KR20200132169A - 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스크린 필터를 이용하여 원수를 1차적으로 여과하고, 섬유사의 상하방향 공극을 균일하고 일정하게 조절할 수 있는 섬유여과장치를 통해 원수를 2차적으로 추가 여과한 후, 플라즈마 방전 장치를 통해 발생되는 저온 플라즈마와 원수를 접촉시킴으로써, 야외에 설치된 수경시설에서의 원수를 보다 효과적으로 여과하고 멸균할 수 있도록 한 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 스크린 필터를 이용하여 원수를 1차적으로 여과하고, 섬유사의 상하방향 공극을 균일하고 일정하게 조절할 수 있는 섬유여과장치를 통해 원수를 2차적으로 추가 여과한 후, 플라즈마 방전 장치를 통해 발생되는 저온 플라즈마와 원수를 접촉시킴으로써, 야외에 설치된 수경시설에서의 원수를 보다 효과적으로 여과하고 멸균할 수 있도록 한 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 여과기는 오염원수를 필터로 여과하여 깨끗한 처리수를 배수하는 장치로서, 대형 하천의 여과나 공장폐수의 여과 등을 위하여 점차 대형화되어 가고 있는 추세이다.
이에 사용되는 여과기로는 대표적으로 공극제어 섬유여과기를 예로들 수 있으며, 상기 공극제어 섬유여과기는 미세한 필라멘트를 가진 섬유사를 다발로 묶고 이를 유수의 경로상에 배치하여 여과재료로 사용하는데, 이를 섬유여재라 한다. 상기 섬유여재는 물리적인 제어에 의하여 필라멘트가 형성하는 공극이 쉽게 조절되어 여과성능이 우수할 뿐만 아니라, 세척이 쉬워 그 수명이 오래가는 장점이 있다. 특히, 입자크기별 제거효율, SS, BOD의 제거 효율 등이 여타 여과방식에 비하여 뛰어난 효과가 있음이 증명되고 있다.
한편, 기존에 수경시설용 수처리 시스템에 보편적으로 적용되는 수처리 과정은 스크린 필터, 사여과기, 약품살균 혹은 UV필터를 이용한 여과, 소독 등으로 진행되었다.
이때, 사여과기 같은 경우는 구조적 특성 상 여과면적이 좁기 때문에, 이를 수경시설용 수처리 시스템에 적용할 경우 시설의 용량이 커진다는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 소독시설의 경우 약품 등을 포함한 살균수 제조장치를 이용하게 되는데, 살아있는 생물에게 약품을 직접 사용하여야 하기 때문에, 장소의 제약이 있으며 지속 사용할 경우 토양 오염을 비롯하여 2차적인 환경 오염을 유발할 수 있는 문제점이 있었다. 또한, 자외선 소독과 오존 소독의 경우 2차적인 환경 오염은 없지만 잔류성이 없어 야외에 설치된 수경시설에 적용하기 적합하지 못하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 스크린 필터를 이용하여 원수를 1차적으로 여과하고, 섬유사의 상하방향 공극을 균일하고 일정하게 조절할 수 있는 섬유여과장치를 통해 원수를 2차적으로 추가 여과한 후, 플라즈마 방전 장치를 통해 발생되는 저온 플라즈마와 원수를 접촉시킴으로써, 야외에 설치된 수경시설에서의 원수를 보다 효과적으로 여과하고 멸균할 수 있도록 한 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템은 내부로 유입되는 원수를 여과하는 스크린 필터부, 상기 스크린 필터부로부터 배출되는 원수를 여과하는 섬유여과부 및 상기 섬유여과부로부터 배출되는 원수에 플라즈마 방전 반응을 발생시킴에 따라 발생되는 수산화기를 이용하여 상기 원수를 멸균시키는 플라즈마 방전부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 섬유여과부는 속이 빈 원통 형상의 구조물로, 내부로 유입된 오염원수가 여과되어 외부로 배출되는 여과조, 상기 여과조의 상측에서 내측으로 인입되거나 또는 외측으로 인출되도록 수직 방향으로 설치되는 회전 샤프트, 상기 회전 샤프트와 연결되며, 상기 회전 샤프트를 상측방향 또는 하측방향으로 수직 왕복이동 시키는 실린더부, 상기 회전 샤프트의 측면을 둘러싸되 상기 회전 샤프트의 직경보다 큰 내경을 가지는 속이 빈 원통 형상으로 형성되고, 내측에는 상기 회전 샤프트의 측면에서 돌출된 회전 돌기가 결합되는 나선형 가이드홈이 길이 방향을 따라 사선으로 형성되며, 상기 회전 샤프트가 수직 왕복이동 되는 경우 상기 회전 돌기가 상기 나선형 가이드홈에 결합된 상태에서 상기 나선형 가이드홈의 길이 방향을 따라 이동하면서 상기 회전 샤프트가 회전하도록 가이드하는 가이드 파이프, 상기 여과조의 내측에서 상기 여과조의 하측면에 고정되는 스트레이너, 상기 스트레이너의 상측에서 상기 회전 샤프트와 연결됨에 따라 상기 회전 샤프트와 상응하게 회전 및 수직 왕복이동 되며, 상기 스트레이너의 몸체를 길이 방향으로 감싼 섬유사 다발의 상측 걸림고리가 걸림 결합되는 회전 상판 및 상기 스트레이너의 하측에서 상기 섬유사 다발의 하측 걸림고리가 걸림 결합되며, 회전하지 않고 고정되는 고정 하판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 여과조는 상기 스트레이너를 고정시키며, 내부가 비어있는 관 형상의 고정대, 상기 여과조의 상측에 설치되며, 역세수가 유출되는 역세수 유출구, 상기 여과조의 하측에 설치되며, 오염원수가 유입되는 오염원수 유입구, 상기 여과조의 하측에 설치되며, 처리수 유출과 역세수 유입의 두 가지 기능을 수행하는 이중기능 배관 및 상기 여과조의 하측에 설치되며, 상기 여과조 내부로 역세공기를 유입시키는 역세공기 유입구를 포함하며, 상기 이중기능 배관과 상기 스트레이너의 하측부는 상기 고정대를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더부는 상기 여과조의 외부에서 수직 방향으로 마련되는 제1 및 제2 실린더, 상기 제1 및 제2 실린더 각각의 내부에 마련되며, 각각 상기 제1 및 제2 실린더 내부에서 왕복 이동되는 제1 및 제2 피스톤, 상기 제1 및 제2 피스톤과 각각 연결되는 제1 및 제2 피스톤 로드 및 상기 제1 및 제2 피스톤 로드를 서로 연결시키며, 중심부에는 상기 회전 샤프트의 상측 말단부가 연결되는 횡축 지지대를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전 샤프트는 상측 말단부에 마련되는 볼 조인트를 통해 상기 횡축 지지대와 연결되는 상부 회전 샤프트 및 상기 상부 회전 샤프트의 하측에 마련되며, 상기 회전 상판이 고정되는 하부 회전 샤프트를 포함하며, 상기 상부 회전 샤프트의 측면으로 상기 회전 돌기가 돌출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더부는 공압실린더 장치인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스트레이너는 속이 빈 원통 형상의 구조물로서 표면에는 다수의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스트레이너의 상측에는 상기 제1 및 제2 피스톤 로드에 의해 하측 방향으로 수직 이동되는 상기 하부 회전 샤프트의 하측 말단부가 수용되기 위한 수용 공간이 내측을 향해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 섬유여과부는 상기 회전 상판 및 상기 고정 하판 각각을 덮는 상측 걸림고리 고정플레이트 및 하측 걸림고리 고정플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 상측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 상측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 일측 방향으로 회전하게 되고, 상기 회전 상판에 걸림 결합된 상기 상측 걸림고리가 수직방향으로 당겨짐과 동시에 상기 섬유사 다발이 비틀림에 따라, 상기 섬유사 다발에 발생되는 인장력에 의해 상기 섬유사 다발 사이 공극이 감소되고, 상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 하측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 하측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 반대 방향으로 회전되면서 상기 섬유사 다발에 발생된 상기 비틀림 및 상기 인장력이 제거되면서 상기 섬유사 다발 사이 공극이 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 섬유여과부는 상기 역세공기 유입구를 통해 유입되는 상기 역세공기가 상기 여과조 내측으로 유입되도록 하는 다수의 홀이 형성된 역세공기 다공판을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 플라즈마 방전부는 상기 섬유여과부로부터 배출되는 원수 내에 마이크로 단위의 미세기포를 생성시켜 혼합하는 마이크로 버블 생성부, 상기 마이크로 버블 생성부와 연결되는 연결관 및 상기 연결관을 통해 공급되는 원수에 플라즈마 방전 반응을 발생시켜, 수산화기(OH-) 및 과산화수소(H2O2)를 생성하는 플라즈마 생성부를 포함하며, 생성된 상기 과산화수소가 표면 증발하고 상기 수산화기가 상기 원수를 멸균시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마이크로 버블 생성부는 하우징, 상기 하우징의 일측에 마련되는 원수 유입구, 상기 원수 유입구의 내부에서 상기 하우징의 내측 방향으로 연결되는 노즐, 상기 하우징의 일측에 마련되는 압축공기 유입구, 상기 하우징의 내측에서 상기 압축공기 유입구와 인접하게 위치하는 다공판, 상기 하우징의 내측에서 길이 방향으로 마련되며, 상기 하우징 내 원수가 내측 방향으로 유입되도록 하여 마이크로 버블을 생성시키는 마이크로 버블 생성 다공관 및 상기 하우징 내의 원수가 상기 연결관 방향으로 배출되도록 마련되는 원수 배출구를 포함하며, 상기 노즐을 통해 유입되는 원수는 상기 하우징의 내측에서 상기 마이크로 버블 생성 다공관을 중심으로 회전하여 와류를 형성하고, 상기 압축공기 유입구를 통해 유입되는 압축공기는 상기 다공판을 통과하면서 버블을 형성하며, 와류를 형성하는 원수와 상기 버블이 서로 혼합된 상태에서 상기 마이크로 버블 생성 다공관의 내측 방향으로 유입되어 상기 원수 배출구를 통해 상기 연결관을 향해 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 원수 유입구는 상기 하우징의 측면 외측 방향으로 돌출형성되고, 상기 원수 배출구는 상기 하우징의 일측 말단부에서 외측 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 플라즈마 생성부는 하우징, 상기 하우징의 일측에 마련되는 원수 유입구, 상기 원수 유입구를 통해 유입된 원수가 상기 하우징 내에서 일정한 흐름을 따라 흐르도록 흐름을 형성하는 하나 이상의 격벽, 상기 하나 이상의 격벽 사이에서 서로 인접하게 위치하며, 플라즈마 방전 반응을 발생시키는 양(+) 방전극판 및 음(-) 방전극판 및 상기 양 방전극판 및 음 방전극판에 의해 플라즈마 방전 반응이 발생된 처리수가 외측 방향으로 배출되도록 마련되는 처리수 배출구를 포함하며, 상기 하우징 내에서 일정한 흐름을 따라 흐르는 원수의 일부는 상기 양 방전극판 및 음 방전극판에 의해 플라즈마 방전 반응에 의해 수소(H+) 이온 및 산소(O2-) 이온으로 분해되며, 상기 수소 이온 및 산소 이온은 나머지 원수와 반응하여 수산화기(OH-) 및 과산화수소(H2O2)를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 격벽은 상기 절연코팅 처리된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양 방전극판 및 음 방전극판은 각각 하나 이상의 양 방전극 및 음 방전극이 돌출 형성되되, 상기 하나 이상의 양 방전극 및 음 방전극은 서로 접하지 않고 인접하게 이격거리를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양 방전극판 및 음 방전극판은 각각 일측 말단부가 상기 하우징의 외측 방향으로 돌출되며, 상기 하우징의 외부에 마련된 전원으로부터 각각 양(+) 전원 및 음(-) 전원을 공급받는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스크린 필터를 사용하여 원수에 대하여 입자가 큰 이물질을 1차적으로 제거할 수 있고, 스크린 필터를 통해 제거되지 못한 미세 이물질은 섬유여과부를 통해 2차적으로 제거할 수 있으며, 마지막으로 저온 플라즈마 발생장치를 이용하여 원수 내 존재하는 대장균, 박테리아 등 세균을 제거하여 여과와 멸균을 모두 수행할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 섬유사를 1차적으로 상하방향으로 당겨 인장시킨 후 2차적으로 비틀어줌으로써 섬유사의 상하방향 공극이 전체적으로 균일하고 일정하게 제어되도록 하여 높은 여과효율을 얻을 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 복잡한 랙앤피니언기어 구조 및 에어실린더 장치를 모터로 대체함으로써 상하방향 공간을 확보하여 동일 크기의 여과조 대비 처리수 생산량 증가를 도모할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 에어 콤프레셔와 같은 불필요한 부대설비를 배제할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 와류 형성과 압축공기 분사를 통해 원수와 마이크로 버블을 혼합시킴으로써 수산화기(OH-) 생성 효율을 극대화하고, 플라즈마 발생기 내부에서 발생되는 저온 플라즈마와 원수의 접촉 빈도를 높이는 ㄹ자 형태의 내부구조를 통해 멸균 및 산화분해 효율을 극대화시킬 수 있는 이점을 가진다.
특히, 다공판에 의해 생성된 일반 버블과 원수를 와류를 통해 마이크로 버블 생성 다공관 방향으로 급속하게 유입시켜 플라즈마 반응을 극대화하기 위한 마이크로 버블을 생성함에 따라, 다양의 원수를 고속으로 처리 가능한 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 섬유여과부(120)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 여과조(121)의 하부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 회전 샤프트(122), 실린더부(123), 가이드 파이프(124) 및 회전 상판(126)의 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 실린더부(123)의 구동에 의해, 회전 샤프트(122) 및 회전 상판(126)의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 섬유여과부(120)를 통한 여과 진행 및 역세 진행 시 섬유사 다발의 인장 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 섬유사 다발의 회전 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 플라즈마 방전부(130)의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 마이크로 버블 생성부(131)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 마이크로 버블 생성부(131)의 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 8에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 단면을 도시한 도면이다.
도 13은 도 11에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 단면의 실제 형태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 섬유여과부(120)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 여과조(121)의 하부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 회전 샤프트(122), 실린더부(123), 가이드 파이프(124) 및 회전 상판(126)의 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 실린더부(123)의 구동에 의해, 회전 샤프트(122) 및 회전 상판(126)의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 섬유여과부(120)를 통한 여과 진행 및 역세 진행 시 섬유사 다발의 인장 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 섬유사 다발의 회전 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 플라즈마 방전부(130)의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 마이크로 버블 생성부(131)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 마이크로 버블 생성부(131)의 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 8에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 단면을 도시한 도면이다.
도 13은 도 11에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 단면의 실제 형태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템(100)은 크게 스크린 필터부(110), 섬유여과부(120) 및 플라즈마 방전부(130)를 포함하여 구성된다.
먼저, 스크린 필터부(110)는 내부로 유입되는 원수를 우선적으로 여과함으로써, 입자가 큰 고형 이물질을 제거하는 역할을 한다. 스크린 필터부(110)에서 1차 여과 처리된 원수는 섬유여과부(120) 본체에 공급된다.
섬유여과부(120)는 스크린 필터부(110)로부터 배출되는 원수를 여과하여 스크린 필터부(110)에서 미쳐 여과되지 못한 미세 이물질을 제거하는 역할을 한다. 이에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시된 섬유여과부(120)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 살펴보면, 섬유여과부(120)는 여과조(121), 회전 샤프트(122), 실린더부(123), 가이드 파이프(124), 스트레이너(125), 회전 상판(126) 및 고정 하판(127)을 포함하여 구성된다.
여기에서, 스트레이너(125)는 섬유사 다발(1)로 이루어진 섬유여재로 측면이 덮히게 되는데, 이때 섬유사 다발(1)은 미세 필라멘트로 이루어진 섬유 다발을 의미할 수 있다.
여과조(121)는 속이 빈 원통 형상의 구조물로서, 내부로 유입된 오염원수가 여과되어 외부로 배출되도록 하는 공간을 형성한다.
보다 구체적으로, 여과조(121)의 내부에는 후술되는 스트레이너(125)의 몸체를 길이 방향으로 감싸는 섬유사 다발(1)이 설치되어 있어, 내부로 유입된 오염원수가 섬유사 다발(1) 간의 공극에 의해 여과되어 외부로 배출될 수 있다.
이러한 여과조(121)는 압력탱크로 이루어지는 것이 좋다. 그 이유는 오염원수의 수질이 악화되거나 기기이상으로 인해 역세척이 제대로 이루어지지 않을 경우 여과조(121) 내부 압력이 급격히 증가하기 때문에, 증가한 압력에서도 여과조(121)가 정상적으로 작동할 수 있어야 하기 때문이다. 또한, 여과조(121)가 높은 압력을 견딜 수 있으면 여과선속을 높여 동일한 여과면적으로 보다 많은 양의 오염원수를 처리할 수 있는 이점이 발생하기 때문이다.
한편, 이러한 여과조(121)는 고정대(121a), 역세수 유출구(121b), 오염원수 유입구(121c), 이중기능 배관(121d) 및 역세공기 유입구(121e)를 포함하여 구성될 수 있다.
고정대(121a)는 스트레이너(125)를 여과조(121) 내부에 고정시키는 역할을 하며, 내부가 비어있는 관 형상으로 형성된다. 따라서, 후술되는 역세공기 유입구(121e)를 통해 유입되는 공기가 고정대(121a)를 통해 스트레이너(125)로 유입될 수 있다.
역세수 유출구(121b)는 여과조(121)의 상측에 설치되며 역세수가 유출되는 통로 역할을 한다. 오염원수 유입구(121c)는 여과조(121)의 하측에 설치되며, 오염원수가 외부로부터 유입되는 통로 역할을 하게 된다. 또한 이중기능 배관(121d)은 여과조(121)의 하측에 설치되어 처리수 유출 및 역세수 유입 두가지 기능을 모두 수행하는 통로 역할을 하게 된다.
이러한 점은, 처리수 유출을 위한 배관과 역세수 유입을 위한 배관을 각각 따로 두는 경우 발생되는 설치공간의 제약을 해소하기 위함이다. 한편, 여기에서 처리수라 함은 오염원수가 섬유사 다발(1)에 의해 여과되어 깨끗해진 물을 의미한다.
역세공기 유입구(121e)는 여과조(121) 내부로 역세공기가 유입되기 위한 통로 역할을 하는 배관인데, 이는 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 여과조(121)의 하부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3을 살펴보면, 여과조(121) 내부로 유입되는 역세공기는 역세공기 유입구(121e)를 통해 유입된 역세수 속에 버블 형태로 분사되어 역세수의 흐름을 따라 상부로 이동한 뒤, 섬유사 다발(1)의 표면에 충돌한다. 이에 따라, 역세공기는 섬유사 다발(1)에 일정 압력의 진동(흔들림)을 주게 되며, 그 결과 섬유사 다발(1)의 표면에 붙어있던 여과된 찌꺼기 입자들이 떨어져 나와 역세수와 함께 역세수 유출구(121b)를 통해 여과조(121)의 외부로 배출된다. 즉 역세수와 역세공기의 복잡작용으로 섬유사 다발(1)이 세척되는 것이다.
또한, 본 발명은 역세공기 유입구(121e)를 통해 유입되는 역세공기가 여과조(121) 내측으로 유입되도록 하는 다수의 홀이 형성된 역세공기 다공판(121f)을 더 포함할 수 있다.
다시 도 2로 돌아와서, 회전 샤프트(122)는 여과조(121)의 상측면을 관통하여 내측으로 인입되거나 또는 외측으로 인출되도록 수직 방향으로 설치된다. 이에 관해서는 도 4를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 회전 샤프트(122), 실린더부(123), 가이드 파이프(124) 및 회전 상판(126)의 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4를 살펴보면, 회전 샤프트(122)는 여과조(121)의 상측에서 수직 방향으로 인입 및 인출이 가능하도록 수직 방향으로 위치하는데, 이때 회전 샤프트(122)의 상측 말단부는 실린더부(123)의 횡축 지지대(123g)와 연결된다.
보다 구체적으로, 회전 샤프트(122)는 상측 말단부가 횡축 지지대(123g)와 연결되는 상부 회전 샤프트(122a) 및 상부 회전 샤프트(122a)의 하측에 마련되며 회전 상판(126)이 고정되는 하부 회전 샤프트(122b)를 포함하여 구성된다.
상부 회전 샤프트(122a)는 여과조(121)의 외부에 위치되며, 상측 말단부에 마련되는 볼 조인트(122a-1)를 통해 횡축 지지대(123g)와 연결된다. 이때, 상부 회전 샤프트(122a)는 볼 조인트(122a-1)에 의해 횡축 지지대(123g)의 하측에서 자유롭게 회전될 수 있다.
하부 회전 샤프트(122b)는 여과조(121)의 내부에 위치되며, 일정한 길이를 가지도록 하측 방향으로 연장됨에 따라 회전 상판(126)이 고정되기 위한 길이를 가지게 된다.
한편, 상부 회전 샤프트(122a)와 연결된 횡축 지지대(123g)는 실린더부(123)의 실린더 작용에 의해 수직으로 왕복 직선이동하게 된다.
보다 구체적으로, 실린더부(123)는 여과조(121)의 외부 측면에서 수직 방향으로 마련되는 제1 및 제2 실린더(123a, 123b), 제1 및 제2 실린더(123a, 123b) 각각의 내부에 마련되며 각각 제1 및 제2 실린더(123a, 123b) 내부에서 왕복 이동되는 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d), 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)와 연결 및 연장되는 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f), 제1 및 제2 스톤 로드(123e, 123f)의 상측 말단부와 각각 연결되는 횡축 지지대(123g)를 포함하여 구성된다.
이때, 제1 및 제2 실린더(123a, 123b)는 여과조(121)의 상부면이 아닌 측면에 형성되는데, 이를 통해 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템(100)의 전체적인 높이가 감소하는 이점을 가진다.
여기에서, 실린더부(123)는 일종의 공압실린더 장치이거나 또는 유압실린더 장치가 적용될 수 있다.
따라서, 공압 혹은 유압에 의해 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)이 상측 방향으로 상승 이동될 경우, 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)과 연결된 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)가 따라 상승 이동하게 되고, 그에 따라 횡축 지지대(123g) 또한 상승 이동하게 되면서, 횡축 지지대(123g)의 중심부에 볼 조인트(122a-1)를 통해 연결된 상부 회전 샤프트(122a)가 상승 이동하게 된다.
반대로, 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)이 하측 방향으로 하강 이동될 경우, 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)와 연결된 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)가 따라 하강 이동하게 되고, 그에 따라 횡축 지지대(123g) 또한 하강 이동하게 되면서, 횡축 지지대(123g)의 중심부에 볼 조인트(122a-1)를 통해 연결된 상부 회전 샤프트(122a)가 하강 이동하게 된다.
한편, 상부 회전 샤프트(122a)의 측면에는 상부 회전 샤프트(122a)를 둘러싸는 가이드 파이프(124)가 마련된다.
가이드 파이프(124)는 상부 회전 샤프트(122a)의 측면을 둘러싸되 상부 회전 샤프트(122a)의 직경보다 큰 내경을 가지는 속이 빈 원통 형상으로 형성되고, 내측에는 상부 회전 샤프트(122a)의 측면에서 돌출된 회전 돌기(122a-2)가 결합되는 나선형 가이드홈(124a)이 길이 방향을 따라 사선으로 형성된다. 따라서, 상부 회전 샤프트(122a)가 수직 왕복이동 되는 경우 회전 돌기(122a-2)가 나선형 가이드홈(124a)에 결합된 상태에서 나선형 가이드홈(124a)의 길이 방향을 따라 이동하면서 상부 회전 샤프트(122a)의 회전이 가이드될 수 있다.
가이드 파이프(124)에 형성된 나선형 가이드홈(124a)을 보다 구체적으로 살펴보면, 나선형 가이드홈(124a)은 가이드 파이프(124)의 길이 방향(도면 상에서는 상하 방향)으로 형성되되 직선 형태가 아닌 사선으로 비틀어진 형태가 된다. 이러한 나선형 가이드 홈(124a)은 가이드 파이프(124)에서 2개가 마련되는데, 이는 상부 회전 샤프트(122a)의 측면에서 돌출된 회전 돌기(122a-2)가 2개이기 때문이다.
즉, 상부 회전 샤프트(122a)의 측면에서 돌출된 2개의 회전 돌기(122a-2)는 각각 나선형 가이드홈(124a)에 걸림 결합된 상태에 해당하고, 실린더부(123)에 의해 상부 회전 샤프트(122a)가 상측 혹은 하측방향으로 이동되는 경우에는, 자동적으로 회전하게 된다.
이때, 회전 상판(126)은 하부 회전 샤프트(122b)의 하측 말단부에 고정되는데, 하부 회전 샤프트(122b)는 상부 회전 샤프트(122a)함께 회전되기 때문에 회전 상판(126) 또한 수직 방향으로의 상하 이동과 동시에 회전하게 된다.
이러한 회전 상판(126)에는 섬유사 다발(1)의 상측 걸림고리가 걸리는 다수 개의 상측 돌기(126a)가 마련되는데, 상측 돌기(126a)의 개수는 섬유사 다발(1)의 개수에 상응한 수로 형성된다.
회전 상판(126)의 상측 돌기(126a)에 섬유사 다발(1)의 상측 걸림고리가 걸린 상태에서 회전 상판(126)이 수직 방향으로의 상하 이동 및 회전하는 경우, 이에 상응하게 섬유사 다발(1)이 수직 방향으로 인장됨과 동시에 회전하면서 비틀리게 된다. 즉, 회전 상판(126)의 이러한 수직 방향으로 상하 이동 및 회전은 섬유사 다발(1)의 인장력 부여 및 비틀림 발생을 유도하는 것이다.
일 실시예에서, 회전 상판(126)의 상측에는 회전 상판(126)의 상측면을 덮음으로써, 상측 돌기(126a)에 걸린 상측 걸림고리가 이탈되는 것을 방지하는 상측 걸림고리 고정플레이트(126b)가 마련될 수 있다.
한편, 실린더부(123)의 구동에 의해 회전 샤프트(122) 및 회전 상판(126)이 구동되는 상태는 도 5를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 5는 도 4에 도시된 실린더부(123)의 구동에 의해, 회전 샤프트(122) 및 회전 상판(126)의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 5(a)를 살펴보면, 도 5(a) 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)가 각각 제1 및 제2 실린더(123a, 123b) 내에서 상측으로 이동되지 않은 상태이기 때문에, 회전 상판(126)은 여과조(121)의 내측에서 스트레이너와 인접하게 위치한다.
도 5(b)를 살펴보면, 도 5(b) 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)가 각각 제1 및 제2 실린더(123a, 123b) 내에서 상측으로 이동됨에 따라, 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)가 상승하면서 횡축 지지대(123g)가 상측 방향으로 상승하게 된다.
따라서, 횡축 지지대(123g)와 볼 조인트(122a-1)를 통해 연결된 상부 회전 샤프트(122a), 상부 회전 샤프트(122a)와 연결된 하부 회전 샤프트(122b)는 따라 상측 방향으로 상승하게 된다.
이때, 도 5(c)와 같이, 상부 회전 샤프트(122a)의 측면에 돌출된 회전 돌기(122a-2)가 나선형 가이드홈(124a)에 걸림 결합된 상태이기 때문에 상부 및 하부 회전 샤프트(122a, 122b)와 회전 상판(126)은 회전하면서 상측 방향으로 상승하게 된다.
한편, 회전 상판(126)이 하측 방향으로 이동하는 경우는 상술한 도 5(c), 도 5(b), 도 5(a)의 순서대로 과정이 진행된다.
다시 도 3으로 돌아와서, 스트레이너(125)는 고정대(121a)에 의해 여과조(121) 내측 하부에 설치되며, 상측에는 하부 회전 샤프트(122b)의 하측 말단부가 수용되기 위한 수용 공간(125a)이 마련되고, 하측에는 섬유사 다발(1)의 하측 걸림고리(미도시)가 걸려 고정되되 회전하지 않는 고정 하판(127)이 형성된다.
이러한 스트레이너(125)는 속이 빈 원통 형상의 구조물로서, 표면에는 다수의 관통공(150b)이 형성된다.
고정 하판(127)은 스트레이너(125)의 하측과 연결되며, 섬유사 다발(1)의 하측 걸림고리(미도시)가 걸리는 다수 개의 하측 돌기(127a)가 마련되는데, 하측 돌기(127a)의 개수는 섬유사 다발(1)의 개수에 상응한 수로 형성된다.
회전 상판(126)의 상측 돌기(126a)에 섬유사 다발(1)의 상측 걸림고리가 걸리고 고정 하판(127)의 하측 돌기(127a)에 섬유사 다발(1)의 하측 걸림고리가 걸린 상태에서 회전 상판(126)이 수직 방향으로의 상하 이동 및 회전하는 경우, 이에 상응하게 섬유사 다발(1)이 수직 방향으로 인장됨과 동시에 비틀리게 된다. 즉, 회전 상판(126)의 수직 방향으로의 상항 이동 및 회전동작과, 고정 하판(127)의 섬유사 다발(1) 고정은 섬유사 다발(1)의 인장력 부여 및 비틀림 발생을 유도하는 것이다.
일 실시예에서, 고정 하판(127)의 하측에는 고정 하판(127)의 하측면을 덮음으로써 하측 돌기(127a)에 걸린 하측 걸림고리(미도시)가 이탈되는 것을 방지하는 하측 걸림고리 고정플레이트(127b)가 마련될 수 있다.
다음으로는, 섬유여과부(120)를 통해 섬유사 다발(1)을 인장시키고 비틀어줌으로써 공극을 조절하는 과정을 살펴보기로 한다.
도 6은 도 2에 도시된 섬유여과부(120)를 통한 여과 진행 및 역세 진행 시 섬유사 다발의 인장 상태를 도시한 도면이다.
도 6(a)를 살펴보면, 섬유사 다발(1)을 통한 여과 진행 시, 먼저 실린더부(123)에 공압 혹은 유압이 제공됨에 따라, 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)가 상측 방향으로 이동하면서 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)와 횡축 지지대(123g)가 함께 상승이동하게 된다.
이때, 회전 상판(126)은 여과조(121)의 내측에서 스트레이너(125)의 상측 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(122a, 122b)의 회전에 따라 함께 회전하게 된다.
그에 따라, 섬유사 다발(1)에 인장력과 비틀림이 작용하게 되면서 섬유사 다발(1)의 길이 방향에 대한 전체적인 공극이 균일하게 감소하게 되고, 이때 오염원수 유입구(121c)를 통해 유입되는 오염원수가 섬유사 다발(1)에 의해 필터링된 후 처리수는 이중기능 배관(121d)을 통해 배출된다.
도 6(b)를 살펴보면, 도 6(b) 상태에서는 섬유사 다발(1)의 역세 과정 진행 시, 실린더부(123)에 공압 혹은 유압이 제거됨에 따라, 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)가 하측 방향으로 이동하면서 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)와 횡축 지지대(123g)가 함께 하강이동하게 된다.
이때, 회전 상판(126)은 여과조(121)의 내측에서 스트레이너(125)와 인접하는 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(122a, 122b)의 회전에 따라 반대 방향으로 회전하게 된다.
그에 따라, 섬유사 다발(1)에 작용하였던 인장력 및 비틀림이 제거되면서 섬유사 다발(1)의 길이 방향에 대한 전체적인 공극이 확장된다. 이때, 역세공기 유입구(121e)를 통해 유입되는 역세공기에 의해 섬유사 다발(1)에 묻은 찌꺼기 및 부유물이 제거되며, 역세수는 역세수 유출구(121b)를 통해 여과조(121)의 외부로 배출된다.
다음으로는, 도 6의 상황에서 회전 상판(126)이 여과조(121)의 내측에서 스트레이너(125)의 상측 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(122a, 122b)의 회전에 따른 섬유사 다발(1)의 회전 상태를 살펴보기로 한다.
도 7은 도 6에 도시된 섬유사 다발의 회전 상태를 도시한 도면이다.
도 7(a)를 살펴보면, 현 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)가 상측 방향으로 이동하지 않고, 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)와 횡축 지지대(123g)가 상승하지 않았기에, 회전 상판(126)이 회전하지 않은 상태를 유지하게 된다.
이 경우, 스트레이너의 외측을 감싸는 섬유사 다발(1)은 회전되거나, 인장되거나 비틀리지 않고 평평한 상태를 유지하게 된다.
도 7(b)를 살펴보면, 도 7(b) 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(123c, 123d)이 상측 방향으로 이동하면서 제1 및 제2 피스톤 로드(123e, 123f)와 횡축 지지대(123g)가 함께 상승이동하게 되고, 그에 따라 회전 상판(126)은 여과조(121)의 내측에서 스트레이너(125)의 상측 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(122a, 122b)의 회전에 따라 함께 회전하게 된다.
이 경우, 스트레이너의 외측을 감싸는 섬유사 다발(1)은 회전 상판(126)과 함께 상측을 시작으로 회전하게 되고, 회전에 의해 섬유사 다발(1)에 인장력 및 비틀림이 작용되면서 섬유사 다발(1)의 길이 방향에 대한 전체적인 공극이 균일하게 감소하게 된다.
다시 도 1로 돌아와서, 플라즈마 방전부(130)는 섬유여과부(120)로부터 배출되는 원수에 플라즈마 방전 반응을 발생시킴에 따라 발생되는 수산화기를 이용하여 원수를 멸균시키는 역할을 한다. 이에 관해서는 도 8을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 8은 도 1에 도시된 플라즈마 방전부(130)의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 살펴보면, 플라즈마 방전부(130)는 크게 마이크로 버블 생성부(131), 연결관(132) 및 플라즈마 생성부(133)를 포함하여 구성된다.
마이크로 버블 생성부(131)는 유입되는 원수 내에 마이크로 단위의 미세기포를 생성 및 혼합시키는 역할을 하며, 이렇게 혼합된 원수는 후술되는 연결관(132)을 통해 플라즈마 생성부(133)로 공급된다. 이에 관해서는 도 9 및 도 10을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 9는 도 8에 도시된 마이크로 버블 생성부(131)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이고, 도 10은 도 8에 도시된 마이크로 버블 생성부(131)의 단면을 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10을 살펴보면, 마이크로 버블 생성부(131)는 하우징(131a), 원수 유입구(131b), 노즐(131a-1), 압축공기 유입구(131d), 다공판(131e), 마이크로 버블 생성 다공관(131f) 및 원수 배출구(131g)를 포함하여 구성된다.
하우징(131a)은 내부가 빈 원통형으로 형성되며, 하우징(131a)의 외측에는 원수 유입구(131b)가 외측 방향으로 돌출 형성된다. 이때, 원수 유입구(131b)의 내부에는 노즐(131a-1)이 마련되는데, 노즐(131a-1)에 의해 원수 유입 속도가 증가하게 된다.
이때, 원수 유입구(131b)는 하우징(131a)의 외측면에서 한쪽으로 치우쳐진 위치에 위치하게 되는데, 원수 유입구(131b)를 통해 유입된 원수는 노즐(131a-1)에 의해 유입 속도가 증가한 후 하우징(131a) 내부에서 내부면을 따라 회전하면서 와류를 형성하게 된다.
이때 와류는 하우징(131a) 내부에서 회전하면서 후술되는 압축공기 유입구(131d) 및 다공판(131e)에 의해 형성되는 일반 버블(마이크로 버블 대비 크기가 큰 기포를 의미함)이 보다 효과적으로 혼합되도록 하는 역할을 한다.
압축공기 유입구(131d)는 하우징(131a)의 외측에서 하우징(131a)을 관통하는 형태로 하나 이상 마련되며, 압축공기 유입구(131d)를 통해 하우징(131a) 내부로 압축공기가 분사된다.
이때, 하우징(131a)의 내측 중 압축공기 유입구(131d)와 인접한 위치에는 다공판(131e)이 위치한다.
다공판(131e)은 압축공기 유입구(131d)를 통해 강하게 유입되는 공기가 부딪히면서 다량의 기포가 형성되도록 하는 역할을 하는데, 이때 기포는 일반 버블로서 마이크로 버블보다는 큰 크기를 가진다.
한편, 하우징(131a) 내의 원수는 계속해서 와류를 형성하며 돌고 있기 때문에, 자연스럽게 원수와 일반 버블은 빠르게 혼합된다.
하우징(131a)의 중심부에는 길이 방향으로 마이크로 버블 생성 다공관(131f)이 위치한다. 마이크로 버블 생성 다공관(131f)의 내측 방향으로 하우징(131a) 내의 원수(일반 버블이 혼합, 포함된 원수)가 유입되면서 마이크로 버블 생성 다공관(131f)의 표면에 형성된 다량의 다공홀에 의해 보다 미세한 마이크로 버블이 형성된다.
따라서, 원수 내에는 다량의 마이크로 버블이 혼합된 상태이며, 이는 하우징(131a)의 말단부에 위치한 원수 배출구(131g)를 통해 연결관(132)을 향해 배출된다.
다시 도 8로 돌아와서, 마이크로 버블 생성부(131)를 통해 배출되는 원수(마이크로 버블이 혼합된 원수)는 연결관(132)을 통해 플라즈마 생성부(133)로 공급된다. 이에 대해서는 도 11 내지 도 13을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 11은 도 8에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이고, 도 12는 도 8에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 단면을 도시한 도면이며, 도 13은 도 11에 도시된 플라즈마 생성부(133)의 단면의 실제 형태를 도시한 도면이다.
도 11 내지 도 13을 살펴보면, 플라즈마 생성부(133)는 하우징(133a), 원수 유입구(133b), 하나 이상의 격벽(133c), 양(+) 방전극판(133d), 음(-) 방전극판(133e) 및 처리수 배출구(133f)를 포함하여 구성된다.
하우징(133a)은 높이를 가지는 직사각형 형태로 형성되며, 하우징(133a)의 외측에는 원수 유입구(133b) 및 처리수 배출구(133f)가 형성된다.
원수 유입구(133b)는 하우징(133a)의 하측에 형성되고, 처리수 배출구(133f)는 하우징(133a)의 상측에 형성된다.
이때, 하우징(133a)의 내부에는 하나 이상의 격벽(133c)이 형성되는데, 격벽(133c)에 의해 하우징(133a) 내부에는 ㄹ자 형태의 통로가 형성될 수 있다.
따라서, 원수 유입구(133b)를 통해 하우징(133a) 내부로 유입된 원수는 하우징(133a) 내부에서 ㄹ자 형태의 통로를 따라 이동되어 처리수 배출구(133f) 방향으로 이동하게 된다.
이러한 ㄹ자형태의 통로 구조를 통해, 후술되는 양 방전극판(133d) 및 음 방전극판(133e)에 의해 발생되는 저온 플라즈마와 원수의 접촉빈도가 높아지게 된다. 이때, 하나 이상의 격벽(133c)과 하우징(133a)의 내부는 절연코팅 처리가 될 수 있다.
한편, 격벽(133c)과 격벽(133c) 사이에는 양 방전극판(133d) 및 음 방전극판(133e)이 서로 대향되는 형태로 인접하게 위치하게 된다.
보다 구체적으로, 격벽(133c)과 격벽(133c) 사이에는 양 방전극판(133d)과 음 방전극판(133e)이 서로 인접하되 접하지 않도록 일정한 이격거리를 유지한 상태로 위치하게 된다. 이때, 양 방전극판(133d)에는 하나 이상의 양 방전극(133d-1)이 형성되고 음 방전극판(133e)에는 하나 이상의 음 방전극(133e-1)이 형성되는데, 양 방전극(133d-1)과 음 방전극(133e-1) 사이에서 저온 플라즈마가 발생하게 된다.
따라서, 하우징(133a) 내부를 따라 흐르는 원수 중 일부는 이러한 저온 플라즈마를 통해 플라즈마 방전 반응에 의해 수소(H+) 이온 및 산소(O2-) 이온으로 분해되고, 미세기포로써 수중에 확산되게 된다.
이때, 수소 이온과 산소 이온은 물(H2O)과 반응하여 수산화기(OH-) 및 과산화수소(H2O2)를 생성하게 되는데, 과산화수소는 표면 증발하게 되고 수산화기는 원수를 멸균 및 산화분해작용하게 된다.
이러한 과정에서 원수 내 포함된 다량의 마이크로 버블은 화학적 멸균 작용을 활성화시키는 촉매역할을 하게 되어 수산화기 생성 효율을 극대화하게 된다.
한편, 양 방전극판(133d)의 일측 말단부와 음 방전극판(133e)의 일측 말단부는 각각 하우징(133a)의 외측으로 돌출되는데, 하우징(133a)의 외부에 마련되는 별도의 외부 전원(미도시)의 양(+)극 단자 및 음(-)극 단자와 각각 연결됨에 따라 전원을 공급받게 된다.
이렇듯, 양 방전극판(133d) 및 음 방전극판(133e)을 거친 원수는 처리수로써 처리수 배출구(133f)를 통해 하우징(133a)의 외부로 배출되게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 섬유사 다발
100: 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템
110: 스크린 필터부
120: 섬유여과부
121: 여과조
121a: 고정대
121b: 역세수 유출구
121c: 오염원수 유입구
121d: 이중기능 배관
121e: 역세공기 유입구
121f: 역세공기 다공판
122: 회전 샤프트
122a: 상부 회전 샤프트
122a-1: 볼 조인트
122a-2: 회전 돌기
122b: 하부 회전 샤프트
123: 실린더부
123a: 제1 실린더
123b: 제2 실린더
123c: 제1 피스톤
123d: 제2 피스톤
123e: 제1 피스톤 로드
123f: 제2 피스톤 로드
123g: 횡축 지지대
124: 가이드 파이프
124a: 나선형 가이드홈
125: 스트레이너
125a: 수용 공간
126: 회전 상판
126a: 상측 돌기
126b: 상측 걸림고리 고정플레이트
127: 고정 하판
127a: 하측 돌기
127b: 하측 걸림고리 고정플레이트
130: 플라즈마 방전부
131: 마이크로 버블 생성부
131a: 하우징
131a-1: 노즐
131b: 원수 유입구
131c: 노즐
131d: 압축공기 유입구
131e: 다공판
131f: 마이크로 버블 생성 다공관
131g: 원수 배출구
132: 연결관
133: 플라즈마 생성부
133a: 하우징
133b: 원수 유입구
133c: 격벽
133d: 양 방전극판
133d-1: 양 방전극
133e: 음 방전극판
133e-1: 음 방전극
133f: 처리수 배출구
100: 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템
110: 스크린 필터부
120: 섬유여과부
121: 여과조
121a: 고정대
121b: 역세수 유출구
121c: 오염원수 유입구
121d: 이중기능 배관
121e: 역세공기 유입구
121f: 역세공기 다공판
122: 회전 샤프트
122a: 상부 회전 샤프트
122a-1: 볼 조인트
122a-2: 회전 돌기
122b: 하부 회전 샤프트
123: 실린더부
123a: 제1 실린더
123b: 제2 실린더
123c: 제1 피스톤
123d: 제2 피스톤
123e: 제1 피스톤 로드
123f: 제2 피스톤 로드
123g: 횡축 지지대
124: 가이드 파이프
124a: 나선형 가이드홈
125: 스트레이너
125a: 수용 공간
126: 회전 상판
126a: 상측 돌기
126b: 상측 걸림고리 고정플레이트
127: 고정 하판
127a: 하측 돌기
127b: 하측 걸림고리 고정플레이트
130: 플라즈마 방전부
131: 마이크로 버블 생성부
131a: 하우징
131a-1: 노즐
131b: 원수 유입구
131c: 노즐
131d: 압축공기 유입구
131e: 다공판
131f: 마이크로 버블 생성 다공관
131g: 원수 배출구
132: 연결관
133: 플라즈마 생성부
133a: 하우징
133b: 원수 유입구
133c: 격벽
133d: 양 방전극판
133d-1: 양 방전극
133e: 음 방전극판
133e-1: 음 방전극
133f: 처리수 배출구
Claims (18)
- 내부로 유입되는 원수를 여과하는 스크린 필터부;
상기 스크린 필터부로부터 배출되는 원수를 여과하는 섬유여과부; 및
상기 섬유여과부로부터 배출되는 원수에 플라즈마 방전 반응을 발생시킴에 따라 발생되는 수산화기를 이용하여 상기 원수를 멸균시키는 플라즈마 방전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 섬유여과부는,
속이 빈 원통 형상의 구조물로, 내부로 유입된 오염원수가 여과되어 외부로 배출되는 여과조;
상기 여과조의 상측에서 내측으로 인입되거나 또는 외측으로 인출되도록 수직 방향으로 설치되는 회전 샤프트;
상기 회전 샤프트와 연결되며, 상기 회전 샤프트를 상측방향 또는 하측방향으로 수직 왕복이동 시키는 실린더부;
상기 회전 샤프트의 측면을 둘러싸되 상기 회전 샤프트의 직경보다 큰 내경을 가지는 속이 빈 원통 형상으로 형성되고, 내측에는 상기 회전 샤프트의 측면에서 돌출된 회전 돌기가 결합되는 나선형 가이드홈이 길이 방향을 따라 사선으로 형성되며, 상기 회전 샤프트가 수직 왕복이동 되는 경우 상기 회전 돌기가 상기 나선형 가이드홈에 결합된 상태에서 상기 나선형 가이드홈의 길이 방향을 따라 이동하면서 상기 회전 샤프트가 회전하도록 가이드하는 가이드 파이프;
상기 여과조의 내측에서 상기 여과조의 하측면에 고정되는 스트레이너;
상기 스트레이너의 상측에서 상기 회전 샤프트와 연결됨에 따라 상기 회전 샤프트와 상응하게 회전 및 수직 왕복이동 되며, 상기 스트레이너의 몸체를 길이 방향으로 감싼 섬유사 다발의 상측 걸림고리가 걸림 결합되는 회전 상판; 및
상기 스트레이너의 하측에서 상기 섬유사 다발의 하측 걸림고리가 걸림 결합되며, 회전하지 않고 고정되는 고정 하판;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 여과조는,
상기 스트레이너를 고정시키며, 내부가 비어있는 관 형상의 고정대;
상기 여과조의 상측에 설치되며, 역세수가 유출되는 역세수 유출구;
상기 여과조의 하측에 설치되며, 오염원수가 유입되는 오염원수 유입구;
상기 여과조의 하측에 설치되며, 처리수 유출과 역세수 유입의 두 가지 기능을 수행하는 이중기능 배관; 및
상기 여과조의 하측에 설치되며, 상기 여과조 내부로 역세공기를 유입시키는 역세공기 유입구;를 포함하며,
상기 이중기능 배관과 상기 스트레이너의 하측부는 상기 고정대를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 실린더부는,
상기 여과조의 외부에서 수직 방향으로 마련되는 제1 및 제2 실린더;
상기 제1 및 제2 실린더 각각의 내부에 마련되며, 각각 상기 제1 및 제2 실린더 내부에서 왕복 이동되는 제1 및 제2 피스톤;
상기 제1 및 제2 피스톤과 각각 연결되는 제1 및 제2 피스톤 로드; 및
상기 제1 및 제2 피스톤 로드를 서로 연결시키며, 중심부에는 상기 회전 샤프트의 상측 말단부가 연결되는 횡축 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 회전 샤프트는,
상측 말단부에 마련되는 볼 조인트를 통해 상기 횡축 지지대와 연결되는 상부 회전 샤프트; 및
상기 상부 회전 샤프트의 하측에 마련되며, 상기 회전 상판이 고정되는 하부 회전 샤프트;를 포함하며,
상기 상부 회전 샤프트의 측면으로 상기 회전 돌기가 돌출되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 실린더부는,
공압실린더 장치인 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 스트레이너는,
속이 빈 원통 형상의 구조물로서 표면에는 다수의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 스트레이너의 상측에는,
상기 제1 및 제2 피스톤 로드에 의해 하측 방향으로 수직 이동되는 상기 하부 회전 샤프트의 하측 말단부가 수용되기 위한 수용 공간;이 내측을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 섬유여과부는,
상기 회전 상판 및 상기 고정 하판 각각을 덮는 상측 걸림고리 고정플레이트 및 하측 걸림고리 고정플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 상측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 상측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 일측 방향으로 회전하게 되고, 상기 회전 상판에 걸림 결합된 상기 상측 걸림고리가 수직방향으로 당겨짐과 동시에 상기 섬유사 다발이 비틀림에 따라, 상기 섬유사 다발에 발생되는 인장력에 의해 상기 섬유사 다발 사이 공극이 감소되고,
상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 하측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 하측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 반대 방향으로 회전되면서 상기 섬유사 다발에 발생된 상기 비틀림 및 상기 인장력이 제거되면서 상기 섬유사 다발 사이 공극이 증가되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 섬유여과부는,
상기 역세공기 유입구를 통해 유입되는 상기 역세공기가 상기 여과조 내측으로 유입되도록 하는 다수의 홀이 형성된 역세공기 다공판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 방전부는,
상기 섬유여과부로부터 배출되는 원수 내에 마이크로 단위의 미세기포를 생성시켜 혼합하는 마이크로 버블 생성부;
상기 마이크로 버블 생성부와 연결되는 연결관; 및
상기 연결관을 통해 공급되는 원수에 플라즈마 방전 반응을 발생시켜, 수산화기(OH-) 및 과산화수소(H2O2)를 생성하는 플라즈마 생성부;를 포함하며,
생성된 상기 과산화수소가 표면 증발하고 상기 수산화기가 상기 원수를 멸균시키는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 마이크로 버블 생성부는,
하우징;
상기 하우징의 일측에 마련되는 원수 유입구;
상기 원수 유입구의 내부에서 상기 하우징의 내측 방향으로 연결되는 노즐;
상기 하우징의 일측에 마련되는 압축공기 유입구;
상기 하우징의 내측에서 상기 압축공기 유입구와 인접하게 위치하는 다공판;
상기 하우징의 내측에서 길이 방향으로 마련되며, 상기 하우징 내 원수가 내측 방향으로 유입되도록 하여 마이크로 버블을 생성시키는 마이크로 버블 생성 다공관; 및
상기 하우징 내의 원수가 상기 연결관 방향으로 배출되도록 마련되는 원수 배출구;를 포함하며,
상기 노즐을 통해 유입되는 원수는 상기 하우징의 내측에서 상기 마이크로 버블 생성 다공관을 중심으로 회전하여 와류를 형성하고, 상기 압축공기 유입구를 통해 유입되는 압축공기는 상기 다공판을 통과하면서 버블을 형성하며,
와류를 형성하는 원수와 상기 버블이 서로 혼합된 상태에서 상기 마이크로 버블 생성 다공관의 내측 방향으로 유입되어 상기 원수 배출구를 통해 상기 연결관을 향해 배출되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제13항에 있어서,
상기 원수 유입구는 상기 하우징의 측면 외측 방향으로 돌출형성되고, 상기 원수 배출구는 상기 하우징의 일측 말단부에서 외측 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 플라즈마 생성부는,
하우징;
상기 하우징의 일측에 마련되는 원수 유입구;
상기 원수 유입구를 통해 유입된 원수가 상기 하우징 내에서 일정한 흐름을 따라 흐르도록 흐름을 형성하는 하나 이상의 격벽;
상기 하나 이상의 격벽 사이에서 서로 인접하게 위치하며, 플라즈마 방전 반응을 발생시키는 양(+) 방전극판 및 음(-) 방전극판; 및
상기 양 방전극판 및 음 방전극판에 의해 플라즈마 방전 반응이 발생된 처리수가 외측 방향으로 배출되도록 마련되는 처리수 배출구;를 포함하며,
상기 하우징 내에서 일정한 흐름을 따라 흐르는 원수의 일부는 상기 양 방전극판 및 음 방전극판에 의해 플라즈마 방전 반응에 의해 수소(H+) 이온 및 산소(O2-) 이온으로 분해되며, 상기 수소 이온 및 산소 이온은 나머지 원수와 반응하여 수산화기(OH-) 및 과산화수소(H2O2)를 생성하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 격벽은,
상기 절연코팅 처리된 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 양 방전극판 및 음 방전극판은 각각 하나 이상의 양 방전극 및 음 방전극이 돌출 형성되되, 상기 하나 이상의 양 방전극 및 음 방전극은 서로 접하지 않고 인접하게 이격거리를 유지하는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 양 방전극판 및 음 방전극판은 각각 일측 말단부가 상기 하우징의 외측 방향으로 돌출되며, 상기 하우징의 외부에 마련된 전원으로부터 각각 양(+) 전원 및 음(-) 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는, 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190057217A KR20200132169A (ko) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190057217A KR20200132169A (ko) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200132169A true KR20200132169A (ko) | 2020-11-25 |
Family
ID=73645296
Family Applications (1)
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| KR1020190057217A KR20200132169A (ko) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | 섬유여과장치와 저온 플라즈마 장치가 결합된 수경시설용 수처리 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200132169A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100241198B1 (ko) | 1997-09-30 | 2000-02-01 | 최충현 | 가변 필터층을 갖는 여과장치 |
-
2019
- 2019-05-15 KR KR1020190057217A patent/KR20200132169A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100241198B1 (ko) | 1997-09-30 | 2000-02-01 | 최충현 | 가변 필터층을 갖는 여과장치 |
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