KR20100063876A - 나노 버블수 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콤프레서로 가압되어 발생되는 공기와 오존, 이산화염소가(기체상) 같이 압축된 기체를 10∼30 나노미터(㎚=10억분의 1미터) 크기의 수많은 구멍(기공)을 가진 다공성 고분자 필름(POLYMER)이 충전된 디퓨저(산기관)에 공급하여 압력 개방으로 발생되는 산소 단독 또는 오존이나 이산화염소가 혼합된 극미세 기포를 고압 조건의 수처리 탱크로 유입되는 피처리 원수에 지속적으로 공급 접촉시켜서 용해효율 및 접촉효율, 정화효율이 극대화된 물성의 나노 버블 처리수(나노 버블을 함유한 물, 기포수)를 발생시키는 나노 버블수 발생장치로서, 수처리 현장에서 직접 산소나 오존 혹은 이산화염소가 포함되고 수중에서 장기간 보존 가능한 다기능성의 나노버블을 저에너지로 생성할 수 있으며, 산소, 오존, 이산화염소등 유용한 성분이 동시에 용존된 나노 버블의 초미세 기포에 의해 활성화된 양식장 등의 피처리수를 순환여과방식으로 양식장 등에 지속적이고 효율적으로 공급할 수 있어 어류 양식에 필요한 용존 산소 공급 및 살균, 항균 효과, 세정 효과, 어류의 환경 변화에 대한 적응성 및 생육 향상 효과, 절수 및 절전의 에너지 절감에 따른 운영비용 절감효과를 동시에 구현할 수 있다.
나노 버블수, 극미세 기포, 나노 필름, 나노 기공 구조, 다공질, 기능수, 산 소, 오존, 이산화염소, 순환방식, 산기관, 자외선, 에어 유니트, 발전기

Description

나노 버블수 발생장치{Nano Bubble proceded water Generator}
본 발명은 나노 버블수 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콤프레서로 가압되어 발생되는 공기와 오존, 이산화염소가 같이 압축된 기체를 10∼30 나노미터(㎚=10억분의 1미터) 크기의 수많은 구멍(기공)을 가진 다공성 고분자 필름(POLYMER)이 충전된 디퓨저(산기관)에 공급하여 압력 개방으로 발생되는 산소단독 또는 산소에 오존과 이산화염소가 같이 혼합된 극미세 기포를 고압 조건의 수처리 탱크로 유입되는 피처리 원수에 지속적으로 공급 접촉시켜서 용해효율 및 접촉효율, 정화효율이 극대화된 물성의 나노 버블 처리수(나노 버블을 함유한 물, 기포수)를 발생시키는 나노 버블수 발생장치로서,
양어장 등 수처리 장소에서 산소에 오존 또는 이산화염소가 선택적으로 혼합된 나노 크기의 극미세 기포와 피처리 원수와의 순환접촉에 의한 가압 용해 방식으로 피처리 원수를 나노 버블 처리수로 계속 변환시켜 수처리 장소에 공급시킬 수 있는바,
나노 버블수 발생장치는 나노 버블이 피처리수와 접촉하는 과정에서 오존 또는 이산화염소가 동시에 압축 포함된 나노 크기의 미세한 버블(기포)을 피처리수 속에 방출시킴으로서 피처리수와의 기액 접촉면적을 극대화킬 수 있어 수중에서 이 물질과 결합해 높은 살균 및 세정 효과를 구현할 수 있으며 기포가 피처리수 내에서 머무는 시간을 증가시켜 나노 버블 처리수의 용존산소량을 늘리게 함으로서 별도의 항균제나 항생제를 사용하지 않고도 어류의 성장을 향상시키고,
또한 오존이나 이산화염소 이외에 자외선이 혼입되어 발생하는 수산기(OH) 래디칼의 강력한 화학반응으로 유해 화학물질을 분해시키는 방법으로 피처리수의 살균작용·탈취작용·수질정화작용을 수행하여 깨끗한 물로 변환시켜 공급할 수 있어 수처리 장소에서 빈번한 물갈이가 필요 없으며,
특히 본 발명은 나노 크기의 초미세 기포가 가지는 자기 가압 효과로 나노 버블내의 산소, 오존, 이산화염소가 등 기체의 흩어짐이 없이 나노 버블로서 안정화됨으로서 산소와 오존 또는 이산화염소가 결합된 기체의 특성을 겸비하는 나노 버블이 수개월간 수중에 계속 존재할 수 있어 초미세 거품이 터져서 소멸할 때에 생기는 강한 에너지의 수산기 라디칼 발생에 따른 수질정화작용을 지속적으로 수행할 수 있다.
담수 및 해상 가두리 양식장과 육상 양식장은 물론 다양한 어류를 생육할 수 있도록 형성된 다양한 종류의 어류 양식장에 있어서 물의 오염으로 인한 각종 질병 및 기생충 발생이 날로 심각해지고 있으나 경제적 기술적 한계로 인하여 근본적인 처리인 수질개선을 구현하지 못하고 미생물 혹은 항생제 투여 등과 같은 2차적 처리에 머무르고 있는 실정이다.
특히 한정된 공간에 다양한 종류의 어류를 고밀도로 사육시키게 되어 어류의 배설물 등 각종 오염 물질 및 산소공급량의 부족 등의 사유로 수질이 악화되게 되어 물의 오염도가 날로 심각해져서 어류의 폐사율 높게 되고 주변을 오염시키게 된다. 어류 양식장에 있어서 질병을 예방하고 어류의 생육을 촉진시키기 위해서 양식장 내의 물을 정수시키거나 배수하여야 하지만 번거롭고 비용이 많이 소요되며 물갈이로 인한 환경의 변화로 어류의 성장이 저해되거나 폐사가 발생하게 된다. 이 때문에 모든 어류양식장은 전체적인 물갈이나 순환여과방식으로 깨끗하게 정화된 물을 지속적으로 공급하거나 양식장의 물이 일정한 용존 산소(DO)를 유지하기 위한 효율적인 산소공급장치가 필요하게 된다.
종래 양식장 등에서는 다양한 형태의 산기관이나 수차, 에어레이터 등을 이용하여 산소를 공급하고 있으나 기포의 입경이 매우 커서 수중 산소 용해율이 매우 낮고 소모되는 전력에 비하여 경제적이고 효과적인 산소공급을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
또한 단순히 자외선이나 오존, 사용이 제한된 염소 등의 약제를 이용하여 양식장 등의 물을 살균 소독하고 수질을 개선하기 위한 일반적 방법은 정화 효율이 떨어지고 경제적이지 못하며 어류의 성장을 촉진시키기는 커녕 성장을 저해하고 있어 어류에 피해를 주지 않으면서 물의 오염도 방지할 수 있는 수질정화 수단이 절 실히 요구되었다.
자외선을 이용하여 살균 소독하는 방법은 일부 생물에만 효과가 있을 뿐만 아니라 자외선이 미치는 파장이 짧아 혼탁한 상태에서는 기능 발휘가 힘들고 유기성 물질을 완전히 분해시키지 못하는 한계가 있으며,
강력한 산화력으로 암모니아(NH3), 유화수소(H2S),메탄(CH4) 등을 비롯한 각종 악취물질을 산화 분해하고 강력한 살균력으로 세균과 바이러스 등을 살균하는 능력을 가진 오존을 이용하여 양식장의 물을 살균 소독하는 방법은 강한 산화력으로 THMS의 억제, 여과 성능의 개선, 염소에 의하여 불활성화되지 않는 미생물에 대하여 큰 소독능력을 가지고 있으나, 오존 기포 입자가 매우 크고 기포의 수중체류시간이 짧기 때문에 기액 접촉면적이 작아 공급된 총 오존의 60~70% 이상은 반응하지 못하고 잔류효과도 없어 2차 오염의 가능성이 크고, 처리비용이 많이 들며, 대용량 처리가 어려운 단점이 있다
또한 염소계 소독제는 강력한 살균효과에도 불구하고 자극성 냄새를 발산하고 THMs(Trihalomethanes), HANs(Haloacetonitriles), HKs(Haloketones), Halopocrin, HAAs(Haloacetic acids) 및 Chlorophenol 등의 발암성 부산물을 생성하고 독성이 강하여 양식 어류의 폐사를 초래할 수 있으며 소독 후에는 박테리아가 재 번식하는 현상이 일어날 수 있어 사용범위에 제한이 있다.
하지만 이산화염소는 용액에서 안정하고 물과의 반응이 느리게 진행되므로 넓은 pH 범위에서 살균력을 유지할 수 있으며 부산물이 없어 염소계 소독제의 대체 약품으로 부각되어 있지만 시간에 따른 변화와 이동시 발생하는 성질 변화로 상용화가 힘든 문제점이 있다.
전술한 어류 성장에 필수적인 용존산소확보와 수질 관리상의 문제점을 동시에 해결하기 위한 방법으로 기포발생장치를 이용 수중에 미세 기포를 발생시켜 산소를 공급함으로써 용존산소를 확보하게 하고 수질을 개선시키는 폐수처리 목적의 포기 방법에 있어서,
통상의 버블(기포)은 수면까지 상승하여 파열고, 마이크로 버블은 직경이 50마이크론(㎛) 이하인 미세기포로서 여러 시간 동안 부유하다가 수중에 녹아 소멸되지만, 나노 버블은 마이크로 버블보다도 더 작은 직경이 수 100㎚인 버블로서 물속에서 장시간 존재하는 것이 가능한 버블로 정의되는데,
직경이 50μm 이하인 마이크로 버블은 용존 산소를 공급하고 수질정화 기능만을 수행할 수 있는 반면에 직경 1μm( 1 마이크로 미터：100만 분의 1미터) 이하의 매우 미세한 기포로서 나노 버블(nano bubbles)은 이에 더하여 살균이나 탈취 기능 및 어류의 생리활성을 촉진시킬 수 있는 차이점이 있으나 통상의 나노 버블은 물리적으로 매우 불안정하기 때문에 단시간에 소멸되는 문제점이 있다.
그러나 종래의 나노 버블수 발생장치는 산소나 오존 등의 기체를 효과적으로 포집하여 장시간 보존할 수 있게끔 개선된 물성의 나노 버블을 생성할 수 없기 때문에 본 발명자는 넓은 어류 양식장 등의 현장에서 안정화된 나노 버블을 손쉽게 생성하여 나노 버블의 장시간 존재가 가능하게 하되 산소와 살균 효과가 있는 오존 또는 이산화 염소 등을 정화효과가 있는 기포에 혼입하여 용존 산소율 및 살균효과를 향상시키게 하는 방법으로 산소나 오존 또는 이산화염소가 포함되고 안정화된 나노 버블 처리수를 생성하게 하는 수처리용 나노 버블수 발생장치를 개발하게된 것이다.
전술한 바와 같이 종래의 나노 버블수 발생장치는 제반 문제점을 가지고 있어 어류 양식장 등에 필요한 정화수(나노 버블 기능수)의 용도 요구 특성을 충족시키지 못하는 문제점이 있는바,
나노 버블을 간단하면서도 용이하게 생성할 수 있게 하되 나노 버블이 장시간 보존될 수 있게끔 안정화시켜 수질 정화 및 어류 양식에 필요한 산소와 살균에 필요한 오존 또는 이산화염소를 단독 또는 동시에 포집할 수 있게끔 안정화된 나노 버블을 생성하는 나노 버블수 발생장치를 개발하여야 하는 기술적 과제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,
콤프레서로 가압되어 발생되는 공기와 오존이 단독 또는 같이 압축된 기체를 10∼30 나노미터(㎚=10억분의 1미터) 크기의 수많은 구멍(기공)을 가진 다공성 고분자 필름(POLYMER)이 충전된 디퓨저(산기관)에 공급하여 압력 개방으로 발생되는 산소나 오존 또는 이산화염소가 단독 또는 혼합된 극미세 기포를 고압 조건의 수처리 탱크로 유입되는 피처리 원수에 지속적으로 공급 접촉시켜서 용해효율 및 접촉효율, 정화효율이 극대화된 물성의 나노 버블 처리수(나노 버블을 함유한 물, 기포수)를 적은 에너지로 발생시키는 나노 버블수 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같이 된 본 발명의 나노 버블수 발생장치는,
극미세 기공의 나노 필름(폴리마 막)으로 이루어진 간단한 구성의 산기장치를 이용하여 수처리 현장에서 직접 산소나 오존 또는 이산화염소가 포함된 가압방식으로 기포를 발생시켜 산소나 오존이 포함되고 수중에서 장기간 보존 가능한 다기능성의 나노버블을 저에너지로 생성할 수 있으며,
산소와 오존 또는 이산화염소가 동시에 용존된 나노 버블의 초미세 기포에 의해 활성화된 양식장 등의 피처리수를 순환여과방식으로 양식장 등에 지속적이고 효율적으로 공급할 수 있고 나노 버블의 나노 기포 상태를 수개월 유지할 수 있어 어류 양식에 필요한 용존 산소 공급 및 살균 및 항균 효과,구충효과, 세정 효과, 어류의 환경 변화에 대한 적응성 및 생육 향상 효과, 절수 및 절전의 에너지 절감에 따른 운영비용 절감효과를 동시에 구현할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세하게 기술하면 다음과 같으며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 수조(30)의 바닥에 설치된 산기관(40)으로 산소나 오존 또는 이산 화 염소가 포함된 기포(44)를 공급하여 나노 버블수를 발생시키는 나노 버블수 발생장치에 있어서,
상단에는 공기가 연통되는 통기관(AIR VENT)(31)이 하단에는 이물질을 배출하는 배출관(DRAIN)(32)이 각각 형성되고 극미세 기공(42)이 형성된 나노 필름(폴리마 막)(41)의 칼럼 형상 산기관(40)을 내장하는 나노 버블수 발생 수조(30)를 중심으로 수조(30) 하부 일측으로는 유입 원수를 살균하는 자외선 살균기(11)와 이물질을 여과처리하는 필터(12), 흡인 펌프(13), 유량 조절 밸브(14)가 순차적으로 장착되어 피처리 원수를 흡입하여 수조(30)에 공급하는 원수 공급 라인(A)이 형성되고,
수조(30) 상부 일측으로는 전기를 발생시키는 발전기(24)가 연결되어 장치 전체를 제어하는 제어패널(20)에 압축 공기를 제공하는 콤프레서(21)와 혼합 공기를 발생시키는 에어 유니트(22)가 순차로 장착된 배관 라인 후단에 분기 형성된 오존 발생기(23)의 오존을 공급하는 오존 가스 공급라인(C)과 이산화 염소 발생장치(25)의 이산화 염소 가스를 공급하는 이산화염소 가스 공급라인(F)이 결합되어 산기관(40)으로 연장 형성되는 혼합 가스 공급 라인(B)이 연결되며,
상기 나노 버블수 발생 수조(30)에서 발생된 나노 버블수를 분사 장치(50)를 이용하여 수조 외부로 펌핑 토출하는 나노 버블수 배출 라인(D)과 바이 패스 라인(E)이 혼합 가스 공급 라인(B) 반대편에 각각 형성되는 나노 버블수 발생장치(100)를 형성하여,
원수 공급 라인(A)으로 공급되는 어류 양식장 등의 피처리 원수가 나노 버 블수 발생 수조(30)의 산기관(40)에서 공급되는 혼합 기체와 기-액 접촉하여 형성되는 산소와 오존 또는 이산화 염소가 용존되어 있는 나노 버블(44)로 활성화된 나노 버블수를 방류 펌프(51)로 가압 분사 장치(50)를 통하여 양식장 등에 지속적으로 공급하게 하는 순환여과방식의 나노 버블수 발생 시스템 구성이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 처부 도면에 의하여 상세히 설명한다.
본 발명은 전술한 바와 같이 나노 버블수 발생 수조(30)의 전단 일측에 공기(산소)를 가압하여 압축 공기를 공급하는 콤프레서(압축기)(21)와 오존을 발생시키는 오존 발생기(23)가 오존 가스 공급라인(C)으로, 이산화 염소 가스를 공급하는 이산화 염소 발생장치(25)가 이산화염소 가스 공급라인(F)으로 혼합 가스 공급 라인(B)에 각각 접속 연결되고, 혼합 가스 공급 라인(B)은 나노 버블수 발생 수조(30)의 바닥에 설치되어 나노 기포를 발생시키는 산기관(40)에 연결되어 필요에 따라 선택적으로 압축 공기 단독 또는 공기와 오존, 공기와 이산화 염소의 혼합 기체를 나노 버블수 발생 수조(30)에 공급하게 되며,
수조(30) 전단 하부 일측으로는 유입 원수를 살균하는 자외선 살균기(11)와 이물질을 여과처리하는 필터(12), 원수 흡인 펌프(13), 유량 조절 밸브(전자밸브)(14)가 순차적으로 장착되어 피처리 원수를 흡입하여 수조에 공급하는 원수 공급 라인(A)이 형성되어,
제어패널(20)의 제어로 어류 양식장 등 피처리 장소 현장의 원수 공급 라인(A)에서 전처리시켜 나노 버블수 발생 수조(30)에 공급하는 어류 양식장 등의 오염된 물을 흡인 펌프(13)로 흡입하여 정화처리하고 방류 펌프(51)를 이용 다시 토출시키는 방법으로 원수를 재순환 시킬 때 나노 버블수 발생 수조(30)를 거치게하는 과정에서 혼합 가스 공급 라인(B)으로 공급되어 산기관(40)을 통하여 발생 토출하는 산소 단독 또는 산소와 오존 가스, 산소와 이산화 염소 가스가 혼합된 극미세 버블(기포)(44)로 수조 내부로 유입된 원수를 활성화시켜 물성이 개선된 기능수로서 나노 버블수를 어류 양식장 등에 공급시켜 어류 양식장 등에 충분한 용존 산소를 공급하고 수질을 개선시키게 함과 동시에 개질된 물(나노 버블수)의 활성 효과로 어류의 생육을 촉진시키게 하는 구성이다.
상기 콤프레서(21)는 나노 버블수 발생 수조(30)에 압축공기를 제공하기 위한 통상의 압축기로서 그 후단에 장착되는 에어 유니트(22)와 같이 나노 버블수 발생 수조(30) 바닥의 산기관(40)에 가스 배관 라인으로 연결하되 에어 유니트(22)의 후단 배관 라인으로는 오존 발생기(23)에서 공급하는 오존을 공급하는 오존 공급 라인(C)과 이산화 염소 공급 라인(F)이 각각 부가 형성되어 공기(산소) 또는 공기와 오존, 공기와 이산화 염소의 혼합 기체를 가스 배관 단부의 산기관(40)을 통하여 수조(30)에 고압으로 공급하는 혼합 가스 공급 라인(B)을 형성하게 되는데 콤프레서(21)와 오존 발생기(23), 이산화 염소 발생장치(25)는 소정의 프로그램으로 동작하는 제어패널(20)에 각각 연결되어 제어되며 나노 버블수 발생 장치(100) 전체 시스템 동작 전원은 별도의 발전기(24)를 통하여 공급할 수 있게 구성되므로서 상 용전기가 공급되지 않는 장소에서도 나노 버블수 발생 장치를 구동할 수 있다.
상기 에어 유니트(air unit)(22)는 미도시한 에어 필터와 감압 밸브가 장착되어 에어필터를 통과한 고압의 압축공기가 감압밸브로 감압되어 적절한 압력으로 혼합 공기를 나노 버블수 발생 수조(30)에 공급하는 것이 바람직하다.
또한 산소의 동소체로서 살균작용을 하는 기체인 오존은 오존발생기(23)에서, 오존 다음으로 살균 소독 및 탈취력이 강한 이산화 염소 가스는 이산화 염소 발생장치(24)에서 각각 통상의 방법에 의하여 발생시켜 나노 버블수 발생 수조(30) 내로 공급하게 되는데 필요한 농도의 오존 또는 이산화 염소 가스가 공급되는지를 확인하기 위하여 유량계와 압력계를 설치하는 것이 바람직하다.
한편 나노 버블수 발생 수조(30) 일측에 형성된 원수 공급 라인(A)에는 유입되는 원수를 살균하는 자외선 살균기(11)와 이물질을 여과처리하는 정수 처리용 필터(12), 모터를 동력원으로 끌어들인 물을 가압 펌핑하는 흡인 펌프(13), 유량 조절 밸브(14)가 배관 라인 상에 순차적으로 장착되어 피처리 원수를 흡입하여 배관 라인을 순차적으로 통과하는 과정에서 각종 이물질을 필터링하고 유해 세균을 살균하여 정수처리된 원수를 나노 버블수 발생 수조(30)에 공급하게 되는데 자외선 살균기(11)는 미도시한 UV 램프를 이용 자외선을 조사하여 물을 살균시키는 통상의 자외선 살균기로서 오염된 유입 원수를 1차적으로 살균하게 되고 정수 처리용 필터(12)는 나노 버블의 발생에 장애가 될 수 있는 모래 등 이물질의 흡입을 예방하게 된다.
또한 나노 버블수 발생 수조(30)는 밀폐된 원통 형상의 수조로서 상단에는 공기가 연통되는 통기관(AIR VENT)(31)이 하단에는 여과되어 침전된 이물질을 배출하는 배출관(DRAIN)(32)과 배출관을 개폐하는 밸브(33)가 각각 형성되고 극미세 기공의 나노 필름(폴리머 막)(41)으로 이루어진 산기관(40)이 수조 저부에 내장된다.
상기 공기 또는 공기와 오존, 공기와 이산화 염소의 혼합 기체를 수중에 공급하는 산기관(散氣管)(40)은 파이프 형태의 칼럼 이외에 다양하게 형성할 수도 있으며,
본 발명의 실시예에서는 얇은 두께와 높은 공극률을 가지고 있어 넓은 표면적, 우수한 표면 투과성을 가지고 있는 초박막 초경량의 필름(폴리머)인 나노 필름(41)을 이용 멤브레인 형태의 산기관(40)을 형성하게 되는데,
본 발명에 적용되는 나노 필름(41)은 비다공질(非多孔質)의 기재에 형성되는 육안으로 보이지 않는 10∼30 나노미터(㎚=10억분의 1미터) 크기의 수많은 기공(42) 내부에 섬유 강도 저하가 없게끔 미세섬유(43)가 거품 구조(多孔質)(웹 구조)로 형성되어 있어 기공의 막힘 현상이 일어나지 않아 통기성(기체투과성)이 매우 우수하게 되므로 종래의 산기관에 비하여 미소한 기포(나노 버블)를 안정적이고 효율적으로 생성할 수 있게 되며 이렇게 형성된 나노 버블(44)은 용해효율 및 접촉효율, 정화효율이 우수하여 수조 내부로 공급된 원수와의 기액 접촉면적을 최대화시킬 수 있어 어류 성장에 필수적인 용존산소와 살균용 오존 또는 이산화 염소를 최대화시켜 공급할 수 있게 된다.
그리고 나노 버블수 발생 수조(30)에 통기관(AIR VENT)(31)으로 유출입되는 공기는 기압차에 의한 작용으로 펌프 수압에 흡수되어 압축되며,
산기관(40)으로 유입되는 나노 버블에 혼입된 기체(공기 또는 공기와 오존의 , 공기와 이산화 염소의 혼합 기체)는 버블의 형태로 유입 원수와 접촉하여 산소, 오존 또는 이산화 염소가 용존되어 기능이 활성화된 기포수로서 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 나노 버블수를 생성하게 되는바 본 발명에서 생성되는 나노 버블(직경 1μm 이하)은 마이크로 버블(직경 50μm이하)에 비하여 100배 이상의 접촉면을 가지게 되어 박테리아나 세균과 접촉하여 살균작용을 획기적으로 향상시키게 된다.
즉, 산기관(40)에 형성된 나노 기공 구조의 나노필름(41)에 의하여 발생된 미세 버블(44)은 원수와 접촉하여 수조(30) 내부에서 상승하면서 반응하여 육안으로 식별할 수 없는 나노 버블을 발생하게 되는데, 표면상 버블(거품)이 꺼져서 없어져 보이기는 하나 구형의 계면을 가지는 버블(기포) 내부에서 표면장력이 기체를 압축하는 힘으로 인해 발생되는 초미세 기포의 자기 가압 효과로 버블이 압축되면서 버블 표면에 이온류가 표면에 농축되고, 농축한 이온류가 기포를 감싸는 껍질로 작용하여, 기포 내부의 기체가 흩어져 없어지는 현상이 방지됨으로써 나노 버블내 의 기체의 흩어 없어짐이 억제되어 나노 버블로서 안정화되는 것이다.
결국 본 발명은 나노 크기의 초미세 기포가 가지는 자기 가압 효과로 나노 버블내의 산소, 오존, 이산화 염소 등 기체의 흩어짐이 없이 나노 버블로서 안정화되며 이렇게 산소와 오존, 이산화 염소가 결합된 기체의 특성을 겸비하는 나노 버블이 수개월간 수중에 계속 존재할 수 있게 되어 어류 양식장 등에서는 산소와 오존이 단독 또는 혼합된 기포형태로 혼합된 나노 버블수의 유입만으로도 초미세 거품이 터져서 소멸할 때에 생기는 강한 에너지의 수산기 라디칼 발생에 따른 수질정화작용을 지속적으로 수행할 수 있게 되는 것인바 본 발명의 실시예에 따른 나노 크기의 버블은 부력이 작아 흐르는 물에 분사하여도 1km 이상 버블 기포의 전달이 가능하다.
상기와 같이 생성된 나노 버블수는 나노 버블수 발생 수조(30)의 원수 공급라인 반대 방항에 나노 버블수 공급 라인(D)이 형성되어 상기 나노 버블수 발생 수조(30)에서 발생된 나노 버블수를 방류 펌프(51)를 이용 나노 버블수 공급 라인(D) 끝단에 연결되는 분사 노즐(50)을 통하여 수조(30) 외부로 가압 펌핑 토출하게 되는데, 상기 나노 버블수 공급 라인(D)에는 정압 밸브(Relief valve)(60)가 장착된 바이 패스 라인(E)이 병렬로 접속되어 배관 라인 내의 압력을 설정 범위 내에서 일정하게 유지하게 하게 하며 찌꺼기 등의 불순물은 수조(30) 하단의 배출관(32)과 이에 연결된 밸브(33)를 통하여 수조(30) 밖으로 배출한다.
또한 본 발명에 있어서 오존이 혼합된 혼합 공기를 공급하는 오존발생기(23)와 이산화 염소를 발생하는 이산화 염소 발생 장치(25)의 구동은 서로 겹치지 않게 필요에 따라 선택적이고 제한적으로 운영하는 것이 바람직하다.
이와 같이 된 본 발명의 나노 버블수 발생장치(100)를 수중에 가라앉지 않게끔 부이(Buoy)(71)가 장착된 부이선(70)를 이용하여 수중에 띄어 놓고 흡인 펌프(13)를 이용하여 어류 양식장 등의 오염된 원수를 나노 버블수 발생 수조(30)를 통과 시키면서 산기관(40)에서 뿜어내는 나노 크기의 미세 기포(44)와 반응하여 산소 또는 오존이 혼합된 나노 버블을 함유하는 나노 버블수를 분사 장치(50)로 어류 양식장 등에 순환 여과방식의 지속적으로 공급할 수 있으며, 이렇게 산소와 오존 또는 이산화 염소가 기포에 포함된 상태로 공급된 나노 버블수는 대전 효과로 인하여 안정화되어 있기 때문에 상온, 상압 개방된 조건하의 어류 양식장에서도 수중의 오존을 장시간 보관 유지할 수가 있으며, 초미세 기포가 가지는 기체용해효과에 더하여 자기 가압 효과로 기포가 터질때 생기는 공기와 오존이 또는 이산화 염소가 혼합된 수산기 라디칼로 인하여 정화작용, 살균작용, 증가된 용존산소에 의한 어류 면역력 강화 작용의 복합 상승효과로 인하여 저소비 전력으로 종래 기술에 비하여 획기적으로 향상된 수질개선효과를 구현할 수 있게 되는 것이다.
특히 도 3에 도시된 바와 같이 양식장 등의 수면에 수차(80)를 설치하고 나노 버블수 발생장치(100)에 배관(호스)으로 연결된 분사 장치(50)를 수차(80) 후단(기포를 포함하여 앞으로 분출되는 방향)의 수면 아래에 위치시키고 나노 버블수를 수차(80) 날개의 회전에 따라 양어장 등의 물을 교반시키는 과정에서 발생하게 되는 큰 버블(수차 생성 버블)이 위치하게 되는 수면 아래로 서서히 부상시키는 방법으로 분출하게 되면 수차(80)에서 발생하는 비교적 큰 버블에 의하여 극미세 나노 버블이 깨지게 되는 현상을 방지할 수 있으며,
수차(80)의 날개를 회전시켜 발생되는 큰 버블(기포)를 어류 양식장 등의 표층수에 산소를 공급하여 용존산소량을 높이고 수질을 정화하는 효과와 나노 버블수 발생장치(100)의 구동으로 초미세 나노 버블을 함유한 나노 버블 수가 물 밖으로 급속히 부상되어 큰 기포의 영향을 받지 않게끔 수면으로 서서히 부상하는 방법으로 가압 펌핑하여 수중에 분사함으로써 상온에서도 용해되어 나노 버블수의 정화효과, 살균효과, 용존산소 증진효과가 한데 어우러져 복합적으로 상승 작용하게 되는 것이다.
또한 본 발명에 있어서 표층수에 산소를 공급하는 수류 발생기로서 상기 수차(80)를 위주로 설명하였으나 수중 펌프 후단(기포를 포함하여 앞으로 분출되는 방향)으로도 기포가 분출되게 하며, 분사 노즐에 의한 분사 방식은 분사 위치(수중 깊이)를 가변시켜 공급함으로써 나노 버블(거품)을 수중의 상층부와 하층부에 걸쳐서 골고루 확산 공급하여 양식장 등의 수질을 개선시킴이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 나노 버블수 발생장치(100)는 설치 조건에 따라 부이선(70)을 이용하지 않고 육상에 설치하고 긴 호스를 이용 분사 장치를 설치할 수도 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 공기(산소)를 공급하는 에어 유니트(22)에 오존 발생기(23)만 연결 사용할 수도 있고, 오존 발생기(23) 없이 이산화 염소 발생장치(25)만 연결하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 강한 산화력, 살균소독력, 탈취력으로 다른 염소 소독 살균제와는 달리 트리할로메탄(THMs), 할로 아세틱 에스드(HAAs), 할로 아세토 나이트릴(HANs) 등 발암성 유기물을 생성하지 않는 물성의 이산화 염소를 발생하는 이산화 염소 발생장치(25)는 본 발명의 실시예와 같이 나노 기공 구조 나노 필름을 이용하는 방법으로 발생되는 미세기포에 이산화염소 가스를 추가적으로 투여하는 방법 이외에 이산화염소의 수용액을 어류 양식장 등에 투여할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생 장치 전체 구성을 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생 장치 산기관 요부 확대도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치 사용상태도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 버블수 발생 장치 구성도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
11:자외선 살균기 12:필터
13:흡인펌프 14:유량조절 밸브
20:제어패널 21:콤프레서
22:에어 유니트 23:오존발생기
24:발전기 25:이산화염소발생장치
30:나노버블수 발생탱크 31:통기관
32:배출관 33:밸브
40:산기관 41:나노 필름
42:기공 43:미세섬유
44:기포 50:분사장치
51:방류 펌프 60:정압밸브
70:부이선 71:부이
80:수차
A:원수공급라인 B:혼합가스공급라인
C:오존가스공급라인 D:나노 버블수 공급라인
E :바이패스라인 F:이산화염소 가스 공급라인

Claims (4)

  1. 수조(30)의 바닥에 설치된 산기관(40)으로 산소나 오존 또는 이산화 염소가 포함된 기포(44)를 공급하여 나노 버블수를 발생시키는 나노 버블수 발생장치에 있어서,
    상단에는 공기가 연통되는 통기관(AIR VENT)(31)이 하단에는 이물질을 배출하는 배출관(DRAIN)(32)이 각각 형성되고 극미세 기공(42)이 형성된 나노 필름(폴리마 막)(41)의 칼럼 형상 산기관(40)을 내장하는 나노 버블수 발생 수조(30)를 중심으로 수조(30) 하부 일측으로는 유입 원수를 살균하는 자외선 살균기(11)와 이물질을 여과처리하는 필터(12), 흡인 펌프(13), 유량 조절 밸브(14)가 순차적으로 장착되어 피처리 원수를 흡입하여 수조(30)에 공급하는 원수 공급 라인(A)이 형성되고,
    수조(30) 상부 일측으로는 전기를 발생시키는 발전기(24)가 연결되어 장치 전체를 제어하는 제어패널(20)에 압축 공기를 제공하는 콤프레서(21)와 혼합 공기를 발생시키는 에어 유니트(22)가 순차로 장착된 배관 라인 후단에 분기 형성된 오존 발생기(23)의 오존을 공급하는 오존 가스 공급라인(C)과 이산화 염소 발생장치(25)의 이산화 염소 가스를 공급하는 이산화염소 가스 공급라인(F)이 결합되어 산기관(40)으로 연장 형성되는 혼합 가스 공급 라인(B)이 연결되며,
    상기 나노 버블수 발생 수조(30)에서 발생된 나노 버블수를 분사 장치(50)을 이용하여 수조 외부로 펌핑 토출하는 나노 버블수 배출 라인(D)과 바이 패스 라 인(E)이 혼합 가스 공급 라인(B) 반대편에 각각 형성되는 나노 버블수 발생장치(100)를 형성하여,
    원수 공급 라인(A)으로 공급되는 어류 양식장 등의 피처리 원수가 나노 버블수 발생 수조(30)의 산기관(40)에서 공급되는 혼합 기체와 기-액 접촉하여 형성되는 산소와 오존 또는 이산화 염소가 용존되어 있는 나노 버블(44)로 활성화된 나노 버블수를 분사 장치(50)를 통하여 양식장 등에 지속적으로 공급하게 함을 특징으로 하는 나노 버블수 발생장치
  2. 제 1항에 있어서,
    수중에 미세 기포의 나노 버블수를 공급하는 나노 버블수 발생장치(100)와 수면에 설치하여 표층수에 큰 기포를 공급하는 수차(80)를 같이 설치하되,
    나노 버블수 발생장치(100)에 배관(호스)으로 연결된 분사 장치(50)를 수차(80) 후단(기포를 포함하여 앞으로 분출되는 방향)의 수면 아래에 위치시키고 나노 버블수를 수차(80) 날개의 회전에 따라 양어장 등의 물을 교반시키는 과정에서 발생하게 되는 큰 버블(수차 생성 버블)이 위치하게 되는 수면 아래로 서서히 부상시키는 방법으로 나노 버블수를 분출하게 함을 특징으로 하는 나노 버블수 발생장치
  3. 제 1항에 있어서,
    에어 유니트(air unit)는 에어 필터와 감압 밸브가 장착되어 에어필터를 통 과한 고압의 압축공기가 감압밸브로 감압되어 적절한 압력으로 혼합 공기를 나노 버블수 발생 수조(30)에 공급함을 특징으로 하는 나노 버블수 발생장치
  4. 제 1항에 있어서,
    바이 패스 라인(E)은 나노 버블수 공급 라인(D)에 병렬로 접속하되 정압 밸브(Relief valve)(60)가 장착되어 배관 라인 내의 압력을 설정 범위 내에서 일정하게 유지하게 하게 함을 특징으로 하는 나노 버블수 발생장치
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