KR0137236Y1 - 저장조 내에 저장된 용수를 정화처리하는 수처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저수조(E)에 저장된 용수를 정화 처리하는 수처리 시스템에 있어서, 저수조(E) 내의 용수의 수면에 부유하는 하나 이상의 부유식 정수 장치(C)와, 오존 발생기(4)를 구비하여 상기 저수조 내의 정수 장치(C)를 전기적으로 제어하고 또 정수 장치(C)에 오존이 함유된 공기를 공급하는 제어기(B)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

저장조 내에 저장된 용수를 정화 처리하는 수처리 시스템

제1도는 본 고안의 수처리 시스템의 개략도.

제2도는 제1도의 수처리 시스템에 채택된 제어기의 상세도.

제3도는 제1도의 수처리 시스템에 채택된 부유식 정수 장치의 상세도.

제4도는 제1도의 수처리 시스템에 채택된 침몰식 정수 장치의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스위치 2 : 타이머

3 : 팬 4 : 오존 발생기

5 : 오존 배출관 6 : 오존 분배구

7 : 파일럿 램프 8 : 온 오프 스위치

9,10 : 밸러스트 11 : 급기관

12 : 팬 13 : 에어 펌프

14,15 : 오존 공급관 16 : 오존량 조절 밸브

23 : 급기 스테이션 24 : 헤드 카버

25 : 급기관 25' : 전선

26 : 자외선 조사관 27 : 부구

28 : 터널 29 : 기포 포집기

30 : 디퓨저 31 : 배수구

32 : 카버 40 : 급기관

42 : 디퓨저 43 : 흡수구

44 : 필터 45 : 인양 로프

49 : 기포 안내관 51 : 다리

52 : 저수조 바닥 A : 전원코드

B : 제어기 C : 부유식 정수장치

D : 침몰식 정수장치

본 고안은 대형 저수조가 설치된 곳, 예를 들어 아파트, 빌딩, 학교, 군 부대, 단체 급식장, 식당 등의 식수 보관용 저수조가 있는 곳이나 혹은 식용 어류(활어), 관상용 어류 등의 양식, 운반, 보존 및 전시용 물탱크나 수족관, 그리고 식품이나 수산물 및 음료 가공 회사 등의 식품 가공 용수 저장조, 콩나물, 일반 야채, 골프장 잔디, 화원 등의 수경 재배용 저수조 등에 있어서 대량의 용수를 급속 살균 활성화시키기 위한 수처리 시스템에 관한 것이다.

저수조를 설치하는 것은 용수의 저장 및 정화를 목적으로 하는 것인데, 상수원의 품질은 날로 악화되고 있으며, 또 일단 급수원에서 보내지는 용수가 충분히 정화된 것이라 하더라도 급수원으로부터 저수조까지 이어지는 노후된 수도관의 내부부식으로 인한 녹의 발생, 그리고 상부 개방 노출식의 저수조에서 저장되는 기간동안에 정체 상태로 유지됨에 따른 세균의 침입 및 번식, 나아가서는 악취 등이 발생하게 되어 저수조에 저장된 용수를 그대로 음용수로 사용하기는 곤란한 실정이다.

종래에는 저수조에 저장된 용수의 정화는 여과기 만이 사용되었다. 용수를 내부에 다층의 여과재가 들어있는 여과기를 통과시키면 용수중의 이물질이 제거되고 처리수는 다시 저수조로 복귀된다. 그러한 저수조의 하부에는 각종 이물질이나 노폐물이 퇴적되고 일부 이물질이나 노폐물은 여과기를 통과하면서 여과기에 들러붙고 심지어는 여과재의 구멍을 막아 여과 효율을 급속히 저하시킨다. 또, 저장된 용수의 표면층 등에는 세균이 번식하여 수질을 악화시킨다. 여과기는 케이싱 내부에 장착되므로, 사용 기간 경과에 따른 여과 능력 및 수질 오염도의 점검도 용이하지 않다.

저수조 내의 용수가 해수인 경우에는 세균 번식이 빠르고, 녹조류 등이 번식하므로, 여과기를 사용하더라도 용수가 조기에 홍녹색으로 변색되어 버리게 된다. 따라서, 용수의 수질을 유지하기 위해서는 여과재의 교환 주기를 단축해야 함은 물론, 여과재의 교환에 따른 노동력과 비용이 상당히 들게 된다. 이런 단점을 보완하기 위해 여과기 자체를 세정할 수 있는 역세정 장치를 갖춘 여과기를 사용하는 예도 있지만, 단순한 역세정만으로는 세균이나 녹조류의 포자 등을 완전히 제거하기는 불가능하고, 결국 사용 기간이 경과함에 따라 수질도 악화되어 여과재의 교환주기를 단축시켜야 하지만, 교환 주기의 단축도 어느 정도 이상은 불가능하다.

한편, 자외선을 이용하여 오존을 발생시켜 수처리하는 방법이 제안되어 있다.

오존은 염소 소독에 비해 약 3000배에 달하는 해소포자 및 세균, 바이러스에 대한 강력한 살균 작용을 가지고 있으며, 철, 망간, 암모니아, 시안 등의 무기 물질의 산화 제거, 악취 제거, 페놀 및 농약류 등의 유기 물질 제거, 상수도 정수 소독제인 잔류 염소가 원인이 되는 발암 물질인 트리할로메탄까지 제거하는 등 그 효과는 다대하다.

또한, 살균 산화 작용을 하고 난 오존은 물분자 중에서 수소와 결합하여 (OH)^-상태로 수중에 용해되어 용존 산소량도 증가시키고 활성수로 만들어주는 효과도 있다. 이런 오존 정수 기술을 이용하여 수중에 특수 구조의 자외선 조사관 및 여과기 필터를 설치하여 저수조 저장 용수의 정화를 실시하면 기존 여과식 처리 방법만에 의한 경우의 수십배에 달하는 정수 효과를 얻을 수 있게 된다.

이 오존식 정수 방법은 오존 발생기에서 생성된 오존을 수조 하부에 설치되어 있는 산기관을 통하여 미세 기포 상태로 수중에 투입하여 수면 상부로 부상시키면서 처리하거나, 파이프 내부에 산기관 등을 설치하여 파이프 내부를 흐르는 물에 직접 오존을 투입하는 형식으로 되어 있다. 그러나, 그 구조는 상당히 복잡하며 물 순환 펌프 및 용수 순환 배관 및 별도의 오존 탱크 등을 설치하여야 하므로 설비비, 전력 소모량이 많을 뿐 아니라, 오존의 농도도 낮아서 대량의 용수의 처리에 있어서는 정수 효율이 저하된다는 문제점을 안고 있다.

본 고안은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 저수조 외부에 별도로 설치된 오존 발생기에서 오존을 발생시켜 이를 공기에 실어 정수 대상 용수의 수중에 설치된 정수장치로 공급하고, 그 정수 장치 하부에 설치된 디퓨저에서 오존 함유 공기를 미세한 기포로 만들고 정수장치에 내장된 자외선 조사기로 상기 미세화된 오존 함유 기포에 잔류하는 산소에 다시 자외선을 조사하여 오존을 만들어 정수 효율을 극대화시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 저수조에 저장된 용수를 정화 처리하는 수처리 시스템에 있어서, 저수조 내의 용수의 수면에 부유하는 하나 이상의 부유식 정수 장치와, 저수조 외부에 배치되며 오존 발생기를 구비하여 상기 저수조 내의 정수 장치를 전기적으로 제어하고 또 정수 장치에 오존이 함유된 공기를 공급하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 구성을 갖는 본 고안에 의해 달성된다.

이하, 첨부 도면을 기초로 하여 본 고안을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 고안의 수처리 시스템의 전체 개략도이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 고안의 수처리 시스템은 크게 나누어 저수조 외부에 설치되는 제어기(B)와, 상기 제어기(B)에 호스를 거쳐 연결되며 저수조 내부에 설치되는 정수장치(C,D)로 구성된다. 미설명 도면 부호 A는 전원 코드이고, 정수 장치(C)는 부유식, 정수 장치(D)는 침몰식이다. 이 도면에는 부유식 침 침몰식 정수 장치를 각각 하나씩 사용하고 있지만, 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니고, 부유식 정수장치나 침몰식 정수 장치 중 어느 하나만 사용하거나 또는 특히 침몰식 정수 장치를 복수개 병행 사용할 수도 있다.

제2도는 제어기(B)의 상세도이다. 제어기(B)에는 본 고안의 시스템을 제어하는 각종 스위치류와 파일럿 램프, 밸러스트 등의 전기 제어 장치류가 내장되어 있고, 저수조(E)의 외부에 설치되어 저수조(E) 내부의 정수 장치(C,D)들과 호스로 연결된다. 호스는 제어기(B)로부터의 오존 함유 공기를 운반할 수 있으며, 또 각 정수 장치를 제어기와 전기적으로 연결해 주는 전선 등을 내장할 수 있다.

도면 중 참고 부호 1은 노 퓨즈 브레이커 스위치, 2는 장치의 가동 및 정지 시간을 제어하는 타이머, 3 및 12는 발열부의 냉각과 오존 발생기에의 원활한 공기공급을 위해 패널 박스의 상하면에 서로 대향되게 설치된 팬, 4는 오존 발생기, 6은 오존 배출관을 통해 공급되는 오존 함유 공기를 자외선식 정수 장치와 필터식 정수 장치로 분배시키는 오존 분배구, 7은 자외선 조사관의 상태를 감시하는 파일럿 램프, 8은 피처리 용수의 양에 따라 자외선식 정수 장치와 필터식 정수 장치의 동작을 각각 제어하는 온 오프 스위치, 9 및 10은 밸러스트, 11은 급기관, 13은 소정 압력의 공기를 급기관(11)을 통해 오존 발생기로 공급하는 에어 펌프, 14 및 15는 오존 함유 공기 공급관, 16은 자외선식 정수 장치와 필터식 정수 장치로 공급되는 오존의 양을 조절하는 오존량 조절 밸브이다.

제어기(A)의 오존 발생기(4)에는 예를 들어 185nm 파장의 자외선을 조사하는 자외선 조사관(도시 않음)이 내장되어, 에어 펌프(13)로부터 급기관(11)을 통해 공급되는 공기에 자외선을 조사하여 오존을 생성시킨다.

제3도는 자외선식 저수 장치(C)의 상세도이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 자외선식 정수 장치(C)는 부구(27)에 의해 본체 상부가 수면위로 부상되도록 되어 있다. 특수 파장(예를 들어 185nm 또는 254nm)의 자외선 조사관이 내장된 본체의 하부는 수중에 잠겨 있다. 수위가 일정하게 유지되는 저수조의 경우에는 부구(27)를 생략할 수도 있지만, 본 실시예와 같이 부구를 이용하면 정수 장치(C)의 수면에 대한 위치를 일정하게 유지할 수 있다.

에어 펌프(13)로부터 공급되고 오존 발생 장치(4)로부터 발생된 오존이 첨가된 소정 압력의 공기는 급기관(25)을 통하여 자외선식 정수 장치(C)로 공급되고, 정수 장치(C)의 일부를 구성하면서 급기관(25)의 연장인 중공 파이프로 이루어져서 장치 본체를 보호하는 기능도 하는 급기 스테이션(23)을 거쳐서 디퓨저(30)로 공급된다. 전선(25')은 저수조 외부 장치와 저수조 내부의 정수 장치를 전기적으로 접속하기 위한 전원 공급용 전선이다.

디퓨저(30)로 공급된 오존 함유 공기는 디퓨저의 미세한 통기공을 통해 미세기포로 분산 방사되어 처리 대상 용수 내에서 부상하게 되고 상부로 부상하는 미세기포는 기포 포집기(29)에서 포집되어 자외선 조사관(26)이 내장된 터널(28)을 통하여 부상하도록 되어 있다.

정수 장치(C)의 터널(28) 내부로 인도된 기포는 상부가 막힌 터널(28) 내에서 수개의 자외선 조사관(26) 사이를 통과한 후, 배수구(31)를 통해 저수조 내부로 배출된다. 배수구(31)는 정수 장치를 수면에 부유시킨 상태에서 수면보다 낮은 위치에 오게 하는 것이 좋다. 기포 내의 오존이 자외선을 받아서 살균 산화력이 강한 유리 산소로 변하여 강력한 살균 산화력을 발휘하고, 해소포자 및 바이러스, 세균등을 살균하면서 철, 망간, 암모니아, 시안 등 무기 물질의 산화 제거와 악취 유발물질의 제거, 페놀 및 농약류 등 유기 물질을 제거하게 되고, 오존은 다시 물로부터 수소 분자를 받아 OH 라디칼을 형성하고 용존 산소를 극대화시켜 활성수화시키게 된다.

자외선 조사관(26)은 터널(28) 내부에 수개 내장되어 있고, 터널(28)의 상부를 관통하여 하향 삽입되어 용수 중에 침지되어 있고, 자외선 조사관(26) 주위에는 수면 위까지 연장되는, 투광성이 가장 좋은 석영 유리로 된 수밀식 외통(26')을 배치함으로써 자외선 조사관(26)을 보호한다. 이 외통(26')에 부착되는 부유물이나 일반 세균은 자외선의 조사에 의해 박리 및 부상되므로 자정 효과를 발휘하여 자외선 조사량의 저하도 방지할 수 있다. 또, 터널의 상부측에도 카버(32)를 설치하여 수밀을 유지하고, 정수 장치(C)의 상부에는 헤드 카버(24)를 설치하여 전선, 호스 등을 보호한다.

디퓨저(30)에는 미세화되어 부상하는 미세 기포 내에는 오존 및 공기가 혼합되어 있는데, 공기 중에는 산소가 들어 있다. 이 산소에 특수 파장(예:254nm)의 자외선을 조사하면 잔류하는 산소는 OH 라디칼을 생성시키게 되어 살균, 산화력이 배가된다. 이 때, 기포는 원형이므로 자외선 조사관으로부터의 자외선을 어떤 방향에서도 받을 수 있고, 이 기포 내에서 자외선이 반사 및 굴절을 반복하게 되므로 오존화 효율은 극대화된다. 기포가 터널 내에서 자외선 조사관을 따라 부상하면서 기포의 계면에 일반 세균, 중금속 및 기타 부유물을 흡착하며, 기포가 미세할 수록 기포의 총 표면적이 커지므로 기포를 미세화시키면 처리 속도도 증대되는데다가, 오존에 의한 직접 살균 처리를 행할 수 있고, 또 기포가 터널 내부에서 부상하면서 터널 내부에 부압을 형성하여 그 부압으로 인해 기포 포집기를 통한 물의 흡입을 촉진하게 되므로 대류식 연속 정화 작용이 이루어진다.

디퓨저(30)의 하부는 나사식으로 급기 스테이션(23)과 연결되며, 내오존성 세라믹이나 특수 고무로 만들어진 미세 통기공이 형성된 원반형 부재로 되어 있고, 급기 스테이션(23)으로부터 공급되는 공기 또는 오존 함유 공기를 받아 미세 기포로 만들어 부상시킨다. 급기 스테이션은 부유식 정수 장치의 무게 중심을 낮추어 정수 장치가 안정되게 수면에 부유할 수 있게 하는데 도움을 준다.

한편, 본 고안의 부유식 정수 장치는 수면 부근의 용수를 순환 처리할 수 있지만 대형 저수조에서는 저수조 바닥(52) 근처에 용수가 정체되는 일이 많으며, 이런 정체되는 용수는 상기 부유식 정수 장치만으로는 흡인 및 정화 처리되지 않기 때문에 하나의 부유식 오존 정수 장치 만으로는 충분하지 못한 경우가 있는데, 이 경우에는 상기 부유식 정수 장치(C)에 추가하여 저수조 바닥(52) 근처까지 침몰하는 형식의 필터식 정수 장치(D)를 사용하면 정수 효과가 배가된다.

제4도는 침몰식 정수 장치(D)의 상세도이다. 이 침몰식 정수 장치(D)는 상기 제3도에 관하여 기술한 부유식 정수 장치(C)와는 달리, 저수조 바닥 근처까지 침몰하여 배치된다. 침몰식 정수 장치(D)는 필터식으로서, 일정 기간 사용 후 세정처리를 위해 인양할 수 있도록 원통형 필터(44)의 상단부를 유지하는 카버(47)상에 설치된 고리(46)에 인양 로프(45)를 연결하여 저수조 외부에 연결해 두는 것이 좋다. 필터(44)를 유지하기 위한 상부 카버(46)와 하부 카버(50)는 필터 내를 관통하는 연결 볼트(48)에 의해 연결 및 지지할 수 있다. 침몰식 정수 장치(D)는 저수조의 용량에 따라 복수개를 병행하여 사용할 수 있다.

침몰식 정수 장치(D)는 저수조 하부에 체류되는 용수를 그 침전물과 함께 흡입구를 통해 흡입하면서 정수하게 되며, 이 장치(D)에도 오존 발생기에서 발생된 오존 함유 공기를 오존 공급관(40)을 통해 공급하는 것이 좋다. 제어기(A)로부터 공급되는 오존 함유 공기는 침몰식 정수 장치(D)의 본체내 하단부에 내장된 세라믹 또는 염화 비닐계 재료 등 내오존성 재료로 제조된 원통형의 미세한 통기공이 형성된 디퓨저(42)를 통해 미세 기포로 방사된다. 미세 기포는 상부가 개방된 기포 안내관(49)을 통해 상부로 부상하고, 기포 안내관(49)의 주변부에 소정 거리를 두고 배치된 필터(44)를 통해 저수조 내부로 방출된다. 기포에 함유된 오존은 용수의 살균, 산화 작용을 하고, 기포 안내관(49)을 따라 부상하는 기포는 상기 부유식 정수 장치(C)와 마찬가지로 기포 안내관 내에 부압을 발생시켜 이 부압에 의해 흡수구(43)로부터 저수조 하부의 정체된 용수와 침전물을 흡입한다. 용수는 필터(44)를 통해 저수조 내로 배출되며 침전 고형 물질은 필터(44)에서 여과된다. 필터식 정수 장치(D)의 하부에는 저수조 바닥(52)과의 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 복수개의 다리(51)가 설치된다.

이와 같이 하여, 본 고안의 정수 시스템은 오존의 살균력으로 각종 세균을 사멸시키고 악취 유발 물질의 제거, 잔류 유무기물질 제거등의 효과가 있을 뿐 아니라 용존 산소량의 증가시켜 용수를 활성수화하게 된다.

Claims (8)

1. 저수조(E)에 저장된 용수를 정화 처리하는 수처리 시스템에 있어서, 저수조(E) 내의 용수의 수면에 부유하는 하나 이상의 부유식 정수 장치(C)와, 저수조(E) 외부에 배치되며 오존 발생기(4)를 구비하여 상기 저수조 내의 정수장치(C)를 전기적으로 제어하고 또 정수 장치(C)에 오존이 함유된 공기를 공급하는 제어기(B)를 구비한 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
2. 제1항에 있어서, 저수조(E) 바닥 근처에 침몰하는 하나 이상의 침몰식 정수 장치(D)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
3. 제2항에 있어서, 침몰식 정수 장치(D)가 제어거(B)에 의해 제어되고 제어기(B)로부터 오존이 함유된 공기를 공급받는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기(B)는, 과부하 차단 스위치(1), 처리 시간을 개시 및 정지시킬 수 있는 타이머(2), 자외선 조사관이 내장된 오존 발생기(4), 오존 발생기의 작동 상태를 감시하는 파일럿 램프(7), 처리 용수의 수량에 따라 정수 장치의 작동을 제어하는 온 오프 스위치(8), 상기 에어 펌프(13)에 의해 공급되는 공기를 급기관(11)을 거쳐서 오존 발생기(4)에 소정 압력으로 공급하는 에어 펌프(13)와, 오존 발생기를 거친 오존 함유 공기를 오존량 조절밸브(16)를 거쳐 저수조 내의 각각의 정수 장치로 분배하는 오존 분배기(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부유식 정수 장치(C)는 하부에는 상기 오존 함유 공기를 잘게 분산시켜 미세한 기포로서 부상시키는 디퓨저(30)가 부착되고 그 상부에는 자외선 조사관이 내장된 자외선식 정수 장치인 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
6. 제5항에 있어서, 부유식 정수 장치(C)는, 디퓨저(30)의 상방에 대향 배치되어 디퓨저(30)로부터 부상되는 오존 함유 기포를 포집하여 기포를 안내하는 기포 포집기(29)를 구비하고, 정수 장치가 수면에 부유되었을 때 수면보다 낮은 위치에 배수구(31)가 형성되어 부상하는 기포가 외부로 배출되는 배수구(31)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 침몰식 정수 장치(D)는, 저수조(E)의 바닥으로부터 다리(51)를 거쳐 일정 거리 격리 설치되며 외부에는 필터(44)가 상부가 막힌 통형으로 배치되고 그 내부에는 상기 오존 함유 공기가 공급되는 급기관(40)이 내장되고 급기관의 하단부에는 디퓨저(42)가 배치된 필터식 정수 장치인 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 침몰식 정수 장치(D)에 인양 로프(45)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.