KR102614559B1 - 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오염수의 가압 및 가속 배출 장치, 오염수의 전자적 기액 반응 장치, 오염수의 기액 분리 장치, 및 오염수의 흡착 분리 장치로 이루어지는 다단의 오염수 기액 반응 장치를 활용하여 순환시켜 배출하도록 함으로써, 오염수의 가압 가속에 의해 오염수의 유체 이송량을 증대시키고, 전자적 기액 반응 장치를 통해 고속의 산화 분해 반응을 유도하고, 기액 분리 장치를 통해 휘발성 유기 화합물(VOC, TOC)를 제거하고, 흡착 분리 장치(활성탄 흡착 기능)를 통해 용존 유기물을 흡착 제거하도록 하여 펌프의 양정 수두 높이를 향상시킬 수 있고, 오염수의 처리 효율을 제고(提高)하면서도 처리 용량을 증가시켜 신속하게 오염수를 처리할 수 있는 보다 친환경적인 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오염수의 가압 및 가속 배출 장치, 오염수의 전자적 기액 반응 장치, 오염수의 기액 분리 장치, 및 오염수의 흡착 분리 장치로 이루어지는 다단의 오염수 기액 반응 장치를 활용하여 순환시켜 배출하도록 함으로써, 오염수의 가압 가속에 의해 오염수의 유체 이송량을 증대시키고, 전자적 기액 반응 장치를 통해 고속의 산화 분해 반응을 유도하고, 기액 분리 장치를 통해 휘발성 유기 화합물(VOC, TOC)를 제거하고, 흡착 분리 장치(활성탄 흡착 기능)를 통해 용존 유기물을 흡착 제거하도록 하여 펌프의 양정 수두 높이를 향상시킬 수 있고, 오염수의 처리 효율을 제고(提高)하면서도 처리 용량을 증가시켜 신속하게 오염수를 처리할 수 있는 보다 친환경적인 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 오폐수 등과 같은 오염물의 처리 시스템은 축산폐수, 가정하수, 공장폐수, 양식(어)장 폐수, 매립지 침출수 등을 정수하기 위해 일련의 물리적 처리(단위조작 : unit operation)와 화학 또는 생물학적 처리(단위공정 : unitprocess)를 조합하여 폐수로부터 오염물질을 대략 3단계 처리로 제거한다.
1차 처리(primary treatment)에서는 폐수중에 포함된 상대적으로 큰 오염물을 균일한 크기의 구멍이 형성된 스크린으로 걸러내는 스크린분리(screening), 물보다 무거운 오염물을 중력에 의해 분리하는 침강분리(sedimentation) 등의 단위조작을 적용하여, 폐수 중에 포함된 부상성 오염물과 침강성 오염물을 일차적으로 제거한다.
2차 처리에서는 응집제, 흡착제 및 살균제등의 각종 약품을 사용하여 현탁부유물을 응집 및 침강시키거나 흡착시키고 병원균을 사멸시키는 등의 화학적 단위 공정과, 미생물의 작용에 의해 비침강성 생분해 유기물을 분해하여 기체로 전환시키거나 부유물로 응집시켜 침강제거하는 등의 생물학적 단위공정을 사용하며, 폐수 중에 포함된 유기물을 주로 제거한다.
3차 처리(또는 고도 처리라고 함)에는 앞서 1차 및 2차 처리에 언급된 여러 가지 단위조작과 단위공정이 복합적으로 적용되며, 1차 및 2차 처리에서 쉽게 제거되지 않는 암모니아, 질소, 인 등을 비롯한 각종 무기물, 휘발성 유기 화합물(VOC), 및 중금속 등을 제거한다.
상기와 같은 일반적인 폐수처리 방법은 유기물과 같은 각종 부유물을 제거하는 공정이 있으며, 이들 부유물의 분리 및 제거는 부유물의 물리화학적 특성(예, 크기, 밀도, 표면 전하등)에 따라 침강분리, 부상 분리 등을 선택적으로 사용한다.
상기 침강분리는 수중에 응집제를 투입하여 혼합, 교반시켜 응괴를 형성하고, 여기에 불순물을 흡착시켜 침전시키는 것으로, 물보다도 무거운 입자는 정체된 물 또는 극히 흐름이 느린 물에서 침강하여 물과 분리하는 방식이다.
상기 부상 분리는 분산매에 분산된 부유상에 공기를 부착시켜 분산매와 공기가 접하고 있는 한계면까지 부상시키는 현상을 말하며, 현탁물의 비중이 물보다 작거나 또는 현탁물에 작은 기포를 부착시켜서 비중을 작게하여 물의 표면에 정지시켜 물로부터 분리하는 방식이다.
그러나, 상기와 같은 1차 내지 3차 처리에서는 응집제, 흡착제 및 살균제 등과 같은 각종 화학 약품을 사용하므로, 환경 문제가 커지게 될 뿐만 아니라, 정체된 물 또는 극히 흐름이 느린 물에서 오염물이 침강하여 물과 분리되므로 오염수 처리시간이 장시간 소요되며, 물이 천천히 흐르도록 넓은 단일의 챔버에 유입시켜 입자를 분리하는 침전지를 설치해야 하므로 처리장의 설치면적과 설치비용이 상승하는 등 오염수 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 오염수의 가압 및 가속 배출 장치, 오염수의 전자적 기액 반응 장치, 오염수의 기액 분리 장치, 및 오염수의 흡착 분리 장치로 이루어지는 다단의 오염수 기액 반응 장치를 활용하여 순환시켜 배출하도록 함으로써, 오염수의 가압 가속에 의해 오염수의 유체 이송량을 증대시키고, 오염수의 처리 효율을 제고(提高)하면서도 처리 용량을 증가시켜 신속하게 오염수를 처리할 수 있는 보다 친환경적인 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템을 제공하는 것이다.
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본 발명의 또 다른 목적은, 오염수의 전자적 기액 반응 장치를 통해 오염수의 가압 및 가속 배출 장치로 유입된 혼합 오염수를 2차 고속 유속에 의한 마찰과 전자기 환경에서의 캐비테이션 발생을 통해 고속의 산화 분해 반응을 통해 오염수 처리 효율을 더욱 높일 수 있는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기액 분리 장치의 타공망을 통해 분리되는 가소성 성분의 버블을 신속하게 보텍스 구조체에 의해 휘발 또는 증발시켜 배출함으로써, 오염수내의 휘발성 유기 화합물(VOC, TOC)를 제거할 수 있는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 흡착 분리 장치의 활성탄 블럭필터를 추가적으로 용존 유기 화합물을 분리 흡착할 수 있는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템은, 제 1 펌프를 통해 오염수를 지속적으로 공급하는 오염수 공급부; 상기 오염수 공급부를 제 1 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 1 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 1 기액 반응 구조체가 형성되는 제 1 기액 반응 챔버; 상기 오염수 공급부로부터 제 2 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 2 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 2 기액 반응 구조체가 형성되는 제 2 기액 반응 챔버; 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버버에 연결되어 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수를 공급받아 혼합된 오염수로 배출하되, 선단에 오염수 개폐 밸브가 형성되는 가압 및 가속 오염수 배출부를 포함하여 이루어지되, 상기 제 1 기액 반응 챔버 압력의 상승과 상기 오염수 개폐 밸브의 개방에 의한 제 2 기액 반응 챔버 내의 오염수 토출 압력 유도에 의해 상기 제 1 기액 반응 챔버와 제 2 기액 반응 챔버 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수가 상기 가압 및 가속 오염수 배출부로 동시에 가압 및 가속되어 토출되는 오염수의 가압 및 가속 배출 장치; 상기 가압 및 가속 오염수 배출부로부터 혼합 오염수를 공급받으며, 내부에는 오염수가 통과하면서 마찰과 전자기파 발생에 의해 기액반응을 추가로 활성화시키는 제 3 기액 반응 구조체가 형성되는 제 3 기액 반응 챔버를 포함하는 오염수의 전자적 기액 반응 장치; 상기 제 3 기액 반응 챔버와 연결되어 오염수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 기액 분리하는 기액 분리 구조체가 형성되는 기액 분리 챔버를 포함하는 오염수의 기액 분리 장치; 상기 제 3 기액 반응 챔버와 연결되어 오염수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 흡착 분리하는 흡착 분리 구조체가 형성되는 흡착 분리 챔버를 포함하는 오염수의 흡착 분리 장치; 및 상기 기액 분리 챔버 및 상기 흡착 분리 챔버에 연결되어 기액 분리 및 흡착 분리된 오염수를 배출하는 오염수 배출부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 상기 제 1 기액 반응 챔버는, 상단부에서 제 1 오염수 공급관을 통해 기액 혼합된 제 1 오염수가 유입되어 하방으로 형성된 제 1 오염수 수직 흐름로를 따라 낙하하면서 마찰에 의해 기액 반응이 이루어지고, 상기 제 1 기액 반응 챔버의 내부에 전자기장을 발생시키는 수직된 원통형상의 제 1 기액 반응 구조체가 형성되어 상기 제 1 오염수 수직 흐름로를 따라 낙하하는 기액 혼합된 제 1 오염수의 기액 반응이 전자기장에 의해 더욱 활성화되어 상측으로는 버블층이 형성되고 하측으로는 액체 층이 형성되어 펌프압에 부가하여 제 1 기액 반응 챔버 내의 압력이 상승하며, 상기 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 상기 제 2 기액 반응 챔버는, 그 하단에 연결된 제 2 오염수 공급관을 통해 기액 혼합된 제 2 오염수가 상측으로 제 2 오염수 수직 흐름로를 따라 공급되면서 유속에 의한 마찰 충돌과 캐비테이션(cabitation) 현상의 유도에 의해 1차 기액 반응이 일어나고, 상기 제 2 기액 반응 챔버의 상부에는 1차 기액 반응된 제 2 오염수를 정전기 방전 방식 분해에 의해 기액 반응을 유도하는 상기 제 2 기액 반응 구조체가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 기액 반응 구조체는, 상기 제 1 기액 반응 챔버의 하측에서 상측으로 수직된 원통형상으로 설치되어지되, 외주연에 제 1 +/- 코일이 감겨지는 원통형 몸체; 상기 원통형 몸체의 상하단에 형성되어 제 1 기액 반응 챔버의 내부에 고정하도록 하는 고정 수단; 및 상기 원통형 몸체의 상하단에 고정되어 자화 특성을 더욱 강화한 자기장 발생을 위한 방향성 규소 강판으로 이루어지며, 상기 제 2 기액 반응 구조체는, 상기 제 2 기액 반응 챔버의 상부 외주연에 형성되어 교류에 의해 외부 유도 자기장을 스위칭되게 발생시키는 제 2 +/- 코일; 상기 제 2 +/- 코일에 대응되는 상기 제 2 기액 반응 챔버의 내측에 수직형태의 'C' 자(字) 형 원통체와 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 또는 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 및 'C' 자(字) 형 원통체가 번갈아 자성 및 반자성 또는 반자성 및 자성의 순서로 외측에서 내측으로 배치되어 수용되는 형태로 이루어지는 다층 극판; 상기 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 제 2 오염수 수직 흐름로와 연통되는 공간에 형성되는 세라믹 유전체를 포함하여 이루어지며, 다수의 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 공간에서 기액 반응된 2차 오염수가 다층 극판과의 직접 접촉과 세라믹 유전체와의 접촉에 의한 정전기 방전 방식에 의해 분해되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오염수의 전자적 기액 반응 장치는, 상기 가압 및 가속 오염수 배출부를 통해 혼합된 제 1 및 제 2 오염수인 기액 반응수를 하단부에서 공급받아 상측으로 전자적 기액 반응 수직 흐름로를 따라 공급되면서 유속에 의한 마찰 충돌로 기액 반응이 이루어짐과 동시에, 상기 제 3 기액 반응 챔버의 내부에 수직된 원통형상으로 설치되어 전자기장을 발생시키는 상기 제 3 기액 반응 구조체가 형성되어 그 둘레에 형성되는 상기 전자적 기액 반응 수직 흐름로를 따라 마찰 상승하는 기액 반응수에 전자기장 발생에 의한 캐비테이션(cabitation) 현상의 유도에 의해 기액 반응을 추가로 활성화하여 상기 제 3 기액 반응 챔버의 상단부를 통해 추가 기액 반응수를 배출하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 기액 반응 구조체는, 제 3 기액 반응 챔버의 하측에서 상측으로 수직된 원통형상으로 설치되어지되, 외주연에 제 3 +/- 코일이 감기는 제 2 원통형 몸체; 상기 원통형 몸체의 상하단에 형성되어 상기 제 3 기액 반응 챔버의 내부에 고정하도록 하는 제 2 고정 수단; 및 상기 원통형 몸체의 상하단에 고정되어 자화 특성을 더욱 강화한 자기장 발생을 위한 제 2 방향성 규소 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 기액 반응 챔버의 후단에는 분기 밸브가 형성되며, 상기 오염수의 기액 분리 장치는 상기 제 3 기액 반응 챔버 및 상기 분기 밸브에 연결되어 추가 기액 반응수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 기액 분리하는 상기 기액 분리 구조체가 형성되는 상기 기액 분리 챔버를 포함하며, 상기 기액 분리 챔버는 두 개의 기액 반응 챔버로 이루어지며, 각각 기액 반응 챔버의 내부에 상기 분기 밸브를 통해 분배되어 유입되는 추가 기액 반응수가 각각 유입되어 유도 흐름체 역할을 통해 낙하되면서 기액 분리되도록 하는 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체가 이격되어 다수개 형성되고, 두 개의 기액 반응 챔버 사이에는 보텍스(vortex) 구조체가 형성되어 다수의 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체의 타공망을 통해 분리되는 가소성 성분의 버블이 상기 보텍스 구조체의 음압 발생에 의해 휘발 또는 증발되어 버블 배출구를 통해 외부로 배출하고, 하측으로는 분리된 액체가 자유낙하되어 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오염수의 흡착 분리 장치는 상기 제 3 기액 반응 챔버 및 상기 분기 밸브와 연결되어 추가 기액 반응수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 흡착분리하는 상기 흡착 분리 구조체가 형성되는 상기 흡착 분리 챔버를 포함하며, 상기 흡착 분리 챔버는 두 개의 흡착 분리 챔버로 이루어지며, 각 흡착 분리 챔버 챔버의 내부에는 상기 분기 밸브를 통해 분배되어 유입되는 추가 기액 반응수가 각각 유입되어 활성탄 흡착 필터가 장착되어 휘발성 유기 가스를 분리 흡착하도록 하는 원기둥 형상의 흡착 분리 구조체가 이격되어 다수개 형성되고, 하측으로는 분리된 액체가 자유낙하되어 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압 및 가속 오염수 배출부를 통해 배출되는 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수는 상기 제 1 펌프를 통해 다시 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버로 공급하도록 하고, 상기 기액 분리 챔버 및 상기 흡착 분리 챔버의 하측으로 분리되어 배출되는 액체는 제 2 펌프를 통해 다시 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버로 공급하거나, 드레인 형태의 오염수 배출부를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템에 의하면, 오염수의 가압 및 가속 배출 장치, 오염수의 전자적 기액 반응 장치, 오염수의 기액 분리 장치, 및 오염수의 흡착 분리 장치로 이루어지는 다단의 오염수 기액 반응 장치를 활용하여 순환시켜 배출하도록 함으로써, 오염수의 가압 가속에 의해 오염수의 유체 이송량을 증대시키고, 오염수의 처리 효율을 제고(提高)하면서도 처리 용량을 증가시켜 신속하게 오염수를 처리할 수 있는 보다 친환경적인 효과가 있다.
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또한, 오염수의 전자적 기액 반응 장치를 통해 오염수의 가압 및 가속 배출 장치로 유입된 혼합 오염수를 2차 고속 유속에 의한 마찰과 전자기 환경에서의 캐비테이션 발생을 통해 고속의 산화 분해 반응을 통해 오염수 처리 효율을 더욱 높일 수 있는 효과도 있다.
또한, 기액 분리 장치의 타공망을 통해 분리되는 가소성 성분의 버블을 신속하게 보텍스 구조체에 의해 휘발 또는 증발시켜 배출함으로써, 오염수내의 휘발성 유기 화합물(VOC, TOC)를 신속히 제거할 수 있는 효과도 있다.
또한, 흡착 분리 장치의 활성탄 블럭필터를 추가적으로 용존 유기 화합물을 분리 흡착할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 개략적인 전체 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 제 1 기액 반응 챔버의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 제 1 기액 반응 챔버의 제 1 기액 반응 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 제 1 기액 반응 챔버의 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 제 2 기액 반응 챔버의 제 2 기액 반응 구조체의 다층 극판을 나타내는 단면도이다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a의 다층 극판의 분극 상태를 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 전자적 기액 반응 장치의 제 3 기액 반응 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 기액 분리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 제 1 기액 반응 챔버의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 제 1 기액 반응 챔버의 제 1 기액 반응 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 제 1 기액 반응 챔버의 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 제 2 기액 반응 챔버의 제 2 기액 반응 구조체의 다층 극판을 나타내는 단면도이다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a의 다층 극판의 분극 상태를 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 전자적 기액 반응 장치의 제 3 기액 반응 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 기액 분리 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 개략적인 전체 구성도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 제 1 기액 반응 챔버의 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 제 1 기액 반응 챔버의 제 1 기액 반응 구조체를 나타내는 단면도이고, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 제 1 기액 반응 챔버의 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 제 2 기액 반응 챔버의 제 2 기액 반응 구조체의 다층 극판을 나타내는 단면도이고, 도 3c 및 도 3d는 도 3a의 다층 극판의 분극 상태를 나타내는 평면도 및 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템의 전자적 기액 반응 장치의 제 3 기액 반응 구조체를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 기액 분리 장치의 개략적인 구성도이다.
먼저 도 1 등에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템(1)은, 원수인 오염수를 공급하는 오염수 공급부(100); 펌프압과 상부 버블층(243)과 하부 액체층의 분리에 의한 전단 챔버인 제 1 기액 반응 챔버(240) 내의 압력의 상승과 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버(240, 250)의 후단에 형성된 오염수 개폐 밸브(280)의 개방에 의한 제 2 기액 반응 챔버(350) 내의 오염수 토출 압력 유도에 의해 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버(240, 250) 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수를 외부로 동시에 순간적인 가압 및 가속에 의해 토출되도록 하는 오염수의 가압 및 가속 배출 장치(200); 내부에 오염수가 통과하면서 마찰과 전자기파 발생에 의해 기액반응을 추가로 활성화시키는 오염수의 전자적 기액 반응 장치(300); 내부에 오염수를 기액 분리하도록 하는 오염수의 기액 분리 장치(400); 내부에 공급받은 오염수를 흡착 필터를 통해 흡착 분리하도록 하는 오염수의 흡착 분리 장치(500); 및 최종적으로 기액 분리 및 흡착 분리된 오염수를 배출하는 오염수 배출부(140)로 크게 이루어진다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템(1)은, 제 1 펌프(110)를 통해 오염수를 지속적으로 공급하는 오염수 공급부(100); 상기 오염수 공급부(100)를 통해 제 1 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 1 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 1 기액 반응 구조체(241)가 형성되는 제 1 기액 반응 챔버(240), 상기 오염수 공급부(100)로부터 제 2 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 2 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 2 기액 반응 구조체(251)가 형성되는 제 2 기액 반응 챔버(250), 상기 제 1 기액 반응 챔버(240), 및 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)에 연결되어 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수를 공급받아 혼합된 오염수로 배출하되, 선단에 오염수 개폐 밸브(280)가 형성되는 가압 및 가속 오염수 배출부(290)를 포함하여 이루어지되, 상기 제 1 기액 반응 챔버(240) 내부 압력의 상승과 상기 오염수 개폐 밸브(280)의 개방에 의한 제 2 기액 반응 챔버(250) 내의 오염수 토출 압력 유도에 의해 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버(240, 250) 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수가 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)로 동시에 가압 및 가속되고 혼합되어 토출되는 오염수의 가압 및 가속 배출 장치(200); 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)로부터 혼합 오염수를 공급받으며, 내부에는 오염수가 통과하면서 마찰과 전자기파 발생에 의해 기액반응을 추가로 활성화시키는 제 3 기액 반응 구조체(311)가 형성되는 제 3 기액 반응 챔버(310)를 포함하는 오염수의 전자적 기액 반응 장치(300); 상기 제 3 기액 반응 챔버(310)에 연결되어 오염수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 기액 분리하는 기액 분리 구조체(411)가 형성되는 기액 분리 챔버(410, 420)를 포함하는 오염수의 기액 분리 장치(400); 상기 기액 분리 챔버(410, 420)에 연결되어 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 흡착 분리하는 흡착 분리 구조체가 형성되는 흡착 분리 챔버(510, 520)를 포함하는 오염수의 흡착 분리 장치(500); 및 상기 기액 분리 챔버(410, 420) 및 상기 흡착 분리 챔버(510, 520)에 연결되어 기액 분리 및 흡착 분리된 오염수를 배출하는 오염수 배출부(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 오염수 공급부(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 펌프(110)를 통해 오염수를 지속적으로 각각 제 1 오염수 및 제 2 오염수 공급관(220, 230)을 경유하여 제 1 기액 반응 챔버(240) 및 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급하는 역할을 수행한다.
물론, 순환 펌프인 제 1 펌프(110)를 통해 후술하는 바와 같이 가압 및 가속 오염수 배출부(290)를 통과한 기액 반응 처리 오염수도 다시 제 1 오염수 및 제 2 오염수 공급관(220, 230)을 통해 제 1 기액 반응 챔버(240) 및 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급할 수도 있다.
여기서, 제 1 오염수 및 제 2 오염수 공급관(220, 230)을 통해 제 1 기액 반응 챔버(240) 및 제 2 기액 반응 챔버(250)로 유입되는 오염수는 미리 오염수를 물리적 처리(단위조작 : unit operation)와 화학 또는 생물학적 처리(단위공정 : unitprocess) 등을 처리한 폐수일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니며, 쉽게 제거되지 않는 암모니아, 질소, 인 등을 비롯한 각종 무기물과 중금속 및 합성유기물 등의 오염물을 갖는 오염수일 수 있다.
상기 오염수의 가압 및 가속 배출 장치(200)는, 제 1 펌프(110)를 통해 상기 오염수 공급부(100)에 연결된 제 1 오염수 공급관(220)을 통해 제 1 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 1 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 1 기액 반응 구조체(241)가 형성되는 제 1 기액 반응 챔버(240); 상기 오염수 공급부(100)에 연결된 제 2 오염수 공급관(230)을 통해 제 2 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 2 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 2 기액 반응 구조체(251)가 형성되는 제 2 기액 반응 챔버(250); 일단은 상기 제 1 기액 반응 챔버(240)에 연결되어 기액 반응된 제 1 오염수과 통과하고 타단은 가압 및 가속 오염수 배출부(290)로 연결되는 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260); 상기 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 하측에 위치하며, 일단은 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)에 연결되어 기액 반응된 제 2 오염수과 통과하고 타단은 상기 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 타단에 연결되는 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270); 및 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)과 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)이 만나는 지점의 후단에 형성되어 배출 압력을 유도하여 기액 반응한 제 1 및 제 2 오염수를 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)로 토출되도록 하는 오염수 개폐 밸브(280)로 이루어지되, 상기 제 1 기액 반응 챔버(240)와 상기 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 압력의 상승과 상기 오염수 개폐 밸브(280)의 개방에 의한 제 2 기액 반응 챔버(250) 내의 오염수 토출 압력 유도에 의해 상기 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250) 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수가 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)로 동시에 가압 및 가속되어 토출되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 기액 반응 챔버(240)에는 제 1 기액 반응 구조체(241)에 의해 펌프(110)의 압력에 의해 제 1 오염수 공급관(220)을 통해 유입된 제 1 오염수가 기액 반응되면서 상측으로는 버블(기체)이 발생되어 기체 버블층(243)이 형성되고, 하측으로는 기액 반응된 제 1 오염수 층(액체 층)으로 분리 형성된다.
여기서, 상기 기체 버블층(243)은 별도의 버블층 주입에 의해 제 1 기액 반응 챔버(240)의 상측에 미리 형성시킬 수도 있다.
상기 오염수 공급부(100)와 제 1 및 제 2 오염수 공급관(220, 230) 사이에는 각각 제 1 및 제 2 기체 공급부(210, 211)가 형성되어 일정 압력으로 기체를 제 1 및 제 2 오염수에 분사하여 기체와 액체(오염수)가 혼합된 형태로 제 1 기액 반응 챔버(240) 및 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급되어 기체와 액체(오염수)의 반응이 촉진될 수 있도록 할 수 있다.
이때 제 1 및 제 2 기체 공급부(210, 211)를 통해 공급되는 가스의 종류는 다양한 종류의 기액 반응을 유도할 수 있는 다양한 기체가 가능하며, 예를 들어, 질소, 산소, 이산화탄소 등일 수 있다.
상기 제 1 오염수 공급관(220)은, 도 2a 등에 도시된 바와 같이, 상기 오염수 공급부(100) 및 제 1 기체 공급부(210)에 연결되어 제 1 펌프(110)의 가압에 의해 기체와 액체(오염수)가 혼합된 형태로 제 1 오염수를 공급하되, 제 1 기액 반응 챔버(240)의 상단부로 연결되어 기액 혼합된 제 1 오염수를 제 1 기액 반응 챔버(240)의 상단부에서 하측으로 자연스럽게 낙하도록 하여 제 1 펌프(110)의 펌프압과 함께 제 1 기액 반응 챔버(240) 내의 기액 반응 분리에 의한 압력이 상승되어진다.
상기 제 2 오염수 공급관(230)은, 도 3a 등에 도시된 바와 같이, 상기 오염수 공급부(100) 및 제 2 기체 공급부(211)에 연결되어 제 1 펌프(110)의 가압에 의해 기체와 액체(오염수)가 혼합된 형태로 제 2 오염수를 공급하되, 제 2 기액 반응 챔버(250)의 하단으로 바로 연결되어 기액 혼합된 제 2 오염수를 제 2 기액 반응 챔버(250)의 하단부에서 상측으로 공급하게 된다.
상기 제 1 기액 반응 챔버(240)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상단부에서 제 1 오염수 공급관(220)을 통해 기액 혼합된 제 1 오염수가 유입되어 하방으로 형성된 제 1 오염수 수직 흐름로(242)를 따라 낙하하면서 마찰되면서 기액 반응이 이루어짐과 동시에, 제 1 기액 반응 챔버(240)의 내부에 수직된 원통형상으로 설치되어 전자기장을 발생시키는 제 1 기액 반응 구조체(241)가 형성되어 그 둘레에 형성되는 상기 제 1 오염수 수직 흐름로(242)를 따라 낙하하는 기액 혼합된 제 1 오염수에 전자기장 발생에 의해 기액 반응을 더욱 활성화시켜 상측으로는 버블층(243)이 형성되고 하측으로는 액체 층이 형성되어 펌프압에 부가하여 제 1 기액 반응 챔버(240) 내의 압력이 상승하도록 유도한다.
상기 제 1 기액 반응 구조체(241)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 기액 반응 챔버(240)의 하측에서 상측으로 수직된 원통형상으로 설치되어지되, 외주연에는 +/- 코일(2411)이 감기며, 비자성체인 PVC 등으로 이루어지는 수직형태의 원통형 몸체(2412), 상기 원통형 몸체(2412)의 상하단에 형성되어 제 1 기액 반응 챔버(240)의 내부에 고정하도록 하는 고정 볼트 등과 같은 고정 수단(2413), 및 상기 원통형 몸체(2412)의 상하단에 고정되어 자화 특성을 더욱 강화한 자기장 발생을 위한 방향성 규소 강판(2414)으로 이루어진다.
상기 방향성 규소 강판은 철에 수%의 규소를 가한 것을 규소강이라 하는데 이것을 냉간 압연한 다음 1,000℃ 이상으로 어닐링한 것으로 일반의 규소 강판에 비해 자화 특성이 매우 좋은 장점이 있다.
상기 제 1 오염수 수직 흐름로(242)에는 원적외선 방사량이 높은 세라믹 볼이 다수 형성되어 버블과 액체의 표면 마찰 증가에 의해 버블를 더욱 작게 미세화할 수 있도록 함이 바람직하다.
한편, 상기 기체 버블층(243)은 별도의 버블층 주입에 의해 제 1 기액 반응 챔버(240)의 상측에 미리 형성시킬 수도 있다.
상기 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)은 그 일단이 상기 제 1 기액 반응 챔버(240)의 하단에 연결되어 기액 반응된 제 1 오염수과 통과하고 타단은 상측으로 절곡되어 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)의 상측인 타단에 연결되어 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)과 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)이 만나는 지점의 후단에 형성된 오염수 개폐 밸브(280)로 연결되어 기액 반응한 제 1 오염수가 통과되도록 한다.
여기서, 상기 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)의 상단(타단)은 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 타단의 하측에 위치하여 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)에 연결되어 기액 반응된 제 2 오염수과 통과하여 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)과 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)이 만나는 지점에서 기액 반응한 제 1 및 제 2 오염수가 동시에 가압되고 혼합되어 토출되어진다.
즉, 제 1 기액 반응 챔버(240)에는 제 1 기액 반응 구조체(241)에 의해 제 1 오염수 공급관(220)을 통해 유입된 제 1 오염수가 기액 반응되면서 상측으로는 버블(기체)이 발생되어 기체 버블층(243)이 형성되고, 하측으로 기액 반응된 액체 층인 제 1 오염수 층으로 분리 형성되어 자연스럽게 펌프압에 부가하여 압력이 상승하게 되고, 제 1 기액 반응 챔버(240)의 하단부에 연결되어 상승 압력을 유지하며 배출되는 기액 반응된 1 오염수가 통과하는 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 압력도 일차적으로 상승된 압력을 유지하게 된다(실제로 제 1 기액 반응 챔버(240)의 최대 압력 상승 후에는 추가 상승되지 않고 그대로 유지됨).
이때, 제 2 기액 반응 챔버(250)의 하단으로 바로 연결되어 기액 혼합된 제 2 오염수를 제 2 기액 반응 챔버(250)의 하단부에서 상측으로 공급하게 되며 제 2 기액 반응 챔버(40) 내의 압력은 제 1 기액 반응 챔버(240)와 이와 연결되어 있는 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 압력보다는 거의 유사하거나 낮게 눌려진상태가 유지된다.
이어서, 후술하는 바와 같이 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)과 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)이 만나는 지점의 후단에 형성된 오염수 개폐 밸브(280)를 폐쇄상태에서 일정 범위 개방하게 되면, 오염수 개폐 밸브(280)의 개방에 의해 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 압력에 의해 유사하거나 낮게 눌려진 압력의 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)의 배출 압력을 자연스럽게 유도하여, 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)의 기액 반응한 제 1 오염수와 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)의 제 2 오염수가 동시에 순간적으로 펌프의 허용 압력보다 더 가압 및 가속되어 오염수 개폐 밸브(280)와 가압 및 가속 오염수 배출부(290)를 통해 강하게 혼합 및 토출되어 압력과 유속의 순간 증가에 의해 기액 반응을 더욱 활성화시키면서 순간적인 토출이 이루어지게 되는 것이다.
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한편, 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)는, 도 3a 등에 도시된 바와 같이, 그 하단에 연결된 제 2 오염수 공급관(230)을 통해 기액 혼합된 제 2 오염수가 제 2 기액 반응 챔버(250)의 하단부에서 상측으로 제 2 오염수 수직 흐름로(252)를 따라 공급되면서 유속에 의한 마찰 충돌(초당 10m의 빠른 유속에 의한 마찰충돌)과 캐비테이션(cabitation) 현상의 유도에 의해 기액 반응을 발생시킨다.
또한, 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)의 상부에는 1차적으로 마찰 충돌과 캐비테이션 현상 유도에 의해 기액 반응이 유도(발생)된 제 2 오염수를 정전기 방전 방식 분해에 의해 기액 반응을 유도하는 제 2 기액 반응 구조체(251)가 설치된다.
상기 제 2 기액 반응 구조체(251)는, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)의 상부 외주연에 형성되어 교류에 의해 외부 유도 자기장을 스위칭되게 발생시키는 +/- 코일(2511), 상기 +/- 코일(2511)에 대응되는 상기 제 2 기액 반응 챔버(250)의 상부 내측에 수직형태의 'C' 자(字) 형 원통체(2511a)와 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체(2511b) 또는 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체(2511b) 및 'C' 자(字) 형 원통체(2511a)가 번갈아 자성 및 반자성 또는 반자성 및 자성의 순서로 외측에서 내측으로 배치되어 수용되는 형태(외부에서 내부로 작아지는 형태)로 이루어지는 다층 극판(2512), 및 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 제 2 오염수 수직 흐름로(252)와 연통되는 공간에 형성되는 세라믹 유전체(2513)로 이루어져, 다수의 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 공간에서 기액 반응된 2차 오염수가 다층 극판 직접 접촉과 세라믹 유전체와의 접촉에 의한 정전기 방전 방식으로 산화 분해되어 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)으로 배출되어진다.
즉, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 다층 극판(2512)이 'C' 자(字) 형(2511a) 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체(2511b)로 번갈아 배치되는 형태로 이루어져 원통체의 상하 및 좌우 극성도 다르게 형성(각 원통체에서 수직으로 분극되고, 또 인접하는 원통체에서 상하 좌우에서 다른 극으로 형성; 도 3c 및 도 3d 참조)되고 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이에는 세라믹 유전체(2513)가 형성되어 정전기 용량이 늘어남과 동시에 분극현상을 최대한 높임으로써, 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 공간을 통과하는 제 2 오염수의 극성 분자 들이 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체로 이루어지는 금속판에 형성된 정전기에 의해 산화 분해되어 진다.
여기서, 다층 극판(2512)의 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체를 내부 자성체와 반자성체로 반복하는 이유는 극성을 유지하는 역할을 수행하는 것으로, 예를 들어 동일 자성체인경우 리액턴스(저항) 증가로 열이 발생하여 소비되는 문제를 해결하기 위한 것이다.
상기 오염수 개폐 밸브(280)는, 도 1 등에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)과 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)이 만나는 지점과 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290) 사이에 형성되어 상기 제 1 기액 반응 오염수 배출관(260)과 제 2 기액 반응 오염수 배출관(270)의 후단에서 일정 범위 개방을 통해 제 1 기액 반응 챔버(240) 보다 낮은 압력 상태의 제 2 기액 반응 챔버(250) 내에 있는 2차 오염수의 토출 압력 유도를 통해 상기 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250) 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수가 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)로 동시에 가압 및 가속되고 혼합하여 동시에 토출되도록 하는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 오염수 개폐 밸브(280)의 개방 범위는 펌프의 압력이나 오염수의 내용물 성분 등에 따라 달라질 수 있으며, 그 개방 범위를 한정하는 것은 아니다.
상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)는, 상기 오염수 개폐 밸브(280)를 통한 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250) 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수의 동시 가압 및 가속에 의해 혼합되어 토출되는 기액 반응수를 후술하는 바와 같이, 오염수의 전자적 기액 반응 장치(300)로 공급하거나, 기체와 액체로 분리하는 기액 분리 챔버인 제 1 내지 제 3 기수 분리 챔버(291, 291, 293)로 공급하는 역할을 수행한다.
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여기서, 상기 기체와 액체로 분리하는 기액 분리 챔버인 제 1 내지 제 3 기수 분리 챔버(291, 291, 293)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)에 분기되어 상기 오염수 개폐 밸브(280)를 통해 가압 및 가속되어 토출되는 혼합된 제 1 및 제 2 오염수인 기액 반응수를 받아들여 상하로 버블(저비중 물질 포함)과 액체(고비중 물질)로 분리하는 제 1 기수 분리 챔버(291), 상기 제 1 기수 분리 챔버(291)의 상측에 연결되어 기수 분리 챔버(291)의 버블(저비중 물질 포함)을 받아들여 재차 버블과 액체로 분리하는 제 2 기수 분리 챔버(292), 및 상기 기수 분리 챔버(291)의 하측에 연결되어 기수 분리 챔버(291)의 고비중 액체를 받아들여 재차 버블과 액체로 분리하는 제 3 기수 분리 챔버(293)로 이루어지되, 제 2 및 제 3 기액 분리 챔버(292, 293)의 상부에는 싸이클론 발생 원리를 이용하는 공지의 보텍스(vortex) 구조체가 형성되어 각각 유입되는 버블과 액체를 소용돌이 발생에 의해 다시 버블과 액체로 분리하여 버블은 상측의 버블 배출구(도면 번호 미부여)를 통해 배출하고 하측에 자유낙하되는 액체는 드레인을 통해 외부로 배출하거나, 순환펌프인 제 1 펌프(110)를 통해 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급할 수 있도록 한다.
여기서, 제 1 내지 제 3 기수 분리 챔버(291, 291, 293)에서 최종적으로 분리된 액체는 다시 상기 제 1 펌프(110)를 통해 각각 제 1 오염수 공급관(220) 및 제 2 오염수 공급관(230)을 통해 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급하여 순환시키는 구조로 형성됨이 더욱 바람직하다.
상기 오염수의 전자적 기액 반응 장치(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)에 분기되어 제 1 내지 제 3 기수 분리 챔버(291, 291, 293)로 공급되지 않는 가압 및 가속되어 토출되는 혼합된 제 1 및 제 2 오염수인 기액 반응수를 공급받아, 내부에 오염수가 통과하면서 마찰과 전자기파 발생에 의해 기액반응을 추가로 활성화시키는 제 3 기액 반응 구조체(311)가 형성되는 제 3 기액 반응 챔버(310)를 포함한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 기액 반응 챔버(310)는 상기 가압 및 가속 오염수 배출부(290)를 통해 혼합된 제 1 및 제 2 오염수인 기액 반응수를 하단부에서 공급받아 상측으로 전자적 기액 반응 수직 흐름로(312)를 따라 공급되면서 유속에 의한 마찰 충돌(초당 10m의 빠른 유속에 의한 마찰충돌)되면서 기액 반응이 이루어짐과 동시에, 제 3 기액 반응 챔버(310)의 내부에 수직된 원통형상으로 설치되어 전자기장을 발생시키는 제 3 기액 반응 구조체(311)가 형성되어 그 둘레에 형성되는 상기 전자적 기액 반응 수직 흐름로(312)를 따라 마찰 상승하는 기액 반응수에 전자기장 발생에 의한 캐비테이션(cabitation) 현상의 유도에 의해 기액 반응을 추가로 활성화하여 제 3 기액 반응 챔버(310)의 상단부를 통해 추가 기액 반응수를 배출할 수 있도록 한다.
이때, 제 3 기액 반응 챔버(310) 내로 공급되는 혼합된 제 1 및 제 2 오염수인 기액 반응수는 실제로 가압 및 가속 오염수 배출부(290)에서의 순간적인 가압 및 가속에 의해 자연스럽게 제 3 기액 반응 챔버(310)의 하측에서 상측으로 빠른 유속에 의해 마찰과 캐비테이션 발생이 일어나면서 통과하게 된다.
제 3 기액 반응 구조체(311)의 구조는 도 2a 및 도 2b의 제 1 기액 반응 구조체(241)와 실질적으로 동일하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 기액 반응 챔버(310)의 하측에서 상측으로 수직된 원통형상으로 설치되어지되, 외주연에는 +/- 코일(3111)이 감기며, 비자성체인 PVC 등으로 이루어지는 수직형태의 원통형 몸체(3112), 상기 원통형 몸체(3112)의 상하단에 형성되어 제 3 기액 반응 챔버(310)의 내부에 고정하도록 하는 고정 볼트 등과 같은 고정 수단(3113), 및 상기 원통형 몸체(3112)의 상하단에 고정되어 자화 특성을 더욱 강화한 자기장 발생을 위한 방향성 규소 강판(3114)으로 이루어진다.
상기 방향성 규소 강판은 철에 수%의 규소를 가한 것을 규소강이라 하는데 이것을 냉간 압연한 다음 1,000℃ 이상으로 어닐링한 것으로 일반의 규소 강판에 비해 자화 특성이 매우 좋은 장점이 있다.
상기 전자적 기액 반응 수직 흐름로(312)에는 원적외선 방사량이 높은 세라믹 볼이 다수 형성되어 버블과 액체의 표면 마찰 증가에 의해 버블를 더욱 작게 미세화할 수 있도록 함이 바람직하다.
한편, 상기 제 3 기액 반응 챔버(310)의 후단에는 분기 밸브(120)가 형성되어 추가 기액 반응수를 분배하여 오염수의 기액 분리 장치(400) 및/또는 오염수의 흡착 분리 장치(500)로 분기하여 공급하도록 함이 바람직하다.
상기 오염수의 기액 분리 장치(400)는 상기 제 3 기액 반응 챔버(310) 및 상기 분기 밸브(120)에 연결되어 추가 기액 반응수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 기액 분리하는 기액 분리 구조체가 형성되는 기액 분리 챔버를 포함한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 기액 분리 챔버는 두 개의 기액 반응 챔버(410, 420)로 이루어지며, 각 기액 반응 챔버(410, 420)의 내부에는 상기 분기 밸브(120)를 통해 분배되어 유입되는 추가 기액 반응수가 각각 유입되어 유도 흐름체 역할을 통해 낙하되면서 기액 분리되도록 하는 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체가 이격되어 다수개(도시된 예에서는 각각 3개씩 총 6개; 411, 412, 413, 421, 422, 423) 형성되고, 두 개의 기액 반응 챔버(410, 420) 사이에는 싸이클론 발생 원리(음압 발생)를 이용하는 공지의 보텍스(vortex) 구조체(430)가 형성되어 다수의 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체의 타공망을 통해 분리되는 버블(가소성 성분)이 보텍스 구조체의 음압 발생에 의해 휘발 또는 증발되어 버블 배출구(도면 번호 미부여)를 통해 배출하고, 하측으로 분리되어 자유낙하되는 액체는 후술하는 순환 펌프인 제 2 펌프(130)를 통해 드레인 형태의 오염수 배출부(140)를 통해 외부로 배출하거나, 다시 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급하여 순환할 수 있도록 한다.
상기 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체(411, 412, 413, 421, 422, 423)는 직경 80mm의 원형 타공망 서스 구조체로 형성됨이 바람직하며, 그 내부에는 원적외선 방사량이 높은 세라믹 볼이 다수 형성되어 버블과 액체의 표면 마찰 증가에 의해 버블를 더욱 작게 미세화할 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 오염수의 흡착 분리 장치(500)는 상기 제 3 기액 반응 챔버(310) 및 상기 분기 밸브(120)와 연결되어 추가 기액 반응수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 흡착분리하는 흡착 분리 구조체가 형성되는 흡착 분리 챔버를 포함한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 흡착 분리 챔버는 두 개의 흡착 분리 챔버(510, 520)로 이루어지며, 각 흡착 분리 챔버 챔버(510, 520)의 내부에는 분기 밸브(120)를 통해 분배되어 유입되는 추가 기액 반응수가 각각 유입되어 흡착 필터(활성탄 블럭필터)가 장착되어 휘발성 유기 가스(액상 유기물 및 VOC 등)를 분리 흡착하도록 하는 원기둥 형상의 흡착 분리 구조체가 이격되어 다수개(도시된 예에서는 각각 2개씩 총 4개; 511, 512, 521, 522) 형성되고, 하측에 자유낙하되는 액체는 후술하는 순환 펌프인 제 2 펌프(130)를 통해 드레인 형태의 오염수 배출부(140)를 통해 외부로 배출하거나, 다시 제 1 기액 반응 챔버(240)와 제 2 기액 반응 챔버(250)로 공급하여 순환할 수 있도록 한다.
본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템
100: 오염수 공급부 110: 제 1 펌프
120: 분기 밸브 130: 제 2 펌프
140: 오염수 배출부
210, 211: 제 1 및 제 2 기체 공급부
220: 제 1 오염수 공급관
230: 제 2 오염수 공급관
240: 제 1 기액 반응 챔버
241: 제 1 기액 반응 구조체
2411: 제 1 +/- 코일 2412: 수직형태의 제 1 원통형 몸체
2413: 제 1 고정 수단 2414: 제 1 방향성 규소 강판
242; 제 1 오염수 수직 흐름로 243: 기체 버블층
250: 제 2 기액 반응 챔버
251: 제 2 기액 반응 구조체
2511: 제 2 +/- 코일
2512: 다층 극판
2513: 세라믹 유전체
252: 제 2 오염수 수직 흐름로
260: 제 1 기액 반응 오염수 배출관
270: 제 2 기액 반응 오염수 배출관
280: 오염수 개폐 밸브
290: 가압 및 가속 오염수 배출부
291, 292, 293: 제 1 내지 제 3 기수 분리 챔버
300: 오염수의 전자적 기액 반응 장치
310: 제 3 기액 반응 챔버
311: 제 3 기액 반응 구조체
3111: 제 3 +/- 코일 3112: 제 2 원통형 몸체
3113: 제 2 고정 수단 3114: 제 2 방향성 규소 강판
312: 전자적 기액 반응 수직 흐름로
400: 오염수의 기액 분리 장치
410, 420: 두 개의 기액 분리 챔버
411, 412, 413, 421, 422, 423: 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체
430: 보텍스 구조체
500: 오염수의 흡착 분리 장치
510, 520: 두 개의 흡착 분리 챔버
511, 512, 521, 522: 원기둥 형상의 흡착 분리 구조체
100: 오염수 공급부 110: 제 1 펌프
120: 분기 밸브 130: 제 2 펌프
140: 오염수 배출부
210, 211: 제 1 및 제 2 기체 공급부
220: 제 1 오염수 공급관
230: 제 2 오염수 공급관
240: 제 1 기액 반응 챔버
241: 제 1 기액 반응 구조체
2411: 제 1 +/- 코일 2412: 수직형태의 제 1 원통형 몸체
2413: 제 1 고정 수단 2414: 제 1 방향성 규소 강판
242; 제 1 오염수 수직 흐름로 243: 기체 버블층
250: 제 2 기액 반응 챔버
251: 제 2 기액 반응 구조체
2511: 제 2 +/- 코일
2512: 다층 극판
2513: 세라믹 유전체
252: 제 2 오염수 수직 흐름로
260: 제 1 기액 반응 오염수 배출관
270: 제 2 기액 반응 오염수 배출관
280: 오염수 개폐 밸브
290: 가압 및 가속 오염수 배출부
291, 292, 293: 제 1 내지 제 3 기수 분리 챔버
300: 오염수의 전자적 기액 반응 장치
310: 제 3 기액 반응 챔버
311: 제 3 기액 반응 구조체
3111: 제 3 +/- 코일 3112: 제 2 원통형 몸체
3113: 제 2 고정 수단 3114: 제 2 방향성 규소 강판
312: 전자적 기액 반응 수직 흐름로
400: 오염수의 기액 분리 장치
410, 420: 두 개의 기액 분리 챔버
411, 412, 413, 421, 422, 423: 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체
430: 보텍스 구조체
500: 오염수의 흡착 분리 장치
510, 520: 두 개의 흡착 분리 챔버
511, 512, 521, 522: 원기둥 형상의 흡착 분리 구조체
Claims (8)
- 제 1 펌프를 통해 오염수를 지속적으로 공급하는 오염수 공급부;
상기 오염수 공급부를 제 1 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 1 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 1 기액 반응 구조체가 형성되는 제 1 기액 반응 챔버; 상기 오염수 공급부로부터 제 2 오염수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 제 2 오염수를 기액 반응하도록 하는 제 2 기액 반응 구조체가 형성되는 제 2 기액 반응 챔버; 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버버에 연결되어 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수를 공급받아 혼합된 오염수로 배출하되, 선단에 오염수 개폐 밸브가 형성되는 가압 및 가속 오염수 배출부를 포함하여 이루어지되, 상기 제 1 기액 반응 챔버 압력의 상승과 상기 오염수 개폐 밸브의 개방에 의한 제 2 기액 반응 챔버 내의 오염수 토출 압력 유도에 의해 상기 제 1 기액 반응 챔버와 제 2 기액 반응 챔버 내의 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수가 상기 가압 및 가속 오염수 배출부로 동시에 가압 및 가속되어 토출되는 오염수의 가압 및 가속 배출 장치;
상기 가압 및 가속 오염수 배출부로부터 혼합 오염수를 공급받으며, 내부에는 오염수가 통과하면서 마찰과 전자기파 발생에 의해 기액반응을 추가로 활성화시키는 제 3 기액 반응 구조체가 형성되는 제 3 기액 반응 챔버를 포함하는 오염수의 전자적 기액 반응 장치;
상기 제 3 기액 반응 챔버와 연결되어 오염수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 기액 분리하는 기액 분리 구조체가 형성되는 기액 분리 챔버를 포함하는 오염수의 기액 분리 장치;
상기 제 3 기액 반응 챔버와 연결되어 오염수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 흡착 분리하는 흡착 분리 구조체가 형성되는 흡착 분리 챔버를 포함하는 오염수의 흡착 분리 장치; 및
상기 기액 분리 챔버 및 상기 흡착 분리 챔버에 연결되어 기액 분리 및 흡착 분리된 오염수를 배출하는 오염수 배출부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 상기 제 1 기액 반응 챔버는, 상단부에서 제 1 오염수 공급관을 통해 기액 혼합된 제 1 오염수가 유입되어 하방으로 형성된 제 1 오염수 수직 흐름로를 따라 낙하하면서 마찰에 의해 기액 반응이 이루어지고, 상기 제 1 기액 반응 챔버의 내부에 전자기장을 발생시키는 수직된 원통형상의 제 1 기액 반응 구조체가 형성되어 상기 제 1 오염수 수직 흐름로를 따라 낙하하는 기액 혼합된 제 1 오염수의 기액 반응이 전자기장에 의해 더욱 활성화되어 상측으로는 버블층이 형성되고 하측으로는 액체 층이 형성되어 펌프압에 부가하여 제 1 기액 반응 챔버 내의 압력이 상승하며,
상기 오염수의 가압 및 가속 배출 장치의 상기 제 2 기액 반응 챔버는, 그 하단에 연결된 제 2 오염수 공급관을 통해 기액 혼합된 제 2 오염수가 상측으로 제 2 오염수 수직 흐름로를 따라 공급되면서 유속에 의한 마찰 충돌과 캐비테이션(cabitation) 현상의 유도에 의해 1차 기액 반응이 일어나고, 상기 제 2 기액 반응 챔버의 상부에는 1차 기액 반응된 제 2 오염수를 정전기 방전 방식 분해에 의해 기액 반응을 유도하는 상기 제 2 기액 반응 구조체가 설치되는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 기액 반응 구조체는:
상기 제 1 기액 반응 챔버의 하측에서 상측으로 수직된 원통형상으로 설치되어지되, 외주연에 제 1 +/- 코일이 감겨지는 원통형 몸체;
상기 원통형 몸체의 상하단에 형성되어 제 1 기액 반응 챔버의 내부에 고정하도록 하는 고정 수단; 및
상기 원통형 몸체의 상하단에 고정되어 자화 특성을 더욱 강화한 자기장 발생을 위한 방향성 규소 강판으로 이루어지며,
상기 제 2 기액 반응 구조체는:
상기 제 2 기액 반응 챔버의 상부 외주연에 형성되어 교류에 의해 외부 유도 자기장을 스위칭되게 발생시키는 제 2 +/- 코일;
상기 제 2 +/- 코일에 대응되는 상기 제 2 기액 반응 챔버의 내측에 수직형태의 'C' 자(字) 형 원통체와 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 또는 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 및 'C' 자(字) 형 원통체가 번갈아 자성 및 반자성 또는 반자성 및 자성의 순서로 외측에서 내측으로 배치되어 수용되는 형태로 이루어지는 다층 극판;
상기 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 제 2 오염수 수직 흐름로와 연통되는 공간에 형성되는 세라믹 유전체를 포함하여 이루어지며,
다수의 'C' 자(字) 형 및 역(逆) 'C' 자(字) 형 원통체 사이의 공간에서 기액 반응된 2차 오염수가 다층 극판과의 직접 접촉과 세라믹 유전체와의 접촉에 의한 정전기 방전 방식에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 오염수의 전자적 기액 반응 장치는, 상기 가압 및 가속 오염수 배출부를 통해 혼합된 제 1 및 제 2 오염수인 기액 반응수를 하단부에서 공급받아 상측으로 전자적 기액 반응 수직 흐름로를 따라 공급되면서 유속에 의한 마찰 충돌로 기액 반응이 이루어짐과 동시에, 상기 제 3 기액 반응 챔버의 내부에 수직된 원통형상으로 설치되어 전자기장을 발생시키는 상기 제 3 기액 반응 구조체가 형성되어 그 둘레에 형성되는 상기 전자적 기액 반응 수직 흐름로를 따라 마찰 상승하는 기액 반응수에 전자기장 발생에 의한 캐비테이션(cabitation) 현상의 유도에 의해 기액 반응을 추가로 활성화하여 상기 제 3 기액 반응 챔버의 상단부를 통해 추가 기액 반응수를 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 3 기액 반응 구조체는:
제 3 기액 반응 챔버의 하측에서 상측으로 수직된 원통형상으로 설치되어지되, 외주연에 제 3 +/- 코일이 감기는 제 2 원통형 몸체;
상기 원통형 몸체의 상하단에 형성되어 상기 제 3 기액 반응 챔버의 내부에 고정하도록 하는 제 2 고정 수단; 및
상기 원통형 몸체의 상하단에 고정되어 자화 특성을 더욱 강화한 자기장 발생을 위한 제 2 방향성 규소 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 3 기액 반응 챔버의 후단에는 분기 밸브가 형성되며,
상기 오염수의 기액 분리 장치는 상기 제 3 기액 반응 챔버 및 상기 분기 밸브에 연결되어 추가 기액 반응수를 공급받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 기액 분리하는 상기 기액 분리 구조체가 형성되는 상기 기액 분리 챔버를 포함하며,
상기 기액 분리 챔버는 두 개의 기액 반응 챔버로 이루어지며, 각각 기액 반응 챔버의 내부에 상기 분기 밸브를 통해 분배되어 유입되는 추가 기액 반응수가 각각 유입되어 유도 흐름체 역할을 통해 낙하되면서 기액 분리되도록 하는 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체가 이격되어 다수개 형성되고, 두 개의 기액 반응 챔버 사이에는 보텍스(vortex) 구조체가 형성되어 다수의 타공망 원기둥 형상의 기액 분리 구조체의 타공망을 통해 분리되는 가소성 성분의 버블이 상기 보텍스 구조체의 음압 발생에 의해 휘발 또는 증발되어 버블 배출구를 통해 외부로 배출하고, 하측으로는 분리된 액체가 자유낙하되어 배출되는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 오염수의 흡착 분리 장치는 상기 제 3 기액 반응 챔버 및 상기 분기 밸브와 연결되어 추가 기액 반응수를 공급 받으며, 내부에는 공급받은 오염수를 흡착분리하는 상기 흡착 분리 구조체가 형성되는 상기 흡착 분리 챔버를 포함하며,
상기 흡착 분리 챔버는 두 개의 흡착 분리 챔버로 이루어지며, 각 흡착 분리 챔버 챔버의 내부에는 상기 분기 밸브를 통해 분배되어 유입되는 추가 기액 반응수가 각각 유입되어 활성탄 흡착 필터가 장착되어 휘발성 유기 가스를 분리 흡착하도록 하는 원기둥 형상의 흡착 분리 구조체가 이격되어 다수개 형성되고, 하측으로는 분리된 액체가 자유낙하되어 배출되는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 가압 및 가속 오염수 배출부를 통해 배출되는 기액 반응된 제 1 및 제 2 오염수는 상기 제 1 펌프를 통해 다시 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버로 공급하도록 하고, 상기 기액 분리 챔버 및 상기 흡착 분리 챔버의 하측으로 분리되어 배출되는 액체는 제 2 펌프를 통해 다시 상기 제 1 및 제 2 기액 반응 챔버로 공급하거나, 드레인 형태의 오염수 배출부를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 다단의 오염수 기액 반응을 이용한 오염수의 순환 및 배출 시스템.
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-
2022
- 2022-01-17 KR KR1020220006838A patent/KR102614559B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0787690B1 (en) | 1996-01-31 | 2002-08-28 | Nippon Petrochemicals Co., Ltd. | Wet oxidizing process of waste soda |
| KR101292731B1 (ko) | 2010-03-15 | 2013-08-02 | 심종섭 | 가스 포집형 기체-액체 반응장치와 이를 이용한 수처리 장치, 가스 정화장치 |
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