KR101247110B1 - 캐비테이션을 이용한 수처리 장치 - Google Patents

캐비테이션을 이용한 수처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101247110B1
KR101247110B1 KR20130005573A KR20130005573A KR101247110B1 KR 101247110 B1 KR101247110 B1 KR 101247110B1 KR 20130005573 A KR20130005573 A KR 20130005573A KR 20130005573 A KR20130005573 A KR 20130005573A KR 101247110 B1 KR101247110 B1 KR 101247110B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cavitation
chamber
fluid
water treatment
discharge pipe
Prior art date
Application number
KR20130005573A
Other languages
English (en)
Inventor
이재기
정원하
Original Assignee
주식회사 엔바이로앤에너지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엔바이로앤에너지 filed Critical 주식회사 엔바이로앤에너지
Priority to KR20130005573A priority Critical patent/KR101247110B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101247110B1 publication Critical patent/KR101247110B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F7/00Aeration of stretches of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/481Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields using permanent magnets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/484Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields using electromagnets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002Construction details of the apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40Liquid flow rate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

본 발명은, 캐비테이션 챔버와 임펠러와 상기 임펠러를 회전시키기 위한 회전수단을 포함하며, 상기 캐비테이션 챔버에 유입된 유체에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 수단; 상기 임펠러의 회전에 의해 발생하는 캐비테이션에 의해 상기 캐비테이션 챔버 내에 발생하는 미세 기포를 유지한 상태로 상기 캐비테이션 챔버에 유입된 유체를 상기 캐비테이션 챔버의 외부로 배출하기 위한 배출수단; 상기 캐비테이션 수단의 챔버에 유입되는 유체를 일시적으로 저장하는 저장조; 상기 배출수단에 의해 배출된 유체가 유입되는 반응 챔버와 상기 반응 챔버 안에서 미세 기포를 파괴하여 상기 유체의 반응을 유도하는 반응조; 상기 배출수단에 의해 배출된 유체와 미세 기포를 상기 반응조로 운반하기 위한 배출배관; 상기 배출배관에 전자기장을 발생시키는 자화수단; 상기 캐비테이션 수단의 임펠러 회전속도와 상기 배출배관을 통해 이동하는유체의 유량 및 유속을 제어하는 제어부;을 포함하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치를 제공한다.

Description

캐비테이션을 이용한 수처리 장치{Water treatment facility using cavitation effec}
본 발명은 캐비테이션을 이용한 수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐비테이션 효과에 의해 발생하는 미세 기포를 전자기장을 통과시켜 자화시킨 상태로 수처리를 할 수 있도록 함으로써 종래에 비하여 한결 강력한 수처리가 가능한 캐비테이션을 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
캐비테이션이란 액체의 미소한 일부의 주위가 액체로 둘러싸인 상태에서 기화하는 현상으로서 공동화, 공동현상이라고도 한다. 개체와 액체의 상대속도가 매우 큰 경우에 고체 표면의 일부에서 액체의 정합이 액체의 증기압보다 작아질때 일어난다. 펌프의 임펠러나 선박의 스크류 등에서 발생한다. (출처 : 네이버 화학용어 사전; http://terms.naver.com/entry.nhn?cid=2904&docId=1596481&mobile&categ oryId=2904)
캐비테이션으로 발생하는 기포는 붕괴되면서 선박의 프로펠러나 펌프의 임펠러 등에 심각한 손상을 준다. 캐비테이션에 의해 발생하는 기포가 붕괴될 때 발생하는 온도는 수천도 이상이며, 압력 또한 수백 기압 이상인 것으로 알려져 있다. 이러한 고밀도의 에너지는 충격파의 형태로 주변에 전달되며, 기포가 파괴될 때 물분자는 열분해에 의해 OH radical과 H radical로 분해되는데, 이중 OH radical은 강력한 산화력을 가진 물질로 알려져 있다. 또한, 열분해과정에서 난분해성물질의 분자 결합이 깨져 분해되거나 OH radical에 의해 산화되며, 수온이 상승하기도 한다.
한편, 수처리란 처리전의 원수(原水)를 그 목적에 맞게 처리하는 것을 말하는데 좁은 의미로는 하수처리나 상수처리 등 물을 정화하는 것을 의미하기도 하지만 본 발명에서 수처리는 전술한 좁은 의미의 수처리도 포함하지만 물의 온도를 높이기 위한 가온 등 물에 하는 모든 조작을 포함하는 넓은 의미로 사용된다. 좁은 의미의 수처리의 예로서, 캐비테이션 의해 발생하는 미세 기포를 이용하여 슬러지를 가용화시켜 하수처리장 및 폐수처리장에서 발생하는 슬러지의 양을 원천적으로 감소시키는 처리, 혐기성소화조 전단에서 슬러지를 가용화시켜 메탄가스발생량을 극대화시키는 처리, 강력한 국부적인 고압, 고온 효과 및 강력한 산화제인 OH radical을 이용하여 냉각탑의 레지오넬라균 등을 사멸시키는 처리, 폐수 중의 색도물질 및 TCE 등 생물학적으로 처리가 곤란한 난분해성 물질을 화학적인 처리방법이 아닌 친환경적인 처리방법으로 분해하는 처리 등을 들 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 캐비테이션을 이용하여 여러가지 용도로 사용될 수 있으며, 단순히 캐비테이션 효과만을 이용하는 경우에 비하여 보다 강력한 처리가 가능한 캐비테이션을 이용한 수처리 장치를 제공하는 것이다.
전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,
캐비테이션 챔버와 임펠러와 상기 임펠러를 회전시키기 위한 회전수단을 포함하며, 상기 캐비테이션 챔버에 유입된 유체에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 수단;
상기 임펠러의 회전에 의해 발생하는 캐비테이션에 의해 상기 캐비테이션 챔버 내에 발생하는 미세 기포를 유지한 상태로 상기 캐비테이션 챔버에 유입된 유체를 상기 캐비테이션 챔버의 외부로 배출하기 위한 배출수단;
상기 캐비테이션 수단의 챔버에 유입되는 유체를 일시적으로 저장하는 저장조;
상기 배출수단에 의해 배출된 유체가 유입되는 반응 챔버와 상기 반응 챔버 안에서 미세 기포를 파괴하여 상기 유체의 반응을 유도하는 반응조;
상기 배출수단에 의해 배출된 유체와 미세 기포를 상기 반응조로 운반하기 위한 배출배관;
상기 배출배관에 전자기장을 발생시키는 자화수단;
상기 캐비테이션 수단의 임펠러 회전속도와 상기 배출배관을 통해 이동하는 유체의 유량 및 유속을 제어하는 제어부;을 포함하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치를 제공한다.
상기 임펠러의 외주면은 톱니바퀴형상이고 내부에는 회전축과 평행한 방향의 관통공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 임펠러의 회전속도는 상기 제어부에 의해 100 내지 5000rpm의 속도로 회전하도록 제어되는 것이 바람직하다.
상기 배출배관은 한 쌍으로 이루어지며,
상기 한 쌍의 배출배관 중 어느 하나의 배출배관은 상기 캐비테이션 챔버쪽이 N극, 반응조쪽이 S극으로 자화되고, 나머지 하나의 배출배관은 상기 캐비테이션 챔버쪽이 S극, 반응조쪽이 N극으로 자화되는 것이 좋다.
상기 캐비테이션 챔버에 유입되는 유체를 가압하여 캐비테이션 작용에 의해 발생하는 미세 기포가 분산되는 속도를 높이는 것이 좋다.
상기 배출배관을 통과하여 상기 반응조로 유입되는 유체를 가압하여 미세 기포를 파괴하기 위한 가압수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 가압수단은 상기 반응조와 상기 배출배관이 접하는 부분에 형성되며 배출배관에서 멀어질수록 그 직경이 커지는 콘형상의 유입부로 구성될 수 있다.
상기 반응조는 분리가능하도록 마련되는 것이 좋다.
상기 캐비테이션 수단에 유입되는 유체의 이물질을 제거하기 위한 전처리 수단을 더 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 의하면 캐비테이션에 의해 발생하는 미세 기포와 더불어 극성분자인 물에 전자기장을 조사하여 활성화 시킴으로써 강력한 수처리가 가능한 캐비테이션을 이용한 수처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수처리 장치의 모식도.
도 2는 제어부를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 임펠러의 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 관통공의 단면도.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캐비테이션을 이용한 수처리 장치에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수처리 장치를 설명하기 위한 도면, 도 2는 제어부를 설명하기 위한 도면, 도 3은 도 1에 도시된 임펠러의 평면도, 도 4는 도 3에 Ⅳ-Ⅳ로 표시된 관통공의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 캐비테이션을 이용한 수처리 장치는 캐비테이션 수단(10), 배출수단(20), 저장조(30), 반응조(40), 배출배관(50), 자화수단(60), 제어부(70), 전처리 수단(80)으로 구성된다.
상기 캐비테이션 수단은 캐비테이션 챔버(11), 임펠러(12), 회전수단(13)을 포함하여 이루어진다. 캐비테이션 챔버(11)는 내부에 임펠러(12)와 수처리 대상 유체를 수용하기 위한 공간을 가지는 구성이다. 임펠러(12)는 상기 회전수단(13)에 의해 상기 캐비테이션 챔버(11) 내에서 회전하면서 캐비테이션 현상을 발생하게 한다. 상기 회전수단(13)으로는 모터가 사용되며 그 회전수는 100 내지 5000rpm으로 회전한다.
상기 임펠러(12)는 도 3에 도시된 형상으로 구성되는데 외주면은 톱날모양이고 내부에는 관통공(121)이 형성되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 관통공(121) 주변에는 테이퍼부(122)가 마련되어 있어서, 캐비테이션 작용에 의해 발생하는 미세 기포가 보다 용이하게 관통공(121)을 통과할 수 있도록 한다.
상기 임펠러(12)는 지름의 크기에 따라 100~5000rpm으로 고속 회전하며 임펠러의 회전에 의해 끝단의 날개부분과 중앙의 관통공(121)에서는 부압이 발생한다. 부압이 포화수증기압 이하로 떨어지면 수중에 녹아있는 용존공기가 분리되거나 임펠러와 유체(본 명세서에서 유체는 물을 포함하는 개념이다) 사이에 증기가 발생하여 미세한 기포를 형성하게 된다.
이때, 캐비테이션의 민감성을 나타내는 무차원 수를 캐비테이션수라고 하는데, 캐비테이션수는 펌프내의 압력과 포화수증기압간의 차이를 운동에너지로 나누었을 때로 정의된다. 캐비테이션수가 낮을수록 캐비테이션은 더욱 쉽게 일어나는 특징을 갖는다.
Figure 112013004955012-pat00001
캐비테이션에 의해 발생된 기포는 매우 짧은 시간 안에 붕괴 되는데, 붕괴 되는 시간은 이론적으로 0.05~0.1초 정도로 알려져 있으나, 실제로는 압력의 변화가 적을 경우 붕괴 되기까지 걸리는 시간이 길어진다. 한편, 단일 기포의 붕괴보다는 클러스터 형태로 붕괴 될 때 더욱 높은 압력과 온도가 발생하는 것으로 알려져 있는데 이는 상대적으로 외부에 있는 기포가 붕괴 될 때 그 압력이 내부에 있는 기포 쪽으로 전달되어 내부 쪽에 있는 기포가 더욱 맹렬히 붕괴 되기 때문이다.
기포의 붕괴에 의해 발생하는 수백 기압 이상의 압력과 국부적으로 발생하는 수천도의 온도는 물분자를 열분해시켜 OH·(radical)과 H·(radical)로 이온화시키는데 그 반응식은 다음과 같다.
H2O → H·+ OH·
OH· + OH·→ H2O2
O2 → 2O·
O·+ H2O → OH·+ OH·
H·+ O2 → HO2·
HO2·+ HO2·→ H2O2 + O2
물의 열분해에 의해 발생하는 OH radical은 오존 (O3)에 비해 더 강력한 산화력을 가진 중간생성물로 1) 살균, 소독 작용 2) 활성화작용 3) 난분해성 유기물질의 산화분해 4) 탈색, 탈취, 탈미 작용 5) 발암성물질(THM)의 생성 억제 기능을 갖고 있어 AOP (Advanced Oxydation Process)에 활용될 수 있다.
상기 배출수단(20)은 캐비테이션에 의해 상기 캐비테이션 챔버(11) 내에 발생하는 미세 기포를 유지한 상태로 상기 캐비테이션 챔버(11)에 유입된 유체를 캐비테이션 챔버(11)의 외부로 배출하기 위한 수단으로서 본 실시예에서는 펌프가 사용된다. 펌프 압력은 0.5~5기압 범위가 적절하며, 유속은 캐비테이션 챔버(11)의 내부에 기포가 체류하는 시간(0.1~5초 이내)을 고려하여 정한다. 유속과 압력이 부족할 경우 발생한 기포는 캐비테이션장치의 내부에서 파괴되어 장치에 심각한 손상을 가져올 수가 있다. 따라서, 발생된 기포가 캐비테이션 장치의 임펠러에 부착되지 않도록 발생하는 즉시 적절한 유속과 압력으로 분리시켜 배출시키는 것이 바람직하며 이를 위해 미세 기포가 캐비테이션 챔버(11)에 체류하는 시간이 미세 기포가 붕괴하는 시간보다 짧을 수 있도록 유체의 유속을 정하게 된다.
상기 저장조(30)은 상기 캐비테이션 챔버(11)에 유입되는 유체를 일시적으로 저장하는 구성이다.
상기 반응조(40)는 반응 챔버(41)와 가압수단으로 구성된다. 미세 기포가 파괴되면서 발생하는 압력과 온도는 반응 챔버(41)에 부식상태를 발생시킬 수 있기 때문에 반응 챔버(41)는 양단을 플랜지(44)로 연결하여 손상이 심각할 경우 즉시 교체가 가능한 구조로 제작한다. (이는 분리가능한 구조를 의미한다)
상기 반응 챔버(41)는 배출수단(20)에 의해 배출된 유체가 유입되어 미세 기포가 그 내부에서 붕괴 되어 유체에 반응이 발생하는 공간이다.
상기 가압수단은 상기 반응 챔버(41)에 위치하는 미세 기포들이 보다 빠른 속도로 붕괴될 수 있도록 미세 기포들에 압력을 가하기 위한 구성으로서 콘 형상의 유입부(42)와 배출부(43)으로 구성된다.
상기 유입부(42)에 의해 미세 기포들이 가압되는 매커니즘은 다음과 같다.
베르누이의 정리는 다음의 식으로 정의된다.
Figure 112013004955012-pat00002
유체가 흐르는 관경이 커지면 속도는 느려지고 그 내부 압력이 올라가게 되는데 유입부(42)는 캐비테이션 챔버(11)로부터 반응 챔버(41) 쪽으로 갈수록 직경이 커지는 콘 형상을 취하고 있으므로 반응 챔버(41)에 들어가기 직전에 속도가 느려지면서 그 내부 압력이 커지게 되는데 이러한 원리가 미세 기포들에 압력을 가하게 되는 것이다. 거기에 덧붙여 배출부(43)는 반응 챔버(42)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 직경이 좁아지는 콘형상을 취하고 있는데 반응 챔버(42)에서 나가기 직전에 직경이 좁아지므로 다시 한번 압력이 커지게 되는 것이다.
상기 배출배관(50)은 상기 배출수단에 의해 배출된 유체와 미세 기포를 상기 반응조로 운반하는 배관이다. 본 실시예에서 상기 배출배관(50)은 도 1에 도시된 바와 같이 두 개로 구성된다.
상기 자화수단(60)은 상기 배출배관(50)에 전자기장을 발생시키는 구성으로서 상기 두 개의 배관중 어느 하나의 배관은 상기 캐비테이션 수단(10) 쪽이 N극 상기 반응조(10) 쪽이 S극으로 대전되도록 전자기장을 발생시키고, 다른 하나의 배관은 그 반대방향으 극성으로 대전되도록 전자기장을 발생시킨다. 이는 도 1에 명확하게 도시되어 있다. 상기 자화수단(60)은 영구자석을 사용할 수도 있고 전자석을 사용할 수도 있다. 영구자석을 사용하는 경우 강한 자기장을 갖는 것으로 알려진 네오디뮴 계열의 자석을 사용하는 것이 바람직하다. 전자석을 사용하면 영구자석에 비하여 강한 자기장을 발생시킬 수 있는 장점은 있으나 전력이 소모되므로 에너지 측면에서 비효율적이다.
상기 제어부(60)는 상기 임펠러(12)의 회전속도와 상기 배출배관(50)을 통해 이동하는 유체의 유량 및 유속을 제어하는 구성으로서 펌프의 압력을 조절하여 이를 제어하게 된다. 한편, 만약 상기 자화수단으로 전자석을 사용하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 자화수단 역시 제어부에 의해 제어된다.
상기 전처리 수단(80)은 저장조(30)에 유입될 유체의 내부에 있는 이물질을 제거하기 위한 수단이다. 도 1에서 도면부호 81은 전처리 수단(80)으로 유체가 유입되는 배관을 표시한 것이고 도면부호 82는 전처리 수단(80)에서 걸러진 이물질을 제거하기 위한 배관을 표기한 것이다.
이하에서는 전술한 구성을 가진 수처리 장치에 의해 유체가 처리되는 메커니즘에 대하여 설명함으로써 각 구성의 기능, 작용 및 효과의 설명에 갈음하기로 한다
처리(앞서 설명한 바와 같이 처리는 오염물질의 제거와 함께 가온을 하는 등 물에 가하는 모든 조작을 포함하는 개념이다)를 하고자 하는 유체는 전처리 수단(80)에 의해 부유물이나 협잡물 등 이물질이 제거된 상태로 저장조(30)로 유입되며 저장조(30)로 유입된 유체는 캐비테이션 수단(10)을 지나면서 그 내부에 미세 기포를 포함한 상태로 두 개의 배출배관(50)을 통해 반응수단(40)으로 이동하게 되는데 이때 미세 기포는 급격하게 압력이 증가되는 가압수단(콘 형상의 유입부(41)를 갖는 반응 챔버(41)에서 폭발적으로 파괴되면서 반응을 일으키게 된다. 미세 기포의 파괴에 의해 발생하는 압력은 위에서 설명한 바대로 수백 기압에서 수천 기압에 달하며, 온도 또한 수천도에 달하게 된다. 유속이 급격히 감소될 경우 압력은 급격히 증가되므로 미세 기포를 압력 증가에 의해 일시적으로 파괴시키는 것이 가능하며, 파괴압력의 증가는 유입부(41)에서 캐비테이션 수단(10)쪽의 직경에 대한 반응 챔버(41) 쪽의 직경의 비율에 비례하는 관계를 갖는다. 또한, 단위기포 상태로 파괴되는 것이 아니라 클러스터 형태로 파괴되기 때문에 기포의 파괴 시 발생하는 압력과 온도, 충격파는 더욱 상승하게 된다. 캐비테이션에 의해 발생된 기포는 부압의 상태이기는 하지만 순차적으로 파괴되어서는 그 효과가 반감되므로, 가압수단에 의하여 반응 챔버(41)로 유입된 미세 기포가 되도록 한꺼번에 부압에서 강한 양압의 효과를 받을 수 있도록 한 것이다.
한편, 액체에 강력한 자기력선을 가하면 액체분자의 자기모멘트와 자기장과의 작용에 의해 액체분자는 들뜨게 되고 불안정한 상태를 유지하게 된다. 두 개의 배출배관(50)은 전술한 바와 같이 각각 다른 방향으로 자기장을 발생할 수 있도록 자석을 배치하는데. 두 개의 배출배관(50)을 통해 유체가 이동하게 되면 페러데이의 전자기 유도 효과에 의해 이온이 분극화된다. 즉, 물분자의 자기모멘트와 자기장의 상호작용에 의해 물분자가 들뜨게 되고 불안정한 활성화상태로 전이가 이루어진다. 자유전자의 분극이 일어나면 유도전압이 일어나기 때문인데, 이때 유체의 속도는 최소 1.5m/sec 이상의 속도를 유지시켜주는 것이 바람직하다. 물이 활성화되면 악취제거, 질산성질소, 플루오르, Scale의 원인이 되는 탄산칼슘이온 등을 제거하는 기능이 발생하여 물을 정화시키는 작용이 발생한다. 불안정한 상태란 자기에너지를 흡수함으로써 활성화된 상태라고 말할 수가 있다. 물이 활성화되면 오염물질의 분해 및 정화기능이 향상되게 된다. 또한, N극과 S극의 반대극성으로 자화된 액체를 충돌시킬 경우 그 효과는 배가되게 된다. 본 장치는 일차적으로 캐비테이션에 의해 불안정한 상태로 전이된 액체를 전자기적인 효과에 의해 더욱 불안정한 상태로 유도하고 반응 챔버에서 충돌시킴으로서 반응효과를 배가하고자 한다.
이를 정리하면, 반응 챔버(41)에서는 1) 미세기포의 파괴로 인한 국부적인 압력 및 고온의 발생 2) 미세기포 파괴로 인한 수온의 상승효과 발생 3) 물분자의 분해로 인해 발생되는 OH radical 및 H radical의 발생 4) 배관에서 자기장의 영향으로 인한 유체분자의 활성화 기작이 한꺼번에 작용하여, 1) 슬러지세포의 파괴, 2) 냉각탑의 레지오넬라균 사멸, 3) 폐수 중의 색도물질 및 TCE 등 생물학적으로 처리가 곤란한 난분해성 물질의 파괴, 4) 악취제거, 5) 질산성질소, 플루오르, Scale의 원인이 되는 탄산칼슘이온 등의 제거 등의 효과를 기대할 수 있다.
슬러지를 본 발명의 수처리를 이용하여 전처리하고 혐기성 소화조에서 소화시킨 실험을 해본 결과 슬러지의 SS성분이 25%이상 감소하였고, 슬러지는 30%이상 감량화되었으며, 메탄가스 발생량은 30%이상 증가하는 효과를 가져왔다. 또한, 슬러지 소화조를 가온하기 위한 에너지의 공급이 필요 없게 되어 친환경적인 에너지 절감장치인 것이 입증되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 캐비테이션을 이용한 수처리 장치로 구체화될 수 있다.
10 : 캐비테이션 수단 20 : 배출수단
30 : 저장조 40 : 반응조
50 : 배출배관 60 : 자화수단

Claims (9)

  1. 캐비테이션을 이용한 수처리 장치에 있어서,
    캐비테이션 챔버와 임펠러와 상기 임펠러를 회전시키기 위한 회전수단을 포함하며, 상기 캐비테이션 챔버에 유입된 유체에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 수단;
    상기 임펠러의 회전에 의해 발생하는 캐비테이션에 의해 상기 캐비테이션 챔버 내에 발생하는 미세 기포를 유지한 상태로 상기 캐비테이션 챔버에 유입된 유체를 상기 캐비테이션 챔버의 외부로 배출하기 위한 배출수단;
    상기 캐비테이션 수단의 챔버에 유입되는 유체를 일시적으로 저장하는 저장조;
    상기 배출수단에 의해 배출된 유체가 유입되며 그 내부에서 미세 기포가 붕괴되는 반응 챔버를 포함하는 반응조;
    상기 배출수단에 의해 배출된 유체와 미세 기포를 상기 반응조로 운반하기 위한 배출배관;
    상기 배출배관에 전자기장을 발생시키는 자화수단;
    상기 캐비테이션 수단의 임펠러 회전속도와 상기 배출배관을 통해 이동하는 유체의 유량 및 유속을 제어하는 제어부;을 포함하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러의 외주면은 톱니바퀴형상이고 내부에는 회전축과 평행한 방향의 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 임펠러의 회전속도는 상기 제어부에 의해 100 내지 5000rpm의 속도로 회전하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출배관은 한 쌍으로 이루어지며,
    상기 한 쌍의 배출배관 중 어느 하나의 배출배관은 상기 캐비테이션 챔버쪽이 N극, 반응조쪽이 S극으로 자화되고, 나머지 하나의 배출배관은 상기 캐비테이션 챔버쪽이 S극, 반응조쪽이 N극으로 자화되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐비테이션 챔버에 유입되는 유체를 가압하여 캐비테이션 작용에 의해 발생하는 미세 기포가 분산되는 속도를 높이는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배출배관을 통과하여 상기 반응조로 유입되는 유체를 가압하여 미세 기포를 파괴하기 위한 가압수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가압수단은 상기 반응조와 상기 배출배관이 접하는 부분에 형성되며 배출배관에서 멀어질수록 그 직경이 커지는 콘형상의 유입부인 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반응조는 분리가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐비테이션 수단에 유입되는 유체의 이물질을 제거하기 위한 전처리 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 캐비테이션을 이용한 수처리 장치.
KR20130005573A 2013-01-17 2013-01-17 캐비테이션을 이용한 수처리 장치 KR101247110B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130005573A KR101247110B1 (ko) 2013-01-17 2013-01-17 캐비테이션을 이용한 수처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130005573A KR101247110B1 (ko) 2013-01-17 2013-01-17 캐비테이션을 이용한 수처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101247110B1 true KR101247110B1 (ko) 2013-04-03

Family

ID=48441847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130005573A KR101247110B1 (ko) 2013-01-17 2013-01-17 캐비테이션을 이용한 수처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101247110B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101268165B1 (ko) 2013-03-28 2013-05-29 주식회사 엔바이로앤에너지 캐비테이션과 전자기 유도를 이용한 수처리 장치
KR101846253B1 (ko) * 2017-10-27 2018-05-18 조기환 유체처리장치
KR20200105394A (ko) 2019-02-28 2020-09-07 공주대학교 산학협력단 용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법
KR102562699B1 (ko) * 2023-03-15 2023-08-02 주식회사 디엠 슬러지 가용화를 위한 수중구조물용 와이어쏘 절단시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11309452A (ja) 1998-05-01 1999-11-09 Mitsuyoshi Hatanaka 水質改良装置及び水質改良システム
KR100739922B1 (ko) 2000-06-23 2007-07-16 이순화 미세기포발생기 및 이것을 구비한 미세기포발생장치
KR20090131339A (ko) * 2008-06-18 2009-12-29 주식회사 영우 파동기능수 제조장치
KR20110093440A (ko) * 2010-02-12 2011-08-18 고상순 수압을 이용한 무전원 전기 발생장치를 채용한 자화환원 육각수기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11309452A (ja) 1998-05-01 1999-11-09 Mitsuyoshi Hatanaka 水質改良装置及び水質改良システム
KR100739922B1 (ko) 2000-06-23 2007-07-16 이순화 미세기포발생기 및 이것을 구비한 미세기포발생장치
KR20090131339A (ko) * 2008-06-18 2009-12-29 주식회사 영우 파동기능수 제조장치
KR20110093440A (ko) * 2010-02-12 2011-08-18 고상순 수압을 이용한 무전원 전기 발생장치를 채용한 자화환원 육각수기

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101268165B1 (ko) 2013-03-28 2013-05-29 주식회사 엔바이로앤에너지 캐비테이션과 전자기 유도를 이용한 수처리 장치
KR101846253B1 (ko) * 2017-10-27 2018-05-18 조기환 유체처리장치
KR20200105394A (ko) 2019-02-28 2020-09-07 공주대학교 산학협력단 용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법
KR102562699B1 (ko) * 2023-03-15 2023-08-02 주식회사 디엠 슬러지 가용화를 위한 수중구조물용 와이어쏘 절단시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101268165B1 (ko) 캐비테이션과 전자기 유도를 이용한 수처리 장치
US8268136B2 (en) Electrohydraulic and shear cavitation radial counterflow liquid processor
JP6296480B2 (ja) 液体処理装置及び液体処理方法
KR101247110B1 (ko) 캐비테이션을 이용한 수처리 장치
Batagoda et al. Nano-ozone bubbles for drinking water treatment
Sillanpää et al. Ultrasound technology in green chemistry
US20180163321A1 (en) Purification methods and systems for contaminated liquids and mineral slurries
RU2585635C1 (ru) Способ обеззараживания и очистки жидких сред и технологическая линия для его реализации
Wang et al. Degradation of reactive brilliant red K-2BP in water using a combination of swirling jet-induced cavitation and Fenton process
Yao et al. The effect of microbubbles on gas-liquid mass transfer coefficient and degradation rate of COD in wastewater treatment
KR101682677B1 (ko) 액상무기물 및 슬러지의 감량 장치 및 방법
US8968577B2 (en) Process for treating fluids
JP2010214263A (ja) オゾン溶解装置及びオゾン自動溶解システム
KR20210087699A (ko) 캐비테이션을 이용한 폐수처리 시스템
US9169146B2 (en) Waste treatment process for coal gasification fly ash
JP2009028595A (ja) ナノバブル含有磁気活水を用いた処理装置および処理方法、並びにナノバブル含有磁気活水製造装置
JP2009028666A (ja) ナノバブル含有磁気活水製造装置およびナノバブル含有磁気活水製造方法
KR101538891B1 (ko) 캐비테이션을 이용한 수처리 장치
Mizgiryov et al. Using hydrodynamic cavitators for wastewater post-treatment and desinfection
JP5352025B1 (ja) 円筒形磁石付気液接触型空気洗浄器
Cui et al. Elimination of two hormones by ultrasonic and ozone combined processes
KR20200105143A (ko) 호수정화를 위한 퀀텀나노마이크로버블 융합 장치
CN103787526A (zh) 利用微气泡水力空化强化混凝去除蓝藻的方法
KR20160006583A (ko) 캐비테이션을 이용한 수처리 장치
JP3608732B2 (ja) 電磁式水処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160217

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee