KR102143836B1

KR102143836B1 - 아토마이징 장치

Info

Publication number: KR102143836B1
Application number: KR1020170049767A
Authority: KR
Inventors: 정재억; 김명순; 정형진; 정여진; 정용준
Original assignee: 정재억; 김명순; 정형진; 정여진
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2020-08-12
Also published as: KR20170101164A; WO2017146339A1; KR101715168B1; KR101730031B1; JP6680789B2; JP2018509281A

Abstract

본 발명은 아토마이징 장치로서, 액상의 유체가 수용되는 아토마이징 챔버 내에 관 형상을 갖는 삽입단부가 위치하도록 아토마이징 챔버에 삽입되고, 아토마이징 챔버 내로 가스를 공급하며, 아토마이징 장치의 작동 시 가스가 토출되는 단부가 유체 내에 잠겨있는 가스공급관과, 가스공급관의 단부로부터 이격되게 가스공급관에 고정되고, 아토마이징 장치의 작동 시 유체 내에 잠기며, 가스공급관으로부터 유출되는 가스와 충돌하게 하여 액상의 유체 내에서 가스를 아토마이징 시키는 충돌부재를 포함하는 아토마이징 모듈을 포함하는 아토마이징 장치를 제공한다.
따라서 원통형의 아토마이징 챔버와, 관 형상의 가스공급관을 이용하기 때문에 제조단가를 낮출 수 있고, 이에 제조비용을 저감시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

아토마이징 장치 {Atomizing apparatus}

본 발명은 아토마이징 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 간단하고 제작비용을 저감시킬 수 있어 경제적이며, 폭기, 탈기, 산화, 환원, 중화 및 분진처리 등 다양한 유체처리를 수행할 수 있는 아토마이징 장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 연료를 비롯하여 환경 오염물질인 폐유 및 각종 쓰레기 등을 열원으로 이용하거나 소각시키는 산업용 보일러와 소각로에서는 연소 또는 소각 시 많은 유해가스와 매연 및 각종 이물질이 배출될 수밖에 없고, 이러한 배기가스 및 매연들은 대기오염을 매우 가속화하기 때문에 생태계 파괴는 물론 인간생활의 여러 분야를 침해한다.

이에 따라, 대기오염을 예방하기 위하여 각종 보일러나 소각로에 별도로 여과장치를 설치하거나 싸이클론 등을 설치하여 연소 또는 소각시 발생하는 각종 매연이나 분진 등을 여과 포집하고 있는데, 이러한 여과장치나 싸이클론 등은 비교적 큰 이물질 등을 걸러낼 수 있는 반면, 입자가 다소 작은 매연을 비롯하여 기체화된 각종 유해가스 등을 사실상 포집이 불가능하여 실효를 거둘 수 없었다. 이에, 종래에는 유해가스를 미세화한다음 포집할 수 있는 아토마이징 모듈을 이용하여 유해가스 등을 포집하는 방법이 개발되고 있다.

그런데, 종래의 아토마이징 장치는 제조단가가 비싸기 때문에, 제조비용이 높아지면서 경제성이 떨어지는 문제가 있었다.

한편, 일반적으로 유체처리방법은 처리수의 종류 및 처리목적에 따라 폭기, 탈기, 산화, 환원, 중화 및 분진처리 등의 방법을 이용하여 처리하고 있으며, 이러한 유체 처리방법은 기체와 액체 또는 고체와 액체, 액체와 액체 의 반응을 이용하여 수행한다.

가령, 유기물이 포함된 처리 수 내 에 호기성 미생물과 산소를 공급하여 미생물에 의한 유기물 분해가 이루어지도록 하는 폭기장치의 경우 미생물의 유기물 분해를 촉진하기 위해 처리 수 내 산소의 농도를 조절해야할 필요성에 의하여 공기 중의 산소 또는 순수산소를 고압 용해시키고 있으며, 탈기장치의 경우 고농도의 암모니아 혹은 휘발성 유기물질이 함유된 폐수에 산소를 공급하여 암모니아 또는 휘발성 유기물질이 탈기 제거되도록 하고 있으며, 산화, 환원, 중화 반응을 이용한 악취처리시설의 경우에는 처리수에 산화제, 환원제 및 중화제를 투입하고 이를 악취물질과 잘 반응시켜서 각각의 악취물질들을 제거하도록 하고 있으며, 분진처리장치의 경우 물을 이용하여 분진이 흡착되어 제거되도록 하고 있다.

그런데, 상기한 방법을 이용하는 종래의 유체처리설비들은 각각의 목적에 부합하는 알맞은 반응효율이 있으나 실제로 현장에서는 반응효율이 낮기 때문에 약품의 과다투입, 장비의 가동시간 연장으로 인한 동력비 증가 등의 폐단이 발생되고 있는 현실적인 문제점이 있었다. 예를 들면 기존의 폭기장치의 경우는 고압의 압축공기 또는 산소를 액상에 직접 투입함에도 불구하고 산소의 용해도가 낮고, 탈기장치의 경우 공기와 탈기 필요물질과의 반응이 낮아 탈기효율이 낮으며, 산화, 환원, 중화반응을 이용한 악취처리장치 및 분진처리장치의 경우에도 반응도가 낮아 전체적인 성능 및 효율이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 종래의 유체처리설비는 전술한 바와 같은 여러 가지의 이유로 인하여 반응효율이 낮고 이에 따른 성능 및 효율저하로 인하여 처리목표를 달성하기 위한 필요이상의 약품투여 또는 산소공급을 위한 송풍량 증대 등으로 인하여 약품처리비, 설비비 및 전기료와 같은 유지관리비가 증가하고, 처리시간이 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허 제1058321호 대한민국 등록특허 제10-1571092호

본 발명은, 제조단가를 절감하여 제조비용을 저감시킴으로써 경제성을 향상시킬 수 있음은 물론, 기체와 액체의 접촉면적 및 접촉시간을 향상시켜 다양한 유체처리공정에 부합하도록 반응효율을 증대시킬 수 있으며, 액체와 액체의 반응 시에는 아토마이징되며 발생하는 액체의 교반작용을 통하여 반응을 촉진시킬 수 있으며, 액체와 기체의 접촉면적을 늘림으로써 유체처리 반응성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 간단하고 설비비 및 전기료를 포함하는 유지관리비블 저감시킬 수 있어 저비용 고효율의 아토마이징 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1측면에 의하면, 본 발명은 아토마이징 장치로서, 액상의 유체가 수용되는 아토마이징 챔버 내에 관 형상을 갖는 삽입단부가 위치하도록 상기 아토마이징 챔버에 삽입되고, 상기 아토마이징 챔버 내로 가스를 공급하며, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 가스가 토출되는 단부가 상기 유체 내에 잠겨있는 가스공급관과, 상기 가스공급관의 단부로부터 이격되게 상기 가스공급관에 고정되고, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 유체 내에 잠기며, 상기 가스공급관으로부터 유출되는 상기 가스와 충돌하게 하여 상기 액상의 유체 내에서 상기 가스를 아토마이징 시키는 충돌부재를 포함하는 아토마이징 모듈을 포함하는 아토마이징 장치를 제공한다.

본 발명의 제2측면에 의하면, 본 발명은 원통형상으로 상부에 가스유출구가 형성되고, 내부에는 액상의 유체가 수용되는 아토마이징 챔버, 원통관 형상으로 삽입단부가 상기 아토마이징 챔버 내에 위치하도록 상기 아토마이징 챔버에 삽입 고정되고, 상기 아토마이징 챔버 내로 가스를 공급하며, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 가스가 토출되는 단부가 상기 유체 내에 잠겨있는 가스공급관, 원판형상으로 상기 가스공급관의 단부로부터 이격되게 설치되고, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 유체 내에 잠기며, 횡 방향으로 배치되어 상기 가스공급관으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하게 하는 제1충돌플레이트와, 원판형상으로 상기 제1충돌플레이트 보다 직경이 크게 형성되며 상기 제1충돌플레이트의 상부에 이격되게 설치되고 횡 방향으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 하는 제2충돌플레이트를 포함하여, 상기 가스를 상기 액상의 유체 내에서 아토마이징시키는 충돌부재를 포함하는 아토마이징 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 아토마이징 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 원통형의 아토마이징 챔버와, 관 형상의 가스공급관을 이용하기 때문에 구조가 간단하여 제조단가를 낮출 수 있고, 이에 제조비용을 저감시킬 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 원통형의 아토마이징 챔버와, 원통관 형태의 가스공급관을 이용하여, 취급이 용이하고 작업성이 좋아 제조가 용이하다.

셋째, 충돌부재를 통하여 유입되는 기체를 액체 내에서 미세화 함으로써 기체와 액체의 접촉면적 및 접촉시간을 향상시킴은 물론 액체 내 기체의 유동시간을 증가시켜 기액 접촉효율을 증가시켜, 다양한 유체처리설비에서 요구하는 각각의 유체처리공정에 부합하도록 반응효율을 증대시킬 수 있다.

넷째, 액체와 액체의 반응 시에도 미세화 되면서 발생하는 액체의 교반작용을 이용하여 반응을 촉진시킬 수 있고 상기 액체와 상기 기체의 접촉면적을 늘림으로써 폭기장치로 적용 시 폭기성능을 향상시킬 수 있다.

다섯째, 아토마이징 챔버에서 메인공간에는 벤츄리모듈을 통하여 액체를 미세화시키고, 서브공간에서는 아토마이징 장치를 통하여 기체를 액체 내에서 미세화시키는 구조로 되어 있어 대기오염방지설비, 유해가스 제거설비, 악취제거설비, 탈기설비, 폭기설비, 분진처리설비 등 다양한 유체처리장치에 적용할 수 있어 그 활용범위가 넓다.

여섯째, 오버플로우 되는 부유물질을 유체분리기를 통하여 액체로부터 부유물질을 분리 제거함으로써 유체처리성능을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.

일곱째, 엘리미네이터들을 다단으로 엇갈리게 배치하여 표면에서 미스트 포집은 물론, 사이로 통과하는 기체가 서로 충돌하게 하여 미스트가 응집되게 함으로써 미스트 포집효과를 향상시킬 수 있으며, 후방에 배치되는 펌프의 오염을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아토마이징 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 가스공급관과 충돌부재를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 아토마이징 장치의 작동 시 가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 아토마이징 모듈의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 아토마이징 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 아토마이징 챔버의 다른 실시예를 나타내는 정단면도이다.
도 7은 도 1의 아토마이징 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1의 아토마이징 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 정단면도이다.
도 9는 도 8의 아토마이징 모듈의 평면도이다.
도 10은 도 1의 아토마이징 모듈의 또 다른 실시예를 나타내는 정단면도이다.
도 11은 도 10의 아토마이징 모듈의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 아토마이징 장치를 이용한 유체처리설비의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 13은 도 12의 수위조절부를 확대하여 나타낸 정단면도이다.
도 14는 도 12의 엘리미네이터의 구성과 유체흐름을 나타내는 정단면도이다.
도 15는 도 12의 유체처리설비의 작동상태를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 아토마이징 장치(400)는, 아토마이징 챔버(100)와, 아토마이징 모듈(410)을 포함한다.
상기 아토마이징 챔버(100)는, 내부의 수용공간으로 액상의 유체가 수용되며, 상부 가스유출구(103)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 아토마이징 챔버(100)는 원통관 형상으로 취급이 용이하고, 제작이 용이할 뿐만 아니라 제조단가를 낮출 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 구조로 되어 있다.
한편, 상기 아토마이징 챔버(100)는 도면에서 상기 가스의 유입 및 유출을 나타내는 가스유출구(103)만을 나타내었다. 하지만, 상기 아토마이징 챔버(100)는 도시하지 않았지만 상기 액상의 유체가 공급되기 위한 액상유체공급구와, 하부에 상기 액상의 유체를 배출하기 위한 유체배출구가 각각 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 아토마이징 모듈(410)은 가스공급관(200)과, 충돌부재(300)를 포함한다. 상기 가스공급관(200)은, 상기 아토마이징 챔버(100) 내로 가스를 공급하는 역할을 한다. 상기 가스공급관(200)은 동일한 관경을 가진다. 상세하게, 상기 가스공급관(200)은, 관 형상으로 삽입단부가 상기 아토마이징 챔버(100) 내에 위치하도록 상기 아토마이징 챔버(100)의 측면에 관통 삽입 고정되고, 상기 아토마이징 챔버(100) 내에서 상향 절곡되어 있다. 여기서, 상기 가스공급관(200)의 상기 가스가 토출되는 단부는 상기 아토마이징 장치(400)의 작동 시 상기 액상의 유체에 잠기도록 위치한다.
상기 가스공급관(200)은 원통형 관으로 되어 있으며, 이에 취급이 용이한 일반적인 파이프를 그대로 적용할 수 있다. 때문에, 상기 가스공급관(200)은 강판을 이용하여 용접하는 기존과는 달리, 제조가 용이할 뿐만 아니라 취급이 용이한 효과를 제공함은 물론 제조단가를 낮출 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 아토마이징 장치(400)는 상기 가스공급관(200)으로 공급하는 가스를 압축공기로 하여 공급하거나, 또는 상기 아토마이징 챔버(100) 내부를 음(-)압 구조로 형성하여 상기한 음압에 의하여 상기 가스공급관(200)으로 가스가 유입되게 할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 충돌부재(300)는, 상기 가스공급관(200)의 단부로부터 이격되게 설치되어, 상기 아토마이징 장치(400)의 작동 시 상기 가스가 토출되는 상기 가스공급관(200)의 단부가 상기 유체 내에 잠겨 있어서, 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하게 하여 상기 액상의 유체 내에서 아토마이징시키는 역할을 한다.
상기 충돌부재(300)는, 다단구조로 제1충돌플레이트(310)와, 제2충돌플레이트(320)를 포함한다. 상기 제1충돌플레이트(310)는 상기 가스공급관(200)의 삽입단부로부터 상부에 이격되게 위치하며, 제1결합부재(312)에 의하여 상기 가스공급관(200)과 결합되어 그 위치가 고정된다.
상기 제1결합부재(312)는 기둥형상으로 상기 가스공급관(200)의 삽입단부를 따라 이격되게 세워지고, 일단부는 상기 가스공급관(200)의 삽입단부에 경합되고 타단부는 상기 제1충돌플레이트(310)의 외주측면 또는 하면에 결합된다.
상기 제1충돌플레이트(310)는 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 가스의 유출방향에 대하여 횡 방향으로 배치되어, 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하도록 되어 있다.
상기 제2충돌플레이트(320)는, 상기 제1충돌플레이트(310)의 상부에 이격되게 위치하며, 제2결합부재(322)에 의하여 상기 제1충돌플레이트(310)와 결합되어 그 위치가 고정된다.
상기 제2결합부재(322)는 기둥형상으로 상기 제1충돌플레이트(310)의 상면에 서로 이격되게 세워지고, 일단부는 상기 제1충돌플레이트(310)의 상면과 결합하고 타단부는 상기 제2충돌플레이트(320)의 하면에 결합한다.
상기 제2충돌플레이트(320)는 상기한 횡 방향으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트(310)의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 한다.
여기서, 상기 제1충돌플레이트(310)와 상기 제2충돌플레이트(320)는 원판 형상으로 상기 제2충돌플레이트(320)는 상기 제1충돌플레이트(310)보다 직경이 크게 형성되고, 동축으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트(310)의 측면으로 퍼져 나오는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 한다.
한편, 도면에서 상기 제1충돌플레이트(310)와 상기 제2충돌플레이트(320)는 도시된 바와 같이 상기 가스공급관(200)의 유동단면형상과 대응하여 각각 원판형상으로 형성되어 있으나, 이는 바람직한 실시예로 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 퍼져나갈 수 있는 구조라면 모두 가능함은 물론이다.
도 4는 도 1의 아토마이징 챔버(100a)에 결합되는 가스공급관(200a)의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 가스공급관(200a)은, 도 1과는 달리 상기 아토마이징 챔버(100a)의 하부에서 관통 삽입 고정되어 수직관 구조를 갖고 있다. 이러한 경우 상기 가스공급관(200)은 상기 아토마이징 챔버(100a) 내에서 절곡시키지 않고 직관으로 바로 삽입 고정 설치할 수 있어 제조가 더 용이하고 가스의 유속 보다 원활하게 할 수 있다. 여기서, 미설명부호 410a는 아토마이징 모듈을 나타낸다.
한편, 상기 가스공급관(200a)은 도 1과 같이 상기 아토마이징 챔버(100)의 외주 측면에서 삽입 고정되거나, 도 4와 같이 상기 아토마이징 챔버(100a)의 하면에서 삽입 고정 되는 경우를 실시예로 나타내었으나, 이는 일 실시예로 설계하고자하는 장치의 크기 및 설치공간에 따라 상기 가스공급관(200,200a)의 설치 위치를 다양하게 할 수 있음은 물론이다.
상기 아토마이징 장치(400)는 상기 아토마이징 챔버(100) 내로 공급되는 가스의 유속이 증속되어 배출되도록 하는 유속증가수단을 더 포함한다. 이에 대한 실시예로, 도시하지 않았지만, 상기 유속증가수단은 상기 가스공급관(200,200a)과 연결되어 상기 아토마이징 챔버(100,100a) 내로 공급되는 상기 가스의 유속을 증가시키는 압축펌프를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 유속증가수단은, 상기 가스공급관(200b)의 삽입단부에 형성되어 공급되는 가스의 유속을 증가시켜 배출시키는 노즐부(210b)를 포함하고 있다. 상기 노즐부(210b)는 상기 가스공급관(200b)의 삽입단부 통과 단면적이 상기 가스가 유입되는 유입부의 통과 단면적보다 작게 형성되어 삽입단부로 유출되는 상기 가스의 유속을 증가시킨다.
한편, 도면에서 상기 노즐부(210b)는 상기 가스공급관(200b)의 삽입단부에 일체로 형성되어 있는 경우를 실시예로 하였으나, 이는 제조성을 고려한 바람직한 실시예로 상기 노즐부(210b)를 별도의 구성으로 하고 이를 상기 가스관의 삽입단부에 고정 결합할 수도 있다.
도 6은 상기 아토마이징 장치(400b)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 아토마이징 챔버(100b)는 상부가 개방된 컵 형상으로 되어 있어, 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되어 상기 액상의 유체를 거쳐 배출되는 상기 가스가 그대로 외부로 배출되도록 되어 있다.
도 7은 상기 아토마이징 모듈(410c)의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 도면을 참조하면, 상기 아토마이징 모듈(410c)은 가스공급관(200)과, 충돌부재(300a)와, 혼합부(350)를 포함한다. 여기서, 상기 가스공급관(200)과 상기 충돌부재(300a)는 전술한 가스공급관(200)과 충돌부재(300a)와 그 구성이 실질적으로 동일하며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 혼합부(350)는 혼합분사관(351)과 충돌판(352)을 포함한다. 상기 혼합분사관(351)은, 관형상으로 일측으로 상기 가스공급관(200)이 삽입 고정되어 상기 가스공급관(200)의 삽입단부와 상기 충돌부재(300a)가 내부에 위치하고 있다. 상기 혼합분사관(351)은 작동 시 하측으로부터 유입된 상기 액상의 유체와 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스를 혼합하여 상부로 분사시키는 역할을 한다.
상기 충돌판(352)은, 상기 혼합분사관(351)의 타측 단부로부터 이격되게 설치되어 상기 혼합분사관(351)으로부터 유출되는 상기 액상의 유체와 상기 가스가 저면으로 충돌하게 한다. 상기 충돌판(352)은 상기 혼합분사관(351)의 평단면형상과 대응되는 원판형상으로 형성되는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.
상기한 아토마이징 모듈(410c)은, 상기 혼합분사관(351) 내에 위치하는 상기 가스공급관(200)으로부터 가스가 유출되면, 상기 혼합분사관(351)의 내부 유로를 따라 하부로 액상의 유체가 흡입되거나 주변 압력으로 충수되어 상승하게 된다. 이렇게 상승 유동한 액상의 유체는 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 가스와 혼합되어 함께 상승한다. 상승된 액상의 유체와 가스는 상기 충돌판(352)에 충돌하여 미세화가 된다.
상기한 바에 따르면, 상기 아토마이징 모듈(410c)은, 상기 충돌부재(300a)에 의한 가스의 미세화와 더불어 상기 혼합분사관(351)에서 가스와 액상의 유체가 혼합 분사된 후 상기 충돌판(352)을 통하여 또다시 미세화되는 구조이기 때문에, 가스와 액상의 유체의 혼합율을 향상시킬 수 있으며, 관형상의 혼합분사관(351)과 원판 플레이트형의 충돌판(352)과 같은 간단한 구조의 구성을 간단 설치만으로도 가스와 액상의 유체간의 혼합율을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 상기 아토마이징 장치(400,400a,400b)는 상기 아토마이징 챔버(100,100a,400b)가 원통형으로 형성되고, 상기 아토마이징 모듈(410,410,410b,410c)의 상기 가스공급관(200,200a) 또한 취급이 용이한 원통관으로 되어 있기 때문에 제조가 용이하고 제조단가를 낮출 수 있어 제작비용을 저감시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 아토마이징 모듈(410d)은 가스공급관(200)이 원통형상으로 형성되며, 이와 대응되게 상기 제1충돌플레이트(310b)는 원판형상으로 형성되며, 제2충돌플레이트(320b)는 상기 제1충돌플레이트(310b)의 직경보다 큰 내경을 갖는 원형링판 형상으로 형성되고, 상기 가스공급관(200)과 상기 제1충돌플레이트(310b)와 상기 제2충돌플레이트(320b)는 동축으로 배치되어 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1충돌플레이트(310b)는 상기 가스공급관(200)의 삽입단부로부터 외주방향을 따라 이격되게 세워져 결합되는 복수개의 제1결합부재(312b)에 의하여 상기 가스공급관(200)의 상부에 이격되게 배치된다.
상기 제2충돌플레이트(320b)는 상기 제1충돌플레이트(310b)의 외주를 따라 상면에 이격되게 세워져 결합되는 복수개의 제2결합부재(322b)에 의하여 상기 제1충돌플레이트(310b)의 상부에 이격되게 배치된다.
상기한 바에 따르면, 상기 아토마이징 모듈은 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 가스가 상기 제1충돌플레이트(310b)의 하면에 충돌한 후 상기 제1충돌플레이트(310b)의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되고 그 다음 다시 상기 제2충돌플레이트(320b)의 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가도록 되어 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 아토마이징 모듈(410e)은 도 8의 아토마이징 모듈(410d)과는 달리 가스공급관(200c)이 사각 덕트형상으로 형성되고, 이에 대응하여, 상기 제1충돌플레이트(310c)와 제2충돌플레이트(320c)는 사각형상으로 형성되어 있다.
상기 제1충돌플레이트(310c)는 평면상으로 상기 가스공급관(200c)의 내부 면적보다 넓은 면적을 갖도록 형성되며, 상기 가스공급관(200c)의 삽입단부로부터 외주방향을 따라 이격되게 세워져 결합되는 복수개의 제1결합부재(312c)에 의하여 상기 가스공급관(200)의 상부에 이격되게 배치된다.
한편, 도 11을 참조하면 상기 제1충돌플레이트(310c)와 상기 제2충돌플레이트(320c)는 사각 플레이트 하나의 구성을 다단으로 절곡되어 형성되어 있다. 이를 살펴보면, 상기 아토마이징 모듈(410e)은, 횡 방향의 상기 제1충돌플레이트(310c)의 외곽 상면을 따라 종 방향으로 세워져 절곡되고 단부가 다시 횡 방향을 따라 절곡되어 제2충돌플레이트(320c)를 형성하고 있으며, 상기 제1충돌플레이트(310c)와 상기 제2충돌플레이트(320c)가 일체로 형성되어 다단으로 절곡 형성된다. 이러한 경우 전술한 제2결합부재(322b)를 구성할 필요 없이 하나의 플레이트 구성을 다단으로 절곡하여 형성함으로써 제조가 용이하다.
상기한 바와 같이 상기 아토마이징 모듈(410d)은 상기 제1충돌플레이트(310b)와 상기 제2충돌플레이트(320b)를 각각 따로 구성하여 상기 제2결합부재(322b)를 통하여 결합할 수도 있지만, 플레이트 하나의 구성을 다단으로 절곡하여 상기 제1충돌플레이트(310c)와 상기 제2충돌플레이트(320c)를 일체로 형성할 수도 있다.
상기한 바에 따르며, 상기 아토마이징 모듈(410,410a,410b,410d,410e)은 설치가 용이할 뿐만 아니라 설치 지점을 어디든 조정하여 설치할 수 있어 설계자가 원하는 지점에 설치할 수 있으며, 처리용량 등에 따라 상기 충돌부재(300,300b,300c)의 단수를 복수 단으로 할 수 있어 설계가 자유롭고, 플레이트 형상의 충돌부재(300,300b,300c)에 슬롯 등을 형성하여 압력감소를 시키는 등 다양한 설계가 가능할 뿐만 아니라, 폭기장치, 탈기장치, 산화, 환원, 중화 및 분진처리 장치 등 다양하게 적용 가능하다.
이하에서는, 상기 아토마이징 장치를 이용한 유체처리설비에 대하여 살펴보기로 한다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체처리설비는, 아토마이징 장치(400c)와, 유체분리기(500)와, 저장조(600)와, 흡입펌프(900)와, 엘리미네이터(830)를 포함한다.
상기 아토마이징 장치(400c)는, 아토마이징 챔버(100)와, 아토마이징 모듈(410)을 포함한다. 여기서, 상기 아토마이징 모듈(410)은 전술한 가스공급관(200)과, 충돌부재(300)를 포함하며, 이는 전술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 이와 대별되는 구성을 중점적으로 살펴보기로 한다.
상기 아토마이징 챔버(100)는 기체가 유입되는 입구가 형성되어 있으며, 내부에 액체(1)를 수용하는 저장공간이 마련되어 있으며, 상부에 유입된 상기 기체가 배출되는 출구가 형성되고, 측면으로 오버플로우 되는 액체(1)가 배출되는 오버플로우 출구(103)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 저장공간은 상기 기체와 상기 액체(1)가 유입되며 내부에 상기 액체(1)가 수용되는 서브공간(101)과, 상기 서브공간(101)과 연통되어 상기 기체가 유입되고 상기 액체(1)가 수용되며 상기 아토마이징 장치(400c)가 설치되는 메인공간(102)을 포함한다.
한편, 상기 유체처리설비는, 상기 서브공간(101)에 설치되어 유입되는 상기 액체(1)를 미세화시키는 벤츄리모듈(820)을 더 포함하며, 상기 벤츄리모듈(820)은 깔때기부(821)와, 배출부(822)와, 충돌판(823)를 포함한다. 상기 깔때기부(821)는 상부가 개방되어 상기 기체와 상기 액체(1)가 함께 유입되며 상기 액체(1)와 상기 기체의 유속을 증가시키기 위하여 하방으로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성되어 있다.
상기 배출부(822)는, 상기 깔때기부(821)의 출구로부터 하측으로 연장되어 상기 액체(1)와 상기 기체를 하측으로 안내하는 역할을 한다.
상기 충돌판(823)는, 상기 배출부(822)의 하부에 이격되게 위치하고 상기 배출부(822)로부터 유출되는 상기 액체(1)와 상기 기체가 상면에 충돌하면서 측면으로 퍼져나가게 하는 역할을 한다. 한편, 도면에서 미설명부호 610은 상기 벤츄리모듈(820)의 상부에 위치하여 상기 액체(1)와 기체를 함께 수용하는 수조(810)를 나타낸다.
상기 아토마이징 챔버(100)는, 상기 오버플로우 출구(103) 측에 설치되는 수위조절부(110)를 포함한다. 도 13을 참조하면, 상기 수위조절부(110)는, 상기 오버플로우 출구(103)에 대하여 상하방향으로 슬라이딩 이동가능하게 설치되어 상기 액체(1)의 오버플로우 수위를 조절할 수 있도록 되어 있다. 한편, 미설명부호 2는 유동하는 기체의 유량을 조절할 수 있는 댐퍼를 나타내며, 이에 대한 상세한 설명은 공지의 댐퍼를 적용할 수 있으므로 생략하기로 한다.
상기 유체처리설비는, 상기 아토마이징 장치(400c)의 상측에 설치되고 상기 기체의 유동방향에 대향하는 방향으로 서로 이격되게 배치되어 상기 저장공간 내 미스트를 제거하는 복수개의 엘리미네이터(830)들을 포함한다.
도 14를 참조하면, 상기 엘리미네이터(830)들은, 상기 기체의 유동방향을 따라 다단으로 이격되게 배치되며, 상기 기체의 유동방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 상기 엘리미네이터(830)는 상기 아토마이징 챔버(100)의 폭방향을 따라 연장되어, 일단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽에 고정결합하고, 타단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽과 마주보는 타측 내벽에 고정 결합되어, 상기 아토마이징 챔버(100) 내에 그 위치가 고정된다.
상세하게, 상기 엘리미네이터(830)는, 유동단면형상이 역삼각형상으로 형성되는 제1엘리미네이터(831)와, 상기 제1엘리미네이터(831)의 후방에 위치하고 유동단면형상이 삼각형상으로 형성되는 제2엘리미네이터(832)를 포함한다.
여기서, 상기 제1엘리미네이터(831)는, 최저단부에 포집된 상기 미스트가 배출될 수 있도록 드레인홀(711)이 형성되어 있다.
한편, 상기한 엘리미네이터(830)들은 다단으로 서로 엇갈리게 배치되어, 도 4에 나타난 바와 같이 상기 엘리미네이터(830)들 사이를 통과하는 미스트들이 서로 충돌하도록 유도함으로써 미스트의 사이즈(Size)를 확대시키고 이를 통해 중력으로 포집되게 하고, 통과 마찰손실을 최소화시키도록 되어 있다. 또한, 설치높이를 축소시킬 수 있어 설비 제작비를 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 아토마이징 모듈(410)에 의하여 발생되는 마이크로버블은 기포 크기가 작고, 기포의 상승속도가 늦으며, 가스 용해성이 큰 특징이 있으며, 마찰저항을 감소시키고 기포 내 압력이 크고, 접촉면적이 커지며 용해 수축을 동반하는 특징을 가지고 있어, 기체와 액체(1)의 접촉면적을 확대시켜 집진, 탈기, 흡수 성능을 향상시킬 수 있는 특성을 갖고 있다. 이에, 상기 아토마이징 장치(400c)는 상기 기체를 마이크로버블로 생성하여, 유체처리 성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 나아가 액체(1) 속의 부유물질(3)의 부상을 촉진시켜 여과액이 다시 순환공급되도록 한다.
상기 가스공급관(200)과 충돌부재(300)를 포함하는 아토마이징 모듈(410)은 상기 아토마이징 챔버(100) 내에 설치되며, 작동 중지 중일 때는 상기 액체(1)의 수위가 내려가 기체에 노출되지만, 작동 시에는 상기 서브공간(101)이 음(-)압상태가 되면서 수위가 상승하여 상기 액체(1) 내에 침지되며, 유입되는 상기 기체를 상기 액체(1) 내에서 미세화시켜 마이크로버블이 형성되도록 한다.
한편, 상기 아토마이징 장치(400c)는, 도시하지 않았지만 상기 가스공급관(200) 또는 상기 충돌부재(300)와 결합되고, 상기 아토마이징 챔버(100)의 내벽에 결합되어 상기 가스공급관(200)과 상기 충돌부재(300)를 지지하는 지지부를 포함한다. 상기 지지부는 일단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽에 결합하고, 타단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽과 마주보는 타측 내벽에 결합하여 상기 아토마이징 챔버(100) 내부에 그 위치가 고정되도록 설치된다.
상기 유체분리기(500)는, 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 오버플로우 출구(103)와 연통되어, 상기 오버플로우 출구(103)로부터 유출되는 상기 액체(1)와 상기 액체(1)의 수면 위에 존재하는 부유물질(3)이 유입되고, 상기 액체(1)와 상기 부유물질(3)을 각각 분리하여 부유물질(3)은 제거하고 상기 액체(1)만 상기 저장조(600)로 공급하여 상기 저장조(600)의 거품제거 부하를 저감시키는 역할을 한다.
상세하게, 유체분리기(500)는, 분리조(510)와, 격벽부(520)와, 액체공급부(530)를 포함한다. 상기 분리조(510)는 상기 오버플로우 출구(103)와 연통되어 상기 액체(1)와 상기 부유물질(3)이 유입되며 상부가 개방된 형태로 상기 액체(1)와 부유물질(3)이 수용된다. 도면에서 상기 분리조(510)는 상기 오버플로우 되는 액체(1)와 부유물질(3)이 유입되는 제1분리조와 상기 제1분리조의 후방에 상기 격벽부(520)가 위치하는 제2분리조로 형성된 경우를 나타내었으나, 이는 일 실시예로 다양하게 변경 가능하다.
상기 격벽부(520)는, 상기 액체(1)와 상기 부유물질(3)을 분리하는 역할을 한다. 상세하게, 상기 격벽부(520)는 상기 분리조(510)에 대하여 수직방향 또는 경사방향으로 위치하되, 상단부는 상기 분리조(510)의 부유물질(3)보다 높게 돌출되게 위치하고 하단부는 상기 분리조(510)의 저면으로부터 이격되게 위치하여, 상기 부유물질(3)은 상부에서 제거되고 상기 액체(1)만 하측으로 통과하도록 한다.
상기 액체공급부(530)는 일단부는 상기 격벽부(520)의 후방 상기 분리조(510)와 연통되고 타단부는 상기 저장조(600)와 연통되어, 상기 격벽부(520)의 하측으로 통과한 상기 액체(1)를 상기 저장조(600)로 공급하는 역할을 한다. 상기 액체공급부(530)는 상기 액체(1)를 공급하는 공급라인(531)과, 상기 공급라인(531) 상에 배치되어 유량을 조절하는 공급밸브(532)를 포함한다. 여기서, 상기 공급라인(531)은 도면에 나타난 바와 같이 복수개가 분기된 형태로 이루어져 상기 저장조(600)로 상기 액체(1)를 공급할 수 있다.
상기 저장조(600)는, 상기 유체분리기(500)와 연결되어 상기 유체분리기(500)에 의하여 분리된 상기 액체(1)를 유입 및 저장하며, 상기 액체(1)의 종류 및 상기 유체처리설비의 목적에 따라 폐수저장조, 부상조, 액체저장조, 슬러리 부상조 등 다양하게 구성할 수 있다. 가령, 상기 저장조(600)는 상기 유체분리기(500)에서 분리된 상기 액체(1)를 저장하면서 상기 액체(1)에 포함된 침전물을 침전시켜 상등액을 순환공급시킬 수 있으며, 폐수의 경우 바실러스균 또는 수처리 박테리아를 이용하여 상기 액체(1)를 처리할 수 있도록 할 수 있으며, 용존산소량을 증가시킬 수도 있으며, 농축시켜 순환공급할 수 있다.
상기 저장조(600)는 설계에 따라 하나 또는 복수개를 병렬 또는 직렬로 배치할 수 있다. 나아가, 상기 저장조(600)는 상기 유체분리기(500)의 하부에 위치하여 리턴펌프 없이 위치에너지를 이용하여 상기 액체(1)가 유입되게 할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 상기 아토마이징 챔버(100)의 하부와 상기 저장조(600)의 하부에 각각 슬러지 배출부를 구비하여, 유체처리시 발생하는 슬러지를 제거할 수 있도록 할 수 있다.
상기 유체처리설비는, 순환공급부(700)를 설치하여 상기 아토마이징 챔버(100)의 액체(1)를 순환 공급시키는 시스템으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 순환공급부(700)는, 순환공급라인(710)과, 순환펌프(720)와, 유량조절밸브(730)를 포함한다.
상기 순환공급라인(710)은, 일단부는 상기 저장조(600)와 연통되고, 타단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 상부에 연통되게 연결되어, 상기 저장조(600)의 상기 액체(1)를 상기 저장공간의 상부로 순환 공급시키는 역할을 한다.
상기 순환펌프(720)는 상기 순환공급라인(710) 상에 설치되어 상기 액체(1)를 강제 유동시키는 역할을 하며, 공지의 유체펌프 등을 적용할 수 있다.
상기 유량조절밸브(730)는, 상기 순환펌프(720)의 전방과 후방의 상기 순환공급라인(710) 상에 설치되어 유동하는 상기 액체(1)의 유량을 조절하는 역할을 한다.
상기 유체처리설비는, 상기 아토마이징 챔버(100)의 출구와 연통되어, 상기 저장공간 내 상기 기체를 흡입하고, 흡입력에 의하여 상기 저장공간을 음(-)압 상태가 되도록 하여 상기 액체(1)의 수위를 상승시키는 흡입펌프(900)를 더 포함한다.
나아가, 상기 유체처리설비는 상기 흡입펌프(900)로부터 토출되는 상기 기체 내 포함된 잔여분진을 제거하기 위하여 토출챔버(910)를 더 포함한다.
상기 토출챔버(910)는 상기 흡입펌프(900)의 후방 배출라인 상에 설치되며, 기체유입구를 통하여 상기 흡입펌프(900)로부터 유출되는 상기 기체가 유입되고, 내부에서 상기 기체의 유동을 난류상태로 형성하고 유속을 저감시켜 상기 기체 내 포함된 분진을 침전시키는 역할을 한다.
한편, 상기 토출챔버(910)는 상기 토출챔버(910)의 상기 기체유입구에 설치되어 유입되는 상기 기체의 유동이 상기 토출챔버(910) 내에서 난류상태가 되도록 가이드하는 가이드부(920)를 더 포함한다.
상기 가이드부(920)는 유입되는 상기 기체를 하방으로 유도하고 상기 토출챔버(910) 내벽판 충돌하면서 난류가 형성되도록 도시된 바와 같이 하방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하나 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 형상도 가능함은 물론이다.
한편, 도면에서 상기 유체처리설비는 도 1의 아토마이징 모듈(410)를 적용한 경우를 나타내었으나, 이는 일 실시예로, 도 5의 아토마이징 모듈(410b)과, 도 7의 아토마이징 모듈(410c)을 적용할 수 있음은 물론이며, 상기에서 동일한 참조부호는 동일한 구성을 나타낸다.
도 15는 상기 유체처리설비의 작동 시의 상태를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 유체처리설비는, 상기 저장공간 내에 액체(1)가 저장되어 있는 상태에서 상기 흡입펌프(900)를 작동시키면, 상기 서브공간(101)의 내부는 대기압보다 낮은 음압상태가 되면서 외부와 기압차가 발생하게 된다.
이렇게 압력차가 발생하게 되면 상기 서브공간(101) 내 액체(1)의 수위가 높아지면서 상기 가스공급관(200)과 충돌부재(300)가 액체(1)에 침지되고, 유입구를 통하여 상기 기체가 인입된다.
그러면, 상기 가스공급관(200)으로 인입된 기체는 상기 서브공간(101) 내의 액체(1) 내에서 분사되고 상기 충돌부재(300)에 충돌하면서 미세화되면서 마이크로버블이 생성되고 액체(1)와 접촉하게 된다. 상기 마이크로버블로 형성된 상기 기체는 액체(1)와 접촉하면서 유해성분이 용해되거나, 액체(1) 내 상기 기체의 산소가 용해되거나 폭기 및 탈기를 이룬 후 배출된다. 여기서, 상기 유체처리설비는 상기한 바와 같이 상기 서브공간(101)에서는 기체가 미세화되며, 동시에 메인공간(102)에서는 상기 벤츄리모듈(820)을 통하여 액체(1)가 미세화되는 구조로 되어 있다.
한편, 상기한 유체처리설비는 폭기장치, 탈기장치 및 분진처리장치 등에 적용할 수 있다. 이에 대하여 살펴보면, 먼저 상기 유체처리설비는 활성오니법을 위한 폭기장치로 적용할 수 있다. 이를 위해 상기 기체는 대기가스로 이루어져 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 입구로 상기 대기가스를 공급하고, 상기 액체(1)는 미생물을 포함하는 처리수로 이루어져 상기 순환공급라인(710)에 의하여 상기 처리수가 상기 저장공간으로 공급 및 수용되도록 하고, 상기 아토마이징 장치(400c)를 통하여 상기 처리수가 상기 대기가스 중 산소와 서로 접촉되게 하여, 액체(1) 내 산소농도를 증가시키도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 유체처리설비는 탈기장치(Gas stripper)로 적용할 수 있다. 이를 위해 상기 기체는 대기가스로 이루어져 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 입구로 상기 대기가스를 공급하고, 상기 액체(1)는 질소성분을 함유하고 있는 폐수로 이루어져 상기 순환공급라인(710)에 의하여 상기 폐수가 상기 저장공간으로 공급 및 수용되도록 하고, 상기 아토마이징 장치(400c)를 통하여 상기 폐수가 상기 대기가스 중 산소와 서로 접촉되게 하여 상기 폐수 중의 상기 질소를 흡착 제거한다. 이때, 상기 아토마이징 장치(400c)는 기액접촉면적 또는 기체기체 접촉면적을 확대시켜 탈기효과 증대를 유도한다.
또한, 상기 유체처리설비는 분진처리장치로 적용할 수 있다. 이러한 경우 상기 기체는 분진이 포함된 분진가스로 이루어져 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 입구로 상기 분진가스를 공급하고, 상기 액체(1)는 물로 이루어져 상기 순환공급라인(710)에 의하여 상기 물이 상기 저장공간으로 공급 및 수용되도록 하고, 상기 아토마이징 장치(400c)를 통하여 상기 분진가스가 상기 물과 접촉되게 하여 상기 분진가스에 포함된 상기 분진을 상기 물에 흡착시켜 제거한다.
또한, 상기 유체처리설비는 상수도 시스템에 적용할 수 있으며, 이러한 경우 상기 아토마이징 챔버(100) 내의 액체는 원수가 공급된다. 이때 상기 유체처리설비는 상기 원수의 pH가 증가하도록 조절하기 위하여 공급되는 가스를 이산화탄소로 하여 공급할 수 있으며, 또한 상기 원수를 소독하여 수질을 향상시키기 위하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 공급할 수 있다. 여기서, 상기 차아염소산나트륨은 상기 아토마이징 챔버(100) 내 상기 원수에 공급하거나, 상기 저장조(600)에서 공급하거나, 상기 순환공급라인(710) 상에 주입하는 등 상기 원수에 상기 차아염소산나트륨을 공급할 수 있다면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
한편, 상기 유체처리설비를 상수도 시스템에 적용하는 경우에는 도 7의 아토마이징 모듈(410c)을 적용하는 것이 바람직하다. 이는 기체-액체 혼합률 및 반응률이 좋은 상기 유체처리설비가 기존의 이산화탄소가 원수에 잘 녹지 않는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 이산화탄소 공급원에 상기 가스공급관(200)을 간단히 연결하기만 해도 되는 구조이기 때문에 설비비를 저감시킬 수 있기 때문이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 아토마이징 장치(400)는, 아토마이징 챔버(100)와, 아토마이징 모듈(410)을 포함한다.
상기 아토마이징 챔버(100)는, 내부의 수용공간으로 액상의 유체가 수용되며, 상부 가스유출구(103)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 아토마이징 챔버(100)는 원통관 형상으로 취급이 용이하고, 제작이 용이할 뿐만 아니라 제조단가를 낮출 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 구조로 되어 있다.
한편, 상기 아토마이징 챔버(100)는 도면에서 상기 가스의 유입 및 유출을 나타내는 가스유출구(103)만을 나타내었다. 하지만, 상기 아토마이징 챔버(100)는 도시하지 않았지만 상기 액상의 유체가 공급되기 위한 액상유체공급구와, 하부에 상기 액상의 유체를 배출하기 위한 유체배출구가 각각 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 아토마이징 모듈(410)은 가스공급관(200)과, 충돌부재(300)를 포함한다. 상기 가스공급관(200)은, 상기 아토마이징 챔버(100) 내로 가스를 공급하는 역할을 한다. 상기 가스공급관(200)은 동일한 관경을 가진다. 상세하게, 상기 가스공급관(200)은, 관 형상으로 삽입단부가 상기 아토마이징 챔버(100) 내에 위치하도록 상기 아토마이징 챔버(100)의 측면에 관통 삽입 고정되고, 상기 아토마이징 챔버(100) 내에서 상향 절곡되어 있다. 여기서, 상기 가스공급관(200)의 상기 가스가 토출되는 단부는 상기 아토마이징 장치(400)의 작동 시 상기 액상의 유체에 잠기도록 위치한다.
상기 가스공급관(200)은 원통형 관으로 되어 있으며, 이에 취급이 용이한 일반적인 파이프를 그대로 적용할 수 있다. 때문에, 상기 가스공급관(200)은 강판을 이용하여 용접하는 기존과는 달리, 제조가 용이할 뿐만 아니라 취급이 용이한 효과를 제공함은 물론 제조단가를 낮출 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 아토마이징 장치(400)는 상기 가스공급관(200)으로 공급하는 가스를 압축공기로 하여 공급하거나, 또는 상기 아토마이징 챔버(100) 내부를 음(-)압 구조로 형성하여 상기한 음압에 의하여 상기 가스공급관(200)으로 가스가 유입되게 할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 충돌부재(300)는, 상기 가스공급관(200)의 단부로부터 이격되게 설치되어, 상기 아토마이징 장치(400)의 작동 시 상기 가스가 토출되는 상기 가스공급관(200)의 단부가 상기 유체 내에 잠겨 있어서, 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하게 하여 상기 액상의 유체 내에서 아토마이징시키는 역할을 한다.
상기 충돌부재(300)는, 다단구조로 제1충돌플레이트(310)와, 제2충돌플레이트(320)를 포함한다. 상기 제1충돌플레이트(310)는 상기 가스공급관(200)의 삽입단부로부터 상부에 이격되게 위치하며, 제1결합부재(312)에 의하여 상기 가스공급관(200)과 결합되어 그 위치가 고정된다.
상기 제1결합부재(312)는 기둥형상으로 상기 가스공급관(200)의 삽입단부를 따라 이격되게 세워지고, 일단부는 상기 가스공급관(200)의 삽입단부에 경합되고 타단부는 상기 제1충돌플레이트(310)의 외주측면 또는 하면에 결합된다.
상기 제1충돌플레이트(310)는 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 가스의 유출방향에 대하여 횡 방향으로 배치되어, 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하도록 되어 있다.
상기 제2충돌플레이트(320)는, 상기 제1충돌플레이트(310)의 상부에 이격되게 위치하며, 제2결합부재(322)에 의하여 상기 제1충돌플레이트(310)와 결합되어 그 위치가 고정된다.
상기 제2결합부재(322)는 기둥형상으로 상기 제1충돌플레이트(310)의 상면에 서로 이격되게 세워지고, 일단부는 상기 제1충돌플레이트(310)의 상면과 결합하고 타단부는 상기 제2충돌플레이트(320)의 하면에 결합한다.
상기 제2충돌플레이트(320)는 상기한 횡 방향으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트(310)의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 한다.
여기서, 상기 제1충돌플레이트(310)와 상기 제2충돌플레이트(320)는 원판 형상으로 상기 제2충돌플레이트(320)는 상기 제1충돌플레이트(310)보다 직경이 크게 형성되고, 동축으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트(310)의 측면으로 퍼져 나오는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 한다.
한편, 도면에서 상기 제1충돌플레이트(310)와 상기 제2충돌플레이트(320)는 도시된 바와 같이 상기 가스공급관(200)의 유동단면형상과 대응하여 각각 원판형상으로 형성되어 있으나, 이는 바람직한 실시예로 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 퍼져나갈 수 있는 구조라면 모두 가능함은 물론이다.
도 4는 도 1의 아토마이징 챔버(100a)에 결합되는 가스공급관(200a)의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 가스공급관(200a)은, 도 1과는 달리 상기 아토마이징 챔버(100a)의 하부에서 관통 삽입 고정되어 수직관 구조를 갖고 있다. 이러한 경우 상기 가스공급관(200)은 상기 아토마이징 챔버(100a) 내에서 절곡시키지 않고 직관으로 바로 삽입 고정 설치할 수 있어 제조가 더 용이하고 가스의 유속 보다 원활하게 할 수 있다. 여기서, 미설명부호 410a는 아토마이징 모듈을 나타낸다.
한편, 상기 가스공급관(200a)은 도 1과 같이 상기 아토마이징 챔버(100)의 외주 측면에서 삽입 고정되거나, 도 4와 같이 상기 아토마이징 챔버(100a)의 하면에서 삽입 고정 되는 경우를 실시예로 나타내었으나, 이는 일 실시예로 설계하고자하는 장치의 크기 및 설치공간에 따라 상기 가스공급관(200,200a)의 설치 위치를 다양하게 할 수 있음은 물론이다.
상기 아토마이징 장치(400)는 상기 아토마이징 챔버(100) 내로 공급되는 가스의 유속이 증속되어 배출되도록 하는 유속증가수단을 더 포함한다. 이에 대한 실시예로, 도시하지 않았지만, 상기 유속증가수단은 상기 가스공급관(200,200a)과 연결되어 상기 아토마이징 챔버(100,100a) 내로 공급되는 상기 가스의 유속을 증가시키는 압축펌프를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 유속증가수단은, 상기 가스공급관(200b)의 삽입단부에 형성되어 공급되는 가스의 유속을 증가시켜 배출시키는 노즐부(210b)를 포함하고 있다. 상기 노즐부(210b)는 상기 가스공급관(200b)의 삽입단부 통과 단면적이 상기 가스가 유입되는 유입부의 통과 단면적보다 작게 형성되어 삽입단부로 유출되는 상기 가스의 유속을 증가시킨다.
한편, 도면에서 상기 노즐부(210b)는 상기 가스공급관(200b)의 삽입단부에 일체로 형성되어 있는 경우를 실시예로 하였으나, 이는 제조성을 고려한 바람직한 실시예로 상기 노즐부(210b)를 별도의 구성으로 하고 이를 상기 가스관의 삽입단부에 고정 결합할 수도 있다.
도 6은 상기 아토마이징 장치(400b)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 아토마이징 챔버(100b)는 상부가 개방된 컵 형상으로 되어 있어, 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되어 상기 액상의 유체를 거쳐 배출되는 상기 가스가 그대로 외부로 배출되도록 되어 있다.
도 7은 상기 아토마이징 모듈(410c)의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 도면을 참조하면, 상기 아토마이징 모듈(410c)은 가스공급관(200)과, 충돌부재(300a)와, 혼합부(350)를 포함한다. 여기서, 상기 가스공급관(200)과 상기 충돌부재(300a)는 전술한 가스공급관(200)과 충돌부재(300a)와 그 구성이 실질적으로 동일하며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 혼합부(350)는 혼합분사관(351)과 충돌판(352)을 포함한다. 상기 혼합분사관(351)은, 관형상으로 일측으로 상기 가스공급관(200)이 삽입 고정되어 상기 가스공급관(200)의 삽입단부와 상기 충돌부재(300a)가 내부에 위치하고 있다. 상기 혼합분사관(351)은 작동 시 하측으로부터 유입된 상기 액상의 유체와 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 상기 가스를 혼합하여 상부로 분사시키는 역할을 한다.
상기 충돌판(352)은, 상기 혼합분사관(351)의 타측 단부로부터 이격되게 설치되어 상기 혼합분사관(351)으로부터 유출되는 상기 액상의 유체와 상기 가스가 저면으로 충돌하게 한다. 상기 충돌판(352)은 상기 혼합분사관(351)의 평단면형상과 대응되는 원판형상으로 형성되는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.
상기한 아토마이징 모듈(410c)은, 상기 혼합분사관(351) 내에 위치하는 상기 가스공급관(200)으로부터 가스가 유출되면, 상기 혼합분사관(351)의 내부 유로를 따라 하부로 액상의 유체가 흡입되거나 주변 압력으로 충수되어 상승하게 된다. 이렇게 상승 유동한 액상의 유체는 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 가스와 혼합되어 함께 상승한다. 상승된 액상의 유체와 가스는 상기 충돌판(352)에 충돌하여 미세화가 된다.
상기한 바에 따르면, 상기 아토마이징 모듈(410c)은, 상기 충돌부재(300a)에 의한 가스의 미세화와 더불어 상기 혼합분사관(351)에서 가스와 액상의 유체가 혼합 분사된 후 상기 충돌판(352)을 통하여 또다시 미세화되는 구조이기 때문에, 가스와 액상의 유체의 혼합율을 향상시킬 수 있으며, 관형상의 혼합분사관(351)과 원판 플레이트형의 충돌판(352)과 같은 간단한 구조의 구성을 간단 설치만으로도 가스와 액상의 유체간의 혼합율을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 상기 아토마이징 장치(400,400a,400b)는 상기 아토마이징 챔버(100,100a,400b)가 원통형으로 형성되고, 상기 아토마이징 모듈(410,410,410b,410c)의 상기 가스공급관(200,200a) 또한 취급이 용이한 원통관으로 되어 있기 때문에 제조가 용이하고 제조단가를 낮출 수 있어 제작비용을 저감시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 아토마이징 모듈(410d)은 가스공급관(200)이 원통형상으로 형성되며, 이와 대응되게 상기 제1충돌플레이트(310b)는 원판형상으로 형성되며, 제2충돌플레이트(320b)는 상기 제1충돌플레이트(310b)의 직경보다 큰 내경을 갖는 원형링판 형상으로 형성되고, 상기 가스공급관(200)과 상기 제1충돌플레이트(310b)와 상기 제2충돌플레이트(320b)는 동축으로 배치되어 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1충돌플레이트(310b)는 상기 가스공급관(200)의 삽입단부로부터 외주방향을 따라 이격되게 세워져 결합되는 복수개의 제1결합부재(312b)에 의하여 상기 가스공급관(200)의 상부에 이격되게 배치된다.
상기 제2충돌플레이트(320b)는 상기 제1충돌플레이트(310b)의 외주를 따라 상면에 이격되게 세워져 결합되는 복수개의 제2결합부재(322b)에 의하여 상기 제1충돌플레이트(310b)의 상부에 이격되게 배치된다.
상기한 바에 따르면, 상기 아토마이징 모듈은 상기 가스공급관(200)으로부터 유출되는 가스가 상기 제1충돌플레이트(310b)의 하면에 충돌한 후 상기 제1충돌플레이트(310b)의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되고 그 다음 다시 상기 제2충돌플레이트(320b)의 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가도록 되어 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 아토마이징 모듈(410e)은 도 8의 아토마이징 모듈(410d)과는 달리 가스공급관(200c)이 사각 덕트형상으로 형성되고, 이에 대응하여, 상기 제1충돌플레이트(310c)와 제2충돌플레이트(320c)는 사각형상으로 형성되어 있다.
상기 제1충돌플레이트(310c)는 평면상으로 상기 가스공급관(200c)의 내부 면적보다 넓은 면적을 갖도록 형성되며, 상기 가스공급관(200c)의 삽입단부로부터 외주방향을 따라 이격되게 세워져 결합되는 복수개의 제1결합부재(312c)에 의하여 상기 가스공급관(200)의 상부에 이격되게 배치된다.
한편, 도 11을 참조하면 상기 제1충돌플레이트(310c)와 상기 제2충돌플레이트(320c)는 사각 플레이트 하나의 구성을 다단으로 절곡되어 형성되어 있다. 이를 살펴보면, 상기 아토마이징 모듈(410e)은, 횡 방향의 상기 제1충돌플레이트(310c)의 외곽 상면을 따라 종 방향으로 세워져 절곡되고 단부가 다시 횡 방향을 따라 절곡되어 제2충돌플레이트(320c)를 형성하고 있으며, 상기 제1충돌플레이트(310c)와 상기 제2충돌플레이트(320c)가 일체로 형성되어 다단으로 절곡 형성된다. 이러한 경우 전술한 제2결합부재(322b)를 구성할 필요 없이 하나의 플레이트 구성을 다단으로 절곡하여 형성함으로써 제조가 용이하다.
상기한 바와 같이 상기 아토마이징 모듈(410d)은 상기 제1충돌플레이트(310b)와 상기 제2충돌플레이트(320b)를 각각 따로 구성하여 상기 제2결합부재(322b)를 통하여 결합할 수도 있지만, 플레이트 하나의 구성을 다단으로 절곡하여 상기 제1충돌플레이트(310c)와 상기 제2충돌플레이트(320c)를 일체로 형성할 수도 있다.
상기한 바에 따르며, 상기 아토마이징 모듈(410,410a,410b,410d,410e)은 설치가 용이할 뿐만 아니라 설치 지점을 어디든 조정하여 설치할 수 있어 설계자가 원하는 지점에 설치할 수 있으며, 처리용량 등에 따라 상기 충돌부재(300,300b,300c)의 단수를 복수 단으로 할 수 있어 설계가 자유롭고, 플레이트 형상의 충돌부재(300,300b,300c)에 슬롯 등을 형성하여 압력감소를 시키는 등 다양한 설계가 가능할 뿐만 아니라, 폭기장치, 탈기장치, 산화, 환원, 중화 및 분진처리 장치 등 다양하게 적용 가능하다.
이하에서는, 상기 아토마이징 장치를 이용한 유체처리설비에 대하여 살펴보기로 한다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체처리설비는, 아토마이징 장치(400c)와, 유체분리기(500)와, 저장조(600)와, 흡입펌프(900)와, 엘리미네이터(830)를 포함한다.
상기 아토마이징 장치(400c)는, 아토마이징 챔버(100)와, 아토마이징 모듈(410)을 포함한다. 여기서, 상기 아토마이징 모듈(410)은 전술한 가스공급관(200)과, 충돌부재(300)를 포함하며, 이는 전술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 이와 대별되는 구성을 중점적으로 살펴보기로 한다.
상기 아토마이징 챔버(100)는 기체가 유입되는 입구가 형성되어 있으며, 내부에 액체(1)를 수용하는 저장공간이 마련되어 있으며, 상부에 유입된 상기 기체가 배출되는 출구가 형성되고, 측면으로 오버플로우 되는 액체(1)가 배출되는 오버플로우 출구(103)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 저장공간은 상기 기체와 상기 액체(1)가 유입되며 내부에 상기 액체(1)가 수용되는 서브공간(101)과, 상기 서브공간(101)과 연통되어 상기 기체가 유입되고 상기 액체(1)가 수용되며 상기 아토마이징 장치(400c)가 설치되는 메인공간(102)을 포함한다.
한편, 상기 유체처리설비는, 상기 서브공간(101)에 설치되어 유입되는 상기 액체(1)를 미세화시키는 벤츄리모듈(820)을 더 포함하며, 상기 벤츄리모듈(820)은 깔때기부(821)와, 배출부(822)와, 충돌판(823)를 포함한다. 상기 깔때기부(821)는 상부가 개방되어 상기 기체와 상기 액체(1)가 함께 유입되며 상기 액체(1)와 상기 기체의 유속을 증가시키기 위하여 하방으로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성되어 있다.
상기 배출부(822)는, 상기 깔때기부(821)의 출구로부터 하측으로 연장되어 상기 액체(1)와 상기 기체를 하측으로 안내하는 역할을 한다.
상기 충돌판(823)는, 상기 배출부(822)의 하부에 이격되게 위치하고 상기 배출부(822)로부터 유출되는 상기 액체(1)와 상기 기체가 상면에 충돌하면서 측면으로 퍼져나가게 하는 역할을 한다. 한편, 도면에서 미설명부호 610은 상기 벤츄리모듈(820)의 상부에 위치하여 상기 액체(1)와 기체를 함께 수용하는 수조(810)를 나타낸다.
상기 아토마이징 챔버(100)는, 상기 오버플로우 출구(103) 측에 설치되는 수위조절부(110)를 포함한다. 도 13을 참조하면, 상기 수위조절부(110)는, 상기 오버플로우 출구(103)에 대하여 상하방향으로 슬라이딩 이동가능하게 설치되어 상기 액체(1)의 오버플로우 수위를 조절할 수 있도록 되어 있다. 한편, 미설명부호 2는 유동하는 기체의 유량을 조절할 수 있는 댐퍼를 나타내며, 이에 대한 상세한 설명은 공지의 댐퍼를 적용할 수 있으므로 생략하기로 한다.
상기 유체처리설비는, 상기 아토마이징 장치(400c)의 상측에 설치되고 상기 기체의 유동방향에 대향하는 방향으로 서로 이격되게 배치되어 상기 저장공간 내 미스트를 제거하는 복수개의 엘리미네이터(830)들을 포함한다.
도 14를 참조하면, 상기 엘리미네이터(830)들은, 상기 기체의 유동방향을 따라 다단으로 이격되게 배치되며, 상기 기체의 유동방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 상기 엘리미네이터(830)는 상기 아토마이징 챔버(100)의 폭방향을 따라 연장되어, 일단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽에 고정결합하고, 타단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽과 마주보는 타측 내벽에 고정 결합되어, 상기 아토마이징 챔버(100) 내에 그 위치가 고정된다.
상세하게, 상기 엘리미네이터(830)는, 유동단면형상이 역삼각형상으로 형성되는 제1엘리미네이터(831)와, 상기 제1엘리미네이터(831)의 후방에 위치하고 유동단면형상이 삼각형상으로 형성되는 제2엘리미네이터(832)를 포함한다.
여기서, 상기 제1엘리미네이터(831)는, 최저단부에 포집된 상기 미스트가 배출될 수 있도록 드레인홀(711)이 형성되어 있다.
한편, 상기한 엘리미네이터(830)들은 다단으로 서로 엇갈리게 배치되어, 도 4에 나타난 바와 같이 상기 엘리미네이터(830)들 사이를 통과하는 미스트들이 서로 충돌하도록 유도함으로써 미스트의 사이즈(Size)를 확대시키고 이를 통해 중력으로 포집되게 하고, 통과 마찰손실을 최소화시키도록 되어 있다. 또한, 설치높이를 축소시킬 수 있어 설비 제작비를 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 아토마이징 모듈(410)에 의하여 발생되는 마이크로버블은 기포 크기가 작고, 기포의 상승속도가 늦으며, 가스 용해성이 큰 특징이 있으며, 마찰저항을 감소시키고 기포 내 압력이 크고, 접촉면적이 커지며 용해 수축을 동반하는 특징을 가지고 있어, 기체와 액체(1)의 접촉면적을 확대시켜 집진, 탈기, 흡수 성능을 향상시킬 수 있는 특성을 갖고 있다. 이에, 상기 아토마이징 장치(400c)는 상기 기체를 마이크로버블로 생성하여, 유체처리 성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 나아가 액체(1) 속의 부유물질(3)의 부상을 촉진시켜 여과액이 다시 순환공급되도록 한다.
상기 가스공급관(200)과 충돌부재(300)를 포함하는 아토마이징 모듈(410)은 상기 아토마이징 챔버(100) 내에 설치되며, 작동 중지 중일 때는 상기 액체(1)의 수위가 내려가 기체에 노출되지만, 작동 시에는 상기 서브공간(101)이 음(-)압상태가 되면서 수위가 상승하여 상기 액체(1) 내에 침지되며, 유입되는 상기 기체를 상기 액체(1) 내에서 미세화시켜 마이크로버블이 형성되도록 한다.
한편, 상기 아토마이징 장치(400c)는, 도시하지 않았지만 상기 가스공급관(200) 또는 상기 충돌부재(300)와 결합되고, 상기 아토마이징 챔버(100)의 내벽에 결합되어 상기 가스공급관(200)과 상기 충돌부재(300)를 지지하는 지지부를 포함한다. 상기 지지부는 일단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽에 결합하고, 타단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 일측 내벽과 마주보는 타측 내벽에 결합하여 상기 아토마이징 챔버(100) 내부에 그 위치가 고정되도록 설치된다.
상기 유체분리기(500)는, 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 오버플로우 출구(103)와 연통되어, 상기 오버플로우 출구(103)로부터 유출되는 상기 액체(1)와 상기 액체(1)의 수면 위에 존재하는 부유물질(3)이 유입되고, 상기 액체(1)와 상기 부유물질(3)을 각각 분리하여 부유물질(3)은 제거하고 상기 액체(1)만 상기 저장조(600)로 공급하여 상기 저장조(600)의 거품제거 부하를 저감시키는 역할을 한다.
상세하게, 유체분리기(500)는, 분리조(510)와, 격벽부(520)와, 액체공급부(530)를 포함한다. 상기 분리조(510)는 상기 오버플로우 출구(103)와 연통되어 상기 액체(1)와 상기 부유물질(3)이 유입되며 상부가 개방된 형태로 상기 액체(1)와 부유물질(3)이 수용된다. 도면에서 상기 분리조(510)는 상기 오버플로우 되는 액체(1)와 부유물질(3)이 유입되는 제1분리조와 상기 제1분리조의 후방에 상기 격벽부(520)가 위치하는 제2분리조로 형성된 경우를 나타내었으나, 이는 일 실시예로 다양하게 변경 가능하다.
상기 격벽부(520)는, 상기 액체(1)와 상기 부유물질(3)을 분리하는 역할을 한다. 상세하게, 상기 격벽부(520)는 상기 분리조(510)에 대하여 수직방향 또는 경사방향으로 위치하되, 상단부는 상기 분리조(510)의 부유물질(3)보다 높게 돌출되게 위치하고 하단부는 상기 분리조(510)의 저면으로부터 이격되게 위치하여, 상기 부유물질(3)은 상부에서 제거되고 상기 액체(1)만 하측으로 통과하도록 한다.
상기 액체공급부(530)는 일단부는 상기 격벽부(520)의 후방 상기 분리조(510)와 연통되고 타단부는 상기 저장조(600)와 연통되어, 상기 격벽부(520)의 하측으로 통과한 상기 액체(1)를 상기 저장조(600)로 공급하는 역할을 한다. 상기 액체공급부(530)는 상기 액체(1)를 공급하는 공급라인(531)과, 상기 공급라인(531) 상에 배치되어 유량을 조절하는 공급밸브(532)를 포함한다. 여기서, 상기 공급라인(531)은 도면에 나타난 바와 같이 복수개가 분기된 형태로 이루어져 상기 저장조(600)로 상기 액체(1)를 공급할 수 있다.
상기 저장조(600)는, 상기 유체분리기(500)와 연결되어 상기 유체분리기(500)에 의하여 분리된 상기 액체(1)를 유입 및 저장하며, 상기 액체(1)의 종류 및 상기 유체처리설비의 목적에 따라 폐수저장조, 부상조, 액체저장조, 슬러리 부상조 등 다양하게 구성할 수 있다. 가령, 상기 저장조(600)는 상기 유체분리기(500)에서 분리된 상기 액체(1)를 저장하면서 상기 액체(1)에 포함된 침전물을 침전시켜 상등액을 순환공급시킬 수 있으며, 폐수의 경우 바실러스균 또는 수처리 박테리아를 이용하여 상기 액체(1)를 처리할 수 있도록 할 수 있으며, 용존산소량을 증가시킬 수도 있으며, 농축시켜 순환공급할 수 있다.
상기 저장조(600)는 설계에 따라 하나 또는 복수개를 병렬 또는 직렬로 배치할 수 있다. 나아가, 상기 저장조(600)는 상기 유체분리기(500)의 하부에 위치하여 리턴펌프 없이 위치에너지를 이용하여 상기 액체(1)가 유입되게 할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 상기 아토마이징 챔버(100)의 하부와 상기 저장조(600)의 하부에 각각 슬러지 배출부를 구비하여, 유체처리시 발생하는 슬러지를 제거할 수 있도록 할 수 있다.
상기 유체처리설비는, 순환공급부(700)를 설치하여 상기 아토마이징 챔버(100)의 액체(1)를 순환 공급시키는 시스템으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 순환공급부(700)는, 순환공급라인(710)과, 순환펌프(720)와, 유량조절밸브(730)를 포함한다.
상기 순환공급라인(710)은, 일단부는 상기 저장조(600)와 연통되고, 타단부는 상기 아토마이징 챔버(100)의 상부에 연통되게 연결되어, 상기 저장조(600)의 상기 액체(1)를 상기 저장공간의 상부로 순환 공급시키는 역할을 한다.
상기 순환펌프(720)는 상기 순환공급라인(710) 상에 설치되어 상기 액체(1)를 강제 유동시키는 역할을 하며, 공지의 유체펌프 등을 적용할 수 있다.
상기 유량조절밸브(730)는, 상기 순환펌프(720)의 전방과 후방의 상기 순환공급라인(710) 상에 설치되어 유동하는 상기 액체(1)의 유량을 조절하는 역할을 한다.
상기 유체처리설비는, 상기 아토마이징 챔버(100)의 출구와 연통되어, 상기 저장공간 내 상기 기체를 흡입하고, 흡입력에 의하여 상기 저장공간을 음(-)압 상태가 되도록 하여 상기 액체(1)의 수위를 상승시키는 흡입펌프(900)를 더 포함한다.
나아가, 상기 유체처리설비는 상기 흡입펌프(900)로부터 토출되는 상기 기체 내 포함된 잔여분진을 제거하기 위하여 토출챔버(910)를 더 포함한다.
상기 토출챔버(910)는 상기 흡입펌프(900)의 후방 배출라인 상에 설치되며, 기체유입구를 통하여 상기 흡입펌프(900)로부터 유출되는 상기 기체가 유입되고, 내부에서 상기 기체의 유동을 난류상태로 형성하고 유속을 저감시켜 상기 기체 내 포함된 분진을 침전시키는 역할을 한다.
한편, 상기 토출챔버(910)는 상기 토출챔버(910)의 상기 기체유입구에 설치되어 유입되는 상기 기체의 유동이 상기 토출챔버(910) 내에서 난류상태가 되도록 가이드하는 가이드부(920)를 더 포함한다.
상기 가이드부(920)는 유입되는 상기 기체를 하방으로 유도하고 상기 토출챔버(910) 내벽판 충돌하면서 난류가 형성되도록 도시된 바와 같이 하방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하나 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 형상도 가능함은 물론이다.
한편, 도면에서 상기 유체처리설비는 도 1의 아토마이징 모듈(410)를 적용한 경우를 나타내었으나, 이는 일 실시예로, 도 5의 아토마이징 모듈(410b)과, 도 7의 아토마이징 모듈(410c)을 적용할 수 있음은 물론이며, 상기에서 동일한 참조부호는 동일한 구성을 나타낸다.
도 15는 상기 유체처리설비의 작동 시의 상태를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 유체처리설비는, 상기 저장공간 내에 액체(1)가 저장되어 있는 상태에서 상기 흡입펌프(900)를 작동시키면, 상기 서브공간(101)의 내부는 대기압보다 낮은 음압상태가 되면서 외부와 기압차가 발생하게 된다.
이렇게 압력차가 발생하게 되면 상기 서브공간(101) 내 액체(1)의 수위가 높아지면서 상기 가스공급관(200)과 충돌부재(300)가 액체(1)에 침지되고, 유입구를 통하여 상기 기체가 인입된다.
그러면, 상기 가스공급관(200)으로 인입된 기체는 상기 서브공간(101) 내의 액체(1) 내에서 분사되고 상기 충돌부재(300)에 충돌하면서 미세화되면서 마이크로버블이 생성되고 액체(1)와 접촉하게 된다. 상기 마이크로버블로 형성된 상기 기체는 액체(1)와 접촉하면서 유해성분이 용해되거나, 액체(1) 내 상기 기체의 산소가 용해되거나 폭기 및 탈기를 이룬 후 배출된다. 여기서, 상기 유체처리설비는 상기한 바와 같이 상기 서브공간(101)에서는 기체가 미세화되며, 동시에 메인공간(102)에서는 상기 벤츄리모듈(820)을 통하여 액체(1)가 미세화되는 구조로 되어 있다.
한편, 상기한 유체처리설비는 폭기장치, 탈기장치 및 분진처리장치 등에 적용할 수 있다. 이에 대하여 살펴보면, 먼저 상기 유체처리설비는 활성오니법을 위한 폭기장치로 적용할 수 있다. 이를 위해 상기 기체는 대기가스로 이루어져 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 입구로 상기 대기가스를 공급하고, 상기 액체(1)는 미생물을 포함하는 처리수로 이루어져 상기 순환공급라인(710)에 의하여 상기 처리수가 상기 저장공간으로 공급 및 수용되도록 하고, 상기 아토마이징 장치(400c)를 통하여 상기 처리수가 상기 대기가스 중 산소와 서로 접촉되게 하여, 액체(1) 내 산소농도를 증가시키도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 유체처리설비는 탈기장치(Gas stripper)로 적용할 수 있다. 이를 위해 상기 기체는 대기가스로 이루어져 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 입구로 상기 대기가스를 공급하고, 상기 액체(1)는 질소성분을 함유하고 있는 폐수로 이루어져 상기 순환공급라인(710)에 의하여 상기 폐수가 상기 저장공간으로 공급 및 수용되도록 하고, 상기 아토마이징 장치(400c)를 통하여 상기 폐수가 상기 대기가스 중 산소와 서로 접촉되게 하여 상기 폐수 중의 상기 질소를 흡착 제거한다. 이때, 상기 아토마이징 장치(400c)는 기액접촉면적 또는 기체기체 접촉면적을 확대시켜 탈기효과 증대를 유도한다.
또한, 상기 유체처리설비는 분진처리장치로 적용할 수 있다. 이러한 경우 상기 기체는 분진이 포함된 분진가스로 이루어져 상기 아토마이징 챔버(100)의 상기 입구로 상기 분진가스를 공급하고, 상기 액체(1)는 물로 이루어져 상기 순환공급라인(710)에 의하여 상기 물이 상기 저장공간으로 공급 및 수용되도록 하고, 상기 아토마이징 장치(400c)를 통하여 상기 분진가스가 상기 물과 접촉되게 하여 상기 분진가스에 포함된 상기 분진을 상기 물에 흡착시켜 제거한다.
또한, 상기 유체처리설비는 상수도 시스템에 적용할 수 있으며, 이러한 경우 상기 아토마이징 챔버(100) 내의 액체는 원수가 공급된다. 이때 상기 유체처리설비는 상기 원수의 pH가 증가하도록 조절하기 위하여 공급되는 가스를 이산화탄소로 하여 공급할 수 있으며, 또한 상기 원수를 소독하여 수질을 향상시키기 위하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 공급할 수 있다. 여기서, 상기 차아염소산나트륨은 상기 아토마이징 챔버(100) 내 상기 원수에 공급하거나, 상기 저장조(600)에서 공급하거나, 상기 순환공급라인(710) 상에 주입하는 등 상기 원수에 상기 차아염소산나트륨을 공급할 수 있다면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
한편, 상기 유체처리설비를 상수도 시스템에 적용하는 경우에는 도 7의 아토마이징 모듈(410c)을 적용하는 것이 바람직하다. 이는 기체-액체 혼합률 및 반응률이 좋은 상기 유체처리설비가 기존의 이산화탄소가 원수에 잘 녹지 않는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 이산화탄소 공급원에 상기 가스공급관(200)을 간단히 연결하기만 해도 되는 구조이기 때문에 설비비를 저감시킬 수 있기 때문이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

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Claims

아토마이징 장치에 있어서,
액상의 유체가 수용되는 아토마이징 챔버 내에 관 형상을 갖는 삽입단부가 위치하도록 상기 아토마이징 챔버에 삽입되고, 상기 아토마이징 챔버 내로 가스를 공급하며, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 가스가 토출되는 단부가 상기 유체 내에 잠겨있는 가스공급관과, 상기 가스공급관의 단부로부터 이격되게 상기 가스공급관에 고정되고, 상기 가스공급관으로부터 유출되는 상기 가스가 상기 액상의 유체와 충돌하게 하여 상기 액상의 유체 내에서 상기 가스를 아토마이징 시키는 충돌부재를 포함하고,
상기 충돌부재는,
상기 가스공급관의 삽입단부의 상부에 이격되게 배치되고 상기 가스의 유출방향에 대하여 횡 방향으로 배치되어 상기 가스공급관으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하게 하는 제1충돌플레이트와,
상기 제1충돌플레이트의 상부에 이격되게 배치되고 횡 방향으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 하는 제2충돌플레이트를 더 포함하는 아토마이징 장치.
아토마이징 장치에 있어서,
액상의 유체가 수용되는 아토마이징 챔버 내에 관 형상을 갖는 삽입단부가 위치하도록 상기 아토마이징 챔버에 삽입되고, 상기 아토마이징 챔버 내로 가스를 공급하며, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 가스가 토출되는 단부가 상기 유체 내에 잠겨있는 가스공급관과, 상기 가스공급관의 단부로부터 이격되게 상기 가스공급관에 고정되고, 상기 가스공급관으로부터 유출되는 상기 가스가 상기 액상의 유체와 충돌하게 하여 상기 액상의 유체 내에서 상기 가스를 아토마이징 시키는 충돌부재를 포함하고,
상기 충돌부재는,
상기 가스공급관의 삽입단부의 상부에 이격되게 배치되고 상기 가스의 유출방향에 대하여 횡 방향으로 배치되어 상기 가스공급관으로부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하게 하는 제1충돌플레이트와,
상기 제1충돌플레이트의 외곽 상면을 따라 종 방향으로 세워져 절곡되고 단부가 횡 방향을 따라 절곡되어 형성되며 제2충돌플레이트를 더 포함하는 아토마이징 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 가스공급관과 연결되어 상기 아토마이징 챔버 내로 공급되는 상기 가스의 유속을 증가시키는 유속증가수단을 더 포함하는 아토마이징 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1충돌플레이트는, 상기 가스공급관에 결합되는 제1결합부재에 의하여 상기 가스공급관의 상부에 이격되게 배치되는 아토마이징 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1결합부재는, 복수 개가 상기 가스공급관의 삽입단부로부터 외주방향을 따라 이격되게 세워져 결합되는 아토마이징 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제2충돌플레이트는,
상기 제1충돌플레이트의 상면에 세워져 결합되는 복수개의 제2결합부재에 의하여 결합되는 아토마이징 장치.
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청구항 2에 있어서,
상기 제2충돌플레이트는, 상기 제1충돌플레이트와 일체로 형성되는 아토마이징 장치.
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