KR20180091977A - 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치 - Google Patents

양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치를 개시한다. 이는 활성기체공급기와 이온화기에 의하여 수중 오염물질의 전기화학적 반응으로 냉각수 수중의 유기물 및 스케일성분 그리고 유분등을 1차 정화하고, 정화된 처리수를 직류전원이 인가되는 양전극 및 음전극 사이로 통과시켜 전기분해에 의한 수중오염물질인 스케일 성분, 염소이온, 황산이온 등을 이온반응으로 2차 제거하며, 제동복사방식의 양자에너지 발생기 및 무자장 에너지 발생기에서 발생되는 양자에너지를 냉각수에 조사 함으로써 활성이온 및 활성기체를 더욱 활성화하여 고도의 정화 성능을 얻고, 이에 더하여 응집제 또는 첨가제 또는 산성물질을 적량 투입하여 정화과정에서 생성되는 스케일 생성물질, 수중의 산성이온 제거과정에서 생성되는 염, 실리카 성분, 미세 유분 및 공정반응 물질을 응집 침전시켜 침전물은 저장탱크에 회수하고 상등수만 필터가 복수개 내장된 미생물 반응기를 통과시켜 상기 필터에 담지된 미생물에 의한 대사반응 및 금속 수산화물 수화물이 담지된 필터에 의하여 처리수 최종정화과정을 실시함으로써 대한설비관리학회 및 냉동공조학회에 권장하는 냉동, 공조용 냉각수 수질기준(KS M 0077:1998)을 충족하는 처리수를 생산할 수 있게 되어 이를 재순환시켜 물 사용량을 크게 절감할 수 있게 됨에 따라 냉각 계통에 연결된 열교환기등 다양한 부속설비의 관내 부식을 방지함으로써 관리비용과 설비 유비 보수 비용을 크게 절감하여 운전의 연속성을 유지시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치{Water Treatment Apparatus Built-In Quantum Energy Generator for Scale Creation Prevent}
본 발명은 주로 열교환 설비 등 각종 설비에서 냉각을 위하여 반복 사용하는 냉각수를 고도 정화하여 재순환 시킬 수 있도록 하기 위한 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 통상 실시하는 수처리 방법은 침강분리, 여과, 응집, 흡착, 연화, 탈염, 탈기, 이온교환 수지에 의한 방법, 전기분해 방법, 전자장 처리방법 등 다양한 기술이 개발되어 산업체에 적용되고 있으나 대한설비관리학회 및 냉동공조학회는 냉동, 공조용 냉각수 수질기준(KS M 0077:1998) 제정하였다.
이러한 냉각수 수질 기준은 다음에서 제시하는 요소를 충족시킬 것을 요구하고 있으며, 그 구체적 기준은 pH 6.5 -8.0, 전기 전도도는 800㎲/cm를 기준으로하고, 염화물(Cl-)이온은 200mg/ℓ를 기준으로 하며, 황산이온은 200mg/ℓ를 기준으로 하고, 산소비량(M알카리도)은 100mg/ℓ, 칼슘 경도는 150mg를 기준으로 하는 것이다. 반면에 이러한 수질 관리 기준을 충족시켜줄 수 있는 스케일 형성방지 및 수처리 기술개발은 아직도 미진한 상태이다.
아울러, 대한민국 특허공보 제 10-1192698호 (발명의 명칭: 펄스 전기장을 이용한 스케일형성방지장치; 이하 '인용발명1'이라 함)가 제안된 바 있다. 이러한 인용발명1에서는 무기질이 용해되어 있는 수용액을 펄스 전기장으로 처리하여 수용액 중 무기이온을 염의 형태로 취출시킴으로써, 스케일형성제어와 각 파울링 저감을 도모하는 스케일방지장치로 이러한 인용발명1은 펄스 전기장에 의해 발생한 전하가 이온 충돌을 유도하여 무기이온과 무기염의 활동을 촉진하고 이에 따라 석출되는 무기염의 입자를 크게 형성하도록 함으로써, 불순물의 침전을 유도하여 스케일 형성을 억제하는 기술이다.
이러한 인용발명1은 펄스 전기장에 의한 발생되는 전하의 수가 제한적이고, 발생되는 전하의 수를 늘리려면 소비전력이 증가하게 될 뿐만 이라 배관에 감기는 권선을 증가시켜 장치의 점유공간을 증가시켜 공간 활용을 어렵게 하며, 제작 비용 부담을 증가시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제 10-0642814호(발명의 명칭: 금속의 전위차에 의한 배관의 스케일 방지 및 제거용 모터 토출구 장치; 이하 '인용발명2'라 함)가 제안된 바 있다.
이러한 인용발명2는 황동재질로 된 수중모터 또는 펌프의 토출관에 내설되고 상기 토출관 내부 직경과 동일하도록 방사 형태로 다수의 칸막이가 설치되며, 이 칸막이들 사이로 유체가 이동되도록 하고, 유체의 이동에 따라 상기 토출관의 전위차에 의해 이온차가 발생하도록 하여 배관 내 스케일이 방지되도록 하는 마그네슘(Mg), 합금으로 된 희생양극과 산기 토출관과 배관 사이에 결합되며, 칸막이들 사이로 이동된 유체를 합류시키도록 유선형으로 되며 중공된 원통의 상부 케이싱으로 된 장치이다. 이러한 인용발명2는 그 구조가 복잡하고, 희생양극인 마그네슘(Mg) 전극을 주기적으로 교체하여야 하며, 짧은 시간에 고농도의 혼탁 된 폐수나 지하수를 처리할 수 없으므로 폐수 발생량이 증가하는 경우에는 그대로 방류할 수 밖에 없게 되는 문제점이 있었다.
또한, 대한민국 특허공보 제 20-0283098호(발명의 명칭: 녹 및 스케일 생성 방지장치; 이하 '인용발명3'이라 함)가 제안된 바 있으며,
이러한 인용발명3은 정류기의 -극성을 배관이나 혹은 관체 혹은 장치 등에 연결하고 +극성을 흑연과 영구자석, 격자망이 씌워진 원통형 세라믹과 금속전극(마그네슘, 아연, 알루미늄)과 영구자석으로 중첩되도록 결합된 이온 침착기를 물속에 넣어 전류를 통전시킴으로써, 물이 전해질이 되면서 물속에 함유되어 있는 양이온(Ca
Figure pat00001
, Mg
Figure pat00002
)이 세라믹의 제올라이트 성분과 이온 결합되어 물 분자로부터 분리시키게 되고, 세라믹 표면 즉, 격자망에 Ca
Figure pat00003
, Mg
Figure pat00004
이온이 달라붙게 하여 파이프나 철재 열교환기의 내벽에 녹이나 스케일이 생성되지 않도록 하는 기술로서, 세라믹의 제올라이트 성분은 규소분자 (SiO4 :
Figure pat00005
) 및 알루미나분자 (
Figure pat00006
) 구조가 조합된 광물로서, 동형치환에 의한 양이온교환능력 CEC(Cation Exchange Capacity)에 절대적 영향을 받는다.
이러한 인용발명3은 광물 특성상 순간에 발생되는 CEC 능력에는 한계가 있다.
또한, 대한민국 특허공보 제 10-0353114호(수용성 세척액 과 연삭유 재이용을 위한 장치 및 폐수용성 금속 가공유 처리시스템; 이하 '인용발명4'라 함)를 살펴보면, 이에는 항균소재로 코팅되거나 충진재가 충진된 타유 분리조에 절삭유, 물리적으로 유화된 오일등이 함유된 세척액을 공급하여 부상오일(입자크기가 대략 50-150㎛인 오일), 물리적으로 유화된 오일(오일(계면활성제에 의해 화학적으로 유화된 것이 아니라 각종 오일이 물리적으로 잘게 파편화되어 수용액내에 마치 콜로이드처럼 행동하는 약 10-30㎛ 크기의 미세 오일입자), 금속비누 등을 충진제에 흡착하여 오일입자들이 합체되게 하여 타유조 상부에 부상되도록 함으로써 분리하고,1차 타유조에서 분리된 세척액을 농축조로 보내어 비중이 큰 금속 입자, 무기물 입자등은 농축조 하부로 침강시키고 상등수는 멤브레인 필터를 동과시켜 여과방식으로 유분을 제거하도록 하였다.
반면에 이러한 인용발명4는 타유분리조, 농축조등 추가 시설이 필요하게 되어 시설 비용이 증가하는 부담이 있으며, 유분제거에는 효과가 있는 반면, 스케일 형성방지 성능이나 세정액의 고도처리화 수준은 기준치를 충족시키지 못하게 되는 문제점이 있다.
1.대한민국 특허 등록 공보 제 10-1192698호 2.대한민국 특허 등록 공보 제 10-0642814호 3.대한민국 특허 등록 공보 제 20-0283098호 4.대한민국 특허 등록 공보 제 10-0353114호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 처리수에 함유된 오염물질 중 염소이온, 황산이온 등 음이온과, 칼슘이온, 마그네슘이온, 아연이온, 철이온 등 양이온을 이온반응으로 제거하고, 수중의 활성 이온 및 활성 기체에 양자에너지를 주입하여 더욱 활성화함으로서 폐처리수를 고도 정화하여 재순환시키거나 방류 가능한 처리수가 되도록 한 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치를 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 팬에 유입되는 공기 중 질소분자, 산소분자, 수증기의 물 분자의 공유결합을 분해하여 생성된 활성기체를 냉각수중에 분사하고 배관 또는 장치 내부에 마주보게 설치된 양극, 음극에 고전압방전에 의한 생성되는 전계에너지를 인가하여 상기 방전극에서의 수중방전에 의하여 유체 중 물 분자와 수중 오염물질을 해리, 이온화, 여기 , 산화, 환원반응 등 전기화학적 반응과 활성기체의 탈포 및 활성도를 더욱 높여서, 수중에 함유되어 있는 유기물질을 1차 분해하고, 처리수 배관으로 연결 설치된 반응조 내부에 다양한 재질의 양극 및 음극을 구성하는 방전극을 복수개 설치하며, 제어프로그램에 의하여 상기 방전극에 제어된 전력을 공급하여 전기분해를 실시함으로써 산소, 수소, 아연이온, 알루미늄이온, 수산 이온등을 생성시켜 수중에 함유되어 있는 스케일성분의 양이온성 물질, 염소이온, 황산이온, 수중 오염물질등을 2차분해하며, 전기분해과정과 동시에 하우징 본체 외부 측면에 복수개 설치된 제동복사 방식에 의해 생성된 양자에너지를 피처리수에 조사하여 수중의 이온의 활성도를 더욱 증가시키고, 이온의 이동경로을 더욱 연장시켜 수중의 오염물질과의 접촉시간이 증가됨에 따라 스케일성분 및 산성이온의 제거 등 오염물질의 저감을 도모한 후 침전조에서 상기 기재된 공정으로 분해된 오염물질을 침전시켜 회수하며, 미생물반응기에서 필터의 담지체에 담지된 미생물에 의한 산화 분해 과정 및 금속 수산화물 수화물층에서 에멀젼상태의 유분등을 여과하여 순환시키거나 방류 가능한 처리수를 제공할 수 있도록 하여서 된 양자에너지 발생기가 내장된 스케일 형성방지 및 수처리 장치를 제안한다.
이에 따라, 본 발명은 활성기체공급기와 이온화기에 의하여 수중 오염물질 의 해리, 여기 이온화, 산화, 환원반응 등의 전기화학적 반응으로 냉각수 수중의 유기물 및 스케일성분 그리고 유분등을 1차 정화하고, 정화된 처리수를 직류전원이 인가되는 양전극(+전극) 및 음전극(-전극) 사이로 통과시켜 전기분해에 의한 수중오염물질인 스케일 성분, 염소이온, 황산이온등을 이온반응으로 2차 제거하며, 제동복사방식의 양자에너지 발생기 및 무자장 에너지 발생기에서 발생되는 양자에너지를 냉각수에 조사 함으로써 활성이온 및 활성기체를 더욱 활성화하여 고도의 정화 성능을 얻고, 이에 더하여 응집제 또는 첨가제 또는 산성물질을 적량 투입하여 정화과정에서 생성되는 스케일 생성물질, 수중의 산성이온 제거과정에서 생성되는 염, 실리카 성분, 미세 유분 및 공정반응 물질을 응집 침전시켜 침전물은 저장탱크에 회수하고 상등수만 필터가 복수개 내장된 미생물 반응기를 통과시켜 상기 필터에 담지된 미생물에 의한 대사반응 및 금속 수산화물 수화층에서 에멀전 상태의 유분,용존 고형분 무기물등이 여과되는 처리수 최종정화과정을 실시함으로써 대한설비관리학회 및 냉동공조학회에 권장하는 냉동, 공조용 냉각수 수질기준(KS M 0077:1998)을 충족하는 처리수를 생산할 수 있게 되어 이를 재순환시켜 물 사용량을 크게 절감할 수 있으며, 이에 따라 냉각 계통에 연결된 열교환기등 다양한 부속설비의 관내 부식을 방지함으로써 관리비용과 설비 유비 보수 비용을 크게 절감하여 운전의 연속성을 유지시켜 생산성 향상등에 기여할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.
도1은 본 발명에 의한 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성 방지를 위한 수처리장치의 전체적인 구성을 보인 설명도.
도2는 본 발명의 활성기체 공급기의 구조를 보인 설명도.
도3은 본 발명에 의한 이온화기를 보인 설명도.
도4는 본 발명에 의한 반응조의 구조를 보인 설명도.
도5는 본 발명에 의한 전극판 이동 수단의 구조를 예시한 사시도.
도6은 본 발명에 적용되는 복수개로 된 전극판 이동 수단의 구조를 보인 사시도.
도7은 본 발명의 반응조 외부 둘레에 설치되는 양자에너지 발생수단을 보인 설명도.
도8은 본 발명에 적용되는 양자반응기의 구조를 보인 종단면도.
도9는 본 발명에 적용되는 양자반응기의 구조를 보인 횡단면도.
도10은 본 발명에 적용되는 침전조를 보인 설명도.
도11은 본 발명에 적용되는 미생물 반응기를 보인 종단면도.
도12는 본 발명의 미생물 반응기에 사용되는 타공판을 보인 평면도.
이와 같이 된 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 의한 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치의 전체적인 구조를 도1로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 미세한 통공이 구비된 필터를 통하여 외부의 공기를 흡입하여 공기 중 부유 물질, 분진 등 이물질을 제거하며, 이물질이 제거된 공기를 활성기체공급기(100)로 공급한다. 이와 같이 이물질이 제거된 공기는 도2로 도시한 바와 같이 활성기체공급기(100) 내부에 설치된 고전압 방전부의 셀(101)내부에 서로 마주보게 설치된 방전극(103)를 통과하게 되고, 고전압발생기(102)에서 생성된 매우 높은 고전압에 의하여 방전극(103) 사이에서 전계에너지 대역을 형성하고 이 전계에너지대역을 통과하는 공기가 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 등의 전기화학적 반응으로 산소이온{[O], O2 *}, 질소이온(N), OH- Radical 등의 활성기체를 발생시키게 되며, 압축펌프 등 공지된 가압기로 가압하여 피처리수공급관 내부에 설치된 산기관(201)을 통하여 피처리수에 활성기체를 공급하게 된다.
아울러, 본 발명에서는 상기한 공기에 가하여 지는 고전계에너지에 의하여 방전공간을 형성하게 되므로 이러한 방전 공간의 공기 중 79%의 성분을 구성하는 질소분자(N2) 및 21%의 성분을 구성하는 산소분자(O2)가 상기 방전 전극에 의한 고전압으로 인하여 질소분자 및 산소분자의 공유 결합이 분해되어 질소 원자 및 산소 원자로 분해된다.
이에 따라, 질소원자와 산소원자가 급속한 이온반응을 일으키면서 산화질소(NO)와 미량의 아산화질소(N2O) 및 이산화질소(NO2)를 생성하게 되는 것이며, 이때의 해리, 이온화, 산화, 환원 반응은 다음과 같이 이루어 질 수 있는 것이다.
먼저, 해리반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + O2 → O + O + e
2) e + N2 → N + N + e
3) e + O2 → O- + O
또한, 이온화반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + N2 → N + N+ + 2e
2) e + N2 → N2 + + 2e
3) e + O2 → O + O+ + 2e
4) e + O2 → O2 + + 2e
또한, 산화반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + O2 → O + O
2) O + NO + M → NO2 + M
3) O + H2O → OH + OH
4) OH + NO2 → HNO3
또한, 환원반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + N2 → e + N + N
2) N + NO → N2 + O
아울러, 이러한 반응 결과물인 활성기체가 도3으로 보인 이온화기(200)와 연결되며, 산기관(201)이 내장된 이온화기(200)는 도3으로 보인 바와 같이 고전압발생기(102)에 의한 고전압이 인가되는 전극이 방전관의 내부와 외부에 배치되어 전류가 흐르지는 않으면서 비접촉식 플라즈마 방전을 실시하게 되며 이러한 고전압 전계 영역을 통과하는 산소이온{[O], O
Figure pat00007
}, OH
Figure pat00008
Radical 등의 활성기체는 피처리수에 함유된 난분해성 물질이나 수중 세균, 세포벽 구성물질을 과산화시켜 세포를 사멸하고 방전에너지에 의하여 난분해성 물질이 1차 분해된다.
이와 같이 하여 피처리수 공급관의 플라즈마 방전에 의하여 에너지대역을 통과하는 활성기체와 피처리수가 혼합된 유체를 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 등의 전기화학적 반응으로 산소이온{[O], O
Figure pat00009
}, 수소이온(H+),히드록실 이온(H2O3-), OH
Figure pat00010
Radical 등의 이온을 생성하는 이온화기(200)는 반응조(300)에 피처리수를 공급하게 된다. 상기 반응조(300)는 도4로 보인 바와 같이, 그 내부에 다수의 노즐을 구비하여서 된 피처리수 분사관(305)과, 한조 이상의 전극판(402)을 모터(401)에 의하여 회전되는 회전스크류(405)에 나사부가 구비된 크램프(403)를 설정 간격으로 배치하고 상기 크램프(403)에 복수개의 전극판(402)을 고정하며, 상기 복수개의 전극판(402) 하방에 가이드(404)가 배치되어 모터(401)에 의한 회전력으로 회전하는 회전스크류(405)에 의하여 전극판(402)이 가이드(404)에 의하여 직선 방향으로 안내되면서 습동되도록 한 전극판 이동 수단(400)과, 상기 전극판 이동 수단(400)을 복수개 준비하고 모터(401)가 상호 마주보도록 도6에서와 같이 대칭구조로 배치하여 모터(401)의 회전 방향에 따라 전극판(402) 사이의 거리(D)가 접근하거나 멀어지도록 한다. 아울러, 본 발명은 이러한 2조의 전극판 이동 수단(400)에 전기분해에 필요한 전원공급장치(505)의 양극과 음극이 각각 연결되도록 하되, 특히 필요에 따라 양극과 음극의 소재를 동일하게 하거나 다른 것으로 할 수 있고, 서로 대향되는 음극과 양극의 재질을 각 조별로 달리 할 수도 있다.
아울러, 본 발명에서는 반응조(300) 상부에 피처리수 배출관이 부착되고, 이와 함께 알칼리용액 저장탱크(301), 산성용액 저장탱크(302) 및 각각의 솔레노이드밸브(303)와 정량펌프(304)가 연결되며, 아울러 수소이온농도지수(pH) 측정센서(504) 및 전기전도도 센서(503)가 설치된다.
그러므로, 본 발명에서는 이온화기(200)를 거쳐서 유입된 피처리수는 그 pH와 전기전도도가 감지되어 미도시된 마이크로 콘트롤러(501)로 공급되며, 마이크로 콘트롤러(501)에서는 pH와 전기전도도가 상기한 냉각수 처리 기준에 부합되지 않는 경우 해당 값을 모니터(506)로 보여주게 되는 것이다.
이러한 부적합한 상태가 감지되면 pH와 전기전도도를 정상수준으로 할 수 있도록 특정 재질로 된 전극판(402)으로 상기 전극판 이동 수단(400)의 전극판(402)을 교체하고 전극간의 간격(D)을 조절하여 줌으로서 상기한 냉각수 처리 기준에 부합되도록 전기분해를 실시하여 오염물질이 2차 분해되도록 하는 것이다. 특히, 본 발명에서는 상기 전극판 이동 수단(400)의 모터(401)에 소정의 제어 펄스 출력을 공급함으로써 모터(401)에 의하여 회전스크류(405)가 제어된 방향, 제어된 회전수 및 각도 만큼 회전하고 정지하며 이에 따라 나사결합 상태인 크램프(403)가 프로그램에 의하여 설정된 간격 만큼 수평이동하게 되는 것이다.
이러한 본 발명에서 마이크로 콘트롤러(501)에 의한 정밀한 전극사이의 간격(D) 조절을 위하여 상기 모터(401)는 1개 펄스 출력 당 기본 스텝각을 회전하는 스테핑 모터로 하거나 인코더에 의한 피드백 신호에 의하여 목표 회전수, 회전각으로 제어하는 AC 서보모터 또는 DC 서보모터로 하는 것이 바람직하다. 이러한 각 전극 사이의 간격(D)은 전기 분해에 의하여 얻을 수 있는 수질을 결정하게 되므로 수질 관리 조건에 부합되도록 하여야 하며, 이때 공급되는 전압과 전류도 최적치 범위가 되도록 트라이액(TRIAC), IGBT 등의 반도체로 된 무접점 방식의 스위칭 소자(502)를 제어하여야 한다.
이때, 본 발명에서의 전극판(402)의 크기를 표준 규격인 가로 250mm, 세로550mm하였을 때, 단면적은 1,375㎠으로 되는 것이며, 전극간의 전류를 80mA ~ 120mA로 한 상태에서 전기전도도를 704 ~ 896㎲/cm로 하고 pH 값을 6.5 ~ 8.0의 범위에 있도록 한 상태에서 전극판(402)의 간격(D)을 50 ~ 70mm로 한 결과 피처리수의 오염물질이 분해되어 냉각수의 처리 기준에 부합하게 되었으며, 이러한 상태를 편의상 표준운전단계(SO)로 지칭하여 전기분해 진행 경과를 예시하여 설명하면 다음과 같다.
상기 표준운전단계(SO)에서 일정조건(냉각수 보유수량 7m3 ,표준 규격 방전극 4개)에서 일정시간(가동개시일에서 20일까지)이 경과될 때 까지는 전기분해 과정에서 이온(Ca2+, Mg2+,탄산수소 이온(HCO3-) 및 탄산이온(CO3 2-),수소 양이온(H
Figure pat00011
), 수산이온(OH
Figure pat00012
)들이 계속 발생되어 전기 전도도수치가 800㎲/cm이하에서 계속 증가되다가 20일이 경과되면 상기 기재된 이온들이 이온 반응으로 수산화칼슘(Ca(OH)
Figure pat00013
), 탄산칼슘(CaCO3), 수산화마그네슘(Mg(OH)
Figure pat00014
), 수산화칼륨(KOH)등으로 침전되어 배수발브를 통하여 배출되면서 이온 반응이 감소하기 시작한다.
이러한 상태에서 센서가 계측된 전도도수치가 1000㎲/cm을 초과하면 전기전도도 센서(503)가 검출된 신호값을 제어반(500)에 내장된 마이크로 콘트롤러(501)에 전달하고, 마이크로콘트롤러(501)에 의해 운전단계를 표준운전단계(SO)에서 변화된 SO+1 운전단계로 전환하여, 전극판 이동 수단(400)의 모터(401)를 구동시켜 회전스크류(405)가 연동되므로, 이에 나사상으로 물려진 크램프(403)가 수평 이동을 실시하게 됨에 따라 크램프(403) 하방의 전극판(402)이 이동하여 종전의 전극판(402) 사이의 간격(D)이 60mm에서 100mm 사이의 간격으로 조절된다. 이와 같이 종전의 경우보다 전극판(402) 사이의 간격(D)이 멀어지게 되어 전류량이 감소하게 되며 이때의 전류는 64mA ~ 96mA로 감소한 상태에서 전류가 전류값이 80mA ~ 120mA로 증가하고 전기전도도가 704 ~ 896㎲/cm로 되며, pH 값을 6.5 ~ 8.0의 범위로 되는 표준운전단계(SO)가 되는 시점까지 이러한 상태를 유지하게 된다.
이와 같이 본 발명의 SO+1 운전단계에서는 냉각수 수중의 이온농도 증가에 따른 전극판(402)에 흐르는 과전류를 전극판(402)의 간격(D)을 조절함으로써 전극판(402)에 흐르는 전류량을 감소시킴으로 전류밀도를 일정하게 유지하고 과전류에 의한 스위칭 소자(502)의 열화나 파손을 방지하게 된다.
또한, 전도도수치가 1200㎲/cm을 초과하는 경우에는 전기 전도도 센서에서 검출된 신호값이 제어반(500)의 마이크로 콘트롤러(501)에 전송되어 제어반(500)의 제어프로그램에 의해 운전단계를 표준운전단계(S1)에서 SO+2 운전단계로 전환한다.
이러한 운전단계에서는 마이크로 콘트롤러(501)에 의하여 모터(301)가 구동되어 종전의 전극판(402) 사이의 간격(D)이 80mm에서 160mm 간격으로 조절된다. 이는 종전의 경우보다 전극판(402) 사이의 간격(D)이 더욱 멀어지게 되어 전류량이 감소하며, 이때의 전류는 51.2mA ~ 76.8mA로 감소한 상태에서 전류가 전류값이 80mA ~ 120mA로 증가하고 전기전도도가 704 ~ 896㎲/cm로 되며, pH 값을 6.5 ~ 8.0의 범위로 되는 표준운전단계(SO)가 되는 시점까지 이러한 상태를 유지하게 된다.
아울러, 경우에 따라서는 전기분해 공정 진행 중 전기전도도가 감소하여 700㎲/cm이하가 되는 상황이 발생한다. 이러한 경우 본 발명에서는 전기전도도 센서(503)에 의하여 저하된 전기전도도에 상응하는 검출신호가 출력되고 마이크로 콘트롤러(501)에 인가되며, 마이크로 콘트롤러(501)는 프로그램에 따라 표준운전단계(SO)에서 SO-1 운전단계로 전환하면서 마이크로 콘트롤러(501)가 모터(301)를 구동하여 전극판(402)의 간격을 40mm ~ 60mm가 되도록 조정하여 전극판(402)에 흐르는 전류량을 증가하게 함으로써 전류밀도를 일정하게 유지하여 전기분해 성능을 적정하게 유지되게한다. 이러한 SO-1 운전단계에 의하여 목표 전류가 80mA ~ 120mA로 증가하고 전기전도도가 704 ~ 896㎲/cm로 되며, pH 값을 6.5 ~ 8.0의 범위로 되는 표준운전단계(SO)가 되는 시점까지 이러한 상태를 유지하게 된다.
또한, 아울러, 전기분해 공정 진행 중 전기전도도가 감소하여 500㎲/cm이하가 되는 상황이 발생할 수 있다.
이러한 경우에는 전기전도도 센서(503)에 의하여 감지된 신호가 제어반(500)의 마이크로 콘트롤러(501)에 인가되고 그 결과 프로그램에 의해 운전단계를 표준운전단계(SO)에서 SO-2 운전단계로 전환하여 마이크로 콘트롤러(501)는 전극판 이동 수단(400)의 모터(301)를 가동시켜, 전극판(402)의 간격을 30mm에서 50mm가 되도록 함으로써 전극판(402)에 흐르는 전류량이 증가되게 하여 전류밀도를 일정하게 유지시킴으로써 전기분해 성능을 적정하게 유지되게 한다. 이러한 SO-2 운전단계에 의하여 전류값이 80mA ~ 100mA로 증가하고 전기전도도가 704 ~ 896㎲/cm로 되며, pH 값을 6.0 ~ 8.5의 범위로 되는 표준운전단계(SO)가 되는 시점까지 이러한 상태를 유지하게 되는 것이며, 이와 같이 예시된 표준운전단계를 포함한 5단계의 운전단계에 의한 측정전류, 전기전도도, pH측정치, 전극판(402) 간격을 다음의 <참고표>로 도시하였다.
<참고표>
분류
단계 		Sensor1 (전류) Sensor2 (전기전도도) Sensor3 (PH) 전극판 간격 조정장치
측정전류 오차율 측정치 오차율 측정치 오차율 설정값 오차율
SO-2 144mA ±20% 500 ±29% 5.0 ±15% 4cm ±1cm
SO-1 120mA ±20% 700 ±12% 6.0 ±15% 5cm ±1cm
표준운전단계 100mA ±20% 800 ±12% 6.5 ~ 8.0 0 6cm ±1cm
SO+1 80mA ±20% 1000 ±20% 8.9 ±23% 8cm ±2cm
SO+2 64mA ±20% 1200 ±16% 11 ±12% 12cm ±4cm
아울러, 본 발명에서는 전극판(402)을 아연(Zn), 알루미늄(AL),주석(Sn),철(Fe)재질로 선택하고 상기한 전류값을 충분히 함으로써 파라데이 법칙에 의한 금속 이온의 이론적 상기 용출량을 증가시킬 필요가 있다.
즉, 피처리수인 냉각수에서 전류밀도가 클수록 양극에서 양이온의 석출량이 증가하며, 전극판(402)에서 금속 이온의 이론적 용출량은 아래식과 같이 패러데이 법칙에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00015
(여기서, W : 용출 이온량(g), I : 전류(A), t : 시간(s), M : 원자량(석출 또는 용해한 물질의 당량)(g/mol), 그리고 F : 파라데이 정수(96.487)이다.)
아울러, 상기한 전극판(402)의 재질에 의한 용출 이온 반응식은 다음과 같다. 양극 재질이 알루미늄인 경우에는 (식 1), (식 2)와 같다.
Al3+ + 3Cl- → AlCl3 ---------------------------- (식 1)
2Al3+ + 3SO4 2- → Al2(SO4)3 ---------------------- (식 2)
양극의 재질이 아연인 경우는 (식 3), (식 4)과 같다.
Zn2+ + 2Cl- → ZnCl2---------------------- ------(식 3)
Zn2+ + SO42- → ZnSO4-------------------------- (식 4)
양극의 재질이 동인 경우는 (식 5), (식 6)과 같다.
Cu+ + Cl- → CuCl-------------------------- ----(식 5)
2Cu+ + SO4 2- → Cu2SO4------------------------- (식 6)
이상에서와 같은 이온 반응으로 염화물(Cl-)이온수치를 100mg/ℓ이하로 유지하고, 황산이온수치를 100mg/ℓ를 이하로 유지함으로써 냉각수 계통의 부식을 예방할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명은 피처리수의 성분을 감안하여 상기한 바와 같이 전극판(402)의 재질을 변경시켜야 하므로 크램프(403)와 전극판(402) 사이의 설치 및 탈거가 용이하도록 설계할 필요가 있으며 공지된 여러 형태의 착탈 구조를 적용할 수 있으므로 구체적인 예시는 생략한다.
이상과 같이 본 발명에서는 제어반(500)의 마이크로 콘트롤러(501)에 의하여 제어되는 스위칭 소자(502)에 의하여 전원공급장치(505)에서 공급되는 전류가 과대하지 않도록 조절하여 열화 및 손상을 방지하는 범위 내에서 염화물(Cl-)이온 황산이온에 의한 냉각수 계통의 부식 방지 효능을 얻도록 하여야 한다.
또한, 본 발명에서 전극판(402)으로 사용가능한 재질은 피처리수의 성분 등을 감안하여 다양하게 결정할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 전극판(402)의 재질로 아연(Zn) 재질의양극(+극) 과 스테인레스 스틸(ST304,316L,403S) 재질의 음극(-극)의 조합이거나,
알루미늄(AL)재질의양극(+극) 과 티타늄(Ti)재질의 음극(-극)의 조합이거나,
주석(Sn)재질의 양극(+극) 과 텅스텐(Wo)재질의 음극(-극)조합이거나,
철(Fe)재질의 양극(+극) 과 텅스텐(Wo)재질의 음극(-극)조합이거나,
양극(+극)의 재질로 아연(Zn), 알루미늄(AL), 주석(Sn)재질중에서 어느 한가지를 선택하고 음극(-극)의 재질로 카본(C, CNT)을 선택할 수 있다.
또한, 양극(+극)의 재질로 동(CU) 또는 동합금(CU+Zn,CU+SN) 중 어느 하나를 선택하고, 음극(-극) 재질로 스테인레스 스틸(STS)재질, 티타늄(Ti)재질, 텅스텐(Wo) 재질 중에서 어느 한가지를 선택할 수 있으며, 본 발명은 이와 같이 다양한 재질로 된 조합중에서 현장상황을 고려하여 선택된 어느 한가지 조합을 선정하여 사용할 수 있다,
아울러, 전기분해 공정 과정에서 이온 용출량이 부족하여 pH측정 센서(504)의 감지 신호값이 1시간 이상 계속 6.5 미만인 경우에는 마이크로 콘트롤러(501)가 프로그램에 의하여 솔레노이드밸브(303)를 개방시켜 알카리액 액 저장탱크(301)에 저장된 수산화나트륨,수산화칼륨등의 알카리액이 정량펌프(304)에 의하여 반응조(300)의 내부에 공급됨으로써 피처리수의 수소이온농도지수를 조절하게 되는 것이며, pH측정 센서(504)의 감지 신호값이 6.5 ~ 8.0의 범위로 복귀하는 경우에는 마이크로 콘트롤러(501)가 프로그램에 의하여 솔레노이드밸브(303)를 차단하게 되는 것이다.
또한, 전기분해 공정 과정에서 일예로 약액 탈취탑(SCRUBBER)에서 사용되는 이산화 염소 또는 차아염소산 나트륨이 자체 송풍기에 의해 대기로 비산된후 냉각탑의 송풍기에 흡입되어 순환되는 냉각수중에 용해되어 부식성 염화물(Cl-)이온, 황산이온(SO42-)등 산성이온으로 존재하여 냉각수와 함께 냉각계통으로 순환 하면서 열교환기등 동(CU)재질을 부식시키는바, 특히 이들 산성이온의 농도가 100mg/ℓ를 초과할 때는 부식이 빠르게 진행되며 냉각수의 수온이 높은 경우에는 부식을 더욱 촉진시키기 때문에, pH측정 센서(504)의 감지 신호값이 1시간 이상 계속 8.0 이상인 것으로 감지되는 경우 마이크로 콘트롤러(501)가 이를 감지하고 프로그램에 의하여 솔레노이드밸브(303)를 개방시켜 산성용액 저장탱크(302)에 저장된 염산,황산등의 산성액이 정량펌프(304)에 의하여 반응조(300)의 내부에 공급됨으로써 피처리수의 수소이온농도지수를 조절하게 되는 것이며, 그 결과 pH측정 센서(504)의 감지 신호값이 6.5 ~ 8.0의 범위로 복귀하는 경우에는 마이크로 콘트롤러(501)가 프로그램에 의하여 솔레노이드밸브(303)를 차단하게 되는 것이다.
이에 더하여 본 발명에서는 도7로 보인 바와 같이 제동복사(制動輻射 , bremsstrahlung)방식 양자에너지 발생수단(600)을 반응조(300) 둘레에 설치하였다. 이러한 양자에너지 발생수단(600)은 유리관 본체 일측 내부에 설치된 필라멘트(601)를 갖는 열전자 방출 음극과, 상기 유리관 본체 타측 내부에 형성된 로듐등의 소재로 된 양극의 외부 노출면으로 베릴륨으로 된 양자에너지 발산층(602)과, 상기 필라멘트(601)에 전원을 공급 하도록 하며, 상기 양자에너지 발산층(602)과 필라멘트(601) 사이에 연결된 10KV 내지 30KV의 고전압 발생장치로 구성된 것이다.
이는 필라멘트(601)에 소정의 전원을 연결하고 고전압 발생장치를 작동시키면 열전자방출 음극인 필라멘트(601)에서 출발한 전자가 고전압에 의하여 로듐,베릴륨으로 된 양자에너지 발산층(602)에 충돌하면서 양극 재질의 핵위전자( Extra Nuclear )들과 충돌하여 일정량의 운동에너지가 에너지 감쇄작용으로 소멸되고 잔여에너지가 X-선 및 양자에너지가 비방사성 재질의 양자에너지 발산층(602)에 입사되면서 광전자 및 양자에너지로 전환되는 복사 조정현상( Radiation Moderation )으로 반응조(300) 내부를 유동하는 피처리수중에 조사되어 피처리수 수중에 존재하는 활성 이온 및 활성 기체의 이동경로를 늘려 줌으로서 더욱 활성화됨에 따라 정화 효율을 향상시키게 된다.
이와 같이 된 반응조(300)를 거치면서 오염물질이 2차로 분해된 상태에서 피처리수 배출관으로 배출된 후 양자반응기(700)를 거치게 된다.
이러한 본 발명에서의 양자반응기(700)는 도8의 종단면도와 도9의 횡단면도로 확인되는 바와 같이 내통(703) 및 상기 내통(703)을 둘러 싸고 유입관(701)과 유출관(702) 내부가 밀폐되도록 한 외통(704)의 이중 원통 중공 구조이며 내통(703)에는 제1코일(705)이 설치되고 ,외통(704)에는 제2코일(706)이 설치되는 바, 상기 제1코일(705) 과 제2코일(706)의 권선 방향이 반대로 제작된다.
이와 같이 된 양자반응기(700)는 상기 제1코일(705)과 제2코일(706)에 동일한 주파수, 동일한 전압 및 전류를 갖는 전원을 공급하는 전원공급기(423)에서 제1코일(411), 제2코일(706)에 전원을 공급하여 상기 제1코일(705) 과 제2코일(706)에 전류가 흐르는 바, 제1코일(705)과 제2코일(706)의 권선 방향이 반대로 제작되어 있기 때문에 전류 흐름 방향과 동일방향으로 작용하는 로렌쯔 힘이 서로 충돌하여 상쇄되는 과정과 전류의 흐름방향 과 90ㅀ 방향으로 형성되는 자기장이 중첩되어 상쇄되는 과정에서 피처리수 수중의 활성이온 밀도를 균일하게 하여 전체 자기장이 제로가 되어 잠재에너지(subtle Energy, 이하 "SE" 라 함)를 발생하면서 피처리수의 단위체적당 수중에 함유된 오염물질 정화율을 향상하는 기능을 수행하게 되는 것이다.
아울러, 양자반응기(700)를 통과한 피처리수는 침전조(800)로 유입된다.
상기 침전조(800)는 도10으로 보인 바와 같이 본체 상방에 배치된 다수의 응집제 용기(802) 및 밸브로 구성된 첨가제 투입부(801), 방류수 배출관(803), 배기라인(804) 그리고 본체 하방에 연결된 슬러지 배출관(805)으로 구성된다. 이러한 상태에서 상기 양자반응기(700)에서 반응이 종료된 피처리수가 펌프(102)에 의해 가압되며, 하방이 원추형으로 된 본체의 하방 원주면에 접선방향으로 유입되며, 본체(530) 상부에 설치된 교반모터(806)에 의하여 회전되는 임펠러(808)가 회전함에 따라 양자반응기(700)를 거쳐서 공급된 피처리수가 15 r.p.m. 내지 120 r.p.m.의 적정 속도로 회전하면서 피처리수를 교반하게 된다. 이와 동시에 본체(530) 상부에 설치된 첨가제 투입부(801)의 응집제 용기(802)에 저장된 폴리아크릴 아마이드, 로도코가스 애리쓰로 폴리스(Rhodoc0ccus erythropolis), 코리네박테리움(Corynebacterium), 아스페레질러스 소자(Aspergillus.sp),마그네슘 세리사이트,폴리염화알미늄,산화마그네슘 등의 응집제 중에 어느 한 가지 이상을 선택하여 밸브를 개방하면 자유낙하 방식으로 본체(807) 내부의 피처리수에 공급되어 응집제와 냉각수를 혼합되므로, 10분 ~ 30분 교반하여 피처리수의 부유물질, 스케일 성분(칼슘이온, 마그네슘이온, 철이온), 유분, 유기물이 응집되어 슬러지 형태로 침강되게 하고, 유분 및 탄화물이 혼합된 피처리수는 본체 상부에 설치된 응집제 용기(802) 중 어느 하나에 저장된 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화알미늄, 수산화암모늄 등의 알카리용액을 정량 펌프(809)를 이용하여 적정량을 냉각수에 공급하여 유분을 알카리액으로 분해한다. 또한, 다른 응집제 용기(802)에 저장된 에탄올 등 에틸기를 함유한 수용액을 유분이 분해된 피처리수에 공급하여, 검화작용으로 유분을 응집하게 하여 침전되고,
또 다른 응집제 용기(802)에 저장된 염산,황산,질산 등의 산성용액을 정량 펌프를 이용하여 적정량을 냉각수에 공급하여 물 속에 녹아 있는 탄산수소 이온(HCO3-) 및 탄산이온(CO3 2-), 수산이온(OH-) 등을 중화하여 PH4.8에 도달할 때까지 소요되는 산의 필요량을 공급하여 산소비량(M알카리도)의 기준치인 100mg/ℓ CaCO3/ℓ이하로 유지하며 침전이 종료되면 방류수 배출관(803)상에 설치된 솔레노이드밸브가 개방되고 배출펌프(810)가 가동되어 정화된 냉각수가 미생물 반응기(600)로 공급되고, 이어 본체 하부에 침전된 슬러지는 슬러지배출관(805)상의 솔레노이드밸브가 개방되고 슬러지 펌프(811)가 가동되어 탈수조(미도시) 또는 별도의 슬러지 탱크(815)로 배출하도록 한다.
이러한 과정으로 슬러지 성분을 침전조(800)에서 제거하고 피처리수를 미생물 반응기(900)에 투입한다. 이러한 미생물 반응기(900)는 침전조(800)의 방류수 배출관(803)에 연결 설치되는 본체(901)와, 상기 본체(901)내부에 설치되며, 슬러지 배출공(906)과 방류공(905)을 구비하여서 된 타공판(907)과, 상기 타공판(907)의 슬러지 배출공(906)과 방류공(905) 사이에 재치되는 미생물 담지체가 포함된 필터(908)와, 상기 필터(908)의 위치를 고정시키기 위하여 타공판(907) 중심에 고정되는 중심봉(909) 및 필터(908)의 상단에 배치되는 스프링(910)과 상기 중심봉(909)이 중앙 통공에 끼워지고 조임너트(911)를 조임에 따라 하방으로 스프링(910)을 압박하여 필터(906) 위치를 고정하기 위한 압압판(912)과, 상기 타공판(907) 하방 중심에 고정된 배출콘(913)과 연통된 정화수 배출관(903)과, 상기 타공판(907) 하방 외곽에 고정된 슬러지콘(914)과 연결된 슬러지 배출관(902)을 구비하여서 된 것이다.
또한 상기 배출콘(913)내부에는 수산화알루미늄수화물 겔,수산화마그네슘수화물 겔,수산화 아연수화물 겔,수산화망간수화물 겔,수산화 코발트수화물 겔,수산화니켈 수화물 겔등이 코팅 또는 담지된 섬유상 여재(908a)가 충전된다.
이러한 미생물 반응기(900)는 조임너트(911)에 의하여 압압판(912)이 스프링(910)을 하방으로 압박하고 이에 따라 필터(906)의 위치가 견고하게 유지되는 상태에서 피처리수가 본체(901)에 유입되어 필터(906)의 주변에 채워지고 나면 필터(906)를 통하여 필터(906) 내부로 이동하려는 압력이 발생한다. 이러한 압력에 의하여 피처리수는 필터(906) 내부를 통과하게 되는 바, 이때 필터(906) 내부에는 미생물이 담지된 담체가 존재하므로 피처리수가 필터(906)를 통과하는 과정에서 미생물에 의하여 오염 물질이 정화되고 필터(906)를 통과하여 정화된 처리수는 타공판(907) 중심의 방류공(905)으로 유입되고 배출콘(913)에 수산화알루미늄수화물 겔, 수산화마그네슘수화물 겔, 수산화 아연수화물 겔, 수산화망간수화물 겔, 수산화 코발트수화물 겔, 수산화니켈 수화물 겔등 금속 수산화물 수화물 겔(908b)이 코팅 또는 담지된 여재(908a)를 채워 넣을 수 있다.
이러한 여재(908a)는 부직포 또는 비스코스레이온, 펄프 등의 다양한 소재로 되고 직경 300에서 1000 미크론(micro meter)범위의 미세구조로 된 것이어서 피처리수에 함유된 불용성 물질인 미세 용존 고형물, 무기물, 에멀젼 상태의 유분, 중금속 물질이 여과되어 정화수만이 정화수 배출관(903)으로 배출된다. 한편, 상기한 바와 같이 피처리수가 필터(906)를 통과하는 과정에서 통과되지 못한 슬러지 성분은 타공판(907) 둘레의 슬러지 배출공(906)으로 하강하고 슬러지콘(914)을 거쳐 슬러지 배출관(902)으로 배출됨으로써 제거될 수 있는 것이다. 아울러, 본 발명에서의 필터(906)의 재질은 부직포,또는 섬유재질로 할 수 있으며 기타 다양한 소재로 제작가능함은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 전기분해 공정을 실시하기 위한 전극판 이동 수단에 구비된 전극은 상호 절연 상태가 유지되도록 하여야 한다. 이를 위하여 상기 전극판 이동 수단에 있어서, 두 개의 모터(401)에 회전스크류(405)가 각각 고정되고, 회전스크류(405)에는 하나 이상의 크램프(403)가 설치되며 상기 두 개의 회전스크류(405)에 고정된 크램프(403) 하방에 고정된 전극판(402)은 각각 전원공급장치(505)의 양극과 음극에 접속되도록 하고, 크램프(403)의 재질을 절연성능이 우수한 절연재로 제작함으로써 누전 등이 발생하지 않도록 하여야 함은 물론이다.
이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
100 : 활성기체공급기 101 : 셀 102 : 고전압발생기
103 : 방전극 200 : 이온화기 201 : 산기관
202 : 방전극 300 : 반응조 301 : 알칼리용액 저장탱크
302:산성용액 저장탱크 303:솔레노이드밸브 304 : 정량펌프
305 : 피처리수 분사관 400:전극판 이동수단 401 : 모터
402 : 전극판 403 : 크램프 404 : 가이드
405 : 회전스크류 500 : 제어반 501 : 마이크로 콘트롤러
502 : 스위칭 소자 503 : 전기전도도 센서 504 : pH측정 센서
505 : 전원공급장치 506 : 모니터 600 : 양자에너지 발생수단
601 : 필라멘트 602:양자에너지 발산층 700 : 양자반응기
701 : 유입관 702 : 유출관 703 : 내통
704 : 외통 705 : 제1코일 706 : 제2코일
800 : 침전조 801 : 첨가제 투입부 802 : 응집제 용기
803 : 방류수 배출관 804 : 배기라인 805 : 슬러지 배출관
806 : 교반모터 807 : 침전조 본체 808 : 임펠러
809 : 정량펌프 810 : 배출펌프 811 : 슬러지 펌프
815 : 슬러지 탱크 900 : 미생물 반응기 901 : 미생물반응조 본체
902 : 슬러지 배출관 903 : 정화수 배출관 904 : 슬러지 배출관
905 : 방류공 906 : 슬러지 배출공 907 : 타공판
908 : 필터 908a : 여재 908b : 금속 수산화물 수화물 겔
908c : 벤트관 909 : 중심봉 910 : 스프링
911 : 조임너트 912 : 압압판 913 : 배출콘
914 : 슬러지콘 915 : 슬러지 탱크

Claims (11)

  1. 이물질이 제거된 공기가 방전극을 통과하면서 상기 공기 분자의 전기화학적 반응으로 발생된 활성기체를 피처리수 순환관 내부에 설치된 산기관에 분사하는 활성기체공급기와,
    상기 피처리수 순환관 내부에 방전전극(+극) 및 접지전극(-극)으로 구성된 방전극을 서로 마주보게 설치하고, 고전압발생기에서 생성된 고전압을 상기 방전극에 인가시켜 수중 방전에 의한 전계에너지대역을 통과하는 활성기체와 피처리수가 혼합된 유체의 물분자 및 수중 오염물질을 전기화학적 반응을 일으키고, 활성기체의 탈포 및 활성도를 높혀서, 수중에 함유되어 있는 스케일 성분, 산성이온, 유기물질을 1차 분해정화하는 이온화기와,
    양자반응기의 출구와 연결되며, 교반모터에 의하여 임펠러가 회동되어 상기 양자반응기에서 이송된 피처리수를 교반하면서 투입된 응집제와 피처리수를 혼합하여, 방류수 배출관에 연결된 배출펌프가 가동되어 정화된 피처리수가 미생물반응기로 공급되고, 하부에 침전된 슬러지를 배출되도록 하여서 된 침전조와,
    상기 침전조의 방류수 배출관과 연결되며, 내부 필터에 미생물이 담지되어서 필터외면에서 내부로 흐르는 피처리수가 필터에 담지된 미생물과 접촉하여 오염물질을 정화하는 미생물 반응기가 구비되되,
    상기 이온화기와 침전조 사이에 이온화기의 출구와 배관상으로 연결되며, 상방에 피처리수 배출관이 설치되고, 상방 양 측면에 전극판의 간격을 조절하기 위한 전극판 이동 수단을 갖는 반응조를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조의 바깥 둘레에 양자에너지발생수단을 둘러 설치하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조의 상부에 pH 측정센서와, 전기전도도 센서가 구비되고, 상기 센서들과 마이크로 콘트롤러가 연결되며, 상기 마이크로 콘트롤러에 탑재된 프로그램에 의하여 전극판 이동 수단에 구비된 모터의 제어로 상기 전극판 간의 간격이 제어됨과 아울러, 상기 pH 측정센서의 감지 신호를 제공받은 마이크로 콘트롤러에 의하여 알칼리용액 저장탱크와 산성 용객 저장탱크에 연결된 솔레노이드가 선택적으로 개폐되도록 함을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  4. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 반응조의 전극판 이동 수단에 의한 전극판 사이의 간격은 표준 운전 상태에서 50mm 내지 70mm의 범위로 함을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조와 침전조 사이에 양자반응기가 설치되며,
    상기 양자반응기는 내통 및 상기 내통을 둘러싸고 유입관과 유출관 내부가 밀폐되도록 한 외통의 이중 원통 중공 구조이며, 내통에는 제1코일이 설치되고 ,외통에는 제2코일이 설치되는 바, 상기 제1코일 과 제2코일의 권선 방향이 반대로 제작되어 상기 제1코일과 제2코일에 동일한 주파수, 동일한 전압 및 전류를 갖는 전원을 공급하도록 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전극판 이동 수단은 한조 이상의 전극판을 모터에 의하여 회전되는 회전스크류에 나사부가 구비된 크램프가 설정 간격으로 배치되고, 상기 크램프에 복수개의 전극판이 고정되며, 상기 복수개의 전극판 하방에 가이드가 배치되어 모터에 의한 회전력으로 회전하는 회전스크류에 의하여 전극판이 가이드에 의하여 직선 방향으로 안내되면서 습동되도록 하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  7. 제1항, 제3항, 제6항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 전극판 이동 수단에 있어서, 두 개의 모터에 회전스크류가 각각 고정되고, 회전스크류에는 하나 이상의 크램프가 설치되며, 상기 두 개의 회전스크류에 고정된 크램프 하방에 고정된 전극판은 각각 전원공급장치의 양극과 음극에 접속되고, 상기 크램프가 절연재로 제작됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수처리장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 양자에너지발생수단은 밀봉된 유리관 본체와,
    상기 유리관 본체 일측 내부에 설치된 필라멘트와, 상기 유리관 본체 타측 내부에 형성된 로듐 소재로 된 양극의 외부 노출면으로 베릴륨으로 된 양자에너지 발산층과,
    상기 필라멘트와 양자에너지 발산층에 10KV 내지 30KV의 고전압 발생기를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수 처리장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 침전조의 상방에서 투입되는 침전을 위한 첨가제는 폴리아크릴 아마이드, 로도코가스 애리쓰로 폴리스(Rhodoc0ccus erythropolis), 코리네박테리움(Corynebacterium), 아스페레질러스 소자(Aspergillus.sp),마그네슘 세리사이트,폴리염화알미늄, 산화마그네슘의 응집제 중에 어느 한 가지 이상으로 된 것임을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미생물반응기는 침전조의 방류수 배출관에 연결 설치되는 본체와, 상기 본체내부에 설치되며, 슬러지 배출공과 방류공을 구비하여서 된 타공판과, 상기 타공판의 슬러지 배출공과 방류공 사이에 재치되는 미생물 담지체가 포함된 필터와, 상기 필터의 위치를 고정시키기 위하여 타공판 중심에 고정되는 중심봉 및 필터의 상단에 배치되는 스프링과 상기 중심봉이 중앙 통공에 끼워지고 조임너트를 조임에 따라 하방으로 스프링을 압박하여 필터 위치를 고정하기 위한 압압판과, 상기 타공판 하방 중심에 고정되고 내부에 금속 수산화물 수화물이 담지된 부직포 또는 비스코스레이온, 펄프 중 어느 하나로 된 여재가 채워진 배출콘과 연통된 정화수 배출관과, 상기 타공판 하방 외곽에 고정된 슬러지콘과 연결된 슬러지 배출관을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배출콘에 채워진 여재에는 수산화알루미늄수화물 겔, 수산화마그네슘수화물 겔, 수산화 아연수화물 겔, 수산화망간수화물 겔, 수산화 코발트수화물 겔, 수산화니켈 수화물 겔 중에서 선택된 어느 하나의 금속 수산화물의 수화물이 코팅 또는 담지됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생장치가 내장된 스케일 생성방지 및 수 처리장치.
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