KR101950021B1 - Vortex induction type Contamination water purification device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오염수를 정화하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for purifying contaminated water.
자외선을 이용하는 오염수의 정화 기술에 있어서, 오염수의 유기 오염 물질 제거에 기초하여, 특히 이러한 기술은 액상 또는 고상의 촉매를 사용함으로써, 강한 산화력을 갖는 히드록실 라디칼을 이용한다. 그러나 반응 시 수중 촉매의 존재, 유체 역학적 특성 등을 고려하여 효과적으로 반응기를 설계하는 것은 어렵다. 따라서 이러한 특성은 물의 분해 조건에 큰 영향을 미치므로, 부적절한 취급은 운전비용 및 절차를 증가시켜 정화 효율이 저하되게 된다. 구체적으로, 지난 수십 년 동안 자외선에 기반을 둔 광촉매 산화 정화 처리 기술이 널리 사용되어 왔다. 촉매에 자외선을 조사할 경우 형성되는 히드록실 라디칼은 촉매 표면에서 산화환원 반응이 활발히 일어난다. 진공 자외선은 파장이 약 100~200 nm에서 특히 더 강한 반응성을 보여 수중의 용존산소를 오존으로 만드는 역할을 하며, 촉매와 함께 반응할 경우 보다 더 강한 산화 반응이 일어나므로 난분해성 유기물의 처리에 더욱 적합하다. 오존 생성을 위한 저압 수은 램프는 또한 일반적인 진공 자외선 광원이며, 동시에 185 nm 및 254 nm의 파장을 갖는 자외선을 방출 할 수 있다. 물속의 산소가 185 nm 파장의 자외선을 흡수하면 산소 분자를 여기시켜 보다 강력한 오존을 생성하며, 유기 오염 물질을 더 활발히 분해할 수 있다.In the technology of purifying polluted water using ultraviolet rays, based on the removal of organic pollutants in polluted water, in particular, this technique uses a hydroxyl radical having strong oxidizing power by using a liquid or solid phase catalyst. However, it is difficult to design the reactor effectively in consideration of the presence of hydrocarbons in the reaction, hydrodynamic characteristics, and the like. Therefore, since these characteristics greatly affect the decomposition conditions of water, improper handling increases the operation cost and procedure, and the purification efficiency is lowered. Specifically, for the last several decades, ultraviolet-based photocatalytic oxidation purification technology has been widely used. When the catalyst is irradiated with ultraviolet rays, the hydroxyl radicals formed are actively oxidized and reduced on the surface of the catalyst. Vacuum ultraviolet rays have a stronger reactivity at wavelengths of about 100 to 200 nm, which makes dissolved oxygen in the ozone into ozone, and a stronger oxidation reaction occurs than with a catalyst, Suitable. Low-pressure mercury lamps for ozone generation are also common vacuum ultraviolet light sources and can simultaneously emit ultraviolet radiation with wavelengths of 185 nm and 254 nm. When oxygen in the water absorbs ultraviolet light at a wavelength of 185 nm, it can excite oxygen molecules to generate more powerful ozone and decompose organic contaminants more actively.
그러나 종래의 자외선 및 촉매를 이용한 정화 처리 기술에서, 오염수, 구체적으로 오염수 내의 오염 물질과 반응성 물질이 접촉할 확률, 수압 체류 시간 등을 효율적으로 하여 최종적으로 물의 정화 효율을 향상시키는 것은 여전히 난제이다.However, in the conventional purification technology using ultraviolet rays and catalysts, it is still difficult to improve the purification efficiency of water by efficiently making the contaminated water, specifically, the probability that the contaminants in the contaminated water come into contact with the reactive material, to be.
구체적으로, 종래에는 수중에서 유기 오염 물질을 효율적으로 제거하기가 어렵고, 생화학적 공정의 흐름이 복잡하였으며, 처리 시간이 길었다. 또한 유지, 보수, 설비, 관리가 불편하였고, 운영 효율성이 낮으며, 투자 총액이 클 수밖에 없고, 현재의 첨단 처리 공정의 결함을 효과적으로 해결할 수 없었다.Specifically, conventionally, it is difficult to efficiently remove organic contaminants from water, the flow of the biochemical process is complicated, and the treatment time is long. In addition, it was inconvenient for maintenance, repair, installation and management, low operating efficiency, large investment amount, and could not effectively solve the defects of the present advanced processing process.
본 발명의 목적은 촉매에 조사되는 광원의 위치, 오염수가 촉매에 접촉하는 위치 등을 고려하여, 오염수와 촉매와의 접촉 시간을 증가시켜 유기물 분해 반응의 효율을 증가시킬 수 있으면서 동시에 단위 시간당 오염수의 처리량을 증대시킬 수 있는 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the contact time between a contaminated water and a catalyst in consideration of the position of a light source irradiated to a catalyst, And to provide a vortex induction type pollution water purification apparatus capable of increasing the throughput of water.
본 발명의 구체적 목적은 복잡한 구조가 요구되지 않더라도 오염수의 강한 와류를 유도하여 오염수와 촉매와의 접촉 시간을 증가시킬 수 있는 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.A specific object of the present invention is to provide a vortex induction type pollution water purification apparatus capable of inducing a strong vortex of contaminated water and increasing a contact time between contaminated water and a catalyst even if a complicated structure is not required.
본 발명의 구체적 목적은 오염수의 처리 효율이 떨어지는 임의의 공간의 발생을 방지하고, 오염수와 촉매와의 접촉 시간을 효율적으로 하여 단위 시간당 오염수의 처리량을 증대시킬 수 있는 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.It is a specific object of the present invention to provide a vortex induction-type pollution control apparatus capable of preventing the occurrence of an arbitrary space in which the treatment efficiency of polluted water is low and increasing the throughput time of the polluted water per unit time by efficiently making contact time between the polluted water and the catalyst. And to provide a purification device.
본 발명의 구체적 목적은 2차 오염을 일으키지 않고 내구성, 내후성이 우수하며, 장기간 지속적인 처리가 가능한 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.It is a specific object of the present invention to provide a vortex induction type pollution water purification apparatus which is excellent in durability and weatherability without causing secondary pollution and can be continuously treated for a long time.
본 발명의 구체적 목적은 별도의 장비가 필수적으로 수반되지 않고, 흡착 및 분해 과정에서 균일한 광이 정수의 효율을 향상시킬 수 있도록 오염수의 흐름을 유도할 수 있는 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.A specific object of the present invention is to provide a vortex induction type pollution control device capable of inducing a flow of polluted water so that uniform light can be enhanced in the efficiency of water purification during the adsorption and decomposition processes, .
본 발명의 구체적 목적은 안정적인 동작, 자동 제어 동작, 작은 풋 프린트 장비, 비용의 절감화, 등의 편의성이 우수한 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.It is a specific object of the present invention to provide a vortex induction type pollution water purification apparatus excellent in convenience of stable operation, automatic control operation, small footprint equipment, cost reduction, and the like.
본 발명의 구체적 목적은 저농도에서 고농도에 이르기까지 다양한 조성 및 조성비를 갖는 성분들을 포함하는 광범위한 오염수의 제거가 가능한 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.It is a specific object of the present invention to provide a vortex induction type pollution water purification apparatus capable of removing a wide range of polluted water including components having various compositions and composition ratios from a low concentration to a high concentration.
본 발명의 구체적 목적은 대용량화뿐만 아니라 소용량화가 가능하며, 가정용 정수 필터에서부터 산업용 정수 처리 설비에 이르기까지 수처리 기술분야의 전반적인 용도로서 광범위하게 적용할 수 있는 와류 유도형 오염수 정화 장치를 제공하는 것이다.A specific object of the present invention is to provide a vortex induction type pollution water purification apparatus that can be widely used as well as being capable of large capacity and widely applicable as general use in the field of water treatment technology from a domestic water filter to an industrial water treatment facility.
본 발명의 와류 유도형 오염수 정화 장치는, 외주면과 내주면을 가지는 실린더; 상기 실린더의 중심부에 형성되되, 자외선 발광수단을 포함하는 코어부; 상기 실린더의 내주면과 상기 코어부의 외주면 사이에 형성되되, 촉매를 포함하는 유체 투과성 촉매부; 상기 촉매부의 내주면과 상기 코어부의 외주면이 이격하여 형성되는 내측선회공간; 상기 촉매부의 외주면과 상기 실린더의 내주면이 이격하여 형성되는 외측선회공간; 상기 내측선회공간 또는 상기 외측선회공간과 연결되는 배출구; 및 상기 내측선회공간 또는 상기 외측선회공간과 연결되는 유입구;를 포함한다.The vortex induction type pollution water purification apparatus of the present invention comprises: a cylinder having an outer circumferential surface and an inner circumferential surface; A core part formed at the center of the cylinder and including ultraviolet light emitting means; A fluid permeable catalyst portion formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the core portion, the fluid permeable catalyst portion including a catalyst; An inner turning space in which an inner circumferential surface of the catalytic portion and an outer circumferential surface of the core portion are spaced apart from each other; An outer turning space in which an outer circumferential surface of the catalytic portion and an inner circumferential surface of the cylinder are spaced apart from each other; An outlet connected to the inner turning space or the outer turning space; And an inlet connected to the inner turning space or the outer turning space.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유입구는 상기 외측선회공간과 연결될 수 있으며, 상기 배출구는 상기 내측선회공간과 연결될 수 있다.In one example of the present invention, the inlet may be connected to the outer turning space, and the outlet may be connected to the inner turning space.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유입구를 통해 상기 실린더 내부로 유입되는 오염수가 실린더의 내주면을 선회하도록, 실린더의 내주면과 접하는 유입구의 내면이 실린더의 내주면과 접선하여 연결될 수 있다.In an example of the present invention, the inner surface of the inlet port, which is in contact with the inner circumferential surface of the cylinder, may be tangentially connected to the inner circumferential surface of the cylinder so that the contaminated water flowing into the cylinder through the inlet port may be rotated around the inner circumferential surface of the cylinder.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 코어부는 상기 실린더의 중심부에 기둥 형상으로 형성되며, 상기 실린더의 내주면 방향으로 자외선을 조사하는 자외선 발광수단을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the core portion may include a columnar portion at the center of the cylinder, and may include ultraviolet light emitting means for irradiating ultraviolet rays toward the inner circumferential surface of the cylinder.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 코어부는, 상기 촉매부의 내주면과 이격하여 형성되는 유리관; 및 상기 유리관의 내부에 위치하는 상기 자외선 발광수단;을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the core portion may include a glass tube formed apart from the inner circumferential surface of the catalyst portion; And the ultraviolet light emitting means located inside the glass tube.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유입구는 상기 실린더의 하단부에 형성될 수 있으며, 상기 배출구는 상기 실린더의 상단부에 형성될 수 있다.In one example of the present invention, the inlet may be formed at the lower end of the cylinder, and the outlet may be formed at the upper end of the cylinder.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외측선회공간과 상기 내측선회공간의 폭의 비는 0.5:9.5~3.5:6.5일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the width ratio of the outer turning space to the inner turning space may be 0.5: 9.5 to 3.5: 6.5.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 내측선회공간과 상기 촉매부의 폭의 비는 1:5~2:3일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ratio of the width of the catalyst part to the inner turning space may be 1: 5 to 2: 3.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외측선회공간과 상기 유입구의 폭의 비는 1:0.9~1.1일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ratio of the width of the outer circling space to the width of the inlet may be 1: 0.9 to 1.1.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유입구는 상기 실린더의 길이(세로) 방향으로 소정 각도로 기울어져 실린더의 외주면과 접하여 형성될 수 있다.In one example of the present invention, the inlet may be formed to be in contact with the outer circumferential surface of the cylinder by being inclined at a predetermined angle in the longitudinal (longitudinal) direction of the cylinder.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실린더는 실린더의 길이(세로) 방향으로 실린더의 내주면을 가이드하여 형성되는 나선홈을 더 포함할 수 있으며, 유입되는 오염수가 와류를 더 유도하도록 상기 유입구의 내주면과 상기 나선홈의 내면이 연결될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cylinder may further include a helical groove formed by guiding an inner circumferential surface of the cylinder in a lengthwise (longitudinal) direction of the cylinder, wherein the inner circumferential surface of the inlet The inner surface of the helical groove can be connected.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 와류 유도형 오염수 정화 장치는, 상기 유리관이 탈부착 가능하도록 실린더의 일단부를 관통하되, 상기 내측선회공간과 연결되어 형성되는 코어부 삽입부;를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 코어부 삽입부는, 상기 유리관의 외주면과 접하는 상기 코어부 삽입부의 내면에 형성되는 제1실링홈; 및 상기 제1실링홈에 형성되되, 상기 유리관의 타단부의 외주면과 상기 제1실링홈의 내면 사이를 밀폐하는 제1실링재;를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1실링재는 상기 유리관의 외주면을 가이드하여 형성될 수 있다.In one example of the present invention, the vortex induction type pollution water purification apparatus may further include a core portion insertion portion penetrating the one end of the cylinder so that the glass tube can be detachably attached, have. The core portion inserting portion may include: a first sealing groove formed on an inner surface of the core portion inserting portion that is in contact with an outer circumferential surface of the glass tube; And a first sealing member formed in the first sealing groove and sealing the space between the outer circumferential surface of the other end of the glass tube and the inner surface of the first sealing groove. At this time, the first sealing material may be formed by guiding the outer circumferential surface of the glass tube.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실린더는, 상기 유리관의 일단부가 삽입되도록 실린더의 일단부의 내면에 형성되는 제2실링홈; 및 상기 실링홈에 형성되되, 상기 유리관의 일단부의 외주면과 상기 제2실링홈의 내면 사이를 밀폐하는 제2실링재;를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cylinder includes: a second sealing groove formed on an inner surface of one end of the cylinder so that one end of the glass tube is inserted; And a second sealing member formed in the sealing groove and sealing the space between the outer circumferential surface of the one end of the glass tube and the inner surface of the second sealing groove.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 촉매부는, 상기 실린더의 내주면과 이격하는 제1격벽과 상기 코어부의 외주면과 이격하는 제2격벽으로 이루어지는 촉매 충진공간;을 포함할 수 있다. 또한 상기 제1격벽 및 제2격벽은 상기 내측선회공간과 상기 외측선회공간을 연결하는 다수의 관통홀을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the catalyst portion may include a catalyst filling space including a first partition wall spaced from an inner circumferential surface of the cylinder, and a second partition wall spaced from an outer circumferential surface of the core portion. Further, the first and second partitions may include a plurality of through holes connecting the inner turning space and the outer turning space.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 와류 유도형 오염수 정화 장치는, 상기 실린더의 일단부를 관통하되, 상기 촉매 충진공간과 연결되어 형성되는 촉매 개구부; 및 상기 촉매 개구부를 밀폐하는 촉매 개폐수단;을 더 포함할 수 있다.In one example of the present invention, the vortex induction type pollution water purification apparatus includes: a catalyst opening formed through the one end of the cylinder and connected to the catalyst filling space; And a catalyst opening / closing means for closing the catalyst opening portion.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 촉매에 조사되는 광원의 위치, 오염수가 촉매에 접촉하는 위치 등을 고려하여, 오염수와 촉매와의 접촉 시간을 증가시켜 유기물 분해 반응의 효율을 증가시킬 수 있으면서 동시에 단위 시간당 오염수의 처리량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The vortex induction type pollution control apparatus according to the present invention increases the contact time between the polluted water and the catalyst in consideration of the position of the light source irradiated to the catalyst and the position where the polluted water contacts the catalyst, And at the same time, the throughput of the polluted water per unit time can be increased.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 구체적으로 복잡한 구조가 요구되지 않더라도 오염수의 강한 와류를 유도하여 오염수와 촉매와의 접촉 시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The vortex induction type pollution water purification apparatus according to the present invention can induce a strong vortex of the polluted water and increase the contact time between the polluted water and the catalyst even if a complicated structure is not required.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 오염수의 처리 효율이 떨어지는 임의의 공간의 발생을 방지하고, 오염수와 촉매와의 접촉 시간을 효율적으로 하여 단위 시간당 오염수의 처리량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The vortex induction type pollution water purification apparatus according to the present invention can prevent the occurrence of an arbitrary space in which the treatment efficiency of the polluted water is low and can improve the contact time between the polluted water and the catalyst to increase the throughput of the polluted water per unit time There is an effect.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 2차 오염을 일으키지 않고 내구성, 내후성이 우수하며, 장기간 지속적인 처리가 가능한 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The vortex induction type pollution control apparatus according to the present invention is excellent in durability and weatherability without causing secondary pollution and has an effect of being able to be continuously treated for a long time.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 안정적인 동작, 자동 제어 동작, 작은 풋 프린트 장비, 비용의 절감화, 등의 편의성이 우수한 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The vortex induction type pollution water purification apparatus according to the present invention has an advantage of convenience such as stable operation, automatic control operation, small footprint equipment, cost reduction, and the like.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 저농도에서 고농도에 이르기까지 다양한 조성 및 조성비를 갖는 성분들을 포함하는 광범위한 오염수의 제거가 가능한 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The vortex induction type pollution control apparatus according to the present invention is capable of removing a wide range of polluted water including components having various compositions and composition ratios from a low concentration to a high concentration.
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 대용량화뿐만 아니라 소용량화가 가능하며, 가정용 정수 필터에서부터 산업용 정수 처리 설비에 이르기까지 수처리 기술분야의 전반적인 용도로서 광범위하게 적용할 수 있는 이점이 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The vortex induction type pollution water purification apparatus according to the present invention can be used not only for large capacity but also small capacity, and can be widely applied as an overall application in the field of water treatment technology from a domestic water filter to an industrial water treatment plant.
본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 명세서에서 기재된 효과 및 그 내재적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned in the present invention, the effects described in the specification anticipated by the technical features of the present invention and their inherent effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1, 도 6 내지 도8은 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 단면도로, 장치의 중심을 기준으로 실린더의 길이(세로) 방향으로 절단하여 표시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 단면도로, 장치의 하부를 기준으로 실린더의 가로 방향으로 절단하여 표시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 단면도로, 장치의 중심부를 기준으로 실린더의 가로 방향으로 절단하여 표시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 단면도로, 장치의 일측단부를 기준으로 실린더의 길이(세로) 방향으로 절단하여 표시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 평면도이다.
도 10은 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)의 해석을 통하여 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치 내부의 유체 흐름을 나타낸 것으로, (a)는 3차원으로 속도 백터를 나타낸 것이며, (b)는 서로 다른 단면에서 축 방향 평면을 따른 속도 벡터를 나타낸 것이다.
도 11은 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)의 해석을 통하여 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치 내부의 유체 흐름을 유입구의 유속에 따라 나타낸 것이다.
도 12는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)의 해석을 통하여 1.963 ℓ/min의 유입 유량에서의 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치 내부의 압력 분포를 나타낸 것이다.
도 13은 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)의 해석을 통하여 1.963 ℓ/min의 유입 유량에서의 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 접선 방향에 따른 유속 분포를 나타낸 것이다.
도 14는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)의 해석을 통하여 1.963 ℓ/min의 유입 유량에서의 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 축 방향에 따른 유속 분포를 나타낸 것이다.
도 15는 1.963 ℓ/min의 유입 유량에서의 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 원형 방향에 따른 유속 분포를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 예에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 실제 실험값과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)의 해석에 따른 값을 비교한 것으로, 오차 범위 안에서 일치함을 알 수 있다.FIGS. 1, 6 to 8 are cross-sectional views of a vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention, which are cut along the length (vertical) direction of the cylinder with respect to the center of the apparatus.
FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of a vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention, which are cut along the horizontal direction of the cylinder with reference to a lower portion of the apparatus.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view cut along the horizontal direction of the cylinder with respect to the center of the apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention, which is cut along the length (vertical) direction of the cylinder with reference to one end of the apparatus.
9 is a plan view of a vortex induction type pollution control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing fluid flow in a vortex induction type pollution control device according to an exemplary embodiment of the present invention through analysis of computational fluid dynamics. FIG. 10 (a) shows a velocity vector in three dimensions, (b) show the velocity vectors along the axial plane at different cross-sections.
FIG. 11 shows the flow of fluid in the vortex induction type pollution control device according to an exemplary embodiment of the present invention through analysis of computational fluid dynamics according to the flow rate of the inlet.
12 shows the pressure distribution inside the vortex induction type pollution control device according to an embodiment of the present invention at an inflow flow rate of 1.963 L / min through an analysis of Computational Fluid Dynamics.
FIG. 13 shows a flow velocity distribution along the tangential direction of the vortex induction type pollution control device according to an embodiment of the present invention at an inflow flow rate of 1.963 L / min through the analysis of Computational Fluid Dynamics.
FIG. 14 shows the distribution of flow velocity along the axial direction of the vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention at an inflow rate of 1.963 L / min through the analysis of Computational Fluid Dynamics.
FIG. 15 shows the flow velocity distribution in the circular direction of the vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention at an inflow flow rate of 1.963 L / min.
FIG. 16 is a graph comparing actual experimental values of the vortex induction type pollution control apparatus according to an embodiment of the present invention and values according to an analysis of Computational Fluid Dynamics, and it can be understood that they are within an error range.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a vortex induction type pollution control device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The drawings described in the present specification are provided as examples so that a person skilled in the art can sufficiently convey the idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.As used herein, unless otherwise defined, technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the description of the present invention will be omitted.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.The singular forms of the terms used herein can be construed as including plural forms unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.Unless specifically stated otherwise, units of% used herein are by weight unless otherwise specified.
본 발명에서는 종래 기술의 문제점을 고려하여 수중에서 유기 오염 물질을 효율적으로 제거할 수 있는 장치를 제공한다.The present invention provides an apparatus capable of efficiently removing organic contaminants from water in view of the problems of the prior art.
본 발명의 와류 유도형 오염수 정화 장치는, 외주면과 내주면을 가지는 실린더; 상기 실린더의 중심부에 형성되되, 자외선 발광수단을 포함하는 코어부; 상기 실린더의 내주면과 상기 코어부의 외주면 사이에 형성되되, 촉매를 포함하는 유체 투과성 촉매부; 상기 촉매부의 내주면과 상기 코어부의 외주면이 이격하여 형성되는 내측선회공간; 상기 촉매부의 외주면과 상기 실린더의 내주면이 이격하여 형성되는 외측선회공간; 상기 내측선회공간 또는 상기 외측선회공간과 연결되는 배출구; 및 상기 내측선회공간 또는 상기 외측선회공간과 연결되는 유입구;를 포함한다.The vortex induction type pollution water purification apparatus of the present invention comprises: a cylinder having an outer circumferential surface and an inner circumferential surface; A core part formed at the center of the cylinder and including ultraviolet light emitting means; A fluid permeable catalyst portion formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the core portion, the fluid permeable catalyst portion including a catalyst; An inner turning space in which an inner circumferential surface of the catalytic portion and an outer circumferential surface of the core portion are spaced apart from each other; An outer turning space in which an outer circumferential surface of the catalytic portion and an inner circumferential surface of the cylinder are spaced apart from each other; An outlet connected to the inner turning space or the outer turning space; And an inlet connected to the inner turning space or the outer turning space.
상기 실린더는 내부 공간을 갖는 원통형 구조를 가지며, 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 실린더의 일단부에서 연장되어 타단부로 형성되는 코어부가 실린더의 내부 공간에 위치한다. 또한 실린더의 코어부에서 실린더의 외측으로 다수의 공간이 구획된다.The cylinder has a cylindrical structure having an inner space, and as shown in Fig. 1, a core portion extending from one end of the cylindrical cylinder and formed at the other end is located in the inner space of the cylinder. Further, a plurality of spaces are defined outside the cylinder in the core portion of the cylinder.
구체적으로, 실린더의 내부 공간을 중심에서부터 설명하면, 실린더의 중심부에 코어부가 원기둥 형상으로 존재하고, 코어부의 외주면과 실린더의 내주면 사이에 촉매부가 위치한다. 촉매부는 코어부의 외주면을 가이드하여 형성되되, 코어부의 외주면과 이격하여 형성되며, 도 2 내지 도 4에서와 같이, 촉매부는 실린더의 상측 시점에서 바라보았을 때 코어부를 감싸는 링 형상으로 형성된다. 또한 촉매부는 실린더의 내주면을 가이드하여 형성되되, 실린더의 내주면과 이격하여 형성된다. 따라서 코어부를 기준으로 내측으로 형성되는 공간과 외측으로 형성되는 공간이 각각 형성되며, 이는 각각 내측선회공간 및 외측선회공간이다.Specifically, the inner space of the cylinder will be described from the center, and the core portion exists in a cylindrical shape at the center of the cylinder, and the catalyst portion is located between the outer circumferential surface of the core portion and the inner circumferential surface of the cylinder. The catalyst portion is formed by guiding the outer circumferential surface of the core portion, and is formed to be spaced apart from the outer circumferential surface of the core portion. As shown in FIGS. 2 to 4, the catalyst portion is formed into a ring shape to cover the core portion when viewed from above. The catalyst portion is formed by guiding the inner circumferential surface of the cylinder, and is formed apart from the inner circumferential surface of the cylinder. Therefore, a space formed inward and a space formed in the outer side are formed on the basis of the core portion, respectively, which are an inner turning space and an outer turning space, respectively.
상기 유입구는 상기 외측선회공간과 연결되는 것이 바람직하며, 상기 배출구는 상기 내측선회공간과 연결되는 것이 바람직하다. 상세하게, 외측선회공간은 내측선회공간보다 폭 및 부피가 크므로, 최초 유입되는 유입수는 와류(소용돌이)가 더 크게 형성될 수 있는 외측선회공간에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 유입수는 외측선회공간에서 크게 와류를 형성하여 실린더 내부를 선회하면서 촉매부을 통과하게 된다.Preferably, the inlet is connected to the outer turning space, and the outlet is connected to the inner turning space. In detail, since the outer turning space is larger in width and volume than the inner turning space, it is preferable that the inflow water to be initially introduced is formed in the outer turning space where the vortex (swirl) can be formed larger. Therefore, the inflow water forms a vortex largely in the outer turning space, and passes through the catalyst section while circling the inside of the cylinder.
상기 촉매부에서는 촉매를 포함하는 다수의 입자들 사이의 공간을 통해 유입수가 흐르게 된다. 이때 코어부에서 자외선이 실린더의 외측으로 조사됨에 따라 내측선회층 및 촉매부 내주면부에 오존 및 히드록실 라디칼이 형성되고, 이는 촉매부 내부에도 전달되어 촉매의 유기물 분해 반응을 촉진한다. 이러한 과정은 유입구를 통해 유입되는 유입수가 외측선회층에서 와류를 형성하여 선회하면서 동시에 일어나게 되므로, 촉매부의 외주면부로 촉매에 접촉되는 유입수의 접촉 면적 및 접촉 확률을 현저하게 증가시키며, 동시에 촉매부의 내주면부로 촉매 반응을 급격히 증가시키는 오존 및 히드록실 라디칼의 접촉 확률을 현저하게 증가시킨다. 따라서 광원, 촉매, 유입수의 접촉 기회 및 접촉 시간이 효율적으로 자동 조절되어 유입수 내의 오염 물질을 효과적으로 분해 및 제거할 수 있으며, 이는 전술한 구조를 가짐에 따라 구현된다.In the catalyst portion, the influent flows through the space between the plurality of particles including the catalyst. At this time, ozone and hydroxyl radicals are formed in the inner whirling layer and the inner circumferential portion of the catalyst portion as ultraviolet rays are irradiated to the outside of the cylinder at the core portion, which is also transmitted to the inside of the catalyst portion to promote the organic decomposition reaction of the catalyst. In this process, the inflow water flowing through the inlet port is swirled while forming a vortex in the outer swirl layer, so that the contact area and the contact probability of the inflow water contacting the catalyst are remarkably increased by the outer circumferential face portion of the catalyst section, Significantly increases the probability of contact of ozone and hydroxyl radicals, which rapidly increases the catalytic reaction. Therefore, the contact opportunity and the contact time of the light source, the catalyst, and the influent can be efficiently and automatically controlled to effectively decompose and remove contaminants in the inflow water, which is realized as described above.
상술한 바와 같이, 유입수는 촉매부을 투과하여 내측선회공간으로 유입되며, 내측선회공간을 체류하면서 내측선회공간과 연결된 배출구를 통해 배출된다.As described above, the inflow water passes through the catalytic portion and flows into the inside turning space, and is discharged through the outlet connected to the inside turning space while staying in the inside turning space.
바람직한 일 예에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더의 내주면과 접하는 유입구의 내면은 상기 유입구를 통해 상기 실린더 내부로 유입되는 오염수가 실린더의 내주면을 더 잘 선회하도록, 실린더의 내주면과 접선하여 연결될 수 있다. 실린더의 내주면과 접하는 유입구의 내면이 실린더의 내주면과 접선하여 연결될 경우, 유입구를 통해 유입된 유입수가 실린더 내면에 충돌함에 따른 유체 저항을 최소화할 수 있어, 외측선회공간에서 유입수의 선회 시간을 극대화할 수 있다. 따라서 유입수는 실린더의 타단까지 실린더의 내주면을 선회하도록 와류를 더 잘 유도할 수 있다.2 and 3, the inner surface of the inlet which is in contact with the inner circumferential surface of the cylinder is so formed that the contaminated water flowing into the cylinder through the inlet is better circulated on the inner circumferential surface of the cylinder, As shown in FIG. When the inner surface of the inlet contacting the inner circumferential surface of the cylinder is tangentially connected to the inner circumferential surface of the cylinder, the fluid resistance due to the impingement of the inflow water through the inlet to the inner surface of the cylinder can be minimized, thereby maximizing the turning time of the influent in the outer turning space . Therefore, the inflow water can induce the vortex more to turn the inner circumferential surface of the cylinder to the other end of the cylinder.
따라서 상기 유입구는 유입수가 실린더의 내주면을 선회할 수 있는 공간이 증가되도록 실린더의 일단부에 형성되는 것이 바람직하다. 일 실시예로, 실린더의 하면에서 2 내지 3 cm 높이에 형성될 수 있으나, 이에 본 발명이 제한되지 않음은 물론이다.Therefore, it is preferable that the inlet is formed at one end of the cylinder so that the space in which the inflow water can circulate the inner circumferential surface of the cylinder is increased. In one embodiment, the lower surface of the cylinder may be formed at a height of 2 to 3 cm. However, the present invention is not limited thereto.
바람직한 일 예로, 상기 유입구는 상기 실린더의 하단부에 형성될 수 있으며, 상기 배출구는 상기 실린더의 상단부에 형성될 수 있다. 유입구와 배출구가 서로 실린더의 반대측의 양단에 각각 형성될 경우, 실린더로 유입되어 배출되는 유입수의 흐름을 더 원활히 할 수 있어, 유입수의 초기 유입 유량과 배출구로 배출되는 정화수의 유량이 적절히 조절될 수 있다. 또한 상기 유입구의 단면적이 상기 배출구의 단면적보다 클 경우, 유입수의 초기 유입 유량과 배출구로 배출되는 정화수의 유량이 적절히 조절되어 전체 유체 흐름이 보다 원활히 될 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다.In a preferred embodiment, the inlet may be formed at the lower end of the cylinder, and the outlet may be formed at the upper end of the cylinder. When the inlet and the outlet are formed at both ends of the cylinder opposite to each other, the flow of the inflow water introduced into and discharged from the cylinder can be made more smooth, and the flow rate of the initial inflow of the inflow water and the flow rate of the purified water discharged to the outlet have. In addition, when the cross-sectional area of the inlet is larger than the cross-sectional area of the outlet, the initial inflow rate of the inflow water and the flow rate of the purified water discharged to the outlet may be appropriately adjusted to facilitate the entire fluid flow.
상기 ‘접선’이라 함은 실린더의 상측 또는 하측에서 바라볼 때, 원통형의 실린더의 내주면의 곡선에 유입구의 내면의 선(직선 또는 곡선)이 접선하는 것을 의미할 수 있으며, 이때 접선은 사전적 의미로서 해석된다.The term 'tangent' may mean that the line (straight line or curved line) of the inner surface of the inlet is tangent to the curve of the inner circumferential surface of the cylindrical cylinder when viewed from the upper side or the lower side of the cylinder, .
상기 코어부는 상기 실린더의 중심부에 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 실린더의 내주면 방향으로 자외선을 조사하는 자외선 발광수단을 포함할 수 있다. 상기 기둥 형상은 원형이 바람직할 수 있으나, 타원형, n각형(n은 2 이상), 완곡도가 서로 다른 복수의 호가 서로 연결된 형태, 하나 이상의 선과 하나 이상의 호가 서로 연결된 형태 등의 다양한 것일 수도 있다.The core portion may be formed in a columnar shape at the central portion of the cylinder and may include ultraviolet light emitting means for irradiating ultraviolet rays toward the inner circumferential surface of the cylinder. The column shape may be circular, but may be various shapes such as elliptical shape, n-type (n is 2 or more), a shape in which a plurality of arcs having different degrees of heaviness are connected to each other, a shape in which one or more lines and one or more arcs are interconnected.
상기 코어부는, 상기 촉매부과 이격하면서 자외선을 실린더 외측, 즉, 코어부의 외측으로 조사할 수 있는 형태 및 구조를 가지는 것이라면 제한되지 않으며, 구체적인 일 예로, 코어부는, 상기 촉매부의 내주면과 이격하여 형성되는 유리관; 및 상기 유리관의 내부에 위치하는 상기 자외선 발광수단;을 포함할 수 있다. 이를 만족할 경우, 자외선 발광수단이 실린더로부터 탈부착 가능하도록 하는 구조를 취할 수 있는 이점이 있다. 따라서 자외선 발광수단의 수명이 다하거나 재 성능을 발휘하지 못하는 등이 발생했을 경우에, 자외선 발광수단의 교체가 가능하여 와류 유도형 오염수 정화 장치의 유지, 설비, 보수 비용을 최소화할 수 있다.The core portion is not limited as long as it has a shape and structure capable of irradiating ultraviolet rays to the outside of the cylinder, that is, the outside of the core portion while being spaced apart from the catalyst portion. As a specific example, the core portion is formed apart from the inner circumferential surface of the catalyst portion Glass tube; And the ultraviolet light emitting means located inside the glass tube. If this is the case, there is an advantage that the ultraviolet light emitting means can be detachably attached to the cylinder. Therefore, when the lifetime of the ultraviolet light emitting means is short or the performance is not exhibited, it is possible to replace the ultraviolet light emitting means, thereby minimizing maintenance, installation and maintenance costs of the vortex induction type pollution control device.
본 발명의 일 예에 있어서, 실린더로부터 코어부(유리관, 발광수단)의 탈부착이 가능할 경우에, 상기 와류 유도형 오염수 정화 장치는, 상기 유리관이 탈부착 가능하도록 실린더의 일단부를 관통하되, 상기 내측선회공간과 연결되어 형성되는 코어부 삽입부;를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 코어부 삽입부는, 상기 유리관의 외주면과 접하는 상기 코어부 삽입부의 내면에 형성되는 제1실링홈; 및 상기 제1실링홈에 형성되되, 상기 유리관의 타단부의 외주면과 상기 제1실링홈의 내면 사이를 밀폐하는 제1실링재;를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1실링재는 상기 유리관의 외주면을 가이드하여 형성될 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.In one embodiment of the present invention, in the case where the core portion (glass tube, light emitting means) can be detached from the cylinder, the vortex induction type pollution water purification apparatus is configured to penetrate one end of the cylinder so that the glass tube can be detachably attached thereto, And a core part inserting part connected to the revolving space. The core portion inserting portion may include: a first sealing groove formed on an inner surface of the core portion inserting portion that is in contact with an outer circumferential surface of the glass tube; And a first sealing member formed in the first sealing groove and sealing the space between the outer circumferential surface of the other end of the glass tube and the inner surface of the first sealing groove. At this time, the first sealing material may be formed by guiding the outer circumferential surface of the glass tube. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실린더는, 상기 유리관의 일단부가 삽입되도록 실린더의 일단부의 내면에 형성되는 제2실링홈; 및 상기 실링홈에 형성되되, 상기 유리관의 일단부의 외주면과 상기 제2실링홈의 내면 사이를 밀폐하는 제2실링재;를 포함할 수 있다. 이를 만족할 경우, 실린더의 내면과 유리관의 일단면 사이로 유체가 흐르는 것을 방지할 수 있으므로, 내측선회공간에서의 와류를 방해하는 사각 지대의 발생을 방지할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.In one embodiment of the present invention, the cylinder includes: a second sealing groove formed on an inner surface of one end of the cylinder so that one end of the glass tube is inserted; And a second sealing member formed in the sealing groove and sealing the space between the outer circumferential surface of the one end of the glass tube and the inner surface of the second sealing groove. If this is satisfied, it is possible to prevent the fluid from flowing between the inner surface of the cylinder and one end surface of the glass tube, thereby preventing the occurrence of a blind spot that interferes with vortex in the inner turning space. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
상기 유리관은 오염을 방지하고, 투명성을 향상시키기 위한 측면에서 석영 튜브, 바람직하게는 99.9% 이상의 고순도의 석영 튜브일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The glass tube may be a quartz tube, preferably a high-purity quartz tube of 99.9% or more in terms of preventing contamination and improving transparency. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
상기 자외선 발광수단은 자외선을 방출할 수 있는 것이면 무방하고, 예를 들어 자외선 램프 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 오존 및 히드록실 라디칼을 보다 잘 생성할 수 있는 측면에서, 254 내지 365 nm의 파장의 자외선을 방출하는 램프 또는 185 내지 254 nm의 파장의 진공 자외선 램프 등을 들 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The ultraviolet light emitting means is not particularly limited as long as it can emit ultraviolet rays. Examples of the ultraviolet light emitting means include an ultraviolet lamp and the like. Preferably, the ultraviolet light emitting means has a wavelength of 254 to 365 nm Or a vacuum ultraviolet lamp having a wavelength of 185 to 254 nm, and the like. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
상기 실린더, 촉매부, 내측선회공간, 외측선회공간, 코어부, 유입구의 폭(지름)은 처리 대상인 유입수의 요구 처리량에 따라, 즉, 규모에 따라 적절히 조절될 수 있는 사항이므로 제한되지 않는다.The width (diameter) of the cylinder, the catalytic portion, the inner turning space, the outer turning space, the core portion, and the inlet is not limited as it can be appropriately adjusted according to the required throughput of the influent water to be treated, that is, the scale.
하지만 내측선회공간, 외측선회공간 및 촉매부의 폭의 비는 다음을 만족하는 것이 전술한 효과 및 이점을 더 향상시킬 수 있는 측면에서 바람직할 수 있으나, 이러한 폭의 비에 의해 본 발명이 제한되서 해석되어서는 안 된다.However, the ratio of the inner turning space, the outer turning space and the width of the catalytic portion may be preferable from the viewpoint of further improving the above-described effect and advantage, but the present invention is limited by this width ratio It should not be.
구체적이며 바람직한 일 예로, 도 4를 들어 설명하면, 상기 외측선회공간(D2)과 상기 내측선회공간(D1)의 폭의 비는 0.5:9.5~3.5:6.5일 수 있으며, 상기 내측선회공간(D1)과 상기 촉매부(D3)의 폭의 비는 1:5~2:3일 수 있다. 이렇게 외측선회공간의 폭이 내측선회공간의 폭보다 상대적으로 작음으로써 외측선회공간에서 와류를 크게 형성시킬 수 있고, 이러한 와류 흐름이 촉매부를 통해 내측선회공간에 유입되더라도, 내측선회공간에서 와류의 세기가 감소되는 문제를 최소화할 수 있다. 또한 실린더 내부의 직경과 외측선회공간의 폭의 비는 7:3.5~30:0.5일 수 있다. 구체적인 일 실시예로, 실린더의 내부 직경은 7 내지 30 cm일 수 있고, 외측선회공간의 폭(D2)이 0.5 내지 3.5 cm일 수 있으며, 내측선회공간의 폭(D1)이 6.5 내지 9.5 cm일 수 있고, 촉매부의 폭(D3)이 1.5 내지 3.5 cm일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.4, the ratio of the width of the outer turning space D 2 to the width of the inner turning space D 1 may be 0.5: 9.5 to 3.5: 6.5, The ratio of the width of the catalyst portion D 1 to the width of the catalyst portion D 3 may be 1: 5 to 2: 3. By making the width of the outer turning space relatively smaller than the width of the inner turning space, it is possible to form a large vortex in the outer turning space. Even if such vortex flow enters the inner turning space through the catalyst portion, Can be minimized. Further, the ratio of the diameter of the inside of the cylinder to the width of the outer turning space may be 7: 3.5 to 30: 0.5. In one specific embodiment, the inner diameter of the cylinder may be 7 to 30 cm, the width D 2 of the outer turning space may be 0.5 to 3.5 cm, and the width D 1 of the inner turning space may be 6.5 to 9.5 cm, and the width (D 3 ) of the catalytic portion may be 1.5 to 3.5 cm. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
바람직한 일 예로, 상기 외측선회공간과 상기 유입구의 폭의 비는 도 3을 들어 설명하면, 1:0.9~1.1일 수 있으며, 일 실시예로 도 3에서와 같이 동일한 것이 좋을 수 있다. 이를 만족할 경우, 유입되는 유입수가 외측선회공간에서 더 많은 유량에서도 와류를 더 잘 형성할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.As a preferred example, the ratio of the outer turning space to the width of the inlet may be 1: 0.9 to 1.1 as shown in FIG. 3, and it may be the same as in FIG. 3 in one embodiment. If this is the case, the incoming influent can better form vortexes at higher flow rates in the outer turning space. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유입구는 상기 실린더의 길이(세로) 방향으로 소정 각도로 기울어져 실린더의 외주면과 접하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 각도는 0도를 초과하면 되며, 바람직한 범위로 5 내지 30도를 들 수 있다. 이를 만족할 경우, 더 높은 유량 및 유속에서도 유입수의 선회 시간을 더 증가시킬 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. In one example of the present invention, the inlet may be formed to be in contact with the outer circumferential surface of the cylinder by being inclined at a predetermined angle in the longitudinal (longitudinal) direction of the cylinder. Specifically, the angle may be more than 0 degree, and the preferable range is 5 to 30 degrees. If this is met, the turnaround time of the influent can be further increased at higher flow rates and flow rates. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실린더는 실린더의 길이(세로) 방향으로 실린더의 내주면을 가이드하여 형성되는 나선홈을 더 포함할 수 있으며, 유입되는 오염수가 와류를 더 유도하도록 상기 유입구의 내주면과 상기 나선홈의 내면이 연결될 수 있다. 이를 만족할 경우, 더 높은 유량 및 유속에서도 유입수의 선회 시간을 보다 더 증가시킬 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. In one embodiment of the present invention, the cylinder may further include a helical groove formed by guiding an inner circumferential surface of the cylinder in a lengthwise (longitudinal) direction of the cylinder, wherein the inner circumferential surface of the inlet The inner surface of the helical groove can be connected. If this is satisfied, the turning time of the inflow water can be further increased at higher flow rates and flow rates. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
상기 촉매부는 유입수가 투과할 수 있는 촉매가 포함된 구조를 가지는 것이라면 무방하며, 예컨대 유체가 투과할 수 있는 세공을 가지는 여과막 형태의 촉매막으로 이루어질 수도 있으며, 촉매를 포함하는 다수의 입자가 충진되어 입자들 사이의 이격 공간을 통해 유체가 투과할 수 있는 구조를 가질 수도 있다. 일 예로, 중간 위치에 고정된 중공 실린더의 형태로 촉매가 충전될 수 있다.The catalyst part may be a catalyst membrane having a structure capable of permeating the influent water. For example, the catalyst part may be a catalytic membrane in the form of a filtration membrane having pores permeable to fluid, and a plurality of particles including a catalyst may be filled Or may have a structure that permits fluid to permeate through the spacing space between the particles. As an example, the catalyst can be charged in the form of a hollow cylinder fixed at an intermediate position.
다수의 입자가 충진되는 구조는 일 예로, 도 8에서와 같이, 상기 촉매부는, 상기 실린더의 내주면과 이격하는 제1격벽과 상기 코어부의 외주면과 이격하는 제2격벽으로 이루어지는 촉매 충진공간;을 포함할 수 있다. 이때 상기 제1격벽 및 제2격벽은 외측선회공간의 유입수가 내측선회공간으로 흐를 수 있도록 상기 내측선회공간과 상기 외측선회공간을 연결하는 다수의 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 관통홀은 충진된 입자가 내측선회공간 및 외측선회공간으로 유출되지 않을 정도라면 무방하며, 구체적으로, 입자의 크기보다 작으면 된다.As shown in FIG. 8, the catalytic portion includes a first partition wall spaced apart from an inner circumferential surface of the cylinder, and a second partition wall spaced from an outer circumferential surface of the core portion. can do. The first partition and the second partition may include a plurality of through holes that connect the inner circulation space and the outer rotation space so that the inflow water of the outer rotation space flows into the inner rotation space. The through-hole may be any size as long as the filled particles do not flow out into the inner turning space and the outer turning space, and may be smaller than the particle size.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 와류 유도형 오염수 정화 장치는, 상기 실린더의 일단부를 관통하되, 상기 촉매 충진공간과 연결되어 형성되는 촉매 개구부; 및 상기 촉매 개구부를 밀폐하는 촉매 개폐수단;을 더 포함할 수 있다. 촉매는 촉매 활성을 반영구적으로 유지할 수 없으므로, 촉매의 교체가 필요하며, 따라서 이러한 구조를 가질 경우, 촉매 입자의 교체가 가능하여 와류 유도형 오염수 정화 장치의 유지, 설비, 보수 비용을 최소화할 수 있다.In one example of the present invention, the vortex induction type pollution water purification apparatus includes: a catalyst opening formed through the one end of the cylinder and connected to the catalyst filling space; And a catalyst opening / closing means for closing the catalyst opening portion. Since the catalyst can not maintain the catalytic activity semi-permanently, it is necessary to replace the catalyst. Therefore, when such a structure is used, it is possible to replace the catalyst particles, thereby minimizing maintenance, installation and repair costs of the vortex induction type pollution control device have.
촉매부에 사용되는 촉매 입자는 자외선에 의해 촉매가 유기물 분해 반응의 촉매 활성을 향상시킬 수 있는 것이라면 무방하며, 예컨대 공지된 광촉매가 사용될 수 있다. 광촉매의 종류로 이산화티타늄을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 촉매 입자의 형태로는 그 형태에 제한을 두지 않는다. 또한 다른 관점에서, 제올라이트, 탄소체(활성탄 등), SiO2 등의 담체에 촉매가 담지된 것들이 사용될 수도 있고, 지지체에 촉매가 코팅된 것들이 사용될 수도 있다. 또한 상기 촉매부의 격벽의 내면 또는 외면에 촉매가 코팅되어 사용될 수도 있다.The catalyst particles used in the catalyst part need only be those capable of improving the catalytic activity of the organic substance decomposition reaction by ultraviolet rays. For example, a known photocatalyst can be used. The type of photocatalyst can include, but is not limited to, titanium dioxide. The form of the catalyst particle is not limited to its form. From another viewpoint, those supported on a support such as zeolite, a carbon body (activated carbon or the like), SiO 2 or the like may be used, or those coated with a catalyst may be used. A catalyst may be coated on the inner surface or the outer surface of the partition wall of the catalyst part.
상기 실린더는 일체형으로 형성될 수도 있고, 상부 또는 하부로 구분되어 이들이 결합되는 결합형으로도 형성될 수 있으므로, 실린더의 형성 방법에 및 실린더의 형성 구조는 제한되지 않는다.The cylinder may be integrally formed, or may be formed as a coupling type in which the cylinder is divided into an upper portion or a lower portion. Therefore, the forming method of the cylinder and the forming structure of the cylinder are not limited.
또한 본 발명에서 언급되는 각 구성들의 재질은 그 재질에 대하여 특별히 언급된 경우가 아니라면, 제한되지 않으며, 예컨대, 고분자(플라스틱 등), 금속, 목재, 세라믹, 유리 등을 들 수 있으나, 이에 본 발명이 제한되어 해석되어서는 안 된다.The material of each component mentioned in the present invention is not limited as far as the material is not specifically mentioned, and examples thereof include polymer (plastic, etc.), metal, wood, ceramic, glass, Should not be construed as limited.
이하 본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치의 작동 원리를 설명한다.The operation principle of the vortex induction type pollution control device according to the present invention will be described below.
유입 펌프를 통해 오염수가 0.1~2 m/s의 유량으로 연속적으로 유입구로 유입된다. 유입구를 통해 외측선회공간으로 유입된 오염수는 순환 흐름이 발생하여 와류(소용돌이) 흐름이 발생하고, 이 과정에서 촉매부의 외주면과 접촉한 영역의 오염수는 촉매부를 통과한다. 이때 촉매부에서는 오염수가 촉매와 접촉하여 유기물 분해 반응이 일어난다. 촉매부를 통과한 오염수(정화수)는 내측선회공간으로 유입되며, 내측선회공간의 내부에 위치하는 코어부의 자외선 발광수단에서 조사되는 자외선에 의해 상기 촉매부는에서의 유기물 분해 반응은 보다 활발히 일어나게 된다. 이러한 강한 광분해 반응이 일어나면서 동시에 오염수는 지속적으로 소용돌이에 의한 흐름을 유지하며, 최종적으로 반응이 완료된 정화수는 내측선회공간의 배출구를 통해 실린더로부터 배출된다.Through the inflow pump, the contaminated water continuously flows into the inlet at a flow rate of 0.1 to 2 m / s. The circulation flow is generated in the polluted water flowing into the outer swirling space through the inlet port, and a vortex flow is generated. In this process, the polluted water in the area in contact with the outer circumferential surface of the catalyst part passes through the catalyst part. At this time, in the catalyst part, the contaminated water comes into contact with the catalyst, and the decomposition reaction of organic matter occurs. The polluted water (purified water) that has passed through the catalytic portion flows into the inner turning space, and the decomposition reaction of the organic matter in the catalytic portion is more actively caused by the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet light emitting means of the core portion located inside the inner turning space. At the same time as this strong photolysis reaction occurs, the polluted water continuously keeps the flow by the vortex, and finally the purified water which has been reacted is discharged from the cylinder through the outlet of the inside turning space.
본 발명에서 언급되는 오염수는 광촉매 및 자외선에 의해 정화될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용 가능하다. 구체적인 일 예로, COD 농도가 300 mg/ℓ 이하인 하수 처리에 적용되는 것이 보다 높은 효율을 보일 수 있으며, 일 예로 저농도의 내화성 유기물을 포함하는 오염수를 들 수 있다. 또한 부유 물질이 촉매부를 막는 문제를 방지할 수 있는 측면에서 SS(Suspended Solids) 농도는 낮을수록 좋다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The polluted water mentioned in the present invention can be used without limitation as long as it can be purified by a photocatalyst and ultraviolet rays. As a specific example, it may be more efficient to apply the wastewater treatment with a COD concentration of 300 mg / l or less, for example, polluted water containing a low concentration of refractory organic matter. In addition, the lower Suspended Solids (SS) concentration is preferable in terms of preventing the problem that the suspended material blocks the catalyst part. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto.
또한 본 명세서에서는 처리 대상을 오염수, 유입수 또는 정화수로 명명하였으나, 실제 현장에서는 휘발성 유기 오염 물질(VOCs)을 포함하는 유체의 처리도 가능하다.In this specification, the object to be treated is named as contaminated water, influent water or purified water, but in actual field, it is also possible to treat fluids containing volatile organic pollutants (VOCs).
본 발명에 따른 와류 유도형 오염수 정화 장치는 실제 현장 하수 처리에 적용이 용이하며, 또한 간헐적 또는 연속 광촉매 반응 실험을 수행 할 수 있다. 또한 현장 하수 처리에 사용되는 경우, 하수 처리의 고급 요구 사항에 따라 병렬 또는 직렬로 다수를 연결하여 규모를 적절히 설계할 수 있다.The vortex induction type pollution water purification apparatus according to the present invention is easy to apply to actual field sewage treatment and can perform intermittent or continuous photocatalytic reaction experiments. When used for on-site sewage treatment, they can be sized appropriately by connecting them in parallel or in series, according to the advanced requirements of sewage treatment.
100 : 실린더, 110 : 제2실링홈,
120 : 제2실링재, 200 : 코어부,
210 : 유리관, 220 : 자외선 발광수단,
300 : 촉매부, 310 : 제1격벽 또는 제2격벽,
320 : 충진공간, 400 : 내측선회공간,
500 : 외측선회공간, 600 : 배출구,
700 : 유입구, 800 : 코어부 삽입부,
810 : 제1실링홈, 820 : 제1실링재,
910 : 촉매 개구부, 920 : 촉매 개폐수단
D1 : 내측선회공간의 폭, D2 : 외측선회공간의 폭, D3 : 촉매부의 폭100: cylinder, 110: second sealing groove,
120: second sealing material, 200: core part,
210: glass tube, 220: ultraviolet light emitting means,
300: catalytic portion, 310: first partition or second partition,
320: filling space, 400: inner turning space,
500: outer turning space, 600: exhaust port,
700: inlet, 800: core part inserting part,
810: first sealing groove, 820: first sealing material,
910: catalyst opening, 920: catalyst opening / closing means
D1: width of the inner turning space, D2: width of the outer turning space, D3: width of the catalytic portion
Claims (15)
상기 실린더의 중심부에 기둥 형상으로 형성되되, 탈부착이 가능한 구조를 가지는 자외선 발광수단을 포함하는 코어부;
상기 실린더의 내주면과 상기 코어부의 외주면 사이에 형성되되, 촉매를 포함하는 유체 투과성 촉매부;
상기 촉매부의 내주면과 상기 코어부의 외주면이 이격하여 형성되는 내측선회공간;
상기 촉매부의 외주면과 상기 실린더의 내주면이 이격하여 형성되는 외측선회공간;
상기 실린더의 상단부에 형성되되, 상기 내측선회공간과 연결되는 배출구; 및
상기 실린더의 하단부에 형성되되, 상기 외측선회공간과 연결되는 유입구;를 포함하는 와류 유도형 오염수 정화 장치로서,
상기 촉매부는,
상기 실린더의 내주면과 이격하는 제1격벽과 상기 코어부의 외주면과 이격하는 제2격벽으로 이루어지는 촉매 충진공간;을 포함하며,
상기 제1격벽 및 상기 제2격벽은 상기 내측선회공간과 상기 외측선회공간을 연결하는 다수의 관통홀을 포함하며,
상기 촉매부는 촉매를 포함하는 다수의 입자가 충진되어 입자들 사이의 이격 공간을 통해 오염수가 투과할 수 있는 구조를 가지며,
상기 코어부는,
상기 실린더의 내주면 방향으로 자외선을 조사하는 자외선 발광수단;
상기 촉매부의 내주면과 이격하여 형성되는 유리관; 및
상기 유리관의 내부에 위치하는 상기 자외선 발광수단;을 포함하며,
상기 실린더 내부의 직경과 상기 외측선회공간의 폭의 비는 7:3.5~30:0.5이고, 상기 외측선회공간과 상기 내측선회공간의 폭의 비는 0.5:9.5~3.5:6.5이며, 상기 내측선회공간과 상기 촉매부의 폭의 비는 1:5~2:3며,
상기 유입구를 통해 상기 실린더 내부로 유입되는 오염수가 실린더의 내주면을 선회하도록, 실린더의 내주면과 접하는 유입구의 내면이 실린더의 내주면과 접선하여 연결되며,
상기 유입구는 상기 실린더의 길이 방향으로 5 내지 30도의 각도로 기울어져 실린더의 외주면과 접하여 형성되며,
상기 실린더는 실린더의 길이 방향으로 실린더의 내주면을 가이드하여 형성되는 나선홈을 더 포함하며, 유입되는 오염수가 와류를 더 유도하도록 상기 유입구의 내주면과 상기 나선홈의 내면이 연결되며,
오염수가 상기 유입구를 통해 상기 외측선회공간으로 유입되고 와류가 형성되어 상기 촉매부를 통과하며, 상기 코어부로부터 조사되는 자외선에 상기 오염수 내 유기물 분해 반응이 진행되는 와류 유도형 오염수 정화 장치.A cylinder having an outer circumferential surface and an inner circumferential surface;
A core part having a columnar shape at the center of the cylinder and including ultraviolet light emitting means having a removable structure;
A fluid permeable catalyst portion formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the core portion, the fluid permeable catalyst portion including a catalyst;
An inner turning space in which an inner circumferential surface of the catalytic portion and an outer circumferential surface of the core portion are spaced apart from each other;
An outer turning space in which an outer circumferential surface of the catalytic portion and an inner circumferential surface of the cylinder are spaced apart from each other;
An outlet formed at an upper end of the cylinder and connected to the inner turning space; And
And an inlet formed at a lower end of the cylinder and connected to the outer turning space,
Wherein the catalyst portion comprises:
A first partition wall spaced apart from an inner circumferential surface of the cylinder, and a second partition wall spaced from an outer circumferential surface of the core portion;
Wherein the first partition and the second partition include a plurality of through holes connecting the inner turning space and the outer turning space,
The catalyst part has a structure in which a large number of particles including a catalyst are filled and polluted water can permeate through a space between the particles,
The core portion
Ultraviolet light emitting means for irradiating ultraviolet rays toward the inner circumferential surface of the cylinder;
A glass tube spaced apart from an inner circumferential surface of the catalytic portion; And
And the ultraviolet light emitting means located inside the glass tube,
Wherein a ratio of a diameter of the inside of the cylinder to a width of the outer turning space is 7: 3.5 to 30: 0.5, a ratio of a width of the outer turning space and a width of the inner turning space is 0.5: 9.5 to 3.5: 6.5, The ratio of the space to the width of the catalyst portion is 1: 5 to 2: 3,
The inner surface of the inlet port contacting with the inner circumferential surface of the cylinder is tangentially connected to the inner circumferential surface of the cylinder so that the contaminated water flowing into the cylinder through the inlet port is rotated around the inner circumferential surface of the cylinder,
Wherein the inlet is inclined at an angle of 5 to 30 degrees in the longitudinal direction of the cylinder so as to be in contact with the outer circumferential surface of the cylinder,
Wherein the cylinder further comprises a helical groove formed by guiding the inner circumferential surface of the cylinder in the longitudinal direction of the cylinder and connected to the inner circumferential surface of the inlet and the inner surface of the helical groove so as to further induce a vortex,
Wherein the polluted water flows into the outer whirling space through the inlet and forms a vortex to pass through the catalyst part and the decomposition reaction of the organic matter in the polluted water proceeds to ultraviolet rays emitted from the core part.
상기 외측선회공간과 상기 유입구의 폭의 비는 1:0.9~1.1인 와류 유도형 오염수 정화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the outer turning space to the width of the inlet is 1: 0.9 to 1.1.
상기 와류 유도형 오염수 정화 장치는,
상기 유리관이 탈부착 가능하도록 실린더의 일단부를 관통하되, 상기 내측선회공간과 연결되어 형성되는 코어부 삽입부;
를 더 포함하며,
상기 코어부 삽입부는,
상기 유리관의 외주면과 접하는 상기 코어부 삽입부의 내면에 형성되는 제1실링홈; 및
상기 제1실링홈에 형성되되, 상기 유리관의 타단부의 외주면과 상기 제1실링홈의 내면 사이를 밀폐하는 제1실링재;
를 포함하며,
상기 제1실링재는 상기 유리관의 외주면을 가이드하여 형성되는 와류 유도형 오염수 정화 장치.The method according to claim 1,
The vortex induction type pollution water purification apparatus includes:
A core part inserting part connected to the inner turning space through one end of the cylinder so that the glass tube can be detachably attached;
Further comprising:
The core-
A first sealing groove formed on an inner surface of the core portion insertion portion in contact with an outer circumferential surface of the glass tube; And
A first sealing member formed in the first sealing groove and sealing between an outer peripheral surface of the other end of the glass tube and an inner surface of the first sealing groove;
/ RTI >
Wherein the first sealing member is formed by guiding an outer circumferential surface of the glass tube.
상기 실린더는,
상기 유리관의 일단부가 삽입되도록 실린더의 일단부의 내면에 형성되는 제2실링홈; 및
상기 제2실링홈에 형성되되, 상기 유리관의 일단부의 외주면과 상기 제2실링홈의 내면 사이를 밀폐하는 제2실링재;
를 포함하는 와류 유도형 오염수 정화 장치.13. The method of claim 12,
The cylinder
A second sealing groove formed on an inner surface of one end of the cylinder so that one end of the glass tube is inserted; And
A second sealing member which is formed in the second sealing groove and seals between an outer peripheral surface of one end of the glass tube and an inner surface of the second sealing groove;
Wherein the vortex-induced pollution water purification apparatus comprises:
상기 와류 유도형 오염수 정화 장치는,
상기 실린더의 일단부를 관통하되, 상기 촉매 충진공간과 연결되어 형성되는 촉매 개구부; 및
상기 촉매 개구부를 밀폐하는 촉매 개폐수단;
을 더 포함하는 와류 유도형 오염수 정화 장치.The method according to claim 1,
The vortex induction type pollution water purification apparatus includes:
A catalyst opening formed through the one end of the cylinder and connected to the catalyst filling space; And
A catalyst opening / closing means for closing the catalyst opening portion;
Further comprising: a vortex induction type pollution water purification apparatus further comprising:
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|---|---|---|---|
| KR1020180073254A KR101950021B1 (en) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Vortex induction type Contamination water purification device |
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| KR1020180073254A KR101950021B1 (en) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Vortex induction type Contamination water purification device |
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2018
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