KR101409654B1 - The water treatment using plasma discharge device - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설은, 오염수가 저장되는 저수조, 미생물의 분해작용에 의해 오염수의 부산물을 제거하는 폭기조, 오염수의 슬러지를 따로 분리하는 반응조를 순차적으로 거친 오염수의 유기물이나 오염물질을 제거하는 플라즈마 발생장치를 이용하여 오염수를 처리하는 수처리 시설에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치는, 플라즈마가 방전될 수 있도록 내부에 소정의 공간을 형성되는 본체; 상기 본체의 상부에는 저수조, 폭기조, 반응조에서 배출되는 오염수를 공급받을 수 있는 공급관; 상기 본체의 하부에는 처리된 오염수를 후처리공정으로 이송하는 배출관; 상기 본체의 하부에는 처리가 미흡하게 이루어진 오염수를 다시 본체 내부로 인입시킬 수 있도록 공급관과 연계되는 연결관; 균일한 분포로 분사구가 각각 형성되어 펄스발생기로부터 펄스를 인가받아 코로나 스트리머가 형성되어 본체 내부에 전체적으로 플라즈마 막을 생성하는 다수의 전극;이 포함됨을 특징으로 한다.
따라서 전극을 통한 플라즈마 방전에 의해 화학적 활성종들이 생성되어 처리하고자 하는 오염수에 용존됨으로서 오염수의 처리효율이 향상을 야기시켜 용수로 완벽하게 재생되어 수자원의 낭비를 최소화하고 예상되는 용수부족과 건천 문제를 해결하면서도 기존의 막여과 처리시설에 비해 설비단가가 현저하게 줄어들어 고효율 저비용의 수처리 시설을 도모하는 효과를 발휘한다.The water treatment facility using the plasma generating apparatus according to the present invention comprises a water tank for storing polluted water, an aeration tank for removing by-products of contaminated water by decomposition of microorganisms, and a reaction tank for separating sludge of polluted water, 1. A water treatment facility for treating polluted water using a plasma generator for removing organic matter or contaminants, the plasma generator comprising: a main body having a predetermined space formed therein to discharge plasma; A water supply tank capable of receiving contaminated water discharged from the water storage tank, the aeration tank, and the reaction tank; A discharge pipe for transferring the treated water to the post-treatment process; A connection pipe connected to the supply pipe so that contaminated water, which is insufficiently treated, can be introduced into the main body at a lower portion of the main body; And a plurality of electrodes, each having an injection port formed with a uniform distribution, a pulse generated from the pulse generator, and a corona streamer formed therein to generate a plasma film as a whole in the body.
Therefore, the chemical active species are generated by the plasma discharge through the electrode and are dissolved in the polluted water to be treated, thereby improving the treatment efficiency of the polluted water, thereby completely regenerating the water and minimizing the waste of water resources. But the cost of the equipment is remarkably reduced as compared with the conventional membrane filtration treatment facility, thereby achieving a high efficiency and low cost water treatment facility.

Description

플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설{The water treatment using plasma discharge device}[0001] The present invention relates to a water treatment apparatus using a plasma generator,

본 발명은 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설에 관한 것으로, 특히 수처리 시설에 플라즈마 발생장치를 이용하여 플라즈마로 인해 오염수의 유기물이나 오염물질을 제거하는 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water treatment facility using a plasma generator, and more particularly, to a water treatment facility using a plasma generator that removes organic substances or contaminants from contaminated water due to plasma using a plasma generator in a water treatment facility.

일반적으로 공장에서 배출되는 오염물질(이하 오염수)은 수처리장치를 이용하여 처리되며 이러한 수처리장치는 막여과공법을 이용하여 설비되고 있다.In general, pollutants discharged from factories (polluted water) are treated using a water treatment apparatus, and these water treatment apparatuses are installed by using a membrane filtration method.

상기 막여과공법은 오염수의 특정 성분을 선택적으로 통과시키는 공법이며 즉, 막 소재를 오염수의 성분을 고려해 제거하고자 하는 물질들을 다양하게 선택할 수 있어 수처리장치에 많이 채택되어 시설되고 있는 추세이다.The membrane filtration method is a method of selectively passing a specific component of polluted water, that is, a membrane material can be selected in various materials to be removed in consideration of a component of polluted water, and thus it is widely used in a water treatment apparatus.

그리고 근래 공업이 발전함에 따라 공장에서 배출되는 오염수가 복합 다양화되어 있어서 기존의 막여과공법을 이용한 수처리장치로는 오염수를 처리하는 데 많은 시간이 소요되어 그 작업이 효율적이지 못한 단점이 있어왔다.In recent years, as the industry has developed, the polluted water discharged from factories has been diversified. Therefore, it takes a lot of time to process the polluted water using the conventional membrane filtration method, and the operation is not efficient .

이러한 단점을 타계하고자 최근에는 전자빔을 이용한 수처리방법이 있으며 이는 전자가속기를 사용하여 가스 안에 전자빔을 주입하는 방법으로 오염수가 전자빔에 이온화되어 오염수를 처리하는 것으로 기존의 막여과공법과 대비하여 오염수의 처리가 빠르게 작업을 도모하였으나 이러한 전자빔을 이용한 수처리방법은 전자빔의 방전효율이 떨어져 실제 공장에 직접 시설하기에는 그 실용성이 떨어지며 비용 또한 고가로 이루어지는 단점이 있어왔다.In order to deal with these disadvantages, recently, there is a water treatment method using an electron beam. In this method, an electron beam is injected into the gas using an electron accelerator, and the contaminated water is ionized in the electron beam to treat the polluted water. The water treatment method using the electron beam has a disadvantage in that the discharge efficiency of the electron beam is low and the practicality of the facility is low and the cost is high.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 수처리 시설에 플라즈마 발생장치를 이용하여 플라즈마로 인해 화학적 활성종들이 생성되어 오염수의 유기물이나 오염물질을 효율적으로 제거하는 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention, which is devised to solve the problems described above, to provide a plasma generating apparatus for efficiently removing organic matters and contaminants in contaminated water by generating chemically active species by plasma using a plasma generator in a water treatment facility Water treatment facilities.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.The above object is achieved by the following constitutions provided in the present invention.

본 발명에 의한 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설은, 오염수가 저장되는 저수조, 미생물의 분해작용에 의해 오염수의 부산물을 제거하는 폭기조, 오염수의 슬러지를 따로 분리하는 반응조를 순차적으로 거친 오염수의 유기물이나 오염물질을 제거하는 플라즈마 발생장치를 이용하여 오염수를 처리하며, 상기 플라즈마 발생장치는, 플라즈마가 방전될 수 있도록 내부에 소정의 공간을 형성되는 본체; 상기 본체의 상부에는 저수조, 폭기조, 반응조 중 어느 한 곳에서 배출되는 오염수를 공급받을 수 있는 공급관; 상기 본체의 하부에는 처리된 오염수를 후처리공정으로 이송하는 배출관; 상기 본체의 하부에는 처리가 미흡하게 이루어진 오염수를 다시 본체 내부로 인입시킬 수 있도록 공급관과 연계되는 연결관; 균일한 분포로 분사구가 각각 형성되어 펄스발생기로부터 펄스를 인가받아 코로나 스트리머가 형성되어 본체 내부에 전체적으로 플라즈마 막을 생성하는 다수의 전극;이 포함되는 수처리 시설에 있어서, 상기 본체는 투명 아크릴 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.The water treatment facility using the plasma generating apparatus according to the present invention comprises a water tank for storing polluted water, an aeration tank for removing by-products of polluted water by decomposition of microorganisms, and a reaction tank for separating sludge of polluted water, A plasma processing apparatus for treating polluted water using a plasma generating apparatus for removing organic matter or contaminants, the plasma generating apparatus comprising: a main body having a predetermined space formed therein so that plasma can be discharged; A supply pipe capable of receiving contaminated water discharged from any one of a water storage tank, an aeration tank, and a reaction tank; A discharge pipe for transferring the treated water to the post-treatment process; A connection pipe connected to the supply pipe so that contaminated water, which is insufficiently treated, can be introduced into the main body at a lower portion of the main body; And a plurality of electrodes formed in the main body so as to form a plasma membrane as a whole, wherein the main body is made of a transparent acrylic material, and the main body is made of a transparent acrylic material .

삭제delete

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면 전극을 통한 플라즈마 방전에 의해 라디칼을 비롯한 고도 산화처리에 필요한 산화제(OH-, H2O2, Cl-, O2, NO2)들이 생성되어 처리하고자 하는 오염수에 용존됨으로서 오염수의 처리효율이 향상을 야기시켜 용수로 완벽하게 재생되어 수자원의 낭비를 최소화하고 예상되는 용수부족과 건천 문제를 해결하면서도 기존의 막여과 처리시설에 비해 설비단가가 현저하게 줄어들어 고효율 저비용의 수처리 시설을 도모하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, oxidizing agents (OH - , H 2 O 2 , Cl -, O 2 , NO 2 ) necessary for highly oxidizing treatment including radicals are generated by plasma discharge through electrodes, It is possible to improve the treatment efficiency of the polluted water and to completely regenerate the water to minimize the waste of water resources and solve the expected water shortage and the problem of mass flow, but the cost of the facility is remarkably reduced as compared with the existing membrane filtration treatment facility, The water treatment facility of the present invention is effective.

또한 본체는 투명 아크릴 재질로 이루어져 본체를 원하는 용적에 맞추어 손쉽게 제작할 수 있으면서도 본체 내부의 플라즈마의 생성을 육안으로 모니터링하여 플라즈마를 생성하는 전극에 펄스를 인가하는 펄스발생기를 통해 전극에 인가하는 전압을 적절히 제어하여 최소의 전압량으로 오염수를 효율적으로 처리할 수 있어 전압의 낭비를 최소화하며 전압의 양이 과다하게 인가되는 것을 방지하여 전극 및 펄스발생기의 고장률을 최소화하는 효과가 있다.In addition, the body is made of transparent acrylic material so that the body can be manufactured easily according to the desired volume, but the generation of plasma inside the body is visually monitored, and the voltage to be applied to the electrode is suitably adjusted through a pulse generator It is possible to efficiently process polluted water with a minimum amount of voltage so as to minimize the waste of the voltage and to prevent the excessive amount of voltage from being applied, thereby minimizing the failure rate of the electrode and the pulse generator.

도 1은 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설의 형태를 나타내는 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exemplary view showing a configuration of a water treatment facility using a plasma generating apparatus according to the present invention; FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 실시예로 제안하고 있는 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a water treatment facility using a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설의 형태를 나타내는 예시도로서, 통상적인 수처리 시설은 저수조, 폭기조, 반응조가 포함되어 구성되고 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설은 플라즈마를 통해 반응조에서 배출되는 오염수의 유기물이나 오염물질을 제거하도록 구성되는 것이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a water treatment facility using a plasma generator according to the present invention. The water treatment facility includes a water tank, an aeration tank, and a reaction tank, and a water treatment facility using the plasma generator according to the present invention includes a plasma So as to remove organic matter and contaminants from the polluted water discharged from the reaction tank.

상기 저수조는 처리하고자 하는 오염수를 일괄적으로 저장하여 폭기조로 공급하도록 구성된다.The water storage tank collectively stores the polluted water to be treated and supplies it to the aeration tank.

또한 상기 폭기조는 저장조에서 공급된 오염수에 공기를 불어넣거나 공중에 물을 살포하여 물과 공기를 충분히 접촉시켜 산화작용과 호기성 미생물에 의한 분해작용을 촉진하게 함으로써 그 미생물의 분해작용에 의해 에어로졸과 같은 미세먼지 등의 부산물을 제거하도록 구성된다.In addition, the aeration tank blows air to the polluted water supplied from the storage tank or water is sprayed in the air to sufficiently contact water and air to accelerate oxidation and decomposition by aerobic microorganisms, And to remove by-products such as fine dust.

또한 상기 반응조는 폭기조에서 미세먼지와 같은 부산물이 제거된 오염수에 슬러지를 따로 분리하여 농축시키도록 구성된다.In addition, the reaction tank is configured to separate and concentrate the sludge on the contaminated water from which by-products such as fine dust are removed in the aeration tank.

상기의 저수조, 폭기조, 반응조는 수처리 시설에서 통상적으로 사용하는 공지기술이므로 더 이상의 설명은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 생략하기로 한다.Since the water storage tank, the aeration tank, and the reaction tank are known technologies commonly used in water treatment facilities, the above description is omitted because it may obscure the gist of the present invention.

여기서 상기 반응조를 거친 오염수에 플라즈마를 방전하면 다양한 물리, 화학적 활성종이 오염수에 생성, 용해되어 오염수의 오염물질을 제거시키도록 하는 것이다.When the plasma is discharged to the contaminated water having passed through the reaction tank, various physically and chemically active species are generated and dissolved in the contaminated water to remove contaminants in the contaminated water.

상기와 같은 기능을 수행하기 위해 오염수에 플라즈마를 방전하는 플라즈마 발생장치가 더 구성되며, 상기 플라즈마 발생장치는 내부에 소정의 공간을 형성되어 플라즈마가 방전될 수 있는 본체(10)가 구성된다.In order to perform the above-described function, a plasma generator is further provided for discharging plasma to the contaminated water. The plasma generator includes a main body 10 in which a predetermined space is formed to discharge plasma.

그리고 상기 본체(10)의 상부에는 저수조, 폭기조, 반응조에서 배출되는 오염수를 공급받을 수 있는 공급관(20)이 형성되며 상기 공급관(20)으로는 반응조에서 슬러지가 제거된 오염수를 공급받는 것이 바람직하나 처리하는 오염수의 상태에 따라 저수조, 폭기조, 반응조 중 어느 하나에서 배출되는 오염수를 처리할 수 있도록 할 수도 있다.In the upper part of the main body 10, a supply pipe 20 capable of receiving the polluted water discharged from the water storage tank, the aeration tank and the reaction tank is formed, and the supply pipe 20 is supplied with the polluted water from which the sludge has been removed in the reaction tank However, depending on the state of the polluted water to be treated, the polluted water discharged from any one of the water storage tank, the aeration tank, and the reaction tank may be treated.

또한 본체(10)의 하부로는 본체에서 처리된 오염수를 후처리공정으로 이송하는 배출관(30)이 구성되어진다.A discharge pipe (30) for transferring the contaminated water treated in the main body (10) to the post-treatment process is formed in the lower part of the main body (10).

또한 본체(10)의 하부로는 본체(10)에서 처리된 오염수를 본체(10) 내부로 인입시킬 수 있도록 공급관(20)과 연계되는 연결관(40)이 구성되어지며 상기 본체(10)에 유입된 오염수의 오염물질의 제거가 미흡할 때에는 연결관(40)을 통해 본체(10)의 공급관(20)으로 유입하여 다시 오염수의 오염물질을 제거하도록 한다.A connection pipe 40 connected to the supply pipe 20 is formed at a lower portion of the main body 10 to allow the contaminated water processed in the main body 10 to be drawn into the main body 10, The contaminated water flowing into the supply pipe 20 of the main body 10 is removed through the connection pipe 40 to remove the pollutants of the polluted water again.

상기 본체(100 내부 공간에 플라즈마를 생성하도록 펄스발생기로부터 펄스를 인가받아 플라즈마를 생성하는 다수의 전극(50)이 포함되어 구성되며 더욱 상세하게는 상기 전극(50)은 복수의 분사구가 전체 면적에 걸쳐 균일한 분포로 형성되어 펄스를 인가받음으로서 전극(50)의 분사구를 통해 다수의 전극(50) 사이에는 강력한 코로나 스트리머(Corona Streamer)가 형성되어 본체(10) 내부에 전체적으로 플라즈마 막을 생성하도록 한다.The electrode 50 includes a plurality of electrodes 50 for generating a plasma by receiving a pulse from a pulse generator to generate a plasma in the inner space of the main body 100. More specifically, A strong corona streamer is formed between the plurality of electrodes 50 through the jet port of the electrode 50 to generate a plasma film as a whole inside the main body 10 do.

따라서 상기 본체(10) 내부로 반응조를 통해 오염수가 공급되면 전극(50)에 의해 본체(10) 내부에 생성된 플라즈마가 오염수의 수중 또는 수표면에서 방전되면 물리적 과정 및 화학적 과정에 의해 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 오존(O3), 수산화이온(OH-), 각종 음이온(Cl-), 과산화수소(H2O2) 등과 같은 화학적 활성종들이 생성되어 오염수에 용존됨으로서 오염수에 포함된 이온성물질, 난분해성물질의 분해에 탁월한 효과를 가지게 되며 분해된 오염물질은 본체(10)의 하측으로 별도로 수집되어 공지의 드레인에 의해 배출된다.Therefore, when the contaminated water is supplied into the main body 10 through the reaction tank, plasma generated in the main body 10 by the electrode 50 is discharged from the water or water surface of the contaminated water. By the physical process and chemical process, (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), ozone (O 3 ), hydroxide ion (OH - ), various anions (Cl -) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) It has an excellent effect in the decomposition of the ionic material and the refractory material contained in the polluted water, and the decomposed pollutants are collected separately at the lower side of the main body 10 and discharged by a known drain.

즉, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치를 이용함으로서 기존의 수처리 시설에 비해 환경친화적이면서도 용이하게 오염수의 처리가 이루어지는 효과를 가지게 되는 것이다.In other words, the use of the plasma generating apparatus according to the present invention has an effect of treating the polluted water easily and environmentally as compared with the existing water treatment facility.

여기서 상기 본체(10)는 투명 아크릴 재질로 제작하여 원하는 용적에 맞추어 손쉽게 제작할 수 있으면서도 외부에서 플라즈마 발생현상을 관찰하여 플라즈마를 생성하는 전극(50)에 펄스를 인가하는 펄스발생기를 통해 전극에 인가하는 전압을 적절히 제어할 수 있다.The main body 10 is made of transparent acrylic material and can be manufactured easily according to a desired volume, and is applied to an electrode through a pulse generator for applying a pulse to an electrode 50 for generating a plasma by observing a plasma generation phenomenon from the outside The voltage can be appropriately controlled.

즉 본체(10)의 배출관(30)에서 배출되는 오염수의 처리상태에 따라 펄스발생기를 통해 전극(50)에 인가하는 전압의 양을 조절하여 최소의 전압량으로 오염수를 효율적으로 처리할 수 있어 전압의 낭비를 최소화하며 전압의 양이 과다하게 인가되는 것을 방지하여 전극(50) 및 펄스발생기의 고장률을 최소화하도록 한다.That is, the amount of the voltage applied to the electrode 50 through the pulse generator is controlled according to the treatment condition of the polluted water discharged from the discharge pipe 30 of the main body 10, Thereby minimizing the waste of voltage and preventing the excessive amount of voltage from being applied, thereby minimizing the failure rate of the electrode 50 and the pulse generator.

10 : 본체 20 : 공급관
30 : 배출관 40 : 연결관
50 : 전극10: main body 20: supply pipe
30: discharge pipe 40: connection pipe
50: Electrode

Claims (2)

오염수가 저장되는 저수조, 미생물의 분해작용에 의해 오염수의 부산물을 제거하는 폭기조, 오염수의 슬러지를 따로 분리하는 반응조를 순차적으로 거친 오염수의 유기물이나 오염물질을 제거하는 플라즈마 발생장치를 이용하여 오염수를 처리하며, 상기 플라즈마 발생장치는, 플라즈마가 방전될 수 있도록 내부에 소정의 공간을 형성하는 본체(10); 상기 본체(10)의 상부에는 저수조, 폭기조, 반응조 중 어느 한 곳에서 배출되는 오염수를 공급받을 수 있는 공급관(20); 상기 본체(10)의 하부에는 처리된 오염수를 후처리공정으로 이송하는 배출관(30); 상기 본체(10)의 하부에는 처리가 미흡하게 이루어진 오염수를 다시 본체 내부로 인입시킬 수 있도록 공급관(20)과 연계되는 연결관(40); 균일한 분포로 분사구가 각각 형성되어 펄스발생기로부터 펄스를 인가받아 코로나 스트리머가 형성되어 본체(10) 내부에 전체적으로 플라즈마 막을 생성하는 다수의 전극(50);이 포함되어 이루어지는 수처리 시설에 있어서,
상기 본체(10)는 투명 아크릴 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 이용한 수처리 시설.Aeration tank for storing polluted water, an aeration tank for removing by-products of contaminated water by decomposing action of microorganisms, and a reaction tank for separating sludge of polluted water, Wherein the plasma generator comprises: a main body (10) for forming a predetermined space therein so that the plasma can be discharged; A supply pipe 20 capable of receiving contaminated water discharged from any one of a water storage tank, an aeration tank, and a reaction tank; A discharge pipe 30 for transferring the treated water to the post-treatment process; A connection pipe (40) connected to the supply pipe (20) so that contaminated water, which is insufficiently treated, can be introduced into the main body (10); And a plurality of electrodes (50) formed in the main body (10) to generate a plasma film as a whole by forming a jet opening with uniform distribution and receiving a pulse from the pulse generator to form a corona streamer. In the water treatment facility,
Wherein the body (10) is made of a transparent acrylic material. 삭제delete
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KR20120119473A (en) * 2011-04-21 2012-10-31 한국기초과학지원연구원 Method and apparatus for treating of water using membrane and underwater plasma discharge device

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