KR20080043614A

KR20080043614A - Wastewater treatment apparatus and method thereof using membrane bio reactor with reduced sludge production

Info

Publication number: KR20080043614A
Application number: KR1020060112369A
Authority: KR
Inventors: 김형수; 김관엽; 조윤정
Original assignee: 주식회사 나노에프엔씨; 조윤정
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2008-05-19

Abstract

An apparatus and a method for treating wastewater are provided to improve the filtration efficiency of a membrane through back-washing of the membrane and reduce the time for treating surplus sludge through solubilization of the surplus sludge, by using an alkaline agent. A membrane activated sludge-treating unit(100) is divided into an anaerobic bath(15) and an aerobic bath(110). The aerobic bath is divided into an aerobic reactor(11) and an aerobic MBR(Membrane Bio-Reactor) bath(112) by a partition wall(113). A membrane solid-liquid separation unit(12) is immersed in the aerobic MBR bath. A membrane backwashing unit(120) back washes a separating membrane of the solid-liquid separation unit by using an alkaline agent. Further, a flocculant injecting unit for injecting flocculant for chemically removing phosphorus is additionally contained in the apparatus.

Description

슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리장치 및 그 처리방법{Wastewater treatment apparatus and method thereof using membrane bio reactor with reduced sludge production}Wastewater treatment apparatus and method using the sludge reduction type membrane separation activated sludge method

도 1은 종래의 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공정에 따른 하폐수 처리방법을 개략적으로 나타낸 기술구성도 1 is a schematic view showing the wastewater treatment method according to the conventional sludge reduction type membrane separation activated sludge process

도 2는 본 발명의 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공정에 따른 하폐수 처리장치 및 그 처리방법을 개략적으로 나타낸 기술구성도 Figure 2 is a schematic configuration of the wastewater treatment apparatus and treatment method according to the sludge reduction type membrane separation activated sludge process of the present invention

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

10,100 : 막분리형 활성슬러지 처리장치10,100: membrane separation activated sludge treatment device

11 : 공기공급장치 12 : 막분리 고액분리장치11 air supply device 12 membrane separation solid-liquid separation device

13,112 : 호기 엠비알조 14 : 내부순환라인13,112: aerobic embi Al 14: internal circulation line

15 : 무산소조 16 : 폭기관15: anaerobic tank 16: width pipe

20 : 활성슬러지 전처리 반응조20: activated sludge pretreatment reactor

30 : 응집제 주입장치 110 : 호기조30: flocculant injection device 110: aerobic tank

111 : 호기 생물반응조 113 : 격벽111: aerobic bioreactor 113: bulkhead

120 : 분리막 역세척 장치 120: membrane backwash device

본 발명은 활성슬러지를 이용한 생물학적 하폐수 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로, 특히 분리막의 여과유속을 높게 유지하면서 분리막의 역세척 약품으로 알칼리제를 주입하여 분리막의 여과성능을 유지함과 동시에 알칼리제에 의해 생물학적 처리공정에서 발생되는 잉여슬러지를 화학적으로 가용화하여 잉여슬러지의 생분해를 유도함으로써 잉여슬러지를 감량화하는 한편, 상기 알칼리제에 의해 가용화된 잉여슬러지를 무산소조로 반송하여 탈질과정에서 필요한 탄소원으로 공급하고, 응집제를 이용한 화학적으로 인 제거시 pH 저하를 방지하여 질소ㆍ인의 제거율을 높이는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a biological sewage treatment apparatus using activated sludge and a method for treating the same, and in particular, while maintaining the filtration performance of the membrane by injecting an alkaline agent into the backwashing agent of the membrane while maintaining a high filtration flow rate of the membrane, The excess sludge produced in the treatment process is chemically solubilized to induce the biodegradation of the excess sludge to reduce the excess sludge, and the excess sludge solubilized by the alkaline agent is returned to the anoxic tank and supplied to the carbon source necessary for the denitrification process, and the flocculant is supplied. The present invention relates to a wastewater treatment apparatus using a sludge reduction type membrane separation activated sludge process which prevents a pH drop during chemical removal of phosphorus and increases the removal rate of nitrogen and phosphorus.

현재 도시하수, 축산폐수, 유기성 공장폐수와 같은 하폐수는 대부분 생물학적 처리공정(혐기성, 호기성, 혐기/호기 등)에 의해 처리하고 있는데, 이러한 생물학적 하폐수 처리공정에서 발생하는 잉여 미생물인 슬러지 처리가 전체 하폐수 처리공정에서 차지하는 비중은 매우 크다고 알려져 있다(약 30~60%). Currently, wastewater such as municipal sewage, livestock wastewater, and organic factory wastewater is mostly treated by biological treatment processes (anaerobic, aerobic, anaerobic / aerobic, etc.), and sludge treatment, which is a surplus microorganism generated in such biological wastewater treatment processes, is treated as a whole wastewater. It is known that the share in the treatment process is very large (about 30 ~ 60%).

이러한 일반적인 생물학적 처리공정에서 발생한 잉여슬러지는 대개 매립, 소각 혹은 해양투기에 의해 처리된다. 그러나 매립은 지하수 및 대기오염과 같은 2차 공해의 유발우려가 있고, 매립지 확보 자체가 날로 어려워지는 문제점이 있고, 소각은 소각 자체에 소요되는 비용뿐만 아니라 대기오염 방지시설을 위한 비용이 과다하며, 해양투기는 해양오염에 대한 각국의 관심이 높아지면서 점차 어려워지는 추세이다. Surplus sludge from these common biological treatment processes is usually disposed of by landfill, incineration or ocean dumping. However, the landfill has a problem of causing secondary pollution such as groundwater and air pollution, and there is a problem of securing landfill itself day by day, and incineration is not only expensive for incineration itself, but also an excessive cost for air pollution prevention facilities. Ocean dumping is becoming increasingly difficult due to the increasing interest in ocean pollution.

종래의 막분리 활성슬러지 공법은 분리막으로 고액분리를 완벽히 수행할 수 있어 생물 반응조 내에 고농도의 미생물을 유지할 수 있으므로 안정적인 처리수질을 얻을 수 있고, 생물 반응조 부피를 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있어 하폐수 처리 및 중수처리 면에서 그 적용성이 점점 확대되고 있다. The conventional membrane separation activated sludge process can completely perform solid-liquid separation as a separator, so that it can maintain a high concentration of microorganisms in a bioreactor, thereby obtaining stable treatment water quality and significantly reducing the volume of the bioreactor. And the applicability is increasing in terms of water treatment.

그러나 막분리 활성슬러지 공법에서는 생물 반응조 내 미생물의 농도가 높으므로 분리막의 여과유속(flux)을 크게 할 수 없고, 오염물질의 생물학적 분해의 결과로 활성슬러지 미생물이 성장하여 잉여슬러지가 발생하므로 그 처리에 대한 유지관리 및 비용발생 문제가 여전히 수반된다. However, in the membrane separation activated sludge method, the concentration of microorganisms in the bioreactor cannot be increased, so the flux of the membrane cannot be increased, and the activated sludge microorganisms grow as a result of the biodegradation of contaminants, resulting in excess sludge. There is still a problem with maintenance and costs.

따라서 안정적인 운전을 위해 적정량의 잉여슬러지를 인발함으로써 생물 반응조 내의 잉여슬러지 농도를 일정하게 유지시켜 주는 것이 필요하다. Therefore, it is necessary to maintain the excess sludge concentration in the biological reactor by drawing an appropriate amount of excess sludge for stable operation.

종래의 상기 잉여슬러지에 대한 대표적인 감량공법은 혐기소화공법과 호기소화공법을 들 수 있는데, 이 두 공법은 기본적으로 별도의 유기물을 공급하지 않고, 생물반응조를 운전함으로써 잉여슬러지를 구성하고 있는 미생물의 자체산화 또는 자체분해를 유도하는 방식을 사용하고 있다. Representative reduction methods for the conventional excess sludge include anaerobic digestion and aerobic digestion, and these two methods basically do not supply separate organic matter, and operate the bioreactor to make up the excess sludge. It uses a method of inducing self oxidation or self decomposition.

상기의 소화공법은 잉여슬러지 자체 산화를 유도하는 방식으로, 상대적으로 분해시간이 길고, 감량효율도 20~40% 수준으로 낮은데, 이에 대한 근본적인 이유는 슬러지를 구성하고 있는 미생물의 생분해성이 낮기 때문이라 할 수 있다. The above digestion method induces the self-oxidation of excess sludge, has a relatively long decomposition time and a low weight loss efficiency of 20 to 40%. The basic reason for this is because the biodegradability of the microorganisms constituting the sludge is low. This can be called.

또한, 이상과 같은 잉여슬러지 처리방법은 그 처리비용이 수처리 비용과 대등하게 소요되어 유지관리 비용에서 큰 부분을 차지하며, 또한 처리 및 수송과정에 서 악취 등의 위생상 문제로 민원발생 주요인이 되고 있다.In addition, the treatment method of surplus sludge as described above takes up a large part of the maintenance cost because its treatment cost is equivalent to the cost of water treatment, and it is also a major cause of complaints due to hygiene problems such as odor in the treatment and transportation process. have.

또한, 대한민국공개특허 특2003-0060625호와 같이, 막분리 활성슬러지 공법에서 일정량의 잉여슬러지를 인발하여 화학적, 기계적 전처리를 통해 잉여슬러지를 가용화 시킨 다음 생물 반응조로 반송하는 방법도 이용되고 있는데, 도 1에 도시된 바처럼 공정에서 발생하는 잉여슬러지의 저감을 위해 호기 엠비알(MBR)조(13)의 잉여슬러지의 일부를 잉여슬러지 전처리 반응조(20)로 보내어 알칼리제를 이용하여 가용화시켜 미생물에 의한 생분해를 유도함으로써 잉여슬러지를 감량화하는 공법이다. 도 1에서 미설명 부호 10은 막분리형 활성슬러지 처리장치, 11은 공기공급장치, 12는 막분리 고액분리장치, 14는 내부순환라인, 15는 무산소조, 30은 응집제 주입장치이다. In addition, as in the Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0060625, a method of drawing out a certain amount of excess sludge in the membrane separation activated sludge method, solubilizing the excess sludge through chemical and mechanical pretreatment, and then returning it to the biological reactor. As shown in FIG. 1, in order to reduce the excess sludge generated in the process, a part of the excess sludge of the aerobic MBR tank 13 is sent to the excess sludge pretreatment reaction tank 20 and solubilized using an alkaline agent to cause the sludge. It is a method of reducing excess sludge by inducing biodegradation. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a membrane type activated sludge treatment device, 11 an air supply device, 12 membrane separation solid-liquid separator, 14 an internal circulation line, 15 an oxygen free tank, and 30 a flocculant injection device.

그러나 이 공법 또한 잉여슬러지 가용화를 위한 별도의 처리시설인 잉여슬러지 전처리 반응조(20)를 갖추어 운영해야 하므로 유지관리 측면이나 비용적인 측면에서 문제점이 있다. However, this method also has a problem in terms of maintenance or cost because it must be operated with a surplus sludge pretreatment reaction tank 20, which is a separate treatment facility for the excess sludge solubilization.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래보다 높은 여과유속으로 운전하여 상대적으로 분리막의 사용면적을 감소시키고, 분리막 역세척 약품으로 알칼리제를 주입함으로써 높은 여과유속에 대해 분리막의 여과성능을 유지함과 동시에 별도의 잉여슬러지 전처리 시설을 갖추지 않고, 호기엠비알조 내에서 잉여슬러지를 구성하는 미생물의 세포막을 파괴시켜 세포구성물질들의 가용화를 촉진시켜 잉여슬러지를 저감시키는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법을 제공함에 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to operate at a higher filtration flow rate than the conventional one, and to relatively reduce the use area of the separation membrane, and to inject the alkaline agent into the separation membrane backwashing chemical to obtain a high filtration flow rate. It maintains the filtration performance of the separation membrane and at the same time does not have a separate excess sludge pretreatment facility, it destroys the cell membranes of the microorganisms constituting the excess sludge in the aerobic MB, and promotes the solubilization of the cell components to reduce the sludge. The present invention provides a wastewater treatment method using a membrane separation activated sludge process.

또한, 본 발명의 다른 목적은 호기 엠비알조에서 화학적 처리를 통해 가용화된 잉여슬러지를 무산소조로 반송하여 탈질과정에서 필요한 탄소원으로 공급하고, 응집제를 주입하여 화학적으로 인 제거시 알칼리제 소비에 의한 pH 저하를 방지하여 질소와 인의 제거효율을 높이는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법을 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to return the excess solubilized solubilized in an aerobic embial tank to an anoxic tank to supply to the carbon source required in the denitrification process, and to reduce the pH by the consumption of alkali chemicals when chemically remove phosphorus by injecting flocculant The present invention provides a wastewater treatment method using a sludge reduction type membrane separation activated sludge process to prevent nitrogen and phosphorus removal efficiency.

상술한 본 발명의 목적은 무산소조와 호기조로 구분되되, 상기 호기조는 격벽에 의해 호기 생물반응조와 막분리 고액분리장치가 침지된 호기 엠비알조로 구분되는 막분리형 활성슬러지 처리장치와; 알카리제에 의해 상기 막분리 고액분리장치의 분리막을 역세척하는 분리막 역세척 장치를 포함하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리장치에 의해 달성된다. An object of the present invention described above is divided into an anaerobic tank and an aerobic tank, wherein the aerobic tank is a membrane separation activated sludge treatment apparatus divided into an aerobic bioreactor and an aerobic embial tank in which a membrane separation solid-liquid separator is immersed by a partition wall; It is achieved by a wastewater treatment apparatus using a sludge weight loss type membrane separation activated sludge process, including a membrane backwashing device for backwashing the separation membrane of the membrane separation solid-liquid separation device by alkaline agent.

본 발명의 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리장치는 상기 호기 생물반응조에 화학적으로 인 제거를 위한 응집제를 투여하는 응집제 주입장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The wastewater treatment apparatus using the sludge reduction type membrane separation activated sludge method of the present invention is characterized in that it further comprises a flocculant injecting apparatus for chemically administering a flocculant for phosphorus removal to the aerobic bioreactor.

또한, 본 발명의 목적은 원수가 유입되는 무산소조와, 막분리 고액분리장치를 가진 호기조와, 상기 호기조에 응집제를 투여하는 응집제 주입장치를 포함하는 공지의 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법에 있어서, 상기 호기조에 격벽을 설치하여 이 호기조를 호기 생물반응조와 호기 엠비알조로 구분하되, 상기 호기 엠비알조에 상기 막분리 고액분리장치를 침지시켜 분리막의 여과유속을 1 ㎥/㎡ㆍday 이상으로 처리량을 높여 처리유량당 분리막의 사용면적을 감소시키고, 상기 막분리 고액분리장치에 분리막 역세척 장치를 더 포함시켜 분리막 역 세척시 알칼리제를 역세척 약품으로서 상기 막분리 고액분리장치의 분리막에 주입함으로써 상기 여과유속에 대해 분리막의 여과성능을 회복유지시킴과 동시에 상기 알칼리제에 의한 잉여슬러지의 가용화 및 생분해성을 증가시켜 유기물의 생분해와 질산화를 촉진시킴으로써 잉여슬러지 발생량을 저감시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법에 의해 달성된다. It is also an object of the present invention to a wastewater treatment method using a known membrane separation activated sludge method including an oxygen-free tank into which raw water is introduced, an aerobic tank having a membrane separation solid-liquid separation device, and a flocculant injection device for administering a flocculant to the aerobic tank. In the exhalation tank, a partition wall is provided to divide the exhalation tank into an aerobic bioreactor and an aerobic embi tank, and the membrane separation solid-liquid separator is immersed in the aerobic embi tank, so that the filtration flow rate of the separation membrane is 1 m 3 / m 2 / day or more. Increasing the throughput to reduce the use area of the membrane per treatment flow rate, and further includes a membrane backwashing device in the membrane separation solid-liquid separator by injecting an alkaline agent into the membrane of the membrane separation solid-liquid separator as a backwashing agent during the reverse membrane washing Restoration and maintenance of the filtration performance of the membrane with respect to the filtration flow rate and at the same time surplus by the alkaline agent By increasing the solubilizing and biodegradability of the sludge to promote the nitrification and biodegradation of the organic matter it is achieved by a wastewater treatment method using a sludge reduction type membrane separation activated sludge process, characterized in that for reducing the excess sludge production.

본 발명은 또한 상기 분리막의 여과유속을 1㎥/㎡ㆍday 이상으로 높게 유지하되, 분리막의 여과성능 유지를 위해 1일∼3일에 1회로 주기적으로 알카리제를 이용하여 역세척을 하는 것을 특징으로 한다. The present invention also maintains the filtration flow rate of the separation membrane as high as 1㎥ / ㎡ · day or more, and backwashing periodically using an alkaline agent once every 1 to 3 days to maintain the filtration performance of the separation membrane It is done.

본 발명은 또한 상기 호기 엠비알조에서 21∼23시간 동안 상기 막분리 고액분리장치의 여과운전이 완료된 후, 분리막에 의한 여과 및 상기 무산소조로의 반송을 중단하고, 5∼15분간의 분리막의 역세척 후, 주입된 알칼리제에 의해 잉여슬러지가 가용화되도록 1∼3시간을 정치시킨 후, 분리막에 의한 여과 및 무산소조로의 반송을 재개하는 것을 특징으로 한다. The present invention also, after the filtration operation of the membrane separation solid-liquid separation device is completed in the aerobic tank for 21 to 23 hours, the filtration by the separation membrane and the return to the anoxic tank is stopped, the back washing of the separation membrane for 5 to 15 minutes Thereafter, the mixture is allowed to stand for 1 to 3 hours so that the excess sludge is solubilized by the injected alkali agent, and the filtration by the separation membrane and the return to the oxygen-free tank are resumed.

본 발명은 또한 상기 호기 엠비알조에서 가용화된 잉여슬러지를 무산소조로 반송하여 탈질에 필요한 탄소원으로 공급하는 것을 특징으로 한다. The present invention is also characterized in that the excess sludge solubilized in the aerobic embial bath is returned to an anoxic tank and supplied as a carbon source for denitrification.

본 발명은 또한 상기 호기 생물반응조에 상기 응집제 주입장치에 의해 응집제를 주입하여 인 성분을 불용성 화합물로 전환시켜 화학적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.The present invention is also characterized in that the coagulant is injected into the aerobic bioreactor by the coagulant injector to convert the phosphorus component into an insoluble compound and chemically remove it.

상술한 바와 같이 본 발명은 주기적으로 알칼리제로 분리막을 역 세척하여 분리막의 여과성능을 회복유지시킴과 동시에 1~3시간 동안 알칼리제에 의한 잉여슬러지의 가용성 및 생분해성을 촉진, 증가시킨 후에 폭기상태에서 고액분리를 수행하는 공정으로 이루어진다. As described above, the present invention periodically backwashes the membrane with an alkaline agent to maintain the filtration performance of the membrane, and at the same time, promotes and increases the solubility and biodegradability of the excess sludge by the alkaline agent in an aeration state. It consists of a process of performing solid-liquid separation.

이하, 본 발명을 첨부된 도 2의 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공정에 따른 하폐수 처리장치 및 그 처리방법을 개략적으로 나타낸 기술구성도에 의하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a wastewater treatment apparatus and a method of treating the same according to the sludge reduction type membrane separation activated sludge process of FIG. 2 will be described in detail.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하폐수 처리방법을 위한 기술구성은 무산소조(15)와 호기조(110)로 구분되되, 상기 호기조(110)는 격벽(113)에 의해 호기 생물반응조(11)와 막분리 고액분리장치(12)가 침지된 호기 엠비알조(112)로 구분되는 막분리형 활성슬러지 처리장치(100)와; 알카리제에 의해 상기 막분리 고액분리장치의 분리막을 역세척하는 분리막 역세척 장치(120)로 이루어진다. As shown in the drawing, the technical configuration for the wastewater treatment method of the present invention is divided into an anaerobic tank 15 and an aerobic tank 110, the aerobic tank 110 is an aerobic bioreactor 11 and the membrane by the partition wall 113 A membrane-separated activated sludge treatment apparatus 100 divided into an aerobic embizo 112 in which the separation solid-liquid separator 12 is immersed; It consists of a membrane backwash apparatus 120 for backwashing the membrane of the membrane-separated solid-liquid separator by alkaline agents.

상기 막분리형 활성슬러지 처리장치(100)는 호기조(110)에서의 유기물 분해공정과 막분리 고액분리장치(12)의 고액분리공정으로 이루어져 있는 것으로, 상기 막분리 고액분리장치(12)의 고액분리공정은 중공사형 또는 평막형 분리막을 상기 호기 엠비알조(112)에 침지시켜 음압을 걸어 고형물은 걸러주고, 처리액은 하수처리공정으로 반송하여 처리한다. The membrane separation activated sludge treatment apparatus 100 is composed of the organic matter decomposition process in the aerobic tank 110 and the solid-liquid separation process of the membrane separation solid-liquid separator 12, and the solid-liquid separation of the membrane separation solid-liquid separator 12 In the step, the hollow fiber type or flat membrane type membrane is immersed in the aerobic embi tank 112 to apply a negative pressure to filter out the solids, and the treatment liquid is returned to the sewage treatment step for treatment.

종래의 도 1과 같은 하폐수 처리방법은 잉여슬러지의 저감을 위해 호기 엠비알조(13)의 잉여슬러지의 일부를 잉여슬러지 전처리 반응조(20)로 보내어 알칼리제를 이용하여 가용화시켜 미생물에 의한 생분해를 유도함으로써 슬러지를 감량화하 는 방법으로 별도의 잉여슬러지 전처리 반응조(20)를 사용하고 있지만, 상술한 바처럼, 본 발명은 종래의 잉여슬러지 전처리 반응조(20)를 따로 두지 않고, 분리막 역세척 장치(120)를 구비하여 주기적인 분리막의 역세척시 가성소다 등의 알칼리제를 역세척 약품으로 주입함으로써 분리막의 여과성능을 유지시킴과 동시에 잉여슬러지의 가용화 및 생분해성 증가를 동시에 도모하는 방법을 사용하고 있다. In the conventional wastewater treatment method as shown in Figure 1 by sending a portion of the excess sludge of the aerobic embial tank 13 to the excess sludge pretreatment reaction tank 20 to reduce the excess sludge, solubilizing using an alkaline agent to induce biodegradation by microorganisms Although a separate excess sludge pretreatment reactor 20 is used as a method of reducing the sludge, as described above, the present invention does not set aside the conventional excess sludge pretreatment reactor 20, and the membrane backwash device 120 is used. In the case of periodic backwashing of the membrane, an alkaline agent such as caustic soda is injected into the backwashing chemical to maintain the filtration performance of the membrane and to simultaneously increase the solubilization and biodegradability of the excess sludge.

이처럼, 본 발명에서는 별도로 설치된 종래의 잉여슬러지 전처리 반응조(20)에서 잉여슬러지를 가용화시키지 않고, 상대적으로 용량이 큰 호기 엠비알(MBR)조(112) 내에서 가용화시키므로 동일한 양의 알카리제에 대해서 가용화 효율이 저감되는 것을 방지하고, 가용화 대상이 되는 잉여슬러지 외에 다른 활성슬러지 미생물이 알카리제에 의한 영향을 받지 않도록 하기 위해 격벽(113)이 설치되어 있다. As such, the present invention does not solubilize the excess sludge in the conventional excess sludge pretreatment reactor 20 separately installed and solubilizes it in the relatively large capacity aerobic MBR tank 112 so that the same amount of alkali The partition wall 113 is provided in order to prevent the solubilization efficiency from being reduced and to prevent other activated sludge microorganisms from being affected by the alkaline agent in addition to the excess sludge that is the solubilization target.

잉여슬러지는 대부분 미생물의 군집으로 이들 미생물은 세포벽 구조를 가지고 있는바, 화학적 또는 물리적으로 상기 미생물 세포벽을 파괴하여야 미생물이 가용화되고, 고분자 물질들이 저분자 물질로 전환되며, 상기 잉여슬러지의 생분해성이 촉진, 증가된다. Surplus sludge is a community of most microorganisms, and these microorganisms have a cell wall structure. The microorganisms are solubilized by chemically or physically destroying the cell wall, and polymer materials are converted into low molecular materials, and the biodegradability of the excess sludge is promoted. Is increased.

따라서 상기 분리막 역세척 장치(30)에서는 1㎥/㎡ㆍday 이상의 높은 여과유속으로 운전되는 분리막의 여과성능을 유지시키기 위해 1일~3일에 1회 주기적으로 알칼리제가 주입되고, 이 알칼리제에 의해 분리막이 역세척되어 상기 미생물 세포벽이 파괴됨으로써 잉여슬러지가 가용화된다. Therefore, in order to maintain the filtration performance of the membrane operated at a high filtration flow rate of 1 m 3 / m 2 · day or more, the separator backwashing device 30 periodically injects an alkaline agent once every 1 to 3 days. The membrane is backwashed to destroy the microbial cell wall so that the excess sludge is solubilized.

상기 알칼리 처리는 pH 11~13에서 1~3시간 처리로 되게 하는 것이 바람직한 것으로 알칼리 처리를 통해 미생물 세포벽의 가수분해를 촉진시켜 파괴하는 것이 다. The alkali treatment is preferably one to three hours at pH 11-13 to promote and destroy the hydrolysis of the microbial cell wall through alkali treatment.

상기 알카리 처리방법은 잉여슬러지의 분해속도가 높아 호기 생물 반응조(113) 내 잉여슬러지 농도가 일정수준에 도달하면 더 이상 증가되지 않아 상기 잉여슬러지 중에서 유기물이 아닌 분해가능한 무기물의 축적을 방지하기 위한 최소한의 잉여슬러지 인발만으로도 일정한 잉여슬러지 농도를 유지시킬 수 있다. The alkali treatment method has a high decomposition rate of surplus sludge, so that when the excess sludge concentration in the aerobic biological reactor 113 reaches a certain level, it does not increase any more, and thus, at least to prevent accumulation of non-organic degradable inorganic substances in the surplus sludge. Surplus sludge withdrawal can maintain a constant excess sludge concentration.

상기 호기 생물 반응조(113) 내 유기 고형물의 농도가 높아지게 되면 막분리 고액분리장치(12)의 분리막의 폐색이 촉진되기 때문에 상기 분리막 하단부에 폭기관(16)을 정렬시켜 공기방울에 의해 형성된 상향 류를 통하여 폐색을 방지한다.When the concentration of the organic solids in the aerobic bioreactor 113 is increased, the blockage of the membrane of the membrane separation solid-liquid separator 12 is promoted, so that the upstream formed by the air bubble by arranging the width pipe 16 at the lower end of the membrane To prevent occlusion.

종래의 도 1과 같은 하폐수 처리방법에 적용된 분리막의 여과유속(막 면적당 처리유량)은 0.5 ㎥/㎡ㆍday 이상으로 지속적인 운전을 할 수 없지만, 본 발명에서와 같이 분리막 역세척 장치(30)에 의해 주기적인 역세척을 실시함으로써 분리막의 여과성능을 회복유지시키면, 높은 여과유속(1 ㎥/㎡ㆍday 이상)으로 안정적인 운전이 가능하다. Although the filtration flow rate (treatment flow rate per membrane area) of the separator applied to the conventional wastewater treatment method as shown in FIG. 1 cannot be continuously operated at more than 0.5 m 3 / m 2 · day, the membrane backwashing apparatus 30 as in the present invention is used. If the filtration performance of the separation membrane is maintained by performing periodic back washing, stable operation is possible at a high filtration flow rate (1 m 3 / m 2 · day or more).

동일한 양의 하폐수를 처리하는 데 있어 여과유속을 높게 할 수 있다는 것은 분리막의 사용량을 줄일 수 있으므로 경제성 면에서 도 1과 같은 종래의 하폐수 처리방법보다 우수하며 콤팩트한 공정을 구성할 수 있는 장점이 있다.In order to treat the same amount of wastewater, it is possible to increase the filtration flow rate, which can reduce the amount of membrane used. Therefore, it is economically superior to the conventional wastewater treatment method as shown in FIG. 1 and has the advantage of constructing a compact process. .

따라서 본 발명이 도 1과 같은 종래의 공개특허처럼 알칼리제를 이용하여 잉여슬러지를 감량화시킨다는 점에서는 동일하지만, 알칼리제를 잉여슬러지 감량화뿐만 아니라 분리막의 여과성능을 회복유지하는 데에도 사용한다는 점에서 종래와 현격한 차이가 있다.Therefore, the present invention is the same in terms of reducing excess sludge by using an alkaline agent as in the prior art disclosed in Figure 1, but in that the alkaline agent is used not only to reduce the excess sludge but also to restore the filtration performance of the separation membrane. There is a big difference.

도 2에서처럼, 각종 하폐수는 무산소조(11)를 통해 호기조(110)로 유입되어 격벽(113)으로 구분되어진 호기 생물반응조(111)에서 유기물 산화와 질산화가 일어나고, 호기 엠비알조(112)에서 막분리 고액분리장치(12)의 분리막으로 여과되어 처리되며 무산소조(15)로 반송된 질산성 질소가 무산소조(15)에서 탈질된다. As shown in Figure 2, the various wastewater is introduced into the aerobic tank 110 through the anaerobic tank 11, the organic matter oxidation and nitrification occurs in the aerobic bioreactor 111 divided into partitions 113, membrane separation in the aerobic embial tank 112 The nitrate nitrogen which is filtered and treated by the separator of the solid-liquid separator 12 and returned to the anoxic tank 15 is denitrated in the anoxic tank 15.

이때, 탈질에 필요한 조건은 생분해성 탄소원으로 이것은 무기탄소를 이용하는 질산화 미생물과 달리 탈질 미생물은 유기탄소를 기질로 이용하는 미생물이기 때문에 탄소원의 공급이 탈질의 효율에 영향을 미친다. In this case, the condition for denitrification is a biodegradable carbon source, which is different from nitrification microorganisms using inorganic carbon, and since denitrification microorganisms are microorganisms using organic carbon as a substrate, supply of a carbon source affects the efficiency of denitrification.

따라서 상기 호기 엠비알조(112)에서 가용화된 잉여슬러지를 무산소조(15)로 반송하여 탈질에 필요한 탄소원으로 공급한다. Therefore, the excess sludge solubilized in the aerobic tank 112 is returned to the oxygen-free tank 15 and supplied to the carbon source necessary for denitrification.

상기 호기 엠비알조(112)에서 21∼23시간의 상기 막분리 고액분리장치의 운전이 완료된 후, 분리막에 의한 여과 및 상기 무산소조(15)로의 반송을 중단하고, 5∼15분간의 분리막의 역세척 후, 주입된 알칼리제에 의해 잉여슬러지가 가용화되도록 1∼3시간을 정치시킨 후, 분리막에 의한 여과 및 무산소조(15)로의 반송을 재개한다. After the operation of the membrane-separated solid-liquid separator for 21 to 23 hours in the aerobic tank 112 is completed, filtration by the membrane and the return to the anoxic tank 15 are stopped, and the membrane is backwashed for 5 to 15 minutes. Thereafter, the remaining sludge is allowed to stand for 1 to 3 hours so that the excess sludge is solubilized by the injected alkali agent, and the filtration by the separation membrane and the return to the oxygen-free tank 15 are resumed.

상기 격벽(113)은 분리막 역세척 장치(30)에서 알칼리제 주입시 필요한 잉여슬러지량 만큼만 가용화시키고 그 외의 활성슬러지에는 영향을 미치지 않도록 하여 가용화 및 생분해 효율도 높일 수 있는 것이다. The partition wall 113 may be solubilized only by the amount of excess sludge necessary for the injection of the alkali agent in the membrane backwashing device 30 and does not affect other activated sludges, thereby increasing the solubilization and biodegradation efficiency.

그리고 인은 상기 호기 생물반응조(111)에 상기 응집제 주입장치(30)에 의해 주입된 응집제에 의해 불용성 화합물로의 전환되어 화학적으로 제거된다. Phosphorus is converted into an insoluble compound and chemically removed by the flocculant injected by the flocculant injection device 30 into the aerobic bioreactor 111.

이상 기술한 바처럼, 가성소다 등의 알칼리제를 주기적으로 분리막의 역세척 약품으로 주입함으로써 분리막의 여과성능을 회복유지시키고, 잉여슬러지의 생분해를 유도하여 잉여슬러지를 감량시킴과 동시에 응집제에 의해 화학적으로 인 제거시 pH 저하를 저감시키고, 가용화된 잉여슬러지를 무산소조로 반송함으로써 탈질에 필요한 탄소원을 공급하여 질소 및 인의 제거율을 향상시키는 것으로, 분리막의 여과유속을 높여 처리량을 높임으로써 처리유량당 분리막의 사용면적을 감소시키고, 호기조(110)에 격벽(113)을 설치하여 호기 생물반응조(111)와 호기 엠비알조(112)가 구분되도록 함으로써 알칼리제에 의한 분리막 역세척시 가용화 대상이 되는 잉여슬러지가 아닌 호기 생물반응조의 잉여활성슬러지가 화학적인 영향을 받아 활성을 잃는 것을 방지하여 잉여슬러지 저감 효율을 높이도록 하는 것이 특징이다. As described above, by periodically injecting alkaline agents such as caustic soda into the backwashing chemicals of the membrane, the membrane's filtration performance is restored and the biodegradation of the excess sludge is induced to reduce the excess sludge and chemically by the flocculant. By reducing pH when removing phosphorus and returning solubilized surplus sludge to an oxygen-free tank, supplying the carbon source necessary for denitrification to improve the removal rate of nitrogen and phosphorus, and by increasing the filtration flow rate of the membrane to increase the throughput to use the membrane per flow rate By reducing the area and installing the partition wall 113 in the aerobic tank 110 to distinguish the aerobic bioreactor 111 and the aerobic embial tank 112, the exhaled sludge not solubilized when the membrane is backwashed by an alkaline agent Prevents excess activated sludge in bioreactors from being lost due to chemical effects It is characterized in that to increase the excess sludge reduction efficiency.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 분리막을 이용한 막결합형 활성슬러지 처리장치를 이용하여 하폐수를 처리하는 과정에서 분리막의 여과유속을 높게 하여 분리막의 면적을 감소시키고, 알칼리제를 주입하여 역세척함으로써 분리막의 여과성능을 유지시킴과 동시에 잉여슬러지를 가용화하여 감량화하는 것에 의해 감량처리의 소요시간을 감소시키고, 효율은 상승시켜 잉여슬러지의 발생량을 현저히 저감시킬 수 있는 효과가 있고, 잉여슬러지 전처리 반응조와 같은 별도의 잉여슬러지 처리시설이 필요가 없어 이에 따른 경비절감 및 민원 발생요인이 해결되는 효과가 있다.As described above, the present invention reduces the area of the membrane by increasing the filtration flow rate of the membrane in the process of treating the wastewater by using the membrane-bound activated sludge treatment apparatus using the membrane, and by introducing an alkaline agent to backwash the membrane By maintaining the filtration performance and solubilizing and reducing the excess sludge, it is possible to reduce the time required for the weight loss treatment, increase the efficiency, and significantly reduce the amount of excess sludge generated, and separate it, such as a surplus sludge pretreatment reactor. As there is no need for the excess sludge treatment facility, the cost savings and complaints cause are solved.

Claims

무산소조(15)와 호기조(110)로 구분되되, 상기 호기조(110)는 격벽(113)에 의해 호기 생물반응조(11)와 막분리 고액분리장치(12)가 침지된 호기 엠비알조(112)로 구분되는 막분리형 활성슬러지 처리장치(100)와; 알카리제에 의해 상기 막분리 고액분리장치의 분리막을 역세척하는 분리막 역세척 장치(120)를 포함하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리장치. It is divided into an anaerobic tank 15 and an aerobic tank 110, the aerobic tank 110 is aerobic bioreactor 11 and the membrane separation solid-liquid separator 12 is immersed in the aerobic embial tank 112 by the partition wall 113. Membrane separation type activated sludge processing apparatus 100; Wastewater treatment apparatus using a sludge reduction type membrane separation activated sludge method comprising a membrane backwashing device (120) for backwashing the separation membrane of the membrane separation solid-liquid separator by alkaline agent.

청구항 1에 있어서, 상기 호기 생물반응조(111)에 화학적 인 제거를 위한 응집제를 투여하는 응집제 주입장치(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리장치. The wastewater treatment apparatus according to claim 1, further comprising a flocculant injection device (30) for administering a flocculant for chemical removal to the aerobic bioreactor (111).

원수가 유입되는 무산소조(15)와, 막분리 고액분리장치(12)를 가진 호기조와, 상기 호기조에 응집제를 투여하는 응집제 주입장치(30)를 포함하는 공지의 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법에 있어서, Treatment of sewage water using a known membrane separation activated sludge process including an oxygen-free tank 15 into which raw water is introduced, an aerobic tank having a membrane separation solid-liquid separator 12, and a flocculant injection device 30 for administering a flocculant to the aerobic tank. In the method,

상기 호기조에 격벽(113)을 설치하여 이 호기조(110)를 호기 생물반응조(111)와 호기 엠비알조(112)로 구분하되, 상기 호기 엠비알조(112)에 상기 막분리 고액분리장치(12)를 침지시켜 분리막의 여과유속을 1㎥/㎡ㆍday 이상으로 처리량을 높여 처리유량당 분리막의 사용면적을 감소시키고, A partition wall 113 is installed in the aerobic tank to divide the aerobic tank 110 into an aerobic bioreactor 111 and an aerobic embial tank 112, wherein the membrane separation solid-liquid separation device 12 is disposed in the aerobic embial tank 112. By dipping the membrane to increase the throughput of the membrane filtration flow rate to 1㎥ / ㎡ · day or more to reduce the use area of the membrane per treatment flow rate,

상기 막분리 고액분리장치(12)에 분리막 역세척 장치(120)를 더 포함시켜 분 리막 역 세척시 알칼리제를 역세척 약품으로서 상기 막분리 고액분리장치(12)의 분리막에 주입함으로써 상기 여과유속에 대해 분리막의 여과성능을 회복유지시킴과 동시에 상기 알칼리제에 의한 잉여슬러지의 가용화 및 생분해성을 증가시켜 유기물의 생분해와 질산화를 촉진시킴으로써 잉여슬러지 발생량을 저감시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법. The membrane separation solid-liquid separator 12 further includes a membrane backwashing device 120 to inject the alkaline agent into the separation membrane of the membrane separation solid-liquid separator 12 as a backwashing agent during the reverse membrane washing. Sludge reduction type membrane separation activated sludge, which reduces the amount of excess sludge produced by promoting the biodegradation and nitrification of the organic material by increasing the solubilization and biodegradability of the excess sludge by the alkaline agent, while maintaining the filtration performance of the separation membrane. Wastewater treatment method using construction method.

청구항 3에 있어서, 상기 분리막의 여과유속을 1㎥/㎡ㆍday 이상으로 높게 유지하되, 분리막의 여과성능 유지를 위해 1일∼3일에 1회로 주기적으로 알카리제를 이용하여 역세척을 하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법. The method of claim 3, wherein the filtration flow rate of the separation membrane is maintained at 1 m 3 / m 2 · day or more, and the backwashing is performed periodically using an alkaline agent once every 1 to 3 days to maintain the filtration performance of the separation membrane. Wastewater treatment method using sludge reduction type membrane separation activated sludge method characterized in that.

청구항 3에 있어서, 상기 호기 엠비알조에서 21∼23시간 동안 상기 막분리 고액분리장치의 여과운전이 완료된 후, 분리막에 의한 여과 및 상기 무산소조로의 반송을 중단하고, 5∼15분간의 분리막의 역세척 후, 주입된 알칼리제에 의해 잉여슬러지가 가용화되도록 1∼3시간을 정치시킨 후, 분리막에 의한 여과 및 무산소조로의 반송을 재개하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법. The method according to claim 3, wherein after the filtration operation of the membrane separation solid-liquid separator is completed in the aerobic tank for 21 to 23 hours, the filtration by the membrane and the return to the anoxic tank are stopped, and the membrane is reversed for 5 to 15 minutes. After washing, the remaining sludge is allowed to stand for 1 to 3 hours so that the excess sludge is solubilized by the injected alkali agent, and then the filtration by the separation membrane and the return to the anoxic tank are resumed, the wastewater treatment using the sludge reduction type membrane separation activated sludge method. Way.

청구항 3에 있어서, 상기 호기 엠비알조에서 가용화된 잉여슬러지를 무산소조로 반송하여 탈질에 필요한 탄소원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감 량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법. The wastewater treatment method according to claim 3, wherein the excess sludge solubilized in the aerobic embial tank is returned to an anoxic tank and supplied as a carbon source for denitrification.

청구항 3에 있어서, 상기 응집제 주입장치(30)에 의해 상기 호기 생물반응조에 응집제를 주입하여 인 성분을 불용성 화합물로 전환시켜 화학적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 슬러지 감량형 막분리 활성슬러지 공법을 이용한 하폐수 처리방법. The sludge reduction type membrane separation activated sludge method of claim 3, wherein the flocculant injection device 30 injects a flocculant into the aerobic bioreactor to convert the phosphorus component into an insoluble compound and chemically remove the sludge. Treatment method.