KR101304329B1 - 청소 기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨저를 이용한 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리하고자 하는 폐수가 유입되는 유입구; 상기 유입구의 일측에 연결설치되어 폐수가 처리되는 장소를 제공하는 몸체; 상기 몸체의 내부에 구비되어 유입구로 유입된 폐수의 흐름경로를 유도하는 동시에 몸체의 내부공간을 제1차 고효율 호기성 생물반응조, 제2차 고효율 호기성 생물반응조 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조로 분리하는 4개의 격벽; 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 내부 일측에 연결설치되어 제3차 고효율 호기성 생물반응조에 체류하는 폐수의 일부를 반송시키기 위한 경로를 제공하는 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 이동을 위한 구동력을 제공하는 내부반송 펌프; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수를 냉각하기 위한 냉각수단; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제1차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 1 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제2차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 2 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 3 내부 반송관; 상기 제 1 내부 반송관, 제 2 내부 반송관, 제 3 내부 반송관의 종단 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수를 마이크로 버블과 함께 배출하는 마이크로 버블 디퓨져; 상기 마이크로 버블 디퓨져에 연결설치되어 마이크로 버블 디퓨져에 공기를 제공하는 공기 주입구; 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 상단 일측에 연결설치되어 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구; 및 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 상단 일측에 연결설치되어 처리된 처리수가 배출되는 배출구를 포함하되, 상기 마이크로 버블 디퓨져는 정상모드에서 공기와 폐수가 혼합되어 동작하고 유체 또는 폐수가 일정 압력 이하로 낮아지면 청소모드로 전환하여 폐수라인의 이물질을 제거한다.

Description

청소 기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨저를 이용한 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기{Micro Bubble Reactor for Treatment of Wastewater Using Micro Bubble Diffuser With Cleaning Function}

본 발명은 마이크로 버블 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식품폐수, 축산폐수 또는 이들이 혼합된 폐수 등의 고농도 유기질 폐수를 처리하기 위한 폐수 처리장치에 적용하며 이물질을 제거하는 청소 기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨져를 이용한 마이크로 버블 반응기에 관한 것이다.

식품폐수 및 축산폐수 등의 고농도 유기질 폐수는 기존의 일반적인 처리방법을 적용할 경우 처리효율 및 안정성에 많은 문제가 있을 뿐만 아니라 고비용과 넓은 부지가 필요하다.

특히, 일반적으로 폐수를 처리하기 위한 생물학적 처리공법으로서 반응조의 형태는 연속교반유형 반응기(CFSTR, Continuously Flow Stirred tank Reactor)와 연속압출유형 반응기(PFR, Plug Flow Reactor)로 구분하여 사용되고 있는 바, 상기 연속교반유형 반응기는 처리수가 반응조내의 폐수 농도와 동일하며, 반응기로 유입되는 폐수의 농도가 높을수록 처리시간이 증가하며, 상기 연속압출유형 반응기는 반응기내의 폐수 농도가 처리수로 배출되는 부분으로 갈수록 점차 감소하지만 용존산소량이 부족하게 되어 미생물의 활성화가 감소한다.

기존 호기성 생물학적 반응기는 산기장치에 의한 용존산소공급 및 혼합으로 효과가 미미하고, 기포 상승속도에 의존함으로 제한적이다. 산기장치에 의한 미세기포를 생성하여 포기액과 접촉하지만 미세기포를 생성하는데 어려움이 있으므로 산소전달효율이 5 ~ 10%로서 매우 낮은 문제점 등이 있다. 이에 의한 기포크기는 디스크 타입의 산기관에 의해 2 ~ 3mm 이며, 산소 이온화가 어렵기 때문에 용존산소량이 적다.

또한, 기존 호기성 생물학적 반응기는 BOD용적부하, TKN용적부하율 및 MLSS농도는 표준 활성오니법으로 처리하기 때문에 효과가 적으며, 소요부지의 면적이 커야 하고 악취발생이 매우 심하며, 부하와 독성물질이 크고 미생물관리 등 숙련된 전문인력이 필요하다. 처리효율에 있어서 고농도의 유기질 폐수와 고농도의 질산화의 경우 산소이용율의 저하로 처리가 곤란한 문제점 등이 있다.

일반적으로 활성슬러지법의 폭기조는 유입폐수에 용해되어 있는 유기물질을 미생물 세포와 반응시킴으로서 제거하기 쉬운 잉여세포와 무해한 무기물질로 전환시키는 방법으로 F/M(Food/Microorganism)비와 BOD용적 부하율은 활성슬러지 시스템의 폭기조의 중요한 설계변수이며 폭기조 관리의 중요한 인자는 pH 7~8, 온도 20~30℃와 오니농도 2,000~5,000mg/L이며, 영양원(BOD 100, N; 5~15, P:1), 용존산소는 폭기조 유출수 2~4mg/L 범위이고 유해물질의 한계농도이하의 관리 등이다.

고농도의 유기질 폐수는 자원화방법, 계절적, 지역적 요소에 따라 성상별 부하량의 변동이 심한 악성 폐수의 경우에 고효율 마이크로 버블 반응기로 처리함에 따라 설치비 및 고도처리 효과가 크다. 특히 음식물 폐수처리는 남은 음식물 자원화시설에서 발생하는 탈리 여액, 침출수 등 고농도 유기질 음식물 폐수를 처리하는 기술로서 퇴비화, 사료화, 혐기성소화 등의 자원화 방식에 따라 BOD 2,000 ~ 100,000mg/L의 고농도 유기질 폐수를 고효율 마이크로 버블 반응기를 이용하여 1 ~ 4일 만에 하수 연계처리 수질 또는 자체방류수준까지 안정적으로 처리할 수 있는 기술이다.

또한, 기존 호기성 생물학적 반응기는 BOD용적부하, TKN용적부하율 및 MLSS농도는 표준 활성오니법으로 처리하기 때문에 효과가 적으며, 소요부지의 면적이 커야 하고 악취발생이 매우 심하며, 충격부하와 독성물질이 크고 미생물관리 등 숙련된 전문 인력이 필요하다. 그리고 처리효율에 있어서, 고농도의 유기질 폐수와 고농도의 질산화 경우 산소이용율의 저하로 처리가 곤란한 문제점 등이 있다.

또한, 폐수에 포함되어 있는 영양염류가 연안바다로 유입되었을 경우에는 적조현상의 원인이 되며, 심하면 수저부에서 부패하고 악취가 발생하여 수질오염을 촉진시키는 원인으로 작용함에 따라, 이러한 영양염류는 하천이나 호소로 유입되기 전에 제거되어야 한다.

우리나라의 경우 대부분의 하수처리 및 축산폐수 처리 방법은 활성슬러지법에 의존하고 있는 실정으로서, 상기 활성슬러지법에 의한 폐수 처리시 대부분의 현탁 고형물질과 유기물은 제거될 수 있으나, 질소나 인과 같은 영양염류 물질의 처리는 20 내지 40%에 불과하다.

이에, 이러한 질소나 인과 같은 영양염류 처리를 위한 공정들로는 물리, 화학적인 처리방법과 생물학적인 처리방법이 사용되고 있다.

물리적인 처리방법으로는 암모니아 탈기법, 선택적 흡착방법을 이용하는 이온교환법, 소석회 및 응집제를 사용하여 인을 침전시키는 방법 및 질소와 인을 동시에 침전시키는 스트로바이트(struvite)형성의 침전법 등이 이용되고 있다. 그러나 이와 같은 방법은 그 처리가 선택적으로 이루어지기는 하지만, 온도에 민감하고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있고, 약품비 및 운전상에 요구되는 환경이 특정적이어서 그 운영이 쉽지 않으며, 유출수가 불안정하다는 문제점이 있다.

그러나 호기성 반응기로 이용되는 CSTR 방법은 처리하고자 하는 폐수에 공기를 제공하기 위한 산기관이 폐수 유입구와 별도로 반응기의 하부에 설치되며, 산기관으로 부터 배출되는 공기, 즉 공기방울의 상승속도에 따라 공기가 반응기 내에 체류하는 기체 체류시간이 결정되므로 기체 체류시간을 조절하는 것이 곤란하고, 이에 따라 기포와 폐수의 접촉면적이 적고 처리하고자 하는 폐수에 산소를 용해시키는 산소전달효율이 5 ~ 10%에 불과하다는 문제점이 있다. 따라서 CSTR 형태는 유입폐수의 농도가 높으면 높을수록 긴처리시간(HRT)을 요구하며, 처리수가 일정수준이하로 방류되기 어렵다.

생물학적 폐수처리에 일반적으로 사용되는 활성슬러지법은 유기질을 각종 미생물에 의해 분해시키는 것으로써, 이의 조작조건으로 산소의 공급이 필수적이며 처리효율은 산소의 전달효율과 직접적으로 관련되어, 그 전달효율이 높을수록 처리효율이 증가한다.

따라서 종래의 기술에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 활성슬러지법에 의해 소비되는 산소는 산기관이나 기포 산기관 또는 미세기포 산기관과 같은 산기기 또는 심플렉식, 표면교반식 등의 기계식 포기장치에 의하여 공급되는 바, 상기 산기관을 이용한 산소공급 방법은 공기를 공급하는 별도의 펌프를 이용하여 기포산기관 또는 미세기포 산기관에 공기를 주입하는 방법을 이용하기 때문에 많은 동력이 필요함은 물론 기포 산기관 또는 미세기포 산기관에 구비된 구멍을 통하여 방출되는 기포 크기가 대략 2 ~ 3mm 정도의 크기를 유지함으로써 기포와 폐수의 접촉면적이 적고, 폐수에 산소를 충분히 용해시키기 위한 체류시간이 부족하게 된다.

또한 종래의 마이크로버블디퓨져는 페수 순환 수량에 대한 공기흡입율과 믹싱효율이 낮아 다수개의 마이크로버블 디퓨져를 설치해야하고 비교적 고압의 송풍기가 요구되어 설비비용이 높아지는 문제점과 함께 여러종류의 물질에 의해 오염되어있는 대상유체의 특성상 장치의 막힘 현상으로 인하여 사용이 어렵다. 나아가 막힘 현상을 방지하기 위해 청소를 하는 경우 개별 사용자가 일일이 분해하여 제거해야 하는 어려움이 따른다. 특히 축산폐수의 경우 동물들의 털에 의해 통로와 통로사이가 긴 털에 의해 동시에 막힘 현상이 매우 심하다.

본 발명의 일측면은 폐수 처리장치에 구비되는 마이크로 버블 반응기의 내부를 다수개 반응조로 분리함으로써, 마이크로 버블 반응기로 유입되는 폐수가 연속압출식으로 처리되도록 하고 일정시간 운전 후 폐수를 처리하는 라인에 이물질이 축적되거나 막혀서 정상 작동이 이루어지지 않을 경우 폐수라인을 청소모드에 의해서 이물질을 제거하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 청소기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨져를 갖는 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기는, 처리하고자 하는 폐수가 유입되는 유입구; 상기 유입구의 일측에 연결설치되어 폐수가 처리되는 장소를 제공하는 몸체; 상기 몸체의 내부에 구비되어 유입구로 유입된 폐수의 흐름경로를 유도하는 동시에 몸체의 내부공간을 제1차 고효율 호기성 생물반응조, 제2차 고효율 호기성 생물반응조 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조로 분리하는 4개의 격벽; 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 내부 일측에 연결설치되어 제3차 고효율 호기성 생물반응조에 체류하는 폐수의 일부를 반송시키기 위한 경로를 제공하는 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 이동을 위한 구동력을 제공하는 내부반송 펌프; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수를 냉각하기 위한 냉각수단; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제1차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 1 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제2차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 2 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 3 내부 반송관; 상기 제 1 내부 반송관, 제 2 내부 반송관, 제 3 내부 반송관의 종단 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수를 마이크로 버블과 함께 배출하는 마이크로 버블 디퓨져; 상기 마이크로 버블 디퓨져에 연결설치되어 마이크로 버블 디퓨져에 공기를 제공하는 공기 주입구; 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 상단 일측에 연결설치되어 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구; 및 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 상단 일측에 연결설치되어 처리된 처리수가 배출되는 배출구를 포함하되, 상기 마이크로 버블 디퓨져는 정상모드에서 공기와 폐수가 혼합되어 동작하고 유체 또는 폐수가 일정 압력 이하로 낮아지면 청소모드로 전환하여 폐수라인의 이물질을 제거한다.

상기 마이크로 버블 디퓨져는 폐수가 유입되는 폐수유입구가 형성된 하우징; 상기 하우징에 일부가 삽입되어 수용되고, 일단에 공기유입구가 형성되고 타단에는 공기배출구가 형성되며, 상기 공기배출구 주변에는 원뿔형상의 돌출부가 형성된 공기공급관; 및 상기 하우징에 결합되어 일단은 상기 돌출부를 감싸고, 타단과 일정간격을 유지하며 1차공기폐수혼합실이 형성된 덮개;를 포함하고, 상기 공기공급관은 상기 하우징내에서 이동가능하게 장착되고, 상기 마이크로 버블 디퓨져는, 외관을 형성하는 청소장치몸체, 상기 청소장치몸체에 결합되어 챔버를 형성하고, 상기 챔버에 폐수 또는 유체가 공급되는 연통관이 형성된 청소장치덮개, 상기 청소장치몸체를 관통하게 장착되어 수압에 의해 작동되는 구동바, 및 상기 구동바에 장착되어 상기 공기공급관을 직선왕복운동시키는 다이아프램을 구비하는 청소장치를 더 포함한다.

상기 챔버에 유체 또는 폐수가 일정압력 이상으로 공급되면 상기 다이아프램이 압축되고, 상기 구동바가 상기 공기공급관을 상기 덮개 쪽으로 이동시키는 정상모드로 동작된다.

상기 정상모드에서는 상기 폐수유입구로 폐수가 유입되고, 상기 공기유입구로 공기가 유입되어, 상기 공기폐수혼합실에서 폐수와 공기가 혼합된다.

상기 챔버의 압력이 일정 압력 이하로 되면 상기 다이아프램이 인장되고, 상기 구동바가 상기 공기공급관을 상기 덮개의 반대쪽으로 이동시키는 청소모드로 동작된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 고농도 유기질 폐수와 함께 마이크로 버블을 공급하여 버블과 폐수 사이의 접촉면적을 증가시키고, 마이크로 버블 반응기의 내부에 세로축으로 격벽을 4개 구비시킴으로써 폐수와 함께 공급되는 마이크로 버블에 의한 용존산소들이 반응기에 장시간 체류할 수 있도록 하여 폐수의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 내부반송 펌프는 기체 체류시간을 길게 하며 기액 혼합체인 반송액을 연속적으로 순환시켜며, 냉각기, 내부 반송관, 공기 주입구, 제1차 고효율 호기성 생물반응기, 제2차 고효율 호기성 생물반응기, 제3차 고효율 호기성 생물반응기 밑바닥은 원추 또는 반구형으로 형성되어 안에서 일정수압의 유지로 유입된 고농도의 원수와 혼합액의 희석, 교반이 잘 형성된다. 따라서 기액 혼합체인 반송액과 외부공기가 마이크로 버블 디퓨져에서 기액이 혼합되면서 기체가 용해되어 체류시간이 연장되고 적정 MLSS 농도 유지 등에 기여하며, 마이크로 버블을 형성시켜 반응조내의 포기액과 접촉 충돌함으로 산소분자가 전이상태로 불안정하여 산소용존이 용이하여 DO농도의 조절이 가능하여 산소전달효율이 극대화된다.

또한, 본 발명은 일정시간 정상가동 후 마이크로버블 디퓨져를 청소하기 위해서 청소장치를 구비함으로서 폐수가속 및 회전력발생통로의 청소를 보다 용이하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기를 포함하는 폐수처리의 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기를 포함하는 다른 양태의 폐수처리 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기를 포함하는 또 다른 양태의 폐수처리 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기에 적용하는 마이크로 버블 디퓨져의 단면도이다.
도 6은 도 5의 공기폐수혼합실을 나타내는 단면도이다.
도 7a는 도 5의 하우징과 공기공급관이 결합된 상태의 사시도이다.
도 7b는 도 5의 공기공급관의 배면도이다.
도 7c는 도 5의 공기공급관의 측면도이다.
도 8은 도 5의 1차공기폐수혼합실의 단면도이다.
도 9는 도 5의 마이크로 버블 디퓨저에서 청소장치가 결합되어 정상모드로 작동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 도 5의 마이크로 버블 디퓨저에서 청소장치가 결합되어 청소모드로 작동되는 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 고농도 유기질 폐수, 특정적으로 음식물 탈리액 등의 음식물폐수; 식품폐수; 양돈, 도축 등으로 인한 축산폐수; 또는 이들이 혼합된 폐수 등을 처리하기 위한 폐수 처리장치에서 공기를 공급하여 폭기하는 호기성조, 즉 호기성 조건으로 유지되는 공간을 의미하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 장치라면 본 발명의 마이크로 버블 반응기에 해당된다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 반응기 몸체가 하나의 공간으로 형성된 밀폐형 구조를 가지는 단단 밀폐형, 또는 하나의 공간으로 형성하고 개방된 구조를 가지는 단단 오픈형, 또는 밀폐형 구조 안에 여러 개로 구획된 공간으로 이루어진 다단 밀폐형으로 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 통기저항이 거의 없는 공기 유입관을 통하여 공기를 유입하므로 수압차를 극복할 수 있는 최소한의 압력으로 공기 주입이 가능한 마이크로 버블 디퓨져를 포함한다.

특히, 상기 마이크로 버블 디퓨져는 공기와 물, 바람직하게는 폐수를 회전 및/또는 충돌 혼합시켜 마이크로 버블을 형성하는 동시에 공기 및 폐수, 즉 기액의 회전 충돌을 용이하게 하여 폐수에 산소를 전달하는 산소전달효율을 극대화시킬 수 있는 장치라면 어떠한 것이라도 상기 마이크로 버블 디퓨져에 해당되지만, 바람직하게는 전술한 용도로 고농도 유기질 폐수를 처리하기 위한 생물학적 반응기, 특징적으로 마이크로 버블 반응기에 구비되어 사용되는 장치를 의미한다.

이하 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 4는 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 구성을 나타내는 단면도이다 .

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 처리하고자 하는 폐수가 유입되는 유입구(104), 상기 유입구(104)의 일측에 연결설치되어 폐수가 처리되는 장소를 제공하는 몸체(102), 상기 몸체(102)의 내부에 구비되어 유입구(104)로 유입된 폐수의 흐름경로를 유도하는 동시에 몸체(102)의 내부공간을 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)로 분리하는 4개의 격벽(128, 130, 132, 134), 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 내부 일측에 연결설치되어 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)에 체류하는 폐수의 일부를 반송시키기 위한 경로를 제공하는 내부 반송관(142), 상기 내부 반송관(142)의 일측에 연결설치되어 내부 반송관(142)을 따라 반송되는 폐수의 이동을 위한 구동력을 제공하는 내부반송 펌프(108), 상기 내부 반송관(142)의 일측에 연결설치되어 내부 반송관(142)을 따라 반송되는 폐수를 냉각하기 위한 냉각수단(112), 상기 내부 반송관(142)의 일측에 연결설치되어 내부 반송관(142)을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116)의 내부로 공급하기 위한 제 1 내부 반송관(122), 상기 내부 반송관(142)의 일측에 연결설치되어 내부 반송관(142)을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118)의 내부로 공급하기 위한 제 2 내부 반송관(124), 상기 내부 반송관(142)의 일측에 연결설치되어 내부 반송관(142)을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 내부로 공급하기 위한 제 3 내부 반송관(126), 상기 제 1 내부 반송관(122), 제 2 내부 반송관(124), 제 3 내부 반송관(126)의 종단 일측에 연결설치되어 내부 반송관(142)을 따라 반송되는 폐수를 마이크로 버블과 함께 배출하는 마이크로 버블 디퓨져(138), 상기 마이크로 버블 디퓨져(138)에 연결설치되어 마이크로 버블 디퓨져(138)에 공기를 제공하는 공기 주입구(110), 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 상단 일측에 연결설치되어 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(144), 및 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 상단 일측에 연결설치되어 처리된 처리수가 배출되는 배출구(106)로 구성된다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 호기성 조건, 즉 호기성 생물학적 처리조건을 요구하는 통상적인 폐수처리 공정에 적용되어 고농도 유기질 폐수를 처리한다면 특별히 어떠한 폐수처리 공정단계에 적용되어도 무방하지만, 바람직하게는 재폭기조의 전단계에 설치되도록 적용되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 유입구(104)는 처리하고자 하는 폐수, 예를 들면 음식물폐수, 식품폐수, 축산폐수 또는 이들이 혼합된 폐수 등이 유입되는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 유입구(104)라면 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 몸체(102)는 상기 유입구(104)의 일측에 연결설치되어 폐수가 처리되는 장소, 특정적으로 공기가 공급되어 호기성 조건을 유지하며 폐수가 처리되는 장소를 의미하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 몸체(102)이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 전체적으로 밀폐형으로 구성되어 몸체(102) 내부의 압력을 증가시킴으로써 반송되는 폐수에 포함된 마이크로 버블 및 공기 주입구(110)로부터 제공되는 공기 중의 산소가 폐수에 용이하게 용해될 수 있도록 구성된다.

특히, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 몸체(102)는 그 내부공간에 다수개, 특정적으로 4개의 격벽(128, 130, 132, 134)이 구비되어 상기 몸체(102) 내부를 3개의 구역으로 분리할 수 있는바, 임의로 유입구(104)와 이웃한 몸체(102) 내부를 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116)라고 지칭할 경우 그 후단으로 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)가 순차적으로 형성되며, 상기 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 경계는 제 1 격벽(128) 및 제 3 격벽(132)에 의해 분리된다.

여기서, 상기 몸체(102)의 내부공간을 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)로 분리하는 제 1 격벽(128) 및 제 3 격벽(132)은 몸체(102)의 바닥을 기준으로 수직으로 일정 거리 상방향으로 확장되도록 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 몸체(102)는 폐수, 특정적으로 마이크로 버블을 포함하는 폐수 및/또는 유입구(104)로부터 유입된 폐수가 위/아래 방향을 따라 지그재그로 흐를 수 있도록 경로를 제공하는바, 이러한 경로를 제공하기 위해 몸체(102)의 상부 벽면을 기준으로 수직으로 일정 거리 하향으로 확장된 제 2 격벽(130) 및 제 4 격벽(134)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 제 2 격벽(130)은 상기 제 1 격벽(128) 및 제 3 격벽(132) 사이에 제 1 격벽(128)에 보다 근접하도록 몸체(102)의 상부 벽면을 기준으로 수직으로 일정 거리 하향으로 확장되도록 설치되는 것이 좋고, 제 4 격벽(134)은 제 3 격벽(132)과 몸체(102)의 측벽면 사이에 측벽멱에 보다 근접하도록 몸체(102)의 상부 벽면을 기준으로 수직으로 일정 거리 하향으로 확장되도록 설치되는 것이 좋다.

따라서 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기는 몸체(102)의 내부공간이 상기 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)로 분리되어 형성됨으로써, 다수의 반응조를 하나의 몸체(102)에 밀폐형으로 연결설치시켜 폐수가 연속 압출유형인 플러그 플로우 흐름을 갖도록 유도할 수 있다.

특정적으로, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기의 몸체(102) 내부에 구비되는 제 1 격벽(128) 및 몸체(102)의 측벽면과, 상기 제 2 격벽(130) 및 제 3 격벽(132)과 제 4 격벽(134) 및 몸체(102)의 측벽면 사이에 마이크로 버블 디퓨져(138)로부터 배출되는 마이크로 버블과 내부 반송관(142)으로부터 배출되는 반송수 및 유입구(104)로 유입되는 폐수가 서로 충돌하며 폐수와 공기가 서로 용이하게 접촉할 수 있도록 하는 유도판(136)이 더 구비될 수 있다.

여기서, 상기 유도판(136)은 마이크로 버블 등이 충돌하며 산소가 폐수로 용이하게 용해될 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 유도판(136)이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 다수개의 반원형 돌출부가 마이크로 버블 등의 공기 이동방향에 대향되도록 구비된 형태를 갖는 것이 좋다.

특히, 상기 유도판(136)은 오메가 형으로 연속적 파고의 파장이 플러스 모양으로 구성되며 마이너스 영역의 부분은 기액의 유입으로 교반 및 확산이 잘 형성되도록 파장의 높이를 유입 폐수량에 따라 조절 구성한다.

한편, 본 발명에 따른 마이크로 버블 반응기를 구성하는 몸체(102)의 크기는 당업계의 통상적인 마이크로 버블 반응기의 크기로서, 유입구(104)를 통하여 유입되는 폐수의 성상 및 용량에 따라 그 크기가 변경될 수 있지만, 바람직하게는 세로, 가로, 및 높이의 비가 1:3:2의 비율을 갖는 것이 좋고, 몸체(102) 내부에 구비된 제 1 격벽(128) 및 제 3 격벽(132)에 의해 분리되는 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 크기는 1:1:1의 부피비율을 갖는 것이 좋다.

이때, 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 상단 일측에는 내부 공기가 배출되는 공기 배출구(144)가 형성될 수 있고, 그 측벽면 상단 일측에는 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)에서 처리된 처리수가 배출되기 위한 배출구(106)가 연결설치될 수 있다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져(138)는 몸체(102)의 내부 일측, 바람직하게는 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 내부의 바닥에 근접하도록 각각 설치되어 마이크로 버블 반응기가 호기성 조건을 유지하도록 마이크로 버블을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 마이크로 버블 디퓨져(138)라면 특별히 한정되지 않는다.

상기 마이크로 버블은 나노미터(nm) 단위 또는 마이크로미터(㎛) 단위의 버블로서, 0.01 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛, 보다 바람직하게는 0.01 내지 1㎛, 크기로 상승속도는 0.1 내지 0.8cm/sec 정도이며, 이는 종래의 산기관에서 보여주고 있는 입자크기 2 내지 10mm에 비하여 매우 작은 것으로써, 액상에 장기간 체류할 수 있는 물리적 장점 및 넓은 표면적을 제공하는 장점 등이 있다.

또한, 상기 마이크로 버블 디퓨져(138)는 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)에서 반송되는 폐수, 즉 반송수가 유입되어 마이크로 버블과 함께 배출되며, 필요에 따라 반송수의 배출 없이 각각의 반응조(116, 118, 120)에 공기를 제공할 수도 있다.

또한, 상기 반응조(116, 118, 120)에 각각 설치되는 마이크로 버블 디퓨져(138)의 개수는 특별히 한정되지 않지만, 사용자의 선택에 따라 2 ~ 20개 정도를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 공기 주입구(110)는 상기 마이크로 버블 디퓨져(138)에 연결설치되어 마이크로 버블 디퓨져(138)에 공기를 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 공기 주입구(110)라면 특별히 한정되지 않는다.

이때, 상기 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)에 구비되는 마이크로 버블 디퓨져(138)에 공급되는 공기의 양은 특별히 한정되지 않지만, 공기 주입구(110)로 공급되는 전체 공기의 양을 기준으로 약 50%는 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116), 특정적으로 제1차 고효율 호기성 생물반응조(116)에 구비되는 마이크로 버블 디퓨져(138)로 공급되고, 약 25%는 제2차 고효율 호기성 생물반응조(118) 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조(120)의 마이크로 버블 디퓨져(138)로 각각 공급되도록 한다.

필요에 따라, 본 발명에 따른 공기 주입구(110)와 마이크로 버블 디퓨져(138) 사이에는 마이크로 버블 디퓨져(138)에 공기를 일정하게 공급하기 위한 공기공급수단(114)이 더 구비될 수 있다.

도 5는 본 발명의 마이크로 버블 반응기에 적용하는 마이크로 버블 디퓨져의 단면도이다. 이하 도 5를 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져는 폐수가 유입되는 폐수유입구(12)가 형성된 하우징(10), 상기 하우징(10)에 일부가 삽입되어 수용되는 공기공급관(20), 상기 상기공급관 일단의 하우징에 형성된 1차공기폐수혼합실(60)의 덮개(40)를 포함한다.

상기 하우징(10)은 대체로 속이 빈 원통형의 형상으로 이루어지고, 그 일측에 폐수유입구(12)가 형성될 수 있다. 상기 하우징(10) 내에는 폐수유입구(12)를 통해서 유입된 폐수가 통과하는 폐수실(14)이 형성될 수 있다.

상기 공기공급관(20)은 일단에 공기가 유입되는 공기유입구(22)가 형성되고 타단에는 공기배출구(24)가 형성되며, 상기 공기배출구(24) 주변에는 원뿔형상의 돌출부(30)가 형성된다. 상기 공기공급관(20)에 상기 공기유입구(22)와 상기 공기배출구(24)는 서로 연통된다.

상기 공기공급관(20)에는 단턱(34)이 형성되어, 상기 하우징(10)에 장착되는 다이아프램(16)이 상기 단턱(34)에 접촉하여 고정되는 것이 가능하다. 이때 상기 공기공급관(20)은 상기 하우징(10)에 이동 가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 상기 다이아프램(16)은 형상이 용이하게 변형되고, 변형된 후에는 원래의 형상으로 돌아가고자 하는 성질을 가지기 때문에 상기 공기공급관(20)의 이동을 안내할 수 있다.

상기 덮개(40)는 상기 하우징(10)에 일체로 결합되며 덮개(40)의 일단은 비교적 큰 단면적을 가지는 폐수유입구(52)가 그리고 덮개(40)의 타단은 비교적 적은 단면적으로 형성되며 내부에는 상기 돌출부(30)와 1차공기폐수혼합실(60)이 형성되며 타단에는 2차공기폐수혼합실(61)이 구비된다.

상기 1차공기폐수혼합실(60)을 덮는 덮개 (40)가 상기 돌출부(30)와 맞닿는 부분은 상기 돌출부(30)의 외곽 형성과 유사하여 상대적으로 좁은 단면적을 갖는 반면에, 상기 2차 공기폐수혼합실(61)은 공기와 폐수가 혼합될 수 있는 공간을 형성하기 위해 상대적으로 단면적이 큰 것이 바람직하다.

한편 상기 돌출부(30)의 외측에는 복수 개의 격벽(32)이 형성되어 상기 폐수유입구(12)를 통해 유입된 폐수가 상기 공기폐수혼합실로 이동되는 통로(50)가 구비된다. 특히 상기 통로(50)는 상기 공기폐수혼합실(60)에 근접할수록 단면적이 작아져 폐수가 상기 통로(50)를 거치면서 가속되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 동일한 유량이 흐름에도 유체가 흐르는 통로의 단면적이 작아지면, 베르누이 정리에 의해서 유체의 속도가 빨라지기 때문이다.

즉 상기 통로(50)는 입구(52) 보다 상기 출구(54)로 갈수록 단면적이 작아져 폐수의 유속이 변화될 수 있다.

도 6은 덮개와 공기공급관이 결합된 상태의 단면도이다. 이하 도 6을 참조해서 설명한다.

상기 덮개(40)와 상기 돌출부(30)에 의해서 통로(50)가 형성되고, 상기 통로(50)는 상기 복수 개의 격벽(32)에 의해서 복수 개로 분할된다. 즉 상기 폐수실(14)에 유입된 폐수는 복수 개의 유로로 분할되어서 상기 1차공기폐수혼합실(60)로 이동될 수 있다.

상기 돌출부(30)와 공기배출구(24)는 폐수의 가속력과 회전력을 유지시키고 상기 공기배출구(24)에 진공압을 형성시켜 공기폐수혼합효율을 향상시키기 위해 상기 덮개(40)의 타단과 일정간격을 유지하며 형성된다.

도 7a은 하우징과 공기공급관이 결합된 상태의 사시도이며 도 7b는 돌출부의 배면도, 도 7c는 공기공급관의 측면도이다. 이하 도 7a, 도 7b, 도 7c를 참조해서 설명한다.

상기 격벽(32)은 수직면에 대해 5˚-75˚각도로 수평면에 대해서 2˚-45˚각도로 각각 기울어져있어 상기 통로(50)는 출구 방향으로 단면적이 점점 줄어들어 상기 격벽(32)을 따라 흐르는 폐수의 속도가 빨라지고 회전력이 발생되게된다.

도 8은 1차공기혼합실의 단면도이다. 이하 도 8을 참조해서 설명한다.

상기 공기공급관(20)에 일체로 형성되어 공기가 배출되는 상기 공기배출구(24)와 폐수가 유입배출되는 폐수통로인 돌출부(30)는 각각 상기 덮개(40)의 내측에 형성되게 되는데 설치 위치 즉 L42는 상기 돌출부(30)의 수평면과 수직면에 대한 각도(도3b, 도3c)에 의해서 변화되게 되는데. 상기 돌출부 끝단(d52)의 직경에 대하여 0.5-3 배의 길이를 유지시키는 것이 바람직하다.

이하 마이크로 버블 디퓨져의 작용에 대해서 설명한다.

펌프(미도시)에 의해서 압송된 폐수는 상기 폐수유입구(12)를 통해 상기 폐수실(14)에 일정압력상태로 유입된다. 상기 폐수실(14)에 모인 폐수는 상기 입구(52)로 유입되어, 상기 통로(50)를 관통한 후에 상기 출구(54)로 배출된다.

상기 통로(50)를 통과하는 폐수는 상기 격벽(32)에 의해서 나누어진 복수 개의 유로를 따라 흐르고, 상기 격벽(32)의 수직방향 또는 수평방향으로 기울어진 형태에 따라 가속력과, 회전력이 발생된다.

특히 상기 격벽(32)을 통과하는 폐수는 상기 공기배출구(24)에 인접한 상기 출구(54)에서 빠른 속도로 이동하기 때문에 상기 공기배출구(24) 근처에서는 공기압이 낮아진다. 특히 상기 통로(50)를 폐수가 통과 하면서 가속도가 급격하게 상승하게 되고 고속의 회전력이 발생되기 때문에, 상기 공기배출구(24)에 진공압을 발생될 수 있다. 반면에 상기 공기유입구(22)는 일정한 압력이 유지되는 바 공기는 상기 공기유입구(22)로부터 상기 공기배출구(24)로 이동된다.

즉 공기는 상기 공기유입구(22)로 유입되어 상기 공기배출구(24)로 배출된다.

상기 1차공기폐수혼합실(60)에서 공기와 폐수가 혼합되는데 비교적 상기 덮개(40)의 좁은 통로상에서 회전력과 가속력이 유지되는 폐소와 공기가 교반, 충돌하면서 마이크로 버블이 만들어지고 다시 상기 덮개(40)의 끝단에 위치한 2차공기폐수혼합실(61)에서 다시 충돌 교반하여 더욱더 미세한 마이크로버블이 형성되게된다.

도 9는 청소장치가 결합되어 정상모드로 작동되는 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 9를 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 디퓨져는 외관을 형성하는 청소장치몸체(70)와 상기 청소장치몸체(70)에 결합되는 청소장치덮개(72)를 구비하는 청소장치를 더 포함할 수 있다.

상기 청소장치는 상기 하우징(10)의 일측에 장착되는데, 상기 공기공급관(20)에 직선상에 장착되는 것이 바람직하다. 특히 상기 청소장치는 상기 하우징(10)에 볼트 결합 등을 포함하는 청소장치 고정수단(94)에 의해서 고정되는 것이 가능하다.

상기 청소장치덮개(72)는 그 내부에 소정 공간을 포함하는 챔버(92)를 구비하고, 상기 챔버(92)에 폐수 또는 유체가 공급되는 연통관(76)과 유체를 배출하는 배출구(73)이 각각형성된다. 유체는 폐수를 포함할 수 있고, 일정량이상 모이는 경우 압력을 가할 수 있는 것이라면 어느 것이라도 무관하다. 상기 연통관(76)에는 상기 챔버(76)로 흐르는 유체를 제어하는 전자 또는 수동 밸브(74)를 포함하는 것이 가능하다.

청소장치는 상기 청소장치몸체(70)를 관통하게 장착되어 다이아프램(78)에 의해 작동되는 구동바(80), 상기 구동바(80)를 지지하며 가압하는 다이아프램(78) 을 포함한다.

상기 다이아프램(78)은 상기 구동바(80)에 힘을 가해 상기 공기공급관(20)을 이동시킨다.

이하 도 9를 참조해서 정상모드에서 작동되는 과정을 설명한다.

마이크로 버블 디퓨져가 정상모드에서 가동될 때에는 상기 밸브(74)가 개방되어 일정량의 폐수가 상기 챔버(92)로 공급 되게되면 상기 챔버(92)내에 압력이 형성되므로 상기 다이아프램(78)이 상기 구동바(80)에 힘이 가해져 상기 공기공급관(20)은 상기 덮개(40) 쪽으로 이동된다. 즉 상기 격벽(32)과 상기 덮개(40)의 내측면이 접촉하게 되고, 상기 통로(50)가 형성되어 폐수가 상기 통로(50)를 따라 이동될 수 있다.

따라서 폐수에 가속도와 회전력이 발생되고, 공기출구에 진공이 형성되어 공기가 유입 폐수와 혼합되면서 마이크로버블이 발생하게된다. 구체적인 작동 방식은 도 1을 참조해서 설명한 내용과 동일하므로 생략한다.

도 10은 청소장치가 결합되어 청소모드로 작동되는 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 10을 참조해서 설명한다.

마이크로버블 디퓨져는 여러가지 다양한 물질에 의해 오염된 폐수를 다루는 악조건에서 사용된다. 따라서 본 발명의 마이크로버블 디퓨져의 막힘현상과 함께 모든 폐수라인을 주기적으로 청소 되도록하는 것이 바람직하다.

마이크로 버블 디퓨져를 오래 사용하다 보면 폐수에 이물질이 많이 포함되어 있기 때문에 상기 통로(50) 또는 상기 폐수유입구(12) 등에 이물질이 축적되어 폐수의 흐름이 원할 하지 않게 된다. 이러한 경우에 청소모드가 없다면 사용자가 직접 마이크로 버블 디퓨져를 분해해서 각각의 부품을 청소해야 된다는 문제가 있다. 반면에 본 발명에서는 사람의 힘이 아닌 기계를 이용한 구동에 의해서 마이크로 버블 디퓨져를 청소할 수 있다.

우선 상기 밸브(74)를 폐쇄하고 상기 챔버(92)에 있는 폐수 또는 유체를 상기 배출관(73)을 통해서 외부로 배출한다. 상기 배출관(73)을 통하여 배출되는 유량은 상기 밸브(73)에서 유입되는 양보다 적어 상기 밸브가 개방되면 챔버(92)내의 압력이 일정압력이상 유지되나 상기 밸브(74)가 폐쇄되면 챔버(92)내의 압력은 일정압력 이하로 하강하게 된다.

상기 청소장치의 챔버(92)내의 압력이 일정압력 이하로 하강하게 되는 반면 상기 폐수실(14)의 폐수압력은 변화되지 않으므로 일정압력을 가진 폐수압력이 공기공급관(20)의 일측에 구비된 다이아프램(16)에 작용하게되어 공기공급관(20)이 청소장치 몸체방향으로 이동하게 되며 따라서 격벽(32)과 상기 덮개(40)는 서로 이격되고, 상기 통로(50)의 단면적이 증가한다. 왜냐하면 상기 격벽(32)과 상기 덮개(40) 사이에 추가적인 공간이 형성되기 때문이다.

따라서 폐수라인의 전체적인 유속이 증가하고 단면적이 가장적은 상기 격벽(32)과 상기 덮개(40)사이에 주로 존재하는 이물질이 추가로 확보되는 공간에 의해 제거되게 된다.

실험예를 아래의 표를 이용해서 설명한다.

- 폐수종류 : 양돈축산

- 처리수량 : 30㎥/일

- 원폐수농도: ph 8.9, BOD 7,000mg/ℓ, T/N 4,000mg/ℓ.

설계인자비교

구분	본발명 호기성생물학적반응기	일반 호기성생물학적폭기조	비고
산소전달효율(%)	30-40	5-10
BOD용적부하 (kg/BOD/㎥.d)	20-30	0.3-0.9	반응기용적 감소
MLSS 농도(mg/ℓ)	5000-8000	2500-3500
TKN 용적부하 (mg/㎥.d)	0.8-1.6	0.2-0.4
공기공급장치	마이크로버블디퓨져	송풍기	전력비 감소
공기공급방식	마이크로버블디퓨져에 의한 자연공기흡입	Disk type diffuser
처리효율(%)	BOD:95%이상, 질산화:98%이상	고농도 유기물 및 질소 처리는불가능함

설계계산비교

구분		본발명 호기성생물학적반응기	일반 호기성생물학적폭기조
용적(㎥)	유기물제거	10	350
	총질소제거	80	310
공기량 (㎥/분)	유기물제거	1.5	13
	총질소제거	5	30
송풍기용량 (㎥/분)	유기물제거	1.8	15.6
	총질소제거	6	36
	풍압(kg/㎠)	0.3	0.5
산기장치	유기물제거	4	65
	총질소제거	14	65
순환펌프 용량(㎥/분)	유기물제거	1.2
	총질소제거	4.2
*. 총질소제거는 탈질소활성오니법위 폭기조와 반응기의 용적을 적용함

처리효율 비교

구분		본발명 호기성생물학적반응기	일반 호기성생물학적폭기조
PH		5-6	8.8-9.5
용존산소농도(mg/ℓ)		5-6	0-1
BOD(mg/ℓ)		100이하	용존산소부족으로정상처리불가
T/N (mg/ℓ)	유기성질소		1100
	NH3-N	100	1500
	NO2-N NO3-N	1500	용존산소부족으로 NH3가 NO2, NO3로의 산화가 안됨
*. 총질소 제거는 탈질소 활성오니법을 적용한 결과임

상기 실험예에서 볼 수 있듯이 본 발명의 마이크로버블디퓨져를 사용할 때에 일반 호기성생물학적 폭기조보다 적은 용량의 설비를 이용함에도 보다 높은 폐수처리 효율을 얻었다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

10 : 하우징 12 : 폐수유입구
14 : 폐수실 16 : 다이아프램
20 : 공기공급관 22 : 공기유입구
24 : 공기배출구 30 : 돌출부
32 : 격벽 34 : 단턱
40 : 덮개 50 : 통로
52 : 입구 54 : 출구
60 : 1차공기폐수혼합실 61 : 2차공기폐수혼합실
70 : 청소장치몸체 72 : 청소장치덮개
74 : 밸브 76 : 챔버
78 : 다이아프램 80 : 구동바
92 : 챔버 94 : 고정수단
102 : 마이크로 버블 반응기 몸체 104 : 유입구
106 : 배출구 108 : 내부반송 펌프
110 : 공기 주입구 112 : 냉각수단
114 : 공기공급수단 116 : 제1차 고효율 호기성 생물반응조
118 : 제2차 고효율 호기성 생물반응조
120 : 제3차 고효율 호기성 생물반응조
122 : 제 1 내부 반송관 124 : 제 2 내부 반송관
126 : 제 3 내부 반송관 128 : 제 1 격벽
130 : 제 2 격벽 132 : 제 3 격벽
134 : 제 4 격벽 136 : 유도판
138 : 마이크로 버블 디퓨져 142 : 내부 반송관
144 : 공기 배출구

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2. 처리하고자 하는 폐수가 유입되는 유입구; 상기 유입구의 일측에 연결설치되어 폐수가 처리되는 장소를 제공하는 몸체; 상기 몸체의 내부에 구비되어 유입구로 유입된 폐수의 흐름경로를 유도하는 동시에 몸체의 내부공간을 제1차 고효율 호기성 생물반응조, 제2차 고효율 호기성 생물반응조 및 제3차 고효율 호기성 생물반응조로 분리하는 4개의 격벽; 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 내부 일측에 연결설치되어 제3차 고효율 호기성 생물반응조에 체류하는 폐수의 일부를 반송시키기 위한 경로를 제공하는 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 이동을 위한 구동력을 제공하는 내부반송 펌프; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제1차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 1 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제2차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 2 내부 반송관; 상기 내부 반송관의 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수의 일부를 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 내부로 공급하기 위한 제 3 내부 반송관; 상기 제 1 내부 반송관, 제 2 내부 반송관 및 제 3 내부 반송관의 종단 일측에 연결설치되어 내부 반송관을 따라 반송되는 폐수를 마이크로 버블과 함께 배출하는 마이크로 버블 디퓨져; 상기 마이크로 버블 디퓨져에 연결설치되어 마이크로 버블 디퓨져에 공기를 제공하는 공기 주입구; 및 상기 제3차 고효율 호기성 생물반응조의 상단 일측에 연결설치되어 처리된 처리수가 배출되는 배출구를 포함하되,
   상기 마이크로 버블 디퓨져는
   폐수가 유입되는 폐수유입구가 형성된 하우징; 상기 하우징에 일부가 삽입되어 수용되고, 일단에 공기유입구가 형성되고 타단에는 공기배출구가 형성되며, 상기 공기배출구 주변에는 원뿔형상의 돌출부가 형성된 공기공급관; 및 상기 하우징에 결합되어 일단은 상기 돌출부를 감싸고, 타단과 일정간격을 유지하며 1차공기폐수혼합실이 형성된 덮개;를 포함하고,
   상기 공기공급관은 상기 하우징내에서 이동가능하게 장착되고,
   상기 마이크로 버블 디퓨져는,
   외관을 형성하는 청소장치몸체, 상기 청소장치몸체에 결합되어 챔버를 형성하고, 상기 챔버에 폐수 또는 유체가 공급되는 연통관이 형성된 청소장치덮개, 상기 청소장치몸체를 관통하게 장착되어 수압에 의해 작동되는 구동바, 및 상기 구동바에 장착되어 상기 공기공급관을 직선왕복운동시키는 다이아프램을 구비하는 청소장치를 더 포함하고,
   상기 마이크로 버블 디퓨져는 정상모드에서 공기와 폐수가 혼합되어 동작하고 유체 또는 폐수가 일정 압력 이하로 낮아지면 청소모드로 전환하여 폐수라인의 이물질을 제거하는 청소기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨져를 갖는 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 챔버에 유체 또는 폐수가 일정압력 이상으로 공급되면 상기 다이아프램이 압축되고, 상기 구동바가 상기 공기공급관을 상기 덮개 쪽으로 이동시키는 정상모드로 동작되는 청소기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨져를 갖는 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 정상모드에서는 상기 폐수유입구로 폐수가 유입되고, 상기 공기유입구로 공기가 유입되어, 상기 공기폐수혼합실에서 폐수와 공기가 혼합되는 청소기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨져를 갖는 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 챔버의 압력이 일정 압력 이하로 되면 상기 다이아프램이 인장되고, 상기 구동바가 상기 공기공급관을 상기 덮개의 반대쪽으로 이동시키는 청소모드로 동작되는 청소기능을 갖는 마이크로 버블 디퓨져를 갖는 폐수 처리를 위한 마이크로 버블 반응기.
   

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