KR20210149421A - 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템 - Google Patents

저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 방류수의 방향을 전환시킬 수 있게 형성된 제1유로전환밸브; 상기 제1유로전환밸브로부터 교대로 방류수가 낙하되어 채워지며 수위가 상승되는 동안 수면상의 공기를 압축시킬 수 있게 형성된 제1방류 압축조 및 제2방류 압축조; 상기 제1방류 압축조 및 제2방류 압축조에 연결되어 압축공기를 저장하여 배관을 통하여 원격지로 보낼 수 있게 형성된 저장탱크; 상기 저장탱크에서 보내어진 압축공기가 수중에서 하부로부터 버블 형태로 분출될 수 있게 형성되는 공정조; 휠에 지지되는 복수의 버킷을 구비하며, 분출된 상기 압축공기에 의하여 상기 공정조의 수중에서 회전될 수 있게 형성된 부력 회전부; 및 상기 부력 회전부의 회전을 전기에너지로 변환하는 발전기를 포함할 수 있다.

Description

저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템{ENERGY RECOVERY TYPE SEWAGE TREATMENT SYSTEM USING LOW DROP EFFLUENT AND BUOYANCY POWER GENERATION}
본 발명은 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템에 관한 것이다.
화석에너지 사용으로 인한 전세계적인 온실가스의 증가 및 기후변화에 대응하여 새로운 에너지 및 재생 에너지의 개발로 관심과 기술개발이 확대되고 있다. 이러한 노력은 여러 산업분야에서 다양하게 이루어지고 있다.
하수 처리장의 경우도 연간 총전력 사용량의 0.5% 이상을 차지할 정도로 에너지 사용이 많은 편이며, 이는 공공하수처리시설의 인건비 다음으로 큰 비중을 차하고 있다. 따라서, 공공하수처리시설의 운영적 측면의 에너지 절감을 위한 방안이 다각도로 모색되고 있다.
하수처리장에서 사용되는 MBR(Membrane Bio Reactor) 공법은 분리막이 고농도의 미생물과 처리수를 분리하는 공정이기 때문에, 분리막의 파울링 현상 즉, 막 의 오염으로 인하여 세척이 요구된다. 이러한 세척은 공기의 강제적인 공급 등을 수반하여 이를 위하여 에너지가 소요된다. 세척 주기를 감소시킨다는 것은 그만큼 에너지비용도 절약할 수 것이므로, 하수처리장의 운전에 있어 세척주기를 관리하는 일이 중요하다.
한편으로, 하천의 농업용 보나 저수지, 도시지역의 음용수 공급을 위한 정수, 수도시설, 정수장이나 하수처리장의 방류수, 산업시설의 공업용수, 해안에 인접한 양어장, 하천과 바다가 접한 하구의 배수문, 폐광지역의 용출수 배출구 등과 같이 다양한 유수(流水) 자원이 존재한다. 이러한 방류수는 대체로 낙차가 크지 않으며, 그러다보니 별다른 활용이 없이 그대로 흘려보내는 실정이다.
*관련 선행기술
한국 등록특허 제10-1252113호 (2013.04.02 등록)
일본 등록특허 제4853683호 (2011.11.04 등록)
한국 공개특허 제10-2011-0105207호 (2011.09.26 공개)
본 발명의 목적은 저낙차 방류수를 이용하여 압축공기를 생성하고 이를 다시 거리가 있는 공정조에서 부력발전을 유도함으로써 하수처리장의 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템을 제시하는데 있다.
본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 방류수의 방향을 전환시킬 수 있게 형성된 제1유로전환밸브; 상기 제1유로전환밸브로부터 교대로 방류수가 낙하되어 채워지며 수위가 상승되는 동안 수면상의 공기를 압축시킬 수 있게 형성된 제1방류 압축조 및 제2방류 압축조; 상기 제1방류 압축조 및 제2방류 압축조에 연결되어 압축공기를 저장하여 배관을 통하여 원격지로 보낼 수 있게 형성된 저장탱크; 상기 저장탱크에서 보내어진 압축공기가 수중에서 하부로부터 버블 형태로 분출될 수 있게 형성되는 공정조; 휠에 지지되는 복수의 버킷을 구비하며, 분출된 상기 압축공기에 의하여 상기 공정조의 수중에서 회전될 수 있게 형성된 부력 회전부; 및 상기 부력 회전부의 회전을 전기에너지로 변환하는 발전기를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조의 하부에 연결되어 상기 제1방류 압축조와 상기 제2방류 압축조에 채워진 방류수가 교대로 배수될 수 있도록 상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조와 배수관 사이의 유로를 개폐시키는 제2유로전환밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조의 상부에 연결되어 상기 제1방류 압축조와 상기 제2방류 압축조 중 어느 하나에서 생성된 압축가스가 상기 제1방류 압축조와 상기 제2방류 압축조 중 다른 하나로 흐르지 않고 상기 저장탱크로 보내어질 수 있도록, 상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조와 상기 저장탱크 사이의 유로를 개폐시키는 제3유로전환밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 저장탱크와 상기 공정조 사이에 배치되어 상기 공정조로 보내어지는 압축공기의 압력을 균일하게 유지시키는 정압조절기를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 제1방류 압축조의 배수시 공기가 유입되도록 상기 제1방류 압축조와 연결된 제1체크밸브; 및 상기 제2방류 압축조의 배수시 공기가 유입되도록 상기 제2방류 압축조와 연결된 제2체크밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 공정조는 멤브레인 바이오 반응기(MBR)를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 발전기로부터 생성된 전기에너지가 상기 멤브레인 바이오 반응기에 공기를 주입하기 위한 송풍장치에 공급될 수 있도록 설치되는 배전부; 및 상기 송풍장치의 전체 소비에너지 대비 상기 배전부의 공급에너지를 모니터링 하여 출력할 수 있게 형성된 전력 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 공정조에 투입되어야 할 공기의 양을 제어하는 공기량 제어부를 더 포함하고, 상기 공기량 제어부는 상기 저장탱크에서 상기 부력 회전부에 투입되는 공기양과 연동하여 상기 송풍장치를 통하여 상기 공정조에 주입될 공기의 양을 결정하도록 상기 송풍장치를 제어할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 공정조의 용존산소를 관리하기 위한 용존산소 모니터링부; 및 상기 용존산소 모니터링부로부터의 신호에 따라 상기 공정조에 분출되는 버블의 크기를 조절할 수 있게 형성된 버블제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은, 상기 공정조에서의 상기 부력 회전부의 마찰 저항을 저감시킬 수 있도록 상기 공정조 내에 설치된 수류 가이드를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수류 가이드는 상기 부력 회전부의 회전 방향으로 물이 순환될 수 있게 상기 공정조의 코너 부위에서 라운드 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은 또한, 하수처리장의 저낙차 방류수의 위치에너지를 이용하여 압축공기를 생성할 수 있게 형성된 압축공기 생성부; 상기 압축공기 생성부의 공기를 저장하여 배관을 통하여 원격지로 보낼 수 있게 형성된 저장탱크; 상기 저장탱크에서 보내어진 압축공기가 수중에서 하부로부터 버블 형태로 분출될 수 있게 형성되는 폭기조; 휠에 지지되는 복수의 버킷을 구비하며, 분출된 상기 압축공기에 의하여 상기 폭기조 내의 수중에서 회전될 수 있게 형성된 부력 회전부; 상기 부력 회전부의 회전을 전기에너지로 변환하는 발전기; 및 상기 발전기에 의해 생성된 전기에너지를 상기 폭기조의 운영장치로 공급하여 상기 폭기조의 전력을 제어하는 에너지 회수 제어부를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템에 의하면, 저낙차의 방류수를 유로전환밸브, 제1방류 압축조와 제2방류 압축조를 이용하여 곧바로 압축공기를 생성할 수 있으며, 압축공기는 저장탱크와 배관을 통하여 원격의 공정조에 공급되고 버블 분출을 통하여 부력 회전부를 회전시키고 발전기를 통하여 에너지를 생산하는 방식으로서, 하수처리장의 운전에너지로 활용할 수 있다. 또한, 공정조가 호기성 미생물을 위한 폭기조이거나 멤브레인 바이오 반응기(MBR)와 같은 경우, 필요한 전체 공기공급분의 적어도 상당부분을 충당할 수 있게 되어 하수처리장 등의 운전 에너지를 획기적으로 저감할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 송풍장치에 전기를 공급하는 배전부와 이를 모니터링할 수 있는 전력 모니터링부를 통하여 에너지의 소요 및 회수에너지의 활용상태를 정확하게 파악할 수 있고 에너지 수요 및 계획을 세우는데 도움을 준다.
본 발명과 다른 일 예에 의하면, 공정조에 투입되어야 할 공기의 양을 제어하는 공기량 제어부에 의하여 부력 회전부에 투입되는 공기의 양과 연동하여 송풍장치의 사용량을 결정하는 것이므로 공기량의 정확한 제어가 가능해진다.
또한, 본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 공정조의 용존산소 모니터링부 및 부력 회전부에 공급되는 버블의 크기를 조절하는 버블제어부에 의하여 최적의 용존산소를 관리하면서 부력 발전의 최대효율을 위한 제어모델을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 공정조 내에 설치된 부력 발전부 및 이의 운용을 위한 제어 요소들의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템을 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명과 관련된 하수처리 시스템은 낙차가 상대적으로 작은 각종 방류수를 활용하여 하수처리에 사용될 에너지를 적어도 부분 충당할 수 있게 구성된다. 그러한 방류수원으로서 하수처리장의 방류수일 수 있으며, 이외에도 인근의 보나 저수지, 산업시설의 공업용수의 방류장 등이 활용될 수 있다.
도 1과 같이, 본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템(10)은 크게 압축공기를 직접 저낙차 방류수원으로부터 생성하는 압축공기 생성부(100)와, 압축공기 생성부(100)로부터 생성된 압축공기를 이용하여 발전을 수행하는 부력 발전부(200)로 나뉠 수 있다. 부력 발전부(200)는 압축공기 생성부(100)에 대하여 상당한 거리를 둘 수 있으며, 생성된 압축공기는 배관을 통하여 원격지로 보내어져 부력 발전부(200)이 적용된 시설에서 활용될 수 있다.
압축공기 생성부(100)는 크게 두 개의 방류 압축조가 구비되어 있으며, 이를 압축조를 유출입하는 방류수 및 공기를 개폐 또는 유로전환하기 위한 밸브가 장착된다. 구체적으로, 압축공기 생성부(100)는 제1유로전환밸브(110), 제1방류 압축조(120), 제2방류 압축조(130), 제2유로전환밸브(140), 제3유로전환밸브(150) 등을 구비하고 있다.
제1유로전환밸브(110)는 방류수가 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130) 중의 어느 하나로 선택적으로 유입될 수 있도록 제어되는 밸브이다. 제1유로전환밸브(110)는 전기적 신호에 의하여 제어되는 삼방밸브와 같은 형태일 수 있다.
제1방류 압축조(120)와 제2방류 압축조(130)은 방류수가 채워질 수 있게 되어 있고 수면의 상부는 공기가 압축될 수 있도록 밀폐된 탱크의 형태이다. 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130)에 방류수가 채워지는 동안 수위가 상승하게 되고 수면상의 공기는 자연스럽게 압축된다. 압축공기는 제3유로전환밸브(150)를 통하여 부력 발전부(200)로 보내어진다. 방류수가 제1방류 압축조(120) 또는 제2방류 압축조(130)에 어느정도 채워져 내부의 공기가 압축되고 부력 발전부(200)에 보내어진 후에는 방류수는 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130)의 하부에 연결된 제1드레인밸브(121), 제2드레인밸브(131) 및 제2유로전환밸브(140)를 통하여 배수된다.
제1방류 압축조(120)와 제2방류 압축조(130)에 채워지는 방류수는 제1유로전환밸브(110)에 의하여 교대로 채워진다. 즉, 제1방류 압축조(120)에 먼저 방류수가 채워지는 동안 제2방류 압축조(130)는 방류수의 공급이 없고 이미 채워져 공기의 압축을 완료시킨 방류수가 배수된다. 제1방류 압축조(120)의 방류수 공급 및 압축공기의 생성이 완료되면 제1유로전환밸브(110)는 제1방류 압축조(120)으로의 유로를 차단하고 제2방류 압축조(130)으로 방류수를 공급한다. 제2방류 압축조(130)에 방류수가 공급되는 동안 마찬가지로 제2유로전환밸브(140)는 제1방류 압축조(120)의 물을 배수시킨다. 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130)에 채워져 있던 방류수가 원활히 배수될 수 있도록 제1방류 압축조(120)에는 제1체크밸브(122)가 연결되어 있고, 제2방류 압축조(130)에는 제2체크밸브(132)가 연결되어 있다.
제2유로전환밸브(140)는 방류수가 제1방류 압축조(120)과 제2방류 압축조(130) 중에서 어느 방향으로 유입될지를 제어하는 제1유로전환밸브(110)와 마찬가지로 제1방류 압축조(120)과 제2방류 압축조(130) 중에서 어느 압축조로부터 배수가 이루어질 것인지를 제어하도록 구성된다. 구체적으로, 제2유로전환밸브(140)는 제1방류 압축조(120)과 제2방류 압축조(130)가 교대로 배수될 수 있게 제어한다. 제2유로전환밸브(140)도 제1유로전환밸브(110)와 같이 전기적 신호에 의하여 제어되는 삼방밸브와 같은 형태일 수 있다.
제3유로전환밸브(150)는 제1방류 압축조(120)과 제2방류 압축조(130)의 상부에 연결되어 있어 제1방류 압축조(120)와 제2방류 압축조(130) 중 어느 하나에서 생성된 압축공기가 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130) 중 다른 하나로 흐르지 않고 부력 발전부(200)로 보내어질 수 있도록, 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130)와 부력 발전부(200) 사이의 유로를 개폐시킨다.
이와 같이, 제1방류 압축조(120)와 제2방류 압축조(130)에 유출입하는 방류수를 제1유로전환밸브(110) 및 제2유로전환밸브(140)에 의하여 제어하여 교대로 채워지고 방류되도록 하고, 이에 연동하여 제3유로전환밸브(150)를 통하여 압축공기는 계속하여 생성될 수 있다.
부력 발전부(200)는 제1방류 압축조(120) 및 제2방류 압축조(130)에 연결되어 압축공기를 저장하여 배관을 통하여 원격지로 보내어질 수 있게 구성되는 저장탱크(210)와, 저장탱크(210)에서 보내어진 압축공기가 수중에서 하부로부터 버블 형태로 분출될 수 있게 형성된 공정조(201), 분출된 압축공기에 의하여 공정조(201)의 수중에서 회전될 수 있게 형성된 부력 회전부(240) 및 부력 회전부(240)의 회전을 전기에너지로 변환하는 발전기(260) 등을 구비한다. 저장탱크(210)와 공정조(201) 사이에는 공정조(201)로 보내어지는 압축공기의 압력을 균일하게 유지시키는 정압조절기(220)가 구비될 수 있다. 공정조(201)에 공급될 압축공기의 양 및 개폐를 제어하고 역류를 방지하기 위하여 공정조(201)에 연결되는 압축공기의 배관상에는 스로틀 체크밸브(230)가 장착될 수 있다. 발전기(260)의 발전량의 제어를 위하여 최적의 토크를 제공할 수 있도록 부력 회전부(240)와 발전기(260)의 사이에는 증속기(250)가 구비될 수 있다.
공정조(201)는 부력 회전부(240)가 설치되는 공간이자, 하수처리장에서 공기가 소요되는 기존의 수조일 수 있다. 예를 들어, 호기성 미생물에 의하여 수처리가 될 수 있도록 공기를 계속적으로 공급하는 폭기조가 이에 해당할 수 있다. 또한, 공정조(201)에는 멤브레인 바이오 반응기(MBR)가 포함되어 있어, 분리막이 고농도의 미생물과 처리수를 분리하는 공정을 포함하고 있어 분리막의 오염으로 인하여 세척이 요구되는 시설일 수도 있다.
도 2는 공정조 내에 설치된 부력 발전부 및 이의 운용을 위한 제어 요소들의 관계를 개념적으로 보인 것이다.
도 2와 같이, 부력 회전부(240)는 휠(241)에 지지되는 복수의 버킷(242)을 구비하고 있다. 휠(241)은 공정조(201)의 수중에 잠길 수 있게 설치된다. 버블 형태의 공기가 채워져 부력을 가질 수 있도록 포켓부(243)와, 포켓부(243)가 계속하여 하방으로 향할 수 있도록 부력을 갖는 부력체(244)로 이루어질 수 있다. 휠(241) 상에 배치되어 있는 복수의 버킷(242) 중에 상승 구간에 있는 버킷(242)이 버블을 공급받을 수 있도록 공정조(201)의 하부에 분출구(246)가 형성된 산기관(245)이 배치된다. 산기관(245)은 저장탱크(210)에서 공급되는 압축공기를 분출구(246)를 통하여 일정크기의 버블(B)을 생성시킨다. 휠(241)의 상부에는 공기가 채워져 있는 버킷들이 상사점에서 기울어지면서 공기를 배출시킬 수 있도록 기울이기바(247)가 구비될 수 있다. 이러한 기울이기바(247)는 휠(241)의 회전운동에 대한 저항을 줄일 수 있도록 적절한 높이로 설정되며, 회전이 가능하도록 롤러 형태로도 구현될 수 있다.
이와 같이 휠(241)은 버블(B)의 부력에 의하여 계속적인 회전운동을 하게 되고 그 회전력은 발전기(260)로 전달되어 전기에너지를 생성한다. 본 발명과 관련된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템(10)은 생성된 전기에너지를 곧바로 하수처리장의 운용에너지로 활용할 수 있게 구성된다. 만약, 공정조(201)가 멤브레인 바이오 반응기를 구비하는 경우 멤브레인 바이오 반응기에 공기를 주입하기 위한 송풍장치(273)에 전기에너지를 공급할 수 있도록 배전부(271)가 설치된다. 그리고, 송풍장치(273)의 전체 소비에너지 대비 배전부(271)의 공급에너지를 모니터링 하여 출력할 수 있게 형성된 전력 모니터링부(272)가 구비될 수 있다. 이러한 배전부(271)와 전력 모니터링부(272)를 통하여 에너지의 소요 및 회수된 에너지의 활용상태를 정확하게 파악할 수 있게 되고 향후 에너지 수요 및 계획을 세우는데 객관적인 지표들을 제공할 수 있다.
송풍장치(273)는 공기량 제어부(274)에 의하여 제어되도록 구성될 수 있다. 즉, 공기량 제어부(274)는 공정조(201)에 투입되어야 할 공기의 양을 제어하게 되며, 이에 의하여 저장탱크(210)에서 부력 회전부(240)에 투입되는 공기의 양과 연동하여 송풍장치(273)를 통하여 공정조(201)에 투입될 양을 결정할 수 있다. 부력 회전부(240)에 제공되는 공기의 양과 전체 소요량을 모두 활용하는 것이므로 공기량의 정확한 제어가 가능해진다.
또한, 본 발명과 관련된 하수처리 시스템(10)은 공정조(201)의 용존산소를 관리하기 위한 용존산소 모니터링부(275)와, 용존산소 모니터링부(275)로부터의 신호에 따라 공정조(201)에 분출되는 버블(B)의 크기를 조절할 수 있게 버블 제어부(276)를 포함할 수 있다. 이러한 용존산소 모니터링부(275) 및 버블 제어부(276)에 의하여 최적의 용존산소를 유지하는 가운데에서 부력 발전의 최대 효율을 얻기 위한 제어모델을 만들 수 있다.
공정조(201)와 같이 기존의 수처리조에 부력 회전부(240)를 설치하는 경우 수류의 저항에 의하여 발전효율이 영향받을 수 있다. 이를 위하여, 공정조(201)에서의 부력 회전부(240)의 마찰 저항을 저감시킬 수 있도록 공정조(201) 내에 수류 가이드(205, 206)가 설치될 수 있다. 이러한 수류 가이드(205, 206)는 부력 회전부(240)의 회전 방향으로 물이 순환될 수 있게 공정조(201)의 코너의 일부 또는 전부에 라운드 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같이 설명된 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템은 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템
100: 압축공기 생성부 110: 제1유로전환밸브
120: 제1방류 압축조 121: 제1드레인밸브
122: 제1체크밸브 130: 제2방류 압축조
131: 제2드레인밸브 132: 제2체크밸브
140: 제2유로전환밸브 150: 제3유로전환밸브
200: 부력 발전부 201: 공정조
205, 205: 수류 가이드 210: 저장탱크
220: 정압조절기 230: 스로틀 체크밸브
240: 부력 회전부 241: 휠
242: 버킷 243: 공기포켓부
244: 부력체 245: 산기관
246: 분출구 250: 증속기
260: 발전기 271: 배전부
272: 전력 모니터링부 273: 송풍장치
274: 공기량 제어부 275: 버블 제어부

Claims (12)

  1. 방류수의 방향을 전환시킬 수 있게 형성된 제1유로전환밸브;
    상기 제1유로전환밸브로부터 교대로 방류수가 낙하되어 채워지며 수위가 상승되는 동안 수면상의 공기를 압축시킬 수 있게 형성된 제1방류 압축조 및 제2방류 압축조;
    상기 제1방류 압축조 및 제2방류 압축조에 연결되어 압축공기를 저장하여 배관을 통하여 원격지로 보낼 수 있게 형성된 저장탱크;
    상기 저장탱크에서 보내어진 압축공기가 수중에서 하부로부터 버블 형태로 분출될 수 있게 형성되는 공정조;
    휠에 지지되는 복수의 버킷을 구비하며, 분출된 상기 압축공기에 의하여 상기 공정조의 수중에서 회전될 수 있게 형성된 부력 회전부; 및
    상기 부력 회전부의 회전을 전기에너지로 변환하는 발전기를 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조의 하부에 연결되어 상기 제1방류 압축조와 상기 제2방류 압축조에 채워진 방류수가 교대로 배수될 수 있도록 상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조와 배수관 사이의 유로를 개폐시키는 제2유로전환밸브를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조의 상부에 연결되어 상기 제1방류 압축조와 상기 제2방류 압축조 중 어느 하나에서 생성된 압축가스가 상기 제1방류 압축조와 상기 제2방류 압축조 중 다른 하나로 흐르지 않고 상기 저장탱크로 보내어질 수 있도록, 상기 제1방류 압축조 및 상기 제2방류 압축조와 상기 저장탱크 사이의 유로를 개폐시키는 제3유로전환밸브를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크와 상기 공정조 사이에 배치되어 상기 공정조로 보내어지는 압축공기의 압력을 균일하게 유지시키는 정압조절기를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1방류 압축조의 배수시 공기가 유입되도록 상기 제1방류 압축조와 연결된 제1체크밸브; 및
    상기 제2방류 압축조의 배수시 공기가 유입되도록 상기 제2방류 압축조와 연결된 제2체크밸브를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공정조는 멤브레인 바이오 반응기(MBR)를 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발전기로부터 생성된 전기에너지가 상기 멤브레인 바이오 반응기에 공기를 주입하기 위한 송풍장치에 공급될 수 있도록 설치되는 배전부; 및
    상기 송풍장치의 전체 소비에너지 대비 상기 배전부의 공급에너지를 모니터링 하여 출력할 수 있게 형성된 전력 모니터링부를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공정조에 투입되어야 할 공기의 양을 제어하는 공기량 제어부를 더 포함하고,
    상기 공기량 제어부는 상기 저장탱크에서 상기 부력 회전부에 투입되는 공기양과 연동하여 상기 송풍장치를 통하여 상기 공정조에 주입될 공기의 양을 결정하도록 상기 송풍장치를 제어하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공정조의 용존산소를 관리하기 위한 용존산소 모니터링부; 및
    상기 용존산소 모니터링부로부터의 신호에 따라 상기 공정조에 분출되는 버블의 크기를 조절할 수 있게 형성된 버블제어부를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공정조에서의 상기 부력 회전부의 마찰 저항을 저감시킬 수 있도록 상기 공정조 내에 설치된 수류 가이드를 더 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수류 가이드는 상기 부력 회전부의 회전 방향으로 물이 순환될 수 있게 상기 공정조의 코너 부위에서 라운드 형태로 형성된, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
  12. 하수처리장의 저낙차 방류수의 위치에너지를 이용하여 압축공기를 생성할 수 있게 형성된 압축공기 생성부;
    상기 압축공기 생성부의 공기를 저장하여 배관을 통하여 원격지로 보낼 수 있게 형성된 저장탱크;
    호기성 미생물에 의한 수처리를 할 수 있도록 설치되며, 상기 저장탱크에서 보내어진 압축공기가 수중에서 하부로부터 버블 형태로 분출될 수 있게 형성되, 폭기조;
    휠에 지지되는 복수의 버킷을 구비하며, 분출된 상기 압축공기에 의하여 상기 폭기조의 수중에서 회전될 수 있게 형성된 부력 회전부;
    상기 부력 회전부의 회전을 전기에너지로 변환하는 발전기; 및
    상기 발전기에 의해 생성된 전기에너지를 상기 폭기조의 운영장치로 공급하여 상기 폭기조의 전력을 제어하는 에너지 회수 제어부를 포함하는, 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템.
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