KR19980042981A - Sewage treatment device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마를 이용하여 오폐수를 정화하는 오수 정화 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 발생하는 슬리핑 표면 방전(SSD : Slipping Surface Discharge)과 고전압 펄스를 이용하여 다량의 플라즈마를 발생시켜 오폐수를 정화하기 위한 오수 정화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wastewater purification apparatus for purifying wastewater using plasma, and in particular, to purify wastewater by generating a large amount of plasma using a slipping surface discharge (SSD) and high voltage pulses. It relates to a sewage purification device.
본 발명은 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단(100), 오수가 유입되는 오수조(600)에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 슬리핑 표면이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 수단(200), 오수내에서 플라즈마를 발생할 수 있도록 슬리핑 표면에서 기포를 발생시키기 위해 상기 플라즈마 발생 수단(200)으로 공기를 공급하는 공기 공급 수단(300)을 포함하여 구성된다.The present invention is installed in the high voltage pulse generating means 100 for generating a high voltage pulse, the sewage tank 600 into which filthy water is introduced, and the sleeping surface is charged and discharged according to the high voltage pulse supplied from the high voltage pulse generating means 100. Plasma generating means 200 for generating a, it comprises a air supply means 300 for supplying air to the plasma generating means 200 to generate bubbles in the sleeping surface to generate a plasma in the sewage.
본 발명은 다량의 플라즈마를 연속적으로 발생시키므로 중금속에 오염된 오폐수로부터 중금속을 쉽게 분리시켜 제거할 수 있고, 플라즈마와 함께 자외선이 방출되므로 물의 소독이 자연스럽게 이루어므로 염소 소독에 의한 또 다른 오염을 제거할 수 있고, 오존이 발출되므로 물속의 용존 산소량이 증가하여 보다 빠른 정화가 이루어질 수 있다.Since the present invention generates a large amount of plasma continuously, the heavy metal can be easily separated and removed from the wastewater contaminated with heavy metal, and since ultraviolet rays are emitted along with the plasma, the disinfection of water is made naturally, thus eliminating another contamination by chlorine disinfection. In addition, since ozone is emitted, the amount of dissolved oxygen in the water may be increased, thereby enabling faster purification.
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하여 오폐수를 정화하는 오수 정화 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 발생하는 슬리핑 표면 방전(SSD : Slipping Surface Discharge)과 고전압 펄스를 이용하여 다량의 플라즈마를 발생시켜 오폐수를 정화하기 위한 오수 정화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wastewater purification apparatus for purifying wastewater using plasma, and in particular, to purify wastewater by generating a large amount of plasma using a slipping surface discharge (SSD) and high voltage pulses. It relates to a sewage purification device.
일반적으로 오폐수 및 하수의 처리 방법은 오폐수 및 하수 중에 함유된 각종 유,무기물질을 영양원으로 하여 강제 폭기에 의한 호기성 상태에서 미생물을 배양하고, 이렇게 배양된 미생물과 오폐수를 순환시킴으로써 오폐수 및 하수 중에 함유된 각종 유,무기물질을 산화, 분해, 응집, 흡착, 침전 등의 단계적 과정을 통해 제거하는 미생물을 이용한 생물학적 처리 방법이 대부분 채택되어 이용되고 있다.In general, wastewater and sewage treatment methods include cultivating microorganisms in an aerobic state by forced aeration using various organic and inorganic substances contained in wastewater and sewage, and circulating the cultured microorganisms and wastewater in wastewater and sewage. Most biological treatment methods using microorganisms which remove various organic and inorganic substances through gradual processes such as oxidation, decomposition, coagulation, adsorption, and precipitation have been adopted.
이러한 생물학적 오폐수 처리 방법에는 크게 활성오니법과 생물막법 및 이들을 혼용한 방법이 있는데, 이중 활성오니법에서는 유기질분은 주로 세균, 균류를 섭취하는 반면 생물막법에서는 원생동물 특히 섬모충유가 압도적으로 많아 오폐수 처리에 중요한 역할을 하게 된다.Such biological wastewater treatment methods include active sludge method and biofilm method, and a mixture of these methods. Among the activated sludge method, organic matter mainly consumes bacteria and fungi, whereas biofilm method has a large number of protozoa, especially ciliated larvae, for wastewater treatment. It will play an important role.
그러나 생물학적 오폐수 처리 방법은 정상 상태에서 미생물이 담체에 모여 있으므로 용존 산소의 효율적 사용이 저해되는 문제점이 있었다.However, the biological wastewater treatment method has a problem that the effective use of dissolved oxygen is inhibited because the microorganisms are collected in the carrier in the normal state.
또한, 이러한 생물학적 오폐수 처리 방법은 오수에 포함되어 있는 각종 중금속을 제거하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, the biological wastewater treatment method has a problem that it is difficult to remove various heavy metals contained in the wastewater.
상기 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 슬리핑 표면 방전(SSD : Slipping Surface Discharge)과 고전압 펄스를 이용하여 다량의 플라즈마를 발생시켜 오폐수내의 중금속을 제거하고 정화하기 위한 오수 정화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a wastewater purification apparatus for removing and purifying heavy metals in wastewater by generating a large amount of plasma using a sleeping surface discharge (SSD) and a high voltage pulse. .
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단, 오수가 유입되는 오수조에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생 수단으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 슬리핑 표면이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 수단, 오수내에서 플라즈마를 발생할 수 있도록 슬리핑 표면에서 기포를 발생시키기 위해 상기 플라즈마 발생 수단으로 공기를 공급하는 공기 공급 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma for generating a plasma by charging and discharging a sleeping surface according to a high voltage pulse generating means for generating a high voltage pulse and a sewage tank into which sewage flows, and according to a high voltage pulse supplied from the high voltage pulse generating means. And a means for supplying air to the plasma generating means for generating air bubbles in the sleeping surface so as to generate plasma in the sewage.
도 1 은 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 구성도1 is a block diagram of a sewage purification apparatus according to the present invention
도 2 는 도 1 의 플라즈마 발생부의 일실시예의 세부 구조도2 is a detailed structural diagram of an embodiment of the plasma generation unit of FIG.
도 2a 는 플라즈마 발생부의 정단면도2A is a front sectional view of the plasma generating unit;
도 2b 는 도 2a 의 A-A 단면도FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 2A
도 2c 는 도 2c 의 B-B 단면도FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 2C
도 3 은 도 1 의 플라즈마 발생부의 다른 실시예의 세부 구조도3 is a detailed structural diagram of another embodiment of the plasma generation unit of FIG. 1;
도 3a 는 플라즈마 발생부의 정면도3A is a front view of the plasma generating unit
도 3b 는 플라즈마 발생부의 정단면도3B is a sectional front view of the plasma generating unit;
도 3c 는 도 3b의 C-C 단면도3C is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 3B
도 3d 는 도 3b의 D-D 단면도FIG. 3D is a sectional view taken along the line D-D in FIG. 3B
도 4 는 도 1 의 플라즈마 발생부의 또 다른 실시예의 구성도4 is a configuration diagram of another embodiment of the plasma generation unit of FIG.
도 4a 는 플라즈마 발생부의 또 다른 실시예시도4A illustrates another embodiment of the plasma generating unit;
도 4b 는 플라즈마 발생부의 또 다른 실시예의 정면도4B is a front view of another embodiment of a plasma generator;
도 5 는 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 다른 실시예의 구성도5 is a configuration diagram of another embodiment of the sewage purification apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 고전압 펄스 발생부 200 : 플라즈마 발생부100: high voltage pulse generator 200: plasma generator
210, 250, 290 : 양 전극부210, 250, 290: positive electrode portion
211 내지 215, 251 내지 255 : 단위 전극211 to 215, 251 to 255: unit electrode
221 내지 224, 261 내지 264 : 공간부221 to 224 and 261 to 264: space portion
230, 280 : 음 전극부 240, 270 : 절연관230, 280: negative electrode portion 240, 270: insulated tube
241, 271 : 공기 통로 242, 272 : 공기 배출구241, 271: air passage 242, 272: air outlet
281 : 절연 피복 300 : 공기 공급부281: insulation coating 300: air supply
400 : 제어부 500 : 순환부400: control unit 500: circulation unit
510 : 순환 펌프 600 : 오수조510: circulation pump 600: holding tank
700 : 플라즈마700: plasma
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
일반적으로, 플라즈마는 고도로 전리되어 (+)이온과 (-)이온이 동일한 밀도로 존재하여 전기적으로 균형을 이루어 중성이 되어 있는 상태나 또는 그 이온들을 말한다.In general, the plasma is highly ionized, so that the (+) and (-) ions are present at the same density and are electrically balanced and neutral.
이와 같은 플라즈마를 발생시켜 오수를 정화하기 위한 본 발명에 의한 오수 정화 장치는 도 1 에 도시한 바와 같이 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생부(100), 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생부(200), 공기를 공급하믐 공기 공급부(300), 순환 펌프(510)를 이용하여 오수조(600)내의 오수를 순환시키기 위한 순환부(500), 및 상기 고전압 펄스 발생부(100)와 공기 공급부(300)와 순환 펌프(500)를 제어하는 제어부(400)로 구성된다.Sewage purification apparatus according to the present invention for generating such a plasma to purify the sewage is a high voltage pulse generator 100 for generating a high voltage pulse, a plasma generator 200 for generating a plasma, as shown in FIG. The air supply unit 300 for supplying air, the circulation unit 500 for circulating the sewage in the sewage tank 600 using the circulation pump 510, and the high voltage pulse generator 100 and the air supply unit 300 And a control unit 400 for controlling the circulation pump 500.
상기 고전압 펄스 발생부(100)는 고전압 펄스, 즉 10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 발생하여 상기 플라즈마 발생부(200)로 출력한다.The high voltage pulse generator 100 generates a high voltage pulse, that is, a high voltage pulse having a frequency of 10 Hz or more and a voltage of 20 KV or more and outputting the generated voltage to the plasma generator 200.
상기 플라즈마 발생부(200)는 오수가 유입되는 오수조(600)에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생부(100)로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 슬리핑 표면이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 것이다.The plasma generator 200 is installed in the sewage tank 600 into which filthy water flows, and the sleeping surface is charged and discharged according to the high voltage pulse supplied from the high voltage pulse generator 100 to generate plasma.
여기서, 상기 플라즈마 발생부(200)는 도 2 에 도시한 바와 같이 충방전이 이루어지도록 하나 또는 다수의 단위 전극(211 내지 215)과 공간부(221 내지 224)가 교대로 배치되며 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)으로부터 출력되는 고전압 펄스가 일측 단위 전극으로 인가되는 양 전극부(210), 상기 양 전극부(210)의 배면에 배치된 음 전극부(230), 상기 양 전극부(210)와 음 전극부(230)의 사이에 배치되며 상기 양 전극부(210)의 공간부(221 내지 224)에 하나 또는 다수개의 공기 배출구(242)가 형성되어 상기 공기 공급부(300)로부터 주입되는 공기가 배출되도록 하는 절연관(240)으로 이루어진다.Here, in the plasma generator 200, one or a plurality of unit electrodes 211 to 215 and space parts 221 to 224 are alternately arranged to generate charge and discharge as shown in FIG. 2, and the high voltage pulse is generated. The positive electrode portion 210 to which the high voltage pulse output from the means 100 is applied to one side unit electrode, the negative electrode portion 230 disposed on the rear surface of the positive electrode portion 210, the positive electrode portion 210 and The air is disposed between the negative electrode unit 230 and one or more air outlets 242 are formed in the spaces 221 to 224 of the positive electrode unit 210 to inject air from the air supply unit 300. It consists of an insulating tube 240 to be discharged.
상기 공기 공급부(300)는 상기 플라즈마 발생부(200)로 공기를 공급시켜서 오수내에서 플라즈마를 발생하기 위한 절연 캐패시터를 형성시킨다. 즉, 공기 공급부(300)는 플라즈마 발생부(200)로 공기를 공급하여 슬리핑 표면에 기포를 발생시키므로서 절연 캐패시터가 형성되어 플라즈마가 발생할 수 있도록 한다.The air supply unit 300 supplies air to the plasma generator 200 to form an insulation capacitor for generating plasma in the sewage. That is, the air supply unit 300 supplies air to the plasma generating unit 200 to generate air bubbles on the sleeping surface, thereby forming an insulation capacitor to generate plasma.
여기서, 상기 공기 공급부(300)에서는 상기 플라즈마 발생부(200)가 오수내에서 다량의 플라즈마가 발생할 수 있도록 상기 플라즈마 발생부(200)로 특정 가스를 주입하다. 이때, 상기 특정 가스는 이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물이다.In the air supply unit 300, the plasma generator 200 injects a specific gas into the plasma generator 200 to generate a large amount of plasma in the sewage. At this time, the specific gas is nitrogen dioxide gas, helium gas, argon and chlorofluorocarbon gas mixture, chlorofluorocarbon gas, or argon, hydrogen and methane gas mixture.
상기 순환부(500)는 상기 오수조(600) 내의 오수를 순환시켜 오수내의 산소 량을 증가시키도록 하는 것으로, 오수조(600)내의 오수 토출구(620)로부터 오수 토출관(520)을 통해 오수를 유출시키고 오수 유입관(530)과 오수조(600) 내의 오수 유입구(630)를 통해 오수를 유입시키는 순환 펌프(510)로 이루어진다.The circulation unit 500 is to circulate the sewage in the sewage tank 600 to increase the amount of oxygen in the sewage, sewage through the sewage discharge pipe 520 from the sewage discharge port 620 in the sewage tank 600 And a circulation pump 510 for introducing the sewage through the sewage inlet pipe 530 and the sewage inlet 630 in the sewage tank 600.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 작용을 상세히 설명한다.The operation of the sewage purification apparatus according to the present invention thus achieved will be described in detail.
먼저, 오수조(600)의 오수 투입구(610)을 통해 오수를 오수조(600) 안으로 집어 넣은후, 상기 제어부(400)에서 고전압 펄스 발생부(100)와 공기 공급부(300)를 작동시켜 10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 플라즈마 발생부(200)의 전극으로 공급하면서 이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물을 포함하는 공기를 공기 투입관(310)을 통해 절연관(200)의 내부로 유입시킨다.First, the wastewater is inserted into the wastewater tank 600 through the wastewater inlet 610 of the wastewater tank 600, and then the high voltage pulse generator 100 and the air supply unit 300 are operated by the controller 400 to operate the 10 Hz. Nitrogen dioxide gas, helium gas, a mixture of argon and chlorofluorocarbon gas, chlorofluorocarbon gas, or argon and hydrogen, while supplying a high voltage pulse having a frequency higher than or equal to 20 KV to the electrode of the plasma generator 200 The air including the methane gas mixture is introduced into the insulator tube 200 through the air inlet tube 310.
이때, 상기 플라즈마 발생부(200)에서는 상기 고전압 펄스 발생부(100)로부터 공급되는 고전압 펄스와 유입된 공기에 따라 단위 전극(211 내지 215)의 표면이 충방전되면서 플라즈마를 발생하게 된다.In this case, the plasma generator 200 generates plasma by charging and discharging the surfaces of the unit electrodes 211 to 215 according to the high voltage pulse supplied from the high voltage pulse generator 100 and the introduced air.
이와 같이 플라즈마가 발생되는 과정을 도 2를 참조하여 세부적으로 설명하면 다음과 같다.The process of generating the plasma as described above in detail with reference to FIG.
공기 투입관(310)을 통해 절연관(240)으로 플라즈마를 발생시키는 상기 기체 또는 기체 혼합물를 포함하는 공기가 유입되고 이 공기가 공간부(221 내지 224)에 형성된 공기 배출구(242)를 통해 배출되므로써 단위 전극들(211 내지 215) 사이에는 절연 캐패시터가 형성되게 된다. 즉, 오수(710)에 의해 절연되지 않은 상태에서 배출되는 공기에 의해 절연관(240)의 공기 통로(241)와 단위 전극(211 내지 215) 사이의 공간부(221 내지 214)에는 절연 캐패시터가 형성되게 된다.Air including the gas or gas mixture that generates plasma to the insulator tube 240 through the air inlet tube 310 is introduced and the air is discharged through the air outlet 242 formed in the spaces (221 to 224) An insulating capacitor is formed between the unit electrodes 211 to 215. That is, an insulation capacitor is formed in the space portions 221 to 214 between the air passage 241 of the insulation tube 240 and the unit electrodes 211 to 215 by the air discharged without being insulated by the sewage 710. Will be formed.
이때, 양 전극부(210)의 일측 단위 전극(211)에 고전압 펄스가 계속적으로 인가되면서 공기 투입관(310)을 통해 절연관(240)으로 유입되어 공간부(221 내지 224)의 공기 배출구(242)와 절연관(240)의 공기 통로(241) 사이의 공기에 의해 캐패시터가 형성되어 계속적인 충방전이 이루어지므로써 플라즈마가 발생하게 된다.At this time, while a high voltage pulse is continuously applied to one side unit electrode 211 of both electrode portions 210, it is introduced into the insulated tube 240 through the air inlet tube 310 and thus the air outlet port of the spaces 221 to 224. The capacitor is formed by the air between the air passage 241 of the insulator tube 240 and 242 to generate a continuous charge and discharge, thereby generating a plasma.
즉, 단위 전극(211 내지 215)과 음 전극부(230) 사이에 형성된 절연관(240)의 공기 통로(241)와 공간부(221 내지 224)의 공기 배출구(242)를 통과하는 절연체인 공기에 의해 캐패시터가 형성되게 된다.That is, air that is an insulator that passes through the air passage 241 of the insulator tube 240 formed between the unit electrodes 211 to 215 and the negative electrode unit 230 and the air outlet 242 of the space parts 221 to 224. The capacitor is formed by this.
다시말해서, 단위 전극(211)과 음 전극부(230) 사이에 형성된 절연관(240)의 공기 통로(241)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(211, 212) 사이에 형성된 공간부(221)의 공기 배출구(242)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(212)과 음 전극부(230) 사이에 형성된 절연관(240)의 공기 통로(241)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(212, 213) 사이에 형성된 공간부(222)의 공기 배출구(242)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(213)과 음 전극부(230) 사이에 형성된 절연관(240)의 공기 통로(241)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(213, 214) 사이에 형성된 공간부(223)의 공기 배출구(242)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(214)과 음 전극부(230) 사이에 형성된 절연관(240)의 공기 통로(241)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(214, 215) 사이에 형성된 공간부(224)의 공기 배출구(242)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성되고, 단위 전극(215)과 음 전극부(230) 사이에 형성된 절연관(240)의 공기 통로(241)의 절연 공기에 의해 캐패시터가 형성된다.In other words, a capacitor is formed by the insulating air of the air passage 241 of the insulating tube 240 formed between the unit electrode 211 and the negative electrode unit 230, and the space formed between the unit electrodes 211 and 212. A capacitor is formed by the insulated air of the air outlet 242 of the unit 221, and the insulated air of the air passage 241 of the insulated tube 240 formed between the unit electrode 212 and the negative electrode unit 230. The capacitor is formed, the capacitor is formed by the insulating air of the air outlet 242 of the space portion 222 formed between the unit electrodes (212, 213), between the unit electrode 213 and the negative electrode portion 230 The capacitor is formed by the insulated air of the air passage 241 of the insulated tube 240 formed in the capacitor, and the capacitor is formed by the insulated air of the air outlet 242 of the space 223 formed between the unit electrodes 213 and 214. Is formed, and the air passage 24 of the insulating tube 240 formed between the unit electrode 214 and the negative electrode unit 230. A capacitor is formed by the insulation air of 1), and a capacitor is formed by the insulation air of the air outlet 242 of the space portion 224 formed between the unit electrodes 214 and 215, and the unit electrode 215 and the negative A capacitor is formed by the insulating air of the air passage 241 of the insulating tube 240 formed between the electrode portion 230.
이때 상기 고전압 펄스 발생부(100)에서 고전압 펄스를 계속적으로 인가하게 되면 각 단위 전극(211 내지 215) 사이의 공간부(221 내지 224)의 공기 배출구(242)의 절연 공기와 각 단위 전극(211 내지 215)과 일체형의 음 전극부(230) 사이의 절연관(240)의 절연 공기에 의해 형성된 캐패시터에 의해 순차적으로 충방전이 이루어지면서 금속성 플라즈마(700)가 발생하게 된다.In this case, when the high voltage pulse generator 100 continuously applies the high voltage pulse, the insulation air and each unit electrode 211 of the air outlet 242 of the spaces 221 to 224 between the unit electrodes 211 to 215 are applied. 215 to 215 and the metallic plasma 700 is generated by sequentially charging and discharging by a capacitor formed by the insulating air of the insulating tube 240 between the integral negative electrode portion 230.
즉, 인가되는 고전압 펄스와 공급되는 절연 공기에 따라 슬리핑 표면, 즉 절연관(240)인 절연 튜브의 공기 배출구(242) 또는 그에 근접하여 각 캐패시터가 순차적으로 충전과 방전을 하게 되며 각 캐패시터의 방전시 플라즈마(270)가 발생하게 된다.That is, depending on the high voltage pulse applied and the insulated air supplied, each capacitor is sequentially charged and discharged to the air outlet 242 of the sleeping tube, that is, the insulated tube 240, or the proximity of the insulated tube 240, and discharge of each capacitor. The plasma 270 is generated.
이때, 공기 공급부(300)에서는 플라즈마를 발생시키는 가스 또는 가스혼합물 즉, 이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물을 포함하는 공기를 절연관(240)의 공기 통로(241)로 유입시키게 되면 공기 배출구(242)를 통해 플라즈마를 포함하는 공기가 오수로 배출되게 된다. 여기서 배출되는 플라즈마는 금속의 전극으로 금속성 플라즈마가 된다.At this time, the air supply unit 300 includes a gas or gas mixture that generates plasma, that is, nitrogen dioxide gas, helium gas, argon and chlorofluorocarbon gas mixture, chlorofluorocarbon gas, or argon, hydrogen and methane gas mixture. When the air is introduced into the air passage 241 of the insulation tube 240, the air including the plasma is discharged to the sewage through the air outlet 242. The plasma discharged here becomes a metallic plasma as a metal electrode.
이때, 절연관(240)의 내부에는 플라즈마를 발생시키는 가스 또는 가스 혼합물이 분포되어 있으므로 이에 따라 다량의 플라즈마가 발생할 수 있다.At this time, since the gas or the gas mixture for generating a plasma is distributed in the insulating tube 240, a large amount of plasma may be generated accordingly.
배출된 플라즈마는 오수속의 중금속과 결합하여 슬러지 형태로 오수조(600)의 바닥면으로 떨어지게 되며, 이러한 중금속 슬러지는 별도로 제거하면 된다.The discharged plasma is combined with the heavy metal of the sewage flow to fall to the bottom surface of the sewage tank 600 in the form of sludge, such heavy metal sludge may be removed separately.
한편, 제어부(400)에서는 순환 펌프(510)를 작동시켜 상기 오수조(600) 내의 오수를 순환시켜 오수내의 산소량을 증가시키도록 한다. 즉, 순환 펌프(510)를 작동시켜 오수가 오수조(600)내의 오수 토출구(620)로부터 오수 토출관(520)을 통해 나와서 오수 유입관(530)과 오수조(600) 내의 오수 유입구(630)를 통해 유입되도록 하므로써 용존 산소량을 증가시켜 오수 정화가 원활하게 이루어지도록 한다.On the other hand, the control unit 400 operates the circulation pump 510 to circulate the sewage in the sewage tank 600 to increase the amount of oxygen in the sewage. That is, the circulating pump 510 operates the sewage from the sewage discharge port 620 in the sewage tank 600 through the sewage discharge pipe 520, and the sewage inlet pipe 530 and the sewage inlet 630 in the sewage tank 600. ), So that the amount of dissolved oxygen is increased to facilitate the sewage purification.
즉, 플라즈마의 발생으로 물속에는 강렬한 자외선 방출 및 음파와 공동화가 이루어지고, 화학적인 활성 래디칼이 생성되고 새로운 물질, 즉 H2O2, 및 O3등이 생성된다.That is, the generation of plasma causes intense ultraviolet emission and cavitation with sound waves, chemically active radicals are generated, and new materials, namely H 2 O 2 , O 3, and the like are produced.
따라서, 오수속의 산소량이 증가하여 용존 산소량이 증가하고, 자외선에 의해 오수가 살균되게 되며, 동시에 이온이 발생된다.Therefore, the amount of oxygen in the wastewater increases, the amount of dissolved oxygen increases, the wastewater is sterilized by ultraviolet rays, and ions are generated at the same time.
상기 플라즈마 발생부(200)의 다른 실시예는 도 3 에 도시한 바와 같이 단위 전극을 링형으로 형성하여 이루어진다.Another embodiment of the plasma generator 200 is formed by forming a unit electrode in a ring shape as shown in FIG.
즉, 플라즈마 발생부(200)의 다른 실시예는 도 3 에 도시한 바와 같이 충방전이 이루어지도록 링형으로 이루어진 하나 또는 다수의 단위 전극(251 내지 255)과 공간부(261 내지 264)가 교대로 배치되며 상기 고전압 펄스 발생부(100)로부터 출력되는 고전압 펄스가 일측 단위 전극으로 인가되는 양 전극부(250), 원통형으로 이루어져 외주면에 상기 단위 전극(251 내지 255)이 삽입되며 상기 공간부(261 내지 264)에 하나 또는 다수개의 공기 배출구(272)가 형성되고 내부에 공기 통로(271)가 형성되어 상기 공기 공급부(300)로부터 주입되는 공기가 배출되도록 하는 절연관(270), 상기 절연관(270)의 공기 통로(271)에 길이 방향으로 배치되고 절연 피복(281)으로 감싸진 음 전극부(242)로 이루어진다.That is, in another embodiment of the plasma generating unit 200, one or more unit electrodes 251 to 255 and space units 261 to 264 having a ring shape are alternately formed to perform charge and discharge as shown in FIG. The electrode unit 250 is disposed, and the high voltage pulse output from the high voltage pulse generator 100 is applied to one unit electrode, and is formed in a cylindrical shape so that the unit electrodes 251 to 255 are inserted into an outer circumferential surface thereof. To 264, one or a plurality of air outlets 272 are formed, and an air passage 271 is formed therein to allow the air injected from the air supply unit 300 to discharge the insulated tube 270 and the insulated tube ( A negative electrode portion 242 disposed in the air passage 271 of the 270 in the longitudinal direction and wrapped with an insulating coating 281.
이와 같이 이루어지는 플라즈마 발생부(200)의 다른 실시예는 단위 전극(251 내지 255)이 링형태로 이루어지므로 단위 전극(251 내지 255) 간의 대응 면적이 넓어져서 단위 전극(251 내지 255)간에 형성되는 캐패시터의 용량이 커질 수 있으므로 많은 플라즈마를 발생할 수 있다.In another embodiment of the plasma generator 200 formed as described above, since the unit electrodes 251 to 255 are formed in a ring shape, a corresponding area between the unit electrodes 251 to 255 is widened to be formed between the unit electrodes 251 to 255. The capacitance of the capacitor can be large, which can generate a lot of plasma.
공기 투입관(310)을 통해 절연관(270)의 공기 통로(271)로 플라즈마를 발생시키는 상기 기체 또는 기체 혼합물를 포함하는 공기가 유입되고 이 공기가 공간부(261 내지 264)에 형성된 공기 배출구(272)를 통해 배출되므로써 단위 전극들(251 내지 255) 사이에는 절연 캐패시터가 형성되게 된다. 즉, 오수(710)에 의해 절연되지 않은 상태에서 배출되는 공기에 의해 절연관(270)의 공기 통로(271)와 단위 전극(251 내지 255) 사이의 공간부(261 내지 264)에는 절연 캐패시터가 형성되게 된다.Air containing the gas or the gas mixture to generate a plasma into the air passage (271) of the insulator tube (270) through the air inlet tube 310 is introduced into the air outlet port (261 to 264) By discharging through 272, an insulating capacitor is formed between the unit electrodes 251 to 255. That is, an insulation capacitor is formed in the spaces 261 to 264 between the air passage 271 of the insulation tube 270 and the unit electrodes 251 to 255 by the air discharged without being insulated by the sewage 710. Will be formed.
이때, 양 전극부(250)의 일측 단위 전극(251)에 고전압 펄스가 계속적으로 인가되면서 공기 투입관(310)을 통해 절연관(270)의 공기 통로(271)로 유입되어 공간부(261 내지 264)의 공기 배출구(272)와 절연관(270)의 공기 통로(271) 사이에 배출된 공기에 의해 캐패시터가 형성되어 계속적인 충방전이 이루어지므로써 플라즈마(700)가 발생하게 된다.At this time, while a high voltage pulse is continuously applied to one side unit electrode 251 of both electrode portions 250, it is introduced into the air passage 271 of the insulated tube 270 through the air inlet tube 310 and thus the spaces 261 ˜. A capacitor is formed by the air discharged between the air outlet 272 of the 264 and the air passage 271 of the insulator tube 270 to generate a continuous charge and discharge, thereby generating a plasma 700.
또한, 본 발명에 의한 플라즈마 발생부(200)의 또 다른 실시예는 도 4 에 도시한 바와 같이 두 개의 전극으로 간단하게 구현할 수 있다. 즉, 플라즈마 발생부의 또 다른 실시예는 절연관을 튜브 형태로 하고 양 및 음 전극부를 각각 일체로 형성한다.In addition, another embodiment of the plasma generating unit 200 according to the present invention can be simply implemented as two electrodes as shown in FIG. That is, another embodiment of the plasma generating unit has an insulated tube in the form of a tube and integrally forms the positive and negative electrode units, respectively.
다시말해서, 상기 플라즈마 발생부(200)의 또 다른 실시예는 도 4 에 도시한 바와 같이 튜브의 형태로 이루어지며 내부에 공기 통로(271)가 형성되고 외주면에 다수의 공기 배출구(272)가 형성되어 공기 공급부로부터 공급되는 공기가 공기 통로(271)와 공기 배출구(272)를 통해 배출되도록 하는 절연관(270), 상기 절연관(270)의 일단부에 상기 절연관(270)을 막고 감싸면서 절연관의 내부 공기 통로(271)에 원통형의 막대 모양으로 형성된 양전극(290), 및 상기 절연관(270)의 타단부의 외주면에 링형으로 형성된 음전극(291)으로 이루어진다.In other words, another embodiment of the plasma generator 200 is formed in the form of a tube as shown in FIG. 4, and an air passage 271 is formed therein, and a plurality of air outlets 272 are formed on an outer circumferential surface thereof. Insulating tube 270 to allow the air supplied from the air supply unit to be discharged through the air passage 271 and the air outlet 272, while covering and wrapping the insulating tube 270 on one end of the insulating tube 270 A positive electrode 290 formed in a cylindrical rod shape in the inner air passage 271 of the insulated tube, and a negative electrode 291 formed in a ring shape on the outer peripheral surface of the other end of the insulated tube 270.
이와 같이 이루어지는 플라즈마 발생부(200)의 또 다른 실시예의 작동을 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of another embodiment of the plasma generating unit 200 formed as described above will be described with reference to FIG. 4.
오수(710)가 오수조(600)의 내부에 채워져 있는 상태에서 상기 공기 공급부(300)로부터 공기가 주입되고 고전압 펄스 발생부(100)에서 고전압을 인가하면 공기에 의해 양전극(290)과 음전극(291) 사이에는 충방전이 이루어지게 되어 플라즈마(700)가 발생된다.When the filthy water 710 is filled in the sewage tank 600, air is injected from the air supply unit 300, and when a high voltage is applied from the high voltage pulse generator 100, the positive electrode 290 and the negative electrode ( The charging and discharging is performed between the 291 to generate the plasma 700.
한편, 공기가 물보다 가벼워서 공기가 오수 속에서 물위로 올라가려는 성질이 있으므로 길이 방향으로 길게 형성된 플라즈마 발생부(200)를 오수조(600)의 바닥면에 수직 방향으로 설치하게 되면 보다 많은 공기가 공기 배출구로 배출될 수 있다. 즉, 도 5 에 도시한 바와 같이 링형으로 단위 전극이 형성된 플라즈마 발생부(200)의 다른 실시예를 오수조(600)의 바닥면과 수직되게 세로로 세워서 설치하면 절연관의 외주면의 공간부(261 내지 264)에 형성된 공기 배출구(272)에 의해 모든 방향으로 공기가 배출되게 되므로 다량의 플라즈마가 발생될 수 있다.On the other hand, since the air is lighter than water, the air tends to rise above the water in the sewage, so when the plasma generator 200 formed in the longitudinal direction is installed in the vertical direction on the bottom surface of the sewage tank 600, more air is generated. Can be discharged to an air outlet. That is, as shown in FIG. 5, when another embodiment of the plasma generating unit 200 in which the unit electrodes are formed in a ring shape is installed vertically perpendicular to the bottom surface of the sewage tank 600, the space portion of the outer peripheral surface of the insulating tube ( Since air is discharged in all directions by the air outlets 272 formed at 261 to 264, a large amount of plasma may be generated.
또한, 많은 양의 플라즈마를 발생시키기 위해서는 고주파 발생부(200)에서 10Hz 이상의 고주파수를 갖고 20KV 이상의 고전압으로 이루어진 고전압 펄스를 발생시키면서 공기 공급부(300)에서 보다 많은 공기를 투입하면 된다.In addition, in order to generate a large amount of plasma, more air may be introduced from the air supply unit 300 while generating a high voltage pulse having a high frequency of 10 Hz or more and a high voltage of 20 KV or more in the high frequency generator 200.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 오수 정화 장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the wastewater purification apparatus according to the present invention has the following effects.
첫째, 다량의 플라즈마를 연속적으로 발생시키므로 중금속에 오염된 오폐수로부터 중금속을 쉽게 분리시켜 제거할 수 있다. 또한 유해한 혼합물, 즉 페놀, 포르말등을 제거할 수 있다.First, since a large amount of plasma is continuously generated, the heavy metal can be easily separated and removed from the wastewater contaminated with heavy metal. It is also possible to remove harmful mixtures such as phenols, formals and the like.
둘째, 플라즈마와 함께 자외선이 방출되므로 식수 또는 오수내의 소독이 자연스럽게 이루어므로 염소 소독에 의한 또 다른 오염을 제거할 수 있다.Second, since ultraviolet rays are emitted along with the plasma, disinfection in drinking water or sewage is naturally performed, and thus another contamination by chlorine disinfection can be removed.
셋째, 오존이 발출되므로 물속의 용존 산소량이 증가하여 보다 빠른 정화가 이루어질 수 있다.Third, since ozone is emitted, the amount of dissolved oxygen in the water increases, so that faster purification can be achieved.
넷째, 염소등에 의한 별도의 소독 작업 없이도 물이 소독되게 되어, 수영장과 같이 다량의 물을 소독해야 하는 경우에는 세균을 쉽게 제거하여 눈병등을 예방할 수 있으며, 별도의 정화 작업 시간을 두지 않고 계속적으로 정화 작업을 수행할 수 있으므로 하루 종일 깨끗한 물을 유지할 수 있다.Fourth, the water is sterilized without additional disinfection by chlorine, and when it is necessary to disinfect a large amount of water, such as a swimming pool, bacteria can be easily removed to prevent eye diseases. Purification can be done to keep clean water all day long.
다섯째, 구조가 간단하므로 제작이 간편하며, 오래 사용할 수 있다.Fifth, because the structure is simple, the production is easy, and can be used for a long time.
여섯째, 고전압 펄스 신호를 주기적으로 발생시키므로써 전력 소모가 적다.Sixth, power consumption is low by periodically generating a high voltage pulse signal.
일곱째, 의학적 용도로 오일을 활성화시킬 수 있다.Seventh, the oil can be activated for medical use.
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