KR19980082104A - 오수 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압 펄스를 이용하여 발생된 플라즈마로 오폐수를 정화하는 오수 정화 장치에 관한 것으로, 특히 오폐수를 유도관을 통해 유도하면서 플라즈마를 공급하여 정화하기 위한 오수 정화 장치에 관한 것이다.

본 발명은 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단, 오수조내의 상부에 설치되어 오수 줄기를 형성하면서 떨어지도록 유도하고, 상기 고전압 발생 수단으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 충방전되어 플라즈마를 발생하고, 발생된 플라즈마가 오수 줄기의 표면에 유도되어 오수를 정화하도록 하는 플라즈마 발생 및 유도 수단, 오수의 정화를 위해 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단을 통해 공급된 오수조 내부의 오수를 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단으로 재공급하기 위한 순환 수단, 상기 오수조내의 오수의 수위를 감지하는 수위 감지 수단, 및 상기 수위 감지 수단으로부터 출력되는 감지 신호에 따라 상기 순환 수단과 고전압 펄스 발생 수단을 제어하기 위한 제어 수단으로 구성된다.

따라서 본 발명은 다량의 플라즈마를 연속적으로 발생시키므로 중금속에 오염된 오폐수로부터 중금속을 쉽게 분리시켜 제거할 수 있다. 또한 오수로부터 유해한 혼합물, 즉 페놀을 쉽게 제거할 수 있고, 플라즈마와 함께 자외선이 방출되므로 식수 또는 오수내의 소독이 자연스럽게 이루어므로 염소 소독에 의한 또 다른 오염을 제거할 수 있고, 오존이 방출되므로 물속의 용존 산소량이 증가하여 보다 빠른 정화가 이루어질 수 있고, 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.

Description

오수 정화 장치(APPARATUS CLEANING WATER)

본 발명은 고전압 펄스를 이용하여 발생된 플라즈마로 오폐수를 정화하는 오수 정화 장치에 관한 것으로, 특히 오폐수를 유도관을 통해 유도하면서 플라즈마를 공급하여 정화하기 위한 오수 정화 장치에 관한 것이다.

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.

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.

그러나 생물학적 오폐수 처리 방법은 정상 상태에서 미생물이 담체에 모여 있으므로 용존 산소의 효율적 사용이 저해되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 생물학적 오폐수 처리 방법은 오수에 포함되어 있는 각종 중금속을 제거하기 어려운 문제점이 있었다.

상기 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 정화될 물을 이용하여 플라즈마를 유도하여 정화하므로써 오폐수를 정화하기 위한 오수 정화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단, 오수조내의 상부에 설치되어 오수 줄기를 형성하면서 떨어지도록 유도하고, 상기 고전압 발생 수단으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 충방전되어 플라즈마를 발생하고, 발생된 플라즈마가 오수 줄기의 표면에 유도되어 오수를 정화하도록 하는 플라즈마 발생 및 유도 수단, 오수의 정화를 위해 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단을 통해 공급된 오수조 내부의 오수를 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단으로 재공급하기 위한 순환 수단, 상기 오수조내의 오수의 수위를 감지하는 수위 감지 수단, 및 상기 수위 감지 수단으로부터 출력되는 감지 신호에 따라 상기 순환 수단과 고전압 펄스 발생 수단을 제어하기 위한 제어 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치를 제공한다.

도 1 은 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 구성도

도 2 는 도 1 의 플라즈마 발생 및 유도부의 세부 구조도

도 3 은 도 2 의 음극판의 세부 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제어부 200 : 순환 펌프

300 : 고전압 펄스 발생부 400 : 프라즈마 발생 및 유도부

410 : 양전극 유도관 411 : 물배출구

420 : 음전극판 430 : 오수 통과구

440 : 오수 줄기 500 : 오수조

510 : 오수 투입구 520 : 오수 순환구

530 : 오수 순환관 540 : 오수 배출구

550 : 오수 유입구 600 : 오수

610 : 플라즈마

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

일반적으로, 플라즈마는 고도로 전리되어 (+)이온과 (-)이온이 동일한 밀도로 존재하여 전기적으로 균형을 이루어 중성이 되어 있는 상태나 또는 그 이온들을 말한다.

이와 같은 플라즈마를 발생시켜 오수의 표면에 유도하므로써 오수를 정화하기 위한 본 발명에 의한 오수 정화 장치는 도 1 에 도시한 바와 같이 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생부(300), 플라즈마를 발생하고 유도하는 플라즈마 발생 및 유도부(400), 순환 펌프(200)를 포함하여 구성되며 오수조(500)내의 오수를 순환시키기 위한 순환부, 오수조(500)의 오수 수위를 감지하는 수위 감지부인 수위 센서(110), 및 상기 고전압 펄스 발생부(300)와 순환 펌프(200)를 제어하는 제어부(100)로 구성된다.

상기 고전압 펄스 발생부(300)는 제어부(100)의 제어에 따라 고전압 펄스, 즉 10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 발생하여 상기 플라즈마 발생 및 유도부(400)로 출력한다.

상기 플라즈마 발생 및 유도부(400)는 오수(600)가 유입되는 오수조(500)내의 상부에 설치되어 오수 줄기(440)를 형성하면서 떨어지도록 유도하고, 상기 고전압 발생부(100)로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 충방전되어 플라즈마를 발생하고, 발생된 플라즈마(610)가 오수 줄기의 표면에 유도되어 오수를 정화하도록 하는 것이다.

즉, 상기 플라즈마 발생 및 유도부(400)는 도 2 및 도 3 에 도시한 바와 같이 상기 오수조(500)내의 상부에 설치되어 유입되는 오수가 줄기를 형성하면서 떨어지도록 유도하고, 상기 고전압 펄스 발생부(100)로부터 공급되는 고전압 펄스가 인가되는 양전극 유도관(410)과, 상기 양전극 유도관(410)와의 사이에서 방전이 이루어질 수 있도록 상기 양전극 유도관(401)으로부터 일정 거리를 두고 설치되고 중앙부에 상기 오수 줄기(440)가 통과할 수 있도록하기 위한 오수통과구(430)가 형성되어, 상기 양전극 유도관(410)으로부터 방출된 오수 줄기(440)의 표면에 플라즈마(610)가 발생하도록 상기 음전극에 연결되는 음전극판(420)으로 구성된다.

여기서, 상기 양전극 유도관(410)은 오수가 분출되는 끝단이 구배지게 형성되고, 상기 음전극판(420)의 오수통과구(430)는 상기 양전극 유도관(410)으로부터 분출되는 오수 줄기(440)가 충분히 통과하면서 플라즈마가 발생할 수 있도록 상기 오수 줄기(440) 직경의 3배의 직경(d)으로 형성된다.

또한, 상기 음전극판(420)은 상기 양전극 유도관(410)와의 사이에서 방전이 이루어질 수 있도록 상기 양전극 유도관(401)으로부터 20㎜ 내지 30㎜ 만큼 떨어져 설치된다.

상기 양전극 유도관(410)과 음전극판(420)은 금속의 도체로 이루어지며 부식을 방지하기 위해 스테인레스 스티일로 이루어진다.

상기 순환부는 제어부(100)의 제어에 따라 오수의 정화를 위해 상기 플라즈마 발생 및 유도부(400)의 양전극 유도관(410)을 통해 공급된 오수조(500) 내부의 오수를 상기 플라즈마 발생 및 유도부(400)의 양전극 유도관(410)으로 재공급하기 위한 것으로, 순환 펌프(200)를 이용하여 오수조(500)의 하부에 설치된 오수 순환구(520)로부터 순환관(530)과 오수 유입구(550)를 통해 오수를 유입시켜 양전극 유도관(410)으로 방출되도록 한다.

상기 수위 감지부는 상기 오수조(500)내의 오수의 수위를 감지하는 것으로, 수위 센서(110)로 이루어진다.

상기 제어부(100)는 상기 수위 감지부(110)로부터 출력되는 감지 신호에 따라 상기 순환 펌프(200)와 고전압 펄스 발생부(300)를 제어하기 위한 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 오수조(500)의 오수 투입구(510)을 통해 오수를 오수조(500) 안으로 집어 넣으면 상기 수위 센서(110)에서는 이를 감지하여 상기 제어부(100)로 수위 감지 신호를 출력하게 된다. 상기 오수조(500)가 일정 수위가 되면 상기 제어부(100)에서는 순환 펌프(200)를 작동시켜 오수조(500)의 하부에 설치된 오수 순환구(520)로부터 순환관(530)과 오수 유입구(550)를 통해 오수를 유입시킨다. 또한, 오수 유입구(550)에 별도의 유입구를 설치하여 오수가 직접 오수 유입구(550)를 통해 유입될 수도 있다.

이때, 상기 제어부(100)에서는 고전압 펄스 발생부(300)를 작동시켜 상기 고전압 펄스 발생부(300)에서 고전압 펄스가 발생되어 양전극 유도관(410)으로 출력되도록 한다.

한편 오수 유입구(550)로 유입된 오수는 양전극 유도관(410)의 단부의 물배출구(411)을 통해 방출되고 이때 고전압 펄스 발생부(300)로부터 발생된 10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스가 양전극 유도관(410)으로 출력된다.

그러면 양전기를 띄는 고전압 펄스는 양전극 유도관(410)으로부터 방출되어 접지로 흘러가려고 한다. 이때, 오수가 양전극 유도관(410)으로 부터 유출되어 음전극판(420)의 오수 통과구(430)를 통해 오수조(500)의 하부로 낙하하면서 오수 줄기(440)를 형성하게 되므로 상기 오수 줄기(440)는 고전압을 음전극판(420)으로 유도하게 된다.

이와 같이 오수 줄기(440)에 의해 고전압이 유도되는 과정에서 방전이 이루어지므로써 플라즈마(610)와 오존과 자외선이 발생되게 된다.

이때, 오수 줄기(440)가 유도하는 고전압에 의해 방출되는 플라즈마(610)가 상기 오수 줄기(440)의 표면에 균일하게 분포하도록 음전극판(420)의 오수 통과구(430)의 직경(d)을 오수 줄기(440) 직경의 3배로 한다.

배출된 플라즈마(610)는 오수 속의 중금속과 결합하여 오수를 정화하게 되며, 플라즈마와 중금속의 결합으로 발생된 슬러지는 오수조(500)의 바닥면에 떨어지게 되므로 별도로 제거하면 된다.

검사 결과에 의하면, 본 발명에 의한 오수 정화 장치에 따라 정화된 물은 대장균을 비롯하여 일반 세균이 검출되지 않으며, 페놀의 경우 정화 능력이 뛰어나 페놀이 포함된 오폐의 정화시 정화된 물에서 페놀이 거의 검출되지 않는다.

또한, 플라즈마의 발생으로 자외선과 오존이 방출되어 오수의 자연 살균이 이루어지며 오수속의 산소량이 증가하여 용존 산소량이 증가하므로써 물의 질이 향상된다.

계속적으로 수위 센서(110)에서 수위를 감지하여 제어부(100)로 수위 감지 신호를 출력하여 제어부(100)에서 순환 펌프(200)의 작동을 제어할 수 있도록 한다.

오수의 정화가 완료되면 오수조(500)의 오수 배출구(540)를 통해 정화된 오수를 배출하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 오수 정화 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 다량의 플라즈마를 연속적으로 발생시키므로 중금속에 오염된 오폐수로부터 중금속을 쉽게 분리시켜 제거할 수 있다. 또한 오수로부터 유해한 혼합물, 즉 페놀을 쉽게 제거할 수 있다.

둘째, 플라즈마와 함께 자외선이 방출되므로 식수 또는 오수내의 소독이 자연스럽게 이루어므로 염소 소독에 의한 또 다른 오염을 제거할 수 있다.

셋째, 오존이 방출되므로 물속의 용존 산소량이 증가하여 보다 빠른 정화가 이루어질 수 있다.

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.

다섯째, 구조가 간단하므로 제작이 간편하며, 반영구적이다.

여섯째, 고전압 펄스 신호를 주기적으로 발생시키므로써 전력 소모가 적다.

일곱째, 의학적 용도로 무균 혈장을 만드는데 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단;

   오수조내의 상부에 설치되어 오수 줄기를 형성하면서 떨어지도록 유도하고, 상기 고전압 발생 수단으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 충방전되어 플라즈마를 발생하고, 발생된 플라즈마가 오수 줄기의 표면에 유도되어 오수를 정화하도록 하는 플라즈마 발생 및 유도 수단;

   오수의 정화를 위해 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단을 통해 공급된 오수조 내부의 오수를 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단으로 재공급하기 위한 순환 수단;

   상기 오수조내의 오수의 수위를 감지하는 수위 감지 수단; 및

   상기 수위 감지 수단으로부터 출력되는 감지 신호에 따라 상기 순환 수단과 고전압 펄스 발생 수단을 제어하기 위한 제어 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생 및 유도 수단은

   상기 오수조내의 상부에 설치되어 유입되는 오수가 줄기를 형성하면서 떨어지도록 유도하고, 상기 고전압 펄스 발생 수단으로부터 공급되는 고전압 펄스가 인가되는 양전극 유도관; 및

   상기 양전극 유도관와의 사이에서 방전이 이루어질 수 있도록 상기 양전극 유도관으로부터 일정 거리를 두고 설치되고 중앙부에 상기 오수 줄기가 통과할 수 있도록하기 위한 오수통과구가 형성되어, 상기 양전극 유도관으로부터 방출된 오수 줄기의 표면에 플라즈마가 발생하도록 상기 음전극에 연결되는 음전극판으로 구성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고전압 펄스 발생 수단은

   10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 발생함을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 양전극 유도관은

   오수가 분출되는 끝단이 구배지게 형성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 오수통과구는

   상기 양전극 유도관으로부터 분출되는 오수 줄기가 충분히 통과하면서 플라즈마가 발생할 수 있도록 상기 오수 줄기 직경의 3배의 직경으로 형성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 음전극판은

   상기 양전극 유도관와의 사이에서 방전이 이루어질 수 있도록 상기 양전극 유도관(401)으로부터 20㎜ 내지 30㎜만큼 떨어져 설치됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.