KR101108279B1 - 마이크로 버블 디퓨져 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 버블 디퓨져에 관한 것이다. 본 발명은 폐수가 유입되는 폐수유입구가 형성된 하우징; 상기 하우징에 일부가 삽입되어 수용되고, 일단에 공기유입구가 형성되고 타단에는 공기배출구가 형성되며, 상기 공기배출구 주변에는 원뿔형상의 돌출부가 형성된 공기공급관; 및 일단은 상기 상기 하우징에 결합되어 상기 돌출부를 감싸고, 타단은 공기와 폐수가 혼합되는 공기폐수혼합실이 형성된 덮개;를 포함하고,상기 돌출부의 외측에는 복수 개의 격벽이 형성되어 상기 폐수유입구를 통해 유입된 폐수가 상기 공기폐수혼합실로 유입되는 통로가 구비되며, 상기 격벽은 상기 공기공급관의 수직방향 및 수평방향에 대해 소정 각도로 경사지며, 상기 공기폐수혼합실은 상기 공기배출구와 연통되어 공기와 폐수가 교반되어 마이크로버블을 발생시키는 마이크로 버블 디퓨져를 제공한다.

본 발명은 대량생산 시 정밀도 유지가 용이하고 제조 및 조립비용의 절감 및 폐수에 의해 막히는 현상을 용이하게 청소할 수 있는 장점을 가진다.

용존산소, 마이크로 버블 디퓨져, 폐수 처리장치, 고농도 유기질폐수

Description

마이크로 버블 디퓨져{Micro Bubble Diffuser for Improvement of Dissolved Oxygen}

본 발명은 마이크로 버블 디퓨져에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수를 생물학적으로 처리하는 경우, 폐수에 용존산소를 효과적으로 공급하기 위해 폐수를 가속 충돌시킴으로써 폐수 처리효율을 향상시킬 수 있도록 하는 마이크로 버블 디퓨져에 관한 것이다.

또한 본 발명은 마이크로 버블 디퓨져를 정상모드 또는 청소모드로 가동하여, 폐수에 함유된 이물질에 의해서 고착되는 것을 방지할 수 있는 마이크로 버블 디퓨져에 관한 것이다.

음식물폐수, 식품폐수 및 축산폐수 등의 고농도 유기질 폐수는 기존의 일반적인 처리방법을 적용할 경우 처리효율 및 안정성에 많은 문제가 있을 뿐만아니라, 고비용과 넓은 부지를 필요로 한다.

특히, CFSTR(continuously flow stirred tank reactor)은 처리수가 반응조내 폐수의 농도와 동일하며 유입폐수의 농도가 증가하면 증가할수록 긴처리 시간이 필요하다. 또한 PFR(plug flow reactor)는 반응조 내에서 폐수의 농도가 유출수 부 분으로 갈수록 점차 감소하나 용존산소량이 부족하여 미생물의 활성화가 감소한다.

기존 호기성 생물학적 반응기는 산기장치에 의한 용존산소공급 및 혼합으로 효과가 미미하고, 기포 상승속도에 의존함으로 제한적이다. 산기장치에 의한 미세기포를 생성하여 포기액과 접촉하지만 미세기포를 생성하는데 어려움이 있으므로 산소전달효율이 5 ~ 10%로서 매우 낮은 문제점 등이 있다. 이에 의한 기포크기는 디스크 타입의 산기관에 의해 2 ~ 3mm 이며, 산소 이온화가 어렵기 때문에 용존산소량이 적다.

생물학적 폐수처리에 일반적으로 사용되는 활성슬러지법은 유기질을 각종 미생물에 의해 분해시키는 것으로써, 이의 조작조건으로 산소의 공급이 필수적이며 처리효율은 산소의 전달효율과 직접적으로 관련되어, 그 전달효율이 높을수록 처리효율이 증가한다.

종래의 기술에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 활성슬러지법에 의해 소비되는 산소는 산기관이나 기포 산기관 또는 미세기포 산기관과 같은 산기기 또는 심플렉식, 표면교반식 등의 기계식 포기장치에 의하여 공급되는 바, 상기 산기관을 이용한 산소공급 방법은 공기를 공급하는 별도의 펌프를 이용하여 기포산기관 또는 미세기포 산기관에 공기를 주입하는 방법을 이용하기 때문에 많은 동력이 필요함은 물론 기포 산기관 또는 미세기포 산기관에 구비된 구멍을 통하여 방출되는 기포 크기가 대략 2 ~ 3mm 정도의 크기를 유지함으로써 기포와 폐수의 접촉면적이 적고, 폐수에 산소를 충분히 용해시키기 위한 체류시간이 부족하게 된다는 문제가 있다.

또한 종래의 마이크로버블디퓨져는 여러종류의 물질에 의해 오염되어있는 대 상유체의 특성상 장치의 막힘 현상으로 인하여 사용이 어렵고 제조방법이 매우 난해하며 대량상산이 어렵고 제조비용이 매우 높은 단점이 있다. 나아가 막힘 현상을 방지하기 위해 청소를 하는 경우 개별 사용자가 일일이 분해하여 제거해야 하는 어려움이 따른다. 특히 축산폐수의 경우 동물들의 털에 의해 통로와 통로사이가 긴 털에 의해 동시에 막힘 현상이 매우 심하다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 고농도 유기질 폐수 를 효과적으로 생물학적 처리하기 위하여 제작, 설치 및 운전함에 있어서, 저비용으로 산소를 원활하게 공급하여 용존산소효율을 높이는 동시에 암모니아 가스물질의 용해, 탈질과 탈인을 위한 회전, 충돌장치를 일체로 구비하는 폐수 처리장치에사용되는 마이크로 버블 디퓨져를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져는 그 내부에 폐수와 공기가 통과하면서, 가속도가 급격하게 상승하게 되고 고속의 회전력이 발생되어, 공기유입관 끝단에 진공압을 발생시키게 된다. 이 진공압에 의해서 다량의 공기가 공기공급관을 통하여 유입되면서 고속으로 회전하는 폐수와 교반, 충돌하면서 마이크로 버블이 만들어 진다.

또한 본 발명은 일정시간 운전 후 폐수를 처리하는 라인에 이물질이 축적되거나 막혀서 정상 작동이 이루어지지 않을 경우 폐수라인의 역사이클 작동(청소모드)에 의해서 이물질을 제거하게 할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐수가 유입되는 폐수유입구가 형성된 하우징; 상기 하우징에 일부가 삽입되어 수용되고, 일단에 공기유입구가 형성되고 타단에는 공기배출구가 형성되며, 상기 공기배출구 주변에는 원뿔형상의 돌출부가 형성된 공기공급관; 및 일단은 상기 상기 하우징에 결합되어 상기 돌출부를 감싸고, 타단은 공기와 폐수가 혼합되는 공기폐수혼합실이 형성된 덮개;를 포함하고, 상기 돌출부의 외측에는 복수 개의 격벽이 형성되어 상기 폐수유입구를 통해 유입된 폐수가 상기 공기폐수혼합실로 유입되는 통로가 구비되며, 상기 격벽은 상기 공기공급관의 수직방향 및 수평방향에 대해 소정 각도로 경사지며, 상기 공기폐수혼합실은 상기 공기배출구와 연통되어 공기와 폐수가 교반되어 마이크로버블을 발생시키는 마이크로 버블 디퓨져를 제공한다.

상기 통로는 상기 공기폐수혼합실에 근접할수록 단면적이 작아져 폐수가 상기 통로를 거치면서 가속되고, 폐수가 상기 격벽을 따라 회전되는 것이 가능하다.

또한 수평면에 대한 상기 격벽의 경사진 각도는 상기 공기공급관의 중심으로부터 5도 내지 45도로 이루어질 수 있다.

수직면에 대한 상기 격벽의 경사진 각도는 상기 공기공급관의 중심으로부터 5도 내지 75도로 이루어진 것이 가능하다.

또한 상기 공기공급관은 상기 하우징내에서 이동가능하게 장착되고, 외관을 형성하는 청소장치몸체; 상기 청소장치몸체에 결합되어 챔버를 형성하고, 상기 챔버에 폐수 또는 유체가 공급되는 연통관이 형성된 청소장치덮개; 상기 청소장치몸체를 관통하게 장착되어 스프링에 의해 작동되는 구동바; 상기 구동바를 지지하여 상기 스프링을 가압하는 다이아프램; 및 상기 구동바에 회전가능하게 장착되어 상기 공기공급관을 직선왕복운동시키는 지렛대;를 구비하는 청소장치를 더 포함하는 것이 가능하다.

나아가 상기 챔버에 유체 또는 폐수가 일정량 이상으로 공급되면 상기 스프 링이 압축되고, 상기 지렛대가 상기 공기공급관을 상기 덮개 쪽으로 이동시키는 정상모드로 동작될 수 있다.

상기 정상모드에서는 상기 폐수유입구로 폐수가 유입되고, 상기 공기유입구로 공기가 유입되어, 상기 공기폐수혼합실에서 폐수와 공기가 혼합될 수 있다.

상기 챔버에 유체 또는 폐수가 일정 압력 이하로 공급되면 상기 스프링이 인장되고, 상기 지렛대가 상기 공급관을 상기 덮개의 반대쪽으로 이동시키는 청소모드로 동작될 수 있다.

특히 상기 청소모드에서는 폐수가 상기 공기폐수혼합실로부터 상기 폐수유입구로 배출되는 것이 가능하다.

본 발명은 대량생산 시 정밀도 유지가 용이하고 제조 및 조립비용의 절감을 기대할 수 있는 장점을 가진다. 또한, 미생물을 이용하는 생물학적 반응기에 공급된 기포가 별도의 추가적인 에너지 공급 없이 기액 혼합체인 폐수와 외부공기가 오리피스부와 기액증폭확산수단에서 액체와 기체가 회전, 혼합 충돌되면서 기체가 용해되어, 마이크로 버블을 형성하는 반응기내의 폭기액과 접촉함으로써 산소전달효율을 극대화한다.

또한, 폐수와의 밀도차이에 의하여 상승하여 회전, 충돌효과에 의해 외부의 큰 동력 공급 없이 용존산소 전달율을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

본 발명은 시스템이 일정시간 정상가동 후 마이크로버블디퓨져를 청소하기 위해서 시스템이 청소모드 즉 펌프로부터의 물의 흐름을 바꾸어지는 시스템과 병행 하여 사용 함으로서 폐수가속 및 회전력발생통로의 청소를 보다 용이하다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져의 단면도이다. 이하 도 1을 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져는 폐수가 유입되는 폐수유입구(12)가 형성된 하우징(10), 상기 하우징(10)에 일부가 삽입되어 수용되는 공기공급관(20), 상기 하우징에 결합되는 덮개(40)를 포함한다.

상기 하우징(10)은 대체로 속이 빈 원통형의 형상으로 이루어지고, 그 일측에 폐수유입구(12)가 형성될 수 있다. 상기 하우징(10) 내에는 폐수유입구(12)를 통해서 유입된 폐수가 통과하는 폐수실(14)이 형성될 수 있다.

상기 공기공급관(20)은 일단에 공기가 유입되는 공기유입구(22)가 형성되고 타단에는 공기배출구(24)가 형성되며, 상기 공기배출구(24) 주변에는 원뿔형상의 돌출부(30)가 형성된다. 상기 공기공급관(20)에 상기 공기유입구(22)와 상기 공기배출구(24)는 서로 연통된다.

상기 공기공급관(20)에는 단턱(34)이 형성되어, 상기 하우징(10)에 장착되는 다이아프램(16)이 상기 단턱(34)에 접촉하여 고정되는 것이 가능하다. 이때 상기 공기공급관(20)은 상기 하우징(10)에 이동가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 상기 다이아프램(16)은 형상이 용이하게 변형되고, 변형된 후에는 원래의 형상으로 돌아가고자 하는 성질을 가지기 때문에 상기 공기공급관(20)의 이동을 안내할 수 있다.

상기 덮개(40)는 일단은 상기 하우징(10)에 결합되어 상기 돌출부(30)를 감싸고, 타단은 공기와 폐수가 혼합되는 공기폐수혼합실(60)이 형성된다. 상기 덮개(40)와 상기 하우징(10)은 볼트 결합을 포함하는 덮개 고정수단(42)을 구비하는 것이 가능하다.

상기 덮개(40)가 상기 돌출부(30)와 맞닿는 부분은 상기 돌출부(30)의 외곽 형성과 유사하여 상대적으로 좁은 단면적을 갖는 반면에, 상기 공기폐수혼합실(60)은 공기와 폐수가 혼합될 수 있는 공간을 형성하기 위해 상대적으로 단면적이 큰 것이 바람직하다.

한편 상기 돌출부(30)의 외측에는 복수 개의 격벽(32)이 형성되어 상기 폐수유입구(12)를 통해 유입된 폐수가 상기 공기폐수혼합실(60)로 이동되는 통로(50)가 구비된다. 특히 상기 통로(50)는 상기 공기폐수혼합실(60)에 근접할수록 단면적이 작아져 폐수가 상기 통로(50)를 거치면서 가속되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 동일한 유량이 흐름에도 유체가 흐르는 통로의 단면적이 작아지면, 베르누이 정리에 의해서 유체의 속도가 빨라지기 때문이다.

즉 상기 통로(50)는 입구(52) 보다 상기 출구(54)로 갈수록 단면적이 작아져 폐수의 유속이 변화될 수 있다.

도 2는 덮개와 공기공급관이 결합된 상태의 사시도이다. 이하 도 2를 참조해서 설명한다.

상기 덮개(40)와 상기 돌출부(30)에 의해서 통로(50)가 형성되고, 상기 통로(50)는 상기 복수 개의 격벽(32)에 의해서 복수 개로 분할된다. 즉 상기 폐수실(14)에 유입된 폐수는 복수 개의 유로로 분할되어서 상기 공기폐수혼합실로 이동될 수 있다.

도 3은 하우징과 공기공급관이 결합된 상태의 사시도이다. 이하 도 3을 참조해서 설명한다.

상기 하우징(10)의 일측에는 폐수유입구(12)이 형성되는데, 도 3에 도시된 바와 달리 상기 폐수유입구(12)는 복수 개 구비되는 것도 가능하다. 참고로 도 3에서는 폐수유입구(12)가 후면에 형성되어 도시되지 않았다. 상기 폐수유입구(12)는 원형 단면의 형상으로 복수 개 구비되고, 상기 각각의 폐수유입구(12)가 모두 상기 폐수실(14)에 각각 연통되는 것이 바람직하다.

도 4는 공기공급관의 배면도이다. 이하 도 4를 참조해서 설명한다.

수평면에 대한 상기 격벽(32)의 경사진 각도는 상기 공기공급관(20)의 중심인 공기배출구(24)으로부터 5도 내지 45도로 이루어질 수 있다. 상기 격벽(32)이 수평면에 대해서 경사져 있기 때문에 상기 격벽(32)을 따라 흐르는 폐수가 회전될 수 있다.

도 5는 공기공급관의 측면도이다. 이하 도 5를 참조해서 설명한다.

수직면에 대한 상기 격벽(32)의 경사진 각도는 상기 공기공급관(20)의 중심인 공기유입구(22)와 공기배출구(24)를 연결하는 선으로부터 5도 내지 75도로 이루어질 수 있다. 상기 격벽(32)이 수직면에 대해서 경사진 형상이기 때문에 상기 격 벽(32)을 따라 흐르는 폐수의 단면적이 줄어들어, 폐수의 속도가 빨라질 수 있다.

이하 마이크로 버블 디퓨져의 작용에 대해서 설명한다.

펌프(미도시)에 의해서 압송된 폐수는 상기 폐수유입구(12)를 통해 상기 폐수실(14)에 일정압력상태로 유입된다. 상기 폐수실(14)에 모인 폐수는 상기 입구(52)로 유입되어, 상기 통로(50)를 관통한 후에 상기 출구(54)로 배출된다.

상기 통로(50)를 통과하는 폐수는 상기 격벽(32)에 의해서 나누어진 복수 개의 유로를 따라 흐르고, 상기 격벽(32)의 수직방향 또는 수평방향으로 기울어진 형태에 따라 가속되며, 회전이 발생된다.

특히 상기 격벽(32)을 통과하는 폐수는 상기 공기배출구(24)에 인접한 상기 출구(54)에서 빠른 속도로 이동하기 때문에 상기 공기배출구(24) 근처에서는 공기압이 낮아진다. 특히 상기 통로(50)를 폐수가 통과 하면서 가속도가 급격하게 상승하게 되고 고속의 회전력이 발생되기 때문에, 상기 공기배출구(24)에 진공압을 발생될 수 있다. 반면에 상기 공기유입구(22)는 일정한 압력이 유지되는 바 공기는 상기 상기 공기유입구(22)로부터 공기배출구(24)로 이동된다.

즉 공기는 상기 공기유입구(22)로 유입되어 상기 공기배출구(24)로 배출된다.

상기 공기폐수혼합실(60)에서 공기와 폐수가 혼합되는데 다량의 공기가 고속으로 회전하는 폐수와 교반, 충돌하면서 마이크로 버블이 만들어지게 된다.

도 6은 청소장치가 결합되어 정상모드로 작동되는 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 6을 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져는 외관을 형성하는 청소장치몸체(70)와 상기 청소장치몸체(70)에 결합되는 청소장치덮개(72)를 구비하는 청소장치를 더 포함할 수 있다.

상기 청소장치는 상기 하우징(10)의 일측에 장착되는데, 상기 폐수유입구(12)에 영향을 주지않는 위치에 장착되는 것이 바람직하다. 특히 상기 청소장치는 상기 하우징(10)에 볼트 결합 등을 포함하는 청소장치 고정수단(94)에 의해서 고정되는 것이 가능하다.

상기 청소장치덮개(72)는 그 내부에 소정 공간을 포함하는 챔버(92)를 구비하고, 상기 챔버(92)에 폐수 또는 유체가 공급되는 연통관(76)이 형성된다. 유체는 일반적인 물 등을 포함할 수 있고, 일정량이상 모이는 경우 압력을 가할 수 있는 것이라면 어느 것이라도 무관하다. 상기 연통관(76)에는 상기 연통관(76)이 폐쇄 또는 개방될 수 있도록 조절하는 밸브(74)를 포함하는 것이 가능하다.

청소장치는 상기 청소장치몸체(70)를 관통하게 장착되어 스프링(90)에 의해 작동되는 구동바(80), 상기 구동바(80)를 지지하여 상기 스프링(90)을 가압하는 다이아프램(78) 및 상기 구동바(80)에 회전가능하게 장착되어 상기 공기공급관(20)을 직선왕복운동시키는 지렛대(82)를 포함한다.

상기 스프링(90)은 일단은 상기 청소장치몸체(70)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 구동바(80)에 고정되어 상기 구동바(80)가 상기 청소장치몸체(70)로부터 이격되도록 하는 힘을 가한다.

상기 다이아프램(78)은 상기 스프링(90)이 상기 구동바(80)에 가하는 힘에 반대되는 힘을 가하는 기능을 수행한다. 즉 상기 다이아프램(78)은 상기 구동바(80)가 상기 스프링(90)을 향해서 이동하도록 힘을 가한다.

상기 지렛대(82)는 상기 하우징(10)의 외측에 형성된 작용점(84)을 중심으로 회전되어 상기 공기공급관(20)을 이동시킨다.

이하 정상모드에서 작동되는 과정을 설명한다.

마이크로 버블 디퓨져가 정상모드에서 가동될 때에는 상기 밸브(74)가 개방되고, 상기 밸브(74)를 통해서 상기 챔버(92)로 폐수 또는 유체가 공급된다. 그러면 상기 챔버(92)내에 고압이 발생되므로 상기 구동바(80)가 상기 스프링(90)을 압축한다.

그러면 지렛대(82)의 일단이 상승하기 때문에 지렛대(82)의 타단, 즉 상기 공기공급관(20)은 하강하게 되어 상기 공기공급관(20)은 상기 덮개(40) 쪽으로 이동된다. 즉 상기 격벽(32)과 상기 덮개(40)의 내측면이 접촉하게 되고, 상기 통로(50)가 형성되어 폐수가 상기 통로(50)를 따라 이동될 수 있다.

따라서 폐수에 가속도와 회전력이 발생되고, 공기출구에 진공이 형성되어 마이크로버블이 발생하게된다. 구체적인 작동 방식은 도 1을 참조해서 설명한 내용과 동일하므로 생략한다.

한편 정상모드로 계속 가동시에, 상기 챔버(92) 내부에 충분한 압력이 형성된 경우에는 상기 밸브(74)를 이용해 상기 연통관(76)을 폐쇄하여 상기 챔버(92) 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하는 것이 가능하다.

도 7은 청소장치가 결합되어 청소모드로 작동되는 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 7을 참조해서 설명한다.

마이크로버블 디퓨져는 여러가지 다양한 물질에 의해 오염된 폐수를 다루는 악조건에서 사용된다. 따라서 본 발명의 마이크로버블 디퓨져의 막힘현상과 함께 모든 폐수라인을 주기적으로 청소 되도록하는 것이 바람직하다.

마이크로 버블 디퓨져를 오래 사용하다보면 폐수에 이물질이 많이 포함되어 있기 때문에 상기 통로(50) 또는 상기 폐수유입구(12) 등에 이물질이 축적되어 폐수의 흐름이 원할하지 않게 된다. 이러한 경우에 청소모드가 없다면 사용자가 직접 마이크로 버블 디퓨져를 분해해서 각각의 부품을 청소해야된다는 문제가 있다. 반면에 본 발명에서는 사람의 힘이 아닌 기계를 이용한 구동에 의해서 마이크로 버블 디퓨져를 청소할 수 있다.

우선 상기 밸브(74)를 개방하고 상기 챔버(92)에 있는 폐수 또는 유체를 상기 연통관(76)을 통해서 외부로 배출한다. 상기 연통관(76)에 별도의 펌프를 구비하여 상기 챔버(92) 내에 있는 폐수 또는 유체를 상기 챔버(92)의 외부로 배출하는 것도 가능하다.

그러면 상기 챔버(92) 내에 압력이 줄어들고, 상기 스프링(90)의 복원력에 의해서 상기 스프링(90)이 인장되게 된다. 따라서 상기 구동바(80)는 상기 청소장치덮개(72)쪽으로 이동되고, 상기 지렛대(82)에 의해서 상기 공기공급관(20)은 상기 덮개(40)의 반대쪽으로 이동된다. 상기 격벽(32)과 상기 덮개(40)는 서로 이격되고, 상기 통로(50)의 단면적이 증가한다. 왜냐하면 상기 격벽(32)과 상기 덮개(40) 사이에 추가적인 공간이 형성되기 때문이다.

그리고 폐수를 상기 공기폐수혼합실(60)로부터 상기 폐수유입구(12)로 배출시킨다. 청소모드에서는 정상모드에서와 비교했을 때, 폐수가 역방향으로 흐르게 된다. 청소모드에서는 정상모드와 달리 상기 통로(50)의 단면적이 증가하고, 폐수가 역방향으로 흐르기 때문에 각각의 부품사이 또는 통로 등에 위치한 이물질이 제거될 수 있다.

도 8은 정상모드, 도 9는 청소모드로 동작되는 시스템의 개략도이다. 이하 도 8 및 도 9를 참조해서 설명한다. 본 발명의 청소장치와 폐수라인의 폐수 역순환 시스템를 결합시켜 사용시 작동상황을 살펴본다.

정상모드에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브(81,82)를 닫고, 밸브(83,84)를 개방한다. 그리고 마이크로 버블 디퓨져(100)가 펌프의 출구측에 연결되고, 반응탱크(86)가 마이크로 버블 디퓨져(100)의 흡입측에 연결된다. 즉 펌프(85)를 구동하면 폐수가 반응탱크(86)로부터 마이크로 버블 디퓨져(100)로 이동된다.

폐수라인의 입출구에 각각설치된 4개의 밸브를 청소모드로 사용할 때에는 도 9에 도시된 바와 같이 밸브(83,84)를 닫고 밸브(81,82)를 개방하는데, 폐수의 흐름은 정상모드와 반대가 된다. 마이크로 버블 디퓨져가 펌프의 흡입측에 연결되고 펌프의 출구측이 반응탱크 출구측과 연결되므로 폐수는 마이크로 버블 디퓨져(100)로부터 반응탱크(86)로 흐르게 된다. 즉 펌프(85)를 구동하면 폐수가 마이크로 버블 디퓨져(100)에서 반응탱크(86)로 이동된다. 청소모드와 정상모드에서 폐수라인을 통과하는 폐수의 흐름이 반대방향임을 알 수 있다.

실험예를 아래의 표를 이용해서 설명한다.

- 폐수종류 : 양돈축산

- 처리수량 : 30㎥/일

- 반응기 유입수 조건 : ph 8.9, BOD 3600, T/N 1440.

비교표

구분	본발명 호기성생물학적반응기	일반 호기성생물학적반응기
산소전달효율	30	5-10
BOD용적부하(kg/BOD/㎥.d)	10-20	0.3-0.8
MLSS 농도(mg/ℓ)	5000	2500
TKN 용적부하(mg/㎥.d)	0.8-1.2	0.2
공기공급방식	강제송풍방식	강제송풍방식
공기공급산기장치	본발명 마이크로버블디퓨져	Disk type diffuser
처리효율(%)	BOD: 90%이상, 질산화:90%이상	고농도 유기성 폐수 처리불가

설비비교

구분	본발명 호기성생물학적반응기	일반 호기성생물학적반응기
용적(㎥)	22	109
공기량(㎥/분)	1.4	5.7
송풍기용량(㎥/분)	1.7	6.8
산기장치수	7개	38개
반응기순환펌프용량(㎥/분)	1.2

처리효율 비교

구분	본발명 호기성생물학적반응기	일반 호기성생물학적반응기
PH	6.5	9.2
DO(mg/ℓ)	4-5	0-1
BOD(mg/ℓ)	154	820
T/N(mg/ℓ)	1450	1464
유기성 N(mg/ℓ)	-	11
NH3-N(mg/ℓ)	84	1216
NO2-N, NO3-N	946	25

상기 실험예에서 볼 수 있듯이 본 발명의 마이크로버블디퓨져를 사용할 때에 일반 호기성생물학적 반응기보다 적은 용량의 설비를 이용함에도 보다 높은 폐수처리 효율을 얻었다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져의 단면도.

도 2는 덮개와 공기공급관이 결합된 상태의 사시도.

도 3은 하우징과 공기공급관이 결합된 상태의 사시도.

도 4는 공기공급관의 배면도.

도 5는 공기공급관의 측면도.

도 6은 청소장치가 결합되어 정상모드로 작동되는 상태를 도시한 도면.

도 7은 청소장치가 결합되어 청소모드로 작동되는 상태를 도시한 도면.

도 8은 정상모드, 도 9는 청소모드로 동작되는 시스템의 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: 하우징 20: 공기공급관

40: 덮개 70: 청소장치몸체

72: 청소장치덮개 80: 구동바

82: 지렛대

Claims (9)

1. 폐수가 유입되는 폐수유입구가 형성된 하우징;

   상기 하우징에 일부가 삽입되어 수용되고, 일단에 공기유입구가 형성되고 타단에는 공기배출구가 형성되며, 상기 공기배출구 주변에는 원뿔형상의 돌출부가 형성된 공기공급관; 및

   일단은 상기 하우징에 결합되어 상기 돌출부를 감싸고, 타단은 공기와 폐수가 혼합되는 공기폐수혼합실이 형성된 덮개;를 포함하고,

   상기 돌출부의 외측에는 복수 개의 격벽이 형성되어 상기 폐수유입구를 통해 유입된 폐수가 상기 공기폐수혼합실로 유입되는 통로가 구비되며,

   상기 격벽은 상기 공기공급관의 수직방향 및 수평방향에 대해 소정 각도로 경사지며,

   상기 공기폐수혼합실은 상기 공기배출구와 연통되어 공기와 폐수가 교반되어 마이크로버블을 발생시키는 마이크로 버블 디퓨져.
2. 제1항에 있어서,

   상기 통로는 상기 공기폐수혼합실에 근접할수록 단면적이 작아져 폐수가 상기 통로를 거치면서 가속되고, 폐수가 상기 격벽을 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.
3. 제1항에 있어서,

   수평면에 대한 상기 격벽의 경사진 각도는 상기 공기공급관의 중심으로부터 5도 내지 45도로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.
4. 제1항에 있어서,

   수직면에 대한 상기 격벽의 경사진 각도는 상기 공기공급관의 중심으로부터 5도 내지 75도로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공기공급관은 상기 하우징내에서 이동가능하게 장착되고,

   외관을 형성하는 청소장치몸체;

   상기 청소장치몸체에 결합되어 챔버를 형성하고, 상기 챔버에 폐수 또는 유체가 공급되는 연통관이 형성된 청소장치덮개;

   상기 청소장치몸체를 관통하게 장착되어 스프링에 의해 작동되는 구동바;

   상기 구동바를 지지하여 상기 스프링을 가압하는 다이아프램; 및

   상기 구동바에 회전가능하게 장착되어 상기 공기공급관을 직선왕복운동시키는 지렛대;를 구비하는 청소장치를 더 포함하는 마이크로 버블 디퓨져.
6. 제5항에 있어서,

   상기 챔버에 유체 또는 폐수가 일정량 이상으로 공급되면 상기 스프링이 압 축되고,

   상기 지렛대가 상기 공기공급관을 상기 덮개 쪽으로 이동시키는 정상모드로 동작되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.
7. 제6항에 있어서,

   상기 정상모드에서는 상기 폐수유입구로 폐수가 유입되고, 상기 공기유입구로 공기가 유입되어, 상기 공기폐수혼합실에서 폐수와 공기가 혼합되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.
8. 제5항에 있어서,

   상기 챔버에 유체 또는 폐수가 일정 압력 이하로 공급되면 상기 스프링이 인장되고,

   상기 지렛대가 상기 공급관을 상기 덮개의 반대쪽으로 이동시키는 청소모드로 동작되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.
9. 제8항에 있어서,

   상기 청소모드에서는 폐수가 상기 공기폐수혼합실로부터 상기 폐수유입구로 배출되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 디퓨져.

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