KR101690510B1 - 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치 - Google Patents

다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주입을 위한 포화수(saturated water) 분사를 통해 주입되는 미세기포가 부상조(flotation basin)의 접촉영역(contact zone) 하부 영역뿐 아니라 분리영역(separation zone) 하부 영역에도 공급되도록 함으로써 플록의 제거효율을 증진시키기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 기반의 수처리 기술에 관한 발명이다.

Description

다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치{DISSOLVED AIR FLOTATION WATER TREATMENT APPARATUS INJECTED MULTIPLE BUBBLE}
본 발명은 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주입을 위한 포화수(saturated water) 분사를 통해 주입되는 미세기포가 부상조(flotation basin)의 접촉영역(contact zone) 하부 영역뿐 아니라 분리영역(separation zone) 하부 영역에도 공급되도록 함으로써 플록의 제거효율을 증진시키기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 기반의 수처리 기술에 관한 발명이다.
일반적으로 수처리 장치는 해수를 이용하여 담수를 생산하여 생활용수나 식수 또는 공업용수 등에 활용하거나, 폐수 등을 정수하기 위해 원수를 적절히 처리하는 각종 장치를 의미한다. 이러한 수처리 장치는 원수에 섞인 이물질을 제거하기 위한 장치를 포함한다.
이물질을 제거하기 위한 하나의 유닛 공정(unit process)으로, 용존공기부상법(Dissolved air flotation, DAF)이 있다. 용존공기부상법은 각종 정수 및 하수처리 공정이나 해수 담수화 설비의 전처리 공정으로 널리 적용되고 있는 기술로서, 처리대상 공급수(feed water)에 응집제, 응집보조제, pH 조절약품 등을 넣어 공급수 내 포함된 조류나 유기 화합물과 같이 침전을 통해 제거하기 어려운 부유 입자를 응집시키고, 여기에 미세기포(micro bubble)을 주입시켜 이들 부유 입자와 결합시킴으로써 부상시킨 후 제거하는 기술이다. 일반적으로 용존공기부상(DAF) 수처리 장치는 혼화응집조(또는 혼화조(Coagulation basin)과 응집조(Flocculation basin))와 부상조(Flotation basin)으로 구성되며, 부상조는 접촉영역(Contact zone)과 분리영역(Separation zone)으로 구분된다.
종래의 용존공기부상 수처리 장치에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 먼저 공급수에 응집제를 투입하여 공급수 내 저밀도의 부유 입자를 혼화응집조(1)에서 응집시킨다. 응집제가 투입된 공급수를 교반기를 통해 혼합시키며 플록(floc)의 크기를 부상에 적절한 크기로 성장시킨다.
플록(floc)이란, 원수 내 현탁 물질이나 유기물, 미생물 등의 미립자 등을 응집제로 응집시킨 큰 덩어리 물질을 의미하며, 통상적으로 0.1㎛ 이상의 입자가 응집한 집합물을 가리킨다. 여과나 침전을 통해 제거할 수 없는 작은 크기나 밀도를 갖는 플록에 대하여 용존공기부상 수처리 장치를 이용하여 수면 위로 부상시켜 제거하게 된다.
혼화응집조(1)에서 생성 및 성장된 플록은 후단의 부상조로 유입된다. 접촉영역(2)으로 유입된 플록은 접촉영역(2) 저부에서 주입되는 미세기포와 충돌 및 결합하여 부상하게 되고, 분리영역(3)에서 스컴(scum) 제거장치 등을 통하여 제거된다. 용존공기부상장치의 개요에 대해서는 미국 공개공보 제2012-0193294호('Dissolved gas flotation pressure reduction nozzle', 2012. 08. 02. 공개)의 Fig. 1을 참조할 수 있다.
종래의 용존공기부상 수처리 장치는 최종 산물인 처리수(treated water)의 일부를 배관으로 분리하여 이에 4~7 bar의 압축 공기를 공급하여 포화시킴으로써, 접촉영역(2) 저부에 설치된 노즐(4)을 통해 급속한 압력 강하가 이루어지도록 하여 미세기포를 접촉영역(2)에 공급한다.
한편 해수온도, 오염상태, 부유물의 포함정도 등의 원수조건과, 교반강도, 체류시간, 투입되는 첨가제(chemical)의 양 등의 응집조건 등에 따라서 혼화응집조(1)에서의 플록 형성 및 성장과정이 영향을 받게 되는데, 이에 따라 혼화응집조(1)에서 플록이 완전하게 발달되지 못하여 미세 플록(fine floc)이 발생되어 적절히 부상되지 않거나 접촉영역(2)의 하류인 분리영역(3) 내에서 크기가 큰 플록으로 뒤늦게 성장하게 되는 상황이 빈번하게 발생된다.
이렇듯, 종래의 용존공기부상 시스템은 압축 공기로 포화된 순환류(recycle flow)의 전량이 모두 접촉영역(2)에만 공급되기 때문에 혼화응집조(1) 하류에서 뒤늦게 성숙되는 플록들은 미세기포와 접촉할 기회를 충분히 갖지 못하게 되어 설비 후단으로 이러한 플록들이 유입됨으로써, 처리수의 수질이 악화되고 후속 공정에 악영향을 미치게 되는 문제가 있었다.
미국 공개특허공보 제2012-0193294호('Dissolved gas flotation pressure reduction nozzle', 2012. 08. 02. 공개) 한국 공개특허공보 제2011-0071481호('오폐수 처리장치', 2011. 06. 29. 공개)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 접촉영역뿐만 아니라 분리영역에도 미세기포가 일부 공급되도록 제어하여 접촉영역 및 기포층(분리영역의 상부)에서 미처 미세기포와 접촉 및 결합하지 못한 잔여 플록들이 분리영역 하부(기포층 하부)에서 추가적으로 미세기포와 접촉할 기회를 부여함으로써 플록의 제거 성능을 월등히 향상시키는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따라 처리 대상물인 공급수(feed water) 내 부유 입자를 제거하기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 수처리 장치(A)에 있어서, 상기 수처리 장치(A)는, 응집제를 투입하고 교반시켜 상기 부유 입자의 응집을 통해 플록(floc)을 형성 및 성장시키기 위한 혼화응집조(Coagulation and Flocculation basin)(10); 미세기포를 주입하여 상기 공급수 내 플록과 접촉시켜 결합체를 형성하여 수표면으로 부상시킨 후 제거하기 위한 부상조(Flotation basin)(20); 및 미세기포 주입을 위해 공기가 포화된 포화수(saturated water)를 포화수 공급배관(32)을 통해 공급받아 상기 부상조(20) 내에 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 노즐(31)이 구비된 미세기포 분배수단(30);을 포함하고, 상기 부상조(20)에는 주입된 미세기포와 플록간의 접촉이 이루어지는 접촉영역(contact zone)(21)과 수표면으로 부상된 상기 결합체를 제거하고 처리수(treated water)를 후단으로 배출하는 분리영역(separation zone)(22)이 상기 부상조(20)의 저면으로부터 상향 연장된 격벽(23)을 통해 구획된 영역으로 마련되며, 상기 미세기포 분배수단(30)을 통해 주입된 미세기포는 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 공급되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치를 제공한다.
이때, 바람직한 제1 실시예에 따라 상기 접촉영역(21)의 저부와 상기 분리영역(22)의 저부에 각각 노즐(31a, 31b)이 설치되고 상기 포화수 공급배관(32)을 통해 포화수가 상기 노즐(31a, 31b)에 각각 공급되어 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 미세기포가 주입될 수 있다.
또한, 바람직한 제2 실시예에 따라 상기 노즐(31)은 상기 접촉영역(21)의 저부에 구비되고, 상기 격벽(23)에는 저부 말단으로부터 소정 거리 상향 이격된 위치에 상기 접촉영역(21) 측으로 연장된 날개부(23a)가 마련되며, 상기 날개부(23a)의 외측 말단이 상기 노즐(31)의 분사구 상부에 위치되어 상기 노즐(31)을 통해 주입되는 미세기포의 일부가 상기 날개부(23a)에 의해 상기 분리영역(22) 측으로 안내될 수 있다.
이때, 상기 격벽(23) 상에서 상기 날개부(23a)가 연장 형성된 곳으로부터 상기 격벽(23)의 저부 말단에 이르기까지의 영역에는, 상기 분리영역(22)과 소통될 수 있도록 복수 개의 제1 연통홀(23b)이 형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 제1 연통홀(23b)은 제1 차단마개(23c)를 통해 개폐가 단속되도록 할 수 있다.
또, 상기 날개부(23a)와 상기 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23)으로 둘러싸인 내측의 미세기포 체류영역(S)에는, 상기 날개부(23a) 또는 상기 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23)으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 제1 와류격벽(23d)이 구비될 수 있다.
그리고, 바람직한 제3 실시예에 따라 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 포화수를 분사할 수 있도록 양방향으로 분사구가 마련된 노즐(31)이 상기 격벽(23) 상에 설치되어 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 미세기포가 주입될 수 있다.
또한, 바람직한 제4 실시예에 따라 상기 미세기포 분배수단(30)은 상기 부상조(20)의 저부에 구비되는 컨테이너(33)를 포함하고, 상기 컨테이너(33)의 상면은 상기 부상조(20)의 저면을 이루도록 구비되며 상기 격벽(23)에 의해 상기 접촉영역(21) 측으로 노출된 면과 상기 분리영역(22) 측으로 노출된 면으로 구획되며, 상기 컨테이너(33)의 상면에는 복수 개의 제2 연통홀(33a)이 형성되어 상기 컨테이너(33)의 저부에 설치되는 노즐(31)로부터 주입되는 미세기포가 상기 제2 연통홀(33a)을 통해 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 주입될 수 있다.
이때, 상기 컨테이너(33)의 상면에 형성된 복수 개의 제2 연통홀(33a)은 제2 차단마개(33b)를 통해 개폐가 단속될 수 있으며, 상기 컨테이너(33) 내부의 미세기포 체류공간(S)에는 상기 컨테이너(33)의 내벽으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 제2 와류격벽(33c)이 구비될 수 있다.
한편, 상기 혼화응집조(10)는, 내부 공간에 제1 난류형성 유도체(11a)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(11); 및 내부 공간에 제2 난류형성 유도체(12a)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부(11)를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부(11)에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(12);를 포함할 수 있다.
이때, 상기 혼화응집조(10)는, 상기 제1 혼화응집부(11)와 제2 혼화응집부(12) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 제1 혼화응집부(11)와 제2 혼화응집부(12)를 구획하는 다공성의 분리막(13);을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 난류형성 유도체(11a)는 여러 겹 적층된 메쉬(Mesh) 타입의 재료이거나 서로 얽혀 있는 복수 개의 섬유 다발이고, 상기 제2 난류형성 유도체(12a)는 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치는, 배관으로 분리되는 상기 혼화응집조(10) 상류 측 공급수의 일부를 이용해 포화수를 형성하여 상기 포화수 공급배관(32)을 통해 상기 노즐(31)에 공급하는 미세기포 형성부(40)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 미세기포 형성부(40)는, 배관 분리된 공급수에 공기를 공급하는 흡입 배관(41); 공급된 공기와 공급수를 압송시키는 혼합 펌프(42); 및 압송된 공급수에 공급된 공기를 포화시키는 포화장치(saturator)(43);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 미세기포 형성부(40)는, 형성되는 미세기포가 양의 전하를 띠도록 하기 위한 보조제를 공급하는 보조제 주입부(44)가 (a) 상기 흡입 배관(41)의 상류 측 배관, (b) 상기 흡입 배관(41)과 혼합 펌프(42) 사이 배관 또는 (c) 상기 혼합 펌프(42)와 포화장치(43) 사이 배관 상에 구비될 수 있다.
또, 상기 미세기포 형성부(40)는, 배관 분리된 공급수를 전처리하여 고형물을 제거하기 위한 스트레이너(strainer)(45)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치는, 부상조의 접촉영역뿐만 아니라 분리영역에도 일부 미세기포를 같이 공급함으로써 접촉영역과 기포층에서 미세기포와 미처 결합하지 못한 플록에 대해 기포층 아래의 분리영역에서도 결합할 수 있는 기회를 부여함으로써 플록의 제거 성능을 월등히 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 용존공기부상 수처리 장치의 개략도이다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용존공기부상 수처리 장치(A)의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 용존공기부상 수처리 장치(A)의 개략도이다.
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용존공기부상 수처리 장치(A)의 개략도이다.
도 5은 본 발명의 제4 실시예에 따른 용존공기부상 수처리 장치(A)의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 용존공기부상 수처리 장치(A)의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 용존공기부상 수처리 장치(A)의 개략도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 발명은 혼화응집조(Coagulation and Flocculation basin)(10)과, 접촉영역(contact zone)(21) 및 분리영역(separation zone)(22)으로 구획되는 부상조(Flotation basin)(20)과, 부상조(20) 내에 미세기포를 공급하기 위한 노즐(31)이 구비된 미세기포 분배수단(30)을 포함하여, 처리 대상물인 공급수(feed water) 내 부유 입자를 제거하기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 수처리 장치(A)를 제공한다.
본 발명의 수처리 장치(A)에서 혼화응집조(10)는 공급수에 응집제를 투입하고 교반시켜 부유 입자의 응집을 통해 플록(floc)을 형성하고 성장시키는 역할을 하는 유닛이며, 부상조(20)는 공급수 내 성장된 플록을 미세기포와 접촉시켜 결합체를 형성하여 수표면으로 부상시킨 후 제거하는 역할을 하는 유닛이다.
본 발명은 앞서 언급한 바와 같이 종래에 접촉영역(21)만 제한적으로 미세기포가 주입되어 미처 성장하지 못한 플록이 미세기포와 접촉할 기회를 얻지 못하고 후단에서 성장되거나 미세 플록으로 변질되어 후단 유닛에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위하여, 미세기포 분배수단(30)을 통해 접촉영역(21) 뿐만 아니라 분리영역(22)에도 미세기포가 주입되도록 유도하는 것을 주된 기술적 특징으로 한다.
이렇듯 접촉영역(21)이나 분리영역(22)의 상부인 기포층(bubble layer)에서 제거되지 못한 플록을 보다 효과적으로 부상 및 제거할 수 있어, 교반강도나 해수온도, 체류시간 등의 다양한 조건에 따라 플록의 형성 및 성장 상태가 변동되더라도 안정적으로 처리수의 수질을 담보할 수 있다.
미세기포 분리수단(30)은 외부로부터 공기가 포화된 포화수(saturated water)가 공급되는 포화수 공급수단(32)과, 이를 경유하여 포화수를 공급받아 부상조(20) 내에 분사하는 적어도 하나 이상의 노즐(31)을 기본 구성으로 포함하여, 채택 가능한 다양한 형태로 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 미세기포를 공급할 수 있다. 이하, 이러한 다양한 형태에 대한 실시예를 상세히 설명한다.
이하 본 발명의 고온의 일부 효용기에 부분적으로 산을 투입하는 다중효용 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 대한 실시예를 살펴본다. 그러나 이는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
<제1 실시예 : 별도의 분리된 노즐 설치>
접촉영역(21)의 저부와 분리영역(22)의 저부에 각각 별도로 분리된 형태의 노즐(31a, 31b)이 설치되어, 포화수 공급배관(32)을 통해 각각 공급된 포화수를 분사하는 방식을 채택할 수 있으며, 이에 대한 개략도가 도 2에 도시되어 있다.
별도의 노즐(31)을 각각 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 설치해야 하기 때문에 설치 비용이 상승하게 되지만, 기존의 접촉영역(21)에만 노즐이 설치되었던 종래 DAF 설비에 추가적인 보완 측면에서 용이하고, 개별적으로 노즐(31)의 운전을 제어하기에 편리하다는 장점이 있다.
<제2 실시예 : 격벽으로부터 연장된 날개부 설치>
접촉영역(21)과 분리영역(22)을 구획하는 부상조(20) 저면으로부터 상향 연장된 형태의 격벽(23)의 소정 높이의 지점에서 접촉영역(21) 측으로 돌출된 형태의 날개부(23a)를 구비하고, 날개부(23a)의 외측 말단이 접촉영역(21) 저부에 설치된 노즐(31)의 분사구 상부에 위치하도록 하여 노즐(31)로부터 분사되는 미세기포의 일부가 날개부(23a)에 부딪히면서 분리영역(22) 측으로 안내되도록 하는 방식을 채택할 수 있으며, 이에 대한 개략도가 도 3에 도시되어 있다.
단일한 노즐(31)을 사용하면서도 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 미세기포가 공급될 수 있도록 할 수 있으며, 날개부(23a)의 외측 말단부가 노즐(31) 분사구 상부에 위치하는 영역을 적절히 설치하거나 이를 운전시 조절할 수 있도록 구비하여 분리영역(22) 측으로 적당한 양의 미세기포가 유입되도록 할 수 있다는 장점이 있다.
이때, 격벽(23) 상에서 날개부(23a)가 연장된 지점으로부터 저부 말단에 이르기까지의 영역에는 분리영역(22)과 소통될 수 있도록 복수 개의 제1 연통홀(23b)이 마련되도록 하여, 날개부(23a)를 통해 안내된 미세기포가 분리영역(22) 측으로 유입될 수 있도록 할 수 있으며, 더 바람직하게는 제1 연통홀(23b)의 개폐 여부 혹은 개폐 정도를 제어할 수 있는 제1 차단마개(23c)가 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23) 상에 구비될 수 있다. 바람직한 실시예로는 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23) 상에 제1 연통홀(23b)과 대응되도록 일정한 홀이 형성되어 있는 패널을 나란히 결합시키고, 이러한 패널을 격벽(23)과 평행한 방향으로 이동될 수 있도록 함으로써, 패널에 형성되어 있는 홀이 제1 연통홀(23b)과 어느 정도로 일치되어 배치되는지를 조절하여 제1 연통홀(23b)의 개폐 상태를 단속할 수 있다.
또한, 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23) 부분과 날개부(23a) 및 부상조(20)의 저면으로 감싸지는 미세기포 체류영역(S) 상에, 노즐(31)을 통해 포화수가 분사될 때 와류가 형성되어 미세기포가 더욱 효과적으로 발생할 수 있도록 하기 위하여, 제1 연통홀(23)b)이 형성된 격벽(23) 혹은 날개부(23a) 측으로부터 돌출 형성된 적어도 하나 이상의 제1 와류격벽(23d)을 구비할 수 있다.
<제3 실시예 : 격벽 상에 양방향 노즐 설치>
접촉영역(21)과 분리영역(22)을 구획하는 부상조(20) 저면으로부터 상향 연장된 형태의 격벽(23)의 소정 높이 지점에, 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 포화수를 분사할 수 있도록 양방향으로 분사구가 마련된 노즐(31)을 설치하여 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 미세기포가 공급될 수 있는 방식을 채택할 수 있으며, 이에 대한 개략도가 도 4에 도시되어 있다.
이 또한 제2 실시예와 마찬가지로 단일한 노즐을 통해 분리영역(22)에 까지 미세기포를 공급할 수 있으며, 제1 실시예와 마찬가지로 노즐(31)을 통해 직접 분사 상태를 제어함으로써 보다 용이하게 접촉영역(21) 혹은 분리영역(22)에 공급되는 미세기포의 양이나 질을 조절할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 도 4에는 도시되어 있지 않지만 노즐(31)이 격벽(23) 상의 설치되는 높이를 조절할 수 있는 수단을 별도로 마련하여, 노즐(31)로부터 미세기포가 공급되는 위치 또한 운전시에 별도로 제어할 수 있다.
<제4 실시예 : 격벽 저부에 다공성 컨테이너 설치>
접촉영역(21)과 분리영역(22)을 구획하는 부상조(20) 저면으로부터 상향 연장된 형태의 격벽(23)의 저부에, 다공성 컨테이너 타입의 미세기포 분배수단(30)을 도입하는 방식을 채택할 수 있으며, 이에 대한 개략도가 도 5에 도시되어 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 미세기포 분배수단(30)은 부상조(20) 저부에 구비되는 컨테이너(33)를 포함할 수 있다. 컨테이너(33)의 상면은 격벽(23)이 설치되어있는 부상조(20)의 저면을 이루도록 구비될 수 있으며, 격벽(23)에 의해 컨테이너(33)의 상면은 접촉영역(21) 측으로 노출된 면과 분리영역(22) 측으로 노출된 면으로 구획될 수 있다.
한편, 컨테이너(33)의 상면 상에는 복수 개의 제2 연통홀(33a)이 형성되어 컨테이너(33) 저부에 설치되는 노즐(31)로부터 주입되는 미세기포가 제2 연통홀(33a)을 통해 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 공급될 수 있다.
이때, 더 바람직하게는 제2 연통홀(33a)의 개페 여부 혹은 개폐 정도를 제어할 수 있도록 제2 차단마개(33b)가 제2 연통홀(33a)이 형성된 컨테이너(33)의 상면 상에 구비될 수 있다. 바람직한 실시예로는 제2 연통홀(33a)이 형성된 컨테이너(33) 상면 상에 제2 연통홀(33a)과 대응되도록 일정한 홀이 형성되어 있는 패널을 나란히 결합시키고, 이러한 패널을 컨테이너(33) 상면과 평행한 방향으로 이동될 수 있도록 함으로써, 패널에 형성되어 있는 홀이 제2 연통홀(33a)과 어느 정도로 일치되어 배치되는지를 조절하여 제2 연통홀(33a)의 개폐 상태를 단속할 수 있다.
또한, 컨테이너(33)의 몸체에 의해 감싸지는 내부 영역인 미세기포 체류영역(S) 상에, 노즐(31)을 통해 포화수가 분사될 때 와류가 형성되어 미세기포가 더욱 효과적으로 발생할 수 있도록 하기 위하여, 컨테이너(33)의 내벽으로부터 돌출 형성된 적어도 하나 이상의 제2 와류격벽(33c)을 구비할 수 있다.
그리고, 도 5에는 도시되어 있지 않으나 노즐(31)이 결합된 컨테이너(33) 전체가 부상조(20) 하부에서 부상조(20)의 저면에 평행한 방향으로 좌우 이동 가능하도록 구비할 수 있으며, 이를 통해 컨테이너(33)의 상면이 접촉영역(21) 혹은 분리영역(22) 측으로 노출되는 정도를 조절할 수 있어 각 영역에 공급되는 미세기포의 양을 제어할 수 있다.
<상이한 난류 강도를 갖는 제1 및 제2 혼화응집부가 포함된 무동력 혼화응집조>
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 종래에 독립적으로 설치되는 혼화/응집조를 대체하여 상이한 난류 강도를 갖는 제1 및 제2 혼화응집부가 포함된 무동력 혼화응집조(10)를 구비할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 혼화응집조(10)를 도시한 모식도로서, 좀 더 상세하게는 원수에 투입된 응집제와 원수 내 미립자를 응집시켜 플록(floc)을 형성 및 성장시키기 위한 혼화응집조에 있어서, 종래의 기계식 혼화응집조의 기능을 대신하도록 내부 공간에 제1 난류형성 유도체(11a)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(11) 및 내부 공간에 제2 난류형성 유도체(12a)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(12)가 포함됨으로써 별도의 교반동력 없이 무동력으로 원수에 포함된 미립자를 난류에 의해 내부에서 순환시키면서 응집제와 서로 접촉하여 일정 크기로 응집되도록 하는 무동력 혼화응집조가 도시되어 있다.
상기 무동력 혼화응집조(10)는 상기 제1 혼화응집부(11)와 제2 혼화응집부(12) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 제1 혼화응집부와 제2 혼화응집부를 구획하는 다공성 분리막(13)이 더 구비될 수 있다.
먼저, 제1 혼화응집부(11)는 내부로 유입된 원수가 제1 난류형성 유도체(11a)를 통과하여 발생된 난류에 의해 상기 원수에 포함된 미립자가 순환되면서 플럭(floc)을 형성시킬 수 있는 수밀한 공간으로서, 상부측 영역에는 원수가 유입되는 유입관이 포함될 수 있다.
상기 유입관을 통해 직선 수류의 형태로 유입되는 원수는 제1 혼화응집부(11) 내부에 충진된 제1 난류형성 유도체(11a)를 통과하면서 급속난류를 형성하게되고, 발생된 난류로 인하여 원수에 포함된 미립자와 응집제가 서로 접촉하면서 플록이 형성된다. 상기 제1 난류형성 유도체(11a)는 메쉬(Mesh)타입의 재료가 여러 겹 적층된 형태이거나, 복수 개의 섬유다발이 서로 얽혀 있는 형태로 바람직하게는 상기 홀이 형성된 메쉬 타입의 재료와 인접한 메쉬 타입의 재료 간에 홀이 수직 방향으로 일치되지 않도록 비대칭으로 적층될 수 있다. 상기 메쉬 타입의 재료 간의 홀이 수직방향으로 비대칭으로 적층되어 있으므로 중력에 의해 원수가 메쉬 타입의 재료를 통과하면서 난류를 발생시킬 수 있고, 상기 홀의 크기에 따라 발생되는 난류의 속도를 제어할 수 있다.
상기 제2 혼화응집부(12)은 제1 혼화응집부(11)를 통과한 처리수가 제2 난류형성 유도체(12a)를 통과하면서 발생된 완속난류로 인하여 원수에 포함된 플록이 성장시킬 수 있는 공간으로서, 하부측 영역에는 플럭이 포함된 처리수가 배출되는 처리수배출관이 포함될 수 있다.
상기 제2 난류형성 유도체(12a)은 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료가 충진된 형태로, 바람직하게는 상기 복수 개의 폴링 타입의 재료가 충진된 단이 분리된 형태의 복수 개의 단으로 적층된 형태일 수 있다.
본 발명의 무동력 혼화응집조(10)의 제2 혼화응집부(12)는 원수의 상태에 따라서 복수 개의 폴링 타입의 재료가 충진된 단을 분리된 형태의 복수 개의 단의 갯수를 제어하여 사용할 수 있으며, 상기 복수 개의 단은 각각이 분리된 형태로 하류측 영역으로 갈수록 충전밀도(Packing Density)를 작게하는 것이 바람직한데, 이는 충전밀도가 낮아질수록 난류속도가 낮아져 플록을 좀 더 큰 덩어리로 성장시킬 수 있기 때문이다.
상기 분리막(13)은 제1 혼화응집부(11)과 제2 혼화응집부(12)를 구획하는 분리막으로서, 상기 제1 혼화응집부(11)와 제2 혼화응집부(12) 간의 상이한 난류속도를 유지하기 위해 구획한다. 상기 제1 혼화응집부(11)는 급속난류를 제2 혼화응집부(12)는 완속난류를 발생시켜 원수에 포함된 미립자를 응집시켜 플록을 형성 및 성장시키는데 상기 급속난류 또는 완속난류의 속도는 특별히 제한되지 않고, 혼화응집조 내 난류강도의 상대적인 차이로서 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 무동력 혼화조는 상기 제1 혼화응집부(11)가 제2 혼화응집부(12)에 비해 상류 측 영역에 구비되어, 제1 혼화응집부에 투입된 원수가 제1 난류형성 유도체(11a)를 통과하면서 급속난류를 발생시켜 1차적으로 플록을 형성하고, 중력에 의해 분리막(13)에 포함된 다공을 거쳐 제2 혼화응집부의 제2 난류형성 유도체(12a)가 충진된 복수 개의 단을 통과하면서 형성된 완속난류로 인하여 상기 제1 혼화응집부에서 형성된 플록을 성장시킬 수 있다.
이로써, 원수에 응집제를 투입하여 이물질을 응집시키는 혼화응집조, 원수에 미세기포를 주입하여 플록을 부상 및 제거시키는 부상조를 포함하는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF)장치에 있어서, 내부 공간에 제1 난류형성 유도체(11a)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(11) 및 내부 공간에 제2 난류형성 유도체(12a)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(12)를 포함하는 무동력 혼화응집조(10)가 상기 부상조(20) 전단에 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 용존공기부상장치는 원수의 상태에 따라서 바람직하게는 혼화응집조를 통과한 원수 내의 플록을 충분히 성장시키기 위해서 혼화응집조(10)와 부상조(20) 사이에 교반기(agitator)가 설치된 추가 응집조(도면 미도시)와, 제1 혼화응집부(11)에서 바로 상기 추가 응집조로 이송될 수 있도록 우회유로(도면 미도시)가 구비될 수 있다.
상기 제1 혼화응집부(11)는 상기 제2 혼화응집부(12)에 비해 상류 측 영역에 구비되며, 상기 제1 혼화응집부에 투입된 원수가 중력에 의해 제2 혼화응집부를 통과할 수 있다.
본 발명의 무동력 혼화응집조가 포함된 용존공기부상장치는 수처리를 필요로 하는 원수의 상태에 따라서 제2 혼화응집부(12)의 복수 개의 단의 수를 조절하거나 우회유로 및 교반기 작동을 통해 흐름을 제어할 수 있다. 좀 더 상세하게는 플럭의 응집효율을 증가시키기 위하여 추가 응집조가 필요한 경우 상기 추가 응집조에 포함된 교반기를 작동시켜 제1 혼화응집부(11)에서 제2 혼화응집부(12)와 추가 응집조를 거쳐 부상조(20)로 향하는 제1 흐름과 제1 혼화응집부(11)에서 우회유로를 통하여 추가 응집조를 거쳐 부상조(20)로 향하는 제2 흐름을 선택하여 제어할 수 있고, 추가 응집조가 필요 없는 경우 교반기의 작동을 멈추고 제1 혼화응집부(11)에서 제2 혼화응집부(12)를 거쳐 부상조(20)로 향하는 제3 흐름과 제1 혼화응집부(11)에서 우회유로를 통과하여 부상조(20)로 향하는 제4 흐름을 선택하여 제어할 수 있다.
따라서 원수의 상태나 일시적인 문제 및 상황에 따라서 처리수의 흐름을 제1흐름 내지 제4흐름으로 선택적으로 제어할 수 있어 운용비를 절감시킬 수 있다.
<처리수(순환류)가 아닌 공급수의 일부로 포화수 형성>
통상적으로 용존공기부상 수처리 장치는 최종적으로 배출되는 처리수(treated water)의 일부를 분리하여 압축 공기를 주입하는 등의 과정을 통해 포화수를 생성하고 이를 분리조에 노즐을 통해 분사하게 된다. 그러나 본 발명은 바람직한 실시예에 따라 처리수가 아닌 상류 측 공급수의 일부로 포화수를 형성하여 분리조에 미세기포를 공급하는 방식을 채택할 수 있으며, 이에 대한 개략도가 도 7에 도시되어 있다.
일반적으로 처리수로부터 분리되는 순환류(recycle flow)의 유량은 공급수의 10~20% 정도이며 순환류의 유량을 증가시킬수록 생성되는 미세기포의 양이 증가하기 때문에 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나 순환류의 유량이 증가하면 분리영역(22)에서의 유속이 증가하면서 플록과 미세기포의 결합체가 미처 부상하지 못하고 후속 공정으로 유출되는 문제가 발생될 수 있다.
한편, 용존공기부상 장치의 성능 지표가 되는 표면 부하율(surface loading rate)은 종래 5~15 m/hr로 기포의 이론적인 상승 속도보다 낮은 속도로 운전되었으나, 최근 표면 부하율이 20~40 m/hr에 이르는 High Rate DAF가 등장하고 있다. 그러나 상술한 바와 같이 표면 부하율이 기포의 상승 속도보다 빠르기 때문에 부상조(20)를 잘못 설계할 경우 오염물과 기포가 처리수를 따라 유출되어 후속 공정에 타격을 입힐 수 있으며, 최종 처리수를 배관 분리한 순환류를 이용하여 미세 기포를 생성하기 때문에 실질적인 표면 부하율이 이에 못 미치는 문제도 있다.
따라서 본 발명은 최종 처리수가 아닌 최초 공급수의 일부를 분리하고, 분리된 공입수에 공기를 유입 및 포화시켜 미세기포 생성에 활용하기 위한 미세기포 형성부(40)라는 구성을 도입하여 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 미세기포 형성부(40)는 분리된 상류 측 공급수에 공기를 공급하는 흡입 배관(41), 공급된 공기와 공급수를 압송시키는 혼합 펌프(42) 및 압송된 공급수에 상기 공급된 공기를 포화시키는 포화장치(saturator)(43)를 포함할 수 있다.
종래의 포화장치는 순환 펌프를 통해 유입된 처리수에 압축 공기를 용해시키기 위한 장치로서, 하부에 집수 공간이 형성되고 집수 공간 위에 충진재가 채워지며, 압축 공기와 물이 포화 장치의 상단에 유입되어 상기 충진재를 지나면서 압축 공기가 용해된 포화수가 집수 공간으로 모이게 되는 구조를 갖는다.
이러한 종래의 포화장치에 처리수가 아닌 공급수에 공급하여 사용하게 되면 포화 장치 내부 충진재 등에 미생물 형성에 따른 생물오손(biofouling) 문제 등이 발생되어 포화 효율을 감소시키는 문제가 생기며, 효율 향상을 위해 높이가 높고 체적이 큰 압력 용기로 구성된 포화 장치의 경우 더욱 치명적이다.
이에 본 발명은 새로운 포화장치(43) 내부 구조 개선을 제안함으로써, 생물오손에 따른 포화 효율 감소 문제를 해결하여 처리수가 아닌 공급수의 사용이 가능하고, 공기 압축기(air compressor)를 생략 가능하며 기존의 4~7 bar보다 낮은 약 3bar의 압력으로 운전 가능하여 운전 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포화장치(43)에 대하여 이하 상세히 설명한다. 본 실시예에 따른 포화장치(43)(도면 미도시)는 하우징과, 하우징 일 측 내벽으로부터 수직방향으로 연장되되 타 측 내벽에 이르지 않도록 하여 타 측 내벽 쪽에 유로를 형성시키는 격벽과, 격벽 상에 형성되는 복수 개의 미세 공극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 내부 격벽 구조를 채택하여 내부에서 흐르는 공급수와 공급수 내 공기(유입된 대기)의 난류를 유도함으로써, 상대적으로 작은 운전 압력(약 3bar)에서도 효과적으로 공기가 공급수에 포화되도록 함과 동시에, 난류 발생에 의해 생물오손(biofouling) 문제가 발생되는 것을 억제할 수 있고, 나아가 공기 압축기 없이도 운전 가능하여 경제적이다.
또, 공급수 내 형성되는 플록(floc)과의 정전기적 결합을 용이하게 유도하기 위하여 미세기포는 양(+)의 전하를 띠도록 해야 하므로, 전기분해를 위한 전해조를 별도로 구비하는 등 다양한 방식의 미세 기포 이온화 장치가 차용될 수 있으나, 바람직하게는 이를 위한 보조제를 공급하는 보조제 주입부(44)를 더 포함할 수 있다. 이러한 보조제는 철염계 응집제, 알루미늄계 응집제 등이 사용될 수 있다.
이때 보조제 주입부(44)는 다양한 위치에 구비하여 배관 내 공급수에 공급할 수 있으나, 바람직하게는 흡입 배관(41)의 상류 측, 흡입 배관(41)과 혼합 펌프(42) 사이 또는 혼합 펌프(42)와 포화장치(43) 사이 배관 상에 구비할 수 있다.
보조제를 분리된 최초 공급수에 공급하는 경우, 후단의 흡입 배관(41)을 통한 공기 공급 과정과 혼합 펌프(42)를 통한 압송 과정에서 자연스럽게 보조제가 균일 혼합되도록 유도할 수 있는 장점이 있으며, 흡입 배관(41)과 혼합 펌프(42)의 사이 배관 상에 공급하는 경우나 혼합 펌프(42)와 포화장치(43) 사이 배관 상에 공급하는 경우에는 공급수의 유량, 압력 조절 등의 운전 제어가 용이하다는 장점이 있다.
또한, 분리된 상류 측 공급수를 전처리하여 고형물을 제거하기 위한 스트레이너(strainer)(45)을 더 포함할 수 있다. 스트레이너란 유체 속에 포함된 고형물을 제거하여 기기 등에 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 장치의 총칭으로, 증기 배관이나 수 배관 계통에 있어서 일반적으로 철망으로 된 통이 사용되어 Y형 혹은 U자형 스트레이너 등이 있다. 스트레이너(45)를 공급수가 분리되는 상류 측에 구비하여 이를 통해 처리수에 비해 고형물 등이 다량 존재하는 공급수를 1차적으로 전처리함으로써, 후단 미세 기포 발생 공정의 각 단위 공정에 미치는 악영향을 최소화할 수 있다.
<비교실험 결과>
접촉영역(21)에만 미세기포가 공급되는 종래의 용존공기부상 수처리 장치와, 본 발명의 바람직한 시릿예에 따라 접촉영역(21) 뿐만 아니라 분리영역(22)에도 미세기포가 공급되는 용존공기부상 수처리 장치(A) 간의 성능 비교실험을 수행하였다. 표면 부화율(loading rate)는 30 m/h로, 회수율(recycle ration)은 10%로, 압력은 5 bar로 진행하였으며, 종래 수처리 장치와 본 발명의 수처리 장치(A)에 대해 공급수와 처리수 각각의 혼탁도(turbidity, NTU)와 총 부유물질(total suspended solids, mg/L)을 측정하였다.
종래 수처리 장치 본 발명의 수처리 장치(A)
혼탁도(NTU)
 공급수 10.3 10.3
처리수 4 2.4
총 부유물질(mg/L)
 공급수 21.6 21.6
처리수 4 2
상기 표 1의 실험 결과를 볼 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 장치(A)는 종래의 수처리 장치에 비하여 미세 플록이나 미처 성장하지 못하여 후단에서 뒤늦게 성장하게 되는 플록들이 추가적으로 미세기포와 접촉할 수 있는 기회를 부여받게 됨으로써 공급수 내 오염물질이나 플록의 제거 효율이 월등히 향상되었음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
A : 용존공기부상 수처리 장치
S : 미세기포 체류영역
1 : (종래) 혼화응집조
2 : (종래) 접촉영역
3 : (종래) 분리영역
4 : (종래) 노즐
10 : 혼화응집조
11 : 제1 혼화응집부
11a : 제1 난류형성 유도체
12 : 제2 혼화응집부
12a : 제2 난류형성 유도체
13 : 분리막
20 : 부상조
21 : 접촉영역
22 : 분리영역
23 : 격벽
23a : 날개부
23b : 제1 연통홀
23c : 제1 차단마개
23d : 제1 와류격벽
30 : 미세기포 분배수단
31(31a, 31b) : 노즐
32 : 포화수 공급배관
33 : 컨테이너
33a : 제2 연통홀
33b : 제2 차단마개
33c : 제2 와류격벽
40 : 미세기포 형성부
41 : 흡입 배관
42 : 혼합 펌프
43 : 포화장치
44 : 보조제 주입부
45 : 스트레이너

Claims (17)

  1. 처리 대상물인 공급수(feed water) 내 부유 입자를 제거하기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 수처리 장치(A)에 있어서,
    상기 수처리 장치(A)는, 응집제를 투입하고 교반시켜 상기 부유 입자의 응집을 통해 플록(floc)을 형성 및 성장시키기 위한 혼화응집조(Coagulation and Flocculation basin)(10); 미세기포를 주입하여 상기 공급수 내 플록과 접촉시켜 결합체를 형성하여 수표면으로 부상시킨 후 제거하기 위한 부상조(Flotationbasin)(20); 및 미세기포 주입을 위해 공기가 포화된 포화수(saturated water)를 포화수 공급배관(32)을 통해 공급받아 상기 부상조(20) 내에 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 노즐(31)이 구비된 미세기포 분배수단(30);을 포함하고,
    상기 부상조(20)에는 주입된 미세기포와 플록간의 접촉이 이루어지는 접촉영역(contact zone)(21)과 수표면으로 부상된 상기 결합체를 제거하고 처리수(treated water)를 후단으로 배출하는 분리영역(separation zone)(22)이 상기 부상조(20)의 저면으로부터 상향 연장된 격벽(23)을 통해 구획된 영역으로 마련되며,
    상기 미세기포 분배수단(30)을 통해 주입된 미세기포는 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 공급되고,
    상기 노즐(31)은 상기 접촉영역(21)의 저부에 구비되고, 상기 격벽(23)에는 저부 말단으로부터 소정 거리 상향 이격된 위치에 상기 접촉영역(21) 측으로 연장된 날개부(23a)가 마련되며, 상기 날개부(23a)의 외측 말단이 상기 노즐(31)의 분사구 상부에 위치되어 상기 노즐(31)을 통해 주입되는 미세기포의 일부가 상기 날개부(23a)에 의해 상기 분리영역(22) 측으로 안내되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽(23) 상에서 상기 날개부(23a)가 연장 형성된 곳으로부터 상기 격벽(23)의 저부 말단에 이르기까지의 영역에는, 상기 분리영역(22)과 소통될 수 있도록 복수 개의 제1 연통홀(23b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 연통홀(23b)은 제1 차단마개(23c)를 통해 개폐가 단속되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 날개부(23a)와 상기 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23)으로 둘러싸인 내측의 미세기포 체류영역(S)에는, 상기 날개부(23a) 또는 상기 제1 연통홀(23b)이 형성된 격벽(23)으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 제1 와류격벽(23d)이 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  7. 삭제
  8. 처리 대상물인 공급수(feed water) 내 부유 입자를 제거하기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 수처리 장치(A)에 있어서,
    상기 수처리 장치(A)는, 응집제를 투입하고 교반시켜 상기 부유 입자의 응집을 통해 플록(floc)을 형성 및 성장시키기 위한 혼화응집조(Coagulation and Flocculation basin)(10); 미세기포를 주입하여 상기 공급수 내 플록과 접촉시켜 결합체를 형성하여 수표면으로 부상시킨 후 제거하기 위한 부상조(Flotationbasin)(20); 및 미세기포 주입을 위해 공기가 포화된 포화수(saturated water)를 포화수 공급배관(32)을 통해 공급받아 상기 부상조(20) 내에 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 노즐(31)이 구비된 미세기포 분배수단(30);을 포함하고,
    상기 부상조(20)에는 주입된 미세기포와 플록간의 접촉이 이루어지는 접촉영역(contact zone)(21)과 수표면으로 부상된 상기 결합체를 제거하고 처리수(treated water)를 후단으로 배출하는 분리영역(separation zone)(22)이 상기 부상조(20)의 저면으로부터 상향 연장된 격벽(23)을 통해 구획된 영역으로 마련되며,
    상기 미세기포 분배수단(30)을 통해 주입된 미세기포는 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 공급되고,
    상기 미세기포 분배수단(30)은 상기 부상조(20)의 저부에 구비되는 컨테이너(33)를 포함하며,
    상기 컨테이너(33)의 상면은 상기 부상조(20)의 저면을 이루도록 구비되며 상기 격벽(23)에 의해 상기 접촉영역(21) 측으로 노출된 면과 상기 분리영역(22)측으로 노출된 면으로 구획되고,
    상기 컨테이너(33)의 상면에는 복수 개의 제2 연통홀(33a)이 형성되어 상기 컨테이너(33)의 저부에 설치되는 노즐(31)로부터 주입되는 미세기포가 상기 제2 연통홀(33a)을 통해 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 주입되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨테이너(33)의 상면에 형성된 복수 개의 제2 연통홀(33a)은 제2 차단마개(33b)를 통해 개폐가 단속되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨테이너(33) 내부의 미세기포 체류공간(S)에는 상기 컨테이너(33)의 내벽으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 제2 와류격벽(33c)이 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  11. 처리 대상물인 공급수(feed water) 내 부유 입자를 제거하기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 수처리 장치(A)에 있어서,
    상기 수처리 장치(A)는, 응집제를 투입하고 교반시켜 상기 부유 입자의 응집을 통해 플록(floc)을 형성 및 성장시키기 위한 혼화응집조(Coagulation and Flocculation basin)(10); 미세기포를 주입하여 상기 공급수 내 플록과 접촉시켜 결합체를 형성하여 수표면으로 부상시킨 후 제거하기 위한 부상조(Flotationbasin)(20); 및 미세기포 주입을 위해 공기가 포화된 포화수(saturated water)를 포화수 공급배관(32)을 통해 공급받아 상기 부상조(20) 내에 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 노즐(31)이 구비된 미세기포 분배수단(30);을 포함하고,
    상기 부상조(20)에는 주입된 미세기포와 플록간의 접촉이 이루어지는 접촉영역(contact zone)(21)과 수표면으로 부상된 상기 결합체를 제거하고 처리수(treated water)를 후단으로 배출하는 분리영역(separation zone)(22)이 상기 부상조(20)의 저면으로부터 상향 연장된 격벽(23)을 통해 구획된 영역으로 마련되며,
    상기 미세기포 분배수단(30)을 통해 주입된 미세기포는 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 공급되고,
    상기 혼화응집조(10)는,
    내부 공간에 제1 난류형성 유도체(11a)가 충진되어 투입된 원수에 1차적으로 플록을 형성시키기 위한 고속 난류를 발생시키는 제1 혼화응집부(11); 및
    내부 공간에 제2 난류형성 유도체(12a)가 충진되어 상기 제1 혼화응집부(11)를 통과한 원수에 2차적으로 플록을 성장시키기 위한 상기 제1 혼화응집부(11)에 비해 낮은 속도의 완속 난류를 발생시키는 제2 혼화응집부(12);를 포함하고,
    상기 제1 난류형성 유도체(11a)는 여러 겹 적층된 메쉬(Mesh) 타입의 재료이거나 서로 얽혀 있는 복수 개의 섬유 다발이며,
    상기 제2 난류형성 유도체(12a)는 복수 개의 폴링(Pall Ring) 타입의 재료인 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 혼화응집조(10)는,
    상기 제1 혼화응집부(11)와 제2 혼화응집부(12) 간의 상이한 난류강도를 유지하기 위하여 상기 제1 혼화응집부(11)와 제2 혼화응집부(12)를 구획하는 다공성의 분리막(13);
    을 더 포함하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  13. 삭제
  14. 처리 대상물인 공급수(feed water) 내 부유 입자를 제거하기 위한 용존공기부상(Dissolved air flotation, DAF) 수처리 장치(A)에 있어서,
    상기 수처리 장치(A)는, 응집제를 투입하고 교반시켜 상기 부유 입자의 응집을 통해 플록(floc)을 형성 및 성장시키기 위한 혼화응집조(Coagulation and Flocculation basin)(10); 미세기포를 주입하여 상기 공급수 내 플록과 접촉시켜 결합체를 형성하여 수표면으로 부상시킨 후 제거하기 위한 부상조(Flotationbasin)(20); 및 미세기포 주입을 위해 공기가 포화된 포화수(saturated water)를 포화수 공급배관(32)을 통해 공급받아 상기 부상조(20) 내에 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 노즐(31)이 구비된 미세기포 분배수단(30);을 포함하고,
    상기 부상조(20)에는 주입된 미세기포와 플록간의 접촉이 이루어지는 접촉영역(contact zone)(21)과 수표면으로 부상된 상기 결합체를 제거하고 처리수(treated water)를 후단으로 배출하는 분리영역(separation zone)(22)이 상기 부상조(20)의 저면으로부터 상향 연장된 격벽(23)을 통해 구획된 영역으로 마련되며,
    상기 미세기포 분배수단(30)을 통해 주입된 미세기포는 상기 접촉영역(21)과 분리영역(22) 모두에 공급되고,
    배관으로 분리되는 상기 혼화응집조(10) 상류 측 공급수의 일부를 이용해 포화수를 형성하여 상기 포화수 공급배관(32)을 통해 상기 노즐(31)에 공급하는 미세기포 형성부(40)를 더 포함하며,
    상기 미세기포 형성부(40)는,
    압송된 공급수에 공급된 공기를 포화시키는 포화장치(saturator)(43); 및
    배관 분리된 공급수를 전처리하여 고형물을 제거하기 위한 스트레이너(strainer)(45)를 포함하고,
    상기 포화장치(saturator)(43)는,
    하우징;
    상기 하우징 일 측 내벽으로부터 수직방향으로 연장되되 타 측 내벽에 이르지 않도록 하여 타측 내벽 쪽에 유로를 형성시키는 격벽; 및
    상기 격벽 상에 형성되는 복수 개의 미세 공극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 미세기포 형성부(40)는,
    배관 분리된 공급수에 공기를 공급하는 흡입 배관(41); 및
    공급된 공기와 공급수를 압송시키는 혼합 펌프(42);
    를 포함하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 미세기포 형성부(40)는,
    형성되는 미세기포가 양의 전하를 띠도록 하기 위한 보조제를 공급하는 보조제 주입부(44)가 (a) 상기 흡입 배관(41)의 상류 측 배관, (b) 상기 흡입 배관(41)과 혼합 펌프(42) 사이 배관 또는 (c) 상기 혼합 펌프(42)와 포화장치(43) 사이 배관 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 기포 주입 방식의 용존공기부상 수처리 장치.
  17. 삭제
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