KR20230105033A - 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치 - Google Patents
가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 기포 직경이 작은 미세 기포를 이용하여 수질개선 및 수질정화를 수행하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 개시되는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치의 일 실시예는 수조에 있는 물을 정화시키기 위한 미세 기포를 발생시키기 위한 장치에 있어서, 상기 물을 순환시키기 위한 동력을 제공하는 펌프와 상기 미세 기포를 생성시키기 위한 기체를 제공하는 압축기 및 상기 수조에 구비되고, 상기 펌프와 상기 압축기와 연결되어 상기 물에 존재하는 오염물질을 부상시키기 위한 미세 기포를 생성하는 미세 기포 발생장치를 포함하고, 상기 미세 기포 발생장치는, 상기 펌프로부터 제공되는 물을 선회시키면서 기체가 이동하는 유로를 형성하고, 상기 미세 기포 발생장치의 노즐 단부에서, 상기 물의 회전속도차에 의해 상기 유로를 전단하여 미세 기포를 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치의 일 실시예는 수조에 있는 물을 정화시키기 위한 미세 기포를 발생시키기 위한 장치에 있어서, 상기 물을 순환시키기 위한 동력을 제공하는 펌프와 상기 미세 기포를 생성시키기 위한 기체를 제공하는 압축기 및 상기 수조에 구비되고, 상기 펌프와 상기 압축기와 연결되어 상기 물에 존재하는 오염물질을 부상시키기 위한 미세 기포를 생성하는 미세 기포 발생장치를 포함하고, 상기 미세 기포 발생장치는, 상기 펌프로부터 제공되는 물을 선회시키면서 기체가 이동하는 유로를 형성하고, 상기 미세 기포 발생장치의 노즐 단부에서, 상기 물의 회전속도차에 의해 상기 유로를 전단하여 미세 기포를 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
Description
본 발명은, 기포 직경이 작은 미세 기포를 이용하여 수질개선 및 수질정화를 수행하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치에 관한 것이다.
인구의 증가와 산업화로 인해 호소와 하천을 용수로 활용하고자 하는 요구는 급증하고 있으나, 이러한 산업화, 도시화는 반대 급부적으로 수자원에 대한 오염 부하량을 증가시켰으며 이에 따른 수질오염은 악화일로에 있다.
특히, 하천 또는 강의 경우 버려지는 오염물질들이 집중될 수밖에 없는 환경으로 말미암아 오염도가 계속 증가하고 있는 추세이다.
또한, 우리나라는 기후특성상 비가 여름철에 집중적으로 많이 내리고, 이러한 집중 호우를 수자원으로 확보하기 위해 많은 댐을 건설하였으며, 그로 인한 대형 호소(湖沼)가 비례적으로 많이 조성되었다.
이렇게 수자원 확보를 위한 생성된 인공호소는 수리학적 체류시간이 길어져 정체수역이 되므로 일반적으로 유기물이 적은 대신 질소나 인과 같은 영양염류의 농도가 증가되는 추세이다.
이러한 호소내의 조류 성장에 적절한 환경과 풍부한 영양염류를 제공하고 있는 호소 특성으로 인하여 이상적인 과다 조류 증식과 부양양화 현상 등은 심각한 환경문제로 대두되고 있으며, 이러한 원인에 대한 근본적인 대책이 필요한 실정이다.
호소내의 조류의 급증으로 인한 문제점은 물 공급원의 착색뿐만 아니라 체외 효소분비로 인한 맛과 냄새를 발생시켜 민원을 유발시킬 수 있으며, 이것이 정수처리 공정의 염소소독과 연계되면 맹독성의 트리할로메탄(THMs)을 형성시켜 이를 식수원으로 하는 시민들의 건강을 위협할 수 있으며, 이러한 조류의 과잉발생은 정수처리 과정에서 기계설비 및 배관 또한 기계 기능의 저하에 따른 유지관리비의 증가 등 경제적 손실 이외에도 응집, 침전의 방해, 여과지 폐쇄나 여과지 지속시간의 단축으로 인한 역세척을 증가시킴으로써 정수처리 시스템의 심각한 장애요인으로 작용하며, 기존처리 시스템에서의 유지관리에 상당한 손해를 초래하게 된다.
이에 대한 일반적인 대책으로는 담수호에 발생된 조류를 제거하기 위하여 황토를 살포한 다음 수저(水底)로 침강시키는 방법과 수저에 미세한 공기발생장치를 장착한 후 미세공기와 함께 조류를 부상시켜 제거하는 방법과, 구리용액(Cu2+)인 중금속 살포에 의한 사멸방법과, 차염소산소다(NaClO)와 같은 살균제에 의한 사멸방법과, 기타 제올라이트(zeolite)와 같은 무기 산화물을 이용하여 제거하는 방법과, 에어로졸에 의한 조류 부상 후 물리적 방법에 의해 수거하는 방법과, 천적 미생물을 배양한 후 천적 미생물을 살포하는 방법 등이 있지만, 대부분의 방법은 수저로 침전시키는 방법을 이용하고 있으며, 그중 가장 많이 이용되고 있는 방법은 경제적인 이유로 인하여 황토분말을 살포하여 조류 흡착과 동시에 침강시키는 방법을 동원하고 있다.
그러나, 황토분말을 살포하여 조류 흡착과 동시에 침강시키는 방법은 조류가 흡착된 황토 분말의 침강으로 인해 제2차 수질오염의 가능성이 높아 수질 생태계가 파괴될 우려가 있다.
또한, 수저에 미세한 공기발생장치를 장착한 후 미세공기와 함께 조류를 부상시켜 제거하는 방법이 사용되고 있지만, 이의 경우 단지 국부적인 수역에서만 조류제거가 가능하기 때문에 광범위한 수역에 발생된 조류를 제거하는 한계가 있고, 차염소산소다(NaClO)와 같은 살균제에 의한 사멸방법의 경우 차염소산에 의한 수질생태계에 유익한 미생물까지 사멸할 수 있는 문제점이 있으며, 기타 제올라이트(zeolite)와 같은 무기 산화물을 이용하여 제거하는 방법의 경우 수중에 침강하기 때문에 종래의 황토와 유사한 문제점이 발생될 수 있다.
미세한 기포를 발생하는 장치에 관한 기술로서 공개특허 제10-2013-0009318(선회유닛 기반의 고용해수를 이용한 미세기포 발생장치)가 착안된 바 있다.
상기 종래기술은 도 1을 참고하면 밸브(110), 유량계(120), 급수펌프(130), 벤투리 인젝터(140), 선회유닛(150), 분리챔버(160), 용해탱크(170), 노즐유닛(180)을 포함하여 이루어져 있다.
이러한 종래기술에 의하면 벤투리 인젝터(140)를 통해서 기체와 물이 혼합되고, 기체와 물이 혼합된 용해수는 선회유닛(150)에 공급되어 회전되면서 기체의 용해도가 더욱 높아지게 되고, 선회유닛(150)으로부터 유출되는 용해수는 분리챔버(160)를 거쳐서 용해탱크(170)로 유입된다.
용해탱크(170)에서는 용해수와 이에 미처 혼합되지 않은 기체가 분리되어 기체는 외부로 배출되고, 용해수만이 노즐유닛(180)으로 공급되며, 용해수는 노즐유닛(180)을 통해 분사됨으로써, 미세 기포가 생성된다.
여기서, 용해탱크(170)로 유입된 기체와 용해수는 위아래로 분리되어, 기체는 용해탱크(170)의 상층부에 모이게 되고 기체 압력이 계속 증가하여 기준치를 초과하게 되면, 용해탱크(170)의 상부에 구비된 벤트(175) 즉 밸브장치가 개방됨으로써 용해탱크(170) 내의 압력이 일정하게 유지된다.
따라서, 이와 같은 종래기술에 의하면 선회유닛(150)을 통해 유입된 물과 기체를 선회시켜 서로 충돌시킴으로써, 용해수를 생성한 후, 노즐유닛(180)을 통해 용해수를 수중에 배출하여 미세 기포를 생성시킴으로써, 물과 기체의 사용량 대비 미세 기포의 생산율을 향상시킬 수 있다.
한편, 이러한 종래기술에 있어서, 도 2에 나타난 것과 같이 선회유닛(150)은 벤투리 인젝터(140)로부터 유출되는 물과 공기의 혼합물(f1)을 유입 받아 선회시키고, 선회시킨 혼합물(f2)을 분리 챔버(160)로 유출시키는 작용을 하는 것으로서, 유입부(153)를 통해서 물과 공기의 혼합물을 유입받는 선회본체(151)와, 유입된 물과 공기를 선회시키면서 혼합시키는 회전유도안내부(159)와, 물과 공기의 혼압물을 배출되는 용해수 배출부(155)로 이루어져 있다.
여기서, 유입부(153)는 선회본체(151)의 접선방향으로 형성되며, 용해수 배출부(155)는 선회본체(151)의 길이방향 중심축 상의 일측벽에 형성되며, 유입부(153) 영역에는 유입부(153)로 물과 공기를 공급하는 커넥터(156)가 마련되어 있다.
회전유도안내부는 파이프형태의 제1안내벽체와 제2안내벽체로 이루어져 있는데, 제1안내벽체(159a)는 그 일단부가 용해수 배출부(155) 영역을 둘러싸면서 용해수 배출부(155)가 형성된 선회본체(151)의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 용해수 배출부(155)가 형성된 선회본체(151)의 일측 내벽면과 대향되는 타측 내벽면으로부터 이격 배치되어 있다.
제2안내벽체(159b)는 제1안내벽체(159a)의 반경 방향 외측에 배치되어 제1안내벽체(159a)와의 사이에 이격되게 형성되되, 그 일단부는 용해수 배출부(155)가 형성된 선회본체(151)의 일측 내벽면과 대향되는 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 용해수 배출부(155)가 형성된 선회본체(151)의 일측 내벽면으로부터 이격 배치되어 있다.
따라서, 이와 같은 종래기술에 의하면, 유입부(153)를 통해 선회본체(151)내로 유입된 물과 공기는, 안내벽체(159b)과 선회본체(151)의 내주면 사이, 제2안내벽체(159b)와 제1안내벽체(159a)와 사이, 및 제2안내벽체(159b)의 내부를 이동하면서 강하게 선회하여 서로 충돌하면서 고 용해도의 용해수가 생성되며, 생성된 용해수는 용해수 배출부(155)를 통해 배출되는 것이다.
이러한 가압 용해식의 선행발명에 의하면 고압펌프 혹은 다단펌프가 적용되어 고밀도의 마이크로 버블을 발생시키기 위한 동력소모가 크므로 소용량의 수질정화(연구소, 욕조 및 세척 세정장치)등에 적합하며 대용량의 상수 하수 수질정화에는 비효율적이다.
또한, 용해수의 생성을 위한 안내 벽체, 선회 본체 등의 구조에 의해 이물질이 끼여 유동이 막히는 경우가 빈번히 발생될 수 있고, 용해수의 생성과정에서 불용성 기체가 용해수와 제대로 분리되지 않고 서로 혼재되어 있는 상태로 유지되면 선회유닛에서 분리챔버를 거쳐서 용해탱크로 이어지는 유로상에서 용해수의 흐름이 부드럽지 않아 맥동 현상 등이 발생할 수 있는 문제가 있는 실정이다.
따라서 본 발명은, 상술한 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 이물질의 막힘이 없고, 동일전력 대비 마이크로 버블의 발생량을 높일 수 있는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 전단 선회방식을 통해 이물질의 막힘이 없고 폐수 내 산소가 쉽게 접촉할 수 있어 전력량을 감소시킬 수 있는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 오염물질에 따라 적합한 기포를 생성하여 용존산소량을 증가시킬 수 있는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다양한 실시예는 수조에 있는 물을 정화시키기 위한 미세 기포를 발생시키기 위한 장치에 있어서, 상기 물을 순환시키기 위한 동력을 제공하는 펌프와 상기 미세 기포를 생성시키기 위한 기체를 제공하는 압축기 및 상기 수조에 구비되고, 상기 펌프와 상기 압축기와 연결되어 상기 물에 존재하는 오염물질을 부상시키기 위한 미세 기포를 생성하는 미세 기포 발생장치를 포함하고, 상기 미세 기포 발생장치는, 상기 펌프로부터 제공되는 물을 선회시키면서 기체가 이동하는 유로를 형성하고, 상기 미세 기포 발생장치의 노즐 단부에서, 상기 물의 회전속도차에 의해 상기 유로를 전단하여 미세 기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치을 제공한다.
상기 미세 기포 발생장치는, 상기 펌프로부터 물이 제공되는 방향과 상기 압축기로부터 기체가 제공되는 방향이 서로 직교하도록 상기 펌프 및 상기 압축기와 연결될 수 있다.
상기 압축기로부터 제공되는 기체는 상기 펌프로부터 제공된 물이 선회하면서 중앙부분에 형성되는 유로를 따라 이동할 수 있다.
상기 수조에 구비되어 상기 물의 오염도를 측정하는 센서 및 상기 센서로부터 측정된 상기 물의 오염도에 따라 상기 미세 기포 발생장치에서 생성되는 미세 기포의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 미세 기포의 지름을 2~80μ(microns)으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 센서는, 상기 물의 용존 산소를 측정하는 센서이며, 상기 제어부는 상기 물의 용존 산소가 낮아지는 경우 상기 물에 존재하는 오염물질의 부상속도를 높이기 위해 상기 미세 기포의 지름을 더 작게 생성하도록 상기 미세 기포 발생장치를 제어할 수 있다.
상기 펌프와 상기 미세 기포 발생장치 사이에 연결되는 압력계 및 상기 압축기와 상기 미세 기포 발생장치 사이에 연결되는 유량계를 더 포함하고, 상기 압력계와 상기 유량계에서 측정되는 값은 상기 제어부에 전달될 수 있다.
상술한 실시예들의 각각의 특징들은 다른 실시예들과 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 가압 전단 선회방식을 적용함으로써 이물질의 막힘이 없으며 동일 전력 대비 마이크로 버블의 발생량을 높여 수질개선의 효과를 높일 수 있다.
또한 대용량의 상수 하수 수질정화 등 이물질이 많은 폐수처리에 적합하며 폐수 내의 용존 산소량에 따라 적합한 크기의 마이크로 버블을 생성함으로써 효과적인 수질개선을 기대할 수 있다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에서 미세 기포를 생성하기 위한 구성들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 기포 발생장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 미세 기포 발생장치의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에서 미세 기포를 생성하기 위한 구성들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 기포 발생장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 미세 기포 발생장치의 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B,(a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1에서 미세 기포를 생성하기 위한 구성들을 나타낸 도면이다.
이하 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.
본 실시예의 마이크로 버블은 50 ㎛ 이하의 초미세 기포를 의미하며, 마이크로 버블은 내부 수축 작용으로 직경이 10 ㎛이하인 나노버블로 축소된 후 고온 고압 초음파와 프리 라디칼을 발생하고 압괴 소멸한다. 즉, 마이크로 버블은 나노 버블화 되고 축소 압괴 소멸한다.
본 실시예의 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치는, 수조에 있는 물을 정화시키기 위한 미세 기포를 발생시키기 위한 장치에 있어서, 제어부(10), 펌프(20), 압축기(30), 미세 기포 발생장치(100), DO 센서(60)를 포함할 수 있다.
미세 기포 발생장치(100)의 원리를 설명하면, 고형물의 부상공법은 고형물이 미세한 기포에 부착되고 이 부착된 고형물이 물과의 부력차에 의해 물 표면으로 부상하여 최종적으로 물표면에서 부유물질이 농축되는 원리이다.
미세 기포 발생장치(100)는 이온화된 이중막의 초미세 기포를 폐수내에 분산시켜 부유물질 등의 오염물질을 순간적으로 기포에 응집·부착시켜 고액분리한 후 물표면에 부상·정수되는 원리를 이용한 것이다.
이 미세 기포 발생장치(100)는 눈으로 볼 수 없는 미세기포(25microns)와 용적당 40% ～ 65%의 공기를 함유한 이중막으로 형성되어 있어, 부유물질(SS) 부착력과 부상 속도가 빠르고, 99%이상의 제거율을 갖는다.
미세 기포 발생 장치(100)는 물속에 분산된 미세 기포의 안정된 유상액(Emulsion)으로 폐수의 성상 및 종류에 따라 기포의 크기를 임의 조절해서 정적인 상태로 고액 분리하는 부상공정이다.
제어부(10)는, 미세 기포 발생장치(100)를 통해 생성되는 미세 물방울의 지름의 크기를 제어할 수 있다. 제어부는 수조(50) 내의 물(51)의 용존 산소를 측정하는 센서(60)와 미세 기포를 생성시키기 위한 기체를 제공하는 압축기(30) 및 물을 순환시키기 위한 동력을 제공하는 펌프(20)와 연동되어 물(51)의 용존 산소에 따라 미세 기포의 생성 크기를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(10)를 통해 미세 기포 발생장치(100)에서 발생되는 기포의 평균 크기는 25μ(microns)이 바람직하다. 왜냐하면 스톡스 이론에 따라 25μ(microns) 버블이 0.2cm/sec(분당환산 0.12m/min)의 부상속도를 가지므로 미세 기포 발생장치(100)를 통해 발생되는 마이크로 버블의 평균 크기가 25μ(microns) 일 경우, 내부 수축 작용으로 직경이 10μ이하인 나노 버블로 효과적으로 생성될 수 있다.
그리고 본 실시예의 제어부(10)는 물(51)의 용존 산소에 따라 미세 기포의 지름을 2~80μ(microns)으로 제어할 수 있으며, 이 경우 생성되는 버블의 개수는 약 600억/ℓ이며, 버블의 표면적은 1,200,000㎠/ℓ이고, Recycle ration는 2.5~5%(flow rate)이고, Available Flotation Air는 40~65 %(by volume)이고, Operating Aeration Pressure는 1 ～ 1.5 ㎏/㎠ 이다.
특히, Operating Aeration Pressure은 기존 DAF(Dissolved Air Flotation, 가압 부상법) 대비 동일조건 하에 약 4배의 차이를 보였으며 이는 상술한 바와 같이 동일전력 대비 마이크로 버블의 생성량을 높일 수 있어 보다 효과적인 수질 개선을 기대할 수 있다.
보다 구체적으로 DAF의 경우 비중이 낮은 미세한 고형물 처리에 사용되나 가압수 주입시 요동으로 인해 floc이 파괴되고, 미세기포(80microns)는 4~5㎏/㎠의 압력을 가한 공기에 물을 순환시켜 과포화 상태에서 생성되며 이 압력에서 운전된다.
부상능력은 물속에서의 공기용해도에 의해 좌우되는데 약 3～5%의 공기만이 용해되므로 필요한 공기량을 제공하기 위해 처리량의 약 50~200%의 순환수가 필요하므로 동력비 증가와 부상능력이 저하될 수 있다.
이에 반해, 본 실시예의 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치는, 폐수의 성상 및 종류에 따라 미량의 계면활성제로 다양한 micro bubble을 생성시켜 정적인 상태로 고액 분리하며, micro bubble(25microns) 은 물리, 화학적 조절에 따라 만들어지며, 1~1.5㎏/㎠의 압력에서 운전된다.
그리고 용적당 약 40~65%의 공기를 내포하고 있으므로 표면적이 DAF의 30배에 해당되므로 필요한 공기량이 적게 요구되어 2.5%~5%의 순환수만이 필요하다.
본 실시예는, 수조(50) 내에 구비되어 미세 기포 발생장치(100)로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 부재(40)가 더 포함될 수 있다. 상기 부재(40)는 복수개의 구멍(41)을 포함하여 이물질을 효과적으로 필터링할 수 있다.
본 실시예의 미세 기포 발생장치(100)는 전단 선회방식을 적용하여 구조적으로 미세 기포 발생장치(100)의 내부에 이물질의 막힘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 부재(40)를 적용하여 이물질이 미세 기포 발생장치(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 2를 참고하면 본 실시예의 미세 기포 발생장치(100)는 압축기(30)로부터 기체를 제공받는 유로(a)와 펌프로부터 순환되는 물을 제공받는 유로(w)와 연결될 수 있다. 상기 유로(a) 상에는 유량계(31)가 구비될 수 있으며, 상기 유로(w) 상에는 압력계(21)가 구비될 수 있다. 유량계(31)와 압력계(21)를 통해 측정되는 값은 제어부(10)로 전달되어 상술한 미세 기포 발생장치(100)를 통해 생성되는 마이크로 버블의 크기를 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 기포 발생장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 미세 기포 발생장치의 실시예를 나타낸 도면이다.
이하 도 4 및 도 5를 참고하여 설명한다.
본 실시예의 미세 기포 발생장치(100)는 제1 연결부(101), 제2 연결부(103), 노즐 바디(110) 및 노즐 단부(130)를 포함할 수 있다.
제1 연결부(101)는 펌프(20)로부터 제공되는 물(w)이 유입되는 유로와 연결되고, 제2 연결부(103)는 압축기(30)로부터 제공되는 기체(a)가 유입되는 유로와 연결될 수 있다.
펌프(20)로부터 제공되는 물(w)은 노즐 바디(110) 내에서 선회하면서 중앙부분에 기체(a)가 이동하는 유로(113)를 형성하고, 미세 기포 발생장치의 노즐 단부(130)에서는 물이 선회하면서 발생하는 회전속도차에 의해 유로(113)를 전단(剪斷)하여 미세 기포(b)를 발생시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 유입되는 물(w)을 노즐 바디(110) 내에서 효과적으로 선회시키면서 중앙부분에 유로(113)를 효과적으로 형성시키기 위해 펌프(20)로부터 물(w)이 제공되는 방향은 노즐 바디(110)에 직교하는 방향이 바람직하다.
또한, 미세 기포 발생장치(100)는 펌프(20)로부터 물(w)이 제공되는 방향과 압축기(30)로부터 기체(a)가 제공되는 방향이 서로 직교하도록 펌프(20) 및 압축기(30)와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로 압축기(30)로부터 제공되는 기체(a)는 펌프(20)로부터 제공된 물(w)이 고속으로 선회하면서 중앙부분에 형성되는 유로(113)를 따라 이동될 수 있다.
상술한 구조에 있어서 노즐 단부(130)에서는 유로(113)를 전단하여 미세 기포(b)를 발생시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 제어부
20: 펌프
30: 압축기 100: 미세 기포 발생장치
30: 압축기 100: 미세 기포 발생장치
Claims (7)
- 수조에 있는 물을 정화시키기 위한 미세 기포를 발생시키기 위한 장치에 있어서,
상기 물을 순환시키기 위한 동력을 제공하는 펌프;
상기 미세 기포를 생성시키기 위한 기체를 제공하는 압축기; 및
상기 수조에 구비되고, 상기 펌프와 상기 압축기와 연결되어 상기 물에 존재하는 오염물질을 부상시키기 위한 미세 기포를 생성하는 미세 기포 발생장치;를 포함하고,
상기 미세 기포 발생장치는,
상기 펌프로부터 제공되는 물을 선회시키면서 기체가 이동하는 유로를 형성하고, 상기 미세 기포 발생장치의 노즐 단부에서, 상기 물의 회전속도차에 의해 상기 유로를 전단하여 미세 기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 미세 기포 발생장치는, 상기 펌프로부터 물이 제공되는 방향과 상기 압축기로부터 기체가 제공되는 방향이 서로 직교하도록 상기 펌프 및 상기 압축기와 연결되는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치. - 제2항에 있어서,
상기 압축기로부터 제공되는 기체는 상기 펌프로부터 제공된 물이 선회하면서 중앙부분에 형성되는 유로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 수조에 구비되어 상기 물의 오염도를 측정하는 센서; 및
상기 센서로부터 측정된 상기 물의 오염도에 따라 상기 미세 기포 발생장치에서 생성되는 미세 기포의 크기를 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 미세 기포의 지름을 2~80μ(microns)으로 제어하는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치. - 제4항에 있어서,
상기 센서는, 상기 물의 용존 산소를 측정하는 센서이며,
상기 제어부는 상기 물의 용존 산소가 낮아지는 경우 상기 물에 존재하는 오염물질의 부상속도를 높이기 위해 상기 미세 기포의 지름을 더 작게 생성하도록 상기 미세 기포 발생장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치. - 제4항에 있어서,
상기 펌프와 상기 미세 기포 발생장치 사이에 연결되는 압력계 및
상기 압축기와 상기 미세 기포 발생장치 사이에 연결되는 유량계;를 더 포함하고, 상기 압력계와 상기 유량계에서 측정되는 값은 상기 제어부에 전달되는 것을 특징으로 하는 가압 선회방식이 적용된 마이크로 나노 버블 생성 장치.
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| KR20230105033A true KR20230105033A (ko) | 2023-07-11 |
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2022
- 2022-01-03 KR KR1020220000122A patent/KR20230105033A/ko active IP Right Grant
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