KR101433820B1 - 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활하수나 오폐수를 포함한 폐수나 용존산소가 필요한 물을 처리하는 분리장치에 관한 것으로서,
폐수를 수용하면서 그 몸체상부에 축관부(12)를 갖는 폐수탱크(10)와; 상기 폐수탱크(10)의 중심부에 장착되어 폐수중에 포함된 이물질이 걸러진 처리수를 처리수이동관(22)을 거쳐 처리장소로 배출하는 처리수회수관(20); 상기 폐수탱크(10)의 상면에 장착되어 상기 축관부(12)를 거쳐 집적되는 폐수중에 포함된 이물질을 수용하여 처리장소로 배출하는 슬러지탱크(30); 및 상기 폐수탱크(10)에 경사지게 장착되어 상기 처리수회수관(20)의 벽면을 향해 공기 또는 마이크로버블을 분사하여 원심력을 발생시키는 분사기구(40)를 포함함으로써;
상기 폐수의 농도에 맞추어, 상기 공기발생기 및 버블발생기를 선택적으로 작동하여 이물질을 처리하므로, 상기 저농도의 폐수는 물론 용존산소가 필요한 물의 처리도 가능해져 사용자의 만족도가 극대화되도록 한 것이다.

Description

마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치{Pressure floating device with micro bubble}

본 발명은 생활하수나 오폐수 등에 포함된 이물질을 제거하는 분리장치에 관한 것으로, 특히 분리장치내에 수용된 이물질의 농도에 맞추어 공기 또는 미세버블을 선택적으로 분사하여 이물질의 처리효율을 극대화시킬 수 있도록 한 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폐수처리란 물속에 용존 및 미립자 상태로 존재하는 이물질을 제거하는 것을 말하며, 이러한 이물질은 계면활성제, 화학약품 및 미생물 등 여러 가지 방법으로 고형화시키고 물리적 방법을 이용하여 고형화된 이물질을 분리함으로써 정수된 물과 슬러지로 분리하는 과정을 말한다.

이러한 폐수처리 과정 중에 고형화된 이물질을 분리하는 물리적인 방법에는 침전방법을 일반적으로 사용하지만, 부지면적을 넓게 차지하고 침전된 슬러지가 부패하여 다시 폐수가 되는 단점 등이 발생하여, 최근에는 오존이나 마이크로버블이나 나노버블 등을 이용한 가압부상이 개발되고 있다.

여기서, 상기 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상의 원리는 처리대상인 폐수를 원통형탱크의 하단에서 상부로 펌프질하여 들어오고, 원통형탱크의 최하단에서 상부로 마이크로버블장치에서 생성한 미세기포 또는 공기를 약 45도 각도로 원통형탱크 벽면과 접선의 방향으로 펌프질한다.

따라서, 상기 펌프질과정에서 미세기포와 폐수 또는 공기와 폐수는 탱크 내부에서 원심력에 의해 탱크 중앙의 처리수회수관과 원통형탱크의 내벽 사이를 회전하면서 부상하고, 이때 미세기포나 공기 중의 산소가 슬러지 및 부유물에 붙어 비중이 낮아져 부상하는 방법으로 이물질을 분리한다.

그런데, 종래의 가압부상 장치는, 사이클론 원리를 적용하였어도 장치 구조상 가압부상이 용이하지 않았고, 이물질의 처리시간이 많이 소요되었으며, 슬러지가 탱크 내부에 침전되는 현상이 발생되어, 탱크를 비우고 약품 등에 의거 청소를 함으로써 비용부담이 가중될 뿐만 아니라 상기 탱크내의 침전물질을 교반하는 별도의 교반기를 구비해야 하는 문제점이 있었다.

게다가, 종래의 가압부상 장치는 상기 공기나 미세기포를 모두 적용하기 위해서는, 처리수탱크를 이동시키거나 또는 처리수탱크의 물을 원수탱크로 이동하여야 하는 문제점이 발생하여 상기 이물질의 농도에 맞추어 장치를 선택적으로 가동하는 방식의 연구가 절실한 실정이다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬러지나 부유물을 포함한 이물질이 가압에 의해 부상된 후 압력에 의해 자연적으로 반출되게 함으로써 교반기 및 회수장비가 없이도 처리효율을 향상시킬 수 있도록 한 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치를 제공하는 에데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 폐수를 수용하면서 그 몸체상부에 축관부를 갖는 폐수탱크와; 상기 폐수탱크의 중심부에 장착되어 폐수중에 포함된 이물질이 걸러진 처리수를 처리수이동관을 거쳐 처리장소로 배출하는 처리수회수관; 상기 폐수탱크의 상면에 장착되어 상기 축관부를 거쳐 집적되는 폐수중에 포함된 이물질을 수용하여 처리장소로 배출하는 슬러지탱크; 및 상기 폐수탱크에 경사지게 장착되어 상기 처리수회수관의 벽면을 향해 공기 또는 마이크로버블을 분사하여 원심력을 발생시키는 분사기구를 포함한다.

이상과 같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 포함한다.

첫째, 상기 폐수의 농도에 맞추어, 상기 공기발생기 및 버블발생기를 선택적으로 작동하여 이물질을 처리하므로, 상기 저농도의 폐수는 물론 용존산소가 필요한 물의 처리도 가능해져 사용자의 만족도가 극대화된다.

둘째, 상기 이물질이 가압에 의해 작은 입자로 분리되어 부상된 상태에서 압력에 의해 반출되므로, 상기 이물질의 처리에 요구되는 교반기나 회수장비가 필요 없어 투자비가 절감되고 소형화 및 간소화가 가능해진다.

셋째, 상기 처리수회수관과 상기 분사기구의 상호 작용에 의해 상기 이물질이 작은 입자로 분리되므로, 상기 이물질의 분리에 따른 작업시간이 절감됨은 물론 약품의 사용으로 인한 부대비용 및 오염원이 줄어든다.

도 1은 본 발명에 따른 이물질 분리장치를 도시한 모식도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 이물질 분리장치를 도시한 모식도이다.

도 1에서와 같이, 본 발명에 의한 분리장치(1)는 폐수를 수용하면서 그 몸체상부에 축관부(12)를 갖는 폐수탱크(10)와; 상기 폐수탱크(10)의 중심부에 장착되어 폐수중에 포함된 이물질이 걸러진 처리수를 처리수이동관(22)을 거쳐 처리장소로 배출하는 처리수회수관(20); 상기 폐수탱크(10)의 상면에 장착되어 상기 축관부(12)를 거쳐 집적되는 폐수중에 포함된 이물질을 수용하여 처리장소로 배출하는 슬러지탱크(30); 및 상기 폐수탱크(10)에 경사지게 장착되어 상기 처리수회수관(20)의 벽면을 향해 공기 또는 마이크로버블을 분사하여 원심력을 발생시키는 분사기구(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명에 의한 분리장치(1)는 폐수탱크(10)와 처리수회수관(20)과 슬러지탱크(30)와 분사기구(40)로 구성되며, 특히 상기 폐수의 농도에 맞추어서 상기 분사기구(40)의 버블발생기(42)와 공기발생기(46)를 선택적으로 또는 순차적으로 적용하는 데에 특징이 있음을 첨언한다.

그리고, 상기 폐수탱크(10)는 음식물쓰레기 폐수나 축산폐수를 포함한 각종 폐수를 수용하여 처리하는 것으로서, 상기 폐수를 수용하는 소정크기의 공간부를 형성하는 몸통부(14) 및, 상기 몸통부(14)의 상부측에 일체로 형성되어 이물질의 이동속도를 증대하는 축관부(12)가 결합다.

이때, 상기 축관부(12)는 상기 몸통부(14)의 상단부를 기준으로 내측방향을 향하여 단면적이 줄어드는 경사면을 의미한다.

또한, 상기 폐수탱크(10)에는 상기 분사기구(40)의 설치각도와 대응하는 경사각도를 갖는 폐수공급수단이 구성되며, 상기 폐수공급수단은 상기 폐수가 세팅속도에 맞추어 공급하는 폐수이동관(16) 및, 상기 폐수이동관(16)에 의해 이동하는 폐수를 압송하는 폐수펌프(18)로 구성된다.

그리고, 상기 처리수회수관(20)은, 상기 폐수탱크(10)의 바닥면 바람직하게는 상기 몸통부(14)의 중심부에 상하방향으로 장착된 관체로서, 상기 폐수탱크(10)에서 이물질이 걸러진 처리수를 배출하는 기능을 수행하며, 상기 폐수탱크(10)와의 내경비를 1:3으로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 처리수회수관(20)의 하단부에 상기 처리수를 처리장소(24)로 배출하는 처리수이동관(22)이 구비된다.

또한, 상기 처리수이동관(22)의 관로상에 장착되어 처리수의 배출량을 조절하는 처리수밸브(26)를 구비한다.

이때, 상기 처리수이동관(22)의 구성과정에서, 상기 폐수탱크(10)에 의해 처리된 처리수가 하부방향으로 배출되도록, 상기 처리수회수관(20)의 하단부에 장착하여 상호 연결함이 바람직하다.

또한, 상기 처리수이동관(22)의 구성과정에서, 상기 처리수회수관(20)의 높이와 동일한 높이를 갖는 수평부분(A)을 형성함으로써, 상기 폐수탱크(10)의 내부압력 및 처리수의 유속을 조절함이 바람직하다.

그리고, 상기 슬러지탱크(30)는 상기 폐수탱크(10)의 상면에 장착되어 덮개(32)에 의해 밀폐상태를 유지하는 것으로서, 상기 축관부(12)에 의해 부상속도가 증대된 상기 이물질을 수용하며, 그 바닥면(B)을 기준을 하여 그 배출면(C)의 경사각도를 15°로 비스듬하게 또는 단차지게 형성하여 상기 이물질의 배출에 따른 각종 효율을 향상함이 바람직하다.

또한, 상기 슬러지탱크(30)는 상기 배출면(C)의 측면하부측에 장착되어 이물질을 처리장소(34)로 배출하는 슬러지회수관(36)을 구비한다.

그리고, 상기 분사기구(40)는 상기 폐수탱크(10)의 측면하부측에 경사지게 장착되어 상기 처리수회수관(20)의 벽면을 향해 공기 또는 마이크로버블을 분사하는 것으로서, 공기를 발생하는 공기발생기구와 미세기포를 발생하는 버블발생기구로 분할하여 구성하며, 상기 공기분사노즐(48) 및 상기 버블분사노즐(44)을 45°의 경사각도로 장착함이 바람직하다.

즉, 상기 폐수탱크(10)에 수용되는 상기 폐수의 농도 및 상기 용존산소의 필요 여부에 맞추어서, 상기 공기발생기구 또는 상기 버블발생기구 중 어느 하나를 단독으로 사용할 수도 있고, 상기 공기발생기구와 상기 버블발생기구를 연속으로 사용하여 용존산소량을 증대할 수도 있다.

또한, 상기 공기발생기구로는, 상기 폐수탱크(10)의 측면부에 구성되어 공기를 생성하는 공기발생기(46), 및 상기 공기발생기(46)에 의해 생성되는 공기를 상기 처리수회수관(20)의 벽면을 향해 비스듬하게 분사하여 원심력을 발생시키는 공기분사노즐(48)로 구성한다.

또한, 상기 버블발생기구로는 상기 폐수탱크(10)의 측면부에 구성되어 마이크로버블을 생성하는 버블발생기(42), 및 상기 버블발생기(42)에 의해 생성되는 마이크로버블을 상기 처리수회수관(20)의 벽면으로 비스듬하게 분사하여 원심력을 발생시키는 버블분사노즐(44)로 구성한다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 분리장치(1)를 작동하려는 경우, 일단 상기 폐수펌프(18)을 작동하여 상기 폐수이동관(16)을 통해 폐수를 공급하면, 상기 처리수회수관(210)의 외벽에 45도의 경사각도로 폐수가 분사된다.

그런 다음, 상기 분사기구(40)에 구성된 상기 공기발생기(46)를 작동하여 상기 공기분사노즐(48)을 통해 공기를 공급하면, 상기 처리수회수관(20)의 외벽에 45도의 경사각도로 공기가 강력하게 분사된다.

이렇게 하면, 상기 공기분사노즐(48)에 의해 가압되는 공기가 상기 폐수탱크(10)내에서 원심력을 발생시키므로, 상기 폐수가 상기 처리수회수관(20)과 폐수탱크(10)의 사이를 고속회전하는 것이다.

이어서, 상기 폐수탱크(10)내의 상기 이물질은 작은 입자로 분리되고, 이과정에서 비중이 낮아져 강력하게 부상하므로, 상기 공기를 머금은 이물질들이 상기 슬러지탱크(30)로 자연스럽게 부상한다.

이 과정에서, 상기 처리수밸브(26)를 조절하여 상기 폐수탱크(10)의 내부압력을 상승시키면, 상기 공기를 머금은 작은 이물질들이 상기 슬러지탱크(30)로 부상하여 자연스럽게 저장되는 것이다.

이어서, 상기 슬러지탱크(30)는 상기 바닥면(B)에 비하여 상기 배출면(C)이 일정각도로 기울어진 상태이므로, 상기 슬러지탱크(30)내의 이물질이 자연스럽게 상기 처리장소(34)로 배출되는 것이다.

여기서, 상기 폐수탱크(10)에 의해 이물질이 분리된 처리수는 상기 처리수이동관(22)을 통해 배출되며, 특히 상기 처리수이동관(22)의 높이와 상기 처리수밸부(26)의 조절에 의해 유출량이 결정된다.

즉, 상기 분리장치(1)는 상기 폐수탱크(10)의 내부압력(가압)에 의해 결정되며, 특히 상기 폐수탱크(10)의 분사공기와 이물질 및 상기 공기를 머금은 이물질은 참고도 1의 화살표 방향으로 진행된다.

한편, 상기 공기발생기구의 작동이 완료된 후, 상기 버블발생기구를 작동하여 처리수를 정화 수준에 가깝게 처리할 수 있다.

다만, 상기 버블발생기구의 작동과정은 상기 공기를 대신하여 미세기포를 이용하는 방법을 제외하고는 모든 공정이 동일하게 적용되는 것이므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

따라서, 상기 공기발생기구는 고농도 폐수를 저농도 폐수로 처리하기에 적합한 방법론이며, 상기 저농도의 폐수 또는 상기 용존산소가 필요한 물을 처리하기 위한 방법으로는 버블발생기구의 사용이 유용하다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 폐수탱크 12 : 축관부
14 : 몸통부 16 : 폐수이동관
18 : 폐수펌프 20 : 처리수회수관
22 : 처리수이동관 24 : 처리장소
26 : 처리수밸브 30 : 슬러지탱크
32 : 덮개 34 : 처리장소
36 : 슬러지회수관 40 : 분사기구
42 : 버블발생기 44 : 버블분사노즐
46 : 공기발생기 48 : 공기분사노즐

Claims (8)

1. 폐수를 수용하면서 그 몸체상부에 축관부(12)를 갖는 폐수탱크(10)와;
   상기 폐수탱크(10)의 중심부에 장착되어 폐수중에 포함된 이물질이 걸러진 처리수를 처리수이동관(22)을 거쳐 처리장소로 배출하는 처리수회수관(20);
   상기 폐수탱크(10)의 상면에 장착되어 상기 축관부(12)를 거쳐 집적되는 폐수중에 포함된 이물질을 수용하여 처리장소로 배출하는 슬러지탱크(30); 및
   상기 폐수탱크(10)에 경사지게 장착되어 상기 처리수회수관(20)의 벽면을 향해 마이크로버블을 분사하도록 상기 마이크로버블을 생성하는 버블발생기(42), 및 상기 버블발생기(42)에 의해 생성되는 마이크로버블을 상기 처리수회수관(20)의 벽면으로 비스듬하게 분사하여 원심력을 발생시키는 버블분사노즐(44)로 이루어지거나 상기 처리수회수관(20)의 벽면을 향해 공기를 분사하도록 상기 공기를 생성하는 공기발생기(46), 및 상기 공기발생기(46)에 의해 생성되는 공기를 상기 처리수회수관(20)의 벽면으로 비스듬하게 분사하여 원심력을 발생시키는 공기분사노즐(48)로 이루어지는 분사기구(40);
   를 포함하는 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 처리수회수관(20)은,
   상기 폐수탱크(10)와의 내경비가 1:3인 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 처리수이동관(22)은
   상기 처리수회수관(20)의 높이와 동일한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 처리수이동관(22)은,
   상기 처리수회수관(20)의 하단부에 장착되어 상기 처리수를 하부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 슬러지탱크(30)는,
   그 바닥면(B)을 기준을 하여 그 배출면(C)의 경사각도를 15°로 비스듬하게 형성한 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 상기 분사기구(40)는,
   상기 폐수탱크(10)의 측면부에 45°의 경사각도로 장착된 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 사이클론 가압부상 장치.
   

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