KR20160103382A - 빗물과 잡배수를 재이용하기 위한 재이용수 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 잡배수와 빗물을 재이용하기 위한 재이용수 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 재이용수 처리 장치는 유입되는 잡배수를 저류하는 유량조정조; 상기 유량조정조와 연결되어 구비되고, 상기 유량조정조로부터 유입된 잡배수를 여과 처리하는 막분리조; 상기 막분리조와 연결되어 구비되는 반응조; 상기 반응조와 연결되어 구비되는 처리수조; 유입된 빗물내의 이물질을 여과하는 초기 우수 배제부; 상기 초기 우수 배제부와 연결되어 구비되어 이물질이 여과된 빗물을 저류하는 빗물 저류조; 및 상기 잡배수 및 상기 빗물을 재이용하기 위해 재이용수 처리 장치에 포함된 각 구성을 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 반응조는 유입 반응조; 초미세기포 생성부; 및 산화 반응조를 포함하여 구성되며, 상기 반응조는 유입 반응조, 초미세기포 생성부 및 산화 반응조 순으로 연결되는 제1루트와, 유입 반응조 및 산화 반응조가 직접 연결되는 제2루트로 구성되며, 상기 빗물 저류조에는 상기 저류된 빗물을 오염도에 따라 상기 유입 반응조 또는 처리수조로 유입되도록 하는 유입 제어부가 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 산화반응조에서 유입반응조로의 역순환이 가능하여 적은 양의 오존으로도 보다 효과적으로 유입되는 처리수를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 지붕으로부터 집수되어 저류되는 빗물과 일상생활에서 배출되는 잡배수를 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 의한 수질기준에 적합하도록 동시에 처리하여 생활용수, 공업용수 등으로 재활용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 라인믹서 공정을 통하여 생성되는 초미세기포(OH 라디칼)를 이용함으로써 빗물 또는 잡배수 내에 존재하는 병원성 미생물 등을 살균할 수 있고 또한 빗물 또는 잡배수 내에 존재하는 용존하는 유기물, 무기물, 색도, 탁도 등을 산화 처리 할 수 있어 효과적으로 재활용수를 생산할 수 있다.
본 발명에 따르면 산화반응조에서 유입반응조로의 역순환이 가능하여 적은 양의 오존으로도 보다 효과적으로 유입되는 처리수를 처리할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 지붕으로부터 집수되어 저류되는 빗물과 일상생활에서 배출되는 잡배수를 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 의한 수질기준에 적합하도록 동시에 처리하여 생활용수, 공업용수 등으로 재활용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 라인믹서 공정을 통하여 생성되는 초미세기포(OH 라디칼)를 이용함으로써 빗물 또는 잡배수 내에 존재하는 병원성 미생물 등을 살균할 수 있고 또한 빗물 또는 잡배수 내에 존재하는 용존하는 유기물, 무기물, 색도, 탁도 등을 산화 처리 할 수 있어 효과적으로 재활용수를 생산할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 빗물과 잡배수를 재이용하기 위한 재이용수 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초미세기포 및 오존을 이용하여 재이용수 처리의 효율을 높일 수 있는 재이용수 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 중수도는 한 번 사용한 수돗물을 화장실 용수, 에어컨 냉각용수, 세차용수, 살수용수, 조경용수(연못, 분수 등), 소방용수 등과 같은 생활용수 및 공업용수 등으로 재활용할 수 있도록 처리하는 시설이다. 이러한 중수도는 상수의 소비량을 줄이고 하수의 발생량을 감소시켜 수질 보전효과를 얻을 수 있고, 상수의 소비량에 감소되면 지하수자원의 확보가 증가되어 갈수기에 물 부족으로 겪게 되는 어려움을 줄일 수 있다.
우리나라에서는 1991년 수도법에 중수도 제도를 신설하여 물을 다량으로 사용하는 시설물에 중수도를 설치하도록 권장하고 있다. 특히 1994년부터는 조세감면규제법에 의거하여 중수도 설치자에 대해서는 조세감면을 받을 수 있게 하고 있다.
중수도 시스템에 사용되는 수처리 공정의 종류를 살펴보면 다음과 같다(표 1 참조).
| 미생물 처리 | 물리 화학적 처리 | 막처리 | |
| 처리 방법 | 미생물로 BOD 낮춤 | 응집, 침전, 여과 등 | 한외여과, 역삼투 등 |
| 특징 | BOD 감소에 용이 | 탁도 제거 용이 | 탁도 제거 용이 |
| 설치면적 | 큼 | 중간 | 적음 |
| 부하변동 | 약간 작음 | 중간 | 큼 |
| 간헐적 운전 | 부적합 | 부적합 | 적합 |
| 슬러지처리 | 필요 | 필요 | 불필요 |
| 운전관리 | 보통 | 어려움 | 보통 |
| 경제성 | 대규모 설비에 적합 | 대규모 설비에 적합 | 소규모 설비에 유리 |
상기 표에 따르면, 막처리 방식이 소규모 중수도 시스템에 유리한 것으로 보이지만, 시스템에 공급되는 오수의 오염도가 높은 경우에는 막처리를 통하여 필요한 정도의 수질을 얻을 수 없다. 따라서 일반적인 공동주택이나 건물에서는 막처리만을 이용한 중수도 시스템 적용에 어려움이 있고, 미생물 처리, 화학적 처리와 산화처리 등에 필요한 설비를 갖춘 경우에만 수질기준에 만족할 수 있다.
미생물에 의한 오수 처리방식의 대표적인 방법은 활성오니법이다. 이러한 활성오니법은 하수를 활성오니 조건에서 하수내의 유기물을 먹이로하여 분해시키는 세균집단을 폭기조에 공급하여, 하수 속의 오염물질을 먹은 미생물과 SS성 물질을 침전시키고 상등수를 배출하는 원리로 깨끗한 물이 되도록 하는 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 중수도 시스템의 계통도를 나타내는 도면이다.
도면에서 조정조 내지 역세피트까지의 설비가 활성오니법(activated sludge process)에 의한 미생물 처리 방식을 위한 부분으로서, 시스템의 설치되는 공간의 대부분을 차지한다.
이러한 활성오니법은 생화학적 산소 요구량(BOD)의 감소에 뛰어난 효과를 보이지만, 폭기조 뿐만 아니라 오니 침전을 위한 침전조, 슬러지 처리 장치 및 시스템에 유입되는 유량을 유지하기 위한 조정조 등이 필수적으로 요구되어, 넓은 설치면적을 필요로 하며 설치비용이 높은 문제가 있다.
이에, 오존을 함유하는 기포를 이용한 수처리 공정이 제시되었다. 오존은 3개의 산소원자가 4가지 형상의 공명구조로 결합된 형태로 존재하며, 오존의 물에 대한 용해도는 산소보다 수배~수십배의 크기지만 온도와 압력에 영향을 받는다. 오존은 불소 다음으로 강력한 산화력을 가지므로, 살균, 탈취, 탈색, 유무기물과의 반응성의 효과가 좋다. 오존은 물속에서 자기 분해 시 OH 라디칼이 생성되며 오존 처리시 OH 라디칼을 보다 많이 생성시키기 위해 PH 조정, 자외선 조사등을 이용하는데 이것을 A.O.P(Advanced Oxidation Process) 고급 산화법이라 칭한다.
그러나, 종래의 오존을 함유하는 미세기포는 처리수 내에 체류시간이 일정시간 확보되지 못하여 오존에 의한 산화처리의 효율이 낮은 문제점이 있었다. 또한, 오존은 쉽게 산소로 환원되므로 저장하여 사용하는 것이 대단히 어려운 문제점이 있었다. 그리고, 공기 중 또는 물속에 존재하는 오존의 농도가 소정 이상 되면, 호흡기 계통에 악영향을 미친다. 그리고, 균일한 농도를 가진 오존을 지속적으로 생산할 수 있는 기술이 미비하고, 오존의 유해성 문제를 해결하기 위해 요구되는 비용 등의 문제로 인하여 오존을 이용한 살균장치가 널리 보급되기 어려운 문제가 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 유입 반응조와 산화 반응조로 분리되며, 서로 연통 구성된 반응조; 상기 유입 반응조로부터 유입된 처리수에 오존을 투입한 후 미세기포를 발생시켜 산기 산화 반응조로 공급하는 초미세기포 생성부; 및 상기 산화 반응조에서 처리된 처리수가 유입되는 처리수조를 포함하되, 상기 유입 반응조와 산화 반응조는 격벽을 통해 서로 분리되며, 상기 격벽 하부에 형성된 통로를 통해 상기 산화 반응조 내의 처리수가 상기 유입 반응조로 재유입되는 재이용수 처리 장치가 제공된다.
상기 산화 반응조의 상부의 일측에는 "ㅏ"형 구조의 이류관이 형성될 수 있다.
상기 산화 반응조 내에는 자외선 램프가 설치될 수 있다.
상기 자외선 램프는 상기 산화 반응조 내의 벽면에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
상기 자외선 램프는 내부가 빈 원통 형상을 가지며, 상기 원통 내부로 자외선이 조사되며, 상기 초미세기포 생성부에서 공급되는 미세기포를 함유한 처리수는 상기 자외선 램프의 하부로 유입될 수 있다.
상기 산화 반응조로 유입되는 처리수에는 OH 라디칼 발생을 촉진 시키기 위한 알칼리수 또는 과산화수소와 같은 촉매제가 첨가될 수 있다.
상기 초미세기포 생성부에서 공급되는 미세기포를 함유하는 처리수를 공급받아 기 설정된 시간 동안 압력을 유지시킨 후 상기 산화 반응조로 공급하는 압력탱크를 더 포함할 수 있다.
상기 산화 반응조는 밀폐 구조를 가지며, 상기 산화 반응조 내의 처리수 수면의 상부 영역으로 배출되는 배오존은 상기 상부 영역 내의 증가되는 압력에 의해 상기 산화 반응조내의 처리수로 재용존될 수 있다.
상기 초미세기포 생성부는 임펠라, 액체 유입부 및 오존 가스 주입부를 포함하여 구성되는 믹싱펌프 및 상기 믹싱펌프에 연결되어 구비되는 라인믹서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 오존 가스 주입부에는 오존 가스 투입량을 제어하는 제어부가 구비될 수 있다.
유입되는 잡배수를 저류하는 유량 조정조; 상기 유량 조정조와 연결되어 구비되고, 상기 유량 조정조로부터 유입된 잡배수를 여과 처리하는 막분리조;를 더 포함하되, 상기 막분리조에서 처리된 처리수는 상기 유입 반응조로 유입될 수 있다.
유입된 빗물내의 이물질을 여과하는 초기 우수 배제부; 및 상기 초기 우수 배제부와 연결되어 구비되어 이물질이 여과된 빗물을 저류하는 빗물 저류조를 더 포함하며, 상기 빗물 저류조에는 저류된 빗물이 오염도에 따라 상기 유입 반응조 또는 상기 처리수조로 유입되도록 하는 유입 제어부가 구비될 수 있다.
상기 초미세기포 생성부에서 생성되는 기포의 입경은 11~15㎛일 수 있다.
상기 초미세기포 생성부는 속도경사값(G)이 28,000~32,000sec-1로 유지될 수 있다.
상기 초미세기포 생성부에서 생성되는 기포의 부상속도는 1.5~1.7mm/sec일 수 있다.
상기 유입 반응조, 산화 반응조 및 처리수조는 1:1:3의 부피비로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유입되는 잡배수를 저류하는 유량조정조; 상기 유량조정조와 연결되어 구비되고, 상기 유량조정조로부터 유입된 잡배수를 여과 처리하는 막분리조; 상기 막분리조와 연결되어 구비되는 반응조; 상기 반응조와 연결되어 구비되는 처리수조; 유입된 빗물내의 이물질을 여과하는 초기 우수 배제부; 상기 초기 우수 배제부와 연결되어 구비되어 이물질이 여과된 빗물을 저류하는 빗물 저류조; 및 상기 잡배수 및 상기 빗물을 재이용하기 위해 재이용수 처리 장치에 포함된 각 구성을 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 반응조는 유입 반응조; 초미세기포 생성부; 및 산화 반응조를 포함하여 구성되며, 상기 반응조는 유입 반응조, 초미세기포 생성부 및 산화 반응조 순으로 연결되는 제1루트와, 유입 반응조 및 산화 반응조가 직접 연결되는 제2루트로 구성되며, 상기 빗물 저류조에는 상기 저류된 빗물을 오염도에 따라 상기 유입 반응조 또는 처리수조로 유입되도록 하는 유입 제어부가 구비되는 재이용수 처리 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 산화반응조에서 유입반응조로의 역순환이 가능하여 적은 양의 오존으로도 보다 효과적으로 유입되는 처리수를 처리할 수 있다
또한, 본 발명에 따르면, 지붕으로부터 집수되어 저류되는 빗물과 일상생활에서 배출되는 잡배수를 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 의한 수질기준에 적합하도록 동시에 처리하여 생활용수, 공업용수 등으로 재활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 라인믹서 공정을 통하여 생성되는 초미세기포(OH 라디칼)를 이용함으로써 빗물 또는 잡배수 내에 존재하는 병원성 미생물 등을 살균할 수 있고 또한 빗물 또는 잡배수 내에 존재하는 용존하는 유기물, 무기물, 색도, 탁도 등을 산화 처리 할 수 있어 효과적으로 재활용수를 생산할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 중수도 시스템의 계통도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재이용수 처리 장치의 계통도를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 재이용수 처리 장치의 반응조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재이용수 처리 장치의 계통도를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 재이용수 처리 장치의 반응조를 도시한 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재이용수 처리 장치의 계통도를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 재이용수 처리 장치(100)는 스크린조(110), 유량 조정조(120), 막분리조(130), 반응조(140), 초기 우수 배제부(151), 빗물 저류조(153), 유입 제어부(155) 및 처리수조(160), 부스터 펌프(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
재이용수 처리 장치(100)는 건물에서 배출되는 잡배수가 유량 조정조(120)에 유입되기 전에 스크린조(110)에 유입되어 스크린조(110)에 구비된 스크린을 통해 큰 입자성 물질을 여과시키는 단계를 거칠 수 있다.
건물에서 배출되는 잡배수는 스크린조(110)를 거쳐 유량 조정조(120)로 유입되어 저류된다. 유량 조정조(120)는 유입되는 원수의 유량변동으로 인한 처리효율 저하 및 각 단위공정의 운전에 미치는 악영향을 방지할 목적으로 구비된다.
유량 조정조(120)에 저류된 잡배수는 막분리조(130)로 유입되어 막분리조(130)에 구비된 여과막을 통과함으로써 여과 과정을 거친다. 막분리조(130)에서의 여과는 0.2~0.5㎛의 포어 사이즈(pore size)를 가진 막을 이용하여 유입수를 여과하는 정밀 여과법, 반투막을 이용하여 수중에 요행되어 있거나 부유하고 있는 고분자 물질과 콜로이드 입자 등을 분리하는 한외여과법, 삼투현상을 역으로 이용하는 역삼투법 등의 방법 등으로 수행될 수 있다.
막분리조(130)에는 공기 공급부(131)가 연결되어 구비될 수 있다. 공기 공급부(131)는 막분리조(130)내로 공기를 공급함으로써 막분리조(130)내에 산소가 용존 될 수 있도록 한다. 막분리조(130) 내에 산소가 용존 되어야 분해성 미생물의 활성화를 촉진하여 유기물을 용이하게 분해할 수 있고, 초밀입자들이 막 표면에 부착되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 공급되는 공기방울의 상승 수류와 공기 방울 터짐에 의한 파열음으로 막 표면의 세척이 가능하다.
막분리조(130)에는 막여과 공정을 위하여 흡인펌프가 구비될 수 있다.
막분리조(130)에서 여과 공정을 거친 처리수는 유입 반응조(141)를 거쳐 초미세기포 생성부(142)로 유입된다.
초미세기포 생성부(142)는 임팰라, 액체 유입부 및 오존 가스 주입부를 포함하여 구성되는 믹싱펌프 및 상기 믹싱펌프에 연결되어 구비되는 라인믹서를 포함하여 구성된다. 상기 오존 가스 주입부에는 오존 가스 투입량을 제어하는 오존 가스 투입량 제어부가 구비될 수 있다.
초미세기포 생성부(142)에 막분리조(130)에서 여과 공정을 거친 전 처리수가 유입되고 오존 가스가 주입되면, 믹싱 펌프 및 라인믹서에 의한 믹싱이 이루어고 이에 의해 오존 가스가 안개 상태의 초미세기포로 분해된다. 이에 따라 안개 상태로 분해된 오존 가스와 처리수의 접촉 효율을 극대화 될 수 있으며, 처리수의 산화 반응이 일어난다. 상기 오존 가스는 유입 노즐을 통하여 유입될 수 있다. 상기 믹싱펌프 및 라인믹서에 의한 믹싱은 속도경사값(G)은 28,000~32,000sec-1 범위로 유지되고 이러한 믹싱에 의해 초미세기포가 발생된다. 더욱 바람직하게, 상기 속도경사값(G)은 30,000~32,000 secsec- 1범위로 유지될 수 있다. 상기 속도경사값(G)이 28,000~32,000 secsec- 1범위로 유지되는 믹싱은 본 발명에서만 적용될 수 있는 기술이다.
초미세기포 생성부(142)를 거친 처리수는 산화 반응조(143)로 이송되어 일정 시간 방치된다. 이때 초미세기포 속의 오존이 수중에 용존되며 이로 인하여 기포가 작아진다. 작아진 초미세기포들은 음극화 또는 양극화로 극성화되어 수중의 산화물질과 결합한다. 수중의 산화물질과 결합된 초미세기포들은 다른 기포와의 마찰 또는 자기 가압에 의해 파열하면서 수중의 유기물 및 무기물과 산화물질 등을 분해 제거한다. 초미세기포들은 파열될 때 기포주변에 5500도 이상의 고열과 함께 시속 400Km 이상의 초음파 파열음을 연속적으로 일으키며 OH 라디칼을 방출함으로써 병원성 미생물등의 세포막에 손상을 유발시켜 살균하며 지속적으로 유기물, 무기물, 색도, 탁도 등을 분해 산화처리 시킨다.
초미세기포 생성부(142)는 고도산화공정(AOP)에 의해 초미세기포를 생성한다. 초미세기포 생성부(142)에서는 고도산화공정(AOP), 믹싱펌프 및 라인믹서에 의한 믹싱 공정을 적용함으로써 초미세기포를 다량 생성할 수 있기 때문에 살균 및 산화능력이 획기적으로 개선된 OH 라디칼을 생성할 수 있다.
상기 고도산화공정(AOP)은 더 많은 OH 라디칼을 생성하기 위하여 알칼리수, 과산화수소 등의 촉매제 첨가, 자외선 조사등으로 부가 처리하여 색도 및 유기물을 제거하는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 공정을 적용함으로써 더 많은 OH 라디칼의 생성이 가능하기 때문에 처리수의 처리 효율을 높일 수 있다.
초미세기포 생성부(142)에서 생성되는 기포의 입경은 11~15㎛, 더욱 바람직하게는 11~13㎛일 수 있고, 기포의 부상속도는 1.5~1.7mm/sec, 더욱 바람직하게는 1.5~1.6mm/sec일 수 있다. 상기 입경으로 이루어진 초미세기포의 경우 같은 체적의 일반기포에 비하여 표면적이 극도로 넓어 보다 우수한 용해 효율을 나타낼 수 있다. 또한, 부상속도가 상기 범위에 해당하는 경우, 수중 체류 시간이 매우 길기 때문에 수중 용해율이 높아 적은 양으로도 처리 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 처리수는 초미세기포 생성부(142)를 거쳐 산화 반응조(143)에서 살균 및 산화(분해) 반응이 이루어진 후에도, 다시 유입 반응조(141)로 역순환될 수 있다. 즉, 처리수는 산화 반응조(143)에서 유입 반응조(141)로 역순환 될 수 있다. 즉, 산화 반응조(143)에서 유입 반응조(141)를 거쳐 초미세기포 생성부(142)로 순환되는 공정이 가능하다. 역순환 구조를 이용하는 경우 초미세기포의 부력이 작아지게 되므로 결과적으로 초미세기포의 부상속도를 더욱 지연시킬 수 있어 수중 체류 시간을 증대시킬 수 있다. 이에 따라 초미세기포를 통한 보다 높은 살균 및 산화처리 효율을 기대할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 유입 반응조(141)와 산화 반응조(143)는 서로 연통 구성된다. 유입 반응조(141)와 산화 반응조(143)는 격벽(W)을 통해 서로 분리되며, 격벽(W) 하부에는 통로(C)가 형성된다.
유입 반응조(141)의 유입구(1411)를 통해 처리될 처리수가 유입되며, 유입 반응조(141) 내의 처리수는 초미세기포 생성부(142)로 유입된다.
초미세기포 생성부(142)를 통해 오존이 주입된 초미세기포는 산화 반응조(143)로 공급된다.
산화 반응조(143)로 유입된 초미세기포를 포함하는 처리수는 격벽(W) 하부에 형성된 통로(C)를 통해 유입 반응조(141)로 재유입된다. 이와 같이 산화 반응조(143)에서 유입 반응조(141)로 역순환 되는 처리수에 의해 산화 반응조(143)의 하부 방향으로 압력(P)이 발생하게 되며, 이와 같은 압력(P)에 의해 산화 반응조(143) 내의 초미세기포의 부력이 작아지게 되므로, 결과적으로 미세기포의 부상속도를 저감시킬 수 있다. 이에 따라, 미세기포가 산화 반응조(143) 내에 수중 체류 시간이 길어지므로 미세기포의 수중 용해율이 높아져 적은 양의 초미세기포로도 처리수의 처리 효율을 극대화 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 이와 같은 역순환 구조에 의해 미세기포에 주입되는 오존의 양을 최대한 적게 제어할 수 있으며, 수면을 통해 배출되는 배오존 또한 최대한 억제할 수 있다.
산화 반응조(143)의 상부의 일측에는 "ㅏ"형 구조의 이류관(1431)이 형성될 수 있다. 이류관(1431)을 이용하면 초미세기포에 의한 산화 부상 물질들이 수면에 발생되는 경우에 부유질 성분의 고형물이 이후 공정으로 유입되는 것을 방지하면서 수면 이하의 처리수를 이류관(1431)을 통해 처리수조로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 유입 반응조(141), 산화 반응조(143) 및 처리수조(160)는 1:1:3의 부피비로 구비될 수 있다. 상기 구조로 시스템을 구성함으로써 최소 운전 조건을 구현할 수 있어 시스템의 운전 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 즉, 상기 구조를 적용하는 경우 초미세기포의 체류시간을 보다 길게 유지할 수 있고 오존의 용존율을 높일 수 있게 되므로 적은 양의 오존으로도 효율적으로 시스템을 운용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입 반응조(141)의 부피 V1은 (1000 x 1000 x 2150h) 2.15m^3, 산화 반응조(143)의 부피 V2는 (1000 x1000 x 2150h) 2.15m^3, 처리수조의 부피 V3는 (2000 x 2000 x 2150h) 6.7 m^3, 전체 (V1 + V2 + V3) = 11,000 L 가 되도록 구성할 수 있다. 이때 산화 반응조(143)에 형성되는 이류관(1431)은 산화 반응조(143)의 바닥에서 1600mm되는 지점과 수면 아래로 550mm가 되는 지점 사이에 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 산화 반응조(143)에는 자외선 램프(1433)가 설치될 수 있다.
자외선 램프(1433)는 산화 반응조(143) 내의 벽면에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 산화 반응조(143)내의 오존이 함유된 미세기포가 주입된 처리수에는 자외선 램프(1433)에 의한 자외선이 조사되어 산화 반응을 일으켜 OH 라디칼의 발생이 촉진된다. 즉, 산화 반응조(143) 내의 처리수는 처리수 내에 포함된 오존 가스에 의한 산화 반응 외에도, 자외선 램프(1433)로부터 조사되는 자외선에 의한 작용도 함께 받게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 자외선 램프(1435)는 내부가 빈 원통 형상을 가지며, 원통 내부에는 원통의 길이 방향을 따라 자외선을 조사하는 LED 램프가 배치될 수 있다.
초미세기포 생성부(142)에서 공급되는 초미세기포를 함유한 처리수는 자외선 램프의 하부로 유입되며, 자외선 램프의 내부로 조사되는 자외선에 의한 산화 반응을 일으킨다. 자외선 램프(1435)의 내부로 자외선이 조사되며, 자외선 램프(1435)의 하부로 처리수가 유입되므로, 미세기포가 원통 내부에서 상승하는 과정에서 조사되는 자외선에 의해 OH 라디칼의 발생이 더욱 촉진될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 산화 반응조(243)의 상부는 밀폐 될 수 있다. 이에 따라 산화 반응조(243) 내의 처리수 수면의 상부 영역은 상부 영역으로 배출되는 배오존의 축적으로 인해 압력이 증가될 수 있으며, 증가되는 압력에 의해 배오존은 산화 반응조(243) 내의 처리수로 재용존 된다. 즉, 수면 외로 배출되는 배오존을 재이용함으로써 적은 양의 오존으로도 처리수의 산화 효율을 극대화 할 수 있는 이점이 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응조를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 반응조(140)는 초미세기포 생성부(142)에서 공급되는 오존이 주입된 초미세기포를 함유하는 처리수를 공급받아 기 설정된 시간 동안 소정 이상의 압력을 유지시킨 후 산화 반응조(143)로 공급하는 압력탱크(145)를 더 포함할 수 있다. 압력탱크(145)에서 소정 이상의 압력이 유지되므로, 처리수 내에 용존되는 오존의 양이 극대화 될 수 있다. 즉, OH 라디칼은 오존이 물 분자와 반응하여 발생되는 것으로, 압력탱크(145)에 의해 처리수 내에 많은 오존이 용존되는 경우 산화 반응조(143) 내에서 발생하는 OH 라디칼의 양을 증대시킬 수 있는 있는 이점이 있다.
다시 도 2를 참조하면, 건물의 옥상 또는 건물 주변을 통해 수집된 빗물은 빗물 저류조(153)에 유입되기 전에 초기 우수 배제부(151)에 유입되어 초기 우수 배제부(151)에 구비된 스크린을 통해 흙, 낙엽 등과 같은 이물질을 여과시키는 단계를 거칠 수 있다.
초기 우수 배제부(151)에서 여과된 빗물은 빗물 저류조(153)로 유입되어 저류된다.
빗물 저류조(153)에 저류된 빗물은 오염도에 따라 유입 반응조(141) 또는 처리수조(160)로 유입될 수 있다. 이를 위해 빗물 저류조(153)에는 저류된 빗물을 오염도에 따라 유입 반응조(141) 또는 처리수조(160)로 유입 되도록 하는 유입 제어부(155)가 구비될 수 있다.
상기 오염도는 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 따른 수질기준에 따라 정해진다. 본 발명에 따르면 빗물 저류조(153)에 저류된 빗물과 일상생활에서 배출되는 잡배수를 동시에 처리할 수 있기 때문에 매우 효율적이고 또한 빗물 저류조(153)에 저류된 빗물은 오염도에 따라 유입 반응조(141) 또는 처리수조(160)로 유입되는 구조를 구현하였기 때문에 보다 효율적인 시스템 운용이 가능하다. 즉, 오염도가 높은 빗물은 유입 반응조(141)로 유입되어 초미세기포 생성부(142), 산화 반응조(143)를 거쳐 처리되는 과정을 거칠 수 있고, 오염도가 낮은 빗물은 반응조(140)를 거치지 않고 바로 처리수조(160)로 유입될 수 있다.
처리수조(160)에 유입된 처리수는 이후 화장실 변기 세척수, 조경용수, 살수용수, 청소수, 외부 냉각수 등으로 사용될 수 있다. 처리수조(160)에 수용된 처리수는 부스터 펌프 등에 의해 수송될 수 있을 것이다.
제어부(180)는 재이용수 처리 장치(100)에 유입되는 잡배수 및 빗물을 재이용하기 위해 재이용수 처리 장치(100)를 구성하는 각 구성들을 전반적으로 제어한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 재이용수 처리 장치
110: 스크린조
120: 유량조정조 130: 막분리조
131: 공기공급부 140: 반응조
141: 유입반응조 142: 초미세기포 생성부
143: 산화반응조 1431: 이류관
145: 압력탱크 151: 초기 우수 배제부
153: 빗물 저류조 155: 유입 제어부
160: 처리수조 170: 부스터 펌프
180: 제어부
120: 유량조정조 130: 막분리조
131: 공기공급부 140: 반응조
141: 유입반응조 142: 초미세기포 생성부
143: 산화반응조 1431: 이류관
145: 압력탱크 151: 초기 우수 배제부
153: 빗물 저류조 155: 유입 제어부
160: 처리수조 170: 부스터 펌프
180: 제어부
Claims (17)
- 유입 반응조와 산화 반응조로 분리되며, 서로 상기 유입 반응조와 상기 산화 반응조가 서로 연통 구성된 반응조;
상기 유입 반응조로부터 유입된 처리수에 오존을 투입한 후 미세기포를 발생시켜 산기 산화 반응조로 공급하는 초미세기포 생성부; 및
상기 산화 반응조에서 처리된 처리수가 유입되는 처리수조를 포함하되,
상기 유입 반응조와 산화 반응조는 격벽을 통해 서로 분리되며, 상기 격벽 하부에 형성된 통로를 통해 상기 산화 반응조 내의 처리수가 상기 유입 반응조로 재유입되는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산화 반응조의 상부의 일측에는 "ㅏ"형 구조의 이류관이 형성되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산화 반응조 내에는 자외선 램프가 설치되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 자외선 램프는 상기 산화 반응조 내의 벽면에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 자외선 램프는 내부가 빈 원통 형상을 가지며, 상기 원통 내부로 자외선이 조사되며,
상기 초미세기포 생성부에서 공급되는 미세기포를 함유한 처리수는 상기 자외선 램프의 하부로 유입되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 산화 반응조로 유입되는 처리수에는 OH 라디칼 발생을 촉진 시키기 위한 알칼리수 또는 과산화수소와 같은 촉매제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 초미세기포 생성부에서 공급되는 미세기포를 함유하는 처리수를 공급받아 기 설정된 시간 동안 압력을 유지시킨 후 상기 산화 반응조로 공급하는 압력탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 산화 반응조는 밀폐 구조를 가지며,
상기 산화 반응조 내의 처리수 수면의 상부 영역으로 배출되는 배오존은 상기 상부 영역 내의 증가되는 압력에 의해 상기 산화 반응조내의 처리수로 재용존되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 초미세기포 생성부는 임펠라, 액체 유입부 및 오존 가스 주입부를 포함하여 구성되는 믹싱펌프 및 상기 믹싱펌프에 연결되어 구비되는 라인믹서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제9항에 있어서,
상기 오존 가스 주입부에는 오존 가스 투입량을 제어하는 제어부가 구비되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
유입되는 잡배수를 저류하는 유량 조정조;
상기 유량 조정조와 연결되어 구비되고, 상기 유량 조정조로부터 유입된 잡배수를 여과 처리하는 막분리조;를 더 포함하되,
상기 막분리조에서 처리된 처리수는 상기 유입 반응조로 유입되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치 - 제11항에 있어서,
유입된 빗물내의 이물질을 여과하는 초기 우수 배제부; 및
상기 초기 우수 배제부와 연결되어 구비되어 이물질이 여과된 빗물을 저류하는 빗물 저류조를 더 포함하며,
상기 빗물 저류조에는 저류된 빗물이 오염도에 따라 상기 유입 반응조 또는 상기 처리수조로 유입되도록 하는 유입 제어부가 구비되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 초미세기포 생성부에서 생성되는 기포의 입경은 11~15㎛인 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 초미세기포 생성부는 속도경사값(G)이 28,000~32,000sec-1로 유지되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 초미세기포 생성부에서 생성되는 기포의 부상속도는 1.5~1.7mm/sec인 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 유입 반응조, 산화 반응조 및 처리수조는 1:1:3의 부피비로 제조되는 것을 특징으로 하는 재이용수 처리 장치. - 유입되는 잡배수를 저류하는 유량조정조;
상기 유량조정조와 연결되어 구비되고, 상기 유량조정조로부터 유입된 잡배수를 여과 처리하는 막분리조;
상기 막분리조와 연결되어 구비되는 반응조;
상기 반응조와 연결되어 구비되는 처리수조;
유입된 빗물내의 이물질을 여과하는 초기 우수 배제부;
상기 초기 우수 배제부와 연결되어 구비되어 이물질이 여과된 빗물을 저류하는 빗물 저류조; 및
상기 잡배수 및 상기 빗물을 재이용하기 위해 재이용수 처리 장치에 포함된 각 구성을 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 반응조는 유입 반응조; 초미세기포 생성부; 및 산화 반응조를 포함하여 구성되며,
상기 반응조는 유입 반응조, 초미세기포 생성부 및 산화 반응조 순으로 연결되는 제1루트와, 유입 반응조 및 산화 반응조가 직접 연결되는 제2루트로 구성되며,
상기 빗물 저류조에는 상기 저류된 빗물을 오염도에 따라 상기 유입 반응조 또는 처리수조로 유입되도록 하는 유입 제어부가 구비되는 재이용수 처리 장치.
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