KR101844955B1 - 오존수 제조장치를 이용한 용수공급 시스템 및 이를 이용한 폐수처리 방법 - Google Patents

Abstract

탱크, 벤츄리관을 구비하여 인젝터입구에서 유입되는 원수에 벤츄리관 목부에 연결된 가스연결관을 통해 유입되는 오존가스를 혼합시킨 상태로 탱크 내에 있는 인젝터출구로 오존수를 공급할 수 있는 인젝터, 탱크에 있는 하부 입구 및 상부 입구를 연결하는 관체와 이 관체에서 분기되며 출구를 통해 탱크 외부로 오존수를 배출하는 분기관이 구비되는 배수관, 탱크 상부에서 탱크 외부로 오존가스를 배출시키는 배기관, 가스연결관을 통해 벤츄기관 목부로 오존가스를 공급하는 오존가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 오존수 제조장치 및
이 오존수 제조장치와, 오존수 제조장치로부터 오존수를 받아 저장하면서 외부 수용가로 오존수를 공급하는 용수공급조를 구비하며, 용수공급조의 오존수가 오존수 제조장치에 대한 원수로서 오존수 제조장치에 공급될 수 있도록 용수공급조와 인젝터입구를 연결하는 배관이 더 구비되어 순환 시스템을 이루도록 하는 용수공급 시스템이 개시된다.

Description

오존수 제조장치를 이용한 용수공급 시스템 및 이를 이용한 폐수처리 방법{water supply system using apparatus for making ozonised water and method of treating waste water}

본 발명은 오존수 제조장치 및 이를 이용한 용수공급 시스템과 이 시스템을 이용한 폐수처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오존수의 제조 효율을 높일 수 있는 오존수 제조장치 및 이를 통해 안정적으로 일정한 농도 수준의 오존수를 공급할 수 있는 용수공급 시스템과 이 시스템을 이용한 폐수처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 오존이 물에 1 ppm 이상 용해되어 있는 오존수는 강한 살균, 탈취, 정화 기능을 가지고 있고, 이러한 기능의 수행 중에 용해되어 있던 오존은 산소로 분해된다. 따라서 오존수는 단체급식시설, 수경재배시설, 축산농가, 양식장 등에 폭넓게 사용되고 있고, 가정에서도 생활용수로 각광받고 있다.

가정에서 오존수는 음용수의 살균, 싱크대나 부엌용기의 탈취ㆍ소독, 과일의 잔류농약 제거 등에 사용될 수 있다. 또한 오존수는 피부질환의 치료에도 효과가 있어, 최근에는 가정의 목욕수로도 주목받고 있다.

종래의 오존수를 제조하는 장치가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 오존수 제조장치는 크게 탱크(10), 폭기부(20), 배수관(30), 배기관(40) 및 오존제거부(50)로 구성된다. 탱크(10)는 물 공급관(15)을 통해 유입되는 물이 일시적으로 저장되는 곳이다. 폭기부(20)는 탱크(10)에 저장된 물에, 오존가스 공급관(25)을 통해 유입되는 오존가스를 폭기시켜 오존수를 생성한다. 이렇게 생성된 오존수는 배수관(30)을 통해 외부로 배출된다.

물에 용해되지 않아 탱크(10) 내의 상부에 잔존하는 오존가스는 배기관(40)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 오존가스는 배기관(40)에 설치되어 있는 오존제거부(50)에 의해 산소가스 및 산소이온의 형태로 분해되어 배출된다.

그런데, 이와 같은 종래의 오존수 제조장치는 첫째로, 폭기부(20)에서 생성되어 탱크(10) 내의 오존수 수위면 근처에 산재하는 오존가스 기포의 일부가 오버플로우(overflow) 방식으로 구비되어 있는 배수관(30)을 통해 오존수와 섞여 나오는 문제점이 있었다. 둘째로, 탱크(10) 내로 유입되는 물과 오존가스의 양의 변화에 따라 탱크(10)의 상부에 잔존하는 오존가스도 배수관 상단이 여울목과 같은 오존수 흐름을 가지고 있으므로 새롭게 오존 가스 기포를 형성하면서 배수관(30)을 통해 밖으로 나올 수 있는 문제점이 있었다.

오존수와 달리 이러한 가스상태의 오존은 강한 냄새를 갖고, 독성이 있으며, 대기 중의 기체와 반응하여 휘발성 유기화합물 및 질소산화물을 만든다. 이러한 오존가스나 휘발성 유기화합물 및 질소산화물은 사람의 호흡기나 안구점막 등을 자극하는 해로운 물질이다. 따라서 종래의 오존수 제조장치는 대기를 오염시키거나 사용자의 건강을 훼손하는 등의 문제가 있다.

도2는 이러한 문제를 해결하기 위한 발명으로 등록실용신안 20-0441952호에 개시된 오존수 공급장치를 나타낸다.

여기서는 배수관을 감싸도록 탱크 내에 안내부재(80)가 구비된다. 안내부재(80)는 오존수가 배수관 상단으로부터 일정거리 이하에서 배수관으로 유입되도록 한다. 배수관(30)은 탱크의 하부에서 탱크의 중간부까지 연장된 관의 형태를 가진다.

폭기부(20)는 배수관(30)의 상단보다 낮고, 안내부재(80)의 하단보다 높게 설치되어 있다. 이로써 폭기부에 의해 발생한 오존 가스 기포가 배수관에 섞여 들어가는 종래의 첫째 문제가 해결될 수 있다.

또한, 탱크 내부의 기체와 연통되도록 안내부재(80)의 상부에 연결되는 가스연결관(70) 및 가스연결관(70) 중간에서 오존가스를 제거하는 오존제거부(60)가 구비되어 배수관(30) 입구에서 새롭게 오존 가스 기포가 발생하여 배수관(30)에 섞여 들어가는 종래의 둘째 문제가 해결될 수 있다.

결과적으로 이런 오존수 제조장치에 의하면, 오존가스 기포가 포함되지 않은 탱크 바닥면 근처의 오존수를 배출하여 사용자에게 공급할 수 있으며, 탱크 내로 유입되는 물과 오존가스의 양과 상관없이 탱크 내의 압력을 안정적으로 유지시켜 오존가스 기포가 탱크 내의 오존수에 광범위하게 섞이는 것을 막을 수 있다.

그러나, 이런 오존수 제조장치는 폭기식으로 이루어져 오존수를 대량으로 만들어 즉시로 공급하기에 유리하지만 오존을 물에 용해시키는 효율은 떨어지고 그만큼 오존 가스가 외부로 방출되는 양도 늘어나고, 거품 형태로 오존 가스가 물에 섞이기 쉽다는 문제가 기본적으로 존재하여 이를 방지하기 위한 구성이 다소 복잡하게 된다.

따라서, 오존수에 오존 가스가 섞이지 않도록 공급함과 동시에 오존이 원수에 용해되는 효율을 높임으로써 오존 발생기의 구동을 줄일 수 줄이고, 오존수 생성 과정에서 오존의 방출량을 줄일 수 있는 오존수 제조장치 및 이를 구비하는 용수 공급 시스템이 요청된다. 또한, 구성을 좀 더 단순화할 수 있는 오존수 제조방치가 요청된다.

또한, 도2와 같은 종래의 폭기식 오존수 제조장치에서 폭기부(20)는 대개 다공성의 세라믹으로 많이 제작되는데, 이런 폭기부는 사용이 계속됨에 따라 계속적으로 오존수 및 오존가스에 의한 침해를 받아 파손되기 쉽다. 그런데, 도2와 같은 오존수 제조장치에서 탱크는 밀폐식으로 운영되므로 탱크 내부에 설치된 폭기부를 수리, 교체하는 것은 매우 어렵고, 실질적으로 탱크 자체를 해체해야 하므로 비용과 시간이 많이 발생하는 문제가 있었다.

한편, 오존수 처리는 일부 폐수의 처리에서 사용되기도 하며, 오존수 제조장치는 폐수에 대해 오존 처리를 함으로써 환경에 부담을 주지 않는 상태로 외부로 배출하는 역할도 할 수 있다. 그러나, 통상적으로 폐수에 대한 오존수 처리는 한번의 처리를 통해 방류 규정을 만족하기 쉽지 않으며, 폭기 방식을 이용할 경우 오존 처리 효율이 떨어지는 문제가 있다.

등록실용신안 20-0441952호

본 발명은 종래 오존수 제조장치 및 오존수 공급 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한편으로 오존수에 오존 가스가 섞이지 않도록 공급함과 동시에 다른 한편으로는 오존이 원수에 용해되는 효율을 높임으로써 오존 발생기의 구동을 줄일 수 줄이고, 오존수 생성 과정에서 오존의 방출량을 줄일 수 있는 오존수 제조장치 및 이를 구비하는 용수공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 구성을 간단히 하면서도 종래의 문제점들 가령, 폭기부 파손 및 이로 인한 탱크의 해체와 같은 문제를 제거할 수 있는 오존수 제조장치 및 이를 구비하는 용수 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 본 발명의 용수공급 시스템을 폐수처리에 활용할 수 있는 폐수처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오존수 제조장치는, 오존수 탱크, 벤츄리관을 구비하여 인젝터입구에서 유입되는 원수(순환오존수 포함)에 벤츄리관 목부에 연결된 가스연결관을 통해 유입되는 오존가스를 혼합시킨 상태로 오존수 탱크 내에 있는 인젝터출구로 오존수(원수에 오존가스가 추가, 용해되어 이루어진 오존수)를 공급할 수 있는 인젝터, 오존수 탱크에 있는 하부 입구 및 상부 입구를 연결하는 관체와 이 관체에서 분기되며 출구를 통해 탱크 외부로 오존수를 배출하는 분기관이 구비되는 배수관, 오존수 탱크 상부에서 외부로 오존 가스를 배출시키는 배기관, 가스연결관을 통해 오존가스를 공급하는 오존가스 공급부를 구비하여 이루어진다.

본 발명에서 폭기 방식에 비해 필요성은 줄어들지만 오존가스가 버블형태로 배수관을 통해 배출되는 것을 최대한 막기 위해 인젝터출구는 배수관의 하부 입구보다 위쪽에 위치할 수 있다.

본 발명에서 통상적, 상시적 상태에서는 배수관의 상부 입구는 탱크 내의 오존수 수위보다 위쪽에 위치하고, 상기 배기관의 입구도 상부 입구 및 오존수 수위보다 위쪽에 위치하며, 상기 인젝터출구와 상기 배수관의 하부 입구는 오존수 수위보다 아래쪽에 위치한다. 이때, 이런 배치를 유지하기 위해 탱크 내의 오존수의 수위를 범위를 결정하는 수위 센서가 존재할 수 있고 인젝터를 통한 오존수의 공급을 조절하고 배수관의 하부 입구 및 분기관 출구를 통한 오존수의 배출도 조절할 수 있다.

본 발명에서 배기관에는 통상적으로 오존 가스를 정화하기 위한 오존제거기 등의 정화장치가 결합될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용수공급 시스템은 본 발명의 오존수 제조장치와,

오존수 제조장치로부터 오존수를 받아 저장하면서 외부로 오존수를 공급하는 용수공급조를 구비하며, 용수공급조의 오존수는 용수공급조로 바로 투입되는 경우의 외부 원수 도입에 의해 혹은 시간이 지남에 따라 오존수가 적정한 오존농도에서 벗어날 수 있으므로 오존수의 오존 농도를 일정 범위 내에서 유지하기 위해 용수공급조의 오존수가 오존수 제조장치에 대한 원수로서 오존수 제조장치에 공급되는 순환 시스템을 이룰 수 있도록 함을 특징으로 한다.

바람직하게는 오존수 제조장치와 용수공급조 사이에 오존수 임시저장소가 구비된다.

외부 수용가로의 오존수 공급은 오존수 공급조에서 이루어지고, 용수의 보충은 용수공급조에 외부 원수를 직접 투입하는 방식으로 이루어지거나, 오존수 제조장치의 인젝터의 입구쪽에 물 등 원수를 공급하는 관과 용수공급조의 오존수를 공급하는 관을 병설하고 용수를 보충할 때에는 물 등 외부 원수를 공급하는 관으로부터 원수를 공급받음으로써 이루어질 수 있다.

본 발명에서 탱크의 배기관이나 용수공급조의 배기관을 통해 배출되는 오존 가스는 오존제거부 등의 정화장치를 거쳐 외부로 배출된다.

본 발명의 폐수처리 방법은 본 발명의 용수공급 시스템에서 용수공급조에 채워진 폐수의 처리 기준 미달의 여부를 확인하고, 기준 미달의 폐수를 오존수 처리장치의 인젝터입구로 공급하여 벤츄리관 목부에서 가스연결관을 통해 공급되는 오존가스로 혼합, 처리가 이루어지도록 하고, 처리된 폐수는 다시 용수공급조에 환류되도록 하되, 용수공급조의 폐수 전체가 처리 기준을 만족할 때까지 용수공급조와 오존수 처리장치 사이에서 이루어지는 폐수 순환을 계속되도록 하고, 처리 기준이 만족되면 용수공급조의 폐수를 외부로 방출시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 오존수 제조장치나 이를 구비하여 이루어지는 용수공급 시스템에 따르면 오존수에 가스 버블 상태의 오존을 최대한 배재하면서 공급함과 동시에 다른 한편으로는 오존이 인젝터입구로 유입되는 원수에 용해되는 효율을 높임으로써 오존 발생기의 구동을 줄일 수 줄이고, 오존수 생성 과정에서 오존의 외부 방출량을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면 인젝터 방식을 이용하여, 탱크 수위나 출구 관경에 따른 오존수 생산량 측정이 용이하며, 이에 따라 조건을 조절하여 오존수의 오존 농도 조절, 용존 산소 조절, 수산기 라디칼을 함유한 용수 제조도 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 탱크 내부 배관 및 부벽 설치가 필요하지 않게 되어 구성을 간단히 하여 설비가 용이한 오존수 제조장치 및 이를 구비하는 용수공급 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 원하는 오존 농도의 오존수를 안정적으로 수용가에 공급할 수 있다.

한편, 본 발명의 용수공급 시스템을 이용하면 오존 처리가 필요한 폐수를 처리 기준에 맞도록 계속적으로 순환시키면서 처리를 하는 것이 가능하므로 오존을 이용한 폐수처리가 효율적으로 가능하게 된다.

도1은 종래의 오존수 제조장치의 일 예를 나타내는 구성 개념도,
도2는 종래의 오존수 제조장치의 다른 예를 나타내는 구성 개념도,
도3은 본 발명의 오존수 제조장치의 일 실시예를 나타내는 구성 개념도,
도4는 본 발명의 용수공급 시스템의 일 실시예를 나타내는 구성 개념도,
도5는 본 발명의 폐수처리 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도3의 실시예를 참조하여 오존수 제조장치를 설명하면, 오존수 제조장치는, 탱크(120), 인젝터(110), 배수관(130), 오존가스 발생기(140)를 구비하여 이루어진다.

인젝터(110)는 인젝터입구(113)와 인젝터출구(115)를 가져 전체적으로 벤츄리관의 형태를 가지며, 벤츄리관의 목부(111)에는 벤츄리관을 지나는 유체(원수)에 다른 유체(오존 가스)를 혼합시킬 수 있도록 가스공급관(117)의 출구가 설치된다. 입구로는 원수가 유입되고, 가스공급관(117) 입구에는 오존가스 저장소 혹은 오존가스 발생기(140)와 같은 오존가스 공급부가 연결되어 있다. 인젝터출구(115)는 오존수 탱크(120) 내부와 연결된다.

따라서 인젝터입구(113)를 통해 유입되는 원수는 벤츄리관 목부(111)에서 가스공급관(117)을 통해 유입되는 오존가스와 혼합되며, 벤츄리관 목부(111)를 지날 때의 난류로 인하여 오존가스는 마이크로 버블 형태로 원수에 혼합되고 용해된다. 오존가스 버블은 크기가 매우 작아 가스 부피당 표면적이 커지고 원수에 닿는 면적이 늘어남에 따라 폭기 방식에 의한 일반 버블에 비해 더 쉽게 원수에 용해될 수 있다.

결국, 인젝터출구(115)를 통해 오존가스가 일부 용해되고 일부 마이크로 버블 상태로 있는 혼합수가 오존수 탱크로 투입되어 아래로부터 채워진다. 통상 오존수 탱크에는 오존수가 많은 부분에 채워진 상태이며 인젝터출구(115)는 오존수 수면 아래에 위치하여 인젝터출구(115)를 나오는 혼합수는 탱크(120)에 채워진 오존수 내로 배출된다.

오존수 탱크(120)는 대략 폐쇄 용기의 형태이며 상단 부근에는 혼합수에서 가스 형태로 분리, 배출되는 오존가스를 외부로 방출하기 위한 배기관(123)이 설치된다. 오존수 탱크(120)는, 인젝터(110)에서 공급된 오존 가스와 원수의 혼합물인 혼합수가 일단 쌓이고 그 과정에서 오존가스가 원수에 용해되는 장소가 된다. 오존 가스의 일부는 버블 형태로 수면으로 상승하여 원수에 용해되지 않은 기체 상태로 탱크 상부 공간에 채워질 수 있고, 배기관(123)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 오존 가스 그대로의 외부 배출은 앞서 언급된 여러 문제를 일으킬 수 있으므로 배기관로에는 오존제거부(160)가 결합되어 있다.

오존수 탱크(120) 내의 하부 입구(131) 및 상부 입구(133)를 연결하는 관체와 이 관체에서 분기되어 외부로 오존수를 배출하는 분기관(135)이 구비되는 배수관(130)은 탱크(120) 내부의 오존수를 탱크 밖으로 배출하는 역할을 한다. 정상적인 상태에서는 도3에 도시되듯이 배수관(130)의 상부 입구(133)는 탱크(120) 내의 오존수 수위보다 위쪽에 위치하고, 배기관(123)의 입구도 오존수 수위보다 위쪽에 위치하며, 인젝터출구(115)와 배수관(130)의 하부 입구(131)는 오존수 수위보다 아래쪽에 위치한다.

이때, 이 실시예에는 인젝터나 배수관에 설치될 수 있는 관련된 밸브나 펌프를 조절함으로써 인젝터(110)를 통한 원수의 공급을 조절하고 배수관(130)의 하부 입구(131)를 통한 오존수의 배출도 조절할 수 있다.

오존수 탱크(120) 상부에서 외부로 오존가스를 배출시키는 배기관(123)에는 오존가스를 정화하기 위한 정화장치로서 오존제거부(160)가 결합된다. 오존제거부는 기존의 알려진 구성으로 일단 오존가스를 흡착하고, 시간 경과에 따라 오존에서 분해되는 발생기 산소와 반응하여 이산화탄소 형태로 외부에 배출할 수 있는 활성탄 등이 채워진 공간으로 이루어질 수 있고, 열촉매를 통해 오존을 분해하여 산소로 하거나 산소화합물로 만드는 것일 수 있다.

도4의 실시예를 참조하여 본 발명의 용수공급 시스템을 설명하면,

용수공급 시스템은 도3과 유사한 오존수 제조장치(100')와, 오존수 제조장치로부터 오존수를 받아 저장하면서 오존수를 공급하는 용수공급조(300)를 구비하며, 오존수 제조장치의 탱크와 용수공급조 사이에는 임시저장소(200)가 더 구비된다. 이들 오존수 제조장치와 임시저장소 및 용수공급조는 서로 연결되어 하나의 순환시스템을 이루고 있다. 단, 도면에는 오존수 제조장치가 크게 나타나지만 이는 오존수 제조장치 구성을 잘 확인할 수 있도록 하기 위한 것이며, 용수공급조가 오존수 제조장치나 임시저장소에 비해 훨씬 크게 설치되는 것이 통상적이다.

용수공급조(300)는 대규모의 수조 형태이며 개략적으로 탱크(120)나 임시저장소(200)와 같은 폐쇄공간을 이룬다. 단, 용수공급조(300) 상부에는 외부에서 용수공급조로 물을 공급하는 외부 원수 배관인 외부유입관(310)이 연결되고, 하부에는 외부 수용가에 오존수를 공급하기 위한 용수공급 배관(320)이 설치되며, 순환시스템을 위해 오존수 제조장치(100')의 인젝터입구(113)로 연결되는 순환배출관(330)과 임시저장소(200)에서 오존수를 받아오기 위한 순환입력관(210)이 설치된다. 순환배출관(330)이나 순환입력관에(210)는 오존수 순환 이동에 이용되는 펌프 및 밸브가 설치될 수 있다.

그리고, 용수공급조(300) 상단부에는 용수공급조 내의 오존수에서 이탈된 오존 가스나 산소 가스 등의 기체를 용수 공급조 외부로 배출하기 위한 배기관과 이 배기관에 결합되는 오존제거부가 설치된다.

임시저장소(200)는 오존수 제조장치(100')의 배수관(130)의 출구에 연결되어 탱크(120)로부터 오존수를 받아 임시적으로 보유하며 순환입력관(210)을 통해 용수공급조(300)로 오존수를 환류시킨다.

또한, 이 실시예에는 오존수의 수위 범위를 결정하는 상부 및 하부 수위센서(125)가 존재하여 인젝터나 배수관에 설치될 수 있는 수위 조절과 관련된 밸브나 펌프를 조절함으로써 인젝터(110)를 통한 원수의 공급을 조절하고 배수관(130)의 하부 입구(131)를 통한 오존수의 배출도 조절할 수 있다.

이상 구성의 용수공급 시스템에서 오존수가 만들어지고 관리되면서 외부로 공급되는 과정을 살펴보면, 먼저, 외부 유입관(310)을 통해 용수공급조(300)로 외부의 물 기타 외부 원수가 일정량 유입된다. 유입된 외부 원수는 순환배출관(330)을 통해 오존수 제조장치의 인젝터입구를 통해 벤츄리관 목부를 통과하게 된다. 순환배출관(330)에서 가압 펌프가 있는 경우, 외부 원수는 상당 압력을 가질 수 있다. 앞서 도3의 오존수 제조장치의 실시예에서 살펴보듯이 벤츄리관 목부(111)에서는 원수가 빠르게 통과하면서 부압이 형성되고 부압에 의해 목부에 연결된 가스연결관(117)을 통해 오존가스 발생기(140)에서 발생된 오존가스가 원수로 섞여들어갈 수 있다. 오존가스는 원수 내의 난류에 의해 마이크로 버블 형태로 혼합되며 그 표면에서 일부 가스는 원수로 용해되어 오존수를 형성하게 된다.

마이크로 버블을 포함한 오존수는 인젝터출구(115)를 통해 탱크(120) 내로 유입되어 탱크 내에 채워지고 그 과정에서 일부 오존가스는 오존수에서 이탈하여 탱크 상부에 채워지고 배기관(123)을 통해 밖으로 배출되면서 오존제거부(160)를 통해 오존은 제거된다. 오존이 용해된 오존수는 배수관(130)의 하부 입구(131)를 통해 배수관에 유입되어 흐르고 분기관(135)을 통해 임시저장소(200) 내부와 연결된 출구로 나오게 된다.

임시저장소(200)의 오존수는 순환입력관(210)을 통해 다시 용수공급조(300)로 환류된다. 용수공급조에(300)는 오존농도를 측정하는 측정기(미도시)가 설치되어 오존 농도가 사용에 적합한 농도에 미달되면 오존 농도를 높이기 위해 계속적으로 이상의 과정을 반복하게 되며, 순환되는 오존수는 벤츄리관 목부를 지날 때마다 오존가스 발생기(140)에서 발생된 오존 가스를 공급받아 오존 농도를 높이게 된다.

용수공급조의 오존수 오존 농도가 정상화되면 용수공급 배관(320)을 통해 외부 수용가로 오존수가 공급된다. 용수공급조도 탱크의 수위센서(125)와 같이 수위 범위를 조절하는 수위센서(미도시)가 있어서 수위 조절 필요에 따라 외부 원수 유입이나 외부로의 용수공급을 조절할 수 있다.

일단 어느 정도 용량 범위에서 공급 가능한 농도의 오존수가 용수공급조에 축적되면 이후부터는 소량의 외부 원수가 지속적으로 유입되도록 하고, 용수공급조와 오존수 제조장치 사이의 오존수 순환과정도 연속시스템으로 운영할 수 있다.

그리고, 외부 수용가로의 공급이 작아 용수공급조의 수량이 일정 이상이 되면, 외부 원수의 공급도 차단되고 오존수 순환과정도 정지되거나, 오존수 농도 유지에 필요한 최소한도로 운영될 수 있다.

종합적으로 보면, 이런 순환 시스템은 외부 수요에 대응하여 그리고 용수공급조의 용수 상태에 따라 연속적으로 혹은 배치(batch)방식으로 모두 운영이 가능하다.

이러한 구성을 가지는 용수공급 시스템에 따르면, 다량의 수요에 대해서도 일정한 농도의 오존수를 안정적으로 공급할 수 있도록 하기 위해 용수공급조의 규모를 수요에 맞는 크기로, 가능하면 대규모로 제작하지만, 오존수 제조장치와 같은 핵심적인 다른 설비들은 최소화하여 작게 제작하면서 순환가능하게 하여, 장비 운영 관리 비용 및 설치 시설 비용을 줄일 수 있게 된다.

본 실시예에서 정상상태에서는 상시적으로 오존수를 순환시키면서 오존수의 농도가 급변하는 것을 방지하기 위해 외부 원수는 소량을 지속적으로 공급하고, 순환 유량도 적게 유지하며, 벤츄리관 목부를 지날 때 공급되는 오존량을 조절하여 탱크의 오존수의 오존 농도를 조절할 수 있다.

이때, 벤츄리관 목부를 지나면서 오존을 공급받아 만들어지는 오존수의 오존 농도가 용수공급조의 오존 농도보다 많이 높은 농도가 되도록 하면 오존 용해 효율을 높이는 것에 의해 전체적인 장비 규모 및 순환 오존수량을 더욱 줄일 수 있으므로 바람직하다. 이런 경우, 오존 농도를 용수공급조까지 유지시키기 위해 탱크에서 임시저장소 및 순환입력관의 압력은 대기압보다 높게 유지하는 것이 바람직하며 이를 위해 가압 펌프 등의 수단을 사용할 수 있다.

종래와 같은 폭기 방식에서는 같은 오존 가스량을 사용할 때에도 원수에 대한 오존 농도를 높이기 쉽지 않았으나, 본 실시예와 같은 벤츄리관을 이용한 인젝터 방식 혹은 가압 인젝터 방식에서는 오존 농도를 높이기가 유리하며, 따라서 작은 규모의 설비로도 많은 오존수를 외부에 공급할 수 있게 된다. 또한, 탱크 수위나 출구 관경에 따른 오존수 생산량 측정이 용이하며, 이에 따라 조건을 조절하여 오존수의 오존 농도 조절, 용존 산소 조절, 수산기 라디칼을 함유한 용수 제조도 용이하게 이루어질 수 있다.

가령, 15℃에서 7.5mg/L의 용존산소를 갖고 있는 1톤의 물을 과포화상태의 용존산소 9mg/L의 물로 바꾸려면, 오존 2몰이 산소 3몰로 바뀌는 것을 고려하여 물 1톤에 현재의 용존 산소량을 0.234mol로 계산할 수 있고, 용존산소 9mg/L의 과포화상태의 물의 용존 산소량은 0.281mol로 계산되므로 차이인 0.047mol만큼 물에 산소를 더 투입하는 것이 필요하고, 이를 오존량으로 환산하면 0.031mol이 된다.

오존의 분자량은 몰당 48g(그램)이므로 1.488g의 오존이 투입될 필요가 있다. 물론, 오존이 모두 물에 용해되는 것은 아니므로 평균적인 용해 효율을 계산하여 발생이 필요한 오존량을 계산하고 인젝터를 통해 흐르는 물에 오존을 투입하면서 오존수를 제조하게 된다.

아울러, 대부분의 오존수는 용수공급조에서 시간을 보내게 되며, 용수공급조에서는 오존수에서 완전히 용해되지 않고 버블 형태로 섞여 공급되는 오존 가스를 배출할 수 있는 충분한 시간을 가질 수 있으므로 외부 수용가에 오존수가 공급될 때에 오존수에서 오존 가스가 분리되면서 야기시킬 수 있는 건강, 환경상의 문제를 줄일 수 있다.

이상에서 용수공급 시스템은 주로 깨끗한 오존수를 외부 수용가에 공급하는 것을 위주로 설명하고 있지만, 활용면에서, 외부 원수는 물뿐 아니라 오존가스 처리가 필요한 폐수가 될 수도 있다. 일부 폐수는 오존 공급에 의한 살균이나 용존산소량 제한을 맞추기 위한 오존 공급이 필요할 수 있고, 본 발명의 용수공급 시스템은 이러한 폐수의 처리 과정에서 이용되는 것도 가능하다.

이런 경우, 외부 폐수가 용수공급조로 계속 유입되면서 연속 순환식으로 운영되기보다는 도4와 같은 시스템에서 용수공급조에 일정량의 폐수를 받아 폐수가 일정 처리 기준을 만족할 때까지 오존수 처리장치를 재차 통과시키면서 순환을 시키고 일정 기순이 만족되면 비로소 용수공급조에서 외부로 방출하는 배치 방식으로 운영될 것이다.

도5는 도4와 같은 본 발명의 용수공급 시스템을 이용하는 폐수처리 방법의 몇 가지 단계를 나타내는 흐름도이다.

흐름도에 따르면, 먼저 용수공급조에 폐수가 일정량 공급되는 단계(S10), 용수공급조의 폐수가 처리 기준을 만족하는지 확인하는 단계(S20)가 이루어진다. 용수공급조의 폐수가 처리 기준을 만족하지 못하면 이를 확인하여 오존 처리가 필요한 폐수를 인젝터를 통해 오존 처리하면서 탱크로 보내는 단계(S30)와, 탱크의 오존처리된 폐수를 다시 용수공급조로 환류시키는 단계(S40)가 이루어진다.

일정 시간이 지나고(S50) 용수공급조에서는 다시 폐수가 처리기준을 용수공급조의 폐수가 처리 기준을 만족함을 확인하고(S20) 만족하는 경우, 이 폐수를 외부로 방출하는 단계(S60)가 실행된다.

효율을 위해 용수공급조의 크기는 오존수 제조장치(여기서는 오존수 처리장치의 실질적 의미를 가짐)에 비해 크게 되고, 용수공급조의 폐수는 일부씩 오존수 제조장치로 보내지고 처리되고 환류되므로, 처리에는 통상 시간이 필요하다.

한 번의 오존수 제조장치 통과로 폐수가 처리 기준을 만족시키지 못하는 경우가 많을 것이므로 용수공급조의 폐수가 처리기준을 만족하는지의 측정은 일정 시간 주기로 이루어질 수 있고, 통상 장시간에 걸쳐 지속적으로 이루어지게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 몇 가지 구체적 실시예를 위주로 상세히 설명되었지만 이 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한　것이고, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

가령, 이상 실시예에서는 개시되지 않지만, 용수의 보충은 용수 공급조를 통해 이루어지는 외에도 오존수 제조장치의 인젝터의 입구쪽에 원수로서의 물을 공급하는 관과 용수 공급조의 오존수를 공급하는 관을 병설하고 용수를 보충할 때에는 물을 공급하는 관으로부터 물을 공급받음으로써 이루어질 수 있다.

10, 120: 탱크 15: 물공급관
20: 폭기부 25: 오존가스 공급관
30, 130: 배수관 40, 123: 배기관
50, 60, 160: 오존제거부 70: 가스연결관
80: 안내부재 100, 100': 오존수 제조장치
110: 인젝터 111: 벤츄리관 목부
113: 인젝터입구 115: 인젝터출구
117: 가스연결관 125: 수위센서
131: 하부 입구(배수관) 133: 상부 입구(배수관)
135: 분기관 137: 밸브
140: 오존가스 발생기 200: 임시저장조
210: 순환입력관 215, 335: 펌프
300: 용수공급조 310: 외부유입관
320: 용수공급 배관 330: 순환배출관

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 오존수 제조장치와 상기 오존수 제조장치로부터 오존수를 받아 저장하면서 외부 수용가로 오존수를 공급하는 용수공급조를 구비하며,
   상기 오존수 제조장치는 탱크, 벤츄리관을 구비하여 인젝터입구에서 유입되는 원수에 벤츄리관 목부에 연결된 가스연결관을 통해 유입되는 오존가스를 혼합시킨 상태로 상기 탱크 내에 있는 인젝터출구로 오존수를 공급할 수 있는 인젝터, 상기 탱크에 있는 입구를 통해 상기 탱크 외부로 오존수를 배출하는 배수관, 상기 탱크 상부에서 상기 탱크 외부로 오존가스를 배출시키는 배기관, 상기 가스연결관을 통해 상기 벤츄리관 목부로 오존가스를 공급하는 오존가스 공급부를 구비하며, 상기 인젝터출구는 상기 배수관의 상기 입구보다 위쪽에 위치하고,
   상기 용수공급조에는 외부에서 상기 용수공급조로 물을 공급하는 외부유입관(310)이 연결되고, 상기 용수공급조의 오존수가 상기 오존수 제조장치에 대한 원수로서 상기 오존수 제조장치에 공급될 수 있도록 상기 용수공급조와 상기 인젝터입구를 연결하는 배관이 더 구비되어 순환 시스템을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 용수공급 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 오존수 제조장치의 상기 배수관으로부터 상기 탱크의 오존수를 공급받고, 상기 용수공급조로 오존수를 공급하는 임시저장소가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 용수공급 시스템.
5. 제 3 항 또는 제 4 항의 용수공급 시스템을 사용하되,
   상기 용수공급조의 폐수가 처리 기준을 만족하는지 확인하는 단계,
   상기 용수공급조의 폐수가 처리 기준을 만족하지 못함을 확인하고 오존 처리가 필요한 폐수를 상기 인젝터를 통해 오존처리하면서 상기 탱크로 보내는 단계와,
   상기 탱크의 오존처리된 폐수를 상기 용수공급조로 환류시키는 단계 및
   상기 용수공급조의 폐수가 처리 기준을 만족함을 확인하고 외부로 방출하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐수처리 방법.

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