KR102026325B1

KR102026325B1 - 미세기포수 분배 노즐을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치

Info

Publication number: KR102026325B1
Application number: KR1020190022101A
Authority: KR
Inventors: 심재왕; 김두현; 오강현; 윤경선
Original assignee: 주식회사 티에스케이워터
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2019-11-04

Abstract

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 적은 미세기포수 분배 노즐을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치에 관한 것이다. 또한 상기 미세기포수 분배 노즐은 분배 레듀서 및 승강가능한 분배벽을 구비하여, 미세기포 접촉부의 폭이나 크기에 따라 미세기포수의 토출 압력 및 속력을 조절함으로써 별도의 설비비용의 추가 없이 최적의 미세기포 접촉효율을 달성할 수 있게 한다.

Description

미세기포수 분배 노즐을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치{Dissolved air flotation type wastewater processing apparatus equipped with microbubble distributing nozzle}

본 발명은 하폐수 처리장치, 특히 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 상부 방향으로 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 있었고, 또한 미세기포 접촉조의 폭이나 크기가 커질수록 추가적인 노즐 설치가 필요하여 설치비가 증가하고 압력손실 및 전력 소요는 더욱 더 증가하는 문제가 있었다.

또한 부상분리식 하폐수 처리장치에서 미세기포 접촉부 바닥면에 다수의 노즐을 설치하지 않고 미세기포수 공급관을 바닥 방향으로 수직하게 설치하여 미세기포의 융합이나 압력손실을 억제하고 이를 통해 전력 소요를 억제하려는 시도도 있었으나, 미세기포 접촉부의 폭이 일정 길이 이상 넘어설 경우 측면 격벽 방향에 미세기포수가 도달하지 않아 죽은 영역이 발생하고, 미세기포 접촉부의 폭을 하폐수 유입구에서 미세기포 안내판 방향으로 점점 넓히는 방식의 구조 변화가 필요하였고, 미세기포수 공급관에서 미세기포수가 수직으로 토출되므로 미세기포수의 일부가 하폐수 유입구 방향으로 토출되어 플록의 원활한 상승이 저해하는 문제가 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 적은 미세기포수 분배 노즐을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치를 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 미세기포수 분배 노즐은 분배 레듀서 및 승강가능한 분배벽을 구비하여, 미세기포 접촉부의 폭이나 크기에 따라 미세기포수의 토출 압력 및 속력을 조절함으로써 별도의 설비비용의 추가 없이 최적의 미세기포 접촉효율을 달성할 수 있게 한다.

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 미세기포수 배출부(40)는 미세기포수 공급관(43)이 구비되고, 상기 미세기포수 공급관(43)이 바닥 방향으로 수직으로 설치되고,

상기 미세기포수 공급관(43)에 연결된 미세기포수 유입구(451), 상기 미세기포수 유입구(451)에 연통되어 분기된 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)를 포함하는 노즐 본체(450); 상기 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453) 사이에 배치되는 분배벽(454); 및 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)에 연결되어 외부로 토출되는 내경을 감소시키는 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531);를 포함하는 미세기포수 분배 노즐(45);이 설치된 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기 부상분리식 하폐수 처리장치를 이용한 부상분리식 하폐수 처리방법에 있어서,

상기 미세기포 접촉부(30)의 폭의 길이 또는 장방비에 따라 미세기포수가 토출될 수 있도록,

상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 외부로 토출되는 말단부의 내경이 50 내지 95인 것을 선택하여 내경을 조절하거나, 상기 분배벽(454)의 상승 높이를 조절하거나, 또는 이들 둘 모두를 조절하여,

상기 미세기포 접촉부(30)에서의 하폐수와 미세기포 접촉효율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리방법에 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 적은 세로 분배콘을 구비한 부상분리식 하폐수 처리장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 미세기포수 분배 노즐은 분배 레듀서 및 승강가능한 분배벽을 구비하여, 미세기포 접촉부의 폭이나 크기에 따라 미세기포수의 토출 압력 및 속력을 조절함으로써 별도의 설비비용의 추가 없이 최적의 미세기포 접촉효율을 달성하게 할 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 공급관 및 미세기포수 분배 노즐만 구비한 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 구성 설명도이다.
도 4a는 장방비가 2:1인 미세기포 접촉부에 미세기포수 공급관이 수직으로 설치된 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부의 평면도이고, 도 4b는 장방비가 1:1인 미세기포 접촉부에 미세기포수 공급관이 수직으로 설치된 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부의 평면도이며, 도 4c는 장방비가 2:3인 미세기포 접촉부에 미세기포수 공급관이 수직으로 설치된 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부의 평면도이고, 도 4d는 장방비가 1:2인 미세기포 접촉부에 미세기포수 공급관이 수직으로 설치된 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부의 평면도이다.
도 5a는 미세기포수 공급관이 바닥 방향으로 수직으로 설치되고, 미세기포수 공급관의 말단에 분배 레듀서가 구비되지 않은 미세기포수 분배 노즐에서 미세기포수가 토출되더라도 미세기포 접촉조의 폭이 일정 길이 이상을 초과할 경우 측면 격벽 쪽에 죽은 영역이 발생함을 나타내는 설명도이고, 도 5b는 미세기포 접촉조의 폭이 일정 길이 미만일 경우 측면 격벽에 미세기포수가 충돌하여 난류가 발생하고 미세기포의 융합이 일어나는 미세기포수 충돌 영역이 발생함을 나타내는 설명도이다.
도 6a는 미세기포수 유입구의 내경, 분배벽과 연결부의 내경 및 제1 및 제2 토출구의 내경이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경이 32 mm인 미세기포수 분배 노즐의 단면도이고, 도 6b는 미세기포수 유입구의 내경, 분배벽과 연결부의 내경 및 제1 및 제2 토출구의 내경이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경이 25 mm인 미세기포수 분배 노즐의 단면도이며, 도 6c는 미세기포수 유입구의 내경, 분배벽과 연결부의 내경 및 제1 및 제2 토출구의 내경이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경이 20 mm인 미세기포수 분배 노즐의 단면도이다.
도 7a는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 정단면도이고, 도 7b는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 측면도이며, 도 7c는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 평면도이고, 도 7d는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 배면도로서, 분배벽과 미세기포수 유입구 위치는 점선으로 도시한 것이다.
도 8a는 분배벽 부분의 확대 정단면도이고, 도 8b는 분배벽 부분의 확대 측단면도이며, 도 8c는 승강부재의 확대 정단면도이고, 도 8d는 승강부재의 확대 측단면도이다.
도 9a는 도 8a의 분배벽 부분의 확대 정단면도에서 승강부재의 나사를 회전시켜 분배벽을 상승시켰을 때의 확대 정단면도이고, 도 9b는 도 8b의 분배벽 부분의 확대 측단면도에서 승강부재의 나사를 회전시켜 분배벽을 상승시켰을 때의 확대 측단면도이다.
도 10a는 도 6a의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 7 mm 상승시켰을 때의 미세기포수 분배 노즐의 단면도이고, 도 10b는 도 6b의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 5 mm 상승시켰을 때의 미세기포수 분배 노즐의 단면도이며, 도 10c는 도 6c의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 5 mm 상승시켰을 때의 미세기포수 분배 노즐의 단면도이다.
도 11은 미세기포수 유입구의 내경(d1), 분배벽과 연결부의 내경(d4) 및 제1 및 제2 토출구의 내경(d2)이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경(d3)이 32 mm인 도 10a의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 7 mm 상승시킴에 따라 연결부와 분배벽 사이의 내경(d4)이 30 mm로 감소됨을 나타낸 설명도이다.
도 12는 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. 또한 미세기포 접촉조의 폭이나 크기가 커질수록 추가적인 노즐 설치가 필요하여 설치비가 증가하고 압력손실 및 전력 소요는 더욱 더 증가하는 문제가 있었다.

또한 부상분리식 하폐수 처리장치에서 미세기포 접촉부 바닥면에 다수의 노즐을 설치하지 않고 미세기포수 공급관을 바닥 방향으로 수직하게 설치하여 미세기포의 융합이나 압력손실을 억제하고 이를 통해 전력 소요를 억제하려는 시도도 있었으나(도 3에서 분배 노즐(45)을 제외한 도면 참조), 미세기포 접촉부의 폭이 일정 길이 이상 넘어설 경우 측면 격벽 방향에 미세기포수가 도달하지 않아 죽은 영역이 발생하고(도 5a 참조), 미세기포 접촉부의 폭을 하폐수 유입구에서 미세기포 안내판 방향으로 점점 넓히는 방식의 구조 변화가 필요하였고, 미세기포수 공급관에서 미세기포수가 수직으로 토출되므로 미세기포수의 일부가 하폐수 유입구 방향으로 토출되어 플록의 원활한 상승이 저해하는 문제가 있었다.

이하 본 발명을 도 3 내지 도 12를 참조하여 설명한다.

도 3은 미세기포수 복합펌프(41), 압력초과공기 분리탱크(42)를 구비하고, 미세기포수 공급관(43) 및 그 말단에 분배 노즐(45)를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 구성 설명도이고, 도 4a, 4b, 4c 및 4d는 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때 길이방향은 2 m로 고정되고, 폭방향은 각각 1, 2. 3 및 4 m로 장방비가 각각 2:1, 1:1, 2:3 및 1:2이고, 미세기포수 공급관(43)이 수직으로 설치되고, 그 말단에 분배 노즐(45)가 설치된 본 발명의 실시예에 따른 부상분리식 하폐수 처리장치의 미세기포 접촉부(30)의 평면도이며, 도 5a는 미세기포수 공급관이 바닥 방향으로 수직으로 설치되고, 미세기포수 공급관의 말단에 분배 레듀서가 구비되지 않은 미세기포수 분배 노즐에서 미세기포수가 토출되더라도 미세기포 접촉조의 폭이 일정 길이 이상을 초과할 경우 측면 격벽 쪽에 죽은 영역이 발생함을 나타내는 설명도이고, 도 5b는 미세기포 접촉조의 폭이 일정 길이 미만일 경우 측면 격벽에 미세기포수가 충돌하여 난류가 발생하고 미세기포의 융합이 일어나는 미세기포수 충돌 영역이 발생함을 나타내는 설명도이며, 도 6a는 미세기포수 유입구의 내경, 분배벽과 연결부의 내경 및 제1 및 제2 토출구의 내경이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경이 32 mm인 미세기포수 분배 노즐의 단면도이고, 도 6b는 미세기포수 유입구의 내경, 분배벽과 연결부의 내경 및 제1 및 제2 토출구의 내경이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경이 25 mm인 미세기포수 분배 노즐의 단면도이며, 도 6c는 미세기포수 유입구의 내경, 분배벽과 연결부의 내경 및 제1 및 제2 토출구의 내경이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경이 20 mm인 미세기포수 분배 노즐의 단면도이고, 도 7a는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 정단면도이고, 도 7b는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 측면도이며, 도 7c는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 평면도이고, 도 7d는 분배벽이 설치된 노즐 본체의 배면도로서, 분배벽과 미세기포수 유입구 위치는 점선으로 도시한 것이며, 도 8a는 분배벽 부분의 확대 정단면도이고, 도 8b는 분배벽 부분의 확대 측단면도이며, 도 8c는 승강부재의 확대 정단면도이고, 도 8d는 승강부재의 확대 측단면도이며, 도 9a는 도 8a의 분배벽 부분의 확대 정단면도에서 승강부재의 나사를 회전시켜 분배벽을 상승시켰을 때의 확대 정단면도이고, 도 9b는 도 8b의 분배벽 부분의 확대 측단면도에서 승강부재의 나사를 회전시켜 분배벽을 상승시켰을 때의 확대 측단면도이며, 도 10a는 도 6a의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 7 mm 상승시켰을 때의 미세기포수 분배 노즐의 단면도이고, 도 10b는 도 6b의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 5 mm 상승시켰을 때의 미세기포수 분배 노즐의 단면도이며, 도 10c는 도 6c의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 5 mm 상승시켰을 때의 미세기포수 분배 노즐의 단면도이고, 도 11은 미세기포수 유입구의 내경(d1), 분배벽과 연결부의 내경(d4) 및 제1 및 제2 토출구의 내경(d2)이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경(d3)이 32 mm인 도 10a의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 7 mm 상승시킴에 따라 연결부와 분배벽 사이의 내경(d4)이 30 mm로 감소됨을 나타낸 설명도이다.

또한 도 12는 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 미세기포수 공급관(43)에 연결된 미세기포수 유입구(451), 상기 미세기포수 유입구(451)에 연통되어 분기된 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)를 포함하는 노즐 본체(450); 상기 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453) 사이에 배치되는 분배벽(454); 및 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)에 연결되어 외부로 토출되는 내경을 감소시키는 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531);를 포함하는 미세기포수 분배 노즐(45);이 설치된 것을 특징으로 하고,

종래 부상분리식 하폐수 처리장치와는 미세기포 접촉부(30), 미세기포수 배출부(40) 및 특히 분배 노즐(45)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. 한편 아래 상세히 설명할 것이나, 미세기포수 배출부가 바닥 방향으로 수직하게 미세기포수 공급관(43)만 설치되지 않고, 그 말단에 분배 노즐(45)가 설치되어 있으므로 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 폭보다 줄이는 별도의 시설이 필요치 않고, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이의 폭이 상기 하폐수 유입구(31)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 가면서 점점 넓어지도록 할 필요도 없다.

상기 하폐수 유입구(31)가 형성된 격벽(321) 및 미세기포 안내판(33) 사이를 길이방향, 상기 2개의 측면 격벽(322, 323) 사이를 폭방향으로 할 때, 미세기포수 공급관(43)만 설치될 경우 상기 미세기포 접촉부(30)의 폭과 길이의 비는 바람직하게는 1:1.5 내지 1:2.5이면서, 상기 폭의 길이가 2 m 미만인 경우로, 상기 범위에서 폭이 너무 넓을 경우 미세기포수 공급관(43)에서 배출된 미세기포수가 2개의 측면 격벽(322, 323)까지 도달하지 않아 미세기포 접촉부(30) 내에 죽은 영역이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어 도 4a는 미세기포 접촉부(30)의 장방비가 1:2 이고, 폭이 1 m로 미세기포수 공급관(43)만 설치하는 것이 가능하지만, 도 4b는 미세기포 접촉부(30)의 장방비가 1:1 이고, 폭이 2 m, 도 4c는 미세기포 접촉부(30)의 장방비가 3:2 이고, 폭이 3 m, 그리고 도 4d는 미세기포 접촉부(30)의 장방비가 2:1 이고, 폭이 4 m로서 도 5a에 도시된 것과 같이 미세기포수가 측면 격벽(322, 323)까지 도달하지 못하면서 측면 격벽(322, 323)부근에 죽은 영역(V1, V2)가 발생할 수 있다. 도 5a에는 미세기포 공급관(43) 말단에 분배 노즐(45)가 설치된 것을 도시하였으나, 분배 노즐(45)이 설치되지 않은 경우 이러한 죽은 영역이 훨씬 더 광범위하게 발생하여 하페수 접촉 효율이 더욱 더 저하된다. 또한 미세기포 접촉부(30)의 폭이 너무 좁은 경우에도 도 5b에 도시한 것과 같이 토출되는 미세기포수가 측면 격벽(322, 323)에 충돌하여 난류가 발생하면서 미세기포가 응집하는 충돌 영역(C1, C2)이 발생하여 하페수 접촉 효율이 저하될 수 있다.

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 5 내지 15 위치, 바람직하게는 7 내지 14 위치이며, 상기 하폐수 유입구(31)의 높이를 100이라 할 때, 상기 미세기포수 공급관(43)의 말단에 결합된 분배 노즐(45)의 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 말단의 위치는 5 내지 50, 바람직하게는 7 내지 30인 것이다.

상기 하폐수 유입구(31)의 높이는 300 내지 800 mm이고, 상기 미세기포수 공급관(43)의 말단에 결합된 분배 노즐(45)의 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 말단의 위치는 바닥면에서 100 내지 500 mm 높이, 바람직하게는 150 내지 300 mm에 구비될 수 있다. 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)를 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 12의 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 분배 노즐(45)만을 통과한 후 바로 미세기포 접촉부(30)로 토출되므로 압력초과공기 분리탱크(42)의 압력조절밸브(422)에서 설정된 압력이 미세기포수 공급관(43)에서 토출되는 압력과 실질적으로 거의 동일하다.

이하 미세기포수 분배 노즐(45)을 설명한다.

상기 미세기포수 공급관(43)의 말단에 미세기포수 분배 노즐(45)이 설치된다. 상기 미세기포수 공급관(43)은 상기 미세기포 접촉부(30)의 바닥 방향으로 수직으로 미세기포수를 공급하고, 상기 공급된 미세기포수는 미세기포수 분배 노즐(45)에 의해 바닥면에 평행하게 측면격벽((322, 323) 방향으로 토출된다. 상기 미세기포수 공급관(43)과 상기 미세기포수 분배 노즐(45) 사이에 별도의 분기관이나 다수의 노즐이 설치되지 않는다.

상기 미세기포수 분배 노즐(45)는, 상기 미세기포수 공급관(43)에 연결된 미세기포수 유입구(451), 상기 미세기포수 유입구(451)에 연통되어 분기된 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)를 포함하는 노즐 본체(450); 상기 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453) 사이에 배치되는 분배벽(454); 및 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)에 연결되어 외부로 토출되는 내경을 감소시키는 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531);를 포함한다.

상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 상기 미세기포수 유입구(451)는 90° 각도를 이루고, 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 상기 미세기포수 유입구(451) 사이의 연결부(4512, 4513)가 상기 미세기포수 유입구(451)에 대하여 40° 내지 50° 각도로 경사지게 형성된 것으로, 상기 연결부(4512, 4513)는 도 7a에 도시된 것과 같이 미세기포수 유입구(451)의 내경을 100 이라 할 때 곡률반경이 200 내지 400인 곡면을 이룬다.

상기 제1 토출구(452)와 제2 토출구(453)는 180° 각도를 이루고, 상기 분배벽(454)은 상기 미세기포수 유입구(451), 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)의 모두에 수직인 정면 방향에서 볼 때 삼각형이고(도 7a 및 도 8a 참조), 상기 제1 토출구(452) 또는 제2 토출구(453) 방향인 측면 방향에서 볼 때 상부와 측부는 직각을 이루는 직선이고, 하부는 아래로 부푼 반원형이다(도 7b 및 도 8b 참조). 도 8b에서 좌측 및 우측 측부 사이의 길이는 제1 또는 제2 토출구(452, 453)의 지름을 100이라 할 때 70 내지 95, 바람직하게는 75 내지 90인 것이다. 상기 길이가 상기 하한치 미만이면 미세기포수 유입구(451)로 유입되는 미세기포수가 노즐 본체(450)과 분배벽(454)의 좌측 및 우측 측부 사이 틈새로 토출되어 난류가 발생하고, 미세기포의 응집이 발생할 수 있고, 상기 길이가 상기 상한치를 초과하면 분배벽(454)의 측부가 노즐 본체(450)의 내면에 접하면서 분배벽(454)의 승하강 조절이 원활하지 않을 수 있다.

상기 분배벽(454)의 상기 미세기포수 유입구(451), 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)의 모두에 수직인 정면 방향에서 볼 때 삼각형 형상에서 모서리는 곡면이고, 삼각형 형상의 측면은 오목한 곡면을 이루며, 상기 미세기포 유입구(451)의 직경을 100이라 할 때, 상기 삼각형 형상에서 상부 모서리의 곡률반경은 30 내지 70, 바람직하게는 40 내지 60이고, 밑면 모서리의 곡률 반경은 7 내지 13, 바람직하게는 8 내지 12이며, 측면의 곡률반경은 300 내지 600, 바람직하게는 400 내지 500인 것이다(도 8a 참조). 상기 삼각형 형상의 상부 모서리 및 측면이 곡면을 이루지 않거나 상기 곡률반경에서 벗어나는 경우 미세기포수 유입구(451)로 유입되는 미세기포수가 분배벽(454)에 부딪혀서 제1 및 제2 토출구(452, 453)으로 분배될 때 난류의 발생 및 미세기포의 응집이 증가할 수 있다.

상기 미세기포수 유입구(451)의 내부 직경을 100이라 할 때, 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)의 내부 직경은 90 내지 110인 것이고, 바람직하게는 미세기포수 유입구(451)의 내부직경과 제1 및 제2 토출구(452, 453)의내부 직경은 동일한 것이다. 따라서 미세기포수 유입구(451)의 단면적은 제1 및 제2 토출구(452, 453)로 토출되면서 2배가 되므로, 미세기포수 유입구(451)로 유입되는 미세기포수의 속도는 제1 및 제2 토출구(452, 453)으로 토출되면서 이론적으로 약 1/2로 감소하고, 미세기포수의 압력, 즉 동압은 이론적으로 약 1/4로 감소한다.

상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)의 말단에는 상기 미세기포수 유입구(451)의 내부 직경을 100이라 할 때, 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 외부로 토출되는 말단부의 내경이 50 내지 95인 것을 선택가능한 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)를 구비할 수 있다. 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)을 통해 미세기포 접촉부(30)로 토출되는 미세기포수의 압력, 즉 동압을 상승시킬 수 있다. 예를 들어 도 6a와 같이 미세기포수 유입구(451)의 내부 직경이 40 mm 일 때, 내경 말단이 32 mm인 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)을 선택할 경우 제1 및 제2 분배 레듀서를 구비하지 않고 제1 및 제2 토출구(452, 453)으로 토출되는 압력에 비해 동압이 2.4 배 증가하여, 미세기포수 유입구(451)로 유입되는 압력의 60%까지 상승하고, 도 6b와 같이 미세기포수 유입구(451)의 내부 직경이 40 mm 일 때, 내경 말단이 25 mm인 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)을 선택할 경우 미세기포수 유입구(451)로 유입되는 압력의 160%까지 상승하며, 도 6c와 같이 미세기포수 유입구(451)의 내부 직경이 40 mm 일 때, 내경 말단이 20 mm인 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)을 선택할 경우 미세기포수 유입구(451)로 유입되는 압력의 400%까지 상승시킬 수 있다. 따라서 미세기포수 배출부(40)의 펌프 용량이 동일하고, 미세기포수 공급관(43)으로 토출되는 압력이 동일하더라도, 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 말단부 내경을 조절함으로써 미세기포수가 토출되는 압력, 그로인한 미세기포수가 측면격벽(322, 323) 방향으로 토출되는 분배 거리를 조절할 수 있다.

상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 내면 상부는 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 수평을 이루고, 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 내면 하부는 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 소정의 둔각을 이루는 편심 레듀서가 바람직하다. 편심 레듀서를 사용할 경우 미세기포수가 측면격벽(322, 323) 방향으로 수평으로 토출되면서도 수면 방향으로 상승하는 미세기포수의 흐름을 형성하는데 유리하다.

상기 미세기포수 공급관(43)과 미세기포수 유입구(451)의 연결, 및 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 각각의 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 연결은 나사결합으로 이루어져 결합 및 분해가 용이하도록 설치되며, 미세기포수 공급관(43) 및 노즐 본체(450)의 미세기포수 유입구(451), 제1 및 제2 토출구(452)의 내부 직경이 동일하게 되도록, 미세기포수 공급관(43)의 말단의 내부에 나사선이 형성되고, 이에 결합하는 노즐 본체(450)의 미세기포수 유입구(451) 쪽의 외부에 나사선이 형성되며, 노즐 본체(450)의 제1 및 제2 토출구(452, 453)의 외부에 나사선이 형성되며, 이에 결합하는 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 내부에 나사선이 형성되는 것이 바람직하다(도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d 참조).

상기 분배벽(454)을 상하로 승강시키는 승강부재(455)를 더 포함한다.

상기 승강부재(455)는 상기 분배벽(454) 하면에 경사진 나사선 홈이 형성된 2개의 나사홈(4551); 상기 경사진 나사선 홈에 결합되는 경사진 나사선(45521), 나사선이 형성되지 않은 평탄부(45522), 및 일자 나사선(45523)이 순차적으로 형성되고, 평면상단에 오목 홈이 구비된 2개의 나사(4552); 상기 노즐 본체(450)의 외면에 고정되고, 상기 2개의 나사(4552)가 각각 결합되도록 상기 2개의 나사(4552)의 중심축에 수직하게 형성된 일자 나사선이 형성된 2개의 고정너트(4553);로 이루어진다(도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 9a 및 도 9b 참조).

상기 고정너트(4553)는 노즐 본체(450)의 외면에 고정되어 회전하지 않고, 상기 고정너트(4553)의 내부에 삽입된 나사(4552)는 일자 나사선에 의해 자유로이 회전하되 나사(4552)의 높이는 일정하게 유지된다. 상기 고정너트(4552)에 일자 나사선이 형성된 나사(4552)를 삽입하는 것은, 내부에 일자 나사선이 형성된 고정너트를 2 개 이상의 부재로 미리 분할시켜 둔 후, 나사(4552)를 일자 나사선 홈에 결합시킨 후, 분할된 부재를 용접 등의 방법으로 결합시킬 수 있다.

상기 2개의 나사를 하나는 시계 방향, 나머지 하나는 반시계 방향으로 안쪽 방향으로 동시에 회전시킴으로써 분배벽(454)를 상승시킬 수 있고, 바깥쪽 방향으로 동시에 회전시킴으로써 분배벽(454)를 하강시킬 수 있다. 상기 나사(4552)를 2개의 나사를 하나는 시계 방향, 나머지 하나는 반시계 방향으로 안쪽 방향으로 동시에 회전시킬 경우 상기 나사(4452)는 제자리에서 회전하고, 상기 분배벽(454)에 나사홈(4551)이 드러나면서 분배벽(454)가 상승한다. 상기 나사를 90° 회전시킬 때마다 0.5 mm씩 분배벽이 상승하여, 360° 회전시켜 2 mm 상승시킬 수 있고, 두바퀴까지 회전시켜 8 mm까지 상승시킬 수 있다.

도 11은 미세기포수 유입구의 내경(d1), 분배벽과 연결부의 내경(d4) 및 제1 및 제2 토출구의 내경(d2)이 40 mm이고, 제1 및 제2 분배 레듀사 말단부 내경(d3)이 32 mm인 도 10a의 미세기포수 분배 노즐에서 분배벽을 7 mm 상승시킴에 따라 연결부와 분배벽 사이의 내경(d4)이 30 mm로 감소됨을 나타낸 설명도이다. 상기 연결부와 분배벽 사이의 내경이 감소되면 디퓨저와 같이 내경이 감소된 부분에서 압력이 감소하는 동시에 속력이 증가하지만 다시 내경이 증가하더라도 토출 압력이 상승하지 못하여 미세기포수의 토출 거리가 감소한다(도 11 참조).

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

도 4a 내지 도 4d의 미세기포 접촉부(30) 평면도를 참고하여, 미세기포 접촉부(30) A의 폭과 길이의 비는 1:2이고, 폭 1 m, 길이 2 m, 높이 2.2 m이었고, 미세기포 접촉부(30) B의 폭과 길이의 비는 1:1이고, 폭 2 m, 길이 2 m, 높이 2.2 m이었으며, 미세기포 접촉부(30) C의 폭과 길이의 비는 3:2이고, 폭 3 m, 길이 2 m, 높이 2.2 m이었으며, 미세기포 접촉부(30) D의 폭과 길이의 비는 2:1이고, 폭 4 m, 길이 2 m, 높이 2.2 m이었다.

상기 미세기포 접촉부(30) A, B, C 및 D에서 하폐수 유입구(31)의 높이는 0.4 m, 폭은 4 m, 미세기포 안내판(33)의 각도는 60°이며, 높이가 1.4 m인 미세기포 접촉부(30)에 도 12에 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)의 가상의 중심선이 측면격벽(322, 323)의 중앙에 위치하고, 격벽(321)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 0.2 m에 위치하도록 하였다.

또한 상기 미세기포 배출관(43)의 말단에 결합되는 미세기포수 분배 노즐(45)은 미세기포수 분배 노즐(45)은 제1 및 제2 토출구가 측면격벽(322, 323)을 향하도록 바닥에서 0.1 m 높이에 설치하였다. 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시된 미세기포수 분배 노즐(45) A, 도 6b의 미세기포수 분배 노즐(45) B 또는 도 6c의 미세기포수 분배 노즐(45)를 장착하였다.

비교예 1

실시예와 동일하게 미세기포 접촉부(30)를 구성하고, 다만 미세기포수 분배 노즐(45)를 장착하지 않고, 미세기포수 배출관(43)을 미세기포 배출관(43)의 가상의 중심선이 측면격벽(322, 323)의 중앙에 위치하고, 격벽(321)에서 미세기포 안내판(33) 방향으로 0.2 m에 위치하도록 바닥방향으로 수직하게 설치하였다.

비교예 2

실시예과 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 및 비교예 1 및 2에서 미세기포 접촉부(30)의 폭의 길이에 따라 미세기포수 분배 노즐(45)의 제1 및 제2 분배 레듀샤(4521, 4531)를 변경하고, 또 분배벽(454)의 높이를 조절하면서 각각의 부상분리식 하폐수 처리장치에서 최대 미세기포수 분배거리, 미세기포 평균직경 및 평균기포수량을 측정하였다.

최대 미세기포수 분배거리는 미세기포수 분배 노즐(45)에서 측면격벽(322, 323)까지 일정 거리마다 기포수량을 측정하여 최대 기포수량 대비 80% 이상의 기포수량을 나타낼 때까지의 거리를 최대 미세기포수 분배거리(m)로 하였고, 평균직경 및 평균기포수량은 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 계산하였다.

미세기포 접촉부 폭 (m)	분배 레듀사 말단 내부 직경(mm)	분배벽 높이 (mm)	최대 미세기포수 분배거리 (m)	평균 직경 (㎛)	평균 기포수량 (개/ml)
1	32	0	1	18	4,320
1	32	3	0.9	19	4,230
1	25	0	1	23	3,610
1	25	7	1	18	4,240
1	20	0	1	24	2,810
2	32	0	1	20	3,320
2	25	0	2	22	3,870
2	20	0	2	25	2,920
2	20	7	2	19	4,120
3	32	0	1	19	2,550
3	25	0	2.5	21	3,190
3	20	0	3	22	3,820
3	20	5	3	19	4,100
4	32	0	1	19	2,750
4	25	0	2.5	20	3,660
4	20	0	4	18	4,510

미세기포 접촉부 폭 (m)	구분	최대 미세기포수 분배거리 (m)	평균 직경 (㎛)	평균 기포수량 (개/ml)
1	비교예1	1	24	2,770
1	비교예2	-	30	2,340
2	비교예1	2	26	2,670
2	비교예2	-	30	2,340
3	비교예1	2.5	30	2,100
3	비교예2	-	32	2,340
4	비교예1	2.5	34	1,750
4	비교예2	-	30	2,340

미세기포 접촉부 폭이 1 m인 경우, 미세기포수 분배 노즐이 설치되지 않은 비교예 1 및 2에 비해 말단 직경이 32 mm인 분배 레듀서를 설치하고, 분배벽 높이를 0 내지 3 mm에서 조절하는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 최적으로 효과를 나타내었고, 말단 직경이 25 mm인 분배 레듀서를 설치할 경우 4 내지 8 mm로 분배벽을 높이는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 최적의 효과를 나타내었다. 분배벽을 높이지 않은 경우 말단 직경이 32 mm 이하의 분배 레듀서를 설치할 경우 최대 미세기포수 분배거리가 1 m를 초과하여 측면격벽 부근에 충돌영역이 발생함으로 인해 미세기포수의 평균 직경이 증가하고, 평균 기포수량이 감소함을 확인할 수 있었다.

미세기포 접촉부 폭이 2 m인 경우, 미세기포수 분배 노즐이 설치되지 않은 비교예 1 및 2에 비해 말단 직경이 25 mm인 분배 레듀서를 설치하는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 최적으로 효과를 나타내었고, 말단 직경이 20 mm인 분배 레듀서를 설치할 경우 분배 레듀서를 4 내지 8 mm로 분배벽을 높이는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 최적의 효과를 나타내었다. 분배벽을 높이지 않은 경우 말단 직경이 20 mm 이하의 분배 레듀서를 설치할 경우 최대 미세기포수 분배거리가 2 m를 초과하여 측면격벽 부근에 충돌영역이 발생함으로 인해 미세기포수의 평균 직경이 증가하고, 평균 기포수량이 감소함을 확인할 수 있었다.

미세기포 접촉부 폭이 3 m인 경우, 미세기포수 분배 노즐이 설치되지 않은 비교예 1 및 2에 비해 말단 직경이 20 mm인 분배 레듀서를 설치하는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 최적으로 효과를 나타내었고, 말단 직경이 20 mm인 분배 레듀서를 설치하는 경우에도 분배 레듀서를 4 내지 8 mm로 분배벽을 높이는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 더욱 더 바람직한 효과를 나타내었다. 분배벽을 높이지 않은 경우 말단 직경이 25 mm 이상의 분배 레듀서를 설치할 경우 최대 미세기포수 분배거리가 2.5 m 이하로 측면격벽 부근에 미세기포 밀도가 낮은 죽은 영역이 발생하여 평균 기포수량이 감소함을 확인할 수 있었다.

미세기포 접촉부 폭이 4 m인 경우, 미세기포수 분배 노즐이 설치되지 않은 비교예 1 및 2에 비해 말단 직경이 20 mm인 분배 레듀서를 설치하는 것이 미세기포수 평균 직경 및 평균 기포수량에서 최적으로 효과를 나타내었고, 이때에는 분배벽을 높일 필요가 없었다. 분배벽을 높이지 않은 경우 말단 직경이 32 mm 이상의 분배 레듀서를 설치할 경우 최대 미세기포수 분배거리가 1 m 이하로 측면격벽 부근에 미세기포 밀도가 낮은 죽은 영역이 발생하여 평균 기포수량이 감소함을 확인할 수 있었다.

실험예 2: 하폐수 처리효율

실시예 및 비교예 1 및 2의 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 3에 나타내었다.

구분	미세기포 접촉부 폭 (m)	분배 레듀사 말단 내부 직경(mm)	분배벽 높이 (mm)	총인 처리효율 (%)	부유물질 처리효율 (%)
실시예	1	32	0	91	72
실시예	1	32	3	89	70
비교예1	1	-	-	81	24
비교예2	1	-	-	79	8
실시예	2	25	0	92	78
실시예	2	20	7	89	54
비교예1	2	-	-	81	24
비교예2	2	-	-	79	8
실시예	3	20	5	92	77
실시예	4	20	0	90	72
비교예1	4	-	-	81	24
비교예2	4	-	-	79	8

실험예 3: 전력 사용량

실시예 및 비교예 1 및 2의 부상분리식 하폐수 처리장치를 이용하여 7일 동안 전력사용량을 평균하여 1일 평균 전력사용량을 계산하여 표 4에 나타내었다.

구분	미세기포 접촉부 폭 (m)	분배 레듀사 말단 내부 직경(mm)	분배벽 높이 (mm)	1일 평균 전력사용량(kWh)
실시예	1	32	0	80
실시예	1	32	3	80
비교예1	1	-	-	100
비교예2	1	-	-	150
실시예	2	25	0	80
실시예	2	20	7	80
비교예1	2	-	-	100
비교예2	2	-	-	150
실시예	3	20	5	80
실시예	4	20	0	80
비교예1	4	-	-	100
비교예2	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
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
45: 미세기포수 분배 노즐 450: 노즐 본체
451: 미세기포수 유입구 4512, 4513: 연결부
452: 제1 토출구 4521: 제1 분배 레듀서
453: 제2 토출구 4531: 제2 분배 레듀서
454: 분배벽
455: 승강부재 4551: 나사홈 4552: 나사
45521: 경사진 나사선 45522: 평탄부 45523: 일자 나사선
4553: 고정너트
50: 부상 슬러지 분리조
60: 부상 슬러지 배출부
70: 부상슬러지 수집기
80: 처리수 임시 저장조 81: 침강 슬러지 차단벽
90: 처리수 저장조

Claims

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 미세기포수 배출부(40)는 미세기포수 공급관(43)이 구비되고, 상기 미세기포수 공급관(43)이 바닥 방향으로 수직으로 설치되고,
상기 미세기포수 공급관(43)에 연결된 미세기포수 유입구(451), 상기 미세기포수 유입구(451)에 연통되어 분기된 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)를 포함하는 노즐 본체(450); 상기 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453) 사이에 배치되는 분배벽(454); 및 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)에 연결되어 외부로 토출되는 내경을 감소시키는 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531);를 포함하는 미세기포수 분배 노즐(45);이 설치되고,
상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 상기 미세기포수 유입구(451)는 90° 각도를 이루며,
상기 제1 토출구(452)와 제2 토출구(453)는 180° 각도를 이루고,
상기 분배벽(454)은 상기 미세기포수 유입구(451), 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)의 모두에 수직인 정면 방향에서 볼 때 삼각형이고, 상기 제1 토출구(452) 또는 제2 토출구(453) 방향인 측면 방향에서 볼 때 상부와 측부는 직각을 이루는 직선이고, 하부는 아래로 부푼 반원형이며,
상기 분배벽(454)의 상기 미세기포수 유입구(451), 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)의 모두에 수직인 정면 방향에서 볼 때 삼각형 형상에서 모서리는 곡면이고, 삼각형 형상의 측면은 오목한 곡면을 이루고,
상기 미세기포수 유입구(451)의 내부 직경을 100이라 할 때, 상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)의 내부 직경은 90 내지 110이고, 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 외부로 토출되는 말단부의 내경이 50 내지 95인 것을 선택가능한 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)를 구비하며,
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 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 5 내지 15 위치이며,
상기 분배벽(454)을 상하로 승강시키는 승강부재(455)를 더 포함하고,
상기 승강부재(455)는 상기 분배벽(454) 하면에 경사진 나사선 홈이 형성된 2개의 나사홈(4551); 상기 경사진 나사선 홈에 결합되는 경사진 나사선(45521), 나사선이 형성되지 않은 평탄부(45522), 및 일자 나사선(45523)이 순차적으로 형성되고, 평면상단에 오목 홈이 구비된 2개의 나사(4552); 상기 노즐 본체(450)의 외면에 고정되고, 상기 2개의 나사(4552)가 각각 결합되도록 상기 2개의 나사(4552)의 중심축에 수직하게 형성된 일자 나사선이 형성된 2개의 고정너트(4553);로 이루어지며,
상기 2개의 오목 홈이 구비된 나사(4552)를 동시에 회전시켜 상기 분배벽(454)을 상하로 승강시킴으로써, 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)로 토출되는 미세기포수의 토출 압력과 속력을 조절하는 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 상기 미세기포수 유입구(451) 사이의 연결부(4512, 4513)가 상기 미세기포수 유입구(451)에 대하여 40° 내지 50° 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
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제1항에 있어서,
상기 미세기포 유입구(451)의 직경을 100이라 할 때, 상기 삼각형 형상에서 상부 모서리의 곡률반경은 30 내지 70이고, 밑면 모서리의 곡률 반경은 7 내지 13이며, 측면의 곡률반경은 300 내지 600인 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
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제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 내면 상부는 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 수평을 이루고, 상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 내면 하부는 제1 및 제2 토출구(452, 453)와 소정의 둔각을 이루는 편심 레듀서인 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 미세기포수 공급관(43)과 미세기포수 유입구(451)의 연결, 및 상기 제1 토출구(452) 및 제2 토출구(453)와 각각의 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 연결은 나사결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 하폐수 유입구(31)의 높이를 100이라 할 때, 상기 미세기포수 분배 노즐(45)의 높이는 5 내지 50인 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
제10항에 있어서,
상기 하폐수 유입구(31)의 높이는 300 내지 800 mm이고,
상기 미세기포수 공급관(43)의 말단 높이는 바닥면(34)에서 100 내지 300 mm 높이에 구비되는 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
제1항에 있어서,
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 포함하는 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리장치.
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제1항의 부상분리식 하폐수 처리장치를 이용한 부상분리식 하폐수 처리방법에 있어서,
상기 미세기포 접촉부(30)의 폭의 길이 또는 장방비에 따라 미세기포수가 토출될 수 있도록,
상기 제1 및 제2 분배 레듀서(4521, 4531)의 외부로 토출되는 말단부의 내경이 50 내지 95인 것을 선택하여 내경을 조절하거나, 상기 분배벽(454)의 상승 높이를 조절하거나, 또는 이들 둘 모두를 조절하여,
상기 미세기포 접촉부(30)에서의 하폐수와 미세기포 접촉효율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 부상분리식 하폐수 처리방법.