KR100480347B1 - 광촉매 및 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선과 광촉매를 이용한 살균 및 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 처리수가 흐르는 수로(水路)상에 탈착가능하게 설치되는 하나 이상의 자외선램프 모듈(UV Lamp Module)을 설치하고 상기 수로 및 모듈의 부속과 장치에는 광촉매인 산화티타늄을 피복하여 처리수에 포함된 세균과 유기물질을 살균 및 정화시킴과 아울러 상기 자외선램프 모듈의 자외선램프를 연속적으로 세척할 수 있는 세척수단이 구비되어 유지관리가 용이하며 처리 효율을 향상된 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치는 크게 수로장치와 자외선램프 모듈로 구성되며, 상기 자외선램프 모듈은 상기 수로장치의 수로 상에 안착되어 일정한 수위로 흐르는 처리수에 포함된 세균 및 유기물질을 살균시키거나 분해 시킨다. 상기 자외선램프 모듈은 탈착이 용이하고 비교적 소형이어서 쉽게 설치하거나 분리시킬 수 있으며 자동 세척장치가 설치되어 석영관 외부에 부착된 오염물질을 항상 닦아준다. 또한 상기 자외선램프에서 방사되는 자외선에 의해 광촉매 산화반응을 일으킬 수 있도록 상기 수로의 표면 및 모듈의 부속과 장치에는 산화티타늄(TiO2)층이 도포된다.
Description
본 발명은 자외선과 광촉매를 이용한 살균 및 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 처리수가 흐르는 수로(水路)상에 탈착가능하게 설치되는 하나 이상의 자외선램프 모듈(UV Lamp Module)을 설치하고 상기 수로 및 석영관을 제외한 모듈의 부속과 장치에는 광촉매인 산화티타늄을 피복하여 처리수에 포함된 세균과 유기물질을 살균 및 정화시킬 뿐만 아니라 상기 자외선램프 모듈의 자외선램프를 연속적으로 세척할 수 있는 세척수단이 구비되어 유지관리가 용이하고 처리 효율이 향상되는 광촉매가 피복된 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치에 관한 것이다.
산업사회의 급속한 발전과 생활수준의 향상으로 물 사용이 급속히 증가함에 따라 많은 양의 오폐수가 발생하고 있으며, 최근에는 제대로 소독되지 않은 오폐수가 강과 지하수 및 호수로 유입되어 수돗물에 바이러스가 검출되고 오염 지하수를 음용한 사람이 수인성 전염병에 걸리는 등 오폐수의 소독과 정화가 사회적인 문제로 대두되고 있다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 수처리 기술로는 미생물을 이용한 생물학적 처리기술과 여과, 응집, 침전 또는 흡착 등의 물리·화학적 처리기술이 있으나 생물학적 처리기술은 건설비가 비싸고 난분해성 오염물질을 제거하기 어렵다는 단점이 있고 물리·화학적 처리기술은 운영비가 고가일 뿐만 아니라 다량의 슬러지를 유발한다는 단점이 있다.
그리고 정수처리장에서 많이 사용되었던 염소소독은 처리수 중에 인체에 해로운 THM(Trihalomethanes) 물질을 생성하며 각종 산업체에서 배출되는 염소계 유기화합물을 제거하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 난분해성 물질을 제거하기 위해서 일부 처리장에서는 활성탄 흡착, 오존산화법 등을 사용하고 있으나 활성탄 흡착법은 물리적 흡착에 의한 오염가능성이 있으며 오존 산화법은 난분해성 유기물의 산화시 부산물을 생성하기 쉽고, 브롬(Br) 화합물을 생성하는 문제점이 있다.
이에 따라 최근에는 2차 오염을 유발하지 않고 병원성 세균 및 유해 미생물을 살균할 수 있는 자외선 소독이 주목받고 있다. 이러한 자외선의 소독작용은 주된 파장이 253.7nm인 자외선을 미생물에 주사하여 미생물의 DNA를 파괴하거나 증식작용을 막음으로써 방류수에 생존할 가능성이 있는 세균 또는 미생물을 살균하는 것이다. 그러나 자외선 소독기술은 수중에서 자외선의 유효 도달거리가 짧기 때문에 적정량을 처리를 위해서 다수의 자외선램프가 구비되어야 하고, 수명이 끝난 램프는 신속히 새 램프로 교환하여 자외선의 출력이 감소되는 것을 막아야 하며 자외선램프의 표면에 묻은 오염물은 정기적으로 세척하여야 하는 등 설치 및 유지관리상에 많은 문제가 있었다. 또한 자외선을 이용한 살균으로는 병원성 미생물을 사멸시킬 수는 있으나 유기성물질을 완전히 분해 시키지 못하는 한계가 있다.
이에 따라 자외선램프의 설치 및 관리가 용이하면서도 유기성물질을 분해시킬 수 있는 새로운 형태의 살균 및 정화장치의 개발이 요구되고 있다. 예를 들어 추가적인 살균을 위하여 다중 자외선램프와 보조적인 오존을 이용한 자외선 처리를 결합한 기술, 또는 처리수를 자외선 처리하기에 앞서서 활성탄 필터로 여과하는 방법, 산화티타늄(TiO2)과 같은 반도체 금속화합물과 자외선을 함께 이용하는 방법이 개발되고 있다. 이중에서도 TiO2와 같은 반도체 금속화합물을 광촉매로 이용한 산화시스템은 표준 활성 슬러지법으로는 처리가 곤란한 폐수를 처리할 수 있기 때문에 수중에 함유된 난분해성 유기화합물의 효율적인 제거방법이다.
광촉매 산화반응(Photocatalytic oxidation)이란 자외선이 조사된 반도체 표면에서 생성된 OH 라디칼의 강한 산화력에 의해 표면에 흡착된 물질을 분해하는 반응을 말하는 것으로서 수용액상에서 TiO2와 UV에 의한 광촉매 산화반응 메카니즘에 대해 살펴보면, UV 램프에서 방출된 광에너지가 촉매인 TiO2의 결합에너지(Band gap energy) 보다 같거나 그 이상이 되면 전자가 채워져 있던 TiO2의 가전자대(Valence band)에서 전자가 방출되어 conduction band로 이동하게 되며, 동시에 TiO2의 가전자대에는 정공이 생성된다. 이렇게 여기된 전자는 촉매의 표면에 흡착되어 있는 전자수용체인 산소와 물분자 등과 반응하여 높은 산화력을 가진 OH 라디칼을 생성한다. 이와 동시에 TiO2의 표면에서 생성된 정공은 촉매에 흡착되어 있는 물을 산화시키거나, 입자표면의 수산화 이온과 반응하여 OH 라디칼을 형성하거나 유기화합물과 직접 반응하여 유기화합물을 분해하기도 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 처리수가 균일한 수위를 유지하며 흐를 수 있도록 형성된 수로 상에 탈착이 용이한 자외선램프 모듈을 설치함으로써 유지관리를 편리하게 하고 처리수량에 따라 자외선램프 모듈이나 상기 모듈에 설치된 자외선램프의 수를 적절히 증감시킴으로써 설치변경이 자유로운 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 작업자 1∼2인이 들거나 이동시킬 수 있도록 콤팩트한 크기를 갖는 자외선램프 모듈을 제공하고 각 모듈에는 모든 자외선램프를 세척할 수 있는 물리적 세척장치를 구비함으로써 자외선램프를 수리하거나 교체하기가 편리하고 연속적으로 자외선램프의 표면을 세척함으로써 자외선의 출력이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 자외선의 유효 도달거리를 증대시키고 광촉매 산화반응을 이용하여 유기성 미생물을 광분해 시킬 수 있도록 수로의 표면 및 석영관을 제외한 모듈의 부속과 장치에 양질의 산화티타늄을 코팅함과 아울러 상기 수로와 자외선램프 모듈의 표면에 자외선을 반사시킬 수 있는 반사면을 형성한 광촉매 및 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 광촉매 및 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치는 처리수가 일정한 수위를 유지하면서 흐르는 수로가 구비된 수로장치와 상기 수로 상에 안착되는 자외선램프 모듈로 구성된다. 상기 수로장치는 양단에 유입수조와 유출수조가 각각 형성되며 수로는 이 유입수조와 유출수조의 바닥보다 높게 형성된다. 그리고 상기 유입수조에는 처리수유입관이 형성되고 상기 유출수조에는 처리수유출관이 구비되어 병원성 미생물 또는 유기성 물질이 포함된 처리수가 상기 처리수유입관과 유입수조를 통해 수로로 공급되어 상기 유출수조와 처리수유출관을 통해 배출되게 된다. 이때 상기 유입수조 및 유출수조의 하부에는 슬러지 침전부가 구비되고, 상기 유출수조의 전방에는 높이 조절이 가능한 수문이 설치되어 수로를 지나는 처리수의 수위를 조절한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 자외선램프 모듈은 비교적 작은 크기이어서 작업자 1인 또는 2인이 쉽게 설치하거나 분리하여 이동시킬 수 있으며 별도의 고정수단 없이 그대로 상기 수로장치에 안치시킬 수 있으므로 설치 및 유지관리가 편리하다. 또한 자외선램프 모듈은 상기 수로를 따라 흐르는 처리수의 흐름방향으로 길게 설치되는 하나 이상의 자외선램프와 상기 자외선램프가 고정되는 동시에 그 상부의 설치된 상판을 지지하는 다수의 지지대를 포함하여 구성된다. 상기 자외선램프는 수로의 길이방향으로 설치되며 두 개의 대응하는 지지대사이에 설치된다. 이때 상기 지지대에는 자외선램프를 고정시키기 위한 홀더가 고정되고 상기 자외선램프의 외측에는 자외선램프를 밀봉하여 단단히 고정시키기 위한 보호캡과 자외선램프의 착탈을 용이하게 하는 지지캡이 설치된다.
상기 자외선램프는 수로 바닥으로부터 일정 높이 이격되어 설치되며 수로로 유입되는 처리수의 수위에 따라 다층 구조로 설치될 수 있다. 그리고 두 개 이상의 자외선램프가 동일 평면상에서 배열될 수 있다. 즉, 상기 자외선램프의 크기나 수 또는 배열방법 등은 처리수의 특성 및 수량에 따라 적적하게 선택될 수 있다.
또한 상기 자외선램프 모듈에는 물리적 세척수단이 설치되어 석영관의 외부에 부착된 오염물질을 정기적 또는 연속적으로 닦아준다. 상기 세척수단은 상기 자외선램프의 외주면에 접촉되게 설치되는 브러시와, 다수의 브러시가 일체로 움직이도록 각각의 브러시를 결합시키는 고정대와, 상기 고정대의 상단에 고정되어 스크류 축의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 볼나사(ball screw 또는 ball thread)와, 상기 스크류 축을 구동시키기 위한 모터를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 상판에는 스크류 축을 회전가능하게 지지하는 두 개의 축받침이 구비되고 상기 상판의 중앙부에는 상기 고정대가 좌우로 자유롭게 이동할 수 있도록 슬릿형상의 개방구가 형성되어 있다.
그리고 상기 자외선램프에서 방사되는 자외선에 의해 광촉매 산화반응이 일어나도록 상기 수로의 표면 및 석영관을 제외한 모듈의 부속과 장치에는 산화티타늄(TiO2)층이 형성된다. 또는 상기 수로의 내측 면에는 자외선램프에 의해 발생된 빛이 수로내로 원활히 조사될 수 있게끔 반사면을 형성하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 먼저 도1 내지 도3은 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치를 보여주는 것으로서, 도1은 상기 자외선램프 모듈(10)과 수로장치(30)가 분리된 분해사시도이고, 도2는 상기 자외선램프 모듈(10)을 보여주는 사시도이고, 도3은 상기 자외선램프 모듈(10)이 수로장치(30)에 안착된 모습을 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 살균 및 정화장치는 크게 자외선램프 모듈(10)과 수로장치(30)로 구성된다.
먼저 상기 수로장치(30)는 도1에서 보는 바와 같이, 양측에 유입수조(33)와 유출수조(35)가 설치되고 그 사이에 소정의 폭과 길이를 갖는 수로(40)가 일체로 형성되어 있다. 이때 상기 수로(40)의 바닥은 유입수조(33)와 유출수조(35)의 바닥보다 높게 설치되며 수로(40)의 상부는 자외선램프 모듈(10)의 출입이 가능하도록 개방되어 있다. 상기 유수입조(33) 및 유출수조(35)의 하부에는 각각 슬러지 침전부(44)가 구비되고 상기 유입수조(33) 및 유출수조(35)에는 처리수유입관(34)과 처리수유출관(36)이 각각 설치된다. 따라서 병원성 세균이나 유기화합물이 포함된 처리수는 상기 처리수유입관(34)과 유입수조(33)를 통해 수로(40)로 공급된다. 이어 상기 수로(40)에서 살균처리 된 처리수는 유출수조(35)와 처리수유출관(36)을 통해 외부로 배출되게 된다. 이때 상기 유출수조(35) 전방의 수로(40)에는 수문(90; 도8 참조)이 설치되어 수로(40)의 수위를 일정하게 유지시켜 준다. 또한 대용량의 경우 수위계를 유입 수조내에 설치하고 자동수문을 유출수조 전면에 설치하여 일정한 수위를 유지 시켜준다. 그리고 상기 유입수조와 유출수조 바닥면에는 항균 및 자정작용을 할 수 있는 비드(Bead)(예; TiO2와 Ceramic 또는 Glass, 게르마늄 등을 합성한 비드)를 깔아 세균의 활성화 억제 및 살균을 유도하는 것이 바람직하다.
이와 같이 처리수가 흐르는 수로(40)에 상기 자외선램프 모듈(10)이 안착되게 된다. 상기 자외선램프 모듈(10)의 하부에는 하나 이상의 자외선램프(20)가 설치되어 처리수에 포함되어 있는 병원성 세균을 사멸시킬 수 있다. 이때 상기 자외선램프 모듈(10)은 상기 수로(40)에 그대로 안착되는 것이므로 별도로 고정시키거나 결합시킬 필요가 없다. 또한 도9에 도시된 바와 같이, 상기 자외선램프 모듈(10)은 처리수의 용량에 따라 하나 이상의 자외선램프 모듈(10)을 직렬 또는 병렬로 설치할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치(1)는 복잡한 구조변경 없이 다양한 처리용량에 쉽게 적용될 수 있다. 아울러 본 발명에 따른 자외선램프 모듈(10)은 한 두 명의 작업자가 쉽게 들어 올려 이동시킬 수 있는 크기로 제작되기 때문에 설치와 유지관리가 편리하다.
다시 도1에서 보는 바와 같이, 상기 자외선램프 모듈(10)은 전기장치(도시되지 않음)와 모터(65) 등이 설치된 상판(13)과 이 상판(13)을 지지하는 동시에 자외선램프(20)를 고정시키는 지지대(15)로 구성된다. 일반적으로 상기 자외선램프 모듈(10)은 도시된 바와 같이 직사각형을 이루게 될 것이나 다른 형태의 자외선램프 모듈을 설치하는 것도 가능하다.
일반적으로 자외선램프(20)는 유리관에 불활성가스가 충전되고 그 양단에는 필라멘트 코일이 설치된 것이다. 그리고 상기 코일에는 에미터가 도포되어 있어 전극에 전류를 흘려 예열하면 에미터에서 열전자가 방출되어 관내에서 방전이 일어난다. 그리고 방전에 의해 유리관 내에 흐르는 전자는 포화상태의 수은열기와 급격히 충돌하여 자외선을 발생하게 된다. 이러한 자외선은 파장에 따라 서로 다른 성질을 나타내는데, 일반적으로 파장이 짧은 것부터 순차적으로 오존생성, 살균, 홍반, 광화학작용 등을 나타낸다. 따라서 살균작용을 주로 이용하는 본 발명에 따른 상기 자외선램프(20)는 253.7nm파장을 주로 방출하는 것이다.
그리고 본 발명에 따른 자외선램프(20)는 처리수에 잠겨 있게 되므로 2중관 구조를 갖는 수중 점등용 자외선램프가 바람직하다. 수중 점등용 자외선램프는 살균램프가 자외선 투과율이 높은 석영관(21) 내에 내장되므로 살균능을 크게 손상하지 않으면서 살균램프를 보호한다. 그리고 상기 수중 점등용 자외선램프는 일측에만 전극이 형성되어 있어 탈착이 편리하다. 따라서 이하에서는 수중 점등용 자외선램프를 예를 들어 설명하게 되나 본 발명의 자외선램프가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도1과 도4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 자외선램프(20)가 내장된 석영관(21)은 두 개의 지지대(15) 사이에 설치되고 상기 지지대(15)에는 석영관(21)의 양단을 지지하기 위한 홀더(17,19)가 고정되어 있다. 상기 석영관(21)의 설치구조를 보다 상세히 설명하면, 전극(23)이 설치된 쪽의 석영관(21)의 단부를 지지하는 홀더(17)는 전극(23)을 보호하는 동시에 전기적으로 접속시키기 위한 소켓부(18)가 구비되고, 석영관(21) 외면과 접촉되는 홀더(17)의 내주면에는 요철홈에 2개의 오링(25)을 설치하여 석영관(21)을 밀착되게 결합시켜 이물질 및 처리수가 석영관 내부로 유입되는 것을 방지하고 결합력을 강화시킨다. 이어 상기 홀더(17)의 외주면에는 나사식으로 결합되는 보호캡(26)을 체결시켜 석영관(21)을 단단히 고정시킨다. 한편 석영관(21)의 다른 측은 지지대(15)에 고정된 홀더(19)에 나사식으로 체결되는 지지캡(28)에 의해 지지되고 있다. 상기 석영관(21)을 탈착시킬 때는 상기 지지캡(28)을 좌우로 이송시킬 수 있으므로 탈착을 용이하게 된다.
이어 도2와 도5는 상기 자외선램프 모듈(10)에 설치된 석영관 세척장치를 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이 상기 세척장치는 크게 상판(13)에 설치되는 구동부(60)와 상기 상판(13)의 하부에 설치되는 이송부(50)로 구성된다. 먼저, 이송부(50)는 석영관(21)의 외주면에 끼워진 다수의 브러시(53)와, 상기 다수의 브러시(53)를 동시에 이송시킬 수 있도록 고정시켜 주는 고정대(54,55,56,57)와, 상기 고정대의 상단에 설치되어 구동부(60)의 회전력을 왕복운동으로 전환시켜주는 볼나사(59)로 구성되어 있다. 이때 상기 브러시(53)는 도10에 도시된 바와 같이, 사각형상의 틀에 섬유 또는 고무로 이루어진 링 형상의 브러시 부재(52)를 끼워서 만들어진다. 그리고 상기 브러시 부재(52)는 석영관(21) 표면이 손상 받지 않을 정도의 탄성력을 갖는 것이 바람직하다.
한편 상기 구동부(60)는 상기 볼나사(59)가 결합되어 있는 스크류 축(63)을 구동시키기 위한 모터(65)와, 상기 스크류 축(63)을 회전가능하게 지지하는 두 개의 축 받침(67)이 구비되어 있으며, 상기 모터(65)의 회전축은 상기 스크류 축(63)에 연결되어 있다. 한편, 상기 상판(13)의 중앙부에는 상기 고정대(57)가 좌우로 자유롭게 이동할 수 있도록 슬릿형상의 개방구(14)가 형성되어 있다. 그리고 미설명 부호 12는 손잡이 이다. 따라서 상기 모터(65)가 상기 스크류 축(63)을 일측 방향으로 회전시키면 상기 볼나사(59)가 상기 스크류 축(63)을 따라 일측 방향으로 이동된다. 이에 따라 상기 볼나사(59)에 결합되어 있는 고정대(54,55,56,57)도 함께 이송되게 된다. 따라서 고정대의 단부에 설치되어 있는 브러시(53)가 석영관(21)의 외주면에 접촉된 상태로 이송되면서 그 표면을 세척하게 된다. 그리고 상기 모터(65)가 상기 스크류 축(63)을 반대 방향으로 회전시키면 상기 볼나사(59), 고정대 및 브러시(53)가 반대 방향으로 이송되면서 석영관(21)을 세척하게 된다.
한편, 도7에 도시된 바와 같이, 하나의 지지대(15)에 두 개의 자외선램프(20)가 상하로 설치되어 전체적으로 4개의 자외선램프(20)가 설치되어 있는 경우는 도6에 도시된 바와 같이, 하나의 수직 고정대(55)에 두 개의 수평 고정대(54)를 설치하고 그 단부에 각각 브러시(53)를 설치하여 모든 석영관(21)을 세척할 수 있게 한다. 이어, 참조번호 85는 본 발명에 따른 세척장치의 다른 실시예로서 기포발생장치를 수로 하면 또는 측면에서 설치하여 미세공기방울이 석영관 주위에 흐르도록 유도하여 석영관을 세척하는 것이다.
그리고 도7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선램프 모듈(10)이 안치되는 수로(40)의 바닥과 측벽의 표면 그리고 석영관을 제외한 모듈의 부속과 장치에는 광촉매 산화반응을 촉진시키기 위해 일정 두께의 산화티타늄층(80)이 도포되어 있다. 일반적으로 광촉매인 산화티타늄은 분말 상태로 이용하는 경우와 졸-겔법(sol-gel method)을 이용하여 박막을 코팅하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 분말 산화티타늄은 처리수에 현탁시켜 수중의 오염물질을 처리한 후, 회수장치를 거쳐 재사용하여야 하므로 별도의 회수장치가 필요하여 설치비용이 많이 소요되므로 본 발명에서는 산화티타늄 박막을 코팅하는 방법을 사용한다. 그리고 상기 산화티타늄은 광촉매로써 뛰어난 성능을 나타내는 아나타제형이 바람직하다. 특히 상기 산화티타늄 박막이 처리수의 흐름에 의해 부식되는 것을 방지하기 위해 치밀한 박막구조를 형성하는 것이 필요하다.
한편, 본 발명에 따른 자외선램프 모듈(10)과 상기 수로(40)의 바닥과 측벽 그리고 석영관을 제외한 모듈의 부속과 장치는 자외선램프(20)에서 방사되는 자외선을 반사시킬 수 있도록 반사면을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 자외선램프 모듈(10)의 지지대(15), 고정대(54,55,56) 및 수로(40)는 반사면의 형성에 유리한 스테인레스 스틸 등으로 만들어진다. 이때 상기 수조장치(30)가 콘크리트로 형성된 경우에는 산화티타늄(TiO2)이 피복되고 자외선조사가 원활이 이루어지도록 반사면을 형성 할 수 있는 재질(예; 스테인레스 스틸)로 일정규격의 판을 제작하여 콘크리트 수로 면에 부착하는 것이 바람직하다.
한편, 도8은 유출수조(35) 전방의 수로(40)에 설치된 수문(90)을 보여주는 부분 단면 사시도이다. 도시된 바와 같이, 수로(40)의 측벽에 수문 지지부(93)를 고정시키고 수문(90)을 상하로 슬라이드 가능하게 설치한 다음 일측에 수문(90) 높이 조절 나사(95)를 설치한 것이다.
그리고 도9는 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 하나의 수로장치(30)에 다수의 자외선램프 모듈(10)을 설치하여 대용량의 처리수를 처리할 수 있도록 한 것이다. 이와 같이, 본 발명에 따른 자외선램프 모듈(10)은 이동 및 설치가 용이하기 때문에 어떠한 처리용량의 살균 및 정화시설에도 쉽게 적용할 수가 있으며 각각의 모듈이 별도로 작동되기 때문에 유지관리가 편리하다.
이하에서는 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치의 작용을 간단히 설명한다. 먼저 병원성 세균과 유기성물질이 포함된 처리수는 처리수유입관을 통해 유입수조로 유입된다. 이때 처리수 중에 포함된 슬러지의 일부는 슬러지 침전부에서 침전된다. 이어 안전한 살균용량을 초과하지 않는 범위에서 일정한 유량으로 처리수가 수로에 공급된다. 그러면 수로에 설치된 자외선램프에서 방출된 자외선과 수로에 도포된 산화티타늄이 반응하여 광촉매 산화반응을 일으켜 병원성 세균를 사멸시키고 유기성물질을 분해 시킨다. 그리고 수문에 의해 수위가 조절된 처리수는 유출수조와 처리수배출관을 통해 외부로 배출된다. 한편, 상기 자외선램프에는 브러시가 일정한 간격으로 왕복운동하기 때문에 그 표면에 있는 오염물질이 깨끗하게 세척된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치는 자외선과 산화티타늄에 의한 광분해반응을 이용하여 인체에 유해한 각종 세균뿐만 아니라 다양한 종류의 유기화합물을 분해 시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치는 기존의 수처리 장치에 비해 설비가 간단하고 사용약품이 거의 없어 설비비와 운전비가 저렴할 뿐만 아니라 2차 오염을 유발하지 않고 슬러지가 발생하지 않는 효과가 있다. 본 발명은 또한 처리수가 균일한 수위를 유지하며 흐르는 수로 상에 탈착이 용이한 자외선램프 모듈을 설치함으로써 설치 및 유지관리가 편리하고 처리수량에 따라 자외선램프 모듈이나 상기 모듈에 설치된 자외선램프의 수를 증감시킴으로써 설치변경을 자유롭게 할 수 있다.
또한 본 발명은 작업자 1∼2인이 들거나 이동시킬 수 있도록 콤팩트한 크기를 갖는 자외선램프 모듈을 제공하고 각 모듈에는 모든 자외선램프를 세척할 수 있는 물리적 세척장치를 구비함으로써 자외선램프를 수리하거나 교체하기가 편리하고 연속적으로 자외선램프의 표면을 세척시킴으로써 자외선의 출력이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 자외선램프 모듈과 수로장치가 분리된 분해사시도이고,
도2는 본 발명에 따른 자외선램프 모듈을 보여주는 사시도이고,
도3은 본 발명에 따른 자외선램프 모듈이 수로장치에 안착되어 있는 모습을 보여주는 사시도이며,
도4는 본 발명에 따른 자외선램프의 설치구조를 보여주는 부분절단 단면도이고,
도5 및 도6은 본 발명에 따른 자외선램프 세척장치를 보여주는 사시도이고,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나의 지지대에 두 개의 자외선램프를 상하로 설치된 경우를 보여주는 측면도이며,
도8은 본 발명에 따라 수로에 설치된 수위 조절용 수문을 보여주는 부분 절단 사시도이고,
도9는 본 발명에 따라 다수의 자외선램프 모듈이 설치된 또 다른 실시예를 보여주는 사시도이고,
도10은 본 발명에 따른 세척장치에 설치되는 브러시의 일예를 보여주는 정면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 살균 및 정화장치 10: 자외선램프 모듈
13: 상판 14: 개방부
15: 지지대 17,19: 홀더
20: 자외선램프 21: 석영관
26: 보호캡 28: 지지캡
30: 수로장치 34: 유입수조
35: 유출수조 40: 수로
53: 브러시 54,55,56,57: 고정대
59: 볼나사 63: 스크류 축
65: 모터 80: 산화티타늄층
Claims (13)
- 다수의 자외선램프를 포함하여 구성된 살균 및 정화장치에 있어서,양단에 유입수조와 유출수조가 각각 형성되고 이 유입수조와 유출수조 사이에 수로가 형성된 수로장치와;상기 수로장치의 수로에 안착될 수 있도록 하나 이상의 자외선램프와, 상기 자외선램프가 고정되는 동시에 상부의 상판을 지지하는 두 개 이상의 지지대를 포함하여 구성된 자외선램프 모듈과;상기 자외선램프를 연속적으로 세척할 수 있도록 미세 공기방울을 수로 하면 또는 측면에서 발생시켜 상기 자외선램의 주위에 흐르도록 하는 기포발생장치를 포함하여 구성된 세척장치를 포함하여 구성되며,상기 수로장치의 수로면과 상기 자외선램프 모듈의 표면은 자외선램프에서 발광되는 자외선이 수로 내로 원활히 조사될 수 있도록 반사면이 형성됨과 아울러 상기 자외선램프에서 방사되는 자외선에 의해 광촉매 산화반응이 일어나도록 산화티타늄(TiO2)층이 전부 또는 부분적으로 형성된 것을 특징으로 하는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치.
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- 제1항에 있어서,상기 유입수조와 유출수조의 사이에 일체로 형성된 수로는 그 바닥면이 상기 유입수조와 유출수조의 바닥보다 높게 설치되어 상기 유입수조와 유출수조의 하부에 슬리지 침전부가 형성되고, 상기 유출수조 전방의 수로에는 처리수의 수위를 조절할 수 있는 수문이 설치되어 처리수의 수위를 일정하게 유지시켜 주는 것을 특징으로 하는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치.
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- 제1항에 있어서,상기 세척장치는 자외선램프 및 석영관의 외주면에 접촉되게 설치된 브러시와, 다수의 브러기가 일체로 이송될 수 있도록 각각의 브러시를 결합시키는 고정대와, 상기 고정대의 상단에 고정되어 스크류 축의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 볼나사와, 상기 스크류 축을 구동시키기 위한 모터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치.
- 제6항에 있어서,상기 스크류 축을 회전가능하게 지지하는 두 개의 축받침이 구비되고 상기 고정대가 좌우로 이동할 수 있도록 상판의 중앙부에 슬릿형상의 개방구가 형성된 것을 특징으로 하는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치.
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- 제1항에 있어서,상기 수로장치의 수로면에 형성된 반사면은 소정 규정의 스테인레스 스틸 판을 콘크리트 수로면에 부착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치.
- 제1항에 있어서,상기 유입수조와 유출수조 바닥면에는 항균 및 자정작용을 할 수 있는 비드(Bead)를 깔아 세균의 활성화 억제 및 살균을 유도하는 것을 특징으로 하는 자외선램프 모듈을 이용한 살균 및 정화장치.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20030079077A (ko) | 2003-10-10 |
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