KR101066547B1

KR101066547B1 - 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치

Info

Publication number: KR101066547B1
Application number: KR1020100086419A
Authority: KR
Inventors: 정호영
Original assignee: 정호영
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-09-21

Abstract

본 발명은 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치에 관한 것으로, 단시간 내에 담수호의 수질을 정화할 수 있는 수질정화장치와 담수호에 설치하여 지속적으로 수질을 유지할 수 있는 수질유지장치로 구성되어, 수질정화 후 수질유지장치가 계속 작동해 담수호의 물이 오염되지 않아 유지관리비를 줄일 수 있고, 수질정화장치와 수질유지장치를 동시에 구동시켜 수질관리의 효율성을 증대할 수 있으며, 수질정화장치에서 미세립자의 활성화된 가압수를 분사해 수중 깊숙이 있는 오염물질을 부상시켜 정화효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수질유지장치를 통해 부유물이 발생하지 않고 오염물질을 제거하여 유지관리비용을 줄일 수 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치를 제공한다.

Description

현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치{A Apparatus to water quality mangement by using a pressure floatation method}

본 발명은 담수호의 수질정화 및 수질유지를 위한 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수질정화 후 수질유지장치가 계속 작동 또는 수질정화장치 및 수질유지장치가 동시에 작동하여 담수호의 물을 정화 및 유지시켜 유지관리비를 줄일 수 있고, 수질정화장치에서 미세립자의 활성화된 가압수를 분사해 수중 깊숙이 있는 오염물질을 부상시켜 정화효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수질유지장치를 가동하여 부유 슬러지가 발생하지 않고 담수호의 오염물질을 제거할 수 있어 유지관리비용을 줄일 수 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 담수호의 물은 광합성에 의해 녹조류 생성 및 우천시 외부의 오염물이 담수호로 유입되어 수질의 오염문제가 발생하게 된다.

이러한, 담수호의 수질을 정화하기 위해 다양한 방법이 이용되고 있다.

도 1 내지 도 2는 종래의 오염수를 정화하기 위한 오염수 정화장치(300)로서, 저장조(301)로 오염수를 유입하는 오염수이송라인(302)에는, 응집약제가 주입되는 약품주입라인(303)과, 공기 또는 이산화탄소를 주입하는 기체유입라인(304)이 연결되고, 상기 응집약제와 기포를 함유한 오염수를 가압하는 펌프(505)가 연결되며, 상기 펌프(305)의 후단에는 상기 기포를 분쇄하여 미세 기포를 생성하면서 상기 응집약제, 미세 기포 및 오염수를 혼합하는 고속응집장치(306)가 연결되고, 상기 고속응집장치(306)는, 상기 오염수이송라인(302)을 따라 형성한 하우징(610)과; 상기 하우징(610) 내에서 회전하는 회전축(620) 상에 결합하고 상기 오염수를 젓는 교반날개(630); 및 상기 교반날개(630)의 표면상에서 돌출되어 기포를 미세 기포로 분쇄하는 돌기(640);를 포함하여 구성되어, 응집약제를 통해 오염수의 오염물질을 처리할 수 있도록 작용하게 된다.

하지만, 상기와 같은 구성의 종래의 오염수 정화장치(300)는 고속응집장치(306)를 이용하여 미세기포를 발생하는데, 이러한 기계적인 방식으로 미세기포를 발생하게 되면 기포의 입경(100 ∼ 500㎛)이 큰 관계로 실질적으로 수중 오염물질이 부착할 수 있는 기포의 비표면적이 작기 때문에 처리 효율이 저하되고, 생성 미세기포의 내압이 작아 수중 깊숙이 침투가 어려워 수중 깊숙이 존재하는 오염물질은 제거하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 오염된 담수호의 오염수를 흡입하기 위한 가압펌프와; 상기 가압펌프의 일측에 연결 파이프에 의해 연결되어 있으며, 가압펌프에 의해 형성된 압력에 의해 담수호에 있는 클러스터 상태의 오염수를 흡입하기 위한 오염수 흡입부와; 상기 오염수 흡입부를 통해 흡입된 오염수가 지나는 연결 파이프에 설치되어 있으며, 내측에 형성된 음이온 방사체에 의해 물분자로 이루어진 오염수에 공명흡수 파장방출 및 히드록실 래디칼(OH-)을 생성하여 오염수를 미세립자의 활성수로 변환시키는 수질정화용 음이온 발생부와; 상기 수질정화용 음이온 발생부와 연결 파이프에 의해 연결되어 있으며, 연결 파이프를 통해 이동하는 활성수에 4,000가우스 이상의 자기장을 발생시켜 전극 없이 활성수를 전기 분해시켜 미세립자의 전기 자화수를 생성하는 수질정화용 자기장 발생부와; 상기 오염수 흡입부 및 수질정화용 음이온 발생부, 수질정화용 자기장 발생부를 통과한 활성화된 자화수에 오염물질을 수중에서 중화, 응집시켜 부상킬 수 있는 전해질을 주입하는 전해질 주입장치와; 상기 가압펌프에 연결된 연결 파이프에 연결되어 있으며, 오염수 흡입부, 수질정화용 음이온 발생부, 수질정화용 자기장 발생부를 이동한 활성화 및 자화된 오염수에 6 ∼ 8㎏f/㎠의 공기를 공급하는 공기주입장치와; 상기 활성화 및 자화된 오염수와 공기주입장치에서 공급된 공기를 혼합하여 활성화 및 자화된 가압수를 생성하는 혼합탱크와; 상기 혼합탱크에서 생성된 활성화 및 자화된 가압수를 오염된 담수호에 분사하는 분사장치; 및 상기 분사장치를 통해 분사된 활성화 및 자화된 가압수와 전해질에 의해 수면 위로 부상된 슬러지를 재활용할 수 있도록 처리하는 고액 분리수단;으로 이루어진 수질정화 장치와, 공기공급부와 부레 및; 외측으로는 상기 부레에 결합하고, 일측으로 공기공급부와 연결되어 있으며, 내측에 음이온 방사체가 수납되어 있는 음이온 수납부로 구성된 수질유지용 음이온 발생부와; 상기 수질유지용 음이온 발생부의 음이온 수납부 양측에 형성되어, 담수호의 물을 흡입한 후 수질유지용 음이온 발생부의 음이온 수납부로 공급할 수 있도록 미세필터와 흡입배관으로 구성된 담수호 흡입부와; 상기 담수호 흡입부를 통해 유입된 후 수질유지용 음이온 발생부를 통과한 담수호의 물을 공급받을 수 있도록 상기 수질유지용 음이온 발생부와 연통되어 있으며, 내측으로 원적외선 방사체를 수납하고 있는 원적외선 수납부로 이루어진 원적외선 발생부와; 상기 원적외선 발생부를 통과한 담수호의 물을 공급받을 수 있도록 원적외선 발생부와 연통되어 있으며 내측에 자기발생부를 형성하고, 외측으로 자기장 발생부 케이스로 구성된 수질유지용 자기장 발생부와; 상기 수질유지용 자기장 발생부의 하측에 형성되어 있으며, 하단부의 모터에 의해 회전하는 임펠러 및 배출구를 형성한 배출부;로 구성된 수질유지장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수질정화장치의 오염수 흡입부의 일단에는 매쉬망을 설치하여 고형물질이 유입되는 것을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수질정화장치에 형성된 수질정화용 자기장 발생부는 내측에 복수의 전자석이 N-S, S-N 교번방식으로 90 ∼ 120 °의 각도로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수질정화장치의 전해질 주입장치는 가압펌프의 가압력에 의해 유기질 응집제인 전해질이 주입되며, 전해질의 농도를 확인할 수 있는 pH메타가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 혼합탱크는 스테인리스 재질의 원통형으로 제작하되, 크기는 가압펌프의 흡입용량보다 18 ∼ 22%의 여유율을 두고 제작하며, 상기 공기주입장치에서 공급된 공기와 활성화 및 자화된 오염수의 혼합시 잉여의 공기를 배출할 수 있는 공기 배출관을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수질유지장치의 원적외선 발생부의 원적외선 방사체는 Al₂O₃, SiO₂ 중 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수질유지장치에 형성된 수질유지용 자기장 발생부의 자기 발생부는 내측으로 모터에 의해 회전할 수 있도록 구성된 제1 자기발생부와, 상기 제1 자기발생부 외측에 형성되되, 자기장 발생부로 유입된 담수호의 물의 유속에 의해 회전할 수 있도록 하측에 회전수단을 포함하는 제2 자기발생부와, 상기 제2 자기발생부 외측에 형성되어 자기장 발생부 케이스에 고정설치되는 제3 자기발생부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수질유지장치에 형성된 배출부의 임펠러는 2개소가 한조로 이루어져, 배출구의 외부와의 개방면적을 넓게 형성하여 토출 물량이 많아지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수질정화장치를 통해 오염이 심한 담수호의 수질을 단시간 내에 1회 시행하여 정화하고, 수질유지장치를 통해 정화된 담수호의 수질 유지를 동시에 함으로써, 수질정화 이후에 관리소홀로 인해 담수호의 오염이 발생하지 않아 유지관리비를 대폭 줄일 수 있다.

특히, 수질정화장치와 수질유지장치를 동시에 구동시킬 경우 수질정화작업과 더불어 수질유지기능이 동시에 이루어져 수질정화 및 수질유지와 같은 수질관리의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 수질정화장치의 수질정화용 음이온 발생부 및 수질정화용 자기장 발생부, 공기주입장치, 혼합탱크를 통해 담수호의 오염수를 전기분해하여 생성된 미세립자의 히드록실 이온으로 이루어진 미세기포를 통해 수중 깊숙이 투입되어 수중바닥에 있는 오염물질을 부상시켜 전해질과 반응할 수 있도록 하여 수질정화 효율성을 높임은 물론, 용적산소률이 높은 이온이 수일간의 잠복기를 거쳐 담수호에 산소를 공급하여 줌으로써 수질정화 작업이 자연적을 이루어진다.

아울러, 수질유지장치를 통해 담수호의 물을 수질유지용 음이온 발생부, 원적외선부, 수질유지용 자기장 발생부를 통해 최종적으로 배출부에서 발생되는 활성음이온 미세기포가 수중 녹조류를 사멸시키면서 산성화된 물을 알칼리수로 환원시켜 오염수를 맑게 정화하고, 내압이 높은 미세기포를 통해 담수호의 유지관리시 화공약품을 사용하지 않으면서 부유물이 발생하지 않아 유지비용을 절감할 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 종래의 오염수 정화장치를 도시한 정면도.
도 2는 도 1의 하우징을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 수질정화장치의 수질정화용 자기장 발생부에 형성된 전자석을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 수질유지장치를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 수질유지장치의 수질정화용 자기장 발생부의 자기발생부를 도시한 분해도.
도 7은 본 발명의 수질유지장치의 배출부를 도시한 사진.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 도 3에서와 같이 담수호의 오염수를 정화하는 수질정화장치(100)와, 상기 수질정화장치(100)를 통해 정화된 담수호의 물의 오염이 발생하지 않도록 수질을 유지시켜주는 수질유지장치(200)로 구성된다.

우선, 수질정화장치(100)는 가압펌프(10)가 구성되어 있다.

또한, 오염수 흡입부(20)는 상기 가압펌프(10)와 연결 파이프(L)에 의해 연결되어 담수호의 오염수를 흡입할 수 있도록 담수호에 배치되어 있다.

이러한 오염수 흡입부(20)는 담수호의 오염수 흡입시 고형물질이 흡입되지 않도록 매쉬망(mesh)이 형성되어 있다.

또한, 수질정화용 음이온 발생부(30)는 상기 오염수 흡입부(20)와 연결 파이프(L)에 의해 연결되어 있으며, 내측에 음이온 방사체(31)를 통해 오염수 흡입부(20)를 통해 흡입한 담수호의 오염수를 공명흡수 파장 방출 및 히드록실 래디칼을 생성하여 오염수를 미세립자의 활성수로 변환시키도록 구성된다.

여기서, 상기 수질정화용 음이온 발생부(30)의 음이온 방사체(31)는 다양한 재질로 형성할 수 있겠지만, 바람직하게는 전기석(토르말린)으로 형성하는 것이 좋다.

한편, 수질정화용 자기장 발생부(40)는 상기 수질정화용 음이온 발생부(30)와 연결 파이프(L)에 의해 연결되어 있으며, 내측에 전자석(41)을 포함하여 구성되어 있어, 강한 자기장에 의한 공진현상에 의해 미세립자의 기포생성과 파괴가 반복적으로 이루어져 미세립자의 활성수를 산소용적률이 높은 상태의 내압이 높은 기포를 생성하도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 전자석(41)은 4000가우스 이상의 자기장을 발생할 수 있는 것을 이용하며, 특히, 도 4에서 보는 바와 같이 복수의 전자석(41)이 N-S, S-N과 같이 교번 방식으로 90 ∼ 120°의 각도로 구성됨이 바람직하다.

특히, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 수질정화용 자기장 발생부(40)를 통과하기 전 연결 파이프(L) 내측에 수질정화용 음이온 발생부(30)를 통과한 미세립자의 활성수를 회전시킬 수 있는 가이드를 더 형성하여 수질정화용 자기장 발생부(40)에서 미세립자의 활성수가 회전할 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 전해질 주입장치(50)는 상기 수질정화용 자기장 발생부(40)의 연결 파이프(L)에 연결되어 수질정화용 자기장 발생부(40)를 통과하는 미세립자의 기포를 포함하는 오염수에 전해질을 주입시킬 수 있도록 구성된다.

이러한, 전해질 주입장치(50)는 가압펌프(10)의 가압력에 의해 전해질이 미세립자의 활성수에 흡입될 수 있도록 구성하며, 특히, 전해질 주입장치(50)에 수납된 전해질의 pH농도를 지속적으로 확인할 수 있도록 pH메타(51)를 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 공기주입장치(60)는 상기 전해질 주입장치(50)가 연결되어 있는 연결 파이프(L)에 연결되어 있다.

상기 공기주입장치(60)는 연결 파이프(L)를 통해 이동하는 오염수에 6 ∼ 8㎏f/㎠의 압력을 형성한 공기를 공급하여 가압수를 생성할 수 있도록 구성되며, 이때에 가압수단은 공기를 압축시킬 수 있는 수단이면 어떠한 형태로 구성하여도 무방하다.

또한, 혼합탱크(70)는 상기 공기주입장치(60)에서 공급하는 가압공기와 연결 파이프(L)를 통과하는 미세립자의 활성수를 혼합하여 포화 가압수를 형성하도록 구성된다.

아울러, 분사장치(80)는 상기 혼합탱크(70)와 연결 파이프(L)에 의해 연결되어 미세립자화 된 활성화 및 자화된 가압수 형태의 오염수를 담수호로 분사할 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 분사장치(80)에는 부레(81)를 형성하여 분사장치가 수면에 위치할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이하, 수질유지장치(200)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 공기공급부(110)가 구성된다.

상기 공기공급부(110)는 통상의 콤프레샤와 같은 강제적인 공기 주입 형태가 아닌 모터의 회전력에 의한 대기중 공기를 자연 흡입하여 공기를 공급하는 공기공급수단(111)과 공기공급관(112)으로 구성되며, 상기 공기공급관(112)이 연결되는 일단 또는 양단에는 미세필터(도면에 미도시)를 형성하여, 공기공급수단(111)으로 부터 공급되는 외부공기에 포함되어 있는 먼지와 같은 이물질을 제거하여 순수 공기만을 공급할 수 있도록 구성된다.

또한, 부레(120)는 내측을 중공형태로 구성하여 부력에 의해 본 발명을 수면에 떠있을 수 있도록 구성한다.

한편, 담수호의 물을 전기분해 및 히드록실 음이온을 형성하는 수질정화용 음이온 발생부(130)는 외측으로 상기 부레(120)와 결합할 수 있도록 구성하고, 일측에는 상기 공기공급부(110)의 공기공급관(112)과 연결하여 외부의 공기를 공급받을 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 수질유지용 음이온 발생부(130)는 상기 공기공급부(110)로 부터 공급되는 공기가 유입될 수 있도록 중공형태로 구성되되, 음이온 방사체(131)를 수납할 수 있는 음이온 수납부(132)로 구성된다.

여기서, 상기 음이온 방사체(131)는 다양한 재질로 형성할 수 있겠지만, 바람직하게는 전기석(토르말린)으로 형성하는 것이 좋다.

그리고 상기 수질유지용 음이온 발생부(130)의 양 측면에는 담수호의 물을 공급받을 수 있는 담수호 흡입부(140)가 구성된다.

상기 담수호 흡입부(140)는 미세필터(141)와 흡입배관(142)으로 구성되며, 특히, 상기 미세필터(141)는 담수호의 물에 침전되어 있는 슬러지들의 유입을 막기 위해 공극을 작게 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 수질정화용 음이온 발생부(130)의 하측으로는 수질정화용 음이온 발생부(130)에 의해 전기 분해가 이루어진 오염수가 이동할 수 있도록 수질정화용 음이온 발생부(130)와 연통되어 있으며, 특히, 공명흡수 현상을 통해 전기분해된 물 이온들을 미세립자 클러스터로 활성화 시킬 수 있는 원적외선 발생부(150)가 구성된다.

상기 원적외선 발생부(150)는 내측으로 원적외선 방사체(151)를 수납하고 있는 원적외선 수납부(152)로 구성된다.

여기서, 상기 원적외선 방사체(151)는 원적외선의 방사율이 높은 Al₂O₃, SiO₂ 중 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 이때에 상기 원적외선 방사체(151)는 볼 형태로 형성하여 방사율을 향상시킬 수 있도록 형성하도록 한다.

한편, 상기 원적외선 발생부(150)를 통과한 담수호의 물을 회전운동에서 직선운동으로 유로변경 시키면서 유로단면적 변화에 의한 기포생성과 파괴의 반복을 통해 공기가 용존되어 있는 이온가압수를 생성하면서, 입자가속을 통해 에너지를 함유할 수 있도록 구성된 수질정화용 자기장 발생부(160)가 구성된다.

상기 수질정화용 자기장 발생부(160)는 내측으로 자기발생부(161)를 형성하고, 외측으로는 자기장 발생부 케이스(162)로 구성되어 있다.

여기서, 도 7에서와 같이 상기 자기발생부(161)는 동심원 형태로 구성된 제1, 2, 3 자기발생부(161a, 161b, 161c)로 구성됨이 바람직하다.

아울러, 도 7에서와 같이 상기 수질정화용 자기장 발생부(160)의 하측에 형성되어 하단부의 모터(M)의 의해 회전하는 임펠러(171) 및 배출구(172)로 이루어진 배출부(170)가 구성된다.

여기서, 상기 임펠러(171)는 2개가 한조로 이루어져 배출구(172)의 면적을 넓게 형성하도록 함으로써 담수호의 물 배출률을 향상시킬 수 있도록 구성함이 바람직하다.

특히, 상기 수질정화용 자기장 발생부(160)의 자기발생부(161)에 형성된 제1, 2, 3 자기발생부(161a, 161b, 161c)를 동심원 형태로 구성하되, 이 중 중앙에 형성되어 있는 제1 자기 발생부(161a)는 모터(M)와 연결시켜 자기력을 형성할 수 있도록 형성하며, 제2 자기발생부(161b)의 하단에는 물분자의 회전력에 의해 회전할 수 있도록 볼 형태의 회전수단(B)을 형성하여, 모터(M)의 구동시 담수호 흡입부(140)를 통해 흡입되는 담수호의 물이 수질정화용 음이온 발생부(130), 원적외선 발생부(150) 및 수질정화용 자기장 발생부(160)를 통과할 때에 소용돌이 치면서 이동하는 유로를 직선운동으로 전환하도록 함으로써, 물분자가 더욱 작은 미세립자화 되도록 구성할 수 있다.

물론, 상기 자기발생부(161)의 제3 자기발생부(161c)는 수질정화용 자기장 발생부(160)의 자기장 발생부 케이스(162)에 고정된 상태로 구성됨은 당연한 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명의 수질정화장치(100)와 수질유지장치(200)를 설치하도록 한다.

상기 수질정화장치(100)와 수질유지장치(200)의 설치는 수질정화장치(100)를 먼저 설치하여 담수호의 오염수를 정화한 후 수질유지장치(200)를 통해 담수호의 정화된 물을 유지할 수 있도록 할 수도 있고, 수질정화장치(100)와 수질유지장치(200)를 동시에 설치하여, 수질정화장치(100)가 담수호의 오염수를 단시간에 정화함과 동시에 수질유지장치(200)를 통해 지속적으로 담수호의 수질을 유지할 수 있도록 할 수도 있다.

우선, 수질정화장치(100)를 작용을 살펴보면,

수질정화장치(100)에 통상의 전원을 인가하게 되면, 수질정화장치(100)의 가압펌프(10)가 작동하여 담수호에 담겨있는 오염수 흡입부(20)를 통해 오염수가 유입된다.

이렇게 유입된 담수호의 오염수는 연결 파이프(L)를 통해 수질정화용 음이온 발생부(30)로 이동하여 음이온 방사체(31)에 의해 전기분해가 이루어지게 된다.

상기 수질정화용 음이온 발생부(30)를 통한 전기분해 과정을 살펴보면, 상기 전기석으로 구성된 음이온 방사체(31)는 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이루어진 물분자(H₂0)와 접촉하여 방전을 일으키면서 전기분해를 하게 된다.

이러한 물분자의 전기분해과정에서 물분자는 음이온 방사체(31)에서 방출된 전기량과 비례하게 수소 이온(H+)과 녹조류 등을 포함하는 원핵생물의 사멸분해 기능이 있는 히드록실 래디칼(OH-)로 전기분해가 이루어지게 된다.

이렇게, 전기분해가 이루어진 물분자는 활성이 강하여 물의 알칼리화를 촉진하는 히드로늄 이온(H+ +H₂O = H₃O)을 생성하고, 분해되지 않은 물분자(H₂0)와 수산화이온(OH-)과 결합하여 계면활성효과를 통해 기포 주변으로 대전 되면서 오염물을 살균 및 분해, 산성화된 물을 알칼리수로 환원시키는 히드록실 이온(H+ +H₂O = H₃O₂)이 형성되어 오염수를 정화시킬 수 있도록 분자결합이 이루어지게 된다.

즉, 물분자가 미세립자의 활성화수가 생성되는 것이다.

특히, 상기 과정에서 오염물질은 외부로 방출되지 않고 히드록실 이온에 붙어있는 상태로 연결 파이프(L)를 통해 수질정화용 자기장 발생부(40)로 이동을 하게 된다.

그러면, 상기 수질정화용 자기장 발생부(40)에서 미세립자화된 활성수가 수질정화용 자기장 발생부(40)의 전자석(41)에 의해 다시 한번 전기분해가 이루어지게 된다.

이때에 상기 수질정화용 자기장 발생부(40)를 통과하는 미세립자의 활성수는 전자석(41)의 공진현상으로 인해 기포생성 및 파괴가 반복적으로 이루어지게 되어, 더욱 미세립자화 되면서 산소용적률이 높고 기포의 내압이 상승할 수 있도록 작용하게 된다.

특히, 수질정화용 음이온 발생부(30)와 수질정화용 자기장 발생부(40)를 연결하는 연결 파이프(L) 미세립자화된 활성수를 회전시킬 수 있을 만한 가이드(도면에 미도시)를 더 형성하였을 경우 회전력에 의한 발열현상으로 인해 기포생성 및 파괴가 더욱 활발히 이루어져 더욱 미세립자화된 기포를 생성할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 수질정화용 음이온 발생부(30) 및 수질정화용 자기장 발생부(40)를 통해 내압이 상승한 상태의 미세립자화된 기포를 포함하는 활성수는 연결 파이프(L)를 통해 혼합탱크(70)로 이동을 하게 되며, 이때에 상기 연결 파이프(L)에 연결되어 있는 전해질 주입장치(50) 및 공기주입장치(60)를 통해 유기물 응집제인 전해질과 압력이 높은 공기를 공급받아 혼합탱크(70)에서 교반작업이 이루어져 전해질을 포함한 가압수가 생성되고, 이렇게 생성된 가압수는 분사장치(80)를 통해 담수호로 분사가 된다.

또한, 상기 담수호에 분사된 가압수는 내압이 증진된 미세립자의 기포를 형성한 상태이기 때문에, 수중 깊은 곳까지 이동하여 수중 깊숙이 침전되어 있는 오염물을 부상시키는 작용을 하게 되고, 상기와 같이 부상된 오염물질은 유기질 응집제인 전해질과 결합하여 플록화 되어 수면 위로 부상시킬 수 있도록 작용한다.

특히, 상기 담수호에 분사되는 가압수는 용적산소률이 높으면서 내압이 상승된 상태로 담수호에 분사되어 수일이 지난 후 미세기포가 터지게 되면서 담수호에 산소를 공급해 자연적으로 담수호의 수질정화작업을 하는 효과도 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 담수호에 분사된 가압수 및 전해질에 의해 플록화된 오염물질은 통상의 고액분리수단(90)을 이용해 걷어낸 후 탈수과정을 거쳐 슬러지 케익은 폐기물이나 재활용하여 처리하고 탈수여액은 담수호로 리사이클 시킨다.

다음으로, 수질유지용 장치(200)에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 수질유지장치(200)를 오염된 물이 형성되어 있는 작업장에 설치를 한다.

여기서, 본 발명에서는 도시하지 않았지만, 통상의 제어부와 수질유지장치(200)를 연결한 상태에서 담수호가 넓으면 다수의 수질정화장치(200)를 설치함은 당연한 것이다.

그런 후, 모터(M) 및 공기공급부(110)의 공기공급수단(111)이 작동할 수 있도록 통상의 전원을 인가하도록 한다.

그러면, 모터(M)의 구동에 의해 배출부(170)에 형성된 임펠러(171)가 회전하게 되면서, 수질유지용 음이온 발생부(130), 원적외선 발생부(150) 및 수질유지용 자기장 발생부(160)의 내부가 임펠러(171)에 의해 진공상태로 상태변환이 이루어지게 되면서, 압력차가 발생하게 되어 담수호 흡입부(140)의 미세필터(141) 및 흡입배관(142)을 통해 담수호의 물에 포함되어 있는 슬러지가 제거되면서, 담수호의 물이 수질유지용 음이온 발생부(130)의 음이온 수납부(132)에 수납되어 있는 음이온 방사체(131)로 유입이 된다.

그러면, 상기 전기석으로 구성된 음이온 방사체(131)는 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 이루어진 물분자(H₂0)와 접촉하여 방전을 일으키면서 전기분해를 하게 된다.

이러한 물분자의 전기분해과정에서 물분자는 음이온 방사체(131)에서 방출된 전기량과 비례하게 수소 이온(H+)과 수산화이온(OH-)으로 전기분해가 이루어지게 된다.

특히, 상기 물분자 중에서 전기분해가 이루어지지 않은 물분자(H₂0)와 전기분해가 이루어진 수소이온(H+)의 일부는 수소가스(H₂)가 되어 대기중으로 증발되고, 일부는 활성이 강하여 물의 알칼리화를 촉진하는 히드로늄 이온(H+ +H₂O = H₃O)을 생성하고, 분해되지 않은 물분자(H₂0)와 수산화이온(OH-)과 결합하여 계면활성효과를 통해 기포 주변으로 대전 되면서 오염물을 살균 및 분해, 산성화된 물을 알칼리수로 환원시키는 히드록실 이온(H+ +H₂O = H₃O₂)이 형성되어, 오염수를 정화시킬 수 있도록 분자결합이 이루어지게 된다.

또한, 상기와 같은 과정에서 상기 공기공급부(110)를 통해 수질유지용 음이온 발생부(130)로 유입된 공기와 전기분해가 이루어진 수소이온(H+), 수산화이온(OH-)이 모터(M) 및 배출부(170)에 형성된 임펠러(171)의 회전력에 의해 충돌이 발생하여, 자가발열현상 및 음이온에 의한 공명흡수현상에 따른 분자 간 활성이 이루어지게 되어, 각 이온들의 미립자 클러스터화가 이루어지게 된다.

한편, 상기와 같이 전기분해 및 미세 클러스터화가 이루어지게 되는 오염수는 원적외선 발생부(50)의 Al₂O₃, SiO₂ 중 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 이루어진 원적외선 방사체(151)를 통과하게 된다.

일반적인 원적외선은 공명흡수 현상(원적외선이 고분자물질과 접촉할 때에 방사에너지의 진동수와 분자의 진동수가 일치하면 고문자 물질이 원적외선 방사 에너지를 흡수하여 진동이 활발해져 물질의 온도가 상승하는 현상)이 발생하게 된다.

특히, 본 발명에서의 Al₂O₃, SiO₂로 이루어진 원적외선 방사체(151)의 경우 수중에서도 공명흡수 현상을 발휘하여, 전기분해된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)을 활성화시키도록 작용하게 된다.

또한, 상기 수질유지용 음이온 발생부(130)에서 미세 클러스터화가 진행되던 각각의 이온들은 원적외선 발생부(150)의 원적외선 방사체(151)에 의해 1 ∼ 10㎛크기의 미립자 클러스터화가 이루어지게 되면서, 산소와 결합해 단위 체적당 산소율 다시 말해, 산소용적률이 높은 이온화가 이루어지게 된다.

한편, 상기와 같은 이온들은 수질유지용 자기장 발생부(160)의 자기발생부(161)를 통과하게 된다.

특히, 모터(M)에 의해 회전하는 자기발생부(161)의 제1 자기발생부(161a)와 모터(M) 및 배출부(170)의 임펠러(171)에 의해 회전운동을 하는 물분자의 회전력에 의해 회전하는 제2 자기발생부(161b) 및 수질유지용 자기장 발생부(160)의 자기장 발생부 케이스(162)에 고정되어 있는 제3 자기발생부(161c) 사이를 통과하는 과정에서, 수소이온, 수산화이온 및 물분자, 히드로늄 이온, 히드록실 이온들은 유로면적 변화에 의한 압력변동과 강한 자기장에 의한 공진현상으로 인해 미세립자의 기포생성과 파괴가 반복적으로 이루어지게 되어, 더욱 미세립자화가 이루어지게 되어 산소용적률이 높은 상태로 전환되면서, 기포의 내압이 상승하는 효과가 이루어지게 된다.

이러한, 미세기포는 내압이 대략 200기압 정도로 이루어지게 되며, 이는, 배출부(170)의 배출구(172)를 통해 고압으로 수중로 분사가 이루어지게 된다.

특히, 본 발명에서는 배출부(170)의 임펠러(171)를 2개소가 한조로 이루어지도록 구성되고, 또한, 수질유지용 음이온 발생부(130), 원적외선 발생부(150), 수질유지용 자기장 발생부(160)에서 미세기포화가 되도록, 다시 말해, 밀실한 상태를 유지하도록 작용하기 때문에 수질유지용 음이온 발생부(130), 원적외선 발생부(150), 수질유지용 자기장 발생부(160)의 결합력 및 방수성을 향상시켜 내부가 진공상태로 이루어지기 때문에, 배출부(170)의 배출구(172)로 다량의 미세기포가 높은 압력으로 수중에 토출이 이루어지게 된다.

상기와 같이 내압이 높은 상태의 미세립자로 이루어진 미세기포는 통상적으로 수십일(대략 15 ∼ 30일) 동안 잠복기를 거친 후 미세기포가 터지게 된다.

그러면, 다량의 산소를 포함하고 있던 미세기포의 산소가 담수호의 물에 녹아들게 되어, 담수호 중 산화된 오염수의 환원을 촉진해 침전되어 있던 슬러지가 부유하기 전에 정화작용이 이루어져, 사용자가 부유물을 걷어내는 행위 자체를 할 필요가 없게 된다.

또한, 이러한 정화작용에 의해 호기성 미생물의 활성화를 통한 수중 토양질의 개선, 침전 유기물 분해 작용 및 부유성 조류제거를 통해 탁도 및 악취제거의 기능도 수행할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 수질정화 및 수질유지를 각각 나누어서 하거나 또는 동시에 할 수 있도록 하여 수질관리를 할 수 있게 되는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시 가능함을 명시한다.

100 : 수질정화장치,
L : 연결 파이프
10 : 가압펌프
20 : 오염수 흡입부 mesh : 매쉬망
30 : 수질정화용 음이온 발생부 31 : 음이온 방사체
40 : 수질정화용 자기장 발생부 41 : 전자석
50 : 전해질 주입장치 51 : pH 메타
60 : 공기주입장치
70 : 혼합탱크 71 : 공기배출관
80 : 분사장치
90 : 고액분리수단
200 : 수질유지장치,
110 : 공기공급부 110 : 미세필터
120 : 부레
130 : 수질유지용 음이온 발생부 131 : 음이온 방사체
132 : 음이온 수납부
140 : 담수호 흡입부 141 : 미세필터 142 : 흡입배관
150 : 원적외선 발생부 151 : 원적외선 방사체 152 : 왼적외선 수납부
160 : 수질유지용 자기장 발생부 161 : 자기발생부 161a : 제1 자기발생부
161b : 제2 자기발생부 B : 회전수단 161c : 제3 자기발생부
170 : 배출부 171 : 임펠러 172 : 배출구 M : 모터
500 : 수질정화 및 수질유지 시스템

Claims

오염된 담수호의 오염수를 흡입하기 위한 가압펌프(10);
상기 가압펌프(10)의 일측에 연결 파이프(L)에 의해 연결되어 있으며, 가압펌프(10)에 의해 형성된 압력에 의해 담수호에 있는 클러스터 상태의 오염수를 흡입하기 위한 오염수 흡입부(20);
상기 오염수 흡입부(20)를 통해 흡입된 오염수가 지나는 연결 파이프(L)에 설치되어 있으며, 내측에 형성된 음이온 방사체(31)에 의해 물분자로 이루어진 오염수에 공명흡수 파장방출 및 히드록실 래디칼(OH-)을 생성하여 오염수를 미세립자의 활성수로 변환시키는 수질정화용 음이온 발생부(30);
상기 수질정화용 음이온 발생부(30)와 연결 파이프(L)에 의해 연결되어 있으며, 연결 파이프(L)를 통해 이동하는 활성수에 4,000가우스 이상의 자기장을 발생시켜 전극 없이 활성수를 전기 분해하여 미세립자의 전기 자화수를 생성하는 수질정화용 자기장 발생부(40);
상기 오염수 흡입부(20) 및 수질정화용 음이온 발생부(30), 수질정화용 자기장 발생부(40)를 통과한 활성화된 자화수에 오염물질을 수중에서 중화, 응집시켜 부상킬 수 있는 전해질을 주입하는 전해질 주입장치(50);
상기 가압펌프(10)에 연결된 연결 파이프(L)에 연결되어 있으며, 오염수 흡입부(20), 수질정화용 음이온 발생부(30), 수질정화용 자기장 발생부(40)를 이동한 활성화 및 자화된 오염수에 6 ∼ 8㎏f/㎠의 공기를 공급하는 공기주입장치(60);
상기 활성화 및 자화된 오염수와 공기주입장치(60)에서 공급된 공기를 혼합하여 활성화 및 자화된 가압수를 생성하는 혼합탱크(70);
상기 혼합탱크(70)에서 생성된 활성화 및 자화된 가압수를 오염된 담수호에 분사하는 분사장치(80); 및 상기 분사장치(80)를 통해 분사된 활성화 및 자화된 가압수와 전해질에 의해 수면 위로 부상된 슬러지를 재활용할 수 있도록 처리하는 고액 분리수단(90);으로 이루어진 수질정화 장치(100)와,

공기공급부(110)와 부레(120) 및;
외측으로는 상기 부레(120)에 결합하고, 일측으로 공기공급부(110)와 연결되어 있으며, 내측에 음이온 방사체(131)가 수납되어 있는 음이온 수납부(132)로 구성된 수질유지용 음이온 발생부(130);
상기 수질유지용 음이온 발생부(130)의 음이온 수납부(132) 양측에 형성되어, 담수호의 물을 흡입한 후 수질유지용 음이온 발생부(130)의 음이온 수납부(132)로 공급할 수 있도록 미세필터(141)와 흡입배관(142)으로 구성된 담수호 흡입부(140);
상기 담수호 흡입부(140)를 통해 유입된 후 수질유지용 음이온 발생부(130)를 통과한 담수호의 물을 공급받을 수 있도록 상기 수질유지용 음이온 발생부(130)와 연통되어 있으며, 내측으로 원적외선 방사체(151)를 수납하고 있는 원적외선 수납부(152)로 이루어진 원적외선 발생부(150);
상기 원적외선 발생부(150)를 통과한 담수호의 물을 공급받을 수 있도록 원적외선 발생부(150)와 연통되어 있으며 내측에 자기발생부(161)를 형성하고, 외측으로 자기장 발생부 케이스(162)로 구성된 수질유지용 자기장 발생부(160);
상기 수질유지용 자기장 발생부(160)의 하측에 형성되어 있으며, 하단부의 모터(M)에 의해 회전하는 임펠러(171) 및 배출구(172)를 형성한 배출부(170);로 구성된 수질유지장치(200)로 이루어진 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수질정화장치(100)의 오염수 흡입부(20)의 일단에는 매쉬망(mesh)을 설치하여 고형물질이 유입되는 것을 방지하도록 구성된 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수질정화장치(100)에 형성된 수질정화용 자기장 발생부(40)는 내측에 복수의 전자석(41)이 N-S, S-N 교번방식으로 90 ∼ 120 °의 각도로 형성되어 있는 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수질정화장치(100)의 전해질 주입장치(50)는 가압펌프(10)의 가압력에 의해 유기질 응집제인 전해질이 주입되며, 전해질의 농도를 확인할 수 있는 pH메타(51)가 형성되어 있는 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수질정화장치(100)의 혼합탱크(70)는 스테인리스 재질의 원통형으로 제작하되, 크기는 가압펌프(10)의 흡입용량보다 18 ∼ 22%의 여유율을 두고 제작하며, 상기 공기주입장치(60)에서 공급된 공기와 활성화 및 자화된 오염수의 혼합시 잉여의 공기를 배출할 수 있는 공기 배출관(71)을 더 형성하는 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 수질유지장치(200)의 원적외선 발생부(150)의 원적외선 방사체(151)는 Al₂O₃, SiO₂ 중 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 형성하는 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수질유지장치(200)에 형성된 수질유지용 자기장 발생부(160)의 자기 발생부(161)는 내측으로 모터(M)에 의해 회전할 수 있도록 구성된 제1 자기발생부(161a)와, 상기 제1 자기발생부(161a) 외측에 형성되되, 수질유지용 자기장 발생부(160)로 유입된 담수호의 물의 유속에 의해 회전할 수 있도록 하측에 회전수단(B)을 포함하는 제2 자기발생부(161b)와, 상기 제2 자기발생부(161b) 외측에 형성되어 자기장 발생부 케이스(162)에 고정설치되는 제3 자기발생부(161c)로 구성된 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 수질유지장치(200)에 형성된 배출부(170)의 임펠러(171)는 2개소가 한조로 이루어져, 배출구(172)가 외부와의 개방면적을 넓게 형성하도록 하여 토출 물량이 많아지도록 구성된 것에 특징이 있는 현장 가압부상공법을 이용한 수질관리 장치.