KR102613173B1 - 소노전기화학에 의해 유체들을 처리하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
유체 처리 유닛(TU)은 제 1 애노드 전극(5), 제 2 접지 전극(7) 및 상기 접지 전극(7)에 설치된 초음파 발생기(12)를 포함하고, 상기 접지 전극(7) 및 상기 반대되는 제 1 애노드 전극(5)은 이들 사이에 처리 영역(9)을 형성하고, 상기 유닛(TU)은 상기 처리 영역(9)으로 유체의 도입을 위한 입구(2) 및 상기 처리 영역(9)으로부터 처리된 유체의 배출을 위한 출구(3)를 가지며, 상기 처리 영역(9)은 유로를 제공하고 상기 입구(2)를 통해서 진입하는 유체는 상기 유로를 따라서 상기 출구(3)를 향하여 유동가능하고, 상기 유로는 실질적으로 상기 제 2 접지 전극(7) 및 반대되는 제 1 애노드 전극(5) 모두의 표면을 따라서 연장된다.
Description
본 발명은 유체 처리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 소노전기화학(sonoelectrochemistry)을 사용하는 유체의 처리 또는 오염제거에 관한 것이다.
유체의 처리 또는 오염 제거는 동반 물질(예: 부유 물질 또는 용해 물질)을 제거하고 그리고/또는 불순물을 소독하는데 종종 필요하다. 처리 또는 오염 제거될 유체는 특히 예를 들어, 식수, 폐수, 산업 폐수, 선상 용수, 프로세스 용수, 지표 폐수 또는 침출수와 같은 오염수일 수 있다. 유체는 예를 들어, 무기물, 유기물, 현탁 물질, 콜로이드 물질, 금속, 유기-준 금속류, 방사성 핵종, 제초제, 살충제 및 박테리아, 바이러스 및 기타 미생물과 같은 하나 이상의 오염 물질을 포함할 수 있다.
현재까지, 오염 제거는 물리적 및/또는 화학적 수단에 의해 광범위하게 달성되어 왔다. 예를 들어, 필터, 경화제, 화학 물질 및 생물학적 프로세스를 사용하여 산화 및 환원을 활용하다. 산업화의 증가로 인해 지난 세기 동안 유체 내의 오염 물질이 더욱 복잡해짐에 따라 기존의 처리 방법의 사용이 덜 효과적으로 되었다. 동시에, 폐기물 흐름, 특히 유출물 흐름의 순도에 대한 요구 사항의 엄격성의 증가는 폐기물 또는 다른 유체 흐름의 오염 제거가 필요하거나 요구되는 산업 운영 분야를 증가시켰다.
액체 처리를 위한 전해의 사용은 잘 문서화되어 있다. 마찬가지로, 유체의 화학적 성질을 변화시키는 수단뿐만 아니라 액체 처리를 위한 소노화학의 사용이 제안되었다. 전형적으로, 전해에서, 유체(전해질)에 침지된 애노드 및 캐소드 전극에 인가된 DC 또는 AC 전류는 결과적으로 반응성 시약(예: 알루미늄 이온, 제 1 철 및 제 2 철 이온)을 생성하기 위해 애노드를 용해시키고 캐소드 전극에서 물이 가수 분해되어 수소 이온 및 히드록실 이온을 생성한다. 이러한 반응의 순수 결과는 응고제로서 작용하고 유체에서 오염 물질을 흡착하는 예를 들어, 수산화 알루미늄, 수산화 제 2 철 또는 수산화 제 1 철이 생성된다. 이러한 반응은 일반적으로 전기 응고 및 전기 응집으로 기술된다. 소노화학(초음파)은 세정 및 혼합을 위해 그리고 화학 프로세스 가속화를 위해 오랫동안 확립되어 왔다. 초음파처리(일반적으로 15 내지 200 kHz 또는 20 내지 200 kHz 주파수)는 유체에 저압파 및 고압파를 교대로 발생시켜서 작은 진공 기포가 형성되고 격렬하게 붕괴되게 한다. 이 현상은 공동화(cavitation)라고 불리며 고속 충돌 액체 제트 및 강한 유체 역학적 전단력을 유발한다. 적용된 에너지 입력 및 유체의 경계층을 통한 물질 전달과 함께 이러한 효과는 오염물의 응집 해제, 세포의 붕괴, 반응물의 혼합, 자유 라디칼(예: 히드록실 라디칼)의 생성에 사용된다. 이러한 소노화학 효과는 초음파 장치에 침지된 물체의 세정 효과 및 반응 시간을 현저하게 감소시킨다.
소노화학과 전해의 조합은 증가된 화학 반응의 이점을 제공하며, 애노드 전극 표면의 헬몰츠 스테른(Helmoltz, Stern) 경계층을 파괴하여 전극 파울링을 무효화하고, 전기적으로 여기될 때 부동화를 일으키고, 히드록실 라디칼의 생성을 통해 산화 반응을 증가시키고 반응기 장치 내의 혼합 효과를 증가시킨다. 현재의 기술 공개 문헌은 오염된 유체 및 침지된 전력 공급부에 부착된 애노드 및 캐소드를 수용하는 전해 반응기에 침지된 금속 초음파 혼(음향 혼, 소노트로드, 음향 도파관, 초음파 프로브로도 공지됨)으로 구성되는 이러한 장치를 기술하고 있다.
초음파 프로브와 전해조를 사용하는 액체의 오염 제거를 위한 공지된 프로세스의 단점은 초음파 프로브와 전극이 모두 인가된 전압을 수용할 때 초음파 프로브와 애노드 및 캐소드 전극 또는 반응기 장치 사이의 잠재적인 전기 단락이다. 장치에 감전이나 전기 손상을 피하기 위해 초음파 프로브와 전해조를 조심스럽게 배치해야 한다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 연관된 하나, 일부 또는 모든 결점들을 적어도 부분적으로 제거하는 것이다.
본 발명은 제 1 형태에서 제 1 애노드 전극, 제 2 접지 전극 및 상기 접지 전극에 설치되거나 또는 작동식으로 연결된 초음파 발생기 수단을 포함하는 유체 처리 유닛을 제공하고, 처리 영역이 상기 제 2 접지 전극 및 상기 제 1 애노드 전극 사이에 제공되고, 상기 처리 영역은 상기 처리 영역으로 처리될 유체의 도입을 위한 입구 및 상기 처리 영역으로부터 유체의 배출을 위한 출구를 가지며, 상기 처리 영역은 유로를 제공하고 상기 입구를 통해서 진입하는 유체는 상기 유로를 따라서 상기 출구를 향하여 유동가능하고, 상기 유로는 실질적으로 상기 전극들의 각각의 표면을 따라서 연장된다.
본 발명의 유닛은 유체, 특히 폐수 및 폐증기의 오염제거를 단순하고 효율적이면서 효과적인 방식으로 실행할 수 있게 한다. 특히, 오염제거가 적어도 부분적으로 음파처리 및 전해에 의존할 수 있기 때문에, 본 발명의 유닛은 기존의 기술과 비교되는 액체 화학물(들)의 추가에 대한 필요성을 회피할 수 있다. 더우기, 음파처리는 처리 영역에서 전극 표면을 따라서 부동층의 축적 및 전극 파울링(fouling)을 무효화할 수 있다. 본 발명의 유닛은 전해 및 음파처리가 연속적인 오염제거 절차 및/또는 일괄처리(batch) 프로세스 모두에 만족스럽게 적용되는 것을 가능하게 하는 것으로 고려되는데, 이는 액체 흐름이 전해 및 음파처리 반응이 발생할 수 있는 전극들의 표면들을 따라 유동하게 되고 일괄처리 모드일 때 음파처리 프로세스는 전극을 가로질러 암페어를 감소시키고 전압 파워를 증가시킬 수 있는 가스 버블 또는 "플록(floc)" 물질의 축적과 같은 부동화로부터 임의의 전극 파울링을 방지하도록 구성되기 때문이다. 본 발명의 유닛에서, 그러나 최대 10 MLD(1일당 백만 리터) 또는 100 MLD 이상 또는 200 MLD 이상 또는 500 MLD 이상의 유량을 처리할 수 있는 반응기에서 그러한 반응 생성물이 발생하는 것이 방지된다.
입구는 처리 영역 내의 주요 유동 방향을 횡단하는 방향으로 처리 영역을 가로질러 연장되는 채널을 포함할 수 있다. 이러한 구성의 목적은 상대적으로 비록 층류일 때에도 유체가 처리 영역 안으로 도입될 수 있게 한다. 출구는 처리 영역 내의 주요 유동 방향을 횡단하는 방향으로 처리 영역을 가로질러 연장되는 채널을 포함할 수 있다.
유닛은 유닛을 통과하는 유체를 조사하도록 배열된 UV 광원을 더 포함할 수 있다. UV 광원은 처리 영역의 하류에서 유체를 조사하도록 배열될 수 있다. UV 광원은 상기 출구 수단에 인접하거나 근위에 있을 수 있다.
초음파 발생기 수단은 제 2 접지 전극 상에 어레이 형태로 배열된 단일 압전 소자 또는 복수의 압전 소자를 포함할 수 있다. 상기 초음파 발생기 수단은 15 내지 200 kHz 또는 20 내지 200 kHz의 작동 주파수에서 작동가능하거나 작동할 수 있다.
양호하게는, 접지 전극은 탱크 또는 용기를 한정한다. 제 1 애노드 전극은 한 쌍의 정합 주요 표면을 갖는 플레이트 전극을 포함할 수 있다. 제 1 애노드 전극은 입구에서 출구로 흐르는 유체가 애노드 전극의 주요 표면 중 하나 또는 양면 위로 그리고/또는 가로질러 유동할 수 있도록 탱크 또는 용기 내에 위치될 수 있다. 제 1 플레이트 애노드 전극은 탱크 내에 대칭으로 위치한다. 애노드 전극은 접지 전극과 전기적으로 절연되어 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 유체 처리 유닛을 포함하는 유체 처리 시스템을 제공한다. 시스템은 제 1 전극에 양 전압을 인가하고 제 2 접지 전극에 접지(어쓰)를 인가하기 위한 전원을 포함할 수 있다. 상기 배열은 다양한 주파수 및 파형의 AC 전압 또는 DC 전압이 제 1 전극에 인가되어 1 내지 100,000 amps 또는 1 내지 10,000 amps의 작동 전류를 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 전압을 상기 초음파 발생기 수단에 인가하기 위한 전원을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 유리하게는 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전압이 자동적으로 변화하여 제 1 전극과 제 2 전극을 가로지르는 세팅 전류량을 달성할 수 있도록 처리 영역에서 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 하나 이상의 전기적 특성을 모니터링하는 수단과, 처리 영역의 상류 또는 하류의 유체의 하나 이상의 화학적 파라미터를 모니터링하고 제 1 및 제 2 전극에 의해 정의된 처리 영역에 대한 작동 전류를 자동으로 세팅하는 모니터링 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 시스템은 제어 수단을 포함한다. 제어 수단은 모니터링 수단에 의해 모니터링되는 하나 이상의 특징들에 따라 전해를 위해 인가된 전류 및/또는 인가된 주파수 및/또는 전력을 초음파 발생기 수단 및 압전기 소자들의 어레이로 제어하도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기 시스템은 또한 처리 유닛의 하류에 있는 혼합 유닛 또는 영역을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 또한 혼합 유닛 또는 영역의 하류에 있는 정화 유닛(clarifying unit) 또는 영역을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 유체 처리 방법을 제공하고, 상기 방법은 제 1 애노드 전극 및 반대편의 제 2 접지 전극의 각각의 표면을 따라서 액체가 유동하게 하고 동시에 상기 제 1 애노드 전극 및 상기 제 2 접지 전극을 가로질러 전압을 인가하여, 상기 유동 액체를 통해서 전류를 생산하고 상기 제 2 전극에 설치된 초음파 발생기 수단에 에너지를 제공해서 상기 유동 액체를 통해서 초음파를 생산한다. 바람직하게는, 액체는 반대편 전극에 의해 반대 측면 상에 한정된 유로를 따라 유동하게 된다. 바람직하게는, 유동 방향에 대한 횡단면에서, 유로는 긴 사각형 형상이다. 그러나, 유리하게는, 유로의 단면 영역은 유체의 유동 방향을 따라 실질적으로 균일하다.
상기 제 1 애노드 전극과 반대되는 제 2 접지 전극 사이의 간격은 100mm 이하일 수 있다. 바람직하게는, 제 1 애노드 전극과 제 2 전극 사이의 간격은 80mm 이하이다. 바람직하게는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 간격은 5mm 이상이다.
유로의 길이는 100mm 이상, 바람직하게는 500mm 이상일 수 있다. 유리하게는, 유로의 길이는 20,000㎜ 이하 또는 10,000㎜ 이하이다.
유체가 처리 영역을 통과함에 따라 초음파 프로브 및/또는 전극에 의해 유체 내에 산화제 및 산화 또는 히드록실 라디컬이 생성될 수 있다. 과산화수소는 유체가 처리 영역을 통과할 때 소노전기화학의 결과로 생성될 수 있다. 과산화수소는 제 1 철 이온 또는 제 2 철 염(철 전극을 사용할 때 생성될 수 있음)의 존재 시에 유기 광물화를 위한 펜톤(Fenton) 화학을 통해 히드록실 라디칼을 추가로 생성할 수 있다. 또한, 염소 이온은 과산소 반응 전극과 반응할 때 유기 및 질소 오염물의 파괴를 위한 강력한 산화제 및 라디칼을 생성할 수 있다. 또한, UV 광원과 결합될 때, 유기 오염 물질의 파괴를 위해 광-펜톤 반응(photo-Fenton reaction)이 개시될 수 있다. 히드록실 라디칼을 발생시키는 이러한 반응은 통상적으로 진보된 산화 프로세스(AOP)로 지칭된다.
본 발명은 제 1 애노드 전극, 제 2 접지 전극 및 외부 장착된 초음파 프로브를 포함하며, 상기 제 1 애노드 전극과 제 2 접지 전극 사이에 상기 처리 영역을 형성하는 유체 처리 유닛을 제공하고, 상기 처리 영역은 유체를 도입하기 위한 입구 수단과, 상기 처리 영역으로부터의 유체의 배출을 위한 출구를 가지며, 상기 처리 영역은 상기 입구 수단을 통해 유입되는 유체가 상기 출구 수단을 향해 유동할 수 있는 유로를 제공하며, 상기 유로는 실질적으로 상기 전극 각각의 표면을 따라 연장된다.
본 발명의 유닛은 유체, 특히 오염수 및 폐기물 흐름의 오염 제거를 간단하고 효율적이며 효과적인 방식으로 수행할 수 있게 한다. 특히, 오염 제거는 적어도 부분적으로는 초음파 및 전해에 의존하기 때문에 기존의 기술에 비해 액체 화학 물질의 첨가를 피하고 처리 영역의 전극 표면을 따르는 전극 파울링(fouling) 및 부동층의 형성을 무효화시킨다. 본 발명의 유닛은 전해 및 초음파 처리가 발생되는 전극의 표면을 따라 액체가 유동하도록 배열되어 있기 때문에 전해 및 초음파 처리가 연속 오염 제거 절차 및/또는 일괄처리 프로세스 모두에 만족스럽게 적용될 수 있고 일괄처리 모드에서 초음파 처리 프로세스는 암페어를 줄이고 전극에 걸리는 전압 파워를 증가시킬 수 있는 기포 또는 '플록' 물질의 축적과 같은 부동화으로부터 임의의 전극 파울링을 방지하는 것으로 고려된다. 그러나, 본 발명의 유닛에서, 최대 10 MLD(일당 백만 리터)이고 임의의 경우에 이를 초과하는 유속을 처리할 수 있는 반응기에서 이러한 생성물이 발생하는 것이 방지된다.
입구 수단은 처리 영역 내에서 유동 방향을 횡단하는 방향으로 처리 영역을 가로질러 연장되는 채널을 포함할 수 있다. 이는 유체가 비교적 균일한 층류로 처리 영역으로 도입될 수 있게 한다. 출구 수단은 처리 영역 내에서 유동 방향을 횡단하는 방향으로 처리 영역을 가로질러 연장되는 채널을 포함할 수 있다.
유닛은 유닛을 통과하는 유체를 조사하도록 배열된 UV 광원을 더 포함할 수 있다. UV 광원은 처리 영역의 하류에서 유체를 조사하도록 배열될 수 있다. UV 광원은 상기 출구 수단에 있거나 인근에 있을 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 유체 처리 유닛을 포함하는 유체 처리 시스템을 제공한다. 시스템은 제 1 전극에 양 전압을 인가하고 제 2 접지 전극에 접지(어쓰)를 인가하기 위한 전원을 포함할 수 있다. 상기 배열은 1 내지 10.000 암페어의 작동 전류를 제공하기 위해 가변 주파수 및 파형의 AC 전압 및/또는 DC 전압이 제 1 전극에 인가될 수 있도록 될 수 있다. 상기 시스템은 초음파 프로브에 전압을 인가하기 위한 전원을 포함할 수 있다. 초음파 프로브는 제 2 접지 전극 상에 배열된 단일의 압전 소자 또는 복수의 압전 소자들로 구성될 수 있다. 상기 배열은 가변 전력 및 주파수의 AC 또는 DC 전압이 20 내지 200 kHz의 작동 주파수를 제공하게 할 수 있다.
상기 시스템은 유리하게는 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전압이 자동적으로 변화하여 제 1 전극과 제 2 전극을 가로지르는 세팅 전류량을 달성할 수 있도록 처리 영역에서 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 하나 이상의 전기적 특성을 모니터링하는 수단과, 처리 영역의 상류 및/또는 하류 중 한 유체의 하나 이상의 화학적 파라미터를 모니터링하고 제 1 및 제 2 전극에 의해 형성된 처리 영역에 대한 작동 전류를 자동으로 세팅하는 모니터링 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 시스템은 제어 수단을 포함한다. 제어 수단은 모니터링 수단에 의해 모니터링되는 하나 이상의 특징들에 따라 전해를 위해 인가된 전류 및/또는 초음파 프로브 및 압전 소자들의 어레이에 인가된 주파수를 제어하도록 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 유체를 처리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 유체가 제 1 애노드 전극 및 반대편의 제 2 접지 전극 각각의 표면을 따라 흐르게 하고 유동 액체를 통해서 전해 전류를 발생시키기 위해 동시에 상기 제 1 및 제 2 전극을 가로질러 전압을 인가하고 유동 액체를 통해 초음파를 발생시키기 위해 압전 소자들의 어레이 및 초음파 프로브에 전압을 인가한다. 유리하게는, 액체는 반대편 전극들에 의해서 반대편 측부들 상에 한정되는 유로를 따라 유동하게 된다. 바람직하게는, 유동 방향에 대한 횡단면에서, 유로는 긴 사각형 형상이다. 그러나, 유리하게는, 유로의 단면 영역은 유체의 유동 방향을 따라 실질적으로 균일하다. 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 간격은 100mm 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 간격은 80mm 이하이다. 유리하게는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 간격은 5mm 이상이다.
유로의 길이는 100mm 이상, 바람직하게는 500mm 이상일 수 있다. 유리하게는, 유로의 길이는 10,000mm 이하이다.
히드록실 라디칼은 유체가 처리 영역을 통과할 때 초음파 프로브에 의해 유체에서 생성될 수 있다. 과산화수소는 유체가 처리 영역을 통과함에 따라 소노전기화학 결과로 생성될 수 있다. 철 전극을 사용하는 경우 제 1 철 이온 또는 제 2 철 염의 존재 하에서 과산화수소는 유기 광물화를 위한 펜톤 화학을 통해 히드록실 라디칼을 추가로 생성할 수 있다. 또한 UV 광원과 결합할 때 광 펜톤 반응이 유기 오염 물질의 파괴를 위해 시작할 수 있다. 히드록실 라디칼을 발생시키는 이러한 반응은 일반적으로 진보된 산화 프로세스(AOP)로 기술된다.
본 발명의 처리 방법은 임의의 유체, 특히 폐수, 산업 폐수, 프로세스 용수, 지하수, 강 및 침전물로부터 선택된 오염수 흐름과 같은 오염된 액체 흐름의 처리에 사용될 수 있다. 이 방법은 무기물, 유기물, 현탁 및 콜로이드 물질, 금속, 유기-준 금속류, 방사성 핵종, 박테리아, 바이러스 및 기타 미생물을 함유한 유체를 오염 제거하기 위해 처리 영역에서 적절한 조건을 선택하여 사용할 수 있다.
UV 조사가 포함된 경우, 처리 방법은 PCB와 같은 유기 오염물의 제거 또는 금속 및 산화 파괴, 계면 활성제, 살충제 및 제초제 또는 장쇄 유기물의 단쇄 잔류 물로의 분해에 특히 효과적이다.
본 발명은 단지 예시적으로 그리고 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 처리 유닛의 길이방향 절취도.
도 2는 도 1의 처리 유닛의 가로방향 절취 단면도.
도 3은 본 발명의 시스템의 개략적인 도면.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 각각 본 발명에 따른 수처리 플랜트의 전방 등면도, 도 4a의 플랜트의 후방 등면도 및 도 4a의 플랜트의 평면도.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 도 4a의 플랜트 등면 절취도, 도 4c의 A-A 라인을 따른 단면도 및 덮개가 없는 도 4c의 플랜트의 평면도.
도 1은 본 발명에 따른 처리 유닛의 길이방향 절취도.
도 2는 도 1의 처리 유닛의 가로방향 절취 단면도.
도 3은 본 발명의 시스템의 개략적인 도면.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 각각 본 발명에 따른 수처리 플랜트의 전방 등면도, 도 4a의 플랜트의 후방 등면도 및 도 4a의 플랜트의 평면도.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 도 4a의 플랜트 등면 절취도, 도 4c의 A-A 라인을 따른 단면도 및 덮개가 없는 도 4c의 플랜트의 평면도.
도 1을 참조하면, 소노전기화학적 처리 시스템(TS)은 처리 유닛(TU)을 포함하고, 처리 유닛(TU)은 소노전기화학 셀(1), 이 실시예에서는 한 쌍의 병렬 소노전기화학 셀(1a, 1b) 및 입구 도관(2) 및 출구 도관(3)을 포함한다. 시스템(TS)은 전해 전력 공급부(4), 부스 바(busbar)(6)에 의해 전해 전력 공급부(4)에 연결된 각 셀(1a, 1b)에 대한 전극(5)을 더 포함한다. 접지 전극(7)은 입구 도관(2) 및 출구 도관(3)에 유체 연결된 반응기 하우징 또는 탱크(T)를 제공한다. 입구 도관은 셀(1)[이 실시예에서는 각 셀(1a, 1b)에 대해]을 위한 처리 영역(9) 내로 균일한 층류를 제공하기 위해 천공된 채널(8)이 제공되거나 형성된다. 처리 영역(9)은 전극(5), 접지 전극(7)(하우징 또는 탱크(T)를 제공함)과 가로방향 배출 위어(10)로 연장되는 공간으로 정의된다. 전극(5)은 각각의 셀(1a, 1b)의 처리 영역(9) 안으로 연장되고 절연된 덮개 고정구(11)(x3가 도시됨)에 의해 접지 전극(7)에 고정된다. 초음파 프로브는 초음파 전력 공급부(13)에 연결된 압전 변환기(12)의 어레이(12)[x8이 도시되고 각 셀(1a, 1b)에 대해서 4개]로 구성된다. 선택적인 UV 램프(14)는 가로방향 배출 위어(10) 뒤에 처리 영역(9)의 하류에 고정될 수 있고 바람직하게는 UV 전원(16)으로부터 전력을 받는다.
UV 램프(14)에 추가하여 또는 대신에, 수질 모니터링 장치(17)가 그 수질 프로브(18)와 함께 포함될 수 있다.
전기 모니터링 기구(19)는 전해 전력 공급부(4)에 포함될 수 있다. 전기 모니터링 기구(19), 수질 모니터링 장치(17), UV 램프 전력 공급부(16), 초음파 전력 공급부(13)는 마스터 제어기(20)로 다시 피드백한다. 과류 출구(15)는 소노전기화학 셀(1)에 제공된다. 원한다면, 입구 도관(2) 및 출구 도관(3)의 위치가 상호 교환될 수 있거나(또는 유동의 방향이 반대로될 수 있음), 또는 입구 도관(2) 및 출구 도관(3)의 위치는 액체가 처리를 위해 전극(5)을 가로질러 통과한다면 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 환경에서는 소노전기화학 셀(1)을 통해 재순환을 위해 부분적으로 처리된 액체를 반환하는 회수 출구로서 과류 출구(15)를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 재순환 설비는 여러 경로를 받아 적재되는 불량한 전도성 액체, 곤란한 '경질' 액체 또는 오염이 심한 액체가 필요한 처리의 적절한 수준을 달성할 수 있게 한다. 접지 전극(7)은 바람직하게는 스테인리스 강 또는 유사한 재료로 구성되지만, 전극(5)(애노드)은 다양한 도전 재료로 구성될 수 있다. 적절한 물질의 선택은 폐기물 흐름 특성 및 처리 요건에 근거할 수 있다. 예를 들어, 철은 오일 제거에 효과적인 불안정성을 제공하기 때문에 특히 오일 제거에 효과적이고, 알루미늄은 인산염, 부유 고형물 및 금속 제거에 효과적이며, 백금의 혼합 금속 산화물로서 산소 과다 전위 물질이 산화에 효과적이다.
도 2를 참조하면, 접지 전극(7)은 입구 도관(2)과 출구 도관(3)을 통합하고 반응 탱크(T)를 제공한다. 전극(5)은 접지 전극(7)이 전극(5)의 외부 반대 표면 주위를 감싸도록 절연 덮개 고정구(11)에 의해 중심에 고정된다. 접지 전극(7), 전극(5) 및 접지 전극(7) 사이에 2 개의 반대편 처리 영역(9)이 형성되도록 압전 변환기(11)는 접지 전극 상에 외부 장착된다. 이러한 전극 설계는 단극이고, 단순한 디자인의 이점을 가지며 유량 및 처리 능력을 두 배로 높이고 2극성 전극 배열에 대해서 전기 용량을 증가시켜 처리 유닛(TU)의 전압 요구량을 낮춘다. 접지 전극(7)의 하단 에지를 따른 천공 채널(8)은 전극(5)의 각각의 외면을 지나는 층류를 제공한다. 도시된 실시예에서, 전극(5)의 두께는 유리하게는 3 내지 25mm 또는 3 내지 50mm 또는 3 내지 100mm의 범위 내에 있고 약 1200mm x 800mm의 두 개의 전극을 제시한다. 다수의 전극(5)을 수용하는 설비를 갖는 것이 유익한 것은 알루미늄, 철, 마그네슘, 잠재 금속 위의 산소, 탄소 기재 물질, 함침된 탄소 및 흑연 및 다른 전도성 및 반도체 물질과 같이, 처리 영역(9) 내에서 동시에 다양한 전극 물질을 사용할 수 있게 한다. 이러한 반응 셀에서 통상적인 유동 체적은 시간당 20,000 리터일 수 있다. 처리 유닛(TU)은 제 1 애노드 전극 및 제 2 접지 전극 케이싱의 크기를 가산 또는 감산함으로써 처리될 액체의 적절한 체적을 제공하도록 크기가 변화될 수 있다. 도 2를 참조하면, 실시예에서, 8개의 압전 변환기가 처리 영역(9)을 가로질러 연장되는 접지 전극(7)의 각각의 측면에 도시되어 있다. 복수의 압전 변환기는 처리유닛의 크기, 적용, 오염 수준 및 원하는 처리 결과에 따라서 요구될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도면에서, 소노전기화학 셀은 직사각형으로 도시되었지만, 전극 및 접지 전극이 서로 이격되고 액체가 처리 영역으로 들어오고 나가는 조건이면 정사각형, 원통형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다.
사용시, 액체는 소노전기화학 셀(1)의 입구 도관(2)을 통해 제어된 속도로 외부 펌프(도시되지 않은 펌프)에 의해 펌핑되고 천공된 채널(8)을 통해 외부 접지 전극(7)과 내부 전극(5) 사이를 흐르는 처리 영역(9) 안으로 통과하고, 상기 외부 접지 전극(7)과 내부 전극(5)은 전기 모니터(19)에 의해 유체-전극 매체의 전기적 특징을 모니터하기 위한 프로브로서 그 자체로 작용한다. 유체는 유출 전기 도관(3)을 경유하여 소노전기화학 셀(1)을 빠져 나가기 전에 그때 가로방향 출구 위어(10) 위를 지나서 수질 모니터링 장치(17)의 수질 프로브(1) 및/또는 UV 램프(14)를 수용하는 챔버 안으로 유입된다. 수질 프로브(18)는 수질 특징의 범위를 모니터링하기 위하여 장치들의 여러 조합들과 함께 소노전기화학 셀(1)의 상류 또는 소노전기화학 셀(1)의 하류에 있는 처리 영역(9)에 위치할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 완전 자동화에서, 액체 특징은 유량과 같은 외부 데이터와 함께 전기 모니터(9) 및 수질 모니터링 장치(17)에 의해 결정되고 마스터 제어기(20)에 통신된다. 정보는 마스터 제어기(20)에 의해 사용되어서 전해 전력 공급부(4)에 대한 전압 및 전류의 적절한 세팅값 및 초음파 전력 공급부(13)에 대한 초음파 주파수 및 전력을 결정한다. 정확한 처리 방법은 예를 들어, 저장된 수학적 화학적 모델, 일일 유량 및 오염 물질 로딩 프로파일, 알고리즘을 참조하여 결정될 수 있고 퍼지 논리 제어, 신경 네트워크 및 예측 전산 소프트웨어의 사용을 포함할 수 있다. 수동 또는 반자동 모드에서, 전압, 전류, 초음파 주파수 및 전력은 마스터 제어기(20) 상의 스위치, HMI 또는 이와 유사한 것에 의해 수동으로 선택될 수 있다. 마스터 제어기(20)로 다시 중계되는 정보는 내부 데이터 카드, HMI 화면 등에 표시되거나 또는 데이터 전송에 의해 원격 위치로 중계될 수 있다. 소노전기화학 셀(1)의 원격 제어는 또한 웹 가능 소프트웨어 또는 유사한 데이터 전송 네트워크의 사용에 의해 제어될 수 있다.
작동 중에 펌핑된 유량, 전압 및 암페어, 초음파 주파수 및 전력은 최적의 처리 및 효율을 제공하도록 선택된다. 이는 위에서 설명한대로 수동 또는 자동으로 수행할 수 있다. 정상 작동 중에, 소노전기화학 셀(1)을 통해 연속적으로 액체를 펌핑하고 전압, 전류, 초음파 주파수 및 전력을 전극(5)에 계속적으로 인가하는 것이 바람직하다. 소노전기화학 셀(1)은 연속 흐름의 처리에 사용하기에 적합하지만, 상기 유닛은 또한 소정 체적의 액체가 처리 영역(9) 내로 펌핑되는 일괄처리 모드에서 사용될 수 있고 전압, 전류, 초음파 주파수 및 전력이 처리 영역을 가로질러 인가되어 소정 시간 동안 액체를 처리하고, 상기 소정 시간 후에, 전해 및 초음파 처리 시스템이 스위치 오프되고 펌프가 처리 유닛으로부터 처리된 액체를 플러싱하고 처리를 위해 액체의 다음 분취량을 도입하기 시작한다는 것을 이해할 것이다.
상술한 실시예에서, UV 처리 프로세스는 전해 및 소노화학 반응과 통합되어 있다. 높은 고형물 로딩의 경우, UV 프로세스가 투명한 액체를 통한 광 투과에 의존하기 때문에, UV 처리 전에 제거되는 물질에 대해 처리 프로세스의 유효성을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 UV 처리 전에 고체-액체 분리 또는 분열에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 소노전기화학 셀(1)의 하류에 UV 광원이 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
도면에 도시되고 상술한 실시예에서, 단극 전극 구조를 갖는 하나의 소노전기화학 셀[평행 셀 유닛(1a, 1b)을 가짐]이 설명되었다. 대량의 폐기물 흐름에 대해, 다수의 전극 및 크기의 소노전기화학 셀을 포함하고 또한 처리 프로세스에서 소노전기화학 셀의 수를 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 이 경우 각 셀의 전극을 양극 또는 다극으로 구성할 수 있도록 많은 셀을 구성할 수 있다. 처리 셀은 심플 렉스(단일 유닛), 듀플렉스(듀티, 스탠바이 및 듀티 및 어시스트) 또는 멀티 스테이지로 구성될 수도 있다. 이러한 경우 개별 처리 유닛은 공통 입구 및 출구 매니 폴드를 갖는 지지 프레임에 장착된 유닛으로 구성될 수 있다. 이러한 시스템은 폐기물 흐름 특징 및 요구되는 처리 정도에 따라 직렬 또는 병렬 배열된 셀로 구성될 수 있다. 혼합 폐기물 흐름에 대해, 상이한 전극 물질 및 조합을 갖는 처리 유닛을 포함하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 고형물 처리량의 경우, 액체가 유닛 안으로 도입되기 전에 전처리를 수행하는 것이 유리할 수도 있다.
또한, 실시예가 병렬 셀(1a, 1b)을 도시하고 있지만, 상이한 애노드(5)와 직렬로 셀(1a, 1b)을 사용할 수도 있다.
상술한 소노전화학 처리 유닛(TU) 또는 본 발명의 또 다른 소노전기화학 처리 유닛은 도 3에 도시된 바와 같이 수처리 플랜트(100)의 일부로서 배치될 수 있다. 플랜트(100)는 본 발명에 따른 소노전기화학 영역 또는 유닛(101), 혼합 영역 또는 유닛(102) 및 정화 영역 또는 유닛(103)을 포함한다.
혼합 영역 또는 유닛(102)은 소노전기화학 영역 또는 유닛(101)으로부터 유체를 수용하고 유체를 정화 영역 또는 유닛(103)에 전달하는 탱크(120)를 포함할 수 있다.
탱크(120)는 통과하는 유체의 혼합을 용이하게 하는 수단(121)을 포함할 수 있다. 이러한 혼합 수단(121)은 탱크(120)를 통해 사형 유로를 제공하도록 배열된 하나 이상의 기계적 혼합 수단 및/또는 배플을 포함할 수 있다. 탱크(120)는 내부에 입자들의 응고 및/또는 응집을 일으키도록 설계되어 동반된 입자들이 탱크(120)를 따라 또는 통해서 변이될 때 크기가 증가할 수 있다. 배플의 존재는 유체에 대한 유로의 유효 길이를 증가시키고 그에 따라 주어진 유체 유동 속도(및/또는 체적 처리량)에 대한 체류 시간을 증가시킴으로써, 변이 유체 내의 입자에게 응집 및/또는 응집될 수 있는 기회를 부여한다. 기계적 혼합 수단이 전개되는 경우, 하류 단부와 비교하여 혼합 영역 또는 유닛의 상류 단부에서 더 큰 정도의 혼합을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 패들 교반기의 상류에 플래쉬 믹서를 가짐으로써 달성될 수 있다. 혼합 영역 또는 유닛의 상이한 부분은, 예를 들어 하나 이상의 배플(baffle)에 의해 구분될 수 있거나, 또는 상류 및 하류 부분은 정식으로 경계가 정해지지 않을 수 있다.
혼합 영역 또는 유닛(102)의 하류에는 정화 영역 또는 유닛(103)이 있다. 정화 영역 또는 유닛(103) 내에는 동반 유체 내의 입자를 침전시키거나 그렇지 않으면 유체로부터 입자를 제거하는 정화 수단이 제공될 수 있고, 그에 의해서 정화 영역 또는 유닛(103)을 빠져 나가는 유체는(예를 들어,정화 영역 또는 유닛(103)으로 진입하는 것과 비교되는, 입방 센티미터당 입자 그램[g/cc] 또는 입방 센티미터당 입자 수[N/cc]로 측정된 바와 같이) 감소된 입자 부담을 갖는 것을 보장한다. 이러한 정화 수단(131)의 예는 필터, 라멜라(lamella) 침전기, 원심 분리기 등을 포함한다.
실제로, 본 발명의 소노화학 처리 유닛의 독특한 구조로 인해, 매우 작은 풋 프린트 및 그에 따른 낮은 에너지 요구를 갖는 완전한 수처리 플랜트를 구성하는 것이 가능하다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 매우 작은 풋 프린트(footprint)를 갖는 수처리 플랜트(200)가 도시되어 있다. 수처리 플랜트(200)는 한 쌍의 벽(251) 및 연결 스트럿(252)을 갖는 프레임(250)을 포함한다. 손잡이(253)는 플랜트(200)가 손으로 들어올려지고 조작될 수 있도록 벽들(251)[본 실시예에서 각 벽(251) 상의 4개]에 제공된다. 수처리 플랜트(200)는 유체 입구(255) 및 덮개(256)가 제공된 전방 커버(254)를 포함한다.
처리 플랜트(200)의 후방에는, 처리된 유체를 배출하기 위한 유체 출구(257) 및 폐기물 배출을 위한 폐기물 출구(258)가 있다.
사용시, 처리될 유체의 공급부는 입구(255)에 연결되고 처리된 유체는 출구(257)로부터 수집된다. 펌프(미도시)는 유체를 소스로부터 입구(255)로 구동하는데 사용된다.
동력원은 펌프에 에너지를 공급하는데 사용되며, 전원은 처리 플랜트(200)에 에너지를 공급하는데 사용된다.
이제 도 5a,도 5b 및 도 5c를 참조하면, 처리 플랜트(200)의 다양한 내부 구성요소가 소노전기화학 영역(201), 혼합 영역(202) 및 정화 영역(203)을 포함하는 것으로 도시된다.
소노전기화학 영역(201)은 상대적으로 낮은 입구(211) 및 상대적으로 높은 위어 출구(212)를 구비한 탱크(210)를 포함한다. 입구(211)는 유체 입구(255)와 연통하고 위어 출구(212)는 혼합 영역 또는 유닛(202)에 배출 지점을 제공한다.
탱크(210)에는 복수의 초음파 발생 수단(213)이 설치된다. 탱크(210) 내에는 전극(214)이 위치한다. 전극(214)은 비전도성 외장재(216)에 의해 탱크(210)로부터 전기적으로 절연되어 있다. 탱크(210)는 접지 전극이거나 또는 접지 전극을 형성하고 전극(214)은 애노드이다. 전형적으로, 탱크는 스테인레스 강 또는 다른 철 합금으로 형성될 것이며, 전극(214)은 상술한 바와 같이 다양한 재료로 형성될 수 있다.
혼합 영역(202)은 위어 출구(212)로부터 유체를 수용하고 출구 위어(221)를 통해 정화 영역(203)에 물을 전달하는 혼합 탱크(220)를 포함한다. 혼합 탱크(220) 내에는 혼합 영역(202)을 통과하는 유체에 대한 사형 유동 통로[화살표 P로 표시됨]를 형성하는 복수의 배플(222)이 있다. 배플(222)은 탱크(220)를 통과하는 유체 유로(P)의 길이를 증가시키도록 작용한다. 배플(222)은 등간격으로 도시되어 있지만, 바람직하게는 배플(222)은 혼합 영역 또는 유닛(202)의 입구 단부에 상대적으로 가깝게 이격되고 혼합 영역 또는 유닛(202)의 출구 단부에서 상대적으로 더 멀리 이격된다(더 가까운 간격은 일시적으로 발생하는 난류의 양을 증가시켜서 혼합시킬 수 있다).
출구 위어(221) 위의 혼합 영역 또는 유닛(202)을 나가는 유체는 정화 영역 또는 유닛(203)으로 통과한다. 이 실시예에서, 정화 영역 또는 유닛은 라멜라 침전 유닛(lamella settling unit;230)을 포함한다. 편리하게는, 라멜라 침전 유닛(230)은 혼합 영역 또는 유닛(202) 아래에 부분적으로 수용되도록 각도형성되고, 그에 의해서 유닛(200)의 작은 풋프린트를 보장한다. 정화 영역 또는 유닛(203)을 나가는 유체는 출구 위어(232) 및 출구(257)를 통해 흐른다. 라멜라 침전 유닛(230)은 유체로부터 분리된 폐 슬러지, 슬러리 또는 입자를 제거하기 위해 출구(258)에 유체 연결되는 폐기물 출구(233)를 구비한다.
사용 시에, 그리고 전극(210, 214)에 전력 공급부에 의해 에너지가 공급되고 초음파 발생기 수단(213)에 동일한 또는 전용 전력 공급부에 의해 에너지가 공급된 상태[여기서, 동일한 회로인 공급부가 각각의 전극(210,214)에 대한 전기 공급을 보장하기 위해 제공되고 초음파 발생기 수단(213)이 적절하다]에서, 처리될 유체(예를 들어, 더러운 물 또는 폐수)는 펌프(도시되지 않음)에 의해 공급원에서 입구(25)로 그리고 소노전기화학 영역(201)으로 펌핑되고 이때 유체는 탱크(210)의 벽(접지 전극임)과 전기장에 노출될 애노드 전극(214) 사이를 통과할 것이다. 동시에, 유체는 초음파 발생기 수단(213)에 의해 발생된 초음파 에너지에 노출될 것이다.
처리된 유체는 위어 출구(212)를 통해 소노전기화학 영역 또는 유닛(201)을 나가 혼합 영역(202)으로 빠져 나간다. 유체가 배플(222) 주위의 유로(P)를 따라 탱크(220)를 통과함에 따라, 내부에 포획된 입자 또는 종은 응고 및/또는 응집되기 시작할 것이다. 유체가 혼합 영역 또는 유닛(202)을 나와 정화 영역 또는 유닛(203)으로 통과할 때, 동반된 입자는 함께 운반될 것이다. 정화 영역 또는 유닛(203)에서, 동반된(응고 및/또는 응집된) 입자는 유체로부터 침전되고 세정(또는 적어도 비교적 세정제) 유체는 위어(233) 및 출구(257)를 통해 배출될 수 있다.
초기 시험에서, 매우 작은 풋프린트 유닛(1200mm x 570mm)은 접이식 태양 전지 패널에서 전력을 공급받을 때 하루에 최대 200 분의 깨끗한 식수를 10 리터까지 생성할 수 있다. 12A에서 5V를 생성하는 태양 전지 패널은 더러운 수원에서 식수를 지속적으로 공급하기에 충분하다. 우리는 이것이 본 발명에 따라 제조되고 사람이 조작할 수 있는 소형 풋프린트 수처리 플랜트(200)가 심지어 가장 먼 곳에 있을 때에도 복수의 가족들 또는 개인에 대해 더러운 수원으로부터 식수를 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 부가적으로 또는 대안적으로, 다른 재생 가능 에너지원은 예를 들어 터빈, 연료 전지, 가열 펌프 등과 같은 외부 동력원으로 사용될 수 있다.
유체 처리 시스템은 1000×1200mm 미만의 풋프린트를 구비한다. 이러한 소형 수처리 플랜트는 표준 팔레트(1000x1200mm 플랫폼 제공)로 먼 지역까지 운송될 수 있기 때문에 적어도 매우 유익하다. 태양 전지 패널로부터 전기가 공급되는 경우, 플랜트(200)는 현장에 위치하여 수분 내에 자가 발전되고 작동될 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 더 큰 유닛이 전개될 수 있고, 원격 위치가 아닌 경우(또는 전기 공급이 가능할 경우), 전력은 임의의 적절한 발생 수단에 의해 공급될 수 있다.
하기 비 제한적인 실시예는 본 발명을 설명한다 :
예
주 오염수로 이루어진 액체 폐수 흐름은 도 1 및 도 2에 따른 처리 유닛을 통해 11 리터/초의 유량 5로 펌핑되었다. 1 암페어의 전류는 알루미늄 전극과 스테인레스 강 접지 전극 사이에 유지되었다. 전압은 초음파 프로세스 OFF로 측정 한 다음 초음파 프로세스 ON으로 반복하고 다음 5 회 반복하여 전해 프로세스에 초음파를 포함함으로써 에너지 효율 이득이 있는지 결정하였다.
제 2 예에서, 액체 조성물은 70 mgｌ-l의 농도로 가용성 철을 함유하는 철 농후 산성 광산 폐수(AMD)이었다. 액체는 시간당 5000 리터의 속도로 유닛을 통하여 펌핑되었다. 백금의 MMO(혼합 금속 산화물)는 스테인리스 강 접지 캐소드를 갖는 전극으로 사용되었다. 처리는 초음파 OFF로 실행되고 그 다음 초음파 ON으로 반복되었다. 결과적 샘플은 철 플록 물질의 침전을 허용하기 위해 30 분간 방치되고 상층액(supernatant)의 잔류 철분을 측정하였다. 이 시험은 24 시간 침전 후에 반복되었다:
제 3 예에서, 중심 제 1 애노드 전극이 단일 제 2 접지 전극에 의해 양측에서 반대되는 제안된 전해 전극 구성의 효율은 외부 2 개의 전극이 접지된 캐소드로서 접속된 3 개의 전극 필라멘트와 비교되었고 중심 애노드는 애노드로 접속되었다. 각 시험에 대해 1 암페어의 고정 전류 세팅점이 선택되었다. 그 후 액체가 각 유닛을 통해 펌핑되고 전압이 기록되었다. 캐소드와 애노드 사이의 간격은 각 처리 유닛에 대해 10mm로 고정되었다.
소노화학과 전해의 조합은 유체의 오염 제거를 위해 자체적으로 사용될 때 기존의 물 및 폐수 처리, 산업 폐수 처리 및 소노화학 또는 전해보다 이점을 제공한다. 기존 프로세스의 단점은 두 처리 시스템을 조합할 때 전해 유닛의 전극과 초음파 분해 유닛의 변환기 사이에 전기 간섭이 발생한다는 것이다. 본 발명은 압전(초음파) 변환기를 접지 전극(캐소드)의 외부 표면에 배치함으로써 이러한 전기적 간섭을 극복한다. 애노드 전극은 접지 전극의 반대 측면 상에 배치되며, 액체가 통과될 수 있고 동시에 전해 및 초음파 처리에 의해 처리될 수 있는 처리 영역을 형성한다. 본 발명을 사용하는 시험은 순수 전해와 비교하여 개선된 처리 효과, 효율 및 감소된 비용을 나타내었다.
Claims (27)
- 한 쌍의 정합 주요 표면을 갖는 제 1 플레이트 애노드 전극, 유체가 내부에서 입구에서 출구로 유동가능한 탱크를 한정하는 제 2 접지 전극 및 상기 제 2 접지 전극 상에 외부 장착된 초음파 발생기를 포함하는 유체 처리 유닛으로서,
상기 제 2 접지 전극 및 상기 제 1 플레이트 애노드 전극은 상기 제 2 접지 전극 및 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 사이에 처리 영역을 형성하고, 상기 입구는 상기 처리 영역으로 유체의 도입을 위한 것이며, 상기 출구는 상기 처리 영역으로부터 처리된 유체의 배출을 위한 것이며, 상기 처리 영역은 유로를 제공하고 상기 입구를 통해서 진입하는 유체는 상기 유로를 따라서 상기 출구를 향하여 유동가능하고, 상기 유로는 상기 제 2 접지 전극 및 상기 제 1 플레이트 애노드 전극의 한 쌍의 정합 주요 표면 중 각각의 마주하는 정합 주요 표면 모두의 표면을 따라서 연장되는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트 애노드 전극은 상기 탱크 내에 대칭으로 위치하는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트 애노드 전극의 한 쌍의 정합 주요 표면 중 각각의 마주하는 정합 주요 표면과 상기 제 2 접지 전극 사이의 간격은 100mm 이하인, 유체 처리 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초음파 발생기는 상기 제 2 접지 전극의 외면에 직접 부착되는 어레이로 배열된 복수의 압전 소자들을 포함하는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 접지 전극은 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 및 상기 초음파 발생기 사이의 전기 간섭을 방지하도록 전기 절연되는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입구는 입구 천공들 또는 개구들을 구비하는 입구 채널에 유체 연결되는, 유체 처리 유닛. - 제 6 항에 있어서,
상기 입구 채널은 양호하게는 상기 처리 영역 내의 주요 유동 방향을 횡단하는 방향으로 상기 처리 영역을 가로질러 연장되는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출구는 양호하게는 상기 처리 영역 내의 유동 방향을 횡단하는 방향으로 상기 처리 영역을 가로질러 위치된 과류 출구(overflow outlet)를 포함하는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유닛을 통과하는 유체를 조사(irradiate)하도록 배열되는 UV 광원을 추가로 포함하는, 유체 처리 유닛. - 제 9 항에 있어서,
상기 UV 광원은 상기 출구에 또는 상기 출구 인근에 있는, 유체 처리 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 유닛을 포함하는 유체 처리 시스템에 있어서,
제 1 플레이트 애노드 전극에 전압을 인가하고 그리고/또는 초음파 발생기에 전압을 인가하기 위한 전원을 추가로 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 처리 시스템 내에서 상기 유체의 하나 이상의 특징을 모니터링하기 위한 모니터 또는 모니터링 수단을 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 처리 유닛의 상류에 있는 상기 유체의 하나 이상의 특징을 모니터링하기 위한 그리고/또는 상기 처리 유닛의 하류에 있는 상기 유체의 하나 이상의 특징을 모니터링하기 위한 모니터 또는 모니터링 수단을 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 모니터 또는 모니터링 수단은 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 및 상기 제 2 접지 전극을 가로질러 상기 유체의 전기 특징의 측정을 실행하도록 작동가능하고 그리고/또는 상기 모니터 또는 모니터링 수단은 상기 유체의 수질 특징의 측정을 실행하거나 또는 결정하도록 작동가능한, 유체 처리 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 모니터 또는 모니터링 수단으로부터의 정보 및 유량에 대한 외부 정보를 수신하기 위한 제어 수단 또는 제어기를 추가로 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 제어 수단 또는 제어기는 상기 모니터 또는 모니터링 수단에 의해서 모니터링되는 하나 이상의 특징에 따라서 상기 전극으로 인가된 전류 및 전압을 제어하도록 작동가능하고 그리고/또는 상기 제어 수단 또는 제어기는 상기 모니터 또는 모니터링 수단에 의해서 모니터링되는 하나 이상의 특징에 따라서 상기 초음파 발생기로 인가된 초음파 주파수 및 전력을 제어하도록 작동가능한, 유체 처리 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 제어 수단 또는 제어기는 상기 모니터링 수단과 독립적으로 상기 초음파 발생기의 주파수 및 전력과 상기 전극으로 인가된 전류 및 전압을 제어하도록 작동가능한, 유체 처리 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 처리 유닛으로부터 배출되는 유체를 수용하도록 배열된 혼합 영역 또는 유닛을 추가로 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 처리 유닛으로부터 배출된 유체를 수용하도록 배열된 정화 영역(clarify zone) 또는 유닛을 추가로 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 처리 유닛으로부터 배출되는 유체를 수용하도록 배열된 혼합 영역 또는 유닛 및 상기 혼합 영역 또는 유닛으로부터 유체를 수용하도록 배열된 정화 영역 또는 유닛을 추가로 포함하는, 유체 처리 시스템. - 제 20 항에 있어서,
1000×1200mm 미만의 풋프린트를 구비하는, 유체 처리 시스템. - 제 1 플레이트 애노드 전극 및 반대편의 제 2 접지 전극의 각각의 표면을 따라서 유체가 유동하게 하는 단계를 포함하는 유체 처리 방법으로서,
상기 제 2 접지 전극은 탱크를 한정하고, 상기 탱크 내에서 유체가 입구에서 출구로 유동가능하고, 초음파 발생기가 상기 제 2 접지 전극 상에 외부 장착되되, 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 및 상기 제 2 접지 전극을 가로질러 전압을 동시에 인가하여, 전력 공급부에 의해서 상기 유동 유체를 통해 전해 전류를 생산하고 상기 초음파 발생기에 의해 상기 유동 유체를 통해서 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 및 상기 반대편의 제 2 접지 전극 사이에 초음파를 생산하는 단계를 포함하는, 유체 처리 방법. - 제 22 항에 있어서,
처리될 상기 유체가 마주하는 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 및 제 2 접지 전극에 의해서 반대편 측부들 상에서 한정되는 유로를 따라 유동하게 하는 단계를 포함하는, 유체 처리 방법. - 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
상기 제 2 접지 전극 및 상기 제 1 플레이트 애노드 전극은 상기 제 2 접지 전극 및 상기 제 1 플레이트 애노드 전극 사이에 처리 영역을 한정하고,
상기 방법은 처리될 상기 유체가 층류로 상기 처리 영역 안으로 유동하게 하는 단계를 포함하는, 유체 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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