KR200341811Y1

KR200341811Y1 - 가스용해 및 반응장치

Info

Publication number: KR200341811Y1
Application number: KR20-2003-0034154U
Authority: KR
Inventors: 최홍복; 박주형; 지덕기; 최동수; 이보영; 권영두
Original assignee: (주)에코데이
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2004-02-14

Abstract

가스 용해장치가 개시된다. 그러한 가스 용해장치는 적어도 두개 이상의 단으로 이루어지며, 각 단에서는 처리수 및 가스가 유입되어 서로 혼합됨으로써 가스의 용해가 진행되는 반응조와, 각 반응조에 각각 구비되어 각 반응조에 저장된 처리수를 동일 반응조 내에서 상하로 순환시키는 처리수 순환계와, 상기 처리수 순환계들 중 하나의 처리수 순환계에 가스를 주입함으로써, 상기 처리수 순환계를 흐르는 처리수와 혼합되도록 하는 가스 주입관과, 각 반응조를 서로 연결함으로서 각 반응조의 상기 처리수 순환계를 통하여 분사된 처리수로부터 이탈된 가스를 다른 반응조로 이동시키는 가스 이동관과, 그리고 각 반응조의 상기 처리수 순환계로부터 분사된 처리수를 다른 반응조로 순환시키는 폐수 순환관을 포함한다.

Description

가스용해 및 반응장치{REACTOR FOR GAS DISSOLUTION AND REACTION}

본 고안은 가스용해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다단 구조의 반응조에 의하여 처리수와 가스를 혼합함으로써 가스의 용해도를 효율적으로 높일 수 있는 가스용해장치에 관한 것이다.

근래에는 환경오염에 대한 관심이 증가하면서 환경오염원을 처리하기 위한 정화장치들이 개발되고 있는 추세이다. 이러한 환경오염으로는 산업 폐기물, 생활 쓰레기, 음식물 쓰레기, 축산폐수 등의 예를 들 수 있다.

그리고, 이러한 오염물의 처리는 물리적인 방법, 화학적인 방법, 미생물적인 방법 등 여러 방법에 의하여 처리되고 있다.

특히, 가스의 경우는 용해도가 낮아서 정화 처리하는 것이 어렵기 때문에 가스를 용해하기 위하여 다양한 가스용해장치가 개발되고 있다.

폐수처리장, 정수처리장, 정수기, 수경양액재배, 양식장에서는 산소나 오존 등의 가스를 폐수나 물과 같은 액체에 용해시키기 위하여 가스 용해장치를 사용하고 있다. 이는 물이나 폐수 등과 같은 액체 속에 산소나 오존과 같은 기체의 용존률을 높일 목적으로 주로 이용하고 있지만, 가스는 액체보다 밀도가 낮기 때문에 액체로부터 너무 빠르게 탈기되므로 가스가 액체와 접촉하는 시간이 적어 가스 용해율이 낮다.

또한, 용해되지 않은 잔존 가스가 배출되는 액체와 함께 용해탱크 밖으로 방출되어 버리기 때문에 가스 용해률에 비해서 가스의 소모량이 많다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 고안의 목적은 다단의 반응조를 구비하여 처리수와 가스의 혼합으로 가스의 용해도를 높임으로써 오염물의 처리효율을 향상시킬 수 있는 가스용해장치를 제공하는데 있다.

도1 은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 가스용해장치를 도시하는 사시도.

도2 는 도1 에 도시된 가스용해장치의 단면도.

도3 은 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 가스용해장치를 도시하는 도면.

상기에서 언급한 본 고안의 목적을 실현하기 위하여, 본 고안이 개시하는 가스 용해장치는 적어도 두개 이상의 단으로 이루어지며, 각 단에서는 처리수 및 가스가 유입되어 서로 혼합됨으로써 가스의 용해가 진행되는 반응조와; 각 반응조에각각 구비되어 각 반응조에 저장된 처리수를 동일 반응조 내에서 상하로 순환시키는 처리수 순환계와; 상기 처리수 순환계들 중 하나의 처리수 순환계에 가스를 주입함으로써, 상기 처리수 순환계를 흐르는 처리수와 혼합되도록 하는 가스 주입관과; 각 반응조를 서로 연결함으로서 각 반응조의 상기 처리수 순환계를 통하여 분사된 처리수로부터 이탈된 가스를 다른 반응조로 이동시키는 가스 이동관과; 그리고 각 반응조의 상기 처리수 순환계로부터 분사된 처리수를 다른 반응조로 순환시키는 폐수 순환관을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 가스용해장치를 상세하게 설명한다.

도1 및 도2 에 도시된 바와 같이, 본 고안이 제안하는 가스 용해장치는 그 내부가 다단으로 구획되며, 각 단에서는 처리수 및 가스가 유입되어 반응하는 반응조(1)와, 각 반응조(11,13,15,17)의 내부 처리수를 순환시키는 처리수 순환계(20,30,34)와, 각 반응조(11,13,15,17)의 사이에 가스를 이동시키는 가스 이동관(51,57)과, 폐수를 다른 반응조로 공급하는 폐수 순환관(49,55,61)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 가스 용해장치에 있어서, 상기 반응조(1)는 원통형상을 가지며, 그 내부가 다단으로 구획됨으로써 제1 내지 제4 반응조(11,13,15,17)로 이루어진다. 그리고, 상기 제1 내지 제4 반응조(11,13,15,17)는 각각 밀폐된 형상을 가지며 배관들에 의해서만 처리수 및 가스가 서로 연통된다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 반응조(11)에는 원수 유입구(45) 및 처리수 유출구(43)가 각각 연결되며, 이 원수 유입구(45)를 통하여 처리수가 제1 반응조(11)로 유입되며, 처리수 유출구(43)를 통하여 처리수가 제1 반응조(11)로 부터 유출된다.

그리고, 이러한 원수 유입구(45) 및 처리수 유출구(43)는 제1 반응조(11) 뿐만 아니라 제4 반응조(17)에도 구비될 수 있다.

따라서, 원수 및 처리수는 제1 반응조(11) 뿐만 아니라 제4 반응조(17)를 통하여 제4 반응조(17)의 내부로 유입되거나, 제4 반응조(17)로부터 유출가능하다. 이와 같이 원수 및 처리수를 제1 반응조(11) 혹은 제4 반응조(17)를 통하여 유입하거나 유출하는 것은 선택적으로 가능하다.

또한, 각 반응조(11,13,15,17)에는 제1 내지 제3 처리수 순환계(20,30,34)가 각각 구비되며, 이러한 처리수 순환계(20,30,34)는 각 반응조(11,13,15,17)의 내부에 저장된 처리수를 동일 반응조 내에서 상하로 순환시키며, 이 과정에서 수중에 미세기포를 형성시켜 가스를 보다 효율적으로 용해하게 된다.

이러한 제1 내지 제3 처리수 순환계(20,30,34)는 각 반응조(11,13,15,17)에 동일한 구조로 구비되므로 제1 처리수 순환계(20)에 의하여 설명한다.

즉, 제1 처리수 순환계(20)는 제1 반응조(11)로부터 처리수가 배출되는 배출관(19)과, 처리수를 펌핑하는 펌프(21)와, 펌핑된 처리수를 제1 반응조(11)의 상부로 공급하여 분사하는 분사관(23)과, 상기 분사관(23)에 부착되어 처리수를 분사하는 분사구(25)를 포함한다.

그리고, 상기 분사관(23)의 중간부에는 가스 유입관(18)이 연결되며, 이 가스 유입관(18)을 통하여 가스가 유입된다. 이러한 가스유입관(18)은 통상적인 연결방법에 의하여 분사관(23)에 연결되거나 혹은 밴츄리관 등을 통하여 연결될 수도있다.

따라서, 제1 처리수 순환계(20)는 펌프(21)의 구동시 제1 반응조(11)의 내부에 저장된 처리수를 순환시키며, 이 과정에서 가스유입관(18)을 통하여 유입된 가스가 처리수와 혼합되어 용해되며, 가스가 혼합된 처리수가 상기 분사구(25)를 통하여 분무상태로 분사된다.

이때, 분사구(25)를 통하여 처리수가 수면으로 낙하하고 그 때 가스는 기포형태로 수중으로 흡입되고 수면의 상단은 심한 유동이 발행하게 된다.

결과적으로, 이러한 과정을 통하여 가스가 상단 수두압 조건에서 처리수에 용해될 수 있는 시간이 증가하게 되므로 가스의 용해율이 증가하게 된다.

한편, 상기 가스 이동관(51,57)은 제1 내지 제3 반응조(11,13,15)를 서로 연결함으로써 각 반응조간의 가스 이동통로가 된다. 즉, 상기 가스 이동관(51,57)은 제1 반응조(11)와 제2 반응조(13)를 서로 연결하는 제1 가스 이동배관(51)과, 제2 반응조(13)와 제3 반응조(15)를 서로 연결하는 제2 가스 이동배관(57)으로 이루어진다.

따라서, 각 반응조(11,13,15)의 분사구(25,33,41)를 통하여 분사되는 처리수에 함유된 가스는 일부는 용해상태로 처리수에 포함되나, 일부는 반응조(11,13,15)의 내부 빈공간에 잔존하게 되고, 이러한 잔존 가스는 상기 제1 및 제2 가스 이동배관(51,57)들을 통하여 상승하여 바로 위에 위치하는 반응조로 이동한다.

이러한 방식으로 상부 반응조로 이동한 가스는 제3 반응조(15)에 구비된 가스 배출관(62)을 통하여 외부로 최종적으로 배출된다.

한편, 상기 폐수 순환관(49,55,61)도 각 반응조(11,13,15,17)를 서로 연결함으로써 가스가 용해된 처리수, 즉, 폐수를 상부의 반응조로 운반하게 된다.

이러한 폐수 순환관(49,55,61)은 상기 제1 반응조(11)와 제2 반응조(13)를 연결하는 제1 폐수 순환배관(49)과, 제2 반응조(13)와 제3 반응조(15)를 연결하는 제2 폐수 순환배관(55)과, 제3 반응조(15)와 제4 반응조(17)를 연결하는 제3 폐수 순환배관(61)으로 이루어진다.

따라서, 제1 반응조(11)에서 처리되어 가스가 용해된 처리수는 상기 제1 내지 제3 폐수 순환관(49,55,61)을 통하여 각 반응조(11,13,15,17)를 거침으로써 용해 처리된다.

이때, 상기 폐수가 상부로 운반될 수 있는 원동력은 원수 유입구(45)에 구비되는 모터(도시안됨) 등의 외부 동력에 의존하고 각 단에서 기체가 일정 부피를 점유하고 있고 순차적으로 가스가 상향 이동하는 것은 상기 반응조의 수위의 적정 조절, 폐수와 가스의 밀도차, 각 단에 따라서 반응조 내부에 작용하고 있는 가스 및 처리수의 압력이다. 또한, 폐수의 성상에 따라서 원수를 상부 또는 하부로 유입할 수 있다.

한편, 본 고안의 바람직한 다른 실시예로써 도3 에 도시된 바와 같이 각 반응조(70,72,74)를 일체화하지 않고 서로 분리하여 배치할 수도 있다.

즉, 제1 내지 제3 반응조(70,72,74)를 별도로, 그 높이(h1,h2,h3)를 서로 다르게 배치할 수 있다. 제1 반응조(70)의 높이가 가장 높고, 제2 반응조(72)가 그 다음 높이, 그리고, 제3 반응조(74)가 가장 낮게 배치함으로써 가스를 용해할 수도있다. 물론, 그 역순으로 배치할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가스 용해장치를 이용하여 가스를 용해시키는 과정을 더욱 상세하게 설명한다.

도1 및 도2 에 도시된 바와 같이, 본 고안이 제안하는 가스 용해장치에 의하여 가스 또는 폐수를 정화하는 경우, 먼저 처리수를 반응조의 내부로 공급한다.

처리수를 반응조의 내부로 공급하는 방법은 상부로 공급하는 방법과 하부로 공급하는 방법으로 구분되며, 이러한 방법은 선택적으로 가능하다.

처리수를 상부로 유입하는 경우를 예로 설명하면, 원수 유입구(63)를 통하여 제4 반응조(17)의 내부로 처리수를 공급하면, 처리수는 제3 폐수 순환배관(61)을 통하여 하부에 위치한 제3 반응조(15)로 공급된다.

그리고, 제3 반응조(15)에 저장되는 처리수는 다시 제2 폐수 순환배관(55)을 통하여 제2 반응조(13)로 공급되고, 다시 제1 폐수 순환배관(49)을 통하여 제1 반응조(11)로 공급된다.

이와 같이, 상부의 원수 유입구(63)를 통하여 유입된 처리수는 하부로 이동함으로써 각 반응조(11,13,15,17)에 일정량씩 저장된다.

이 상태에서, 제1 처리수 순환배관(20)의 펌프(21)가 구동함으로써 제1 반응조(11)의 내부에 저장된 처리수가 제1 처리수 순환배관(20)을 따라 순환하기 시작한다.

이때, 제1 처리수 순환배관(20)에 연결된 가스 유입관(18)을 통하여 가스가 배관 내부로 유입되며, 처리수와 서로 혼합된 상태로 분사구(25)를 통하여 제1 반응조(11)의 내부로 분사된다.

따라서, 가스 유입관(18)을 통하여 유입된 가스는 제1 반응조(11)의 내부에서 처리수와 혼합됨으로써 1차적으로 용해되어 하부로 분사되며, 일부는 분사 중 처리수로부터 이탈되어 제1 반응조(11) 내부의 빈 공간에 차있는 상태가 된다.

그리고, 제1 반응조(11)의 내부에 가스가 혼합된 상태로 분사된 처리수는 제1 폐수 순환배관(49)을 통하여 제2 반응조(13)로 이동하며, 빈 공간에 차있던 가스는 제1 가스 이동배관(51)을 통하여 제2 반응조(13)로 이동한다. 이때, 처리수가 제2 반응조(13)로 이동하는 원동력은 제1 반응조(11) 내부의 처리수 압력과 가스압력이다.

이와 같이, 제2 반응조(13)로 공급된 처리수는 제2 처리수 순환배관(30)에 의하여 순환되어 분사구(33)를 통하여 제1 반응조(13) 내부로 다시 분사된다. 이때, 상기 제1 가스 이동배관(51)을 통하여 유입되는 가스는 제2 반응조(13)의 상부 빈 공간을 채우고 있는 상태이다.

따라서, 상기 제2 처리수 순환배관(30)의 분사구(33)를 통하여 분사되는 처리수는 분무상태이며, 빈 공간에 차있던 가스와 접촉함으로써 2차적으로 용해된다.

이와 같은 과정을 통하여, 제2 반응조(13)의 내부에서 가스의 용해과정이 진행된다.

그리고, 제2 반응조(13)의 내부에 가스가 혼합된 상태로 분사된 처리수는 제2 폐수 순환배관(55)을 통하여 제3 반응조(15)로 이동하며, 빈 공간에 차있던 가스도 제2 가스 이동배관(57)을 통하여 제3 반응조(15)로 이동한다.

이와 같이, 제3 반응조(15)로 공급된 처리수는 제1 혹은 제2 반응조(11,13)와 동일한 과정을 통하여 가스의 용해가 진행된다.

즉, 제3 반응조(15)에 공급된 처리수는 제3 처리수 순환배관(34)에 의하여 순환되어 분사구(41)를 통하여 다시 분사되며, 이때, 상기 제2 가스 이동배관(57)을 통하여 유입되는 가스는 제3 반응조(15)의 빈 공간을 채우고 있는 상태이다.

따라서, 상기 제3 처리수 순환배관(34)의 분사구(41)를 통하여 분사되는 처리수는 분무상태로 상기 가스와 접촉함으로써 3차적으로 용해시키게 된다.

그리고, 상기 제3 반응조(15)에서 처리된 처리수는 제3 폐수 순환관(61)을 통하여 제4 반응조(17)로 공급되며, 처리수 유출구(65)를 통하여 외부로 배출된다.

또한, 제3 반응조(15)에서 잔존하는 가스는 상기 가스 배출구(62)를 통하여 반응조의 외부로 배출된다.

이와 같은 과정을 통하여 가스는 처리수에 의하여 적절하게 용해된다. 그리고, 이러한 가스용해장치는 오존을 용해시키기 위한 장치에도 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가스 용해처리는 다단으로 구성된 반응조에 의하여 가스를 처리수와 용해시킴으로써 여러 번의 용해과정에 의하여 가스의 용해도를 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 비교적 간단한 구조의 반응조에 의하여 가스를 용해시킴으로써 제조설비를 간단화 할 수 있고, 제조단가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

이상을 통해서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니고 실용신안등록청구 범위와 고안의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 고안의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

적어도 두개 이상의 단으로 이루어지며, 각 단에서는 처리수 및 가스가 유입되어 서로 혼합됨으로써 가스의 용해가 진행되는 반응조와;

각 반응조에 각각 구비되어 각 반응조에 저장된 처리수를 동일 반응조 내에서 상하로 순환시키는 처리수 순환계와;

상기 처리수 순환계들 중 하나의 처리수 순환계에 가스를 주입함으로써, 상기 처리수 순환계를 흐르는 처리수와 혼합되도록 하는 가스 주입관과;

각 반응조를 서로 연결함으로서 각 반응조의 상기 처리수 순환계를 통하여 분사된 처리수로부터 이탈된 가스를 다른 반응조로 이동시키는 가스 이동관과; 그리고

각 반응조의 상기 처리수 순환계로부터 분사된 처리수를 다른 반응조로 순환시키는 폐수 순환관을 포함하는 가스 용해장치.
제1 항에 있어서, 상기 반응조는 제1 내지 제4 반응조로 이루어지며, 상기 제1 반응조 혹은 제4 반응조에는 원수를 유입하는 원수 유입구 및 처리수를 유출시키는 처리수 유출구가 각각 연결되는 가스용해장치.
제1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 처리수 순환계는 제1 내지 제3 처리수 순환배관으로 이루어짐으로써 상기 제1 내지 제3 반응조에 각각 구비되며, 상기 제1내지 제3 순환배관은 각각 반응조로부터 처리수가 배출되는 배출관과, 처리수를 펌핑하는 펌프와, 펌핑된 처리수를 동일 반응조의 내상부로 공급하여 분사하는 분사관과, 상기 분사관에 부착되어 처리수를 분사하는 분사구를 포함하는 가스용해장치.
제2 항에 있어서, 상기 폐수 순환관은 제1 내지 제3 폐수 순환배관으로 이루어짐으로써 상기 제1 내지 제3 반응조에 각각 구비되어, 다른 반응조로 가스가 용해된 처리수를 공급하는 가스용해장치.
제2 항에 있어서, 상기 가스 이동관은 상기 제1 및 제2 반응조를 서로 연결하는 제1 가스 이동배관과, 상기 제2 및 제3 반응조를 서로 연결하는 제2 가스 이동배관으로 이루어지며, 상기 제3 반응조에는 가스 배출관이 연결됨으로써 가스를 외부로 배출 가능한 가스용해장치.