KR102284856B1 - 버블 및 산화작용을 이용한 수처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버블 및 산화작용을 이용한 수처리 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수처리 장치는, 제1차 처리수의 일부를 이용하여 버블이 포함된 버블수를 생성하는 버블 생성부와; 처리대상수와 상기 버블수가 포함된 유입수가 유입되며, 내주면에 나선형 유로가 형성되어 상기 버블수를 미세화하고 상기 유입수가 와류를 형성하도록 하여 유입시키는 제1유입관과; 내부에서 수처리된 제1차 처리수가 배출되는 제1유출관과; 상기 제1유출관에서 분기되어 상기 제1차 처리수의 일부를 상기 버블생성부에 제공하는 분기관과; 상기 제1유입관의 일단부가 하부측에 연결되고 상기 제1유출관의 일단부가 상부측에 연결되며 상기 버블수의 표면전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 원통형 챔버를 구비하는 제1수처리부를 구비한다.
Description
본 발명은 버블 및 산화작용을 이용한 수처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 버블, 자외선 및 광촉매의 산화작용을 이용하여 수처리를 수행할 수 있는 수처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 물(water)은 그 사용 목적에 따라 식수용, 농업용 또는 공업용 등 다양하게 구분될 수 있는데, 이중에서도 특히 인류의 생활과 밀접하게 연관되어 있는 식수 또는 세면에 사용되는 물의 경우, 그 청결성을 유지하는 것이 가장 중요하다고 할 수 있다.
만약, 음용 또는 세면/세족의 목적으로 사용되는 물이 깨끗하지 못하다면 눈에 보이지 않는 많은 세균들에 의해 복통, 설사, 구토 등 다양한 질병에 걸릴 확률이 높아질 수 있게 된다.
이러한 질병의 생기는 것을 사전에 방지하기 위해, 기존에는 활성탄 필터, 마이크로 필터, 멤브레인 필터 등 다양한 필터들을 적용하여 원수에 포함되어 있는 이물질을 걸러내거나, 또는 자외선(UV) 램프를 이용하여 물에 포함되어 있는 대장균 등의 세균을 살균/처리함으로써, 안심하고 물을 사용할 수 있도록 하였다.
자외선은 200 ~ 400㎚의 파장으로 가시광선의 보랏빛 끝 부분에 바로 인접해 있는 파장이며 가시광선보다 짧은 비가시광선 영역으로 세균의 세포벽을 손상시켜 세포 투과도, 원형질의 콜로이드 성질을 변경시키고, 효소활동을 억제하며, 세포의 DNA와 RNA를 손상시켜 세균을 사멸시킨다.
자외선이 미생물을 사멸시키는 성질을 이용하여 하수처리장이나 양식장에서는 물에 존재하는 세균을 사멸하기 위해 관로에 간단히 연결해 사용할 수 있는 자외선 살균기를 사용하여 왔다.
통상 사용되는 자외선을 이용하는 방법은 투명한 물질로 이루어진 직선 중공관의 형태 즉, 특정적으로 수정관 형태로 이루어진 자외선 램프를 사용하며, 상기 자외선 램프는 석영관 등으로 유체와의 접촉을 보호하고 있다.
이때, 상기 석영관은 연속 사용을 하게 되면 물때, 침전물, 퇴적물과 같은 미생물막 또는 이물질에 의해 오염되어 지는데, 이러한 이물질의 축적은 자외선 램프로부터 유체 내로의 자외선의 전달을 감소시키게 되며, 이로 인해 자외선 광의 세기 감소를 발생시켜 자외선 소독 및 살균의 처리효율을 감소시키는 요인이 되고 있다.
또한 종래기술의 경우, 수처리를 수행함에 있어, 필터 등을 이용하는 물리적 방법 또는 자외선 등을 이용하는 화학적 방법 등을 사용하고 복합적인 수처리가 수행되지 않아 수처리 효율이 낮아 제대로된 수처리가 수행되지 않는다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 버블 및 산화작용을 이용한 수처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 버블수릴 이용한 수처리, 자외선을 이용한 수처리, 광촉매를 이용한 수처리를 포함하여 복합적인 수처리 과정을 통해 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 버블 및 산화작용을 이용한 수처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 수처리 장치는, 제1차 처리수의 일부를 이용하여 버블이 포함된 버블수를 생성하는 버블 생성부와; 처리대상수와 상기 버블수가 포함된 유입수가 유입되며, 내주면에 나선형 유로가 형성되어 상기 버블수를 미세화하고 상기 유입수가 와류를 형성하도록 하여 유입시키는 제1유입관과; 내부에서 수처리된 제1차 처리수가 배출되는 제1유출관과; 상기 제1유출관에서 분기되어 상기 제1차 처리수의 일부를 상기 버블생성부에 제공하는 분기관과; 상기 제1유입관의 일단부가 하부측에 연결되고 상기 제1유출관의 일단부가 상부측에 연결되며 상기 버블수의 표면전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 원통형 챔버를 구비하는 제1수처리부를 구비한다.
상기 제1수처리부는, 압력변화를 위해 내주면에서 외주면으로 갈수록 직경이 점점 커지는 깔때기 단면구조를 각각 가지는 복수의 여과홀이 일정간격마다 형성되며, 속이 빈 원통형 구조로 상기 원통형 챔버 내부에 장착되는 스트레이너와; 상기 원통형 챔버 상부에 장착된 구동모터에 의해 회전하며 상기 스트레이너의 상부에 장착되는 회전판과, 상기 회전판에서 원주방향으로 일정간격마다 구비되고 상기 스트레이너의 상하 길이만큼의 길이를 가지도록 복수개로 돌출되는 스캔봉과, 상기 여과홀에 접촉하도록 상기 스캔봉에 일정간격마다 부착되어 상기 회전판의 회전시에 상기 여과홀에 부착된 이물질을 제거하기 위한 날개를 구비하는 이레이저를 더 구비하고, 상기 제1유입관을 통해 와류형대로 유입된 유입수는 상기 스트레이너의 내부로 유입되어 상기 여과홀을 통해 여과되어 유출되어 상기 제1차 처리수로 상기 제1유출관을 통해 유출되고, 버블수에 흡착 및 응집된 이물질은 상기 여과홀 주변에 남도록 하여 수처리를 수행할 수 있다.
상기 스캔봉에 부착된 날개는 인접되는 스캔봉에 부착된 날개와 원주방향으로 중첩되지 않도록 교차배열구조를 가질 수 있다.
상기 제1수처리부는, 일정 내부공간을 가지면서 상기 원통형 챔버의 내부에 장착되고, 내주면에는 살균을 위한 제1자외선 램프가 일정간격마다 배치되고, 상부는 메쉬망으로 덮여지는 구조를 가지는 원통형 구조의 하우징과; 상기 하우징의 내부공간의 하측으로 유입되는 상기 유입수와 섞이도록 상기 내부공간에 투입되는 복수의 광촉매 담체를 더 구비하여, 상기 하우징의 내부공간으로 유입되는 유입수는 상기 제1자외선 램프의 자외선을 이용하여 살균처리되고, 상기 유입수에 포함된 상기 버블수는 표면 전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하며, 상기 자외선이 조사된 상기 광촉매담체의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 유입수가 정수처리될 수 있다.
상기 광촉매 담체는 이산화티탄(TiO2) 담체이고, 상기 광촉매 담체는 비중이 물의 비중과 동일하거나 약간 크게 하여 물에 잘 섞이도록 할 수 있다.
상기 제1차 처리수가 유입되면 제2수처리를 수행하여 제2차 처리수를 배출하는 제2수처리부를 구비하고, 상기 제2수처리부는, 내부공간을 가지고, 내부공간 내에 관구조로 복수의 제2자외선 램프가 배열된 제1몸체와; 광촉매 재질의 중공사 또는 광촉매가 코팅된 중공사가 투명관에 채워진 구조로, 상기 제1몸체의 내부공간에 상기 제2자외선 램프에 인접 배열되는 복수의 중공사막 필터를 구비하고, 상기 복수의 중공사막 필터는 하단으로 상기 제1차 처리수가 유입되어 상단으로 제2차 처리수가 유출되며, 상기 제2자외선 램프의 자외선이 조사된 상기 중공사막필터의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 유입수가 정수처리될 수 있다.
상기 제1차 처리수가 유입되면 제2수처리를 수행하여 제2차 처리수를 배출하는 제2수처리부를 구비하고, 상기 제2수처리부는, 상기 제1차 처리수가 유입되는 제2유입구와 상기 제2차 처리수가 유출되는 제2유출구가 형성된 통형의 제2몸체와, 상기 제2몸체의 내부에 자외선 광을 조사하는 광원이 수용되는 관(tube) 구조로 배열되는 복수의 제3자외선 램프와; 상기 복수의 제3자외선 램프가 각각 삽입되기 위한 복수의 관통홀이 형성되고, 광촉매 재질로 구성되거나 금속망에 광촉매가 코팅되도록 구성된 메쉬망 구조의 디스크 필터와; 상기 관통홀의 내주면에 각각 장착되는 세척링과; 상기 제3자외선 램프가 상기 관통홀에 삽입된 상태에서 상기 디스크 필터를 상기 제3자외선 램프의 길이방향으로 왕복 이동시키기 위한 구동수단을 구비하고,
상기 디스크 필터는 상기 제1차 처리수가 유입되면, 상기 제3자외선 램프의 자외선이 조사된 상기 디스크 필터의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 제1차처리수가 정수처리되고, 상기 구동수단에 의해 이동되는 상기 디스크 필터에 장착된 상기 세척링에 의해 상기 자외선 램프의 표면에 형성된 미생물막 또는 이물질을 제거할 수 있다.
상기 제2유출구를 통해 유출되는 제2차 처리수를 여과 및 살균하기 위한 여과부를 더 구비하고, 상기 여과부는, 표면에 복수의 관통홀들이 형성되고, 일단은 개방되어 입구가 형성되고 타단은 폐쇄된 관구조의 타공망과, 상기 타공망에 의해 감싸지도록 상기 타공망의 내부에 삽입되는 그래핀 부직포를 구비하여, 상기 제2유출구를 통해 유출되는 제2차 처리수가 입구를 통해 유입되어 상기 그래핀 부직포를 통과하면서 여과 및 살균되어 상기 타공망의 관통홀들로 유출되도록 하고, 상기 그래핀 부직포는 롤타입으로 구비되며, 상기 제2차 처리수가 유입되면, 수압에 의해 롤타입의 그래핀 부직포가 펼쳐지면서 여과기능을 수행할 수 있다.
상기 원통형 챔버의 하부에 쌓인 이물질을 배출하기 위한 드레인관과, 상기 드레인관에 연결된 고액분리기를 구비하여, 분리된 고체물질은 외부로 배출하고, 분리된 액체물질은 상기 버블 생성부로 유입시킬 수 있다.
상기 버블은 나노버블 또는 마이크로 버블일 수 있다.
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본 발명에 따르면, 처리대상부에 대하여 자외선의 살균작용에 의한 살균 수처리와 버블수의 표면 전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 이물질 제거 수처리를 기본적으로 수행하고, 자외선이 조사된 광촉매담체의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 정수처리를 수행하고, 여과과정을 통해 종합적인 수처리가 가능해지는 장점이 있다. 또한 광촉매 디스크 필터를 적용하여 고도산화공정에 따른 수처리와 동시에 자외선 램프의 표면세척이 가능하여 수처리 효율을 향상시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 개략적 사시도이고,
도 2의 도 1의 원통형 챔버 내부에 장착되는 스트레이너의 개략적 사시도 및 단면도이고,
도 3은 도 2의 스트레이너 내부로 이레이저가 삽입되는 과정을 도시한 것이고,
도 4는 광촉매 담체를 이용한 제1수처리부의 개략도이고,
도 5는 중공사막 필터를 이용하여 수처리를 하는 제2수처리부의 구성을 도시한 것이고,
도 6은 디스크 필터를 이용하여 수처리를 하는 제2수처리부의 구성을 도시한 것이고,
도 7은 여과부의 개략도이다.
도 2의 도 1의 원통형 챔버 내부에 장착되는 스트레이너의 개략적 사시도 및 단면도이고,
도 3은 도 2의 스트레이너 내부로 이레이저가 삽입되는 과정을 도시한 것이고,
도 4는 광촉매 담체를 이용한 제1수처리부의 개략도이고,
도 5는 중공사막 필터를 이용하여 수처리를 하는 제2수처리부의 구성을 도시한 것이고,
도 6은 디스크 필터를 이용하여 수처리를 하는 제2수처리부의 구성을 도시한 것이고,
도 7은 여과부의 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치(100)는, 버블생성부(110), 제1유입관(122), 제1유출관(124), 분기관(126), 제1수처리부(130)를 구비한다.
상기 버블생성부(110)는 상기 제1수처리부(130)를 통해 정수 처리된 제1차 처리수의 일부(대략 30%)를 상기 분기관(126)을 통해 공급받아 버블이 포함된 버블수를 생성하여 상기 제1유입관(122)을 통해 상기 제1수처리부(130)에 공급하게 된다. 상기 버블은 나노 사이즈의 나노버블 또는 마이크로 사이즈의 마이크로 버블일 수 있다.
상기 버블생성부는 초음파를 이용한 버블 생성방식, 전기분해를 이용한 버블 생성방식. 감압장치를 이용한 버블생성방식 등을 포함하여 통상의 기술자에게 잘 알려진 방식을 이용하여 버블수를 생성하게 된다.
상기 제1유입관(122)은 상기 버블생성부(100)를 통해 생성된 버블수와 처리대상수가 혼합된 상태의 유입수가 유입되는 관으로, 제1유입관(122)의 내주면에는 나선형 유로(122a)가 형성되는 구조를 가진다. 상기 나선형 유로(122a)는 상기 버블수를 더 미세화하고 상기 유입수가 와류를 형성하도록 하기 위함이다.
상기 제1유입관(122)을 통해 미세버블화 되고 와류가 형성되어 상기 제1수처리부(130)에 유입된 유입수는, 상기 제1수처리부(130)의 원통형 챔버(132)의 내부에서 와류형태로 회전하면서 수처리가 수행되게 된다. 수처리가 수행된 제1차 처리수는 제1유출관(124)을 통해 유출되게 된다.
상기 제1유출관(124)은 상기 제1수처리부(100)의 내부에서 수처리된 제1차 처리수가 배출되는 관이고, 상기 분기관(126)은 상기 제1유출관(124)에서 분기되며 상기 제1유출관(124)을 통해 유출되는 제1차 처리수의 일부(대략 30%)를 상기 버블생성부에 제공하기 위한 관이다.
상기 제1수처리부(130)는 상기 제1유입관(122)의 일단부가 하부측에 연결되고 상기 제1유출관(124)의 일단부가 상부측에 연결되며 상기 버블수의 표면전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 원통형 챔버(132)를 구비하는 구조를 가진다.
또한, 상기 원통형 챔버(132)의 하부에는 상기 원통형 챔버(132)의 하부에 쌓인 이물질을 배출하기 위한 드레인관(142)과, 상기 드레인관(142)에 연결된 고액분리기(140)를 구비할 수 있다. 상기 고액분리기(140)는 고체와 액체를 분리하는 분리기로, 분리된 고체물질은 외부로 배출하고, 분리된 액체물질은 상기 버블 생성부(110)로 유입되도록 할 수 있다.
한편, 상기 제1수처리부(130)의 원통형 챔버(132) 내부에는 수처리를 위한 다양한 구성을 가질 수 있다.
일 예로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 스트레이너와 이레이저를 포함하는 물리적 수처리 구성을 가질 수 있다. 도 2의 (a)는 상기 원통형 챔버 내부에 장착되는 스트레이너(132)의 개략적 사시도이고, 도 2의 (b)는 상기 스트레이너의 단면도이고, 도 3은 개략적으로 도시된 이레이저(135)가 스트레이너(133) 내부로 삽입되는 과정을 도시한 것이다.
상기 스트레이너(133)는 압력변화를 위해 내주면에서 외주면으로 갈수록 직경이 점점 커지는 깔때기 단면구조를 각각 가지는 복수의 여과홀(134)이 일정간격마다 형성되며, 속이 빈 원통형 구조로 상기 원통형 챔버(132) 내부에 장착되게 된다.
상기 여과홀(134)은 도 2의(b)에 도시된 바와 같이, 내주면에 위치한 입구(134a)의 직경보다 외주면에 위치한 출구(134b)의 직경이 더 크도록 내주면에서 외주면으로 갈수록 직경이 점점 커지는 구조를 가질 수 있으며, 이에 따라, 상기 스트레이너(133)의 내부로 유입된 상기 유입수가 압력차이에 따라 상기 여과홀(134b)을 통해 스트레이너(133)의 외부로 유출되면서 수처리가 수행되게 된다. 즉 상기 제1유입관을 통해 와류형대로 유입된 유입수는 상기 스트레이너(133)의 내부로 유입되어 상기 여과홀(134)을 통해 여과되어 유출되어 상기 제1차 처리수로 상기 제1유출관(124)을 통해 유출되는데, 여기서, 상기 처리대상수는 버블수와 반응하고, 버블수에 흡착 및 응집된 이물질은 상기 여과홀(134) 주변에 남고, 이물질이 없는 제1차 처리수 만이 상기 여과홀(134)을 통과하도록 하여 수처리를 수행하게 된다. 이를 위해 상기 여과홀(134)은 이물질이 통과하지 못하면서 물은 통과할 정도의 미세 입구 사이즈를 가져야 할 것이다.
상기 이레이저(135)는 수처리 수행과정에서 상기 스트레이너(133)의 내주면의 여과홀(134) 주변에 묻는 이물질을 제거하여 여과홀(134)이 막히지 않도록 하기 위한 것으로, 회전판(135a), 스캔봉(135b) 및 날개(135c)를 구비한다. 상기 이레이저(135)는 상기 스트레이너(133)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.
상기 회전판(135a)은 상기 원통형 챔버(132) 또는 상기 제1수처리부(130)의 상부에 장착된 구동모터(M)에 의해 회전하며 상기 스트레이너(133)의 상부에 장착되게 된다.
상기 스캔봉(135b)은 상기 회전판(135a)에서 원주방향으로 일정간격마다 돌출되도록 구비되고 상기 스트레이너(133)의 상하 길이만큼의 길이를 가지도록 복수개로 구비될 수 있다. 상기 스캔봉(135b)의 개수는 이물질의 부착정도에 따라 달리 적용될 수 있다.
상기 날개(135c)는 상기 여과홀(134)(구체적으로는 여과홀(134)의 입구(134a))에 접촉하도록 상기 스캔봉(135b)에 일정간격마다 부착되어 상기 회전판(135a)의 회전(자전)시에 회전(공전)하면서 상기 여과홀(134)에 부착된 이물질을 제거하게 된다. 상기 날개(135c)는 테프론 등의 플라스틱 재질로 구비될 수 있으며, 상기 여과홀(134)의 이물질을 제거할 수 있는 재질이면 어느 것이나 사용가능하다.
상기 스캔봉(135b)에 부착된 날개(135c)는 인접되는 스캔봉(135b)에 부착된 날개(135c)와 원주방향으로 중첩되지 않도록 교차배열구조를 가질 수 있다. 이는 어느 하나의 스캔봉(135b)에 부착된 날개(135c)에 의해 이물질이 제거된 여과홀(134)의 경우에는, 바로 인접된 스탠봉(135c)에 부착된 날개(135c)와는 접촉하지 않도록 하여, 이레이저(135)가 상기 스트레이너(133)를 통한 수처리에 방해가 되지 않도록 하여 수처리 효율을 높이면서도 이물질 제거의 효율성을 높이기 위함이다.
상기 제1수처리부(130)의 원통형 챔버(132) 내부에는 수처리를 위한 다양한 구성을 가질 수 있는데, 상기 스트레이너(133) 및 이레이저(135)를 통한 수처리 방법과는 다른 예로, 상기 제1수처리부(130)는 광촉매담체의 고도산화공정(Advacned Oxidation Process)을 이용한 수처리 구성을 가질 수 있다.
도 4는 광촉매 담체를 이용한 제1수처리부의 개략도이다.
도 4체 도시된 바와 같이, 상기 제1수처리부(130)는, 상기 원통형 챔버(132)와 일체형 구조를 가지거나 분리형구조로 상기 원통형 챔버(132)의 내부에 장착되는 구조를 가지는 하우징(136)과, 제1자외선 램프(137a) 및 광촉매 담체(138)를 구비하는 구성을 가진다.
상기 하우징(136)은 일정 내부공간을 가지면서 내주면에는 살균을 위한 상기 제1자외선 램프(137a)가 일정간격마다 배치되고, 상부는 메쉬망(137b)으로 덮여지는 원통형 구조로 구성된다. 상기 메쉬망(137b)은 제1차 처리수는 통과하되, 광촉매 담체(138)는 외부로 유출되지 않도록 한다.
상기 광촉매 담체(138)는 상기 하우징(136)의 내부공간의 하측으로 유입되는 상기 유입수와 섞이도록 상기 내부공간에 투입되게 된다.
상기 광촉매 담체(138)는 이산화티탄(TiO2)이 코팅된 담체이거나 이산화티탄(TiO2)으로 이루어진 담체일 수 있고, 상기 광촉매 담체(138)는 비중이 물의 비중과 동일하거나 약간 크게 하여 물에 잘 섞이도록 구성하게 된다.
이산화티탄(TiO2)은 염소(Cl2)나 오존(O3)보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있는 능력을 갖고 있어 대표적인 광촉매 물질로 널리 사용되고 있다.
상기 광촉매 담체(138)는 자외선을 받으면, 강력한 산화 작용을 하는 수산화물(OH Radical)을 형성하여 살균형 염소나 차아염소산 오존보다도 강력한 산화력을 갖게 된다. 이러한 능력으로 강력한 유기물질들을 산화분해할 수 있기 때문에 공기에 있는 세균이나 휘발성 유기화합물 각종 악취물질에 흡착하여 물과 이산화탄소와 같은 유기물로 분해하게 된다. 하이드록시 라디칼(OH)은 살균용 염소나 차아염소산오존보다도 강력한 산화력을 갖게 된다. 따라서, 위의 반응에 따라 오염방지효과, 수질정화, 공기정화, 살균효과, 냄새 제거효과를 한 번에 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.
결과적으로, 상기 하우징(136)의 내부공간으로 유입되는 유입수는, 상기 제1자외선 램프(137a)의 자외선의 살균작용에 의한 살균 수처리와 상기 유입수에 포함된 상기 버블(137c)의 표면 전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 이물질 제거 수처리를 기본적으로 수행하고, 상기 자외선이 조사된 상기 광촉매담체의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 유입수가 정수처리되는 수처리 과정을 통해 종합적인 수처리가 가능해지게 된다.
상기 하우징(136)의 내부공간에서 수처리된 제1차 처리수는 상기 제1유출관(124)을 통해 유출된다. 그리고 슬러지나 이물질은 상기 하우징(136)의 하부 측에 구비된 드레인관(142)을 통해 외부로 배출되거나 상기 고액분리기(140)로 배출되게 된다.
상기 제1수처리부(130)를 통해 수처리된 제1차 처리수의 경우 원하는 양질의 처리수로 수처리가 수행되지 않을 수도 있다. 이를 위해 제2수처리부(150,160)가 더 구비될 수 있다. 상기 제2수처리부(150,160)는 상기 제1차 처리수가 유입되면 제2수처리를 수행하여 제2차 처리수를 배출하게 된다.
상기 제2수처리부(150,160)는 자외선을 이용한 살균 및 광촉매를 이용한 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)을 이용하여 수처리를 수행하는 것으로 구체적인 예는 도 5 및 도 6을 통해 설명한다.
도 5는 중공사막 필터를 이용하여 수처리를 하는 제2수처리부(150)의 구성을 도시한 것이다. 도 5의 (a)는 평면도이고, 도 5의 (b)의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2수처리부(150)는 제1몸체(152), 중공사막 필터(154), 제2자외선 램프(154)를 구비하여 상기 제1수처리부(130)에서 수처리된 제1차 처리수를 2차적으로 수처리하여 제2차 처리수를 배출하게 된다.
상기 제1몸체(152)는 일정길이의 원통형 구조를 가지며 내부공간을 가지고, 내부공간 내에 관구조로 복수의 제2자외선 램프(156)와 중공사막 필터(154)가 배열되게 된다.
상기 중공사막 필터(154)는 광촉매 재질의 중공사 또는 광촉매가 코팅된 중공사(154b)가 투명관(154a)에 채워진 구조로, 상기 제1몸체(152)의 내부공간에 상기 제2자외선 램프(156)에 인접 배열되는 구조를 가지게 된다. 상기 광촉매는 이산화티탄(TiO2) 일 수 있다.
이에 따라 상기 원통형 구조의 제1몸체(152)의 내부공간에 일정길이를 가지는 제2자외선램프(156)와 일정길이를 가지는 중공사막 필터(154)가 일정 간격을 두고 배열되는 구조를 가지게 된다. 상기 중공사막 필터(154)는 상기 제2자외선 램프(156)에서 조사되는 자외선을 수광할 수 있는 위치로 배열되게 된다.
상기 복수의 중공사막 필터(154)는 하단으로 상기 제1차 처리수가 유입되어 내부에서 고도산화공정에 의해 정수처리가 수행되어 상단으로 제2차 처리수로 하여 유출되는 구성을 가지게 된다.
이때 상기 중공사막 필터(154)로 유입된 제1차 처리수는 상기 자외선에 의한 살균처리도 수행되게 된다.
결과적으로 상기 제1몸체(152)의 내부, 구체적으로는 상기 복수의 중공사막 필터(154)는 하단을 통해 상기 중공사막필터(154)의 내부로 유입되는 상기 제1차 처리수는 상기 제2자외선 램프(156)의 자외선의 살균작용에 의한 살균수처리와 상기 자외선이 조사된 상기 광촉매 중공사의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 제1차 처리수가 정수처리되는 수처리 과정을 통해 종합적인 수처리가 가능해지게 된다.
도 6은 자외선 램프와 메쉬망 구조의 디스크 필터를 이용한 제2수처리부(160)의 구성을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2수처리부(160)는 제2몸체(168), 제3자외선 램프(166), 디스크 필터(165)와 구동수단(미도시)를 구비하여 상기 제1수처리부(130)에서 수처리된 제1차 처리수를 2차적으로 수처리하여 제2차 처리수를 배출하게 된다.
상기 제2몸체(168)는 상기 제1차 처리수가 유입되는 제2유입구(162)와 상기 제2차 처리수가 유출되는 제2유출구(164)가 형성된 원통형으로 구비된다.
상기 제3자외선 램프(166)는 상기 제2몸체(168)의 내부에 자외선 광을 조사하는 광원이 수용되는 관(tube) 구조로 복수로 배열되는 구조를 가진다.
상기 제3자외선 램프(166)는 투명한 물질로 이루어진 직선 중공관의 형태로 이루어진 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3자외선 램프(166)는 석영관의 내부에 자외선 광원이 포함되어 있는 구조를 포함할 수 있다.
상기 디스크 필터(165)는 상기 복수의 제3자외선 램프(166)가 각각 삽입되기 위한 복수의 관통홀(165a)이 형성되고, 광촉매 재질로 구성되거나 금속망에 광촉매가 코팅되도록 구성된 메쉬망 구조를 가진다. 상기 메쉬망은 물이 원활하게 통과할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제2몸체(168)의 내부로 유입되는 상기 제1차 처리수는 상기 제3자외선 램프(166)의 자외선의 살균작용에 의한 살균수처리와 상기 자외선이 조사된 디스크 필터(165)의 상기 광촉매에 의한 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 제1차 처리수가 정수처리되는 수처리 과정을 통해 종합적인 수처리가 가능해지게 된다.
상기 관통홀(165a)의 각각의 내주면에는 세척링(165b)이 장착된다.
상기 세척링(165b)은 상기 제3자외선 램프(166)의 표면에 형성된 미생물막 또는 이물질을 제거하여 자외선 조사 효율을 높이기 위한 것이다. 상기 세척링(165b)은 통상의 기술자에게 잘 알려진 재질의 세척링으로 구비될 수 있고, 자외선 램프(166)의 표면을 따라 이동하면서 표면을 세척하는데 어려움이 없는 재질을 가질 수 있다.
상기 구동수단은 상기 제3자외선 램프(166)가 상기 관통홀165a)에 삽입된 상태에서, 상기 디스크 필터(165)를 상기 제3자외선 램프(166)의 길이방향으로 왕복 이동시켜 상기 세척링(165b)에 의해 상기 제3자외선 램프(166)의 표면이 세척되도록 하기 위한 것이다.
이에 따라, 상기 제2몸체(168) 내부로 상기 제1차 처리수가 유입되면, 상기 제3자외선 램프(166)의 자외선이 조사된 상기 디스크 필터(165)의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 제1차처리수가 정수처리되고, 상기 구동수단에 의해 이동되는 상기 디스크 필터(165)에 장착된 상기 세척링(165b)에 의해 상기 제3자외선 램프(166)의 표면에 형성된 미생물막 또는 이물질을 제거함에 의해 수처리 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에서는 제2수처리부((150,160)가 도 5의 중공사막 필터를 이용한 수처리가 수행되거나 도 6의 디스크 필터를 이용한 수처리가 수행되는 경우를 설명하고 있지만, 필요에 따라, 도 5의 중공사막 필터를 이용한 수처리를 수행한 이후에 도 6의 디스크 필터를 이용한 수처리를 수행하여 정수 효율을 높이는 것이 가능하다.
추가적으로, 도 5의 중공사막 필터를 이용한 수처리가 수행되거나 도 6의 디스크 필터를 이용한 수처리가 수행된 제2차 처리수 또는 도5의 중공사막 필터를 이용한 수처리를 수행한 이후에 도 6의 디스크 필터를 이용한 수처리를 수행한 제2차 처리수에 대하여 여과 및 살균을 위한 여과부(170)를 더 구비할 수 있다.
상기 여과부(170)는, 관형상의 여과하우징(172)과, 금속재질의 타공망(174) 및 그래핀 부직포(176)를 구비한다.
상기 여과하우징(172)은 관 형상으로 구비되고, 상기 타공망(174)은 상기 여과하우징(174) 내부에 삽입되고, SUS 재질로 구비될 수 있으며, 표면에 복수의 관통홀들이 형성되고, 일단은 개방되어 입구가 형성되고 타단은 폐쇄된 관구조로 형성되게 된다.
상기 그래핀 부직포(176)는 상기 타공망(174)에 의해 감싸지도록 상기 타공망(174)의 내부에 삽입되는 구조로 배치된다. 상기 그래핀 부직포(176)는 롤타입으로 말려있는 상태로 상기 타공망(174)의 내부에 삽입되게 된다.
상기 그래핀 부직포(176)는 항균성, 항곰팡이 성능을 가지고 있어 미생물 증식을 억제하는 것으로 알려져 있다. 상기 그래핀 부직포(176)는 일반 부직포에 그래핀이 코팅된 구조나 그래핀 섬유를 포함할 수 있다.
상기 여과부(170)에서는 상기 제2차 처리수가 상기 입구를 통해 유입되면, 상기 타공망(174)의 타단이 폐쇄된 상태이므로, 유입된 제2차 처리수의 수압에 의해, 롤타입으로 말려있는 그래핀 부직포(176)가 타공망(320)의 내부에서 펼쳐지게 되고, 제2차 처리수가 그래핀 부직포(176)를 통과하면서 여과되어 타공망(174)의 관통홀을 통해서 빠져나가게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 처리대상부에 대하여 자외선의 살균작용에 의한 살균 수처리와 버블수의 표면 전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 이물질 제거 수처리를 기본적으로 수행하고, 자외선이 조사된 광촉매담체의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 정수처리를 수행하고, 여과과정을 통해 종합적인 수처리가 가능해지는 장점이 있다. 또한 광촉매 디스크 필터를 적용하여 고도산화공정에 따른 수처리와 동시에 자외선 램프의 표면세척이 가능하여 수처리 효율을 향상시키는 장점이 있다.
110 : 버블 생성부 130 : 제1수처리부
150, 160 : 제2수처리부 170 : 여과부
150, 160 : 제2수처리부 170 : 여과부
Claims (10)
- 제1차 처리수의 일부를 이용하여 버블이 포함된 버블수를 생성하는 버블 생성부와;
처리대상수와 상기 버블수가 포함된 유입수가 유입되며, 내주면에 나선형 유로가 형성되어 상기 버블수를 미세화하고 상기 유입수가 와류를 형성하도록 하여 유입시키는 제1유입관과;
내부에서 수처리된 제1차 처리수가 배출되는 제1유출관과;
상기 제1유출관에서 분기되어 상기 제1차 처리수의 일부를 상기 버블생성부에 제공하는 분기관과;
상기 제1유입관의 일단부가 하부측에 연결되고 상기 제1유출관의 일단부가 상부측에 연결되며 상기 버블수의 표면전하를 이용하여 상기 처리대상수의 이물질을 흡착 및 응집하여 제거하는 원통형 챔버를 구비하는 제1수처리부를 구비하고,
상기 제1수처리부는,
압력변화를 위해 내주면에서 외주면으로 갈수록 직경이 점점 커지는 깔때기 단면구조를 각각 가지는 복수의 여과홀이 일정간격마다 형성되며, 속이 빈 원통형 구조로 상기 원통형 챔버 내부에 장착되는 스트레이너와;
상기 원통형 챔버 상부에 장착된 구동모터에 의해 회전하며 상기 스트레이너의 상부에 장착되는 회전판과, 상기 회전판에서 원주방향으로 일정간격마다 구비되고 상기 스트레이너의 상하 길이만큼의 길이를 가지도록 복수개로 돌출되는 스캔봉과, 상기 여과홀에 접촉하도록 상기 스캔봉에 일정간격마다 부착되어 상기 회전판의 회전시에 상기 여과홀에 부착된 이물질을 제거하기 위한 날개를 구비하는 이레이저를 더 구비하고,
상기 제1유입관을 통해 와류형대로 유입된 유입수는 상기 스트레이너의 내부로 유입되어 상기 여과홀을 통해 여과되어 유출되어 상기 제1차 처리수로 상기 제1유출관을 통해 유출되고, 버블수에 흡착 및 응집된 이물질은 상기 여과홀 주변에 남도록 하여 수처리를 수행함을 특징으로 하는 수처리 장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 스캔봉에 부착된 날개는 인접되는 스캔봉에 부착된 날개와 원주방향으로 중첩되지 않도록 교차배열구조를 가짐을 특징으로 하는 수처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1차 처리수가 유입되면 제2수처리를 수행하여 제2차 처리수를 배출하는 제2수처리부를 구비하고,
상기 제2수처리부는,
내부공간을 가지고, 내부공간 내에 관구조로 복수의 제2자외선 램프가 배열된 제1몸체와;
광촉매 재질의 중공사 또는 광촉매가 코팅된 중공사가 투명관에 채워진 구조로, 상기 제1몸체의 내부공간에 상기 제2자외선 램프에 인접 배열되는 복수의 중공사막 필터를 구비하고,
상기 복수의 중공사막 필터는 하단으로 상기 제1차 처리수가 유입되어 상단으로 제2차 처리수가 유출되며, 상기 제2자외선 램프의 자외선이 조사된 상기 중공사막필터의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 유입수가 정수처리됨을 특징으로 하는 수처리 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1차 처리수가 유입되면 제2수처리를 수행하여 제2차 처리수를 배출하는 제2수처리부를 구비하고,
상기 제2수처리부는, 상기 제1차 처리수가 유입되는 제2유입구와 상기 제2차 처리수가 유출되는 제2유출구가 형성된 통형의 제2몸체와,
상기 제2몸체의 내부에 자외선 광을 조사하는 광원이 수용되는 관(tube) 구조로 배열되는 복수의 제3자외선 램프와;
상기 복수의 제3자외선 램프가 각각 삽입되기 위한 복수의 관통홀이 형성되고, 광촉매 재질로 구성되거나 금속망에 광촉매가 코팅되도록 구성된 메쉬망 구조의 디스크 필터와;
상기 관통홀의 내주면에 각각 장착되는 세척링과;
상기 제3자외선 램프가 상기 관통홀에 삽입된 상태에서 상기 디스크 필터를 상기 제3자외선 램프의 길이방향으로 왕복 이동시키기 위한 구동수단을 구비하고,
상기 디스크 필터는 상기 제1차 처리수가 유입되면, 상기 제3자외선 램프의 자외선이 조사된 상기 디스크 필터의 고도산화공정(Advacned Oxidation Proess)에 의해 상기 제1차처리수가 정수처리되고, 상기 구동수단에 의해 이동되는 상기 디스크 필터에 장착된 상기 세척링에 의해 상기 자외선 램프의 표면에 형성된 미생물막 또는 이물질을 제거함을 특징으로 하는 수처리 장치. - 청구항 7에 있어서
상기 제2유출구를 통해 유출되는 제2차 처리수를 여과 및 살균하기 위한 여과부를 더 구비하고,
상기 여과부는,
표면에 복수의 관통홀들이 형성되고, 일단은 개방되어 입구가 형성되고 타단은 폐쇄된 관구조의 타공망과,
상기 타공망에 의해 감싸지도록 상기 타공망의 내부에 삽입되는 그래핀 부직포를 구비하여,
상기 제2유출구를 통해 유출되는 제2차 처리수가 입구를 통해 유입되어 상기 그래핀 부직포를 통과하면서 여과 및 살균되어 상기 타공망의 관통홀들로 유출되도록 하고,
상기 그래핀 부직포는 롤타입으로 구비되며, 상기 제2차 처리수가 유입되면, 수압에 의해 롤타입의 그래핀 부직포가 펼쳐지면서 여과기능을 수행함을 특징으로 하는 수처리 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 원통형 챔버의 하부에 쌓인 이물질을 배출하기 위한 드레인관과, 상기 드레인관에 연결된 고액분리기를 구비하여, 분리된 고체물질은 외부로 배출하고, 분리된 액체물질은 상기 버블 생성부로 유입시킴을 특징으로 하는 수처리 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 버블은 나노버블 또는 마이크로 버블임을 특징으로 하는 수처리 장치.
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| KR1020200165619A KR102284856B1 (ko) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 버블 및 산화작용을 이용한 수처리 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114918236A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-19 | 山东大学 | 一种垃圾焚烧飞灰水洗反应装置、处理系统及方法 |
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