KR102138176B1 - 수산기(oh)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템 - Google Patents

수산기(oh)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축산분뇨원수나 산업폐수가 유입되는 원폐수집수조; 수산기이온(OH)을 발생시키는 수산기(OH)라디칼 발생장치; 상기 원폐수집수조와 원폐수공급관으로 연통되어 펌프의 압력에 의해 교반조 내부로 축산분뇨원수나 산업폐수가 공급되고 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치와 수산기이송관으로 연결되어 축산분뇨원수나 산업폐수를 교반하는 교반기의 임페라를 통해 축산분뇨원수나 산업폐수 내부로 공급시켜 마찰과 회전에 의해 수산기(OH) 이온수를 생성시킴으로써 복합악취 및 부폐균을 살균분해시키고 임페라의 회전과 마찰로 생성된 고농도SS(부유물질)을 상부로 부상시켜 배출시키며 살균분해 처리된 처리수는 하부로 배출시킴으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 고도 전처리하는 밀폐된 통형상의 수산기(OH)반응 용해교반조; 상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 상단과 연결된 잔여악취이송관을 통해 잔여악취 및 수산기를 포함하는 잔여 기체를 흡입브로워로 내부로 흡입 이동시키고 상부에 설치된 미세살수장치를 통해 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치에 생성된 수산기(OH)를 수산기공급관을 통해 펌프로 일정압력 분사시켜 복합악취의 잔여기체를 흡수하여 침전시키는 잔여악취 포집살수조; 상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 상부와 연결되어 상부로 부상된 고농도SS(부유물질)과 잔여 복합악취를 흡입하여 처리하는 고농도스컴제거조; 및 상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 하단과 연결되고 상기 잔여악취 포집살수조 하단과 연결되어 유입되는 처리수를 테칸타 또는 세파레타로 분리시켜 슬러지는 발효시켜 퇴비로 사용되고 탈리액은 고품질 액비로 제조되는 슬러지분리장치를 구비함을 특징으로 하는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 전처리과정을 거치지 않아도 되기 때문에 비용이나 시간을 보다 절감할 수 있고, 인체에 무해하면서도 살균 소독하고 분해하는 능력인 산화력이 오존(O3)과 염소(Cl2)보다도 2배 가까이나 강력한 수산기이온(OH)을 이용함으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 빠르고 강력하게 전처리할 수 있는 효과가 있다.

Description

수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템{Wastewater pre-processing system with OH reaction agitation tank}
본 발명은 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전처리과정을 거치지 않아도 되기 때문에 비용이나 시간을 보다 절감할 수 있고, 인체에 무해하면서도 살균 소독하고 분해하는 능력인 산화력이 오존(O3)과 염소(Cl2)보다도 2배 가까이나 강력한 수산기이온(OH)을 이용함으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 빠르고 강력하게 전처리할 수 있는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 우리 주변에는 농업, 축산업, 기술산업 등이 발전함에 따라 악취 발생 시설의 수와 양이 급격히 증가하고 있다. 특히, 축산업에 관련된 시설에 의한 축분뇨(畜糞尿)(즉, 돈분뇨(豚糞尿), 계분뇨(鷄糞尿), 우분뇨(牛糞尿) 등)의 악취는 환경 오염의 주 요인으로 예전부터 지적되고 있다.
이와 같이, 축사에서 발생되는 축분뇨를 처분해주기 위해 축분뇨만을 따로 수집하는 정화조, 발효 및 건조하는 시설등을 만들더라도 그러한 시설에서 여전히 악취가 발생하는 문제점이 있었다.
정화조는 축사 인근에 매설되는 것으로서, 정화조 내의 분뇨가 거의 차게 되면 폭기 과정을 통해 악취를 제거하고 분뇨를 꺼내 퇴비 용도 등으로 재활용한다. 이때, 폭기 과정에서 심한 악취가 외부로 다량 발산됨에 따라 많은 민원이 발생하는 실정이다.
또한, 발효 시설 및 건조 시설은 축분뇨에 톱밥 등을 섞어 교반하여 발효 및 건조하는 과정에서 특히 심한 악취가 발생하며, 통상 5분 정도 교반하는 데도 시설내부에 악취가스가 꽉 차는 정도이다. 이러한 악취가스는 그 양도 많고 농도도 진함에 따라 현재에는 어떤 약품처리로도 완전 제거는 힘들다.
이와 같이 축분뇨 처리 시설들은 축분뇨 수거 및 재활용을 위한 처리 시설임에도 불구하고, 개별 축산 농가에서 운용하는 시설보다 규모가 더 큼에 따라 악취 문제가 더 심각해지는 실정이다.
이런 축산폐수 등에서 발생하는 악취를 저감하는 기술은 주로 약액세정에 의한 방식과 촉매를 통한 물리적 탈취방식, 생물탈취에 의한 방식 등을 들 수 있다.
한편, 산업이 발전함에 따라 더불어 중요시 되는 문제는 환경 파괴 문제인데, 최근에는 환경 친화적인 방법으로 이러한 환경문제를 해결하고자 노력하는 추세이다. 특히, 미생물은 다양한 환경문제를 해결하고자 이용되고 있으며, 악취 저감에 효과가 있는 것으로 익히 알려져 있다. 하지만, 악취가 발생하는 물질 혹은 공기가 있는 환경에 미생물을 단순히 살포하거나 노출시키는 것은 악취 저감 효과가 미비한 것으로 나타났다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1454794호에는 약액과 악취가스의 접촉효율을 향상시킨 탈취장치가 개시되어 있다. 상기 탈취장치는 세정법에 의한 것으로서, 악취 가스를 물이나 산, 알칼리 수용액으로 세척하여 탈취하는 방법이다. 이 방법은 비교적 설비가 간단하고 운전비용이 저렴하다는 장점이 있다.
그러나 악취물질의 적용범위가 좁고 복합취기의 처리가 곤란하다는 문제점이 었있다. 따라서 산성계, 염기성계, 중성계 등 다양한 성상의 악취에 대하여 단일설비로 특정성질의 가스만 처리함에 따라 근본적인 악취처리가 어렵다는 문제점이 있었다.
이런 종래의 문제점을 해결하기 위해서, "축산농가에서 발생되는 악취를 저감하기 위해 발효숙성조의 발효숙성액의 생성효율을 향상시키기 위한 악취저감용 액비탈취액 제조장치에 있어서, 축산폐수가 유입되는 수조; 상기 수조 내부에 설치되어 상기 축산폐수의 이온화반응을 촉진시키는 이온화반응부; 상기 수조의 일측과 연통하며 상기 축산폐수 중에 잔존하는 오염물질을 제거하는 버블발생부; 및 상기 버블발생부와 연통하며 상기 축산폐수의 유해미생물을 살균시키는 산화살균부;를 포함하고, 상기 버블발생부는 상기 축산폐수의 수소와 산소를 분리하는 전기분해부; 상기 축산폐수를 용해시키는 압력탱크; 상기 전기분해부와 상기 압력탱크 사이에 배치되어 상기 축산폐수를 상기 압력탱크로 이동시키는 저압펌프; 및 상기 압력탱크로부터 정화된 상기 축산폐수에 초미세 버블을 발생시키는 버블분쇄부를 포함하며, 상기 산화살균부는 살균처리된 상기 축산폐수를 상기 수조 내부로 순환시키는 것을 특징으로 하는 악취저감용 액비탈취액 제조장치."가 특허등록 제10-1853319호로 개시된바 있었다.
그러나, 이런 종래의 악취저감용 액비탈취액 제조장치는, 화학약품의 투입없이 축사에서 발생하는 악취를 쉽게 제거할 수는 있는 후처리과정에 대한 것인 반면에, 이를 위해서는 오염원인 축산폐수 원수를 원심분리기를 통해서 슬러지인 퇴비와 탈리액인 액비로 분리하는 전처리과정을 먼저 거쳐서 액비인 탈리액을 얻어야 하는 바 이를 위한 원심분리기를 별도로 구입하여 전처리과정을 수행하여야 하는 비용 및 시간이 추가적으로 부담되는 문제점이 있었다.
또한, 악취저감을 위한 장치로서, "오존수를 분사하는 분사노즐을 포함하는 스크러버, 악취 제거시 사용되는 세정수에 오존을 버블링 방식으로 용해시켜 오존수를 생성하는 오존수 발생장치, 상기 오존수 발생장치에서 생성된 오존수에 압력을 가하는 압력탱크 및 상기 압력탱크를 가압함과 아울러 가압된 오존수를 분사노즐로 이송하는 펌핑수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존수를 이용한 악취저감시스템으로, 상기 압력탱크는 상기 스크러버의 내부에 마련되고, 상기 압력탱크 내의 압력은 2 ~ 5㎏f/㎠이며, 상기 스크러버는 악취가스가 유입되는 주입구와, 유입된 악취가스를 처리하는 처리부와, 악취가 제거된 가스를 배출하는 배출구를 포함하여 구성되고, 상기 처리부는, 유입된 악취가스를 향해 오존수를 살포하는 분사노즐을 포함하는 오존수 살포층과, 살포되는 오존수에 자외선을 조사하는 자외선 조사층과, 가스에 포함된 배오존을 제거하는 촉매층으로 구성되며, 상기 촉매층에 사용되는 촉매는 이산화망간(MnO2) 및 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존수를 이용한 악취저감시스템."이 특허공개 제10-2009-0047267호로 개시된바 있었다.
그러나 이런 종래의 악취저감시스템은, 오존(O3)과 물의 마찰로 오존수를 발생시켜 탱크내에 분사시킴으로써 악취가 대기로 분산되는 것을 방지하는 것으로, 악취저감의 효율향상을 위해서는 오존수와 가축분뇨를 믹싱하여야 하나, 단순히 오존수를 살포한다고만 해서 악취가 절감되지는 않으며, 오히려 오존수의 분사 및 살포로 인해 폐수량이 급증하는 문제점이 있었다.
(1) 대한민국 특허 등록번호 제10-1853319호 (2) 대한민국 특허 등록번호 제10-2009-0047267호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전처리과정을 거치지 않아도 되기 때문에 비용이나 시간을 보다 절감할 수 있고, 인체에 무해하면서도 살균 소독하고 분해하는 능력인 산화력이 오존(O3)과 염소(Cl2)보다도 2배 가까이나 강력한 수산기이온(OH)을 이용함으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 빠르고 강력하게 전처리할 수 있는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 축산분뇨원수나 산업폐수가 유입되는 원폐수집수조;
수산기이온(OH)을 발생시키는 수산기(OH)라디칼 발생장치;
상기 원폐수집수조와 원폐수공급관으로 연통되어 펌프의 압력에 의해 교반조 내부로 축산분뇨원수나 산업폐수가 공급되고 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치와 수산기이송관으로 연결되어 축산분뇨원수나 산업폐수를 교반하는 교반기의 임페라를 통해 축산분뇨원수나 산업폐수 내부로 공급시켜 마찰과 회전에 의해 수산기(OH) 이온수를 생성시킴으로써 복합악취 및 부폐균을 살균분해시키고 임페라의 회전과 마찰로 생성된 고농도SS(부유물질)을 상부로 부상시켜 배출시키며 살균분해 처리된 처리수는 하부로 배출시킴으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 고도 전처리하는 밀폐된 통형상의 수산기(OH)반응 용해교반조;
상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 상단과 연결된 잔여악취이송관을 통해 잔여악취 및 수산기를 포함하는 잔여 기체를 흡입브로워로 내부로 흡입 이동시키고 상부에 설치된 미세살수장치를 통해 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치에 생성된 수산기(OH)를 수산기공급관을 통해 펌프로 일정압력 분사시켜 복합악취의 잔여기체를 흡수하여 침전시키는 잔여악취 포집살수조;
상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 상부와 연결되어 상부로 부상된 고농도SS(부유물질)과 잔여 복합악취를 흡입하여 처리하는 고농도스컴제거조; 및
상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 하단과 연결되고 상기 잔여악취 포집살수조 하단과 연결되어 유입되는 처리수를 테칸타 또는 세파레타로 분리시켜 슬러지는 발효시켜 퇴비로 사용되고 탈리액은 고품질 액비로 제조되는 슬러지분리장치를 구비하는 특징이 있다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 교반기 임페라에는 상기 수산기이송관을 통해 공급되는 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치의 수산기이온(OH)을 나노버블발생기를 거쳐 나노 마이크로버블로 발생시키는 나노버블노즐을 더 형성시켜 수산기이온(OH)이 유체중 체류시간을 더 늘리게 되는 특징이 있다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 내벽에는 교반기 임페라의 상부측에 상부로 나선선회배플을 다수개 일정간격으로 배치하여 한방향 회전에 의한 선회운동을 유기물 용해가 유리하도록 유도하는 특징이 있다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조는, 상기 원폐수집수조 축산분뇨원수나 산업폐수의 오염정도에 따라서 하나 또는 복수개가 다단으로 형성되는 특징이 있다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 교반기는, 상기 수산기이송관과 연결되어 흡입유량조절기에 의해 흡입유량이 조절되고, 교반모터에 의해 회동되는 회동축 내부의 공급로를 통해서 수산기이송관의 수산기(OH)가 공급되며, 회동축의 하단에 결합된 고속임페라의 다수개 분사노즐를 통해 방출되고, 상기 회동축 외측에는 일정간격을 갖고 상부에 다수개의 교반흡입구를 갖으면서 하단부에 상기 고속임페라를 감싸되 내측면에 다수개의 돌부가 일정간격으로 돌출형성되어 상기 분사노즐을 통해 방출되는 수산기(OH)가 충돌하여 나노 마이크로버블로 형성시키며 나노 마이크로버블이 방출되는 다수개의 방출공을 갖는 나노버블케이싱이 형성되며, 다수개의 하단방출공을 갖고 상기 나노버블케이싱 하단을 마감시키는 하우징커버가 형성되는 특징이 있다.
이와 같이, 본 발명은 전처리과정을 거치지 않아도 되기 때문에 비용이나 시간을 보다 절감할 수 있고, 인체에 무해하면서도 살균 소독하고 분해하는 능력인 산화력이 오존(O3)과 염소(Cl2)보다도 2배 가까이나 강력한 수산기이온(OH)을 이용함으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 빠르고 강력하게 전처리할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명 실시 예인 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템을 설명하기 위한 공정설명도,
도 2는 본 발명 실시 예인 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템에서 수산기(OH)반응 용해교반조의 교반기와 고속임페라의 작동모습을 보인 측단면도,
도 3은 본 발명 실시 예인 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템에서 수산기(OH)반응 용해교반조 교반기의 고속임페라와 나노버블케이싱의 돌부가 출돌하여 나노 마이크로버블이 생성되는 모습을 보인 설명도와 하우징커버의 모습을 보인 요부확대 저면도,
도 4는 본 발명 실시 예인 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템에서 수산기(OH)반응 용해교반조 내측면에 형성된 나선선회배플의 모습을 보인 측면도와 요부확대 평면도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
그리고, 아래 실시 예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
수산기(OH)는 높고 강력한 에너지를 가하면 제4의 물질이라는 "플라즈마" 상태에서 생성되는 이종의 산소 음이온계 물질이며 스스로 매우 활발한 반응을 일으킨다. 원명으로는 "Hydroxyl Radica"(하이드록실 래디컬)이라고 부르며, 산화력이 매우 뛰어난 인체에 무해한 천연물질이다. 인체에 전혀 해가 없는 안전한 물질로서 최근 대기환경 과학자들 사이에서 가장 큰 관심과 연구 논문이 쏟아져 나오는 21세기 첨단 환경 과학의 한 부분이다. 수산기는 물(H-O-H) 분자가 어떤 높고 강력한 에너지에 의해서 분리되는 과정에서 수소 원자(프로톤:H+) 하나가 떨어지면서 발생하거나, 산소 분자가(O2) 같은 방법으로 깨어지면서 발생하는 산소 음이온(O-,O2-,O3-,O) 중에서도 "Super Oxide Anions(슈퍼 옥사이드 아니온: O2-)이라는 이온이 공기 중의 오염물질(주로 탄화수소 계열)과 화학적으로 결합하여 산화반응을 일으키면, 일부 발생하기도 한다. 수산기(OH)는 거의 모든 오염물질의 살균소독에 관여하며, 화학적으로 분해하고 제거할 수 있는 가장 강력하지만, 인체에는 무해한 유일한 물질이다. 수산기는 공기와 물 속의 오염물질에 직접적으로 관여하고 자신은 다시 중간물질인 "Hydroperoxy Radical"(하이드로 페록시 라디칼:HO2)로 변화하면서 지속적으로 산화분해 반응을 일으킨다. 이러한 연쇄 반응은 거의 모든 오염물질을 매우 안전한 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 환원시켜 인체에 무해하게 한다. 하이드로 페록시 라디칼을 이해하기 위하여 우리가 흔히 사용하는 소독약제 중에서 과산화수소(H2O2)를 생각하면 쉽게 이해가 될 것이다. 현존하는 물질 중에서 수산기(OH)의 산화력(살균 소독하고 분해하는 능력)이 불소(F) 다음으로 강력하고, 오존(O3)과 염소(Cl2)보다도 2배 가까이나 강력하지만 언급한 불소, 염소, 오존처럼 인체에 독성이 있거나 유해한 물질이 아니다.
예를 들어, 에틸렌가스(C2H4)는 OH라디칼과 반응하여 '이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 생성' 한다. 즉,
(CH2=CH2)+(OH)→(CH2(OH)-CH2)+(H)→(CH4)+(CO2)(CH4)+(2O2)→(CO2)+(2H2O)
에틸렌가스 분해과정을 유해물질이 OH(수산기)를 만나고 H원자가 떨어져나가면서 '이산화탄소(CO2)'와 물(H2O)'을 환원한다. 또 다시 남게된 불안전한 상태의 H원자는 공기중의 물(H2O)와 결합하여 더욱더 강력한 OH(수산기)를 생성해 낸다.
공기살균은 종래 단순 필터식 공기청정기로 공기를 빨아들여 필터에 걸러질 수 있는 크기의 유해물질만 정화하는 방식이였고, 소독 또한 약품처리를 통한 제한된 공간에서만 가능한 방법이였다. 그러나 플라즈마케어의 기술은 광촉매와 광플라즈마의 광화학작용을 통하여 천연 정화제인 'OH라디칼'을 생성하고 공기중으로 퍼트려 자연적으로 유해물질을 정화할 수 있도록 한다. 광플라즈마 램프가 발광하면 그 주변에 있던 공기중의 산소(O2)와 물분자(H2O)들이 깨지면서 중성을 띤 가스 이온체 상태(플라즈마 상태)가 되고, 이 이온중에서 수산기 이온(OH라디칼)은 강력한 살균력을 갖는 물질이 된다. 이런 수산기는 자외선램프와 광촉매로 인해 생성되며 제4의 물질이라는 플라즈마 상태에서 생성되는 일종의 산소 음이온 물질 중 하나로 산화력이 매우 뛰어나고 염소의 2배, 과산화수소의 1.57배 살균력이 강하고, 오존의 2,000배, 자외선의 180배 빠른 살균력이 있으며, 인체에 유익한 천연물질이다. 또한 OH라디칼은 공기중의 대부분의 유해물질들을 인체에 무해한 '이산화탄소'나 '물분자'로 바꿔버리며, 이중 발생한 이산화탄소의 양은 ppm 단위의 매우 적은 양으로 공기중의 농도에 영향을 중 정도의 양은 아니다. OH라디칼은 오염물질들과 상호 화학적 반응(분해과정)을 하고 분해과정에서 오염물질과 결합된 OH라디칼이 다시 분해 반응후 산화력이 더 강력한 OH라디칼로 재생성된다.
지구상의 모든 물질은 고체, 액체, 기체가 존재하지만 제4의 물질인 플라즈마가 존재하며, 기체분자가 전자와 원자핵으로 분리되어 전기적으로 중성을 띤 가스상태 이온을 말한다. 생성물질 중 주요한 정화제 역할을 하는 물질은 'OH라디칼, 산소 양이온, 산소 음이온, 퍼록사이드, 전자, UV, 포톨릭 오존, 과산화수소 등 수천여가지의 산소계 화합물'이 있으며, 그중 OH라디칼(수산기)은 플라즈마 상태에서 발생하는 산소계 음이온중 공기와 표면의 모든 생화학적 오염물질을 가장 빠르게 완벽하게 살균 소독하는 물질이다.
이런 OH라디칼(수산기)이 분해 가능한 대표적인 수질 오염물질로는 유기산(방향족), 페놀류, 알콜류, 계면활성제(유기인화합물, 함질소화합물), 착색물질(다환방향족탄화수소), 시안화합물, 중금속류, 원유, 유기염소화합물(트리클로로에틸렌, 테트라크로로에틸렌, PCB) 등이고, 대표적인 대기 오염물질로는 유기염소화합물, 휘발성유기화합물, 알데히드, 케톤, 알콜, 페놀류, 악취물질(암모니아, 황화수소 등), 질소산화물, 유황산화물 등이 있다.
본 발명의 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템(1)은, 축산분뇨원수나 산업폐수가 유입되는 원폐수집수조(30)와, 수산기이온(OH)을 발생시키는 수산기(OH)라디칼 발생장치(20)와, 축산분뇨원수나 산업폐수를 수산기(OH) 이온수로 고도 전처리하는 수산기(OH)반응 용해교반조(10)와, 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 복합악취 및 수산기(OH)를 포함하는 잔여기체를 흡수하여 침전시키는 잔여악취 포집살수조(40)와, 고농도SS(부유물질)을 제거하는 고농도스컴제거조(50)와, 처리수를 슬러지와 탈리액으로 분리시키는 슬러지분리장치(60)로 구성된다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)는, 상기 원폐수집수조(30)와 원폐수공급관(31)으로 연통되어 펌프(32)의 압력에 의해 교반조 내부로 축산분뇨원수나 산업폐수가 공급되고, 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치(20)와 수산기이송관(21)으로 연결되어 축산분뇨원수나 산업폐수를 교반하는 교반기(11)의 임페라(12)를 통해 축산분뇨원수나 산업폐수 내부로 공급시켜 마찰과 회전에 의해 수산기(OH) 이온수를 생성시킴으로써 복합악취 및 부폐균을 살균분해시키고, 임페라(12)의 회전과 마찰로 생성된 고농도SS(부유물질)을 상부로 부상시켜 배출시키며, 살균분해 처리된 처리수는 하부로 배출시킴으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 고도 전처리하는 밀폐된 통형상이다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 교반기(11) 임페라(12)에는 상기 수산기이송관(21)을 통해 공급되는 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치(20)의 수산기이온(OH)을 나노버블발생기(도시않음)를 거쳐 나노 마이크로버블로 발생시키는 나노버블 분사노즐(12a)을 더 형성시켜 수산기이온(OH)이 유체중 체류시간을 더 늘려 원폐수를 살균 소독하고 분해하는 시간을 더 확보하는 것이 바람직하다.
상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 교반기(11)는, 상기 수산기이송관(21)과 연결되어 흡입유량조절기(21a)에 의해 흡입유량이 조절되고, 고속회전하는 교반모터(11a)에 의해 회동되는 회동축(11b) 내부의 통공인 공급로(11c)를 통해서 수산기이송관(21)의 수산기(OH)가 공급되며, 회동축(11b)의 하단에 결합되어 고속회동하는 고속임페라(12)의 다수개 나모버블 분사노즐(12a)를 통해 수산기(OH)가 방출되고, 상기 회동축(11b) 외측에는 밀폐된 파이프형상으로 일정간격을 갖고 상부에 다수개의 교반흡입구(13e)를 갖으면서 하단부에 상기 고속임페라(12)를 감싸되 내측면에 다수개의 돌부(13a)가 일정간격으로 돌출형성되어 상기 나노버블 분사노즐(12a)을 통해 방출되는 수산기(OH)가 고속충돌하여 나노 마이크로버블로 형성되며 이렇게 형성된 나노 마이크로버블이 외부로 방출되는 다수개의 방출공(13b)을 갖는 나노버블케이싱(13)이 형성되며, 원판형상으로 다수개의 하단방출공(13d)을 갖고 상기 나노버블케이싱(13) 하단을 마감결합되는 하우징커버(13c)가 형성된다.
또한, 상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 내벽에는 교반기(11) 임페라(12)의 상부측에 상부로 나선선회배플(14)을 다수개 일정간격으로 배치하여 한방향 회전에 의한 선회운동을 유기물 용해가 유리하도록 유도하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)는, 상기 원폐수집수조(30) 축산분뇨원수나 산업폐수의 오염정도에 따라서 하나 또는 복수개가 다단으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 잔여악취 포집살수조(40)는, 상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 상단과 연결된 잔여악취이송관(41)을 통해 잔여악취 및 수산기(OH)를 포함하는 잔여 기체를 흡입브로워(42)로 내부로 흡입 이동시키고, 상부에 설치된 미세살수장치(45)를 통해 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치(20)에 생성된 수산기(OH)를 수산기이송관(21)과 연결된 수산기공급관(43)을 통해서 고농도스컴제거기(50) 하단을 통해 다시 유입된 처리수와 함께 펌프(44)로 일정압력 분사시켜 복합악취의 잔여기체를 흡수하여 침전시킨다.
상기 고농도스컴제거조(50)는, 상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 상부와 연결되어 상부로 부상된 고농도SS(부유물질)과 잔여 복합악취를 흡입하여 처리한다.
상기 슬러지분리장치(60)는, 상기 수산기(OH)반응 용해교반조(10)의 하단과 연결되고 상기 잔여악취 포집살수조(40) 하단과 연결되어 유입되는 처리수를 테칸타 또는 세파레타로 분리시킴으로써 슬러지는 발효시켜 퇴비로 사용되고 탈리액은 고품질 액비로 제조된다.
이렇게 본 발명의 슬러지분리장치(60)를 통과한 슬러지를 축산분료 원수와 성분을 비교하면 다음 표1과 같다.
축산분뇨 원수와 본 발명을 거친 슬러지의 수질오염정도 비교표
시험항목 단위 축산분뇨 원수 본 발명 슬러지 비고
BOD mg/L 7,500 3,070
CODMin mg/L 14,300 7,180
T-N mg/L 6,290 4,140
암모니아설질소 mg/L 3,280 3,230
PH - 7.7 8.4
부유물질 mg/L 53,600 19,400
SO4 2 - mg/L 39.5 175
총대장균군 개/mL 4.8×104 5.5×103
(시험방법- 수질오염공정시험기준:2018)
이에, 본 발명은 축산분뇨 원수를 대략 50%정도 정화시킬 수 있는 것으로 판명되었다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 폐수 고도 전처리 시스템
10 : 수산기(OH)반응 용해교반조 11 : 교반기
12 : 임페라 13 : 나노버블케이싱
13a : 돌부 13b : 방출공
13c : 하우징커버 13d : 하단방출공
13e : 교반흡입구 14 : 나선선회배플
20 : 수산기(OH)라디칼 발생장치 21 : 수산기이송관
21a ; 흡입유량조절기
30 ; 원폐수집수조 31 : 원폐수공급관
32 : 펌프
40 : 잔여악취 포집살수도 41 : 잔여악취이송관
42 : 흡입블로워 43 : 수산기공급관
44 : 펌프 45 : 미세살수장치
50 : 고농도스컴제거기
60 : 슬러지분리장치

Claims (5)

  1. 축산분뇨원수나 산업폐수가 유입되는 원폐수집수조;
    수산기이온(OH)을 발생시키는 수산기(OH)라디칼 발생장치;
    상기 원폐수집수조와 원폐수공급관으로 연통되어 펌프의 압력에 의해 교반조 내부로 축산분뇨원수나 산업폐수가 공급되고 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치와 수산기이송관으로 연결되어 축산분뇨원수나 산업폐수를 교반하는 교반기의 임페라를 통해 축산분뇨원수나 산업폐수 내부로 공급시켜 마찰과 회전에 의해 수산기(OH) 이온수를 생성시킴으로써 복합악취 및 부폐균을 살균분해시키고 임페라의 회전과 마찰로 생성된 고농도SS(부유물질)을 상부로 부상시켜 배출시키며 살균분해 처리된 처리수는 하부로 배출시킴으로써 축산분뇨원수나 산업폐수를 고도 전처리하는 밀폐된 통형상의 수산기(OH)반응 용해교반조;
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 상단과 연결된 잔여악취이송관을 통해 잔여악취 및 수산기를 포함하는 잔여 기체를 흡입브로워로 내부로 흡입 이동시키고 상부에 설치된 미세살수장치를 통해 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치에 생성된 수산기(OH)를 수산기공급관을 통해 펌프로 일정압력 분사시켜 복합악취의 잔여기체를 흡수하여 침전시키는 잔여악취 포집살수조;
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 상부와 연결되어 상부로 부상된 고농도SS(부유물질)과 잔여 복합악취를 흡입하여 처리하는 고농도스컴제거조; 및
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 하단과 연결되고 상기 잔여악취 포집살수조 하단과 연결되어 유입되는 처리수를 테칸타 또는 세파레타로 분리시켜 슬러지는 발효시켜 퇴비로 사용되고 탈리액은 고품질 액비로 제조되는 슬러지분리장치를 구비함을 특징으로 하는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 교반기 임페라에는 상기 수산기이송관을 통해 공급되는 상기 수산기(OH)라디칼 발생장치의 수산기이온(OH)을 나노버블발생기를 거쳐 나노 마이크로버블로 발생시키는 나노버블노즐을 더 형성시켜 수산기이온(OH)이 유체중 체류시간을 더 늘리게 되는 것을 특징으로 하는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 내벽에는 교반기 임페라의 상부측에 상부로 나선선회배플을 다수개 일정간격으로 배치하여 한방향 회전에 의한 선회운동을 유기물 용해가 유리하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조는, 상기 원폐수집수조 축산분뇨원수나 산업폐수의 오염정도에 따라서 하나 또는 복수개가 다단으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수산기(OH)반응 용해교반조의 교반기는, 상기 수산기이송관과 연결되어 흡입유량조절기에 의해 흡입유량이 조절되고, 교반모터에 의해 회동되는 회동축 내부의 공급로를 통해서 수산기이송관의 수산기(OH)가 공급되며, 회동축의 하단에 결합된 고속임페라의 다수개 분사노즐를 통해 방출되고, 상기 회동축 외측에는 일정간격을 갖고 상부에 다수개의 교반흡입구를 갖으면서 하단부에 상기 고속임페라를 감싸되 내측면에 다수개의 돌부가 일정간격으로 돌출형성되어 상기 분사노즐을 통해 방출되는 수산기(OH)가 충돌하여 나노 마이크로버블로 형성시키며 나노 마이크로버블이 방출되는 다수개의 방출공을 갖는 나노버블케이싱이 형성되며, 다수개의 하단방출공을 갖고 상기 나노버블케이싱 하단을 마감시키는 하우징커버가 형성되는 것을 특징으로 하는 수산기(OH)반응 용해교반조를 갖는 폐수 고도 전처리 시스템.
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