KR100267626B1 - 액체를 산소화시키는 방법과 산소화장치 및 산소화된 액체 - Google Patents

Abstract

물에 산소를 농축하는 방법은 물을 물 주입구를 통하여 밀봉 농축공간부속으로 주입하여 밀봉 농축공간부내의 하나 또는 그 이상의 와류 혼합기내로 통과시키는 공정, 산소를 와류 혼합기를 통과하기 전의 농축 공간부내에 있는 물 속으로 산소 주입구를 통하여 주입하는 공정 및 산소 농축 물을 회수하는 공정으로 구성됨. 본 발명은 또한 반응 매체로서 산소농축 물을 사용하여 화학적 및 생물학전 반응을 실시하는 호기성 공정과 산소 농축 물을 비히클로 포함하는 약제로 인체를 처치하는 치료방법에도 관계됨. 본 발명은 또한 물 주입구, 산소 주입구를 갖는 밀봉 농축 공간부 및 하나 이상의 와류 혼합기와 산소화된 물을 배출하는 배출구를 포함하는 물에 산소를 농축하는 장치에도 관계됨.

Description

액체를 산소화시키는 방법과 산소화 장치 및 산소화된 액체.

공업적인 규모로 물을 산소로 포화시키는 효과적인 방법과 장치는 국제특허 출원 WO95/29130호(미국특허출원 08/411,708호)에 기재되어 있다. 전술한 공지 방법에 의하면, 물을 산소 압력하의 밀봉 농축용기속으로 주입하여 물이 미세하게 분리되도록 일련의 트레이 위로 통과시키면서 산소 55-60㎎/ℓ이 물속에 용해될 때까지 물과 산소가 접촉하면서 흐르게 되었다. 이러한 공지된 방법과 장치는 효과적으로 이용될 수 있다. 그러나 공지 방법에 의한 경우 보다 많은 산소를 함유하고 장기간 동안 용존 산소를 유지하는 과산소화된 물을 공업적인 규모로 생산할 수 있는 고용량의 저렴한 휴대용 장치가 요구되고 있다.

효과적인 바이오리미디에이션(Bioremediation)에서는 고속의 산소사용이 요구되지만 지하수에는 산소의 보충이 대단히 서서히 일어나게 된다. 바이오리미디에이션을 시작하기 전에 물속으로 공기를 통과시키지만 오염된 시스템에서는 산소 농도가 급격히 저하되게 된다. 바이오미디에이션 공정은 지하수에 통기시킨후 산소농도가 장시간 동안 지하수에 유지되도록 하면 보다 효과적으로 실시된다. 이러한 바이오리미디에이션 효과는 용존산소의 농도가 높고 물로부터의 산소 탈기가 적으면 적을수록 향상되게 된다.

지하수오염 방지 노력은 다양한 "펌프와 처리" 방법을 이용하는데 그 초점이 맞추어지고 있는바, 이러한 방법은 비용과 시간이 많이 소요되는데 반하여 그 효과는 대단히 한정되었다. 수동 리미디에이션으로 알려진 최근의 바이오리미디에이션의 발전은 보다 저렴한 처리수단을 가져왔고 지하수 처리기술이 발전되는 요인으로 나타나고 있다. 대부분의 바이오리미디에이션 방법은 오염물을 분해시키기 위한 호기성 미생물을 이용하고 있다. 오염물질 자체가 대부분의 유기약물의 생분해에 저항하는 1차 기질로 구성되는 일부의 환경에서는 미생물들이 오염물질에서 나오는 메탄이나 메탄올과 같은 추가 자양분을 필요로 하는 경우가 있다. 경우에 따라서는 유기물들이 생분해가 촉진되는 호기성 조건을 유지하기 위하여 과잉의 용존 산소를 필요로 할 경우가 있다.

경험에 따르면 적당한 용존 산소 농도의 유지는 바이오리미디에이션 프로젝트의 가장 큰 문제점중의 하나로 나타났다. 용존 산소함량이 많으면 많을수록 처리는 더 신속하게 이루어진다. 1992년도에 미국공군에 의하여 실시된 실험에 따르면, 약 35mg/L 이 용존산소가 공급된 물에서는 디클로로에탄이 150시간내에 80%가 감소되는 것으로 나타났다. 1993년도 실험실 실험에서는, 오염된 지하수에 25mg/L의 용존산소를 주입하면 염화비닐이 2주내에 95% 정도 감소되는 것으로 나타났다. 저농도 용존산소를 이용한 바이오리미디에이션은 대단히 느리고 최악의 경우에는 실패하는 것으로 나타났다. 예를들면, 1993년도의 또 다른 실험에 따르면, 18mg/L의 산소농도에서는 2주후에도 디클로로에탄이 약간만 감소되거나 또는 전혀 감소되지 않는 것으로 나타났다.

종래에는 대수층으로 산소를 주입하기 위한 네가지 방법, 즉 공기 살포, 전기영도, 과산화수소 사용 및 표면 공기혼입방법들이 이용되었다. 이러한 모든 방법들은 사용상의 제약이 뒤 따른다. 공기 살포방법은 지하수와 대기가 접촉하도록 대수층까지 우물을 파는 방법을 포함한다. 이 방법에 의하면 냉수중에 자연적으로 나타나는 산소농도에 비하여 낮은 10-14mg/L의 산소농도가 얻어진다. 전기영동방법은 산소농도가 16mh/L 이상으로 얻어지지만 생분해용 미생물이 줄어들므로 바람직한 처리방법이라 할 수 없다. 과산화수소 주입방법은 산소가 1:2의 비율로 생성되므로 일견 좋은 방법으로 생각되지만 비교적 낮은 용존산소의 농도에 도달하는데도 과산화수소의 농도를 2배 정도 높여야 한다. 더구나 과산화수소는 생분해 미생물에 대한 독성을 갖고 있으며, 그 결과 생성된 거품과 사멸된 미생물들이 주입 우물에 엉겨붙는 것으로 나타났다.

가장 잘 알려진 공지의 방법은 지하수의 일부를 펌프로 끌어 올려 공기 또는 순수 산소를 주입한 다음 대수층으로 재주입하는 지상 공기주입방법이다. 1992년도의 실험결과에 따르면 순수한 산소를 사용하는 경우 용존 산소농도는 약 35mg/L까지 얻어지지만 이러한 용존산소의 농도는 대수층으로 재주입할 때 낮아지게 된다.

생물활성과 높은 산소농도는 직접적으로 관계되는바, 용존산소의 농도가 낮아지면 활성은 급격히 저하된다. 관찰 결과 가장 우수한 바이오리미디에이션이 나타나도록 하기 위하여는 용존산소의 농도가 높을수록 바람직하다는 것을 알게 되었다.

산소함유 물은 대기중에 노출되면 대기 평형동력학하에서 유지될 수 있는 양(약 10-12mg/L)까지 용존 산소함량이 서서히 줄어든다.

본 발명은 물 또는 기타의 액체를 산소화시키는 장치 및 전술한 장치를 사용하여 물이나 기타의 액체를 산소화시키는 방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 장치의 측면도이며 부분개략도이고,

제2도는 4개의 직열 연결된 와류 혼합기 소자를 보여주는 횡단부도이며,

제3도는 산소혼합 벤튜리의 측면도이고,

제4도는 동적 혼합기를 보여주는 개략도이며,

제5도는 와류 혼합기를 병열로 연결한 상태를 보여주는 개략도이고,

제6도는 직열로 연결된 와류 혼합기 소자드을 병열로 연결한 상태를 보여주는 개략도이다.

[도면의 상세한 설명]

제1도는 본 발명에 의한 산소 포화장치를 보여 준다. 물은 외경 1.5인치의 파이프로 된 물 주입구(1)를 통하여 주입되고 산소화된 물은 외경이 약 1인치의 파이프로 된 물 배출구(3)를 통하여 배출된다. 물은 물 공급원, 즉 물 공급 탱크(도시하지 않았음)등으로부터 장치내부로 들어온다음, 고체 불순물을 제거하기 위한 바스킷 스트레이너(5)를 통과한다. 특히 이러한 공정은 처리할 물이 폐수이거나 또는 순환수인 경우에 사용된다. 바스킷 스트레이너(5)를 통과한 물은 펌프(7)에 의하여 균일한 압력으로 장치내부로 공급된다.

물 배출구(3)로부터 나오는 산소화된 물을 주기적으로 배출할 때, 예를들면 산소화된 물을 병속에 넣기 위하여 배출구에서 나오는 물의 흐름을 일정한 시간차를 두고 주단시킬때는 역압조절밸브(9)를 개방하여 산소화된 물을 제1도의 점선으로 표시된 순환로를 따라 물 주입구(1)로 순환시키거나 또는 주입되는 물을 공급하는 물 공급탱크로 순환시킨다. 물 배출구(3)의 압력이 일정한 수준 이상으로 되면 역압조절 밸브(9)가 폐쇄되고 펌프(7)는 물을 장치입구(11)와 일방향 첵 밸브(13)를 통하여 산소화 장치내로 공급한다. 펌프(7)의 작동은 펌프제어판(15)과 그에 관련된 회로에 의하여 제어된다.

산소는 산소 주입구(17)를 통하여 벤튜리 혼합기(19)내로 주입된다. 산소는 통상적인 산소 공급원, 예를들면 에이셉 코오포레이션에서 판매하는 산소발생기에서 얻을수 있다. 간단한 에어셉 산소발생기는 약 50-55psi 압력의 O₂를 약 45ft³/hr 생산한다. 이와같이 공급되는 산소는 펌프(7)의 출구에 70 psi 의 수압을 필요로 한다. 벤튜리 혼합기(19)로 공급되는 산소의 주입압력이 높은 경우에도 펌프(7)의 출구측 수압이 그 만큼 높을 필요는 없다. 만약 높은 O₂생산속도가 요구 되는 경우에는 보다 대용량의 O₂발생기를 사용하거나 다수의 O₂발생기를 병열로 연결하여 사용할 수 있다.

벤튜리 혼합기(19)는 주입된 산소를 기포형태로 물의 흐름속으로 분산시켜 물이 직열로 연결된 4개의 와류혼합기를 통과할 때 유입된 산소의 일부가 벤튜리 혼합기를 통과하는 물속에 용해되게 된다. 제1도에서는 처음 두 와류 혼합기가 정적 혼합기(21)들이고, 직열로 연결된 뒤의 두 와류 혼합기들은 동적 혼합기(23)들이다. 정적 혼합기(21)들은 예를들면 라이안 하코 캄파니에서 "코막스"란 상품명으로 판매하는 2인치 직경의 관상체로 된 것이고, 동적 혼합기(23)들은 정적 혼합기(21)와는 달리 외부 구동모우터(M)(제4도 참조)에 의하여 회동되는 회전 혼합날개들을 갖고 있다. 와류 혼합기는 직열로 연결되어 있고 그 내경은 각각 0.75-2인치 사이이다. 회전날개의 형태와 회전속도는 동적 혼합기내에서 일어나는 혼합의 강도를 결정한다. 반면 정적 혼합기(21)내에서 일어나는 혼합의 강도는 유입되는 물과 산소의 압력 및 혼합날개의 형태에 의하여 결정된다. 각종의 와류 혼합기(21),(23)내에서 혼합정도를 변경시키기 위한 기계적인 교반은 산소의 전체적인 혼합에 영향을 미친다.

최종 혼합기(23)로부터 배출되는 물은 기포제거기(25)를 통과하는바, 이 기포제거기는 내부에서 흐르는 물속으로 연장된 파이프를 갖고 있어서 미용해 산소 기포가 전술한 관속으로 배출되어 점선을 따라 산소 주입구(17)로 순환되게 되었다. 기포제거기를 통하여 공급되는 산소를 포함하는 산소 주입구(17)로부터 공급되는 산소의 양은 산소 유량계(27)에 의하여 측정된다.

기포제거기(25)를 통과한 산소-포화 물은 압력 게이지(29)를 통하여 배출 역류제어기(31)로 공급된다. 이 역류제어기(31)는 역류하는 물이 분당 약 25겔론 정도로 되도록 조절한다. 전술한 제어기를 통과하지 못하는 나머지 소량의 물은 우회 밸브(33)를 통하여 원수 공급라인으로 공급된다. 이와 같이 과잉 배출수를 우회시키면 비산 고출력의 전체 역류제어기를 사용하는 경우보다 작업이 간단하고 비용이 적게 든다. 제어기(31)와 우회 밸브(33)를 통하여 배출되는 물은 배출구(33)를 통하여 장치밖으로 배출된다. 전술한 제어기(31)의 역할은 배출구(3)를 통한 산소화된 물의 일부 또는 전부의 배출을 필요에 따라 차단하고 폐쇄하는 것이다. 이러한 제어기(41)에 의한 차단은 밀봉농축 공간부의 내부압력이 설정치인 40 psi 이하로 되는 경우에 나타난다. 이러한 압력강하는 너무 많은 산소화된 물이 배출구(3)로 배출되었을 때 와류 혼합기내에 나타나게 된다. 이러한 경우에는 산소화된 물의 전체 흐름이 시스템으로부터 배출되는 것을 방지하기 위하여 배출 역류제어기(31)가 폐쇄된다. 이와같이 제어기(31)가 차단되면 밀봉 농축공간내의 압력이 급격히 상승하게 되고, 그 결과 주입 역류제어기(9)가 닫히면서 유입수는 주입구(1)로 순환되기 시작한다. 만약, 장치의 출구측에 있는 어떠한 밸브가 차단되면 배출 역류제어기(31)가 차단되면서 산소화된 물이 시스템 밖으로 나가지 못하게 된다. 반면에, 출구측에 있는 어떤 밸브가 개방되면 배출 역류제어기(31)에 관계없이 비교적 미량의 산소화된 액체가 제어기 우회밸브(33)를 통하여 배출되면서 밀봉 농축 공간부내에는 요구하는 압력이 유지되게 된다.

제2도는 정적 혼합기(21)가 동적 혼합기(23)와 직열로 연결된 적당한 와류 혼합기의 구성을 보여주고 있다. 와류 혼합기(35)는 다수의 혼합기를 포함하는바, 각개 혼합기는 뒤틀린 혼합소자를 포함하고 있다. 혼합기들은 원통체내에 축방향으로 교호로 배치되었다. 원통체의 입구측에서 들여다 볼 때 일부의 혼합 소자는 시계방향으로 뒤틀려졌고, 다른 일부의 혼합 소자는 시계반대방향으로 뒤틀려졌다.

벤튜리 혼합기(19)는 제3도에 확대 도시되어 있는바, 이 혼합기는 외부의 산소를 시스템내로 주입하기 위하여 산소공급원에 연결된 산소 산소주입구(17), 물 배출구(39) 및 산소 배출구(41)를 갖고 있는바, 전술한 산소 주입구(17)에는 필요에 따라 산소 배출구(37)가 연결될 수도 있다.

제4도에는 동적 혼합기의 작동원리가 설명되어 있는데, 동적 혼합기 소자(23)는 모우터(M)에 의하여 동적 혼합기내에서 회전할 수 있게 되었다. 모우터(M)의 회전속도는 동적 혼합기(23)내의 혼합강도를 조절할 수 있도록 변화시킬 수 있게 되었다.

제5도는 병열로 연결된 와류 혼합기의 연결상태를 보여주고 있다.

본 발명의 목적은 보다 높은 용존산소농도를 갖고 있고 물속에서의 용존산소 유지시간이 보다 길도록 산소가 고농도로 농축된 물을 생산하는 방법과 과산소화된 물을 공업적으로 생산하기 위한 저렴하고 휴대하기 간편한 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 용존산소로 장시간 유지하도록 물에 용해되는 공기중의 산소를 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 공업적인 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 명세서에 사용된 "물"이란 용어는 통상의 물 뿐만 아니라 가미된 물과 음료수를 포함하는 과산소화될 수 있는 기타의 액체들도 포함된다.

본 발명의 방법은 물 주입구를 통하여 밀봉된 농축공간속으로 물을 주입하고, 산소 주입구를 통하여 농축공간 내의 물속으로 산소를 주입한 다음, 산소-농축물을 회수하는 물에 산소를 농축시키는 방법에서, 농축공간이 와류 혼합기로 구성되고 물은 산소-농축 물을 회수하기 전에 산소와 혼합되도록 와류 혼합기를 통하여 산소와 함께 이송되도록 함을 특징으로 하는 물에 산소를 농축시키는 방법으로 구성된다.

본 발명은 또한 물 주입구, 산소 주입구, 밀봉된 농축공간 및 산소화된 물을 배출시키는 배출구를 포함하는 물에 산소를 농축하는 장치에 있어서, 밀봉 농축공간이 산소 주입구와 와류 혼합기를 포함함을 특징으로 하는 물에 산소를 농축시키는 장치에도 관계된다.

본 발명의 방법은 실질적으로 바이오리미디에이션 및 기타의 호기성 공정중에 용존 산소의 감소를 가져오지 아니하고 그에 따라 처리시간과 처리비용을 절감할 수 있다. 본 발명의 방법과 장치는 용존산소 농도가 65mg/L 이상으로 되도록 산소가 오염된 지하수에 신속하게 용해되도록 한다. 순수 산소는 40psi 이상, 특히 50-55psi 정도에서 용해될 수 있는바, 이와 같은 조건에서는 일당 50,000겔론 이상을 처리할 수 있다.

본 발명은 보다 높은 처리능력을 갖는 장치를 사용하여 저속에서도 고농도의 용존산소 농도를 얻을 수 있다. 이러한 고출력은 예를들면 산소압력을 증가시키거나 또는 대형 혼합기를 사용하거나 다수의 혼합기들을 병열로 연결하여 혼합능력을 증가시키므로서 얻어질 수 있다.

본원 명세서에서, "와류 혼합기"라 함은 장치내부로 흐르는 액체에 혼합효과가 나타나도록 와류현상을 일으키는 날개나 기타의 흐름유도 소자를 포함하는 중앙 공간을 갖는 원통형 또는 기타 단면 형태의 긴 관상체로 된 장치를 의미한다. 와류 혼합기는 흐름유도 소자가 고정된 정적 혼합기일 수도 있고, 전술한 소자의 일부 또는 전부가 자유로이 회전하거나 또는 혼합효과를 강화하기 위하여 구동체에 의하여 회전하는 동적 혼합기일 수도 있다.

전술한 미국특허출원 08/411,708호에 따르면 24시간 내에 대기평형 농도인 약 10-12mg/L에 도달하는 약 60-65mg/L의 용존산소 농도를 갖는 물이 제조되는데 반하여, 본 발명에 따라 네 개의 정적 혼합기를 연결한 간단한 장치를 사용하여 산소화된 물은 용존산소 농도가 처음에 70mg/L 이었다가 48시간내에 대기평형 농도로 감소되었다. 이와같이 용존산소 농도가 덜 감소되는 이유는 밝혀지지 않았지만 본 발명의 방법과 장치가 보다 높은 산소농도를 만들어 낼 뿐만 아니라 본 발명에 의하여 제조된 물은 대기평형 농도까지 산소농도가 감소하는 속도가 종래 방법에 의하여 산소화된 물의 용존산소 농도가 감소하는 속도보다 약 절반 정도 늦은 것으로 나타났다. 물에 다량의 산소가 용해되도록 균일하게 충분히 혼합하면 할수록 산소의 방출은 더 늦어지는 것으로 믿어진다.

본 발명에 따르면 70mg/L 이상의 높은 용존산소 농도를 얻기 위하여는 액체의 공급속도를 늦추거나 또는 병열로 연결된 혼합기를 이용하거나 혼합효율을 향상시키기 위하여 혼합기 소재를 회전시키도록 된 동적 혼합기를 사용하는바, 이와같은 방법에 의하면 전체적이 혼합효율이 향상되는 것으로 믿어진다.

대기조건 하에서의 용존산소 감소는 용존산소의 첨가량과 비례적으로 증가하므로, 대기조건하에서 증가된 량의 산소 감소가 나타나도 산소화에 들어가는 경비와 노력이 공업적 규모로 다량의 산소를 혼합시키므로서 나타나는 이익을 상쇄하지 않을 정도로 되는 용존산소 농도(손익분기점 농도)를 찾아 내는 것이 바람직하다. 밀봉된 병에 들어 있는 물이나 음료수는 내부에 들어 있는 산소가 압력하에 유지되므로 밀봉된 병에 들어 있는 물이나 음료수에는 본 발명에 의한 처리를 할 필요가 없다. 그러나 본 발명에 의하면 전술한 손익분기점 농도는 비교적 적은 노력으로도 공업적으로 얻어지는 약 70mg/L 용존산소 이상으로 되는 것으로 기대된다.

지하수 처리의 경우에는 오염물질이 증가하는 즉시 우물속에 고농도의 산소 함유 물을 주입한다. 물의 주입은 대기와 물의 경계면에서 와류가 최소한으로 일어나도록 수면 밑 수 피트에서 이루어지도록 한다. 통상적으로는 와류현상이 최소한으로 일어나도록 하기 위하여는 산소화된 물이 주입된 후 그 주위를 둘러싸는 다공성 매체속으로 수시간동안에 걸쳐 서서히 침투되도록 한다. 고농도의 산소화된 물이 오염된 대수층으로 침투하면 수압과, 와류가 일어나지 아니하는 낮은 유속 및 용존산소의 신속한 미생물 이용에 의하여 대단히 낮은 산소 탈기만이 나타나게 된다. 따라서 대부분의 산소는 기포로 탈기되어 손실되기 전에 미생물의 호흡에 이용된다.

본 발명에 따르면, 작업변수에 따라서 약 35-110mg/L의 산소가 물속으로 혼합될 수 있는 것으로 기대된다. 일반적으로 2인치 내경을 갖는 4개의 관상 혼합기를 포함하는 본 발명의 장치를 사용하며 일당 100,000겔론의 물을 생산할 수 있다. 본 발명은 다수의 와류 혼합기를 구비하고 있는바, 이 와류 혼합기들은 각각 0.5-5 인치의 내경을 갖고 있다. 본 발명에 의하면 물 주입구에 있는 산소는 약 65-70mg/L 범위의 용존산소 농도가 얻어지도록 광범위하게 조절할 수 있다.

본 발명은 산소요구량을 맣이 요구하는 모든 폐수의 처리에 이용할 수 있다. 그러나 본 발명의 방법과 장치는 호기성 공정 및 기타 산소함유 액체를 유용하게 이용하는 치료공정과 같은 다른 공정에 이용할 수도 있다.

본 발명에서 "호기성 공정"이란 용이는 산소의 존재하에 액체 매체를 처리하는 모든 화학적 및 생물학적 처리공정을 포함하는 것으로 해석된다. 또한 본 발명에서 "치료공정"에는 용존 산소를 포함하는 액체 비히클 중의 약제로 처리하여 인체 또는 그 일부분을 산소화시키는 공정을 포함한다.

본 발명에 의하여 산소화된 물을 사용하는 적당한 호기심 공정은 예를들면 물에 공기를 버블링시키는 것과 같이 폭기하는 공정과 고정된 필름과 현탁 생장방법에 의하여 오염된 표면(예를들면 석유제품으로 오염된 표면)과 지하수의 내외부에 대한 바이오리미디에이션 및 폐수, 슬러지와 동물 폐기물처리, 퇴화되는 호수의 재활, 생화학적 산소요구량(BOD) 측정기술, 신선한 물에서의 양어(예를들면 양어장), 비호기성 공정용 악취차단제 및 용해된 오염물을 침전시켜 여과시키기 위한 용해된 오염물(예를들면, Fe 및 Mn이온)의 침전공정을 포함한다.

본 발명에 의하여 산소화된 액체에 대하여는 특별히 유용한 호기성 용도가 발견되었다. 본 발명에 따르면 전술한 산소함유 액체는 미생물을 이용한 제약 및 식품가공과 같은 모든 종류의 발효공정에 사용되는 발효용 액체로서 유리하게 이용할 수 있다.

박테리아와 같은 미생물은 폐수정화공정에서 산소를 대량으로 소모한다. 산소가 생체속으로 주입되는 속도는 산소화에 의한 파괴가 어느정도 빨리 진행되느냐 하는데 대한 실질적인 한정요인이다. 공지 기술에서 나타나는 문제점은 공기가 21%의 산소를 포함하고 있어서 폭기에 의하여 사용되는 에너지의 79%가 불필요한 질소를 송풍하는데 소모되므로 폭기에 의한 산소 주입이 대단히 비효율적이라는 것이다. 그러므로 본 발명에 의하여 고도로 산소화된 물을 호기성 공정에 사용하면 5배 이상의 효율 증대가 얻어지고, 그 결과 현저하게 향상된 에너지 효율을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 통상의 폭기조가 20%의 산소를 함유하는 공기를 사용한다고 볼 때 40-50mg/L의 산소를 함유하는 물을 주입하면 7-10mg/L의 산소를 함유하는 물을 주입하는 경우 보다 현저히 높은 효과의 상승을 가져옴과 동시에 호기성 처리가 보다 신속하게 이루어 지게된다. 더구나 평형 산소함량의 물을 사용하면 용존산소 함량이 급격히 감소되게 된다.

본 발명에 의하여 제조된 물의 유용하게 이용될 수 있는 적당한 치료방법으로는, 예를들면 혈액과 근육의 산소함량 증가, 치료속도를 향상시키고 감염을 감소 시키기 위한 상처부위의 산소화, 기관이식 저장매체의 산소화, 방사선 및 약물치료를 위한 종양의 산소화, 폐동맥 결핍의 경우 산소화된 액체에 의한 폐의 바이페스, 일산화탄소 중독증 치료, 구강 및 치아 세척, 향수와 처리액, 콘택트렌즈 세척제 및 세포단위 치료제등이 있다.

연령과 성별이 다른 8명을 상대로 혈중 산소농도와 맥박수를 측정하였다. 각 자에게 1/2 내지 3/4 리터 사이의 고도로 산소화된 물을 마시도록 하였다. 폐동맥 기능 바이패스의 증거는 섭취한후 단시간내에 약 30%의 평균 혈중 산소증가에 의하여 확인되었고, 수반하는 심장완압의 효과는 평균 약 10%의 맥박수 감소에 의하여 확인되었다.

용기내에 수용된 본 발명에 의하여 산소화된 액체의 우수한 산소 유지는 새롭고 유리한 많은 액체 치료제품의 용도를 제공한다. 본 발명의 또 다른 형태에 의하면 전술한 산소화된 액체를 멸균용기에 넣어 생리학적 염수와 동급의 용액에 대한 용제로서 이용할 수 있게 한다.

필요에 따라서는 본 발명에 의하여 처리된 물에 이산화탄소와 같은 가스를 첨가하여 발포성으로 되게 할 수 있다. 물에 산소가 용해된 후 이산화탄소가 첨가되면 이산화탄소가 산소의 일부에 대치된다. 그러나 발포성 액체는 이산화탄소를 첨가한후 일정한 범위까지 재차 산소로 농축시킬수 있다는 것이 알려졌다. 물을 차갑게 유지하면서 산소로 농축시키면 더 많은 산소가 물에 용해될 수 있다. 그러나 물을 약간만 냉각시키거나 전혀 냉각시키지 않고 냉각 대산 약 50psi 또는 그 이상의 높은 산소압력으로 산소를 농축시킬 수도 있다.

어류가 높은 산소농도를 요구하지 않지만 약 9-12mg/L의 용존산소농도로 유지되어야 하는 실험용 양식장에서 사용하는 물을 산소화시키는 본 발명에 의한 장치는 요구하는 전력요금이 시간당 약 8센트 소요되고 용존산소의 제조에 소요된 총 비용은 용존산소 Kg당 약 79센트였다.

또 하나의 다른 실험에서는, 적당한 생물학적 산소요구량(BOD=10,000mg/L) 을 갖는 고농도 포메이트/아세테이트 공업용 폐수를 본 발명의 방법으로 처리하면 3시간내에 폐수의 생분해가 총 유기탄소농도를 80% 감소시켰다. 본 발명에 의한 장치를 사용하면 경비가 절감되고 효율이 향상된다.

본 발명에 따르면 액체를 공기살포, 전기영동, 과산화수소, 송풍등과 같은 공지의 기술에 비하여 보다 효과적으로 액체를 산소화 내지 과산소화시킬 수 있다.

본 발명에 의하여 산소화된 물의 산소농도는 에이티아이 오리온 아날리티칼 테크놀로지 인코포레이티드에서 판매하는 용존산소 측정기 모델 830과 모델 840으로 측정한다. 두 측정기를 한 위치에 설치하면 측정치가 정확한지 비교할 수 있다.

내용 없음.

Claims (11)

1. 액체 주입구를 통하여 밀봉된 산소 농축 공간속으로 액체를 주입하는 공정, 산소 주입구를 통하여 산소 농축 공간내의 액체속으로 산소를 공급하는 공정 및 산소-농축 액체를 회수하는 공정을 포함하는 액체에 산소를 농축하는 방법에 있어서, 액체 주입구에 형성된 벤튜리를 통하여 밀봉 산소 농축 공간 속으로 흐르는 액체속으로 산소를 밀봉 산소 농축 공간 내의 산소압력이 40 psi로 유지되도록 공급하면서 산소 농축 공간 내에 설치된 관상의 와류 혼합기를 이용하여 액체와 산소가 와류 혼합기를 통과하는 동안에 액체에 와류 현상이 나타나도록 하여 액체 속에 산소가 용해되도록 한 공정 및 최소 40mg/L의 산소함량을 갖는 산소 농축 액체를 회수하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 액체의 산소화방법.
2. 제1항에서, 밀봉 산소농축 공간 내에 다수의 와류 혼합기가 병열, 직열 및 병열과 직열의 혼합 형태중의 한 형태로 설치되었음을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에서, 전술한 다수의 와류 혼합기가 다수의 정적 혼합기, 다수의 동적 혼합기 또는 하나 이상의 정적 혼합기와 하나 이상의 동적 혼합기의 복합체를 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 전술한 와류 혼합기가 하나 이사의 정적 와류 혼합기를 포함함을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에서, 이 방법이 산소농축 액체를 회수하기 전에 용해되지 아니한 산소를 제거하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에서, 이 방법이 산소 농축 액체를 용해되지 아니한 산소의 기포를 제거하는 기포제거기를 통과시켜 기포형태로 제거되는 산소를 산소 주입구로 순환시키는 공정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항의 공정에 의하여 산소로 농축시킨 액체.
8. 액체 주입구, 산소 주입구, 산소 농축된 액체 배출구 및 액체의 흐름을 발생시키는 수단을 구비한 밀봉 농축 공간을 포함하고 액체에 용존산소 농도가 최소 40mg/L 이상이 되게 산소를 농축하는 장치에 있어서, 이 장치가 전술한 밀봉 산소 농축 공간에 산소의 압력이 최소 40 psi이 되게 압력을 가하는 수단, 밀봉 농축 공간에 위치하고 내부를 통과하는 액체를 와류시켜 산소를 액체에 용해시키기 위한 와류 혼합기, 전술한 액체 주입구와 와류 혼합기 사이에 위치하고 산소 주입구를 구성하는 벤튜리 및 용존 산소 농도가 40mg/L 이상인 산소 농축 액체를 회수하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 산소 농축장치.
9. 제8항에서, 전술한 와류 혼합기가 다수의 정적 혼합기나 동적 혼합기 또는 정적 혼합기와 동적 혼합기의 복합체를 포함함을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항에서, 전술한 밀봉된 농축 공간이 전술한 와류 혼합기 내의 액체속으로 산소를 주입하기 위한 벤튜리를 액체 주입구와 와류 혼합기 사이에 갖고 있음을 특징으로 한 장치.
11. 제8항에서, 이 장치가 산소 농축된 액체 배출구에 연결된 처리용량을 갖는 산소화된 액체 역압 제어기와, 전술한 밀봉 농축공간으로부터 나오는 산소화된 액체의 배출량이 전술한 처리용량을 초과하는 경우 산소화된 액체를 역압제어기를 우회시키는 산소화된 액체의 바이 페스를 포함함을 특징으로 하는 장치.

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