KR102355498B1 - 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치 및 하폐수처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혐기성 세균에 의해 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키기 위한 혐기조, 상기 혐기조에서 이송된 처리수가 저장되어 질소가 제거되는 무산소조, 상기 무산소조에서 질소가 제거된 처리수가 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키기 위한 폭기조, 상기 혐기조로 하폐수를 공급하기 위한 하폐수공급부, 상기 폭기조의 처리수를 상기 무산소조로 반송시키는 반송부, 상기 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 상기 폭기조로 공급하는 미세기포공급부, 상기 폭기조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 폭기교반부, 및 상기 무산소조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 무산소교반부,를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 유기물과 인이 방출된 하폐수의 혼합율을 향상시켜 인과 질소의 제거율을 향상시킬 수 있다.

Description

미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치{Wastewater treatment system using microbubble aeration process}

본 발명은 하폐수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하폐수에서 유기물과 인 및 질소를 제거하되, 미세기포를 이용하여 제거율을 향상시킬 수 있어 처리효율을 향상시킬 수 있는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하폐수를 처리하는 다양한 방법 중 혐기조와 폭기조 및 무산소조를 이용하여 처리하는 방법을 기본으로 다양한 변형이 이루어지고 있다.

이러한 하폐수 처리는 혐기조로 유입시켜 유기물을 제거시키고 뒤에 폭기조에 유입시켜 유기물 제거를 마무리하되, 무산소조와 함께 질소도 제거하고 있다.

경우에 따라, 하폐수에 난분해성 물질이 많을 경우, Fenton산화등 고급 산화법을 이용하기도 한다.

종래 공개특허 특2001-0076873에서 개진된 바와 같이, 고농도유기물 및 질소를 제거하는 방법은 혐기조, 호기조, 탈질조(무산소조)의 미생물들이 독립적으로 유지되기 때문에 혐기조에서는 메탄새성균 및 탈질균이 우점종으로 유지되고 호기조는 질산화균, 후탈질조에는 탈질균이 우점종으로 유지되어 보다 높은 처리능력을 보유할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

그러나 혐기조, 호기조, 탈질조의 각 미생물들을 독립적으로 유지하기 위한 복잡한 구성이 존재함에 따라, 비용이 증가되고, 관리가 어려운 문제점이 있다.

이에, 최소의 구성으로 효율적인 수처리는 물론, 비용을 절감시켜 관리가 용이한 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 혐기성 세균에 의해 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키기 위한 혐기조, 상기 혐기조에서 이송된 처리수가 저장되어 질소가 제거되는 무산소조, 상기 무산소조에서 질소가 제거된 처리수가 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키기 위한 폭기조, 상기 혐기조로 하폐수를 공급하기 위한 하폐수공급부, 상기 폭기조의 처리수를 상기 무산소조로 반송시키는 반송부, 상기 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 상기 폭기조로 공급하는 미세기포공급부, 상기 폭기조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 폭기교반부, 및 상기 무산소조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 무산소교반부,를 포함하여 유기물과 인이 방출된 하폐수의 혼합율을 향상시켜 인과 질소의 제거율을 향상시킬 수 있는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 혐기성 세균에 의해 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키기 위한 혐기조, 상기 혐기조에서 이송된 처리수가 저장되어 질소가 제거되는 무산소조, 상기 무산소조에서 질소가 제거된 처리수가 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키기 위한 폭기조, 상기 혐기조로 하폐수를 공급하기 위한 하폐수공급부, 상기 폭기조의 처리수를 상기 무산소조로 반송시키는 반송부, 상기 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 상기 폭기조로 공급하는 생물학적미세기포공급부, 상기 폭기조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 폭기교반부, 및 상기 무산소조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 무산소교반부,를 포함한다.

바람직하게, 상기 하폐수공급부는 하폐수를 상기 혐기조의 하단부에 공급한다.

그리고 상기 생물학적미세기포공급부는, 공급되는 처리수와 기체를 혼합하여 혼합액체를 형성하기 위한 생물학적미세기포펌프, 상기 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수를 상기 생물학적미세기포펌프로 공급하기 위한 생물학적처리수공급파이프, 상기 생물학적미세기포펌프로 공기를 공급하기 위한 생물학적공기공급부, 상기 생물학적미세기포펌프에서 형성된 혼합액체를 상기 폭기조로 공급하기 위한 생물학적혼합액체공급파이프, 상기 생물학적혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 혼합액체의 압력을 측정하기 위한 생물학적압력센서, 및 상기 생물학적압력센서의 신호를 수신하여 상기 생물학적미세기포펌프를 제어하는 생물학적미세기포제어부,를 포함하고, 상기 생물학적미세기포펌프에 의해 생물학적처리수공급파이프를 통해 처리수가 공급되어 상기 생물학적공기공급부에서 공급되는 공기와 혼합된 혼합액체가 생물학적혼합액체공급파이프를 통해 폭기조로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 미세기포를 발생시킨다.

그리고 상기 생물학적미세기포펌프는, 내부에 회전공간부가 형성된 생물학적펌프몸체, 상기 회전공간부로 처리수와 기체를 공급하기 위한 상기 생물학적펌프몸체에 형성되는 생물학적펌프유입구, 상기 회전공간부에서 형성된 기액 혼합액체가 상기 생물학적혼합액체공급파이프로 공급되기 위한 생물학적펌프배출구, 및 생물학적이중날개를 갖고, 상기 생물학적펌프몸체의 회전공간부에 회전 가능하게 구비되는 생물학적임펠러,를 포함한다.

또한, 상기 생물학적펌프유입구의 면적은, 상기 생물학적펌프배출구의 면적보다 크게 형성된다.

그리고 상기 생물학적펌프유입구의 면적은, 상기 생물학적펌프배출구의 면적의 1 ~ 4배로 형성된다.

또한, 상기 생물학적이중날개는, 상기 생물학적임펠러의 일면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 생물학적제1날개, 상기 생물학적임펠러의 타면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 생물학적제2날개, 상기 복수의 생물학적제1날개 사이에 각각 형성되어 상기 생물학적펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 생물학적제1혼합로, 및 상기 복수의 생물학적제2날개 사이에 각각 형성되어 상기 생물학적펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 생물학적제2혼합로,를 포함한다.

그리고 상기 생물학적제1날개는, 상기 인접한 두 개의 생물학적제2날개 사이에 위치된다.

또한, 상기 생물학적제1날개와 생물학적제2날개는, 상기 생물학적임펠러의 해당 면과 직교되도록 형성된다.

그리고 생물학적제1혼합로와 생물학적제2혼합로를 상호 연통시키기 위한 생물학적혼합연통공,이 적어도 하나이상 더 형성된다.

또한, 상기 생물학적제1날개와 생물학적제2날개는, 각각 40 ~ 100개 형성된다.

그리고 상기 생물학적미세기포펌프는 1,900 ~ 3,600rpm으로 회전되고, 상기 생물학적공기공급부에서 공급되는 기체량은 상기 생물학적처리수공급파이프를 통해 유입되는 처리수의 0.5 ~ 4%이다.

또한, 상기 폭기조에서 상압으로 변형되며 미세기포는 10 ~ 75㎛이다.

그리고 상기 생물학적혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 혼합액을 나선형으로 통과시켜 혼합시키기 위한 생물학적배관혼합부,를 더 포함한다.

또한, 상기 생물학적배관혼합부는, 상기 생물학적혼합액체공급파이프와 연통되도록 구비되는 생물학적배관혼합몸체, 및 상기 생물학적배관혼합몸체의 내부에 구비되어 이송되는 혼합액을 나선형으로 가이드하여 3차 혼합시키기 위한 생물학적배관혼합스크류,를 포함한다.

그리고 제1항 내지 제8항의 하폐수처리장치의 하폐수공급부에 의해 혐기조로 하폐수를 공급하는 하폐수공급단계는, 혐기성 세균에 의해 혐기조에 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키는 혐기처리단계는, 혐기조에서 질소가 제거된 처리수가 폭기조에 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키는 폭기처리단계, 폭기조에서 이송된 처리수가 무산소조에 저장되어 질소가 제거되는 탈질단계, 무산소조의 처리수를 폭기조로 반송시키는 반송단계, 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 폭기조로 공급하는 생물학적미세기포공급단계, 및 폭기교반부와 무산소교반부에 의해 폭기조와 무산소조에 저장된 처리수를 각각 교반시키는 교반단계,를 포함한다.

그리고 상기 생물학적미세기포공급단계는, 일면에 복수의 생물학적제1날개와 생물학적제1혼합로가 형성되고, 타면에 복수의 생물학적제2날개와 생물학적제2혼합로가 형성된 생물학적임펠러가 생물학적펌프몸체의 회전공간부에 회전 가능하도록 구비된 생물학적미세기포공급부의 생물학적미세기포펌프에 의해 생물학적처리수공급파이프를 따라 처리수가 생물학적미세기포펌프로 유입되는 생물학적처리수유입단계, 처리수가 유입되도록 생물학적임펠러가 회전 될경우, 생물학적공기공급부를 통해 회전공간부로 공기가 유입되는 생물학적공기유입단계, 처리수가 유입되도록 생물학적임펠러가 회전 될경우, 생물학적기체공급부를 통해 회전공간부로 기체가 유입되는 생물학적기체유입단계, 회전되는 복수의 생물학적제1날개, 생물학적제2날개, 생물학적제1혼합로, 생물학적제2혼합로에 의해 공급된 처리수와 공기를 타격하고 혼합하여 혼합액체를 생성시키는 생물학적혼합액체생성단계, 및 생물학적임펠러에 의해 생성된 혼합액체를 생물학적혼합액체공급파이프를 통해 폭기조로 공급함에 따라, 압력이 상압으로 낮아져 미세기포를 생성시키는 생물학적미세기포생성단계,를 포함한다.

또한, 상기 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치를 거친 처리수에서 침전물을 제거하기 위한 침전부,를 더 포함한다.

그리고 상기 침전부에 의해 침전물이 제거된 처리수에서 부유되는 미세입자를 제거하기 위한 고액분리장치,를 더 포함한다.

또한, 상기 고액분리장치는, 내부에 상측으로 개방되어 원수가 담겨지기 위한 저수공간부를 갖는 저수탱크, 상기 저수탱크의 저수공간부로 원수를 공급하기 위한 원수공급부, 상기 저수탱크의 원수 중 부상된 미세입자가 배출되기 위한 농축액배출부, 상기 저수탱크의 원수 중 미세입자와 분리된 처리수가 배출되기 위한 처리수배출부, 상기 저수탱크의 처리수와 오존기체를 이용하여 오존미세기포를 발생시켜 저수공간부로 공급하는 오존미세기포공급부, 상기 저수탱크의 저수공간부에 플라즈마를 방전시키기 위한 플라즈마발생부, 및 상기 저수탱크의 상측에 위치되되, 이동되는 스크레이퍼에 의해 부상된 슬러지를 상기 농축액배출부로 이동시켜 분리 배출시키는 스크레이핑부,를 포함한다.

그리고 상기 저수탱크의 저수공간부는, 상기 원수공급부에서 공급되는 원수와 상기 오존미세기포공급부에서 공급되는 오존미세기포가 혼합되기 위한 혼합공간부, 상기 혼합공간부에서 혼합된 원수와 오존미세기포가 이동되되, 오존미세기포와 부착된 미세입자들이 부상되어 분리되는 부상공간부, 상기 부상공간부에서 미세입자들이 분리된 처리수가 이동되어 저수되는 분리공간부, 상기 혼합공간부와 부상공간부를 구획하기 위한 제1격벽, 및 상기 부상공간부와 분리공간부를 구획하기 위한 제2격벽,을 포함한다.

또한, 상기 제1격벽과 제2격벽은, 해당 공간부의 상단부가 연통되도록 형성된다.

또한, 상기 제1격벽의 상단부는 상기 부상공간부방향으로 갈수록 경사지게 형성된다.

그리고 상기 제1격벽의 상단부는 30 ~ 60도로 형성되며, 45도로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제2격벽의 상단부는 제1격벽의 상단부보다 하측에 위치된다.

그리고 상기 제2격벽의 하단부는, 상기 부상공간부의 하단부와 분리공간부의 하단부를 연통시키는 적어도 하나 이상의 처리수연통이 형성된다.

또한, 상기 처리수연통의 면적은, 상기 제2격벽의 상단부 연통된 면적보다 작게 형성되어 제2격벽의 상단부 연통부분을 통해 이동되는 처리수 이동량의 5 ~ 30%이다.

또한, 상기 원수공급부는, 상기 혼합공간부의 하단부로 원수를 공급하도록 구비되는 원수공급파이프, 상기 원수공급파이프를 통해 원수를 공급하기 위한 원수펌프, 상기 원수공급파이프를 통해 유입되는 원수량을 측정하기 위한 유량센서, 및 상기 유량센서의 신호를 수신하여 상기 원수펌프를 제어하는 원수공급제어부,를 포함한다.

그리고 상기 오존미세기포공급부는, 공급되는 처리수와 오존기체를 혼합하여 오존혼합액체를 형성하기 위한 오존미세기포펌프, 상기 분리공간부의 처리수를 상기 오존미세기포펌프로 공급하기 위한 처리수공급파이프, 상기 오존미세기포펌프로 공기를 공급하기 위한 공기공급부, 상기 오존미세기포펌프로 오존기체를 공급하기 위한 오존기체공급부, 상기 오존미세기포펌프에서 형성된 오존혼합액체를 상기 혼합공간부로 공급하기 위한 오존혼합액체공급파이프, 상기 오존혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 오존혼합액체의 압력을 측정하기 위한 압력센서, 및 상기 압력센서의 신호를 수신하여 상기 오존미세기포펌프를 제어하는 오존미세기포제어부,를 포함하고, 상기 오존미세기포펌프에 의해 처리수공급파이프를 통해 처리수가 공급되어 상기 공기공급부에서 공급되는 공기 및 오존기체공급부에서 공급되는 오존기체와 혼합된 오존혼합액체가 오존혼합액체공급파이프를 통해 오존혼합공간부로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 오존미세기포를 발생시킨다.

또한, 상기 오존미세기포펌프는, 내부에 회전공간부가 형성된 펌프몸체, 상기 회전공간부로 처리수와 공기, 오존기체를 공급하기 위한 상기 펌프몸체에 형성되는 펌프유입구, 상기 회전공간부에서 형성된 오존혼합액체가 상기 혼합액체공급파이프로 공급되기 위한 펌프배출구, 및 이중날개를 갖고, 상기 펌프몸체의 회전공간부에 회전 가능하게 구비되는 임펠러,를 포함한다.

그리고 상기 펌프유입구의 면적은, 상기 펌프배출구의 면적보다 크게 형성된다.

또한, 상기 펌프유입구의 면적은, 상기 펌프배출구의 면적의 1 ~ 4배로 형성된다.

그리고 상기 이중날개는, 상기 임펠러의 일면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 제1날개, 상기 임펠러의 타면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 제2날개, 상기 복수의 제1날개 사이에 각각 형성되어 상기 펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 제1혼합로, 및 상기 복수의 제2날개 사이에 각각 형성되어 상기 펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 제2혼합로,를 포함한다.

또한, 상기 제1날개는, 상기 인접한 두 개의 제2날개 사이에 위치된다.

그리고 상기 제1날개와 제2날개는, 상기 임펠러의 해당 면과 직교되도록 형성된다.

또한, 상기 제1날개와 제2날개는, 각각 40 ~ 100개 형성된다.

그리고 상기 오존미세기포펌프는 1,900 ~ 3,600rpm으로 회전되고, 상기 처리수공급파이프를 통해 유입되는 처리수는 상기 분리공간부의 처리수의 10 ~ 60wt%이며, 상기 기체공급부에서 공급되는 기체량은 상기 처리수공급파이프를 통해 유입되는 처리수의 0.5 ~ 4%이다.

또한, 상기 혼합공간부에서 상압으로 변형되며 오존미세기포는 10 ~ 75㎛이다.

그리고 상기 혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 오존혼합액체를 나선형으로 통과시켜 혼합시키기 위한 배관혼합부;를 더 포함한다.

또한, 상기 배관혼합부는, 상기 혼합액체공급파이프와 연통되도록 구비되는 배관혼합몸체, 및 상기 배관혼합몸체의 내부에 구비되어 이송되는 오존혼합액체를 나선형으로 가이드하여 3차 혼합시키기 위한 배관혼합스크류,를 포함한다.

그리고 상기 플라즈마발생부는, 상기 저수탱크의 저수공간부에 구비되어 플라즈마를 방전시키기 위한 플라즈마방전부, 상기 플라즈마방전부로 전원을 공급하기 위한 플라즈마전원부, 및 상기 플라즈마전원부와 플라즈마방전부를 제어하여 플라즈마 발생량을 제어하는 플라즈마제어부,를 포함한다.

또한, 상기 플라즈마방전부는, 상기 혼합공간부에 구비되는 유전체관, 상기 유전체관의 내부에 위치되는 방전극, 및 상기 방전극에 대응되도록 상기 유전체관의 외측에 구비되는 대향전극,을 포함한다.

그리고 상기 유전체관의 내부 기체압력을 유지하기 위한 기체주입부;를 더 포함한다.

또한, 상기 기체주입부는, 상기 유전체관의 내부로 기체를 공급하는 기체펌프, 상기 유전체관의 내부 압력을 측정하기 위한 유전체관압력센서, 및 상기 유전체관압력센서의 신호를 수신하여 상기 기체펌프를 제어하여 유전체관의 내부 압력을 조절하는 기체제어부,를 포함한다.

그리고 상기 플라즈마전원부는, 고전압전원을 공급한다.

또한, 상기 유전체관은, 원형관으로, 석영관, 유리관, 세라믹관 중 선택된 어느 하나로 형성된다.

그리고 상기 방전극은 코일형상으로 형성된다.

또한, 상기 스크레이핑부는, 상기 저수탱크의 분리공간부 후단 상측에 회전 가능하도록 구비되는 제1회동부, 상기 저수탱크의 부상공간부 전단 상측에 회전 가능하도록 구비되는 제2회동부, 상기 제1회동부와 제2회동부를 동일한 방향으로 무한궤도 회전시키기 위한 연결부재, 상기 연결부재에 구비되어 동일하게 회전됨에 따라 상기 저수탱크의 저수공간부에서 부상된 미세입자들을 스크레이핑하는 스크레이퍼, 및 상기 제1회동부 또는 제2회동부를 회전시켜 상기 연결부재와 스크레이퍼를 무한궤도 회전시키기 위한 구동부,를 포함한다.

그리고 부상된 미세입자들을 상기 농축액배출부로 배출시킨 후, 상기 제1회동부를 따라 상측으로 회전되는 상기 스크레이퍼의 면을 스크레이핑하도록 상기 농축액배출부의 상단부에 구비되는 스크레이핑세척부,를 더 포함한다.

또한, 상기 스크레이핑세척부는, 탄성을 갖고, 농축액배출부의 상단부에서 제1회동부방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성된다.

그리고 상기 처리수배출부를 통해 배출되는 처리수를 저장하는 처리수조,를 더 포함하고, 처리수조에 저장된 처리수는 폐수처리장으로 이송된다.

또한, 상기 농축액배출부를 통해 배출되는 농축액이 저장되는 원수조, 상기 원수조에 저장된 농축액이 저장되어 발효되는 산발효조, 상기 원수조에서 산발효조로 이송되는 농축액을 분쇄시키는 분쇄부, 혐기성 생물을 이용하여 상기 산발효조에서 발효된 발효액을 저장하여 분해시키는 소화조, 상기 농축액배출부를 통해 배출되는 농축액 중 일부를 임시저장하기 위한 저장조, 상기 저장조에 저장된 농축액을 상기 소화조로 공급하기 위한 제2공급펌프, 상기 소화조에서 발생되는 가스를 배출시키는 가스배출부,를 포함한다.

그리고 상기 소화조에서 분해된 소화액을 저장시키는 소화액저장조, 상기 소화액저장조에 저장된 소화액을 폐수처리장으로 이송시키는 소화액배출부, 상기 소화액저장조에 저장된 소화액을 상기 저수탱크로 순환시키는 순환펌프,를 더 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치에 의하면, 유기물과 인이 방출된 하폐수의 혼합율을 향상시켜 인과 질소의 제거율을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 미세기포공급부를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 미세기포펌프를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리방법을 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 생물학적미세기포공급단계를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 생물학적혼합액체생성단계를 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 생물학적미세기포공급단계를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 하폐수처리장치에 침전부와 고액분리장치가 더 구비된 상태를 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 고액분리장치를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 고액분리장치의 측면도를 도시한 도면이며,
도 11은 본 발명에 따른 오존미세기포공급부를 도시한 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 오존미세기포펌프를 도시한 도면이며,
도 13는 본 발명에 따른 플라즈마발생부를 도시한 도면이고,
도 14은 본 발명에 따른 수처리장치에 처리수조부와 발효부, 순환부가 더 구비된 상태를 도시한 도면이며,
도 15은 본 발명에 따른 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 수처리방법을 도시한 도면이고,
도 16은 본 발명에 따른 원수공급단계를 도시한 도면이며,
도 17는 본 발명에 따른 오존미세기포공급단계를 도시한 도면이고,
도 18은 본 발명에 따른 혼합액생성단계를 도시한 도면이며,
도 19는 본 발명에 따른 오존미세기포공급단계의 다른 실시 예를 도시한 도면이고,
도 20은 본 발명에 따른 플라즈마 오존미세기포공급단계를 도시한 도면이며,
도 21는 본 발명에 따른 농축액분리단계를 도시한 도면이고,
도 22은 본 발명에 따른 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 수처리방법의 다른 실시 예를 도시한 도면이며,
도 23는 본 발명에 따른 후처리단계를 도시한 도면이고,
도 24은 본 발명에 따른 발효단계를 도시한 도면이며,
도 25은 본 발명에 따른 순환단계를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 미세기포공급부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 미세기포펌프를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리방법을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 생물학적미세기포공급단계를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 생물학적혼합액체생성단계를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 생물학적미세기포공급단계를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 하폐수처리장치에 침전부와 고액분리장치가 더 구비된 상태를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 고액분리장치를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 고액분리장치의 측면도를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 오존미세기포공급부를 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 오존미세기포펌프를 도시한 도면이며, 도 13는 본 발명에 따른 플라즈마발생부를 도시한 도면이고, 도 14은 본 발명에 따른 수처리장치에 처리수조부와 발효부, 순환부가 더 구비된 상태를 도시한 도면이며, 도 15은 본 발명에 따른 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 수처리방법을 도시한 도면이고, 도 16은 본 발명에 따른 원수공급단계를 도시한 도면이며, 도 17는 본 발명에 따른 오존미세기포공급단계를 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명에 따른 혼합액생성단계를 도시한 도면이며, 도 19는 본 발명에 따른 오존미세기포공급단계의 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 20은 본 발명에 따른 플라즈마 오존미세기포공급단계를 도시한 도면이며, 도 21는 본 발명에 따른 농축액분리단계를 도시한 도면이고, 도 22은 본 발명에 따른 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 수처리방법의 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 23는 본 발명에 따른 후처리단계를 도시한 도면이고, 도 24은 본 발명에 따른 발효단계를 도시한 도면이며, 도 25은 본 발명에 따른 순환단계를 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치(10)는 혐기조(1100)와 폭기조(1200), 무산소조(1300), 하폐수공급부(1400), 반송부(1500), 생물학적미세기포공급부(1600), 폭기교반부(1700) 및 무산소교반부(1800)를 포함한다.

혐기조(1100)는 혐기성 세균에 의해 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키기 위해 구비된다.

그리고 폭기조(1200)는 혐기조(1100)에서 질소가 제거된 처리수가 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키기 위해 구비된다.

무산소조(1300)는 폭기조(1200)에서 이송된 처리수가 저장되어 질소가 제거된다.

또한 하폐수공급부(1400)는 혐기조(1100)로 하폐수를 공급하기 위해 구비된다.

반송부(1500)는 폭기조(1200)의 처리수를 무산소조(1300)로 반송시키기 위해 구비된다.

그리고 생물학적미세기포공급부(1600)는 폭기조(1200)와 무산소조(1300) 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 폭기조(1200)로 공급한다.

폭기교반부(1700)는 폭기조(1200)에 저장된 처리수를 교반시키기 위해 구비된다.

또한 무산소교반부(1800)는 무산소조(1300)에 저장된 처리수를 교반시키기 위해 구비된다.

여기서, 하폐수공급부(400)는 하폐수를 혐기조(1100)의 하단부에서 공급하고, 미세기포공급부(1600)는 폭기조(1200)와 무산소조(1300) 중 어느 하나 이상의 하단부에서 공급한다.

이를 위한, 생물학적미세기포공급부(600)는 도 2에 도시한 바와 같이, 생물학적미세기포펌프(1610)와 생물학적처리수공급파이프(1620), 생물학적공기공급부(1630), 생물학적혼합액체공급파이프(1640), 생물학적압력센서(1650) 및 생물학적미세기포제어부(1660)를 포함한다.

생물학적미세기포펌프(1610)는 공급되는 처리수와 기체를 혼합하여 기액 혼합액체를 형성하기 위해 구비된다.

그리고 생물학적처리수공급파이프(1620)는 폭기조(1200)와 무산소조(1300) 중 어느 하나 이상의 처리수를 생물학적미세기포펌프(1610)로 공급하기 위해 구비된다.

생물학적공기공급부(1630)는 생물학적미세기포펌프(1610)로 공기를 공급하기 위해 구비된다.

또한 생물학적혼합액체공급파이프(1640)는 생물학적미세기포펌프(1610)에서 형성된 혼합액체를 폭기조(1200)로 공급하기 위해 구비된다.

생물학적압력센서(1650)는 생물학적혼합액체공급파이프(1640)를 따라 이동되는 혼합액체의 압력을 측정하기 위해 구비된다.

그리고 생물학적미세기포제어부(1660)는 생물학적압력센서(1650)의 신호를 수신하여 생물학적미세기포펌프(1610)를 제어한다.

이러한 생물학적미세기포공급부(1600)의 작동상태를 살펴보면, 생물학적미세기포펌프(1610)에 의해 생물학적처리수공급파이프(1620)를 통해 처리수가 공급되어 생물학적공기공급부(1630)에서 공급되는 공기와 형성된 혼합액체가 생물학적혼합액체공급파이프(1640)를 통해 폭기조(1200)로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 미세기포를 발생시킨다.

여기서, 생물학적미세기포제어부(1660)는 생물학적압력센서(1650)의 신호를 수신하여 공급압력을 제어하되, 하폐수공급부(1400)에서 공급되는 하폐수의 공급량이나 처리수의 량 등과 연계되어 제어됨이 당연하다.

이에, 생물학적미세기포제어부(1660)는 하폐수공급부(1400)와 연계되어 하폐수 공급량이 적거나 중단될 경우, 미세기포의 발생량이 함께 조절된다.

그리고 생물학적미세기포공급부(1600)는 생물학적배관혼합부(1670)를 더 포함한다.

이 생물학적배관혼합부(1670)는 생물학적혼합액체공급파이프(1640)를 따라 이동되는 혼합액을 나선형으로 통과시켜 혼합시키기 위해 구비된다.

이러한 생물학적배관혼합부(1670)는 생물학적배관혼합몸체(1672)와 생물학적배관혼합스크류(1674)를 포함한다.

생물학적배관혼합몸체(1672)는 생물학적혼합액체공급파이프(1640)와 연통되도록 구비된다.

또한 생물학적배관혼합스크류(1674)는 생물학적배관혼합몸체(1672)의 내부에 구비되어 이송되는 혼합액을 나선형으로 가이드하여 3차 혼합시키기 위해 구비된다.

이에, 혼합액의 혼합율을 향상시켜 미세기포의 생성효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 생물학적미세기포펌프(1610)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 생물학적펌프몸체(1612)와 생물학적펌프유입구(1614), 생물학적펌프배출구(1616) 및 생물학적임펠러(1618)를 포함한다.

생물학적펌프몸체(1612)는 내부에 회전공간부(1613)가 형성된다.

그리고 생물학적펌프유입구(1614)는 회전공간부(1613)로 처리수와 기체를 공급하기 위한 생물학적펌프몸체(1610)에 형성된다.

생물학적펌프배출구(1616)는 회전공간부(1613)에서 형성된 기액 혼합액체가 생물학적혼합액체공급파이프(1640)로 공급되기 위해 구비된다.

또한 생물학적임펠러(1618)는 생물학적이중날개(1619)를 갖고, 생물학적펌프몸체(1612)의 회전공간부(1613)에 회전 가능하게 구비된다.

여기서, 생물학적펌프유입구(1614)의 면적은 생물학적펌프배출구(1616)의 면적이상으로 형성된다.

다시 말해, 생물학적펌프유입구(1614)의 면적은 생물학적펌프배출구(1616)의 면적의 1 ~ 4배로 형성된다.

이는, 생물학적펌프배출구(1616)로 배출되는 압력은 생물학적펌프유입구(1614)로 유입되는 압력보다 낮은 것으로, 낮아지는 압력에 의해 속도가 감소되어 기포를 1차 형성한다.

이후, 폭기조(1200)로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 미세기포를 발생시킨다.

그리고 생물학적이중날개(1619)는 생물학적제1날개(16192)와 생물학적제2날개(16194), 생물학적제1혼합로(16196) 및 생물학적제2혼합로(16198)를 포함한다.

생물학적제1날개(16192)는 생물학적임펠러(1618)의 일면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된다.

또한 생물학적제2날개(16194)는 생물학적임펠러(1618)의 타면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된다.

생물학적제1혼합로(16196)는 복수의 생물학적제1날개(16192) 사이에 각각 형성되어 생물학적펌프유입구(1614)를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위해 구비된다.

그리고 생물학적제2혼합로(16198)는 복수의 생물학적제2날개(16194) 사이에 각각 형성되어 생물학적펌프유입구(1614)를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위해 구비된다.

여기서, 생물학적제1혼합로(16196)와 생물학적제2혼합로(16198)를 상호 연통시키기 위한 생물학적혼합연통공(16199)이 적어도 하나이상 더 형성된다.

이 생물학적혼합연통공(16199)은 생물학적제1혼합로(16196)를 따라 이동되는 처리수와 기체를 생물학적제2혼합로(16198)로 이동시키고, 생물학적제2혼합로(16198)를 따라 이동되는 처리수와 기체를 생물학적제1혼합로(16196)로 이동시켜 혼합율을 향상시킨다.

이러한 생물학적혼합연통공(16199)은 생물학적제1혼합로(16196)에서 생물학적제2혼합로(16198)로 경사사제 형성되는 것으로, 생물학적임펠러(1618)의 가장자리에서 중앙부로 갈수로 하향 경사지게 형성된다.

또한, 이 생물학적혼합연통공(16199)은 혼합액이 유입되는 단부에서 배출되는 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 작아지게 형성된다.

이에, 이동되는 혼합액의 속도를 증가시켜 생물학적이중날개(1619)들에 의해 타격된 혼합액과 다른 속도로 이동되어 혼합율을 향상시킬 수 있다.

그리고 생물학적제1날개(16192)는 일 실시 예로 인접한 두 개의 생물학적제2날개(16194) 사이에 위치된다.

또한 생물학적제1날개(16192)와 생물학적제2날개(16194)는 생물학적임펠러(1618)의 해당 면과 직교되도록 형성된다.

이러한 생물학적제1날개(16192)와 생물학적제2날개(16194)는 각각 40 ~ 100개 형성된다.

그리고 생물학적미세기포펌프(1610)는 1,900 ~ 3,600rpm으로 회전되고, 생물학적공기공급부(1630)에서 공급되는 기체량은 생물학적처리수공급파이프(1620)를 통해 유입되는 처리수의 0.5 ~ 4%이다.

또한 폭기조(1200)에서 상압으로 변형되며 미세기포는 10 ~ 75㎛이다.

여기서, 생물학적미세기포공급부(1600)에서 공급되는 미세기포는 미세입자를 부상시키는 기능과 OH라디칼을 생성시킨다.

이 미세기포의 약 95%는 미세입자를 부상시키고, 약 5%는 수중에서 터지면서 OH라디칼(O₂, H₂, O₃ 등)을 생성시킨다.

이 OH라디칼은 고도산화를 통한 용존성유기물에 대한 산화 및 분해시킬 수 있다.

이와 같은, 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치(10)에 의한 하폐수처리방법은 도 4에 도시한 바와 같이, 하폐수공급단계(S1000)와 혐기처리단계(S1100), 폭기처리단계(S1200), 탈질단계(S1300), 반송단계(S1400), 생물학적미세기포공급단계(S1500) 및 교반단계(S1600)를 포함한다.

하폐수공급단계(S1000)는 하폐수공급부(1400)에 의해 혐기조(1100)로 하폐수를 공급한다.

그리고 혐기처리단계(S1100)는 혐기성 세균에 의해 혐기조(1100)에 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시킨다.

폭기처리단계(S1200)는 혐기조(1100)에서 질소가 제거된 처리수가 폭기조(1200)에 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시킨다.

또한 탈질단계(S1300)는 폭기조(1200)에서 이송된 처리수가 무산소조(1300)에 저장되어 질소가 제거된다.

반송단계(S1400)는 무산소조(1300)의 처리수를 폭기조(1200)로 반송시킨다.

그리고 생물학적미세기포공급단계(S1500)는 폭기조(1200)와 무산소조(1300) 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 폭기조(1200)로 공급한다.

교반단계(S1600)는 폭기교반부(1700)와 무산소교반부(1800)에 의해 폭기조(1200)와 무산소조(1300)에 저장된 처리수를 각각 교반시킨다.

또한, 생물학적미세기포공급단계(S1500)는 도 5에서 도시한 바와 같이, 생물학적처리수유입단계(S1510)와 생물학적공기유입단계(S1520), 생물학적기체유입단계(S1530), 생물학적혼합액체생성단계(S1540) 및 생물학적미세기포생성단계(S1550)를 포함한다.

생물학적처리수유입단계(S1510)는 일면에 복수의 생물학적제1날개(15192)와 생물학적제1혼합로(15196)가 형성되고, 타면에 복수의 생물학적제2날개(15194)와 생물학적제2혼합로(15198)가 형성된 생물학적임펠러(1518)가 생물학적펌프몸체(1512)의 회전공간부(1513)에 회전 가능하도록 구비된 생물학적미세기포공급부(1500)의 생물학적미세기포펌프(1510)에 의해 생물학적처리수공급파이프(1520)를 따라 처리수가 생물학적미세기포펌프(1510)로 유입된다.

그리고 생물학적공기유입단계(S1520)는 처리수가 유입되도록 생물학적임펠러(1518)가 회전 될경우, 생물학적공기공급부(1530)를 통해 회전공간부(1513)로 공기가 유입된다.

생물학적기체유입단계(S1530)는 처리수가 유입되도록 생물학적임펠러(1518)가 회전 될경우, 생물학적기체공급부(1580)를 통해 회전공간부(1513)로 기체가 유입된다.

생물학적혼합액체생성단계(S1540)는 회전되는 복수의 생물학적제1날개(15192), 생물학적제2날개(15194), 생물학적제1혼합로(15196), 생물학적제2혼합로(15198)에 의해 공급된 처리수와 공기를 타격하고 혼합하여 혼합액체를 생성시킨다.

또한 생물학적미세기포생성단계(S1550)는 생물학적임펠러(1518)에 의해 생성된 혼합액체를 생물학적혼합액체공급파이프(1540)를 통해 폭기조(1200)로 공급함에 따라, 압력이 상압으로 낮아져 미세기포를 생성시킨다.

그리고 생물학적혼합액체생성단계(S1540)는 도 6에서 도시한 바와 같이, 생물학적타격단계(S1541)와 생물학적제1혼합단계(S1542) 및 생물학적제2혼합단계(S1543)를 포함한다.

생물학적타격단계(S1541)는 생물학적임펠러(1518)가 회전되어 생물학적제1날개(15192)와 생물학적제2날개(15194)가 회전됨에 따라, 회전공간부(1513)로 공급된 처리수와 기체를 타격한다.

또한 생물학적제1혼합단계(S1542)는 타격된 처리수와 기체가 해당 생물학적혼합로를 따라 생물학적임펠러(1518)의 중심방향으로 가이드하여 1차 혼합시킨다.

생물학적제2혼합단계(S1543)는 생물학적제1혼합로(15196)와 생물학적제2혼합로(15198)를 상호 연통시키도록 형성된 생물학적혼합연통공(15199)을 통해 어느 하나의 생물학적혼합로에 의해 1차 혼합된 혼합액체를 다른 하나의 생물학적혼합로로 이동시켜 2차 혼합시킨다.

여기서, 생물학적혼합액체생성단계(S1540)는 생물학적제3혼합단계(S1544)를 더 포함한다.

이 생물학적제3혼합단계(S1544)는 생물학적배관혼합부(1570)를 통과하는 혼합액체를 3차 혼합시킨다.

이에, 생물학적제2혼합단계(S1543)를 거쳐 2차례 혼합된 처리수와 기체를 3차례 혼합시켜 혼합율을 향상시킨다.

이는, 혼합액체가 폭기조(1200)로 이동 시, 미세기포 발생량을 증가시킬 수 있어 원수의 처리효율을 향상시킬 수 있다.

또한 생물학적미세기포공급단계(S1500)는 도 7에서 도시한 바와 같이, 생물학적미세기포제어단계(S1560)를 더 포함한다.

이 생물학적미세기포제어단계(S1560)는 생물학적혼합액체공급파이프(1540)에 구비된 생물학적미세기포압력센서(1550)의 신호를 수신한 생물학적미세기포제어부(1560)가 생물학적미세기포펌프(1510)를 제어하여 미세기포의 생성량을 제어한다.

이러한 생물학적미세기포제어단계(S1560)는 생물학적압력신호수신단계(S1561)와 생물학적미세기포조절단계(S1562)를 포함한다.

생물학적압력신호수신단계(S1561)는 생물학적혼합액체공급파이프(1540)에 구비된 생물학적미세기포압력센서(1550)의 신호를 수신한다.

그리고 생물학적미세기포조절단계(S1562)는 생물학적미세기포압력센서(1550)의 신호를 수신한 생물학적미세기포제어부(1560)에 의해 생물학적미세기포펌프(1510)를 제어하여 폭기조(1200) 후단부의 처리수와 무산소조(1300)의 처리수 및 생물학적공기공급부(1530)의 기체 유입량을 조절하여 미세기포의 발생량을 제어한다.

여기서, 생물학적미세기포공급단계(S1500)는 제2생물학적미세기포조절단계(S1567)를 더 포함한다.

제2생물학적미세기포조절단계(S1567)는 생물학적미세기포제어단계(S1560)의 생물학적미세기포제어부(1560)가 하폐수공급단계(S1000)의 하폐수공급부(1400)와 연계되어 하폐수 유입량에 대응되어 미세기포 발생량을 제어한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치(10)를 거친 처리수는 침전부(20)를 거친다.

이 침전부(20)는 내부에 경사진 분리판(22)이 구비되어 하측으로 침전물이 침전되어 분리되는 것으로, 무산소조(1300)를 거쳐 배출되는 처리수에서 침전물을 제거한다.

그리고 침전부(20)를 거친 처리수는 고액분리장치(30)에 의해 부유물을 제거한다.

이 고액분리장치(30)는 침전부(20)에 의해 침전물이 제거된 처리수에서 부유되는 미세입자를 제거하기 위해 구비된다.

이러한 고액분리장치(30)는 도 9에서 도시한 바와 같이, 저수탱크(100)와 원수공급부(200), 농축액배출부(300), 처리수배출부(400), 오존미세기포공급부(500), 플라즈마발생부(1000) 및 스크레이핑부(600)를 포함한다.

저수탱크(100)는 내부에 상측으로 개방되어 하폐수처리장치(10)를 거친 처리수(이하, '원수'라 함.)가 담겨지기 위한 저수공간부(102)가 형성된다.

그리고 원수공급부(200)는 저수탱크(100)의 저수공간부(102)로 원수를 공급하기 위해 구비된다.

여기서, 원수는 일반폐수, 음폐수, 축산폐수, 소화폐액 등의 고농도 폐수까지 포함한다.

농축액배출부(300)는 저수탱크(100)의 원수 중 부상된 미세입자가 배출되기 위해 구비된다.

또한 처리수배출부(400)는 저수탱크(100)의 원수 중 미세입자와 분리된 처리수가 배출되기 위해 구비된다.

오존미세기포공급부(500)는 저수탱크(100)의 처리수를 이용하여 오존미세기포를 발생시켜 저수공간부(102)로 공급한다.

그리고 플라즈마발생부(1000)는 저수탱크(100)의 저수공간부(102)에 플라즈마를 방전시키기 위해 구비된다.

스크레이핑부(600)는 저수탱크(100)의 상측에 위치되되, 이동되는 스크레이퍼(640)에 의해 부상된 슬러지를 농축액배출부(300)로 이동시켜 분리 배출시킨다.

이에, 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 수처리장치(10)는 공급되는 원수와 오존미세기포를 혼합시킴에 따라, 오존미세기포와 원수에 포함된 미세입자가 부착되어 부상됨에 따라, 분리시킬 수 있다.

부상되는 분리된 미세입자는 스크레이핑부(600)에 의해 농축액배출부(300)로 배출되고, 처리수는 일부가 처리수배출부(400)로 배출되며, 다른 일부는 오존미세기포공급부(500)로 공급되어 오존미세기포를 발생시켜 저수공간부(102)로 순환시킴에 따라, 원수를 희석시키는 동시에 오존미세기포를 공급하여 처리효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 저수탱크(100)의 저수공간부(102)는 도 10에서 도시한 바와 같이, 혼합공간부(102a)와 부상공간부(102b), 분리공간부(102c)를 포함한다.

혼합공간부(102a)는 원수공급부(200)에서 공급되는 원수와 오존미세기포공급부(500)에서 공급되는 오존미세기포가 혼합되기 위해 구비된다.

또한 부상공간부(102b)는 혼합공간부(102a)에서 혼합된 원수와 오존미세기포가 이동되되, 오존미세기포와 부착된 미세입자들이 부상되어 분리된다.

분리공간부(102c)는 부상공간부(102b)에서 미세입자들이 분리된 처리수가 이동되어 저수된다.

이 혼합공간부(102a)와 부상공간부(102b), 분리공간부(102c)는 제1격벽(110)과 제2격벽(120)에 의해 구획된다.

제1격벽(110)은 혼합공간부(102a)와 부상공간부(102b)를 구획하기 위해 구비되고, 제2격벽(120)은 부상공간부(102b)와 분리공간부(102c)를 구획하기 위해 구비된다.

이러한 제1격벽(110)과 제2격벽(120)은 해당 공간부의 상단부가 연통되도록 형성되어 단계별로 이동된다.

여기서, 제2격벽(120)의 상단부는 제1격벽(110)의 상단부보다 하측에 위치된다.

그리고 제1격벽(110)의 상단부(112)는 부상공간부(102b)방향으로 갈수록 경사지게 형성되며, 30 ~ 60도로 형성되되, 45도로 형성됨이 바람직하다.

또한 제2격벽(120)의 하단부는 부상공간부(102b)의 하단부와 분리공간부(102c)의 하단부를 연통시키는 적어도 하나 이상의 처리수연통(122)이 형성된다.

이 처리수연통(122)의 면적은 제2격벽(120)의 상단부 연통된 면적보다 작게 형성되는 것으로, 처리수연통(122)을 통해 이동되는 처리수의 이동량은 제2격벽(120)의 상단부 연통부분을 통해 이동되는 처리수 이동량의 5 ~ 30%이다.

그리고 원수공급부(200)는 원수공급파이프(210)와 원수펌프(220), 유량센서(230) 및 원수공급제어부(240)를 포함한다.

원수공급파이프(210)는 혼합공간부(102a)의 하단부로 원수를 공급하도록 구비되고, 원수펌프(220)는 원수공급파이프(210)를 통해 원수를 공급하기 위해 구비된다.

또한 유량센서(230)는 원수공급파이프(210)를 통해 유입되는 원수량을 측정하기 위해 구비되며, 원수공급제어부(240)는 유량센서(230)의 신호를 수신하여 원수펌프(220)를 제어하기 위해 구비된다.

그리고 스크레이핑부(600)는 제1회동부(610)와 제2회동부(620), 연결부재(630), 스크레이퍼(640) 및 구동부(650)를 포함한다.

제1회동부(610)는 저수탱크(100)의 분리공간부(102c) 후단 상측에 회전 가능하도록 구비된다.

또한 제2회동부(620)는 저수탱크(100)의 부상공간부(102b) 전단 상측에 회전 가능하도록 구비된다.

연결부재(630)는 제1회동부(610)와 제2회동부(620)를 동일한 방향으로 무한궤도 회전시키기 위해 구비되는 것으로, 체인으로 형성됨이 바람직하다.

그리고 스크레이퍼(640)는 연결부재(630)에 구비되어 동일하게 회전됨에 따라 저수탱크(100)의 저수공간부(102)에서 부상된 미세입자들을 스크레이핑하여 농축액배출부(300)로 배출시킨다.

이러한 스크레이퍼(640)는 굴곡 형성되는 것으로, 하단부가 회전되는 반대방향으로 굴곡되도록 형성된다.

이에, 부상된 미세입자가 부착된 오존미세기포 배출 시, 처리수의 이동을 최소화시킨다.

구동부(650)는 제1회동부(610) 또는 제2회동부(620)를 회전시켜 연결부재(630)와 스크레이퍼(640)를 무한궤도 회전시키기 위해 구비된다.

그리고 스크레이핑부(600)는 스크레이핑세척부(660)를 더 포함한다.

이 스크레이핑세척부(660)는 농축액배출부(300)의 상단부에 구비되는 것으로, 부상된 미세입자들을 농축액배출부(300)로 배출시킨 후, 제1회동부(610)를 따라 상측으로 회전되는 스크레이퍼(640)의 면을 스크레이핑하여 스크레이퍼(640)의 면에 대한 세척이 이루어진다.

이러한 스크레이핑세척부(660)는 탄성을 갖고, 농축액배출부(300)의 상단부에서 제1회동부(610)방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성된다.

이 스크레이퍼(640)의 면에서 스크레이핑된 농축액은 농축액배출부(300)로 떨어져 배출된다.

또한 오존미세기포공급부(500)는 도 11에 도시한 바와 같이, 오존미세기포펌프(510)와 처리수공급파이프(520), 공기공급부(530), 오존기체공급부(580), 혼합액체공급파이프(540), 오존미세기포압력센서(550) 및 오존미세기포제어부(560)를 포함한다.

오존미세기포펌프(510)는 공급되는 처리수와 기체를 혼합하여 오존혼합액체를 형성하기 위해 구비된다.

그리고 처리수공급파이프(520)는 분리공간부(102c)의 처리수를 오존미세기포펌프(510)로 공급하기 위해 구비되며, 공기공급부(530)는 오존미세기포펌프(510)로 공기를 공급하기 위해 구비된다.

오존기체공급부(580)는 오존미세기포펌프(510)로 기체를 공급하기 위해 구비되고, 혼합액체공급파이프(540)는 오존미세기포펌프(510)에서 형성된 오존혼합액체를 혼합공간부(102a)로 공급하기 위해 구비된다.

또한 오존미세기포압력센서(550)는 혼합액체공급파이프(540)를 따라 이동되는 오존혼합액체의 압력을 측정하기 위해 구비된다.

오존미세기포제어부(560)는 오존미세기포압력센서(550)의 신호를 수신하여 오존미세기포펌프(510)를 제어한다.

다시 말해, 오존미세기포압력센서(550)의 신호를 수신하여 공급압력을 제어하는 것으로, 원수의 공급량이나 처리수의 량 등과 연계되어 제어됨이 당연하다.

이에, 오존미세기포제어부(560)는 원수공급제어부(240)와 연계되어 원수 공급량이 적거나 중단될 경우, 오존미세기포의 발생량이 함께 조절된다.

이러한 오존미세기포공급부(500)의 작동상태를 살펴보면, 오존미세기포펌프(510)에 의해 처리수공급파이프(520)를 통해 처리수가 공급되어

공기공급부(530)에서 공급되는 공기 및 오존기체공급부(580)에서 공급되는 오존기체와 혼합된 오존혼합액체가 오존혼합액체공급파이프(540)를 통해 혼합공간부(102a)로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 오존미세기포를 발생시킨다.

그리고 오존미세기포공급부(500)는 배관혼합부(570)를 더 포함한다.

이 배관혼합부(570)는 혼합액체공급파이프(540)를 따라 이동되는 오존혼합액체를 나선형으로 통과시켜 혼합시키기 위해 구비된다.

이러한 배관혼합부(570)는 배관혼합몸체(572)와 배관혼합스크류(574)를 포함한다.

배관혼합몸체(572)는 혼합액체공급파이프(540)와 연통되도록 구비된다.

또한 배관혼합스크류(574)는 배관혼합몸체(572)의 내부에 구비되어 이송되는 오존혼합액체를 나선형으로 가이드하여 3차 혼합시키기 위해 구비된다.

이에, 오존혼합액체의 혼합율을 향상시켜 오존미세기포의 생성효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 오존미세기포펌프(510)는 도 12에서 도시한 바와 같이, 펌프몸체(512)와 펌프유입구(514), 펌프배출구(516) 및 임펠러(518)를 포함한다.

펌프몸체(512)는 내부에 회전공간부(513)가 형성된다.

그리고 펌프유입구(514)는 회전공간부(513)로 처리수와 기체를 공급하기 위한 펌프몸체(510)에 형성된다.

펌프배출구(516)는 회전공간부(513)에서 형성된 오존혼합액체가 혼합액체공급파이프(540)로 공급되기 위해 구비된다.

또한 임펠러(518)는 이중날개(519)를 갖고, 펌프몸체(512)의 회전공간부(513)에 회전 가능하게 구비된다.

여기서, 펌프유입구(514)의 면적은 펌프배출구(516)의 면적이상으로 형성된다.

다시 말해, 펌프유입구(514)의 면적은 펌프배출구(516)의 면적의 1 ~ 4배로 형성된다.

이는, 펌프배출구(516)로 배출되는 압력은 펌프유입구(514)로 유입되는 압력보다 낮은 것으로, 낮아지는 압력에 의해 속도가 감소되어 기포를 1차 형성한다.

이후, 혼합공간부(102a)로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 오존미세기포를 발생시킨다.

그리고 이중날개(519)는 제1날개(5192)와 제2날개(5194), 제1혼합로(5196) 및 제2혼합로(5198)를 포함한다.

제1날개(5192)는 임펠러(518)의 일면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된다.

또한 제2날개(5194)는 임펠러(518)의 타면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된다.

제1혼합로(5196)는 복수의 제1날개(5192) 사이에 각각 형성되어 펌프유입구(514)를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위해 구비된다.

그리고 제2혼합로(5198)는 복수의 제2날개(5194) 사이에 각각 형성되어 펌프유입구(514)를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위해 구비된다.

여기서, 제1혼합로(5196)와 제2혼합로(5198)를 상호 연통시키기 위한 혼합연통공(5199)이 적어도 하나이상 더 형성된다.

이 혼합연통공(5199)은 제1혼합로(5196)를 따라 이동되는 처리수와 기체를 제2혼합로(5198)로 이동시키고, 제2혼합로(5198)를 따라 이동되는 처리수와 기체를 제1혼합로(5196)로 이동시켜 혼합율을 향상시킨다.

이러한 혼합연통공(5199)은 제1혼합로(5196)에서 제2혼합로(5198)로 경사사제 형성되는 것으로, 임펠러(518)의 가장자리에서 중앙부로 갈수로 하향 경사지게 형성된다.

또한, 이 혼합연통공(5199)은 혼합액체가 유입되는 단부에서 배출되는 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 작아지게 형성된다.

이에, 이동되는 혼합액체의 속도를 증가시켜 이중날개(519)들에 의해 타격된 혼합액체과 다른 속도로 이동되어 혼합율을 향상시킬 수 있다.

그리고 제1날개(5192)는 일 실시 예로 인접한 두 개의 제2날개(5194) 사이에 위치된다.

또한 제1날개(5192)와 제2날개(5194)는 임펠러(518)의 해당 면과 직교되도록 형성된다.

이러한 제1날개(5192)와 제2날개(5194)는 각각 40 ~ 100개 형성된다.

그리고 오존미세기포펌프(510)는 1,900 ~ 3,600rpm으로 회전되고, 처리수공급파이프(520)를 통해 유입되는 처리수는 분리공간부(102c)의 처리수의 10 ~ 60wt%이며, 오존기체공급부(530)에서 공급되는 기체량은 처리수공급파이프(520)를 통해 유입되는 처리수의 0.5 ~ 4%이다.

또한 혼합공간부(102a)에서 상압으로 변형되며 오존미세기포는 10 ~ 75㎛이다.

여기서, 오존미세기포공급부(500)에서 공급되는 미세기포 및 오존미세기포는 미세입자를 부상시키는 기능과 살균 및 소독 기능 물론, OH라디칼을 생성시킨다.

더욱 자세히는, 미세기포의 약 95%는 미세입자를 부상시키고, 약 5%는 수중에서 터지면서 OH라디칼을 생성시킨다.

또한 오존미세기포의 약 60%는 미세입자를 부상시키고, 약 40%는 수중에서 터지면서 공기에 의해 미세기포가 터지면서 생성되는 OH라디칼 량보다 더욱 많이 생성시킨다.

이 OH라디칼은 고도산화를 통한 용존성유기물에 대한 산화 및 분해시킬 수 있다.

이에, 오존미세기포공급부(500)에 의해 살균과 소독 및 부유성물질과 용전성물질을 동시에 제거할 수 있다.

그리고 플라즈마발생부(1000)는 도 13에서 도시한 바와 같이, 플라즈마방전부(1010)와 플라즈마전원부(1020) 및 플라즈마제어부(1030)를 포함한다.

플라즈마방전부(1010)는 저수탱크(100)의 저수공간부(102)에 구비되어 플라즈마를 방전시키기 위해 구비된다.

또한 플라즈마전원부(1020)는 플라즈마방전부(1010)로 전원을 공급하기 위해 구비된다.

이 플라즈마전원부(1020)는 고전압전원을 공급한다.

플라즈마제어부(1030)는 플라즈마전원부(1020)와 플라즈마방전부(1010)를 제어하여 플라즈마 발생량을 제어한다.

이 플라즈마방전부(1010)는 유전체관(1012)과 방전극(1014) 및 대향전극(1016)을 포함한다.

유전체관(1012)은 혼합공간부(102a)에 구비되고, 방전극(1014)은 유전체관(1012)의 내부에 위치된다.

이 유전체관(1012)은 원형관으로, 석영관, 유리관, 세라믹관 중 선택된 어느 하나로 형성된다.

그리고 방전극(1014)은 코일형상으로 형성된다.

대향전극(1016)은 방전극(1014)에 대응되도록 유전체관(1012)의 외측에 구비된다.

또한 플라즈마발생부(1000)는 기체주입부(1040)를 더 포함한다.

이 기체주입부(1040)는 유전체관(1012)의 내부 기체압력을 유지하기 위해 구비된다.

이러한 기체주입부(1040)는 기체펌프(1042)와 유전체관압력센서(1044) 및 기체제어부(1046)를 포함한다.

기체펌프(1042)는 유전체관(1012)의 내부로 기체를 공급한다.

그리고 유전체관압력센서(1044)는 유전체관(1012)의 내부 압력을 측정하기 위해 구비된다.

기체제어부(1046)는 유전체관압력센서(1044)의 신호를 수신하여 기체펌프(1042)를 제어하여 유전체관(1012)의 내부 압력을 조절한다.

이러한 플라즈마발생부(1000)에 의해 생성되는 플라즈마는 약 10%에 의해 미세기포(O₂, H₂, O₃ 등)를 발생시켜 미세입자를 부상시키고, 약 90%에 의해 OH라디칼이 생성된다.

이 플라즈마발생부(1000)에 의해 생성되는 OH라디칼은 고도산화를 통한 용존성유기물에 대한 산화 및 분해시킬 수 있다.

여기서, 플라즈마발생부(1000)는 미세기포공급부(500)에 의한 용존성물질 제거율보다 약 30% 이상 향상시킬 수 있다.

그리고 도 14에서 도시한 바와 같이, 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 고액분리장치(10)는 처리수조부(700)를 더 포함한다.

이 처리수조부(700)는 처리수조(710)와 처리수조펌프(720)를 포함한다.

처리수조(710)는 처리수배출부(400)를 통해 배출되는 처리수가 저장되고, 처리수조펌프(720)는 처리수조(710)에 저장된 처리수를 폐수처리장으로 이송시키기 위해 구비된다.

또한 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 고액분리장치(10)는 발효부(800)와 순환부(900)를 더 포함한다.

발효부(800)는 원수조(810)와 산발효조(820), 분쇄부(830), 소화조(840), 저장조(850), 제2공급펌프(860) 및 가스배출부(870)를 포함한다.

원수조(810)는 농축액배출부(300)를 통해 배출되는 농축액이 저장되고, 산발효조(820)는 원수조(810)에 저장된 농축액이 저장되어 발효된다.

그리고 분쇄부(830)는 원수조(810)에서 산발효조(820)로 이송되는 농축액을 분쇄시킨다.

소화조(840)는 혐기성 생물을 이용하여 산발효조(820)에서 발효된 발효액을 저장하여 분해시키기 위해 구비된다.

또한 저장조(850)는 농축액배출부(300)를 통해 배출되는 농축액 중 일부를 임시저장하기 위해 구비된다.

제2공급펌프(860)는 저장조(850)에 저장된 농축액을 소화조(840)로 공급하기 위해 구비된다.

그리고 가스배출부(870)는 소화조(840)에서 발생되는 가스를 배출시키기 위해 구비된다.

이 가스배출부(870)에서 배출되는 가스는 바이오가스로 수소, 메탄 등을 포함한다.

여기서, 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 고액분리장치(10)에 의하면, 고액분리율이 종래보다 60% 이상 향상되며, 메탄 발생량이 종래보다 15% 이상 향상된다.

또한 순환부(900)는 소화액저장조(910)와 소화액배출부(920) 및 순환펌프(930)를 포함한다.

소화액저장조(910)는 소화조(840)에서 분해된 소화액을 저장시킨다.

그리고 소화액배출부(920)는 소화액저장조(910)에 저장된 소화액을 폐수처리장으로 이송시킨다.

순환펌프(930)는 소화액저장조(910)에 저장된 소화액을 저수탱크(100)로 순환시킨다.

이에, 분리효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 퇴비나 비료로 이용할 수 있으며, 폐수처리장에서의 처리 효율도 향상시킬 수 있다.

이와 같은, 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 수처리장치를 이용한 수처리방법은 도 15에서 도시한 바와 같이, 원수공급단계(S10)와 오존미세기포공급단계(S20), 플라즈마 미세기포공급단계(S30), 오존미세기포혼합단계(S40), 오존미세기포부상단계(S50), 농축액분리단계(S60) 및 처리수배출단계(S70)를 포함한다.

원수공급단계(S10)는 저수탱크(100)의 저수공간부(102)에 원수와 농축액, 처리수가 담겨진 상태에서 원수공급부(200)에 의해 저수공간부(102)로 원수를 공급한다.

그리고 오존미세기포공급단계(S20)는 오존미세기포공급부(500)에 의해 저수공간부(102)의 처리수와 공기, 오존기체를 흡입하여 오존혼합액체를 생성한 후, 저수공간부(102)로 공급함에 따라 오존미세기포를 발생시킨다.

플라즈마 미세기포공급단계(S30)는 플라즈마발생부(1000)에 의해 저수공간부(102)에서 플라즈마를 형성함에 따라, 미세기포를 발생시킨다.

또한 오존미세기포혼합단계(S40)는 오존미세기포와 원수가 혼합되어 원수에 포함된 미세입자가 오존미세기포와 부착된다.

또한 오존미세기포부상단계(S50)는 미세입자가 붙착된 오존미세기포가 상측으로 부상되어 분리된다.

농축액분리단계(S60)는 스크레이핑부(600)에 의해 부상된 농축액을 농축액배출부(300)로 스크레이핑하여 배출시킨다.

그리고 처리수배출단계(S70)는 농축액이 분리된 처리수를 처리수배출부(400)로 배출시킨다.

여기서, 원수공급단계(S10)는 도 16에서 도시한 바와 같이, 원수유입단계(S11)와 유입량측정단계(S12) 및 원수량제어단계(S13)를 포함한다.

원수유입단계(S11)는 원수공급부(200)의 원수펌프(220)에 의해 원수공급파이프(210)를 따라 원수가 저수공간부(102)의 혼합공간부(102a)로 공급된다.

그리고 유입량측정단계(S12)는 원수공급부(200)의 유량센서(230)에 의해 원수공급파이프(210)를 통해 유입되는 원수량을 측정한다.

원수량제어단계(S13)는 유량센서(230)의 신호를 수신한 원수공급제어부(240)에 의해 원수펌프(220)를 제어하여 유입 원수량을 제어한다.

오존미세기포공급단계(S20)는 도 17에서 도시한 바와 같이, 처리수유입단계(S21)와 공기유입단계(S22), 오존기체유입단계(S23), 오존혼합액체생성단계(S24) 및 오존미세기포생성단계(S25)를 포함한다.

처리수유입단계(S21)는 일면에 복수의 제1날개(5192)와 제1혼합로(5196)가 형성되고, 타면에 복수의 제2날개(5194)와 제2혼합로(5198)가 형성된 임펠러(518)가 펌프몸체(512)의 회전공간부(513)에 회전 가능하도록 구비된 오존미세기포공급부(500)의 오존미세기포펌프(510)에 의해 처리수공급파이프(520)를 따라 저수공간부(513)의 처리수가 오존미세기포펌프(510)로 유입된다.

그리고 공기유입단계(S22)는 처리수가 유입되도록 임펠러(518)가 회전 될경우, 공기공급부(530)를 통해 회전공간부(513)로 공기가 유입된다.

오존기체유입단계(S23)는 처리수가 유입되도록 임펠러(518)가 회전 될경우, 오존기체공급부(580)를 통해 회전공간부(513)로 오존기체가 유입된다.

오존혼합액체생성단계(S24)는 회전되는 복수의 제1날개(5192), 제2날개(5194), 제1혼합로(5196), 제2혼합로(5198)에 의해 공급된 처리수와 공기, 오존기체를 타격하고 혼합하여 오존혼합액체를 생성시킨다.

또한 오존미세기포생성단계(S25)는 임펠러(518)에 의해 생성된 오존혼합액체를 오존혼합액체공급파이프(540)를 통해 혼합공간부(102a)로 공급함에 따라, 압력이 상압으로 낮아져 미세기포를 생성시킨다.

그리고 오존혼합액체생성단계(S24)는 도 18에서 도시한 바와 같이, 타격단계(S241)와 제1혼합단계(S242) 및 제2혼합단계(S243)를 포함한다.

타격단계(S241)는 임펠러(518)가 회전되어 제1날개(5192)와 제2날개(5194)가 회전됨에 따라, 회전공간부(513)로 공급된 처리수와 오존기체를 타격한다.

또한 제1혼합단계(S242)는 타격된 처리수와 오존기체가 해당 혼합로를 따라 임펠러(518)의 중심방향으로 가이드하여 1차 혼합시킨다.

제2혼합단계(S243)는 제1혼합로(5196)와 제2혼합로(5198)를 상호 연통시키도록 형성된 혼합연통공(5199)을 통해 어느 하나의 혼합로에 의해 1차 혼합된 혼합액체를 다른 하나의 혼합로로 이동시켜 2차 혼합시킨다.

여기서, 혼합액체생성단계(S24)는 제3혼합단계(S244)를 더 포함한다.

이 제3혼합단계(S244)는 배관혼합부(570)를 통과하는 혼합액체를 3차 혼합시킨다.

이에, 제2혼합단계(S243)를 거쳐 2차례 혼합된 처리수와 오존기체를 3차례 혼합시켜 혼합율을 향상시킨다.

이는, 오존혼합액체가 혼합공간부(102a)로 이동 시, 오존미세기포 발생량을 증가시킬 수 있어 원수의 처리효율을 향상시킬 수 있다.

또한 오존미세기포공급단계(S20)는 도 19에서 도시한 바와 같이, 오존미세기포제어단계(S26)를 더 포함한다.

이 오존미세기포제어단계(S26)는 오존혼합액체공급파이프(540)에 구비된 오존미세기포압력센서(550)의 신호를 수신한 오존미세기포제어부(560)가 오존미세기포펌프(510)를 제어하여 오존미세기포의 생성량을 제어한다.

이러한 오존미세기포제어단계(S26)는 압력신호수신단계(S261)와 오존미세기포조절단계(S262)를 포함한다.

압력신호수신단계(S261)는 오존혼합액체공급파이프(540)에 구비된 오존미세기포압력센서(550)의 신호를 수신한다.

그리고 오존미세기포조절단계(S262)는 오존미세기포압력센서(550)의 신호를 수신한 오존미세기포제어부(560)에 의해 오존미세기포펌프(510)를 제어하여 분리공간부(102c)의 처리수와 오존기체공급부(530)의 오존기체 유입량을 조절하여 오존미세기포의 발생량을 제어한다.

여기서, 오존미세기포공급단계(S20)는 제2오존미세기포조절단계(S27)를 더 포함한다.

제2오존미세기포조절단계(S27)는 오존미세기포제어단계(S26)의 오존미세기포제어부(560)가 원수량제어단계(S13)의 원수공급제어부(240)와 연계되어 원수 유입량에 대응되어 오존미세기포 발생량을 제어한다.

또한 플라즈마 미세기포공급단계(S30)는 도 20에서 도시한 바와 같이, 플라즈마 전원공급단계(S31)와 플라즈마발생단계(S32) 및 플라즈마 미세기포생성단계(S33)를 포함한다.

플라즈마 전원공급단계(S31)는 플라즈마전원부(1020)에 의해 유전체관(1012)과 방전극(1014), 대향전극(1016)을 갖는 플라즈마방전부(1010)로 고전압전원을 공급한다.

그리고 플라즈마발생단계(S32)는 플라즈마전원부(1020)의 고전압전원에 의해 플라즈마방전부(1010)에서 플라즈마가 발생된다.

플라즈마 미세기포생성단계(S33)는 발생된 플라즈마에 의해 혼합공간부(102a)에서 플라즈마 미세기포를 생성한다.

이 플라즈마 미세기포는 오존미세기포공급부(500)에서 생성되는 오존미세기포와 함께 원수에 포함된 미세입자들과 결합되어 분리효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 플라즈마 미세기포공급단계(S30)는 기체압력조절단계(S34)를 더 포함한다.

이 기체압력조절단계(S34)는 기체펌프(1042)와 유전체관압력센서(1044), 기체제어부(1046)를 갖는 기체주입부(1040)에 의해 유전체관(1012)의 내부 기체압력을 유지시킨다.

농축액분리단계(S60)는 도 21에 도시한 바와 같이, 스크레이핑단계(S61)와 농축액배출단계(S62) 및 스크레이퍼 세척단계(S63)를 포함한다.

스크레이핑단계(S61)는 스크레이핑부(600)의 구동부(650)에 의해 연결부재(630)가 회전됨에 따라, 스크레이퍼(640)가 함께 회전되어 부상공간부(102b)와 분리공간부(102c)에 부상된 미세입자들을 스크레이핑한다.

그리고 농축액배출단계(S62)는 스크레이핑부(600)에 의해 농축액을 농축액배출부(300)로 배출시킨다.

스크레이퍼 세척단계(S63)는 농축액배출부(300)의 상단부에 구비된 스크레이핑세척부(660)에 의해 미세입자들을 배출시키며 제1회동부(610)를 지나는 스크레이퍼(640)를 세척한다.

또한 도 22에 도시한 바와 같이, 플라즈마와 오존미세기포를 이용한 폐수처리방법은 후처리단계(S80)와 발효단계(S90), 순환단계(S100)를 더 포함한다.

후처리단계(S80)는 도 23에 도시한 바와 같이, 처리수조저장단계(S81)와 처리수이송단계(S82)를 포함한다.

처리수조저장단계(S81)는 처리수배출단계(S60)에서 처리수배출부(400)를 통해 배출되는 처리수를 처리수조(710)로 저장한다.

그리고 처리수이송단계(S82)는 처리수조펌프(720)에 의해 처리수조(710)에 저장된 처리수를 폐수처리장으로 이송시킨다.

또한 발효단계(S90)는 도 24에 도시한 바와 같이, 원수조저장단계(S91)와 농축액분쇄단계(S92), 농축액발효단계(S93), 농축액분해단계(S94), 농축액임시저장단계(S95), 농축액추가단계(S96) 및 가스배출단계(S97)를 포함한다.

원수조저장단계(S91)는 농축액배출부(300)를 통해 배출되는 농축액을 원수조(810)에 저장한다.

그리고 농축액분쇄단계(S92)는 산발효조(820)로 저장되기 위한 원수조(810)의 농축액을 분쇄부(830)에 의해 분쇄시킨다.

농축액발효단계(S93)는 분쇄부(830)에 의해 분쇄된 농축액을 산발효조(820)에 저장시켜 발효시킨다.

또한 농축액분해단계(S94)는 산발효조(820)에서 발효된 발효액을 소화조(840)에 저장시켜 혐기성 생물로 분해시킨다.

농축액임시저장단계(S95)는 농축액배출부(300)를 통해 배출되는 농축액 중 일부를 저장조(850)로 임시저장한다.

그리고 농축액추가단계(S96)는 제2공급펌프(860)에 의해 저장조(850)에 저장된 농축액을 소화조(840)로 공급한다.

가스배출단계(S97)는 가스배출부(870)에 의해 소화조(840)에서 발생되는 가스를 배출시킨다.

또한 순환단계(S100)는 도 25에 도시한 바와 같이, 소화액저장단계(S101)와 소화액이송단계(S102) 및 소화액순환단계(S103)를 포함한다.

소화액저장단계(S101)는 소화조(840)에서 분해된 소화액을 소화액저장조(910)에 저장한다.

그리고 소화액이송단계(S102)는 소화액배출부(920)에 의해 소화액저장조(910)에 저장된 소화액을 폐수처리장으로 이송시킨다.

소화액순환단계(S103)는 순환펌프(930)에 의해 소화액저장조(910)에 저장된 소화액을 저수탱크(100)로 순환시킨다.

10 : 하폐수처리장치 1100 : 혐기조
1200 : 폭기조 1300 : 무산소조
1400 : 하폐수공급부 1500 : 반송부
1600 : 미세기포공급부 1610 : 미세기포펌프
1620 : 처리수공급파이프 1630 : 공기공급부
1640 : 혼합액체공급파이프 1650 : 압력센서
1660 : 미세기포제어부 1670 : 배관혼합부
1700 : 폭기교반부 1800 : 무산소교반부
20 : 침전부 30 : 고액분리장치

Claims (10)

1. 혐기성 세균에 의해 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키기 위한 혐기조;
   상기 혐기조에서 질소가 제거된 처리수가 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키기 위한 폭기조;
   상기 폭기조에서 이송된 처리수가 저장되어 질소가 제거되는 무산소조;
   상기 혐기조로 하폐수를 공급하기 위한 하폐수공급부;
   상기 무산소조의 처리수를 상기 폭기조로 반송시키는 반송부;
   상기 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 상기 폭기조로 공급하는 생물학적미세기포공급부;
   상기 폭기조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 폭기교반부; 및
   상기 무산소조에 저장된 처리수를 교반시키기 위한 무산소교반부;를 포함하고,
   상기 처리수에서 침전물을 제거하기 위한 침전부; 및
   상기 침전부에 의해 침전물이 제거된 처리수에서 부유되는 미세입자를 제거하기 위한 고액분리장치;를 더 포함하며,
   상기 고액분리장치는,
   내부에 상측으로 개방되어 원수가 담겨지기 위한 저수공간부를 갖는 저수탱크;
   상기 저수탱크의 저수공간부로 원수를 공급하기 위한 원수공급부;
   상기 저수탱크의 원수 중 부상된 미세입자가 배출되기 위한 농축액배출부;
   상기 저수탱크의 원수 중 미세입자와 분리된 처리수가 배출되기 위한 처리수배출부;
   상기 저수탱크의 처리수와 오존기체를 이용하여 오존미세기포를 발생시켜 저수공간부로 공급하는 오존미세기포공급부;
   상기 저수탱크의 저수공간부에 플라즈마를 방전시키기 위한 플라즈마발생부; 및
   상기 저수탱크의 상측에 위치되되, 이동되는 스크레이퍼에 의해 부상된 슬러지를 상기 농축액배출부로 이동시켜 분리 배출시키는 스크레이핑부;를 포함하고,
   상기 오존미세기포공급부는,
   공급되는 처리수와 오존기체를 혼합하여 오존혼합액체를 형성하기 위한 오존미세기포펌프;
   상기 저수공간부에 포함된 분리공간부의 처리수를 상기 오존미세기포펌프로 공급하기 위한 처리수공급파이프;
   상기 오존미세기포펌프로 공기를 공급하기 위한 공기공급부;
   상기 오존미세기포펌프로 오존기체를 공급하기 위한 오존기체공급부;
   상기 오존미세기포펌프에서 형성된 오존혼합액체를 상기 저수공간부에 포함된 혼합공간부로 공급하기 위한 오존혼합액체공급파이프;
   상기 오존혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 오존혼합액체의 압력을 측정하기 위한 압력센서;
   상기 압력센서의 신호를 수신하여 상기 오존미세기포펌프를 제어하는 오존미세기포제어부; 및
   상기 오존혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 오존혼합액체를 나선형으로 통과시켜 혼합시키기 위한 배관혼합부;를 포함하고,
   상기 오존미세기포펌프에 의해 처리수공급파이프를 통해 처리수가 공급되어 상기 공기공급부에서 공급되는 공기 및 오존기체공급부에서 공급되는 오존기체와 혼합된 오존혼합액체가 오존혼합액체공급파이프를 통해 오존혼합공간부로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 오존미세기포를 발생시키며,
   상기 오존미세기포펌프는,
   내부에 회전공간부가 형성된 펌프몸체;
   상기 회전공간부로 처리수와 공기, 오존기체를 공급하기 위한 상기 펌프몸체에 형성되는 펌프유입구;
   상기 회전공간부에서 형성된 오존혼합액체가 상기 혼합액체공급파이프로 공급되기 위한 펌프배출구; 및
   이중날개를 갖고, 상기 펌프몸체의 회전공간부에 회전 가능하게 구비되는 임펠러;를 포함하고,
   상기 이중날개는,
   상기 임펠러의 일면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 제1날개;
   상기 임펠러의 타면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 제2날개;
   상기 복수의 제1날개 사이에 각각 형성되어 상기 펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 제1혼합로;
   상기 복수의 제2날개 사이에 각각 형성되어 상기 펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 제2혼합로; 및
   상기 제1혼합로와 제2혼합로를 상호 연통시키기 위해 적어도 하나이상 형성되는 혼합연통공;을 포함하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 생물학적미세기포공급부는,
   공급되는 처리수와 기체를 혼합하여 혼합액체를 형성하기 위한 생물학적미세기포펌프;
   상기 폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수를 상기 생물학적미세기포펌프로 공급하기 위한 생물학적처리수공급파이프;
   상기 생물학적미세기포펌프로 공기를 공급하기 위한 생물학적공기공급부;
   상기 생물학적미세기포펌프에서 형성된 혼합액체를 상기 폭기조로 공급하기 위한 생물학적혼합액체공급파이프;
   상기 생물학적혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 혼합액체의 압력을 측정하기 위한 생물학적압력센서; 및
   상기 생물학적압력센서의 신호를 수신하여 상기 생물학적미세기포펌프를 제어하는 생물학적미세기포제어부;를 포함하고,
   상기 생물학적미세기포펌프에 의해 생물학적처리수공급파이프를 통해 처리수가 공급되어 상기 생물학적공기공급부에서 공급되는 공기와 혼합된 혼합액체가 생물학적혼합액체공급파이프를 통해 폭기조로 공급될 경우, 상압으로 변형되며 미세기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 생물학적미세기포펌프는,
   내부에 회전공간부가 형성된 생물학적펌프몸체;
   상기 회전공간부로 처리수와 기체를 공급하기 위한 상기 생물학적펌프몸체에 형성되는 생물학적펌프유입구;
   상기 회전공간부에서 형성된 기액 혼합액체가 상기 생물학적혼합액체공급파이프로 공급되기 위한 생물학적펌프배출구; 및
   생물학적이중날개를 갖고, 상기 생물학적펌프몸체의 회전공간부에 회전 가능하게 구비되는 생물학적임펠러;를 포함하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 생물학적이중날개는,
   상기 생물학적임펠러의 일면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 생물학적제1날개;
   상기 생물학적임펠러의 타면 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된 생물학적제2날개;
   상기 복수의 생물학적제1날개 사이에 각각 형성되어 상기 생물학적펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 생물학적제1혼합로; 및
   상기 복수의 생물학적제2날개 사이에 각각 형성되어 상기 생물학적펌프유입구를 통해 유입되는 처리수와 기체가 가이드되어 혼합되기 위한 생물학적제2혼합로;를 포함하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제4항에 있어서,
   생물학적제1혼합로와 생물학적제2혼합로를 상호 연통시키기 위한 생물학적혼합연통공;이 적어도 하나이상 더 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 생물학적혼합액체공급파이프를 따라 이동되는 혼합액을 나선형으로 통과시켜 혼합시키기 위한 생물학적배관혼합부;를 더 포함하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리장치.
9. 제1항 내지 제4항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항의 하폐수처리장치의 하폐수공급부에 의해 혐기조로 하폐수를 공급하는 하폐수공급단계는;
   혐기성 세균에 의해 혐기조에 저수된 하폐수에서 유기물을 제거하여 인을 방출시키는 혐기처리단계는;
   혐기조에서 질소가 제거된 처리수가 폭기조에 저장되어 방출된 인을 과흡수시키고, 질산화시키는 폭기처리단계;
   폭기조에서 이송된 처리수가 무산소조에 저장되어 질소가 제거되는 탈질단계;
   무산소조의 처리수를 폭기조로 반송시키는 반송단계;
   폭기조와 무산소조 중 어느 하나 이상의 처리수와 공급되는 기체를 이용하여 미세기포를 발생시켜 폭기조로 공급하는 생물학적미세기포공급단계; 및
   폭기교반부와 무산소교반부에 의해 폭기조와 무산소조에 저장된 처리수를 각각 교반시키는 교반단계;를 포함하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 생물학적미세기포공급단계는,
    일면에 복수의 생물학적제1날개와 생물학적제1혼합로가 형성되고, 타면에 복수의 생물학적제2날개와 생물학적제2혼합로가 형성된 생물학적임펠러가 생물학적펌프몸체의 회전공간부에 회전 가능하도록 구비된 생물학적미세기포공급부의 생물학적미세기포펌프에 의해 생물학적처리수공급파이프를 따라 처리수가 생물학적미세기포펌프로 유입되는 생물학적처리수유입단계;
    처리수가 유입되도록 생물학적임펠러가 회전 될경우, 생물학적공기공급부를 통해 회전공간부로 공기가 유입되는 생물학적공기유입단계;
    처리수가 유입되도록 생물학적임펠러가 회전 될경우, 생물학적기체공급부를 통해 회전공간부로 기체가 유입되는 생물학적기체유입단계;
    회전되는 복수의 생물학적제1날개, 생물학적제2날개, 생물학적제1혼합로, 생물학적제2혼합로에 의해 공급된 처리수와 공기를 타격하고 혼합하여 혼합액체를 생성시키는 생물학적혼합액체생성단계; 및
    생물학적임펠러에 의해 생성된 혼합액체를 생물학적혼합액체공급파이프를 통해 폭기조로 공급함에 따라, 압력이 상압으로 낮아져 미세기포를 생성시키는 생물학적미세기포생성단계;를 포함하는 미세기포 폭기공정을 이용한 하폐수처리방법.

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