KR101265489B1

KR101265489B1 - 플라즈마 고도수처리장치

Info

Publication number: KR101265489B1
Application number: KR1020120134226A
Authority: KR
Inventors: 이영근
Original assignee: (주)에프에이대원
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-05-20

Abstract

본 발명은 플라즈마 고도수처리장치에 관한 것으로, 제2캡의 오존토출구 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되는 순환배관에 연결되어서 오존토출구에서 배출되는 오존을 처리수유입구로 공급하는 오존회수라인; 오존회수라인 및 순환배관에 연결되어서 순환배관 내의 처리수가 처리수유입구로 공급될 시 오존회수라인에서 공급되는 오존이 처리수에 혼합되도록 하는 오존혼합부가 포함되어 이루어지고; 외부관은 중앙 부분이 다른 부분보다 내경이 좁게 이루어진 병목부가 형성되어 있으며, 제2전극은 상하방향으로 신축가능하고 기체유입구로 유입된 기체와의 접촉면적이 증대되도록 밸로우즈관 형태로 이루어진다.
따라서, 처리수를 제1캡의 처리수유입구로 공급하여서 제1전극에 의해 플라즈마 수처리하기 전에, 처리수 내에 오존을 투입하여서 1차로 수처리하므로 수처리 효과를 향상시킬 수 있고, 기체유입구로 유입된 기체가 병목부를 통과하는 동안 제2전극에 밀착된 상태로 통과되므로 기체가 제2전극에 접촉되지 않은 상태에서 그대로 유실되지 않게 되며, 제2전극이 벨로우즈관 형태로 이루어지므로 기체와의 접촉면적이 극대화되며 이에 따라 오존 발생율이 향상된다.

Description

플라즈마 고도수처리장치{Advanced water treatment apparatus using plasma}

본 발명은 플라즈마 고도수처리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 처리수를 제1캡의 처리수유입구로 공급하여서 제1전극에 의해 플라즈마 수처리하기 전에, 처리수 내에 오존을 투입하여서 1차로 수처리하고, 기체유입구로 유입된 기체가 제1통로를 통과하는 동안 제2전극 측으로 밀착된 상태로 통과되며, 제2전극의 접촉면적을 극대화시킨 플라즈마 고도수처리장치에 관한 것이다.

플라즈마 또는 오존을 이용한 고도수처리와 관련된 기술로는 실용신안등록 제0288954호(오존발생장치)가 있다.

이 등록고안은 하나의 오존 발생부에서 유전체 장벽방전을 이용한 오존 발생 방법과 자외선 원을 사용한 자외선 오존 발생 방법을 동시에 수행하는 오존 발생장치를 제공하여, 오존 발생률을 향상시킴과 동시에 높은 전력효율을 가지는 오존 발생기를 제시하고 있다. 그런데, 이 등록고안을 현실성과 관련하여 수처리 분야에 적용하기에는 난관이 큰데, 특히 상온 이상의 온도에서 오존의 수율이 현격히 떨어지는 문제에 대한 해결책(고압 무선 방전 방식 및 자외선 방식 모두 열을 일으킨다)을 제시하고 있지 않다.

또 특허등록 제0572514호(습식 플라즈마를 이용한 수중 용존 오존 및 과산화수소의 동시 생성장치)가 있는데, 이 등록특허는 고주파 전원을 사용하여 기체, 액체 및 고체가 공존하는 영역에 습식 플라즈마를 발생시켜 수중에서 산화반응의 주요한 인자로 작용하는 용존 오존량을 증가시키고 수중 용존 오존의 자기분해 속도를 증가시킬 수 있는 과산화수소를 동시에 생성하는 장치를 제시하고 있다.

그런데, 이 등록특허 역시 상온 이상의 온도에서 오존의 수율이 현격히 떨어지는 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지 못하며, 가정용 정수시설 등의 소단위 수처리에는 적합할지 모르나 대단위 수처리 용도로는 부적합하다.

나아가, 특허등록 제0797027호(유전체장벽 방전관에서 발생되는 자외선 및 산화성 물질을 이용한 폐수처리 장치 및 이를 이용한 폐수처리방법)가 있는데, 이 등록특허는 금속봉 및 이를 둘러싸는 석영관으로 이루어진 유전체방벽 방전관, 방전관의 상단에 고전압 발생기 및 방전관의 주변과 폐수처리 장치의 내부에 원통형의 광촉매망을 포함하는 폐수처리 장치를 제시하고 있다.

이 등록특허는 폐수에 담겨진 유전체장벽 방전관 내부에서 전기적인 방전을 일으켜 각종 산화성 성분들과 자외선을 발생시키고, 이들 산화성 성분들을 미세한 기포형태로 폐수 내에 분산시켜 폐수 내의 유기물이 산화되어 제거되도록 하고, 동시에 유전체장벽 방전관에서 방출되는 자외선을 이용하여 광촉매를 활성화시키거나 폐수를 직접 조사하여 유기물이 제거되도록 함으로써 본 발명은 두 가지 이상의 메커니즘에 의해 유기물을 처리할 수 있는 처리장치와 방법을 제공하여 궁극적으로 간단한 반응장치에서 적은 전력으로 유기물이 고효율로 제거하는 효과가 있는 것으로 언급되어 있다.

그런데, 이 등록특허는 처리 용량이 기본적으로 유전체장벽 방전관의 크기에 의존하는 점에서 불리하며, 체류시간을 보장하여야 하므로 흐르는 물에 대한 수처리 용도로는 부적합하다.

또 특허등록 제0833814호(정수 처리 장치)가 있는데, 이 등록특허는 페록시라디칼과 오존 조합 공정을 이용하여 고도의 정수 능력을 갖는 정수 처리 장치를 제공하여, 정수 처리 능력을 향상시킬 수 있고, 페록시라디칼의 생성과 정수 처리를 같은 공간에서 동시에 수행함으로써 종래의 오존 단독 공정에 의한 정수 처리 장치에 비해 정수 처리 비용을 줄일 수 있는 장점을 제공하는 것으로 기술되어 있다. 그런데 이 등록특허는 역시 오존의 수율 보장이라든가 다용량 수처리 기술과는 무관하다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 등록특허 제10-1157122호(플라즈마 고도수처리장치)가 개발된 바 있다.

이는, 대장균이나 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거하고, 각종 난분해성 유기물은 오존 등의 라디칼 발생원을 통하여 제거할 수 있도록 처리대상수를 위한 제1소통로와 라디칼 반응용 기체를 위한 제2소통로를 갖는 이중관체에 플라즈마 방전용 전극을 도입하고, 외부에 구비된 수조에서 플라즈마 방전 처리된 오염 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉 반응을 유도하여 수처리하도록 구비된다.

그런데, 이러한 종래의 플라즈마 고도수처리장치는 제2소통로의 공간이 비교적 큰 반면에 전극의 접촉면적은 매우 적으므로 제2소통로를 통과하는 라디칼 반응용 기체가 전극에 제대로 접촉되지 못하고 그대로 통과되는 비율이 높다. 따라서 라디칼 반응용 기체가 전극에 충분히 접촉되지 못하므로 오존 발생율이 현저히 떨어지는 문제점이 발생되었다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 처리수를 제1캡의 처리수유입구로 공급하여서 제1전극에 의해 플라즈마 수처리하기 전에, 처리수 내에 오존을 투입하여서 1차로 수처리하도록 한 플라즈마 고도수처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 기체유입구로 유입된 기체가 제1통로를 통과하는 동안 제2전극 측으로 밀착된 상태로 통과되도록 한 플라즈마 고도수처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제2전극의 접촉면적을 극대화시킬 수 있도록 한 플라즈마 고도수처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 처리수 및 오존이 벤튜리부 및 믹싱부를 통과하는 동안 확실하게 혼합되도록 한 플라즈마 고도수처리장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 고도수처리장치는, 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제1통로가 형성되어 있는 외부관; 외부관의 일단에 결합되고 처리수가 외부관의 내측으로 유입되도록 처리수유입구가 형성되어 있으며, 라디칼 반응용 기체가 유입되도록 기체유입구가 형성되어 있는 제1캡; 외부관의 타단에 결합되고 유입된 처리수가 배출되는 처리수토출구가 형성되어 있으며 라디칼 반응용 기체가 반응하여 생성된 오존이 배출되는 오존토출구가 형성되어 있는 제2캡; 외부관의 내부에 설치되고 양단이 제1캡 및 제2캡에 결합되어 있으며 처리수유입구에서 투입된 처리수가 처리수토출구로 배출되도록 제2통로가 형성되어 있는 내부관; 내부관의 제2통로를 관통하도록 배열되어 있는 제1전극과, 외부관의 제1통로에 배열되어 있는 제2전극과, 제1전극 및 제2전극에 연결되어서 이에 전원을 공급하는 전원부로 이루어진 플라즈마발생부; 제1캡 및 제2캡에 연결되어서 제2통로를 통과하여 배출되는 처리수와 제1통로를 통과하여 배출되는 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조; 제2캡의 오존토출구 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되는 순환배관에 연결되어서 오존토출구에서 배출되는 오존을 처리수유입구로 공급하는 오존회수라인; 오존회수라인 및 순환배관에 연결되어서 순환배관 내의 처리수가 처리수유입구로 공급될 시 오존회수라인에서 공급되는 오존이 처리수에 혼합되도록 하는 오존혼합부가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 플라즈마 고도수처리장치의 다른 특징은, 외부관은, 중앙 부분이 다른 부분보다 내경이 좁게 이루어진 병목부가 형성되어 있어서, 기체유입구로 유입된 기체가 병목부를 통과하는 동안 제2전극에 접촉되는 것을 증대시켜서 오존 생성율을 증가시키도록 구비된다.

본 발명의 플라즈마 고도수처리장치의 또 다른 특징은, 제2전극은, 상하방향으로 신축가능하고 기체유입구로 유입된 기체와의 접촉면적이 증대되도록 밸로우즈관 형태로 이루어진다.

본 발명의 플라즈마 고도수처리장치의 또 다른 특징은, 오존혼합부는, 순환배관 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되고 내부에 오존회수라인이 연결된 병목공간이 형성되어 있으며 처리수가 병목공간을 통과하는 동안 유속이 증가되도록 하여서 오존회수라인 내의 오존이 흡입되어서 처리수에 혼합되도록 하는 벤튜리부와, 벤튜리부 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되고 벤튜리부를 통과한 처리수 및 오존이 혼합되도록 하는 믹싱부로 이루어진다.

본 발명의 플라즈마 고도수처리장치의 또 다른 특징은, 믹싱부는, 벤튜리부 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되는 케이싱과, 케이싱의 내부에 공회전되도록 설치되는 회전축과, 회전축의 둘레에 설치되어 있고 벤튜리부에서 처리수유입구 측으로 배출되는 처리수 및 오존을 혼합시키는 베인과, 베인 사이의 케이싱 내주면에 설치되고 케이싱을 통과하는 처리수의 흐름을 방해하여서 케이싱 내에서 와류가 형성되도록 하므로 처리수와 오존의 혼합을 유도하는 댐퍼로 이루어진다.

이상에서와 같은 본 발명은, 제2캡의 오존토출구 및 순환배관에 연결되어서 오존토출구에서 배출되는 오존을 처리수유입구로 공급하는 오존회수라인과, 오존회수라인 및 순환배관에 연결되어서 순환배관 내의 처리수가 처리수유입구로 공급될 시 오존회수라인에서 공급되는 오존이 처리수에 혼합되도록 하는 오존혼합부가 구비된다. 따라서, 처리수를 제1캡의 처리수유입구로 공급하여서 제1전극에 의해 플라즈마 수처리하기 전에, 처리수 내에 오존을 투입하여서 1차로 수처리하므로 수처리 효과를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 외부관은, 중앙 부분이 다른 부분보다 내경이 좁게 이루어진 병목부가 형성되어 있다. 따라서, 기체유입구로 유입된 기체가 병목부를 통과하는 동안 제2전극에 밀착된 상태로 통과되며 이에 따라 기체가 제2전극에 접촉되지 않은 상태에서 그대로 유실되지 않도록 하므로 오존 생성율을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 제2전극은, 상하방향으로 신축가능하고 기체유입구로 유입된 기체와의 접촉면적이 증대되도록 밸로우즈관 형태로 이루어진다. 따라서 제2전극의 길이를 제1통로의 길이에 맞게 그 길이를 가변시킬 수 있으므로 호환성이 향상된다. 또한 제2전극이 벨로우즈관 형태로 이루어지므로 기체와의 접촉면적이 극대화되며 이에 따라 오존 발생율이 향상된다.

본 발명의 오존혼합부는, 순환배관 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되고 내부에 오존회수라인이 연결된 병목공간이 형성되어 있으며 처리수가 병목공간을 통과하는 동안 유속이 증가되도록 하여서 오존회수라인 내의 오존이 흡입되어서 처리수에 혼합되도록 하는 벤튜리부와, 벤튜리부 및 제1캡의 처리수유입구에 연결되고 벤튜리부를 통과한 처리수 및 오존이 혼합되도록 하는 믹싱부로 이루어진다. 따라서 처리수가 벤튜리부의 병목공간을 통과하는 동안 유속이 증가하게 되고 이에 따라 오존회수라인 내의 오존이 병목공간 내로 흡입되어서 처리수에 혼합된다. 오존이 혼합된 처리수는 믹싱부를 통과하는 동안 다수의 베인에 의해 다시 혼합되고 댐퍼들에 부딪히면서 와류가 발생되며 이에 따라 처리수 및 오존이 확실하게 혼합된다. 그러므로 처리수 및 오존이 벤튜리부 및 믹싱부를 통과하는 동안 확실하게 혼합되므로 수처리 효과가 극대화된다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 수처리장치를 보인 개략적 부분 발췌 단면도
도 2는 본 발명의 플라즈마 수처리장치가 중,대단위 수처리에 적합한 형태로 배열된 상태를 보인 개략도
도 3은 오존혼합부를 발췌한 개략적 단면도

본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 수처리장치를 보인 개략적 부분 발췌 단면도이고, 도 2는 본 발명의 플라즈마 수처리장치가 중,대단위 수처리에 적합한 형태로 배열된 상태를 보인 개략도이며, 도 3은 오존혼합부를 발췌한 개략적 단면도이다.

이러한 본 발명의 플라즈마 고도수처리장치는, 외부관(10), 제1캡(20), 제2캡(30), 내부관(40), 플라즈마발생부(50), 수조(60), 오존회수라인(70), 오존혼합부(80)를 포함하여 이루어진다.

외부관(10)은, 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제1통로(13)가 형성되어 있다.

이 외부관(10)은, 양단부에 후술할 제1캡(20) 및 제2캡(30)의 둘레에 결합되는 결합부(11)가 형성되어 있고, 중앙 부분에 다른 부분보다 내경이 좁게 이루어진 병목부(12)가 형성되어 있다. 따라서 기체유입구(22)로 유입된 기체가 외부관(10)의 병목부(12)를 통과하는 동안 제2전극(53)에 접촉되는 것을 증대시켜서 오존 생성율을 증가시키게 된다.

제1캡(20)은, 외부관(10) 상측의 결합부(11)에 결합된다. 이 제1캡(20)에는 처리수가 외부관(10)의 내측으로 유입되어서 후술할 내부관(40)의 제2통로(41)로 공급되도록 처리수유입구(21)가 형성되어 있으며, 라디칼 반응용 기체가 유입되어서 외부관(10)의 제1통로(13)로 공급되도록 기체유입구(22)가 형성되어 있다.

제2캡(30)은, 외부관(10) 하측의 결합부(11)에 결합된다. 이 제2캡(30)에는 후술할 내부관(40)의 제2통로(41)를 통과한 처리수가 배출되도록 처리수토출구(32)가 형성되어 있으며, 제1통로(13)에서 생성된 오존이 배출되도록 오존토출구(31)가 형성되어 있다.

내부관(40)은, 외부관(10) 내부의 제1통로(13) 내에 설치된다. 내부관(40)의 양단은 제1캡(20) 및 제2캡(30)에 결합되어 있으며 처리수유입구(21)에서 투입된 처리수가 처리수토출구(32)로 배출되도록 내부에 제2통로(41)가 형성되어 있다.

제1캡(20) 및 제2캡(30)에는 고정마개(43)가 체결되어서 내부관(40)의 양단부와 제1캡(20) 및 제2캡(30)을 결합시킨다.

이러한 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리장치는 내부관(40)의 제2통로(41)에 유전체비드(42)가 다수 충진되어 있는 것이 바람직하다. 유전체비드(42)는 처리대상수 통과에 따라 물과 충돌하여 랜덤하게 움직여 제2통로(41) 내에서 안정적인 전위를 발생시켜 각종 세균이나 다양한 병원성 균을 보다 효과적으로 제거하는 기능을 하게 된다.

플라즈마발생부(50)는, 제1전극(52), 제2전극(53), 전원부(51)로 이루어진다.

제1전극(52)은, 내부관(40)의 제2통로(41)를 관통하도록 배열되어 있고 전원부(51)에 연결되어 있다.

제2전극(53)은, 외부관(10)의 제1통로(13)에 배열되어 있고 내부관(40)의 둘레에 위치되며, 전원부(51)에 연결되어 있다. 이 제2전극(53)은, 상하방향으로 신축가능하고 기체유입구(22)로 유입된 기체와의 접촉면적이 증대되도록 밸로우즈관 형태로 이루어진다.

수조(60)는, 제2캡(30)의 처리수토출구(32) 및 오존토출구(31)에 연결되어 있다. 따라서, 내부관(40)의 제2통로(41)를 통과한 처리수와 외부관(10)의 제1통로(13)를 통과한 오존이 유입되면서 처리수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어진다.

수조(60)와 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에는 순환배관(63)이 연결되어 있다. 따라서 수조(60)에서 처리된 처리수를 다시 제1캡(20)의 처리수유입구(21)를 통해 내부관(40)의 제2통로(41)로 순환시킬 수 있다.

이러한 수조(60)는 플라즈마 방전 처리된 처리수가 유입되는 좌측의 처리수유입수조(61)와, 처리수유입수조(61) 내의 처리수가 유입되거나 외부의 수원(W)이 공급되는 우측의 처리대상수유입수조(62)로 나누어질 수 있으며, 좌측의 처리수유입수조(61)에는 처리수배출배관(64) 외에 제2캡(30)의 처리수토출구(32)에 연결된 처리수배관(65) 및 펌프(66)가 연결된다. 또한, 수조(60)에서 라디칼 발생원과 반응한 후 다시 플라즈마 방전 처리를 거치도록 순환배관(63)과 순환펌프(67)가 더 연결된다.

한편, 제2캡(30)의 오존토출구(31)와 처리수배관(65), 순환배관(63)에는 오존배출배관(68)이 연결되어 있다. 따라서 오존토출구(31)에서 배출되는 오존이 제2캡(30)의 처리수토출구(32)를 통해 수조(60)로 공급되는 처리수에 공급되어서 수조(60)의 처리수유입수조(61)에서 라디칼 발생원의 반응이 이루어지도록 하며, 수조(60)에서 순환배관(63)을 통해 다시 제1캡(20)의 처리수유입구(21)로 순환되는 처리수에 투입되어서 처리수에 라디칼 발생원의 반응이 이루어지도록 한다.

오존회수라인(70)은, 제2캡(30)의 오존토출구(31) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되는 순환배관(63)에 연결되어서 오존토출구(31)에서 배출되는 오존을 처리수유입구(21)로 공급한다.

오존혼합부(80)는, 오존회수라인(70) 및 순환배관(63)에 연결되어서 순환배관(63) 내의 처리수가 처리수유입구(21)로 공급될 시 오존회수라인(70)에서 공급되는 오존이 처리수에 혼합되도록 한다.

이러한 오존혼합부(80)는, 벤튜리부(81) 및 믹싱부(85)로 이루어진다.

벤튜리부(81)는, 순환배관(63)에 연결되어서 처리수가 유입되는 유입공간(82)과, 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되어서 유입공간(82)으로 유입된 처리수가 처리수유입구(21) 측으로 배출되는 배출공간(83)과, 유입공간(82) 및 배출공간(83) 사이에 연결되고 이들보다 작은 통로를 갖도록 형성된 병목공간(84)으로 이루어진다. 이 병목공간(84)에는 오존회수라인(70)이 연결되어 있다.

따라서 처리수가 순환배관(63)을 통해서 유입공간(82)으로 유입된 후 병목공간(84)을 통과하는 동안 유속이 증가되며 이에 따라 오존회수라인(70) 내의 오존이 병목공간(84)으로 흡입되어서 처리수에 혼합된다. 병목공간(84)으로 흡입된 오존은 처리수와 함께 배출공간(83)을 통해 제1캡(20)의 처리수유입구(21)로 공급된다.

믹싱부(85)는, 벤튜리부(81) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되고 벤튜리부(81)를 통과한 처리수 및 오존이 혼합되도록 한다.

이러한 믹싱부(85)는, 벤튜리부(81) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되는 케이싱(86)과, 케이싱(86)의 내부에 공회전되도록 설치되는 회전축(87)과, 회전축(87)의 둘레에 설치되어 있고 벤튜리부(81)에서 처리수유입구(21) 측으로 배출되는 처리수 및 오존을 혼합시키는 베인(88)과, 베인(88) 사이의 케이싱(86) 내주면에 설치되고 케이싱(86)을 통과하는 처리수의 흐름을 방해하여서 케이싱 내에서 와류가 형성되도록 하므로 처리수와 오존의 혼합을 유도하는 댐퍼(89)로 이루어진다.

이러한 구성의 본 발명의 플라즈마 고도수처리장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 전원부(51)에서 플라즈마 방전용 제1전극(52), 제2전극(53)에 전원을 인가한다. 이러한 상태에서 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 처리수를 유입하고 제1캡(20)의 기체유입구(22)에 기체공급원(O₂)을 공급한다.

처리수가 내부관(40)의 제2통로(41)를 통과하는 동안 플라즈마 방전 처리되고, 기체공급원이 외부관(10)의 제1통로(13)를 통과하는 동안 제2전극(53)에 접촉되면서 오존이 발생된다.

본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리장치에서 플라즈마 방전 처리는 대장균이나 각종 세균, 기타 다양한 병원성 세균의 박멸과 하천과 수계의 조류 및 유해물질의 제거를 주목적으로 하고, 오존과 같은 라디칼 발생원은 각종 난분해성 유기물, 독성물질과 수중 생태독성 및 색도와 냄새 등을 분해 처리하는 것이 주목적으로 한다.

무엇보다도 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리장치는 상수원, 수돗물, 하페수처리시설 등의 수원과 연계되어 있으므로 외부에서 새로 지속적으로 공급되는 처리대상수로 인하여 플라즈마 방전으로 인한 열발생에도 불구하고 내부관(40)이 수온에 맞게 냉각되므로 온도에 취약한 오존 등의 라디칼 발생원의 열적 안전성이 확보되어 오존발생 수율 및 처리효율이 향상된다.

내부관(40)의 제2통로(41)를 통과하면서 플라즈마 방전 처리된 처리수는 제2캡(30)의 처리수토출구(32)로 배출되어서 처리수배관(65)을 통해 수조(60)의 처리수유입수조(61)로 유입된다.

외부관(10)의 제1통로(13)에서 생성된 오존은 제2캡(30)의 오존토출구(31)로 배출되어서 오존배출배관(68)을 통해 처리수배관(65)으로 공급된다. 오존이 처리수배관(65)으로 공급되면 처리수와 함께 수조(60)의 처리수유입수조(61)로 공급되어서 라디칼 발생원의 반응이 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 고도수처리장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 본 발명은 제2캡(30)의 오존토출구(31) 및 순환배관(63)에 연결되어서 오존토출구(31)에서 배출되는 오존을 처리수유입구(21)로 공급하는 오존회수라인(70)과, 오존회수라인(70) 및 순환배관(63)에 연결되어서 순환배관(63) 내의 처리수가 처리수유입구(21)로 공급될 시 오존회수라인(70)에서 공급되는 오존이 처리수에 혼합되도록 하는 오존혼합부(80)가 구비된다.

따라서, 처리수를 제1캡(20)의 처리수유입구(21)로 공급하여서 제1전극(52)에 의해 플라즈마 수처리하기 전에, 처리수 내에 오존을 투입하여서 1차로 수처리하므로 수처리 효과를 향상시킬 수 있다.

둘째, 본 발명의 외부관(10)은 중앙 부분이 다른 부분보다 내경이 좁게 이루어진 병목부(12)가 형성되어 있다.

따라서, 기체유입구(22)로 유입된 기체가 병목부(12)를 통과하는 동안 제2전극(53)에 밀착된 상태로 통과되며 이에 따라 기체가 제2전극(53)에 접촉되지 않은 상태에서 그대로 유실되지 않도록 하므로 오존 생성율을 증가시킬 수 있다.

셋째, 본 발명의 제2전극(53)은 상하방향으로 신축가능하고 기체유입구(22)로 유입된 기체와의 접촉면적이 증대되도록 밸로우즈관 형태로 이루어진다.

따라서 제2전극(53)의 길이를 제1통로(13)의 길이에 맞게 그 길이를 가변시킬 수 있으므로 호환성이 향상된다.

또한 제2전극(53)이 벨로우즈관 형태로 이루어지므로 기체와의 접촉면적이 극대화되며 이에 따라 오존 발생율이 향상된다.

넷째, 본 발명의 오존혼합부(80)는 순환배관(63) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되고 내부에 오존회수라인(70)이 연결된 병목공간(84)이 형성되어 있으며 처리수가 병목공간(84)을 통과하는 동안 유속이 증가되도록 하여서 오존회수라인(70) 내의 오존이 흡입되어서 처리수에 혼합되도록 하는 벤튜리부(81)와, 벤튜리부(81) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되고 벤튜리부(81)를 통과한 처리수 및 오존이 혼합되도록 하는 믹싱부(85)로 이루어진다.

따라서 처리수가 벤튜리부(81)의 병목공간(84)을 통과하는 동안 유속이 증가하게 되고 이에 따라 오존회수라인(70) 내의 오존이 병목공간(84) 내로 흡입되어서 처리수에 혼합된다.

오존이 혼합된 처리수는 믹싱부(85)를 통과하는 동안 다수의 베인(88)에 의해 다시 혼합되고 댐퍼(89)들에 부딪히면서 와류가 발생되며 이에 따라 처리수와 오존이 확실하게 혼합된다. 그러므로 처리수 및 오존이 벤튜리부(81) 및 믹싱부(85)를 통과하는 동안 확실하게 혼합되므로 수처리 효과가 극대화된다.

한편, 베인(88)의 둘레에는 살균, 소독 기능 등을 가진 방향제 물질이 코팅됨에 따라, 살균 등의 작용을 하여 수처리 효과를 향상시킬 수 있다.

방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 마누카 30중량%, 마조람 25중량%, 머틀 25중량%, 베이 20중량%로 이루어진다.

여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3∼5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 3∼5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다.

기능성 오일 중 마누카(Manuka)는 화학적 구성요소를 살펴보면 caryophyllene, geraniol, pinene, linalol 등을 들 수 있는데 항바이러스, 항진균성작용과 함께 살균작용 등에 좋은 효과를 나타낸다. 마조람(Marjoram)은 주된 화학성분으로는 borneol, camphor, origanol 등을 들 수 있으며 진경, 진정작용 등이 우수하다. 머틀(Myrtle)은 화학적 구성요소로는 cineol, myrtenol, pinene 등을 들 수 있으며, 살균, 살충작용 등에 좋은 효과가 있다. 베이(Bay)는 주된 화학성분으로는 geraniol, linalool, terpineol 등을 들 수 있고, 살균효과 등이 우수하다.

이러한 기능성 오일이 베인(88)의 둘레에 코팅됨에 따라 살균 등의 작용을 하여 수처리 효과를 극대화시키게 된다.

10 : 외부관 11 : 결합부
12 : 병목부 13 : 제1통로
20 : 제1캡 21 : 처리수유입구
22 : 기체유입구 30 : 제2캡
31 : 오존토출구 32 : 처리수토출구
40 : 내부관 41 : 제2통로
42 : 유전체비드 43 : 고정마개
50 : 플라즈마발생부 51 : 전원부
52 : 제1전극 53 : 제2전극
60 : 수조 61 : 처리수유입수조
62 : 처리대상수유입수조 63 : 순환배관
64 : 처리수배출배관 65 : 처리수배관
66 : 펌프 67 : 순환펌프
68 : 오존배출배관 70 : 오존회수라인
80 : 오존혼합부 81 : 벤튜리부
82 : 유입공간 83 : 배출공간
84 : 병목공간 85 : 믹싱부
86 : 케이싱 87 : 회전축
88 : 베인 89 : 댐퍼

Claims

라디칼 반응용 기체가 통과하는 제1통로(13)가 형성되고, 양단부에 결합부(11)가 형성되어 있는 외부관(10);
외부관(10) 일단의 결합부(11)에 결합되고 처리수가 외부관(10)의 내측으로 유입되도록 처리수유입구(21)가 형성되어 있으며, 라디칼 반응용 기체가 유입되도록 기체유입구(22)가 형성되어 있는 제1캡(20);
외부관(10)의 타단의 결합부(11)에 결합되고 유입된 처리수가 배출되는 처리수토출구(32)가 형성되어 있으며 라디칼 반응용 기체가 반응하여 생성된 오존이 배출되는 오존토출구(31)가 형성되어 있는 제2캡(30);
외부관(10)의 내부에 설치되고 양단이 제1캡(20) 및 제2캡(30)에 결합되어 있으며 처리수유입구(21)에서 투입된 처리수가 처리수토출구(32)로 배출되도록 제2통로(41)가 형성되어 있고 제2통로(41)에 유전체비드(42)가 다수 충진되어서 처리대상수가 제2통로(41)를 통과할 때에 물과 충돌하여 제2통로(41) 내에서 전위를 발생시키도록 하는 내부관(40);
내부관(40)의 양단부에 구비되고 제1캡(20) 및 제2캡(30)에 체결되어서 내부관(40)의 양단부와 제1캡(20) 및 제2캡(30)을 결합시키는 고정마개(43);
내부관(40)의 제2통로(41)를 관통하도록 배열되어 있는 제1전극(52)과, 외부관(10)의 제1통로(13)에 배열되어 있는 제2전극(53)과, 제1전극(52) 및 제2전극(53)에 연결되어서 이에 전원을 공급하는 전원부(51)로 이루어진 플라즈마발생부(50);
제1캡(20) 및 제2캡(30)에 연결되어서 제2통로(41)를 통과하여 배출되는 처리수와 제1통로(13)를 통과하여 배출되는 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조(60);
제2캡(30)의 오존토출구(31) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되는 순환배관(63)에 연결되어서 오존토출구(31)에서 배출되는 오존을 처리수유입구(21)로 공급하는 오존회수라인(70);
오존회수라인(70) 및 순환배관(63)에 연결되어서 순환배관(63) 내의 처리수가 처리수유입구(21)로 공급될 시 오존회수라인(70)에서 공급되는 오존이 처리수에 혼합되도록 하는 오존혼합부(80)가 포함되어 이루어지고;
외부관(10)은, 중앙 부분이 다른 부분보다 내경이 좁게 이루어진 병목부(12)가 형성되어 있어서, 기체유입구(22)로 유입된 기체가 병목부(12)를 통과하는 동안 제2전극(53)에 접촉되는 것을 증대시켜서 오존 생성율을 증가시키도록 구비되며;
제2전극(53)은, 상하방향으로 신축가능하고 기체유입구(22)로 유입된 기체와의 접촉면적이 증대되도록 밸로우즈관 형태로 이루어지고;
수조(60)는 플라즈마 방전 처리된 처리수가 유입되는 처리수유입수조(61)와, 처리수유입수조(61) 내의 처리수가 유입되거나 외부의 수원(W)이 공급되는 처리대상수유입수조(62)로 나누어지고, 처리수유입수조(61)에는 처리수가 배출되는 처리수배출배관(64) 외에 제2캡(30)의 처리수토출구(32)에 연결된 처리수배관(65) 및 펌프(66)가 연결되며, 수조(60)에서 라디칼 발생원과 반응한 처리수를 다시 오존혼합부(80)로 공급하여서 다시 플라즈마 방전 처리를 거치도록 순환배관(63)과 순환펌프(67)가 더 연결되고, 제2캡(30)의 오존토출구(31)와 처리수배관(65), 순환배관(63)에는 오존배출배관(68)이 연결되어서, 오존토출구(31)에서 배출되는 오존이 제2캡(30)의 처리수토출구(32)를 통해 수조(60)로 공급되는 처리수에 공급되므로 수조(60)의 처리수유입수조(61)에서 라디칼 발생원의 반응이 이루어지도록 하며;
오존혼합부(80)는, 순환배관(63) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되고 내부에 오존회수라인(70)이 연결된 병목공간(84)이 형성되어 있으며 처리수가 병목공간(84)을 통과하는 동안 유속이 증가되도록 하여서 오존회수라인(70) 내의 오존이 흡입되어서 처리수에 혼합되도록 하는 벤튜리부(81)와, 벤튜리부(81) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되고 벤튜리부(81)를 통과한 처리수 및 오존이 혼합되도록 하는 믹싱부(85)로 이루어지며;
벤튜리부(81)는, 순환배관(63)에 연결되어서 처리수가 유입되는 유입공간(82)과, 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되어서 유입공간(82)으로 유입된 처리수가 처리수유입구(21) 측으로 배출되는 배출공간(83)과, 유입공간(82) 및 배출공간(83) 사이에 연결되고 이들보다 작은 통로를 갖도록 형성된 병목공간(84)으로 이루어지고;
믹싱부(85)는, 벤튜리부(81) 및 제1캡(20)의 처리수유입구(21)에 연결되는 케이싱(86)과, 케이싱(86)의 내부에 공회전되도록 설치되는 회전축(87)과, 회전축(87)의 둘레에 설치되어 있고 벤튜리부(81)에서 처리수유입구(21) 측으로 배출되는 처리수 및 오존을 혼합시키는 베인(88)과, 베인(88) 사이의 케이싱(86) 내주면에 설치되고 케이싱(86)을 통과하는 처리수의 흐름을 방해하여서 케이싱 내에서 와류가 형성되도록 하므로 처리수와 오존의 혼합을 유도하는 댐퍼(89)로 이루어지며;
베인(88)의 둘레에는 기능성 오일이 혼합된 방향제 물질이 코팅되되, 혼합비율은 방향제 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 마누카 30중량%, 마조람 25중량%, 머틀 25중량%, 베이 20중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리장치.
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