KR20030072986A - 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

작은 미립자의 오존을 오폐수에 투입하여 생물학적 처리방법으로 불가능한 오폐수에 포함된 고농도 유기물, 중금속, 질소, 인, 현탁물질 등과 같은 난분해성 물질을 흡착, 부상시켜 산화 처리할 수 있도록 이루어진 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

이러한 초미세 오존기포 부상장치에 의한 오폐수처리 방법 및 장치는, 피처리부에 저장된 오폐수를 소정의 압력으로 흡인하여 기체/액체 혼합기로 투입하는 공정; 상기 기체/액체 혼합기에 투입된 오폐수에 압축공기를 투입하는 공정; 상기 기체/액체 혼합기에 투입된 오폐수와 압축공기를 혼합하는 공정; 압축공기와 혼합된 오폐수를 가압하여 가압탱크에 일시적으로 저장하는 공정; 가압된 오폐수를 피처리부로 다시 투입하여 압축공기에 의하여 오폐수에 포함된 이물질을 부상시켜 제거하는 단계를 포함하고,

상기 이물질 제거 공정시 오폐수에 포함된 이물질을 더욱 더 부상시킬 수 있도록, 압축공기 투입공정시 소정량의 오존을 투입하여 초미세기포가 생성되도록 하는 오존투입공정을 포함하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 오폐수가 유입되어 화학적으로 처리되는 피처리부; 이 피처리부 내의 오폐수를 흡인하여 기체/액체 혼합기로 공급하기 위한 압력펌프; 상기 기체/액체 혼합기의 오폐수에 압축공기를 공급하기 위한 컴프레서; 상기 압축공기와 함께 기체/액체 혼합기의 오폐수에 오존을 공급하기 위한 오존발생기; 상기 압력펌프에 의해 공급된 오폐수와 컴프레서 및 오존발생기로부터 공급된 압축공기 및 오존을 혼합하여 오폐수 속에 용해시키기 위한 기체/액체 혼합기; 여기서 혼합되어 용해된 기체를 함유하고 있는 오폐수를 가압하여 저장하기 위한 가압탱크; 이 가압탱크의 압축 오폐수를 화학 처리된 피처리부로 공급하기 위한 공급 파이프; 이 공급 파이프의 끝부분에 장착되어 예정된 압력 상태에서 열리는 압력밸브를 포함하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치를 제공한다.

Description

초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF SEWAGE AND WASTEWATER BY MICRO OZONE BUBBLE}

본 발명은 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작은 미립자의 오존(O₃)기포를 오폐수에 투입하여 생물학적 처리방법으로 불가능한 오폐수에 포함된 고농도 유기물, 중금속, 질소, 인, 현탁물질 등과 같은 난분해성 물질을 흡착, 부상시켜 산화 처리할 수 있도록 이루어진 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 업소 및 공장에서 배출되는 오수나 폐수 중에는 여러종류의 이물질이 다량 함유되어 있으며, 이러한 오폐수가 처리되지 않은 채로 방출되면 하천과 강물의 오염 및 부영양화를 일으켜 생태계가 파괴되는 등의 부작용이 발생한다.

따라서, 이러한 오폐수에 포함된 각종 이물질 및 중금속을 제거하기 위한 하수종말처리장이 각 지역에 설치되어 오폐수를 처리한 후 하천 및 강으로 방류하고 있다.

오폐수에 포함된 이물질을 제거하기 위하여 물리적인 방법과 화학적인 방법, 또는 이들을 병행한 다양한 오폐수처리방법이 제안되어 있으며, 그 처리방법중의 하나로서 기포를 이용하여 오폐수에 포함된 용존성 고형물이나 부유성 고형물과 같은 각종 이물질을 수면으로 부상시켜 제거하는 플로팅분리방법이 알려져 있다.

이 플로팅분리방법은 정화 작업을 위해 응고용 수조에 저장되어 있는 오폐수에 응고용 약재가 첨가되어 혼합되면, 혼합된 채 섞여있는 부분이 추출되며, 그 안에 뜨거운 공기가 녹아 들어가 압축 액체가 생성된다.

상기 압축 액체는 응고된 채 섞여있는 부분과 다시 혼합되어 오폐수 속의 침전물에 30~40미크론(micron)정도 크기의 기포들이 달라붙게 되며, 그 침전물들이 기포들과 함께 위로 떠올라 분리용 수조에 둥둥 뜨게되어 이를 제거하는 것으로 이물질을 제거하게 된다.

이러한 방법은 물에 포함된 기름을 분리할 때에도 적용될 수 있는데, 기름이 혼합된 물에 상기와 같이 용해된 공기를 함유하는 압축액체를 투입하면, 기포에 물 속에 섞여있는 기름 및 현탁 물질들도 달라붙어 부상하게 되며, 이를 제거하는 것으로 이물질이 제거된다.

이와 같이 플로팅분리방법은 용해된 공기를 함유하고 있는 압축액체로부터 생성되는 기포들의 흡착작용을 이용한 것으로서, 이 기포들은 팽창하여 액체 속에서 터질 때 압력 변화가 극심하게 일어남에 따라 더욱 그 작용이 왕성해진다.

그리고 기포보다 물의 압력이 높은 상태이므로, 이러한 압력 변화는 보다 작은 기포들에서 더욱 활발하게 일어난다.

이에 따라 물의 압력이 더 높아지게 되므로, 보다 많은 양의 공기가 용해되어 있는 큰 기포들의 경우, 물에서 달라붙는 작용이 더욱 왕성해지게 된다.

따라서 기포들이 달라붙는 작용에 의한 플로팅 효과는 물의 압력이 높을수록 효과가 크다.

그러나 상기에서와 같은 종래의 플로팅분리방식에 의한 오폐수처리방법은, 단지 용해된 공기를 포함하고 있는 압축 오폐수가 응고된 채 섞여있는 오폐수와 혼합되는 순간 이미 그 압력이 방출되기 때문에, 오폐수에 용해되어 있는 공기가 기포로 변화하면서 압축된 오폐수의 공기 함유량이 떨어지게 되고, 이러한 이유로 인하여 기포압력이 떨어지는 문제점이 있다.

그 결과 기포들이 팽창하고 응고/혼합 수조에서 팽창하고 터지는 시간에 변화가 생기게 되며, 기포들이 달라붙는 작용 때문에 충분한 플로팅 효과를 낼 수 없는 단점이 있다.

그리고 종래의 플로팅분리방법을 이용한 오폐수처리장치는, 정화하고자 하는 오폐수에 응고용 약재를 투약하고 혼합시키기 위한 응고/혼합 수조, 그리고 용액속에 용해되어 있는 기포들을 응고 물질들에 달라붙게 하는 방법으로 떠오르게 하여 분리시키기 위한 플로팅 분리 수조 등이 필요한 제한적인 방식이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압축공기와 함께 작은 미립자의 오존기포를 오폐수에 투입하여 생물학적 처리방법으로 불가능한 오폐수에 포함된 고농도 유기물, 중금속, 질소, 인, 현탁물질 등과 같은 난분해성 물질을 흡착, 부상시켜 산화 처리할 수 있도록 이루어진 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

이와 같이 오폐수에 투입된 미립자의 오존기포는, 오폐수에 포함된 응고물들과 현탁물질, 유기물질, 질소 인등을 흡착 부상시키며, 인은 불포화시켜 인산 칼슘이 되고, 타유기물과 함께 흡착, 부상시켜 제거시킨다.

또한, 오폐수와 기체 속에서 용해된 오존기포는 초미세 기포 미립자에 의해 확장 활성화되어, 난분해성 고농도 유기물, 중금속, 병원성 미생물을 산화시켜 사멸시키고 탈취, 탈색, 탁도 제거, 계면활성제의 탁월한 분해 효과를 발휘한다.

그리고, 본 발명의 오폐수처리방법은, 종래에 널리 사용되는 생물학적 활성 OH법 ,접촉 산화법 보다 오수처리 시간이 훨씬 짧다.

즉, 기존의 통상적인 생물학적 오폐수처리 방법은, 처리조 내에서 오폐수가 생물학적 반응을 일으킬 수 있도록 체류 시간이 4∼8시간 소요된 후 처리되지만, 본 발명은 최소한의 작은 시설 규모로 1시간 이내에 오폐수를 완벽하게 처리할 수있도록 구성된다.

또한 본 발명은, 오폐수에 포함된 이물질을 흡착 부상을 목적으로 하는 용도, 산화를 목적으로 하는 용도, 산화와 흡착 부상을 목적으로 하는 용도 등으로 조건에 따라 다양한 용도로 사용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 오폐수처리 장치의 전체적인 설치상태를 나타내는 배치도.

도 2는 본 발명의 오폐수처리 장치에 제공된 기체/액체 혼합기의 하우징을 절단하여 부분적으로 확대한 부분확대 사시도.

도 3은 본 발명의 오폐수처리 장치에 제공된 기체/액체 혼합기의 단면도.

도 4는 본 발명의 오폐수처리 장치에 제공된 압력밸브의 단면도.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일실시예는, 피처리부에 저장된 오폐수를 소정의 압력으로 흡인하여 기체/액체 혼합기로 투입하는 공정; 상기 기체/액체 혼합기에 투입된 오폐수에 압축공기를 투입하는 공정; 상기 기체/액체 혼합기에 투입된 오폐수와 압축공기를 혼합하는 공정; 압축공기와 혼합된 오폐수를 가압하여 가압탱크에 일시적으로 저장하는 공정; 가압된 오폐수를 피처리부로 다시 투입하여 압축공기에 의하여 오폐수에 포함된 이물질을 부상시켜 제거하는 단계를 포함하고,

상기 이물질 제거 공정시 오폐수에 포함된 이물질을 더욱 더 부상시킬 수 있도록, 압축공기 투입공정시 소정량의 오존을 투입하여 초미세기포가 생성되도록 하는 오존투입공정을 포함하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 오폐수가 유입되어 화학적으로 처리되는 피처리부; 이 피처리부 내의 오폐수를 흡인하여 기체/액체 혼합기로 공급하기 위한 압력펌프; 상기 기체/액체 혼합기의 오폐수에 압축공기를 공급하기 위한 컴프레서; 상기 압축공기와 함께 기체/액체 혼합기의 오폐수에 오존을 공급하기 위한 오존발생기; 상기 압력펌프에 의해 공급된 오폐수와 컴프레서 및 오존발생기로부터 공급된 압축공기 및 오존을 혼합하여 오폐수 속에 용해시키기 위한 기체/액체 혼합기; 여기서 혼합되어 용해된 기체를 함유하고 있는 오폐수를 가압하여 저장하기 위한 가압탱크; 이 가압탱크의 압축 오폐수를 화학 처리된 피처리부로 공급하기 위한 공급 파이프; 이 공급 파이프의 끝부분에 장착되어 예정된 압력 상태에서 열리는 압력밸브를 포함하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치를 제공한다.

이와 같은 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치는, 압력펌프에 의해 화학 처리된 피처리부의 오폐수가 흡인되어, 컴프레서로부터 나오는 압축 공기와 오존 발생기에서 발생된 오존과 함께 기체/액체 혼합기로 공급되는데, 이 기체/액체 혼합기에 의해 공기와 오존이 오폐수에 용해될 수 있는 압력을 유지하며 서로 혼합된다.

그리고 피처리부 내에 위치하는 공급 파이프의 유입구 끝부분에 압력 밸브가 장착되어 있으므로, 용해된 오존과 공기를 포함하고 있는 압축된 오폐수는 가압탱크로부터 공급 파이프로 공급되고, 이 오폐수는 더 많은 양이 압력 밸브로부터 피처리부로 공급된다.

그러면, 상기 오폐수는 피처리부 내에서 용해되어 있는 오존 공기가 미세한 기포와 대기로 변하게 되고, 그 결과 오존을 함유한 미세기포들이 피처리부 내의 오폐수 속에 생성되고 팽창하면서 오폐수에 포함된 응고물에 달라붙어 떠오르게 되는 것이다.

이때 정화하고자 하는 오폐수의 유해물질, 고농도 난분해성 유기물, 중금속,병원성 미생물 등을 용해된 오존과 완전 용해되지 못한 오존 미립자가 미세기포에 흡착되어 부상되는 과정에 산화 사면시키는 것이다.

이러한 오폐수의 정화시 피처리부에 공급되는 오폐수 속의 용해 기체는, 상기에서 설명한 압력 밸브에서 피처리부에서 처리되어 방출될 때까지 용해가 계속 된다.

그리고 오폐수 속에 용해되어 있는 기체 성분은 항상 예정된 상태나 그 이상의 상태를 유지하게 되는데, 그것은 피처리부에 있는 공급파이프에 위치하여, 예정된 상태를 초월하는 압력상태로 유출시켜주는 압력밸브로 인해 압력상태가 계속 유지되기 때문이다.

이에 따라 본 발명의 오폐수처리 방법 및 장치는, 압축된 오폐수를 화학 처리된 피처리부로 공급해주는 공급 파이프의 끝부분이 예정된 압력을 계속 유지할 수 있기 때문에 필요한 경우, 공급 파이프를 늘이는 방법으로 장치를 구성하고 있는 압력 펌프, 기체/액체 혼합기, 가압탱크 등과는 상관없이 정화 공정이 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 오폐수처리 장치의 전체적인 설치상태를 나타내는 배치도로서, 부호2는 기체/액체 혼합기를 나타내고, 부호4는 오폐수를 처리하는 피처리부(100)에서 기체/액체 혼합기(2)로 오폐수를 제공해주는 압력펌프를 나타내며, 부호6은 압축공기를 오폐수 속으로 공급하여 압력펌프(4)에 의해 기체/액체혼합기(2)로 공급되도록 하는 컴프레서를 나타낸다.

상기 기체/액체 혼합기(2)와 압력펌프(4)사이에는 기체/액체 혼합기(2)로 공급되는 오폐수가 압력펌프(4)로 역행하는 것을 방지해주는 역류방지밸브(5)를 설치할 수도 있다.

그리고 부호8은 가압탱크를 나타내며, 부호10은 상기 가압탱크(8)에 연결된 공급 파이프의 끝부분에 장착되어 예정된 압력상태나 그 이상의 압력상태에서 열리는 압력 밸브를 나타내며, 부호12는 오존 발생기로 오존을 컴프레서(6)에서 발생된 압축공기와 함께 오폐수 속으로 공급하여 압력펌프(4)에 의해 기체/액체 혼합기(2)로 공급되어 혼합 용해시키도록 이루어진다.

상기에서 오존 발생기(12)를 통하여 생성된 오존은 헨리(Henry)의 법칙에 따라, 20℃에서 4.6×10³(atm.㎥/㏖)으로 보고되고 있고, 물에는 잘 녹지 않으며 비극성 유기 용매에 1/10정도밖에 녹지 않는 것을 60%이상 녹여 용해시키고, 나머지 40%는 약 3미크론(micron)미만의 미세기포에 흡착시켜 고농도 오폐수 정화 처리를 극대화 할 수 있도록 기여한다.

특히, 오존은 강력한 산화제로서 불소와 OH기 다음으로 높은 산화전위 (2.07V)를 가지므로 백금과 은을 제외한 모든 중금속과 미생물 및 유기물질 등을 산화시킨다.

이와 같은 본 발명의 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치를 이용하여 오폐수를 정화하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 플로트밸브(14)는 압력 펌프(4)에 연결되는 흡인 파이프(16)의 선단에장착되고, 압력 밸브(10)는 피처리부(100)에 위치하고 있는 공급 파이프(18)의 선단에 장착된다.

이 상태에서 피처리부(100)의 오폐수가 압력펌프(4)에 의해 흡인되고, 컴프레서(6)에서 발생된 압축공기와, 오존 발생기(12)에서 생성된 오존을 기체/액체 혼합기(2)로 소정의 압력으로 공급되면, 오폐수가 기체/액체 혼합기(2)에서 압축공기 및 오존과 혼합되면서 용해된다.

압력을 받으며 용해된 오폐수는 다시 파이프를 통해 가압탱크(8)로 공급된 후, 공급파이프(18) 선단에 장착되어 있는 압력밸브(10)로부터 피처리부(100)로 공급되며, 이때 압축된 오폐수에 용해되어 있는 압축공기 및 오존 기포들로 이루어진 미세기포(200)가 부풀어 팽창하면서 부상함과 동시에 그 미세기포(200)들이 응고물(300)에 달라붙어 응고물(300)을 떠오르게 하며, 이 과정에서 용해된 오존과 용해되지 못한 미립자들에 의해 난분해성 유해 물질과 유기물 등을 산화 사멸시키는 것이다.

즉, 액체속에 녹아있는 기체의 용해도는 압력이 증가함에 따라 증가한다는 헨리의 법칙에 의하여, 피처리부(100)로 유입된 오폐수에는 압력펌프(4)에 의해 생성되는 5∼7㎏/㎠의 높은 압력의 공기 및 오존이 함께 유입되어 가압탱크(8)에서 10∼20초 가량 머무르면서 과포화되는 그 과정에서, 유입된 오존이 50%이상 녹아 오폐수에 용해되며, 이러한 오폐수를 가압탱크(8)로부터 대기압 상태의 피처리부(100)로 유입하면, 갑작스런 압력의 감소로 인하여 평균 입경이 약 3미크론 미만의 미세한 오존 농축기포가 발생한다.

이와 같이 3미크론 미만의 미세한 오존 농축기포는, 그 크기가 매우 작기 때문에 팽창되면서 오폐수에 포함된 이물질을 흡착시키는 힘이 커지게 되고, 이물질의 흡착부상이 신속하게 이루어질 뿐만 아니라, 오폐수와 접촉밀도가 크게 확산되어 오폐수 내의 용존 산소량을 증가시킨다.

따라서 상기 미세기포(200)가 피처리부(100) 내부에서 부유하고 있거나 콜로라이드 상태인 입자들과 결합하여, 이물질의 거의 대부분을 흡착부상 시키게 된다.

이러한 오폐수를 처리할 때 피처리부(100)에는 적당량의 응집제를 주입하는 것이 바람직하다.

상기 기체/액체 혼합기(2)는, 압력펌프(4)에 의해 피처리부(100)로부터 공급되는 오폐수에 컴프레서(6)로부터 공급되는 압축공기 및 오존발생기(12)에서 공급되는 오존을 가압 상태에서 혼합하는 역할을 하여, 오폐수가 용해되도록 하는 것이다.

이러한 기체/액체 혼합기(2)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형상의 하우징(20)과, 이 하우징(20) 내부에 180도의 각도를 유지하여 시계 방향 및 시계반대방향으로 서로 교차된 상태로 연속되는 회전부재(22)(24)로 구성된다.

이 기체/액체 혼합기(2)의 하우징(20) 내부로 오폐수와 압축공기 및 오존이 가압된 상태로 유입되면, 시계방향의 회전부재(22)와 반시계 방향의 회전부재(24)에 의하여 그들이 분할된다.

그리고 그 분할된 오폐수 및 압축공기와 오존의 흐름은 시계방향 회전부재(22)와 반시계 방향 회전부재(24)를 통해 번갈아 가며 계속 전환되며, 이에 따라 오폐수, 공기, 오존은 서로 혼합되면서 오폐수 속에 공기가 용해되게 된다.

또한 이 경우 오폐수와 압축공기 및 오존의 흐름은 하우징(20)의 중심부에서 내부 벽쪽으로 계속 이동하고, 또 역으로 회전부재(22)(24)들의 나선형 면을 따라 반대 방향으로 이동이 되풀이되기 때문에 그 혼합 효율이 향상된다.

즉, 오폐수와 함께 압축공기와 오존이 하우징(20)내부로 유입이 계속되면서, 유입된 오폐수 및 공기와 오존이 시계방향 회전부재(22)의 회전방향에 따라서 그 방향으로 유도되다가, 반시계 방향 회전부재(24)의 회전방향에 따라 그 회전 방향이 갑자기 급변함에 따라 마구 뒤엉킨 상태에 놓이게 되면서 혼합 효과가 증폭되는데, 이런 식으로 상기 과정들이 반복되면서 오폐수 속에 공기와 오존이 용해되는 것이다.

상기 압력펌프(4)는 피처리부(100)의 오폐수를 흡인함과 동시에, 이 오폐수를 가압상태에서 기체/액체 혼합기(2)로부터 더욱 가압하여 가압탱크(8)를 통해 다시 한번 피처리부(100)에 공급하기 위한 것이다.

이 압력펌프(4)는 발생되는 최종 압력이 대략 5∼7㎏/㎠ 정도의 것이 이용될 수 있으며, 첨가하면 도시되어 있지는 않지만, 압력펌프(4) 상부측에 분사기가 배치될 수도 있다.

이것은 분사되고 있는 공기를 오폐수 속으로 미리 유입시켜 컴프레서(6)로부터 공급되는 압축공기와 혼합되게 하기 위함이다.

상기 분사기는 통상적으로 원통형 하우징 중앙부분의 집결부분 쪽을 향해 축방향으로 형성되어 있는 노즐, 그리고 공기를 하우징 외벽으로부터 노즐로 유입해 들이기 위해 노즐 근방에 유입 파이프가 배열된다.

이러한 분사기는 하우징에 공급된 오폐수를 집결 부분으로 분사시키며, 그에 따라 공기가 유입 파이프로부터 흡인되어 진공 및 분사 흐름의 힘에 의해 오폐수 속으로 주입된다.

이와 같이 분사기가 압력펌프(4)의 상부쪽에 배열되어 있는 공기를 미리 주입시키게 되면, 압력펌프(4)와 같은 추진장치가 장착되어 있는 소용돌이형 펌프로 인해 공기가 강력하게 혼합되고 있는 동안, 분사기로부터 압력펌프(4)로 공급되는 오폐수가 소용돌이에 의해 그 혼합효과가 증폭되어 오폐수 속에서의 공기와 오존의 용해가 더욱 촉진될 수 있다.

상기 컴프레서(6)는, 압력펌프(4)에 의하여 기체/액체 혼합기(2)로 공급되는 오폐수에 압축공기 및 오존 발생기(12)에서 발생된 오존을 공급하는 것으로 압축 공기의 압력을 압력 오폐수의 압력에 적절하게 맞출 수 있도록 되어있다.

또한 공기 이외의 다른 기체를 이용할 경우에는, 해당 기체를 채운 저장통으로부터 흡입하여 압축한 후 공급하는 것도 가능하며, 그러한 경우 저장통으로부터 상기 분사기를 연결하여 기체를 공급할 수도 있다.

상기 가압탱크(8)는, 상기 기체/액체 혼합기(2)에 의하여 압축공기 및 오존과 혼합된 오폐수가 용해되어 압력을 받은 상태로 저장되는데, 이 가압탱크(8)의 상부에는 공기 방출 소음기(air out silencer)(30)가 장착되어, 가압탱크(8)에 압축된 오폐수에서 용해되지 못한 채 남아 있는 공기와 오존을 외부로 방출할 수 있도록 하고 있다.

이 경우, 공기나 오존과 같은 무해성 기체는 직접 대기중으로 방출하지만, 그 밖의 다른 유해성 기체나 고가의 기체는 공기 방출 소음기(30)를 통해 도시되지 않은 회수용 탱크나 그와 비슷한 종류의 탱크로 회수되도록 한다.

상기 압력밸브(10)는, 상기 가압탱크(8)에 연결되어 있는 공급 파이프(18)의 유출구 끝부분에 장착되는 것으로서, 압축공기와 오존이 혼합된 오폐수가 공급 파이프(18)로부터 피처리부(100) 속으로 압력을 받으며 공급되도록 하기 위해, 공급 파이프(18)로부터 예정된 압력을 초과하는 상태로 오폐수가 공급될 때는 열리도록 되어 있으나, 공급 파이프(18)로부터 공급되는 오폐수의 압력이 예정 압력을 초과하지 못할 경우에는 닫히도록 구성되어 있다.

이와 같이 예정 압력을 초과하지 않는 이상 열리지 않는 압력밸브(10)를 공급 파이프(18)에 장착함으로써, 피처리부(100)로 공급되는 오폐수의 압력이 예정된 압력이나 그 이상의 압력으로 항상 유지될 수 있다.

따라서 압축된 오폐수 속에 용해되어 있는 오존과 공기의 양이 지속적이고, 보다 높은 농축 상태를 계속 유지하면서 피처리부(100)에 아주 미세한 기포(200)들이 생성될 수 있기 때문에, 그 미세한 오존 기포들이 응고물(300)에 달라붙어 떠오르게 할 수 있고, 그 과정에 난분해성 유기물등이 산화되는 것이다.

이때, 오폐수의 압력이 압력밸브(10)에 의하여 예정된 압력이나 그 이상의 압력을 항상 유지하기 때문에, 공급 파이프(18)가 피처리부(100)에 배치되어 있는 한 예정된 정화효과를 기대할 수 있으며, 피처리부(100)의 위치와는 상관없이 공급파이프(18)를 원하는 위치로 적절히 늘리고 이동시키는 방법으로 정화공정이 이루어질 수 있다.

상기 압력밸브(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 압축코일 스프링으로 이루어진 탄성부재(42)의 힘을 받는 밸브(44)를 통해 공급 파이프(18)와 연결되어 있는 유입구(46)와, 피처리부(100)로 열려있는 유출구(48) 사이를 탄력적으로 개폐하도록 되어있다.

즉, 압축 공기를 함유한 상태로 공급 파이프(18)를 통하여 유입구(46)로 유입된 오폐수가 예정된 압력을 초과하게 되면, 오폐수의 압력으로 인해 밸브(44)가 탄성부재(42)의 탄력을 극복하고 열리게 되어 오폐수가 유출구(48)를 통하여 피처리부(100)로 유입된다.

이와 같은 압력밸브(10)는 예정된 압력이나, 그 이상의 압력하에서 파이프 내에 있는 액체의 압력을 유지시켜주는 안전 밸브로 널리 이용되는 것이 적용될 수 있다.

그러나 본 실시예에 제공된 압력밸브(10)는, 공급파이프(18)의 끝부분에 장착되어 예정된 상태나 그 이상의 압력 상태를 항상 유지하면서, 공급 파이프(18)에서 피처리부(100)로 공급하는 오폐수의 압력을 유지시키는데 이용되며, 본 실시예에 제공되는 압력밸브(10)는 오폐수의 압력이 5㎏/㎠를 초과할 경우 열리도록 되어 있다.

본 실시예에서는 난분해성 오폐수 정화처리방법과 연관지어 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 기름/물 분리 시스템의 경우도 상기 오폐수처리방법 및 장치와 동일한 형태의 구조를 가질 수 있다.

이러한 기름/물 분리 정화처리의 경우에는, 압축된 액체 속에 용해되어 있는 압축 공기가 공급 파이프(18)의 유입구 끝부분에 있는 압력밸브(10)로부터 공급되어 피처리부(100)에서 아주 미세한 기포들로 바뀌고, 그 미세한 기포들이 화학 처리되는 액체 속의 기름에 달라붙어 피처리부(100)에서 팽창하면서 기름이 떠오르게 하여 기름과 물을 분리시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법 및 장치는, 오폐수를 오존 발생기에서 발생된 오존과 압축공기와 함께 압축하여 피처리부의 오폐수에 투입하여, 오존을 함유한 미세기포들이 피처리부 내의 오폐수 속에서 팽창하도록 이루어지므로, 오폐수에 포함된 이물질을 더욱 많이 신속하고 부상시켜 오폐수의 처리시간을 단축시킴과 동시에 오폐수의 처리효율을 높일 수 있다.

또한 공급 파이프의 유출구 끝부분에 예정된 압력상태나 그 이상의 상태에서 열리는 압력밸브가 장착되어, 피처리부로 공급되는 오폐수의 압력이 예정된 상태나 그 이상의 상태를 유지할 수 있기 때문에 오폐수가 피처리부로 공급될 때까지 용해가 계속되고, 압축된 오폐수에 용해되어 있는 압축공기 및 오존은 압력밸브로부터 피처리부로 공급되어 미세 기포들로 변화되면서 피처리부의 오폐수 속에 포함된 침전물에 효과적으로 달라붙어 미세한 침전물도 떠오르도록 계속 팽창하므로 지속적인 정화작용이 계속 유지되면서 완벽한 정화가 이루어지게 된다.

그리고 본 발명의 오폐수 처리방법은, 압축된 오폐수가 공급 파이프로부터 피처리부로 공급되는 동안, 압축된 오폐수 속에 용해되어 있는 오존 공기가 기포들로 바뀌고, 그 미세한 기포들이 피처리부에서 생성되고 팽창되면서, 피처리부 속의 기름이 달라붙어 그 기름 성분들이 떠오르게 되어 기름과 물을 완벽하게 분리할 수 있는 기름/물 분리 시스템으로 이용될 수 있다.

Claims (15)

1. 피처리부에 저장된 오폐수를 소정의 압력으로 흡인하여 기체/액체 혼합기로 투입하는 공정; 상기 기체/액체 혼합기에 투입된 오폐수에 압축공기를 투입하는 공정; 상기 기체/액체 혼합기에 투입된 오폐수와 압축공기를 혼합하는 공정; 압축공기와 혼합된 오폐수를 가압하여 가압탱크에 일시적으로 저장하는 공정; 가압된 오폐수를 피처리부로 다시 투입하여 압축공기에 의하여 오폐수에 포함된 이물질을 부상시켜 제거하는 공정을 포함하고,

   상기 이물질 제거 공정시 오폐수에 포함된 이물질을 더욱 더 부상시킬 수 있도록, 압축공기 투입공정시 오존을 투입하여 초미세 기포가 생성되도록 하는 오존투입공정을 포함하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 오존투입공정시 투입된 오존은 가압탱크에서 10∼20초 가량 머무르면서 과포화 되도록 하여, 가압탱크의 오폐수를 대기압 상태의 피처리부로 유입할 때 갑작스런 압력의 감소로 인하여 작은 입경의 미세한 오존 농축기포가 발생되도록 한 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 오존 농축기포는 그 입경이 3미크론 미만의 것으로 이루어진 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 가압된 오폐수를 피처리부로 다시 투입할 때, 압축된 오폐수 속에 용해되어 있는 오존과 공기의 양이 지속적이고 보다 높은 농축 상태를 계속 유지하여 피처리부 미세한 기포들이 생성될 수 있도록, 피처리부로 공급되는 오폐수의 압력이 예정된 압력이나, 그 이상의 압력을 유지하며 공급되도록 하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 피처리부로 투입되는 오폐수의 압력은 약 5∼7㎏/㎠를 유지하며 피처리부로 유입되도록 이루어진 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 방법.
6. 피처리부 내의 오폐수를 흡인하여 기체/액체 혼합기로 공급하기 위한 압력펌프; 상기 기체/액체 혼합기의 오폐수에 압축공기를 공급하기 위한 컴프레서; 상기 압축공기와 함께 기체/액체 혼합기의 오폐수에 오존을 공급하기 위한 오존발생기; 상기 압력펌프에 의해 공급된 오폐수와 컴프레서 및 오존발생기로부터 공급된 압축공기 및 오존을 혼합하여 오폐수 속에 용해시키기 위한 기체/액체 혼합기; 여기서 혼합되어 용해된 기체를 함유하고 있는 오폐수를 가압하여 저장하기 위한 가압탱크; 이 가압탱크의 압축 오폐수를 피처리부로 공급하기 위한 공급 파이프; 이 공급 파이프의 끝부분에 장착되어 예정된 압력 상태에서 열리는 압력밸브를 포함하는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 압력펌프는 피처리부의 오폐수를 흡인하여 가압상태에서 기체/액체 혼합기로부터 더욱 가압하여 가압탱크를 통해 다시 한번 피처리부에 공급할 수 있도록, 최종 압력이 약 5∼7㎏/㎠ 정도를 유지하도록 구성된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 컴프레서는 기체/액체 혼합기로 공급되는 오폐수에 압축공기 및 오존 발생기에서 발생된 오존을 공급할 수 있도록 이루어지고, 압축 공기의 압력을 압력 오폐수의 압력에 적절하게 맞출 수 있도록 구성된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
9. 청구항 6에 있어서, 상기 기체/액체 혼합기는 원통형상의 하우징과, 이 하우징 내부에 180도의 각도를 유지하여 서로 다른 방향의 교차된 상태로 연속되는 회전부재들로 구성되는 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 회전부재들은 시계방향의 회전부재와 반시계 방향의 회전부재로 분할되어, 하우징으로 유입된 오폐수 및 공기와 오존이 시계방향 회전부재의 회전방향에 따라서 그 방향으로 유도된 후, 반시계 방향 회전부재의 회전방향에 따라 그 회전 방향이 갑자기 급변함에 따라 혼합 효과가 증폭되도록 이루어진 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
11. 청구항 6에 있어서, 상기 기체/액체 혼합기와 압력펌프사이에는 기체/액체 혼합기로 공급되는 오폐수가 압력펌프로 역행하는 것을 방지해주는 역류방지밸브가 설치된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
12. 청구항 6에 있어서, 상기 가압탱크는 압축된 오폐수에서 용해되지 못한 채 남아 있는 공기와 오존을 외부로 방출할 수 있도록 공기 방출 소음기가 장착된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
13. 청구항 6에 있어서, 상기 압력밸브는 공급 파이프로부터 예정된 압력을 초과하는 상태로 오폐수가 공급될 때는 열리도록 이루어지고, 공급 파이프로부터 공급되는 오폐수의 압력이 예정된 압력을 초과하지 못할 경우에는 닫히도록 구성된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 압력밸브는 피처리부로 공급되는 오폐수의 압력이 예정된 압력이나, 그 이상의 압력으로 항상 유지될 수 있도록 구성된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.
15. 청구항 13에 있어서, 상기 압력밸브는 오폐수의 압력이 5㎏/㎠를 초과할 경우 열리도록 구성된 초미세 오존기포를 이용한 오폐수처리 장치.