KR101818996B1 - 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템 - Google Patents
마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블 발생기, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템이 제공된다. 제공된 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블 발생기, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템은 오존가스가 함유된 마이크로버블을 수용하기 위한 공간을 제공하는 용해조; 상기 용해조의 상단에 체결되며, 내측에 마이크로버블의 이동통로인 분사로가 마련되고, 상기 분사로의 하단에 수용홈이 마련된 노즐헤드; 상기 수용홈에 삽입, 연결되며, 마이크로 버블이 이동할 수 있는 다수의 배출공과 연결홀이 마련된 배기판; 상기 분사로에 삽입, 연결되며, 상단에 상기 분사로를 개폐하는 마감편이 마련되고, 상기 마감편이 하부에 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 단부에 고정너트가 체결된 노즐니들; 상기 배기판과 고정너트 사이에 개재되며, 상기 노즐니들이 분사로를 폐쇄할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성체 및 상기 용해조의 하부에 체결되며, 내면에 단면적이 변화하여 유입되는 유입수의 유속이 빨라지는 만곡부가 마련되고, 상기 만곡부의 최고점 부위에 오존가스가 주입되는 가스흡입구가 연결어 빠른 유속을 갖는 유입수에 오존가스를 공급하는 이젝터를 포함하는 마이크로 버블 발생기와 상기 마이크로 버블 발생기를 고도처리 시스템에 적용함으로써, 수처리 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 버블 발생기의 구조 개선을 통해 저농도 오존가스를 함유한 마이크로 버블이 회전하며 분출하여 처리수 내에서의 산화반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 함은 물론, 이러한 마이크로 버블 발생기를 이용하여 UV램프 표면에 침적된 오염물질을 제거하여 처리수의 살균이 효율적으로 구현될 수 있도록 한 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템에 관한 것이다.
환경관련기준의 점진적 강화에도 전국적으로 축산폐수, 생활오수, 산업폐수, 쓰레기 침출수 등과 같은 오, 폐수가 점차 늘어나고 있다. 그 일예로서, 한국의 연간 쓰레기 발생량은 약 2천만 톤에 달하고 있으며, 이로부터 발생하는 오, 폐수도 상당하여 김포매립지에서만 하루 3000톤의 침출수가 쏟아져 나오는 것으로 알려졌다.
이처럼 매일 같이 대량으로 쏟아져 나오는 산업폐기물, 음식물 쓰레기와 농축수산 폐기물은 오, 폐수로 인한 2차 환경오염, 즉 토양의 산성화(과농도의 염분으로 인한 토양의 황폐화)와 악취 등을 유발하므로 그 처리는 환경적으로도 중대한 문제로 대두되고 있다.
이들 오, 폐수를 정화하지 않고 그대로 방출하면, 각종 유기물, 미생물, 유독성 화합물 등으로 인해 부영양화 등이 발생하여 수생 생태계가 파괴될 뿐만 아니라 직, 간접적으로 인간에게도 심각한 피해를 주고 있다.
이에 따라 오, 폐수를 처리하는 방법에 관한 연구 개발이 끊임없이 이루어지고 있는 실정이다.
종래 전형적인 폐수처리 방법은 물리적 처리와, 생화학적 처리로 폐수로부터 오염물질을 처리하며, 통상 다음의 2단계 처리공정을 포함한다.
제1단계는 전처리이다. 전처리는 폐수 중에 포함된 상대적으로 큰 오염물을 균일한 크기의 구멍이 형성된 스크린으로 걸러내는 분리(screening)와, 물보다 무거운 오염물을 중력에 의해 분리하는 침강분리(sedimentation) 등의 처리를 적용하여 폐수 중에 포함된 오염물을 일차적으로 제거하는 것이다.
제2단계 처리에서는 응집제를 사용하여 현탁 부유물을 응집시킨 후 침강 또는 부상시키거나, 활성탄 등의 흡착제를 사용하여 흡착시키고, 살균제를 사용하여 병원균을 사멸시키는 등의 물리 화학적 단위 공정과, 유기물을 생물학적 처리법으로 제거하는데 그 메카니즘은 수착(sorption), 스트리핑, 생분해 등이며 유기질을 각종 미생물에 의해 분해될 때 이의 조작 조건으로 산소의 공급이 필수적이며 처리 효율이 산소의 전달효율과 직접적으로 연관된다.
이러한 수처리 과정에서 살균을 위해 UV램프가 적용되었으며, 2000년 중반까지 UV램프를 이용한 수처리 시설은 사용 기간 중 발생하는 오염물질(부착 생성되는 바이오 필름, 무기질 스케일)이 상기 UV램프를 구성하는 석영관 표면에 침적되어 자외선 투과력이 저하됨은 물론, 전체적으로 살균 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
상기 UV램프를 이용한 살균은 최근 하수처리 방류수를 UV로 살균하도록 법제화되면서 시장규모가 급격하게 신장되었다.
현재 자외선 소독시 사용되는 UV 살균처리방법은 자외선의 강한 살균력으로 바이러스에 대해 효과적으로 작용한다.
이렇게 수중에 사용되는 UV램프는 석영관으로 보호되는 이중관 형태이며, 상기 석영관은 자외선 투과율이 99% 이상의 효율을 갖는다.
그러나 UV램프를 이용한 살균은 수중에서 박테리아 균주와 무기물에 의해 석영관 표면에 오염물이 침적되기 시작하면서 자외선의 투과율은 점차 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 자외선 투과율을 유지하기 위해 석영관의 표면을 세척하는 기계장치를 개발하여 가동하거나, 약품 세정 등을 이용하여 석영관의 표면을 깨끗하게 유지하고자 하는 노력이 지속적으로 이루어졌다.
그러나 별도의 기계장치를 가동하는 경우 오작동에 의해 석영관과 UV램프의 파손 우려가 있으며, 약품 세정의 경우 방류수에 약품이 잔존하여 2차 오염사고를 유발하는 문제점이 있었다.
이에, 석영관의 표면을 깨끗하게 유지하기 위한 대안 마련이 시급한 실정이다. 석영관의 표면을 깨끗하게 유지하는 방법으로는 마이크로 버블을 이용하는 방법이 있다.
종래기술에 따른 마이크로 버블을 발생하는 장치의 하나로 대한민국 등록특허 제10-1146040호 "마이크로 버블 발생장치"는 버블생성실, 물유입구, 회전디스크 및 고정디스크로 구성된다.
그러나 종래 마이크로 버블 발생장치는 고압의 발생조건으로 에너지 소모량이 크며, 전체적인 장치의 구조와 설비가 복잡하여 높은 설치비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 마이크로 버블 발생기의 구조개선을 통해 저농도 오존가스를 함유한 마이크로 버블이 회전하며 분출되도록 함으로써, 오존가스가 함유된 마이크로 버블이 처리수와 원활하게 혼합하여 산화반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블 발생기, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템을 제공한다.
본 발명은 다른 목적은 수중에서 오존가스를 마이크로 버블 크기로 공급하여 UV램프를 통해 조사되는 UV에너지와 광학반응을 통해 석영관 표면에 침적된 오염물을 제거함은 물론, 이를 통해 UV램프의 자외선 투과력을 향상시킬 수 있도록 함으로써, UV램프를 이용한 살균 소독력을 향상시킬 수 있도록 한 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블 발생기, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 오존가스를 마이크로 버블 형태로 공급하여 수중에서 부상속도가 매우 느리게 진행되도록 함으로써, 주변의 오염물질과 직, 간접적인 산화반응이 원활하게 이루어져 2차 오염을 미연에 방지할 수 있도록 한 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블 발생기, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 오존가스를 함유한 마이크로 버블을 별도의 분배기를 통해 다수의 UV램프들 전체에 균일하게 공급될 수 있도록 함으로써, UV램프의 오염물질 제거 작용이 전체적으로 균일하게 이루어질 수 있도록 한 마이크로 버블 발생기 및 마이크로 버블 발생기, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 마이크로 버블 발생기는, 오존가스가 함유된 마이크로버블을 수용하기 위한 공간을 제공하는 용해조; 상기 용해조의 상단에 체결되며, 내측에 마이크로버블의 이동통로인 분사로가 마련되고, 상기 분사로의 하단에 수용홈이 마련된 노즐헤드; 상기 수용홈에 삽입, 연결되며, 마이크로 버블이 이동할 수 있는 크기를 갖는 다수의 배출공과 연결홀이 마련된 배기판; 상기 분사로에 삽입, 연결되며, 상단에 상기 분사로를 개폐하는 마감편이 마련되고, 상기 마감편이 하부에 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 단부에 고정너트가 체결된 노즐니들; 상기 배기판과 고정너트 사이에 개재되며, 상기 노즐니들이 분사로를 폐쇄할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성체 및 상기 용해조의 하부에 체결되며, 관 형상으로 내면에 단면적이 변화하여 유입되는 유입수의 유속이 빨라지는 만곡부가 마련되고, 상기 만곡부의 최고점 부위에 오존가스가 주입되는 가스흡입구가 연결되어 빠른 유속을 갖는 유입수에 오존가스를 공급하는 이젝터를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 배출공은, 노즐헤드부를 통해 분출하는 마이크로 버블이 회전하여 와류를 일으킬 수 있도록 상기 배출공이 마이크로 버블의 회전방향으로 기울어지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 배기판은, 사용자가 원하는 마이크로 버블의 크기에 따라 그에 맞는 크기의 배출공을 갖는 것으로 교체하여 사용할 수 있다.
본 발명의 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리시스템은, 처리수 순환을 위한 유입구와 유출구가 마련된 본체; 상기 본체 내에 다수가 배치되며, 상기 처리수 살균을 위한 자외선 파장을 조사하는 UV램프; 상기 본체에 인접하게 설치되며, 소정의 수압을 갖는 유입수를 공급하는 유입수공급유닛; 상기 본체에 인접하게 설치되며, 저농도 오존가스를 공급하는 오존발생유닛 및 상기 본체의 하부에 설치되며, 상기 유입수공급유닛과 오존발생유닛으로 부터 유입수와 오존가스를 공급받아 오존가스를 포함하는 마이크로 버블을 발생하는 마이크로 버블 발생기를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로 버블 발생기는, 오존가스가 함유된 마이크로버블을 수용하기 위한 공간을 제공하는 용해조; 상기 용해조의 상단에 체결되며, 내측에 마이크로버블의 이동통로인 분사로가 마련되고, 상기 분사로의 하단에 수용홈이 마련된 노즐헤드; 상기 수용홈에 삽입, 연결되며, 마이크로 버블이 이동할 수 있는 다수의 배출공과 연결홀이 마련된 배기판; 상기 분사로에 삽입, 연결되며, 상단에 상기 분사로를 개폐하는 마감편이 마련되고, 상기 마감편이 하부에 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 단부에 고정너트가 체결된 노즐니들; 상기 배기판과 고정너트 사이에 개재되며, 상기 노즐니들이 분사로 를 폐쇄할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성체 및 상기 용해조의 하부에 체결되며, 관 형상으로 내면에 단면적이 변화하여 유입되는 유입수의 유속이 빨라지는 만곡부가 마련되고, 상기 만곡부의 최고점 부위에 오존가스가 주입되는 가스흡입구가 연결되어 빠른 유속을 갖는 유입수에 오존가스를 공급하는 이젝터를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 배출공은, 노즐헤드부를 통해 분출하는 마이크로 버블이 회전하여 와류를 일으킬 수 있도록 상기 배출공이 마이크로 버블의 회전방향으로 기울어지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 배기판은, 사용자가 원하는 마이크로 버블의 크기에 따라 그에 맞는 크기의 배출공을 갖는 것으로 교체하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로 버블 발생기에는 마이크로 버블을 균일하게 나누어 분출하기 위한 분배기가 연결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분배기는, 일단이 폐쇄된 관 형상으로 개방된 단부에 마이크로 버블 발생기가 체결된 공급관 및 상기 공급관의 외면에 일정한 간격으로 서로 연통되게 결합된 다수의 분기관을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 마이크로 버블발생기의 구조 개선을 통해 오존가스가 함유된 마이크로 버블이 처리수와 원활하게 혼합하여 산화반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 함은 물론, 이를 통한 수처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 수처리 과정에서 UV램프에 의한 자외선 살균을 통해 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, UV램프의 자외선 투과력을 향상시켜 UV램프를 이용한 처리수의 살균 소독력을 향상시킬 수 있다.
또한, 오존가스를 마이크로 버블 형태로 공급하여 처리수 내에서의 원활한 산화반응을 구현할 수 있다.
또한, 마이크로 버블발생기에 별도의 분배기를 연결하여 다수의 UV램프들 전체에 균일하게 오존가스가 함유된 마이크로 버블을 분출할 수 있다.
또한, UV램프의 자외선과 저농도 공급오존의 직·간접 산화로 원활한 수처리 동작이 구현될 수 있도록 함은 물론, 잔존 오존을 최소화하여 오존 방류로 인한 2차 오염을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 요부단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 동작상태도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템을 나타낸 전체구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템의 동작상태도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템 중 마이크로 버블 발생기에 분배기가 연결된 상태를 나타낸 동작상태도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 요부단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 동작상태도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템을 나타낸 전체구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템의 동작상태도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템 중 마이크로 버블 발생기에 분배기가 연결된 상태를 나타낸 동작상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 마이크로 버블을 이용하는 고도산화처리 시스템이다.
상기 마이크로 버블은 초 극미한 거품으로 물과 공기를 격렬하게 회전시키는 과정에서 발생하며, 5㎛(마이크로미터, 혹은 미크론, 1㎛=0.001㎜) 이하의 눈으로 확인할 수 없는 초미세 기포로써, 일반 버블의 1/2,000 크기로 피부의 모공 25㎛ 이하의 미세한 공기 입자이다.
그리고, 저농도 오존 발생장치로부터 발생된 오존을 이젝터를 이용하여 마이크로버블 발생기에 공급하도록 하여 마이크로 버블이 오존을 함유하도록 한 특성을 갖는다.
이러한 마이크로 버블은 소멸할 때 나타나는 몇 가지 특징들이 있다. 즉, 상기 마이크로 버블은 소멸할 때 40KHz의 초음파를 발생하며, 140db의 높은 음압을 발생하고 4,000도 ~ 6,000도의 순간적인 고열 발생한다. 일반 기포는 물속에서 상승해 표면에서 파열하지만 마이크로 버블은 수중에서 작용하는 압력에 의해 축소되며 다양한 에너지를 발생시키며 소멸하는 것이다.
이와 같은 마이크로 버블은 "기체 용해 효과, 자기 가압효과 및 대전효과" 등의 물리적, 화학적 특성을 갖는다.
상기와 같은 마이크로 버블은 선회액체류식, 스테이트믹서식, 아젝터식, 밴추리식, 가압용해식, 초음파식, 전기분해식, 미세기공필터식 등 다양한 방식으로 생성된다.
이와 같은 다양한 방식의 마이크로 버블 발생장치는 기체가 혼합된 액체(공급수)를 공급받아 기체를 미세기포로 전환시켜 마이크로 버블을 생성하게 된다. 공급수가 미세기포로 전환되는 과정은 기포가 함유된 공급수가 미세관로를 통과하는 과정에서 분리 및 압축 작용이 발생하여 마이크로 버블이 생성된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 요부단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 나타낸 동작상태도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 마이크로 버블 발생기(100)는 관 형상의 용해조(110)와, 상기 용해조(110)의 상단에 체결된 노즐헤드(120)와, 상기 노즐헤드(120)의 내부에 삽입, 연결된 배기판(130)과, 상기 노즐헤드(120) 내에 삽입, 연결된 노즐니들(140)과, 상기 노즐니들(140) 외면에 연결된 탄성체(150) 및 상기 용해조(110)의 하단에 체결된 이젝터(160)를 포함하여 구성된다.
상기 용해조(110)는 오존가스를 함유한 마이크로 버블을 수용하기 위한 공간을 제공하는 구성수단이다.
상기 용해조(110)는 마이크로 버블의 원활한 이동을 위해 상, 하방으로 개구된 관 형상으로 이루어진다.
상기 노즐헤드(120)는 마이크로 버블이 분출할 수 있도록 통로 역할을 수행하는 구성수단이다. 상기 노즐헤드(120)는 상기 용해조(110)의 상단에 체결되며, 내측에 마이크로 버블이 이동하는 분사로(121)가 마련된다. 상기 분사로(121)는 그 하단에 상기 분사로(121)와 연통을 이루는 수용홈(123)이 마련된다.
상기 배기판(130)은 사용자가 원하는 크기의 마이크로 버블 만을 배출할 수 있도록 걸음망 역할을 수행하는 구성수단이다.
본 발명에서는 상기 배기판(130)의 교체사용을 통해 상기 분사로(121)를 통해 분출되는 마이크로 버블의 크기를 사용자가 용이하게 조절할 수 있도록 한다.
상기 배기판(130)은 판상체의 형상으로 상기 수용홈(123)에 삽입, 연결되며, 그 내측 중심부위에 연결홀(133)이 형성되고, 상기 연결홀(133)의 인접한 외측에 마이크로 버블이 통과하는 다수의 배출공(131)들이 형성된다.
또한, 상기 배출공(131)은 소정각도 기울어지게 형성되며, 상기 배출공(131)의 기울어진 방향은 상기 마이크로 버블의 회전방향과 동일한 방향으로 기울어진다.
이에, 상기 노즐헤드(120)를 통해 분출하는 마이크로 버블은 배출공(131)의 기울어진 각도와 방향을 따라 회전하여 와류를 발생한다.
상기 노즐니들(140)은 상기 분사로(121)의 개폐기능을 수행하는 구성수단이다.
상기 노즐니들(140)은 상기 분사로(121)에 삽입, 연결되며, 상단에 마감편(141)이 마련되고, 상기 마감편(141)의 하부에 가이드바(143)가 형성되며, 상기 가이드바(143)의 단부에 고정너트(145)가 체결된다.
상기 마감편(141)은 상기 분사로(121)의 상단과 맞닿아 분사로(121)를 개폐하며, 상기 가이드바(143)는 상기 배기판(130)의 연결홀(133)을 통해 용해조(110) 내부로 돌출되며, 그 돌출된 단부에 상기 고정너트(145)가 체결된다.
상기 탄성체(150)는 상기 노즐니들(140)을 통해 상기 분사로(121)를 폐쇄하기 위한 탄성력을 제공하는 구성수단이다.
상기 탄성체(150)는 상기 배기판(130)과 고정너트(145) 사이에 개재되어 상기 노즐니들(140)의 마감편(141)을 분사로(121)의 상단 측으로 당기는 탄성력을 제공한다.
이에, 상기 노즐니들(140)은 상기 탄성체(150)의 탄성력에 의해 용해조(110) 내부로 돌출되며, 그 과정에서 상기 마감편(141)은 상기 분사로(121) 상단을 폐쇄한다.
이렇게 폐쇄된 분사로(121)는 상기 배기판(130)의 배출공(131)을 통해 분출하는 마이크로 버블의 압력에 의해 개방된다.
한편, 상기 이젝터(160)는 소정의 압력을 갖는 유입수와 저농도의 오존가스를 공급받아 이들의 분리 및 압축 작용을 통해 마이크로 버블을 생성하는 역할을 수행하는 구성수단이다.
상기 이젝터(160)는 상기 용해조(110)의 하부에 체결되어 상, 하로 개방된 관 형상으로, 내면에 단면적이 변화하여 유입수의 유속이 빨라지는 만곡부(161)가 마련되고, 상기 만곡부(161)의 최고점 부위에 가스흡입구(163)가 연결된다.
상기 이젝터(160) 내부는 유입수가 유입되는 입구측은 단면적이 넓고, 유입수가 이젝터(160) 내부로 진입할수록 상기 만곡부(161)에 의해 단면적이 좁아지며, 상기 만곡부(161)를 지나면 점차적으로 단면적이 넓어지는 구조를 갖는다.
이에, 도 4를 참조하면, 상기 이젝터(160)로 공급되는 유입수는 상기 이젝터(160)의 입구측에서는 단면적이 넓어 유입수의 유속에 변화가 없으며, 이렇게 유입된 유입수가 만곡부(161)를 통과하는 과정에서 단면적이 작아져 빠른 유속을 갖게 된다. 그 과정에서 상기 가스흡입구(163)를 통해 저농도의 오존가스가 공급된다.
이에, 유입수가 마이크로 버블로 전환되는 과정은 빠른 유속으로 만곡부(161)를 통과하는 유입수에 오존가스를 공급하면서 구현된다.
즉, 산소, 오존 등 기체가 수중에 용해하는 경우 베르누이법칙 PV = P'V'에 따라 압력에 비례하여 기체의 용해량도 증가한다.
본 발명의 마이크로 버블 발생기(100)는 가압 용해 방식의 특성을 이용한 것으로, 고압으로 충분한 양의 오존가스를 가스흡입구(163)를 통해 공급하여 유입수에 용해시킨 후 감압하여 용해한 오존가스의 과포화 조건을 만든다.
이렇게 과잉 용해한 오존가스는 불안정한 상태가 되고, 과포화 오존가스 분자는 유입수로부터 탈기하려는 경향이 있다. 이러한 유입수는 용해조(110) 내부로 유입되며, 상기 용해조(110) 내에서 충분한 압력을 갖게 되어 마이크로 버블이 발생하는 것이다.
이렇게 발생한 마이크로 버블은 이송라인(배출공(131), 분사로(121))을 따라 이동하며, 그 과정에서 소정각도 기울어진 배출공(131)을 따라 이동하며, 상기 배출공(131)의 기울어진 각도로 인해 배출공(131)을 통과한 마이크로 버블은 회전하여 와류가 발생하며, 상기 마감편(141)과 충돌, 분산하여 상기 노즐헤드(120)의 외부로 회전하여 와류가 진행되는 상태로 분출한다.
이에, 상기와 같은 결합구성으로 이루어진 마이크로 버블 발생기는 오존가스를 함유한 마이크로 버블이 회전하며 분출되도록 함으로써, 처리수 내에서의 산화반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 함은 물론, UV램프의 석영관 표면에 침적된 오염물을 제거하여 UV램프의 자외선 투과력을 향상 및 UV램프를 이용한 살균 소독력을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템을 나타낸 전체구성도이다.
도 5를 통해 설명되는 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)은 상술한 마이크로 버블 발생기(100)가 적용된 기술이다.
이에, 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)을 설명함에 있어 상술한 마이크로 버블 발생기(100)의 구체적인 기술내용은 생략하기로 한다.
또한, 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)을 설명함에 있어 필요한 마이크로 버블 발생기(100)의 구성명칭 및 참조번호는 상술한 내용과 동일하여 동일한 구성명칭 및 참조번호를 사용한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)은 본체(210), 상기 본체(210) 내에 다수가 배치된 UV램프(220), 상기 본체(210)에 인접하게 설치된 유입수공급유닛(230), 상기 본체(210)에 인접하게 설치된 오존발생유닛(240) 및 상기 본체(210)의 하부에 설치된 마이크로 버블 발생기(도1 내지 4참조)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(210)는 처리수가 저수되는 함체의 형상으로 그 상부에 처리수가 유입되는 유입구(211)와 처리수가 배수되는 유출구(213)가 마련된다. 이에, 상기 본체(210)는 상기 유입구(211)와 유출구(213)를 통해 처리수가 순환한다.
한편, 상기 UV램프(220)는 처리수에 함유된 각종 바이러스를 살균처리하기 위한 역할을 수행한다.
상기 UV램프(220)는 석영관에 의해 감싸진 이중관 형태로, 상기 본체(210) 내에 다수가 배치되며, 상기 처리수에 바이러스 살균을 위한 자외선 파장을 조사한다.
한편, 상기 유입수공급유닛(230)은 상기 마이크로 버블 발생기(100)에 소정의 수압을 갖는 유입수를 공급하기 위한 역할을 수행하는 구성수단이다.
상기 유입수공급유닛(230)은 상기 본체(210)에 인접하게 설치된다. 이때, 상기 유입수공급유닛(230)은 유체를 소정의 압력으로 이송하는 수단이면 어떠한 것이든 적용 가능하며, 본 발명에서는 펌프가 적용된다.
한편, 상기 오존발생유닛(240)은 상기 마이크로 버블 발생기(100)에 저농도 오존가스를 공급하기 위한 역할을 수행하는 구성수단이다.
상기 오존발생유닛(240)은 상기 본체(210)에 인접하게 설치된다. 이때, 상기 오존발생유닛(240)은 오존 발생 및 공급을 위한 일반적으로 공지된 기술로 이에 대해 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 마이크로 버블발생기(100)는 상기 본체(210)의 하부에 설치되며, 상기 유입수공급유닛(230)과 오존발생유닛(240)으로 부터 유입수와 오존가스를 공급받아 오존가스를 함유한 마이크로 버블을 회전하여 와류하는 상태로 상기 본체(210) 내부로 공급한다.
여기서, 상기 마이크로 버블발생기(100)의 구조 및 동작관계는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용과 동일한 구조 및 동일한 동작관계를 나타낸다. 이에 본 발명의 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리시스템(200)에서는 마이크로 버블 발생기(100)에 대한 구체적인 기술설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템의 동작상태도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)을 구성하는 마이크로 버블 발생기(100)의 이젝터(160) 하단에는 유입수공급유닛(230)이 배관을 통해 연결되며, 마이크로 버블 발생기(100)의 가스흡입구(163)에는 오존발생유닛(240)이 배관을 통해 연결된다.
이에, 상기 마이크로 버블 발생기(100)에 유입수와 저농도 오존가스가 공급되면, 상기 마이크로 버블 발생기는 회전하여 와류하는 오존가스가 함유된 마이크로 버블을 상기 UV램프(220) 측으로 분출한다.
상기 UV램프(220) 측으로 오존가스가 함유된 마이크로 버블이 회전하여 와류하는 상태로 공급하면, 오존가스가 함유된 마이크로 버블이 처리수와 원활하게 혼합됨은 물론, 오존가스의 부상속도가 매우 느리게 진행되어 주변의 오염물질과 직, 간접적인 산화반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
또한, UV램프를 통해 조사되는 UV에너지와 광학반응을 통해 석영관 표면에 침적된 오염물을 제거함은 물론, 이를 통해 UV램프의 자외선 투과력을 향상시킬 수 있도록 함으로써, UV램프를 이용한 살균 소독력을 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 마이크로 버블 발생기(100)를 통해 분출된 마이크로 버블은 별도의 분배기(250;도7 참조)를 통해 상기 UV램프(220)들 전체에 균일하게 마이크로 버블이 공급될 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템 중 마이크로 버블 발생기에 분배기가 연결된 상태를 나타낸 동작상태도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)을 구성하는 마이크로 버블 발생기(100)에 별도의 분배기(250)가 연결된다.
이때, 상기 분배기(250)는 공급관(251)과 다수의 분기관(253)을 포함하여 구성된다.
상기 공급관(251)은 그 일단이 폐쇄되고, 타단이 개방된 관형상으로 개방된 단부에 상기 마이크로 버블 발생기(100)가 체결된다.
상기 분기관(253)은 상기 공급관(251)의 외면에 일정한 간격으로 연결된다. 이때, 상기 공급관(251)과 분기관(253)은 서로 연통된 결합구조를 갖는다.
이에, 본 발명의 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)은 상기 마이크로 버블 발생기(100)를 통해 발생한 마이크로 버블이 상기 공급관(251)으로 유입되며, 상기 공급관(251)으로 유입된 마이크로 버블은 분기관(253)을 통해 상기 UV램프(220)들 전체에 균일하게 분배하여 공급한다.
따라서, 본 발명의 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)은 마이크로 버블 발생기(100)에 분배기(250)를 연결하여 사용함으로써, 다수의 UV램프(220)들 전체에 균일하게 마이크로 버블이 공급될 수 있도록 함으로써, 이들을 감싸는 석영관 표면에 침적된 오염물질 제거 작용이 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명의 마이크로 버블 발생기를 이용한 고도처리 시스템(200)은 정수처리장, 하수처리장, 공업용수, 제약회사, 식용어류 양식장, 관상어 양식장, 식품 가공 기업, 학교, 아파트 물 탱크 및 수영자 등의 물놀이 시설 등에 광범위하게 이용될 수 있다.
100 : 마이크로 버블 발생기 110 : 용해조
120 : 노즐헤드 130 : 배기판
140 : 노즐니들 150 : 탄성체
160 : 이젝터 200 : 고도처리시스템
210 : 본체 220 : UV램프
230 : 유입수공급유닛 240 : 오존발생유닛
250 : 분배기 253 : 분기관
120 : 노즐헤드 130 : 배기판
140 : 노즐니들 150 : 탄성체
160 : 이젝터 200 : 고도처리시스템
210 : 본체 220 : UV램프
230 : 유입수공급유닛 240 : 오존발생유닛
250 : 분배기 253 : 분기관
Claims (9)
- 오존가스가 함유된 마이크로버블을 수용하기 위한 공간을 제공하는 용해조;
상기 용해조의 상단에 체결되며, 내측에 마이크로버블의 이동통로인 분사로가 마련되고, 상기 분사로의 하단에 수용홈이 마련된 노즐헤드;
상기 수용홈에 삽입, 연결되며, 마이크로 버블이 이동할 수 있는 다수의 배출공과 중양에는 연결홀이 마련된 배기판;
상기 분사로에 삽입, 연결되며, 상단에 상기 분사로를 개폐하는 마감편이 마련되고, 상기 마감편이 하부에 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 단부에 고정너트가 체결된 노즐니들;
상기 배기판과 고정너트 사이에 개재되며, 상기 노즐니들이 분사로를 폐쇄할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성체; 및
상기 용해조의 하부에 체결되며, 관 형상으로 내면에 단면적이 변화하여 유입되는 유입수의 유속이 빨라지는 만곡부가 마련되고, 상기 만곡부의 최고점 부위에 오존가스가 주입되는 가스흡입구가 연결되어 빠른 유속을 갖는 유입수에 오존가스를 공급하는 이젝터를 포함하는 마이크로 버블 발생기. - 제1항에 있어서,
상기 배출공은,
노즐헤드부를 통해 분출하는 마이크로 버블이 회전하여 와류를 일으킬 수 있도록 상기 배출공이 마이크로 버블의 회전방향으로 기울어지게 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생기. - 제2항에 있어서,
상기 배기판은,
사용자가 원하는 마이크로 버블의 크기에 따라 그에 맞는 크기의 배출공을 갖는 것으로 교체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생기. - 처리수 순환을 위한 유입구와 유출구가 마련된 본체;
상기 본체 내에 다수가 배치되며, 상기 처리수 살균을 위한 자외선 파장을 조사하는 UV램프;
상기 본체에 인접하게 설치되며, 소정의 수압을 갖는 유입수를 공급하는 유입수공급유닛;
상기 본체에 인접하게 설치되며, 저농도 오존가스를 공급하는 오존발생유닛 및
상기 본체의 하부에 설치되며, 상기 유입수공급유닛과 오존발생유닛으로 부터 유입수와 오존가스를 공급받아 오존가스를 포함하는 마이크로 버블을 발생하는 마이크로 버블 발생기를 포함하는 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템에 있어서,
상기 마이크로 버블 발생기는,
오존가스가 함유된 마이크로버블을 수용하기 위한 공간을 제공하는 용해조;
상기 용해조의 상단에 체결되며, 내측에 마이크로버블의 이동통로인 분사로가 마련되고, 상기 분사로의 하단에 수용홈이 마련된 노즐헤드;
상기 수용홈에 삽입, 연결되며, 마이크로 버블이 이동할 수 있는 다수의 배출공과 중앙에 연결홀이 마련된 배기판;
상기 분사로에 삽입, 연결되며, 상단에 상기 분사로를 개폐하는 마감편이 마련되고, 상기 마감편이 하부에 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 단부에 고정너트가 체결된 노즐니들;
상기 배기판과 고정너트 사이에 개재되며, 상기 노즐니들이 분사로를 폐쇄할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성체; 및
상기 용해조의 하부에 체결되며, 관 형상으로 내면에 단면적이 변화하여 유입되는 유입수의 유속이 빨라지는 만곡부가 마련되고, 상기 만곡부의 최고점 부위에 오존가스가 주입되는 가스흡입구가 연결되어 빠른 유속을 갖는 유입수에 오존가스를 공급하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템. - 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 배출공은,
노즐헤드부를 통해 분출하는 마이크로 버블이 회전하여 와류를 일으킬 수 있도록 상기 배출공이 마이크로 버블의 회전방향으로 기울어지게 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 배기판은,
사용자가 원하는 마이크로 버블의 크기에 따라 그에 맞는 크기의 배출공을 갖는 것으로 교체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 마이크로 버블 발생기에는 마이크로 버블을 균일하게 나누어 분출하기 위한 분배기가 연결된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 분배기는,
일단이 폐쇄된 관 형상으로 개방된 단부에 마이크로 버블 발생기가 체결된 공급관 및
상기 공급관의 외면에 일정한 간격으로 서로 연통되게 결합된 다수의 분기관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블, 저농도 오존과 자외선램프를 이용한 고도처리 시스템.
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