KR102656572B1 - 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템 - Google Patents

산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템에 관한 것으로서, 오폐수에 산소를 용해시킴과 동시에 오폐수 중의 고형분을 잘게 분쇄하여 수처리 효율을 높일 수 있는 전처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템은 원수가 유입되어 일정량 저장되는 처리조와, 처리조에 저장된 원수를 상기 처리조의 외부로 순환시키면서 산소를 용해시키는 산소용해부와, 처리조에 저장된 원수를 상기 처리조의 외부로 순환시키면서 원수를 균질화시키기 위한 균질화수단을 구비한다.

Description

산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템{pretreatment system for sewage and wastewater}
본 발명은 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템에 관한 것으로서, 오폐수에 산소를 용해시킴과 동시에 오폐수 중의 고형분을 잘게 분쇄하여 수처리 효율을 높일 수 있는 전처리 시스템에 관한 것이다.
오수 및 폐수에 존재하는 오염물질에는 고형물, 유기물뿐만 아니라 질소 및 인과 같은 영양염류가 있다. 이러한 오염물질을 제거하는 데에는 물리적, 생물학적, 화학적 방법이 사용된다. 이 중 미생물을 이용하여 오염물질을 제거하는 생물학적 방법이 경제적/효율적인 측면에서 우수하기 때문에 현장에서 가장 많이 사용된다.
수처리라 함은 질소와 인을 함유한 오/폐수에서, 유기물뿐만 아니라 질소와 인 성분도 동시에 제거하는 정수처리방법을 말한다. 질소의 제거는 호기성 분위기하에서 오/폐수 내의 질소화합물을 질산성 질소로 전환하는 질산화공정 및 무산소 분위기하에서 질산성 질소를 질소 기체로 환원시키는 탈질공정을 통해 이루어지고, 통상 생물학적으로 이루어지는 인의 제거는 혐기성 상태에서 미생물의 대사활동에 의해 인을 방출시키고, 호기성 상태에서 미생물로 하여금 인을 과잉으로 섭취하게 한 후 이를 슬러지로 제거하는 과정을 통해 이루어진다.
최근 급속도로 오염되고 있는 공공수역의 수질개선 대책으로 수질환경 기준이 점차 강화되어가고 있으며, 최종 방류수역의 수질을 개선하기 위해서는 유기물뿐만 아니라 영양염류(질소, 인 등)의 제거가 매우 중요하다. 특히, 수중의 질소와 인 화합물은 그 자체가 오염물질로서 수자원 가치 상실에도 원인이 되지만 조류 증식에 필요한 영양물질로 이용되어 수질을 더욱 악화시키는 원인이 된다.
이와 같이 호소 및 연근해의 부영양화를 유발하는 질소와 인에 대한 적절한 제거가 절실히 필요하나, 중소규모처리시설의 경우 하수도달시간이 대규모 처리장에 비하여 매우 짧고, 유입 수량의 변동이 일간, 주간 및 계절에 따라 매우 커서 질소 및 인이 함께 제거되는 처리가 어려운 반면, 높은 수준의 방류 수질의 유지가 필요한 경우가 많으나, 종래 중소규모 폐수 처리장의 경우 대부분 유기물질과 부유물질 제거에 초점이 맞추어져 있을 뿐, 질소와 인의 영양염류에 대한 처리가 거의 이루어지지 않고 있다.
생물학적 처리방법에서는 유입되는 원수의 성상이 매우 중요하다. 생물학적 수처리시설로 유입되는 원수 중에 협잡물이 혼입되어 있거나, 고형분이 과도하거나 용존산소량이 낮은 경우 수처리효율이 감소한다.
이를 위해 통상적으로 생물학적인 수처리를 위해서 원수의 전처리 과정을 필요로 한다. 특히나 축산 폐수와 같은 고농도의 유기성 폐기물은 전처리가 필수적이다.
전처리시설로서 스크린, 고액분리기, 탈수기 등을 이용한다. 대한민국 공개특허 제10-2002-0072764호에는 하수 및 오폐수 전처리방법 및 장치가 개시되어 있다.
상기 전처리방법 및 장치는 하수 및 오폐수를 구동부에 의해 회전구동하는 조목의 1차 스크린으로 유입시켜 여액을 제1유량저장조로 탈수분리하고 협잡물 등은 필터링하여 배출드럼과 스크류 프레스를 통하여 배출토록 하고, 1차 스크린상에서 탈수되어 제1유량저장조에 저장된 여액을 1차 스크린과 동일 구동부에 의하여 회전구동하는 세목의 2차 스크린으로 유입시켜 여액을 2차로 제2유량저장조로 탈수분리하고 협잡물 등은 필터링하여 배출드럼과 스크류 프레스를 통하여 배출하도록 구성되어 있다.
이러한 종래의 전처리장치는 부피가 큰 협잡물의 제거에는 우수한 효과를 가지고 있으나, 미세 부유물과 같은 고형분을 감소시키거나 낮은 용존 산소량의 문제를 해결하기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2002-0072764호: 하수 및 오폐수 전처리방법 및 장치
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 오폐수에 산소를 용해시킴과 동시에 오폐수 중의 고형분을 잘게 분쇄하여 원수를 균질화시킴으로써 생물학적 수처리 시설로 유입되는 처리대상수의 부하를 경감시키고 수처리 효율을 높일 수 있는 오폐수의 전처리 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 축산폐수와 같은 고농도 유기폐기물의 처리에 활용할 수 있는 오폐수의 전처리 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오폐수의 전처리 시스템은 원수가 유입되어 일정량 저장되는 처리조와; 상기 처리조에 저장된 원수를 상기 처리조의 외부로 순환시키면서 산소를 용해시키는 산소용해부와; 상기 처리조에 저장된 원수를 상기 처리조의 외부로 순환시키면서 원수를 균질화시키기 위한 균질화수단;을 구비하고, 상기 균질화수단은 상기 처리조와 연결되는 제 1순환관과, 상기 제 1순환관을 통해 내부로 유입되는 원수 중의 고형분을 분쇄하는 분쇄부와, 상기 분쇄부를 통과한 원수를 상기 처리조로 유입시키기 위해 상기 처리조의 내부로 연장되는 제 2순환관을 구비한다.
상기 분쇄부는 원수가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고 원수가 배출되는 유출구가 타측에 형성된 분쇄챔버와, 상기 분쇄챔버의 내부로 유입된 원수의 이동속도가 느려지는 정체구간을 형성하기 위해 상기 분쇄챔버의 내부에 나란하게 설치되어 상기 분쇄챔버의 내부를 가로막는 제 1 및 제 2구획판과, 상기 유입구와 상기 제 1구획판 사이에 마련된 유입구간에서 상기 정체구간으로 원수가 이동될 수 있도록 상기 제 1구획판에 형성된 제 1타공홀과, 상기 정체구간에서 상기 제 2구획판과 상기 유출구 사이에 마련된 유출구간으로 원수가 이동될 수 있도록 상기 제 2구획판에 형성된 제 2타공홀과, 상기 유입구간에 설치되며 상기 유입구를 통해 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 1차로 분쇄하는 1차충돌부와, 상기 유출구간에 설치되면 상기 제 2타공홀을 통해 상기 정체구간에서 상기 유출구간으로 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 2차로 분쇄하는 2차충돌부를 구비한다.
상기 1차충돌부는 상기 분쇄챔버의 내측 하부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 상기 제 1구획판 방향으로 경사지게 형성된 하부충돌판들과, 상기 분쇄챔버의 내측 상부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 상기 제 1구획판 방향으로 경사져 상기 하부충돌판들과 엇갈리게 형성된 상부충돌판들을 구비한다.
상기 균질화수단은 상기 분쇄부와 상기 유출관 사이에 설치되어 상기 분쇄부를 통과한 원수를 2개의 경로로 분산시켜 방향이 서로 반대인 와류를 형성하는 와류부를 더 구비한다.
상기 와류부는 일측이 상기 분쇄부와 연결관으로 연결되고 타측이 상기 제 2연결관과 연결되는 와류챔버와, 상기 와류챔버의 내부에 형성되며 일정한 크기의 직경으로 이루어지는 와류실과, 상기 와류실과 연결되도록 상기 와류챔버의 내부에 형성되며 직경이 점진적으로 작아지는 축관실과, 상기 와류실에 설치되며 외경이 상기 와류실보다 작게 형성된 내관과, 상기 와류실로 유입되어 상기 내관의 내부를 따라 흐르는 원수에 와류를 형성하기 위해 상기 내관의 내주면에 돌출되게 설치되어 일 방향으로 비틀리게 형성되는 제 1와류유도깃들과, 상기 와류실로 유입되어 내관과 상기 와류챔버 사이로 흐르는 원수에 와류를 형성하기 위해 상기 와류챔버의 내주면에 돌출되게 설치되어 상기 제 1와류유도깃들과 반대방향으로 비틀리게 형성된 제 2와류유도깃들을 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 오폐수에 산소를 용해시킴과 동시에 오폐수 중의 고형분을 잘게 분쇄하여 원수를 균질화시킴으로써 생물학적 수처리 시설로 유입되는 처리대상수의 부하를 경감시키고 수처리 효율을 높일 수 있는 오폐수의 전처리 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 축산폐수와 같은 고농도 유기폐기물의 무방류 처리에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 오폐수의 전처리시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 산소용해부를 발췌한 일부 절개 사시도이고,
도 3은 도 2의 단면도이고,
도 4는 도 1에 적용된 분쇄부를 발췌한 단면도이고,
도 5는 도 4의 요부를 발췌한 절개 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 오폐수의 전처리시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 7은 도 6에 적용된 와류부의 절개 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오폐수의 전처리 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 오폐수의 전처리 시스템은 원수가 유입되어 일정량 저장되는 처리조(10)와, 처리조(10)에 저장된 원수를 처리조(10)의 외부로 순환시키면서 산소를 용해시키는 산소용해부(100)와, 처리조(10)에 저장된 원수를 처리조(10)의 외부로 순환시키면서 원수를 균질화시키기 위한 균질화수단(20)을 구비한다.
처리조(10)는 내부에 일정량의 원수가 저장될 수 있는 통 구조로 형성된다. 처리조(10)는 원수유입관과 연결된다. 원수유입관을 통해 원수가 처리조의 내부로 유입된다. 원수는 오수 또는 폐수이다. 또한, 원수는 하수나 유기성 폐기물일 수도 있다. 원수는 통상적인 스크린, 여과기, 고액분리기 등에서 1차로 처리된 후 처리조(10)의 내부로 유입될 수 있다. 처리조(10)에는 활성슬러지가 추가로 유입될 수 있다.
처리조(10)의 내부에서 전처리된 처리수는 처리수배출관을 통해 외부로 배출된다.
산소용해부(100)는 처리조(10)에 저장된 원수를 처리조(10)의 외부로 순환시키면서 산소를 용해시켜 원수의 용존산소량을 증가시킨다.
도시된 산소용해부(100)는 산소와 원수가 혼합된 혼합물이 유입되어 유동하는 제1유동공간(111)이 내부에 마련되고 제1배출구(112)가 하부에 형성된 내측용기(110)와, 내측용기(110)가 수용될 수 있도록 내부에 내부공간(121)이 형성되며 내부공간(121)으로 유입된 혼합물을 외부로 배출할 수 있도록 일측에 제2배출구(122)가 형성된 외측용기(120)와, 제1배출구(112)를 통해 내부공간(121)으로 유입되어 제2배출구(122)로 배출되는 혼합물의 유동유로를 확장시킬 수 있도록 내측용기(110) 및 외측용기(120)에 형성되는 유로확장부(130)와, 제1유동공간(111) 내에 설치되어 원수공급부(150) 및 산소공급부(160)에 연결되는 보조용해부(140)를 구비한다.
내측용기(110)는 보조용해부(140)를 통해 공급된 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제1유동공간(111)이 마련된 원통형으로 형성되며, 하부에 제1배출구(112)가 마련될 수 있도록 하면이 개방된다. 내측용기(110)의 제1유동공간(111)은 보조용해부(140)가 수용되기에 충분한 크기로 형성되며, 내측용기(110)는 상하방향으로 소정길이 연장되는 것이 바람직하다. 보조용해부(140)를 통해 유입된 산소는 원수와 함께 제1유동공간(111)을 따라 하방으로 이동하며 원수에 용해된다.
외측용기(120)는 내측용기(110)가 수용될 수 있도록 내부공간(121)이 마련된 원통형으로 형성된다. 외측용기(120)는 제2배출구(122)가 상면에 형성되어 있으며, 제2배출구(122)에 연통되게 배출관(123)이 설치되어 있다. 배출관(123)은 처리조의 내부로 연장된다. 배출관(123)을 통해 용존산소량이 높아진 원수가 처리조(10)로 유입된다. 제2배출구(122)가 제1배출구(112)보다 상부에 위치하므로 내측용기(110)를 통과한 미용해된 산소는 원수와 함께 상방으로 유동하며 원수에 재차 용해된다.
유로확장부(130)는 내측용기(110)의 외주면에 형성된 다수의 제1가이드부재(131)와, 외측용기(120)의 내주면에 형성된 다수의 제2가이드부재(132)를 구비한다.
제1가이드부재(131)는 제1 및 제2배출구(112,122) 사이의 내측용기(110) 외주면에서 외측용기(120)의 내주면 방향으로 돌출되며, 내측용기(110)의 원주방향을 따라 환형으로 연장된다. 이때, 제1가이드부재(131)는 가장자리와 외측용기(120)의 내주면 사이에 혼합물이 통과되는 공간이 마련될 수 있도록 내측용기(110)의 외주면으로부터 돌출길이가 내측용기(110)의 내측면과 외측용기(120)의 내주면 사이의 폭보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
제2가이드부재(132)는 제1 및 제2배출구(112,122) 사이의 외측용기(120) 내주면에서 내측용기(110)의 외주면 방향으로 돌출되며, 외측용기(120)의 원주방향을 따라 환형으로 연장된다. 이때, 제2가이드부재(132)는 가장자리와 내측용기(110)의 외주면 사이에 혼합물이 통과되는 공간이 마련될 수 있도록 외측용기(120)의 내주면으로부터 돌출길이가 내측용기(110)의 내측면과 외측용기(120)의 내주면 사이의 폭보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2가이드부재(131,132)는 내측용기(110)의 길이방향을 따라 상호 교호적으로 배열되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2가이드부재(131,132)가 상호 교호적으로 배열되어 있으므로 제1 및 제2배출구(112,122) 사이의 혼합물이 유동하는 유동유로가 상하방향을 따라 지그재그로 형성된다. 따라서, 혼합물이 유동하는 유동유로가 확장되어 원수와 산소의 접촉시간이 늘어나 원수에 대한 산소의 용해율이 증가하는 장점이 있다.
보조용해부(140)는 제1보조용기(141)와, 제1보조용기(141)의 내벽에 형성된 다수의 제1 및 제2격벽(142,143)과, 제1보조용기(141)를 내부에 수용하는 제2보조용기(144)를 구비한다.
제1보조용기(141)는 제2보조용기(144)의 제3유동공간(147) 내에 설치되며, 원수와 산소가 혼합된 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제2유동공간(145)이 형성되어 있다. 제1보조용기(141)의 상단에는 후술되는 산소공급부(160)의 산소공급관(161)과 원수공급부(150)의 원수공급관(151)이 연결되어 있다. 제1보조용기(141)의 하면에는 제2유동공간(145)을 통과한 혼합물이 제2보조용기(144)로 배출될 수 있도록 제3배출구(146)가 형성되어 있다.
제1 및 제2격벽(142,143)은 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성되며, 제1보조용기(141)의 내벽면에 제2유동공간(145)의 중심을 향하여 돌출형성되어 있다. 이때, 제1 및 제2격벽(142,143)은 제1보조용기(141)의 길이방향을 중심선을 기준으로 상호 대향되는 위치의 제1보조용기(141) 내측면에 각각 설치된다. 또한, 제1 및 제2격벽(142,143)은 원수의 흐름 유로를 연장시킬 수 있도록 상하방향으로 따라 상호 교호적으로 배열되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2격벽(142,143)은 제1보조용기(141)의 내부로 흐르는 원수의 유동을 간섭하여 원수의 흐름에 와류를 발생시키며, 와류에 의해 원수에 대한 산소의 용해율은 증가한다.
제2보조용기(144)는 제1보조용기(141)를 내부에 수용하고, 제1보조용기(141)의 제3배출구(146)를 통해 배출된 혼합물이 수용될 수 있도록 제3유동공간(147)이 마련된 원통형으로 형성된다. 제2보조용기(144)의 상단 측면에는 미용해된 산소와 원수가 내측용기(110)의 제1유동공간(111)으로 배출될 수 있도록 제1유동공간(111)에 연통되는 제4배출구(148)가 형성되어 있다.
산소공급부(160)는 제1보조용기(141)로 산소를 공급할 수 있게 단부가 제1보조용기(141)에 연결된 산소공급관(161)과, 산소공급관(161)에 연결되어 산소를 공급하는 산소탱크(162)를 구비한다.
산소공급관(161)에는 제1보조용기(141)로 산소의 공급유무 및 산소 공급량을 조절할 수 있도록 산소조절밸브(163)가 설치된다.
산소탱크(162)에 저장된 산소는 산소공급관(161)을 통해 제1보조용기(141)에 산소를 공급한다. 산소탱크(162) 대신에 산소발생기를 이용할 수 있음은 물론이다.
원수공급부(150)는 처리조(10)와 제1보조용기(141)를 연결하는 원수공급관(151)과, 원수공급관(151)에 설치되어 처리조(10)에 수용된 원수를 펌핑하여 제1보조용기(141)에 공급하는 펌프(152)를 구비한다.
상술한 산소용해부(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
산소공급부(160)와 원수공급부(150)는 산소공급관(161) 및 원수공급관(151)을 통해 산소와 원수를 제1보조용기(141)에 공급한다. 제1보조용기(141)에 공급된 원수와 산소는 제1보조용기(141)의 제2유동공간(145) 내에서 상측에서 하측으로 유동하면서 산소의 일부가 원수에 용해된다. 이때, 제1보조용기(141) 내벽면에 형성된 다수의 제1 및 제2격벽(142,143)에 의해 제2유동공간(145) 내에 흐르는 원수에 와류가 발생되고, 상기 와류에 의해 산소의 용해률이 향상된다.
제2유동공간(145)을 통과한 원수와 산소는 제1보조용기(141)의 하면에 마련된 제3배출구(146)를 통해 제2보조용기(144)로 배출된다. 제1보조용기(141)를 통해 배출된 원수와 산소는 제2보조용기(144)의 제3유동공간(147)에 수용된다. 이때, 제1보조용기(141)의 제3배출구(146)는 제3유동공간(147)의 하측에 위치하므로 제3유동공간(147)으로 유입된 산소는 상측으로 상승하면서 원수와 접촉하여 일부가 원수에 용해된다.
제3유동공간(147)에 수용된 원수의 수위가 제4배출구(148)에 대응되는 위치까지 높아지면 제4배출구(148)를 통해 원수와 미용해된 산소가 내측용기(110)로 배출된다. 내측용기(110)로 유입된 미용해된 산소는 제1유동공간(111)에서 원수에 재차 용해된다.
제1유동공간(111)으로 유입된 원수와 산소는 내측용기(110)에 의해 외측용기(120)의 바닥면으로 배출된다. 외측용기(120)의 바닥면으로 배출된 원수와 산소는 제2배출구(122) 측으로 이동하는 데, 제1 및 제2가이드부재(131,132)에 의해 지그재그로 형성된 유로를 따라 이송된다. 이때, 미용해된 산소는 원수와 접촉하여 재차 용해된다.
상술한 산소용해부(100)를 통해 원수 중으로 유기물 산화 및 질산화에 필요한 산소공급원으로 산소를 공급하여 유기물 처리 능력을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 처리조 내에서 용존산소 농도가 충분히 유지되므로 슬러지의 자기 산화가 진행되기 때문에 슬러지의 발생량이 적고, 탈수성이 양호하여 슬러지 처리비용을 감소시킬 수 있다.
균질화수단(20)은 처리조(10)에 저장된 원수를 처리조(10)의 외부로 순환시키면서 원수 중의 고형분을 분쇄하여 원수를 균질화시키다. 처리조(10) 내의 원수 중에는 유기물, 미생물, 슬러지와 같은 다양한 종류의 고형물질들이 함유되어 있다. 균질화수단(20)은 이러한 고형분을 잘게 분쇄한다.
도시된 균질화수단(20)은 처리조(10)와 연결되는 제 1순환관(21)과, 제 1순환관(21)을 통해 내부로 유입되는 원수 중의 고형분을 분쇄하는 분쇄부(25)와, 분쇄부(25)를 통과한 원수를 처리조(10)로 유입시키기 위해 처리조(10)의 내부로 연장되는 제 2순환관(27)을 구비한다.
제 1순환관(21)은 처리조(10)와 분쇄부(25)를 연결한다. 제 1순환관(21)에는 펌프(23)가 설치된다. 펌프(23)에 의해 처리조(10)에 저장된 원수는 분쇄부(25)로 유입된다.
제 2순환관(27)은 분쇄부(25)와 처리조(10)를 연결한다. 분쇄부(25)를 통과한 원수는 제 2순환관(27)을 통해 처리조(10)로 다시 유입된다.
분쇄부(25)는 제 1순환관(21)과 연결되는 유입구(31)가 일측에 형성되고 제 2순환관(27)과 연결되는 유출구(32)가 타측에 형성된 분쇄챔버(30)와, 분쇄챔버(30)의 내부로 유입된 원수의 이동속도가 느려지는 정체구간(37)을 형성하기 위해 분쇄챔버(30)의 내부에 나란하게 설치되어 분쇄챔버(30)의 내부를 가로막는 제 1 및 제 2구획판(33)(35)과, 유입구간(38)에서 정체구간(37)으로 원수가 이동될 수 있도록 제 1구획판(33)에 형성된 제 1타공홀(34)과, 정체구간(37)에서 유출구간(39)으로 원수가 이동될 수 있도록 제 2구획판(35)에 형성된 제 2타공홀(36)과, 유입구간(38)에 설치되며 유입구(31)를 통해 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 1차로 분쇄하는 1차충돌부(41)(43)와, 유출구간(39)에 설치되면 제 2타공홀(36)을 통해 정체구간(37)에서 유출구간(39)으로 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 2차로 분쇄하는 2차충돌부(45)(47)를 구비한다.
분쇄챔버(30)는 내부가 비어있는 원통형 구조로 이루어진다. 분쇄챔버(30)의 양측은 단부로 갈수록 직경이 점차 좁아지는 형태로 이루어진다. 분쇄챔버(30)의 일측에는 유입구(31)가 형성된다. 유입구(31)가 형성된 분쇄챔버(30)의 일측에 제 1순환관(21)이 연결된다. 분쇄챔버(30)의 타측에는 유출구(32)가 형성된다. 유출구(32)가 형성된 분쇄챔버(30)의 타측에 제 2순환관(27)이 연결된다.
분쇄챔버(30)의 내부에는 제 1 및 제 2구획판(33)(35)이 설치된다. 제 1 및 제 2구획판(33)(35)은 분쇄챔버(30)의 내부를 가로막도록 설치된다. 제 1 및 제 2구획판(33)(35)은 일정 거리 이격되어 나란하게 설치된다. 제 1 및 제 2구획판(33)(35)에 의해 분쇄챔버(30)의 내부는 3개의 공간으로 구획된다. 즉, 분쇄챔버(30)의 내부는 유입구간(38), 정체구간(37), 유출구간(39)으로 구획된다. 유입구간(38)은 유입구(31)와 제 1구획판(33) 사이의 공간이고, 정체구간(37)은 제 1구획판(33)과 제 2구획판(35) 사이의 공간이고, 유출구간(39)은 제 2구획판(35)과 유출구(32) 사이의 공간이다.
분쇄챔버(30)의 유입구(31)를 통해 분쇄챔버(30)의 내부로 유입된 원수는 유입구간(38), 정체구간(37), 유출구간(39)을 차례로 통과한 후 유출구(32)를 통해 배출된다.
제 1구획판(33)에는 원형의 제 1타공홀(34)이 형성된다. 제 1타공홀(34)을 통해 원수는 유입구간(38)에서 정체구간(37)으로 이동한다.
제 2구획판(35)에는 원형의 제 2타공홀(36)이 형성된다. 제 2타공홀(36)을 통해 원수는 정체구간(37)에서 유출구간(39)으로 이동한다. 제 2타공홀(36)은 제 1타공홀(34)보다 직경이 더 작게 형성된다. 가령, 제 2타공홀(36)의 직경은 제 1타공홀(34) 직경의 1/5 내지 4/5일 수 있다. 이와 같이 제 2타공홀(36)의 직경이 제 1타공홀(34)보다 직경이 더 작게 형성되므로 제 1구획판(33)과 제 2구획판(35) 사이의 정체공간(37)에서 원수의 이동속도가 느려져 정체가 발생한다.
1차충돌부(41)(43)는 유입구간(38)에 설치된다. 1차충돌부는 유입구(31)를 통해 유입구간으로 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 1차로 분쇄하는 역할을 한다.
1차충돌부는 분쇄챔버(30)의 내측 하부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 제 1구획판 방향으로 경사지게 형성된 하부충돌판들(41)과, 분쇄챔버(30)의 내측 상부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 제 1구획판(33) 방향으로 경사지게 형성된 상부충돌판들(43)을 구비한다.
상부충돌판(43)과 하부충돌판(41)은 서로 엇갈리게 배치되어 동일한 방향으로 동일한 각도로 경사지게 형성된다. 원수가 유입구간(38)을 통과하면서 상부충돌판(43)과 하부충돌판(41)에 반복적으로 충돌하면서 고형분이 잘게 분쇄된다.
2차충돌부(45)(47)는 유출구간(39)에 설치된다. 2차충돌부는 제 2타공홀(36)을 통해 유출구간(39)으로 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 2차로 분쇄한다.
2차충돌부는 분쇄챔버(30)의 내측 하부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 유출구(32) 방향으로 경사지게 형성된 하부충돌판들(45)과, 분쇄챔버(30)의 내측 상부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 유출구(32) 방향으로 경사지게 형성된 상부충돌판들(47)을 구비한다.
상부충돌판(47)과 하부충돌판(45)은 서로 엇갈리게 배치되어 동일한 방향으로 동일한 각도로 경사지게 형성된다. 원수가 유출구간(39)을 통과하면서 상부충돌판(47)과 하부충돌판(45)에 반복적으로 충돌하면서 고형분이 잘게 분쇄된다.
분쇄챔버(30)에는 공기공급관(49)이 설치될 수 있다. 공기공급관(49)은 분쇄챔버(30)의 유입구 주위에 설치된다. 공기공급관(49)을 통해 분쇄챔버(30)의 유입구간(38)으로 공기가 주입된다. 분쇄챔버(30)로 공급되는 공기는 분쇄챔버(30)를 통과한 원수의 용존산소량을 더욱 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 예를 도 6 및 도 7에 도시하고 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 적용된 균질화수단(20)은 와류부(50)를 더 구비한다는 점에서 도 1과 차이가 있다.
분쇄부(25)는 제 1순환관(21)에 의해 처리조(10)와 연결된다. 그리고 와류부(50)는 분쇄부(25)와 연결관(28)으로 연결된다. 따라서 분쇄부(25)에서 배출되는 원수는 연결관(28)을 통해 와류부(50)로 유입된다. 와류부(50)를 통과한 원수는 제 2순환관(27)을 통해 처리조(10)로 유입된다.
와류부(50)는 분쇄부(25)를 통과한 원수를 2개의 경로로 분산시켜 방향이 서로 반대인 와류를 형성하여 혼합시킴으로써 고형분을 원수 중에 골고루 분산시킨다. 이와 함께 와류부(50)는 산소용해부(100)를 통과하여 처리조(10) 내부로 유입된 원수를 처리조(10) 내부 전체에 빠르게 골고루 혼합한다.
와류부(50)는 일측이 분쇄챔버(30)와 연결관(27)으로 연결되고 타측이 제 2순환관(27)과 연결되는 와류챔버(51)와, 와류챔버(51)의 내부에 형성되며 일정한 크기의 직경으로 이루어지는 와류실(53)과, 와류실(53)과 연결되도록 와류챔버(51)의 내부에 형성되며 직경이 점진적으로 작아지는 축관실(55)과, 와류실(53)에 설치되며 외경이 와류실(53)보다 작게 형성된 내관(57)과, 와류실(53)로 유입되어 내관(57)의 내부를 따라 흐르는 원수에 와류를 형성하기 위해 내관(57)의 내주면에 돌출되게 설치되어 일 방향으로 비틀리게 형성되는 제 1와류유도깃들(58)과, 와류실(53)로 유입되어 내관(57)과 와류챔버(51) 사이로 흐르는 원수에 와류를 형성하기 위해 와류챔버(51)의 내주면에 돌출되게 설치되어 제 1와류유도깃들(58)과 반대방향으로 비틀리게 형성된 제 2와류유도깃들(52)을 구비한다.
와류챔버(51)는 분쇄챔버(30)와 연결관(28)으로 연결된다. 분쇄챔버(30)의 유구출와 연결된 연결관(28)을 통해 원수는 와류챔버(51)의 내부로 유입된다.
와류챔버(51)의 내부에는 와류실(53)과 축관실(55)이 마련된다. 축관실(55)은 와류실(53)의 후단에 위치한다. 와류챔버(51)로 유입된 원수는 와류실(53)과 축관실(55)을 차례로 통과한다.
와류실(53)은 직경이 동일하게 형성되는 반면에 축관실(55)은 후단으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형상으로 이루어진다. 축관실(55)의 출구에 제 2순환관(27)이 연결된다. 도시되지 않았지만 제 2순환관(27)의 내경은 축관실(55)의 출구의 직경보다 더 크게 형성된다.
내관(57)은 양측이 개방된 원통형 구조로 이루어진다. 내관(57)의 외경은 와류실(53)의 직경보다 작게 형성된다. 따라서 내관(57)의 외주면과 와류챔버(51)의 내주면은 이격된다.
와류챔버(51)의 와류실(53)로 유입된 원수 중 일부는 내관(57)의 내부를 따라 이동하고, 나머지 일부는 내관(57)과 와류챔버(51)의 사이를 따라 이동한다. 따라서 와류챔버(51)로 유입된 원수는 2개의 경로로 분산되어 흐른다.
내관(57)의 내주면에는 와류를 유도하기 위한 제 1와류유도깃(58)이 다수 형성된다. 도시된 예에서는 3개의 제 1와류유도깃(58)이 120°간격으로 배치된다. 제 1와류유도깃(58)은 일정 방향으로 비틀려 형성된다.
그리고 와류챔버(51)의 내주면에는 와류를 유도하기 위한 제 2와류유도깃(52)이 다수 형성된다. 제 2와류유도깃(52)은 와류챔버(51)의 내주면에 일정 간격으로 다수가 형성된다. 도시된 예에서는 3개의 제 2와류유도깃(52)은 120°간격으로 배치된다. 제 2와류유도깃(52)은 일정 방향으로 비틀려 형성된다. 제 2와류유도깃(52)의 비틀린 방향은 제 1와류유도깃(58)과 반대이다.
제 1와류유도깃(58)과 제 2와류유도깃(52)의 비틀린 방향은 반대이므로 내관957)의 내부를 통과하는 원수의 와류방향과, 내관(57)과 와류챔버(51) 사이를 통과하는 원수의 와류방향은 반대이다. 따라서 회전방향이 반대인 2개의 와류가 와류실(53)의 후단에서 충돌하면서 격렬한 혼합이 이루어지고, 이 과정에서 고형분은 더욱 잘게 분쇄된다. 또한, 고형분은 원수에 균일하게 분산된다.
축관실(55)을 통과하면서 원수는 속도가 빨라지고 압력은 낮아진다. 그리고 축관실(55)에서 배출되어 제 2순환관(27)으로 유입되면서 속도가 느려지고 압력은 높아진다. 이와 같이 속도와 압력이 변하면서 원수의 균질화는 더욱 촉진된다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 처리조 20: 균질화수단
21: 제 1순환관 25: 분쇄부
27: 제 2순환관 100: 산소용해부
150: 원수공급부 160: 산소공급부

Claims (5)

  1. 원수가 유입되어 일정량 저장되는 처리조와;
    상기 처리조에 저장된 원수를 상기 처리조의 외부로 순환시키면서 산소를 용해시키는 산소용해부와;
    상기 처리조에 저장된 원수를 상기 처리조의 외부로 순환시키면서 원수를 균질화시키기 위한 균질화수단;을 구비하고,
    상기 균질화수단은 상기 처리조와 연결되는 제 1순환관과, 상기 제 1순환관을 통해 내부로 유입되는 원수 중의 고형분을 분쇄하는 분쇄부와, 상기 분쇄부를 통과한 원수를 상기 처리조로 유입시키기 위해 상기 처리조의 내부로 연장되는 제 2순환관을 구비하며,
    상기 균질화수단은 상기 분쇄부를 통과한 원수를 2개의 경로로 분산시켜 방향이 서로 반대인 와류를 형성하는 와류부를 더 구비하고,
    상기 와류부는 일측이 상기 분쇄부와 연결관으로 연결되고 타측이 상기 제 2순환관과 연결되는 와류챔버와, 상기 와류챔버의 내부에 형성되며 일정한 크기의 직경으로 이루어지는 와류실과, 상기 와류실과 연결되도록 상기 와류챔버의 내부에 형성되며 직경이 점진적으로 작아지는 축관실과, 상기 와류실에 설치되며 외경이 상기 와류실보다 작게 형성된 내관과, 상기 와류실로 유입되어 상기 내관의 내부를 따라 흐르는 원수에 와류를 형성하기 위해 상기 내관의 내주면에 돌출되게 설치되어 일 방향으로 비틀리게 형성되는 제 1와류유도깃들과, 상기 와류실로 유입되어 내관과 상기 와류챔버 사이로 흐르는 원수에 와류를 형성하기 위해 상기 와류챔버의 내주면에 돌출되게 설치되어 상기 제 1와류유도깃들과 반대방향으로 비틀리게 형성된 제 2와류유도깃들을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분쇄부는 원수가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고 원수가 배출되는 유출구가 타측에 형성된 분쇄챔버와, 상기 분쇄챔버의 내부로 유입된 원수의 이동속도가 느려지는 정체구간을 형성하기 위해 상기 분쇄챔버의 내부에 나란하게 설치되어 상기 분쇄챔버의 내부를 가로막는 제 1 및 제 2구획판과, 상기 유입구와 상기 제 1구획판 사이에 마련된 유입구간에서 상기 정체구간으로 원수가 이동될 수 있도록 상기 제 1구획판에 형성된 제 1타공홀과, 상기 정체구간에서 상기 제 2구획판과 상기 유출구 사이에 마련된 유출구간으로 원수가 이동될 수 있도록 상기 제 2구획판에 형성된 제 2타공홀과, 상기 유입구간에 설치되며 상기 유입구를 통해 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 1차로 분쇄하는 1차충돌부와, 상기 유출구간에 설치되면 상기 제 2타공홀을 통해 상기 정체구간에서 상기 유출구간으로 유입된 원수와 충돌하여 고형분을 2차로 분쇄하는 2차충돌부를 구비하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 1차충돌부는 상기 분쇄챔버의 내측 하부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 상기 제 1구획판 방향으로 경사지게 형성된 하부충돌판들과, 상기 분쇄챔버의 내측 상부에 결합되어 다수가 일정간격으로 배치되며 상기 제 1구획판 방향으로 경사져 상기 하부충돌판들과 엇갈리게 형성된 상부충돌판들을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 오폐수의 전처리 시스템.
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