KR20170006857A - 고전압 방전과 초미세 나노 버블을 이용한 폐수 정화처리 시스템 - Google Patents

Abstract

고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 처리 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시 예에 따른 폐수 정화처리 시스템은, 외부로부터 유입되는 폐수를 저장하고 초미세 기포로 폐수를 1차 정화하는 제 1 정화조; 제 1 정화조 내에서 1차 정화를 위한 초미세 기포를 발생시키기 위해, 제 1 정화조로부터 폐수를 유입 받아 초미세 기포와 함께 제 1 정화조로 유출시키는 제 1 기포 발생기; 제 1 정화조로부터 1차 정화된 1차 정화 폐수가 유입되어, 고전압방전 및 초미세 기포로 폐수를 2차 정화하는 제 2 정화조; 제 2 정화조의 상부에 위치하고, 제 2 정화조 내부의 1차 정화 폐수에 오존이나 라디칼 이온을 배출하는 고전압 방전 장치; 제 2 정화조 내에서 고전압 방전 장치로 부터 배출되는 오존이나 라디칼 이온이 확장되도록 하는 초미세 기포를 발생시키기 위해, 제 2 정화조로부터 1차 정화 폐수를 유입 받아 초미세 기포와 함께 제 2 정화조로 유출시키는 제 2 기포 발생기; 제 1 정화조와 제 2 정화조가 위치되는 정화 챔버; 정화 챔버 로부터 유출된 공기를 고전압 방전으로 정화하여 외부로 배출하는 고전압 방전 공기 정화기;를 포함한다.

Description

고전압 방전과 초미세 나노 버블을 이용한 폐수 정화처리 시스템{Waste water purification treatment system using a high-voltage discharge port and nano bubble}

환 경 분야

일반적인 수(水)처리 기술은 크게 물리ㆍ화학적 처리와 생물학적 처리, 다단계처리로 대별할 수 있다. 현재 이러한 기술을 뛰어넘어 더 나은 수 처리 효과를 보기 위해 많은 연구가 진행되고 있는데, 소위 첨단 수 처리 기술이라 불리는 기술을 중심으로 많은 연구가 행해지고 있다.

첨단 수 처리 기술의 종류를 살펴보면, 1) 전기화학적 방법에 의한 기술, 2) 전기ㆍ자기를 이용한 수(水)처리 기술, 3) 자외선을 이용한수(水)처리 기술, 4) 고전압 방전을 이용한 수 처리 기술이 있다.

고전압 방전을 이용한 수(水)처리 기술은, 종전의 수 처리 기술과는 달리 약품투입이 필요 없고 처리공정도 간편하며, 2차 오염도 발생시키지 않는 장점으로 최근 새로운 개념의 수(水)처리 기술로 부각되고 있다. 고전압 방전에는 펄스 스트리머 방전, 무성 방전, 부분방전, 연면 방전 및 코로나 방전 등이 있다. 수질 오염물질 처리를 위한 전기 방전에 관한 연구들은 1980년대 후반부터 미국, 일본, 네덜란드, 체코, 러시아, 캐나다 등에서 활발하게 진행되어 왔다. 수중 또는 수 표면에서 고전압 펄스방전을 발생시키면 다양한 물리화학적 과정들이 시작되어 자외선(UV), 충격파(shock waves), 그리고 H, O, OH, 과산화수소(H2O2) 등과 같은 화학적 활성 종 들을 생성시키며, 수 표면에 근접하여 발생하는 기체중의 방전에서는 배경기체에 산소가 존재할 때, 고농도의 오존과 활성라디칼들이 생성되어 쉽게 물에 용해되어 오염물질 제거과정에 참여할 수 있는 것으로 알려져 있다.

고전압 방전 장치의 유입가스로 공기를 이용할 경우, O3을 비롯한 O, OH, H, N, HO2 등의 라디칼(Radical)이 생성되고 이러한 불안정한 생성물들은 2차적으로 오염물질 또는 산소 등과 반응하여 과산화물(Peroxide)이나 새로운 형태의 라디칼을 형성함으로써 연쇄적인 산화분해 반응이 진행되며, 이러한 산화반응은 난분해성 물질, 대기 중 유해가스 및 악취, 색도 및 오ㆍ폐수의 살균처리 등 오염물질 정화에 폭 넓게 응용될 수 있다.

현재, 수(水)처리를 위한 고전압 방전 기법은 너무도 많이 연구되어져 왔으며, 물을 고전압 방전을 이용하여 정화할 경우 효과가 좋다는 것은 학술적 실험으로 증명이 되어 그 가치를 인정받고 있다.

나아가, 최근에는 고전압 방전으로 정화된 폐수에 2차적으로 버블을 발생시켜 2차적인 정화를 실시하는 기술도 제안되고 있다. 하지만, 이 경우, 고전압 방전에 의한 정화와 버블에 의한 정화가 독립적으로 이루어지게 된다. 이러한 독립적인 2단계의 정화는 단순히 고전압 방전에 의한 정화와 버블에 의한 정화를 병렬적으로 진행하는 것에 불과하다. 또한, 고전압 방전에 의한 정화를 주로 하고 고전압 방전으로 정화된 폐수에 버블로 추가적인 정화를 행하는 것에 불과하다는 점에서, 고전압 방전에 의해서만 정화를 하는 경우와 비교할 때 거의 동일한 시간이 소요되게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템의 장치 구성도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템(1)은 정화 챔버(10) 내에 제 1 정화조(100)와 제 2 정화조(200)가 위치된다. 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템(1)은, 폐수가 제 1 정화조(100)에서 초미세 기포에 의해 먼저 1차 정화된 후, 1차 정화 폐수가 제 2 정화조(200)로 공급되어 고전압 방전과 초미세 기포의 작용에 의해 2차 정화 된다. 이로써, 1차 정화 과정을 통해 부유 성 오염물질(SS,Suspended Sediment) 등이 1차로 제거된 후, 고전압 방전과 초미세 기포의 협력 작용에 의해 2차 정화된다. 이로써, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템(1)은 고농도 난분해성 폐수를 신속하게 제거할 수 있다.

먼저, 제 1 정화조(100)는 폐수 유입 관(110)을 통해 외부로부터 폐수(w/w, waste water)를 유입 받는다. 유입 받는 폐수는 가정, 공장, 농축 산업 등 각종 시설에서 배출되는 오수, 폐수, 하수 등을 포함할 수 있다. 나아가, 고농도 난분해성 폐수인 음식물 폐수, 염색 폐수, 축산 폐수, 제지 폐수, 전분 폐수 등을 포함할 수 있다.

유입된 폐수는 제 1 정화조(100) 내에서 초미세 기포에 의해 우선 정화되며, 즉, 제 1 정화조(100)는 유입된 폐수를 저장함과 동시에 이를 1차 정화한다. 제 1 정화조(100) 내에서의 1차 정화는 미세 기포의 오염물질 포획 등에 의해 이루어진다.

이를 위하여, 제 1 정화조(100)는 제 1 기포 발생기(150)와 유체 연통되어 있다. 즉, 제 1 기포 발생기(150)는 제 1 정화조(100)의 측방과 연결되어 있는 제 1 폐수 유입 로 (152) 로 부터 제 1 정화조(100) 내의 폐수를 유입 받는다. 이 후, 제 1 기포 발생기(150)는, 제 1 기포 발생기(150) 내에서 유입 받은 폐수에 초미세 기포를 주입한 다음, 제 1 폐수 유출로(154)를 통해 다시 제 1 정화조(100) 내로 유출시킨다. 여기서, 제 1 폐수 유출로(154)는 일단이 제 1 기포 발생기(150)와 연결되고, 타단은 제 1 정화조(100)의 하면과 연결되어 있을 수 있다.제 1 폐수 유출 로 (154)의 타단이 제 1 정화조(100)의 하면과 연결되어 있음으로 인하여, 다시 제 1 정화조(100)로 유출된 폐수 내에 포함된 초미세 기포가 제 1 정화조(100) 내에서 상승하며 원활하게 퍼질 수 있다.여기서, 제 1 정화조(100) 내부에 퍼지는 초미세 기포(B)는 10 ~ 100 ㎚(나노)의 직경을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 10 ~ 1000 ㎚(나노)의 직경을 가질 수도 있으며, 100 ㎚(나노)이상의 직경을 가질 수도 있다. 한편, 도 1에서는, 제 1 폐수 유입 로(152)가 1개 이고 제 1 폐수 유출로(154)가 2개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정 되지 않으며, 그 개수는 제 1 정화조(100)의 용량이나 필요에 따라 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 정화조(100)의 부피가 크거나 초미세 기포가 제 1 정화조(100) 내에서 보다 신속히 퍼지도록 하기 위해, 제 1 폐수 유출로(154)는 3개 이상 마련될 수 있다. 나아가, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제 1 폐수 유출로는 하나의 메인 유출 로에서 분기되는 2개 이상의 분지관일 수 있다.

제 1 정화조(100) 내로 공급되는 미세 기포(B)는, 제 1 정화조(100) 내의 폐수(w/w)를 1차 정화하게 된다. 제1 기포 발생기(150)가 기동되면, 소정 시간 경과 후, 제 1 정화조(100) 내는 초미세 기포(B)로 가득 찰 수 있다.여기서, 소정 시간은 5분 정도(시각적으로 가득 찰 때까지 소요되는 시간은 약 30초 ~ 1분)일 수 있으나, 이는 제 1 기포 발생기(150)의 용량 및 제 1 정화조(100)의 크기에 따라 상이할 수 있는 바, 이에 한정되지 않는다. 초미세 기포(B)는 제 1 정화조(100) 내에서 폐수(w/w)의 총 질소(T/N, Total Nitrogen), 총인(T/P, Total Phosphorus), 생물학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand), 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)를 줄이거나 낮추는 역할을 하게 된다. 여기서, 부유 성 오염물질(SS)은 폐수 내에 부유하여 존재하는 오염물질로서, 음식물 폐수, 염색 폐수, 축산 폐수, 제지 폐수, 전분 폐수에 존재하여 그 제거가 어려운 오염물질 중 하나이다. 제 1 정화조(100) 내에서는 초미세 기포(B)가 부유 성 오염물질(SS) 외면에 흡착되어 부유 성 오염물질(SS)을 포집하게 된다. 폐수보다 밀도가 낮은 초미세 기포(B)는 제 1정화조(100) 내의 폐수 상측으로 이동하려는 힘(부력)을 받게 된다. 여기서, 초미세기포(B)가 부유 성 오염물질(SS)을 흡착/포집한 상태에서 부력을 받음으로써, 부유 성 오염물질(SS)은 초미세 기포(B)와 함께 제 1 정화조(100) 내의 폐수 상부에 부유하게 된다. 도 1에서, 부유 성 오염물질 (SS)이 제 1 정화조(100) 내의 상부에 부유하여 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 제 1 정화조(100) 내의 폐수 상부에 부유해 있게 되는 부유 성 오염물질(SS)을 포함하는 오염물질은, 제 1 정화조(100)의 상부에서의 오염물질 제거 작업에 의해 용이하게 제거될 수 있다.

이와 같이, 부유 성 오염물질(SS)을 포함하는 오염물질은 제 1 정화조(100) 내에서 폐수(w/w)로부터 1차적으로 제거되게 된다. 본 명세서에서는 이를 차 정화 과정”으로 지칭하도록 한다. 이러한 1차 정화 과정은, 고전압 방전에 의해 제거될 경우 상당한 시간이 소요되는 부유 성 오염물질(SS)을 신속하고 효율적으로 제거될 수 있게 함으로써, 후술할 2차 정화 과정(고전압 방전 및 초미세 기포에 의한 정화 과정)에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 이러한 1차 정화 과정을 통해 정화된 1차 정화 폐수는, 제 1 밸브(V1)의 개방에 따라 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)을 통해 2차 정화조(200)로 이동될 수 있다. 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단은 제 1 정화조(100)의 하부와 결합되어 있을 수 있으며, 타단은 제 2 정화조(200)의 상부와 결합되어 있을 수 있다. 제 1 밸브(V1)는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120) 에 마련될 수 있다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제 1 정화조 폐수 유출관 (120)을 통해 1차 정화 폐수를 이송시키기 위해 별도의 펌프가 마련될 수 있다.

도 1에서는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단보다 타단이 높은 곳에 위치하고 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단보다 타단이 낮은 곳에 위치할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제1 정화조(100)가 제 2 정화조(200)보다 상측에 위치하여, 제 1 정화조(100)와 연결되는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단이 제 2 정화조(200)와 연결되는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 타단보다 높은 곳에 위치할 수 있음은 물론이다. 이 경우에는, 중력에 의해 제 1 정화 폐수가 제 1 정화조 폐수 유출 관 (120) 을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 별도의 펌프가 마련되지 않고, 제 1 밸브(V1)의 개폐에 의해서만 제 1 정화 폐수의 이동을 단속할 수 있다.

제 1 정화조 폐수 유출 관(120)을 통해 제 2 정화조(200)로 유입된 제 1 정화 폐수는, 제 2 정화조(200) 내에서 2차 정화되게 된다. 2차 정화는 고전압 방전 및 초미세 기포의 동시 작용에 의해 이루어진다. 이러한 2차 정화를 위해, 제 2 정화조(200)는, 상부에 고전압 방전 장치(260)를 구비하고 있고, 제 2 기포 발생기(250)와 유체 연통되어 있다.

고전압 방전 장치(260)는 제 2 정화조(200)의 상부에 위치하고, 고전압 방전에 의해, 외부로부터 유입된 공기로부터 오존이나 라디칼 이온을 생성한다. 이를 위하여, 고전압 방전 장치(260)는 다양한 형태의 장치를 포함할 수 있으며, 예를 들어, DBD(dielectric barrier discharge) 소스, ICP(inductively coupled plasma) 소스,CCP(capacitively coupled plasma) 소스, TCP(transformer coupled plasma) 소스, ECR(electron cyclotron resonance) 소스, SWP(surface wave plasma) 소스 등일 수 있다. 이러한 고전압 방전 장치(260)는 외부로부터 유입된 공기로부터 고전압 방전을 이용하여 오존이나 라디칼 이온을 생성하고, 이를 이용하여 1차 정화 폐수를 2차 정화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 고전압 방전 장치(260)는 1차 정화 폐수에 전기장을 인가하여 1차 정화 폐수를 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 처리과정 동안 유입된 공기는 이온화되며, 이에 따라 1차 정화 폐수는 2차 정화 처리될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 고전압 방전 장치(260)는 공기를 유입하기 위한 공기 유입 관(262)을 가질 수 있다. 고전압 방전 장치(260)는 제 2 정화조(200) 상부에 위치할 수 있는데, 이는 1차 정화 폐수가 제 2 정화조(200)에서 유 출입 저장 및/또는 이동되고 있고, 그 보다 가벼운 오존이나 라디칼이 상기 폐수 내부 및/또는 표면에서 더욱 효과적으로 반응하기 때문이다. 도 2 및 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전 장치(260)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전 장치(260)는 고전압 방전기(270)가 하나 이상 결합된 형태이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전기(270)는, 원통형관(270-1), 지지대(270-3),금속 망(270-5), 외부전극(270-7); 내부전극(270-9)을 포함할 수 있다. 먼저, 원통형관(270-1)은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전기(270)의 기본 구조로써, 양단이 개방되고, 유전체로 이루어질 수 있다. 원통형관(270-1)은 그 내부에 내부전극(270-9)을 포함하고, 그 형태는 특별히 제한

되지 않을 수 있다. 원통형관(270-1)의 일단, 즉 상단은 오픈(open)되어 지지 대 (270-3)에 결합되고, 타단, 즉 하단은 전체 또는 그 일부가 개방될 수 있다. 원통형관(270-1)은 그 내외부에 배치된 양 전극 사이에 존재하여 절연 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 석영으로 이루어진 석영관일 수 있으며, 유전체로 이루어질 수 있다. 이로써, 외부전극(270-7)과 내부 전극(270-9)에 전류가 인가되면, 유전체 (Dielectric Substance)의 전기분극(편극, polarization)에 의해 전기장이 줄어들면서 상대적으로 전기용량을 증대된다. 따라 서, 본 발명의 실시 예에서는 이러한 유전체를 원통형관 (270-1)으로 사용하여 전류의 흐름을 최상으로 유지하면서 전자사태(avalanch effect)를 극대화시킬 수 있다. 나아가, 지지대(270-3)는 원통형관 (270-1)의 일단이 결합될 수 있다. 지지대(270-3)는 원통형관(270-1)과 이를 포함하는 고전압 방전기(270)의 각 구성요소를 지지하게 된다. 또한, 지지대(270-3)는 고전압 방전이 이루어지는 영역과 전류와 공기를 유입시키는 영역을 구분하는 역할을 할 수가 있다. 이러한 지지대 (270-3)의 재질이나 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 비전도성 물질로 이루어질 수 있다. 금속 망(270-5)은 상기 원통형관(270-1)의 외부를 둘러싸며, 외부전극(270-7)과 연결되어 그물(Mesh) 형태를 갖는 망상 전극으로써 작용할 수 있다. 이와 같은 망 형태의 구멍은 코로나 방전을 극대화시킬 수 있다. 즉, 대전면적을 높이면서 전하(charge)를 부분 집중시켜 전자발생 효율을 높이고, 코로나 방전 발생은 높이되 아크 방전은 억제할 수 있다. 나아가, 상기 금속 망(270-5)의 재질이나 형상은 특별히 제한되지 않지만, 도전체로 형성될 수 있고, 예를 들어 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다. 나아가, 원통형관(270-1)의 가운데를 중심으로 그것의 상부 및 하부 전체 또는 일부에 걸쳐서 형성될 수 있다. 외부전극(270-7)은 지지대(270-3)를 관통하여 금속 망(270-5)과 연결된다. 외부전극(270-7)은 원통형관(270-1)의 외부에 위치할 수 있으며, 금속 망 (270-5)에 전류를 공급한다. 이를 위하여, 외부전극(270-7)은 지지대(270-3)를 관통하여 형성될 수 있다. 내부전극(270-9)은 지지대(270-3)를 관통하여 원통형관 (270-1) 내부에 위치할 수 있다. 내부전극(270-9)은 외부전극(270-7)과 대향하는 전극으로써, 원통형관 (270-1)을 사이에 두고 고전압 방전이 이루어진다. 이를 위하여, 내부전극(270-9)의 재질이나 형상은 다양하게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 스페인레스 스틸로 이루어진 판상의 도전체일 수 있다.

공기 전달 관(264)은 내부전극(270-9)과 일체로 형성될 수 있다. 내부전극(270-9)이 관형 상으로 형성되고, 내부전극(270-9)의 내부로 공기가 흘러 원통형관(270-1) 내부로 공기를 전달될 수 있다. 본 발명의 실시 예는 외부전극(270-7)과 내부전극 (270-9) 사이에 공기에 의해 절연 커패시터를 형성한 후, 그것을 통하여 고전압 방전을 일으키는 것이므로, 공기전달 관(264)은 고전압 방전을 위한 공기를 원통형관 (270-1) 내부로 전달하는 것이다. 본 발명의 실시 예에서는 공기전달 관(264)이 내부전극(270-9)과 일체화 되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 내부전극(270-9)과 구별되는 별도의 관으로 구비될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전기(270)에 공급되는 공기는 정화 챔버(10) 내의 공기일 수 있다.즉, 고전압 방전기(270)에 공급되어 고전압 방전이 유도되어 오존 또는 라디칼을 발생시키는 공기로서, 정화 챔버(10) 내의 공기를 사용함으로써, 정화 챔버(10) 내의 공기에 포함된 악취 발생 물질을 저감 및/또는 제거할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 고전압 방전기(270)는 다음과 같은 작동관계를 갖는다. 먼저, 공급전원인 D C일 경우, 지지대(270-3) 상단 측으로 돌출된 내부전극(270-9)에 + 전원을 연결하여 승압된 전압을 단속적으로 인가하고, 망상 구조를 갖는 외부전극(270-7)에는 - 전원을 연결한다. 그러면, 유전체인 원통형관 (270-1)을 사이에 두고 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9)이 서로 대전된다. 이 상태에서, 고전압에 의해 주입된 에너지가반도체 현상과 같이 방벽인 원통형관 (270-1) 내부에서 전자사태를 형성하고, 생성된 전자는 전자가 띄고 있는 열에너지로 인해 원통형관(270-1) 방벽을 뚫고 원통형관(270-1) 외부에 있는 외부전극 (270-7) 쪽으로 방사 된다.이 때, 생성된 전자사태의 전자들이 주변에 있는 산소분자를 끌어당기기 위해 방전되며, 이때 생성된 전자는 산소분자가 쉽게 흡수할 수 있는 에너지를 띄게 된다. 보통, 이온 수명은 에너지에 따라 달라진다.

따라서, 산소분자는 생성된 2개의 전자를 얻어 과산화라디칼인 불안정한 무기성 과산화산소(O-22), 또는 O-2로 변형된다. 이러한 무기성 과산화산소는 원통형관 (270-1)을 중심으로 방사상으로 형성되므로 대단위 면적에 걸쳐 많은 양이 순간적으로 생성되게 된다. 이러한 무기성 과산화 산소들은 1차 정화 폐수 내에 포함된 유기물과 직적으로 또는 간접적으로 반응할 수 있으며, 이와 같은 반응으로 인해 폐수는 정화 처리될 수 있다. 이를 테면,상기한 수화 라디칼(과산화라디칼) 등은 유기물 중 하나인 NH4와 반응하여 N2와 H2O를 생성시킬 수 있다. 위와 같은 수화 라디칼의 반응은 폐수 내에 포함된 모든 유기물로 확장될 수 있으며, 수화 라디칼과 유기물과의 반응으로 인해 1차 정화 폐수는 2차 정화 처리될 수 있게 된다. 또한, 상기한 무기성 과산화 산소들은 라디칼 작용을 통해 병원균, 바이러스 등의 세포막에 침투하여 중화 및 파괴시키고, 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해하며, 메탄과 같은 물질은 물과 이산화탄소로 변화시키고, 황화수소의 경우에는 물과 극미량의 황산으로 분해되게 된다. 특히, 악취 제거에 탁월한 효과를 발휘하는데, 알려진 20여종 이상의 악취를 포집하는 것이 아니라 분해시켜 소멸함으로써 완전한 제거가 가능하게 된다. 또한, 상기한 본 발명에 따른 고전압 방전기(270)는, 공기전달 관(60)에 의하여 [0051] 원통형관(270-1) 내부로 전달되는 공기로, 정화 챔버(10) 내의 오염된 공기를 사용함으로써, 정화 챔버(10) 내의 악취 등으로 오염된 공기를 지속적으로 정화할 수 있다. 또한, 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9) 사이의 절연 공기에 의해 형성된 커패시터에 의해 순차적으로 충 방전이 이루어지면서, 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9) 사이에 존재하는 원통형관(270-1)의 표면 특성 변화 또는 상실이 단점으로 나타난다. 이를 위하여, 본 발명의 실시 예는 원통형관 (270-1)과 그 둘레에 형성된 금속 망(270-5)만을 교체할 수 있고, 연속 사용에 의하더라도 큰 변화가 없는 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9)은 지속적으로 사용할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 고전압 방전 장치(260)는 이러한 고전압 방전기 (270)가 하나 이상 결합된 형태를 갖는다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 고전압 방전 장치(260)는 고전압 방전 장치 본체(280)의 하부를 구성하는 덮개 (266)에 고전압 방전기(270)가 각각 결합되되, 덮개(266)의 상측에 지지대(270-3)가 결합되는 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 덮개(266)는 제 2 정화조(200)의 상면을 구성하며 제 2 정화조(200)의 상부를 덮는 덮개(266)일 수 있다. 고전압 방전 장치 본체(280)의 내부에는 고전압 방전기(270)의 외부전극(270-7) 및 내부전극 (270-9)에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 부(268)가 위치될 수 있다. 또한, 고전압 방전 장치 본체(280)는, 공기유입 관(262)와 연통되고, 고전압 방전기 각각에 공기를 공급하는 공기전달관(264)과 연결되는 공기 관(262-1)을 포함할 수 있다. 이로써, 공기유입 관(262)으로 부터 유입된 공기는 공기 관(262-1)을 거쳐 공기전달 관(264)을 통해 고전압 방전기 (270) 로 전달될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 고전압 방전기(270)의 일부는 고전압 방전 장치 본체(280)의 외측으로 돌출되어 있을 수 있다. 이와 같이 돌출된 고전압 방전기 (270)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1차 정화 폐수 내에 일부가 잠겨 있을 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 고전압 방전기(270)로부터 방사되는 오존이나 라디칼들이 모이게 되는 챔버 (도시)가 고전압 방전 장치(260)의 하부에 별도로 존재하고, 동 챔버 로부터 배출 관(미 도시)이 연장되어 1차 정화 폐수 내에 잠겨있을 수도 있다. 이로 인해, 고전압 방전기 (270)로 부터 발생된 오존이나 라디칼들은 제 2 정화조(200) 내의 1차 정화 폐수(w/w-1) 내로 공급될 수 있다.

여기서, 1차 정화 폐수(w/w-1) 내로 공급된 오존이나 라디칼들은 제 2 정화조(200) 내에서 1차 정화 폐수(w/w-1)와의 반응(정화 반응) 내지 산화 반응 등의 원인으로 인해 고전압 방전기(270)의 주위에 모여 있게 된다. 즉, 고전압 방전기(270)의 외측으로 확장되지 못하고, 고전압 방전기(270)에서 오존이나 라디칼이 방사되는 부근의 특정 영역에만 오존이나 라디칼이 위치되게 된다. 제 2 정화조(200) 내에서 이러한 오존 또는 라디칼이 확장되지 못하는 경우, 극히 제한된 일부 영역에서만 2차 정화가 이루어지게 되므로, 2차 정화 과정에 소요되는 시간이 매우 길어지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 폐수의 정화 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 정화조(200)가 제 2 기포 발생기(250)와 유체 연통되어있다. 즉, 제 2 기포 발생기(250)는 제 2 정화조(200)의 측방과 연결되어 있는 제 2 폐수 유입 로(252)로부터 제 2 정화조(200) 내의 폐수를 유입 받는다. 이 후, 제 2 기포 발생기(250)는, 제 2 기포 발생기(250) 내에서 유입 받은 폐수에 초미세 기포를 주입한 다음, 제 2 폐수 유출로(254)를 통해 다시 제 2 정화조(200) 내로 유출 시킨다. 여기서, 제 2 폐수 유출로(254)는 일단이 제 2 기포 발생기(250)와 연결되고, 타단은 제 2 정화조(200)의 하면과 연결되어 있을 수 있다. 이를 통해 다시 제 2 정화조(200)로 유출된 폐수 내에 포함된 초미세 기포가, 제 2정화조(200) 내에서 상승하며 원활하게 퍼질 수 있다. 여기서, 제 2 정화조(200) 내부에 퍼지는 초미세 기포(B)는 10 ~ 100 ㎚(나노)의 직경을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지않고, 10 ~ 1000 ㎚(나노)의 직경을 가질 수도 있으며, 100 ㎚ (나노)이상의 직경을 가질 수도 있다. 한편, 도 1에 제 2 폐수 유입 로(252)가 1개, 제 2 폐수 유출로(254)가 2개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 그 개수는 제 2 정화조 (200)의 용량이나 필요에 따라 조절할 수 있다. 제 2 기포 발생기(250)는 제 1 기포 발생기(150)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있는 바, 그 구체적인 설명은 생략한다. 제 2 정화조(200) 내로 공급되는 초미세 기포(B)는, 제 2 정화조(200) 내의 1차 정화 폐수(w/w-1)가 고전압 방전기(270)로부터 배출, 즉 방사되는 오존 또는 라디칼을 확장되는 역할을 한다. 즉, 고전압 방전기(270)로부터 배출되는 오존 또는 라티칼은 특정 영역에만 존재하게 되는데, 제 2 정화조(200)내로 공급되어 제 2 정화조 (200)에 채워져 있는 초미세 기포(B)에 의해 존재하는 영역이 확장되게 된다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 고전압 방전기(270)로부터 발생되어 배출되는 오존 또는 라디칼, 예를 들어 무기성 과산화수소는 제 2 저장 조(200) 내의 초미세 기포(B)의 표면을 따라 빠르게 이동하면서 주위로 이동되어 확장될 수 있다. 즉, 고전압 방전기(270) 로부터 배출되는 힘 내지 확산 현상에 의해 고전압 방전기(270)주위로 퍼지는 경우에 비하여, 주위 초미세 기포(B)의 표면을 따라 빠르게 확장되면서, 보다 넓은 범위, 구체적으로 상기 특정 영역보다 넓은 영역으로 퍼질 수 있다. 즉, 제 2 정화조(200) 내의 초미세 기포(B)는 오존 또는 라디칼이 주위로 퍼지는 브릿지 역할을 하게 되는데, 이로써, 제 2 정화조(200) 내에서 오존 또는 라디칼이 존재하는 범위가 보다 넓어지게 된다. 이러한 범위의 확장은 오존 또는 라디칼이 존재하는 영역의 표면적을 급속히 증가시키게 되어 2차 정화 과정을 보다 신속하게 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 2차 정화 과정은, 제 2 정화조(200) 내에서 폐수(w/w)의 총 질소(T/N, Total Nitrogen), 총인(T/P, Total Phosphorus), 생물학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand), 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)를 줄이거나 낮추는 역할을 하게 된다. 이로써, 최종 정화된 물(c/w, Clean Water)을 만들 수 있다.이 뿐만 아니라, 제 2 정화조(200) 내의 초미세 기포(B)는 제 1 정화조(100) 내의 1차 정화 과정으로도 제거되지 못한 부유 성 오염물질(SS)을 추가적으로 정화시킬 수 있다. 즉, 제 2 기포 발생기(250)가 기동되면, 소정 시간경과 후, 제 2 정화조(200) 내는 초미세 기포(B)로 가득 찰 수 있다. 여기서, 소정 시간은 5분 정도 (시각적으로 가득 찰 때까지 소요되는 시간은 약 30초 ~ 1분)일 수 있으나, 이는 제 1 기포 발생기(150)의 용량 및 제 1정화조(100)의 크기에 따라 상이할 수 있는 바, 이에 한정되지 않음은 제 1 정화조(100)와 관련하여 설명한 바와 같다. 제 2 정화조(200) 내의 초미세 기포(B)는, 고전압 방전 장치(260)의 고전압 방전기 (270) 부근에서는 오존 또는 라디칼을 확장시키게 될 뿐만 아니라, 그 이외의 영역에서는 제 1 정화조(100)의 제 1 정화 과정과 마찬가지로 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)을 제거하는 역할을 할 수 있다.

이와 같이, 제 1 정화조(100)의 1차 정화 과정 및 제 2 정화조(100)의 2차 정화 과정을 거친 정수(c/w, Clean Water)는 총 질소(T/N, Total Nitrogen), 총인(T/P, Total Phosphorus), 생물학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand), 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)이 현저히 줄어들거나 낮추어져 정화된 깨끗한 물(c/w, Clean Water)일 수 있다. 이렇게 깨끗하게 정화된 물은 정수 유출 관(20)을 통해 정화 챔버(10)의 외부로 배출될 수 있다. 한편, 정수 유출 관(20)에는 제 2 정화조(200)에서 정화가 끝난 물만을 배출시키기 위한 밸브(V2)가 마련될 수 있다.

한편, 이러한 제 1 정화조(100) 내의 제 1 정화 과정 및 제 2 정화조(200) 내의 제 2 정화 과정 중에는 기본적으로 폐수를 정화하기 위한 것이다. 따라 서, 제 1 정화조(100) 및 제 2 정화조(200)의 근방에는 악취 등을 포함하는 오염된 공기가 존재하게 된다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 폐수 정화 처리 시스템(1)은, 제 1 정화조(100) 및 제 2 정화조(200)가 정화 챔버(10) 내에 위치되며, 정화 챔버(10)는 외부와 차단되어 제 1 정화조(100) 및 제 2정화조(200) 근방의 오염된 공기가 외부로 유출되지 않도록 한다.

다만, 정화 챔버(10)에는 제 1 정화조(100)로 폐수(w/w)를 유입시키기 위한 폐수 유입 관(110)이 외부로 연장되어 있으며, 정화가 끝난 물을 유출시키기 위한 정수 유출 관(20)이 외부로 연장되어 있다. 또한, 정화 챔버(10)에는, 정화 챔버(10) 내로 공기가 유입되도록 하기 위한 외부 공기 유입 관(12)과, 정화 챔버(10)의 공기가 외부로 유출될 수 있는 내부 공기 유출 관(14)이 마련된다.

여기서, 폐수 유입 관(110) 및 정수 유출 관(20) 각각에는 밸브(V2, V3)가 마련되어 필요한 경우에만 개방된다. 나아가, 도면으로 도시하지 않았으나, 외부 공기 유입 관(12)에는 정화 챔버(10) 내부의 공기가 외부 공기 유입 관(12)을 통해 유출되지 않도록 일 방향 단속 밸브가 구비될 수 있으며, 내부 공기 유출 관(14)에는 정화 챔버(10)의 내부 공기의 유출을 단속하는 밸브(V4)가 구비되어 있다. 따라 서, 각 밸브(V2, V3, V4)가 닫힌 경우, 정화 챔버 (10) 내의 내부 공기는 외부로 유출되지 않을 수 있다.

여기서, 내부 공기 유출 관(14)은, 정화 챔버(10)로부터 유출되는 내부 공기를 정화시키기 위한 고전압 방전 공기 정화기(300)가 연결되어 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 내부 공기 유출 관(14)에는 공기 펌프가 마련되어, 정화 챔버(10) 내부의 공기를 강제로 유출시킬 수 있음은 물론이다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 고전압 방전 공기 정화기(300)의 내부에는 고전압 방전기(미 도시)가 구비되어 있다. 고전압 방전 공기 정화기(300) 내에 구비되는 고전압 방전기는 상술한 고전압 방전기(260)와 같은 구조를 가질 수 있으며, 공기의 정화에 적합하도록 당업자의 입장에서 설계 변경될 수도 있음은 물론이다.

따라서, 내부 공기 유출 관(14) 상의 밸브(V4)가 개방되어, 정화 챔버(10)의 내부 공기가 고전압 방전 공기 정화기(300)로 유입되면 고전압 방전 공기 정화기(300)는 내부 공기를 깨끗한 공기로 정화시킬 수 있다. 이와 같이 정화된 공기는 고전압 방전 공기 정화기(300)와 연통되어 있는 정화 공기 유출 관(310)을 통해 외부로 유출될 수 있다.

이러한 고전압 방전 공기 정화기(300)에 의한 정화는, 정화 챔버(10) 내부의 오염된 공기를 2단계에 걸쳐 정화 시키게 된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 제 2 정화조(200)의 상부에 위치하는 고전압 발생 장치(270)에 의하여 정화 챔버(10) 내의 오염된 공기가 1단계 정화되며, 나아가 내부 공기 유출 관(14)을 통하여 고전압 방전 공기 정화기(300)로 유입된 내부 공기가 2단계 정화되게 된다. 이로써, 고전압 방전 공기 정화기(300)에서 정화된 후 외부로 유출되는 정화 공기는 깨끗하게 정화된 공기일 수 있다.

한편, 도 1에서는, 상술한 제 1 정화조(100) 및 제 2 정화조(200) 각각에 제 1 기포 발생기(150) 및 제 2 기포 발생기(250)가 각각 연결되어 있으며, 각각의 제 1 기포 발생기(150) 및 제 2 기포 발생기(250)는 별도의 초미세기포 발생기(156, 256)가 존재하여, 각각의 초미세 기포 발생기(156, 256)를 통해 초미세 기포가 공급되는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 기포 발생기 (150) 및 제 2 기포 발생기(250)는 하나의 구조체로 이루어질 수 있음은 물론이다즉, 제 1 폐수 유입 로(152), 제 1 폐수 유출로(154), 제 2 폐수 유입 로(252), 및 제 2 폐수 유출로(254)는 각각 별도로 존재하되, 제 1 폐수 유입 로(152) 및 제 2 폐수 유입 로 (252)에 미세 기포를 공급하는 미세 기포 공급기(미 도시)는 하나일 수 있다. 환언하면, 하나의 초미세 기포 공급기가 초미세 기포를 공급하여, 초미세 기포를 포함하는 폐수가 제 1 폐수 유출로(154) 및 제 2 폐수 유출로(254)로 유출될 수 있도록 할 수도 있다.

이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 .정해져야 한다

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부로부터 유입되는 폐수를 저장하고 초미세기포로 폐수를1차정화조; 제1정화조 내에서 1차 정화를 위한 초미세기포를 발생시키기 위한 초미세기 포를 발생시키기 위해, 제 1 정화조로부터 폐수를 유입 받아 초미세 기포와 함께 제 1 정화조로 유출시키는 제 1 기포 발생기; 제 1 정화조로부터 1차 정화된 1차 정화 폐수가 유입되어, 고전압 방전 및 초미세 기포로 폐수를 2차 정화하는 제 2 정화조; 제 2 정화조의 상부에 위치하고, 제2 정화조 내부의 1차 정화 폐수에 오존이나 라디칼 이온을 배출하는 고전압 방전 장치; 제 2 정화조 내에서 고전압 방전 장치로부터 배출되는 오존이나 라디칼 이온이 확장되도록 하는 초미세 기포를 발생시키기 위해, 제 2정화조로부터 1차 정화 폐수를 유입 받아 초미세 기포와 함께 제 2 정화조로 유출시키는 제 2 기포 발생기; 제 1정화조와 제 2 정화조가 위치되는 정화 챔버; 정화 챔버 로부터 유출된 공기를 고전압 방전으로 정화하여 외부로 배출하는 고전압 방전 공기 정화기;를 포함한다.

여기서, 제 1 정화조로 유입되는 폐수는 음식물 폐수, 염색 폐수, 축산 폐수, 제지 폐수, 및 전분 폐수 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 고전압 방전 장치가 오존이나 라디칼 이온을 배출하도록, 고전압 방전 장치로 유입되는 공기는 정화 챔버 내의 공기일 수 있다. 나아가, 제 1 기포 발생기 및 제 2 기포 발생기는, 하나의 초미세 기포 발생기로부터 초미세 기포를 공급받을 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 고전압 방전과 초미세 기포를 하나의 반응 조 에서 동시에 이용함으로써, 정화 능력 및 속도를 증진시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들은 고전압 방전 및 초미세 기포를 하나의 반응 조에서 동시에 이용함으로써, 고농도 난분해성 폐수를 정화 시킬 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시 예들은 고전압 방전 및 초미세 기포에 의한 정화에 앞서 초미세 기포를 이용한 정화를 먼저 행함으로써, 폐수 정화에 소요되는 시간을 줄여 폐수 정화 처리의 효율을 극대화할 수 있다. 더불어, 폐수 정화 처리 시스템의 운용 중에 발생하게 되는 오염된 공기를 정화하여 외부로 배출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폐수 정화 처리 시스템의 장치 구성도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 폐수 정화 처리 시스템의 고전압 방전 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 폐수 정화 처리 시스템의 고전압 방전기의 구성도, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 폐수 정화 처리 시스템의 제 2 저장소에서 초미세 기포에 기능을 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템의 장치 구성도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템(1)은 정화 챔버(10) 내에 제 1 정화조(100)와 제 2 정화조(200)가 위치된다. 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템(1)은, 폐수가 제 1 정화조(100)에서 초미세 기포에 의해 먼저 1차 정화된 후, 1차 정화 폐수가 제 2 정화조(200)로 공급되어 고전압 방전과 초미세 기포의 작용에 의해 2차 정화 된다. 이로써, 1차 정화 과정을 통해 부유 성 오염물질 (SS,Suspended Sediment) 등이 1차로 제거된 후, 고전압 방전과 초미세 기포의 협력 작용에 의해 2차 정화된다. 이로써, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 시스템(1)은 고농도 난분해성 폐수를 신속하게 제거할 수 있다. 먼저, 제 1 정화조(100)는 폐수 유입 관(110)을 통해 외부로부터 폐수(w/w, waste water)를 유입 받는다. 유입 받는 폐수는 가정, 공장, 농축 산업 등 각종 시설에서 배출되는 오수, 폐수, 하수 등을 포함할 수 있다. 나아가, 고농도 난분해성 폐수인 음식물 폐수, 염색 폐수, 축산 폐수, 제지 폐수, 전분 폐수 등을 포함할 수 있다. 유입된 폐수는 제 1 정화조(100) 내에서 초미세 기포에 의해 우선 정화되며, 즉, 제 1 정화조(100)는 유입된 폐수를 저장함과 동시에 이를 1차 정화한다. 제 1 정화조(100) 내에서의 1차 정화는 미세 기포의 오염물질 포획 등에 의해 이루어진다. 이를 위하여, 제 1 정화조(100)는 제 1 기포 발생기(150)와 유체 연통되어 있다. 즉, 제 1 기포 발생기(150)는 제 1 정화조(100)의 측방과 연결되어 있는 제 1 폐수 유입로 (152)로 부터 제 1 정화조(100) 내의 폐수를 유입 받는다. 이 후, 제 1 기포 발생기(150)는, 제 1 기포 발생기(150) 내에서 유입 받은 폐수에 초미세 기포를 주입한 다음, 제 1 폐수 유출로(154)를 통해 다시 제 1 정화조(100) 내로 유출시킨다. 여기서, 제 1 폐수 유출로(154)는 일단이 제 1 기포 발생기(150)와 연결되고, 타단은 제 1 정화조(100)의 하면과 연결되어 있을 수 있다.제 1 폐수 유출로(154)의 타단이 제 1 정화조(100)의 하면과 연결되어 있음으로 인하여, 다시 제 1 정화조(100)로 유출된 폐수 내에 포함된 초미세 기포가 제 1 정화조(100) 내에서 상승하며 원활하게 퍼질 수 있다.여기서, 제 1 정화조(100) 내부에 퍼지는 초미세 기포(B)는 10 ~ 100 ㎚(나노)의 직경을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 10 ~ 1000 ㎚(나노)의 직경을 가질 수도 있으며, 100 ㎚(나노)이상의 직경을 가질 수도 있다. 한편, 도 1에서는, 제 1 폐수 유입 로(152)가 1개 이고 제 1 폐수 유출로(154)가 2개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정 되지 않으며, 그 개수는 제 1 정화조(100)의 용량이나 필요에 따라 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 정화조(100)의 부피가 크거나 초미세 기포가 제 1 정화조(100) 내에서 보다 신속히 퍼지도록 하기 위해, 제 1 폐수 유출로(154)는 3개 이상 마련될 수 있다. 나아가, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제 1 폐수 유출로는 하나의 메인 유출 로에서 분기되는 2개 이상의 분지관일 수 있다.

제 1 정화조(100) 내로 공급되는 미세 기포(B)는, 제 1 정화조(100) 내의 폐수(w/w)를 1차 정화하게 된다. 제1 기포 발생기(150)가 기동되면, 소정 시간 경과 후, 제 1 정화조(100) 내는 초미세 기포(B)로 가득 찰 수 있다.여기서, 소정 시간은 5분 정도(시각적으로 가득 찰 때까지 소요되는 시간은 약 30초 ~ 1분)일 수 있으나, 이는 제 1 기포 발생기(150)의 용량 및 제 1 정화조(100)의 크기에 따라 상이할 수 있는 바, 이에 한정되지 않는다. 초미세 기포(B)는 제 1 정화조(100) 내에서 폐수(w/w)의 총 질소(T/N, Total Nitrogen), 총인(T/P, Total Phosphorus), 생물학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand), 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)를 줄이거나 낮추는 역할을 하게 된다. 여기서, 부유 성 오염물질(SS)은 폐수 내에 부유하여 존재하는 오염물질로서, 음식물 폐수, 염색 폐수, 축산 폐수, 제지 폐수, 전분 폐수에 존재하여 그 제거가 어려운 오염물질 중 하나이다. 제 1 정화조(100) 내에서는 초미세 기포(B)가 부유 성 오염물질(SS) 외면에 흡착되어 부유 성 오염물질(SS)을 포집하게 된다. 폐수보다 밀도가 낮은 초미세 기포(B)는 제 1정화조(100) 내의 폐수 상측으로 이동하려는 힘(부력)을 받게 된다. 여기서, 초미세기포(B)가 부유 성 오염물질(SS)을 흡착/포집한 상태에서 부력을 받음으로써, 부유 성 오염물질(SS)은 초미세 기포(B)와 함께 제 1 정화조(100) 내의 폐수 상부에 부유하게 된다. 도 1에서, 부유 성 오염물질(SS)이 제 1 정화조(100) 내의 상부에 부유하여 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 제 1 정화조(100) 내의 폐수 상부에 부유해 있게 되는 부유 성 오염물질(SS)을 포함하는 오염물질은, 제 1 정화조(100)의 상부에서의 오염물질 제거 작업에 의해 용이하게 제거될 수 있다.

이와 같이, 부유 성 오염물질(SS)을 포함하는 오염물질은 제 1 정화조(100) 내에서 폐수(w/w)로부터 1차적으로 제거되게 된다. 본 명세서에서는 이를 차 정화 과정”으로 지칭하도록 한다. 이러한 1차 정화 과정은, 고전압 방전에 의해 제거될 경우 상당한 시간이 소요되는 부유 성 오염물질(SS)을 신속하고 효율적으로 제거될 수 있게 함으로써, 후술할 2차 정화 과정(고전압 방전 및 초미세 기포에 의한 정화 과정)에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

이러한 1차 정화 과정을 통해 정화된 1차 정화 폐수는, 제 1 밸브(V1)의 개방에 따라 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)을 통해 2차 정화조(200)로 이동될 수 있다. 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단은 제 1 정화조(100)의 하부와 결합되어 있을 수 있으며, 타단은 제 2 정화조(200)의 상부와 결합되어 있을 수 있다. 제 1 밸브(V1)는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120) 에 마련될 수 있다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제 1 정화조 폐수 유출관(120)을 통해 1차 정화 폐수를 이송시키기 위해 별도의 펌프가 마련될 수 있다. 도 1에서는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단보다 타단이 높은 곳에 위치하고 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단보다 타단이 낮은 곳에 위치할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제1 정화조(100)가 제 2 정화조(200)보다 상측에 위치하여, 제 1 정화조(100)와 연결되는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 일단이 제 2 정화조(200)와 연결되는 제 1 정화조 폐수 유출 관(120)의 타단보다 높은 곳에 위치할 수 있음은 물론이다. 이 경우에는, 중력에 의해 제 1 정화 폐수가 제 1 정화조 폐수 유출 관 (120) 을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 별도의 펌프가 마련되지 않고, 제 1 밸브(V1)의 개폐에 의해서만 제 1 정화 폐수의 이동을 단속할 수 있다.

제 1 정화조 폐수 유출 관(120)을 통해 제 2 정화조(200)로 유입된 제 1 정화 폐수는, 제 2 정화조(200) 내에서 2차 정화되게 된다. 2차 정화는 고전압 방전 및 초미세 기포의 동시 작용에 의해 이루어진다. 이러한 2차 정화를 위해, 제 2 정화조 (200)는, 상부에 고전압 방전 장치(260)를 구비하고 있고, 제 2 기포 발생기(250)와 유체 연통되어 있다. 고전압 방전 장치(260)는 제 2 정화조(200)의 상부에 위치하고, 고전압 방전에 의해, 외부로부터 유입된 공기로부터 오존이나 라디칼 이온을 생성한다. 이를 위하여, 고전압 방전 장치(260)는 다양한 형태의 장치를 포함할 수 있으며, 예를 들어, DBD(dielectric barrier discharge) 소스, ICP(inductively coupled plasma) 소스,CCP(capacitively coupled plasma) 소스, TCP(transformer coupled plasma) 소스, ECR(electron cyclotron resonance) 소스, SWP(surface wave plasma) 소스 등일 수 있다. 이러한 고전압 방전 장치(260)는 외부로부터 유입된 공기로부터 고전압 방전을 이용하여 오존이나 라디칼 이온을 생성하고, 이를 이용하여 1차 정화 폐수를 2차 정화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 고전압 방전 장치(260)는 1차 정화 폐수에 전기장을 인가하여 1차 정화 폐수를 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 처리과정 동안 유입된 공기는 이온화되며, 이에 따라 1차 정화 폐수는 2차 정화 처리될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 고전압 방전 장치(260)는 공기를 유입하기 위한 공기 유입 관(262)을 가질 수 있다. 고전압 방전 장치(260)는 제 2 정화조(200) 상부에 위치할 수 있는데, 이는 1차 정화 폐수가 제 2 정화조(200)에서 유 출입 저장 및/또는 이동되고 있고, 그 보다 가벼운 오존이나 라디칼이 상기 폐수 내부 및/또는 표면에서 더욱 효과적으로 반응하기 때문이다. 도 2 및 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전 장치(260)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전 장치(260)는 고전압 방전기(270)가 하나 이상 결합된 형태이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전기(270)는, 원통형관(270-1), 지지대(270-3),금속 망(270-5), 외부전극(270-7); 내부전극(270-9)을 포함할 수 있다. 먼저, 원통형관(270-1)은 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전기(270)의 기본 구조로써, 양단이 개방되고, 유전체로 이루어질 수 있다. 원통형관(270-1)은 그 내부에 내부전극(270-9)을 포함하고, 그 형태는 특별히 제한

되지 않을 수 있다. 원통형관(270-1)의 일단, 즉 상단은 오픈(open)되어 지지대 (270-3)에 결합되고, 타단, 즉 하단은 전체 또는 그 일부가 개방될 수 있다. 원통형관(270-1)은 그 내외부에 배치된 양 전극 사이에 존재하여 절연 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 석영으로 이루어진 석영관일 수 있으며, 유전체로 이루어질 수 있다. 이로써, 외부전극(270-7)과 내부 전극(270-9)에 전류가 인가되면, 유전체 (Dielectric Substance)의 전기분극(편극, polarization)에 의해 전기장이 줄어들면서 상대적으로 전기용량을 증대된다. 따라 서, 본 발명의 실시 예에서는 이러한 유전체를 원통형관 (270-1)으로 사용하여 전류의 흐름을 최상으로 유지하면서 전자사태(avalanch effect)를 극대화시킬 수 있다. 나아가, 지지대(270-3)는 원통형관 (270-1)의 일단이 결합될 수 있다. 지지대(270-3)는 원통형관(270-1)과 이를 포함하는 고전압 방전기(270)의 각 구성요소를 지지하게 된다. 또한, 지지대(270-3)는 고전압 방전이 이루어지는 영역과 전류와 공기를 유입시키는 영역을 구분하는 역할을 할 수가 있다. 이러한 지지대(270-3)의 재질이나 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.

금속 망(270-5)은 상기 원통형관(270-1)의 외부를 둘러싸며, 외부전극(270-7)과 연결되어 그물(Mesh) 형태를 갖는 망상 전극으로써 작용할 수 있다. 이와 같은 망 형태의 구멍은 코로나 방전을 극대화시킬 수 있다. 즉, 대전면적을 높이면서 전하 (charge)를 부분 집중시켜 전자발생 효율을 높이고, 코로나 방전 발생은 높이되 아크 방전은 억제할 수 있다. 나아가, 상기 금속 망(270-5)의 재질이나 형상은 특별히 제한되지 않지만, 도전체로 형성될 수 있고, 예를 들어 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다. 나아가, 원통형관(270-1)의 가운데를 중심으로 그것의 상부 및 하부 전체 또는 일부에 걸쳐서 형성될 수 있다. 외부전극(270-7)은 지지대(270-3)를 관통하여 금속 망(270-5)과 연결된다. 외부전극(270-7)은 원통형관(270-1)의 외부에 위치할 수 있으며, 금속 망(270-5)에 전류를 공급한다. 이를 위하여, 외부전극 (270-7)은 지지대(270-3)를 관통하여 형성될 수 있다. 내부전극(270-9)은 지지대 (270-3)를 관통하여 원통형관(270-1) 내부에 위치할 수 있다. 내부전극(270-9)은 외부전극(270-7)과 대향하는 전극으로써, 원통형관(270-1)을 사이에 두고 고전압 방전이 이루어진다. 이를 위하여, 내부전극(270-9)의 재질이나 형상은 다양하게 형성될 수 있으며, 예를 들어, 스페인레스 스틸로 이루어진 판상의 도전체일 수 있다. 공기 전달 관(264)은 내부전극(270-9)과 일체로 형성될 수 있다. 내부전극(270-9)이 관형 상으로 형성되고, 내부전극(270-9)의 내부로 공기가 흘러 원통형관(270-1) 내부로 공기를 전달될 수 있다. 본 발명의 실시 예는 외부전극 (270-7)과 내부전극(270-9) 사이에 공기에 의해 절연 커패시터를 형성한 후, 그것을 통하여 고전압 방전을 일으키는 것이므로, 공기전달 관(264)은 고전압 방전을 위한 공기를 원통형관(270-1) 내부로 전달하는 것이다. 본 발명의 실시 예에서는 공기전달 관(264)이 내부전극(270-9)과 일체화 되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 내부전극(270-9)과 구별되는 별도의 관으로 구비될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 고전압 방전기(270)에 공급되는 공기는 정화 챔버(10) 내의 공기일 수 있다.즉, 고전압 방전기(270)에 공급되어 고전압 방전이 유도되어 오존 또는 라디칼을 발생시키는 공기로서, 정화 챔버(10) 내의 공기를 사용함으로써, 정화 챔버(10) 내의 공기에 포함된 악취 발생 물질을 저감 및/또는 제거할 수 있다. 이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 고전압 방전기(270)는 다음과 같은 작동관계를 갖는다. 먼저, 공급전원인 D C일 경우, 지지대(270-3) 상단 측으로 돌출된 내부전극(270-9)에 + 전원을 연결하여 승압된 전압을 단속적으로 인가하고, 망상 구조를 갖는 외부전극(270-7)에는 - 전원을 연결한다. 그러면, 유전체인 원통형관(270-1)을 사이에 두고 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9)이 서로 대전된다. 이 상태에서, 고전압에 의해 주입된 에너지가반도체 현상과 같이 방벽인 원통형관(270-1) 내부에서 전자사태를 형성하고, 생성된 전자는 전자가 띄고 있는 열에너지로 인해 원통형관(270-1) 방벽을 뚫고 원통형관(270-1) 외부에 있는 외부전극 (270-7) 쪽으로 방사 된다.이 때, 생성된 전자사태의 전자들이 주변에 있는 산소분자를 끌어당기기 위해 방전되며, 이때 생성된 전자는 산소분자가 쉽게 흡수할 수 있는 에너지를 띄게 된다. 보통, 이온 수명은 에너지에 따라 달라진다.

따라서, 산소분자는 생성된 2개의 전자를 얻어 과산화라디칼인 불안정한 무기성 과산화산소(O-22), 또는 O-2로 변형된다. 이러한 무기성 과산화산소는 원통형관 (270-1)을 중심으로 방사상으로 형성되므로 대단위 면적에 걸쳐 많은 양이 순간적으로 생성되게 된다. 이러한 무기성 과산화 산소들은 1차 정화 폐수 내에 포함된 유기물과 직접적으로 또는 간접적으로 반응할 수 있으며, 이와 같은 반응으로 인해 폐수는 정화 처리될 수 있다. 이를 테면,상기한 수화 라디칼(과산화라디칼) 등은 유기물 중 하나인 NH4와 반응하여 N2와 H2O를 생성시킬 수 있다. 위와 같은 수화 라디칼의 반응은 폐수 내에 포함된 모든 유기물로 확장될 수 있으며, 수화 라디칼과 유기물과의 반응으로 인해 1차 정화 폐수는 2차 정화 처리될 수 있게 된다. 또한, 상기한 무기성 과산화 산소들은 라디칼 작용을 통해 병원균, 바이러스 등의 세포막에 침투하여 중화 및 파괴시키고, 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해하며, 메탄과 같은 물질은 물과 이산화탄소로 변화시키고, 황화수소의 경우에는 물과 극미량의 황산으로 분해되게 된다. 특히, 악취 제거에 탁월한 효과를 발휘하는데, 알려진 20여종 이상의 악취를 포집하는 것이 아니라 분해시켜 소멸함으로써 완전한 제거가 가능하게 된다. 또한, 상기한 본 발명에 따른 고전압 방전기(270)는, 공기전달 관(60)에 의하여 [0051] 원통형관(270-1) 내부로 전달되는 공기로, 정화 챔버(10) 내의 오염된 공기를 사용함으로써, 정화 챔버(10) 내의 악취 등으로 오염된 공기를 지속적으로 정화할 수 있다. 또한, 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9) 사이의 절연 공기에 의해 형성된 커패시터에 의해 순차적으로 충 방전이 이루어지면서, 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9) 사이에 존재하는 원통형관(270-1)의 표면 특성 변화 또는 상실이 단점으로 나타난다. 이를 위하여, 본 발명의 실시 예는 원통형관 (270-1)과 그 둘레에 형성된 금속 망(270-5)만을 교체할 수 있고, 연속 사용에 의하더라도 큰 변화가 없는 외부전극(270-7)과 내부전극(270-9)은 지속적으로 사용할 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 고전압 방전 장치(260)는 이러한 고전압 방전기(270)가 하나 이상 결합된 형태를 갖는다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 고전압 방전 장치(260)는 고전압 방전 장치 본체(280)의 하부를 구성하는 덮개(266)에 고전압 방전기(270)가 각각 결합되되, 덮개(266)의 상측에 지지대(270-3)가 결합되는 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 덮개(266)는 제 2 정화조(200)의 상면을 구성하며 제 2 정화조(200)의 상부를 덮는 덮개(266)일 수 있다. 고전압 방전 장치 본체(280)의 내부에는 고전압 방전기(270)의 외부전극(270-7) 및 내부전극(270-9)에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 부(268)가 위치될 수 있다. 또한, 고전압 방전 장치 본체(280)는, 공기유입 관(262)와 연통되고, 고전압 방전기 각각에 공기를 공급하는 공기전달관(264)과 연결되는 공기 관(262-1)을 포함할 수 있다. 이로써, 공기유입 관(262)으로 부터 유입된 공기는 공기 관(262-1)을 거쳐 공기전달 관(264)을 통해 고전압 방전기 (270) 로 전달될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 고전압 방전기(270)의 일부는 고전압 방전 장치 본체(280)의 외측으로 돌출되어 있을 수 있다. 이와 같이 돌출된 고전압 방전기 (270)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1차 정화 폐수 내에 일부가 잠겨 있을 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 고전압 방전기(270)로부터 방사되는 오존이나 라디칼들이 모이게 되는 챔버 (도시)가 고전압 방전 장치(260)의 하부에 별도로 존재하고, 동 챔버 로부터 배출 관(미 도시)이 연장되어 1차 정화 폐수 내에 잠겨있을 수도 있다. 이로 인해, 고전압 방전기 (270)로 부터 발생된 오존이나 라디칼들은 제 2 정화조(200) 내의 1차 정화 폐수(w/w-1) 내로 공급될 수 있다.

여기서, 1차 정화 폐수(w/w-1) 내로 공급된 오존이나 라디칼들은 제 2 정화조(200) 내에서 1차 정화 폐수(w/w-1)와의 반응(정화 반응) 내지 산화 반응 등의 원인으로 인해 고전압 방전기(270)의 주위에 모여 있게 된다. 즉, 고전압 방전기(270)의 외측으로 확장되지 못하고, 고전압 방전기(270)에서 오존이나 라디칼이 방사되는 부근의 특정 영역에만 오존이나 라디칼이 위치되게 된다. 제 2 정화조(200) 내에서 이러한 오존 또는 라디칼이 확장되지 못하는 경우, 극히 제한된 일부 영역에서만 2차 정화가 이루어지게 되므로, 2차 정화 과정에 소요되는 시간이 매우 길어지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 폐수의 정화 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 정화조(200)가 제 2 기포 발생기(250)와 유체 연통 되어 있다. 즉, 제 2 기포 발생기(250)는 제 2 정화조(200)의 측방과 연결되어 있는 제 2 폐수 유입 로(252)로부터 제 2 정화조(200) 내의 폐수를 유입 받는다. 이 후, 제 2 기포 발생기(250)는, 제 2 기포 발생기(250) 내에서 유입 받은 폐수에 초미세 기포를 주입한 다음, 제 2 폐수 유출로(254)를 통해 다시 제 2 정화조(200) 내로 유출시킨다. 여기서, 제 2 폐수 유출로(254)는 일단이 제 2 기포 발생기(250)와 연결되고, 타단은 제 2 정화조(200)의 하면과 연결되어 있을 수 있다. 이를 통해 다시 제 2 정화조(200)로 유출된 폐수 내에 포함된 초미세 기포가, 제 2정화조(200) 내에서 상승하며 원활하게 퍼질 수 있다. 여기서, 제 2 정화조(200) 내부에 퍼지는 초미세 기포(B)는 10 ~ 100 ㎚(나노)의 직경을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 10 ~ 1000 ㎚(나노)의 직경을 가질 수도 있으며, 100 ㎚ (나노)이상의 직경을 가질 수도 있다. 한편, 도 1에 제 2 폐수 유입 로(252)가 1개, 제 2 폐수 유출로(254)가 2개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 그 개수는 제 2 정화조(200)의 용량이나 필요에 따라 조절할 수 있다. 제 2 기포 발생기(250)는 제 1 기포 발생기(150)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있는 바, 그 구체적인 설명은 생략한다.

제 2 정화조(200) 내로 공급되는 초미세 기포(B)는, 제 2 정화조(200) 내의 1차 정화 폐수(w/w-1)가 고전압 방전기(270)로부터 배출, 즉 방사되는 오존 또는 라디칼을 확장되는 역할을 한다. 즉, 고전압 방전기(270)로부터 배출되는 오존 또는 라티칼은 특정 영역에만 존재하게 되는데, 제 2 정화조(200)내로 공급되어 제 2 정화조 (200)에 채워져 있는 초미세 기포(B)에 의해 존재하는 영역이 확장되게 된다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 고전압 방전기(270)로부터 발생되어 배출되는 오존 또는 라디칼, 예를 들어 무기성 과산화수소는 제 2 저장 조(200) 내의 초미세 기포(B)의 표면을 따라 빠르게 이동하면서 주위로 이동되어 확장될 수 있다. 즉, 고전압 방전기(270) 로부터 배출되는 힘 내지 확산 현상에 의해 고전압 방전기(270)주위로 퍼지는 경우에 비하여, 주위 초미세 기포(B)의 표면을 따라 빠르게 확장되면서, 보다 넓은 범위, 구체적으로 상기 특정 영역보다 넓은 영역으로 퍼질 수 있다. 즉, 제 2 정화조(200) 내의 초미세 기포(B)는 오존 또는 라디칼이 주위로 퍼지는 브릿지 역할을 하게 되는데, 이로써, 제 2 정화조(200) 내에서 오존 또는 라디칼이 존재하는 범위가 보다 넓어지게 된다. 이러한 범위의 확장은 오존 또는 라디칼이 존재하는 영역의 표면적을 급속히 증가시키게 되어 2차 정화 과정을 보다 신속하게 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 2차 정화 과정은, 제 2 정화조(200) 내에서 폐수(w/w)의 총 질소(T/N, Total Nitrogen), 총인(T/P, Total Phosphorus), 생물학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand), 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)를 줄이거나 낮추는 역할을 하게 된다. 이로써, 최종 정화된 물(c/w, Clean Water)을 만들 수 있다. 이 뿐만 아니라, 제 2 정화조(200) 내의 초미세 기포(B)는 제 1 정화조(100) 내의 1차 정화 과정으로도 제거되지 못한 부유 성 오염물질(SS)을 추가적으로 정화시킬 수 있다. 즉, 제 2 기포 발생기(250)가 기동되면, 소정 시간경과 후, 제 2 정화조(200) 내는 초미세 기포(B)로 가득 찰 수 있다. 여기서, 소정 시간은 5분 정도(시각적으로 가득 찰 때까지 소요되는 시간은 약 30초 ~ 1분)일 수 있으나, 이는 제 1 기포 발생기(150)의 용량 및 제 1정화조(100)의 크기에 따라 상이할 수 있는 바, 이에 한정되지 않음은 제 1 정화조(100)와 관련하여 설명한 바와 같다. 제 2 정화조(200) 내의 초미세 기포(B)는, 고전압 방전 장치(260)의 고전압 방전기 (270) 부근에서는 오존 또는 라디칼을 확장시키게 될 뿐만 아니라, 그 이외의 영역에서는 제 1 정화조(100)의 제 1 정화 과정과 마찬가지로 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)을 제거하는 역할을 할 수 있다.

이와 같이, 제 1 정화조(100)의 1차 정화 과정 및 제 2 정화조(100)의 2차 정화 과정을 거친 정수(c/w, Clean Water)는 총 질소(T/N, Total Nitrogen), 총인(T/P, Total Phosphorus), 생물학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand), 부유 성 오염물질(SS, Suspended Sediment)이 현저히 줄어들거나 낮추어져 정화된 깨끗한 물(c/w, Clean Water)일 수 있다. 이렇게 깨끗하게 정화된 물은 정수 유출 관(20)을 통해 정화 챔버(10)의 외부로 배출될 수 있다. 한편, 정수 유출 관(20)에는 제 2 정화조(200)에서 정화가 끝난 물만을 배출시키기 위한 밸브(V2)가 마련될 수 있다. 한편, 이러한 제 1 정화조(100) 내의 제 1 정화 과정 및 제 2 정화조(200) 내의 제 2 정화 과정 중에는 기본적으로 폐수를 정화하기 위한 것이다. 따라 서, 제 1 정화조(100) 및 제 2 정화조(200)의 근방에는 악취 등을 포함하는 오염된 공기가 존재하게 된다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 폐수 정화 처리 시스템(1)은, 제 1 정화조(100) 및 제 2 정화조(200)가 정화 챔버(10) 내에 위치되며, 정화 챔버(10)는 외부와 차단되어 제 1 정화조(100) 및 제 2정화조(200) 근방의 오염된 공기가 외부로 유출되지 않도록 한다. 다만, 정화 챔버(10)에는 제 1 정화조 (100)로 폐수(w/w)를 유입시키기 위한 폐수 유입 관(110)이 외부로 연장되어 있으며, 정화가 끝난 물을 유출시키기 위한 정수 유출 관(20)이 외부로 연장되어 있다. 또한, 정화 챔버(10)에는, 정화 챔버(10) 내로 공기가 유입되도록 하기 위한 외부 공기 유입 관(12)과, 정화 챔버(10)의 공기가 외부로 유출될 수 있는 내부 공기 유출 관(14)이 마련된다. 여기서, 폐수 유입 관(110) 및 정수 유출 관(20) 각각에는 밸브(V2, V3)가 마련되어 필요한 경우에만 개방된다. 나아가, 도면으로 도시하지 않았으나, 외부 공기 유입 관(12)에는 정화 챔버(10) 내부의 공기가 외부 공기 유입 관(12)을 통해 유출되지 않도록 일 방향 단속 밸브가 구비될 수 있으며, 내부 공기 유출 관(14)에는 정화 챔버(10)의 내부 공기의 유출을 단속하는 밸브(V4)가 구비되어 있다. 따라 서, 각 밸브(V2, V3, V4)가 닫힌 경우, 정화 챔버 (10) 내의 내부 공기는 외부로 유출되지 않을 수 있다. 여기서, 내부 공기 유출 관(14)은, 정화 챔버(10)로부터 유출되는 내부 공기를 정화시키기 위한 고전압 방전 공기 정화기(300)가 연결되어 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 내부 공기 유출 관(14)에는 공기 펌프가 마련되어, 정화 챔버(10) 내부의 공기를 강제로 유출시킬 수 있음은 물론이다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 고전압 방전 공기 정화기(300)의 내부에는 고전압 방전기(미 도시)가 구비되어 있다. 고전압 방전 공기 정화기(300) 내에 구비되는 고전압 방전기는 상술한 고전압 방전기(260)와 같은 구조를 가질 수 있으며, 공기의 정화에 적합하도록 당업자의 입장에서 설계 변경될 수도 있음은 물론이다.

따라서, 내부 공기 유출 관(14) 상의 밸브(V4)가 개방되어, 정화 챔버(10)의 내부 공기가 고전압 방전 공기 정화기(300)로 유입되면 고전압 방전 공기 정화기(300)는 내부 공기를 깨끗한 공기로 정화시킬 수 있다. 이와 같이 정화된 공기는 고전압 방전 공기 정화기(300)와 연통되어 있는 정화 공기 유출 관(310)을 통해 외부로 유출될 수 있다. 이러한 고전압 방전 공기 정화기(300)에 의한 정화는, 정화 챔버(10) 내부의 오염된 공기를 2단계에 걸쳐 정화 시키게 된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 제 2 정화조(200)의 상부에 위치하는 고전압 발생 장치(270)에 의하여 정화 챔버(10) 내의 오염된 공기가 1단계 정화되며, 나아가 내부 공기 유출 관(14)을 통하여 고전압 방전 공기 정화기(300)로 유입된 내부 공기가 2단계 정화되게 된다. 이로써, 고전압 방전 공기 정화기(300)에서 정화된 후 외부로 유출되는 정화 공기는 깨끗하게 정화된 공기일 수 있다.

한편, 도 1에서는, 상술한 제 1 정화조(100) 및 제 2 정화조(200) 각각에 제 1 기포 발생기(150) 및 제 2 기포 발생기(250)가 각각 연결되어 있으며, 각각의 제 1 기포 발생기(150) 및 제 2 기포 발생기(250)는 별도의 초미세기포 발생기(156, 256)가 존재하여, 각각의 초미세 기포 발생기(156, 256)를 통해 초미세 기포가 공급되는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 기포발생기(150) 및 제 2 기포 발생기(250)는 하나의 구조체로 이루어질 수 있음은 물론이다.

즉, 제 1 폐수 유입 로(152), 제 1 폐수 유출로(154), 제 2 폐수 유입 로(252), 및 제 2 폐수 유출로(254)는 각각 별도로 존재하되, 제 1 폐수 유입 로(152) 및 제 2 폐수 유입 로 (252)에 미세 기포를 공급하는 미세 기포 공급기(미 도시)는 하나일 수 있다. 환언하면, 하나의 초미세 기포 공급기가 초미세 기포를 공급하여, 초미세 기포를 포함하는 폐수가 제 1 폐수 유출로(154) 및 제 2 폐수 유출로(254)로 유출될 수 있도록 할 수도 있다. 이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 폐수 정화 처리 시스템
10: 정화 챔버
12: 외부 공기 유입 관
14: 내부 공기 유출 관
100: 제 1 저장 조
150: 제 1 초미세기포 발생기
152: 제 1 폐수 유입 관
154: 제 1 폐수 유출 관
200: 제 2 저장 조
250: 제 2 초미세기포 발생기
252: 제 2 폐수 유입 관
254: 제 2 폐수 유출 관
260: 고전압 방전 장치
262: 공기 유입 관
266: 덮개
270: 고전압 방전기
270-1: 원통형관
270-3: 지지대
270-5: 금속 망
270-7: 외부전극
270-9: 내부전극(270-9)
B: 초미세 기포
c/w: 정수(clean water)
V1, V2, V3, V4: 밸브
w/w: 폐수(waste water)
w/w-1: 1차 정화 폐수
SS: 부유 성 오염물질

Claims (3)

1. 폐수를 정화하는 폐수 정화 처리 시스템으로서, 정화 챔버;
   상기 정화 챔버 내에 위치되어 상기 정화 챔버의 외부로부터 유입되는 폐수가 저장되고, 상기 폐수 내에 부유하여 존재하는 부유성 오염물질(suspended sediment)의 외면에 초미세 기포가 흡착되어 상기 부유성 오염물질이 포집 및 부유 됨으로써 상기 폐수를 1차 정화하되, 상기 1차 정화는 초미세 기포로만 이루어지는 제 1 정화조; 상기 제 1 정화조 내에 상기 1차 정화를 위한 초미세 기포가 가득 찰 수 있도록, 상기 제 1 정화조로부터 폐수를 유입 받아 초미세 기포와 함께 상기 제 1 정화조로 유출시키는 제 1 기포 발생기; 상기 정화 챔버 내에 위치되고, 상기 제 1 정화조로부터 상기 1차 정화된 1차 정화 폐수가 유입되어, 고전압 방전 및 초미세 기포를 동시에 이용하여 상기 1차 정화 폐수를 2차 정화하는 제 2 정화조; 상기 제 2 정화조의 상부에 위치하고, 상기 정화 챔버 내부의 공기를 공기 유입 관을 통해 유입 받아, 상기 정화 챔버 내부의 공기를 1단계 정화함과 동시에 상기 제 2 정화조 내부의 상기 1차 정화 폐수에 오존이나 라디칼 이온을 배출하는 고전압 방전 장치; 상기 제 2 정화조의 상부에서 상기 고전압 방전 장치로부터 배출되는 오존이나 라디칼 이온이, 상기 제 2 정화조의 내부에 확장되도록 하는 초미세 기포를 발생시키기 위해, 상기 제 2 정화조로부터 상기 1차 정화 폐수를 유입 받아 초미세 기포와 함께 상기 제 2 정화조로 유출시키는 제 2 기포 발생기; 상기 정화 챔버 로부터 유출되는 공기를 고전압 방전으로 2단계 정화하여 외부로 배출하는 고전압 방전 공기 정화기;를 포함하여, 외부로부터 유입되는 상기 폐수를 상기 1차 정화 및 상기 2차 정화로 정화하고, 상기 정화 챔버 내부의 공기를 상기 1단계 정화 및 상기 2단계 정화로 정화하는, 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 처리 시스템.
   
2. 청구 항 1에 있어서,
   
   상기 제 1 정화조로 유입되는 폐수는 음식물 폐수, 염색 폐수, 축산 폐수, 제지 폐수, 및 전분 폐수 등의 각종폐수 중 하나 이상을 포함하는 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 처리 시스템.
   
3. 청구 항 1에 있어서,
   상기 제 1 기포 발생기 및 상기 제 2 기포 발생기는, 하나의 초미세 기포 발생기로부터 초미세 기포를 공급받는 고전압 방전과 초미세 기포를 이용한 폐수 정화 처리 시스템.
   

Images