KR102517989B1 - 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치 - Google Patents
라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응조의 외부에 설치된 라디칼공기 생성장치에서 생성된 라디칼공기를 제1반응조의 내부에 설치된 제1산기관을 통해 미세 라디칼기포의 형태로 분사하여 하폐수에 포함된 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환하고, 상기 분해가능한 유기물을 반응조의 외부에 설치된 자화공기 생성장치에서 생성된 자화공기를 제2반응조의 내부에 설치된 제2산기관을 통해 미세 자화기포의 형태로 분사하여 미생물을 활성화시키고, 이 활성 미생물을 이용하여 분해가능한 유기물을 분해하며, 유기물이 제거된 처리수를 응집 및 침전과정을 거쳐 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 난분해성 유기물 고도처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1반응조의 외부에서 생성된 라디칼공기를 제1반응조에 설치된 제1산기관을 통해 미세 라디칼기포를 분사하여 하폐수에 포함된 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환하고, 분해가능한 유기물이 유입된 제2반응조의 외부에서 생성된 자화공기를 제2반응조에 설치된 제2산기관을 통해 미세 자화기포를 분사하여 활성 미생물을 이용하녀 분해가능한 유기물을 분해하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치에 관한 것이다.
산업화와 도시화로 하수, 폐수의 배출이 증가하고 있고, 이를 처리하기 위한 시설 또한 고도화되고 있다. 수질오염은 물에 이물질이 유입되어 그 성분과 상태를 변화시켜 그대로 이용할 수 없게 된 상태에 말하는 것이며, 하천, 호수, 해양, 연안 내의 수질오염은 인간의 건강과 건강한 생태계에 큰 위협이 되고 있다.
수질을 오염시키는 오염물질은 크게 유독성 물질과 유기물로 대별할 수 있다. 유독성 물질은 DDT, BHC와 같은 유기 염소계 농약, 유기인제, 수은, 카드뮴, 납, 크롬, 기타 중금속 화합물, 예컨대, PCB, 시안, 페놀, 비소 등을 포함하며, 유기물은 생물원료에서 유래되는 폐기물 또는 생물의 신진대사 과정에서 배설되는 분뇨, 하수, 농축산폐수, 식품공장의 폐수 등을 포함한다.
특히, 난분해성 유기물은, 케톤, 알데히드, 삼중결합 탄소, 알콜류, 유기 염소계 농약, 트리클로로에틸렌등과 등과 같이 생물학적 처리공정이나 자연환경에서 미생물에 의한 분해가 잘되지 않는 물질로서, 이러한 난분해성 유기물이 축적되면 수질오염을 야기하고 내분비계 장애물질의 생체 내 농축으로 결국 인간의 삶에도 영향을 줄 수 있다.
이를 해결하기 위한 방법으로 난분해성 유기물을 물리, 화학적으로 분해하는 방법들이 개발되고 있는데, 종래의 방법은 에너지 투입략이 많고 화학약품에 의존하기 때문에 운전비용이 높으며, 처리수에 산화제가 포함된 상태로 방류되기 때문에 하천 생태계를 파괴하는 폐단이 있었다. 즉, 가장 경제적이고 친환경적인 방법으로서 미생물을 이용한 분해를 생각할 수 있지만, 난분해성 유기물에 대해서는 미생물이 이용될 수 없다.
이러한 한계를 극복하기 위한 방안으로, 고급산화법(advanced oxidation process: AOP)이 개발되었다. 고급산화법이란 오존(O3) 및 OH라디칼, 과산화수소(H2O2), UV 등을 이용하여 난분해성 유기물을 산화 처리하는 수처리 기술로, 기존의 염소, 이산화염소, 과망간산칼륨 등의 산화제보다 훨씬 강한 산화력을 갖고 있을 뿐만 아니라 화학약품으로 인한 환경오염우려도 거의 없는 장점이 있다.
이러한 고급산화법은 오존과 과산화수소, 오존과 UV, 과산화수소와 UV 등으로 병행하여 적용하는 경우가 대부분인데, 오존은 농도제어가 쉽지 않고 후단에 배오존 설비를 필수적으로 요구되므로 경제적이지 않다는 한계가 있다. 또한, 오존보다 산화력이 월등히 높은 OH라디칼을 중간생성물로 생성시켜 산화처리에 이용하는 방법도 사용되고 있다. 예컨대, 수중 플라즈마 방전은 OH라디칼을 다량 발생시키며, 수중에서 OH라디칼의 상호반응에 의해 OH라디칼, 음이온 내지 과산화수소가 생성되어 산화반응을 일으키게 한다. 이러한 플라즈마에 의해 생성된 활성라디칼의 산화반응은 살균, 소독, 탈취 및 유기물 분해 등에 강력한 성능을 가지고 있으나 수중방전에서 생성되는 라디칼은 산화력이 큰 반면 에너지가 많이 소모된다는 문제점을 갖고 있다.
한편, 강력한 산화력의 수산화라디칼을 생성시켜 여러 목적으로 활용하기 위해 기술이 개발되어 왔다. 이들 가운데 대표적인 것으로 펜톤 반응(Fenton's reaction)을 이용하여 수산화라디칼을 생성하는 방법이 알려져 있다. 펜톤 반응(Fenton's reaction)법은, 수중에서 2가 철이온(Fe2+)과 과산화수소(H2O2)의 반응의 결과로 수산화라디칼을 생성시키는 반응으로 특히 유해성 유기화합물로 오염된 폐수의 고도 산화처리에 많이 활용되고 있는 방법이다.
그러나 이러한 펜톤 반응에 의한 수산화라디칼 생성 방법은 초기에 많은 양의 2가 철(Fe(II))염의 투입이 필요하고, 과산화수소는 반응이 지속되는 한 계속 투여하여야 하기 때문에 이들을 위한 별도의 주입시스템이 필요할 뿐만 아니라 펜톤방응 자체가 수중에서 이루어지기 때문에 전체적으로 장치의 구조가 복잡하고, 유지관리가 불편할 뿐만 아니라 에너지의 소모가 많다는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 수산화라디칼을 포함하는 라디칼공기를 생성한 후 이를 반응조에 미세기포 형태로 분사하여 하폐수에 포함된 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환함으로써 후단의 미생물 반응조에서 분해성 유기물은 효과적으로 제거할 수 있는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치는,
순차적으로 설치된 제1폭기조, 제2폭기조, 응집조 및 침전조를 포함하는 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치에 있어서,
상기 제1폭기조는, 외부에서 생성된 라디칼공기를 폭기하여 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환시키는 것으로, 일정 크기의 제1폭기반응조와, 난분해성 유기물이 포함된 원수가 유입되는 원수유입구와, 상기 제1폭기반응조의 내부에 설치된 제1산기관과, 상기 제1폭기반응조의 외부에 설치되고 상기 제1산기관에 라디칼공기를 공급하는 라디칼공기 생성장치와, 상기 제1폭기반응조로 유입된 난분해성 유기물이 포함된 원수와 라디칼공기가 포함된 미세기포를 혼합하는 제1교반기를 포함하고;
상기 제2폭기조는, 상기 제2폭기조는 외부에서 생성된 자화공기를 폭기하여 분해가능한 유기물을 활성 미생물을 이용하여 분해하는 것으로, 일정 크기의 제2폭기반응조와, 상기 제1폭기반응조에서 배출되는 분해가능한 유기물이 포함된 처리수가 유입되는 1차 처리수유입구와, 상기 제2폭기반응조의 내부에 설치된 제2산기관과, 상기 제2폭기반응조의 외부에 설치되고 상기 제2산기관에 자화공기를 공급하는 자화공기 생성장치와, 상기 제2폭기반응조로 유입된 분해가능한 유기물이 포함된 처리수와 자화공기를 혼합하는 제2교반기를 포함하며;
상기 응집조는, 상기 제2폭기조에서 배출되는 2차 처리수에 응집제를 투입하여 2차 처리수에 포함된 부유성 물질을 응집하기 위한 것으로, 일정 크기의 응집반응조와, 상기 제2폭기반응조에서 배출되는 2차 처리수가 유입되는 2차 처리수유입구와, 상기 응집반응조의 내부로 응집제를 투입하는 응집제투입구와, 상기 응집반응조로 유입된 부유물질이 포함된 2차 처리수와 응집제를 혼합하는 제3교반기를 포함하고;
상기 침전조는, 일정 크기의 침전반응조와, 상기 응집반응조에서 배출되는 3차 처리수가 유입되는 3차 처리수유입구와, 상기 침전반응조에서 침전된 침전물을 외부로 배출하는 슬러지배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 침전조의 후단 상단부에는 방류수에 구리이온을 공급하기 위한 구리해리조를 더 설치된다.
상기 구리해리조는, 일정 크기의 해리반응조와, 상기 침전반응조에서 배출되는 상등수가 유입되는 상등수유입구와, 상기 해리반응조의 내부에 일정 간격으로 설치된 다수의 구리판과, 상기 해리반응조에서 침전된 침전물을 상기 침전반응조로 반송하는 침전물반송구과, 상기 해리반응조의 수면으로 부유하는 부유물을 수거하여 배출하는 부유물배출구과, 상기 해리반응조으로터 구리이온이 포함된 방류수를 배출하는 방류수배출구를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 라디칼공기 생성장치는, 제1중공이 형성된 제1하우징과 상기 제1중공의 내부에 자기장이 형성되도록 상기 제1하우징의 내주면에 설치된 다수의 영구자석을 포함하는 자화생성부와;
상기 자화생성부의 제1중공으로 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부의 일단에 설치된 공기주입캡과 상기 공기주입캡에 형성된 공기주입구와, 상기 공기주입구를 통해 외부공기를 압송하는 블로워를 포함하는 공기주입부와;
상기 자화생성부의 제1중공과 일렬로 배열되는 제2중공이 형성된 제2하우징과 상기 제2중공의 내부에 자기장이 형성되도록 상기 제2하우징의 내주면에 설치된 다수의 자석모듈과, 상기 자석모듈의 자기장에 의해 분산 배치되는 순철 분말과, 상기 자석모듈을 감싸도록 설치되고 상기 순철 분말을 수용하는 다수의 순철수용망과, 상기 다수의 순철수용망과 근접하게 설치되고 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결된 다수의 UV램프를 포함하는 라디칼생성부와;
상기 라디칼생성부의 제2중공으로 수증기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부와 라디칼생성부 사이에 설치되고 외부에서 공급되는 수증기를 상기 자화생성부에서 이송되는 자화공기에 분사하여 혼합하는 수증기혼합기와 상기 수증기혼합기에 수증을 공급하는 수증기공급장치를 포함하는 수증기공급부와;
상기 제1중공 및 제2중공의 내부에 난류를 형성할 수 있도록 상기 제1중공 및 제2중공의 내부에 회전 가능하게 설치된 교반축과 상기 교반축의 외주면에 설치된 다수의 교반날개와 상기 교반축을 회전시키는 교반모터를 포함하는 교반부와;
상기 라디칼생성부에서 생성되는 라디칼공기를 외부로 토출할 수 있도록 상기 라디칼생성부의 타단에 설치된 공기토출캡과 상기 공기토출캡에 형성된 공기토출구로 이루어진 공기토출부를 포함한다.
상기 공기주입캡은 고깔 형태로 이루어지고, 일측 경사면에는 상기 공기주입구가 형성되며, 일단 중심에는 상기 교반축을 회전 가능하게 지지하는 관통홀과 베어링이 설치되며, 상기 공기토출캡은 고깔 형태로 이루어지고, 타단 중심에는 상기 교반축을 회전 가능하게 지지하는 관통홀과 베어링이 설치된다.
상기 수증기혼합기는, 상기 자화생성부에서 생성된 자화공기가 통과하도록 제3중공이 형성된 혼합기본체와, 상기 혼합기본체의 일측에 형성되고 외부로부터 수증기가 공급되는 수증기주입구와, 상기 수증기주입구를 통해 주입된 수증기가 상기 혼합기본체를 따라 원주 방향으로 이동하도록 상기 혼합기본체의 내부에 형성된 수증기통로와, 상기 혼합기본체의 내주면을 따라 일정 간격으로 형성되고 상기 수증기통로와 연결되어 수증기를 상기 제3중공으로 분사하는 다수의 노즐공을 포함하되, 상기 제3중공의 내경은 상기 제1 또는 제2중공의 내경보다 작게 형성된다.
상기 블로워는, 일정 크기의 케이스와 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 설치된 임펠러와, 상기 케이스의 후방에 설치되고 상기 임펠러를 회전시키는 제2 모터와, 상기 케이스의 일 측면에 설치되고 외부공기가 유입되는 공기유입관과, 상기 케이스의 전면에 설치되고 상기 공기주입구로 외부공기를 주입하는 공기주입관을 포함한다.
상기 수증기공급장치는, 물을 가열하거나 초음파 진동자를 이용하여 수증기를 생성하는 수증기생성부와, 상기 수증기생성부에서 생성된 수증기를 전기분해하여 상기 수증기주입구로 공급하는 수증기전해부를 포함한다.
상기 수증기생성부는, 일정 수위의 물을 저장하는 저수통과, 상기 저수통 내부에 설치된 하나 이상의 초음파 진동자를 포함하고, 상기 저수통은 일정 수위를 유지할 수 있도록 일정 높이에 유입구와 배출구가 형성되며, 상기 다수의 초음파 진동자는 수면에 근접하도록 설치되고 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결된다.
상기 수증기전해부는, 양단이 개방되고 수증기가 통과하도록 제4중공이 형성되며 상기 수증기생성부에서 생성되는 수증기가 통과하도록 설치되는 하나 이상의 전해하우징과, 상기 전해하우징의 내부에 설치된 하나 이상의 격막과, 상기 격막의 양면에 설치되고 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결되는 적어도 두 개 이상의 전극판과, 상기 제4중공에서 전기분해된 수증기를 안내하여 상기 수증기주입구로 주입하는 수증기안내부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2하우징은, 외부하우징과 내부하우징으로 이루어지고, 상기 외부하우징과 내부하우징 사이에는 베어링부재가 설치되어, 상기 내부하우징은 외부하우징의 내부에서 자유롭게 회전한다.
상기 자석모듈은, 다수의 영구자석과 스페이서를 적층하여 이루어지고, 상기 자석모듈의 하면에는 상기 내부하우징의 외주면에 형성된 가이드홈에 삽입되는 슬라이드판이 설치되며, 상기 슬라이드판의 상면에는 상기 자석모듈이 안착되는 안착홈이 형성된다.
상기 자석모듈은 상기 내부하우징의 내부에 방사 방향으로 배치되도록 상기 내부하우징의 내주면에 일정 간격되게 설치되고, 상기 UV램프는 이웃하는 상기 자석모듈 사이에 위치하도록 상기 내부하우징의 내주면에 설치되며, 상기 내부하우징의 가운데에는 상기 교반축이 설치된다.
상기 순철수용망은, 상기 순철 분말은 통과할 수 없으나 공기와 수증기는 자유롭게 통과할 수 있는 크기의 망점을 갖는 망체로 이루어지고, 상기 자석모듈의 표면과의 사이에 일정한 공간이 형성하도록 설치된다.
상기 내부하우징의 외주면을 따라 설치된 링기어와, 상기 외부하우징의 외측에 설치되고 상기 링기어와 맞물리도록 설치된 평기어 및 상기 외부하우징의 일측에 고정되고 상기 평기어를 회전시키는 회전모터로 이루어진 회전수단을 포함하되, 상기 외부하우징의 일측에는 상기 평기어의 일부가 상기 링기어와 맞물릴 수 있도록 개구부가 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 라디칼공기 생성장치는, 외부공기가 통과할 수 있도록 길이 방향으로 제1중공이 형성된 제1하우징과 상기 제1중공의 내부에 자기장을 형성하도록 상기 제1하우징의 내주면에 설치된 다수의 제1 자석모듈을 포함하는 자화생성부와;
상기 자화생성부의 제1중공으로 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부의 일단에 설치된 공기주입캡과 상기 공기주입캡에 형성된 공기주입구 및 상기 공기주입구에 외부공기를 압송하는 블로워를 포함하는 공기주입부와;
상기 자화생성부에서 생성된 자화공기가 통과할 수 있도록 제2중공이 형성된 제2하우징과 상기 제2중공의 내부에 자기장을 형성하도록 상기 제2하우징의 내부에 설치된 다수의 제2 자석모듈과, 상기 제2 자석모듈의 자기장에 의해 분산 배치되는 순철 분말과, 상기 순철 분말을 수용하고 상기 자석모듈을 감싸도록 설치되는 다수의 순철수용망과, 상기 순철수용망과 근접하도록 설치된 다수의 UV램프를 포함하는 라디칼생성부와;
상기 라디칼생성부의 제2중공으로 수증기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부와 라디칼생성부의 사이에 설치되고 외부에서 공급되는 수증기를 상기 자화생성부에서 이송되는 자화공기에 분사하여 혼합하는 수증기혼합기와 상기 수증기혼합기에 수증기를 공급하는 수증기공급장치를 포함하는 수증기공급부와;
상기 제1중공과 제2중공의 내부에 난류를 형성할 수 있도록 상기 제1 및 제2중공의 가운데에 회전 가능하게 설치된 교반축과 상기 교반축의 외주면에 설치된 다수의 교반날개 및 상기 교반축을 회전시키는 교반모터를 포함하는 교반부와;
상기 라디칼생성부에서 생성된 라디칼공기를 외부로 토출할 수 있도록 상기 라디칼생성부의 타단에 설치된 공기토출캡과 상기 공기토출캡에 형성된 공기토출구를 포함하는 공기토출부를 포함하되,
상기 다수의 자석모듈과 상기 순철수용망은 상기 교반축과 함께 회전할 수 있도록 상기 교반축의 외주면에 설치되고, 상기 UV램프는 상기 제2하우징의 내주면에 일정 간격 이격되게 설치되며, 상기 자석모듈은 상기 교반축의 외주면에 결합하는 링형 스페이서와, 상기 링형 스페이서의 외주면에 결합하는 링형 영구자석으로 이루어지고, 상기 순철수용망은 상기 링형 영구자석의 외주면에 일정 간격의 공간을 형성하도록 결합하고 상기 순철 분말은 통과할 수 없으나 공기와 수증기는 자유롭게 통과할 수 있는 크기의 망점을 갖는 링형 망체로 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 자화공기 생성장치는, 중공이 형성된 하우징과 상기 중공의 내부에 자기장이 형성되도록 상기 하우징의 내주면에 설치된 자석모듈을 포함하는 자화생성부와;
상기 자화생성부의 중공으로 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부의 일단에 설치된 공기주입캡과 상기 공기주입캡에 형성된 공기주입구와, 상기 공기주입구를 통해 외부공기를 압송하는 블로워를 포함하는 공기주입부와;
상기 자화생성부의 중공으로 산소를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부의 가운데에 설치되고 외부에서 공급되는 산소를 상기 자화생성부에서 이송되는 자화공기에 분사하여 혼합하는 산소혼합기와 상기 산소혼합기에 산소를 공급하는 산소공급장치를 포함하는 산소공급부와;
상기 중공의 내부에 난류를 형성할 수 있도록 상기 중공의 내부에 회전 가능하게 설치된 교반축과 상기 교반축의 외주면에 설치된 다수의 교반날개와 상기 교반축을 회전시키는 교반모터를 포함하는 교반부와;
상기 자화생성부에서 생성되는 라디칼공기를 외부로 토출할 수 있도록 상기 자화생성부의 타단에 설치된 공기토출캡과 상기 공기토출캡에 형성된 공기토출구로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 반응조의 외부에 설치된 라디칼공기 생성장치를 통해 만들어진 라디칼공기를 제1반응조 내에 설치된 산기관을 통해 미세기포 형태로 분사함으로써 하폐수에 포함된 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환함으로써 후단의 미생물 반응조에서 분해성 유기물은 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 반응조의 내부로 라디칼공기나 자화공기를 주입하는 라디칼공기 생성장치나 자화공기 생성장치가 반응조의 외부에 설치되는 구조이므로 전체적으로 반응조의 구조를 단순하게 하고, 유지관리를 편리하게 하면, 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치의 실시예를 보여주는 전체 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 적용되는 라디칼공기 생성장치의 바람직한 실시 예를 보여주는 단면도,
도 4는 본 발명에 적용되는 자화공기 생성장치의 바람직한 실시 예를 보여주는 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 라디칼생성부의 구조를 보여주는 단면도와 단면사시도,
도 7은 본 발명의 라디칼공기 생성장치에 적용되는 블로워의 일 예를 보여주는 구성도,
도 8은 본 발명의 라디칼공기 생성장치에 적용되는 수증기발생장치의 일 예를 보여주는 구성도,
도 9은 본 발명에 따른 라디칼공기 생성장치의 다른 실시 예를 보여주는 단면도,
도 10은 본 발명에 적용되는 자화공기 생성장치에 적용되는 산소발생장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 적용되는 라디칼공기 생성장치의 바람직한 실시 예를 보여주는 단면도,
도 4는 본 발명에 적용되는 자화공기 생성장치의 바람직한 실시 예를 보여주는 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 라디칼생성부의 구조를 보여주는 단면도와 단면사시도,
도 7은 본 발명의 라디칼공기 생성장치에 적용되는 블로워의 일 예를 보여주는 구성도,
도 8은 본 발명의 라디칼공기 생성장치에 적용되는 수증기발생장치의 일 예를 보여주는 구성도,
도 9은 본 발명에 따른 라디칼공기 생성장치의 다른 실시 예를 보여주는 단면도,
도 10은 본 발명에 적용되는 자화공기 생성장치에 적용되는 산소발생장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명의 기술에 있어 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 그리고 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치의 바람직한 실시예를 보여주는 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치(100)(이하 '하폐수처리장치'이라 함)은 크게 순차적으로 설치된 폭기조(200), 응집조(300) 및 침전조(400)를 포함한다.
상기 폭기조(200)는 제1폭기조(200a)와 제2폭기조(200b)로 구분된다. 제1폭기조(200a)는 외부에서 생성된 라디칼공기를 폭기반응조의 내부에 폭기하여 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 산화 분해시킨다. 제2폭기조(200b)는 외부에서 생성된 자화공기를 폭기반응조의 내부에 폭기하여 분해가능한 유기물을 미생물을 이용하여 분해한다. 즉, 본 발명의 폭기조(200)는 고도산화법을 적용하는 제1폭기조와, 미생물 분해법을 적용하는 제2폭기로로 이루어진다.
응집조(300)는 폭기조(200)에서 배출되는 처리수에 응집제를 투입하여 처리수에 포함된 부유성 물질을 응집시키고, 침전조(400)는 응집조(300)에서 배출되는 응집수에 포함된 침전 물질을 침강시켜 분리하는 것으로 통상의 응집조와 침전조와 유사한다.
다만, 본 발명의 침전조(400)의 내부에는 구리해리조(500)가 더 포함될 수 있다. 구리해리조(500)는 상기 침전조(400)에서 배출되는 방류수에 구리이온을 포함시켜 하천이나 호수에서 조류가 번성하는 것을 억제할 수 있도록 한다.
구체적으로, 상기 제1폭기조(200a)는, 제1폭기반응조(210)와, 난분해성 유기물이 포함된 원수가 유입되는 원수유입구(211)와, 상기 제1폭기반응조(210)의 내부에 설치된 제1산기관(212)과, 상기 제1폭기반응조(210)의 외부에 설치되고 상기 제1산기관(212)에 라디칼공기를 공급하는 라디칼공기 생성장치(1a)와, 상기 제1폭기반응조(210)로 유입된 난분해성 유기물이 포함된 원수와 라디칼공기가 포함된 미세기포를 혼합하는 제1교반기(213)를 포함한다.
제2폭기조(200b)는, 제2폭기반응조(220)와, 상기 제1폭기반응조(210)에서 배출되는 분해가능한 유기물이 포함된 처리수가 유입되는 1차 처리수유입구(214)와, 상기 제2폭기반응조(220)의 내부에 설치된 제2산기관(222)과, 상기 제2폭기반응조(220)의 외부에 설치되고 상기 제2산기관(222)에 자화공기를 공급하는 자화공기 생성장치(1b)와, 상기 제2폭기반응조(220)로 유입된 분해가능한 유기물이 포함된 처리수와 자화공기를 혼합하는 제2교반기(223)를 포함한다.
응집조(300)는, 응집반응조(310)와, 상기 제2폭기반응조(210)에서 배출되는 부유물질이 포함된 처리수가 유입되는 2차 처리수유입구(224)와, 상기 응집반응조(310)의 내부로 응집제를 투입하는 응집제투입구(312)와, 상기 응집반응조(310)로 유입된 부유물질이 포함된 2차 처리수와 응집제를 혼합하는 제3교반기(322)를 포함한다.
침전조(400)는, 침전반응조(410)와, 상기 응집반응조(310)에서 배출되는 침전물질이 포함된 처리수가 유입되는 3차 처리수유입구(314)와, 상기 침전반응조(410)에서 침전된 침전물을 외부로 배출하는 슬러지배출구(412)를 포함한다. 그리고 상기 침전반응조(410)의 내부 후단부에는 구리해리조(500)가 더 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 수중에서 라디칼을 생성하는 대신에 반응조 외부에서 기체 상태로 라디칼공기와 자화공기를 생성한 후, 이를 반응조에 미세기포 형태로 분사시킴으로써 효과적으로 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환하는 것이다.
라디칼(radical)로 불리는 물질은 홀수의 원자가 전자를 지니고 있어 하나의 전자가 전자쌍을 이루지 못하게 되므로 매우 불안정하다. 이 때문에 아주 큰 반응성을 나타낸다. 이러한 라디칼에 의해 개시된 산화반응은 라디칼과 유기 및 무기성 반응물 사이에 연쇄적인 산화반응으로 이루어지는 것이 일반적이며, 열역학적으로 안정한 생성물이 생성될 때까지 라디칼 반응은 지속된다.
산화제의 산화반응 개시 능력은 볼트 전위(V)로 표현되는 산화력으로 표현되는데, 가장 강력한 산화제로 알려진 불소, 수산화라디칼(OH-), 오존 및 염소의 경우, 각각 2.85, 2.70, 2.07 및 1.49인 것으로 보고되어 있다. 따라서 수산화라디칼의 산화력은 불소와 비슷한 정도로 강력하며, 오존이나 염소보다 훨씬 더 크다. 유기물이 이러한 강력한 산화제와 반응하면 완전산화되어 최종 생성물로서 CO2와 H20로 무기화 분해된다.
이와 같이 생성된 수산화라디칼은 강력한 산화제로서 고형 유기물, 수분함유 유기물 슬러지, 물 또는 오염 공기 중에 함유된 다양한 유기성 오염물질의 산화에 의핸 분해 및 탄화 처리 등 여러 가지 목적으로 그 산화력을 활용하고자 하는 활용처에 이송하여 활용할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 라디칼공기 생성장치(1a)는, 상기 제1산기관(212)을 통해 제1폭기반응조(210)의 내부로 라디칼공기가 포함된 미세기포를 공급하기 위한 것으로, 크게 자화생성부(10), 공기주입부(20), 라디칼생성부(30), 수증기공급부(40), 교반부(50) 및 공기토출부(60)를 포함한다.
또한, 자화공기 생성장치(1b)는, 상기 제2산기관(222)을 통해 제2폭기반응조(220)에 자화공기가 포함된 미세기포를 공급하기 위한 것으로서, 크게 자화생성부(10), 공기주입부(20), 산소공급부(140), 교반부(50) 및 공기토출부(60)를 포함한다.
즉, 제1폭기반응조(210)의 외부에 설치된 라디칼공기 생성장치(1a)는 상기 제1폭기반응조(210)의 내부에 설치된 제1산기관(212)을 통해 제1폭기반응조(210)의 내부로 라디칼공기가 포함된 미세기포를 공급하여 난분해성 유기물을 산화 분해시켜 분해가 가능한 유기물로 전환시킨다. 그리고 제2폭기반응조(220)의 외부에 설치된 자화공기 생성장치(1b)는 상기 제2폭기반응조(220)의 내부에 설치된 제2산기관(222)을 통해 제2폭기반응조(220)의 내부로 자화공기가 포함된 미세기포를 공급하여 활성화된 미생물을 이용하여 유기물을 제거한다.
이어, 도2 및 도 3은 본 발명에 따른 라디칼공기 생성장치(1a)의 바람직한 실시예를 보여주는 단면도이고 도 4는 본 발명에 따른 자화공기 생성장치(1b)의 바람직한 실시예를 보여주는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 라디칼공기 생성장치(1a)는, 강력한 산화력을 갖는 수산화라디칼이 포함된 공기(이하 '라디칼공기'라 함)를 생성하기 위한 것으로서, 크게 자화생성부(10), 공기주입부(20), 라디칼생성부(30), 수증기공급부(40), 교반부(50) 및 공기토출부(60)를 포함한다.
자화생성부(10)는, 외부공기가 통과할 수 있는 제1중공(11)이 형성되고 양단이 개방된 제1하우징(12)과, 상기 제1중공(11)의 내부에 자기장이 형성되도록 제1하우징(12)의 내주면에 설치된 다수의 제1 영구자석(13)을 포함한다.
라디칼생성부(30)는, 자화생성부(10)에서 생성된 자화공기가 통과할 수 있는 제2중공(31)이 형성되고 양단이 개방되며 상기 제1하우징(12)과 일렬로 연결되는 제2하우징(32)과, 제2중공(32)의 내부에 자기장이 형성되도록 제2하우징(32)의 내주면에 설치된 다수의 자석모듈(35)과, 자석모듈(35)의 자기장에 의해 분산되는 순철 분말을 수용하는 다수의 순철수용망(37) 및 다수의 순철수용망(37)에 근접하게 설치된 다수의 UV램프(90)를 포함한다.
수증기공급부(40)는, 제1중공(11)에서 배출되는 자화공기에 미세수증기로 이루어진 수증기를 분사하여 혼합한 후, 제2중공(31)으로 공급하기 위한 것으로서, 제1하우징(12)과 제2하우징(32) 사이에 설치된 수증기혼합기(41)와, 상기 수증기혼합기(41)에 수증기를 공급하는 수증기 생성장치(70)를 포함한다.
그리고 제1하우징(12)의 일단에는 외부공기를 제1중공(11)으로 주입하기 위한 공기주입부(20)가 설치되고, 제2하우징(32)의 타단에는 제2중공(31)에서 배출되는 라디칼공기를 외부로 토출하기 위한 공기토출부(60)가 설치된다.
바람직하게, 공기주입부(20)는, 제1하우징(12)의 단부에 결합되는 공기주입캡(22)과, 공기주입캡(22)의 일측면에 형성된 공기주입구(21)와, 공기주입구(21)를 통해 외부공기를 주입하는 블로워(25)를 포함한다.
바람직하게, 공기토출부(60)는, 제2하우징(32)의 타단에 결합되는 공기토출캡(62)과, 공기토출캡(62)의 중앙에 형성된 공기토출구(61)를 포함한다.
그리고 교반부(50)는, 제1 및 제2중공(11)(31)으로 주입되는 외부공기, 자화공기 및 자화공기와 수증기의 혼합기체를 제1 및 제2중공(11)(31)의 내부에 설치된 영구자석(13)(33)이나 순철 분말(36)과 반복적으로 접촉시킬 수 있도록 난류를 형성한다.
바람직하게 교반부(50)는, 상기 제1중공(11)과 제2중공(31)의 중심을 관통하고 공기주입캡(22)과 공기토출캡(62)에 의해 회전가능하게 지지되는 교반축(51)과, 교반축(51)의 외주면에 돌출되게 설치된 다수의 교반날개(52) 및 교반축(51)을 회전시킬 수 있도록 상기 교반축(51)의 일단에 결합된 교반모터(53)를 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 라디칼공기 생성장치(1a)는 강력한 산화력을 갖는 수산화라디칼이 포함된 라디칼공기를 생성하는 것으로서, 특히 라디칼생성부(30)에서 펜톤반응을 통해 수산화라디칼을 생성하기 위한 것이다. 통상 펜톤반응은 수중에서 2가 철이온, 과산화수소 및 산소가 상호반응하여 이루어진다. 그러나 본 발명은 2가 철이온 대신에 순철 분말을 사용하고, 과산화수소 대신에 산소가 포함된 자화공기를 사용하며, 수중에서 펜톤반응을 일으키는 대신에 기체 상태에서 펜톤반응을 일으킴으로써 장치의 구조를 단순하게 하고, 유지관리가 편리하며, 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하는 것이다.
즉, 본 발명의 라디칼공기 생성장치(1a)는 외부공기를 강한 자기장(10,000~12,000 Gauss) 속으로 통과시켜 산소가 여기 된 자화공기를 생성하는데, 이러한 자화공기는 공기 중의 산소 농도가 높아진다. 그리고 이러한 자화공기와 수증기를 혼합하여 산소 농도가 높은 물 입자를 만든 다음, 순철 분말(36)의 표면에 물 입자를 접촉시켜 순철 분말(36)의 표면에서 산소와 물의 상호작용으로 산화력이 강한 수산화라디칼을 포함된 라디칼공기를 생성하는 것이다.
다시 말해, 자화생성부(10)는 외부공기를 강한 자기장 속으로 통과시켜 활성산소가 포함된 자화공기를 생성하는 것이고, 수증기공급부(40)는 자화공기에 외부로부터 공급되는 수증기를 혼합하여 산소가 풍부한 물 입자를 생성하는 것이며, 라디칼생성부(30)는 자기장에 의해 분산 배치된 순철 분말 사이로 산소가 풍부한 수증기를 통과시켜 순철 분말의 표면에 부착된 물 입자에서 물과 산소가 상호작용하여 수산화라디칼을 생성하는 것이다.
그리고 라디칼생성부(30)에서 만들어진 수산화라디칼은 공기주입부(20)에서 압송되는 외부공기와 함께 공기토출부(60)에 의해 외부로 토출되고, 공기토출부(60)에서 토출된 라디칼공기는 제1 산기관(212)(기포발생기)을 통해 제1 폭기반응조(210)의 내부로 미세기포 상태로 분사되어 수중의 난분해성 유기물을 산화 분해한다.
더욱 구체적으로, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 라디칼생성부의 구조를 보여주는 단면도와 단면사시도이다. 도시된 바와 같이, 라디칼생성부(30)는, 제2중공(31)이 형성되고 양단이 개방된 원통형의 제2하우징(32)과, 상기 제2하우징(32)의 내부에 설치된 다수의 자석모듈(35)과 상기 자석모듈(35)에 의한 자기장에 의해 분산 배치된 순철 분말(36)과, 상기 순철 분말(36)을 수용하는 순철수용망(37) 및 UV램프(90)를 포함한다.
제2하우징(32)은, 외부하우징(32a)과 내부하우징(32b)으로 구분된다. 그리고 외부하우징(32a)과 내부하우징(32b) 사이에는 베어링부재(39)가 설치된다. 따라서 내부하우징(32b)은 외부하우징(32a)의 내부에 원주 방향으로 자류롭게 회전할 수 있다.
내부하우징(32b)의 내주면에는 자석모듈(35)과 순철수용망(37) 및 UV램프(90)가 설치된다. 자석모듈(35)은 상기 내부하우징(32b)의 내부에 방사 방향으로 배치되도록 내주면에 일정 간격 이격되게 설치된다. 순철수용망(37)은 자석모듈(35)을 감싸도록 설치되고, UV램프(90)는 순철수용망(37)에 근접하게 이웃하는 자석모듈(35) 사이에 설치된다. 또한, 내부하우징(32b)의 중심에는 교반축(51)이 설치된다.
바람직하게 자석모듈(35)은 다수의 영구자석(33)과 스페이서(34)를 적층하여 이루어진다. 이때, 스페이서(34)는 영구자석(33) 사이에 개재되고, 영구자석(33)보다 크기를 작게 함으로써 자석모듈(35)의 표면에 다수의 요철홈이 형성되게 할 수 있다. 이러한 요철홈은 제2중공(32)의 내부에 난류를 형성한다.
바람직하게 자석모듈(35)은 막대 형태로 이루어지고, 그 하면에는 슬라이드판(351)이 부착된다. 그리고 내부하우징(32b)의 내주면에는 슬라이드판(351)이 삽입될 수 있는 가이드홈(352)이 형성된다. 따라서 하면에 슬라이드판(351)이 부착된 자석모듈(35)을 내부하우징(32b)에 쉽게 고정할 수 있다. 이를 위해 슬라이드판(351)의 상면에는 자석모듈(35)이 삽입되는 안착홈이 형성되고 하면에는 상기 내부하우징(32b)에 형성된 가이드홈(352)에 대응하는 가이드돌부가 형성될 수 있다.
순철수용망(37)은 자석모듈(35)을 감싸도록 설치되는 것으로 슬라이드판(351)의 상면에 고정될 수 있고, 자석모듈(35)과 순철수용망(37) 사이에는 순철 분말(36)을 수용하도록 공간이 형성된다. 따라서 순철수용망(37)의 내부에 순철 분말(36)을 주입하면, 자석모듈(35)에 의해 형성되는 자기장에 의해 순철 분말(38)이 상기 자석모듈의 주변에 분산 배치된다.
아울러 순철수용망(37)은 순철 분말은 통과할 수 없으나 공기와 수증기는 자유롭게 통과할 수 있는 크기의 망점을 갖는 망체로 이루어지므로, 제2중공(32)으로 주입되는 공기와 수증기는 순철수용망(37)을 통과하여 순철 분말(36)과 접촉할 수 있는 반면에 순철 분말(36)은 순철수용망(37)을 벗어나지 못하게 된다. 바람직하게 순철 분말(36)은 입경이 작을수록 반응에는 유리하나 순철수용망(37)의 망점이 작아질수록 공기와 수증기의 흐름은 원활하지 않게 된다. 따라서 작은 입경의 순철 분말(36)을 순철수용망(37)의 망점보다 큰 입경을 갖는 부유성 입자의 표면에 부착하거나 코팅하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, UV램프(90)는 순철수용망(37)에 근접하도록 설치되는데, UV램프(90)에서 조사되는 자외광는 외부공기를 오존으로 변화시키거나 오존을 과산화수소로 변화시킬 수 있다. 이렇게 생성된 오존이나 과산화수소는 자체로써 강한 산화력이 있을 뿐만 아니라 팬톤반응을 촉진할 수 있다.
또한, UV램프(90)에서 조사되는 자외선은 펜톤반응에 의해 발생한 산화철종을 광환원시킬 수 있다. 즉, 펜톤반응에 의해 발생하는 3가철 슬러지를 신속하게 분해함으로써 영구자석(33)이나 순철 분말(36)의 표면에 필름층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 필름층는 순철 분말과 산소 또는 수분과의 접촉을 방해하므로 신속히 제거함으로써 펜톤반응을 촉진하고 순철 분말(36)의 수명을 연장할 수 있다.
그리고 내부하우징(32b)의 가운데에 설치된 교반축(51)은, 그 외주면에 설치된 다수의 교반날개(52)와 함께 회전하여 제2중공(31)의 내부에 난류를 형성할 수 있다. 그리고 교반날개(52)에 의해 형성되는 난류는 외부공기와 수증기가 순철 입자(36) 및 UV램프(90)와 반복적으로 접촉하도록 함으로써 펜톤반응을 촉진할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 내부하우징(32b)을 회전시키는 회전수단(80)을 더 포함할 수 있다. 상기 회전수단(80)은 내부하우징(32b)의 외주면에 설치된 링기어(81)와, 상기 외부하우징(32a)의 외측에 설치되고 상기 링기어(82)와 맞물리는 평기어(82) 및 상기 외부하우징(32a)의 일측에 고정되고 평기어(82)를 회전시키는 회전모터(83)를 포함한다. 또한, 외부하우징(32a)에는 평기어(82)의 일부가 삽입되어 상기 링기어(82)와 맞물릴 수 있도록 소정 크기로 개구부가 형성된다.
따라서 회전모터(83)를 작동시키면, 평기어(81)가 회전하고, 평기어(81)가 회전하면, 이와 맞물려 있는 링기어(81)가 회전한다. 그리고 상기 링기어(81)가 회전하면, 링기어(81)와 결합된 내부하우징(32b)이 회전하게 된다. 이처럼 내부하우징(32b)이 원주방향으로 회전하면 그 내주면에 설치된 다수의 순철수용망(37)과 자석모듈(35) 및 UV램프(90)가 함께 회전하게 된다.
이와 같이, 순철수용망(37)이 회전함으로써 순철수용망(37) 내부의 순철 입자(36)가 중력에 의해 한쪽으로 몰리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 순철수용망(37)이 회전함으로써 순철 입자(36)가 영구자석(33)과 반복적으로 충돌을 일으켜서 영구자석(33)의 표면에 형성된 필름층을 제거할 수 있다. 또한, 순철수용망(37)과 UV램프(90)가 회전함으로써 제2중공(31)으로 공급된 자화공기와 수증기가 반복적으로 접촉됨으로써 라디칼공기의 생성효율이 향상시킬 수 있다.
한편, 블로워(25)는, 공기주입부(20)의 공기주입구(21)와 연결되어 제1중공(11)으로 외부공기를 주입함과 아울러 외부공기가 제2중공(31)을 통과하여 공기배출부(60)의 공기토출구(61)를 통해 외부로 토출되도록 하는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 케이스(251)와, 상기 케이스(251)의 내부에 회전 가능하게 설치된 임펠러(252)와, 상기 케이스(251)의 후방에 설치되고 임펠러(252)를 회전시키는 블로워모터(253)와, 상기 케이스(251)의 일 측면에 설치되고 외부공기가 유입되는 공기유입관(254)과, 상기 케이스(251)의 전면에 설치되고 상기 임펠러(252)에 의해 압송된 외부공기를 상기 공기주입구(21)로 주입하는 공기주입관(256)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 공기유입관(254)에는 외부공기에 포함된 이물질을 여과하는 공기필터(257)가 설치될 수 있다. 따라서 상기 블로워(25)에 의해 압송되는 외부공기는 상기 제1중공(11)와 제2중공(32)을 거쳐 외부로 토출되게 된다.
이어서, 수증기혼합기(41)는, 제1하우징(11)과 제2하우징(32) 사이에 설치되는 것으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제3중공(42a)이 형성된 원통형의 혼합기몸체(42)와, 혼합기몸체(42)의 일측에 형성되고 외부로부터 수증기가 주입되는 수증기주입구(43)와, 수증기주입구(43)를 통해 주입된 수증기가 혼합기몸체(42)를 따라 원주 방향으로 이동하도록 혼합기몸체(42)의 내부에 형성된 수증기통로(44)와, 혼합기몸체(42)의 내주면을 따라 일정 간격 형성되고 수증기통로(44)와 연결되어 수증기를 분사하는 다수의 노즐(45)을 포함한다.
이때, 제3중공(42a)은 상기 제1 및 제2중공(11)(32)보다 지름이 작기 때문에 자화공기가 제1중공(11)에서 배출되어 제3중공(42a)을 통과할 때 자화공기의 유속이 급격히 증가하게 된다. 그러면 상기 제3중공(42a)의 내부에 부(-)의 압이 형성되고, 이 부압에 의해 수증기혼합기(41)의 내부의 수증기가 제3중공(42a)으로 흡입되어 분사되게 된다. 또한, 상기 제3중공(42a)으로 분사되는 수증기는 빠른 속도로 이동하는 자화공기와 신속하게 혼합되게 된다.
그리고 상기 수증기공급장치(70)는, 상기 수증기혼합기(41)에 수증기를 공급하기 위한 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 수증기를 생성하는 수증기생성부(72)와, 생성된 수증기를 전기분해하는 수증기전해부(73)로 이루어진다.
바람직하게, 수증기생성부(72)는, 물(수도수 또는 전해수)을 저장하는 저수통(721)과, 저수통(721) 내부에 설치된 하나 이상의 초음파 진동자(722)를 포함한다. 또한, 저수통(721)은 일정 수위를 유지할 수 있도록 유입구와 배출구가 일정 높이에 형성된다. 이때, 다수의 초음파 진동자(722)는 수면에 근접하도록 설치되며, 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결된다. 그러나 이러한 수증기생성부는 반드시 상술한 구조로 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 수증기전해부(73)는, 수증기생성부(72)에서 생성되어 올라오는 수증기가 통과하는 제4중공(731)이 형성된 전해하우징(732)과, 전해하우징(732)의 제4중공(731) 내부에 설치된 하나 이상의 격막(733)과, 격막(733)을 사이에 두고 설치되는 두 개 이상의 전극판(734)(735)을 포함한다. 이때, 전해하우징(732)을 하나의 전극으로 사용할 경우 하나의 전극판은 격막의 일측면에 설치될 수 있다. 그리고 전극판(734)(735)에는 접속단자가 일체로 형성되고 이 접속단자는 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결된다.
바람직하게 상기 전해하우징(732)과 격막(733) 및 전극판(734)(735)은 원통으로 이루어질 수 있다. 또한, 하나의 전해하우징(732)의 내부에 다수의 원통형 격막(733)과 원통형 전극판(734)(735)이 설치되는 경우 다수의 격막(733)과 전극판(734)(735)은 동심원으로 이루어지고, 그 사이에는 링 형상으로 이루어진 제4중공(731)이 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 수증기공급장치(70)는 단순히 수증기만 공급하는 것이 아니라 수증기에 포함된 미세 물입자를 전기분해함으로써 수증기와 함께 산소, 오존, 음이온 및 수산기 등도 함께 공급함으로써 상기 라디칼생성부(30)에서의 라디칼공기의 생성을 촉진할 수 있다.
예를 들어, 초음파 진동자(722)에 전원을 공급하면, 저수통(721)의 물 위로 미세 물입자가 분무되고, 이 수증기는 수증기혼합기(41)에 형성된 부압에 의해 전해하우징(732)의 제4중공(731)을 따라 상승한다. 그리고 전해하우징(732)에 설치된 격막(733)과 전극판(734)(735)에 의해 수증기에 포함된 물 입자의 일부가 전기분해되어 산소, 수소, 오존, 음이온 및 수산기 등이 발생된다. 그리고 이러한 기체는 수증기와 함께 수증기혼합기(41)로 유입된다.
이때, 전해하우징(732)의 내부에 수증기를 흡입할 만한 부압이 형성되지 않는 경우 전해하우징(732)의 하단부에 송풍팬를 더 설치할 수 있다. 또한, 여러 개의 전해하우징(732)으로 이루어지는 경우, 다수의 전해하우징(732)에서 배출되는 수증기를 상기 수증기주입구(43)로 주입할 수 있도록 고깔 형태로 이루어진 수증기안내부(74)를 더 설치할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 라디칼공기 생성장치의 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예의 라디칼공기 생성장치(1)는, 전술한 예와 마찬가지로 자화생성부(10), 공기주입부(20), 라디칼생성부(30), 수증기공급부(40), 교반부(50) 및 공기토출부(60)를 포함하고 단지 라디칼생성부(30)의 구조가 다를 뿐이다.
즉, 본 실시예의 라디칼생성부(30)는, 상기 제2하우징(32)의 중심에 회전 가능하게 설치된 교반축(51)의 외주면에 자석모듈(35)과 순철수용망(37)을 설치함으로써 상기 교반축(51)과 함께 상기 자석모듈(35)과 순철수용망(37)이 회전할 수 있게 하고, 상기 제2하우징(32)의 내주면에 상기 UV램프(90)를 설치하는 것이다.
바람직하게, 자석모듈(35)은 교반축(51)의 외주면에 설치되는 링형 스페이서(355)와 링형 스페이서(355)의 외주면에 결합하는 링형 영구자석(33)으로 이루어진다. 또한, 순철수용망(37)은 링형 영구자석(33)의 외주면에 설치될 수 있는 링형 순철수용망(37)으로 이루어진다. 이때, 교반축(51)에 설치되는 이웃하는 자석모듈(35)과 순철수용망(37)의 크기를 서로 다르게 하여 그 외주면에 다수의 요철홈을 형성하면 상기 교반축(51)과 함께 회전할 때 제2중공(32)에 난류를 형성할 수 있다. 또한, 이웃하는 자석모듈(35)의 사이에 휘저음 날개를(52) 더 설치하면, 상기 교반축(51)과 함께 회전할 때 난류를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 펜톤반응에 필요한 순철 분말이 자석모듈의 주변에 형성된 자기장에 의해 분산 배치될 뿐만 아니라 자석모듈을 감싸도록 설치된 순철수용망의 내부에 수용되므로 외부공기와 함께 배출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 순철수용망에 근접하도록 UV램프를 설치함으로써 외부공기를 산소나 오존 또는 수산기와 같은 물질로 전환할 뿐만 아니라 펜톤반응으로 생성되는 3가철 슬러지를 신속히 제거하여 영구자석의 표면에 필름층이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
아울러 본 발명은 순철수용망을 회전시킴으로써 중력이나 외부공기에 의해 순철 분말이 한쪽으로 쏠리는 것을 방지하고 순철 분말이 영구자석과 반복적으로 충돌하도록 함으로써 이물질이 생기는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자화공기 생성장치(1b)는 도시된 바와 같이, 상기 제2산기관(222)을 통해 제2폭기반응조(220)의 내부로 자화공기가 포함된 미세기포를 공급하기 위한 것으로서, 자화생성부(10), 공기주입부(20), 산소공급부(140), 교반부(50) 및 공기토출부(60)를 포함하나 상기 산소공급부(140)를 제외한 나머지 구성은 전술할 실시예와 동일하다.
상기 산소공급부(140)는 상기 자화생성부(10)의 중간부분으로 산소를 공급하여 혼합하기 위한 것으로서, 크게 산소혼합기(141)과 산소발생기(170)를 포함한다. 이때, 상기 산호혼합기(141)는 전술한 실시예의 수증기혼합기(41)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
상기 산소발생기(170)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제올라이트와 같은 흡착제를 이용하여 산소를 농축하는 것으로서, 상,하가 개구된 케이싱(171)과, 상기 케이싱(171)의 상,하단에 설치된 상,하부 매니폴드(172)(176)와, 상기 케이싱(171)의 내부에는 차례로 흡착부(173)와 탄성부재(178) 및 산소저장부(177)를 포함한다. 그리고 상기 흡착부(173)와 산소저장부(177) 사이에는 체크밸브(174)와 오리피스(175)가 설치된다.
상기 탄성부재(178)는 흡착부의 상,하 다공판사이에 내장된 흡착재가 시간이 지날수록 부피가 줄어들게 되므로 이것을 압축하는 기능을 갖는다. 상기 체크밸브(174)는 산소농축이 시작되어 흡착부 내부가 소정 압력이 되면 농축산소를 산소저장부로 이동시킨다. 반대로 상기 오리피스(175)는 흡착부의 압력이 낮아지면 압력이 높은 농축산소의 일부를 흡착부로 역류시켜 흡착재에 부착된 질소를 세정토록 한다.
그리고 상기 구리해리조(500)는, 하천이나 호수로 방류되는 방류수에 일정 량의 구리 이온을 공급하기 위한 것으로서, 일정 크기의 해리반응조(510)와, 상기 침전반응조(410)에서 배출되는 상등수가 유입되는 상등수유입구(414)와, 상기 해리반응조(510)의 내부에 일정 간격으로 설치되는 다수의 구리판(512)과, 상기 해리반응조(510)에서 침전된 침전물을 침전반응조(410)로 반송하는 침전물반송구(513)과, 상기 해리반응조(510)의 수면으로 부유하는 부유물을 수거하여 배출하는 부유물배출구(514)과, 상기 해리반응조(510)으로터 구리이온이 포함된 방류수를 배출하는 방류수배출구(515)를 포함한다. 이때, 상기 해리반응조(510)는 상기 침전반응조(410)의 후단 상단부에 설치되어, 상기 침전반응조(410)에서 배출되는 상등수가 유입되도록 한다.
따라서 상기 다수의 구리판(512)에 전압을 인가하면 +전압이 인가된 +구리판(양극판)이 되고 -전압이 인가된 구리판(512)은 -구리판(음극판)이 되어 양극판에서 구리 이온(Cu2+)이 해리되게 된다. 이때 양극판에서 해리되는 구리 이온은 조류의 발생 및 성장에 치명적인 독성이 있으므로 적정량의 구리 이온을 처리수에 함유시키면 조류의 발생을 억제하는 효과가 있다. 통상, 물에 함유된 구리이온의 농도가 0.2ppm인 경우 조류가 발생하지 않고, 0.4ppm 이상에서는 기존에 발생 된 조류가 사멸하고 더 이상 증식되지 않는 것으로 알려져 있다. 그리고 폐수처리수의 수질기준에서는 구리 이온은 3ppm으로 규제하고 있다. 따라서 상기 구리해리조(500)는 구리판으로 인가되는 전압 또는 전류를 조절하여 양극판에서 해리되는 구리 이온의 양을 조절하기 위한 농도조절장치 및 방류수 중의 구리 이온농도를 측정하기 위한 구리 농도 측정기를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 수산화라디칼이 포함된 라디칼공기를 공급하여 난분해성 유기물을 산화 분해하여 분해가능한 유기물로 전환한 후 분해성 유기물을 자화공기를 통해 활성화된 미생물을 이용하여 제거하고 응집 및 침전과정을 거쳐 부유물과 침전물을 분리함으로써 하폐수를 정화할 뿐만 아니라 그 방류수에 구리 이온을 주입시킴으로써 조류의 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 본 발명의 권리범위는 이들 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 특허 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
100: 고도처리장치 200: 폭기조
200a: 제1폭기조 200b: 제2폭기조
300: 응집조 400: 침전조
500: 구리해리조
200a: 제1폭기조 200b: 제2폭기조
300: 응집조 400: 침전조
500: 구리해리조
Claims (16)
- 순차적으로 설치된 제1폭기조, 제2폭기조, 응집조 및 침전조를 포함하는 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치에 있어서,
상기 제1폭기조는, 외부에서 생성된 라디칼공기를 폭기하여 난분해성 유기물을 분해가능한 유기물로 전환시키는 것으로, 일정 크기의 제1폭기반응조와, 난분해성 유기물이 포함된 원수가 유입되는 원수유입구와, 상기 제1폭기반응조의 내부에 설치된 제1산기관과, 상기 제1폭기반응조의 외부에 설치되고 상기 제1산기관에 라디칼공기를 공급하는 라디칼공기 생성장치와, 상기 제1폭기반응조로 유입된 난분해성 유기물이 포함된 원수와 라디칼공기가 포함된 미세기포를 혼합하는 제1교반기를 포함하고;
상기 제2폭기조는, 상기 제2폭기조는 외부에서 생성된 자화공기를 폭기하여 분해가능한 유기물을 활성 미생물을 이용하여 분해하는 것으로, 일정 크기의 제2폭기반응조와, 상기 제1폭기반응조에서 배출되는 분해가능한 유기물이 포함된 처리수가 유입되는 1차 처리수유입구와, 상기 제2폭기반응조의 내부에 설치된 제2산기관과, 상기 제2폭기반응조의 외부에 설치되고 상기 제2산기관에 자화공기를 공급하는 자화공기 생성장치와, 상기 제2폭기반응조로 유입된 분해가능한 유기물이 포함된 처리수와 자화공기를 혼합하는 제2교반기를 포함하며;
상기 응집조는, 상기 제2폭기조에서 배출되는 2차 처리수에 응집제를 투입하여 2차 처리수에 포함된 부유성 물질을 응집하기 위한 것으로, 일정 크기의 응집반응조와, 상기 제2폭기반응조에서 배출되는 2차 처리수가 유입되는 2차 처리수유입구와, 상기 응집반응조의 내부로 응집제를 투입하는 응집제투입구와, 상기 응집반응조로 유입된 부유물질이 포함된 2차 처리수와 응집제를 혼합하는 제3교반기를 포함하고;
상기 침전조는, 일정 크기의 침전반응조와, 상기 응집반응조에서 배출되는 3차 처리수가 유입되는 3차 처리수유입구와, 상기 침전반응조에서 침전된 침전물을 외부로 배출하는 슬러지배출구를 포함하되,
상기 라디칼공기 생성장치는, 제1중공이 형성된 제1하우징과 상기 제1중공의 내부에 자기장이 형성되도록 상기 제1하우징의 내주면에 설치된 다수의 영구자석을 포함하는 자화생성부와;
상기 자화생성부의 제1중공으로 외부공기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부의 일단에 설치된 공기주입캡과 상기 공기주입캡에 형성된 공기주입구와, 상기 공기주입구를 통해 외부공기를 압송하는 블로워를 포함하는 공기주입부와;
상기 자화생성부의 제1중공과 일렬로 배열되는 제2중공이 형성된 제2하우징과 상기 제2중공의 내부에 자기장이 형성되도록 상기 제2하우징의 내주면에 설치된 다수의 자석모듈과, 상기 자석모듈의 자기장에 의해 분산 배치되는 순철 분말과, 상기 자석모듈을 감싸도록 설치되고 상기 순철 분말을 수용하는 다수의 순철수용망과, 상기 다수의 순철수용망과 근접하게 설치되고 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결된 다수의 UV램프를 포함하는 라디칼생성부와;
상기 라디칼생성부의 제2중공으로 수증기를 공급할 수 있도록 상기 자화생성부와 라디칼생성부 사이에 설치되고 외부에서 공급되는 수증기를 상기 자화생성부에서 이송되는 자화공기에 분사하여 혼합하는 수증기혼합기와 상기 수증기혼합기에 수증기를 공급하는 수증기공급장치를 포함하는 수증기공급부와;
상기 제1중공 및 제2중공의 내부에 난류를 형성할 수 있도록 상기 제1중공 및 제2중공의 내부에 회전 가능하게 설치된 교반축과 상기 교반축의 외주면에 설치된 다수의 교반날개와 상기 교반축을 회전시키는 교반모터를 포함하는 교반부와;
상기 라디칼생성부에서 생성되는 라디칼공기를 외부로 토출할 수 있도록 상기 라디칼생성부의 타단에 설치된 공기토출캡과 상기 공기토출캡에 형성된 공기토출구로 이루어진 공기토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 공기주입캡은 고깔 형태로 이루어지고, 일측 경사면에는 상기 공기주입구가 형성되며, 일단 중심에는 상기 교반축을 회전 가능하게 지지하는 관통홀과 베어링이 설치되며, 상기 공기토출캡은 고깔 형태로 이루어지고, 타단 중심에는 상기 교반축을 회전 가능하게 지지하는 관통홀과 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치. - 제1 항에 있어서,
상기 수증기혼합기는, 상기 자화생성부에서 생성된 자화공기가 통과하도록 제3중공이 형성된 혼합기본체와, 상기 혼합기본체의 일측에 형성되고 외부로부터 수증기가 공급되는 수증기주입구와, 상기 수증기주입구를 통해 주입된 수증기가 상기 혼합기본체를 따라 원주 방향으로 이동하도록 상기 혼합기본체의 내부에 형성된 수증기통로와, 상기 혼합기본체의 내주면을 따라 일정 간격으로 형성되고 상기 수증기통로와 연결되어 수증기를 상기 제3중공으로 분사하는 다수의 노즐공을 포함하되, 상기 제3중공의 내경은 상기 제1 또는 제2중공의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치. - 제1 항에 있어서,
상기 블로워는, 일정 크기의 케이스와 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 설치된 임펠러와, 상기 케이스의 후방에 설치되고 상기 임펠러를 회전시키는 제2 모터와, 상기 케이스의 일 측면에 설치되고 외부공기가 유입되는 공기유입관과, 상기 케이스의 전면에 설치되고 상기 공기주입구로 외부공기를 주입하는 공기주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치. - 제5 항에 있어서,
상기 수증기공급장치는, 물을 가열하거나 초음파 진동자를 이용하여 수증기를 생성하는 수증기생성부와, 상기 수증기생성부에서 생성된 수증기를 전기분해하여 상기 수증기주입구로 공급하는 수증기전해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치 - 제7 항에 있어서,
상기 수증기생성부는, 일정 수위의 물을 저장하는 저수통과, 상기 저수통 내부에 설치된 하나 이상의 초음파 진동자를 포함하고, 상기 저수통은 일정 수위를 유지할 수 있도록 일정 높이에 유입구와 배출구가 형성되며, 상기 다수의 초음파 진동자는 수면에 근접하도록 설치되고 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치 - 제7 항에 있어서,
상기 수증기전해부는, 양단이 개방되고 수증기가 통과하도록 제4중공이 형성되며 상기 수증기생성부에서 생성되는 수증기가 통과하도록 설치되는 하나 이상의 전해하우징과, 상기 전해하우징의 내부에 설치된 하나 이상의 격막과, 상기 격막의 양면에 설치되고 외부의 전원공급부와 전기적으로 연결되는 적어도 두 개 이상의 전극판과, 상기 제4중공에서 전기분해된 수증기를 안내하여 상기 수증기주입구로 주입하는 수증기안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디칼공기를 이용한 하폐수의 난분해성 유기물 고도처리장치. - 삭제
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200462553Y1 (ko) * | 2012-02-10 | 2012-09-14 | 주식회사 케이워터텍 | 조류 발생 억제 장치 |
| KR20140048427A (ko) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 우정석 | 대단위 양식장의 정수시스템 |
| KR101565647B1 (ko) | 2013-08-09 | 2015-11-04 | 조형제 | 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법 |
| KR20180123383A (ko) * | 2017-05-08 | 2018-11-16 | 서부석 | 이중구조를 갖는 마이크로 버블 이젝터를 이용한 돈분뇨 처리 시스템 |
| KR102330266B1 (ko) | 2020-01-30 | 2021-11-24 | 한국건설기술연구원 | 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200462553Y1 (ko) * | 2012-02-10 | 2012-09-14 | 주식회사 케이워터텍 | 조류 발생 억제 장치 |
| KR20140048427A (ko) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 우정석 | 대단위 양식장의 정수시스템 |
| KR101565647B1 (ko) | 2013-08-09 | 2015-11-04 | 조형제 | 하·폐수의 난분해성 유기물 및 영양염류 고도처리장치 및 이를 이용한 하·폐수 고도처리방법 |
| KR20180123383A (ko) * | 2017-05-08 | 2018-11-16 | 서부석 | 이중구조를 갖는 마이크로 버블 이젝터를 이용한 돈분뇨 처리 시스템 |
| KR102330266B1 (ko) | 2020-01-30 | 2021-11-24 | 한국건설기술연구원 | 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법 |
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