KR101276554B1 - 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템 - Google Patents

녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물에서 배출되는 오수의 유입량을 제어하면서, 산기장치를 이용하여 상기 오수에 일정량의 에어를 공급하여 슬러지의 침강과 부패방지를 유도하는 유량조정조와, 상기 유량조정조를 거친 오수를 응집 및 침전처리하고 가압부상에 의해 슬러지를 처리하는 가압부상조와, 상기 가압부상조를 거친 오수에 포함되어 있는 질소, 인을 처리하는 무산소조와, 상기 무산소조를 거친 오수에 포함되어 있는 유기물을 수처리용 접촉 메디아(DS-BB)에 의해 분해하는 생물막조와, 상기 생물막조를 거친 오수를 침전과정을 통해 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 침전조와, 상기 침전조를 거친 오수를 분리막에 통과시켜 오수에 포함되어 있는 미생물, 세균등의 미세입자들을 제거하는 분리막조와, 상기 분리막조를 거친 오수에 포함되어 있는 미처리 미세입자를 여과기에 통과시켜 처리하는 여과조와, 상기 여과조를 거친 오수를 오존(O3) 또는 UV 살균 처리하는 소독조와, 상기 소독조를 거쳐 최종적으로 처리된 처리수를 일정시간 동안 체류시켰다가 건축물의 중수로 재이용하기 위해 방출시키는 저수조를 포함하여 이루어지는 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템에 관한 것이다.

Description

녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템{LCKL-2 SYSTEM}
본 발명은 공동주택, 복합건축물(주거), 업무용 건축물, 학교시설, 판매시설, 그 밖의 건축물 등 모든 용도의 신축 건물을 대상으로 하는 녹색 건축물 인증제도의 수처리 분야에 부합될 수 있도록 하는 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템에 관한 것이다.
최근 생활수준의 향상에 따라 건강과 쾌적한 거주환경의 중요성이 강조되면서 새로운 삶의 방식을 인식하기 시작하였다. 이러한 의식의 변화는 건축에 많은 영향을 끼치며, 녹색건축물의 개발에 노력을 하게 되었다.
이와 같은 녹색건축물은 생태자원을 보전하고 개발을 최소화하려는 생태, 자연 중심주의적 관점과, 경제적 지속성, 사회적 지속성 확보를 위한 계획을 위해 지속가능한 환경 유지적 관점과, 물리적 환경의 만족도를 증가시키기 위한 인간중심주의적 관점으로 나뉜다.
이와 관련하여 자연 중심주의적 관점과 환경 유지적 관점에서 볼 때, 기존 각 가정 또는 사무실 등의 건축물로부터 발생하는 오·폐수를 재이용하지 않고 외부로 배출함에 따라, 환경오염 문제, 환경오염 개선에 따른 추가비용 지출의 문제, 수자원 낭비의 문제를 발생하게 되었다.
따라서, 녹색건축물에 부합될 수 있도록 하기 위해서는 건축물로부터 발생하는 오·폐수를 중수로 재이용할 수 있는 시스템이 갖춰져야 할 것이다.
녹색 건축물 인증과 관련하여 공동주택 인증심사기준(표 1-일부 발췌본) 및 상기 공동주택의 친환경(녹색) 건축물 인증 기준(2011; 표 2-일부 발췌본)에 따르면, 중수도 수질기준에 의한 살수용수, 조경용수 등으로 이용하는 시설의 설치여부, 사용한 수돗물을 처리하는 중수도 시설로 생산한 중수의 살수용수, 조경용수 등으로의 사용률 평가 등의 항목을 포함하고 있으며, 그에 따른 세부적인 배점 및 산출기준이 제시되어 있다.
구분 범주 평가항목 세부평가기준 구분 배점



수자원 절약
생활용 상수 절감 대책의 타당성 환경표지인증을 받은 제품의 적용 여부에 따라 평가 평가항목 4
중수도 설치 사용한 수돗물을 처리하는 중수도 시설로 생산한 중수의 살수용수, 조경용수 등으로의 사용률을 평가 평가항목 3
환경오염방지 지구온난화방지 이산화탄소 배출 저감 이산화탄소 배출을 저감시킬 수 있는 시스템의 적용여부 평가 평가항목 3


유지
관리

체계적인
현장관리
환경을 고려한 현장관리계획의 합리성 시공회사의 ISO14001 획득여부와 현장운영지침에서의 환경우선정책 채택 정도 평가항목 1
효율적인
건물관리
운영/유지관리 문서 및 지침 제공의 타당성 건축물 관리자를 위해 관련 장비/설비의 효과적인 운영/유지관리를 위한 매뉴얼 및 지침이 제공되는지의 여부를 평가 평가항목 2
효율적인
세대관리
사용자 매뉴얼 제공 입주자들에게 사용자 유지관리 매뉴얼을 제공하는지에 따라 평가 평가항목 1

수리용이성
전용부분 전용부분의 내부구성재의 점검, 수선, 교환의 용이성 평가 평가항목 2
공용부분 공용부분의 배관배선의 내구성, 유지보수 및 갱신성이 우수한 설비 계획 평가 평가항목 2
생태
환경
생물서식
공간 조성
비오톱 조성 비오톱 조성을 위해 채용된 기법을 대상으로 정성적, 정량적으로 평가 평가항목 4
Figure 112012108923370-pat00001
Figure 112012108923370-pat00002
Figure 112012108923370-pat00003
Figure 112012108923370-pat00004
Figure 112012108923370-pat00005
Figure 112012108923370-pat00006
Figure 112012108923370-pat00007
Figure 112012108923370-pat00008
Figure 112012108923370-pat00009
상기 표 2의 친환경(녹색) 건축물 인증 기준(2011)에 따른 인증등급별 점수기준을 살펴보면 다음의 표 3과 같다.

1. 공동주택
등급
심사기준 비고
신축건물 기존건축물
최우수(그린1등급) 74점 이상 69점 이상
100점 만점

우수(그린 2등급) 66점 이상 61점 이상
우량(그린 3등급) 58점 이상 53점 이상
일반(그린 4등급) 50점 이상 45점 이상

2. 업무용건축물, 학교시설, 판매시설, 숙박시설, 그 밖의 건축물, 복합건축물
등급
심사기준 비고
신축건물 기존건축물
최우수(그린 1등급) 80점 이상 75점 이상
100점 만점

우수(그린 2등급) 70점 이상 65점 이상
우량(그린 3등급) 60점 이상 55점 이상
일반(그린 4등급) 50점 이상 45점 이상

3. 소형주택
등급 심사점수 비고
최우수(그린 1등급) 74점 이상
100점 만점

우수(그린 2등급) 66점 이상
우량(그린 3등급) 58점 이상
일반(그린 4등급) 50점 이상
본 발명은 이와 같이 녹색 건축물 인증에 부합되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 제공함으로써 녹색 건축물에서 배출되는 오수를 중수로 효과적으로 재이용하기 위한 것으로서, 중수도 설치를 위한 수처리 시스템과 관련하여, 대한민국 공개특허 특2002-0027089(공개일자 2002.04.13) '하수 처리수의 재이용을 위한 중수 생산 방법 및 하수처리수의 재이용을 위한 중수 생산 장치'; 대한민국 등록특허 10-0420015(등록일자 2004.02.12) '생활하수의 재이용을 위한 비엠비 중수도 고도하수처리 장치'; 대한민국 등록특허 10-0356343(등록일자 2002.09.28) '역삼투막을 이용한 하·폐수 재이용 중수처리 시스템'이 개시된 바 있으나, 상기의 개시된 특허기술들은 공동주택, 복합건축물(주거), 업무용 건축물, 학교시설, 판매시설, 그 밖의 건축물 등 모든 용도의 신축 건물을 대상으로 하는 녹색 건축물에 적용하기에는 부적합하다는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 특2002-0027089(공개일자 2002.04.13) 대한민국 등록특허 10-0420015(등록일자 2004.02.12) 대한민국 등록특허 10-0356343(등록일자 2002.09.28)
상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 공동주택, 복합건축물(주거), 업무용 건축물, 학교시설, 판매시설, 그 밖의 건축물 등의 신축 건물을 대상으로 하는 녹색 건축물 인증의 수자원 분야에서 요구되는 중수 재이용 시스템을 제공함으로써 녹색 건축물로부터 배출되는 오수를 중수로 효과적으로 재활용할 수 있는 수처리 시스템을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고자,
본 발명은 건축물에서 배출되는 오수의 유입량을 제어하면서, 산기장치에서 분사되는 버블을 이용하여 오수에 산소를 공급하여 슬러지의 침강과 부패방지를 유도하는 유량조정조와,
상기 유량조정조를 거친 오수를 응집 및 침전처리하고 가압부상에 의해 슬러지를 처리하는 가압부상조와,
상기 가압부상조를 거친 오수에 포함되어 있는 질소, 인을 처리하는 무산소조와,
상기 무산소조를 거친 오수에 포함되어 있는 유기물을 수처리용 접촉 메디아(DS-BB)에 의해 분해하는 생물막조와,
상기 생물막조를 거친 오수를 침전과정을 통해 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 침전조와,
상기 침전조를 거친 오수를 분리막에 통과시켜 오수에 포함되어 있는 미생물, 세균등의 미세입자들을 제거하는 분리막조와,
상기 분리막조를 거친 오수에 포함되어 있는 미처리 미세입자를 여과기에 통과시켜 처리하는 여과조와,
상기 여과조를 거친 오수를 오존(O3) 또는 UV 살균 처리하는 소독조와,
상기 소독조를 거쳐 최종적으로 처리된 처리수를 일정시간 동안 체류시켰다가 건축물의 중수로 재이용하기 위해 방출시키는 저수조를 포함하여 이루어지는 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 주요 기술 구성으로 한다.
본 발명에 따른 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템은 녹색 건축물 인증제도에 따라 신축되는 건축물로부터 발생하는 오수를 효율적으로 재이용 가능하도록 함으로써 녹색 건축물 인증의 수자원 분야에서 요구되는 중수도 설치에 대한 요구조건을 충족시킬 수 있다는 장점과,
건축물로부터 발생하는 오수를 중수로 재이용 가능하도록 함으로써, 수자원 분야의 물부족문제를 해결할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 구성하는 유량조정조의 산기장치를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 구성하는 가압부상조의 구성을 보인 도면.
도 4는 본 발명의 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 구성하는 생물막조의 수처리용 접촉 메디아를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 중수도 설치를 위한 수처리 시스템을 구성하는 분리막조의 산기관을 보인 도면.
도 6은 도 5에서 보인 산기관의 다른 실시예를 보인 도면.
수질오염의 상당한 부분이 공동주택, 복합건축물(주거), 업무용 건축물, 학교시설, 판매시설, 그 밖의 건축물에서 발생하는 생활오수에서 기인함은 주지의 사실이다. 그리고 상기 생활오수의 대부분은 화장실, 목욕탕, 주방 등에서 발생한다.
일반적으로 오수라 하면, 액체성 또는 고체성의 더러운 물질이 섞이어 그 상태로는 사람의 생활이나 사업 활동에 사용할 수 없는 물로서 사람의 일상 생활과 관련하여 수세식화장실, 목욕탕, 주방 등에서 배출되는 것을 의미하게 되며,
오수는 일반적인 오염물질과는 달리 수질오염에 직접적으로 영향을 미칠 뿐만 아니라, 크고 작은 배출원이 전국적으로 다양하게 산재되어 있기 때문에 수질오염을 효과적으로 방지하기 위해서는 효율적이고 체계적인 오수 관리가 필요하다.
본 발명은 이와 같은 오수를 중수로 재이용하고자 하는 것으로서, 여기에서 중수(Gray Water)는 어떠한 형태로든 한번 또는 반복적으로 사용된 물을 지칭하는 용어로서, 상수가 마시는 물, 하수가 사용 후 버려지는 물이라면 중수는 사용한 상수를 생활용수, 공업 용수 등으로 재활용할 수 있도록 다시 처리한 물을 뜻한다.
본 발명에 따른 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템은 공동주택 등의 건축물로부터 발생하는 오수는 유량조정조(10)와, 가압부상조(20)와, 무산소조(30)와, 생물막조(40)와, 침전조(50)와, 분리막조(60)와, 여과조(70)와, 소독조(80)와, 저수조(90)를 순차적으로 거쳐 중수로 재이용된다.
상기 유량조정조(10)를 두는 이유는 공동주택 등의 건축물로부터 배출되는 오수의 양이 급격히 증감하는 것을 유량조정조(10)에서 제어함으로써, 후단에 놓이는 가압부상조(20)로의 오수 유입량을 일정하게 유지시켜 줌으로써 수처리 효율을 높이기 위한 것이다.
또한, 상기 유량조정조(10)의 바닥에는 산기장치(11)가 설치되어 있어, 상기 산기장치(11)를 통해 유입된 오수에 산소를 공급함으로써 슬러지의 침강과 부패 방지를 유도하게 된다.
이때 산기 장치에 의한 산소 전달률은 기포 표면적과 밀접한 관계를 가지며, 기포 표면적이 커질수록 공기로부터 물로의 산소전달 효율은 더 좋아진다. 기포의 크기는 또한 기포가 물에 접촉되는 시간에 영향을 미친다. 기포의 상승속도가 느려질수록 물과 접촉하는 시간은 증가하고 반대로 속도가 빨라질수록 접촉시간은 줄어든다. 미세 기포는 거친 기포에 비하여 상당히 더 느리게 표면으로 상승한다. 기포가 수표면으로 상승함에 따라 기포는 물을 끌면서 뒤쪽에 마찰을 일으킨다. 미세 기포가 거친 기포보다 더 큰 표면적을 가지고 있으므로 마찰도 더 크며 그 기포는 더 천천히 올라오게 되는 것이다. 그래서 기포가 상승하면서 접촉되는 시간의 증가는 물속에 산소가 더 많이 용해되도록 해 준다.
상기 산기장치(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형의 오리피스 모듈(110)을 거친 0.1~5㎛의 미세 버블이 EPDM(Ethylenepropylene dimer) 박막을 통해 분사되도록 구성된 것으로서,
상기 오리피스 모듈(110)은 내부에 2중 구조의 오리피스(110a)가 형성되고, 상기 오리피스(110a)에는 2개의 오리피스 구멍(110b)이 형성되며, 상기 오리피스 구멍(110b)을 통과한 미세 버블의 충돌을 유도하기 위해 상기 2중 구조의 오리피스(110a)의 후단에 형성되는 충돌판(110c)을 포함하여 이루어지되,
상기 2중 구조의 오리피스(110a) 사이의 이격 거리(r)은 오리피스 모듈(110)의 내부 직경(D)의 1/2이며, 상기 2개의 오리피스 구멍(110b)의 직경(d)은 상기 이격 거리(r)의 1/8이며, 상기 2개의 오리피스 구멍(110b)의 형성지점(p)은 오리피스(110a)의 중심(c)으로부터 상기 이격 거리(r)×0.8 만큼 떨어진 곳이다.
구체적인 예를 들자면, 오리피스 모듈(110)의 내부 직경(D)이 20cm인 경우,
2개의 오리피스(110a) 사이의 이격 거리(r)는 10cm이고,
상기 오리피스(110a)에 형성된 구멍(110b)의 직경(d)은 1.25cm이고,
상기 구멍(110b)이 형성되는 지점(p)은 오리피스(110a)의 중심(c)으로부터 8cm 떨어진 지점을 구멍(110b)의 중심점으로 하여 형성된다.
상기 산기장치(11)를 통한 미세 버블이 유량조정조(10)에 분사되는 과정을 살펴보면, 블로어(도면 미도시)에 의해 에어공급관(11a)을 통해 공급되는 에어(air)는 상기 오리피스 모듈(110)의 내부에 형성되어 있는 2중 구조의 오리피스(110a)를 통과하면서 1차 미세 버블을 형성하고, 상기 2중 구조의 오리피스(110a)를 거친 미세 버블이 다시 한 번 충돌판(110c)에 충돌하면서 2차 미세 버블을 형성하여 0.1~5㎛의 버블을 형성한 상태에서 다수의 천공이 형성된 EPDM(Ethylenepropylene dimer) 박막을 거쳐 유량조정조(10)로 분사된다.
상기 오리피스(110a)에 형성된 2개의 오리피스 구멍(110b)은 오리피스(110a)의 중앙부를 벗어나 형성되는 것으로 이는 중앙부에 가깝게 오리피스 구멍(110b)이 형성될수록 압력 강하의 폭이 낮아져 미세 버블 형성이 어렵기 때문에 오리피스 모듈(110)의 벽면에 가까운 지점에 오리피스 구멍(110b)을 형성한다.
이와 같은 산기 장치(11)의 구성은 미세 기포가 상당히 느린 속도로 상승하면서 오수와의 접촉시간을 더욱 증가시켜 오수에 더 많은 산소가 용해될 수 있도록 하는 장점을 갖게 된다.
상기 가압부상조(20)는 오수에 포함되어 있는 유해물질을 수처리약품에 의해 화학처리하는 곳으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 약품탱크(201)에서 제공되는 수산화나트륨용액, 황산알루미늄 용액 중 선택되는 어느 1종 또는 2종을 스태틱믹서(static mixer)(202)로 이송되어 오수와 혼합되고, 수처리 약품이 혼합된 오수는 가압펌프에 의해 가압탱크(203)에 일시 보관중이던 가압의 공기와 접촉되도록 한다.
이러한 접촉과정은 과량의 공기가 오폐수 내에 용해되어야 바람직한 부상 효과를 나타낼 수 있다.
스태틱믹서(202)에서 수처리용 약품과 혼합된 오폐수는 분사장치(204)를 통하여 가압부상조(20) 내부로 유입된다. 상기 스태틱믹서(202)는 라인믹서라고도 불리우는 것으로서, 배관 내에 좌방향과 우방향으로 180°비틀린 고정된 엘리먼트가 각각 90°로 연결되어 유체가 통과하여 이송될 때 연속적으로 면분할, 방향전환, 뒤섞임의 3가지 역할을 통해 2가지 이상의 액체, 기체, 분체를 혼합시켜 주는 장치이다.
그리고 상기 분사장치(204)는 고압의 공기를 물과 함께 뿜어내는 것으로서 가압부상조(20)의 하부에 위치한다. 상기 가압부상조(20)에는 슬러지스크래퍼가 장착되어 있어 스컴을 지속적으로 걷어낸다. 걷어낸 스컴은 슬러지 저장조로 이송된다.
상기 무산소조(30)에서는 질산성 질소(NO3 -)가 질소 가스(gas, N2)화되는 탈질반응을 통해 질소를 제거하게 되며, 그 반응 메카니즘은 다음과 같다.
[반응식 1]
2NO3 - + 2(H2) → 2NO2 - + 2H2O
2NO2 - + 3(H2) → N2↑ + 2OH- + 2H2O
이는 질산성 질소를 슈도모나스(Pseudomonas), 바실루스(Bacillus)와 같은 탈질 미생물(denitrifier)을 이용하여 질산성 질소(NO3 -)를 아질산성 질소로, 아질산성 질소를 질소가스(gas, N2)로 변환시켜 제거하며, 이와 같이 탈질과정을 거친 오수는 미생물에 의해 수처리되는 생물막조(40)로 이송되어 폭기처리된다. 여기에서 폭기란, 물속에 공기를 불어넣거나 공중에 물을 살포하여 물과 공기를 충분히 접촉시키는 조작으로, 이와 같은 조작을 통해 산화작용과 호기성 세균에 의한 소화작용을 촉진하게 된다. 미생물은 소화작용에 의해 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등을 제거하는 것으로, 오수에 폭기하여 미생물로 하여금 물을 정화하게 하는 방법이다.
상기 생물막조(40)는 무산소조(30)에서 침출수 속에 포함되어 있는 유기물에 의해 탈질 반을 거쳐 질산성 질소를 질소 가스화시켜 질소를 제거한 오수를 수처리용 접촉 메디아인 폴리에틸렌 담체(DS-BB; 41)를 이용하여 수처리하는 곳으로, 오수에 포함되어 있는 미생물, 세균 등의 미세입자들을 제거하는 기능을 갖는다.
상기 폴리에틸렌(PE) 담체(41)는 밀도가 0.9~0.95g/㎤인 폴리에틸렌 수지를 120~150℃에서 전기히터에 의하여 가열 용융시켜 형성되는 폴리머를 토출시켜 제조한 것으로, 원통형으로 형성된 망형상의 원통구(410)의 내·외주면에는 주름턱부(411)가 형성되어 있어 미생물의 번식이 보다 용이하도록 구성되어 있다.
망형상의 원통구(410)의 내면과 외면으로 주름턱부(411)를 형성시키는 것은 폴리에틸렌수지의 특성상 성형이 이루어진 상태에서는 표면이 매끄럽게 성형 되는 관계로, 표면이 매끄럽게 성형될 경우에는 미생물의 부착 및 번식이 용이하게 이루어지지 않음으로써, 망형상의 원통구(410)의 내면과 외면에 미세한 주름턱부(411)를 형성시켜 미생물의 부착 및 번식을 용이하게 할 수 있도록 하기 위함이다.(도 4)
상기 침전조(50)는 오수를 압밀로 침전하거나 또는 황산철수용액 20~85wt%와, 200~325mesh의 소석회(Calcium Hydroxide) 분말 15~80wt%의 화합물에 의해 화학적 침전을 일으키게 되며, 이와 같은 침전에 의해 생성된 슬러지는 외부로 배출된다.
상기 압밀은 입자들의 농도가 너무 커서 입자들끼리 구조물을 형성하여 더 이상의 침전은 압밀에 의해서만 생기는 고농도의 부유액에서 일어나는 침전을 말한다. 압밀은 상부의 액체로부터의 침전에 의하여 구조물에 연속적으로 가해지는 입자들의 무게 때문에 일어나게 되는 것으로서, 반응조의 온도를 20℃이상을 유지하면서 2~3시간의 체류시간을 갖는다.
상기 분리막조(60)는 상기 침전조(50)를 거친 오수를 분리막에 통과시켜, 상기 오수에 포함되어 있는 미처리 미세입자를 제거하는 곳이다.
상기 분리막(membrane)은 물리, 화학적 성질에 따라 물질 및 에너지의 교환 속도가 달라진다. 여과과정에서 이동 과정의 모든 현상이 막에 집중되며, 물질에 따라 저항이 필연적으로 달라지기 때문에 막을 통과하는 속도는 다르게 나타난다. 투과 플럭스나 선택성과 같은 수행 능력은 두 상(phase) 간에 존재하는 대상물질의 농도 차이와 적용되는 압력 차이에 따라 좌우된다. 본 발명에서는 정밀여과(microfiltration), 한외여과(ultrafiltration), 나노여과(nanofiltration), 역삼투여과(reverse osmosis), 기체분리(gas separation) 및 전기투석 등이 있으며 공경의 크기 및 흡착, 막 표면에서의 용해 및 확산 등의 분리원리를 응용하여 물질을 분리한다.
상기 분리막조(60)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 분리막 모듈(61)의 표면에 부착되는 슬러지(케이크)를 산기관(62)에서 뿜어져 나오는 강한 에어에 의해 분리막조(60) 내에서 난류를 형성하여 분리막을 효율적으로 사용할 수 있도록 구성된다.
상기 산기관(62)에서 뿜어져 나오는 강한 에어에 의해 분리막조(60) 내의 산소의 농도를 유지하면서 분리막 모듈(61)의 막오염물질을 효율적으로 제거하여 전체적인 유기물질함유 폐수처리를 효율적으로 진행할 수 있는 것으로, 이와 같이 분리막에 형성된 막오염 물질 제거는 산기관(62)으로부터 상승하는 공기에 의해서뿐만 아니라 공기에 의해 발생하는 상승 수류에 의해서도 발생한다.
상기 분리막조(60)의 구성을 살펴보면, 분리막조(60)의 내측 외둘레로 0.3~0.4mm의 간격을 유지하는 메쉬구조의 스크린(63)이 원통형으로 형성되고, 이 같은 메쉬구조의 원통형 스크린(63)은 폐수 중에 포함되는 협잡물을 제거하여, 분리막모듈(61)의 수처리 기능이 저하되는 것을 일차적으로 방지한다.
이와 같은 스크린(63)외에 분리막조(60)의 내측 저부에는 산기관(62)이 구성되어 분리막 모듈(61)로 강한 에어를 뿜어주어 분리막 표면을 청소하여 분리막의 수명과 수처리 효율을 증가시켜 준다.
상기 산기관(62)은 내약품성에 강한 합성수지재를 이용하여 사출성형 및 조립하여 제조된 것으로 산화부식성이 강한 것으로, 블로어(도면미도시)에서 공급된 에어를 에어공급관(621)을 거쳐 도 5에 도시된 바와 같이 산기통관(622)과 30~85°의 예각(θ)을 이루면서 형성된, 0.1~3mm의 직경을 갖는 분사관(623)으로 구성되는 것으로, 산기관의 기능은 산소가 폐수내에 녹아드는 양을 나타내는 산소전달량에 따라 결정되며, 산소전달량은 공기방울의 크기, 송풍량, 산기관의 형태, 공기방울의 확산정도, 공기방울의 폐,하수내 체류율(HOLD-UP), 산기관의 설치방법 및 유속 등에 의해 좌우된다.
상기 예각(θ)을 35°미만인 경우에는 분리막 모듈로 뿜어지는 에어의 강도가 매우 작아 케이크 층을 효율적으로 제거하기 힘들고, 85°를 초과하는 경우에는 와류 및 난류의 형성이 어려우므로 35~85°의 각도로 에어를 쏴주는 것이 바람직하다.
이와 같은 산기관은 막에 쌓이는 케이크층을 제거하는데 최대한의 효과를 유도할 수 있도록 구성된 것으로. 반응처리수를 역으로 이송하여 분리막에 붙은 슬러지를 세척하는 단계와 병합하여 산기장치에서 뿜어져 나오는 강한 에어에 의해 분리 막에 붙은 슬러지를 효율적으로 제거하여 분리막에 의한 폐수의 처리효율을 극대화하고, 이에 따른 분리막의 수명을 연장하여 전체적인 처리효율증가와 처리비용절감효과를 가져온다. 또한 처리공정이 간단하여 용이하게 설치 활용할 수 있다는 장점을 갖는다.
상기 산기관(62)은 상기의 제시된 기술 구성 외에, 앞서 살펴본 유량조정조(10)의 원통형의 오리피스 모듈(110)을 접목시켜 사용가능하다.
이는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 원통형의 오리피스 모듈(110)을 통해 미세 버블을 형성한 후, 상기 미세버블을 산기관(62')의 분사관(623)을 통해 분리막조(60) 내에서 난류를 형성하여 분리막을 효율적으로 사용할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 분리막조(60)는 내부에 설치된 분리막 모듈(61)에 형성된 케이크를 분리막조의 하부에 설치된 산기관(62')에서 공급되는 공기에 의해 제거하도록 구성된 것으로서,
상기 산기관(62')은 원통형의 오리피스 모듈(110)을 거친 0.1~5㎛의 미세 버블을 수평면에 대해 30~85°의 예각(θ)을 이루면서 형성된, 0.1~3mm의 직경을 갖는 분사관(623)을 통해 분사되며,
상기 원통형의 오리피스 모듈(110)은 내부에 2중 구조의 오리피스(110a)가 형성되고, 상기 오리피스(110a)에는 2개의 오리피스 구멍(110b)이 형성되며, 상기 오리피스 구멍(110b)을 통과한 미세 버블의 충돌을 유도하기 위해 상기 2중 구조의 오리피스(110a)의 후단에 형성되는 충돌판(101e)을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 한다.
상기 여과조(70)는 상기 분리막조(60)를 거친 오수를 여과기에 통과시켜 전단계에서 미처리된 미세입자를 다시 한번 처리하는 곳으로서, 상기 여과기로는 A/C필터, 하이브리드 여과기 또는 DSF 빗물여과기가 사용된다.
상기 A/C필터는 여과조(70)의 내부에 설치되는 필터로써, 600~1,000℃에서 소성 반응을 거친 버미큘라이트 20~40wt%와 1,100℃에서 소성반응을 거친 퍼라이트 30~50wt% 및 활성탄 10~15wt%를 혼합하여 형성된 것이다.
상기 소독조(80)는 상기 여과조(70)를 거친 오수를 오존(O3) 또는 UV 살균을 하는 곳이다.
상기 오존을 사용하는 경우에는 오수에 포함되어 있는 난분해성 물질을 제거하게 되는 것으로서, 오수를 오존발생기(801)로부터 유입되는 오존과 접촉시켜 난분해성 물질을 처리하여 최종적으로 오수를 중수로 재생산하게 된다.
이와 같은 오존을 이용한 수처리는 오존의 성질을 이용한 것으로, 오존은 3개의 산소원자가 4가지 형상의 공명구조로 결합된 형태로 존재하며 오존이 자기분해할 때 생성되는 OH 라디칼은 강력한 산화력을 가지며 오염원 유기물질을 산화시키고, 중금속 등과 반응하여 무해한 화합물로 변화시키는 성질을 갖는 것으로, 이와 같은 오존을 이용하여 색도 제거, 고분자화합물의 저분자화, COD, BOD 등 미세오염물질 감소의 목적으로 사용할 수 있다. 이와 같은 오존의 직접반응은 유기물과 오존분자가 직접 반응하여 일차 중간 생성물을 형성시키고 일차 중간 생성물질들은 다시 오존과 느리게 반응하여 다른 산화생성물 또는 최종 생성물로 전환된다. 또한, 오존의 간접반응은 한계 pH값 위에서 유기물과 반응에 앞서 자기분해되는 것으로, 이때 생성된 OH 라디칼과 같은 오존분해 중간 생성체가 중요한 산화제가 되어 유기물과 반응한다.
상기 소독조(80)에서의 살균처리가 오존(O3)에 의한 경우에는 O3의 농도를 3.0~5.0mg/L로 유지하고, UV 살균시에는 254nm UV 램프를 이용하여 살균처리한다. 이때, 상기 O3의 농도와 UV 파장을 한정하는 이유는 상기 O3의 농도와 상기 UV 파장에서 가장 높은 살균효과가 나타나기 때문이다.
이상에서와 같은 오수 처리 시스템은 오수를 중수로 재활용할 수 있도록 하는 것으로, 대형업소, 위락시설, 가정 등에서 배출되는 오수의 성상은 주방 기름, 이물질, 비누 등이 대부분을 차지하고 있으며, 악취나 색소 등이 다량포함되어 있어, 생물학적 처리방법 등 통상의 기존의 처리방법으로 처리된 오수는 방류수 수질기준을 대체로 만족하기는 하지만 미세오염물질을 포함하고 있어, 재이용하기 위해서는 추가적인 처리가 필요한 것이다.
상기 소독조(80)를 거쳐 최종적으로 처리된 처리수는 후단에 설치되어 있는 상기 저수조(90)로 이송되어 집수되어 있다가, 건축물에서 중수로 재이용하게 된다.
본 발명에 따른 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템은 녹색 건축물에 부합되도록 시스템을 구성함으로써 건축물로부터 배출되는 오수를 중수도 수질기준에 맞도록 중수를 재이용할 수 있기 때문에 수자원의 절약 기능성이 뛰어나 산업상 이용가능성이 크다.
10: 유량조정조 20: 가압부상조
30: 무산소조 40: 생물막조
50: 침전조 60: 분리막조
70: 여과조 80: 소독조
90: 저수조

Claims (5)

  1. 건축물에서 배출되는 오수의 유입량을 제어하면서, 산기장치(11)에서 분사되는 버블을 이용하여 오수에 산소를 공급하여 슬러지의 침강과 부패방지를 유도하는 유량조정조(10)와,
    상기 유량조정조(10)를 거친 오수를 응집 및 침전처리하고 가압부상에 의해 슬러지를 처리하는 가압부상조(20)와,
    상기 가압부상조(20)를 거친 오수에 포함되어 있는 질소, 인을 처리하는 무산소조(30)와,
    상기 무산소조(30)를 거친 오수에 포함되어 있는 유기물을 수처리용 접촉 메디아(DS-BB)에 의해 분해하는 생물막조(40)와,
    상기 생물막조(40)를 거친 오수를 침전과정을 통해 침전된 슬러지를 외부로 배출하는 침전조(50)와,
    상기 침전조(50)를 거친 오수를 분리막에 통과시켜 오수에 포함되어 있는 미생물, 세균등의 미세입자들을 제거하는 분리막조(60)와,
    상기 분리막조(60)를 거친 오수에 포함되어 있는 미처리 미세입자를 여과기에 통과시켜 처리하는 여과조(70)와,
    상기 여과조(70)를 거친 오수를 오존(O3) 또는 UV 살균 처리하는 소독조(80)와,
    상기 소독조(80)를 거쳐 최종적으로 처리된 처리수를 일정시간 동안 체류시켰다가 건축물의 중수로 재이용하기 위해 방출시키는 저수조(90)를 포함하여 이루어지는 것에 있어서,
    상기 유량조정조(10)의 산기장치(11)는 원통형의 오리피스 모듈(110)을 거친 0.1~5㎛의 미세 버블이 EPDM(Ethylenepropylene dimer) 박막을 통해 분사되도록 구성된 것으로서,
    상기 오리피스 모듈(110)은 내부에 2중 구조의 오리피스(110a)가 형성되고, 상기 오리피스(110a)에는 2개의 오리피스 구멍(110b)이 형성되며, 상기 오리피스 구멍(110b)을 통과한 미세 버블의 충돌을 유도하기 위해 상기 2중 구조의 오리피스(110a)의 후단에 형성되는 충돌판(101e)을 포함하여 이루어지되,
    상기 2중 구조의 오리피스(110a) 사이의 이격 거리(r)는 오리피스 모듈(110)의 내부 직경(D)의 1/2이며, 상기 2개의 오리피스 구멍(110b)의 직경(d)은 상기 이격 거리(r)의 1/8이며, 상기 2개의 오리피스 구멍(110b)의 형성지점(p)은 오리피스(110a)의 중심(c)으로부터 상기 이격 거리(r)×0.8 만큼 떨어진 곳임을 특징으로 하는 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    분리막조(60)는 내부에 설치된 분리막 모듈(61)에 형성된 케이크를 분리막조의 하부에 설치된 산기관(62')에서 공급되는 공기에 의해 제거하도록 구성된 것으로서,
    상기 산기관(62')은 원통형의 오리피스 모듈(110)을 거친 0.1~5㎛의 미세 버블을 수평면에 대해 30~85°의 예각(θ)을 이루면서 형성된, 0.1~3mm의 직경을 갖는 분사관(623)을 통해 분사되며,
    상기 원통형의 오리피스 모듈(110)은 내부에 2중 구조의 오리피스(110a)가 형성되고, 상기 오리피스(110a)에는 2개의 오리피스 구멍(110b)이 형성되며, 상기 오리피스 구멍(110b)을 통과한 미세 버블의 충돌을 유도하기 위해 상기 2중 구조의 오리피스(110a)의 후단에 형성되는 충돌판(101e)을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 녹색 건축물에 적용되는 중수도 설치를 위한 수처리 시스템.
  5. 삭제
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