KR102423216B1 - 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템 - Google Patents

오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템은 고농도의 유기성 폐수가 저장되는 반응챔버; 상기 유기성 폐수를 전처리하기 위한 공기가 포함된 오존을 발생시키는 오존 발생기; 상기 오존 발생기로부터 배출된 후 유입경로를 따라 이동되는 오존의 유량을 측정하는 제1 오존 유량계; 상기 제1 오존 유량계가 측정한 오존의 유량을 출력하는 제1 오존 모니터; 상기 반응챔버로부터 배출되어 배출경로를 따라 이동되는 배오존의 유량을 측정하는 제2 오존 유량계; 상기 제2 오존 유량계가 측정한 배오존의 유량을 출력하는 제2 오존 모니터; 상기 유입경로로부터 구획되는 바이패스경로를 따라 이동되는 오존 또는 상기 배출경로를 따라 이동되는 배오존을 분해하는 오존 분해기; 상기 유입경로를 따라 유입되는 오존과 공기가 용존된 제1, 2 유체를 이용하여 오존미세기포로 이루어진 오존수를 생성하는 오존수 생성기; 상기 유기성 폐수가 전처리될 때 상기 반응챔버 내에 생성되는 전처리수인 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체를 상기 오존수 생성기로 유입시키기 위한 펌프; 상기 펌프에 의해 상기 오존수 생성기로 유입되는 상기 제1, 2 유체의 유량을 측정하는 유체 유량계; 및 상기 오존수 생성기로부터 배출되는 오존수를 상기 반응챔버로 분사하기 위한 인젝터;를 포함할 수 있다.

Description

오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템{High concentration organic wastewater pretreatment system using ozone microbubble}
본 발명은 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도의 유기성 폐수에 함유된 난분해성 유기물질을 효율적으로 처리할 수 있는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템에 관한 것이다.
산업폐수, 생활하수, 개인하수도, 정수장, 지하수, 산업용수 등에는 환경에 악영향을 미칠 수 있는 여러 가지 난분해성 유기물질 등이 함유되어 배출되므로 큰 사회문제로 야기되고 있다.
난분해성 유기물질이 물 속에 함유되어 발생되는 오염원으로는 각종 산업공정에서 배출되는 폐수, 도시하수, 개인생활오수, 공업용수, 정수시설 등이다.
난분해성 유기물질이 함유된 폐수의 일반적인 처리방법으로는 처리가 불가능하며, 종래에는 난분해성 유기물질의 처리를 위해 처리 대상수로부터 응집침전, 여과장치나 막분리 기술을 이용하여 고형물질 형태의 난분해성물질을 분리하고, 수용성 난분해성 유기물질은 과산화수소, 일반 오존을 이용하여 산화 및 분해하는 기술이 개발되었다.
상기한 바와 같이, 난분해성 유기물질을 포함한 폐수를 처리하기 위해서는 전처리로서 응집침전, 생물학적처리, 여과 및 흡착처리 등을 적용하고 후처리로서 자외선조사처리, 촉매처리, 활성탄 흡착, 과산화수 기반의 산화처리 등이 적용되고 있다.
그러나 종래의 처리방법은 폐수를 처리하기 위한 오존을 연속적으로 공급해야하므로, 폐수를 처리하는데 있어 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1779492호 대한민국 등록특허공보 제10-0906310호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고농도의 유기성 폐수에 함유된 난분해성 유기물질의 처리에 이용되는 오존을 순환시켜 오존을 연속적으로 공급하지 않고도 고농도의 유기성 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템은 고농도의 유기성 폐수가 저장되는 반응챔버; 상기 유기성 폐수를 전처리하기 위한 공기가 포함된 오존을 발생시키는 오존 발생기; 상기 오존 발생기로부터 배출된 후 유입경로를 따라 이동되는 오존의 유량을 측정하는 제1 오존 유량계; 상기 제1 오존 유량계가 측정한 오존의 유량을 출력하는 제1 오존 모니터; 상기 반응챔버로부터 배출되어 배출경로를 따라 이동되는 배오존의 유량을 측정하는 제2 오존 유량계; 상기 제2 오존 유량계가 측정한 배오존의 유량을 출력하는 제2 오존 모니터; 상기 유입경로로부터 구획되는 바이패스경로를 따라 이동되는 오존 또는 상기 배출경로를 따라 이동되는 배오존을 분해하는 오존 분해기; 상기 유입경로를 따라 유입되는 오존과 공기가 용존된 제1, 2 유체를 이용하여 오존미세기포로 이루어진 오존수를 생성하는 오존수 생성기; 상기 유기성 폐수가 전처리될 때 상기 반응챔버 내에 생성되는 전처리수인 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체를 상기 오존수 생성기로 유입시키기 위한 펌프; 상기 펌프에 의해 상기 오존수 생성기로 유입되는 상기 제1, 2 유체의 유량을 측정하는 유체 유량계; 및 상기 오존수 생성기로부터 배출되는 오존수를 상기 반응챔버로 분사하기 위한 인젝터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 오존수 생성기는, 통형상의 외부 본체; 상기 외부 본체의 내부에 배치되며, 원추형의 깔대기 형상을 가져 오존수를 배출하기 위한 배출부가 일측에 구비되는 내부 본체; 상기 오존수의 생성을 위한 오존을 상기 내부 본체로 유입시키기 위한 제1 유입부; 상기 오존수의 생성을 위한 상기 제1 유체를 상기 내부 본체로 유입시키기 위한 제2 유입부; 상기 오존수의 생성을 위한 상기 제2 유체를 상기 내부 본체로 유입시키기 위한 제3 유입부; 및 상기 배출부로부터 배출되는 상기 오존수와의 충돌을 통해 상기 오존수에 오존미세기포가 발생되도록 하는 제1 충돌판;을 포함할 수 있다.
그리고 상기 오존수 생성기는, 상기 오존 발생기로부터 발생되는 오존이 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되며, 상기 반응챔버로부터 제1 유체가 기설정된 유체 유량 이상으로 상기 제2 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되는 경우, 상기 오존과 제1 유체를 혼합하여 오존수를 생성할 수 있다.
또한, 상기 오존수 생성기는, 상기 오존 발생기로부터 발생되는 오존이 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되되, 상기 반응챔버로부터 제1 유체가 기설정된 유체 유량 미만으로 상기 제2 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되는 경우, 상기 제2 유체가 상기 제3 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되도록 하여 상기 오존, 제1 유체 및 제2 유체를 혼합하여 오존수를 생성할 수 있다.
그리고 상기 오존수 생성기는, 상기 오존 발생기로부터 발생되는 오존이 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되되, 상기 반응챔버에서 상기 제1 유체가 미생성되는 경우, 기설정된 유량 이상의 상기 제2 유체가 상기 제3 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되도록 하여 상기 오존과 제2 유체를 혼합하여 오존수를 생성할 수 있다.
또한, 상기 오존수 생성기는, 오존이 상기 오존 발생기로부터 미발생되거나 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 미유입되는 경우, 기설정된 유량 이상의 상기 제1, 2 유체가 상기 제2, 3 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되도록 하여 상기 제1, 2 유체를 혼합하여 오존수를 생성할 수 있다.
그리고 상기 오존수 생성기는, 상기 제2 유입부와 상기 제3 유입부의 일측이 합쳐짐에 따라 형성되는 유체 유 유입경로상에 구비되어 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체와의 충돌을 통해 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체에 오존미세기포가 발생되도록 하는 제2 충돌판;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오존수 생성기는, 상기 제1, 2, 3 유입부의 개방 또는 폐쇄를 위한 개폐밸브가 상기 제1, 2, 3 유입부에 각각 하나 이상 구비될 수 있다.
그리고 상기 제2 유체는, 상기 제1 유체와 혼합되지 않으면서 오존이 포함되는 유체일 수 있다.
또한, 상기 유기성 폐수는, 서로 다른 유입경로를 따라 상기 반응챔버로 유입되는 유기성의 제1 폐수와 제2 폐수의 혼합을 통해 생성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고농도의 유기성 폐수에 함유된 난분해성 유기물질을 처리하는데 사용된 오존을 순환시킴으로써, 오존을 연속적으로 공급하지 않고도 폐수를 처리할 수 있어 폐수의 처리 비용을 절감할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템의 개략적인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존수 생성기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 충돌판의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 오존수 생성기의 개략적인 제1 사용상태도이다.
도 5는 도 2에 도시된 오존수 생성기의 개략적인 제2 사용상태도이다.
도 6은 도 2에 도시된 오존수 생성기의 개략적인 제3 사용상태도이다.
도 7은 도 2에 도시된 오존수 생성기의 개략적인 제4 사용상태도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예의 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템(1)(이하에서는 '전처리시스템(1)')에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1을 참조하면, 전처리시스템(1)은 오존미세기포를 이용하여 고농도의 유기성 폐수를 전처리하기 위해 반응챔버(10), 오존 발생기(20), 제1 오존 유량계(30), 제1 오존 모니터(40), 제어밸브(50), 제2 오존 유량계(60), 제2 오존 모니터(70), 오존 분해기(80), 오존수 생성기(90), 펌프(100), 유체 유량계(110) 및 인젝터(120)를 구비한다.
반응챔버(10)는 고농도의 유기성 폐수를 저장하면서 전처리 과정에 의해 생성되는 전처리수를 배출하기 위해 제1 폐수 유입관(11), 제2 폐수 유입관(12) 및 전처리수 배출관(13)을 구비한다.
제1 폐수 유입관(11)은 반응챔버(10)의 하부면을 관통하여 반응챔버(10) 내로 유기성의 제1 폐수가 유입되도록 하며, 제1 폐수의 유입을 제어하기 위한 제1 밸브(14)와 제1 폐수의 유입을 위한 펌프가 설치될 수 있다.
여기서, 제1 폐수는 제2 폐수와 다른 유기성 폐수이며, 오존미세기포에 의해 처리될 난분해성 유기물질이 포함되고, 일례로 음식물 탈리액, 식품공장 폐수, 하폐수 슬러지, 축산분뇨, 인분뇨 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 제1 밸브(14)는 제1 폐수 유입관(11)을 개방 또는 폐쇄시켜 제1 폐수의 유입을 제어할 수 있다.
제2 폐수 유입관(12)은 반응챔버(10)의 측부면을 관통하여 반응챔버(10) 내로 유기성의 제2 폐수가 유입되도록 하며, 제2 폐수의 유입을 제어하기 위한 제2 밸브(15)와 제2 폐수의 유입을 위한 펌프가 설치될 수 있다.
여기서, 제2 폐수는 제1 폐수와 다른 유기성 폐수이며, 오존미세기포에 의해 처리될 난분해성 유기물질이 포함되고, 일례로 음식물 탈리액, 식품공장 폐수, 하폐수 슬러지, 축산분뇨, 인분뇨 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 제2 밸브(15)는 제2 폐수 유입관(12)을 개방 또는 폐쇄시켜 제2 폐수의 유입을 제어할 수 있다.
전처리수 배출관(13)은 반응챔버(10)의 상부면을 관통하여 오존미세기포로 이루어진 오존수에 의해 유기성 폐수가 전처리될 때 반응챔버(10) 내에서 생성되는 전처리수가 반응챔버(10)로부터 외부로 배출되도록 하며, 전처리수의 배출을 제어하기 위한 제3 밸브(16)와 전처리수의 배출을 위한 펌프가 설치될 수 있다.
여기서, 제3 밸브(16)는 전처리수 배출관(13)을 개방 또는 폐쇄시켜 전처리수의 배출을 제어할 수 있다.
또한, 전처리수가 배출되는 외부라 함은, 전처리시스템(1)로부터 배출되는 전처리수를 처리하는 후처리시스템을 의미할 수 있다.
한편, 반응챔버(10)는 제1, 2 폐수 유입관(11, 12)에 의해 서로 다른 폐수의 유입경로를 따라 유입되는 유기성의 제1, 2 폐수가 내부에서 혼합됨으로써, 제1, 2 폐수가 혼합되는 고농도의 유기성 폐수를 저장할 수 있다.
오존 발생기(20)는 반응챔버(10)에 저장되는 고농도의 유기성 폐수를 전처리하기 위한 오존(O3)을 발생시킨다.
또한, 오존 발생기(20)는 오존을 발생시킨 후에 기설정된 배출조건에 맞춰 유입경로(2)에 오존을 배출할 수 있다.
여기서, 오존 발생기(20)의 기설정된 배출조건은 30 g/L 이내(농도), 170 g/m3 이내(밀도), 3 LPM 이내(부피)일 수 있다.
그리고 오존 발생기(20)는 오존수 생성기(90)에서 오존미세기포가 발생되도록 공기가 포함된 오존을 발생시킨다.
제1 오존 유량계(30)는 유입경로(2)상에 설치되어 오존 발생기(20)로부터 배출된 후 유입경로(2)를 따라 이동되는 오존의 유량을 측정한다.
이러한 제1 오존 유량계(30)는 공기가 포함된 오존의 유량을 측정하기 위해 파장 254 nm 부근에서 자외선 흡수량의 변화를 측정하는 자외선 흡수 분광법을 이용하는 오존 유량계로 이루어질 수 있다.
다만, 제1 오존 유량계(30)는 자외선 흡수 분광법 기반의 오존 유량계로 국한되는 것은 아니며, 오존 유량의 측정이 가능한 다른 방식(예: 화학발광법 등)의 오존 유량계로 이루어질 수 있다.
제1 오존 모니터(40)는 제1 오존 유량계(30)로부터 오존의 유량이 측정될 때마다 제1 오존 유량계(30)에서 측정된 오존의 유량을 출력하여 전처리시스템(1)의 사용자가 제1 오존 유량계(30)에서 측정된 오존의 유량을 모니터링할 수 있도록 한다.
이러한 제1 오존 모니터(40)는 전처리시스템(1)의 전체 동작을 제어하기 위한 제어부가 구성(또는 내장)되는 마이컴, 단말기, 컴퓨터 등의 디스플레이일 수 있다.
이에, 제1 오존 모니터(40)는 제1 오존 유량계(30)에서 측정된 오존의 유량뿐만 아니라, 전처리시스템(1)의 전체 동작을 제어하기 위한 정보를 출력할 수 있다. 이를 통해, 전처리시스템(1)의 사용자는 제1 오존 모니터(40)를 이용하여 전처리시스템(1)을 제어할 수 있다.
제어밸브(50)는 유입경로(2)와 상기 유입경로(2)로부터 구획되는 바이패스경로(3)의 연결지점에 설치되어 유입경로(2)와 바이패스경로(3)를 개방 또는 폐쇄하여 유입경로(2)를 따라 이동되는 오존의 이동을 제어한다.
구체적인 일례로, 제어밸브(50)는 유입경로(2)를 개방하면서 바이패스경로(3)를 폐쇄하여 오존이 유입경로(2)를 따라 오존수 생성기(90)로 이동되도록 제어할 수 있으며, 이와 달리 유입경로(2)를 폐쇄하면서 바이패스경로(3)를 개방하여 오존이 바이패스경로(3)를 따라 오존 분해기(80)로 이동되도록 제어할 수 있다.
이와 같은, 제어밸브(50)는 오존의 이동을 제어하기 위해 오존의 이동 제어가 가능한 3방(3-way)밸브로 이루어질 수 있다.
더 나아가, 제1 오존 유량계(30)로부터 측정되는 오존의 유량이 기설정된 오존 유량 이하인 경우, 제어밸브(50)는 전처리시스템(1)의 제어부에 의해 유입경로(2)를 개방하면서 바이패스경로(3)를 폐쇄하여 오존이 오존수 생성기(90)로 이동되도록 할 수 있으며, 이와 달리 제1 오존 유량계(30)로부터 측정되는 오존의 유량이 기설정된 오존 유량을 초과하는 경우, 측정되는 오존의 유량이 기설정된 오존 유량 이하가 될 때까지 유입경로(2)를 폐쇄하면서 바이패스경로(3)를 개방하여 오존이 오존 분해기(80)로 이동되도록 할 수 있다.
여기서, 기설정된 오존 유량은 200 gm3 일 수 있다.
제2 오존 유량계(60)는 반응챔버(10)에 저장되는 유기성 폐수의 전처리에 사용되거나 유기성 폐수의 전처리에 사용되지 못하며, 반응챔버(10)로부터 배출되어 배출경로(4)를 따라 이동되는 배오존의 유량을 측정한다.
이러한 제2 오존 유량계(60)는 배오존의 유량을 측정하기 위해 자외선 흡수 분광법을 이용하는 오존 유량계로 이루어질 수 있다. 다만, 제2 오존 유량계(60)는 자외선 흡수 분광법 기반의 오존 유량계로 국한되는 것은 아니며, 오존 유량의 측정이 가능한 다른 방식(예: 화학발광법 등)의 오존 유량계로 이루어질 수 있다.
제2 오존 모니터(70)는 제2 오존 유량계(60)로부터 배오존의 유량이 측정될 때마다 제2 오존 유량계(60)에서 측정된 배오존의 유량을 출력하여 전처리시스템(1)의 사용자가 제2 오존 유량계(60)에서 측정된 배오존의 유량을 모니터링할 수 있도록 한다.
이러한 제2 오존 모니터(70)는 전처리시스템(1)의 전체 동작을 제어하기 위한 제어부가 구성(또는 내장)되는 마이컴, 단말기, 컴퓨터 등의 디스플레이일 수 있다.
이에, 제2 오존 모니터(70)는 제2 오존 유량계(60)에서 측정된 배오존의 유량뿐만 아니라, 전처리시스템(1)의 전체 동작을 제어하기 위한 정보를 출력할 수 있다.
다만, 제2 오존 모니터(70)는 제1 오존 모니터(40)가 전처리시스템(1)의 전체 동작을 제어하기 위한 정보를 출력하는 경우, 전처리시스템(1)를 제어하기 위한 정보의 출력을 생략하며, 제2 오존 유량계(60)에서 측정된 배오존의 유량을 출력하는 용도로 사용될 수 있다.
더 나아가, 제2 오존 유량계(60)로부터 측정되는 배오존의 유량이 기설정된 배오존 유량 이하인 경우, 배출경로(4)를 따라 이동되는 배오존은 외부의 배오존 처리시설로 배출될 수 있고, 이와 달리 제2 오존 유량계(60)로부터 측정되는 배오존의 유량이 기설정된 배오존의 유량을 초과하는 경우, 배출경로(4)를 따라 이동되는 배오존은 오존 분해기(80)로 이동될 수 있다.
여기서, 기설정된 배오존의 유량은 100 gm3 일 수 있다.
오존 분해기(80)는 바이패스경로(3)를 따라 이동되는 오존 또는 배출경로(4)를 따라 이동되는 배오존을 분해한다.
또한, 오존 분해기(80)는 오존 또는 배오존을 분해하여 산소(O2)로 변환하기 위한 촉매(활성탄), 상기 촉매에 열을 가하기 위한 열선 및 상기 열선의 온도를 제어하는 온도 제어부가 구비될 수 있다.
이와 같은, 오존 분해기(80)는 오존 또는 배오존의 분해를 통해 변환된 산소(O2)를 외부로 배출할 수 있으며, 여기서 외부는 대기 또는 배오존 처리시설 중 하나일 수 있다.
도 2를 참조하면, 오존수 생성기(90)는 오존미세기포로 이루어진 오존수를 생성하기 위해 외부 본체(91), 내부 본체(92), 제1 유입부(93), 제2 유입부(94), 제3 유입부(95), 제1 충돌판(97) 및 제2 충돌판(98)을 구비한다.
여기서, 오존미세기포가 포함된 오존수에는 난분해성 유기물질의 처리를 위한 수산화 라디칼도 포함될 수 있다.
외부 본체(91)는 통형상을 가지며, 내부에는 내부 본체(92)가 배치된다.
내부 본체(92)는 외부 본체(91)의 내부에 배치되며, 일측의 경사면(92a)을 통해 내부가 비어 있는 원추형의 깔대기 형상을 가지고, 내부에서 생성되는 오존미세기포가 포함된 오존수를 인젝터(120)로 배출하기 위한 배출부(92b)가 일측에 구비될 수 있다.
제1 유입부(93)는 오존수를 생성하기 위해 사용될 오존을 내부 본체(92)로 유입시키기 위해 외부 본체(91) 및 내부 본체(92)의 측부면을 관통한다. 여기서, 오존은 유입경로(2)를 따라 이동되는 기설정된 오존 유량 이하의 오존이며, 공기를 포함할 수 있다.
또한, 제1 유입부(93)는 오존의 유입을 제어하기 위한 제1 개폐밸브가 설치될 수 있으며, 제1 개폐밸브는 전처리시스템(1)의 제어부에 의해 원격으로 제어되어 제1 유입부(93)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
제2 유입부(94)는 오존수를 생성하기 위해 사용될 제1 유체를 내부 본체(92)로 유입시킨다. 여기서, 제1 유체는 전처리수 배출관(13)과 다른 배출경로를 통해 반응챔버(10)로부터 배출되는 전처리수이며, 공기가 용존되어 있을 수 있다.
또한, 제2 유입부(94)는 제1 유체의 유입을 제어하기 위한 제2 개폐밸브가 설치될 수 있으며, 제2 개폐밸브는 전처리시스템(1)의 제어부에 의해 원격으로 제어되어 제2 유입부(94)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
제3 유입부(95)는 오존수를 생성하기 위해 사용될 제2 유체를 내부 본체(92)로 유입시킨다. 여기서, 제2 유체는 별도의 저장챔버로부터 배출되며, 제1 유체와 혼합되지 않으면서 오존이 포함되고, 공기가 용존되어 있을 수 있다.
또한, 제3 유입부(95)는 제2 유체의 유입을 제어하기 위한 제3 개폐밸브가 설치될 수 있으며, 제3 개폐밸브는 전처리시스템(1)의 제어부에 의해 원격으로 제어되어 제3 유입부(95)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
이와 같은, 제2, 3 유입부(94, 95)는 일측이 서로 합쳐짐에 따라 형성되는 유체 유입경로(96)가 외부 본체(91) 및 내부 본체(92)의 상부면을 관통함에 따라 내부 본체(92)에 제1, 2 유체를 유입시킬 수 있다.
제1 충돌판(97)은 배출부(92b)로부터 배출되는 오존수와의 충돌을 통해 오존수에 오존미세기포가 발생되도록 한다.
여기서, 오존미세기포가 발생된 오존수는 오존수 생성기(90)와 연결되는 인젝터(120)로 이동될 수 있다.
또한, 제1 충돌판(97)은 내부 본체(92)에 유입 가능한 오존, 제1 유체 및 제2 유체가 각각 공기 및 오존을 포함하고 있으므로, 오존수에 오존미세기포를 발생시킬 수 있다.
제2 충돌판(98)은 유체 유입경로(96)상에 구비되어 제2 유입부(94)를 따라 이동되는 제1 유체 및/또는 제3 유입부(95)를 따라 이동되는 제2 유체와의 충돌을 통해 제1 유체 및/또는 제2 유체에 오존미세기포가 발생되도록 한다.
이러한 제2 충돌판(98)은 도 3에 도시된 바와 같이, 오존미세기포의 발생을 위해 제1 유체 및/또는 제2 유체가 내부 본체(92)로 유입되도록 일면으로부터 타면을 관통하는 유체 가이드구(98a)가 복수로 형성되며, 유체 가이드구(98a)를 통과하는 제1 유체 및/또는 제2 유체와의 충돌이 발생되도록 타면에 결합되는 형태의 충돌부재(98b)를 구비한다.
또한, 제2 충돌판(98)은 제2, 3 유입부(94, 95)를 통해 유입되는 제1, 2 유체에 공기가 용존되어 있으면서 오존을 포함하고 있으므로, 제1 유체 및/또는 제2 유체에 오존미세기포를 발생시킬 수 있다.
한편, 오존수 생성기(90)는 내부 본체(92)에 오존을 연속적으로 공급하지 않고도 오존의 순환을 통해 오존미세기포가 포함된 오존수를 생성할 수 있으며, 이러한 오존수의 생성과정은 이하와 같이 다양하게 이루어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 오존 발생기(20)로부터 생성되는 오존이 제1 유입부(92)를 따라 내부 본체(92)로 유입되며, 반응챔버(10)로부터 제1 유체가 펌프(100)에 의해 후술될 기설정된 유체 유량 이상으로 제2 유입부(94)를 따라 내부 본체(92)에 유입되는 경우, 내부 본체(92)에서는 오존과 제1 유체의 혼합으로 이루어진 오존수가 생성될 수 있다.
상기 도 4에 도시된 오존수 생성과정은 반응챔버(10)에서 제1, 2 폐수의 전처리 과정이 한 번 이상 수행되어 제1 유체가 생성될 때 이루어질 수 있으며, 오존의 용존율을 높이기 위해 오존이 내부 본체(92)에 유입되도록 하였으나, 제1 유체의 오존 용존율이 충분하다면 유입경로(2)의 폐쇄를 통해 오존의 내부 본체(92) 유입은 생략될 수 있다.
도 5를 참조하면, 오존 발생기(20)로부터 생성되는 오존이 제1 유입부(92)를 따라 내부 본체(92)에 유입되되, 반응챔버(10)로부터 제1 유체가 펌프(100)에 의해 기설정된 유체 유량 미만으로 제2 유입부(94)를 따라 내부 본체(92)에 유입되는 경우, 오존수 생성기(90)는 제1, 2 유체의 유량이 기설정된 유체 유량 이상이 되도록 제2 유체가 제3 유입부(95)를 따라 내부 본체(92)에 유입되도록 함으로써, 내부 본체(92)에서는 오존, 제1 유체 및 제2 유체의 혼합으로 이루어진 오존수가 생성될 수 있다.
상기 도 5에 도시된 오존수 생성과정은 반응챔버(10)에서 제1, 2 폐수의 전처리 과정이 한 번 이상 수행되어 제1 유체가 생성되되, 제1 유체가 기설정된 유체 유량 미만임에 따라 오존 용존율이 충분하지 않을 때 이루어질 수 있으며, 제1 유체의 오존 용존율을 높이기 위해 오존을 내부 본체(92)에 유입시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 오존 발생기(20)로부터 생성되는 오존이 제1 유입부(92)를 따라 내부 본체(92)에 유입되되, 반응챔버(10)에서 유기성 폐수의 전처리가 이루어지지 않아 제1 유체가 미생성되는 경우, 오존수 생성기(90)는 기설정된 유체 유량 이상의 제2 유체가 제3 유입부(95)를 따라 내부 본체(92)에 유입되도록 함으로써, 내부 본체(92)에서는 오존과 제2 유체의 혼합으로 이루어진 오존수가 생성될 수 있다.
상기 도 6에 도시된 오존수 생성과정은 반응챔버(10)에서 제1, 2 폐수의 전처리 과정이 수행되기 전에 이루어질 수 있으며, 오존의 용존율을 높이기 위해 오존이 내부 본체(92)에 유입되도록 하였으나, 제2 유체의 오존 용존율이 충분하다면 유입경로(2)의 폐쇄를 통해 오존의 내부 본체(92) 유입은 생략될 수 있다.
도 7을 참조하면, 오존 발생기(20)로부터 오존이 미생성되거나 제1 유입부(1)를 따라 내부 본체(92)에 오존이 미유입되는 경우, 오존수 생성기(90)는 기설정된 유체 유량 이상의 제1, 2 유체가 제2, 3 유입부(94, 95)를 따라 내부 본체(92)에 유입되도록 함으로써, 내부 본체(92)에서는 제1, 2 유체의 혼합으로 이루어진 오존수가 생성될 수 있다.
상기 도 7에 도시된 오존수 생성과정은 반응챔버(10)에서 제1, 2 폐수의 전처리 과정이 한 번 이상 수행되어 제1 유체가 생성되되, 제1 유체가 기설정된 유체 유량 미만임에 따라 오존 용존율이 충분하지 않을 때 이루어질 수 있으며, 제1 유체의 오존 용존율을 높이기 위해 제2 유체를 내부 본체(92)에 유입시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 펌프(100)는 제2 유입부(94)에 설치되며, 반응챔버(10) 내에 생성되는 제1 유체를 흡입하여 제1 유체가 제2 유입부(94)를 따라 내부 본체(92)에 유입되도록 한다.
이러한 펌프(100)는 제3 유입부(95)에도 설치되어 별도의 저장챔버에 저장되는 제2 유체를 흡입하여 제2 유체가 제3 유입부(95)를 따라 내부 본체(92)에 유입되도록 하는 것이 바람직하다.
유체 유량계(110)는 제2 유입부(94)에 설치되어 펌프(100)에 의해 제2 유입부(94)를 따라 이동되는 제1 유체의 유량을 측정한다.
이러한 유체 유량계(110)는 제3 유입부(95)에도 설치되어 펌프(100)에 의해 제3 유입부(95)를 따라 이동되는 제2 유체의 유량을 측정하는 것이 바람직하다.
인젝터(120)는 오존수 생성기(90)로부터 배출되는 오존미세기포가 발생된 오존수를 반응챔버(10)에 분사할 수 있다.
이러한 인젝터(120)는 오존미세기포가 발생된 오존수를 반응챔버(10)에 직접 분사하거나, 인젝터(120)와 반응챔버(120)를 연결하는 유입경로(2)에 분사하여 고농도의 유기성 폐수를 전처리할 수 있다.
한편, 전처리시스템(1)은 유체 유량계(110)에서 측정되는 제1, 2 유체의 유량을 통해 펌프(100)의 동작을 제어할 수 있다.
구체적인 일례로, 전처리시스템(1)은 유체 유량계(110)에서 측정되는 제1 유체의 유량이 기설정된 유체 유량 이상인 경우, 제1 유체를 펌프(100)에 의해 내부 본체(92)로 유입시킬 수 있으며, 이와 달리 제1 유체의 유량이 기설정된 유체 유량 미만인 경우, 제1, 2 유체의 유량이 기설정된 유량 이상이 되도록 제1 유체 뿐만 아니라 제2 유체를 펌프(100)에 의해 내부 본체(92)로 유입시킬 수 있다.
여기서, 기설정된 유체 유량은 10~30 LPM이며, 바람직한 기설정된 유체 유량은 20 LPM일 수 있다. 이에, 제1 유체의 유량이 20 LPM 이상인 경우 제2 유체의 유입과정은 생략될 수 있고, 이와 달리 제1 유체의 유량이 20 LPM 미만인 경우 제2 유체의 유입과정이 이루어질 수 있다.
또한, 전처리시스템(1)은 유체 유량계(110)에서 측정되는 제1 유체 및/또는 제2 유체의 유량을 출력하여 사용자에게 제1 유체 및/또는 제2 유체의 유량을 모니터링할 수 있도록 유체 모니터를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: 고농도 유기성 폐수 전처리시스템, 2: 유입경로,
3: 바이패스경로, 4: 배출경로,
10: 반응챔버, 11: 제1 폐수 유입관,
12: 제2 폐수 유입관, 13: 전처리수 배출관,
14: 제1 밸브, 15: 제2 밸브,
16: 제3 밸브, 20: 오존 발생기,
30: 제1 오존 유량계, 40: 제1 오존 모니터,
50: 오존가스 제어밸브, 60: 제2 오존 유량계,
70: 제2 오존 모니터, 80: 오존 분해기,
90: 오존수 생성기, 91: 외부 본체,
92: 내부 본체, 92a: 경사면,
92b: 배출부, 93: 제1 유입부,
94: 제2 유입부, 95: 제3 유입부,
96: 유체 유입경로, 97: 제1 충돌판,
98: 제2 충돌판, 98a: 유체 가이드구,
98b: 충돌부재, 100: 펌프,
110: 유체 유량계, 120: 인젝터.

Claims (10)

  1. 고농도의 유기성 폐수가 저장되는 반응챔버;
    상기 유기성 폐수를 전처리하기 위한 공기가 포함된 오존을 발생시키는 오존 발생기;
    상기 오존 발생기로부터 배출된 후 유입경로를 따라 이동되는 오존의 유량을 측정하는 제1 오존 유량계;
    상기 제1 오존 유량계가 측정한 오존의 유량을 출력하는 제1 오존 모니터;
    상기 반응챔버로부터 배출되어 배출경로를 따라 이동되는 배오존의 유량을 측정하는 제2 오존 유량계;
    상기 제2 오존 유량계가 측정한 배오존의 유량을 출력하는 제2 오존 모니터;
    상기 유입경로로부터 구획되는 바이패스경로를 따라 이동되는 오존 또는 상기 배출경로를 따라 이동되는 배오존을 분해하는 오존 분해기;
    상기 유입경로를 따라 유입되는 오존과 공기가 용존된 제1, 2 유체를 이용하여 오존미세기포로 이루어진 오존수를 생성하는 오존수 생성기;
    상기 유기성 폐수가 전처리될 때 상기 반응챔버 내에 생성되는 전처리수인 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체를 상기 오존수 생성기로 유입시키기 위한 펌프;
    상기 펌프에 의해 상기 오존수 생성기로 유입되는 상기 제1, 2 유체의 유량을 측정하는 유체 유량계; 및
    상기 오존수 생성기로부터 배출되는 오존수를 상기 반응챔버로 분사하기 위한 인젝터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    통형상의 외부 본체;
    상기 외부 본체의 내부에 배치되며, 원추형의 깔대기 형상을 가져 오존수를 배출하기 위한 배출부가 일측에 구비되는 내부 본체;
    상기 오존수의 생성을 위한 오존을 상기 내부 본체로 유입시키기 위한 제1 유입부;
    상기 오존수의 생성을 위한 상기 제1 유체를 상기 내부 본체로 유입시키기 위한 제2 유입부;
    상기 오존수의 생성을 위한 상기 제2 유체를 상기 내부 본체로 유입시키기 위한 제3 유입부; 및
    상기 배출부로부터 배출되는 상기 오존수와의 충돌을 통해 상기 오존수에 오존미세기포가 발생되도록 하는 제1 충돌판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    상기 오존 발생기로부터 발생되는 오존이 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되며, 상기 반응챔버로부터 제1 유체가 기설정된 유체 유량 이상으로 상기 제2 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되는 경우, 상기 오존과 제1 유체를 혼합하여 오존수를 생성하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    상기 오존 발생기로부터 발생되는 오존이 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되되, 상기 반응챔버로부터 제1 유체가 기설정된 유체 유량 미만으로 상기 제2 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되는 경우, 상기 제2 유체가 상기 제3 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되도록 하여 상기 오존, 제1 유체 및 제2 유체를 혼합하여 오존수를 생성하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    상기 오존 발생기로부터 발생되는 오존이 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되되, 상기 반응챔버에서 상기 제1 유체가 미생성되는 경우, 기설정된 유량 이상의 상기 제2 유체가 상기 제3 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되도록 하여 상기 오존과 제2 유체를 혼합하여 오존수를 생성하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    오존이 상기 오존 발생기로부터 미발생되거나 상기 제1 유입부를 따라 상기 내부 본체에 미유입되는 경우, 기설정된 유량 이상의 상기 제1, 2 유체가 상기 제2, 3 유입부를 따라 상기 내부 본체에 유입되도록 하여 상기 제1, 2 유체를 혼합하여 오존수를 생성하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    상기 제2 유입부와 상기 제3 유입부의 일측이 합쳐짐에 따라 형성되는 유체 유 유입경로상에 구비되어 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체와의 충돌을 통해 상기 제1 유체 및/또는 상기 제2 유체에 오존미세기포가 발생되도록 하는 제2 충돌판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성기는,
    상기 제1, 2, 3 유입부의 개방 또는 폐쇄를 위한 개폐밸브가 상기 제1, 2, 3 유입부에 각각 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 유체는,
    상기 제1 유체와 혼합되지 않으면서 오존이 포함되는 유체인 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기성 폐수는,
    서로 다른 유입경로를 따라 상기 반응챔버로 유입되는 유기성의 제1 폐수와 제2 폐수의 혼합을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 오존미세기포를 이용한 고농도 유기성 폐수 전처리시스템.
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