KR101835797B1

KR101835797B1 - 축산폐수의 정화처리 장치

Info

Publication number: KR101835797B1
Application number: KR1020150129142A
Authority: KR
Inventors: 정병호; 이상호
Original assignee: 주식회사 인송지이
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2018-04-19
Also published as: KR20170031502A

Abstract

축산폐수가 저장되는 저장조와, 상기 저장조로부터 공급된 축산폐수에서 부유성 물질을 제거하기 위해, 상기 부유성 물질이 상승되도록 공기방울을 생성하는 기포생성장치가 마련된 가압부상조와, 상기 가압부상조를 거쳐 부유성 물질이 제거된 1차처리수가 공급되고, 마그네트론에 의해 발생된 마이크로파가 전달되어 상기 1차처리수가 고액분리되도록 하는 마이크로파반응조와, 상기 마이크로파반응조를 거친 2차처리수에 자기력을 조사하여, 상기 2차처리수에 포함된 오염물질이 급속히 산화처리되도록 하는 전기화학반응조와, 상기 전기화학반응조를 거친 3차처리수가 공급되고, 내주면에서 중심축을 향해 돌출되도록 결합되는 전극체가 다수개 마련되어 축방향을 따라 나선 형상으로 설치되며, 상기 전극체에 저전류 고전압을 전달하여 상기 3차처리수에 포함된 오염물질의 분자와 원자가 분리되도록 하는 초음파반응조를 포함하여, 축산 농가에서 배출되는 분뇨 및 축산폐수에 포함된 오염물질을 분리하고, 분리된 오염물질을 정화처리하여 환경오염요소를 제거할 수 있는 축산폐수의 정화처리 장치에 관한 것이다.

Description

축산폐수의 정화처리 장치{Purification disposal device of livestock wastewater}

본 발명은 축산폐수의 정화처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축산 농가에서 배출되는 분뇨 및 축산폐수에 포함된 오염물질을 분리하고, 분리된 오염물질을 정화처리하여 환경오염요소를 제거할 수 있는 축산폐수의 정화처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 축산폐수는 축산배수(畜産排水)라고도 하며, 가축분뇨와 축산폐수 배출시설을 청소한 물이 가축분뇨에 섞인 것을 말한다.

최근 경제성장과 더불어 국민의 소득수준 향상으로 축산물의 소비량이 지속적으로 증가함에 따라, 가축 사육농가의 증가와 함께 국내 연간 가축분뇨 발생량도 2008년 약 4,677만톤, 2010년 약 4,951만톤으로 꾸준히 증가하는 추세를 보이고 있다.

이러한 가축분뇨 발생량은 산업폐수 및 생활하수에 비해 비교적 소량이고, 사람에 의한 분뇨 발생량보다 적지만, 오염성분을 다량 포함하고 있어 유기물질의 농도가 높고, 이로 인한 수계(水系)에 대한 오염부하량은 전체의 약 8%에 달하고 있다.

실제 사람에 의한 분뇨의 BOD( biochemical oxygen demand, 생화학적 산소요구량) 농도는 12,500ppm인데 비하여 젖소와 육우가 28,500ppm, 돼지가 68,000ppm, 닭이 65,000ppm에 이른다.

특히, 돼지는 가축분뇨 처리에서 가장 어려움을 겪고 있는 처리대상으로, 체중이 60kg인 돼지의 분뇨배출량은 일당 5.4Kg이고, 배출 BOD는 일당 130g인데, 이는 평균 체중인 60Kg인 보통 성인의 분뇨배출량이 1.5kg/일이고 배출 BOD가 13g/일인 것에 비해 상당히 많은 오염부하량이 발생하고 있음을 알 수 있다.

하지만, 가축분뇨는 발생원, 수거방법, 급여사료 등에 따른 발생폐수 성상의 변동폭이 크며, 고농도의 유기물과 영양염을 함유하고 있어, 적정한 수거 및 처리체계가 이루어지지 않은 상태로 하천이나 호소 등의 공공수역으로 방류하게 되는 경우, 하천의 수질악화 및 호수의 부영양화를 초래할 뿐만 아니라 악취 및 해충피해 등의 요인이 되어 심각한 환경오염의 원인이 된다.

이에 따라, 종래의 축산폐수 처리시설에는 가축분뇨의 고액분리 이후 상징수(上澄水, 통상 '상등수'라 함)를 정화하기 위한 여러가지 방법들이 제안 및 적용되어 왔으나, 가축분뇨에는 미세입자를 포함한 무기부유물이 많고 유기물 등의 오염물질이 고농도이며, 질소성분 및 과도한 SS성분, 폐수의 성상과 특성이 농가별로 상이하여 표준화된 처리방법을 찾을 수 없는 이유 때문에 축산폐수의 처리에 어려움이 많은 실정이다.

종래 한국공개특허공보 제10-2001-0024864호(2001.03.26.공개)에는 콜로이드 입자를 함유한 액체를 콜로이드 입자와 액체분자로 분리시키기 위해 전자파인 마이크로파를 발진시키는 마이크로파 발진체와, 콜로이드 입자를 응집시키기 위해 저주역 초음파를 발진시키는 저주역 초음파 발진체와, 액체로부터 악취를 제거하기 위해 영구자석 또는 전자석에 의한 자속과 초음파 발진기에 의한 초음파를 공간에서 합성시켜 발진시키는 고주역 전자초음파 발진체를 이용한 액체처리 방법 및 액체처리 장치 및 액체처리 시스템이 개시되었다.

하지만, 상기한 액체처리 장치의 경우, 제1분리처리수단(2)의 마이크로파를 통해 유기물질이 포함된 처리수가 콜로이드 입자 및 물분자로 분리되는 것이나, 제1마이크로파 발진관체를 통해 조사되는 마이크로파가 제1분리처리 파이프(22)의 짧은 길이에서만 처리되는 것이어서 정상적인 분리효과를 기대하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 제1응집처리수단(3)의 제1응집처리탱크(26) 하부에 구비된 영구자석(28a)을 통해 콜로이드 입자의 응집물을 침전시키고, 서로 다른 주파수로 조사되는 제1저주역 초음파발진체(27a,27b)를 통해 응집되는 콜로이드 입자와 물분자를 분산시키는 것이나, 제1응집처리탱크(26)에 처리수가 채워진 상태에서 응집물의 분리와 분리된 처리수의 배출이 동시에 이루어지는 것이어서, 분리 처리하는데 소요되는 시간이 증대되었으며, 분리처리의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제10-2001-0024864호(2001.03.26.공개, 액체처리 방법 및 액체처리 장치 및 액체처리 시스템) 한국등록특허공보 제10-0355880호(2002.10.11.공고, 축산폐수의 정화 처리방법 및 처리장치) 한극등록특허공보 제10-0921194호(2009.10.13.공고, 축산폐수의 퇴비 및 액비 자원화 및 여과수 고도정화처리장치)

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축산 농가에서 배출되는 축산폐수에 포함된 다양한 오염물질을 단계별로 분리하고, 분리된 오염물질을 제거하여 정화처리된 상태로 수계에 방류되도록 할 수 있는 축산폐수의 정화처리 장치를 제공함에 있다.

또한, 정화처리를 위한 공정을 추가하지 않고서도, 축산폐수에 포함된 오염물질이 각 처리 공정을 통해 충분히 분리될 수 있도록 할 수 있는 축산폐수의 정화처리 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 축산폐수가 저장되는 저장조와, 상기 저장조로부터 공급된 축산폐수에서 부유성 물질을 제거하기 위해, 상기 부유성 물질이 상승되도록 공기방울을 생성하는 기포생성장치가 마련된 가압부상조와, 상기 가압부상조를 거쳐 부유성 물질이 제거된 1차처리수가 공급되고, 마그네트론에 의해 발생된 마이크로파가 전달되어 상기 1차처리수가 고액분리되도록 하는 마이크로파반응조와, 상기 마이크로파반응조를 거친 2차처리수에 자기력을 조사하여, 상기 2차처리수에 포함된 오염물질이 급속히 산화처리되도록 하는 전기화학반응조와, 상기 전기화학반응조를 거친 3차처리수가 공급되고, 내주면에서 중심축을 향해 돌출되도록 결합되는 전극체가 다수개 마련되어 축방향을 따라 나선 형상으로 설치되며, 상기 전극체에 저전류 고전압을 전달하여 상기 3차처리수에 포함된 오염물질의 분자와 원자가 분리되도록 하는 초음파반응조를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전극체는 상기 초음파반응조의 내주면에 결합되는 지지전극과, 상기 지지전극의 끝단부에 확장된 형태로 결합되는 확장전극으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초음파반응조는 상기 3차처리수가 감속된 상태로 이동되도록 하는 감속처리부와, 상기 감속처리부를 거친 상기 3차처리수에 상기 전극체를 통해 초음파를 조사하는 초음파처리부로 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감속처리부에는 상기 초음파반응조에 공급된 상기 3차처리수가 상기 초음파반응조의 내주면 측으로 분산이동되도록 중심부가 상기 초음파반응조의 공급측으로 돌출되는 분산부재와, 상기 분산부재를 거친 상기 3차처리수가 중앙으로 모여 이동되도록 상기 초음파반응조의 축방향을 따라 중심부가 관통되는 가이드부재와, 상기 분산부재 및 가이드부재가 상호 이격된 상태를 유지하도록 상기 분산부재 및 가이드부재 사이에 설치되는 지지부재를 포함하여 구성되는 처리수안내수단이 적어도 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마이크로파반응조는 상기 1차처리수가 공급되도록 하측에 설치되는 공급관과, 상기 1차처리수에 상기 마그네트론에서 발생된 마이크로파가 전달되도록 일측 외면에 설치되는 도파관과, 상기 1차처리수가 마이크로파를 통해 고액분리된 상태로 배수되도록 상측에 설치되는 배수관과, 상기 공급관을 통해 공급된 상기 1차처리수가 유입되어 분산 이동되도록 마련되는 다수개의 유로와, 상기 유로를 따라 이동한 상기 1차처리수가 일괄 집수되도록 마련되는 집수부와, 상기 집수부에 집수된 상기 1차처리수가 상기 배수관을 통해 배수되도록 상기 집수부 및 배수관에 연통 설치되는 배수안내로를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 유로는 서로 다른 길이를 갖는 '∩' 형상의 관으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 가압부상조의 공급측 또는 상기 초음파반응조의 공급측 중 적어도 어느 하나에는 오리피스관이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전기화학반응조는 자기력의 전계 방향이 주기적으로 변하도록 마련되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 축산폐수의 정화처리 장치는 축산 농가에서 배출되는 축산폐수에 포함된 다양한 오염물질을 단계별로 분리하고, 분리된 오염물질을 제거하여 정화처리된 상태로 수계에 방류되도록 함으로써, 환경오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 정화처리 설비를 증설하거나 공정을 추가하지 않으면서도, 각 처리 공정에서 축산폐수에 포함된 오염물질이 효과적으로 분리되도록 함으로써, 제조 및 시공비용을 절감하고 정화처리의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 축산폐수의 정화처리 장치를 나타낸 모식도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 축산폐수의 정화처리 장치를 통해 정화처리되는 공정 순서를 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 가압부상조를 발췌하여 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파발생조에 구비된 초음파처리부를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파발생조에 감속처리부가 더 구비된 상태를 나타낸 사시도,
도 6은 도 5에 대한 단면도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파반응조를 나타낸 사시도,
도 8은 도 7에 대한 부분절개사시도,
도 9는 도 7에 대한 단면도
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파반응조에 3차처리수가 공급되는 관의 외면에 전자장발생기가 결합된 상태를 나타낸 단면도,
도 11은 도 10의 A-A단면도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도 2 내지 9를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 축산폐수의 정화처리 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 축산폐수의 정화처리 장치는 크게 저장조(10), 가압부상조(20), 마이크로파반응조(30), 전기화학반응조(40), 초음파반응조(50)를 포함하여 구성된다.

저장조(10)는 가축의 사육과정에서 배출되는 분·뇨 및 청소수 등이 혼합된 액체상태의 축산폐수가 내부에 저장될 수 있도록 형성된다.

가압부상조(20)는 저장조(10)에 공급된 축산폐수가 공급되도록 하여, 축산폐수에 포함된 부유성 물질을 가압부상조(20)의 상측으로 상승시켜 제거하기 위한 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이 내부에는 부유성 물질이 공기방울에 흡착되어 상승되도록 하기 위해 공기방울을 생성하는 기포생성장치(21)가 마련된다.

마이크로파반응조(30)는 가압부상조(20)에서 부유성 물질이 제거된 상태로 공급된 1차처리수가 마이크로파반응조(30) 내부를 이동하는 동안 마그네트론(M)에서 발생된 마이크로파를 조사하여 1차처리수에 포함된 오염물질을 고액분리시킨 상태로 배출하기 위한 것이다.

여기서, 마이크로파는 가역과 비가역 과정을 동시에 구현하는 특이성을 가지고 있는 것으로, 물질을 구성하는 분자 연결부를 약하게 하거나 균열을 발생시켜 물질들 간의 연결고리가 끊어짐에 따라 응집제와의 접촉성이 향상되고 급속한 플록(floc)형성이 이루어져 침전에 의한 고액분리가 급속히 일어날 수 있도록 한 것이다.

전기화학반응조(40)는 마이크로파반응조(30)를 거친 2차처리수에 자기력을 조사하여 OH radical(수산기, 원명 : Hydroxyl Radical)이 형성되도록 함으로써, 2차처리수에 포함된 오염물질이 급속히 산화 처리되도록 형성된다.

여기서 OH radical은 오염물질을 화학적으로 분해하고 제거하기 위한 것으로, 산화력(살균, 소독, 탈취, 분해하는 능력)이 강하지만 인체에 무해한 천연물질이다.

또한, 이러한 전기화학반응조(40)는 자기력의 전계 방향이 주기적으로 변하도록 마련되어 오염물질의 산화 처리가 보다 활발히 이루어지도록 할 수 있다.

초음파반응조(50)는 전기화학반응조(40)를 거친 3차처리수가 공급되도록 한 상태에서, 내부에 설치된 다수개의 전극체(57)를 통해 저전류 고전압이 전달되도록 하여, 3차처리수에 에 포함된 오염물질의 분자와 원자가 분리될 수 있도록 형성된다.

여기서, 초음파처리부(56)에 설치되는 다수개의 전극체(57)는 도 4에 도시한 바와 같이, 초음파반응조(50)의 내주면에서 중심축을 향해 설치되고, 초음파반응조(50)의 축방향을 따라 내주면에 나선 형상으로 설치된다.

또한, 전극체(57)는 초음파반응조(50)의 내주면에 결합되는 지지전극(57a)과, 지지전극(57a)의 끝단부에 결합되는 확장전극(57b)으로 구성되는 것으로, 이를 통해 3차처리수와의 접촉면적이 증대되도록 함과 동시에 초음파처리부(56) 내에서 활발한 난류 유동이 일어날 수 있도록 함으로써, 초음파를 통한 오염물질의 분리가 보다 활발하고 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.

이때, 도 5 및 6과 같이 초음파반응조(50)에는 3차처리수를 난류화하여 이동하면서 초음파처리되어 오염물질의 분자와 원자가 분리되도록 마련된 초음파처리부(56)와 함께, 초음파반응조(50)에 공급된 3차처리수가 감속된 상태로 초음파처리부(56)에 공급될 수 있도록 하기 위해 초음파처리부(56) 및 초음파반응조(50)의 3차처리수 공급측 사이에 감속처리부(51)가 더 구비될 수 있다.

이러한, 감속처리부(51)에는 초음파반응조(50)에 공급된 3차처리수가 초음파반응조(50)의 내주면 측으로 분산이동되도록 중심부가 초음파반응조(50)의 공급측으로 돌출 형성되는 분산부재(53)와, 분산부재(53)를 거친 3차처리수가 중앙으로 모여 이동되도록 초음파반응조(50)의 축방향을 따라 중심부가 관통 형성되는 가이드부재(54)와, 분산부재(53) 및 가이드부재(54)가 상호 이격된 상태를 유지하도록 분산부재(53) 및 가이드부재(54) 사이에 설치되는 지지부재(55)를 포함하여 구성되는 처리수안내수단(52)이 적어도 하나 이상 마련된다.

처리수안내수단(52)이 두 개 이상 설치되는 경우에는, 3차처리수가 처리수안내수단(52)을 거치면서 유속이 감소된 상태로 원활하게 이동될 수 있도록 하기 위해, 각각의 처리수안내수단(52)이 지지부재(55) 지지되어 상호 이격된 상태로 설치되는 것이 바람직하며, 이를 위해 지지부재(55)의 길이는 한 개의 처리수안내수단(52)이 설치될 때에 비해 더 길게 형성되어야 할 것이다.

한편, 마이크로파반응조(30)는 도 7 내지 9에 도시한 바와 같이, 1차처리수가 공급되도록 하는 공급관(31)이 하측에 설치되고, 마그네트론(M)에서 발생된 마이크로파가 전달되도록 하는 도파관(32)이 일측 외면에 설치되며, 고액분리된 상태의 처리수가 배출되도록 하는 배수관(33)이 상측에 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 마이크로파반응조(30)의 내부에는 공급관(31)을 통해 공급된 1차처리수가 분산되어 이동될 수 있도록 하는 다수개의 이송관(34)과, 이송관(34)을 따라 이동하면서 마이크로파 처리된 1차처리수가 일괄 집수되도록 하는 집수부(35)와, 집수부(35)에 집수된 1차처리수가 배수관(33)을 통해 배수되도록 집수부(35) 및 배수관(33)에 연통되는 배수안내관(36)이 설치될 수 있다.

마이크로파반응조(30)에 다수개의 이송관(34)이 구비되는 경우, 이러한 이송관(34)은 서로 다른 길이를 갖는 '∩' 형상의 중공관으로 형성되어, 길이가 긴 측은 1차처리수가 유입되도록 공급관(31) 측에 설치되고, 길이가 짧은 반대측은 집수부(35) 측에 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 저장조(10)와 가압부상조(20) 사이 또는 전기화학반응조(40)와 초음파반응조(50) 중 적어도 어느 하나에는 오리피스관(60)이 설치될 수 있는 것으로, 이러한 오리피스관(60)을 가압부상조(20)의 공급측에 설치하는 경우는 관로 내 관경차이에 의한 압력차를 이용해 유입되는 축산폐수의 수온 상승 및 가압부상조(20)의 미세 공기방울을 형성할 수 있는 조건을 마련하기 위함이며, 초음파반응조(50)의 공급측에 설치하는 경우는 유입되는 3차처리수의 유속이 감속된 상태에서 일정한 압력으로 공급될 수 있는 조건을 마련하기 위함이다.

또한, 도 10과 같이 초음파반응조(50)의 공급측에 설치되어 3차처리수가 공급되도록 하는 유입관의 외면에는 착탈 가능하게 형성된 전자장발생기(70)가 결합될 수 있는 것으로, 이 전자장발생기(70)는 유입관의 외면에 전자장이 조사되도록 도 11과 같이 전자장을 발생하도록 형성된 다수개의 전자장발생부(71)가 방사상으로 배치되어 복수 배열된다.

앞서 본 제1실시예에 따른 초음파반응조(50)에는 3차처리수가 공급되는 측에 오리피스관(60)이 결합되는 것으로 설명한 만큼, 상기한 유입관은 도 10와 같이 오리피스관(60)인 것이며, 전자장발생기(70) 또한 오리피스관(60)의 외면에 설치되는 것으로 이해해야 할 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 축산폐수의 정화처리 장치에 대한 작용을 살펴보면 다음과 같다.

저장조(10)에 저장된 축산폐수가 가압부상조(20)로 공급되면, 기포생성장치(21)를 통해 생성된 공기방물에 축산폐수에 포함된 부유성 물질이 흡착되어 수면으로 부상되며, 부상된 부유성 물질은 별도의 거름망을 통해 제거한다.

이때, 저장조(10)로부터 이동되는 축산폐수는 가압부상조(20)의 공급측에 설치된 오리피스관(60)에 의해 수온이 일부 상승된 상태로 공급됨과 동시에 일정한 압력으로 유입됨에 따라 미세공기방울을 생성하기에 적합한 조건이 마련되며, 이를 통해 부유성 물질의 부상이 보다 원활하게 이루어질 수 있는 것이다.

이후, 가압부상조(20)에서 부유성 물질이 제거된 상태의 1차처리수가 마이크로파반응조(30)에 공급되면, 마이크로파의 하측으로 공급된 1차처리수는 다수의 이송관(34)을 따라 분산되어 상승 및 하강을 거쳐 집수부(35)로 이동하게 된다.

이때, 마그네트론(M)에서 생성되어 도파관(32)을 통해 마이크로파반응조(30)에 전달되는 마이크로파는 다수의 이송관(34)을 따라 상승 및 하강을 거쳐 이동하는 1차처리수에 조사되는데, 이 과정에서 1차처리수에 포함된 오염물질은 그 구조가 변화하면서 분리가 이루어진다.

이처럼, 1차처리수가 다수개의 이송관(34)을 통해 분산된 상태로 이동되도록 함과 동시에, 이송관(34)을 따라 이동하는 1차처리수가 마이크로파에 조사되는 시간을 늘림으로써, 1차처리수에 포함된 오염물질의 분리가 보다 효율적으로 이루어질 수 있는 것이다.

이 과정에서 FeCl3 또는 Alum 등의 응집제를 투입하면 분리된 오염물질은 응집제와의 접촉성이 향상되어 급속한 플록형성이 일어나게 되는데, 이러한 플록 침전을 통해 고형물을 용이하게 제거할 수 있는 것이다.

다음으로, 마이크로파반응조(30)를 통해 고액분리된 상태의 2차처리수가 전기화학반응조(40)로 공급되면, 전기화학반응조(40)에서는 이러한 2차처리수에 자기력을 조사하게 되는데, 이러한 자기력을 통해 강력한 산화력을 가진 전하중성의 OH radical이 형성되며, OH radical을 이용한 오염물질의 급속한 산화처리가 가능해짐에 따라 살균, 소독 및 탈취 처리가 가능하다.

그 다음으로 전기화학반응조(40)를 통해 산화처리된 상태의 3차처리수가 초음파반응조(50)에 공급되는데, 초음파반응조(50)의 공급측에 오리피스관(60)을 설치하여 3차처리수의 유속이 감소된 상태에서 균일한 압력으로 공급되도록 할 수 있다.

또한, 오리피스관(60)을 거쳐 초음파반응조(50)로 공급된 3차처리수는 감속처리부(51)에 설치된 처리수안내수단(52)을 거치면서 즉, 분산부재(53)를 통해 초음파발생조의 내주면 측으로 분산 이동되었다가 가이드부재(54)를 통해 다시 중앙으로 모여 이동되는 과정을 거치면서 유속이 감소된 상태로 공급되는데, 이는 초음파처리부(56)에 나선 형상으로 설치된 전극체(57)를 통해 3차처리수의 활발한 난류화가 이루어지도록 함과 동시에, 3차처리수와 전극체(57)의 접촉면적을 늘려 3차처리수에 포함된 오염물질의 분자와 원자가 활발히 분리되도록 하기 위함이다.

이처럼, 3차처리수의 유속이 감소된 상태로 활발한 난류 유동이 일어나는 상태에서 저전류 고전압을 전극체(57)로 공급하여 3차처리수에 포함된 오염물질의 분리가 활발이 이루어지도록 함으로써 효율적인 정화처리를 할 수 있는 것이다.

한편, 초음파발생조(50)의 공급측에 설치된 오리피스관(60)의 외면에는 착탈 가능하게 마련된 전자장발생기(70)가 결합되는데, 이러한 전자장발생기(70)는 초음파반응조(50)로 공급되는 3차처리수의 물(H₂0) 분자를 분해하여 중수소수(H₄O) 상태로 전환되도록 하여, 초음파반응조(50)를 통과하면서 과산화수소(H₂O₂)가 발생되는 것이며, 이처럼 생성된 과산화수소로부터 에너지 준위가 낮은 내력으로 결합된 분자에서 OH radical이 생성되어 작용기로 사용될 수 있는 것이다.

이때, 과산화수소의 발생량은 3차처리수의 통전도(TDS) 값에 따라 그 농도가 달라지는 것으로, 발생량이 적을 경우에는 방류 전 처음단계로 처리수를 바이패스시켜 처리가 완료될 때까지 연속적으로 처리할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 축산폐수의 정화처리 장치는 특정한 반응에서만 분리되는 오염물질을 보다 효율적으로 분리하여 정화처리 하기 위해 미세버블형성은 물론 마이크로파, 자기력, 초음파를 공급하도록 마련된 것이며, 이를 통해 축산폐수에 포함된 오염물질의 분리 및 제거가 용이하게 이루어짐에 따라 수계에 방류하기 적합한 수준으로 정화처리할 수 있어 환경오염을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 각 단계에서 분리되는 오염물질을 세부적으로 분리하기 위해 정화처리 공정을 추가하지 않으면서도, 마이크로파반응조(30)에 공급된 1차처리수가 이송관(34)을 따라 다수개로 분산된 상태에서 상승 및 하강을 거치도록 하여, 마이크로파를 통한 반응시간이 늘어나도록 하고, 초음파반응조(50)에 설치된 오리피스관(60), 감속처리부(51)를 통해 유속을 감소시켜 초음파처리부(56)를 통해 활발한 난류 유동이 이루어지도록 하여, 초음파를 통한 반응이 오염물질의 분리가 활발히 이루어지도록 함으로써, 제조 및 설치비용을 절감할 수 있고, 정화처리의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 더불어 제품의 신뢰도가 증대될 수 있는 것이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.

10 : 저장조 20 : 가압부상조
21 : 기포생성장치 30 : 마이크로파반응조
31 : 공급관 32 : 도파관
33 : 배수관 34 : 유로
35 : 집수부 36 : 배수안내로
40 : 전기화학반응조 50 : 초음파반응조
51 : 감속처리부 52 : 처리수안내수단
53 : 분산부재 54 : 가이드부재
55 : 지지부재 56 : 초음파처리부
57 : 전극체 57a : 지지전극
57b : 확장전극 60 : 오리피스관
70 : 전자장발생기 71 : 전자장발생부
M : 마그네트론

Claims

축산폐수가 저장되는 저장조(10);
상기 저장조(10)로부터 공급된 축산폐수에서 부유성 물질을 제거하기 위해, 상기 부유성 물질이 상승되도록 공기방울을 생성하는 기포생성장치(21)가 마련된 가압부상조(20);
상기 가압부상조(20)를 거쳐 부유성 물질이 제거된 1차처리수가 공급되고, 마그네트론(M)에 의해 발생된 마이크로파가 전달되어 상기 1차처리수가 고액분리되도록 하는 마이크로파반응조(30);
상기 마이크로파반응조(30)를 거친 2차처리수에 자기력을 조사하여, 상기 2차처리수에 포함된 오염물질이 급속히 산화처리되도록 하는 전기화학반응조(40);
상기 전기화학반응조(40)를 거친 3차처리수가 공급되고, 내주면에서 중심축을 향해 돌출되도록 결합되는 다수개의 전극체(57)가 축방향을 따라 나선 형상으로 설치되며, 상기 전극체(57)에 저전류 고전압을 전달하여 상기 3차처리수에 포함된 오염물질의 분자와 원자가 분리되도록 하는 초음파반응조(50);를 포함하여 구성되며,
상기 초음파반응조(50)는 상기 3차처리수가 감속된 상태로 이동되도록 하는 감속처리부(51)와, 상기 감속처리부(51)를 거친 3차처리수에 상기 전극체(57)를 통해 초음파를 조사하는 초음파처리부(56)로 마련되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 전극체(57)는 상기 초음파반응조(50)의 내주면에 결합되는 지지전극(57a)과, 상기 지지전극(57a)의 끝단부에 확장된 형태로 결합되는 확장전극(57b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 감속처리부(51)에는 상기 초음파반응조(50)에 공급된 상기 3차처리수가 상기 초음파반응조(50)의 내주면 측으로 분산이동되도록 중심부가 상기 초음파반응조(50)의 공급측으로 돌출되는 분산부재(53)와, 상기 분산부재(53)를 거친 상기 3차처리수가 중앙으로 모여 이동되도록 상기 초음파반응조(50)의 축방향을 따라 중심부가 관통되는 가이드부재(54)와, 상기 분산부재(53) 및 가이드부재(54)가 상호 이격된 상태를 유지하도록 상기 분산부재(53) 및 가이드부재(54) 사이에 설치되는 지지부재(55)를 포함하여 구성되는 처리수안내수단(52)이 적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파반응조(30)는 상기 1차처리수가 공급되도록 하측에 설치되는 공급관(31)과, 상기 1차처리수에 상기 마그네트론(M)에서 발생된 마이크로파가 전달되도록 일측 외면에 설치되는 도파관(32)과, 상기 1차처리수가 마이크로파를 통해 고액분리된 상태로 배수되도록 상측에 설치되는 배수관(33)과, 상기 공급관(31)을 통해 공급된 상기 1차처리수가 유입되어 분산 이동되도록 마련되는 다수개의 이송관(34)과, 상기 이송관(34)을 따라 이동한 상기 1차처리수가 일괄 집수되도록 마련되는 집수부(35)와, 상기 집수부(35)에 집수된 상기 1차처리수가 상기 배수관(33)을 통해 배수되도록 상기 집수부(35) 및 배수관(33)에 연통 설치되는 배수안내관(36)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 이송관(34)은 서로 다른 길이를 갖는 '∩' 형상의 관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압부상조(20)의 공급측 또는 상기 초음파반응조(50)의 공급측 중 적어도 어느 하나에는 오리피스관(60)이 설치되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 3차처리수가 공급되도록 상기 초음파반응조(50)의 공급측에 설치되는 유입관의 외면에는 상기 유입관 내에 전자장을 조사하는 전자장발생기(70)가 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 정화처리 장치.