KR20240062525A - 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치는 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조와, 상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 용해수에 용해된 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판과, 상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽과, 상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽을 포함한다.
상기의 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치는 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 다양한 분야에서 미세기포(마이크로버블)를 신속하게 분리제거 및 회수함에 따라 전체 시스템의 운영 및 처리효율이 대폭적으로 개선될 수 있도록 한다.
상기의 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치는 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 다양한 분야에서 미세기포(마이크로버블)를 신속하게 분리제거 및 회수함에 따라 전체 시스템의 운영 및 처리효율이 대폭적으로 개선될 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 다양한 분야에서 미세기포(마이크로버블)를 신속하게 분리제거 및 회수함에 따라 전체 시스템의 운영 및 처리효율이 대폭적으로 개선될 수 있도록 한 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치에 관한 것이다.
최근 건설환경 분야의 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 여러 분야에서 미세기포(마이크로버블)가 다양하게 활용되고 있다. 이러한 미세기포를 여러 목적으로 활용하기 위해서는 기체의 주입과 용해, 미세기포의 발생 및 미세기포의 제거 등 각 단계를 효율적으로 제어하는 것이 필수적이다.
또한 다양한 수처리 과정이나 용액의 이송 과정에서는 외부로부터 기체가 혼입되거나, 화학반응을 통해 내부에서 기체가 생성되거나, 온도와 압력의 차이에 따른 기체 용해도의 변화 등으로 인해 용액 중에 용해되어 있던 기체가 다양한 크기의 미세기포로 생성되는 경우가 많은데, 이렇게 생성된 미세기포를 신속하게 제거하는 공정이 필수적이다.
특히 미세기포는 직경이 작고 비표면적이 크기 때문에 매우 느린 상승속도를 갖는 특성이 있으므로, 미세기포가 스스로 상승하여 용액의 표면에 도달함으로써 자연적으로 제거되는 데에는 오랜 시간이 소요된다.
도 1은 미세기포의 크기에 따른 수중 상승속도와 미세기포가 1 cm를 부상하는 데 소요되는 시간의 상관그래프이다. 미세기포가 수중에서 1 cm 부상하는 데 소요되는 시간을 살펴보면, 도 1에 도시되는 바와 같이 미세기포의 크기가 5 ㎛일 경우에는 14분이 소요되고, 미세기포의 크기가 10 ㎛일 경우에는 3.5분이나 소요된다.
다시 말해서, 용액 속에 있는 기체의 제거효율을 높이기 위해서는 미세기포를 신속하게 제거하는 것이 매우 중요하다. 이상과 같은 이유로 인해 용액 속의 미세기포를 신속하게 제거하는 장치 및 방법은 전체 시스템의 효율을 좌우하는 매우 중요한 요소이다.
미세기포를 활용하는 종래의 핵심기술인 용존공기부상법(DAF; Dissolved Air Flotation)은 기체를 용액에 용해시킨 다음 대량으로 미세기포를 생성하여 오염수에 존재하는 오염물질을 플록(floc) 형태의 슬러지로 부상시켜서 분리함으로써 수처리 등에 폭넓게 활용되고 있다.
이러한 용존공기부상법을 이용한 수처리 장치 및 방법의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2012-0104927호(2012.09.24. 공개)에는 내부의 적정 수면보다 낮은 격벽이 하나 이상 구비되며, 미세입자의 버블을 이용하여 폐수의 오염물질을 필터링 및 부상시키는 부상조; 공기가 용해된 용해수로부터 상기 미세입자의 버블을 상기 부상조 내로 발생시키는 노즐; 및 상기 용해수를 상기 노즐로 공급하는 용해수 발생기를 포함하며, 상기 노즐은 내부가 비어 있는 통 형상의 외부 챔버, 상기 외부 챔버의 내부에 위치되어 있고 내부가 비어 있는 통 형상의 내부 챔버, 및 충돌판을 포함하며, 상기 내부 챔버는 상기 용해수 발생기로부터 용해수를 유입받아서, 상기 충돌판을 향하여 유출시키며, 상기 부상조 내로 유입되는 상기 미세입자의 버블은 상기 부상조의 상부로 부상하여 상기 오염물질의 침전을 방지하는 버블 필터층을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세기포를 이용한 수처리장치가 개시된다.
또한 대한민국 특허공개 제10-2017-0084659호(2017.07.20. 공개)에는 원수(raw water)와 응집제를 혼합하여 플록(flock)을 형성, 성장시키는 응집부; 저부에 구비된 노즐을 통해 미세기포가 유입되며, 상기 유입된 미세기포가 플록에 부착되면서 플록을 수면으로 부상시켜 제거하는 분리부; 및 상기 분리부(200) 내부로 공기가 용해된 순환수를 공급하는 순환수 공급라인을 포함하는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 시스템에 있어서, 상기 분리부(200)가 원수의 유동방향으로 연속적으로 직렬 배치된 복수 개의 부상조를 포함하며, 이웃한 부상조들은 격벽(230)에 의하여 구획되고, 원수는 격벽 하부에 형성된 통로를 따라 이웃한 부상조로 이동하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상 시스템이 개시된다.
또한 대한민국 특허등록 제10-2328236호(2021.11.19. 공고)는 오염물질이 포함된 오염수의 원수와 응집용 약품을 혼합하는 혼합조와, 약품과 혼합된 오염수의 교반에 의해 슬러지가 만들어지는 응집조와, 미세기포에 의해 슬러지가 부상되어 제거되어 처리수가 만들어지는 가압부상조를 포함하며, 상기 가압부상조에는 미세버블을 생성하는 미세버블펌프와, 상기 미세버블펌프에 의해 만들어진 미세버블을 가압부상조 내에 배출하는 미세버블공급 산기장치와, 처리수를 집수하여 외부로 배출하는 집수장치가 구비되며, 미세버블펌프는 모터와 미세버블 생성유닛을 포함하되, 미세버블 생성유닛은, 원형의 회전체로 이루어져 있되 원주의 가장자리에 형성된 날개가 S자형 연결구조를 가지는 임펠러를 구비하여 임펠러의 회전에 의해 물과 공기가 믹싱되어 미세버블을 생성하는 것을 특징으로 하는 용존공기부상법을 이용한 수처리 시스템이 개시된다.
전술한 종래의 용존공기부상법을 이용한 수처리 기술은 주로 미세기포 발생장치의 개발, 부상분리의 효율을 높이기 위한 미세기포의 마이크로화 또는 기체의 용해율을 높이기 위한 장치의 개발 등이 주를 이루고 있다.
또한 종래의 용존공기부상법을 이용한 수처리 장치 및 방법은 처리수 또는 용해수 내에 미세기포가 자연적으로 수면 위로 부상하는 원리를 포함하고 있을 뿐이며, 미세기포를 보다 신속하게 분리제거 및 회수하는 장치 및 방법에 대해서는 개발된 바 없으므로, 전체 시스템의 운영 또는 처리효율 개선 측면에서 더 이상 발전하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 다양한 분야에서 미세기포(마이크로버블)를 신속하게 분리제거 및 회수함에 따라 전체 시스템의 운영 및 처리효율이 대폭적으로 개선될 수 있도록 한 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조; 상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 수중에 존재하는 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판; 상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽; 및 상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽을 포함하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치를 제공함에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 목적은 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조; 상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 용해수에 용해된 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판; 상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽; 상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽; 상기 유입라인에 설치되는 유입압력게이지; 상기 유입라인에 설치되는 유입라인밸브; 상기 유출라인에 설치되는 유출압력게이지; 및 상기 유출라인에 설치되고 상기 유출압력게이지에 의해 측정된 압력값이 설정값에 해당할 경우에만 개방되는 유출라인밸브;를 포함하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치를 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조; 상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 용해수에 용해된 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판; 상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽; 상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽; 상기 밀폐형부상조의 상측에 설치되고 상기 용해수의 상, 하부 레벨을 각각 측정하는 제 1 및 제 2 레벨센서; 및 상기 미세기포배출라인에 구비되고 상기 제 1 및 제 2 레벨센서의 신호에 따라 개폐되는 미세기포배출밸브를 포함하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치를 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 밀폐형부상조 내에 구비되고 상기 유입라인에 대응되는 위치에 이격배열되어 용해수의 유입압력을 감쇄시키는 감쇄벽을 더 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 밀폐형부상조의 상단에 연결되는 가스드레인라인을 더 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 밀폐형부상조의 하단에는 지지다리가 구비되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 밀폐형부상조의 내부 상측에 미세기포포집공간이 형성되도록 상기 다수의 경사판의 상단은 상기 밀폐형부상조의 상단보다 더 낮은 높이를 가지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 다수의 경사판은 10 내지 30 mm의 간격을 두고 이격되어 배열되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 다수의 경사판은 50 내지 70도 각도로 상향 경사지게 연장되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 정류공은 5 내지 30 mm의 직경을 가지되, 상기 유입정류벽의 하단에서 상기 유입정류벽의 2/3 높이에 해당하는 높이까지 종횡으로 일정한 배열을 이루며 관통형성되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 2 정류공은 5 내지 30 mm의 직경을 가지되, 상기 유출정류벽의 하단에서 상단에 이르는 높이까지 종횡으로 일정한 배열을 이루며 관통형성되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 경사판의 개수와 이격거리 그리고 상기 제 1 및 제 2 정류공의 직경과 개수는 제거하고자 하는 미세기포의 직경에 따라 선택되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 유출라인밸브는 상기 유출압력게이지에 의해 측정된 압력값이 1 내지 3 bar의 범위에서 설정된 압력값에 해당할 경우에만 개방되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 미세기포배출밸브는 상기 용해수의 상위 레벨을 측정하는 제 1 레벨센서의 신호에 따라 폐쇄되고 상기 용해수의 하위 레벨을 측정하는 제 2 레벨센서의 신호에 따라 개방되는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 미세기포배출밸브가 설치된 미세기포배출라인에는 미세기포의 배출을 가능하게 하되 용해수의 배출을 방지하는 용해수배출방지밸브가 상기 미세기포배출밸브의 하류에 설치되는 것으로 한다.
본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치는 밀폐형부상조 내에 다수의 경사판이 일정간격을 두고 이격되어 배열됨으로써 용해수에 용해된 미세기포(마이크로버블)의 병합과 그에 따른 신속부상이 유도됨에 따라 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 다양한 분야에서 미세기포가 신속하게 분리제거 및 회수될 수 있고, 이로 인해 전체 시스템의 운영 및 처리효율이 대폭적으로 개선될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치는 습식정제(Water Scrubbing)를 기반으로 하는 배가스 처리, 화학공정의 혼합가스 정제, 바이오가스 정제 등에 적용되어 대상 가스의 정제효율 또는 대상 가스의 회수율을 높일 수 있는 장점도 있다.
도 1은 미세기포의 크기에 따른 수중 상승속도와 미세기포가 1 cm를 부상하는 데 소요되는 시간의 상관그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치의 정면구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치의 요부 측면구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치에 있어서, 유입정류벽의 상세구조도.
도 5는 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치에 있어서, 유출정류벽의 상세구조도.
도 6은 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치의 사용상태 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치의 정면구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치의 요부 측면구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치에 있어서, 유입정류벽의 상세구조도.
도 5는 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치에 있어서, 유출정류벽의 상세구조도.
도 6은 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치의 사용상태 예시도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 구성요소를 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치(1)는 수처리, 배가스처리, 혼합가스 정제 등 다양한 분야에서 미세기포(마이크로버블)를 신속하게 분리제거 및 회수하는 역할을 하는 것으로, 도 2에 도시되는 바와 같이 일측에 용해수가 유입되는 유입라인(11)이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인(12)이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인(13)이 연결되는 밀폐형부상조(10)와, 밀폐형부상조(10) 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되는 다수의 경사판(20)과, 다수의 경사판(20)의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공(31)이 관통형성되는 유입정류벽(30)과, 다수의 경사판(20)의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공(41)이 관통형성되는 유출정류벽(40)을 포함한다.
여기서 밀폐형부상조(10)는 용해수에 용해된 미세기포의 제거회수를 위한 일종의 처리공간을 형성하는 것으로, 상단까지 밀폐된 함체 형상을 가진다.
밀폐형부상조(10)의 일측에는 미세기포가 용해된 용해수가 유입되는 유입라인(11)이 구비되고 밀폐형부상조(10)의 타측에는 미세기포가 제거회수된 용해수가 유출되는 유출라인(12)이 구비된다.
또한 밀폐형부상조(10)의 상단에는 밀폐형부상조(10)의 내부 상측에 포집된 미세기포를 외부로 배출하거나 다른 장치로 순환공급하기 위한 미세기포배출라인(13)이 연결된다.
또한 밀폐형부상조(10)의 하단에는 밀폐형부상조(10)를 지면으로부터 일정 높이로 이격시켜 유지하기 위한 지지다리(14)가 구비된다.
이러한 밀폐형부상조(10)는 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되는 평행사면형의 횡단면을 가지는 것이 바람직하다.
전술한 밀폐형부상조(10) 내에는 다수의 경사판(20)이 일정간격을 두고 이격되어 배열된다. 다수의 경사판(20)은 용해수에 용해된 미세기포에 대한 접촉면적을 최대로 증대시킴은 물론 용해수에 용해된 미세기포가 경사를 따라 상승하면서 미세기포끼리 병합되어 더 큰 직경의 기포를 형성하도록 함에 따라 보다 신속하게 상부로 부상하도록 유도하는 역할을 하는 것으로, 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장된다.
이러한 다수의 경사판(20)의 상단은 밀폐형부상조(10)의 상단보다 더 낮은 높이를 가짐에 따라 밀폐형부상조(10)의 내부 상측에 다수의 경사판(20)을 따라 신속하게 부상된 미세기포가 포집되는 미세기포포집공간(A)이 형성된다.
또한 경사판(20)의 개수와 이격거리는 제거하고자 하는 미세기포의 직경에 따라 선택되는 것이 바람직하며, 다수의 경사판은 특히 10 내지 30 mm의 간격을 두고 이격되어 배열되는 바람직하다.
또한 다수의 경사판(20)은 50 내지 70도 각도로 상향 경사지게 연장되는 평행사변형 형상의 플레이트로 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 밀폐형부상조(10) 내에는 다수의 경사판(20)이 일정간격을 두고 이격되어 배열될 경우에, 미세기포가 용해된 용해수가 밀폐형부상조(10)를 경유하는 과정에서, 경사판(20)의 저면에서 상승하면서 다른 미세기포와 순차적으로 병합하여 점차 거대한 기포가 형성되고, 이 거대한 기포들이 경사판(20)을 따라 빠르게 미끄러지면서 상승하여 신속하게 부상제거될 수 있다.
다수의 경사판(20)이 구비된 밀폐형부상조(10)의 설계는 아래 수학식 1과 같은 Stokes 법칙에 따른 미세기포의 상승속도식에 의해 유입유량 및 체류시간을 결정한 후 이루어진다.
여기서, W는 미세기포의 부상속도(㎝/sec)이고, g는 중력가속도(㎝/sec2)인 980 ㎝/sec2 이며, ρs 는 미세기포의 밀도(g/㎝3)이고, ρ는 미세기포가 용해된 용해수의 밀도(g/㎝3)이며 μ는 미세기포가 용해된 용해수의 점성계수(g/㎝·sec)이고, d는 용해수에 용해된 미세기포의 직경(㎝)이다. 이 식에서 부상속도는 침강속도의 절대값에 해당한다.
전술한 다수의 경사판(20)의 일측면은 유입정류벽(30)에 의해 연결되어 그 사이공간이 마감된다. 유입정류벽(30)은 유입라인(11)을 통해 밀폐형부상조(10) 내로 유입된 용해수가 정체없이 서로 이격되어 배열된 다수의 경사판(20)의 사이공간으로 균등하게 제공될 수 있도록 유도하는 일종의 유공벽에 해당하는 것으로, 용해수의 관류를 위한 제 1 정류공(31)이 관통형성된다.
제 1 정류공(31)의 직경과 개수는 제거하고자 하는 미세기포의 직경에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들어 유입정류벽(30)이 가로 480 mm x 세로 600 mm이고 60도 각도의 경사각을 가지는 평행사면형 플레이트로 형성될 경우에, 제 1 정류공(31)은 12 mm의 직경을 가지되, 유입정류벽(30)의 하단에서 유입정류벽(30)의 2/3 높이에 해당하는 높이까지 10개 x 10개의 배열로 총 100개가 관통형성될 수 있다.
전술한 다수의 경사판(20)의 타측면은 유출정류벽(40)에 의해 연결되어 그 사이공간이 마감된다. 유출정류벽(40)은 유입라인(11)을 통해 밀폐형부상조(10) 내로 유입된 후 다수의 경사판(20)의 사이공간 내에서 미세기포가 부상제거된 용해수가 정체없이 서로 이격되어 배열된 다수의 경사판(20) 사이공간을 통해 균등하게 빠져 나와 유출라인(12)으로 제공될 수 있도록 유도하는 일종의 유공벽에 해당하는 것으로, 용해수의 관류를 위한 제 2 정류공(41)이 관통형성된다.
제 2 정류공(41)의 직경과 개수는 제거하고자 하는 미세기포의 직경에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들어 유입정류벽(30)이 가로 480 mm x 세로 600 mm이고 60도 각도의 경사각을 가지는 평행사면형 플레이트로 형성될 경우에, 제 2 정류공(41)은 12 mm의 직경을 가지되, 유출정류벽(40)의 하단에서 유출정류벽(40)의 상단 높이까지 10개 x 15개의 배열로 총 150개가 관통형성될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치(1)는 밀폐형부상조(10)의 유입라인(11)에 설치되는 유입압력게이지(50)와, 밀폐형부상조(10)의 유입라인(11)에 설치되는 유입라인밸브(60)와, 밀폐형부상조(10)의 유출라인(12)에 설치되는 유출압력게이지(70)와, 밀폐형부상조(10)의 유출라인(12)에 설치되고 유출압력게이지(70)에 의해 측정된 압력값이 설정값에 해당할 경우에만 개방되는 유출라인밸브(80)를 더 포함할 수 있다.
이 때 유출라인밸브(80)는 유출압력게이지(70)에 의해 측정된 압력값이 1 내지 3 bar의 범위에서 설정된 압력값에 해당할 경우에만 개방되는 것이 바람직하고, 유입라인밸브(60)는 밀폐형부상조(10) 내로 유입되는 용해수의 유입량을 제어하는 역할을 한다.
또한 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치(1)는 밀폐형부상조(10)의 상측에 설치되고 용해수의 상, 하부 레벨을 각각 측정하는 제 1 및 제 2 레벨센서(90, 90')와, 미세기포배출라인(13)에 구비되고 제 1 및 제 2 레벨센서(90, 90')의 신호에 따라 개폐되는 미세기포배출밸브(100)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에는 용해수의 상위 레벨을 측정하는 제 1 레벨센서(90)의 신호에 따라 폐쇄되고 용해수의 하위 레벨을 측정하는 제 2 레벨센서(90')의 신호에 따라 개방되는 것으로 한다.
이 경우에는 밀폐형부상조(10)의 내부 상측에 미세기포가 포집되어 형성되는 내부압력에 따라 용해수의 레벨(수위)이 제 2 레벨센서(90')가 설치된 설정높이에 이르게 되면 미세기포배출밸브(100)가 개방되면서 미세기포배출라인(13)을 통해 미세기포가 배출되면서 내부압력이 해소되고, 이에 따라 용해수의 레벨(수위)이 제 1 레벨센서(90)가 설치된 설정높이에 이르게 되면 미세기포배출밸브(100)가 폐쇄되면서 미세기포가 더 이상 미세기포배출라인(13)을 통해 배출되지 않게 되면서 용해수의 레벨(수위)이 더 이상 높아지지 않게 된다.
또한 밀폐형부상조(10) 내에는 감쇄벽(110)이 구비될 수 있다. 감쇄벽(110)은 유입라인(11)을 통해 밀폐형부상조(10) 내로 유입되는 용해수의 유입압력을 감쇄시킴에 따라 용해수가 유입정류벽(30)의 제 1 정류공(31)을 보다 효율적으로 관류할 수 있도록 하는 것으로, 유입라인에 대응되는 위치에 이격배열된다.
또한 밀폐형부상조(10)의 일측 상단에는 가스드레인라인(120)이 연결될 수 있다. 가스드레인라인(120)은 밀폐형부상조(10) 내에 비이상적인 고압이 발생될 경우에 내부가스를 외부로 배출함에 따라 폭발과 같은 안전사고가 미연에 방지될 수 있도록 하는 것으로, 통상의 안전배기밸브가 설치된 배기라인으로 형성가능하다.
또한 미세기포배출밸브(100)가 설치된 미세기포배출라인(13)에는 미세기포의 배출을 가능하게 하되 용해수의 배출을 방지하는 용해수배출방지밸브(130)가 미세기포배출밸브(100)의 하단에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치(1)는 수처리장치, 배가스처리장치 또는 도 6에 도시되는 바와 같은 혼합가스 정제장치(2) 등과 같이 다양한 분야의 시스템에서 미세기포(마이크로버블)를 신속하게 분리제거 및 회수하는 역할을 함으로써 전체 시스템의 운영 및 처리효율이 대폭적으로 개선될 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따른 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치(1)는 습식정제(Water Scrubbing)를 기반으로 하는 배가스 처리, 화학공정의 혼합가스 정제, 바이오가스 정제 등에 적용되어 대상 가스의 정제효율 또는 대상 가스의 회수율을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 중심으로 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치
2 : 혼합가스정제장치
A : 미세기포포집공간
10 : 밀폐형부상조
11 : 유입라인
12 : 유출라인
13 : 미세기포배출라인
14 : 지지다리
20 : 경사판
30 : 유입정류벽
31 : 제 1 정류공
40 : 유출정류벽
41 : 제 2 정류공
50 : 유입압력게이지
60 : 유입라인밸브
70 : 유출압력게이지
80 : 유출라인밸브
90 : 제 1 레벨센서
90' : 제 2 레벨센서
100 : 미세기포배출밸브
110 : 감쇄벽
120 : 가스드레인라인
130 : 용해수배출방지밸브
2 : 혼합가스정제장치
A : 미세기포포집공간
10 : 밀폐형부상조
11 : 유입라인
12 : 유출라인
13 : 미세기포배출라인
14 : 지지다리
20 : 경사판
30 : 유입정류벽
31 : 제 1 정류공
40 : 유출정류벽
41 : 제 2 정류공
50 : 유입압력게이지
60 : 유입라인밸브
70 : 유출압력게이지
80 : 유출라인밸브
90 : 제 1 레벨센서
90' : 제 2 레벨센서
100 : 미세기포배출밸브
110 : 감쇄벽
120 : 가스드레인라인
130 : 용해수배출방지밸브
Claims (15)
- 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조;
상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 용해수에 용해된 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판;
상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽; 및
상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽을 포함하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조;
상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 용해수에 용해된 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판;
상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽;
상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽;
상기 유입라인에 설치되는 유입압력게이지;
상기 유입라인에 설치되는 유입라인밸브;
상기 유출라인에 설치되는 유출압력게이지; 및
상기 유출라인에 설치되고 상기 유출압력게이지에 의해 측정된 압력값이 설정값에 해당할 경우에만 개방되는 유출라인밸브;를 포함하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 일측에 용해수가 유입되는 유입라인이 구비되고 타측에 용해수가 유출되는 유출라인이 구비되며 상단에는 미세기포배출라인이 연결되는 밀폐형부상조;
상기 밀폐형부상조 내에 일정간격을 두고 이격되어 배열되고 용해수의 유출방향에 수직하는 방향으로 상향경사지게 연장되며 상기 용해수에 용해된 미세기포의 병합과 그에 따른 신속부상을 유도하는 다수의 경사판;
상기 다수의 경사판의 일측면을 연결하여 마감하고 제 1 정류공이 관통형성되는 유입정류벽;
상기 다수의 경사판의 타측면을 연결하여 마감하고 제 2 정류공이 관통형성되는 유출정류벽;
상기 밀폐형부상조의 상측에 설치되고 상기 용해수의 상, 하부 레벨을 각각 측정하는 제 1 및 제 2 레벨센서; 및
상기 미세기포배출라인에 구비되고 상기 제 1 및 제 2 레벨센서의 신호에 따라 개폐되는 미세기포배출밸브를 포함하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 밀폐형부상조 내에 구비되고 상기 유입라인에 대응되는 위치에 이격배열되어 용해수의 유입압력을 감쇄시키는 감쇄벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 밀폐형부상조의 상단에 연결되는 가스드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 밀폐형부상조의 하단에는 지지다리가 구비되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 밀폐형부상조의 내부 상측에 미세기포포집공간이 형성되도록 상기 다수의 경사판의 상단은 상기 밀폐형부상조의 상단보다 더 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 다수의 경사판은 10 내지 30 mm의 간격을 두고 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 다수의 경사판은 50 내지 70도 각도로 상향 경사지게 연장되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제 1 정류공은 5 내지 30 mm의 직경을 가지되, 상기 유입정류벽의 하단에서 상기 유입정류벽의 2/3 높이에 해당하는 높이까지 종횡으로 일정한 배열을 이루며 관통형성되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제 2 정류공은 5 내지 30 mm의 직경을 가지되, 상기 유출정류벽의 하단에서 상단에 이르는 높이까지 종횡으로 일정한 배열을 이루며 관통형성되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 경사판의 개수와 이격거리 그리고 상기 제 1 및 제 2 정류공의 직경과 개수는 제거하고자 하는 미세기포의 직경에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 유출라인밸브는 상기 유출압력게이지에 의해 측정된 압력값이 1 내지 3 bar의 범위에서 설정된 압력값에 해당할 경우에만 개방되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 미세기포배출밸브는 상기 용해수의 상위 레벨을 측정하는 제 1 레벨센서의 신호에 따라 폐쇄되고 상기 용해수의 하위 레벨을 측정하는 제 2 레벨센서의 신호에 따라 개방되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 미세기포배출밸브가 설치된 미세기포배출라인에는 미세기포의 배출을 가능하게 하되 용해수의 배출을 방지하는 용해수배출방지밸브가 상기 미세기포배출밸브의 하단에 설치되는 것을 특징으로 하는 경사판을 활용한 미세기포 제거회수장치.
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| KR20120104927A (ko) | 2011-03-14 | 2012-09-24 | (주)에스엠워터테크 | 미세기포를 발생시키는 노즐을 이용한 부상조 및 수처리장치 |
| KR20170084659A (ko) | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 두산중공업 주식회사 | 다중 부상 용존공기부상 시스템 |
| KR102328236B1 (ko) | 2021-01-22 | 2021-11-19 | 한국건설기술연구원 | 미세버블펌프 일체 구조를 가지는 용존공기부상법을 이용한 수처리 시스템 및 수처리 방법 |
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