KR200398372Y1

KR200398372Y1 - 부유형 수처리 장치

Info

Publication number: KR200398372Y1
Application number: KR20-2005-0022555U
Authority: KR
Inventors: 정상철; 최경주
Original assignee: 순천대학교 산학협력단
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2015-08-03

Abstract

본 고안은 부유형 수처리 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 처리수에 부유된 상태에서 심층수와 표층수를 혼합시킴과 동시에 처리수에 포함된 오염물질을 분해하고 미생물을 살균시킬 수 있는 부유형 수처리 장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 고안은 하방에 입구가 형성되고 상방에 출구가 형성되며, 상방향으로 갈수록 출구가 넓어지는 깔때기 형상을 가지는 외부체; 상기 외부체의 내주면과 소정 간격 이격되게 설치되며, 처리수에 부유하는 부유체; 상기 부유체 내부에 설치되는 모터; 및 상기 모터에 의하여 회전되며, 상기 부유체 하단의 입구 측에 위치되어 처리수를 상기 출구 측으로 강제 압송하는 프로펠러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 본 고안은 광촉매반응을 일으키기 위하여 상기 외부체의 출구 측 내주면에 설치되는 광촉매층과 상기 광촉매층으로 자외선을 조사하기 위한 자외선 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의할 경우, 심층수와 표층수의 고른 혼합이 가능하게 되어, 수처리 효율을 높일 수 있게 되며, 또한 심층수와 표층수의 혼합과정에서 처리수에 포함된 오염물질의 분해와 미생물의 살균이 동시에 일어나게 된다.

Description

부유형 수처리 장치{A Floating Type Water Purifying System}

본 고안은 부유형 수처리 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 처리수에 부유된 상태에서 심층수와 표층수를 혼합시킴과 동시에 처리수에 포함된 오염물질을 분해하고 미생물을 살균시킬 수 있는 부유형 수처리 장치에 관한 것이다.

지속되는 산업화와 도시화로 환경오염은 점점 심화되고 있고, 배출되는 오수, 폐수, 하수의 형상 역시 매우 다양해지고 있다. 이러한 오수, 폐수, 하수를 처리하는 방법은 크게 물리적 방법, 화학적 방법, 생물학적 방법으로 구분할 수 있으며, 최근에는 상기 각각의 방법을 서로 결합시킴으로써, 처리효율을 높이고자 하는 시도들이 진행되고 있다.

수처리 과정에서 혼합(Mixing)은 매우 중요한 과정이다. 수처리 과정에서는 수처리를 위하여 투입된 약품, 산소(공기), 미생물 등이 처리수와 완전히 혼합되는 것이 바람직하며, 특히 심층수와 표층수의 균일한 혼합이 매우 중요하다.

현재의 전형적인 혼합수단으로는 임펠러(Impeller)가 사용되고 있다. 즉, 임펠러가 유체 내에서 회전하면서 그 주위에 난류를 발생시키고, 발생한 난류에 의하여 유체의 혼합이 이루어지게 된다. 이외에도 공기를 폭기시키거나, 리프트 펌프(Jet-Lift Pump)에 의하여 난류를 발생시켜, 혼합을 수행하기도 한다.

그러나, 이러한 방법은 국부적인 혼합만이 일어날 뿐, 처리수 전체를 균일하게 혼합시키지 못한다. 임펠러를 사용하는 경우를 예로 들어보면, 임펠러와 유체가 접촉되는 부분에만 혼합이 이루어지게 된다. 이를 방지하기 위하여 대형 임펠러를 사용하여 저속으로 회전시키면 임펠러의 저속운동으로 인하여 경계층이 증가되어 원거리까지 유체가 유동하게 되나, 이 경우 층류유동으로 난류는 감소되어 혼합효과가 감소하므로 혼합에 너무 장시간이 소요된다. 반면에 고속임펠러를 사용하면 난류의 세기는 증가하여 혼합시간은 단축되나, 경계층은 더욱 축소되어 유동은 임펠러의 주위에만 국한되어 국부적인 혼합만이 이루어지게 된다. 또한 임펠러의 회전에 의하여 와류(Vortex), 맴돌이(Mass-Swigling) 현상 등이 발생하여 혼합효과가 저하된다. 이를 방지하기 위하여는 방해판 등이 추가로 설치되어야 하며, 이에 따라 에너지 손실 역시 증가하게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 심층수와 표층수를 고르게 혼합할 수 있도록 하여 수처리 효율을 높일 수 있도록 하는 부유형 수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은, 심층수와 표층수를 혼합하는 과정에서 처리수에 포함된 오염물질의 분해와 미생물의 살균이 동시에 이루어질 수 있도록 하는 부유형 수처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 부유형 수처리 장치는 하방에 입구가 형성되고 상방에 출구가 형성되며, 상방향으로 갈수록 출구가 넓어지는 깔때기 형상을 가지는 외부체; 상기 외부체의 내주면과 소정 간격 이격되게 설치되며, 처리수에 부유하는 부유체; 상기 부유체 내부에 설치되는 모터; 및 상기 모터에 의하여 회전되며, 상기 부유체 하단의 입구 측에 위치되어 처리수를 상기 출구 측으로 강제 압송하는 프로펠러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 본 고안에 따른 부유형 수처리 장치는 광촉매반응을 일으키기 위하여 상기 외부체의 출구 측 내주면에 설치되는 광촉매층과 상기 입구에서 출구로 흐르는 처리수 내의 오염물질의 분해 및 미생물의 살균을 위한 자외선을 상기 광촉매층으로 조사하기 위한 자외선 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자외선 발생부는 상기 광촉매층에 대응되는 상기 부유체의 외주면에 설치되는 투명창과 상기 부유체의 내부에 설치되어 상기 투명창을 통하여 자외선을 조사하는 자외선램프를 포함하여 이루어진다.

상기 자외선 발생부는 상기 광촉매층에 대응되는 상기 부유체의 외주면에 설치되는 다수의 자외선 LED(Light Emitting Diode)로 구성될 수도 있다.

또한 본 고안에 따른 부유형 수처리 장치는 상기 모터나 자외선 발생부를 구동하기 위한 전원을 생산하기 위하여, 상기 부유체의 상부에 태양전지를 설치할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안에 따른 부유형 수처리 장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치를 나타낸 분해사시도이며, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치에 있어서, 투명창과 자외선램프로 이루어진 자외선 발생부를 도시한 도면이고, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치에 있어서, 자외선 LED 로 이루어진 자외선 발생부를 도시한 도면이며, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치에 있어서, 부유체에 태양전지가 설치된 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치가 처리수에 부유된 상태로 처리수를 강제 순환시키는 과정을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 부유형 수처리 장치는, 하방에 입구(11)가 형성되고 상방에 출구(12)가 형성되며, 상방향으로 갈수록 출구가 넓어지는 깔때기 형상을 가지는 외부체(10); 상기 외부체(10)의 내주면과 소정 간격 이격되게 설치되며, 처리수에 부유하는 부유체(20); 상기 부유체(20) 내부에 설치되는 모터(31); 및 상기 모터(31)에 의하여 회전되며, 상기 부유체(20) 하단의 입구(11) 측에 위치되어 처리수를 상기 출구(12) 측으로 강제 압송하는 프로펠러(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 부유체(20)는 외부체(10)에 형성된 이격부재(10a)에 지지됨으로써, 입구(11)와 출구(12) 사이의 외부체(10) 내주면과 부유체(20) 외주면 사이에 처리수가 흐를 수 있는 유로가 형성된다.

외부체(10)의 입구(11) 및 출구(12)는 처리하고자 하는 처리환경에 맞는 크기로 제작된다. 이때 입구(11)는 심층수 측에 위치되도록 하여야 한다.

외부체(10)의 출구(12)측 내주면에는 광촉매층(13)이 형성되는데, 이러한 광촉매층은 이산화티탄(TiO₂)을 코팅함으로써 구현된다. 광촉매층(13)은 자연광에 포함된 자외선에 의하여 광촉매작용을 수행하거나, 후술할 자외선 발생부에서 발생되는 자외선에 의하여 광촉매작용을 수행한다. 광촉매작용이 진행되는 동안에 처리수 내부의 오염물질이 분해되고 미생물이 살균된다.

부유체(20)에는 상기 입구(11)에서 출구(12)로 흐르는 처리수 내의 오염물질의 분해 및 미생물의 살균을 위한 자외선을 상기 광촉매층(13)으로 조사하기 위한 자외선 발생부(40)가 설치된다. 상기의 자외선 발생부(40)는 다양한 형태로 구현 가능하며, 그 일례를 들면 다음과 같다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 광촉매층(13)에 대응되는 부유체(20)의 외주면에 투명창(41)을 설치하고, 부유체(20)의 내부에 투명창(41)을 통하여 자외선을 조사하는 자외선램프(42)를 설치함으로써 구현된다. 이때 자외선램프(42)에서 발생되는 자외선은 150nm ~ 350nm 파장대역을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 광촉매층(13)에 대응되는 부유체(20)의 외주면에 다수의 자외선 LED(Light Emitting Diode)를 설치함으로써 구현될 수 있다. 자외선 LED는 저전력으로 자외선을 발생하는 장치로서, 소모되는 전력은 매우 작으나 발생되는 자외선의 세기는 매우 크다. 예를 들면 0.1W 이하의 소비전력을 가지고도 살균할 정도의 자외선을 발생시킨다. 이때 발생되는 자외선은 150nm ~ 350nm 파장대역을 가진다. 이는, 종래의 자외선램프가 4W ~ 20W 정도의 전력을 소비하는 것과는 대비된다.

상기의 자외선 발생부(40)에서 발생되는 자외선은 그 자체로 처리수 내부에 포함되어 있는 각종 미생물을 살균한다. 그리고 더 나아가 자외선은 광촉매반응이 일어날 수 있도록 광촉매층(13)을 활성화시켜, 오염물질의 분해와 미생물의 살균이 효과적으로 일어나게 한다.

부유체(20)의 상부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(31)나 자외선 발생부(40)로 전원을 공급하기 위한 태양전지(50)가 설치될 수도 있다. 태양전지(50)에서 발생된 전원은 부유체(20) 내부의 충전지(32)에 충전된 후, 모터(31)를 구동하는 전원으로 사용되거나 자외선 발생부(40)를 구동하는 전원으로 사용된다. 그러나 채광 조건(설치위치, 시간)이 좋지 않을 경우에는 외부로부터 인가되는 전원이 모터(31) 및 자외선 발생부(40)를 구동할 것이다.

이와 같이 태양전지(50)를 설치하게 되면, 본 고안에 의한 부유형 수처리 장치를 독립적으로 운영하거나, 에너지를 절감하는 효과를 기대할 수 있다.

다음으로 본 고안에 따른 부유형 수처리 장치의 동작에 대하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 입구(11)가 심층수 측에 있고 출구(12)가 표층수 측에 위치된 상태에서 프로펠러(30)를 구동하면, 심층수가 화살표 방향을 따라 강제 압송되어 출구(12)를 경유한 후 방사상으로 분출된다. 이 과정을 통하여 심층수와 표층수가 정체되지 않고 고르게 혼합되고, 따라서 처리효율을 최대한 높일 수 있다.

이때 자외선 발생부(40)에서 발생되는 자외선은 출구(12)로 분출되는 처리수 내부의 미생물을 살균하고, 자외선의 일부는 광촉매층(13)을 활성화시켜 광촉매반응이 일어나게 하여 오염물질의 분해와 미생물의 살균이 진행되게 한다.

한편, 태양전지(50)를 채용할 경우, 모터(31)나 자외선 발생부(40)를 구동하는 전원을 자체 생산하므로, 전원이 인가되지 않는 장소에서의 수처리를 가능하게 한다. 더 나아가 본 고안의 부유형 수처리 장치는, 처리조 바닥에 고정하는 방식이 아닌 처리수의 상부에 부유하는 방식으로 제작되므로 설치가 매우 간편하다. 따라서 전원이 인가되지 않는 하천이나 저수지에도 설치하여 수처리를 할 수 있고, 자연경관을 해치지도 않는다.

본 고안은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 고안의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 고안의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같은 본 고안, 부유형 수처리 장치에 의할 경우, 심층수가 출구측에서 방사상으로 배출됨으로써 심층수와 표층수의 고른 혼합이 가능하게 되어, 수처리 효율을 높일 수 있게 된다.

또한 자외선 발생부, 광촉매층을 채용함으로써, 심층수와 표층수를 혼합하는 과정에서 처리수에 포함된 오염물질의 분해와 미생물의 살균이 동시에 이루어지게 된다.

또한, 태양전지를 채용할 경우에 별도의 전원을 공급하지 않아도 되므로, 전원이 인가되지 않는 각종 하천이나 저수지등의 물을 처리하는데도 효과적이다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치에 있어서, 투명창과 자외선램프로 이루어진 자외선 발생부를 도시한 도면이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치에 있어서, 자외선 LED 로 이루어진 자외선 발생부를 도시한 도면이다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치에 있어서, 부유체에 태양전지가 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 부유형 수처리 장치가 처리수에 부유된 상태로 처리수를 강제 순환시키는 과정을 도시한 도면이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 ... 외부체 10a ... 이격부재 11 ... 입구

12 ... 출구 13 ... 광촉매층 20 ... 부유체

30 ... 프로펠러 31 ... 모터 32 ... 충전지

40 ... 자외선 발생부 41 ... 투명창 42 ... 자외선램프

50 ... 태양전지

Claims

하방에 입구가 형성되고 상방에 출구가 형성되며, 상방향으로 갈수록 출구가 넓어지는 깔때기 형상을 가지는 외부체;

상기 외부체의 내주면과 소정 간격 이격되게 설치되며, 처리수에 부유하는 부유체;

상기 부유체 내부에 설치되는 모터; 및

상기 모터에 의하여 회전되며, 상기 부유체 하단의 입구 측에 위치되어 처리수를 상기 출구 측으로 강제 압송하는 프로펠러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유형 수처리 장치.
제1항에 있어서,

광촉매반응을 일으키기 위하여 상기 외부체의 출구 측 내주면에 설치되는 광촉매층; 및

상기 입구에서 출구로 흐르는 처리수 내의 오염물질의 분해 및 미생물의 살균을 위한 자외선을 상기 광촉매층으로 조사하기 위한 자외선 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유형 수처리 장치.
제2항에 있어서,

상기 광촉매층은 이산화티탄(TiO₂)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유형 수처리 장치.
제2항에 있어서,

상기 자외선 발생부는 상기 광촉매층에 대응되는 상기 부유체의 외주면에 설치되는 투명창과 상기 부유체의 내부에 설치되어 상기 투명창을 통하여 자외선을 조사하는 자외선램프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유형 수처리 장치.
제2항에 있어서,

상기 자외선 발생부는 상기 광촉매층에 대응되는 상기 부유체의 외주면에 설치되는 다수의 자외선 LED로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유형 수처리 장치.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 모터나 자외선 발생부를 구동하기 위한 전원을 생산하기 위하여, 상기 부유체의 상부에 태양전지가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유형 수처리 장치.