KR101445748B1 - 오존을 이용한 하수 또는 폐수 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수나 폐수 등에 포함되어 있는 오염물질을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자외선램프에 의하여 발생한 오존의 강력한 산화력과 약품 응집 침전을 이용하여 하수 또는 폐수 중의 오염물질을 제거하여 처리된 물을 재이용할 수 있도록 하는 처리 장치 및 이를 이용한 하수 또는 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 집수조(10), 응집반응조(20), 침전조(30), 1차처리수조(40), 오존반응조(50), 2차처리수조(60), 여과조(70), 약품탱크(80)를 포함하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 응집반응조(20)는 하부 일측에 응집용 산기장치(21)가 구비되고 오존반응조(50)의 상부로부터 배출되는 공기를 배오존가스이송관(22)을 통하여 공급받아 응집용 산기장치(21)에서 제공하고,
상기한 약품탱크(80)에서 응집제 또는 응집보조제를 응집반응조에 주입하여 처리하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 침전조(30)의 수면 아래 일측에는 경사판(31)이 형성되어 있고,
월류웨어(33)가 구성되어 침전조의 상등 처리수를 월류시켜 1차처리수조로 이송하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 오존반응조(20)는 자외선램프(51)가 구비되고, 산기장치(54)가 구비되어 자외선램프에 의한 자외선과 산기장치에서 공급되는 공기와의 반응에 의하여 오존을 생성하여 수처리하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

Description

오존을 이용한 하수 또는 폐수 처리 시스템{a wastewater treatment system using ozone}

본 발명은 하수나 폐수 등에 포함되어 있는 오염물질을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자외선램프에 의하여 발생한 오존의 강력한 산화력과 약품 응집 침전을 이용하여 하수 또는 폐수 중의 오염물질을 제거하여 처리된 물을 재이용할 수 있도록 하는 처리 장치 및 이를 이용한 하수 또는 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.

오존을 수처리 분야에 처음 이용한 것은 주로 물의 살균제로 이용되면서부터이다. 그러다가 오존의 강력한 산화력이 입증되기 시작하면서 폐수처리나 정수처리 등의 분야에 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 오존은 매우 불안정한 기체이며 자연상태에서 쉽게 산소로 환원되는 특성을 가지기 때문에 저장이나 이송 등이 불가능하다. 따라서 오존을 이용하는 분야에서는 현장에서 직접 오존을 생성시켜 투입하여야만 한다.

오존을 수처리에 적용한 기술로는 공개특허(10-2013-0003638호, 이하 선행기술) "유기물과 질소성분을 함유한 축산폐수, 소화폐액, 음폐수의 처리 장치 및 그 처리 방법"에 개시되고 있다.

상기 선행기술은 "처리대상 폐액 또는 폐수를 탈수기와 침전조를 이용하여 고액분리한 후, 액상을 처리함에 있어서 탈기법에 의해 고농도의 암모니아성 질소를 제거한 후, 혐기성 그래뉼공법을 이용하여 고농도의 유기물을 제거하며, 질산화 반응조에서 잔여암모니아성 질소를 질산성 질소 또는 아질산성 질소로 변환시킨 후, 일부는 종속영양탈질에 의해 제거하고 일부는 황산화탈질공법(특허10-0503134호)을 이용하여 질산성 질소 또는 아질산성 질소를 제거하도록 구성하여; 방류하는 수질의 기준에 따라 선택적으로 오존산화를 이용하여 색도 및 잔존하는 난분해성 유기물(COD)을 분해제거하고, 활성탄여과에 의해 잔존하는 COD 및 고형물(SS)을 흡착제거한 후 방류하는 기술"을 선보였다.

그러나 상기한 선행기술에서 보는 것처럼 오존을 생성시키는 방법으로 주로 이용되는 것이 전기적인 방전에 의하여 산소분자를 오존분자로 전환시켜 생산하는 방식이다. 그러나 이러한 방식이 대개의 경우에 일반적으로 이용되기는 하나 고전압 방전에 따른 안전 문제와 질소화합물(NOx)이라는 2차 오염물질이 생성되는 문제점을 안고 있다. 따라서 보다 안전하고 경제적인 오존생산 방법 및 그에 따른 수처리 방법의 필요성이 대두되고 있다.

또한, 약품을 이용한 하/폐수의 화학처리시 약품사용에 따른 2차 처리대상 물질인 슬러지가 다량 발생하는 문제가 있어 슬러지의 발생량을 저감시킬 수 있는 하수 또는 폐수 처리 장치 및 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 오존을 이용하여 하수 또는 폐수를 처리하는 종래기술 및 선행기술에서 오존을 생성시키는 방법으로 주로 이용되는 것이 전기적인 방전에 의하여 산소분자를 오존분자로 전환시켜 생산하는 방식인데 이러한 방식은 고전압 방전에 따른 안전 문제와 질소화합물(NOx)이라는 2차 오염물질이 생성되는 문제점을 안고 있었는바 이를 해결하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 선행기술 및 종래기술의 오존을 이용한 하수 또는 폐수 처리 스템에서 오존발생장치에서 발생시킨 오존은 매우 불안정한 기체이며 자연상태에서 쉽게 산소로 환원되는 특성을 가지기 때문에 저장이나 이송 등이 불가능하여 오존을 이용하는 분야에서는 현장에서 직접 오존을 생성시켜 투입하여야만 하는데, 그에 따른 오존발생장치의 에너지 소모 문제가 있었는바 이를 해결하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공하고자 한다.

더불어 오존을 하수 또는 폐수 내부에서 직접 생성하게 하여 하수 또는 폐수의 처리 효율을 높인 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 화학약품을 이용한 응집 침전 방식이 약품사용에 따르는 2차 처리대상물질인 슬러지(찌꺼기)가 다량 발생하는 문제점을 내포하고 있어 오존을 이용하여 유기오염물질의 화학적 성질을 변화시켜 소량의 응집 약품으로도 응집 및 침전 제거 효율을 개선함으로써 약품사용량을 줄이고 그에 따라 슬러지(찌꺼기) 생성량을 줄일 수 있는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,

집수조(10), 응집반응조(20), 침전조(30), 1차처리수조(40), 오존반응조(50), 2차처리수조(60), 여과조(70), 약품탱크(80)를 포함하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 응집반응조(20)의 하부 일측에 응집용 산기장치(21)가 구비되고,

상기한 오존반응조(50)의 상부로부터 배출되는 배오존을 배오존가스이송관(22)을 통하여 상기한 응집용 산기장치(21)에 제공하여 응집반응조에 주입하여 하수 또는 폐수를 처리하고,

상기한 약품탱크(80)에서 응집제 또는 응집보조제를 응집반응조에 주입하여 처리하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 침전조(30)의 수면 아래 일측에는 경사판(31)이 형성되어 있고,

월류웨어(33)가 구성되어 침전조의 상등 처리수를 월류시켜 1차처리수조로 이송하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 여과조(70)는 분리막조 또는 활성탄, 모래 등과 같은 여과재를 충진한 여과조인 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 오존반응조(20)는 자외선램프(51)가 구비되고, 산기장치(54)가 구비되어 자외선램프에 의한 자외선과 산기장치에서 공급되는 공기와의 반응에 의하여 오존을 생성하여 수처리하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 하수 또는 폐수 처리 시스템은 자외선 램프를 이용하여 하수 또는 폐수 내부에서 직접 오존을 생성시키는 작용으로 종래의 오존을 이용하여 하수 또는 폐수를 처리하는 기술에서 오존을 생성시키는 방법으로 주로 이용되는 전기적인 방전에 의하여 산소분자를 오존분자로 전환시켜 생산하는 방식인데 이러한 방식은 고전압 방전에 따른 안전 문제와 질소화합물(NOx)이라는 2차 오염물질이 생성되는 문제점을 안고 있었는데 이러한 문제점을 완전히 해결하는 효과가 나타난다.

또한 본 발명은 종래의 오존을 이용한 하수 또는 폐수 처리 시스템은 별도의 전기 방전에 의한 오존발생장치를 구비하여 오존을 발생시켜 하수 또는 폐수에 주입하여야 하는데 그에 따른 오존발생장치의 에너지 소모 문제점이 있었는데 이러한 문제점을 해결하는 효과가 나타난다.

또한 종래의 화학약품을 이용한 응집 침전 방식이 약품사용에 따르는 2차 처리대상물질인 슬러지(찌꺼기)가 다량 발생하는 문제점을 내포하고 있었는데, 본 발명은 사용하고 남은 배오존을 이용하여 유기오염물질의 화학적 성질을 변화시켜 소량의 응집 약품으로도 응집 및 침전 제거 효율을 개선함으로써 약품사용량을 현저히 줄이고 효과 및 그에 따라 슬러지(찌꺼기) 생성량을 현저히 줄일 수 있는 효과가 창출된다.

도 1은 본 발명에 따른 오존을 이용한 하수 또는 폐수 처리 시스템의 개념도.
도 1b는 본 발명에 따른 산기장치의 일실시 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 오존반응조의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 오존반응조의 좌측면도.
도 3b는 본 발명에 따른 오존반응조의 자외선 램프 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 오존반응조의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 오존반응조의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 응집반응조 및 침전조의 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 응집반응조 및 침전조의 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 침전조의 좌측면도.
도 9는 본 발명에 따른 응집반응조 및 침전조의 사시도.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 집수조(10), 응집반응조(20), 침전조(30), 1차처리수조(40), 오존반응조(50), 2차처리수조(60), 여과조(70), 약품탱크(80)를 포함하는 하수 또는 폐수 처리 시스템을 제공한다.

상기한 집수조(10)는 외부에서 유입하는 하수 또는 폐수 등을 저장하여 담아두어 저류시키고 응집반응조에 하수 또는 폐수를 제공하는 기능을 수행하는 탱크 또는 반응조 등을 의미한다.

도 1에서 보는 바와 같이 상기한 집수조(10)에는 하수 또는 폐수의 유입관(11)이 연결되어 구성되어 있어 하수 또는 폐수가 하수 또는 폐수의 유입관(11)을 통하여 집수조로 유입되게 된다.

본 발명의 응집반응조(20)는 하수 또는 폐수에 포함되는 오염물질을 응집시켜 플록을 형성시키는 기능을 수행하는 탱크 또는 반응조를 의미한다.

상기한 응집반응조(20)는 상기한 집수조(10)로부터 하수 또는 폐수가 유입되고, 이러한 하수 또는 폐수에 포함된 미세입자상 오염물질, 유기오염물질 또는 무기오염물질을 응집시키기 위하여 약품탱크(80)로부터 응집제 또는 응집보조제가 주입되게 된다.

상기한 집수조(10)로부터 응집반응조로 하수 또는 폐수를 유입하는 수단은 자연유하식으로 할 수도 있다.

또한 바람직하게는 집수조에 이송펌프(12)를 구비하여 하수 또는 폐수 이송관(13)을 통하여 응집반응조(20)의 상부 일측으로 유입하여 주입되는 약품과의 혼합을 유도하는 구성이 좋다.

상기한 약품탱크(80)는 응집제 또는 응집보조제 등을 응집반응조에 주입하기 위하여 담아두는 용기 또는 탱크 등을 의미한다.

따라서 약품탱크는 사용되는 응집제 또는 응집보조제 종류에 따라서 하나 또는 둘 이상으로 구성될 수 있음은 물론이다.

상기한 약품탱크(80)에는 응집제 또는 응집보조제 등을 응집반응조에 주입하기 위한 약품펌프 등과 같은 주입장치(81)가 구비되어 있다.

본 발명에 사용되는 응집제는 통상의 응집제를 사용할 수 있다.

그 예로 응집제는 황산알루미늄, 황산제1철, 황산제2철, 염화제2철, 칼륨명반, PAC(폴리알미늄클로라이드), 알루민산나트륨, 암모늄명반, 염화코퍼러스, 페록, 점토, 수산화칼슘, 산화칼슘, 활성규산, 고분자 응집제 등과 같은 철염, 또는 알루미늄 계열 응집제 등 다양하게 사용할 수 있다.

바람직하게는 본 발명은 알루미늄 계열 응집제를 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 응집보조제는 응집제의 성능을 높여서 효과를 증대시키기 위해 첨가하는 약제를 말한다.

본 발명에서 응집보조제로 pH 조정용 알칼리제로는 소석회, 소다회, 가성 소다 등을 사용할 수 있다. 또한 일반적으로 사용되는 무기계 응집보조제로 벤토나이트, 활성 규산, 시멘트 더스트, 플라이애시가 있고, 유기계 응집보조제로 양이온성인 폴리아크릴아민, 폴리에틸렌아민, 음이온성인 폴리아크릴산 등을 사용할 수 있다.

본 발명은 상기한 응집반응조(20)에 앞서 혼화조를 부가하여 구성할 수 있다.

혼화조는 투입되는 응집제 또는/및 응집보조제와 하수 또는 폐수 내의 오염물질과 만나 플록(floc)을 잘 형성하게 하는 수조 또는 반응조 등과 같은 수단을 의미한다.

상기한 혼화조에는 교반기가 장치될 수 있어 응집제 또는/및 응집보조제와 섞인 원수를 교반함으로써 플록(folc)의 형성을 촉진하게 한다.

이와 같이 혼화조가 부가되는 경우에는 상기한 약품펌프 등과 같은 주입장치가 혼화조에 응집제 또는/및 응집보조제를 투입하게 된다.

본 발명의 기술적 특징은 상기한 응집반응조(20)의 하부 일측에 응집용 산기장치(21)가 구비되고 하기할 오존반응조(50)의 상부로부터 배출되는 공기를 배오존가스이송관(22)을 통하여 공급받아 이 응집용 산기장치(21)를 통하여 제공할 수 있는 점이다.

상기한 응집반응조의 응집용 산기장치(21)는 그 구조가 하기할 오존반응조의 산기장치(54)와 동일한 구성으로 형성되어 응집반응조 내부의 유기오염물에 의하여 산기장치의 공기필터가 막히는 현상을 방지하며 또한 미세한 기포를 발생시켜 산소 전달 효율이 높은 효과를 창출할 수 있다.

상기한 오존반응조(50)에서 배출되는 공기는 오존산화반응에 이용되고 남은 오존을 다량 함유하고 있어 이러한 오존을 대기중으로 방출하는 대신 재이용함으로써 응집(Coagulation)반응 효과를 개선하는 동시에 기계적인 혼합장치 없이 응집반응조(20)내의 약품 혼합이 원활히 이루어지도록 하는 효과가 있다.

상기한 산기장치에서 제공되는 오존은 응집반응조의 하수 또는 폐수 내에 포함되어 있는 유기오염물질과 반응하여 응집의 효과를 증진시키는 기능을 갖게 된다.

즉, 하수 또는 폐수 내의 유기오염물질은 오존과 반응하게 되면 기능기의 변화가 일어나 카르복시산(Carboxylic Acid)이나 폐놀화합물(Phenolic Groups) 등과 같은 물질이 증가하게 되는데, 이들 물질과 알루미늄(Al)계열의 응집용 약품의 결합 반응성이 증가하여 오염물질 입자의 크기와 비중을 증가시켜 제거하기 용이하게 된다.

또한 오존에 의하여 오염물질의 전하(Charge)가 증가하여 응집효율이 개선되기도 하며, 유기오염물질에 결합되어 있던 칼슘(Ca)이나 철(Fe)등의 중금속물질이 방출되면서 또 다른 응집제(Coagulants)의 기능을 수행하는 효과가 있다.

상기와 같은 기능과 작용으로 응집제 또는 응집보조제 등과 같은 약품의 사용량을 절감시킬 수 있으며, 또한 응집 효율도 높이는 작용을 하게 된다.

본 발명에서 상기한 응집반응조를 거친 하수 또는 폐수는 응집반응조(20) 일측에 구비된 이송관(23)을 통하여 침전조(30)로 이송된다.

본 발명의 침전조(30)는 하수 또는 폐수 내에서 응집하여 비중이 커진 응집물을 침전시켜 제거하는 탱크 또는 반응조를 의미한다.

도 1에서 보는 것과 같이 본 발명의 침전조(30)에는 그 하부에 슬러지집수구(32)가 형성되어 있어 응집하여 비중이 커진 응집물을 침전시켜 슬러지집수구에 모은 후에 배출시켜 제거하게 된다.

도 6 내지 도 9에서 보는 것과 같이, 본 발명의 침전조(30)는 그 형상에는 관계가 없으나 장방향으로 이루어지는 것이 바람직하며 상부 일측에는 처리수의 월류웨어(33)가 구비되고 월류웨어(33)를 통해 침전조의 상등 처리수가 월류되어 1차처리수조(40)로 이송된다.

도 6에서 보는 것처럼 본 발명의 침전조(30)는 그 하부에 슬러지집수구(32)가 형성되어 있으며, 침전조의 하부는 슬러지집수구의 방향으로 경사지게 형성되어 있다.

도 7에서 보는 것처럼 본 발명의 침전조의 하부의 단면적은 하부 방향으로 점진적으로 줄어드는 형태로 된 것이 바람직하다.

이와 같이 침전조가 하부의 단면적이 점진적으로 줄어드는 형태로 이루어진 것이 침강된 슬러지를 슬러지집수구로 용이하게 집수하는 효과가 창출되게 된다.

도 9에서 보는 것처럼 상기 처리된 상등수가 1차처리수조(40)로 이송되기 전에는 월류웨어저류조(34)에 저장되거나 저류된다.

또한 본 발명은 상기한 침전조(30)의 수면 아래 일측에는 경사판(31)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 경사판(31)은 침전조(30)의 수면 아래로 수류의 방향과 교각의 방향으로 형성된 것이 좋으며 적어도 3개 이상 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 경사판(31)과 침전조에 유입되는 하수 또는 폐수의 마찰면에서의 유속감소에 의해 응집 화합물질 간의 상호 인력작용으로 응집물질의 크기가 더욱 커지면서 비중이 증가하여 침전효과가 보다 개선되는 효과가 창출된다.

본 발명의 경사판(31)의 면적은 침전조(30) 수류 단면적의 1/3 내지 1/2로 하는 것이 바람직하며, 경사판(31) 간의 간격은 100mm 내지 200mm, 또한 경사판의 각도는 수류의 방향과 교각으로 50도 내지 60도로 하여 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 침전조의 응집 침전을 거친 처리수(하수 또는 폐수)의 월류웨어저류조(34)를 거쳐서 이송관(35)을 통하여 1차처리수조(40)로 이송된다.

상기한 1차처리수조(40)는 처리수가 오존반응조에 유입되기 전에 일시적으로 저류되는 기능을 수행하는 탱크, 수조 또는 반응조를 의미한다.

본 발명은 상기한 1차처리수조에 저류된 처리수(하수 또는 폐수)를 오존반응조에 이송하여 처리하는 것이 큰 기술적 특징이다.

본 발명의 오존반응조(50)는 자외선램프를 이용하여 발생시킨 오존으로 하수 또는 폐수를 처리하는 작용을 하게 됨에 따라, 종래의 수처리 기술로서 오존을 생성시키는 방법으로 주로 이용되는 것이 전기적인 방전에 의하여 산소분자를 오존분자로 전환시켜 생산하는 방식인데 이러한 방식은 고전압 방전에 따른 안전 문제와 질소화합물(NOx)이라는 2차 오염물질이 생성되는 문제점을 안고 있었는데 이를 해결하게 되는 작용과 효과가 있다.

본 발명의 오존반응조(50)의 상부 일측에는 하수 또는 폐수(처리수)의 유입구(56)가 구비되고 오존반응조 유입관(59)을 통해 하수 또는 폐수가 오존반응조(50) 하부로부터 상부방향으로 상향류 방식으로 유입되어 이동하게 된다.

상기한 1차처리수조에 저류된 처리수는 이송펌프(41)에 의하여 상기한 오존반응조의 상부 일측의 유입구(56)로 유입되게 된다.

본 발명의 기술적 특징은 상기한 오존반응조 유입관(59)의 구성에 있다.

도 2 내지 도 5에서 보는 것처럼 오존반응조 유입관은 오존반응조의 수직한 방향으로 구성되어 있어서, 즉 오존반응조의 상부로부터 하부로 수로가 형성된 구성으로 되어 있어서, 오존반응조로 유입되는 하수 또는 폐수가 오존반응조의 상부에서 하부 방향으로 유입되고 그에 따라 오존반응조의 내부 반응공간으로 유입될 때 상향류 방식으로 유입되게 된다.

이와 같은 기능 및 작용은 하기할 오존반응조 하부의 산기장치로부터 주입되는 공기와 처리될 하수 또는 폐수와 자외선의 접촉효율을 최대화하는 효과가 나타나게 되어 하수 또는 폐수의 처리효율을 높이게 되는 효과가 나타난다.

도 2 내지 도 6에서 보는 것처럼, 오존반응조(50) 측벽에는 수직방향으로 자외선램프(51)가 구비되되 바람직하게는 최소 2개 이상이 구비되는 것이 효율적이다.

또한 오존반응조(50) 하부에는 공기 공급용 산기장치(54)가 구비되어 기포발생기(53)로부터 이송되어온 공기가 산기장치(54)를 통해 오존반응조(50)로 공급되도록 한다.

본 발명의 산기 장치(54)는 액체 내부에서 공기를 분산시키는 통상의 산기 장치를 사용할 수 있으며 바람직하게는 공기를 더욱 미세한 기포로 형성하게 하는 구조로 된 것이 하수 또는 폐수의 접촉 면적을 크게 하여 반응을 촉진하게 하는 기능을 한다.

또한 본 발명의 산기장치(54)는 오존반응조의 내부의 유기오염물에 의하여 공기필터가 막히는 현상을 방지하며 또한 미세한 기포를 발생시켜 산소 전달 효율이 높은 산기장치를 사용할 수 있다.

도 1b는 본 발명의 산기장치의 실시예를 보여 주며, 상기한 산기장치(54)는 몸체(54-10), 회전체(54-20) 및 필터부(54-30)를 포함하여 구성되어 있다.

상기한 몸체(54-10)는 급기관 결합부(54-13) 및 상부에는 필터 결합부(54-12)를 형성하고, 내측은 상면이 개방되고 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 공동(54-11)이 형성되어 있다.

상기한 급기관 결합부는 기포발생기와 산기장치를 연결하는 급기관과 연결할 수 있는 구조 또는 형상으로 된 것을 의미한다.

상기한 회전체(54-20)는 상기 몸체(54-10)의 공동(54-11)에 삽입되는 형상으로 외주면에 나선방향으로 복수개의 돌기를 돌출 성형한 나선형 돌기(54-21)를 형성하고, 내측으로 대략 깔대기 형상으로 내측 동공(54-23)을 형성하되, 내측 동공(54-23)의 내주연 측으로 나선 방향으로 일정 깊이의 나선형 홈부(54-22)를 형성하며, 내측 동공(54-23)의 중앙에서 상부로 회전의 중심이 되는 중심축(54-24)을 돌출 형성한 구조로 되어 있다.

상기한 필터부(54-30)는 상기 몸체(54-10)의 상부에 필터(54-31)를 고정커버(54-32)로 필터 결합구(54-12)에 고정되도록 형성하고, 필터(54-31)의 하부 중앙에는 회전체(54-20)의 중심축(54-24)을 가이드하는 가이드(54-33)가 형성된 구조로 되어 있다.

본 발명의 산기장치는 상기한 상기 필터부(54-30)와 결합되는 회전체(54-20)의 내측 동공(54-23)의 내부에 소정의 크기를 갖는 구형의 강구(54-34)를 복수개로 구성하여 회전체(54-20)의 회전에 의해 나선형 홈부(54-22)를 따라 상부로 이동하면서 필터(54-31)를 타격하여 불순물을 제거하도록 구성하게 된다.

상기한 강구는 물보다 비중이 높은 금속, 세라믹 또는 고분자 물질 수지 등으로 구성되어 있으며 바람직하게는 금속 재질로 된 것이 좋다.

이와 같은 본 발명의 산기장치는 산기장치의 내부에 나선형 돌기가 형성된 회전체가 기포발생기에서 공급되는 공기에 의해 회전하면서 와류를 발생하여 나선형 돌기측으로 공기 기포를 분쇄하고 미세화시켜 필터를 통하여 분출하므로써, 미세한 기포의 발생으로 하수 또는 폐수에 공기가 용해되는 용해효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한 기포발생기에서의 공급되는 공기로 회전하는 회전체의 내부에 나선형 홈부를 형성하고, 나선형 홈부에 복수개의 강구를 형성하여 회전에 의해 강구가 나선형 홈부를 따라서 상승되어 상부에 형성된 필터를 연속적인 타격하여 필터에 침전되는 슬러지 등을 제거하므로 필터의 수명을 향상시키고 불순물의 침전에 의하여 막히는 현상을 억제하는 효과가 있다.

상기한 기포발생기(53)는 통상의 공기를 생산하여 주입할 수 있는 공기공급펌프 등과 같은 장치 또는 수단을 의미한다.

본 발명의 자외선램프(51)는 특정 파장의 자외선을 선택적으로 발생시킬 수 있는 수단을 구비하여 특정 파장의 자외선을 발생하는데 기술적 특징이 있다.

상기한 특정 파장을 선택적으로 발생시키는 수단으로는 자외선 필터 등을 의미한다.

본 발명의 자외선램프(51)는 바람직하게는 184.9nm의 파장을 갖는 자외선을 방출하는데 기술적 특징이 있다.

상기한 자외선램프에서 발생시키는 184.9nm의 파장의 자외선은 상기한 산기 장치에서 제공하는 산소 분자에 작용을 하여 산소 분자를 산소 래디컬(radical, O)로 만들며 이 산소 래디컬이 산소분자와 결합하여 오존(O₃)으로 생성하게 되는 효과를 나타내게 되는 것이다.

또한 상기한 오존 반응의 부산물인 수산화라디칼(OH·)이 생성되게 되는데 물분자를 생성된 오존 또는 184.9nm의 파장의 자외선이 작용을 하여 수산화라디칼(OH·)을 생성되게 한다.

상기한 바와 같이 생성된 오존과 수산화라디칼은 강력한 산화제로 작용하는데, 하수 또는 폐수 중의 오염물질을 산화 분해하여 제거하는 기능을 수행한다.

또한 유입되는 하수 또는 폐수의 오염물질의 농도나 양에 따라 자외선램프(51)의 수량을 늘리면 생성되는 오존 및 수산화라디칼의 양도 많아지게 된다.

자외선 램프(51)는 전원공급선을 통하여 전원을 공급받으며 타이머가 설치될 수 있어 사용자가 원하는 대로 자외선을 발생시키게 된다.

도 3b에서 보는 것처럼 자외선 램프는 램프 외부가 투과율이 좋으며 액상 폐기물에도 내구성을 유지할 수 있는 투과관(51-1)이 램프(51-2) 외부에 형성되어 있다.

상기한 투과관은 투과율이 좋고 내구성이 좋은 석영관을 사용하고 있으나 고분자 물질로 이루어진 것도 사용이 가능하다.

본 발명의 상기한 자외선 램프는 오존반응조에서 사용하기 때문에 특히 투과율 및 내구성이 좋은 것을 사용하는 것이 좋다.

따라서 본 발명은 투과율과 내구성이 좋은 인조 석영 재료를 이용한 석영관을 사용할 수 있다,

본 발명의 인조 석영 재료는 Fumed Silica(흄드실리카)에 고형화 폴리머(Polymer)를 혼합하여 Fumed Silica(흄드실리카)를 고형화하는 방법으로 제조하게 된다.

상기한 Fumed Silica(흄드실리카)는 퓸형태로 만들어진 무수규산으로 SiCl4를 가열분해하면 공기 중에서 SiO2 로 변하면서 덩어리 모양의 실리카로 되는데 이것이 아주 표면적이 크고 입자가 고운 상태로 되기 때문에 단열재, 충진제, 페인트, 건조제, 연마제 접착제,고분자 충진제 등 널리 사용된다.

상기한 Fumed Silica 100중량부에 고형화 폴리머 10~40중량부를 혼합하여 인조 석영 재료를 제조한다.

본 발명의 상기한 고형화 폴리머는 무이온화 계면활성제 100중량부에 물 25~45중량부, 폴리사카라이드 1~5중량부, 올리고사카라이드 3~7중량부, 디사카라이드 5~12중량부, 모노사카라이드 15~20중량부, 젖산 3~9중량부, 염화칼륨 0.5~3중량부, 알루미늄 설파이트 0.02~0.2중량부 및 마그네슘 설파이트 1~3중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 상기한 Fumed Silica 100중량부에 상기한 고형화 폴리머 10~40중량부를 혼합한 후 고화시키는 과정을 통하여 인조 석영 재료를 제조하게 된다.

본 발명의 상기한 바와 같은 인조 석영 재료를 이용한 석영관은 특히 내구성이 강하고 투과율도 일반의 석영관과 차이가 없는 특성을 보인다.

앞서 설명한 바처럼 자외선 램프로부터 발생하는 184.9nm의 자외선은 상기한 기포발생기로부터 발생한 공기에 조사됨으로써 공기에 포함된 산소분자가 오존분자로 생성되는 작용을 하게 된다.

즉, 종래의 오존 발생장치는 고전압의 방전방식에 의하여 오존 발생을 하게 됨으로써 안전상의 문제를 발생시키고 발생된 오존을 하수 또는 폐수에 주입하는 방식으로 하게 됨에 따라 오존이 다시 분해하여 산소로 돌아가게 됨에 따라 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같이 하수 폐수가 처리되는 오존반응조 내부에서 직접 오존을 생성하게 되고 그에 따라 처리되는 하수 또는 폐수 내의 오염물질에 오존 및 수산화라디칼이 직접 작용하여 산화시킴으로써 액상 폐기물을 처리하는 효과를 극대화하게 된다.

본 발명은 상기한 오존반응조(50) 내부에 방해판(52)이 형성되어 있어 방해판(52)에 의하여 처리될 하수 또는 폐수의 와류(turbulant flow)가 형성되어 오존과 오염물질의 혼합이 보다 원활하게 이루어지는 구성으로 한 점이 또 다른 기술적 특징이다.

도 2 내지 도 5에서 보는 것과 같이, 상기한 방해판(52)은 오존반응조(50)내의 자외선램프(51)의 길이방향의 좌우 내측으로 지그재그 형태로 구비되는 것이 좋다.

또한 상기한 방해판은 바람직하게는 자외선 램프와 교대로 구성되는 것이 접촉효율을 높이게 된다.

이와 같이 오존반응조 내부에 설치된 방해판에 의하여 처리될 하수 또는 폐수의 와류 형성을 촉진하게 되고 그에 따라 주입된 공기 및 자외선의 접촉효율을 높이는 효과가 나타난다.

또한 상기한 각각의 방해판(52)은 오존반응조(50)의 수평 단면적의 1/4 내지 1/3으로 크기로 구성된 것이 바람직하다.

이와 같은 방해판(52)은 오존반응조의 산기 장치를 통하여 오존반응조 하부로 유입된 공기와 오존반응조 내의 하수 또는 폐수의 상승 흐름을 원활히 하면서 자외선 램프와 공기의 반응에 의하여 생성된 오존 및 수산화라디칼 및 오염물질의 혼합 효율과 및 접촉 효율을 향상시켜 결과적으로 처리효율을 높이는 작용과 효과를 나타내게 한다.

본 발명은 오존반응조(50)는 그 상부가 밀폐된 형태의 Semi-Batch 반응조 구조인 것이 바람직하다.

상기와 같은 상부가 밀폐된 형태의 Semi-Batch 반응조 구조는 오존반응조 내부에서 발생시키고 처리되고 남은 오존이 대기 중으로 누출되는 것을 방지하는 작용 및 상기 처리되고 남은 오존을 용이하게 응집반응조(20)로 유입시키는 작용을 하게 된다.

따라서 오존반응조(50) 상부에는 공기배출구(55-1)와 조절밸브(55)가 구비되어 있고, 공기배출구(55-1)에는 배오존가스이송관(22)이 연결되어 형성되어 있으며, 이 배오존가스이송관(22)은 응집반응조(20)의 하부의 응집 산기장치(21)에 연결된다.

또한 상기한 배오존가스이송관(22)에는 오존이 응집반응조 하부의 수압을 극복하기 위한 공기압력을 부가하기 위하여 공기펌프 등이 부가되어 있을 수가 있다.

앞서 설명한 바와 같이 상기한 응집반응조의 하부의 응집 산기장치로부터 오존을 유입하게 되면 응집반응조의 응집(Coagulation)반응 효과를 개선하는 동시에 기계적인 혼합장치 없이 응집반응조(20)내의 약품 혼합이 원활히 이루어지도록 하는 효과가 있다.

더불어 상기한 응집 산기장치에서 제공되는 오존은 응집반응조의 하수 또는 폐수 내에 포함되어 있는 유기오염물질과 반응하여 응집의 효과를 증진시키는 기능을 갖게 된다.

그리고, 상기한 오존반응조(50)에서 오존산화 및 분해 반응이 이루어진 하수 또는 폐수는 오존반응조(50) 상부 일측에 구비된 처리수 유출구(57)를 통해 2차처리수조(60)로 이송된다.

본 발명의 상기한 2차처리수조(60)는 다음의 수처리 공정을 위하여 처리된 하수 또는 폐수를 일시적으로 저장하거나 저류하는 수조 또는 반응조 등을 의미한다.

본 발명은 상기한 2차처리수조의 저류된 하수 또는 폐수는 여과조(70)로 유입되게 된다.

상기한 2차처리수조의 저류된 하수 또는 폐수가 여과조로 유입되는 것은 통상의 자연유하식 또는 이송펌프(61) 등을 이용하여 수행할 수 있다.

따라서 상기한 2차처리수조의 저류된 하수 또는 폐수는 여과조의 상부로 유입되어 물리적인 여과과정을 통해 처리수중의 미량의 잔류 오염물질을 제거한 후 배출구(71)를 통해 자연수계로 배출하거나 재이용하는데 이용된다.

본 발명의 상기한 여과조(70)는 분리막조 또는 활성탄, 모래 등과 같은 여과재를 충진한 여과조 등을 모두 포함하는 개념이다.

본 발명의 여과조는 활성탄(Activated Carbon) 또는 모래 등과 같은 여과재로 충진한 여과조를 사용하는 것이 좋다.

또한 본 발명의 상기한 분리막조는 처리될 하수 또는 폐수에 포함된 미량의 잔류 오염물질을 제거할 수 막(membrane)이 설치되어 있는 장치 또는 수단을 의미한다.

상기한 막의 종류는 다양할 수 있으며, 정밀여과막(MF)이나 중공사형 한외여과막(UF)을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 막 세정을 위해 공기세정이 가능하도록 산기관이 일체화된 모듈형태로 설치하는 것이 좋다.

본 발명의 여과막은 유기막 또는 무기막 모두 사용할 수 있으며 바람직하게는 오존과 같은 산화제의 영향을 덜 받는 무기막을 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 무기막은 무기질 소재의 막(무기막)으로 된 것을 의미하며 금속이나 금속 산화물, 탄소 등의 물질로 이루어져 있는 통상의 무기막을 사용할 수 있음을 의미한다.

더욱 바람직하게는 세라믹 소재로 제조된 무기막을 사용하는 것이 좋다.

본 발명은 상기한 구조로 이루어진 오존을 이용한 하수 또는 폐수처리장치 및 이를 이용한 하수 또는 폐수처리 시스템을 제공하게 된다.

본 발명의 기술적 내용은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명 기술사상의 범위 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 하수 또는 폐수처리 장치 또는 시스템에 관한 장치 또는 수단을 생산, 제조, 판매, 가공, 운영하는 산업에 매우 유용한다.

특히 본 발명은 화학약품, 자외선 램프 또는 오존을 이용하여 수처리하는 장치 또는 시스템에 관한 장치 또는 수단을 생산, 제조, 판매, 가공, 운영하는 산업에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

10 : 집수조 11 : 하수 또는 폐수 유입관
12 : 이송펌프 13 : 하수 또는 폐수 이송관
20 : 응집반응조 21 : 응집 산기장치
22 : 배오존가스이송관 30 : 침전조
31 : 경사판 32 : 슬러지집수구
33 : 월류웨어 40 : 1차처리수조
41 : 이송펌프 50 : 오존반응조
51 : 자외선 램프 52 : 방해판
53 : 기포발생기 54 : 산기장치
55 : 조절밸브 56 : 유입구
57 : 처리수 유출구 58 : 공기유입관
59 : 오존반응조유입관 60 : 2차처리수조
61 : 이송펌프 70 : 여과조
71 : 배출구 80 : 약품탱크
81 : 약품펌프

Claims (4)

1. 외부에서 유입하는 하수 또는 폐수를 저장하여 담아두어 저류시키고 응집반응조에 하수 또는 폐수를 제공하는 기능을 수행하는 집수조(10),
   상기 집수조로부터 유입되는 하수 또는 폐수에 포함되는 오염물질을 응집시켜 플록을 형성시키는 기능을 수행하는 응집반응조(20),
   상기 응집반응조를 거친 하수 또는 폐수 내에서 응집하여 비중이 커진 응집물을 침전시켜 제거하는 침전조(30),
   상기한 침전조의 응집 침전을 거친 하수 또는 폐수가 이송되어 저류되는 1차처리수조(40),
   상기 1차 처리수조로부터 이송된 하수 또는 폐수를 오존으로 처리하는 오존반응조(50),
   상기 오존반응조를 거친 하수 또는 폐수가 이송되어 저류되는 2차처리수조(60),
   상기 2차처리수조로부터 이송된 하수 또는 폐수를 여과하는 여과조(70),
   상기 응집반응조에 약품을 주입하는 약품탱크(80)를 포함하되,
   상기한 응집반응조(20)의 하부 일측에 응집용 산기장치(21)가 구비되고,
   상기한 오존반응조(50)의 상부로부터 배출되는 배오존을 배오존가스이송관(22)을 통하여 상기한 응집용 산기장치(21)에 제공하여 응집반응조에 주입하여 하수 또는 폐수를 처리하고,
   상기한 약품탱크(80)에서 응집제 또는 응집보조제를 응집반응조에 주입하여 처리하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기한 오존반응조(20)는 자외선램프(51)가 구비되고, 산기장치(54)가 구비되어 자외선램프에 의한 자외선과 산기장치에서 공급되는 공기와의 반응에 의하여 오존을 생성하여 수처리하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기한 침전조(30)의 수면 아래 일측에는 경사판(31)이 형성되어 있고,
   월류웨어(33)가 구성되어 침전조의 상등 처리수를 월류시켜 1차처리수조로 이송하는 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기한 여과조(70)는 분리막조이거나, 활성탄 또는 모래의 여과재를 충진한 여과조인 것을 특징으로 하는 하수 또는 폐수 처리 시스템.
   
   

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