KR20150108595A - 용수 재활용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 여과재의 빈번한 교체가 불필요한 드럼스크린 여과방식을 이용하거나 미세버블 여과방식을 이용하여 배추 절임공정이나 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 정화함으로써 유지관리 비용을 절감할 수 있으며, 정화처리가 완료된 처리수를 용수로 재활용할 수 있도록 배추 절임공정 장치나 식자재 세척공정 장치로 순환시켜 용수의 소모량을 최소화할 수 있는 용수 재활용 시스템을 개시한다.

Description

용수 재활용 시스템{Waste Water Recycling System}

본 발명은 용수 재활용 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배추 절임공정이나 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 용수로 재활용할 수 있도록 정화하여 순환시키는 용수 재활용 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 김치생산 공장에서는 12% 내지 16%의 염도를 갖는 염수를 이용하여 배추 절임공정을 수행하고 있으며, 깨끗한 상태의 염수는 오염되는 정도에 따라 3회 내지 5회 정도 절임공정에 재사용된 후 폐기처리되고 있다.

이와 같이 다수 회 재사용된 폐염수는 통상 10%의 염도를 갖기 때문에 바닷물의 염도가 3% 내지 4% 임을 감안하여 생수로 희석한 상태로 폐수처리되므로 폐기하는데 따른 물 낭비가 과도한 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 필터나 멤브레인으로 여과하는 방식의 정화장치를 이용하여 정화처리하기도 하였으나, 필터의 교체주기가 짧을 뿐만 아니라 폐염수의 고염도성으로 인해 정화장치가 쉽게 부식되면서 유지보수에 소요되는 비용이 과도해져 비용대비 효과가 미미한 실정이었다.

또한, 두부생산 공장, 콩나물 공장 및 야채세척 공장 등에서도 세척공정을 통해 폐세척수가 필연적으로 발생되나, 폐세척수에는 염도가 포함되어 있지 않더라도 상술한 이유와 마찬가지로 폐세척수를 정화하기 위한 희석수 및 유지관리 비용이 낭비되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제2013-0105716(2013.09.25), 폐수처리장치 및 폐수처리방법

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 여과재의 빈번한 교체가 불필요한 드럼스크린 여과방식을 이용하거나 미세버블 여과방식을 이용하여 배추 절임공정이나 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 정화함으로써 유지관리 비용을 절감할 수 있으며, 정화처리가 완료된 처리수를 용수로 재활용할 수 있도록 배추 절임공정 장치나 식자재 세척공정 장치로 순환시켜 용수의 소모량을 최소화할 수 있는 용수 재활용 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용수 재활용 시스템은, 배추 절임공정 및 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 용수로 재활용할 수 있도록 정화하여 순환시키는 용수 재활용 시스템에 있어서, 폐수공급원(S)으로부터 폐수를 공급받으며, 드럼스크린(111)을 이용하여 상기 폐수에 포함된 이물질을 걸러내어 여과하는 전처리여과기(110); 상기 전처리여과기(110)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 내부에 미세버블을 발생시켜 상기 미세버블과 함께 수면으로 부상하는 부유이물질을 걸러내어 여과하는 버블여과기(120); 상기 버블여과기(120)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 오존재를 투입하여 상기 여과수 내에 포함된 오염물질을 산화시켜 제거하는 오존발생기(140); 상기 오존발생기(140)로부터 배출된 여과수를 일측에 배치된 유입구(152)로 공급받아 내부의 공간부(151)로 수용하고, 상기 공간부(151) 내에 배치된 여과재(154)를 통과시켜 상기 여과수에 포함된 미세 이물질을 여과하며 타측에 배치된 배출구(153)로 배출하는 제1메인여과기(150); 상기 제1메인여과기(150)로부터 배출된 여과수를 일측에 배치된 유입구(162)로 공급받아 내부의 공간부(161)로 수용하고, 상기 공간부(161) 내에 배치된 여과재(164)를 통과시켜 상기 제1메인여과기(150)를 통해 여과되지 않은 초미세 이물질을 여과하며 타측에 배치된 배출구(163)로 배출하는 제2메인여과기(160); 상기 제2메인여과기(160)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 알카리수 환원재(175)를 투입하여 산성화된 여과수를 알카리수로 환원하여 배출하는 알카리환원기(170); 및 상기 알카리환원기(170)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 자외선을 조사하여 상기 여과수를 살균처리하는 자외선살균기(180);를 포함한다.

여기서, 상기 제1메인여과기(150) 및 제2메인여과기(160)의 하부에는 역세수가 유입되는 역세수유입구(156,166)가 각각 배치되고, 상부에는 상기 역세수의 유입압력에 의해 여과재(154,164)로부터 탈거된 이물질을 외부로 배출하기 위한 역세수배출구(157,167)가 각각 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1메인여과기(150)와 알카리환원기(170) 사이에는 상기 제1메인여과기(150)에서 배출되는 여과수가 알카리환원기(170)에 공급되기 위한 공급배관이 마련되고, 상기 오존발생기(140)와 제2메인여과기(160) 사이에는 상기 오존발생기(140)에서 배출되는 여과수가 제2메인여과기(160)에 공급되기 위한 공급배관이 마련되어, 상기 제1메인여과기(150)가 역세척 공정을 수행하는 중에는 제2메인여과기(160)가 상기 오존발생기(140)로부터 공급되는 여과수를 여과하여 상기 알카리환원기(170)로 배출하며, 상기 제2메인여과기(160)가 역세척 공정을 수행하는 중에는 상기 제1메인여과기(150)가 상기 상기 오존발생기(140)에서 배출되는 여과수를 여과하여 상기 알카리환원기(170)로 배출할 수 있다.

또한, 상기 알카리환원기(170)는, 내부공간이 형성되되, 일측에는 상기 버블여과기(120)로부터 배출되는 여과수가 유입되는 유입구(171)가 배치되고, 타측에는 정화된 여과수가 배출되기 위한 배출구(172)가 배치되며, 상기 내부공간에는 상단으로부터 하부방향으로 연장형성된 상부격벽(173)과 하단으로부터 상부방향으로 연장형성된 하부격벽(174)이 교대로 배치되면서 지그재그 형상으로 반응유로가 형성되고, 상기 반응유로의 내부에는 유입된 여과수와 반응하여 알카리수로 환원시키는 알카리수 환원재(175)가 배치될 수 있다.

또한, 상기 자외선살균기(180)에는 여과처리가 완료된 처리수를 외부로 배출하기 위한 처리수배출구(190)가 배치되며, 상기 처리수배출구(190)에는 배출되는 처리수를 배추 절임공정 장치 및 식자재 세척공정 장치로 순환시키기 위한 순환관(191)이 배치될 수 있다.

또한, 상기 순환관(191)의 일측에 배치되어 순환관(191)의 내부로 소정의 농도를 갖는 염수를 공급하는 염수공급기(220);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 순환관(191)의 타측에 배치되어 순환관(191)의 내부를 유동하는 처리수의 염도를 측정하는 염도센서(210); 및 상기 염도센서(210)에서 감지된 염도 감지신호에 따라 상기 염수공급기(220)를 구동제어하여 상기 순환관(191)의 내부에 공급되는 염수의 공급량을 조절하는 제어부(230);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 순환관(191)의 배출단에는 지그재그 형상으로 복수 회 절곡형성되어 절곡된 각 절곡부(251)의 내부에 와류를 형성하여 내부를 유동하는 처리수와 염수를 상호 혼합시켜 배출하는 염수혼합관(250)이 배치될 수 있다.

또한, 상기 순환관(191)의 내부에는, 상기 순환관(191)의 내부면 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 처리수의 유동방향에 대하여 일방향으로 트위스트된 나선형태로 연장형성되어 유입되는 처리수가 표면과 마찰되며 일방향으로 와류되도록 가이드하는 제1와류형성날개(260)가 배치될 수 있다.

한편, 상기 순환관(191) 내에서 상기 제1와류형성날개(260)와 일정거리 이격된 배출단 위치에는, 상기 순환관(191)의 내부면 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 처리수의 유동방향에 대하여 타방향으로 트위스트된 나선형태로 연장형성되어 유입되는 처리수가 표면과 마찰되며 타방향으로 와류되도록 가이드하는 제2와류형성날개(270)가 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 용수 재활용 시스템에 의하면,

첫째, 여과재의 빈번한 교체가 불필요한 드럼스크린 여과방식을 이용하거나 미세버블 여과방식을 이용하여 배추 절임공정이나 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 정화함으로써 필터교체에 소모되는 유지관리 비용을 절감할 수 있다.

둘째, 정화처리가 완료된 처리수를 용수로 재활용할 수 있도록 배추 절임공정 장치나 식자재 세척공정 장치로 순환시켜 용수의 소모량을 최소화함으로써, 소모된 용수를 보충하기 위해 새로운 용수를 마련하거나 폐수를 희석하여 폐기처리하는 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

셋째, 미세 이물질을 여과하는 제1메인여과기 및 제2메인여과기의 하부에는, 역세수가 유입되는 역세수유입구가 각각 배치되고, 상부에는 역세수의 유입압력에 의해 여과재로부터 탈거된 이물질을 외부로 배출하기 위한 역세수배출구가 각각 배치되어, 일정주기로 여과재에 누적된 이물질을 제거하여 재사용할 수 있으므로 여과재를 교체하는데 소모되는 유지관리 비용을 더욱 절감할 수 있다.

넷째, 상기 제1메인여과기와 알카리환원기 사이에는 상기 제1메인여과기로부터 배출되는 여과수를 알카리환원기에 공급되기 위한 공급배관이 마련되고, 상기 오존발생기와 제2메인여과기 사이에는 상기 오존발생기로부터 배출되는 여과수를 제2메인여과기에 공급되기 위한 공급배관이 마련되어, 두 메인여과기 중 하나의 메인여과기가 역세척 공정을 수행하는 중에는 다른 하나의 메인여과기가 지속적으로 여과공정을 수행하므로 역세척 공정에 따라 여과 공정이 일시적으로 중단되는 것을 방지하여 여과효율을 증대시킬 수 있다.

다섯째, 용수 재활용 시스템을 통해 여과처리가 완료된 처리수를 배출하는 처리수배출구에는 상기 처리수를 배추 절임공정 장치로 순환시키기 위한 순환관이 배치되고, 상기 순환관의 일측에는 상기 처리수의 염도보다 상대적으로 높은 염도를 갖는 염수를 순환관의 내부로 공급하는 염수공급기가 구비되어, 배추 절임공정에 필요한 염도로 처리수의 염도를 조절하여 배추 절임공정 장치로 공급할 수 있으므로 시스템의 효율이 증대된다.

여섯째, 상기 순환관의 타측에는 순환관의 내부를 유동하는 처리수의 염도를 측정하는 염도센서가 구비되고, 상기 염도센서에서 감지된 염도 감지신호에 따라 상기 염수공급기를 통해 순환관의 내부로 공급되는 염수의 공급량을 자동조절할 수 있으므로 시스템의 효율이 더욱 증대되며 사용자의 편의가 극대화된다.

일곱째, 상기 순환관의 배출단에는 지그재그 형상으로 복수 회 절곡형성되어 절곡된 각 절곡부의 내부에 와류를 형성하여 내부를 유동하는 처리수와 염수를 상호 혼합시켜 배출하는 염수혼합관이 배치되며, 순환관 또는 염수혼합관의 내부에는 와류형성날개가 배치되어, 배추 절임공정 장치에서 용수 재활용 시스템에서 공급되는 처리수를 요구되는 염도로 조절하도록 염수를 투입하는 염수투입장치 및 투입된 염수와 처리수가 혼합되도록 하는 교반장치가 불필요하므로, 시스템을 간소화할 수 있으며 배추 절임공정에 필요한 염도를 갖는 염수를 준비하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용수 재활용 시스템의 전체 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알카리환원기의 구성을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 염수공급기, 염도센서, 제어부 및 염수혼합관의 구성 및 기능을 나타낸 개략도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용수 재활용 시스템(100)은, 여과재의 빈번한 교체가 불필요한 드럼스크린 여과방식을 이용하거나 미세버블 여과방식을 이용하여 배추 절임공정이나 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 정화함으로써 유지관리 비용을 절감할 수 있으며, 정화처리가 완료된 처리수를 용수로 재활용할 수 있도록 배추 절임공정 장치나 식자재 세척공정 장치로 순환시켜 용수의 소모량을 최소화할 수 있는 용수 재활용 시스템으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 전처리여과기(110), 버블여과기(120), 오존발생기(140), 제1메인여과기(150), 제2메인여과기(160), 알카리환원기(170) 및 자외선살균기(180)를 포함하여 구비된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용수 재활용 시스템(100)이 배추 절임공정에서 발생된 폐염수를 정화하여 순환시키는 것을 예를 들어 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 용수 재활용 시스템(100)에서는 폐수공급원(S)로부터 전처리여과기(110)에 폐수가 공급되어 버블여과기(120), 오존발생기(140), 제1메인여과기(150), 제2메인여과기(160), 알카리환원기(170) 및 자외선살균기(180)를 순차적으로 거치면서 복합적인 여과공정 및 살균공정이 이루어지는데, 도 1에 도시된 바와 같이 전처리여과기(110)의 후단 위치와 같이 각 장치를 상호 연결하여 폐수 또는 여과수를 공급하는 임의의 공급배관 상에는 공급배관의 내부를 유동하는 폐수 또는 여과수의 유동압력을 조절하는 워터펌프(130)가 배치되어 최후단에 배치된 자외선살균기(180)까지 일정압으로 여과수가 공급되도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 각 장치의 유입구, 배출구 또는 각 공급배관 상에는 유동하는 폐수 및 여과수의 유입량 및 배출량을 조절하기 위한 유량밸브(240)가 배치될 수 있으며, 상기 유량밸브(240)는 사용자가 임의로 조작하여 유량을 제어하는 수동식으로 구비될 수도 있고, 제어신호에 따라 자동으로 유량이 제어되는 자동식으로 구비될 수도 있다. 더불어, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 유량밸브(240)는 후술되는 제어부(230)의 제어신호에 따라 자동으로 구동제어되어 제어부(230)에 미리 프로그래밍된 사항 및 각종 설정사항에 따라 용수 재활용 시스템(100)의 전반적인 구동이 자동제어될 수도 있다.

상기 전처리여과기(110)는 폐수공급원(S)으로부터 폐수를 공급받으며, 드럼스크린(111)을 이용하여 상기 폐수에 포함된 이물질을 1차적으로 걸러내어 여과하는 장치로서, 폐수가 수용된 드럼 내에서 메쉬망을 회전시켜 건더기가 상대적으로 큰 이물질을 걸러내고 덩어리진 이물질을 외부로 자동 배출하여 폐수에 포함된 이물질을 여과한 상태로 후단에 배치된 버블여과기(120)로 배출한다.

여기서, 상기 메쉬망의 크기에 따라 걸러지는 이물질의 건더기 크기가 달라지는데, 상기 폐수가 배추 절임공정에 따른 폐염수일 경우 대략 100 mesh 정도의 규격을 갖는 메쉬망을 이용함으로써 배추 절임공정시 배추로부터 이탈된 각종 배추잎, 기생충 및 모래 등의 부유물질을 여과할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 버블여과기(120)는, 전처리여과기(110)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 내부에 미세버블을 생성시켜 사기 미세버블과 함께 수면으로 부상하는 부유이물질을 복수 개의 스키머가 장착된 컨베이어를 회전시켜 외부로 자동배출하는 여과장치로서, 내부에 수용된 여과수의 하부로 고압의 공기를 주입하여 수중에 다수의 미세버블을 생성시키며, 생성된 미세버블은 표면에 이물질이 흡착된 상태로 부력에 의해 상승하게 되며, 수면위로 상승된 미세버블에 의한 슬러지 거품은 장치의 상부에 배치된 스키머에 의해 수평방향으로 긁어지면서 외부로 자동배출된다. 이러한 버블여과기(120)의 버블여과 방식을 통해 폐수에 포함된 질소화합물(유막, 단밸질 질산염) 등의 이물질을 제거할 수 있다.

상기 오존발생기(140)는, 버블여과기(120)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 오존재를 투입하여 상기 여과수 내에 포함된 오염물질을 살균 및 제거하는 장치로서, 유입되는 여과수의 유량에 따라 액상 또는 기체상태의 오존재를 일정량 내부로 공급함으로써 오존의 강력한 산화력을 이용하여 오염물질을 산화시키고 노로바이러스, 효모, 사상균 등의 각종 세균을 살균할 수 있으며, 암모니아를 분해시키는 기능을 수행한다. 이러한 오존발생기(140)의 산화작용으로 인해 여과수의 탁한 색상을 보다 맑게 정화할 수 있으며 암모니아 악취를 제거할 수 있다.

상기 제1메인여과기(150)는, 오존발생기(140)의 후단에 배치되어 공급되는 여과수에 포함된 미세 이물질을 여과하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 오존발생기(140)로부터 배출된 여과수를 일측에 배치된 유입구(152)로 공급받아 내부의 공간부(151)로 수용하고, 상기 공간부(151) 내에 배치된 여과재(154)를 통과시켜 상기 여과수에 포함된 미세 이물질을 여과하여 타측에 배치된 배출구(153)로 배출한다.

여기서, 도면에서와 같이 제1메인여과기(150)는 내부에 여과재(154)를 설치할 수 있도록 공간부(151)를 상하로 분리하는 격벽(158)이 구비되는데, 상기 유입구(152)는 격벽(158)의 상부 위치에 배치되고 배출구(153)는 격벽(158)의 하부 위치에 배치된다.

또한, 상기 여과재(154)는 격벽(158) 상에서 수직하게 배치되며 격벽(158)의 중앙에 개구된 통공을 통해 유동하는 여과수를 필터링하며, 어느 정도의 강도와 신축성을 가지도록 하여 역세척을 할 수 있는 폴리에틸렌 등의 합성수지재, 바람직하게는 폴리에틸렌 수지사를 직조(Weaving)하여 제조될 수 있으며, 합성수지재 이외에 모래, 활성탄 등과 같이 이물질을 흡착할 수 있는 필터부재로 이루어질 수 있다. 더불어, 도면에는 하나의 여과재(154)가 배치된 것을 예시하였으나 요구되는 여과성능에 따라 복수 개의 여과재(154)가 격벽(158) 상에 배열될 수도 있다.

따라서, 유입구(152)를 통해 공간부(151)의 내부로 유입되는 여과수는 유동압력에 의해 여과재(154)를 통과하고 격벽(158)의 통공을 거쳐 배출구(153)로 배출되면서 여과재(154)에 의해 미세 이물질이 여과될 수 있다.

이러한 제1메인여과기(150)를 통해 여과수에 포함된 먼지, 미세모래, 세균잔해물 등을 제거할 수 있으며, 이러한 이물질을 여과할 수 있도록 25㎛ 정도의 여과성능이 구비되는 것이 바람직하다.

더불어, 제1메인여과기(150)의 일측에는 사용자가 제1메인여과기(150)의 내부를 들여다 볼 수 있도록 투과창(155)이 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 투과창(155)을 통해 제1메인여과기(150)의 정상동작 상태를 확인할 수 있으며, 여과재(154)에 이물질이 누적된 정도를 육안으로 확인하여 적절한 역세척 시기를 판단할 수 있도록 할 수 있다.

상기 제2메인여과기(160)는, 제1메인여과기(150)의 후단에 배치되어 제1메인여과기(150)에 의해 여과되지 않은 초미세 이물질을 2차적으로 여과하는 장치로서, 상기 제1메인여과기(150)로부터 배출된 여과수를 일측에 배치된 유입구(162)로 공급받아 내부의 공간부(161)로 수용하고, 상기 공간부(161) 내에 배치된 여과재(164)를 통과시켜 상기 제1메인여과기(150)를 통해 여과되지 않은 초미세 이물질을 여과하며 타측에 배치된 배출구(163)로 배출한다.

여기서, 상기 제2메인여과기(160)는 후단의 알카리환원기(170)와 공급배관으로 연결되는 점과, 여과재(154)가 상대적으로 조밀하게 형성되어 초미세 이물질을 여과하는 점을 제외하고는 상술한 제1메인여과기(150)의 구성과 동일하므로 중복되는 기술설명은 생략하기로 한다.

상기 제2메인여과기(160)의 유입구(162)를 통해 공간부(161)의 내부로 유입되는 여과수는 유동압력에 의해 여과재(164)를 통과하고 통공을 거쳐 배출구(163)로 배출되면서 여과재(164)에 의해 미세 이물질이 여과될 수 있는 것이다.

이러한 제2메인여과기(160)를 통해 여과수에 포함된 먼지, 미세모래, 세균잔해물 등을 2차적으로 여과하여 제거할 수 있으며, 이러한 이물질을 여과할 수 있도록 20㎛ 정도의 여과성능이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 알카리환원기(170)는 제2메인여과기(160)의 후단에 배치되어 제2메인여과기(160)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 내부에 수용된 여과수에 알카리수 환원재(175)를 투입하여 산성화된 여과수를 알카리수로 환원하여 배출하는 장치이다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 알카리환원기(170)는, 내부공간이 형성되되 일측에는 상기 버블여과기(120)로부터 배출되는 여과수가 유입되는 유입구(171)가 배치되고, 타측에는 정화된 여과수가 배출되기 위한 배출구(172)가 배치된다.

여기서, 상기 내부공간에는 상단으로부터 하부방향으로 연장형성된 상부격벽(173)과 하단으로부터 상부방향으로 연장형성된 하부격벽(174)이 교대로 배치되면서 지그재그 형상으로 반응유로가 형성되고, 상기 반응유로의 내부에는 유입된 여과수와 반응하여 알카리수로 환원시키는 알카리수 환원재(175)가 배치된다.

또한, 상기 알카리수 환원재(175)로는 바이오세라믹 재질의 알카리세라믹볼을 이용할 수 있으며, 상기와 같이 반응유로의 길이가 상대적으로 연장되도록 지그재그 형상으로 형성된 구조로 인해, 한정된 알카리환원기(170)의 규격 내에서 버블여과기(120)로부터 유입된 여과수와 상기 알카리수 환원재(175) 간의 반응시간을 극대화할 수 있으므로, 산성화된 여과수가 알카리화되도록 환원하는데 요구되는 소요시간을 충분하게 확보할 수 있다.

상기 자외선살균기(180)는, 상기 알카리환원기(170)의 후단에 배치되어 알카리환원기(170)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 자외선을 조사하여 여과수를 살균처리하는 살균장치로서, 소정의 자외선 강도를 갖는 자외선 램프를 내부에서 점등시키거나 외부에서 내부로 투과시켜 여과수에 포함된 잔류세균을 살균하도록 동작한다.

여기서, 상기 자외선살균기(180)에는 여과처리가 완료된 처리수를 외부로 배출하기 위한 처리수배출구(190)가 배치되며, 상기 처리수배출구(190)에는 배출되는 처리수를 배추 절임공정 장치 및 식자재 세척공정 장치로 순환시키기 위한 순환관(191)이 배치된다.

이와 같이, 여과재의 빈번한 교체가 불필요한 드럼스크린 여과방식을 이용하거나 미세버블 여과방식을 이용하여 배추 절임공정이나 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 정화함으로써 필터교체에 소모되는 유지관리 비용을 절감가능한 효과를 구현할 수 있다.

또한, 정화처리가 완료된 처리수를 용수로 재활용할 수 있도록 배추 절임공정 장치나 식자재 세척공정 장치로 순환시켜 용수의 소모량을 최소화함으로써, 소모된 용수를 보충하기 위한 새로운 용수를 마련하거나 폐수를 희석하여 폐기처리하는 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1메인여과기(150) 및 제2메인여과기(160)는 역세척 기능을 통해 주기적으로 여과재(154,164)를 교체할 필요없이 누적된 이물질을 제거할 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 상기 제1메인여과기(150) 및 제2메인여과기(160)의 하부에는 역세수가 유입되는 역세수유입구(156,166)가 각각 배치되고, 상부에는 상기 역세수의 유입압력에 의해 여과재(154,164)로부터 탈거된 이물질을 외부로 배출하기 위한 역세수배출구(157,167)가 각각 배치된다.

보다 구체적으로 설명하면, 오존발생기(140)와 제1메인여과기(150) 사이에 연결된 공급배관을 차단하여 유입구(152)를 통한 여과수의 유입을 차단하고, 제1메인여과기(150)와 제2메인여과기(160) 사이의 연결된 공급배관을 차단하여 유입구(162)를 통한 여과수의 유입을 차단하며, 각 배출구(153,163)를 통해 배출되는 여과수의 배출라인을 차단한다.

또한, 각 역세수배출구(157,167)를 개방한 상태에서 역세수유입구(156,166)를 통해 역세수를 공간부(151)의 내부, 보다 구체적으로는 격벽(158)의 하부공간으로 역세수를 유입시키게 되면 공간부(151,161)의 내부에는 격벽(158)의 통공과 여과재(154,164)를 거쳐 역세수배출구(157,167)로 향하는 역세수의 유동수류가 발생하게 된다. 그리고, 상기 역세수가 여과재(154,164)를 통과하면서 역세수의 유동압력에 의해 여과재(154,164)의 표면에 누적되어 있던 이물질이 탈거되며, 탈거된 이물질은 상기 배출구(153,163)를 향하는 역세수의 유동수류를 따라 외부로 배수되면서 제거된다.

이러한 제1메인여과기(150) 및 제2메인여과기(160)의 역세척 기능을 통해, 일정주기로 여과재(154,164)에 누적된 이물질을 제거하여 재사용할 수 있으므로 여과재(154,164)를 교체하는데 소모되는 유지관리 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 도시되지 않았으나 상기 제1메인여과기(150)와 알카리환원기(170) 사이에는 상기 제1메인여과기(150)에서 배출되는 여과수가 알카리환원기(170)에 공급되기 위한 별도의 공급배관이 마련되고, 상기 오존발생기(140)와 제2메인여과기(160) 사이에는 상기 오존발생기(140)에서 배출되는 여과수가 제2메인여과기(160)에 공급되기 위한 별도의 공급배관이 마련될 수 있다.

또한, 상기 제1메인여과기(150)가 역세척 공정을 수행하는 중에는 제2메인여과기(160)가 상기 오존발생기(140)로부터 공급되는 여과수를 여과하여 상기 알카리환원기(170)로 배출하며, 상기 제2메인여과기(160)가 역세척 공정을 수행하는 중에는 상기 제1메인여과기(150)가 상기 상기 오존발생기(140)에서 배출되는 여과수를 여과하여 상기 알카리환원기(170)로 배출할 수 있다.

이로 인해, 두 메인여과기(150,160) 중 하나의 메인여과기가 역세척 공정을 수행하는 중에는 다른 하나의 메인여과기가 지속적으로 여과공정을 수행하므로 역세척 공정에 따라 여과 공정이 일시적으로 중단되는 것을 방지하여 여과효율을 증대시킬 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 순환관(191)의 일측에는 순환관(191)의 내부로 소정의 농도를 갖는 염수를 공급하는 염수공급기(220)가 배치될 수 있는데, 이러한 염수공급기(220)을 통해, 배추 절임공정에 필요한 염도로 처리수의 염도를 조절하여 배추 절임공정 장치로 공급할 수 있으므로 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용수 재활용 시스템(100)에서는 상기 염수공급기(220)를 통해 배출되는 염수에 의해 처리수의 염도가 요구되는 염도치에 부합되도록 자동조절하도록 구비되는데, 이를 위해 상기 순환관(191)의 타측에 배치되어 순환관(191)의 내부를 유동하는 처리수의 염도를 측정하는 염도센서(210)와, 상기 염도센서(210)에서 감지된 염도 감지신호에 따라 상기 염수공급기(220)를 구동제어하여 상기 순환관(191)의 내부에 공급되는 염수의 공급량을 조절하는 제어부(230)를 더 포함하여 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제어부(230)에는 측정된 염도 감지신호에 따라 배추 절임공정에서 요구로 하는 염수의 염도치를 기준으로, 처리수에 공급되어야 하는 염수의 공급량 데이터가 저장되어, 제어부(230)는 일정량으로 염수를 공급하다 상기 염도센서(210)에서 측정된 처리수의 염도가 기준치보다 낮을 경우 상기 염수공급기(220)를 구동제어하여 공급되는 염수의 유량을 증대시키고, 측정된 염도가 기준치보다 높을 경우 공급되는 염수의 유량이 감소되도록 자동제어한다.

이러한 염도센서(210) 및 제어부(230)의 구성을 통해 상기 염도센서(210)에서 감지된 염도 감지신호에 따라 상기 염수공급기(220)를 통해 순환관(191)의 내부로 공급되는 염수의 공급량을 자동조절할 수 있으므로 시스템의 효율이 더욱 증대되며 사용자의 편의가 극대화된다.

더불어, 상기 순환관(191)의 배출단에는 지그재그 형상으로 복수 회 절곡형성되어 절곡된 각 절곡부(251)의 내부에 와류를 형성하여 내부를 유동하는 처리수와 염수를 상호 혼합시켜 배출하는 염수혼합관(250)이 배치될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 순환관(191)을 통해 배출되는 처리수는 상기 염수공급기(220)가 배치된 위치를 거치면서 염수가 일정량으로 공급되며, 이 상태에서 상기 염수혼합관(250)의 첫번째 절곡형성된 절곡부(251)의 내부를 통과하는 중에 절곡된 벽면과 마찰되면서 와류되는 수류가 형성되며, 이 수류에 의해 처리수와 염수가 1차적으로 혼합되면서 유동하게 된다.

또한, 후단에 배치된 복수 개의 절곡부(251)를 지속적으로 거치면서 형성되는 와류에 의해 상기 처리수와 염수는 전반적으로 균일하게 혼합되어 배추 절임공정 장치로 공급될 수 있다.

그리고, 도면에는 상기 염수혼합관(250)이 'ㄷ'자 형상으로 절곡된 것을 예시하였으나 'V'나 'W'와 같이 절곡된 부위가 모서리지게 절곡될 수도 있으며, 내부에 형성시키고자 하는 와류의 정도에 따라 염수혼합관(250)의 절곡된 일정각도(θ)는 적절하게 조절될 수 있다.

더불어, 순환관(191) 또는 염수혼합관(250) 내에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 순환관(191)의 내부면 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 처리수의 유동방향에 대하여 일방향으로 트위스트된 나선형태로 연장형성되어 유입되는 처리수가 표면과 마찰되며 일방향으로 와류되도록 가이드하는 제1와류형성날개(260)가 배치될 수 있다. 이러한 제1와류형성날개(260)로 인해 유동하는 처리수가 와류되며 출력단으로 배출되도록 할 수 있으므로, 상기 염수공급기(220)로부터 공급되는 염수와 처리수 간의 혼합효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 순환관(191) 내에서 상기 제1와류형성날개(260)와 일정거리 이격된 배출단 위치에는, 상기 순환관(191)의 내부면 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 처리수의 유동방향에 대하여 타방향으로 트위스트된 나선형태로 연장형성되어 유입되는 처리수가 표면과 마찰되며 타방향으로 와류되도록 가이드하는 제2와류형성날개(270)가 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1와류형성날개(260)에 의해 일방향으로 와류하며 제2와류형성날개(270)로 유입되는 처리수는 상기 제2와류형성날개(270)의 트위스트된 형상에 의해 표면과 마찰되어 반대방향으로 와류됨으로써 상기 염수와 처리수 간의 혼합효율을 더욱 증대시켜 극대화할 수 있다.

이러한 염수혼합관(250)의 구성을 통해, 배추 절임공정 장치에서 용수 재활용 시스템에서 공급되는 처리수를 요구되는 염도로 조절하도록 염수를 투입하는 염수투입장치 및 투입된 염수와 처리수가 혼합되도록 하는 교반장치가 불필요하므로, 시스템을 간소화할 수 있으며 배추 절임공정에 필요한 염도를 갖는 염수를 준비하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100...용수 재활용 시스템 110...전처리여과기
111...드럼스크린 120...버블여과기
140...오존발생기 150...제1메인여과기
151,161...공간부 152,162...유입구
153,163...배출구 154,164...여과재
155,165...투과창 156,166...역세수유입구
157,167...역세수배출구 170...알카리환원기
180...자외선살균기 190...처리수배출구
191...순환관 210...염도센서
220...염수공급기 230...제어부
240...유량밸브 250...염수혼합관
251...절곡부

Claims (10)

1. 배추 절임공정 및 식자재 세척공정을 통해 발생된 염수 및 세척수 등의 폐수를 용수로 재활용할 수 있도록 정화하여 순환시키는 용수 재활용 시스템에 있어서,
   폐수공급원(S)으로부터 폐수를 공급받으며, 드럼스크린(111)을 이용하여 상기 폐수에 포함된 이물질을 걸러내어 여과하는 전처리여과기(110);
   상기 전처리여과기(110)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 내부에 미세버블을 발생시켜 상기 미세버블과 함께 수면으로 부상하는 부유이물질을 걸러내어 여과하는 버블여과기(120);
   상기 버블여과기(120)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 오존재를 투입하여 상기 여과수 내에 포함된 오염물질을 산화시켜 제거하는 오존발생기(140);
   상기 오존발생기(140)로부터 배출된 여과수를 일측에 배치된 유입구(152)로 공급받아 내부의 공간부(151)로 수용하고, 상기 공간부(151) 내에 배치된 여과재(154)를 통과시켜 상기 여과수에 포함된 미세 이물질을 여과하며 타측에 배치된 배출구(153)로 배출하는 제1메인여과기(150);
   상기 제1메인여과기(150)로부터 배출된 여과수를 일측에 배치된 유입구(162)로 공급받아 내부의 공간부(161)로 수용하고, 상기 공간부(161) 내에 배치된 여과재(164)를 통과시켜 상기 제1메인여과기(150)를 통해 여과되지 않은 초미세 이물질을 여과하며 타측에 배치된 배출구(16)로 배출하는 제2메인여과기(160);
   상기 제2메인여과기(160)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 알카리수 환원재(175)를 투입하여 산성화된 여과수를 알카리수로 환원하여 배출하는 알카리환원기(170); 및
   상기 알카리환원기(170)로부터 배출된 여과수를 공급받아 수용하며, 수용된 여과수에 자외선을 조사하여 상기 여과수를 살균처리하는 자외선살균기(180);를 포함하는 용수 재활용 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1메인여과기(150) 및 제2메인여과기(160)의 하부에는 역세수가 유입되는 역세수유입구(156,166)가 각각 배치되고, 상부에는 상기 역세수의 유입압력에 의해 여과재(154,164)로부터 탈거된 이물질을 외부로 배출하기 위한 역세수배출구(157,167)가 각각 배치된 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1메인여과기(150)와 알카리환원기(170) 사이에는 상기 제1메인여과기(150)에서 배출되는 여과수가 알카리환원기(170)에 공급되기 위한 공급배관이 마련되고, 상기 오존발생기(140)와 제2메인여과기(160) 사이에는 상기 오존발생기(140)에서 배출되는 여과수가 제2메인여과기(160)에 공급되기 위한 공급배관이 마련되어,
   상기 제1메인여과기(150)가 역세척 공정을 수행하는 중에는 제2메인여과기(160)가 상기 오존발생기(140)로부터 공급되는 여과수를 여과하여 상기 알카리환원기(170)로 배출하며, 상기 제2메인여과기(160)가 역세척 공정을 수행하는 중에는 상기 제1메인여과기(150)가 상기 상기 오존발생기(140)에서 배출되는 여과수를 여과하여 상기 알카리환원기(170)로 배출하는 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 알카리환원기(170)는,
   내부공간이 형성되되, 일측에는 상기 버블여과기(120)로부터 배출되는 여과수가 유입되는 유입구(171)가 배치되고, 타측에는 정화된 여과수가 배출되기 위한 배출구(172)가 배치되며, 상기 내부공간에는 상단으로부터 하부방향으로 연장형성된 상부격벽(173)과 하단으로부터 상부방향으로 연장형성된 하부격벽(174)이 교대로 배치되면서 지그재그 형상으로 반응유로가 형성되고, 상기 반응유로의 내부에는 유입된 여과수와 반응하여 알카리수로 환원시키는 알카리수 환원재(175)가 배치된 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자외선살균기(180)에는 여과처리가 완료된 처리수를 외부로 배출하기 위한 처리수배출구(190)가 배치되며, 상기 처리수배출구(190)에는 배출되는 처리수를 배추 절임공정 장치 및 식자재 세척공정 장치로 순환시키기 위한 순환관(191)이 배치된 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 순환관(191)의 일측에 배치되어 순환관(191)의 내부로 소정의 농도를 갖는 염수를 공급하는 염수공급기(220);를 더 포함하는 용수 재활용 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 순환관(191)의 타측에 배치되어 순환관(191)의 내부를 유동하는 처리수의 염도를 측정하는 염도센서(210); 및
   상기 염도센서(210)에서 감지된 염도 감지신호에 따라 상기 염수공급기(220)를 구동제어하여 상기 순환관(191)의 내부에 공급되는 염수의 공급량을 조절하는 제어부(230);를 더 포함하는 용수 재활용 시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 순환관(191)의 배출단에는 지그재그 형상으로 복수 회 절곡형성되어 절곡된 각 절곡부(251)의 내부에 와류를 형성하여 내부를 유동하는 처리수와 염수를 상호 혼합시켜 배출하는 염수혼합관(250)이 배치된 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 순환관(191)의 내부에는, 상기 순환관(191)의 내부면 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 처리수의 유동방향에 대하여 일방향으로 트위스트된 나선형태로 연장형성되어 유입되는 처리수가 표면과 마찰되며 일방향으로 와류되도록 가이드하는 제1와류형성날개(260)가 배치된 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 순환관(191) 내에서 상기 제1와류형성날개(260)와 일정거리 이격된 배출단 위치에는, 상기 순환관(191)의 내부면 둘레를 따라 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 처리수의 유동방향에 대하여 타방향으로 트위스트된 나선형태로 연장형성되어 유입되는 처리수가 표면과 마찰되며 타방향으로 와류되도록 가이드하는 제2와류형성날개(270)가 배치된 것을 특징으로 하는 용수 재활용 시스템.

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