KR101370758B1

KR101370758B1 - 기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템

Info

Publication number: KR101370758B1
Application number: KR1020130077433A
Authority: KR
Inventors: 변진섭
Original assignee: 변진섭
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2014-03-06

Abstract

본 발명에 따른 수질정화시스템은, 수중의 물을 끌어들여 유입시키는 수중펌프, 오존가스를 공급하는 오존발생장치, 상기 수중펌프로부터 공급되는 물과 상기 오존발생장치로부터 공급되는 오존가스를 공급받아, 공급된 물에 용존되는 오존가스량을 증대시키는 고농도 기액 혼합장치 및 상기 고농도 기액 혼합장치로부터 배출되는 혼합수를 수중에 다시 분사시키는 분사장치를 포함함으로써, 골프장 연못과 같은 녹조가 많이 발생할 수 있는 환경에 적용되어 녹조를 최소화하면서도 경제적이고 지속적인 수질관리가 가능하게 한다.

Description

기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템{Water-Purifying System using Gas-liquid mixing device of high concentrations}

본 발명은 골프장 연못, 소호(沼湖) 등 고인 물의 정화를 위한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 액체에 기체를 대용량 고농도로 혼합하여 공급하는 기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템에 관한 것이다.

연못이나 호수 등과 같이 고여 있는 물은 주기적으로 정화를 하지 않으면 오염이 쉽게 되기 마련이고, 연못이나 호수가 오염되면 오염에 의한 악취는 물론, 수중 생태계의 파괴와 주변 환경의 오염 문제까지 야기시키게 되는 원인이 된다.

특히, 골프장 해저드(Hazard)는 골프 코스로서의 기능과 자연경관으로서의 기능은 물론, 우수 집수조로서의 역할을 하는데, 골프장 연못은 그 특성상 심도가 낮고 항상 고여있는 관계로 수질 악화가 심각한 상황이다.

그러나 골프장에서는 매년 골프장 관리를 외주 용역에 의존하고 있고, 대부분의 용역업체들은 기준치를 초과하는 화학약품을 사용하여 골프장 연못을 관리하고 있으나, 이는 임시방편의 수질관리로 골프장 연못 수질관리의 문제점을 근본적으로 해결하지 못한다.

또한, 골프장 연못은 조류 등과 같은 수생식물의 생장에 영향을 미치는 3미터 보다 낮은 깊이의 연못으로 햇볕이 바닥까지 투과되고 주변으로부터 유입된 부유물질(질소, 인 등)과 적정한 온도 때문에 녹조류가 발생할 수 있는 최적의 조건을 갖고 있다.

이와 같은 녹조의 제거는 어려움이 많고 적지않은 비용이 발생되지만 투입비용에 비해 효과적인 제거가 이루어지지 못하는 실정이다.

본 발명은 골프장 연못과 같은 녹조가 많이 발생할 수 있는 환경에 적용되어 녹조를 최소화하면서도 경제적이고 지속적인 수질관리가 가능한 수질정화시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수질정화시스템은, 수중의 물을 끌어들여 유입시키는 수중펌프, 오존가스를 공급하는 오존발생장치, 상기 수중펌프로부터 공급되는 물과 상기 오존발생장치로부터 공급되는 오존가스를 공급받아, 공급된 물에 용존되는 오존가스량을 증대시키는 고농도 기액 혼합장치 및 상기 고농도 기액 혼합장치로부터 배출되는 혼합수를 수중에 다시 분사시키는 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 고농도 기액 혼합장치는, 물과 오존가스가 혼합된 혼합물을 공급하는 공급부와, 외형을 이루는 본체와, 상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 공급부로부터 상기 혼합물을 공급받아 분사하는 제1분사부와, 상기 제1분사부에서 상기 혼합물을 분사시켜 거품을 생성하는 거품발생부와, 상기 거품발생부를 거쳐 생성된 거품이 오존수로 변환되고 변환된 오존수를 상기 본체의 내면에 분사시키며 상기 본체의 내부압력을 상승시키는 하나 이상의 제2분사부를 구비하는 혼합수생성부 및 상기 본체에 상기 제2분사부를 통해 분사된 오존수를 배출하는 배출부를 포함하되, 상기 거품발생부를 통해 상기 혼합물을 거품으로 변환하여 접촉면적을 증가시켜서 용존 오존가스량을 상승시키는 것을 구체적인 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 내부 또는 상기 혼합수생성부의 한 부분에 상기 제2분사부로부터 분사된 오존수를 거품으로 변환시키는 하나 이상의 버블발생부를 더 포함하되, 상기 버블발생부를 통해 상기 오존수의 접촉면적을 증가시켜서 용존 오존가스량을 더욱 상승시킬 수 있다.

또, 상기 제1분사부는, 회전하되, 상기 제1분사부가 회전하면서 상기 혼합물을 상기 거품발생부로 분사시켜 상기 거품발생부에서 생성되는 거품의 양이 증가할 수 있다.

또, 상기 거품발생부 또는 상기 버블발생부는 메쉬 또는 타공판 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 오존수를 이용하여 호소 및 골프장 연못 등의 수질환경의 개선이 가능하고, 녹조발생을 억제시키는 효과가 있다.

또한, 정화된 물을 다시 재공급함으로써 끌어올린 물을 잘못 방출함으로써 발생하는 2차적 환경문제의 염려가 없고, 수자원의 낭비를 줄일 수 있다.

그리고, 거품발생부를 통해 생성되는 거품으로 인하여 접촉면적이 증가하고, 이에 따라 물에 기체가 잘 용해되며, 수평하게 설치되는 타공판에 의하여 거품 또는 혼합물의 체류시간의 연장과 접촉면적 증가로 인해 기체의 액체에의 용해율을 높일 수 있고, 버블발생부를 통해 생성되는 거품으로 인하여 접촉면적이 또 한번 증가하고, 이에 따라 그 용해율은 더욱 높아진 기액혼합장치를 이용함으로써, 고농도의 오존수의 투입이 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수질정화시스템을 개략적으로 도시한 것.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고농도 기액 혼합장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고농도 기액 혼합장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 III-III 단면도.
도 5는 본 발명에서 제2분사부의 다른 예를 나타낸 측면도.
도 6은 본 발명에서 타공판의 다른 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에서 버블발생부의 다른 예를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고농도 기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템은, 펌핑수단(2), 오존발생장치(O), 고농도 기액 혼합장치(1) 및 분사장치(I)를 포함하여 구성됨으로써, 골프장 연못 등과 같은 정화가 필요한 호소의 물을 펌핑수단의 펌프(P)에 의해 끌어들이고, 고농도 기액 혼합장치(1)에서 끌어들인 물과 오존발생장치(O)로부터 공급되는 오존가스를 공급받아 공급된 물에 용존 오존가스량을 상승시켜서, 다시 호소에 분사장치(I)를 이용하여 혼합수를 분사시킴으로써, 고농도로 용존된 오존수의 살균작용에 의해서 호소의 녹조현상을 최대한 저지시키면서 이를 연속적, 지속적으로 수행함으로써 궁극적으로 수질의 개선을 가져올 수 있는 시스템이다.

펌핑수단(2)은, 펌프(P)를 내포할 수 있는 공간을 가지고, 다수의 홀(22)이 형성된 메쉬망 형태의 부유박스(21), 부유박스(21)가 수면에 떠 있을 수 있도록 부유박스(21)의 측면에 형성되는 스티로폼 등으로 이루어진 부유대(23), 부유박스(21) 내에 비치되어 부유박스(21)의 홀(22)을 통과하여 부유박스(21) 내부공간으로 유입되는 물을 끌어들이는 펌프(P), 펌프(P)에 의해 끌어들인 물이 기액혼합장치(1)로 유입되도록 기액혼합장치(1)의 공급관(121)과 연결되는 유입관(25) 등으로 구성된다.

이와 같이 구성됨에 의해, 호소의 특징상 부유가 많은 오염물을 쉽게 유입시킬 수 있고, 이에는 더불어 호소 밖으로 연결되는 로프(26)가 더 구비되어, 필요에 따라 인력으로 펌핑수단(2)의 이동이 가능하게 한다.

다음으로, 고농도 기액 혼합장치(1)는, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본체(11), 공급부(12), 혼합수생성부(13), 배출부(14), 버블발생부(15), 압력측정부(16), 감압밸브(17) 및 제2감압밸브(18)를 포함한다.

본체(11)는, 대략 상단 및 하단이 막힌 원통 형태이고, 하단에는 내부에 잔존물을 제거하도록 밸브(V)가 설치된다.

공급부(12)는, 공급관(121), 가압펌프(122) 및 유량조절부(123)를 포함한다.

공급관(121)은, 대략 파이프 형태로 본체(11) 및 후술할 몸체(131)를 수평하게 관통하여 설치된다. 이때, 공급관(121)의 끝단에는 공급관(121)에 허용압력 이상으로 압력이 상승하면 공급관(121)의 압력을 제거하도록 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.

공급관(121)의 일단은 수중펌프(P)와 연결되어 수중펌프(P)로부터 물이 공급되게 되고, 또한 오존발생장치(O)와 연결됨으로써 오존가스가 함께 유입되게 된다.

유량조절부(123)는, 공급관(121)과 연결되되 본체(11) 이전에 배치되고, 혼합물의 공급량 및 혼합물의 분사압력을 조절한다.

혼합수생성부(13)는, 몸체(131), 거품발생부(132), 제1분사부(133), 타공판(134), 다리(135) 및 제2분사부(136)를 포함한다.

몸체(131)는, 대략 상단 및 하단이 막힌 원통형으로 본체(11)보다 작게 형성되며, 본체(11)의 내부에 배치되되, 몸체(131)의 하단과 본체(11) 사이에 다리(135)가 설치되어 대략 본체(11)의 내부 중간에 배치된다.

거품발생부(132)는, 대략 원통형태의 메쉬(M)가 몸체(131)의 내부 천장에 설치된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 거품발생부(132)는 메쉬(M)를 사용하였지만 동일한 구멍 또는 크기가 서로 다른 구멍이 형성된 타공판(미도시)이 사용될 수 있다.

제1분사부(133)는, 공급관(121)과 연결되는 수직관(133a)이 몸체(131)의 내부에 배치되고, 수직관(133a)의 상단에 회전노즐(133b)이 설치되되, 회전노즐(133b)이 메쉬(M)의 중앙에 삽입된다. 이때, 공급관(121)으로부터 혼합물을 공급받아서 메쉬(M)에 혼합물을 분사시키면, 혼합물이 메쉬(M)를 통과하면서 거품이 생성된다. 이에 따라, 혼합물의 접촉면적이 커져서 기체가스와 액체에 잘 용해된다.

타공판(134)은, 대략 원판형태로 복수의 구멍이 형성되고, 수직관(133a)에 끼워지되 메쉬(M)의 하단에 설치된다. 즉, 거품발생부(132)에서 생성된 거품이 타공판(134)의 구멍을 통해 아래로 떨어짐으로써, 거품의 체류시간을 연장할 수 있고 거품이 사그라지면서 혼합수가 생성된다. 이에 따라, 오존가스와 물의 결합시간을 연장함으로써 오존이 물에 잘 녹아든다.

제2분사부(136)는, 몸체(131)의 하부에 배치되되 몸체(131)의 둘레에 복수가 설치된다. 즉, 타공판(134)을 통해 떨어진 혼합수는 몸체(131)의 바닥에 모이고, 바닥에 모인 혼합수는 제2분사부(136)를 통해 후술할 버블발생부(15)로 분사된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 제2분사부(136)는 분사범위를 넓히기 위해서 분사노즐이 복수로 형성되거나 수직인 길이 방향으로 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2분사부(136)는 분사노즐이 후술할 버블발생부(15)를 향해 형성될 수 있다.

배출부(14)는, 일단은 본체(11)의 하부 둘레에 설치되어 본체(11)와 연결되고, 상부로 꺾여 형성된다. 또한, 배출부(14)는 본체(11)의 내부에 남아있는 잉여가스를 배출시키도록 배출부(14)의 상단에 배기부(141)가 설치된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

버블발생부(15)는, 대략 복수의 구멍이 형성되되 직사각 형태의 타공패널을 사용하고, 제2분사부(136)에 대응하도록 몸체(131)의 상부 둘레에 복수가 설치된다. 이에 따라, 제2분사부(136)에서 분사된 혼합수가 부딪쳐 거품이 생성되고, 혼합수의 접촉면적이 늘어나면서 기체가 혼합수에 한번 더 녹아들어 양질의 혼합수가 생성된다.

압력측정부(16)는, 본체(11)의 상단에 설치되고, 본체(11)의 내부압력을 측정한다.

감압밸브(17)는, 본체(11)의 외부에 배치되되 일단이 본체(11)의 상단과 연결되고 타단은 공급관(121)과 연결되며, 본체(11)의 상단 연결 부위를 개폐한다. 즉, 압력측정부(16)로부터 측정된 압력이 설정압력(4K)을 초과하면 감압밸브(17)가 열리면서 본체(11)의 내부압력이 공급관(121)으로 바이패스되어 본체(11)의 내부압력이 떨어진다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 제2분사부(136')는, 버블발생부를 향해 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2분사부(136')에서 분사되는 혼합수가 버블발생부(15)에 골고루 뿌려진다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 타공판(134')은, 서로 다른 크기의 구멍이 복수로 형성될 수 있다. 이에 따라, 메쉬를 통해 생성된 혼합수와 거품이 타공판(134')에 체류하면서 함께 내려갈 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 버블발생부(15')는, 서로 다른 크기의 구멍이 복수로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2분사부(136)에서 분사된 혼합수 및 거품이 버블발생부(15')를 통과하면서 혼합수는 한번더 거품이 되고 분사된 거품은 그대로 통과하여 접촉면적을 극대화하여 혼합수에 잔류하는 기체가스가 더욱 많은 양이 녹아들어 양질의 혼합수를 생성할 수 있다.

이와 같이 구성되는 고농도 기액 혼합장치(1)의 작동상태는 다음과 같다.

수중펌프(P)와 오존발생장치(O)가 가동되어 오존가스와 물이 혼합된 혼합물이 공급관(121)에 공급된다.

공급된 혼합물은 수직관(133a)에 공급되고, 수직관(133a)에 공급된 혼합물은 회전노즐(133b)을 통해 거품발생부(132)로 분사된다.

거품발생부(132)로 분사된 혼합물이 메쉬(M)를 통과하면서 거품이 생성되고, 생성된 거품은 기체가스와 결합한다.

이때, 거품이 타공판(134)을 거쳐 거품이 사그라지면서 혼합수가 생성되고, 생성된 혼합수는 몸체(131)의 바닥에 모인다.

여기서, 몸체(131)의 바닥에 일정량의 혼합수가 모일 때까지 몸체(131)의 내부에 있는 기체가스가 제2분사부(136)를 통해 분사된다.

몸체(131)의 바닥에 일정량의 혼합수가 모이면 혼합수는 몸체(131)의 내부 압력이 상승하면서 제2분사부(136)를 통해 분사된다.

제2분사부(136)를 통해 분사된 혼합수는 버블발생부(15)로 분사된다.

버블발생부(15)로 분사된 혼합수가 복수의 구멍을 통과하면서 다시 거품이 생성되고, 생성된 거품은 기체가스와 한번 더 결합한다.

기체가스와 결합한 거품은 다시 사그라지면서 고농도의 양질의 혼합수가 되어 본체(11)의 바닥에 적재된다.

본체(11)의 바닥에 일정량의 혼합수가 적재되면 본체(11)의 내부압력이 상승하면서 혼합수가 배출부(14)를 통해 배출된다. 이때, 배출부(14)를 통해 기체가스가 혼합수와 함께 배출될 수 있는데 배출되는 기체가스는 배기부(141)를 통해 배출된다. 따라서, 잔존하는 기체가스를 혼합수로부터 분리함으로써 양질의 혼합수를 생산할 수 있다.

한편, 본체(11)의 내부압력이 설정압력(4K)을 초과하면 감압밸브(17)가 열리면서 바이패스되되 본체(11)의 내부압력이 허용압력 범위가 될 때까지 바이패스 시킨다.

상술한 감압밸브(17) 및 제2감압밸브(18)는 자동 또는 수동으로 작동시킬 수 있다.

본 발명의 작동이 끝나면 본체(11)의 바닥에 잔존하는 혼합수를 본체(11)의 하부에 설치된 밸브(V)를 열고 제거한다.

다음으로, 분사수단은 배출부(14)로부터 연결되어 수중에 배치됨으로써, 생성된 혼합수가 수중으로 다시 분출되도록 한다.

도 9 내지 도11은 이러한 분사수단의 예시이다.

도9의 분사수단(3)은, 바디(31) 및 회전부(32)를 포함한다.

바디(31)는, 대략 원통형태로 후방은 배출부(14)와 연결되어 혼합수가 유입된다.

회전부(31b)는 대략 원통형태로 바디(31a)와 회전가능하게 결합되고, 둘레에 형성되는 복수의 분사부(33)는 바디 외주에 접하는 방향으로 혼합수가 분사될 수 있도록 대략 ‘ㄱ' 자 형태로 구성된다. 이에 따라, 분사부(312)를 통해 혼합수가 분사되면서 회전부(31b)가 회전하면서 혼합수가 수중으로 분출되게 한다.

분사수단의 또 다른 예로서, 도10의 분사수단(4)은, 바디(41)의 전방이 뾰족한 형태로 구성되어 분사압력을 높일 수 있도록 하고, 바디(41)의 최전방에 형성되는 분사부(43)에 의해 전방으로 혼합수가 분사되도록 한다.

추가적으로, 바디(41)의 전방에 분사부(43) 측으로 프로펠러(42)가 구성되어 혼합수가 분산되어 퍼질 수 있도록 하고, 프로펠러(42) 전방으로 차단막(44)이 형성되어 혼합수가 빠르게 방사형으로 퍼져나감으로써 수중의 정화가 빠르게 진행될 수 있도록 돕는다.

도11의 분사수단(5)은 도10의 분사수단(4)과 차단막(54)의 형태가 다른 것을 도시한 것이며, 이 같은 형태 또한 수중 정화에 도움이 된다.

이와 같이 기액혼합장치에 의해 오존이 고농도로 용존되면, 오존의 산화작용을 통해 미생물들을 불활성화시키고 무해한 산소로 분해됨으로써, 골프장 연못 등의 녹조문제의 대안이 될 수 있다.

오존은 불소 다음으로 산화력이 높아 유기물, 무기물 등과 높은 반응성을 가지고, 살균, 탈취, 탈색 효과가 있어, 염소보다 훨씬 더 빠르게 미생물을 사멸시키고, 처리과정 중에 pH를 조절할 필요가 없으며, 오존을 이용한 살균법은 다른 가공법에 비해 초기 설비비가 저렴하고 식품의 표면뿐만 아니라 조직 내부까지 살균할 수 있다.

그러므로, 본 장치에 의하면 기존의 오존수 공급장치에 비해 그 용해율의 극대화가 가능하여 수질의 정화가 가능하며, 효율적인 살균이 가능하고, 많은 잉여 오존가스을 발생시키기 않아 친환경적이다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

O : 오존발생장치
1; 고농도 기액 혼합장치
2 : 펌핑수단
3, 4, 5 ; 분사장치

Claims

삭제
수중의 물을 끌어들여 유입시키는 펌핑수단;
오존가스를 공급하는 오존발생장치;
상기 펌핑수단으로부터 공급되는 물과 상기 오존발생장치로부터 공급되는 오존가스를 공급받아, 공급된 물에 용존되는 오존가스량을 증대시키는 기액 혼합장치; 및
상기 기액 혼합장치로부터 배출되는 혼합수를 수중에 다시 분사시키는 분사장치; 를 포함하고,
상기 기액 혼합장치는,
액체와 기체가 혼합된 혼합물을 공급하는 공급부;
외형을 이루는 본체;
상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 공급부로부터 상기 혼합물을 공급받아 분사하는 제1분사부와, 상기 제1분사부에서 상기 혼합물을 분사시켜 거품을 생성하는 거품발생부와, 상기 거품발생부를 거쳐 생성된 거품이 혼합수로 변환되고 변환된 혼합수를 상기 본체의 내면에 분사시키며 상기 본체의 내부압력을 상승시키는 하나 이상의 제2분사부를 구비하는 혼합수생성부; 및
상기 본체에 상기 제2분사부를 통해 분사된 혼합수를 배출하는 배출부;를 포함하되,
상기 거품발생부를 통해 상기 혼합물을 거품으로 변환하여 접촉면적을 증가시켜서 용존 가스량을 상승시키는 것을 특징으로 하는
기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템.
제2항에 있어서,
상기 본체의 내부 또는 상기 혼합수생성부의 한 부분에 상기 제2분사부로부터 분사된 혼합수를 거품으로 변환시키는 하나 이상의 버블발생부;를 더 포함하되,
상기 버블발생부를 통해 상기 혼합수의 접촉면적을 증가시켜서 용존 가스량을 더욱 상승시키는 것을 특징으로 하는
기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템.
삭제
제3항에 있어서,
제2항에 따른 상기 거품발생부 또는 제3항에 따른 상기 버블발생부는 메쉬 또는 타공판 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
기액 혼합장치를 이용한 수질정화시스템.