KR101779940B1 - 정수 처리 설비 및 정수 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 정수 처리 설비는 정수 처리하고자 하는 대상인 원수와 오존과의 반응에 의해 상기 원수의 정수 처리가 실시되는 오존 접촉조, 오존 접촉조의 압력을 측정하는 압력 센서 및 오존 접촉조로부터 배기되는 배오존을 분해하는 배오존 처리기 및 압력 센서에서 측정된 상기 오존 접촉조의 압력에 따라 상기 배오존 처리기의 동작을 조절하는 제어 유닛을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 오존 접촉조에서 원수를 정수 처리하는 동안에, 오존 접촉조로부터 배기되는 배오존을 분해 처리하는데 있어서, 오존 접촉조의 내부 압력에 따라 송풍기의 송풍력을 적절하게 조절한다. 즉, 처리해야 할 오존량에 따라 적절하게 송풍기의 회전 속도를 조절한다. 이에, 본 발명에 의하면 배오존 처리기에서의 오존 처리 효율을 향상시킬 수 있고, 배오존 처리기의 동작을 위한 전력 소비가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.

Description

정수 처리 설비 및 정수 처리 방법{EQUIPMENT FOR PURIFYING WATER AND WATER PURIFYING METHOD}
본 발명은 정수 처리 설비 및 정수 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오존 접촉조에서의 원수 처리 환경에 따라 동작이 자동 제어되는 정수 처리 설비 및 정수 처리 방법에 관한 것이다.
상수도 정화, 하수 또는 폐수를 정화하는데 있어서, 오존(O3; ozone) 가스를 이용한 처리 기술이 널리 사용되고 있다. 즉, 오존 가스는 상수도 원수의 맛, 냄새 원인물질 및 미량의 유해물질을 제거하는데 사용되거나, 하수 또는 폐수에 포함된 난분해성 유기물, 냄새 등을 제거하는데 사용하고 있다.
상술한 오존 가스는 난분해성 물질 및 맛, 냄새 원인 물질의 분해, 세균과 바이러스를 살균하는 능력이 우수하여 널리 사용되고 있다. 그런데, 오존 가스는 대기중으로 휘발되기 쉽고, 대기 중에 낮은 농도로 오존 가스가 존재하더라도, 냄새 및 두통을 느끼게 되며, 장시간 노출시에 건강에 위협을 주기도 하고, 심한 경우는 주변의 식물을 고사시킨다.
따라서, 처리하고자 하는 물 즉, 원수에 오존 가스를 증가, 감소하여 주입시켜, 반응시킴으로써, 원수에 함유된 유기물을 분해시키는 오존 접촉조에 배오존 처리 장치를 연결하여, 오존 접촉조로부터 배기되는 오존 가스를 분해 함으로써, 산소 또는 탄산 가스로 전환하여 무해한 가스로 처리하여 대기 중으로 방출한다.
배오존 처리 장치는 오존 접촉조로부터 배출된 오존 가스를 예컨대, 산소로 변환시켜 제거하는 반응부, 산소를 대기중으로 배출하는 송풍기, 송풍기를 동작시키는 구동부를 포함한다. 여기서 반응부는 예컨대, 오존 가스를 촉매에 의해 산소로 환원시키는 촉매탑일 수 있으며, 송풍기는 복수의 팬을 가지는 수단, 구동부는 팬을 회전시키는 모터일 수 있다. 이러한 배오존 처리 장치에 의하면, 구동부에 따른 송풍기의 송풍력에 의해 오존 접촉조의 오존 가스가 촉매탑으로 유입되며, 촉매탑에서 발생물인 산소 가스는 송풍기를 통해 대기로 방출된다.
한편, 배오존 처리 장치의 송풍기는 일반적으로 일정한 속도 또는 일정한 회전력으로 구동한다. 즉, 오존 접촉조 내부의 압력과 관계없이 항상 일정한 속도로 회전한다. 그런데 예를 들어, 오존 접촉조 내부의 압력이 낮은 상태에서 계속하여 같은 속도로 송풍기가 회전하게 되면, 오존 접촉조 내부가 진공(vacuum) 상태가 되는 문제가 발생된다. 그리고, 오존 접촉조 내부의 압력이 낮은 상태에서도 과도하게 높은 속도로 송풍기가 회전하게 되므로, 송풍기를 회전시키는 모터의 동작을 위해 불필요하게 전력이 다량 소비되는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2012-0026415
본 발명은 오존 접촉조에서의 원수 처리 환경에 따라 오존 처리 동작 조건이 자동으로 제어되는 정수 처리 설비 및 정수 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 정수 처리 설비는 정수 처리하고자 하는 대상인 원수와 오존과의 반응에 의해 상기 원수의 정수 처리가 실시되는 오존 접촉조; 상기 오존 접촉조의 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 오존 접촉조로부터 배기되는 오존을 분해하는 배오존 처리기; 및 상기 압력 센서에서 측정된 상기 오존 접촉조의 압력에 따라 상기 배오존 처리기의 동작을 조절하는 제어 유닛;을 포함한다.
상기 오존 접촉조는, 일 방향으로 연장 형성되며, 내부 공간을 가지는 본체; 및 상기 본체의 연장 방향의 양 끝단인 일단 및 타단 중, 상기 일단 또는 상기 일단과 인접한 위치에 마련되어, 상기 본체 내부로 오존수를 유입시키는 유입구;를 포함하고, 상기 압력 센서는, 상대적으로 상기 본체의 일단에 비해 타단과 인접하도록 설치된다.
상기 오존 접촉조의 내부는 상기 원수에 상기 오존이 용해된 오존수가 수용되는 공간인 통수 영역과, 상기 오존수의 수면의 상측 공간에 해당하며, 오존이 모일 수 있는 공간인 자유 영역을 가지며, 상기 압력 센서는 상기 본체 상에서 상기 자유 영역과 대응하는 위치에 설치된다.
상기 본체의 연장 방향에서 일단의 위치를 0% 지점, 타단의 위치를 100%라고 할 때, 상기 유입구는 10% 이하의 범위 내에 마련되고, 상기 압력 센서는 70% 이상, 90% 이하의 범위 내에 설치된다.
상기 제어 유닛은 상기 압력 센서에서 측정된 실시간 압력의 증감에 따라, 상기 배오존 처리기 내로 상기 오존 접촉조의 오존을 흡입하고, 상기 배오존 처리기에서 생성된 가스를 외부로 방출하는 상기 배오존 처리기의 송풍력을 증감시키다.
상기 배오존 처리기는, 상기 오존을 분해하여, 대기 및 인체에 무해한 가스로 변환시키는 반응부; 상기 반응부와 연결되어, 상기 오존 접촉조의 오존을 상기 반응부로 유입시키고, 상기 오존의 분해에 의해 생성된 가스를 대기로 방출시키는 송풍력을 제공하는 송풍기; 및 상기 송풍기의 회전 동력을 제공하는 구동부;를 포함하고, 상기 송풍력을 증감시키는데 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 압력 센서에서 측정된 실시간 압력의 증감에 따라, 상기 구동부의 동작을 제어하여, 실시간으로 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시킨다.
상기 구동부는 인버터를 기반으로 한 모터를 포함한다.
상기 제어 유닛은, 실시간으로 측정되는 현 시점의 압력이 기준 압력을 초과하는 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 증가시키고, 현 시점의 압력이 기준 압력 미만인 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 감소시킨다.
시간에 따른 압력 변화가 클수록, 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 빠르게 하고, 시간에 따른 압력 변화가 작을수록 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 느리게 한다.
상기 제어 유닛은 상기 자유 영역의 용적에 따라 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 조절한다.
상기 제어 유닛은 상기 자유 영역의 용적이 클수록 상기 송풍기의 가변 속도를 느리게 하고, 상기 자유 영역의 용적이 작을수록 상기 송풍기의 가변 속도를 빠르게 한다.
본 발명에 따른 정수 처리 방법은 오존 접촉조 내에서 원수와 오존을 반응시켜, 상기 원수를 정수 처리하는 과정; 상기 오존 접촉조 내에서 상기 원수가 정수 처리되는 중에, 상기 오존 접촉조 내의 압력을 측정하는 과정; 측정된 상기 오존 접촉조 내의 압력에 따라 송풍력을 조절하면서, 상기 오존 접촉조로부터 배기되는 배오존을 분해하여 대기로 방출하는 배오존 처리 과정;을 포함한다.
상기 오존 접촉조 내의 압력에 따라 송풍력을 조절하는 과정은, 상기 오존 접촉조에 연결되어 상기 배오존을 분해하는 배오존 처리기의 송풍기 회전 속도를 가변시키는 과정을 포함하고, 실시간으로 측정되는 현 시점의 상기 오존 접촉조 압력이 기준 압력을 초과하는 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 증가시키고, 현 시점의 상기 오존 접촉조 압력이 기준 압력 미만인 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 감소시킨다.
상기 오전 접촉조의 시간에 따른 압력 변화가 클수록, 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 빠르게 하고, 시간에 따른 압력 변화가 작을수록 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 느리게 한다.
상기 송풍기의 회전 속도를 조절하는데 있어서, 상기 송풍기를 회전시키는 인버터 기반의 모터의 주파수 변조를 통해 상기 송풍기의 회전 속도를 가변시킨다.
상기 오존 접촉조의 내부는 오존수 수면의 상측 공간이며, 배오존이 모이는 자유 영역을 포함하고, 상기 자유 영역의 용적에 따라, 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 조절한다.
상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 조절하는데 있어서, 상기 자유 영역의 용적이 상대적으로 클 때, 작을 때에 비해 상기 송풍기 회전의 가변 속도를 느리게 한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 오존 접촉조에서 원수를 정수 처리하는 동안에, 오존 접촉조로부터 배기되는 배오존 가스를 분해 처리하는데 있어서, 오존 접촉조의 내부 압력에 따라 송풍기의 송풍력을 적절하게 조절한다. 즉, 처리해야 할 오존량에 따라 적절하게 송풍기의 회전 속도를 조절한다.
이에, 본 발명에 의하면 배오존 처리기에서의 오존 처리 효율을 향상시킬 수 있고, 배오존 처리기의 동작을 위한 전력 소비가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배오존 처리 장치가 적용된 정수 처리 설비의 요부를 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서의 설치 위치, 오존 접촉조에서의 자유 영역을 설명하기 위한 도면
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 정수 처리 설비의 동작을 설명하는 순서도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 원수의 정수 처리시에 발생되는 배오존 가스를 분해하여 인체 또는 환경에 무해한 다른 형태로 변환시켜 배출하는 배오존 처리 장치 및 배오존 가스 처리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원수에 오존 가스를 접촉, 용해시켜 원수를 정화시키는 오존 접촉조의 압력에 따라 자동 제어되는 배오존 처리 장치 및 배오존 가스 처리 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배오존 처리 장치가 적용된 정수 처리 설비의 요부를 나타낸 개념도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서의 설치 위치, 오존 접촉조에서의 자유 영역을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배오존 처리 장치를 가지는 정수 처리 설비를 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 정수처리하고자 하는 대상을 원수라 명명하고, 오존(O3)이 용해된 원수를 '오존수'라 명명한다.
실시예에 따른 정수 처리 설비는 오존수가 수용될 수 있는 내부 공간을 가지며, 내부에서 원수와 오존과의 반응이 일어나, 원수에 함유된 유기물, 맛, 냄새 원인 물질과 용해된 오존 가스가 접촉하면서 반응하여, 오존에 의하여 상기 물질들이 분해, 제거되는 오존 접촉조(1000)와, 오존 접촉조(1000)로 오존수를 공급하는 오존수 공급기(3000), 오존 접촉조(1000) 내부에서 원수에 용해되지 않고, 오존수의 상부 공간으로 모인 배오존 가스 즉, 잉여 오존 가스를 회수하여 무해한 가스로 처리한 후, 대기로 방출하는 배오존 처리 장치(2000)를 포함한다. 그리고, 정수 처리 대상인 원수를 저장하며, 원수를 오존수 공급기(3000)로 공급하는 원수 탱크를 더 포함할 수 있고, 오존수 공급기(3000)와 오존 접촉조(1000) 사이를 연결하도록 설치되어 오존수 공급기(3000)의 오존수를 오존 접촉조(1000)로 공급하는 오존수 공급 배관, 오존수 접촉조로부터 배출 또는 방류되는 오존수가 일시 사정되는 방류조를 포함한다.
오존수 공급기(3000)는 정수 대상인 원수에 오존을 용해시킨 오존수를 오존 접촉조(1000)로 공급하는 수단이다. 이러한 오존수 공급기(3000)는 오존을 생성 또는 발생시키는 오존 발생부(3100), 오존 발생부(3100)와 오존 접촉조(1000) 사이를 연결하도록 설치되어, 외부에서 공급되는 원수에 오존 발생부(3100)로부터 제공되는 오존 가스를 용해시켜 오존수를 생성하는 용해부(3200)를 포함한다. 또한, 오존수 공급기(3000)는 일단이 오존 발생부(3100)와 연결되어, 오존 발생부(3100)로 오존을 생성하기 위한 제 1 원료인 액체산소를 공급하는 제 1 원료 공급부(3300a)와, 일단이 오존 발생부(3100)와 연결되어, 오존 발생부(3100)로 오존을 생성하기 위한 제 2 원료인 건조 공기 또는 질소를 공급하는 제 2 원료 공급부(3300b)를 포함한다.
오존 발생부(3100)는 산소가 95% 이상, 보다 바람직하게는 99% 이상인 액체산소(liquid oxygen)와 건조 공기 또는 질소를 원료로 하여 오존을 발생시키는 수단이다. 실시예에 따른 오존 발생부(3100)는 원수의 오염 정도에 따라 용해부(3200)로의 오존 공급량을 조절할 수 있는 기능을 가질 수 있다. 그리고, 오존 발생부(3100)에는 이젝터 및 노즐과 같은 오존 주입 수단을 구비하는 수단일 수 있으며, 상기 이젝터 및 노즐을 통해 용해로로 오존을 공급할 수 있다.
이러한 오존 발생부(3100)에는 상술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 원료 공급부(3300a, 3300b)가 연결되는데, 각각은 원료의 이동이 가능한 공급관(3311a, 3311b)과, 공급관(3311a, 3311b)의 연장 경로 상에 설치되어 원료의 공급 및 공급 유량의 조절이 가능한 밸브(3312a, 3312b) 및 유량계(3313a, 3313b)를 포함하는 구성일 수 있다.
그리고, 제 2 원료 공급부(3300b)에는 액체 산소가 저장된 산소 탱크가 연결되도록 구성할 수 있으며, 산소 탱크의 액체 산소는 별도의 여과 설비를 거쳐, 불순물이 여과된 상태일 수 있다.
탱크에 저장되는 또는 제 1 원료 공급부(3300a)를 통해 오존수 발생부로 공급되는 원수는 별도의 여과 설비를 거쳐, 원수 내 고체 불순물이 여과된 상태일 수 있다.
용해부(3200)는 원수에 오존을 용해시켜 오존수를 생성하고, 이를 오존 접촉조(1000)로 공급한다. 보다 구체적인 예로서, 용해부(3200)는 원수 탱크 또는 전단 수조부터 원수를 이송받고, 오존 발생부(3100)에서 생성된 오존을 공급받아, 오존용해부의 동력 에너지를 이용하여, 이송된 원수에 오존을 미세 기포로 주입한다. 이에 따라 미세 기포로 주입되는 오존이 원수와 접촉되어 반응한다.
상기에서는 오존 접촉조(1000) 외부에 오존수 공급기(3000)가 설치되어, 오존 접촉조(1000) 외부에서 원수에 오존을 용해시켜 오존수를 제조하고, 제조된 오존수를 오존 접촉조로 공급하는 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만, 오존 접촉조(1000) 외부에 용해부(3200)가 별도로 마련되지 않고, 오존 발생부(3100)만이 구비되어, 오존 접촉조(1000)로 바로 원수와 오존이 직접 공급되도록 구성될 수 있다.
오존 접촉조(1000)는 오존수 공급기(3000)로부터 제공되는 오존수를 제공받아, 오존수를 구성하는 원수와 오존 가스 간의 접촉 또는 반응을 진행시키는 수단으로, 오존 접촉조(1000) 내부에서 원수와 오존 가스 간의 반응에 의해 원수 중의 유기물, 맛, 냄새 원인 물질들이 분해, 제거된다. 이러한 오존 접촉조(1000)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 오존수가 일시 저장 또는 수용되는 내부 공간을 가지는 본체(1100), 본체(1100)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되어, 본체(1100) 내부에서 일단이 본체(1100) 상부와 연결되도록 설치되고, 타단이 본체(1100) 하부와 이격되도록 설치된 제 1 판부재(1200a), 본체(1100) 내부에서 제 1 판부재(1200a)와 나란하면서, 제 1 판부재(1200a)와 본체(1100)의 폭 방향으로 이격 설치되며, 일단이 본체(1100) 상부와 이격되고, 타단이 본체(1100) 하부와 연결된 제 2 판부재(1200b)를 포함한다.
본체(1100)는 일 방향으로 예컨대, 좌우 방향으로 연장 형성되며, 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 실시예에 따른 본체(1100)는 대략적인 단면 형상이 직사각형이나, 이에 한정되지 않고, 오존수의 수용이 가능하고, 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b)의 설치가 가능한 다양한 통 형상으로 변경이 가능하다.
그리고, 본체(1100)의 일측 일부에는 오존수가 유입되는 개구인 유입구(1110)가 마련되고, 다른 일부에는 오존수에 용해되지 못하고 오존수 수면 상측으로 모인 잉여 오존 가스가 배출되는 개구인 배출구(1120)가 마련된다. 이때, 오존수의 유입은 본체(1100)의 폭 방향 연장 방향에서 일측 단부 또는 일측 단부와 인접한 위치에서 유입되어, 타측 끝단 방향으로 확산 또는 이동하도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본체(1100)가 좌우 방향으로 연장 형성될 때, 유입구(1110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(1100)의 좌측 단부 또는 좌측 단부와 인접한 위치에 마련될 수 있다. 그리고, 본체(1100)의 좌측 단부와 인접한 위치에 유입구(1110)가 마련될 때, 본체(1100)의 하부에 유입구가 마련되는 것이 바람직하다.
유입구(1110)에 위치에 대해 보다 구체적으로 예를 들어 설명하면, 좌우 방향으로 연장 형성된 본체의 일측 단부(예컨대 좌측 끝단)의 위치를 0% 지점, 타측 단부(예컨대, 우측 끝단)의 위치를 100% 지점이라고 할때, 유입구(1110)는 0% 이상, 10% 이하의 범위에 마련되는 것이 바람직하다. 여기서 유입구(1110)가 0% 지점에 마련된다는 것은, 본체(1100)의 일측 단부를 관통하여 마련된다는 의미이다.
유입구(1110)를 통해 본체(1100) 내부의 일측으로 유입된 오존수는 본체(1100)의 연장 방향 즉, 우측 끝단 방향으로 이동, 확산된다.
배출구(1120)는 원수에 용해되지 못하고, 오존수 상측 공간에 모인 배오존 가스를 배출시키는 개구로서, 본체(1100)의 상부에 마련된다. 또한, 배출구(1120)는 유입구(1110)와 본체(1100)의 타측 단부 사이에서, 유입구(1110)와 인접하도록 또는 유입구(1110)가 위치된 방향으로 치우치도록 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 배출구(1120)에 의해 본체(1100) 내부에서 오존수 상측에 모인 배오존 가스는 배출구(1120)를 통해 배출되어 배오존 처리 장치(2000)로 이동한다.
상술한 바와 같이 본체(1100) 내부에는 각각이 상하 방향으로 연장 형성된 제 1 판부재(1200a)와 제 2 판부재(1200b)가 본체(1100)의 폭 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다. 이때, 제 1 판부재(1200a)는 상술한 바와 같이 그 일단이 본체(1100) 내 상부와 연결되고 타단이 본체(1100) 내 하부와 이격되도록 설치되며, 반대로 제 2 판부재(1200b)는 그 일단이 본체(1100) 내 상부와 이격되고 타단이 본체(1100) 내 하부와 이격되도록 설치된다. 이러한 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b)의 설치 구조에 의해, 본체(1100)의 내부 공간은 제 1 판부재(1200a)와 제 2 판부재(1200b) 사이의 공간을 가지는 복수의 공간으로 분할된다. 또한, 여기서 제 1 판부재(1200a)와 본체(1100) 내 하부벽 사이의 이격 공간과, 제 2 판부재(1200b)와 본체(1100) 내 상부벽 사이의 이격 공간 각각은 오존수가 다른 공간으로 넘어가는 공간 또는 통로이다. 즉, 제 1 판부재(1200a)와 본체(1100) 내 하부벽 사이의 이격 공간은, 상기 제 1 판부재(1200a)의 일측의 공간의 오존수가 제 1 판부재(1200a)의 타측 공간으로 넘어가는 또는 월류하는 통로이다. 그리고, 제 2 판부재(1200b)와 본체(1100) 내 상부벽 사이의 이격 공간은, 상기 제 2 판부재(1200b)의 일측 공간(즉, 제 1 판부재의 타측 공간)의 오존수가 제 2 판부재(1200b)의 타측 공간으로 넘어가는 또는 월류하는 통로이다.
또한, 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b) 각각은 복수개로 마련될 수 있고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 판부재(1200a)와 제 2 판부재(1200b)가 교대로 배치된다.
따라서, 상술한 오존 접촉조(1000)에 의하면, 유입구(1110)를 통해 본체(1100) 내부로 유입된 오존수는 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b)의 설치 구조에 의해 상향, 하향으로 유동하면서 이동한다. 이때, 오존수가 상향, 하향으로 유동하고, 유동시에 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b)와 충돌함으로써, 오존 접촉조(1000)로 유입되기 전보다, 원소와 오존 가스 간의 기액 접촉 시간이 보다 연장 된다. 그리고 이러한 오존 가스와 원수와의 반응에 의해, 원수 중의 유기물, 맛, 냄새 원인 물질들이 분해, 제거된다. 또한 이렇게 오존수가 유동 및 충돌할 때, 용해되지 못한 배오존 가스는 오존수 상측으로 이동한다.
오존 접촉조(1000)의 본체(1100) 내부로 오존수를 공급할 때, 본체(1100) 내부가 오존수로 100% 충진되도록 하지 않고, 오존수 수면 상측에 소정의 빈공간이 마련되도록 오존수를 공급한다. 이는, 용해되지 못한 배오존 가스가 오존수 수면 상측으로 이동되도록 하기 위함이다. 이를 다른 말로 하면, 본체(1100) 내부 공간이 상하 방향으로 오존수가 채워지는 오존수 영역(이하, 통수 영역(1100a))과, 오존수 영역의 상측 영역으로서 배오존 가스가 모이는 영역인 배오존 영역(이하, 자유 영역(1100b))으로 나누어지도록 한다(도 2 참조).
여기서, 통수 영역(1100a)의 높이(H1)와 자유 영역(1100b)의 높이(H2)는 기구적 또는 물리적으로 구분되어지는 영역이 아니라, 통수 영역(1100a)의 높이(H1)에 따라 자유 영역(1100b)의 높이(H2)가 달라지는 것이며, 통수 영역(1100a)의 높이(H1)는 본체(1100)의 전체 높이(H) 및 본체(1100) 내로 공급되는 오존수량 또는 오존수 수면의 위치에 달라진다. 자유 영역(1100b)의 높이(H2)는 0.6m 내지 1.0m 이상 것이 바람직하며, 이를 위해, 통수 영역(1100a) 높이(H1)는 6m 내지 8m 일 수 있다.
배오존 처리 장치(2000)는 오존 접촉조(1000)로부터 배출되는 배오존 가스를 무해한 가스로 처리하여 대기로 방출한다. 이러한 배오존 처리 장치(2000)는 오존 접촉조(1000) 내의 압력을 측정하는 압력 센서(2400), 오존 접촉조(1000)의 배출구(1120)를 통해 배출된 배오존 가스를 무해한 가스로 처리 또는 변환시키는 배오존 처리기(2300), 압력 센서(2400)로부터 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력, 자유 영역(1100b)의 용적, 처리하고자 하는 원수량 중 적어도 어느 하나에 따라 배오존 처리기(2300)의 동작을 제어하는 제어 유닛(2500)을 포함한다. 또한, 배오존 처리 장치(2000)는 오존 접촉조(1000)와 배오존 처리기(2300) 사이에 위치되어, 오존 접촉조(1000)로부터 배출된 배오존 가스로부터 수분을 제거하는 수분 제거기(2100)와, 오존 접촉조(1000) 내의 압력에 따라, 온/오프(On/Off)되어 오존 접촉조(1000) 내부의 압력이 소정 범위로 유지되도록 하는 안전 밸브(2200)를 포함한다.
실시예에 따른 배오존 처리기(2300)는 배오존 가스를 가열하는 히터 챔버(2310)와, 배오존 가스를 산소로 환원시켜 제거하는 반응부(2320), 히터 챔버(2310) 및 반응부(2320)에 송풍 흡입력을 제공하고, 환원된 산소를 대기 중으로 강제 배출하는 송풍기(2330), 송풍기(2330)를 동작시키는 구동부(2340)를 포함한다. 실시예에 따른 반응부(2320)는 예컨대, 배오존 가스를 촉매에 의해 산소로 환원시키는 촉매탑이나, 이에 한정되지 않고, 배오존 가스를 환경 또는 인체에 무해한 다른 물질로 변환시키는 다양한 수단의 적용이 가능하다. 그리고, 송풍기(2330)는 복수의 팬(fan)을 구비하여 회전 가능한 수단이며, 구동부의 동작 상태에 따라 송풍기(2330)의 회전 여부, 송풍기(2330)의 회전력 또는 회전 속도가 달라지며, 이에 따라 송풍 압력이 달라진다. 구동부(2340)는 직류(DC)를 교류(AC)로 바꿔주면서 모터를 미세하게 제어하는 인버터를 가지는 모터일 수 있으며, 주파수 변조를 통해 송풍기(2330)의 회전 속도를 상승 또는 감소시킬 수 있는 수단으로, 후술되는 제어 유닛(2500)에 의해 제어된다.
오존 접촉조(1000)의 자유 영역(1100b)에 모여있는 배오존 가스는 원수에 용해 또는 혼합되어 있지 않더라도, 소정의 수분을 머금고 있다. 그리고, 배오존 가스의 원활한 처리를 위해서는 배오존 가스로부터 수분을 제거할 필요가 있으며, 이를 위해 오존 접촉조(1000)와 배오존 처리기(2300) 사이에 수분 제거기가 위치되며, 배오존 가스는 수분 제거기(2100)에서 수분이 제거된 상태로 배오존 처리기(2300)로 공급된다. 수분 제거기(2100)는 배오존 가스를 수분과 분리시켜, 배오존 가스만을 배출시키는 데미스터 필터를 포함하는 수단일 수 있다. 이러한 수분 제거기(2100)는 오존 접촉조(1000)의 배출구와 대응하도록 또는 연통되도록 설치된다.
안전 밸브(2200)는 오존 접촉조(1000)의 자유 영역(1100b)과 연통되도록 설치되어, 오존 접촉조(1000) 내부가 소정 압력 이상으로 높아지면(과압력), 자동으로 오픈되어 배오존 가스를 강제 배출시키는 수단이다. 이때 안전 밸브(2200)가 오픈되지 않는 기준 압력은 예컨대, - 100mmbar 내지 350mmbar일 수 있다. 즉, 안전 밸브(2200)는 물리적 또는 기계적으로 열림(on) 및 닫힘(off) 동작을 수행하는 수단으로, 오존 접촉조(1000) 또는 안전 밸브(2200) 내부의 압력이 350mmbar를 초과하면 안전 밸브(2200)가 오픈되고, 이로 인해 배출된 배오존 가스에 의해 오전 접촉조(1100) 및 안전 밸브(2200) 내부의 압력이 낮아지며, 압력이 350mmbar 이하가 되면 상기 안전 밸브(2200)가 다시 닫힌다.
이러한, 안전 밸브(2200)는 반드시 설치되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 생략 가능하다.
압력 센서(2400)는 오존 접촉조(1000) 내부의 압력을 측정하는 것으로, 오존 접촉조(1000) 내부의 압력 센싱이 가능하도록 본체(1100) 상에 설치된다. 한편, 일반적으로 어느 한쪽으로 유체가 유입될 때, 센싱 위치에 따라 압력 변동성이 다르다. 즉, 오존수가 유입되는 유입구(1110)와 가까울수록 압력 변동성이 크며, 유입구(1110)와 멀어질수록 압력 변동성이 낮고, 안정적이다. 그리고 상술한 바와 같이, 압력 센서(2400)에서 측정된 압력에 따라 제어 유닛(2500)에서 배오존 처리기(2300)의 동작을 제어하므로, 압력 변동성이 낮은 위치에서 압력을 측정해야, 배오존 처리기(2300)를 안정적으로 운영할 수 있다.
이에, 실시예에서는 압력 센서(2400)를 설치하는데 있어서, 유입구(1110)와 멀리 이격된 위치에 설치된다. 다른 말로 하면, 유입구(1110)가 본체(1100)의 일측 단부 또는 일측 단부에 인접하도록 마련되는데, 압력 센서(2400)는 본체(1100)의 일측 단부와 반대되는 위치인 타측 단부와 인접하여 위치하며, 예컨대, 자유 영역(1100b)과 마주하는 본체(1100) 상부에 설치된다.
압력 센서(2400)의 위치에 대해 보다 구체적으로 예를 들어 설명하면, 좌우 방향으로 연장 형성된 본체(1100)의 일측 단부(예컨대 좌측 끝단)의 위치를 0% 지점, 타측 단부(예컨대, 우측 끝단)의 위치를 100% 지점이라고 할 때, 압력 센서(2400)는 70% 이상, 90% 이하의 범위에 설치된다.
예를 들어, 압력 센서가 70% 미만의 위치에 설치되는 경우, 측정되는 압력값의 변동성이 다소 커, 배오존 처리기의 안정적 운영을 다소 저해한다.
제어 유닛(2500)은 오존 접촉조(1000)의 처리 환경에 따라 배오존 처리기(2300)의 동작을 제어한다. 여기서 처리 환경이라 함은 압력 센서에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력, 자유 영역(1100b)의 용적 및 오존 접촉조(1000)로 공급되는 오존수의 양을 포함한다. 그리고, 상술한 오존 접촉조(1000)의 처리 환경에 따라 배오존 처리기(2300)의 구성인 구동부(2340)의 동작을 제어하여, 송풍기(2330)의 회전 속도를 조절한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제어 유닛(2500)은 압력 센서(2400)에서 측정되는 오존 접촉조(1000)의 압력에 따라 배오존 처리기(2300)의 동작을 제어한다. 즉, 제어 유닛(2500)은 오존 접촉조(1000)에서 원수의 정수 처리 중에, 상기 오존 접촉조(1000) 압력의 실시간 변화에 대응하여 배오존 처리기(2300)의 동작을 실시간으로 제어한다. 보다 구체적으로 설명하면, 압력 센서(2400)에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 기 설정된 압력에 비해 크면, 제어 유닛(2500)은 배오존 처리기(2300)의 구동부(2340)의 동작을 제어하여 송풍기(2330)의 회전 속도를 증가시킨다. 반대로, 압력 센서(2400)에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 기 설정된 압력에 비해 작으면, 제어 유닛(2500)은 배오존 처리기(2300)의 구동부의 동작을 제어하여 송풍기의 회전 속도를 감소시킨다. 그리고, 측정된 오존 접촉조의 압력이 기 설정된 압력인 경우, 송풍기의 회전 속도를 변경하지 않는다.
이하에서는, 송풍기(2330)의 회전 속도의 증가 또는 감소를 결정하는 기준이 되는 '기 설정된 압력'을 '기준 압력'이라 명명한다. 이를 반영하여 송풍기(2330)의 회전 속도 변경 여부를 다시 설명하면, 압력 센서(2400)에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 기준 압력에 비해 크면, 제어 유닛(2500)은 배오존 처리기(2300)의 구동부(2340)의 동작을 제어하여 송풍기(2330)의 현재 회전 속도에 비해 회전 속도를 증가시킨다. 반대로, 압력 센서(2400)에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 기준 압력에 비해 작으면, 제어 유닛(2500)은 배오존 처리기(2300)의 구동부의 동작을 제어하여 송풍기(2330)의 회전 속도를 현재에 비해 감소시킨다.
여기서, 기준 압력은 범위값일 수 있으며, 최 하한의 기준 압력을 제 1 기준 압력, 최 상한의 기준 압력을 제 2 기준 압력이라 명명한다. 이에, 범위값인 기준 압력을 다시 살명하면, 기준 압력 범위는 제 1 기준 압력 이상, 제 2 기준 압력 이하가 된다. 이때, 기준 압력 범위는 예컨대, 120mmbar 내외일 수 있으며, 제 1 기준 압력은 예컨대, -38mmbar, 제 2 기준 압력은 +65mmbar일 수 있다. 물론, 기준 압력 범위, 제 1 기준 압력, 제 2 기준 압력은 상술한 수치에 한정되지 않고, 정수 처리 환경, 원소의 오염 정도, 오존 접촉조의 설계 구조 및 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
그리고, 실시간으로 측정되는 압력이 제 1 기준 압력 미만인 경우(도 3의 t1 시점), 송풍기(2330)의 회전 속도를 현 시점에 비해 감소시키고, 측정된 압력에 제 2 기준 압력을 초과하는 경우(도 3의 t3 시점), 송풍기(2330)의 회전 속도를 현 시점에 비해 증가시킨다. 또한, 측정된 압력이 제 1 기준 압력 이상, 제 2 기준 압력 이하인 경우, 현재의 송풍기의 회전 속도를 유지한다.
또한, 송풍기(2330)의 회전 속도를 증가시킬 때, 측정 압력이 기준 압력 범위에 들어오기 전까지 송풍기(2330)의 회전 속도가 전체적으로 증가하는 경향을 가지도록 하지만, 회전 속도의 증가, 감소를 교대로 반복하면서 회전 속도를 증가시킨다. 즉, 측정된 압력이 제 2 기준 압력을 초과하는 시점(t3)부터 제 2 기준 압력이 될 때까지(t4) 송풍기(2330)의 회전 속도는 증가, 감소를 교대로 반복적으로 실시하면서, t3 이후 시점부터 t4 이전 시점까지의 회전 속도는 측정 압력이 기준 압력 범위에 포함되도록(즉, 제 1 기준 압력 이상, 제 2 기준 압력 이하) 지속적으로 변동시킨다.
반대로, 송풍기(2330)의 회전 속도를 감소시킬 때, 측정 압력이 기준 압력 범위에 들어오기 전까지 송풍기(2330)의 회전 속도가 전체적으로 감소하는 경향을 가지도록 하지만, 회전 속도의 증가, 감소를 교대로 반복하면서, 회전 속도를 증가시킨다. 즉, 측정된 압력이 제 1 기준 압력 미만이 되는 시점(t5)부터 제 1 기준 압력이 될 때까지(t6) 송풍기의 회전 속도는 증가, 감소를 교대로 반복적으로 실시하면서, t5 이후 시점부터 t6 이전 시점까지의 회전 속도는 측정 압력이 기준 압력 범위에 포함되도록(즉, 제 1 기준 압력 이상, 제 2 기준 압력 이하) 지속적으로 변동시킨다.
그리고, 압력이 가변되는 속도 또는 압력 커브가 시간에 따라 급격하게 변경될 수록 또는 도 3에서 압력 곡선의 기울기가 클수록, 송풍기(2330)의 회전 속도를 감소 또는 증가시키는 속도 즉, 가변되는 속도를 빠르게 한다. 반대로, 압력이 가변되는 속도 또는 압력 커브가 시간에 따라 완만하게 변경될수록 또는 도 3에서 압력 곡선의 기울기가 작을수록, 송풍기(2330)의 회전 속도를 감소 또는 증가시키는 속도 즉, 가변되는 속도를 느리게게 한다.
이렇게 제어 유닛(2500)은 상술한 바와 같이, 압력 센서(2400)로부터 오존 접조(1000)의 압력 측정값을 실시간으로 전달받아, 측정된 압력값에 따라 배오존 처리기(2300)의 동작을 실시간으로 제어한다. 따라서, 배오존 처리기(2300)에서 배오존 가스를 처리하는데 있어서, 측정되는 압력에 대응하여 적절한 속도로 송풍기(2330)를 회전시킬 수 있다. 즉, 과도한 속도로 송풍기(2330)를 회전시키거나, 너무 낮은 속도로 송풍기(2330)를 회전시키는 일 없이, 압력에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 가변시키다. 이에, 본 발명에 의하면 배오존 처리기(2300)에서의 배오존 가스 처리 효율을 향상시키고, 배오존 처리기(2300)의 동작을 위한 전력 소비가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.
오존 접촉조(1000)의 자유 영역(1100b)은 상술한 바와 같이 배오존 가스가 모이는 공간으로서, 동일 양의 배오존 가스가 자유 영역(1100b)으로 유입되었을 때, 자유 영역(1100b)의 용적이 클수록 압력 변동성이 작으며, 반대로 자유 영역(1100b)의 용적이 작을수록 압력 변동성이 크다. 그리고, 상대적으로 용적이 작은 자유 영역(1100b)과 상대적으로 용적이 큰 자유 영역(1100b)으로 동일량의 배오존 가스가 유입되었을 때, 상기 상대적으로 용적이 작은 자유 영역(1100b)을 가지는 오존 접촉조의 압력이 높다.
본 발명에서는 압력에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 증가 또는 감소시킬 때, 자유 영역(1100b)의 용적에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도가 증가 또는 감소하는 속도를 조절한다. 즉, 오존 접촉조(1000)의 측정 압력이 기준 압력을 벗어나(제 1 기준 압력 미만 또는 제 2 기준 압력을 초과), 송풍기(2330)의 회전 속도를 증가 또는 감소시킬 때, 상대적으로 자유 영역(1100b)의 용적이 큰 오존 접촉조(1000)를 대상으로 할 경우, 자유 영역(1100b)의 용적이 작을 때에 비해 송풍기(2330)의 회전 속도가 증가 또는 감소되는 속도 즉, 가변되는 속도를 느리게 한다. 반대로, 상대적으로 자유 영역(1100b)의 용적이 작은 오존 접촉조(1000)를 대상으로 할 경우, 자유 영역(1100b)의 용적이 클 때에 비해 송풍기(2330)의 회전 속도가 증가 또는 감소되는 속도(즉, 가변되는 속도)를 빠르게 한다.
자유 영역(1100b)의 높이는 오존 접촉조(1000)의 설계 및 제작, 처리하고자 하는 원수량에 따라 결정되는 높이이며, 실시예에서는 자유 영역(1100b)의 높이가 0.6m 내지 1.0m 이상이 되도록 하고, 제어 유닛(2500)은 자유 영역(1100b)의 높이에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도가 가변되는 속도를 제어한다. 즉, 자유 영역(1100b)은 0.6m 내지 1.0m 이상의 다양한 높이로 설계 제작될 수 있는데, 제어 유닛(2500)은 높이가 상대적으로 높은 자유 영역(1100b)을 가지는 오존 접촉조를 대상으로 처리할 때, 송풍기의 회전 속도가 변화는 속도를 느리게 하고, 반대로, 높이가 상대적으로 낮은 자유 영역(1100b)을 가지는 오존 접촉조(1000)를 대상으로 처리할 때, 송풍기(2330)의 회전 속도가 변하는 속도를 빠르게 한다.
예를 들어, 2개의 오존 접촉조(1000)가 있는데, 이들의 압력 센서(2400)의 설치 위치가 동일하고, 자유 영역(1100b)의 높이가 0.7m와 0.9m로 다른 서로 다르다고 가정하자. 그리고, 상기 2개의 오존 접촉조(1000) 각각에서 원수를 처리하면서 압력 센서(2400)로 압력을 측정하는데, 측정된 압력이 제 2 기준 압력을 초과하도록 증가된 경우, 제어 유닛(2500)은 배오존 처리기(2300)를 구성하는 송풍기(2330)의 속도를 증가시키는데, 자유 영역(1100b)의 높이가 0.7m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 속도가 시간에 따라 증가하는 회전 가변 속도가 자유 영역(1100b)의 높이가 0.9m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 회전 가변 속도에 비해 빠르도록 한다. 다른 말로 하면, 자유 영역(1100b)의 높이가 0.9m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 속도가 시간에 따라 증가하는 회전 가변 속도가 자유 영역(1100b)의 높이가 0.7m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 회전 가변 속도에 비해 느리도록 한다.
그리고, 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 제 1 기준 압력 미만으로 감소되었을 경우, 제어 유닛(2500)은 배오존 처리기(2300)를 구성하는 송풍기(2330)의 속도를 감소시키는데, 자유 영역(1100b)의 높이가 0.7m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 속도가 시간에 따라 감소하는 회전 가변 속도가 자유 영역(1100b)의 높이가 0.9m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 가변 속도에 비해 빠르도록 한다. 다른 말로 하면, 자유 영역(1100b)의 높이가 0.9m인 오존 접촉조와 연결된 송풍기(2330)의 속도가 시간에 따라 감소하는 가변 속도가 자유 영역(1100b)의 높이가 0.7m인 오존 접촉조(1000)와 연결된 송풍기(2330)의 가변 속도에 비해 느리도록 한다.
정수하고자 하는 원수가 용해부(3200) 또는 오존 접촉조(1000)로 공급되는 원수량에 따라, 필요한 오존 가스의 양이 달라진다. 즉, 정수하고자 하는 원수량이 증가할수록 필요한 오존 가스의 양도 증가된다. 이는 오존 가스 발생을 위해 오존 발생부(3100)로 공급되는 원료 특히, 제 1 원료인 액체 산소의 양이 증가되어야 함을 의미한다. 또한, 액체산소의 양이 증가된 만큼 오존 접촉조(1000)로 공급되는 오존 가스의 공급 량도 증가되므로, 자유 영역(1100b)의 배오존 가스의 양이 증가하며, 이는 배오존 처리기(2300)에서 처리해야 할 배오존 가스의 양이 증가됨을 의미한다. 그리고 동일한 자유 영역(1100b) 용적에서 유입된 배오존 가스량이 많을수록 오존 접촉조(1000)의 압력이 증가한다.
본 발명의 제어 유닛(2500)은 오존 발생부(3100)로 공급되는 제 1 및 제 2 원료 중 어느 하나 보다 바람직하게는 액체산소의 양을 전달받아, 액체산소의 양에 따라 송풍기의 회전 속도를 제어할 수 있다. 물론, 공급되는 액체산소량에 따라 오존 접촉조(1000)의 내의 압력이 달라지고, 압력에 따라 송풍기(2330)의 회전을 제어하나, 이에 더하여, 공급되는 액체산소량에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도 정도를 결정하는데 활용할 수 있다. 이를 위해, 제어 유닛은 제 1 원료 공급부(3300a)의 유량계(3313a) 및 제 2 원료 공급부(3300b)의 유량계(3313b) 중 적어도 하나와 연동될 수 있다.
일 예로, 제어 유닛(2500)은 제 1 원료 공급부(3300a)의 유량계(3313a)와 연동되어, 용해부(3200)로 공급되는 액체산소량이 증가함에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 증가시키며, 반대로 액체산소량이 감소함에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 감소시킨다. 다른 예로, 제어 유닛(2500)은 제 2 원료 공급부(3300b)의 유량계(3313b)와 연동되어, 용해부(3200)로 공급되는 건조 공기 또는 질소의 공급량이 증가함에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 증가시키며, 반대로 건조 공기 또는 질소가 감소함에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 감소시킨다. 또 다른 예로, 원수의 증감에 따라 제 1 원료(액체산소)와 제 2 원료(건조 공기 또는 질소)양의 모두 증감시킬 수 있으며, 제어 유닛(2500)은 제 1 및 제 2 원료 공급부(3300b) 각각의 유량계(3313a, 3313b)와 연동되어, 용해부(3200)로 공급되는 제 1 원료량과 제 2 원료량의 합의 증감에 따라 송풍기(2330)의 회전 속도를 증감한다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 정수 처리 설비의 동작을 설명하는 순서도이다. 아하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시에에 따른 정수 처리 설비의 동작을 설명하며, 앞에서 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략하거도 간략히 설명한다.
제어 유닛(2500)에는 처리하고자 하는 오존 접촉조(1000)의 설계치와, 오존 접촉조(1000)에 수용될 오존수 공급량이 입력된다. 즉, 정수 처리 개시 전에, 제어 유닛(2500)에는 오존 접촉조(1000)의 전체 용적에 대한 데이타가 입력되고, 오존 접촉조(1000)로 공급되는 오존수 공급량이 미리 설정되어 입력된다(S100). 이에, 오존 접촉조(1000)의 자유 영역(1100b)의 용적이 결정되며, 제어 유닛(2500)에 저장된다.
그리고, 제어 유닛(2500)은 원수 공급량과 자유 영역(1100b)의 용적이 결정되면, 자유 영역(1100b)의 압력이 대략적으로 예측되므로, 예측된 압력에 적절히 대응하도록 배오존 처리기(2300)의 송풍기(2330)의 회전 속도를 설정한다(S220).
또한, 오존수 공급량이 정해지면, 오존수 공급기(3000)를 통해 오존 접촉조(1000)로 오존수를 공급한다(S210). 이를 위해 먼저 제 1 원료 공급부(3300a) 및 제 2 원료 공급부(3300b)를 이용하여 오존 발생부(3100)로 오존을 생성하기 위한 제 1 및 제 2 원료인 액체 산소와 건조 공기(또는 질소)를 공급한다. 오존 발생부(3100) 내부에서는 공급된 액체산소와 건조 공기 간의 전기 방전 반응에 의해 오존이 생성된다. 이때, 오존 발생부(3100) 내부로 공급되는 액체산소 및 건조 공기의 공급량은 처리하고자하는 원수량에 따라 결정되며, 상기 액체산소 및 건조 공기 중 적어도 액체 산소의 공급량은 제어 유닛(2500)으로 전달된다. 오존 발생부(3100)에서 생성된 오존은 용해부(3200)로 공급되어 용해부(3200)로 공급된 원수에 용해되며, 이에 따라 오존수가 제조된다.
그리고, 용해부(3200)에서 제조된 오존수는 오존 접촉조(1000)로 공급되며, 공급된 오존수는 오존 접촉조(1000)의 유입구(1110)를 통해 내부로 유입된 후, 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b)의 설치 구조에 의해 상향, 하향으로 유동하면서 이동한다. 이때, 오존수가 상향, 하향으로 유동하고, 유동시에 제 1 및 제 2 판부재(1200a, 1200b)와 충돌함으로써, 오존 접촉조(1000)로 유입되기 전보다, 원수와 오존 가스 간의 기액 접촉 시간이 보다 연장된다. 그리고 이러한 오존과 원수와의 반응에 의해, 원수 중의 유기물, 맛, 냄새 원인 물질들이 분해, 제거되며, 이때, 용해되지 못한 배오존 가스 즉, 잉여 오존 가스는 오존수 수면 상측으로 이동하여 모인다.
오존 접촉조(1000)의 내부로 오존수가 유동되면서 배오존 가스가 처리되는 동안, 배오존 처리기(2300)를 동작시켜(S200), 자유 영역(1100b)에 모인 배오존 가스를 배출시키고, 대기로 방출 가능한 무해한 가스로 변환시키는 배오존 가스 처리 공정을 실시하며, 이와 함께 압력 센서(2400)를 이용하여 실시간으로 오존 접촉조(1000)의 압력을 측정한다. 즉, 오존 접촉조(1000)에서 원수를 오존을 이용하여 정수처리하는 동안, 배오존 처리기(2300)를 동작시키면서, 오존 접촉조(1000)의 압력을 측정한다(S300).
배오존 처리기(2300)의 송풍기를 동작시키면, 수분 제거기(2100)를 거쳐 수분이 제거된 배오존 가스가 송풍기(2330)의 회전력에 의해, 히터 챔버(2310) 및 반응부(2320)를 통과하도록 이동하면서 산소로 환원된 후, 외부로 방출되다.
그리고, 오존 접촉조(1000)에서 원수를 정수 처리하고, 배오존 처리기(2300)에서 배오존 가스를 처리하는 동안, 제어 유닛(2500)은 압력 센서(2400)로부터 실시간으로 측정된 압력을 전달받아, 이를 기준 압력과 비교하고(S300), 비교 결과에 따라 배오존 처리기(2300)의 송풍기(2330)의 회전 속도를 변경한다.
예컨대, 현 시점에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 제 2 기준 압력을 초과하는 경우, 제어 유닛(2500)은 구동부(2340)의 주파수를 높여 송풍기(2330)의 회전 속도를 높인다. 반대로 현 시점에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 제 1 기준 압력 미만인 경우, 제어 유닛(2500)은 구동부의 주파수를 낮춰 송풍기의 회전 속도를 낮춘다. 그러나, 현 시점에서 측정된 오존 접촉조(1000)의 압력이 제 1 기준 압력 이상, 제 2 기준 압력 이하인 경우, 현재 송풍기의 회전 속도를 변경하지 않고 유지한다.
상술한 바와 같은 압력 변화에 따른 배오존 처리기의 동작 제어는 목적하는 양의 원수를 처리하는 동안에 지속적으로 실시된다. 따라서, 배오존 처리기에서 배오존 가스를 처리하는데 있어서, 측정되는 압력에 대응하여 적절한 속도로 송풍기를 회전시킬 수 있다. 다른 말로 하면, 과도한 속도로 송풍기를 회전시키거나, 너무 낮은 속도로 송풍기를 회전시키는 일 없이, 압력에 따라 송풍기의 회전 속도를 가변시키는 것을 방지할 수 있다. 이에, 본 발명에 의하면 배오존 처리기(2300)에서의 배오존 가스 처리 효율을 향상시키고, 배오존 처리기(2300)의 동작을 위한 전력 소비가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.
1000: 오존 접촉조 2300: 배오존 처리기
2400: 압력 센서 2500: 제어 유닛

Claims (17)

  1. 원수와 오존이 혼합된 오존수가 유입되는 유입구가 마련되고, 내부에서 상기 원수와 오존과의 반응에 의해 상기 원수의 정수 처리가 실시되는 오존 접촉조;
    상기 오존 접촉조 상에서 안정한 압력 변동성을 가지는 위치에 설치되어, 상기 오존 접촉조의 압력을 측정하는 압력 센서; 및
    상기 오존 접촉조로부터 배기되는 오존을 분해하는 배오존 처리기; 및
    상기 압력 센서에서 측정된 상기 오존 접촉조의 압력에 따라 상기 배오존 처리기의 동작을 조절하는 제어 유닛;
    상기 오존 접촉조에 설치되어, 상기 오존 접촉조의 압력이 과압력 초과 여부에 따라 기계적인 자동 열림 및 닫힘 동작을 수행하여, 상기 배오존 처리기가 과압력이 되는 것을 방지하는 안전 밸브;
    를 포함하고,
    상기 오존 접촉조는,
    일 방향으로 연장 형성되며, 내부 공간을 가지는 본체; 및
    상기 본체의 연장 방향의 양 끝단인 일단 및 타단 중, 상기 일단 또는 상기 일단과 인접한 위치에 마련되어, 상기 본체 내부로 오존수를 유입시키는 유입구;
    를 포함하고,
    상기 본체의 연장 방향에서 일단의 위치를 0% 지점, 타단의 위치를 100%라고 할 때,
    상기 유입구는 10% 이하의 범위 내에 마련되고,
    상기 압력 센서는 70% 이상, 90% 이하의 범위 내에 설치된 정수 처리 설비.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 오존 접촉조의 내부는 상기 원수에 상기 오존이 용해된 오존수가 수용되는 공간인 통수 영역과, 상기 오존수의 수면의 상측 공간에 해당하며, 오존이 모일 수 있는 공간인 자유 영역을 가지며,
    상기 압력 센서는 상기 본체 상에서 상기 자유 영역과 대응하는 위치에 설치된 정수 처리 설비.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 압력 센서에서 측정된 실시간 압력의 증감에 따라, 상기 배오존 처리기 내로 상기 오존 접촉조의 오존을 흡입하고, 상기 배오존 처리기에서 생성된 가스를 외부로 방출하는 상기 배오존 처리기의 송풍력을 증감시키는 정수 처리 설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 배오존 처리기는,
    상기 오존을 분해하여, 대기 및 인체에 무해한 가스로 변환시키는 반응부;
    상기 반응부와 연결되어, 상기 오존 접촉조의 오존을 상기 반응부로 유입시키고, 상기 오존의 분해에 의해 생성된 가스를 대기로 방출시키는 송풍력을 제공하는 송풍기; 및
    상기 송풍기의 회전 동력을 제공하는 구동부;
    를 포함하고,
    상기 송풍력을 증감시키는데 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 압력 센서에서 측정된 실시간 압력의 증감에 따라, 상기 구동부의 동작을 제어하여, 실시간으로 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 정수 처리 설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 구동부는 인버터를 기반으로 한 모터를 포함하는 정수 처리 설비.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    실시간으로 측정되는 현 시점의 압력이 기준 압력을 초과하는 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 증가시키고,
    현 시점의 압력이 기준 압력 미만인 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 감소시키는 정수 처리 설비.
  9. 청구항 8에 있어서,
    시간에 따른 압력 변화가 클수록, 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 빠르게 하고,
    시간에 따른 압력 변화가 작을수록 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 느리게 하는 정수 처리 설비.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 자유 영역의 용적에 따라 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 조절하는 정수 처리 설비.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 자유 영역의 용적이 클수록 상기 송풍기의 가변 속도를 느리게 하고, 상기 자유 영역의 용적이 작을수록 상기 송풍기의 가변 속도를 빠르게 하는 정수 처리 설비.
  12. 오존 접촉조의 일측에 마련된 유입구로, 원수 및 오존 또는 원수와 오존이 혼합된 오존수를 유입시키는 과정;
    상기 오존 접촉조 내에서 원수와 오존을 반응시켜, 상기 원수를 정수 처리하는 과정;
    상기 오존 접촉조 내에서 상기 원수가 정수 처리되는 중에, 상기 오존 접촉조 상에서 안정한 압력 변동성을 가지는 위치에 설치된 압력 센서를 통해, 상기 오존 접촉조 내의 압력을 측정하는 과정;
    측정된 상기 오존 접촉조 내의 압력에 따라 송풍력을 조절하면서, 상기 오존 접촉조로부터 배기되는 배오존을 분해하여 대기로 방출하는 배오존 처리 과정;
    상기 오존 접촉조 내부의 압력이 과압력을 초과하면, 상기 오존 접촉조의 과압력에 의해 자동으로 오픈되어 배오존을 강제 배출시키는 과정;
    을 포함하고,
    안정한 압력 변동성을 가지는 위치에 설치된 압력 센서를 통해, 상기 오존 접촉조 내의 압력을 측정하는 과정에 있어서,
    상기 오존 접촉조는,
    일 방향으로 연장 형성되며, 내부 공간을 가지는 본체; 및
    상기 본체의 연장 방향의 양 끝단인 일단 및 타단 중, 상기 일단 또는 상기 일단과 인접한 위치에 마련되어, 상기 본체 내부로 오존수를 유입시키는 유입구;
    를 포함하고,
    상기 본체의 연장 방향에서 일단의 위치를 0% 지점, 타단의 위치를 100%라고 할 때,
    상기 유입구는 10% 이하의 범위 내에 마련되고,
    상기 압력 센서는 70% 이상, 90% 이하의 범위 내에 설치되어, 상기 오존 접촉조 내의 압력을 측정하는 정수 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 오존 접촉조 내의 압력에 따라 송풍력을 조절하는 과정은,
    상기 오존 접촉조에 연결되어 상기 배오존을 분해하는 배오존 처리기의 송풍기 회전 속도를 가변시키는 과정을 포함하고,
    실시간으로 측정되는 현 시점의 상기 오존 접촉조 압력이 기준 압력을 초과하는 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 증가시키고,
    현 시점의 상기 오존 접촉조 압력이 기준 압력 미만인 경우, 상기 송풍기의 회전 속도를 감소시키는 정수 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 오존 접촉조의 시간에 따른 압력 변화가 클수록, 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 빠르게 하고,
    시간에 따른 압력 변화가 작을수록 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 느리게 하는 정수 처리 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 송풍기의 회전 속도를 조절하는데 있어서,
    상기 송풍기를 회전시키는 인버터 기반의 모터의 주파수 변조를 통해 상기 송풍기의 회전 속도를 가변시키는 정수 처리 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 오존 접촉조의 내부는 오존수 수면의 상측 공간이며, 배오존이 모이는 자유 영역을 포함하고,
    상기 자유 영역의 용적에 따라, 상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 조절하는 정수 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 송풍기의 회전 속도를 증감시키는 가변 속도를 조절하는데 있어서,
    상기 자유 영역의 용적이 상대적으로 클 때, 작을 때에 비해 상기 송풍기 회전의 가변 속도를 느리게 하는 정수 처리 방법.
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