KR101607137B1 - 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치에 관한 것으로, 각종 오,폐수가 배출되는 배출관상의 길이 일부에 확경된 형태로 접속되며, 길이 일부에 일정크기의 절개부가 다수 형성된 반응조와; 상기 절개부가 형성된 반응조의 내주면에 내접되어 용접고정되고, 반응조의 길이방향으로 간격을 갖고 다수 설치된 반원형의 고정판과; 상기 고정판에 장탈착가능하게 구비되는 펄스 자외선 램프와; 상기 고정판의 전면과 상기 반응조의 절개부에 고정되어 반응조의 내부공간을 일부 구획하면서 일정크기의 개방부를 갖는 사각형상의 수문본체와; 상기 수문본체에 내장되고, 상기 개방부를 개폐하면서 상기 반응조 내부에서 펄스 자외선 램프가 설치된 공간을 밀폐하는 수문과; 상기 반응조의 절개부를 탈착가능하게 밀폐하는 개폐판을 포함하여 구성되는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 펄스 자외선 램프의 짧은 길이에 의한 반응조의 제작을 가능하게 하고, 나아가 반응조 제작시에 발생하는 반응조의 변형이나 오차에 의한 램프 파손 위험성을 원천적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있고, 램프 교체시에도 전체 시스템의 정지없이 각 램프로 유입되는 처리 대상수의 유입만을 차단하여도 램프의 교체나 유지관리를 할 수 있어 편의성이 극대화되는 효과도 얻을 수 있다.

정수처리, 하수처리, 펄스 UV 램프, 해수처리, 농축수 처리, 유기물 제거

Description

수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치{APPARATUS FOR SETTING PULSED ULTRAVIOLET LAMP USING IN THE WATER TREATMENT EQUIPMENT}

본 발명은 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고출력, 고투과성 펄스 자외선을 방출하는 펄스 자외선 램프를 정수 및 하수, 폐수, 해수, 역삼투막의 농축수의 반응조에 장착하여 자외선의 전달효율을 높여 고효율적인 수처리가 가능하도록 하되, 무엇보다도 펄스 자외선 램프의 유지보수를 위한 교체의 편의성이 극대화된 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치에 관한 것이다.

산업구조의 다양화로 인하여 난분해성 산업폐수의 발생이 증가함에 따라 이를 효과적으로 처리하기 위한 처리기술들의 필요성이 점차로 증가하고 있다.

특히, 난분해성 물질의 처리를 위한 화학적 처리기술의 일환으로 과산화수소와 UV를 조합한 산화공정이 개발되고 있다.

예컨대, UV, 자외선은 그 파장 영역이 X-ray보다는 길고, 가시광선보다는 짧은 약 100nm~400nm의 파장을 가지고 있는 빛으로 파장에 따라 도 1에서와 같이, Vacuum UV, short wave UV(UVC), middle wave UV(UVB), long wave UV(UVA)로 분류 할 수 있다.

이때, Vacuum UV의 경우는 공기나 물에 의해 대부분 진행이 차단되고 진공중에서만 투과가 이루어지기 때문에 붙여진 이름으로 산소와 반응하여 오존을 생성시키는 역할을 하며, 투과의 한계 때문에 적용 대상이 극히 제한적이다.

그리고, UVC의 경우는 살균에 가장 효과적이라고 알려진 253.7nm의 파장을 포함하고 있으며, 과산화수소를 분해시켜 하이드록실 라디칼을 생성하는데 유용한 180~280nm의 파장도 포함하고 있기 때문에 수처리에 있어 가장 많이 이용되는 UV영역이라고 할 수 있다.

특히, 253.7nm의 파장은 DNA가 가장 잘 흡수하는 파장이므로 자외선 소독램프의 대부분이 253.7nm의 파장을 주로 내보내는 램프를 사용하고 있다.

아울러, UVB나 UVA는 파장이 길어 직접 수처리에 적용되는 경우는 드물고, 이러한 긴 파장의 UV에도 활성을 나타내는 광촉매와 함께 사용되는 경우가 있기는 하다.

이와 같은 UV를 이용하여 물 또는 폐수를 처리하는 방식으로는, 저압 수은 램프를 이용한 수처리방식과, 중압수은 램프를 이용한 수처리방식이 이용되고 있다.

저압 수은 램프를 이용한 수처리방식에서는, 수은 기체를 약 0.007 torr(표준램프)~0.76 torr(저압 고출력) 정도의 낮은 기압으로 충진하여 254nm의 빛을 약 40%까지 발생시키는 램프를 사용하는데, 산업에서 일반적으로 많이 사용되는 램프 중의 하나로 표준램프라고도 부른다.

그런데, 보통 수은 램프의 경우 출력이 약 15-60W이며 낮은 출력으로 적용 범위가 가정이나 실험용 등으로 지극히 제한적이어서 상용화에 한계가 있으며, 고농도 및 난분해성 물질, 예를 들어 폐수처리에는 적용하기 어려운 문제가 있어왔다.

이에 따라, 많은 램프 제조 업체들과 적용 업체들의 연구 개발로 출력을 점차 높여감으로서 현재는 120W이상의 저압 고출력 램프가 일반적으로 살균에 사용되며, 320W까지 출력을 낼 수 있는 램프로 선을 보이고 있다.

그런데, 램프의 길이는 대략 1.2-2m까지 다양하며, 고출력의 경우 램프 표면 온도가 120~200℃에 이르기 때문에 별도의 냉각 설비가 필요하다는 단점이 있다.

반면, 중압 수은 램프의 경우는 충진 기체가 수은으로 동일하나 충진 압력을 300 torr 이상으로 크게 높임으로서 저압 수은램프보다 훨씬 높은 수백-수천W의 높은 출력을 내도록 제조된 램프이다.

그러나, 수은 기체의 UV 재흡수 현상에 의해 UVC의 발생효율이 크게 저하되어 살균 파장을 포함한 전체 UVC 발생 효율이 15% 이하라는 단점을 가지고 있다.

또한, 램프의 표면온도가 600-800°C이기 때문에 램프를 냉각시킬 다량의 냉각수를 공급하는 설비가 추가되어 시설비가 증가하며 램프의 수명이 짧아 유지관리 비용도 같이 증가하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 중압 수은 램프는 저압 수은 램프에 비해 출력이 상승되었음에도 불구하고 여전히 투과길이가 짧아 상용화에 한계가 있는데, 그 이유는 UV가 폐수를 투과하는 정도는 UV 램프 출력에 비례하게 되므로 중압수은램프의 출력으로는 10cm이상의 투과거리를 확보하기가 어려워 대량의 폐수처리시스템에 적용하는 데 있어서, 다수의 램프를 사용할 경우 막대한 설비비가 소요되고, 또한 램프마다 설치해야하는 냉각장치도 늘어나게 되기 때문이다.

그러므로, 중압수은 램프보다 훨씬 높은 램프 출력을 제공하면서도 또한 냉각장치가 필요없는 새로운 시스템에 대한 요구가 계속되고 있다.

이에 대한 대안으로 순간적으로 MW급의 출력을 내면서도 별도의 냉각장치가 필요하지 않고 유효 투과거리가 긴 펄스 자외선 램프를 이용한 유기물 제거 장치가 개발 되었다.

하지만, 이 장치의 경우도 램프당 처리 용량이 크고 처리 효율이 높은 장점이 있으나 상대적으로 램프가 작아 일반적인 저압 수은램프에 비해 반응조 설치에 대한 어려움이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 펄스 자외선을 이용한 정수, 하수, 폐수, 해수, 농축수 중의 유기물을 제거하기에 적합한 램프 고정장치를 제공하는데 그 주된 해결 과제가 있다.

또한, 본 발명의 또다른 해결 과제는 반응조 제작시 반응조의 변형이나 제작 오차에 의한 램프의 파손이나 설치의 어려움을 해결하는데 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 또다른 해결 과제는 램프의 교체시 램프를 반응조에서 분리하는 과정에서의 유입수의 유출을 차단할 수 있도록 한 것에 있다.

아울러, 본 발명의 또다른 해결 과제는 UV 램프 교체시 전체 시스템을 정지하지 않고도 각 램프의 개별 교체가 가능하도록 한 것에 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 각종 오,폐수가 배출되는 배출관상의 길이 일부에 확경된 형태로 접속되며, 길이 일부에 일정크기의 절개부가 다수 형성된 반응조와; 상기 절개부가 형성된 반응조의 내주면에 내접되어 용접고정되고, 반응조의 길이방향으로 간격을 갖고 다수 설치된 반원형의 고정판과; 상기 고정판에 장탈착가능하게 구비되는 펄스 자외선 램프와; 상기 고정판의 전면과 상기 반응조의 절개부에 고정되어 반응조의 내부공간을 일부 구획하면서 일정크기의 개방부를 갖는 사각형상의 수문본체와; 상기 수문본체에 내장되고, 상기 개방부를 개폐하면서 상기 반응조 내부에서 펄스 자외선 램프가 설치된 공간을 밀폐하는 수문과; 상기 반응조의 절개부를 탈착가능하게 밀폐하는 개폐판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치를 제공한다.

이때, 상기 펄스 자외선 램프는 180~280nm의 파장을 방사하도록 1000~3000V의 전원이 인가되며, 펄스폭은 100~250㎲인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 수문은 수문의 상단에 작동로드가 링크되고, 상기 작동로드는 상기 수문본체의 상면을 관통하여 외부로 노출되며, 상기 작동로드의 상단에는 손잡이가 고정되어 상기 수문본체 내부에서 상하로 슬라이딩되게 설치되는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 수문의 전면에는 상기 수문본체의 개방부와 긴밀히 밀착되어 씰링하는 패킹이 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 수문본체의 배면에는 조임부재가 구비되고, 상기 조임부재는 상기 수문의 배면에 가압접촉되어 상기 패킹을 개방부쪽으로 완전히 밀착시키는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 펄스 자외선 램프의 짧은 길이에 의한 반응조의 제작을 가능하게 하고, 나아가 반응조 제작시에 발생하는 반응조의 변형이나 오차에 의한 램프 파손 위험성을 원천적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 램프 교체시에도 전체 시스템의 정지없이 각 램프로 유입되는 처리 대상수의 유입만을 차단하여도 램프의 교체나 유지관리를 할 수 있어 편의성이 극대 화되는 효과도 얻을 수 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 기본 구성을 보인 개략적인 구조도이고, 도 3은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 요부 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 장치의 작동상태를 보인 요부 측단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 장치의 작동상태를 보인 요부 정면도이다.

본 발명은 펄스 자외선 램프로부터 발생된 펄스 파형의 자외선을 이용한 수처리장치를 이용한 것으로, 이때 펄스형 자외선을 발생시키는 펄스 자외선 램프는 모듈화됨이 바람직하다.

아울러, 상기 펄스 자외선 램프는 공지된 DC 전력공급기에 의해 공급되는 전기에너지를 축전시켜 고에너지 전류를 펄스발생기에서 펄스 파형으로 전환시키고, 이를 자외선 램프에 인가시켜 펄스형 자외선을 발생시키도록 하는 공지의 방식이 채택될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 펄스 자외선 램프에 인가되는 펄스파의 전원은 펄스 자외선 램프에서 발생되는 주파수 영역이 살균에 가장 효과적이라고 알려진 253.7nm의 파장을 포함하도록 180~280nm의 파장에 합당한 전원을 사용함이 특히 바람직하다.

이를 위해, 상기 인가 전압은 공지된 바에 따르면, 충분한 출력을 제공할 수 있도록 1000~3000V가 가장 바람직한 것으로 나타나 있다.

덧붙여, 발생되는 UV 에서 폐수처리에 충분한 출력을 제공하여 유용한 UVC 의 양을 높일 수 있도록 펄스폭은 100~250㎲로 유지하는 것이 바람직하고, 펄스의 빈도는 상기 펄스 자외선 램프가 사용되는 환경을 고려하여 조절할 수 있으나, 램프의 온도가 자연냉각될 수 있는 범위에서 사용하는 것이 바람직한 바, 이를 테면 초당 10 회정도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 공지의 구조로 모듈화된 펄스 자외선 램프는 본 발명에 따른 구조로 고정설치되게 된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 폐수가 배출되는 배출관(100)의 일부에 확경된 관형태로 연결 접속된 반응조(200)가 구비되고, 상기 반응조(200)상에는 적어도 2개 이상의 램프모듈(400)이 서로 간격을 두고 설치된다.

이때, 상기 반응조(200)의 상측에는 펄스 자외선 처리를 제어하기 위한 제어유닛(300)이 구비된다.

그리고, 상기 반응조(200)와 램프모듈(400)의 접속관계는 도 3에 도시된 바와 같다.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 램프모듈(400)은 반원형상을 한쌍의 고정판(410,420)과, 상기 고정판(410,420)의 직선면이 일체로 용접고정되는 수문본체(430)로 구성된다.

아울러, 상기 고정판(410,420)의 적소에는 펄스 자외선 램프(PL)를 용이하게 장탈착시킬 수 있도록 설치공(412,422)이 마련된다.

이 경우, 상기 고정판(410,420)은 서로 간격을 둔 상태에서 이들의 호형면이 상기 반응조(200)의 내주면에 견고히 용접고정됨으로써 수문본체(430)와 반응조(200)의 내주면 사이에는 일정한 밀폐공간이 형성되게 된다.

나아가, 상기 펄스 자외선 램프(PL)의 수리, 교체를 위해 상기 반응조(200)의 외주면은 일정크기로 절개되고, 그 절개된 부위는 개폐판(440)에 의해 분리가능하게 긴밀히 밀폐된다.

그리고, 도시된 도 3의 예에서는 설명의 편의상 상기 고정판(410,420)의 크기를 작게 예시하였으나, 처리용량 혹은 반응조의 크기 등 여러가지 조건에 따라 그 크기가 가변될 수 있음은 물론이다.

한편, 수문본체(430)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내부가 비어있는 사각형상으로 형성되고, 그 일부에는 이의 전후면을 관통하여 개방부(432)가 된다.

또한, 상기 수문본체(430)의 내부에는 수문(434)이 설치되는데, 상기 수문(434)은 상기 수문본체(430) 내부에서 승하강되면서 상기 개방부(432)를 개폐할 수 있도록 구성된다.

이를 위해, 상기 수문(434)의 상단에는 작동로드(436)가 링크되고, 상기 작동로드(436)는 상기 수문본체(430)의 상단면을 관통하여 외부로 노출되며, 그 상태에서 작동로드(436)의 상단에는 손잡이(438)가 고정된다.

따라서, 상기 손잡이(438)를 잡고 상기 작동로드(436)를 승하강시키는 동작에 의해 상기 수문(434)으로 하여금 상기 개방부(432)를 개폐하도록 할 수 있게 된다.

이때, 상기 수문(434)의 전면, 즉 상기 개방부(432)와 접촉되는 면에는 패 킹(P)이 구비되고, 상기 수문본체(430)의 배면에는 상기 수문(434)을 전방쪽으로 밀어 상기 패킹(P)으로 하여금 상기 개방부(432)를 보다 긴밀히 씰링하도록 하는 볼트와 같은 조임부재(440)가 더 설치될 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

폐수가 배출관(100)을 통해 배출되면서 반응조(200)에서 펄스 자외선 램프(PL)로부터 방사되는 자외선에 의해 수처리된 후 배출되게 된다.

이와 같은 수처리과정중 펄스 자외선 램프(PL)가 고장나거나 혹은 수명이 다되어 교체를 해야할 필요가 있을 때 작업자는 먼저 수문본체(430)에 구비된 손잡이(438)를 잡고 이를 눌러 수문(434)으로 하여금 수문본체(430)의 개방부(432)를 차단하도록 한다.

그러면, 반응조(200) 내부에서는 다른 램프모듈에 설치된 펄스 자외선 램프에 의해 수처리가 일어나고 있으므로 수처리 작업이 지속적으로 이루어지면서 폐수는 계속해서 흘러가게 된다.

다만, 상기 수문(434)에 의해 폐쇄된 공간, 즉 반응조(200)의 내주면과 두 개의 고정판(410,420)과, 수문본체(430)와, 수문(434)에 의해 둘러싸인 공간은 완전히 밀폐되게 되므로 반응조(200) 내부의 폐수가 유입되지 못하게 된다.

이 상태에서, 작업자는 개폐판(440)을 열고 고장났거나 혹은 수명이 다된 펄스 자외선 램프(PL)를 손쉽게 교체하게 된다.

이때, 필요한 경우 수문본체(430) 배면에 구비된 조임부재(440)를 조작하여 수문(434)의 밀폐력을 더욱 향상시킬 수 있다.

이후, 램프 교체가 완료되면 상술한 반대 과정을 거쳐 수문(434)을 개방함으로써 수처리 작업의 중단없이 연속적인 작업이 가능하게 된다.

도 1은 일반적인 빛의 파장대역을 보인 그래프,

도 2는 본 발명에 따른 장치의 기본 구성을 보인 개략적인 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 요부 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 장치의 작동상태를 보인 요부 측단면도,

도 5는 본 발명에 따른 장치의 작동상태를 보인 요부 정면도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....배출관 200....반응조

300....제어유닛 400....램프모듈

410,420....고정판 430....수문본체

440....조임부재

Claims (5)

1. 각종 오,폐수가 배출되는 배출관상의 길이 일부에 확경된 관형태로 연결 접속된 반응조와;

   상기 반응조의 내주면에 내접되어 용접고정되고, 상기 반응조의 길이방향으로 간격을 가지고 설치된 적어도 두 쌍의 반원형의 고정판과;

   상기 고정판에 장탈착가능하게 구비되는 펄스 자외선 램프와;

   이웃하는 한 쌍의 상기 고정판의 직선면과 상기 반응조에 고정되어 반응조의 내부공간을 일부 구획하면서 일정크기의 개방부를 갖는 사각형상의 수문본체와;

   상기 수문본체에 내장되고, 상기 개방부를 개폐하면서 상기 반응조 내부에서 펄스 자외선 램프가 설치된 공간을 밀폐하는 수문과;

   상기 반응조의 내부공간과 외부를 관통하도록 반응조 일부에 형성된 절개부를 탈착가능하게 밀폐하는 개폐판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치.
2. 제1항에 있어서;

   상기 펄스 자외선 램프는 180~280nm의 파장을 방사하도록 1000~3000V의 전원이 인가되며, 펄스폭은 100~250㎲인 것을 특징으로 하는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치.
3. 제1항에 있어서;

   상기 수문은 수문의 상단에 작동로드가 링크되고, 상기 작동로드는 상기 수문본체의 상면을 관통하여 외부로 노출되며, 상기 작동로드의 상단에는 손잡이가 고정되어 상기 수문본체 내부에서 상하로 슬라이딩되게 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치.
4. 제3항에 있어서;

   상기 수문의 전면에는 상기 수문본체의 개방부와 긴밀히 밀착되어 씰링하는 패킹이 더 설치된 것을 특징으로 하는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치.
5. 제4항에 있어서;

   상기 수문본체의 배면에는 조임부재가 구비되고, 상기 조임부재는 상기 수문의 배면에 가압접촉되어 상기 패킹을 개방부쪽으로 완전히 밀착시키는 것을 특징으로 하는 수처리용 펄스 자외선 램프 고정장치.

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