KR20110109111A

KR20110109111A - Apparatus and method for treating water by using plasma gun

Info

Publication number: KR20110109111A
Application number: KR1020100028686A
Authority: KR
Inventors: 정재우; 이현돈; 이명은; 최진수
Original assignee: 경남과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-06

Abstract

플라즈마 건을 이용한 수처리 장치는 도체로 된 전극봉으로 되어 있는 제1 전극과, 제1 전극의 외측으로 소정의 공간을 형성하고 유전 물질로 이루어진 유전체 관과, 유전체 관의 외벽에 전도성 금속 테이프로 이루어진 제2 전극과, 제1 전극과 유전체 관 사이의 반응 공간의 내부로 유입 기체를 투입되도록 하는 기체 유입구가 형성되어 있는 플라즈마 건을 포함하며, 플라즈마 건은 오폐수에 일부분이 잠겨있고, 제1 전극과 제2 전극에 전압이 인가되면, 반응 공간에 형성된 플라즈마 방전―상기 플라즈마 방전은 상기 플라즈마 건이 오폐수에 잠겨있지 않은 영역에 기체 방전을, 오폐수에 잠겨있는 영역에 액체 방전을 포함함―에 의해 화학적 활성종들이 발생하여 오폐수를 정화한다.A water treatment apparatus using a plasma gun comprises a first electrode made of a conductive electrode rod, a dielectric tube made of a dielectric material and forming a predetermined space outside the first electrode, and a first metal made of a conductive metal tape on the outer wall of the dielectric tube. A plasma gun having a second electrode and a gas inlet for introducing an inlet gas into the reaction space between the first electrode and the dielectric tube, the plasma gun being partially immersed in the waste water, When a voltage is applied to the two electrodes, chemically active species are formed by a plasma discharge formed in the reaction space, wherein the plasma discharge includes a gas discharge in an area where the plasma gun is not immersed in waste water and a liquid discharge in an area immersed in waste water. To clean up the waste water.

Description

Apparatus and Method for Treating Water by Using Plasma Gun}

본 발명은 오폐수를 정화하는 장치에 관한 것으로서, 특히 기체 방전과 액체 방전을 동시에 활용하여 오폐수를 정화하는 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for purifying wastewater, and more particularly, to a water treatment apparatus and method using a plasma gun for purifying wastewater by utilizing a gas discharge and a liquid discharge at the same time.

현재 하수 및 오폐수 처리를 위해 널리 활용되고 있는 활성 슬러지 공정은 미생물을 이용하여 수중에 존재하는 유기 오염 물질을 제거하는 공정이다.Currently, activated sludge process, which is widely used for sewage and wastewater treatment, is a process for removing organic contaminants in water using microorganisms.

활성 슬러지 공정은 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 물질을 처리하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다.The activated sludge process has a problem in that it is difficult to process hardly decomposable materials that are difficult to decompose microorganisms.

이와 같은 활성 슬러지 공정의 문제점을 극복하기 위해 펜톤 산화 공정, 오존화 공정, 자외선 조사 공정, 광촉매 공정 등과 같은 다양한 고도 처리 공정들이 개발되어 왔다. 이러한 공정들에서 난분해성 물질의 처리는 산화력이 높은 OH 라디칼, 오존 등을 발생시켜 수행하고 있다.In order to overcome the problems of the activated sludge process, various advanced treatment processes such as a fenton oxidation process, an ozonation process, an ultraviolet irradiation process, a photocatalyst process, and the like have been developed. In these processes, treatment of hardly decomposable substances is performed by generating OH radicals and ozone having high oxidizing power.

최근부터 수중에 직접적으로 전기 방전을 발생시켜 생성한 화학적 활성종들을 오염 물질 처리에 사용하는 수중 방전에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, studies on underwater discharge using chemically active species generated by direct electric discharge in water for the treatment of pollutants have been actively conducted.

수중 방전을 위해 활발하게 연구가 진행되고 있는 방전 형태는 펄스 코로나 방전과 전기 분해의 방전 기술이다.Discharge forms that are being actively studied for underwater discharge are pulse corona discharge and electrolysis discharge technologies.

펄스 코로나 방전은 가장 활발하게 연구되고 있는 방전 형태로서 방전에 의해 생성되는 화학적 활성종과 더불어 높은 전계 강도, Shock Wave 등과 같은 물리적 현상들로 인해 오염 물질 제거에 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 펄스 코로나 방전은 일반적인 오폐수가 가진 높은 전도도 조건에서 코로나 방전을 유지할 수 없으므로 현장 적용에 제한을 가질 뿐 아니라 높은 비용이 요구되는 펄스 전원 장치가 필요하다는 문제점이 있었다.Pulsed corona discharge is the most actively studied type of discharge, and has the advantage of being used for removing contaminants due to physical phenomena such as high electric field strength and shock wave along with chemically active species generated by discharge. However, since the pulse corona discharge cannot maintain the corona discharge under the high conductivity condition of general waste water, there is a problem that a pulse power supply which requires high cost is not only limited in the field application.

전기 분해 기술은 실험실 규모의 연구가 많이 진행되어 왔으나 기술적 어려움으로 인해 규모 확대가 어려운 기술로 평가된다.Although electrolysis technology has been well studied on a laboratory scale, it is difficult to scale up due to technical difficulties.

수중에 존재하는 난분해성 물질 처리와 살균 등을 위해 널리 활용되고 있는 오존 처리 공정은 전기 방전을 이용하여 오염 물질을 처리하는 대표적인 공정으로 무성 방전 형태의 방전 기술을 이용한다. 무성 방전은 100년이 넘는 적용을 통해 기술적 신뢰성을 갖춘 방전 기술로서 저렴한 전원 장치를 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.The ozone treatment process, which is widely used for the treatment and sterilization of hardly decomposable substances in water, is a representative process for treating pollutants using electric discharge, and uses a discharge technology in the form of a silent discharge. Silent discharge has the advantage of being able to utilize inexpensive power supply as a discharge technology with technical reliability through more than 100 years of application.

오존 처리 공정에서는 오존 생성과 폐수 처리가 일정한 간격의 거리를 두고 2단계 과정으로 수행된다. 즉, 전기 방전에 의해 공기나 순산소로부터 가스상 오존이 생성되는 과정(1단계)나 생성된 오존이 폐수와 접촉하여 오염 물질을 처리하는 과정(2단계)이 일정한 거리를 두고 일어나게 된다.In the ozone treatment process, ozone generation and wastewater treatment are performed in two stages at regular intervals. That is, a process (step 1) in which gaseous ozone is generated from air or pure oxygen by electric discharge (step 1), or a process (step 2) in which the generated ozone comes into contact with wastewater (step 2) occurs at a certain distance.

오존 처리 공정의 전기 방전 단계에서는 오존과 더불어 방전에 의해 다양한 화학적 활성종들(O, N, O^*, N^*, O₂ ^*, N₂ ^*, O₃ ^*, O^-, O₂ ^-, N⁺, N₂ ⁺, OH^*)을 생성시키게 된다.In the electric discharge phase of the ozonation process the various chemically active species by discharge with ozone ^{(O, N, O *,} N *, O 2 *, N 2 *, O 3 *, O -, O 2 -, N ⁺ , N ₂ ⁺ , OH ^* ).

그러나 오존 처리 공정에서 발생하는 오존을 제외한 활성 라디칼 및 이온성 물질들은 매우 불안정하여 재결합 반응을 통해 빠르게 소멸되므로 오존 접촉조로 도달하기 전에 사라지게 된다.However, active radicals and ionic substances, except ozone from the ozone treatment process, are very unstable and disappear quickly through the recombination reaction and disappear before reaching the ozone contact bath.

따라서, 오존 처리 공정과 같은 2단계 공정에서는 방전에 의해 생성되는 다양한 활성종들을 오염 물질 제거에 활용할 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, in the two-step process, such as ozone treatment process there was a problem that can not utilize the various active species generated by the discharge to remove the pollutants.

상기한 바와 같은 기존 기술이 적용상의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 플라즈마 건을 직접적으로 처리 대상 폐수에 구비한 수처리 장치에서 기체-액체 혼합 방전을 이용하여 난분해성 유기 오염 물질을 효과적으로 처리하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of application of the existing technology as described above, the present invention effectively treats hardly decomposable organic contaminants using gas-liquid mixed discharge in a water treatment apparatus equipped with a plasma gun directly in the wastewater to be treated. There is a purpose.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마 건의 유입 기체로 악취 가스를 이용함으로써 대상 시설에서 발생하는 악취를 제거하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to remove the odor generated in the target facility by using the odor gas as the inlet gas of the plasma gun.

본 발명의 또 다른 목적은 수처리 장치를 구성하는 독립적으로 작동하는 플라즈마 건을 복수개로 구성하여 하나의 플라즈마 건에 문제가 발생시 문제가 생긴 플라즈마 건을 분리하여 수리할 수 있도록 함으로써 전체 공정 운전이 방해받지 않는 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.Still another object of the present invention is to configure a plurality of independently operated plasma guns constituting the water treatment device, so that when a problem occurs in one plasma gun, the troublesome plasma gun can be separated and repaired so that the entire process operation is not disturbed. The purpose is to provide a structure that does not.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치는 도체로 된 전극봉으로 되어 있는 제1 전극; 상기 제1 전극의 외측으로 소정의 공간을 형성하고 유전 물질로 이루어진 유전체 관; 상기 유전체 관의 외벽에 전도성 금속 테이프로 이루어진 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 유전체 관 사이의 반응 공간의 내부로 유입 기체를 투입되도록 하는 기체 유입구가 형성되어 있는 플라즈마 건을 포함하며, 상기 플라즈마 건은 오폐수에 일부분이 잠겨있고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압이 인가되면, 상기 반응 공간에 형성된 플라즈마 방전―상기 플라즈마 방전은 상기 플라즈마 건이 오폐수에 잠겨있지 않은 영역에 기체 방전을, 상기 오폐수에 잠겨있는 영역에 액체 방전을 포함함―에 의해 화학적 활성종들이 발생하여 오폐수를 정화한다.Water treatment apparatus using a plasma gun according to a feature of the present invention for achieving the technical problem is a first electrode made of an electrode rod of the conductor; A dielectric tube formed of a dielectric material and forming a predetermined space outside the first electrode; A second electrode made of a conductive metal tape on an outer wall of the dielectric tube; A plasma gun having a gas inlet for introducing an inlet gas into the reaction space between the first electrode and the dielectric tube, wherein the plasma gun is partially submerged in waste water, and the first electrode and the When a voltage is applied to the second electrode, the plasma discharge is formed in the reaction space, wherein the plasma discharge includes a gas discharge in a region where the plasma gun is not immersed in waste water and a liquid discharge in a region immersed in the waste water. Active species are generated to purify waste water.

본 발명의 특징에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 방법은 도체로 된 전극봉인 제1 전극과 상기 제1 전극의 좌우측으로 소정의 공간을 둔 유전 물질이 형성되고 상기 형성된 유전 물질의 외벽에 전도성 금속 테이프로 이루어진 제2 전극이 형성된 플라즈마 건을 오폐수에 담가두는 단계; 상기 제1 전극과 상기 유전 물질 사이에 형성된 반응 공간의 내부로 유입 기체를 공급받는 단계; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하여 상기 제1 전극과 상기 유전 물질 사이에 플라즈마 방전을 형성하는 단계; 및 상기 플라즈마 방전에 의해 화학적 활성종들을 생성하여 오폐수를 정화하는 단계를 포함하며, 상기 플라즈마 방전은 상기 플라즈마 건이 오폐수에 잠겨있지 않은 영역에 기체 방전을, 상기 오폐수에 잠겨있는 영역에 액체 방전이 이루어진다.In the water treatment method using a plasma gun according to an aspect of the present invention, a dielectric material having a predetermined space on the left and right sides of the first electrode and the first electrode made of a conductor is formed, and a conductive metal tape is formed on the outer wall of the formed dielectric material. Immersing the plasma gun having the second electrode formed therein into waste water; Receiving an inlet gas into the reaction space formed between the first electrode and the dielectric material; Applying a voltage to the first electrode and the second electrode to form a plasma discharge between the first electrode and the dielectric material; And purifying the waste water by generating chemically active species by the plasma discharge, wherein the plasma discharge generates a gas discharge in a region where the plasma gun is not immersed in the waste water and a liquid discharge in a region immersed in the waste water.

본 발명의 특징에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치는 오폐수에 저장된 반응조에 담겨있는 복수개의 플라즈마 건의 각 기체 유입구를 제어하여 유입 기체의 공급량을 조절하는 가스 공급량 제어부; 각각의 플라즈마 건에 설치된 전원 공급 장치를 제어하여 각 플라즈마 건―상기 각 플라즈마 건은 도체로 된 제1 전극과 상기 제1 전극의 좌우측으로 소정의 공간을 둔 유전 물질과 상기 유전 물질의 외벽에 전도성 금속 테이프로 이루어진 제2 전극으로 구성됨―의 전압의 세기를 조절하는 전압 조절부; 및 상기 가스 공급량 제어부를 제어하여 상기 제1 전극과 상기 유전 물질 사이에 형성된 반응 공간으로 유입 기체를 공급받고, 상기 전압 조절부를 제어하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하여 상기 제1 전극과 상기 유전 물질 사이에 기체 방전과 액체 방전을 형성하며, 상기 기체 방전과 액체 방전에 의해 화학적 활성종들을 생성하여 오폐수를 정화하는 정화 공정 처리부를 포함한다.Water treatment apparatus using a plasma gun according to a feature of the present invention comprises a gas supply control unit for controlling the supply amount of the inlet gas by controlling each gas inlet of the plurality of plasma gun contained in the reaction tank stored in the waste water; Each plasma gun by controlling a power supply installed in each plasma gun, each plasma gun being conductive to a first electrode made of a conductor and a dielectric material having a predetermined space left and right of the first electrode and an outer wall of the dielectric material A voltage regulating unit configured to adjust the intensity of the voltage consisting of a second electrode made of a metal tape; And controlling the gas supply amount control unit to receive an inflow gas into a reaction space formed between the first electrode and the dielectric material, and controlling the voltage adjusting unit to apply a voltage to the first electrode and the second electrode to control the gas supply amount. A gas discharge and a liquid discharge are formed between the first electrode and the dielectric material, and the chemical active species are generated by the gas discharge and the liquid discharge to purify the waste water.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 수중에 존재하는 난분해성 유기 오염 물질과 유해 세균을 기존 수처리 장치와 비교하여 소규모 장치(플라즈마 건)를 이용하여 빠른 속도로 처리하는 효과가 있다.According to the above-described configuration, the present invention has an effect of treating the hardly decomposable organic pollutants and harmful bacteria present in the water at a high speed by using a small apparatus (plasma gun) as compared with the existing water treatment apparatus.

본 발명은 플라즈마 건의 유입 기체로 악취 가스를 활용하여 악취 성분의 플라즈마 처리 및 흡수에 의한 악취 저감 효과가 있다.The present invention utilizes the malodorous gas as an inlet gas of the plasma gun, thereby reducing the malodor by plasma treatment and absorption of the malodorous component.

본 발명은 플라즈마 건의 문제가 발생하는 경우 각각의 플라즈마 건을 분리하여 수리할 수 있어 전체 정화 공정에 방해를 주지 않고 수리가 가능한 효과가 있다.The present invention can be repaired by separating and repairing each plasma gun when a problem occurs in the plasma gun can be repaired without disturbing the entire purification process.

본 발명은 플라즈마 건에 설치된 전원 공급 장치로 저렴한 가격에 시판되고 있는 기계식 또는 전자식 네온트란스를 사용하여 간편하고 안정적인 운전이 가능하며 저렴한 시설비로 설치할 수 있는 효과가 있다.The present invention has an effect that can be installed at a low cost by using a mechanical or electronic neon transformer that is commercially available at a low price as a power supply device installed in a plasma gun.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 개별 단위의 플라즈마 건을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치를 제어하는 제어부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치의 상부 단면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치의 3차원도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 방법을 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건에서 기체 방전과 액체 방전의 영역을 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건에서 유입 기체의 유입 속도에 따라 반응 공간에 유입된 오폐수의 내부 수면이 하강된 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the plasma gun of the individual unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram briefly illustrating an internal configuration of a controller for controlling a water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the water treatment apparatus using the plasma gun according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a three-dimensional view of the water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a water treatment method using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a view showing regions of gas discharge and liquid discharge in a plasma gun according to an embodiment of the present invention. FIG.
7B is a view showing the inner surface of the wastewater introduced into the reaction space is lowered according to the inlet velocity of the inlet gas in the plasma gun according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 개별 단위의 플라즈마 건을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a plasma gun of individual units according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 복수개의 플라즈마 건(100), 기체 유입구(140), 반응조(200) 및 전원 공급 장치(300)를 포함한다. 이외에 기포를 생성하는 다공성 판(160)을 포함한다. 여기서, 다공성 판(160)은 플라즈마 건(100)에 의해 생성되는 화학적 활성종을 포함한 기체와 오폐수의 접촉 효율을 높이기 위해 플라즈마 건(100)의 하단부에 설치하여 미세한 기포를 생성시킨다.Water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of plasma gun 100, the gas inlet 140, the reaction vessel 200 and the power supply device (300). In addition, it includes a porous plate 160 for generating bubbles. Here, the porous plate 160 is installed at the lower end of the plasma gun 100 to increase the contact efficiency between the waste gas and the gas containing chemically active species generated by the plasma gun 100 to generate fine bubbles.

각각의 플라즈마 건(100)은 중심축에 방전극(110)과 방전극(110)의 외부에 유전체 관(120)과 유전체 관(120)의 외벽에 접지 전극(130)을 포함하여 무성 방전을 이용한다.Each plasma gun 100 includes a discharge electrode 110 on the central axis and a dielectric electrode 120 on the outside of the discharge electrode 110 and a ground electrode 130 on the outer wall of the dielectric tube 120 to use the silent discharge.

각각의 플라즈마 건(100)은 전선 연결이 일체형으로 구성된 덮개부(150)를 포함한다.Each plasma gun 100 includes a cover portion 150 in which wire connections are integrally formed.

방전극(110)은 스테인레스 스틸 등의 전도성이 있는 얇은 직경의 금속 재질을 가진 전극봉이다.The discharge electrode 110 is an electrode having a thin diameter metal material having conductivity such as stainless steel.

유전체 관(120)은 석영관, Prex glass 등의 유전 물질로 구성되어 유전체 관(120)의 내부에 방전극(110)이 설치된다.The dielectric tube 120 is made of a dielectric material such as quartz tube, prex glass, and the discharge electrode 110 is installed inside the dielectric tube 120.

접지 전극(130)은 유전체 관(120)의 외벽에 구성되어 구리, 스테인레스 스틸과 같은 전도성 금속 테이프를 사용한다.The ground electrode 130 is configured on the outer wall of the dielectric tube 120 using a conductive metal tape such as copper or stainless steel.

이러한 플라즈마 건(100)의 구조는 외부로부터 전압이 인가되면 방전극(110)과 유전체 관(120)의 내벽이 이루는 공간에 플라즈마 방전이 일어나게 된다.When the voltage of the plasma gun 100 is applied from the outside, plasma discharge occurs in a space formed between the discharge electrode 110 and the inner wall of the dielectric tube 120.

기체 유입구(140)는 각각의 플라즈마 건(100)에 설치되어 악취 등을 포함한 모든 기체가 유입되는 장치이다. 기체 유입구(140)에 유입되는 기체는 악취 가스를 이용하는 경우, 기체 방전에 의해 생성된 화학적 활성종들에 의한 악취의 제거 효과를 얻을 수 있으므로 악취 가스를 공급하는 것이 바람직하다.Gas inlet 140 is installed in each plasma gun 100 is a device that all the gas, including odors, etc. are introduced. When the gas flowing into the gas inlet 140 uses a malodorous gas, it is preferable to supply the malodorous gas because the effect of removing the malodor by chemically active species generated by gas discharge can be obtained.

즉, 오폐수 처리 시설은 유입수 또는 오폐수 처리 과정에서 발생한 다양한 악취로 인해 많은 민원이 발생하고 있으므로 적절한 악취 처리가 요구된다.That is, wastewater treatment facilities require a lot of complaints due to various odors generated in the inflow or wastewater treatment process, so appropriate odor treatment is required.

플라즈마 건(100)은 유입 기체로 악취 성분이 포함된 가스를 활용하면 수처리와 동시에 악취를 제거할 수 있는 효과가 있다.Plasma gun 100 has an effect that can remove the odor at the same time as the water treatment using the gas containing the odor component as the inlet gas.

악취 가스의 유기 성분은 방전 영역을 통과하면서 화학적 활성종들에 의해 산화되며 암모니아, 황화수소 등 용해도가 큰 악취 성분이 용액에 흡수되어 제거되기 때문이다.This is because the organic component of the malodorous gas is oxidized by chemically active species while passing through the discharge region, and the highly soluble malodorous components such as ammonia and hydrogen sulfide are absorbed and removed from the solution.

전원 공급 장치(300)는 각각의 플라즈마 건(100)에 설치되어 기계식 또는 전자식 네온트란스(Neon Transformer)를 사용하여 간편하고 저렴한 시설비로 안정적인 운전이 가능하다.The power supply device 300 is installed in each plasma gun 100 to enable stable operation at a simple and low cost by using a mechanical or electronic neon transformer.

반응조(200)는 수처리 장치의 외곽을 구성하며 처리 대상 오폐수와 복수개의 플라즈마 건(100)이 포함된다.The reactor 200 constitutes an outer portion of the water treatment device and includes a waste water to be treated and a plurality of plasma guns 100.

플라즈마 건(100)을 이용한 오폐수 처리의 동작 과정은 설명하면 다음과 같다. 플라즈마 건(100)은 기체 유입구(140)를 통해 유입 기체가 공급되면, 전원 공급 장치(300)를 통해 방전극(110)과 접지 전극(130)에 전압을 인가한다.Operation of the wastewater treatment using the plasma gun 100 will be described below. When the inlet gas is supplied through the gas inlet 140, the plasma gun 100 applies a voltage to the discharge electrode 110 and the ground electrode 130 through the power supply device 300.

플라즈마 건(100)은 전압이 인가되면, 방전극(110)과 유전체 관(120) 사이의 반응 공간(170)에서 플라즈마 에너지에 의해 플라즈마 방전을 일으킨다. 여기서, 플라즈마 방전은 반응 공간(170)의 오폐수가 없는 영역에 기체 방전을, 반응 공간(170)의 오폐수가 있는 영역에 액체 방전을 포함한다. 반응 공간(170)은 플라즈마 건(100)의 방전극(110)과 유전체 관(120) 사이의 플라즈마 방전 영역을 의미한다.When a voltage is applied to the plasma gun 100, the plasma gun 100 generates plasma discharge by plasma energy in the reaction space 170 between the discharge electrode 110 and the dielectric tube 120. Here, the plasma discharge includes a gas discharge in a region where no waste water is present in the reaction space 170, and a liquid discharge in a region where waste water may be present in the reaction space 170. The reaction space 170 refers to a plasma discharge region between the discharge electrode 110 and the dielectric tube 120 of the plasma gun 100.

플라즈마 건(100)은 기체 방전과 액체 방전의 혼합 방전을 통해 화학적 활성종들이 생성되고 생성된 화학적 활성종들이 오폐수와 반응하여 오폐수를 정화한다.The plasma gun 100 generates chemically active species through a mixed discharge of gas discharge and liquid discharge, and the generated chemically active species react with the wastewater to purify the wastewater.

도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치를 제어하는 제어부를 상세하게 설명한다.Referring to Figure 3 will be described in detail the control unit for controlling the water treatment device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치를 제어하는 제어부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram briefly illustrating an internal configuration of a controller for controlling a water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 수처리 장치의 내부 또는 외부에 설치되는 모듈로서, 각각의 플라즈마 건(100)과 오폐수 유입량, 유입 기체의 공급량, 전압의 세기를 제어하여 전체 수처리 공정을 수행한다.The control unit 400 according to the embodiment of the present invention is a module installed inside or outside the water treatment apparatus, and controls the plasma water 100 and the amount of wastewater inflow, the amount of inlet gas supplied, and the intensity of the voltage. Perform.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 정화 공정 처리부(410), 가스 공급량 제어부(420) 및 전압 조절부(430)를 포함한다.The controller 400 according to the exemplary embodiment of the present invention includes a purification process processor 410, a gas supply controller 420, and a voltage controller 430.

정화 공정 처리부(410)는 반응조(200)의 유입구를 조절하여 오폐수의 양을 제어하고 복수개의 플라즈마 건(100)을 제어하여 공정상에서 오폐수가 정화되는 양을 제어한다.The purification process processor 410 controls the amount of waste water by controlling the inlet of the reaction tank 200 and controls the plurality of plasma guns 100 to control the amount of waste water purified in the process.

가스 공급량 제어부(420)는 정화 공정 처리부(410)의 제어에 따라 유입 기체의 공급량을 조절하고 유입 기체의 유속에 따라 기체 방전과 액체 방전의 비율을 조절한다.The gas supply amount control unit 420 adjusts the supply amount of the inlet gas under the control of the purification process processor 410 and adjusts the ratio of the gas discharge and the liquid discharge according to the flow rate of the inlet gas.

가스 공급량 제어부(420)는 각각의 플라즈마 건(100)의 각각의 기체 유입구(140)를 제어하여 각 플라즈마 건(100)마다 유입 기체의 공급량을 조절할 수 있다.The gas supply controller 420 may control the gas inlet 140 of each plasma gun 100 to adjust the supply amount of the inlet gas for each plasma gun 100.

전압 조절부(430)는 정화 공정 처리부(410)의 제어에 따라 공급되는 전압의 세기를 조절하여 플라즈마 방전(기체 방전과 액체 방전을 포함함)의 강도를 제어한다.The voltage adjusting unit 430 controls the intensity of the plasma discharge (including gas discharge and liquid discharge) by adjusting the intensity of the voltage supplied under the control of the purification process processor 410.

전압 조절부(430)는 각각의 플라즈마 건(100)의 각각의 전원 공급 장치(300)를 제어하여 각 플라즈마 건(100)마다 전압의 세기를 조절할 수 있다.The voltage adjusting unit 430 may control the power supply device 300 of each plasma gun 100 to adjust the intensity of the voltage for each plasma gun 100.

또한, 정화 공정 처리부(410)는 가스 공급량 제어부(420)와 전압 조절부(430)를 제어하여 각 플라즈마 건(100)마다 발생하는 플라즈마 방전을 제어할 수 있다.In addition, the purification process processor 410 may control the plasma discharge generated for each plasma gun 100 by controlling the gas supply controller 420 and the voltage controller 430.

예를 들어, 수처리 장치는 반응조(200)의 유입구 영역에 위치한 플라즈마 건(100)에서 플라즈마 방전의 강도를 강하게 하고, 유출구 영역에 위치한 플라즈마 건(100)에서 플라즈마 방전의 강도를 상대적으로 약하게 하는 방식을 사용할 수 있다. 즉, 반응조(200)에서 처음에 유입되는 오폐수의 오염 물질 농도가 강하고 점차 정화되어 유출구에 가까워질수록 오염 물질 농도가 약하지는 특성을 이용한 것이다.For example, the water treatment device is a method of increasing the intensity of the plasma discharge in the plasma gun 100 located in the inlet region of the reactor 200, and relatively weak in the intensity of the plasma discharge in the plasma gun 100 located in the outlet region. Can be used. That is, the pollutant concentration of the wastewater initially introduced from the reaction tank 200 is stronger and gradually purified, so that the closer to the outlet, the less pollutant concentration is used.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치의 상부 단면도를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 장치의 3차원도를 나타낸 도면이다.4 is a cross-sectional view of a water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a view showing a three-dimensional view of the water treatment apparatus using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.

각각의 플라즈마 건(100)은 개별 단위별로 덮개부(150) 위에 장착되고 분리될 수 있도록 설치된다.Each plasma gun 100 is installed to be mounted and separated on the cover unit 150 for each unit.

각각의 플라즈마 건(100)은 별도의 전원 공급 장치(300)를 이용한다. 따라서, 하나의 플라즈마 건(100)이 고장나는 경우, 전체 수처리 공정의 운전을 방해받지 않고 고장난 플라즈마 건(100)을 분리하여 수리할 수 있다.Each plasma gun 100 uses a separate power supply 300. Therefore, when one plasma gun 100 fails, the failed plasma gun 100 can be separated and repaired without being disturbed in the operation of the entire water treatment process.

플라즈마 건(100)의 개수는 적용될 수처리 공정의 오폐수 발생량, 오염 물질 농도 등 현장 조건에 따라 설계 제작된다.The number of plasma guns 100 is designed and manufactured according to on-site conditions such as the amount of wastewater generated in the water treatment process to be applied and the concentration of pollutants.

각각의 플라즈마 건(100)은 처리 대상 폐수에 넣어서 처리되는 형태이고 독립적인 형태로 운전이 되도록 구성되어 있다.Each plasma gun 100 is configured to be put into a waste water to be treated and to be operated in an independent form.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 독립적인 형태의 플라즈마 건(100)의 구조를 선택하여 수처리 공정상의 트러블에 대해 전체 공정의 운전이 영향을 받지 않는 장점이 있다.Water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention has the advantage that the operation of the entire process is not affected by the trouble of the water treatment process by selecting the structure of the plasma gun 100 of the independent type.

수처리 장치는 오폐수 처리가 힘든 난분해성 물질이거나 오염 물질의 농도가 높은 경우 기설정된 임계치 이상으로 플라즈마 건(100)의 개수를 증가시키고 오염 물질의 농도가 낮은 경우 기설정된 임계치 이하로 플라즈마 건(100)의 개수를 감소시킬 수 있다.The water treatment apparatus increases the number of plasma guns 100 above a predetermined threshold when the waste water is difficult to treat, or when the concentration of the pollutants is high, and when the concentration of the pollutants is low, the plasma gun 100 below the preset threshold. The number of can be reduced.

도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수처리 방법을 상세하게 설명한다.Referring to Figure 6 will be described in detail the water treatment method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 건을 이용한 수처리 방법을 나타낸 도면이다.6 is a view showing a water treatment method using a plasma gun according to an embodiment of the present invention.

정화 공정 처리부(410)는 처리 대상 오폐수를 반응조(200)의 일측면에 설치된 유입구를 제어하여 반응조(200)로 유입한다(S100).The purification process processor 410 controls the inlet installed on one side of the waste water to be treated to the reaction tank 200 and flows into the reaction tank 200 (S100).

가스 공급량 제어부(420)는 정화 공정 처리부(410)의 제어에 따라 각각의 플라즈마 건(100)에 형성된 기체 유입구(140)를 제어하여 악취 가스의 유입량을 제어한다.The gas supply amount control unit 420 controls the inflow amount of the malodorous gas by controlling the gas inlet 140 formed in each plasma gun 100 under the control of the purification process processing unit 410.

전압 조절부(430)는 정화 공정 처리부(410)의 제어에 따라 각각의 플라즈마 건(100)에 형성된 전원 공급 장치(300)를 제어하여 전압의 세기를 조절하고 플라즈마 방전의 강도를 제어한다.The voltage controller 430 controls the power supply device 300 formed in each plasma gun 100 under the control of the purification process processor 410 to adjust the voltage intensity and control the intensity of the plasma discharge.

가스 공급량 제어부(420)는 각각의 플라즈마 건(100)에 형성된 기체 유입구(140)를 제어하여 악취 가스를 유입하게 되고, 전압 조절부(430)는 각각의 플라즈마 건(100)에 형성된 전원 공급 장치(300)를 제어하여 각 플라즈마 건(100)의 중심축에 설치된 방전극(110)과 유전체 관(120)의 외벽에 설치된 접지 전극(130)에 전압을 인가한다(S102).The gas supply amount control unit 420 controls the gas inlet 140 formed in each plasma gun 100 to introduce odor gas, and the voltage adjusting unit 430 is a power supply device formed in each plasma gun 100. By controlling the control unit 300, a voltage is applied to the discharge electrode 110 provided on the central axis of each plasma gun 100 and the ground electrode 130 provided on the outer wall of the dielectric tube 120 (S102).

플라즈마 건(100)의 방전극(110)과 접지 전극(130)에 전압이 인가되면, 방전극(110)과 유전체 관(120)의 내부의 반응 공간(170)에서 플라즈마 방전이 발생하게 된다.When voltage is applied to the discharge electrode 110 and the ground electrode 130 of the plasma gun 100, plasma discharge occurs in the reaction space 170 inside the discharge electrode 110 and the dielectric tube 120.

방전이 일어나는 반응 공간(170)에 기체를 공급하게 되면 기체 방전이 발생하게 되며(S104), 유입되는 기체의 조성에 따라 산소 라디칼, 질소 라디칼, 오존, OH 라디칼 등과 같은 화학적 활성종들이 발생하게 된다(S106).When gas is supplied to the reaction space 170 in which the discharge occurs (S104), chemically active species such as oxygen radicals, nitrogen radicals, ozone and OH radicals are generated according to the composition of the gas introduced therein. (S106).

플라즈마 건(100)의 끝단은 수용액과 접촉하고 있는데 수용액과 접촉하는 영역에서 액체 방전이 일어나게 된다(S104).The tip of the plasma gun 100 is in contact with the aqueous solution, but the liquid discharge occurs in an area in contact with the aqueous solution (S104).

액체 방전은 방전극(110)의 끝단과 접지 전극(130)과 접촉하고 있는 물층이 동시에 접지 전극(130)과 같이 작용하므로 방전극(110)과 물층에서 일어나는 방전이다. 이러한 액체 방전은 기체 방전에서 생성되는 화학적 활성종들과 다른 성분의 OH 라디칼, 과산화수소 등의 화학적 활성종들이 추가로 생성된다(S106).The liquid discharge is a discharge occurring in the discharge electrode 110 and the water layer because the water layer in contact with the end of the discharge electrode 110 and the ground electrode 130 acts like the ground electrode 130 at the same time. The liquid discharge further generates chemically active species, such as OH radicals and hydrogen peroxide of other components, generated from the gas discharge (S106).

이와 같이, 본 발명의 수처리 장치는 기체 방전과 액체 방전을 통해 다양한 화학적 활성종들이 생성되어 반응성이 커지므로 오염 물질 처리에 유리한 장점이 있다.As such, the water treatment apparatus of the present invention has an advantage of treating pollutants since various chemically active species are generated through gas discharge and liquid discharge to increase reactivity.

본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치는 기체 방전과 액체 방전을 동시에 발생할 수 있도록 플라즈마 건(100)이 반응조(200)의 오폐수에 일부분이 잠겨있고, 각 플라즈마 건(100)마다 기체 유입구(140)와 전원 공급 장치(300)를 가지고 있다.In the water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention, the plasma gun 100 is partially submerged in the waste water of the reaction tank 200 so that the gas discharge and the liquid discharge can be generated at the same time, and the gas inlet 140 for each plasma gun 100. And a power supply 300.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 기체 유입구(140)를 통해 악취 가스가 유입되면 악취 가스의 유입 속도에 따라 반응 공간(170)에 유입된 오폐수의 내부 수면이 하단부로 밀려나면서 반응 공간(170)의 오폐수가 없는 영역에서 기체 방전(180)이 일어나고, 반응 공간(170)의 오폐수가 있는 영역에서 액체 방전(190)이 일어난다. 여기서, 내부 수면은 유전체 관(120) 내부로 유입된 오폐수의 수면을 의미한다. 따라서, 플라즈마 건(100)은 악취 가스의 유입 속도에 따라 기체 방전(180)과 액체 방전(190)의 비율이 조절되는 것이다.As illustrated in FIGS. 7A and 7B, when the malodorous gas is introduced through the gas inlet 140, the inner surface of the wastewater introduced into the reaction space 170 is pushed to the lower end according to the inflow rate of the malodorous gas, and the reaction space ( A gas discharge 180 occurs in a region where there is no waste water of 170, and a liquid discharge 190 occurs in a region where waste water of the reaction space 170 exists. Here, the inner surface of the water refers to the surface of the waste water introduced into the dielectric tube 120. Accordingly, the ratio of the gas discharge 180 and the liquid discharge 190 is adjusted according to the inflow rate of the malodorous gas in the plasma gun 100.

수처리 장치는 기체 방전(180)과 액체 방전(190)에 의해 다양한 화학적 활성종들이 발생하고 이러한 화학적 활성종들과 오폐수가 반응하여 오염 물질이 정화되며, 정화된 수용액이 유출구를 통해 배출된다(S108).In the water treatment apparatus, various chemically active species are generated by the gas discharge 180 and the liquid discharge 190, and the chemically active species react with the wastewater to purify the contaminants, and the purified aqueous solution is discharged through the outlet (S108). ).

악취 가스나 공기 등과 같은 유입 기체는 기체 유입구(140)를 통해 플라즈마 건(100)으로 유입되어 기체 방전(180)과 액체 방전(190)을 통해 라디칼, 이온성 물질, O₃와 같은 다양한 화학적 활성종들을 생성시킨다.Inlet gas, such as odor gas or air, is introduced into the plasma gun 100 through the gas inlet 140 and various chemical activities such as radicals, ionic substances, and O ₃ through the gas discharge 180 and the liquid discharge 190. Generate species.

또한, 악취 가스의 유기 성분은 반응 공간(170)을 통과하면서 화학적 활성종들과 반응하여 산화되고, 방전에 의해 제거되지 않은 악취 성분(암모니아, 황화수 등 용해도가 큰 악취 성분)은 방전 영역을 통과한 후, 수용액과의 흡수 반응에 의해 추가로 제거된다.In addition, the organic component of the malodorous gas reacts with the chemically active species while being oxidized while passing through the reaction space 170, and the malodorous component (a malodorous component having high solubility such as ammonia and sulphide) that has not been removed by discharge discharges the discharge region. After passing through, it is further removed by an absorption reaction with an aqueous solution.

기존의 오존 처리 공정은 가스상 오존 생성과 오존 오폐수 접촉에 의한 오염 물질 제거의 2단계 공정인데 반해, 본 발명의 수처리 공정은 화학적 활성종 생성과 오폐수 처리가 동시에 일어나는 1단계 공정으로 전기 방전에 의해 생성된 다양한 화학적 활성종 중 체류 시간이 짧은 라디칼, 이온성 물질 등의 활성종들도 오염 물질 처리에 이용할 수 있는 장점이 있다.Conventional ozone treatment process is a two-stage process of generating gaseous ozone and removing contaminants by contact with ozone wastewater, whereas the water treatment process of the present invention is a one-step process in which chemically active species are generated and wastewater treatment is simultaneously generated by electric discharge. Among the various chemically active species, active species such as radicals and ionic substances having short residence times also have advantages in treating contaminants.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 그리고/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention, a recording medium on which the program is recorded, and the like. Such implementations may be readily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims

A first electrode made of a conductive electrode rod;
A dielectric tube formed of a dielectric material and forming a predetermined space outside the first electrode;
A second electrode made of a conductive metal tape on an outer wall of the dielectric tube; And
A plasma gun having a gas inlet for introducing an inlet gas into the reaction space between the first electrode and the dielectric tube,
The plasma gun is a plasma discharge formed in the reaction space when the voltage is applied to the first electrode and the second electrode-the plasma discharge is a gas discharge in the region where there is no waste water of the reaction space, the waste water of the reaction space Containing a liquid discharge in a region of the presence thereof, wherein the chemically active species are generated to purify the waste water.

The method of claim 1,
And a plurality of plasma guns immersed in a reaction vessel in which waste water is stored, and each plasma gun has a separate power supply device.

The method of claim 1,
The ratio of the gas discharge and the liquid discharge is controlled by controlling the flow rate of the inlet gas supplied to each plasma gun.

The method of claim 1,
The plasma gun increases the number of plasma guns above a predetermined threshold when the pollutant concentration of the wastewater is high, and reduces the number of plasma guns below a predetermined threshold when the pollutant concentration is low. Water treatment device.

The method according to any one of claims 1 to 4,
The inlet gas is a water treatment device, characterized in that to use a gas containing a malodorous component.

In the water treatment method using a plasma gun in a water treatment apparatus for purifying waste water, the water treatment apparatus,
A reaction tank in which waste water is stored in a plasma gun in which a first electrode, which is an electrode rod made of a conductor, and a dielectric material having a predetermined space left and right sides of the first electrode are formed, and a second electrode made of a conductive metal tape is formed on an outer wall of the formed dielectric material. Soaking in;
Receiving an inlet gas into a reaction space formed between the first electrode and the dielectric material;
Applying a voltage to the first electrode and the second electrode to form a plasma discharge between the first electrode and the dielectric material; And
Generating chemically active species by the plasma discharge to purify the waste water,
The plasma discharge is a water treatment method characterized in that the gas discharge in the region where there is no waste water in the reaction space, the liquid discharge in the region where the waste water in the reaction space.

The method of claim 6,
The plasma gun is composed of a plurality, each plasma gun has a separate power supply characterized in that the water treatment method.

The method of claim 6,
Controlling a ratio of the gas discharge to the liquid discharge by controlling an inflow flow rate of the inflow gas;
Water treatment method comprising a further.

In the water treatment apparatus using a plasma gun for purifying waste water,
A gas supply amount control unit controlling gas supply ports of the plurality of plasma guns contained in the reaction tank stored in the waste water to adjust the supply amount of the inlet gas;
Each plasma gun by controlling a power supply installed in each plasma gun, each plasma gun being conductive to a first electrode made of a conductor and a dielectric material having a predetermined space left and right of the first electrode and an outer wall of the dielectric material A voltage regulating unit configured to adjust the intensity of the voltage consisting of a second electrode made of a metal tape; And
The inlet gas is supplied to the reaction space formed between the first electrode and the dielectric material by controlling the gas supply control unit, and the voltage adjusting unit is controlled to apply a voltage to the first electrode and the second electrode to control the gas supply amount. Purification process processing unit for forming a gas discharge and a liquid discharge between the electrode and the dielectric material, and generates chemical active species by the gas discharge and liquid discharge to purify the waste water
Water treatment apparatus comprising a.

10. The method of claim 9,
The gas supply amount control unit controls the flow rate of the inlet gas to adjust the ratio of the gas discharge and the liquid discharge.

10. The method of claim 9,
The purifying process processor controls the gas supply amount control unit to change the supply amount of the inlet gas for each plasma gun, and controls the voltage adjusting unit to change the intensity of the voltage for each plasma gun so that the gas discharge and the liquid are different. A water treatment device, characterized in that to control the intensity of the discharge.