KR100501547B1 - 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동세차시설의 폐수처리장치에 관한 것으로, 상기 산화성 가스를 발생하기 위한 산소발생부와 저온플라즈마발생부 또는 상기 산소발생부와 오존발생부로 이루어진 산화성 가스 발생기에서 발생하는 원 산화성 가스를 수중미세기포발생기를 이용하여 기포를 발생시켜 폐수 중의 오염물질(COD, n-Hex 등)을 산화시킴과 동시에 상기 미세화된 기포 표면에 오염물질을 부착하여 상기 산화·부상조의 상층부로 급속 부상시켜 부유 물질 및 유분과 같은 오염물질을 분해하고, 산화·부상조, 잔여기포 파괴조, 침전조, 처리수조, 재이용조를 통해 처리수를 재이용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치{Waste water treatment apparatus using underwater microbubble generator and oxidizable gas}

본 발명은 산화성 가스 발생기를 이용하여 오염물질을 분해하고, 상기 산화성 가스의 오염물질 분해 후 발생하는 잉여가스를 2차로 수중기포발생기를 이용하여 산화성 가스와 오염물질과의 접촉 효율을 높이고자 하는 것이다.

이에 반하여 종래 폐수처리장치에 있어서 가스 흡입은 진공펌프 등 지상에 설치된 기기로 흡입하여 수조에 분사시키는 구조로 되어 있었으며, 상기와 같은 분사 구조에서는 분사되는 기체의 양을 조절하는 것이 쉽지 않았으며, 이로 인해 과량의 기체를 유입시킬 시 펌프가 제대로 작동하지 못하고, 흡입이 원활히 이루어지지 못하여 상기 펌프는 공회전이 발생하게 되었고, 펌프의 공회전을 통해 소량의 가스가 유입될 경우 가스관에 높은 압력이 형성되어 가스를 공급하는 튜브가 압착되어 기체 흐름을 방해하는 문제점이 나타났다.

또한 산화성 가스를 이용하여 오염물질을 분해한 후 반응조에 잔류하는 잉여가스 및 오존, 플라스마와 같은 원 발생가스를 한 곳의 진공펌프로만 유도하여 오염물질과 접촉시킴으로써 희석된 산화가스가 되어 오염물질을 산화 처리하는 효율을 저하시켰고, 소량의 이물질이 진공펌프로 흡입될 경우, 상기 진공펌프 임펠러에 상기 이물질이 잔류하게 되어 펌프의 고장 원인으로 나타나게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 세차 및 세척 과정에서 발생하는 폐수를 처리하여 이를 재이용함으로써 용수 사용을 최소화하여 수자원 절약과 비용 절감을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 산화성 가스를 이용한 오염물질의 분해 후 반응조에 잔류하는 잉여가스를 2차로 수중미세기포발생기를 통해 재이용하여 폐수처리장치의 처리 효율을 높여 처리수의 재이용율을 높이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 산화성 가스를 재이용함으로써 종래 폐수처리장치에서 발생되었던 산화성 가스 발생기의 대형화로 인한 설비비 및 전력사용료의 막대한 지출과 설치공간의 부족 등 문제를 해결하여 설비 비용을 최소화하여 누구나 부담없이 이용할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 자동세차시설의 폐수처리장치에 관한 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이 상기 산화성 가스를 발생하기 위한 산소발생부(14)와 저온플라즈마발생부 또는 상기 산소발생부(14)와 오존발생부로 이루어진 산화성 가스 발생기(15)와;

상기 산화성 가스 발생기를 통해 발생되는 원 산화성 가스를 폐수와 반응시켜 산화시키기 위한 산화·부상조(24)와;

상기 산화·부상조(24)에서 상기 산화성 가스 발생기로부터 유입된 원 산화성 가스를 흡입하기 위한 제1수중미세기포발생기(1)와;

상기 제1수중미세기포발생기(1)를 통과 시 순간적으로 진공 상태가 형성되어 상기 원 산화성 가스가 흡입되어 수중에 용해되거나 극히 미세화된 기포를 발생시켜 폐수 중의 오염물질(COD, n-Hex 등)을 산화시킴과 동시에 상기 미세화된 기포 표면에 오염물질을 부착하여 상기 산화·부상조(24)의 상층부로 급속 부상시켜 부유 물질 및 유분과 같은 오염물질을 분해하는 기류유도판(4)과;

상기 제1수중미세기포발생기(1) 및 기류유도판(4)에 흡입되어 오염물질을 분해한 후 상기 산화·부상조(24)의 상층부에 남아있는 원 산화성 가스인 잉여가스를 재흡입하여 산화성 오염물질과 접촉하기 위한 제2수중미세기포발생기(2)와;

상기 제2수중미세기포발생기(2)에 의해 재흡입된 잉여가스가 상기 산화성 오염물질을 분해한 후 배출되는 잉여가스를 제거하는 잉여가스파괴기(16)와;

상기 제2수중미세기포발생기(2)에 의해 산화성 오염물질이 2차로 제거된 폐수를 순환시키기 위한 제3수중미세기포발생기(3)와;

상기 제3수중미세기포발생기(3)에 의해 상기 산화·부상조(24)의 하층부에 순환되는 처리수를 펌프 스크린(8)이 설치된 수중펌프(9)를 이용하여 상기 제1, 2, 3수중미세기포발생기(1. 2, 3)에 의해 발생된 잔여기포를 제거하기 위한 잔여기포 파괴조(25)와;

상기 잔여기포 파괴조(25)의 수중펌프(9)를 통해 처리수를 체류시켜 오염물질 중 고형물질은 하층부로 중력 침강시키고, 상층부에는 상기 고형물질과 분리된 물을 형성시키기 위한 침전조(26)와;

상기 침전조(26)의 상층부 처리수를 제1레벨센서(18)를 통해 저수위일 경우 순환펌프(12)를 작동시키고, 고수위일 경우 방류펌프(13)를 작동시켜 상기 처리수의 일부를 마이크로 여과기(17)로 이송하여 처리수 내 미세 고형물질을 제거하는 처리수조(27)와;

상기 처리수조(27)에서 마이크로 여과기(17)를 거쳐 미세 고형물질이 제거된 처리수인 용수를 제2레벨 센서(19)가 저수위일 경우 상기 마이크로 여과기(17)의 공급밸브를 통해 공급하는 재이용조(28)와;

상기 산화성 가스 발생기(15) 내지 재이용조(28)의 작동 중 이상 발생 시 점검 대상을 나타내는 디스플레이부(22); 로 이루어진 폐수처리장치이다.

상기 제1, 2, 3수중미세기포발생기(1, 2, 3)에 기포를 배출하는 배출구의 직경보다 작은 직경으로 이루어진 스크린망을 설치하여 이물질에 의해 상기 배출구가 막히는 현상을 방지하고, 상기 배출구를 통해 배출되는 미세 기포는 기류유도판(4)과 충돌을 일으켜 상승기류를 형성하여 부유 물질 및 유분을 산화·부상조(24)의 상층부로 급속 부상시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 마이크로 여과기(17)에서 미세 고형물질이 제거된 처리수는 제2레벨 센서(19)와 공급밸브를 이용하여 재이용조(28)에 공급될 처리수의 수위를 조절하고, 상기 재이용조(28)의 처리수는 방류하지 않고, 재이용 펌프(20)를 이용하여 상기 처리수를 재이용하는 것이다.

상기 처리수조(27)는 저수위일 경우 레벨센서(18)에 의해 순환펌프(12)를 작동하여 처리수를 순환시켜 산화성 가스 발생기(15)와 잉여가스를 통해 오염물질을 분해하는 상기 산화·부상조(24)의 제3수중미세기포발생기(3)로 이송되도록 구성되어 있다.

마지막으로 폐수처리장치의 작동 중 이상 발생 시 점검 대상을 나타내는 디스플레이부(22)는 상기 이상 발생 시 경고음과 점검 대상을 적색등으로 나타냄과 동시에 음성 안내를 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면, 차량의 세차를 위해 자동세차기가 작동되면 에어펌프가 가동되면서 산소발생기가 가동되어 산소를 생산하며 상기 산소가 오존발생부로 이송되어 고농도의 오존 가스를 생산하거나 상기 산소가 저온 플라즈마 발생부로 이송되어 고농도의 산화성 가스를 생산하여 잔여 기포 파괴조에 설치된 수중 펌프에 의해 산화·부상조에 설치된 제1수중미세기포발생기와 제2수중미세기포발생기로 물을 분사 시 원 산화성 가스는 제1수중미세기포발생기로 진공 흡입되어 수중 용해 또는 미세기포로 형성되어 오염물질을 산화 분해하며, 미접촉된 잉여 가스는 제2수중미세기포발생기로 연속적으로 흡입되어 제1수중미세기포발생기와 동일한 작용을 거치는 과정으로 산화성 가스와 오염물질의 접촉률을 최대한 높여주는 것이다.

상기 침전조로 이송된 처리수를 체류시켜 오염물질 중 고형물질은 하층부로 침강시키고, 상층부에는 상기 고형물질과 분리된 물이 형성되고, 상기 침전조 상층부의 처리수는 처리수조로 이송되고, 상기 처리수조의 처리수는 세차 및 세척공정의 일부(50~90%)를 재이용하며, 상기 재이용에 따른 잉여수는 제1레벨센서에 의해 방류펌프를 On/Off시켜 세차 및 세척공정이 장시간 중단되어 있거나 여름철 대기 온도가 상승하면 수온이 상승으로 인한 수조 내에 물 부족에 대비하여 처리수조 내에 순환펌프를 설치하고 필요 시 순환펌프를 작동시키면 처리수의 일부가 산화·부상조에 설치된 제3수중미세기포발생기로 이송되며, 이전 공정의 모든 설비가 작동되어 반복 처리됨으로써 오염물질을 산화시켜 처리수를 안정적으로 사용하게 한다.

또한 처리수조 내 처리수를 방류하지 않고 100% 재활용 하기 위해서는 재이용조를 설치하고, 상기 처리수조에 방류펌프를 이용하여 마이크로 여과기를 거쳐 재이용조에 최종 처리수를 공급한다. 이 경우 상기 방류펌프는 처리수조에 설치된 제2레벨센서가 저수위 시 작동하며 고수위 시 정지를 반복한다.

상기 재이용조의 처리수를 재활용 하기 위한 공정에서 세차 및 세척 공정이 반복되면 공정 중에서 손실수가 생기게 되며, 상기 손실수는 수도 또는 지하수로 보충하게 되는데 상기 보충수는 처리수조에 설치된 제1레벨센서의 신호를 받아 공급 밸브를 통해 자동 또는 수동으로 작동하여 공급하게 된다.

상기 마이크로 여과기로 공급되는 배관 및 처리수 배출 배관에는 에어 흡입기를 기계 박스 내부에 설치하여 펌프가 정지 시 에어가 공급되어 배관내에 잔류한 물을 지하 저장 탱크로 자동으로 배출시켜 겨울철 동파를 방지한다.

상기 폐수처리 전과정은 보호박스로 구성된 전기판넬에서 작동을 제어하고, 폐수처리장치의 작동 중 이상이 발생하면 점검해야 할 대상을 사용자에게 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

상기와 같이 본 발명은 종래 폐수처리장치에서 문제점으로 지적되었던 산화성 가스의 비효율적인 이용을 수중미세기포발생기를 이중으로 사용하여 재이용성을 높였고, 폐수의 처리 효율을 높이므로 세차 및 세척에 소비되는 수돗물이나 지하수와 같은 사용되는 용수의 양과 비용을 절감시켜 그 문제점을 해결하였고, 산화성 가스 발생기의 재이용으로 장치의 소형화를 통해 전력사용료와 설비 비용의 지출과 설치공간을 최소화 하여 종래 폐수처리장치에 비해 현저한 효과를 나타내고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치를 나타낸 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 **

1 : 제1수중미세기포발생기 2 : 제2수중미세기포발생기

3 : 제3수중미세기포발생기 4 : 기류유도판

5, 6, 7 : 가스 흡입 튜브 8 : 펌프스크린

9 : 수중펌프 10 : 처리수 이송배관

11 : 순환수 이송배관 12 : 순환펌프

13 : 방류펌프 14 : 산소발생기

15 : 산화성 가스 발생기 16 : 잉여가스 파괴기

17 : 마이크로 여과기 18 : 제1레벨센서

19 : 제2레벨센서 20 : 재이용 펌프

24 : 산화·부상조 25 : 잔여기포 파괴조

26 : 침전조 27 : 처리수조

28 : 재이용조 29, 30 : 에어 흡입기

Claims (8)

1. 폐수가 유입되면 산화성 가스를 발생시켜 부유 물질을 제거하고, 상기 폐수를 처리하여 재이용하기 위한 폐수처리장치에 있어서,

   상기 산화성 가스를 발생하기 위한 산소발생부(14)와 저온플라즈마발생부 또는 상기 산소발생부(14)와 오존발생부로 이루어진 산화성 가스 발생기(15)와;

   상기 산화성 가스 발생기(15)를 통해 발생되는 원 산화성 가스를 폐수와 반응시켜 산화시키기 위한 산화·부상조(24)와;

   상기 산화·부상조(24)에서 상기 산화성 가스 발생기로부터 유입된 원 산화성 가스를 흡입하기 위한 제1수중미세기포발생기(1)와;

   상기 제1수중미세기포발생기(1)를 통과 시 순간적으로 진공 상태가 형성되어 상기 원 산화성 가스가 흡입되어 수중에 용해되거나 극히 미세화된 기포를 발생시켜 폐수 중의 오염물질을 산화시킴과 동시에 상기 미세화된 기포 표면에 오염물질을 부착하여 상기 산화·부상조(24)의 상층부로 급속 부상시켜 부유 물질 및 유분과 같은 오염물질을 분해하는 기류유도판(4)과;

   상기 제1수중미세기포발생기(1) 및 기류유도판(4)에 흡입되어 오염물질을 분해한 후 상기 산화·부상조(24)의 상층부에 남아있는 원 산화성 가스인 잉여가스를 재흡입하여 산화성 오염물질과 접촉하기 위한 제2수중미세기포발생기(2)와;

   상기 제2수중미세기포발생기(2)에 의해 재흡입된 잉여가스가 상기 산화성 오염물질을 분해한 후 배출되는 잉여가스를 제거하는 잉여가스파괴기(16)와;

   상기 제2수중미세기포발생기(2)에 의해 산화성 오염물질이 2차로 제거된 폐수를 순환시키기 위한 제3수중미세기포발생기(3)와;

   상기 제3수중미세기포발생기(3)에 의해 상기 산화·부상조(24)의 하층부에 순환되는 처리수를 펌프 스크린(8)이 설치된 수중펌프(9)를 이용하여 상기 제1, 2, 3수중미세기포발생기(1, 2, 3)에 의해 발생된 잔여기포를 제거하기 위한 잔여기포 파괴조(25)와;

   상기 잔여기포 파괴조(25)의 수중펌프(9)를 통해 처리수를 체류시켜 오염물질 중 고형물질은 하층부로 중력 침강시키고, 상층부에는 상기 고형물질과 분리된 물을 형성시키기 위한 침전조(26)와;

   상기 침전조(26)의 상층부 처리수를 제1레벨센서(18)를 통해 저수위일 경우 순환펌프(12)를 작동시키고, 고수위일 경우 방류펌프(13)를 작동시켜 상기 처리수의 일부를 마이크로 여과기(17)로 이송하여 처리수 내 미세 고형물질을 제거하는 처리수조(27)와;

   상기 처리수조(27)에서 마이크로 여과기(17)를 거쳐 미세 고형물질이 제거된 처리수인 용수를 제2레벨 센서(19)가 저수위일 경우 상기 마이크로 여과기(17)의 공급밸브를 통해 공급하는 재이용조(28)와;

   상기 산화성 가스 발생기(15) 내지 재이용조(28)의 작동 중 이상 발생 시 점검 대상을 나타내는 디스플레이부(22); 로 이루어진 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1수중미세기포발생기(1)가 원 산화성 가스를 흡입하여 미세 기포를 발생시키고, 상기 미세 기포는 기류유도판(4)과 충돌을 일으켜 상승기류를 형성하여 상기 산화·부상조(24)의 상층부로 부유 물질 및 유분을 급속 부상시켜 분해하는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 2, 3수중미세기포발생기(1, 2, 3)에 기포를 배출하는 배출구의 직경보다 작은 직경으로 이루어진 스크린망을 설치하여 이물질에 의해 상기 배출구가 막히는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 침전조(26) 상층부의 처리수를 처리수조(27)로 이송하여 상기 처리수를 10~50% 방류하고, 세차 및 세척공정에 50~90%를 재이용하는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 처리수조(27)는 저수위일 경우 제1레벨센서(18)에 의해 순환펌프(12)를 작동하여 처리수를 순환시켜 산화성 가스 발생기(15)와 잉여가스를 통해 오염물질을 분해하는 상기 산화·부상조(24)의 제3수중미세기포발생기(1)로 이송되는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 마이크로 여과기(17)에서 미세 고형물질이 제거된 처리수는 제2레벨 센서(19)와 공급밸브를 이용하여 재이용조(28)에 공급될 처리수의 수위를 조절하고, 상기 재이용조(28)의 처리수는 방류하지 않고, 재이용 펌프(20)를 이용하여 재이용하는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 마이크로 여과기(17)로 공급되는 공급 배관 및 재이용조(28)로 배출되는 배관에 에어 흡입기(29, 30)를 설치하여 재이용 펌프(20)의 작동 정지 시 배관 내의 폐수가 자동으로 배출되는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 디스플레이부(22)는 폐수처리장치의 작동 중 이상 발생 시 경고음과 점검 대상을 적색등으로 나타냄과 동시에 음성 안내를 하는 것을 특징으로 하는 수중미세기포발생기와 산화성 가스를 이용한 폐수처리장치.