KR100330361B1 - 수처리를 위한 배출오존의 재이용장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야
수처리를 위한 배출오존의 재이용장치 및 방법
2.발명이 해결하고자 하는 기술적 요지
본 발명은 오존산화처리공정을 수행 후 폐기되는 배출오존가스를 이용하여 오존접촉지 유입관부로 재순환함으로써 오존의 전달효율과 이용효율을 향상시킬 수 있는 수처리를 위한 배출오존가스 재이용장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
3.발명 해결방법의 요지
본 발명은 오존산화처리를 수행하는 오존접촉지 유입관의 배출라인에 연결되어 그를 통하여 배출되는 원수의 수질특성에 따라 오존의 분해속도를 측정하는 오존분해속도 측정수단; 상기 오존분해속도 측정수단을 통하여 측정된 원수에 대한 순간오존요구량(Instantaneous ozone demand, I.D), 오존분해속도(kc) 및 Ct값(잔류오존농도 × 접촉시간)을 입력받아 오존농도를 제어하고 필요요구량의 오존이 발생되도록 제어하는 오존자동제어수단; 상기 오존자동제어수단으로부터 제어된 요구량만큼 오존을 발생시키는 수단; 상기 오존접촉지 유입관의 배출단에 설치되며, 오존발생수단을 통하여 입력되는 오존으로 원수의 수질을 재차 산화처리하는 오존접촉수단; 및 상기 오존접촉수단에서 오존접촉 후 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 유입관으로 재순환시키되, 오존접촉지 유입관내의 원수에 대한 순간오존요구량을 감소시키기 위한 배출오존 재순환수단을 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치를 제공한다.
4.발명의 중요한 용도
오존접촉 후 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 전단에 설치된 관로유입부에 재주입하여 유입원수에 대한 순간오존요구량을 감소하여 오존의 이용효율을 극대화하고 처리효율을 증대시키기 위한 것임.
Description
본 발명은 상수원수 중의 미량유해물질들을 경제적이고 효과적으로 처리하기위한 고도정수처리장치에서, 오존접촉 후 폐기되는 배출오존을 재이용할 수 있는 배출오존가스 재이용장치에 관한 것으로, 특히 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 전단에 설치된 관로내로 재순환하여 유입원수에 대한 순간오존요구량(I.D)을 감소함으로써 오존의 이용효율을 극대화하고 처리효율을 증대시키는 수처리를 위한 배출오존가스 재이용장치 및 방법에 관한 것이다.
오존(O3)의 산화력을 이용한 오존 산화처리 기술은 난분해성 물질 등의 오염물질 제거에 우수한 효과가 있고, 수중의 유기물질에 대한 제거 효과가 탁월하며, 생분해성 증가에 따른 생물처리능의 증대와 오존 산화의 중간 생성물인 OH 라디칼에 의한 산화처리 효율성 증진 효과도 기대할 수 있다.
이러한 오존 산화처리 기술의 장점으로 인하여 최근 구미 선진국에서는 보다 깨끗하고 안전한 수돗물을 만들기 위해서 오존 산화처리 기술을 정수처리 공정에 많이 적용하고 있으며, 그 사용이 널리 확산되고 있는 상황이다. 국내에서도 근래 여러 차례의 상수원 오염사건과 이로 인한 국민들의 수돗물 불신 등으로 인해서 오존 산화처리 기술을 정수처리에 이용하려는 움직임이 활발하게 전개되고 있어 오존 산화처리에 관련한 적용·운영기술의 확보가 시급하게 대두되고 있다.
그러나, 오존 산화처리 후 배출되는 배출오존은 대기 중에 그대로 방출할 경우 운영자 등 주변에 있는 사람들의 폐포 등에 악영향을 미쳐 폐기종을 일으키는 등 독성을 가진 가스로서, 대기환경기준에서의 오존농도는 8시간 평균치가 0.06ppm이하, 1시간 평균치는 0.1ppm이하이다. 오존처리 후 오존접촉지내에서 반응하지 않고, 배출되는 오존의 재이용은 오존의 발생단가 절감 및 오존발생장치의 용량축소 등에 따른 부가적인 비용절감효과 등을 기대할 수 있고, 단위공정인 오존접촉지내에서의 오존이용효율 증대와 그에 따른 오존사용량 감소 및 효율향상을 가져오기 때문에 배출오존의 재이용에 대한 기술을 정수처리 공정에 적용하기 위해서 그 동안 많은 연구가 진행되었으며 국내에서는 아직 현장에 대한 적용사례가 없고 외국에서도 현장적용에 대한 연구가 진행 중이다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오존산화처리공정을 수행 후 폐기되는 배출오존가스를 오존접촉지 유입관부로 재순환하여 오존접촉지의 전달효율과 이용효율을 향상시킬 수 있는 수처리를 위한 배출오존가스 재이용장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 배출오존가스를 재활용가능하도록 처리하여 배출오존처리시설의 부하경감, 오존발생비용의 절감효과가 가능한 수처리를 위한 배출오존가스 재이용장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
도1은 본 발명에 의한 수처리를 위한 배출오존의 재이용장치의 일실시예를 나타낸 개략적인 공정도.
도2는 본 발명에 의한 배출오존 재이용장치를 사용한 경우와 오존접촉지 자체에서 재이용한 경우 및 재이용하지 않은 경우의 오존전달효율 비교실험 결과를 나타낸 그래프도.
도3은 본 발명에 의한 배출오존 재이용장치를 사용한 경우와 오존접촉지 자체에서 재이용한 경우 및 재이용하지 않은 경우의 오존이용효율 비교실험 결과를 나타낸 그래프도.
도4는 본 발명에 의한 배출오존 재이용장치를 사용한 경우와 오존접촉지 자체에서 재이용한 경우 및 재이용하지 않은 경우의 고도정수처리의 주요 대상물질에 대한 비교실험 결과를 나타낸 그래프도.
도5는 본 발명에 의한 배출오존 재이용장치를 사용한 경우와 오존접촉지 자체에서 재이용한 경우 및 재이용하지 않은 경우의 UV254흡수물질에 대한 비교실험 결과를 나타낸 그래프도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 오존접촉지 유입관 3: 오존제어유니트
4: 오존발생기 5: 산소발생기
6: 오존유량조절계 7: 3단 오존접촉판
8: 오존순환라인 9: 흡출기
10: 압축기 11: 배출오존처리장치
12: 오존모니터 13: 디퓨져
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 오존산화처리를 수행하는 오존접촉지 유입관의 배출라인에 연결되어 그를 통하여 배출되는 원수의 수질특성에 따라 오존의 분해속도를 측정하는 오존분해속도 측정수단; 상기 오존분해속도 측정수단을 통하여 측정된 유입수에 대한 순간오존요구량(Instantaneous ozone demand, I.D), 오존분해속도(kc) 및 Ct값(잔류오존농도 × 접촉시간)을 입력받아 오존농도를 제어하고 필요요구량의 오존이 발생되도록 제어하는 오존자동제어수단; 상기 오존자동제어수단으로부터 제어된 요구량만큼 오존을 발생시키는 수단; 상기 오존발생수단을 통하여 입력되는 오존으로 원수의 수질을 재차 산화처리하는 오존접촉수단; 및 상기 오존접촉수단에서 오존접촉 후 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 유입관으로 재순환시키되, 오존접촉지 유입관내의 원수에 대한 순간오존요구량을 감소시키기 위한 배출오존 재순환수단을 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 오존접촉지 유입관으로부터 배출되는 유입수의 오존분해속도를 측정하는 제1 단계; 상기 오존분해속도값에 따라 오존농도를 제어하고 필요요구량만큼 오존이 발생되도록 제어하는 제2 단계; 상기 오존을 발생시켜 상기 오존접촉지에 일정한 양의 오존을 주입하는 제3 단계; 및 상기 오존접촉지에서 유입수의 오존접촉을 실시하고 난 후의 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 유입관으로 재순환하는 제4 단계를 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도1 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 수처리를 위한 배출오존 재이용장치 및 방법은 오존접촉 후 배출되는 배출오존을 오존접촉지 유입관부로 재순환하여 오존접촉지에서의 처리효율을 증대시키고, 오존발생비용을 절감할 수 있도록 구현한 것으로, 본 발명에서는 도1에 도시한 바와 같이, 모래여과지로부터 배출되는 유입수에 대하여 오존을 접촉시켜 산화처리를 수행하는 오존접촉지 유입관(1)과 상기 오존접촉지 유입관으로부터 유입된 유입수에서 기체로 분리된 오존을 배출하고, 처리원수는 다음 단으로 유입되도록 오존접촉지 챔버의 1단이 설치된다. 상기 오존접촉지 유입관(1)의 배출라인에는 그를 통하여 배출되는 원수의 수질특성에 따라 오존의 분해속도를 측정하는 오존분해속도 측정기(3)와, 상기 오존분해속도 측정기(3)에서 측정된 원수에 대한 순간오존요구량(Instantaneous ozone demand, I.D), 오존분해속도(kc) 및 Ct값을 입력받아 오존농도를 제어하고, 제어된 오존농도값으로 오존을 발생시키도록 제어하는 오존제어유니트(4)가 설치된다.
여기서, 상기 순간오존요구량(I.D)이란 오존을 주입하였을 경우, 주입 후 순간적으로 오존과 빠른속도로 반응하는 유기물이나 물속의 용존입자들에 의해 소모되는 오존소비량을 의미하는 것이며, 상기 오존소비량은 원수의 수질특성에 따라 수시로 변화하므로 오존분해속도 측정기(3)의 측정값에 따라 제어함으로써 최적의 오존농도를 지속적으로 유지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 오존제어유니트(4)에는 그로부터 제어된 요구량만큼 오존을 발생시키는 오존발생기(5)가 연결되며, 상기 오존발생기(5)에는 고농도의 산소를 그에 제공하기 위한 산소 발생기(6)가 설치된다.
상기 오존발생기(5)의 라인상에는 그로부터 공급되는 오존의 유량을 조절하는 오존유량조절계(7)가 설치된다. 또한, 상기 오존유량조절계(7)에는 그를 통하여 적정량의 오존을 제공받으며, 상기 처리원수의 수질을 재차 산화처리하는 오존접촉지(8)가 구비된다.
상기 오존접촉지(8)는 소정 간격마다 이격된 위치에 각각 접촉판(8a)이 직립되게 설치되어 있으며, 본 실시예에서는 3단의 접촉판이 위치된 구조로 되어 있으며, 1단의 접촉판은 후속의 2,3단과 기밀을 유지하여 1단에서 오존접촉조 및 기액분리조의 기능을 동시에 수행할 수 있으며, 필요시에는 1단에서도 오존을 주입할 수 있도록 구비되어 있다. 또한, 상기 오존접촉지(8)의 하단부에는 그의 내부로 오존이 유입되도록 하는 디퓨저(14)가 구비되어 있다.
상기 오존접촉지(8)에는 그를 통하여 배출되는 배출오존을 오존접촉지 유입관(1)으로 재순환시키기 위한 배출오존 재순환라인(9)이 구비되며, 상기 배출오존재순환라인(9)상에는 유입수의 순간오존요구량(I.D)을 감소시키기 위하여 오존접촉지 유입관(1)의 자연유속에 의한 압력 차이를 발생시켜 오존이 주입되도록 하는 흡출기(10)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 오존접촉지(8)에서 오존접촉지 유입관(1)으로 유입되는 배출오존은 상기 오존접촉지 유입관(1)의 내부에 흐르는 원수의 순간오존요구량을 감소시킴으로써 후단의 오존접촉지에서 오존요구량을 감소시키며 이를 통하여 오존발생량의 감소와 오존의 이용효율 및 전달효율, 그리고 처리수의 처리효율에 대한 증대효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 오존접촉지(8)의 챔버 1단에는 그를 통하여 배출된 배출오존을 제거하는 배출오존처리장치(12)가 설치된다.
미설명부호 13은 오존모니터를 나타낸다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 디퓨저(14)를 매개로하여 상기 3단 오존접촉지(8)의 2,3단(8a)으로 오존을 주입함으로써, 오존접촉지 유입관(1)에서 산화처리된 원수를 재차 산화처리한다. 그리고, 상기 3단 오존접촉지(8)에서 1단은 기액분리조의 역할을 하고 2,3단(8a)의 상단으로부터 배출되는 배출오존은 상기 흡출기(10)를 통하여 오존접촉지 유입관(1)으로 재순환되어 처리원수의 순간오존요구량(I.D)이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 오존접촉지 유입관(1) 내부의 원수에 접촉하고 난 후의 잔류오존은 매우 낮아서 배출오존처리장치의 부하를 경감하며 순간오존요구량(I.D)의 감소로 인하여 후속공정인 오존접촉지(8)에서의 처리효율을 증대하는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 상기 오존접촉지 유입관(1)의 배출부에서 오존분해속도 측정기(3)에 의해 측정되어 순간오존요구량(I.D), 오존분해속도, Ct값에 의해 결정된 오존요구량에 따라 오존제어유니트(4)에 의해 제어되어 최적주입농도로 오존이 주입된다.
상기한 바와 같이 본원발명에서 3단접촉판(8a)을 구비한 오존접촉지(8)를 통하여 상기 오존접촉지 유입관(1)으로 재순환하는 공정은 종래의 챔버 1단으로 재순환한 경우보다 전달효율과 이용효율이 향상되는 효과를 가지며, 이는 하기의 <표 1>과 도2, 도3의 비교도에 잘 나타나 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 정수처리 시설의 단위공정인 오존산화처리 공정에서 오존접촉 후 배출되는 배출오존을 오존접촉지의 유입관로로 재순환하여 그의 내부의 원수에 대한 순간오존요구량을 감소시켜서 오존접촉지에서의 오존요구량을 감소시킴으로써 처리효율을 증대시킬 수 있고, 또 배출오존처리시설의 부하경감과 오존발생비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
Claims (10)
- 오존산화처리를 수행하는 오존접촉지 유입관의 배출라인에 연결되어 그를 통하여 배출되는 원수의 수질특성에 따라 오존의 분해속도를 측정하는 오존분해속도 측정수단;상기 오존분해속도 측정수단을 통하여 측정된 원수에 대한 순간오존요구량(Instantaneous ozone demand, I.D), 오존분해속도(kc) 및 Ct값(잔류오존농도 × 접촉시간)을 입력받아 오존농도를 제어하고 필요요구량의 오존이 발생되도록 제어하는 오존제어수단;상기 오존제어수단으로부터 제어된 요구량만큼 오존을 발생시키는 수단;상기 오존접촉지 유입관에 연결되어, 원수를 재차 산화처리하는 오존접촉수단; 및상기 오존접촉수단에서 오존접촉 후 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 유입관으로 재순환시키되, 오존접촉지 유입관내의 원수에 대한 순간오존요구량을 감소시키기 위한 배출오존 재순환수단을 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 1 항에 있어서,오존접촉수단은 그의 내부에 접촉판이 소정 간격으로 직립되게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 2 항에 있어서,오존접촉수단의 접촉판은 3단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 2 항에 있어서,오존접촉수단의 1단의 접촉판은 2단과 기밀성을 유지하고 있어서 별도의 기액분리조가 필요없이 기액분리의 기능을 가지며, 필요시에는 1단에도 오존의 주입이 가능하도록 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,상기 오존접촉수단의 하단부에 설치되어 그의 내부로 오존유속이 일정한 상태로 유입되도록 하는 디퓨저를 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,상기 배출오존 재순환수단은상기 오존접촉수단과 오존접촉지 유입관을 연결하는 순환라인과,상기 오존접촉지 유입관의 순환라인상에 연결되어 오존접촉지 유입관 내부의 자연유속에 의한 압력 차이를 발생시켜 오존을 주입하는 흡출기를 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,상기 오존발생수단과 오존접촉수단을 연결하는 라인상에 설치된 오존유량조절계를 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 오존접촉지의 1단에 설치되어 그를 통하여 배출되는 오존을 제거하는 배출오존처리장치를 더 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용장치.
- 오존접촉지 유입관으로부터 배출되는 처리원수의 순간오존요구량(I.D), 오존분해속도 및 Ct값을 측정하는 제1 단계;상기 측정값에 따라 오존농도를 제어하고 필요요구량만큼 오존이 발생되도록제어하는 제2 단계;상기 오존을 발생시켜 상기 오존접촉지 유입관을 통하여 처리원수가 유입되는 오존접촉지에 일정한 양의 오존을 주입하는 제3 단계; 및상기 오존접촉지에서 원수의 오존접촉을 실시하고 난 후의 폐기되는 배출오존을 오존접촉지 유입관으로 재유입하는 제4 단계를 포함하는 수처리를 위한배출오존 재이용방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제4 단계는상기 오존접촉지 유입관에 배출오존을 유입시켜 그의 내부 순간오존요구량을 감소시킴으로써 상기 오존접촉지의 오존이용효율을 향상시키는 과정을 포함하는 수처리를 위한 배출오존 재이용방법.
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