KR20040052288A - 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수 내의 난분해성 유기물질 및 질소화합물을 전자 및 라디칼을 이용하여 분해 및 산화처리하기 위한 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법에 관한 것으로, 펄스전원인가에 따른 코로나 방전의 유도로 수득된 전자 및 라디칼이 폐수와 혼합 및 분리되어 유입되는 반응조가 구비되고, 오염물질에 대한 전자 및 라디칼의 산화반응의 활성화에 기여하도록 전자기파동발생기 및 전자조사기가 수장 설치되는 구조이며, 상기 전자 및 라디칼의 수득을 위해 구동벨트 구조의 플러스전극 및 핀 구조의 마이너스 전극이 구비되어 고전압 고주파펄스전원 방식으로 구동되며, 펄스변환 및 인가가 각 마이너스전극별로 개별 실시되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법{Waste Treatment Device And Method Thereof Using By Electromagnetic Wave And Active Electron}

본 발명은 폐수 내의 난분해성 유기물질 및 질소화합물을 전자 및 라디칼을 이용하여 분해 및 산화처리하기 위한 폐수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스전원인가에 따른 코로나 방전의 유도로 수득된 전자 및 라디칼이 폐수와 혼합 및 분리되어 유입되는 반응조가 구비되고, 오염물질에 대한 전자 및 라디칼의 산화반응의 활성화에 기여하도록 전자기파동발생기 및 전자조사기가 수장 설치되는 구조의 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 폐수처리기술은 크게 물리적 처리, 화학적 처리 및 생물학적 처리 등으로 구분된다. 각 처리방식은 보통 1차, 2차 및 3차로 재구분되는데, 1차 처리란 물리적 처리를 의미하며, 2차 처리는 화학적, 생물학적 처리를 뜻한다. 그리고 3차 처리는 고도의 폐수처리방식으로 상기 물리적, 화학적, 생물학적 처리를 모두 뜻한다.

상기 물리적 처리는 물리적 단위조작을 뜻하는 것으로 유량균등조·부상·막공법·흡착·침전 등이 이에 속하며, 보통 주택가마다 내설된 처리구조의 대다수가 상기 물리적 처리구조이다.

그리고 화학적 처리는 중화, 응집침전, 이온교환, 화학적 산화 등이고, 생물학적 처리는 활성오니법, 접촉성 반응조, 혐기성 소화, 라군과 안정화지(lagoons and stabilization basins) 등이 이에 속한다.

이와 같은 폐수처리에 대한 보다 구체적인 기술로서 고급산화법(Advanced Oxidation Process: AOP)이 대두되고 있는데, 각종 폐수내 오염물질을 산화반응을 이용하여 처리하는 기술이다.

상기 고급 산화법에는 주로 오존에 의한 방법과 펜톤 산화법에 의한 방식이 주류를 이루고 있으며, 각각의 난분해성 폐수를 처리하는데 있어 나름대로의 성능을 가지는 데 비해 단점 또한 많이 지적되고 있다.

예를 들면, 오존을 이용한 고급산화법은 오존 발생효율에 비해 전력소모가 크며, 펜톤을 이용한 산화법은 약품의 사용으로 인한 유지비용 및 2차 오염원의 발생 우려가 있는 등의 문제점이 있다.

이에 따라 2차 오염원의 발생 우려가 없고, 장치제작 및 유지보수에 있어 보다 경제적인 구조의 폐수처리 기술이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 폐수 내의 난분해성 유기물질 및 질소 화합물의 분해 및 산화에 기능할 수 있는 전자 및 라디칼을 생성하고, 이에 수직한 방향으로 전자기파동 및 전자조사의 방출구조를 갖춤으로써 오염물질에 대한 전자 및 라디칼의 산화반응을 활성화, 활성유지 및 촉진시킬 수 있는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은, 폐수 내 오염물질에 대한 분해 및 산화 처리과정 중 2차적 오염원의 발생이 전혀 없는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 플레이트 형태의 플러스전극 및 상대적으로 많은 대응 개수와 상대적으로 작은 대치 면적을 갖고 고전압 고주파 펄스전원의 인가로 전자 및 라디칼을 방출하는 핀 형태의 마이너스전극과, 펄스변환회로가 탑재된 분산처리보드가 상기 각 마이너스전극의 개수에 따라 개별 구비되며, 일측에 상기 전자 및 라디칼의 층류유동을 위해 송풍기가 연결된 전자발생기;

폐수의 순환이 가능하도록 일측 벽면에 관통 고정되는 입구로 담수된 폐수가 유출되고 순환경로를 따라 다수 만곡되어 출구를 통해 폐수가 유입되는 순환파이프 및 펌프가 구비되는 반응조;

상기 순환파이프의 출구로부터 다수의 수직하방 분기 및 수평 절곡되어 수장되며, 외주연에 형성된 다수의 관통 부위를 통해 폐수가 분출되는 제 1산기관;

전자 및 라디칼이 폐수와 혼합 및 분리되어 상기 반응조에 유입되도록 일측은 상기 전자발생기에 연결되고, 타측은 분기되어 하나는 상기 순환파이프에 관이음되고, 다른 하나는 상기 반응조에 연결되는 분기관;

전자 및 라디칼이 순환 중인 폐수와 혼합 유입되도록 상기 순환파이프 및 제 1산기관의 사이와 상기 분기관에 각각 관이음되어 전자 및 라디칼을 폭기하는 이젝터 및 제 1코일이 권취된 제 1코어의 양단부 사이에 상기 이젝터의 출구가 통과하도록 제 1전자기파동발생기가 장착된 활성전자폭기기;

전자 및 라디칼이 순환 중인 폐수와 분리 유입되도록 일측은 상기 분기관에 연결되고 타측은 상기 반응조의 저면에 관통 고정되는 제 2산기관; 및

상기 전자 및 라디칼과 더불어 각축방향을 따라 전자기장 및 수하전자가 형성되도록 상기 반응조 내에 상기 각 산기관의 상부로 설치되는 전자조사기 및 제 2전자기파동발생기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치에 의하여 달성된다.

여기서 상기 제 2전자기파동발생기는 제 2코일이 권취된 제 2코어의 중앙부위가 양측부위와 분리되고, 상기 전자 및 라디칼의 유입방향에 대해 동일 평면상에서 수직하게 전자기장을 형성하도록 상기 반응조 내에 위치하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 전자조사기는 상기 전자 및 라디칼이 내부에서 일정시간동안 체류되도록 다수의 관통구가 형성된 일정폭의 중앙부위를 중심으로 양측이 하향 경사져 대칭을 이루며 상기 각 산기관의 상부에 위치하는 배플판과, 상기 배플판의 저면의 중앙에 길이방향을 따라 수직하방으로 배열 고정된 다수의 플러스전극핀 및 상기 플러스전극핀의 양측으로 길이방향을 따라 배열 고정되며 고주파 고전압 펄스전원의 인가되는 마이너스전극핀을 포함하여 이루어져 상기 전자 및 라디칼의 유입방향에 대해 동일평면상에서 수직하게 수하전자를 방출하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 전자발생기에는 상기 전자 및 라디칼의 배출방향에 수직하게 전자기장이 형성되도록 제 3코일이 권취된 제 3코어의 양단부 사이로 상기 전자발생기의 출구가 통과하는 제 3전자기파동발생기가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은, 플레이트-핀 구조의 각 전극에 대해 고전압 고주파 펄스전원의 인가로 코로나 방전을 유도하여 폐수에 투입될 전자 및 라디칼을 수득하는 단계(S1000);

수득된 전자 및 라디칼을 층류유동으로 배출하면서 배출방향에 수직하도록 전자기장을 형성하여 고에너지 활성화를 유도하는 단계(S2000);

상기 전자 및 라디칼의 이동을 분기시키는 단계(S3000);

일분기된 전자 및 라디칼을 반응조에 대한 폐수의 유입기점에 폭기하면서 이동방향에 수직하게 전자기장을 가하고, 반응조에 투입하는 단계(S4000);

타분기된 전자 및 라디칼을 반응조에 담수된 상기 폐수 내로 산기시켜 산화 반응으로 폐수를 정화처리하는 단계(S5000); 및

상기 반응조 내로 산기하는 전자 및 라디칼과 더불어 각축방향으로 전자 및 전자기장 방출을 실시하여 기체온도의 상승에 따른 충격파의 발생을 유도하는 단계(S6000);를 포함하여 이루어지는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리방법에 의하여 달성된다.

여기서 상기 전자 및 라디칼의 수득단계(S1000)에서는, 코로나 방전을 위한 펄스변환 및 인가가 각 마이너스전극(230)에 따라 개별 실시되는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 폐수처리방법의 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 전자발생기의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 활성전자폭기기의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 제 1전자기파동발생기의 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 제 2전자기파동발생기의 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 전자조사기의 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

100: 송풍기, 110: 소음제거기,

200: 전자발생기, 210: 하우징,

210a: 구동롤러, 220: 플러스전극,

220a: 브러쉬, 230: 마이너스전극,

240: 메인보드, 250: 분산처리보드,

260: 제 3전자기파동발생기, 260a: 제 3코어

260b: 제 3코일, 300: 분기관,

310: 제 2산기관, 400: 활성전자폭기기,

410: 이젝터, 420: 제 1전자기파동발생기,

420a: 제 1코어, 420b: 제 1코일,

500: 반응조, 510: 순환파이프,

510a: 펌프, 520: 제 1산기관,

600: 제 2전자기파동발생기, 610: 제 2코어,

620: 제 2코일, 700: 전자조사기,

710: 배플판, 710a: 관통구,

720: 플러스전극핀, 730: 마이너스전극핀

1000: 폐수처리장치.

다음으로는 본 발명에 따른 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐수처리방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전자발생기의 구성도이다. 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 폐수처리장치(1000)는 폐수 내 유기물질 및 질소화합물 등의 오염물질과 산화반응할 수 있는 전자 및 라디칼을 발생시킬 수 있는 전자발생기(200)와 이에 연결되고 담수된 폐수가 순환되는 구조의 반응조(500)를 포함하여 구성된다.

이 때 상기 전자 및 라디칼의 고에너지 활성화를 위해 이동경로마다 AC 220V전압의 인가로 전자기장을 발생하는 각 전자기파동발생기(260,420,600)가 설치되며, 반응조(500) 내에는 수하전자(e^- _aq)를 발생하여 산화반응의 촉진에 기능할 수 있는 전자조사기(700)가 수장되어 있는 구조이다.

여기서 상기 전자발생기(200)는 플레이트 형태의 플러스전극(220)에 대해 핀 형태의 마이너스전극(230)이 대치하고 있으며, 상기 플러스전극(220)은 4개의 구동롤러(210a)에 의해 각 안측이 지지되어 벨트구조를 취하고 있어 만일 구동롤러(210a)에 의해 구동될 경우 일측에 구비된 브러쉬에 의해 표면이 닦여질 수 있는 구조이다.

상기 각 마이너스전극(230)에는 메인보드(240)에 슬롯(slot) 접속된 분산처리보드(250)가 전기적으로 대응하면서 고주파 고전압 펄스전원을 상기 각 마이너스전극(230)별로 개별 인가하도록 분산처리보드(250)가 마이너스전극(230)의 개수별로 구비되고, 상기 각 분산처리보드(250)에는 전기적으로 독립된 펄스변환회로가 탑재되어 있다. 이에 따라 전원인가로 각 마이너스전극(230)과 플러스전극(220) 사이에 코로나 방전이 발생할 경우 전자 및 라디칼이 방출될 수 있다. 만일 코로나 방전 중 스파크의 발생할 경우 해당 마이너스전극(230) 및 분산처리보드(250)로 손상이 국한된다.

이와 같은 구조의 전자발생기(200)에서 하우징(210)의 입구측에는 송풍기(100)가 장착되고, 출구측에는 제 3전자기파동발생기(260)가 장착되어 있다. 상기 제 3전자기파동발생기(260)의 제 3코어(260a)에서 분리된 양단부에는 제 3코일(260b)이 권취되어 있으며, 그 사이로 상기 하우징(210)의 출구가 통과되도록 장착되어 전자기장의 형성방향과 각 전극(220,230)에서 발생된 전자 및 라디칼의 이동방향이 서로 수직하다. 이에 따라 상기 전자 및 라디칼이 발생된 상기 전자기장의 영향으로 고에너지를 축적하여 보다 활성화될 수 있다.

또한 상기 송풍기(100)는 일측에 소음제거기(110)가 장착되어 있으며, 송풍으로 상기 하우징(210) 내의 기류흐름을 층류화하여 전자 및 라디칼의 소손량을 줄이면서 하우징(210) 밖으로 배출시킨다.

상기와 같은 전자발생기(200)는 폐수가 담수된 반응조(500) 및 상기 반응조(500)의 순환파이프(510)에 분기 연결되어 있다. 이에 따라 배출되는 전자 및 라디칼은 폐수에 혼합 및 분리되어 상기 반응조(500) 내로 투입된다.

상기 반응조(500)의 일측 벽면에는 순환파이프(510)의 일측이 관통 고정되어 있고, 상기 순환파이프(510)에는 폐수의 순환을 위해 펌프(510a)가 장착되어 있다. 상기 순환파이프(510)는 다수 절곡되어 출구가 상기 반응조(500)의 상부을 향하도록 형성되어 있다.

이 때 상기 순환파이프(510)의 출구는 두갈래로 수직하방 분기되고 수평 절곡되어 제 1산기관(520)이 형성되어 있다. 상기 제 1산기관(520)은 상기 반응조(500) 내에 수장되며 외주연에 다수 관통된 부위가 형성되어 있어 상기 순환파이프(510)의 입구를 통해 담수되었던 폐수가 유입되고 끌어올려져 상기 제 1산기관(520)을 통해 분출되면서 폐수의 순환이 이루어진다.

아울러 상기 전자발생기(200)의 하우징(210) 출구에는 상기 분기관(300)이 연결되어 있다. 분기관(300)의 타측은 두갈래로 분기되어 하나는 상기 순환파이프(510)에 연결되고, 다른 하나는 상기 반응조(500)에 연결된다.

이 때 상기 순환파이프(510)에 연결된 지점에는 활성전자폭기기(400)가 설치되어 있다. 상기 활성전자폭기기(400)는 이젝터(410) 및 제1전자기파동발생기(420)로 이루어지며 상기 이젝터(410)는 T형상의 연결파이프구조인데 상부는 상기 분기관(300)에 관이음되고, 양측은 상기 순환파이프(510) 및 제 1산기관(520)에 각각 관이음되어 있다.

이에 따라 상기 이젝터(410)의 양측을 따라 폐수가 유입되는데, 폐수의 이동방향을 따라 이젝터(410)의 내부는 벤츄리관의 형태를 취하고 있어 상기 분기관(300)과 연결된 부분에서는 상대적으로 속도가 증가하고 압력이 감소하여 진공상태가 유발된다. 이와 같은 구조로 말미암아 상기 전자 및 라디칼이 공기와 더불어 폭기되면서 폐수와 혼합된다.

아울러 상기 분기관(300)의 타측에서 반응조(500)로 연결된 부분은 다시 다수 분기되면서 외주연에 관통 부위가 형성되는 제 2산기관(310)이 형성된다. 상기 제 2산기관(310)은 상기 제 1산기관(520)과 더불어 반응조(500) 내의 폐수에 수장되며 상대적으로 제 1산기관(520)의 하부에 위치하게 된다. 이에 따라 상기 전자발생기(200)로부터 전자 및 라디칼이 단독으로 유입된 뒤 이후 폐수와 혼합되면서 폐수내 용존된 오염물질과 산화반응을 하게 된다.

그리고 상기 반응조(500)의 내부에는 상기 각 산기관(310,520)의 상부로 제 2전자기파동발생기(600) 및 전자조사기(700)가 수장되어 있다. 상기 제 2전자기파동발생기(600)는 전압인가로 폐수 내에서 전자기장을 형성하며 상기 전자조사기(700)는 고주파 고전압펄스전원의 인가로 수하전자를 방출하는 것으로 전자기장과 수하전자의 방출방향은 동일 평면상에서 서로 수직하다.

상기 제 2전자기파동발생기(600)는 제 2코일(620)이 권취된 제 2코어(610)의중앙부위가 양측부위와 일정간격으로 분리된 구조이며, 상기 제 2코일(620)이 권취된 부위가 전자기장을 발생하는 전면부위로서 기능하며 상기 전면부위의 전방에는 상기 전자조사기(700)가 위치하고 있다.

상기 전자조사기(700)는 일정폭의 중앙부위 양측이 하향 경사지도록 만곡된 구조이며 부식방지를 위해 스테인레스로 이루어진 배플판(710)과, 상기 배플판(710)의 중앙부위를 따라 형성된 다수의 관통구(710a)와, 상기 배플판(710)의 중앙 저면을 따라 각 일렬로 배치 고정된 플러스전극핀(720) 및 마이너스전극핀(730)으로 구성된다. 이 때 상대적으로 중앙에 상기 플러스전극핀(720)이 일렬 배치되며, 상기 플러스전극핀(720)의 양측을 따라 마이너스전극핀(730)이 배열되어 있다. 만일 상기 마이너스전극(230)에 고전압 고주파 펄스전원이 인가될 경우 플러스전극핀(720)을 향해 전리된 자유전자가 방출된다.

이 때 상기 자유전자 즉 수하전자의 방출방향은 상기 제 2전자기파동발생기(600)의 전면부위에 대해 수직한데, 이는 각 극성의 전극핀(720,730)이 이루는 직선방향이 상기 전자기장의 형성방향에 수직하기 때문이다.

아울러 상기 각 산기관(310,520)을 통해 배출되는 전자 및 라디칼의 이동방향은 수면을 향하므로 상기 배플판(710) 내에 일정시간동안 체류될 수 있으며, 그 이동방향과 더불어 수하전자 및 전자기장의 방향이 각각 동일평면상에서 수직하므로 결국 각축방향을 이루게 된다.

이같은 체류에 따라 전자 및 라디칼은 상기 수하전자와 더불어 상기 전자기장의 영향으로 고에너지 활성화가 촉진 및 유지되며 이와 동시에 전자 및 라디칼을 포함하는 유전율 1의 공기와 유전율 100의 물 사이의 유전율 차이에 기인하여 상기 공기내에 전자기장의 형성이 보다 원활하게 되고 기체온도가 급작스럽게 상승하게 되된다. 이에 따라 충격파가 발생될 수 있으며 이러한 충격파는 물분자와 오염물질과의 결합을 약화시키게 되고, 결국 오염물질에 대한 산화반응이 보다 활성화될 수 있다.

이하에서는 상기 폐수처리장치(1000)에 의해 구현되는 본 발명에 따른 폐수처리방법에 관하여 설명하기로 한다.

전자발생기(200)의 각 전극(220,230)에 있어서, 마이너스전극(230)에 고전압 고주파 펄스전원을 인가하여 코로나 방전을 유도한다. 이에 따라 폐수에 투입될 전자 및 라디칼을 수득된다.(S1000)

수득된 전자 및 라디칼을 송풍기(100)를 이용하여 층류유동으로 배출하면서 배출방향에 수직하도록 장착된 제 3전자기파동발생기(260)를 AC 220V의 전원인가로 구동하여 전자기장을 형성시킨다. 이에 따라 배출되는 전자 및 라디칼은 고에너지의 축적으로 활성화되는데, 이와 같은 활성화 과정은 자기장의 변화가 전기장을 발생시킨다는 패러데이 원리에 의해 가능하다. 즉 전자기장의 발생으로 자력선속이 발생될 경우 전자의 전하입자들은 전자궤도를 따라 수천번의 회전을 반복하면서 보다 큰 에너지를 축척하게 된다.(S2000)

이 후 배출되는 상기 전자 및 라디칼을 분기관(300)을 통해 두갈래로 분기시켜 이동시킨다.(S3000)

그리고 전자 및 라디칼 중 일분기된 하나를 반응조(500)에 대한 폐수의 유입기점에 설치된 이젝터(410)를 통해 폭기하면서 AC 220V의 전압인가로 제 1전자기파동발생기(420)를 구동시켜 이동방향에 수직하게 전자기장을 가한다. 이에 따라 전자 및 라디칼을 포함하는 공기와 폐수가 혼합된 기액혼합물을 상기 반응조(500) 내로 투입한다.(S4000)

이어 다른 하나로 분기된 전자 및 라디칼은 반응조(500)에 담수된 폐수 내로 산기되도록 하여 폐수의 오염물질에 대해 산화 반응을 진행시킴으로써, 해당 폐수에 대한 정화처리가 실시된다. 이 때 상기 반응조(500)에 담수된 폐수 내에는 이미 폭기과정에서 전자 및 라디칼이 혼합되어 있으며, 이에 전자발생기(200)로부터 직접 유입된 전자 및 라디칼을 재투입하게 되어 전자 및 라디칼의 혼합농도를 보다 높힐 수 있다.(S5000)

아울러 상기 반응조(500) 내로 산기하는 전자 및 라디칼과 더불어 각축방향으로 수하전자 및 전자기장 방출을 실시하여 기체온도의 상승에 따른 충격파의 발생을 유도한다. 산기되는 전자 및 라디칼의 방향은 수면을 향하는 방향이고, 상기 수하전자는 수장된 전자조사기(700)의 코로나 방전에 따라 상기 전자 및 라디칼의 산기방향에 수직하게 방출된다. 또한 상기 전자조사기(700)의 수하전자 방출방향에 수직하게 전자기장을 방출하도록 제 2전자기파동발생기(600)가 위치한다.

결국 전자 및 라디칼, 수하전자 및 전자기장은 각축방향을 따라 서로 수직이 되도록 방출되며 이 때 전자기장에 의해 활성화된 전자는 폐수내 공기의 온도를 급작스럽게 상승시켜 충격파가 발생된다. 이는 물의 유전율이 약 80인데 반해 공기의유전율이 약 1이므로 공기내 전자기장의 형성이 더 잘 유도되기 때문이며, 이에 따라 폐수내 오염물질과 전자 및 라디칼의 산화반응이 보다 촉진될 수 있다.(S6000)

도 4는 본 발명에 따른 활성전자폭기기의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제 1전자기파동발생기의 사시도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 활성전자폭기기(400)는 이젝터(410) 및 상기 이젝터(410)의 출구에 장착된 제 1전자기파동발생기(420)로 구성된다.

상기 이젝터(410)는 T 형상의 연결파이프구조로서, 앞서 언급된 순환파이프(510) 및 제 1산기관(520)의 사이에 장착되고 상부는 분기관(300)의 분기된 타측에 관이음되어 있다. 유입된 전자 및 라디칼이 만나는 이젝터(410)의 폐수유동경로는 벤츄리관의 형태를 갖고 있음으로, 상대적으로 유속이 빠르게 되며, 이러한 상대적인 유속크기의 증가로 저압의 진공상태가 유발되어 상기 전자 및 라디칼은 급작스럽게 빨려들면서 폐수에 폭기된다.

상기 제 1전자기파동발생기(420)는 제 1코일(420b)이 권취된 제 1코어(420a)의 양단부가 분리되고 분리된 사이로 이젝터(410)의 출구가 통과되도록 장착됨으로 전자 및 라디칼과 폐수로 이루어진 기액혼합물의 이동방향에 수직하게 전자기장을 형성시킨다.

도 6은 본 발명에 따른 제 2전자기파동발생기의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 전자조사기의 사시도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 반응조(500) 내에 설치된 제 2전자기파동발생기(600)와 전자조사기(700)는 폐수 내에서 산기하는 전자 및 라디칼에 대해 각각 전자기장 및 수하전자를 방출한다.

상기 제 2전자기파동발생기(600)는 제 2코일(620)이 권취된 제 2코어(610)의 중앙부위가 양측부위와 분리되고, 상기 전자 및 라디칼의 유입방향에 대해 동일 평면상에서 수직하게 전자기장을 형성하도록 상기 반응조(500) 내에 위치한다. 이에 따라 전면부위 즉 상기 제 2코일(620)이 권취된 제 2코어(610)부위에서 전방을 향해 전자기장이 방출된다.

그리고 상기 전자조사기(700)는 배플판(710)과, 상기 배플판(710)의 저면에 배열된 플러스전극핀(720) 및 마이너스전극핀(730)으로 이루어진다.

상기 배플판(710)은 스테인레스로 이루어져 있으며 상기 전자 및 라디칼이 내부에서 일정시간동안 체류되도록 일정폭의 중앙부위를 중심으로 양측이 하향 경사져 대칭을 이루며 상기 각 산기관(310,520)의 상부에 위치한다. 이 때 체류되었던 전자 및 라디칼이 빠져나올수 있도록 관통구(710a)가 중앙에 다수 형성되어 있다.

그리고 상기 배플판(710)의 저면의 중앙에는 길이방향을 따라 수직하방으로 다수의 플러스전극핀(720)이 일렬 배치되어 있다. 또한 상기 플러스전극핀(720)의 양측으로 길이방향을 따라 다수의 마이너스전극핀(730)이 배열 고정되며 상기 마이너스전극핀(730)에는 고주파 고전압 펄스전원의 인가되면서 플러스전극핀(720)을 향하여 전리된 수하전자를 방출하게 된다.

이 때 상기 제 2전자기파동발생기(600)의 전자기장은 상기 전자조사기(700)의 수하전자에 대해 수직한 방향으로 배출되고, 그 사이로 전자 및 라디칼이 산기됨으로 각 방출방향은 각축방향을 따르게 된다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법에서, 상기 각 전자기파동발생기(260,420,600)의 구조는 전압인가시 전자기장이 생성될 수 있는 다양한 형태의 전자석 구조 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치 및 방법에 의하면, 전자 및 라디칼의 활성화 촉진 및 유지를 위한 구조를 갖추고 있음으로써, 폐수처리효율의 극대화에 기여할 수 있으며, 이에 따라 쓰레기장의 침출수, 고농도의 축산폐수 및 산업폐수의 정화처리에 적용할 수 있는 특징이 있다.

또한 그 구조가 비교적 간단하고 운전이 간편함에 따라 설치 및 운용비용이 절감될 수 있으며, 폐수가 담긴 수조를 반응조로 이용함으로 대용량의 폐수처리가 가능한 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (6)

1. 플레이트 형태의 플러스전극(220) 및 상대적으로 많은 대응 개수와 상대적으로 작은 대치 면적을 갖고 고전압 고주파 펄스전원의 인가로 전자 및 라디칼을 방출하는 핀 형태의 마이너스전극(230)과, 펄스변환회로가 탑재된 분산처리보드(250)가 상기 각 마이너스전극(230)의 개수에 따라 개별 구비되며, 일측에 상기 전자 및 라디칼의 층류유동을 위해 송풍기가 연결된 전자발생기(200);

   폐수의 순환이 가능하도록 일측 벽면에 관통 고정되는 입구로 담수된 폐수가 유출되고 순환경로를 따라 다수 만곡되어 출구를 통해 폐수가 유입되는 순환파이프 (510) 및 펌프(510a)가 구비되는 반응조(500);

   상기 순환파이프(510)의 출구로부터 다수의 수직하방 분기 및 수평 절곡되어 수장되며, 외주연에 형성된 다수의 관통 부위를 통해 폐수가 분출되는 제 1산기관(520);

   전자 및 라디칼이 폐수와 혼합 및 분리되어 상기 반응조(500)에 유입되도록 일측은 상기 전자발생기(200)에 연결되고, 타측은 분기되어 하나는 상기 순환파이프(510)에 관이음되고, 다른 하나는 상기 반응조(500)에 연결되는 분기관(300);

   전자 및 라디칼이 순환 중인 폐수와 혼합 유입되도록 상기 순환파이프(510) 및 제 1산기관(520)의 사이와 상기 분기관(300)에 각각 관이음되어 전자 및 라디칼을 폭기하는 이젝터(410) 및 제 1코일(420b)이 권취된 제 1코어(420a)의 양단부 사이에 상기 이젝터(410)의 출구가 통과하도록 제 1전자기파동발생기(420)가 장착된활성전자폭기기(400);

   전자 및 라디칼이 순환 중인 폐수와 분리 유입되도록 일측은 상기 분기관(300)에 연결되고 타측은 상기 반응조(500)의 저면에 관통 고정되는 제 2산기관(310); 및

   상기 전자 및 라디칼과 더불어 각축방향을 따라 전자기장 및 수하전자가 형성되도록 상기 반응조(500) 내에 상기 각 산기관(310,520)의 상부로 설치되는 전자조사기(700) 및 제 2전자기파동발생기(600);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2전자기파동발생기(600)는 제 2코일(620)이 권취된 제 2코어(610)의 중앙부위가 양측부위와 분리되고, 상기 전자 및 라디칼의 유입방향에 대해 동일 평면상에서 수직하게 전자기장을 형성하도록 상기 반응조(500) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전자조사기(700)는 상기 전자 및 라디칼이 내부에서 일정시간동안 체류되도록 다수의 관통구(710a)가 형성된 일정폭의 중앙부위를 중심으로 양측이 하향 경사져 대칭을 이루며 상기 각 산기관(310,520)의 상부에 위치하는 배플판과(710),

   상기 배플판(710)의 저면의 중앙에 길이방향을 따라 수직하방으로 배열 고정된 다수의 플러스전극핀(720) 및

   상기 플러스전극핀(720)의 양측으로 길이방향을 따라 배열 고정되며 고주파 고전압 펄스전원의 인가되는 마이너스전극핀(730)을 포함하여 이루어져 상기 전자 및 라디칼의 유입방향에 대해 동일 평면상에서 수직하게 수하전자를 방출하는 것을 특징으로 하는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전자발생기(200)에는 상기 전자 및 라디칼의 배출방향에 수직하게 전자기장이 형성되도록 제 3코일(260b)이 권취된 제 3코어(260a)의 양단부 사이로 상기 전자발생기(200)의 출구가 통과하도록 장착되는 제 3전자기파동발생기(260)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리장치.
5. 플레이트-핀 구조의 각 전극(220,230)에 대해 고전압 고주파 펄스전원의 인가로 코로나 방전을 유도하여 폐수에 투입될 전자 및 라디칼을 수득하는 단계(S1000);

   수득된 전자 및 라디칼을 층류유동으로 배출하면서 배출방향에 수직하도록 전자기장을 형성하여 고에너지 활성화를 유도하는 단계(S2000);

   상기 전자 및 라디칼의 이동을 분기시키는 단계(S3000);

   일분기된 전자 및 라디칼을 반응조(500)에 대한 폐수의 유입기점에 폭기하면서 이동방향에 수직하게 전자기장을 가하고, 반응조(500)에 투입하는 단계(S4000);

   타분기된 전자 및 라디칼을 반응조(500)에 담수된 상기 폐수 내로 산기시켜 산화 반응으로 폐수를 정화처리하는 단계(S5000); 및

   상기 반응조(500) 내로 산기하는 전자 및 라디칼과 더불어 각축방향으로 전자 및 전자기장 방출을 실시하여 기체온도의 상승에 따른 충격파의 발생을 유도하는 단계(S6000);를 포함하여 이루어지는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 전자 및 라디칼의 수득단계(S1000)에서는, 코로나 방전을 위한 펄스변환 및 인가가 각 마이너스전극(230)에 따라 개별 실시되는 것을 특징으로 하는 전자기파동 및 활성전자를 이용한 폐수처리방법.