KR100207095B1 - 오존과 자외선 상승작용을 갖는 정수처리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펌프(1)로 공급된 물이 배관라인(2)을 통해 유량계(3) 및 프리필터(4)를 거쳐 오존공급부(5)를 통과시 흡입력에 의해 오존발생기(6)에서 공급되는 오존이 공급되면서 정수함체(9)에 유입된 물은 자외선 살균등(10)을 통과하여 오존과 자외선을 동시에 공급하므로서 미생물의 살균력과 미량 유기물 및 잔류농약의 제거시킨 정수된 물을 제공하도록 한 정수처리시스템 및 그 장치이다.
Description
본 발명은 정수처리시스템 및 그 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 오존발생기에서 발생된 오존을 에젝터방식으로 처리수에 오존을 공급하고 다시 자외선을 쪼여 처리수중의 세균 및 유기물을 제거하는 시스템 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수처리에 있어서 오존 및 자외선을 사용하는 것은 이미 오래전부터이다.
오존은 초기에 살균제로서 많이 이용되었지만 강력한 산화력이 점차 입증되면서 그 활용 범위가 넓어지고 있으며, 최근 정수처리에 있어도 하나의 오존 공정으로 두가지 또는 그 이상의 목적으로 오존을 사용하는등 매우 다양화 되고 있다.
즉, 색도의 제거를 위하여 정수공정 후반부에 설치된 오존 공정은 살균 목적도 동시에 달성할 수 있으며, 오존 처리를 주목적으로 이용되는 접촉조에서 배출되는 잉여 오존을 정수 처리 전반부에 접촉시켜 철, 망간의 제거, 응집 효과 증진 등의 목적으로 재이용하는 처리방식이 확대되고 있다.
자외선은 처리수 중의 미생물의 살균 목적으로 정수 처리 시설이나 의약품, 식품 등의 제조 시설에 많이 사용되고 있다.
그러나 오존 및 자외선은 살균 효과가 우수하여 정수 처리공정에서의 미생물의 제거에는 우수한 효자를 나타내나 처리수 중에 함유된 미량의 유기물 제거에는 반응 속도도 느리며: 제거율도 낮아 실용화 되지 못하고 있다.
오존이 함유된 처리수에 자외선을 쪼여 주면 오존이 자외선 에너지에 의하여 광분해되는 초기반응의 결과로 과산화수소가 중간 물질로 생성된다.
오존은 자외선 영역인 254 nm에서 흡수성이 강하여 1몰의 오존과 1몰의 수소이온이 반응하여 1몰의 과산화수소를 생성하게 된다.
생성된 과산화수소는 하이드로겐 레디칼(OH)을 생성하게 된다.
이렇게 생성된 하이드로겐 레디칼은 오존 그 자체보다 높은 전위차를 가지며(3.08V), 거의 모든 유기물과 매우 빠른 속도로 골고루 반응한다.
또한 이러한 반응 메카니즘은 처리수 중에 남을 수 있는 오존과 모두 반응하여 잉여 오존이 남지 않도록 하여 오존 특유의 비린내를 제거하는 효과도 있다.
본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 정수처리에 있어서 우수한 살균효과를 나타내고, 처리수에 포함된 미량의 유기물 및 농약성분을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 정수처리시스템 및 그 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 펌프로 공급된 물이 배관라인을 통해 유량계 및 프리필터를 거쳐 오존공급부를 통과시 흡입력에 의해 오존발생기에서 공급되는 오존이 공급되면서 정수함체에 공급하고 정수함체에 유입된 물은 자외선 살균등을 통과하여 정수된 물을 제공하도록 함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징은 배관라인에 물을 공급하는 펌프와, 오존을 흡입하는 오존공급부와, 오존공급부와 연결되어 오존을 발생시키는 오존발생기와; 자외선살균등을 구비한 정수함체로 구성함을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명의 시스템장치를 나타낸 구성이다.
제2도, 제3도 및 제4도는 본 발명의 오존·자외선 정수 처리 시스템의 대장균(E. coli), 녹농균(p. aeruginosa) 및 간상균(B. subtilis) 에 대한 살균효과를 나타낸 표로 오존 단독처리 시스템과 비교한 것이다.
제5도는 본 발명의 오존·자외선 정수 처리 시스템의 트리할로메탄 물질인 클로로포름, TCA(트리클로로아세테이트), PCE(테트라클로로에칠렌) 및 TCE(트리클로로에칠렌)의 제거 효과를 나타낸 표로 오존 단독 처리 시스템과 비교한 것이다.
제6도는 본 발명의 오존·자외선 정수 처리 시스템의 농약성분인 다이아지논의 제거 효과를 나타낸 표로 오존 단독 처리 시스템과 비교한 것이다.
제7도, 제8도 및 제9도는 본 발명의 오존·자외선 정수 처리 시스템의 오존 공급 방식인 에젝터 방식에 대한 대장균(E. coli), 녹농균(p. aeruginosa) 및 간상균(B. subtilis)에 대한 살균효과를 나타낸 표로 디퓨저 공급 방식과 비교한 것이다.
제10도는 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템의 오존 공급 방식인 에젝터 방식에 대한 클로로포름, TCA(트리클로로아세테이트), PCE(테트라클로로에칠렌) 및 TCE(트리클로로에칠렌)의 제거 효과를 나타낸 표로 디퓨저 공급 방식과 비교한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 펌프 2 : 배관라인
3 : 유량계 4 : 프리필터
5 : 오존공급부 6 : 오존발생기
8 : 관찰부 9 : 정수함체
10 : 자외선 살균등
제1도는 본 발명의 정수처리장치를 보인 구성도로서, 펌프(1)에 의해 강제로 배관라인(2)을 따라 정수함체(9)에 공급되도록 구성하고, 배관라인(2)에는 공급되는 물의 량을 알 수 있도록 유량계(3)와, 물속의 이물질등을 걸러내는 프리필터(4)와, 오존을 흡입시키도록 하는 오존공급부(6)와, 육안으로 물의 유입상태를 확인할 수 있도록 하는 관찰부(8)를 순차적으로 구비한다.
상기의 오존공급부(5)가 위치한 배관라인(2)에는 오존을 공급시키지 않을 경우에 사용되도록 오존공급부(5)를 거치지 않고 물이 공급되도록 보조배관(2a)을 구비하고, 이 보조배관(2a)에 개폐할 수 있도록 밸브(7)가 설치된다.
상기의 오존공급부(5)에는 오존을 흡입시키도록 오존을 공급하는 오존발생기(6)를 연결한다.
상기의 정수함체(7)내에는 유입된 물을 살균처리하는 자외선 살균램프(10)를 보호관(11)으로 씌워 수직상으로 설치하고 상부에 살균처리된 처리수가 배출구(12)를 형성한다.
상기에서 오존을 공급하기 위하여 사용되는 오존공급부(5)는 벤튜리식 에젝터 또는 디퓨저로 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 벤튜리식 에젝터를 적용하는 것이 바람직하다.
이와같은 본 발명은 펌프(1)에 의해 강제로 물을 공급시키면 유량계(3) 및 프리필터(4)를 거쳐 오존공급부(5)를 거치면 에젝터의 유속 압력차에 의하여 오존발생기(6)로부터 나오는 오존을 빨아들여 물속에 공급되어진 상태로 정수함체(9)로 유입되면 오존과 동시에 자외선살균등(10)의 작용으로 미생물의 살균력과 미량의 유기물 및 잔류농약성분을 제거하는 정수작용이 이루어지는 것이다.
제2도 내지 제10도는 본 발명의 실시예 비교도로서, 이들 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
제2도, 제3도 및 제4도는 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템의 대장균(E. coli), 녹농균(P. aeruginosa) 및 간상균(B. sutilis)에 대한 살균 효과를 나타낸 표로 오존 단독처리 시스템과 비교하였다.
시험은 각각의 균을 균수가 1 × 103내지 1 × 106CFU/ml의 농도가 되도록 처리수에 첨가한 다음 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 오존 농도를 2.5mg/L 의 농도로 공급하고, 자외선은 2.4 KW/톤의 강도로 쪼여주었으며, 오존-단독 정수처리 시스템에서는 자외선 램프를 작동하지 않고 오존 농도는 동일하게 공급하여, 접촉시간 5, 10, 15분에서 처리수중의 생존 균수를 측정하여 시스템의 살균 효과를 비교 평가 하였다.
생존 균수의 측정은 먹는물 관리법상의 먹는물 수질기준에 관한 규칙 중 일반세균 실험 방법에 따라 실험하였으며, 실험에 사용한 배지로는 혈액 한천 배지를 사용하였다.
대장균의 살균 효과는 접촉시간 5분에서 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 92%, 오존 정수처리 시스템에서는 37% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 10분에서는 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 오존 정수처리 시스템에서는 80% 제거효과를 나타내었고, 접촉시간 15분 에서는 오존 정수처리 시스템에서는 170%, 오존 정수처리 시스템에서는 90%.의 제거효과를 나타내었다.
또한 녹농균의 살균 효과는 접촉시간 5분에서 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 99.8%, 오존 정수처리 시스템에서는 80% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 10분에서는 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 오존 정수처리 시스템에서는 92% 제거효과를 나타내었고, 접촉시간 15분 에서는 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 오존 정수처리 시스템에서는 99.8%의 제거효과를 나타내었다.
세번째로 간상균의 살균 효과는 접촉시간 5분에서 오존자외선 정수 처리시스템에서는 84%: 오존 정수처리 시스템에서는 50% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 10분에서는 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 오존 정수처리 시스템에서는 90% 제거효과를 나타내었고: 접촉시간 15분 에서는 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 오존 정수처리 시스템에서는 98%의 제거효과를 나타내었다.
[실시예 2]
제5도는 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템의 클로로포름: TCA(트리클로로아세테이트): PCE(테트라클로로에칠렌) 및 TCE(트리클로로에칠렌)의 제거효과를 나타낸 표로 오존 단독 처리 시스템과 비교하였다.
시험은 각각의 유기물을 약 20 ppb의 농도가 되도록 처리수에 첨가한 다음 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 오존 농도를 2.5 mg/L 의 농도로 공급하고, 자외선은 2.4 KW/톤의 강도로 쪼여주었으며, 오존 단독 정수처리 시스템에서는 자외선 램프를 작동하지 않고, 오존 농도는 동일하게 공급하여, 접촉시간 30분에서 처리수중의 유기물의 잔류량을 측정하여 시스템의 유기물 제거 효과를 비교 평가하였다. 잔류 유기물의 측정은 STANDARD METHOD(미국)의 GC/MS 방법에 의하여 측정하였다.
클로로포름의 제거 효과는 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 98.6%, 오존 정수처리 시스템에서는 89% 제거효과를 나타내었으며, TCA의 제거 효과는 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 99%, 오존 정수처리 시스템에서는 95% 제거효과를 나타내었다.
또한 PCE의 제거 효과는 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 98%, 오존 정수처리 시스템에서는 87.5% 제거효과를 나타내었으며, 마지막으로 TCE 제거 효과는 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 99%, 오존 정수처리 시스템에서는 94.5% 제거효과를 나타내었다.
[실시예 3]
제6도는 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템의 다이아지논의 제거 효과를 나타낸 표로 오존 단독 처리 시스템과 비교하였다.
시험은 농약 성분인 다이아지논을 0. 11 ppb의 농도가 되도록 처리수에 첨가한 다음 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 오존 농도를 2.5 mg/L 의 농도로 공급하고, 자외선은 2.4 KW/톤의 강도로 쪼여주었으며, 오존 단독 정수처리 시스템에서는 자외선 램프를 작동하지 않고, 오존 농도는 동일하게 공급하여, 접촉시간 30분에서 처리수중의 다이아지논의 잔류량을 측정하여 시스템의 잔류 농약 제거 효과를 평가 하였다.
잔류 농약의 측정은 STANDARD METHOD(미국)의 GC/MS 방법에 의하여 측정하였다.
다이아지논의 제거 효과는 오존자외선 정수 처리 시스템에서는 100%, 오존 정수처리 시스템에서는 90% 제거효과를 나타내었다.
이상의 실시예 1 내지 3에서와 같이 제2도, 제3도, 제4도, 제5도 및 제6도의 제품 효율성 평가에서 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템은 오존 정수 처리 시스템에 비해 미생물의 제거효과에서 10배 내지 30배 정도 우수하였으며, 유기물의 제거 효과는 5배에서 8배 정도 우수하였으며, 잔류 농약의 제거력도 오존자외선 정수 처리 시스템이 우수하였다.
[실시예 4]
제7도, 제9도, 제9도 및 제10도는 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템의 효과 평가를 위해 자외선 램프 ⑦을 작동하지 않은 상태에서 오존 공급방식인 에젝터의 효율을 평가하였다.
제7도, 제8도 및 제9도는 위에서 언급한 오존 정수처리 시스템에서 벤튜리식 에젝터를 사용할 때와 디퓨저 방식을 사용할 때의 대장균(E. coli), 녹농균(p. aeruginosa) 및 간상균(H. subtilis)에 대한 살균 효과를 나타낸 표이다.
시험은 각각의 균을 균수가 1 × 103내지 1 × 106CFU/ml이 농도가 되도록 처리수에 첨가한 다음 벤튜리식 에젝터와 디퓨저를 각각 사용한 오존 정수처리 시스템으로 오존 농도가 2.5 mg/L 의 농도로 공급하여, 접촉시간 5, 10, 15분에서 처리수중의 생존 균수를 측정하여 시스템의 살균 효과를 평가하였다.
생존 균수의 측정은 먹는물 관리법상의 먹는물 수질기준에 관한 규칙 중 일반세균 실험 방법에 따라 실험하였으며, 실험에 사용한 배지로는 혈액 한천 배지를 사용하였다.
대장균의 살균 효과는 접촉시간 5분에서 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 84%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 68% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 10분에서는 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 96% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 15분에서는 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.7%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99% 제거효과를 나타내었다.
또한 녹농균 살균 효과는 접촉시간 5분에서 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.9%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.3% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 10분에서는 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.9%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.7% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 15분에서는 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 디퓨저사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.9% 제거효과를 나타내었다.
세번째 간상균의 살균 효과는 접촉시간 5분에서 에젝터 사용 오존 정수처리시스템에서는 84%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 60% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 10분에서는 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 99.5%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 92% 제거효과를 나타내었으며, 접촉시간 15분에서는 에젝터 사용 오존 정수처리 시스템에서는 100%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 92% 제거효과를 나타내었다.
[실시예 5]
제10도는 위에서 언급한 오존 정수처리 시스템에서 벤튜리식 에젝터를 사용할 때와 디퓨저 방식을 사용할 때의 클로로포름, TCA(트리클로로아세테이트), PCE(테트라클로로에칠렌) 및 TCE(트리클로로에칠렌)의 제거 효과를 나타낸 표로 오존 단독 처리 시스템과 비교하였다.
시험은 각각의 유기물을 약 20 ppb의 농도가 되도록 처리수에 첨가한 다음 벤튜리식 에젝터와 디퓨저를 각각 사용한 오존 정수처리 시스템으로 오존 농도가 2.5 mg/L 의 농도로 공급하여, 접촉시간 30분에서 처리수중의 유기물의 잔류량을 측정하여 시스템의 유기물 제거 효과를 평가하였다.
잔류 유기물의 측정은 STANDARD METHOD(미국)의 GC/MS 방법에 의하여 측정하였다.
클로로포름의 제거 효과는 에젝터 사용 오존 정수 처리 시스템에서는 93%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 86% 제거효과를 나타내었으며, TCA의 제거 효과는 에젝터 사용 오존 정수 처리 시스템에서는 95%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 84% 제거효과를 나타내었으며, 또한 PCE의 제거 효과는 에젝터 사용 정수 처리 시스템에서는 94%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 85% 제거효과를 나타내었으며, 마지막으로 TCE 제거 효과는 에젝터 사용 오존 정수 처리 시스템에서는 92%, 디퓨저 사용 오존 정수처리 시스템에서는 81% 제거효과를 나타내었다.
이상의 실시예 4 내지 5에서와 제7도, 제8도, 제9도 및 제10도의 결과와 같이 본 발명의 오존자외선 정수 처리 시스템에서 사용한 오존 공급 방식인 에젝터 방식이 디퓨저 방식에 비해 미생물의 살균 효과에서 2배 내지 10배 정도 우수하였으며, 유기물의 제거 효과는 1.5배에서 2배 정도 우수하였다.
이상과 같이 본 발명은 오존과 자외선을 동시에 공급하여 미생물의 살균력과 미량 유기물 및 잔류 농약의 제거 효과가 우수한 효과가 있으며, 또한 시스템에 자외선 램프의 반응조를 여러개 조합된 형태로 설치하여 처리 원수의 성질 및 수질에 따라 자치선 반응조의 수를 조절할 수 있는 것이다.
Claims (1)
- 펌프(1)로 공급된 물이 배관라인(2)을 통해 유량계(3) 및 프리필터(4)를 거쳐 오존공급부(5)를 통과시 흡인력에 의해 오존발생기(6)에서 공급되는 오존이 공급되면서 정수함체(9)에 유입되어 자외선 살균등(10)을 통과하도록 하여 오존에 자외선을 동시에 공급하여 정수함을 특징으로 하는 오존과 자외선 상승작용을 갖는 정수처리 시스템.
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