KR20090110060A - Underwater plasma producing apparatus and method using thereof - Google Patents

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KR20090110060A
KR20090110060A KR1020080035646A KR20080035646A KR20090110060A KR 20090110060 A KR20090110060 A KR 20090110060A KR 1020080035646 A KR1020080035646 A KR 1020080035646A KR 20080035646 A KR20080035646 A KR 20080035646A KR 20090110060 A KR20090110060 A KR 20090110060A
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정순우
윤여진
장명옥
윤명진
강성현
박효상
우연근
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주식회사 에스디알앤디
한국토지공사
정순우
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Abstract

PURPOSE: An underwater plasma generating device and a method thereof are provided to process the contaminated air or high capacity effluent effectively, and to improve generation efficiency of plasma. CONSTITUTION: An underwater plasma generating device comprises the followings: a reaction tank(100) made of a conductive material storing the wastewater; a porous material(200) receiving in the reaction tank; a hollow part(201) forming in the porous member; a discharge electrode(300) inserted into the hollow part; a communication part connecting the reaction tank and the hollow part; a gas layer contacting with the wastewater through the communication part; and a pressure gas supply unit supplying the gas to a discharge electrode circumference.

Description

수중 플라즈마 발생장치 및 방법{UNDERWATER PLASMA PRODUCING APPARATUS AND METHOD USING THEREOF}Submersible plasma generator and method {UNDERWATER PLASMA PRODUCING APPARATUS AND METHOD USING THEREOF}

본 발명의 폐수나 오염된 대기를 정화하기 위한 수중 플라즈마 발생장치 및 방법으로서, 보다 구체적으로는 대용량의 폐수나 오염대기를 처리하는 경우에도 수중 방전을 효율적으로 수행할 수 있는 수중 플라즈마 발생장치 및 방법에 대한 것이다.An underwater plasma generator and method for purifying wastewater or contaminated air of the present invention, more specifically, an underwater plasma generator and method capable of efficiently performing underwater discharge even when a large amount of wastewater or polluted air is treated. It is about.

산업기술의 발달과 함께 많은 유해물질과 난분해성 물질을 포함하는 산업폐수 및 폐가스, 폐기물 등이 발생하고 있으며, 이러한 오염물에 대한 효율적인 처리를 위해 최근 고급산화법 (Advanced Oxidation Process) 에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.With the development of industrial technology, industrial wastewater, waste gas, and waste including many harmful and hardly decomposable substances are generated. Recently, advanced oxidation process has been actively researched for efficient treatment of such pollutants. It's going on.

이러한 고급산화법 중 하나로서 전극을 처리할 폐수에 잠기게 한 다음, 이 전극에 고전압 펄스를 가하여 방전시킴으로써 수중에서 활성 라디칼을 발생시켜 정화처리를 수행하는 수중 플라즈마 발생 장치가 알려져 있다.As one of such advanced oxidation methods, an underwater plasma generating apparatus is known in which an electrode is immersed in a wastewater to be treated, and then discharged by applying a high voltage pulse to the electrode to generate active radicals in water to perform a purification treatment.

그런데, 이러한 수중 플라즈마 발생 장치에서는 방전을 일으키기 위한 전극이 수중에 잠겨져 있는 상태에 있는 바, 전극에 가해지는 전기가 폐수를 통해 통전 됨으로써 플라즈마 발생이 용이하지 않아 실제 적용에 많은 문제점이 존재하고 있다.However, in such an underwater plasma generating apparatus, the electrode for generating a discharge is in a state of being submerged in water, and since electricity applied to the electrode is energized through the wastewater, plasma generation is not easy and there are many problems in practical application.

이러한 문제점은 특히 대용량의 폐수나 오염된 대기의 처리가 필요한 경우에 지속적이고 안정적인 플라즈마 발생을 위해 많은 전력을 인가하더라도 상대적으로 방전효율은 개선되지 않아 더욱 문제시된다.This problem is more problematic because the discharge efficiency is not improved relatively even when a large amount of power is applied for continuous and stable plasma generation, especially when a large amount of wastewater or polluted air is required.

이를 해결하기 위해 방전되는 전극형상을 핀 형상으로 하여 플라즈마 방전효율을 개선하고자 하는 연구도 있었으나 이러한 경우에도 처리용량의 제한으로 인해 여전히 대용량의 폐수나 오염된 대기를 처리하기에 적합하지 않은 단점이 존재하게 된다.In order to solve this problem, there have been studies to improve the plasma discharge efficiency by discharging the electrode shape as a pin shape, but even in this case, there is a disadvantage that it is still not suitable for treating a large amount of waste water or polluted atmosphere due to the limitation of treatment capacity. Done.

본 발명은 대용량의 폐수나 오염된 대기를 처리하는 경우에도 효율적으로 수중 방전이 일어나는 수중 플라즈마 발생장치 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an underwater plasma generating apparatus and method which efficiently discharges underwater even when treating a large amount of wastewater or polluted atmosphere.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 처리되어야 할 폐수가 저장되고 도전성소재로 이루어져 접지전극으로 작용하는 반응조와, 상기 반응조에 담겨지며 내부에 중공부가 형성되는 다공성 부재와, 상기 다공성 부재의 중공부에 삽입되도록 설치되는 방전전극을 구비하며, 상기 다공성 부재에는 반응조와 중공부를 연통하는 연통부가 형성되고, 상기 방전전극 둘레에 폐수의 수압보다 더 큰 압력을 가지는 기체를 상기 방전전극 둘레에 공급하는 가압기체 공급수단에 의해 상기 방전전극 둘레에 형성된 기체층이 연통부를 통해 폐수와 접촉하는 것을 특징으로 한다.The present invention, in order to solve the above problems, the wastewater to be treated is stored and made of a conductive material to act as a ground electrode, a porous member contained in the reaction tank and a hollow formed therein, hollow of the porous member And a discharge electrode installed to be inserted into the portion, wherein the porous member has a communication portion communicating with the reaction vessel and the hollow portion, and supplies a gas having a pressure greater than the hydraulic pressure of the wastewater around the discharge electrode around the discharge electrode. The gas layer formed around the discharge electrode by the pressurized gas supply means is in contact with the wastewater through the communication unit.

또한, 본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 수중 플라즈마 발생장치로서, 처리되어야 할 폐수가 저장되고 도전성소재로 이루어져 양측 단부가 접지전극으로 작용하는 반응조와, 상기 반응조에 설치되어 이 반응조를 복수 개의 반응실로 구획하며 도전성 소재로 이루어져 접지전극으로 작용하는 격벽부재와, 상기 각 반응실에 담겨지며 내부에 중공부가 형성되는 다공성 부재와, 상기 각 다공성 부재의 중공부에 삽입되도록 설치되는 방전전극을 구비하며, 상기 다공성 부재에는 반응조와 중공부를 연통하는 연통부가 형성되고, 상기 방전전극 둘레에 폐수의 수압보다 더 큰 압력을 가지는 기체를 상기 방전전극 둘레에 공급하는 가압기체 공급수단에 의해 상기 방전전극 둘레에 형성된 기체층이 연통부를 통해 폐수와 접촉하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, in order to solve the above problems, as an underwater plasma generating apparatus, the waste water to be treated is stored and made of a conductive material, both end portions act as a ground electrode, and the reaction tank is installed in the plurality of reaction tanks A partition member which is partitioned into two reaction chambers and is made of a conductive material to serve as a ground electrode, a porous member contained in each reaction chamber and having a hollow portion formed therein, and a discharge electrode installed to be inserted into the hollow portion of each porous member. And a communication portion communicating with the reaction vessel and the hollow portion is formed in the porous member, and the discharge electrode is provided by pressurized gas supply means for supplying a gas having a pressure greater than the water pressure of the waste water around the discharge electrode around the discharge electrode. The gas layer formed on the periphery is characterized in that the contact with the waste water through the communication.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 중공부를 덮도록 반응조에 설치되는 캡부를 추가로 구비하고, 상기 캡부에는 상기 방전전극의 둘레에 배치되어 상기 가압기체 공급수단으로부터 공급되는 기체가 유입되는 유입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the cap is provided in the reaction tank to cover the hollow portion further, the cap portion is arranged in the periphery of the discharge electrode is the inlet groove in which the gas supplied from the pressurized gas supply means flows in It is characterized by being formed.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 기체는 공기, 산소, 및 활성가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the gas is characterized in that any one of air, oxygen, and active gas.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 중공부에는 오염된 기체를 유입하고, 상기 반응조에는 폐수 대신 정화된 물을 저장하여 오염된 기체를 정화하는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the contaminated gas is introduced into the hollow portion, and the purified water is stored in the reaction tank instead of the waste water to purify the contaminated gas.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 방전전극은 배리어 방전 (Dieletric Barrier Discharge) 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the discharge electrode is characterized by consisting of a barrier discharge (Dieletric Barrier Discharge) electrode.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 기체 공급시에는 액상의 산화제를 함께 주입하는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, when the gas supply is characterized in that the injection of the liquid oxidant together.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 연통부는 소재 자체에 형성되어 서로 연결됨으로써 상기 반응조와 중공부를 연통하는 복수의 기공으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the communicating portion is formed on the material itself and is connected to each other, characterized in that made of a plurality of pores communicating the reaction vessel and the hollow portion.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 연통부는 다공성 부재에 분포된 하나 이상의 복수의 관통홈으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the communication portion is characterized in that formed by at least one plurality of through grooves distributed in the porous member.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 방전전극 및 다공성 부재는 판 형상 또는 원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the discharge electrode and the porous member is characterized in that it consists of a plate shape or a cylindrical shape.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 반응조는 도전성을 가지지 않는 소재로 형성되고 이 반응조의 양측 단부에 별도의 접지전극을 설치하는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the reactor is formed of a material having no conductivity, and is provided with separate ground electrodes at both ends of the reactor.

본 발명의 수중 플라즈마 처리장치에서, 상기 다공성 부재는 폴리머, 금속, 세라믹 중 어느 하나를 소재로 하는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma processing apparatus of the present invention, the porous member is Characterized in that any one of a polymer, a metal, a ceramic.

본 발명의 수중 플라즈마 처리방법은, 폐수가 저장되는 반응조에 담겨지며 내부에 중공부가 형성되고 외부에는 이격되어 접지전극이 설치되며 반응조와 중공부를 연통하는 연통부가 형성된 다공성 부재의 중공부에 방전전극을 삽입하고, 상 기 방전전극의 둘레에 상기 방전전극 둘레의 폐수의 수압보다 더 큰 압력을 가지는 기체를 공급함으로써 상기 방전전극 둘레에 형성된 기체층이 연통부를 통해 폐수와 접촉되는 상태에서 상기 방전전극에 고전압펄스나 교류를 인가함으로써 플라즈마 방전을 일으키는 것을 특징으로 한다.In the underwater plasma treatment method of the present invention, the discharge electrode is placed in the hollow portion of the porous member formed in the reaction vessel in which the waste water is stored, the hollow portion is formed inside and the outer electrode is spaced apart from the outside, and the communication portion communicating with the reactor is formed. Inserting and supplying a gas having a pressure greater than the hydraulic pressure of the wastewater around the discharge electrode to the discharge electrode in a state in which the gas layer formed around the discharge electrode is in contact with the wastewater through a communicating portion. Plasma discharge is generated by applying a high voltage pulse or alternating current.

본 발명은 전술한 구성으로 인해 수중이 아닌 기체 중에서 방전을 시켜 플라즈마를 발생시킴으로써 플라즈마 발생효율을 높이는 효과를 가진다.The present invention has the effect of increasing the plasma generation efficiency by generating a plasma by discharging in a gas other than underwater due to the above-described configuration.

이와 같이 플라즈마 발생효율을 개선하는 동시에 전극형상에도 제한이 적게 되는 바, 대용량의 폐수나 오염된 공기 등의 기체도 효율적으로 처리할 수 있는 장점을 가진다.As such, the plasma generation efficiency is improved, and the electrode shape is less limited, and thus, gas, such as a large amount of wastewater or polluted air, can be efficiently treated.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제 1 실시예][First Embodiment]

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 도면이다. 도 2 는 본 발명의 제 1 실시예의 다른 변형예를 도시하는 도면이다.1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. 2 is a diagram showing another modified example of the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제 1 실시예의 수중 플라즈마 발생장치는, 처리되어야 할 폐수가 저장되는 반응조(100)와, 상기 반응조(100)에 담겨지며 내부에 중공부(201)가 형성된 다공성 부재(200)와, 상기 다공성 부재(200)의 중공부(201)에 삽입되는 방전전극(300)과, 상기 다공성 부재(200)의 중공부(201)를 밀폐하도록 반응조(100)에 고정되는 캡부(400)로 이루어진다.In the underwater plasma generating apparatus of the first embodiment of the present invention, the reaction tank 100 in which waste water to be treated is stored, the porous member 200 contained in the reaction tank 100 and the hollow portion 201 formed therein, The discharge electrode 300 is inserted into the hollow portion 201 of the porous member 200, and the cap 400 is fixed to the reaction tank 100 to seal the hollow portion 201 of the porous member 200. .

반응조(100)는 상부가 개방되는 원통형상을 가지며 도전성 소재로 이루어져 방전전극(300)에 대응하는 접지전극으로서 작용한다. 반응조(100)의 몸체에는 폐수가 유입되는 유입구(101) 및 정화처리된 폐수가 유출되는 유출구(102)가 형성되어 있다. The reactor 100 has a cylindrical shape with an open top and is made of a conductive material to serve as a ground electrode corresponding to the discharge electrode 300. The body of the reaction tank 100 is formed with an inlet port 101 through which the wastewater flows in and an outlet port 102 through which the purified wastewater flows out.

본 실시예에서는 반응조(100) 자체를 접지전극으로 사용하고 있으나 도 2 에 도시된 바와 같이 반응조(100)를 도전성 소재로 하지 않고 도전성을 가지는 별개의 접지전극(110)을 형성하는 것도 가능하다.Although the reactor 100 itself is used as the ground electrode in this embodiment, it is also possible to form a separate ground electrode 110 having conductivity without using the reactor 100 as a conductive material as shown in FIG. 2.

다공성 부재(200)는 내부에 중공부(201)가 형성되는 원통 원형상으로 이루어지며, 외부 상단 둘레에는 나사부 등의 체결부(미도시)가 형성되어 캡부(400)에 분리가능하게 체결된다.The porous member 200 has a cylindrical shape in which a hollow portion 201 is formed therein, and a fastening portion (not shown) such as a screw portion is formed around the outer upper end thereof to be detachably fastened to the cap portion 400.

또한, 다공성 부재(200)는 다공성을 가지는 소재를 사용함으로써 소재 자체에 형성된 기공(203)을 반응조(100)와 중공부(201)를 연통하는 연통부로 구성할 수 있다.In addition, the porous member 200 may be configured as a communication portion communicating the reaction vessel 100 and the hollow portion 201 by using the pores 203 formed in the material itself by using a material having a porosity.

본 실시예의 다른 변형예에서 연통부는 도 2 에 도시된 바와 같이 다공성 부재(200)의 상하로 걸쳐 분포된 복수의 관통홈(204)으로 형성될 수 있으며, 다공성 부재(200)의 중공부(201)와 반응조(100)를 연통시킴으로써 방전전극 주변의 기체층을 폐수와 접촉시키는 구성이라면 다른 구성도 가능하다.In another variation of the present embodiment, the communication portion may be formed of a plurality of through holes 204 distributed over the porous member 200 as shown in FIG. 2, and the hollow portion 201 of the porous member 200. ) And the reaction tank 100 in communication with each other, as long as the gas layer around the discharge electrode is in contact with the wastewater.

한편, 다공성 부재(200)는 접지전극으로 작용하는 반응조(100) 및 방전전극(300)이 설치된 캡부(400)와 절연되도록 구성되므로 소재에 특별한 제한은 없는 바, 폴리머로 형성되거나 또는 금속이나 세라믹으로 형성될 수도 있다.On the other hand, since the porous member 200 is configured to be insulated from the cap 400 installed with the reaction tank 100 and the discharge electrode 300 which acts as a ground electrode, there is no particular limitation on the material, and is formed of a polymer or metal or ceramic It may be formed as.

방전전극(300)은 구리 등의 도전성 소재로 이루어진 전극(301)만으로 구성되거나 또는, 전극(301)의 외측에 순도 95% 이상의 알루미나 등의 세라믹 또는 쿼츠나 보러 실리케이트 등의 유리소재, 또는 에폭시, 테플론, 실리콘 등의 절연성이 높은 폴리머로 제작되는 배리어(302)를 형성하여 배리어 방전 (Dieletric Barrier Discharge) 전극으로 구성하는 것도 가능하다.The discharge electrode 300 is composed of only an electrode 301 made of a conductive material such as copper, or a ceramic material such as alumina having a purity of 95% or more on the outside of the electrode 301, or a glass material such as quartz or silicate, or epoxy, It is also possible to form a barrier 302 made of a highly insulating polymer such as Teflon and silicon to constitute a barrier discharge electrode.

방전전극(300)은 중공부(201)의 내부에서 다공성 부재(200)과 일정간격으로 이격되도록 배치되며 상단부가 캡부(400)에 고정되고, 전극(301)은 전극연결단자(303)에 의해 전원인가부(500)로 연결된다.The discharge electrode 300 is disposed to be spaced apart from the porous member 200 at a predetermined interval inside the hollow portion 201 and the upper end is fixed to the cap portion 400, the electrode 301 by the electrode connection terminal 303 It is connected to the power supply unit 500.

방전전극(300)은 형상에 제한받지 않으며 봉 형상이거나 또는 판 형상(도3,4참조)으로 형성될 수 있고, 다공성 부재(200)도 방전전극(300)과 소정 간격으로 이격되는 대응형상을 가지도록 형성될 수 있다.The discharge electrode 300 is not limited in shape and may be formed in a rod shape or a plate shape (see FIGS. 3 and 4), and the porous member 200 also has a corresponding shape spaced apart from the discharge electrode 300 at a predetermined interval. It can be formed to have.

캡부(400)는 절연체를 소재로 하며 전극연결단자가 설치되는 중심부(400a)와 이 중심부(400a)의 하측 둘레에 형성된 플랜지부(400b)로 이루어진다.The cap 400 is made of an insulator and includes a central portion 400a in which an electrode connection terminal is installed and a flange portion 400b formed around the lower side of the central portion 400a.

상기 중심부(400a)에는 방전전극(300)의 둘레에 배치되며 중심부(400a)를 관통하여 중공부(201)와 연통되는 유입홈(402)이 형성되어 있다. An inlet groove 402 is formed in the central portion 400a and is disposed around the discharge electrode 300 and communicates with the hollow portion 201 through the central portion 400a.

상기 중심부(400a)는 플랜지부(400b)에 대해 분리가능하게 형성되며 플랜지부(400b)에 의해 캡부(400)가 반응조(100)에 고정된다.The central portion 400a is detachably formed with respect to the flange portion 400b, and the cap portion 400 is fixed to the reactor 100 by the flange portion 400b.

본 실시예에서는 캡부(400)가 중심부(400a)와 플랜지부(400b)로 분리되어 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 양자를 일체로 형성하는 것도 가능하다.In the present embodiment, the cap 400 is separated into the central portion 400a and the flange portion 400b, but the present invention is not limited thereto, and the cap 400 may be integrally formed.

유입홈(402)에 연결된 가압기체 공급장치(403)에 의해 기체가 방전전극(300) 의 둘레로 유입되며, 유입되는 기체의 압력은 방전전극(300)의 둘레에 가해지는 폐수의 압력보다 높게 설정되어 있는 바, 방전전극(300)의 둘레에는 기체층이 형성된다.Gas is introduced into the circumference of the discharge electrode 300 by the pressurized gas supply device 403 connected to the inflow groove 402, and the pressure of the inflow gas is higher than the pressure of the wastewater applied to the circumference of the discharge electrode 300. As set, a gas layer is formed around the discharge electrode 300.

한편, 유입되는 기체로서 본 실시예에서는 공기를 사용하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 산소를 사용하여 오존 발생을 촉진시키거나 기타 방전을 활성화시킬 수 있는 활성가스를 사용하는 것도 가능하다.On the other hand, in the present embodiment used air in the present embodiment, but is not limited to this, it is also possible to use an active gas that can promote the generation of ozone or activate other discharge using oxygen.

또한, 기체 공급시에는 기체뿐만 아니라 H2O2 등과 같은 산화제를 액상의 형태로 방전전극(300)이 젖지 않을 정도의 미량을 함께 주입함으로써 활성 라디컬의 발생이 더욱 촉진되게 하는 것도 가능하다.In addition, when supplying gas, not only gas but also H 2 O 2 It is also possible to further promote the generation of active radicals by injecting an oxidizing agent such as a liquid into the liquid in a small amount such that the discharge electrode 300 does not get wet.

전원인가부(500)는 고전압 펄스 또는 교류를 인가하는 장치로서 공지된 구성이다.The power supply unit 500 has a configuration known as a device for applying a high voltage pulse or alternating current.

이하, 전술한 구성을 가지는 본 실시예의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the present embodiment having the above-described configuration will be described.

가압기체 공급수단(403)에 의해 기체가 공급되면 이 기체는 캡부(400)에 형성된 유입홈(402)을 지나 방전전극(300)의 둘레에 기체층을 형성하게 된다. When gas is supplied by the pressurized gas supply means 403, the gas passes through the inlet groove 402 formed in the cap 400 to form a gas layer around the discharge electrode 300.

이때, 기체층은 방전전극(300)의 둘레의 폐수 압력보다 큰 압력을 가지므로 방전전극(300)이 기체중에 존재하는 상태를 유지하면서 방전이 일어나게 됨으로써 플라즈마 발생효율을 높이는 작용을 하게 된다.At this time, since the gas layer has a pressure greater than the wastewater pressure around the discharge electrode 300, the discharge occurs while maintaining the state in which the discharge electrode 300 exists in the gas, thereby increasing the plasma generation efficiency.

이와 같은 안정적인 플라즈마 방전이 지속됨에 따라 기체와 접촉하는 폐수에서는 OH*, H*, O*, O3, H2O2 등의 강력한 산화작용을 가지는 활성 라디칼이 발생하여 폐수에 포함된 유기물과 산화작용을 일으키면서 정화처리가 진행된다.As these stable plasma discharges continue, OH * , H * , O * , O 3 , H 2 O 2 Active radicals having strong oxidation, such as the like, are generated, and the purification process proceeds while causing oxidation with organic matter contained in the wastewater.

특히, 본 발명에서는 기체 중에서 플라즈마 방전이 발생하게 되므로 핀 형상 등 전극의 형상에 제한받게 되지 않으므로 대용량의 폐수나 오염된 공기 등의 기체를 정화하는 데 적합하도록 전극면적을 넓게 형성할 수 있게 된다.In particular, in the present invention, since plasma discharge is generated in the gas, the electrode area is not limited to the shape of the electrode such as a pin shape, and thus the electrode area can be formed to be wide enough to purify a gas such as a large amount of wastewater or polluted air.

또한, 정화된 기체 대신에 오염된 공기를 다공성 부재(200)의 내부에 주입하고 폐수 대신에 정화된 물을 반응조(100)에 주입한 상태에서 방전전극(300)에 고전압 펄스나 교류를 인가함으로써 오염된 공기를 정화하는 것도 가능하다.In addition, by injecting contaminated air into the porous member 200 instead of the purified gas and applying purified water or alternating current to the discharge electrode 300 while injecting purified water into the reactor 100 instead of wastewater. It is also possible to purify contaminated air.

[제 2 실시예]Second Embodiment

본 발명의 제 2 실시예는 기본적으로 제 1 실시예와 동일한 구성을 가지며 다만, 반응조가 복수 개의 반응실로 구획되어 각 반응실이 하나의 반응조와 같이 작용한다는 점만이 상이하다.The second embodiment of the present invention basically has the same configuration as the first embodiment, except that the reaction tank is divided into a plurality of reaction chambers so that each reaction chamber acts like one reactor.

이하, 도면을 참조하여 제 2 실시예에 대해 설명한다. 도 3 은 본 발명의 제 2 실시예의 정면 단면도이다. 도 4 는 본 발명의 제 2 실시예의 평면 단면도이다. 도 5 는 본 발명의 제 2 실시예의 다른 변형예를 도시하는 도면이다.Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to the drawings. 3 is a front sectional view of a second embodiment of the present invention. 4 is a plan sectional view of a second embodiment of the present invention. 5 is a diagram showing another modification of the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제 2 실시예의 수중 플라즈마 발생장치도, 처리되어야 할 폐수가 저장되는 반응조(10)와, 상기 반응조(10)에 담겨지며 내부에 중공부(21)가 형성된 다공성 부재(20)와, 상기 다공성 부재(20)의 중공부(21)에 삽입되는 방전전극(300)과, 상기 다공성 부재(20)의 중공부(21)를 밀폐하도록 반응조(10)에 고정되는 캡부(400)로 이루어진다.The underwater plasma generator of the second embodiment of the present invention also includes a reaction vessel 10 in which waste water to be treated is stored, a porous member 20 contained in the reaction vessel 10 and a hollow portion 21 formed therein, The discharge electrode 300 is inserted into the hollow portion 21 of the porous member 20, and the cap 400 is fixed to the reaction tank 10 to seal the hollow portion 21 of the porous member 20. .

제 2 실시예에서 반응조(10)의 상부는 커버(19)로 덮혀지며 외부 일측에는 폐수가 유입되는 유입구(11)가 형성되고 외부 타측에는 폐수가 유출되는 유출구(12)가 형성된다.In the second embodiment, the upper portion of the reaction vessel 10 is covered with a cover 19, and an inlet 11 through which waste water is introduced is formed at one outer side thereof, and an outlet 12 through which the waste water is discharged is formed at the other side thereof.

반응조(10)의 내부 일측에는 유입구(11)와 연통하도록 유입실(13)이 횡부재(15)에 의해 형성되고, 반응조(10)의 내부 타측에는 유출구(12)와 연통되도록 유출실(14)이 횡부재(15)에 의해 형성된다.An inlet chamber 13 is formed by the horizontal member 15 to communicate with the inlet 11 at one inner side of the reactor 10, and an outlet chamber 14 to communicate with the outlet 12 at the other side of the reactor 10. ) Is formed by the transverse member 15.

유입실(13)과 유출실(14)의 사이에는 반응조(10)를 종방향으로 구획하는 복수 개의 격벽부재(50)에 의해 복수 개의 반응실(16)이 구획된다.The plurality of reaction chambers 16 are partitioned between the inflow chamber 13 and the outflow chamber 14 by the plurality of partition members 50 that partition the reaction tank 10 in the longitudinal direction.

반응실(16)의 전방 및 후방에는 유입실(13) 및 유출실(14)과 폐수가 연통할 수 있도록 개구부(17)가 형성되어 있다. 격벽부재(50)는 판 형상으로 이루어지며 접지전극으로 작용할 수 있도록 도전성 소재로 이루어진다.Openings 17 are formed in front and rear of the reaction chamber 16 so that the wastewater can communicate with the inflow chamber 13 and the outflow chamber 14. The partition member 50 is formed in a plate shape and made of a conductive material to act as a ground electrode.

본 실시예에서는 반응조(10)가 도전성 소재로 이루어짐으로써 반응조(10)의 의 양측 단부(10a)가 접지전극으로서 작용하나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 5 에 도시된 바와 같이 반응조(10)를 도전성 소재로 하지 않더라도 도전성을 가지는 별개의 접지전극(51)을 반응조(10)의 양측 단부(10a)에 설치함으로써 동일하게 구성할 수도 있다.In this embodiment, since the reaction vessel 10 is made of a conductive material, both end portions 10a of the reaction vessel 10 serve as ground electrodes, but the present invention is not limited thereto, and the reaction vessel 10 is conductive as shown in FIG. 5. Even if it is not made of a raw material, it can also be comprised similarly by providing the separate ground electrode 51 which is electroconductive in the both ends 10a of the reaction tank 10.

각 반응실(16)에는 각각 한 쌍의 다공성 부재(20) 및 방전전극(30)이 설치된다.Each reaction chamber 16 is provided with a pair of porous members 20 and discharge electrodes 30, respectively.

제 2 실시예에서는 다공성 부재(20)는 판 형상으로 이루어지며 2개의 판 형상 다공성 부재(20)사이의 공간이 중공부(21)로 형성된다.In the second embodiment, the porous member 20 is formed in a plate shape, and the space between the two plate-shaped porous members 20 is formed as the hollow portion 21.

다공성 부재(20)의 소재 자체에 복수의 기공(23)으로 이루어지는 연통부가 형성되며, 상기 연통부가 도 5 에 도시된 바와 같이 다공성 부재(20)의 상하로 걸쳐 분포된 복수의 관통홈(24)으로 형성되거나 또는 다공성 부재(20)의 중공부(21)와 반응조(10)를 연통시킴으로써 방전전극 주변에 기체층을 폐수와 접촉시키게 하는 다른 구성으로 형성될 수 있는 점은 제 1 실시예의 경우와 동일하다.A communicating portion consisting of a plurality of pores 23 is formed in the material of the porous member 20 itself, and the plurality of through holes 24 distributed over the porous member 20 as shown in FIG. 5. It may be formed in a different configuration that makes the gas layer in contact with the waste water around the discharge electrode by communicating the hollow portion 21 and the reaction tank 10 of the porous member 20 and the case of the first embodiment same.

또한, 본 실시예에서는 다공성 부재(20)의 하부 단부가 폐쇄된 형상을 가지나 필요에 따라 도 5 에 도시된 바와 같이 하부 단부를 개방형으로 형성하는 것도 가능하다. In addition, although the lower end of the porous member 20 has a closed shape in this embodiment, it is also possible to form the lower end in an open type as shown in FIG.

방전전극(300)은 형상이 판 형상으로 이루어진다는 점을 제외하고는 제 1 실시예의 경우와 동일하게 구성된다.The discharge electrode 300 is configured in the same manner as in the first embodiment except that the discharge electrode 300 has a plate shape.

제 2 실시예의 작용도 제 1 실시예의 경우와 동일하며 다만 제 2 실시예의 경우에는 복수 개의 반응실로 이루어지는 바 대용량의 폐수를 처리하는 경우에 더욱 적합하다는 장점을 가진다.The operation of the second embodiment is also the same as that of the first embodiment except that the second embodiment has a plurality of reaction chambers, which is more suitable for treating a large amount of wastewater.

[제 3 실시예]Third Embodiment

도 6 는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 도면이다.Fig. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제 3 실시예는 제 2 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 가지며 다만, 다공성 부재(20), 방전전극(300), 및 캡부(400)가 반응조(100)에 수직하게 설치하는 것이 아니라 수평하게 설치된다는 점만이 상이하다.The third embodiment of the present invention basically has the same configuration as the second embodiment, except that the porous member 20, the discharge electrode 300, and the cap unit 400 are not installed perpendicular to the reactor 100. The only difference is that they are installed horizontally.

제 2 실시예의 경우 다공성 부재(20)와 방전전극(300)이 반응조(10)에 수직하게 설치됨으로써 반응조(10)의 수심에 따른 수압차이로 인해 플라즈마 발생 편차가 발생할 수도 있으나, 제 3 실시예의 경우에는 다공성 부재(20)와 방전전극(300) 이 반응조(10)에 수평하게 설치되어 이러한 수심에 따른 플라즈마 발생 편차를 방지하는 작용을 하게 된다.In the second embodiment, since the porous member 20 and the discharge electrode 300 are installed perpendicular to the reaction vessel 10, the plasma generation variation may occur due to the pressure difference depending on the depth of the reaction vessel 10. In this case, the porous member 20 and the discharge electrode 300 are installed horizontally in the reaction tank 10 to prevent the plasma generation deviation according to the depth.

도 7 은 본 발명의 실시예가 변형된 예를 도시하는 도면이다.7 is a diagram showing an example in which the embodiment of the present invention is modified.

본 발명의 실시예에서는 하나의 방전전극만이 포함되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 반응조 내지 반응실에 복수 개의 방전전극(300)이 형성되는 것도 가능하다.In the exemplary embodiment of the present invention, only one discharge electrode is included, but is not limited thereto, and a plurality of discharge electrodes 300 may be formed in one reactor or reaction chamber.

또한, 도 7 에 개시된 내용은 제 2,3 실시예에 대한 것이나 제 1 실시예의 경우에 대하여도 유사한 방식으로 형성할 수도 있다.In addition, the contents disclosed in FIG. 7 may be formed in a similar manner for the second and third embodiments and for the first embodiment.

본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 기재하는 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 것으로서 변형 및 수정가능한 것으로 해석되어야 한다.This embodiment is to describe the technical spirit of the present invention by way of example and should be construed as modifications and modifications without departing from the technical spirit of the present invention.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예의 다른 변형예를 도시하는 도면이다.2 is a diagram showing another modified example of the first embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 제 2 실시예의 정면 단면도이다. 3 is a front sectional view of a second embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예의 평면 단면도이다. 4 is a plan sectional view of a second embodiment of the present invention.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시예의 다른 변형예를 도시하는 도면이다.5 is a diagram showing another modification of the second embodiment of the present invention.

도 6 은 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 도면이다.Fig. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

도 7 은 본 발명의 제 1 내지 3 실시예가 변형된 예를 도시하는 도면이다.7 is a diagram showing an example in which the first to third embodiments of the present invention are modified.

Claims (14)

수중 플라즈마 발생장치로서,As an underwater plasma generator, 처리되어야 할 폐수가 저장되고 도전성 소재로 이루어져 접지전극으로 작용하는 반응조와,A reactor for storing waste water to be treated and made of a conductive material to serve as a ground electrode, 상기 반응조에 담겨지며 내부에 중공부가 형성되는 다공성 부재와,A porous member contained in the reactor and having a hollow portion formed therein; 상기 다공성 부재의 중공부에 삽입되도록 설치되는 방전전극을 구비하며,And a discharge electrode installed to be inserted into the hollow part of the porous member. 상기 다공성 부재에는 반응조와 중공부를 연통하는 연통부가 형성되고,The porous member is provided with a communication portion for communicating the reaction vessel and the hollow portion, 상기 방전전극 둘레에 폐수의 수압보다 더 큰 압력을 가지는 기체를 상기 방전전극 둘레에 공급하는 가압기체 공급수단에 의해 상기 방전전극 둘레에 형성된 기체층이 연통부를 통해 폐수와 접촉하는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.Underwater, characterized in that the gas layer formed around the discharge electrode in contact with the wastewater through the communication portion by a pressurized gas supply means for supplying a gas having a pressure greater than the water pressure of the wastewater around the discharge electrode around the discharge electrode Plasma generator. 수중 플라즈마 발생장치로서,As an underwater plasma generator, 처리되어야 할 폐수가 저장되고 도전성소재로 이루어져 양측 단부가 접지전극으로 작용하는 반응조와,A reaction tank in which waste water to be treated is stored and made of a conductive material, and both ends serve as ground electrodes; 상기 반응조에 설치되어 이 반응조를 복수 개의 반응실로 구획하며 도전성 소재로 이루어져 접지전극으로 작용하는 격벽부재와,A partition member installed in the reactor and partitioning the reactor into a plurality of reaction chambers, the barrier member being made of a conductive material and serving as a ground electrode; 상기 각 반응실에 담겨지며 내부에 중공부가 형성되는 다공성 부재와,A porous member contained in each reaction chamber and having a hollow portion formed therein; 상기 각 다공성 부재의 중공부에 삽입되도록 설치되는 방전전극을 구비하며,And a discharge electrode installed to be inserted into the hollow part of each porous member, 상기 다공성 부재에는 반응조와 중공부를 연통하는 연통부가 형성되고,The porous member is provided with a communication portion for communicating the reaction vessel and the hollow portion, 상기 방전전극 둘레에 폐수의 수압보다 더 큰 압력을 가지는 기체를 상기 방전전극 둘레에 공급하는 가압기체 공급수단에 의해 상기 방전전극 둘레에 형성된 기체층이 연통부를 통해 폐수와 접촉하는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.Underwater, characterized in that the gas layer formed around the discharge electrode in contact with the wastewater through the communication portion by a pressurized gas supply means for supplying a gas having a pressure greater than the water pressure of the wastewater around the discharge electrode around the discharge electrode Plasma generator. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 중공부를 덮도록 반응조에 설치되는 캡부를 추가로 구비하고, Further provided with a cap portion installed in the reaction tank to cover the hollow portion, 상기 캡부에는 상기 방전전극의 둘레에 배치되어 상기 가압기체 공급수단으로부터 공급되는 기체가 유입되는 유입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.Underwater plasma generating device is characterized in that the cap portion is formed around the discharge electrode inlet groove in which the gas supplied from the pressurized gas supply means is introduced. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기체는 공기, 산소, 및 활성가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The gas is an underwater plasma generator, characterized in that any one of air, oxygen, and active gas. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 중공부에는 오염된 기체를 유입하고, 상기 반응조에는 폐수 대신 정화된 물을 저장하여 오염된 기체를 정화하는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The contaminated gas flows into the hollow portion, and the reactor is purged with contaminated gas by storing purified water instead of wastewater. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 방전전극은 배리어 방전 (Dieletric Barrier Discharge) 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The discharge electrode is an underwater plasma generator, characterized in that consisting of a barrier discharge (Dieletric Barrier Discharge) electrode. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기체 공급시에는 액상의 산화제를 함께 주입하는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.Underwater plasma generating apparatus characterized in that when the gas supply is injected with a liquid oxidant. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 연통부는 소재 자체에 형성되어 서로 연결됨으로써 상기 반응조와 중공부를 연통하는 복수의 기공으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The communicating portion is formed in the material itself is connected to each other by the underwater plasma generator, characterized in that consisting of a plurality of pores communicating the reaction vessel and the hollow portion. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 연통부는 다공성 부재에 분포된 하나 이상의 복수의 관통홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The communicating part is an underwater plasma generating device, characterized in that formed by at least one plurality of through grooves distributed in the porous member. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 방전전극 및 다공성 부재는 판 형상 또는 원통형상으로 이루어지는 것 을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The discharge electrode and the porous member is an underwater plasma generator, characterized in that consisting of a plate-like or cylindrical. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 반응조는 도전성을 가지지 않는 소재로 형성되고 이 반응조의 양측 단부에 별도의 접지전극을 설치하는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치. The reactor is formed of a non-conductive material and an underwater plasma generator, characterized in that the installation of a separate ground electrode at both ends of the reactor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 다공성 부재는 폴리머, 금속, 세라믹 중 어느 하나를 소재로 하는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.The porous member is an underwater plasma generator, characterized in that any one of a polymer, metal, ceramic. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 반응조 또는 반응실에는 하나 이상의 방전전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생장치.At least one discharge electrode is formed in the reactor or the reaction chamber, the underwater plasma generator. 폐수가 저장되는 반응조에 담겨지며 내부에 중공부가 형성되고 외부에는 이격되어 접지전극이 설치되며 반응조와 중공부를 연통하는 연통부가 형성된 다공성 부재의 중공부에 방전전극을 삽입하고, 상기 방전전극의 둘레에 상기 방전전극 둘레의 폐수의 수압보다 더 큰 압력을 가지는 기체를 공급함으로써 상기 방전전극 둘레에 형성된 기체층이 연통부를 통해 폐수와 접촉되는 상태에서 상기 방전전극에 고전압펄스나 교류를 인가함으로써 플라즈마 방전을 일으키는 것을 특징으로 하는 수중 플라즈마 발생방법.A discharge electrode is inserted into a hollow part of a porous member in which a waste water is stored, and a hollow part is formed inside and spaced apart from the outside, and a ground electrode is installed, and a communication part communicating with the reactor part is formed, and around the discharge electrode. By supplying a gas having a pressure greater than the water pressure of the wastewater around the discharge electrode, plasma discharge is generated by applying a high voltage pulse or alternating current to the discharge electrode in a state where the gas layer formed around the discharge electrode is in contact with the wastewater through the communication unit. Underwater plasma generation method characterized in that the generation.
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