KR102080681B1

KR102080681B1 - 미세먼지 오염수 처리장치

Info

Publication number: KR102080681B1
Application number: KR1020190130700A
Authority: KR
Inventors: 박찬규; 김봉철
Original assignee: 한국산업기술시험원
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2020-02-24

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 오염수 처리장치는, 미세기포가 포함된 버블수를 이용하여 함진가스를 정화하는 함진가스 정화부; 상기 함진가스 정화부로부터 배출되는 오염수를 수용하고 미세기포를 공급받아, 부유된 슬러지를 제거하는 가압부상조; 및 상기 함진가스 정화부 및 상기 가압부상조 각각으로 미세기포를 공급하는 미세기포 공급부를 포함한다.

Description

미세먼지 오염수 처리장치{FINE DUST CONTAMINATED WATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 미세먼지 오염수 처리장치에 관한 것이다.

미세먼지는 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지이다. 아황산가스, 질소산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등을 포함하는 대기오염 물질로 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경 10um 이하의 미세한 먼지(PM 10) 이다. 입자가 2.5um 이하인 경우는 초미세먼지라고 부른다(PM 2.5).

건설현장 미세먼지 종합대책으로서 비산먼지를 제거하기 위한 설비로 터널식 세륜시설, 워터커튼, 분진흡입 청소차량 등이 있다.

터널식 세륜시설과 워터커튼은 건설차량이 이동시 먼지를 제거하기 위한 설비로서, 이동이 불가능하고 실제 차량이 건설현장에서 이동하거나 건설장비로 인한 미세먼지를 제거하기 어렵다. 이런 비산먼지는 살수차량에 의한 분무방식이나 사람에 의한 호소분무 방식이 채택되고 있다.

이러한 분무 방식에 의하면 세정수(물)를 계속적으로 공급해야하는 단점이 발생할 수 있다.

이에 본 발명의 발명자는 실내 공사장 현장은 물론 실외 도로공사, 아파트 건설현장, 레미콘 생산시설 등 다양한 공사 및 건설현장에서 미세먼지 제거시 사용된 오염수를 효과적으로 처리하고 재이용할 수 있는 장치를 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 미세먼지를 제거시 사용된 오염수를 효과적으로 처리할 수 있는 미세먼지 오염수 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 미세기포가 포함된 버블수를 이용하여 함진가스를 정화하는 함진가스 정화부; 상기 함진가스 정화부로부터 배출되는 오염수를 수용하고 미세기포를 공급받아, 부유된 슬러지를 제거하는 가압부상조; 및 상기 함진가스 정화부 및 상기 가압부상조 각각으로 미세기포를 공급하는 미세기포 공급부를 포함하는, 미세먼지 오염수 처리장치가 제공된다.

상기 가압부상조에서 배출되는 슬러지를 고액분리하여 처리수를 배출하는 고액분리조를 더 포함하고, 상기 고액분리조에서 배출되는 처리수는 상기 미세기포 공급부로 순환될 수 있다.

상기 미세기포 공급부는, 상기 고액분리조에서 배출되는 처리수와 공기를 혼합하여 가압수를 생성하고, 상기 함진가스 정화부 및 상기 가압부상조 각각으로 상기 가압수를 공급할 수 있다.

상기 슬러지를 상기 고액분리조로 유입시키는 슬러지펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 미세기포 공급부는, 상기 고액분리조에서 배출되는 처리수를 이송시키는 가압펌프를 포함할 수 있다.

상기 가압부상조에서 슬러지와 분리되어 배출되는 처리수는 상기 미세기포공급부로 순환될 수 있다.

상기 함진가스 정화부는, 버블수를 저장하는 버블수 탱크; 함진가스를 포집하여 버블수와 혼합하는 혼합부; 및 버블수를 정화하여 오염수와 처리가스를 분리시키는 분리조를 포함할 수 있다.

상기 함진가스 정화부는, 상기 버블수 탱크에 수용된 버블수를 상기 혼합부로 분사하는 분사펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 나노기포를 활용하여 미세먼지를 연속적으로 제거함과 동시에 미세먼지 처리시 발생된 오염수를 정화할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 물의 추가적인 공급 없이 오염물 처리가 이루어질 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 오염수 처리장치를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 가압부상조 및 고액분리조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 가압부상조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 가압부상조 및 미세기포 공급부를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 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 출원에서, "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.

이하, 본 발명에 따른 미세먼지 오염수 처리장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 오염수 처리장치를 나타낸 도면이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 가압부상조 및 고액분리조를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 1의 가압부상조를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 1의 가압부상조 및 미세기포 공급부를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 오염수 처리장치는, 함진가스 정화부(400), 가압부상조(100), 고액분리조(200), 미세기포 공급부(300)를 포함할 수 있다.

함진가스 정화부(400)는 미세먼지, 초미세먼지, 먼지, 분진 등을 포함하는 함진가스를 포집하고, 버블수를 이용하여 함진가스를 정화할 수 있다.

버블수는 미세기포를 포함하는 세정수일 수 있다. 세정수는 물, 또는 약품이 혼합된 물일 수 있다. 버블수는 세정액에 미세기포가 공급되어 생성될 수 있다. 예를 들어, 버블수는 세정액에 가압수가 혼합되어 형성될 수 있고, 가압수는 기포를 포함하는 액체일 수 있다.

미세기포는 기체와 이를 둘러싼 막으로 이루어진다. 기체는 공기, 산소, 오존 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 미세기포는 나노 사이즈에서 마이크로 사이즈까지의 크기를 가질 수 있다. 마이크로 크기의 기포로서 직경은 100um 이하일 수 있다. 또한, 나노 크기의 기포로서 직경은 900nm 이하일 수 있다. 미세기포는 가압수가 분출되면서 가압수 내 기포가 소형화됨으로써 생성될 수 있다.

함진가스 정화부(400)는 버블수 탱크(410), 혼합부, 분리조(500), 분사펌프(P3)를 포함할 수 있다.

버블수 탱크(410)는 버블수를 수용하는 탱크이다.

혼합부는 함진가스를 포집하여 버블수와 혼합할 수 있다. 혼합부는 케이싱(casing)(430), 교반기를 포함할 수 있다.

케이싱(430)은 본체, 가스 인렛(inlet), 버블수 인렛(inlet), 아웃렛(outlet)(L5)을 포함할 수 있다.

본체는 내부에 공간이 마련되며, 원통형으로 형성될 수 있다. 본체는 스테인리스 재질로 형성될 수 있으나, 포집되는 함진가스 성분에 따라 달라질 수 있다.

가스 인렛은 함진가스가 유입되는 곳으로서 본체의 중앙에 형성되어 내부 공간으로 연결될 수 있다. 버블수 인렛은 버블수가 유입되는 곳으로서 본체의 외곽에서 내부 공간으로 연장될 수 있다. 아웃렛은 함진가스가 혼합된 버블수가 배출되는 곳으로서 본체의 일측에 형성될 수 있다. 아웃렛은 관 형태로 구현될 수 있다.

가스 인렛으로 유입된 함진가스는, 버블수 인렛으로 유입된 버블수와 본체 내부에서 혼합된다. 버블수 인렛은 벤츄리관 형태로 형성될 수 있고, 복수로 형성될 수 있다. 함진가스와 혼합된 버블수는 아웃렛을 통해 배출될 수 있다.

교반기는 임펠러와 모터(420)를 포함할 수 있다. 임펠러는 케이싱(430) 본체 내부에서 함진가스와 버블수를 혼합하며, 모터(420)는 임펠러를 회전시킨다.

분리조(500)는 혼합부와 연결되며, 함진가스와 혼합된 버블수를 수용한다. 분리조(500)는 원심력을 이용하여 오염수와 정화가스(G)를 분리할 수 있다.

분리조(500)는 챔버(510)와 모터(520)를 포함할 수 있다.

챔버(510)는 함진가스와 혼합된 버블수를 수용하며, 버블수를 공급받기 위한 공급관이 일면에 결합될 수 있다. 이러한 공급관은 상술한 아웃렛(L5)과 연결될 수 있다. 공급관과 관 형상의 아웃렛(L5)은 볼트결합, 나사결합, 접착 등의 방식으로 결합될 수 있다.

모터(520)는 챔버(510) 내부를 회전시키기 위한 동력을 제공한다. 모터(520)는 챔버(510) 하부에 위치할 수 있다.

정화가스(G)는 미세먼지 등을 함유하지 않은 깨끗한 가스(공기)이며, 챔버(510)의 상측의 배출구로 배출될 수 있다. 오염수는 배출관(L6)을 통해 배출될 수 있다. 배출관은 챔버(510)의 하측에 형성될 수 있다.

한편, 상술한 함진가스 정화부(400)는 차량에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 함진가스 정화부(400)는 5톤 트럭에 탑재될 수 있다. 이 경우, 함진가스 정화부(400)는 이동이 가능하므로, 건설현장, 공사현장 등 미세먼지가 다량으로 발생하는 곳으로 운반될 수 있다.

가압부상조(100)는 함진가스 정화부(400)로부터 배출되는 오염수를 수용하고 미세기포를 공급받아, 부유된 슬러지(S)를 제거할 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 가압부상조(100)는 수조(110), 노즐(120), 스키머(130), 슬러지수집부(140)를 포함할 수 있다.

수조(110)는 오염수를 수용하며, 배출관(L6)과 연결된다. 노즐(120)은 미세기포가 분출되는 말단부분이며, 수조(110) 내부에 위치한다. 노즐(120)은 공급라인(330, 340)의 단부에 형성된다. 노즐(120)은 와류(vortex)를 형성할 수 있도록 다단으로 형성될 수 있다.

스키머(skimmer)(130)는 스크래퍼(scraper)를 포함할 수 있다. 스크래퍼는 오염수 수면으로 부상된 슬러지(S)를 긁어서 수조(110)의 일측으로 이송시킬 수 있다. 스크래퍼는 복수의 날을 포함할 수 있다.

스키머(130)는 샤프트(shaft)를 더 포함할 수 있다. 스크래퍼는 샤프트의 외주면에 결합될 수 있다. 샤프트는 복수로 형성될 수 있다. 각각의 샤프트에 스크래퍼가 형성될 수 있다. 샤프트는 회전모터에 의해 회전할 수 있다.

슬러지수집부(140)는 스키머(130)가 긁어서 이송시킨 슬러지(S)를 수용하며, 수조(110)의 일측에 형성될 수 있다. 슬러지(S)는 고체와 액체의 혼합물이며, 슬러지수집부(140)로 수집된 후에 슬러지라인(L1)을 통해 이송될 수 있다. 슬러지라인(L1) 상에는 슬러지펌프(P1)가 마련되어 슬러지(S)를 이송시킬 수 있다. 슬러지라인(L1)은 고액분리조(200)로 연결된다.

고액분리조(200)는 가압부상조(100)에서 배출되는 슬러지(S)를 수용하여 고액분리한다. 즉, 고액분리조(200)에서 고체불순물과 처리수가 분리될 수 있다. 고액분리조(200)에서 분리된 고체불순물은 외부로 배출된다. 또한, 고액분리조(200)에서 분리된 처리수는 고체불순물과 다른 경로를 통해 배출된다. 분리된 처리수는 처리수라인(L2)을 통해 배출된다.

고액분리조(200)는 스크린, 침전, 여과 등에 의해 이루어질 수 있다. 스크린은 대형 고형성분을 제거하는 것이고, 침전에는 보통침전, 약품응집침전이 있으며, 여과는 약품응집침전 등에서 침전되지 않은 입자를 모래 등의 여층을 통과시켜 여재에 흡착 및 여층에 의한 거름작용 등에 의해 제거하는 것을 말한다.

본 발명에서 고액분리조(200)는 필터 프레스(filter press) 방식을 이용할 수 있다.

미세기포 공급부(300)는 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 미세기포를 공급할 수 있다. 구체적으로, 미세기포 공급부(300)는 기포를 함유하는 가압수를 생성하고, 상기 가압수를 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 공급할 수 있다.

미세기포 공급부(300)는 공급라인(330, 340)을 포함하고, 가압수는 공급라인(330, 340)을 통해 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 공급될 수 있다. 공급라인은 한 개의 라인에서 두 개의 라인(330, 340)으로 분기되어 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각과 연결될 수 있다. 구체적으로, 한 개의 공급라인(340)은 함진가스 정화부(400)의 버블수 탱크(410)와 연결되고, 다른 한 개의 공급라인(330)은 가압부상조(100)의 수조(110)와 연결될 수 있다. 공급라인(330 및/또는 340))의 단부에는 상술한 노즐(120)이 마련되고, 노즐(120)을 통해 분출되는 가압수의 기포는 더욱 미세해질 수 있다.

미세기포 공급부(300)는 가압펌프(P2) 및 기체제공부(320)를 더 포함할 수 있다.

가압펌프(P2)는 고액분리조(200)에서 배출되는 처리수를 이송시킬 수 있다. 가압펌프(P2)는 처리수라인(L2) 상에 설치될 수 있다.

가압펌프(P2)는 이송펌프일 수 있다. 이 경우, 미세기포 공급부(300)는 가압상태의 용해조(310)를 포함하고, 가압펌프(P2)는 처리수를 용해조(310)로 이송시킬 수 있다. 또한, 기체제공부(320)는 용해조(310)로 기체를 제공하며, 용해조(310) 내에서 처리수에 기체가 용존되어 가압수가 생성될 수 있다. 가압수는 공급라인(330, 340)을 통해 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 공급될 수 있다. 공급라인은 두 개(330, 340)로 분기되어 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 연결될 수 있다. 공급라인(330 및/또는 340) 단부에는 상술한 노즐(120)이 마련된다.

한편, 가압펌프(P2)는 DAF펌프일 수 있다. 이 경우, 가압펌프(P2)는 처리수를 이송시키는 한편, 기체(산소, 공기, 오존)를 공급받는다. 가압펌프(P2)는 처리수와 기체를 내부에서 혼합시킬 수 있고, 이에 따라 미세기포를 포함하는 가압수가 생성될 수 있다. 가압펌프(P2)는 가압수의 공급라인과 연결되고, 상기 공급라인(330, 340)은 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 연결될 수 있다. 공급라인은 두 개(330, 340)로 분기되어 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100) 각각으로 연결될 수 있다. 공급라인(330 및/또는 340) 단부에는 상술한 노즐(120)이 마련된다.

기체제공부(320)는 산소, 공기, 오존 등의 기체를 제공할 수 있고, 컴프레셔(압축기) 및/또는 가압기를 포함할 수 있다. 기체제공부(320)는 용해조(310) 또는 가압펌프(P2)로 기체를 제공할 수 있다.

한편, 가압부상조(100)에서 슬러지(S)와 분리되어 배출되는 처리수는 미세기포공급부로 순환될 수 있다. 즉, 가압부상조(100)에서 슬러지(S)는 부상하여 제거되고, 정수된 처리수는 미세기포 공급부(300)로 순환되어 가압수 생성에 이용될 수 있다. 가압부상조(100)에서 배출되는 처리수는 처리수라인(L3)을 통해 배출된다.

여기서, 고액분리조(200)에서 배출되는 처리수, 그리고 가압부상조(100)에서 배출되는 처리수는 모두 미세기포 공급부(300)로 순환될 수 있다. 즉, 고액분리조(200)에서 배출되는 처리수는 L2를 통해, 가압부상조(100)에서 배출되는 처리수는 L3를 통해 배출되며, 처리수라인 L2, L3는 하나의 라인으로 합류될 수 있다. 합류된 라인은 가압펌프(P2)로 연결될 수 있다.

구체적으로, 함진가스 정화부(400)의 버블수 탱크(410)에 세정수가 투입되면, 세정수는 버블수로서 함진가스와 혼합되고, 분리조(500)에서 오염수로 배출된다. 오염수는 가압부상조(100)에서 정수되어 슬러지(S)와 처리수로 분리된다. 슬러지(S)는 고액분리조(200)를 통해 고체불순물과 처리수로 분리된다. 가압부상조(100)에서 배출되는 처리수와, 고액분리조(200)에서 배출되는 처리수는 모두 미세기포 공급부(300)로 이송되고, 가압수 생성에 사용된다. 미세기포 공급부(300)는 생성된 가압수를 함진가스 정화부(400) 및 가압부상조(100)로 공급한다.

이에 따르면, 미세먼지 오염수 처리장치에 제공된 세정수는 함진가스 정화부(400)(버블수 탱크(410)), 가압부상조(100), 고액분리조(200), 미세기포 공급부(300)를 계속 순환하기 때문에, 세정수는 계속 재사용되어 세정수의 유출이 없으며, 세정수 추가 투입을 필요로 하지 않는다.

한편, 본 발명에 따른 미세먼지 오염수 처리장치는 차량에 탑재가능할 수 있다. 함진가스 정화부(400)뿐만 아니라 가압부상조(100), 고액분리조(200), 미세기포 공급부(300) 모두가 모듈화되고 차량에 탑재될 수 있으며, 이들은 미세먼지 처리가 필요한 곳으로 운반될 수 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100: 가압부상조
200: 고액분리조
300: 미세기포 공급부
400: 정화부
410: 버블수 탱크

Claims

미세기포가 포함된 버블수를 이용하여 함진가스를 정화하는 함진가스 정화부;
상기 함진가스 정화부로부터 배출되는 오염수를 수용하고 미세기포를 공급받아, 부유된 슬러지를 제거하는 가압부상조; 및
상기 함진가스 정화부 및 상기 가압부상조 각각으로 미세기포를 공급하는 미세기포 공급부를 포함하고,
상기 함진가스 정화부는,
버블수를 저장하는 버블수 탱크;
함진가스를 포집하여 버블수와 혼합하는 혼합부; 및
버블수를 정화하여 오염수와 처리가스를 분리시키는 분리조를 포함하는,
미세먼지 오염수 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 가압부상조에서 배출되는 슬러지를 고액분리하여 처리수를 배출하는 고액분리조를 더 포함하고,
상기 고액분리조에서 배출되는 처리수는 상기 미세기포 공급부로 순환되는,
미세먼지 오염수 처리장치.
제2항에 있어서,
상기 미세기포 공급부는,
상기 고액분리조에서 배출되는 처리수와 공기를 혼합하여 가압수를 생성하고,
상기 함진가스 정화부 및 상기 가압부상조 각각으로 상기 가압수를 공급하는,
미세먼지 오염수 처리장치.
제2항에 있어서,
상기 슬러지를 상기 고액분리조로 유입시키는 슬러지펌프를 더 포함하는,
미세먼지 오염수 처리장치.
제3항에 있어서,
상기 미세기포 공급부는,
상기 고액분리조에서 배출되는 처리수를 이송시키는 가압펌프를 포함하는,
미세먼지 오염수 처리장치.
제1항에 있어서,
상기 가압부상조에서 슬러지와 분리되어 배출되는 처리수는 상기 미세기포공급부로 순환되는,
미세먼지 오염수 처리장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 함진가스 정화부는,
상기 버블수 탱크에 수용된 버블수를 상기 혼합부로 분사하는 분사펌프를 더 포함하는,
미세먼지 오염수 처리장치.