KR101751502B1 - 음폐수 처리 공정 시스템 - Google Patents

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KR101751502B1
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최민준
고영남
김재규
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주식회사 대양환경기술
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Abstract

본 발명은 내부에 수용 공간이 형성되며 음폐수 원수를 저장하기 위한 원수 저장부, 상기 음폐수 원수를 가압하면서 오존을 이용하여 산화시키기 위한 가압 오존 반응부, 상기 산화된 음폐수 원수를 기액 분리하여 가스가 함유된 기포를 발생시키기 위한 기포 분리부, 상기 분리된 기포를 유입하여 제거하기 위한 소포부 및 상기 제거된 기포로부터 발생된 가스 내의 미반응 오존을 흡착하여 제거하기 위한 오존 제거부를 포함하는 음폐수 처리 공정 시스템에 관한 것이다.

Description

음폐수 처리 공정 시스템{PROCESS SYSTEM FOR TREATING FOOD WASTE EFFLUENT}
본 발명은 음폐수를 처리하기 위한 공정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음폐수를 가압하고 오존을 이용하여 산화처리 하기 위한 음폐수 처리 공정 시스템에 관한 것이다.
오늘날의 환경문제는 런던협약이나 교통의정서처럼 지역적인 문제가 아닌 범지구적인 문제로 인식되고 있으며, 모든 산업활동에 영향을 미치고 있다.
선진국에서는 일찍부터 자국의 산업을 보호하는 방편으로 엄격한 환경기준을 내세우고 있으며, 이러한 추세는 점점 심화될 것으로 예상된다.
우리나라의 하수나 음식물 쓰레기에 해당하는 음폐수의 배출량도 매년 증가하고 있기 때문에 음폐수를 처리하여 환경오염을 최소화할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
더욱이, 음폐수는 일반적인 오수 및 침출수와는 달리 오염물질의 농도가 매우 높고 음폐수의 성질상 식용유, 일반유기물, 세제 등을 포함하고 있어 분해가 잘 되지 않아 심각한 환경오염의 원인이 되고 있다.
이러한 음폐수를 처리하는 종래의 방법으로는 연소처리방법, 건조처리방법 등이 있다.
종래의 연소처리방법은 음폐수를 고형물과 액체로 분리한 후 고형물을 연소하여 처리하는 방법으로서, 고형물을 완전 소멸시킬 수 있으나 연소에 의해 다이옥신과 같은 유해물이 생성되어 추가적인 환경 오염을 유발하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 건조처리방법은 음폐수에 열을 가하여 액체를 기화시키고, 고형물을 건조시켜 음폐수의 부피를 축소시키는 방법으로서, 다량의 액체를 함유한 음폐수를 직접 가열하여 건조시키기 때문에 많은 에너지가 필요한 문제점이 있으며, 고형물 건조 시 과도한 열 공급에 의해 고형물이 연소되는 문제점도 있었다.
그리고, 건조에 의해 축소된 고형물을 처리하기 위해 이송하는 경우 고형물이 수분을 재차 흡수하는 경우가 있어 이를 다시 건조해야하는 번거로움도 있었다.
한편, 음폐수 원수에 오존을 주입하는 음폐수 오존 처리 방법도 연구되고 있다.
오존은 3개의 산소원자가 4가지 형상의 공명구조로 결합된 형태로 존재하며 오존이 자기분해할 때 생성되는 OH 라디칼은 강력한 산화력을 가져 오염원인 유기물질을 산화시키거나 중금속 등과 반응하여 무해한 화합물로 변화시키는 성질을 가진다.
다만, 종래 음폐수의 오존 처리 방법은 오존 반응 표면적이 작아 음폐수 처리 효율이 떨어지는 문제가 있어 그 활용에 한계가 있다.
관련 기술에는 대한민국공개특허공보 제10-2014-0112715호 "음폐수 처리장치"(공개일자: 2014년 9월 24일)가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 오존 반응 효율이 크게 개선된 음폐수 처리 공정 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템은 내부에 수용 공간이 형성되며 음폐수 원수를 저장하기 위한 원수 저장부, 상기 음폐수 원수를 가압하면서 오존을 이용하여 산화시키기 위한 가압 오존 반응부, 상기 산화된 음폐수 원수를 기액 분리하여 가스가 함유된 기포를 발생시키기 위한 기포 분리부, 상기 분리된 기포를 유입하여 제거하기 위한 소포부 및 상기 제거된 기포로부터 발생된 가스 내의 미반응 오존을 흡착하여 제거하기 위한 오존 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 음폐수 원수는 탈수에 의해 음폐수에서 슬러지가 제거된 상등액 및 상기 상등액을 희석시키기 위한 청수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 상등액과 상기 청수의 중량비는 1 : 10~100인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템은 상기 원수 저장부와 연통되며 상기 상등액 내에 잔존하는 미세 슬러지를 분쇄시키기 위해 초음파를 발생시키는 초음파 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템은 상기 가압 오존 반응부에 연통되며 오존을 발생시키기 위한 오존 발생부 및 상기 발생된 오존을 상기 가압 오존 반응부 내부에 분사하여 공급하기 위한 오존 분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 오존 분사부는 상기 발생된 오존을 유입하기 위한 오존 유입구, 상기 음폐수 원수를 유입하기 위한 원수 유입구, 상기 오존 유입구 및 상기 원수 유입구에 연통되어 형성되며 상기 유입된 오존 및 음폐수 원수를 혼합하여 안내하기 위한 가이드부 및 상기 가이드부에 의해 안내된 오존 및 음폐수 원수에서 미세 거품을 생성하여 배출하기 위한 마이크로버블 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 원수 유입구는 상기 음폐수 원수가 유입되는 방향으로 직경이 작아지기 위한 제1 경사부를 가지며, 상기 가이드부는 상기 오존 및 음폐수 원수가 안내되는 방향으로 직경이 커지기 위한 제2 경사부를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 제1 경사부에 의해 직경이 작아진 상기 원수 유입구의 직경은, 상기 제2 경사부에 의해 직경이 커지기 전 상기 가이드부의 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 가이드부의 끝단에는 상기 가이드부의 내측 방향으로 소정 높이로 돌출 형성되어 상기 오존 및 음폐수 원수의 일부를 차폐시키기 위한 배플(baffle)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 마이크로버블 생성부는 상기 가이드부의 길이 방향에 수직 방향으로 연장되어 형성되며 상기 안내된 오존 및 음폐수 원수와 충돌하여 미세 거품을 생성하기 위한 충돌판, 상기 충돌판을 고정하기 위한 고정캡 및 상기 고정캡과 상기 가이드부 사이에서 양측으로 개구되어 형성되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 충돌판에 수직으로 연장되어 형성되며, 상기 충돌판을 상기 고정캡에 고정시켜 상기 충돌판의 높이를 조절하기 위한 높이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 기포 분리부는 상기 산화된 음폐수 원수를 가압부상에 의한 기압 차이를 통해 기액 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 소포부는 상기 분리된 기포를 유입하여 수용하기 위한 기포 수용부, 상기 기포 수용부의 상부에 형성되어 하방으로 용수를 살수하기 위한 살수기 및 상기 기포 수용부 내부에서 회전하며 상기 기포를 마찰에 의해 소포하기 위한 와이어 롤 브러시를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 소포부는 상기 와이어 롤 브러시를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터부 및 상기 모터부에 연결되며 상기 와이어 롤 브러시가 수직 방향을 따라 장착되기 위한 샤프트부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템은 상기 소포부와 연통되어 상기 와이어 롤 브러시에 의해 소포 처리된 처리수를 수용하며 상기 처리수 내 잔존 오존을 탈기시키기 위한 처리수조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템은 상기 처리수조에 에어를 주입하여 잔존 오존을 탈기시키기 위한 에어 주입부 및 상기 탈기된 오존을 상기 오존 제거부로 전달하기 위한 오존 전달 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 1차적으로 슬러지가 제거된 상대적으로 투명한 상등액을 이용함에 따라 반응 효율이 상승되고, 2차적으로 이러한 상등액에 청수를 주입하여 희석시킴으로써 후술하는 오존과의 반응 표면적을 더욱 증가시킴에 따라 전체적인 반응 효율이 크게 상승되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에서는 초음파 처리부를 통해 오존 산화에 앞서 미리 잔존 미생물을 파괴함에 따라 반응 처리 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 오존이 마이크로버블 생성부와 이젝터를 통해 마이크로버블 및 나노버블 수준으로 가압 오존 반응부로 주입되며, 청수 내 오존이 마이크로에서 나노 크기 상태로 주입되는 조건 하에 음폐수 원수는 청수와 희석되어 주입되므로 산화 효율이 크게 상승될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템을 나타내기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템을 나타내기 위한 전체 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가압 오전 반응부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 가압 오존 반응부에 오존 분사부가 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 분사부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분리부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소포부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
일 관점에서, 본 발명은 음폐수 처리 공정 시스템에 관한 것이다. 여기서, 본 발명의 처리 대상이 되는 음폐수에는 음폐수 원수, 상등액(탈수액), 청수가 주입되어 희석된 음폐수 원수, 청수가 주입되어 희석된 상등액 등을 모두 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템을 나타내기 위한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템을 나타내기 위한 전체 공정도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 음폐수 처리 공정 시스템은 원수 저장부(100), 가압 오존 반응부(200), 기포 분리부(300), 소포부(400) 및 오존 제거부(500) 등을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이러한 각 구성들을 제어하기 위한 제어부(600)를 추가로 포함할 수 있다.
제어부(600)는 콘트롤 판넬에 의해 터치 스크린을 통해 구동될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의한 원수 저장부(100)는 내부에 음폐수 원수를 수용할 수 있는 수용 공간이 형성될 수 있으며, 상기 수용 공간에 음폐수 원수를 저장하는 것을 특징으로 한다.
이때, 원수 저장부(100)에는 음폐수 원수를 주입하기 위한 원수 주입부(110)가 연통되어 형성될 수 있으며, 상기 원수 주입부(110)에서 음폐수 원수를 펌핑하기 위한 원수 주입 펌프(120)가 추가로 장착될 수 있다.
원수 주입부(110)와 원수 저장부(100)는 원수 공급 라인(10)에 의해 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 원수 저장부(100)에 공급되는 음폐수 원수는 탈수에 의해 슬러지가 제거된 상등액(탈수액)일 수 있으며, 상기 원수 저장부(100)에 유입되어 저장될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 원수 저장부(100)는 상등액 저류조인 것이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명에 따른 음폐수 원수는 원심분리기로부터 탈수 후 슬러지가 제거된 상등액을 포함할 수 있다. 탈수에 의해 추출된 슬러지는 매립, 비료, 소각 등의 처리 방식으로 제거될 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 따른 음폐수 원수는 상술한 상등액 및 상기 상등액을 희석시키기 위한 청수를 포함할 수 있다. 여기서, 청수는 맑고 깨끗한 물, 재사용수, 처리수 등을 모두 포함하는 의미로 사용되며 이하에서도 동일하다.
이때, 원수 저장부(100)에는 내부에 청수를 수용할 수 있는 수용 공간이 형성된 청수 저장부가 연통되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 원수 저장부(100)에서 청수 저장부로 상등액이 유입되어 상기 청수 저장부에서 상기 상등액이 희석되거나, 상기 청수 저장부에서 상기 원수 저장부(100)로 청수가 유입되어 상기 원수 저장부(100)에서 상기 상등액이 희석될 수 있다. 이때, 상기 청수 저장부는 청수 저류조인 것이 바람직하다.
종래에는 음폐수 원수가 바로 산화 처리의 대상이 되어 오존 반응의 효율이 극히 낮은 문제가 있었으나, 본 발명에서는 1차적으로 슬러지가 제거된 상대적으로 투명한 상등액을 이용함에 따라 반응 효율이 상승되고, 2차적으로 이러한 상등액에 청수를 주입하여 희석시킴으로써 후술하는 오존과의 반응 표면적을 더욱 증가시킴에 따라 전체적인 반응 효율이 크게 상승되는 이점이 있다.
이때, 상등액과, 상기 상등액을 희석시키기 위한 청수의 중량비는 1:10~100인 것이 바람직하며, 1:100인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 청수 공급량을 유지하기 위해서는 후술할 처리가 지속적으로 청수 저류조에 주입될 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음폐수 처리 공정 시스템은 원수 저장부(100)와 연통되며 상등액 내에 잔존하는 미세 슬러지를 분쇄시키기 위해 초음파를 발생시키는 초음파 처리부(130)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 음폐수 원수에는 슬러지가 제거된 상등액이 포함되나, 이러한 상등액 내부에는 미세 슬러지가 여전히 잔존할 수 있는데, 초음파 처리부(130)에 의해 잔존하는 미세 슬러지가 초음파의 물리력으로 더욱 세세하게 분쇄될 수 있다.
또한, 상등액 내부에서 생존하는 미생물도 초음파 처리부(130)에 의한 초음파 처리 과정에서 미생물을 구성하는 셀의 외벽, 내벽 및 핵 등이 파괴될 수 있다.
이때, 미생물의 세포 내외부의 파손 유무나 파손 정도에 따라 오존 등의 산화력을 이용하여 산화시키는 경우 소요되는 시간 격차가 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 초음파 처리부(130)가 오존 산화에 앞서 미리 잔존 미생물을 파괴함에 따라 산화 소요 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
이를 위해, 초음파 처리부(130)에서 가해지는 초음파의 진동 주파수는 20~30kHz인 것이 바람직하며, 초음파 단자를 설치하여 초음파를 인가할 수 있다.
원수 저장부(100)와 초음파 처리부(130)는 원수 공급 라인(10)에 의해 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가압 오전 반응부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가압 오존 반응부(200)는 음폐수 원수를 가압하면서 오존을 이용하여 상기 음폐수 원수를 산화시키는 것을 특징으로 한다. 이하에서 설명될 모든 도면은 음폐수 처리 공정 시스템의 전체 공정도를 나타내는 도 2와 함께 설명된다.
이때, 가압 오존 반응부(200)에는 음폐수 원수를 가압하기 위한 원수 가압 펌프(201)가 추가로 장착될 수 있다.
가압 오존 반응부(200)는 복수개가 직렬로 연결될 수 있으며, 오존의 체류 시간 및 산화 반응 효율을 고려할 때 9~10개, 바람직하게는 10개가 직렬로 연결될 수 있다.
먼저, 가압 오존 반응부(200) 내부를 깨끗한 물로 채우고 오존을 상기 가압 오존 반응부(200)에 가압식으로 주입하여 내부 압력을 증가시키는데, 이에 따라 오존이 물에 용해된 상태가 된다.
내부 압력이 증가되는 범위는 이에 한정되는 것은 아니나, 3~7kgf/cm2까지 증가될 수 있으며, 9kgf/cm2까지도 증가될 수 있다.
구체적으로, 초기에는 음폐수 원수가 유입되기 전에 가압 오존 반응부(200)에 청수를 이용하여 사전 포화시키고, 추후에는 처리수를 이용하여 사전 포화시킨 상태에서 상기 가압 오존 반응부(200)에 오존을 공급할 수 있다.
오존의 공급량은 100~400g/hr인 것이 바람직하며, 오존이 공급된 후에는 상술한 바와 같이 청수에 의해 희석된 상등액이 가압 오존 반응부(200)에 유입될 수 있다.
공급된 오존은 가압 오존 반응부(200)에서 일정 시간 체류하고, 상기 가압 오존 반응부(200)의 상단에 형성된 에어 벤트(202)(air vent, 202)를 통해 다음 가압 오존 반응부(200)에 전달된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음폐수 처리 공정 시스템은 가압 오존 반응부(200)에 오존을 공급하기 위한 구성을 포함할 수 있는데, 구체적으로 상기 가압 오존 반응부(200)에 연통되며 오존을 발생시키기 위한 오존 발생부(210)와, 상기 발생된 오존을 상기 가압 오존 반응부(200) 내부에 분사하여 공급하기 위한 오존 분사부(220)를 포함할 수 있다.
오존 발생부(210)와 가압 오존 반응부(200)는 원수 공급 라인(20)에 의해 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 가압 오존 반응부에 오존 분사부가 장착된 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 분사부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 오존 분사부(220)는 오존 발생부(210)에 의해 발생된 오존을 유입하기 위한 오존 유입구(230), 음폐수 원수를 유입하기 위한 원수 유입구(240), 상기 오존 유입구(230) 및 상기 원수 유입구(240)에 연통되어 형성되며 상기 유입된 오존 및 음폐수 원수를 혼합하여 안내하기 위한 가이드부(250), 및 상기 가이드부(250)에 의해 안내된 오존 및 음폐수 원수에서 미세 거품을 생성하여 배출하기 위한 마이크로버블 생성부(260)를 포함할 수 있다.
여기서, 오존 분사부(220)에서 마이크로버블 생성부(260)를 제외한 구성은 이젝터(221)를 형성할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 의한 원수 유입구(240)는 상기 음폐수 원수가 유입되는 방향으로 직경이 작아지기 위한 제1 경사부(241)를 가지며, 상기 가이드부(250)는 상기 오존 및 음폐수 원수가 안내되는 방향으로 직경이 커지기 위한 제2 경사부(251)를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1 경사부(241)에 의해 직경이 작아진 원수 유입구(240)의 직경(A)은 본 발명에 따른 제2 경사부(251)에 의해 직경이 커지기 전 가이드부(250)의 직경(B)보다 작은 것을 특징으로 한다.
예를 들면, 본 발명에 따른 제1 경사부(241)에 의해 직경이 작아진 원수 유입구(240)의 직경(A)는 5mm이고, 본 발명에 따른 제2 경사부(251)에 의해 직경이 커지기 전 가이드부(250)의 직경(B)은 7mm인 것이 바람직하다.
위와 같이, 제1 경사부(241) 및 제2 경사부(251)에 따라 직경 차이가 생성되며 이러한 직경 차이는 유입수의 면적 폭을 조정하는 단차 역할을 수행함으로써 와류를 형성할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 가이드부(250)의 끝단에는 상기 가이드부(250)의 내측 방향으로 소정 높이로 돌출 형성되어 상기 오존 및 음폐수 원수의 일부를 차폐시키기 위한 배플(baffle)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 유입된 오존 및 음폐수 원수가 혼합된 상태로 노즐을 통과하면서 배플에 부딪치는 현상이 지속되며 와류의 형성과 미세 거품의 생성량이 증가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로버블 생성부(260)는 안내된 오존 및 음폐수 원수로부터 미세 거품을 생성하기 위한 것으로서, 가이드부(250)의 길이 방향에 수직 방향으로 연장되어 형성되며 상기 안내된 오존 및 음폐수 원수와 충돌하여 미세 거품을 생성하기 위한 충돌판(261), 상기 충돌판(261)을 고정하기 위한 고정캡(262), 및 상기 고정캡(262)과 상기 가이드부(250) 사이에서 양측으로 개구되어 형성되는 배출구(263)를 포함할 수 있다.
즉, 유입된 오존 및 음폐수 원수가 유입 압력으로 가이드부(250)의 길이 방향을 따라 진행하는 중에 진행 경로와 수직 방향으로 형성된 플레이트 형상의 충돌판(261)에 부딪히면서 미세하게 쪼개질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로버블 생성부(260)는 충돌판(261)에 수직으로 연장 형성되어 상기 충돌판(261)을 고정캡(262)에 고정시키며, 상기 충돌판(261)의 높이를 조절하기 위한 높이 조절부를 포함할 수 있다.
이때, 높이 조절부에는 나선 형상의 홈이 형성되고, 상기 높이 조절부가 고정캡(262)에 관통되며, 충돌판(261)은 회전에 의해 고정캡(262)에 대한 상대적인 높이를 조절할 수 있는데, 상기 높이 조절부에 의해 충돌판(261)의 높이가 조절됨에 따라 유입된 오존 및 음폐수 원수가 충돌되는 강도가 조절되며 생성되는 미세 거품의 크기가 조절될 수 있다.
예를 들면, 충돌판(261)의 높이가 고정캡(262)을 기준으로 증가하는 경우에는 충돌 강도가 커져 미세 거품의 크기는 감소하고, 이와 반대로 충돌판(261)의 높이가 고정캡(262)을 기준으로 감소하는 경우에는 충돌 강도가 작아져 미세 거품의 크기가 증가하게 된다.
오존은 마이크로버블 생성부(260)와 이젝터(221)를 통해 마이크로버블 및 나노버블 수준으로 가압 오존 반응부(200)로 주입되며, 청수 내 오존이 마이크로에서 나노 크기 상태로 주입되는 조건 하에 음폐수 원수는 청수와 희석되어 주입되므로 산화 효율이 상승될 수 있다.
오존에 의해 유기물이 산화될 때 기포가 발생하게 되며, 상기 기포와 미산화 유기물은 처리 공정별 경로에 따라 복수의 직렬 연결된 가압 오존 반응부(200)를 경유하여 후술할 기포 분리부(300)로 이송된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분리부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분리부(300)는 가압 오존 반응부(200)에서 산화된 음폐수 원수를 기액 분리하여 가스가 함유된 기포(310)를 분리시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 산화된 음폐수 원수를 가압부상에 의한 기압 차이를 통해 기액 분리, 즉 기포(310)와 액상(320)으로 분리될 수 있다. 이는 기압 차이를 이용한 것으로 가압상태에서 대기압상태로 이송되면서 자연적으로 물과 기포가 분리되는 것이다. 이때, 기포는 거품과 동일한 의미로 사용된다.
기포 분리부(300)의 공정 과정을 살펴보면, 먼저 기포 분리부(300)의 하부에 설치된 유입 배관(301)을 통해 가압 오존 반응부(200)에서 산화된 음폐수 원수가 저류조로 유입되며 기포는 상부로 급상승한다.
자연적으로 분리된 액상(320)은 저류조 하부에 설치된 배출 배관(302)으로 배출되어 재사용수이자 처리수로 활용되기 위해 처리수조(510)(처리수 저류조)로 이송되며, 일부는 수위 상승에 따른 효과로 인해 기포(310)와 함께 후술할 소포부(400)로 유입된다.
처리수조(510)로 유입된 처리수의 일부는 하수처리장(520)과 연계하여 처리되는 처리수 공정으로 처리될 수 있으며, 처리수의 다른 일부는 재사용수로 음폐수처리장 내 일반 중수도를 통해 화장실이나 세척실에서 재사용할 수 있다.
처리수조(510)에서는 잔존하는 오존이 탈기될 수 있으며, 이를 위해 처리수조(510)의 하부에서 송풍기에 의해 발생된 에어가 주입됨에 따라 오존 가스가 날아갈 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소포부를 상세히 나타내기 위한 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소포부(400)는 분리된 기포를 유입하여 수용하기 위한 기포 수용부(410), 상기 기포 수용부(410)의 상부에 형성되어 하방으로 용수를 살포하기 위한 살수기(420), 및 상기 기포 수용부(410) 내부에서 회전하며 상기 기포를 마찰에 의해 소포하기 위한 와이어 롤 브러시(430)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
와이어 롤 브러시(430)에 의한 마찰식 회전 방식으로 기포의 사이즈가 축소되거나 기포가 제거되는 것이 가능하며, 살수용수 저류조에서 유입된 용수가 살수기(420)로 펌핑되어 살포됨에 따라 기포 제거 효율이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 소포부(400)는 와이어 롤 브러시(430)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터부(440), 및 상기 모터부(440)에 연결되며 상기 와이어 롤 브러시(430)가 수직 방향을 따라 장착되기 위한 샤프트부(450)를 더 포함할 수 있다.
소포부(400)의 내부에는 회전형 와이어 롤 브러시(430)가 다단 형태로 2~6열 배치구조로 설치되어 회전함에 따라 기포를 소포시킨다.
또한, 회전형 와이어 롤 브러시(430)의 상부에는 복수의 살수기(420)가 설치 운영되어 지속적으로 살수함에 따라 소포 작업을 용이하게 할 수 있다.
일반적인 산화조건에서 생성되는 유기물의 산화 후 거품 형상은 자연조건에서 방치하는 경우 소포 되기까지 소요되는 시간은 약 3~7시간이다.
오존 등의 산화물질과 접촉하여 생성되는 기포는 초기에 살수압력(7kgf/cm2)에서 소포되지만, 최종단계의 유기물이 산화되면서 발생하는 거품은 소포되지 않는다.
물론, 소포제를 이용하여 소포시키는 것이 가능하지만, 소포제는 또 하나의 수질오염인자로서 취급되며, 이를 처리하기 위한 공정이 별도로 필요한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 물리력을 이용하여 기포를 소포하는데 중점을 두었으며, 회전형 와이어 롤브러쉬의 고속 마찰접촉에 의한 소포와 살수기(420)에 의한 압력과 물과의 접촉효과를 이용하여 기포를 소포하는 것을 특징으로 한다.
소포 작업을 위한 용수는 사전에 보급된 청수를 사용 후 소포 작업에서 얻어지는 처리수를 재사용할 수 있으며, 일정 수위를 넘게 되는 월류수는 처리수조(510)로 이송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 처리수조(510)는 소포부(400)와 연통되어 와이어 롤 브러시(430)에 의해 소포 처리된 처리수를 수용하여 상기 처리수 내 잔존 오존을 탈기시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 처리수조(510)에는 1시간 이상 대기하는 과정에서 잔존하는 오존이 탈기되어 탈취탑에 해당하는 오존 제거부(500)를 이용하여 최종 제거될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 처리수조(510)는, 상기 처리수조(510)에 에어를 주입하여 잔존 오존을 탈기시키기 위한 에어 주입부, 및 상기 탈기된 오존을 상기 오존 제거부(500)로 전달하기 위한 원수 공급 라인(20)을 더 포함할 수 있다.
또한, 처리수조(510)의 처리수의 일부는 처리수 공급 라인(30)에 의해 원수 저장부(100)나 청수 저장부로 이송되어 가압 오존 반응부(200)를 통해 기포 분리부(300), 소포부(400) 및 살수용수 저류조로 재순환되는 과정을 거칠 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오존 제거부(500)는 제거된 기포로부터 발생된 가스 내의 미반응 오존을 흡착하여 제거하는 것을 특징으로 하는데, 오존 흡착성능을 향상시키기 위해 내부에 활성탄이 구비될 수 있으며, 살수용 펌프(460)를 통한 용수의 분사로 오존 흡착 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
즉, 기포가 제거되면 질소, 이산화탄소, 오존 등이 함유된 가스가 발생하게 되는데, 이러한 가스 중 가장 문제가 되는 오존을 제거하는 것이 중요하며, 미반응 오존은 상술한 오존 제거부(500)에 의해 제거될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 오존 제거부(500)는 탈취탑일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 음폐수 처리 공정 시스템에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 음폐수 처리 공정 시스템을 이용하여 공정을 시험한 결과는 하기와 같다.
[실시예 1]
1. 공정 조건
주입 오존(300g/hr)을 마이크로 및 나노버블 정상공급하였으며, 유량 1톤/hr, 가압오존 산화 반응기(내부 체적 1.5m3), 초음파 28khz, 100mw, 주입폐수의 수질 COD 792ppm, T-N 808ppm, T-P 76ppm, SS 690ppm로 주입하고, 청수조 1:10 희석수의 수질은 COD 89ppm, T-N 44ppm, T-P 10ppm, SS 146ppm이다.
2. 시험 결과
10분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 33ppm, T-N 30ppm, T-P 2.2ppm, SS 58ppm이고,
15분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 21ppm, T-N 23ppm, T-P 1.9ppm, SS 32ppm이고,
20분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 16ppm, T-N 20ppm, T-P 1.7ppm, SS 27ppm이고,
25분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 11ppm, T-N 14ppm, T-P 1.5ppm, SS 19ppm인 것으로 측정되었다.
[실시예 2]
1. 공정 조건
실시예 1과 동일하다.
2. 시험 결과
10분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 41ppm, T-N 35ppm, T-P 2.9ppm, SS 52ppm이고,
15분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 28ppm, T-N 26ppm, T-P 2.3ppm, SS 37ppm이고,
20분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 19ppm, T-N 19ppm, T-P 2.0ppm, SS 22ppm이고,
25분 산화 처리 경과 후 처리수의 수질 COD 13ppm, T-N 15ppm, T-P 1.6ppm, SS 15ppm인 것으로 측정되었다.
실시예 1과 실시예 2의 시험 결과를 통해 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라 처리수의 COD, T-N, T-P, SS의 수치값이 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있는바, 이를 통해 본 발명에 따른 음폐수 처리 공정 시스템의 처리 성능이 우수한 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 원수 공급 라인
20: 오존 공급 라인
30: 처리수 공급 라인
100: 원수 저장부
110: 원수 주입부
120: 원수 주입 펌프
130: 초음파 처리부
200: 가압 오존 반응부
201: 원수 가압 펌프
202: 에어 벤트
210: 오존 발생부
220: 오존 분사부
221: 이젝터
230: 오존 유입구
240: 원수 유입구
241: 제1 경사부
250: 가이드부
251: 제2 경사부
260: 마이크로버블 생성부
261: 충돌판
262: 고정캡
263: 배출구
300: 기포 분리부
301: 유입 배관
302: 배출 배관
310: 기포
320: 액상
400: 소포부
410: 기포 수용부
420: 살수기
430: 와이어 롤 브러시
440: 모터부
450: 샤프트부
460: 살수용 펌프
500: 오존 제거부
510: 처리수조
520: 하수처리장
600: 제어부

Claims (16)

  1. 내부에 수용 공간이 형성되며 음폐수 원수를 저장하기 위한 원수 저장부;
    상기 음폐수 원수를 가압하면서 오존을 이용하여 산화시키기 위한 가압 오존 반응부;
    상기 가압 오존 반응부에 연통되며 오존을 발생시키기 위한 오존 발생부;
    상기 발생된 오존을 상기 가압 오존 반응부 내부에 분사하여 공급하기 위한 오존 분사부;
    상기 산화된 음폐수 원수를 기액 분리하여 가스가 함유된 기포를 발생시키기 위한 기포 분리부;
    상기 분리된 기포를 유입하여 제거하기 위한 소포부; 및
    상기 제거된 기포로부터 발생된 가스 내의 미반응 오존을 흡착하여 제거하기 위한 오존 제거부를 포함하고,
    상기 오존 분사부는,
    상기 발생된 오존을 유입하기 위한 오존 유입구;
    상기 음폐수 원수를 유입하기 위한 원수 유입구;
    상기 오존 유입구 및 상기 원수 유입구에 연통되어 형성되며 상기 유입된 오존 및 음폐수 원수를 혼합하여 안내하기 위한 가이드부; 및
    상기 가이드부에 의해 안내된 오존 및 음폐수 원수에서 미세 거품을 생성하여 배출하기 위한 마이크로버블 생성부를 포함하고,
    상기 원수 유입구는 상기 음폐수 원수가 유입되는 방향으로 직경이 작아지기 위한 제1 경사부를 가지며,
    상기 가이드부는 상기 오존 및 음폐수 원수가 안내되는 방향으로 직경이 커지기 위한 제2 경사부를 가지고,
    상기 마이크로버블 생성부는,
    상기 가이드부의 길이 방향에 수직 방향으로 연장되어 형성되며 상기 안내된 오존 및 음폐수 원수와 충돌하여 미세 거품을 생성하기 위한 충돌판;
    상기 충돌판을 고정하기 위한 고정캡;
    상기 고정캡과 상기 가이드부 사이에서 양측으로 개구되어 형성되는 배출구; 및
    상기 충돌판에 수직으로 연장되어 형성되며, 상기 충돌판을 상기 고정캡에 고정시켜 상기 충돌판의 높이를 조절하기 위한 높이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음폐수 원수는,
    탈수에 의해 음폐수에서 슬러지가 제거된 상등액; 및
    상기 상등액을 희석시키기 위한 청수를 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상등액과 상기 청수의 중량비는 1 : 10~100인 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 원수 저장부와 연통되며 상기 상등액 내에 잔존하는 미세 슬러지를 분쇄시키기 위해 초음파를 발생시키는 초음파 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경사부에 의해 직경이 작아진 상기 원수 유입구의 직경은,
    상기 제2 경사부에 의해 직경이 커지기 전 상기 가이드부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부의 끝단에는 상기 가이드부의 내측 방향으로 소정 높이로 돌출 형성되어 상기 오존 및 음폐수 원수의 일부를 차폐시키기 위한 배플(baffle)이 형성되는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기포 분리부는 상기 산화된 음폐수 원수를 가압부상에 의한 기압 차이를 통해 기액 분리하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 소포부는,
    상기 분리된 기포를 유입하여 수용하기 위한 기포 수용부;
    상기 기포 수용부의 상부에 형성되어 하방으로 용수를 살수하기 위한 살수기; 및
    상기 기포 수용부 내부에서 회전하며 상기 기포를 마찰에 의해 소포하기 위한 와이어 롤 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 와이어 롤 브러시를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터부; 및
    상기 모터부에 연결되며 상기 와이어 롤 브러시가 수직 방향을 따라 장착되기 위한 샤프트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 소포부와 연통되어 상기 와이어 롤 브러시에 의해 소포 처리된 처리수를 수용하며 상기 처리수 내 잔존 오존을 탈기시키기 위한 처리수조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 처리수조에 에어를 주입하여 잔존 오존을 탈기시키기 위한 에어 주입부; 및
    상기 탈기된 오존을 상기 오존 제거부로 전달하기 위한 오존 전달 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음폐수 처리 공정 시스템.






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