KR101239502B1 - 비접촉식 자외선 살균장치 - Google Patents

Abstract

개시된 비접촉식 자외선 살균장치는 일측에 구비된 유입관과 타측에 구비된 유출관을 통해 물이 입출되는 함체로서, 상기 함체의 상면에는 개폐가 가능한 커버가 구비된 반응조와, 외부 전원에 연결된 안정기로부터 전력을 공급받아 발광하도록 상기 커버의 하면에 장착된 자외선 램프 및 상기 유입관에 인접하여 상기 반응조 내에 설치된 다공판 형태의 정류벽을 포함하고, 따라서 자외선 램프가 물과 접촉하지 않아 스케일이나 파울링이 발생하지 않고 누전의 위험성이 낮으며, 장치의 구조가 간단하여 유지관리가 용이하기 때문에 중소규모 하수처리장에 특히 적합할 뿐만 아니라, 패키지형으로서 운반 및 설치가 간단하다는 장점이 있다.

Description

비접촉식 자외선 살균장치{Non-contact type ultraviolet disinfection reactor}

본 발명은 자외선 살균장치에 관한 것으로서, 특히 자외선 램프를 감싼 수정 슬리브와 물이 접촉하지 않아 스케일이나 파울링이 발생하지 않고 누전의 위험성이 낮으며, 장치의 구조가 간단하여 유지관리가 용이하기 때문에 중소규모 하수처리장에 특히 적합할 뿐만 아니라, 패키지형으로서 운반 및 설치가 간단한 비접촉식 자외선 살균장치에 관한 것이다.

우리나라는 종래에는 하수처리장 방류수에 대한 미생물 기준이 없었으나, 2008년 1월 1일부터 방류수 수질기준에 대장균군이 포함됨으로써, 이제 대형 하수처리장 뿐만 아니라 중소규모 하수처리장은 물론 마을하수도의 방류수도 살균하여 방류해야만 한다.

방류수 수질기준에 대장균군이 포함된 이후 1년 정도가 경과된 2008년 말을 기준으로 하여 전국 2,358개소의 하수처리장 중 방류수의 살균 방법을 기준으로 구분하면, 자외선 살균을 하는 처리장은 53%로서 가장 많고, 그 다음으로 염소 살균이 32%를 차지하고 있다. 자외선은 시설이 비교적 간단하고, 전원만 공급되면 특별한 관리가 필요치 않아 특히 소규모나 마을하수도 방류수 소독에 적합한 것으로 알려져 있다.

그렇지만 모든 자외선 램프는 자외선뿐만 아니라 가시광선도 방출하기 때문에 램프 주위에 조류(藻類)가 서식하기 쉽다. 즉, 램프가 물속에 잠겨 있으면 물속에 존재하는 유기물이나 무기물 이온이 램프를 둘러싸고 있는 투명 슬리브에 침적되거나 생물막을 형성하게 되고, 그렇게 되면 대부분의 자외선이 이 생물막에 흡수됨으로써 실질적인 자외선의 조사량은 감소하게 된다. 이러한 현상을 파울링(fouling)이라고 부르며, 파울링이 발생한 자외선 소독장치는 화학적 방법이나 기계적 방법으로 세척을 실시함으로써 처음 상태를 유지해야 한다.

자외선 소독장치를 열고 일일이 수작업으로 세척하는 오프라인 화학적 세척을 실시하는 경우라면 보통 3시간 정도가 소요되기 때문에 월간 또는 년간 단위로 청소를 실시하는 것이 보통이다. 따라서 자외선 램프의 청결도 유지가 양호하지 못하다는 단점이 있다.

온라인 세척방법에는 기계적 방법과 기계-화학적 방법이 있다. 이 방법은 램프 슬리브에 도우넛 형의 와이퍼를 설치하고, 이 와이퍼가 램프 슬리브를 따라 수평 이동하면서 물리적으로 슬리브 표면을 닦아주는 것이다. 이 경우 와이퍼 내부에 화학약품 공급 장치가 되어 있어 세정제를 분출하면서 슬리브 표면을 닦아주면 기계-화학적 방법이 된다. 온라인의 경우 세척빈도는 시간당 1∼12 주기 정도이기 ㄸ때문에 세척효과는 매우 높다. 그렇지만 기계식 세정장치를 부착한 자외선 살균 시스템은 매우 고가이고, 관리에도 특별한 주의가 필요하기 때문에 중소규모 하수처리장에는 적합하지 않으며, 자외선 살균에 대한 이해가 부족한 일반 관리자가 자외선 소독장치를 분해하거나 화학약품을 주입하여 화학적 세정을 실시하기도 곤란하다는 문제가 있다.

또한, 기계적 세정장치가 구비되지 않은 경우에는 보통 수일 만에 파울링이 발생하며, 상수원수처럼 비교적 깨끗한 물 속에서도 4일에서 8일만에 파울링이 발생하여 자외선 조사량이 30% 이하로 감소하고, 10일 이상의 운전 기간에는 거의 자외선 살균이 되지 않는 것으로 보고되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 자외선 살균장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비교적 단순한 구조를 가지면서도 램프 슬리브 주위에 파울링 현상이 발생할 염려가 없는 비접촉식 자외선 살균장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

특히 본 발명은 비접촉식 자외선 살균장치의 반응조에 유입되고 유출되는 물의 양을 안정적으로 유지함으로써 자외선 램프에 물이 접촉되는 것을 방지하고 살균력이 유입된 물에 균일하게 작용하도록 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치는 일측에 구비된 유입관과 타측에 구비된 유출관을 통해 물이 입출되는 함체로서, 상기 함체의 상면에는 개폐가 가능한 커버가 구비된 반응조;와, 외부 전원에 연결된 안정기로부터 전력을 공급받아 발광하도록 상기 커버의 하면에 장착된 자외선 램프; 및 상기 유입관에 인접하여 상기 반응조 내에 설치된 다공판 형태의 정류벽;을 포함한다.

여기서 상기 정류벽에 형성된 다수의 관통홀은 상기 자외선 램프의 장착면보다 아래에 위치한다.

또한 상기 정류벽은 상기 커버의 하면에 고정되고, 상기 정류벽의 하단부는 상기 반응조의 하면과 소정 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.

그리고, 바람직하게는 상기 유출관에 인접하여 상기 반응조 내에 설치된 월류 위어를 더 포함한다.

이때 상기 월류 위어는 그 상단부가 톱니모양으로 형성된 삼각 위어일 수 있다.

또한 상기 월류 위어는 상기 반응조의 하면에 고정되는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 상기 자외선 램프에서 조사되는 자외선량을 측정하는 자외선량 센서를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 반응조의 외부에는 상기 자외선량 센서로부터 측정된 자외선량이 사전에 설정된 기준값 이하인 경우 경보를 발생하는 알람부 또는 측정된 자외선량을 표시하는 표시부가 더 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치는 침지형이 아니라 자외선 램프가 수정 슬리브에 감싸여 물과 접촉하지 않기 때문에 스케일이나 파울링이 발생하지 않고 누전의 위험성이 낮으며, 장치의 구조가 간단하여 유지관리가 용이하기 때문에 중소규모 하수처리장에 특히 적합할 뿐만 아니라 패키지형으로서 운반 및 설치가 간단하다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치에는 정류벽을 통해 물이 유입되므로 수량이 변동해도 잔잔한 수면을 유도할 수 있고, 월류 위어를 통해 유출되어 유량 변동 대비 수위가 안정적으로 유지되므로 자외섬 램프에 물이 접촉되는 것을 방지하고 살균력이 유입된 물에 균일하게 작용된다는 장점도 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치를 위에서 바라본 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치를 아래에서 바라본 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치에 대한 단면도.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치(10)의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 하며, 상대적인 위치를 지시하는 전후(前後)나 상하좌우(上下左右), 내외(內外) 등의 용어는 특별한 언급이 없는 도면에 도시된 상태를 기준으로 한다.

도 1 내지 도 3는 본 발명에 따른 비접촉식 자외선 살균장치(10)를 보여주는 도면인데, 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 반응조(100)와 자외선 램프(200), 그리고 정류벽(300)을 포함한다.

반응조(100)는 대체로 함체 형상을 가지는데, 일측에 구비된 유입관(120)을 통해 외부로부터 공급되는 물이 유입되고 타측에 구비된 유출관(130)을 통해 유출된다. 후술할 바와 같이 반응조(100)는 밀폐된 구조를 가지며, 그 내부로 유입된 물은 자외선 램프(200)에서 조사된 자외선에 의해 살균된다. 즉 반응조(100)는 자외선에 의한 살균이 이루어지는 공간을 구성하는 부분이다.

함체의 상면에는 개폐가 가능한 커버(110)가 구비되는데, 이 개폐 가능한 커버(110)는 반응조(100) 내부는 물론 커버(110) 하면, 다시 말하면 반응조(100) 내측을 향해 장착된 자외선 램프(200)를 유지·보수하기 위해 마련되는 것이다.

그리고 커버(110)에는 투명창(140)이 구비될 수 있으며, 투명창(140)을 통해 반응조(100) 내부의 상태, 이를 테면 자외선 램프(200)의 정상작동 여부, 적정 수심의 유지 여부, 파울링의 유무 등을 커버(110)를 개폐하지 않고도 쉽게 파악할 수 있게 된다.

전술한 자외선 램프(200)는 외부 전원에 연결된 안정기(220)로부터 전력을 공급받아 자외선을 발광하는 구성이다. 본 발명에 구비되는 자외선 램프(200)는 일반적인 저압 고출력 자외선 램프(200)라면 적용이 가능하며, 254㎚ 영역대의 자외선을 발생시키는 것이 바람직하다. 자외선 램프(200)는 하나 또는 필요에 따라 그 이상의 복수로 구비될 수 있다.

안정기(220)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 커버(110)의 상면을 포함하는 반응조(100)의 외면에 고정될 수도 있으나, 일반적으로 자외선 살균장치는 지하 공동구나 맨홀에 설치되므로 빗물 등의 유입으로 인한 누전의 위험을 보다 확실히 피하기 위해 안정기(220)는 물론 후술할 알람부(410)과 표시부(420) 등의 전기부품은 외부의 별도 단자함 속에 설치하는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

특히 자외선 램프(200)는 전술한 것처럼 커버(110)의 하면에 장착되는데, 이는 자외선 램프(200)를 반응조(100) 내부에 있어 최상부에 위치시킴으로써 자외선 램프(200)와 반응조(100) 내부로 유입된 물이 직접 접촉하는 것을 최대한 방지하기 위함이다.

또한 본 발명은 자외선 램프(200)와 물의 직접 접촉을 더욱 확실히 방지하기 위해 자외선 램프(200)를 원통형 수정 슬리브(210) 안에 설치할 수 있다. 수정 슬리브(210)는 자외선의 흡수가 매우 적은 소재이기 때문에 자외선의 살균력이 물에 충분히 도달하는 것을 보장할 수 있고, 또한 강도면에서도 일반 유리에 비해 월등하기 때문에 내구성이 우수하다는 장점을 가진다.

그리고 반응조(100) 내에는 유입관(120)에 인접하여 다공판 형태의 정류벽(300)이 설치되는데, 이 정류벽(300)은 유입관(120)을 통해 빠르게 유입되는 물의 유입속도를 완충하여 유속을 느리게 하고 수면의 출렁임을 최소화하여, 유속이 급변하는 경우에도 물과 자외선 램프(200) 또는 수정 슬리브(210)가 접촉되는 것을 방지한다.

여기서 다공판 형태의 정류벽(300)에 형성된 다수의 관통홀은 자외선 램프(200)의 장착면보다 아래에 위치시키는 것이 바람직하다. 이는 물론 최상단의 관통홀보다 자외선 램프(200)를 높게 위치시킴으로써 유속의 급변에 의한 수면의 출렁임이 자외선 램프(200)에 도달하는 것을 방지하기 위함이다. 여기서 다수의 관통홀의 총 면적은 전체 정류벽(300) 면적의 6% 정도가 적당하다.

그리고 정류벽(300)의 상단부는 유입하는 물로부터 자외선 램프(200)를 보호하기 위하여 관통홀을 형성하지 않으며, 그 하단부는 반응조(100)의 하면과 소정 간격으로 이격되도록 하여 정류벽(300)의 앞쪽에 침전물이 퇴적되는 것을 방지한다.

따라서 본 발명은 정류벽(300)을 커버(110)의 하면에 고정시켜 정류벽(300)의 하단부가 반응조(100)의 하면과 떨어져 있도록 구성하였다. 이에 따라 커버(110)의 하면에는 자외선 램프(200) 또는 수정 슬리브(210)와 정류벽(300)이 같이 고정될 수 있으며, 이 경우 정류벽(300)은 자외선 램프(200) 또는 수정 슬리브(210)와 간섭되지 않는 유입관(120)에 인접한 위치에 고정된다.

한편 본 발명은 유출관(130)에 인접하여 반응조(100) 내에 설치된 월류(越流) 위어(overflow weir, 150)를 더 포함한다. 월류 위어(150)는 유량이 변하더라도 반응조(100) 내에 일정한 양의 물이 항상 담겨 있도록 하여 최소 수심을 유지하도록 하고, 이에 따라 자외선 램프(200)와 수면 사이의 거리를 되도록 일정하게 유지시키기 위한 것이다.

이때 월류 위어(150)는 그 상단부가 톱니모양으로 형성된 삼각 위어인 것이 바람직하다. 삼각 위어는 위로 올라갈수록, 즉 수위가 상승할수록 월류면적이 증가되므로 물의 유입량에 비례하여 유출량을 증가시킨다는 특징이 있다.

월류 위어(150)는, 정류벽(300)과는 반대로, 반응조(100)의 하면에 고정되는 것이 바람직하다. 이는 월류 위어(150)가 반응조(100) 내의 수위를 일정 수중으로 유지시키는 둑의 역할을 하기 때문에 커버(110)보다는 반응조(100) 하면에 고정되는 것이 더 유리하기 때문이다.

또한 본 발명은 자외선 램프(200)에서 조사되는 자외선량을 측정하는 자외선량 센서(400)를 더 포함할 수 있다. 여기서 자외선량 센서(400)는 센서 그 자체는 물론 센서의 작동을 제어하고 센서의 출력값을 입력받고 출력하는 각종 수단을 포함하는 개념으로 사용된다. 자외선량 센서(400)는 자외선 램프(200) 주변에 위치하는데, 자외선 램프(200)가 여러 개인 경우에는 모든 자외선 램프(200)에 대해 노출되는 지점에 위치하는 것이 바람직하다.

이 자외선량 센서(400)는 자외선 램프(200)의 정상 작동여부를 커버(110)를 개방하지 않고도 외부에서 확인할 수 있도록 하기 위한 것이다. 예를 들어, 자외선량 센서(400)로부터 측정된 자외선량이 사전에 설정된 기준값 이상을 만족시키는 경우에는 녹색으로 점등되고, 기준값 미만으로 떨어지면 적색으로 점등되는 램프로 자외선 램프(200)의 정상 작동여부를 표시할 수 있을 것이다.

대안적으로 반응조(100)의 외부에는 자외선량 센서(400)로부터 측정된 자외선량이 사전에 설정된 기준값 이하인 경우 경보를 발생하는 알람부(410)가 구비되어 원격지에서도 자외선 램프(200)의 정상 작동여부를 알릴 수도 있다.

또한 측정된 자외선량을 아날로그 또는 디지털로 표시하는 표시부(420)가 구비될 수 있으며, 이는 전문적인 유지·관리에 좀 더 유리할 수 있다.

이상 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 본 발명이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 비접촉식 자외선 살균장치
100: 반응조 110: 커버
120: 유입관 130: 유출관
140: 투명창 150: 월류 위어
200: 자외선 램프 210: 수정 슬리브
220: 안정기 300: 정류벽
400: 자외선량 센서 410: 알람부
420: 표시부

Claims (8)

1. 일측에 구비된 유입관과 타측에 구비된 유출관을 통해 물이 입출되는 함체로서, 상기 함체의 상면에는 개폐가 가능한 커버가 구비된 반응조;
   외부 전원에 연결된 안정기로부터 전력을 공급받아 발광하도록 상기 커버의 하면에 장착된 자외선 램프; 및
   상기 유입관에 인접하여 상기 반응조 내에 설치되고, 다수의 관통홀이 형성되어 상기 자외선 램프의 장착면보다 아래에 위치한 다공판 형태의 정류벽;
   을 포함하는 비접촉식 자외선 살균장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 정류벽은 상기 커버의 하면에 고정되고, 상기 정류벽의 하단부는 상기 반응조의 하면과 소정 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 비접촉식 자외선 살균장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 유출관에 인접하여 상기 반응조 내에 설치된 월류 위어를 더 포함하는 비접촉식 자외선 살균장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 월류 위어는 그 상단부가 톱니모양으로 형성된 삼각 위어인 것을 특징으로 하는 비접촉식 자외선 살균장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 월류 위어는 상기 반응조의 하면에 고정된 것을 특징으로 하는 비접촉식 자외선 살균장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 자외선 램프에서 조사되는 자외선량을 측정하는 자외선량 센서를 더 포함하는 비접촉식 자외선 살균장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 반응조의 외부에는 상기 자외선량 센서로부터 측정된 자외선량이 사전에 설정된 기준값 이하인 경우 경보를 발생하는 알람부 또는 측정된 자외선량을 표시하는 표시부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자외선 살균장치.
   

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