KR101465006B1 - 플라즈마 수처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마에 의해 발생한 오존가스의 활용도를 높이면서도 오염수의 처리효율을 높일 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 플라즈마 수처리장치는, 펌프에 의해 오염수가 유입되는 유입관; 상기 유입관으로부터 상기 오염수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 제1반응수조; 상기 제1반응수조와 연결되어 상기 제1반응수조에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 제2반응수조; 및, 상기 제1반응수조와 상기 제2반응수조를 순차로 거친 처리수가 수집되어 배출시키기 위한 배출수조를 포함하되, 상기 제1반응수조와 상기 제2반응수조는, 상기 제1반응수조의 하부에서 상기 제1반응수조의 처리수가 상기 제2반응수조로 이동하는 하부유동관과, 상기 제1반응수조의 상부에서 제1반응수조의 처리수와 오존이 함께 상기 제2반응수조로 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 수처리 장치{WATER TREATING APPARATUS USING PLASMA}
본 발명은 플라즈마 수처리장치에 관한 것으로, 오염수가 다단의 반응수조를 거쳐 유동하는 동안 효과적으로 오존 등과 반응하여 처리효율을 높일 수 있으면서도 연속적인 수처리작용이 이루어질 수 있는 구조의 장치에 관한 것이다.
폐수를 정화처리하기 위하여 최근 플라즈마를 이용한 수처리장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
상기 수처리장치는 플라즈마에 의해 발생된 오존, 활성라디칼 등의 기체와 수중의 오염물질을 반응시킴으로써 오염물질의 분해, 산화를 유도하고 수질을 개선하는 작용을 한다.
도 1은 한국특허공개공보 제10-2011-0109111호에 개시된 것으로서, 종래 플라즈마를 이용한 수처리장치의 일예를 도시한 것이다.
도 1을 참고하면, 종래 수처리장치는 복수개의 플라즈마건(1), 기체 유입구(2), 반응조(3), 및 기포를 생성하는 다공성판(4)을 포함한다. 다공성판(4)은 플라즈마건(1)에 의해 생성되는 화학적 활성종을 포함한 기체와 오폐수의 접촉 효율을 높이기 위해 플라즈마건(1)의 하단부에 설치하여 미세한 기포를 생성시킨다.
플라즈마건(1)은 기체 유입구(2)를 통해 유입기체가 공급되면, 전원 공급 장치를 통해 방전극(5)과 접지 전극(6)에 전압을 인가한다. 플라즈마건(1)은 전압이 인가되면, 방전극(5)과 유전체 관(7) 사이의 반응 공간(8)에서 플라즈마 방전을 일으킨다. 플라즈마건(1)의 방전을 통해 오존 등 화학적 활성종들이 생성되고 생성된 화학적 활성종들이 오폐수와 반응하여 오폐수를 정화하고 있다.
그러한 작용의 과정에서 오존 등이 수중의 오염물질과의 접촉시간이 증대되고 서로 교반되는 과정이 반복될수록 효과적인 반응이 발생하고 에너지 및 수처리효율을 증대시킬 수 있다.
그러나, 상기의 플라즈마 수처리장치의 경우, 발생된 오존이 수중의 오염물질과 효율적으로 반응하기 위한 별도의 구성이 구비되어 있지 않으므로 발생된 오존이 수중의 오염물질과 반응하기에는 충분한 시간이 확보될 수 없다.
또한, 상기 수처리장치는 오존 등의 누설위험으로 인하여 유입구와 유출구를 통해 유동하는 오폐수를 실시간으로 연속적으로 처리함에 어려움이 있다. 즉, 오폐수가 플라즈마 처리되는 과정에서 발생되는 오존이 배출되는 처리수와 함께 외부에 누출될 수 있으므로 처리수를 정체시켜 오존을 배출시키는 구성이 반드시 구현될 필요가 있다.
본 발명의 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 본 발명은 플라즈마에 의해 발생한 오존가스의 활용도를 높이면서도 오염수의 처리효율을 높일 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즈마 수처리장치는, 펌프에 의해 오염수가 유입되는 유입관; 상기 유입관으로부터 상기 오염수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 제1반응수조; 상기 제1반응수조와 연결되어 상기 제1반응수조에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 제2반응수조; 및, 상기 제1반응수조와 상기 제2반응수조를 순차로 거친 처리수가 수집되어 배출시키기 위한 배출수조를 포함하되, 상기 제1반응수조와 상기 제2반응수조는, 상기 제1반응수조의 하부에서 상기 제1반응수조의 처리수가 상기 제2반응수조로 이동하는 하부유동관과, 상기 제1반응수조의 상부에서 제1반응수조의 처리수와 오존이 함께 상기 제2반응수조로 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되어 있고, 상기 배출수조는 하부에 처리수수집공간이 설치되고, 상부에는 오존을 흡수하여 공기를 정화하는 배오존처리부를 포함하여 상기 처리수수집공간에 유입된 오존이 상기 배오존처리부에서 흡수되고 정화된 공기가 대기 중으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제2반응수조에서 처리된 처리수는 제3반응수조를 거쳐 상기 처리수수집공간으로 유입되되, 상기 제3반응수조는 상기 제2반응수조와 연결되어 상기 제1반응수조에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비하고, 상기 제2반응수조와 상기 제3반응수조는 상기 제2반응수조의 하부에서 제2반응수조의 처리수가 상기 제3반응수조로 이동하는 하부유동관과, 상기 제2반응수조의 상부에서 제2반응수조의 처리수와 오존이 함께 상기 제3반응수조로 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 상기 처리수수집공간은 상기 제1반응수조 내지 제3반응수조보다 낮은 위치에 설치되고, 상기 제1반응수조 내지 상기 제3반응수조 각각보다 큰 처리수의 수용용량을 가지며, 상기 제3반응수조와 상기 처리수수집공간은 처리수가 상기 처리수수집공간으로 이동하는 하부유동관과 처리수와 오존이 함께 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되고, 상기 제3반응수조와 상기 처리수수집공간을 서로 연결하는 상부유동관은, 상기 제1반응수조와 상기 제2반응수조를 서로 연결하는 상부유동관, 및 상기 제2반응수조와 상기 제3반응수조를 서로 연결하는 상부유동관보다 더 큰 직경인 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1반응수조와 상기 제2반응수조를 연결하는 상기 하부유동관과 상기 상부유동관, 및 상기 제2반응수조와 상기 제3반응수조를 연결하는 상기 하부유동관과 상기 상부유동관은 모두, 처리수 또는 처리수와 오존을 상기 처리수수집공간으로 직접 배출시킬 수 있는 바이패스밸브를 각각 구비하고 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.
한편, 다른 관점에서 본 발명에 따른 플라즈마 수처리장치는, 펌프에 의해 오염수가 유입되는 유입관; 상기 유입관으로부터 상기 오염수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 제1반응수조; 상기 제1반응수조와 연결되어 상기 제1반응수조에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 하나 이상의 중간반응수조; 상기 중간반응수조와 연결되어 상기 중간반응수조에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기를 구비한 최종반응수조; 및, 상기 제1반응수조와 상기 중간반응수조와 상기 최종반응수조를 순차로 거친 처리수가 수집되어 배출시키기 위한 배출수조를 포함하되, 상기 제1반응수조와 상기 중간반응수조 사이와, 상기 중간반응수조와 상기 최종반응수조 사이에는, 처리수가 이동하는 하부유동관과, 처리수와 오존이 함께 이동하는 상부유동관이 모두 각각에 설치되어 서로 연결되어 있고, 상기 배출수조는 하부에 처리수수집공간이 설치되고, 상부에는 오존을 흡수하여 공기를 정화하는 배오존처리부를 포함하여 상기 처리수수집공간에 유입된 오존이 상기 배오존처리부에서 흡수되고 정화된 공기가 대기중으로 배출되며, 상기 처리수수집공간은 상기 제1반응수조, 상기 중간반응수조 및 상기 최종반응수조 각각보다 큰 처리수의 수용용량을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성에서 상기 최종반응수조와 상기 처리수수집공간은 처리수가 상기 처리수수집공간으로 이동하는 하부유동관과 처리수와 오존이 함께 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되며, 상기 최종반응수조와 상기 처리수수집공간을 서로 연결하는 상부유동관은, 상기 제1반응수조와 상기 중간반응수조를 서로 연결하는 상부유동관, 및 상기 중간반응수조와 상기 최종반응수조를 서로 연결하는 상부유동관보다 더 큰 직경인 것을 다른 특징으로 한다.
상기와 같은 구성들에 있어서, 상기 처리수수집공간은 상기 제1반응수조 내지 제3반응수조보다 낮은 위치에 설치되고, 모든 상기 상부유동관은 수평상태로 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 수처리장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 유입관을 통해 유입되는 오염수가 제1반응수조, 중간반응수조, 최종반응수조 및 배출수조를 거쳐 배출관을 통해 외부에 배출되는 과정이 중단없이 오염수가 흘러가는 과정에서 이루어질 수 있으므로, 한정된 용량의 오염수를 정체시켜 처리후 배출시키는 과정을 반복하는 타 수처리장치에 비해 수처리 용량을 극대화할 수 있고 신속한 정화처리가 가능하다.
둘째, 본 발명은 복수의 반응수조를 모두 거치지 않더라도 기준 수질에 도달할 수 있는 경우에는 바이패스밸브에 의해 일부 반응수조만을 거친 후, 배출수조로 직접 유입되도록 할 수 있으므로, 처리시간을 줄이고, 불필요한 오존발생을 저감시킬 수 있다.
셋째, 본 발명은 상부유동관을 통해 오존가스와 처리수가 함께 이동하고 그 이동하는 과정에서 교반이 활발하게 발생하므로 오염물질의 분해, 산화작용을 극대화 할 수 있으며, 제1반응수조에서 발생된 오존가스가 최종반응수조까지 처리수와 함께 이동하면서 계속적인 반응이 이루어지므로 생산된 오존가스의 이용효율을 극대화할 수 있다.
넷째, 공기가 플라즈마 반응에 의해 생성되는 오존가스를 재활용하여 다시 플라즈마반응시킬 경우에는 플라즈마에 의해 생성된 오존과 NOX계열이 수중에 T-N을 증가시키는 실험결과가 있으나, 본 발명은 발생된 오존가스를 플라즈마반응기에 재유입시키지 않고 처리수와 함께 계속 장시간 이동시키면서 교반시키는 방식이므로 그러한 문제발생을 차단할 수 있다.
도 1은 종래의 플라즈마를 이용한 수처리장치의 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 전체사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치에서 제1반응수조와 제2반응수조의 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치에서 플라즈마발생기를 도시하는 구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치에서 배출수조의 구성을 도시하는 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치에서 오존과 처리수가 함께 제1반응수조에서 제2반응수조로 이동하는 상부유동관의 작용을 설명하는 설명도
본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 전체사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치에서 제1반응수조와 제2반응수조의 연결구성을 도시하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 펌프에 의해 오염수가 유입되는 유입관(10)과, 상기 유입관(10)으로부터 오염수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 제1반응수조(20)와, 상기 제1반응수조(20)와 연결되어 상기 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 제2반응수조(30)와, 상기 제1반응수조(20)와 제2반응수조(30)를 순차로 거친 처리수가 수집되어 배출시키기 위하여 일시저장하는 것으로 상기 제1반응수조(20) 및 제2반응수조(30) 각각보다 큰 처리수의 수용용량을 가지는 배출수조(60)를 포함한다.
상기 제1반응수조(20)는 일측의 하부에 유입관(10)이 설치되어 처리대상이 되는 오염수가 유입되고 플라즈마에 의해 1차적인 정화처리를 하고 있다. 상기 유입관(10)에는 펌프(12)가 설치되어 제1반응수조(20)에 오염수를 압송함으로써 오염수가 제1반응수조(20)와 제1반응수조(20)와 연결된 제2반응수조(30)를 거쳐 이동할 수 있도록 한다.
상기 제1반응수조(20)에는 오염수의 수중에서 오존 등이 포함된 미세버블을 발생시켜 오염물질을 분해 및 제거하기 위한 플라즈마발생기(21)를 다수개 구비한다.
도 4에는 하나의 플라즈마발생기(21)의 구성을 도시하고 있다. 상기 플라즈마발생기(21)는 수조의 상판(11)에 고정되는 지지헤드(216)와 지지헤드(216)의 하부에 고정되는 석영관(212)과, 석영관(212)의 하단에 설치되는 버블발생기(215)가 설치된다. 또한, 상기 석영관(212)의 내부에는 방전극(213)이 설치되고, 석영관(212)의 외부에는 수중에 방전극(213)과 함께 네온트랜스 등의 전원에 연결되는 대향전극(214)이 설치되며, 지지헤드(216)의 측부에는 석영관(212)의 내부로 공기를 공급하는 공기공급관(217)이 설치된다.
이에 따라, 공기공급관(217)에서 소정압력의 공기를 공급하면 석영관(212) 내부에서 하측방향으로 공기의 흐름이 발생하고 외부의 오염수의 유입이 차단되며, 공기는 버블발생기(215)를 거쳐 수중에서 미세버블(251)의 형태로 배출된다. 버블발생기(215)는 석영관(212) 하단에서 유입되는 공기가 통과하면서 미세한 기포형태로 분할될 수 있는 것으로 스펀지형태와 같은 다공성물질로 구성된다.
석영관(212) 내부에서 방전극(213)이 플라즈마를 발생시키면 석영관(212) 내부를 통과하는 공기는 플라즈마와 반응하여 오존, 활성라디칼 등이 생성되어 버블발생기(215)로 유입된 후, 수중에 미세한 기포형태로 배출된다.
상기 제2반응수조(30)도 내부가 대기와 차단되어 밀폐되어 있으며, 제1반응수조(20)와 동일하게 수중에서 오존가스(보다 정확하게는 오존, 활성라디칼 등이 포함된 공기이나, 이하에서 “오존가스”라 한다)를 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 다수개 구비하여 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수를 받아 정화처리한다. 제1반응수조(20)와 제2반응수조(30)를 순차적으로 거치는 동안 오염수 내의 오염물질이 분해, 산화되면서 수질이 단계적으로 향상된다.
상기 제2반응수조(30)는 제1반응수조(20)의 하부에서 제1반응수조(20)의 처리수가 상기 제2반응수조(30)로 이동하는 하부유동관(23)과, 상기 제1반응수조(20)의 상부에서 제1반응수조(20)의 처리수와 오존이 함께 제2반응수조(30)로 이동하는 상부유동관(22)에 의해 제1반응수조(20)와 서로 연결되어 있다.
오염수가 유입관(10)의 펌프(12)에 의해 제1반응수조(20)로 유입되면 제1반응수조(20)의 상부에는 상부유동관(22)이 설치되어 있으므로 오염수는 제1반응수조(20)에서 상기 하부유동관(23) 이상으로 수위가 상승하게 된다. 따라서 하부유동관(23)은 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수가 제2반응수조(30)로 이동하는 통로가 된다.
유입관(10)의 펌프(12)에 의해 제1반응수조(20)의 수위가 상승하면, 상부유동관(22)의 높이 이상으로 수위가 상승할 수 있으나, 제1반응수조(20)가 외부와 차단되어 밀폐되어 있고 플라즈마발생기(21)에서 오존가스가 계속 공급되고 있어 상층부의 공기가 빠져나가지 못하므로 수위는 상부유동관(22)의 높이와 대략 비슷한 높이에서 수시 변화되는 정도이다. 이에 따라, 상부유동관(22)을 통해서는 계속 공급되는 상층부의 오존가스와, 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수가 도 6과 같이, 함께 이동하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 제3반응수조(40)와 제4반응수조(50)를 더 포함한다. 상기 제3반응수조(40)와 제4반응수조(50)도 제2반응수조(30)와 같이 외부와 차단되도록 밀폐되어 있고, 플라즈마발생기(21)에서 의해 수중에서 오존가스가 계속 공급되고 있다.
제2반응수조(30)와 제3반응수조(40)를 연결하는 상부유동관(32) 및 하부유동관(33)과, 제3반응수조(40)와 제4반응수조(50)를 연결하는 상부유동관 및 하부유동관의 구성은, 제1반응수조(20)와 제2반응수조(30)를 연결하는 상부유동관(22) 및 하부유동관(23)의 구성과 동일하다. 다만, 상부유동관(22,32,52)은 후측의 반응수조로 갈수록 더 큰 직경으로 형성함으로써, 제1반응수조(20)에서부터 누적되어 이동하는 오존가스의 압력을 해소시켜 오존가스 및 처리수의 이동을 원활하게 한다.
그와 같은 이유로 상기 제4반응수조(50)와 배출수조(60)의 처리수수집공간(61)을 서로 연결하는 상부유동관(52)은, 그 앞에 위치하는 모든 상부유동관(22,32) 각각보다 더 큰 직경으로 확관되어 있다.
만일, 제4반응수조(50)를 제거하고, 제3반응수조(40)가 최종반응수로조서 배출수조(60)로 연결된 구성이라면, 제3반응수조(40)와 처리수수집공간(61)을 서로 연결하는 상부유동관(52)은, 제1반응수조(20)와 제2반응수조(30)를 서로 연결하는 상부유동관(22), 및 제2반응수조(30)와 상기 제3반응수조(40)를 서로 연결하는 상부유동관(32)보다 더 큰 직경을 가지게 될 것이다.
상기 반응수조들을 연결하는 모든 상부유동관(22,32)과 하부유동관(23,33)은 바이패스배관(72,73)이 연결되고 그 연결부위에 바이패스밸브(225,235,325,335)가 설치됨으로써 처리수 또는 처리수와 오존을 배출수조(60)의 처리수수집공간(61)으로 직접 배출시킬 수 있다.
예컨대, 제2반응수조(30)까지의 플라즈마처리만으로 수질을 설정기준으로 개선할 수 있는 경우에는 바이패스배관(72,73)측으로 바이패스밸브(325,335)를 작동시켜 제2반응수조(30)에서 제3반응수조(40)로 처리수 및 오존을 공급하지 않고, 배출수조(60)로 공급하여 처리수를 배출시킬 수 있다.
그러한 바이패스 구성은 상황별로 오염정도가 상이하거나 오염특성이 상이한 오염수를 본 실시예의 수처리장치에 의해 처리할 경우, 각 반응수조에서 정화되는 상태에 따라 배출수조(60)로 직접 배출할 수 있으므로, 불필요하게 후측에 위치하는 일부 반응수조를 추가로 작동시키지 않을 수 있으므로 처리시간을 줄이고 오존발생량도 적정하게 조절할 수 있는 것이다.
한편, 도 5는 본 실시예에 따른 배출수조(60)의 구성을 도시하는 단면도이다.
상기 배출수조(60)는 제1 내지 제4반응수조(50)를 거쳐 정화처리된 처리수를 일시 저장하고 배출관(70)을 통해 배출할 수 있는 것으로서, 하부에 처리수수집공간(61)이 설치되고, 상부에는 오존을 흡수하여 공기를 정화하는 배오존처리부(62)가 설치된다.
상기 처리수수집공간(61)의 용량은 제1 내지 제4반응수조(50) 각각보다 더 큰 용량으로 설치되어 최종적인 반응수조에서 이동하는 처리수가 일시적으로 저장되어 배출되도록 한다. 이는 처리수가 체류하는 시간을 확보하여 처리수에 포함된 오존이 수중으로부터 상층으로 빠져 나갈 수 있도록 한다.
처리수수집공간(61)의 상측에는 배오존처리부(62)가 설치되되, 배오존처리부(62)는 활성탄입자(621)가 적재되어 오존을 흡수할 수 있다. 배오존처리부(62)는 바닥에 철망 등의 다공성 바닥판(622)을 형성하고 활성탄입자(621)를 수용함으로써 하측의 처리수수집공간(61)으로부터 오존이 다공성 바닥판(622)의 구멍을 통해 활성탄입자층(621)을 통과할 수 있도록 하고, 배오존처리부(62)는 상측의 배기공(623)을 통해 오존이 제거된 공기가 대기중으로 배출되도록 구성된다.
또한, 상기 처리수수집공간(61)은 상기 제1반응수조(20) 내지 제3반응수조(40)(최종반응수조)보다 낮은 위치에 설치되어 최종반응수조로부터 처리수의 유입이 용이하도록 하되, 최종 반응수조와 상기 처리수수집공간(61)은 처리수가 처리수수집공간(61)으로 이동하는 하부유동관(53)과 처리수와 오존이 함께 이동하는 상부유동관(52)에 의해 서로 연결된다. 그 상부유동관과 하부유동관은 타 반응수조와 같이, 최종반응수조의 상부와 하부의 높이에서 수평으로 각각 연결된다.
상기 최종반응수조는 제1 내지 제3반응수조(40)만이 설치된 경우에는 제3반응수조(40)가 된다.
상부유동관(52)은 최종반응수조와 처리수수집공간(61)을 수평상태로 연결하는 것이 바람직하며, 반응수조 사이를 연결하는 상부유동관(22,32) 및 하부유동관(23,33)도 수평상태로 연결되는 것이 오존가스 및 처리수의 유동을 원활하게 한다.
본 실시예에서는 제4반응수조(50)까지 설치된 구성을 도시하고 있으나, 제4반응수조(50)와 배출수조(60) 사이에는 추가적인 반응수조가 설치될 수 있음은 물론이다.
전술하고 있는 실시예에서 설명한 제2반응수조(30)와 제3반응수조(40)는 청구항에서 기재하고 있는 중간반응수조가 되고, 제4반응수조(50)가 최종반응수조가 되는 것이며, 반응수조가 3개인 경우에는 제2반응수조(30)가 중간반응수조이고 제3반응수조(40)가 최종반응수조가 된다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 수처리장치의 작용을 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 유입관(10)을 통해 펌프(12)에 의해 가압되는 오염수가 제1반응수조(20)에 공급되면 제1반응수조(20)는 수위가 상승한다. 이 때, 플라즈마발생기(21)에서 플라즈마가 발생되어 공기가 플라즈마반응됨으로써 발생되는 오존가스가 미세한 버블의 형태로 수중에서 배출된다.
제1반응수조(20) 내부에서는 오염수가 유입관(10)에서 계속 유입됨으로써 수위가 상승하는 압력을 받고 있으나, 대기와 차단되어 밀폐된 제1반응수조(20)의 내부에는 오존가스가 수중에 계속 배출되어 제1반응수조(20)의 상부에 채워짐으로써 수위의 상승이 저지되고 있다. 즉, 수위가 상승하여 상부유동관(22)보다 높이 올라갈 경우에는 오존가스가 밀폐된 공간에 갇히게 되어 수위는 더 이상 상승하지 못하며 오존가스가 계속 수중에서 올라와 채워지므로 수위를 낮추려고 할 것인 바, 상부유동관(22)은 오존가스가 유동하도록 개방되게 된다.
또한, 상부유동관(22)이 충분히 개방되는 경우에는 오존가스가 상부유동관(22)을 통해 빠져나감으로써 그 압력이 낮아지므로 제1반응수조(20)에 압송되고 있는 오염수의 수위는 높아지려고 한다.
상기와 같은 작용들이 반복되는 과정에서 수위는 도 6과 같이, 오염수가 처리된 처리수와 오존이 함께 상부유동관(22) 내부를 유동할 수 있는 수위를 대략 유지할 수 있다.
이에 따라, 제1반응수조(20) 내의 수위를 적정하게 유지하여 수중에서 오존 등이 오염물질과 충분히 반응할 수 있는 수위가 될 수 있으며, 상부유동관(22)을 타고 이동하는 처리수와 오존은 그 흐름 중에 서로 교반하게 되어 오존과 오염물질의 반응시간을 증가시키고 오염물질의 분해, 산화를 촉진시킬 수 있다. 반응수조 내에서 오존가스가 폭기됨에 따라 처리수의 교란이 심하게 발생하므로 상부유동관(22) 내부를 이동하는 처리수도 심한 교란과 오존가스와의 교반이 심하게 발생하는 상태에서 유동하는 것이다.
전술한 작용은 제1반응수조(20)와 동일한 구조를 가진 제2, 제3반응수조(40)에 있어서도 동일하게 발생하는 작용이다.
최종반응수조인 제4반응수조(50)에서 처리된 처리수는 하부유동관(53) 및 상부유동관(52)을 통하여 배출수조(60)의 처리수수집공간(61)으로 유입된다. 이 때, 상부유동관(52)을 통해서는 처리수와 오존가스가 함께 이동한다.
처리수와 오존가스가 처리수수집공간(61)으로 유입되면, 처리수는 도 5와 같이, 하부에 일시저장되고 처리수의 상측에는 오존가스가 모이게 된다. 이후, 수집되는 오존가스는 배오존처리부(62)의 다공성 바닥판(622)을 통해 활성탄입자층(621)을 통과하는 과정에서 오존이 제거되고 대기 중으로 배출된다. 처리수수집공간(61)이 큰 용량을 가지므로 처리수는 일시 저장되는 것이고 배출관(70)을 통해 일정량은 계속적으로 배출될 수 있다.
본 실시예에 따른 상기와 같은 구성은 유입관(10)을 통해 유입되는 오염수가 제1반응수조(20), 중간반응수조, 최종반응수조 및 배출수조(60)를 거쳐 배출관(70)을 통해 외부에 배출되는 과정이 단속없이 오염수의 흐름과정에서 이루어질 수 있는 바, 수처리 용량을 극대화할 수 있다.
또한, 복수의 반응수조를 모두 거치지 않더라도 기준 수질에 도달할 수 있는 경우에는 바이패스밸브(225,235,325,335)에 의해 일부 반응수조만을 거친 후, 배출수조(60)로 직접 유입되도록 할 수 있으므로, 처리시간을 줄이고, 불필요한 오존의 발생을 저감시킬 수 있다.
또한, 상부유동관(22,32,52)을 통해 오존가스와 처리수가 함께 이동하고 그 이동하는 과정에서 교반이 활발하게 발생하므로 오염물질의 분해, 산화작용을 극대화 할 수 있다.
또한, 제1반응수조(20)에서 발생된 오존가스가 중간반응수조를 거쳐 최종반응수조까지 처리수와 함께 이동하면서 계속적인 반응이 이루어지므로 오존가스의 활용도를 극대화할 수 있다.
또한, 공기가 플라즈마 반응하여 생성되는 오존가스를 재활용하여 다시 플라즈마반응시킬 경우에는 플라즈마에 의해 생성된 오존과 NOX계열이 수중에 T-N을 증가시키는 실험결과가 있으나, 본 발명은 발생된 오존가스를 플라즈마반응기에 재유입시키지 않고 처리수와 함께 계속 장시간 이동시키는 방식이므로 그러한 문제발생을 차단할 수 있다.
본 실시예의 구성을 오염수가 계속적으로 유입되어 실시간 처리되는 구성으로 활용하지 않고, 배출수조(60)의 처리수수집공간(61)에 오염수를 수용한 후 유입관(10)을 처리수수집공간(61)에 연결함으로써, 오염수를 순환시키면서 정화처리하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
10; 유입관 11; 상판
12; 펌프 20; 제1반응수조
21; 플라즈마발생기 22,32,52; 상부유동관
23,33,53; 하부유동관 30; 제2반응수조
40; 제3반응수조 50; 제4반응수조
60; 배출수조 61; 처리수수집공간
62; 배오존처리부 70; 배출관
72,73; 바이패스배관 225,235,325,335; 바이패스밸브
212; 석영관 213; 방전극
214; 대향전극 215; 버블발생기
216; 지지헤드 217; 공기공급관
251; 미세버블 621; 활성탄입자
622; 바닥판 623; 배기공

Claims (7)

  1. 펌프(12)에 의해 오염수가 유입되는 유입관(10);
    상기 유입관(10)으로부터 상기 오염수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 제1반응수조(20);
    상기 제1반응수조(20)와 연결되어 상기 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응하여 생성된 오존가스를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 제2반응수조(30); 및,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 제2반응수조(30)를 순차로 거친 처리수가 수집되어 배출시키기 위한 배출수조(60)를 포함하되,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 제2반응수조(30)는,
    상기 제1반응수조(20)의 하부에서 상기 제1반응수조(20)의 처리수가 상기 제2반응수조(30)로 이동하는 하부유동관과,
    상기 제1반응수조(20)의 상부에서 제1반응수조(20)의 처리수와 오존가스가 함께 상기 제2반응수조(30)로 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되어 있고,
    상기 배출수조(60)는 하부에 처리수수집공간(61)이 설치되고, 상부에는 오존을 흡수함으로써 공기를 정화하여 대기 중으로 배출하는 배오존처리부(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2반응수조(30)에서 처리된 처리수는 제3반응수조(40)를 거쳐 상기 처리수수집공간(61)으로 유입되되,
    상기 제3반응수조(40)는
    상기 제2반응수조(30)와 연결되어 상기 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비하고,
    상기 제2반응수조(30)와 상기 제3반응수조(40)는
    상기 제2반응수조(30)의 하부에서 제2반응수조(30)의 처리수가 상기 제3반응수조(40)로 이동하는 하부유동관과,
    상기 제2반응수조(30)의 상부에서 제2반응수조(30)의 처리수와 오존이 함께 상기 제3반응수조(40)로 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리수수집공간(61)은 상기 제1반응수조(20) 내지 제3반응수조(40)보다 낮은 위치에 설치되고, 상기 제1반응수조(20) 내지 상기 제3반응수조(40) 각각보다 큰 처리수의 수용용량을 가지며,
    상기 제3반응수조(40)와 상기 처리수수집공간(61)은 처리수가 상기 처리수수집공간(61)으로 이동하는 하부유동관과 처리수와 오존이 함께 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되고,
    상기 제3반응수조(40)와 상기 처리수수집공간(61)을 서로 연결하는 상부유동관은,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 제2반응수조(30)를 서로 연결하는 상부유동관, 및 상기 제2반응수조(30)와 상기 제3반응수조(40)를 서로 연결하는 상부유동관보다 더 큰 직경인 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 제2반응수조(30)를 연결하는 상기 하부유동관과 상기 상부유동관, 및
    상기 제2반응수조(30)와 상기 제3반응수조(40)를 연결하는 상기 하부유동관과 상기 상부유동관은 모두,
    처리수 또는 처리수와 오존을 상기 처리수수집공간(61)으로 직접 배출시킬 수 있는 바이패스밸브(225,235;325.335)를 각각 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
  5. 펌프(12)에 의해 오염수가 유입되는 유입관(10);
    상기 유입관(10)으로부터 상기 오염수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 제1반응수조(20);
    상기 제1반응수조(20)와 연결되어 상기 제1반응수조(20)에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응한 공기를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 하나 이상의 중간반응수조;
    상기 중간반응수조와 연결되어 상기 중간반응수조에서 처리된 처리수를 공급받고, 내부가 대기와 차단되어 있으며, 공기를 공급받아 플라즈마와 반응하여 생성된 오존가스를 수중에서 버블상태로 배출시키는 플라즈마발생기(21)를 구비한 최종반응수조; 및,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 중간반응수조와 상기 최종반응수조를 순차로 거친 처리수가 수집되어 배출되기 위한 배출수조(60)를 포함하되,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 중간반응수조 사이와, 상기 중간반응수조와 상기 최종반응수조 사이에는,
    처리수가 이동하는 하부유동관과, 처리수와 오존가스가 함께 이동하는 상부유동관이 모두 각각에 설치되어 서로 연결되어 있고,
    상기 배출수조(60)는 하부에 처리수수집공간(61)이 설치되고, 상부에는 오존을 흡수함으로써 공기를 정화하여 대기중으로 배출하는 배오존처리부(62)를 포함하며,
    상기 처리수수집공간(61)은 상기 제1반응수조(20), 상기 중간반응수조 및 상기 최종반응수조 각각보다 큰 처리수의 수용용량을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최종반응수조와 상기 처리수수집공간(61)은 처리수가 상기 처리수수집공간(61)으로 이동하는 하부유동관과 처리수와 오존이 함께 이동하는 상부유동관에 의해 서로 연결되며,
    상기 최종반응수조와 상기 처리수수집공간(61)을 서로 연결하는 상부유동관은,
    상기 제1반응수조(20)와 상기 중간반응수조를 서로 연결하는 상부유동관, 및 상기 중간반응수조와 상기 최종반응수조를 서로 연결하는 상부유동관보다 더 큰 직경인 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 처리수수집공간(61)은 상기 제1반응수조(20), 제2반응수조(30) 및 제3반응수조(40)보다 낮은 위치에 설치되고,
    모든 상기 상부유동관은 수평상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160062876A (ko) * 2014-11-26 2016-06-03 주식회사 플라즈맵 플라즈마 처리수 제조 장치 및 활성 가스 발생 장치
KR20220049160A (ko) * 2020-10-14 2022-04-21 한국식품연구원 연속식 전기방전수 생성시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102250165B1 (ko) * 2019-05-31 2021-05-10 박형진 고전압 방전 임펄스를 이용한 오폐수 살균 장치 및 방법
KR102229965B1 (ko) * 2020-10-29 2021-03-22 주식회사 경동냉열산업 플라즈마를 이용한 미세먼지 포집 및 공기살균 장치
DE102022117651A1 (de) * 2022-07-14 2024-01-25 Christian Buske Verfahren, vorrichtung und verwendung einer vorrichtung zur herstellung einer plasmaaktivierten flüssigkeit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200359199Y1 (ko) * 2004-05-13 2004-08-21 청호나이스 주식회사 오존 살균수 제조 장치
KR20090071300A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 에바라지츠교유 가부시키가이샤 잔류 옥시던트 제거장치, 잔류 옥시던트 제거방법 및 물의살균 시스템
KR101057453B1 (ko) * 2010-12-23 2011-08-17 미륭이씨오 주식회사 플라즈마 처리장치
KR20120111544A (ko) * 2011-04-01 2012-10-10 자원전자 주식회사 플라즈마 고도수처리 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200359199Y1 (ko) * 2004-05-13 2004-08-21 청호나이스 주식회사 오존 살균수 제조 장치
KR20090071300A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 에바라지츠교유 가부시키가이샤 잔류 옥시던트 제거장치, 잔류 옥시던트 제거방법 및 물의살균 시스템
KR101057453B1 (ko) * 2010-12-23 2011-08-17 미륭이씨오 주식회사 플라즈마 처리장치
KR20120111544A (ko) * 2011-04-01 2012-10-10 자원전자 주식회사 플라즈마 고도수처리 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160062876A (ko) * 2014-11-26 2016-06-03 주식회사 플라즈맵 플라즈마 처리수 제조 장치 및 활성 가스 발생 장치
KR101649865B1 (ko) * 2014-11-26 2016-08-30 주식회사 플라즈맵 플라즈마 처리수 제조 장치 및 활성 가스 발생 장치
KR20220049160A (ko) * 2020-10-14 2022-04-21 한국식품연구원 연속식 전기방전수 생성시스템
KR102435882B1 (ko) * 2020-10-14 2022-08-24 한국식품연구원 연속식 전기방전수 생성시스템

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