KR102056071B1 - 오폐수 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

오폐수 처리장치 및 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)의 일부를 산소용존화 챔버(300)로 유출하고, 산소용존화 챔버(300) 내부에서 오폐수(P)의 용존산소량을 증가시키고, 이를 직접 저장조(100)에 유입하여, 저장조(100) 내부의 오폐수(P)를 순환시킴과 동시에 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)의 용존산소량이 증가되도록 하여, 저장조(100)에 저장된 오폐수(100)의 분해 또는 발효 기간을 감축시키고, 호기성 분해 또는 발효를 증가시켜 악취를 감소시킬 수 있는 오폐수 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.

Description

오폐수 처리장치 및 처리방법{Apparatus and Method of Sewage Treatment}
본 발명은 각종 분뇨, 가정하수, 공장폐수 및 축산폐수(이하 ‘오폐수’라고 함)를 처리하는 오폐수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장조에 저장된 오폐수의 일부를 산소용존화 챔버로 보내고, 산소용존화 챔버 내부에서 오폐수의 용존산소량을 증가시키고, 상기 용존산소량이 증가된 오폐수를 저장조에 보내어 저장조 내부의 오폐수를 순환시킴과 동시에 저장조에 저장된 오폐수의 용존산소량이 증가되도록 하여, 저장조에 저장된 오폐수의 분해 또는 발효 기간을 감축시키고, 호기성 분해 또는 발효를 증가시켜 악취를 감소시킬 수 있는 오폐수 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
축산 오폐수 및 가정하수 및 공장폐수 등의 오폐수는 필연적으로 발생하고 있고 그 양도 계속 증가하고 있다.
이러한 오폐수는 처리하는데 상당한 비용 및 기간이 필요하고 오폐수 내부의 유기물이 분해 또는 발효될 때 심한 악취가 발생하고 다른 병원균들이 자생하게 되어 위생상 문제도 발생하고 있다.
오폐수의 처리는 오폐수의 유기물을 미생물을 이용하여 분해 또는 발효시키고, 악취를 제거하는 것이다.
유기물 분해 또는 발효에는 산소가 있는 상태에서 발효 반응이 일어나는 호기성(好氣性) 발효와 산소가 없는 상태 또는 용존산소가 낮은 상태에서 혐기성 세균에 의해 발효 반응이 일어나는 혐기성(嫌氣性) 발효가 있다. 이 때, 호기성 발효에 의해서는 악취가 많이 나지 않지만, 혐기성 발효에 의해서는 악취가 심하고 독성이 많은 세균이 증식할 수 있다.
이러한 문제점 때문에 오폐수 처리장치는 오폐수의 유기물이 오폐수에 존재하는 미생물을 이용하여 호기성 발효를 증가시키기 위하여 오폐수에 산소 또는 외부 공기를 공급하는 구성을 갖도록 개발되어 왔다.
그 한 예로 등록실용신안공보 제20-0229195호(이하 ‘종래기술 1’이라 함)에 산기장치가 구비된 포기조가 나타나 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 오폐수가 저장되는 포기조의 하부에 공기를 공급할 수 있는 다수의 산기관들이 설치되어 있다.
하지만, 종래기술 1의 오폐수 처리장치에서 오폐수가 저장된 포기조에 산기관(1-1)은 설치하는데에도 많은 비용이 발생하고, 산기관(1-1)에서 공기가 공급되어도, 대부분의 공기는 오폐수에 용존되지 않고, 오폐수의 표면으로 부상하여 거품으로 남아 있거나 외부로 방출되어, 오폐수의 발효가 되지 않거나, 발효 기간이 수개월이 되는 문제점이 있다. 이는 가축분뇨 등과 같이 밀도가 높은 오폐수를 처리하는 장치에서 특히 심하다.
또한, 산기관(1-1)으로 공급된 공기가 오폐수에 용존되지 않고 대부분이 배출되어, 용존산소량이 낮은 상태에서의 발효가 진행되므로, 악취가 아주 심한 문제점이 있다.
또한, 산기관(1-1)을 포기조의 하부면 전체에 설치하고, 오폐수의 슬러지는 시간이 지남에 따라 침전하게 되어 산기관(1-1)의 작동을 방해할 수도 있으므로, 유지 비용도 크게 발생하는 문제점이 있다.
또한, 산기관(1-1)을 포기조의 하부면 전체에 설치하므로, 많은 산기관(1-1_으로 공기를 공급하는 장치에 의하여 큰 소음이 발생하는 문제점도 있다.
국내등록특허공보 제10-1164987호(이하 ‘종래기술 2’라 함)에는 바실러스 균주를 이용한 자가 발열 호기 공법에 의한 가축분뇨 액비화 방법이 나타나 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 1, 2차 고액분리기, 1차 저포기 발효조, 과포기 발효조, 2차 저포기 발효조 등과 같은 많은 공간과 다양한 장치가 필요한 문제점이 있다.
또한, 종래기술 2에서도 각 발효조의 오폐수에 산소 또는 공기가 골고루 용존되도록 할 수 없는 문제점은 여전히 존재한다.
국내등록실용신안공보 제20-0229195호(2001.07.03.) 국내등록특허공보 제10-1164987호(2012.07.12.)
본 발명은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)에 공기 또는 산소를 공급하지 않고, 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)의 일부를 유출하고 용존산소량이 증가된 오폐수(P) 자체를 유입하는 오폐수(P) 순환 공정을 통해 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)의 용존산소량을 향상시킴으로써, 오폐수(P)의 발효 기간을 현저히 단축시키고, 악취를 현저히 저감시킬 수 있는 오폐수 처리장치 및 처리방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 오폐수 처리장치(1)는 오폐수(P)가 저장되는 저장조(100)와, 산소용존화 챔버(300)와, 상기 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)를 상기 산소용존화 챔버(300)로 보낼 수 있도록 구성된 제1 순환용 펌프(200)와, 상기 산소용존화 챔버(300)에 유입된 오폐수(P)를 순환시키도록 구성된 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)와, 상기 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)에 의해 순환되는 상기 오폐수(P)의 용존산소량을 증가시킬 수 있도록 구성된 산소 공급부(500, 500a, 500b), 및 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부의 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 상기 저장조(100)에 보낼 수 있도록 구성된 제1 순환용 유입관(250)을 포함하고 있을 수 있다.
또한, 상기 제1 순환용 펌프(200)는 제1 순환용 펌프 유입구(210) 및 제1 순환용 펌프 유출구(220)를 포함하고 있고, 상기 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)는 제2 순환용 펌프 유입구(410, 410a, 410b) 및 제2 순환용 펌프 유출구(420, 420a, 420b)를 포함하고 있고, 상기 산소용존화 챔버(300)는 오폐수 유입구(310)와 오폐수 유출구(320)를 포함하고 있고, 상기 제2 순환용 펌프 유출구(420, 420a, 420b)는 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)의 일단부와 연결되어 있고, 상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)의 타단부는 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부와 연결되어 있으며, 상기 오폐수 유출구(320)는 상기 제1 순환용 유입관(250)의 일단부와 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 산소 공급부(500, 500a, 500b)는 상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)에 외부의 공기를 유입할 수 있도록 형성된 이젝터(510, 510a, 510b)를 포함하고 있고, 상기 이젝터(510)는 상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)에 형성된 노즐부(511, 511a, 511b) 및 외부 공기를 유입하는 공기 유입관(512, 512a, 512b)을 포함하고 있을 수 있다.
또한, 상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)의 타단부의 위치는 상기 오폐수 유입구(310)의 위치 및 상기 제2 순환용 펌프 유입구(410, 410a, 410b)로 유입되는 상기 산소용존화 챔버(300) 내부에서의 오폐수(P)의 위치보다 높은 위치에 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제1 순환용 유입관(250)의 타단부는 상기 저장조(100)의 하부에 위치하도록 설치되어 있고, 상기 제1 순환용 펌프 유입구(210)로 유입되는 상기 저장조(100) 내부에서의 오폐수(P)의 위치는 상기 제1 순환용 유입관(250)의 타단부보다 높은 위치에 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제1 순환용 펌프(200)는 상기 저장조(100)의 내부에 설치되는 수중 펌프로 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 오폐수 처리방법은 저장조(100)에 오폐수(P)를 저장하는 단계와, 제1 순환용 펌프(200)를 구동하여 상기 저장조(100)의 오폐수(P)를 산소용존화 챔버(300)로 보내는 단계와, 제2 순환용 펌프(400)를 구동하여 상기 산소용존화 챔버(300)에 유입된 오폐수(P)를 순환시키며 상기 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)에 의해 순환되는 상기 오폐수(P)에 산소 또는 외부 공기를 공급하여 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부의 오폐수(P)의 용존산소량을 증가시키는 단계, 및 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부의 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 제1 순환용 유입관(250)을 통해 상기 저장조(100)에 보내는 단계를 포함하고 있을 수 있다.
본 발명에 따른 오폐수 처리장치(1)는, 저장조(100)에 저장된 용존산소량이 적은 오폐수(P)의 일부를 산소용존화 챔버(300)로 보내고, 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 저장조(100)로 보내는 오폐수(P)의 직접적인 순환을 통해, 저장조(100)에 공기를 공급하는 종래의 처리장치보다 오폐수(P)의 용존산소량을 현저히 증가시킬 수 있고, 이를 통해 오폐수(P)의 발효 기간을 현저히 단축시킬 수 있고, 악취를 현저히 저감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 오폐수 처리장치(1)는, 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)를 2차 순환시키며 산소용존화 챔버(300) 내부에서만 산소 용존화 공정이 이루어지므로, 오폐수(P)에 산소를 용존시키기 위한 구동장치는 종래기술에 비해 현저히 컴팩트하게 구성할 수 있고, 구동 에너지 소비도 현저히 감소될 뿐 아니라 구동 소음도 현저히 감소되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 오폐수 처리장치(1)는, 상기 산소용존화 챔버(300)에서 오폐수(P)를 2차 순환시키는 공정에서 산소 또는 외부 공기를 공급하는 산소 공급부(500, 500a, 500b)가 추가되어 있어, 단순한 구조를 통해서 오폐수(P)에 용존산소량을 현저히 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 오폐수 처리장치(1)에서는, 산소용존화 챔버(300)에서 오폐수(P)를 강제 순환시키며 산소 또는 외부 공기를 공급하므로, 종래기술에서와 같이 저장조에 직접 공기를 공급하는 경우보다 현저히 기포의 발생이 저감될 뿐 아니라, 용존산소량이 높아진 오폐수(P)의 내부에 미세 기포가 존재할 수 있고, 이러한 미세 기포는 저장조(100)에 용존산소량이 높아진 오폐수(P)와 함께 공급될 수 있다. 이렇게 공급된 미세 기포는 저장조(100)의 오폐수(P) 표면에서 미세 기포막(B2)을 형성하게 되고, 이러한 미세 기포막(B2)은 터지지 않고, 악취가 배출되는 것을 방지하는 기능을 하여, 현저히 악취를 감소시키는 기능도 한다.
이는, 오폐수에 공기를 공급하는 종래 오폐수 처리장치에서, 공급된 공기가 오폐수의 표면에서 크기가 큰 기포로 형성되어 저장조에서 넘치거나 기포가 터지면서 심한 악취를 유발하는 문제점을 특별한 장치 없이 해결하는 본 발명의 큰 장점 중의 하나이다.
또한, 본 발명의 오폐수 처리장치(1)는, 기존의 오폐수 처리장치의 저장조를 이용할 수 있고, 산소용존화 챔버(300)를 저장조의 외부에 설치할 수 있으므로, 설치 및 유지 비용이 현저히 저감되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 오폐수 처리장치(1)는 공기가 아닌 용존산소량이 높은 오폐수(P)를 저장조(100)의 하부로 계속 공급하도록 구성되어 있으므로, 저장조(100)의 하부에 오폐수(P)의 고형분 또는 슬러지가 침전되는 것을 방지하여, 저장조(100)의 유지 비용은 저감하고 처리장치 가동율은 현저히 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 산기관이 설치된 포기조.
도 2는 종래의 가축분뇨 액비화 시스템.
도 3은 본 발명의 오폐수 처리장치의 개략도.
도 4는 본 발명의 오폐수 처리장치의 단면도.
도 5는 산소용존화 챔버(300) 및 제2 순환용 펌프(400)의 제1 실시예.
도 6는 산소용존화 챔버(300) 및 제2 순환용 펌프(400a)의 제2 실시예.
도 7는 산소용존화 챔버(300) 및 제2 순환용 펌프(400b)의 제3 실시예.
도 8는 본 발명의 오폐수 처리장치의 작동의 일 실시예.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 오폐수 처리장치의 개략도이며, 도 4는 본 발명의 오폐수 처리장치의 단면도이다, 도 5 내지 7에는 산소용존화 챔버(30) 및 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)의 실시예들이 도시되어 있고, 도 8은 본 발명의 오폐수 처리장치의 작동의 일 실시예이다.
본 발명에 따른 오폐수 처리장치(1)의 제1 실시예는 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 오폐수(P)를 저장하는 저장조(100), 제1 순환용 펌프(200), 산소용존화 챔버(300), 제2 순환용 펌프(400), 산소 공급부(500), 제1 순환용 유입관(250) 및 제어기(600)를 포함하고 있다.
상기 저장조(100)는 오폐수(P)를 저장하고, 이를 분해 또는 발효시켜 배출한다. 이 때, 가축분뇨 오폐수 등은 분해 또는 발효를 시켜 비료로 사용할 수 있고, 하수 오폐수 등은 유기물을 분해한 후 배출할 수 있다.
도 3에 나타난 오폐수 처리장치(1)의 저장조(100)에서는 악취가 현저히 저감되므로 상기 저장조(100)의 상부면에 덮개(미도시)가 설치되어 있지 않지만, 필요에 따라 덮개(미도시)를 추가로 구비할 수도 있을 것이다.
상기 제1 순환용 펌프(200)는 상기 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)를 제1 순환용 펌프 유입구(210)로 유입하여 제1 순환용 펌프 유출구(220)를 통해 유출하는 기능을 수행한다.
상기 제1 순환용 펌프 유출구(220)를 통해 유출되는 오폐수(P)는 도 3, 4에 도시된 바와 같이 제1 순환용 유출관(240)을 통해 상기 산소용존화 챔버(300)로 보내도록 구성되어 있다.
본 발명에서는 상기 제1 순환용 펌프(200)는 수중 펌프로 형성되어 도 3, 4에 도시된 바와 같이 저장조(100) 내부의 오폐수(P)에 잠겨 있으며, 제1 순환용 연결구(230)에 의해 지지되는 실시예가 나타나 있다.
저장조(400)의 내부에 설치되는 제1 순환용 펌프(200)는 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 순환용 펌프 유입구(210)가 상기 저장조(100)에 저장되는 오폐수(P) 높이의 중간 높이 부근에 위치하도록 설치되어 있을 수 있다.
이는 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)를 보다 원활하게 순환시키기 위해 설정한 위치이며, 그 위치는 저장조(100)에 저장되는 오폐수(P)의 밀도에 따라 다른 위치를 선택하는 것도 가능할 것이다.
한편, 상기 제1 순환용 펌프(200)는 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)에 잠겨 있는 펌프에 한정되지 않고, 저장조(100)의 외부에 설치된 펌프(미도시)도 가능하며, 이 경우에는 저장조(100)의 외부에 설치된 펌프(미도시)의 유입구(미도시)와 일단이 연결되며 타단은 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)에 잠겨 있는 별도의 유입관(미도시)을 추가로 구비하는 것이 필요할 것이다. 또한, 이 때에도, 저장조(100)의 중간 높이 부근에 위치하는 오폐수(P)를 유입할 수 있도록, 상기 별도의 유입관(미도시)의 단부는 도 4에 도시된 수중 펌프로 구성된 제1 순환용 펌프(200)의 유입구(210) 부근에 위치하도록 할 수 있을 것이다.
상기 산소용존화 챔버(300)는 도 3, 4에 도시된 바와 같이 상기 저장조(100)와 별도로 형성되어 있다.
또한, 도 3, 4에서는 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)가 높이 차이에 의해 상기 저장조(100)에 보내질 수 있도록 상기 산소용존화 챔버(300)가 상기 저장조(100)보다 높은 위치에 설치되어 있다. 한편, 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)를 상기 저장조(100)로 보낼 때, 추가로 설치된 펌프(미도시) 등을 구동하여 강제적으로 보내는 것도 가능한데, 이 경우에는 상기 산소용존화 챔버(300)가 상기 저장조(100)보다 낮은 위치에 설치하는 것도 가능할 것이다.
상기 산소용존화 챔버(300)에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 저장조(100)로부터 유출되는 오폐수(P)를 유입하는 오폐수 유입구(310)와 저장조(100)로 오폐수(P)를 유출하는 오폐수 유출구(320)이 형성되어 있다.
상기 오폐수 유입구(310)와 상기 오폐수 유출구(320)는 각각 도 4에 도시된 바와 같이 제1 순환용 유출관(240) 및 상기 제1 순환용 유입관(250)과 연결되어 있을 수 있다.
제2 순환용 펌프(400)와 산소 공급부(500)는 상기 오폐수 유입구(310)를 통해 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부로 유입된 오폐수(P)를 순환시키면서 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부의 오폐수(P)의 용존산소량을 증가시키는 기능을 하도록 구성되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 제2 순환용 펌프(400)는 제2 순환용 유입구(410)와 제2 순환용 유출구(420)를 포함하고 있다.
도 4, 5는 상기 제2 순환용 펌프(400)가 상기 산소용존화 챔버(300)의 외부에 설치되어 있는 제1 실시예이다.
이 때, 상기 제2 순환용 유입구(410)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)에 형성된 오폐수 제2 순환용 유출구(330)를 통해 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부의 오폐수(P)를 유입하도록 구성되어 있다. 이 때, 상기 제2 순환용 유입구(410)와 상기 제2 순환용 유출구(330) 사이는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 순환용 유출관(340)을 매개로 연결되어 있을 수 있다.
상기 제2 순환용 유입구(410)를 통해 유입된 오폐수(P)는 상기 제2 순환용 유출구(420)를 통해 다시 상기 산소용존화 챔버(300)로 다시 보내어진다.
이 때, 상기 제2 순환용 유출구(420)를 통과한 오폐수(P)는 산소 공급부(500)를 거치며 산소 또는 외부 공기를 공급받아서, 일부 산소는 용존되고 일부 산소는 혼합된 상태의 오폐수(P)가 된 상태로 산소용존화 챔버(300)의 내부로 보내지게 된다.
상기 제2 순환용 유출구(420)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)에 형성된 오폐수 제2 순환용 유입구(350)와 제2 순환용 유입관(360)을 매개로 연결되어 있을 수 있다.
상기 산소 공급부(500)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2 순환용 유입관(360)에 형성되어 상기 제2 순환용 유입관(360)을 통과하는 오폐수(P)에 산소 또는 외부 공기를 공급할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.
이 때, 상기 산소 공급부(500)는 오폐수(P)에 강제적으로 산소 또는 외부 공기를 주입할 수도 있을 것이다.
본 발명에서는 상기 산소 공급부(500)의 일 실시예로 상기 제2 순환용 유입관(360)의 내부에서 이동하는 상기 오폐수(P)에 압력 차이를 이용하여 산소 또는 외부 공기를 공급할 수 있는 이젝터(510)가 나타나 있다.
상기 이젝터(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2 순환용 유입관(360)의 내부에 형성된 노즐부(511) 및 상기 노즐부(511)에 의한 압력 감소에 의해 외부 공기가 유입될 수 있도록 형성된 공기 유입관(512)을 포함할 수 있다.
또한, 유입된 상기 산소 또는 외부 공기가 오폐수(P)에 용존되는 비율을 높이기 위하여 상기 노즐부(511)의 전방에 축관부(361)를 추가로 형성할 수도 있을 것이다.
상기 축관부(361)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 산소 공급부(500) 또는 이젝터(510)의 전방에서 상기 제2 순환용 유입관(360)의 일부 구간의 직경을 감축하여 구성할 수 있을 것이다.
한편, 도 5에서는 공기 유입관(512)의 높이가 짧게 도시되어 있는데, 상기 제2 순환용 펌프(400)가 운전 중 고장등으로 인해 멈추었을 때, 오폐수(P)의 역류 등을 방지하기 위하여 공기 유입관(512)의 단부가 상기 오폐수 제2 순환용 유입구(350) 높이 부근 또는 더 높이 위치하도록 구성하는 것도 가능할 것이다. 또한, 상기 산소 공급부(500)로는 필요에 따라 산소 또는 외부 공기와 함께 오폐수의 발효 또는 분해를 보다 활발하게 하는 약품 또는 미생물을 함께 공급하는 것도 가능할 것이다. 이는 후술하는 도 6, 7에 나타난 실시예 2, 3에서도 동일하게 적용되는 사항이다.
상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)가 순환하면서 보다 원활하게 용존산소량을 증가시킬 수 있도록, 도 5에 도시된 실시예에서는 산소용존화 챔버(300)로 용존산소량이 증가된 오폐수(P)가 유입되는 오폐수 제2 순환용 유입구(350)가 상기 챔버(300)의 상측면에 형성되어 있고, 용존산소량이 낮은 오폐수(P)가 유출되는 오폐수 제2 순환용 유출구(330)는 상기 챔버(300)의 하부 바닥면에 형성되어 있다. 즉, 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 상기 산소용존화 챔버(300)로 유입하는 오폐수 제2 순환용 유입구(350)는 용존산소량이 낮은 오폐수(P)가 유출되는 오폐수 제2 순환용 유출구(330)보다 높은 위치에 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 때, 도 5, 8에 도시된 바와 같이 저장조(100)의 용존산소량이 적은 오폐수(P)가 유입되는 오폐수 유입구(310)도 산소용존화 챔버(300)의 하부에 형성하면, 용존산소량이 낮은 오폐수(P)가 원활하게 순환되도록 하고, 상부의 용존산소량이 증가한 오폐수(P)와 혼합될 가능성을 낮출 수 있을 것이다.
또한, 도 5, 8에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)의 용존산소량이 높은 오폐수(P)를 저장조(100)로 유출하는 오폐수 유출구(320)를 산소용존화 챔버(300)의 상부에 형성하면, 보다 효과적으로 용존산소량이 증가한 오폐수(P)를 상기 저장조(100)로 보낼 수 있을 것이다.
한편, 도 4, 5에서는 제2 순환용 펌프(400)는 제2 순환용 펌프 케이스(450)의 내부에 설치되어 있고, 상기 제2 순환용 펌프(400)의 상부에 상기 산소용존화 챔버(300)가 형성되어 있는 것으로 나타나 있다.
하지만, 이는 하나의 실시예이고, 상기 산소용존화 챔버(300)는 상기 제2 순환용 펌프(400)의 일측면에 형성되어 있을 수도 있을 것이다.
도 6, 7에는 산소용존화 챔버(300)의 내부에서 오폐수(P)에 잠긴 채로 작동하는 제2, 3 실시예에서의 제2 순환용 펌프(400a, 400b)가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 제2 실시예에서의 제2 순환용 펌프(400a)는 제2 순환용 펌프 유입구(410a)와 제2 순환용 펌프 유출구(420a)를 포함하고 있다.
도 6에서 상기 제2 순환용 펌프(400a)는 상기 제2 순환용 펌프 유입구(400a)를 통해 상기 산소용존화 챔버(300)의 하부의 오폐수(P)를 유입하고, 제2 순환용 펌프 유출구(420a)를 통과한 오폐수(P)는 도 5에서와 마찬가지로 상기 산소용존화 챔버(300)의 외부로 노출된 제2 순환용 유입관(360a)을 매개로 다시 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부로 유입되면서 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)를 순환시킨다.
이 때, 상기 제2 순환용 유입관(360a)에는 제1 실시예를 나타낸 도 5에서와 마찬가지로 산소 공급부(500a)가 형성되어 있어, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)의 용존산소량은 증가하게 된다.
도 7에 도시된 제3 실시예에서의 제2 순환용 펌프(400b)도 제2 순환용 펌프 유입구(410b)와 제2 순환용 펌프 유출구(420b)를 포함하고 있다.
도 7에서 상기 제2 순환용 펌프(400b)는 상기 제2 순환용 펌프 유입구(400b)를 통해 상기 산소용존화 챔버(300)의 하부의 오폐수(P)를 유입하고, 제2 순환용 펌프 유출구(420b)를 통과한 오폐수(P)는 도 6에서와 달리, 산소용존화 챔버(300)의 내부에 구비된 제2 순환용 유입관(360b)을 통해 다시 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부로 유입되면서 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)를 순환시킨다.
이 때, 상기 제2 순환용 유입관(360b)은 필요에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 그 단부를 상기 산소용존화 챔버(300)의 상부에 위치하도록 하여 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)가 보다 원활하게 순환이 가능하도록 구성할 수 있을 것이다.
또한, 상기 제2 순환용 유입관(360b)에도 도 5, 6에서와 마찬가지로 산소 공급부(500b)가 형성되어 있어, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)의 용존산소량은 증가하게 된다. 이때, 상기 산소 공급부(500b)가 이젝터(510b)로 형성되어 있는 경우, 공기 유입관(512b)은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)의 외부로 노출되도록 구성할 수도 있고, 산소용존화 챔버(300)의 내부에 위치하며 오폐수(P)가 유입되지 않는 높이에 위치하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
위에서 살펴본 바와 같은 구성을 갖는 오폐수 처리장치를 이용한 오폐수 처리방법을 제1 실시예의 작동을 나타낸 도 8을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째 단계는, 상기 저장조(100)에 오폐수(P)를 투입한다.
두 번째 단계는, 상기 제1 순환용 펌프(200)를 구동시켜 상기 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)를 상기 산소용존화 챔버(300)에 유입시킨다.
세 번째 단계는, 상기 제2 순환용 펌프(400)를 구동시켜 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)를 순환시키며, 상기 제2 순환용 펌프(400)로 순환되는 오폐수(P)에 산소 공급부(500)로 산소 또는 외부 공기를 유입시켜 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)의 용존산소량을 증가시킨다.
상기 두 번째, 세 번째 단계에서의 상기 제1, 2 순환용 펌프(200, 400) 구동은 본 오폐수 처리장치가 작동하는 동안 계속 구동시키는 것이 바람직하고, 저장조(100)의 오폐수(P)에 용존산소량이 필요한 조건을 충족한 상황에서는 정지시키는 것도 가능할 것이다.
상기 제1, 2 순환용 펌프(200, 400)의 작동은 도 8에 도시된 제어기(600)를 통해서 제어하는 것이 가능할 것이다.
상기 두 번째, 세 번째 단계를 통해, 제1 순환용 펌프(200)의 구동에 따라저장조(100)의 용존산소량이 낮은 오폐수(P)는 지속적으로 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부로 유입되고, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)는 제2 순환용 펌프(400)의 구동 및 산소 공급부(500)의 작동에 의해 용존산소량은 증가하게 된다.
따라서, 상기 산소용존화 챔버(300)에는 저장되는 오폐수(P)의 양이 점점 증가하지만, 오폐수(P)의 용존산소량도 증가하게 된다.
또한, 도 5, 6에 도시된 바와 같이 저장조(100)의 용존산소량이 낮은 오폐수(P)가 유입되는 오폐수 유입구(310)가 산소용존화 챔버(300)의 하부에 형성되어 있고, 제2 순환용 펌프(400)와 산소 공급부(500)를 통과한 용존산소량이 높은 오폐수(P)가 유입되는 제2 순환용 유입구(350)가 산소용존화 챔버(300)의 상부, 즉, 상기 오폐수 유입구(310)보다 상부에 형성되어 있으면, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P) 중에서 상부에 있는 오폐수(P)는 골고루 용존산소량이 증가된 상태에 있고, 저장조(100)로부터 유입되는 용존산소량이 낮은 오폐수(P)와 혼합될 가능성도 낮게 될 것이다.
따라서, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 용존산소량이 증가한 오폐수(P)를 저장조(100)로 유출하는 오폐수 유출구(320)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)의 상부 일측에 형성하는 것이 바람직할 것이다.
다음으로, 네 번째 단계는, 상기 제1 순환용 펌프(200)와 제2 순환용 펌프(400)를 계속 구동시키면서, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 상기 저장조(100)로 유입시킨다.
이 때, 상기 오폐수 유출구(320)를 통해 저장조(100)로 보내지는 용존산소량이 높은 오폐수(P)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 순환용 유입관(250)을 통해 상기 저장조(100)의 하부로 유입되는 것이 바람직하다.
이처럼, 저장조(100)의 용존산소량이 낮은 오폐수(P)를 상기 산소용존화 챔버(300)로 보내고, 상기 산소용존화 챔버(300)에서 용존산소량이 증가한 오폐수(P)를 상기 저장조(100)의 하부로 보내는 제1 순환을 지속적으로 수행하면 저장조(100) 내부의 오폐수(P)의 용존산소량을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
상기 저장조(100)의 하부로 밀도가 높은 용존산소량이 증가된 오폐수(P)가 지속적으로 유입되므로, 종래기술과 달리 저장조(100)의 하부에 오폐수의 고형물 또는 슬러지가 침전되는 것을 방지할 수 있는 효과도 있다.
한편, 저장조 전체에 공기가 공급되는 종래기술과 달리, 본 발명에서는 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)에만 산소 또는 공기가 유입되고 강제 순환되므로, 도 8에 도시된 바와 같이 산소용존화 챔버(300)의 내부의 오폐수(P)에 용존되는 산소량이 현저히 증가하고, 발생하는 기포의 크기는 작아지며 기포의 양도 적어진다.
이처럼, 종래기술보다는 그 양이 적지만, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부에는 용존산소량이 증가된 오폐수(P)와 함께 오폐수(P)에 용존되지 않고 기포 형태로 형성되어 있는 산소 또는 외부 공기를 포함하고 있을 수 있다.
이 때, 상기 기포(B)에는 오폐수(P)의 표면으로 부상하여 존재하거나 터지는 크기가 큰 기포(B1)와 오폐수(P)에서 부상하지 못하고 오폐수(P)에 혼재되어 있는 미세 기포(미도시)가 있을 수 있다.
크기가 큰 기포(B1)는 도 8에 도시된 바와 같이 대부분 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부에서 오폐수(P)의 표면 위로 부상하게 되지만, 이 크기가 큰 기포(B1)는 평균적으로 종래기술에서 저장조에 공기를 유입하였을 때 저장조의 오폐수 표면에 발생하는 기포의 크기보다 현저히 작고, 그 양도 현저히 작다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 오폐수 유출구(320)를 용존산소량이 증가된 오폐수(P)와 함께 오폐수(P)의 표면에 형성될 수 있는 상기 크기가 큰 기포(B1)의 일부가 함께 저장조(100)로 유입될 수 있다.
따라서, 크기가 큰 기포(B1)는 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부에 많이 존재하지 않을 수 있다.
한편, 도 8에서는 산소용존화 챔버(300)에서 저장조(100)로 보내지는 오폐수(P)와 함께 크기가 큰 기포(B1)가 저장조(100)로 유입될 수 있는 것으로 도시되어 있는데, 제1, 2 순환용 펌프(200, 400)의 용량 및 오폐수 유출구(320)의 크기 조절을 통해, 상기 산소용존화 챔버(300) 내부의 오폐수(P)의 수위 또는 높이를 상기 오폐수 유출구(320)보다 높게 되도록 하여, 크기가 큰 기포(B1)가 오폐수 유출구(320)를 통해 저장조(100)로 유입되는 것을 가능한 한 방지하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
산소용존화 챔버(300)의 내부에, 크기가 큰 기포(B1)가 많이 발생하더라도, 필요에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)의 상부에 챔버 배기구(370)를 형성하여 배출시킬 수도 있을 것이다. 이 때, 상기 챔버 배기구(370)에는 저장조(100)까지 연결되는 배관 또는 호스(미도시)를 추가로 결합하여 챔버 배기구(370)로 배출될 수 있는 오폐수(P)가 외부로 배출되는 것을 방지할 수도 있다.
상기 산소용존화 챔버(300)의 오폐수 유출구(320)를 통해 상기 저장조(100)에 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 유입하게 되면, 미세한 기포도 함께 유입되고, 이러한 미세 기포(B2)의 일부는 저장조(100)의 오폐수(P)의 표면에서 터지지 않고 막처럼 형성되는 미세 기포막(B2)을 형성하게 된다.
이 때, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 산소용존화 챔버(300)에서 저장조(100)로 보내지는 오폐수(P)와 함께 크기가 큰 기포(B1)가 저장조(100)로 유입될 수 있는데, 큰 기포(B1)의 양이 적고, 저장조(100)에 유입된 후에는 오폐수(P)의 표면으로 부상하여 없어지거나, 크기에 따라 상기 미세 기포막(B2)의 일부가 되게 된다.
이러한, 저장조(100)의 미세 기포막(B2)은 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)의 악취가 방출되는 것을 방지하는 작용을 하기도 한다.
이처럼, 본 발명의 오폐수 처리장치(1)는 저장조(100)의 오폐수(P)에 산소 또는 공기를 투입하지 않고, 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)를 산소용존화 챔버(300)에 보내고, 산소용존화 챔버(300)에서 용존산소량이 높은 오폐수(P)를 제조한 후, 용존산소량이 높은 오폐수(P) 자체를 저장조(100)에 다시 유입시켜, 저장조(100)의 오폐수(P)를 순환시키는 공정을 반복한다.
이를 통해, 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)의 용존산소량은 증가하게 되고, 오폐수의 호기성 발효 또는 분해를 활발하도록 하여, 오폐수의 발효 또는 분해 기간을 현저히 단축시킬 수 있다.
또한, 호기성 발효의 현저한 증가 및 위에서 살펴본, 저장조(100)의 오폐수(P) 표면에 발생하는 미세 기포막(B2)에 의해 악취도 현저히 감소하며, 소형화된 제1, 2 순환용 펌프(200, 400)를 구동함으로써 유지 비용 및 소음도 현저히 감소하게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1: 오폐수 처리장치 100: 저장조
200: 제1 순환용 펌프 210: 제1 순환용 펌프 유입구
220: 제1 순환용 펌프 유출구 230: 제1 순환용 펌프 연결구
240: 제1 순환용 유출관 250: 제1 순환용 유입관
300: 산소용존화 챔버 310: 오폐수 유입구
320: 오폐수 유출구 330: 오폐수 제2 순환용 유출구
340: 제2 순환용 유출관 350: 오폐수 제2 순환용 유입구
360, 360a, 360b: 제2 순환용 유입관 361, 361a, 361b: 축관부
370: 챔버 배기구 400, 400a, 400b: 제2 순환용 펌프
410, 410a, 410b: 제2 순환용 펌프 유입구
420, 420a, 420b: 제2 순환용 펌프 유출구
500, 500a, 500b: 산소 공급부 510, 510a, 510b: 이젝터
511, 511a, 511b: 노즐부 512, 512a, 512b: 공기 유입관
600: 제어기 B1: 크기가 큰 기포 B2: 미세 기포막 P: 오폐수

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 오폐수(P)가 저장되는 저장조(100);
    산소용존화 챔버(300);
    상기 저장조(100)에 저장된 오폐수(P)를 상기 산소용존화 챔버(300)로 보낼 수 있도록 구성된 제1 순환용 펌프(200);
    상기 산소용존화 챔버(300)에 유입된 오폐수(P)를 순환시키도록 구성된 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b);
    상기 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)에 의해 순환되는 상기 오폐수(P)의 용존산소량을 증가시킬 수 있도록 구성된 산소 공급부(500, 500a, 500b); 및
    상기 산소용존화 챔버(300)의 내부의 용존산소량이 증가된 오폐수(P)를 상기 저장조(100)에 보낼 수 있도록 구성된 제1 순환용 유입관(250);을 포함하는 오폐수처리장치에 있어서,
    상기 제1 순환용 펌프(200)는 제1 순환용 펌프 유입구(210) 및 제1 순환용 펌프 유출구(220)를 포함하고 있고,
    상기 제2 순환용 펌프(400, 400a, 400b)는 제2 순환용 펌프 유입구(410, 410a, 410b) 및 제2 순환용 펌프 유출구(420, 420a, 420b)를 포함하고 있고,
    상기 산소용존화 챔버(300)는 오폐수 유입구(310)와 오폐수 유출구(320)를 포함하고 있으며,
    상기 제2 순환용 펌프 유입구(410, 410a, 410b)는 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부와 연결되어 있고,
    상기 제2 순환용 펌프 유출구(420, 420a, 420b)는 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)의 일단부와 연결되어 있고, 상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)의 타단부는 상기 산소용존화 챔버(300)의 내부와 연결되어 있고,
    상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)에는 상기 산소 공급부(500, 500a, 500b)가 연결되어 있으며,,
    상기 오폐수 유출구(320)는 상기 제1 순환용 유입관(250)의 일단부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산소 공급부(500, 500a, 500b)는 상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)에 외부의 공기를 유입할 수 있도록 형성된 이젝터(510)를 포함하고 있고,
    상기 이젝터(510)는 상기 제2 순환용 유입관(360)에 형성된 노즐부(511) 및 외부 공기를 유입하는 공기 유입관(512)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 순환용 유입관(360, 360a, 360b)의 타단의 위치는 상기 오폐수 유입구(310)의 위치 및 상기 제2 순환용 펌프 유입구(410, 410a, 410b)로 유입되는 상기 산소용존화 챔버(300) 내부에서의 오폐수(P)의 위치보다 높은 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 순환용 유입관(250)의 타단부는 상기 저장조(100)의 하부에 위치하도록 설치되어 있고,
    상기 제1 순환용 펌프 유입구(210)로 유입되는 상기 저장조(100) 내부에서의 오폐수(P)의 위치는 상기 제1 순환용 유입관(250)의 타단부보다 높은 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 순환용 펌프(200)는 상기 저장조(100)의 내부에 설치되는 수중 펌프인 것을 특징으로 하는 오폐수 처리장치.
  7. 삭제
KR1020190042220A 2019-04-10 2019-04-10 오폐수 처리장치 및 처리방법 KR102056071B1 (ko)

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KR102379112B1 (ko) * 2020-10-27 2022-03-25 (주)국제환경기술 순환형 폐수 전처리 시스템

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KR100913728B1 (ko) * 2008-09-03 2009-08-24 조정선 순산소에 의하여 용존산소농도를 조절하는 폐수처리 방법 및 이에 적합한 폐수처리 장치

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