KR20130015361A - 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치 - Google Patents

기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 및 선회류 유동으로 발생된 캐비테이션 기포를 이용하여 기체상 및 액체상 악취를 정화하는 악취제거장치에 관한 것이다. 본 발명은 실시예로, 유체가 주입되는 메인주입관, 상기 메인주입관에 연통되며 상기 유체에 악취공기를 주입하는 악취주입관, 상기 메인주입관을 통하여 주입된 유체가 선회류를 형성하며 캐비테이션 기포를 발생시키는 기포발생부, 상기 기포발생부에서 배출되는 유체가 충돌되어 상기 캐비테이션 기포가 파괴되면서 유동되며 배출되는 배출공간을 형성하는 하우징부 그리고 상기 하우징부에 구비되며, 상기 배출공간에서 캐비테이션 기포의 활성을 촉진하는 초음파 진동자를 포함하고, 상기 기포발생부는 주입된 유체가 선회류를 형성하는 본체부와, 상기 본체부의 일측에 연통되어 있으며 상기 본체부보다 작은 내경을 가지며, 외주면에는 상기 배출공간으로 유체가 배출되는 배출구들이 형성되어 있는 복수의 연장부를 포함하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치를 제시한다.

Description

기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치{Apparatus for offensive odor treatment both in gaseous and liquid phase}
본 발명은 초음파 및 선회류 유동을 포함하여 수력학적으로 발생된 캐비테이션 기포를 이용하여 기체상 및 액체상 악취를 정화하는 악취제거장치에 관한 것이다.
유동하는 액체 속에서 유속의 증가나 압력의 감소로 유체의 압력이 부분적으로 증기압 이하로 저하했을 때 액체가 증발하여 기포가 발생한다. 이와 같이 액상이 기상으로 상변화를 하고, 액상과 기상이 공존하는 2상 유동현상을 캐비테이션(cavitation)이라 한다. 발생된 캐비테이션 기포는 유속의 감소에 따라 수축, 재팽창, 파괴의 과정을 거쳐 소멸되며, 기포의 중심에 형성되는 공기 공간은 대략 5,000K, 500기압의 고온 고압으로 형성되고, 기포의 성장 및 파괴 시 반응성 높은 라디칼이 생성되는 것으로 알려져 있다.
한편, 악취는 사람에게 불쾌감을 주는 냄새로, 사람의 신경계통에 자극을 주는 기체이다. 구체적으로 대한민국에서는 암모니아(NH3), 메틸메르캅탄(CH3SH), 황화수소(H2S), 황화메틸((CH3)2S), 이황화메틸((CH3)2S2), 트리메틸아민((CH3)3N), 아세트알데히드(CH3CHO), 스티렌(C6H5CH=CH2), 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 악취를 유발하는 물질로 지정하고 있다.
이러한 악취유발물질은 다양한 발생원에서 생성되는데, 하수처리장, 분뇨 또는 축산폐수처리장, 쓰레기 매립장, 퇴비공장, 화학공장, 식품 생산공장을 포함한 각종 제조업, 도심지 음식점 등이 있다. 이 중 하수처리장, 분뇨 또는 축산폐수처리장, 쓰레기 매립장은 현대 생활에서 반드시 요구되는 기초생활시설이면서, 발생된 악취로 인해 설치장소 주변의 민원이 끊이지 아니하여 악취문제의 효과적인 해결이 요구되는 실정이다.
종래의 기술에 따른 악취제거장치는 연소방식, 산화방식, 세정방식 등 다양한 방식으로 제시되어 왔다. 그러나 다양한 악취발생물질에 대한 범용성 문제, 설치비용 및 운용비용의 문제, 처리 과정 중 발생되는 폐약액에 따른 2차 오염원 발생 문제 등을 가진다.
대한민국 등록특허공보 제10-1036019호 (오수의 오염물질 여과장치) 2011.05.23. 대한민국 등록특허공보 제10-1036018호 (오수의 오염물질 여과기 및 이를 이용한 여과장치) 2011.05.23. 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0109903호 (미세기포 발생장치, 이를 이용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법) 2009.10.21. 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0127582호 (캐비테이션에 의한 슬러지의 가용화를 이용한 하수고도처리방법) 2010.12.06.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 캐비테이션 기포의 생성 효율을 크게 증대시키고, 캐비테이션 기포를 이용한 악취발생물질의 제거 효율을 증대시키며, 악취발생물질의 열분해 처리와 활성 라디칼에 의한 산화 처리가 저렴한 비용으로 이루어지게 하는 목적을 갖는다.
또한, 대규모의 악취폐수를 처리할 때에 충분한 체류시간을 확보할 수 있도록 하여 캐비테이션 기포에 의한 열분해 및 산화분해 효율을 향상시키도록 하는 목적을 갖는다.
상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 유체가 주입되는 메인주입관, 상기 메인주입관에 연통되며 상기 유체에 악취공기를 주입하는 악취주입관, 상기 메인주입관을 통하여 주입된 유체가 선회류를 형성하며 캐비테이션 기포를 발생시키는 기포발생부, 상기 기포발생부에서 배출되는 유체가 충돌되어 상기 캐비테이션 기포가 파괴되면서 유동되며 배출되는 배출공간을 형성하는 하우징부 그리고 상기 하우징부에 구비되며, 상기 배출공간에서 캐비테이션 기포의 활성을 촉진하는 초음파 진동자를 포함하고, 상기 기포발생부는 주입된 유체가 선회류를 형성하는 본체부와, 상기 본체부의 일측에 연통되어 있으며 상기 본체부보다 작은 내경을 가지며, 외주면에는 상기 배출공간으로 유체가 배출되는 배출구들이 형성되어 있는 복수의 연장부를 포함하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치를 제시한다.
다른 실시예로, 유체가 주입되는 메인주입관, 상기 메인주입관에 연통되며 상기 유체에 악취공기를 주입하는 악취주입관, 상기 메인주입관을 통하여 주입된 유체가 선회류를 형성하며 캐비테이션 기포를 발생시키는 기포발생부, 상기 기포발생부에서 배출되는 유체가 충돌되어 상기 캐비테이션 기포가 파괴되면서 유동되며 배출되는 하우징부 그리고 상기 메인주입관에 장착되며, 상기 메인주입관을 통과하는 유체에 캐비테이션 기포 발생을 촉진하는 초음파 진동자를 포함하고, 상기 기포발생부는 주입된 유체가 선회류를 형성하는 본체부와, 상기 본체부의 일측에 연통되어 있으며 상기 본체부보다 작은 내경을 가지며, 외주면에는 상기 배출공간으로 유체가 배출되는 배출구들이 형성되어 있는 복수의 연장부를 포함하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치를 제시한다.
이러한 실시예들에서, 상기 연장부는 상기 본체부에서 연장되는 제1관, 상기 제1관에서 연장되며 상기 제1관보다 내경이 좁은 오목부 및 상기 오목부에서 연장되며 상기 제1관과 동일한 내경을 가지는 제2관을 포함하고, 상기 오목부의 양단부는 상기 제1관과 상기 제2관의 내경에 맞추어 길이방향에 따라 단면적이 증대될 수 있다.
또한, 상기 메인주입관에는 벤츄리관이 연결되고, 상기 악취주입관은 상기 벤츄리관을 통과하는 유체에 악취공기를 주입할 수 있다.
또한, 상기 악취주입관이 연결된 지점과 상기 기포발생부 사이의 상기 메인주입관에 설치되고, 악취가스를 함유하는 유체가 충돌되면서 상기 유체를 선회시켜 상기 악취가스와 유체를 혼합하는 혼합부재가 더 포함될 수 있다.
이때, 상기 혼합부재는 상기 메인주입관의 중심을 기준 축으로 하여 어느 한 방향으로 꼬아진 적어도 한 쌍의 스크류를 포함하고, 어느 한 스크류는 이웃하는 스크류와 비연속적으로 접하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 스크류는 적어도 1/4 회전으로 꼬아지도록 구성될 수 있다. 또한, 어느 한 스크류의 일단에 접하는 이웃하는 스크류의 타단은 서로 90°로 엇갈리도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배출공간에서 토출된 유체의 낙하를 지연시키는 낙하지연부를 더 포함하고, 상기 낙하지연부는 상기 유체의 낙하지점에 경사지게 설치되어 있으며, 하단부에는 제1유출구가 형성되어 있는 적어도 하나의 제1경사판과, 상기 제1경사판의 아래에 이격되면서 상기 제1경사판과 반대로 경사져 있고, 하단부에는 제2유출구가 형성되어 있는 제2경사판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 악취가스에 함유된 악취발생물질을 제거하는 캐비테이션 기포를 대량으로 발생시켜 악취제거 효율을 증대시키는 효과를 갖는다. 구체적으로 연장부의 굴곡진 구성을 통하여 캐비테이션 기포의 제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 더하여, 초음파에 의한 캐비테이션과 선회류 유동을 포함하여 수력학적으로 발생된 캐비테이션의 조합으로 캐비테이션 기포의 발생 효율을 극대화하고, 이로써 수용성 악취발생물질과 난용성 악취발생물질의 제거 효율이 크게 증대되는 효과를 갖는다.
또한, 혼합부재로 악취가스와 유체의 혼합 효율이 증대되므로 악취가스의 제거 효율이 크게 향상된다. 또한, 본 발명은 기체상 악취뿐만 아니라 액체상에서 발생하는 악취도 효과적으로 처리 가능하여 범용성이 향상되는 장점을 갖는다. 한편, 유체를 순환함으로써 악취제거효율을 더욱 상승시킬 수도 있다. 나아가 저류조에서 캐비테이션 기포와 악취발생물질을 포함하는 저장수가 머물며 악취발생물질의 열분해 및 산화분해의 효율이 증대된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 주요부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 채용된 기포발생부와 하우징부의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 4는 도 1에 채용된 벤츄리관을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 5는 도 1에 채용된 혼합부재를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 채용된 혼합부재의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치를 개략적으로 나타낸 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른, 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용한다.
도 1과 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치의 개략적인 구성이 나타나 있다.
한 실시예에 따르면 악취제거장치(10)는 유체가 주입되는 메인주입관(1), 상기 메인주입관(1)에 연통되며 상기 유체에 악취공기를 주입하는 악취주입관(2), 상기 메인주입관(1)을 통하여 주입된 유체가 선회류를 형성하며 캐비테이션 기포를 발생시키는 기포발생부(3), 상기 기포발생부(3)에서 배출되는 유체가 충돌되어 상기 캐비테이션 기포가 파괴되면서 유동되며 배출되는 배출공간(41)을 형성하는 하우징부(4) 그리고 상기 하우징부(4)에 구비되며, 상기 배출공간(41)에서 캐비테이션 기포의 활성을 촉진하는 초음파 진동자(5)를 포함한다.
메인주입관(1)을 통하여 유체가 공급된다. 이때, 유체는 수돗물과 같이 깨끗하게 처리된 물일 수 있으며, 물에는 악취제거효과가 있는 통상의 탈취제, 산화제, 흡착제 등이 더 함유될 수 있다. 유체는 유체저장탱크(T1)에서 제공되며, 유체펌프(P1)에 의하여 가압될 수 있다. 또는 후술되는 바와 같이 본체(8)의 저장조(81)에서 제공될 수 있다.
악취주입관(2)은 악취가스의 발생원에 연결되거나 또는 수집된 악취가스가 저장된 가스저장탱크(T2)에 연결되며, 악취주입관(2)은 메인주입관(1)에 연결되어 유체에 악취가스를 주입하거나, 직접 하우징부(4)에 연결되어 배출공간(41)에 악취가스를 주입할 수 있다. 이때, 악취주입관(2)을 통과하는 악취가스는 기체펌프(P2)에 의하여 가압될 수 있다.
한편, 기포발생부(3)와 하우징부(4)는 서로 결합되어 캐비테이션 발생기를 구성한다.
기포발생부(3)는 주입된 유체가 선회류를 형성하는 본체부(34)와, 이 본체부(34)의 일측에 연통되어 있는 복수의 연장부(33)를 포함한다. 본체부(34)는 원통 형상의 내부공간을 가짐에 따라, 메인주입관(1)을 통해 원형 내부 단면의 원주 방향으로 주입된 유체가 내벽을 타고 유동되며, 도 3에서 실선 화살표로 표시한 바와 같이 선회류를 형성한다. 선회류에 의하여 유속이 증가되고, 그에 따라 유체 내부의 압력이 낮아지며 캐비테이션 기포가 발생되기 시작된다. 본체부(34)의 내부로 유체가 지속 유입됨에 따라 본체부(34) 내부의 유체는 연장부(33)로 이동된다. 연장부(33)는 본체부(34)보다 작은 내경을 가짐에 따라 연장부(33)의 내부의 선회류는 더욱 증대된다. 따라서 유체의 내부 압력이 더욱 낮아지고 캐비테이션 기포가 더욱 활발히 생성된다.
연장부(33)의 외주면에는 복수의 배출구(31)가 형성된다. 배출구(31)에는 유체의 분사 속도를 증대시기 위한 노즐이 구비될 수 있다. 이러한 연장부(33)는 복수가 구비됨에 따라 배출구(31)들을 통하여 빠져나가는 유량을 증대시킬 수 있다. 이 경우, 많은 양의 악취 공기 또는 악취수를 신속하게 처리하기 적합한 것이다.
나아가, 연장부(33)는 본체부(34)의 하부로 연장되는 제1관(331), 상기 제1관(331)에서 연장되며 상기 제1관(331)보다 내경이 좁은 오목부(332) 및 오목부(332)에서 연장되며 상기 제1관(331)과 동일한 내경을 가지는 제2관(333)을 포함한다. 오목부(332)에 의하여 연장부(33)의 내부 공간은 중간이 잘록한 원통 형상을 갖는다. 또한, 오목부(332)의 양단부는 각각은 제1관(331) 및 제2관(333)의 내경에 맞추어 길이 방향에 따라 단면적이 증대된다. 이러한 오목부(332) 양단의 단면적의 변화로 연장부(33) 내부의 공간은, 완만한 단면적 변화가 있게 된다. 이로써 난류의 발생이 최대화 되어 마이크로 버블이 더욱 발생된다.
배출구(31)는 제1관(331)과 오목부(332)의 연결부분의 둘레와, 제2관(333)의 둘레에 형성된다. 연장부의 내부로 유동된 유체는 잘록한 오목부를 통과하기 위하여 내부 압력이 증대된다. 제1관(331)과 오목부(332) 사이에 배출구들(31)이 형성됨에 따라 일부의 유체는 배출구로 배출되고, 그에 따라 오목부에서 유체 압력의 증대를 저감할 수 있다. 제2관(333)의 내부로 진입한 유체는 제2관(333)의 원통형 내부 공간을 따라 선회되며 제2관(333)의 배출구들(31)에서 하우징부(4)를 향하여 배출된다.
연장부(33)는 오목부(332)로 인하여 길이를 길게 하더라도 내부의 압력 저하를 줄일 수 있게 된다. 또한 연장부(33)가 길게 형성됨에 따라 하우징부(4)가 형성하는 배출공간도 길게 형성할 수 있으므로, 하우징부(4)의 내부로 유입되는 악취 공기의 처리 시간을 길게 할 수 있다. 그 결과, 악취 성분의 처리 효능이 증대된다.
유체는 배출구(31)를 이격되게 감싸고 있는 하우징부(4)에 의하여 형성된 배출공간(41)으로 분사되고, 분사된 기체는 하우징부(4)의 내벽면에 충돌되면서 유체에 함유된 캐비테이션 기포가 그 충격에 의하여 일부 파괴된다. 이후, 유체는 배출공간의 개방된 일측으로 배출된다.
또한, 기포발생부(3)의 내벽면, 즉 본체부(34)와 연장부(33)의 내부에는 홈(32)이 더 형성될 수 있다. 홈(32)은 기포발생부(3)의 내부에서 음압으로 인한 캐비테이션 기포 발생량을 증대시키고, 생성된 캐비테이션 기포와 충돌되면서 더욱 미세한 캐비테이션 기포를 생성하는 것이다. 이러한 홈은 선회류의 회전방향에 따라 내벽의 원주방향, 원주방향과 수직된 방향 또는 격자 모양을 돌기로 형성될 수 있다.
메인주입관에 악취주입관이 연결됨에 따라, 유체에 미리 악취가스가 주입되어 있다. 악취가스를 포함하는 유체가 함께 기포발생부에서 선회류를 형성하면서 캐비테이션 기포의 내부에 악취가스의 악취발생물질이 포집된다. 발생된 캐비테이션 기포의 기체공간 내부에 포집된 악취발생물질은 기체공간의 고온, 고압의 조건에 의해 열분해 처리된다. 예를 들면, 상기 열분해 처리과정에서 냄새유발물질들은 NO2, SO2, CO2, H2O 등의 형태로 열에 의한 열분해 및 산화가 이루어지고, 유체에 용해되거나 처리공기와 함께 배출된다. 이러한 열분해 처리는 캐비테이션 기포 표면이 소수성이기에 캐비테이션 기포의 기체공간으로 쉽게 휘발되어 포집되는 휘발성 악취발생물질의 처리에 유리한 것이다.
또한, 캐비테이션 기포의 기체공간의 주변에 형성되는 계면공간에서 반응성이 높은 하이드록시 라디칼(hydroxy radical,OH·), 과산화수소(H2O2), 하이드로퍼옥시 라디칼(hydroperoxy radical, HO2·), 수퍼옥사이드 라디칼(superoxide radical,O2 -·) 등의 라디칼이 생성되고 이들의 강력한 산화반응에 의하여 악취발생물질이 산화분해된다. 이러한 계면공간에서는 기체공간의 고온이 전달되어 열분해 처리와 산화분해 처리가 함께 이루어질 수 있다. 이러한 계면공간에서는 캐비테이션 기포의 기체공간에 포집되지 못하고 기체공간에서 빠져나오는 비휘발성 악취발생물질의 산화 분해가 촉진된다.
유체가 기포발생부에서 분사되어 하우징부의 내벽면에 충돌하면, 캐비테이션 기포가 파괴되면서 물질전달에 의하여 라디칼의 활성이 증대되어 전술된 악취발생물질의 제거 효율을 높일 수 있게 된다.
한편, 일부 악취가스는 배출공간(41)에 직접 주입되어 배출공간(41)에 분사된 캐비테이션 기포를 함유하는 유체에 의하여 악취발생물질이 제거될 수 있다. 유체에 함유된 일부 캐비테이션 기포가 하우징부의 내벽면과 충돌되며 붕괴하여 유체의 라디칼이 크게 활성화 된다. 이러한 유체와 주입된 악취가스가 혼합되며 접촉 면적이 증대되어 악취발생물질이 산화 처리되거나 남은 캐비테이션 기포에 포집되면서 열분해 처리된다.
또한, 초음파 진동자(5)는 배출공간(41)에서 캐비테이션 기포의 활성을 촉진한다. 초음파 진동자(5)는 실린더 형태일 수 있으며, 배출공간을 형성하는 하우징부에 장착된다. 초음파 진동자(5)는 배출공간(41)에 분사된 액체에 초음파를 조사하여 캐비테이션 기포를 생성하게 한다. 이로써 기포발생부에서 생성된 캐비테이션 기포에 더하여 배출공간에서도 초음파 조사에 의한 캐비테이션 기포가 추가적으로 발생되므로, 전술된 캐비테이션 기포의 성장 및 파괴에 의한 악취발생물질의 열분해 및 산화분해가 더욱 활발하게 촉진된다. 따라서 캐비테이션 기포에 의한 악취발생물질의 제거 효율이 상승된다.
본 발명의 다른 실시예는 메인주입관, 악취주입관, 기포발생부, 하우징부 그리고 메인주입관에 장착되는 초음파 진동자를 포함한다. 이때, 메인주입관, 악취주입관, 기포발생부 및 하우징부는 전술된 실시예와 기능 및 작용이 동일하다. 다른 실시예에 따른 악취제거장치의 특징은, 메인주입관(1)에 초음파 진동자(5)가 구비되는 점이다.
메인주입관(1)에 구비된 초음파 진동자(5)는 관으로 형성되고, 상기 관이 메인주입관의 일부를 구성할 수 있다. 즉, 메인주입관(1)이 형성하는 유로 중 일부가 초음파 진동자(5)로 형성된다. 또는 초음파 진동자는 메인주입관의 외주면을 감싸도록 구성할 수도 있다. 이로써, 기포발생부에 유체가 주입되기 전에 유체에 기포가 미리 생성되어 캐비테이션 기포의 생성이 더욱 촉진된다.
나아가, 초음파 진동자(5)는 악취주입관(2)과 메인주입관(1)이 연결되는 지점과 기포발생부(3) 사이의 메인주입관(1)에 연결될 수 있다. 이 경우, 악취가스가 주입된 유체가 초음파 진동자(5)를 통과하게 된다. 초음파 진동자에 의하여 캐비테이션 기포가 생성되면서, 캐비테이션 기포의 기체공간 및 계면공간에 악취발생물질이 포집되므로, 악취발생물질의 처리 효과가 증대된다. 한편, 초음파 진동자는 기포발생부와 메인주입관 모두에 설치될 수 있다.
도 1 내지 도 2 그리고 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 악취제거장치의 메인주입관(1)에는 벤츄리관(6)이 연결되고, 악취주입관(2)은 상기 벤츄리관(6)을 통과하는 유체에 악취공기를 주입하도록 구성될 수 있다.
기포발생부(3)에서 선회류에 의한 캐비테이션 기포의 생성량을 증대시키기 위해서는 기포발생부에 주입되는 유체의 압력이 큰 것이 유리하다. 따라서 메인주입관(1)에 흐르는 유체는 유체펌프(P1)로 가압될 수 있다. 메인주입관(1)을 통과하는 가압된 유체에 악취가스를 주입하려면 악취가스의 압력이 유체의 압력보다 높을 것이 요구되므로, 악취가스는 기체펌프(P2)를 통하여 가압할 필요가 있게 된다. 이때, 악취가스에 요구되는 압력을 낮추기 위하여 벤츄리관(6)이 사용된다.
메인주입관(1)에 벤츄리관(6)을 직렬 또는 병렬로 연결하고, 유속이 증대되며 압력이 저하되는 직경이 작은 채널(61)에 악취주입관(2)이 연결된다. 따라서 벤츄리관(6)을 통과하면서 압력이 낮아진 유체의 내부에 주입되는 악취가스의 압력을, 벤츄리관이 없는 경우에 요구되는 악취가스의 압력에 비하여 낮출 수 있다. 낮아진 악취가스의 주입 압력에 따라 악취가스를 가압하는 기체펌프의 용량 및 그 작동 에너지를 낮출 수 있게 된다.
또한, 직렬 혹은 병렬 연결된 벤츄리관(6)을 통과하는 유체는 좁은 채널의 출구 부분에서 낮은 압력으로 확산됨에 따라 수력학적 캐비테이션(Hydrocavitation)에 의해 캐비테이션 기포의 발생이 촉진된다. 따라서 악취가스의 처리 효율의 상승이 이루어진다. 이는 기포발생부에서 선회류에 의한 캐비테이션(Vortex cavitation)에 기인한 캐비테이션 기포와 병행되어, 장치 전체에서 캐비테이션 기포 발생 효율이 증대되는 것이다.
한편, 도 1 내지 도 2 및 도 5 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 악취제거장치에는 상기 악취주입관(2)이 연결된 지점과 상기 기포발생부(3) 사이의 상기 메인주입관(1)에 설치되고, 악취가스를 함유하는 유체가 충돌되면서 상기 유체를 선회시켜 상기 악취가스와 유체를 혼합하는 혼합부재(7)가 더 포함될 수 있다.
혼합부재(7)는 유체와 악취가스의 혼합 효율을 증대시키는 것으로, 악취가스를 잘게 쪼개 캐비테이션 기포에 포집되어 열분해나 산화분해가 효율적으로 일어나게 돕는 것이다. 이러한 혼합부재는 유로의 내부를 분할하는 구조물일 수 있다.
구체적으로, 혼합부재(7)는 메인주입관(1)의 중심을 기준 축으로 하여 어느 한 방향으로 꼬아진 적어도 한 쌍의 스크류(71)를 포함하고, 어느 한 스크류(71)는 이웃하는 스크류(71)와 비연속적으로 접하도록 구성될 수 있다.
스크류(71)는 얇은 판이 메인주입관의 원형 단면의 중앙을 통과하는 가상의 중심선을 기준 축으로 하여, 유체의 진행 방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 꼬아진 형상을 갖는다.
이때, 스크류(71)는 적어도 1/4 회전 꼬아짐으로써 유체가 흐르며 선회되게 할 수 있다. 스크류가 1/4 회전 미만인 경우에는 메인주입관 내부에서 유체가 선회되지 못하며, 오히려 흐름저항에 따라 유속이 크게 떨어지는 문제가 발생된다.
도 5에서 스크류(71)는 1/2 회전하도록 꼬아짐으로써 유체에 강한 와류가 생성되게 한 것이고, 도 6은 다른 예로, 스크류(71)는 1/4 회전하도록 꼬아져 스크류의 면과 유체의 접촉에 따른 표면 저항을 낮춘 것이다.
또한, 어느 한 스크류(71)의 일단(711)에 접하는 이웃하는 스크류(71)의 타단(712)이 서로 접하는 사이각(A)은 서로 90°로 엇갈리도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 이웃하는 스크류간의 사이각(A)에 의하여 복수로 구비되는 스크류(71)는 비연속적으로 배열된다. 더하여, 사이각이 90°를 형성함으로써, 메인주입관의 원형 단면을 스크류가 같은 면적비로 양단하게 된다. 스크류에 의하여 분할된 양 반원형 공간으로 이동되는 유량은 사실상 동일하게 되므로 스크류의 후단을 빠져 나가는 유체가 어느 한 쪽 방향으로 치우쳐 흐르지 아니하게 되고, 이로써 유체의 흐름이 원활하게 이루어지는 장점을 갖게 된다.
따라서 유체의 진행방향에 따라 전방에 구비된 스크류를 통과하면서 분할된 유체는 다시 후단에 설치된 스크류의 일단에 의하여 다시 분할된다. 이러한 유체의 분할은 각 스크류의 전단부에 의하여 수차례에 걸쳐 이루어지므로, 악취가스의 기체 덩어리는 잘게 쪼개진다. 그에 따라 쪼개진 악취가스는 유체 또는 캐비테이션 기포와의 접촉면적 및 접촉기회가 증대되어 악취발생물질의 제거효율이 상승된다.
또한 각 스크류는 동일한 방향으로 회전되어 있으므로, 유체는 스크류의 회전 방향에 따라 회전된다. 이러한 혼합부재를 통과한 후에 유체는 메인주입관 내에서 선회되며 신속하게 흐를 수 있게 된다. 이로써 기포발생부 내부로 주입되는 유체의 유속을 더욱 크게 얻을 수 있어, 선회류의 유속 증가에 따른 캐비테이션 기포의 발생 효율이 더욱 증대된다.
다시 도 1을 참고하면, 기포발생부(3) 및 하우징부(4)는 밀폐가능한 본체(8)의 내부에 설치된다. 본체(8)의 하부에는 배출공간에서 토출된 유체가 모이는 저장조(81)가 형성된다. 또한, 배출공간에서 토출되는 기체는 상승하여 본체(8)의 상부에 구비된 기체배출라인(82)으로 배출된다.
이때, 본체(8)에는 기체에 잔류하는 악취발생물질을 제거하기 위한 재처리부(83)가 더 구비될 수 있다. 이러한 재처리부(83)는 상승하는 기체가 통과되면서 그에 잔류하는 악취발생물질을 제거하는 부재들로 구성될 수 있다.
구체적으로, 재처리부(83)는 담체카트리지(831), 물분무체(832) 그리고 흡착카트리지(833)가 포함될 수 있다. 담체카트리지(831)는 대략 육면체로 형성되는 케이스와, 케이스에 담기는 복수의 담체를 포함한다. 물분무체(832)는 저장수에 모인 유체 또는 외부에서 공급되는 유체를 공급받아 담체카트리지의 상부에 넓게 분무한다. 또한, 흡착카트리지(833)는 케이스와 케이스에 담기는 활성탄 등 흡착제로 구성된다.
기체는 상승하면서 물분무체(832)에서 분무된 유체에 젖은 담체카트리지(831)의 담체와 접촉되며 기체에 잔류하는 악취발생물질이 흡착되거나 생물학적으로 분해되어 제거된다. 담체카트리지(831)를 통과한 기체는 분무된 물 입자와 혼합되면서 기체에 잔류하는 악취발생물질이 포집된다. 또한, 기체가 흡착카트리지(833)를 통과하면서 잔류하는 악취발생물질을 흡착한다. 그 외 재처리부에는 미생물 활성층 등 다양한 필터층이 더 구비될 수 있다.
저장조(81)는 회수관(811)에 의하여 메인주입관(1)에 연통되고, 이로써 저장조(81)의 유체는 기포발생부(3)에 재주입될 수 있다. 저장조(81)에 모인 유체는 미처 파괴되지 아니한 캐비테이션 기포를 함유할 수 있는데, 이러한 유체가 다시 벤츄리관, 초음파 진동자, 혼합부재, 기포발생부를 통과하면서 악취발생물질의 제거에 재활용된다. 따라서 연속적인 악취제거장치의 운용에 소요되는 유량을 절감할 수 있게 된다.
또한, 본체의 저장조에서 제공되는 유체(이하, 저장수라함)는 캐비테이션 기포 발생을 위해 재활용되기 때문에 저장수에 이미 악취물질이 용해되어 있어도 악취제거장치를 통하여 제거 가능하다.
더하여, 본체에서 기포발생부(3)와 저장조(81) 사이의 공간에는 하우징부(4)의 토출된 유체의 낙하를 지연시키는 낙하지연부(9)를 더 포함한다.
이때, 낙하지연부(9)는 유체의 낙하 지점에 경사지게 설치되어 있으며, 하단부에는 제1유출구가 형성되어 있는 적어도 하나의 제1경사판과, 이 제1경사판의 아래에 이격되면서 상기 제1경사판과 반대로 경사져 있고, 하단부에는 제2유출구가 형성되어 있는 제2경사판을 포함한다.
본체(8)는 원통 형상일 수 있다. 제1경사판(91)과 제2경사판(92)은 본체(8)의 내부에 그 상면이 경사지게 장착되어 있다. 기울어진 제1경사판(91)의 하단부에는 제1경사판(91)의 상면을 흐르는 유체가 하부로 유출되는 제1유출구(911)가 형성되어 있다.
제2경사판(92)은 제1경사판(91)과 반대의 기울기를 가지며, 제1경사판(91)의 하부에 제1경사판(91)과 이격되게 장착되어 있다. 제2경사판(92)의 최상부는 제1유출구(911)의 하부에 위치된다. 또한, 제2경사판(92)의 최하부는 제1유출구(911)와 반대편을 향하고 있으며, 제2경사판(92)의 상면을 흐른 유체가 유출되는 제2유출구(921)가 형성되어 있다.
제1경사판(91)과 제2경사판(92)은 교호로 복수 개가 장착될 수 있다. 이러한 제1경사판(91)과 제2경사판(92)의 수량은 본체의 용량에 따라 달라질 수 있다.
캐비테이션 발생부에서 배출된 유체는 제1경사판과 제2경사판의 상부를 순차적으로 이동하면서 하강하게 된다. 따라서 본체의 저수조에 유체가 도달하는데 소요되는 기간을 길게 할 수 있고, 그에 따라 유체에 잔여하는 캐비테이션 기포에 의한 잔여 악취성분의 제거가 추가적으로 이루어지게 된다. 따라서 악취성분의 제거 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
도 7를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치를 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에는 메인주입관, 악취주입관, 기포발생부, 하우징부 및 초음파 진동자를 포함한다. 더하여, 벤츄리관이나 혼합부재를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들은 전술된 설명과 중복되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치는 유체를 저장하고 있으며, 상기 메인주입관(1)이 연결되어 상기 메인주입관(1)에 유체를 공급하는 유체저장탱크(T1)와, 하우징부(4)에서 배출된 유체가 상기 유체저장탱크(T1)로 이동되는 반송라인(813)을 더 포함하여, 하우징부(4)에서 배출된 저장수를 재순환하여 악취제거장치에서 연속적인 악취제거가 이루어지게 하는데 특징이 있다.
구체적으로, 저장조(81)에 모인 저장수를 본체 외부로 유출하는 유체배출라인(812)에는 유체저장탱크(T1)에 연통하는 반송라인(813)이 연결되어 있다. 따라서 저장조(81)에 모인 저장수는 반송라인(813)을 통하여 다시 유체저장탱크(T1)로 회수될 수 있다. 이때, 유체배출라인의 밸브와 반송라인의 밸브를 조절함으로써 일부의 저장수는 유체저장탱크로 반송하여 메인주입관에 주입되는 유체로 재사용하고, 나머지 저장수는 외부로 유출할 수도 있게 된다.
즉, 유체저장탱크(T1)에 악취를 유발하는 액체가 저장되고, 유체저장탱크(T1)에서 메인주입관(1)에 악취유발 액체가 공급되며, 필요에 따라 액체상 악취유발물질 제거효율을 향상시키기 위해 악취제거장치 내부에서 기포발생부 하부에 있는 저장조에 모여진 액체를 일부는 배출하고, 일부는 유체저장탱크로 반송하여 재순환시켜 연속적인 공정을 통해 액체상 악취발생물질을 처리하는 것이다.
이때, 반송라인 상에 저류조(T3)를 설치하여 캐비테이션 기포와 악취발생물질을 포함하고 있는 저장수가 잠시 머물도록 할 수 있다. 이로써 캐비테이션 기포에 의한 악취발생물질의 열분해 및 산화분해에 필요한 체류시간을 확보할 수 있어, 악취발생물질의 처리 효율이 증대된다. 또한, 저류조(T3)와 유체저장탱크(T1) 사이에는 유체펌프(도시 생략)가 더 구비될 수 있다.
이때, 악취유발 액체의 특성에 따라 부유고형물을 포함하고 있을 수 있으므로, 물분무체(832)와 담체카트리지(831)는 제거될 수 있다. 또는, 물분무체(832)와 담체카트리지(831)를 그대로 포함하며 물분무체(832)에 공급되는 물은 수돗물과 같이 깨끗하게 처리된 물을 공급하도록 할 수 있다.
10 : 악취제거장치
1 : 메인주입관 2 : 악취주입관 3 : 기포발생부
31 : 배출구 32 : 홈 33 : 연장부 34 : 본체부
331 : 제1관 332 : 오목부 333 : 제2관 4 : 하우징부
41 : 배출공간 5 : 초음파 진동자 6 : 벤츄리관
61 : 채널 7 : 혼합부재 71 : 스크류
711 : 일단 712 : 타단 8 : 본체
81 : 저장조 811 : 회수관 812 : 유체배출라인 813 : 반송라인
82 : 기체배출라인 83 : 재처리부 831 : 담체카트리지 832 : 물분무체
833 : 흡착카트리지 T1 : 유체저장탱크 P1 : 유체펌프
9 : 낙하지연부 91 : 제1경사판 911 : 제1유출구
92 : 제2경사판 921 : 제2유출구 T2 : 가스저장탱크
P2 : 기체펌프 T3 : 저류조 A : 사이각

Claims (9)

  1. 유체가 주입되는 메인주입관;
    상기 메인주입관에 연통되며 상기 유체에 악취공기를 주입하는 악취주입관;
    상기 메인주입관을 통하여 주입된 유체가 선회류를 형성하며 캐비테이션 기포를 발생시키는 기포발생부;
    상기 기포발생부에서 배출되는 유체가 충돌되어 상기 캐비테이션 기포가 파괴되면서 유동되며 배출되는 배출공간을 형성하는 하우징부; 그리고
    상기 하우징부에 구비되며, 상기 배출공간에서 캐비테이션 기포의 활성을 촉진하는 초음파 진동자;를 포함하고,
    상기 기포발생부는
    주입된 유체가 선회류를 형성하는 본체부와,
    상기 본체부의 일측에 연통되어 있으며 상기 본체부보다 작은 내경을 가지며, 외주면에는 상기 배출공간으로 유체가 배출되는 배출구들이 형성되어 있는 복수의 연장부를 포함하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  2. 유체가 주입되는 메인주입관;
    상기 메인주입관에 연통되며 상기 유체에 악취공기를 주입하는 악취주입관;
    상기 메인주입관을 통하여 주입된 유체가 선회류를 형성하며 캐비테이션 기포를 발생시키는 기포발생부;
    상기 기포발생부에서 배출되는 유체가 충돌되어 상기 캐비테이션 기포가 파괴되면서 유동되며 배출되는 하우징부; 그리고
    상기 메인주입관에 장착되며, 상기 메인주입관을 통과하는 유체에 캐비테이션 기포 발생을 촉진하는 초음파 진동자;를 포함하고,
    상기 기포발생부는
    주입된 유체가 선회류를 형성하는 본체부와,
    상기 본체부의 일측에 연통되어 있으며 상기 본체부보다 작은 내경을 가지며, 외주면에는 상기 배출공간으로 유체가 배출되는 배출구들이 형성되어 있는 복수의 연장부를 포함하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 연장부는
    상기 본체부에서 연장되는 제1관,
    상기 제1관에서 연장되며 상기 제1관보다 내경이 좁은 오목부 및
    상기 오목부에서 연장되며 상기 제1관과 동일한 내경을 가지는 제2관을 포함하고,
    상기 오목부의 양단부는 상기 제1관과 상기 제2관의 내경에 맞추어 길이방향에 따라 단면적이 증대되는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  4. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 메인주입관에 벤츄리관이 직렬 또는 병렬로 연결되고,
    상기 악취주입관은 상기 벤츄리관을 통과하는 유체에 악취공기를 주입하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  5. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 악취주입관이 연결된 지점과 상기 기포발생부 사이의 상기 메인주입관에 설치되고,
    악취가스를 함유하는 유체가 충돌되면서 상기 유체를 선회시켜 상기 악취가스와 유체를 혼합하는 혼합부재가 더 포함되는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  6. 제5항에서,
    상기 혼합부재는
    상기 메인주입관의 중심을 기준 축으로 하여 어느 한 방향으로 꼬아진 적어도 한 쌍의 스크류를 포함하고,
    어느 한 스크류는 이웃하는 스크류와 비연속적으로 접하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  7. 제6항에서,
    상기 스크류는 적어도 1/4 회전으로 꼬아진 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  8. 제7항에서,
    어느 한 스크류의 일단에 접하는 이웃하는 스크류의 타단은 서로 90°로 엇갈리는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
  9. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 배출공간에서 토출된 유체의 낙하를 지연시키는 낙하지연부를 더 포함하고,
    상기 낙하지연부는
    상기 유체의 낙하지점에 경사지게 설치되어 있으며, 하단부에는 제1유출구가 형성되어 있는 적어도 하나의 제1경사판과,
    상기 제1경사판의 아래에 이격되면서 상기 제1경사판과 반대로 경사져 있고, 하단부에는 제2유출구가 형성되어 있는 제2경사판을 포함하는 기체상 및 액체상 악취 겸용 악취제거장치.
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