KR20230074537A - 세척 및 폐수 재생 시스템 - Google Patents

Abstract

물이 모든 상업용 세척 작업들에 적합하도록 중성에 가까운 pH, 낮은 총 용존 고형물들, 낮은 총 부유 고형물들, 저철분, 저탄산칼슘(CaCO3), 저박테리아, 저황 및 고투명성으로 구성된 물을 생성하기 위해 여과, 고급 산화 및 후처리 여과를 통해 온 로드 및 오프-로드 차량을 세척하는 동안 생성되는 폐수를 처리하는 수단 및 방법.

Description

세척 및 폐수 재생 시스템

본 출원은 발명의 명칭이 Carwash Wastewater Regeneration System인 2020년 9월 25일에 출원된 미국 가특허출원 제63/083,612호의 이익을 주장하며, 그 내용들은 전체가 본원에 포함된다.

본 개시내용은 세척들용 폐수 재활용 시스템들에 관한 것이다.

성장하는 지자체들은 담수 및 폐수 처리 시설들에 대한 수요를 증가시킨다. 지역 사회들의 성장은 상업용 세척 시스템들을 포함하여 수반되는 서비스 요건들을 갖는 차량들의 수 증가시킨다. 기존의 차량 세척 시스템은 자동 및 셀프-서비스의 2 개의 주요 클래스들로 분류된다. 자동 세척들은 차량이 세척 시스템을 통해 이동되는 터널 시스템들이 대표된다. 셀프-서비스 시스템들에서, 세척 시스템은 정지된 차량 주변에서 조작된다.

본 개시내용의 일 실시예는 차량 세척 시스템이다. 시스템은 폐수용 리셉터클(receptacle); 리셉터클로부터 폐수를 수용하고 폐수 내의 저밀도 및 고밀도 고형물들을 분리하도록 구성된 재생 탱크; 및 재생 탱크로부터 폐수를 인출하도록 동작 가능한 펌프를 포함할 수 있다. 이는 펌프의 하류에 유동적으로 결합되고 폐수에 산화제를 도입하도록 동작 가능한 주입기 노즐; 주입기 노즐에 병렬로 유동적으로 결합되고 주입기 노즐보다 낮은 흐름 저항을 가지며, 주입기 노즐의 유량을 변경하도록 동작 가능한 제어 밸브를 포함하는 바이패스 회로; 바이패스 회로 및 주입기 노즐의 하류에 유동적으로 결합된 접합부; 및 접합부의 하류에 유동적으로 결합되고 폐수에 인가될 때 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 전압을 생성할 수 있는 복수의 전극들을 포함하는 전기화학 전지를 포함한다. 이는 전기화학 전지의 하류에 유동적으로 결합되고 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체 및 압력 용기를 포함하는 연마 필터로서, 연마 필터 후에, 폐수는 재생수가 되는, 상기 연마 필터; 연마 필터의 하류에 유동적으로 결합되고 재생수를 저장하도록 동작 가능한 저장소; 및 저장소의 하류에 유동적으로 결합되고 재생수를 차량에 적용하도록 동작 가능한 세척 장치를 더 포함한다.

다른 실시예는 차량 세척 시스템에서 폐수를 재생하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 폐수용 리셉터클; 리셉터클로부터 폐수를 수용하도록 구성된 재생 탱크; 및 재생 탱크로부터 폐수를 인출하도록 동작 가능한 펌프를 포함할 수 있다. 이는 펌프의 하류에 유동적으로 결합되고 폐수에 산화제를 도입하도록 동작 가능한 주입기 노즐; 주입기 노즐의 하류에 유동적으로 결합되고 폐수에 인가될 때 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 전압을 생성할 수 있는 복수의 전극들을 포함하는 전기화학 전지; 및 전기화학 전지의 하류에 유동적으로 결합되고 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체를 포함하는 연마 필터를 더 포함하고, 연마 필터 후에, 폐수는 재생수가 된다.

본 개시내용의 다른 실시예는 물을 재생하는 방법을 포함할 수 있다. 방법은 리셉터클에 폐수를 수집하는 단계; 리셉터클로부터의 폐수를, 폐수 내의 저밀도 및 고밀도 고형물들을 분리하도록 구성된 재생 탱크에 수용하는 단계; 폐수를 저장소로 지향시키도록 구성된 펌프로 재생 탱크로부터 폐수를 인출하는 단계; 및 주입기 노즐에 의해, 펌프로부터의 폐수에 산화제를 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 전기화학 전지에 의해, 주입기 노즐로부터의 폐수에 전압을 인가하는 단계로서, 전기화학 전지는 폐수 내의 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 복수의 전극들을 포함하는, 상기 전압을 인가하는 단계; 연마 필터에 의해, 전기화학 전지로부터의 폐수를 필터링하는 단계로서, 연마 필터는 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체를 포함하고, 폐수는 재생수로 고려되는, 상기 폐수를 필터링하는 단계; 및 저장소에 의해, 연마 필터로부터의 재생수를 수용하는 단계를 포함한다.

전술한 내용은 뒤따르는 본 발명의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 특징들 및 기술적 장점들을 다소 광범위하게 요약한 것이다. 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가 특징들 및 이점들은 이하에서 설명될 것이다. 개시된 개념 및 특정 실시예들이 본 발명의 동일한 목적들을 수행하기 위한 다른 구조들을 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 쉽게 활용될 수 있다는 것이 통상의 기술자들에 의해 이해되어야 한다. 또한, 그러한 등가 구성들이 첨부된 청구범위들에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다는 것이 통상의 기술자들에 의해 인식되어야 한다. 본 발명의 구성 및 동작 방법 둘 모두에 대해 본 발명의 특징으로 여겨지는 새로운 특징들은 추가 목적들 및 이점들과 함께 첨부된 도면들과 관련하여 고려될 때 다음 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 도면들 각각이 단지 예시 및 설명의 목적으로 제공되며 본 발명의 한계들을 정의하는 것으로 의도되지 않음이 명백히 이해되어야 한다.

본 발명의 보다 완전한 이해를 위해, 이제 첨부 도면들과 함께 취해진 다음 설명들이 참조된다.
도 1은 본 개시내용에 따른 물 재생 프로세스의 실시예를 도시한다.
도 2는 본 개시내용에 따른 재생 탱크의 실시예를 도시한다.
도 3은 본 개시내용에 따른 전기화학 전지의 실시예를 도시한다.
도 4는 본 개시내용에 따른 연마 필터의 매체 층 실시예들을 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 소정 실시예들을 사용하여 처리되지 않은 차량 세척수와 LA 바툰 루지 및 CO 덴버 위치들로부터의 처리된 물의 비교를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 교시들을 사용한 실험 결과들의 표를 도시한다.
도 7은 물을 재생하는 방법 실시예를 도시한다.

셀프-서비스 및 자동 세척들 둘 모두의 경우, 소비되는 물의 양은 일반적으로 세척 사이클당 50 - 150 갤런으로 상당하다. 대용량 세척 서비스 회사들은 월 3,000 - 10,000 대를 처리한다. 따라서, 도시 상수도에 대한 담수 수요는 월 1,000,000 갤런 초과인 150,000으로 상당하다. 이에 따라, 담수 수요의 약 70%는 도시 폐수 처리 시스템들로 보내지고 있다. 또한, 도시 처리장으로 보내지는 폐수는 높은 레벨의 용해 및 부유 총 고형물들을 갖는다. 고형물은 일반적으로 먼지, 계면활성제들, 왁스들, 박테리아, 오일 및 그리스이다. 총 고형물들은 일반적으로 도시 폐수 처리 시설의 효율성을 감소시키는 높은 탄소 산소 요구량(COD) 화합물들이다.

세척 업계는 티끌 하나 없는 광택과 고객 만족을 달성하기 위해 노력한다. 세척 및 후속 연마를 위한 화학 첨가제들은 중성 pH 균형, 낮은 총 경도(CaCO3), 낮은 총 용존 고형물(TDS)들, 낮은 총 부유 물질(TSS), 낮은 철(Fe), 낮은 탄소 산소 요구량(COD), 낮은 박테리아 및 높은 투명도를 요구한다. 이러한 요건들을 충족하는 대부분의 상업용 세척 작업들은 연수기를 사용하여 인입되는 도시 담수의 경도를 낮춘다. 연수는 비누들과 세제들의 세척 활동을 증가시켜 세척 중인 차량의 먼지를 보다 효율적으로 제거한다. 그러나, 도시에서 공급되는 물은 얼룩 없는 청소 요건들을 충족할 만큼 TDS가 충분히 낮지 않다.

일반적으로, 세척장 운영자들은 역삼투압 여과 시스템들을 활용하여 TDS가 낮은 물을 생성할 것이다. 멤브레인을 통과한 투과수는 세척 사이클에서 얼룩 없는 동작들을 위해 사용된다. 농축수, 멤브레인에 의해 거부된 물은 일반적으로 높은 잔류 TDS로 인해 하수로 보내져, 세척 효율이 낮다. 생성된 세척수의 생물학적 제어는 또한 악취와 세척 시설의 일반적으로 낮은 위생으로 인해 중요한 운영 문제이다. 폐수에서 번식하는 일반적인 박테리아는 황화수소를 형성하여 불쾌한 냄새와 불결함을 유발한다. 또한, 곰팡이와 같은 생물학적 유해 생물학적 활동은 세척 베이들의 내부 표면들에 거주하여 작업자들과 고객 모두에게 잠재적인 건강 위험들을 생성한다. 추가 운영 고려 사항은 세척 베이 바닥의 지속적인 생물막이고, 생물막은 보행자와 차량 통행에 위험한 저마찰 표면을 형성한다. 상업용 차량 세척 작업들이 직면한 다른 작업 문제는 초기 세척 작업에서 거품을 생성하고 이어서 세척 베이 트렌치에 모인 물에서 거품의 제거이다. 초기 거품 형성은 경도가 낮은 물을 필요로 한다. 그러나, 낮은 경도는 또한 거품을 지속시켜, 세척 베이 트렌치, 퇴적물 분리기를 범람하고 도시 하수로 배출된다.

본 개시내용은 폐수 처리 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 차량 세척 작업 중에 생성된 폐수를 재생하여 차량 세척에 재사용하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

본 개시내용은 최종 얼룩 없는 헹굼을 포함하는, 모든 차량 세척 작업들에 적합하도록 차량 세척 작업으로부터 발생하는 폐수를 재생하는 프로세스 및 방법을 포함할 수 있다. 본 개시내용은 도시 담수 소비를 최대 80%까지 감소시키고 도시 하수로의 폐수 배출을 거의 제거할 수 있다. 도시 및/또는 다른 적합한 공급원들의 담수는 증발 및 운반으로 인한 수분 손실을 보충해야 한다. 본 개시내용 하에서 가능한 실시예들은 아래에 설명된다.

이제 도 1을 참조하면, 본 개시내용에 따른 세척용 폐수 재생 시스템(99)의 실시예가 보여질 수 있다. 재생, 재생화 또는 정화 탱크(100)는 배플(baffle)(118, 119)들에 의해 형성된 복수의 격실들(101, 102, 103)로 구성될 수 있다. 제1 유체 도관(120)은 중간 탱크 수위(123) 아래의 높이에 배치된다. 제2 유체 도관(121)은 중간 탱크 수위(123) 바로 아래에 배치된다.

재생 탱크(100)로부터, 유체는 흡입 라인(124)을 통해 펌프(105)로 이동할 수 있다. 스트레이너(strainer)(104)는 흡입 라인(124)이 진입하는 펌프(105)에 배치된다. 흡입 라인(124)은 재생 탱크(100)의 최종 격실(101)로부터 물을 인출하여, 세척 생성 폐수를 펌프(105)에 진입하기 전에 스트레이너(104)를 통해 통과시킨다. 스트레이너는 그릿(grit)과 같은 큰 고체 물체들이 펌프 임펠러로 들어가는 것을 방지하는 메쉬 요소로 구성된다. 또한, 메쉬 요소는 중합체들, 왁스들 및 재생 프로세스에 들어가는 다른 부유 고형물들을 수집하는 데 유용하다. 펌프(105)는 프로세스 중인 액체가 시스템(99)을 통해 동원되어 깨끗한 물 저장소(112)에서 대기압으로 배출되게 하도록 수 처리 프로세스를 가압하는 데 사용된다. 펌프(105) 속도는 가변 주파수 드라이브(117)를 통해 제어될 수 있다. 펌프(105)로부터 배출된 액체는 고압이고 유체 도관(125)을 통해 하이드로사이클론(106)으로 공급된다. 하이드로사이클론(106)에서, 모든 고밀도 고형물들은 하부 흐름(underflow)(126) 쪽으로 거부되고 재생 탱크(100)로 다시 배출된다. 하부 흐름(126)은 프로세스 중인 액체로부터 고밀도 요소들을 입력 격실(103)에 있는 재생 탱크(100)로 배출할 수 있다. 하부 흐름(126) 배출은 재생 탱크(100)로 유동적으로 전도되고, 유량은 스로틀 밸브(116a)를 통해 제어된다. 스로틀 밸브(116a)는 고밀도 요소들의 효율적인 분리를 위한 높은 원심력들을 보장하기 위해 하이드로사이클론(106)에서 적절한 압력을 유지하고 깨끗한 물 저장소에서 대기압으로 배출될 때까지 전체 프로세스를 통해 전달하기 위해 프로세스 중인 액체를 추진하는 데 사용된다.

상부 흐름(127)은 프로세스 중인 액체를 오존화 분기(129)와 바이패스 분기(130) 사이에서 프로세스 중인 액체의 흐름을 분리하는 다이버터(diverter)(128)로 유동적으로 전도한다. 오존화 분기(129)는 주입기 노즐(107)에 유동적으로 연결되고, 여기서 오존은 프로세스 중인 액체에 주입된다. 오존 생성기(109)는 유체 도관(131)을 통해 오존을 배출한다. 인덕터 노즐 바이패스 유량은 적절한 오존 주입 유량을 보장하기 위해 인덕터 노즐에서 적절한 진공 압력을 유지하도록 제어된다. 주입기 노즐(107)은 주입기 노즐(107)의 스로트(throat)(132)에 있는 저압 존에 의해 프로세스 중인 액체로 흡인된다. 오존 주입의 질량 유량은 스로트(132)를 통과하는 흐름의 속도에 의해 스로트(132)에서 생성된 저압에 의해 제어된다. 오존은 마자이 노즐(Mazzei Nozzle)과 같은 주입기 노즐(107)에 의해 프로세스 중인 액체에 도입될 수 있다. 주입기 노즐(107)은 다양한 유체들이 주입될 수 있는 주입기 노즐(107)의 스로트(최소 단면)에서 저압을 생성하도록 구성될 수 있다. 주입기 노즐(107)을 통한 질량 유량이 클수록, 스로트에서의 압력은 낮아진다. 이 특성은 프로세스 중인 액체에 대한 오존의 최대 주입 속도를 설정하는 데 사용될 수 있다. 바이패스 분기(130)의 질량 유량은 스로틀 제어 밸브(108)에 의해 제어된다. 바이패스 분기(130)의 질량 유량 제한은 주입기 노즐(107)을 통한 유량을 증가시킨다. 유량이 주입기 노즐(107)에서 증가함에 따라, 스로트(132)에서 더 낮은 압력이 생성되고, 이는 오존의 질량 유속을 증가시킨다. 통상의 기술자들은 주입 노즐(107)에서의 낮은 압력의 감지가 프로세스 중인 액체의 산화 요구를 충족시키기 위해 오존 질량 유량을 최적화하기 위해 바이패스 회로의 스로틀 제어 밸브를 조정하는 데 사용될 수 있음을 인식할 것이다.

오존 분기 및 바이패스 분기(130)에서 분리된 흐름들은 접합부(133)에서 병합되어, 단일 유체 전도 경로를 형성한다. 프로세스 중인 액체는 전기화학 전지(110)로 유동적으로 전도된다. 오존이 첨가된 프로세스 중인 액체의 일부는 티(tee)(134)에서 전환되어 제1 격실(103)에서 재생 탱크(100)로 배출된다. 티(134)를 통한 전환된 흐름의 유량은 스로틀 밸브(116b)를 통해 제어된다. 전환된 흐름은 재생 탱크(100)에 보관된 폐수로 오존을 입력하여, 폐수 내의 박테리아 로드 및 총 고형물들의 고급 산화를 유발한다. 전기화학 전지(110)는 프로세스 중인 액체에 전기장 전위를 인가한다. 전기화학 전지(110)는 바람직하게는 인가 전압 전위를 갖는 일련의 전극들을 포함한다. 전기화학 전지(110)는 바람직하게 짝수의 복수의 전극들을 포함하고, 각각의 쌍은 캐소드 및 애노드 회로를 형성한다. 프로세스 중인 액체의 용해된 고형물들은 전극들 사이에 전기 전도성 회로를 생성한다. 프로세스 중인 액체를 통한 전자 이동은 비누들, 왁스들, 오일 및 그리스와 같은 휘발성 유기 화합물들을 산화시키는 데 매우 효과적인 H(+), OH(-), HOCl, Cl2O, O(-) 등과 같은 고급 산화 라디칼 종들을 생성한다. 각각의 전극은 전기 전도성 회로를 통해 전자 전원 공급 장치에 연결될 수 있다. 전자 전원 공급 장치는 시불변 전압 또는 시간 변화율을 갖는 전압을 전극들에 제공한다. 시간 변화율은 변할 수 있지만, 바람직한 실시예에서 0 내지 1 V/마이크로초보다 클 수 있다. 시간 변화율은 사인파, 삼각파, 구형파 형태들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 신호일 수 있다. 본 개시내용의 전극들은 바람직하게 티타늄 및 이리듐, 백금 및 루테늄을 함유하는 것들과 같은 혼합 금속 산화물들(MMO)로 코팅된 티타늄이다. 통상의 기술자들은 다른 전기 전도성 재료들, 심지어 전기 전도성 중합체들이 활용될 수 있음을 인식할 것이다. 프로세스 중인 액체는 전극 쌍(애노드와 캐소드) 사이에 전기 도관 회로를 제공한다. 프로세스 중인 액체의 전기 전도성은 애노드와 캐소드 사이의 전기 도관 경로를 제공한다.

프로세스 중인 액체가 전기화학 전지(110)를 통과한 후, 연마 필터(111)로 유동적으로 전도된다. 연마 필터(111)는 프로세스 중인 액체에서 잔류 부유 고형물들을 제거하여, 액체를 여과한다. 여과 매체에 의해 포획된 부유 고형물들은 역세척 또는 다른 세척 프로세스에 의해 제거될 때까지 유지된다. 연마 필터(111)는 사용된 여과 매체에 따라, 용해된 고형물들을 제거할 수 있다. 본 개시내용의 연마 필터(111)는 상이한 밀도, 크기, 기하구조, 조성 등의 과립형 매체의 계층 구조로 구성된 매체 필터이다. 본 개시내용에서, 매체 조성은 ¼" 스크린 자갈, 유리 비드들 및 갈은 호두와 코코넛 껍질들의 혼합이다. 통상의 기술자들은 매질의 조성이 모래, 간유리, 활성탄, 간 견과류 껍질들 등과 같은 자연적으로 이용 가능한 입상 매질, 및 다양한 중합체들의 수지 흡수 비드들, 제올라이트들 등과 같은 합성 물질들로부터 거의 무한하다는 것을 인식할 것이다. 본 개시내용의 매체가 본 개시내용 요약에 언급된 것에 제한되지 않음을 알아야 한다.

프로세스 중인 액체가 연마 필터(111)에서 배출됨에 따라, 깨끗한 물 저장소(112)로 대기압으로 감소된다. 깨끗한 물 저장소(112)는 프로세스(99)로부터 재생된 물을 수집하고 수요가 차량 세척 작업을 위한 공급 펌프들(113)에 의해 생성될 때까지 보유한다. 재생수는 차량(135)을 세척하기 위해 세척 장치(114)에 공급된다. 물, 비누, 왁스들, 먼지, 오일 및 그리스 및 다른 오염물들은 차량(135)에서 운반되어 베이 트렌치(115)에 수집된다. 베이 트렌치(115)는 물 재생 프로세스가 새롭게 시작되도록 폐수를 재생 탱크(100)로 배출한다.

투여 펌프(dosing pump)(117)는 화학적 산화제를 화학 첨가제 탱크(217)로부터 재생 탱크(100), 예를 들어 입력 격실(103)에서 공급하기 위해 사용될 수 있다. 산화제 화학물의 예는 하이포아염소산(HOCl)이다. HOCl은 전기분해 또는 물에 첨가될 때 하이포염소산(HOCl)을 형성하는 건조 과립형 이염화아이소사이아누르산 나트륨 및 이염화아이소사이아누르산 나트륨 이수화물의 첨가를 포함하여 다양한 수단으로 생성될 수 있다. 하이포아염소산(HOCl)은 pH 6.5-7.0의 약산성을 유지하면서 소독제로 매우 효과적이다. HOCl의 중성 내지 약산성 pH는 차량 세척 작업들에 사용되는 계면활성제들, 왁스들 및 다른 첨가제들과 함께 작업하기에 매우 적합하다. HOCl은 일반적으로 50 ppm 미만, 바람직하게 1 미만의 최종 농도를 생성하도록 재생 탱크(100)에 투여될 수 있다. 물 재생 프로세스의 HOCl 농도는 또한 프로세스 탱크들, 파이핑 및 연관 장비를 살균하는 데 적합한 효과적인 살생물제이다. 대안적으로, 폐수 스트림에서 석유 탄화수소들, 계면활성제들 및 다양한 다른 유기 성분들을 표적으로 하고 포괄적으로 분해하는 분리된 자연 발생 유기체들을 갖는 생물학적 접종제들이 사용될 수 있다. 이상적인 박테리아 그룹들은 황화수소와 같은 유해한 부산물들을 생성하는 모든 탄소 사슬들을 활용하고 다른 경쟁 유기체들에 비해 폐수에서 훨씬 더 높은 인구 밀도를 생성하는 자연 유전 경로들을 가질 것이다. 활성 생물학적 제제들의 투여는 주입 지점이 폐수의 활성 오존과 충분히 분리될 것을 요구한다. 본 개시내용에서, 적합한 활성 생물학적 투여 주입 지점은 격실들(101, 102, 103) 중 어느 하나에 있는 재생 탱크(100)이다.

도 2는 도 1의 재생 탱크(100)의 실시예를 도시한다. 재생 탱크는 3개의 격실들(101, 102, 103)을 포함할 수 있다. 입력 격실(103)은 베이 트렌치(115)로부터 또는 스로틀 밸브들(116a/b)로부터 하부 흐름(126), 또는 투여 펌프(117)로부터 물을 수용할 수 있다. 입력 격실(103)로부터, 물은 제1 유체 도관(120)을 통해 제2 격실(102)으로 이동할 수 있다. 제2 격실(102)로부터, 물은 중간 탱크 수위(123) 바로 아래에 배치된 제2 유체 도관(121)을 통해 최종 격실(101)으로 이동할 수 있다. 재생 탱크(100)로부터, 유체는 흡입 라인(124)을 통해 펌프(105)로 이동할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예들은 시설에 의해 생성된 폐수 전체를 수집하는 재생 탱크(100)를 포함할 수 있다. 재생 탱크(100)는 바람직하게 3개의 섹션들로 나누어지지만, 다른 개수들도 가능하다. 섹션들은 재생 탱크를 격실화하는 한 쌍의 배플들(118, 119)에 의해 정의될 수 있다. 배플들(118, 119)을 침투하는 것은 도관의 출구에서 난류를 최소화하는 유체 도관들(120, 121)을 포함하는 애퍼처(aperture)들일 수 있다. 재생 탱크(100) 내의 각각의 격실(101, 102, 103)은 폐수로부터 고형물들의 침전을 향상시키기 위해 낮은 유속을 생성하도록 배열될 수 있다. 입력 격실(103)은 차량 세척 작업에 의해 생성된 폐수 전체가 퇴적되는 곳일 수 있다. 이 입력 격실(103)은 모래, 그릿 및 금속 파편들과 같은 대부분의 고밀도 고형물들을 수집할 수 있다. 입력(103)과 제2 격실(102) 사이의 제1 유체 도관(120)은 입력 격실의 정상 수위 아래에 있다. 제1 유체 도관(120)의 함몰된 높이는 불용성 오일 및 그리스와 같은 저밀도 고형물들이 입력 격실에 모이게 하기 위한 것이다. 제2 격실(102)은 입력 격실(103)과 최종 격실(101) 사이에 배치되고 점토들과 같은 더 가벼운 침전물을 제거하도록 배치된다. 최종 격실(101)의 폐수는 일반적으로 후속 수처리 프로세스 장비를 손상시킬 수 있는 모래, 그릿 및 금속 파편들이 없다. 재생 탱크(100)는 3개의 격실들(101, 102, 103)로 도시되어 있다. 그러나, 다른 개수의 격실들이 가능하다. 일반적으로, 격실을 많이 사용할수록, 물이 더 깨끗해진다. 그러나 사용자의 선호도들나 필요에 따라 임의의 개수의 격실들이 사용될 수 있다. 사용된 격실들의 수에 따라, 통상의 기술자는 배플들 및 유체 도관들의 개수가 그에 따라 조정될 수 있음을 인식할 것이다.

도 3은 전기화학 전지(110)의 실시예를 도시한다. 프로세스 중인 액체는 포트(210)를 통해 전기화학 전지(110)로 진입한다. 프로세스 중인 액체는 전극들(230, 235)을 통과한다. 전극들(230, 235)은 유전체로 구성된 지지부(240)에 의해 전기화학 전지(110)에 부착된다. 전기 전원 공급 장치(260)에 대한 전기 전도성 도관들(250, 255). 각각의 전극(230, 235)은 전원 공급 장치(260)의 출력 단자(270, 275)와 전기적으로 통신한다. 전압 전위는 출력 단자들(270, 275) 사이에 확립된다. 전압 전위(280)는 시간 불변 신호(DC), 또는 사인파, 구형파, 삼각파 또는 임의의 파형과 같은 시변 신호일 수 있다.

도 4는 연마 필터(111)의 실시예를 도시한다. 연마 필터(111)는 대기압 초과의 압력 하에서 용기의 내용물들을 유지하기 위한 압력 용기(310)를 포함한다. 프로세스 중인 액체는 포트(320)를 통해 압력 용기(310)로 진입한다. 포트(320)는 매체(360, 370, 380)를 통한 채널링을 방지하기 위해 매체(360, 370, 380) 위에 유입물을 고르게 분배하는 분배부(340)를 포함한다. 측면 배출부(350)는 프로세스 중인 액체를 압력 용기(310) 밖으로 유동적으로 전도하는 데 사용된다. 매체 층들의 층들은 우선적으로 부유 고형물들을 유지하고 이온 교환 프로세스들을 통해 용해된 고형물들을 유지하기 위해 압력 용기 내에 증착된다. 매체(360)의 예들은 자갈, 매체(370) 유리 비드들 또는 불규칙한 미립자 형상, 매체(380) 간 호두 및 코코넛 껍질이다. 다른 재료들도 가능하다.

도 5는 본 개시내용에 따른 소정 차량 세척 작업 실시예들에서 생성되는 폐수의 두 가지 예들의 사진이다. 바톤 로즈 미처리 폐수(Baton Rouge Raw Wastewater)(401)는 베이 트렌치(115)에서 취해진 처리되지 않은 폐수이다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 바톤 로즈 미처리 폐수(401)는 도 6의 표 1에 도시된 바와 같이 용해 및 부유 고형물들을 가지고 있다. 도 1에 설명된 시스템을 통해 미처리 폐수를 프로세싱한 후, 바톤 로즈 미처리 폐수(402)는 눈에 띄게 여과되고 감소된 용해 및 부유 고형물들은 표 1에 도시된다. 덴버 미처리 폐수(403)는 베이 트렌치(115)에서 취해진 처리되지 않은 폐수이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 덴버 미처리 폐수(403)는 표 1에 도시된 바와 같이 용해 및 부유 고형물들을 갖는다. 미처리 폐수를 프로세싱한 후, 덴버 미처리 폐수(404)는 눈에 띄게 여과되고 감소된 용해 및 부유 고형물들이 표 1에 도시된다. 결과들은 차량 표면에서 흙 입자들을 제거할 때 계면활성제들의 효율성을 감소시키는 금속 이온들의 연화 및 제거, 총 용해 및 부유 고형물들의 상당한 제거를 보여준다. 다른 테스트 결과들은 탄소 산소 요구량(5 일)이 4 mg/L로 크게 감소하고 잔류 박테리아가 <1 Rlu로 감소했음을 보여준다.

도 7은 본 개시내용에 따라 물을 재생하는 가능한 방법 실시예를 도시한다. 단계(710)는 (선택적으로 차량 세척으로부터의) 폐수를 리셉터클에 수집하는 것이다. 단계(720)는 폐수에서 저밀도 고형물과 고밀도 고형물을 분리하도록 구성된 재생 탱크의 리셉터클로부터 폐수를 수용하는 것이다. 단계(730)는 폐수를 저장소로 지향시키도록 구성된 펌프로 재생 탱크로부터 폐수를 인출하는 것이다. 단계(740)는 주입기 노즐에 의해, 산화제를 펌프로부터의 폐수에 주입하는 것이다. 단계(750)는 전기화학 전지에 의해, 주입기 노즐로부터의 폐수에 전압을 인가하고, 전기화학 전지는 폐수 내의 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 복수의 전극들을 포함한다. 단계(760)는 연마 필터에 의해, 전기화학 전지로부터의 폐수를 필터링하는 것이고, 연마 필터는 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체를 포함하고, 이어서 폐수는 재생수로 간주된다. 단계(770)는 저장소에 의해, 연마 필터로부터의 재생수를 수용하는 것이다.

세척을 위한 폐수 재생 시스템에 대한 참조가 이루어졌다. 그러나, 본 개시내용은 다양한 애플리케이션들을 위한 재생 시스템들로 사용될 수 있다. 상업용 세탁 작업들, 항공기 세척 시스템들, 및 폐수를 생성하거나 활용하는 다른 시스템들은 본 교시들을 활용할 수 있다.

본 발명 및 그 장점들이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화들, 대체들 및 변경들이 본원에서 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 명세서에 설명된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법들 및 단계들의 특정 실시예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 통상의 기술자가 본 발명의 개시내용으로부터 쉽게 인식할 바와 같이, 본원에 설명된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 이후에 개발될 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 조성들, 수단, 방법들, 또는 단계들은 본 발명에 따라 활용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위들은 이러한 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 조성들, 수단, 방법들 또는 단계들을 그 범위 내에 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

1. 차량 세척 시스템으로서,
   폐수용 리셉터클(receptacle);
   상기 리셉터클로부터의 폐수를 수용하고 폐수 내의 저밀도 및 고밀도 고형물들을 분리하도록 구성된 재생 탱크;
   상기 재생 탱크로부터 폐수를 인출하도록 동작 가능한 펌프;
   상기 펌프의 하류에 유동적으로 결합되고 산화제를 상기 폐수에 도입하도록 동작 가능한 주입기 노즐;
   상기 주입기 노즐에 병렬로 유동적으로 결합되고 상기 주입기 노즐보다 낮은 흐름 저항을 가지며, 상기 주입기 노즐의 유량을 변경하도록 동작 가능한 제어 밸브를 포함하는 바이패스 회로;
   상기 바이패스 회로 및 상기 주입기 노즐의 하류에 유동적으로 결합된 접합부;
   상기 접합부의 하류에 유동적으로 결합되고 상기 폐수에 인가될 때 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 전압을 생성할 수 있는 복수의 전극들을 포함하는 전기화학 전지;
   상기 전기화학 전지의 하류에 유동적으로 결합되고 상기 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체 및 압력 용기를 포함하는 연마 필터로서, 상기 연마 필터 후에, 상기 폐수는 재생수가 되는, 상기 연마 필터;
   상기 연마 필터의 하류에 유동적으로 결합되고 재생수를 저장하도록 동작 가능한 저장소; 및
   상기 저장소의 하류에 유동적으로 결합되고 상기 재생수를 차량에 인가하도록 동작 가능한 세척 장치를 포함하는, 차량 세척 시스템.
2. 제1 항에 있어서, 상기 재생 탱크와 상기 펌프 사이에 유동적으로 결합되고 큰 고형물 아이템들을 필터링하도록 구성된 스트레이너(strainer)를 더 포함하는, 차량 세척 시스템.
3. 제1 항에 있어서, 상기 펌프와 상기 주입기 노즐 사이에 유동적으로 결합되고 하부 흐름(underflow)으로의 고밀도 고형물들을 거부하도록 구성된 하이드로사이클론(hydrocyclone)을 더 포함하는, 차량 세척 시스템.
4. 제3 항에 있어서, 상기 하부 흐름은 상기 재생 탱크에 유동적으로 결합되는, 차량 세척 시스템.
5. 제1 항에 있어서, 화학적 산화제를 상기 재생 탱크에 공급하도록 구성된 투여 펌프를 더 포함하는, 차량 세척 시스템.
6. 제1 항에 있어서, 상기 재생 탱크는 2 개 이상의 배플(baffle)들에 의해 분리되고 제1 및 제2 도관들에 의해 유동적으로 결합되는 입력, 제2, 및 최종 격벽을 포함하는, 차량 세척 시스템.
7. 제3 항에 있어서, 상기 재생 탱크와 상기 하이드로사이클론 사이에 유동적으로 결합된 스로틀 밸브를 더 포함하는, 차량 세척 시스템.
8. 제1 항에 있어서, 상기 재생 탱크와 상기 접합부 사이에 유동적으로 결합된 스로틀 밸브를 더 포함하는, 차량 세척 시스템.
9. 폐수를 재생하기 위한 시스템으로서,
   폐수용 리셉터클;
   상기 리셉터클로부터 폐수를 수용하도록 구성된 재생 탱크;
   상기 재생 탱크로부터 폐수를 인출하도록 동작 가능한 펌프;
   상기 펌프의 하류에 유동적으로 결합되고 산화제를 상기 폐수에 도입하도록 동작 가능한 주입기 노즐;
   상기 주입기 노즐의 하류에 유동적으로 결합되고 상기 폐수에 인가될 때 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 전압을 생성할 수 있는 복수의 전극들을 포함하는 전기화학 전지; 및
   상기 전기화학 전지의 하류에 유동적으로 결합되고 상기 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체를 포함하는 연마 필터로서, 상기 연마 필터 후에, 상기 폐수는 재생수가 되는, 상기 연마 필터를 포함하는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
10. 제9 항에 있어서, 상기 재생 탱크와 상기 펌프 사이에 유동적으로 결합되고 큰 고형물 아이템들을 필터링하도록 구성된 스트레이너를 더 포함하는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
11. 제9 항에 있어서, 상기 펌프와 상기 주입기 노즐 사이에 유동적으로 결합되고 하부 흐름으로의 고밀도 고형물들을 거부하도록 구성된 하이드로사이클론을 더 포함하는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
12. 제11 항에 있어서, 상기 하부 흐름은 상기 재생 탱크에 유동적으로 결합되는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
13. 제9 항에 있어서, 화학적 산화제를 상기 재생 탱크에 공급하도록 구성된 투여 펌프를 더 포함하는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
14. 제1 항에 있어서, 상기 재생 탱크는 2 개 이상의 배플들에 의해 분리되고 제1 및 제2 도관들에 의해 유동적으로 결합되는 입력, 제2, 및 최종 격벽을 포함하는, 차량 세척 시스템.
15. 제11 항에 있어서, 상기 재생 탱크와 상기 하이드로사이클론 사이에 유동적으로 결합된 스로틀 밸브를 더 포함하는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
16. 제9 항에 있어서, 상기 재생 탱크와 상기 주입기 노즐 사이에 유동적으로 결합된 스로틀 밸브를 더 포함하는, 폐수를 재생하기 위한 시스템.
17. 차량 세척 시스템에서 물을 재생하는 방법으로서,
    차량 세척으로부터의 폐수를 리셉터클에 수집하는 단계;
    상기 리셉터클로부터의 폐수를 재생 탱크에 수용하는 단계로서, 상기 재생 탱크는 상기 폐수 내의 저밀도 고형물과 고밀도 고형물을 분리하도록 구성되는, 상기 수용하는 단계;
    상기 폐수를 저장소로 지향시키도록 구성된 펌프로 상기 재생 탱크로부터 폐수를 인출하는 단계;
    주입기 노즐에 의해, 산화제를 상기 펌프로부터의 폐수에 주입하는 단계;
    전기화학 전지에 의해, 상기 주입기 노즐로부터의 폐수에 전압을 인가하는 단계로서, 상기 전기화학 전지는 상기 폐수 내의 유기 화합물들을 산화시키도록 구성된 복수의 전극들을 포함하는, 상기 전압을 인가하는 단계;
    연마 필터에 의해, 상기 전기화학 전지로부터의 폐수를 필터링하는 단계로서, 상기 연마 필터는 상기 폐수를 필터링하도록 동작 가능한 여과 매체를 포함하고, 이어서 상기 폐수는 재생수로 간주되는, 상기 폐수를 필터링하는 단계; 및
    상기 저장소에 의해, 상기 연마 필터로부터의 상기 재생수를 수용하는 단계를 포함하는, 물을 재생하는 방법.
18. 제17 항에 있어서, 상기 주입 전에, 스트레이너에 의해, 큰 고형물 아이템들을 걸러내는 단계를 더 포함하는, 물을 재생하는 방법.
19. 제17 항에 있어서, 상기 주입 전에, 하이드로사이클론에 의해, 상기 재생 탱크에 유동적으로 결합된 하부 흐름으로의 고밀도 고형물들을 거부하는 단계를 더 포함하는, 물을 재생하는 방법.
20. 제17 항에 있어서, 투여 펌프에 의해, 화학적 산화제를 상기 재생 탱크에 공급하는 단계를 더 포함하는, 물을 재생하는 방법.

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