KR101065221B1 - 수처리장치 및 이를 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

수처리 설비의 소규모화, 피처리수의 대량의 냉각처리 및 피처리수의 고효율적인 정화를 가능하게 한 수처리장치 및 이를 이용한 발전장치를 제공한다.

(해결수단) 피처리수 투입구(111a,111b)로부터 공간(13) 내로 피처리수를 투입함과 아울러 제 1 공기공급수단(16a,16b)으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 공간(13) 내로 분출하므로써 외통체(11)의 내주면을 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류(50)를 발생시키고, 이 와류(50)로 공간(13) 내와 최하위의 감압실(20-1) 및 상위의 감압실(20) 내를 감압함과 아울러, 피처리수를 에어레이션 및 클래스터분해 하여 팽창시켜 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차 냉각된 피처리수를 기액분리수단(18)에서 분리한 후, 감압실(20,20-1)에서 2차 냉각한다. 2차 냉각된 피처리수를 전기분해 하여 정화하고, 추가로 기액분리수단(18)에서 분리된 기체 와류(51)에 의해 발전기를 구동시켜 발전한다.

Description

수처리장치 및 이를 이용한 발전장치{WATER TREATMENT APPARATUS AND POWER GENERATOR USING THE SAME}

도 1 은 본 발명의 실시예 1 에 있어서 수처리장치 및 이것을 이용한 발전장치의 일부를 절단해서 나타낸 전체의 구성도.

도 2 는 도 1 의 2-2선을 따라 횡으로 자른 상태를 나타낸 평면도.

도 3 은 도 1 의 3-3선을 따라 횡으로 자른 상태를 나타낸 확대평면도.

도 4 는 도 1의 4-4선을 따라 횡으로 자른 상태를 나타낸 평면도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

11: 외통체 12: 내통체

13: 공간 16a, 16b: 제 1 공기공급수단

18: 기액분리수단 20, 20-1: 감압실

21: 제 1 처리수 흘러내림기구 22 제 2 처리수 흘러내림기구

26: 도관 27: 양전극

28: 음전극 30: 직류전원

31a,31b: 제 2 공기 분출구 33: 제 2 공기공급수단

35: 송풍기 37: 통기구멍

40: 발전장치 41: 회전날개

42: 발전기 100: 수처리장치

111a: 111b: 피처리수 투입구 112a,112b: 제 1 공기 분출구

본 발명은 제철소 등에서 배출되는 온수, 풀(pool)이나 호수, 늪 등의 물 혹은 소각 설비의 냉각에 사용된 물 등을 냉각하고 정화해서 재이용될 수 있도록 처리하는 수처리장치 및 상기 각종의 물의 정화ㆍ냉각처리시에 발생하는 배기 와류를 이용해서 발전을 가능하게 한 발전장치에 관한 것이다.

(배경기술)

제철소에 있어서는 제선에서 압연까지의 각 생산공정에서 그 목적에 따라 다량의 물이 사용하는 것이 알려져 있다.

또한, 제철소에서 물의 용도는, 대부분이 각종 로체(爐體)나 냉각기 등의 냉각과 고로(高爐), 전로(轉爐) 등의 가스 세정이나 압연 로울러의 냉각 등이며, 이것에 담수를 사용하는 경우는 그 대부분이 순환 사용되는 것이 원칙으로 되어 있다.

종래에는 예를 들면, 열간 압연공정에 있어서 가열로의 냉각, 압연기의 로울러 냉각 등에 사용된 냉각수를 재이용가능한 수질 및 온도로 처리하는 경우는, 먼저, 냉각수 중에 함유하고 있는 스케일(scale)이나 슬러지를 침전조에서 침강 처리한 후, 이 냉각수 중의 현탁 물질을 여과기로 여과하고, 추가로 냉각탑으로 냉각처 리해서 냉수조에 저류하고, 이 냉수조로부터 각 열간 압연공정으로 공급해서 순환 사용할 수 있게 하고 있다.

또한, 이러한 종래의 수처리장치에 적용되는 냉각탑은, 하부에 저수용 피트를 갖는 탑체(塔體), 이 탑체 내에 설치된 충진재(열교환부), 이 충진재의 상방에 배치된 산수기구(散水機構) 및 탑체의 상부에 설치된 송풍기 등으로 구성되어져 있고, 열간 압연 공정에서 가열된 냉각수(예를 들면 60℃∼70℃)를 산수기구에 의해 충진재의 상방으로부터 산포해서 충진재내를 흘러내리게 한다.

이와 동시에 송풍기를 구동해서 외기를 탑체내로 흡인하여, 이 외기와 충진재내를 흘러내리는 냉각수와 열교환기, 즉, 물의 증발 잠열을 이용해서 냉각수를 냉각한 후, 저수용 피트 내에 저류하고, 펌프에 의해 각 열간 압연공정으로 공급하도록 하고 있다(예를 들면, 일본 특개 2003-130488호공보).

상기와 같은 종래의 수처리장치에 이용되는 냉각탑은, 열간 압연공정으로부터의 냉각수를 탑체 내의 충진재내를 흘려 내리게 하면서 탑체 내로 흡인되는 외기와의 접촉에 의한 물의 증발 잠열로 냉각하는 방식으로서, 게다가 일본냉각탑공업회에 있어서 냉각탑의 능력을 결정하는 표준온도조건은 냉각탑의 입구 수온이 37℃, 그 출구 수온이 32℃, 냉각탑의 습구 온도가 27℃이다.

그러나, 이러한 냉각탑에서 냉각할 수 있는 냉각수의 온도는 37℃-32℃=5℃정도로서, 그 능력이 낮다.

이 때문에 열간 압연공정으로, 예를 들면, 60℃∼70℃의 온도에 가열된 냉각 수를 상술한 바와 같은 냉각탑에서 냉각해서 55℃∼65℃정도의 온도밖에 냉각되지 않고, 다량의 냉각수를 사용하는 열간 압연공정의 냉각에 지장을 줄 뿐만 아니라, 여름철의 기온이 높고 또, 습도가 높은 시기의 냉각수의 냉각에는 맞지 않는다.

또한, 종래, 다량의 냉각수를 냉각처리할 때에는, 열간 압연공정에서의 냉각에 사용된 냉각수(수온이 60℃∼70℃)를 냉각 저수지에 모으고, 그 수면에서의 증발에 의해 냉각 저수지내의 물을 냉각하고, 추가로 이 냉각 저수지의 물을 상술한 냉각탑에서 냉각해서 열간 압연 공정으로 공급하는 방식이 있다.

그렇지만, 이러한 냉각방식에서는 200미터 사방에 냉각 저수지이 필요하게 됨과 동시에 이 냉각 저수지과 냉각수 공급 장소와의 사이의 배관 및 냉각 저주지와 냉각탑과의 사이의 배관이 번잡하고 또한 팽대(膨大)하게 되고, 그 결과,냉각탑을 포함한 수처리 설비가 대형화되어 가격이 높아지는 문제가 있다.

한편, 냉각탑에서 냉각되어 열간 압연 공정측과 순환해서 사용되는 냉각수 중에 용존하는 염류나 질화물 등이 농축증가하여 수질이 악화 된다.

더욱이, 수질의 악화는 우물물이나 공업용수, 수돗물 등에 의한 보급수의 수질에 의해 한층 더 조장된다.

이것 때문에 스케일(scale)이나 슬러지가 생기거나 각종 균의 증식을 초래하는 문제가 있다.

그래서 종래에 있어서는 냉각탑의 저수용 비트 내에 냉각수 중에 침적된 양전극 및 음전극을 배치하고, 이 양전극 사이에 직류전압을 인가해서 냉각수를 전해처리하는 것에 의해 스케일이나 슬러지의 생성을 방지하고, 각종 균의 증식을 방지 하도록 하고 있다.

그렇지만 냉각수를 전해처리 하는 경우, 냉각수의 전해를 촉진시키는 알카리 또는 산의 희석액을 냉각수 중에 혼입시켜둘 필요가 있다.

이것은 냉각수의 정화처리에 더해서 알카리 또는 산의 희석액의 제거처리가 필요하게 되어 수처리시스템이 더욱 번잡, 또한 대형화된다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 수처리설비의 소규모화를 용이하게 함과 동시에 피처리수의 대량 냉각처리를 저비용으로 실현시키고, 아울러 피처리수의 정화를 고효율으로 또한 저비용으로 실현할 수 있는 수처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 피처리수의 냉각에 사용된 정압 공기의 선회 기체 와류를 이용해서 발전을 가능하게 한 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수처리장치는, 하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 수직 방향으로 신장하는 소정의 직경 및 소정의 길이를 갖는 외통체와, 하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 하단부가 상기 외통체에 연이어 통하게 하고, 또한, 상기 외통체 내에 소정 간격의 공간을 통해서 동심(同心)으로 설치된 상기 외통체 보다 작은 소정의 직경 및 소정 길이를 갖는 내통체와, 상기 공간의 상방으로 설치된 기액(氣液)분리수단과, 상기 외통체의 상단부 아래 측벽에 설치되고, 상기 공간내에 연이어 통하는 1이상의 피처리수 투입구와, 상기 피처리수 투입구보다 하방에 위치하는 상기 외통체의 측벽에 설치되고, 소정의 정압공기를 상기 외통체의 내접 방향을 향해 상기 공간내로 분출시키는 1이상의 제1공기 분출구와, 상기 제 1공기분출구에 접속되어 상기 공간내로 소정의 풍량과 소정의 정압 공기를 분출공급하는 제1공기공급수단과, 상기 내통체내에 이 내통체내를 수직방향으로 복수로 구획하게 형성되고, 또한 감압에 의한 피처리수의 증발로 피처리수를 냉각하는 복수의 감압실과, 상하에 위치하는 상기 감압실사이에 설치되어, 이 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 상부에 위치하는 감압실내에 저류된 피처리수를 오버 플로우에 의해 하부에 위치하는 감압실내에 흘러내리게 하는 제1처리수 흘러내림기구와, 상기 내통체의 저부에 설치되어, 최하위에 위치하는 상기 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 이 감압실내의 피처리수를 유출구로부터 외부로 유출시키는 제 2 처리수 흘러내림 기구를 구비하고, 상기 피처리수 투입구로부터 상기 공간내로 피처리수를 투입함과 아울러 상기 제 1 공기공급수단으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 상기 제 1 공기 분출구로부터 상기 공간내로 분출하여 상기 외통체의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류를 발생시켜, 이 혼합 와류에 의해 상기 공간내 및 이 공간내로 연이어 통하는 상기 최하위에 위치하는 감압실 및 이 최하위의 감압실에 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해 연이어 통해진 상위의 감압실내를 감압함과 아울러 상기 피처리수를 에어레이션(aeration) 및 클러스터(cluster)분해하여 팽창시켜, 이 피처리수의 팽창작용과 상기 공간내에서의 상기 정압공기의 분출팽창작용에 의해 혼합 와류 중의 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차냉각된 피처리수를 상기 기액분리수단에 의해 분리하여 상기 내통체의 상단개구로부터 이 내통체내에 투하하고, 또한 상기 기액분리수단에 의해 분리된 기체의 와류를 상기 외통체의 상단개구로부터 외통체 밖으로 방출하도록 구성하고, 상기 내통체내로 투입된 피처리수를 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해 최상위의 상기 감압실 부터 최하위의 상기 감압실로의 순으로 흘러내리고, 상기 각 감압실내의 감압에 따라 피처리수의 증발에 의해 감압실내의 피처리수를 2차 냉각하도록 구성시킨 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1기재의 수처리장치에 있어서, 상기 제 1 항에 있어서, 상기 외통체의 하단부에 위치하는 내주벽에 상기 외통체의 원주방향으로 서로 떨어져 이 외통체의 전체 둘레에 걸쳐 서로 교대로 다수배열되어 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 전기분해하여 산소 및 수소를 발생시키기 위한 양전극 및 음전극과, 상기 각 양전극과 음전극과의 사이에 직류전압을 공급하는 직류전원과, 상기 양전극 및 음전극과 대향하는 상기 외통체의 측벽에 설치되어 이 외통체내로 공기를 상기 양전극 및 음전극의 내주면과 내접하는 방향으로 분출시키는 1이상의 제 2 공기분출구와, 상기 제 2 공기분출구에 접속되어 이 제 2 공기분출구로부터 소정의 풍량과 소정 정압의 공기를 분출하여 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 상기 양전극 및 음전극의 내주면을 따라 유동교반하므로써, 상기 전극의 전기분해에 의해 피처리수로부터의 산소 및 수소의 발생을 촉진시키는 제 2 공기공급수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 3항의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 수처리장치에 있어서, 상기 최상위의 감압실과 상기 공간과의 사이는 상기 내통체의 측벽에 설치된 복수의 통기구멍에 의해 연이어 통해지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 4항의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 수처리장치에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 공간과의 사이는 상기 내통체의 측벽에 설치된 복수의 흡인구멍에 의해 연이어 통해지고, 상기 공간의 저부에 저류된 피처리수 및 상기 최하위의 감압실에 저류된 피처리수는 상기 내통체의 하단 둘레에 설치된 복수의 유통구멍을 통해서 유출입되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 수처리 장치에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 제 1 공기공급수단의 정압공기토출측과의 사이는 도관에 의해 접속시키고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 의 어느 한 항의 기재의 수처리장치에 있어서, 상기 기액분리수단은, 상기 공간의 상방에 위치하는 상기 외통체의 내벽면에 이 내벽면의 내주방향을 따라 설치된 복수의 기액분리블레이드로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명에 따른 수처리장치를 이용한 발전장치는, 하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 수직방향으로 신장하는 소정의 직경 및 소정의 길이를 갖는 외통체와, 하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 하단부가 상기 외통체에 연이어 통하고, 또한, 상기 외통체내에 소정 간격의 공간을 통해서 동심으로 설치된, 상기 외통체보다 작은 소정의 직경 및 소정의 길이를 갖는 내통체와, 상기 공간의 상방에 설치된 기액분리수단과, 상기 외통체의 상단부 아래 측벽에 설치되고, 상기 공간내에 연이어 통하는 1개이상의 피처리수 투입구와, 상기 피처리수 투입구보다 하방에 위치하는 상기 외통체의 측벽에 설치되고, 소정의 정압 공기를 상기 외통체의 내접 방향을 향해 상기 공간내로 분출시키는 1이상의 제 1 공기분출구와, 상기 제 1 공기분출구에 접속되어 상기 공간내로 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 분출 공급하는 제 1 공기공급수단과, 상기 내통체내에 이 내통체내를 수직방향으로 복수로 구획하게 형성되고, 또한, 감압에 의한 피처리수의 증발로 피처리수를 냉각하는 복수의 감압실과, 상하에 위치하는 상기 감압실 사이에 설치되어, 이 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 상부에 위치하는 감압실내에 저류된 피처리수를 오버플로우에 의해 하부에 위치하는 감압실내로 흘러 내리게하는 제 1 처리수 흘러내림기구와, 상기 내통체의 저부에 설치되어, 최하위에 위치하는 상기 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 이 감압실내의 피처리수를 유출구로부터 외부로 유출시키는 제 2 처리수 흘러내림기구와, 상기 외통체의 상단개구에 서로 대향되게 설치된 회전날개 및 상기 회전날개의 회전에 의해 구동되는 발전기를 구비하고, 상기 피처리수 투입구로부터 상기 공간내로 피처리수를 투입함과 아울러, 상기 제 1 공기공급수단으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 상기 제 1 공기 분출구로부터 상기 공간내로 분출하여 상기 외통체의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류를 발생시켜, 이 혼합 와류에 의해 상기 공간내 및 이 공간에 연이어 통하는 상기 최하위에 위치하는 감압실 및 이 최하위의 감압실에 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해 연이어 통해진 상위의 감압실내를 감압함과 아울러, 상기 피처리수를 에어레이션 및 클러스터분해하여 팽창시켜, 이 피처리수의 팽창작용과 상기 공간내로의 상기 정압공기의 분출 팽창작용에 의해 혼합 와류중의 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차 냉각된 피처리수를 상기 기액분리수단에 의해 분리하여 상기 내통체의 상단개구로부터 이 내통체내로 투하하고, 또한 상기 기액분리수단에 의해 분리된 기체의 와류를 상기 외통체의 상단개구로부터 외통체 밖으로 분출하여 상기 회전날개를 회전하는 것에 의해 상기 발전기를 구동하도록 구성하고, 상기 내통체내로 투입된 피처리수를 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해서 최상위의 상기 감압실로부터 최하위의 상기 감압실로의 순으로 흘러내리고, 상기 감압실내의 감압에 따라 피처리수의 증발열에 의해 감압실내의 피처리수를 2차 냉각하도록 구성한 것을 특징으로 하는 한다.

청구항 8 항의 발명은, 청구항 7 기재의 수처리장치를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 외통체의 하단부에 위치하는 내주벽에 상기 외통체의 원주방향으로 서로 떨어져 이 외통체의 전체 둘레에 걸쳐 서로 교대로 다수배열되어 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 전기분해하여 산소 및 수소를 발생시키기 위한 양전극 및 음전극과, 상기 각 양전극과 음전극과의 사이에 직류전압을 공급하는 직류전원과, 상기 양전극 및 음전극과 대향하는 상기 외통체의 측벽에 설치되어 이 외통체내로 공기를 상기 양전극 및 음전극의 내주면과 내접하는 방향으로 분출시키는 1이상의 제 2 공기분출구와, 상기 제 2 공기분출구에 접촉되어 이 제 2 공기분출구로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 분출하여 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 상기 양전극 및 음전극의 내주면을 따라 유동교반하므로써, 상기 전극의 전기분해에 의해 피처리수로부터의 산소 및 수소의 발생을 촉진시키는 제 2 공기공 급수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 9의 발명은 청구항 7 또는 청구항 8 기재의 수처리 장치를 이용한발전장치에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 공간과의 사이는 상기 내통체의 측벽에 설치된 복수의 흡인구멍에 의해 연통이어 통해지고, 상기 공간의 저부에 저류된 피처리수 및 상기 최하위의 감압실에 저류된 피처리수는 상기 내통체의 하단 둘레에 설치된 복수의 유통구멍을 통해서 유출입되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 10의 발명은 청구항 7 항 또는 청구항 8 기재의 수처리장치를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 제 1 공기공급수단의 정압공기토출측과의 사이는 도관에 의해 접속시키고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 11의 발명은 청구항 7 내지 내지 청구항 10항의 어느 한 항의 기재의 수처리장치를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 기액분리수단은, 상기 공간의 상방에 위치하는 상기 외통체의 내벽면에 이 내벽면의 내주방향을 따라 설치된 복수의 기액분리블레이드로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다

청구항 12의 발명은 청구항 7항 내지 제 10항의 어느 한 항의 기재의 수처리장치를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 외통체의 상단부에 상기 외통체 내를 선회하면서 상승하는 기체 와류의 풍량을 증대하는 송풍기를 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 13항의 발명은, 청구항 7 내지 10 또는 12의 어느 한 항의 기재의 수처리장치를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 외통체의 상단부 측벽에, 외기를 흡입해서 상기 기체 와류의 선회에너지를 증대시키는 공기흡입슬릿을 상기 외통체의 원 주방향을 따라 복수형성한 것을 특징으로 한다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명에 있어서의 수처리장치 및 이를 이용한 발전장치의 최선의 실시 형태에 대하여 도면을 참조해서 설명한다.

(실시예 1)

도 1 은 본 발명의 실시예 1 에 있어서 수처리장치 및 이것을 이용한 발전장치의 일부를 절단해서 나타낸 전체의 구성도, 도 2 는 도 1 의 2-2선을 따라 횡으로 자른 상태를 나타낸 평면도, 도 3 은 도 1 의 3-3선을 따라 횡으로 자른 상태를 나타낸 확대평면도, 도 4 는 도 1의 4-4선을 따라 횡으로 자른 상태를 나타낸 평면도이다.

도 1 에 나타낸 수처리장치(100)는, 베이스대(10) 상에 수직으로 설치된 소정의 직경(예를 들면 450mm) 및 소정의 길이(예를 들면 1200mm)를 갖는 외통체(11)와, 이 외통체(11) 내에 위치하는 베이스대(10) 상의 수직으로 또는 외통체(11)와 동심에 설치된, 외통체(11) 보다 작은 소정의 직경(예를 들면 300mm) 및 소정의 길이(예를 들면 900mm)를 갖는 내통체(12)를 구비한다.

상기 외통체(11)의 하면은 밀폐되고, 외통체(11)의 상면은 개구 되어 있다.

또한, 상기 내통체(12)의 하면은 밀폐되고, 그 상면은 개구 되어 있다.

외통체(11)의 내주면과 내통체(12)의 외주면과의 사이에는 양자의 직경 차에 따른 공간(13)이 형성되어 있다.

상기 외통체(11)의 상단 아래 측벽에는 도 1 및 도 2에 표시에 의해, 피처리 수를 외통체(11)의 내접 방향으로 향해 공간(13) 내로 유입시키기 위한 한쌍의 피처리수 투입구(111a,111b)가 외통체(11)의 원주방향으로 180도의 간격을 두고 설치되고, 이 각 피처리수 투입구(111a,111b)에는 내열간 압연공정 등의 냉각에 사용된 피처리수를 공급하기 위한 공통의 공급관(14)이 접속되어 있다.

상기 피처리수 투입구(111a,11b) 보다 하방에 위치하는 외통체(11)의 측벽에는, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 압축공기를 외통체(11)의 내접 방향을 향해서 공간(13)내로 분출시키기 위한 한쌍의 제 1 공기분출구(112a,112b)가 외통체(11)의 원주방향으로 180도 간격을 두고 설치되고, 이 각 제 1 공기분출구(112a,112b)에는 별개의 공기공급관(15a,15b)을 통해서 별개의 제 1 공기공급수단(16a,16b)이 각각 접속되어 있다.

상기 제 1 공기공급수단(16a,16b)은, 이로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 제 1 공기분출구(112a,112b)를 통해서 공간(13) 내로 분출하는 것에 의해 피처리수 투입구(111a,111b)로부터 공간(13) 내로 투입된 피처리수와 기액(氣液) 혼합함과 아울러 외통체(11)의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 와류(50)를 발생시키기 위한 것으로, 예를 들면, 풍량이 14.5m³/min이고, 정압이 9.30kPa의 공기를 공급하는 송풍기(161)과, 이 송풍기(161)을 구동하는 전동기(2.2kW)로 구성되고, 이 각 제 1 공기공급수단(16a,16b)은 별개의 설치대(17a,17b)를 통해서 베이스대(10)상에 설치되어 있다.

상기 외통체(11)내의 공간(13)의 상방에 위치하는 부위에는, 도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 기액(氣液)분리수단(18)이 설치되어 있다.

이 기액분리수단(18)은, 공간(13) 내를 외통체(11) 내주면을 따라 선회하면서 상승해 오는 혼합 와류로부터 피처리수와 공기로 분리하는 것으로, 공간(13)의 상방에 위치하는 외통체(11)의 내벽면에 내벽면의 내주 방향을 따라 설치된 복수의 기액분리블레이드(181)에 의해 구성되어 있다.

또한, 이 기액분리블레이드(181)은 와류(50)의 선회방향으로 경사져 있음과 아울러 외통체(11)의 중심 방향으로 신장되어, 내통체(12)의 상단 개구로 향하는 형태로 구성되어 있다.

상기 내통체(12) 내에는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 내통체(12) 내를 수평한 격벽(19)에 수직방향으로 복수로 구획되어 형성된 복수의 감압실(20)을 구비하고, 이 각 감압실(20)은, 기액분리수단(18)에서 분리된 피처리수를 감압실(20) 내의 감압에 따른 피처리수의 증발에 의해 냉각하는 것이다.

또한, 상하에 위치하는 감압실(20) 사이에는, 감압실(20)내로 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 동시에 상부에 위치하는 감압실(20)내로 저류된 피처리수를 오버 플로우에 의해 하부에 위치하는 감압실(20) 내로 흘러내리게 하는 제 1 처리수 흘러내림기구(21)가 설치되어 있다.

더욱이, 내통체(12)의 저부에는, 최하위에 위치하는 감압실(20-1) 내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 동시에 최하위의 감압실(20-1)내의 피처리수(9)를 유출관(23)을 통해서 외부로 유출시키는 제 2 처리수 흘러내림기구(22)가 설치되어 있다.

상기 유출관(23)은 최하위의 감압실(20-1)내가 1토르(Torr)이하의 저압력으로 감압되어도 대기압의 영향을 받지 않고 감압실(20-1)의 피처리수가 장치 밖으로 유출되도록 구성되어 있다.

상기 제 1 처리수 흘러내림기구(21)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 격벽(19)의 중앙부에 형성된 개구(211)와, 격벽(19)상에 개구(211)와 동심으로 설치되어 감압실(20) 내에 저류된 피처리수의 오퍼 블로우 레벨을 설정하는 소정 길이의 원통관(212)과, 이 원통관(212) 전체를 상방부터 덮도록 해서 격벽(19) 상에 설치되고, 또한 격벽(19)과의 접합 둘레부에 복수의 유출구(213)를 갖는 캡부재(214)로 구성되어 있다.

따라서, 감압실(20) 내에 저류된 피처리수(9)는 캡부재(214)의 유출구(213)로부터 원통관(212)의 상단 개구를 오버 플로우 하여 하부에 위치하는 감압실(20)내에 순서대로 흘러내진다.

상기 제 2 처리수 흘러내림기구(22)는, 도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 내통체(12)의 저부 중앙에 형성된 개구(221)와, 내통체(12)의 저부상에 개구(221)와 동심으로 설치되어 최하위의 감압실(20-1)내에 저류된 피처리수의 오버 플로우 레벨을 설정하는 소정 길이의 원통관(222)과, 이 원통관(222) 전체를 상측부터 덮도록 하여 내통체(12)의 저부상에 설치되고, 또한 내통체(12)의 저부와의 접합 둘레부에 복수의 유출구(223)를 갖는 캡부재(224)로 구성되어 있다.

따라서, 최하위의 감압실(20-1)내에 저류된 피처리수(9)는 캡부재(224)의 유출구(223)로부터 원통관(222)의 상단 개구를 통해서 오버 플로우 되고, 이어서 유 출관(3)으로부터 외부로 유출된다.

최하위의 감압실(20-1)과 공간(13)과의 사이는 내통체(12)의 측벽에 설치된 복수의 흡입구멍(294)에 의해 연이어 통하게 되고, 또한 공간(13)의 저부에 저류된 피처리수(9) 및 최하위의 감압실(20-1)에 저류된 피처리수(9)는 내통체(12)의 하단 둘레부에 설치된 복수의 유통구멍(25)을 통해서 유출되도록 구성되어 있다.

또한, 최하위의 감압실(20-1)과 제 1 공기 공급수단(16a,16b)에 접속된 공기공급관(15a,15b)의 정압공기 토출측과의 사이는 도관(26,26)에 의해 접속되어 있다.

또한, 최상위의 감압실(20-2)과 공간(13)과의 사이는 내통체(12)의 측벽에 그 측벽의 원주방향을 따라 설치된 복수의 통기구멍(37)에 의해 연이어 통해져 있다. 이 통기구멍(37)은 감압실(20-2)에 저류된 피처리수(9)의 수면보다 상방에 위치되어 있다.

양전극(27) 및 음전극(28)은, 공간(13)의 저부에 저류된 피처리수(9) 및 최하위의 감압실(20-1)에 저류된 피처리수(9)를 전기분해하여 다량의 수소 및 산소를 생성하는 것으로, 이 양전극(27)은, 예를 들면, 니켈 도금을 실시한 철재의 단편 형상으로 가공한 것으로 구성되고, 또한, 음전극(28)은, 예를 들면 철재를 단편형상으로 가공한 것으로 구성된다.

이들 양전극(27)과 음전극(28)은, 도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 공간(13)의 저부에 저류된 피처리수(9)에 대응하는 외통체(11)의 내주벽에 그 전체 외주에 걸쳐 설치한 전기절연재(29)의 내주면에 전기절연재(29)의 원주방향으로 서로 1∼2mm정도 이격되어 서로 교대로, 또한 전기절연재(29)의 전체 외주에 걸쳐 배열되고, 그리고 이들 각 양전극(27)과 음전극(28)은 급전 단자를 겸한 볼트 너트(27A,28A)에 의해 전기절연재(29)에 고정되어 있다.

또한, 볼트 너트(27A,28B)의 일부는 외통체(11)의 측벽을 관통해서 외통체(11) 밖으로 돌출되고, 이 볼트 너트(27A,28B)를 통해서 양전극(27) 및 음전극(28)에 직류전원(30)으로부터 직류전압이 공급되도록 구성되어 있다.

또, 상기 양전극(27) 및 음전극(28)을 구성하는 재료는, 상술한 재료의 것으로 한정되지 않고, 이온화 경향의 다른 도전성의 금속재료이면 좋다.

상기 양전극(27) 및 음전극(28)과 대향하는 외통체(11)의 측벽에는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외통체(11) 내에 공기를 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면과 내접하는 방향으로 분출시키는 제 2 공기분출구(31)가 형성되고, 이 제 2 공기분출구(31)에는, 공기공급관(32)을 통해서 제 2 공기공급수단(33)이 접속되어 있다.

상기 제 2 공기공급수단(33)은, 이것으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 제 2 공기분출구(31)를 통해서 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면과 내접하는 방향으로 분출하는 것에 의해, 공간(13) 내의 저부에 저류된 피처리수(9)를 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면을 따라 유동 교반시키고, 양전극(27) 및 음전극(28)의 전기분해에 의한 피처리수(9)로부터의 산소 및 수소의 발생을 촉진시키기 위한 것으로, 예를 들면, 풍량 1.6m³/min이고, 정압이 0.47kPa의 공기를 공급하는 송풍기 (331)와, 이 송풍기(331)를 구동하는 전동기(332)(0.4kW)로 구성되며, 이 제 2 공기공급수단(33)은 베이스대(10) 상에 설치된다.

발전장치(40)는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 외통체(11)의 상단개구(11a)로부터 방출되는 기체 와류에 의해 회전되는 회전날개(41)를 가지고, 이 회전날개(41)는 외통체(11)의 상단개구(11a)에 서로 대향되게 설치되고, 또한 이 회전날개(41)는 발전기(42)의 회전축(42a)에 고정되어 있다.

또한, 외통체(11)의 상단부 측벽에는 외기를 흡입해서 기체 와류(51)의 풍량을 증대시키는 공기흡입슬릿(34)이 외통체(11)의 내주방향을 따라 복수형성되어 있다. 또한, 외통체(11)의 상단부 외측에는 도 4에 도시된 바와 같이, 외통체(11) 내를 선회하면서 상승하는 기체 와류(51)의 풍량을 증대시키기 위한 한쌍의 송풍기(35)(소정의 풍량과 소정의 정압을 갖는 송풍기이다)가 외통체(11)의 원주방향으로 180도의 간격을 두고 설치되고, 이 한쌍의 송풍기(36)의 공기 토출측에 접속된 공기공급관(36)은 외통체(11)의 측벽을 관통해서 외통체(11)내로 개구되고, 이 공기공급관(36)의 개구로부터 공기는 기체 와류(51)의 선회방향을 향해서 분출되는 구성으로 되어 있다.

이어서 본 실시예 1에 있어서, 수처리장치(100) 및 발전장치(40)의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 제 1 공기공급수단(16a,16b)을 작동시키고, 각각의 송풍기(161)부터 소정의 풍량과 소정 정압의 공기, 예를 들면 풍량이 14.5m³/min이고, 정압이 9.30kPa의 공기를 제 1 공기분출구(112a,112b)부터 공간(13) 내로 분출한다.

또한, 열간 압연공정 등의 냉각에 사용된 피처리수 중에 혼입해 있는 분립물질 등은 도시 생략한 침전조나 여과조 등의 제거장치에 의해 미리 제거된다.

이와 같이 전처리된 피처리수는 공급관(14) 및 피처리수 투입구(111a,111b)를 통해 공간(13) 내로 투입되면, 이 피처리수는 제 1 공기분출구(112a,112b)로부터 분출되는 정압 공기와 기액(氣液) 혼합됨과 동시에 외통체(11)의 내주를 따라 고속으로 선회되면서 상승하는 와류(50)로 된다. 이때 와류(50)의 중심부분은 1토르(torr)이하의 저압상태로 유지된다. 그리고 와류(50)가 고속선회하면서 상승하면 공간(13) 내는 1토르 이하의 저압상태(진공의 상태)로 감압함과 동시에 흡입구(24)를 통해 연이어 통해진 최하위의 감압실(20-1)내에 1토르이하의 저압상태로 감압 된다. 동시에 이 최하위 감압실(20-1)에 제 1처리수 흘러내림기구(21)를 통해서 연이어 통해진 상위의 감압실(20) 내의 압력도 1 토르이하의 저압상태로 감압 된다. 또한, 최하위의 감압실(20-1)은 도관(26,26)를 통해서 제 1 공기 공급수단(16a,16b)의 공기공급관(15a,15b)에 연이어 통하기 때문에 베르누이정리에 의해 발생되는 압력차로 최하위의 감압실(20-1) 내가 흡인되어, 이 감압실(20-1) 내는 더욱 감압 된다.

한편, 와류(50)가 발생하면, 피처리수는 와류(50)에 의해 에어레이션되어 안개형태으로 됨과 동시에 클래스터(cluster) 분해되어 팽창된다. 이에 따라, 피처리수는 상기 피처리수의 팽창작용과 공간(13) 내에서의 정압 공기의 분출에 의한 팽창작용에 의해 냉각된다. 이것을 피처리수의 1차 냉각이라 한다.

여기서, 예를 들면, 수처리장치(100)에 투입되는 피처리수의 온도가 70℃인 경우, 상술의 1차 냉각에서는 70℃의 피처리수를 42℃ 정도까지 냉각할 수 있는 것이 확인되었다.

1차 냉각된 피처리수가 고속 선회 되면서 상승하는 와류(50)와 함께 외통체(11)의 내통면을 따라 상승하여 기액분리수단(18)의 기액분리블레이드(181)에 도달하면, 공기보다 비중이 큰 피처리수는 기액분리블레이드(181)에 의해 분리 포집되어, 기액분리블레이드(181)의 선단 부분부터 내통체(12)의 상단 개구로부터 내통체(12) 내에 샤워형태로 투하된다.

또한, 기액분리블레이드(181)에 의해 분리된 비중이 작은 기체 와류(51)(안개형으로 된 수증기를 포함)는 외통체(11)내를 그 내주면을 따라서 상승하고, 동시에 공기흡입슬릿(34)로부터 외기를 흡입하여 기체 와류(51)의 풍량을 증대시켜서 외통체(11)의 상단 개구(11a)로부터 방출된다. 이어서 송풍기(35)를 작동하여 이 송풍기(35)로부터 소정의 풍량과 정압의 공기를 외통체(11) 내에 분출하므로써, 기체 와류(51)의 풍량을 증대시킨다.

상술한 바와 같이, 풍량이 증대된 기체 와류(51)가 외통체(11)의 상단 개구(11a)로부터 분출되면, 이 기체 와류(51)에 의해 회전날개(41)가 고속으로 회전되고, 회전날개(41)가 회전되는 것에 의해 발전기(52)를 구동한다. 이것에 의해 수처리장치(100)의 수처리에 이용된 기체 와류(51)를 이용해서 발전(發電)할 수 있다.

기액분리수단(18)에서 분리된 1차냉각의 피처리수가 최상의 감압실(20-2) 내에 샤워상태로 투입되면, 이 샤워상태의 피처리수는 감압실(20-2) 내의 피처리수 (9)의 수면 및 제 1 처리수 흘러내림기구(21)를 구성하는 캡부재(214)의 상에 흘러내림과 동시에 이들과 충돌하여 비산되고, 그 일부는 연무화 되어 팽창된다.

그리고 연무화 된 성분은 통기구멍(37)을 통해서 상기 고속 선회하면서 상승하는 와류(50)에 의해 흡인되고, 다시 상기 와류(50)에 혼입된다.

이렇게 최상위의 감압실(20-2) 내가 와류(50)에 의해 흡인 작용을 받으면 감압실(20-2)내가 감압되고, 이 감압 작용에 의해 감압실(20-2) 내에서의 물의 증발이 촉진된다. 이 경우, 감압실(20-2) 내는 1토르 이하의 저압상태로 감압된다. 이 때문에, 최상위의 감압실(20-2)내에 저류된 피처리수(9)는 감압에 따른 물의 증발작용으로 2차 냉각 된다. 또한 감압실(20-2)내의 피처리수(9)의 수위가 제 1 처리수 흘러내림기구(21)에서 설정된 수위이상으로 되면 이 감압실(20-2) 내의 피처리수(9)는 캡부재(214)의 유출구(213)로부터 원통관(212)의 상단 개구를 통해서 오버 플로우 되고, 이 오버 플로우에 따른 피처리수의 흘러내림 작용으로도 감압실(20-2) 내는 감압 된다.

상단의 감압실(20)로부터 오버 플로우된 피처리수는 다음 단에 위치하는 감압실(20) 내로 흘러내려, 다음 단의 감압실(20) 내로 저류된 피처리수(9)의 수면 및 제 1 처리수 흘러내림기구(21)를 구성하는 캡부재(214)의 상면과 충돌하므로써, 비산됨과 동시에 팽창된다.

이에 따라, 다음 단에 위치하는 감압실(20)내를 1토르이하의 저압상태로 감압시켜, 이 감압실(20) 내에 저류된 피처리수(9)도 2차 냉각된다.

또한, 상기 다음 단에 위치하는 감압실(20) 내에 저류된 피처리수(9)의 수위 가 제 1 처리수 흘러내림기구(21)에서 설정된 수위이상이 되면, 이 감압실(20) 내의 피처리수(9)는 제 1 처리수 흘러내림기구(21)를 통해서 오버 플로우 되고, 또한 다음 단에 위치하는 감압실(20) 내로 흘러내림과 동시에, 상기 다음 단에 위치하는 감압실(20) 내를 1토르이하의 저압상태로 감압한다. 이것에 의해 상기와 같은 형태로 감압실(20) 내의 피처리수(9)를 2차 냉각한다.

이하 마찬가지로 하여, 상부에 위치하는 감압실(20) 내의 피처리수(9)를 제 1 처리수 흘러내림기구(21)를 통해서 오버 플로우에 의해 하부에 위치하는 감압실(20) 내의 순으로 흘러 내리고, 최하위의 감압실(20-1)으로도 흘러내린다. 이렇게 피처리수(9)를 최상위의 감압실(20)로부터 최하위의 감압실(20-1)을 통과시키는 것에 의해, 피처리수(9)는 순서대로 2차 냉각된다. 이때, 각 단의 감압실(20) 및 감압실(20-1)에서 2차냉각되어 얻어지는 온도는, 3℃∼5℃ 정도인 것이 확인되었다.

따라서, 1차 냉각된 피처리수의 온도를 42℃로 하면 도 1 에 도시한 4단의 감압실(20)에서는 42℃-((3℃∼5)×4)=30℃-22℃로 되어, 42℃의 피처리수를 30-22℃의 온도까지 냉각할 수 있다.

다음에 공간(12)의 저부 및 최하위의 감압실(20-1)에 저류되어 있는 피처리수(9)를 전해처리하는 경우의 작동에 대해서 설명한다.

이 경우는 각 양전극(27)을 직류전원(30)의 정극(+)에 병렬로 접속하고, 또한 각 음전극(28)를 직류전원(30)의 부극(-)에 병렬로 접속해서 양전극(27)과 음전극(28)에, 예를 들면 1∼2.5V정도의 직류전압을 공급한다. 이때 인접하는 양전극(27)과 음전극(28)과의 사이에 흐르는 전류는 5mmA∼10mmA정도이다.

이러한 상태에서 제 2 공기공급수단(33)을 작동해서 송풍기(331)로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기, 예를 들면, 풍량이 1.6m³/min, 정압이 0.47kPa의 공기를 공기공급관(32)을 통해서 제 2 공기분출구(31)로부터 양전극(27) 및 음전극(28)의 내측으로 그 내주면과 내접하는 방향으로 분출한다. 이것에 의해 공간(13) 내의 저부에 저류된 피처리수(9)는 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면을 따라 유동 교반된다. 이것에 의해 양전극(27) 및 음전극(28)과 피처리수와의 계면(界面)에서는 양전극(27) 및 음전극(28) 내의 전자와 피처리수 중의 이온과의 사이에서 전하(電荷)를 주고 받는 전하 이동 반응이 진행한다. 즉, 서로 인접하는 양전극(27)과 음전극(28)과의 사이에 전류가 흐르므로써, 각각의 양전극(27)에서는 그 전극 반응에 따라 피처리수가 전자와 반응하는 환원 반응이 행해져 수소를 생성한다. 또한, 각각의 음전극(28)에서는 그 전극 반응에 따라 전자가 음전극(28)부터 외부회로로 인출되는 산화 반응이 행해져, 산소를 생성한다. 이러한 전기분해는 최하위의 반응실(20-1)에 저류되어 있는 피처리수(9)에 대해서도 행해진다.

상기 생성된 수소 및 산소가 공간(13)의 저부 및 최하위의 감압실(20-1)에 저류되어 있는 피처리수(9) 중에 혼입되면 피처리수(9)는 정화, 살균 및 냉각됨과 동시에 피처리수(9) 중의 용존 산소량도 8.1ppm이상으로 된다. 이렇게 정화, 살균 및 냉각된 피처리수(9)는 제 2 처리수 흘러내림기구(22)를 통해서 유출관(32)으로부터 외부로 유출된다. 그 후, 도시생략된 배수관을 통해서 열간 압연공정의 가열로나 압연기 로울러의 냉각부 등에 공급되어 소정의 냉각처리가 실행된다.

또한, 상기 전기분해에 의해 생성된 수소 및 산소의 일부는 혼합 와류 중에도 혼입되기 위해 혼합 와류의 정화가 가능해진다.

또한 피처리수 중에 포함된 C(탄소)성분, N(질소)성분 및 S(유황)성분 등의 제거도 가능하다.

또 에어레이션된 피처리수가 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면에 접촉되면서 선회운동하면, 피처리수 및 공기가 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면과 마찰되기 때문에, 그 물과 공기는 이온화되고, 대전(帶電)반응에 의해 인접하는 양전극(27)과 음전극(28)과의 사이에는 전압을 인가하지 않고도 미소 전류가 흐르는 것이 인식되었다. 이 때문에 양전극(27)과 음전극(28) 사이에 인가되는 전압이 1∼2.5V 정도로도 효과적인 전극 반응이 가능하다.

또한, 공기의 분출에 의해 피처리수의 선회속도를 크게 하면, 양전극(27)과 음전극(28) 사이에 흐르는 전류는 증대되어 100mm∼30mm로 되고, 양전극(27) 및 음전극(28)에서의 전기 분해가 보다 촉진되어 수소 및 산소의 발생량을 증대시킴과 동시에 피처리수의 정화 및 냉각을 촉진시킬 수 있다.

이러한 본 실시예 1에서 나타낸 수처리장치에 의하면, 피처리수 투입구(111)부터 공간(13) 내로 피처리수를 투입함과 동시에, 제 1 공기공급수단(16a,16b)으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 공간(13) 내로 분출하므로써, 외통체(11)의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류(50)를 발생시키고, 이 와류(50)에서 공간(13)내 및 공간(13)에 연이어 통하는 최하위의 감압실(20-1) 및 최하위의 감압실(20-1)에 제 1 처리수 흘러내림기구(21)를 통해서 연이어 통하게 되는 상위의 감압실(20)내를 감압함과 동시에 피처리수를 에어레이션 및 클러스터분해 하여 팽창시키고, 이 피처리수의 팽창작용과 공간(13) 내에서의 정압 공기의 분출 팽창작용에 의해 와류(50) 중의 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차 냉각된 피처리수를 기액분리수단(18)에 의해 분리해서 내통체(12)의 상단 개구로부터 내통체(12) 내로 투하하고, 또한, 기액분리수단(18)에 의해 분리된 기체 와류(51)를 외통체(11)의 상단 개구로부터 외통체(11) 밖으로 방출하고, 추가로 내통체(12) 내에 투입된 피처리수(9)를 제 1 체리수 흘러내림기구(21)를 통해서 최상위의 감압실(20)로부터 최하위의 감압실(20-1)으로의 순서로 흘러내리고, 각 감압실(20, 20-1) 내의 감압에 따른 피처리수의 증발에 의해 감압실(20,20-1) 내의 피처리수를 2차 냉각되도록 하였기 때문에 피처리수의 대량의 냉각처리를 고효율로 또한 저비용으로 행할 수 있다.

덧붙여서 본 실시예 1에 나타낸 수처리설비에 의하면, 1일당 1000톤의 물을 냉각처리할 수 있는 동시에 수처리설비의 소규모화를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예 1 에 나타낸 수처리장치에 의하면, 외통체(11)의 하단부 내주벽에 설치된 양전극(27)과 음전극(28)과의 사이에 직류전압을 인가한 상태에서, 제 2 공기공급수단(33)으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 양전극(27)과 음전극(28)의 내주면에 내접 방향으로 분출하는 것에 의해 피처리수를 선회운동시켜서 양전극(27) 및 음전극(28)의 내주면에 접촉시키면서 에어레이션하고, 양전극(27) 및 음전극(28)의 전극 반응에 따른 환원 반응으로 수소를 생성함과 동시에, 산화 반응으로 산소를 생성할 수 있게 하였기 때문에, 이 수소 및 산소를 에어레이 션으로 피처리수 중에 혼입해서 용존 산소량을 증대시킴과 동시에, 피처리수를 정화ㆍ냉각시키고, 추가로 선회하는 기체 와류의 기화열을 이용해서 정화ㆍ살균된 물을 냉각해서 재생하도록 하므로, 피처리수에 전해액 등의 처리액을 혼입시키지 않고 피처리수의 정화ㆍ살균 및 냉각처리를 고효율으로 또한 저비용으로 행할 수 있다.

또한, 본 실시예 1에 나타내는 수처리장치에 의하면, 와류(50)를 발생시키는 공간(13)과 최하위의 감압실(20-1)과의 사이를 흡인구멍(24)으로 연이어 통하게 하고, 추가로 최하위의 감압실(20-1)과 제 1 공기공급수단(16a,16b)의 정압 공급토출측과의 사이를 도관(26,26)에 의해 연결하는 구성으로 하였기 때문에, 최하위의 감압실(20-1) 내 및 제 1 처리수 흘러내림기구(21)를 통해서 연이어 통하게 되는 상위의 감압실(20) 내를 피처리수의 2차 냉각에 필요한 1토르(torr)이하의 저압 상태로 용이하게 감압시킬 수 있다.

또한, 본 실시예 1 에 나타낸 수처리장치에 의하면, 최상위의 감압실(20-2)과 공간(13)과의 사이를 내통체(12)의 측벽에 설치된 복수의 통기구멍(37)에 의해 연이어 통하게 하는 구성이므로, 최상위의 감압실(20-2) 내를 피처리수의 2차 냉각에 필요한 1토르(torr)이하의 저압상태로 용이하게 감압시킬 수 있다.

또한, 본 실시예 1에 나타낸 수처리장치를 이용한 발전장치에 의하면, 기체분리수단(18)에 의해 분리된 기체 와류(51)를 외통체(11)의 상단 개구로부터 외통체(11) 밖으로 분출해서 회전날개(41)를 회전시켜 발전기(42)를 구동하도록 구성하므로써, 피처리수의 정화ㆍ냉각처리에 사용된 기체 와류(51)를 이용해서 발전을 효 율 좋게, 또한 저비용으로 행할 수 있다.

또한, 본 실시예 1에 나타낸 수처리장치를 이용한 발전장치에 의하면, 외통체(11) 내를 선회하면서 상승하는 기체 와류(51)의 풍량을 송풍기에 의해 증대하고, 이 풍량이 증대된 기체 와류에 의해 발전기(42)를 구동하므로써, 발전기(42)의 발전능력을 동일의 수처리장치를 이용해서 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 덧붙여서, 송풍기(31)로부터 통체(20)로 압송된 정압 공기의 출력을 0.4kW인것으로 하면, 본 실시예 1에 나타낸 수처리장치를 이용한 발전기(62)의 출력은 약 10kW인 것을 확인하였다.

또한, 본 실시예 1에 의하면, 외기의 흡입해서 기체 와류(51)의 풍량을 증대시키는 공기흡입슬릿(34)을 외통체(11)의 상단부 측벽에 설치하므로써, 공기흡입슬릿(34)으로부터 외기를 흡입해서 기체 와류(51)의 풍량을 증대시킴과 동시에 발전기(42)의 발전 능력을 대폭적으로 향상시킨다.

또, 상기 도 1 에 나타낸 실시예 1에서는 양전극(27), 음전극(28) 및 제 2 공기공급수단(33)을 조합해서 피처리수의 정화, 살균처리를 가능하게 한 수처리장치(100)에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 양전극(27), 음전극(28) 및 제 2 공기공급수단(33)을 생략한 수처리장치이여도 좋다.

또한, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 실시예 1에서는 양전극(27), 음전극(28) 및 제 2 공기공급수단(33)을 조합해서 피처리수의 정화, 살균처리를 가능하게 한 수처리장치(100)를 이용해 이루어진 발전장치(40)에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는 것이고, 양전극(27), 음전극(28) 및 제 2 공기공급수단 (33)을 생략한 수처리장치(100)을 이용해서 이루어진 발전장치이여도 좋다.

또한, 본 발명은 상기 실시의 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 구체적인 구성, 기능, 작용효과에 있어서, 다른 종류의 형태에 의해서도 실시할 수 있다.

본 발명의 수처리장치에 의하면, 피처리수 투입구로부터 상기 공간 내로 피처리수를 투입함과 아울러, 상기 제 1 공기공급수단으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 상기 공간내로 분출해서 상기 외통체의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류를 발생시켜, 이 혼합 와류에서 공간내 및 이 공간에 연이어 통하는 최하위 감압실 및 이 최하위의 감압실에 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해서 연이어 통하는 상위의 감압실내를 감압함과 동시에 피처리수를 에어레이션 및 클러스터분해 하여 팽창시켜, 이 피처리수의 팽창작용과 공간 내에서의 정압공기의 분출팽창 작용에 의해 혼합 와류 중의 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차 냉각된 피처리수를 기액분리수단에 의해 분리해서 내통체의 상단 개구부터 내통체내로 투하하고, 또는 기액분리수단에 의해 분리된 기체의 와류를 외통체의 상단 개구로부터 외통체 밖으로 방출하고, 추가로 내통체 내로 투입된 피처리수를 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해서 최상위의 감압실로부터 최하위의 감압실으로의 순으로 흘러내리고, 각 감압실 내의 감압에 따른 피처리수의 증발에 의해 감압실내의 피처리수를 2차 냉각시키기 때문에 수처리설의 소규모화가 용이하게 됨과 아울러 피처리수의 대량의 냉각처리를 고효율로 또한 저비용으로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치에 의하면, 외통체의 하단부 내주벽에 설치된 양전극과 음전극의 사이에 직류전압을 인가한 상태에서, 제 2 공기공급수단으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 양전극과 음전극의 내주면에 내접하는 방향으로 분출하는 것에 의해 피처리수를 선회운동시켜서 양전극 및 음전극의 내주면에 접촉시키면서 에어레이션 하고, 양전극 및 음전극의 전극 반응에 따른 환원 반응으로 수소를 생성함과 동시에 산화 반응으로 산소를 생성하도록 한 것이기 때문에, 이 수소 및 산소를 에어레이션으로 피처리수 중에 혼입해서 용존 산소량을 증대시킴과 동시에 피처리수를 정화ㆍ냉각할 수 있고, 더욱이 선회하는 기체 와류의 기화열을 이용해서 정화ㆍ살균된 물을 냉각해서 재생하므로 피처리수에 전해액 등의 처리액을 혼입시킬 필요가 없이, 피처리수의 정화ㆍ살균 및 냉각처리를 고효율로 또한 저비용으로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 수처리장치를 이용한 발전장치에 의하면, 기액분리수단에 의해 분리된 기체 와류를 외통체의 상단 개구로부터 외통체 밖으로 분출해서 회전날개를 회전시켜 발전기 구동하도록 구성한 것이므로, 피처리수의 정화ㆍ냉각처리에 사용된 기체 와류를 이용해서 발전을 효율 좋고 또한, 저비용으로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 발전장치에 의하면, 외통체 내를 선회하면서 상승하는 기체 와류의 풍량을 송풍기에 의해 증대하고, 이 풍량이 증대된 기체 와류에 의해 발전기를 구동하도록 한 것이므로, 발전기의 발전 능력을 동일의 수처리장치를 이용해서 대폭 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

1. 하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 수직 방향으로 신장하는 소정의 직경 및 소정의 길이를 갖는 외통체와,

   하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 하단부가 상기 외통체에 연이어 통하고, 또한, 상기 외통체내에 소정 간격의 공간을 통해서 동심(同心)으로 설치된 상기 외통체 보다 작은 소정의 직경 및 소정 길이를 갖는 내통체와,

   상기 공간의 상방으로 설치된 기액(氣液)분리수단과,

   상기 외통체의 상단부 아래 측벽에 설치되고, 상기 공간 내에 연이어 통하는 1이상의 피처리수 투입구와,

   상기 피처리수 투입구보다 하방에 위치하는 상기 외통체의 측벽에 설치되고, 소정의 정압공기를 상기 외통체의 내접 방향을 향해 상기 공간내로 분출시키는 1이상의 제1공기 분출구와,

   상기 제 1공기분출구에 접속되어 상기 공간내로 소정의 풍량과 소정의 정압 공기를 분출공급하는 제1공기공급수단과,

   상기 내통체내에 이 내통체내를 수직방향으로 복수로 구획하게 형성되고, 또한 감압에 의한 피처리수의 증발로 피처리수를 냉각하는 복수의 감압실과,

   상하에 위치하는 상기 감압실 사이에 설치되어, 이 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 상부에 위치하는 감압실내에 저류된 피처리수를 오버 플로우에 의해 하부에 위치하는 감압실내에 흘러내리게 하는 제1처리수 흘러내림기구와,

   상기 내통체의 저부에 설치되어, 최하위에 위치하는 상기 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 이 감압실내의 피처리수를 유출구로부터 외부로 유출시키는 제 2 처리수 흘러내림 기구를 구비하고,

   상기 피처리수 투입구로부터 상기 공간내로 피처리수를 투입함과 아울러 상기 제 1 공기공급수단으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 상기 제 1 공기 분출구로부터 상기 공간내로 분출하여 상기 외통체의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류를 발생시켜, 이 혼합 와류에 의해 상기 공간내 및 이 공간내로 연이어 통하는 상기 최하위에 위치하는 감압실 및 이 최하위의 감압실에 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해 연이어 통해진 상위의 감압실내를 감압함과 아울러 상기 피처리수를 에어레이션(aeration) 및 클러스터(cluster)분해하여 팽창시켜, 이 피처리수의 팽창작용과 상기 공간내에서의 상기 정압공기의 분출팽창작용에 의해 혼합 와류 중의 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차냉각된 피처리수를 상기 기액분리수단에 의해 분리하여 상기 내통체의 상단개구로부터 이 내통체내에 투하하고, 또한 상기 기액분리수단에 의해 분리된 기체의 와류를 상기 외통체의 상단개구로부터 외통체 밖으로 방출하도록 구성하고,

   상기 내통체내로 투입된 피처리수를 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해 최상위의 상기 감압실 부터 최하위의 상기 감압실로의 순으로 흘러내리고, 상기 각 감압실내의 감압에 따라 피처리수의 증발에 의해 감압실내의 피처리수를 2차 냉각하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 외통체의 하단부에 위치하는 내주벽에 상기 외통체의 원주방향으로 서로 떨어져 이 외통체의 전체 둘레에 걸쳐 서로 교대로 다수배열되어 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 전기분해하여 산소 및 수소를 발생시키기 위한 양전극 및 음전극과,

   상기 각 양전극과 음전극과의 사이에 직류전압을 공급하는 직류전원과,

   상기 양전극 및 음전극과 대향하는 상기 외통체의 측벽에 설치되어 이 외통체내로 공기를 상기 양전극 및 음전극의 내주면과 내접하는 방향으로 분출시키는 1이상의 제 2 공기분출구와,

   상기 제 2 공기분출구에 접속되어 이 제 2 공기분출구로부터 소정의 풍량과 소정 정압의 공기를 분출하여 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 상기 양전극 및 음전극의 내주면을 따라 유동교반하므로써, 상기 전극의 전기분해에 의해 피처리수로부터의 산소 및 수소의 발생을 촉진시키는 제 2 공기공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 최상위의 감압실과 상기 공간과의 사이는 상기 내통체의 측벽에 설치된 복수의 통기구멍에 의해 연이어 통해지도록 구성한 것을 특징으로 하는 수처리장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 공간과의 사이는 상기 내통체의 측벽에 설치된 복수의 흡인구멍에 의해 연이어 통해지고, 상기 공간의 저부에 저류된 피처리수 및 상기 최하위의 감압실에 저류된 피처리수는 상기 내통체의 하단 둘레에 설치된 복수의 유통구멍을 통해서 유출입 되도록 구성한 것을 특징으로 수처리장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 제 1 공기공급수단의 정압공기토출측과의 사이는 도관에 의해 접속시키고 있는 것을 특징으로 하는 수처리장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기액분리수단은, 상기 공간의 상방에 위치하는 상기 외통체의 내벽면에 이 내벽면의 내주방향을 따라 설치된 복수의 기액분리블레이드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리장치.
7. 하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 수직방향으로 신장하는 소정의 직경 및 소정의 길이를 갖는 외통체와,

   하면이 밀폐되고 상면이 개구됨과 아울러 하단부가 상기 외통체에 연이어 통하고, 또한, 상기 외통체내에 소정 간격의 공간을 통해서 동심으로 설치된, 상기 외통체보다 작은 소정의 직경 및 소정의 길이를 갖는 내통체와,

   상기 공간의 상방에 설치된 기액분리수단과,

   상기 외통체의 상단부 아래 측벽에 설치되고, 상기 공간내에 연이어 통하는 1개이상의 피처리수 투입구와,

   상기 피처리수 투입구보다 하방에 위치하는 상기 외통체의 측벽에 설치되고, 소정의 정압 공기를 상기 외통체의 내접 방향을 향해 상기 공간내로 분출시키는 1이상의 제 1 공기분출구와,

   상기 제 1 공기분출구에 접속되어 상기 공간내로 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 분출 공급하는 제 1 공기공급수단과,

   상기 내통체내에 이 내통체내를 수직방향으로 복수로 구획하게 형성되고, 또한, 감압에 의한 피처리수의 증발로 피처리수를 냉각하는 복수의 감압실과,

   상하에 위치하는 상기 감압실 사이에 설치되어, 이 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 상부에 위치하는 감압실내에 저류된 피처리수를 오버플로우에 의해 하부에 위치하는 감압실내로 흘러 내리게하는 제 1 처리수 흘러내림기구와,

   상기 내통체의 저부에 설치되어, 최하위에 위치하는 상기 감압실내에 피처리수를 소정의 레벨까지 저류함과 아울러, 이 감압실내의 피처리수를 유출구로부터 외부로 유출시키는 제 2 처리수 흘러내림기구와,

   상기 외통체의 상단개구에 서로 대향되게 설치된 회전날개 및 상기 회전날개의 회전에 의해 구동되는 발전기를 구비하고,

   상기 피처리수 투입구로부터 상기 공간내로 피처리수를 투입함과 아울러, 상기 제 1 공기공급수단으로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 상기 제 1 공기 분출구로부터 상기 공간내로 분출하여 상기 외통체의 내주를 따라 선회하면서 상승하는 피처리수와의 혼합 와류를 발생시켜, 이 혼합 와류에 의해 상기 공간내 및 이 공간에 연이어 통하는 상기 최하위에 위치하는 감압실 및 이 최하위의 감압실에 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해 연이어 통해진 상위의 감압실내를 감압함과 아울러, 상기 피처리수를 에어레이션 및 클러스터분해 하여 팽창시켜, 이 피처리수의 팽창작용과 상기 공간내로의 상기 정압공기의 분출 팽창작용에 의해 혼합 와류중의 피처리수를 1차 냉각하고, 이 1차 냉각된 피처리수를 상기 기액분리수단에 의해 분리하여 상기 내통체의 상단개구로부터 이 내통체내로 투하하고, 또한 상기 기액분리수단에 의해 분리된 기체의 와류를 상기 외통체의 상단개구로부터 외통체 밖으로 분출하여 상기 회전날개를 회전하는 것에 의해 상기 발전기를 구동하도록 구성하고,

   상기 내통체내로 투입된 피처리수를 상기 제 1 처리수 흘러내림기구를 통해서 최상위의 상기 감압실로부터 최하위의 상기 감압실로의 순으로 흘러내리고, 상기 감압실내의 감압에 따라 피처리수의 증발열에 의해 감압실내의 피처리수를 2차 냉각하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 외통체의 하단부에 위치하는 내주벽에 상기 외통체의 원주방향으로 서로 떨어져 이 외통체의 전체 둘레에 걸쳐 서로 교대로 다수배열되어 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 전기분해하여 산소 및 수소를 발생시키기 위한 양전극 및 음전극과,

   상기 각 양전극과 음전극과의 사이에 직류전압을 공급하는 직류전원과,

   상기 양전극 및 음전극과 대향하는 상기 외통체의 측벽에 설치되어 이 외통체내로 공기를 상기 양전극 및 음전극의 내주면과 내접하는 방향으로 분출시키는 1이상의 제 2 공기분출구와,

   상기 제 2 공기분출구에 접촉되어 이 제 2 공기분출구로부터 소정 풍량과 소정 정압의 공기를 분출하여 상기 공간내의 저부에 저류된 피처리수를 상기 양전극 및 음전극의 내주면을 따라 유동교반하므로써, 상기 전극의 전기분해에 의해 피처리수로부터의 산소 및 수소의 발생을 촉진시키는 제 2 공기공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 공간과의 사이는 상기 내통체의 측벽에 설치된 복수의 흡인구멍에 의해 연이어 통해지고, 상기 공간의 저부에 저류된 피처리수 및 상기 최하위의 감압실에 저류된 피처리수는 상기 내통체의 하단 둘레에 설치된 복수의 유통구멍을 통해서 유출입되도록 구성한 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.
10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 최하위의 감압실과 상기 제 1 공기공급수단의 정압공기토출측과의 사이는 도관에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 기액분리수단은, 상기 공간의 상방에 위치하는 상기 외통체의 내벽면에 이 내벽면의 내주방향을 따라 설치된 복수의 기액분리블레이드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.
12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 외통체의 상단부에 상기 외통체내를 선회하면서 상승하는 기체 와류의 풍량을 증대하는 송풍기를 설치한 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.
13. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 외통체의 상단부 측벽에, 외기를 흡입해서 상기 기체 와류의 선회에너지를 증대시키는 공기흡입슬릿을 상기 외통체의 원주방향을 따라 복수형성한 것을 특징으로 하는 수처리장치를 이용한 발전장치.

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