JP6305499B2 - 光酸化反応装置 - Google Patents

Description

本発明は光酸化反応装置に関するものである。

水処理とは汚廃水などに含有された有害物質を除去したり回収し、所定の許容限界水質に処理することを言う。水処理方法は普通沈澱、凝集沈澱、浮上分離、濾過などの物理的方法、酸化、還元、中和、イオン交換法などの化学的方法及び活性汚泥法、散水濾床法、消化などの微生物を使用する生物学的方法に大別されることができる。

上記列挙した方法における高度酸化水処理方法は強力な酸化力を有するＯＨ−ラジカルを生成して汚廃水などに含有された汚染物質を酸化分解する処理方法で、一般的な生物学的方法によりよく分解されない合成洗剤、農薬などのような難分解性物質を短時間内に処理することができる方法の中の一つとして注目されている。

高度酸化水処理方法は、オゾンを利用してＯＨ−ラジカルを生成する方式と、過酸化水素を利用してＯＨ−ラジカルを生成する方式を例で挙げることができ、オゾンを利用した高度酸化水処理方法は工程制御が難しく、大型設備を必要となり、廃オゾンを分解する別途の設備を設置しなければならないという短所がある。

過酸化水素と紫外線を利用してＯＨ−ラジカルを生成する高度酸化水処理方法は、装置の構成が簡単で、工程制御が単純で、自動的に運転が可能であるが、ＯＨ−ラジカル生成のために投入される過酸化水素がＯＨ−ラジカルと反応して、ＯＨ−ラジカルを消耗する副反応が起きて装置の効率が低下される虞がある。

韓国登録特許第１０−１５４５８７８号公報（２０１５．０８．２０．公告）

本発明の実施例は、水処理効率を向上させることができる光酸化反応装置を提供するためのものである。

本発明の一側面によれば、内部に長さ方向に沿って延長されるように形成される中孔及び中孔を外部に開放するように長さ方向に沿う両端にそれぞれ形成される開口を含むハウジング、汚廃水を中孔に流入させるように中孔と連通される流入口が形成され、ハウジングの一端に形成された開口をカバーするようにハウジングの一端に結合する流入口ヘッダー、及び中孔を通過した汚廃水を外部に流出させるように中孔と連通される流出口が形成され、ハウジングの他端に形成された開口をカバーするようにハウジングの他端に結合する流出口ヘッダーを含む反応器と、ハウジングの長さ方向に沿って延長されるように形成され、ハウジングの内部に配置されるように反応器に設置される石英管と、中孔に紫外線光を照射するように石英管の内部に挿入される紫外線ランプと、ハウジングの長さ方向に離隔された複数の位置で中孔に過酸化水素を分散して供給するように反応器に設置される過酸化水素供給部とを含む光酸化反応装置が提供される。

ここで、ハウジングは複数設置され、流入口ヘッダーは複数のハウジングの一端に形成されたそれぞれの開口を一体にカバーするように複数のハウジングの一端に結合され、流出口ヘッダーは複数のハウジングの他端に形成されたそれぞれの開口を一体にカバーするように複数のハウジングの他端に結合されることができる。

過酸化水素供給部は中孔と連通され、ハウジングの長さ方向に沿って互いに離隔するように配置される複数の過酸化水素供給口を含むことができる。

過酸化水素供給口は流入口ヘッダーに形成された流入口を含むことができる。

過酸化水素供給部は反応器の外部に露出されるように配置される開放された一端を通じて内部に流入された過酸化水素を中孔に分散供給するように多数の貫通孔が形成されて、中孔に設置される過酸化水素供給管を含むことができる。

過酸化水素供給管は石英管の外周面を囲むように配置される螺旋形に形成されることができる。

過酸化水素供給管は石英管の外周面を少なくとも１回囲むように配置される形状リング状に形成されることができる。

ハウジングは長さ方向に沿うそれぞれの一端に流入口ヘッダー及び流出口ヘッダーが結合される第１分割ハウジングと第２分割ハウジングで分割形成され、第１分割ハウジングは内部に形成される中孔と連通されるように他端に形成される補助流出口を含み、第２分割ハウジングは内部に形成される中孔と連通されるように他端に形成される補助流入口を含みて、第１分割ハウジングと第２分割ハウジングはそれぞれの中孔が分離されるように連結され、過酸化水素供給部は流入口ヘッダーの流入口及び第２分割ハウジングの補助流入口を含むことができる。

反応器は複数設置され、複数の反応器はそれぞれの流入口で汚廃水が流入されるように配置されることができる。

反応器の流出口から流出された汚廃水を再処理するように設置される追加反応器をさらに含み、追加反応器は反応器の流出口から流出された汚廃水が追加反応器の流入口に流入されるように配置されることができる。

反応器及び／または追加反応器は複数設置されることができる。

そして、反応器の流出口から排出された汚廃水の温度及びｐＨを調節して追加反応器の流入口に供給するように反応器の流出口と追加反応器の流入口との間に設置される温度調節器及びｐＨ調節器をさらに含むことができる。

本発明の実施例によれば、ハウジングの長さ方向に沿う過酸化水素の濃度分布を均一に保持して、過酸化水素によるＯＨ−ラジカル消耗反応を制限するように過酸化水素を分散して供給する過酸化水素供給部を含むので、水処理効率を向上させることができる光酸化反応装置を具現することができる。

本発明の第１実施例による光酸化反応装置を示す図面である。 図１に示す光酸化反応装置の内部を示す図面である。 図１に示す光酸化反応装置の反応器を示す図面である。 図１に示す光酸化反応装置で過酸化水素供給部の変形例を示す図面である。 図１に示す光酸化反応装置で過酸化水素供給部の他の変形例を示す図面である。 図１に示す光酸化反応装置でハウジングの変形例を示す図面である。 図６に示す光酸化反応装置の内部を示す図面である。 本発明の第２実施例による光酸化反応装置を示す図面である。 本発明の第３実施例による光酸化反応装置を示す図面である。 本発明の第４実施例による光酸化反応装置を示す図面である。 は本発明の第５実施例による光酸化反応装置を示す図面である。 は本発明の第６実施例による光酸化反応装置を示す図面である。

本出願で用いた用語は単に特定の実施例を説明するために用いられたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明らかに違うように意味しない限り、複数の表現を含む。

本出願においてある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特別に反対される記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書全体において、「上に」というのは対象部分の上または下に位することを意味し、必ずしも重力方向を基準として上側に位置することを意味するのではない。

また、結合というのは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触される場合のみを意味するのではなく、他の構成が各構成要素の間に介在されて、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触されている場合まで包括する概念で使うようにする。

また、以下で用いられる第１、第２のような用語は同一または相応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または相応する構成要素が第１、第２の用語によって限定されるのではない。

図面で示した各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜のために任意に示してあり、本発明が必ず図示したところに限定されない。

以下、本発明による光酸化反応装置の実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。添付図面を参照して説明するにおいて、同一または対応する構成要素は同じ図面番号を付与し、これに対する繰り返し説明は省略する。

図１は本発明の第１実施例による光酸化反応装置を示す図面で、図２は図１に示した光酸化反応装置の内部を示す図面である。

図１及び図２によれば、本発明の第１実施例による光酸化反応装置（１０００）は反応器（１００）、石英管（２００）、紫外線ランプ（３００）及び過酸化水素供給部（４００）を含む。

図３は図１に示した光酸化反応装置の反応器を示す図面である。

図３によれば、本実施例による光酸化反応装置（１０００）の反応器（１００）は装置の全体的な見掛けを成す部分で、ハウジング（１１０）、流入口ヘッダー（１２０）及び流出口ヘッダー（１３０）を含む。

ハウジング（１１０）は内部に長さ方向（Ｌ）に沿って延長されるように形成される中孔（１１１）、及び中孔（１１１）を外部に開放するようにハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に沿う両端にそれぞれ形成される開口（１１２、１１３）を含む。

ハウジング（１１０）は長さ方向（Ｌ）と半径方向（Ｒ）を有する円柱形状に形成されることができ、ハウジング（１１０）の内部に形成される中孔（１１１）は円形の断面を有するように形成されることができる。

中孔（１１１）の断面形状が円形に形成される場合、後述する紫外線ランプ（３００、図２参照）から放射状に照射される紫外線光が中孔（１１１）の内周面まで均一に到逹することができるので、紫外線光が到逹しない死角領域をとり除くことができる。この時、中孔（１１１）断面の直径は紫外線ランプ（３００）の出力または紫外線ランプ（３００）から照射される紫外線光の波長などに対応して設計されることができる。

流入口ヘッダー（１２０）は汚廃水をハウジング（１１０）の内部に形成された中孔（１１１）に流入させるようにハウジング（１１０）の中孔（１１１）と連通される流入口（１２２）が形成される部分であり、ハウジング（１１０）の一端に形成された開口（１１２）をカバーするようにハウジング（１１０）の一端に結合される。この時、ハウジング（１１０）の一端と結合する流入口ヘッダー（１２０）の結合面にはハウジング（１１０）の開口（１１２）と対応する開口部が形成されることができる。

流出口ヘッダー（１３０）はハウジング（１１０）の内部に形成された中孔（１１１）を通過した汚廃水を外部に流出させるようにハウジング（１１０）の中孔（１１１）と連通される流出口（１３２）が形成される部分であり、ハウジング（１１０）の他端に形成される開口（１１３）をカバーするようにハウジング（１１０）の他端に結合される。この時、ハウジング（１１０）の他端と結合する流出口ヘッダー（１３０）の結合面にはハウジング（１１０）の開口（１１３）と対応する開口部が形成されることができる。

流入口ヘッダー（１２０）は流入口（１２２）と連通されると同時にハウジング（１１０）の中孔（１１１）と連通される第１ヘッダー空間（１２４）を含むことができる。これと類似して、流出口ヘッダー（１３０）は流出口（１３２）と連通されると同時にハウジング（１１０）の中孔（１１１）と連通される第２ヘッダー空間（１３４）を含むことができる。

流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）と流出口ヘッダー（１３０）の流出口（１３２）はそれぞれ一端で外部に開放されるように形成され、他端でそれぞれ第１ヘッダー空間（１２４）及び第２ヘッダー空間（１３４）と連通され、第１ヘッダー空間（１２４）と第２ヘッダー空間（１３４）はハウジング（１１０）の中孔（１１１）と連通されるので、流入口（１２２）を通じて外部から流入された汚廃水はハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に沿って中孔（１１１）を過ぎて流出口（１３２）を通じて再び外部に排出されることができる。

一方、反応器（１００）に含まれるハウジング（１１０）、流入口ヘッダー（１２０）及び流出口ヘッダー（１３０）はいずれも一体に形成されて単一のボディーを構成することもできるが、図３に示すようにそれぞれ単独のボディーに形成されて溶接またはボルトとナットなどの機械的締結方式を通じて結合されることもできる。この時、流入口ヘッダー（１２０）とハウジング（１１０）との間及び流出口ヘッダー（１３０）とハウジング（１１０）との間には結合のためのフランジがそれぞれ形成されることができる。

再び図１及び図２によれば、石英管（２００）はハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に沿って延長されるように形成され、ハウジング（１１０）の内部に配置されるように反応器（１００）に設置される。石英管（２００）は中孔（１１１）の大部分の領域にかけて配置されるように中孔（１１１）の延長の長さと相応したり、中孔（１１１）の延長の長さよりやや短く形成されることができる。

石英管（２００）は反応器（１００）の内部特に中孔（１１１）に配置されて、反応器（１００）の内部で石英管（２００）の移動を制限するように石英管（２００）の一端は長さ方向（Ｌ）に沿う反応器（１００）の一端部と結合されることができる。

例えば、石英管（２００）の一端は流出口ヘッダー（１３０）を貫通して反応器（１００）の外部に突出して結合されることができ、反応器（１００）の外部に突出された石英管（２００）の一端をカバーすると同時に石英管（２００）を固定するように石英管固定部（２１０）が反応器（１００）の外部に結合されることができる。

紫外線ランプ（３００）は石英管（２００）の内部に挿入されて中孔（１５０）に紫外線光を照射する。紫外線ランプ（３００）は長い棒状のランプで構成されることができ、石英管（２００）の内部には紫外線ランプ（３００）を収容するための収容空間が設けられ、紫外線ランプ（３００）は石英管（２００）の収容空間に挿入されることができる。

石英管（２００）及びここに挿入される紫外線ランプ（３００）はハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に延長されるように形成されて中孔（１１１）の大部分の領域にかけて設置されるので、紫外線ランプ（３００）から照射される紫外線光は長さ方向（Ｌ）に沿う中孔（１５０）の全体領域に到逹することができる。

石英管（２００）は中孔（１１１）に流入される汚廃水（及び後述する過酸化水素）から紫外線ランプ（３００）を保護するために紫外線ランプ（３００）が挿入される内部収容空間を密閉するように形成され、紫外線ランプ（３００）から照射される紫外線光を透過させて中孔（１１１）に紫外線光が到逹するように紫外線透過率の高い材質を含んで形成されることができる。

紫外線ランプ（３００）は水銀ランプ、アマルガムランプまたはゼノンランプの中の一つであることができ、上述したように、紫外線ランプ（３００）によって照射される光量の範囲によって中孔（１１１）の断面直径が決まることができる。

過酸化水素供給部（４００）はハウジング（１００）の長さ方向（Ｌ）に離隔された複数の位置で中孔（１１１）に過酸化水素を分散して供給するように反応器（１００）に設置される。過酸化水素供給部（４００）は反応器（１００）の内部つまり、中孔（１１１）及び／または第１ヘッダー空間（１２４、図３参照）に過酸化水素を供給するが、互いに違う位置で過酸化水素を分散して供給することができる。

本実施例による光酸化反応装置（１０００）は反応器（１００）の内部つまり、中孔（１１１）に流入された汚廃水に含まれた各種汚染物質を酸化分解する水処理装置である。つまり、流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）を通じて中孔（１１１）に流入された廃水はハウジング（１００）の長さ方向（Ｌ）と平行する流動方向を有し、流動方向に沿って中孔（１１１）を通過しながら水処理されて流出口ヘッダー（１３０）の流出口（１３２）を通じて外部に排出される。

具体的に、過酸化水素供給部（４００）によってハウジング（１１０）の中孔（１１１）に供給された過酸化水素はハウジング（１１０）の内部に配置された紫外線ランプ（３００）から照射される紫外線光によって分解されて強力な酸化力を有するＯＨ−ラジカル（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｒａｄｉｃａｌ）を生成する。過酸化水素が分解して生成されたＯＨ−ラジカルはハウジング（１１０）の中孔（１１１）からハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に流動する汚廃水と反応し、このような反応の結果汚廃水に含有された汚染物質は酸化分解されることができる。

一方、紫外線光によって分解されないまま未反応状態で中孔（１１１）に残留する過酸化水素は生成されたＯＨ−ラジカルと反応してＯＨ−ラジカルを消耗する副反応を起こすことができ、それによって過酸化水素が分解されて生成されたＯＨ−ラジカルの一部は汚染物質を酸化分解する反応に参与することができなくなるため、装置の水処理効率が低下されることができる。

上記のような現象つまり、未反応過酸化水素によってＯＨ−ラジカルが消耗される現象は中孔（１１１）に分布される過酸化水素の長さ方向（Ｌ）に沿う濃度差が大きいほど頻繁に発生することができる。即ち、反応器（１００）の流入口（１２２）だけで過酸化水素が供給される場合、反応器（１００）の流入口（１２２）近くの中孔（１１１）の内部には過酸化水素の濃度が高く現われる一方、反応器（１００）の流入口（１２２）から遠く離れた中孔（１１１）の内部には過酸化水素の濃度が低く現われることができる。

本実施例による光酸化反応装置（１０００）はハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に離隔された複数の位置で中孔（１１１）に過酸化水素を分散して供給する過酸化水素供給部（４００）を含むので、中孔（１１１）に分布される過酸化水素の長さ方向（Ｌ）に沿う濃度を均一に保持することができる。結果的に本実施例による光酸化反応装置（１０００）は未反応過酸化水素によるＯＨ−ラジカルの消耗反応を制限することができて水処理効率を向上することができる。

図１及び図２に示すように、過酸化水素供給部（４００）はハウジング（１１０）の内部に形成される中孔（１１１）と連通され、ハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に沿って互いに離隔されるように配置される複数の過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）を含むことができる。

図１及び図２は互いに離隔されるように配置された三つの過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）が設置された光酸化反応装置（１０００）を図示しているが、過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）の個数、形成位置及び離隔間隔は反応器（１００）またはハウジング（１１０）の全体長さ、中孔（１１１）に流入される汚廃水の流量、廃水の流速または紫外線ランプ（３００）の出力などによって適切に加減されることができる。

一方、過酸化水素供給部（４００）が複数の過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）を含む場合、複数の過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）は反応器（１００）の流入口ヘッダー（１２０）に形成された流入口（１２２）を含むことができる。即ち、流入口ヘッダー（１２０）に形成された流入口（１２２）は汚廃水を流入させるための入口として利用されるとともに過酸化水素供給口（４１０）としても利用されることができる。

この時、本実施例による光酸化反応装置（１０００）は過酸化水素と汚廃水を混合して流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）に吐出する混合器（５００）をさらに含むことができ、混合器（５００）は汚廃水流入ポンプ（１０）及び過酸化水素供給ポンプ（２０）と連結されて、各ポンプから汚廃水及び過酸化水素を供給して受けて混合させた後、流入口（１２２）に吐出することができる。

図１及び図２に示す光酸化反応装置（１０００）は複数の過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）を通じてハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に沿って離隔された複数の位置で反応器（１００）の内部つまり、ハウジング（１１０）の中孔（１１１）に過酸化水素を供給することができ、複数の過酸化水素供給口（４１０、４１１、４１２）には過酸化水素供給ポンプ（２０）と連結された複数の配管がそれぞれ設置されることができる。

汚廃水及び／または過酸化水素は流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）を通じてハウジング（１１０）の中孔（１１１）に流入及び／または供給されて中孔（１１１）の内部をハウジング（１１０）の長さ方向（Ｌ）に流動して、本実施例による光酸化反応装置（１０００）は複数の位置で過酸化水素を分散して供給するので、汚廃水の流動方向によって過酸化水素の濃度が均一に保持される状態で汚廃水に含有された汚染物質が酸化分解されることができる。

図４は図１に示す光酸化反応装置で過酸化水素供給部の変形例を示す図面で、図５は図１に示す光酸化反応装置で過酸化水素供給部の他の変形例を示す図面である。

一方、図４及び図５に示す光酸化反応装置（１０００）は過酸化水素供給部（４００）を除き図１〜図３を参照して説明した光酸化反応装置と同一または類似する構成を含む。即ち、反応器（１００）、石英管（２００）及び紫外線ランプ（３００）を含み、これは前述した光酸化反応装置の構成と類似するので、以下では過酸化水素供給部（４００）の構成を中心に説明する。

過酸化水素供給部（４００）はハウジング（１１０）の長さ方向に離隔された複数の位置でハウジング（１１０）の中孔（１１１）に過酸化水素を分散して供給するように反応器（１００）に設置されれば十分であるので、過酸化水素供給部（４００）の具体的な構造及び配置は多様に変更されることができる。

図４及び図５によれば、過酸化水素供給部（４００）は反応器（１００）の外部に露出されるように配置される開放された一端を通じて内部に流入された過酸化水素をハウジング（１１０）の中孔（１１１）に分散して供給するように多数の貫通孔（４２５、４３５）が形成されて中孔（１１１）に設置される過酸化水素供給管（４２０、４３０）を含むことができる。

過酸化水素供給管（４２０、４３０）は反応器（１００）の外部に配置される開放された一端を通じて流入された過酸化水素の流路を提供し、過酸化水素の流動方向に沿って内外部を貫通するように形成される多数の貫通孔（４２５、４３５）を含む。過酸化水素供給管（４２０、４３０）の内部を流れる過酸化水素は多数の貫通孔（４２５、４３５）を通じて過酸化水素供給管（４２０、４３０）の内部でハウジング（１１０）の中孔（１１１）に排出されることができる。

過酸化水素供給管（４２０、４３０）に形成される多数の貫通孔（４２５、４３５）は過酸化水素の流動方向に沿って離隔されるように形成され、過酸化水素供給管（４２０、４３０）はハウジング（１１０）の長さ方向に沿って中孔（１１１）に配置されるので、ハウジング（１１０）の長さ方向に離隔された複数の位置で中孔（１１１）に過酸化水素を分散して供給することができる。

過酸化水素供給管（４２０、４３０）は多様な形状に形成されることができ、図４に示すように、過酸化水素供給管（４２０）はハウジング（１１０）の内部に配置される石英管（２００）の外周面を囲むように配置される螺旋形に形成されることができる。または、図５に示すように、過酸化水素供給管（４３０）は石英管（２００）の外周面を少なくとも１回囲むように配置される形状リング状に形成されることもできる。

図５に示す過酸化水素供給管（４３０）は石英管（２００）の延長方向に沿って長く形成される直線部と石英管（２００）を中心に石英管（２００）外周面の周りを加工ように形成されるリング部を含むことができ、多数の貫通孔（４３５）はリング部に形成されることができる。直線部とリング部は複数に形成されてそれぞれ連結されることができる。

図６は図１に示す光酸化反応装置でハウジングの変形例を示す図面で、図７は図６に示す光酸化反応装置の内部を示す図面である。

図６及び図７に示す光酸化反応装置（１０００）は、図１及び図２によれば、上述した光酸化反応装置と同様に、反応器（１００）、石英管（２００）、紫外線ランプ（３００）及び過酸化水素供給部（４００）を含む。ただ、図６及び図７に示す光酸化反応装置（１０００）は図１及び図２に示す光酸化反応装置の構成の中でハウジング（１１０）の変形例を図示しているので、このような差異を中心に説明する。

図６及び図７に示す光酸化反応装置（１０００）のハウジングは長さ方向（Ｌ）に沿うそれぞれの一端に流入口ヘッダー（１２０）及び流出口ヘッダー（１３０）が結合される第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）に分割形成され、第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）はそれぞれの中孔（１１４、１１５）が分離されるように連結され、それぞれの他端には補助流出口（１１８）及び補助流入口（１１９）がそれぞれ形成されることができる。

具体的に第１分割ハウジング（１１６）は長さ方向に沿う一端に流入口ヘッダー（１２０）が結合され、他端には補助流出口（１１８）が形成され、流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）及び補助流出口（１１８）と連通されるように内部に長さ方向に沿って延長されるように形成される第１中孔（１１４）を含む。

また、第２分割ハウジング（１１７）は長さ方向に沿う一端に流出口ヘッダー（１３０）が結合され、他端には補助流入口（１１９）が形成され、流出口ヘッダー（１３０）の流出口（１３２）及び補助流入口（１１９）と連通されるように内部に長さ方向に沿って延長されるように形成される第２中孔（１１５）を含む。

第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）は内部に形成されたそれぞれの中孔（１１４、１１５）が分離するように連結される。即ち、第１分割ハウジング（１１６）の第１中孔（１１４）と第２分割ハウジング（１１７）の第２中孔（１１５）は互いに分離してそれぞれ別途の空間を形成し、第１分割ハウジング（１１６）の第１中孔（１１４）に収容された汚廃水は第２分割ハウジング（１１７）の第２中孔（１１５）に流入されることができない。

第１分割ハウジング（１１６）の一端に結合された流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）を通じて第１分割ハウジング（１１６）の第１中孔（１１４）に流入された汚廃水は第１分割ハウジング（１１６）に形成された補助流出口（１１８）を通じて第１分割ハウジング（１１６）の外部に排出され、第２分割ハウジング（１１７）に形成された補助流入口（１１９）を通じて第２分割ハウジング（１１７）の第２中孔（１１５）に流入された汚廃水は第２分割ハウジング（１１７）の一端に結合された流出口ヘッダー（１３０）の流出口（１３２）を通じて第２分割ハウジング（１１７）の外部に排出される。

ここで、過酸化水素供給部（４００）は流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）と第２分割ハウジング（１１７）の補助流入口（１１９）とを含む。即ち、流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）を通じて第１分割ハウジング（１１６）の内部に汚廃水及び過酸化水素が流入され、第２分割ハウジング（１１７）の補助流入口（１１９）を通じて第２分割ハウジング（１１７）の内部に汚廃水及び過酸化水素が流入されることができる。

この時、図６及び図７に示す光酸化反応装置（１０００）は過酸化水素と汚廃水を混合して第１分割ハウジング（１１６）の一端に結合された流入口ヘッダー（１２０）の流入口（１２２）及び第２分割ハウジング（１１７）の補助流入口（１１９）にそれぞれ吐出する混合器（５１０、５２０）をさらに含むことができる。

図６及び図７に示す光酸化反応装置（１０００）は、図１〜図５によれば、上述した光酸化反応装置と違って、反応器のハウジングが分割形成されるので、構造的な側面で長さ方向に沿う過酸化水素の濃度差を減らすことができる。即ち、汚廃水が流動する中孔の長さが短くなるので長さ方向に沿う過酸化水素の濃度差を減少させることができる。

一方、第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）は石英管（２００）及び石英管（２００）の内部に挿入される紫外線ランプ（３００）を共有することができる。即ち、石英管（２００）は分離された第１分割ハウジング（１１６）の第１中孔（１１４）と第２分割ハウジング（１１７）の第２中孔（１１５）に同時に配置されることができ、この時、第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）はそれぞれの中孔（１１４、１１５）が分離するように連結され、連結部分に石英管（２００）が貫通される孔が形成されることができる。孔は石英管（２００）の直径と相応することができる。

図６及び図７に示す光酸化反応装置（１０００）は第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）を結合するクランプ（６００）及び第１分割ハウジング（１１６）と第２分割ハウジング（１１７）との間に介在されるシーリング部材（図示しない）をさらに含むことができる。シーリング部材は第１分割ハウジング（１１６）の第１中孔（１１４）と第２分割ハウジング（１１７）の第２中孔（１１５）を遮断するように配置されることができる。

図８は本発明の第２実施例による光酸化反応装置を示す図面である。

図８によれば、本発明の第２実施例による光酸化反応装置（２０００）は反応器（２１００）、石英管（図示しない）、紫外線ランプ（図示しない）及び過酸化水素供給部（２１２２、２４１０）を含み、反応器（２１００）はハウジング（２１１０）、流入口ヘッダー（２１２０）及び流出口ヘッダー（２１３０）を含む。一方、本実施例による光酸化反応装置（２０００）を説明するにおいて、図１及び図２を参照して説明した光酸化反応装置（１０００）と重複される説明は省略する。

図８は光酸化反応装置（２０００）の過酸化水素供給部が複数の過酸化水素供給口（２１２２、２４１０）を含む場合を例として図示しているが、これは一例として例示したものに過ぎなく、過酸化水素供給部は、図４及び図５によれば、上述した過酸化水素供給管を含むこともできる。以下では過酸化水素供給部が複数の過酸化水素供給口（２１２２、２４１０）を含む場合を例に挙げて説明する。

本実施例による光酸化反応装置（２０００）のハウジング（２１１０）は複数設置され、流入口ヘッダー（２１２０）は複数のハウジング（２１１０）の一端に形成されたそれぞれの開口を一体にカバーするように複数のハウジング（２１１０）の一端に結合され、流出口ヘッダー（２１３０）は複数のハウジング（２１１０）の他端に形成されたそれぞれの開口を一体にカバーするように複数のハウジング（２１１０）の他端に結合される。

本実施例による光酸化反応装置（２０００）は複数設置されるハウジング（２１１０）を含むので、一時に処理できる汚廃水の容量を増大させることができる。

一方、ハウジングの内部に形成される中孔の断面積と長さを増加させることによりハウジングの内部に収容して処理可能な汚廃水の量を増大させることもできるが、中孔の断面積を増加させるのは紫外線ランプで照射される紫外線光の透過範囲が制限的であるため、装置の効率を低下させることができ、中孔の長さを増加させることは中孔の長さによる過酸化水素の濃度差を深化させて、これも装置の効率を低下させることができる。従って、ハウジングを複数設置することで装置の水処理効率を保持すると同時に処理可能な汚廃水の容量を増大させることができる。

流入口ヘッダー（２１２０）及び流出口ヘッダー（２１３０）は複数のハウジング（２１１０）の長さ方向に沿う両端を一体にカバーし、この時、複数のハウジング（２１１０）の両端とそれぞれ結合される流入口ヘッダー（２１２０）と流出口ヘッダー（２１３０）の各結合面には複数のハウジング（２１１０）のそれぞれの開口と対応する開口部が複数に形成されることができる。

汚廃水及び過酸化水素の流入のための配管は複数のハウジング（２１１０）の一端を一体にカバーするように結合される流入口ヘッダー（２１２０）の流入口（２１２２）に連結され、流入口（２１２２）を通じて流入口ヘッダー（２１２０）のヘッダー空間に流入された汚廃水及び過酸化水素は各ハウジング（２１１０）の開口を通じて各ハウジング（２１１０）の中孔に流入されることができる。

一方、図８は四つのハウジング（２１１０）を含む反応器（２１００）を図示しているが、ハウジング（２１１０）の個数は一時に処理を要求される汚廃水の容量、紫外線ランプの出力などによって適切に加減されることができる。また、複数のハウジング（２１１０）は一列に配置又は交差して配置するなどの方式を通じて多様に配置することができ、好ましくは複数のハウジング（２１１０）を一体にカバーする流入口ヘッダー（２１２０）と流出口ヘッダー（２１３０）の大きさを最小化する方法で配置されることができる。

図９は本発明の第３実施例による光酸化反応装置を示す図面である。

図９によれば、本実施例による光酸化反応装置（３０００）は複数設置される反応器（３１００）を含み、複数の反応器（３１００）はそれぞれの流入口（３１２２）に汚廃水が流入されるように配置される。一方、以下でも図１及び図２を参照して上述した光酸化反応装置（１０００）と重複される説明は省略する。

本実施例による光酸化反応装置（３０００）の反応器（３１００）は複数設置されるので、図８に示す本発明の第２実施例による光酸化反応装置（２０００）と同様に、一時に処理することができる汚廃水の容量を増大させることができる。

ただ、本発明の第２実施例による光酸化反応装置（２０００）は反応器（２１００）の構成の中でハウジング（２１１０）が複数設置される反面、本発明の第３実施例による光酸化反応装置（３０００）は反応器（３１００）自体を複数設置する点で相違する。

図９に示すように、反応器（３１００）が複数設置され、複数の反応器（３１００）がそれぞれの流入口（３１２２）に汚廃水が流入されるように配置される場合、一時に処理可能な廃水の容量を増大させるとともに状況によって選択的運用ができる。即ち、複数の反応器（３１００）の中の一部のみを稼動することで処理される汚廃水の容量を調節することができる。

この時、複数の反応器（３１００）のそれぞれの流入口（３１２２）には汚廃水の流入及び過酸化水素の供給のための複数の配管がそれぞれ連結されることができ、複数の配管は廃水流入ポンプ（１０）に連結された配管から分枝されて形成されることができる。

図１０は本発明の第４実施例による光酸化反応装置を示す図面である。

図１０によれば、本実施例による光酸化反応装置（４０００）は反応器（４１００）の流出口（４１３２）から流出された汚廃水を再処理するように設置される追加反応器（４７００）をさらに含み、追加反応器（４７００）は反応器（４１００）の流出口（４１３２）から流出された汚廃水が追加反応器（４７００）の流入口（４７２２）に流入されるように配置される。

一方、本実施例による光酸化反応装置（４０００）に含まれる反応器（４１００）及び追加反応器（４７００）は図１〜図３を参照して上述した反応器と実質的に同じ構成を含むので、重複される説明は略する。

汚廃水は反応器（４１００）を通過することで、１次水処理工程を経た後、追加反応器（４７００）を再通過することで２次水処理工程を経ることができる。このように、数回に経た水処理工程を実施することで装置の水処理性能を向上することができる。

水処理工程は必要によって３回以上実施されることもあり、図１０は３回の水処理工程が実施される光酸化反応装置（４０００）を示しているが、水処理工程の実施回数及びそれによって配置される追加反応器の個数は要求される汚廃水の水処理の程度によって加減されることがある。

１次水処理工程が実施される反応器（４１００）の流出口（４１３２）と２次水処理工程が実施される追加反応器（４７００）の流入口（４７２２）との間には汚廃水の流出及び流入のための連結配管が設置されることができる。

また、反応器（４１００）に設置される過酸化水素供給口（４４１０、４１２２）と追加反応器（４７００）に設置される過酸化水素供給口（４４２０、４７２２）には過酸化水素の供給のための配管が連結されることができる。

また、本実施例による光酸化反応装置（４０００）は１次水処理工程が実施される反応器（４１００）の流出口（４１３２）から排出された汚廃水の温度及びｐＨを調節して２次水処理工程が実施される追加反応器（４７００）の流入口（４７２２）に供給するように反応器（４１００）の流出口（４１３２）と追加反応器（４７００）の流入口（４７２２）との間に設置される温度調節器及びｐＨ調節器（４８００）をさらに含むことができる。

反応器（４１００）及び追加反応器（４７００）の内部で水処理反応の効率を高めるために、温度調節器（４８００）は紫外線ランプの発熱によって変化する汚廃水の温度を調節するように設置され、ｐＨ調節器（４８００）は廃水に含有された汚染物質を酸化分解する過程で生成される中間生成物によって変化する汚廃水の酸度を調節するように設置される。

例えば、汚廃水の温度は４℃〜４０℃を保持するように調節されることができ、汚廃水の酸度は６ｐＨ〜１０ｐＨを保持するように調節されることができる。

図１１は本発明の第５実施例による光酸化反応装置を示す図面である。

図１１によれば、本実施例による光酸化反応装置（５０００）は図８に示す光酸化反応装置（２０００）と図１０に示す光酸化反応装置（４０００）を組み合わせたもので、本実施例による光酸化反応装置（５０００）は複数のハウジング（５１１０）を含む反応器（５１００）及び複数のハウジング（５７１０）を含む追加反応器（５７００）を含む。

本実施例による光酸化反応装置（５０００）は複数のハウジング（５１１０）を含む反応器（５１００）を含むので一時に処理することができる汚廃水の容量を増大させることができ、複数のハウジング（５７１０）を含む追加反応器（５７００）を含むので、装置の水処理性能を向上することができる。

図１２は本発明の第６実施例による光酸化反応装置（６０００）を示す図面である。

図１２によれば、本実施例による光酸化反応装置（６０００）は図９に示した光酸化反応装置（３０００）と図１０に示した光酸化反応装置（４０００）を組み合わせたもので、本実施例による光酸化反応装置（６０００）は１次水処理工程が実施される複数の反応器（６１００）を含み、２次水処理工程が実施される複数の追加反応器（６７００）を含む。

本実施例による光酸化反応装置（６０００）は１次水処理工程が実施される複数の反応器（６１００）を含むので、一時に処理可能な汚廃水の容量を増大させるとともに複数の反応器（６１００）の中の一部のみを選択的に運用することができるので、装置運用の効率性を確保することができる。

また、本実施例による光酸化反応装置（６０００）は２次水処理工程が実施される複数の追加反応器（６７００）を含むので、装置の水処理性能を向上することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などによって本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものとすべきである。

１０：汚廃水流入ポンプ
２０：過酸化水素供給ポンプ
１００、２１００、３１００、４１００、５１００、６１００：反応器
１１０、２１１０、３１１０、４１１０、４７１０、５１１０、５７１０、６１１０、６７１０：ハウジング
１１１、１１４、１１５：中孔
１１２、１１３：開口
１１６：第１分割ハウジング
１１７：第２分割ハウジング
１１８：補助流出口
１１９：補助流入口
１２０、２１２０、３１２０、４１２０、４７２０、５１２０、５７２０、６１２０、６７２０：流入口ヘッダー
１２２、２１２２、３１２２、４１２２、４７２２、５１２２、５７２２、６１２２、６７２２：流入口
１２４：第１ヘッダー空間
１３０、２１３０、３１３０、４１３０、４７３０、５１３０、５７３０、６１３０、６７３０：流出口ヘッダー
１３２、２１３２、３１３２、４１３２、４７３２、５１３２、５７３２、６１３２、６７３２：流出口
１３４：第２ヘッダー空間
２００：石英管
２１０：石英管固定部
３００：紫外線ランプ
４００：過酸化水素供給部
４１０、４１１、４１２、２４１０、３４１０、４４１０、４４２０、５４１０、 ５４２０、６４１０、６４２０：過酸化水素供給口
４２０、４３０：過酸化水素供給管
４２５、４３５：貫通孔
５００、２５００、３５００、４５００、５５００、６５００：混合器
６００：クランプ
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００：光酸化反応装置
４７００、５７００、６７００：追加反応器
４８００、５８００、６８００：温度調節器及びｐＨ調節器

Claims (12)

1. 内部に長さ方向に沿って延長されるように形成される中孔及び前記中孔を外部で開放するように長さ方向に沿う両端にそれぞれ形成される開口を含むハウジング、汚廃水を前記中孔に流入させるように前記中孔と連通される流入口が形成され、前記ハウジングの一端に形成された開口をカバーするように前記ハウジングの一端に結合する流入口ヘッダー、及び前記中孔を通過した汚廃水を外部に流出させるように前記中孔と連通される流出口が形成され、前記ハウジングの他端に形成された開口をカバーするように前記ハウジングの他端に結合する流出口ヘッダーを含む反応器と、
   前記ハウジングの長さ方向に沿って延長されるように形成され、前記ハウジングの内部に配置されるように前記反応器に設置される石英管と、
   前記中孔に紫外線光を照射するように前記石英管の内部に挿入される紫外線ランプと、
   前記ハウジングの長さ方向に離隔された複数の位置から前記中孔に過酸化水素を分散して供給するように前記反応器に設置される過酸化水素供給部とを含む、光酸化反応装置。
2. 前記ハウジングは複数設置され、
   前記流入口ヘッダーは複数の前記ハウジングの一端に形成されたそれぞれの開口を一体にカバーするように複数の前記ハウジングの一端に結合し、
   前記流出口ヘッダーは複数の前記ハウジングの他端に形成されたそれぞれの開口を一体にカバーするように複数の前記ハウジングの他端に結合する請求項１に記載の光酸化反応装置。
3. 前記過酸化水素供給部は、前記中孔と連通され、前記ハウジングの長さ方向に沿って互いに離隔されるように配置される複数の過酸化水素供給口を含む請求項１または２に記載の光酸化反応装置。
4. 前記過酸化水素供給口は前記流入口ヘッダーに形成された前記流入口を含む請求項３に記載の光酸化反応装置。
5. 前記過酸化水素供給部は、
   前記反応器の外部に露出されるように配置される開放された一端を通じて内部に流入された過酸化水素を前記中孔に分散供給するように多数の貫通孔が形成され、前記中孔に設置される過酸化水素供給管を含む請求項１または２に記載の光酸化反応装置。
6. 前記過酸化水素供給管は前記石英管の外周面を囲むように配置される螺旋形に形成される請求項５に記載の光酸化反応装置。
7. 前記過酸化水素供給管は前記石英管の外周面を少なくとも１回囲むように配置される形状リング状に形成される請求項５に記載の光酸化反応装置。
8. 前記ハウジングは長さ方向に沿うそれぞれの一端に前記流入口ヘッダー及び前記流出口ヘッダーが結合される第１分割ハウジングと第２分割ハウジングに分割形成され、
   前記第１分割ハウジングは内部に形成される中孔と連通されるように他端に形成される補助流出口を含み、
   前記第２分割ハウジングは内部に形成される中孔と連通されるように他端に形成される補助流入口を含み、
   前記第１分割ハウジングと前記第２分割ハウジングはそれぞれの中孔が分離するように連結され、
   前記過酸化水素供給部は前記流入口ヘッダーの流入口及び前記第２分割ハウジングの補助流入口を含む請求項１または２に記載の光酸化反応装置。
9. 前記反応器は複数に設置され、
   複数の前記反応器はそれぞれの流入口に汚廃水が流入されるように配置される請求項１または２に記載の光酸化反応装置。
10. 前記反応器の流出口から流出された汚廃水を再処理するように設置される追加反応器をさらに含み、
    前記追加反応器は前記反応器の流出口から流出された前記汚廃水が前記追加反応器の流入口に流入されるように配置される請求項１または２に記載の光酸化反応装置。
11. 前記反応器及び／または前記追加反応器は複数設置される請求項１０に記載の光酸化反応装置。
12. 出口から排出された前記汚廃水の温度及びｐＨを調節して前記追加反応器の流入口に供給するように前記反応器の流出口と前記追加反応器の流入口との間に設置される温度調節器及びｐＨ調節器をさらに含む請求項１０に記載の光酸化反応装置。

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