KR0149049B1 - 고도정수처리장치 및 그 방법 - Google Patents
고도정수처리장치 및 그 방법Info
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Abstract
개시된 내용은 오존보다 강력한 살균력으로의 살균처리가 가능하고 중금속과 같은 화학물질을 흡착처리하여 제거함으로써, 보다 완벽한 정수처리에 따라 수질을 더욱 좋게 개선하기 위한 것이다.
이의 실현을 위하여 본 발명은, 오염물질을 함유하는 물을 여과 및 살균처리하는 정수처리시스템에 있어서, 오존 발생기로부터 제공된 오존과 내부에 설치된 자외선 램프로부터의 자외선을 이용하여 OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성함으로써, 오염수를 살균 처리하는 제1차 정수처리부; 상기 제1차 정수처리부에서 미처리된 오염물질을 입상활성탄 으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 흡착 처리하는 제2차 정수처리부; 상기 제1차 정수처리부와 제2차 정수처리부 사이에서 역세정작용을 수행하는 역세정부; 오존을 이용하여 재차 살균처리가 시행되는 제3차 정수처리부를 포함하여 구성된 고도 정수처리장치를 제공한다.
Description
본 발명은 고도정수처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 고도산화처리 방식(Advanced Ocidation Process ; 이하, AOP라 칭함)과 입상활성탄(Granular Activated Carbon ; 이하, GAC라 칭함)에 의한 정수처리방식을 겸용하여 정수효과를 개선시킨 고도정수처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 생활용수 또는 각종의 공장폐수로 인한 수질오염이 극심하여 식수의 수질에도 악영향을 미치고 있기 때문에 각 가정에서의 정수기 사용은 보편화되어가고 있다.
이러한 정수기는 여과방식에 따라 자연여과식의 것과 수도직결식의 것으로 구분될 수 있는데, 자연여과식의 정수기는 원수가 채워지는 상부용기와, 필터에 의해 원수를 정수하는 하부용기로 구성되어 있어 상부용기내에 채워진 물이 중력에 의해 아래로 흐르면서 필터를 통과하게 하고, 이로써 물에 함유된 불순물 등이 걸러진 정수를 얻을 수 있게 되어 있다.
또, 수도직결식의 정수기는 물공급단을 수도에 직접 연결하여 수압에 의해 물이 필터를 통과하게 하고, 이로써 필터에 의한 이물질의 여과작용이 이루어지게 된 것이다.
그러나, 이와 같은 정수기들은 불순물을 여과해낼 수는 있지만 화학적인 유해성분까지의 여과가 불가능하고, 아울러 완벽하게 제거할 수 없으므로 이를 해소하기 위한 제안이 대한민국 실용신안 공보 제1698호(공고번호 제 92-8813호)에 개시되어 있다.
이 정수기는 오존발생장치가 내장되어 있어 여가에 의한 정수는 물론 물에 함유된 무기물질, 유기물질 등이 산화되고, 게균 등의 미생물이 살균차리 되어 수질을 보다 행상시킬 수 있도록 하고 있다.
또 이와 유사한 수처리장치가 일본 공개 특허공보 평 5-277494호(1993.10.26)로 개시되어 도1에 도시된 바와 같이 구성되어 있는데, 이는 생물활 성탄조내에 증식하는 미소동물을 없애고 생물활성탄조에서의 유출을 억제하기 위한 것이다.
그 구성은, 전처리공정에서 처리된 처리수를 도입하여 오존산화처리 행하는 온존반응탑과, 이 오존반응탑에서 처리된 오존처리수를 도입하여 생물처리를 행하는 생물활성탄조를 갖춘 수처리장치, 그리고 상기 오존반응탑에 공급하는 오존가스를 발생시키는 오존발생기 등을 갖춘 구조로 되어 있다.
또, 상기 오존발생기에서의 오존가스발생을 정지할 때 생물활성탄조의 표면 부근에 모이는 미소동물을 제거하는 자외선 조사램프, 역세를 실행하여 생물활성탄조의 활성탄 층 표면에서 중간부로 이동해온 미소동물을 제거할 수 있도록 하는 역세제어수단을 갖는 구조로 되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 수처리장치는, 오존반응탑에서 미처리되어 생존하게 된 미소동물을 생물활성탄조의 표면 근방에 모이게 하여 이로써, 미소동물의 제거 효과를 기대하게 된 것이다.
그러나, 오존은 모든유기물을.CO2와 H2O로 완전 분해시키는 산화력(전위차3.08V)을 발휘하는 이론적 특성이 있는 반면, 실제로는 대다수의 유기물과 느리게 반응하거나(예로써, 냄세 유발물질인 geosmin, MIB, THM과 같은 포와 탄화수소, 농약 등), 혹은 어떤 유기물과는 전혀 반응하지 않기도 한다.
따라서, 오존의 산화력에만 의존하여 살균효과를 발하도록 구성된 종래 수처리장치는, 완전한 살균처리가 불가능할 뿐 아니라, 미소동물을 없애거나 유출을 억제시켜 시각상의 문제를 해소하는 것에 불과하여 유해한 화학물질 등의 여과작용이 이루어질 수 없다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 단점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오존보다 강력한 살균력으로의 살균처리가 가능하고 중금속과 같은 화학물질을 흡착처리하여 제거함으로써, 보다 완벽한 정수처리에 따라 수질을 더욱 좋게 개선하는 고도정수처리장치 및 그 방법을 제공하려는데 있다.
도1은 종래 수처리장치의 일 실시예에 대한 구성도,
도2는 본 발명에 의한 고도정수처리장치의 구성을 나타내기 위한 개략도,
도3은 본 발명에 의한 고도정수처리장치의 구성을 나타내기 위한 상세도,
도4는 본 발명에 의한 고도정수처리장치의 오존 및 자외선에 의한 고급 산화처리의 반응메카니즘을 나타내는 도면,
도5는 공기의 입자크기에 따른 오존의 반응도를 나타내는 선도,
도6은 본 발명에 따른 고도정수처리의 인젝트믹서살균기를 개략적으로 나타낸 고면,
도7은 본 발명에 의한 고도정수처리방법에 따른 정수처리공정을 나타내기 위한 블록도,
도8은 본 발명에 의한 고도정수처리방법에 따른 역세정공정을 나타내기 위한 블록도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:제1차 정수 처리부 11:물탱크
12:오존발생장치 13:자외선램프
14:수위조절장치 15:공기분사기
16,22,32:정수조 20:제2차 정수 처리부
30:제3차 정수 처리부 40:역세정부
50:제어부
이를 실현시키기 위하여 본 발명은 오염물질을 함유하는 물을 여과 및 살균 처리하는 고도정수처리장치에 있어서, 오존 발생기로부터 제공된 오존과 내부에 설치된 자외선램프로부터의 자외선을 이용하여 OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성함으로써, 오염수를 여과 및 살균 처리하는 제1차 정수처리부 ; 상기 제1차 정수처리부에서 미처리된 오염물질을 입상활성탄으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 재차 여과 및 흡착처리하는 제2차 정수처리부 ; 및 사기 제1차 정수처리부와 제2차 정수처리부 사이에서 역세정작용을 수행하는 역세정부; 오존을 이용하여 재차 살균처리가 시행되는 제3차 정수처리부를 포함하여 구성된 고도정수처리장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 오존발생기로부터 제공된 오존과 내부에 설치된 자외선 램프로부터의 자외선을 이용하여 OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성함으로써, 오염수를 살균 처리하는 살균공정; 이러한 살균공정에서 미처리된 오염물질을 입상활성탄으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 재차 흡착 처리하는 여과공정; 오존을 이용하여 재차 살균처리가 시행되는 재살균공정을 포함하여 구성되는 고도정수처리방법을 제공한다.
또한, 본발명은 상기한 살균공정과 여과공정 사이의 공정에서는 역세정작용이 수행되는 역세정공정이 더욱 포함됨을 특징으로 하는 고도정수처리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기한 살균공정에서 재살균공정에 이르는 전공정에는 제어부에 의해 수위를 조절하는 수위조절공정이 더욱 포함됨을 특징으로 하는 고도정수처리방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 일 시시예는 도2와 도3에 도시된 바와 같이 오염물질을 함유하는 물을 여과 및 살균처리하는 고도정수처리장치에 관련된다.
이러한 고도정수처리장치의 구성은, 제2차 정수처리부(10), 제2차 정수처리부(20), 제3차 정수처리부(30), 역세정부(40), 제어부(50)등으로 되어 있는데, 제1차 정수처리부(10)는 제1솔레노이드밸브(S/V1)을 통해 물탱크(11)로부터 원수가 정수조(16)로 공급되도록 구성되어 있다.
또, 정수조(16)에 내에는 오존발생기(12)와 연결된 공기분사기(15)가 내장되어 있어 오존발생기(12)로부터의 오존이 정수조(16)로 공급되도록 하고 있으며, 이와 같은 제1차 정수처리부(10)는, 정수조(16) 내부로 설치되는 자외선램프(13), 그리고 수위조절용의 수위센서(14) 등을 포함하는 구조로 구성되어 있다.
또, 오존발생기(12)와 공기분사기(15)를 연결하는 관로에는 제2솔레노이드밸브(S/V2)가 설치되어 있어 오존발생기(12)로부터 생성된 오존의 유통이 선택적으로 이루어지도록 제어된다.
이러한 제1차 정수처리부(10)에서는 오존발생기(12)로부터 제공되어 공기 분사기(15)에 의해 분사되는 오존에 자외선램프(13)로부터의 자외선을 조사함으로써, OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성시켜 원수(原水)를 살균처리하는 AOP가 이루어진다.
즉, 도4에서와 같은 반응싸이클에서 알 수 있듯이 1몰(mol)의 오존으로 1몰의 과산화수소가 발생되고, 이때 생성된 과산화수소는 오존과 재반응하여 OH 라디칼이 되는 것이다. 이러한 OH 라디칼은 오존보다 강한 전위차(3.08V)를 가지므로 오존보다 강력한 살균력을 발휘하게 된다.
또, 공기 입자의 크기가 1M일 때 오존반응도는 100%에 가까우며, 도5에서와 같이 공기입자의 크기에 따라 오존반응도가 달라진다는 것을 알 수 있다.
또, 상기 제2차 정수처리부(20)는, 그 정수조(22)가 상기 제1차 정수처리부(10)의 정수조(16)와 관로로 연결되어 있고, 펌프(P1)에 의해 제1차 정수처리부(10)의 정수조(16)로부터 된 AOP처리된 물이 공급되도록 구성되어 있다.
또, 제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)에는 수위를 감지하는 다른 센서(24)가 설치되어 있고, 이러한 제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)는 오존발생기(12)와 다른 관로로 연결되어 있으며, 입상활성탄(26)이 정수조(22)에 내장되어 있어 AOP된 물을 다시 GAC처리토록 하고 있다.
즉, GAC처리는 원수중에 존재하는 색의 물질, 가시파장이외의 흡착성을 갖는 물질, 미량의 유기오염물질(TCE, THM 둥), 각종 농약성분, 생의 전구물질, 콜로이드물질, 페놀물질, ABC물질 등 인체에 유해한 물질을 제거하게 되는 것이다.
이러한 GAC 처리에 있어서의 흡착특성은 매우 넓은 비표면적과 아주 작은 마이크로폴(micro pore)을 이용하여 반데르발스력을 이용한 물리적 흡착특성과, 수소결합같은 화학적결합을 하는 화학적 흡착특성으로, 수중의 유해물질을 제거하는데 매우 유용하다.
제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)와 오존발생기(12)를 연결하는 관로에는, 제3솔레노이드밸브(S/V3)가 설치되어 있어 오존발생기(12)로부터 생성된 오존의 유통이 선택적으로 이루어지도록 제어된다.
즉, 이와 같이 제2차 정수처리부(20)에서는 제1차 정수처리부(10)로부터 미처리된 오염물질을 입상활성탄으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 흡착처리하는 GAC처리가 이루어진다.
또, 제3차 정수처리부(30)는, 인젝트믹스시스템으로 되어 있으며, 그 정수조(32)가 또 다른 관로에 의해 제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)와 연결되어 있고 이러한 관로에는 제1차 정수처리부(10)의 정수조(16)와 연결된 또 다른 관로가 연결되어 있다.
인젝트믹스살균시스템은 도6에서와 같이 입력단에 물을 공급하여 기내에 압력이 발생되면, 미량의 농도(0.5ppm)로 함유되는 오존이 아래(1)식과 같이 작용하여 배관내에 잔존될 수 있는 미생물을 살균처리하고, 용존산소(DO) 함량을 증가시켜 신선하고 깨끗한 물로 정화되도록 한다.
제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)와, 제3차 정수처리부(30)의 정수조(32)를 연결하는 관로에는 제5솔레노이드밸브(S/V5) 및 제6솔레노이드밸브(S/V6)가 설치되어 있어 제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)로부터 배출되는 물이 선택적으로 유통되도록 제어된다.
또, 제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)와 제3차 정수처리부(30)의 정수조(32)를 연결하는 관로에 제1차 정수처리부(10)의 정수조(16)를 연통시키는 또 다른 관로에는 제4솔레노이드밸브(S/V4)가 설치되어 있어 제1차 정수처리부(10)의 정수조(16)로부터 배출되는 물이 제2차 정수처리부(20)의 정수조(22)와 제3차 정수처리부(30)의 정수조(32)를 연결하는 관로로 유통되는 것을 선택적으로 제어하게 되어있다.
그리고, 제5솔레노이드밸브(S/V5) 및 제6솔레노이드밸브(S/V6) 사이의 관로에는 다른 펌프(P2)가 설치되어 있으며, 이러한 펀프(P2) 후방의 관로와 제5솔레노이드밸브(S/V5) 전방의 관로를 연결하는 바이패스관로에 제7솔레노이드밸브(S/V7)가 설치되어 있다.
역세정부(40)는, 제4솔레노이드밸브(S/V4)와, 제5솔레노이드밸브(S/V5), 제7솔레노이드밸브(S/V7) 및 펌프(P2), 그리고 이들의 작동을 제어하는 제어부(42)로 구성되어 있다.
앞에서 설명된 역세정부(40)에서는 역세정은, 상기 제1차 정수처리부(10)와 제2차 정수처리부(20) 사이에서 제어부(42)의 제어에 따라 다수 밸브들(S/V4)(S/V5)
(S/V7)이 열리거나 닫히는 작동과 펌프(P2)의 구동에 따라 수행된다.
또한, 제어부(40)에서는 다수 정수처리부(10)(20)(30)에서와 역세정부(40)에서의 수위를 조절하게 되어 있는데, 이를 위하여 설치된 통신부(50)에 의한 데이터 통신에 따라 작용되며, 통신부(50)는 전산 통신기(Modem)나 전용회선을 통한 단말기로 제어할 수 있도록 되어 있다.
이러한 장치의 구성에 따라 도7에서와 같이 살균공정(S1)에서는 오존발생기(12)로부터 제공된 내부에 설치된 자외선램프(13)로부터의 자외선을 이용하여OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성함으로써, 오염수를 여과 및 살균 처리하게 된다.
또, 살균공정(S1)에서 미처리된 오염물질을 입상활성탄으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 흡착 처리하는 여과공정(S2)이 실행 도며, 재살균공정(S3)에서 오존을 이용하여 재차 살균처리가 시행된다.
한편, 도8에서와 같이 상기한 살균공정(S1) 와 여과공정(S2) 사이의 공정에 서는, 역세정작용이 수행되는 역세정공정(S4)이 실행되며, 상기한 살균공정(S1)에서 재살균 공정(S3)에 이르는 전공정에 걸쳐 제어부(50)에 의해 수위를 조절하는 수위조절공정(S5)이 실행된다.
상기한 바와 같은 본 발명은 오존보다 강력한 살균력으로의 살균처리가 가능하고 중금속과 같은 화학물질을 흡착처리하여 제거함으로써, 보다 완벽한 정수처리에 따라 수질을 더욱 좋게 개선할 수 있다는 이점이 있다.
Claims (4)
- 오염물질이 함유된 원수를 여과 및 살균처리하는 정수처리시스템에 있어서,오존 발생기로부터 제공된 오존과 내부에 설치된 자외선 램프로부터의 자외선을 이용하여 OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성함으로써, 오염수를 살균 처리하는 제1차 정수처리부; 상기 제1차 정수처리부에서 미처리된 오염물질을 입상활성탄으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 흡착 처리하는 제2차 정수처리부; 다수 정수 처리부 및 역세정부에서의 수위를 조절하고, 제어부의 제어에 따라 상기 제1차 정수처리부와 제2차 정수처리부 사이에서 역세정작용을 수행하는 역세정부; 오존을 이용하여 재차 살균처리가 시행되는 제3차 정수처리부를 포함하여 구성된 고도정수처리장치.
- 오존 발생기로부터 제공된 오존과 내부에 설치된 자외선 램프로부터의 자외선을 이용하여 OH 라디칼로 된 유기물 분해물질을 생성함으로써, 오염수를 여과 및 살균 처리하는 살균공정; 이러한 살균공정에서 미처리된 오염물질을 입상활성탄으로 된 흡착수단에 의해 흡착시킴으로써, 잔류하는 오염물질을 재차 여과 및 흡착처리하는 여과공정; 오존을 이용하여 재차 살균처리가 시행되는 재살균공정을 포함하여 구성되는 고도정수처리방법.
- 제2항에 있어서, 상기한 살균공정과 여과공정 사이의 공정에서는, 역세정작용이 수행되는 역세정공정이 더욱 포함됨을 특징으로 하는 고도정수처리방법.
- 제2항에 있어서, 상기한 살균공정에서 재살균공정에 이르는 전공정에는, 제어부에 의해 수위가 조절되는 수위조절공정이 더욱 포함됨을 특징으로 하는 고도정수처리방법.
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