KR20030012925A

KR20030012925A - 다단계 미세기포 산기와 용해장치의 상호 배치 및 연관 시스템

Info

Publication number: KR20030012925A
Application number: KR1020030003699A
Authority: KR
Inventors: 이병주
Original assignee: 이병주
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-02-12

Abstract

본 발명은 산업 현장과 가정의 소독, 살균, 악취 제거와 일반 오폐수 및 농·축산 오폐수 처리 등에 사용되는 오존수 제조에 관한 것으로 기체상태의 오존을 물과 섞어 오존수를 만드는 오존수제조기의 핵심이 되는 산기 및 용해장치의 각 부분을 개발하고 상호 연동 시스템으로 배열, 조합하여 필요로 하는 다량의 고농도 안정오존수를 연속하여 제조 안전하게 사용할 수 있는 설비이다.

이를 위하여 본 발명은 용해 장치인 가압식 기액분리 탱크(11)와 산기 장치인 스페셜 벤츄리관(3), 자흡식산기펌프(9), 다단산기펌프(10)를 개발하여, 제1단계에서 스페셜 벤츄리관(3)에서 물과 오존이 혼합되어 자흡식펌프(9)에서 산기되고, 제2단계로 스페셜 벤츄리관(3-1)을 통과 하면서 오존을 보충, 다단산기펌프(10)를 통과하게 하여 모든 기포의 크기를 20㎛ 이하가 되도록 산기하여 다량의 오존가스가 물에 용해될 수 있게 하였으며, 제3단계로 용도에 따라 오존농도가 0.6ppm 이상인 고농도의 안정오존수를 연속으로 제조하고 사용할 필요가 많은데, 일정한 농도의 안정오존수를 연속하여 제조 공급하는데 어려움이 따르고 또한 물과 섞이지 않고 남은 배오존가스와 불안정오존수로부터 유리된 유리오존가스가 환경 기준치를 초과하여 배출되어 사용이 제한되는 경우가 일반적이다, 이 경우 일정농도의 고농도 안정오존수의 연속 제조 공급과 오존가스의 배출을 효과적으로 관리하고 처리하여 예상되는 폐해를 방지하기 위하여 특수하게 고안한 가압용 기액분리탱크를 사용하여 앞에 열거된 다양한 문제점을 제거한 새로운 개념의 안정오존수 제조 공급시스템으로 개발하여 구성한 것이 본 장치의 특징이다.

Description

다단계 미세기포 산기와 용해장치의 상호 배치 및 연관 시스템 {The reciprocal arrangement of multi step micro bubble diffusion system for higher efficiency}

본 발명은 하·폐·오수처리, 악취제거, 식품 생산ㆍ유통업체, 농·축산가 가정 등 많은 분야에서 사용될 오존수 제조기에 관한 것으로 상세하게는 스페셜 벤츄리관(3)을 개발, 물의 유속 증대효과에 의하여 발생하는 압력차로 인하여 유입되는 오존가스가 물과 섞이어 1단계 자흡식산기펌프(10)로 주입되고 1차 산기과정을 거쳐 생성된 다량의 미세기포와 소량의 작은 기포(평균직경 2mm)가 서로 섞이어 있는 오존수가 다시 한번 2단계 스페셜 벤츄리관(3)을 통과하게 하면서 여기서 보충되는 오존가스와 함께 2차 다단산기펌프(11)로 주입되게 하여 최종적으로 모든 기체를 20㎛ 이하로 미세기포화 시키고 가압된 기액분리탱크에서 안정오존수를 제조하는 장치이다. 특히 0.6ppm 이상의 고농도 오존수를 제조하여 사용하여야 하는 과정에서 필요로 하는 일정 고농도의 안정오존수를 다량으로 제조하고 기준치가 초과하는 배오존가스와 불안정오존수로부터 유리되는 유리오존가스의 폐해를 방지하기 위하여 다중구조의 가압용 기액분리탱크(11)를 개발 설치하여 안전하게 원하는 오존수를 사용할 수 있도록 한 장치이다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 오존 산기장치는 산기펌프의 배출구 뒷부분에서 오존가스를 주입하므로 미세기포화율이 저하되어 산기효율이 떨어지고 장치배치의 한계성으로 인하여 필요로 하는 일정농도로 다량의 안정오존수를 제조하는데 어려움이 있어 오존수를 실제로 응용하고 사용하는데 제한이 있고, 오존가스를 펌프 앞에서 주입할 때 오존의 강력한 산화작용으로 인한 펌프의 부식이 심하여 일반재질의 펌프를 사용하지 못하는 단점이 있으며 벤추리관의 구조와 사용하는 펌프와의 역학적 상관관계에 관련된 자료가 일반화되어 있지 않아 이런 산기방법을 선택하고 사용하는 경우가 거의 없었다. 또한 기존의 산기장치를 사용하여 0.6ppm 이상의 고농도 오존수를 제조하는 과정에서 오존의 용해율이 낮아 과도한 양의 오존가스를 주입하여야 하는데 이때 물에 녹지 않은 다량의 배오존가스와 불안정오존수로부터 유리되는 유리오존가스로 인하여 인체 및 동물에 피해가 발생하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 스페셜 벤츄리관과 오존의 강한 산화력에 견딜 수 있는 자흡식산기펌프와 다단산기펌프를 개발하여, 스페셜 벤츄리관을 통하여 물에 오존가스가 주입되게 하고 자흡식산기펌프로 들어가 1차 미세기포화되고 2차 스페셜 벤츄리관에서 오존가스를 보충 다단산기펌프를 통과하게 하여 다량의 기체를 미세기포화 할 수 있도록 1차, 2차 직렬로 연결하여 산기하는 방법을 사용하였으며 생성된 오존수의 안전한 사용을 위하여 특별하게 고안한 다중구조의 가압용 기액분리탱크를 설치하여 용도에 따라 일정농도의 고농도 안정오존수를 배ㆍ유리오존의 폐해에서 벗어나 안전하고 편리하게 사용할 수 있는 산기 장치를 발명한 것이 특징이다.

도1. 본 발명의 물과 오존가스를 혼합 오존수를 생성하는 공정배치도

도2. 본 발명의 물과 오존가스의 혼합에 사용되는 벤츄리관 구조도

도3. 본 발명에 따른 일정한 고농도 안정오존수 연속제조와 배오존가스와 유리오존가스를 극소화하여 오존가스의 폐해를 방지하기 위한 다중구조의 가압형 기액분리탱크 구조도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 전자밸브 2. 압력계

3. 스페셜 벤츄리관 4. 차단밸브

5. 오존발생기 6. 유량계

7. 유량조절밸브 8. 체크밸브

9. 자흡식산기펌프 10. 다단산기펌프

11. 기액분리탱크 12. 오존가스 주입통로

13. 오존가스 주입통로 각도 14. 물 흡입구

15. 물 배출구 16. 배오존처리기

17. 액면계 18. 내부탱크

19. 외곽탱크 20. 구분벽

21. 내부탱크 상단부 22. 내부탱크 하단부

23. 압력밸브 24. 물

25. 불안정오존수 26. 안정오존수

27. 오존가스

이하, 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 은 산기기관 구성도로 1차 스페셜 벤츄리관(3)으로 물(24)에 오존가스(27)가 주입되어 자흡식산기펌프(9)를 통과하는 1단계 산기과정을 거쳐 만들어진 오존수가 다시 2차 스페셜 벤츄리관(3-1) 통과하면서 오존가스(27)를 보충하고 다단산기펌프(10)로 유입되게 하였다. 각 단계에서 산기를 수행하는 펌프의 흡입구와 배출구의 적정압력차이(대기압의 2배)를 도출하고 적용 하였으며 다량의 기체를 미세 기포화 될 수 있게 하여 오존가스의 용해율과 용해량을 극대화 하였다. 이때 만들어진 불안정오존수(25)와, 용도에 따라 고농도(0.6ppm이상)의 오존수를 제조 사용할 경우 특수하게 고안된 다중 구조의 가압용 기액 분리탱크(11)에서 원하는 고농도(0.6ppm이상)로 일정하게 농도가 유지되는 안정오존수(26)로 만들어진 이후에 사용되게 함으로써 물에 녹지 않은 배오존가스와 불안정오존수로부터 유리되는 유리오존가스의 배출량을 현저하게 감소시켜 특히 고농도(0.6ppm 이상) 오존수를 제조하여 사용하는 과정에서 발생하는 다량의 배오존가스와 유리오존가스에 의한 폐해를 방지하도록 배출량을 법정 기준치(0.1ppm)이하로 극소화하였다.

도1에서 자흡식산기펌프(9)는 앞의 스페셜 벤츄리관(3)에서 오존이 주입되므로 오존의 강한 산화력에 견딜 수 있는 재질로 제작하였다.

도1에서 다단산기펌프(10)도 앞의 스페셜 벤츄리관(3-1)에서 오존이 주입되므로 오존의 강한 산화력에 견딜 수 있는 재질로 제작하였다.

도2, 3. 3-1은 오존의 주입부분(14-1)에서의 유속을 최대화하기 위하여 흡입구(14)의 1/10 정도의 크기로 통과 구멍을 축소하였으며 이렇게 유속이 증가된 상태에서 오존가스(27)가 주입되도록 하고 오존가스 주입 후 다시 유입구의 7/8 정도로 다시 넓혀진 배출구(15)를 통과하게 하여 적정 유속이 되도록 하였으며 유속의 미세한 변화가 각단계 산기펌프의 흡입압력과 배출압력의 최적수치와 상관관계가 있음을 발견하고 적용하였다.

도2에서 오존가스 주입구의 각도(13)를 수차에 실험을 통하여 적정 각도인 41■-45■ 상태가 되도록 하였다.

도3은 도1의 기액분리탱크(11)의 세부도면으로 도1의 다단식 산기펌프(10)를 통과하며 생성된 불안정오존수가 도1과 도3의 B부분을 지나 다중구조로 제작된 기액분리탱크의 내부탱크(18) 하단부(22)로 유입되어 어느 정도 시간이 지나면 내부탱크(18) 상단부(21)에 도달하게 되고 이어서 외부탱크(19)로 넘어간다. 불안정하였던 오존수는 내부탱크(18)에서 지체하는 동안에 오존수로부터 유리되는 유리오존가스에 의한 위험이 제거된 안정오존수로 변하며 이런 과정을 거쳐 제조된 안정오존수는 안심하고 편안하게 사용할 수 있다. 고농도(0.6ppm 이상)의 오존수를 제조하는 과정에서 기액분리탱크(11) 내부의 압력을 대기압의 2-3배로 일정하게 유지하면 오존가스의 용해율이 증가하여 배오존가스의 배출량을 법정 기준치(0.1ppm)이하로 현격 하게 감소시킬 수 있어 비교적 간단한 구조의 배오존가스 처리기(16)로 쉽게 처리할 수 있다.

도3에서 불안정오존수는 기액분리 탱크 내부탱크(18) 하단부(22)로 유입되어 시간이 경과함에 따라 안정오존수로 변화하며 비로소 내부탱크 (18) 상단부(21)를 넘어 기액분리 탱크 외곽탱크(19)에 저장된다. 외곽탱크(19)에 저장되어있는 안정오존수는 사용처로 보내지며 필요에 따라 일부는 도1과 도3의 A부분에서 다시 산기과정(3, 9, 3-1, 10)을 통과하고 기액분리탱크 내부탱크(18)로 다시 들어가는 순환 과정을 거치게 하여 오존수의 농도를 조절하게 된다. 이렇게 순환유량을 조절하여 필요로 하는 오존수의 오존농도를 기액분리탱크의 외곽탱크(19) 내에서 일정하게 유지하게하고 경우에 따라서 농도를 더 높여서 사용하다가 다시 원하는 상태로 쉽게 복원하여 사용할 수 있도록 장치하여 필요로 하는 안정오존수를 간편하게 제조할 수 있도록 하였다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 오존수를 만드는 오존수 제조기의 중요한 설비인 산기장치에 필요한 스페셜 벤츄리관과 오존을 통과시켜도 오존의 강력한 산화력에 견딜 수 있는 강한 자흡식산기펌프와 다단산기펌프를 개발하고 특수구조의 가압형 기액분리탱크를 발명하여 각 부분의 역학적기능이 최고의 효율을 유지할 수 있도록 배열, 조합하고 시스템화하여 설치함으로써 오존수 안정제등 기타 첨가제를 사용하지 않고도 오존가스의 용해율과 용해량을 현저하게 증가시켜 간편하게 다량의 일정농도의 고농도 오존수 제조를 실현하였으며 사용하는 오존수의 양이 수시로 증감할 경우에도 다중구조의 기액분리탱크 순환기능을 이용하여 필요로 하는 일정농도의 안정오존수를 연속하여 제조하여 활용할 수 있게 하였고 고농도 오존수를 제조할 때 배오존가스와 유리오존가스의 배출량을 극소화하여 오존가스의 폐해가 제거된 안정오존수를 편리하고 안전하게 사용할 수 있도록 하였다.

Claims

스페셜 벤츄리관(3)에서 물(24)과 오존가스(27)를 혼합 후 자흡식산기펌프(9)로 1차 산기하고 스페셜 벤츄리관(3-1)에서 오존가스(27)를 보충하여 다단산기펌프(10)로 재차 산기하여 모든 기포를 20㎛ 이하로 미세기포화 하여 다량의 고농도 오존수를 간편하게 만들 수 있게 하는 자흡식산기펌프와 다단산기펌프의 이중 직렬조합 오존가스 산기 방법
스페셜 벤츄리관(도2)의 흡입구(14)와 배출구(15) 중간의 오존가스(27)가 주입되는 주입구(12)와 교차하는 통로(14-1)를 작게하여 수류의 속도를 급격히 높게 한 상태에서 오존가스를 주입하고 흡입구(14)와 배출구(15)의 연장선과 오존가스 주입구가 적정각도(41■-45■)를 이루게 하여 미세한 유압의 변화에 따라 발생 가능한 오존가스 주입구(12)로 물이 역류하는 역류현상 없이 다량의 오존가스가 주입되도록 하고, 오존가스의 주입이 끝나면 다시 통로를 점차 확대시켜 배출구(15)가 흡입구(14) 보다는 약간 작은 상태에서 배출되게 하고 이 배출구(15)를 각각의 산기펌프(9, 10)의 흡입구에 바로 연결되게 제작하고 배치하여 유체가 통과하는 통로의 길이와 직경의 변화에 따른 유압의 변화를 극소화하여 유체가 일정하게 정방향의 유속을 유지하고 각 단계 산기펌프(9, 10)의 흡입구와 배출구의 압력이 외적 요인에 영향을 받지 않고 적정치를 유지 할 수 있게 함으로써 각단계의 산기펌프가 유기적으로 원활하게 작동하여 다량의 기체가 미세기포화 되어 배출되게 하는 방법.
청구1, 2,에서 만들어진 다량의 0.6ppm 이상 고농도 불안정오존수를 용도에 따라 다양하고 안전하게 사용할 수 있는 안정오존수화 하기 위하여 다중구조 가압형 기액분리탱크(11)를 내부탱크(18)와 외곽탱크(19)로 구분벽(20)을 사이로 분리되는 2중 구조의 탱크로 고안 설치하였음. 2단계 다단산기펌프(10)에서 기액분리탱크의 내부탱크(18) 하단부(22)로 유입된 불안정오존수(25)는 내부탱크(18)에서 대기압의 2-3배 압력과 미세기포의 표면적 증대로 인한 오존가스의 용해율이 현격하게 높아지고 내부탱크 상단부(21)를 넘어 외곽탱크(19)로 가는 동안의 안정오존수화 시간을 거쳤기 때문에 외곽탱크(19)에는 고농도 안정오존수(26)만 저장된다. 외곽탱크(10) 하단의 배출구에서 안정오존수를 사용처로 보내고 필요에 따라 적당량의 안정오존수를 다시 산기과정을 통과하게 하고 기액분리탱크 내부탱크로(18)로 들어가는 순환 과정을 거치는 순환 안정오존수의 양을 조절함으로써 오존수의 오존 농도를 높일 수도 있고 일정한 상태로 유지 할 수 있게 된다. 기액분리탱크 내부의 압력이 대기압의 2-3배인 상태에서 다량의 미세기포를 포함한 불안정오존수가 내부탱크(18)에서 지체하는 별도의 시간동안 빠르게 안정오존수로 변화하게 되며, 결과적으로 높은 오존가스 용해율로 인하여 배오존가스 배출량이법정 기준치(0.1ppm)이하로 감소되어 간단한 배오존제거장치(16)로 쉽게 처리가능하고 최종으로 안정오존수(26)만을 사용하도록 하여 사용자나 동물이 불안정오존수로부터 유리되는 유리오존가스의 폐해 없이 편리하고 안전하게 오존수를 사용 할 수 있도록 한 방법.