WO2016163583A1 - 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치와 이를 이용한 오염수 무약품 처리시스템 - Google Patents

나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치와 이를 이용한 오염수 무약품 처리시스템 Download PDF

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Definitions

  • the present invention is a nanobubble and hydroxide radical generating device that can generate nanobubble and hydroxide radicals and increase the dissolved rate of oxygen or ozone (O 3 ) in the fluid through the refinement and mixing of air and fluid, and the contaminated water It relates to a drug processing system.
  • algae or aquatic plants in ponds such as Soho or golf course hazards grow depending on sunlight, water, and inorganic nutrients such as nitrogen and phosphorus dissolved in water.Inorganic nutrients are supplied by rain or irrigation water flowing into the pond. do.
  • a method of improving the quality of water such as Soho and rivers has been mainly used to increase the amount of dissolved oxygen in the water by installing air diffusers in the deep part by using an air blower to increase the amount of dissolved oxygen in the water.
  • the method using a blower has the disadvantage that the utilization of the diffuser and the dissolved oxygen supply is not smooth, the water quality improvement effect is lower than the facility investment.
  • a method of preventing a pollution of a pond by applying a fountain to a pond or using a special enzyme has been conventionally applied.
  • a fountain is merely a function of circulating water, it can be used to purify pollutants.
  • a special enzyme it is effective in removing contaminants, but has a disadvantage in that a large cost is required.
  • the pressurized flotation solid-liquid separation system (DAF) of the present sewage treatment plant is separated into solid-liquid separation by installing a pump to supply water, an air compressor to inject air, and a pressure tank to generate nano-sized microbubbles in raw water. .
  • the present invention was developed to solve the problems described above, by forming a slope on the circumferential surface of each blade in the pump to induce air and fluid disturbances to accelerate the refinement and mixing of air and fluid and from One purpose is to provide a nanobubble and hydroxide radical generator that can further increase the.
  • Another object of the present invention is to accelerate the disturbance of air and fluid by introducing a vortex accelerator which is formed to incline the side portions of the rotating blade and the fixed blade.
  • the present invention is to streamline the arrangement of the rotating blades and the fixed blade to extend the length of the flow path, or to control the blow flow rate by each blade to more efficiently manage the nanobubble and hydroxyl (OH) radical generation operation For the purpose of.
  • Another object of the present invention is to maximize the cavitation effect through the change in pressure of the discharge fluid by introducing the partition wall to the outlet pipe side of the pump.
  • the present invention reduces the power of the pressurized flotation tank of the sewage terminal treatment plant and reduces the number of installations and the installation area, and thus the contaminant-free chemicals using nanobubbles and hydroxyl radical (Hydroxyl (OH) Radical) generators having a large economic ripple effect.
  • Another object of the present invention is to provide a treatment system to treat contaminated water at low cost and to prevent secondary contamination by a flocculant polymer or the like.
  • Nanobubble and hydroxide radical generating device is a pump capable of inflow and outflow of fluid;
  • a drive motor connected to one side of the pump;
  • a rotating blade mounted on a rotating shaft of the driving motor and having a laminated structure of a plurality of blades divided into large diameters and small diameters;
  • a fixed blade made of a laminated structure of a plurality of blades divided into large diameters and small diameters, which are installed on an inner wall surface of the pump and are fitted at a predetermined distance in response to the large and small diameters of the rotating blade;
  • a plurality of impellers mounted on a rotation shaft of the driving motor and disposed at a pump initial part before the rotating blades and the fixed blades;
  • a plurality of chambers disposed between each of the impellers to allow the fluid carried by the rotation of the impeller to pass therethrough;
  • An air supply unit supplying at least one of air, oxygen, and ozone to an inflow side of the pump;
  • a recirculation tube configured
  • the rotating blade of the nanobubble and hydroxide radical generating device is characterized in that it further comprises a first inclined portion formed in a direction in which the circumferential inclination of each blade is opposed to the rotational direction of the rotating blade.
  • the fixed blade of the nanobubble and hydroxide radical generating device is characterized in that it further comprises a second inclined portion formed in the direction in which the circumferential slope of each blade is opposed to the first inclined portion of the rotating blade.
  • Rotating blades or fixed blades of the nanobubble and hydroxide radical generating device according to the present invention, or the blade side of both are characterized in that the vortex accelerator is formed to be inclined with respect to the radial line.
  • the rotating blade according to the present invention is characterized in that it comprises a plurality of first small diameter arranged on the rotary shaft of the drive motor, and a plurality of first large diameter disposed between the first small diameter.
  • the fixed blade according to the present invention is fixedly stacked on the inner surface of the pump and arranged in a stack, and is disposed between the plurality of second small diameter values corresponding to the first large diameter value of the rotating blade and the second small diameter value, and the first of the rotating blades. And a second large diameter corresponding to the small diameter.
  • Each large diameter disposed between each small diameter of the rotating blade and the fixed blade according to the present invention is laminated in a singular or plural, characterized in that the number of the stack is increased at the outlet side than the inlet side of the fluid.
  • the outlet pipe according to the present invention is further characterized by a partition portion for inducing a change in pressure of the discharge fluid to promote the generation of nanobubbles.
  • the partition wall portion according to the present invention is characterized in that it comprises a partition wall provided in the outflow pipe, a plurality of small diameter portion formed on the partition wall, and a large diameter portion connected to the small diameter portion and expanded.
  • Partition walls according to the invention is composed of a plurality, spaced apart from each other is characterized in that the cavitation space is formed between each partition wall portion.
  • a contaminant-free chemical treatment system using the nanobubble and hydroxide radical generator of the above-described configuration.
  • one or more tanks having a constant width and length are connected or arranged in a row, the tanks are partitioned into partitions to form outlet holes for moving or discharging the treated water in the tanks, and the tanks are influent. It is divided into a treatment chamber and a treatment water storage chamber, and a treatment water transfer pipe and a treatment water recovery tube connected to an outlet side and an inlet side of the pump are respectively introduced into the inflow treatment chamber and the treatment water storage chamber, and the contaminated water is supplied to the inflow treatment chamber of the foremost tank.
  • a water supply pipe is connected through a raw water inlet for supply of water, and the inflow water treatment chamber and the treated water storage chamber are configured to flow the treated water from the treatment chamber to the storage chamber through a through hole in a wall partitioning therebetween. At least a portion of the influent flows through the nanobubble and hydroxyl radical generators It is configured to be supplied to the chamber, the inflow water treatment chamber is provided with a blocking plate that the nanobubble collides at a predetermined position between the through hole and the end of the treatment water transport pipe, the inlet water treatment chamber upper portion of the sludge contained in the contaminated water or influent water or A conveyor means having a plurality of transfer plates for filtering impurities is provided.
  • the nanobubble and hydroxide radical generator according to the present invention can further increase the dissolution rate by forming an inclination on each blade circumferential surface of the pump to induce air and fluid disturbances, thereby accelerating the refinement and mixing of the air and the fluid. Will be.
  • the present invention can increase the reliability of the device by rationalizing the arrangement of the rotating blade and the fixed blade to extend the length of the flow path or to control the blow flow rate by each blade to more efficiently operate the nanobubble generating operation.
  • the present invention introduces a partition wall portion on the outlet pipe side, and induces a pressure change of the discharge fluid passing through the partition wall portion, for this purpose, the partition wall is provided with a small diameter portion and a large diameter portion that is secured to the small diameter portion connected to the partition wall, a plurality of partition walls The parts are spaced apart from each other to form a cavitation space, so that the discharge fluid may sequentially pass through the partition wall, the cavitation space, and the partition wall to maximize the cavitation effect.
  • the present invention can introduce a recirculation tube for guiding the fluid discharged to the outlet pipe back to the inlet pipe to generate a more complete nanobubble.
  • the present invention is equipped with a venturi tube in the recirculation tube, by connecting the air supply to the venturi tube by using the pressure change of the recirculating fluid passing through the venturi tube to reduce the power consumption by sucking air from the air supply without power, There is no need for a separate facility for forced suction of air, thereby improving economics.
  • the present invention can reduce the pump power of the bubble generator of the pressure flotation tank of the sewage terminal treatment plant by about 50%, do not need the compressor and pressurized tank equipment for injecting air can reduce the number of installations and the installation area and realize cost reduction Economics can be greatly improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a nanobubble and hydroxide radical generating device according to the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a pump portion of the configuration of FIG. 1 and a flow of a fluid formed therein;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view at different positions showing a coupling state between a rotating blade and a fixed blade constituting the pump in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the blade angles of the blades of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a cross-sectional structure of the partition wall located on the outlet pipe side in the configuration of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing the flow of fluid through the partition wall according to FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the nanobubble and hydroxide radical generating device according to the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view illustrating a flow of a pump portion and a fluid formed therein in the configuration of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a front view of a contaminated water-free chemical treatment system according to the present invention for solid-liquid separation without an air injection compressor and a pressurized tank of a sewage terminal treatment plant pressurized floatation tank using the nanobubble and hydroxide radical generator of FIG. Figure (b) shows a plan view,
  • FIG 10 is a simplified diagram illustrating the configuration of each of the tanks, in particular the first tank of the contaminated water free chemical treatment system of Figure 9 that does not have a compressor and pressurized tank equipment for air injection in the existing sewage treatment plant solid-liquid separation system.
  • the nanobubble and hydroxide radical generator according to the present invention is a nanobubble and hydroxide (OH) radicals by selectively refining and mixing the gas (corresponding to the "air” described above) such as air, oxygen and ozone in the fluid It can be provided for the purpose of improving water quality by increasing the dissolution rate by supplying to golf course soho or hazards, other reservoirs or wastewater treatment plants, fish tanks, farms.
  • Nanobubble and hydroxide radical generating device according to the present invention can be used for food sterilization cleaning, deodorization, cleaning system, skin care.
  • the hydroxyl (OH) radical is an oxygen anion-based substance that occurs in the plasma state, also referred to as hydroxyl radical (Hydroxyl Radical).
  • It is a radical ion of hydroxide ion (OH-), and has strong oxidizing power, so it has strong sterilization, disinfection, deodorization, and decomposition ability, but it is harmless to human body by reducing with oxygen and water after reacting with pollutants. It has a sterilization rate 2000 times faster than ozone and 180 times faster than the sun's ultraviolet rays. And it has the function of deodorizing and decomposing by reacting with almost all pollutants in air and water.
  • OH- hydroxide ion
  • the nanobubble and hydroxide radical generator 1 is a plurality of impellers 370 and blades (330,340) ) Is built in the pump 300, the driving motor 320 is provided for driving the impeller 370 and the blades (330, 340) on one side of the pump, fluids made of various waste water, etc.
  • the air supply unit 100 may be directly connected to the inlet pipe 200, but is connected to one side of the recirculation pipe 600 entering the inlet pipe 200 as shown in FIG. 1 to connect the inlet pipe 200. It may be configured to selectively mix the external air or gas such as oxygen or ozone in the fluid such as waste water or treated water supplied through.
  • the air supply unit 100 may include an oxygen generator for generating oxygen from the outside air, an ozone generator for generating ozone by combining external air with oxygen generated by the oxygen generator, or other hydrogen, although not shown in the drawing. It may optionally include a predetermined air supply means for selecting and supplying a gas such as nitrogen, respectively. In addition, the air supply unit 100 is supplied to the air supply pipe 120 so as to be supplied at an appropriate flow rate when the gas such as air or oxygen, ozone, etc. enters the recirculation pipe 600 or the inlet pipe 200 through the air supply pipe 120. It may be provided with a flow regulator 110 in the middle.
  • the recirculation tube 600 is for realizing the more perfect mixing and refinement of the fluid by recirculating the fluid mixed and refined primarily in the pump 300 back into the pump 300. 600 is connected to each joint (J) of the inlet pipe 200 and the outlet pipe 400 of the pump and at least a portion of the fluid discharged to the outlet pipe 400 is returned to the inlet pipe 200 for recycling.
  • the part where the air supply pipe 120 and the recirculation pipe 600 meet is connected to the venturi pipe 700 of the three-way valve type, the gas supplied through the air supply pipe 120 or oxygen, ozone, etc. is venturi While passing through the bottleneck of the tube 700 is mixed with the discharge fluid carried along the recirculation tube 600, the discharge fluid passes through the bottleneck of the venturi tube 700, the pressure drops sharply and the flow rate is greatly increased.
  • the natural gas is naturally absorbed through the air supply pipe 120.
  • venturi tube 700 When the venturi tube 700 is introduced as described above, air flowing along the air supply pipe 120, or gases such as oxygen and ozone may be smoothly absorbed and mixed in the fluid due to the sudden pressure and flow rate change of the discharge fluid based on the Bernoulli principle. In addition, there is no need for a separate power source for this, there is an advantage that the economic efficiency is increased, such as a significant reduction in power consumption.
  • the recirculation of the discharge fluid through the recirculation tube 600 may be controlled to be performed one or more times as necessary, thereby making it possible to generate a more complete nano-bubble can further strengthen the reliability of the device.
  • the inlet pipe 200 and the outlet pipe 400 of the pump are respectively connected to the recirculation pipe 600 around the joint (J), supply or supply to the inlet pipe 200 and the outlet pipe (400) Opening and closing valves 210 and 410 may be provided to control the flow rate of the discharge fluid and open and close the flow path, respectively.
  • Nanobubble and hydroxide radical generating device 1 is a cavitation by crushing the waste water or treated water and air or oxygen, ozone, and other gases supplied along the inlet pipe 200 to a plurality of blades (330,340) To generate nanobubbles.
  • a plurality of impellers 370 rotated by the driving of the motor shaft 360 and an inner wall surface 311 of the pump housing 310 are formed in the pump 300.
  • the fixed blade 340 is fixed to and the rotation blade 330 is driven to rotate along the motor shaft 360 to induce relative rotation of the fixed blade 340 is provided.
  • the impeller 370 is disposed at a position adjacent to the inflow side of the pump 300, the rotating blade 330 and the fixed blade 340 is disposed in an upward direction after the impeller 370 away from the inflow side do. More preferably, the impeller 370 and the rotating blade 330 are provided integrally coupled on the motor shaft 360. In addition, between each impeller 370 in the pump 300, at least one chamber through which water (polluted water or treated water) carried by the rotation of the impeller 370 and gas such as external air or oxygen, ozone, and the like pass through each other. It is preferred that 380 be arranged.
  • the impeller 370 and the chamber 380 are alternately arranged alternately, the impeller 370 is rotated by the drive of the motor shaft 360, the inflow side of the pump 300 by the rotational force Water and air, or a mixture of oxygen, ozone, and the like is pumped from the pump and pumped toward the blades 330 and 340 located above the impeller 370.
  • the mixed fluid such as water, air, oxygen, and ozone passes through the plurality of impellers 370 and the plurality of chambers 380 subsequent to the impellers, the dissolved rate of the gases is further increased.
  • the mixed fluid, such as water and air, pumped to the blades 330 and 340 may generate nanobubbles by interaction between the rotating blade 330 and the fixed blade 340 according to the driving of the motor shaft 360, that is, relative rotation.
  • the discharge port 315 from the upper part of the pump housing 310 is discharged along the flow path 316 to the outlet side of the pump.
  • Unexplained reference numeral '349' illustrated in FIG. 2 is a fixing bolt, which fixes the fixing blade 340 to the inner wall surface 311 of the pump housing 310.
  • the rotating blade 330 and the fixed blade 340 are formed by stacking the respective blades in a multi-layered structure having a predetermined thickness.
  • a plurality of small diameters are formed on corresponding surfaces of the rotating blade 330 and the fixed blade 340 facing each other.
  • a plurality of large diameter teeth 335 and 345 protruding with a predetermined length are formed between the (333) 343 and these small diameter teeth 333 and 343.
  • each of the large diameters 335 and 345 and the small diameters 333 and 343 is preferably configured in the shape of a blade having a sharp tip portion (see FIG. 3).
  • each of the large diameter teeth 335 and 345 of the rotating blade 330 and the fixed blade 340 is disposed one by one large diameter in the lower portion of the initial entry portion, the plurality of large diameter teeth in the upper portion where the fluid is discharged It may be arranged in a stacked form.
  • the mixed fluid which has not yet produced nanobubbles, is introduced from the lower side of the fluid inlet side, so as to hit the fluid with one large-diameter blade, it generates a small amount of nanobubbles, but the first side from the upper side of the fluid discharge side.
  • the nanobubble-formed fluid By hitting the nanobubble-formed fluid with a large diameter of the plurality of stacked blades, the mixture of water and gas is made smoother, and a finer nanobubble can be generated.
  • each of the large diameters 335 and 345 of the rotary blade 330 and the fixed blade 340 according to the present invention preferably has an insertion depth between them at least 0.5 times the blade length. Do. This can achieve the effect of extending the length of the flow path by inserting the large diameters 335 and 345 of each blade as deep as possible, thereby increasing the contact area between each blade and the fluid, thereby increasing the amount of mixed fluid. It can strike the water, allowing for smoother mixing and refinement of water and gas.
  • the rotating blade 330 and the fixed blade 340 of such a configuration may be arranged in such a way that the large diameter teeth 335, 345 are interleaved with each other, in this state each of the large diameter ( 335) 345 and small diameters 343, 333 are preferably formed with a flow gap of a predetermined width through which the mixed fluid fed from the impeller 370 can pass (see FIGS. 2 to 4).
  • the large diameter teeth 335 of the rotating blade 330 is sandwiched between the fixed blade 340 and the large diameter teeth 345 of the fixed blade 340 with a predetermined gap, that is, the flow gap therebetween.
  • the large diameter teeth 345 of the fixed blade 340 are sandwiched between the large diameter teeth 335 of the rotary blade 330 at a predetermined interval, that is, the flow gap therebetween. It is interposed in state.
  • the rotating blade 330 coupled on the motor shaft 360 rotates together, and the small diameter value 333 and the large diameter value 335 of the rotating blade 330 therefrom.
  • Large diameters 335 and 345 and small diameters 343 of the rotating blades 330 and the fixed blade 340 are rotated between the large diameter 345 and the small diameter 343 of the fixed blade 340, respectively. Relative rotation occurs between 333.
  • the mixed fluid introduced into the flow gap between the rotating blade 330 and the fixed blade 340 is finely divided by the relative rotation generated between the large diameter teeth 335 and 345 and the small diameter teeth 343 and 333. As it becomes more refined and mixed.
  • the mixed fluid is finely mixed into nano units (nano-sized) of 5 microns or less to further increase the dissolution rate in the fluid.
  • each blade of the rotating blade 330 and / or fixed blade 340 in order to facilitate the generation of nano-bubbles (hereinafter referred to as "nanobubble")
  • the circumferential surface is formed to be inclined in at least one direction (see FIG. 4).
  • the rotating blade 330 may be configured as a first inclined portion 331 formed in a direction in which the circumferential slope ⁇ of each blade is opposite to the rotation direction of the rotating blade 330.
  • the inclined direction may be formed in such a way that the rotational direction is higher and the opposite side is lowered (see FIG. 4A).
  • the circumferential inclined ⁇ of each blade of the fixed blade 340 is opposed to the first inclined portion 331 of the rotary blade 330, that is, the rotational direction of the rotary blade 330.
  • the second inclined portion 341 may be formed in a shape in which the direction in which the second inclined portion 341 is opposed to the first inclined portion 331 is low and the opposite side thereof is increased. (See FIG. 4B).
  • the rotating blade 330 when the rotating blade 330 is rotated, the first inclined portion 331 rotates to approach the second inclined portion 341 and faces first at the top dead center of each inclined, and the rotation continues to face each blade. As the space between the formed circumferential surfaces becomes wider, rapid vortices are formed in the mixed fluid to maximize cavitation.
  • the inclination angle of the first inclination portion 331 and the inclination angle of the second inclination portion 341 may be determined in consideration of the length or width of the circumferential surface of each blade and the flow rate or flow rate of the introduced mixed fluid. Depending on the factors as described above, the inclination angle of each inclined portion may be manufactured in the same or different angles.
  • Vortex accelerators (337, 347) can be configured to make.
  • the inclination angles of the vortex accelerators 337 and 347 formed on the respective blades of the rotating blade 330 and the fixed blade 340 are preferably manufactured in the same manner, but the present invention is not limited thereto.
  • the set angle may be variously determined in consideration of various factors such as the behavior of the fluid.
  • the vortex accelerators 337 and 347 are shown to be formed on only one of the rotating blade 330 and the fixed blade 340, but may be formed on both the rotating blade 330 and the fixed blade 340. Can be. In addition, as shown in FIG. 4 (b), the vortex accelerators 337 and 347 may be formed on both sides of each blade of the rotary blade 330 and the fixed blade 340.
  • the pump 300 has a discharge port 315 formed in at least a portion of the upper portion such that a mixed fluid including a nanobubble generated by the interaction of the rotating blade 330 and the fixed blade 340 therein is discharged. And a flow path 316 formed between the pump housing 310 and the inner wall surface 311 along the height direction of the pump so that the fluid exiting the discharge port 315 flows toward the outlet side of the pump 300. ) Is provided, and the fluid dropped along the flow path is discharged to the outside along the outlet pipe 400 with the nanobubbles.
  • the present embodiment provides a configuration in which the partition 500 is disposed inside the outlet pipe 400, as shown in FIG. 1.
  • the partition 500 is a small diameter part 520.
  • a continuous form of the large diameter portion 530 extended therefrom and a repeated form thereof are formed of partition walls 510 arranged up and down side by side in the flow path direction in the outlet pipe 400, wherein the discharge fluid is small.
  • the partition 500 has a space portion 540 having a predetermined size between successive shapes of the small diameter portion 520 and the large diameter portion 530, and the discharge fluid passing therethrough is abruptly pressurized. With the reduction, the cavitation phenomenon is accelerated, making it possible to further refine and mix the discharge fluid.
  • the discharge pressure and the design dimension of the partition wall part 500 may be determined by considering various factors, for example, the output of the driving motor 320, the flow rate, and the like, and reflecting them in the design.
  • FIG. 7 to 8 is a second embodiment of the nanobubble and hydroxide radical generating device according to the present invention basically added a pressure pump (P) to supply a constant pressurized fluid to the nanobubble and hydroxide radical generating device Indicates.
  • a configuration in which the pressure pump P is connected to the inflow side of the nanobubble and the hydroxyl radical generator is provided.
  • the nanobubble and hydroxide radical generator 1 ' is provided with a rotating blade 330 and a fixed blade 340 in the pump 300, as shown in Figure 1, the pressure pump (P) as shown in FIG. Impellers and chambers (not shown) are incorporated.
  • the pressure pump (P) is connected to the inlet pipe and the outlet pipe 400, respectively, on the inlet side and the outlet side, the nanobubble and hydroxide radical generator (1 ') is a pressurized pump through the joint pipe (385) It is connected to the outlet pipe 400 of (P).
  • Fitting pipe 385 may be provided with an on-off valve for controlling or opening or closing the supply fluid.
  • the pressure pump (P) may include a pump motor (PM) and an impeller (not shown) mounted on the drive shaft of the pump motor (PM), the inlet pipe 200 in the outlet pipe 400 of the pressure pump (P)
  • Recirculation tube 600 for recirculating the pressurized fluid may be connected via the joint (J).
  • the recirculation pipe 600 may be connected to the air supply pipe 120 of the air supply unit 100 as in FIG. 1, and the venturi pipe 700 may be formed at a portion where the air supply pipe 120 and the recirculation pipe 600 meet each other. Can be connected to provide the effect as described above.
  • a fluid pressurized from the pressure pump P is introduced into the inlet formed at the lower portion of the pump 300 through the connection pipe 385, and the gas in the water is finely pulverized and mixed due to the pressure strike by each blade. And is discharged through an outlet 383 disposed above the pump.
  • the discharge pipe 800 is connected to the outlet 383, and the discharge pipe 800 is also equipped with an opening / closing valve to adjust or open or close the flow rate of the discharge fluid.
  • the discharge pipe 800 may be equipped with the partition wall 500 having the above-described configuration, thereby promoting secondary cavitation as described above.
  • the following describes a contaminant-free chemical treatment system for treating various wastewaters such as lakes, river water, homes or factories on land without using chemicals by using the nanobubbles and hydroxide radical generators of the present invention.
  • FIG. 9 to 10 exemplarily show a compressor and pressurized tank for air injection of a sewage treatment plant pressurized floatation tank system using the nanobubble and hydroxide radical generator of FIG. 1 (or nanobubble and hydroxide radical generator of FIG. 7).
  • Figure 9 shows a contaminated water free chemical treatment system according to the present invention to separate the solid without liquid
  • Figure 9 is a (a) front view
  • Figure 10 is a conventional sewage terminal
  • Fig. 9 is a simplified diagram illustrating the configuration of the respective water tanks, particularly the first water tank, of the pollutant-free chemical treatment system of FIG. 9 without the compressor and pressurized tank facility for the air treatment liquid separation system.
  • the pollutant-free chemical treatment system has a shape in which a plurality of tanks T 1 , T 2 , and T 3 are arranged in a row, and each tank has a constant width and length and a width (width). ) Or lengthwise connection.
  • each of the tanks (T 1 , T 2 , T 3 ) are partitioned by partition walls formed at regular intervals in one tank and connected in a width (width) direction as shown in FIG. 9.
  • the partition wall partitioning each tank is formed with an outlet hole 37 is configured to move the water treated in each tank to the next tank.
  • each tank is divided into the influent treatment chamber 20 and the treatment water storage chamber 40, the influent treatment chamber (inside each tank) 20) and the treated water storage chamber 40, the treated water transfer pipe (6) and the treated water recovery pipe (5) connected to the outlet pipe (400) and inlet pipe (200) of the nanobubble and hydroxide radical generating device (1)
  • the injection nozzles capable of high-pressure jetting of nanobubbles and pressurized fluids may be provided at the ends of the treated water transfer pipes 6 which are respectively introduced and introduced into the inflow treatment chamber 20 of the respective tanks.
  • first tank (T1) for the supply of a number of sources may be a water supply line (4) connected through a raw water inlet 33, a first water tank to the third tank (T 1 , T 2 , T 3 are connected through an outlet hole 37 formed in the partition partition therebetween, and the inflow water treatment chamber 20 and the treated water storage chamber 40 of each tank are partitioned between the wall surfaces 31. It is connected through a through hole 34 formed in.
  • the through hole 34 connecting the influent treatment chamber 20 and the treated water storage chamber 40 is preferably formed at the lower portion of the partition wall 31, and the through hole 34 and the inlet treatment chamber 20 of the respective tanks.
  • a predetermined blocking plate 32 may be provided at a predetermined position between the ends of the treated water feed pipe 6.
  • the blocking plate 32 is to prevent the untreated raw water or influent from being transferred to the next water tank as it is by the high pressure nanobubbles supplied from the nanobubbles and the hydroxyl radical generator 1, and transfers the treated water.
  • the injection nozzle at the end of the tube 6 is preferably located above the blocking plate 32.
  • the sludge removal means 10 is provided at an upper portion of the inflow water treatment chamber 20 of each tank T 1 , T 2 , and T 3 to filter sludge or impurities contained in the contaminated water or inflow water, and such sludge removal means 10 ) Has a structure in which a plurality of transfer plates 14 are installed on the surface of the conveyor belt or chain 13.
  • Conveyor belts 13 constituting each of the sludge removing means 10 are driven by driving the sprocket 12 by the drive shafts 11a extending from the motor 11 across the top of each tank, Through the conveying plate 14 of the belt surface through the sludge discharge passage (35, 36) provided in the upper portion of the rear side of the influent treatment chamber 20 by filtering the sludge or impurities that rise to the contaminated water or the upper influent in the influent treatment chamber 20 Discharge.
  • the first nanobubble and the contaminated water is introduced into the first tank (T1) through the water supply pipe (4)
  • the hydroxyl radical generator 1 draws purified water (treated water) from the treated water storage chamber 40 through the treated water recovery pipe 5 to generate nanobubbles, and then passes through the treated water transport pipe 6.
  • the influent is fed into the first chamber 20 of the water tank (T 1).
  • the nanobubbles spouted into the inflow water treatment chamber 20 of the first tank T 1 may collide with the blocking plate 32 and float to the upper portion of the treatment chamber. In this case, sludge or impurities contained in the contaminated water together with the nanobubbles.
  • the treated water transferred to the treated water storage chamber 40 through the through hole 34 formed in the partition wall 31 after removal of sludge from the influent water treatment chamber 20 of the first water tank T 1 is again discharged ( 37) to the inflow water treatment chamber 20 of the second water tank (T 2 ), a part of which is directed to the first nanobubble and the hydroxyl radical generator (1) through the treated water recovery pipe (5) as described above. Supplied.
  • the treated water of the first tank T 1 introduced into the inflow water treatment chamber 20 of the second tank T 2 is again formed by the second nanobubble and the hydroxyl radical generating device 2 in the same manner as in the first tank. Additional sludge or impurities are floated above the treatment chamber 20 by the nanobubbles supplied and filtered by the sludge removal means 10 and then through the through hole 34 formed in the partition wall 31 to the treatment water storage chamber 40. While moving, the treated water in the treated water storage chamber 40 moves to the influent water treatment chamber 20 of the third tank T 3 through the outlet hole 37 and a part of the treated water returns to the treated water recovery pipe 5 again. It is supplied to the second nanobubble and the hydroxyl radical generator 2 to produce a nanobubble.
  • the treated water of the second tank T 2 introduced into the inflow water treatment chamber 20 of the third tank T 3 is again generated by the third nanobubble and hydroxide radical generator 3 in the same manner as in the second tank.
  • the remaining sludge or impurities are floated to the upper part of the process chamber 20 by the supplied nanobubbles and filtered by the sludge removing means 10, and then moved to the treated water storage chamber 40 through the through hole 34 of the partition wall 31.
  • the treated water in the treated water storage chamber 40 is discharged to the outside through the outlet hole 37 and a part thereof is returned to the third nanobubble and the hydroxyl radical generating device 3 through the treated water recovery pipe 5.
  • the process is repeated to produce nanobubbles.
  • sludge and other impurities of the influent water are floated to the upper part of the tank by the nanobubbles discharged from the first to third nanobubbles and the hydroxyl radical generator at a high pressure.
  • Impurities such as sludge are transported by the sludge removal means and discharged to the outside, and only the purified fluid flows into the second and third tanks for final use.
  • the treated fluid is converted into nanobubbles and hydroxide radicals of the sludge. Due to turbidity, vulnerable decomposition, heavy metal decomposition is made, including high dissolved oxygen and anions, etc. is very helpful in restoring the ecosystem.
  • the fluid treated by the present invention has a bactericidal power and can be recycled, and a flocculant polymer flows into a river and the like by removing contaminants through nanobubbles and hydroxide radicals without the coagulant chemical treatment as before. It can prevent the secondary pollution.
  • the system configuration as described above is a type that does not require the pressure tank and the pressure compressor of the pressure flotation tank of the solid-liquid separation system of the existing sewage treatment plant, the power use is reduced by more than 50%, which is quite advantageous in terms of cost.
  • pump housing 311 inner wall surface
  • rotating blade 331 first inclined portion
  • first small diameter 335 first large diameter
  • first vortex accelerator 340 fixed blade

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Abstract

본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급기부; 상기 급기부에 연결되고, 유체를 유입시키는 유입관; 상기 유입관에 연결되는 펌프과, 상기 펌프에 연결되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 연결되는 회전블레이드와, 상기 펌프 내벽면에 연결되고, 상기 회전블레이드에 사이에 배치되는 고정블레이드를 포함하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치; 및 상기 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치에 연결되고, 나노버블이 생성된 유체를 토출시키는 유출관;를 포함하여 이루어지되, 상기 회전블레이드 또는 상기 고정블레이드, 또는 이들 모두의 블레이드 원주면은 일방향으로 경사지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 각 블레이드 원주면에 경사를 형성하여 에어와 유체의 교란현상을 유도하여 에어와 유체의 미세화 및 혼합을 가속화시킴으로써 용존율을 보다 향상시킬 수 있는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 제안하고자 한다.

Description

나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치와 이를 이용한 오염수 무약품 처리시스템
본 발명은 에어와 유체의 미세화 및 혼합을 통해 나노버블과 수산화 라디칼을 생성하고 유체 내 산소 또는 오존(O3) 등의 용존율을 높일 수 있는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치와 이를 이용한 오염수 무약품 처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 소호나 골프장 해저드와 같은 연못에 서식하는 조류나 수초는 햇빛, 물 그리고 물에 용존하는 질소나 인 등 무기영양소에 의존해서 증식하며, 무기영양소는 연못으로 유입되는 비나 관개수 등에 함유되어 공급된다.
하지만, 전술한 무기영양소가 계속해서 유입되면 조류나 수초가 과다하게 번성해서 부영영화가 심해지고 이에 따라 적조현상 등이 유발되게 된다.
적조현상을 방치할 경우 그에 따른 용존산소량이 감소하여 조류 등이 고사하게 되는데, 상기 고사된 조류 등은 호기성 미생물에 의하여 분해된다.
만일 물이 흐르지 못하고 정체되어 있는 경우 물 속의 산소는 상기 호기성 미생물에 의한 분해가 진행됨에 따라 더욱 부족하게 되고, 산소가 없거나 부족한 혐기성 환경에 도달하게 되면 혐기성 미생물이 황화수소나 메탄가스 등을 발생시켜 연못에서 악취가 발생하게 된다.
일반적으로 소호나 하천 등의 수질을 개선하는 방법으로는 송풍기를 이용하여 심층부에 산기관을 설치하여 공기를 부상시켜 물 속에 용존산소량을 증가시킴으로써 호기성 미생물의 대사량을 높이는 방법이 주로 사용되어 왔다.
그러나, 송풍기를 이용한 방법은 산기관의 활용도가 떨어지고 용존산소의 공급이 원활하지 못한 단점이 있어 시설투자에 비하여 수질개선 효과가 떨어지는 것이 현실이다.
특히, 여름철에는 녹조류가 증식하여 소호를 전반적으로 오염시키고 악취를 발생시키는 문제가 있어 해결책으로 적절하지가 않다.
또한, 골프장 소호나 워터 해저드 등은 필드의 조경과 더불어 장애물로 활용되고 있는데, 이들 연못은 저수된 물이 지하로 스며들어 유량이 감소되거나 필드로 역류되는 것을 방지하기 위해 지반을 콘크리트로 마감하거나 기타의 방수처리를 하기 때문에 물의 부패가 빠르게 진행된다.
더욱이, 필드나 그린의 잔디관리를 위해 과다한 농약을 사용하는 경우가 많으므로 잔류 농약이 연못으로 스며들어 수질을 더욱 악화시키게 된다.
이에 대해 종래에는 주로 연못에 분수를 설치하거나 특수효소를 이용하여 연못의 오염을 예방하는 방법이 적용되었으나, 분수를 설치하는 것은 단순히 물을 순환시키는 기능만을 하기 때문에 오염물을 정화하는데 별다른 효과를 얻을 수 없고, 특수효소를 사용하는 경우는 오염물질을 제거하는데 효과가 있으나 많은 비용이 소요되는 단점이 있었다.
상기한 문제들을 해결하기 위한 종래의 한 방법으로 한국 공개특허공보 제10-2007-0062060호(2007.06.15.)를 들 수 있는데, 이 특허는 침수식물이 자랄 수 있는 식재주머니와 숯을 담은 망사체를 서로 연결하여 일체형으로 구성하였다.
그러나, 이 구성으로서는 골프장 내 해저드의 물을 전체적으로 정화 처리하는 것이 불가능하고 국부적 범위 내에서만 그 효과를 기대할 수 있다.
또한, 전체 해저드의 물을 정화 또는 개선하기 위해서는 다량의 식재주머니를 투입하여야 하므로 이에 대한 설비 및 유지관리가 어려운 단점이 있고, 또한 식재 주머니의 주기적 교체 및 교환이나 유지 작업 등을 주기적으로 수행하여야 하므로 이에 따른 유지보수 관리의 어려움과 유지 보수비용이 증대되는 문제점이 있다.
그리고, 현재의 하수종말처리장의 가압부상 고액분리시스템(DAF)은 원수에 나노 크기의 마이크로버블을 발생시키기 위하여 물을 공급하는 펌프와 공기를 주입하는 에어콤푸레셔 및 가압탱크를 설치하여 고액분리 하고 있다.
그러나, 이러한 시스템은 펌프동력이 많이 필요하고 에어콤프레셔와 가압탱크 등 부대설비가 많이 소요되어 면적이 많아지고 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 펌프 내 각 블레이드의 원주면에 경사를 형성하여 에어와 유체의 교란현상을 유도함으로써 에어와 유체의 미세화 및 혼합을 가속화하고 그로부터 용존율을 더욱 높일 수 있는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 제공하는데 하나의 목적이 있다.
본 발명은 회전블레이드와 고정블레이드의 측면부가 경사지도록 형성된 와류촉진부를 도입하여 에어와 유체의 교란형상을 가속시키고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명은 회전블레이드와 고정블레이드의 배치구조를 합리화하여 유로의 길이를 연장하거나, 각 블레이드에 의한 타격 유량을 조절하여 나노버블 및 수산화(OH) 라디칼 생성작업을 보다 효율적으로 운용하고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명은 펌프의 유출관 측에 격벽부를 도입하여 토출유체의 압력변화를 통해 캐비테이션 효과를 극대화하고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 특징으로부터 하수종말처리장의 가압 부상조의 동력을 절감하고 설비수와 설치면적을 줄여 경제적 파급효과가 큰 나노버블 및 수산화 라디칼(Hydroxyl(OH) Radical) 발생장치를 이용한 오염수 무약품 처리시스템을 구성함으로써 저렴한 비용으로 오염수를 처리함과 동시에 응집제 폴리머 등에 의한 2차 오염을 방지하도록 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치는 유체의 유입 및 유출이 가능한 펌프; 상기 펌프의 일측에 연결되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 장착되고, 대경치와 소경치로 구분되는 다수의 블레이드들의 적층 구조로 이루어진 회전블레이드; 상기 펌프의 내벽면에 설치되고, 상기 회전블레이드의 대경치 및 소경치들에 대응하여 일정 거리를 두고 끼움 결합되는, 대경치 및 소경치로 구분되는 다수의 블레이드들의 적층 구조로 이루어진 고정블레이드; 상기 구동모터의 회전축에 장착되고, 상기 회전블레이드 및 고정블레이드 이전의 펌프 초입부에 배치되는 복수의 임펠러; 상기 임펠러의 회전으로 운반된 유체가 통과하도록 각각의 임펠러들 사이에 배치되는 복수의 챔버; 상기 펌프의 유입측으로 공기, 산소 또는 오존 중 적어도 하나를 공급하는 급기부; 및 상기 펌프의 유입측과 유출측을 연결하여 상기 유출측으로 토출되는 유체를 다시 유입측으로 재순환시키도록 구성된 재순환관을 포함하는 구성으로서, 여기서 급기부는 상기 재순환관과 연결되고, 상기 급기관과 재순환관의 연결부분은 병목부와 확관부로 이루어진 벤츄리관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 회전블레이드는 각 블레이드의 원주면 경사가 회전블레이드의 회전방향에 대향하는 방향으로 형성된 제1 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 고정블레이드는 각 블레이드의 원주면 경사가 회전블레이드의 제1 경사부에 대향하는 방향으로 형성된 제2 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 회전블레이드 또는 고정블레이드, 또는 이들 모두의 블레이드 측면은 반경선에 대하여 경사지도록 형성된 와류촉진부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 회전블레이드는 구동모터의 회전축에 적층 배열되는 다수의 제1 소경치와, 제1 소경치 사이에 배치되는 다수의 제1 대경치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고정블레이드는 펌프의 내멱면에 고정되어 적층 배열되고, 회전블레이드의 제1 대경치에 대응하는 다수의 제2 소경치와, 제2 소경치 사이에 배치되고, 회전블레이드의 제1 소경치에 대응하는 제2 대경치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 회전블레이드 및 고정블레이드의 각 소경치 사이에 배치되는 각 대경치는 단수 또는 복수조로 적층되되, 유체의 입구측보다 출구측에서 적층 개수가 증가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유출관에는 토출 유체의 압력변화를 유도하여 나노버블의 발생을 촉진시키기 위한 격벽부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격벽부는 상기 유출관에 구비되는 격벽체와, 격벽체에 형성되는 다수의 소경부와, 소경부에 연결되고, 확관된 대경부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격벽부는 복수로 구성되고, 서로 이격되어 각 격벽부 사이에는 공동화공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상술한 구성의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 이용한 오염수 무약품 처리시스템이 제공된다. 이러한 시스템은 일정한 폭과 길이를 갖는 하나 이상의 수조가 일렬로 연결 또는 배열되고, 상기 수조는 격벽으로 구획되어 각 격벽에 수조 내부의 처리수의 이동 또는 배출을 위한 유출공이 형성되고, 상기 수조는 유입수 처리실과 처리수 저장실로 구획되고, 상기 유입수 처리실과 처리수 저장실에는 상기 펌프의 유출측 및 유입측과 연결되는 처리수 이송관 및 처리수 회수관이 각각 투입되고, 최전방 수조의 유입수 처리실에는 오염원수의 공급을 위한 원수유입구를 통해 급수관이 연결되고, 상기 유입수 처리실과 상기 처리수 저장실은 이들 사이를 구획하는 벽면의 통공을 통해 상기 처리실에서 저장실로 처리수가 유동하도록 구성되고, 상기 처리수 저장실의 유체의 적어도 일부가 상기 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 거쳐 상기 유입수 처리실로 공급되도록 구성되고, 상기 유입수 처리실에는 상기 통공과 처리수 이송관의 끝단 사이의 소정 위치에 상기 나노버블이 충돌하는 차단판이 구비되고, 상기 유입수 처리실 상부에는 오염원수 또는 유입수 속에 포함된 슬러지 또는 불순물을 걸러내는 복수의 이송판을 갖는 컨베이어 수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치는 펌프 내부의 각 블레이드 원주면에 경사를 형성하여 에어와 유체의 교란현상을 유도하여 에어와 유체의 미세화 및 혼합을 가속화시킴으로써 용존율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 회전블레이드와 고정블레이드의 측면부가 경사지도록 형성된 와류촉진부를 도입하여 에어와 유체의 교란현상을 더욱 가속화시킴으로써 용존율을 극대화하고 또한 수산화 라디칼(Hydroxyl Radical)도 생성할 수 있게 된다.
본 발명은 회전블레이드와 고정블레이드의 배치구조를 합리화하여 유로의 길이를 연장하거나, 각 블레이드에 의한 타격 유량을 조절하여 나노버블 생성작업을 보다 효율적으로 운용함으로써 장치의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
본 발명은 유출관 측에 격벽부를 도입하고, 격벽부를 통과하는 토출유체의 압력변화를 유도하고, 이를 위하여 격벽부는 격벽체에 소경부와, 소경부에 이어지는 확단된 대경부구 구비되며, 복수의 격벽부는 상호 이격되어 공동화공간을 형성함으로써 토출유체가 격벽부, 공동화공간 및 격벽부를 순차적으로 지나면서 캐비테이션 효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
본 발명은 유출관으로 토출되는 유체를 다시 유입관으로 유도하기 위한 재순환관을 도입하여 보다 완전한 나노버블을 생성할 수 있게 된다.
본 발명은 재순환관에 벤츄리관을 구비하고, 벤츄리관에 급기부를 연결하여 벤츄리관을 지나는 재순환 유체의 압력변화를 이용하여 동력 없이 급기부로부터 에어를 흡입함으로써 전력소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 에어의 강제 흡입을 위한 별도 설비가 필요하지 않아 경제성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 하수종말처리장의 가압부상조의 버블발생기의 펌프 동력을 50% 정도 절감할 수 있고, 공기를 주입하는 콤프레셔와 가압탱크설비가 필요없어 설비수와 설치면적을 줄여 비용절감을 실현할 수 있으며 그로부터 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 제1 실시예를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 구성 중 펌프 부분과 그 속에서 이루어지는 유체의 흐름을 확대하여 보여주는 단면도,
도 3은 도 2에서 펌프를 구성하는 회전블레이드와 고정블레이드 간에 결합 상태를 보여주는 각각 다른 위치에서의 횡단면도,
도 4는 도 3을 구성하는 각 블레이드들의 날 각도를 각기 다른 형태로 구성한 단면도,
도 5는 도 1의 구성 중 유출관 측에 위치된 격벽부의 단면 구조를 (a)종단면도, (b)횡단면도로 도시한 도면,
도 6은 도 5에 따른 격벽부를 통과하는 유체의 흐름을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 제2 실시예를 도시한 단면도,
도 8은 도 7의 구성 중 펌프 부분과 그 속에서 이루어지는 유체의 흐름을 확대하여 보여주는 단면도,
도 9는 도 1의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 이용하여 하수종말처리장 가압 부상조 시스템의 공기주입용 콤프레셔 및 가압탱크 없이 고액분리하는 본 발명에 따른 오염수 무약품 처리시스템의 (a)정면도, (b)평면도를 도시한 도면,
도 10은 기존 하수종말처리장 고액분리시스템에서의 공기주입용 콤프레셔 및 가압탱크설비를 갖지 않는 도 9의 오염수 무약품 처리시스템의 각 수조들, 특히 제1 수조의 구성을 예시한 간략도.
이하에서는 본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치는 유체 속에 공기, 산소 및 오존 등의 기체(전술한 “에어(air)”에 해당)를 선택적으로 미세화 및 혼합시킨 나노버블과 수산화(OH) 라디칼을 생성하여 골프장 소호나 해저드, 기타 저수지 또는 오폐수 처리장, 어항, 양식장 등에 공급함으로써 용존율을 높여 수질을 개선하기 위한 목적으로 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치는 식품 살균 세정이나, 탈취, 세정시스템, 피부 미용 등에 사용이 가능하다. 참고로, 수산화(OH) 라디칼은 플라스마 상태에서 발생하는 산소 음이온계의 물질로서, 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical)이라고도 한다. 수산화 이온(OH-)의 라디칼 이온이며, 산화력이 강해 살균, 소독, 탈취, 분해 능력이 강력하지만 오염 물질과 반응 후 산소와 물로 환원하여 인체에는 무해하다. 오존의 2000배, 태양의 자외선보다 180배 정도 빠른 살균 속도를 지닌다. 그리고, 공기와 물 속에 있는 거의 모든 오염물질과 반응하여 탈취, 분해하는 기능이 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 제1 실시예를 도시한 것으로, 기본적으로 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1)는 복수의 임펠러(370) 및 블레이드(330,340)가 내장되는 펌프(300)와, 이 펌프의 일측에 상기 임펠러(370) 및 블레이드(330,340)의 구동을 위해 마련되는 구동모터(320), 각종 오폐수 등으로 이루어진 유체들, 또는 처리수 등의 순환 유체들을 공급하기 위해 펌프(300)의 유입측에 연결되는 유입관(200), 및 상기 유입관에 대응하여 펌프(300)의 유출측에 연결되는 유출관(400), 그리고 외부로부터 공기 또는 공기로부터 추출한 오존(O3), 산소, 수소, 질소 등의 기체를 펌프 내부로 공급하기 위해 상기 펌프(300)의 유입측에 마련되는 급기부(100), 그리고 상기 유입관(200)과 유출관(400)을 연결하며 상기 유출관(400)으로부터의 토출 유체를 펌프(300)의 유입측으로 재순환시키기 위한 재순환관(600)을 포함하는 구성으로 제공된다.
급기부(100)는 유입관(200)에 직접적으로 연결될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 유입관(200)으로 진입하는 재순환관(600)의 일측에 연결하여 상기 유입관(200)을 통해 공급되는 오폐수 또는 처리수 등의 유체 속에 외부공기나 산소 또는 오존 등의 기체를 선택적으로 혼합하도록 구성될 수 있다.
이를 위해 급기부(100)는, 도면에 도시하지는 않았지만 외부공기로부터 산소를 생성하는 산소발생기나, 상기 산소발생기에 의해 생성된 산소에 외부공기를 결합하여 오존을 발생시키는 오존발생기, 또는 기타 수소나 질소 등의 기체를 각각 선별하여 공급하기 위한 소정의 급기수단을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 급기부(100)는 급기관(120)을 통해 공기 또는 산소, 오존 등의 기체가 재순환관(600) 또는 유입관(200)에 진입될 때 적절한 유량으로 공급되도록 하기 위해 급기관(120)의 도중에 유량조절기(110)를 구비할 수 있다.
재순환관(600)은 펌프(300)에서 1차적으로 혼합되고 미세화된 유체를 다시 펌프(300) 내부로 재순환시킴으로써 2차에 걸친 보다 완벽한 유체의 혼합 및 미세화를 실현하기 위한 것으로, 이를 위해 재순환관(600)은 펌프의 유입관(200) 및 유출관(400)의 각 조인트(J)에 연결되고 유출관(400)으로 토출되는 유체의 적어도 일부를 유입관(200)으로 되돌려 재순환시킨다.
한편, 급기관(120)과 재순환관(600)이 만나는 부분은 3방 밸브 형태의 벤츄리관(700)으로 연결되고, 급기관(120)을 따라 공급된 공기 또는 산소, 오존 등의 기체는 벤츄리관(700)의 병목 지점을 통과하는 동안 재순환관(600)을 따라 운반된 토출 유체와 혼합되는데, 이때 토출 유체는 벤츄리관(700)의 병목 지점을 통과하게 되면서 압력이 급강하하고 유속은 크게 증대되어 급기관(120)을 통해 운반된 기체를 자연스럽게 흡수하게 된다.
이와 같이 벤츄리관(700)을 도입할 경우, 급기관(120)을 따라 흐르는 공기 또는 산소, 오존 등의 기체는 베르누이 원리에 의한 토출 유체의 급격한 압력 및 유속 변화로 인해 유체 속에 원활히 흡수 및 혼합될 수 있으며, 이를 위한 별도의 동력원도 필요없어 전력소비가 대폭 절감되는 등 경제성이 상승되는 장점이 있다. 아울러, 재순환관(600)을 통한 토출 유체의 재순환은 필요에 따라 1회 이상 수행되도록 제어될 수 있으며, 이를 통해 보다 완전한 나노 버블을 생성할 수 있게 되어 장치의 신뢰성을 더욱 확고히 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 펌프의 유입관(200) 및 유출관(400)은 각각 조인트(J)를 중심으로 재순환관(600)과 연결되며, 유입관(200)과 유출관(400)에는 공급 또는 토출 유체의 유량을 제어하고 유로를 개폐할 수 있도록 각각 개폐밸브(210)(410)가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1)는 유입관(200)을 따라 공급되는 오폐수 또는 처리수와 공기 또는 산소, 오존 등의 기체를 다수의 블레이드(330,340)로 가격하여 캐비테이션(cavitation)을 일으킴으로써 나노버블을 생성하게 되는 것으로, 이를 위해 펌프(300)의 내부에는 모터 축(360)의 구동으로 회전되는 복수의 임펠러(370)와, 펌프하우징(310)의 내벽면(311)에 고정되는 고정블레이드(340) 및 상기 모터 축(360)을 따라 회전 구동하며 상기 고정블레이드(340)의 상대 회전을 유도하는 회전블레이드(330)가 구비된다. 바람직하게는, 펌프(300)의 유입측에 인접한 위치에 임펠러(370)가 배치되고, 상기 유입측으로부터 떨어져서 임펠러(370) 이후의 상방향에 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)가 배치된다. 더욱 바람직하게는, 상기 임펠러(370)와 회전블레이드(330)는 모터 축(360) 상에 일체로 결합되어 제공된다. 또한, 펌프(300) 내부의 각 임펠러(370)들 사이에는 임펠러(370)의 회전으로 운반된 물(오염수 또는 처리수)과 외부 공기 또는 산소, 오존 등의 기체가 통과하는 적어도 하나 이상의 챔버(380)들이 배치됨이 바람직하다.
이러한 다단펌프 구조에서는 임펠러(370)와 챔버(380)가 서로 번갈아 반복적으로 배열되는데, 임펠러(370)는 모터 축(360)의 구동으로 회전하게 되고, 그 회전력에 의해 펌프(300)의 유입측으로부터 물과 공기, 또는 산소, 오존 등이 혼합된 유체를 펌핑하여 임펠러(370)의 상부에 위치된 블레이드(330,340) 쪽으로 압송한다. 또한, 이 과정에서 복수의 임펠러(370)와 이들 임펠러에 이은 복수의 챔버(380)들을 물과 공기 또는 산소, 오존 등의 혼합 유체가 통과하게 되면서 상기 기체들의 물 속 용존률은 더욱 높아지게 된다. 블레이드(330,340)로 압송된 물과 공기 등의 혼합 유체는 모터 축(360)의 구동에 따른 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 상호 작용, 즉 상대 회전에 의해 나노버블이 생성되고, 또한 펌프하우징(310) 상부의 토출구(315)로부터 유로(316)를 따라서 펌프의 유출측으로 배출된다.
도 2에 예시적으로 도시된 미설명 부호‘349’는 고정볼트로서, 이것은 고정블레이드(340)를 펌프하우징(310)의 내벽면(311)에 고정시킨다. 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)는 각각의 블레이드들이 소정 두께의 복층 구조로 적층 결합된 형태로서, 서로 마주하는 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 대응 표면에는 복수의 소경치(333)(343) 및 이들 소경치(333)(343) 사이에 일정한 길이로 돌출된 복수의 대경치(335)(345)가 형성된다. 여기서, 각각의 대경치(335)(345)들과 소경치(333)(343)들은 팁 부분이 날카로운 대체로 칼날 형태로 구성됨이 바람직하다(도 3 참조). 또한, 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 각 대경치(335)(345)들은 유체가 유입되는 초입부인 하부에서는 대경치가 각각 하나씩 배치되고, 유체가 토출되는 상부에서는 복수의 대경치들이 적층된 형태로 배치될 수 있다.
이는 유체의 유입측인 하부에서는 아직 나노버블이 생성되지 않은 혼합 유체가 유입되므로 하나의 대경치 블레이드로 유체를 타격하여 적은 양이지만 1차적으로 나노버블을 생성하고, 유체의 토출측인 상부에서는 1차 나노버블이 형성된 유체를 복수의 적층된 블레이드의 대경치로 2차 타격함으로써 물과 기체의 혼합이 더욱 원활해짐과 동시에 보다 미세화된 나노버블이 생성될 수 있도록 한다.
나아가 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 각 대경치(335)(345)는 이들 간 삽입 깊이가 블레이드 길이의 0.5배 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 각 블레이드의 대경치(335)(345)들이 되도록 깊이 삽입되도록 함으로써 유동로의 길이를 연장하는 효과를 얻을 수 있으며, 그에 의하여 각 블레이드와 유체 상호간의 접촉 면적이 증대되어 보다 많은 양의 혼합 유체를 타격할 수 있어 물과 기체의 더욱 원활한 혼합과 미세화가 가능하게 된다.
또한, 이러한 구성의 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)는 상호간에 대경치(335)(345)들이 서로 엇갈려 끼워지는 형태로 배열될 수 있으며, 이 상태에서 상호 대향하는 각각의 대경치(335)(345)와 소경치(343)(333)들 사이에는 임펠러(370)로부터 압송된 혼합 유체가 지날 수 있는 일정 폭의 유동 간극이 형성됨이 바람직하다(도 2 내지 4 참조).
보다 구체적으로, 회전블레이드(330)의 대경치(335)들은 고정블레이드(340)와 일정한 간격, 즉 상기 유동 간극을 사이에 두고 상기 고정블레이드(340)의 대경치(345)들 사이에 끼워진 상태로 개재된다. 또한, 그와 반대로 고정블레이드(340)의 대경치(345)들은 회전블레이드(330)와 일정한 간격, 즉 상기 유동 간극을 사이에 두고 상기 회전블레이드(330)의 대경치(335)들 사이에 끼워진 상태로 개재된다.
이와 같은 구조로부터 모터(320)가 구동하면 모터 축(360) 상에 결합된 회전블레이드(330)가 함께 회전하게 되고, 그로부터 회전블레이드의(330)의 소경치(333)와 대경치(335)가 각각 고정블레이드(340)의 대경치(345) 및 소경치(343) 사이를 회전함에 따라 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 대경치(335)(345) 및 소경치(343)(333)들 사이에 상대 회전이 발생된다.
이때, 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340) 사이의 유동 간극 내에 유입된 혼합 유체는 대경치(335)(345)와 소경치(343)(333)들 간에 발생된 상대 회전에 의해 잘게 쪼개지면서 더욱 미세화되어 혼합된다. 이때, 회전블레이드(330)를 일정 이상의 고속으로 회전시킬 경우, 혼합 유체는 5 미크론 이하의 나노 단위(nano-sized)로 미세화되어 혼합됨으로써 유체 속의 용존율을 더욱 높일 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치에 있어서는, 나노 단위의 마이크로버블(이하 ‘나노버블’이라 함) 생성을 원활히 하기 위하여 회전블레이드(330) 및/또는 고정블레이드(340)의 각 블레이드 원주면이 적어도 일 방향으로 경사를 이루도록 형성됨이 바람직하다(도 4 참조). 이를 위해 회전블레이드(330)는 각 블레이드의 원주면 경사(α)가 회전블레이드(330)의 회전방향에 대향하는 방향으로 형성된 제1 경사부(331)로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 경사부(331)는 회전블레이드(330)의 회전방향이 시계방향이라 가정할 때, 경사 방향은 회전방향 쪽이 높고 그 반대쪽이 낮아지는 형태로 형성될 수 있다(도 4a 참조). 이에 대응하여, 선택적으로 고정블레이드(340)의 각 블레이드의 원주면 경사(α)를 상기 회전블레이드(330)의 제1 경사부(331)에 대향하는 방향, 즉 회전블레이드(330)의 회전방향에 대향하는 방향으로 형성된 제2 경사부(341)로 구성될 수 있는데, 이 경우 제2 경사부(341)는 제1 경사부(331)에 대향하는 방향이 낮고 그 반대쪽이 높아지는 형태로 형성될 수 있다(도 4b 참조).
따라서 회전블레이드(330)의 회전 시, 제1 경사부(331)가 회전하여 제2 경사부(341)에 근접하면서 각 경사의 상사점에서 먼저 마주하게 되고, 회전이 계속되면서 각 블레이드간에 마주하여 형성되는 원주면 사이의 공간이 넓어지면서 혼합 유체에 급격한 와류가 형성되어 캐비테이션을 극대화하게 된다.
한편, 제1 경사부(331)의 경사각과 제2 경사부(341)의 경사각은 각 블레이드의 원주면 길이나 폭, 그리고 유입된 혼합 유체의 유량 또는 유속 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 상기한 바와 같은 인자들에 따라 각 경사부의 경사각은 동일하게 제작되거나 서로 다른 각도로 제작될 수 있다.
도 4의 (a)도면을 참조하면, 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)는 각 블레이드의 일 측면이 반경선에 대하여 소정의 경사각(β)으로 경사지도록 하여 혼합 유체 내 와류 발생을 촉진시키기 위한 와류촉진부(337)(347)를 구성할 수 있다.
이러한 와류촉진부(337)(347)는 각 블레이드의 측면부가 유입된 혼합 유체의 유동방향과 반대방향으로 비스듬히 돌출되어 있기 때문에 그와 마주치는 혼합 유체의 교란이 촉진되고, 이로 인한 캐비테이션 현상의 발생으로 나노버블의 생성을 촉진시킬 수 있게 된다.
이 경우 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 각 블레이드에 형성된 와류촉진부(337)(347)의 경사각은 동일하게 제작되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 각 블레이드의 크기나 길이, 혼합 유체의 거동 등과 같은 다양한 인자들 고려하여 설정각도를 다양하게 결정할 수 있다.
도면에 따르면, 와류촉진부(337)(347)는 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340) 중 어느 한 쪽에만 형성된 것으로 도시되었으나, 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340) 모두에 형성될 수 있다. 또한, 도 4의 (b)도면에 도시된 바와 같이, 와류촉진부(337)(347)는 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 각 블레이드의 양 측면 모두에 형성될 수도 있다.
도 1에 따르면, 펌프(300)는 내부의 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)의 상호 작용에 의해 생성된 나노버블을 포함하는 혼합 유체가 토출되도록 상부의 적어도 일부분에 토출구(315)가 형성되고, 펌프하우징(310)과 그 내벽면(311) 사이에는 상기 토출구(315)를 빠져나온 유체가 펌프(300)의 유출측을 향해 흐를 수 있도록 펌프의 높이방향을 따라 형성되는 유로(316)가 제공되며, 이 유로를 따라 하강된 유체는 나노버블을 포함한 상태로 유출관(400)을 따라서 외부로 토출된다.
한편, 펌프의 유출측에 위치되는 유출관(400)의 경우, 이를 통해 배출되는 유체를 압력변화를 통해 한 번 더 미세화 및 혼합시킬 수 있다면 유체 속 용존율을 더욱 높일 수 있을 것이다. 이를 위해 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 유출관(400)의 내부에 격벽부(500)를 배치한 구성을 제공하는데, 도 5 및 6에 따르면 격벽부(500)는 소경부(520)와 그로부터 확관된 대경부(530)의 연속된 형태 및 그의 반복된 형태가 상기 유출관(400) 내 유로 방향으로 나란하게 상하 다수 배열된 격벽체(510)로 이루어지며, 여기서 토출유체는 소경부(520)를 통과한 후 대경부(530)를 지나면서 압력 변화로 인해 보다 미세화되어 캐비테이션 현상이 가속화될 수 있는 것이다.
그에 더불어, 격벽부(500)는 소경부(520)와 대경부(530)의 연속된 형태들 사이에 일정 크기의 공간부(540)를 배치함이 바람직한데, 이를 통과하는 토출유체는 급격한 압력 감소와 함께 캐비테이션 현상이 보다 가속되어 토출유체를 더욱 미세화 및 혼합시킬 수 있게 된다. 이 경우, 유체의 토출압력이 약 4kg/m2로 유지될 수 있도록 격벽부(500)의 소경부(520) 및 대경부(530)의 연속 및 반복 개수를 정함이 바람직한데, 이때 소경부(520)의 직경은 약 1.5mm 정도, 대경부(530)의 직경은 약 2mm 정도로 제작할 수 있다.
다만, 상기한 바와 같은 토출압력과 격벽부(500)의 설계 치수는 다양한 인자, 예컨대 구동모터(320)의 출력이나, 유량 등을 고려하고, 이를 설계시 반영하여 결정될 수 있는 사항이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 제2 실시예로서 기본적으로 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치에 일정한 가압 유체를 공급하기 위해 가압펌프(P)를 추가한 형태를 나타낸다. 여기서는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치의 유입측에 가압펌프(P)를 연결한 구성이 제공된다. 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1′)는 펌프(300) 내부에 도 1과 마찬가지로 회전블레이드(330)와 고정블레이드(340)가 구비되고, 가압펌프(P)에는 도 1에 도시된 것과 같은 임펠러와 챔버(미도시)가 내장된다. 가압펌프(P)는 유입측과 유출측에 각각 유입관(200)과 유출관(400)이 연결되며, 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1′)는 이음관(385)을 매개로 가압펌프(P)의 유출관(400))과 연결된다. 이음관(385)에는 공급 유체의 조절 또는 개폐를 위한 개폐밸브가 구비될 수 있다.
가압펌프(P)는 펌프모터(PM)와 이 펌프모터(PM)의 구동축에 장착되는 임펠러(미도시)가 포함할 수 있으며, 가압펌프(P)의 유출관(400)에서 유입관(200)으로 가압 유체를 재순환시키기 위한 재순환관(600)이 조인트(J)를 매개로 연결될 수 있다. 이 경우, 재순환관(600)에는 도 1과 마찬가지로 급기부(100)의 급기관(120)이 연결될 수 있으며, 급기관(120)과 재순환관(600)이 만나는 부분에는 벤츄리관(700)이 연결되어 전술한 바와 같은 효과를 제공할 수 있다.
이와 같은 구성으로부터 펌프(300) 하부에 형성되는 입구에는 연결관(385)을 통하여 가압펌프(P)로부터 가압된 유체가 유입되고, 각 블레이드에 의한 가압 타격으로 인해 물 속 기체가 미세 분쇄 및 혼합되어 펌프 상부에 배치되는 출구(383)를 통하여 배출된다. 이 경우 출구(383)에는 토출관(800)이 연결되고, 이 토출관(800) 역시 개폐밸브가 장착되어 토출유체의 유량을 조절하거나 개폐하게 된다. 또한, 토출관(800)에는 앞서 설명한 바와 같은 구성의 격벽부(500)가 장착될 수 있으며, 이를 통해 상기한 바와 같이 2차 캐비테이션을 촉진시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 이용하여 호수나 하천수, 가정 또는 공장 등의 각종 오폐수를 약품을 사용하지 않고 육상에서 처리하기 위한 오염수 무약품 처리시스템을 설명한다.
도 9 내지 도 10은 예시적으로 도 1의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치 (또는 도 7의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치)를 이용하여 하수종말처리장 가압 부상조 시스템의 공기주입용 콤프레셔 및 가압탱크 없이 고액분리하는 본 발명에 따른 오염수 무약품 처리시스템을 도시한 것으로서, 도 9는 본 발명의 오염수 무약품 처리시스템의 (a)정면도, (b)평면도이고, 도 10은 기존 하수종말처리장 고액분리시스템에서의 공기주입용 콤프레셔 및 가압탱크설비를 갖지 않는 도 9의 오염수 무약품 처리시스템의 각 수조들, 특히 제1 수조의 구성을 예시한 간략도이다. 도 9a 및 9b에 따르면, 오염수 무약품 처리시스템은 복수의 수조들(T1,T2,T3)이 일렬로 이어진 형태를 가지며, 각각의 수조들은 일정한 폭과 길이를 갖고 서로 폭(너비) 방향 또는 길이 방향으로 연결된다.
일 예로, 각각의 수조들(T1,T2,T3)은 하나의 탱크 내에 일정한 간격으로 형성되는 격벽들에 의해 상호 구획되어 도 9에 도시된 바와 같이 너비(폭) 방향으로 연결된 형태로 제공될 수 있으며, 각 수조들을 구획한 격벽에는 유출공(37)이 형성되어 각 수조들에서 처리된 물이 다음 수조로 이동하도록 구성된다.
도 10을 참조하여 각 수조들의 구체적인 형태를 살펴보면, 수조들(T1,T2,T3)은 유입수 처리실(20)과 처리수 저장실(40)로 구획되고, 각 수조들 내부의 유입수 처리실(20)과 처리수 저장실(40)에는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1)의 유출관(400) 및 유입관(200)과 연결된 처리수 이송관(6) 및 처리수 회수관(5)이 각각 투입되며, 각 수조들의 유입수 처리실(20)에 투입된 처리수 이송관(6)의 끝단에는 나노버블 및 가압유체의 고압 분출이 가능한 분사노즐이 구비될 수 있다.
또한, 제1 수조(T1)의 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 오염원수의 공급을 위해 원수유입구(33)를 통해 급수관(4)이 연결될 수 있으며, 제1 수조 내지 제3 수조(T1,T2,T3)는 이들 사이의 구획 격벽에 형성된 유출공(37)을 통해 연결되고, 각 수조들의 유입수 처리실(20) 및 처리수 저장실(40)은 이들 사이를 구획하는 벽면(31)에 형성된 통공(34)을 통해 연결된다. 유입수 처리실(20) 및 처리수 저장실(40)을 연결하는 통공(34)은 가급적 구획 벽면(31)의 하단 부분에 형성됨이 바람직하며, 각 수조들의 유입수 처리실(20)에는 상기 통공(34)과 처리수 이송관(6)의 끝단 사이의 소정 위치에 일정한 차단판(32)을 구비할 수 있다. 이 차단판(32)은 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1)로부터 공급된 고압의 나노버블에 의해 처리되지 않은 오염원수 또는 유입수가 그대로 다음의 수조로 이동하는 것을 방지하기 위한 것으로, 처리수 이송관(6) 끝단의 분사노즐은 차단판(32)의 상부에 위치됨이 바람직하다.
각 수조(T1,T2,T3)의 유입수 처리실(20) 상부에는 오염원수 또는 유입수 속에 포함된 슬러지 또는 불순물을 걸러내기 위해 슬러지 제거수단(10)이 구비되며, 이러한 슬러지 제거수단(10)은 컨베이어 벨트 또는 체인(13)의 표면에 복수의 이송판(14)이 설치된 구조를 갖는다. 각각의 슬러지 제거수단(10)을 구성하는 컨베이어 벨트(13)들은 각 수조의 상부를 가로지르며 모터(11)로부터 연장되는 구동샤프트(11a)들에 의해 스프로킷(12)을 돌려 구동하게 되며, 이를 통해 벨트 표면의 이송판(14)들은 유입수 처리실(20) 내의 오염원수 또는 유입수 상부로 떠오르는 슬러지 또는 불순물들을 걸러내어 유입수 처리실(20)의 후측 상부에 마련되는 슬러지 배출통로(35,36)를 통해 배출한다.
이와 같은 구성에서 도 9 내지 10을 참조하여 본 발명의 오염수 무약품 처리시스템을 작동을 설명하면, 먼저 급수관(4)을 통해 제1 수조(T1) 내부로 오염원수가 유입되면 제1 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1)는 처리수 회수관(5)을 통해 처리수 저장실(40) 로부터 정화된 물(처리수)을 끌어와 나노버블을 생성한 후, 처리수 이송관(6)을 통해 제1 수조(T1)의 유입수 처리실(20) 내부로 공급한다. 제1 수조(T1)의 유입수 처리실(20) 내부로 분출된 나노버블은 차단판(32)에 충돌한 후 처리실 상부로 부상하게 되는데, 이때 오염원수 속에 포함된 슬러지 또는 불순물이 나노버블과 함께 위로 떠오르게 된다. 유입수 처리실(20) 상부로 떠오른 슬러지 또는 불순물은 슬러지 제거수단(10)이 구동함에 따라 이송판(14)에 의해 후방으로 걸러지고, 그에 따라 걸러진 슬러지 또는 불순물은 유입수 처리실(20)의 후 상방에 위치된 슬러지 배출통로(35,36)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 제1 수조(T1)의 유입수 처리실(20)에서 슬러지 등의 제거 후 구획 벽면(31)에 형성된 통공(34)을 통해 처리수 저장실(40)로 이송된 처리수는 다시 유출공(37)을 통해 제2 수조(T2)의 유입수 처리실(20)로 이동하고, 그 일부는 상술한 바와 같이 처리수 회수관(5)을 통해 제1 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(1)로 공급된다.
제2 수조(T2)의 유입수 처리실(20)로 유입된 제1 수조(T1)의 처리수는 다시 제1 수조에서와 같은 방식으로 제2 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(2)에 의해 공급되는 나노버블에 의해 추가의 슬러지 또는 불순물들이 처리실(20) 상부로 부상하고 슬러지 제거수단(10)에 의해 걸러진 후 구획 벽면(31)에 형성된 통공(34)을 통해 처리수 저장실(40)로 이동하며, 처리수 저장실(40) 내의 처리수는 유출공(37)을 통해 제3 수조(T3)의 유입수 처리실(20)로 이동함과 동시에 그 일부가 다시 처리수 회수관(5)을 통해 제2 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(2)로 공급되어 나노버블을 생성하게 된다.
제3 수조(T3)의 유입수 처리실(20)로 유입된 제2 수조(T2)의 처리수는 다시 제2 수조에서와 같은 방식으로 제3 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(3)에 의해 공급되는 나노버블에 의해 나머지 슬러지 또는 불순물들이 처리실(20) 상부로 부상하고 슬러지 제거수단(10)에 의해 걸러진 후 구획 벽면(31)의 통공(34)을 통해 처리수 저장실(40)로 이동하며, 처리수 저장실(40) 내의 처리수는 유출공(37)을 통해 최종 외부로 배출됨과 동시에 그 일부가 다시 처리수 회수관(5)을 통해 제3 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치(3)로 공급되어 나노버블을 생성하는 과정을 반복하게 된다.
이와 같이 본 발명의 오염수 무약품 처리시스템은 제1 내지 제3 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치로부터 강력한 압력으로 토출되는 나노버블에 의해 유입원수의 슬러지 및 기타 불순물이 수조 상부로 부상되고, 부상된 슬러지 등 불순물들은 슬러지 제거수단에 의해 이송되어 외부로 배출되어 정화된 유체만이 2차,3차의 다음 수조로 유입되어 최종 사용할 수 있게 되는 것으로, 처리된 유체는 슬러지의 나노버블 및 수산화 라디칼로 인하여 탁도 노약성 분해, 중금속 분해 등이 이루어지고 높은 용존산소와 음이온 등을 포함하게 되므로 생태계를 복원시키는데 큰 도움이 된다.
또한, 본 발명에 의해 처리된 유체는 살균력을 가지고 있어 재활용이 가능하며, 기존과 같이 응집 약품처리를 하지 않고 나노버블 및 수산화 라디칼을 통해 오염원을 제거하는 방식으로 응집제 폴리머 등이 하천 등으로 흘러들어가 2차 오염을 일으키는 것을 막을 수 있다. 아울러, 위와 같은 시스템 구성은 기존 하수종말처리장의 고액분리시스템의 가압 부상조의 가압탱크 및 가압콤프레셔가 필요없는 형식이므로 동력사용량이 50% 이상 절감되어 비용면에서 상당히 유리하다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
- 부호의 설명 -
P : 가압펌프
PM : 펌프모터 J : 조인트
100 : 급기부
110 : 유량조절게이지 120 : 급기관
200 : 유입관 210 : 개폐밸브
300 : 펌프
310 : 펌프하우징 311 : 내벽면
315 : 토출구 320 : 구동모터
330 : 회전블레이드 331 : 제1 경사부
333 : 제1 소경치 335 : 제1 대경치
337 : 제1 와류촉진부 340 : 고정블레이드
341 : 제2 경사부 343 : 제2 소경치
345 : 제2 대경치 347 : 제2 와류촉진부
349 : 고정볼트
360 : 모터 축(샤프트) 370 : 임펠러
380 : 챔버 381 : 입구
383 : 출구 385 : 연결관
400 : 유출관
410 : 개폐밸브 420 : 유출관
500: 격벽부
510 : 격벽체 520 : 소경부
530 : 대경부 540 : 공간부
600 : 재순환관 700 : 벤츄리관
800 : 토출관

Claims (7)

  1. 유체의 유입 및 유출이 가능한 펌프;
    상기 펌프의 일측에 연결되는 구동모터;
    상기 구동모터의 회전축에 장착되고, 대경치와 소경치로 구분되는 다수의 블레이드들의 적층 구조로 이루어진 회전블레이드;
    상기 펌프의 내벽면에 설치되고, 상기 회전블레이드의 대경치 및 소경치들에 대응하여 일정 거리를 두고 끼움 결합되는, 대경치 및 소경치로 구분되는 다수의 블레이드들의 적층 구조로 이루어진 고정블레이드;
    상기 구동모터의 회전축에 장착되고, 상기 회전블레이드 및 고정블레이드 이전의 펌프 초입부에 배치되는 복수의 임펠러;
    상기 임펠러의 회전으로 운반된 유체가 통과하도록 각각의 임펠러들 사이에 배치되는 복수의 챔버;
    상기 펌프의 유입측으로 공기, 산소 또는 오존 중 적어도 하나를 공급하는 급기부; 및
    상기 펌프의 유입측과 유출측을 연결하여 상기 유출측으로 토출되는 유체를 다시 유입측으로 재순환시키도록 구성된 재순환관을 포함하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 급기부는 상기 재순환관과 연결되고, 상기 급기관과 재순환관의 연결부분은 병목부와 확관부로 이루어진 벤츄리관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드는 이들 중 적어도 어느 일측의 블레이드 원주면이 경사진 구조를 갖되, 상기 회전블레이드의 각 블레이드 원주면 경사는 상기 회전블레이드의 회전방향에 대향하는 방향으로 형성되고, 상기 고정블레이드의 각 블레이드의 원주면 경사는 상기 회전블레이드의 원주면 경사에 대향하는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전블레이드 또는 고정블레이드, 또는 이들 모두의 블레이드 측면은 반경선에 대하여 경사지도록 형성된 와류촉진부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프의 유출측에는 토출유체의 압력변화를 유도하여 나노버블의 발생을 촉진시키기 위한 격벽부가 더 구비되고, 상기 격벽부는
    상기 유출측에 구비되는 격벽체와,
    상기 격벽체에 형성되는 다수의 소경부와,
    상기 소경부에 연결되고 확관된 대경부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 격벽부는 복수로 구성되고, 서로 이격되어 각 격벽부 사이에는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 이용한 오염수 무약품 처리시스템으로서,
    일정한 폭과 길이를 갖는 하나 이상의 수조가 일렬로 연결 또는 배열되고,
    상기 수조는 격벽으로 구획되어 각 격벽에 수조 내부의 처리수의 이동 또는 배출을 위한 유출공이 형성되고,
    상기 수조는 유입수 처리실과 처리수 저장실로 구획되고,
    상기 유입수 처리실과 처리수 저장실에는 상기 펌프의 유출측 및 유입측과 연결되는 처리수 이송관 및 처리수 회수관이 각각 투입되고,
    최전방 수조의 유입수 처리실에는 오염원수의 공급을 위한 원수유입구를 통해 급수관이 연결되고,
    상기 유입수 처리실과 상기 처리수 저장실은 이들 사이를 구획하는 벽면의 통공을 통해 상기 처리실에서 저장실로 처리수가 유동하도록 구성되고,
    상기 처리수 저장실의 유체의 적어도 일부가 상기 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치를 거쳐 상기 유입수 처리실로 공급되도록 구성되고,
    상기 유입수 처리실에는 상기 통공과 처리수 이송관의 끝단 사이의 소정 위치에 상기 나노버블이 충돌하는 차단판이 구비되고,
    상기 유입수 처리실 상부에는 오염원수 또는 유입수 속에 포함된 슬러지 또는 불순물을 걸러내는 복수의 이송판을 갖는 컨베이어 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 오염수 무약품 처리시스템.
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