함께 하천 등으로 그대로 방출되어 수계에 안 좋은 영향을 주고 있다.In addition, the explosive chemicals added in the sludge treatment system not only cause problems such as whitening, scale formation, and pipe corrosion during post-treatment processes such as drying and incineration, but also some unreacted chemicals are discharged into rivers, etc. along with the discharged water. It is having a negative impact on the water system.
한편, 슬러지 탈수공정에서 발생되는 고농도의 탈수여액을 처리하기 위하여 생물반응조 전단으로 반송하거나 별도의 농축수 처리공정을 설치하였다.Meanwhile, in order to treat the high-concentration dewatered filtrate generated in the sludge dehydration process, it was returned to the front of the bioreactor or a separate concentrated water treatment process was installed.
그러나 이는 생물반응조 처리용량 증대로 공사비 및 유지관리비 증가를 초래하거나 생물학적 반응에 여러 가지 문제점을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 별도의 농축수 처리공정을 설치할 경우 추가적인 공사비와 유지관리비를 발생시킨다.However, this is known to cause an increase in construction and maintenance costs due to an increase in the treatment capacity of the biological reactor, or to cause various problems in biological reactions, and when a separate concentrated water treatment process is installed, additional construction and maintenance costs are incurred.
더불어, 현재 슬러지 농축 탈수 공정에는 벨트프레스탈수공정, 원심탈수공정 스크류식탈수공정 및 필터프레스탈수공정등이 일반적으로 사용되고 있는데 상기 공정은 모두 많은 약품 사용과 동력사용으로 인해 많은 유지관리비용이 발생하고 더욱 나아가 슬러지저장조, 슬러지농축조, 탈수여과수 저장조가 필요하여 전체공사비를 증가시키고 장치비 및 설비비와 유지관리비가 추가로 들어가 경제성에 많은 문제점이 있었다.In addition, currently, belt press dewatering process, centrifugal dewatering process, screw dewatering process, and filter press dewatering process are commonly used in sludge concentration dewatering processes. All of the above processes incur high maintenance costs due to the use of many chemicals and power. Furthermore, the need for a sludge storage tank, a sludge thickening tank, and a dewatered filtration water storage tank increased the overall construction cost, and additional equipment, facility, and maintenance costs were required, causing many problems in economic feasibility.
마지막으로 슬러지 분리공정 운영이 어려워 별도의 전담인력이 다수 필요하고 잦은 고장으로 인해 문제 발생 빈도가 높았다.Lastly, the sludge separation process was difficult to operate, requiring a large number of separate dedicated personnel, and problems occurred frequently due to frequent breakdowns.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하·폐수에 포함된 슬러지 중 물을 제외한 나머지 잔류물인 슬러지 고형물만을 흡착시켜 여과하고 여과된 물은 인근 하천으로 방류할 수 있는 구성을 1장치로 구성하여 시설경제면과, 운전효율 및 에너지경제면에서도 우수하며 슬러지의 효율적 처리가 가능한 A2O반응 시스템을 제공하고자 함이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to adsorb and filter only sludge solids, which are the remaining residue excluding water, among the sludge contained in sewage and wastewater, and to discharge the filtered water into a nearby river. The goal is to provide an A2O reaction system that is excellent in terms of economy, operation efficiency, and energy economy and is capable of efficiently processing sludge.
본 발명의 슬러지의 효율적 처리가 가능한 A2O반응 시스템(이하 “본 발명의 시스템”이라함)은 하·폐수의 원수가 유입되는 혐기조와 상기 혐기조에 인접하는 무산소조와 상기 무산소조에 인접하는 호기조와 상기 호기조에 인접하는 침전조를 포함하는 A2O반응 시스템에 있어서, 상기 침전조에서 슬러지가 유입되는 슬러지유입라인과 저장되는 슬러지를 상기 혐기조로 반송시키는 슬러지반송라인이 형성되는 슬러지탱크와, 상기 슬러지탱크의 내부에 구비되고 내부에 유로가 형성되며 흡입압에 의해 상기 슬러지탱크에 유입 및 저장된 슬러지 중 고형분이 흡착되게 하면서 상기 유로를 통해 슬러지에서 수분 및 공기를 흡수하는 복수의 분리막과, 상기 복수의 분리막의 상부에 연결되어 분리막에서 흡수하는 수분 및 공기를 포집하는 포집공간이 형성되는 포집구와, 상기 포집구에 연통하며 펌프가 형성되는 처리수배출라인을 포함한 분리막 모듈을 포함하는 슬러지처리장치;를 더 포함하되, 상기 펌프는, 상기 슬러지탱크에 슬러지가 채워진 상태에서 상기 분리막모듈의 각 분리막에 흡입압이 발생되도록 가동되어 상기 분리막 표면에 고형분을 흡착시키는 흡입펌프와, 상기 슬러지탱크 내의 슬러지가 배출된 상태에서 상기 분리막모듈의 각 분리막으로 압축공기가 토출되도록 가동되어 상기 분리막 표면에 흡착된 고형분을 막표면으로부터 탈리시키는 토출펌프를 포함하고, 상기 슬러지처리장치는, 상기 슬러지탱크 하단에서 잉여슬러지배출라인에 의해 연통되고, 상기 토출펌프의 작동에 따라 분리막의 막표면으로부터 탈리되어 잉여슬러지배출라인을 통해 배출되는 고형분을 저장하는 잉여슬러지저장조와, 상기 슬러지탱크에는 최외각 분리막에 고형분이 흡착되어 형성되는 침적층에 레이저를 조사하여 슬러지탱크 내주연과 상기 침적층의 거리를 측정하고 침적층의 거리가 임계치 이상인 것이 감지될 경우 그 감지신호를 송신하는 레이저센서와, 상기 레이저센서에서 송신하는 감지신호를 수신하여 상기 토출펌프가 작동되도록 제어하여 토출펌프에 의한 탈착과정이 수행되게 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The A2O reaction system capable of efficiently treating sludge of the present invention (hereinafter referred to as the “system of the present invention”) includes an anaerobic tank into which raw sewage and wastewater flows, an anoxic tank adjacent to the anaerobic tank, an aerobic tank adjacent to the anoxic tank, and the aerobic tank. In the A2O reaction system including a sedimentation tank adjacent to, a sludge tank in which a sludge inflow line through which sludge flows from the sedimentation tank and a sludge return line through which stored sludge is returned to the anaerobic tank are formed, and a sludge tank provided inside the sludge tank. A flow path is formed inside a plurality of separation membranes that absorb moisture and air from the sludge through the flow path while adsorbing solids from the sludge introduced and stored in the sludge tank by suction pressure, and connected to the upper part of the plurality of separation membranes. A sludge treatment device comprising a separation membrane module including a collection port in which a collection space for collecting moisture and air absorbed by the separation membrane is formed, and a treated water discharge line in communication with the collection port and in which a pump is formed, further including the above. The pump is operated to generate suction pressure to each membrane of the separation membrane module when the sludge tank is filled with sludge and adsorbs solids on the surface of the membrane, and when the sludge in the sludge tank is discharged, the separation membrane It includes a discharge pump that is operated to discharge compressed air to each separation membrane of the module to remove solids adsorbed on the surface of the separation membrane from the membrane surface, and the sludge treatment device is communicated through a surplus sludge discharge line at the bottom of the sludge tank. , a surplus sludge storage tank that stores solids that are separated from the membrane surface of the separation membrane according to the operation of the discharge pump and discharged through the surplus sludge discharge line, and in the sludge tank, a laser is applied to the deposition layer formed by adsorption of solids to the outermost separation membrane. A laser sensor that measures the distance between the inner periphery of the sludge tank and the sediment layer and transmits a detection signal when it detects that the distance of the sediment layer is greater than a threshold, and a laser sensor that receives the detection signal transmitted from the laser sensor and discharges the It is characterized in that it further includes a control unit that controls the pump to operate so that the desorption process by the discharge pump is performed.
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하나의 예로 상기 슬러지반송라인은 슬러지탱크 상단에 형성되는 제 1슬러지반송라인과 슬러지탱크 하단에 형성되는 제 2슬러지반송라인으로 구성됨을 특징으로 한다.As an example, the sludge return line is characterized by being composed of a first sludge return line formed at the top of the sludge tank and a second sludge return line formed at the bottom of the sludge tank.
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앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 시스템은 1장치에 의해 탈기가 이루어지고 고농축의 슬러지가 혐기조로 반송되도록 하여 반응효율을 높임과 동시에 분리막모듈을 활용하여 종래 기술대비 함수율이 적은 잉여슬러지를 배출시킬 수 있다. 또한, 별도의 슬러지 저류/농축시설을 필요로 하지 않아 후처리 시설의 용량을 줄일 수 있어 시설비용 절감 측면에서 경제적인 장점이 있다.As explained in detail earlier, the system of the present invention performs degassing through one device and returns highly concentrated sludge to the anaerobic tank to increase reaction efficiency, and at the same time utilizes a separation membrane module to discharge excess sludge with a lower moisture content compared to the prior art. there is. In addition, since there is no need for a separate sludge storage/concentration facility, the capacity of the post-treatment facility can be reduced, which has an economic advantage in terms of facility cost reduction.
또한, 흡입펌프의 흡입압을 통해 슬러지를 여과액흡입배관을 통해 인근 하천으로 직방류할 수 있어 효율적이고, 슬러지 처리를 위해 첨가되는 화학 약품이 필요 없어 방류수와 함께 하천 등으로 방출되어 수계에 안 좋은 영향을 주는 문제를 해결하여 환경문제를 개선할 수 있으며, 수 처리 공정에서 탈수 장치가 생물 반응조들간의 이송배관 중간에 설치되어 별도의 배관 설비가 필요 없이 자동밸브의 조작만으로 탈수 장치가 운전될 수 있어 편의성이 매우 우수하다.In addition, it is efficient because the suction pressure of the suction pump allows the sludge to be discharged directly into a nearby river through the filtrate suction pipe, and there is no need for chemicals added for sludge treatment, so it is discharged into rivers, etc. along with the effluent, making it safe for the water system. Environmental problems can be improved by solving problems that have a positive impact. In the water treatment process, the dehydration device is installed in the middle of the transfer piping between biological reactors, so the dehydration device can be operated just by operating an automatic valve without the need for separate piping equipment. The convenience is very excellent.
도 1은 본 발명의 시스템을 나타내는 개략도이고,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 구성으로 슬러지처리장치의 작동상태를 나타내는 도면이고,
도 3은 슬러지처리장치를 나타내는 부분도이고,
도 4는 슬러지처리장치를 나타내는 사시도이고,
도 5는 종래기술을 나타내는 블록도이다. 1 is a schematic diagram showing the system of the present invention;
2A to 2C are diagrams showing the operating state of a sludge treatment device in one configuration of the present invention;
Figure 3 is a partial diagram showing the sludge treatment device,
Figure 4 is a perspective view showing the sludge treatment device,
Figure 5 is a block diagram showing the prior art.
이하 본 발명의 실시예들을 첨부되는 도면을 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail through the accompanying drawings.
본 발명의 시스템은 슬러지처리장치(2)가 구비된 A20 반응 시스템에 관한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 유입 원수가 수용되는 혐기조(3), 상기 혐기조(3)로부터 유입되는 반응액을 수용하는 무산소조(4), 상기 무산소조(4)로부터 유입되는 반응액을 수용하는 호기조(5) 및 상기 호기조(5)로부터 유입된 처리수에서 활성슬러지를 걸러내어 처리수가 방류되도록 하는 침전조(6)로 구성되는 일반적인 A20 반응(공정)에 사용되는 시스템에 슬러지처리장치(2)를 부가함으로서 슬러지반송, 슬러지탈수 및 이에 수반되는 처리수의 배출이 일장치에 의해 이루어지도록 하는 것이다. The system of the present invention relates to an A20 reaction system equipped with a sludge treatment device (2), and as shown in FIG. 1, an anaerobic tank (3) containing incoming raw water and a reaction solution flowing from the anaerobic tank (3). an anoxic tank (4), an aerobic tank (5) that accommodates the reaction solution flowing from the anoxic tank (4), and a sedimentation tank (6) that filters activated sludge from the treated water flowing in from the aerobic tank (5) and discharges the treated water. By adding the sludge treatment device (2) to the system used in the general A20 reaction (process), sludge return, sludge dewatering, and accompanying discharge of treated water are performed by one device.
상기 혐기조(3)에서는 유입된 하·폐수에서 인이 방출되도록 하는 것이며, 상기 무산소조(4)에서는 질산성 질소를 질소가스로 탈질하는 것이고, 상기 폭기조(5)에서는 질산화와 인의 섭취가 이루어져 전체적으로 질소, 인 및 유기물이 제거되도록 하는 공정은 기존의 A2O 공정과 동일하다. In the anaerobic tank (3), phosphorus is released from the inflowing sewage and wastewater, in the anoxic tank (4), nitrifying nitrogen is denitrified into nitrogen gas, and in the aeration tank (5), nitrification and phosphorus intake are performed to produce overall nitrogen. , the process to remove phosphorus and organic substances is the same as the existing A2O process.
먼저, 상기 혐기조(3)는 연속 또는 간헐적으로 유입되는 원수를 수용하게 되는데, 이는 유입 원수의 수량 및 도면에 도시된 바는 없으나 혐기조(3) 전단에 유량 조정조 설치 여부에 따라 결정될 수 있다. 또한, 하수 관거로부터 하수의 유입 지점은 상기 혐기조(3)의 상부가 될 수 있으나, 하수 유입 지점의 높이는 부설되는 하수 관거의 깊이에 따라 상이해질 수 있음은 당연하다.First, the anaerobic tank 3 receives raw water flowing in continuously or intermittently. This may be determined depending on the quantity of incoming raw water and whether a flow rate control tank is installed in front of the anaerobic tank 3, although it is not shown in the drawing. In addition, the inflow point of sewage from the sewage conduit may be the upper part of the anaerobic tank 3, but it is natural that the height of the sewage inflow point may vary depending on the depth of the sewage conduit to be laid.
상기 혐기조(3)는 상기 무산소조(4)와 도면에 도시된 바는 없으나 순환수단에 의해 액이송 및 내부반송이 이루어질 수 있다. The anaerobic tank 3 and the anoxic tank 4 are not shown in the drawing, but liquid transfer and internal return can be achieved by circulation means.
상기 무산소조(4)에는 도면에 도시된 바는 없으나 교반수단이 구성되어 상기 무산소조(4)에서 원활한 슬러지 교반이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 교반작용에 기해 유기물과 미생물의 접촉 기회를 상승시키기 위한 것이다. Although not shown in the drawings, the anoxic tank 4 may be provided with a stirring means to ensure smooth sludge agitation in the anoxic tank 4. This stirring action is intended to increase the chance of contact between organic matter and microorganisms.
또한 도면에 도시된 바는 없으나 상기 무산소조(4)와 상기 호기조(5) 간에도 순환수단이 구성되어 액이송 및 내부반송이 이루어지도록 할 수 있다. In addition, although not shown in the drawings, a circulation means may be provided between the anoxic tank 4 and the aerobic tank 5 to allow liquid transfer and internal return.
특히 본 발명의 시스템(1)에는 슬러지처리장치(2)가 구성되는 바, 상기 슬러지처리장치(2)는 상기 침전조(6)에서 슬러지가 유입되는 슬러지유입라인(211)과 저장되는 슬러지를 상기 혐기조(3)로 반송시키는 슬러지반송라인(212)이 형성되는 슬러지탱크(21)와, 상기 슬러지탱크(21)에 구성되며 흡입압에 의해 저장된 슬러지에서 내부로 수분 및 공기를 흡수하여 외부로 배출하고 슬러지 중 고형분이 흡착되도록 하는 분리막모듈(22)을 포함하는 것을 특징으로 한다. In particular, the system 1 of the present invention includes a sludge treatment device 2, wherein the sludge treatment device 2 includes a sludge inflow line 211 through which sludge flows from the settling tank 6 and the stored sludge. It consists of a sludge tank 21 in which a sludge return line 212 is formed to return the sludge to the anaerobic tank 3, and the sludge tank 21 absorbs moisture and air from the stored sludge by suction pressure and discharges it to the outside. And it is characterized by including a separation membrane module (22) that allows solid content in the sludge to be adsorbed.
상기 분리막모듈(22)에는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 내부에 유로(221-1)가 형성되어 흡입압에 의해 상기 슬러지탱크(21)에 저장된 슬러지에서 상기 유로(221-1)를 통해 수분 및 공기를 흡수하여 외부로 배출하고 슬러지 중 고형분이 흡착되도록 하는 복수의 분리막(221)과, 상기 분리막(221) 상부에서 수분 및 공기를 포집하는 포집공간이 형성되는 포집구(222)와, 상기 포집구(222)에 연통하며 펌프(231, 232)가 형성되는 처리수배출라인(223)이 형성되는 것을 특징으로 한다. As shown in FIGS. 3 and 4, the separation membrane module 22 has a flow path 221-1 formed inside the sludge stored in the sludge tank 21 by suction pressure through the flow path 221-1. A plurality of separation membranes 221 that absorb moisture and air, discharge them to the outside, and allow solids in the sludge to be adsorbed, and a collection port 222 in which a collection space is formed to collect moisture and air at the top of the separation membrane 221, It is characterized in that a treated water discharge line 223 is formed that communicates with the collection port 222 and is formed with pumps 231 and 232.
상기 분리막(221)은 다공의 재질로 구성되는 분리막필터(221-2) 사이에 유로(221-1)가 형성되도록 하여 분리막필터(221-2)를 통해 슬러지(S)로부터 상기에서 언급한 바와 같이 수분 및 공기가 분리되도록 하는 것이며, 이 과정에서 당연히 이물질의 여과가 이루어지도록 하는 것이다. 즉 유로(221-1)로 유입된 수분은 여과가 이루어진 상태로서 이러한 처리수는 그대로 방류되어도 무관하다. The separation membrane 221 forms a flow path 221-1 between the separation membrane filters 221-2, which are made of a porous material, to separate the sludge S from the sludge S through the separation membrane filter 221-2, as mentioned above. This is to ensure that moisture and air are separated, and that foreign substances are naturally filtered during this process. In other words, the moisture flowing into the flow path 221-1 has been filtered, and this treated water may be discharged as is.
또한 상기 분리막(221)에는 도면번호가 도시된 바는 없으나 상기 분리막필터(221-2) 상,하단에 프레임이 장착되고 상부의 프레임은 상기 포집구(222)와 연통하도록 구성된다. In addition, although the drawing number is not shown on the separator 221, frames are mounted on the upper and lower sides of the separator filter 221-2, and the upper frame is configured to communicate with the collection port 222.
상기 슬러지탱크(21)는 상기 슬러지유입라인(211)을 통해 유입되는 슬러지가 저장되도록 하는 공간으로 타측에는 슬러지반송라인(212)이 형성되되, 상기 슬러지반송라인(212)은 슬러지탱크(21) 상단에 형성되는 제 1슬러지반송라인(212-1)과 슬러지탱크(21) 하단에 형성되는 제 2슬러지반송라인(212-2)으로 구성됨을 특징으로 한다. The sludge tank 21 is a space for storing sludge flowing in through the sludge inflow line 211, and a sludge return line 212 is formed on the other side, and the sludge return line 212 is the sludge tank 21. It is characterized by being composed of a first sludge return line (212-1) formed at the top and a second sludge return line (212-2) formed at the bottom of the sludge tank 21.
또한 상기 펌프(232)의 펌핑에 의해 상기 분리막(221)에 흡착된 슬러지 중 고형분(S-1)이 탈착되도록 하고, 상기 슬러지탱크(21) 하단에는 잉여슬러지배출라인(213)이 형성되어 탈착된 고형분(S-1)이 외부로 배출되도록 하며, 상기 잉여슬러지배출라인(213)을 통해 배출되는 고형분(S-1)이 저장되는 잉여슬러지저장조(24)가 더 구성됨을 특징으로 한다. In addition, the solid content (S-1) of the sludge adsorbed on the separation membrane 221 is desorbed by pumping of the pump 232, and a surplus sludge discharge line 213 is formed at the bottom of the sludge tank 21 for desorption. The solid content (S-1) is discharged to the outside, and a surplus sludge storage tank (24) is further configured to store the solid content (S-1) discharged through the surplus sludge discharge line (213).
도 2a 및 도 2b에서 보는 바와 같이 상기 슬러지유입라인(211)을 통해 유입되는 슬러지가 슬러지탱크(21)에 채워지면서 일정 수위이상이 되면 월류되어 상기 제 1슬러지반송라인(212-1)을 통해 도 1에서 보는 바와 같이 혐기조(3) 전단으로 슬러지반송이 이루어진다. As shown in FIGS. 2A and 2B, the sludge flowing in through the sludge inflow line 211 fills the sludge tank 21, and when the water level exceeds a certain level, it overflows and flows through the first sludge return line 212-1. As shown in Figure 1, sludge is returned to the front of the anaerobic tank (3).
그 다음 슬러지탱크(21)가 채워진 상태에서 흡입펌프(231)가 가동되어 분리막모듈(22)의 각 분리막(221)에 흡입압이 발생되어 분리막 (221) 표면에는 슬러지 고형분(S-1)이 흡착되면서 분리막(221) 내부로는 수분 및 공기가 흡입되어 유로(221-1)를 통해 포집구(222)에 포집되고, 포집된 수분 및 공기는 처리수배출라인(223)을 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다. Next, when the sludge tank 21 is filled, the suction pump 231 is operated to generate suction pressure in each membrane 221 of the separation membrane module 22, so that sludge solid content (S-1) is formed on the surface of the membrane 221. As it is adsorbed, moisture and air are sucked into the separation membrane 221 and collected in the collection port 222 through the flow path 221-1, and the collected moisture and air are discharged to the outside through the treated water discharge line 223. The goal is to make it happen.
이렇게 흡입압에 의해 슬러지(S)로부터 수분은 물론 공기가 분리되도록 함으로써 결과적으로 반송되는 슬러지는 수분의 분리에 의해 고농축이 되고, 탈기에 의해 DO가 저하된 상태가 되어 혐기조(3)에서 반응효율을 높일 수 있도록 하는 것이다. In this way, moisture as well as air are separated from the sludge (S) by the suction pressure, and as a result, the returned sludge becomes highly concentrated due to the separation of moisture, and the DO is reduced by deaeration, thereby reducing the reaction efficiency in the anaerobic tank (3). The goal is to increase .
이러한 운전은 분리막(221) 표면에 흡착된 고형분(S-1)이 충분히(3~5mm) 흡착될 때까지 지속된 후에 흡입펌프(231), 슬러지유입라인(211)의 밸브가 off되고, 제 2슬러지반송라인(212-2)의 밸브가 on되면서 슬러지탱크(21)에 저장된 슬러지(S)가 완전히 비워질 때까지 제 2슬러지반송라인(212-2)을 통해 반송이 이루어지도록 한다. 이때에도 분리막(221)에는 흡입압이 유지되고 있기 때문에 표면에 고형분(S-1)이 흡착된 상태가 유지된다. This operation continues until the solid content (S-1) adsorbed on the surface of the separation membrane 221 is sufficiently absorbed (3 to 5 mm), then the valves of the suction pump 231 and the sludge inlet line 211 are turned off, and the As the valve of the second sludge return line (212-2) is turned on, the sludge (S) stored in the sludge tank (21) is returned through the second sludge return line (212-2) until it is completely emptied. Even at this time, because the suction pressure is maintained in the separator 221, the solid content (S-1) is maintained adsorbed on the surface.
그 다음으로 도 2c에서 보는 바와 같이 슬러지탱크(21)내의 슬러지(S)가 완전히 배출되면 토출펌프(232)가 가동되어 각 분리막(221)으로 압축공기가 토출되도록 한다. 이때 역세수가 주입되도록 할 수 있다. Next, as shown in FIG. 2C, when the sludge S in the sludge tank 21 is completely discharged, the discharge pump 232 is operated to discharge compressed air to each separation membrane 221. At this time, backwash water can be injected.
이 과정에서 분리막(221) 표면에 흡착된 고형분(S-1)이 막표면으로부터 탈리되면서 상기 잉여슬러지배출라인(213)을 통해 상기 잉여슬러지저장조(24)로 배출되도록 한다. 이와 같은 작용에 의해 함수율이 낮은(90~87%) 매우 적은양(기존기술대비 1/7)의 잉여슬러지가 발생하게 되는 바, 도 5에 도시된 기존 기술에서 보는 바와 같이 별도의 슬러지 저류/농축시설이 필요없고 후처리 시설(탈수)의 용량을 대폭 줄여 경제적인 장점이 도모될 수 있게 되는 것이다. In this process, the solid content (S-1) adsorbed on the surface of the separation membrane 221 is desorbed from the membrane surface and discharged into the excess sludge storage tank 24 through the excess sludge discharge line 213. Due to this action, a very small amount (1/7 of the existing technology) of surplus sludge with a low moisture content (90-87%) is generated, and as can be seen in the existing technology shown in Figure 5, separate sludge storage/ Economic advantages can be achieved by eliminating the need for concentration facilities and drastically reducing the capacity of post-treatment facilities (dehydration).
한편 분리막(221)에 충분한 고형분(S-1)의 흡착을 자동적으로 감지하여 상기에서 언급한 탈착과정이 자동적을 수행되어지도록 함으로써 분리막(221) 간 폐색에 의한 고장 등을 제어토록 하는 예가 도 4에 도시되고 있다. Meanwhile, an example of automatically detecting the adsorption of sufficient solid content (S-1) on the separator 221 and automatically performing the above-mentioned desorption process to control failure due to blockage between the separators 221 is shown in Figure 4. It is shown in
도 4에서는 상기 슬러지탱크(21)에는 최외각 분리막(221)에 고형분(S-1)이 흡착되어 형성되는 침적층에 레이저를 조사하여 슬러지탱크(21) 내주연과 상기 침적층의 거리를 측정하는 레이저센서(214)가 더 포함되는 예를 제시하고 있다. 여기서 상기 레이저센서(214)는 공지의 센서가 적용될 수 있으므로 그 상세 설명은 생략한다. In FIG. 4, a laser is irradiated to the sediment layer formed by adsorption of solid content (S-1) to the outermost separation membrane 221 in the sludge tank 21, and the distance between the inner periphery of the sludge tank 21 and the sediment layer is measured. An example in which a laser sensor 214 is further included is presented. Here, since the laser sensor 214 may be a known sensor, its detailed description will be omitted.
상기 레이저센서(214)에는 통신부가 구성되어 침적층의 거리가 임계치 이상인 것이 감지되면 도면에 도시된 바는 없으나 제어부로 신호를 송신하고, 제어부에서는 이에 따라 상기에서 언급한 탈착과정을 위한 제어가 이루어지도록 하는 것이다. The laser sensor 214 is equipped with a communication unit, and when it detects that the distance of the deposited layer is more than a threshold, a signal is transmitted to the control unit (not shown in the drawing), and the control unit accordingly controls the detachment process mentioned above. It is to let them lose.
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한편 이하에서는 본 발명의 시스템을 이용한 하·폐수 처리공법에 대해서 설명하는 바, 먼저, 원수는 연속 또는 간헐적으로 혐기조(3)로 유입되는데, 혐기 환경이 유지되는 상기 혐기조(3)에서 유입 원수가 반응하여 인 방출의 유도와 유기물이 제거된다.Meanwhile, the following describes the sewage and wastewater treatment method using the system of the present invention. First, raw water flows continuously or intermittently into the anaerobic tank (3). In the anaerobic tank (3) where an anaerobic environment is maintained, the inflow raw water The reaction induces phosphorus release and organic matter is removed.
그 다음으로 상기 혐기조(3)의 반응액은 무산소조(4)로 유입되는데 상기 혐기조(3)로부터 하·폐수에 포함된 유기물이 단계적으로 유입되어 하·폐수 내의 질산성 질소를 탈질(NO3 → N2)시키게 되는 것이다. Next, the reaction solution from the anaerobic tank (3) flows into the anoxic tank (4). From the anaerobic tank (3), organic matter contained in the sewage and wastewater flows in stages to denitrify the nitrate nitrogen in the sewage and wastewater (NO3 → N2). ) will be done.
또한 필요에 따라 선택적으로 상기 무산소조(4)의 처리수는 상기 혐기조(3)로 반송되고, 상기 혐기조(3)에서는 상기 무산소조(4)로부터 반송되는 유기물에 의해 인 제거 미생물의 VFAs의 흡수를 통한 인 방출이 발생되는 것이다. Additionally, if necessary, the treated water from the anoxic tank (4) is selectively returned to the anaerobic tank (3), and in the anaerobic tank (3), organic matter returned from the anoxic tank (4) is used to absorb VFAs from phosphorus-removing microorganisms. Phosphorus emission occurs.
그 다음으로 무산소조(4)의 반응액이 호기조(5)로 이송되어 폭기시키는 단계를 갖는다. 폭기장치의 폭기작용에 의해 상기 호기조(5)에서는 유기물의 분해가 이루어지게 되고, 질산화(NH3 → NO3) 및 상기 혐기 반응에 의해 방출된 인이 인 제거 미생물에 의한 인 흡수가 발생한다. Next, the reaction liquid in the anoxic tank (4) is transferred to the aerobic tank (5) and aerated. Organic matter is decomposed in the aerobic tank 5 by the aeration action of the aeration device, and nitrification (NH3 → NO3) and phosphorus released by the anaerobic reaction are absorbed by phosphorus-removing microorganisms.
마지막으로 침전조(6)에서 상기 호기조(5)에서 유입된 처리수에서 활성슬러지를 걸러내어 처리수가 방류되도록 하며, 걸러진 활성슬러지는 상기 슬러지처리장치(2)를 이용하여 혐기조(3)로 반송되도록 하는데 상기에서 언급하는 바와 같이 반송되는 슬러지는 고농축이며, 탈기가 이루어진 상태로서 상기에서 언급한 혐기조(3)에서 반응을 더욱 효율적으로 이루어지도록 하는 것이다. 이러한 슬러지처리장치(2)는 상기에서 언급한 바와 같이 슬러지반송과 동시에 슬러지탈수 및 이에 수반되는 처리수의 배출이 이루어지도록 하는 것이다.Finally, the sedimentation tank (6) filters activated sludge from the treated water flowing in from the aerobic tank (5) and discharges the treated water, and the filtered activated sludge is returned to the anaerobic tank (3) using the sludge treatment device (2). As mentioned above, the returned sludge is highly concentrated and degassed, allowing the reaction to occur more efficiently in the anaerobic tank 3 mentioned above. As mentioned above, this sludge treatment device 2 allows sludge dewatering and subsequent discharge of treated water simultaneously with sludge return.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Through the above-described content, those skilled in the art will be able to see that various changes and modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to what is described in the detailed description of the specification, but should be determined by the scope of the patent claims.
2 : 슬러지처리장치 3 : 혐기조
4 : 무산소조 5 : 호기조
6 : 침전조 21 : 슬러지탱크
211 : 슬러지유입라인 212 : 슬러지반송라인2: Sludge treatment device 3: Anaerobic tank
4: anoxic tank 5: aerobic tank
6: Sedimentation tank 21: Sludge tank
211: Sludge inflow line 212: Sludge return line
Claims (6)
상기 침전조에서 슬러지가 유입되는 슬러지유입라인과 저장되는 슬러지를 상기 혐기조로 반송시키는 슬러지반송라인이 형성되는 슬러지탱크와, 상기 슬러지탱크의 내부에 구비되고 내부에 유로가 형성되며 흡입압에 의해 상기 슬러지탱크에 유입 및 저장된 슬러지 중 고형분이 흡착되게 하면서 상기 유로를 통해 슬러지에서 수분 및 공기를 흡수하는 복수의 분리막과, 상기 복수의 분리막의 상부에 연결되어 분리막에서 흡수하는 수분 및 공기를 포집하는 포집공간이 형성되는 포집구와, 상기 포집구에 연통하며 펌프가 형성되는 처리수배출라인을 포함한 분리막 모듈을 포함하는 슬러지처리장치;를 더 포함하되,
상기 분리막은 다공의 재질로 구성되는 분리막필터 사이에 유로가 형성되도록 하여 분리막필터를 통해 슬러지로부터 수분 및 공기가 분리되게 하면서 이물질의 여과가 이루어지게 하고, 상기 분리막에는 상기 분리막필터 상, 하단에 프레임이 장착되고 상부의 프레임은 상기 포집구와 연통되며,
상기 슬러지반송라인은,
슬러지탱크 상단에 형성되는 제 1슬러지반송라인과 슬러지탱크 하단에 형성되는 제 2슬러지반송라인으로 구성되며,
상기 펌프는,
상기 슬러지탱크에 슬러지가 채워진 상태에서 상기 분리막모듈의 각 분리막에 흡입압이 발생되도록 가동되어 상기 분리막 표면에 고형분을 흡착시키는 흡입펌프와, 상기 슬러지탱크 내의 슬러지가 배출된 상태에서 상기 분리막모듈의 각 분리막으로 압축공기가 토출되도록 가동되어 상기 분리막 표면에 흡착된 고형분을 막표면으로부터 탈리시키는 토출펌프를 포함하고,
상기 슬러지처리장치는,
상기 슬러지탱크 하단에서 잉여슬러지배출라인에 의해 연통되고, 상기 토출펌프의 작동에 따라 분리막의 막표면으로부터 탈리되어 잉여슬러지배출라인을 통해 배출되는 고형분을 저장하는 잉여슬러지저장조와, 상기 슬러지탱크에는 최외각 분리막에 고형분이 흡착되어 형성되는 침적층에 레이저를 조사하여 슬러지탱크 내주연과 상기 침적층의 거리를 측정하고 침적층의 거리가 임계치 이상인 것이 감지될 경우 그 감지신호를 송신하는 레이저센서와, 상기 레이저센서에서 송신하는 감지신호를 수신하여 상기 토출펌프가 작동되도록 제어하여 토출펌프에 의한 탈착과정이 수행되게 하는 제어부를 더 포함하고,
상기 슬러지처리장치는,
상기 슬러지유입라인을 통해 유입되는 슬러지가 슬러지탱크에 채워지고 일정 수위 이상이 되면 월류되어 상기 제 1슬러지반송라인을 통해 혐기조 전단으로 슬러지반송이 이루어지며, 이후 슬러지탱크가 채워진 상태에서 흡입펌프가 가동되어 분리막모듈의 각 분리막에 흡입압이 발생되어 분리막 표면에는 슬러지 고형분이 흡착되면서 분리막 내부로는 수분 및 공기가 흡입되어 유로를 통해 포집구에 포집되고, 포집된 수분 및 공기는 처리수배출라인을 통해 외부로 배출되며, 분리막 표면에 흡착된 고형분이 기 설정된 임계치까지 침적된 후 흡입펌프와 슬러지유입라인의 밸브를 off시키면서 제 2슬러지반송라인의 밸브가 on되고 슬러지탱크에 저장된 슬러지가 비워질 때까지 제 2슬러지반송라인을 통해 반송이루어지게 하고, 슬러지탱크내의 슬러지가 배출되면 토출펌프가 가동되어 각 분리막으로 압축공기가 토출되게 하며 분리막 표면에 흡착된 고형분이 막표면으로부터 탈리되면서 상기 잉여슬러지배출라인을 통해 상기 잉여슬러지저장조로 배출되게 하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 효율적 처리가 가능한 A2O반응 시스템.In the A2O reaction system comprising an anaerobic tank into which raw sewage and wastewater flows, an anoxic tank adjacent to the anaerobic tank, an aerobic tank adjacent to the anoxic tank, and a sedimentation tank adjacent to the aerobic tank,
A sludge tank in which a sludge inflow line through which sludge flows from the settling tank and a sludge return line for returning the stored sludge to the anaerobic tank are formed, and a sludge tank is provided inside the sludge tank, a flow path is formed therein, and the sludge is released by suction pressure. A plurality of separation membranes that absorb moisture and air from the sludge through the flow path while adsorbing solids from the sludge introduced and stored in the tank, and a collection space connected to the upper part of the plurality of separation membranes to collect moisture and air absorbed by the separation membrane. It further includes a sludge treatment device including a separation membrane module including a collection port formed therein, and a treated water discharge line communicating with the collection port and forming a pump.
The separation membrane is made of a porous material so that a flow path is formed between the membrane filters, allowing moisture and air to be separated from the sludge through the separation membrane filter and filtering of foreign substances. The separation membrane has frames on the top and bottom of the separation membrane filter. is mounted and the upper frame communicates with the collection port,
The sludge return line is,
It consists of a first sludge return line formed at the top of the sludge tank and a second sludge return line formed at the bottom of the sludge tank,
The pump is,
In a state in which the sludge tank is filled with sludge, a suction pump is operated to generate suction pressure to each membrane of the separation membrane module to adsorb solids to the surface of the separation membrane, and in a state in which sludge in the sludge tank is discharged, each of the separation membrane modules It includes a discharge pump that is operated to discharge compressed air to the separator to desorb solids adsorbed on the surface of the separator from the membrane surface,
The sludge treatment device,
A surplus sludge storage tank communicated by a surplus sludge discharge line at the bottom of the sludge tank and storing solids that are separated from the membrane surface of the separation membrane according to the operation of the discharge pump and discharged through the surplus sludge discharge line, and the sludge tank includes a maximum sludge storage tank. A laser sensor that measures the distance between the inner periphery of the sludge tank and the silt layer by irradiating a laser to the silt layer formed by adsorption of solids to the outer shell separation membrane, and transmits a detection signal when it detects that the distance of the silt layer is greater than a threshold value; It further includes a control unit that receives a detection signal transmitted from the laser sensor and controls the discharge pump to operate so that a desorption process by the discharge pump is performed,
The sludge treatment device,
The sludge flowing in through the sludge inflow line fills the sludge tank, and when the water level exceeds a certain level, it overflows and the sludge is returned to the front of the anaerobic tank through the first sludge return line. Afterwards, the suction pump is operated while the sludge tank is filled. As a result, suction pressure is generated in each membrane of the separation membrane module, and the sludge solids are adsorbed on the surface of the membrane, and moisture and air are sucked into the interior of the membrane and collected in the collection port through the flow path. The collected moisture and air are discharged through the treated water discharge line. When the solid content adsorbed on the surface of the separation membrane is deposited to a preset threshold, the valve of the suction pump and sludge inlet line is turned off, the valve of the second sludge return line is turned on, and the sludge stored in the sludge tank is emptied. The sludge is returned through the second sludge return line, and when the sludge in the sludge tank is discharged, the discharge pump is operated to discharge compressed air to each separation membrane, and the solid content adsorbed on the membrane surface is detached from the membrane surface, thereby discharging the excess sludge. An A2O reaction system capable of efficiently processing sludge, characterized in that it is discharged into the surplus sludge storage tank through a line.
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