KR20070115427A

KR20070115427A - 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070115427A
Application number: KR20060049838A
Authority: KR
Inventors: 이인호
Original assignee: 이인호
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-06
Also published as: WO2007142442A1; CN101081707A; KR100815825B1

Abstract

본 발명은 펄스전원 고전압 방식의 방전으로 유도된 수화전자 및 라디칼이 폐수속에 혼합되어 유입되는 반응조가 구비되고, 폐수속의 오염물질에 대한 수화전자 및 라디칼의 산화 환원반응에 기여하도록 다주파가 발생되는 파동 발생기가 수장 설치되는 구조의 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 시스템에 관한 것으로,

고전압 고주파 펄스전원의 인가로 전자 및 라디칼을 방출하는 핀 형태의 전극을 포함하는 활성전자 발생기와; 다수의 핀이 구비되고 이에 따른 다수의 판이 부착되어 다량의 고전압 고주파 펄스방식의 전자 및 이온, 라디칼이 토출되고 이를 활성화시키는 수화전자 발생기와; 상기 활성전자 발생기 및 수화전자 발생기에서 발생된 이온 및 전자, 라디칼을 폐수내에 버블링시킬 수 있는 순환펌프와 순환관등이 구비된 반응조와; 상기 수화전자 발생기에서 출력되는 전자 및 라디칼을 폐수가 순환하는 순환관에 투입하기 위해 수화전자 발생기와 순환관 사이에 접속되는 티(T)자형 벤츄리관과; 상기 반응조에 수장되며 반응조의 폐수속에 존재하는 오염물질에 대한 수화전자 및 라디칼의 산화 환원반응에 기여하도록 다주파가 발생되는 다주파동 발생기를 포함하여 구성함이 특징이다.

펄스전원, 고주파, 다주파, 수화전자, 이온전자발생, 라디칼, 폐수처리

Description

수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치 및 방법{A Waste Treatment Device Using Multi Frequency and Active Electron and Method Thereof}

도 1은 본 발명의 폐수처리장치 전체 구성도.

도 2는 본 발명의 산화조 상세 구성도.

도 3은 본 발명의 벤추리관 상세 구성도.

도 4는 본 발명의 수화전자 발생기 정면도.

도 5는 본 발명의 수화전자 발생기 평면도.

도 6은 본 발명의 수화전자 발생기를 구성하는 핀 플레이트 구성도.

도 7은 본 발명의 동작 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 산화조

110: 수화전자 발생기

120: 활성전자 발생기

130: 반응조

140: 다주파동 발생기

150: 수화전자 폭기기

160: 활성전자 폭기기

200: 반응 응집조

300: 침전조

400: 여과조

본 발명은 폐수내의 난분해성 물질을 수화전자 및 라디칼을 이용하여 분해 및 산화처리하기 위한 폐수처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스전원 고전압 방식의 방전으로 유도된 수화전자 및 라디칼이 폐수속에 혼합되어 유입되는 반응조가 구비되고, 폐수속의 오염물질에 대한 수화전자 및 라디칼의 산화 환원반응에 기여하도록 다주파가 발생되는 파동 발생기가 수장 설치되는 구조의 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 폐수처리 기술은 크게 생물학적 처리, 화학적 처리, 물리적 처리등으로 구분된다.

보편적인 개념에서 1차 처리란 물리적 처리등을 의미하며 2차 처리는 화학적 처리와 생물학적 처리를 뜻한다. 그리고 3차처리는 고도의 처리방식으로 상기 물리, 화학, 생물학적 처리를 모두 뜻한다.

상기 생물학적 처리는 활성오니법, 접촉성 반응조, 혐기성 소화, 라군과 안정화지등이 있으며 화학적 처리는 중화, 응집침전, 이온교환, 화학적 산화를 이용 한 방식이다.

물리적 처리는 가압 부상법, 막 분리법, 흡착, 물리적 침전, 오존 산화법 등이 이에 속한다.

이와 같은 폐수처리에 대한 구체적인 기술로는 고급 산화법(AOP)이 대두되고 있는데, 폐수속의 오염물질을 산화반응과 환원반응을 이용하여 처리하는 기술로 대표적인 물리적 처리기술이다.

고급산화법에는 약품을 이용한 펜톤산화법과 오존을 이용한 오존 산화법, 초음파를 이용한 기술등이 주류를 이루고 있으며 각각의 기술들이 난분해성 폐수를 처리하는데 있어 나름대로의 성능을 가지고 있는데 비해 단점 또한 많이 지적되어 왔다.

예를 들어 약품을 이용한 펜톤산화법은 약품의 사용으로 인한 유지비용 및 2차 오염원의 발생 우려가 있으며, 오존을 이용한 오존 산화법은 오존 발생효율에 비해 전력비와 오존 후처리시설 등이 반드시 필요하다는 점과 안전관리에 위험이 있다는 문제가 있다.

또한 초음파를 이용한 폐수처리, UV를 이용한 폐수처리, 전자선을 이용한 폐수처리 방법 등 다양한 기술들도 있으나 각각의 기술들이 효율이나 운영상의 문제점이 발생, 현장에 직접 적용되지 못하고 있는 실정이다.

이에 따라 처리효율이 탁월하고 2차 오염원의 발생우려가 없으며 유지관리가 용이한 경제적인 폐수처리 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 개발된 기술로서, 발명의 제 1 목적은 폐수내의 난분해성 물질을 처리할 수 있는 수화전자와 라디칼 등을 발생시키고 이를 활성화 시키기 위한 다주파 발생이 가능한 파동 발생기를 통해 산화 환원반응으로 오염물질을 처리할 수 있는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 시스템을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2 목적은 폐수내 오염물질에 대한 수화전자를 직접적으로 버블링시킨 환원반응과 OH 라디칼 등이 관여하는 산화반응을 통해 2차적 오염원이 거의 없는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 고전압 고주파 펄스전원의 인가로 전자 및 라디칼을 방출하는 핀 형태의 전극을 포함하는 활성전자 발생기와; 다수의 핀이 구비되고 이에 따른 다수의 판이 부착되어 다량의 고전압 고주파 펄스방식의 전자 및 이온, 라디칼이 토출되고 이를 활성화시키는 수화전자 발생기와; 상기 활성전자 발생기 및 수화전자 발생기에서 발생된 이온 및 전자, 라디칼을 폐수내에 버블링시킬 수 있는 순환펌프와 순환관등이 구비된 반응조와; 상기 활성전자 발생기에서 출력되는 전자 및 라디칼을 폐수가 순환하는 산기관에 투입하기 위해 활성전자 발생기와 산기관 사이에 접속되는 티(T)자형 벤츄리관과; 상기 반응조에 수장되며 반응조의 폐수속에 존재하는 오염물질에 대한 수화전자 및 라디칼의 산화 환원반응에 기여하도록 다주파가 발생되는 다주파동 발생기를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 수화전자 발생기는 전기전도도가 높은 금 또는 구리등로 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 반응조에는 수화전자 발생기에서 출력되는 전자 및 라디칼의 통과가 용이하도록 수화전자 발생기의 출력단에 수화전자 폭기기를 더 설치하여 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 반응조에는 활성전자 발생기에서 출력되는 전자 및 라디칼의 통과가 용이하도록 활성전자 발생기의 출력단에 활전전자 폭기기를 다수개 설치하여 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 반응조의 후단에는 오염물질을 제거하기 위한 약품을 투입하여 교반하는 반응 응집조와, 교반된 폐수를 침전시켜 슬러지를 제거하는 침전조와, 상기 침전조를 통과한 상등수를 여과처리하는 여과조를 더 연결하여 구성한 것이 특징이다.

또한, 수화전자 발생기로부터 수화전자 및 이온, 라디칼을 발생시키는 수화전자 발생 단계(S100)와; 수화전자 및 라디칼을 폐수가 함유된 반응조로 이송시키는 수화전자 이송단계(S200)와; 수화전자 및 이온을 수화전자 폭기기를 이용하여 폐수속에 버블링시키는 폐수 반응 단계(S300)와; 수화전자가 활성화되도록 반응조내에 다주파 발생기를 이용하여 다주파를 제공하는 다주파 제공 단계(S400)와; 수화전자와 이온 및 라디칼의 산화 환원반응으로 폐수를 정화하는 폐수정화 단계(S500)로 이루어진 것이 특징이다.

또한, 펌프를 이용하여 폐수를 자체 순환하는 폐수순환단계(S600)와; 순환 되는 폐수에 활성전자를 공급하는 활성전자 공급단계(S700)를 더 부가하여 이루어진 것이 특징이다.

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

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 폐수처리장치 전체 구성도.

도 2는 본 발명의 산화조 상세 구성도.

도 3은 본 발명의 벤추리관 상세 구성도.

도 4는 본 발명의 수화전자 발생기 정면도.

도 5는 본 발명의 수화전자 발생기 평면도.

도 6은 본 발명의 수화전자 발생기를 구성하는 핀 플레이트 구성도로서,

본 발명의 주요한 구성요소를 구분하면, 산화조(100)와, 반응 응집조(200) 와, 침전조(300)와, 여과조(400)로 이루어지며, 특히 상기 산화조(100)는 수화전자 발생기(110)와, 활성전자 발생기(120)와, 반응조(130)와, 다주파동 발생기(140)와, 수화전자 폭기기(150)와, 활성전자 폭기기(160)로 이루어진다.

이하에서 먼저 본 발명의 핵심구성요소인 산화조(100)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 수화전자 발생기(110)는 다수개의 패널형태의 플래이트(111)로 이루어지며 일측 끝단에 다수개의 핀(112)이 형성된 구조이고, 상기 플래이트(111) 2개를 1개조로 결합하여 구성한다.

그리고, 상기 플레이트(111)에 전압인가장치(113)로 라인(114)을 통해 고전압을 인가하여 상기 핀(112)으로부터 다량의 고전압 고주파 펄스방식의 전자 및 이온, 라디칼이 토출된다.

이를 위해 상기 플래이트(111)는 전기 전도성이 높은 금이나 구리등으로 제작하며, 실제로는 가격적인 부담이 있으므로 경제적 효율성을 고려하여 구리를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 플레이트(111)에는 양전압 또는 음전압을 가하여 전자 또는 전공이 튀어나가도록하여 폐수의 오염물질과 반응토록 하는데, 오염물질에 양이온이 많으면 음전하를 발생시키고 오염물질에 음이온이 많으면 양전하를 발생시키도록 한다.

상기 수화전자를 간략하게 설명하면, 수화전자(Hydrated Electron)는 물속에 있는 전자를 의미하며 수화전자는 물속에서 물분자에 의해 둘러싸여 있다. 수화전자는 물에 X선이나 자외선을 쪼일때 쉽게 만들어지며, 햇볕이 강하게 내리 쬐이는 여름날이면 물 1리터당 최대 10⁹개의 전자가 존재할 수 있다.

수처리에 수화전자를 적용하는 경우는 거의 없으며, 이는 통상의 유기물 분해속도가 수산기(OH)에 비교하여 300배 정도 느리며 그 원인은 전자를 주는 환원반응이 주된 매커니즘이기 때문이다.

그리고, 수화전자는 전자를 주는 환원반응을 가지는 강한 환원력을 가지기 때문에 수화전자에 의한 유기물 분해는 환원반응에 의한 분해로 해석할 수 있다.

상기 활성전자 발생기(120)는 플레이트 형태의 플러스 전극(121)에 대해 핀 형태의 마이너스 전극(122)이 대치하고 있으며, 상기 마이너스 전극(122)으로부터 출력되는 전자선을 오염물질 수용액에 조사하여 짧은 시간내에 분자를 깨거나 분자의 구조를 변화시켜 각종 반응들이 급격하게 일어나게 한다.

즉, 물분자들은 가속된 고에너지의 전자들과 강하게 충돌하여 파괴됨으로서 여러 형태의 라디칼이 형성되는 것이며, 이것들이 유기 용질에 작용하고 일련의 반응을 일으키고 오염물질 분자를 분해한다.

상기 반응조(130)는 폐수를 임시저장하는 다각형의 용기형태로서, 활성전자 발생기(120) 및 수화전자 발생기(110)에서 발생된 이온 및 전자를 폐수속으로 유도하여 폐수내에 버블링시킬 수 있는 순환펌프(170) 및 산기관(180)을 포함한다.

상기 활성전자 발생기(120)로부터 출력되는 전자 및 라디칼을 산기관(180)에 제공하기 위해 티자형 벤츄리관(190)을 접속하는바, 상기 벤츄리관(190)은 유량의 속도를 높여서 활성전자 발생기(120)로부터 출력되는 전자 및 라디칼이 원할하게 산기관에 빨려들어가도록 한다.

상기 다주파동 발생기(140)는 반응조(130)에 수장되는 구성요소이며 파형이 다른 다수개의 주파수를 발생하여 출력하는 장치로서 오염물질에 상응하는 다양한 주파수를 제공하여 공명현상으로 인하여 오염물질을 산화시키는 작용을 한다.

즉, 다수개의 파동을 중첩시켜 출력함으로서 다양한 오염물질에 상응하는 주파수가 출현되어 오염물질의 주파수와 일치시켜 공명현상등에 의해서 오염물질이 파괴되도록 하는 것이다.

한편, 상기 반응조(130)의 후단에는 반응 응집조(200)와, 침전조(300)와 여과조(400)등을 더 연결하여 구성할 수 있는바, 반응 응집조(200)에서는 오염물질을 제거하기 위한 약품을 투입하여 교반하는 곳이고, 침전조(300)는 교반된 폐수를 침전시켜 슬러지를 제거하는 곳이며, 상기 침전조(300)를 통과한 상등수는 여과조(400)를 거쳐 완전한 폐수처리를 진행하게 된다.

이하에서 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수화전자 발생기(110)에서 수화전자를 반응조에 공급하고, 활선전자 발생기(120)에서 순환하는 폐수에 전자 및 라디칼을 제공하며, 반응조(130)에 수장된 다주파동 발생기(140)에서 다양한 주파수를 제공하여 반응조(130) 내부의 폐수를 빠른 속도로 산화 및 환원반응을 일으켜 오염물질을 제거토록 한다.

이를 위해 먼저 수화전자 발생부(110)에서는 고전압을 인가하여 플레이트(111)에 형성된 핀(112)으로부터 수화전자가 출력되도록 하며, 상기 수화전자는 수화전자 폭기기(150)를 통해 반응조의 바닥면으로 유입된다.

상기 수화전자 폭기기(150)는 원통형 파이프 형태이며 하단부에 프로펠러를 설치하여 강제로 반응조(130)에 수화전자를 분배할 수 있도록 한다.

그리고, 순환펌프(170)는 반응조(130)의 하단부에 연결된 산기관(180)을 통해 폐수를 강제로 순환시키도록 하는바, 상기 산기관(180)의 일단에 벤튜리관(190)을 통해 활성전자 발생기(120)가 연결되어 폐수가 순환되는 도중에 고전압으로 유도된 활성전자를 폐수속에 공급하여 폐수속 오염물질의 산화반응을 일으키도록 한다.

상기 활성전자 발생기(120)를 통해 활성전자를 인가받은 폐수는 활성전자 폭기기(160)를 통해 다시 반응조(130) 내부로 순환하는 것을 반복한다.

그리고, 상기 반응조(130)의 하부에는 다주파동 발생기(140)가 수장되어 있는바, 상기 다주파동 발생기(140)는 폐수속에 존재하는 오염물질에 다양한 파형을 주파수를 제공하여 공명현상을 일으키도록 하여 오염물질의 산화를 촉진시키도록 한다.

상기 다주파동 발생기(140)는 초음파 세척기가 초음파만을 이용하여 오염물질을 탈거시키는 것과 마찬가지로 다양한 주파수를 오염물질에 분사하여 오염물질이 제거될 수 있도록 한다.

결국, 본 발명은 수화전자 발생기(110)와 활성전자 발생기(120) 및 다주파동 발생기(140)의 협력으로 수화전자와 활성전자 및 다주파의 제공에 의해서 폐수에 존재하는 오염물질을 산환 환원 반응에 따라 제거토록 하는 것이다.

그리고, 필요에 따라서, 산화조(100)의 후단에 반응 응집조(200)와 침전 조(300)와 여과조(400)를 더 부가 설치하여 보다 폐수에 존재하는 오염물질을 보다 완벽하게 제거후 방류되도록 한다.

도 7은 상기와 같은 본 발명의 구성에 따른 동작개념을 정리한 것으로,

수화전자 발생기로부터 수화전자 및 이온, 라디칼을 발생시키는 단계(S100)와;

수화전자 및 라디칼을 폐수가 함유된 반응조로 이송시키는 단계(S200)와;

수화전자 및 이온을 수화전자 폭기기를 이용하여 폐수속에 버블링시키는 단계(S300)와;

수화전자가 활성화되도록 반응조내에 다주파 발생기를 이용하여 다주파를 제공하는 단계(S400)와;

수화전자와 이온 및 라디칼의 산화 환원반응으로 폐수를 정화하는 단계(S500)와,

펌프를 이용하여 폐수를 자체 순환하는 폐수순환단계(S600)와;

순환되는 폐수에 활성전자를 공급하는 활성전자 공급단계(S700)로 이루어진다.

상기와 같이 볼 발명에 따른 수와전자와 다수파를 이용한 폐수처리 시스템은 이온 및 라디칼을 활성화시키고 지속적으로 유지하는 구조를 갖추고 이를 수화전자화 시킴으로서 폐수속의 오염물질과 직접 반응하게 함으로서 폐수처리 효율에 극대 화를 꾀하고 경제적이며 생활오수, 하수 및 공장 폐수는 물론이고 난분해성 폐수인 침출수, 축산폐수, 음식물 폐수의 정화처리에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 전기적인 통제시스템을 갖추고 있어 운전이 간단하며 설치비 및 운영비용이 절감되는 효과가 있고, 소규모 폐수뿐만 아니라 대규모 폐수처리도 가능하다는 특징이 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims

고전압 고주파 펄스전원의 인가로 전자 및 라디칼을 방출하는 핀 형태의 전극을 포함하는 활성전자 발생기(120)와;

다수의 핀이 구비되고 이에 따른 다수의 판이 부착되어 다량의 고전압 고주파 펄스방식의 전자 및 이온, 라디칼이 토출되고 이를 활성화시키는 수화전자 발생기(110)와;

상기 활성전자 발생기(110) 및 수화전자 발생기(120)에서 발생된 이온 및 전자, 라디칼을 폐수내에 버블링시킬 수 있는 순환펌프와 순환관등이 구비된 반응조(130)와;

상기 활성전자 발생기(110)에서 출력되는 전자 및 라디칼을 폐수가 순환하는 산기관(180)에 투입하기 위해 활성전자 발생기와 산기관(180) 사이에 접속되는 티(T)자형 벤츄리관(190)과;

상기 반응조(130)에 수장되며 반응조의 폐수속에 존재하는 오염물질에 대한 수화전자 및 라디칼의 산화 환원반응에 기여하도록 다주파가 발생되는 다주파동 발생기(140)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수화전자 발생기(110)는 전기전도도가 높은 금 또는 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응조(130)에는 수화전자 발생기(110)에서 출력되는 전자 및 라디칼의 통과가 용이하도록 수화전자 발생기의 출력단에 수화전자 폭기기(150)를 더 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응조(130)에는 활성전자 발생기에서 출력되는 전자 및 라디칼의 통과가 용이하도록 활성전자 발생기의 출력단에 활전전자 폭기기(160)를 다수개 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응조(130)의 후단에는 오염물질을 제거하기 위한 약품을 투입하여 교반하는 반응 응집조(200)와, 교반된 폐수를 침전시켜 슬러지를 제거하는 침전조(300)와, 상기 침전조(300)를 통과한 상등수를 여과처리하는 여과조(400)를 더 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 장치.
수화전자 발생기로부터 수화전자 및 이온, 라디칼을 발생시키는 수화전자 발생 단계(S100)와;

수화전자 및 라디칼을 폐수가 함유된 반응조로 이송시키는 수화전자 이송단계(S200)와;

수화전자 및 이온을 수화전자 폭기기를 이용하여 폐수속에 버블링시키는 폐수 반응 단계(S300)와;

수화전자가 활성화되도록 반응조내에 다주파 발생기를 이용하여 다주파를 제공하는 다주파 제공 단계(S400)와;

수화전자와 이온 및 라디칼의 산화 환원반응으로 폐수를 정화하는 폐수정화 단계(S500)로 이루어짐을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 방법.
제 6 항에 있어서,

펌프를 이용하여 폐수를 자체 순환하는 폐수순환단계(S600)와;

순환되는 폐수에 활성전자를 공급하는 활성전자 공급단계(S700)를 더 부가하여 이루어짐을 특징으로 하는 수화전자와 다주파를 이용한 폐수처리 방법.