KR100301521B1 - 거품 부상식 슬러지 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 폐수의 처리 과정시에 산소공급기와 처리조 내에 가설되는 거품분리부를 이용하여 폐수에 산소를 공급하고 이에서 발생하는 부유물이 함유된 거품을 효과적으로 처리하도록 하는 오폐수 정화장치에 관한 것으로, 처리조(1)의 일측에 유체공급관(2)이 마련되고 유체공급관(2)에 제트노즐(31)이 설치되어 대기중의 공기를 흡입, 물입자와 함께 분출시켜 제트류를 발생시켜 유체상에 있는 부유물이 거품에 포함되도록 하는 산소공급부(30)가 구비된 오폐수 정화장치에 있어서, 처리조(1) 유체공급관(2)의 반대측에는 유체을 배출하는 유체배출관(3)과 거품을 배출하는 거품배출관(4)을 배관하고, 하측에는 망체로된 받침판(5)상에 제오라이트성분의 다공질 세라믹볼층(6)을 마련하여 유체배출관(3)과 연결하여 처리조(1)내에 정체하는 유체가 혐기성균으로 산화되는 것을 방지하고, 상기 세라믹볼층(6) 상부에 거품분리수단(11)을 다수개 가설하여 유체와 거품층을 분리하도록 한 거품분리부(10)를 마련하고, 거품분리부(10) 상측으로는 이송수단(21)에 거품제거판(22)을 가설하여 거품분리부(10)에 존재하는 유체상의 미세부유물을 포함하는 거품을 제거하는 거품제거부(20)가 가설되는 것에 요지가 있다.

Description

거품 부상식 슬러지 제거장치{A removing device for sludge using foam}

본 발명은 각종 축산폐수, 산업폐수, 생활폐수 등의 처리 과정시에 제트류를 이용하는 산소공급기로 처리조에 유입되는 유체에 충분한 산소를 공급하고 처리조에 분리수단을 내설하여 내입되는 유체에서 발생하는 유기물 슬러지를 포함하는 거품과 유체를 분리하고 거품처리수단으로 거품을 효과적으로 분리토록 하는 거품 부상식 슬러지 제거장치에 관한 것이다.

우리 나라에서 하루에 배출되는 오폐수량은 2,400만㎥정도에 달하고 있으며 이 중에 생활오수가 차지하고 있는 비율은 악 60% 정도로 공공수역의 수질개선을 위해서는 생활오수를 적절하게 처리할 필요가 있다. 이러한 환경을 고려하여 정부에서도 대도시를 중심으로 환경기초시설을 지속적으로 설치하여 오폐수를 처리하고있다. 그러나 '95년말 우리 나라의 하수처리율은 45%정도에 불과하여 선진국가에 비하여 상당히 미진하며 특히, 하수도 접속인구를 감안하여 하수처리율을 고려한다면 더욱 낮게 될 것이다.

이러한 현실을 고려하여 하수처리율을 10%이상, 하수관거 보급율도 5%정도 향상시키려고 막대한 투자를 하고 있으나 비용과 설치에 소요되는 시간, 오염물질배출량의 증가 및 우리나라의 지역환경 등 때문에 계획대로 진행되고 있지 않고 수질도 개선되지 않고 있는 실정이다. 또한 하수처리시설도 대부분 도시 중심으로 설치되었거나 설치될 예정이어서 지역적으로 분산되어 있는 중소도시, 농어촌 취락지역, 소규모 축산농가 등에서 발생되는 오폐수를 처리하지 않을 경우에 획기적인 수질개선을 기대하기는 어려울 것이다.

따라서, 우리나라도 배출원 현장중심으로 처리할 수 있는 대책이 추진되어야하며 발생원 처리개념을 도입하여야 한다. 정부에서도 이러한 개념을 도입하여 97년도에는 분뇨와 하수를 병합하여 가정 또는 이런 지역이외의 발생원, 농어촌취락지역, 위락단지, 공원지역 등에서 공동으로 처리할 수 있는 공동설비(community plant)등의 도입이 필요하나, 우리 나라에서는 이들 지역에 적합한 처리기술 개발이 부족한 실정이다.

통상 각종 축산폐수나, 생화폐수, 산업폐수를 정화하는 방법으로는 종래에도 여러 가지 형태의 기술로서 일반화되어 사용하고 있다.

즉, 폐수를 처리하는 처리조에 파이프라인 등을 설치하고 이에는 콤프레셔에디퓨저가 설치된 브로우를 연결하여 처리조 내의 폐수에 산소를 공급, 용해시켜 수질정화를 도모토록 하는 것으로서, 이같은 디퓨져를 통해 분출되는 공기(산소입자)는 단순히 물 입자와 접촉하는 작용만으로 산소입자를 물속에 용해시키는 작용을 수행케되어 산소입자와 물 입자간의 활발한 혼합작용이 일어나지 않아 산소의 공급량에 비해 용해 정도가 낮으며 또한 이에서 발생하는 거품을 효과적으로 제거치 못하게 됨으로 수질정화 효율이 저조하였다.

그리고 상기한 산소공급 시스템을 이용하는 폐수처리기는 에어콤프레셔와 브로워,배관 및 디퓨져등의 많은 시설이 요구되면서도 폐수에 적절하게 산소를 공급하지 못하고 폐수에서 발생하는 거품층과 물층의 분리가 잘 되지 않아 전술한 바와 같이 그 효율이 저조한 것이었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하고자 연구 개발한 것으로서, 처리조로 유입되는 폐수에 보다 많은 량의 산소를 공급하여 용해시키고 이에서 발생하는 부유물을 함유하는 거품을 처리조에 설치되는 파형상의 분리수단에 의해 분리토록 하여 기존에 사용하는 처리조에 비하여 폐수처리 효율이 우수한 거품 부상식 슬러지 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서는 처리조로 유입되는 관상에 제트노즐이 설치되어 대기중의 공기를 흡입,물입자와 함께 분출시켜 제트류를 발생시키는 산소공급기를 위치시킴으로서 처리조로 유입되는 폐수와 산소 입자간의 상호 활발한 접촉으로 산소의 용해량을 증대시켜도록하여 처리조로 폐수를 공급하며 처리조에는 파형상으로되는 수개의 분리수단을 가설하여 물층과 거품층을 분리하여 거품은 회전컨베이로 되는 거품제거기로 제거하고 물은 제오라이트 성분이 함유된 세라믹볼층을 통과하여 외부로 배출하여 폐수를 정화하고자 하는데 특징이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 단면구성도

도 2는 본 발명의 요부를 나타낸 평단면도

도 3은 본 발명의 거품제거부 일부 확대 사시도

도 4는 본 발명 거품분리수단 사시도

도 5는 본 발명의 산소공급부 단면구성도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 처리조 2 : 유체공급관

3 : 유체배출관 4 : 거품배출관

5 : 받침판 6 : 세라믹볼층

10 : 거품분리부 11 : 거품분리수단

20 : 거품제거부 21 : 이송수단

22 : 거품제거판 30 : 산소공급부

31 : 제트노즐

본 발명의 적절한 실시예에 의한 오폐수 처리장치의 개략적인 구성을 도1에 도시하였으며 도 2는 도1의 평면 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 처리조1는 대략 하측방이 협소하게 되는 상광하협의 구성으로 된다. 상기 처리조1의 일측에는 폐수를 공급하는 유체공급관2이 배관되고 반대측에는 정화된 상태의 유체를 배출하는 유체배출관3과 거품을 배출하는 거품배출관4이 배관된다. 상기 처리조1의 하측에는 대략 망체로 구성되는 받침판상5에 제오라이트 성분을 함유한 다공질의 세라믹볼층6이 위치하며 그 하측은 상기 유체배출관3과 연결된다. 그리고 상기 세라믹볼층6 상부에는 평단면 구성이 파형으로 형성되는 분리수단11이 다수개 가설되어 유체층과 거품층을 분리하도록 한 거품분리부10가 마련된다. 거품분리수단10 상측으로는 컨베이어 체인등의 이송장치21 에 고무판 또는 플라스틱 재질로 되는 거품제거판22이 부설되어 작동시에 거품분리부10에 의해 분리되어 있는 거품을 일측의 거품배출관4방향으로 이동시키도록 하는 거품제거부20가 가설된다. 또한 상기의 유체공급관2에는 제트노즐31이 설치되어 대기중의 공기를 흡입, 물입자와 함께 분출시켜 제트류를 발생시키는 산소공급부30가 마련되어 진다.

상기의 세라믹볼층6은 제오라이트성분을 함유한 다공질의 여러 형상으로 구성되며 상기한 다공질은 항산화용 기공으로서 혐기성균(산화항균)은 기생치 못하고 호기성균(발효균)만 기생할 수 있다. 즉 이는 본 발명의 정화장치를 정지시에 처리조 내에서 정체되는 유체가 산화되는 것을 방지하는 기능을 하는 것이다.

상기의 산소공급부30는 분출관 내에 결합되어 펌프40로부터 유입된 유체가 분출되는 분출공34과, 펌프40로부터 유입된 유체를 제트류로 유도하는 제트노즐31과, 유체공급관2의 제트노즐31측에 유체공급관2과 연통되게 결합되어 제트류의 발생으로 공기를 흡입하는 공기흡입관35과, 제트노즐31상에 와류형으로 형성되어 흡입되는 공기입자가 유체가 와류로 접촉, 충돌되게 하는 흡입공37,37'과 공기흡입관38에 구비되어 흡입되는 질소를 흡착, 분해하는 촉매39가 마련된다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 주로 하수처리장의 폭기조50 등에 펌프40를 설치하여 유체를 처리조1로 공급함에 있어서, 유체에 산소를 공급, 용해시킴으로서효과적인 수질정화작용을 도모하고, 처리조1에 투입시 발생하는 거품과 유체를 분리하여 처리하도록 하는 것으로서, 하수처리장의 폭기조나 처리조 등에 설치하여 산소를 공급, 용해시킴으로서 수질정화를 꾀하는 작용 등은 당해 분야에서 극히 일반적인 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략키로 하고 본 발명의 특징적인 작용에 대하여서만 집중적으로 살펴보면 다음과 같다.

펌프40로부터 고압의 유체가 제트노즐31의 유입구33로 유입되면 유체는 좁은 유입구33를 통과하면서 고속의 유동에너지를 가진 제트류(JET流)를 형성하게 된다(제트(JET); 유체가 좁은 영역을 고속으로 흐르는 것; 본 발명에서는 제트류라 함).

이와 같은 제트류는 유입구33에서 배출구36를 고속으로 통과하면서 압력이 작아지게 되므로 외부에 설치된 공기흡입관35을 통하여 공기를 흡입하게 된다. 즉, 펌프40를 통하여 유입된 고압의 유체가 제트노즐31의 유입구33를 거치면서 고속으로 흐르게 되고, 이러한 고속 유체의 유동에너지에 따른 주변 압이 저하되어 공기흡입관35을 통해 공기를 빨아들이게 되며, 이때, 공기는 제트노즐에 형성된 와류형의 흡입공37,37'을 통해 흡입된다.

이와 같이 제트노즐의 흡입공37,37'을 통해 흡입되는 공기입자는 제트노즐31내를 고속으로 흐르는 물입자과 접촉하게 되는 데, 이때 흡입공37,37'을 통해 흡입되는 공기는 와류형으로 된 흡입공37,37'을 경유하여 흡입되므로 고속으로 흐르는 물입자와 교차되게 충돌하게 되어 배출구36를 통해 와류형태로 분출된다.

따라서 제트노즐31 내를 수평으로 흐르는 고속의 유체는 와류형의 흡입공37,37'을 통해 흡입되는 공기입자와 충돌하여 와류형태로 전환되면서제트노즐31의 배출구36를 빠져나와 유체공급관2내에서 계속적으로 와류를 일으키며 처리조1로 분출된다.

이와 같이 고속으로 흐르는 물입자와 여기에 소정의 흡입압으로 흡입되는 공기입자는 제트노즐31 내에서 상호 격렬히 충돌하면서 활발한 접촉을 가지게 됨은 물론 이와 함께 흡입되는 공기입자와의 충돌로 유체가 와류로 변환되어 이들간의 접촉이 더욱 활발히 진행됨으로서 공기입자와 물입자 상호간이 믹싱(MIXING)상태로 충돌과 접촉을 하게 되어 보다 많은 양의 산소를 물입자에 혼합, 용해시키게 된다.

상기한 과정으로 충분한 량의 산소를 혼합 용해시킨 상태의 유체는 처리조1내 공급되어진다. 처리조1에 공급되는 유체에는 상당한 거품이 포함되며 전술한 거품에는 유체상에 존재하는 미세한 부유물이 포합되어 진다. 상기 본 발명의 파형으로 형성된 분리수단11으로 구성되는 거품분리부10에 의해서 유체는 하측으로 낙하되고 상대적으로 부유물을 포함하는 거품은 분리수단11의 상측에 존재하게 된다. 이같이 거품분리부10에 의해서 분리된 거품은 이송장치21에 결합되는 제거판22에 의해서 처리조1의 일측에 마련되는 거품배출공4을 통하여 별도로 마련되는 거품처리장치로 이송되고 처리조1에 존재하는 유체는 처리조1의 하측에 마련되는 제오라이트 성분을 함유한 다공질의 세라믹볼층6을 거쳐서 유체배출관3을 통하여 외부로 배출하게 되는 것이다.

상기에 본 바와 같이 본 발명은 비교적 간단한 구성으로 처리조1에 유입되는 유체상에 산소공급기30를 위치하여 제트기류에 의한 산소공급이 이루어지도록 하여효율적으로 유체에 많은 량의 산소를 공급하고 유체상의 미세 부유물이 거품에 포집 부상되도록 하고, 처리조1에서 발생하는 거품을 파형으로 되는 거품 분리수단11으로 분리하고 남아있는 유체를 제오라이트 성분을 함유한 다공질의 세라믹볼층6을 거쳐서 배출하도록 함으로서 매우 우수한 수질정화 효과를 기대할 수 있으며, 또한 이를 공단, 농어촌등 각종 분야의 산업시설에 널리 적용하여 실시할 수 있는 실효성을 가진다.

Claims (1)

1. 처리조1의 일측에 폐수를 공급하는 유체공급관2이 마련되고 유체공급관2에 제트노즐31이 설치되어 대기중의 공기를 흡입, 물입자와 함께 분출시켜 제트류를 발생시켜 유체상에 있는 부유물이 거품에 포함되도록 하는 산소공급부30가 구비된 오폐수 정화장치에 있어서,

   처리조1 유체공급관2의 반대측에는 정화된 상태의 유체을 배출하는 유체배출관3과 거품을 배출하는 거품배출관4을 배관하고,

   상기 처리조1의 하측에는 대략 망체로 구성되는 받침판5상에 제오라이트 성분을 함유한 다공질의 세라믹볼층6을 마련하여 유체배출관3과 연결하여 처리조1내에 정체하는 유체가 혐기성균으로 산화되는 것을 방지토록 하며,

   상기 세라믹볼층6 상부에 파형으로 형성되는 거품분리수단11을 다수개 가설하여 유체와 거품층을 분리하도록 한 거품분리부10를 마련하고,

   거품분리부10 상측으로는 콘베이에 체인으로되는 이송수단21을 마련하고 이에 고무판 또는 플라스틱 재질로 되는 거품제거판22을 가설하여 작동시에 거품분리부10에 존재하는 유체상의 미세부유물을 포함하는 거품을 이동시키도록 하는 거품제거부20가 가설되는 것을 특징으로 하는 거품 부상식 슬러지 제거장치.