KR101093205B1 - 충격 에너지 회수가 가능한 수처리 장치 - Google Patents

충격 에너지 회수가 가능한 수처리 장치 Download PDF

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Abstract

에너지 회수가 가능한 수처리 장치가 개시된다. 그러한 수처리 장치는 오폐수 유입부 및 공기 공급부가 연결되어 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조; 상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 이루어지고, 상기 반응 단위체의 유체 이동관을 통하여 오폐수와 공기가 상승하게 되고, 체류공간에 포집된 공기가 상승할 때 형성되는 공간을 채우기 위하여 상기 반응조의 내상부 오폐수가 낙하함으로써 발생되는 유체의 흐름 및 체류공간에 충전된 공기로 인하여 상기 반응 단위체에 작용하는 부력에 의하여 상기 반응 단위체가 상하방향으로 유동하여 충격에너지가 발생되는 슬러지 분리부; 상기 반응조의 상부 및 하부에 배치되어 상기 슬러지 분리부의 상부 및 하부를 지지하는 지지대; 그리고 상기 슬러지 분리부의 상부와 상기 지지대의 하부 사이에 배치되며, 상기 반응 단위체의 상하 유동시 발생되는 상기 충격에너지를 회수하여 전기 에너지로 변환시키는 에너지 회수부를 포함한다.

Description

충격 에너지 회수가 가능한 수처리 장치{APPARATUS FOR TREATING WASTE WATER CAPABLE OF RETRIEVING SHOCK ENERGY}
본 발명은 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응조의 내부에 다수개의 반응 단위체를 적층하여 다층으로 배열하고, 이 반응 단위체에 에너지 회수부를 장착함으로써 오폐수와 공기의 유동시 반응 단위체의 상하 유동으로 인하여 발생되는 충격 에너지를 흡수할 수 있는 수처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수처리는 수중의 오염된 물질을 미생물 또는 화학적인 산화, 환원반응에 의하여 안정화된 물질로 변화시키고, 처리되지 않은 잔류물질을 분리하는 과정이다.
따라서, 수처리는 수질의 성상과 유기물, 영양물질을 다양한 방법으로 안정화하거나 물질을 분리하는 기술이다. 현재, 수처리 기술은 생물학적 처리방식이 대부분이며 비교적 처리비용이 저렴하다.
이러한 생물학적 처리방식은 다량의 미생물이 부착된 담체를 이용하여 오폐수와 접촉시킴으로써 정화처리를 하는 방식이다.
즉, 상기 수처리 장치는 오폐수 및 공기가 유입되어 포기 및 탈질과정이 진행되는 반응조와; 상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체로 이루어짐으로써, 상기 오폐수 및 기포의 접촉면적을 증가시켜 산소 용존량을 증가시키므로써 오염물을 분해하는 슬러지 분리부와; 상기 슬러지 분리부에 구비되며, 다량의 미생물을 함유함으로써 오폐수와 접촉시 생물학적인 반응을 일으켜서 오폐수를 처리하는 생물학적 처리수단과; 상기 반응조의 내부로 기체를 유입하는 산기수단과; 상기 반응조의 상부 및 하부에 배치되어 상기 슬러지 분리부의 상부 및 하부를 지지하는 지지대를 포함한다.
따라서, 상기 반응조의 내부로 공급된 공기는 오폐수중에 산포됨으로써 상승하게 되고, 이 과정에서 상승하는 오폐수와 하강하는 오폐수가 수류를 이루어 서로 교반되므로써 반응조의 내부에는 유체의 유동이 활발하게 발생된다.
그리고, 이러한 유체유동에 의해 반응 단위체가 상하로 진동하게 되는 바, 이를 방지하기 위하여 반응 단위체의 상부 및 하부에 상기 지지대가 설치된다.
그러나, 반응 단위체가 유체유동에 의하여 상하로 진동하는 경우, 반응 단위체의 상부가 지지대의 하부에 반복적으로 접촉함으로써 충격이 지속적으로 발생된다.
아울러, 이러한 수처리 장치는 반응조에 구비된 산기수단 등과 같은 장치들을 구동하기 위하여 별도의 동력원을 구비하여야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반응 단위체가 상하 운동시 지지대에 반복적으로 접촉함으로써 발생되는 충격에너지를 에너지 회수부를 이용하여 전기에너지로 전환하여 회수할 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 에너지 회수부가 반응 단위체와 지지대의 충격을 완화시켜 반응조의 구조적인 안정성을 높일 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오폐수 유입부 및 공기 공급부가 연결되어 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조; 상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 이루어지고, 상기 반응 단위체의 유체 이동관을 통하여 오폐수와 공기가 상승하게 되고, 체류공간에 포집된 공기가 상승할 때 상기 반응조의 내상부 오폐수가 낙하함으로써 발생되는 유체의 흐름에 의하여 상기 반응 단위체가 상하방향으로 유동하여 충격에너지가 발생되는 슬러지 분리부; 상기 반응조의 상부 및 하부에 배치되어 상기 슬러지 분리부의 상부 및 하부를 지지하는 지지대; 그리고 상기 슬러지 분리부의 상부와 상기 지지대의 하부 사이에 배치되며, 상기 반응 단위체의 상하 유동시 발생되는 상기 충격에너지를 회수하여 전기 에너지로 변환시키는 에너지 회수부를 포함하는 수처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 오폐수 유입부 및 공기 공급부가 연결되어 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조;
상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 내측에 구비되어 상하부를 차단하는 경사판과, 상기 경사판의 중심에 구비되어 상하부 유체의 통로가 되는 유체 이동관과, 상기 경사판의 저부로부터 하부 방향으로 돌출되고 상부는 상기 경사판의 상부로 돌출되며 그 상면에는 삽입홀이 형성되는 다리로 구성되는 반응 단위체가 다수개 적층되어 이루어지고, 상기 반응 단위체의 유체 이동관을 통하여 오폐수와 공기가 상승하게 되고, 체류공간에 포집된 공기가 상승할 때 상기 반응조의 내상부 오폐수가 낙하함으로써 발생되는 유체의 흐름에 의하여 상기 반응 단위체가 상하방향으로 유동하여 충격에너지가 발생되는 슬러지 분리부;
상기 반응조의 상부 및 하부에 배치되어 상기 슬러지 분리부의 상부 및 하부를 지지하는 지지대; 그리고
상기 반응 단위체의 다리에 형성되는 상기 삽입홀의 내측에 구비되고, 상기 삽입홀에 삽입되는 상부 반응 단위체의 다리 저면 고정됨으로써 상기 반응 단위체의 상하 유동시 발생되는 상기 충격에너지를 회수하여 전기 에너지로 변환시키는 에너지 회수부를 포함하는 수처리 장치를 제공한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 다수개의 반응 단위체로 이루어진 반응조의 내부에 유체유동에 의하여 반응 단위체가 상하방향으로 유동하는 과정에서 발생되는 충격 에너지를 에너지 회수부에 의하여 전기 에너지로 변환시켜서 재사용함으로써, 에너지 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 에너지 회수부가 반응 단위체와 지지대간의 충격을 흡수함으로써 반응조의 구조적인 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수처리장치의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 반응 단위체의 상부에 에너지 회수부가 구비된 구조를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 에너지 회수부의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 에너지 회수부의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치가 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명된다.
도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 장치의 내부 구조를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 에너지 회수부가 반응 단위체의 상부에 구비된 것을 보여주는 부분 확대 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 에너지 회수부의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 수처리 장치(1)는 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조(3)와;
상기 반응조(3)의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체(5)에 의하여 이루어지고, 상기 반응 단위체(5)의 유체 이동관(46)을 통하여 오폐수와 공기가 상승하게 되고, 체류공간(Va,Vb,Vc)에 포집된 공기가 상승할 때 상기 반응조(3)의 내상부 오폐수가 낙하함으로써 발생되는 유체의 흐름 및 체류공간에 충전된 공기로 인하여 상기 반응 단위체에 작용하는 부력에 의하여 상기 반응 단위체(5)가 상하방향으로 유동하여 충격에너지가 발생되는 슬러지 분리부(S1,S2,S3)와;
상기 반응조(3)의 상부 및 하부에 배치되어 상기 슬러지 분리부(S1,S2,S3)의 상부 및 하부를 지지하는 지지대(80); 그리고
상기 슬러지 분리부(S1,S2,S3)의 상부와 상기 지지대(80)의 하부 사이에 배치되며, 상기 반응 단위체(5)의 상하 유동시 발생되는 상기 충격에너지를 회수하여 전기 에너지로 변환시키는 에너지 회수부(E)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 수처리 장치에 있어서, 상기 반응조(3)는 처리 과정에 따라 포기조 혹은 질산화조로 기능할 수 있다. 이러한 반응조(3)는 통형상을 갖음으로써 그 내부에 일정한 공간이 형성되어 오폐수 및 공기가 유입될 수 있다.
또한, 이러한 반응조(3)는 그 하부에 오폐수가 공급되는 오폐수 공급부(13)와 공기가 공급되는 산기부(7)가 연결된다.
따라서, 오폐수가 상기 오폐수 공급부(13)를 통하여 반응조(3)의 내부로 공급되어 반응조(3)의 내부를 채우게 된다. 또한, 상기 산기부(7)의 펌프(P1)에 의하여 공기가 공기 공급관(15) 및 분사노즐(19)을 통하여 반응조(3)의 내부로 공급됨으로써 오폐수중에 산포될 수 있다.
이와 같이, 반응조(3)의 내부로 공급된 오폐수 및 공기가 반응조(3)의 내저부에서 상부방향으로 상승하게 되며, 이 과정에서 다수의 슬러지 분리부(S1,S2,S3)를 순차적으로 통과하게 된다.
그리고, 슬러지 분리부(S1,S2,S3)를 통과할 때, 포기 및 질산화 과정을 통하여 정화처리 된 후, 상기 오폐수 배출관(11)과 공기 배출관(9)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.
이러한 슬러지 분리부(S1,S2,S3)는 적어도 하나의 슬러지 분리부로 이루어짐으로써 반응조(3)의 내부를 상하방향으로 여러 구역으로 분할한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 슬러지 분리수단(S1,S2,S3)은 바람직하게는 반응조(3)의 하부로부터 제1 슬러지 분리부(S1), 제2 슬러지 분리부(S2) 및 제3 슬러지 분리부(S3)의 순서로 적층될 수 있다.
그리고, 제1 내지 제3 슬러지 분리부(S1,S2,S3)는 각각 다수개의 반응 단위체(5)로 이루어진다.
이때, 상기 반응 단위체(5)는 모두 동일한 형상을 갖음으로, 이하 하나의 반응 단위체(5)에 의하여 설명한다.
상기 반응 단위체(5)는 상부 프레임(42)과; 상기 상부 프레임(42)의 내측에 구비되어 반응 단위체(5)의 내부를 상하로 구획하는 경사판(44)과; 상기 경사판(44)에 형성되며, 기체가 상하로 이동될 수 있도록 하는 유체 이동관(46)과; 상기 상부 프레임(44)을 지지하는 다리(43)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 반응 단위체에 있어서, 상기 경사판(44)은 상부 프레임(42)에서 내측 바닥방향으로 각각 하향 경사됨으로써 바닥부에 한 쌍의 유체 이동관(46)이 형성되고, 다시, 한 쌍의 유체 이동관(46)에서 상부 프레임(42)의 상부 방향으로 상향 경사진 형상을 갖는다.
따라서, 오폐수가 이 경사판(44)에 의하여 차단된 상태에서, 상기 유체 이동관(46)을 통하여 상하로 이동할 수 있다.
그리고, 상기 상부 프레임(42)의 상면에는 다리(43)의 상단부가 경사판(44)을 관통하여 상부로 돌출됨으로써 결합홀(49)이 형성된다.
따라서, 반응 단위체(5)를 상하부로 적층하는 경우, 상부의 반응 단위체(5)의 다리(43) 하부가 하부 반응 단위체(5)의 결합홀(49)에 삽입됨으로써 다수개의 반응 단위체(5)가 상하부로 서로 결합될 수 있다.
따라서, 다수개의 반응 단위체(5)가 반응조(3)의 내측에 적층되는 경우, 반응조(3)의 내부는 경사판(44)에 의하여 상하부로 차단되고, 다만, 유체 이동관(46)에 의하여 상하부의 반응 단위체(5)가 서로 유통될 수 있다.
그리고, 상기 유체 이동관(46)은 경사판(448)의 하부로 일정 길이로 돌출 형성됨으로써 상기 경사판(448)의 저면에는 체류공간(Va,Vb,Vc)이 형성된다.
즉, 반응조(3)의 하부로부터 상승한 기체가 경사판(28)에 의하여 차단됨으로써 경사판(28)의 하부에 포집됨으로써 일정 용적의 체류공간(Va,Vb,Vc)을 형성하게 된다.
그리고, 반응조(3)의 체류공간(Va)에 포집된 기체는 일정량 이상 모이게 되면 압력에 의하여 사방으로 분산되며, 상기 유체 이동관(46)을 통하여 상부로 상승하게 된다.
이때, 체류공간(Va)을 이탈한 공기의 용적만큼 반응조(3) 상부의 오폐수가 낙하하여 이 공간을 채우게 된다.
따라서, 이 과정에서 상승하는 오폐수와 하강하는 오폐수가 수류를 이루어 서로 격렬하게 섞이게 되므로 유동성이 증가될 수 있다.
또한, 이 체류공간(Va)에 충전된 공기에 의하여 부력이 발생됨으로써 상기 반응 단위체가 상승되어 유동이 발생될 수 있다.
이러한 과정을 통하여 오폐수 및 공기는 제 1슬러지 분리부(S1)를 통과하며, 상기 제 2슬러지 분리부(S2)와 제 3슬러지 분리부(S3)를 순차적으로 통과함으로써 동일한 과정에 의하여 오폐수가 정화처리될 수 있다.
한편, 상기 오폐수 및 공기가 제 1 내지 제 3슬러지 분리부(S1,S2,S3)를 통과할 때, 상승하는 수류와 낙하하는 수류가 서로 교차하여 반응조(3)의 내부 유체의 유동 및 체류공간에 충전된 공기로 인하여 상기 반응 단위체에 작용하는 부력에 의하여 각각의 반응 단위체(5)가 제자리에서 상하 유동하게 된다. 이때, 반응 단위체(5)는 상하부로 서로 결합된 상태이므로 제자리에서 이탈되지 않은 상태에서 상하 유동하게 된다.
이러한 반응 단위체(5)의 상하 유동시 발생되는 충격에너지를 회수하기 위하여 제 3슬러지 분리부(S3)의 상부에 에너지 회수부(E)가 구비된다.
상기 에너지 회수부(E)는 상기 제 3슬러지 분리부(S3)의 상단과 지지대(80)의 사이에 배치됨으로써 반응 단위체(5)의 상하 운동시 발생되는 충격 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 에너지 회수부(E)는 상기 지지대(80)의 하부에 고정되는 하우징(Housing;20)과; 상기 하우징(20)의 내부에 배치되어 외력 작용시 절곡되거나 탄성력에 의하여 원위치로 복귀하는 과정에서 전기 에너지가 발생되는 압전소자판(22)과; 상기 압전소자판(22)의 하부에 구비되어 상기 하우징(20)의 관통홀을 통하여 돌출되어 상기 반응 단위체(5)의 상면에 접촉되는 접촉단자(24)와; 상기 접촉단자(24)와 반응 단위체(5)의 상면 사이에 배치되어 충격을 완화시키는 스프링(Spring;26)과; 상기 하우징(20)의 관통홀 내주면과 상기 접촉단자(24)의 외주면 사이에 구비되는 방수씰(C)과; 그리고 상기 압전소자판(22)으로부터 발생된 전기 에너지가 저장되고 필요 개소에 인가되는 축전지(P)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 에너지 회수부에 있어서, 상기 하우징(20)은 내부에 빈 공간이 형성되며 상기 지지대(80)의 저면에 용접 혹은 볼팅(Bolting) 방식에 의하여 고정된다.
그리고, 상기 압전소자판(22)은 하우징(20)의 내부에 단층 혹은 다층으로 구비된다. 이러한 압전소자판(22)은 탄성력을 갖도록 판상으로 제조된다. 또한, 상기 압전소자판(22)은 상하로 휘거나 원위치로 복귀되는 반복운동을 통하여 전기 에너지를 발생시킨다.
따라서, 이러한 압전 소자판(22)을 하우징(20)의 내부에서 다수개로 적층함으로써 외력에 대하여 충분한 내구성과 탄성력을 갖는다.
그리고, 상기 접촉단자(24)는 상기 압전소자판(22)의 저면에 고정되는 베이스(Base;25)와, 상기 베이스(25)의 저면으로부터 하방으로 돌출되어 상기 반응 단위체(5)가 접촉되는 돌기(27)를 포함한다.
따라서, 상기 반응 단위체(5)가 오폐수와 공기에 의하여 상하부로 유동할 때, 상기 반응 단위체(5)의 상면이 돌기(27)의 저면을 반복적으로 상부로 밀어올리게 된다.
그리고, 상부로 들어 올려진 돌기(27)는 스프링(26)의 수축력에 의하여 다시 하부로 당겨진다.
결국, 상기 돌기(27)는 상하 방향으로 왕복운동을 하게 되고, 상기 압전 소자판(22)들도 상하 왕복운동을 반복적으로 하게 된다.
이때, 상기 방수씰(C)은 관통홀(h)의 내주면과 접촉단자(24)의 외주면 사이 공간에 구비되고 실리콘(Silicone), 러버(Rubber) 등과 같은 재질을 갖는다.
따라서, 상기 방수씰(C)에 의하여 상기 에너지 회수부(E)의 내부로 오폐수가 유입되는 것이 방지될 수 있다.
상기한 바와 같이, 압전소자판(22)이 접히거나 펴짐으로써 전기 에너지가 발생되고, 발생된 전기 에너지는 전선을 통하여 축전지(P)로 공급되어 저장된다.
그리고, 축전지(P)에 저장된 전기 에너지는 수처리 장치의 작동에 소모되거나 실내 전기제품을 작동시키는 곳에 사용될 수 있다.
한편, 이러한 에너지 회수부(E)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상하부로 적층된 반응 단위체(5)의 다리(43)에 구비될 수도 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 반응 단위체(5)중 하부의 반응 단위체(5)에 형성된 삽입홀(49)의 내부에 에너지 회수부(E)가 장착되고, 이 삽입홀(49)의 내부에 상부 반응 단위체(6)의 다리(47)가 삽입된다.
이때, 상기 삽입홀(49)에 장착되는 에너지 회수부(E)의 구조는 전술한 실시예의 에너지 회수부(E)의 구조와 동일하다.
즉, 상부 반응 단위체(6)의 다리(47) 저면에 고정되는 하우징(51)과, 상기 하우징(51)의 내측에 배치되어 외력 작용시 절곡되고 또한 탄성력에 의하여 원위치로 복귀하는 과정에서 전기 에너지가 발생되는 압전소자판(53)과, 상기 압전소자판(53)의 하부에 구비되어 하부 반응 단위체(5)의 삽입홀(49) 바닥면에 접촉하는 접촉단자(55)와, 상기 접촉단자(55)와 삽입홀(49)의 바닥면 사이에 배치되어 충격을 완화시키는 스프링(57)을 포함한다.
이러한 에너지 회수부(E)는 각 반응 단위체(5)의 삽입홀(49) 마다 배치될 수도 있고, 일부에만 배치될 수도 있다.
따라서, 상기 반응 단위체(5)가 상하 방향으로 유동하는 경우, 상기 에너지 회수부(E)에 의하여 충격 에너지가 전기에너지로 변환되어 회수될 수 있다.
이와 같이, 에너지 회수부(E)가 각 반응 단위체(5)마다 장착될 수 있음으로 전술한 실시예에 비하여 보다 많은 에너지 회수부(E)에 의하여 에너지의 회수가 가능하다.
그리고, 상기 축전지(P)는 각각의 에너지 회수부(E)로부터 공급된 전기 에너지를 저장하고, 필요 개소, 예를 들면, 오폐수 공급부, 공기 공급부, 혹은 제어판 등에 공급될 수 있다.
결과적으로, 반응 단위체의 상하 유동시 발생되는 충격 에너지를 에너지 회수부에 의하여 전기 에너지로 변환함으로써 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응조(3)의 일측에는 순환수단(60)이 선택적으로 구비됨으로써 반응조(3)의 상부 및 하부의 오폐수를 서로 순환시킬 수도 있다.
즉, 상기 순환수단(60)은 제 1슬러지 분리부(S1)에 연결되는 제 1지관(66)과, 제 2슬러지 분리부(S2)에 연결되는 제 2지관(65)과, 제 3슬러지 분리부(S3)에 연결되는 제 3지관(64)과, 제 1 내지 제 3지관(66,65,64)을 서로 연결하는 연결관(62)과, 상기 연결관(62)중에 배치되어 오폐수를 흡입 및 배출시키는 펌프(P2)를 포함한다.
따라서, 상기 펌프(P2)를 구동하는 경우, 각각의 슬러지 분리부(S1,S2,S3)의 오폐수는 제 1 내지 제 3지관(66,65,64)과 연결관(62)을 통하여 배출되거나 공급됨으로써 서로 순환될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 장치의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.
도1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 처리 대상 오폐수가 오폐수 공급부(13)를 통하여 반응조(3)의 내부로 유입되고, 또한 외부공기도 공기 유입부(7)를 통하여 반응조(3)의 내부로 유입된다.
상기한 바와 같이 오폐수가 반응조(3)의 내부로 유입됨으로써 반응조(3)의 내저부로부터 저장되며, 추가적으로 오폐수가 공급됨으로써 오폐수의 수위가 점차로 상승하여 제1 슬러지 분리부(S1)의 유체 이동관(46)의 하부선상에 수면을 형성한다.
이때, 공기 공급부(15)를 통하여 유입된 공기가 상승하며, 이 과정에서 오폐수중에 균일하게 산포됨으로써 용존산소량이 증가하여 정화처리 효율이 상승된다.
그리고, 제1 슬러지 분리부(S1)의 유체 이동관(46) 하부선상에 형성된 수면과 경사판(44)의 사이에는 일정한 체류공간(Va)이 형성되며, 이 체류공간(Va)에는 상승한 공기가 포집된다.
그리고, 포집된 공기는 일정량 이상 포집되는 경우 압력에 의하여 유체 이동관(46)을 통하여 배출되므로, 체류공간(Va)을 이탈한 공기의 용적만큼 반응조(3) 상부의 오폐수가 낙하하여 이 공간을 채우게 된다.
따라서, 이 과정에서 상승하는 오폐수와 하강하는 오폐수가 수류를 이루어 오폐수가 서로 격렬하게 섞이게 되므로 유동성이 향상될 수 있다.
또한, 체류공간(Va)에 충전된 공기로 인하여 부력이 발생되며, 이 부력이 상기 반응 단위체(5)에 작용함으로써 반응 단위체(5)를 상부로 밀어 올릴 수 있다.
이와 같이, 오폐수는 제1 슬러지 분리부(S1)를 통과하게 되며, 계속하여 제2 슬러지 분리부(S2)와 제 3슬러지 분리부(S3)를 통과하면서 제1 슬러지 분리부(S1)와 동일한 과정이 진행된다.
그리고, 오폐수 및 공기는 최종적으로 반응조(3)의 상부에 구비된 배출관(9,11)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기 제 1 내지 제 3슬러지 분리부(S1,S2,S3)의 반응 단위체(5)가 오폐수 및 공기에 의하여 상하부로 유동하게 됨으로써 충격 에너지가 발생된다.
그리고, 이러한 반응 단위체(5)의 상하유동에 의하여 상기 제 3슬러지 분리부(S3)의 상면은 상기 에너지 회수부(E)의 돌기(27)에 반복적으로 접촉함으로써 상기 돌기(27)를 상부로 밀어올리게 된다.
반대로, 상부로 들어 올려진 돌기(27)는 스프링(26)의 수축력에 의하여 다시 하부로 당겨진다.
결국, 상기 돌기(27)는 상하 방향으로 왕복운동을 하게 되고, 상기 압전 소자판(22)들도 상하 왕복운동을 반복적으로 하게 된다.
따라서, 이러한 압전소자판(22)에 의하여 전기 에너지가 발생되고, 발생된 전기 에너지는 전선을 통하여 축전지(P)로 공급되어 저장된다.
그리고, 축전지(P)에 저장된 전기 에너지는 수처리 장치의 작동에 소모되거나 실내 전기제품을 작동시키는 곳에 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 반응조(3)에 공급된 오폐수 및 공기에 의한 유체유동이 발생됨으로써 반응 단위체(5)가 상하 방향으로 유동하게 되어 충격 에너지가 발생되며, 이 충격 에너지가 압전소자판(22)에 의하여 전기에너지로 변환된다.
결과적으로, 반응 단위체(5)의 상하 유동에 의하여 발생된 충격 에너지가 전기 에너지로 변환됨으로써 에너지의 손실이 최소화 될 수 있다.
3:반응조 5: 반응 단위체
7:산기수단 20: 하우징
22: 압전소자판 24:접촉단자
26:스프링 C: 방수씰
P: 축전지 S1,S2,S3: 슬러지 분리부
80: 지지대 E: 에너지 회수부

Claims (6)

  1. 오폐수 유입부 및 공기 공급부가 연결되어 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조;
    상기 반응조의 내부에 적층된 다수의 반응 단위체에 의하여 이루어지고, 상기 반응 단위체의 유체 이동관을 통하여 오폐수와 공기가 상승하게 되고, 체류공간에 포집된 공기가 상승할 때 상기 반응조의 내상부 오폐수가 낙하함으로써 발생되는 유체의 흐름 및 및 체류공간에 충전된 공기로 인하여 상기 반응 단위체에 작용하는 부력에 의하여 상기 반응 단위체가 상하방향으로 유동하여 충격에너지가 발생되는 슬러지 분리부;
    상기 반응조의 상부에 배치되어 상기 슬러지 분리부의 상부를 지지하는 지지대; 그리고
    상기 슬러지 분리부의 상부와 상기 지지대의 하부 사이에 배치되며, 상기 반응 단위체의 상하 유동시 발생되는 상기 충격에너지를 회수하여 전기 에너지로 변환시키는 에너지 회수부를 포함하는 수처리 장치.
  2. 오폐수 유입부 및 공기 공급부가 연결되어 오폐수 및 기체가 유입되는 반응조;
    상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 내측에 구비되어 상하부를 차단하는 경사판과, 상기 경사판의 중심에 구비되어 상하부 유체의 통로가 되는 유체 이동관과, 상기 경사판의 저부로부터 하부 방향으로 돌출되고 상부는 상기 경사판의 상부로 돌출되며 그 상면에는 삽입홀이 형성되는 다리로 구성되는 반응 단위체가 다수개 적층되어 이루어지고, 상기 반응 단위체의 유체 이동관을 통하여 오폐수와 공기가 상승하게 되고, 체류공간에 포집된 공기가 상승할 때 상기 반응조의 내상부 오폐수가 낙하함으로써 발생되는 유체의 흐름 및 체류공간에 충전된 공기로 인하여 상기 반응 단위체에 작용하는 부력에 의하여 상기 반응 단위체가 상하방향으로 유동하여 충격에너지가 발생되는 슬러지 분리부;
    상기 반응조의 상부에 배치되어 상기 슬러지 분리부의 상부를 지지하는 지지대; 그리고
    상기 반응 단위체의 다리에 형성되는 상기 삽입홀의 내측에 구비되고, 상기 삽입홀에 삽입되는 상부 반응 단위체의 다리 저면 고정됨으로써 상기 반응 단위체의 상하 유동시 발생되는 상기 충격에너지를 회수하여 전기 에너지로 변환시키는 에너지 회수부를 포함하는 수처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반응 단위체는 상부 프레임과; 상기 상부 프레임의 내측에 구비되어 상하부를 차단하는 경사판과; 상기 경사판의 중심에 구비되어 상하부 유체의 통로가 되는 유체 이동관과; 상기 경사판의 저부로부터 하부 방향으로 돌출되고 상부는 상기 경사판의 상부로 돌출되며 그 상면에는 삽입홀이 형성되는 다리를 포함하는 수처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 에너지 회수부는 상기 지지대의 하부에 고정되는 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 배치되어 외력 작용시 절곡되거나 탄성력에 의하여 원위치로 복귀하는 과정에서 전기 에너지가 발생되는 압전소자판과;
    상기 압전소자판의 하부에 구비되어 상기 하우징의 관통홀을 통하여 돌출되어 상기 반응 단위체의 상면에 접촉되는 접촉단자와;
    상기 접촉단자와 반응 단위체의 상면 사이에 배치되어 충격을 완화시키는 스프링과;
    상기 하우징의 관통홀 내주면과 상기 접촉단자의 외주면 사이에 구비되는 방수씰과; 그리고
    상기 압전소자판으로부터 발생된 전기 에너지가 저장되고 필요 개소에 인가되는 축전지를 포함하는 수처리 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 에너지 회수부는 상기 상부 반응 단위체의 다리 저면에 고정되는 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 배치되어 외력 작용시 절곡되거나 탄성력에 의하여 원위치로 복귀하는 과정에서 전기 에너지가 발생되는 압전소자판과;
    상기 압전소자판의 하부에 구비되어 상기 하우징의 관통홀을 통하여 돌출되어 상기 하부 반응 단위체의 다리부 상면에 형성되는 상기 삽입홀의 내저면 접촉하는 접촉단자와;
    상기 하우징의 관통홀 내주면과 상기 접촉단자의 외주면 사이에 구비되는 방수씰과;
    상기 접촉단자의 하부와 상기 하부 반응 단위체의 상기 삽입홀의 내저면 사이에 지지되어 충격을 완화시키는 스프링과; 그리고
    상기 압전소자판으로부터 발생된 전기 에너지가 저장되는 축전지를 포함하는 수처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 축전지에 저장된 전기 에너지는 상기 반응조의 오폐수 유입부 혹은 공기 공급부에 공급되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.






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