KR20000012731A

KR20000012731A - 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도플라즈마 폐수 처리방법과 그 장치

Info

Publication number: KR20000012731A
Application number: KR1019990060086A
Authority: KR
Inventors: 지종기; 지영호
Original assignee: 지종기; 지영호
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2000-03-06
Also published as: KR200182102Y1

Abstract

본 발명은 자석(磁石)과 텅스텐(tungsten) 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 염색폐수ㆍ피혁폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수와 같은 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수와 같은 각종 폐수 중으로 라디컬과 전자를 포함하는 음이온과 오존을 버브링시키면서 20,000㎐ ~ 40,000㎐의 초음파로 극렬하게 진동시켜 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시키면 폐수 중으로 고밀도의 음이온이 용해하여 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온이 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나면서 수화층을 파괴하여 수중에서 유사기상반응(gas like reac-tion)을 일으켜 이온이나 극성 유기분자들이 수화층을 벗어나게 함으로써 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화ㆍ분해되는 것과 같이 물 속에서 유기물이나 착이온ㆍ음이온 및 전자들을 더욱 높은 에너지 상태로 활성화시켜 오염물질들을 신속히 산화ㆍ분해시키게 된다.

특히, 이와 같은 초음파를 폐수에 인가시키면서 음이온을 폐수에 주입하여 폐수를 정화 처리할 경우 텅스텐 코팅 자석촉매를 이용하면 폐수 중의 유기분자나 중금속 착이온의 흡착을 효과적으로 상승시켜 음이온이 이들 분자의 공격을 촉진시키므로 폐수 정화처리 효과가 더욱 증진된다. 이와 같은 방법으로 폐수의 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내는 폐수고도정화처리에 가장 적합하면서 경제적인 폐수처리방법과 그 장치에 관한 것이다.

Description

자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수 처리방법과 그 장치{High density plasma method and device coupled with ultrasonic wave for waste water treatment using magnet and tungsten catalyst}

본 발명은 자석(磁石)과 텅스텐(tungsten) 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 폐수처리장치에 설치되는 자석의 인근에 암모니아 분해 촉매제인 텅스텐 금속촉매를 설치하여 암모니아 분자나 폐수 중의 쌍극자 유기물(유기 쌍극자)이나 중금속 착이온이 자석의 자력(흡인력)에 의해 텅스텐과 접촉하면서 분해ㆍ처리되도록 하고, 이와 병행하여 초음파와 고밀도 플라즈마 및 고주파 펄스로 상기 유기 쌍극자나 암모니아 분자를 집중공격하여 축산폐수나 쓰레기 매립장 침출수와 같은 폐수를 종래보다 훨씬 효과적으로 분해ㆍ제거하도록 한 것이다.

인구의 증가와 산업의 발달에 따라 급증하고 있는 각종 산업폐수로 인한 환경공해 및 생태계 파괴가 큰 사회문제로 대두 됨에 따라 방류 폐수의 법적 환경기준치를 마련하여 엄격히 규제하고 있으며 그 처리수단과 방법에 대해서는 많은 고심과 더불어 꾸준한 연구가 수행되고 있다.

일반적으로 축산폐수ㆍ분뇨ㆍ쓰레기 침출수ㆍ염색폐수ㆍ화학폐수와 같은 각종 폐수에는 암모니아나 쌍극성 유기물이나 중금속 착이온이 다량 함유되어 있고, 각종 오염물질이 함유된 폐수는 색도가 비교적 높은 편이어서 강물이나 지하수 및 바닷물과 같은 수질을 오염시킬 뿐 아니라 수중으로 유입되는 빛과 산소 등을 차단시켜 수중생물과 미생물의 생존에 엄청난 피해를 끼치고 있을 뿐 아니라 수자원 오염으로 인한 용수생산에도 큰 지장을 주고 있다.

종래에도 화공약품이나 화학약품으로 폐수의 pH를 조정하거나 오염성분을 응집시키는 방법, 미생물에 의한 처리방법 등 여러가지 방식의 폐수정화(처리)장치가 안출된 바 있으나, 폐수 중의 계면활성 성분과 같은 난(難) 분해성 오염성분의 분해나 물질변화 및 집체에 의한 정화 및 제거가 현실적으로 어려워 정화효율이 매우 낮은 반면 처리비용은 오히려 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 1급수나 2급수와 같이 화학적 산소요구량(COD)이 비교적 낮은 상수도 원수를 오존으로 고도정화ㆍ처리하는 것은 가능하나 쓰레기 매립장의 침출수ㆍ고농도 축산폐수ㆍ염색폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수 및 제당폐수와 같은 고농도 산업폐수를 오존으로 정화ㆍ처리하는 것은 거의 불가능한 실정이다.

또한, 종래의 경우 폐수 중의 극성 유기분자들이나 중금속 착이온을 잡아 집중 공격하는 포집수단이 없어서 이들 극성을 띄는 유기분자나 중금속 착이온들이 도망가는 상태이므로 정화효율이 크게 떨어지는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 자력이 미치는 자기권역에 암모니아 분해 촉매제인 텅스텐 금속을 위치시켜 암모니아나 폐수 중의 유기 쌍극자(+극성과 -극성을 갖는 유기분자)나 중금속 착이온들이 자석의 흡인력에 이끌려 텅스텐 촉매 표면에 흡착되면서 텅스텐의 촉매작용에 의하여 폐수의 정화ㆍ처리효과가 크게 상승되도록 함을 목적으로 한다.

또한, 상기 폐수처리방법을 적용할 수 있는 폐수처리장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 자석의 흡인력에 의해 텅스텐 표면과 접촉하면서 분해ㆍ처리되는 유기쌍극자를 초음파와 고밀도 플라즈마 또는 초음파와 고밀도 플라즈마와 고주파 펄스로 집중 공격하여 폐수를 종래보다 매우 효과적으로 분해ㆍ제거할 수 있는 폐수처리장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 폐수 중의 극성 유기물이나 착이온ㆍ음이온 및 전자들이 초음파와 고주파 펄스에 의하여 더욱 높은 에너지 상태로 활성화되어 폐수 중의 오염물질들이 신속히 산화ㆍ분해되게 함으로써 CODㆍBODㆍSS의 제거는 물론, 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내는 고도 폐수정화처리에 가장 적합하고 경제적인 폐수처리방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 영구자석(永久磁石)이나 전자석(電磁石)과 같은 자석(자력발생수단)의 인근(근방)에 봉 형상이나 판 형상의 텅스텐 촉매제를 설치하거나 또는 텅스텐으로 표면처리된 촉매판을 설치하여 폐수 중의 암모니아나 유기분자나 중금속 착이온(Complexion)들이 자력의 흡인력에 이끌려 텅스텐 표면과 접촉하면서 효과적으로 분해ㆍ처리되도록 하고, 텅스텐 촉매 작용과 더불어 고밀도 음이온으로 폐수 중의 유기분자나 중금속 착이온을 집중공격하면 폐수의 산화ㆍ분해가 더욱 촉진된다.

즉, 폐수 중의 암모니아나 유해 유기 쌍극자들이 자력에 의해 텅스텐 촉매제에 흡착하면 고밀도 음이온의 집중공격으로 폐수의 산화ㆍ분해가 더욱 촉진된다.

이와 같이 자력에 의해 텅스텐 촉매제의 표면에 흡착되는 유기분자나 중금속 착이온들은 라디컬과 전자를 포함하는 음이온과 오존으로 버브링시키면서 20,000Hz ~ 40,000Hz의 초음파로 극렬하게 진동시키면 이들의 화학결합(Chemical bond)이 끊어져 산화ㆍ분해된다.

이때, 초음파로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중의 암모니아나 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들이 수화된 물층(hydra-tion seath)을 벗어나면서 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화ㆍ분해되는 것과 같이 물 속에서도 암모니아와 유기물이나 중금속 착이온들이 신속히 효과적으로 산화ㆍ분해되어 깨끗이 정화된다.

이와 같은 반응조건에서 전해장치 또는 1㎒~1㎓의 고주파 펄스를 동시에 인가 작용시키면 앞에서 언급한 촉매작용과 수화층 파괴효과가 더욱 증가하여 고농도 산업폐수의 정화처리 효과는 더욱 상승하게 된다.

본 발명에서 본 발명에 앞서 출원한 바 있는 특허출원 제99-0041245호(제올라이트와 코팅자석 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치) 및 자석-텅스텐 촉매는 본 발명인(출원인)이 앞서 출원한 바 있는 특허출원 제99-36738호(초음파 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치) 및 실용신안등록출원 제99-18378호(초음파 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치)와, 특허출원 제99-36992호(초음파와 고주파 펄스 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치) 및 실용신안등록출원 제99-18494호(초음파와 고주파 펄스 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치)에 적용할 수 있을 뿐 만 아니라 여타의 폐수정화방법이나 폐수정화장치에도 적용할 수 있음은 물론이다.

도 1 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 외관 사시도.

도 2 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 착ㆍ탈식 구조 평면도.

도 3 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 다른 실시 예 평면도.

도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 단면 구성도.

도 9 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 다른 실시 예 평단면도.

도 10 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 또 다른 실시 예 평면도.

도 11 : 본 고안 자석-텅스텐 촉매의 또 다른 실시 예 평단면도.

도 12 : 본 고안 일 실시 예의 사용 상태 구성도.

도 13 : 본 고안의 사용 상태 부분 단면도.

도 14 : 본 고안 고밀도 플라즈마 발생장치의 단면 구성도.

도 15 : 본 고안 또 다른 실시 예의 사용 상태 구성도.

도 16 : 본 고안 또 다른 실시 예의 사용 상태 구성도.

도 17 : 본 고안 또 다른 실시 예의 사용 상태 구성도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

(2)--자석-텅스텐 촉매(4)(22)--지지부재

(6)--자석-텅스텐 촉매판(8)--지지부

(10)--연결부(12)(26)--볼트

(14)(28)--너트(16)--통공

(18)--관체(24)--돌출부

(30)--중공부(32)--자석

(34)--N극판(36)--S극판

(38)--마구리판(42)--연결부재

(44)(46)--스페이스(48a)--폐수

(48)(50)(66)(68)--텅스텐 봉(52)--텅스텐 판

(54)--텡스텐 피막(58)(60)--협지편

(62)(64)--지지판(50a)--분해조

(52a)--급수관(54a)--출수관

(56a)--반응기(58a)--삼발이

(62a)--유입관(64a)--유출관

(66a)--에어스톤 필터(68a)--펌프

(70a)--경사판(72a)--출구

(74a)--보조 반응실(76a)--케이스

(78a)--초음파 진동자(80a)(136a)--보호 케이스

(82a)(164a)--초음파 밴드(84a)--고밀도 플라즈마 발생장치

(86a)--급기관(88a)--급기팬

(90a)--체크밸브(94a)--걸림부

(96a)--통기공(98a)--하우징

(100a)(102a)(104a)(106a)--절연링(108a)--덮개링

(110a)--음극관(112a)--음극판

(114a)--통기공(116a)--양극봉

(118a)--양극판(120a)(122a)--급전선

(124a)--통기공(126a)--방전칩

(128a)--방전홀(130a)--제습장치

(132a)--전열히터(134a)--온도스위치

(138a)--격리조(140a)(142a)--드레인 밸브

(144a)--전해전원(146a)--양극

(148a)--음극(150a)--극성 교번장치

(152a)--고주파 펄스전원(154a)--멀티전극

(156a)--연속형 고밀도 플라즈마 폐수 처리장치

(158a)--슬러지 제거장치(160a)--예비 분해조

(162a)--배기구(168a)(170a)--1, 2차 분해조

(170a)--응집제 자동 투입기(174a)--급기팬

(176a)--버블링 장치(178a)--응집조

(180a)--알칼리 투입조(182a)--드레인 밸브

(184a)--pH 조정조(186a)(188a)(190a)(192a)--배수관

(194a)--분사공(196a)(198a)--수위조절장치

(200a)--수중펌프(202a)--음이온 유도용 벤츄리관

(204a)--원통체(206a)--급수관

(208a)--흡수관(210a)(212a)--병목부

(214a)--관체(216a)--밸브

(218a)--급수 깔대기

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 폐수처리장치(폐수정화장치)의 반응실 내부에 설치하는 본 발명 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 자석-텅스텐 촉매(2)의 외관 사시도로, 지지부재(4)의 외면에 복수 개의 자석-텅스텐 촉매판(6)을 적당한 간격으로 용접시켜 일체형으로 구성하거나, 도 2와 같이 체결수단을 이용하여 탈ㆍ부착 가능한 구조로 구성할 수 있다.

자석-텅스텐 촉매판(6)을 탈ㆍ부착식으로 구성하는 경우 도 2와 같이 지지부재 (4)의 외면에 지지부(8)을 적당한 간격으로 돌출 형성하고, 자석-텅스텐 촉매판 (6)의 일측으로 한 쌍의 연결부(10)를 돌출 형성한 다음 볼트(12)ㆍ너트(14)와 같은 체결수단으로 착ㆍ탈 가능하게 결합하여 자석-텅스텐 촉매판(6)을 수리하거나 교환할 때 탈ㆍ부착이 쉽도록 한다.

상기에서 지지부재(4)는 직경이 작은 경우 속이 꽉찬 봉체로 구성할 수 있으나 지지부재(4)의 외경이 다소 큰 경우 도 1과 같이 지지부재(4)의 중앙부에 통공(16)을 형성하여 음이온 및 오존발생장치와 연결되는 관체(18)를 끼워 음이온과 오존이 공급되도록 하고, 자석촉매(2)의 앞부분에 상기 관체(18)를 설치하여 음이온 및 오존 접촉효율을 향상시키도록 한다.

또한, 폐수처리장치의 반응실 단면형상이 원형이거나 원형에 가까운 경우 본 발명의 자석-텅스텐 촉매(2)는 도 1과 같은 자석 촉매판(6)을 사용하면 되나, 폐수처리장치의 반응실 단면형상이 사각형이거나 사각형에 가까운 경우 도 3과 같이 반응실의 형상에 부합하도록 사각형 지지부재(22)의 외면에 자석-텅스텐 촉매판(6)을 일체형으로 고정하거나 사각형 지지부재(22)의 외면에 복수 개의 돌출부(24)를 형성한 다음 복수 개의 자석-텅스텐 촉매판(6)을 볼트(26)ㆍ너트(28)와 같은 체결수단으로 고정시켜 폐수 중의 극성분자를 흡착시킬 수 있게 구성하면 될 것이다.

상기에서 지지부재(22)의 내부에 중공부(30)를 형성하여 유속저항을 줄이도록 하고, 사안에 따라서는 중공부(30)에 수중펌프를 설치하여 폐수의 순환과 정화효율을 촉진시킬 수 있을 것이다.

상기에서 폐수처리장치의 반응실 크기 또는 정화처리량에 따라 자석촉매(2)의 크기를 가감하거나 한 개 이상의 자석촉매(2)를 길이방향 또는 폭 방향으로 설치하면 될 것이다.

도 4 내지 도 7은 상기 자석-텅스텐 촉매판(6)의 단면 구성도로, 도 4와 같이 복수 개의 자석(磁石)(32)을 적당한 간격으로 배열시킨 다음 자석(32)의 양측면에 내화학성이 우수한 연성자성체 또는 철금속판, 이를테면 자력이 통과되는 스텐레스 케이스에 내장시킨 다음 수밀 유지되게 용접시켜 도 5와 같이 평면적이 비교적 큰 N극판(34)과 S극판(36)을 대향 설치하고, N극판(34)과 S극판(36)에 접촉하거나 N극판(34)과 S극판(36)의 부근(인근)에 텅스텐 촉매제를 설치하여 폐수가 텅스텐의 촉매작용에 의해 효과적으로 분해ㆍ처리되도록 한다.

본 발명에서 자석(32)의 형상은 원형으로 도시하였으나 상황이나 여건에 따라 사각형, 직사각형, 타원형상 또는 도넛형상 등으로 다양화 할 수 있음은 물론이다.

한편, 자석(32)을 배열(배치)할 때 도 4와 같이 자석(32)과 N극판(34) 및 S극판(36)으로 규칙적인 배열을 달성할 수 있으나 외부 충격이나 경년변화에 의해 자석(32)의 위치가 바뀌면서 배열이 무너질 수 있으므로 도 6, 도 7과 같이 철금속 또는 비철금속으로 가공된 스페이스(44)(46)를 자석(32) 사이에 넣어 자석(32)의 균일한 배열과 균일한 자장을 달성하고, 또한 자석(32)의 유동을 방지하도록 한다.

상기에서 스페이스(44)(46)의 재질을 자성체로 하는 경우 자석 촉매판(6)의 자장 균일도와 강도가 더욱 향상되어 폐수 중의 극성분자나 중금속 착이온들의 흡착효과를 증대시킬 수 있으므로 자석-텅스텐의 촉매효과가 크게 향상된다.

상기 자석-텅스텐 촉매판(6)은 도 4와 같이 지지부재(4)에 직접 용접하는 등의 방법으로 고정시켜 수밀을 유지하거나, 수밀유지되게 구성된 자석-텅스텐 촉매판(6)을 도 8과 같이 연결부재(42)를 이용하여 고정하거나, 수밀유지되게 구성된 자석-텅스텐 촉매판(6)을 도 2, 도 7과 같이 연결부(10)와 체결수단을 이용하여 지지부재(4)의 지지부(8)에 탈ㆍ부착할 수 있도록 결합하면 될 것이다.

한편, 도 9는 N극판(34)과 S극판(36)의 표면 양측에 탄성력을 갖는 복수 개의 협지편(58)(60)을 고착시켜 텅스텐 봉(48)을 협지할 수 있는 구조를 도시한 도면으로, 협지구조에 의해 텅스텐 봉(48)을 쉽게 탈ㆍ부착할 수 있으므로 텅스텐 봉(48)의 교환(교체)이나 수리가 간편해진다.

상기의 경우 협지편(58)(60)이 N극판(34)과 S극판(36)의 표면에 고정되므로 텅스텐 봉(48)이 자석과 근접하여 위치하므로 폐수 중의 암모니아 분자나 유해 쌍극자들이 자석(32)의 흡인력(磁力)에 의해 텅스텐 봉(48)의 표면으로 재빨리 흡착 하면서 분해ㆍ처리된다.

한편, 텅스텐 봉(48)(50)을 고정할 때, 도 9와 같이 텅스텐 봉(48)을 자석-텅스텐 촉매판(6)의 수직방향으로 설치하거나, 도 10과 같이 텅스텐 봉(50)을 자석 - 텅스텐 촉매판(6)의 수평방향으로 설치할 수 있으며, 텅스텐 봉(48)의 직경과 이격거리는 자석 - 텅스텐 촉매판(6)의 크기나 폐수처리 용량에 따라 각각 달리할 수 있다.

또한, 도 11과 같이 N극판(34)과 S극판(36)의 상ㆍ하부 또는 좌ㆍ우측에 통공이 형성된 한 쌍의 지지판(62)(64)을 각각 고정하고, 지지판(62)(64)의 통공에 텅스텐 봉(66)(68)을 억지끼움식으로 끼워 고정하거나, 텅스텐 봉(66)(68)을 끼운 다음 용접 등의 방법으로 고정할 수도 있다.

도 5는 본 발명에서 텅스텐 촉매를 형성하기 위한 다른 실시 예의 단면도로, 평면적이 비교적 큰 금속으로 된 N극판(34)과 S극판(36) 및 마구리판(38)의 표면에 텅스텐을 도금, 용사 또는 진공증착하는 등의 방법으로 텅스텐 피막(54)을 형성하여 폐수 중의 유해유기 쌍극자(雙極子)나 중금속 착이온들이 자석(32)의 흡인력(磁力)에 의해 텅스텐 피막(54)으로 흡착 및 접촉하면서 분해ㆍ처리되도록 한 것이다.

아울러 음이온과 오존을 버브링시키면서 20,000㎐~40,000㎐의 초음파로 극렬하게 진동시키거나 상기 초음파와 전해장치 또는 상기 초음파와 1㎒~1㎓의 고주파 펄스를 인가시켜 준 분자수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시켜 이들 극성 유기분자나 중금속 착이온들을 집중공격하면 고밀도의 음이온이 용해 및 수화되어 있는 극성 유기물이나 중금속 착이온들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들이 수화된 물층을 벗어나게 되고, 고주파 펄스가 수화층을 파괴하여 수중에서 유사기상반응을 일으켜 이온이나 극성 유기분자들과 중금속 착이온들이 수화층을 벗어나게 되므로 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화ㆍ분해되는 것과 같이 물 속에서 유기물이나 중금속 착이온ㆍ음이온 및 전자들이 더욱 높은 에너지 상태로 활성화되므로 폐수 중의 오염물질들이 신속히 산화ㆍ분해되며, CODㆍBOD ㆍSS의 제거는 물론 탈질ㆍ탈인ㆍ탈색 및 탈취에 특별한 효과를 나타내게 되므로 폐수의 고도정화처리에 가장 적합하다.

따라서, 물(H₂0)ㆍ암모니움 이온(NH₄ ⁺)ㆍ페놀 등과 같은 극성 유기분자나 중금속 착이온들이 자석판(34)(36)의 자력(磁力)에 의해 텅스텐 촉매 표면에 흡착하므로 쉽게 산화ㆍ분해되며 이 때 극성 유기분자나 중금속 착이온들이 음이온의 공격으로 산화ㆍ분해가 촉진된다.

예컨데, 텅스텐-자석촉매의 표면에 흡착된 암모니움 이온(NH⁺ ₄)은 초음파 진동 또는 고주파 펄스에 의하여 다음 반응식(1)과 같이 NH₄ ⁺이온은 물분자(H₂0)에 프로톤(H⁺)을 주어 하이드로니움(H₃ ⁺0)을 생성시키고 자신은 극성인 암모니아 분자 (NH₃)가 되어 다시 자석-텡스텐(W) 촉매 표면에 흡착되어 초음파 진동에너지와 수화층을 벗어난 음이온의 공격으로 N - H 결합이 끊어져 다음 반응식(2)와 같이 질소가스(N₂(g))와 수소가스(H₂(g))로 분해되어 암모니아성 질소(NH₃-N)는 정화 처리된다.

---------------------------------------- 식(1)

------------------------------------------ 식(2)

도 12는 본 발명의 사용 상태 단면도로, 폐수(48a)가 담수되는 분해조(50a)는 처리용량에 따라 적당한 크기의 콘크리트 구조물 또는 내 화학성의 원통형상이나 다각형상의 금속 구조물로 형성하도록 하고, 분해조(50a)의 양측으로 밸브를 갖는 폐수 급수관(52a)과 밸브를 갖는 폐수 출수관(54a)을 설치하여 폐수가 순환하거나 흐를수 있도록 한다.

분해조(50a)의 내부 또는 외부에 설치하는 반응기(56a)는 좌ㆍ우측에 위치하는 한 쌍의 삼발이(58a)를 이용하여 분해조(50a)에 반 잠수식으로 설치하거나 분해조(50a)의 바깥측에 설치하도록 하고, 반응기(56a)의 반응실(60a) 양측에는 처리대상 폐수(48a)가 유입되는 유입관(62a)과 정화처리 된 폐수(48a)가 배출되는 유출관 (64a)을 분해조(50a)에 잠기거나 연결되도록 설치하고, 반응기(56a)와 반응실(60a)의 양측은 상기 유입관(62a)과 유출관(64a)으로 향할수록 점차적으로 좁아지도록 형성한다.

상기에서 삼발이(58a)를 이용하여 반응기(56a)를 반 잠수식으로 설치하는 경우 유입관(62a)의 말단부와 유출관(64a)의 말단부는 분해조(50a)으로 바닥으로부터 10㎝ 가량 이격시켜 분해조(50a)와의 접촉 충격을 방지하도록 하고, 또한 반응기 (56a)의 무게중심을 낮추거나 체결수단을 이용하여 삼발이(58a)에 고정함으로써 반응기(56a)의 회전이나 유동을 방지하도록 한다.

또한, 반응기(56a)를 분해조(50a)의 바깥에 설치하는 경우 분해조(50a)의 상부에 동력원과 동력전달장치에 의해 구동하는 스크레이퍼를 설치하여 분해조(50a)의 상부로 부상하는 거품과 같은 류의 부유물질이나 슬러지를 제거하도록 한다.

상기 유입관(62a)과 유출관(64a)은 금속튜브 보다는 나이론과 같은 합성수지로 형성하여 음이온의 파괴나 수명단축을 방지하도록 하고, 유입관(62a)에는 에어스톤 필터(66a)와 펌프(68a)를 설치하여 분해조(50a)의 폐수(48a)가 여과된 다음 펌프(68a)에 의해 반응실(60a)로 유입되어 정화 처리되고, 정화 처리된 폐수는 분해조(50a)로 배출되는 과정을 반복하면서 순환되도록 하고, 반응실(60a)의 입구 부분에는 복수 개의 경사판(70a)을 고정시켜 반응실(60a)로 유입되는 폐수(48a)가 소용돌이형으로 와류(준 폭기상태)되게 함으로써 효과적인 반응이 이루어지도록 한다.

점차적으로 좁아지는 반응기(56a)의 출구(72a)와 유출관(64a) 사이에는 반응실(60a)보다 작은 크기의 보조 반응실(74a)을 형성하여 고밀도의 음이온이 잠시동안 체류되게 함으로써 반응실(60a)에서 정화 처리된 폐수(48a)가 보조 반응실(74a)로 이동하여 또 한 번의 반응에 의해 충분히 정화될 수 있도록 한다.

또한, 출구(72a) 부분과 유출관(64a) 부분의 단면적 크기가 보조 반응실 (74a)의 단면적에 비하여 휠씬 협소하므로 반응실(60a)로부터 유입되는 폐수(48a)가 와류되어 폭기되며, 반응기(56a)의 케이스(76a) 단면형상은 초음파의 손실없이 고정할 수 있으면 원통형이더라도 상관없으나 원통형에 가까운 다각형 예컨데 도 13과 같이 초음파 진동자(78a)를 밀착시켜 고정할 수 있도록 12각형 전ㆍ후의 다각형 구조로 형성함이 바람직하다.

다각형 케이스(76a)의 외면마다 20,000Hz~40,000Hz의 초음파가 발생되는 복수 개의 초음파 진동자(78a)를 고정한 다음 보호케이스(80a)를 덮어씌워 초음파 밴드(82a)를 구성하도록 하고, 초음파 밴드(82a)는 반응기(56a)의 길이나 크기를 감안하여 1개 이상의 복수 개로 설치하도록 한다.

상기에서 초음파 진동자(78a)로 부터 발생되는 초음파는 다각형 케이스(76a) 구조에 의해 도 13과 같이 반응실(60a)의 중심점으로 집중되게 함으로써 중앙으로 갈수록 초음파의 밀도가 높아지고 진동효과가 증폭되며, 20,000Hz~40,000Hz의 초음파에 의해 폐수(48a)가 극렬하게 진동하면서 준 분자 상태로 분리된다.

또한, 반응실(60a)의 내부에는 지지간(2a)을 이용하여 한 개 또는 그 이상의 자석 텅스텐-촉매(2)를 설치하도록 한다.

따라서, 앞에서 언급한 바와 같은 폐수처리원리와 장치에 자석 텅스텐-촉매 및 초음파와 고주파 펄스와 음이온이 폐수에 대한 마이크로 믹싱효과와 초음파와 고주파에 의한 폐수 중의 수화된 유해 유기분자, 중금속 착이온 및 음이온의 수화층을 파괴효과와 높은 에너지 준위로 여기효과에 추가하여 텅스텐 촉매의 표면에 암모니아 분자나 유기분자 및 중금속 착이온들이 흡착되어 산화ㆍ분해시키는 촉매효과로 인하여 고농도 산업폐수ㆍ축산폐수 및 매립장 침출수의 정화처리효과가 향상된다.

또한, 폐수(48a) 중에 용해 및 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온 (complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들은 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화 분해되는 것과 같이 폐수(48a) 중의 유기물이나 중금속 착이온들이 신속히 산화ㆍ분해되므로 폐수(48a)가 깨끗이 정화된다.

한편, 폐수처리장치의 케이스(76a) 상부에는 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)를 설치하여 반응실(60a)로 음이온 및 오존이 공급되게 한다.

상기 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)의 입구 부분에는 도 1과 같이 급기관 (86a)을 설치하고, 급기관(86a)에는 2 ~ 5기압으로 불어넣는 공기의 급기량을 조정할 수 있는 급기팬(88a)과, 공기의 역류를 방지하는 체크밸브(90a)와, 불순물 유입을 방지하는 전기집진 또는 바이오 집진필터(92a)를 설치하여 여과된 공기가 역류함이 없이 공급되면서 고밀도의 음이온과 소량의 오존이 발생되어 폐수(48a) 중으로 용존되게 한다.

상기에서 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)는 폐수(48a)의 상수면으로부터 다소 높게 설치하여 전기절연을 유지하도록 한다.

한편, 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)는 체크밸브(90a)에 의해 반응실(60a)의 폐수 역류가 방지되지만 증발수 및 습기에 의해 양극봉(116a)과 음극관(110a)이 전기적으로 단락(short circuit)될 수 있으므로 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)의 케이스 외면에 제습장치(130a)를 설치하도록 한다.

즉, 양극봉(116a)과 음극관(110a)이 위치하는 부분의 케이스(76a) 외면에 절연이 유지되는 전열히터(132a)를 빙둘러 감고, 케이스(76a)의 표면에 온도스위치 (134a)를 설치한 다음 도시안된 스위치에 의해 전원이 공급되는 상기 전열히터 (132a)를 직렬 연결하고 보호케이스(136a)를 덮어씌워 고밀도 플라즈마 발생장치 (84a)를 초기 동작시킬 때 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)를 150℃~300℃로 가열시켜 제습할 수 있도록 한다.

따라서, 양극봉(116a)과 음극관(110a) 사이로 침투하거나 침투한 증발수 및 습기를 제거시켜 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)의 전기적인 단락이나 고장이 방지된다.

만약, 이와 같은 제습장치를 설치하지 않을 경우 플라즈마 발생기의 방전칩들이 설치된 방전판과 폐수의 수면과의 거리를 약 60CM 이상 이격시키면 상기와 같은 고장이나 플라즈마 발생장치의 기능저하를 방지할 수 있다.

도 14는 상기 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)의 단면 구성도로, 걸림부(94a)와 큰 직경의 통기공(96a)을 갖는 하우징(98a)을 케이스(76a)에 끼워 고정하고, 하우징(98a)의 내부에 복수 개의 세라믹 절연링(100a)(102a)(104a)(106a)을 적층시킨 다음 덮개링(108a)으로 덮어 고정하도록 하고, 하부 절연링(100a)의 단턱부에는 복수 개의 음극관(110a)이 체결되는 음극판 (112a)을 끼워 설치하고, 또 다른 절연링 (104a)의 단턱부에 복수 개의 통기공(114a)을 형성하고, 복수 개의 양극봉(116a)이 체결되는 양극판(118a)을 끼워 양극판(118a)과 음극판(112a)이 하우징(98a)내에서 간격과 절연이 유지되도록 한다.

음극판(112a)과 양극판(118a)에는 고전압부(HV)가 연결된 급전선(120a) (122a)을 접속하고, 음극관(110a)의 내부에는 음극관(110a)의 내경보다 비교적 작은 외경을 갖는 양극봉(116a)을 결합하되 양극봉(116a)과 음극관(110a)이 서로 접촉하지 않도록 이격 설치하여 그 사이에 통기공(124a)을 형성한다.

고전압부(HV)는 상용전원을 3,000V∼25,000V 전압과 수 ㎃에서 수 A의 전류로 승압한 다음 양극판(118a)과 음극판(112a)으로 각각 공급시켜 코로나 방전에 의한 플라즈마가 발생되도록 한다.

한편, 양극봉(116a)의 끝 단부는 끝이 첨예하게 뽀족한 침상의 플라즈마 방전칩(126a)을 형성하도록 하고, 방전칩(126a)이 위치하는 음극관(110a)의 하부에는 복수 개의 방전홀(128a)을 좁은 간격으로 빙둘러 형성하고, 음극관(110a)의 하단부는 양극봉(116a)보다 다소 하향 돌출시켜 가운데 부분에 위치하는 방전홀(128a)을 중심하여 상ㆍ하로 코로나 방전이 발생되게 함으로써 고밀도의 플라즈마와 플라즈마의 작용에 의한 고밀도의(대량의) 음이온 및 소량의 오존(O₃)을 얻을 수 있도록 한다.

상기의 경우 종래 방법에 비하여 음이온과 오존의 발생율이 30% 이상 향상된다. 방전홀(128a)은 음극관(110a)에 전체적으로 설치할 수 있으나 전하(電荷)의 집중이 분산되어 방전효율이 떨어질 수 있으므로 방전전하(放電電荷)가 집중 분포되는 방전칩(126a)의 주변에 설치하도록 한다.

또한, 방전홀(128a)의 방전부분은 90°전후의 각도를 이루는 모서리 구조이므로 이 또한 방전전하가 집중 분포하게되며, 따라서 코로나 방전효율이 극대화되고 이에 따라 고밀도(高密度)의 플라즈마가 발생되며, 플라즈마의 작용에 의해 공기가 음 이온화 및 오존화 되면서 배출된다.

상기에서 2기압 내지 5기압의 압송공기에 의해 강력한 코로나 방전과 폐수(48a)의 폭기가 이루어지며, 끝 부분이 첨예하게 가공되는 방전칩(126a)은 석출(용출) 및 마모에 의해 수명이 짧아질 수 있으므로 도전성 산화방지 물질로 형성하거나 또는 그 표면에 도포하여 산화피막을 형성함으로써 플라즈마 방전칩(126a)의 수명을 연장시키도록 한다.

또한, 코로나 방전에 의해 방전열이 발생되더라도 도시안된 공기압 공급원에 의해 통기공(96a)(114a)(124a)으로 다량의 공기가 공급되므로 양극봉(116a)과 음극관(110a)의 과열이 방지되며, 또한 통기공(124a)을 흐르는 공기의 유속에 의해 음극관(110a)의 내ㆍ외부간에 기압차가 발생하므로 양극봉(116a)의 외부에 위치하는 공기가 방전홀(128a)을 통하여 통기공(124a)의 내부로 유입되므로 양극봉(116a)과 음극관(110a)의 방열이 잘 이루어진다.

양극봉(116a), 음극관(110a), 양극판(118a), 음극판(112a) 및 방전칩(126a)의 재료는 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 백금 또는 니켈, 몰리브텐, 구리 등과 같이 내열성과 내산성 및 도전성이 우수한 합금을 이용하여 형성하도록 하고, 양극봉 (116a)과 음극관(110a)이 고정되는 양극판(114a) 및 음극판(112a) 또한 상기와 같은 재질로 형성하여 내열성, 내산성 및 도전성(導電性)이 우수하면서 열팽창 계수가 같도록 한다.

상기 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)는 처리용량이나 반응실(60a)의 크기에 따라 1개 이상 복수 개로 설치할 수 있다.

도 15는 본 발명 또 다른 실시 예의 사용 상태 단면도로, 반응실(60a)의 내부에 전해전원(144a)이 공급되는 양극(146a)과 음극(148a)으로 구성되는 한 쌍 이상의 전해전극을 설치하여 폐수(48a)를 전해 처리할 수 있도록 한 것이다.

상기에서 양극(146a)과 음극(148a)은 모두 비활성 탄소전극으로 하고 급전선의 중간에 극성 교번장치(150a)를 설치하여 일정한 주기마다 극성을 바꾸어 주면서 전기 분해하면 본 발명자가 기 발명한 산업폐수 연속전해 정화처리방법 및 그 장치(특허 제10-0188232호) 보다 매우 신속하게 폐수를 정화 처리할 수 있다.

상기에서 탄소전극은 봉형상으로 구성할 수도 있으나 표면적이 넓은 평면형상으로 구성하여 전해효율을 향상시키도록 한다.

이때, 극성 교번장치(150a)를 이용하여 전극(146a)(148a)의 극성을 2분 내지 10분 주기로 주기적으로 변경하는 것은 양극(146a)으로 달라붙는 수중의 슬러지를 제거하고 양극(146a)에서 발생되는 과전압을 방지함으로써 전해 정화 처리효율을 상승시키기 위함이며, 상기의 경우 초음파에 의해서도 슬러지가 전극(146a)(148a)으로 달라붙는 현상이 상당히 억제된다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예의 사용 상태 단면도로, 상기 전극 (146a)(148a) 대신 고주파 펄스전원(152a)이 인가되는 멀티전극(154a)을 설치하여 고주파 펄스가 수화층을 파괴시켜 수중에서 유사기상반응(gas like reaction)이 일어나 이온이나 극성 유기분자 및 중금속 착이온들이 수화층을 벗어나게 함으로써 마치 공기중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화ㆍ분해되는 것과 같이 물속에서도 유기물이나 중금속 착이온ㆍ음이온 및 전자들을 더욱 높은 에너지 상태로 활성화시켜 신속히 산화ㆍ분해 시키게 된다.

도 17은 본 발명 다른 실시 예로 제시한 연속형 고밀도 플라즈마 폐수 처리장치(156a)의 밀집 구성도로, 반응기(56a)를 삭제하는 대신 스크레이퍼에 의한 슬러지 제거장치(158)가 설치된 예비 분해조(160a)와, 고밀도 플라즈마 발생장치 (84a)의 배기구(162a)가 투입 설치되고 상ㆍ하 한 쌍의 초음파 밴드(164)와 텅스텐 자석촉매(2a)가 상ㆍ하로 설치되는 1, 2차 분해조(168a)(170a)와, 응집제 자동 투입기(172a)와 급기팬(174a)과 버블링 장치 (176a)가 설치된 응집조(178a)와, 산 또는 알칼리 투입조(180a)와 드레인 밸브(182a)와 유출관(64a)을 갖는 pH 저장조 (184a)를 단일구조의 셀(방)별로 구분 설치하고, 예비 분해조 (160a)와 1, 2차 분해조(168a)(170a)와 응집조(178a)와 pH 저장조(184a)는 절곡형 배수관(186a)(188a) (190a)(192a)을 이용하여 폐수(48a)가 옆에 위치하는 셀로 이동되게 한 것으로 제작비를 줄이고, 최소공간을 점유할 수 있도록 구성한 것이다.

뿐만 아니라 이 장치는 연속적인 폐수처리가 가능한 연속형 고밀도 플라즈마 폐수 처리장치이므로 불연속적인 배지형(badge type) 장치보다 폐수처리 효과가 매우 높고 자동화가 가능한 장치이다.

1, 2차 분해조(168a)(170a)에는 전해전극 또는 고주파 펄스전원이 공급되는 멀티전극을 설치하여 앞서 기술한 바와 같은 작용ㆍ효과를 얻을 수 있다.

버브링 장치(176a)는 양측면과 상부면으로 좁은 간격의 분사공(194a)이 형성된 관체를 응집조(178a)의 바닥에 설치하여 외부의 공기가 폐수(48a) 중으로 버블링되게 함으로써 슬러지를 가압 부상시켜 스크레이퍼로 제거하도록 한다.

또한, pH 조정조(184a)에서는 산(HCℓ, H₂SO₄), 알칼리(NaOH 가성소다)를 사용하여 pH를 7~8로 조정한다. 이렇게 처리한 처리수는 유출관(64a)을 통하여 미생물 반응조로 이송시켜 연계 처리한 다음 방류하면 된다.

따라서, 스크레이퍼를 이용하여 슬러지나 거품 등을 효과적으로 걷어내기 위해서는 수위조절이 정확해야 한다.

그러므로 예비 분해조(160a)와 응집조(178a)의 절곡형 배수관(186a)(192a)에는 통상의 수위조절장치(196a)(198a)를 각각 설치하여 예비 분해조(160a)와 응집조 (178a)의 수위를 슬러지의 상태 및 높이 등에 따라 정확히 조절할 수 있게 한다.

한편, 브로아 압력이 증가된 공기를 이용하여 고밀도 플라즈마발생장치(84a)에서 생성된 음이온을 폐수(48a) 중으로 밀어 넣으면 음이온이 공급관 내벽에 충돌회수가 증가되어 음이온의 파괴로 인한 음이온의 손실을 일으키게 된다.

따라서, 상기의 문제점을 해소하기 위하여 본 발명에서는 제1, 2차 분해조 (168a)(170a)에 설치되는 배기관(162a)의 중간에 도 19와 같이 수중펌프 (200a)를 갖는 음이온 유도용 벤츄리관(202a)을 설치하여 음이온 공급관의 압력을 낮추어주도록 함으로써 음이온의 손실을 방지하고 동시에 음이온과 폐수의 초기 혼합정도를 상승시키게 되어 음이온에 의한 폐수 정화처리효율을 증가시키도록 한다.

즉, 고밀도 플라즈마 발생장치(84a)의 배기관(162a)이 연결되는 원통체 (204a)의 상ㆍ하부에 급수관(206a)과 흡수관(208a)을 수밀유지되게 설치하고, 흡수관(208)에는 전원이 공급되는 수중흡기펌프(200a)를 설치하고, 급수관(206a)과 흡기관(208a)의 서로 마주보는 부분에는 내경이 점차적으로 좁아지는 병목부(210a) (212a)를 각각 형성하되 급수관(206a)의 병목부(210a)가 급수관(208a)의 병목부 (212a)보다 그 내경이 작도록 구성함으로써 음이온 공급관인 배기관(162a)의 감압효과에 의해 폐수 중으로 고스란히 용존되게 함으로써 음이온이 공급관 내벽에 충돌회수가 거의 없어져 음이온이 파괴되는 현상을 방지하도록 한 것이다.

급수관(208a)에 연결되는 관체(214a)에는 밸브(216a)와 급수 깔대기(218a)를 설치하여 초기 기동시에 급수할 수 있도록 한다.

상기 벤츄리관(202a)은 수중펌프(200a)의 사양이나 처리용량의 크기에 따라 그 크기가 달라질 수 있음은 물론이다.

본 발명에서 폐수를 고도로 정화처리하고자 하는 경우 여러 개의 폐수 처리장치를 직렬로 연결하면 되며, 처리용량을 늘리고자 하는 경우 폐수 처리장치를 병렬로 연결하면 될 것이다.

또한, 폐수(48a)를 연속적으로 처리하고자 하는 경우 A, B 2개의 폐수 처리장치를 병렬로 연결한 다음, A 폐수 처리장치를 가동하는 동안 B 폐수 처리장치는 처리된 폐수(48a)를 방류시키고, 반대로 B 폐수 처리장치를 가동하는 동안 A 폐수 처리장치가 처리한 폐수(48a)를 방류시키는 방법으로 교대로 가동시키면 폐수(48a)를 연속적으로 처리할 수 있으므로 폐수(48a) 정화처리 능력을 배가시킬 수 있다.

본 발명의 주요 부분인 자석 및 텅스텐 촉매는 본 발명인(출원인)이 앞서 출원한 바 있는 특허출원 제99-41245호(제올라이트와 코팅자석 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치.) 및 특허출원 제99-36738호(초음파 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치.) 및 실용신안등록출원 제99-18378호(초음파 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치.)와, 특허출원 제99-36992호(초음파와 고주파 펄스 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치.) 및 실용신안등록출원 제99-18494호(초음파와 고주파 펄스 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법과 그 장치.)에 적용할 수 있을 뿐 만 아니라 여타의 폐수 정화방법이나 폐수 정화장치에도 적용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 자석 텅스텐-촉매를 이용하여 고농도 쓰레기 매립장 침출수, 염색폐수ㆍ피혁폐수ㆍ석유화학폐수ㆍ제지폐수와 같은 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수와 같은 각종 폐수 중으로 라디컬과 전자를 포함하는 음이온과 오존을 버브링 시키면서 20,000Hz~40,000Hz의 초음파나 1㎒~1㎓고주파 펄스로 극렬하게 진동시켜 준 분자 수준으로 마이크로 믹싱(micro mixing)시킴으로써 폐수 중에 용해하여 수화되어 있는 유기물이나 중금속 착이온(complexion)들과 라디컬ㆍ전자ㆍ음이온들은 수화된 물층(hydration seath)을 벗어나게 되므로 마치 공기 중에서 휘발성 유기물(VOC)이 음이온에 의하여 순식간에 산화 분해되어 정화처리된다.

특히, 이와 같은 초음파 또는 고주파 펄스를 폐수에 인가시키면서 음이온을 폐수에 주입하여 폐수를 정화 처리할 경우 자석 텅스텐-촉매를 이용하면 폐수 중의 극성 유기분자나 중금속 착이온의 흡착이 효과적으로 상승되고 음이온이 이들 분자의 공격을 촉진시키므로 폐수 정화처리 효과가 더욱 증진된다.

이렇게 하여 폐수 중의 유기물이나 중금속 착이온들을 신속히 산화ㆍ분해시켜 깨끗이 정화하는 효과가 있어서 배출 폐수로 야기되는 각종 환경오염을 현격히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

자석의 근방에 암모니아 분해 촉매제인 텅스텐을 위치시켜 암모니아나 폐수 중의 유기 쌍극자나 중금속 착이온들이 자석의 흡인력에 이끌려 텅스텐 촉매 표면에 흡착되면서 텅스텐의 촉매작용에 의하여 폐수 중의 암모니아 분자와 유기 쌍극자나 중금속 착이온들의 정화ㆍ처리효과가 크게 상승되도록 한 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법.
제 1 항에 있어서, 자석의 흡인력에 의해 텅스텐 표면과 접촉하면서 분해ㆍ처리되는 암모니아 분자와 유기 쌍극자나 중금속 착이온을 초음파와 고밀도 플라즈마 또는 초음파와 고밀도 플라즈마와 고주파 펄스로 집중 공격하여 폐수를 종래보다 효과적으로 분해ㆍ제거하도록 함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리방법.
초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치에 있어서, 복수 개의 자석(32)과 스페이스(44)(46)와 N극판(34)과 S극판(36)으로 구성된 자석-텅스텐 촉매판(6)을 지지부재(4)의 외면에 적정 간격으로 용접 또는 체결수단으로 빙둘러 고정함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 3 항에 있어서, 지지부재(4)의 통공(16)이나 그 부근에 고밀도 플라즈마 발생장치와 연결되는 관체(18)를 설치하여 음이온 및 오존에 의한 폐수처리효율이 향상되게 함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, N극판(34)과 S극판(36)의 외면 양측에 한 쌍의 협지편(58)(60)을 고정하고, 협지편(58)(60)에 촉매제인 텅스텐 봉(48)을 각각 끼워 고정하도록 함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 자석(32)이 내장된 N극판(34)과 S극판(36) 및 마구리판(38)의 표면에 텅스텐을 도금, 용사 또는 진공증착으로 텅스텐 피막 (54)을 형성하도록 함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 고밀도 플라즈마 발생장치는 걸림부(94a)와 통기공(96a)이 형성된 하우징(98a)을 케이스(76a)에 끼워 고정하고, 하우징(98a)의 내부에 복수 개의 세라믹 절연링(100a)(102a)(104a)(106a)을 적층시킨 다음 덮개링 (108a)으로 고정하고, 하부 절연링(100a)의 단턱부에 복수 개의 음극관(110a)이 체결된 음극판(112a)을 끼워 설치하고, 복수 개의 통기공(114a)이 형성된 절연링 (104a)의 단턱부에 복수 개의 양극봉(116a)이 체결되는 양극판(118a)을 끼워 양극판(118a)과 음극판(112a)이 하우징(98a)내에서 간격과 절연이 유지되게 하고, 음극관(110a)의 내부에 음극관(110a)의 내경보다 비교적 작은 외경을 갖는 양극봉 (116a)을 결합하되 양극봉(116a)과 음극관(110a)이 서로 접촉하지 않도록 이격 설치하고, 음극판(112a)과 양극판(118a)에는 고전압부(HV)가 연결된 급전선(120a) (122a)을 접속하여 코로나 방전에 의한 플라즈마가 발생되도록 한 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 물 순환장치와 초음파 밴드가 상ㆍ하로 설치되고 고밀도 플라즈마발생장치로부터 음이온과 오존이 폐수 중으로 용존되는 폐수처리장치의 반응실 내부에 자석-텅스텐 촉매(2)를 한 개 이상 설치하여 자석-텅스텐 촉매(2)로 분해ㆍ처리되는 폐수 중의 암모니아 분자와 극성 유기분자나 중금속 착이온들을 초음파로 활성화 된 음이온으로 집중공격하여 폐수를 신속히 정화ㆍ처리할 수 있도록 함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 8 항에 있어서, 반응실의 내부에 전극교번장치에 의해 극성이 주기적으로 바뀌는 전해전극을 부가 설치함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.
제 8 항에 있어서, 반응실의 내부에 고주파 펄스전원이 공급되는 멀티전극을 부가 설치함을 특징으로 하는 자석과 텅스텐 촉매를 이용한 초음파 결합 고밀도 플라즈마 폐수처리장치.