KR101147702B1 - 나노버블 발생장치를 이용한 탈취탑 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 관형부 내에 상기 관형부의 내주면에서 방사상 안쪽으로 이격되어 직선유로를 형성하여 회전가능하게 배치된 원통체; 상기 원통체의 외주면에 둘레방향으로 일정 간격을 두고서 복수개의 줄로 형성되어 상기 직선유로와 유통하는 나선홈 유로로서, 상류단과 하류단 사이의 중간 부분의 단면적이 작아져 있는 나선홈 유로; 상기 원통체를 회전시키는 모터; 상기 나선홈 유로의 상류단에 유통가능하게 하류단이 접속되어 있고 상류단이 공압원에 접속된 압축공기공급파이프를 포함하는 나노버블발생장치를 탈취탑에 제공함으로써, 종래보다 탈취효율이 좋은 탈취탑을 제공할 수 있다.

Description

나노버블 발생장치를 이용한 탈취탑{deodorizing tower using nano-bubble generating apparatus}
본 발명은 나노버블 발생장치를 이용한 탈취탑에 관한 것이다.
종래의 탈취기는 다양한 형식의 탈취기가 존재하고 있지만, 그 중에서도 탑 형식의 탈취기가 산업현장에 널리 적용되고 있다.
상기 탑 형식의 탈취기는 타워 탱크의 하단에 탈취작용을 하는 약품(NaHCl2 등) 또는 악취물질을 파괴하는 미생물이 혼합된 물을 저장해 놓고, 상기 타워 탱크 내의 수면에서 연직방향으로 일정 간격 이격시켜 플라스틱 재질의 알갱이 층을 상기 타워 탱크 내에 마련하고, 상기 타워 탱크의 상단에 가스 배출구를 마련하고, 탈취대상의 가스를 상기 알갱이 층과 상기 수면 사이에 공급하고, 상기 알갱이 층 위에 상기 약품 또는 미생물이 함유된 물을 분사시켜, 상기 탱크 내에 유입되는 탈취대상 가스의 악취성분(H2S, NH3, CH3SH 등)을 포착시켜서 탱크 아래로 자연낙하시키고, 상기 탱크 하단에 저장된 상기 약품 또는 미생물이 함유된 물에 투입하여 상기 물에 용해된 다양한 악취물질을 파괴시키는 작용을 한다.
또 다른 형태의 탑 형식의 탈취기는 상기의 탈취기와 구조는 거의 동일하지만 탈취를 위한 수단으로 약품 또는 미생물을 상용하지 않고 산화력이 강한 오존을 이용하기도 하는데, 이 경우 이런 악취물질을 잘 제거하기 위해서는 가급적이면 많은 양의 오존을 물에 녹이는 것이 필요하다.
고농도의 오존이 들어 있는 버블이 작을수록 오존이 물에 효율적으로 녹아든다. 그 이유는 작은 버블일수록 부피에 대한 표면적의 비율이 커지므로 버블 속의 오존이 물과 접촉할 수 있는 기회가 더 커지기 때문이다.
또한, 미세버블을 만드는 이유는 버블의 크기가 작을수록 버블이 물속에 머무르는 시간이 길어지게 된다. 물의 점성 때문인데, 버블이 나노크기로 가까이 가면 물속에서 거의 영구적으로 존재할 수 있다. 이 경우 미세버블 속의 오존 거의 대부분이 물에 용해되어 높은 농도의 오존수가 만들어 지는 것이 가능하며, 결과적으로 물속에 녹아 있는 악취물질을 더 잘 제거할 수 있게 된다.
이러한 미세버블을 발생시키는 종래의 장치에는 흡입구와 배출구가 일직선으로 연결되어 있는 관형부를 구비하고 있으며, 상기 관형부는 흡입구가 넓고 서서히 좁아져 중간이 가장 좁으며 다시 서서히 넓어져 배출구의 직경이 흡입구의 직경과 동일한 구조로 되어 있다. 또한, 상기 관형부의 흡입구 중간 부분에는 압축공기를 공급하는 소경 파이프가 유통가능하게 접속되어 있다. 또한, 상기 종래의 미세버블발생장치는 압축공기를 제공하기 위한 공기 컴프레서와 물을 압축하여 공급하기 위한 펌프를 구비하고 있다.
이러한 구조를 가진 종래의 미세버블 발생장치는 물과 공기방울이 모두 압축되었다가 갑자기 확산되면서 공기방울이 작은 크기로 쪼개져 미세버블을 발생시키지만, 그 미세정도가 마이크로 정도이어서, 결국 상기 미세버블 발생장치가 상기 탈취탑에 적용되어도, 상기 미세버블 발생장치가 발생시키는 버블의 크기보다 훨씬 더 작은 버블을 발생시키는 나노버블 발생장치에 비해 탈취효율이 떨어질 것이라는 문제점을 가진다.
본 발명은 미세버블보다 훨씬 더 작은 나노버블을 발생시키는 장치를 활용하여 탈취효율을 한층 높인 탈취탑을 구성하여 상기에 제기된 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명은 관형부 내에 상기 관형부의 내주면에서 방사상 안쪽으로 이격되어 직선유로를 형성하여 회전가능하게 배치된 원통체; 상기 원통체의 외주면에 둘레방향으로 일정 간격을 두고서 복수개의 줄로 형성되어 상기 직선유로와 유통하는 나선홈 유로유로로서, 유로의 단면적이 중간부분이 가장 작고 하류단이 제일 크며 상류단이 그 중간인 나선홈 유로; 상기 원통체를 회전시키는 모터; 상기 나선유로홈의 상류단에 유통가능하게 하류단이 접속되어 있고 상류단이 공압원과 오존발생원에 접속된 오존공급관을 포함하는 나노버블발생장치를 탈취탑에 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.
본 발명은 상기 과제해결수단에 의해 종래보다 탈취효율이 좋은 탈취탑을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예의 나노버블 발생장치를 도시한 개념도.
이하, 본 발명에 따른 실시예의 탈취탑이 도 1을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1에는 본 실시예의 탈취탑이 부호 200으로서 지시되어 있다.
상기 탈취탑(200)은 물을 저장해 놓은 탱크(210); 상기 탱크(210)의 천장에 상기 탱크(210)의 내부와 유통가능하게 기립 설치된 배출관(220); 상기 탱크(210) 내의 수면에서 연직방향으로 일정 간격 이격시켜 상기 배출관 내에 마련되어 있는 플라스틱 재질의 알갱이 층(230); 탈취대상의 가스를 상기 알갱이 층(230)과 상기 수면 사이에 공급하기 위해 일단이 상기 탈취대상의 악취가스발생원(240)에 유통가능하게 접속되고 타단이 상기 알갱이 층(230)과 상기 탱크(210) 사이의 배출관(220)의 부위에 접속되어 있는 탈취대상가스공급관(250); 상기 알갱이 층(230) 위에 상기 탱크(210) 내의 물을 분사시켜, 상기 배출관 내에 공급되는 상기 탈취대상의 가스의 악취성분(CH3SH, NH3, H2S 등)을 포착시켜서 상기 탱크(210) 내의 수면으로 자연낙하시키기 위해, 일단이 상기 탱크(210)의 하단에 유통가능하게 접속되어 있고 타단이 복수개의 노즐부(291)를 구비한 상태에서 상기 알갱이 층(230) 위에 일정 간격 이격되게 배치되도록 상기 알갱이 층(230)의 위의 배출관(220)을 관통하여 상기 배출관(220) 내에 배치되어 있고 도중에 펌프(292)가 개재되어 있는 물분사관(290)을 포함하고 있다.
상기의 탈취탑(200)은 산화력이 강한 오존을 탱크(210) 내의 물속에 투입하기 위해 오존발생원(260)과 공압원(270)에 상류단이 접속되어 있고 하류단이 상기 탱크(210)의 하단 내의 수중에 배치되어 있는 오존공급관(280)을 포함하고 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 상기 탱크에 저장된 물속에 오존이 함유된 물에 상기 포집된 탈취대상의 가스가 자연낙하에 의해 투입되어 상기 물에 용해된 다양한 악취물질이 파괴될 수 있다.
본 실시예는 상기 오존공급관(280)의 하류단에는 나노버블 발생장치(100)가 유통가능하게 접속되어 있다.
상기 나노버블 발생장치(100)는, 상기 탱크(210)에 침지되어 있는 관형부(20); 상기 관형부(20)의 상류측 내에 상기 관형부(20)의 내주면에서 방사상 안쪽으로 이격되어 직선유로(L1)를 형성하여 자전가능하게 배치된 원통체(30); 상기 원통체(30)의 외주면에 둘레방향으로 일정 간격을 두고서 상류단(01)에서 하류단(03)으로 뻗어 있는 복수개의 줄로 형성되어 상기 직선유로(L1)와 유통하는 나선홈 유로로서, 상류단(01)과 하류단(03) 사이의 중간 부분(02)의 단면적이 작아져 있고 상기 중간부분(02)에서 상류단(01)과 하류단(03)으로 갈수록 단면적이 커져 있는 나선홈 유로(L2); 상기 원통체를 회전시키기 위해 상기 원통체에 내접되어 상기 관형부(20) 밖으로 돌출되어 있는 구동축(31)을 구동시키는 모터(M); 및 상기 복수 줄의 나선홈 유로(L2)의 상류단과 마주하게 상기 관형부(20)에 외접되어 있는 링형상의 헤더부로서, 상기 헤더부의 길이방향으로 일정 간격을 갖고서 상기 복수 줄의 나선홈 유로(L2) 각각에 마주하여 유통하고 있는 복수개의 토출구(41)가 형성되어 있고 상기 오존공급관(280)의 하류단에 접속되어 있는 상기 헤더부(40)를 포함하고 있다.
상기 실시예에서, 상기 토출구(41)가 복수개 구비되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 하나의 토출구가 구비될 수도 있다.
상기 나선홈 유로(L2)에 있어서, 흐름방향에서의 중앙에서 단면적이 작고 상기 중간부분(02)에서 상류단(01)과 하류단(03)으로 갈수록 단면적이 커지도록 하기 위해, 폭 및 깊이 중 적어도 하나가 가변되어 있다.
또한, 상기 실시예에서 상기 구동축(31)이 상기 탱크(210) 밖으로 돌출되어 있고 상기 모터(M)가 상기 탱크(210)에 배치되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 상기 구동축과 모터가 모두 탱크(210) 내에 침지될 수도 있다.
상기 나선홈 유로(L2)의 나선형상은, 상기 나선홈 유로(L2)에 존재하는 물과 상기 직선유로(L1)에 존재하는 물이 서로 접촉되어, 이들 물을 상류단에서 하류단으로 강제적으로 밀어낼 수 있는 형상으로 되어 있으며, 이와 같은 형상은 스크류형 압축기에서 통상적으로 적용되는 것이어서, 본 실시예의 상세 설명에서 더 이상의 상세 설명이 생략될 것이다.
상기와 같은 구성을 가진 나노버블발생장치(100)가 적용된 본 실시예의 탈취탑(200)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
상기 탱크(210)에 물이 저장되어 있으면, 상기 나선홈 유로(L2)와 상기 직선유로(L1)에는 상기 물이 충전되게 된다. 또한, 상기 펌프(292)를 가동하여 상기 탈취대상가스공급관(250)을 경유하여 상기 알갱이 층(230)과 상기 탱크(210) 사이의 배출관(220) 내에 공급된 탈취대상가스를 포집하여 상기 탱크(210) 내의 수면 위로 자연낙하시킨다.
이 상태에서, 원통체(30)가 모터(M)에 의해 회전하게 되면, 원통체(30)의 상류단은 속도수두가 높아짐에 따라 압력 수두가 낮아져서 상류단 주변의 물이 상류단으로 유입되게 되고, 상류단에 유입된 물은 상기 회전하는 원통체(30)의 나선홈 유로(L2)의 추력에 의해 원통체의 중간부분을 거쳐 원통체의 하류단으로 강제적으로 밀리게 되고, 결국 관형부(20)의 하류단 밖으로 배출되게 된다. 그 결과 상기 탱크(210) 내에서는 원통체(30)의 하류단에서 뿜어져 나와 관형부(20)의 하류단 밖으로 배출된 물이 원통체의 상류단 주변으로 다시 몰려가는 물의 순환현상이 일어나게 된다.
따라서, 상기 원통체(30)가 회전하게 되면, 상기 탱크(210)에 저장된 물이 상기 나선홈 유로(L2)와 상기 직선유로(L1)의 상류단에 유입되어 하류단으로 이동하여 상기 관형부(20)의 하류단 밖으로 배출되게 된다.
이때, 상기 공압원(270)의 압축공기와 상기 오존발생원(260)의 오존이 함께 상기 헤더부(40)를 경유하여 토출구(41) 밖으로 연속적으로 방출되게 되면, 상기 원통체(30)가 상기 모터(M)에 의해 고속으로 회전되는 관계로, 상기 압축공기와 오존은 상기 나선홈 유로(L2)와 상기 직선유로(L1)의 상류단으로 작은 버블로 끊어지면서 유입되게 된다.
이렇게 끊어진 작은 버블은 나선홈 유로(L2)와 직선유로(L1)의 상류단에서 하류단으로 유동하는 물과 혼합되고, 상기 나선홈 유로(L2)의 상류단에 존재하는 상기 물과 혼합된 작은 버블은 단면적이 점점 작아지는 상기 나선홈 유로(L2)의 영역(깊이가 점점 얕아진 부분, 또는 폭이 점점 작아진 부분)에서 위로 부상하게 되어, 상기 나선홈 유로(L2)로부터 상기 직선유로(L1)쪽으로 삐죽 나오게 된다.
상기 직선유로(L1)에서 회전하면서 유동하는 상기 물의 회전속도는 작은 버블이 혼합된 유체를 함유한 상기 나선홈 유로(L2)의 회전속도보다 상대적으로 늦으므로 상기 삐죽 나온 작은 버블이 상대적으로 속도가 늦은 상기 유체의 흐름을 만나면서 순간적으로 폭발한다. 이런 폭발은 작은 버블이 유동하는 과정에서 순간적이기는 하지만 여러 번 일어나서, 상기 작은 버블은 더욱 작은 버블로 쪼개진다.
또한, 상기 나선홈 유로(L2)를 유동하는 상기 더욱 작은 버블은 상기 나선홈 유로(L2)의 하류단으로 이동되는 도중에 단면적이 작아진 나선홈 유로(L2)의 부분에서 압력을 받았다가 단면적이 더욱 커진 나선홈 유로(L2)의 하류단에서 압력이 더욱 작아지는 관계로 연속적인 폭발에 의해 더욱 더 잘게 쪼개져서 결국, 종래보다 더 미세한 나노버블이 형성된다.
상기와 같이 버블이 3단계에 걸쳐 쪼개짐으로써, 본 실시예의 나노버블발생장치(100)는 크기가 아주 작게, 즉 마이크로의 크기보다 더 작은 나노크기로 버블을 생성하는 것이 가능하며, 상기 탱크(10) 내의 버블의 크기를 균등하게 할 수 있어서, 종래보다 기체의 액체 용해도를 증가시킬 수 있다.
즉, 고농도의 오존이 들어 있는 버블이 작아지면 질수록 버블 속의 오존이 물과 접촉할 수 있는 기회가 더 커지게 되어, 오존이 물에 더 효율적으로 녹아 들어종래보다 탈취효율이 더 좋은 탈취탑을 본 실시예는 제공할 수 있다.
20; 관형부, 30; 원통체, 40; 헤더부, 100: 나노버블발생장치, 200; 탈취탑, 210; 탱크, 220; 배출관, 230; 알갱이 층, 240; 악취가스발생원

Claims (2)

  1. 물을 저장해 놓은 탱크(210);
    상기 탱크(210)의 천장에 상기 탱크(210)의 내부와 유통가능하게 기립 설치된 배출관(220);
    상기 탱크(210) 내의 수면에서 연직방향으로 일정 간격 이격시켜 상기 배출관 내에 마련되어 있는 플라스틱 재질의 알갱이 층(230);
    탈취대상의 가스를 상기 알갱이 층(230)과 상기 수면 사이에 공급하기 위해 일단이 상기 탈취대상의 악취가스발생원(240)에 유통가능하게 접속되고 타단이 상기 알갱이 층(230)과 상기 탱크(210) 사이의 배출관(220)의 부위에 접속되어 있는 탈취대상가스공급관(250);
    상기 탱크(210) 내의 물속에 오존을 투입하기 위해 오존발생원(260)과 공압원(270)에 상류단이 접속되어 있고 하류단이 상기 탱크(210)의 하단 내의 수중에 배치되어 있는 오존공급관(280); 및
    상기 알갱이 층(230) 위에 상기 탱크(210) 내의 물을 분사시켜, 상기 배출관 내에 공급되는 상기 탈취대상의 가스의 악취성분을 포착시켜서 상기 탱크(210) 내의 수면으로 자연낙하시키기 위해, 일단이 상기 탱크(210)의 하단에 유통가능하게 접속되어 있고 타단이 복수개의 노즐부(291)를 구비한 상태에서 상기 알갱이 층(230) 위에 일정 간격 이격되게 배치되도록 상기 알갱이 층(230)의 위의 배출관(220)을 관통하여 상기 배출관(220) 내에 배치되어 있고 도중에 펌프(292)가 개재되어 있는 물분사관(290)을 포함하고 있는 탈취탑으로서,
    상기 오존공급관(280)의 하류단에는 나노버블 발생장치(100)가 유통가능하게 접속되어 있고,
    상기 나노버블 발생장치(100)는
    상기 탱크(210)에 침지되어 있는 관형부(20);
    상기 관형부(20)의 상류측 내에 상기 관형부(20)의 내주면에서 방사상 안쪽으로 이격되어 직선유로(L1)를 형성하여 자전가능하게 배치된 원통체(30);
    상기 원통체(30)의 외주면에 둘레방향으로 일정 간격을 두고서 상류단에서 하류단으로 뻗어 있는 복수개의 줄로 형성되어 상기 직선유로(L1)와 유통하는 나선홈 유로로서, 유로의 단면적이 중간부분(02)이 가장 작고 하류단(03)이 제일 크며 상류단(01)이 그 중간인 나선홈 유로(L2);
    상기 원통체를 회전시키기 위해 상기 원통체에 내접되어 상기 관형부(20) 밖으로 돌출되어 있는 구동축(31)을 구동시키는 모터(M); 및
    상기 복수 줄의 나선홈 유로(L2)의 상류단과 마주하게 상기 관형부(20)에 외접되어 있는 링형상의 헤더부로서, 상기 헤더부의 길이방향으로 일정 간격을 갖고서 상기 복수 줄의 나선홈 유로(L2) 각각에 마주하여 유통하고 있는 하나 또는 복수개의 토출구(41)가 형성되어 있고, 오존공급관(280)의 하류단에 접속되어 있는 상기 헤더부(40)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생장치를 이용한 탈취탑.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나선홈 유로(L2)에 있어서, 유로의 단면적이 중간부분(02)이 가장 작고 하류단이 제일 크며 상류단(01)이 그 중간인 나선홈 유로(L2)의 상기 중간부분(02)에서 상류단(01)과 하류단(03)으로 갈수록 단면적이 커지도록 하기 위해, 폭 및 깊이 중 적어도 하나가 가변되어 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생장치를 이용한 탈취탑.
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