KR100470696B1 - 폐수처리용 오존 및 음이온 가스 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수의 분해작용이 빨리 일어나도록 혼합되는 오존 및 음이온가스발생장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 공기 유입구를 갖고 타측에 오존과 음이온화 가스 배출구가 형성된 함체형 케이스와, 상기 공기 유입구에 설치되어 외부의 공기를 여과할 수 있도록 된 필터와; 상기 함체형 케이스 내부 상하부 격벽에 다수 형성된 통공과, 상기 격벽 통공에 다수 설치되어 고전압 무성방전에 의하여 음이온 가스를 생성시키는 음이온 가스 발생관과, 상기 음이온 가스 발생관이 설치되는 함체형 케이스의 내부가 다수의 공간부로 이루어진 오존 및 음이온 발생장치를 제공할 수 있도록 한 것이다. 이렇게 된 본 발명은 폐수를 분해 촉진시킬 수 있도록 고농도의 오존과 음이온가스를 발생시켜 폐수를 짧은 시간에 정화할 수 있도록 하고, 폐수정화시 발생되는 2차 환경오염을 방지할 수 있도록 발명된 폐수처리용 프리즈마 발생기를 제공할 수 있도록 된 것이다.

Description

폐수처리용 오존 및 음이온 가스 발생장치{The equipment occurrence aniongas and ozone use disposal wastewater}

본 발명은 폐수처리시 오존 및 음이온가스를 혼합하여 폐수의 분해작용이 빨리 일어나도록 하는 오존 및 음이온 가스 발생장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 유리관 또는 버려지는 폐형관등에 스텐레스관을 7∼13㎜ 격되도록 권선한 후 +,- 전원을 인가시켜 고농도의 오존과 음이온이 발생되도록 하여 폐수를 짧은 시간에 정화할 수 있도록 하고, 폐수정화시 발생되는 2차 환경오염을 방지할 수 있도록 발명된 고 전압 방전을 이용한 폐수처리용 오존 및 음이온가스 발생장치에 관한 것이다.

기존의 폐수처리 장치는 배출수가 유입 담수되도록 된 저장조와 저장조에 담수된 배출수와 응집제를 혼합하는 홀딩조와 상기 홀딩조에서 응집제와 혼합된 후 응집된 슬러지는 침전시켜 바닥 일측에 설치된 배수구를 통하여 슬러지를 배출시켜 별도의 처리장치에서 케이크화 처리하고 침전조의 상등수는 담은 탱크로 보내져 약품 처리된 후 방류시키는 방법으로 폐수가 처리되고 있다. 이렇게 처리되는 폐수장치는 여려단계를 거쳐 폐수를 정화하고 있으나 이러한 처리장치는 그 설비가 방대하여 설비 투자가 막대하게 지출될 뿐만 아니라 폐수를 분해시키지 못하고 폐수내의 슬러지를 응고시켜 케익화 처리하여 매립 또는 소각하게 되는데 이때 매립시에 는 토양의 황폐화와 침출수가 발생되는 문제점이 있으며, 소각을 할 경우에는 대기오염이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 기존에도 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 도1 및 도2a,도2b와 같은 "고전압 방전을 이용한 이온화가스 발생장치" 있었으나, 이는 유리관(160)내부에 스텐레스봉(180a)단자를 삽입하고 상단부가 유리관 상부로 돌출되도록 하여 제1 전극부를 이룬다. 또한 스텐레스 외관(180b) 외면 상단과 하단에는 다수의 공기 유입공(203)과 공기 방출공(204)을 갖는 고정 부전도체(200)와 받침 부전도체(201)를 끼워 유리관(160)이 스텐레스 외관(180b) 내부에 위치하도록 하여 이온화가스 발생관(150)을 형성하였다.

상기와 같이 설치된 음이온화가스 발생장치는 하우징 상부의 공기 유입구(120)를 통하여 유입된 공기가 제1 공간부(101)에서 모아져 각각의 이온화 가스 발생관(150)상부의 고정부전도체(200)에 다수 형성된 공기 유입공(203)을 통하여 스텐레스 외관(180b)과 유리관(160)사이의 공간부를 지나면서 고 전압 전기의 방전에 의한 아크가 발생되면서 이온화가스가 생성되어 제3 공간부(103)로 집결한 다음 배출구(120)를 통하여 토출되도록 구성된 것이다. 또한 상기 하우징의 제2 공간부 측벽에는 다수의 통공이 형성되어 이온화 가스 발생관에서 고전압 방전이 이루어질 때 발생되는 열을 외부로 방출되도록 하고 있다.

상기와 같이 구성된 이온화가스발생장치의 가스생성도를 간략히 살펴보면 외기의 공기가 하우징 상부의 공기유입구(203)로 들어와 제1공간부에 모아진 후 고정부전도체(200)의 공기 유입공(203) 통하여 유리관(160)과 스텐레스 외관(180b) 사 이를 지나 받침 부전도체(201)의 방출공(204)으로 분출된 다음 제3 공간부에서 하우징 저부에 구비된 배출구 토출되도록 구성된 것으로서, 이러한 방식의 이온화가스발생장치는 몇 가지 문제점이 있다.

첫째, 유입된 공기가 고정 부전도체(200)의 작은 유입공을 통하여 인입된 후 이온화가스로 생성된 후 받침 부전도체(201)의 방출공으로 유출된 후 제3공간부에서 모아지도록 함으로 이온화가스 토출시 별도의 송풍팬(400)을 구비시켜 불어주도록 해야하며, 둘째, 유리관 내부에 스텐레스 내관을 끼우고 유리관 외면에는 스텐레스 외관을 위치시켜 아크방전을 유도함으로 열의 발생이 심하며, 셋째, 공기를 불러주기 위한 송풍팬(400)을 구동시키기 위해 별도의 에너지가 소모되며, 넷째, 이온화가스발생장치의 구조가 복잡한 반면에 가스발생이 효율적이지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 간단한 설비로 오존과 음이온(프리즈마)을 생성시켜 폐수를 정화할 수 있도록 함으로 폐수처리의 효율을 높이고 폐수처리시 2차 환경오염을 방지토록 함을 목적으로 한 것이다.

이러한 목적을 갖는 본 발명은 일측에 공기 유입구를 갖고 타측에 오존과 음이온화 가스 배출구가 형성된 함체형 케이스와, 상기 공기 유입구에 설치되어 공기 여과와 생성된 가스 역유출을 방지토록 하는 필터와, 상기 함체형 케이스 내부 상하부에 설치되는 격벽과, 상기 격벽 사이에 다수 설치되어 고전압 무성방전에 의하여 음이온 가스를 생성시키는 음이온 가스 발생관과, 상기 음이온 가스 발생관이 설치되는 함체형 케이스의 내부가 다수의 공간부로 이루어진 오존 및 음이온 발생장치를 제공할 수 있도록 한 것이다.

이하 첨부도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

일측에 공기 유입구(11)를 갖고 타측에 오존과 음이온화 가스 배출구(12)가 형성된 함체형 케이스(10')와;

상기 함체형 케이스(10')의 내부에 상중하로 구비된 공간부(20)(20a)(20b)와;

상기 공기 유입구(11)에 설치되어 외부의 공기를 여과할 수 있도록 된 필터(13)와;

상기 공간부(20)(20a)(20b)을 구획하는 격벽(14)(14')에 다수 형성된 통공(23)과;

상기 공간부를 구획하는 격벽(14)(14')에 다중으로 오존 및 음이온가스 발생관(15)이 설치되어 고전압 무성방전에 의하여 오존 및 음이온 가스를 생성시킬 수 있도록 구성된 것이다.

상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15)은 유리관(16)으로 이루어지고 내부에 아르곤가스가 충입 밀봉되며 일측에 트랜스의 +(플러스) 전원단자가 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15)은 유리관 외면에 두께 7∼13㎜의 부전도체 스틱(17)을 대응하고 일측 트랜스의 -전원이 연결된 스텐레스 관(18)으로 권선하고 트랜스의 +전원은 유리관 상단에 연결하여 무성방전이 이루어지도록 한 것이다.

상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15) 상하단에 고정캡(19)을 구비시켜 함체형 케이스(10') 내부 상하면의 격벽(14)(14') 통공(23)에 고정할 수 있도록 구성한다.

또한 본 발명의 다른 실시 예로서, 오존 및 음이온 가스 발생관(15)의 유리관(16)을 폐형광등으로 하고 외면에 스텐레스관(18)이 권선되도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 트랜스(21)일측 단자에 전원 220V를 연결하고 대응되는 타측 +,- 단자에는 상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15) 상단의 +단자와 스텐레스관의 -단자를 트렌스(21)에 연결되도록 도3과 같이 전선을 접속한 것이다.

즉, 상기 음이온 가스 발생관(15)의 유리관 일측단에 형성된 +단자는 트랜스(21) +전원과 연결하고, 권선된 스텐레스관(18)의 -단자는 트랜스(21)의 -단자에 연결되도록 한 것이다.

또한 오존 및 음이온 가스 발생관(15)의 유리관 외면에 권선 되는 스텐레스 관(18)의 이격거리를 7㎜∼13㎜로 한정하는 것은 + 전원과 - 전원의 무성방전이 이루어지는 최적 거리로서 7㎜이하로 이격되면 스텐레스관의 열발생이 심하게 이루어지고 13㎜이상 이격될 경우에는 무성방전이 극히 미약하거나 발생되므로 오존과 음이온이 혼성된 가스를 생성이 미약하게 이루어지므로 부전도체 스틱(17)을 7㎜∼13㎜의 두께가 되도록 하여 스텐레스관(18)을 권선하는 것이 바람직하다.

상기 스텐레스관(18)의 직경은 반드시 한정하는 것은 아니지만 3∼7㎜의 직경관을 사용한 것이며, 스프링과 같이 약간의 탄성을 갖는다.

상기 무성방전이란 트랜스를 통하여 인가되는 +, -전원이 아크에 의하여 방 전이 되는 것이 아니라 형광등 빛과 같이 지속적으로 이루어지는 방전에 의하여 오존을 함유한 음이온가스가 생성된다.

즉, 무성방전식은 통상의 방식으로서, 고전압 전극과 접지전극 사이에 유리나 세라믹 재질의 절연체를 끼워 교류고전압(6,000-18,000V)을 인가하면서 이 간극 사이에 산소를 함유한 기체를 통과시켜 음이온을 갖는 오존이 발생되는 것으로 에너지 소비가 가장 적고 대용량으로 할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있습니다. 따라서 본 발명의 오존 및 음이온 발생장치에서 생성되는 오존은 내부 유리관의 +잔극과 외부의 스텐레스관의 -전극 사이에 형성된 방전공간에 의해 방전이 발생되므로 오존발생시 방전에 의한 발열이 줄어들고 부가적으로 발생되는 열이 잘 확산되어 오존이 생성되며, 또한 +, -의 전극에 의해 오존생성시 소량의 음이온 가스가 발생되어 오존에 함유하게 됨으로서 오존과 소량의 음이온가스가 동시에 생성된다.

상기와 같이 이루어진 오존 및 음이온가스의 생성은 함체형 케이스(10') 일측면에 다수 형성된 공기 유입구(11)를 통하여 외기의 공기가 격벽(14)의 통공(23)으로 유입되어 공간부(20a)에 위치한 오존 및 음이온가스발생관(15)과 접촉함으로 유리관과 스텐레스관(18)사이에서 온존을 함유한 고농도의 음이온 가스가 발생된다.

이와 같이 발생된 가스는 케이스(10') 내의 공간부(20a)에서 발생되어 하단 공간부(20b)에 충만된 후 일측 배출구(12)를 통하여 배출된다.

상기 함체형의 케이스(10') 하단에 구비된 배출구(12)는 폐수처리장치의 후처리단계인 폐수분해처리조(30)의 폐수유입 배관(31)과 연결되어 있다.

따라서, 생성된 오존과 음이온 가스(프라즈마)는 배출구(12)를 통하여 폐수처리 시스템에서 전 처리 과정을 거친 폐수가 후처리공정을 거치기 위해 이동되는 배관과 연결된 상태이므로 폐수가 이동되는 유속에 의하여 일측에 연결된 오존 및 음이온가스발생기(10)에서 나오는 가스가 사이폰 현상에 의해 폐수이동 배관(31)으로 흡입되어 폐수분해조로 유입된 후 폐수를 분해 및 탈색 할 수 있게된다.

상기 오존 및 음이온가스가 폐수를 분해 및 탈색시 폐수처리조(30)는 폐수가 담수된 상태가 아니고 스프링과 같이 관이 서려진 상태로서, 이의 관에는 일정 간격으로 다수의 유속을 증가시키는 분사노즐이 설치되어 폐수가 이동되는 과정에서 분해가 신속하게 이루어져 처리할 수 있게 된 것이다.

즉, 폐수는 오존 및 음이온가스(프리즈마)와 혼합된 상태에서 다수의 분사노즐을 반복적으로 통과하는 과정에서 폐수가 미세하게 분해되므로 프리즈마 효능을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다.

상기 폐수에 혼합된 오존과 음이온가스는 서서히 물에 녹아 분해되는 과정에서 폐수를 극히 미분자까지 분해하고 탈색시키게 되므로 깨끗한 물로 정화 할 수 있게 된다. 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 폐수처리시 오존 및 음이온가스는 전처리과정을 거친 폐수와 혼합된다. 이때 관은 기존과 같이 탱크에서 폭기식으로 하는 것이 아니라 내부에 다수의 벤츄리관이 설치되어 폐수와 오존 및 음이온가스가 함께 지나가면서 혼합 및 용해되는 과정에서 폐수는 분해 및 탈색이 이루어진다. 상기 벤츄리관이 내장된 관은 코일과 같이 서려진 상태로 그 길이는 폐수의 양 또는 폐수의 오염농도에 따라서 길이가 달라질 수 있으며 또한 관은 설치방법에 따라서 양단부를 별도의 탱크에 연결시켜 순환되도록하면 폐수와 오존 및 음이온가스는 혼합된 상태에서 반복적으로 관과 탱크를 순환하는 과정에서 폐수가 분해와 탈색이 이루어지므로 폐수가 정화된다.(관과 탱크가 연결되어 폐수가 순환되는 구성은 본 발명의 오존 및 음이온가스 발생장치와는 별개의 고안이므로 도면의 도시를 생략함)

또한 본 발명의 다른 실시 예로서, 오존 및 음이온 가스 발생관(15)의 유리관을 폐형광등으로 하고 외면에 부전도체 스틱(17) 대응한 후 외면을 스텐레스관(18)으로 권선 하여 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시로 사용되는 형광등은 새것을 사용할 수도 있지만 사용후 버려지는 폐 형광등을 수거하여 설치하는 것이 재활용 차원에서 바람직하다.

따라서 통상의 형광등을 살펴보면, 유리관의 내벽에 형광물질을 칠하고, 양쪽에 텅스텐의 이중 또는 삼중 전극을 넣고 그 속에 열전자를 방출하는 이미터(emitter)를 충전한다.

이때 이미터는 전자방사를 왕성하게 하기 위하여 바륨 등의 산화물(酸化物)이 사용된다.

상기 형광등의 유리관 내는 진공으로 한 후, 소량의 수은과 아르곤 가스를 봉입한다.

또한 점등을 자동적으로 쉽게 하기 위하여 점등관(點燈管:glow lamp)을 사용한다.

형광등은 방전등의 성격상, 방전이 시작되면 관전류(管電流)가 점점 증가하여 전극을 파괴하여 버리므로, 전류를 어느 값 이하로 제한하기 위하여 초크코일 등의 안정기를 사용한다. 점등에 있어서는 먼저 점등관의 바이메탈 전극이 발열하여 쌍전극에 접촉한다.

이때 형광등에는 정상의 2배 가까운 전류가 흘러 코일이 예열(豫熱)된다. 예열에 의하여 이미터로부터 열전자가 방출되고, 방전에 의하여 포화증기가 된 수은증기에 작용하여 자외선을 발생한다. 자외선은 관벽의 형광물질에 의해 가시광선이 된다. 본 발명은 형광등의 이러한 구조에 착안하여 형광등 일측 단자에 + 전원을 인가하면 양쪽 내부에 텅스텐의 이중 또는 삼중 전극으로 형성되어 있으므로 그 속에서 열전자를 방출하는 이미터(emitter)를 충전하게 된다.

따라서 형광등은 방전등의 성격상, 방전이 시작되면 관전류(管電流)가 점점 증가하게 되고 이의 전류가 흘러 코일이 예열(豫熱)되므로 이미터로부터 열전자가 방출된다.

상기 형광등은 폐형광등을 사용하더라도 조명효과만 없을 뿐 무성방전이 이루어지도록하는데에는 아무런 문제가 없다.

또한 본 발명의 오존 및 음이온가스발생장치(10)의 공간부(20a)의 격벽(14)(14')사이에 설치되는 오존 및 음이온가스 발생관(15) 상하단에는 부전도체로 이루어진 고정캡(19)이 씌워지고 이의 고정캡(19)은 격벽(14)(14')에 형성된 다수의 통공(23)일부분에 끼워져 볼트로 고정된다.

상기 격벽(14)(14')에 다수 형성된 통공(23)은 중앙부에 오존 및 음이온가스 발생관(15)이 설치되고 나머지 통공은 공기 유입 통로 또는 생성된 가스 배출 통로로 사용된다.

상기 오존 및 음이온가스 발생관(15)의 밀봉된 유리관(16) 또는 폐형광등 상단에 형성된 +단자와 접속된 전선과 스텐레스관(15)의 -단자와 접속된 전선은 함체형 케이스(10') 천장부 속에 형성된 홀에 배선되어 트랜스(21)전원과 연결된 상태이다.

본 발명의 케이스(10') 일측에 구비된 공기 유입구(11)에는 공기를 여과할 수 있도록 된 필터(13)가 중앙부가 공간으로 형성된 뚜껑형태의 지지부재(22)에 의하여 고정된다.

상기 필터(13)는 외부의 먼지 등이 유입구를 통하여 공간부(20)로 유입되는 것을 방지하게 된다.

상기 음이온가스 발생관(15)의 유리관내의 + 전원과 스텐레스의 - 전원에는 6,000-18,000V의 고전압이 인가되며, 이과정에서 유리관과 스텐레스관 사이에서는 무성방전이 이루어져 음이온가스가 발생된다.

상기 케이스(10')내의 음이온가스 발생관(15)의 무성방전에 의하여 오존 및 음이온 가스를 생성시 발생되는 스텐레스관(18)의 열은 음이온가스와 함께 배출구를 통하여 배출된다.

또한 본 발명의 케이스(10')상단에 구비된 공기 유입구(11)는 다수의 유입구를 형성하되 그 형태는 독립적으로 다수 구비할 수 있다. 본 발명의 오존 및 음이온발생기(10)는 케이스(10') 내부에 형성된 공간부(20)(20a)(20b)에서 저부의 가스 배출구(12)를 통하여 별도의 송풍 팬을 사용하지 않더라도 폐수 배관의 유속에 의하여 공간부에 존재하는 오존 및 음이온가스가 사이폰 현상에 의하여 빨려 들어가 폐수를 분해 및 탈색시킬 수 있게된다. 따라서 본 발명의 온존 및 음이온발생기(10)는 별도의 송풍기를 설치하지 않더라도 가스 배출구(12)와 연결된 폐수 배관에 의해 폐수와 혼합된다. 이때 폐수는 배수배관라인에 설치된 별도의 이송 또는 흡입펌프에 의해 이동되며 이대 발생되는 폐수의 압력에 의해 오존 및 음이온발생기 내의 공간부에서 생성된 오존 및 음이온가스가 폐수와 혼합되도록 한 것이다.

이와 같이 이루어진 본 발명은 오존과 음이온가스를 생성시켜 폐수에 침투시켜서 폐수의 고분자 화합물이 분해 및 탈색되도록 함으로서 폐수의 정화 효과를 향상시키고, 장치의 제조 비용 및 폐수의 처리비용을 크게 절감시키는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 폐 형광등을 사용함으로서 산업사회가 발달함과 함께 엄청나게 발생되는 폐형광등을 재활용함으로 환경오염을 방지하고 오존과 음이온을 발생시켜 폐수를 정화하게 됨으로 폐수처리시 발생되는 2차 환경오염을 방지하는 동시에 저렴하고 간단한 설비로 많은 양의 폐수를 처리할 수 있게 된 효과를 갖는 것이다.

도1은 종래의 음이온발생 장치 단면 구성도.

도2a는 종래의 음이온 발생장치 내에 설치되는 음이온발생관의 단면 구성도.

도2b는 종래의 음이온발생관 상부에 설치되는 부전도체 하우징 사시도.

도3은 본 발명의 음이온 발생장치 단면 구성도.

도4는 본 발명의 음이온발생 유전관 구성도.

도5a는 본 발명의 음이온발생 유전관 일부발취 종단면 구성도.

도5b는 본 발명의 음이온 발생 유전관 횡단면 구성도.

도6은 본 발명에 따른 음이온발생장치의 사용상태 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:오존 및 음이온 발생장치 10'케이스

11:공기 유입구 12:가스 배출구

13:필터 14,14':요홈

15:오존 및 음이온가스 발생관 16:유리관

17:부전도체 스틱 18:스텐레스관

19:고정캡 20,20a,20b:공간부

21:트랜스 22:지지캡

23:통공

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 유리관에 일정한 간격으로 전극부를 설치하여 전기 방전에 의한 이온화 가스를 발생시켜 폐수를 처리할 수 있도록 된 폐수처리용 오존 및 음이온가스 발생장치에 있어서,

   일측에 공기 유입구(11)를 갖고 타측에 오존과 음이온화 가스 배출구(12)가 형성된 함체형 케이스(10')와;

   상기 함체형 케이스(10')의 내부에 상중하로 구비된 공간부(20)(20a)(20b)와;

   상기 공기 유입구(11)에 설치되어 외부의 공기를 여과할 수 있도록 된 필터(13)와;

   상기 공간부(20)(20a)(20b)을 구획하는 격벽(14)(14')에 다수 형성된 통공(23)과;

   상기 공간부를 구획하는 격벽(14)(14')사이에 다수의 오존 및 음이온 가스 발생관(15) 설치하고, 상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15)은 유리관 외면에 두께 7∼13㎜의 부전도체 스틱(17)을 대응시킨 후 일측 트랜스의 -전원이 연결된 스텐레스 관(18)으로 권선하고 트랜스의 +전원은 유리관 상단에 연결하여 무성방전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 폐수처리용 오존 및 음이온가스 발생장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15)은, 상하단에 고정캡(19)을 구비시켜 함체형 케이스(10') 내부 상하면의 격벽(14)(14') 통공(23)에 고정하는 것을 특징으로 하는 폐수처리용 오존 및 음이온가스 발생장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 오존 및 음이온 가스 발생관(15)은, 유리관(16)을 폐형광등으로 하고 외면에 스텐레스관(18)을 권선한 것을 특징으로 하는 폐수처리용 오존 및 음이온가스 발생장치.