KR20180066481A - Bilge separator using plasma electrode - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an oil and water separator using a plasma electrode which separates oil from bilge including oil and water in a combined state by coupling a plasma electrode to a device using a cyclone method. The oil and water separator using a plasma electrode comprises: a body for separation having a reversed conic shape becoming narrower downwards, and providing an internal space in which a fluid can be plasma-treated; an inlet pipe which is connected to an upper portion of the body for separation to allow the fluid to flow thereinto, and guides the fluid to flow in a tangential direction of the body for separation; a treatment water discharge pipe which is connected to the upper portion of the body for separation to discharge treatment water treated by the body for separation, and vertically penetrates a center of an upper surface of the body for separation to be extended downwards in an axial direction of the body for separation to be extended to a lower portion in the body for separation; a filter arranged on the treatment water discharge pipe to filter residual oil; a plurality of plasma electrodes penetrating the body for separation to be directed towards the tangential direction of an inner surface of the body for separation to be installed; and an oil discharge pipe connected to an upper end of the body for separation.

Description

플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치{BILGE SEPARATOR USING PLASMA ELECTRODE}Technical Field [0001] The present invention relates to a BILGE SEPARATOR USING PLASMA ELECTRODE,

본 발명은 처리 대상인 유체, 구체적으로는 기름과 물이 합쳐진 상태인 빌지수를 사이클론 방식을 이용한 장치에 플라즈마 전극을 결합하여 기름을 분리시켜 주는 플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water separation apparatus using a plasma electrode for separating oil by coupling a plasma electrode to a fluid to be treated, specifically, a bill index in which oil and water are combined, using a cyclone system.

선박의 기관실에는 각종 기기의 운전이나 정비 또는 각종 기기와 관계 계통으로부터의 누설 등으로 인하여 빌지(bilge;일명 '선저폐수', 이하 '빌지'라 한다)가 발생하게 되는데, 이 경우 각 계통에서 정상적으로 발생되는 빌지나 드레인 등은 각각 빌지 탱크와 드레인 탱크 등에 저장되고 있다.In the engine room of a ship, bilge (a so-called 'bottom wastewater', hereinafter referred to as 'bilge') is generated due to operation or maintenance of various devices or leakage from various devices and related systems. In this case, The generated bill, drain, etc. are stored in bilge tank and drain tank respectively.

이와 같은 빌지는 해양오염을 방지하기 위하여 빌지 그 자체로는 해양에 배출할 수 없다.Such bilge can not be discharged into the ocean by bilge itself to prevent marine pollution.

따라서 선박에서는 빌지를 처리하기 위하여 유수분리장치(Bilge separator, Oily Water Separator, Bilge Separator)를 사용하여야 한다.Therefore, a bilge separator (Oily Water Separator, Bilge Separator) should be used in the ship to treat the bilge.

기관 구역에서의 기름 오염방지 설비의 설치기준에 의하면 총톤수 400톤 이상의 선박에 대하여 유수분리장치(Bilge separator)를 설치하도록 규정하고 있다.According to the installation standards for oil pollution prevention facilities in machinery spaces, bilge separators should be installed for ships with a gross tonnage of 400 tons or more.

또한 선박에서는 유분 농도가 15ppm 이하일 경우에만 해상 배출을 허용하고 있다.In ships, marine emissions are permitted only when the oil concentration is less than 15ppm.

이와 같은 빌지를 처리하기 위하여 플라즈마 방전을 일으켜 오염수를 정화하는 방법이 제안되었지만, 현재까지 그 성능이 만족스럽지 못한 실정이다.In order to treat such bilge, a method of purifying contaminated water by causing a plasma discharge has been proposed, but the performance is not satisfactory to date.

대한민국 등록특허 제10-1280445호 "물 정화를 위한 수중 방전 장치"(2013. 6.25. 등록)Korean Patent No. 10-1280445 entitled "Underwater Discharge Device for Water Purification" (2013. 6.25. Registration)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 처리 대상인 유체, 구체적으로는 기름과 물이 합쳐진 상태인 빌지수를 사이클론 방식을 이용한 장치에 플라즈마 전극을 결합하여 기름을 분리시켜 주는 플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method of separating oil by combining a fluid to be treated, specifically, a bill index in a state in which oil and water are combined, The present invention provides a water separation apparatus using a plasma electrode.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상광하협의 역원뿔대 형태를 가지며, 유체가 플라즈마 처리될 수 있는 내부공간을 제공하는 분리용 몸체 ; 상기 유체가 유입되도록 상기 분리용 몸체의 상부에 연결되되, 상기 분리용 몸체의 접선 방향을 따라 유체가 유입되도록 안내하는 유입관 ; 상기 분리용 몸체에서 처리된 처리수가 배출되도록 상기 분리용 몸체의 상부에 연결되되, 상기 분리용 몸체의 상면 중앙을 수직으로 관통하여 상기 분리용 몸체의 축 방향을 따라 하부로 연장되어 상기 분리용 몸체의 내부 하부까지 연장되는 처리수 배출관 ; 잔여 기름을 필터링하기 위하여 상기 처리수 배출관에 마련되는 필터 ; 상기 분리용 몸체의 내면의 접선 방향을 향하도록 상기 분리용 몸체에 관통되면서 설치되는 복수의 플라즈마 전극 ; 상기 분리용 몸체의 상단에 연결되는 기름 배출관 ; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a separating body having an inverted truncated conical shape and providing an internal space through which a fluid can be plasma-processed; An inlet pipe connected to an upper portion of the separating body so as to allow the fluid to flow therein and guiding the fluid to flow along the tangential direction of the separating body; The separation body is connected to an upper portion of the separation body so as to discharge the treated water from the separation body. The separation body vertically penetrates the center of the upper surface of the separation body and extends downward along the axial direction of the separation body, A processing water discharge pipe extending to an inner lower portion of the processing vessel; A filter provided in the process water discharge pipe to filter residual oil; A plurality of plasma electrodes installed in the separating body so as to penetrate the separating body so as to face the tangential direction of the inner surface of the separating body; An oil discharge pipe connected to an upper end of the separating body; And a control unit.

상기와 같이 본 발명은, 처리 대상인 유체, 구체적으로는 기름과 물이 합쳐진 상태인 빌지수를 사이클론 방식을 이용한 장치에 플라즈마 전극을 결합하여 기름을 분리시켜 보다 효율적으로 빌지수를 처리하고 이를 배출할 수 있도록 한다.As described above, according to the present invention, a plasma electrode is combined with a fluid to be treated, specifically, a bill index in a state in which oil and water are combined, using a cyclone system, to separate oil and treat the bill index more efficiently, .

도 1은 본 발명의 일 실시예인 플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치의 개념 종단면도,
도 2는 도 1의 개념 평면도.1 is a conceptual vertical cross-sectional view of a water separation apparatus using a plasma electrode, which is an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a conceptual top view of Figure 1;

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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 부여하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. 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 order to clearly illustrate the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted, and like reference numerals are given to similar portions 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 an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치의 개념 종단면도이며, 도 2는 도 1의 개념 평면도이다.FIG. 1 is a conceptual vertical sectional view of a water separation apparatus using a plasma electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual plan view of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치는, 분리용 몸체(100), 유입관(110), 처리수 배출관(120), 기름 배출관(130), 복수의 플라즈마 전극(200)을 포함한다.A water discharge pipe 120, an oil discharge pipe 130, a plurality of plasma electrodes 200, and a plurality of discharge electrodes 130. The discharge electrode 120 is connected to the discharge electrode 120, .

분리용 몸체(100)는 유체가 플라즈마 처리될 수 있는 내부공간을 제공하며, 분리용 몸체(100)는 상광하협의 역원뿔대 형태를 가진다.The separating body 100 provides an internal space through which the fluid can be plasma-processed, and the separating body 100 has an inverted truncated cone shape in the vertical direction.

즉 분리용 몸체(100)는 아래로 향하면서 직경이 점차 감소하는 형태이며, 상단 및 하단은 막혀있는 통 형태이다.That is, the separating body 100 has a shape in which the diameter gradually decreases while being directed downward, and the upper and lower ends are closed.

유입관(110)을 통하여 분리용 몸체(100)의 내부공간으로 처리 대상인 유체, 구체적으로는 빌지수가 유입된다. The fluid to be treated, specifically the bilge water, flows into the inner space of the separating body 100 through the inflow pipe 110. [

이러한 유입관(110)은 분리용 몸체(100)의 상부에 위치함이 바람직하며, 아울러 유입관(110)은 분리용 몸체(100)의 접선 방향을 따라 유체가 유입되도록 하며, 이에 의하여 유입관(110)을 통해 유입되는 유체는 분리용 몸체(100)의 내주면을 타고 선회하는 형태로 유입되어 분리용 몸체(100) 내에서 회전하게 된다.The inlet pipe 110 is located above the separating body 100 and the inlet pipe 110 allows the fluid to flow along the tangential direction of the separating body 100, The fluid flowing through the separating body 100 flows through the inner circumferential surface of the separating body 100 and rotates in the separating body 100.

처리수 배출관(120)은 분리용 몸체(100)의 내부공간으로 유입된 유체가 분리용 몸체(100) 내에서 플라즈마 처리된 후 분리용 몸체(100)의 외부로 배출되도록 마련되는 것이다. 이를 위하여, 처리수 배출관(120)은 분리용 몸체(100)의 상면 중앙을 수직으로 관통하여 분리용 몸체(100)의 축 방향을 따라 하부로 연장되어 분리용 몸체(100)의 내부 하부까지 연장된다.The treated water discharge pipe 120 is configured such that the fluid introduced into the internal space of the separating body 100 is plasma-treated in the separating body 100 and discharged to the outside of the separating body 100. For this purpose, the treated water discharge pipe 120 vertically penetrates the center of the upper surface of the separating body 100 and extends downward along the axial direction of the separating body 100 to extend to the lower portion of the interior of the separating body 100 do.

한편 처리수 배출관(120)에는 잔여 기름을 걸러내기 위한 필터(121)가 마련된다.On the other hand, the treated water discharge pipe 120 is provided with a filter 121 for filtering residual oil.

플라즈마 전극(200)은 분리용 몸체(100)의 내부공간에 공급된 유체에 플라즈마 방전을 일으킨다. 플라즈마 전극(200)는 모세관 플라즈마 발생 장치일 수 있다. The plasma electrode 200 generates a plasma discharge in the fluid supplied to the inner space of the separating body 100. The plasma electrode 200 may be a capillary plasma generator.

플라즈마 전극(200)은, 외부 전원(예를 들어 상용 AC 전원)을 인가 받아 이를 소정 크기의 전압을 가지는 직류 또는 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 공급부와, The plasma electrode 200 includes a power supply unit that receives an external power supply (for example, a commercial AC power supply) and converts it into a DC or AC power having a predetermined voltage,

전원 공급부에서 공급된 전원을 인가 받아 오염된 유체 내부에 모세관 플라즈마 방전(capillary plasma discharge)을 일으킴으로써 오염수 등의 유체를 정화하는 방전 전극과, 방전 전극에 의하여 모세관 플라즈마 방전이 일어나는 유체의 내부로 보조 가스를 주입하는 가스 공급부를 포함하여 이루어질 수 있다.A discharge electrode that receives a power supplied from a power supply unit and generates a capillary plasma discharge inside the contaminated fluid to purify a fluid such as contaminated water and a discharge electrode that is connected to the inside of the fluid in which the capillary plasma discharge is caused by the discharge electrode And a gas supply unit for injecting an auxiliary gas.

전원 공급부는 입력되는 전원의 전압을 증폭하는 트랜스포머 및 정류기 등을 포함하여 구성될 수 있다.The power supply unit may include a transformer and a rectifier for amplifying a voltage of an input power source.

방전 전극에 의하여 유도된 모세관 플라즈마 방전으로 발생된 플라즈마는 유체 내부의 물 분자를 분해시켜 OH-, O, H, H2O2, HO2, HClO, Cl2, HCl 등의 활성종을 생성하며, 생성된 활성종들은 유체 내부의 오염물질(휘발성 유기화합물, 미생물, 조류 등)을 제거하게 된다.The plasma generated by the capillary plasma discharge induced by the discharge electrode decomposes the water molecules in the fluid to generate active species such as OH, O, H, H 2 O 2, HO 2, HClO, Cl 2, HCl, (Volatile organic compounds, microorganisms, algae, etc.) in the fluid.

가스 공급부가 공급하는 보조 가스의 예로는, 오존(O3), 산소(O2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 공기(Air) 또는 이들의 혼합물이 될 수 있으며, 또는 가스 공급부에서 액체 상태의 과산화수소수(H2O2)를 분사하는 것 또한 가능하다. 이와 같이 주입되는 보조 가스는 방전 전극으로부터 발생되는 플라즈마로 공급되며, 이에 따라 상기 플라즈마의 발생 및 이를 통한 유체 정화를 보조하게 된다.Examples of the auxiliary gas supplied by the gas supply unit may be ozone (O3), oxygen (O2), nitrogen (N2), argon (Ar), helium (He), air (Air) It is also possible to inject hydrogen peroxide water (H2O2) in a liquid state in the gas supply part. The auxiliary gas injected as described above is supplied to the plasma generated from the discharge electrode, thereby assisting the generation of the plasma and the cleaning of the fluid.

한편 플라즈마 전극(200)은, 효율적인 플라즈마 방전을 위하여 분리용 몸체(100)의 내부공간에서 선회하는 유체의 유동 방향에 수직하지 않게 배치된다. 즉, 플라즈마 전극(200)은 분리용 몸체(100)의 내면의 접선 방향을 향하도록 분리용 몸체(100)에 관통되면서 설치된다.Meanwhile, the plasma electrode 200 is disposed not perpendicular to the flow direction of the fluid circulating in the inner space of the separating body 100 for efficient plasma discharge. That is, the plasma electrode 200 is installed to pass through the separating body 100 so as to face the tangential direction of the inner surface of the separating body 100.

한편 분리용 몸체(100)의 상단에는 빌지에서 분리된 기름을 배출하기 위한 기름 배출관(130)이 마련된다.On the other hand, an oil discharge pipe 130 for discharging the oil separated from the bilge is provided on the upper part of the separating body 100.

이하 본 실시예의 작용효과를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the present embodiment will be described in detail.

유입관(110)을 통하여 처리 대상인 유체, 본 실시예의 경우 빌지수(기름과 물)가 들어와서 분리용 몸체(100)의 내주면을 따라 회전을 하면서 아래쪽으로 내려간다.The fluid to be treated, in this case, the bill index (oil and water) enters through the inlet pipe 110 and goes downward while rotating along the inner circumferential surface of the separating body 100.

이때 중력의 작용에 의하여 일부 기름이 상부로 뜨게 되며, 플라즈마 전극(200)이 작동되면서 미세기포에 의해 기름이 부상하고, 부상하지 못하고 응집된 기름은 아래쪽으로 유동한 후 처리수 배출관(120)을 따라 배출되면서 필터(121)에 의하여 최종 걸러지게 된다.At this time, a part of the oil flows upward due to the action of gravity, and the oil is floated by micro-bubbles while the plasma electrode 200 is operated, and the coagulated oil flows downward, And finally filtered by the filter 121.

이때 최종적으로 배출되는 처리수 배출관(120)에서의 기름 농도는 최소 15PPM이하가 되게 한다.At this time, the oil concentration in the finally discharged process water discharge pipe 120 is made to be at least 15 PPM.

상기와 같이 본 장비는 기름과 물이 합쳐진 상태인 빌지수를 사이클론 방식을 이용한 장치에 플라즈마 전극을 결합하여 기름을 분리시켜주는 장치이다.As described above, this equipment is a device that separates oil by combining a bill index, which is a combination of oil and water, with a plasma electrode to a device using a cyclone system.

본 장비는 플라즈마 전극을 사용하여 기름을 분해하여 기름 자체를 응집시켜주는 역할을 한다. 또한 전극에서 미세한 기포를 발생시켜 이 미세한 기포를 이용하여 기름을 상부로 뜨게 하는 역할을 한다.This equipment uses the plasma electrode to decompose the oil to coagulate the oil itself. In addition, fine bubbles are generated in the electrode, and the fine bubbles are used to float the oil upward.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the embodiments described above are intended to be illustrative, but not limiting, in all respects. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : 분리용 몸체
110 : 유입관
120 : 처리수 배출관
121 : 필터
130 : 기름 배출관
200 : 플라즈마 전극100: separating body
110: inlet pipe
120: treated water discharge pipe
121: Filter
130: Oil discharge pipe
200: Plasma electrode

Claims (1)

상광하협의 역원뿔대 형태를 가지며, 유체가 플라즈마 처리될 수 있는 내부공간을 제공하는 분리용 몸체 ;
상기 유체가 유입되도록 상기 분리용 몸체의 상부에 연결되되, 상기 분리용 몸체의 접선 방향을 따라 유체가 유입되도록 안내하는 유입관 ;
상기 분리용 몸체에서 처리된 처리수가 배출되도록 상기 분리용 몸체의 상부에 연결되되, 상기 분리용 몸체의 상면 중앙을 수직으로 관통하여 상기 분리용 몸체의 축 방향을 따라 하부로 연장되어 상기 분리용 몸체의 내부 하부까지 연장되는 처리수 배출관 ;
잔여 기름을 필터링하기 위하여 상기 처리수 배출관에 마련되는 필터 ;
상기 분리용 몸체의 내면의 접선 방향을 향하도록 상기 분리용 몸체에 관통되면서 설치되는 복수의 플라즈마 전극 ;
상기 분리용 몸체의 상단에 연결되는 기름 배출관 ;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전극을 이용한 유수분리장치.

A separating body having an inverted truncated cone shape and providing an interior space through which the fluid can be plasma processed;
An inlet pipe connected to an upper portion of the separating body so as to allow the fluid to flow therein and guiding the fluid to flow along the tangential direction of the separating body;
The separation body is connected to an upper portion of the separation body so as to discharge the treated water from the separation body. The separation body vertically penetrates the center of the upper surface of the separation body and extends downward along the axial direction of the separation body, A processing water discharge pipe extending to an inner lower portion of the processing vessel;
A filter provided in the process water discharge pipe to filter residual oil;
A plurality of plasma electrodes installed in the separating body so as to penetrate the separating body so as to face the tangential direction of the inner surface of the separating body;
An oil discharge pipe connected to an upper end of the separating body;
And a second electrode connected to the second electrode.

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KR101280445B1 (en) 2011-06-10 2013-07-01 한국기초과학지원연구원 Underwater discharge apparatus for purifying water

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