KR20020001681A - 하수 재 이용 정화처리시스템과 정화처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법에 관한 것으로써, 통상적인 여과방법에 의해 예비적으로 여과(필터링)되어 공급되는 오수를 폭기침전조에 충진시킨 상태에서 에어를 오수의 내부에 일정시간 동안 강력하게 공급시킨 후에 방치하여 슬러지와 순수오수(상등수)로 분리시킬 수 있고, 순수오수를 양전기와 음전기에 의해 H⁺와 OH^-및 오존과 이산화염소와 차아염소산 등이 발생되는 전해조로 통과시켜 중금속을 제거함과 동시에 소독 및 살균시킬 수 있을 뿐만 아니라 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시킨 후에 전기에너지에 의해 처리수의 물성을 변화시켜 배출시키므로 배관이 부식되거나 스케일이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

하수 재 이용 정화처리시스템과 정화처리방법{A PURIFICATION SYSTEM AND METHOD OF WASTE WATER}

본 발명은 일반가정과 사무실 및 식당 등에서 발생되는 생활오수(중등수: 이하"오수'라 칭함)를 상등수로 정화시켜 주도록 하는 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법에 관한 것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 통상적인 여과방법에 의해 예비적으로 여과(필터링)되어 공급되는 오수를 포기침전조에 충진시킨 상태에서 에어를 오수의 내부에 일정시간 동안 강력하게 공급시킨 후에 방치하여 슬러지와 순수오수(상등수)로 분리시키고, 순수오수를 양전기와 음전기에 의해 H⁺와 OH^-및 오존과 이산화염소와 차아염소산 등이 발생되는 전해조로 통과시켜 중금속을 제거함과 동시에 소독 및 살균시키며, 중금속이 제거되고 소독 및 살균된 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시킨 후에 전기에너지에 의해 처리수를 산화환원 및 이온화시켜서 배출시켜 주도록 하는 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 본인에 의해 발명특허 출원 제 2001-40292호로 선 출원된 오수 고도처리 시스템 및 그 처리방법을 더욱 개선하여서된 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는 것이다.

1999년 4월에 정부(수질개선기획단)의 발표에 따르면 발생되는 전체 오폐수 및 하수 중에서 생활오폐수가 약 90% 정도를 차지하고 산업폐수는 약 9% 내외를 차지하며 축산폐수가 약 1% 내외를 차지하는 것으로 나타나 있다. 따라서 샤워 및 세탁을 비롯하여 설거지를 할 때에 발생되는 각종 생활오폐수가 땅속으로 침투하여 땅과 지하수를 오염시킬 뿐만 아니라 하천과 강까지 크게 오염시켰으며, 이와 같이 자연환경이 오염되는 것을 방지하기 위해서는 생활하수(오수)를 정화시켜주는 것이 가장 선행 되어야할 과제임을 알 수 있다.

통상적으로 활용되고 있는 생활오폐수의 처리장치의 처리과정을 살펴보면, 생활오폐수를 침사지에 통과시켜 음식물찌꺼기와 같은 각종 이 물질을 제거하고, 포기조에서는 호기성 미생물을 이용하여 유기물과 같은 오염물질을 분해시켜 제거하게 되며, 침전지를 거쳐 하천이나 호수 및 바다로 방류하도록 되어 있다.

종래의 다른 정화장치로서는 국내 등록실용신안 등록번호 제 161832호 "오폐수처리장치"가 알려져 있다. 이는 본체의 내부를 여러 개의 방으로 분할하여 약품(PACS,NaOH,고분자응집제)등이 투입되는 약품반응조를 비롯하여 전기분해조 및 교반장치가 설치된 복수개의 교반조를 순차적으로 설치한 것으로써, 공급되는 오폐수가 약품반응조를 통과하면서 PACS, NaOH, 고분자응집제 등에 의해 각종 부유물질(SS)과 BOD와 COD 등이 처리되어지고 전기분해조를 통과하면서 전기 분해되어 중금속이 제거되며 교반조를 순차적으로 통과하면서 이 물질이 침전 된 후에 배출되어지도록 된 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 정화처리시스템 및 장치들은 일반가정을 비롯하여 음식점 및 병원과 같은 각종 사업장 등에서 발생되는 모든 오폐수를 오폐수의 특성에 상관없이 단순하고 동일한 방법에 의해서만 정화를 실시하도록 되어 있으므로 효율적으로 정화시킬 수 없었을 뿐만 아니라 정화능력도 현저하게 떨어지는 문제가 있었다.

종래의 또 다른 오폐수처리방법으로서는 표준 활성 슬러지공법으로 일컬어지는 생물학적오수처리방법이 알려져 있는데, 이는 유입된 오수를 1차 침전단계, 폭기단계, 2차 침전단계를 실시하여 정화시켜 주도록 되어 있다. 그러나 이와 같은 오수처리방법은 오수에 함유되어 있는 유기물에 대해서는 다소 용이하게 처리할 수 있었으나, 오수처리에 있어 크게 대두되고 있는 질소(N)와 인(P)의 처리효율이 현저하게 떨어지는 문제가 있었다.

이와 같이 오폐수에 포함되어 있는 질소(N)와 인(P)을 효율적으로 처리할 수 있도록 하는 공법으로는 질소(N)와 인(P)을 동시에 제거해 주도록 하는 바르덴포(BARDENPO)공법과 주로 인(P)만을 처리해 주도록 하는 A/O공법 및 A₂/O공법이 알려져 있는데, 이러한 공법들은 생물학적처리단계와 고형물분리단계를 별도로 실행하도록 되어 있으므로 포기조와 침전조를 구비하여야 하고, 따라서 설치규모가 커지게 되어 설비기간이 길어지고 설비비와 운용비가 많이 소요되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해소할 수 있도록 하기 위하여 제안된 것으로는 국내 특허 제 268368호에 단일 반응조를 이용하여 간헐방류 장기포기공정을 실시하도록 되어 있으나, BOD(생물학적 산소요구 량)와 SS(부유물질) 등에 의해 부하가 높아지게 되므로 단일반응조의 크기와 용량을 축소시키는데 한계가 있고, 1,2단계로 이루어지는 포기 단계에서 용존산소량을 가변적으로 조정해주어야 하는 번거로움이 있었으며, 슬러지(SLUDGE)가 수면위로 부유되어 있는 상태에서 방류장치(DECANTER)를 이용하여 정화수(상등수)를 배출시켜 주므로 정화수를 배출시킬 때에 슬러지가 쉽게 확산되어져 오수를 효율적으로 처리할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 된 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 통상적인 여과방법에 의해 예비적으로 여과(필터링)되어 공급되는 오수를 포기침전조에 충진시킨 상태에서 에어를 오수의 내부에 일정시간 동안 강력하게 공급시킨 후에 방치하여 유기물질을 분해하면서 침전에 의해 슬러지와 순수오수로 분리시키는 단계, 순수오수를 양전기와 음전기에 의해 H⁺와 OH^-및 오존과 이산화염소와 차아염소산 등이 발생되는 전해조로 통과시켜 중금속을 제거함과 동시에 소독 및 살균시키는 단계, 중금속이 제거되고 소독 및 살균된 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시키는 단계, 필터링 된 처리수를 전기에너지에 의해 산화환원 및 이온화시켜서 배출시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 포기조와 침전조를 단일형의 포기침전조로 형성하여 줌으로써, 박테리아가 유기물질을 활발하게 분해할 수 있도록 에어(산소)를 공급하여 이때에 생기는 탄수화물은 에너지원으로 이용되고 질소와 인은 미생물체의 구성성분으로 이용되면서 오염물질을 처리하도록 하는 과정과, 비중이 작은 부유성물질을 침전시켜 제거하는 과정을 동시에 실시할 수 있도록 하고, 처리공장을 단축시킬 수 있도록 하며, 더불어 설비비와 운용(가동)비를 절감할 수 있도록 된 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 물질이 침전 제거된 처리수를 전원(+극 및 -극) 및 응집제가 공급된 전해조에 통과시켜 기름성분을 분해시키고 동시에 미세한 잔류유기물질을 응집시켜 주도록 하며, 이와 같이 응집된 유기물질을 미세한 여과장치에 의해 여과시켜 줌으로써 유기물질을 처리효율과 능률을 향상시켜 줄 수 있도록 된 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 여과 장치는 세척수를 역류시켜 세척하여 줌으로써 여과장치를 항상 깨끗하게 유지시킬 수 있도록 하여 여과 효율을 향상시키고 유기물질 등이 정화수와 함께 배출되어지는 것을 방지하여 정화 능률을 향상시킬 수 있도록 된 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정화수를 원적외선이 발생되고 통상의 볼타전지효과를 얻는 장치에 통과시켜 정화수를 부동태(F₃O₄)의 상태로 변환시켜 주고 동시에 금속관과 동일하게 음(-)이온화시켜 주도록 하여 정화수가 금속으로 된 관을 통과하더라도 금속관의 내부에 부식이 발생되지 않도록 된 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적은,

큰 고형물질이 여과(필터링)된 오수를 폴리염화알루미늄(PAC)·수산화나트륨(NaOH)·고분자응집재에 의해 중화 및 응집시키고 중화된 오수를 전기분해장치에 의해 이온화시키면서 정화시키도록 된 것에 있어서,

오수공급관(2)을 통하여 공급되는 오수를 포기침전조(11)에 구비된 오수유입장치(15)로 통과시켜 산소의 함유량을 높이고 점도를 낮춰주면서 에어배출공(12)이형성된 포기침전조(11)에 공급하고, 포기침전조(11)에 충진된 오수에 통상의 포기장치(25)에 의해 에어를 일정시간 동안 강력하게 공급하고 일정한 시간동안 방치하여 유기물질을 분해시키고 작은 고형물을 침전시켜 슬러지와 순수오수로 분리시키는 폭기침전장치(10)와,

배출장치(20)를 통하여 배출되는 순수오수를 양극(+)과 음극(-) 및 약품이 공급되는 전해조(32)로 통과시켜 중금속을 제거하고 미세물질을 응집시켜 줌과 동시에 소독 및 살균시키는 혼합산화제생성장치(30)와,

중금속이 제거되고 미세물질이 응집되어 소독 및 살균된 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사(46)가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시켜주는 정밀여과장치(40)와,

필터링 된 처리수를 볼타전지효과장치(55)와 원적외선발생물체(52)가 구비된 유통관(51)을 통과시켜 산화환원 및 이온화시키고 부동태(F₃O₄)의 상태로 변환시켜서 배출시키는 부식 및 스케일제거장치(50)가 포함되는 것을 특징으로 하는 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법에 의해 달성된다.

도 1는 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템을 보인 전체구성도.

도 2는 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템의 작동공정을 보인 계 통도.

도 3은 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템에서 폭기침전장치를 발 췌하여 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템에서 혼합산화제생성장 치를 발췌하여 보인 단면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템에서 정밀여 과장치를 발췌하여 보인 단면도 및 작동관계 설명도.

도 6은 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템에서 부식 및 스케일방 지장치를 발췌하여 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.하수재이용정화처리시스템 2. 오수공급관 3. 하수방류관

10. 폭기침전장치 11. 폭기침전조 12. 에어배출공

15. 오수유입장치 17. 장치틀 18. 유체유도판

19. 체크변 20. 배출장치 22. 흡입노즐

25. 포기장치 26. 에어공급관 27. 에어펌프

30. 혼합산화제생성장치 31.32. 전해조 33. 전해조

34. 공급관 35. 양극수배출관 36. 음극수배출관

37. 절연판 38. 혼합배출관 39. 전원공급장치

40. 정밀여과장치 41. 필터하우징 42. 회전축

43. 다공흡입관 44. 고정판 45. 유동판

46. 필터사 47. 공급관 48. 정수배출관

50. 부식 및 스케일제거장치 51. 유통관

52. 원적외선발생물체 53. 합성수지막대 55. 볼타전지효과장치

본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해 할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법을 보인 예시도로써, 도 1과 도 2는 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템을 보인 전체 구성도 및 작동공정을 보인 계통도이고, 도 3은 포기침전장치를, 도 4는 혼합산화제생성장치를 발췌하여 보인 단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 정밀여과장치를 발췌하여 보인 단면도 및 작동관계 설명도이고, 도 6은 부식 및 스케일방지장치를 발췌하여 보인 단면도이다.

본 발명에 하수재이용정화처리시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 오수가 공급되어 유기물질을 제거하고 비중이 침전물과 순수오수를 분리시켜 주는 포기침전장치(10)와, 중금속을 제거하고 미세한 물질을 응집시키며 동시에 소독 및 살균시키는 혼합산화제생성장치(30)와, 미세한 물질까지 제거시켜주는 정밀여과장치(40)와, 처리수를 산화환원 및 이온화시키고 부동태(F₃O₄)의 상태로 변환시켜서 배출시키는 부식 및 스케일제거장치(50)로 구성하였다.

포기침전장치(10)는 도 3에 구체적으로 도시된 바와 같이 구성하였다.

상부의 일측에 에어 또는 가스를 배출시킬 수 있도록 에어배출공(12)이 뚫어진 포기조(11)의 내부일측에 오수유입장치(15)를 설치하였고 타측에는 배출장치(20)를 적정한 높이를 유지시켜 설치하였으며, 포기조(11)의 외부에서 하측 단부에는 슬러지(S)를 배출시킬 수 있도록 통상의 펌프(P)가 구비된 슬러지배출관(13)을 연통되게 설치하였고, 에어를 공급할 수 있도록 에어공급관(26)이 내부하측에 구비되는 포기장치(25)를 설치하였다.

오수유입장치(15)는 장치틀(17)을 수직으로 설치하되 장치틀(17)의 내부에 유체유도판(18)을 등간격으로 유지시켜 지그재그 반복적으로 설치하였고,장치틀(17)의 내부 상측에는 분사노즐(16)을 설치하여 오수공급관(2)과 연결하였으며, 하단에는 오수를 배출시키고 배출된 오수가 역 유입되는 것을 차단하도록 하는 체크변(19)을 설치하였는데, 상기 체크변(19)으로서는 고무재질 또는 연질의 합성수지로 되는 개폐판 을 들 수 있다.

포기침전조(11)의 내부에서 슬러지(S)가 침전 제거된 처리수(W)를 배출시키기 위한 배출장치(20)는 흡입노즐(22)이 구비된 배플(21)을 높낮이를 조정할 수 있도록 된 지지봉(24)에 의해 소정의 높이로 설치하고 배플(21)의 흡입노즐(22)에는 밸브(V1)가 구비된 배출관(23)과 연결하여 설치하여 적정한 높이에 위치하는 처리수를 배출시킬 수 있도록 하였다.

또, 포기침전조(11)에 충진된 오수에 에어(공기)를 공급하기 위한 포기장치(25)는 분사공이 뚫어진 에어공급관(26)을 포기침전조(11)의 내부 하측에 설치하여 외부에서 통상의 에어펌프927)를 연결하여 에어를 공급할 수 있도록 하였다.

도 4는 본 발명에 따른 하수정화처리시스템(1)에서 혼합산화제생성장치(30)를 보인 것이다. 좌우로 이등분된 전해조(31)·(32)는 중간에 절연판(37)을 개입시켜 서로 연통되어 유통실(33)을 형성하도록 볼트너트와 같은 결합수단을 이용하여 일체형으로 결합시키되 일측의 전해조(31)에는 양극수배출관(35-1)과 의 상측과 하측에 양극구(35)와 공급관(34)을 연통되게 형성하였고, 타측의 전해조(31)의 상측에는 음극구(36)를 형성하되 양극구(35)와 음극구(36)에는 양극수배출관(36-1)과 음극수배출관(36-1)을 각각 연결하였으며, 양극수배출관(35-1)과 음극수배출관(36-1)은 혼합배출관(38)에 서로 연결하였다.

특히, 전해조(31)·(32)의 상측 부에 형성되는 양극구(35)와 음극구(36)는 중간에 개입되는 절연판(37)에 의해 완전히 분할시켜 주도록 하였고, 전해조(31)·(32)에는 전원공급장치(39)를 연결하여 전원((양극(+)과 음극(-))을 공급시킬 수 있도록 하였다.

도 5a 및 도 5 b는 정밀여과장치(40)를 보인 것이다.

원통형으로 형성된 필터하우징(41)의 내부 중앙선상에 다공흡입관(43)과 회전축(42)을 설치하여 회전축(42)이 다공흡입관(43)의 내부에 삽입된 상태에서 정역으로 회전되어지도록 하되 다공흡입관(43)에는 밸브(V3)가 구비된 정수배출관(48)과 연결하였고 회전축(42)에는 별도의 동력장치(구체적으로 도시하지 아니함)를 연결하여 정역을 회전시킬 수 있도록 하였고, 필터하우징(41)의 내부에서 다공흡입관(43)의 가장자리에는 다단으로 된 고정판(44)을 고정시키고 회전축(42)에는 다단으로 된 유동판(45)을 결합시키되 회전축(42)과 유동판(45)은 서로 대응되게 형성된 나사(구체적으로 도시하지 아니함)에 의해 나사 결합시켰으며, 상기 고정판(44)과 유동판(45)의 각 다단 층에는 필터사(46)를 서로 연결시켜 복수 층을 이루도록 하였다. 특히, 필터하우징(41)의 일측의 대응 면에는 밸브(V2)·(V5)가 구비된 공급관(47)과 역세배출관(49)을 각각 연결하였고 공급관(47)과 정수배출관(48)은 각각의 밸브(V2)·(V3)전에 밸브(V4)가 구비된 역류관(47-1)으로 연결하였다.

도 6은 부식 및 스케일방지장치(50)의 구조를 보인 단면도이다.

상단과 하단에 플랜지(51-1)가 일체로 각각 형성되고 금속재질로 된 유통관(51)의 내부에는 합성수지막대(53)를 이용하여 복수개의 볼타전지효과장치(55)를 일렬종대로 설치하였고, 그 외측에 복수개의 원적외선발생물체(52)를 설치하였으며, 상기 볼타전지효과발생장치(55)는 아연링(56)의 외주에 은합금코일(57)을 회권 시키되 은합금코일(57)을 유통관(51)에 연결시켜 주었다.

이와 같이 형성된 부식 및 스케일방지장치(50)는 유통관(51)의 상하측에 일체로 형성된 플랜지(51-1)에 통상의 볼트너트와 같은 결합수단을 이용하여 유입관(58)과 유출관(59)을 연결시켜 주게 된다.

이하, 작동관계를 설명한다.

일반가정과 음식점등에서 일차적으로 큰 고형물질이 여과(필터링)되어진 오수는 오수공급관(2)을 통하여 포기침전장치(10)로 공급되며, 포기침전장치(10)는 혐기성분해와 호기성분해가 동시에 이루어지는 것이 특징이다.

오수공급관(2)을 통하여 포기침전장치(10)의 오수유입장치(15)로 공급되어지는 오수는 도 3에 도시된 바와 같이 분사노즐(16)을 통하여 분사되어지며, 이와 같이 분사노즐(16)을 통하여 분사되어진 오수는 지그재그로 설치된 유체유도판(18)에 의해 좌우로 반복 낙하하게 되며, 따라서 오수는 공기와의 접촉이 활발해져서 보다 많은 산소를 함유하게 되고 접착정도가 약화되어지게 된다.

장치틀(17)의 하측으로 낙하 이동하는 오수(유체)는 오수의 압력에 의해 체크변(19)을 이기고 외측 즉, 포기침전조(11)로 공급 유입되어지고, 오수가 포기침전조(11)에 적절한 높이까지 유입되어지면 포기장치(25)를 가동시켜 에어를 공급시켜 주며, 포기장치(25)의 에어펌프(27)가 작동하게 되면 에어공급관(26)을 통하여 공급되는 에어는 포기침전조(11)의 내부에서 오수의 내부로 분사되어진다.

공급되는 오수가 특정한 높이(기히 설정시켜 놓은 높이)까지 충진되어지면 오수의 공급을 중단시켜 주고, 오수의 공급을 중단시킨 상태에서 기히 설정된 소정의 시간동안 포기장치(25)를 지속적으로 가동시켜 에어를 오수에 공급시켜 준다.

포기침전조(11)에 충진된 오수에 에어를 공급하게 되면 오수는 지속적으로 발생되는 기포와 압력에 의해 유류성분 등은 분해되고 와류현상과 대류현상 등에 의해 끓임 없이 혼합되어지며, 지속적이고 풍부하게 공급되는 에어(산소)에 의해 박테리아가 활발하게 활동하면서 오수 속에 함유되어 이는 유기물질을 분해시켜 주게 되는데, 이때에 발생되는 탄소화합물은 에너지원으로 이용되고 질소(N)와 인(P)은 미생물체의 구성성분으로 활용되면서 오염물질을 처리하게 된다.

상기에서 오수에 공급되는 에어는 대체적으로 산소가 0.5 ~ 2.0㎎/ℓ정도 발생되어지도록 공급시켜 주는 것이 바람직하다. 이와 같이 공급되는 산소(용존산소량)에 의해 유기물질을 분해시키는 박테리아가 활발하게 활동하면서 유기물질을 분해(산화)시켜주고, 별도의 탄소 원을 공급시키지 않고도 오수에 함유되어 있는 유기물이 탄소 원으로 되어 탈질공정이 진행되어 BOD를 제거 수 있게 된다.

특히, 탈질 및 질산화 공정은 오수 중에 함유되어 있는 질소가 암모니아(NH₃)의 형태로 존재하고 이 암모니아(NH₃)가 호기성 상태에서 질산화 미생물에 의해 NO₃의 형태로 산화되는 질산화 공정이 이루어지고, 산화된 NO₃의 형태의질소는 무산소(Anoxic)상태에서 탈질 미생물에 의해 N₂가스로 환원되어 에어배출공(12)을 통하여 대기 중으로 방출되는 탈질공정이 이루어지게 된다.

소정의 시간동안 에어를 공급한 후에 포기장치(25)의 에어펌프(27)의 가동을 중지시켜 에어의 공급을 중지시킨다. 에어의 공급을 중단시켜 주게 되면 오수에 함유되어 있던 비중이 물보다 큰 물질은 침전하게 되므로 맑은 물인 처리수(W:상등수)는 슬러지(S)의 상측에 위치하게 된다.

포기침전조(11)에 충진된 오수에서 슬러지(S)의 침전이 완료되면 배출장치(20)를 통하여 상측에 위치하는 처리수(W)를 배출시켜 혼합산화재생성장치(30)로 공급시켜 주고, 슬러지(S)는 슬러지배출관(13)을 통하여 별도로 구비된 슬러지저장조(구체적으로 도시하지 아니함)에 저장한 후에 별도로 폐기 처리하도록 하며, 배출장치(20)는 배출관(23)의 밸브(V1)를 개방시켜 주면 처리수(W)는 배플(21)의 흡입노즐(22)을 통하여 흡입되어 배출관(23)을 통하여 배출되어진다.

처리수(W)와 슬러지(S)가 완전히 배출된 포기침전장치(10)의 포기침전조(11)에는 오수공급관(2)을 통하여 새로운 오수를 공급하여 상기와 같은 과정을 동일하게 실시한다.

포기침전장치(10)의 포기침전조(11)에서 배출되는 처리수(W)가 공급되는 혼합산화재생성장치(30)는 다음과 같이 작동하게 된다. 포기침전장치(10)에서 배출되는 처리수(W)가 공급관(34)을 통하여 전해조(31)·(32)가 결합되어 이루어진 유통실(33)의 내부로 공급되고, 전원공급장치(39)를 통하여 양극(+극)과 음극(-극)이 전해조(31)·(32)로 각각 공급되며, 이와 동시에 별도의 공급장치에 의해 폴리염화알루미늄(PAC)·수산화나트륨(NaOH)·고분자응집재 등의 약품을 공급관(34)을 통하여 공급시킬 수 있다.

양극(+극)과 음극(-극)이 공급되는 전해조(31)·(32)는 양극(+극)과 음극(-극)으로 대전된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 전해조(31)·(32)가 양극(+극)과 음극(-극)으로 대전되어지고 있는 상태에서 공급관(34)을 통하여 공급되는 처리수(W)는 유통실(33)을 통과하면서 pH가 변화되어지는데, 양극(+극)으로 대전되어 있는 전해조(31)에 인접하게 통과하는 처리수(W)는 pH가 감소하게 되고 음극(-극)으로 대전되어 있는 전해조(32)에 근접하여 통과하는 처리수(W)는 pH가 증가하게 되며, 뿐만 아니라 전해조(31)·(32)를 통과하는 처리수(W)에는 오존이 생성 될 뿐만 아니라 염소가 함유되는 다양한 산화제 즉, 이산화염소와 차아염소산 등이 생성되어진다.

이와 같이 생성되는 오존과 이산화염소와 차아염소산 등에 의해 1 ~ 4logs까지 미생물의 불활 효과에 의해 독소 미생물을 제거할 수 있게 되고, 결정 주입량 이하에 의해서도 녹조의 주요 요인인 암모니아(NH₄-N)를 산화시켜 제거할 수 있으며, 오수(침전물)에서 발생되는 황화수소(H₂S)를 오존에 의해 처리하는 비용보다 현저하게 적은 비용(1/4)으로 산화시켜 냄새를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 염소만을 이용하는 살균보다도 적은 량의 염소를 주입시키더라도 장기간 잔류시킬 수 있게되며, 오존을 사용할 때와 유사한 미세 응집효과를 얻게 되므로 차후에 설명되는 정밀여과장치의 효능을 증대시킬 수 있게 된다.

또한 혼합산화제생성장치(3)에는 공급관(34)을 통하여 처리수(W)를 공급할 때에 폴리염화알루미늄(PAC)·수산화나트륨(NaOH)·고분자응집재와 같은 약품을 동시에 투입시켜 줄 수 있으며, 이와 같은 약품을 첨가시켜 주게 되면 중화효과와 응집효과를 향상시킬 수 있다.

이와 같이 전해조(31)·(32)를 양극(+극)과 음극(-극)으로 대전시켜 처리수(W)에서 오존뿐만 아니라 염소가 함유되는 다양한 산화제 즉, 이산화염소와 차아염소산 등이 생성되어지도록 하여 살균 및 소독효과를 얻도록 하는 것과, 생성중화효과와 응집효과를 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 약품을 첨가시키는 것은 공지 공용되고 있는 기술사상이므로 보다 구체적인 설명은 생략키로 한다.

상기 혼합산화제생성장치(30)를 통과하면서 소독과 살균이 이루어지고 미세한 물질 등이 응집된 처리수(W)는 혼합배출관(38)을 통하여 배출되어 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 정밀여과장치(40)에 공급관(47)을 통하여 공급된다.

정밀여과장치(40)에서 필터사(46)는 회전축(42)과 함께 필터사(46)를 도 5a에 도시된 바와 같이 회전시켜 비틀려 줌으로써 그 조밀성을 조정해 줄 수 있으며, 처리수(W)의 특성 등에 따라 필터사(46)의 조밀도를 조정시킨 상태에서 공급관(47)을 통하여 공급시켜 준다.

공급관(47)을 통하여 공급되어지는 처리수(W)는 필터하우징(41)의 내부로 유입되고 유입된 처리수(W)는 필터사(46)에 의해 복수층으로 형성된 필터를 순차적으로 통과하면서 이물질이 필터링되어지고 깨끗하게 정화된 정화수는 다공흡입관(43)으로 유입되며, 다공흡입관(43)으로 유입된 정화수는 밸브(V3)가 개방되어 있는 정수배출관(48)을 통하여 배출되어진다.

상기와 같이 정화를 실시하여 필터사(46)로 이루어진 필터에 이 물질이 쌓이게 되면 여과능률과 효율이 떨어지게 되므로 필터사(46)를 깨끗하게 세척한 후에 사용하게 되며, 필터사(46)의 세척은 다음과 같이 실시한다.

정밀여과장치(40)에서 밸브(V2)·(V3)를 폐쇄시키고 밸브(V4)·(V5)를 개방시키며, 회전축(42)을 역회전시켜 뒤틀려(꼬아져)있는 필터사(46)를 풀어준 상태에서 공급관(47)을 통하여 세척수 또는 정화수를 공급시켜 준다.

공급관(47)을 통하여 공급되는 세척수는 역류관(47-10)을 통하여 필터하우징(41)의 내부에 장착되어 있는 다공흡입관(43)으로 공급되고, 다공흡입관(43)으로 공급되는 세척수는 가장 내측에 위치하는 필터사(46)로 분사되어진다. 가장 내측의 필터사(46)로 분사되는 세척수는 필터사(46)를 내측에서 외측으로 역류하면서 필터사(46)에 부착되어 있는 각종 이물질을 제거하게 되고, 제거된 필터사(46)에서 제거된 이물질과 필터사(46)를 세척하여 더러워진 세척수는 역세배출관(49)을 통하여 외부로 배출되며, 배출되는 이물질과 세척수는 오수가 충진되는 침사지(구체적으로 도시하지 아니함)로 공급하거나 오수공급관(2)을 통하여 포기침전장치(10)로 재차 공급하여 정화시킬 수 있다.

상기와 같이 실시하여 필터사(46)의 세척을 완료한 후에는 밸브(V4)·(V5)를 폐쇄시켜 주고 밸브(V2)·(V3)를 개방시켜 주며, 회전축(42)을 회전시켜필터사(46)를 소정의 상태로 꼬아(뒤틀려)준 후에 공급관(47)을 통하여 처리수(W)를 재차 공급하면서 여과를 실시하여준다.

상기 정밀여과장치(40)는 상기와 같은 과정을 반복적으로 실시하면서 필터사(46)에 의해 처리수(W)를 여과시기는 과정과, 오염된 필터사(46)를 세척하는 과정을 반복적으로 실시하면서 처리수(W)를 여과시키게 된다.

정밀여과장치(40)를 통과하면서 정화된 정화수는 정수배출관(48)을 통하여 부식 및 스케일발생방지장치(50)로 공급된다.

부식 및 스케일발생방지장치(50)로 공급되는 정화수는 도 6에 도시된바와 같이 유입관(58)을 통하여 유통관(51)으로 유입되어 유통관(51)을 통과하면서 물성특성이 변화되어 유출관(59)을 통하여 배출되어진다.

스테인리스(SUS)와 같은 금속재질로 된 유통관(51)은 음극(-)을 띠게 되며, 그 내부에 직렬로 설치된 볼타전지효과장치(55)에서 아연링(56)은 양극(+)을 띠게 되고 유통관(51)과 연결되어 있는 은합금코일(57)은 음극(-)을 띠게 돠며, 이와 같이 정화수가 양극(+)을 띠고 있는 아연링(56)과 음극(-)을 띠고 있는 은합금코일(57)로 구성된 볼타전지효과장치(55)를 통과하게 되면 정화수는 금속관의 내부를 부식시키지 않도록 하는 상태로 Ph 값이 변환되어진다.

통상적으로 수분과 철(Fe)이 접촉하게 되면 수분에 함유되어 있는 산소와 철(Fe)이 결합하여 산화제2철(Fe₂O₃)로 산화되어 철(Fe)을 부식시키게 되고, 산화제2철(Fe₂O₃)은 Ph 값이 6 ~ 7정도를 유지하고 0.4V의 표준전위영역에 존재하게되는데, 표준전위 보다 낮은 영역에서는 수소가 발생하게 되고 높은 영역에서는 산소가 발생하게 되며, 따라서 정화수의 전위를 음(-)극화시켜 주어야 한다.

부식 및 스케일발생방지장치(50)는 아연링(56)이 양극(+)을 띠고 은합금코일(57)과 유통관(51)은 음극(-)을 띠고 있으므로 은합금코일(57)과 유통관(51)과 접촉되거나 근접하여 통과하는 정화수는 전위가 음극(-)화 되어지며, 이와 같이 철의 음(-)전위를 적절하게 조절하여 주면 산화제2철(Fe₂O₃)상태에서 녹이 발생되지 않도록 하는 부동태의 상태인 Fe₃O₄의 상태로 변환시켜 줄 수 있게 된다.

이와 동시에 정화수의 Ph 값을 변화시켜 줄 수 있는데, 볼타전지효과장치(55)에 의해 정화수의 Ph 값을 변화시켜 산화 및 살균효과와 미립자를 제거할 수 있다. 즉, Ph 값이 일정한 상태에서 유통관(51)을 양극화시켜 주면 유출관(59)과 연결되는 정화수를 이송시키는 철관(구체적으로 도시하지 아니함)의 표면(내면)에서 산화와 살균효과를 얻을 수 있게 되고, 유통관(51)을 음극화시켜 주게되면 철관의 내면이 산화되는 것을 방지하면서 미립자를 제거하는 효과를 동시에 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 볼타전지효과장치(55)를 이용하여 유통관(51)을 통과하는 정화수의 물성을 변화시켜 정화수와 접촉하게 되는 철관의 전위가 음극(-)화 되어지도록 함으로써, 정화수에 의해 철관이 부식되는 것을 방지할 수 있게 된다.

뿐만 아니라 부식 및 스케일발생방지장치(50)는 원적외선발생물체(52)에서발생되는 원적외선에 의해 철관이 부식되는 것을 방지하도록 하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 물분자와 각 원자단에 원적외선이 가해지면 원적외선을 흡수하는 물은 Ph 값이 상승하고 표준전위가 낮아지게 되므로, 유통관(51)의 내부에 설치된 원적외선발생물체(52)에서 발생되는 원적외선에 의해 내부를 통과하는 정화수는 Ph 값이 8 ~ 11로 되고, 산화환원전위는 -0.4 ~ 0.95V의 상태로 변환되므로 정화수는 철관의 내면에 녹이 발생되지 안도록 하는 부동태 상태인 Fe304로 변화시켜 주게 되는 것이다.

또한 배관 내에서 발생되는 스케일현상은 수분 속에 존재하는 양이온계열인 칼슘계열과 음이온계열인 중탄산염(HCO₃)과 전기적으로 평행상태일 때에 발생하게 되는데, 상기와 같이 평행상태의 전하에 전자(전기장)를 인가시키게 되면 탄산칼슘(CaCO₃)이 생성되어지고, 이와 같이 생성되는 탄산칼슘(CaCO₃)이 배관에 부착되어 관의 직경을 축소시켜 용수의 흐름과 열의 전달을 억제시키게 된다.

이와 같은 스케일현상을 방지할 수 있도록 하기 위해서는 스케일을 발생시키는 이온의 정전용량에 일정한 전기장을 인가시켜 줌으로써 방지할 수 있는데, 정전용량에 전기장을 인가시켜 주게 되면 힘(F=q·E, q:이온의 정전용량, E:이온에 인가되는 전위)이 배관(철관)내에 작용하여 부착물의 부착력을 약화시키므로 배관 내에 스케일이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 기술과 원리도 기히 공지 공용되고 있는 기술사상이므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 하수 재 이용 정화처리시스템 및 정화처리방법은 통상적인 여과방법에 의해 예비적으로 여과(필터링)되어 공급되는 오수를 포기침전조에 충진시킨 상태에서 에어를 오수의 내부에 일정시간 동안 강력하게 공급시킨 후에 방치하여 슬러지와 순수오수(상등수)로 분리시킬 수 있고, 순수오수를 양전기와 음전기에 의해 H⁺와 OH^-및 오존과 이산화염소와 차아염소산 등이 발생되는 전해조로 통과시켜 중금속을 제거함과 동시에 소독 및 살균시킬 수 있을 뿐만 아니라 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시킨 후에 전기에너지에 의해 처리수의 물성을 변화시켜 배출시키므로 배관이 부식되거나 스케일이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 큰 고형물질이 여과(필터링)된 오수를 폴리염화알루미늄(PAC)·수산화나트륨(NaOH)·고분자응집재에 의해 중화 및 응집시키고 중화된 오수를 전기분해장치에 의해 이온화시키면서 정화시키도록 된 것에 있어서,

   오수공급관(2)을 통하여 공급되는 오수를 포기침전조(11)에 구비된 오수유입장치(15)로 통과시켜 산소의 함유량을 높이고 점도를 낮춰주면서 에어배출공(12)이 형성된 포기침전조(11)에 공급하고, 포기침전조(11)에 충진된 오수에 통상의 포기장치(25)에 의해 에어를 일정시간 동안 강력하게 공급하고 일정한 시간동안 방치하여 유기물질을 분해시키고 작은 고형물을 침전시켜 슬러지와 순수오수로 분리시키는 폭기침전장치(10)와,

   배출장치(20)를 통하여 배출되는 순수오수를 양극(+)과 음극(-) 및 약품이 공급되는 전해조(32)로 통과시켜 중금속을 제거하고 미세물질을 응집시켜 줌과 동시에 소독 및 살균시키는 혼합산화제생성장치(30)와,

   중금속이 제거되고 미세물질이 응집되어 소독 및 살균된 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사(46)가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시켜주는 정밀여과장치(40)와,

   필터링 된 처리수를 볼타전지효과장치(55)와 세라믹체(52)가 구비된유통관(51)을 통과시켜 산화환원 및 이온화시키고 부동태(F₃O₄)의 상태로 변환시켜서 배출시키는 부식 및 스케일제거장치(50)가 포함되는 것을 특징으로 하는 하수 재 이용 정화처리시스템.
2. 큰 고형물질이 여과(필터링)된 오수를 폴리염화알루미늄(PAC)·수산화나트륨(NaOH)·고분자응집재에 의해 중화 및 응집시키고 중화된 오수를 전기분해장치에 의해 이온화시키면서 정화시키는 것에 있어서,

   오수공급관(2)을 통하여 공급되는 오수를 포기침전조(11)에 구비된 오수유입장치(15)로 통과시켜 산소의 함유량을 높이고 점도를 낮춰주면서 에어배출공(12)이 형성된 포기침전조(11)에 공급하는 단계와,

   포기침전조(11)에 충진된 오수에 통상의 포기장치(25)에 의해 에어를 일정시간 동안 강력하게 공급하고 일정한 시간동안 방치하여 유기물질을 분해시키고 작은 고형물을 침전시켜 슬러지와 순수오수로 분리시키는 단계와,

   순수오수를 양극(+)과 음극(-) 및 약품이 공급되는 전해조(32)로 통과시켜 중금속을 제거하고 미세물질을 응집시켜 줌과 동시에 소독 및 살균시키는 단계와,

   중금속이 제거되고 미세물질이 응집되어 소독 및 살균된 처리수를 극세사(絲)로 구성되는 필터사(46)가 다중으로 설치된 필터에 의해 미세한 물질까지 제거시켜주는 단계와,

   필터링 된 처리수를 볼타전지효과장치(55)와 세라믹체(52)가 구비된 유통관(51)을통과시켜 산화환원 및 이온화시키고 부동태(F₃O₄)의 상태로 변환시켜서 배출시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수 재 이용 정화처리방법.