KR20120062289A - 오존을 이용한 정수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오폐수유입관(10)과 처리수배출관(15)을 통하여 연속적인 정수처리를 수행하는 장치에 있어서: 방전관(24)의 외주면 상으로 산소유입관(22)과 오존투입관(45)을 구비하는 내부통(20); 상기 내부통(20)의 외주면을 감싸도록 동심으로 형성되고, 다수의 다공판을 통하여 오폐수를 통과시키는 외부통(30); 상기 오폐수유입관(10)에서 오존투입관(45)이 연결되는 부분에 설치되어 오폐수에 오존을 혼입하는 인젝터(40); 및 상기 오폐수유입관(10) 상에서 인젝터(40)의 하류에 설치되는 초음파발생기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 중복적으로 설치되던 주요 기능부를 집대성하여 전체의 크기를 줄이고 사용의 간소화, 비용의 절감, 공간활용도 증대 등을 도모할 수 있다.

Description

오존을 이용한 정수처리 장치{Water purifying apparatus using ozone}

본 발명은 오존을 이용한 정수처리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방전관 주변으로 냉각수를 흘리며 오존을 발생하고 초음파 믹싱기술을 부가하여 처리 대상의 오폐수와 오존의 효율적인 접촉을 증대하는 오존을 이용한 정수처리 장치에 관한 것이다.

통상적으로 정수처리 장치는 오존발생기와 믹싱기가 분리되는 형태 및 오존발생기와 믹싱기가 일체화된 형태로 대별되기도 한다. 전자는 오존발생기의 방전부 열발생으로 별도의 냉각장치(공냉식, 수냉식)를 방전부 주위에 장착하여야 하고, 오존과 처리대상 오폐수가 잘 섞이도록 믹싱기를 별도로 설비해야 한다. 이에 따라, 비용이 증가하고 공간 확보가 별도로 필요하며 유지비용도 증가된다. 전체 효율이 저하되어 용해율이 30%에서 최대 50%를 넘지 못하여 비경제적이다. 후자는 용해를 위한 장치의 표면적을 늘이기 곤란하고 별도의 용해설비 설치 없이는 용해율이 30% 미만으로 유지된다.

이와 같이 방전에 의한 오존으로 살균하는 정수장치와 관련된 선행특허로는 한국 공개특허공보 제2000-0033350호의 "오존을 이용한 정수기", 한국 등록특허공보 제0886465호의 "오존 및 오존 수를 이용한 악취 제거 방법 및 그 시스템" 등이 알려져 있다.

한국 공개특허공보 제2000-0033350호는 물을 저장하는 물저장통; 상기 물저장통에서 배출되는 물의 유량을 체크하는 유량체크부; 상기 물에 포함된 산소를 플라즈마 방전에 의하여 오존으로 변환시켜서 상기 물을 정화, 살균 및 탈취하는 오존생성부; 상기 오존생성부를 거쳐서 공급되는 물을 고속회전시키서 배출함으로써 물속의 오존을 희석시키는 오존희석부; 상기 오존희석부에서 배출되는 물을 배출하도록 케이스의 소정위치에 설치되는 콕크; 및 상기 유량제어기로부터 출력되는 제어신호에 의하여 동작되며, 플라즈마 방전을 위한 플라즈마 고전압을 공급하는 제어부를 구비한다.

한국 등록특허공보 제0886465호는 산소를 방전 공간에 공급한 후 고압으로 방전시켜 오존을 발생시키고 상기 방전 공간에서 발생한 고열을 냉각수로 냉각하는 오존 발생 시스템(1000)과; 상기 오존 발생 시스템으로부터 냉각수와 오존이 혼합된 용존 용액을 공급받고 상기 용존 용액과 악취가스를 반응시켜 1차로 악취를 제거한 가스를 배출하고 상기 용존 용액과 악취가 혼합된 폐수를 배출하는 제 1 악취 제거기(200); 상기 제 1 악취 제거기(200)로부터 가스를 공급받아 오존을 이용하여 2차로 악취를 제거한 가스를 배출하는 제 2 악취 제거기(300); 및 상기 제 1 악취 제거기(200)로부터 배출되는 폐수를 정화 처리하여 배출하는 폐수 정화 시스템(2000)을 포함한다.

그러나, 전자의 선행기술에 의하면 정수처리 용량의 증대를 기대하기 곤란하여 가정용에 제한될 뿐 산업용 오폐수 정화에 적용하기 적절하지 않고, 후자의 선행기술에 의하면 안정성을 확보하기 위한 조치가 미흡할뿐더러 초기투자비용과 관리비용 상의 불리함이 있다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 오존발생용 방전관 주위의 열을 냉각시키기 위한 냉각수 공급부분에 초음파 오존 믹싱부를 부여하고, 처리 대상의 오폐수를 방전관 주위에 흘려 냉각기능도 하면서 라인믹스를 통하여 고농도의 오존처리를 수행하는 오존을 이용한 정수처리 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오폐수유입관과 처리수배출관을 통하여 연속적인 정수처리를 수행하는 장치에 있어서: 방전관의 외주면 상으로 산소유입관과 오존투입관을 구비하는 내부통; 상기 내부통의 외주면을 감싸도록 동심으로 형성되고, 다수의 다공판을 통하여 오폐수를 통과시키는 외부통; 상기 오폐수유입관에서 오존투입관이 연결되는 부분에 설치되어 오폐수에 오존을 혼입하는 인젝터; 및 상기 오폐수유입관 상에서 인젝터의 하류에 설치되는 초음파발생기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 내부통은 방전관 상에 세라믹소재의 박막부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 외부통은 수직다공판과 경사다공판이 교대로 반복되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따르면 상기 수직다공판과 경사다공판은 다수의 와류홈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 인젝터는 오폐수의 유속에 의한 압력차로 오존을 흡인하도록 벤츄리관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 중복적으로 설치되던 주요 기능부를 집대성하여 전체의 크기를 줄이고 사용의 간소화, 비용의 절감, 공간활용도 증대 등을 도모할 수 있다.

또한, 고효율의 초음파 라인믹스의 기술로 용해율의 극대화를 이루어 잉여 오존가스의 발생량이 미미하여 2차 처리가 필요하지 않으므로 시장 경쟁력 강화가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 요부를 단면으로 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 오폐수유입관(10)과 처리수배출관(15)을 통하여 연속적인 정수처리를 수행하는 장치에 관련된다. 재생되지 못하고 해양에 투기되는 축산폐수, 음식물 쓰레기 및 기타 오염물질을 재생하는 것으로서, 난분해 오염물질을 재생 사용함에 따라 환경처리 비용을 절감하고 수자원의 경제성을 높인다. 종래의 경우 오존발생량 대비 원수 용해율이 5~30%로 현저히 떨어지나, 본 발명은 고농도산소에 의한 오존수를 사용하여 90% 이상의 용해율을 유지함을 목표로 한다. 그리고 내부통(20)과 외부통(30)을 일체화한 구조를 택하여, 부품의 경량화, 제품의 다양화, 여타 다른 장비와의 시스템화가 용이하도록 한다.

본 발명에 따르면 내부통(20)이 방전관(24)의 외주면 상으로 산소유입관(22)과 오존투입관(45)을 구비한다. 내부통(20)은 산소유입관(22)을 통하여 산소가 유동하는 부분으로서 내면에서 방전관(24)과 접하는 동시에 외면에서 처리대상의 오폐수와 접한다. 이와 같이 처리대상물(오폐수)을 냉각수로 활용함으로 별다른 추가적 설비 없이 고효율의 성능을 유지 할 수 있다. 발생된 오존은 내부통(20)의 하류단에 연결된 오존투입관(45)을 통하여 오폐수유입관(10)으로 공급된다.

이때, 상기 내부통(20)은 방전관(24) 상에 세라믹소재의 박막부(26)를 구비한다. 세라믹 소재의 박막부(26)가 공기에 노출되므로 방전관(24)의 내구성을 향상하는 동시에 냉각기능을 수행할 수 있다.

방전관(24)의 가장 큰 문제점은 고주파 변압기에서 공급되는 높은 전압과 전류로 인해 많은 열이 발생 된다는 것이다. 장시간 방전하게 되면 많은 열을 받게 되고, 결국 방전 전극이 휘어지거나 유전체의 크랙 현상이 발생 된다. 따라서 열에 강한 재질의 전극과 유전체를 사용하는 것이 좋다. 방전관(24)에서 결로와 역류현상이 발생되면 손상을 가속화할 수 있으므로 수분을 빠른 시간 안에 건조시키도록 내부통(20)의 내부공간에 히터(도시 생략)를 더 설치할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 다수의 다공판을 통하여 오폐수를 통과시키는 외부통(30)이 상기 내부통(20)의 외주면을 감싸도록 동심으로 형성된다. 전체적으로 내부통(20)과 외부통(30)에 의한 통구조이면서 다공판으로 라인믹스화 하여 와류를 발생시켜 오존의 용해율을 높인다. 외부통(30)의 상류측에 오폐수유입관(10)이 연결되고, 하류측에 처리수배출관(15)이 연결된다.

이때, 상기 외부통(30)은 수직다공판(31)과 경사다공판(33)이 교대로 반복되도록 구성된다. 수직다공판(31)과 경사다공판(33)은 모두 직경이 작은 통공을 무수히 지니는 구조이다. 물론 외부통(30)의 상류에서 하류로 갈수록 통공의 직경이 작아지도록 차등화 하여 배치할 수도 있다. 이외에 수직다공판(31)의 간격, 경사다공판(33)의 경사각, 통공의 수량도 차등화할 수 있다.

한편, 상기 수직다공판(31)과 경사다공판(33)은 다수의 와류홈(35)을 더 구비한다. 와류홈(35)은 마치 임펠러 형태를 지니도록 좁게 절개된 구조를 사용하며, 처리대상 오폐수의 종류와 양에 따라 그 수량에 변동을 주는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 인젝터(40)가 상기 오폐수유입관(10)에서 오존투입관(45)이 연결되는 부분에 설치되어 오폐수에 오존을 혼입한다. 인젝터(40)는 발생된 오존가스를 1차 공급되는 처리대상 오폐수에 원활하게 혼입되도록 한다.

이때, 상기 인젝터(40)는 오폐수의 유속에 의한 압력차로 오존을 흡인하도록 벤츄리관을 구비한다. 벤츄리관 구조의 인젝터(40)를 오폐수유입관(10)과 오존투입관(45)의 연결부에 설치함으로 무동력으로 오존가스를 공급할 수 있다. 물론 오존투입관(45) 상에 별도의 펌프를 설치하는 것을 배제하지 않는다.

또, 본 발명에 따르면 상기 오폐수유입관(10) 상에서 인젝터(40)의 하류에 초음파발생기(50)가 설치된다. 오폐수유입관(10)에 초음파 진동을 부가하여 오폐수에 대한 오존가스의 용해율을 높이고, 이에 따라 외부통(30)를 거치는 과정에서 다시 용해하여 처리능력을 월등하게 향상시킨다. 외부통(30)에 의한 라인믹스(와류버블, 트리팩) 구조는 오존가스를 완전히 오폐수에 녹아 들게 작용하여 산화 처리능력을 증대한다.

이처럼 본 발명은 오존가스가 처리하고자 하는 대상물에 잘 접촉이 될 수 있도록 1차 인젝터(40)와, 2차 초음파발생기(50), 3차 다공판의 라인믹스를 병용하여 전체적인 용해율을 90% 이상 높인다. 그만큼 장비의 전체 크기가 작아지고, 전력사용량 등의 제반비용도 절감되며, 특히 무제한의 오폐수를 냉각수로 사용하여 연속적인 처리 능력을 향상한다. 종래와 같이 발생된 오존가스로 오존수를 만들거나 정수, 오수, 폐수 등을 처리하기 위하여 별도의 믹싱탱크나 반응 탱크를 설치하는 것은 비경제적이다.

본 발명의 장치는 콤팩트한 구조이므로 필요한 용량에 따라 병렬 또는 직렬로 연결하는 증설작업이 용이하다. 어느 경우에나 오존가스를 처리대상물과 반응함에 있어서 잘 섞이므로 잉여오존가스가 발생되지 않아 불필요한 재원낭비가 초래되지 않는다.

이와 같이, 본 발명은 전력비용 절감, 초기투자비용 감소, 관리비용 절감, 안정성 확보 등의 효과가 달성된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 오폐수유입관 15: 처리수배출관
20: 내부통 22: 산소유입관
24: 방전관 26: 박막부
30: 외부통 31: 수직다공판
33: 경사다공판 40: 인젝터
45: 오존투입관 50: 초음파발생기

Claims (5)

1. 오폐수유입관(10)과 처리수배출관(15)을 통하여 연속적인 정수처리를 수행하는 장치에 있어서:
   방전관(24)의 외주면 상으로 산소유입관(22)과 오존투입관(45)을 구비하는 내부통(20);
   상기 내부통(20)의 외주면을 감싸도록 동심으로 형성되고, 다수의 다공판을 통하여 오폐수를 통과시키는 외부통(30);
   상기 오폐수유입관(10)에서 오존투입관(45)이 연결되는 부분에 설치되어 오폐수에 오존을 혼입하는 인젝터(40); 및
   상기 오폐수유입관(10) 상에서 인젝터(40)의 하류에 설치되는 초음파발생기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 정수처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부통(20)은 방전관(24) 상에 세라믹소재의 박막부(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 정수처리 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외부통(30)은 수직다공판(31)과 경사다공판(33)이 교대로 반복되도록 구성된 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 정수처리 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 수직다공판(31)과 경사다공판(33)은 다수의 와류홈(35)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 정수처리 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 인젝터(40)는 오폐수의 유속에 의한 압력차로 오존을 흡인하도록 벤츄리관을 구비하는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 정수처리 장치.

Images