KR102016049B1 - 미세기포수 방해판이 형성된 가로 분배콘이 장착된 미세기포 접촉부를 가진 부상분리식 하폐수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세기포수 방해판이 구비되고, 분배콘 홀이 형성된 가로 분배콘이 장착된 미세기포 접촉부를 가진 부상분리식 하폐수 처리장치에 관한 것으로, 미세기포수 공급관에서 하폐수 유입구 방향으로 일부 토출되는 미세기포수를 측면 격벽 방향으로 분배하여, 유입되는 하폐수의 와류를 방지하고 플록을 유지할 수 있고, 미세기포수 복합펌프 및 미세기포수 공급관을 통해 압력 손실 및 미세기포의 응집 없이 미세기포수를 미세기포 접촉부에 공급하면서도, 미세기포 접촉부 내 미세기포의 균일한 분포를 가져옴으로써, 설치비 및 전력 소요에 따른 유지비가 적다.

Description

미세기포수 방해판이 형성된 가로 분배콘이 장착된 미세기포 접촉부를 가진 부상분리식 하폐수 처리장치{Dissolved air flotation type wastewater processing apparatus with microbubble contacting part equipped with latitudinal distribution cone formed with baffle for water containing microbubble}

본 발명은 하폐수 처리장치, 특히 미세기포수 방해판이 구비되고, 분배콘 홀이 형성된 가로 분배콘이 장착된 미세기포 접촉부를 가진 부상분리식 하폐수 처리장치에 관한 것이다.

부상분리식 하폐수 처리장치는 하수 또는 폐수와 같은 분산매질 중의 부유상 오염물질을 미세기포에 부착시켜 분산매질과 공기가 접하고 있는 수면까지 부상시켜 수면에서 오염물질 또는 오염물질이 부착된 슬러지를 제거하는 수처리 장치이다.

상기 하폐수 처리장치에 이용되는 부상분리방법에는, 기계부상법, 가압부상법, 전해부상법, 미생물학적 부상법 등이 있다. 상기 기계부상법은 난류가 심해 부유물(floc)이 파괴될 우려가 있기 때문에 상수원수, 2차 처리된 하폐수 등의 부상분리에는 부적합하며, 전해부상법의 경우에는 전기를 이용 전극판에서 물을 전기분해 미세한 기포를 발생시키는 방법으로 전력이 대단히 많이 소요되며, 물을 전기분해하는 전극판에 스케일이 발생하여 부착된다는 단점이 있다. 따라서 2차 처리된 하폐수 또는 상수원수의 경우에는 대다수가 침전 및 가압부상법이 많이 사용되고 있다.

가압부상법은 100 ㎛ 이하의 미세기포를 발생시켜 오염물에 부착시킴으로써 오염물의 전체 비중을 감소시켜 부력에 의해 오염물질을 제거하는 방법으로, 가압펌프, 컴프레서 및 가압탱크 등 전력소비가 큰 부속설비를 요구하며, 압력을 4 내지 6기압으로 유지하기 위해서 많은 전력이 소요되므로 경제성이 매우 떨어진다.

한편 종래 부상분리식 하폐수 처리장치는 미세기포 접촉부 바닥면에 일정 간격으로 설치된 다수의 노즐에서 미세기포를 토출함으로써, 미세기포 접촉부 내에 균일하게 미세기포가 상승되도록 하여 하폐수와 함께 유입되는 플록을 부상시키는 것이었으나, 고압에 의해 용해된 공기를 분기관을 거쳐 토출구 직경이 좁은 다수의 노즐을 통해 토출하는 과정에서 미세기포의 융합으로 기포의 직경이 증가하면서 압력손실이 발생되고, 이로 인해 전력 소요에 의한 유지비가 증가되는 한계가 있었다.

한국등록특허 제1054087호 한국등록특허 제1722099호

본 발명은 가압펌프, 컴프레서 및 가압탱크 등 전력소비가 큰 부속설비는 물론 압력 손실 및 미세기포의 응집을 초래하는 분기관 및/또는 다수의 노즐을 사용하지 않고, 미세기포수 공급관을 통해 압력 손실 및 미세기포의 응집 없이 미세기포수를 미세기포 접촉부에 공급하면서도, 미세기포 접촉부 내 미세기포의 균일한 분포를 가져옴으로써, 설치비 및 전력 소요에 따른 유지비가 적고, 또한 미세기포수 공급관에서 하폐수 유입구 방향으로 일부 토출되는 미세기포수를 측면 격벽 방향으로 분배하여, 유입되는 하폐수의 와류를 방지하고 플록을 유지할 수 있는 미세기포수 방해판이 가이드판이 구비되고, 분배콘 홀이 형성된 가로 분배콘이 장착된 미세기포 접촉부를 가진 부상분리식 하폐수 처리장치를 제공하기 위한 것이다.분배콘을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 유입되는 하폐수에 응집제를 혼화하여 상기 하폐수에 플록을 생성시키는 혼화부(10); 상기 혼화부(10)를 통과한 하폐수가 유입되고 교반하여 상기 하폐수 중의 플록을 성장시키는 응집부(20); 상기 응집부(20)의 하부와 연통되는 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321), 2개의 측면 격벽(322, 323) 및 나머지 한 면에 바닥에서부터 상측 방향으로 수중에 설치되는 미세기포 안내판(33)으로 둘러싸여 형성되는 미세기포 접촉부(30); 상기 하폐수 유입구(31)로 유입되는 하폐수에 상기 미세기포 접촉부(30)의 하부에서 바닥 방향으로 미세기포수를 공급하는 미세기포수 배출부(40); 상기 미세기포 접촉부(30) 상부와 연통되어 상기 미세기포 접촉부(30)로부터 미세기포와 접촉된 플록과 함께 하폐수가 유입되고, 상기 미세기포와 접촉된 플록이 부력에 의해 수면에 부상하여 슬러지층을 형성하는 부상 슬러지 분리조(50); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 상기 미세기포 접촉부(30)와 연통되는 측의 타측 상부에 바닥에서부터 이격되도록 설치되어 수집된 슬러지를 배출하는 부상 슬러지 배출부(60); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 수면 위에 설치되어 부상 슬러지를 수집하는 부상 슬러지 수집기(70); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 하부와 연통되어 슬러지가 제거된 처리수가 저장되는 처리수 임시 저장조(80); 및 상기 처리수 임시 저장조의 상부와 연통되어 처리수가 저장되는 처리수 저장조(90);를 포함하는 부상분리식 하폐수 처리장치에 있어서,

상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 미세기포 접촉부(30)의 바닥면(34)에 상기 길이방향이 좁고 폭방향이 긴 타원뿔 형상의 분배콘(35)이 형성되고, 상기 분배콘(35)의 격벽(321)쪽 옆면에서 미세기포 안내판(33)쪽 옆면으로 분배콘 홀(353)이 형성되며,

상기 미세기포수 배출부(40)는 미세기포수 공급관(43)이 구비되고, 상기 미세기포수 공급관(43)이 상기 분배콘(35)의 꼭지점 방향으로 토출되도록 수직으로 설치되며, 상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 미세기포 접촉부(30)의 폭과 길이의 비는 1:0.5 내지 1:2이고, 상기 분배콘(35)의 꼭지점이 상기 격벽(321) 방향으로 치우쳐진 기울어진 타원뿔 형상이며, 상기 분배콘(35)의 모선의 기울기가 꼭지점에서 바닥면(34) 방향으로 갈수록 완만해지고, 상기 분배콘(35)의 꼭지점의 모선의 접선의 각도는 60°내지 90°이고, 바닥면에 접하는 모선 중 미세기포 안내판(33) 방향의 모선의 접선의 각도는 10° 내지 25°이며, 상기 미세기포 안내판(33)은 바닥에서 30°내지 60° 경사지게 형성되고, 상기 분배콘(35)의 상기 격벽(321)쪽 옆면에 모선에 수직이 되는 다수개의 미세기포수 방해판(352)이 설치된 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은 가압펌프, 컴프레서 및 가압탱크 등 전력소비가 큰 부속설비는 물론 압력 손실 및 미세기포의 응집을 초래하는 분기관 및/또는 다수의 노즐을 사용하지 않고, 미세기포수 공급관을 통해 압력 손실 및 미세기포의 응집 없이 미세기포수를 미세기포 접촉부에 공급하면서도, 미세기포 접촉부 내 미세기포의 균일한 분포를 가져옴으로써, 설치비 및 전력 소요에 따른 유지비가 적고, 또한 미세기포수 공급관에서 하폐수 유입구 방향으로 일부 토출되는 미세기포수를 측면 격벽 방향으로 분배하여, 유입되는 하폐수의 와류를 방지하고 플록을 유지할 수 있는 미세기포수 방해판이 가이드판이 구비되고, 분배콘 홀이 형성된 가로 분배콘이 장착된 미세기포 접촉부를 가진 부상분리식 하폐수 처리장치를 제공하기 위한 것이다.분배콘을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치를 제공할 수 있다.

도 1은 가압펌프, 컴프레서, 라인믹서 및 가압탱크를 구비하고, 미세기포수 공급관에 분기관 및 다수의 노즐을 구비한 종래 부상분리식 하폐수 처리장치의 구성 설명도이다.
도 2는 도 1의 종래 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부의 평면도이다.
도 3은 미세기포수 복합펌프, 압력초과공기 분리탱크를 구비하고, 노즐이나 분기관 없이 미세기포수 공급관만 구비한 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 구성 설명도이다.
도 4a는 원뿔 형상의 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 4b는 기울어진 원뿔 형상의 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이며, 도 4c는 기울어진 타원뿔 형상의 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 4d는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이며, 도 4e는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘의 미세기포 안내판쪽에 미세기포수 가이드판이 설치된 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 4f는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘의 미세기포 안내판쪽에 미세기포수 가이드판이 설치되고, 격벽쪽에 미세기포수 방해판이 형성된 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이며, 도 4g는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘의 미세기포 안내판쪽에 미세기포수 가이드판이 설치되고, 격벽쪽에 미세기포수 방해판이 형성된 분배콘에, 격벽에서 미세기포 안내판 방향으로 점점 넓어지는 분배콘 홀이 형성된 분배콘의 평면도(상) 및 정면도(하)이다.
도 5는 도 3의 A 부분 미세기포 접촉부의 하부를 확대한 정단면도이다.
도 6은 도 3의 A 부분 미세기포 접촉부의 하부를 확대한 좌측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부에서 바닥면에 형성된 분배콘 및 미세기포수 공급관 부분을 미세기포수 접촉부 상부에서 바라볼 때의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포수 복합펌프의 정단면도이다.

도 1은 종래 부상분리식 하폐수 처리장치의 구성설명도이고, 도 2는 미세기포 접촉부의 평면도를 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면 종래 부상분리식 하폐수 처리장치는, 유입되는 하폐수에 응집제를 혼화하여 상기 하폐수에 플록을 생성시키는 급속 교반기(11)가 구비된 혼화부(10); 상기 혼화부(10)를 통과한 하폐수가 하부로 유입되고 교반하여 상기 하폐수 중의 플록을 성장시키는 완속 교반기(211)를 구비한 제1응집조(21), 및 제1응집조(21)와 상부로 연통되어 하강하면서 플록을 더욱 성장시키는 제2 응집조(22)를 구비한 응집부(20); 상기 응집부(20)의 하부와 연통되는 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321), 2개의 측면 격벽(322, 323) 및 나머지 한 면에 바닥에서부터 상측 방향으로 수중에 설치되는 미세기포 안내판(33)으로 둘러싸여 형성되는 미세기포 접촉부(30); 상기 하폐수 유입구(31)로 유입되는 하폐수에 상기 미세기포 접촉부(30)의 하부에서 미세기포수를 공급하는 미세기포수 배출부(44); 상기 미세기포 접촉부(30) 상부와 연통되어 상기 미세기포 접촉부(30)로부터 미세기포와 접촉된 플록과 함께 하폐수가 유입되고, 상기 미세기포와 접촉된 플록이 부력에 의해 수면에 부상하여 슬러지층을 형성하는 부상 슬러지 분리조(50); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 상기 미세기포 접촉부(30)와 연통되는 측의 타측 상부에 바닥에서부터 이격되도록 설치되어 수집된 슬러지를 배출하는 부상 슬러지 배출부(60); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 수면 위에 설치되어 부상 슬러지를 수집하는 부상 슬러지 수집기(70); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 하부와 연통되어 슬러지가 제거된 처리수가 저장되는 처리수 임시 저장조(80); 및 상기 처리수 임시 저장조의 상부와 연통되어 처리수가 저장되는 처리수 저장조(90);를 포함하는 부상분리식 하폐수 처리장치로서,

상기 미세기포수 배출부(44)는, 임시 저장조(80)의 처리수를 흡입하는 유입관(441), 상기 유입관(441)에서 처리수를 흡입하여 높은 압력으로 토출하는 가압펌프(442), 가압된 처리수 이송관에 압축공기를 공급하는 컴프레서(443), 상기 가압된 처리수와 압축공기를 혼화하는 라인믹서(444), 가압된 처리수와 압축공기의 혼화수를 가압하여 공기를 용해시키는 가압탱크(445), 상기 가압탱크에서 미세기포 접촉부(30)의 하부로 가압된 처리수와 압축공기의 혼화수를 이송하는 혼화수 공급관(446), 상기 혼화수 공급관에서 분기된 다수의 분기관(4461, 4462), 상기 다수의 분기관에 소정 간격으로 구비된 다수의 미세기포수 공급 노즐(4463, 4464)로 구성되어 있다.

상기 종래 부상분리식 하폐수 처리장치는 응집부(20)에서 성장된 플록이 미세기포 접촉부(30)와 부상 슬러지 분리조(50)로 하폐수가 유동하는 과정에서 부상하여 부상 슬러지 수집기(70)에 의해 제거된다.

그러나 상기 종래 부상분리식 하폐수 처리장치는 공기가 가압탱크(445) 내에서 처리수에 용해되는데 용해 효율을 증대시키기 위해 대용량의 가압탱크(445)가 필요하고, 또한 공기의 용해를 촉진하기 위해 컴프레서(443)가 추가로 필요하고, 고압에 의해 용해된 공기를 분기관을 거쳐 토출구 직경이 좁은 다수의 노즐을 통해 토출하는 과정에서 미세기포의 융합으로 기포의 직경이 증가하면서 압력손실이 발생되므로 처리효율이 감소되고, 설치비가 많이 소요되며, 높은 전력 소요에 의해 유지비도 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이하 본 발명을 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 3은 미세기포수 복합펌프(41), 압력초과공기 분리탱크(42)를 구비하고, 노즐이나 분기관 없이 미세기포수 공급관(43)만 구비한 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 구성 설명도이며, 도 4a는 원뿔 형상의 분배콘(35)의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 4b는 기울어진 원뿔 형상의 분배콘(35)의 평면도(상) 및 정면도(하)이며, 도 4c는 기울어진 타원뿔 형상의 분배콘(35)의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 4d는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘(35)의 평면도(상) 및 정면도(하)이며, 도 4e는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘(35)의 미세기포 안내판(33)쪽에 미세기포수 가이드판(351)이 설치된 분배콘(35)의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 4f는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘(35)의 미세기포 안내판(33)쪽에 미세기포수 가이드판(351)이 설치되고, 격벽(321)쪽에 미세기포수 방해판(352)이 형성된 분배콘(35)의 평면도(상) 및 정면도(하)이며, 도 4g는 기울어진 타원뿔의 모선이 오목하게 곡선으로 형성된 분배콘(35)의 미세기포 안내판(33)쪽에 미세기포수 가이드판(351)이 설치되고, 격벽(321)쪽에 미세기포수 방해판(352)이 형성된 분배콘(35)에, 격벽(321)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 점점 넓어지는 분배콘 홀(353)이 형성된 분배콘(33)의 평면도(상) 및 정면도(하)이고, 도 5는 도 3의 A 부분 미세기포 접촉부(30)의 하부를 확대한 정단면도이고, 도 6은 도 3의 A 부분 미세기포 접촉부(30)의 하부를 확대한 좌측면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부(30)에서 바닥면(34)에 형성된 분배콘(35) 및 미세기포수 공급관(43) 부분을 미세기포수 접촉부(30) 상부에서 바라볼 때의 평면도이다.

또한 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포수 복합펌프(41)의 정단면도이다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치는, 유입되는 하폐수에 응집제를 혼화하여 상기 하폐수에 플록을 생성시키는 혼화부(10); 상기 혼화부(10)를 통과한 하폐수가 유입되고 교반하여 상기 하폐수 중의 플록을 성장시키는 응집부(20); 상기 응집부(20)의 하부와 연통되는 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321), 2개의 측면 격벽(322, 323) 및 나머지 한 면에 바닥에서부터 상측 방향으로 수중에 설치되는 미세기포 안내판(33)으로 둘러싸여 형성되는 미세기포 접촉부(30); 상기 하폐수 유입구(31)로 유입되는 하폐수에 상기 미세기포 접촉부(30)의 하부에서 바닥 방향으로 미세기포수를 공급하는 미세기포수 배출부(40); 상기 미세기포 접촉부(30) 상부와 연통되어 상기 미세기포 접촉부(30)로부터 미세기포와 접촉된 플록과 함께 하폐수가 유입되고, 상기 미세기포와 접촉된 플록이 부력에 의해 수면에 부상하여 슬러지층을 형성하는 부상 슬러지 분리조(50); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 상기 미세기포 접촉부(30)와 연통되는 측의 타측 상부에 바닥에서부터 이격되도록 설치되어 수집된 슬러지를 배출하는 부상 슬러지 배출부(60); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 수면 위에 설치되어 부상 슬러지를 수집하는 부상 슬러지 수집기(70); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 하부와 연통되어 슬러지가 제거된 처리수가 저장되는 처리수 임시 저장조(80); 및 상기 처리수 임시 저장조의 상부와 연통되어 처리수가 저장되는 처리수 저장조(90);를 포함하는 부상분리식 하폐수 처리장치에 있어서,

상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 미세기포 접촉부(30)의 바닥면(34)에 상기 길이방향이 좁고 폭방향이 긴 타원뿔 형상의 분배콘(35)이 형성되고,

상기 미세기포수 배출부(40)는 미세기포수 공급관(43)이 구비되고, 상기 미세기포수 공급관(43)이 상기 분배콘(35)의 꼭지점 방향으로 토출되도록 수직으로 설치된 것을 특징으로 하고,

종래 부상분리식 하폐수 처리장치와는 미세기포 접촉부(30) 및 미세기포수 배출부(40)에서 기술적 구성에 주로 차이가 있다.

이하 미세기포 접촉부(30)을 설명한다.

상기 하폐수 유입구(31)는 상기 격벽(321)의 하부에 응집부(20)의 하부와 연통되도록 바닥에서 소정의 높이까지 상기 격벽(321)으로 차단되지 않은 부분으로, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이의 격벽(321) 하부 전체에 형성될 수 있다. 또는 응집부(20)에서 유입되는 하폐수와 미세기포수 공급관(43)을 통해 공급되는 미세기포수의 접촉을 늘리기 위해 상기 격벽(321)의 하부에 응집부(20)의 하부와 연통되는 하폐수 유입구(31)의 폭을 상기 격벽(321)의 하부 전체 폭의 50 내지 100%, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상으로 형성할 수 있다. 상기 폭이 너무 좁을 경우 응집부(20)에서 형성된 플록 파괴되거나 하폐수의 유입량이 제한되어 처리 효율이 감소할 수 있다.

상기 미세기포 접촉부(30)는 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이의 폭이 상기 하폐수 유입구(31)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 가면서 점점 넓어지는 것이 미세기포수와 하폐수의 접촉 효율을 높이는데 유리할 수 있다. 이때 격벽(321)과 측면 격벽(322 또는 323) 사이의 각도는 10°내지 50°, 바람직하게는 20°내지 40°로 할 수 있다. 상기 각도가 너무 좁을 경우 하폐수의 접촉 효율을 높이는 장점이 충분히 발휘되지 않을 수 있고, 상기 각도가 너무 클 경우 미세기포 접촉부(30)의 바닥 면적이 좁아져 처리 효율이 감소할 수 있고, 동일한 처리 효율을 달성하기 위해 격벽(321)에서 미세기포 안내판(33) 사이의 거리가 길어지면서 설치 면적이 넓어질 수 있다. 더욱 바람직하게는 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이의 폭을 상기 소정의 각도로 넓힌 다음 혼화부, 응집부 또는 처리수 저장조의 폭과 동일한 폭으로 일정하게 유지할 수 있다.

상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 미세기포 접촉부(30)의 폭과 길이의 비는 1:0.5 내지 1:2, 바람직하게는 1:0.55 내지 1:1.5인, 더욱 바람직하게는 1:0.6 내지 1:1인 것이다. 상기 범위에서 폭이 너무 길 경우 미세기포수 공급관(43)에서 배출된 미세기포수가 2개의 측면 격벽(322, 323)까지 도달하지 않아 미세기포 접촉부(30) 내에 죽은 영역이 발생하고, 상기 범위에서 길이가 너무 길 경우 하폐수와 함께 플록을 상승시키는 압력이 손실되어 하폐수 처리 효율이 저하될 수 있다.

상기 미세기포수 공급관(43)의 중심을 관통하는 가상의 선이 상기 분배콘(35)의 꼭지점을 수직으로 관통하는 가상의 선과 일치하거나, 또는 상기 미세기포수 공급관(43)의 중심을 관통하는 가상의 선이 상기 미세기포 안내판(33) 방향으로 상기 미세기포수 공급관(43)의 내경 길이의 5 내지 50%, 바람직하게는 15 내지 45%, 더욱 바람직하게는 25 내지 40% 만큼 이동하여 설치될 수 있다. 상기 미세기포 안내판(33) 방향으로 이동 거리가 너무 짧을 경우에는 격벽(321) 쪽으로 토출되는 미세기포수가 너무 많아 하폐수 유입구(31)에서 유입되는 하폐수에 와류가 생겨 플록이 파괴되는 비율이 높아 플록의 상승 효율이 감소될 수 있고, 상기 미세기포 안내판(33) 방향으로 이동 거리가 너무 길 경우 플록과 미세기포수의 혼합 효율이 감소될 수 있다.

상기 분배콘(35)은 도 4a의 원뿔 형상, 또는 도 4b의 기울어진 원뿔형상 보다는 도 4c 내지 도 4g의 기울어진 타원뿔 형상이 바람직하다.

원뿔 형상의 경우 상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 길이방향과 폭방향의 지름이 동일하므로, 상기 원뿔의 꼭지점에서 바닥면(34)까지 측면 격벽(322, 323) 방향으로 모선을 따라 미세기포수 공급관(43)에서 토출된 미세기포수가 안내되는 유로의 길이를 길게 하려면, 길이방향의 모선의 길이도 함께 증가하게 되므로, 상대적으로 길이에 비해 폭이 긴 미세기포 접촉부(30)에서 미세기포수의 분배가 고루지 않을 수 있으므로 폭방향이 길고 길이방향이 짧은 타원뿔 형상이 바람직하다.

또한 동일한 장반경, 단반경 및 높이를 가진 타원뿔의 경우라 할 지라도, 상기 타원뿔의 꼭지점이 상기 격벽(321) 방향으로 치우쳐진 기울어진 타원뿔 형상인 것이 바람직하다. 상기 기울어진 정도는 상기 꼭지점의 위치가, 기울어지지 않았을 때의 꼭지점에서 상기 격벽(321) 방향으로의 장반경의 길이를 100이라 할 때, 20 내지 95까지, 바람직하게는 40 내지 90까지, 더욱 바람직하게는 60 내지 85 위치에 꼭지점이 형성되도록 하는 것이다. 상기 기울어진 정도가 상기 범위 미만이면 꼭지점에서 바닥면(34)까지 미세기포수 안내판(33) 방향으로 모선을 따라 미세기포수 공급관(43)에서 토출된 미세기포수가 안내되는 유로의 길이가 짧아지고 동시에 유로의 경사가 급해 미세기포의 응집에 의한 하폐수 처리 효율이 감소하고, 상기 기울어진 정도가 상기 범위를 초과하면 상기 분배콘(35)에서 하폐수 유입구(31) 방향으로 토출되는 미세기포수가 상대적으로 많아져 하폐수와 플록의 흐름을 방해하게 되어 플록의 상승 효율 및 하폐수 처리효율이 감소될 수 있다.

상기 타원뿔 밑면 타원의 단반경과 장반경의 비는 1:1.5 내지 1:4, 바람직하게는 1:1.8 내지 1:3.8, 더욱 바람직하게는 1:2 내지 1:3.5이다. 상기 범위에서 장반경이 너무 작으면 꼭지점에서 바닥면(34)까지 측면 격벽(322, 323) 방향으로 모선을 따라 미세기포수 공급관(43)에서 토출된 미세기포수가 안내되는 유로의 길이가 짧아지고, 상기 범위에서 장반경이 너무 크면 측면 격벽(322, 323) 방향으로 분배되어 측면 격벽(322, 323)에 부딪치는 미세기포수의 흐름이 강해져 미세기포의 응집이 발생되고 이로 인해 하폐수 처리효율이 감소될 수 있다.

상기 분배콘(35)의 모선의 기울기가 꼭지점에서 바닥면(34) 방향으로 갈수록 완만해지는 것, 바람직하게는 꼭지점에 위치한 모선의 접선의 각도는 60° 내지 90°, 바람직하게는 70° 내지 85°이고, 바닥면에 접하는 모선의 접선 각도는 0° 내지 50°이고, 바닥면에 접하는 모선에서도 격벽(321) 방향의 모선의 접선은 25° 내지 50°, 바람직하게는 30° 내지 45°이며, 미세기포 안내판(33) 방향의 모선의 접선은 0° 내지 35°, 바람직하게는 10° 내지 25°인 것이다. 상기와 같이 모선의 단면이 오목하게 곡선을 이룬 형상의 분배콘이 미세기포수의 충돌에 의한 응집을 최소화하면서 바닥면(34)까지 미세기포수의 흐름을 가져갈 수 있다.

상기 분배콘(35)의 상기 미세기포 안내판(33)쪽 옆면에 꼭지점에서 바닥면(34) 방향으로 모선을 따라 다수개의 미세기포수 가이드판(351)이 형성되는 것이 미세기포 접촉부(30)의 구석까지 미세기포수를 방사상으로 고루 분배하는데 유리하다. 상기 미세기포수 가이드판(321)은 꼭지점에서 모선을 따라 바닥면(34)까지 또는 그 사이 소정의 지점까지 모선의 접면에 수직으로 형성될 수 있고, 상기 미세기포수 가이드판(321)의 높이는 미세기포수 공급관(43)의 내경을 100이라 할 때 20 내지 100, 바람직하게는 30 내지 90, 더욱 바람직하게는 40 내지 80 정도의 높이로 형성한다.

상기 분배콘(35)의 상기 격벽(321)쪽 옆면에 모선에 수직이 되는 다수개의 미세기포수 방해판(352)을 설치하는 것이 미세기포수 공급관(43)에서 하폐수 유입구(31) 방향으로 일부 토출되는 미세기포수를 측면 격벽(322, 323) 방향으로 분배하여, 유입되는 하폐수의 와류를 방지하고 플록을 유지하는데 바람직하다. 상기 미세기포수 방해판은 모선에 대해 수직이 되도록 설치할 수도 있으나 중심을 기준으로 양측 하방으로 15° 내지 45°경사지게 형성할 수 있다. 상기 미세기포수 방해판(322)의 높이는 미세기포수 공급관(43)의 내경을 100이라 할 때 10 내지 60, 바람직하게는 15 내지 50, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 정도의 높이로 형성한다.

상기 분배콘(35)의 격벽(321)쪽 옆면에서 미세기포 안내판(33)쪽 옆면으로 분배콘 홀(353)이 형성되므로써, 폭방향으로 길게 형성된 분배콘(35)에 의한 하폐수 및 플록의 흐름을 길이방향으로 원활하게 할 수 있다. 상기 분배콘 홀(353)은 격벽(321)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 점점 넓어지도록 격벽(321)쪽 옆면에 형성된 분배콘 홀(353)의 입구는 미세기포 안내판(33)쪽 옆면에 형성된 분배콘 홀(353)의 출구에 비해, 그 폭 및 높이 중 어느 하나 이상이 더 작게 형성된다. 더욱 바람직하게는 상기 분배콘 홀(353)의 입구나 출구의 하단은 바닥면(34)에 접하거나 매우 근접하게 형성되고, 입구에서 출구방향으로 폭 및 높이가 점점 증가하는 형태가 바람직하다.

상기 미세기포수 공급관(43)의 말단 위치는 상기 폭방향의 중앙이고, 상기 길이방향에서 상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321)부터 미세기포 안내판(33)까지의 길이를 100이라 할 때, 상기 미세기포수 공급관(43)의 중심을 지나는 가상의 선은 10 내지 30 위치, 바람직하게는 15 내지 25 위치이며, 상기 하폐수 유입구(31)의 높이를 100이라 할 때, 상기 분배콘(35)의 높이는 80 내지 100이고, 바람직하게는 85 내지 95 이고, 상기 분배콘(35)의 높이를 100이라 할 때, 상기 미세기포수 공급관(43)의 말단부의 바닥에서부터의 높이는 100 내지 120, 바람직하게는 105 내지 115인 것아다.

상기 하폐수 유입구(31)의 높이는 300 내지 800 mm이고, 상기 분배콘(35)의 높이는 250 내지 750 mm이며, 상기 미세기포수 공급관(43)의 말단 높이는 바닥면(34)에서 300 내지 900 mm 높이에 구비되며, 이때 상기 바닥부터 격벽(321, 322, 323)의 높이가 2 내지 4.5 m 정도일 수 있다.

상기 미세기포 안내판(33)은 바닥에서 30°내지 60°, 바람직하게는 40°내지 55°경사지게 형성될 수 있다. 또한 상기 미세기포 안내판(33)은 바닥부터 말단까지 일정한 각도로 형성할 수도 있고, 바람직하게는 상기 범위 내에서 바닥부분의 각도는 상대적으로 높고, 말단부분의 각도는 상대적으로 낮게 형성할 수도 있고, 상기 범위 내에서 곡선형으로 형성할 수도 있다. 종래 미세기포 접촉부(30)의 바닥의 넓은 면적에 분기관 및 다수의 노즐을 형성한 도 2의 미세기포수 배출부(44)의 경우 미세기포 접촉부(30) 바닥에서 노즐을 통해 상부 방향으로 하폐수 및 플록을 상승시키기 때문에 상기 미세기포 안내판(33)의 경사가 60°를 초과하거나 나아가 수직으로 형성되는 경우에도 플록을 용이하게 상승시킬 수 있었으나, 본 발명의 경우 바닥 방향으로 토출되는 미세기포수가 미세기포 안내판(33)을 용이하게 타고 넘어가면서 플록을 상승시킬 수 있도록 상기 상한치 이하로 각도를 낮출 필요가 있다. 다만 미세기포 안내판(33)의 각도가 너무 낮아지면 수면까지의 거리가 너무 길어져 오히려 플록의 상승이 어려워질 수 있다.

상기 미세기포 안내판(33)의 높이는 상기 미세기포 접촉부(30)의 하폐수 높이의 50 내지 70 %인 것이 바람직하다.

이하 미세기포수 배출부(40)을 설명한다.

상기 미세기포수 배출부(40)는, 상기 처리수와 공기가 공급되는 유입부(411), 상기 유입부(411)로부터 하측으로 연장된 처리수와 공기가 유동하는 분할부(412), 상기 분할부(412)에 구비되고, 회전하면서 소정간격으로 이격된 분할판(4131)으로 상기 처리수와 공기를 혼화하면서 분할하여 미세기포수를 형성하는 회전격자(413), 및 상기 분할부(412)로부터 상측으로 연장되고, 상측으로 갈수록 직경이 증가하다가 감소하여 형성된 내부 공간(4143), 상기 내부 공간(4143)의 직경이 감소된 말단부에 형성된 배출구(4141), 및 상기 배출구(4141) 둘레로 하측으로 돌출된 차단판(4142)을 포함하는 배출부(414);를 포함하는 미세기포수 복합펌프(41);

상기 미세기포수 복합펌프(41)의 상기 배출구(4141)로부터 배출되는 미세기포수 및 응집기포수의 혼합수가 공급되는 혼합수 공급관(421), 및 압력조절밸브(422) 및 압력초과공기 배출관(423)이 구비된 압력초과공기 분리탱크(42); 및

상기 압력초과공기 분리탱크(42)로부터 소정 압력 및 소정 크기 미만의 미세기포수를 배출하는 미세기포수 공급관(43);을 포함한다.

상기 유입부(411)에서 공기는 공기 유입관(4111)을 통해 처리수의 흡입 압력에 의해 함께 유입될 수 있다. 나아가 공기의 유입을 더욱 효과적으로 하기 위해 공기 유입관에서 분할부(412) 입구까지 공기 유입 인입관(4112)를 설치할 수 있다.

상기 미세기포수 복합펌프(41)는 분할판(4131)이 형성된 회전격자(413)의 회전에 의해 유입부(411)보다 좁은 유로를 가진 분할부(412)로 처리수와 공기가 흡입되고, 처리수와 공기가 혼화하면서 분할되며, 이로 인해 생성된 미세기포수가 고압으로 배출부(414)로 이송된다.

상기 미세기포수 복합펌프(41)에서 생성된 미세기포수는 내부 공간(4143) 및 차단판(4142)를 구비한 배출부(414)를 통해 소정 크기 미만의 미세기포와 소정 크기 이상의 미세기포가 각각 분리된 유로를 거친 후 배출구(4141)로 함께 배출되고, 상기 압력초과공기 분리탱크(42)에서 압력조절밸브(422)에 의해 소정 압력을 초과하는 공기는 기체상으로 배출되고, 소정 압력 이하의 처리수에 용해된 미세기포수만 미세기포수 공급관(43)을 통해 배출된다. 이때 미세기포수 공급관(43)에는 별도의 분기관이나 다수의 노즐을 추가로 구비하지 않으므로, 이로 인한 미세기포의 응집이나 압력손실 없이 미세기포수가 수중으로 공급될 수 있다.

상기 배출부(414)의 내부 공간(4143)은 상기 분할부(412)로부터 상측으로 연장되고, 상측으로 갈수록 직경이 증가하다가 감소하여 형성된 것으로 내면이 곡면을 이루고 있고, 바람직하게는 구형인 것이다. 분할판(4131) 및 회전격자(413)의 회전에 의해 처리수와 공기가 혼화하면서 분할되며, 이로 인해 생성된 미세기포수가 내부 공간(4143)으로 토출될 때, 소정 크기 이상의 미세기포는 원심력에 의해 상기 회전격자(413)의 회전 방향, 즉 도 7의 좌측 반구쪽으로 토출되어 상기 내부 공간(4143) 내벽을 따라 이동하다 회전하면서 상기 차단판(4142)에 부딪치면서 서로 응집하고, 소정 크기 미만의 미세기포는 상기 분할부(412)에서 토출되어 상기 내부 공간(4143)의 중앙부를 관통하여 이동하다가 배출구(4141)로 배출된다. 따라서 상기 분할부(412)에서 토출된 미세기포수는 미세기포의 크기에 따라 상기 배출부(414)의 내부 공간(4143)에서 각각 분리된 유로를 통해 이동하다가 배출구(4141)로 함께 배출된다. 즉, 배출구(4141)로 배출되는 미세기포수는 내부 공간(4143)의 중앙부로 이동하는 소정 크기 미만의 미세기포와 내부 공간(4143)의 내벽으로 회전하면서 응집하여 더욱 커진 소정 크기 이상의 미세기포가 함께 배출된다.

상기 차단판(4142)의 높이는 상기 구형 내부 공간(4143) 지름의 5 내지 40%, 바람직하게는 10 내지 30%인 것이다. 상기 차단판(4142)의 높이가 너무 낮으면 내부 공간(4143)의 내벽을 회전하면서 충분히 응집되기 전에 중앙부로 이동하는 소정 크기 미만의 미세기포와 함께 배출될 수 있다. 상기 차단판(4142)의 높이가 너무 높으면 내부 공간(4143)의 내벽을 회전하면서 소정 크기 이상으로 응집된 미세기포의 양이 상대적으로 너무 많아지므로 미세기포수 복합펌프(41)의 소정 크기 미만의 미세기포를 생성하는 미세기포 생성 효율 및 전력 소요 절감 효과가 감소한다.

상기 차단판(4142)의 높이는 회전격자(413)의 회전방향의 높이가 높고, 그 반대방향의 높이가 낮은 잘린 원기둥 형상인 것이, 소정 크기 미만의 미세기포를 생성하는 미세기포 생성 효율 및 전력 소요 절감 효과를 높이는데 더욱 바람직하다.

상기 구형 내부 공간(4143)의 지름은 상기 회전격자(413)의 둘레로 형성된 분할부(412)의 유로 내경의 3 내지 6 배, 바람직하게는 4 내지 5.5 배인 것으로, 상기 범위를 벗어날 경우 미세기포를 생성하는 미세기포 생성 효율 및 전력 소요 절감 효과가 감소한다.

상기 유입부(411)의 유로 내경은 상기 회전격자(413)의 둘레로 형성된 분할부(412)의 유로 내경의 2 내지 4배, 바람직하게는 2.5 내지 3.5 배인 것으로, 상기 하한치 미만에서는 미세기포수 복합펌프(41)에서 토출되는 미세기포수의 토출 압력 상승에 한계가 있고, 상기 상한치를 초과할 경우 펌프에 부하가 발생하여 펌프의 크기나 용량을 더욱 키워야 할 수 있다.

상기 미세기포수 복합펌프(41)의 상기 유입부(411)로 처리수는 0.1 내지 0.6 bar, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 bar의 압력으로 흡입 공급되고, 상기 공기는 유입 유량의 3 내지 10%, 바람직하게는 7.5 내지 8.5%로 흡입되며, 상기 회전격자(413)의 회전수는 40 내지 60 Hz, 바람직하게는 50 내지 60 Hz인 것이고, 상기 범위를 벗어날 경우 미세기포수 복합펌프(41)에서 토출되는 미세기포수의 토출 압력 상승에 한계가 있고, 미세기포수 복합펌프(41)에서 토출되는 압력을 2 내지 6 bar, 바람직하게는 3 내지 5 bar로 맞추기 어렵다.

상기 압력초과공기 분리탱크(42)의 압력조절밸브(422)는 2 내지 6 bar, 바람직하게는 3 내지 5 bar로 설정할 수 있다. 본 발명의 미세기포수 공급관(43)에는 분기관이나 다수의 노즐을 통한 압력 손실 없이 바로 미세기포 접촉부(30)로 토출되므로 압력초과공기 분리탱크(42)의 압력조절밸브(422)에서 설정된 압력이 미세기포수 공급관(43)에서 토출되는 압력과 실질적으로 거의 동일하다.

상기 미세기포수 공급관(43)은 상기 하폐수 유입구(31)로 유입되는 하폐수에 상기 미세기포 접촉부(30)의 하부에서 바닥 방향으로 미세기포수를 공급한다. 상기 미세기포수 공급관(43)은 상기 미세기포 접촉부(30)에서 별도의 분기관이나 다수의 노즐이 설치되지 않고, 미세기포수를 바닥 방향으로 공급하는 배관이다.

한편 부상 슬러지 배출부(60)의 바닥은 미세기포 안내판(33)에서 임시 저장조(80) 방향으로 가면서 바닥면을 경사지게 설치할 수 있다. 상기 경사는 2°내지 5°가 바람직하다. 상기 부상 슬러지 분리조(50)와 처리수 임시 저장조(80)에는 바닥면에 수직으로 침강 슬러지 차단벽(81)을 격벽(321) 높이의 5 내지 30 % 높이로 설치하는 것이 부상 후 일부 침강되는 슬러지의 유입을 차단하는데 유리하다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 궤적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

실시예 1

도 7의 미세기포 접촉부(30) 평면도를 참고하여, 미세기포 접촉부(30)의 폭과 길이의 비는 1:1.3이고, 폭 2.4 m, 길이 3.2 m, 높이 2.2 m이고, 하폐수 유입구(31)의 높이는 0.4 m, 폭은 2.4 m, 미세기포 안내판(33)의 각도는 60°이며, 높이가 1.4 m인 미세기포 접촉부(30)에 도 8에 도시된 미세기포수 복합펌프(41), 압력초과공기 분리탱크(42); 및 미세기포수 공급관(43)으로 구성된 미세기포 배출부(40)을 설치하였다. 상기 미세기포 접촉부(30)의 하폐수의 높이는 2.1 m이었다.

상기 미세기포수 복합펌프(41)의 유입부(411)로 처리수는 0.4 bar의 압력으로 125 L/분 흡입 공급되고, 상기 공기는 10 L/분으로 흡입되며, 상기 회전격자(413)의 회전수는 60 Hz이며, 상기 압력초과공기 분리탱크(42)의 압력조절밸브(422)는 4 bar로 설정되어, 미세기포수 공급관(43)으로 4 bar의 미세기포수가 토출되도록 하였다.

또한 상기 미세기포 배출관(43)은 내경은 40 mm, 격벽(321)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 0.6 m, 바닥에서 0.41 m 높이에 수직으로 바닥방향으로 설치하였다.

또한 분배콘(35)은 도 4c의 형상으로 높이는 0.4 m, 장반경은 1.0 m, 단반경은 0.4 m이고, 꼭지점은 타원뿔이 기울어지지 않았을 때의 가상의 꼭지점에서 격벽(321)쪽 단반경 방향으로 0.3 m 이동된 위치에 오도록 기울어지게 설치하였다.

또한 상기 미세기포 배출관(43)의 가상의 중심선이 상기 분배콘(35)의 꼭지점보다 15 mm 미세기포 안내판(33) 방향으로 이동하도록 설치하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일하게 미세기포 접촉부(30)를 구성하고, 다만 분배콘(35)은 도 4f의 형상으로 높이는 0.4 m, 장반경은 1.0 m, 단반경은 0.4 m이고, 꼭지점은 타원뿔이 기울어지지 않았을 때의 가상의 꼭지점이 격벽(321)쪽 단반경 방향으로 0.3 m 이동된 위치에 오도록 기울어지게 하고, 미세기포 안내판(33) 방향으로 방사상으로 미세기포수 가이드판(351)을 30 mm 높이로 모선의 접면에 수직 설치하였다.

상기 분배콘(35)의 꼭지점의 접선의 기울기는 80°이고, 바닥면(34)에 접하는 모선의 기울기는 미세기포 안내판(33)쪽은 20°, 격벽(321)쪽은 45°이었다.

실시예 3

실시예 1와 동일하게 미세기포 접촉부(30)를 구성하고, 다만 분배콘(35)은 도 4g의 형상으로 높이는 0.4 m, 장반경은 1.0 m, 단반경은 0.4 m이고, 꼭지점은 타원뿔이 기울어지지 않았을 때의 가상의 꼭지점이 격벽(321)쪽 단반경 방향으로 0.3 m 이동된 위치에 오도록 기울어지게 하고, 미세기포 안내판(33) 방향으로 방사상으로 미세기포수 가이드판(351)을 30 mm 높이로 모선의 접면에 수직 설치하였다.

상기 분배콘(35)의 꼭지점의 접선의 기울기는 80°이고, 바닥면(34)에 접하는 모선의 기울기는 미세기포 안내판(33)쪽은 20°, 격벽(321)쪽은 45°이었다.

상기 분배콘(35)의 격벽(321)쪽에 형성된 입구의 하단은 바닥면(34)에 접하고, 높이는 0.1 m, 폭은 0.3 m, 미세기포 안내판(33)에 형성된 출구의 하단은 바닥면(34)에 접하고, 높이는 0.18 m, 폭은 0.6 m 이었다.

비교예 1

실시예 2와 동일하게 미세기포 접촉부(30)를 구성하되, 바닥면(34)에 분배콘(35)를 설치하지 않아 미세기포 공급관(43)에서 토출되는 미세기포수는 바닥면(34)로 바로 토출되도록 하였다.

비교예 2

실시예 1과 동일하게 미세기포 접촉부(30)를 구성하되, 분배콘(35)은 도 4b의 형상으로 높이는 0.4 m, 반경은 0.4 m이고, 꼭지점은 원뿔이 기울어지지 않았을 때의 가상의 꼭지점에서 격벽(321) 방향으로 0.3 m 이동된 위치에 오도록 기울어지게 설치하였다.

또한 상기 미세기포 배출관(43)의 가상의 중심선이 상기 분배콘(35)의 꼭지점 중심에 오도록 설치하였다.

비교예 3

실시예 1과 동일하게 미세기포 접촉부(30)를 구성하되, 분배콘(35)은 도 4b의 형상으로 높이는 0.4 m, 반경은 0.8 m이고, 꼭지점은 원뿔이 기울어지지 않았을 때의 가상의 꼭지점에서 격벽(321) 방향으로 0.3 m 위치에 오도록 기울어지게 설치하였다.

또한 상기 미세기포 배출관(43)의 가상의 중심선이 상기 분배콘(35)의 꼭지점 중심에 오도록 설치하였다.

비교예 4

실시예 1과 동일 규격의 미세기포 접촉부(30)를 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치에, 도 1과 같이 가압펌프(442), 가압된 처리수 이송관에 압축공기를 공급하는 컴프레서(443), 상기 가압된 처리수와 압축공기를 혼화하는 라인믹서(444), 가압된 처리수와 압축공기의 혼화수를 가압하여 공기를 용해시키는 가압탱크(445), 상기 가압탱크에서 미세기포 접촉부(30)의 하부로 가압된 처리수와 압축공기의 혼화수를 이송하는 혼화수 공급관(446), 상기 혼화수 공급관에서 분기된 2개의 분기관(4461, 4462), 상기 2개의 분기관에 각각 소정 간격으로 8개씩 미세기포수 공급 노즐(4463, 4464)로 구성된 미세기포 배출부(44)를 바닥에서 0.1 m 높이에 설치하였다.

실험예 1: 미세기포 평균직경 및 평균기포수량

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 부상분리식 하폐수 처리장치에서 미세기포 접촉부의 격벽(321)의 양측 모서리 상부 수면, 미세기포 안내판(33)의 말단부 양측 모서리 상부 수면의 미세기포 직경 및 기포수량을 각각 측정한 후 이들의 평균하여 아래 표 1에 나타내었다.

구분	평균직경(㎛)	평균기포수량(개/ml)
실시예 1	24	3,105
실시예 2	23	3,412
실시예 3	20	4,455
비교예 1	28	1,912
비교예 2	27	2,323
비교예 3	30	1,820
비교예 4	30	2,340

실험예 2: 하폐수 처리효율

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 부상분리식 하폐수 처리장치를 이용하여 하폐수의 처리효율을 비교하였다. 유입되는 하폐수의 총인(T-P)는 0.807 mg/L이고, 부유물질은 4.4 mg/L이었다. 하폐수 처리효율은 유입되는 하폐수의 총인 또는 부유물질에서 하폐수 처리장치를 거친 처리수의 총인 또는 부유물질 감소 정도를 백분율로 아래 표 2에 나타내었다.

구분	총인 처리효율(%)	부유물질 처리효율(%)
실시예 1	86	42
실시예 2	88	49
실시예 3	92	68
비교예 1	80	19
비교예 2	83	28
비교예 3	79	11
비교예 4	79	8

실험예 3: 전력 사용량

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 부상분리식 하폐수 처리장치를 이용하여 7일 동안 전력사용량을 평균하여 1일 평균 전력사용량을 계산하여 표 3에 나타내었다.

구분	1일 평균 전력사용량(kWh)
실시예 1	90
실시예 2	80
실시예 3	80
비교예 1	100
비교예 2	100
비교예 3	100
비교예 4	150

10: 혼화부 11: 급속 교반기
20: 응집부 21: 제1 응집조 211: 완속 교반기
22:제2 응집조
30: 미세기포 접촉부 31: 하폐수 유입구 321: 격벽
322, 323: 측면 격벽 33: 미세기포 안내판 34: 바닥면
35: 분배콘 351: 미세기포수 가이드판 352: 미세기포수 방해판
353: 분배콘 홀
40, 44: 미세기포 배출부
41: 미세기포수 복합펌프 411: 유입부
4111: 공기 유입관 4112: 공기 유입 인입관
412: 분할부 413: 회전격자 4131: 분할판
414: 배출부 4141: 배출구 4142: 차단판
4143: 내부 공간
42: 압력초과공기 분리탱크 421: 혼합수 공급관
422: 압력조절밸브 423: 압력초과공기 배출관
43: 미세기포수 공급관
441: 유입관 442: 가압 펌프 443: 컴프레서
444: 라인믹서 445: 가압 탱크 446: 혼화수 공급관
4461, 4462: 분기관 4463, 4464: 노즐
50: 부상 슬러지 분리조
60: 부상 슬러지 배출부
70: 부상슬러지 수집기
80: 처리수 임시 저장조 81: 침강 슬러지 차단벽
90: 처리수 저장조

Claims (8)

1. 유입되는 하폐수에 응집제를 혼화하여 상기 하폐수에 플록을 생성시키는 혼화부(10); 상기 혼화부(10)를 통과한 하폐수가 유입되고 교반하여 상기 하폐수 중의 플록을 성장시키는 응집부(20); 상기 응집부(20)의 하부와 연통되는 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321), 2개의 측면 격벽(322, 323) 및 나머지 한 면에 바닥에서부터 상측 방향으로 수중에 설치되는 미세기포 안내판(33)으로 둘러싸여 형성되는 미세기포 접촉부(30); 상기 하폐수 유입구(31)로 유입되는 하폐수에 상기 미세기포 접촉부(30)의 하부에서 바닥 방향으로 미세기포수를 공급하는 미세기포수 배출부(40); 상기 미세기포 접촉부(30) 상부와 연통되어 상기 미세기포 접촉부(30)로부터 미세기포와 접촉된 플록과 함께 하폐수가 유입되고, 상기 미세기포와 접촉된 플록이 부력에 의해 수면에 부상하여 슬러지층을 형성하는 부상 슬러지 분리조(50); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 상기 미세기포 접촉부(30)와 연통되는 측의 타측 상부에 바닥에서부터 이격되도록 설치되어 수집된 슬러지를 배출하는 부상 슬러지 배출부(60); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 수면 위에 설치되어 부상 슬러지를 수집하는 부상 슬러지 수집기(70); 상기 부상 슬러지 분리조(50)의 하부와 연통되어 슬러지가 제거된 처리수가 저장되는 처리수 임시 저장조(80); 및 상기 처리수 임시 저장조의 상부와 연통되어 처리수가 저장되는 처리수 저장조(90);를 포함하는 부상분리식 하폐수 처리장치에 있어서,
   상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 미세기포 접촉부(30)의 바닥면(34)에 상기 길이방향이 좁고 폭방향이 긴 타원뿔 형상의 분배콘(35)이 형성되고, 상기 분배콘(35)의 격벽(321)쪽 옆면에서 미세기포 안내판(33)쪽 옆면으로 분배콘 홀(353)이 형성되며,
   상기 미세기포수 배출부(40)는 미세기포수 공급관(43)이 구비되고, 상기 미세기포수 공급관(43)이 상기 분배콘(35)의 꼭지점 방향으로 토출되도록 수직으로 설치되며,
   상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 상기 미세기포 접촉부(30)의 폭과 길이의 비는 1:0.5 내지 1:2이고,
   상기 분배콘(35)의 꼭지점이 상기 격벽(321) 방향으로 치우쳐진 기울어진 타원뿔 형상이며,
   상기 분배콘(35)의 모선의 기울기가 꼭지점에서 바닥면(34) 방향으로 갈수록 완만해지고, 상기 분배콘(35)의 꼭지점의 모선의 접선의 각도는 60°내지 90°이고, 바닥면에 접하는 모선 중 미세기포 안내판(33) 방향의 모선의 접선의 각도는 10° 내지 25°이며,
   상기 미세기포 안내판(33)은 바닥에서 30°내지 60° 경사지게 형성되고,
   상기 분배콘(35)의 상기 격벽(321)쪽 옆면에 모선에 수직이 되는 다수개의 미세기포수 방해판(352)이 설치된 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 미세기포수 방해판(352)는 상기 격벽(321)에서 상기 분배콘(35)를 볼 때 중심에서 양측 하방으로 15° 내지 45° 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 미세기포수 방해판(352)의 높이는 미세기포수 공급관(43)의 내경을 100이라할 때 20 내지 40인 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
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