KR101003376B1 - 슬라임 제거 장치 - Google Patents

Abstract

유입되는 물을 이온화시켜 슬라임 및 슬러지의 발생을 최소화는 슬라임 제거 장를 제공한다. 상기 슬라임 제거 장치는, 교류를 정류하여 소정 레벨의 양전압과 음전압으로 출력하는 정류전압조절기와; 고전위 금속으로 상기 정류전압조절기의 음전압단자에 접속되어 양측이 개구된 이송관과; 다수의 유입구멍들이 벽체에 형성되어 상기 이송관의 내부에 삽입되어진 절연관과; 상기 절연관의 내주면의 둘레에 배열되며 고정되며, 상기 정류전압조절의 양전압단자에 연결되어 상기 이송관의 내부에 유체가 채워졌을 때 양의 아연이온을 방출하는 아연봉들과; 상기 이송관의 입구측에 고정설치되어 상기 입구로 유입되는 유체의 유속에 따라 회전되어 상기 이송관내에 흐르는 유체를 회전시키는 임펠러 및 상기 이송관의 출구에 결합되어 상기 절연관, 아연봉을 상기 이송관내에 고정지지하는 지지부재를 포함하여 구성되며, 상기 이송관의 원수유입구는 담수지의 원수를 펌핑하는 펌프의 출력출에 연결되고 원수배출구는 상향류식 접촉 산화 장치의 유입구에 접속하여 시스템을 구성한다.

슬라임, 슬러지, 담수정화, 접촉 산화 장치, 아연이온, 아연이온담채

Description

슬라임 제거 장치{SLIME REMOVE DEVICE}

본 발명은 슬라임 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속의 이송관을 통하여 유입되는 물을 이온화시켜 슬라임(slime) 및 슬러지(sludge)의 발생을 최소화는 슬라임 제거 장치에 관한 것이다.

여과지의 슬러지를 억제하는 장치의 예로서는 2005년 5월 13일 실용신안등록 된 실용신안등록 제20-0384932호 "여과지의 슬러지 억제장치"(이하 "등록고안"이라 칭함)에 개시되어있다.

상기 등록고안에 개시된 슬라임억제장치는 "유입구와 배출구를 가지는 용기의 내면에 소정의 간격을 가지는 위치에 망을 설치하고 상기 용기의 내면과 망 사이에는 아연을 잘게 부순 아연덩어리가 수용되며, 상면의 설치되는 모터의 축에 설치된 적어도 하나 이상의 임펠러에 의해 내부로 유입되는 물을 회전시킨 후 배출구 로 배출하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성을 갖는 슬라임억제장치는 유입되는 원수에 아연 이온을 용해시켜 상기 아연 이온에 음의 전하를 띄는 물질들을 흡착하게 하여 물때가 형성되는 것을 방지도록 되어 있다.

그러나, 상기 등록고안에 개시된 슬라임 억제 장치는 고전위 금속인 황동으로 제작된 용기의 내부에 저전위금속인 아연을 냉장시키고, 그 내부에 물이 채워졌을 때 상기 아연을 양전위로, 황동을 음전위로 하는 양극 희생법에 의해 아연이온을 용출하는 구조로 되어 있어 아연 이온의 용출량이 적을 수밖에 없었다. 따라서 물에 물때가 끼는 것을 방지할 수 있었으나, 그 효과가 월등하지 못하였다.

또한 연못, 호수 등과 같은 담수의 수질을 정화하는 시스템의 예로서는 2000. 09. 19. 특허된 특허등록 제10-0275090호 "담수의 수질정화시스템"(이하 "등록특허"라 침함)을 그 예로 들 수 있다.

상기 등록특허는 "저수지나 연못등 담수지의 하부에 매설된 오수유입관을 통하여 동력원의 동력을 받아 슬러지를 포함한 오수를 유입받아 저장하는 저장조와; 상기 저장조의 측면에서 오수가 수평 이동하도록 구성되며 하부로부터 소정높이로 자갈층이 형성되고 상기 자갈층의 상부에는 맥반석층이 적층되며 상기 맥반석층의 상부에는 제오라이트층이 적층되고, 상기 제오라이트층에는 수생식물이 식재된 적어도 하나 이상의 정화조와; 상기 정화조의 사이에 설치되고 양측면에 상이한 높이를 가지는 이동공이 천공되어 물이 상기 정화조들 사이를 회류되도록 하기 위한 적어도 하나 이상의 저수조 및 상기 저수조들중 마지막 저수조의 일측에 설치되어 정화된 물을 동력원의 동력을 받아 다시 담수시키기 위한 송출관을 포함하여 구성되 어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 담수의 수질정화 시스템은 광물질과 수생식물을 이용하여 연못, 저수지 등의 담수의 하부에 침전되어 있는 슬러지를 포함한 오수를 자연적으로 정화하는 효과가 있으나, 담수된 물에 포함된 다수의 음이온 "NO₃ ^-, SO₄ ^-, PO₄ ^3-, Cl^- 등과 같은 음이온과 칼륨(Ca²⁺, Mg²⁺)등과 같은 양이온이의 스케일이 많이 존재하기 때문에 물의 경도가 강하여 광물질과 수생식물만으로는 슬러지를 제거하는데 한계가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 오수를 아연 이온화하여 이온담채(ionophore)화 하여 물에 때가 끼는 것을 원천적으로 방지하여 슬라임 및 슬러지의 생성을 억제할 수 있는 슬라임 제거 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 담수화된 물에 아연 이온을 용해시켜 담수에 포함된 음이온 및 양이온 물질을 상기 아연 이온이 붙어 정화를 보다 용이하게 하여 담수의 수질을 보다 깨끗하게 정화하는데 효율적으로 사용할 수 있는 슬라임 제거 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 슬라임 제거 장치는 교류를 정류하여 소정 레벨의 양전압과 음전압으로 출력하는 정류전압조절기와; 청동, 황동 등과 같은 고전위 금속으로 상기 정류전압조절기의 음전압단자에 접속되어 양측이 개구된 이송관과; 다수의 유입구멍들이 벽체에 형성되어 상기 이송관의 내부에 삽입되어진 절연관과; 상기 절연관의 내주면의 둘레에 배열되며 고정되며, 상기 정류전압조절의 양전압단자에 연결되어 상기 이송관의 내부에 유체가 채워졌을 때 양의 아연이온을 방출하는 아연봉들과; 상기 이송관의 내부에 삽입되어 상기 아연봉들을 상기 이송관의 내주면으로 밀착시키는 금속망과; 상기 이송관의 입구측에 고정설치되어 상기 입구로 유입되는 유체의 유속에 따라 회전되어 상기 이송관내에 흐르는 유체를 회전시키는 임펠러 및 상기 이송관의 출구에 결합되어 상기 절연관, 아연봉들 및 금속망을 상기 이송관내에 고정지지하는 지지부재로 구성함을 특징으로 한다.

상기 정류전압 조절기는 상용교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하며, 상기 출력되는 직류전압은 0.2볼트~20볼트의 사이에서 조절하여 상기 아연봉으로부터 생성되는 아연이온의 양을 용이하게 조절함을 특징으로 한다.

상기 이송관의 유입구에는 원수유입관에 연결되어 소정의 압력으로 배출하는 펌프가 접속되어 상기 이송관으로 소정 수압으로 유체를 공급하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 견지(Aspect)에 의한 담수의 수질 정화 시스템은 저수지, 호수 등의 담수지의 저부에 매설된 오수유입관을 통하여 담수된 원수를 펌핑하는 펌프와; 상기 펌프에 일측이 연결되며 소정 레벨의 전압에 대응하는 아연이온을 발생하여 상기 펌프로부터 공급되는 원수에 아연 이온을 용출시켜 그에 포함된 음이온 물질과 양이온 물질을 순차적으로 흡착하여 소정 크기로 아연 이온 담채를 형성하여 배출하는 슬라임 제거 장치와; 상기 슬라임 제거 장치에 연결되어 내부에 설치된 여재(濾材)에 의하여 그로부터 공급되는 원수에 포함된 아연이온 담채 및 슬러지를 제거함과 동시에 상기 원수에 호기성 미생물을 공급하여 정수된 물을 상기 담수지의 상류로 공급하는 상향류식 접촉 산화 장치를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 슬라임 제거 장치는, 교류를 정류하여 소정 레벨의 양전압과 음전압으로 출력하는 정류전압조절기와; 청동, 황동 등과 같은 고전위 금속으로 상기 정류전압조절기의 음전압단자에 접속되어 양측이 개구된 이송관과, 다수의 유입구멍들이 벽체에 형성되어 상기 이송관의 내부에 삽입되어진 절연관과; 상기 절연관의 내주면의 둘레에 배열되며 고정되며, 상기 정류전압조절의 양전압단자에 연결되어 상기 이송관의 내부에 유체가 채워졌을 때 양의 아연이온을 방출하는 아연봉들과; 상기 이송관의 내부에 삽입되어 상기 아연봉들을 상기 이송관의 내주면으로 밀착시키는 금속망과; 상기 이송관의 입구측에 고정 설치되어 상기 입구로 유입되는 유체의 유속에 따라 회전되어 상기 이송관내에 흐르는 유체를 회전시키는 임펠러 및 상기 이송관의 출구에 결합되어 상기 절연관, 아연봉들 및 금속망을 상기 이송관내에 고정지지하는 지지부재로 구성함을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 슬라임 제거 장치는 고전위의 금속으로 제작된 이송관의 내부의 둘레에 배열된 저전위금속인 아연봉의 상기 이송관과 상기 아연봉에 음전압과 양전압을 공급하고, 상기 공급되는 음전압과 양전압의 레벨을 조절함으로써 상기 유입되는 원수에 용출되는 아연 이온량을 조절할 수 있고, 상기 용출되는 아연 이온에 음이온 물질과 양이온 물질이 흡착되어 소정크기의를 가지는 아연이온담채를 형성함으로써 물에 물때가 띄이는 것을 최소화할 수 있고, 상향류식 접촉 산화 장치로 정수시 정수효율을 높일 수 있어 담수지의 원수를 보다 개끗하게 할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 제거 장치의 개략적인 단면 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 절연 플라스틱 봉의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬라임 제거장치(18)는 원수유입관(12)으로 공급되는 원수를 펌핑하여 소정압력으로 배출하는 펌프(13)의 타측에 결합된 배출관(15)의 플랜지(13)에 볼트로 결합되어 있다.

상기 슬라임 제거장치(18)는 통형의 관체, 바람직하게는 원통형상의 이송관(21)으로 양측에는 또 다른 관체에 연결을 용이하게 하기 위한 플랜지(30)들이 일체로 형성되어 있다. 상기 이송관(21)은 황동관, 구리관, 청동관 또는 니켈 주철관 등의 고전위금속관으로, 그 내부연에는 도 3과 같이 다수의 유입구멍(23)들이 관통되어 형성된 절연관(22)이 삽입되어 있다.

상기 이송관(21)의 내주연에 삽입된 상기 절연관(22)은 전기적 절연 특성이 우수한 불소수지(polytetrafluoroethylene) 등을 사용하는 것이 좋고, 상기 유입구멍(23)은 이송관(21)내에서 원수가 흐를 때 원수와 이송관(21)의 내주연에 용이하게 유입되도록 가능한 지름을 크게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 절연관(23)의 내부연에는 일정한 지름으로 소정길이를 가지는 아연봉(24)들이 일정한 간격으로 배열되어 고정 설치된다. 이때, 상기 아연봉(24)이 절연관(23)의 내주연에 등간격으로 배열한 후 고정하는 것은 이송관(21)의 배출구측에 나사 결합된 지지부재(27)와 그 내부에 설치된 금속망(26)에 의해 이루어진다.

따라서 상기 금속망(26)은 어느 정도 탄성을 가지는 형태로 제작되어야 하며, 펌프(14)에 의해 소정의 수압으로 공급되는 원수의 교환이 원활하도록 만들어져야 한다.

또한 상기 이송관(21)의 유입구측에는 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 수압을 가지는 원수의 공급에 의해 회전되는 임펠러(28)가 설치되어 있어 이송관(21)의 내부에 흐르는 원수가 소용돌이를 일으키며 배출될 수 있도록 되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 슬라임 억제 장치(18)의 이송관(21)에는 상용교류 전압을 정류하여 미러 설정된 레벨의 전압을 출력하는 정류전압조절기(16)의 전압단자가 연결되어 있다. 예를 들면, 상기 이송관(21)에는 정류전압조절기(16)의 음전압(또는 그라운드, 접지전압)단자가 연결되고, 그 내부의 아연봉(24)들에는 상기 정류전압조절기(16)로부터 출력되는 양전압 단자가 연결되어 있다.

이때, 상기 정류전압조절기(16)는 상용교류전압을 정류하여 출력하는 것으로 전압조절손잡이(도시하지 않았음)의 조절에 따라 출력전압을 0.2볼트에서 24볼트로 조절하도록 되어 있다. 따라서 상기 슬라임 제거 장치(18)의 이송관(21)과 아연봉(24)으로 공급되는 전압은 0.2VDC에서 24VDC의 사이에서 조절됨을 알 수 있다.

상기와 같이 구성된 슬라임 억제 장치(18)가 원수를 공급하는 수도관에 도 1과 같이 연결된 상태에서, 펌프(14)가 작동되어 원수유입관(12)을 통하여 공급되는 원수를 소정의 압력으로 이송관(21)의 유입구측으로 공급하면, 상기 이송관(21)의 유입구측에 설치된 임펠러(28)의 회전으로 인하여 상기 이송관(21)의 내부로 흐르는 원수는 소용돌이를 일으키며 흐르게 된다.

즉, 이송관(21)의 유입구측에 설치된 임펠러(28)의 회전에 의하여 그 내부로 유입되는 원수는 이송관(21)의 내주연에 길이 방향으로 설치된 아연봉(24)들의 표면에 강하게 충돌된 후 배출구측으로 배출되어진다.

사용자가 정류전압조절기(16)를 조절하여 소정레벨, 예를 들면, 6볼트의 양전압을 아연봉(24)으로 공급하면 상기 아연봉(24)은 6볼트의 전위로, 이송관(21)은 접지전위로 된다.

따라서 상기 이송관(21)과 아연봉(24)간에는 6볼트의 전압차가 발생됨으로써 상기 아연봉(24)로부터 양의 아연이온(Zn²⁺)이 용출되어 이송관(21)의 내부에서 상기 아연봉(24)의 표면에 충돌된 후 흐르는 원수에 용해된다. 이때, 상기 이송관(21)과 아연봉(24)간의 전압차에 클수록 아연봉(24)의 이온화 경향의 차가 더욱 크게 발생되어 원수속에 용해되어 지는 아연이온의 량이 증가된다.

상기 이송관(21)의 내부로 흐르는 원수에 아연이온이 용해되면, 상기 원수속에 용해되어 있는 음이온 물질, 예를 들면, "NO₃ ^-, SO₄ ^-, PO₄ ^3-, Cl^- 등과 같은 음이온 물질들이 정전인력에 의하여 상기 양의 아연이온(Zn²⁺)을 중심으로 모이게 되고, 상기 양의 아연이온(Zn²⁺)을 중심으로 모인 음 이온들은 음의 전하를 띄는 담채를 형성하게 된다. 이때 상기 음의 전하가 모여 담채를 형성한 주위에는 양의 전하를 띤 Zn²⁺, Mg²⁺ 등이 양이온을 정전인력으로 흡착함으로써 커다란 이온담채를 형성한다.

이러한 이온담채의 형성에 의해 원수에 포함된 이온들이 뭉쳐진 형태로 배출됨으로써 슬라임의 생성이 억제된다. 또한 원수(물)의 경도에 영향을 주는 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 이온을 이온담채가 흡착한 상태로 슬라임 억제장치(18)로부터 배출되기 때문에 물에 때가 끼는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슬라임 제거 장치를 이용한 담수의 수질 정화 시스템을 나타낸 도면이다. 도 4에서 참조부호 18은 도 1에서 설명한 슬라임 억제장치로서, 정류전압조절기(16)를 포함하며, 참조부호 12는 담수지(100)의 저부에 매설된 오수유입관(11)을 통해 담수지에 담수된 원수를 펌핑하는 펌프이 다.

또한 도 4에서 참조부호 32는 하부로 입력되는 원수에 호기성미생물을 공급하고, 상기 호기성 미생물이 공급된 원수를 다공물질이 충전되어 형성된 여재(濾材)(도 4에서 절개된 부분)에 의해 여과하여 배출하는 다수의 접촉 산화조(36, 38, 40)들이 직렬로 연결된 접촉 산화 장치이다.

상기와 같은 접촉 산화 장치는 본원출원인 "김순용"에 의하여 2002. 5. 27. 실용신안등록 된 제20-0277533호 "탈취 및 상향류식 접촉 산화 장치" 또는 2001. 5. 08. 실용신안등록 된 실용등록 제20-0231048호 "미생물 배양 산화 접촉 장치" 들중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

도 4에 도시된 접촉 산화 장치(32)는 다수의 접촉산화조(36, 38, 40)들을 직렬로 연결하여 유입되는 원수의 냄새, 정화하여 정화수 배출관(34)를 통해 담수지(100)로 배출하고, 그 하부에 연결된 슬러지 배출관(42)으로는 접촉 산화조(36, 38, 40)의 하부로 배출되는 슬러지를 배출한다.

도 4와 같이 구성된 슬라임 제거 장치를 이용한 담수의 수질 정화 시스템은 펌프(12)로서 담수지(100)의 저부에 있는 원수를 펌핑하여 슬라임 제거 장치(18)로 공급한다. 이때 상기 슬라임 제거 장치(18)는 유입되는 원수에 양의 아연이온을 용해시킨다. 따라서 상기 슬라임 제거 장치(18)로부터 앞서 전술한 바와 같이 소정의 크기를 갖는 이온담채를 포함하는 원수가 배출되며, 이는 곧 접촉산화조(36)의 하부로 공급된다.

상기 접촉산화조(36)는 상향류식 접촉산화조로서, 하부로 유입되는 원수를 내주에 충진된 여재에 의해 정화한다. 여기서, 여재라 함은 다공물질로서 원수에 포함된 소정 크기의 이물질을 여과한다. 따라서 이온담채로 형성된 이물질들이 상기 접촉산화조(36, 38, 40)에 의해 정화됨으로써 최종 정화수 배출관(34)로 배출되는 원수에는 슬러지 등이 제거된 상태로 배출됨으로써 담수지(100)의 물이 정화된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 슬러지 억제 장치(18)는 유입되는 원수에 아연이온을 용해하여 슬라임의 발생을 억제하고, 음이온과 양이온물질의 정전인력에 의해 소정크기를 가지는 아연이온담채를 형성하여 배출함으로써 최종단에 설치된 접촉 산화 장치로서 정수하여 담수지의 물을 정화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슬러지 제거 장치의 개략적인 단면 구조를 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도를 나타낸 도면.

도 3은 도 1에 도시된 절연 플라스틱 봉의 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슬라임 제거 장치를 이용한 담수의 수질 정화 시스템을 나타낸 도면.

《도면의 부분에 대한 부호의 설명》

12 : 원수유입관, 13, 20 : 플랜지,

14 : 원수유입펌프, 16 : 정류전압조절기,

18 : 슬러지 제거 장치, 21 : 이송관,

22 : 절연 플라스틱봉, 23 : 유입구멍,

24 : 아연봉, 26 : 금속망,

27 : 지지부재, 28 : 임펠러,

32 : 접촉 산화 장치, 33, 35 : 배수관,

34 : 정화수 배출관, 36, 38, 40 : 정수탱크,

42 : 슬러지 배출관,

Claims (4)

1. 슬라임 제거 장치에 있어서, 교류를 정류하여 소정 레벨의 양전압과 음전압으로 출력하는 정류전압조절기와; 고전위 금속으로 상기 정류전압조절기의 음전압단자에 접속되어 양측이 개구된 이송관과; 다수의 유입구멍들이 벽체에 형성되어 상기 이송관의 내부에 삽입되어진 절연관과; 상기 절연관의 내주면의 둘레에 배열되며 고정되며, 상기 정류전압조절의 양전압단자에 연결되어 상기 이송관의 내부에 유체가 채워졌을 때 양의 아연이온을 방출하는 아연봉들과; 상기 이송관의 내부에 삽입되어 상기 아연봉들을 상기 이송관의 내주면으로 밀착시키는 금속망과; 상기 이송관의 입구측에 고정 설치되어 상기 입구로 유입되는 유체의 유속에 따라 회전되어 상기 이송관내에 흐르는 유체를 회전시키는 임펠러 및 상기 이송관의 출구에 결합되어 상기 절연관, 아연봉 및 금속망을 상기 이송관내에 고정지지하는 지지부재로 구성함을 특징으로 하는 슬라임 제거 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정류전압 조절기는 상용교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하며, 상기 출력되는 직류전압은 0.2볼트~20볼트의 사이에서 조절하여 상기 아연봉으로부터 생성되는 아연이온의 용출량을 조절함을 특징으로 하는 슬라임 제거 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이송관의 유입구에는 유입되는 원수를 펌핑하여 배출하는 펌프가 결합됨을 특징으로 하는 슬라임 제거 장치.
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