KR20040002849A - 액체 매개물의 자외선 처리 모듈 - Google Patents

Abstract

자외선을 이용한 액체 매개물의 처리 모듈은 수직 지지대(2)와 이것에 결합되는 가로 베이스(3)로 이루어진 개방 하우징을 포함한다. 보호 케이스(5) 안에 들어 있는 UV 램프들(4)은 상기 하우징의 베이스들 사이에 수직으로 개재된다. 상기 모듈은 램프 케이스를 세정하기 위한 장치(8)를 구비하며, 상기 세정장치는 램프를 위한 홀을 가지며, UV선 저항물질로 제조된 세정링을 수용하는데 적합한 가로 그리드들(9)로 이루어진다. 세정 장치(8)는 사실상 실린더 베이스에 고정된 소직경 중공 실린더(12)와 연결된 밀폐 중공 실린더(13)인 가동부재와 연결되어 있기 때문에 상기 램프 케이스의 표면 상에서 이동가능하다. 상기 중공 실린더는 상기 실린더들과 동축 상에 배열되며 실린더의 위치에 관계없이 밀폐 실린더 내부에 배치된 홀들을 가진 튜브로 제조된 수직 가이드(14) 상에서 움직인다. 모듈은 UV선 조사 영역에 위치한 UV선 강도 센서(16)을 구비하고, 처리중의 유체가 세정 장치를 움직이기 위한 작동유체로서 이용된다.

Description

액체 매개물의 자외선 처리 모듈 {Module for UV-radiation treatment of a liquid medium}

일반적으로, 서로 다르게 배열된 소스들을 가진 수중(水中) 램프형 모듈은 자외선(Ultraviolet radiation;이하 UV선)을 이용하여 개수로 시스템 내의 물을 정화하는데 이용된다.

상기와 같은 모듈은 사실상, 개수로(용수로)에 사용하기 적합하도록 개수로의 길이를 따라 배열된 복수의 모듈들로 이루어진 시스템의 구성요소라는 점에 비추어, 그러한 모듈 구조에서 요구되는 조건 중의 하나는, 운영 비용을 최소화하는 동시에 시스템의 모듈 수를 증가시켜 시스템의 처리 용량을 높일 수 있도록, 상기 모듈이 용수로에 적절하게 내장(built-in) 될 수 있는가 하는 것이다.

현재 알려진 선행기술로서, 개수로 시스템에 이용되며 살균램프가 수직으로 배열된 캐피털 컨트롤사(Capital Controls)(ww.ultradynamicsuv.com, 2002년 4월 5일 접속기준)의 사업설명서(prospectus)에 개시되어 있는 스콜피온스 버티컬 개수로 시리즈 8400 모듈(Scorpions Vertical open channel Series 8400 module)이 있다. 상기 모듈은 수직 지지대와 수평 베이스플레이트로 이루어진 하우징을 구비하고, 그 사이에 석영 케이싱 안에 봉입된 살균 램프들이 상호간에 평행하도록 수직으로 위치된다. 상기 모듈은 램프 케이싱을 세정하기 위한 장치를 갖추고 있으며, 상기 장치는 모듈 하우징 내부에 이동가능하도록 수용된 4개의 강성 프레임으로 이루어지며 램프가 통과하기 위한 홀을 구비한다. 상기 프레임들은 전기 구동 모터와 연결되며, 상기 전기 구동 모터는 수직가이드 상에서 상기 프레임들을 램프 케이싱의 길이방향으로 상승 및 하강시킨다. 펌프와 연결된 구동 메카니즘은 모듈 하우징 상의 밀봉부에 수용된다. 또한, 상기 시스템은 UV선 강도 제어부를 구비한다.

또 다른 선행기술의 하나인 채널 라인 SC 모듈(Channel Line SC module)은 수직으로 배열된 살균 램프가 특징이며, 상기 모듈은 몬타그나사(Montagna) (www.montagna.it, 2002년 4월 5일 접속기준)의 장비 카달로그에 묘사되어 있다. 상기 모듈은 용수로 안의 폐수를 살균하는데 적합하며, 수직 지지대들로 형성된 하우징을 구비한다.

상기 모듈 또한 램프 케이스들을 세정하기 위한 장치를 갖추고 있는데, 상기 세정 장치는 모듈 하우징 안에 수용된 그리드들과, 그리드 홀 안의 소정 위치에 고정되며 UV선 저항(UV radiation-resistance)물질로 만들어진 세정링을 포함한다. 상기 링들은 그리드 홀을 통과하는 램프 케이스의 표면을 감싼다. 상기 세정 장치는 하우징 내부에 마련된 수직 가이드 상에서 램프 케이스들의 길이방향으로 이동가능하며, 압력원(예: 압축기)과 연결된 공기압 구동부에 의해 작동된다. 상기 구동부는 하우징 상단의 밀봉부 내의 각 모듈 하우징에 직접 장착되며, 배관을 통해 압축기와 연통된다.

여기서, 세정장치의 전후 왕복운동은 부가적인 동력과 외부에서 제공되는 작동 유체(압축 공기)를 요구하므로 세정과정 중에 부가적인 동력 소모가 필연적이다.

또한, 조사(irradiation) 영역 내에 제어 감시 수단을 설치할 만한 작업 공간이 한정되어 있으므로, 공정 파라미터를 즉각적으로 모니터링 하는 것이 쉽지 않다.

본 발명은 일반적으로 자외선을 이용한 액체매개물(liquid media)의 정화 및 살균에 관한 것으로, 특히 음용수, 가정용수, 폐수 또는 산업용수의 처리를 위한 개수로(開水路) 또는 용수로 시스템에 설치되기 적합한 모듈 구조에 관한 것이다.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 모듈의 주요 구성에 대한 개략적인 도면으로서, 램프 케이스 세정 장치가 상승 위치에 있는 상태를 보여주는 도면이다.

도 2는 램프 케이스 세정 장치의 개략적인 도면으로서, 주요 구성요소(세정링과 홀을 가진 그리드)를 보여주는 도면이다.

도 3은 실린더들이 상호 연통된 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 모듈 하우징 내의 UV선 센서 위치를 도시한 도면이다.

도 5는 개수로 또는 용수로에서 UV선을 이용하여 액체 매개물을 처리하는 모듈 시스템을 나타낸 도면으로서, 용수로에 연속적으로 배치된 복수개의 모듈들을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적은, 램프 케이싱을 세정하기 위해 비구동(driveless) 시스템을 사용하는 동시에 상기 시스템을 동작시키기 위한 작동유체로 처리되는 유체를 사용함으로써, 동작하는 동안의 동력소모량을 줄이고, 전체 크기를 소형화하며, 모듈 유용 면적의 가용 효율을 높이도록 설계된 UV선을 이용한 액체 매개물의 처리 모듈을 제공하는데 있다.

상기 목적은 수직 지지대 또는 직립재와 이것에 결합되는 가로 베이스들로 이루어진 개방 하우징을 포함하고; UV선 투과물질로 제조된 케이스 안에 봉입된 UV 살균램프들과 램프케이스를 세정하기 위한 장치가 상기 베이스들 사이에 배치되고, 상기 장치는 상기 램프를 수용하기 위한 홀이 형성된 복수의 가로 그리드들로 이루어지고, 상기 홀은 UV선 저항물질로 제조된 세정링을 수용하며; 상기 장치는 모듈 하우징 안에 마련된 수직 가이드 상에서 이동가능한 가동부재와 연결되어 각 램프케이스들에 대해 이동가능하도록 상기 하우징 내에 장착된 액체 매개물의 UV선 처리 모듈에 있어서, 본 발명에 따르면 상기 가동부재는 상기 하우징의 베이스에 고정된 소직경 중공 실린더와 연통되어 그것에 대해 상대적으로 이동가능한 밀폐 중공 실린더로 이루어지며; 상기 수직 가이드는 상기 실린더들과 동축으로 배열된 파이프로 이루어지고, 상기 파이프에는 상기 밀폐 중공 실린더의 위치에 관계없이 상기 밀폐 중공 실린더 내부에 위치하도록 홀들이 형성되는 동시에, 상기 가동부재의 작동유체는 처리되는 상기 매개물인 모듈로서 달성된다.

상기 모듈 하우징은 UV선 강도 센서를 수용할 수 있다.

본 발명에 따른 UV선을 이용한 액체 매개물의 처리 모듈은 이하에서 설명하는 구성과 동작의 특징들을 가진다.

도 1을 참조하면, 모듈(1)은 수직 지지대 또는 직립재(2)와 이들 사이의 소정 위치에 고정된 수평 베이스들(3)로 이루어진 개방 하우징과, 상기 베이스들(3) 사이에 수직으로 배치된 UV 살균 램프들(4) 예컨대, 석영 또는 석영광유리로 만들어진 보호 케이스(5) 안에 봉입된 총 36개의 저압 아말감 램프를 포함한다. 상기 하우징은 스테인레스 스틸 재질이며, 1890×740×855mm의 크기를 가진다. 상기 램프의 밀봉단은 불소함유 플라스틱 링 안에서 상기 하우징의 바닥 베이스에 고정되며, 상기 램프의 상단은 원격지의 전원, 제어 및 신호부와 연결되는 전기 단자(6)를 구비함과 동시에, 램프 단자들로 물이 들어오는 것을 방지하기 위하여 실링 가스켓과 스크류-다운 너트로 이루어진 밀폐 실링부(7)를 구비한다. 상기 램프들은 평행으로 또는 엇갈려서 배열될 수 있다. 각 램프 케이스의 길이는 1650mm이다.

도 2에 도시된 석영 보호 케이스(5)를 세정하기 위한 장치(8)는 직경 34mm의 홀(10)을 가진 스테인레스 스틸 플레이트(9)로 이루어진 두 개의 세정 그리드를 포함하는데, 상기 홀(10)에는 상기 보호케이스의 표면을 단단히 감싸는 직경 28mm의 불소함유 플라스틱 세정링(11)이 구비된다. 상기 플레이트(9)의 홀(10)들은 램프(4)가 상기 홀들을 통과하도록 램프(4)의 배열에 따라 배치된다.

도 3을 참조하면, 모듈 하우징의 바닥 베이스에는 중공 실린더(12)가 단단히 설치되며, 그 상단부는 바닥 실린더(12)보다 큰 직경을 가진 밀폐 중공 실린더(13)내에 삽입된다. 상기 실린더(13)는 바닥 베이스에 고정된 중공 실린더(12)에 대해가이드(14) 상에서 이동가능하다. 상기 가이드(14)는 실린더(12)(13)와 동축 상에 위치하며, 하우징의 중심에서 베이스에 대해 수직으로 고정된다. 구체적으로, 상기 가이드(14)는 물이 통과하는 두 개의 홀을 가진 중공 튜브로 이루어진다. 상기 가이드(14)의 홀들은 상기 실린더의 어떤 지점에서도 밀폐 실린더(13)의 내부에 위치하도록 설정되며, 극점(상승하거나 하강할 때의)을 포함한다. 본 실시예에 따르면, 가이드(14)의 직경은 32mm이며, 가이드에 형성된 두 개의 홀 높이는 815mm이다. 상기 플레이트(9)들은 소위 용접에 의해 상기 밀폐 실린더(13)에 고정되며, 상기 실린더(13)는 상기 플레이트(9)를 램프 케이스(5)의 길이방향으로 이동시킨다.

상기 세정 장치(8)는 두 개의 극점을 가질 수 있다. 다시 말해, 바닥 플레이트(9)가 모듈 하우징의 바닥 베이스(3) 상에 놓이는 초기 지점과, 도 1에 도시되어 있는 최상점(상승됐을 때)이 그것이다. 석영 케이스의 세정이 필요할 때마다, 처리되는 물이 용수로로부터 중공 튜브 가이드(14)로 펌프에 의해 공급되며, 이로 인해 상기 물은 홀(15)을 통과하여 밀폐 실린더(13)로 유동한다. 상기 실린더가 물로 가득 차게 되면, 그 내부의 작용 압력이 상승하게 된다. 가동 실린더(13)와 고정 실린더(12)의 베이스 직경은 각각 84mm와 61mm이다. 이것은 상승력을 발생시키도록 수압이 작용하는 상기 실린더들의 베이스의 면적 차이에 기인하는 것이며, 따라서 밀폐 실린더(13)는 가이드(14)를 따라 바닥 실린더(12)를 따라 상승하고, 이로 인해 상기 밀폐 실린더(13)에 고정된 플레이트(9)는 램프 케이스(5)의 길이 방향을 따라 이동하게 된다. 각 플레이트의 스트로크 길이는 램프 케이스 길이의 절반이다. 그 결과, 플레이트(9)의 홀 내에 고정된 채로 램프 케이스의 표면을 단단하게감싸는 세정링(11)은 램프 케이스의 표면에 축적되어 있던 오염 물질을 제거하게 된다. 일단 실린더가 최상점에 도달하면 펌프는 정지하고 압력은 하강하며, 세정 장치는 램프 케이스를 세정하면서 중력에 의해 최하점 위치로 부드럽게 하강한다.

(예컨대, RF 특허 제2,172,482, IPC G01N21/59에 개시된) UV선 강도 센서(16)가 예를 들어, 플레이트(9)의 각 홀을 통과하도록 램프와 평행하게 모듈(1) 하우징의 상단 베이스(3)에 고정될 수 있다. 상기 센서(16)는 전원 및 수신된 신호를 처리하고 조사량을 결정하는 감시부에 전기적으로 연결된다.

따라서, 본 발명에 따른 비구동 모듈 구조는 세정장치에 직접적으로 압력을 부여할 수 있는 반면, 구동부의 기능은 세정장치의 구성요소 중 하나 즉, 수평 그리드가 고정된 밀폐 중공 실린더에 의해 수행되므로 전체 모듈의 크기가 소형화된다. 덧붙여, 상기 구성에 있어서 세정장치가 최상점에서부터는 중력에 의해 하강할 뿐만 아니라, 두 개의 실린더의 직경을 다르게 함으로써 상승력을 증가시킬 수 있다는 점 때문에 종래의 장치에 비해 동력소모면에서 이득(gain)을 가져온다. 본 장치를 이루는 구성요소들의 상호 배치는 작업공간의 여유를 가져옴으로써 모듈 사용 영역의 효율성을 증대시키는데 예컨대, 감시 수단을 램프 영역에 인접하게 배치하는 것이 그것이다.

모듈은 용수로 시스템에 필수적인 주 기능적 요소이므로, 상기의 장점들은 전체 시스템의 구성을 최적화할 수 있다. 세정 시스템을 구동하는 작동 유체로서 정화되는 유체를 사용함으로써 소비전력을 줄일 수 있는데, 이것은 외부로부터 동력을 공급할 필요없이 자체적으로 발생되기 때문이다.

도 5는 용수로 또는 개수로에 UV선을 이용하여 액체 매개물 예를 들어, 폐수를 처리하기 위한 시스템을 나타낸 것이다. 상기 시스템은 본 발명에 따른 모듈에 설치되고, 램프 케이스(8)를 세정하기 위해 장치를 구비하며 용수로 내에 연속적으로 배열된 복수개의 모듈(1)과, 상기 모듈을 세정하는 장치에 압력을 제공하는 압력원(17)과, 배관(18)과,전원 공급 및 제어부(19)를 구비한다. 많은 양의 부유 입자들이 있는 물을 처리하는 경우에는, 필터(21)를 통해 물이 통과할 수 있는 밀폐된 용기(20) 내부에 펌프가 봉입될 수 있다.

[실험예]

10m 길이의 콘크리트 채널로 이루어진 용수로에 각각 세정 장치(8)를 가진 총 4개의 모듈이 연속적인 쌍으로 마련된다. 상기 모듈은 전원 공급 및 감시부(19)와 전기적으로 연결되어 있다. 모듈의 전체 시스템에 압력을 제공하기 위하여 3kW의 수중 펌프가 사용되며, 처리 중 물 속에 잠겨 있는 펌프는 모듈들과 연통되는 호스를 구비한다. 세정하는 동안에, 밀폐 배관의 밸브는 개방되며, 압력은 각 모듈을 세정하는 장치의 밀폐 실린더(13)에 동시에 가해진다. 일단 세정 프레임이 상승되고 나면, 상기 밸브는 닫히고 압력은 하강하며, 세정 장치는 중력하에서 부드럽게 하강하여 램프 케이스들을 재세정한다. 따라서, 모듈 세정장치의 밀폐 실린더 내에 압력을 형성하기 위한 작동 유체의 역할은 정화되는 물이 맡게 된다.

매우 혼탁한 물이 처리될 경우에는, 펌프는 여과 필터(21)를 구비한 밀폐 탱크(20) 내에 잠겨 있게 되는데, 물은 상기 필터에 의해 예비적으로 여과되어 부유입자들이 제거된 후 작동 유체로 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 서로 다른 표면적들을 가진 용기들과 연통하도록 이루어진 수력펌프가 압력원으로서 이용될 수 있다.

본 발명은 산업용수 공급 시스템의 전처리 또는 후처리 용수로를 정화하기 위한 용수 처리 분야에 적용될 수 있으며, 또한 가정용 및 산업용 하수 처리 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (2)

1. 수직 지지대 또는 직립재와 이것에 결합되는 가로 베이스들로 이루어진 개방 하우징을 포함하고; UV선 투과물질로 제조된 케이스 안에 봉입된 UV 살균램프들과 램프케이스를 세정하기 위한 장치가 상기 베이스들 사이에 배치되고, 상기 장치는 상기 램프를 수용하기 위한 홀이 형성된 복수의 가로 그리드들로 이루어지고, 상기 홀은 UV선 저항물질로 제조된 세정링을 수용하며; 상기 장치는 모듈 하우징 안에 마련된 수직 가이드 상에서 이동가능한 가동부재와 연결되어 각 램프 케이스들에 대해 이동가능하도록 상기 하우징 내에 장착된 액체 매개물의 UV선 처리 모듈에 있어서,

   상기 가동부재는 상기 하우징의 베이스에 고정된 소직경 중공 실린더와 연통되어 그것에 대해 상대적으로 이동가능한 밀폐 중공 실린더로 이루어지며;

   상기 수직 가이드는 상기 실린더들과 동축으로 배열된 파이프로 이루어지고, 상기 파이프에는 상기 밀폐 중공 실린더의 위치에 관계없이 상기 밀폐 중공 실린더 내부에 위치하도록 홀들이 형성되는 동시에, 상기 가동부재의 작동유체는 처리되는 상기 매개물이 되는 것을 특징으로 하는 액체 매개물의 UV선 처리 모듈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 모듈 하우징은 상기 램프 중 어느 하나에 대한 UV선 강도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 매개물의 UV선 처리 모듈.