KR200191269Y1

KR200191269Y1 - 중공사막 필터를 이용한 초음파 폐수처리장치

Info

Publication number: KR200191269Y1
Application number: KR2019990022415U
Authority: KR
Inventors: 지종기
Original assignee: 지종기; 정남영
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2000-08-16
Also published as: KR20010037551A

Abstract

본 고안은 중공사막필터를 이용한 초음파(Ultrasonic wave) 폐수처리장치에 관한 것으로, 처리대상 폐수를 담아 정화처리하는 분해 걸름조와, 담수된 폐수를 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온 (complexion)들과 고밀도 플라즈마 발생장치로부터 생성된 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들을 수화된 물층(hydration seath)으로부터 이탈시키는 초음파 밴드와, 분해된 폐수 중의 불순물이나 이물질 등을 여과 처리하는 중공사막필터와, 중공사막필터의 막힌 구멍을 주기적으로 뚫어주는 공압장치로 크게 구성하여, 쓰레기 매립장침출수, 고농도 축산폐수, 염색폐수ㆍ피혁폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수와 같은 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수와 같은 각종 폐수를 20,000Hz ~ 40,000Hz의 초음파로 극렬하게 진동시켜 초음파의 소(疏)한 부분에서 기공(氣空:cavity)이 생성되고 밀(密)한 부분에서 기공이 파괴된다.

기공이 파괴될 때 생성되는 에너지는 물분자(H₂0)의 O-H결합(O-H bond)를 파괴하여 산소 라디컬(Oㆍ)과 하이드록 사이드 라디컬(OHㆍ)이 생성되고 OHㆍ2개가 결합하여 과산화수소(H₂O₂)가 생성되며, 이때 생성된 H₂O₂는 H₂O와 O₂로 분해된다. 이렇게 생성되는 라디컬과 산소원자는 초음파에 의하여 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들이 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나도록 산화ㆍ분해한 다음 중공사막필터로 깨끗이 여과시켜 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내는 폐수 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적인 폐수처리장치에 관한 것이다.

Description

중공사막 필터를 이용한 초음파 폐수처리장치{Ultrasonic wave device for waste water treatment using hollow fiber filter}

본 고안은 중공사막필터(中空絲膜-filter)를 이용한 초음파(Ultrasonic wa-ve) 폐수처리장치에 관한 것으로, 상세하게는 쓰레기 매립장침출수, 고농도 축산폐수, 염색폐수ㆍ피혁폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수와 같은 산업폐수와 생활폐수와 같은 각종 폐수를 20,000Hz~40,000Hz의 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자수준으로 마이크로 믹싱 (micro mixing)시켜 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온 (complexion)들과 고밀도 플라즈마 발생장치에 의하여 생성되거나, 초음파의 기공생성과 파괴에 의하여 형성된 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들은 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나도록 산화ㆍ분해한 다음 중공사막필터로 깨끗이 여과시켜 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내는 폐수 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적인 폐수처리장치에 관한 것이다.

각종 오염물질이 함유된 폐수는 색도가 높아서 강물이나 지하수 및 바닷물과 같은 수질을 오염시키고 또한 수중으로 유입되는 빛과 산소 등을 차단시켜 수중생물과 미생물에게 엄청난 피해를 끼치고 있으며 수자원의 오염으로 용수 생산에도 큰 장애요소로 대두되고 있다.

또한, 인구의 증가와 산업의 발달에 따라 산업폐수의 발생량 또한 급증추세에 있으며 이들로 인한 환경공해 및 생태계 파괴가 큰 사회문제로 대두됨에 따라 방류폐수의 법적 환경기준치를 마련하여 엄격히 규제하고 있으며, 그 처리방법과 수단에 대해서는 많은 고심과 더불어 꾸준한 연구가 수행되고 있는 현실이다.

종래에도 화공약품으로 pH를 조정하거나 오염성분을 응집시키는 방법ㆍ미생물에 의한 처리방법 등 여러가지 방식의 폐수정화장치가 안출된 바 있으나, 폐수 중의 계면활성성분과 같은 난 분해성 오염성분의 분해나 물질변화 및 응집에 의한 정화 및 제거가 현실적으로 어려운 편이어서 정화효율이 매우 낮고 처리비용이 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 1급수나 2급수와 같이 COD가 비교적 낮은 상수도 원수를 오존으로 고도 정화처리하는 것은 가능하나 쓰레기 매립장의 침출수ㆍ고농도 축산폐수와 염색폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수ㆍ제당폐수와 같은 고농도 산업폐수를 오존으로 정화처리하는 것은 거의 불가능한 실정이다.

따라서, 본 고안은 각종 폐수를 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 고밀도 플라즈마 발생장치에 의하여 생성되거나 또는 초음파의 기공생성 및 파괴에 의하여 형성되는 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들을 산화ㆍ분해시켜 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나도록 한 다음 중공사막필터로 깨끗이 여과시켜 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내는 폐수 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적인 폐수처리장치를 제공함에 목적이 있다.

앞에서 언급한 초음파의 기공생성 및 파괴에 의하여 라디컬과 음이온 생성은 초음파의 소(疏)한 부분에서 기공(氣空:cavity)이 생성되고 밀(密)한 부분에서 기공이 파괴된다. 기공이 파괴될 때 생성되는 에너지는 물분자(H₂0)의 O-H결합(O-H bond)를 파괴하여 산소 라디컬(Oㆍ)과 하이드록 사이드 라디컬(OHㆍ)이 생성되고 OHㆍ2개가 결합하여 과산화수소(H₂O₂)가 생성되며, 이때 생성된 H₂O₂는 H₂O와 O₂로 분해되는 것으로 설명할 수 있다.

또한, 본 고안은 분해 걸름조로 공급된 폐수를 초음파 발생장치를 이용하여 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시켜 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들을 산화ㆍ분해시켜 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나도록 한 다음 중공사막필터로 깨끗이 여과시켜 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내는 폐수 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적인 폐수처리장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 고밀도 플라즈마 발생장치의 코로나 방전에 의해 발생된 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 급기관을 통하여 분해 걸름조로 용존되게 함으로써 초음파 진동에 의해 수화된 물층을 벗어난 폐수가 더욱 효과적으로 신속히 정화처리되게 함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 처리대상 폐수를 담수시키는 분해 걸름조와, 담수된 폐수를 극렬하게 진동시켜 준 분자수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시키는 초음파 밴드와, 초음파에 의해 분해된 폐수 중의 불순물이나 이물질 등을 여과시켜 방류처리하는 중공사막필터와, 중공사막필터의 막힌 구멍을 주기적으로 뚫어주는 공압장치와, 분해 걸름조로 폐수의 공급과 배출 및 방류시키는 급ㆍ배수장치와, 분해 걸름조의 바닥으로 침전되는 슬러지를 분해 걸름조 바깥으로 배출시키는 슬러지 배출장치 및 압력계 등으로 구성된다.

또한, 분해 걸름조의 상부에 설치하는 고밀도 플라즈마 발생장치는 급기관으로 2 ~ 5기압의 공기를 불어 넣으면서 급기량을 조정할 수 있는 급기팬(부로아 팬)과, 공기의 역류를 방지하는 체크밸브와, 불순물의 유입을 방지하는 플라즈마 방전, 전기집진 또는 바이오 집진필터를 설치하여 여과된 공기의 역류를 방지하면서 발생되는 고밀도의 음이온과 소량의 오존을 폐수 중으로 용존시키도록 한다.

일반적으로 공기 중에서 고전압 저 전류에 의한 코로나 방전으로 생성되는 플라즈마는 이온ㆍ라디컬ㆍ전자로 구성되어 있다. 이 경우 코로나 방전에서는 산소 음이온(O₂ ^-)ㆍ오존 음이온(O₃ ^-)ㆍ하드록사이드 라디컬(OHㆍ)과 같은 음이온ㆍ라디컬과 전자가 주로 발생하므로 플라즈마 발생장치는 음이온 발생 장치라고 부른다. 그러나 스파크 방전에서는 오존(O₃)이 주로 발생하므로 플라즈마 발생장치를 오존 발생 장치라 부른다.

일반적으로 1급수나 2급수와 같이 COD가 비교적 낮은 상수도 원수를 오존으로 고도 정화처리하는 것은 가능하나 쓰레기 매립장 침출수ㆍ고농도 축산폐수와 염색폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수ㆍ제당폐수와 같은 고농도 산업폐수를 오존으로 정화 처리하는 것은 거의 불가능하다.

그러나, 본 고안과 같이 라디칼과 전자를 포함하는 음이온이나 오존을 폐수 속으로 버브링시키면서 20,000Hz~40,000Hz의 초음파로 진동시키면 폐수가 초음파에 의하여 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)되어 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들은 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나게 된다.

따라서, 마치 공기중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화분해되는 것과 같이 물속에서 유기물이나 착이온 들이 신속하게 산화분해된다. 이와 같은 사실은 높은 진동수를 가진 초음파가 앞에서 언급한 바와 같은 수화층을 파괴하므로 인하여 수중에서 유사기상반응(gas like reaction)을 일으키게 하고 동시에 물 속의 유기물ㆍ착이온ㆍ음이온 및 전자들을 높은 에너지 상태로 활성화시키기 때문에 가능하게 된다.

이와 같은 폐수처리는 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내게 되므로 폐수 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적이다.

도 1 : 본 고안의 단면 구성도.

도 2 : 본 고안의 평 단면도.

도 3 : 본 고안에서 중공사막필터의 결합부분 확대 단면도.

도 4 : 본 고안 중공사막필터의 다른 실시 예로 제시한 부분 절개 사시도.

도 5 : 본 고안 다른 실시 예의 단면 구성도.

도 6 : 본 고안 일시 예로 사용한 고밀도 플라즈마 발생장치 부분 단면도.

도 7 : 본 고안의 폐수 처리 흐름도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

(2)--분해 걸름조 (4)--폐수

(6)--수압계 (8)--중공사막필터

(9)--관체 (10)(14)(18)(22)(30)--밸브

(11)(54)(56)--통수공 (12)--급수관

(13)--여과체 (15)--필터

(16)--출수관 (17)--오링

(20)--방류관 (24)--슬러지 배출관

(26)--슬러지 (27)(76)--체크밸브

(28)--공기 압력계 (32)--급기관

(34)--미세구멍 (36)--경사판

(38)--분해 걸름조 케이스 (40)--초음파진동자

(42)--보호 케이스 (44)--초음파 밴드

(46)(48)--나팔관 (50)(52)--삽지관

(58)(60)--마구리판 (62)--요입부

(64)--돌출부 (66)--탄성밴드

(68)--중공 (70)--플렌지

(72)--고밀도 플라즈마 발생장치 (74)--급기관

(75)--전기 집진필터 또는 바이오 집진필터 (78)--기포발생기

(80)--걸림부 (82)(102)(112)--통기공

(84)--하우징 (86)--케이스

(88)(90)(92)(94)--세라믹 절연링 (96)--덮개링

(98)--음극관 (100)--음극판

(104)--양극봉 (106)--양극판

(108)(110)--급전선 (114)--방전칩

(116)--방전홀 (BF)--급기팬

(HV)--고전압부 (AP)--공기펌프

(WP)--물펌프

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다.

본 고안은 처리대상 폐수를 담아 정화처리하는 분해 걸름조와, 담수된 폐수를 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들을 수화된 물층(hydration seath)으로부터 이탈시키는 초음파밴드와, 분해된 폐수 중의 불순물이나 이물질 등을 여과처리하는 중공사막필터와, 중공사막필터의 막힌 구멍을 주기적으로 뚫어주는 공압장치로 크게 구성되며, 기타 분해 걸름조로 폐수를 공급과 배출 및 방류시키는 급ㆍ배수장치와, 분해 걸름조의 바닥으로 침전되는 슬러지를 분해 걸름조 바깥으로 배출시키는 슬러지 배출장치와 압력계가 부가적으로 구성된다.

또한, 분해 걸름조의 상부에 설치하는 고밀도 플라즈마 발생장치는 코로나 방전에 의해 발생되는 고밀도의 음이온과 소량의 오존을 폐수 중으로 용존시켜 초음파 진동에 의해 수화된 물층을 벗어난 폐수가 더욱 효과적으로 신속히 정화처리되도록 한다.

상기 고밀도 플라즈마 발생장치는 급기되는 공기중의 불순물 유입을 방지하는 플라즈마 방전, 전기집진 또는 바이오 집진필터와, 급기관으로 공급하는 급기량 (공기압)을 2 ~ 5기압의 적당한 범위로 조정할 수 있는 급기팬(부로아 팬)과, 공기의 역류를 방지하는 체크밸브로 구성하여 여과된 공기가 역류없이 급기되면서 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 폐수 중으로 용존되도록 하며, 상기 고밀도 플라즈마 발생장치는 폐수의 상수면으로부터 다소 높게 설치하여 전기적인 절연을 유지하도록 한다.

한편, 도 1은 본 고안의 단면 구성도로, 내구성 및 내화학성을 갖는 스텐레스와 같은 재질로 원기둥 형태의 분해 걸름조(2)를 구성하여 처리대상 폐수(4)를 적당량 담을 수 있도록 한다.

수압계(6)가 설치되는 분해 걸름조(2)의 내부에 복수 개의 중공사막필터(8)를 균일하게 설치하여 폐수 중의 불순물이나 이물질을 여과 할 수 있도록 하고, 분해 걸름조 (2)의 하부에는 가변용량형 물펌프(WP)와 밸브(10)를 갖는 급수관(12)을 설치하여 분해 걸름조(2)로 처리대상 폐수를 공급할 수 있게 한다.

분해 걸름조(2)의 상부에는 밸브(14)를 갖는 출수관(16)을 설치하여 1차 분해조와 같은 처리장치에 연결할 수 있게 함으로써 처리된 폐수를 배출시켜 재차 처리할 수 있게 한다.

분해 걸름조(2)의 하부에는 밸브(18)를 갖는 방류관(20)을 설치하여 중공사막필터 (8)로 여과된 폐수를 방류할 수 있게 하고, 또한 밸브(22)를 갖는 경사상태의 슬러지 배출관(24)을 설치하여 분해 걸름조(2)의 바닥으로 침전되는 슬러지(26)를 쉽게 배출시킬 수 있도록 한다.

분해 걸름조(2)의 상부에는 폐수(4)의 역류를 방지하는 체크밸브(27)와, 공기 압력계(28)와, 밸브(30)와, 가변용량형 공기펌프(AP)가 각각 설치된 급기관(32)을 설치하여 중공사막필터(8)의 미세구멍(34)으로 불순물이나 이물질이 유입되어 구멍막힘이 발생되는 경우 여과기능이 저하되므로 공기압력으로 이들 불순물이나 이물질을 제거시켜 중공사막필터(8)의 성능저하(여과기능저하)를 방지하도록 한다.

급수관(12)이 연결되는 분해 걸름조(2)의 입구 부분에는 복수 개의 경사판(36)을 빙둘러 설치하여 유입되는 폐수(4)가 소용돌이형으로 와류(준 폭기상태)되게 함으로써 효과적인 정화반응이 이루어질 수 있게 함이 바람직하다.

분해 걸름조(2)의 케이스(38) 단면형상은 초음파의 손실없이 고정할 수 있으면 원통형이더라도 상관없으나 원통형에 가까운 다각형 예컨데, 도 2와 같이 초음파 진동자(40)를 밀착시켜 고정할 수 있도록 16각형 전ㆍ후의 다각형 구조로 형성함이 바람직하다.

상기 다각형 케이스(38)의 외면마다 도시안된 초음파 발진기에 의해 20,000 Hz ~ 40,000Hz의 초음파가 발생되는 복수 개의 초음파 진동자(40)를 각각 고정한 다음 보호케이스(42)를 덮어씌워 초음파 밴드(44)를 구성하도록 하고, 초음파 밴드 (44)는 분해 걸름조(2)의 길이나 크기를 감안하여 1개 또는 그 이상의 복수 개로 설치하도록 한다.

상기에서 초음파 진동자(40)는 다각형 케이스(38) 구조에 의해 도 2와 같이 분해 걸름조(2)의 중앙을 향하여 초음파가 집중되므로 분해 걸름조(2)의 중앙으로 향 할수록 초음파의 집중도와 진동효과가 증폭되므로 20,000Hz ~ 40,000Hz의 초음파에 의해 폐수(4)가 극렬하게 진동하면서 준 분자 상태로 산화ㆍ분해된다.

따라서, 폐수(4) 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온 (complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들은 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화 분해되는 것과 같이 폐수(4) 중의 유기물이나 착이온들이 신속히 산화ㆍ분해되므로 폐수 (4)가 신속하고 깨끗이 정화된다.

한편, 복수 개의 중공사막필터(8)는 나팔관(46)(48)에 형성된 삽지관(50) (52)에 각각 끼워져 결합되며, 상기 나팔관(46)(48)은 급기관(32)과 방류관(20)의 단부에 각각 연결된다.

상기 삽지관(50)(52)은 폐수(4)가 흐르는 통수공(54)(56)이 각각 형성되며, 그 일측은 도 1, 도 2와 같이 나팔관(46)(48)의 마구리판(58)(60)에 각각 고정된다.

도 3은 1㎜ - 2㎜의 중공(68)과 0.01㎛ ~ 0.05㎛의 미세구멍(34)이 형성된 중공사막필터(8)를 삽지관(50)(52)에 각각 끼운 상태의 결합부분 확대 단면도로, 삽지관 (50)(52)은 요입부(62)와 돌출부(64)를 교대로 형성하여 다소간의 신축성을 갖는 중공사막필터(8)의 단부를 억지끼움식으로 결합한 다음 요입부(62)에 고무밴드와 같은 탄성밴드(66)로 탄지시켜 초음파의 작용에 의해 중공사막필터(8)가 진동하더라도 중공사막필터(8)의 분리가 방지되도록 하고, 상부 나팔관(46)과 하부 나팔관 (48)은 상ㆍ하 삽지관(50)(52)에 형성된 통수공(54)(56)과 중공사막필터(8)에 형성된 중공(68)을 통하여 서로 연결된다.

한편, 처리대상 폐수는 가변용량형 물펌프(WP)와 경사판(36)에 의해 소용돌이 형태로 회전하면서 분해 걸름조(2)로 상승 공급되며, 복수 개의 구성된 초음파 진동자의 강렬한 진동음파에 의해 준 분자수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)된다.

따라서, 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온 (complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들을 수화된 물층(hydration seath)으로부터 이탈되며, 분해된 폐수 중의 불순물이나 이물질 등은 중공사막필터(8)에 의해 여과되며, 밸브(18)를 개방시키면 이들 불순물이나 이물질이 여과된 폐수가 중공(68)과 통수공(68)과 나팔관(48)을 통하여 방류관(20)으로 방류된다.

또한, 분해 걸름조(2)의 불순물이나 이물질은 슬러지 형태로 분해 걸름조 (2) 바닥에 침전되며, 밸브(22)를 개방시키는 경우 상기 침전 슬러지를 경사상태의 슬러지 배출관 (22)을 통하여 외기로 쉽게 배출시킬 수 있다.

한편, 장시간 사용에 의해 중공사막필터(8)의 미세구멍(34)으로 불순물이나 이물질이 끼이는 경우 구멍막힘에 의한 중공사막필터(8)의 여과기능이 저하될 수 있으므로 본 고안에서는 분해 걸름조(2)의 상부에 설치하는 가변용량형 공기펌프(AP)의 공기압력을 이용하여 미세구멍(34)의 막힌구멍을 주기적으로 뚫어주도록 한다.

즉, 급기관(32)의 밸브(30)는 완전히 개방시키고 출수관(16)의 밸브(14) 또는 슬러지 배출관(24)의 밸브(22)를 조금만 개방시킨 다음 가변용량형 공기펌프 (AP)를 이용하여 분해 걸름조(2)의 내부압력보다 높은 압력으로 공기를 불어 넣게되면 중공사막필터(8)의 미세구멍(34)으로 유입된 불순물이나 이물질들이 공기압력에 의해 미세구멍(34)으로부터 빠져나가면서(떨어지면서) 미세구멍(34)이 뚫어지게되므로 중공사막필터(8)의 여과기능저하가 방지된다.

상기에서 급기관(32)의 밸브(30)를 개방시키더라도 체크밸브(27)에 의해 폐수(4)가 역류하여 급기관(32)으로 상승하는 현상이 방지된다.

상기에서 가변용량형 공기펌프(AP)는 타이머를 이용하여 5분 내지 100분 주기로 압축공기를 분사시켜 중공사막필터(8)의 미세구멍(34) 막힘을 털어주도록 한다.

상기에서 중공사막필터(8)의 수명이 다하거나 파손 등의 원인으로 중공사막필터(8)를 교환하고자 하는 경우 삽지관(50)(52)에 끼워진 중공사막필터(8)의 끝부분을 탄지하고 있는 탄성밴드(66)를 제거하면 되며, 분해 걸름조(2)의 상ㆍ하부는 볼트 너트 및 수밀 유지용 패킹으로 체결된 플렌지(70) 구조에 의해 쉽게 분리ㆍ결합할 수 있으므로 중공사막필터(8)를 쉽게 교환할 수 있다.

본 고안에서 관체(12)(16)(20)(24)(32)에 결합된 밸브(10)(14)(18)(22)(30)들은 수동식으로 개ㆍ폐할 수 있으나 도시안된 제어기를 통하여 자동식 또는 반자동식으로 개ㆍ폐할 수 있다.

또한, 본 고안에서 초음파 진동자(40)는 홀수열 초음파 진동자와 짝수열 초음파 진동자로 분리 배선하여 홀수열에 위치하는 초음파 진동자만 진동시키거나 또는 짝수열에 위치하는 초음파 진동자만 진동시키거나 또는 홀수열 초음파 진동자와 짝수열 초음파 진동자를 동시에 진동시켜 사용하거나 또는 도 2와 같이 분해 걸름조(2)의 중심선(CL)을 기준으로 중심선(CL) 상부에 위치하는 초음파 진동자와 중심선(CL) 하부에 위치하는 초음파 진동자를 교대로 작동시켜 초음파의 강약이나 진동(공명)리듬을 적절히 조정할 수 있다.

도 4는 본 고안 중공사막필터의 다른 실시 예로 도시한 도면으로 일 부분을 절개한 상태의 사시도이다.

내구성 및 내화학성을 갖는 스텐레스와 같은 재질로 원기둥 형상의 관체(9)를 형성하고, 관체(9)에 0.1㎜ ~ 2㎜ 내경의 통수공(11)을 조밀한 간격으로 무수히 형성하고, 관체(9) 내부 중공에 중공사, 나일론사,폴리에스터사 또는 이들의 이들의 혼합사 및 이들을 적당량씩 섞어서 만든 여과체(13)를 틈이 없을 정도로 꽉채워 넣어 필터(15)를 구성한 것으로, 필터(15)의 양단부는 나팔관 (46)(48)에 형성한 삽지관(50)(52)에 끼워 사용하면 될 것이다.

상기에서 삽지관(50)(52)의 외면에 요입홈을 빙둘러 형성한 다음 오링(17)을 끼워 삽지관(50)(52)과 필터(15) 사이에 수밀을 유지하도록 한 것이다.

한편, 도 5는 코로나 방전에 의해 고밀도의 음이온과 소량의 오존(O₃)이 발생되는 고밀도 플라즈마 발생장치(72)를 설치한 본 고안 다른 실시 예의 단면도로, 분해 걸름조(2)의 상부에 한 개 또는 그 이상의 고밀도 플라즈마 발생장치(72)를 설치하고, 고밀도 플라즈마 발생장치(72)의 급기관(74)은 분해 걸름조(2)의 내부에 설치하여 고밀도(대량)의 음이온과 소량의 오존이 폐수(4) 중으로 용존되게 함으로써 초음파 진동에 의해 수화된 물층을 벗어난 폐수(4)가 음이온과 오존의 작용에 의해 더욱 효과적이면서 신속히 정화처리되게 한 것이다.

상기에서 급기관(74)은 금속튜브 보다는 나이론과 같은 합성수지로 형성하여 음이온이나 오존의 파괴 및 수명단축을 방지하도록 하고, 급기관(74)의 상부에는 불순물의 유입을 방지하는 전기집진 또는 바이오 집진필터(75)를 설치하여 공기가 여과공급 되게하고, 여과된 공기를 2 ~ 5기압으로 불어 넣어면서 급기량을 조정할 수 있는 급기팬(부로아 팬)(BF)을 설치하고, 급기관(74)의 하부에는 폐수(4)의 역류를 방지하는 체크밸브(76)와, 고밀도의 음이온 및 오존을 폐수(4) 중으로 쉽게 용존시키는 기포발생기(78)를 설치하여 고밀도 플라즈마 발생장치(72)에서 발생된 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 폐수(4) 중으로 용존되게 한다.

상기에서 고밀도 플라즈마 발생장치(72)는 분해 걸름조(2)의 바깥에 설치하여 전기적인 절연을 유지하도록 한다.

본 고안에서 분해 걸름조(2)의 내부로 연결되는 급기관과, 상기 급기관에 연결되는 공기압 펌프로 구성되는 폭기장치를 설치하여 폐수(4)를 폭기할 수 있게 구성하여 폐수(2)의 분해ㆍ처리효과를 증진시킬 수 있다.

도 6은 상기 고밀도 플라즈마 발생장치(72)의 단면 구성도로, 걸림부(80)와 큰 직경의 통기공(82)을 갖는 하우징(84)을 케이스(86)에 끼워 고정하고, 하우징 (84)의 내부에 복수 개의 세라믹 절연링(88)(90)(92)(94)을 적층시킨 다음 덮개링 (96)으로 덮어 고정시키고, 하부 절연링(88)의 단턱부에 복수 개의 음극관(98)이 체결되는 음극판(100)을 끼워 설치하고, 또 다른 절연링(92)의 단턱부에 복수 개의 통기공(102)이 형성되고 또한 복수 개의 양극봉(104)이 체결되는 양극판(106)을 끼워 양극판(106)과 음극판(100)이 하우징(84)내에서 적당한 간격으로 절연이 유지되게 한다.

음극판(100)과 양극판(106)에는 고전압부(HV)가 연결된 급전선(108)(110)을 접속하고, 음극관(98)의 내부에는 음극관(98)의 내경보다 비교적 작은 외경의 양극봉(104)을 결합하되 양극봉(104)과 음극관(98)이 서로 접촉하지 않도록 이격 설치하여 그 사이로 방전공간인 통기공(112)을 형성하고, 고전압부(HV)는 상용교류전원을 3,000V∼ 25,000V 전압과 수 μA에서 수 A의 전류로 승압한 다음 양극판(106)과 음극판(100)으로 각각 공급시켜 코로나 방전에 의한 플라즈마(Plasma)가 발생되도록 한다.

한편, 양극봉(104)의 끝 단부는 끝이 뽀족한(첨예한) 침형상의 플라즈마 방전칩(114)을 형성하도록 하고, 방전칩(114)이 위치하는 음극관(98)의 하부에는 복수 개의 방전홀(116)을 좁은 간격으로 빙둘러 형성하고, 음극관(98)의 하단부는 방전칩(114)보다 다소 하향하도록 돌출시켜 가운데 부분에 위치하는 방전홀을 중심하여 상ㆍ하로 코로나 방전이 발생되게 함으로써 종래 방법보다 30% 이상 효율이 향상된 고밀도의(대량의) 음이온 및 소량의 오존(O₃)을 얻을 수 있도록 한다.

방전홀(116)은 음극관(98)에 전체적으로 설치할 수 있으나 전하(電荷)의 집중이 분산되어 방전효율이 떨어질 수 있으므로 방전전하(放電電荷)가 집중 분포되는 방전칩(114)의 주변에 설치하도록 한다.

또한, 방전홀(116)은 90°전후의 각도를 이루는 모서리 구조로 하여 방전전하를 집중 분포시킴으로써 방전칩(114)의 작용에 의해 코로나 방전효율이 극대화되게 한다. 이에 따라 고밀도(高密度)의 플라즈마가 발생되므로 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 발생된다.

상기에서 2기압 내지 5기압의 압송공기에 의해 강력한 코로나방전 및 폐수(4)의 폭기가 이루어지며, 끝 부분이 첨예하게 가공된 방전칩(114)은 석출(용출) 마모에 의해 수명이 짧아질 수 있으므로 상기 방전칩(114) 부분은 도전성 산화방지물질을 도포하여 산화피막을 형성하거나 도전성 산화방지물질로 일체형으로 형성함으로써 플라즈마 방전칩(114)의 수명을 연장시키도록 한다.

또한, 코로나 방전에 의해 방전열이 발생되더라도 급기팬(BF)에 의해 통기공 (82)(102)(112)으로 다량의 공기가 공급되므로 양극봉(104)과 음극관(98)의 과열이 방지되며, 또한 통기공(112)을 흐르는 공기의 유속에 의해 음극관(98)의 내ㆍ외부간에 발생되는 기압차이에 의해 양극봉(104)의 외부에 위치하는 공기가 방전홀(116)을 통하여 통기공(112)의 내부로 유입되므로 양극봉(104)과 음극관(98)의 방열효과가 증진된다.

또한, 양극봉(104)의 길이방향과 원주방향 외면에 피라미드(사각뿔) 형상의 방전칩을 조밀한 간격으로 빙둘러 형성하고 상기 방전칩과 1:1로 대응하는 위치의 음극관(98)에 방전홀(116)을 각각 형성하여 코로나 방전이 전극의 전체부분으로 발생되게 구성할 수도 있다.

양극봉(104)ㆍ음극관(98)ㆍ양극판(106)ㆍ음극판(100) 및 방전칩(114)의 재료로는 몰리브덴ㆍ텅스텐ㆍ니켈ㆍ백금 또는 니켈ㆍ몰리브텐ㆍ구리 등과 같이 내열성과 내화학성 및 도전성이 우수한 합금재료를 이용하도록 하고, 양극봉(104)과 음극관 (98)이 고정되는 양극판(106) 및 음극판(100) 또한 상기와 같이 내열성과 내화학성 및 도전성이 우수한 합금재료로 형성하여 내열성ㆍ내화학성 및 도전성(導電性)이 우수하면서 열팽창 계수가 같아지도록 한다.

상기 고밀도 플라즈마 발생장치(72)는 폐수처리용량이나 분해 걸름조(2)의 크기에 따라 1개 이상 복수 개로 설치할 수 있다.

한편, 고밀도 플라즈마 발생장치(72)는 체크밸브(76)에 의해 급기관(32)으로 폐수의 역류가 방지되지만 증발수 및 습기에 의해 양극봉(104)과 음극관(98)이 전기적으로 단락(short circuit)될 수 있으므로 양극봉(104)과 음극관(98)이 위치하는 부분의 케이스(86) 외면에 절연이 유지되는 전열히터를 빙둘러 감고, 케이스(86)의 외면에 온도스위치를 설치한 다음 도시안된 스위치에 의해 전원이 공급되는 전열히터를 직렬로 연결하여 고밀도 플라즈마 발생장치(72)를 초기 동작시킬 때 고밀도 플라즈마 발생장치(72)를 150℃~300℃로 가열시킬 수 있게 함으로써 양극봉(104)과 음극관(98) 사이로 침투하거나 침투한 증발수 및 습기를 제거시켜 고밀도 플라즈마 발생장치(72)의 전기적인 단락이나 고장을 방지하도록 하고, 전열히터와 온도스위치는 케이스로 감싸 보호하도록 한다.

도 7은 본 고안을 이용한 폐수정화처리 흐름도로, 예비분해조와, 1차분해조와, pH조정조와, 폭기조와, 침전조와, 2차분해조와, 3차분해걸름조와, 활성탄흡착조를 순차적으로 연결하고, 본 고안 분해 걸름조(2)의 출수관(16)에 1차분해조를 연결하여 폐수(4)를 피드백으로 순환시키면서 재차처리하여 폐수(4)의 고도정화처리가 이루어지게 함으로써 폐수(4)의 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적인 장점이 있다.

상기에서 예비분해조와, 1차분해조와, pH조정조와, 폭기조와, 침전조와, 2차분해조와, 활성탄흡착조는 본 출원인 겸 고안자가 본 고안에 앞서 출원한 바 있는 특허출원 제1999-36738호(1999.8.31. 초음파 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치), 특허출원 제1999-36992호(1999.9.1. 초음파와 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치), 특허출원 제1999-41245호(1999.9.27. 제올라이트 코팅자석 촉매를 이용한 초음파 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치)를 참고하면 될 것이다.

즉, 감속모터에 의해 회전하는 체인과, 체인을 따라 이동하는 스크레이퍼에 의해 부상 슬러지를 제거하는 슬러지 제거장치가 설치되고, 고밀도 플라즈마 발생장치의 배기구가 투입 설치되고 상ㆍ하 한 쌍의 초음파 밴드와 전해전원이 인가되는 한 쌍 또는 그 이상의 전해전극이 설치되는 예비분해조 및 1, 2차 분해조와, 응집제 자동 투입기와 버블링 장치가 설치된 침전조와 폭기조 및 산 또는 알칼리를 조정하여 미생물의 생존환경을 조정하는 pH조정조와, 활성탄흡착조로 구성하여 제작비를 줄이고, 최소공간을 점유할 수 있도록 한 것이다.

뿐만 아니라 이 장치는 연속적으로 폐수처리가 가능한 연속형 고밀도 플라즈마 폐수처리장치이므로 불연속적인 배지형(badge type) 장치보다 폐수처리 효과가 매우 높고 자동화가 가능한 장치이다.

1, 2차 분해조는 셀의 하단부(바닥에서 약 300㎜~500㎜ 올라간 지점)와 셀 상단부(셀 상단부에서 아랫쪽으로 약 300㎜~500㎜ 내려간 지점)에 빙둘러 복수 개의 초음파 진동자와 보호 케이스로 구성되는 초음파 밴드를 2줄로 빙둘러 설치하고, 그 중앙에 탄소전극 또는 스텐레스 재질로 된 한 쌍 또는 여러 쌍의 전해전극을 설치한 다음 고주파 펄스전원를 인가시켜 전해하면 될 것이다.

그리고, 침전조에서는 무기 응집제(황산 알미늄, 염화 제2철, PAC)와 유기 응집제(음이온 또는 양이온 유기 응집제)를 적당량 가하면서 급기팬을 이용하여 가압 부상시킨 다음 예비 분해조와 같은 방법으로 스크레이퍼에 의한 슬러지 제거장치와 도시안된 슬러지 저장조를 설치하여 침전조의 상수면으로 부유하는 슬러지나 거품 등을 슬러지 저장조로 걷어낼 수 있도록 하고, 슬러지 제거장치 이외에도 급기팬을 갖는 버브링 장치를 설치하여 가압 부상하는 슬러지를 스크레이퍼로 쉽게 제거할 수 있도록 한다.

슬러지 제거장치의 경우, 상부 양측에 한 쌍의 체인기어를 축봉과 축 베어링으로 축 설치한 다음 체인을 걸어 평행하도록 하고, 일측 축봉의 단부에 감속모터의 회전축봉을 연결시켜 한 쌍의 체인이 연동 회전하도록 하고, 체인의 안쪽면에는 연결봉의 양단부가 고정되는 체인 어태치먼트를 고정시켜 체인을 따라 순환 회전하도록 하고, 연결봉에는 무게가 가벼우면서 질긴 내화학성 재질의 스크레이퍼를 경사지게 설치하여 예비 분해조의 상수면으로 부상(부유)하는 슬러지나 거품 등을 슬러지 저장조로 배출시킬 수 있게 한 것이다.

상기에서 스크레이퍼는 체인 어태치먼트에 고정시켜 하부 체인에 위치할 때에는 폐수 중으로 들어가게 함으로써 체인을 따라 이동하면서 슬러지 및 거품을 슬러지 저장조로 걷어내도록 하고, 상부 체인에 위치할 때에는 공중에 들려 이동하도록 함으로써 부유하는 슬러지나 거품 등이 역방향으로 이동하지 않도록 한다.

각 분해조와 폭기조 및 침점조에 설치하는 버블링 장치는, 양측면과 상부면으로 좁은 간격의 분사공이 형성된 관체를 각 분해조와 폭기조 및 침점조의 바닥에 설치하고 연결관체의 단부에는 급기팬을 설치하여 공기를 폐수 중으로 버블링시켜 부상하는 슬러지를 스크레이퍼로 제거하도록 한다.

또한, pH 조정조에서는 산(HCℓ, H₂SO₄), 알칼리(NaOH 가성소다)를 사용하여 pH를 7~8로 조정한다. 이렇게 처리한 처리수는 배출관(208)을 통하여 미생물 반응조로 이송시켜 연계 처리한 다음 방류하면 된다.

또한, 예비 분해조와, 1, 2차 분해조와, pH 조정조와, 폭기조와, 침점조의 하부에 드레인 밸브를 각각 설치하여 이들 바닥으로 침전되는 침전물이나 청소가 필요할 때 폐수(4)를 퇴수시킬 수 있도록 한다.

또한, 스크레이퍼를 이용하여 슬러지나 거품등을 효과적으로 걷어내기 위해서는 수위조절이 정확해야 한다.

그러므로 슬러지 제거장치가 설치되는 곳에는 수위조절장치를 설치하여 슬러지의 상태 및 높이 등에 따라 정확히 수위를 조절할 수 있도록 한다.

상기 예비 분해조는 앞서 언급한 바와 같이 초음파에 의하여 폐수 중에 용해되어 있는 유기화합물, 중금속 착이온과 오존분자들이 수화층을 벗어나게되고, 동시에 높은 에너지 상태로 활성화되므로 오존에 의한 유기분자와 착이온 산화 분해되는 효과가 크므로 쓰레기 매립장 침출수와 고농도 축산폐수 등의 COD, BOD, SS, T-N, T-P 저감율이 양호하고, 탈색과 탈취 효과가 매우 높다.

그리고 스크레이퍼로 슬러지를 걷어내므로 앞의 분자 분해 잔유물이 응집하여 발생되는 SS의 저감율도 큰 편이다. 1차 분해조는 음이온 발생기와 초음파 발생기가 부착되므로 예비 분해조와 같은 효과를 나타내고 있으나 라디컬을 포함한 음이온이 폐수 중의 유기물과 착이온을 공격하여 산화 분해시키는 점만 다를 뿐이다.

1차 분해조에서 생성되는 슬러지는 예비 분해조와는 달리 황산 알미늄, 염화 제2철, PAC와 같은 무기 응집제 또는 이온성 유기 응집제 등으로 응집 침전시키거나 가압 부상시킨다. 2차 분해조는 1차 분해조와 같은 구조를 하고 있다. 따라서, 그 기능도 1차 분해조와 동일 하나 다만 같은 분해과정을 한번 더 반복함으로써 폐수처리효율을 증가시키는데 그 목적이 있다.

1차 분해조와 2차 분해조를 거치는 동안 고농도 침출수나 축산폐수 중에 포함된 미생물에 극히 유해한 페놀과 그 유도체, 중금속 이온 등은 70% ~ 90% 이상 제거되므로 염산과 가성소다 등의 산, 알카리를 투입하는 pH 조정조에서 pH를 7~8로 맞춘 다음 고 다공성 메디아에 미생물을 고밀도로 착생시킨 고밀도 미생물 반응조를 거치면 95% 이상의 정화효과를 나타내게 된다.

이 고밀도 미생물 반응조를 거친 처리수에 침전조에서 사용하는 약품들을 투입하여 침전 후 활성탄 흡착조에서 SS를 흡착 처리하고 다음 단계로 중공사막 필터나 RO(역삼투) 극미세 여과를 거치면 폐수처리의 궁극적인 목적인 폐수를 처리하여 재사용할 수 있으며, 3차 분해 걸름조와 활성탄흡착조에서 처리된 폐수를 방류시킬 수 있다.

상기에서 활성탄 흡착조를 거친 방류수의 수질은 매우 양호하며 무색, 무취 및 탈질(탈질소)과 탈인도 95% 이상인 방류수가 된다. 이는 현재까지 실행되고 있는 모든 폐수처리 가운데서 가장 제거율이 높은 수치이며, 운전이 매우 간단하고, 계절에 따른 온도의 영향도 받지 않는 장점도 지니고 있다.

한편, 고밀도 플라즈마 발생장치(72)로부터 발생 공급되는 라디칼과 전자를 포함하는 음이온 및 오존을 폐수(4) 속으로 버브링 시키면서 20,000Hz ~ 40,000Hz의 초음파를 이용하여 폐수(4)를 준 분자수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시키면 폐수 중에 용해하여 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들이 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나게 된다.

따라서, 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화 분해되는 것과 같이 물 속에서 유기물이나 착이온 들이 신속하게 산화 분해하게 된다. 이와 같은 사실은 높은 진동수를 가진 초음파가 앞에서 언급한 바와 같은 수화층 파괴로 인하여 수중에서 유사기상반응(gas like reaction)을 일으키게 하고 동시에 물 속의 유기물ㆍ착이온ㆍ음이온 및 전자들을 더욱 높은 에너지 상태로 활성화시키기 때문에 가능하게 된다.

이와 같은 폐수처리는 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내게 되므로 폐수의 고도정화처리에 가장 적합하고 경제적이다.

본 고안에서 고도 정화 처리하고자 하는 경우 여러 개의 폐수처리용 분해걸름조(2)를 직렬로 연결하면 되며, 처리용량을 늘리고자 하는 경우 분해걸름조(2)를 병렬로 연결하면 될 것이다.

또한, 폐수(4)를 연속적으로 처리하고자 하는 경우 A, B 2개의 분해걸름조 (2)를 병렬로 연결한 다음, A 분해걸름조(2)를 가동하는 경우 B 분해걸름조(2)는 처리된 폐수(4)를 방류시키고, 반대로 B 분해걸름조(2)가 가동하는 경우 A 분해걸름조 (2)가 처리된 폐수(4)를 방류시키는 방법으로 교대 가동시키면 폐수(4)를 연속적으로 처리할 수 있으므로 폐수(4) 정화처리 능력을 배가시킬 수 있다.

이상과 같이 본 고안은 쓰레기 매립장침출수, 고농도 축산폐수, 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지폐수와 같은 산업폐수 및 생활폐수와 같은 각종 폐수 중으로 라디칼과 전자를 포함하는 음이온과 오존을 버브링시키면서 20,000Hz ~ 40,000Hz의 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중에 용해하여 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온 (complexion)들과 라디컬, 전자, 음이온들은 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나게 되므로 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화 분해되는 것과 같이 물 속에서 유기물이나 착이온 들을 신속하게 산화ㆍ분해시켜 깨끗이 정화되는 효과가 있어서 배출 폐수로 야기되는 각종 환경오염을 현격히 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 고안에서 중공사막필터의 미세구멍으로 불순물이나 이물질이 유입되어 구멍막힘이 발생되는 경우 여과기능이 저하되므로 가변용량형 공기펌프(AP)의 공기압력으로 이들 불순물이나 이물질을 제거하게 되므로 중공사막필터의 성능저하(여과기능저하)가 방지되는 효과가 있다.

Claims

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각종 폐수정화처리장치에 있어서, 처리대상 폐수를 담아 정화처리하는 분해 걸름조와, 담수된 폐수를 초음파 진동자에 의한 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱시켜 폐수 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들을 수화된 물 층으로부터 이탈시키는 초음파 밴드와, 분해된 폐수 중의 불순물이나 이물질 등을 여과처리하는 중공사막필터와, 중공사막필터의 막힌 구멍을 주기적으로 뚫어주는 공압장치로 구성함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 4 항에 있어서, 분해 걸름조로 폐수를 공급과 배출 및 방류시키는 급ㆍ배수장치와, 분해 걸름조의 바닥으로 침전되는 슬러지를 분해 걸름조의 바깥으로 배출시키는 슬러지 배출장치와, 공기 압력계와 수 압력계가 설치된 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 분해 걸름조의 상부에 공기중의 불순물 유입을 방지하는 집진필터와, 급기관으로 공급하는 급기량(공기압)을 조정하는 급기팬과, 공기 또는 폐수의 역류를 방지하는 체크밸브로 구성된 한 개 이상의 고밀도 플라즈마 발생장치를 설치하고, 음이온과 오존이 배출되는 고밀도 플라즈마 발생장치의 급기관은 분해 걸름조에 잠기도록 설치하여 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 폐수 중으로 용존되게 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 급기관(32)과 방류관(20)의 단부에 나팔관 (46)(48)을 설치하고, 나팔관(46)(48)의 마구리판(58)(60)에 통수공(54)(56)이 형성된 삽지관 (50)(52)을 복수 개 설치하고, 삽지관(50)(52)에 중공사막필터(8)의 단부를 끼워 고정하고, 분해 걸름조(2)의 하부에 가변용량형 물펌프(WP)와 밸브(10)를 갖는 급수관 (12)을 설치하고, 분해 걸름조(2)의 상부에 밸브(14)를 갖는 출수관 (16)을 설치하고, 분해 걸름조(2)의 하부에 밸브(18)(22)를 갖는 방류관(20)과 슬러지 배출관 (24)을 각각 설치하고, 분해 걸름조(2)의 상부에 폐수(4) 역류방지용 체크밸브(27)와 공기 압력계(28)와 밸브 (30)와 가변용량형 공기펌프(AP)가 연결된 급기관(32)을 설치하여 중공사막필터(8)의 중공(68)으로 압축공기를 주기적으로 불어넣어 미세구멍(34)의 구멍막힘을 방지하도록 한 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 급수관(12)이 연결되는 분해 걸름조(2)의 입구 부분에 복수 개의 경사판(36)을 빙둘러 설치하여 유입되는 폐수(4)가 소용돌이형으로 와류공급되게 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 분해 걸름조(2)의 케이스(38) 단면형상은 다각형으로 형성하고, 다각형 케이스(38)의 외면에 초음파 발진기에 접속된 복수 개의 초음파 진동자(40)를 각각 고정한 다음 보호케이스(42)를 덮어씌워 초음파 밴드(44)를 구성하도록 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 7 항에 있어서, 가변용량형 공기펌프(AP)는 타이머를 이용하여 5분 내지 100분 주기로 압축공기를 분사시켜 중공사막필터(8)의 미세구멍(34) 막힘을 털어주도록 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 초음파 진동자(40)는 홀수열 초음파 진동자와 짝수열 초음파 진동자로 분리 배선하여 홀수열에 위치하는 초음파 진동자만 진동시키거나 짝수열에 위치하는 초음파 진동자만 진동시키거나 홀수열 초음파 진동자와 짝수열 초음파 진동자를 동시에 진동시킬 수 있게 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 6 항에 있어서, 고밀도 플라즈마 발생장치(72)는 걸림부(80)와 큰 직경의 통기공(82)을 갖는 하우징(84)을 케이스(86)에 끼워 고정하고, 하우징(84)의 내부에 복수 개의 세라믹 절연링(88)(90)(92)(94)을 적층시킨 다음 덮개링(96)으로 덮어 고정시키고, 하부 절연링(88)의 단턱부에 복수 개의 음극관(98)이 체결되는 음극판(100)을 끼워 설치하고, 또 다른 절연링(92)의 단턱부에 복수 개의 통기공 (102)이 형성되고 복수 개의 양극봉(104)이 체결되는 양극판(106)을 끼워 양극판 (106)과 음극판(100)의 절연간격을 유지하고, 음극판(100)과 양극판(106)에 고전압부(HV)가 연결된 급전선(108)(110)을 접속하고, 음극관(98)의 내부에 양극봉(104)을 이격시켜 설치하여 코로나 방전에 의한 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 발생되게 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
제 12 항에 있어서, 양극봉(104)의 끝 단부는 끝이 뽀족한 침형상의 플라즈마 방전칩(114)을 형성하고, 음극관(98)의 하부에 복수 개의 방전홀(116)을 좁은 간격으로 빙둘러 형성하고, 음극관(98)의 하단부는 방전칩(114)보다 다소 하향하도록 돌출시켜 가운데 부분에 위치하는 방전홀을 중심하여 상ㆍ하로 코로나 방전이 발생되게 함을 특징으로 하는 중공사막필터를 이용한 초음파 폐수처리장치.
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