KR102538468B1 - 수처리시스템용 오존 믹싱 장치 - Google Patents

수처리시스템용 오존 믹싱 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수처리시스템용 오존 믹싱 장치에 관한 것으로, 일부 처리수에 오존가스를 혼합하여 오존 고농도의 1차 기액혼합수를 생성하고, 이 1차 기액혼합수를 처리수에 흐름 역방향으로 주입하여 난류와 더불어 혼합되도록 하여 2차 기액혼합수를 생성하도록 이루어진 오존처리부;와, 오존처리부에서 반응조에 유입된 2차 기액혼합수가 일정 시간 동안 최대 이동거리를 유동하면서 오존 처리되도록 이루어진 오존반응부;를 포함하여 이루어짐으로써, 오존과 처리수의 접촉효율이 극대화됨은 물론, 오존 처리 역시 극대화되도록 된 것이다.

Description

수처리시스템용 오존 믹싱 장치{Ozone mixing device of water treatment system}
본 발명은 오존 믹싱 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유동하는 처리수에 역방향으로 오존가스가 주입되어 오폐수와 오존의 접촉효율이 극대화되도록 한 수처리시스템용 오존 믹싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하수 및 오수처리장으로 유입되는 처리수에 포함된 오염물질 중 세균을 소독 및 살균하기 위해 화학약품, 염소, 오존, 자외선 등을 이용하고 있다.
여기서, 오존(O3)은 대기 중에 0.1ppm이상 존재하는 경우 인체에 유해하나, 역시 살균 및 탈취와 유기물 제거 효과를 가지는 것으로 알려져 이를 이용한 정화조 및 수처리 장치, 그리고 축사 등의 탈취 장치 등에 많이 사용되고 있다.
이러한 오존을 처리수에 충분히 접촉시켜야 하고, 이를 위한 오존접촉방식으로는 미세기공 산기관, 기계 교반식, 원심력 터빈식, 가압 인젝터, 벤튜리 이젝터, 정지형 혼합기, 스프레이 충전탑 등이 있다.
특히, 가압 인젝터 방식(Positive Pressure Injector)은 처리수와 오존을 가압상태에서 용해시키는 것으로, 가압부상법에 사용된 기술을 오존처리에 응용하는 방식이다. 이때, 처리수와 오존가스의 기액혼합은 오존도입부의 난류구역에서 일어나고, 기액혼합수는 반응조로 보내져 충분한 압력과 용해시간을 갖게 된다. 이 접촉방식의 목적은 최소의 오존주입율로 최대의 용존오존 효과를 얻기 때문에 살균목적에 많이 사용되고 있고, 현재는 오존수 제조에 많이 사용되는 방식이다.
이 가압 인젝터 방식의 특징으로는 오존용해율이 높아 오존수 제조에 사용되고, 처리수의 가압이 필요하고 오존 공급라인의 역류방지 대책이 요구되며, 다단가압식의 오존가스의 압력이 처리수의 압력보다 커야 하는 등이 있다. 장점으로는 용존오존량을 높일 수 있어 살균효과가 높고, 소형으로 제작될 수 있다.
이러한 가압 인젝터 방식을 적용한 최적의 장치에 대한 다양한 연구가 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0463401호(2004.12.23 공고) 대한민국 등록특허 제10-1595991호(2016.12.22 공고)
상기된 요구에 부합하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 일부 분기된 처리수에 고농도로 오존가스가 주입되고, 이 고농도의 오존혼합수가 일방향으로 유동하는 처리수공급라인의 처리수에 흐름 역방향으로 주입되어 혼합됨으로써, 오존과 처리수의 접촉효율이 극대화되도록 한 수처리시스템용 오존 믹싱 장치에 관한 것이다.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수처리시스템용 오존 믹싱 장치는 처리수에 오존가스를 주입하여 오존 처리하는 수처리시스템에서, 처리수와 오존가스를 혼합하는 오존처리부를 포함할 수 있다.
이 오존처리부는 처리수가 유입되는 유입라인; 유압라인으로부터 처리수가 유입되도록 설치된 믹서; 유입라인에 일단이 연결되어 유입라인 내의 처리수 중 일부 처리수가 유입되도록 배치되고, 유입된 일부 처리수를 유동시키도록 설치된 펌프를 구비한 분기라인; 분기라인로부터 일부 처리수가 유입되도록 설치된 인젝터; 인젝터에 오존가스발생기에서 발생한 오존가스를 공급하도록 설치된 오존가스공급라인; 공급라인의 중간에 설치된 워터트랩; 인젝터에서 일부 처리수와 오존가스가 혼합된 1차 기액혼합수가 유입되고, 1차 기액혼합수를 믹서에 주입하도록 설치된 주입라인;과, 유입라인을 통해 유입된 대부분의 처리수와 1차 기액혼합수가 믹서에서 혼합되어 2차 기액혼합수가 생성되고, 이 2차 기액혼합수를 믹서에서 배출하도록 설치된 중간라인;을 구비할 수 있다.
여기서, 주입라인의 1차 기액혼합수는 유입라인에서 믹서로 유입된 처리수의 유동 방향에 대해 역방향으로 주입되어 와류를 생성하면서 처리수와 혼합될 수 있다.
또한, 오존가스공급라인은 인젝터에서 역류하는 일부 처리수를 차단하도록 설치된 역류체크밸브와, 역류체크밸브를 지나 역류하는 일부 처리수를 방출하도록 설치된 워터트랩을 구비할 수 있다.
또한, 분기라인은 하방으로 배치되어 인젝터에 연결된 마지막 구간(A1)과, 이 마지막 구간에 설치된 제1압력계를 구비할 수 있다.
또한, 주입라인은 인젝터의 1차 기액혼합수를 믹서에 공급하기 위해 개방하도록 설치된 주입밸브, 인젝터에서 주입밸브까지이 사이 구간과, 이 사이 구간(A2)에 설치된 제2압력계를 구비할 수 있다.
또한, 오존가스공급라인은 오존가스발생기에서 유동한 오존가스를 안내하도록 하방으로 배치된 제1구간과, 상방으로 배치되어 오존가스를 인젝터로 공급하도록 배치된 제2구간를 구비할 수 있다. 또, 제1구간과 제2구간가 'U'자 형상으로 설치되고, 제2구간와 인젝터 사이에 역류체크밸브가 설치될 수 있다.
또한, 워터트랩은 제1구간의 하단에 연결된 워터트랩라인을 구비할 수 있다.
또한, 인젝터에는 일부 처리수가 유입되는 양은 오존가스 유입량 보다 1,8~2.2배 또는 평균 2배일 수 있다.
또한, 펌프의 최대 용량은 2.8~3.2bar 또는 3bar일 수 있다.
또한, 마지막 구간의 높이는 580~620mm, 또는 600mm이고, 제1압력계에서 측정된 압력은 2.8~3.2bar 또는 평균 3bar일 수 있다.
또한, 사이 구간의 높이는 580~620mm, 또는 600mm이고, 제2압력계에서 측정된 압력은 0.8~1.2bar 또는 평균 1bar이며일 수 있다.
또한, 제1구간의 높이는 역류한 일부 처리수가 제1구간을 침범하면 워터트랩으로 하방 배출되면서 제1구간의 범람을 방지하는 480~520mm, 또는 500mm일 수 있다.
또한, 워터트랩라인의 높이는 950~1,050mm, 또는 1,000mm일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 오존 믹싱 장치는 오존처리부의 중간라인에서 2차 기액혼합수가 유입되는 오존반응부를 더 포함할 수 있다.
이 오존반응부는 중간라인과 연결되어 2차 기액혼합수가 유입되어 오존 반응이 발생하는 반응조; 반응조의 마루에 배치된 에어벤트와 연결된 배기라인; 배기라인를 통해 배기된 잉여오존가스를 제거하도록 설치된 잉여오존가스제거기; 반응조에서 오존 처리된 2차 기액혼합수를 배출하도록 설치된 배수라인; 배수라인에서 오존 처리된 2차 기액혼합수의 일부를 추출하도록 설치된 샘플수라인;과, 샘플수라인 내의 오존 처리된 2차 기액혼합수의 오존량을 측정하도록 설치된 오존센서를 구비할 수 있다.
또한, 오존센서의 측정값을 토대로 오존가스발생기에서 발생하는 오존가스량이 조절되거나, 마지막 구간 및 사이 구간의 압력이 조절되거나, 반응조에서 머무르는 시간이 조정되는 등의 제어가 이루어질 수 있다.
여기서, 저장조 내부에 위치한 배수라인의 일단은 저장조의 마루 근처에 위치되고, 하부에서 상부로 이동하면서 오존 처리된 2차 기액혼합수가 배수라인에 유입되어 배출될 수 있다.
또한, 저장조 내부에 바닥에서 마루 근처까지 격벽이 세워지고, 저장조의 하부이면서 격벽으로 구분된 일측 공간에는 중간라인이 연결되며, 타측 공간에는 배수라인이 설치되고, 중간라인을 통해 유입된 2차 기액혼합수가 격벽을 넘어 유동하면서 오존 처리된 2차 기액혼합수가 배수라인을 통해 배출될 수 있다.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 일부 분기된 처리수에 오존가스가 주입되어 1차 기액혼합수가 생성되고, 이 고농도의 1차 기액혼합수가 믹서에 주입되어 처리수와 혼합됨으로써, 처리수에 오존가스를 직접 주입하는 방식보다 더 많은 오존이 용해될 수 있는 효과가 있다.
또한, 1차 기액혼ㅎ바수가 믹서에서 일방향으로 유동하는 처리수에 역방향으로 주입되어 난류를 생성시키면서 혼합됨으로써, 오존과 처리수의 접촉효율이 극대화되고, 운전에너지의 손실을 현저히 줄이고, 경제성을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고 반응조의 내부 마루 근처에 배수라인(L7)의 일단이 배치되거나, 반응조 내부에 격벽이 마루 근처까지 세워지는 등의 다양한 구조를 통해 반응조 내부에서의 오존 반응 극대화를 유도할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수처리시스템용 오존 믹싱 장치가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 믹싱부가 도시된 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 잉여오존처리부가 도시된 확대도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5는 잉여오존처리부의 다른 실시 예가 도시된 확대도이다.
도 6은 도 5의 B-B선 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 또한, 다양한 실시 예에서 언급된 구성들 중 각 실시 예에서 상호 유사한 구성 및 관련 구성은 대체 또는 교체되거나 추가될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
<구성>
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수처리시스템용 오존 믹싱 장치는 도 1에서 보듯이, 오존처리부(100)와 오존반응부(200)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 오존처리부(100)는 처리수에 오존가스를 주입하여 혼합되도록 구성될 수 있다. 자세히 설명하자면, 도 1 및 도 2에서 보듯이, 처리수공급라인(L1), 믹서(110), 중간라인(L2), 분기라인(L3), 펌프(120), 인젝터(130), 주입라인(L4), 오존가스발생기(140), 오존가스공급라인(L5)과, 워터트랩(150)을 구비할 수 있다.
여기서, 처리수공급라인(L1)은 처리수가 유입되는 라인이다. 이 처리수공급라인(L1)의 일단은 처리수가 유입되도록 처리수 저장조에 연결될 수 있다. 또, 처리수공급라인(L1)의 타단에는 믹서(110)가 설치될 수 있다. 이 처리수공급라인(L1)에는 처리수의 일부를 추출하기 위한 분기라인(L3)이 설치될 수 있다.
또한, 믹서(110)는 처리수공급라인(L1)을 통해 유입된 처리수와, 일부 추출된 처리수와 오존이 혼합된 1차 기액혼합수가 혼합되도록 설치될 수 있다. 이때, 처리수가 일방향으로 유동하면 1차 기액혼합수는 역방향으로 유동함으로써, 와류가 발생하면서 혼합된 2차 기액혼합수가 중간라인(L2)을 통해 배출될 수 있다. 이처럼 오존과 1차 기액혼합수가 믹서(110) 내부에서 와류에 의해 혼합 효율이 극대화되어 혼합될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 중간라인(L2)은 믹서(110)에서 혼합된 2차 기액혼합수를 오존반응부(200)로 안내하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 중간라인(L2)의 일단은 믹서(110)에 연결되고, 타단은 오존반응부(200)의 반응조(210)에 연결될 수 있다.
또한, 분기라인(L3)은 처리수공급라인(L1)에서 유동하는 처리수 중 일부 추출하여 인젝터(130)로 안내하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 분기라인(L3)의 일단은 처리수공급라인(L1)에 연결되고, 타단은 인젝터(130)에 연결될 수 있다. 이 분기라인(L3)에는 처리수공급라인(L1)의 처리수가 유입되도록 개방을 위한 공급밸브(V1)가 설치될 수 있다. 또, 분기라인(L3)에는 유입된 일부 처리수를 인젝터(130)까지 보내기 위한 펌프(120)가 설치될 수 있다.
여기서, 분기라인(L3)은 다굴절 형태로 배치되면서 하방의 마지막 구간(A1)이 인젝터(130)의 상부에 연결되도록 배치될 수 있다. 이외에, 마지막 구간(A1)은 하방 경사지게 또는 수평으로 배치될 수도 있다. 또, 분기라인(L3)의 마지막 구간(A1)에는 처리수의 공급 압력을 측정하기 위한 제1압력계(P1)가 설치될 수 있다.
또한, 펌프(120)는 분기라인(L3)에 설치되고, 이 분기라인(L3)에 유입된 일부 처리수를 인젝터(130)까지 보내도록 작동될 수 있다. 이때, 펌프(120)는 일부 처리수가 일정 압력으로 공급되도록 하고, 이 압력은 제1압력계(P1)에서 측정될 수 있다.
또한, 인젝터(130)는 분기라인(L3)과 주입라인(L4)을 연결하여 장착되고, 오존가스공급라인(L5)이 연결되도록 설치될 수 있다. 따라서, 인젝터(130)에서는 분기라인(L3)에서 유입된 일부 처리수와, 오존가스공급라인(L5)에서 유입된 오존가스가 혼합되고, 이 혼합으로 만들어진 1차 기액혼합수가 주입라인(L4)으로 유동될 수 있다.
또한, 주입라인(L4)은 인젝터(130)에서 유입된 1차 기액혼합수를 믹서(110)에 주입하도록 설치될 수 있다. 이를 위해, 주입라인(L4)의 일단은 인젝터(130)의 하부에 연결되고, 타단은 믹서(110) 내부에 위치될 수 있다. 여기서, 주입라인(L4)의 타단은 믹서(110) 내부에서 처리수공급라인(L1)에서 중간라인(L2)을 향해 일방향으로 유동하는 처리수에 역방향으로 1차 기액혼합수를 주입하도록 설치될 수 있다. 또, 주입라인(L4)에는 기액혼합수의 배출을 위한 개폐용 주입밸브(V2)가 설치될 수 있다. 이때, 주입라인(L4)에는 인젝터(130)와 주입밸브(V2) 사이의 사이 구간(A2)에는 기액혼합수의 유동 압력을 측정하기 위한 제2압력계(P2)가 설치될 수 있다.
또한, 오존가스발생기(140)는 오존가스를 발생시키는 기기이다. 이 오존가스발생기(140)에는 오존가스를 인젝터(130)까지 안내하기 위한 오존가스공급라인(L5)이 설치될 수 있다.
또한, 오존가스공급라인(L5)은 오존가스발생기(140)에서 인젝터(130)까지 오존가스를 안내하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 오존가스공급라인(L5)의 일단은 오존가스발생기(140)에 연결되고, 타단은 인젝터(130)에 연결될 수 있다. 이 오존가스공급라인(L5)은 인젝터(130)에서 만약에 처리수가 역류할 경우를 대비하여 오존가스공급라인(L5)을 폐쇄하도록 역류체크밸브(V3)가 설치될 수 있다. 또, 역류체크밸브(V3)는 제2구간(A4) 또는, 제2구간(A4)에서 인젝터(130)까지의 구간에 설치될 수 있다. 그리고 오존가스공급라인(L5)은 오존가스의 공급량을 조절하도록 오존가스량조절밸브(V4)가 설치될 수 있다. 이때, 오존가스량조절밸브(V4)는 제2구간(A4)이면서 역류체크밸브(V3)보다 제1구간(A3)에 가깝게 설치될 수 있다.
이러한, 오존가스공급라인(L5)은 오존가스발생기(140)로부터 공급된 오존가스가 하방으로 유동하도록 상에서 하로 배치된 제1구간(A3)과, 오존가스가 다시 상방으로 유동하도록 하에서 상으로 배치된 제2구간(A4)을 구비하여 대략 'U'자 형상의 구간을 구비할 수 있다. 이 'U'자 형상은 자세하게는 일례로 도 2에서처럼, 오존가스발생기(140)에서 나온 오존가스가 제1구간(A3)까지 좌우방향으로 배치되고, 제1구간(A3)에서 상하방향으로 배치되며, 제1구간(A3)에서 제2구간(A4) 사이에서 좌우방향으로 배치되며, 제2구간(A4)에서 상하 방향으로 배치되고, 제2구감(A4)에서 인젝터(130)까지 좌우 방향으로 배치되도록 설치될 수 있다.
그리고 오존가스발생기(140)에서 가까운 제1구간(A3)의 높이는 인젝터(130)에서 가까운 제2구간(A4)의 높이보다 더 높을 수 있다. 이때, 제1구간(A3)의 높이는 인젝터(130)에서 처리수가 역류할 경우 1차 역류 차단이 역류체크밸브(V3)에서 수행되지만 역류체크밸브(V3)가 고장난 경우, 제1구간(A3)에 접어든 처리수가 하방 워터트랩(150)으로 배출되는 동안 상방으로 제1구간(A3)을 벗어나지 못할 정도의 높이로 설정될 수 있다. 여기서, 역류체크밸브(V3)는 인젝터(130)에서 일부 처리수가 역류하여 제2구간(A4)에 침범하는 경우 제2구간(A4)을 폐쇄하도록 설치될 수 있다.
또한, 워터트랩(150)은 제1구간(A3) 근처에 설치될 수 있다. 자세하게는, 제1구간(A3)의 하단 부위와 워터트랩(150)을 연결하여 워터트랩라인(L6)이 설치될 수 있다. 즉, 워터트랩라인(L6)의 일단은 제1구간(A3)의 끝부위와 연결되고, 타단은 워터트랩(150)에 수용되어 설치될 수 있다. 이때, 워터트랩라인(L6)의 높이는 오존가스가 통과할 때, 빨려 올라가는 워터트랩(150) 내의 물이 워터트랩라인(L6)을 범람하지 않는 높이로 설정될 수 있다. 또, 오존가스공급라인(L5))을 통해 오존가스가 인젝터(130)로 공급되는 동안, 워터트랩(150)의 물이 워터트랩라인(L6)에 설정 높이에 도달하여 유지되면 정상 작동하고 있는 것으로 판단될 수 있다. 이러한 워터트랩(150)은 역류하는 처리수가 오존가스공급라인(L5)의 제1구간(A3)을 침범하면 하방 배출되도록 하여 범람하지 못하도록 할 수 있다.
한편, 오존반응부(200)는 도 3 및 도 4에서처럼, 오존처리부(100)에서 중간라인(L2)을 통해 배출된 2차 기액혼합수가 재차 반응하도록 구성될 수 있다. 이 오존반응부(200)는 반응조(210), 배수라인(L7), 잉여오존가스제거기(220)와, 오존센서(230)를 구비할 수 있다.
여기서, 반응조(210)는 중간라인(L2)과 연결되어 2차 기액혼합수가 유입되고, 일정 시간동안 저장하도록 제작될 수 있다. 이 반응조(210)에서 2차 기액혼합수가 유입되어 배수라인(L7)을 통해 배출되는 동안 오존이 활발히 활동하여 2차 기액혼합수가 오존 처리될 수 있다. 또, 반응조(210)의 마루에는 2차 기액혼합수에서 분리된 오존가스를 외부로 배출하기 위한 에어벤트(211)가 설치될 수 있다.
또한, 배수라인(L7)은 반응조(210) 내의에서 오존 처리된 2차 기액혼합수를 다른 처리수 정화장치로 안내하도록 설치될 수 있다. 일례로 다른 정화장치는 배수라인(L7)을 통해 배출되는 오존 처리된 2차 기액혼합수에서 오존을 흡착하기 위한 필터 또는 여과재를 구비한 여과장치일 수 있다.
여기서, 일례로 반응조(210)와 배수라인(L7)은 도 3에서처럼, 중간라인(L2)이 반응조(210)의 하부에 연결되고, 배수라인(L7)의 일단이 반응조(210) 내부의 마루 근처에 위치하도록 배치될 수 있다. 이때, 반응조(210) 내부에 위치하는 중간라인(L2)의 일단 부위는 하방으로 비스듬하게 굴절되어 2차 기액혼합수가 하방 분출될 수 있다. 따라서, 중간라인(L2)을 통해 반응조(210)로 유입된 2차 기액혼합수가 점차 상승한 후 마루 근처의 배수라인(L7)의 일단으로 유입되어 배수될 수 있다.
다른 예로, 반응조(210)와 배수라인(L7)은 도 4에서처럼, 반응조(210)의 내부를 좌우로 분리하는 격벽(212)이 반응조(210) 내부의 마루 근처까지 높이로 세워지고, 중간라인(L2) 및 배수라인(L7)이 반응조(210)의 하부에 설치될 수 있다. 이때, 반응조(210) 내부에 위치하는 중간라인(L2)의 일단 부위는 하방으로 비스듬하게 굴절되어 2차 기액혼합수가 하방 분출될 수 있다. 또, 반응조(210) 내부에 위치하는 배수라인(L7)의 일단 부위는 하방으로 비스듬하게 굴절되어 반응조(210)의 바닥까지 유동한 2차 기액혼합수가 유입되도록 할 수 있다.
또한, 잉여오존가스제거기(220)는 반응조(210)의 에어벤트(211)를 통해 배출되는 오존가스를 포집하여 제거하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 에어벤트(211)에서 잉여오존가스제거기(220)까지 배기라인(L8)이 설치될 수 있다. 따라서, 반응조(210) 내부의 오존가스가 에어벤트(211)를 통해 배기라인(L8)으로 유입되어 잉여오존가스제거기(220)로 유동하게 되고, 잉여오존가스제거기(220)에 의해 잉여오존가스가 제거될 수 있다.
또한, 오존센서(230)는 반응조(210)에서 배출되는 2차 기액혼합수에서 오존 농도를 측정하도록 설치될 수 있다. 이 오존센서(230)는 샘플수라인(L9)에 설치될 수 있다. 이때, 샘플수라인(L9)는 배수라인(L7) 내의 2차 기액혼합수의 일부가 추출된 후 다시 반응조(210)로 유입되거나 외부로 방출되거나 상기된 여과장치로 유동되도록 설치될 수 있다. 따라서, 오존센서(230)에서 측정된 오존 농도에 따라 오존가스발생기(140)가 제어되도록 함으로써, 더 많은 양의 오존을 공급하거나 오존량을 감소시켜 오존처리부(100) 및 오존반응부(200)의 장비 보호와 불필요한 동력 손실이 방지될 수 있다.
<작동>
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수처리시스템용 오존믹싱장치의 작동에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 처리수가 처리수공급라인(L1)을 통해 유입되고, 대부분의 처리수는 믹서(110)로 유동하게 되며 일부 처리수가 분기라인(L3)을 통해 추출된다.
다음으로, 분기라인(L3)으로 유입된 일부 처리수가 펌프(120)에 의해 인젝터(130)로 공급된다. 일례로, 마지막 구간(A1)에서 제1압력계(P1)의 측정 압력은 2.8~3.2bar 또는, 평균 3bar가 유지되도록 하기 위해 일부 처리수를 공급하는 펌프(120)의 최대 압력이 2.8~3.2bar 또는 대략 3bar일 수 있다. 또, 마지막 구간(A1)의 최소 높이는 대략 580~620mm, 바람직하게는 600mm일 수 있다.
다음으로, 오존가스발생기(140)에서 발생한 오존가스가 인젝터(130)에 공급될 수 있다. 이때, 인젝터(130)에 공급되는 오존가스의 양은 18~22PLM 또는, 대략 20PLM일 수 있다. 이 오존가스의 양은 최종적으롤 오존가스량조절밸브(V4)에 의해 맞춰질 수 있다. 또, 오존가스공급라인(L5)의 제1구간(A3)은 최소 높이는 480~520mm, 바람직하게는 500mm이고, 워터트랩라인(L6)의 최소 높이는 950~1,0501mm, 바람직하게는 1,000mm일 수 있다.
다음으로, 인젝터(130)에서 일부 처리수와 오존가스가 혼합되어 1차 기액혼합수가 만들어진다. 이때, 일부 처리수는 오존가스 양의 대략 2.8~2.2배 또는 평균 2배 정도로 공급되어 오존이 고농도로 용해될 수 있다.
다음으로, 인젝터(130)에서 배출된 오존 고농도의 1차 기액혼합수가 주입라인(L4)을 통해 믹서(110)로 공급된다. 여기서, 주입라인(L4)의 사이 구간(A2)의 높이는 대략 580~620mm, 바람직하게는 600mm일 수 있다. 또, 주입라인(L4)에서 설치된 제2압력계(P2)의 측정 압력은 0.8~1.2bar 또는 평균 1bar일 수 있다.
여기서, 믹서(110)로 주입되는 1차 기액혼합수의 주입 압력이 평균 1bar가 되도록 하기 위해 주입라인(L4)의 사이 구간(A2)에서 제2압력계(P2)에 의해 측정된 압력이 평균 1bar일 수 있다. 이를 위해 인젝터(130)에서 일부 처리수와 오존가스가 혼합되면서 손실될 수 있는 압력을 감안하여, 마지막 구간(A1)에서 제1압력계(P1)에 의해 측정된 압력이 평균 3bar가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 펌프(120)의 최대 용량이 3bar일 수 있다. 또, 인젝터(130)에 평균 3bar의 압력으로 유입된 일부 처리수에 오존가스를 최대로 용해시키기 위해 인젝터(130)에 공급되는 오존가스량은 20LPM일 수 있다.
한편, 사이 구간(A2)과 마지막 구간(A1)의 최소 높이는 위의 조건(마지막 구간(A1)및 사이 구간(A2)의 최소 높이, 제1압력계(P1) 및 제2압력계(P2)의 압력 등) 하에서 이들 구간 즉, 인젝터(130)에서 일부 처리수와 오존가스가 혼합되기 전 및 혼합된 후 압력이 최대한 안정적으로 유지되도록 하고, 인젝터(130)에서의 혼합이 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 높이일 수 있다. 이들 최소 높이는 베르누이 원리에 적용된 규격이다. 또, 마지막 구간(A1)의 압력은 사이 구간(A2)의 압력보다 높고, 이로 인해 마지막 구간(A1)의 일부 처리수가 인젝터(130)에 원활이 공급될 수 있다. 따라서, 이들 압력은 오존가스의 공급량과 연관되어 변경될 수도 있다.
또한, 인젝터(130)에서 일부 처리수가 오존가스공급라인(L5)으로 역류하는 경우, 역류한 일부 처리수는 제2구간(A4)에서 역류체크밸브(V3)에 의해 차단될 수 있다. 또, 역류체크밸브(V3)가 고장난 경우, 제1구간(A3)으로 침범한 역류한 일부 처리수는 워터트랩라인(L6)을 통해 배출되면서 제1구간(A3)의 범람이 방지될 수 있다. 이때, 제1구간(A3)의 최소 높이는 위의 조건(마지막 구간(A1)및 사이 구간(A2)의 최소 높이, 제1압력계(P1) 및 제2압력계(P2)의 압력등) 하에서 역규한 일부 처리수의 역류가 방지될 수 있는 높이일 수 있다. 또, 워터트랩(150)의 최소 높이(A5)는 오존가스공급라인(L5)을 통해 공급되는 오존가스의 양 및 유동압에 의해 워터트랩(150)의 물이 워터트랩라인(L6)으로 상승할 수 있는 최대 높이 보다 높은 높이일 수 있다.
다음으로, 주입라인(L4)의 1차 기액혼합수가 믹서(110)에 주입되어 믹서(110) 내부의 처리수와 혼합되어 2차 기액혼합수가 만들어진다. 이때, 처리수공급라인(L1)을 통해 믹서(110)로 유입되는 대부분의 처리수가 일방향으로 유동하는 동안 1차 기액혼합수는 역방향으로 주입됨으로써, 2차 기액혼합수가 만들어질 수 있다. 여기서, 처리수와 1차 기액혼합수가 부딪히는 부근에 와류가 생성되고, 이 와류에 의해 처리수와 1차 기액혼합수의 혼합비율이 현저히 상승될 수 있다.
다음으로, 믹서(110)에서 혼합된 2차 기액혼합수가 중간라인(L2)을 통해 반응조(210)로 공급되어 오존 처리된다. 반응조(210)에 유입된 2차 기액혼합수는 대략 3~5분 동안 서서히 유동하는 동안 오존이 활발히 작용하여 오존 처리될 수 있다.
다음으로, 반응조(210)의 마루에 위치한 에어벤트(211)를 통해 방출된 오존가스가 배기라인(L8)을 통해 잉여오존가스제거기(220)로 유입되고, 이 잉여오존가스제거기(220)에 의해 제거된다.
끝으로, 반응조(210)에서 오존 처리된 2차 기액혼합수가 배수라인(L7)을 통해 배수되는 동안 오존 처리된 2차 기액혼합수의 오존량이 측정된다. 이를 위해 배수라인(L7)에 연결된 샘플수라인(L9)을 통해 오존 처리된 2차 기액혼합수의 일부가 추출되고, 샘플수라인(L9)에 설치된 오존센서(230)에 의해 오존량이 측정될 수 있다. 이렇게 측정된 오존량을 토대로 오존가스발생기(140)에서 발생하는 오존가스량이 조절되거나, 마지막 구간(A1) 및 사이 구간(A2)의 압력이 조절되거나, 반응조(210)에서 머무르는 시간이 조정되는 등의 제어가 후속으로 이루어짐으로써, 최적의 조건이 지속될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:오존처리부
110:믹서 120:펌프
130:인젝터 140:오존가스발생기
150:워터트랩.
200:오존반응부
210:반응조 211:에어벤트
212:격벽 220:잉여오존가스제거기
230:오존센서.
L1:처리수공급라인 L2:중간라인
L3:분기라인 L4:주입라인
L5:오존가스공급라인 L6:워터트랩라인
L7:배수라인 L8:배기라인
L9:샘플수라인.
V1:공급밸브 V2:주입밸브
V3:역류체크밸브 V4:오존가스량조절밸브.
P1:제1압력계 P2:제2압력계.

Claims (6)

  1. 처리수에 오존가스를 주입하여 오존 처리하는 수처리시스템에서,
    상기 처리수와 오존가스를 혼합하는 오존처리부(100)를 포함하고,
    상기 오존처리부(100)는,
    상기 처리수가 유입되는 처리수공급라인(L1);
    상기 처리수공급라인(L1)으로부터 처리수가 유입되도록 설치된 믹서(110);
    상기 처리수공급라인(L1)을 통해 유입된 대부분의 처리수와 1차 기액혼합수가 믹서(110)에서 혼합되어 2차 기액혼합수가 생성되고, 이 2차 기액혼합수를 믹서(110)에서 배출하도록 설치된 중간라인(L2);
    상기 처리수공급라인(L1)에 일단이 연결되어 처리수공급라인(L1) 내의 처리수 중 일부 처리수가 유입되도록 배치되고, 유입된 일부 처리수를 유동시키도록 설치된 펌프(120)를 구비하며, 하방으로 배치되어 인젝터(130)에 연결된 마지막 구간(A1)과, 이 마지막 구간(A1)에 설치된 제1압력계(P1)를 포함하는 분기라인(L3);
    상기 분기라인(L3)으로부터 일부 처리수가 유입되도록 설치된 인젝터(130);
    상기 인젝터(130)에서 일부 처리수와 오존가스가 혼합된 1차 기액혼합수가 유입되고, 1차 기액혼합수를 믹서(110)에 공급하기 위해 개방하도록 설치되는 주입밸브(V2)와, 인젝터(130)에서 주입밸브(V2)까지의 사이 구간(A2)과, 이 사이 구간(A2)에 설치되는 제2압력계(P2)를 포함하는 주입라인(L4);
    상기 인젝터(130)에 오존가스발생기(140)에서 발생한 오존가스를 공급하도록 하방으로 배치된 제1구간(A3) 및 상방으로 배치되어 오존가스를 인젝터(130)로 공급하도록 배치된 제2구간(A4)을 구비하여, 제1구간(A3)과 제2구간(A4)이 'U'자 형상으로 설치되고, 제2구간(A4)과 인젝터(130) 사이에 역류체크밸브(V3)가 설치되어 인젝터(130)에서 역류하는 상기 일부 처리수를 차단하도록 하며, 역류체크밸브(V3)를 지나 역류하는 일부 처리수를 방출하도록 설치된 워터트랩(150)을 구비하는 오존가스공급라인(L5); 및
    상기 제1구간(A3)의 하단으로부터 워터트랩(150)에 연결되는 워터트랩라인(L6); 을 구비하여 이루어지고,
    상기 주입라인(L4)의 1차 기액혼합수는 처리수공급라인(L1)에서 믹서(110)로 유입된 처리수의 유동 방향에 대해 역방향으로 주입되어 와류를 생성하면서 처리수와 혼합되는 것을 특징으로 하는 수처리시스템용 오존 믹싱 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인젝터(130)에는 일부 처리수가 유입되는 양은 오존가스 유입량 보다 1,8~2.2배 또는 평균 2배이고,
    상기 펌프(120)의 최대 용량은 2.8~3.2bar 또는 3bar이고,
    상기 마지막 구간(A1)의 높이는 580~620mm, 또는 600mm이고, 제1압력계(P1)에서 측정된 압력은 2.8~3.2bar 또는 평균 3bar이며,
    상기 사이 구간(A2)의 높이는 580~620mm, 또는 600mm이고, 제2압력계(P2)에서 측정된 압력은 0.8~1.2bar 또는 평균 1bar이며,
    제1구간(A3)의 높이는 역류한 일부 처리수가 제1구간(A3)을 침범하면 워터트랩(150)으로 하방 배출되면서 제1구간(A3)의 범람을 방지하는 480~520mm, 또는 500mm이고,
    워터트랩라인(L6)의 높이(A5)는 950~1,050mm, 또는 1,000mm인 것을 특징으로 하는 수처리시스템용 오존 믹싱 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오존처리부(100)의 중간라인(L2)에서 2차 기액혼합수가 유입되는 오존반응부(200)를 더 포함하고,
    상기 오존반응부(200)는 중간라인(L2)과 연결되어 2차 기액혼합수가 유입되어 오존 반응이 발생하는 반응조(210);
    상기 반응조(210)의 마루에 배치된 에어벤트(211)와 연결된 배기라인(L8);
    상기 배기라인(L8)을 통해 배기된 잉여오존가스를 제거하도록 설치된 잉여오존가스제거기(220);
    상기 반응조(210)에서 오존 처리된 2차 기액혼합수를 배출하도록 설치된 배수라인(L7);
    상기 배수라인(L7)에서 오존 처리된 2차 기액혼합수의 일부를 추출하도록 설치된 샘플수라인(L9);과
    상기 샘플수라인(L9) 내의 오존 처리된 2차 기액혼합수의 오존량을 측정하도록 설치된 오존센서(230)를 구비하고,
    상기 오존센서(230)의 측정값을 토대로 오존가스발생기(140)에서 발생하는 오존가스량이 조절되거나, 마지막 구간(A1) 및 사이 구간(A2)의 압력이 조절되거나, 반응조(210)에서 머무르는 시간이 조정되는 등의 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리시스템용 오존 믹싱 장치.
  6. 청구항 5에 있어서
    상기 반응조(210) 내부에 위치한 배수라인(L7)의 일단은 반응조(210)의 마루 근처에 위치되고, 하부에서 상부로 이동하면서 오존 처리된 2차 기액혼합수가 배수라인(L7)에 유입되어 배출되거나,
    상기 반응조(210) 내부에 바닥에서 마루 근처까지 격벽(212)이 세워지고, 반응조(210)의 하부이면서 격벽(212)으로 구분된 일측 공간에는 중간라인(L2)이 연결되며, 타측 공간에는 배수라인(L7)이 설치되고, 상기 중간라인(L2)을 통해 유입된 2차 기액혼합수가 격벽(212)을 넘어 유동하면서 오존 처리된 2차 기액혼합수가 배수라인(L7)을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 수처리시스템용 오존 믹싱 장치.
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