KR20010000226A - 오존을 이용한 배관의 살균장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존을 용수내에 높은 유속과 압력상태에서 혼합한 다음, 다시 오존의 기포입자 크기를 적어도 0.9mm이하 바람직하게는 0.3~ 0.9cm정도의 미립자 상태로 무화하여 세밀화시켜 용수내에 95% 정도까지 용해시키고, 오존이 용해된 용수의 관내유속을 무화상태의 0.3~0.9cm정도 미립자화된 오존 기포입자의 기체부상 속도보다 빠르게 또는 느리게 설정하여 통수시켜 줌으로서, 배관의 오존 접촉거리와 시간을 충분히 연장시켜 향상시켜 줄수 있게 하여 비교적 긴 용수공급라인의 관내 살균처리효율을 향상시켜 줄 수 있게 한 오존에 의한 배관 살균방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

오존을 이용한 배관의 살균장치 및 방법{An apparatus and method of ozonizing sterization for water pipe line}

본 발명은 음용수관 또는 공업용수배관에 존재하는 균을 살균처리 하기 위한 오존을 이용한 배관의 살균장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 음용수 또는 공업용수의 저장탱크의 배출관에 간편하게 착탈 가능하게 설치하여 저장탱크와 접속된 배관내부에 무화상으로 변환된 미세한 기포의 오존을 용수와 같이 통과시켜 산화력이 강한 오존에 의하여 관내의 슬레임, 스케일 및 녹의 제거는 물론 이들로 부터 기인하는 각종 수질성 세균을 2차 오염없이 살균, 소독할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 공장에서 식품, 또는 약제등 식용으로 사용되는 용수와 가정 등에서 사용되는 음용수는 보통 저장탱크에 1차 저장하고 이를 배관을 통하여 공급함이 일반적이며, 이러한 음용수 또는 식품, 약품제조용 용수는 상수도를 통해 공급하기 전에 미리 정수처리장에서 살균, 처리한 물을 송수라인을 통하여 가정이나 공장 등에 공급되고 있으며, 이러한 공급과정에서 때때로 송수라인의 노후화와 누수등의 상태로 인하여 관내에 발생하는 스케일, 녹 등의 여러 가지 요인으로 인하여 공급용수가 오염되는 경우가 발생될 우려가 있고, 또한 공급된 용수를 저장하는 저장탱크 및 배관의 상태에 의하여서도 재차 오염되는 현상이 발생되어 수시로 저장탱크 및 배관을 살균, 소독하여야 하는 사례가 늘고 있는 실정이다.

따라서 이러한 요인으로 인하여 일단 공급받은 음용수등의 용수를 수용가측에서 저장탱크나 각 세대 공급라인의 관로를 통해 음요수 등의 용수를 재 살균처리하여 공급하는 방법을 널리 사용하고 있으며, 이러한 재살균처리방법에 있어서는 대체로 용수에 염소나 항생제 등의 화학제를 투입하여 살균 소독하는 방법이 일반화되어 있는 바, 이와 같은 화학제 처리방법의 살균,소독작업의 경우에 있어서는 처리시 미생물의 세포내 효소의 활동을 약화시키고 수중에 염소등이 화학성분이 용해되어 잔존하게 되므로서 결과적으로 2차 오염의 위험이 나타나서 수질 안전성의 문제점을 야기시키게 되는 등의 결함을 나타내고 있다.

따라서 상기와 같은 약품투여에 의한 화학적 처리방법의 결함을 고려하여 살균력이 염소에 비하여 상당히 높고 산화력이 강하여 배관내 스케일이나 녹제거는 물론 살균효과가 뛰어난 오존을 용수에 투입하는 방법도 채택되고 있으나, 종래의 오존 살균처리 방법에 있어서는 오존을 용수에 투입, 분산시켜 관내에 투입하는 방법으로 살균처리를 주로 행하고 있으며, 이와 같은 분산방법에 의하여 투입되는 오존은 그 기포 입자가 상당히 큰 결함을 나타내어 용수내에 분산되는 오존 기포의 입자의 상승 속도가 매우 빨라 용수로 부터 쉽게 이탈하게 되므로서, 하향류식 배관의 살균처리의 경우와 같이 배관의 상단부에서 오존을 투입하게 되는 경우에 있어서는 투입구 일정 위치 이하에는 거의 오존의 투입이 되지 않게 되므로서 긴 관내 깊숙한 말단부까지로의 오존 투입이 불가능하여 관내를 완벽하게 살균처리하거나 스케일 및 녹등의 제거가 원활하지 못하여 완벽한 살균효과를 거의 기대 할 수 없는 결함이 나타나고 있으며, 상향류식 관내의 살균 처리작업의 경우에 있어서는 배관내의 수압력이 높아 오존의 투입이 거의 불가능하여 그 투입 작업 자체가 불가능하게 됨으로서 상향류식이나 하향류식을 막론하고 종래 분산방식으로는 배관의 효과적인 살균처리 작업을 기대 할 수 없는 문제점을 나타내고 있다.

이러한 오존 분산방식의 문제점은 분산되는 오존의 기포가 크게 생성됨으로 말미암아 기인하는 것으로, 큰 기포의 오존 상승속도가 관내에 투입되는 용수의 선속도 보다 빠르게 상승함으로 인하여 오존의 투입이 거의 불가능한 것으로 알려지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 결합과 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명은 오존을 용수내에 높은 유속과 압력상태에서 혼합한 다음, 다시 오존의 기포입자 크기를 적어도 0.9mm이하 바람직하게는 0.3~ 0.9cm정도의 미립자 상태로 무화하여 세밀화시켜 용수내에 95% 정도까지 용해시키고, 오존이 용해된 용수의 관내유속을 무화상태의 0.3~0.9cm정도 미립자화된 오존 기포입자의 기체부상 속도(통상적으로1cm/sec, 즉 시간당 3.6m)보다 빠르게 설정하여 통수시켜 줌으로서, 배관의 오존 접촉거리와 시간을 충분히 연장시켜 향상시켜 줄수 있게 하여 비교적 긴 용수공급라인의 관내 살균처리효율을 향상시켜 줄 수 있게 함에 목적을 둔 오존에 의한 배관 살균방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 용수내에 용해되는 오존의 입자크기를 0.3~0.9mm정도로 미립화하여 무화시켜 주게 됨으로서 상향류방식이나 하향류방식에 구애됨이 없이 배관 내부를 효과적으로 살균시켜 줄 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 또다른 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 물탱크에 연결관 만을 부설하는 설치구조에 간편하게 착탈가능하게 설치할 수 있는 이동식 살균장치를 제공함으로서 1대의 적은 설비비 부담으로 이동하면서 여러 위치의 배관을 효과적으로 살균 소독할 수 있는 포터블 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오존발생수단과, 펌프를 구비한 용수공급수단과, 용수공급수단에 의하여 공급되는 용수의 유속에 따라 용수내에 오존의 투입량을 결정하는 오존투입수단과, 투입된 오존을 용해하기 위한 오존용해수단및 오존용해수단에서 배출되는 오존을 배관에 공급하는 오존용수공급수단으로 구성함을 특징으로 하는 것으로, 이를 첨부한 도면 및 그 실시예에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체 계통도

도 2는 본 발명을 하향류식 배관에 적용한 실시예시도

도 3은 본 발명을 상향류식 배관에 적용한 실시예시도

도 4는 본 발명에 적용된 오존용해수단의 내부구성 예시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 탱크수단 101, 103, 107, 108: 밸브 102: 원수 유입관

104: 배출관 105,106: 커플링부재

200: 용수공급수단 201: 커플링부재 202: 압송펌프

300: 오존발생수당

400: 오존투입수단 401: 벤츄리관

500: 오존용해수단 501: 분해격판 502: 혼합실

600: 오존용수공급수단 601: 커플링부재 602: 밸브

700: 용수공급라인 701: 밸브 702: 공급관

도 1은 본 발명의 전체 계통도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 각 실시예시도로서, 도 2는 본 발명을 하향류식 배관의 살균작동 라인에 적용한 상태를 나타낸 실시예도이고, 도 3은 본 발명을 상향류식 배관의 살균작동 라인에 적용한 상태를 나타낸 타실시예도이며, 도 4는 본 발명에 적용된 오존용해수단의 내부 단면도이다.

도 1내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 탱크수단(100)과 , 펌프(P)를 구비한 용수공급수단(200)과, 오존발생수단(300)과, 용수공급수단(200)에 의하여 오존발생수단(300)에서 발생한 오존을 공급되는 용수의 유속에 따라 용수내에 오존의 투입량을 결정, 혼합하는 오존투입수단(400)과, 투입된 오존을 용해하기 위한 오존용해수단(500)및 오존용해수단(500)에서 배출되는 오존을 포함하는 용수를 오존용수공급수단(600)과 용수공급라인(700)으로 구성되어 있다.

탱크수단(100)은 통상적인 물탱크와 같이 상방에 밸브(101)를 갖는 원수 유입관(102)을 구비하고 있고, 하방에는 용수공급라인(700)과 연설되고 밸브(103)를 구비한 배출관(104)이 구비되어 있으며, 탱크수단(100)의 배출관(104)의 상측과 배출관(104)상에 커플링부재(105),(106)와 밸브(107),(108)를 구비한 연결관부재 (109),(110)가 구비되어 있고, 상기한 연결관부재(109)에는 이의 커플링부재(105)와 착탈가능하게 결합되는 커플링부재(201)을 구비하고 용수를 빠른 유속과 높은 압력으로 공금하기 위한 압송펌프(202)를 구비한 용수공급수단(200)이 착탈가능하게 구비되어 있고 용수공급수단(200)의 출력측에는 오존투입수단(400)이 접설되어 있다.

오존투입수단(400)은 벤츄리관(401)형태로 구성하여 상기한 용수공급수단 (200)의 압송펌프(P)로 부터 압송되어 공급되는 용수의 유속과 압력에 의하여 오존발생수단(300)에서 발생된 오존의 흡입량을 결정하여 용수에 투입되게하고 용수에 투입된 오존을 오존투입수단(400)의 벤츄리관(401)의 출력측의 분사력에 의하여 미립자상의 기포로 1차 분해되어 용수에 기포상으로 존재시키면서 이를 강제로 오존용해수단(500)으로 송출하게 하는데 오존투입수단(400)의 입력측 압력(p1)은 출력측의 압력(p2)보다 크게 형성하여 줌으로서 오존투입수단(400)의 벤츄리관(401)의 출력측에서 오존 기포가 확산되어 분해되면서 원활하게 용수에 기포상으로 혼합된 상태로 송출되게하고, 이 송출된 오존 기포를 포함한 용수는 오존용해수단(500)의 지그재그상 복수의 분해격판(501)사이를 압송되면서 이동하게 되고 이에 따라 용수에 혼합된 오존 기포가 복수의 분해격판(501)사이에서 기포 상호간의 충돌과 분해격판(501)과의 충돌현상에 의하여 재차 미립자상으로 분해되면서 압송되게되고 이압송된 용수는 다시 개방된 혼합실(502)에서 감압되면서 확산되어 기포의 분해가 더욱 촉진되어 재분해가 이루어져 오존용수공급수단(600)으로 압송되는데, 이때 오존용해수단(500)의 출력측의 압(p3)이 입력측의 압, 즉 오존투입수단(400)의 벤츄리관(401)의 출력측의 압(p2)보다 작아 용수에 함유된 오존기포는 적어도 0.9cm이하, 즉 0.3~0.9cm 직경의 미립자상태로 분해되어 무화상태로 배출되게되고, 이러한 무화상태에 의하여 용수에 악 90~95%정도 용해된 오존용수가 발생하게 되며, 이때 오존 기포를 포함한 오존용수의 선속도를 오존 기포의 상승속도, 즉 1cm/sec (3.6m/h)보다 크게하여 오존용수공급수단(600)으로 공급하게 된다.

오존용수공급수단(600)은 커플링부재(801)과 밸브(602)를 구비하여, 오존용수공급수단(600)의 커플링부재(601)를 통해 탱크수단(100)의 배출관(104)에 연설된 연결관부재(110)의 커플링부재(106)에 결합하여 각각 밸브(701) 및 공급관(702)을 구비하고 있는 용수공급라인(700)으로 오존용수를 공급하게 하고, 이때 오존용수의 선속도를 상기에서 언급한 오존 기포의 상승속도보다 크게 설정하여 줌으로서 용수내에 용해된 무화상태의 오존 기포의 체류시간과 이동거리를 길게 유지시켜 줄 수 있게 되어 요구되는 용수공급라인(700) 전체 말단부까지 오존 기포가 혼합된 용수를 공급하여 용수공급라인(700)의 관내 스케일, 녹등을 제거작업과 관내에 서식하는 균의 살균, 소독작업을 완벽하게 수행할 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성원리의 본 발명에 있어서, 오존 기포를 용수내에 투입, 용해, 분해시키는 과정에 있어 용수공급수단(200)의 압송펌프(202)에 의한 용수의 압송압력(p1)과 오존투입수단(400)의 벤츄리관(401) 출력츨의 압력(p2) 및 오존용해수단(500) 출력측의 압력(p3) 및 탱크수단(100)의 압력(p4)의 의 관계를 p1〉p2〉p3〉p4의 관계로 설정하여 용수에 투입된 오존 기포를 압축한 후 순차적으로 상대적인 저압의 상태로 확산시키는 과정을 반복하게 함으로서 용수내에 포함되는 오존 기포의 입자를 0.3~0.9cm정도의 무화 상태의 미립자상으로 분해하여 벤츄리관(401)을 통한 투입오존량의 적어도 90~95%이상 용해되게하여 혼합시키게 되고 이에 따라 무화상태의 아주 미세한 기포상의 오존 기포 상승속도를 상대적으로 낮추어 줄수 있게하여 적은 동력으로도 오존용수의 선속도를 기포상승속도보다 크게 발생사켜 원활하게 공급, 살균할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 적용되는 오존발생수단(300)은 적외선램프에 의한 장치, 고압방전방식, 세라믹에 의한 방식, 할로겐에 의한 방식등 모든 조건이나 종류에 구애됨니 없이 적용하여 사용할 수 있으며, 또한 본 발명은 기존의 탱크수단(100)에 밸브(107)(108) 및 커플링부재(104)(106)를 구비한 연결관부재(109)(110)만을 부가하고 본 장치를 착탈식으로 용수공급라인(700)에 결합하여 2차오염없이 관내의 스케일, 녹등의 제거와 살균, 소독작업을 수핼할 수 있게 되어, 1대의 이동식 장치로 다방면으로 널리 적용할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 도 2에 의거 그 작동 및 사용상태의 일례를 설명한다.

도시된 상태의 실시예는 탱크수단(100)이 상부에 위치하고 용수공급라인 (700)이 하류에 설치돤 이른바, 하향류식 관내의 살균, 소독 및 스케일 제거 상태를 도시한 것이다, 우선 본 발명의 용수공급수단(200)의 커플링수단(201) 및 오존용수공급수단(600)의 커플링수단(601)을 살균하고져 하는 탱크수단(100)의 연결관부재(109)(110)의 커플링수단(105)(106)에 각각 결합하여 준 다음, 탱크수단(100)의 배출관(104)측의 밸브(108)을 폐쇄하고, 연결관부재(109)(110)의 밸브(107) (108) 및 오존용수공급수단(600)의 밸브(802)와 용수공급라인(700)의 공급관(701)측 밸브(702)를 모두 개방한 후, 용수공급수단(200)의 압송펌프(202)를 가동하여 탱크수단(100)내의 용수를 상대적으로 높은 압력(p1)과 유속으로 오존투입수단 (400)의 벤츄리관(401)로 압송하면 벤츄리관(401)에 의하여 오존발생장치(300)에서 발생한 오존이 흡인되어 용수내에 투입, 혼합되면서 분사, 배출되게 되는데, 이때 오존투입수단(400)의 벤츄리관(401)의 배출측 압력(p2)은 입력측의 압력(p1)보다 작게 형성되어 있으므로서 용수와 오존 기포가 발생되면서 분사되게 되고, 이 분사된 오존기포를 포함하고 있는 오존용수는 다시 오존용해수단(500)의 지그재그상 복수의 분해격판(501)사이를 압송되면서 이동하게 되고 이에 따라 용수에 혼합된 오존 기포가 복수의 분해격판(501)사이에서 기포 상호간의 충돌과 분해격판(501)과의 충돌현상에 의하여 재차 미립자상으로 분해되면서 압송하게 된 후, 압송된 용수는 다시 개방된 혼합실(502)에서 감압되면서 확산되어 기포의 분해가 더욱 촉진되어 재분해가 이루어져 오존 기포입자의 직경이 0.3~0.9cm의 미립자로 분해되어 오존용수공급수단(600)으로 이송되게 되는데, 이때 오존용수공급수단(600)의 입력측의 압력(p3)는 오존용해수단(500)의 입력측의 압력(p2)보다 상대적으로 작아 유입되는 오존용수의 미립자상의 기포는 다시 확산되어 오존기포가 재분해되어 안개상으로 분출되게 되고 이 무화 상태로 변환돤 오존용수는 용수공급라인(700)과 이에 접속된 공급관(702)로 압송되어 모든 관 내벽과 용수에 용해된 오존이 접촉하여 관내벽의 스케일, 녹을 제거하고 관 내부에 서식하는 각종 수질성 세균을 살균시켜 준 다음 공급관(702)의 밸브(701)을 통하여 외부로 배출되어 버리게 되므로서, 오존이 용수공급라인(700)에 잔류하는 사례없이 처리수와 같이 배출되어 오존 잔류로 인한 2차오염현상이 발생하지 않고 세관 및 살균하게 되는 것이다.

한편 상기에서는 하향류식 용수공급라인(700)에 적용한 사례를 설명하였으나, 이에 국한 되는 것이 아니고 도 3도에 도시된 바와 같이, 용수공급펌프(Pa)를 구비한 상향류식 용수공급라인(700a)에 동일한 구성으로 적용할 수 있다.

상기와 같은 상향류식의 경우에 있어서는 용수공급라인(700a)의 관 내압이 상당히 크므로, 이때에는 무화된 오존용수공급수단(600)의 관내 선속도를 기포상승속도보다 작게 하여, 용수공급수단(200)의 압송펌프(P)로 강제압송시켜 줌으로서 상승하는 오존 기포는 용수공급라인(700a)의 모든 관내벽과의 접촉시간을 연장시켜 줌으로서 관내의 살균과 스케일 등의 제거를 원활하게 할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 오존의 기포입자 크기를 0.3~ 0.9cm정도의 미립자 상태로 무화하여 용수내에 95% 정도까지 용해시키고, 오존이 용해된 용수의 관내유속을 오존 기포입자의 기체부상 속도 보다 빠르거나 느리게 설정하여 통수시켜 줌으로서, 종래 불가능하였던 상향류식 또는 하향류식 배관 방식에 구애됨이 없이 널리 적용하여 모든 음용수 배관서비의 살균작업을 효과적으로 수행할 수 있으며, 그 설비가 간단하고 기존의 탱크설비에 간편히 착탈 자재로 설치하여 살균작업을 수행하게 되어 염가로 음용수 배관의 살균작업을 실시할 수 있고, 일단 처리된 용수와 노폐물 및 잔류오존을 모두 배관 외부로 배출되어 관내에 잔류하지 않게하여 줌으로서 이로 인한 2차오염의 우려없이 위생적으로 음용수의 관내 살균처리를 수행할 수 있는 등의 여러 가지 특징을 지니고 있는 것이다.

Claims (7)

1. 탱크수단(100)과, 펌프(P)를 구비한 용수공급수단(200)과, 오존발생수단 (300)과, 용수공급수단(200)에 의하여 오존발생수단(300)에서 발생한 오존을 공급되는 용수의 유속에 따라 용수내에 오존의 투입량을 결정, 혼합하는 오존투입수단 (400)과, 투입된 오존을 용해하여 무화시켜 주기 위한 오존용해수단(500) 및 오존용해수단(500)에서 배출되는 무화상태의 오존용수를 용수공급라인(700)의 각 공급배관에 공급하는 오존용수공급수단(600)으로 구성함을 특징으로 하는 오존을 이용한 배관의 살균장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   용수공급수단(200)에 의하여 오존발생수단(300)에서 발생한 오존을 공급되는 용수의 유속에 따라 용수내에 오존의 투입량을 결정, 혼합하는 오존투입수단(400)은 벤츄리관으로 구성됨을 특징으로 하는 오존을 이용한 배관의 살균장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   탱크수단(100)과 배출관(104)사이에 착탈가능하게 결합됨을 특징으로 하는 오존을 이용한 배관의 살균장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   탱크수단(100)과 배출관(104)에 밸브(107)(108) 및 커플링수단(105)(106)을 구비한 연결관부재(109)(110)을 구비하고, 이에 커플링수단(201) 및 (601)으로 용수공급수단(200)과 오존용수공급수단(600)을 착탈가능하게 설치함을 특징으로 하는 오존을 이용한 배관의 살균장치.
5. 탱크수단과, 펌프를 구비한 용수공급수단과, 오존발생수단과, 용수공급수단에 의하여 오존발생수단에서 발생한 오존을 공급되는 용수의 유속에 따라 용수내에 오존의 투입량을 결정, 혼합하는 오존투입수단과, 투입된 오존을 용해하여 무화시켜 주기 위한 오존용해수단에 의하여 발생하는 오존기포입자의 크기를 0.3~0.9cm,오존 기포입자 부상속도 1cm/sec로 하고 무화상태의 오존용수의 관내 선속도를 오존기포입자보다 빠르게 또는 느리게 설정하여 줌을 특징으로 하는 오존을 이용한 배관의 살균방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   오존용해수단에 의하여 발생하는 오존기포입자의 크기를 0.3~0.9cm,오존 기포입자 부상속도 1cm/sec로 하고 무화상태의 오존용수의 관내 선속도를 오존기포입자보다 빠르게 설정하여 줌을 특징으로 하는 오존을 이용한 하향류식 배관의 살균방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   오존용해수단에 의하여 발생하는 오존기포입자의 크기를 0.3~0.9cm,오존 기포입자 부상속도 1cm/sec로 하고 무화상태의 오존용수의 관내 선속도를 오존기포입자보다 느리게 설정하여 줌을 특징으로 하는 오존을 이용한 상향류식 배관의 오존살균방법.