KR101586649B1

KR101586649B1 - 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치

Info

Publication number: KR101586649B1
Application number: KR1020150083098A
Authority: KR
Inventors: 최경화
Original assignee: 하이스트 주식회사
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-01-20

Abstract

본 발명에서는 종래의 기포혼합장치 또는 기포발생장치가 단지, 나선상의 날개를 통해 단일와류만을 형성시키기 때문에, 나선상의 날개를 통한 수류의 속도가 떨어지고, 기포를 마찰분쇄시키는 장치구성이 없어, 단순 공기방울형상의 기포만이 생성될 뿐, 미세기포생성율이 떨어지는 문제점과, 약품투입수단이 없어, 인위적으로 공기분출구와 함께 약품을 투입시키기 때문에, 약품이 믹싱되지 않은 채, 바로 배출되어 오수의 교반력 및 산소의 용해 효율이 낮은 문제점을 개선하고자, 유체공급부(100), 유체속도조절밸브(200), 공기·약품형 공급부(300), 공기·약품 선택조절밸브(400), 트위스터 와류 생성모듈(500), PLC제어모듈(600)로 구성됨으로서, 별도의 추가 설비 구성없이, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시킬 수 있어, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 호환시켜 널리 응용시킬 수 있고, PLC제어모듈의 제어하에 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시킬 수 있어, 약품 혼화용도, 가압부상용도, 정화용도 등 다양한 용도에 맞게 수동방식이 아닌, 맞춤형으로 자동제어할 수 있으며, 유체공급부로부터 유입되는 유체를 트위스트 와류로 형성시키고, 충돌마찰분쇄 및 회전마찰분쇄시키는 하이브리드 방식으로 이루어져 기존보다 마이크로기포생성율을 80% 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 마이크로 기포와 약품교반력 및 산소의 용해 효율을 높일 수 있고, 결국 수처리시설, 수족관, 정화시설 내 용존 산소량 및 정화 효율을 효과적으로 증가시킬 수 있는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치{THE APPARATUS OF TWISTER VORTEX WITH THREE EFFECT}

본 발명에서는 수족관, 오수처리시설, 하수처리시설, 폐수처리시설, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화와, 마이크로기포발생과, 가압부상 중 어느 하나를 선택해서 표출생성시키도록 발명된 것으로서, 약품혼화(교반), 마이크로기포에 의한 가압부상, 용존산소량, 정화 효율을 향상시킬 수 있는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치에 관한 것이다.

일반적으로 다양한 원리와 구조의 수처리장치가 처리하고자 하는 수질의 성질에 따라 개발되어 왔고, 물리적인 방법과 화학적인 방법 또는 물리 화학적인 방법을 병용한 수처리방법과 장치가 제공되어 왔으며, 그 처리방법중의 한 방법으로 불순물을 수면 아래에 침전시켜 수거하는 침전법과 수면 위로 부상시켜서 수거하는 부상법(Flotation)이 있다.

침전법은 원수에 섞여져 있는 각종 불순물을 약품 또는 물리적 방법으로 침전시켜서 이 침전된 불순물을 제거하는 방법을 주로 사용하여 왔으나 폐수처리에 사용되는 화학약품 등으로 인하여 고가의 비용이 소모되고, 유입수가 완전하게 처리되지않는 단점이 있으며 인체에 무해하도록 처리하기까지 긴 공정과 많은 공정이 소모되는 단점이 있었다.

또한, 종래의 부상법에 의한 수처리장치는 유입수에 약품을 첨가하는 혼합조를 거치고 공기와 유입수를 가압펌프로 가압하여 가압탱크에 저장하고 이 가압된 유입수를 대기압 상태에 있는 수처리조인 부상조로 공급하면 가압된 유입수가 대기압 상태의 수처리조의 유입수에서 기포를 발생시키게 되고 이 기포가 유입수 속의 불순물을 포집하고 기포의 부력에 의하여 불순물을 부상시켜서 수면에 부상된 불순물을 제거장치인 스킴 스키머로 제거하였다.

하지만, 종래의 부상법에 의한 수처리장치는 기포의 부력만으로 이물질을 부상시키므로 비중이 큰 고상의 이물질을 제거하기 어렵다는 한계가 있다.

또한, 종래의 수처리장치는 유입수 중으로 공기를 직접 주입하여 기포를 발생시키는 방식이므로 기포의 사이즈가 미세화시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

기포의 사이즈가 클수록 유입수 중에 체류하는 시간이 짧으므로 불순물을 포집하는 능력이 크게 저하될 수밖에 없다.

이러한 문제점을 해결하고자, 종래기술로 국내등록특허공보 제10-0931987호에서는 제 1여과기, 부상조, 기포수공급수단, 제 2여과기, 제 3여과기를 구비하고,상기 기포수공급수단은 내부에 물이 저장된 물저장탱크와, 상기 물저장탱크와 제 1연결관으로 연결되어 상기 물저장탱크에 저장된 물을 흡입하여 제 2연결관으로 토출시키는 펌프와, 상기 제 1연결관에 설치되어 기체가 흡입되는 흡기관과, 상기 제 2연결관과 연결되어 상기 펌프로부터 토출되는 기포수를 설정된 압력으로 저장하는 압력쳄버와, 상기 압력쳄버와 제 3연결관으로 연결된 벤츄리부재가 상부에 설치되어 기포수가 하방으로 분사되는 혼합조와, 상기 벤츄리부재에 설치되어 상기 교축유로와 연통되는 노즐과, 상기 노즐과 일단이 연결되고 타단은 상기 혼합조의 내부로 노출되어 상기 혼합조로 유입된 기포수로부터 분리된 기체가 상기 교축유로로 흡입되는 기체리턴관과, 상기 혼합조와 제 4연결관으로 연결되며 상기 혼합조로부터 유출되는 기포수를 분쇄하여 상기 부상조로 유입시키는 분쇄부를 구비하는 미세기포를 이용한 상수, 중수, 하수 및 오폐수를 정화하는 수처리 장치가 제시된 바 있었다.

하지만, 종래의 혼합조 노즐, 기체리턴관, 분쇄부로 이루어진 기포혼합장치 또는 기포발생장치는 단지, 나선상의 날개를 통해 단일와류만을 형성시키기 때문에, 나선상의 날개를 통한 수류의 속도가 떨어지고, 기포를 마찰분쇄시키는 장치구성이 없어, 단순 공기방울형상의 기포만이 생성될 뿐, 미세기포생성율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 와류기포상에 BOD를 개선시키는 약품를 투입시키고자 할 때, 약품투입수단이 없어, 인위적으로 공기분출구와 함께 약품를 투입시키기 때문에, 약품이 믹싱되지 않은채, 바로 배출되어 오수의 교반력 및 산소의 용해 효율이 낮은 문제점이 있었다.

국내등록특허공보 제10-0931987호

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 가볍고, 부식성, 내마모성, 내구성이 우수한 재질로 이루어지고, 별도의 추가 설비 구성없이, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시킬 수 있고, PLC제어모듈의 제어하에 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시킬 수 있어, 약품 혼화용도, 가압부상용도, 정화용도 등 다양한 용도에 맞게 수동방식이 아닌, 맞춤형으로 자동제어할 수 있으며, 유체공급부로부터 유입되는 유체를 트위스트 와류로 형성시킬 수 있고, 이로 인해 수처리시설, 수족관, 정화시설 내 용존 산소량 및 정화 효율을 효과적으로 증가시킬 수 있는 스마트 트위스터 와류생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는

외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 내부공간에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화와, 마이크로기포발생과, 가압부상 중 어느 하나를 선택해서 표출생성시키도록 구성됨으로서 달성된다.

보다 구체적으로, 상기 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는

트위스터 와류 생성모듈의 입구쪽에 위치되어, PLC제어모듈의 제어하에 구동되면서 저장된 유체를 트위스터 와류 생성모듈로 보내는 유체공급부(100)와,

유체공급부와 트위스터 와류생성모듈 사이에 위치되어, PLC제어모듈의 제어하에 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시키는 유체속도조절밸브(200)와,

외부로부터 흡입된 공기와, 약품 중 어느 하나 이상을 저장한 후, 공기·약품 선택조절밸브쪽으로 유입시키는 공기·약품형 공급부(300)와,

PLC제어모듈의 제어하에 공기·약품형 공급부로부터 공급받은 공기(Air)와 약품 중 어느 하나 이상을 선택해서, 트위스트 와류생성모듈쪽으로 공급시키는 공기·약품 선택조절밸브(400)와,

유체공급부로부터 공급된 유체압력과, 공기·약품형 공급부로부터 공급된 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 내부공간에 트위스트 와류형 유속과 마이크로기포를 생성시키는 트위스터 와류 생성모듈(500)과,

유체공급부, 유체속도조절밸브, 공기·약품형 공급부, 공기·약품 선택조절밸브와 연결되어, 각 기기의 전반적인 구동을 순차적으로 제어시켜 약품혼화모드, 마이크로기포발생모드, 가압부상모드 중 어느 하나 또는 둘 이상을 선택해서 표출생성시키도록 제어시키는 PLC제어모듈(600)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 모듈본체의 재질이 SUS 재질 또는 플라스틱 재질로 이루어져 가볍고, 부식성, 내마모성, 내구성이 우수하고, 별도의 추가 설비 구성없이, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시킬 수 있어, 기존장치에 비해 부피가 슬림하고, 설치가 용이하며, 제작비용 또한 기존보다 70% 저렴하고, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 호환시켜 널리 응용시킬 수 있어 호환성이 우수하며, 약품 혼화용도, 가압부상용도, 정화용도 등 다양한 용도에 맞게 맞춤형으로 자동제어할 수 있어, 하나의 장치로 여러 용도에 적용시킬 수 있으며, 유체공급부로부터 유입되는 유체를 트위스트 와류로 형성시키고, 충돌마찰분쇄 및 회전마찰분쇄시키는 하이브리드 방식으로 이루어져 기존보다 마이크로기포생성율을 80% 향상시킬 수 있으며, 수처리시설, 수족관, 정화시설 내 용존 산소량 및 정화 효율을 효과적으로 증가시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 유체공급부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 공기·약품형 공급부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈(500)이 양방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈(500a)과 단방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈(500b)로 나뉘어 구성되는 것을 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈이 양방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈로 이루어지고, 모듈몸체의 후단부 내부방향 표면상에 충돌마찰분쇄부(541)가 형성된 것을 도시한 일실시예도,
도 6은 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈이 단방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈로 이루어지고, 모듈몸체의 후단부 내부방향 표면상에 충돌마찰분쇄부(541)가 형성된 것을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈이 양방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈로 이루어지고, 모듈몸체의 후단부 내부방향 표면상에 회전마찰분쇄부가 형성된 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈이 단방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈로 이루어지고, 모듈몸체의 후단부 내부방향 표면상에 회전마찰분쇄부가 형성된 것을 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 PLC제어모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 10은 본 발명에 따른 트위스트 와류기의 구성요소를 통해 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 유체를 트위스트 와류로 생성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 모듈몸체의 후단부 내부방향 표면상에 버섯형돌기가 형성됨으로서, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 충돌마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 모듈몸체의 후단부 내부방향에 적층형홴날개가 형성됨으로서, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 회전마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치가 오수처리시설, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시켜, 약품 교반력을 통해 액체혼화시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치가 오수처리시설, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시켜, 기체용해를 통한 용존산소량을 생성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치가 오수처리시설, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시켜, 가압부상시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 약품혼화모드의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 17은 본 발명에 따른 제1 약품혼화모드가 구동되어, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 파이프 내부공간에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 18은 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치가 가압부상조에 설치되어 PLC제어모듈의 제어신호에 따라 약품혼화모드 중 제2 약품혼화모드, 마이크로기포발생모드, 가압부상모드로 구동되는 것을 도시한 일실시예도.

먼저, 본 발명에서 설명되는 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치에서 쓰리 이펙트(Three Effect)는 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 표출생성되는 약품혼화효과, 마이크로기포발생효과, 가압부상효과를 말한다.

그리고, 본 발명에 따른 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는 상기 약품혼화효과, 마이크로기포발생효과, 가압부상효과 중 어느 하나 또는 둘 이상을 선택해서 표출생성시키는 특성을 가진다.

또한, 본 발명에서 설명되는 차압은 트위스터 와류 생성모듈의 원통형 모듈본체의 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 압력차를 말한다.

즉, 트위스터 와류 생성모듈의 원통형 모듈본체의 내부압력은 기준값으로 설정한 상태에서 트위스터 와류 생성모듈의 입구쪽에 위치되어 트위스터 와류 생성모듈의 외부에서 내부로 유입되는 유체압력(P1)과, 트위스터 와류생성모듈의 입구쪽 외부원통표면 일측 및 트위스터 와류생성모듈의 중단 원통표면 일측에 위치되어 트위스터 와류생성모듈의 외부에서 내부로 유입되는 공기압력(P2) 사이의 압력차를 말한다.

이때, 유체압력과 공기압력 사이의 압력차는 PLC제어모듈의 제어신호에 따라 가변되도록 설정된다.

또한, 본 발명에서 설명되는 약품혼화모드는

파이프 반응기 내부공간 일측에 하나 또는 둘 이상의 트위스터 와류 생성모듈을 설치하여 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 파이프 내부공간에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화시키는 제1 약품혼화모드와,

가압부상조의 약품혼화장치에 트위스터 와류 생성모듈을 설치하여, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 가압부상조 측면 일측에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화시킨 후, 응집교반기를 통해 응집시켜서 가압부상조에 투입시키는 제2 약품혼화모드로 나뉘어져 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 내부공간에서 트위스트 와류를 생성시켜서 발생되는 마이크로기포와 와류형 유속으로 약품 혼화·가압부상시키는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적인 구성으로는 유체공급부(100), 유체속도조절밸브(200), 공기·약품형 공급부(300), 공기·약품 선택조절밸브(400), 트위스터 와류 생성모듈(500), PLC제어모듈(600)로 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 유체공급부(100)에 관해 설명한다.

상기 유체공급부(100)는 트위스터 와류 생성모듈의 입구쪽에 위치되어, PLC제어모듈의 제어하에 구동되면서 저장된 유체를 트위스터 와류 생성모듈로 보내는 역할을 한다.

이는 도 2에 도시한 바와 같이, 유체저장탱크(110), 유체공급펌프(120), 제1 공급파이프(130)로 구성된다.

상기 유체저장탱크(110)는 원통형상으로 이루어져 유체를 저장시키는 역할을 한다. 이는 내부공간에 저수위감지센서가 포함되어 구성된다.

상기 유체공급펌프(120)는 유체저장탱크에 저장된 유체를 제1 공급파이프쪽으로 공급시킨다.

상기 제1 공급파이프(130)는 유체공급펌프로부터 유체를 공급받아 유체속도조절밸브쪽으로 전달시킨다.

다음으로, 본 발명에 따른 유체속도조절밸브(200)에 관해 설명한다.

상기 유체속도조절밸브(200)는 유체공급부와 트위스터 와류생성모듈 사이에 위치되어, PLC제어모듈의 제어하에 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시키는 역할을 한다.

이는 전동밸브로 구성된다.

이때, 전동밸브에서는 PLC제어모듈의 제어신호에 따라 동작신호를 보내도록 구성된다.

여기서, 상기 미리 설정된 기준값에 해당되는 유속은 약품 혼화용도로 사용될 경우에는 1m/s~3m/s로 설정하여, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 2m/s~4m/s가 되도록 설정하고,

가압부상용도로 사용될 경우에는 2m/s~5m/s로 설정하여, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 3m/s~6m/s가 되도록 설정한다.

상기 약품 혼화용도 및 가압부상용도의 선택은 키입력패널을 통해 선택된다.

다음으로, 본 발명에 따른 공기·약품형 공급부(300)에 관해 설명한다.

상기 공기·약품형 공급부(300)는 트위스터 와류 생성모듈의 입구 일측 및 중단 일측에 위치되어, 외부로부터 흡입된 공기와 약품 중 어느 하나 이상을 선택하여 트위스터 와류 생성모듈로 유입시키는 역할을 한다.

이는 도 3에 도시한 바와 같이, 에어컴퓨레셔(310), 약품공급펌프(320), 공기공급파이프(330), 약품공급파이프(340)로 구성된다.

상기 에어컴퓨레셔(310)는 공기를 압축하고 저장한 후, 공기공급파이프쪽으로 공기를 배출시키는 역할을 한다.

상기 약품공급펌프(320)는 약품를 저장시킨 상태에서 약품공급파이프쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

여기서, 약품은 액상약제 또는 분말타입약제로 이루어지고, 폴리염화알루미늄(PAC), 황산알루미늄(Alum), 폴리머(POLYMER), 가성소다(NaOH) 등으로 구성된다.

상기 공기공급파이프(330)는 에어컴퓨레셔로부터 공급된 공기를 전달받아 공기·약품 선택조절밸브로 전달시키는 역할을 한다.

상기 약품공급파이프(340)는 약품공급펌프로부터 약품를 전달받아 공기·약품 선택조절밸브로 전달시키는 역할을 한다.

다음으로, 본 발명에 따른 공기·약품 선택조절밸브(400)에 관해 설명한다.

상기 공기·약품 선택조절밸브(400)는 PLC제어모듈의 제어하에 트위스터 와류생성모듈로 공급될 공기(Air)와 약품 중 어느 하나 이상을 선택해서, 트위스트 와류생성모듈쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

이는 공기·약품형 공급부와 트위스터 와류생성모듈의 입구쪽 외부원통표면 일측 사이 및, 공기·약품형 공급부와 트위스터 와류생성모듈의 중단 원통표면 일측 사이에 위치된다.

상기 공기·약품 선택조절밸브(400)는 2Way(양방향) 전동밸브로 구성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈(500)에 관해 설명한다.

상기 트위스터 와류 생성모듈(500)은 유체공급부로부터 공급된 유체압력과, 공기·약품형 공급부로부터 공급된 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 내부공간에 트위스트 와류형 유속과 마이크로기포를 생성시키는 역할을 한다.

이는 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 모듈몸체(510), 트위스트 와류기(520), 환형약품튜브부(530), 마찰분쇄형믹싱부(540)로 구성된다.

첫째, 본 발명에 따른 모듈본체(510)에 관해 설명한다.

상기 모듈몸체(510)는 원통형상으로 이루어져 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 내부 설치공간이 형성되고, 전단부의 입구쪽과 후단부의 출구쪽이 개통된 구조로 형성되며, 전단 입구 일측과 후단 출구 일측에 외부 기기와 탈부착 연결시키는 원반형보조프레임이 형성된다.

즉, 전단부에 트위스트 와류기가 형성되고, 중단부에 환형약품튜브부이 형성되며, 후단부에 마찰분쇄형믹싱부가 형성된다.

여기서, 전단부, 중단부, 후단부는 전진방향에 따라 3단구조로 형성된다.

상기 모듈몸체(510)는 가볍고, 부식성, 내마모성, 내구성이 우수한 SUS(스테인레스 스틸) 재질로 이루어진다.

상기 스테인레스 스틸은 가볍고, 내마모성, 내구성 외에 내식성을 향상시키기 위하여 스테인레스 스틸 표면에 전도성 고분자 피막이 형성된 것을 이용하며, 이는 전도성 고분자 피막은 폴리아닐린 45~60wt%와 이온성 액체 40~55wt%를 상온에서 20~30시간 동안 교반하여 조성된 혼합물로 피막을 형성함으로써 달성된다.

스테인레스 스틸은 일반적으로 부식에 대한 저항이 크기 때문에 수없이 많은 분야에 응용되고 있으나, 다른 금속보다도 더 피팅 코로션(pitting corrosion)에 영향을 받기 쉬워 심각한 문제를 일으키기도 한다.

따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 전도성 고분자를 이용한 부식을 방지한다. 이는 전도성 고분자의 전기화학적 활성으로 생기는 전도성 고분자와 금속 사이의 전자 이동을 이용한 것이다.

전도성 고분자가 금속의 부식을 방지하는 역할을 하기 위해서는 금속 표면과 흡착이 잘 되기 위한 기능기인 =NH, -N=N-, -CHO, R-OH, -C=C-등이 있어야 한다. 이러한 기능기는 철과의 흡착이 잘 되도록 함으로써 외부 환경과 금속의 표면을 분리시켜 부식 방지 효과를 줄 수 있다.

상기 폴리아닐린과 이온성 액체의 혼합물을 이루는 폴리아닐린(Polyaniline)은 p-phenyleneamine 단위체가 1000개 또는 그 이상이 결합된 고분자로서, 정제한 아닐린(aniline)과 HCl을 반응기에 넣은 후,

HCl에 녹인 Ammonium persulfate를 녹인 용액을 상기 반응기에 주입한 후 상온에서 2~6시간 동안 교반하고, 교반 후 용액을 감압여과한 후 증류수와 NH₄OH로 수세한 다음, 이때 수득한 고체를 NH₄OH와 20~30시간 동안 교반하고, 교반 후 감압 증류한 다음 65~75℃에서 진공건조하여 폴리아닐린을 수득한다.

더욱 구체적으로는 1000 mL 둥근 플라스크에 정제한 100mol의 아닐린과, 1N HCl을 넣는다. 다음으로 25mol의 Ammonium persulfate을 1N HCl 60 mL에 녹인 후에 상기 둥근 플라스크에 넣는다. 그리고 상온에서 3시간 동안 교반한다.

이와 같은 과정을 통해 제조된 용액을 감압여과 한 후, 증류수와 1M NH₄OH으로 수세한다. 그리고 이때 수득한 고체를 1M NH₄OH와 20시간 동안 교반한다. 교반 후에 감압 증류하고, 다시 65℃에서 진공 건조시켜 폴리아닐린을 수득한다.

상기 폴리아닐린은 전도성을 가지나, 더욱 전도성을 향상시켜 스테인레스 스틸의 내식성을 향상시키기 위한 조치로서, 이온성 액체와의 혼합물을 사용한다.

즉, 상기 제조된 폴리아닐린 45~60wt%와 Tributylmethylammonium methyl sulfate (TBMS), Diethylammonium phosphate (DEAP) 또는 Triethylammonium phosphate (TEAP) 중 선택되는 어느 1종 이상의 이온성 액체 40~55wt%를 상온에서 20~30시간 동안 교반하여 폴리아닐린과 이온성 액체의 혼합물을 제조한다.

이때 상기 이온성 액체의 함량이 40wt% 미만인 경우에는 전도성 향상을 기대하기 어렵고, 55wt%를 초과하게 되는 경우에는 그 변화 정도가 미미하므로 상기 이온성 액체의 사용량은 40~55wt%의 범위 내로 유지하는 것이 바람직하다.

상기 모듈몸체(510)가 원통형상으로 이루어지는 이유는 전단부의 트위스트 와류기와, 중단부의 환형약품튜브부과, 후단부의 마찰분쇄형믹싱부가 내부공간에 설치시 원형상으로 형성되어 미끄럼현상없이 밀착고정시키기 위해서 원통형상으로 형성된다.

상기 모듈몸체는 원통형상 이외에도 사각형상으로도 형성된다.

이처럼, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시킬 수 있어, 기존장치에 비해 부피가 슬림하고, 설치가 용이하며, 제작비용 또한 기존보다 70% 저렴한 특성을 가진다.

본 발명에 따른 모듈몸체(510)는 전단부와 후단부 일측에 원판형 보조프레임(511)이 형성되어, 외부기기(수처리시설, 수족관, 정화시설) 내부 및 외부 일측과 볼트와 너트에 의해 탈부착식으로 결합되어 구성된다.

둘째, 본 발명에 따른 트위스트 와류기(520)에 관해 설명한다.

상기 트위스트 와류기(520)는 모듈몸체의 전단부 내부공간 일측에 위치되어, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 유체를 트위스트 와류시켜 환형약품튜브부과 마찰분쇄형믹싱부쪽으로 보내는 역할을 한다.

이는 도 10에 도시한 바와 같이, 와류기몸체(521), 제1 와류형성부(522), 제2 와류형성부(523), 원반기어형 트위스터부(524)로 구성된다.

상기 와류기몸체(521)는 전광후협의 구조로 이루어진다.

이는 전단 입구쪽의 구멍홀 크기가 후단 출구쪽의 구멍홀 크기보다 1.2배~2.3배로 형성되어, 내부공간쪽으로 갈수록 유체의 유입량과 속도가 빨라지도록 유도시킨다.

상기 제1 와류형성부(522)는 도 10에 도시한 바와 같이, 와류기몸체의 외부표면상에 전진방향으로 점차로 갈수록 폭이 넓어지는 "

"구조의 제1 와류날개가 돌출형성되어 외부반경의 와류를 형성시키는 역할을 한다.

이는 "

"구조의 제1 와류날개가 돌출형성되고, 유입전 유로폭에 비해 유입후 유로폭을 넓혀서 유체의 속도를 점차로 증가시키도록 형성된다.

상기 제2 와류형성부(523)는 도 10에 도시한 바와 같이, 와류기몸체이 내부표면상에 전진방향으로 점차로 갈수록 폭이 좁아지는 "

"구조의 제2 와류날개가 돌출형성되어 내부반경의 와류를 형성시키는 역할을 한다.

이는 "

"구조의 제2 와류날개가 돌출형성되고, 유입전 유로폭에 비해 유입후 유로폭을 줄여서 유체의 속도를 점차로 감소시키도록 형성된다.

상기 제1 와류형성부(522)와 제2 와류형성부(523)는 베르누이 방정식의 원리를 통해 구성된다.

여기서, 베르누이 방정식은 유체가 흐름선(유선-流線)을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도 사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식으로 나타낸 것을 가리킨다.

즉, 기준점에 대한 높이 h 로 위치에너지를, 유체가 흐르는 속도 v 로 운동에너지를, 압력 P로 일(에너지) 을 나타낼 수 있는데 어느 한 점에서 이 세 에너지의 합은 다른 점에서의 세 에너지의 합과 같음을 나타내는 식이다. 이때 유체의 밀도는 변하지 않는다고 가정한다. 또 유체의 위치에너지나 운동에너지는 밀도 ρ 를 써서 나타내어야 하며, 압력은 유체가 정지해 있을 때의 압력과 같지 않다.

이를 수학식 1과 수학식 2로 표현할 수가 있다.

여기서, P는 압력, ρ는 밀도, g는 중력가속도, h는 기준점에 대한 높이, v는 유체가 흐르는 속도를 나타낸다.

이러한 베르누이 방정식의 원리를 통해 본 발명에서는 제1 와류형성부에서 형성된 유체의 속도(V1)가 제2 와류형성부에서 형성된 유체의 속도(V2)에 비해, 1.2~2.5배가 빠르게 형성되도록 설계된다.

상기 원반기어형 트위스터부(524)는 와류기몸체의 전진방향 끝단에 위치되고, 정면방향에서 바라봤을 때 원반기어 형상으로 형성되어, 제1 와류형성부와 제2 와류형성부에서 형성되는 와류를 트위스트시켜 트위스트 와류를 생성시키는 역할을 한다.

이는 제1 와류형성부에서 형성된 유체의 속도(V1)가 제2 와류형성부에서 형성된 유체의 속도(V2)에 비해, 1.2~2.5배가 빠르게 형성되고, 와류기몸체이 전진방향 끝단에 원반기어형 트위스터부가 원반기어형상으로 형성됨으로서, 제1,2와류형성부에 따른 유체의 속도차와 원반기어형상을 통해 제1 와류형성부와 제2 와류형성부에서 형성되는 와류를 트위스트시켜 트위스트 와류를 생성시킨다.

셋째, 본 발명에 따른 환형약품튜브부(530)에 관해 설명한다.

상기 환형약품튜브부(530)은 모듈몸체의 중단부 내부공간 일측에 위치되어, 외부로부터 투입되는 약품를 트위스트 와류기에서 형성된 트위스트 와류쪽으로 흘러보내는 역할을 한다.

이는 튜브관 몸체 일측에 약품투입구가 형성되어, 외부의 약품투입수단을 통해 약품이 투입되도록 구성된다.

그리고, 튜브관 외부 표면상에 복수개의 배출홀이 형성되어, 투입되는 약품를 트위스트 와류쪽으로 흘러보내어, 1차로 약품교반시킨다.

넷째, 본 발명에 따른 마찰분쇄형믹싱부(540)에 관해 설명한다.

상기 마찰분쇄형믹싱부(540)는 모듈몸체의 후단부 내부공간 일측에 위치되어, 1차로 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 마찰분쇄시킨 후, 이때 생성된 마이크로기포를 통해 2차로 약품를 믹싱시켜 외부로 배출시키는 역할을 한다.

이는 충돌마찰분쇄부(541), 회전마찰분쇄부(542) 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.

상기 충돌마찰분쇄부(541)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 모듈몸체의 내부방향 표면상에 복수개의 버섯형돌기가 돌출형성되어, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 버섯형돌기와의 충돌마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시켜 약품를 믹싱시키는 역할을 한다.

여기서, 버섯형돌기는 불규칙적인 방사형구조를 이루며 모듈본체의 후단부 내부방향 표면상에 돌출형성된다.

이처럼, 모듈몸체의 후단부 내부방향 표면상에 버섯형돌기가 형성됨으로서, 도 11에 도시한 바와 같이, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 충돌마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키고, 이때 생성된 마이크로기포로 약품를 믹싱시킬 수가 있다.

또한, 약품 없이, 유입되는 순수한 트위스트 와류형 유체만을 충돌마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키고, 이때 생성된 마이크로기포를 가압부상조에 응용시켜 배수중의 부유물질을 부상 분리하여 제거할 수가 있다.

상기 회전마찰분쇄부(542)는 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 모듈몸체의 내부방향에 적층형홴날개가 복수개로 형성되어, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 적층형홴날개와의 회전마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시켜 약품를 믹싱시키는 역할을 한다.

이는 원반띠형 몸체로 이루어지고, 원반띠형 몸체의 내부공간에 홴날개가 구성된다.

이렇게 단일 구성된 원반띠형 몸체와 홴날개가 수직방향으로 복수개로 적층되어 적층형홴날개로 형성된다.

여기서, 적층형홴날개는 회전축을 중심으로 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 회전마찰분쇄시킨다.

이처럼, 모듈몸체의 후단부 내부방향에 적층형홴날개가 형성됨으로서, 도 12에 도시한 바와 같이, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 회전마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키고, 이때 생성된 마이크로기포로 약품를 믹싱시킬 수가 있다.

또한, 약품 없이, 유입되는 순수한 트위스트 와류형 유체만을 회전마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키고, 이때 생성된 마이크로기포를 가압부상조에 응용시켜 배수중의 부유물질을 부상 분리하여 제거할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 트위스터 와류 생성모듈(500)은 도 4에 도시한 바와 같이, 양방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈(500a)과 단방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈(500b)로 나뉘어 구성된다.

도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 모듈몸체(510)의 전단부 입구쪽과 후단부 출구쪽이 개통된 구조로 형성되고, 중단부 일측에 환형약품튜브부가 형성되는 양방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈(500a) 이외에도,

도 6 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 모듈본체의 전단부 입구쪽이 밀폐형성되고, 후단부 출구쪽만이 개통된 구조로 형성되며, 전단부 입구쪽에 환형약품튜브부가 형성되는 단방향개폐형 트위스터 와류 생성모듈(500b)으로 형성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 PLC제어모듈(600)에 관해 설명한다.

상기 PLC제어모듈(600)은 유체공급부, 유체속도조절밸브, 공기·약품형 공급부, 공기·약품 선택조절밸브와 연결되어, 각 기기의 전반적인 구동을 순차적으로 제어시켜 약품혼화모드, 마이크로기포발생모드, 가압부상모드 중 어느 하나 또는 둘 이상을 선택해서 표출생성시키도록 제어시키는 역할을 한다.

이는 도 9에 도시한 바와 같이, 입력부(610), 메모리부(620), 마이크로프로세서부(630), 출력부(640)로 구성된다.

상기 입력부(610)는 키입력패널의 신호를 마이크로프로세서부의 연산부로 전달시키는 역할을 한다.

여기서, 키입력패널은 약품 혼화용도, 가압부상용도, 정화용도를 선택할 수 있는 선택스위치가 구성된다.

상기 메모리부(620)는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치의 전체적인 구동에 관한 프로그램 및 데이터를 저장시키는 역할을 한다.

상기 마이크로프로세서부(630)는 메모리부에 저장되어 있는 프로그램을 해독하여 연산시켜 출력부쪽으로 출력신호를 순차적으로 출력시키는 역할을 한다.

이는 유체공급펌프구동모드(631), 유체속도조절밸브구동모드(632), 에어컴퓨레셔구동모드(633), 약품공급펌프구동모드(634), 공기·약품 선택조절밸브구동모드(635)로 구성된다.

상기 유체공급펌프구동모드(631)는 유체공급펌프를 구동시켜, 유체저장탱크에 저장된 유체를 제1 공급파이프쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

상기 유체속도조절밸브구동모드(632)는 유체속도조절밸브를 구동시켜, 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시키는 역할을 한다.

상기 에어컴퓨레셔구동모드(633)는 에어컴퓨레셔를 구동시켜, 공기공급파이프쪽으로 공기를 배출시키는 역할을 한다.

상기 약품공급펌프구동모드(634)는 약품공급펌프를 구동시켜 약품를 저장시킨 상태에서 약품공급파이프쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

상기 공기·약품 선택조절밸브구동모드(635)는 공기·약품 선택조절밸브를 구동시켜 트위스터 와류생성모듈로 공급될 공기(Air)와 약품 중 어느 하나 이상을 선택해서, 트위스트 와류생성모듈쪽으로 공급시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로프로세서부(630)는 약품혼화모드(636), 마이크로기포발생모드(637), 가압부상모드(638)가 포함되어 구성된다.

상기 약품혼화모드(636)는 유속을 1m/s~3m/s로 설정한 후, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 2m/s~4m/s가 되도록 설정하여, 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품(PAC, Alum, POLYMER, NaOH 등)을 혼화시키는 역할을 한다.

이는 도 16에 도시한 바와 같이, 제1 약품혼화모드(636a), 제2 약품혼화모드(636b) 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.

상기 제1 약품혼화모드(636a)는 도 17에 도시한 바와 같이, 파이프 반응기 내부공간 일측에 하나 또는 둘 이상의 트위스터 와류 생성모듈을 설치하여, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 파이프 내부공간에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화시키는 역할을 한다.

상기 제2 약품혼화모드(636b)는 도 18에 도시한 바와 같이, 가압부상조의 약품혼화장치에 트위스터 와류 생성모듈을 설치하여, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 가압부상조 측면 일측에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화시킨 후, 응집교반기를 통해 응집시켜서 가압부상조에 투입시키는 역할을 한다.

상기 마이크로기포발생모드(637)는 1차로 유속을 조절한 후, 2차로 트위스트 와류형 유체를 마찰분쇄시켜 마이크로기포를 생성시키는 역할을 한다.

상기 가압부상모드(638)는 유속을 2m/s~5m/s로 설정한 후, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 3m/s~6m/s가 되도록 설정하고, 공기를 3~5㎏/㎠로 가압해서 물에 용해시킨 후, 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 생성된 마이크로기포에 미립자나 플록을 부착시켜 부상시키는 역할을 한다.

상기 출력부(640)는 유체공급부, 유체속도조절밸브, 공기·약품형 공급부, 공기·약품 선택조절밸브쪽으로 순차적으로 출력신호를 출력시키는 역할을 한다.

이처럼, 본 발명에 따른 유체공급부(100), 유체속도조절밸브(200), 공기·약품형 공급부(300), 공기·약품 선택조절밸브(400), 트위스터 와류 생성모듈(500), PLC제어모듈(600)로 이루어진 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치가 가압부상조에 설치되어 구성될 경우에, 차압조절용 밸브(Friction valve), 헤더파이프, 매니폴드(Manifold), 주입노즐(Injectiom nozzle), 다이프램식 압력계 유니트, 매니폴드 지지대가 포함되어 구성된다.

상기 가압부상조에 적용되는 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는 약품혼화모드, 가압부상모드, 마이크로기포발생모드로 변환되어, 수중에서 약품혼화시키고, 가압부상시키며, 마이크로기포를 발생시키고, 발생된 마이크로기포는 부상조 상부로 수중의 오염물질과 함께 부상되도록 구성된다.

즉, 도 18에 도시된 바와 같이, PLC제어모듈의 제어신호에 따라 약품혼화모드 중 제2 약품혼화모드가 구동되어, 유속을 1m/s~3m/s로 설정한 후, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 2m/s~4m/s가 되도록 설정하여, 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품(PAC, POLYMER, NaOH, Alum)을 혼화시킨다.

그리고, 도 18에 도시된 바와 같이, PLC제어모듈의 제어신호에 따라 마이크로기포발생모드가 구동되고, 공기용해접촉장치에 가로방향 또는 세로방향으로 트위스트 와류 생성모듈이 설치되면서, 1차로 유속을 조절한 후, 2차로 트위스트 와류형 유체를 마찰분쇄시켜 마이크로기포를 생성시켜, 공기를 용해시킨다.

또한, 도 18에 도시된 바와 같이, PLC제어모듈의 제어신호에 따라 가압부상모드가 구동되어, 유속을 2m/s~5m/s로 설정한 후, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 3m/s~6m/s가 되도록 설정하고, 공기를 3~5㎏/㎠로 가압해서 물에 용해시킨 후, 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 생성된 마이크로기포에 미립자나 플록을 부착시켜 부상시킨다.

그리고, 부상된 오염물질인 부상슬러지는 슬러지제거기에 의해 부상조 후단으로 배출되는 구조로 구성된다.

상기 헤더파이프는 순환수 주입기용으로서, 차압 조절용 밸브(Friction valve)가 추가로 설치된다.

여기서, 차압 조절용 밸브는 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 조절하는 역할을 하는 곳으로, 이는 글로우브밸브(Glove valve-10K)로 구성된다.

그리고, 차압조정용 밸브 전에는 차압 감시용 압력계 유니트가 설치되어 구성된다.

또한, 상기 매니폴드 파이프는 수중 바닥에 스테인리스 지지형강에 의해 견고히 지지되도록 구성되고, 파이프에는 약 150㎜ 간격으로 순환수 주입노즐(Injection nozzle)이 포함되어 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치의 구체적인 동작과정을 설명한다.

먼저, 트위스터 와류 생성모듈의 모듈몸체가 수처리시설의 호기조 내부에 설치된다.

이때, 모듈몸체의 전단부 입구쪽에 유체속도조절밸브, 유체공급부가 설치되고, 모듈몸체의 중단부쪽에 공기·약품 선택조절밸브, 공기·약품형 공급부가 설치된다.

다음으로, PLC제어모듈의 제어하에 유체공급부가 구동되면서 저장된 유체를 트위스터 와류 생성모듈로 보낸다.

다음으로, PLC제어모듈의 제어하에 유체속도조절밸브가 구동되어 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시킨다.

다음으로, PLC제어모듈의 제어하에 공기·약품형 공급부가 구동되어, 외부로부터 흡입된 공기와 약품 중 어느 하나 이상을 선택하여 트위스터 와류 생성모듈로 유입시킨다.

다음으로, PLC제어모듈의 제어하에 공기·약품 선택조절밸브가 구동되어, 트위스터 와류생성모듈로 공급될 공기(Air)와 약품 중 어느 하나 이상을 선택해서, 트위스트 와류생성모듈쪽으로 공급시킨다.

다음으로, 트위스터 와류 생성모듈의 트위스트 와류기쪽으로 유체공급부로부터 유입되는 유체가 유입이 되면, 제1 와류형성부에서 외부반경의 와류를 형성시키고, 제2 와류형성부에서 내부반경의 와류를 형성시킨다.

다음으로, 트위스터 와류 생성모듈의 와류기몸체의 전진방향 끝단에 위치한 원반기어형 트위스터부에서 제1 와류형성부와 제2 와류형성부에서 형성되는 와류를 트위스트시켜 트위스트 와류를 생성시킨다.

다음으로, 트위스터 와류 생성모듈의 환형약품튜브부에서 외부로부터 투입되는 약품를 트위스트 와류기에서 형성된 트위스트 와류쪽으로 흘러보낸다.

끝으로, 트위스터 와류 생성모듈의 마찰분쇄형믹싱부에서 1차로 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 마찰분쇄시킨 후, 이때 생성된 마이크로기포를 통해 2차로 약품를 믹싱시켜 외부로 배출시킨다.

이처럼, 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는 도 13에 도시한 바와 같이, 오수처리시설, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시켜, 약품 교반력을 통해 액체혼화시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는 도 14에 도시한 바와 같이, 오수처리시설, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시켜, 기체용해를 통한 용존산소량을 생성시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는 도 15에 도시한 바와 같이, 오수처리시설, 수처리시설, 수족관, 정화시설에 응용되어, 전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 하나의 모듈몸체내에서 트위스트 와류, 약품투입, 마이크로기포생성을 동시에 진행시켜, 가압부상시킬 수가 있다.

1 : 하이브리드형 마이크로기포 생성장치 100 : 모듈몸체
200 : 트위스트 와류기 300 : 환형약품튜브부
400 : 마찰분쇄형믹싱부

Claims

외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 내부공간에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화와, 마이크로기포발생과, 가압부상 중 어느 하나 또는 둘 이상을 선택해서 표출생성시키는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치에 있어서,
상기 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치는
트위스터 와류 생성모듈의 입구쪽에 위치되어, PLC제어모듈의 제어하에 구동되면서 저장된 유체를 트위스터 와류 생성모듈로 보내는 유체공급부(100)와,
유체공급부와 트위스터 와류생성모듈 사이에 위치되어, PLC제어모듈의 제어하에 트위스터 와류생성모듈로 공급될 유체의 속도를 미리 설정된 기준값에 맞게 조절하여 배출시키는 유체속도조절밸브(200)와,
외부로부터 흡입된 공기와, 약품 중 어느 하나 이상을 저장한 후, 공기·약품 선택조절밸브쪽으로 유입시키는 공기·약품형 공급부(300)와,
PLC제어모듈의 제어하에 공기·약품형 공급부로부터 공급받은 공기(Air)와 약품 중 어느 하나 이상을 선택해서, 트위스트 와류생성모듈쪽으로 공급시키는 공기·약품 선택조절밸브(400)와,
유체공급부로부터 공급된 유체압력과, 공기·약품형 공급부로부터 공급된 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 내부공간에 트위스트 와류형 유속과 마이크로기포를 생성시키는 트위스터 와류 생성모듈(500)과,
유체공급부, 유체속도조절밸브, 공기·약품형 공급부, 공기·약품 선택조절밸브와 연결되어, 각 기기의 전반적인 구동을 순차적으로 제어시켜 약품혼화모드, 마이크로기포발생모드, 가압부상모드 중 어느 하나 또는 둘 이상을 선택해서 표출생성시키도록 제어시키는 PLC제어모듈(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
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제1항에 있어서, 상기 트위스터 와류 생성모듈(500)은
원통형상으로 이루어져 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 모듈몸체(510)와,
모듈몸체의 전단부 내부공간 일측에 위치되어, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 유체를 트위스트 와류시켜 환형약품튜브부과 마찰분쇄형믹싱부쪽으로 보내는 트위스트 와류기(520)와,
모듈몸체의 중단부 내부공간 일측에 위치되어, 외부로부터 투입되는 약품을 트위스트 와류기에서 형성된 트위스트 와류쪽으로 흘러보내는 환형약품튜브부(530)과,
모듈몸체의 후단부 내부공간 일측에 위치되어, 1차로 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 마찰분쇄시킨 후, 이때 생성된 마이크로기포를 통해 2차로 약품을 믹싱시켜 외부로 배출시키는 마찰분쇄형믹싱부(540)로 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제3항에 있어서, 상기 모듈몸체(510)는
전단부, 중단부, 후단부의 3단 구조로 분할된 내부 설치공간이 형성되고, 전단부의 입구쪽과 후단부의 출구쪽이 개통된 구조로 형성되며, 전단 입구 일측과 후단 출구 일측에 외부 기기와 탈부착 연결시키는 원반형보조프레임이 형성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제3항에 있어서, 상기 트위스트 와류기(520)는
전광후협의 구조로 이루어진 와류기몸체(521)와,
와류기몸체의 외부표면상에 전진방향으로 점차로 갈수록 폭이 넓어지는 "
"구조의 제1 와류날개가 돌출형성되어 외부반경의 와류를 형성시키는 제1 와류형성부(522)와,
와류기몸체의 내부표면상에 전진방향으로 점차로 갈수록 폭이 좁아지는 "
"구조의 제2 와류날개가 돌출형성되어 내부반경의 와류를 형성시키는 제2 와류형성부(523)와,
와류기몸체의 전진방향 끝단에 위치되고, 정면방향에서 바라봤을 때 원반기어 형상으로 형성되어, 제1 와류형성부와 제2 와류형성부에서 형성되는 와류를 트위스트시켜 트위스트 와류를 생성시키는 원반기어형 트위스터부(524)로 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제3항에 있어서, 상기 마찰분쇄형믹싱부(540)는
모듈몸체의 내부방향 표면상에 복수개의 버섯형돌기가 돌출형성되어, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 버섯형돌기와의 충돌마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키는 충돌마찰분쇄부(541)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제3항에 있어서, 상기 마찰분쇄형믹싱부(540)는
모듈몸체의 내부방향에 적층형홴날개가 복수개로 형성되어, 약품와 섞인 트위스트 와류형 유체를 적층형홴날개와의 회전마찰분쇄를 통해 마이크로기포를 생성시키는 회전마찰분쇄부(542)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제3항에 있어서, 상기 모듈몸체(510)는
표면에 전도성 고분자 피막이 형성된 스테인레스 스틸로 이루어지되,
상기 전도성 고분자 피막은 폴리아닐린 45~60wt%와 이온성 액체 40~55wt%를 상온에서 20~30시간 동안 교반하여 조성된 혼합물로 형성되는 것으로서,
상기 폴리아닐린은 정제한 아닐린(aniline)과 HCl을 반응기에 넣은 후, HCl에 녹인 Ammonium persulfate를 다시 상기 반응기에 주입하여 상온에서 2~6시간 동안 교반하고, 교반 후 용액을 감압여과한 후 증류수와 NH₄OH로 수세한 다음, 수득한 고체를 NH₄OH와 20~30시간 동안 교반하고, 교반 후 감압 증류한 다음 65~75℃에서 진공건조하여 수득한 것이며,
상기 이온성 액체는 Tributylmethylammonium methyl sulfate (TBMS), Diethylammonium phosphate (DEAP) 또는 Triethylammonium phosphate (TEAP) 중 선택되는 어느 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제1항에 있어서, 상기 PLC제어모듈(600)은 입력부(610), 메모리부(620), 마이크로프로세서부(630), 출력부(640)로 이루어지고,
상기 마이크로프로세서부(630)는 유속을 1m/s~3m/s로 설정한 후, 트위스터 와류 생성모듈에서 생성되는 트위스터 와류로 인해 유속이 1.2배~1.8배 정도 빠른 2m/s~4m/s가 되도록 설정하여, 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품을 혼화시키는 약품혼화모드(636)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.
제9항에 있어서, 상기 약품혼화모드(636)는
파이프 반응기 내부공간 일측에 하나 또는 둘 이상의 트위스터 와류 생성모듈을 설치하여, 외부에서 내부로 유입되는 유체압력과 공기압력 사이의 차압을 기반으로, 파이프 내부공간에서 트위스터 와류형 유속과 마찰분쇄를 통해 약품혼화시키는 제1 약품혼화모드(636a)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 트위스터 와류생성을 통한 스마트 쓰리 이펙트 표출생성장치.