KR100856504B1 - 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LDHP(Low Density High Pressure)방식으로 처리할 수 있도록 된 폐수처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 폐수유입관에 설치된 제1 펌프를 거쳐 유입되는 폐수를 압축하는 압력탱크와; 전방에 개폐밸브가 구비되며 압력탱크일측에 연결되어 관이 사각코일 형태로 이루어진 반응조와; 상기 반응조와 연결되어 반응시간을 갖도록 하는 접촉조와: 상기 압력탱크 일측과 폐수 유입관을 순환관으로 연결하되 순환관에는 에젝터와 스테틱믹서가 설치되어 유닛(unit)장치로 이루어진 폐수처리 장치를 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 폐수처리 설치비용이 저렴한 동시에 가스를 저농도로 값싸게 만들어서 폐수 속에 밀어넣어 오존가스와 폐수를 압력탱크에서 고압으로 유지시킨 후 압력을 순간적으로 풀어 줌으로써 오존가스와 폐수의 접촉을 극대화시켜 산소 용존율을 증대시키는 효과를 가지며, 폐수처리장치의 관리를 적은 인원으로 효율적으로 관리할 수 있도록 한 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치에 관한 것이다.

폐수처리, 저농도, 고압력, 에젝터, 스텍틱믹싱, 압력탱크

Description

저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치{MULTISTEP WASTEWATER TREATMENT APPARATUS BY LOW DENSITY HIGH PRESSURE}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폐수처리 유닛장치를 나타낸 폐수처리시스템 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 폐수처리 유닛장치 구성도.

도 3은 본 발명의 폐수처리 유닛장치에 따른 환수관 발취 구성도.

도 4는 본 발명의 사각코일 형태로 이루어진 반응조를 나타낸 예시도.

도 5는 본 발명에 따른 폐수처리 유닛장치와 유닛장치의 연결구성도.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예로서, 폐수처리 유닛장치를 기존의 폐수처리장치에 설치한 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:폐수처리 유닛장치 11:폐수 유입관

12:제1 펌프 13:압력탱크

14:반응조 15:접촉조

17:환수관 18:에젝터

19:스텍틱믹서

본 발명은 저농도 고압력(LDHP:Low Density High Pressure)방식으로 처리할 수 있도록 된 폐수처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 폐수를 압력탱크에서 가압시킨 후 폐수의 압력을 반응조에서 순간적으로 떨어트려 줌으로서 오존(공기)가스와 폐수가 반응조에서 용이하게 혼합·용해되어 산소 용존율의 효율을 증대시켜 폐수를 처리할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 오존가스를 저농도로 값싸게 만들어서 폐수 속에 밀어넣어 가스와 폐수를 압력탱크 속에서 고압으로 유지한 후 압력을 순간적으로 풀어 줌으로써 오존과 폐수의 접촉을 극대화시킬 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 김치공장 등의 식품공장에서 발생하는 폐수, 산업현장의 폐수, 하수종말처리장, 상수처리장, 대형빌딩, 유흥업소, 휴게소, 학교 등에 설치하여 폐수를 처리할 수 있도록 유닛(unit)화 하는 동시에 폐수처리 효율을 극대화 시킬수 있도록 한 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치에 관한 것이다.

종래의 폐수처리장치는 모든 폐수처리장치가 현장에 한번 설치되면 이동할 수 없도록 고정된 것으로서 그 설치구조가 복잡하고, 설비를 설치하는 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 막대한 설치비용이 소요되는 문제점이 있었으며, 이동할 수 있도록 소형으로 제작할 경우 폐수를 처리하는 양이 소량에 불과하여 실용성이 없는 문제점이 있었다.

현대사회는 산업이 고도화로 발전함에 따라 수질오염, 대기오염 등의 환경 오염이 그 일정 수준을 넘어서 인간의 생존을 위협할 정도에 이르렀으며, 특히 가정하수, 공장폐수 축산폐수 등으로 인한 지하수, 하천 및 바다의 오염은 물론, 토양오염이 날로 심각해져 가고 있어 사회 문제화되고 있으며, 그 문제를 해결하기 위하여 많은 연구개발과 투자가 이루어지고 있는 실정이다.

그러나 현재 실시되고 있는 하수 폐수처리 시스템은 집수조 →폭기조 →반응조 →화학약품 투입 교반조 →응집조 →안정화조 →방류조등으로 이루어진 것으로 하수의 처리를 약품에 의존하여 처리하는 것이 대부분이다. 이러한 약품처리는 폐

수의 농도와 양에 따라서 처리기간이 장기화될 뿐만 아니라 생물학적처리에 따라서 약품의 투입량을 늘리게 되므로 2차 수질오염을 발생시키는 문제점이 있었다.

또한 기존의 경우에는 폐수처리시설을 의무적으로 설치해야 하는 산업현장에서는 법적인 규정 때문에 처리시설을 설치한 후 가동에 따른 관리비용이 엄청나게 소요되므로 폐수처리 시설을 가동하지 않고 단속을 피해 그대로 하천으로 방류하는

경우가 발생되어 하천을 오염시키는 문제점이 있었다.

기존의 이러한 문제점들 중 대표적인 사례를 살펴보면,

첫째, 폐수를 처리하기 위해서 그 시설을 설치하는 막대한 자금이 소요되는 반면에 폐수를 발생시키는 업종은 영세한 업종인 관계로 해당업주는 폐수처리 시설의 필요성을 인식하면서도 적극적으로 설치하지 못하는 문제점이 있으며,

둘째, 폐수처리 장치를 설치하였다 하더라도 이를 가동하는 관리 비용이 많 이 소용되는 관계로 대기업 이외의 중소기업에서는 폐수처리장치를 설치하고도 가동하지 못할 뿐만 아니라 장시간 방치하여 기계의 노후화에 의한 고장으로 가동이불가능한 문제점이 있으며,

셋째, 폐수처리 장치는 발생되는 폐수의 성분에 따라서 달리 설치해야하는데도 불구하고 중소기업에서는 이를 관리할 수 있는 전문가가 없는 문제점이 있으며,

넷째, 현재 모든 직종에서 종사하는 사람 모두 폐수를 깨끗하게 처리해야 한다는 인식은 갖고 있으면서도, 폐수처리시설에 대하여는 복잡하고, 돈이 많이 들고, 역겨운 냄새의 발생으로, 내 주변에는 설치해서는 안된다는 고정관념을 가지고 있는 문제점 등으로 인하여 폐수처리장의 설치부지 선정에 대한 어려움으로 폐수처리장의 설치가 늦어지는 반면에 수질오염, 대기오염, 토양오염등의 환경오염은 점점 최악을 상황으로 가고 있으며, 더 큰 문제점은 현재의 폐수처리장치는 폐수가 발생되는 장소로 자유롭게 이동하여 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

특히, 기존의 압력탱크를 이용한 폐수처리방법에 있어서, 유입되는 폐수를 공기 또는 오존가스와 폐수를 에젝터로 혼합시킨 다음 공기가 혼합된 폐수에 압력을 가하여 용존산소량을 높이도록 하고 있으나, 이러한 방식은 압력이 있는 상태에서는 폐수내의 공기의 분자활동이 활발하게 이루어지지 않아 오존가스(산소)와 폐수의 혼합이 잘 이루어지지 않아 용존산소량이 떨어지는 문제점이 있었다.

다시 말해서 기존에는 오존을 고농도로 만들어 상압에서 산기함으로서 산소용존율이 떨어질 뿐만 아니라 고농도의 오존가스의 가격이 비싼 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐수와 저농도 오존가스를 압력탱크에서 가압시킨 후 폐수의 압력을 반응조에서 순간적으로 떨어트려 줌으로서 오존가스와 폐수가 용이하게 혼합되어 산소용존율의 효율을 증대시키는 방법으로 폐수를 처리할 수 있도록 하는 목적과, 폐수처리를 저렴한 비용으로 처리함으로 폐수처리장치를 경제적으로 유닛(Unit)화 할 수 있도록 함을 목적으로한 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치를 제공할 수 있도록 한 것이다.

이하 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

폐수처리장치에 있어서,

폐수유입관(11)에 설치된 제1펌프(12)를 거쳐 유입되는 폐수를 압축하는 압력탱크(13)와;

전방에 개폐밸브가 구비되며 압력탱크(13) 일측에 연결되어 관이 사각코일 형태로 이루어진 반응조(14)와;

상기 반응조(14)와 연결되어 반응시간을 갖도록 하는 접촉조(15)와:

상기 압력탱크(13) 일측과 폐수 유입관(11)을 순환관(17)으로 연결하되 순환관에는 에젝터(18)와 스테틱믹서(19)가 설치되는 유닛(unit)장치(10)로 이루어진 폐수처리 장치를 구성한다.

상기 유닛장치는 1개 이상으로 반복 연결되어 폐수를 순환처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 반응조는 관, 호스 중 어느 하나로 이루어져 코일형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

미설명 부호 30은 기존의 폐수처리시스템이다.

이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 상세 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폐수처리 유닛 장치를 나타낸 폐수처리시스템 구성도이고. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 폐수처리 유닛장치 구성도 이며, 도 3은 본 발명의 폐수처리 유닛 장치에 따른 환수관 발취 구성도이고, 도4는 본 발명의 사각코일 형태로 이루어진 반응조를 나타낸 단면도이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 집수조로 유입된 폐수를 유입관(11)에 설치된 제1펌프(16)로 폐수가 압력탱크(13)로 이동된다.

압력탱크(13)로 이동된 폐수는 압축된 상태를 이루며, 상기 압축된 폐수의 일부는 압력탱크(13)와 연결된 반응조(14)의 입구측으로 유입되고 다른 일부는 환수관(17)으로 유입되어 에젝터(18)와 스테틱믹서(19)를 거쳐 폐수 유입관(11)으로 환수되어 다시 압력탱크(13)로 유입되는 방식으로 반복 순환된다.

상기 압력탱크(13)에서 반응조(14)로 토출되는 폐수량과 환수관으로 토출되는 토출량의 비율은 6:1(반응조측60ℓ:환수관측 10ℓ의비율)의 비율로 토출된다.

상기 환수관(17)측으로 유입된 폐수는 에젝터(18)에서 오존가스와 혼합된 후 스테틱믹서에서 다시 잘게 분쇄혼합하여 폐수 유입관(11)으로 보내지면 제1펌 프(12)에 의해 압력탱크(13)로 보내진다.

상기와 같이 오존가스와 폐수가 혼합된 일부의 폐수는 반응조(14)에서 오존가스와 접촉되는 과정에서 분해되어 정화된다.

상기 반응조는 통상의 탱크와 같은 구성이 아니라 도 2에 도시된 바와 같이 관 또는 호스를 사각코일 또는 원형코일과 같은 형상으로 이루어져 오존가스와 폐수는 반응조를 이동하는 과정에서 서로 혼합된다.

이때, 압력탱크(13)에서 반응조(14)로 넘어오는 폐수는 압축상태이므로 반응조(14) 입구에서 개폐밸브(14')를 개방하여 순간적으로 압력이 해제될 수 있도록 풀어주면 오존가스와 폐수는 압력이 해제된 상태에서 코일과 같이 형성된 반응조(14)를 지나는 과정에서 오존가스와 폐수의 접촉이 원활하게 이루어져 산소용존량을 높일 수 있게 된다.

상기 반응조를 통과하는 오존가스와 폐수는 사각코일 형태의 관을 지나는 과정에서 수평으로 이동하다가 수직으로 하강 이동하고 다시 수평으로 이동하다가 수직으로 상승 이동하는 과정에서 오존가스와 폐수가 활발하게 접촉되여 미세하게 분해된다.

상기 반응조는 설치시 폐수의 양과 오염농도에 따라서 코일형태로 이루어진 관의 길이를 더 길게 조절할 수 있다.

상기와 같이 반응조에서 오존가스와 폐수가 압력이 해제된 상태에서 서로 용존된 후 접촉조(15)에 도달한다.

상기 접촉조에 유입된 폐수는 압력이 없는 상태에서 안정화과정을 거치면서 오존가스의 기포에 의해 다시 미세하게 분해되면서 폐수는 정화되고 정화된 물은 용존산소량이 증대된 상태가 된다.

상기 집수조는 반응조의 압력을 떨어트릴 수 있도록 내측 상단부가 소정의 공간부로 유지되도록하며 접촉조와 전방의 집수조는 관으로 연결하여 접촉조내부에 압이 걸리면 내부의 폐수가 집수조로 회전될 수 있도록 한다. 넘치는 것을 방지하기 위해 설치하는 순환파이프는 통상적인 것으로 본 발명에서는 도시를 생략하였다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 폐수 처리시스템은 제1펌프→압력탱크→반응조(이때 압력탱크의 폐수의 일부는 에젝터에서 오존가스와 혼합된 후 스테틱믹서에서 혼합된 후 유입관을 통하여 압력탱크로 유입됨) →접촉조로 폐수처리 유닛장치(10)가 구성된다.

본 발명의 폐수 처리 유닛장치(10)는 제1펌프, 압력탱크, 반응조, 에젝터, 스테틱믹서, 압력탱크, 접촉조로 이루어진 폐수처리장치를 하나의 시스템으로 하여 폐수처리 시스템을 유닛장치(10)화한 것으로서 폐수의 오염 정도와 양에 따라서 폐수처리 유닛장치(10)를 다수개 설치하므로써 폐수를 반복적인 처리시스템을 거쳐 처리 할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 폐수처리 유닛장치에 따른 환수관 발취 구성도로서, 유입관으로 유입된 폐수가 제1펌프(12)에 의해 압력탱크(13)로 모아져 가압된 일부의 폐수가 환수관(17)의 에젝터(18)에서 오존가스와 혼합된 후 스테틱믹서(19)에서 다시 혼합된 다음 폐수 유입관(11)으로 보내지면 제1펌프(12)에 의해 다시 압력탱 크(13) 보내져 반응조 측으로 토출되도록 한다.

상기 환수관은 폐수에 에젝터를 이용하여 오존을 공급하고 이를 스테틱믹서로 1차 혼합되도록 한 후 압력탱크에서 가압하여 폐수 속의 오존가스의 체적을 줄인 다음 반응조(14)로 보내진다.

상기 압력탱크는 배출되는 양보다 제1 펌프를 통하여 들어오는 양이 많으므로 압력이 걸리게 되는 것으로 이는 통상적으로 실시되는 압력탱크를 사용한 것이다.

도 4는 본 발명의 사각코일 형태로 이루어진 반응조를 나타낸 예시도로서, 본 발명의 반은조는 사각 코일 형태로 이루어진 것으로써, 수평이동과 수직이동이 이루어질 수 있도록 한다.

따라서, 오존 가스와 페수가 환수관에서 유입관를 통하여 압력탱크(13)로 유입되며 이를 압력탱크에서 가압하면 HENRY의 법칙에 의하여 가스의 용해도가 높아진다.

상기 HENRY의 법칙은 일정한 온도 아래에서 기체가 액체에 용해될 때 그 용해량은 기체의 압력에 비례한다는 법칙을 응용한 것이다.

상기와 같이 압력탱크에서 가압된 오존가스와 폐수는 압력을 갖은 상태에서 반응조로 넘어가는 순간 개폐밸브(14')를 개방하면 압력이 갑자기 떨어져 풀어지게 된다.

즉, 높은 압력으로 가압된 오존가스와 폐수는 사각 코일 형태로 이루어진 반응조(14)에서 충돌이 일어나도록 압력을 해제하면 폐수가 토출되면서 에멜죤 상태 의 기체가 혼합된 폐수는 초임계현상(녹아서 없어지는 현상)이 발생된다. 이는 반응조의 끝부분으로 갈수록 기체와 폐수가 혼합된 에멜죤 상태가 더 높게 나타난다.

상기와 같이 반응조(14)에서 오존 가스가 폐수와 충돌하면서 녹는 과정에서 폐수를 미세분해 하여 정화할 수 있게 된다.

이렇게 반응조(14)에서 오존과 폐수가 충돌한 후 접촉조(15)에서 안정화를 취하는 과정에서 폐수는 오존에 의해 다시 한번 혼합되나 접촉조는 설치장소에 따라서 방류조로 사용될 수 있다.

즉, 접촉조는 야외에 설치할 경우에는 방류조와 같이 상부가 개방되도록 하여 반응조의 압력이 해제되도록 하며, 유닛장치(10)를 다수 설치할 경우에는 마지막 접촉조는 상부를 개방시키고 중간에 설치되는 유닛장치의 접촉조는 전방의 집수조와 파이프로 연결시켜 집수조 내의 수위가 일정 수위 이상일 경우 집수조의 폐수가 환수되도록 하여 압력이 발생되는 것을 방지한다.

도 5는 본 발명에 따른 폐수처리 유닛장치와 유닛장치의 연결구성도로서, 상기와 같이 유입관으로 유입된 폐수와 환수관(17)에서 유입되는 오존가스를 포함한 폐수가 압력탱크에서 가압된 후 반응조를 지나면서 오존가스와 폐수가 충돌되면서 폐수내의 슬러지 및 오염물이 분해되고 정수처리된 후 다시 접촉조에서 안정화를 취하는 과정에서 다시 한번 오존가스와 폐수가 충돌하여 폐수가 처리되는 방식으로 유닛장치를 반복하게 된다.

본 발명은 폐수의 오염 정도에 따라서 유닛장치(10)의 설치 개수를 중복하여 여러 개로 설치하여 단계별로 반복처리 하게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예로서, 본 발명의 폐수처리 유닛장치를 기존의 폐수처리장치에 설치한 예시도로서, 기존의 폐수처리장치(30)인 처리조, 안정화조, 약품투입조, 방류조, 활성탄 필터조로 이루어지는 처리시스템의 전처리 조로 본 발명의 유닛장치(10)를 설치하여 폐수를 처리할 수 있도록 한 것이다.

상기 도 6은 하수처리장 등에 설치하는 처리시스템으로써, 먼저 폐수를 집수조로 유입시킨 다음 유입관 측의 제1 펌프(12)를 이용하여 압력탱크(13)에서 압을 가한 후 이를 반응조(14)에 인입되는 순간 압력을 떨어트려 오존가스와 폐수가 접촉되도록 하여 폐수를 처리하는 본 발명의 유닛장치(10)를 기존의 폐수처리 장치 전 단계에 복수로 설치한 것이다.

본 발명의 폐수처리장치는 처리공정을 유닛장치화 하여 필요에 따라서 다수의 유닛장치를 반복연결하여 폐수를 처리할 수 있도록 한 것이다. 특히, 유닛장치를 차량에 탑재하여 이동하면서 필요한 장소에 설치하여 폐수를 처리할 수 있도록 함으로써 폐수처리장치를 야외에 설치하기 곤란한 학교, 음식점, 식품공장, 호텔 등에 간편하고 용이하게 사용할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 폐수처리 설치비용이 저렴한 동시에 오존가스를 저농도로 값싸게 만들어서 폐수 속에 밀어넣어 가스와 폐수를 탱크 또는 배관 속에서 고압으로 유지한 후 압력을 순간적으로 풀어 줌으로 오존가스와 폐수의 접촉을 극대화시켜 산소 용존율을 증대시키는 효과를 가지며, 폐수처리장치의 관리를 적은 인원으로 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 효과와, 특히, 폐수처리 장치를 유닛 장치로 구성하여 필요에 따라서 이동 및 증설할 수 있도록 하여 효율적으로 폐수를 처리할 수 있도록 한 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 폐수처리장치에 있어서,

   폐수유입관(11)에 설치된 제1펌프(12)를 거쳐 유입되는 폐수를 압축하는 압력탱크(13)와;

   전방에 개폐밸브가 구비되며 압력탱크(13) 일측에 연결되어 사각코일 형태로 이루어진 반응조(14)와;

   상기 반응조(14)와 연결되어 반응시간을 갖도록 하는 접촉조(15)와:

   상기 압력탱크(13) 일측과 폐수 유입관(11)을 순환관(17)으로 연결하되 순환관에는 에젝터(18)와 스테틱믹서(19)가 설치되는 유닛(unit)장치(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치.
2. 제1 항에 있어서,

   유닛장치는 1개 이상으로 반복 연결되어 폐수를 순환처리할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치.
3. 제1항에 있어서,

   반응조는 관, 호스 중 어느 하나로 이루어져 코일형태로 구성된 것을 특징으로 하는 저농도 고압력을 이용한 다단방식의 폐수 처리장치.

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