KR100993623B1 - Device for treating of water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피처리수 처리장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 해수(seawater)와 같이 전기전도도(conductivity)가 높은 피처리수에 포함된 미생물을 효과적으로 처리할 수 있는 피처리수 처리장치가 개시된다.The present invention relates to a treatment water treatment apparatus, and more particularly, to a treatment water treatment apparatus capable of effectively treating microorganisms contained in the treatment water having high electrical conductivity (conductivity), such as seawater.
일반적으로 선박은 짐을 적재하고 있지 않거나 짐의 적재량이 적을 경우 흘수면(吃水面)이 내려가 밸런스를 유지하기 어렵게 되고, 이로 인해 안전운항이 불가능하게 되며, 또 항내에서 화물을 싣고 내릴 때에도 선박을 특정 자세로 안정하게 조정유지하기 어려워지는 문제가 있다.Generally, when the ship is not loading or the load is low, the draft surface is lowered and it is difficult to maintain the balance, which makes it impossible to operate the ship safely. There is a problem that it becomes difficult to stably adjust and maintain the posture.
이에 따라, 화물의 싣고 내림에 따른 선박의 무게 중심의 변동을 줄이고 안전한 항해를 할 수 있도록 선박에는 밸러스트 탱크가 마련되어 있으며, 이 밸러스트 탱크에는 해수 혹은 담수가 채워지는데 이러한 물을 밸러스트수(Ballast Water)라 한다.Accordingly, in order to reduce the variation in the center of gravity of the ship according to the loading and unloading of the cargo and to ensure safe navigation, the ballast tank is provided on the vessel, and the ballast tank is filled with seawater or fresh water. It is called.
이러한 밸러스트수는 하역항을 출항하기 전에 선내에 넣을 수 있고, 적재항에 입항하기 전 혹은 적하를 적재할 때에 배 외부로 배출되게 되는데, 통상 해수 혹은 담수를 펌프 등으로 급수하여 선박 내부에 밀폐 구획된 밸러스트 탱크로 저수하게 된다.Such ballast water can be put on board before leaving the loading port, and discharged to the outside of the ship before entering the loading port or loading the dripping port. To the ballast tank.
그런데, 상기 밸러스트수를 급수할 때에 흡수지역에 생식하는 플랑크톤이나 세균 등의 각종 미생물, 미소한 조개류 등의 수생생물이 함께 혼입하게 되고, 이와 같은 밸러스트수를 적재항 부근의 연안이나 항만 등으로 배출하였을 경우 주변해역의 생태계가 교란되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.However, when watering the ballast water, various microorganisms such as plankton and bacteria that live in the absorption zone and aquatic organisms such as microshells are mixed together, and the ballast water is discharged to coasts and ports near the loading port. If there is a problem that the ecosystem of the surrounding area is disturbed.
특히, 밸러스트수는 장기간에 걸쳐 폐쇄적이고 빛이 없는 상태로 유지되기 때문에 용존산소량이 극히 저하되어 있으며, 빛이나 용존산소를 필요로 하는 플랑크톤이나 호기성 균은 생식하기 어렵고, 플랑크톤이 휴면상태에 있는 피낭체나 혐기성 균이 번식하는 경향이 강하고, 이러한 피낭체는 그 외벽이 플랑크톤의 세포벽막과는 전혀 달라 매우 강고한 구조이기 때문에 매우 내구성이 강해, 이와 같은 밸러스트수를 배출하였을 때 주변해역의 생물에 악영향을 미치게 된다.In particular, since the ballast water is kept closed and light-free for a long time, the dissolved oxygen content is extremely reduced, and plankton or aerobic bacteria that require light or dissolved oxygen are difficult to reproduce, and the plankton is in a dormant state. Sieves and anaerobes tend to propagate, and these encapsulations are very durable because their outer walls are very different from those of plankton's cell walls, and when they discharge such ballast water, they adversely affect living organisms in the surrounding waters. Get mad.
더욱이, 최근 국가간 경제활동의 증가에 따라 해상물동량이 급격하게 증가됨으로써 이에 맞춰 선박의 규모도 대형화되고, 운항횟수도 급증하고 있는 실정에 있다보니 세계적으로 연간 100억톤 이상의 밸러스트수가 사용되는 것으로 추산되고 있으며, 이로 인해 밸러스트수에 포함되어 다른 생태계로 전파되는 외래 해양생물종 및 병원균에 의한 해양환경 및 토착생태계 파괴가 심각한 수준에 이르고 있는 것으로 보고되고 있다. 이에 따라, 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization)에서는 해양환경보호위원회(MEPC)를 중심으로 밸러스트수 관리를 위한 국제협약을 논의하여 "선박 밸러스트수와 침전물 관리 국제협약"을 채택하여 친환경적인 밸러스트수 배출규제를 강화하기에 이르렀다.In addition, the recent increase in the country's economic activity has led to a rapid increase in maritime traffic, which has led to an increase in the size of ships and a rapid increase in the number of flights.It is estimated that more than 10 billion tons of ballast water is used annually worldwide. As a result, it is reported that the destruction of marine environment and indigenous ecosystem by foreign marine species and pathogens included in ballast water and spreading to other ecosystems has reached a severe level. Accordingly, the International Maritime Organization (IMO) discussed international agreements for ballast water management centering on the MEPC and adopted the "International Convention on Ship Ballast Water and Sediment Management" to adopt eco-friendly ballast. It has led to tightening water discharge regulations.
이에 따라, 최근 여러 선진 국가들에서는 밸러스트수에 포함된 박테리아 및 유해생물 등을 처리하기 위한 개발이 다양하게 시도되고 있으며, 종래 밸러스트수를 처리하기 위한 처리방식으로서는 자외선처리법, 오존처리법, 화학적처리법, 열처리법 등이 알려져 있다.Accordingly, various developed countries have recently attempted various developments to treat bacteria and harmful organisms contained in ballast water, and conventional treatment methods for treating ballast water include ultraviolet treatment, ozone treatment, chemical treatment, Heat treatment methods and the like are known.
그러나, 종래 밸러스트수 처리방법은 해수에 포함된 다양한 종류의 미생물을 처리하는 데 효과적이지 못하며, 처리된 밸러스트수의 방류시 이차적 환경오염물질이나 인체에 유해한 독성물질이 발생되어, 이 역시도 심각한 해양오염을 발생시키는 요인이 되었다. 특히, 화공약품을 이용한 화학적처리방법의 경우에는 처리가 완료된 밸러스트수에서 화공약품을 중화 또는 제거하기 위한 별도의 처리 공정이 필연적으로 수반되어야 하기 때문에 처리 공정 번거롭고 복잡한 문제점이 있다.However, the conventional ballast water treatment method is not effective in treating various kinds of microorganisms contained in seawater, and the discharge of treated ballast water generates secondary environmental pollutants or toxic substances harmful to the human body, which is also serious marine pollution. It was a factor that causes. In particular, in the case of a chemical treatment method using chemicals, a separate treatment process for neutralizing or removing the chemicals from the ballast water after treatment is inevitably accompanied, which is cumbersome and complicated.
뿐만 아니라, 종래 밸러스트수 처리방법은 처리 효율이 낮으며, 투자비용과 유지관리비용 등 여러 가지 문제점 등으로 인하여 투자 비용만큼의 기대치를 얻지 못하고 있는 실정일 뿐만 아니라 안정적인 운전상태를 유지하기 위해서는 지속적인 관리와 비용이 요구되어 많은 인적, 물적 지원이 소요되는 문제점이 있다.In addition, the conventional ballast water treatment method has a low treatment efficiency and does not obtain expectations as much as the investment cost due to various problems such as investment cost and maintenance cost, as well as continuous management to maintain stable operation. There is a problem in that a lot of human and material support is required due to the cost and cost.
이에 따라, 최근에는 선박에서 사용되는 밸러스트수에 포함된 미생물 뿐만 아니라 여타 다른 다양한 피처리수에 포함된 미생물의 처리 효율을 향상시키고 처리비용을 절감시키기 위한 피처리수 처리장치에 대한 일부 대책들이 제안되고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, some measures have recently been proposed to improve the treatment efficiency and reduce the treatment cost of microorganisms contained in ballast water used in ships as well as microorganisms contained in various other treated waters. However, it is still insufficient and development of this is urgently required.
본 발명은 피처리수의 처리 성능 및 처리 효율을 향상시킬 수 있는 피처리수 처리장치를 제공한다.The present invention provides a treatment water treatment apparatus capable of improving treatment performance and treatment efficiency of treatment water.
특히, 본 발명은 해수와 같이 전기전도도가 높은 피처리수에 포함된 미생물을 효과적으로 처리할 수 있는 피처리수 처리장치를 제공한다.In particular, the present invention provides an untreated water treatment apparatus capable of effectively treating microorganisms contained in untreated water having high electrical conductivity, such as seawater.
또한, 본 발명은 피처리수를 처리하기 위한 최적의 플라즈마를 안정적이고 계속적으로 공급할 수 있는 피처리수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a treatment water treatment apparatus capable of stably and continuously supplying an optimum plasma for treating treatment water.
또한, 본 발명은 구조가 간단하며, 전력소비를 최소화하고 유지관리비용을 절감할 수 있는 피처리수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a treatment water treatment apparatus that is simple in structure and can minimize power consumption and reduce maintenance costs.
또한, 본 발명은 미생물이 처리된 후 배출되는 피처리수를 최적화할 수 있는 피처리수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a treatment water treatment apparatus capable of optimizing the treatment water discharged after the microorganism is treated.
또한, 본 발명은 선박에서 사용되는 밸러스트수(Ballast Water)에 포함된 미생물의 처리 효율을 향상시키고, 미생물 처리에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있는 피처리수 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a treatment water treatment apparatus that can improve the treatment efficiency of the microorganisms contained in the ballast water (Ballast Water) used in the vessel, and can shorten the treatment time required for treating the microorganisms.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 피처리수에 포함된 미생물을 처리하기 위한 피처리수 처리장치는, 플라즈마 반응기, 플라즈마 반응기에 피처리수를 공급하는 피처리수 공급부, 플라즈마 반응기에 제공되며 플라즈마 반응기의 내부를 따라 유동하는 피처리수의 유동 경로 상에 플라즈마 제트(plasma jet)를 공급하는 플라즈마 공급부를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the treatment water treatment apparatus for treating the microorganisms contained in the treatment water, the plasma reactor, to supply the treatment water to the plasma reactor A treatment water supply unit and a plasma supply unit provided to the plasma reactor and supplying a plasma jet on a flow path of the treated water flowing along the interior of the plasma reactor.
본 발명에 따른 피처리수 처리장치는 피처리수에 포함된 박테리아 등의 미생물을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 본 발명에 따른 피처리수 처리장치는 선박에서 밸러스트수(Ballast Water)로서 사용되는 해수를 처리하기 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 해수 대신 하천수, 농업 및 공업용수, 하수 등을 처리하기 위해 사용될 수 있으며, 피처리수 처리장치의 적용분야 및 설치장소에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 발명에서 미생물을 처리한다 함은 미생물의 제거 또는 박멸 등과 같이 미생물을 죽이는 것으로 이해될 수 있다.The treatment water treatment apparatus according to the present invention may be used to treat microorganisms such as bacteria contained in the treatment water. As an example, the treatment water treatment apparatus according to the present invention may be used to treat seawater used as ballast water in a ship. In some cases, it can be used to treat river water, agricultural and industrial water, sewage, etc. instead of sea water, the present invention is not limited or limited by the application field and the installation site of the treatment water treatment device. For reference, treating the microorganism in the present invention may be understood as killing the microorganism, such as removing or erasing the microorganism.
본 발명에서 피처리수라 함은 제거 대상이 되는 미생물을 포함하는 오염된 물을 의미할 수 있으며, 피처리수는 미생물이나 다른 미네랄, 물질 등을 포함하기 때문에 특정 전기전도도를 가질 수 있다. 일 예로, 피처리수로서는 전기전도도가 약 30,000μS/㎝인 해수가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 전기전도도가 비교적 낮은 하천수, 농업 및 공업용수(약 2,000μS/㎝), 하수 등이 사용될 수도 있다.In the present invention, the water to be treated may mean contaminated water including microorganisms to be removed, and the water to be treated may have a specific electrical conductivity because it includes microorganisms or other minerals or substances. For example, seawater having an electrical conductivity of about 30,000 μS / cm may be used as treated water, and in some cases, river water, agricultural and industrial water (about 2,000 μS / cm), and sewage, which have relatively low electrical conductivity, may be used. have.
본 발명에서 플라즈마 제트가 피처리수의 유동 경로 상에 공급된다 함은, 플라즈마 반응기의 내부에서 플라즈마 제트가 공급되는 위치가, 플라즈마 반응기의 내부에서 피처리수가 유동되는 경로 중 특정 위치에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있음을 의미한다. 일 예로, 플라즈마 반응기가 수직으로 배치되어 피처리수가 플라즈마 반응기의 하단부로부터 상단부로 유동되는 구조에서, 플라즈마 공급부는 플라즈마 반응기의 하단부에서 플라즈마 제트를 제공할 수 있음은 물론, 플라즈마 반응기의 중앙부 또는 상단부에서 플라즈마 제트를 공급하도록 구성될 수 있다.In the present invention, that the plasma jet is supplied on the flow path of the water to be treated is not limited to a specific position among the paths through which the water is flowed inside the plasma reactor. It can be changed in various ways. For example, in a structure in which the plasma reactor is vertically disposed so that the water to be treated flows from the lower end to the upper end of the plasma reactor, the plasma supply unit may provide a plasma jet at the lower end of the plasma reactor, as well as at the central or upper end of the plasma reactor. It can be configured to supply a plasma jet.
플라즈마 공급부로서는 플라즈마를 고속의 제트로서 플라즈마 반응기의 내부에 공급할 수 있는 다양한 플라즈마 공급부가 사용될 수 있다. 일 예로, 플라즈마 공급부는 관통홀을 갖는 제1전극, 관통홀에 인접하게 배치되는 돌출부를 포함하며 제1전극에 이격되게 배치되어 제1전극과 상호 협조적으로 플라즈마 챔버를 형성하는 제2전극, 및 플라즈마 챔버에 기체를 공급하는 기체공급부를 포함할 수 있으며, 플라즈마 챔버에서 생성된 플라즈마 제트는 관통홀을 따라 플라즈마 반응기의 내부로 제공될 수 있다.As the plasma supply unit, various plasma supply units capable of supplying plasma as a high speed jet into the plasma reactor may be used. For example, the plasma supply unit includes a first electrode having a through hole, a second electrode including a protrusion disposed adjacent to the through hole and spaced apart from the first electrode to form a plasma chamber in cooperation with the first electrode, and It may include a gas supply for supplying a gas to the plasma chamber, the plasma jet generated in the plasma chamber may be provided into the plasma reactor along the through hole.
상기 제1전극 및 제2전극 중 어느 하나는 고전압 전극일 수 있고, 제1전극 및 제2전극 중 다른 하나는 접지전극일 수 있다. 일 예로, 제1전극이 접지전극이고 제2전극이 고전압 전극으로 구성될 수 있다. 제2전극에는 고전압 전원이 인가될 수 있으며, 제2전극에 전원을 인가하는 전원공급부로서는 소형의 저용량 전원공급부가 사용될 수 있다. 일 예로, 제2전극에 전원을 인가하는 전원공급부의 용량은 0.5~3Kw일 수 있으며, 바람직하게 전원공급부의 용량은 1Kw일 수 있다.One of the first electrode and the second electrode may be a high voltage electrode, and the other of the first electrode and the second electrode may be a ground electrode. For example, the first electrode may be a ground electrode and the second electrode may be a high voltage electrode. A high voltage power may be applied to the second electrode, and a small low capacity power supply may be used as a power supply for applying power to the second electrode. For example, the capacity of the power supply unit for supplying power to the second electrode may be 0.5 ~ 3Kw, preferably, the capacity of the power supply unit may be 1Kw.
기체공급부로부터 공급되는 기체로서는 통상의 공기가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 산소, 질소와 같은 기능성 기체가 함께 또는 단독으로 사용될 수도 있다.Conventional air may be used as the gas supplied from the gas supply unit, and in some cases, functional gases such as oxygen and nitrogen may be used together or alone.
제1전극에는 플라즈마 챔버와 이격되게 기체 챔버가 형성될 수 있고, 기체 챔버와 플라즈마 챔버 사이의 격벽에는 복수개의 기체안내홀이 형성될 수 있다. 따라서, 기체공급부로부터 기체 챔버로 공급된 기체는 기체안내홀을 통과하여 플라즈마 챔버로 공급될 수 있다. 여기서, 기체안내홀은 서로 대응되는 접선 방향(tangentially)을 따라 경사지게 형성될 수 있으며, 이에 따라 각 기체안내홀을 통과한 기체는 플라즈마 챔버 내부에서 선회하며 소용돌이와 같은 와류(vortex)를 형성할 수 있다. 기체공급부로부터의 기체 공급량은 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 기체공급부는 기체를 20~60ℓ/min로 공급할 수 있으며, 바람직하게, 기체의 공급량은 30~40ℓ/min일 수 있다.A gas chamber may be formed in the first electrode to be spaced apart from the plasma chamber, and a plurality of gas guide holes may be formed in the partition wall between the gas chamber and the plasma chamber. Therefore, the gas supplied from the gas supply part to the gas chamber may be supplied to the plasma chamber through the gas guide hole. Here, the gas guide hole may be formed to be inclined along a tangentially corresponding to each other, so that the gas passing through each gas guide hole can be swirled inside the plasma chamber and form a vortex like a vortex. have. The amount of gas supplied from the gas supply unit may be variously changed depending on the required conditions and the processing environment. For example, the gas supply unit may supply gas at 20 to 60 l / min, and preferably, the supply amount of gas may be 30 to 40 l / min.
또한, 플라즈마 공급부는 플라즈마 챔버에 워터 미스트(water mist)를 공급하기 위한 워터 미스트공급부를 포함할 수 있다. 워터 미스트공급부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 플라즈마 챔버에 워터 미스트를 공급하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 워터 미스트공급부는 기체공급부에 연결될 수 있으며, 워터 미스트는 기체와 혼합된 상태로 플라즈마 챔버에 공급될 수 있다. 워터 미스트공급부로부터의 워터 미스트 공급량은 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 워터 미스트공급부는 워터 미스트를 5~30g/min로 공급할 수 있으며, 바람직하게, 워터 미스트의 공급량은 8~12g/min일 수 있다. 경우에 따라서는 워터 미스트가 기체와 혼합되지 않은 상태로 플라즈마 챔버으로 직접 공급될 수도 있다.In addition, the plasma supply unit may include a water mist supply unit for supplying water mist to the plasma chamber. The water mist supply unit may be configured to supply the water mist to the plasma chamber in various ways depending on the required conditions and design specifications. For example, the water mist supply unit may be connected to the gas supply unit, and the water mist may be supplied to the plasma chamber in a mixed state with the gas. The amount of water mist supplied from the water mist supply unit may be variously changed depending on the required conditions and the processing environment. For example, the water mist supply unit may supply the water mist at 5 ~ 30g / min, preferably, the supply amount of the water mist may be 8 ~ 12g / min. In some cases, the water mist may be directly supplied to the plasma chamber without being mixed with gas.
조건 및 처리 환경에 따라 플라즈마 반응기에는 단 하나의 플라즈마 공급부가 제공될 수 있으며, 다르게는 복수개의 플라즈마 공급부가 제공될 수 있다. 일 예로, 플라즈마 공급부는 플라즈마 반응기의 둘레 방향 또는 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개가 제공될 수 있으며, 각각의 플라즈마 공급부로부터 플라즈마 제트가 동시에 공급될 수 있다. 또한, 플라즈마 반응기의 내부에는 피처리수의 유동 흐름을 정의하기 위한 가이드 플레이트가 제공될 수 있고, 플라즈마 공급부는 가이드 플레이트에 의해 정의되는 피처리수 통과구간에 인접하게 제공될 수 있다.Depending on the conditions and the processing environment, only one plasma supply may be provided in the plasma reactor, or alternatively, a plurality of plasma supplies may be provided. For example, a plurality of plasma supplies may be provided at a predetermined interval along a circumferential direction or a longitudinal direction of the plasma reactor, and plasma jets may be simultaneously supplied from each plasma supply unit. In addition, a guide plate may be provided inside the plasma reactor for defining a flow flow of the water to be treated, and the plasma supply unit may be provided adjacent to the water to be treated passage defined by the guide plate.
본 발명에 따른 피처리수 처리장치에 의하면, 피처리수의 처리 성능 및 처리 효율을 향상시킬 수 있다.According to the treatment water treatment apparatus according to the present invention, the treatment performance and treatment efficiency of the treatment water can be improved.
특히, 본 발명에 따르면, 피처리수의 유동 경로 상에 플라즈마 제트를 공급하여 피처리수에 포함된 미생물이 플라즈마 제트에 의해 제거될 수 있게 함으로써, 피처리수의 처리 성능 및 처리 효율을 극대화할 수 있다. 따라서, 선박에서 사용되는 밸러스트수(Ballast Water)에 포함된 미생물의 제거 효율을 향상시키고, 미생물 제거에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다.In particular, according to the present invention, by supplying a plasma jet on the flow path of the water to be treated so that the microorganisms contained in the water can be removed by the plasma jet, to maximize the treatment performance and treatment efficiency of the water to be treated. Can be. Therefore, it is possible to improve the removal efficiency of the microorganisms contained in the ballast water (Ballast Water) used in ships, and to shorten the treatment time required for removing the microorganisms.
또한, 본 발명에 따르면, 피처리수를 처리하기 위한 플라즈마 제트가 간헐적이거나 랜덤하게 공급되지 않고 계속적이며 안정적으로 공급될 수 있기 때문에 피처리수의 처리 효율을 극대화할 수 있다. 일 예로, 해수는 전기전도도가 약 30,000μS/㎝정도로 매우 높기 때문에 해수 내부에서는 플라즈마 방전이 일어나기 전에 전극으로부터 해수로 전류의 누출이 커 플라즈마 방전이 매우 어려울 뿐만 아니라, 해수 내부에서는 플라즈마 방전이 계속적이며 안정적으로 이루어지기 어렵기 때문에 피처리수의 처리 효율이 낮은 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 플라즈마 공급부로부터 안정적이고 계속적으로 공급되는 플라즈마 제트를 이용하여 피처리수를 처리할 수 있기 때문에, 피처리수의 처리 효율을 극대화할 수 있다. In addition, according to the present invention, since the plasma jet for treating the water to be treated can be continuously and stably supplied without being intermittently or randomly supplied, the treatment efficiency of the water can be maximized. For example, since seawater has a very high electrical conductivity of about 30,000 μS / cm, plasma discharge is very difficult because the leakage of current from the electrode to seawater before the plasma discharge occurs inside the seawater is very difficult, and the plasma discharge is continuous inside the seawater. Since it is difficult to make stable, there is a problem in that the treatment efficiency of the water to be treated is low. However, in the present invention, since the treated water can be treated using a plasma jet which is stably and continuously supplied from the plasma supply unit, the treatment efficiency of the treated water can be maximized.
또한, 본 발명에 따르면, 피처리수가 유동되는 플라즈마 반응기(또는 유동관) 내부에 별도의 필터나 망(net)재를 배치할 필요가 없기 때문에, 필터나 망(net)재에 의한 피처리수의 압력강하을 방지할 수 있으며, 피처리수의 압력강하에 따른 펌핑력을 보상하기 위한 고성능 펌프 또는 추가 펌프의 사용을 배제할 수 있게 한다.Further, according to the present invention, since there is no need to arrange a separate filter or net material inside the plasma reactor (or flow tube) through which the water to be treated flows, It is possible to prevent the pressure drop and to eliminate the use of a high performance pump or an additional pump to compensate for the pumping force according to the pressure drop of the water to be treated.
또한, 본 발명에 따르면, 플라즈마 공급부에 공기와 함께 워터 미스트가 공급될 수 있기 때문에, 플라즈마 생성 효율 및 살균력을 향상시킬 수 있으며, 산소 및 질소와 같은 특정 기능성 기체의 비중을 늘리지 않더라도 충분한 처리 효율을 가질 수 있다.In addition, according to the present invention, since water mist may be supplied to the plasma supply unit together with air, plasma generation efficiency and sterilizing power may be improved, and sufficient processing efficiency may be achieved without increasing the specific gravity of specific functional gases such as oxygen and nitrogen. Can have
또한, 본 발명에 따르면, 플라즈마 공급부에 전원을 인가하는 전원공급부로서 소형의 저용량 전원공급부가 사용될 수 있기 때문에, 에너지 소비량을 저감시킬 수 있으며, 요구되는 조건 및 피처리수의 처리 용량에 따라 플라즈마 공급부의 추가적인 확장 및 배치가 용이한 이점이 있다. 특히, 소형의 저용량 전원공급부를 사용하기 때문에 설치 공간이 한정된 선박에서도 플라즈마 공급부의 확장 및 배치가 매우 용이한 이점이 있다. 즉, 저용량 전원공급부의 경우에는 그 자체 크기가 작고, 변압기 등과 같은 관련 장비의 크기 역시 소형이기 때문에 설치 공간이 작은 이점이 있으며, 여러개를 동시에 장착하는 구조에 있어서도 배치 및 설계가 용이가 이점이 있다.In addition, according to the present invention, since a small low-capacity power supply unit can be used as a power supply unit for supplying power to the plasma supply unit, the energy consumption can be reduced, and the plasma supply unit according to the required conditions and the treatment capacity of the water to be treated. There is an advantage that it is easy to further expand and deploy. In particular, since a small low-capacity power supply unit is used, the plasma supply unit can be easily expanded and disposed even in a ship having limited installation space. In other words, in the case of the low-capacity power supply, the size of the low power supply itself is small, and the size of related equipment such as a transformer is also small, and there is an advantage in that the installation space is small. .
또한, 본 발명에 따르면, 미생물이 처리된 후 배출되는 피처리수를 최적화할 수 있으며, 피처리수의 처리 효율이 매우 높고 구조가 간단하여 다양한 분야 및 장소에 적용할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to optimize the treated water discharged after the microorganisms are treated, and the treatment efficiency of the treated water is very high and the structure is simple and can be applied to various fields and places.
도 1은 본 발명에 따른 피처리수 처리장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 피처리수 처리장치로서, 플라즈마 발생부의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피처리수 처리장치를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 피처리수 처리장치에 의한 피처리수의 실제 처리 공정을 도시한 사진이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 피처리수 처리장치에 의한 피처리수의 처리 전/후의 결과를 도시한 사진 및 그래프이다.1 is a view showing the structure of a water treatment apparatus according to the present invention.
2 is a view illustrating a structure of a plasma generating unit as an apparatus to be treated according to the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2.
4 to 6 is a view showing the treatment water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing an actual treatment process of the water to be treated by the water treatment apparatus according to the present invention.
8 to 10 are photographs and graphs showing the results before and after the treatment of the water to be treated by the water treatment apparatus according to the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 피처리수 처리장치의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 피처리수 처리장치로서, 플라즈마 발생부의 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.1 is a view showing the structure of the treatment water treatment apparatus according to the present invention, Figure 2 is a treatment water treatment apparatus according to the present invention, a view showing the structure of the plasma generating unit, Figure 3 It is sectional drawing of line I-I.
도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 피처리수 처리장치는 플라즈마 반응기(100), 피처리수 공급부(200) 및 플라즈마 공급부(300)를 포함한다.As shown in Figures 1 to 3, the treatment water treatment apparatus according to the present invention includes a
상기 플라즈마 반응기(100)는 내부에 소정 공간을 갖는 통 형상으로 제공될 수 있으며, 이러한 플라즈마 반응기(100)의 형상 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이하에서는 플라즈마 반응기(100)가 소정 길이를 갖는 중공의 원통 형상으로 제공되어 수직하게 배치된 예를 들어 설명하기로 한다.The
상기 피처리수 공급부(200)는 플라즈마 반응기(100)의 내부에 피처리수를 공급하도록 플라즈마 반응기(100)에 연결된다. 상기 피처리수 공급부(200)는 피처리수가 저장되는 저장탱크(210), 저장탱크(210)와 플라즈마 반응기(100)를 연결하는 연결라인 및 피처리수 상에 제공되어 펌핑력을 제공하는 펌프(P)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 피처리수 공급부(200)의 연결라인 상에 별도의 세척수 저장탱크(220)가 연결될 수 있으며, 세척수 저장탱크(220)의 세척수를 이용하여 저장탱크 및 연결라인에 잔류할 수 있는 피처리수를 세척할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 피처리수 처리장치가 일종의 실험 장치로 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 피처리수 처리장치가 선박의 밸러스트수를 처리하기 위한 용도로 사용될 경우에는, 밸러스트가 저장된 하나 또는 복수개의 저장탱크가 플라즈마 반응기에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며, 처리된 밸러스트수는 별도의 저장탱크에 저장되거나 선박 외부로 배출될 수 있다.The water to be treated 200 is connected to the
참고로, 본 발명에서 피처리수라 함은 제거 대상이 되는 미생물을 포함하는 오염된 물을 의미할 수 있으며, 피처리수는 미생물이나 다른 미네랄, 물질 등을 포함하기 때문에 특정 전기전도도를 가질 수 있다. 일 예로, 피처리수로서는 전기전도도가 약 30,000μS/㎝인 해수가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 전기전도도가 비교적 낮은 하천수, 농업 및 공업용수(약 2,000μS/㎝), 하수 등이 사용될 수도 있다.For reference, in the present invention, the treated water may mean contaminated water including microorganisms to be removed, and the treated water may have a specific electrical conductivity because it includes microorganisms, other minerals, and substances. . For example, seawater having an electrical conductivity of about 30,000 μS / cm may be used as treated water, and in some cases, river water, agricultural and industrial water (about 2,000 μS / cm), and sewage, which have relatively low electrical conductivity, may be used. have.
상기 플라즈마 반응기(100)에 피처리수 공급부(200)가 연결되는 부위는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 피처리수 공급부(200)는 플라즈마 반응기(100)의 하단부의 수평으로 연결되어 피처리수를 공급할 수 있으며, 플라즈마 반응기(100)의 내부에 공급되는 피처리수는 플라즈마 반응기(100)의 내측벽에 충돌된 후, 플라즈마 반응기(100)의 아래부터 채워진 후 플라즈마 반응기(100)의 상단부에 구비된 피처리수 배출부를 통해 플라즈마 반응기(100)의 외부로 배출될 수 있다.The part where the
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 플라즈마 반응기(100)가 수직으로 배치되고 피처리수 공급부(200)가 플라즈마 반응기(100)의 하단부에 연결된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 플라즈마 반응기가 수평하게 배치되거나, 소정 경사 각도로 경사지게 배치될 수 있으며, 피처리수 공급부가 플라즈마 반응기에 연결되는 위치 역시 플라즈마 반응기의 상단부, 측단부 등 다양하게 변경될 수 있다.In the above-described and illustrated embodiments of the present invention, the
상기 플라즈마 공급부(300)는 플라즈마 반응기(100) 상에 제공되며, 플라즈마 반응기(100)의 내부를 따라 유동하는 피처리수의 유동 경로 상에 플라즈마 제트(plasma jet)를 공급한다.The
상기 플라즈마 공급부(300)로서는 플라즈마를 고속의 제트로서 플라즈마 반응기(100)의 내부에 공급할 수 있는 다양한 플라즈마 공급부(300)가 사용될 수 있다. 이하에서는 상기 플라즈마 공급부(300)가 제1전극(310), 제2전극(320) 및 기체공급부(330)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.As the
상기 제1전극(310)은 소정 두께를 갖는 원판 형태를 갖도록 제공될 수 있으며, 상기 제1전극(310)의 가운데 부위에는 소정 크기를 갖는 관통홀(312)이 관통된다.The
상기 제2전극(320)은 제1전극(310)과 소정 간격을 두고 이격되게 배치되어 제1전극(310)과 함께 상호 협조적으로 플라즈마 챔버(302)를 형성한다. 상기 제2전극은 제1전극과 동일 또는 유사한 형상으로 제공될 수 있으며, 경우에 따라서는 제2전극과 제1전극이 서로 다른 형상으로 갖도록 제공될 수 있다. 이하에서는 상기 제2전극(320)이 제1전극(310)보다 상대적으로 작은 크기를 갖도록 제공되어 관통홀(312)을 기준으로 제1전극(310)과 상호 동축적으로 배치된 예를 들어 설명하기로 한다.The
아울러, 상기 제1전극(310)과 제2전극(320) 간의 플라즈마가 관통홀(312)의 주변에서 발생될 수 있도록, 상기 제2전극(320)의 중앙부에는 관통홀(312)에 인접하게 돌출부(322)가 형성될 수 있으며, 상기 돌출부(322)는 관통홀(312)과 동축적으로 배치될 수 있다. 실질적으로 제1전극(310)과 제2전극(320) 사이에서의 플라즈마 생성은 이격 간격이 가장 가까운 돌출부(322) 및 관통홀(312)의 모서리에서 구현될 수 있다.In addition, a plasma between the
상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)의 사이에는 세라믹 등과 같은 통상의 절연체가 개재될 수 있으며, 상기 제2전극(320)은 절연체에 의해 감싸지며 일부 부위만 부분적으로 제1전극(310)에 노출될 수 있다.A general insulator such as a ceramic may be interposed between the
아울러, 상기 제1전극(310) 및 제2전극(320) 중 어느 하나는 고전압 전극일 수 있고, 제1전극(310) 및 제2전극(320) 중 다른 하나는 접지전극일 수 있다. 이하에서는 제1전극(310)이 접지전극이고 제2전극(320)이 고전압 전극으로 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 다르게는 제1전극이 고전압 전극이고 제2전극이 접지전극일 수 있다.In addition, any one of the
상기 제2전극(320)에는 고전압 전원이 인가될 수 있으며, 제2전극(320)에 전원을 인가하는 전원공급부(350)의 용량은 매우 작은 용량을 가질 수 있다. 일 예로, 제2전극(320)에 전원을 인가하는 전원공급부(350)의 용량은 0.5~3Kw일 수 있으며, 바람직하게 전원공급부(350)의 용량은 1Kw일 수 있다.A high voltage power may be applied to the
상기 기체공급부(330)는 플라즈마 챔버(302)에 기체를 공급하기 위해 제공된다. 상기 기체공급부(330)는 플라즈마 챔버(302)에 기체를 공급 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 기체공급부(330)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 기체공급부(330)는 기체가 저장된 저장탱크(332) 및 저장탱크(332)와 플라즈마 챔버(302)를 연결하는 연결라인을 포함할 수 있으며, 연결라인은 제1전극(310)의 측면을 관통하는 구조로 플라즈마 챔버(302)에 연결될 수 있다. 상기 기체공급부(330)로부터 공급되는 기체로서는 통상의 공기가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 산소, 질소와 같은 기능성 기체가 함께 또는 단독으로 사용될 수도 있다.The
이와 같이, 플라즈마 챔버(302)에서 플라즈마를 발생시킨 후, 플라즈마 챔버(302)에 기체를 공급하면 플라즈마체를 포함한 고속의 제트성 기체가 생성된다. 이와 같이 생성된 플라즈마 제트는 전술한 관통홀(312)을 따라 플라즈마 반응기(100)의 내부로 공급될 수 있다. 아울러, 상기 관통홀(312)에는 연결부(360)의 일단이 연결될 수 있고, 연결부(360)의 타단은 플라즈마 반응기(100)의 내부에 연결될 수 있는 바, 관통홀(312)을 통과한 플라즈마 제트는 연결부(360)를 따라 플라즈마 반응기(100)의 내부로 공급될 수 있다.As such, after generating plasma in the
또한, 상기 제1전극(310)에는 플라즈마 챔버(302)와 이격되게 기체 챔버(304)가 형성될 수 있고, 상기 기체 챔버(304)와 플라즈마 챔버(302) 사이의 격벽(306)에는 복수개의 기체안내홀(306a)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 기체공급부(330)로부터 기체 챔버(304)로 공급된 기체는 기체안내홀(306a)을 통과하여 플라즈마 챔버(302)로 공급될 수 있다.In addition, a
상기 기체 챔버(304)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 원형 또는 여타 다른 형상을 갖도록 제공될 수 있다. 이하에서는 기체 챔버(304)가 대략 링 형상을 갖도록 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 아울러, 상기 기체안내홀(306a)의 개수 및 이격 간격 역시 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.The
여기서, 상기 기체안내홀(306a)은 격벽(306)을 소정 각도로 경사지게 관통하도록 형성될 수 있다. 이하에서는 4개의 기체안내홀(306a)이 서로 대응되는 접선 방향(tangentially)을 따라 경사지게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 따라서, 각 기체안내홀(306a)을 통과한 기체는 플라즈마 챔버(302)에 접선 방향(tangentially)으로 공급될 수 있으며, 각 기체안내홀(306a)을 통과한 기체는 플라즈마 챔버(302)의 내부에서 선회하며 소용돌이와 같은 와류(vortex)를 형성할 수 있다. 이와 같이, 플라즈마 챔버(302) 내부에는 기체에 의한 와류가 형성될 수 있으며, 돌출부(322)와 관통홀(312)의 모서리 일 부위에서 생성된 플라즈마체는 와류에 의해 돌출부(322)와 관통홀(312)의 모서리 영역을 따라 이동할 수 있게 된다. 결과적으로, 플라즈마체가 와류를 따라 이동될 수 있기 때문에 돌출부(322)와 관통홀(312)의 모서리에서의 플라즈마 발생은 특정 부위가 아닌 전 영역(돌출부와 관통홀의 대응되는 모서리 전 영역)에서 고르게 이루어질 수 있다. 더욱이, 상기 돌출부(322)와 관통홀(312) 모서리에서 생성된 플라즈마체는 와류를 따라 이동될 수 있기 때문에 보다 신속하고 안정적으로 플라즈마 반응기(100)로 공급될 수 있다.Here, the
상기 기체공급부(330)로부터의 기체 공급량은 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 기체공급부(330)는 기체를 20~60ℓ/min로 공급할 수 있다. 즉, 기체의 공급량이 20ℓ/min 보다 작거나 60ℓ/min 보다 클 경우에는 최적의 플라즈마 제트가 생성되기 어려워 처리 효율이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 기체공급부(330)로부터 기체는 20~60ℓ/min로 공급됨이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 기체의 공급량은 30~40ℓ/min일 수 있다.The gas supply amount from the
한편, 상기 플라즈마 공급부(300)는 플라즈마 제트가 보다 효과적으로 생성될 수 있도록 플라즈마 챔버(302)에 워터 미스트(water mist)를 공급하기 위한 워터 미스트공급부(340)를 포함할 수 있다.The
상기 워터 미스트공급부(340)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 플라즈마 챔버(302)에 워터 미스트를 공급하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 워터 미스트공급부(340)는 워터 미스트가 저장된 저장탱크(342) 및 저장탱크(342)와 플라즈마 챔버(302)를 연결하는 연결라인을 포함할 수 있는 바, 연결라인은 기체공급부(330)에 연결될 수 있으며, 워터 미스트는 기체(공기)와 혼합된 상태로 플라즈마 챔버(302)에 공급될 수 있다. 경우에 따라서는 워터 미스트가 기체와 혼합되지 않은 상태로 플라즈마 챔버으로 직접 공급될 수도 있다.The water
이와 같이, 공기와 함께 워터 미스트가 함께 공급된 경우에는, 공기만 단독적으로 공급될 경우보다 플라즈마의 생성 효율이 높아지는 이점이 있으며, 기체에서 산소 또는 질소와 같은 기능성 기체의 비중을 늘리지 않더라도 플라즈마 생성 효율을 향상시킬 수 있음은 물론 살균력이 높아지는 이점이 있다.As such, when the water mist is supplied together with the air, there is an advantage in that the generation efficiency of the plasma is higher than when the air is supplied alone, and the plasma generation efficiency is not increased even if the specific gravity of the functional gas such as oxygen or nitrogen is not increased in the gas. Of course, there is an advantage that the sterilization power is increased.
상기 워터 미스트공급부(340)로부터의 워터 미스트 공급량은 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 워터 미스트공급부(340)는 워터 미스트를 5~30g/min로 공급할 수 있다. 즉, 워터 미스트의 공급량이 5g/min 보다 작을 경우에는 워터 미스트가 공급됨에 따른 플라즈마 제트의 활성화가 효과적으로 이루어지지 못하는 문제점이 있고, 이와 반대로 워터 미스트 공급량이 30g/min 보다 클 경우에는 플라즈마 챔버에서의 플라즈마 방전 효율이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 워터 미스트는 5~30g/min로 공급됨이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 워터 미스트의 공급량은 8~12g/min일 수 있다.The amount of water mist supplied from the water
그리고, 상기 플라즈마 반응기(100)에서 플라즈마 제트가 공급되는 플라즈마 공급부(300)의 입구와 피처리수의 유동 방향을 따라 피처리수가 공급되는 피처리수 공급부(200)의 입구의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 플라즈마 반응기(100)에 공급된 피처리수가 플라즈마 반응기(100)에 공급된 플라즈마 제트를 통과하는 효율을 극대화할 수 있도록, 다시 말해서, 플라즈마 반응기(100)에 공급된 피처리수 중 플라즈마 제트에 의해 처리되지 못하고 유동되는 양을 최소화할 수 있도록, 플라즈마 공급부(300)의 입구는 피처리수의 유동 방향을 따라 피처리수 공급부(200)의 입구보다 전방에 위치할 수 있다. 즉, 도 1과 같이, 플라즈마 공급부(300)의 입구는 소정 높이차를 두고 피처리수 공급부(200)의 입구보다 상측에 배치될 수 있으며, 피처리수 공급부(200)로부터 공급된 피처리수는 플라즈마 공급부(300)로부터 공급된 플라즈마 제트를 효과적으로 통과하며 유동될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 공급부(300)의 입구는 피처리수 공급부(200)의 입구와 대략 동일 직선상에 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 플라즈마 공급부의 입구와 피처리수 공급부의 입구의 위치가 동일한 높이를 갖도록 구성될 수도 있으며, 플라즈마 공급부의 입구와 피처리수 공급부의 입구가 서로 교차지게 배치될 수도 있다.In addition, the position of the inlet of the
이와 같이, 상기 제2전극(320)에 고전압 전원이 인가됨에 따라 제1전극(310)과 제2전극(320)의 사이에서는 플라즈마 방전이 발생될 수 있으며, 이러한 플라즈마체를 포함하는 플라즈마 제트는 플라즈마 반응기(100)로 공급되어 피처리수에 포함된 미생물이 제거될 수 있게 한다.As such, when a high voltage power is applied to the
한편, 처리된 피처리수는 플라즈마 반응기(100)의 상단부에 연결된 배출부(400)를 통해 플라즈마 반응기(100)의 외부로 배출된 후, 배출탱크(410)(또는 외부)로 보내질 수 있으며, 플라즈마 제트에 포함된 기체는 플라즈마 반응기(100)의 상단부의 다른 일측에 연결된 기체배출부(500)를 통해 플라즈마 반응기(100)의 외부로 배출될 수 있다.On the other hand, the treated water can be discharged to the outside of the
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 플라즈마 반응기(100)에 단 하나의 플라즈마 공급부가 제공된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 요구되는 조건 및 처리 환경에 따라 복수개의 플라즈마 공급부가 동시에 적용될 수 있으며, 각 플라즈마 공급부가 장착되는 위치 역시 적절히 변경될 수 있다.In the above-described and illustrated embodiments of the present invention, the
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피처리수 처리장치를 도시한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.4 to 6 is a view showing the treatment water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 피처리수 처리장치는 플라즈마 반응기(100), 피처리수 공급부(200), 및 플라즈마 제트(plasma jet)를 공급하는 플라즈마 공급부(300)를 포함하되, 플라즈마 공급부(300)는 플라즈마 반응기(100)의 둘레 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개가 제공될 수 있다. 이러한 플라즈마 공급부(300)의 개수 및 이격 간격은 요구되는 조건 및 피처리수의 처리 용량 등에 따라 적절히 변경될 수 있다. 일 예로, 플라즈마 반응기(100)의 둘레에는 일정 간격을 두고 이격되게 3개의 플라즈마 공급부(300)가 제공될 수 있으며, 각각의 플라즈마 공급부(300)로부터 플라즈마 제트가 동시에 공급될 수 있다.Referring to FIG. 4, an apparatus to be treated according to another embodiment of the present invention includes a
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 피처리수 처리장치는 플라즈마 반응기(100), 피처리수 공급부(200), 및 플라즈마 제트(plasma jet)를 공급하는 플라즈마 공급부(300)를 포함하되, 플라즈마 공급부(300)는 플라즈마 반응기(100)의 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개가 제공될 수 있다. 이러한 플라즈마 공급부(300)의 개수 및 이격 간격은 요구되는 조건 및 피처리수의 처리 용량 등에 따라 적절히 변경될 수 있다. 일 예로, 플라즈마 반응기(100)에는 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 3개의 플라즈마 공급부(300)가 제공될 수 있다. 아울러, 각각의 플라즈마 반응기(100)는 교호(alternation)적으로 서로 마주하는 위치에 배치될 수 있으며, 각각의 플라즈마 공급부(300)로부터 플라즈마 제트가 동시에 공급될 수 있다.In addition, referring to Figure 5, the treatment water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, the
또한, 도 6을 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 피처리수 처리장치는 플라즈마 반응기(100), 피처리수 공급부(200), 및 플라즈마 제트(plasma jet)를 공급하는 플라즈마 공급부(300)를 포함하되, 상기 플라즈마 반응기(100)의 내부에는 피처리수의 유동 흐름을 강제로 정의하기 위한 가이드 플레이트가 제공될 수 있으며, 상기 플라즈마 공급부(300)는 가이드 플레이트에 의해 정의되는 피처리수 통과구간에 인접하게 제공될 수 있다.In addition, referring to Figure 6, the treatment water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, the
이와 같은 구조 외에도, 피처리수의 유동 경로 상에 플라즈마 제트를 최적으로 공급하기 위한 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 플라즈마 공급부(300)의 개수 및 위치에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In addition to such a structure, various structures for optimally supplying the plasma jet on the flow path of the water to be treated may be applied, and the present invention is not limited or limited by the number and position of the
이미 알려진 바와 같이, 해수는 전기전도도가 약 30,000μS/㎝정도로 매우 높기 때문에 해수 내부에서는 플라즈마 방전이 일어나기 전에 전극으로부터 해수로 전류의 누출이 커 플라즈마 방전이 매우 어렵고, 그만큼 에너지 소비량이 커지는 문제가 있다. 더욱이, 해수 내부에서는 플라즈마 방전이 계속적이며 안정적으로 이루어지기 어렵기 때문에 피처리수의 처리 효율이 낮은 문제점이 있다.As is already known, since seawater has a very high electrical conductivity of about 30,000 μS / cm, there is a problem that the plasma discharge is very difficult because the current leaks from the electrode to the seawater before the plasma discharge occurs in the seawater, and the energy consumption increases accordingly. . Moreover, since the plasma discharge is difficult to be made continuously and stably in the seawater, there is a problem in that the treatment efficiency of the water to be treated is low.
하지만, 본 발명에서는 플라즈마 공급부(300)로부터 공급되는 플라즈마 제트를 이용하여 피처리수를 처리할 수 있기 때문에, 피처리수의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 피처리수를 처리하기 위한 플라즈마 제트가 간헐적이거나 랜덤하게 공급되지 않고 계속적이며 안정적으로 공급될 수 있기 때문에 피처리수의 처리 효율을 극대화할 수 있다.However, in the present invention, since the water to be treated can be treated using the plasma jet supplied from the
또한, 본 발명에서는 피처리수가 유동되는 플라즈마 반응기(100)(또는 유동관) 내부에 별도의 필터나 망(net)재를 배치할 필요가 없기 때문에, 필터나 망(net)재에 의한 피처리수의 압력강하을 방지할 수 있으며, 피처리수의 압력강하에 따른 펌핑력을 보상하기 위한 고성능 펌프의 사용을 배제할 수 있게 한다.Further, in the present invention, since there is no need to arrange a separate filter or net material inside the plasma reactor 100 (or a flow pipe) through which the water to be treated flows, the water to be treated by the filter or the net material. The pressure drop can be prevented, and the use of a high performance pump to compensate for the pumping force according to the pressure drop of the water to be treated can be eliminated.
또한, 본 발명에서는 플라즈마 공급부(300)에 기체와 함께 워터 미스트가 공급될 수 있기 때문에, 산소 및 질소와 같은 특정 기능성 기체를 사용하지 않고 기체로서 공기를 사용하더라도 충분한 처리 효율을 가질 수 있다.In addition, in the present invention, since the water mist may be supplied to the
또한, 본 발명에서는 플라즈마 공급부(300)에 전원을 인가하는 전원공급부(350)로서 소형의 저용량 전원공급부(350)가 사용될 수 있기 때문에, 에너지 소비량을 저감시킬 수 있으며, 요구되는 조건 및 피처리수의 처리 용량에 따라 플라즈마 공급부(300)의 추가적인 확장 및 배치가 용이한 이점이 있다. 특히, 설치 공간이 한정된 선박에서도 소형의 저용량 전원공급부(350)를 사용하기 때문에 플라즈마 공급부(300)의 확장 및 배치가 매우 용이한 이점이 있다.In addition, since the small low-capacity
한편, 도 7은 본 발명에 따른 피처리수 처리장치에 의한 해수의 실제 처리 공정을 도시한 사진이고, 도 8은 처리되기 전 해수에 포함된 박테리아의 대조군 사진이며, 도 9는 본 발명에 따라 처리된 해수에 포함된 박테리아의 실험군 사진이고, 도 10은 본 발명에 따른 피처리수 처리장치에 의한 해수의 처리 전/후의 결과를 도시한 그래프이다.On the other hand, Figure 7 is a photograph showing the actual treatment process of seawater by the treatment water treatment apparatus according to the invention, Figure 8 is a control photograph of bacteria contained in the seawater before treatment, Figure 9 is in accordance with the present invention It is a photograph of the experimental group of bacteria included in the treated seawater, Figure 10 is a graph showing the results before and after the treatment of seawater by the treatment water treatment apparatus according to the present invention.
도 7과 같이, 피처리수 공급부(200)는 해수(미국 내 해수 염도: 135g/gal)를 2.5ℓ/min로 공급하고, 플라즈마 공급부(300)의 기체공급부(330)는 공기를 28ℓ/min로 공급하며, 플라즈마 공급부(300)의 워터 미스트공급부(340)는 워터 미스트를 30g/min으로 공급하고, 플라즈마 공급부(300)의 전원공급부(350) 용량이 1Kw인 조건으로 해수를 처리하였다.As shown in FIG. 7, the treated
도 8 및 도 9의 비교, 및 도 10을 통해 알 수 있듯이, 처리되기 전 해수에 비해, 플라즈마 제트에 의해 처리된 해수에 포함된 박테리아가 대략 95% 이상 제거됨을 확인할 수 있다. 또한, 워터 미스트가 공급되지 않고 공기만이 단독적으로 공급될 경우에는 해수에 포함된 박테리아의 제거율이 다소 낮아질 수 있으나, 공기와 함께 워터 미스트가 공급되기 때문에 해수에 포함된 박테리아가 대략 95% 이상 제거됨을 확인할 수 있다.As can be seen from the comparison of FIG. 8 and FIG. 9 and FIG. 10, it can be seen that bacteria contained in the seawater treated by the plasma jet are removed approximately 95% or more compared to the seawater before treatment. In addition, when water is not supplied and only air is supplied alone, the removal rate of bacteria contained in seawater may be somewhat lowered.Because water mist is supplied with air, more than 95% of bacteria in seawater are removed. can confirm.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
100 : 플라즈마 반응기 200 : 피처리수 공급부
300 : 플라즈마 공급부 310 : 제1전극
320 : 제2전극 330 : 기체공급부
340 : 워터 미스트공급부100: plasma reactor 200: water to be treated
300: plasma supply unit 310: first electrode
320: second electrode 330: gas supply unit
340: water mist supply unit
Claims (11)
플라즈마 반응기;
상기 플라즈마 반응기에 피처리수를 공급하는 피처리수 공급부; 및
상기 플라즈마 반응기 외측에 제공되며, 기체 중에서 발생되는 플라즈마 제트(plasma jet)를 상기 피처리수가 통과하는 상기 플라즈마 반응기의 내부로 공급하는 플라즈마 공급부;를 포함하되,
상기 플라즈마 공급부는,
관통홀을 갖는 제1전극; 상기 관통홀에 인접하게 배치되는 돌출부를 포함하며, 상기 제1전극에 이격되게 배치되어 상기 제1전극과 상호 협조적으로 플라즈마 챔버를 형성하는 제2전극; 상기 플라즈마 챔버에 기체를 공급하는 기체공급부; 및 상기 플라즈마 챔버에 워터 미스트(water mist)를 공급하는 워터 미스트공급부를 포함하고,
상기 플라즈마 챔버에서 생성된 상기 플라즈마 제트는 상기 관통홀을 따라 상기 플라즈마 반응기의 내부로 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리수 처리장치.In the treatment water treatment apparatus for treating microorganisms contained in the treatment water,
Plasma reactor;
An untreated water supply unit supplying untreated water to the plasma reactor; And
And a plasma supply unit provided outside the plasma reactor and supplying a plasma jet generated in a gas into the plasma reactor through which the water to be treated passes.
The plasma supply unit,
A first electrode having a through hole; A second electrode including a protrusion disposed adjacent to the through hole, the second electrode being spaced apart from the first electrode to form a plasma chamber in cooperation with the first electrode; A gas supply unit supplying gas to the plasma chamber; And a water mist supply unit supplying water mist to the plasma chamber,
The plasma jet generated in the plasma chamber is provided to the inside of the plasma reactor along the through hole.
상기 제1전극에는 상기 플라즈마 챔버와 이격되게 기체 챔버가 형성되고, 상기 기체 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이의 격벽에는 서로 대응되는 접선 방향(tangentially)을 따라 경사지게 복수개의 기체안내홀이 형성되며,
상기 기체공급부로부터 상기 기체 챔버로 공급된 상기 기체는 상기 기체안내홀을 통과하여 상기 플라즈마 챔버에 접선 방향(tangentially)으로 공급되고, 상기 기체안내홀은 통과한 기체는 상기 플라즈마 챔버 내부에서 선회하며 와류(vortex)를 형성하는 것을 특징으로 하는 피처리수 처리장치.The method of claim 1,
A gas chamber is formed in the first electrode to be spaced apart from the plasma chamber, and a plurality of gas guide holes are formed in the partition wall between the gas chamber and the plasma chamber to be inclined along a tangentially corresponding to each other.
The gas supplied from the gas supply unit to the gas chamber is tangentially supplied to the plasma chamber through the gas guide hole, and the gas passed through the gas guide hole is swirled in the plasma chamber and vortexed. and a vortex.
상기 워터 미스트공급부는 상기 기체공급부에 연결되며,
상기 워터 미스트는 상기 기체와 혼합되어 상기 기체안내홀을 통과하여 상기 플라즈마 챔버에 접선 방향(tangentially)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 피처리수 처리장치.The method of claim 3,
The water mist supply unit is connected to the gas supply unit,
And the water mist is mixed with the gas and is passed through the gas guide hole and tangentially supplied to the plasma chamber.
상기 플라즈마 반응기에서 상기 플라즈마 제트가 공급되는 상기 플라즈마 공급부의 입구는 상기 피처리수의 유동 방향을 따라 상기 피처리수가 공급되는 피처리수 공급부의 입구보다 전방에 위치하는 것을 특징으로 하는 피처리수 처리장치.The method of claim 1,
The inlet of the plasma supply unit to which the plasma jet is supplied in the plasma reactor is located in front of the inlet of the to-be-processed water supply unit to which the to-be-processed water is supplied along the flow direction of the to-be-processed water. Device.
상기 플라즈마 공급부는 상기 플라즈마 반응기의 둘레 방향 또는 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개가 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리수 처리장치.The method of claim 1,
And a plurality of plasma supply units are provided at a plurality of spaced intervals along a circumferential direction or a longitudinal direction of the plasma reactor.
상기 플라즈마 반응기의 내부에는 상기 피처리수의 유동 흐름을 정의하기 위한 가이드 플레이트가 제공되고,
상기 플라즈마 공급부는 상기 가이드 플레이트에 의해 정의되는 피처리수 통과구간에 인접하게 제공되는 것을 특징으로 하는 피처리수 처리장치.The method of claim 1,
Inside the plasma reactor is provided with a guide plate for defining the flow flow of the water to be treated,
And the plasma supply unit is provided adjacent to an untreated water passage section defined by the guide plate.
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