KR102026185B1 - Plasma type water treatment device with improved treatment efficiency by micro bubble - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세기포에 의한 처리효율을 향상시킨 플라즈마 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존, OH라디칼 등이 포함된 기포를 미세하게 형성 및 유지시킴으로써 수중에서 오염물질과의 접촉면적을 극대화함에 의해 수처리효율을 향상시킨 구조의 플라즈마 수처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma water treatment device that improves the treatment efficiency by the micro-bubble, and more particularly, to maximize the contact area with contaminants in water by forming and maintaining fine bubbles containing ozone, OH radicals and the like. The present invention relates to a plasma water treatment apparatus having a structure having improved water treatment efficiency.
하폐수의 처리방법으로서, 오존을 이용하는 방법, 오염수에 차아염소산(HClO) 등의 화학물질을 첨가하는 방법, 자외선을 이용하는 방법, 열처리를 이용하는 방법 등이 다양하게 개발되어 있다.As wastewater treatment methods, various methods have been developed, such as using ozone, adding chemicals such as hypochlorous acid (HClO) to contaminated water, using ultraviolet light, and using heat treatment.
그러나, 그러한 종래의 방법들에 의해 충분한 정화성능을 얻을 수 없거나, 오염수 처리를 위해 과다한 비용이 필요한 문제가 있어, 플라즈마 방전을 이용하여 하폐수를 정화처리하는 방식이 근래 활발히 연구되고 있다.However, there is a problem that sufficient purification performance cannot be obtained by such conventional methods, or excessive cost is required for contaminated water treatment, and a method of purifying wastewater using plasma discharge has been actively studied in recent years.
플라즈마를 이용한 수처리장치는, 공기를 플라즈마처리함으로써 발생한 오존과 OH, H2O2, UV, HO2 등이 수중에 존재하는 각종 유해물질을 산화 및 분해시킴으로써 오폐수를 정화한다.A water treatment apparatus using plasma purifies waste water by oxidizing and decomposing ozone generated by plasma treatment of air, and various harmful substances present in water such as OH, H 2
도 1은 등록특허공보 제10-0924649호에 기재된 것으로서, 플라즈마 수처리장치의 구성을 도시하고 있다.FIG. 1 shows the structure of a plasma water treatment apparatus as described in Korean Patent Publication No. 10-0924649.
도 1을 참조하면, 유전체관인 석영관(2)이 수조(1) 내에 설치되고 대향전극(6)이 수중에 설치된다.Referring to Fig. 1, a
헤드(7)의 공기주입구(7a)를 통해 공기를 석영관(2) 내로 공급하면, 석영관(2) 내에서 방전극(3)에서 발생되는 플라즈마에 의해 공기가 플라즈마처리되어 오존, 활성라디컬 등이 다량 발생한다.When air is supplied into the
이러한 공기가 버블발생기(4)를 통과하면서 미세기포형태로 수중에 분산되고 수중의 오염물질은 미세기포 중의 오존, 활성라디컬과 반응하여 산화, 분해됨으로써 정화작용이 이루어진다.Such air is dispersed in the water in the form of microbubbles as it passes through the
상기 석영관(2) 내에 플라즈마를 발생시키기 위해 설치되는 방전극(3)은, 코일형상(3a)으로 이루어져 석영관(2)의 내주면에 밀착되어 있다.The discharge electrode 3 provided to generate plasma in the
석영관(2)의 내주면에 밀착된 코일형상의 방전극(3)은 석영관(2)의 내주면을 따라 연면방전을 발생시키고, 석영관(2) 내부를 유동하는 공기는 연면방전영역을 따라 폭넓은 플라즈마 반응이 발생할 수 있다.The coil-shaped discharge electrode 3 in close contact with the inner circumferential surface of the
그러나, 전술한 종래의 플라즈마 발생장치는 수조에 저장된 소정량의 처리대상수에 버블발생기(4)로부터 미세버블을 발생시켜 오염물질을 산화, 분해처리하여 정화하도록 제작됨에 따라, 큰 용량의 처리성능을 발휘할 수 없는 문제가 있다.However, the above-described conventional plasma generator is manufactured to generate fine bubbles from the
이러한 문제의 해결을 위해 연속적으로 공급되는 처리대상수에 지속적으로 오존, OH라디칼 등을 포함하는 미세기포를 공급함으로써 다량의 처리대상수를 처리할 수 있는 수처리장치의 구성이 필요하다.In order to solve this problem, there is a need for the construction of a water treatment apparatus capable of treating a large amount of water to be treated by continuously supplying microbubbles including ozone, OH radicals, etc. to the water to be continuously supplied.
그러한 연속처리가 가능한 수처리장치의 경우, 처리대상수가 유동하는 중에 미세기포의 오존, OH라디칼 등이 오염물질과 활발하고 충분히 접촉할 필요가 있으므로, 미세기포의 반응효율을 높이는 것이 새로운 과제라고 할 수 있다.In the case of a water treatment apparatus capable of such continuous treatment, it is necessary to improve the reaction efficiency of microbubbles, since ozone and OH radicals of microbubbles need to be actively and sufficiently contacted with contaminants while the water to be treated flows. have.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 관체를 유동하고 있는 처리대상수에 플라즈마처리된 공기를 연속적으로 공급함으로써 다량의 처리대상수를 정화처리할 수 있도록 구성된 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다.The present invention has been derived from the above point of view, and an object of the present invention is to provide a plasma water treatment apparatus configured to purify a large amount of water to be treated by continuously supplying plasma-treated air to the water to be treated in a pipe. To provide.
본 발명의 다른 목적은 처리대상수에 플라즈마처리된 공기를 연속적으로 공급함으로써 다량의 처리대상수를 정화처리하되, 처리대상수에 공급되는 미세기포가 오염물질과 보다 활발하게 접촉하여 반응할 수 있도록 미세기포의 반응효율을 높일 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to purify a large amount of water to be treated by continuously supplying the plasma-treated air to the water to be treated, so that the micro-bubbles supplied to the water to be treated more actively in contact with the contaminants to react It is to provide a plasma water treatment apparatus having a structure that can increase the reaction efficiency of the micro-bubbles.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 수처리장치는, 공기를 플라즈마영역에 통과시켜 배출하는 플라즈마처리부와, 상기 플라즈마처리부와 연결관에 의해 연결되어 상기 플라즈마처리부에서 플라즈마처리되어 배출되는 공기가 상기 연결관을 통해 공급되어 처리대상수에 미세기포형태로 분산되는 기액혼합부와, 상기 기액혼합부에서 배출되는 처리대상수가 유입되어 통과하는 믹싱부와, 상기 믹싱부와 연결되어 상기 믹싱부에서 처리대상수가 배출되는 배출관로와, 상기 배출관로에서 처리대상수를 공급받는 수조를 포함하되, 상기 믹싱부는, 처리대상수가 내부를 통과하는 하우징과, 상기 하우징 내에 충전되어 있는 다수의 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.Plasma water treatment apparatus of the present invention for achieving the above object, the plasma processing unit for passing the air through the plasma region and discharged, the air is discharged by plasma treatment from the plasma processing unit is connected by the plasma processing unit and the connection pipe is A gas-liquid mixing unit supplied through a connection pipe and dispersed in a micro bubble form to the water to be treated, a mixing unit through which the water to be treated discharged from the gas-liquid mixing unit flows in, and connected to the mixing unit to be processed by the mixing unit. And a discharge pipe for discharging the object water and a tank for receiving the water to be treated from the discharge pipe, wherein the mixing unit includes a housing through which the object water passes, and a plurality of fillers filled in the housing. It features.
또한, 본 발명의 플라즈마 수처리장치는, 상기 하우징의 입구부와 출구부의 직경을 다르게 형성하되, 상기 출구부가 상기 입구부보다 좁게 형성하는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the plasma water treatment apparatus of the present invention is characterized in that the inlet portion and the outlet portion of the housing different in diameter, the outlet portion is formed narrower than the inlet portion.
또한, 본 발명의 플라즈마 수처리장치는, 상기 배출관로의 말단부는 상기 수조의 수면보다 높게 설치되어 상기 배출관로로부터 상기 처리대상수가 수조에 낙하하여 수면을 충격하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the plasma water treatment device of the present invention is characterized in that the distal end portion of the discharge pipe is installed higher than the surface of the water tank so that the water to be treated falls from the discharge pipe to the water tank and impacts the water surface.
또한, 본 발명의 플라즈마 수처리장치는, 수조에서 처리대상수가 배출되는 배수구를 포함하고, 상기 수조의 수면과 수조의 천정 사이의 공간에는, 상기 미세기포가 수면에 떠올라 공기가 수집되어 형성되는 공기층이 발생함으로써, 상기 수조의 수면으로 낙하하는 처리대상수는 상기 공기층의 공기를 수면 아래로 재유입시키는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the plasma water treatment apparatus of the present invention includes a drain port through which the water to be treated is discharged from the water tank, and in the space between the water surface of the water tank and the ceiling of the water tank, an air layer in which the microbubbles float on the water surface and collects air is formed. By generating, the water to be treated falling into the water surface of the water tank is characterized in that the air of the air layer is re-introduced below the water surface.
본 발명에 따른 플라즈마 수처리장치는, 플라즈마처리부에서 발생한 플라즈마처리된 공기가 기액혼합부에서 유동관으로 공급되어, 유동관을 통해 연속적으로 유동하는 처리대상수에 지속적으로 오존, OH라디칼 등 활성기체를 공급할 수 있다.Plasma water treatment apparatus according to the present invention, the plasma-treated air generated in the plasma processing unit is supplied to the flow tube from the gas-liquid mixing unit, it is possible to continuously supply the active gas such as ozone, OH radicals to the treated water flowing continuously through the flow tube. have.
이와 더불어, 본 발명은 중간관로와 연결되어 처리대상수가 유입되어 통과하는 믹싱부가 설치되고, 그 믹싱부는, 처리대상수가 내부를 통과하는 하우징과, 그 하우징 내에 충전되어 있는 다수의 필러를 포함한다. 이에 따라, 믹싱부에서 처리대상수가 필러들의 사이사이를 통과하는 동안, 처리대상수와, 미세기포들이 서로 활발히 혼합되는 작용이 발생하여, 오염물질과, 오존 및 라디칼물질의 활발한 접촉이 이루어져 정화작용이 촉진된다.In addition, the present invention is connected to the intermediate pipe is provided with a mixing unit for the treatment object water flows in and passes, the mixing unit includes a housing through which the treatment object water passes, and a plurality of fillers filled in the housing. Accordingly, while the water to be treated in the mixing unit passes between the fillers, the water to be treated and the microbubbles are actively mixed with each other, whereby contaminants, ozone and radicals are actively contacted to purify each other. This is facilitated.
또한, 본 발명에서는 믹싱부의 하우징의 출구부가 입구부보다 좁게 형성되어, 하우징의 내부에 압력상승을 유발하고, 상승한 압력은 미세기포를 압박하여 미세기포의 팽창 및 성장을 억제하며, 다수의 필러들과 부딪히는 과정에서 보다 쉽게 작은 기포로 부서지도록 유도한다.In addition, in the present invention, the outlet portion of the housing of the mixing portion is formed narrower than the inlet portion, causing an increase in pressure in the interior of the housing, the increased pressure to press the micro bubbles to suppress expansion and growth of the micro bubbles, a plurality of fillers In the process of bumping, it is more likely to break into small bubbles.
한편, 본 발명에서는 처리대상수가 수조로 진입하는 배출관로의 말단부가 수조의 수면보다 높게 설치되어 배출관로로부터 처리대상수가 수조에 낙하하여 수면을 충격하도록 구성된다. 이러한 충격은 수조로 떨어지는 처리대상수의 유동을 격렬하게 하여 미세기포들이 오염물질과 활발하게 접촉하도록 함과 동시에, 수면 상측에 모인 오존과 OH라디칼 등이 포함된 공기를 수면 아래로 다시 끌어 들여 미세기포를 추가로 더 많이 생성시키는 작용을 하게 되는 바, 오염물질을 산화, 분해시켜 제거하는 정화작용을 극대화할 수 있다.On the other hand, in the present invention, the distal end portion of the discharge pipe into which the water to be treated enters the water tank is installed higher than the water surface of the water tank, so that the water to be treated drops from the water discharge pipe into the water tank to impact the water surface. These shocks intensify the flow of treated water falling into the tank, causing microbubbles to actively contact with contaminants, and bringing air containing ozone and OH radicals collected above the water back to the surface of the water. It will act to create more bubbles, maximizing the purification to oxidize, decompose and remove contaminants.
또한, 배출관로의 말단부가 수조의 수면보다 높게 설치된 구성은, 배출관로의 말단부와 수면 사이에 공기층이 위치하므로, 전체 수처리장치의 작동중지 시, 공기층이 수면을 누르더라도 배출관로를 통한 물의 역류가 발생하지 않도록 하는 효과도 있다.In addition, in the configuration in which the distal end of the discharge line is higher than the water surface of the water tank, since the air layer is located between the distal end of the discharge line and the water surface, when the entire water treatment device is in operation, the water flow back through the discharge line is reduced even if the air layer presses the water surface. It also has the effect of preventing it from occurring.
도 1는 종래 플라즈마 수처리장치의 전체적 구성을 도시하는 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 수처리장치의 전체 구성을 도시하는 구성설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 수처리장치에서 믹싱부 및 수조의 단면구성을 도시하는 구성설명도
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 수처리장치에서 믹싱부와 배출관로의 설치구성에 따른 미세기포 생성작용을 확인하는 시험결과를 나타내는 사진1 is a configuration explanatory diagram showing the overall configuration of a conventional plasma water treatment apparatus;
2 is a configuration explanatory diagram showing an overall configuration of a plasma water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration explanatory diagram showing a cross-sectional configuration of the mixing unit and the water tank in the plasma water treatment device according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are photographs showing the test results confirming the micro-bubble generating action according to the installation configuration of the mixing section and the discharge pipe in the plasma water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 수처리장치는, 공기를 플라즈마영역에 통과시켜 배출하는 플라즈마처리부(10)와, 상기 플라즈마처리부(10)와 연결관(15)에 의해 연결되어 플라즈마처리부(10)에서 플라즈마처리되어 배출되는 공기가 연결관(15)을 통해 공급되어 처리대상수에 미세기포형태로 분산되는 기액혼합부(20)와, 상기 기액혼합부(20)에서 배출되는 처리대상수가 유입되어 통과하는 믹싱부(40)와, 상기 믹싱부(40)와 연결되어 믹싱부(40)에서 처리대상수가 배출되는 배출관로(50)와, 상기 배출관로(50)에서 처리대상수를 공급받는 수조(60)를 포함한다.2 and 3, the plasma water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention, the
상기 플라즈마처리부(10)는 공기를 플라즈마영역에 통과시켜 배출하는 부분으로서, 공기가 플라즈마영역을 통과하면서 플라즈마처리되어 오존, OH라디칼 등의 활성종 물질들이 포함된 상태로 배출될 수 있다. 이들 오존, OH라디칼 등의 활성종이 오염물질을 산화, 분해시켜 정화작용이 발생한다.The
상기 플라즈마처리부(10)는 공기를 플라즈마영역에 통과시켜 배출하는 부분으로서, 배출된 공기는 연결관(15)을 통애 기액혼합부(20)에 공급되고 기액혼합부(20)에서 처리대상수 내로 플라즈마처리된 공기가 공급되다.The
플라즈마처리부(10)는, 일단에서 공기를 흡입하고 타단에서 배출하고 길이방향이 가로방향으로 배치되는 유전체관(11)과, 상기 유전체관(11)의 내부에서 플라즈마를 발생시켜 유동하는 공기를 플라즈마처리하는 방전극(12)을 포함한다.The
상기 유전체관(11)은 중공관 형상으로 가로방향으로 배치되고, 내부에 방전극(12)이 삽입되며, 양단이 개방되어 내부를 공기가 통과한다.The
유전체관(11)의 내부에서 방전극(12)으로부터 플라즈마가 발생함으로써 통과하는 공기가 플라즈마처리되어 공기 중에 오존, OH라디칼 등 활성종이 발생한다.Plasma is generated from the
상기 유전체관(11)은 석영관이 가장 바람직하고, 세라믹관 또는 유리관도 가능하다.Most preferably, the
상기 플라즈마처리부(10)는 유전체관(11) 외부에 설치되는 대향전극과, 방전극(12)과 대향전극에 연결되어 플라즈마방전을 유발하는 전원(19)을 더 포함한다.The
대향전극은 유전체관(11)의 벽을 사이에 두고 방전극(12)과 전기적으로 대향하는 부분으로서, 본 실시예에서는 유전체관(11)을 외측에서 둘러싸는 커버(17)를 대향전극으로 사용한다.The counter electrode is a portion that electrically faces the
커버(17)는 내부에서 유동하는 냉각수와 접촉하는 도전성 금속체로 형성되므로, 냉각수를 매개로 유전체관(11)의 외주면과 전기적으로 접촉한다.Since the
상기 커버(17)는 유전체관(11)을 통형상으로 둘러싸고 있고, 커버(17)의 일단과 타단을 일단차단판(17a) 및 타단차단판(17b)이 차단하도록 결합되며, 커버(17)의 일측의 상부에는 냉각수유입구(17d)가 설치되고 타측의 하부에는 냉각수배출구(17c)가 설치되어, 커버(17)의 내부로 냉각수가 유동할 수 있다.The
상기 유전체관(11)은 일단차단판(17a) 및 타단차단판(17b)을 관통하여 설치되되, 다수개가 소정의 간격을 두고 서로 나란히 가로방향으로 배열된다.The
커버(17)의 냉각수유입구(17d)를 통해 유입되는 냉각수는 기액혼합부(20)에서 배출되는 처리대상수를 활용한다.The cooling water flowing through the
즉, 커버(17)의 내부를 유동하는 냉각수는 기액혼합부(20)에서 플라즈마처리된 공기의 미세기포를 포함하여 배출되는 처리대상수가 되고, 처리대상수가 유전체관(11)의 외주면과 접촉하면서 유동하여 유전체관(11)의 냉각작용을 수행한다.That is, the cooling water flowing inside the
이에 따라, 처리대상수는 그 유동하는 과정에서 커버(17) 내부로의 유입과 유전체관(11)과의 접촉에 의한 유동경로의 변화 및 교란이 발생하여, 플라즈마처리된 공기의 미세기포와 오염물질이 활발하게 유동하면서 서로 접촉하게 되므로, 오염물질의 산화, 분해작용이 보다 촉진될 수 있다.Accordingly, the water to be treated changes in flow paths and disturbances due to the inflow into the
상기 유전체관(11)은 냉각작용없이 내부에서 플라즈마가 지속적으로 발생되면, 방전열에 의해 피로가 누적되어 파손될 위험이 있다.If the
한편, 타단차단판(17b)의 외면에 부착되어 고정되는 차단챔버부재(13)가 설치된다.On the other hand, the blocking
상기 차단챔버부재(13)는 다수의 유전체관(11)으로부터 각각 배출되는 플라즈마처리된 공기를 모아 연결관(15)으로 공급하는 역할과 함께, 연결관(15)을 통한 역류시 소정량의 물을 일시 수용함으로써 유전체관(11)의 내부로 물이 유입되지 않도록 한다.The blocking
차단챔버부재(13)는 내부공간을 형성한 통체로서, 내부공간의 일측에서 유전체관(11)의 타단과 연통되고 내부공간의 타측에서 연결관(15)과 연결된다.The blocking
차단챔버부재(13)의 내부공간에서는, 바닥에서부터 유전체관(11)의 설치높이까지의 간격에 해당하는 높이(H)만큼의 여유공간이 있어 소정량의 물이 수용될 수 있다. 이는 연결관(15)을 통해 역류된 소정량의 물이 유전체관(11)의 내부로 유입되지 않도록 차단하는 역할을 한다.In the internal space of the blocking
한편, 도 2를 참조하면, 상기 기액혼합부(20)는 플라즈마처리부(10)와 연결관(15)에 의해 연결되어 플라즈마처리부(10)에서 플라즈마처리되어 배출되는 공기가 연결관(15)을 통해 공급되어 처리대상수와 혼합되는 부분이다.Meanwhile, referring to FIG. 2, the gas-
기액혼합부(20)는 처리대상수가 유동하는 유동관(26)과, 상기 유동관(26)에서 유동단면적이 감소하여 압력강하가 발생하는 넥부(22)를 포함하고, 연결관(15)이 넥부(22)에 연결된다.The gas-
넥부(22)는 유입측(21)이 점차 좁아지고 유출측(23)이 점차 넓어지면서 그 사이에 처리대상수의 유동단면적이 갑자기 좁아지는 부분으로서, 넥부(22)에서 처리대상수는 속도가 증가하고 압력이 낮아진다.The
넥부(22)에 연결관(15)이 연결됨으로써 베르누이원리 및 벤츄리효과에 의한 넥부(22)의 압력강하로 연결관(15)의 공기가 처리대상수 내로 빨려 들어가면서 혼합이 이루어진다.The
한편, 커버(17)의 냉각수배출구(17c)와 믹싱부(40)를 서로 연결되는 중간관로(30)가 설치된다.On the other hand, the
기액혼합부(20)에서 배출되는 처리대상수는 플라즈마처리부(10)에서 유전체관(11)을 냉각시키고 커버(17)의 냉각수배출구(17c)를 통해 배출된 후, 중간관로(30)를 통과하면서 믹싱부(40)를 향해 유동할 수 있다.The treated water discharged from the gas-
따라서, 중간관로(30)는 일단이 냉각수배출구(17c)와 연결되고 타단은 믹싱부(40)의 하우징(41)의 입구부(42)와 연결되어 있다.Accordingly, one end of the
상기 중간관로(30)은 단순한 연결관로의 역할이므로 생략될 수도 있다.The
상기 믹싱부(40)는 중간관로(30)와 연결되어 처리대상수가 유입되어 통과하는 것으로서, 처리대상수와, 처리대상수 내부에 포함된 미세기포들이 서로 혼합되는 작용이 발생되도록 하고, 이를 통해 오염물질과, 오존 및 라디칼물질의 활발한 접촉이 이루어져 정화작용을 촉진시킨다.The mixing
상기 믹싱부(40)는 처리대상수가 내부를 통과하는 하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내에 충전되어 있는 다수의 필러(45)를 포함한다. 상기 필러(45)는 다각형상이나 불규칙형상의 작은 고형체이거나, 스크러버장치 등에 충전되는 통상의 폴링을 보다 작은 크기로 제작한 것일 수 있다.The mixing
상기 하우징(41)은 관형상으로 형성되고, 내부에 충전된 다수의 필러(45)를 수용하는 역할을 하며, 일단과 타단에 처리대상수가 유입되는 입구부(42)와, 처리대상수가 배출되는 출구부(43)가 설치되어 있다.The
상기 다수의 필러(45)는 작은 알갱이의 형태이고 유리, 합성수지, 금속 등의 재료로 형성될 수 있으며, 처리대상수와 사이사이로 유동하면서 처리대상수에 포함된 미세기포가 오염물질과 활발히 접촉하도록 유도하고, 미세기포가 다수의 필러(45)에 부딪히면서 미세기포들이 서로 합쳐져 크기가 성장했더라도 다시 잘게 부서질 수 있도록 유도한다. The plurality of
미세기포들의 크기가 작을수록 처리다상수와의 접촉면적이 넓어 오염물질과 활발하게 접촉하여 정화작용이 발생할 수 있다.The smaller the size of the microbubble, the larger the contact area with the treated polyconstant water, which can be actively contacted with the contaminant, so that purification can occur.
상기 미세기포가 잘게 부서질 수 있도록 유도하기 위해, 하우징(41)의 입구부(42)와 출구부(43)는 직경을 다르게 형성하되, 상기 출구부(43)가 입구부(42)보다 좁게 형성한다.In order to induce the fine bubbles to be broken, the
그러한 구성은 하우징(41)의 내부에 압력상승을 유발하고, 상승한 압력은 미세기포를 압박하여 미세기포의 팽창 및 성장을 억제하여 보다 잘게 부서지는 작용이 용이하도록 유도한다.Such a configuration causes an increase in pressure inside the
즉, 서로 합쳐져 성장한 미세기포라도 하우징(41) 내부의 압력에 의해 사방에서 압박을 받으면, 다수의 필러(45)들과 부딪히는 과정에서 보다 쉽게 작은 기포로 부서질 수 있는 것이다.That is, even if the micro-bubbles combined with each other grow from the four sides by the pressure inside the
한편, 상기 배출관로(50)는 믹싱부(40)와 연결되어 믹싱부(40)에서 처리대상수가 배출되도록 연결되고 처리대상수를 수조(60)로 안내하고 있다.On the other hand, the
배출관로(50)는 믹싱부(40)의 하우징(41)의 출구부(43)와 연결되고 배출관로(50)의 말단부(52)는 수조(60)의 수면보다 높게 설치되어 배출관로(50)로부터 처리대상수가 수조(60)에 낙하하여 수면을 충격할 수 있도록 한다.
이러한 충격은 수조(60)로 떨어지는 처리대상수의 유동을 격렬하게 하여 미세기포들이 오염물질과 활발하게 접촉하도록 하면서, 미세기포들이 서로 합쳐져 크기가 성장하지 않도록 하는 효과를 가진다.This impact has the effect of intensely flowing the flow of the object water falling into the
아울러, 수면 상측의 공기를 수면아래로 끌어 들여 미세기포를 보다 많이 추가로 형성하는 작용효과를 가진다.In addition, by bringing the air above the water surface below the water surface has the effect of further forming a fine bubble.
상기 수조(60)에서 수면 상측에는 수조(60)를 유동하던 미세기포들이 수면으로 올라와 미세기포를 형성하는 공기들이 모여 공기층을 형성한 공간(62)이므로, 그 공기층에는 다수의 오존과 OH라디칼 등 활성종이 풍부하게 포함되어 있다.In the
상기와 같이 처리대상수가 수면을 충격하는 작용에 의해, 상기 공기층의 오존과 OH라디칼 등 활성종을 다시 수면아래로 끌고 내려가 재유입시키는 작용효과를 가지는 것이다.As described above, the water to be treated impacts the surface of the water, thereby bringing the active species such as ozone and OH radicals in the air layer back down to the surface of the water and reintroducing the same.
상기 수조(60)의 수면의 높이는 수조(60)의 측면에 설치되는 배수구(65)의 위치 또는 배출량에 의해 결정되고, 배수구(65)와 배출관로(50)의 말단부(52) 외에는 수조(60)가 밀폐되어 있으므로, 배수구(65)의 높이와 수조(60)의 천정(61) 사이의 공간(62)에는, 미세기포가 수면에 떠올라 공기가 수집되어 형성되는 공기층이 발생한다.The height of the water surface of the
상기 수조(60)에는 자외선램프(67)가 수중에 더 설치되어 오존, 라디칼물질과 더불어 자외선이 처리대상수의 살균작용을 증대시킬 수 있다.In the
이하, 본 발명의 플라즈마 수처리장치의 작용을 순차적으로 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the plasma water treatment apparatus of the present invention will be described in detail.
먼저, 전원(19)이 인가되어 유전체관(11) 내부의 방전극(12)에서 방전이 발생하고 외부펌프에 의해 유동관(26)으로 처리대상수가 공급된다.First, a
이에 따라, 기액혼합부(20)의 넥부(22)에서는 처리대상수가 유동단면적이 좁아지는 부분을 통과하면서 압력강하가 발생하고 넥부(22)에 연결된 연결관(15)으로부터 공기를 흡입한다.Accordingly, in the
도 2를 참조하면, 연결관(15)은 차단챔버부재(13)의 내부공간과 연통되어 있고 차단챔버부재(13)의 내부공간은 유전체관(11)의 내부를 통해 대기와 연통되어 있으므로, 연결관(15)에 발생하는 흡입압에 의해 대기 중의 공기가 유전체관(11)의 일단으로부터 흡입되어 내부로 유동한다.Referring to FIG. 2, since the connecting
유전체관(11)의 내부에서는 방전극(12)에서의 방전으로 플라즈마영역이 발생하므로 플라즈마영역을 통과하는 공기가 플라즈마처리되어, 오존, OH라디칼 등의 활성종이 발생한다.Since the plasma region is generated by the discharge from the
다수 설치된 유전체관(11)으로부터 상기 활성종을 포함한 공기가 차단챔버부재(13)의 내부공간으로 배출되어 함께 모여 연결관(15)으로 순차적으로 유동한다.Air containing the active species is discharged into the inner space of the blocking
연결관(15)을 통해 유동하는 플라즈마처리된 공기는 넥부(22)에서 처리대상수에 자동흡입됨으로써 미세한 기포형태로 처리대상수내에 분산되며, 처리대상수 내의 오존, 라디칼 물질 등은 오염물질과 접촉하면서 오염물질을 산화, 분해시키면서 정화작용을 수행한다.Plasma treated air flowing through the connecting
이러한 작용은 처리대상수가 유동하면서 플라즈마처리된 공기를 흡입하여 미세기포를 처리대상수에 분산시켜 정화처리하는 방식이므로, 처리대상수는 계속적인 유동상태를 유지할 수 있어 다량의 처리대상수를 처리할 수 있는 방식이다.This action is a method of inhaling the plasma-treated air while the treatment water flows to disperse the microbubbles in the treatment water, and thus the treatment water can maintain a continuous flow state to treat a large amount of treatment water. That's the way it can be.
한편, 기액혼합부(20)에서 미세기포와 함께 배출되는 처리대상수는, 커버(17)의 냉각수유입구(52)로 유입되어 유전체관에 대한 냉각작용을 수행한 후, 냉각수배출구(17c)에서 중간관로(30)를 거쳐 믹싱부(40)로 유입된다.Meanwhile, the treated water discharged together with the microbubbles from the gas-
믹싱부(40)에서는 필러(45)들의 사이사이를 통과하는 동안, 처리대상수와, 미세기포들이 서로 혼합되는 작용이 발생하여, 오염물질과, 오존 및 라디칼물질의 활발한 접촉이 이루어져 정화작용이 촉진된다.In the mixing
이와 더불어, 믹싱부(40)의 하우징(41)의 입구부(42)의 직경(d1)이 출구부(43)의 직경(d2)보다 크게 형성되어, 출구부(43)가 상기 입구부(42)보다 좁게 형성된다.In addition, the diameter d1 of the
출구부(43)가 입구부(42)보다 좁게 형성되는 구성은, 하우징(41)의 내부에 압력상승을 유발하고, 상승한 압력은 미세기포를 압박하여 미세기포의 팽창 및 성장을 억제하며, 다수의 필러(45)들과 부딪히는 과정에서 보다 쉽게 작은 기포로 부서지게 된다.The configuration in which the
믹싱부(40)를 통과하여 미세기포가 잘게 부서지고 함께 교반된 처리대상수는, 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 높게 설치되어 배출관로(50)로부터 처리대상수가 수조(60)에 낙하하여 수면을 충격한다.Through the mixing
이러한 충격은 수조(60)로 떨어지는 처리대상수의 유동을 격렬하게 하여 미세기포들이 오염물질과 활발하게 접촉하도록 하면서, 미세기포들이 서로 합쳐져 크기가 성장하지 않도록 하는 효과를 가진다.This impact has the effect of intensely flowing the flow of the object water falling into the
아울러, 수면 상측의 공기층에서 공기를 수면아래로 끌어들여 미세기포를 보다 많이 추가로 형성하는 작용효과를 가진다.In addition, the air layer in the upper surface of the water draws the air below the water surface has the effect of further forming a fine bubble.
상기 수조(60)에서 수면 상측에는 수조(60)를 유동하던 미세기포들이 수면으로 올라와 미세기포를 형성하는 공기들이 모여 공기층을 형성한 공간(62)이므로, 그 공기층에는 다수의 오존과 OH라디칼 등 활성종이 풍부하게 포함되어 있다.In the
상기와 같이 처리대상수가 수면을 충격하는 작용에 의해, 상기 공기층의 오존과 OH라디칼 등 활성종을 다시 수면 아래로 끌고 내려가 재유입시키게 된다.As described above, the water to be treated impacts the surface of the water, and the active species such as ozone and OH radicals in the air layer are dragged back down to the surface of the water and reintroduced.
이에 따라, 수조(60) 내에서는 미세기포들이 잘게 쪼개져 형성된 상태이므로, 처리대상수 내에서 넓은 접촉면적을 형성하여 오염물질과 폭넓게 접촉반응할 수 있고, 공기층의 공기도 수면아래로 재유입되어 미세기포를 형성하므로 오염물질과 접촉하여 정화처리하는 효과를 극대화할 수 있다.Accordingly, since the micro-bubbles are formed in the
또한, 상기와 같이, 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 높게 설치된 구성에서는, 전체 수처리장치의 작동중지 시, 배출관로(50)의 말단부(52)와 수면 사이의 공기층이 수조(60)의 물이 배출관로(50)로 역류하는 상황을 방지하는 역할을 한다.In addition, as described above, in the configuration in which the
즉, 전체 수처리장치의 작동이 중지되면, 수중의 미세기포들이 수압에 의해 압축되어 있다가 모든 미세기포가 수면으로 서서히 상승하여 수면 상측의 공기층에 모이게 된다.That is, when the operation of the entire water treatment apparatus is stopped, the microbubbles in the water are compressed by the water pressure, and then all the microbubbles are gradually raised to the water surface and are collected in the air layer above the water surface.
공기층으로 모이는 미세기포들은 수압이 제거되면서 팽창하면서 상승하게 되므로, 공기층의 압력이 상승하여 수면을 누르는 문제가 발생하고, 이에 따라 배출관로(50)의 말단부(52)가 수중에 진입해 있는 상태에서는 물이 배출관의 내부로 역류해서 상승할 수 있고, 역류한 물이 기액혼합부(20)까지 영향을 주어 연결관(15)에 물의 역류가 발생할 수 있는 위험이 있다.Since the microbubbles gathered in the air layer are expanded while the water pressure is removed, the air bubbles rise to increase the pressure of the air layer, thereby causing a problem of pressing the water surface. As a result, the
그러나, 본 실시예에서는 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 높게 설치되어 배출관로(50)의 말단부(52)와 수면 사이에 공기층이 위치하므로, 전체 수처리장치의 작동중지시, 공기층이 수면을 누르더라도 배출관로(50)를 통한 물의 역류는 발생하지 않는다.However, in the present embodiment, since the
한편, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구성에 의해 수조(60) 내에서 미세기포가 발생하는 상황을 촬영한 시험결과 사진이다.On the other hand, Figures 4 to 8 are photographs of the test results photographing the situation in which the micro-bubbles in the
도 4를 참조하면, (a)는 본 발명의 실시예와 같이, 믹싱부(40)의 하우징(41)에 다수의 필러(45)가 충전되고 배출관로(50)의 말단부(52)는 상기 수조(60)의 수면보다 높게 설치된 상태에서 처리대상수가 수면에 낙하하는 상태에 관한 것이다.Referring to Figure 4, (a) as in the embodiment of the present invention, a plurality of
(b)는 믹싱부(40)의 하우징(41)에 다수의 필러(45)가 충전되지 않고, 배출관로(50)의 말단부(52)는 상기 수조(60)의 수면보다 높게 설치된 상태에서 처리대상수가 수면에 낙하하는 상태에 관한 것이다.(b) is a plurality of
(c)는 믹싱부(40)의 하우징(41)에 다수의 필러(45)가 충전되고 배출관로(50)의 말단부(52)는 상기 수조(60)의 수면보다 낮게 설치되어 수중에 위치한 상태에서 처리대상수가 공급되는 상태에 관한 것이다.(c) is a state in which a plurality of
도 4의 (a), (b), (c) 사진의 A1,A2,A3영역을 관찰할 때, 본 실시예의 구성에 따른 (a)에서 수중에 발생하는 미세기포가 가장 미세하게 발생함을 알 수 있고, (b)와 (c)로 갈수록 기포의 크기가 커진 상태임을 확인할 수 있다.When (a), (b) and (c) of the photographs of the regions A1, A2, and A3 of the photographs are observed, microbubbles generated in the water in (a) according to the configuration of the present embodiment are generated most finely. As can be seen, it can be seen that the size of the bubble is increased to the (b) and (c).
기포가 미세할수록 수중에서 접촉면적을 넓혀 오염물질과의 접촉효율을 높일 수 있고, 기포가 서로 합쳐지거나 팽창하여 크기가 커지는 경우에는 하나의 기포는 접촉면적이 커다고 볼 수 있더라도 전체적으로 보면 공기가 모여서 큰 기포들이 생성된 것이므로 전체 표면의 접촉면적은 감소한다고 볼 수 있다.The finer the bubble, the greater the contact area in water to increase the contact efficiency with contaminants.In the case of bubbles that merge with each other or expand and become larger in size, one bubble has a large contact area, Since large bubbles are generated, the contact area of the entire surface can be seen to decrease.
도 5는 도 4의 시험을 보다 구체적으로 비교하여 나타내는 것으로서, 다른 조건을 동일하게 하고 믹싱부(40)의 하우징(41)에 필러(45)를 충전한 (a)와 충전하지 않은 (b)를 보여주고 있다.FIG. 5 shows the test of FIG. 4 in more detail, in which (a) and filler (b) in which the
도 5의 (a)의 B1 영역이, (b)의 B2 영역보다 기포가 미세하게 발생함을 알 수 있고, B2에서는 기포들이 뭉쳐져 기포가 크게 보이고 있음을 알 수 있다.It can be seen that in the region B1 of FIG. 5A, bubbles are generated finer than the region B2 in (b), and in B2, the bubbles are aggregated to show a large bubble.
한편, 도 6도 도 4의 시험을 보다 구체적으로 비교하여 나타내는 것으로서, 믹싱부(40)의 하우징(41)에 필러(45)를 충전한 조건을 동일하게 하고, 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 높게 설치된 (a)와, 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 낮아 수중에 진입한 상태(기포들이 가려서 수중의 배출관로가 보이지 않음)의 (b)에서 기포의 상태를 보여주고 있다. On the other hand, Fig. 6 also shows the test of Fig. 4 in more detail, the same condition that the
도 6의 (a)의 C1 영역이, (b)의 C2 영역보다 기포가 미세하게 발생함을 알 수 있고, C2에서는 기포들이 뭉쳐져 기포가 크게 보이고 있음을 알 수 있다.It can be seen that in the region C1 of FIG. 6 (a), bubbles are generated more finely than the region C2 in (b), and in C2, bubbles are agglomerated to show large bubbles.
도 7의 (a) 및 (b)는 각각 도 6의 (a) 및 (b)의 시험구성 및 작용을 보다 상세하게 보여주는 사진이다.7 (a) and (b) are photographs showing the test configuration and operation of FIGS. 6 (a) and (b) in more detail, respectively.
도 7의 (a)에서는 도 6의 (a)의 시험을 위한 구성으로서 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 높게 설치되어 수면 아래에 보이지 않는 시험 구성을 보여주고 있다.7 (a) shows a test configuration in which the
도 7의 (b)에서는 도 6의 (b)의 시험을 위한 구성으로서 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 낮게 설치되어 수중에 진입한 상태가 보이는 시험 구성을 보여주고 있다.In Figure 7 (b) is a configuration for the test of Figure 6 (b) is a test configuration in which the
도 7의 (a) 및 (b)에서도 도 6에서 설명한 바와 같이, 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60)의 수면보다 높게 설치된 구조에서 기포가 미세하게 발생함을 알 수 있고, 배출관로(50)의 말단부(52)가 수조(60) 내에 진입한 상태에서는 기포들이 뭉쳐져 기포가 크게 보이고 있음을 알 수 있다.7 (a) and (b), as described with reference to FIG. 6, it can be seen that bubbles are generated finely in the structure in which the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely an embodiment within the scope of the technical idea of the present invention, and in the ordinary skill of the art, within the technical idea of the present invention. Of course, other variations are possible.
10; 플라즈마처리부 11; 유전체관
12; 방전극 13; 차단챔버부재
15; 연결관 17; 커버
17a; 일단차단판 17b; 타단차단판
17c; 냉각수배출구 17d; 냉각수유입구
19; 전원 20; 기액혼합부
21; 유입측 22; 넥부
23; 유출측 26; 유동관
30; 중간관로 40; 믹싱부
41; 하우징 42; 입구부
43; 출구부 45; 필러
50; 배출관로 52; 말단부
60; 수조 61; 천정
62; 공간 65; 배수구
67; 자외선램프10; A
12;
15;
17a;
17c; Cooling
19;
21;
23;
30; 40 intermediate pipe; Mixing section
41; A
43;
50;
60;
62;
67; UV lamp
Claims (4)
상기 플라즈마처리부(10)와 연결관(15)에 의해 연결되어 상기 플라즈마처리부(10)에서 플라즈마처리되어 배출되는 공기가 상기 연결관(15)을 통해 공급되어 처리대상수에 미세기포형태로 분산되는 기액혼합부(20)와,
상기 기액혼합부(20)에서 배출되는 처리대상수가 유입되어 통과하는 믹싱부(40)와,
상기 믹싱부(40)와 연결되어 상기 믹싱부(40)에서 처리대상수가 배출되는 배출관로(50)를 포함하되,
상기 믹싱부(40)는,
처리대상수가 내부를 통과하는 하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내에 충전되어 있는 다수의 필러(45)를 포함하고,
상기 하우징(41)의 출구부(43)가 입구부(42)보다 좁게 형성됨으로써, 상기 하우징(41) 내부의 압력상승을 유발하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치A plasma processing unit 10 for discharging air by passing through the plasma region;
The air that is connected by the plasma processing unit 10 and the connection pipe 15 and discharged by plasma treatment from the plasma processing unit 10 is supplied through the connection pipe 15 to be dispersed in the form of micro bubbles in the water to be treated. Gas-liquid mixing unit 20,
A mixing unit 40 through which the treatment target water discharged from the gas-liquid mixing unit 20 flows in and passes;
It is connected to the mixing unit 40 includes a discharge pipe 50 for discharging the water to be treated in the mixing unit 40,
The mixing unit 40,
And a housing 41 through which the water to be treated passes, and a plurality of fillers 45 filled in the housing 41,
The outlet portion 43 of the housing 41 is formed to be narrower than the inlet portion 42, thereby causing an increase in pressure inside the housing 41.
상기 배출관로(50)의 말단부(52)는 수조(60)의 수면보다 높게 설치되어 상기 배출관로(50)로부터 상기 처리대상수가 수조(60)에 낙하하여 수면을 충격하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치The method of claim 1,
The distal end portion 52 of the discharge pipe line 50 is installed higher than the water surface of the water tank 60, and the treated water drops from the discharge pipe line 50 to the water tank 60 to impact the water surface. Device
상기 수조(60)에서 처리대상수가 배출되는 배수구(65)를 포함하고,
상기 수조(60)의 수면과 상기 수조(60)의 천정(61) 사이의 공간(62)에는, 상기 미세기포가 수면에 떠올라 공기가 수집되어 형성되는 공기층이 발생함으로써,
상기 수조(60)의 수면으로 낙하하는 처리대상수는 상기 공기층의 공기를 수면 아래로 재유입시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 수처리장치The method of claim 3,
It includes a drain 65 for discharging the water to be treated in the water tank 60,
In the space 62 between the water surface of the water tank 60 and the ceiling 61 of the water tank 60, an air layer is formed in which the microbubbles float on the water and air is collected.
The treatment water falling to the water surface of the water tank 60 re-introduces air in the air layer below the water surface.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |