KR19980042980A

KR19980042980A - 오수 정화 장치

Info

Publication number: KR19980042980A
Application number: KR1019980017690A
Authority: KR
Inventors: 허방욱; 박유병
Original assignee: 허방욱; 주식회사 대원팝틴폼
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1998-08-17
Also published as: KR100304460B1

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 오폐수를 정화하는 오수 정화 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 발생하는 망전극과 고전압 펄스를 이용하여 다량의 플라즈마를 발생시켜 오폐수를 정화하기 위한 오수 정화 장치에 관한 것이다.

본 발명은 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단(100), 오수가 유입되는 오수조(600)에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 대응되는 양 망(Screen)극이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 망플라즈마 발생 수단(200), 오수내에서 플라즈마를 발생할 수 있도록 양 망극 사이에서 기포를 발생시키기 위해 상기 망플라즈마 발생 수단(200)으로 공기를 공급하는 공기 공급 수단(300)을 포함하여 구성된다.

본 발명은 다량의 플라즈마을 연속적으로 발생시키므로 중금속에 오염된 오폐수로부터 중금속을 쉽게 분리시켜 제거할 수 있고, 플라즈마와 함께 자외선이 방출되므로 물의 소독이 자연스럽게 이루어므로 염소 소독에 의한 또 다른 오염을 제거할 수 있고, 오존이 발출되므로 용존 산소량이 증가하여 보다 빠른 정화가 이루어질 수 있다.

Description

오수 정화 장치(APPARATUS CLEANING WATER)

본 발명은 플라즈마를 이용하여 오폐수를 정화하는 오수 정화 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 발생하는 망 방전(SD : Screen Discharge)과 고전압 펄스를 이용하여 다량의 플라즈마를 발생시켜 오폐수를 정화하기 위한 오수 정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 오폐수 및 하수의 처리 방법은 오폐수 및 하수 중에 함유된 각종 유,무기물질을 영양원으로 하여 강제 폭기에 의한 호기성 상태에서 미생물을 배양하고, 이렇게 배양된 미생물과 오폐수를 순환시킴으로써 오폐수 및 하수 중에 함유된 각종 유,무기물질을 산화, 분해, 응집, 흡착, 침전 등의 단계적 과정을 통해 제거하는 미생물을 이용한 생물학적 처리 방법이 대부분 채택되어 이용되고 있다.

이러한 생물학적 오폐수 처리 방법에는 크게 활성오니법과 생물막법 및 이들을 혼용한 방법이 있는데, 이중 활성오니법에서는 유기질분은 주로 세균, 균류를 섭취하는 반면 생물막법에서는 원생동물 특히 섬모충유가 압도적으로 많아 오폐수 처리에 중요한 역할을 하게 된다.

그러나 생물학적 오폐수 처리 방법은 정상 상태에서 미생물이 담체에 모여 있으므로 용존 산소의 효율적 사용이 저해되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 생물학적 오폐수 처리 방법은 오수에 포함되어 있는 각종 중금속을 제거하기 어려운 문제점이 있었다.

상기 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 망 방전과 고전압 펄스를 이용하여 다량의 플라즈마를 발생시켜 오폐수내의 중금속을 제거하고 정화하기 위한 오수 정화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단, 오수가 유입되는 오수조에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생 수단으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 대응되는 양 망(Screen)극이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 망플라즈마 발생 수단, 오수내에서 플라즈마를 발생할 수 있도록 양 망극 사이에서 기포를 발생시키기 위해 상기 망플라즈마 발생 수단으로 공기를 공급하는 공기 공급 수단을 포함하여 구성되는 오수 정화 장치를 제공한다.

도 1 은 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 구성도

도 2 는 도 1 의 망플라즈마 발생부의 세부 구조도

도 2a 는 망플라즈마 발생부의 측면도

도 2b 는 망플라즈마 발생부의 정면도

도 2c 는 망플라즈마 발생부의 평면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 고전압 펄스 발생부 200 : 망플라즈마 발생부

210, 211 : 전극틀 220, 221 : 망전극

230 : 지지체 240 : 공기 유입구

250 : 공간부 260 : 몸체

300 : 공기 공급부 400 : 제어부

500 : 순환부 510 : 순환 펌프

600 : 오수조 700 : 플라즈마

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

일반적으로, 플라즈마는 고도로 전리되어 (+)이온과 (-)이온이 동일한 밀도로 존재하여 전기적으로 균형을 이루어 중성이 되어 있는 상태나 또는 그 이온들을 말한다.

이와 같은 플라즈마를 발생시켜 오수를 정화하기 위한 본 발명에 의한 오수 정화 장치는 도 1 에 도시한 바와 같이 고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생부(100), 망으로 이루어져 플라즈마를 발생하는 망플라즈마 발생부(200), 공기를 공급하는 공기 공급부(300), 순환 펌프(510)를 이용하여 오수조(600)내의 오수를 순환시키기 위한 순환부(500), 및 상기 고전압 펄스 발생부(100)와 공기 공급부(300)와 순환 펌프(500)를 제어하는 제어부(400)로 구성된다.

상기 고전압 펄스 발생부(100)는 고전압 펄스, 즉 10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 발생하여 망플라즈마 발생부(200)로 공급한다.

상기 망플라즈마 발생부(200)는 오수가 유입되는 오수조(600)에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 대응되는 양 망(Screen)극이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 것이다.

상기 망플라즈마 발생부(200)는 도 2 에 도시한 바와 같이 상기 공기 공급부(300)로부터 주입되는 공기가 유입되도록 하단에 형성된 공기 유입구(240), 상기 공기 배출구(240)의 양단 상부에 일정 간격(d)으로 대응되도록 배치되며 충방전이 이루어지는 망전극(220, 221), 및 상기 망극(220, 221)에 각각 접속되어 지지 고정하고 상기 고전압 펄스 발생부(100)로부터 출력되는 고전압 펄스가 인가되는 양 전극틀(210, 211)으로 구성된다.

여기서, 상기 망전극(220, 221)은 상기 공기 배출구(240)의 양단 상부에 0.5 내지 1㎝ 간격(d)으로 대응되도록 배치되며, 상기 전극틀(210, 211)에 지지체(230)를 두어 고전압 펄스 발생부(100)와의 연결을 용이하게 하면서 고정 및 지지가 용이하도록 몸체(260)에 부착한다. 여기서, 몸체(260)는 세라믹과 같은 절연체로 이루어진다.

상기 공기 공급부(300)는 오수내에서 플라즈마를 발생할 수 있도록 양 망극 사이에서 기포를 발생시키기 위해 상기 망플라즈마 발생부(200)로 공기를 공급하는 것이다.

여기서, 상기 공기 공급부(300)에서는 상기 망플라즈마 발생부(200)가 오수내에서 다량의 플라즈마가 발생할 수 있도록 상기 망플라즈마 발생부(200)로 특정 가스를 포함하는 공기를 주입한다. 이때, 상기 특정 가스는 이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물로 플라즈마를 발생시키는 가스이다.

상기 순환부(500)는 상기 오수조(600) 내의 오수를 순환시켜 오수내의 산소 량을 증가시키도록 하는 것으로, 오수조(600)내의 오수 토출구(620)로부터 오수 토출관(520)을 통해 오수를 유출시키고 오수 유입관(530)과 오수조(600) 내의 오수 유입구(630)를 통해 오수를 유입시키는 순환 펌프(510)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 오수 정화 장치의 작용을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 오수조(600)의 오수 투입구(610)을 통해 오수를 오수조(600) 안으로 집어 넣은후, 상기 제어부(400)에서 고전압 펄스 발생부(100)와 공기 공급부(300)를 작동시켜 10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 망플라즈마 발생부(200)의 전극틀(210, 211)로 공급하면서 이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물을 포함하는 공기를 공기 투입관(310)을 통해 망전극(220, 221) 사이에 형성된 공기 유입구(240)를 통해 망전극(220, 221) 사이로 유입시킨다.

이때, 상기 망플라즈마 발생부(200)에서는 상기 고전압 펄스 발생부(100)로부터 공급되는 고전압 펄스와 유입된 공기에 따라 전극틀(210, 211)과 망전극(220, 221)의 표면이 충방전되면서 플라즈마를 발생하게 된다.

이와 같이 플라즈마가 발생되는 과정을 도 2를 참조하여 세부적으로 설명하면 다음과 같다.

플라즈마를 발생시키는 상기 기체 또는 기체 혼합물를 포함하는 공기가 공기 투입관(310)을 통해 공기 유입구(240)로 유입되고 이 공기가 망전극(220, 221) 사이의 공간부(250)로 배출되므로써 망전극 사이의 공간부(250)에는 절연 캐패시터가 형성되게 된다. 즉, 오수(710)에 의해 절연체가 형성되지 않은 상태에서 배출되는 공기에 의해 망전극(220, 221) 사이의 공간부(250)에는 절연 캐패시터가 형성되게 된다.

이때, 양 전극틀(210, 211)에 고전압 펄스가 계속적으로 인가되어 망전극(220, 221)으로 전달되면서 공기 투입관(310)을 통해 공간부(250)로 공기가 유입되고 망전극(220, 221) 사이의 공간부(250)에 형성된 공기 방울에 의해 캐패시터가 형성되어 계속적인 충방전이 이루어지므로써 플라즈마가 발생하게 된다.

즉, 양전극틀(210, 211)에는 각각 (+)전극과 (-)전극으로 이루어져서 고전압 펄스가 인가되면 양전극틀(210, 211)에 각각 접속된 망전극(220, 221)에도 동일한 고전압 펄스가 인가되게 되고, 이때 절연체인 공기가 공기 유입구(240)를 통해 공간부(250)로 유입되면 양 극 사이에 절연 캐패시터가 형성되므로 캐패시터 작용을 하게 된다.

따라서 상기 고전압 펄스 발생부(100)에서 고전압 펄스를 계속적으로 인가하게 되면 각 망전극(220, 221) 사이의 공간부(250)의 절연 공기에 의해 형성된 캐패시터에 의해 충방전이 이루어지면서 금속성 플라즈마(700)가 발생하게 된다. 즉, 처음 고전압 펄스가 발생되면 양전극틀(210, 211)의 하단의 공기 유입구(240) 근처에서 플라즈마가 발생하고, 차차로 고전압 펄스가 발생되면 방전이 활성화되고 방전이 전극틀(210, 211)의 상측에서 이루어진다.

이와 같이 방전된 공기에 의해 자유 전자의 양이 증가하고 쉽게 이온화될뿐아니라 팽창된 공기 방울에서 공기 밀도가 감소된다.

이때, 공기 유입구(240)로 유입되는 공기에 의해 발생된 플라즈마는 자유롭게 오수조(600)의 물속을 이동하므로 오수를 정화하게 된다.

한편, 공기 공급부(300)에서는 플라즈마를 발생시키는 가스 또는 가스혼합물 즉, 이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물을 포함하는 공기를 공기 유입구(240)로 유입시키게 되면 플라즈마를 포함하는 공기가 오수로 배출되게 된다. 여기서 배출되는 플라즈마는 금속의 전극으로 금속성 플라즈마가 된다.

이때, 절연관(240)의 내부에는 플라즈마를 발생시키는 가스 또는 가스 혼합물이 분포되어 있으므로 이에 따라 다량의 플라즈마가 발생할 수 있다.

배출된 플라즈마는 오수속의 중금속과 결합하여 슬러지 형태로 오수조(600)의 바닥면으로 떨어지게 되며, 이러한 중금속 슬러지는 별도로 제거하면 된다.

한편, 제어부(400)에서는 순환 펌프(510)를 작동시켜 상기 오수조(600) 내의 오수를 순환시켜 오수내의 산소량을 증가시키도록 한다. 즉, 순환 펌프(510)를 작동시켜 오수가 오수조(600)내의 오수 토출구(620)로부터 오수 토출관(520)을 통해 나와서 오수 유입관(530)과 오수조(600) 내의 오수 유입구(630)를 통해 유입되도록 하므로써 용존 산소량을 증가시켜 오수 정화가 원활하게 이루어지도록 한다.

또한, 플라즈마가 발생되면 동시에 자외선이 발생되게 되고 이에 따라 오존이 발생된다. 즉, 플라즈마를 포함하는 공기 방울이 파괴되면서 주변의 물이 이온화되고 강렬한 자외선이 방출되므로 오수가 정화된다. 다시말해서, 플라즈마의 발생으로 물속에는 강렬한 자외선 방출 및 음파와 공동화가 이루어지고, 화학적인 활성 래디칼이 생성되고 새로운 물질, 즉 H₂O₂, 및 O₃등이 생성된다.

따라서, 오수속의 산소량이 증가하여 용존 산소량이 증가하고, 자외선에 의해 오수가 살균되게 되며, 동시에 이온이 발생된다.

이와 같은 망플라즈마 발생부(200)를 오수조(600) 내에 다수개 설치하면 빠른 정화가 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 오수 정화 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 다량의 플라즈마을 연속적으로 발생시키므로 중금속에 오염된 오폐수로부터 중금속을 쉽게 분리시켜 제거할 수 있다. 또한 유해한 혼합물, 즉 페놀, 포르말등을 제거할 수 있다.

둘째, 플라즈마와 함께 자외선이 방출되므로 식수 또는 오수내의 소독이 자연스럽게 이루어므로 염소 소독에 의한 또 다른 오염을 제거할 수 있다.

셋째, 오존이 발출되므로 물속의 용존 산소량이 증가하여 보다 빠른 정화가 이루어질 수 있다.

넷째, 염소등에 의한 별도의 소독 작업 없이도 물이 소독되게 되어, 수영장과 같이 다량의 물을 소독해야 하는 경우에는 세균을 쉽게 제거하여 눈병등을 예방할 수 있으며, 별도의 정화 작업 시간을 두지 않고 계속적으로 정화 작업을 수행할 수 있으므로 하루 종일 깨끗한 물을 유지할 수 있다.

다섯째, 구조가 간단하므로 제작이 간편하며, 오래 사용할 수 있다.

여섯째, 고전압 펄스 신호를 주기적으로 발생시키므로써 전력 소모가 적다.

일곱째, 의학적 용도로 오일을 활성화시킬 수 있다.

Claims

고전압 펄스를 발생하는 고전압 펄스 발생 수단(100);

오수가 유입되는 오수조(600)에 설치되어 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)으로부터 공급되는 고전압 펄스에 따라 대응되는 양 망(Screen)극이 충방전되어 플라즈마를 발생하는 망플라즈마 발생 수단(200);

오수내에서 플라즈마를 발생할 수 있도록 양 망극 사이에서 기포를 발생시키기 위해 상기 망플라즈마 발생 수단(200)으로 공기를 공급하는 공기 공급 수단(300)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 공기 공급 수단(300)은

상기 망플라즈마 발생 수단(200)이 오수내에서 다량의 플라즈마가 발생할 수 있도록 상기 망플라즈마 발생 수단(200)으로 특정 가스를 포함하는 공기를 주입함을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)은

10Hz 이상의 주파수를 갖고 20KV 이상의 전압으로 이루어진 고전압 펄스를 발생함을 특징으로 하는 망플라즈마 발생 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 망플라즈마 발생 수단(200)은

상기 공기 공급부(300)로부터 주입되는 공기가 배출되도록 하단에 형성된 공기 유입구(240);

상기 공기 유입구(240)의 양단 상부에 일정 간격(d)으로 대응되도록 배치되며 충방전이 이루어지는 망전극(220, 221); 및

상기 망전극(220, 221)에 각각 접속되어 지지 고정하고 상기 고전압 펄스 발생 수단(100)으로부터 출력되는 고전압 펄스가 인가되는 양 전극틀(210, 211)으로 구성됨을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 오수조(600) 내의 오수를 순환시켜 오수내의 산소 량을 증가시키도록 하는 순환 수단(500)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 특정 가스는

이산화 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤과 클로로플루오로카본 가스 혼합물, 클로로플루오로카본 가스, 또는 아르곤과 수소와 메탄 가스 혼합물임을 특징으로 하는 오수 정화 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 망전극(220, 221)은

상기 공기 배출구(240)의 양단 상부에 0.5 내지 1㎝ 간격(d)으로 대응되도록 배치됨을 특징으로 오수 정화 장치.