KR0139853B1

KR0139853B1 - Ultra water cleaning apparatus containing multi-stage biological activated carbon contactor and air suction injector

Info

Publication number: KR0139853B1
Application number: KR1019950014296A
Authority: KR
Inventors: 서영진; 이원권; 김동운
Original assignee: 안덕기; 삼성엔지니어링주식회사
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR960041079A

Abstract

본 발명은 활성탄층과 모래층으로 이루어진 다중여과장치와 공기흡입 인젝터, 생물학적 활성탄접촉조를 순서대로 조합하여 수중의 고농도 암모니아성 질소와 유기물을 효과적으로 제거하는 고도 정수장치에 관한 것이다.The present invention relates to a highly purified device for effectively removing high concentration ammonia nitrogen and organic matter in water by combining a multi-filtration device consisting of an activated carbon layer and a sand layer, an air suction injector, and a biologically activated carbon contact tank.

기존의 정수시설로는 용존성 유해물질을 충분히 제거하지 못하고 트리할 로멘탄(THM) 등 유해한 염소부산물이 발생되는 문제점이 있어 오존과 활성탄을 이용한 일반 고도 정수방법이 도입되고 있다. 그러나, 일반 고도 정수방법은 경제성이 떨어지고, 고농도의 암모니아성 질소 및 용존 유기물을 효과적으로 처리하는 데에 어려움이 있다.Conventional high-purity water purification methods using ozone and activated carbon have been introduced because existing water purification facilities do not sufficiently remove dissolved harmful substances and cause harmful chlorine by-products such as trihalomentane (THM). However, the general high water purification method is not economical and has difficulty in effectively treating high concentration of ammonia nitrogen and dissolved organic matter.

본 발명은 다중여과장치와 활성탄 접촉조를 연이어 2단으로 설치하고, 활성탄 접촉조의 전단계에 경제적인 비용으로 공기흡입 인젝터를 설치하여 용존산소량을 높여 줌으로써 활성탄 접촉조에서의 암모니아성 질소와 용존유기물의 산화작용을 원활하게 함으로써 수질을 현저히 향상시킬 수 있다.The present invention is to install a multi-filtration device and an activated carbon contacting tank in two stages, and by installing an air suction injector at an economic cost in the previous stage of the activated carbon contacting tank to increase the dissolved oxygen amount of the ammonia nitrogen and dissolved organics in the activated carbon contacting tank By smoothing the oxidation, the water quality can be significantly improved.

Description

Advanced Water Purifier with Multi-Stage Biological Activated Carbon Contact Tank and Air Suction Injector

제1도는 본 발명의 장치개념도.1 is a device conceptual diagram of the present invention.

제2도는 본 발명에 응용된 목탄계 활성탄과 석탄계 활성탄의 전자현미경(SEM) 사진의 비교도.2 is a comparison of electron micrographs (SEM) of charcoal-based activated carbon and coal-based activated carbon applied to the present invention.

본 발명은 고도 정수장치에 관한 것으로서 특히 다중 여과장치(multiple-media filter)와 생물학적 활성탄 접촉조(Biological Activeated Carbon Contactor; BAC contactor)를 포함하는 다단(multi-stage)의 생물학적 활성탄 접촉조 및 공기흡입 인젝터(injecter)를 포함하는 구성으로서 정수과정에서 처리수 내의 암모니아성 질소(NH₃-N)와 용존유기물 (DOC: dissolved organic Carbon)을 생물학적 방법으로 제거하는 고도 정수장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to advanced water purification equipment, and in particular to multi-stage biological activated carbon contacting tanks and air intakes comprising a multiple-media filter and a Biological Activeated Carbon Contactor (BAC contactor). An injector (injector) is a configuration that relates to a high-purity water purification device for biologically removing ammonia nitrogen (NH ₃ -N) and dissolved organic carbon (DOC) in the treated water during the purification process.

기존의 정수시스템은 다음과 같은 경로를 거친다. 취수장에서 하천으로부터 원수를 채취하여 굵은 모래와 고형물을 침전시키고 염소소독으로 미생물과 조류 등을 제거한 뒤 관로를 통해 정수장으로 보낸다. 정수장에서는 혼화지에서 응집약품을 투여하고 침전지에서 고형물을 침전제거한 뒤 모래여과지에서 침전되지 않은 미세한 고형물을 여과하여 제거한다. 이렇게 처리된 물은 정수지에서 염소소독(chlorination)을 거친 뒤 각 지역의 배수지로 보내진다. 배수지에서는 최종적으로 각 가정으로 상수를 공급한다.Existing water purification system goes through the following path. Raw water is collected from the intake at the intake station, coarse sand and solids are precipitated, and chlorine disinfection removes microorganisms and algae, and is sent to the water purification plant through a pipeline. In the water treatment plant, flocculant is administered in the mixed paper, and the solids are precipitated and removed from the sedimentation basin. The treated water is then subjected to chlorination at the purified water and then sent to a local basin. The reservoir finally supplies constant water to each household.

이와같은 기존의 정수시스템은 주로 입자성 고형물만을 제거하고 용존성 물질은 대부분 잔류하게 되어 배수관망 내에 미생물과 조류가 발생하고, 상수에서는 이상한 맛과 냄새가 난다. 또한, 암모니아성 질소 성분의 제거와 살균을 목적으로 과도한 염소를 투여하는 경우 염소와 용존유기물이 반응하여 유해산 염소부산물이 발생한다.The existing water purification system mainly removes only particulate solids, and most of the dissolved substances remain, causing microorganisms and algae in the drainage network, and the water has a strange taste and smell. In addition, when excessive chlorine is administered for the purpose of removing and sterilizing ammonia nitrogen, chlorine and dissolved organic matter react to generate chlorine byproducts.

이러한 기존 정수시스템으로 날로 악화되는 원수 수질로 인하여 인체에 유해하지 않은 상수를 공급하는 것이 점차 어려워지고 있다. 낙동강 수계 등의 정수장에서는 최종 처리수의 수중 암모니아성 질소의 평균농도를 법적 허용기준치인 0.5mg/1 이하로 처리하기가 점차 어려워지고 있으며, 특히 가뭄으로 원수의 수질이 악화되는 겨울철에는 암모니아성 질소가 3 내지 4mg/1까지 높아지게 되어 기존의 정수장치나 일반적인 고도 정수장치로는 암노니아성 질소의 국내 법적 안전규제치인 0.5mg/1 이하로 처리할 수 없어 배수관망 내에 조류가 발생하고 상수의 이상한 맛과 냄새를 일으키는 원인이 된다. 따라서, 수중 암모니아성 질소 등의 제거를 위하여 좀 더 효과적인 고도 정수장치가 시급히 요구되고 있다.Due to the raw water quality worsening with the existing water purification system, it is becoming increasingly difficult to supply a constant that is not harmful to the human body. In the Nakdong River water treatment plant, it is increasingly difficult to treat the average concentration of ammonia nitrogen in the final treated water below the legal limit of 0.5mg / 1, especially in winter when the water quality of raw water is worsened by drought. Is increased to 3 to 4mg / 1, and existing water purifiers or general high-water purifiers cannot be treated under 0.5mg / 1, which is the national legal safety regulation of ammonia nitrogen, resulting in algae in the drainage network. Cause odor. Therefore, there is an urgent need for a more effective high-purity device for the removal of ammonia nitrogen and the like in water.

대표적인 일반 고도 정수장치는 기존의 정수시트템에 오존 접촉조와 활성탄층을 추가한 것으로 다음과 같은 효과가 있다. 응집침전 직전에 오존 접촉조에서 원수를 오존에 접촉조에서 원수를 오존에 접촉시키는 전오존처리(preozonation)는 난분해성 유기물질을 성분해 가능한 물질로 변화시키며, 수중의 미네랄 성분들을 산화시켜 응집침전을 향상시킨다. 또한, 모래여과장치의 후단에 오존 접촉조를 하나 더 설치하여 행하는 후오존처리(postozonation)는 난분해성 물질을 산화시키고 용존산소를 증가시켜 오존접촉조 후단의 활성탄 접촉조에서 호기성 미생물의 산화작용 및 생물학적 활성을 향상시킴으로써 용존 유기물과 암모니아성 질소 등을 효과적으로 제거한다. 또 염소처리법에 앞서 오존처리를 이용함으로써 유해한 염소 부산물의 생성을 감소시킨다.Representative general high-altitude water purification device is the addition of ozone contact tank and activated carbon layer to the existing water purification system has the following effects. Preozonation, in which raw water is in contact with ozone in an ozone contacting tank just before coagulation sedimentation, preozonation of the raw water into ozone, converts it into a possible substance, and oxidizes the minerals in the water. To improve. In addition, postozonation, which is performed by installing one more ozone contact tank at the rear end of the sand filtration device, oxidizes the hardly decomposable substance and increases dissolved oxygen, thereby oxidizing the aerobic microorganisms in the activated carbon contact tank at the rear end of the ozone contact tank. By enhancing biological activity, dissolved organic matter and ammonia nitrogen are effectively removed. In addition, ozone treatment prior to chlorination reduces the production of harmful chlorine by-products.

그러나, 오존접촉조와 활성탄층으로 구성된 일반 고도 정수시스템은 그 효과에 비해 오존 접촉조 설치비용과 오존발생장치의 가격과 운전비가 과다하여 경제성이 문제가 된다. 그리고, 식 1), 2)에 나타난 것과 같이 1mg의 암모니아성 질소(NH₃-N)를 생물학적으로 처리하기 위해서는 이론적으로 최소 4.57mg의 산소가 필요하다.However, the general high-altitude water purification system composed of the ozone contact tank and the activated carbon layer has an economical problem because the cost of installing the ozone contact tank and the cost and operation cost of the ozone generator are excessive. As shown in Equations 1) and 2), at least 4.57 mg of oxygen is theoretically required to biologically treat 1 mg of ammonia nitrogen (NH ₃ -N).

2) 암모니아성 질소의 산화를 위한 산소소모량2) Oxygen consumption for oxidation of ammonia nitrogen

상압상온에서 최대 수중 용존산소량(dissolved Oxygen; Do)은 10mg/1 이므로 오존접촉조와 활성탄층으로 구성된 일반 고도 정수시스템의 경우 외부의 산소 공급없이 활성탄 접촉조 1단만으로는 2mg/1 이상의 고농도 암모니아성 질소를 효과적으로 제거하기 어렵다.The maximum dissolved oxygen (Do) in water at room temperature is 10 mg / 1, so in the case of a general high-purity water purification system consisting of an ozone contact tank and an activated carbon layer, a high concentration of ammonia nitrogen of 2 mg / 1 or more with only one stage of activated carbon contact tank without external oxygen supply It is difficult to remove it effectively.

아래 공정들은 기존 정수시스템과 일반 고도정수시스템 그리고 본 발명의 일 실시예를 비교한 것이다.The following processes compare a conventional water purification system with a general high water purification system and one embodiment of the present invention.

가) 기존 정수시스템A) Existing water purification system

취수-- 침사 -- 염소소독-- 약품혼화 -- 응집침전 --Intake-Sedimentation-Chlorine Disinfection-Chemical Mixture-Coagulation Sedimentation-

모래여과 -- 염소소독 --배수Sand Filtration-Chlorine Disinfection-Drainage

나) 일반 고도 정수시스템B) General Altitude Water Purification System

취수 -- 침사 -- 오존접촉 -- 약품혼화 -- 응집침전 --Intake-Settlement-Ozone contact-Chemical admixture-Coagulation sedimentation-

모래여과 -- 오존접촉 -- 활성탄접촉 -- 염소소독 -- 배수Sand filtration-ozone contact-activated carbon contact-chlorine disinfection-drainage

다) 본 발명의 일 실시예C) One embodiment of the present invention

이중여과(단계 1) -- 공기흡입인젝터 -- 활성탄접촉(단계 2) --Double filtration (stage 1)-air injector-activated carbon contact (stage 2)-

염소소독 -- 배수Chlorine Disinfection-Drainage

본 발명의 목적은 이러한 기존 정수장치 및 오존접촉조와 활성탄을 이용한 일반 고도 정수장치에 있어서 비경제성, 정수능력의 불완전성 및 트리할로메탄(THM)과 같은 발암물질 생성 등의 문제점을 해결하여 경제적이고 효과적인 정수장치를 제공하려는 것이다.The purpose of the present invention is to solve the problems such as the economical inefficiency, imperfection of water purification capacity and generation of carcinogens such as trihalomethane (THM) in the existing water purification device and general high-altitude water purification device using ozone contact tank and activated carbon To provide an efficient and effective water purifier.

본 발명의 구성은 다음과 같다. 기존의 정수장에서 고형물의 여과를 위해 쓰이는 모래여과장치(sand filter)상층의 일부 모래를 제거하고 접촉시간이 5분 정도 되도록 목탄계 활성탄(wood-based activated carbon)을 대신 넣어 유기물 등의 흡착능력과 생물학적 분해능력이 있는 이중여과장치(dual-filter)를 만든다. 그러나, 이중 여과장치 외에도 활성탄층과 모래층을 포함하는 이중 이상의 다중 여과장치를 형성하는 것도 가능하다. 그리고, 활성탄 접촉조로 유입되는 처리수의 용존산소를 증가시키기 위하여 다중여과장치와 활성탄 접촉조의 사이에 공기흡입 인젝터을 설치한다. 단계 2의 활성탄 접촉조에는 접촉시간이 15분 정도 되도록 목탄계 활성탄을 설치한다. 본 발명에 사용된 활성탄은 용존성 물질의 흡착을 주기능으로 하는 일반의 입상 활성탄(Granular Activated Cargon; GAC)에 비하여 활성탄 내에 서식하는 호기성 미생물을 이용하여 용존유기물과 질소성분등을 생물학적으로 산화시키는 것을 주목적으로 하므로 생물학적 활성탄(Biological Activated Carbon; BAC)이라고 한다.The configuration of the present invention is as follows. It removes some sand from the upper layer of sand filter used for filtration of solids in the existing water purification plant and replaces charcoal-based activated carbon so that the contact time is about 5 minutes. Create a dual-filter that is biodegradable. However, it is also possible to form a dual or more multiple filtering device including an activated carbon layer and a sand layer in addition to the dual filtering device. In order to increase the dissolved oxygen of the treated water flowing into the activated carbon contacting tank, an air suction injector is installed between the multiple filtration device and the activated carbon contacting tank. Charcoal-based activated carbon is installed in the activated carbon contacting tank of step 2 so that the contact time is about 15 minutes. Activated carbon used in the present invention biologically oxidizes dissolved organic matter and nitrogen components by using aerobic microorganisms inhabiting activated carbon as compared to general granular activated carbon (GAC), which is mainly used for adsorption of dissolved substances. It is mainly called Biological Activated Carbon (BAC).

또한, 본 발명에서는 오존 접촉조와 활성탄을 이용한 정수시스템의 오존접촉조 대신 공기흡입 인젝터를 이용하여 공기를 주입함으로써 두 번째 단계인 활성탄 접촉조 내의 용존산소를 효과적으로 증가시키게 되어 미생물의 활동도를 높일 수 있고, 오존발생장치 및 오존접촉조의 설치에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있다. 공기흡입 인젝터는 기존의 정수장치에서 약품주입의 용도로 많이 사용되어 오던 인젝터의 기본원리를 이용한 것으로서, 깔대기 모양의 구성으로 직경이 급히 작아지는 곳을 유입수가 통과하게 되면 유속이 높아지고 유입수 주변의 압력이 낮아진다. 이 원리를 이용하여 별도의 주입장치가 필요 없이 공기를 흡입시킬 수 있다.In addition, in the present invention, by injecting air using an air suction injector instead of the ozone contact tank of the water purification system using the ozone contact tank and activated carbon, the dissolved oxygen in the activated carbon contact tank, which is the second step, can be effectively increased to increase the activity of microorganisms. In addition, the cost according to the installation of the ozone generator and the ozone contact tank can be significantly reduced. The air suction injector uses the basic principle of the injector, which has been frequently used for chemical injection in conventional water purifiers. The funnel-shaped configuration increases the flow rate when the inflow water passes through the place where the diameter decreases rapidly and the pressure around the inflow water Is lowered. Using this principle, air can be sucked up without the need for a separate injection device.

또, 기존 정수장의 모래여과장치에 활성탄을 첨가한 이중여과장치(dual-filter)와 공기흡입 인젝터에 의해 산소농도가 증가된 활성탄 접촉조를 이단으로 설치하고, 미생물의 생장이 용이한 거대 기공이 발달된 목탄계 활성탄을 이용함으로써 미생물의 생물학적 처리효율을 극대화하였다. 이리하여 본 발명장치는 용존유기물은 물론, 3mg/1 이상의 암모니아성 질소를 포함하는 하천원수에 대해 기존의 응집침전 시설에 연계하여 설치함으로써 알모니아성 질소를 국내 법적 규제치인 0.5mg/1 이하로 충분히 제거한다.In addition, dual-filter with activated carbon added to the sand filtration system of the existing water purification plant and activated carbon contacting tank with increased oxygen concentration by two-stage air injector are installed in two stages. By using the developed charcoal-based activated carbon to maximize the biological treatment efficiency of microorganisms. Thus, the present apparatus is installed in connection with the existing flocculation and sedimentation facilities for stream water containing not less than 3 mg / 1 of ammonia nitrogen, as well as dissolved organic matter, so that the ammonia nitrogen is lower than the legal limit of 0.5 mg / 1 in Korea. Remove enough.

본 발명에서는 기존 정수시스템에서 염소 대신 오존이 투입된 응집침전 처리수를 모래여과장치 상층에 목탄계 활성탄이 첨가된 이중여과장치(4)를 통과시켜 암모니아성 질소와 용존유기물을 단계 1의 상층 활성탄층(2)에서 미생물 산화로 제거하고 하층 모래층(3)에서는 유출 미생물과 응집침전과정에서 제거되지 못한 고형물을 걸러 준다. 단계 1의 상층 활성탄층에서 미생물에 의해 암모니아성 질소가 산화되면서 1mg/1의 암모니아성 질소에 대해 4.57mg/1의 산소가 소모되어 이중여과장치를 거친 유출수의 용존산소는 급격히 감소한다. 그런데, 단계 2의 활성탄 접촉조에서 미생물 산화방법으로 암모니아성 질소 및 용존유기물을 처리할 때에는 용존산소량이 호기성 미생물의 생물학적 활성에 중요한 인자가 된다. 특히 암모니아성 질소의 제거를 위하여 필요한 산소량은 유기물 산화에 소요되는 산소량보다 10배 이상 요구된다.In the present invention, the coagulated sedimentation treatment water into which ozone is added instead of chlorine in the existing water purification system is passed through a double filtration device (4) in which charcoal activated carbon is added to the upper layer of the sand filtration system, so that the ammonia nitrogen and the dissolved organic matter are transferred to the upper layer of the activated carbon layer of step 1. Removed by microbial oxidation in (2), and the lower sand layer (3) to filter out the effluent microorganisms and solids that could not be removed in the flocculation process. As the ammonia nitrogen is oxidized by the microorganism in the upper activated carbon layer of step 1, 4.57 mg / 1 of oxygen is consumed for 1 mg / 1 of ammonia nitrogen, and the dissolved oxygen in the effluent through the double filtration device is drastically reduced. However, when treating ammonia nitrogen and dissolved organic matter by the microbial oxidation method in the activated carbon contacting tank of step 2, the amount of dissolved oxygen becomes an important factor for the biological activity of the aerobic microorganism. In particular, the amount of oxygen required for the removal of ammonia nitrogen is required at least 10 times the amount of oxygen required for the oxidation of organic matter.

따라서, 단계 2의 활성탄 접촉조 상단에 공급흡입 인젝터(5)를 설치함으로써 저하된 용존산소량을 증가시키고 활성탄 접촉조(6)의 상단에 하향류식으로 유입시킨다. 유입수가 목탄계 활성탄층을 통과하는 동안 활성탄에 부착된 미생물에 의해 잔존하는 암모니아성 질소와 용존유기물이 거의 다 제거된다.Therefore, by installing the supply suction injector 5 at the upper end of the activated carbon contacting tank of step 2, the dissolved dissolved oxygen amount is increased and flowed downwardly into the upper end of the activated carbon contacting tank 6. While the influent flows through the charcoal-based activated carbon layer, almost all of the remaining ammonia nitrogen and dissolved organic matter are removed by the microorganisms attached to the activated carbon.

목탄계 활성탄은 기존의 석탄계나 야자계 활성탄에 비해 미생물의 크기(1㎛)보다 훨씬 큰 거대기공(10-20㎛)이 발달되어 있어(제2도 참조) 기존 활성탄과 비교할 때 미생물의 2배 이상 많이 부착되어 생존함으로써 활성탄의 생물학적 처리능력을 배가시킨다.Charcoal-based activated carbon has large pores (10-20 µm), which is much larger than the size of microorganisms (1 µm) compared to conventional coal-based or palm-based activated carbons (see Fig. 2). It adheres to a lot of abnormality and doubles the biological treatment ability of activated carbon.

나아가 위에서 설명된 2단(two-stage) 활성탄 접촉조 외에 공기흡입 인젝터와 활성탄층을 추가로 설치하여 다단계의 활성탄 접촉조를 구성함으써 정수효과를 더욱 높일 수 있다.Furthermore, in addition to the two-stage activated carbon contacting tank described above, an air suction injector and an activated carbon layer may be further installed to form a multi-stage activated carbon contacting tank to further increase the water purification effect.

시간이 지남에 따라 활성탄 내에 서식하는 미생물량이 증가하여 통수저항이 증가하게 되면 공기와 물을 이용한 역세척을 통해 미생물을 탈리시켜 통수저항을 감소시킨다. 역세척 방법은 1)먼저 수위를 활성탄 상단 15cm까지 낮춘다. 2)공기로써 1분동안 35Nm³/m³/hr의 유속으로 하단에서 상단으로 역류시켜 활성탄증을 교란시킨다(7). 3) 공기가 들어가는 동안 물을 7-12m³/ m³/hr의 유속으로 함께 역류시켜 활성탄층을 확장시킨다(8). 4)활성탄증이 30%정도 확장될 때 공기 공급을 중단하고 물의 유량을 15-25m³/m³/hr로 증가시켜 15분동안 공급한다. 5)물공급을 중단하고 하향류로 원수물 공급시켜 30분동안 처리수가 안정될 때까지 처리수를 회수조로 반송시킨다(9)(10), 6)처리수를 처리수조로 정상 공급한다.As time goes by, the amount of microorganisms living in activated carbon increases and the water resistance increases. Backwashing method 1) first lower the water level to 15cm on the top of activated carbon. 2) Disrupt activated carbon by refluxing from bottom to top at a flow rate of 35 Nm ³ / m ³ / hr for 1 minute as air (7). 3) While air enters, the water flows back together at a flow rate of 7-12 m ³ / m ³ / hr to expand the layer of activated carbon (8) 4) When activated carbon is expanded by 30%, stop the air supply and increase the water flow rate to 15-25m ³ / m ³ / hr and supply it for 15 minutes. 5) Stop the water supply and supply the raw water in the downflow, and return the treated water to the recovery tank until the treated water is stabilized for 30 minutes (9) (10), 6) The treated water is normally supplied to the treated water tank.

본 발명의 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.The effect of the present invention will be described in detail as follows.

본 발명은 2단계 이상의 생물학적 활성탄 접촉장치를 통하여 처리수 내의 오염물질중 특히 암모니아성 질소를 효과적으로 제거한다. 표1에 나타난 수질 측정치를 살펴보면 단계 2의 활성탄 접촉조를 거치 처리수는 암모니아성 질소가 90%까지 감소하였다. 이와같은 결과는 일반 고도 정수장치를 거친 처리수의 암모니아성 질소 감소율이 57.5%인 것에 비하여 현저한 처리효과를 보여주는 것이다. 본 명세서의 실시예에서는 2단으로 구성된 고도 정수장치에 대하여 실험을 행하였으나, 본 발명의 범위는 2단의 고도 정수장치에만 한정되는 것은 아니다. 공기흡입 인젝터와 활성탄 접촉조로 구성된 세트를 1 이상 부가, 장치할 경우 더욱 높은 정수효과를 얻을 수 있다.The present invention effectively removes particularly ammonia nitrogen from contaminants in the treated water through two or more biological activated carbon contactors. Looking at the water quality measurement shown in Table 1, the treated water through the activated carbon contact tank of step 2 reduced the ammonia nitrogen by 90%. These results show a remarkable treatment effect compared to ammonia nitrogen reduction rate of 57.5% of the treated water passed through the general high-purity water purifier. In the embodiment of the present specification, but the experiment for the high-altitude water purification device composed of two stages, the scope of the present invention is not limited to the two-stage high water purification apparatus. When one or more sets of air injector and activated carbon contact tank are added and installed, higher water purification effect can be obtained.

본 발명은 또한 2단계 이상의 생물학적 활성탄 접촉을 통하여 암모니아성 질소와 용존유기물을 효과적으로 제거함으로써 염소처리에 있어서 필요한 염소의 양을 기존 정수장치의 40% 수준으로 줄일 수 있다. 그럼으로써 소독과정에 필요한 염소를 절감하는 경제적 효과와 더불어 트리할로메탄과 같은 발암물질의 생성을 현저히 감소시킬 수 있어 위생적인 상수를 공급할 수 있게 된다.The present invention can also reduce the amount of chlorine required for chlorine treatment to 40% of the existing water purification equipment by effectively removing ammonia nitrogen and dissolved organic matter through two or more steps of biologically activated carbon contact. This, in addition to the economic effect of reducing the chlorine required for the disinfection process, can significantly reduce the production of carcinogens such as trihalomethane, providing a sanitary constant.

또한, 본 발명은 일반의 석탄계나 야자계 활성탄 대신 목탄계 생물학적 활성탄을 이용함으로써 거대기공에 수많은 미생물, 세균등이 충분히 부착될 수 있어 생불학적 분해의 효과가 현저히 향상된다(표1 및 표2 참조).In addition, in the present invention, by using charcoal-based biological activated carbon instead of ordinary coal-based or palm-based activated carbon, numerous microorganisms, bacteria, etc. can be sufficiently attached to the macropores, so that the effect of bio-economic decomposition is significantly improved (see Tables 1 and 2). ).

뿐만 아니라, 제2도에 나타난 것과 같은 표면구조는 역세척 공정과정에서도 미생물을 보호할 수 있어서 역세척 후에도 생물학적 분해기능을 지속시켜준다. 강화된 활성탄의 생물학적 처리능력은 활성탄에 부착되는 오염원의 부하를 줄일 수 있어 활성탄의 재생기간(수명)을 연장시켜 준다.In addition, the surface structure as shown in FIG. 2 can protect the microorganisms during the backwashing process and thus maintain the biodegradation function even after backwashing. Enhanced biological treatment of activated carbon can reduce the load on the pollutant attached to the activated carbon, thereby prolonging its lifetime.

본 발명의 또 다른 효과는 고가(高價)의 오존발생장치 및 대규모 접촉조의 건설, 운전에 지나치게 많은 비용이 소모되었던 오존접촉조 대신 간단한 원리의 공기흡입 인젝터를 이용함으로써 비용을 대폭 절감시켜 주며, 활성탄에 의한 질소호합물이나 유기물의 생물학적 분해에 필요한 용존 산소를 충분히 공급할 수 있게 된다.Another effect of the present invention is to significantly reduce the cost by using the air suction injector of a simple principle instead of the ozone contact tank that was too expensive to construct and operate expensive ozone generator and large-scale contact tank, activated carbon It is possible to sufficiently supply the dissolved oxygen necessary for the biological decomposition of the nitrogen compound or organic matter.

뿐만 아니라, 본 발명은 일반 고도 정수장치에서의 후오존처리단계 대신 공기흡입 인젝터를 이용함으로써 오존의 작용으로 인하여 발생할 수 있는 활성탄 내에 부착된 미생물의 손실을 막을 수 있다.In addition, the present invention can prevent the loss of microorganisms attached to the activated carbon that may occur due to the action of ozone by using the air suction injector instead of the after ozone treatment step in the general high-water purification device.

다음에 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나, 다음의 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Next, specific examples of the present invention will be described. However, the following examples do not limit the scope of the present invention.

[실시예]EXAMPLE

낙동강 하변에서 2년간의 파일럿 테스트를 실시하였다. 오존과 활성탄을 이용한 고도 정수시스템과 비교하기 위하여 실험장치를 2열로 구성했다.A pilot test was conducted for two years at the bottom of the Nakdong River. In order to compare with the advanced water purification system using ozone and activated carbon, the experimental device was composed of two rows.

전오존 장치와 응집침전지는 공유하며 일반 고도정수시스템은 응집침전지 뒤에 모래여과장치와 후오존접촉조, 야자계활성탄 접촉조를 순서대로 연결하였고, 본 발명장치는 응집침전지 후단에 이중여과장치와 공기흡입 인젝터, 목탄계활성탄 집촉조를 순서대로 연결하였다. 오존 주입농도는 전오존 처리시 1.5mg/1, 후오존처리시(일반 시스템)은 1mg/1이다. 활성탄접촉조는 높이 6m, 직경 40cm이며, 순수한 활성탄 충진고는 3m이고 공탑체류시간(Empty bed Contact Time:EBCT)은 15분으로 하였다. 분석항목은 암모니아성 질소, 용존유기물, 용존산소, 기타 유해물질을 각각 측정하였다.The pre-ozone device and the coagulation settler battery are shared, and the general high water purification system is connected to the sand filtration device, the after ozone contacting tank, and the palm-based activated carbon contacting tank in the order after the coagulation settler battery. The suction injector and the charcoal activated carbon collector were connected in order. The ozone injection concentration is 1.5 mg / 1 for preozone treatment and 1 mg / 1 for post ozone treatment (general system). Activated carbon contact tank was 6m in height and 40cm in diameter, pure activated carbon filled tank was 3m and Empty bed Contact Time (EBCT) was 15 minutes. The analytical items measured ammonia nitrogen, dissolved organics, dissolved oxygen, and other harmful substances.

비교시험 결과(표1 및 표2)는 원수의 수질이 악화된 동계(冬季)에 측정한 평균값을 나타낸 것이다. 본 발명장치는 원수에 대해 암모니아성 질소 90%의 제거율을 보여 57.5%의 제거율을 보인 일반 고도 정수시스템보다 월등한 효과를 나타내었다. 용존 유기물도 일반 고도 정수시스템에 비하여 5%정도 향상된 제거율을 보였다. 공기흡입 인젝터을 이용할 경우 오존접촉조와 별반 차이없이 수중 최대 용존산소량(10mg/1)까지 폭기(aeration)가 가능하였다. 공기흡입 인젝터의 설치비용은 오존접촉조 장치 및 설치비용의 5% 이내인 것으로 조사되었다.The comparative test results (Table 1 and Table 2) show the average values measured in winter when the quality of raw water deteriorated. The device of the present invention showed a 90% removal rate of ammonia nitrogen to the raw water, which was superior to the general high-altitude water purification system showing a removal rate of 57.5%. Dissolved organics also showed a 5% improvement in removal rate compared to the general high water purification system. When using the air inhalation injector, it was possible to aeration up to the maximum dissolved oxygen (10mg / 1) in water without any difference from ozone contact tank. The installation cost of the air suction injector was found to be within 5% of the installation cost and the ozone contact tank.

Claims

An advanced water purification device comprising activated carbon contacting tanks, comprising: a multi-filtration device including an activated carbon layer and a sand layer, and an air injector and a biological activated carbon contacting tank.

According to claim 1, The activated carbon of the multi-filtration unit and activated carbon contact tank is a high-purity charcoal-based activated carbon characterized in that the macropores can increase the activity of microorganisms.