KR100348414B1 - 용해기 및 상기 용해기를 구비하는 수처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 액체에 제 2 의 액체, 또는 기체, 또는 파우더 상의 고체를 효율적으로 용해시키기 위한 용해기, 및 그 용해기를 포함하여 구성되는 수처리 장치에 관한 것이다. 상기 용해기는 제 1 액체를 공급하기 위한 액체 공급용 관과, 상기 제 1 액체에 용해될 제 2 의 액체, 또는 기체, 또는 파우더 상 고체(제 2 물질)를 공급하기 위한 제 2 물질 공급용 부재로서, 적어도 그 말단부가 상기 액체 공급용 관 말단부의 축을 따라 함께 연장하는 관로를 구비하는 제 2 물질 공급용 부재와, 상기 액체 공급용 관 및 제 2 물질 공급용 부재의 말단과 연결되며 그 측벽에 다수의 구멍이 형성된 제 1 용해조, 및 상기 제 1 용해조를 둘러싸되 그것의 길이 방향으로 더 연장된 형태를 가지며 하부에 배출구를 구비하는 제 2 용해조를 포함하여 구성되는 용해기가 제공된다.
Description
본 발명은 제 1 액체에 제 2 의 액체, 또는 기체, 또는 파우더 상의 고체를 효율적으로 용해시키기 위한 용해기, 및 그 용해기를 포함하여 구성되는 수처리 장치에 관한 것이다.
최근, 여러 가지 방법으로 물을 살균, 처리하는 방법이 알려지고 있다. 그러한 방법으로서, 자외선 램프를 이용한 자외선에 의한 미생물의 살균 처리 방법, 오존 가스를 이용한 살균, 탈취 방법, 자외선 및 오존을 동시에 이용한 고급산화법(AOP: Advanced Oxidation Process)에 의한 살균, 탈취 및 정화 방법, 염소(Cl2) 또는 과산화수소(H2O2)와 같은 약품을 사용하는 방법 등 많은 방법들이 알려져 있다. 이러한 방법들을 적용하기 위한 물의 살균, 정화 처리 장치 또한 많이 알려져 있다.
위와 같은 방법들을 적용하여 물을 살균 처리함에 있어서, 살균, 정화 처리의 효율을 높이기 위해서는, 자외선이나 오존 또는 약품과, 처리해야 할 물을 효율적으로 접촉시키는 것이 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 당 분야의 상기와 같은 여러 기술들은 그와 같이 접촉 효율을 높이고, 그 결과로서 살균 및 정화 처리의 효과를 높이기 위한 여러 방법들을 강구하는 것이라 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 사실에 착안하여, 처리해야 할 물과 그 물을 처리하기 위한 수단이 보다 효율적인 접촉이 이루어질 수 있도록 하는 새로운 장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 제 1 액체에 제 2 의 액체, 또는 기체, 또는 파우더 상의 고체를 효율적으로 용해시킬 수 있는 새로운 용해기를 제공하는 것을 첫 번째 목적으로 한다.
본 발명은 또한 상기 용해기를 구비하여 우수한 살균 및 정화 처리 효과를 나타낼 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것을 두 번째 목적으로 한다.
본 발명은 특히, 비압력식 반응조를 사용하거나 또는 펌프의 동력 양을 적게 사용하는 경우에도 우수한 용해 효과 및 처리 효과를 달성할 수 있어 경제적인 용해기 및 그를 구비하는 수처리 장치를 제공하는 것을 세 번째 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용해기의 종단면도이고,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도1의 용해기를 포함하여 구성되는 수처리 장치의 부분 단면도이고,
도3은 도2의 수처리 장치를 뚜껑을 벗기고 위에서 바라본 평면도이고,
도4는 도2의 수처리 장치 내에 있는 다수의 자외선 램프의 어셈블리를 그 측면에서 바라본 개략도이고,
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도1의 용해기를 포함하여 구성되는 수처리 장치의 부분 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 액체 공급용 관 20: 제 2 물질 공급용 부재
22: 관로 30: 제 1 용해조
33: 구멍 40: 제 2 용해조
41: 배출구 50: 플랜지
60: 펌프 100: 용해기
200, 300: 수처리 장치 215: 자외선 램프
210, 220, 230, 310, 320, 330, 340, 350: 반응조
240, 250, 315, 325, 335, 345: 벽
241, 251: 통로 235, 355: 배출관
216: 공기공급튜브 217: 오존공급튜브
360, 370: 튜브 380: 타공판
500: 수조
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 첫 번째 측면에 따르면,
제 1 액체를 공급하기 위한 액체 공급용 관과,
상기 제 1 액체에 용해시킬 제 2 의 액체, 또는 기체, 또는 파우더 상 고체(제 2 물질)를 공급하기 위한 제 2 물질 공급용 부재로서, 적어도 그 말단부가 상기 액체 공급용 관 말단부의 축을 따라 함께 연장하는 관로를 구비하는 제 2 물질 공급용 부재와,
상기 액체 공급용 관 및 제 2 물질 공급용 부재의 말단과 연결되며 그 측벽에 다수의 구멍이 형성된 제 1 용해조, 및
상기 제 1 용해조를 둘러싸되 그것의 길이 방향으로 더 연장된 형태를 가지며 하부에 배출구를 구비하는 제 2 용해조를 포함하여 구성되는 용해기가 제공된다.
상기 본 발명의 첫 번째 측면에 따른 용해기에서, 상기 제 2 물질 공급용 부재의 관로는, 바람직하게, 상기 액체 공급용 관의 전체 길이를 따라 관의 축을 따라 액체 공급용 관에 끼워진 형태로 제공될 수 있다. 이 때, 상기 액체 공급용 관은, 바람직하게 그 상부가 상기 제 2 물질 공급용 부재가 끼워지는 부분을 제외하고는 밀폐된다. 이와 같이 구성될 때, 상기 액체 공급용 관은, 바람직하게, 관 축에 수직으로, 관의 측면에 연결되는 액체 주입을 위한 주입구를 포함할 수 있다.
상기 제 2 물질 공급용 부재는 또한, 상기 액체 공급용 관을 통하여 공급되는 액체가 상기 제 2 물질 공급용 부재의 관로를 통하여 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지용 챔버를 상기 관로 상류에 구비할 수 있다. 대안적으로, 또는 상기 역류방지용 챔버와 함께, 제 2 물질 공급용 부재는 역류방지용 밸브를 구비할 수도 있다.
제 2 물질 공급용 부재가 상부에 역류방지용 챔버를 구비하는 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 챔버는 상기 액체 공급용 관의 상부와 연결되고, 상기 관로는 상기 챔버 하단으로부터 상기 액체 공급용 관의 내부를 따라 연장한다.
상기 용해기에서, 제 1 용해조는 바람직하게 개폐가능한 플랜지에 의하여 상부가 밀폐되는 원통으로 구성될 수 있다. 제 1 용해조는 상기 플랜지의 중앙에 형성된 구멍을 통하여 상기 액체 공급용 관 및 그 안에 끼워진 제 2 물질 공급용 부재의 말단과 연결될 수 있다. 제 1 용해조는 그 측벽에 형성된 다수의 작은 구멍들을 통하여 액체 공급용 관 및 제 2 물질 공급용 부재로부터 공급받은 제 1 액체와 제 2 물질의 혼합물을 그를 둘러싸고 있는 제 2 용해조로 배출한다.
제 2 용해조는 바람직하게 상부가 개방된 원통형으로 구성된다. 더욱 바람직하게, 제 2 용해조는 상기 플랜지를 통하여 제 1 용해조와 연결된다. 제 2 용해조는 제 1 용해조와 일정한 간격을 두고 제 1 용해조를 둘러싸고 있는 형태이나, 길이 방향으로는, 바람직하게 약 1.5 배 내지 2.5 배 정도 제 1 용해조 보다 더 길게 구성된다. 제 2 용해조는 또한 그 하부에 혼합물을 배출하기 위한 배출구를 구비한다.
상기 용해기에서는, 액체 공급용 관을 통하여 다량의 제 1 액체가, 그리고 이와 동시에 제 2 물질 공급용 부재를 통하여 상기 액체와 혼합될 제 2 물질(다른 종류의 액체, 기체, 또는 파우더 상의 고체)이 상기 제 1 용해조 내로 공급된다. 바람직하게, 제 1 액체 및 제 2 물질은 각각 펌프 및 블로우어를 통해 상기 액체공급용 관 및 제 2 물질 공급용 부재로 제공될 수 있다.
본 발명의 두 번째 측면에 따르면, 상기 첫 번째 측면에 따르는 용해기를 포함하여 구성되는 수처리 장치가 제공된다.
수처리 장치는, 일반적으로 자외선을 조사하거나, 또는 물 속에 오존 가스, 과산화수소나 염소와 같은 약품, 또는 다양한 산화제나 촉매제를 용해시켜 처리하는 장치로 구성될 수 있다. 이러한 공지의 수처리 장치들은 상기 본 발명의 첫 번째 측면에 따른 용해기를 구비함으로써, 처리해야 할 물에 이 물을 처리하기 위해 필요한 오존 가스, 또는 여러 가지 종류의 약품을 보다 효율적으로 용해시킬 수 있다. 이에 따라 수처리 효율이 현저히 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명은 공지의 수처리 장치와 적절히 결합된 상기 본 발명의 첫 번째 측면에 따르는 용해기를 포함하는 수처리 장치를 제공한다.
한편, 전체 내용이 본원 명세서에 참고로 포함되는, 본원 출원인이 2001년 6월 1일자로 출원한 특허출원 제2001-30824호는 "다수의 자외선 램프를 구비하는 수처리 장치"에 관한 것으로서, 이 특허출원에서는, 상기 수처리 장치가 수조 안에 수직으로 세워진 다수의 자외선 램프를 구비함으로써, 처리해야 할 물이 자외선에 의하여 직접 살균, 정화될 뿐만 아니라, 상기 자외선 램프가 이중 석영관으로 구성됨으로써, 램프와 그를 둘러싸는 파이프 사이의 공간으로 외부 공기가 도입되고, 상기 도입된 공기 중의 산소가 상기 램프로부터 발생하는 자외선에 의하여 전환된 오존 가스 또한 효율적으로 이용할 수 있도록 한 수처리 장치를 개시하였다. 이러한 수처리 장치에 있어서도, 상기 자외선 램프로부터 생성된 오존 가스를 물에 다시 용해시켜 사용하는 과정에서 본 발명의 첫 번째 측면에 따른 용해기를 사용할 수 있으며, 그에 따라 수처리 장치의 수처리 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 선행 특허출원에서는 수처리 장치가 다수의 자외선 램프를 구비하며 이로부터 생성되는 오존 가스를 이용하는 것을 특징으로 하였으나, 상기 램프로부터 발생되는 오존 가스를 이용하지 않고 외부에서 도입되는 오존 가스를 이용할 수도 있다. 이 경우에도, 본 발명의 첫 번째 측면에 따른 용해기를 통하여 외부 오존 가스를 도입하고, 이를 처리해야 할 물에 효율적으로 용해시켜 수처리 장치 내로 공급함으로써, 수처리 장치의 수처리 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 선행 특허출원에서는 수처리 장치가 다수의 자외선 램프를 구비하나, 유사한 구조로 이루어지되 자외선 램프를 구비하지 않고 하나 또는 그 이상의 벽으로 구획되는 하나 또는 그 이상의 반응조를 구비하는 수처리 장치에도 상기 첫 번째 측면에 따르는 용해기를 적용할 수 있다. 이러한 수처리 장치에서는, 외부에서 도입되는 오존 가스나 기타 약품으로 물을 정화, 처리하는 것으로 이루어질 수 있다. 이 경우에도 상기 첫 번째 측면에 따른 용해기를 사용함으로써, 외부에서 도입되는 오존 가스 또는 약품을, 처리를 위해 반응조로 공급되는 물에 효율적으로 용해시켜 공급할 수 있으므로, 수처리 장치의 수처리 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 수처리 장치들에 있어서, 처리된 물을 수조 등의 탱크로 배출하는 배출관의 구조를 변경함으로써, 수처리 효율을 더욱 높일 수도 있다. 그와 같은 배출관은, 상기 본 출원인의 선행 특허출원에서 개시된 바와 같이 수조 하부까지 깊숙하게 연장되는 것은 동일하다. 그러나, 파이프의 모양에 있어서, 단순히 파이프 하단의 내경이 파이프 입구의 내경 보다 작은 것으로 제한되지 않고, 파이프의 도입부를 꼬인 형태로 구성하거나 또는 요철 형태로 구성함으로써, 수력학적 와류에 의하여 약품 등이 물에 보다 효과적으로 용해되고, 이에 따라 더 높은 수처리 효율이 얻어지도록 구성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 세 번째 측면에 따르면,
본 발명의 첫 번째 측면에 따른 용해기와,
상기 용해기로부터 공급되는 물과 제 2 물질의 혼합물을 공급받아 처리하기 위한 둘 이상의 반응조를 구비하되,
상기 둘 이상의 반응조는 그들 사이를 구획하는 수직 벽에 의하여 구분되고, 상기 수직 벽에는 물이 이동하기 위한 통로가 형성되며, 최종 반응조에는 처리된 물을 배출하기 위한 배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치가 제공된다.
상기 세 번째 측면에 따른 수처리 장치는, 바람직하게 상기 반응조 중 적어도 하나가 다수의 자외선 램프를 구비하며, 더욱 바람직하게, 상기 자외선 램프는 반응조 내에 수직으로 배열되어 있다. 특히 바람직하게, 상기 자외선 램프는 이중 석영관으로 구성된다. 상기 반응조 사이를 구획하는 벽에 형성된 통로는, 바람직하게 벽의 상부 및 하부에 교대로 형성된다.
상기 수처리 장치에서, 배출관은 바람직하게 도입부가 꼬이거나 요철 형태를 가지며, 더욱 바람직하게 상기 수처리 장치 아래에 배치될 수조의 하부 바닥 근처까지 연장되는 수직 관으로 구성된다. 더욱 바람직하게, 상기 배출관 내로는 상기반응조의 상부에 포집되는 가스를 수집하여 배출관 내로 공급하기 위한 튜브가 연장될 수 있다. 상기 튜브는 반응조 사이를 구획하는 벽의 상부와 연결될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 수처리 장치에 있어서, 상기 용해기의 배출구는 첫 번째 반응조의 하부와 연결되며, 첫 번째 반응조의 바닥에는 타공판이 구비된다. 상기 다공판은 용해기로부터 공급되는 혼합물이 반응조 내로 균일하게 퍼져 상승할 수 있도록 도와준다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 용해기 및 상기와 같은 용해기를 포함하여 구성되는 바람직한 실시예에 따르는 수처리 장치를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용해기의 종단면도이고,
도2는 도1의 용해기를 포함하여 구성되는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 부분 단면도이며,
도3은 도2의 수처리 장치를 뚜껑을 벗기고 위에서 바라본 평면도이고,
도4는 도2의 수처리 장치 내에 있는 다수의 자외선 램프의 어셈블리를 그 측면에서 바라본 개략도이고,
도5는 도1의 용해기를 포함하여 구성되는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수처리 장치의 부분 단면도이다.
도1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용해기(100)는 제 1 액체 공급용 관(10)과, 제 2 물질 공급용 부재(20)와, 제 1 용해조(30) 및 제 2 용해조(40)를 구비한다.
액체 공급용 관(10)은 한 측면에 액체 공급을 위한 주입구(11)가 마련되어 있다. 액체 공급용 관(10)의 상부에 제 2 물질 공급용 부재(20)의 역류방지용 챔버(21)가 장착되었다. 상기 챔버(21) 바닥의 중앙으로부터 수직 아래로 제 2 물질의 공급 통로인 관로(22)가 구비된다. 제 2 물질은 역류방지용 챔버(21) 상부에 형성된 주입구(23)로부터 공급된다.
제 1 용해조(30)와, 제 1 용해조(30)를 둘러싸는 제 2 용해조(40)는 플랜지(50)에 의해 상부가 밀폐되며 함께 결합된다. 플랜지(50)의 중앙에 형성된 구멍(55)을 통하여 액체 공급용 관(10)의 말단(12), 및 그 안에 끼워진 제 2 물질 공급용 부재의 관로(22)가 플랜지(50) 하부까지 연장된다. 따라서, 액체 공급용 관(10)을 통한 다량의 제 1 액체와, 제 2 물질 공급용 부재(20)를 통한 제 2 물질이 동시에 제 1 용해조(30)로 공급된다. 제 1 용해조(30)에는, 도시한 바와 같이, 그 측벽에 작은 구멍(33)들이 형성되어 있다.
상기 용해기(100)에서 제 1 액체(물) 내로의 제 2 물질의 용해율이 높아지는 원리는 다음과 같다. 먼저, 주입구(11)를 통하여 공급되는 물은 액체 공급용 관(10)의 말단(12)에서 그 내경이 좁아짐으로 인하여 유속이 빨라진다. 그런데, 상기 말단(12) 아래로는 제 1 용해조(30)가 연결됨으로 인하여 공간은 갑자기 다시 넓어지고, 이로 인하여 상기 말단(12)에는 사이폰 현상에 의한 진공도 걸리게 된다. 따라서, 상기 말단(12)으로부터 배출되는 물은, 진공에 의하여, 상기 말단(12)의 중심을 관통하는 제 2 물질 공급용 부재(20)의 관로(22)로부터 배출되는 제 2 물질을 빨아들이게 된다. 이에 따라, 제 2 물질은 제 1 액체, 즉 물과 재빨리 혼합되면서 용해율이 높아지게 되는 것이다. 이렇게 혼합된 두 물질은 제 1 용해조(30) 내로 떨어지게 된다.
제 1 용해조(30)로 공급된 물과 제 2 물질의 혼합액은, 제 1 용해조의 측벽에 형성된 구멍(33)들을 통하여 제 2 용해조(40)로 배출된다. 이 과정 또한, 좁은 구멍(33)을 통해 상기 혼합액이 제 2 용해조(40)의 넓어진 공간으로 사방으로 분사됨으로써, 혼합, 즉 용해 효율이 극대화되는 것이다.
한편, 제 2 용해조(40)로 배출된 혼합액은, 빨라진 유속으로 인하여, 제 2 용해조(40)의 아래로 연장된 부분을 따라 떨어지면서 수력학적 와류를 일으킨다. 그러한 와류에 의하여, 혼합액의 혼합, 즉 용해가 더욱 효율적으로 이루어진다. 그 후, 혼합액은 제 2 용해조(40)의 바닥에 연결된 배출구(41)를 통하여 이 혼합액을 필요로 하는 곳으로 공급된다.
한편, 액체 공급용 관(10)으로의 액체의 주입은, 이후 설명하는 바와 같이, 도2 등에 나타낸 펌프(60) 등을 이용하여 이루어질 수 있다. 제 2 물질 공급용 부재(40)로의 제 2 물질의 주입은, 도시하지 않은 블로우어 등으로 제 2 물질을 밀어줌으로써 이루어질 수 있다.
제 2 물질 공급용 부재에 있어서, 상기 역류방지용 챔버(21)는 관로(22)에 비하여 큰 내부 직경을 가짐으로써, 액체 공급용 관(10)을 통하여 많은 양의 액체가 한꺼번에 공급되는 경우, 상기 액체가 관로(22)를 통하여 역류하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 챔버(21)의 일정 높이까지만 액체가 차도록 하여, 액체가 제 2 물질 공급용 부재(20)의 주입구(23)를 넘어 도시하지 않은 제 2 물질 공급원에까지 역류하는 것을 방지한다. 한편, 도시하지 않았으나, 상기 제 2 물질 공급용 부재(20)의 주입구(23)에 역류방지용 밸브를 더 장착할 수도 있다.
도2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 도1의 용해기(100)를 장착한 수처리 장치(200)가 나타나 있다. 상기 수처리 장치(200)는, 도1의 용해기(100)와, 상기 용해기(100)로부터 제 1 액체 물질(여기서는, 처리하고자 하는 물)과 제 2 물질의 혼합물을 공급받아 물을 처리하는 반응조들(210, 220, 230)로 구성된다. 상기 반응조는 다수의 자외선 램프들(215)을 구비하는 제 1 차 및 제 2 차 반응조(210, 220)와, 상기 제 1 차 및 제 2 차 반응조로부터 처리된 물을 상기 수처리 장치(200) 아래에 배치된 수조(500)로 배출하는 배출관(235)을 구비하는 제 3 차 반응조(230)로 구성된다.
제 1 차 및 제 2 차 반응조(210, 220)는, 그 사이가 상부의 일정 위치에 물이 이동할 수 있는 통로(241)가 형성된 벽(240)에 의하여 구획된다. 제 1 차 및 제 2 차 반응조에는 각각 수직으로 세워진 다수의 자외선 램프들이 구비되는데, 바람직하게 상기 자외선 램프는 이중 석영관으로 구성되어, 내부 석영관에는 자외선을 발생시킬 수 있는 기체가 봉입되고, 외부 석영관과 내부 석영관 사이의 공간에서는, 외부에서 공기공급튜브(216)를 통하여 유입된 산소가 오존으로 전환될 수 있다. 이와 같이 전환된 오존은 오존공급튜브(217)를 통하여 용해기(100) 내 제 2 물질 공급용 부재로 공급될 수 있다.
상기와 같은 구성에서, 용해기(100)는 수조 내의 자외선 램프(215)로부터 발생된 오존 가스를 오존공급튜브(217)를 통하여 공급받아 처리해야 할 물에 1차 용해시킨 후, 이 혼합액을 용해기(100) 하부의 배출구(41)를 통하여 제 1 차 반응조(210)로 공급한다. 물은 펌프(60)를 통하여 용해기(100)로 공급되는데, 바람직하게, 상기 펌프(60)는 처리된 수조(500)의 물을 재순환시키도록 구성될 수 있어 수처리 효율을 높일 수 있다.
제 1 차 반응조(210)의 하부로 유입된 오존 가스 혼합된 물은 상부로 상승하면서 자외선 램프에서 조사되는 자외선에 의하여 조사되어 살균, 정화되는 효과를 받는다. 이렇게 살균된 물은, 제 1 차 반응조 및 제 2 차 반응조 사이를 구획하는 벽(240)에 형성된 통로(241)를 통하여 제 2 차 반응조(220)로 이동한다. 제 2 차 반응조(220)로 이동한 물은 자외선 램프를 따라 아래로 하강하면서 다시 자외선 램프에서 조사되는 자외선에 의한 살균 효과를 받는다. 제 2 차 반응조(220)를 통과하면서 살균 처리된 물은, 제 2 차 반응조(220)와 제 3 차 반응조(230) 사이를 구획하는 벽(250)의 하부에 형성된 통로(251)를 통하여 제 3 차 반응조(230)로 이동한다. 제 3 차 반응조(230)로 이동한 물은 배출관(235)을 통하여 수처리 장치 아래에 위치하는 수조(500)로 배출된다.
한편, 제 2 차 반응조(220)와 제 3 차 반응조(230) 사이를 구획하는 벽(240)의 상부에는, 상기 배출관(235) 안으로 연장하는 튜브(231)가 끼워져 있다. 상기 튜브(231)는, 제 1 차 반응조(210) 및 제 2 차 반응조(220)의 상부에 포집된 오존 가스를 상기 배출관(235) 내로 다시 용해시킬 수 있도록 기체를 수집하기 위한 것이다. 수처리를 위하여 물에 혼합, 용해된 오존 가스는 반응조로 공급되면서, 물을 살균 처리하면서 수면으로 떠올라 물이 없는 상부 공간에 모이게 된다. 상기튜브(231)는 이렇게 반응하지 않고 상부에 남아 있는 오존을 다시 한번 배출관(235) 내로 끌어들여 물과 접촉, 반응시킴으로써, 오존에 의한 수처리 효율을 현저히 증가시킨다.
한편, 상기 배출관(235)은, 도면에 나타난 바와 같이, 그 입구로부터 조금 내려온 부분에서 한번 꼬인 형태로 구성된다. 따라서, 이를 통하여 배출되는 물은 수력학적 와류를 일으키며 유속이 더욱 빨라지고, 이에 따라 물과 그 안에 포함된 오존의 혼합 및 수처리 효율은 더욱 높아진다.
한편, 완전히 도시하지는 않았으나, 상기 배출관(235)은 수조(500)의 하부 바닥 근처까지 연장된다. 따라서, 배출관(235)을 통하여 배출되는 물은 배출관의 꼬인 형태에 따라 혼합 효율이 높아지는 한편, 그와 같이 와류를 일으키며 떨어지는 물이 수조의 수면에서의 낙차로 인하여 다시 한번 혼합되는 효과를 갖는다. 그리고, 수조 깊숙이까지 상기 배출관(235)을 연장함으로써, 배출관(235)에서 나온 오존 가스가 물 위로 상승하면서 물과의 접촉 효율이 더욱 높아지는 효과도 가질 수 있다.
도3은 도2의 수처리 장치(200)를, 반응조들을 덮는 뚜껑을 벗기고 위에서 바라본 모양을 나타내는 도면이다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다수의 자외선 램프들(215)이 각 반응조 내에서 다수개가 일렬로 배열되어 있음을 알 수 있다. 또한, 동일한 용해기(100)도 두 개가 설치되었으며, 배출관(235)도 다수개 설치되었다. 용해기(100)나 자외선 램프(215) 및 배출관(235)의 수를 적절히 조절할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 다수의 자외선 램프들은 제 1 차 반응조(210) 및 제 2 차 반응조(220) 사이를 구획하는 벽(241)과 함께 하나의 어셈블리를 구성하는 것이 더욱 바람직하다. 그와 같은 어셈블리의 구조를 나타내는 것이 도4이다. 도4는 도3에 나타난 다수의 자외선 램프(215)의 어셈블리를 그 측면에서 바라본 개략도이다.
도4에 나타낸 바와 같이, 다수의 자외선 램프들은 제 1 차 반응조(210) 및 제 2 차 반응조(220) 사이를 구획하는 벽(241)을 사이에 두고, 다른 한쪽의 동일한 자외선 램프의 배치와 함께 일체로 구성됨을 알 수 있다. 따라서, 이들 자외선 램프들을 청소하거나 유지, 수선할 때에는, 상기 어셈블리를 수처리 장치로부터 일괄적으로 빼내거나 장착할 수 있다. 이를 위하여, 도시하지 않은 수처리 장치(200)의 전후 벽면에는 상기 벽(241)의 전단부와 후단부를 끼웠다 뺐다 할 수 있도록 레일부를 형성할 수 있다.
상기 실시예에서는 자외선 램프가 이중관으로 구성된 경우를 설명하였다. 그러나, 자외선 램프는 반드시 이중관으로 구성될 필요는 없고, 단일관으로 될 수도 있다. 이 경우, 수처리를 위하여 오존 가스를 이용하는 경우, 별도의 오존발생기로부터 오존 가스를 용해기(100)로 공급할 수 있다. 따라서, 상기 도면에서 자외선 램프(215)와 연결된 공기공급튜브(216) 및 오존공급튜브(217)는 생략할 수 있다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수처리 장치를 나타낸다.
상기 수처리 장치(300)는 도2의 수처리 장치(200)와 기본적으로 유사하나, 반응조 내에 자외선 램프를 구비하지 않는다. 대신, 본 실시예에 따른 수처리 장치는, 보다 많은 반응조들(310, 320, 330, 340, 350)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 수처리 장치에서는, 자외선에 의한 살균, 정화 처리 대신, 도시하지 않은 외부 오존발생기로부터 공급되는 오존 가스 및/또는 기타 분말상 약품에 의한 수처리 작용을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 오존 가스 및/또는 약품이, 도1을 참조하여 설명한 바와 같이, 용해기(100)를 통하여 물에 용해되면서 제 1 차 반응조(310)로 공급된다. 한편, 상기 제 1 차 반응조(310)의 바닥에는 타공판(380)이 놓여 있다. 상기 타공판(380)은 용해기(100)로부터 제공된 물과 오존 및/또는 약품의 혼합물이 제 1 차 반응조(310)의 전면을 통하여 고르게 상승할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 제 1 차 반응조(310)에 공급된 물과 오존가스 및/또는 약품의 혼합물은 반응조 내의 물을 처리하면서, 제 1 차 반응조(310)와 제 2 차 반응조(320) 사이를 구획하는 벽(315)의 상부를 넘어 제 2 차 반응조(320)로 이동한다.
제 2 차 반응조(320)에 공급된 물과 오존가스 및/또는 약품의 혼합물은 또한 제 2 차 반응조(320) 내의 물을 처리하면서, 제 2 차 반응조(320)와 제 3 차 반응조(330) 사이를 구획하는 벽(325)의 하부에 형성된 통로를 통하여 제 3 차 반응조(330)로 이동한다. 동일한 방식으로, 제 3 차 반응조(330) 및 제 4 차 반응조(340)로 이동한 물과 오존가스 및/또는 약품의 혼합물은 차례로 반응조 내의 물을 처리하면서 이동하여 배출관(355)이 있는 제 5 차 반응조(350)로 이동한다. 제 5 차 반응조(350)로 공급된 물과 오존가스 및/또는 약품의 혼합물은 배출관(355)을 따라 상승하면서 물을 처리한 후, 배출관(355) 내부로 들어가 처리수가 저장되는수조(500)로 배출된다.
이 때, 상기 배출관(355)은 도2에서 설명한 것과 동일한 효과를 가지도록 물과 오존 및/또는 약품의 혼합 효율을 높이는 역할을 한다. 다만, 이 때 배출관(355)의 형태는 도2에서와는 달리, 배출관의 입구에서 조금 내려와 요철 형태를 이룬다. 이러한 형태에 있어서도, 관의 내경이 좁아지는 부분에서 유체의 흐름은 그 속도가 더욱 빨라져 물은 와류를 일으키게 된다. 와류를 일으키며 떨어지는 물이 수조 수면에서 낙차로 인하여 혼합 효율이 더욱 높아지는 것과, 또한 배출관(355)이 수조(500) 하부 깊이까지 연장됨으로써 배출관(355)에서 나온 오존 가스와 같은 기체가 수면으로 상승하면서 물과의 접촉 효율을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있음은, 앞서 설명한 바와 같다.
본 실시예에서 사용할 수 있는 약품들로는 CuSO4, TiO2, MnO2등과 같은 여러 가지 촉매제 및 과산화수소수(H2O2) 등을 들 수 있으며, 이들에 제한되지 않음을 당 분야에 통상을 가진 자들은 충분히 이해할 수 있을 것이다. 이와 같은 약품이 분말 상으로 제공될 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용해기(100)를 통하여 이들 약품을 용해시킬 다량의 액체(편리하게는 물)와 함께 공급하면, 단순히 처리수가 저장된 저장조에 종래 기술에 따른 방법으로 상기 약품을 살포하거나 교반 등의 방법으로 용해시키는 것에 비하여, 현저하게 높은 용해율, 및 이에 따른 높은 수처리 효과를 얻을 수 있다.
상기에서는 다수의 반응조를 갖는 수처리 장치에 대해서만 설명하였다. 다수의 반응조가 아니라 하나의 반응조와, 이에 연결된 배출관을 가지는 수처리 장치 또한 본 발명의 범위에 속함은 당연하다. 또한, 별도의 수처리 장치를 포함하지 않고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용해기와 연결된 수조 자체도 상기 수처리 장치의 한 종류로서 포함될 수도 있다. 상기한 바와 같은 타공판(380)은 도2의 수처리 장치의 제 1 차 반응조(210)의 바닥에도 설치될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 실시예에서는 본 발명에 따른 용해기(100)를 수처리 장치와 연결하여 사용한 것에 한정하여 설명하였으나, 본 발명의 용해기가 단지 수처리 장치에만 사용될 수 있는 것이 아님은 당 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 따른 용해기는, 다량의 액체와, 그에 용해될 다른 종류의 액체, 기체, 또는 블로우어 등에 의하여 좁은 관로를 통과할 수 있는 분말상의 고체를 보다 효율적으로 용해시킬 수 있는 것으로서, 이에 따른 혼합물을 필요로 하는 임의의 장치와 연결되어 사용될 수 있음도 알 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 위에서 설명한 바람직한 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 당업자는 본원 명세서에 첨부된 특허청구범위에 기재된 발명의 구성 및 본 발명의 기본 정신을 벗어나지 않는 범위에서, 상기 실시예들에 개시된 본 발명을 용이하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다.
상기 구성에서 설명한 본 발명의 용해기는 저양정의(펌프의 동력량이 적은) 상태에서도 오존, 가스, 기타 약품 등을 물과 같은 액체에 95% 이상 용해시킬 수 있고, 비압력식 반응조와 함께 사용하는 경우에도 높은 용해율을 달성할 수가 있어매우 경제적이다. 따라서, 적은 비용으로 우수한 용해율, 및 그에 따른 수처리 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 용해기는 비단 수처리 장치에만 국한하여 사용할 수 있는 것이 아니므로, 액체와 액체, 액체와 기체, 또는 액체와 분말상 고체를 혼합하여 반응시키고자 하는 임의의 장치와 연결하여 그 혼합 효율 및 결과 반응 효율을 높이기 위하여 다양한 장치에서 사용될 수 있다.
Claims (11)
- 제 1 액체를 공급하기 위한 액체 공급용 관과,상기 제 1 액체에 용해될 제 2 의 액체, 기체, 또는 파우더 상 고체(제 2 물질)를 공급하기 위한 제 2 물질 공급용 부재로서, 적어도 그 말단부가 상기 액체 공급용 관 말단부의 축을 따라 연장하는 관로를 구비하는 제 2 물질 공급용 부재와,상기 액체 공급용 관 및 제 2 물질 공급용 부재의 말단과 연결되며 그 측벽에 다수의 구멍이 형성된 제 1 용해조, 및제 1 용해조를 둘러싸되 그것의 길이 방향으로 더 연장된 형태를 가지며 하부에 배출구를 구비하는 제 2 용해조를 포함하여 구성되는 용해기.
- 제 1 항에 있어서, 제 2 물질 공급용 부재의 관로는, 상기 액체 공급용 관의 전체 길이를 따라 관의 축을 따라 액체 공급용 관에 끼워진 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 용해기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 액체 공급용 관은 그 상부가 상기 제 2 물질 공급용 부재가 끼워지는 부분을 제외하고는 밀폐되고, 관 축에 수직으로, 관의 측면에 액체 주입을 위한 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 용해기.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 물질 공급용 부재는 관로의 상부에 역류방지용 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 용해기.
- 제 1 항 또는 제 2 항의 용해기를 구비하는 수처리 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 용해기와,상기 용해기로부터 공급되는 물과 제 2 물질의 혼합물을 공급받아 처리하기 위한 둘 이상의 반응조를 구비하되,상기 둘 이상의 반응조는 그들 사이를 구획하는 수직 벽에 의하여 구분되고, 상기 수직 벽에는 물이 이동하기 위한 통로가 형성되며, 상기 최종 반응조에는 처리된 물을 배출하기 위한 배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 수처리 장치는 반응조 내에 자외선 램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 자외선 램프는 이중 석영관으로 이루어지며 상기 반응조 내에 수직으로 배열되고, 상기 용해기의 제 2 물질 공급용 부재는 상기 자외선 램프에서 생성되는 오존 가스를 공급받아 물과 혼합하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 배출관은 도입부가 꼬인 형태로 구성되거나 또는 입구에서 일정 길이 만큼 내려온 곳에서 요철을 가지는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
- 제 6 항에 있어서, 첫 번째 반응조의 바닥에는 타공판이 구비된 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 반응조 사이를 구획하는 벽의 상부로부터 상기 배출관 내로 상기 반응조의 상부에 포집된 가스를 수집하여 공급하기 위한 튜브가 연장되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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