KR20160011517A

KR20160011517A - 수처리 장치

Info

Publication number: KR20160011517A
Application number: KR1020140092746A
Authority: KR
Inventors: 박주형; 이의신
Original assignee: 엘지히타치워터솔루션 주식회사
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-02-01

Abstract

원수저장조와 연통되어 상기 원수저장조로부터 물이 내부로 유입되며, 일정 영역을 갖는 케이스 내부에 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 수처리 튜브; 및 상기 수처리 튜브의 물에 자외선을 조사하여 상기 물속에 포함된 세균을 살균하는 복수 개의 자외선 램프를 포함하고, 상기 자외선 램프는 상기 수처리 튜브의 외부에 이격되게 배치되는 복수 개의 비접촉식 자외선 램프와, 상기 수처리 튜브의 내부에 설치되는 복수 개의 접촉식 자외선 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치가 개시되어 있다.

Description

수처리 장치{WATER TREATING APPARATUS}

본 발명은 하이브리드 자외선 램프를 이용하여 오폐수에 포함된 세균 등의 미생물을 제거하는 수처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 하수처리장에서는 여러 단계를 거쳐 오폐수를 정화하고 있으며, 상기 오폐수에 포함된 세균이나 바이러스 등의 미생물을 제거하기 위해 자외선 살균장치가 이용되고 있다.

상기 자외선 살균장치는 자외선 램프로부터 발생된 자외선을 세균에 흡수되도록 조사하여 미생물의 DNA를 파괴함으로써 미생물의 서식 및 번식을 방지하는 장치이다.

상기 자외선(Ultraviolet)은 가시광선의 파장(400㎚) 보다는 짧고 X선(100㎚) 보다는 긴 파장을 가지는 전자방사선을 말하며, 파장에 따라 UVA, UVB, UVC로 분류될 수 있다.

상기 자외선 중 200~280 nm 파장의 빛(UVC)을 살균선이라고 부리며, 미생물의 DNA와 단백질이 상기한 파장의 자외선을 잘 흡수한다. 특히 253.7㎚ 파장은 DNA로의 자외선 흡수율이 높은 파장이므로 현재 253.7㎚ 파장의 자외선을 발생시키는 자외선 램프가 주로 사용되고 있다.

상기 자외선 램프는 물속에 설치되고 자외선을 물속으로 통과시키면서 물속에 포함된 미생물을 살균하는 접촉식 UV 램프와, 내부에 물이 흐르는 투명한 재질의 수처리 튜브(2)와 이격 배치되고 자외선을 이격된 상기 수처리 튜브(2)에 조사하여 물속의 미생물을 살균하는 비접촉식 UV 램프로 구분될 수 있다.

도 1은 비접촉식 자외선 살균장치의 일례를 보여주는 개략도이다.

상기 비접촉식 자외선 살균장치는 하수처리장의 물(오폐수)을 일시 저장하는 물저장탱크(1)와, 물저장탱크(1)로부터 물을 공급받아 내부에 물이 흐르는 복수의 수처리 튜브(2)를 포함한다.

상기 수처리 튜브(2)는 투명한 재질로 이루어져 빛을 관통시킬 수 있다.

하수처리장에서 여러 단계를 거쳐 물을 정화시키기 위해 물을 물저장탱크(1)에 일정 수위 이상 저장해두었다가 수압에 의해 복수의 수처리 튜브(2)를 통해 동시에 흘려보낸다.

이때, 상기 수처리 튜브(2) 주변에 배치된 자외선 램프(3)가 모두 동시에 켜져 자외선을 수처리 튜브(2)에 조사함으로 수처리 튜브(2)의 물속에 포함된 미생물을 살균시킨다.

도 2는 수처리 튜브(102) 주변에 배치된 자외선 램프(103)를 보여주는 참고도이다.

도 2를 참고하면, 일정 영역(104a)을 갖는 케이스(104)의 내부에 수처리 튜브(102)가 종방향과 횡방향으로 각각 3열씩 일정한 간격을 두고 배치되어 있다.

상기 수처리 튜브(102)에서 대각선 방향으로 4개의 자외선 램프(103)가 각 수처리 튜브(102) 주변에 배치되고, 자외선 램프(103)에서 수처리 튜브(102)로 조사되는 자외선에 의해 수처리 튜브(102)의 물속에 포함된 미생물이 살균될 수 있다.

한편, 상기 자외선 램프에서 발생되는 자외선은 도 3에 도시한 바와 같이 자외선 램프의 중심에서 동일한 반경 내에 조사되는 바, 램프의 자외선 강도에 따라 그 조사범위가 달라질 수 있다.

여기서, 상기 자외선 램프의 조사강도가 모두 동일하다면, 자외선 램프의 용량 설계 시 최소한의 자외선 조사강도로 모든 수처리 튜브에 균일하게 조사하는 것이 필요하다.

그런데, 상기 자외선 램프의 조사강도 및 수처리 튜브의 위치에 따라 수처리 튜브의 내부 중앙부에 자외선이 조사되지 않는 영역(A 영역, 이하 '사각지대'라고 함)이 발생하여, 관 내 중앙부에서 살균능력이 저하되는 문제점이 있다.

여기서 도면부호 103'은 적절한 살균능력이 발휘되는 자외선 램프의 조사 영역을 나타낸다.

이를 해결하기 위해 자외선 램프(103)와 수처리 튜브(102)의 간격 및 배치를 변경할 수 있겠지만, 제품의 배열이 조악해지는 문제가 있다.

또한, 자외선 램프(103)의 조사강도를 높여 자외선 비조사영역을 없앨 수 있지만, 조사강도 상향 조정에 따른 비용상승 및 에너지소비량 증가가 불가피하다.

상기 발명의 배경이 되는 기술의 내용은 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 용이하게 설명하기 위해 기재된 것이며, 배경기술에서 인용된 도면이라고 해서 출원인이 인정한 공지기술에 해당된다고 보아서는 아니 될 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 비접촉식 자외선 램프로부터 자외선이 서로 이격 배치된 수처리 튜브에 조사될 때 수처리 튜브의 내부 중앙부에 자외선이 미치지 않는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것을 해결 과제로 삼고 있다.

상기한 해결 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따른 수처리 장치는 원수저장조와 연통되어 상기 원수저장조로부터 물이 내부로 유입되며, 일정 영역을 갖는 케이스 내부에 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 수처리 튜브; 및 상기 수처리 튜브의 물에 자외선을 조사하여 상기 물속에 포함된 세균을 살균하는 복수 개의 자외선 램프를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 자외선 램프는 상기 수처리 튜브의 외부에 이격되게 배치되는 복수 개의 비접촉식 자외선 램프와, 상기 수처리 튜브의 내부에 설치되는 복수 개의 접촉식 자외선 램프를 포함할 수 있다.

상기 일측면에 따른 수처리 장치에 의하면, 수처리 튜브 내부에 설치되는 접촉식 자외선 램프와 수처리 튜브 외부에 설치되는 비접촉식 자외선 램프의 배치 간격을 조절함으로써, 자외선이 조사되지 않는 수처리 튜브의 사각지대를 없앨 수 있다.

일 실시예로서, 상기 접촉식 자외선 램프는 상기 비접촉식 자외선 램프로부터 자외선을 받는 두 수처리 튜브 사이에 배치되는 수처리 튜브의 내부에 설치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 수처리 튜브는 물의 흐름방향에 대한 수직면에서 종방향과 횡방향으로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 접촉식 자외선 램프는 상기 횡방향으로 이격 배치된 2열의 비접촉식 자외선 램프 사이에 종방향으로 이격 배치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 비접촉식 자외선 램프는 상기 종방향으로 이격 배치된 비접촉식 수처리 튜브의 일 측면에 종방향으로 이격 배치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 접촉식 자외선 램프가 내장된 수처리 튜브는 상기 비접촉식 자외선 램프로부터 비접촉식 수처리 튜브에 대하여 더 멀리 배치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 접촉식 자외선 램프는 상기 수처리 튜브 내부에 동심적으로 설치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 자외선 램프는 상대적으로 직경에 비해 길이가 긴 형태로 이루어질 수 있다.

일 실시예로서, 상기 자외선 램프는 LED 패키지 모듈로 구현될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 수처리 튜브에 대하여 물의 흐름을 감지하는 유체감지센서를 더 포함할 수 있다.

일 실시예로서, 상기 유체감지센서는 상기 수처리 튜브의 외부에 설치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 유체감지센서는 비접촉식 광센서로 마련될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 유체감지센서는 상기 수처리 튜브의 내부에 설치될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 유체감지센서는 기계식 또는 전자식 접촉 센서로 마련될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 자외선 램프 및 상기 수처리 튜브는 횡방향으로 교번되게 이격 배치될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 수처리 장치에 의하면, 접촉식 및 비접촉식 자외선 램프를 병행하여 사용하고 수처리 튜브의 배치간격을 조절함으로써, 자외선이 조사되지 않는 수처리 튜브의 사각지대를 없앨 수 있다.

또한, 접촉식 자외선 램프가 내장되는 수처리 튜브의 주변에 설치되는 비접촉식 자외선 램프를 삭제하거나 줄임으로써, 최소한의 자외선 램프 갯수로 보다 많은 수의 수처리 튜브에 균일하게 자외선을 조사할 수 있다.

도 1은 비접촉식 자외선 살균장치의 일례를 보여주는 개략도이다.
도 2는 수처리 튜브 주변에 배치된 자외선 램프를 보여주는 참고도이다.
도 3은 수처리 튜브 대비 자외선 램프의 갯수가 많은 경우를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수처리 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 모듈을 보여주는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드형 자외선 램프를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 접촉식 유체감지센서의 유체흐름감지방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 비접촉식 유체감지센서의 유체흐름감지방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 카트리지 교체형 자외선 램프 및 수처리 튜브를 보여주는 개략도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은 자외선에 의해 물속에 포함된 세균 등의 미생물을 살균하는 수처리 장치에 관한 것이다.

본 발명의 개요를 살펴보기 전에, 자외선 살균의 메커니즘에 관하여 살펴보면, 자외선 조사에 의해 세포 안의 핵산(DNA)을 이루고 있는 성분이 자외선의 에너지에 의해 깨어짐으로써, 세균과 바이러스가 죽고, 세포핵 주위의 수분이 자외선 에너지에 의해 H+와 OH-로 분리되고, OH 라디칼은 인근의 물 분자를 자극하여 물 분자의 균형을 깨뜨림으로써 세포벽이 치명적으로 손상을 받아 세균과 바이러스가 사멸한다.

이러한 자외선 살균의 특징을 살펴보면, 1) 자외선의 피조사 에너지 량은 다르지만 곰팡이 류를 제외한 거의 모든 균종에 대해 유효하다.

2) 약물이나 가열 등에 의한 살균방법과 달리 피조사물에는 거의 변화를 주지 않는다.

3) 사용방법이 간단하고 경제적이다.

4) 공기나 물 등 투명한 물질의 살균에 적당하지만, 불투명한 물질이나 고체는 어렵고, 공기 및 물 이외의 대부분의 물질은 조사받은 표면만 살균되는 단점이 있다.

5) 살균효과는 UV 조사되는 동안만 가능하며, 살균 보자력이 전혀 없다.

6) 자외선은 눈 및 피부에 대해 유해하기 때문에 안전상의 주의를 필요로 한다.

여기서, 상기 각종 균을 죽이는데 필요한 자외선 조사량은 실험자나 균주, 균의 발아단계, 환경, 조작 조건 등에 따라 조금씩 다른 수치가 보고되고 있다. 적리균, 티브스균, 콜레라균 등의 그램음성균은 대장균과 같은 정도이고, 화농균, 결핵균, 녹농균, 고초균 등의 그램음성균은 대장균의 1.5~5배, 효모균은 2~6배, 곰팡이는 3~50배로 많은 조사량이 필요하다.

한편, 자외선의 살균효과는 자외선의 파장에 따라 다르지만, 250~260nm 파장의 자외선이 가장 효과적이다.

250~260nm 파장에서의 살균효과는 피 조사되는 적산 자외선량(방사강도×조사시간)에 정비례하는 관계가 있다.

더구나 자외선 살균효과는 수십 수백 종의 균종과, 아직 알려져 있지 않은 새로운 바이러스에 대해서도 비슷하다. 특히 새로 생기는 변종에 대한 살균 효과도 기존의 알려진 바이러스와 비슷하다.

이는, 자외선에 의한 살균은 약품에 의한 살균보다 매우 큰 장점이므로, 활용성 측면에서 유리하다.

이하, 본 발명의 요지를 살펴보면, 서로 이격 배치되는 수처리 튜브에 자외선을 조사하는 수처리 장치에 있어서, 자외선이 조사되는 않는 수처리 튜브의 사각지대 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이하, 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

실시예

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 수처리 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 4를 참조하면, 하수 처리장에서 하수 처리 단계 중 자외선 살균에 의한 정화 처리를 수행하는 자외선 살균 수처리 장치가 도시되어 있다.

상기 수처리 장치는 원수저장조(101)와 자외선 살균유닛을 포함할 수 있다.

상기 원수저장조(101)는 원수를 임시 저장하는 공간을 구비할 수 있다.

원수는 하수처리장에서 정화되는 대상인 하수, 오폐수 등의 물을 포함할 수 있다.

상기 원수저장조(101)는 일 측면에 유입구를 구비하여, 원수저장조(101) 내부로 원수가 유입될 수 있다.

또한 원수저장조(101)는 반대 측면에 유출구를 구비하여, 원수저장조(101) 내부에서 원수가 외부로 유출될 수 있다.

이때 상기 유출구에 차단밸브가 구비되어, 상기 원수저장조(101)에 물이 일정한 수위까지 저장될 수 있도록 유출구를 차단할 수 있다.

상기 자외선 살균유닛은 일정한 체적공간을 갖는 케이스(104)의 내부에 복수의 수처리 튜브(102)와 자외선 램프(103)들을 수용하여 구성될 수 있다.

상기 자외선 살균유닛은 원수의 이동방향을 기준으로 원수저장조(101)의 하류 측에 위치하여 원수저장조(101)로부터 원수를 공급받아 자외선에 의해 원수(이하, 물이라고 함)에 포함된 미생물을 살균시킨다.

상기 자외선 살균유닛은 케이스(104)의 전방에 구비된 유입부(106)를 통해 원수저장조(101)와 연통되게 연결되어, 원수저장조(101)로부터 물을 공급받을 수 있다.

또한, 상기 자외선 살균유닛은 케이스(104)의 후방에 구비된 유출부(107)를 통해 수처리 튜브(102)와 연통되게 연결되어, 수처리 튜브(102)에서 살균처리된 정화수를 외부로 유출시킬 수 있다.

상기 유입부(106)는 내부에 물이 흐를 수 있도록 하나의 공간을 구비하는 관 형태로 이루어질 수 있다. 이때 관의 형태는 사각형 또는 원형으로 이루어질 수 있다.

상기 유입부(106)의 전방면에 구비되는 개방부는 원수저장조(101)의 유출구와 연통되도록 개구되어, 물이 원수저장조(101)로부터 유입부(106) 내부로 유입될 수 있다.

또한, 상기 유입부(106)는 복수의 수처리 튜브(102)와 연통되게 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 유입부(106)의 후방면에 구비되는 개방부는 수처리 튜브(102)와 연통되도록 복수의 홀을 구비하며, 홀과 수처리 튜브(102)가 일대일 대응되게 연결되어, 물이 유입부(106)에서 홀을 통해 수처리 튜브(102) 각각에 개별적으로 유입될 수 있다.

상기 수처리 튜브(102)는 직경에 비해 상대적으로 길이가 길고, 투광성 재질의 관이며, 관 내부를 따라 물이 이동할 수 있다.

상기 수처리 튜브(102)는 일정한 영역을 갖는 케이스(104) 내부에 물의 흐름방향에 대한 수직면에서 종방향과 횡방향으로 일정한 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.

예를 들면, 상기 수처리 튜브(102)는 도 2에 도시한 바와 같이 3×3 형태로 배열되거나 4×4로 배열될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 자외선 램프(103)는 수처리 튜브(102)를 가운데 두고 수처리 튜브(102)에서 대각선 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

또는, 상기 수처리 튜브(102)는 자외선 램프(103)를 가운데 두고 자외선 램프(103)에서 대각선 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

상기 자외선 램프(103)의 갯수는 수처리 튜브(102)에 비해 더 많을 수 있다.

상기 자외선 램프의 갯수, 배치 형태 및 간격은 수처리 튜브의 갯수, 배치 형태 및 간격에 따라 달라질 수 있다.

또한, 상기 자외선 램프의 조사강도는 자외선 램프의 배치 형태 및 간격, 그리고 수처리 튜브의 배치 형태 및 간격에 따라 달라질 수 있다.

예를 들면, 수처리 튜브 대비 자외선 램프의 갯수가 적으면 자외선 램프의 강도가 증대될 수 있다.

상기 자외선 램프(103)는 비접촉식 자외선 램프(103a) 또는 비접촉식 자외선 엘이디(LED) 패키지 모듈일 수 있다.

상기 비접촉식 자외선 램프(103a)는 자외선이 물과 직접 접촉하지 않고 공기 중에서 일정한 거리를 지나 관 내부의 물에 조사될 수 있도록 하는 조명장치를 말한다.

상기 자외선 램프(103)는 자외선(253.7㎚)를 효율적으로 투과시키는 특수 재질의 유리관을 사용하고, 램프의 양단에 텅스텐 필라멘트코일을 구비할 수 있다.

또한, 상기 필라멘트 코일에는 에미터, 예를 들면 산화발륨, 산화스트론티움, 산화칼슘 등의 물질을 도포하여 열전자의 방사를 용이하게 유도할 수 있다.

아울러, 자외선 램프(103)의 내부에 한 번 진공으로 한 다음 적당량의 수은과 적당한 압력의 아르곤가스 기타 불활성가스와 혼합가스가 봉입될 수 있다.

상기 자외선 램프(103)는 램프 양단의 전극에 전류를 흘려 예열하고 에미터에서 열전자를 방출시킴으로, 아르곤가스를 매개로 하여 방전(점등)이 일어나게 되고 방전에 의하여 램프 내부에 흐르는 전자가 포화상태의 수은 열기와 급격히 충돌하여 수은 광선을 발생시킬 수 있다.

상기 자외선 램프(103)는 253.7㎚ 파장의 자외선이 가지는 살균작용을 이용할 수 있고, 램프 내부에서 발생한 자외선을 자외선투과율이 높은 특수유리 또는 투명석영유리를 사용하여 효율적으로 방사시킬 수 있다.

상기 자외선 램프(103)는 직경에 비해 그 길이가 상대적으로 길게 형성된 원통형 막대 형태로 이루어질 수 있다.

이에 의해, 상기 막대형 자외선 램프(103)는 수처리 튜브(102)와 나란하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 막대형 자외선 램프(103)는 수처리 튜브(102)의 길이방향으로 균일하게 자외선을 조사할 수 있다.

상기 자외선 램프(103)는 LED(light-emitting diode) 패키지 모듈로 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 모듈을 보여주는 개략도이다.

상기 LED 패키지 모듈(109)은 전기 공급에 의해 소정 파장을 가지는 빛을 발광하는 LED를 이용한 조명장치일 수 있다.

상기 LED 패키지 모듈(109)은 형광등과 유사한 조명 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 평면 형태의 LED 패키지(108)를 원형으로 배열하여 측면 발광이 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 LED 패키지 모듈(109)은 인쇄회로기판에 다수의 LED 칩이 장착된 LED 패키지(108)와, 상기 LED 패키지(108)가 장착되는 발광부 몸체(109a)로 구성될 수 있다.

상기 발광부 몸체(109a)는 원통 형상의 중공형으로 이루어지며, 발광부 몸체(109a)의 외주면에 다수의 LED 패키지(108)가 일정한 간격을 두고 원형으로 배열되어 입체 측면 발광을 가능하게 한다.

상기 유출부(107)는 내부에 물이 흐를 수 있도록 하나의 공간을 구비하는 관 형태로 이루어질 수 있다. 이때 관의 형태는 사각형 또는 원형으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 LED 패키지(108)를 사용할 경우, 램프의 소비전력이 절감될 수 있고, 사용수명이 연장될 수 있다.

상기 유출부(107)는 수처리 튜브(102)와 연통되도록 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 유출부(107)의 전방면에 구비되는 개방부는 수처리 튜브(102)와 연통되도록 복수의 홀을 구비하며, 각각의 홀과 수처리 튜브(102)가 일대일 대응되게 연결되어, 물이 수처리 튜브(102)에서 유출부(107) 내부로 유입되어 합류된 후 외부로 유출될 수 있다.

이와 같이 구성된 상기 수처리 장치는 원수를 원수저장조(101)에 일시 저장해두었다가 수압에 의해 수처리 튜브(102)를 따라 통과시키면서 자외선을 수처리 튜브(102)의 물에 조사하여 물속에 포함된 세균을 살균시킬 수 있다.

과제 해결을 위한 실시예

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 하이브리드형 자외선 램프를 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 자외선 램프(103)는 복수 개의 비접촉식 자외선 램프(103a)와 복수 개의 접촉식 자외선 램프(103b)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 수처리 튜브(102)는 물의 흐름방향에 대한 수직면에서 종방향 및 횡방향으로 일정한 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.

상기 비접촉식 자외선 램프(103a)는 상기 종방향으로 이격 배치된 수처리 튜브(102a)의 일 측면에 이격 배치될 수 있다.

상기 수처리 튜브(102)는 예를 들면 3×4 배열 형태로 이격 배치될 수 있다.

상기 접촉식 자외선 램프(103b)는 물의 흐름방향에 대한 수직면에 이격 배치된 복수의 수처리 튜브(102) 중 중간 열(종방향)에 배치된 수처리 튜브(102b)의 내부에 설치될 수 있다.

상기 비접촉식 자외선 램프(103a) 중 일부 비접촉식 자외선 램프(103a)는 물의 흐름방향에 대한 수직면에서 왼쪽 측면에 배치된 수처리 튜브(102a)로부터 왼쪽 대각선 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

상기 비접촉식 자외선 램프(103a) 중 일부 비접촉식 자외선 램프(103a)는 물의 흐름방향에 대한 수직면에서 오른쪽 측면에 배치된 수처리 튜브(102a)로부터 오른쪽 대각선 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

본 명세서에서 설명의 편의 및 이해를 돕기 위해, '비접촉식 수처리 튜브(102a)'라 함은 자외선 램프(103)가 내장되지 않은 수처리 튜브(102b)로서, 외부에 배치된 비접촉식 자외선 램프(103a)로부터 자외선을 조사받는 수처리 튜브(102a)를 의미하고, '접촉식 수처리 튜브(102b)'라 함은 관 내부에 설치된 접촉식 자외선 램프(103b)에서 물속으로 자외선을 조사받는 수처리 튜브(102a)를 의미한다.

상기 비접촉식 수처리 튜브(102b)는 투광성의 재질로 형성되고, 상기 접촉식 수처리 튜브(102a)는 투광성 혹은 불투광성의 재질로 형성할 수 있다.

상기 접촉식 수처리 튜브(102b)는 두 비접촉식 수처리 튜브(102a) 사이에 이격 배치될 수 있다.

상기 접촉식 수처리 튜브(102b)는 종방향으로 이격 배치될 수 있다.

상기 자외선 램프(103)는 도면에서처럼 3×4 배열 형태로 배열될 수 있지만, 다양한 배열 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 비접촉식 수처리 튜브(102a)와 접촉식 수처리 튜브(102b)는 횡방향으로 서로 교번되게 배치될 수 있다.

상기 접촉식 수처리 튜브(102b)는 종방향으로 연속해서 이격 배치될 수 있다.

상기 비접촉식 수처리 튜브(102a)는 종방향으로 연속해서 이격 배치될 수 있다.

상기와 같이 접촉식 수처리 튜브(102b)가 비접촉식 수처리 튜브(102a) 사이에 배치되는 경우에, 접촉식 수처리 튜브(102b) 주변에 자외선 램프(103)를 배치하지 않을 수 있다.

그리고, 상기 접촉식 수처리 튜브(102b) 주변에서 자외선 램프를 배치하지 않음으로 인해 접촉식 수처리 튜브(102b)의 주변공간, 예를 들면 접촉식 수처리 튜브(102b)와 비접촉식 수처리 튜브(102a)의 간격을 좁힐 수 있다.

이에 의해, 자외선 램프(103)의 갯수를 늘리거나 자외선 램프(103)의 조사강도를 증가시키지 않더라도 최소한의 자외선 램프(103)의 조사강도로 수처리 튜브(102)의 중앙부에 자외선이 조사되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 접촉식 자외선 램프(103b)는 비접촉식 자외선 램프(103a)에 비해 상대적으로 조사강도를 높임으로 접촉식 수처리 튜브(102b)의 중심부에서 방사방향으로 자외선을 투과시켜 횡방향으로 왼쪽과 오른쪽 측면에 위치한 비접촉식 수처리 튜브(102a)까지 조사할 수 있다. 이때 상기 접촉식 수처리 튜브(102b)의 재질은 투광성의 재료로 형성된다.

본 발명에 의하면, 관 내부에 접촉식 자외선 램프(103b)가 위치하는 접촉식 수처리 튜브(102b)를 비접촉식 수처리 튜브(102a) 사이에 배치함으로써, 자외선이 조사되지 않는 수처리 튜브(102) 중앙부의 살균 능력 저하를 방지할 수 있다.

상기 접촉식 수처리 튜브(102b) 내부에 접촉식 자외선 램프(103b)를 지지하기 위한 지지부재가 구비될 수 있다.

상기 지지부재는 접촉식 수처리 튜브(102b)의 내부에서 반경방향으로 돌출되는 돌출부와, 돌출부 끝단에 링 형상으로 이루어진 써포트 링으로 구성될 수 있다.

상기 써포트 링은 원형으로 이루어질 수 있고, 원형 링의 일부 구간이 절개되어 개구되며, 개구된 부분을 통해 자외선 램프(103)가 써포트 링의 삽입될 수 있도록 탄성을 가질 수 있다.

상기 지지부재는 접촉식 수처리 튜브(102b) 내부에 적어도 두 개 이상 구비되어, 접촉식 자외선 램프(103b)를 수평하게 지지할 수 있다.

상기 접촉식 자외선 램프(103b)는 양단부가 밀봉부재, 예를 들면 몰딩 수지에 의해 감싸여짐으로써, 전극과 물과의 접촉을 방지하여 전기적인 단락을 피할 수 있다.

상기 자외선 램프(103)가 고출력 LED 패키지 모듈로 구현될 경우에, 발광부 몸체는 원통 형태이면서 투광성 혹은 반투광성 재질로 이루어질 수 있다.

상기 LED 패키지 모듈은 발광부 몸체의 외주면에 원형으로 설치된 LED 패키지를 구비할 수 있다.

제1 실시예로서, 상기 LED 패키지 모듈은 발광부 몸체의 외주면에 원형으로 설치된 LED 패키지를 구비하여, 측방향으로 발광시킬 수 있다.

제2 실시예로서, 상기 LED 패키지 모듈은 광원부로서 LED 패키지를 발광부 몸체의 일단부에 구비하거나, 발광부 몸체의 양쪽 단부에 각각 구비될 수 있다.

제2 실시예에서 발광부 몸체의 내부에는 빛을 일부 투과 및 일부 반사시킬 수 있는 물질이 도포되어, 일 단부 혹은 양단부에서 발광부 몸체의 길이방향 및 경사방향으로 조사되는 빛을 발광부 몸체에서 일부 반사 및 일부 투과에 의해 측방향으로 발광시킬 수 있다.

기타 과제 해결을 위한 실시예 1

한편, 본 발명은 하수처리장의 유량변동에 따라 자외선 램프(103)의 운전 갯수를 탄력적으로 운영할 수 있다.

제1 실시예로서, 상기 원수저장조(101)의 내부에 수위센서(113)가 구비될 수 있다.

상기 수위센서(113)는 원수저장조(101)에 저장되는 물의 수위를 감지하여, 그 수위에 따라 자외선 램프(103)의 운전 갯수를 달리 할 수 있다.

상기 수위센서(113)는 제어유닛(112)과 통신가능하게 혹은 전기선에 의해 연결될 수 있다.

상기 제어유닛(112)은 자외선 램프(103)와 전기적으로 연결되어, 수위센서(113)로부터 신호를 입력받아 자외선 램프(103)의 온/오프를 제어할 수 있다.

도 4를 참고하여 유량변동에 따른 자외선 램프(103)의 운영방법을 다음 네 가지로 구분하여 예를 들어 설명하기로 한다.

1) 상기 수위센서(113)에 의해 감지된 수위가 지면으로부터 가장 낮은 제한 수위(Lower Limit)인 경우에, 원수저장조(101)와 수처리 튜브(102) 사이의 수위차가 없으므로, 물이 원수저장조(101)에서 수처리 튜브(102)로 이동하지 않는다.

이 경우에는 자외선 램프(103)를 모두 소등(OFF)한다.

2) 상기 수위센서(113)에 의해 감지된 수위가 지면으로부터 낮은 수위(Low Water Level)인 경우에, 원수저장조(101)와 수처리 튜브(102) 사이의 수위차에 의해, 물이 원수저장조(101)에서 수처리 튜브(102)로 이동할 수 있다.

이 경우에는 물이 유입되는 수처리 튜브(102)에 대하여 자외선 램프(103) 갯수의 반(half)만 점등(on)한다.

3) 상기 수위센서(113)에 의해 감지된 수위가 지면으로부터 높은 수위(High Water Level)인 경우에, 원수저장조(101)와 수처리 튜브(102) 사이의 수위차에 의해, 물이 원수저장조(101)에서 수처리 튜브(102)로 이동할 수 있다.

이 경우에는 물이 유입되는 수처리 튜브(102)에 대하여 자외선 램프(103) 갯수의 전체를 점등한다.

4) 상기 수위센서(113)에 의해 감지된 수위가 유량증가로 가장 높은 제한 수위(upper limit)인 경우에, 바이패스 관을 가동하여 원수저장조(101)의 오버플로우를 방지한다.

도 7은 본 발명에 따른 접촉식 유체감지센서의 유체흐름감지방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 8은 본 발명에 따른 비접촉식 유체감지센서의 유체흐름감지방법을 설명하기 위한 개략도이다.

제2 실시예로서, 본 발명에 따른 수처리 장치는 상기 수처리 튜브(102) 내부의 물 흐름을 감지하는 유체감지센서와, 상기 유체감지센서로부터 입력되는 감지신호에 따라 상기 자외선 램프(103)의 온/오프 여부를 결정하여 상기 자외선 램프(103)의 운전 갯수를 제어하는 제어유닛(112)을 포함할 수 있다.

상기 유체감지센서는 수처리 튜브(102) 내부에 흐르는 물을 감지하는 기능을 한다.

상기 유체감지센서는 흐르는 유체를 감지하기 위해 수처리 튜브(102) 내부에 설치될 수 있다.

상기 유체감지센서가 수처리 튜브(102) 내부에 설치되는 경우에 접촉식 센서(110)가 유용하게 사용될 수 있다.

상기 접촉식 센서(110)는 기계적인 스위치, 예를 들면 버튼식 누름 스위치 등 일 수 있다.

상기 누름 스위치는 흐르는 유체에 의해 눌림으로 변위가 발생되는 스위치로서, 유체에 의한 변위가 발생되면 유체가 수처리 튜브(102) 내부에 흐르고 있다는 것을 감지할 수 있다.

상기 접촉식 센서(110)는 전기적인 스위치, 예를 들면 압전소자 등 일 수 있다.

상기 압전 소자는 외부에서 가해지는 누름압력에 의해 발생한 기계적인 변위를 전기적 신호로 출력할 수 있다. 기계적인 변위가 발생되면 유체가 수처리 튜브(102) 내부에 흐르고 있다는 것을 감지할 수 있다.

상기 접촉식 센서(110)는 수처리 튜브(102)에 흐르는 물을 개별적으로 감지할 수 있다.

또한, 상기 접촉식 센서(110)는 예를 들어 3×3 형태로 배열된 수처리 튜브(102)에서 동일한 높이에 위치한 3개의 수처리 튜브(102) 중 어느 하나에만 설치될 수 있다.

왜냐하면, 물의 이동방향에 대한 수직면에서 횡방향으로 이격 배치된 복수의 수처리 튜브(102)는 지면으로부터 동일한 높이에 위치되므로, 동일한 높이에 위치한 복수의 수처리 튜브(102) 중 어느 하나에만 센서를 설치해도 유체감지센서가 설치된 수처리튜브와 그렇지 않은 나머지 수처리 튜브(102)에서 모두 물의 흐름 여부는 같은 것으로 예측가능하기 때문이다.

상기 유체감지센서는 수처리 튜브(102) 외부에 설치될 수 있다.

상기 유체감지센서가 수처리 튜브(102) 외부에 설치되는 경우에 비접촉식 센서가 유용하게 사용될 수 있다.

상기 비접촉식 센서는 물과 접촉하지 않고 물의 흐름을 감지할 수 있다.

상기 비접촉식 센서는 광 센서(111)일 수 있다.

상기 광 센서(111)는 수처리 튜브(102)를 사이에 두고 서로 이격 배치되는 발광부(111a)와 수광부(111b)로 구성될 수 있다.

상기 발광부(111a)는 빛, 예를 들어 레이저빔을 발생시켜 수처리 튜브(102)에 조사할 수 있다.

상기 수광부(111b)는 빛, 예를 들어 수처리 튜브(102)를 관통하는 레이저빔을 받아들여 관 내 유체 흐름을 감지할 수 있다.

상기 광 센서(111)는 수광부(111b)를 통해 입사되는 광 조사량 및 수처리 튜브(102) 내부의 공기 혹은 관내 유동하는 물에서 빛의 굴절각도 등을 측정하고, 이에 대한 전기적인 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 상기 광 센서(111)의 발광부(111a) 및 수광부(111b)는 수처리 튜브(102)에 대하여 개별적으로 설치되어, 각 수처리 튜브(102)에 흐르는 물을 감지할 수 있다.

하지만, 상기 발광부(111a)가 제자리에서 회전하는 구조로 수처리 튜브(102) 사이에 이격 설치될 경우에 한 개의 발광부(111a)에서 복수의 수처리 튜브(102)에 설치되는 수광부(111b)로 빛이 각각 조사되도록 구성하는 것이 가능하다.

또한, 한 개의 발광부 모듈에 원주방향을 따라 복수의 발광부(111a)가 이격 설치될 경우에, 레이저빔이 한 개의 발광부 모듈에서 여러 각도로 동시에 발생되어 복수의 수광부(111b)로 조사되도록 하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 유체감지센서 대신에 유량감지센서를 활용할 수 있다.

상기 유량감지센서를 사용하는 경우에 관 내부에 흐르는 물의 유량을 감지할 수 있다.

즉, 상기 유량감지센서는 유체 흐름 감지 기능뿐만 아니라 유량 감지 기능을 수행할 수 있으므로, 제품의 활용범위를 넓게 확보할 수 있다.

상기 제어유닛(112)은 유체감지센서와 전기적으로 연결되거나 통신 가능하여, 유체감지센서로부터 발생된 신호를 입력받을 수 있으며, 센서에서 검출된 신호를 처리할 수 있는 프로세서 등이 탑재된 컨트롤러로 구현될 수 있다.

상기 제어유닛(112)은 자외선 램프(103)와 전기적으로 연결되고, 유체감지센서로부터 감지된 신호를 입력받아 자외선 램프(103)의 운전, 즉 온/오프 동작을 제어할 수 있다.

상기 유체감지센서의 유체감지를 통한 자외선 램프(103)의 탄력적인 운영방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

상기 3×3 형태로 배열된 수처리 튜브(102)에서 수처리 튜브(102)가 케이스(104)의 저면에서 1열, 2열 및 3열로 점차 높이가 증가한다고 가정할 때,

1) 원수저장조(101)의 수위가 가장 낮은 제한 수위인 경우에 원수저장조(101)와 수처리 튜브(102) 사이의 수위차가 전혀 없으므로, 수처리 튜브(102)에 물이 유입되지 않아 유체감지센서는 수처리 튜브(102)에 물이 흐르지 않음을 감지한다.

이 경우에 제어유닛은 유체감지센서를 통해 감지신호를 입력받아 수처리 튜브(102)에 물이 흐르지 않음을 감지하여 자외선 램프(103)가 모두 오프되도록 제어한다.

2) 원수저장조(101)의 수위가 절반 정도의 수위인 경우에 유체감지센서가 원수저장조(101)와 수처리 튜브(102) 사이의 수위차에 의해 1열 및 2열의 수처리 튜브(102)에 유입된 물을 감지할 수 있다.

이 경우 상기 제어유닛(112)은 유체감지센서로부터 감지신호를 입력받아 1열 및 2열의 수처리 튜브(102)에 자외선을 조사하는 자외선 램프(103)만을 온 되도록 제어한다.

3) 원수저장조(101)의 수위가 상위 혹은 높은 제한 수위에 도달한 경우에 원수저장조(101)와 수처리 튜브(102) 사이의 수위차에 의해 1열 내지 3열의 수처리 튜브(102)에 유입된 물을 감지할 수 있다.

이 경우 상기 제어유닛(112)은 유체감지센서로부터 감지신호를 입력받아 1열 내지 3열의 수처리 튜브(102)에 자외선을 조사하는 자외선 램프(103) 모두를 온 되도록 제어한다.

상기한 방법으로 운영되는 수처리 장치에 의하면, 유체감지센서로 복수의 수처리 튜브(102)를 따라 흐르는 물의 흐름을 감지하여 하수처리장의 유입유량에 따라 자외선 램프(103)의 운전 갯수를 탄력적으로 운영할 수 있다.

상기 유체감지센서를 이용하여 수처리 튜브(102) 내부의 물 흐름을 감지하면, 원수저장조(101)에 수위센서(113)를 설치하지 않아도 된다.

따라서, 자외선 램프(103)의 운전에 대한 탄력적인 운영을 통해 살균을 위한 자외선 램프(103)의 소비전력이 절감될 수 있다.

뿐만 아니라, 원수저장조(101)의 수위에 따라 자외선 램프(103)의 선택적인 운전을 위해, 작업자가 직접 원수저장조(101) 위로 올라가 수조 내부에 저장된 수위를 확인해야 하는 수고를 덜 수 있다.

기타 과제 해결을 위한 실시예 2

비접촉식 자외선 램프(103a)는 수처리 튜브(102)의 외부에 이격 배치됨으로, 램프 고장 시 램프 교체 등 유지보수 측면에서 유리한 장점이 있다.

이와 같은 장점을 더욱 살려서, 상기 비접촉식 자외선 램프(103a)를 카트리지 형태로 제작하여 램프의 설치 및 해체가 용이하도록 할 수 있다.

첨부한 도 9는 본 발명에 따른 카트리지 교체형 자외선 램프(103) 및 수처리 튜브(102)를 보여주는 개략도이다.

일 실시예로서, 상기 자외선 램프(103)는 형광등처럼 기다란 막대형태로 이루어질 수 있다.

상기 막대형 자외선 램프(103)는 제1영역(105a) 및 제2영역(105b)에 각각 이격 배치될 수 있다.

상기 막대형 자외선 램프(103)는 물의 이동방향에 대한 수직면에서 종방향 및 횡방향으로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.

상기 막대형 자외선 램프(103)와 수처리 튜브(102)는 횡방향으로 교번되게 배치될 수 있다.

상기 막대형 자외선 램프(103)는 지지프레임(140)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

상기 지지프레임(140)에 상하방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 막대형 자외선 램프(103)가 장착될 수 있다.

상기 지지프레임(140)은 자외선 램프(103)의 전단부를 지지하기 위한 전방프레임(142)과, 자외선 램프(103)의 후단부를 지지하기 위한 후방프레임(143)과, 전방프레임(142)과 후방프레임(143)을 연결하기 위한 상부프레임(141)으로 구성될 수 있다.

상기 상부프레임(141)은 전방프레임(142)과 후방프레임(143)이 전후방향으로 일정한 간격을 유지할 수 있도록 연결하고, 작업자가 상부프레임(141)을 손으로 들고 운반하기가 용이하다.

상기 전방프레임(142)과 후방프레임(143)은 각각 막대 혹은 플레이트 형태로 상하 수직하게 배치되고, 막대 혹은 플레이트에 상하방향으로 일정한 간격을 두고 지지홀 혹은 지지홈이 형성되어, 자외선 램프(103)의 전단부와 후단부를 각각 지지할 수 있다.

또한, 상기 전방프레임(142)과 후방프레임(143)의 지지홈에 전원공급을 위한 소켓이 설치될 수 있다.

상기 자외선 램프(103)의 양단부에 전극돌기가 형성되어, 전극돌기를 소켓에 끼우면 전원이 공급되도록 할 수 있다.

또한 상기 지지프레임(140)은 자외선 램프(103)에 전원을 공급하기 위한 전기선을 지지할 수 있다.

상기 지지프레임(140)은 예를 들어 3개의 자외선 램프(103)가 장착된 상태로 운반될 수 있고, 자외선 램프(103)와 수처리 튜브(102)가 교번되게 배치되도록 케이스(104) 내부에 슬롯을 통해 카트리지 교체방식과 같이 자외선 램프(103)의 교체는 물론 자외선 램프(103)의 설치 및 해체를 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 복수의 수처리 튜브(102)는 상기 지지프레임(140)에 상하방향으로 이격되게 장착될 수 있다.

또한, 상기 복수의 수처리 튜브(102)는 지지프레임(140)에 탈착가능하게 장착될 수 있다.

상기 복수의 수처리 튜브(102)의 양단부에 장착돌기가 형성되어, 지지프레임(140)에 수처리 튜브(102)를 용이하게 장착할 수 있다.

따라서, 상기 수처리 튜브(102)를 지지프레임(140)에 의해 케이스(104) 내부에 카트리지방식으로 교체, 설치 및 해체하는 것도 가능하다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

101 : 원수저장조
102 : 수처리 튜브
103 : 자외선 램프
104 : 케이스
104a : 일정 영역
106 : 유입부
107 : 유출부
108 : LED 패키지
109a : 발광부 몸체
109 : LED 패키지 모듈
110 : 접촉식 센서
111a : 발광부
111b : 수광부
111 : 광 센서
112 : 제어유닛
113 : 수위센서
120 : 유로변경부
140 : 지지프레임
141 : 상부프레임
142 : 전방프레임
143 : 후방프레임

Claims

원수저장조와 연통되어 상기 원수저장조로부터 물이 내부로 유입되며, 일정 영역을 갖는 케이스 내부에 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 수처리 튜브; 및
상기 수처리 튜브의 물에 자외선을 조사하여 상기 물속에 포함된 세균을 살균하는 복수 개의 자외선 램프;
를 포함하고,
상기 자외선 램프는 상기 수처리 튜브의 외부에 이격되게 배치되는 복수 개의 비접촉식 자외선 램프와, 상기 수처리 튜브의 내부에 설치되는 복수 개의 접촉식 자외선 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 접촉식 자외선 램프는 상기 비접촉식 자외선 램프로부터 자외선을 받는 두 수처리 튜브 사이에 배치되는 수처리 튜브의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 수처리 튜브는 물의 흐름방향에 대한 수직면에서 종방향과 횡방향으로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 접촉식 자외선 램프는 상기 횡방향으로 이격 배치된 2열의 비접촉식 자외선 램프 사이에 종방향으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 비접촉식 자외선 램프는 종방향으로 이격 배치된 비접촉식 수처리 튜브의 일 측면에 종방향으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 접촉식 자외선 램프가 내장된 수처리 튜브는 상기 비접촉식 자외선 램프로부터 비접촉식 수처리 튜브에 대하여 더 멀리 배치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 접촉식 자외선 램프는 상기 수처리 튜브 내부에 동심적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 자외선 램프는 상대적으로 직경에 비해 길이가 긴 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 자외선 램프는 LED 패키지 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 수처리 튜브에 대하여 물의 흐름을 감지하는 유체감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 유체감지센서는 상기 수처리 튜브의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 유체감지센서는 비접촉식 광센서로 마련되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 유체감지센서는 상기 수처리 튜브의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 유체감지센서는 기계식 또는 전자식 접촉 센서로 마련되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 자외선 램프 및 상기 수처리 튜브는 횡방향으로 교번되게 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.