KR100420561B1 - 미세 용존 오존 부상 분리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 하천수, 호소수, 상수원수 및 오·폐수 등의 오염수를 처리하는 수질정화 시스템에 관한 것으로 응집 반응조와, 상기 응집반응조로부터 유입되는 오 폐수를 정화하는 부상 분리조와, 상기 부상 분리조에 미세오존기포를 공급하는 미세 오존기포 발생장치와, 상기 미세 오존기포 발생장치에 오존을 공급하는 오존발생기로 구성되며, 상기 오존 발생기는 대기 중의 공기가 유입되는 공기유입관을 통해 유입되는 공기 중의 산소 (O₂)를 전기적 반응으로 오존 (O₃)으로 변환시키며, 상기 미세 오존기포 발생장치는 공기 유입관과 오존발생기와 직결형태를 이루면서, 오존 및 공기를 흡인하고, 장치 내로 유입되는 오염수 내로 흡인된 오존 및 공기를 일정한 고압력 상태에서 회전 구동축에 취부된 임펠러의 강력한 회전력과 분산, 교반력으로 용존시킴으로 20㎛∼30㎛ 입경을 나타내는 다량의 미세 용존 오존 기포를 생성하는 미세 용존기포 발생기로 구성되며, 상기 부상분리조는 부상분리조 내의 오염물질 제거효율을 보다 증대시키기 위하여 상기 응집반응조를 거쳐 인입되는 플럭이 형성된 오염수와 상기 미세 오존기포 발생장치에서 생성된 미세용존 오존기포의 접촉 교반빈도 증가효과를 가져오는 교반식 주입장치로 구성됨을 특징으로 하는 미세 용존 오존 부상분리 시스템.

Description

미세 용존오존 부상분리 시스템 {Micro Dissolved Oxygen Flotation System}

본 발명은 오염된 하천수, 호소수, 상수원수 및 오·폐수 등의 오염수를 처리하는 수질정화 시스템에 관한 것으로 특히 응집 반응조를 통해 플럭이 형성된 오염수 내에 미세 오존 기포 발생장치에서 생성된 미세한 오존 및 공기 기포를 주입하여 오염수 내의 부유성 오염물질을 부상시켜 제거하는 동시에 용존성 오염물질을 산화시켜 제거하면서, 오염수의 탈색, 탈취, 살균 처리도 가능토록 함으로써, 다수의 장치 및 설비를 크게 줄이고, 시설비용을 대폭 절감하며, 운전 및 유지관리를 용이하게 하는 개선 효과를 나타내는 미세한 용존 오존 기포를 이용한 부상분리 시스템에 관한 것이다.이러한 오염수의 부상분리 수처리 시스템과 관련하여, 종래에는 도 1에 도시한 바와 같이 오염수 내의 오염물질을 처리하기 위해서 응집 반응조(100), 부상분리조(200)와 함께 공기압축장치(501), 가압 교반탱크(502), 순환수 펌프(503), 가압수 주입장치(504)등 다수의 기계장치로 구성된 미세기포 발생설비를 필수적으로 이용하여 미세 기포를 생성시켜서 오염수 내 오염물질을 부상시켜 제거하는 용존 공기 부상설비를 사용하고 있었으며, 이러한 용존 공기 부상분리 시스템에서 응집반응조(100)로 유입되는 오염수는 가압수 주입장치를 통해 부상분리조(200)으로 유입되며, 이때 공기압축기(501)을 통해 가압수 교반탱크(502)에 축적된 압축공기가 오염수에 기포를 발생시켜 가압주입장치(504)을 통해 부상분리조(200)으로 인입되어 부상분리조(200)내로 유입된 오염수와 미세 기포는 부상분리조에서 약 30분 정도의 반응시간을 형성하면서, 오염수 내의 부유성 오염물질은 미세기포와의 접촉으로 수면으로 부상되어 제거하게 되는데 이러한 종래의 공기 부상분리 시스템은 다수의 관련 기계장치로 구성됨으로써, 설비규모가 커지고, 소요부지 및 시설비용이 증가하여 비경제적인 문제점이 있었다.

또한 관련 기계장치의 연계 운전이 까다로워 유지 및 관리가 어렵고, 가압 교반탱크 내에서 압축공기의 압력변화가 심하여 오염수 내로 용존되는 공기량이 일정하게 유지되지 못하여 운전관리 및 유지보수에 어려움이 있었다.

또한 부상분리조에 생성된 미세 기포의 입경이 50㎛∼100㎛ 정도로 크게 형성되어 오염물질에 대한 흡착력이 떨어져 안정적인 오염물질 제거가 곤란한 문제점을 안고 있었다.

또한 기존의 용존 공기 부상분리 시스템은 오염수 내의 부유성 오염물질 만을 제거하므로, 오염수 내의 용존성 오염물질은 제거하지 못하는 문제점과 함께 오염수의 탈색·탈취·살균 등의 효과를 나타내기 위해서는 별도의 오존처리 시스템 등을 병행하여야 하는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 용존 공기 부상분리 시스템이 안고 있는 여러 가지 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 용존 공기 부상분리 시스템에서 가압교반 탱크, 순환수 펌프, 가압수 주입장치 등과 같은 설비를 사용하지 않으므로 시스템의 구성을 간단히 설비할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 미세 기포의 입경을 20㎛∼30㎛ 정도로 극소화 하여 기포의 표면적을 크게하여 오염물질의 부상능력을 향상시킬 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부상분리조에 오염수 내에 오존(O₃)을 용존시켜 미세한 오존 기포를 주입하여 오염수의 탈색, 탈취, 살균 등의 효과를 발휘할 수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 응집 반응조와, 상기 응집반응조로부터 유입되는 오 폐수를 정화하는 부상 분리조와, 상기 부상 분리조에 미세 오존기포를 공급하는 미세 오존기포 발생장치로 구성되며, 상기 미세 오존기포 발생장치에 오존을 공급하는 오존발생기로 구성되며, 상기 오존 발생기는 대기 중의 공기가 유입되는 공기유입관을 통해 유입되는 공기 중의 산소(O₂)를 전기적 반응으로 오존(O₃)으로 변환시키며, 상기 미세 오존기포 발생장치는 공기 유입관과 오존발생기와 직결형태를 이루면서, 오존 및 공기를 흡인하고, 장치 내로 유입되는 오염수 내로 흡인된 오존 및 공기를 일정한 고압력 상태에서 회전 구동축에 취부된 임펠러의 강력한 회전력과 분산, 교반력으로 용존시킴으로 20㎛∼30㎛ 입경을 나타내는 다량의 미세 용존 오존 기포를 생성하는 미세 용존기포 발생기로 구성되며, 상기 부상분리조는 부상분리조 내의 오염물질 제거 효율을 보다 증대시키기 위하여 상기 응집반응조를 거쳐 인입되는 플럭이 형성된 오염수와 상기 미세용존기포 발생장치에서 생성된 미세용존 오존기포의 접촉 교반빈도 증가효과를 가져오는 교반식 주입장치로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 기존 용존공기 부상시스템의 공정도.

도 2는 본 발명의 미세 용존 오존 부상분리시스템 개요도.

도 3은 본 발명의 미세 오존기포 발생장치의 상세도.

도 4는 본 발명의 교반식 주입장치의 구성도.

도 5는 본 발명에 사용되는 미세 용존기포 발생기의 상세도.

이하 본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명상의 미세용존 오존 부상분리 시스템의 개략적인 개념도이고, 도3은 본 발명상의 미세 오존기포 발생장치의 상세도이며, 도4는 본 발명상의 교반식 주입장치의 구성도이다.

본 발명상의 미세 용존 오존 부상분리 시스템은 오염수를 유입하여 응집제를 투입한 후, 교반 장치에 의해 오염물질 플럭을 형성시키는 응집반응조(100)와, 상기 응집반응조(100)로 부터 이송되는 플럭이 형성된 오염수를 미세 용존 오존기포와 접촉, 반응시켜 오염물질을 수면 위로 부상시켜 제거하는 부상분리조(200)와, 대기 중의 공기가 유입되는 공기유입관(301)이 취부되고, 유입된 공기를 통과시키면서 공기 중의 산소(O₂)를 방전관의 전기적 반응작용에 의해 오존(O₃)을 발생시키는 방전식 오존 발생기(302)와, 상기 오존 발생기(302)가 취부되어 있으면서, 구동모타(304)의 회전축과 직결된 장치 내에 처리수를 유입시키고 고압하에서 흡인된 오존 및 공기와 효율적인 교반, 분산, 및 접촉 작용을 형성시킴으로써 다량의 오존 및 공기를 용존시키고, 미세한 입경의 기포를 생성하는 임펠러(305) 및 플레이트(309)를 구비한 미세 용존 기포 발생기(303)으로 구성된 미세 오존기포 발생장치(300)와, 상기 부상분리조(200)의 전단에 위치하여, 상기 응집반응조에서 플럭이 형성된 오염수와, 미세 오존기포 발생장치(300)에서 생성된 미세 용존 오존기포를 혼합, 교반시키는 스크류 타입등의 완속 교반기(401)가 취부되어 있는 교반식 주입장치(400)으로 구성된다.

위와 같이 구성되는 본 발명은 오염수는 최초 응집 반응조(100) 내로 유입되어, 급속 및 완속 교반기에 의해 도시하지 않은 약품주입펌프에 의해 응집반응조 (100) 내에 투입된 응집 약품과 혼합되면서 일정한 크기의 플럭을 형성하며, 플럭이 형성된 오염수는 자연유하로 도 4에 도시된 교반식 주입장치(400) 내로 유입되며, 이때 교반식 주입장치(400)로 오염수가 이송되는 과정에서 미세 오존기포 발생장치(300)에서 생성된 미세 용존 오존기포와 혼합·교반되는데, 상기의 교반식 주입장치(400)에는 배관 상에 스크류 형태, 또는 날개 형태 등의 완속교반기 (401) 등이 취부되어 오존기포 공급관(307)으로 부터 이송되어온 기포와 오염수는 스크류 형태의 완속교반기(401)의 날에 의하여 회전하면서 부상처리조(200)로 인입되므로 오염수 내에 형성된 플럭을 깨트리지 않으면서, 미세 용존 오존기포와의 접촉빈도를 보다 증가시켜 줌으로써, 후단의 부상분리조 내에서의 부상분리 효율을 더욱 증대시키는 효과를 나타내게 된다.

상기 미세 오존기포 발생장치(300)은 미세 용존기포 발생기(303)의 구동모타의 회전축에 직결된 임펠러(305) 및 플레이트(309)가 고속으로 회전하면서, 후단의 부상분리조(200)에서 오염수 내의 오염물질이 제거된 처리수의 일부를 유입시키게 되고, 이때 미세 용존기포 발생기 및 배관 상에는 유체의 빠른 이송에 의해 강한 마이너스 압의 진공이 형성되는데, 이렇게 형성된 진공에 의해 미세 용존기포 발생기에 취부된 공기 유입관(301)을 통해 대기 중의 공기가 유입되는 과정에서 방전식 오존발생기(302)에서 공기 중의 산소(O₂)가 오존(O₃)으로 변환되어 미세 용존 기포발생기(303) 내로 자동적으로 흡인된다.

상기와 같이 미세 오존 기포발생장치(300)으로 유입 및 흡인된 처리수와 오존 및 공기는 일정한 고압력(4㎏/㎠ 내외) 하에서 상기 임펠러(305)와 플레리트(309) 및 케이싱(306)으로 형성되는 반응영역인 공기 저장실(308)내에서 강력한 회전력과 분산·교반력 등의 기계적, 물리적 작용에 의해 다량의 오존 및 공기가 처리수 내로 용존하게 20∼30㎛ 입경을 갖는 미세 용존 오존기포(307)를 생성시키게 되는 것으로 이를 보다 상세히 설명하면 도 5에 도시한 바와 같이 공기유입구로 부터 유입되는 공기는 공기저장실(308)에 공급된 상태에서는 유입된 오염수 처리수 내에서 커다란 기포를 형성하지만 플레이트(309)가 회전함에 따라 플레이트에 형성된 임펠러(305)에 의해 송출되는 과정에서 고압 하에서 기계적인 회전력과 분산력, 교반력 등의 작용을 통하여 기포는 잘게 부수어지는 것이며, 또한 잘게 부수어진 기포는 메인플레이트(310)와의 미세한 공간을 통과함에 따라 기포의 크기는 더욱 잘게 부수어지는 것으로 이때 기포와 임펠러가 부딪히는 과정에서 충격에 의해 기포는 잘게 부수어지며, 임펠러에 의해 이송되는 과정에서 임펠러와 메인플레이트와의 간격에 의해서도 작게 부셔져 20∼30㎛이하로 잘게 부수어 지는 것이다.

이러한 본 발명상의 미세 오존기포 발생장치는 기존의 용존공기 부상분리 시스템에서 필수적으로 사용되는 공기압축기, 가압교반탱크, 순환수 펌프, 가압수 주입장치 등의 다수 장치가 불필요하여, 설비규모의 감축, 시설비용의 절감, 운전 및 유지관리의 용이 등의 효과를 나타내며, 더욱 미세한 다량의 용존 오존기포를 생성시켜 오염물질 제거효율을 크게 개선시키는 효과를 나타내게 되는 것이다.

상기 미세 오존 기포 발생장치에서 생성된 미세 용존 오존기포는 임펠러의 송출력에 의해 전술한 바와 같이 교반식 주입장치(400) 내로 이송된 후, 플럭이 형성된 오염수와 혼합·교반되어 후단의 부상분리조(200)내로 유입된다.

전술한 일련의 과정을 거쳐 부상분리조(200)내로 유입된 오염수와 미세 오존 기포는 약 15분∼30분 정도의 반응시간을 형성하면서, 오염수 내의 부유성 오염물질은 미세기포와의 접촉으로 수면으로 부상되어 제거되며, 이때 교반 완속기(401)에 의해 미세 오존기포는 회전하면서 오염수와 접촉되어 접촉효율을 높일 수 있게되며, 기존의 용존공기 부상분리 시스템에서는 처리되지 못한 용존성 오염물질은 오존의 강력한 산화력에 의해 분해되어 제거되고 또한 오염수 내의 탈색·탈취 및 살균 처리도 동시에 이루어지게되는 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면 구조가 간단한 설비를 이용함으로써 설비규모의 감축과 설치비용의 감소 효과와 함께, 운전 및 유지관리가 용이하고 관리비용이 절감되는 효과가 있으며, 균일한 고압력 상태 (4㎏/㎠ 내외) 에서 강력한 회전 임펠러의 회전력과 분산·교반력 등의 기계적, 물리적 힘에 의해 기존 방식보다 다량의 오존 및 공기가 용존되면서, 20㎛∼30㎛ 입경 정도의 더욱 미세한 기포입자를 생성시켜 오염물질이 부상분리 효과가 크게 향상되는 효과가 있으며, 반응기 내에서 대기 중의 산소(O₂)를 이용하여 오존(O₃)을 발생시키고, 오염수 내에 용존시키는 것이 가능하여, 기존 방식이 처리 불가능한 용존성 오염물질 제거는 물론 탈색, 탈취 및 살균 처리 효과도 용이하게 일어나는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 오염수를 수용하여 응집제를 투여하여 오염물질 플럭을 형성시키는 응집반응조와;

   대기중의 공기를 흡입하는 공기유입관이 취부되고, 유입된 공기중의 산소를 오존으로 변환시키는 방전식 오존발생기와;

   상기 오존발생기와 연결되어 오존발생기로 부터 유입되는 오존 및 공기와, 오염수를 흡인시켜 미세 용존 오존기포를 생성시키는 미세 오존기포 발생기장치와;

   응집 반응조로 부터 이송된 플럭이 형성된 오염수와 미세 오존기포발생장치와 연결되며, 미세 오존기포를 접촉·교반시키는 교반식 주입장치와;

   상기 교반식 주입장치를 통해 인입되는 플럭이 형성된 오염수와 미세 용존오존 기포를 수용하여 오염수 내의 오염물질을 부상시켜 제거하여 처리수를 배출시키는 부상분리조를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 용존 오존 부상 분리 시스템.
2. 청구항 1에 있어서

   상기 미세 오존기포 발생장치는 공기 유입관과 오존 발생기와 미세 용존 기포 발생기가 하나의 연결관로 형태로 직결되어 구성되어 있는 것을 포함하는 미세 용존 오존 부상 분리 시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 교반식 주입장치는 관로 상에 이송되는 유체의 교반 및 접촉 작용을 유도하는 스크류 타입의 교반기가 부착되어 있는 것을 포함하는 미세 용존 오존 부상 분리 시스템.
6. 삭제