KR102458775B1 - Sewage disposal apparatus having non-powered scum removing function - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 오수처리장치는, 생물처리공정이 수행되는 생물반응조; 사방이 막힌 챔버 형상을 이루되, 외부로부터 오수가 유입되는 오수공급관과, 내부의 처리수를 상기 생물반응조로 전달하는 벤튜리미터와, 음극과 양극이 교차 배열되도록 형성되어 내부공간 바닥측에 설치되는 전해산화모듈을 구비하는 전해부상조; 스컴이 포집되는 스컴포집챔버; 상기 전해부상조의 천장면과 상기 스컴포집챔버의 상측을 연결하도록 구성되어, 상기 전해부상조 내의 스컴을 상기 스컴포집챔버로 전달하는 스컴유동관; 상기 벤튜리미터 중 유로가 좁아지는 부위로 외기를 공급하되, 중단이 상기 스컴포집챔버와 연통되는 공기흡입관;을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 오수처리장치를 이용하면, 전기분해 방식으로 오수 내의 암모니아를 제거할 수 있고, 별도의 스컴제거장치 없이도 스컴을 포집하여 제거할 수 있으며, 스컴 발생량 증감에 따라 스컴 포집량을 조절할 수 있고, 전해부상조 처리수의 용존산소 농도를 높일 수 있다는 장점이 있다.The sewage treatment apparatus according to the present invention comprises: a bioreactor in which a biological treatment process is performed; It has a closed chamber shape, a sewage supply pipe through which sewage is introduced from the outside, a venturimeter that delivers the treated water inside to the bioreactor, and a cathode and anode are cross-arranged and installed on the bottom side of the inner space an electrolytic flotation tank having an electrolytic oxidation module; a scum collecting chamber in which scum is collected; a scum flow pipe configured to connect the ceiling surface of the electrolytic flotation tank and the upper side of the scum collecting chamber, and deliver the scum in the electrolytic flotation tank to the scum collecting chamber; It is configured to include an air suction pipe that supplies external air to a portion of the venturimeter in which the flow path is narrowed, and the middle part communicates with the scum collecting chamber. Using the sewage treatment device according to the present invention, ammonia in sewage can be removed by electrolysis, scum can be collected and removed without a separate scum removal device, and the amount of scum can be adjusted according to the increase or decrease of the amount of scum generated. There is an advantage in that the dissolved oxygen concentration of the treated water in the electrolytic flotation tank can be increased.
Description
본 발명은 전기분해 방식으로 오수 내의 암모니아를 제거하고 스컴을 부상시켜 제거하는 오수처리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 별도의 스컴제거장치 없이도 스컴을 포집하여 제거할 수 있는 오수처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sewage treatment device that removes ammonia in sewage by electrolysis and flotation to remove scum, and more particularly, to a sewage treatment device capable of collecting and removing scum without a separate scum removal device. .
일반적으로 주거 생활이 편리해지면서 환경오염에 대한 관심이 심각해지고 있는 실정인 바, 보다 깨끗하고 위생적인 환경에서 생활하고자 하는 것이 주지된 사실이다. 이러한 요구에 부응하기 위해 상수원인 강물을 맑게 하기 위한 하수 및 폐수 처리 장치의 개발 및 상하수도의 처리 장치 등의 다양한 노력들이 진행되고 있다.In general, as residential life becomes more convenient, interest in environmental pollution is increasing, and it is a well-known fact that people want to live in a cleaner and sanitary environment. In order to meet these demands, various efforts are being made, such as the development of sewage and wastewater treatment devices for purifying river water, which is a water source, and treatment devices of water and sewage.
상기 처리 장치들은 각종 공정(예컨데, 혼화/응집공정, 약품처리공정, 침전공정, 여과공정, 살균공정)등을 거치면서 정수처리 되는데, 이들 공정에서도 마찬가지로 최종 수요자들에게 보다 맑은 물을 공급할 수 있도록 하는 정수처리 기술에 대한 다양한 연구들이 이루어지고 있다.The treatment devices are purified through various processes (eg, mixing/agglomeration process, chemical treatment process, precipitation process, filtration process, sterilization process), etc. Various studies on water treatment technology are being conducted.
특히, 정수처리과정 및 하폐수 처리과정 등에 있어서, 수중의 부유물과 콜로이드성 물질의 플록을 형성하여 부상분리조에서의 효과적인 부상원리를 위한 혼화/응집 공정은 후속 공정의 처리 효과를 결정짓는 매우 중요한 공정이다.In particular, in the purification process and wastewater treatment process, the mixing/agglomeration process for the effective flotation principle in the flotation tank by forming a floe of suspended matter and colloidal material in water is a very important process that determines the treatment effect of the subsequent process to be.
이러한 혼화/응집공정을 거친 후 여과공정의 전 단계인 탁질 제거공정으로는 통상 '침전법'을 이용하고 있다. 그러나 조류 및 가벼운 밀도의 입자들을 다량 함유하고 있는 호소수 등을 원수로 하는 경우에는 상기 침전공정에서의 처리효율이 매우 낮아 후속공정인 여과공정에서 조기 폐색 등 운영 관리상 심각한 문제점을 야기하고 있는 실정이다. 따라서, 근래에는 플록에 기포를 부착하여 부상시킴으로써 수면에 스컴이 발생되도록 한 후 이와 같이 스컴을 포집하여 제거하는 오수처리장치가 제안된바 있다. After the mixing/agglomeration process, the 'precipitation method' is usually used as the turbidity removal process, which is the previous step of the filtration process. However, when raw water such as lake water containing a large amount of algae and light-density particles is used as raw water, the treatment efficiency in the precipitation process is very low, causing serious problems in operation and management such as early blockage in the filtration process, which is a subsequent process. . Accordingly, in recent years, there has been proposed a sewage treatment apparatus that attaches and floats air bubbles to the flock so that scum is generated on the water surface and then collects and removes the scum in this way.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 오수처리장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a conventional sewage treatment apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 오수처리장치 개략도이다.1 is a schematic view of a conventional sewage treatment apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 오수처리장치는, 외부로부터 공급된 오수에 약품을 혼화시키는 혼화조(10)와, 혼화조(10)를 거친 오수에 기포를 분사하여 부력을 갖는 스컴을 발생시키는 부상분리조(20)와, 상기 부상분리조(20) 내부로 기포를 공급하는 기포분사기(30)와, 부상분리조(20)의 수면에 떠 있는 스컴을 제거하는 스컴제거장치(40)와, 부상분리조(20)로부터 인출된 상등수 일부를 가압하여 기포분사기(30)로 공급하는 가압탱크(50)와, 상기 가압탱크(50)에 의해 공급되는 상등수에 에어가 용해되도록 상기 가압탱크(50)로 에어를 공급하는 에어공급장치(60)를 포함하여 구성된다. 상기와 같이 구성되는 종래의 오수처리장치를 이용하면, 오수 내의 오염물을 수면으로 부상시킨 후 스컴제거기(40)로 제거할 수 있으므로, 오수 정화를 효율적으로 할 수 있다는 장점이 있다. As shown in FIG. 1, the conventional sewage treatment apparatus generates a scum having buoyancy by spraying air bubbles into a
그러나 종래의 오수처리장치는 외부로부터 공급되는 동력에 의해 작동하는 스컴제거장치(40)와, 상등수를 고압으로 압축시키는 가압탱크(50)와, 에어를 공급하는 별도의 에어공급장치(60)가 필수적으로 요구되므로, 설비용량이 증가하고 운전비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.However, the conventional sewage treatment apparatus includes a
또한 종래의 오수처리장치는 동절기와 같이 수온이 낮아지는 경우 미생물의 활성도가 저하됨에 따라 생물학적 처리효율이 감소되고, 이에 따라 BOD 및 COD가 증가하는 현상이 발생하여 정상적인 수처리가 이루어지지 못하는 경우가 발생된다는 단점이 있다.In addition, in the case of a conventional sewage treatment system, when the water temperature is lowered as in winter, the biological treatment efficiency is reduced as the activity of microorganisms is lowered, and accordingly, BOD and COD increase, so that normal water treatment cannot be performed. There is a downside to being
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전기분해 방식으로 오수 내의 암모니아를 제거하되 별도의 스컴제거장치 없이도 스컴을 포집하여 제거할 수 있고 전해부상조 처리수의 용존산소 농도를 높일 수 있는 오수처리장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and although ammonia in sewage is removed by electrolysis, scum can be collected and removed without a separate scum removal device, and the dissolved oxygen concentration of the treated water in the electrolytic flotation tank is increased. An object of the present invention is to provide a sewage treatment system that can
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 오수처리장치는, 생물처리공정이 수행되는 생물반응조; 사방이 막힌 챔버 형상을 이루되, 외부로부터 오수가 유입되는 오수공급관과, 내부의 처리수를 상기 생물반응조로 전달하는 벤튜리미터와, 음극과 양극이 교차 배열되도록 형성되어 내부공간 바닥측에 설치되는 전해산화모듈을 구비하는 전해부상조; 스컴이 포집되는 스컴포집챔버; 상기 전해부상조의 천장면과 상기 스컴포집챔버의 상측을 연결하도록 구성되어, 상기 전해부상조 내의 스컴을 상기 스컴포집챔버로 전달하는 스컴유동관; 상기 벤튜리미터 중 유로가 좁아지는 부위로 외기를 공급하되, 중단이 상기 스컴포집챔버와 연통되는 공기흡입관;을 포함하여 구성된다.A sewage treatment apparatus according to the present invention for achieving the above object includes: a bioreactor in which a biological treatment process is performed; It has a closed chamber shape, a sewage supply pipe through which sewage is introduced from the outside, a venturimeter that delivers the treated water inside to the bioreactor, and a cathode and anode are cross-arranged and installed on the bottom side of the inner space an electrolytic flotation tank having an electrolytic oxidation module; a scum collecting chamber in which scum is collected; a scum flow pipe configured to connect the ceiling surface of the electrolytic flotation tank and the upper side of the scum collecting chamber, and deliver the scum in the electrolytic flotation tank to the scum collecting chamber; It is configured to include an air suction pipe that supplies external air to a portion of the venturimeter in which the flow path is narrowed, and the middle part communicates with the scum collecting chamber.
상기 스컴유동관의 개도량을 조절하는 유동관밸브와, 상기 공기흡입관의 개도량을 조절하는 흡입관밸브를 더 포함한다.It further includes a flow tube valve for controlling the opening amount of the scum flow tube, and a suction tube valve for adjusting the opening amount of the air intake tube.
상기 전해부상조의 천장면에 장착되어, 상기 전해부상조 내의 스컴 압력을 감지하는 압력센서를 더 포함하고, 상기 유동관밸브는 상기 전해부상조 내의 스컴 압력에 비례하여 상기 스컴유동관의 개도량을 조절하도록 작동된다.It is mounted on the ceiling surface of the electrolytic flotation tank, further comprising a pressure sensor for sensing the scum pressure in the electrolytic flotation tank, the flow pipe valve to adjust the opening degree of the scum flow pipe in proportion to the scum pressure in the electrolytic flotation tank It works.
상기 전해부상조의 수위를 감지하는 수위센서와, 상기 전해부상조의 수위가 사전에 설정된 범위 이내로 유지되도록 상기 벤튜리미터의 개도량을 증감시키는 벤튜리밸브를 더 포함한다.It further includes a water level sensor for detecting the water level of the electrolytic flotation tank, and a venturi valve for increasing or decreasing the opening degree of the venturimeter so that the water level of the electrolytic flotation tank is maintained within a preset range.
상기 벤튜리밸브는, 오수공급과 전해산화모듈 작동이 시작된지 일정시간 경과 후 상기 벤튜리미터의 개도량을 주기적으로 증감시켜, 상기 전해부상조 내의 스컴을 주기적으로 배출하도록 설정된다.The venturi valve is configured to periodically increase or decrease the opening degree of the venturi meter after a predetermined time has elapsed from the start of the supply of sewage water and the operation of the electrolytic oxidation module to periodically discharge the scum in the electrolytic flotation tank.
외부로부터 제공되는 오수를 사전에 설정된 크기의 압력으로 압축시켜 상기 오수공급관으로 공급하는 오수공급펌프를 더 포함한다.It further includes a sewage supply pump for compressing the sewage supplied from the outside to a pressure of a preset size and supplying the sewage supply pipe to the sewage supply pipe.
상기 전해부상조의 천장면은, 상기 스컴유동관이 연결된 지점으로 갈수록 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 형성된다.The ceiling surface of the electrolytic flotation tank is formed to be inclined in a direction in which the height increases toward the point where the scum flow tube is connected.
본 발명에 의한 오수처리장치를 이용하면, 전기분해 방식으로 오수 내의 암모니아를 제거할 수 있고, 별도의 스컴제거장치 없이도 스컴을 포집하여 제거할 수 있으며, 스컴 발생량 증감에 따라 스컴 포집량을 조절할 수 있고, 전해부상조 처리수의 용존산소 농도를 높일 수 있다는 장점이 있다.Using the sewage treatment device according to the present invention, ammonia in sewage can be removed by electrolysis, scum can be collected and removed without a separate scum removal device, and the amount of scum can be adjusted according to the increase or decrease of the amount of scum generated. There is an advantage in that the dissolved oxygen concentration of the treated water in the electrolytic flotation tank can be increased.
도 1은 종래의 오수처리장치 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 오수처리장치의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 오수처리장치의 사용상태도이다.
도 5는 본 발명에 의한 오수처리장치 제2 실시예의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 의한 오수처리장치 제3 실시예의 개략도이다.1 is a schematic view of a conventional sewage treatment apparatus.
2 is a schematic diagram of a sewage treatment apparatus according to the present invention.
3 and 4 are diagrams of the state of use of the sewage treatment apparatus according to the present invention.
5 is a schematic diagram of a second embodiment of a sewage treatment apparatus according to the present invention.
6 is a schematic diagram of a third embodiment of a sewage treatment apparatus according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 오수처리장치의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a sewage treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 오수처리장치의 개략도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 오수처리장치의 사용상태도이다.2 is a schematic diagram of a sewage treatment apparatus according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are diagrams of a state of use of the sewage treatment apparatus according to the present invention.
본 발명에 의한 오수처리장치는 전기분해 방식으로 오수 내의 암모니아를 제거하고 스컴을 부상시켜 제거하되, 별도의 스컴제거장치 없이도 수면에 떠 오르는 스컴을 포집하여 제거할 수 있도록 구성된다는 점에 가장 큰 특징이 있다.The sewage treatment device according to the present invention removes ammonia in the sewage by electrolysis and floats the scum to remove it, but the biggest feature is that the scum floating on the surface can be collected and removed without a separate scum removal device. There is this.
즉, 본 발명에 의한 오수처리장치는, 생물처리공정이 수행되는 생물반응조(200)와, 전기분해 방식으로 오수 내의 암모니아를 제거함과 동시에 오수 내의 오염물에 기체를 부착시켜 스컴(S)을 수면 위로 부상시키도록 구성되는 전해부상조(100)와, 스컴(S)이 포집되는 스컴포집챔버(400)와, 상기 전해부상조(100)의 천장면과 상기 스컴포집챔버(400)의 상측을 연결하도록 구성되어 상기 전해부상조(100) 내의 스컴(S)을 상기 스컴포집챔버(400)로 전달하는 스컴유동관(500)과, 상기 벤튜리미터(300) 중 유로가 좁아지는 부위로 외기를 공급하되 중단이 상기 스컴포집챔버(400)와 연통되는 공기흡입관(310)을 포함하여 구성된다는 점에 구성상의 특징이 있다.That is, in the sewage treatment apparatus according to the present invention, the
상기 전해부상조(100)는, 사방이 막힌 챔버 형상을 이루되, 외부로부터 오수가 유입되는 오수공급관(120)과, 내부의 처리수를 상기 생물반응조(200)로 전달하는 벤튜리미터(300)와, 음극과 양극이 교차 배열되도록 형성되어 내부공간 바닥측에 설치되는 전해산화모듈(110)을 구비한다. The
이때 상기 전해산화모듈(110)은 음극과 양극이 교차 배열되는 구조로 구성되되, 음극은 카본 나노튜브와 에폭시의 혼합으로 제작될 수 있고, 양극은 티타늄 금속에 산화이리듐이 코팅되는 구조로 제작될 수 있다. 이와 같이 음극과 양극이 교차 배열되는 구조로 이루어져 전해산화 작용을 일으키는 전해산화모듈(110)은 수처리 분야에서 다양한 구조로 제안되어 있는바, 상기 전해산화모듈(110)의 상세구성 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다. In this case, the
이와 같이 전해산화모듈(110)이 내장된 전기분해조는 전해산화 질소제거 메커니즘을 통하여 수온에 관계없이 총질소 처리가 가능하게 된다. 즉, 전기분해에 의한 오수 내의 암모니아성 질소의 제거는 유기물질 산화와 유사하게 직접적인 양극산화와 간접적인 양극산화의 동시 효과로 이루어진다.As described above, the electrolysis tank in which the
전기분해에 의한 암모니아성 질소의 직접 산화는 다음 [화학식 1]과 같다.Direct oxidation of ammonia nitrogen by electrolysis is as follows [Formula 1].
[화학식 1][Formula 1]
NH3 + 3OH- → 0.5N2 + 3H2O + 3e- NH 3 + 3OH - → 0.5N 2 + 3H 2 O + 3e -
즉, 암모니아의 제거는 양극에서 발생하며 패러 덱 효율(faradic efficiency) 거의 100%에서 3가의 전자를 내면서 질소가스로 산화한다. OH- 의 물농도에 따라 다음 [화학식 2] 및 [화학식 3]과 같이 암모니아 산화의 중간생성물로 아질산과 질산이 생성된다.That is, ammonia removal occurs at the anode and is oxidized to nitrogen gas while generating trivalent electrons at a faradic efficiency of nearly 100%. Nitrous acid and nitric acid are produced as intermediate products of ammonia oxidation as shown in the following [Formula 2] and [Formula 3] according to the water concentration of OH - .
[화학식 2][Formula 2]
NH3 + 7OH- → NO2 - + 5H2O + 6e- NH 3 + 7OH - → NO 2 - + 5H 2 O + 6e -
[화학식 3][Formula 3]
NH3 + 9OH- → NO3 - + 6H2O + 8e- NH 3 + 9OH - → NO 3 - + 6H 2 O + 8e -
또한 간접반응으로 유리된 염소가 암모니아성 질소와 반응하여 다음 [화학식 4]와 같이 최종생산물로 질소 가스를 발생한다.In addition, chlorine liberated by indirect reaction reacts with ammonia nitrogen to generate nitrogen gas as a final product as shown in the following [Formula 4].
[화학식 4][Formula 4]
2NH4 + + 3HOCl- → N2 + 3H2O + 5H+ + 3Cl- 2NH 4 + + 3HOCl - → N 2 + 3H 2 O + 5H + + 3Cl -
또한, 상기 전기분해조에서는 전해산화의 ‘유기물질 제거 메커니즘’으로 인하여 방류수 중의 잔류 유기물질의 제거가 가능하게 된다. 즉, 하기 [화학식 5] 및 [화학식 6]과 같이, 유기물질의 전기분해는 전해액이 산성인 용액의 금속이온은 전기분해 과정에서 안정 상태에서 들뜬 상태로 산화되며 중간산물인 반응체가 생성된다.In addition, in the electrolysis tank, it is possible to remove residual organic substances in the effluent due to the 'organic substance removal mechanism' of electrolytic oxidation. That is, as shown in the following [Formula 5] and [Formula 6], in the electrolysis of an organic material, metal ions in an acidic solution are oxidized from a stable state to an excited state during the electrolysis process, and a reactant as an intermediate product is generated.
[화학식 5][Formula 5]
xMN+ → xM(N+1) + xe- xMN + → xM(N +1 ) + xe -
[화학식 6][Formula 6]
xM(N+1) + reacting agent → xMN+ + yCO2 xM(N +1 ) + reacting agent → xMN + + yCO 2
또한, 유기물질의 전기분해는 양극에서 산화되지만 물의 전기분해에 의한 수산화 이온이 전극표면에 흡착되어 유기물을 산화하는 직접산화와 염소의 전기분해에 의해 생성된 하이포아염소산 등의 중간산물에 의한 간접산화로 구분할 수 있다.In addition, although electrolysis of organic materials is oxidized at the anode, direct oxidation in which hydroxide ions are adsorbed on the electrode surface by electrolysis of water to oxidize organic materials, and indirect by intermediate products such as hypochlorous acid generated by electrolysis of chlorine oxidation can be distinguished.
직접 산화에 의한 유기물질 제거는 우선, 하기 [화학식 7]과 같이 전극표면(M[ ])에서 물의 전기분해에 의해 생성되는 수산화 이온이 양극에 흡착된다.For organic material removal by direct oxidation, hydroxide ions generated by electrolysis of water on the electrode surface (M[ ]) are adsorbed to the anode as shown in [Formula 7] below.
[화학식 7][Formula 7]
H2O + M[ ] → M[OH-] + H+ + e- H 2 O + M[ ] → M[OH - ] + H + + e -
전극 표면에 흡수 병합된 수산화 이온에 의해 유기물질이 산화되며, 이 반응은 하기 [화학식 8]과 같으며 높은 전류밀도의 산성용액에서 잘 진행되며 다음과 같다.The organic material is oxidized by the hydroxide ions absorbed and incorporated on the electrode surface.
[화학식 8][Formula 8]
R + M[OH-] → M[ ] + RO + H+ + e- R + M[OH - ] → M[ ] + RO + H + + e -
여기서 RO는 계속적으로 형성되는 수산화 이온에 의해 산화된 유기물질이며 수중에서 양극 방전을 계속한다. 전기분해의 유기물질 제거 메커니즘은 다음과 같다. 우선 하기 [화학식 9] 및 [화학식 10]에 나타난 바와 같이 산화된 양극(MOX)에 물의 전기분해에 의해 생성된 수산화 이온의 흡착되고 이미 발생된 산소와 반응하여 더 산화된 양극 (MOX+1)을 형성한다.Here, RO is an organic material that is oxidized by continuously formed hydroxide ions and continues the anode discharge in water. The organic matter removal mechanism of electrolysis is as follows. First, as shown in the following [Formula 9] and [Formula 10], the anode (MOX+1) which is further oxidized by adsorption of hydroxide ions generated by the electrolysis of water to the oxidized anode (MOX) and reacting with the already generated oxygen (MOX+1) to form
[화학식 9][Formula 9]
MOX + H2O → MOX[OH-] + H+ + e- MOX + H 2 O → MOX[OH - ] + H + + e -
[화학식 10][Formula 10]
MOX [OH-] → MOX+1 + H+ + e- MOX [OH - ] → MOX +1 + H + + e -
또한 유기물질(R)은 이 산화성 양극에 흡착된 수산화 이온과 반응하여 하기 [화학식 11]과 같이 이산화탄소, 물 혹은 수소 이온으로 분해된다.In addition, the organic material (R) reacts with the hydroxide ions adsorbed on the oxidizing anode and is decomposed into carbon dioxide, water, or hydrogen ions as shown in the following [Formula 11].
[화학식 11][Formula 11]
R + MOX [OH-]z → CO2 + zH+ + ze- + MOX R + MOX [OH - ]z → CO 2 + zH + + ze - + MOX
간접산화로 제거되는 유기물질의 전기화학 반응은 하기 [화학식 12]와 같이 전기분해 중 염소의 양극산화가 동시에 발생하며 하이포아염소산이 전극 표면에 형성된다.In the electrochemical reaction of the organic material removed by indirect oxidation, anodic oxidation of chlorine occurs simultaneously during electrolysis as shown in [Formula 12] below, and hypochlorous acid is formed on the electrode surface.
[화학식 12][Formula 12]
H2O + M[ ] + Cl- → M[HOCl] + H+ + 2e- H 2 O + M[ ] + Cl - → M[HOCl] + H + + 2e -
이때 양극에서 생성된 하이포아염소산에 의해 유기물질이 산화되는 반응은 하기 [화학식 13]과 같다.At this time, the reaction in which the organic material is oxidized by hypochlorous acid generated at the anode is shown in [Formula 13] below.
[화학식 13][Formula 13]
R + M [HOCl] → M[ ] + RO + H+ + Cl- + 2e- R + M [HOCl] → M[ ] + RO + H + + Cl - + 2e -
상기와 같은 전해산화 반응 과정에서는 수소 및 산소와 같은 기체가 발생되는데, 본 발명에 의한 오수처리장치는 전해산화모듈(110)에서 발생되는 수소 및 산소가 오수 내의 오염물에 부착되어 상기 오염물을 수면 위로 떠오르게 하는 역할 즉, 수중의 오염물을 스컴(S)으로 변환시키는 역할을 하게 된다. 따라서 본 발명에 의한 오수처리장치는 별도의 기포분사기(30) 및 가압탱크(50), 에어공급장치(60)(도 1 참조) 없이도 오수 내의 오염물을 부유시킬 수 있게 된다는 장점이 있다. In the electrolytic oxidation reaction process as described above, gases such as hydrogen and oxygen are generated. In the sewage treatment apparatus according to the present invention, hydrogen and oxygen generated in the
또한, 종래의 오수처리장치는 수면에 부유된 스컴(S)을 제거하기 위해 스키머 등과 같은 별도의 스컴제거장치(40)(도 1 참조)가 필수적으로 요구되므로, 전체적인 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 소형화가 어려워지며, 운전 및 유지비용이 많이 소요된다는 단점이 있다. 그러나 본 발명에 의한 오수처리장치에 포함되는 전해부상조(100)는 상측이 개방된 구조가 아니라 챔버와 같이 사방이 막혀 있되 스컴(S)이 배출되는 스컴유동관(500)이 천장면에 설치되는 구조로 구성되므로, 전해부상조(100) 내부로의 오수 유입이 지속되어 전해부상조(100)의 수위가 상승하였을 때 스컴(S)이 스컴유동관(500)을 통해 스컴포집챔버(400)로 자동 배출된다는 특징이 있다. 즉, 본 발명에 의한 오수처리장치는 별도의 스컴제거장치 없이도 수면 위에 부유된 스컴(S)이 전해부상조(100)의 내부 압력에 의해 외부로 배출되므로, 스컴제거장치의 설치비용 및 유지비용을 절감할 수 있고 장치의 소형화가 가능해진다는 장점이 있다.In addition, since the conventional sewage treatment apparatus requires a separate scum removal apparatus 40 (see FIG. 1 ) such as a skimmer to remove the scum (S) suspended on the water surface, the overall structure becomes complicated and miniaturized. It is difficult to operate, and there are disadvantages in that operation and maintenance costs are high. However, the
한편, 전해산화모듈(110)에서 발생된 기체는 스컴(S)과 함께 스컴포집챔버(400)에 포집되었다가 공기흡입관(310)을 통해 벤튜리미터(300)로 유입된 후 벤튜리미터(300)를 통과하는 처리수와 함께 생물반응조(200)로 공급된다. 이때 전해산화모듈(110)에서 발생된 기체는 대기 중의 공기보다 높은 산소 농도를 가지고 있으므로, 전해산화모듈(110)에서 발생된 기체가 생물반응조(200)로 공급되면 생물반응조(200) 내의 용존산소 농도를 높일 수 있고 오수가 산소에 의해 정화되는 효과도 높일 수 있다는 장점이 있다. On the other hand, the gas generated from the
전해부상조(100)의 수면에 부유된 스컴(S)은 전해부상조(100)의 내부 압력이 높을수록 스컴유동관(500)을 통해 원활하게 배출될 수 있는데, 상기 오수공급관(120)을 통해 공급되는 오수가 수두압에 의해 전해부상조(100)로 유입되도록 구성되면 전해부상조(100)의 내부 압력을 높이는데 한계가 발생하게 되고, 이에 따라 스컴(S)이 원활하게 배출되지 못하는 경우가 발생될 수 있다.The scum (S) suspended on the water surface of the
본 발명에 의한 오수처리장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 외부로부터 제공되는 오수를 사전에 설정된 크기의 압력으로 압축시켜 상기 오수공급관(120)으로 공급하는 오수공급펌프(130)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 오수공급펌프(130)가 오수공급관(120)에 장착되면, 전해부상조(100) 내부의 압력을 현저히 높일 수 있으므로 스컴(S)을 보다 원활하게 스컴포집챔버(400)로 배출시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 오수공급펌프(130)에 의해 전해부상조(100) 내부의 압력이 상승하면, 전해산화모듈(110)의 전기분해 과정에서 발생되는 기포의 크기가 작아지게 되므로 기포의 부상속도가 낮아지고, 이로 인해 기포가 오염물에 부착되어 오염물을 부상시키는 효율 즉, 스컴 부상효율이 향상된다는 장점이 있다.The sewage treatment apparatus according to the present invention may further include a
한편 본 발명에 의한 오수처리장치는 스컴(S) 배출량을 조절할 수 있도록 상기 스컴유동관(500)의 개도량을 조절하는 유동관밸브(510)가 추가될 수 있고, 벤튜리미터(300)로 유입되는 외기 유입량을 조절할 수 있도록 상기 공기흡입관(310)의 개도량을 조절하는 흡입관밸브(320)가 추가될 수 있다.On the other hand, in the sewage treatment apparatus according to the present invention, a
예를 들어 유동관밸브(510)의 개도량을 감소시키고 공기흡입관(310)의 개도량을 증가시키면, 도 3에 도시된 바와 같이 벤튜리미터(300)로 유입되는 외기의 양이 증가하여 벤튜리미터(300)를 통해 생물반응조(200)로 유입되는 처리수 유량은 증가하고, 스컴유동관(500)을 통한 스컴(S) 유량은 감소하게 된다. 따라서 스컴포집챔버(400)로 배출되는 스컴(S) 배출량은 감소하게 된다. 반대로 유동관밸브(510)의 개도량을 증가시키고 공기흡입관(310)의 개도량을 감소시키면, 도 4에 도시된 바와 같이 벤튜리미터(300)로 유입되는 외기의 양이 감소하여 벤튜리미터(300)를 통해 생물반응조(200)로 유입되는 처리수 유량은 감소하고 스컴유동관(500)을 통한 스컴(S) 유량은 증가하게 되므로, 스컴포집챔버(400)로 배출되는 스컴(S) 배출량은 증가하게 된다. 이와 같이 본 발명에 의한 오수처리장치는, 유동관밸브(510)와 흡입관밸브(320)의 조작을 통해 스컴(S) 배출량을 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다.For example, if the opening amount of the
도 5는 본 발명에 의한 오수처리장치 제2 실시예의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a second embodiment of a sewage treatment apparatus according to the present invention.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 전해부상조(100)의 천장면이 평면을 이루도록 형성되는 경우, 전해부상조(100)의 수면에 떠 있는 스컴(S) 중 스컴유동관(500)과 인접한 스컴(S)은 스컴유동관(500)으로 원활하게 유입될 수 있지만 스컴유동관(500)과 멀리 떨어진 지점의 스컴(S)은 원활하게 스컴유동관(500)으로 유입되지 못할 수 있다.2 to 4, when the ceiling surface of the
본 발명에 의한 오수처리장치는 전해부상조(100)의 수면에 떠 있는 스컴(S)이 모두 스컴유동관(500)으로 원활하게 유입될 수 있도록, 상기 전해부상조(100)의 천장면이 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 전해부상조(100)의 천장면은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스컴유동관(500)이 연결된 지점으로 갈수록(본 실시예에서는 가운데로 갈수록) 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.In the sewage treatment apparatus according to the present invention, the ceiling surface of the
이와 같이 전해부상조(100)의 천장면이 경사지게 형성되면, 전해부상조(100)의 수위가 상승할 때 스컴(S)이 모두 천장면의 가운데로 모여 스컴유동관(500)으로 유입되므로, 전해부상조(100) 내의 스컴(S)이 모두 스컴포집챔버(400)로 원활하게 배출될 수 있다는 장점이 있다.As such, when the ceiling surface of the
이때, 상기 전해부상조(100)의 천장면 경사방향은 본 실시예에 도시된 형상으로 한정되지 아니하고, 스컴(S)을 스컴유동관(500)으로 원활하게 안내할 수 있다면 어떠한 형상으로도 형성될 수 있다.At this time, the inclination direction of the ceiling surface of the
한편, 전해부상조(100) 내의 스컴(S) 발생량이 증가하면 보다 빠르게 스컴(S)을 배출시켜야 하는데, 일반적으로 전해부상조(100)는 불투명한 금속으로 제작되므로 작업자가 전해부상조(100) 내의 스컴(S) 발생량을 정확하게 판단하는데 어려움이 있을 수 있다.On the other hand, if the amount of scum (S) generated in the
따라서 본 발명에 의한 오수처리장치는, 상기 전해부상조(100)의 천장면에 장착되어, 상기 전해부상조(100) 내의 스컴(S) 압력을 감지하는 압력센서(140)를 더 포함할 수 있다. 전해부상조(100) 내의 스컴(S) 발생량이 증가하여 스컴(S)의 밀도가 높아지면, 전해부상조(100)의 천장면에 설치된 압력센서(140)에 큰 압력이 인가되므로, 작업자는 압력센서(140)에 의해 측정된 압력값을 파악하여 스컴(S) 발생량을 유추할 수 있게 된다.Therefore, the sewage treatment apparatus according to the present invention may further include a
이때 상기 유동관밸브(510)는 상기 전해부상조(100) 내의 스컴(S) 압력에 비례하여 상기 스컴유동관(500)의 개도량을 조절하도록 작동되는바, 전해부상조(100) 내의 스컴(S)이 다량으로 발생하는 경우에는 상기 스컴유동관(500)의 개도량이 증가하게 되어 전해부상조(100) 내의 스컴(S)을 보다 신속하게 배출할 수 있게 된다는 장점이 있다.At this time, the
도 6은 본 발명에 의한 오수처리장치 제3 실시예의 개략도이다.6 is a schematic diagram of a third embodiment of a sewage treatment apparatus according to the present invention.
오수공급관(120)을 통한 오수의 공급량이 증가하면 전해부상조(100) 내부의 압력이 높아지므로 스컴(S)이 원활하게 스컴포집챔버(400)로 배출되는데, 스컴(S) 발생량이 크지 아니한 경우에는 전해부상조(100)의 수위가 점차적으로 상승하여 전해부상조(100) 내의 처리수가 스컴유동관(500)을 통해 스컴포집챔버(400)로 배출될 수 있다.When the amount of sewage supplied through the
이와 같이 스컴포집챔버(400)에 채워진 처리수는 스컴(S)과 함께 방출되어 폐기되므로, 물이 낭비되는 문제가 발생될 수 있다. 본 발명에 의한 오수처리장치는 스컴포집챔버(400)로 처리수가 유입되는 현상을 방지할 수 있도록, 상기 전해부상조(100)의 수위를 감지하는 수위센서(150)와, 상기 전해부상조(100)의 수위가 상승함에 따라 상기 벤튜리미터(300)의 개도량을 증가시키는 벤튜리밸브(330)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 수위센서와 벤튜리밸브가 추가로 구비되면, 처리수가 스컴유동관(500)으로 유입될 우려가 있을만큼 전해부상조(100)의 수위가 과도하게 상승되었을 때 전해부상조(100) 내의 처리수를 신속하게 생물반응조(200)로 유출시킬 수 있으므로, 처리수가 스컴포집챔버(400)로 방출되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.As such, the treated water filled in the
또한, 본 발명에 의한 오수처리장치는 수면 위로 떠오르는 스컴(S)이 부상력에 의해 스컴포집챔버(400)로 배출되는데, 전해부상조(100)의 수위가 높지 아니한 경우에는 스컴(S)이 원활하게 배출되지 못할 수 있다.In addition, in the sewage treatment apparatus according to the present invention, the scum (S) rising above the water surface is discharged to the
이에 따라 본 발명에 의한 오수처리장치는 본 실시예에 도시된 바와 같이 수위센서(150)와 벤튜리밸브(330)가 추가적으로 장착되는 경우, 전해부상조(100)의 수위가 주기적으로 증감되어 스컴(S) 배출이 주기적으로 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 벤튜리밸브(300)는, 오수공급과 전해산화모듈(110) 작동이 시작된지 일정시간이 경과되었을 때 상기 벤튜리미터(300)의 개도량을 주기적으로 증감시키도록 설정될 수 있다. 이와 같이 벤튜리미터(300)의 개도량이 주기적으로 증감되면 전해부상조(100)의 수위가 주기적으로 상승 및 하강되는바, 상기 전해부상조(100) 내의 스컴(S)은 전해부상조(100)의 수위가 상승될 때 스컴포집챔버(400)로 원활하게 배출될 수 있다.Accordingly, in the sewage treatment apparatus according to the present invention, as shown in this embodiment, when the
이때, 상기 수위센서 및 벤튜리밸브는 본원발명이 해당하는 기술분야에서 다양한 구조로 상용화되어 있는바, 수위센서 및 벤튜리밸브의 내부구성과 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.At this time, since the water level sensor and the venturi valve have been commercialized in various structures in the technical field to which the present invention pertains, detailed descriptions of the internal configuration and operating principle of the water level sensor and the venturi valve will be omitted.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
S : 스컴 100 : 전해부상조
110 : 전해산화모듈 120 : 오수공급관
130 : 오수공급펌프 140 : 압력센서
150 : 수위센서 200 : 생물반응조
300 : 벤튜리미터 310 : 공기흡입관
320 : 흡입관밸브 330 : 벤튜리밸브
400 : 스컴포집챔버 500 : 스컴유동관
510 : 유동관밸브S: scum 100: electrolytic flotation tank
110: electrolytic oxidation module 120: sewage supply pipe
130: sewage supply pump 140: pressure sensor
150: water level sensor 200: bioreactor
300: venturimeter 310: air intake pipe
320: suction pipe valve 330: venturi valve
400: scum collecting chamber 500: scum flow pipe
510: flow pipe valve
Claims (7)
사방이 막힌 챔버 형상을 이루되, 외부로부터 오수가 유입되는 오수공급관과, 내부의 처리수를 상기 생물반응조로 전달하는 벤튜리미터와, 음극과 양극이 교차 배열되도록 형성되어 내부공간 바닥측에 설치되는 전해산화모듈을 구비하는 전해부상조;
스컴이 포집되는 스컴포집챔버;
상기 전해부상조의 천장면과 상기 스컴포집챔버의 상측을 연결하도록 구성되어, 상기 전해부상조 내의 스컴을 상기 스컴포집챔버로 전달하는 스컴유동관;
상기 벤튜리미터 중 유로가 좁아지는 부위로 외기를 공급하되, 중단이 상기 스컴포집챔버와 연통되는 공기흡입관;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.a bioreactor in which a biotreatment process is performed;
It has a closed chamber shape, a sewage supply pipe through which sewage is introduced from the outside, a venturimeter that delivers the treated water inside to the bioreactor, and a cathode and anode are cross-arranged and installed on the bottom side of the inner space an electrolytic flotation tank having an electrolytic oxidation module;
a scum collecting chamber in which scum is collected;
a scum flow pipe configured to connect the ceiling surface of the electrolytic flotation tank and the upper side of the scum collecting chamber, and deliver the scum in the electrolytic flotation tank to the scum collecting chamber;
an air suction pipe for supplying external air to a portion where the flow path is narrowed among the venturimeters, the middle portion communicating with the scum collecting chamber;
A sewage treatment device comprising a.
상기 스컴유동관의 개도량을 조절하는 유동관밸브와, 상기 공기흡입관의 개도량을 조절하는 흡입관밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.The method according to claim 1,
The sewage treatment apparatus further comprising: a flow pipe valve for controlling an opening degree of the scum flow pipe; and a suction pipe valve for controlling an opening degree of the air suction pipe.
상기 전해부상조의 천장면에 장착되어, 상기 전해부상조 내의 스컴 압력을 감지하는 압력센서를 더 포함하고,
상기 유동관밸브는 상기 전해부상조 내의 스컴 압력에 비례하여 상기 스컴유동관의 개도량을 조절하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.3. The method according to claim 2,
It is mounted on the ceiling surface of the electrolytic flotation tank, further comprising a pressure sensor for sensing the scum pressure in the electrolytic flotation tank,
The flow pipe valve is a sewage treatment apparatus, characterized in that it is operated to adjust the opening degree of the scum flow pipe in proportion to the scum pressure in the electrolytic flotation tank.
상기 전해부상조의 수위를 감지하는 수위센서와, 상기 전해부상조의 수위가 사전에 설정된 범위 이내로 유지되도록 상기 벤튜리미터의 개도량을 증감시키는 벤튜리밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.The method according to claim 1,
The sewage treatment apparatus further comprising: a water level sensor for detecting the water level of the electrolytic flotation tank; and a venturi valve for increasing or decreasing the opening degree of the venturimeter so that the water level of the electrolytic flotation tank is maintained within a preset range.
상기 벤튜리밸브는, 오수공급과 전해산화모듈 작동이 시작된지 일정시간 경과 후 상기 벤튜리미터의 개도량을 주기적으로 증감시켜, 상기 전해부상조 내의 스컴을 주기적으로 배출하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.5. The method according to claim 4,
The venturi valve is set to periodically discharge the scum in the electrolytic flotation tank by periodically increasing or decreasing the opening degree of the venturi meter after a predetermined time has elapsed from the start of the supply of sewage and the operation of the electrolytic oxidation module. processing unit.
외부로부터 제공되는 오수를 사전에 설정된 크기의 압력으로 압축시켜 상기 오수공급관으로 공급하는 오수공급펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.The method according to claim 1,
The sewage treatment apparatus further comprising a sewage supply pump for compressing the sewage supplied from the outside to a pressure of a preset size and supplying the sewage supply pipe to the sewage supply pipe.
상기 전해부상조의 천장면은, 상기 스컴유동관이 연결된 지점으로 갈수록 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.The method according to claim 1,
The ceiling surface of the electrolytic flotation tank is a sewage treatment apparatus, characterized in that the scum flow pipe is connected to the point where the height increases in a direction inclined in the direction.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right |