KR102562116B1 - 미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템 - Google Patents

미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치는, 격리판에 의해 내부공간이 상측공간과 하측공간으로 구분되는 몸체; 상기 상측공간으로 폐수를 제공하는 폐수유입관; 상기 상측공간을 하향으로 관통하도록 마련되어 상기 하측공간의 중심부로 공기를 제공하는 공기유입관; 상기 격리판에 장착되어, 상측공간으로 제공된 폐수를 상기 하측공간으로 분사하는 분사노즐;을 포함하되, 상기 하측공간 중 상기 분사노즐의 분사경로 상에는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 깔때기 형상의 경사면이 마련된다. 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템을 이용하면, 외부로부터 공급된 공기를 미세화시켜 폐수에 혼합시킬 수 있으므로 산소이용율이 높으며, 폭기조 내의 호기성 미생물 활성화율도 좋아져, 이에 따라 폐수를 보다 효과적으로 정화시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템 {Advenced oxidation apparatus using micro-bubble and high concentration organic wast water treatment system having the same}
본 발명은 폭기조 내에 산기관을 대신하여 설치되는 고도산화장치로 산소이용율을 높여 고도산화처리가 가능한 장치이며, 또한 이를 구비하는 순환처리시스템에 의한 고농도 유기성 수처리시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 나선형으로 빠르게 유동하는 폐수의 중심부로 공기를 공급하여 기포를 미세한 크기로 공급할 수 있는 고도산화장치 및 이를 구비하는 수처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 생활하수 및 오폐수 그리고 산업현장에서 배출되는 폐수 중의 유기물질 및 질소 성분은 대부분 호기성 미생물에 의한 생물학적 분해방법에 의해서 제거될 수 있다. 따라서 하·폐수처리시설에는 하·폐수와 호기성 미생물의 혼합액, 즉 활성슬러지 혼합액이 충전되는 폭기조가 구비되어 있다. 그리고 이 폭기조를 호기 상태로 조성할 수 있도록 상기 폭기조에는 소정의 공기공급시스템이 설치된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 폭기조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 공기공급시스템이 설치된 종래의 폭기조 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소정 크기의 폭기조(13) 바닥(14)에는 다수 개의 산기관(15)이 균등한 간격으로 배열되어 있고, 상기 폭기조(13)의 바깥쪽에는 하나 이상의 블로워(19)가 설치되어 있으며, 상기 블로워(19)와 산기관(15)은 공기이송배관(17)을 통해 연통되어 있다.
상기 블로워(19)에서 생성되는 공기는 공기이송배관(17)을 통해서 폭기조(13) 내부의 산기관(15)으로 공급되며, 각 산기관(15)으로 공급된 공기는 상기 산기관(15)에 형성된 미세구멍을 통해 배출되어 폭기조(13) 내의 폐수(12)에 혼합된다.
이때, 상기 폭기조(13) 내의 폐수(12)에는 다량의 호기성 미생물이 혼합되어 있는바, 상기 언급한 바와 같이 폐수(12)에 공기가 혼합되면 상기 호기성 미생물은 산소를 공급받아 활성화되고, 이에 따라 상기 폐수(12)는 활성화된 호기성 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다.
상기 언급한 바와 같이 폐수(12)에 혼합되어 있는 호기성 미생물이 활성화되기 위해서는 상기 폐수(12)의 용존산소량과 산소이용률이 높아야 하는데, 도 1에 도시된 종래의 공기공급시스템(10)과 같이 단순히 폐수(12) 내에 공기방울을 공급하는 방식으로는 폐수(12)의 용존산소량과 산소이용률을 높이는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 공기공급시스템을 이용하면, 고농도의 유기성폐수를 처리하고자 하는 경우 전체적인 구조물의 용량 및 규격이 커져야하므로 활용성에 문제가 있다.
한편, 고농도의 유기성 폐수를 처리하기 위해서는 용존산소량을 높여 산소를 효과적으로 이용하는데 종래의 공기공급시스템으로는 산소이용률을 높이는데 한계가 있다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 산기관을 이용하는 기술은 산소이용율이 약 3%~5%정도에 0.5kg BOD/㎥ BOD부하 처리로 산소이용율이 낮은 단점이 있지만, 신청기술은 산소이용율은 약 20%이상이며 2.0kg BOD/㎥이상의 BOD부하를 처리할 수 있다.
KR 10-0539717 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부로부터 공급된 공기를 미세화시켜 폭기조로 공급함으로써 폭기조 내의 용존산소량과 산소이용률을 높이고 이에 따라 호기성 미생물을 효과적으로 활성화시킬 수 있는 미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치는, 격리판에 의해 내부공간이 상측공간과 하측공간으로 구분되는 몸체; 상기 상측공간으로 폐수를 제공하는 폐수유입관; 상기 상측공간을 하향으로 관통하도록 마련되어 상기 하측공간의 중심부로 공기를 제공하는 공기유입관; 상기 격리판에 장착되어, 상측공간으로 제공된 폐수를 상기 하측공간으로 분사하는 분사노즐;을 포함하되, 상기 하측공간 중 상기 분사노즐의 분사경로 상에는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 깔때기 형상의 경사면이 마련된다.
상기 분사노즐은 상기 경사면의 원주방향을 따라 비스듬히 경사진 방향으로 폐수를 분사하도록 장착되어, 상기 분사노즐에서 분사된 폐수는 상기 경사면을 따라 나선형으로 유동한다.
상기 분사노즐은 상기 경사면의 수직중심축을 향해 비스듬히 경사진 방향으로 폐수를 분사하도록 구성된다.
상기 분사노즐은 상기 공기유입관을 중심으로 방사형을 이루도록 원형으로 배열된다.
상기 공기유입관의 하단은 상기 경사면의 하단보다 높게 위치된다.
상기 몸체는 원통 형상으로 형성되고, 상기 경사면은 상기 하측공간의 내측벽으로부터 하향으로 경사지게 돌출되는 돌출부의 상면에 마련된다.
상기 공기유입관 중 상기 경사면과 대응되는 부위의 외주면은 상기 경사면과 나란하도록 경사지게 형성된다.
상기 경사면에는 다수 개의 나선홈이 형성된다.
공기유입관의 하측 내부유로에는 단면이 좁아졌다가 넓어지는 소경부가 형성되고, 상기 상측공간의 폐수를 상기 소경부로 안내하는 미세유로가 추가로 구비된다.
상기 하측공간의 출구측으로부터 하향으로 연장되어, 상기 하측공간을 지난 폐수와 미세기포가 혼합되는 혼합관을 더 포함한다.
상기 혼합관은 상측 내경보다 하측 내경이 크게 형성된다.
본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은, 상기와 같이 구성되는 미세기포를 이용한 고도산화장치; 상기 폐수유입관으로 폐수를 공급하는 폐수공급관; 공기공급부로부터 전달받은 공기를 상기 공기유입관으로 공급하는 공기공급관; 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치의 하측에 마련되어, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치로부터 배출되는 폐수 및 미세기포를 공급받는 폭기조; 상기 폭기조 내의 폐수를 상기 폐수공급관으로 순환시키는 순환펌프 및 폐수순환관;을 포함하여 구성된다.
상기 폭기조 내의 폐수를 생물학적으로 처리한 후 상기 순환펌프로 제공하는 여과부를 더 포함한다.
상기 미세기포를 이용한 고도산화장치에서 배출되는 폐수 및 미세기포 혼합수를 상기 폭기조의 바닥측으로 안내하는 가이드관을 더 포함한다.
본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템을 이용하면, 외부로부터 공급된 공기를 미세화시켜 폐수에 혼합시킬 수 있으므로 폭기조 내의 호기성 미생물 활성화와 산소이용율을 높일 수 있고, 이에 따라 폐수를 보다 효과적으로 정화시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 공기공급시스템이 설치된 종래의 폭기조 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치에 포함되는 몸체의 수평단면도이다.
도 6은 분사노즐의 배열구조를 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치에 포함되는 몸체의 수평단면 사시도이다.
도 8은 폐수의 유동방향과 공기의 유동방향을 도시한다.
도 9는 몸체로부터 혼합수가 배출되는 형상을 도시한다.
도 10은 경사면에 나선홈이 형성되는 구조를 도시한다.
도 11은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치 제2 실시예에 포함되는 몸체의 수직단면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치 제3 실시예에 포함되는 몸체의 수직단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치 및 이를 구비하는 고농도 유기성 수처리시스템의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템의 개략도이다.
본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은 호기성 미생물을 이용하여 물을 정화시키는 수처리장치로서, 공기를 미세화시켜 폐수에 혼합시킴으로써 호기성 미생물의 활성화와 산소이용률을 높일 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은, 외부로부터 공급되는 폐수와 공기를 혼합하되 공기 기포를 미세화시켜 폐수의 용존산소량과 산소이용률을 높일 수 있도록 구성되는 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)와, 상기 폐수유입관(120)으로 폐수를 공급하는 폐수공급관(200)과, 공기공급부(310)로부터 전달받은 공기를 상기 공기유입관(130)으로 공급하는 공기공급관(300)과, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)의 하측에 마련되어 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)로부터 배출되는 폐수 및 미세기포를 공급받는 폭기조(500)와, 상기 폭기조(500) 내의 폐수를 상기 폐수공급관(200)으로 순환시키는 순환펌프 및 폐수순환관을 기본 구성요소로 구비한다.
이와 같이 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은 단순히 공기를 폭기조(500) 내의 폐수로 방출하는 것이 아니라, 공기 기포를 아주 작은 크기로 미세화시켜 폭기조(500) 내의 폐수에 혼합시키는바, 공기와 폐수의 접촉면적이 극대화되어 공기 내의 산소가 보다 효과적으로 폐수에 녹아들 수 있게 된다. 이와 같이 폐수 내에 다량의 산소가 포함되면 폐수에 포함되어 있는 호기성 미생물의 활성도가 매우 높아지므로, 상기 폐수의 정화효율이 현저히 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이때, 본 실시예에서는 상기 폭기조(500)가 제1 폭기조(510)와 제2 폭기조(520)로 구분되어, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에서 배출되는 폐수와 공기의 혼합물은 상기 제1 폭기조(510)로 방출되고, 상기 제1 폭기조(510) 내에서 1차적으로 정화된 폐수는 제2 폭기조(520)로 전달되어 별도의 산기장치(미도시)에 의해 2착적으로 정화되는 구조만을 도시하고 있으나, 상기 폭기조(500)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은 폭기조(500) 내의 폐수를 순환펌프로 흡입하여 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)로 공급하도록 구성되는데, 상기 순환펌프로 흡입되는 폐수에 다량의 이물질이 있으면 배관의 폐색 문제가 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은, 상기 폭기조(500) 내의 폐수를 여과시킨 후 상기 순환펌프로 제공하는 여과부(230)를 추가로 구비할 수 있다. 이때, 상기 여과부(230)는 폐수 내의 이물질을 물리적으로 걸러낼 수 있다면 어떠한 방식의 여과장치로도 대체될 수 있다.
또한, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 폭기조(500)의 수면으로부터 상측으로 이격된 지점에 위치되는데, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에서 배출되는 혼합수(폐수와 미세기포가 혼합된 물)가 폭기조(500)의 수면으로 곧바로 떨어지면 폭기조(500)의 폐수 중 수면 부위의 용존산소량만이 높아지고 폭기조(500)의 바닥 부근의 용존산소량을 크게 증가하지 아니하는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 고농도 유기성 수처리시스템은, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에서 배출되는 혼합수가 폭기조(500)의 수면으로 떨어지는 것이 아니라 도 2에 도시된 바와 같이 폭기조(500)의 바닥측으로 배출될 수 있도록, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에서 배출되는 혼합수를 상기 폭기조(500)의 바닥측으로 안내하는 가이드관(400)을 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이 혼합수 내의 미세기포가 폭기조(500)의 바닥 부위로 배출되면 폭기조(500)의 바닥 부위 용존산소량이 높아짐은 물론, 상기 혼합수 내의 미세기포가 수면을 향해 부양하는 동안 폐수에 용해되므로 폭기조(500) 내의 폐수 전체에 걸쳐 용존산소량이 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 의한 수처리시스템은 순환펌프(210)를 이용한 순환처리공정으로 단계적으로 처리된 폐수를 순환펌프(210)와 고도산화장치(100)를 이용하여 산소를 공급하여 반복적으로 생물반응조 전단으로 보내어 고도산화처리를 할 수 있고, 고도산화처리된 폐수를 다음공정으로 보내도록 구성되는바 시스템의 전체 규격이 작아지더라도(기존방식에 비해 약 60% 내외로 작아지더라도) 고농도의 유기성 폐수처리 및 난분해성 물질의 고도처리가 가능하다는 장점이 있다. 즉, 기존 수처리장의 증설시 부지와 구조물이 부족할때에도 본 기술을 적용하면 추가부지와 구조물의 증설 없이 수처리가 가능해진다는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 수처리시스템은, 고도산화를 통하여 처리된 폐수를 폐수처리장내 또는 축산돈사내로 순환하도록 설정될 경우 악취저감시스템으로도 활용이 가능해진다는 장점이 있다.
이 외에도 본 발명에 의한 수처리시스템은, 고농도 유기물 제거용이나 고농도 T-N 제거용으로도 활용이 가능하므로, 활용성이 다양하다는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)의 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에 포함되는 몸체(110)의 수평단면도이며, 도 6은 분사노즐(117)의 배열구조를 도시하는 사시도이고, 도 7은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)에 포함되는 몸체(110)의 수평단면 사시도이며, 도 8은 폐수의 유동방향과 공기의 유동방향을 도시하고, 도 9는 몸체(110)로부터 혼합수가 배출되는 형상을 도시한다. 이때, 도 4는 도 3에 도시된 A-A 선을 따라 절단된 몸체(110)의 수평단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 B-B 선을 따라 절단된 몸체(110)의 수평단면도이다.
본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 외부로부터 공급되는 공기를 미세화시켜 폐수에 혼합시키기 위한 장치로서, 격리판(111)에 의해 내부공간이 상측공간(116)과 하측공간(112)으로 구분되는 몸체(110)와, 상기 상측공간(116)으로 폐수를 제공하는 폐수유입관(120)과, 상기 상측공간(116)을 하향으로 관통하도록 마련되어 상기 하측공간(112)의 중심부로 공기를 제공하는 공기유입관(130)과, 상기 격리판(111)에 장착되어 상측공간(116)으로 제공된 폐수를 상기 하측공간(112)으로 분사하는 분사노즐(117)을 포함하도록 구성된다.
상기 폐수유입관(120)으로 공급된 폐수는 몸체(110)의 상측공간(116)으로 1차적으로 공급된 후, 격리판(111)에 구비된 다수 개의 분자노즐을 통해 하향으로 분사되고, 상기 공기유입관(130)으로 공급된 공기는 상기 공기유입관(130)을 따라 수직으로 하강하여 상측공간(116) 내의 폐수와는 섞이지 아니하고 곧바로 하측공간(112)으로 분출된다.
이때 상기 하측공간(112) 중 상기 분사노즐(117)의 분사경로 상에는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 깔때기 형상의 경사면(113)이 마련되므로, 상기 분사노즐(117)에서 분사된 폐수는 상기 경사면(113)에 1차적으로 부딪힌 후 상기 경사면(113)을 타고 유동하게 된다.
또한 상기 분사노즐(117)은 수직 하방으로 폐수를 분사하는 것이 아니라 도 6에 도시된 바와 같이 상기 경사면(113)의 원주방향을 따라 비스듬히 경사진 방향으로 폐수를 분사하도록 장착된다. 이와 같이 각 분사노즐(117)들이 경사지게 배열되면, 상기 분사노즐(117)에서 분사된 폐수는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 경사면(113)을 따라 나선형을 그리며 유동하게 된다.
즉, 분사노즐(117)로부터 분사된 폐수는 도 8에 도시된 실선화살표와 같이 나선형을 그리면서 배출되고, 상기 공기유입관(130)으로부터 분사된 공기는 도 8의 점선화살표와 같이 폐수의 유동경로 가운데를 관통하도록 배출된다. 이때 상기 분사노즐(117)로부터 분사된 폐수는 경사면(113)을 타고 나선형으로 유동하는 동안 유속이 증가하게 되는바, 상기 폐수의 유로 중심을 지나는 공기는 압력차에 의해 상기 폐수 측으로 빨려 들어가면서 작은 기포로 변형되어 폐수에 혼합된다.
또한, 상기 경사면(113)을 따라 나선형으로 유동하는 폐수는 원심력에 의해 경사면(113)의 상단을 향해 올라가는 힘도 형성되므로, 상기 폐수는 상당히 오랜 시간동안 경사면(113)을 타고 나선형으로 유동하게 된다. 이와 같이 폐수가 오랜 시간동안 나선형으로 유동하면 폐수와 공기의 접촉시간이 더욱 증가하게 되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 최종적으로 몸체(110)의 하측으로 배출되는 혼합수에는 다량의 미세기포가 혼합된 상태가 된다.
한편, 상기 분사노즐(117)을 통해 하측공간(112)으로 분사되는 폐수가 경사면(113)의 각 부위별로 고르게 분사될 수 있도록, 상기 분사노즐(117)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 공기유입관(130)을 중심으로 방사형을 이루도록 원형으로 배열됨이 바람직하다.
또한, 상기 분사노즐(117)에서 분사된 폐수와 경사면(113)의 접촉각이 크게 형성되면, 상기 폐수가 경사면(113)을 타격하는 힘이 커지게 되므로 소음과 진동이 크게 발생될 뿐만 아니라, 폐수의 유속이 감소되어 공기의 미세기포화 효과가 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 폐수와 경사면(113) 간의 접촉각도를 감소시킬 수 있도록, 상기 분사노즐(117)은 상기 경사면(113)의 수직중심축을 향해 비스듬히 경사진 방향으로 폐수를 분사하도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 공기유입관(130)을 통해 분사된 공기는 나선형으로 유동하는 폐수와 접촉하면서 작은 기포로 분할되어 폐수에 혼합되는데, 상기 공기유입관(130)의 하단이 경사면(113)의 하단보다 낮은 지점까지 길게 연장되면 상기 공기유입관(130)에서 배출된 공기가 나선형으로 유동하는 폐수와 직접적으로 접촉하지 아니하므로 공기의 미세기포화 효과가 떨어지는 단점이 있다.
따라서 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이상기 공기유입관(130)의 하단이 상기 경사면(113)의 하단보다 높게 위치됨이 바람직하다.
한편, 경사면(113)을 따라 나선형으로 유동하던 폐수가 몸체(110)에서 배출되는 즉시 외부로 직접 노출되면, 상기 폐수의 유속이 급속하게 감소하여 공기가 작은 기포로 상변화되어 폐수에 혼합되는 효과가 떨어지고, 나선형으로 유동하는 폐수가 분사노즐(117)로부터 분사된 공기와만 접촉되는 거리가 짧아지므로 폐수의 용존산소량을 높이는데 한계가 발생한다는 단점이 있다.
본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 폐수와 미세기포가 접촉되는 공간이 길게 확보되도록, 상기 하측공간(112)의 출구측으로부터 하향으로 연장되는 혼합관(140)을 구비함이 바람직하다. 이와 같이 하측공간(112)의 출구측에 혼합관(140)이 구비되면, 상기 하측공간(112)을 지난 폐수와 미세기포가 외부의 간섭 없이 장시간 접촉될 수 있으므로 폐수와 미세기포의 혼합효율이 향상하게 되는 장점이 있다.
또한, 나선형으로 유동하는 폐수에는 원심력이 존재하게 되므로, 나선형으로 유동하는 폐수는 혼합관(140)을 지나는 동안 회전반경이 점진적으로 증가하게 된다. 이때 상기 혼합관(140)이 하나의 직선형 파이프 형상으로 형성되면 폐수가 혼합관(140)의 내벽에 강하게 충돌하게 되므로, 미세기포 혼합율이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 상기 혼합관(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 상측 내경보다 하측 내경이 크게 형성됨이 바람직하다.
도 9는 경사면(113)에 나선홈(115)이 형성되는 구조를 도시하고, 도 10은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100) 제2 실시예에 포함되는 몸체(110)의 수직단면도이고, 도 11은 본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100) 제3 실시예에 포함되는 몸체(110)의 수직단면도이다.
본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 경사면(113)을 타고 유동하는 폐수가 나선형으로 유동하면서 공기의 미세기포화를 유발하므로, 상기 경사면(113)은 폐수의 유동방향을 더욱 확실하게 나선형으로 안내하도록 제작됨이 바람직하다.
예를 들어 상기 경사면(113)에는 도 9에 도시된 바와 같이 다수 개의 나선홈(115)이 형성될 수 있다. 이와 같이 경사면(113)에 나선홈(115)이 형성되면, 상기 경사면(113)으로 분사된 폐수는 상기 나선홈(115)을 따라 강제로 나선형 유동을 하게 된다는 효과가 있다.
한편, 도 4에 도시된 실시예와 같이 몸체(110)의 하측공간(112)이 상광하협 형상의 깔때기 형상으로 제작됨으로써 경사면(113)이 확보되는 경우, 상기 하측공간(112)의 출구측(본 실시예에서는 하측) 내경이 매우 좁하지게 된다. 이와 같이 하측공간(112)의 출구측 내경이 좁아지면, 상기 경사면(113)을 지난 폐수가 하측공간(112)의 내벽에 강하게 접촉되어 유속이 급감하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 미세공기 발생장치(100)는 분사노즐(117) 하측에 깔때기 형상의 경사면(113)을 확보하면서도 하측공간(112)의 하측 내경을 넓게 확보할 수 있도록, 상기 몸체(110)는 전체적으로 원통 형상으로 형성되고, 상기 하측공간(112)의 내측벽으로부터 하향으로 경사지게 돌출되는 돌출부(114)를 구비할 수 있다. 이때 상기 경사면(113)은 돌출부(114)의 상면에 마련된다.
이와 같이 상기 몸체(110)의 하측공간(112) 내벽에 별도의 돌출부(114)가 형성되면, 상기 분사노즐(117)에서 분사된 폐수는 상기 돌출부(114)의 상면을 타고 나선형으로 유동할 수 있으면서, 하측공간(112)의 하측 내경을 넓게 확보할 수 있어 폐수의 유속 감소를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도 11에 도시된 실시예와 같이 격리판(111)의 저면과 공기유입관(130)의 외주면 사이가 직각으로 절곡되면, 상기 분사노즐(117)로부터 분사된 폐수가 격리판(111)과 공기유입관(130) 사이의 구석에서 와류를 발생하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치(100)는 폐수가 와류를 발생하는 공간이 발생하지 아니하도록, 상기 공기유입관(130) 중 상기 경사면(113)과 대응되는 부위의 외주면은 도 12에 도시된 바와 같이 경사면(113)과 나란하도록 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같이 공기유입관(130)의 하측 외주면에 쐐기 형상의 경사외주면(132)이 형성되면, 경사면(113)과 경사외주면(132) 사이 중 폐수가 와류를 일으킬 공간이 없어지므로 상기 폐수는 보다 원활하게 나선형으로 유동할 수 있게 된다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이 공기유입관(130)의 하측 내부유로에는 단면이 좁아졌다가 넓어지는 소경부(134)가 형성되고, 상기 상측공간(116)의 폐수를 상기 소경부(134)로 안내하는 미세유로(136)가 마련될 수 있다. 이와 같이 공기유입관(130)의 출구측에 곡선 형태의 소경부(134)가 형성되면, 상기 공기유입관(130)으로 유입된 공기가 소경부(134)를 통과할 때 소경부(134) 주변에서는 압력강하가 발생되므로, 상측공간(116)의 폐수 중 일부는 미세유로(136)를 통해 소경부(134)로 흡입된다. 이와 같이 미세유로(136)를 통해 흡입된 폐수는 상기 공기유입관(130)을 빠져 나가면서 무화되는바, 공기와 폐수의 혼합 효율이 극대화되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이때, 미세유로(136)를 통해 폐수가 흡입되었다가 공기유입구를 빠져 나갈 때 무화되는 벤투리 효과는 이미 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
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.
100 : 고도산화장치 110 : 몸체
111 : 격리판 112 : 하측공간
113 : 경사면 114 : 돌출부
115 : 나선홈 116 : 상측공간
117 : 분사노즐 120 : 폐수유입관
130 : 공기유입관 132 : 경사외주면
134 : 소경부 136 : 미세유로
140 : 혼합관 200 : 폐수공급관
210 : 순환펌프 220 : 폐수순환관
230 : 여과부 300 : 공기공급관
310 : 공기공급부 400 : 가이드관
500 : 폭기조 510 : 제1 폭기조
520 : 제2 폭기조

Claims (14)

  1. 격리판에 의해 내부공간이 상측공간과 하측공간으로 구분되는 몸체;
    상기 상측공간으로 폐수를 제공하는 폐수유입관;
    상기 상측공간을 하향으로 관통하도록 마련되어 상기 하측공간의 중심부로 공기를 제공하는 공기유입관;
    상기 격리판에 장착되어, 상측공간으로 제공된 폐수를 상기 하측공간으로 분사하는 분사노즐;
    을 포함하고,
    상기 하측공간 중 상기 분사노즐의 분사경로 상에는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 깔때기 형상의 경사면이 마련되되 상기 경사면에는 다수 개의 나선홈이 형성되며,
    공기유입관의 하측 내부유로에는 단면이 좁아졌다가 넓어지는 소경부가 형성되고, 상기 상측공간의 폐수를 상기 소경부로 안내하는 미세유로가 추가로 구비되어, 상기 미세유로를 통해 상기 소경부로 흡입된 폐수는 상기 공기유입관을 빠져 나가면서 무화되는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 경사면의 원주방향을 따라 비스듬히 경사진 방향으로 폐수를 분사하도록 장착되어, 상기 분사노즐에서 분사된 폐수는 상기 경사면을 따라 나선형으로 유동하는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 경사면의 수직중심축을 향해 비스듬히 경사진 방향으로 폐수를 분사하는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 공기유입관을 중심으로 방사형을 이루도록 원형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기유입관의 하단은 상기 경사면의 하단보다 높게 위치되는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체는 원통 형상으로 형성되고,
    상기 경사면은 상기 하측공간의 내측벽으로부터 하향으로 경사지게 돌출되는 돌출부의 상면에 마련되는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 공기유입관 중 상기 경사면과 대응되는 부위의 외주면은 상기 경사면과 나란하도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하측공간의 출구측으로부터 하향으로 연장되어, 상기 하측공간을 지난 폐수와 미세기포가 혼합되는 혼합관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 혼합관은 상측 내경보다 하측 내경이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 고도산화장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 7 및 청구항 10 내지 청구항 11 중 어느 하나의 청구항에 의한 미세기포를 이용한 고도산화장치;
    상기 폐수유입관으로 폐수를 공급하는 폐수공급관;
    공기공급부로부터 전달받은 공기를 상기 공기유입관으로 공급하는 공기공급관;
    상기 미세기포를 이용한 고도산화장치의 하측에 마련되어, 상기 미세기포를 이용한 고도산화장치로부터 배출되는 폐수 및 미세기포를 공급받는 폭기조;
    상기 폭기조 내의 폐수를 상기 폐수공급관으로 순환시키는 순환펌프 및 폐수순환관;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 수처리시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 폭기조 내의 폐수를 생물학적으로 처리한 후 상기 순환펌프로 제공하는 여과부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 수처리시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 미세기포를 이용한 고도산화장치에서 배출되는 폐수 및 미세기포 혼합수를 상기 폭기조의 바닥측으로 안내하는 가이드관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 유기성 수처리시스템.
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