KR100350351B1

KR100350351B1 - 수처리장치

Info

Publication number: KR100350351B1
Application number: KR1019990061826A
Authority: KR
Inventors: 이동근; 박병주
Original assignee: 주식회사 한샘수질; 이동근
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2002-08-28
Also published as: KR20010063745A

Abstract

본 발명은 수중에 함유된 철이나 망간 등의 금속 이온과, 고형물질인 이물질들을 제거하는 수처리장치에 관한 것으로, 수중에 함유된 고형물질인 이물질을 여과하면서, 에어를 폭기시켜서 수중에 함유된 금속이온이 산회되도록 하는 산화반응로(100)와 ; 산화반응로(100)에 일정 압력으로 에어를 공급하는 브로워(200) 및; 산화반응로(100)로부터 공급되는 물에 함유된 금속산화물 입자를 여과한 후 여과수를 물배출라인(700)으로 배출하는 금속산화물여과용 필터장치(300)로 구성되어, 수중에 함유된 고형물질인 이물질을 여과시키면서, 에어를 수중에 폭기시켜서 수중에 함유된 금속 이온이 산화되도록 한 후, 이들 금속산화물 입자를 여과시켜서, 수중에 함유된 고형물질인 이물질과 금속 이온을 제거하므로, 별도의 화학적 처리용 약품을 사용하지 않고, 수처리에 관련한 전문지식이 없는 어느 누구라도 별도의 화학적 처리용 약품을 사용하지 않고 쉽게 수처리할 수 있게 된 것이다.

Description

수처리장치{WATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 수중에 함유된 철이나 망간 등의 금속 이온과, 고형물질인 이물질들을 제거하는 수처리장치에 관한 것으로, 공급되는 물을 여과시켜서 이에 함유된 이물질을 제거하면서, 공급되는 물에 에어를 폭기시켜서 수중에 함유된 금속 이온이 산화되도록 한 후 이들 금속산화물 입자를 여과시켜서 금속 이온을 제거하는 수처리장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 수중에 함유된 고형물질인 이물질은 필터를 이용하여 여과시켜서 쉽게 제거할 수 있지만, 금속 이온은 필터에 의해 여과되지 않는다.

따라서, 수중에 함유된 금속 이온을 제거하기 위해서 종래에는 pH조정 등을 통한 화학 침전법이 주로 사용되고 있다.

그러나, 상기 종래 기술에 따르면, 화학적 처리에 많은 약품이 소요되고, 처리시 전문지식이 필요하여 보수/유지에 많은 비용이 소요되므로, 영세한 농가나 중소기업들이 쉽게 이용할 수 없어서 폭넓게 활용되지 못하는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 발명된 것으로, 누구나 전문지식 없이도 저렴한 비용으로 수처리할 수 있도록 된 수처리장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수처리장치의 일예를 도시한 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 수처리장치를 구성하는 산화반응로의 일예를 도시한 부분단면도,

도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도로서, 산화반응로에 설치되는 기포발생기의 일예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 수처리장치를 구성하는 금속산화물여과용 필터장치의 일예를 도시한 부분단면도이다.

100 ; 산화반응로, 110 ; 본체,

111 ; 작동확인용 창부재, 121,122,123 ; 칸막이

121a,121b,122a,122b,123a,123b ; 구멍,

131a,131b,132a,132b,133a,133b ; 이물질여과용 필터,

141,142 ; 에어분배기,

151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c ; 기포발생기,

160 ; 물방출라인, 161 ; 밸브,

170 ; 맨홀, 171 ; 맨홀커버,

180 ; 에어방출라인, 181 ; 밸브,

200 ; 브로워, 300 ; 금속산화물여과용 필터장치,

300a ; 필터, 310 ; 본체,

320 ; 칸막이, 321 ; 필터고정부,

330 ; 고정축, 340 ; 필터고정부재,

341 ; 스프링, 350 ; 너트부재,

360 ; 커버, 370 ; 압력계,

380 ; 물방출라인, 381 ; 밸브,

390 ; 보조 방출라인, 391 ; 밸브,

400 ; 물공급라인, 401 ; 밸브,

500 ; 에어공급라인, 501 ; 밸브,

510 ; 보조 에어공급라인, 511 ; 밸브,

600 ; 연결라인, 601 ; 밸브,

610 ; 물방출라인, 611 ; 안전변,

700 ; 물배출라인, 701 ; 밸브,

800 ; 필터세척용 에어공급라인, 801 ; 밸브,

A ; 와류방지용 쳄버부, B1 ; 제1폭기부,

B2 ; 제2폭기부, C ; 정상류유도용 쳄버부,

D ; 금속산화물여과용 쳄버부, E ; 여과수집수용 쳄버부.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물공급라인에 연결되어 수중에 함유된 고형물질인 이물질을 여과하면서, 에어를 폭기시켜서 수중에 함유된 금속이온이 산회되도록 하는 산화반응로와 ; 에어공급라인을 매개로 산화반응로와 연결되어, 산화반응로에 일정 압력으로 에어를 공급하는 브로워 및; 연결라인을 매개로 산화반응로와 연결되면서, 물배출라인에 연결되어, 산화반응로로부터 공급되는 물에 함유된 금속산화물 입자를 여과한 후 여과수를 물배출라인으로 배출하는 금속산화물여과용 필터장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수처리장치의 일예를 도시한 개략적인 구성도인 바,이에 의하면 본 발명에 따른 수처리장치는, 물공급라인(400)에 연결되어 수중에 함유된 고형물질인 이물질을 여과하면서, 에어를 폭기시켜서 수중에 함유된 금속이온이 산회되도록 하는 산화반응로(100)와 ; 에어공급라인(500 ; 510)을 매개로 산화반응로(100)와 연결되어, 산화반응로(100)에 일정 압력으로 에어를 공급하는 브로워(200) 및; 연결라인(600)을 매개로 산화반응로(100)와 연결되면서, 물배출라인(700)에 연결되어, 산화반응로(100)로부터 공급되는 물에 함유된 금속산화물 입자를 여과한 후 여과수를 물배출라인(700)으로 배출하는 금속산화물여과용 필터장치(300)로 이루어진 구조로 되어 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연결라인(600)에 안전변(611)을 갖춘 물방출라인(610)을 설치하면, 산화반응로(100)와 금속산화물여과용 필터장치(300) 및 연결라인(600)이 내압이 허용압 이상으로 증가되는 것이 방지되므로, 혹시라도 발생할 수 있는 안전사고가 방지되는 잇점이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 수처리장치를 구성하는 산화반응로의 일예를 도시한 부분단면도인 바, 이에 의하면, 밀폐된 원통형태의 본체(110) 내부에 3개의 칸막이(121,122,123)가 설치되어서, 본체(110)의 내부 공간이 최하부의 와류방지용 쳄버부(A)와, 최상부의 정상류유도용 쳄버부(C) 및, 이들 와류방지용 쳄버부(A)와 정상류유도용 쳄버부(C) 사이에 위치되는 제1·2폭기부(B1 ; B2)로 구획된다. 상기 칸막이(121,122,123)들의 일측에는 각각 한 쌍의 구멍(121a,121b ; 122a,122b ; 123a,123b)들이 형성되고, 칸막이(121,122,123)들은 이에 각각 형성된구멍(121a,121b ; 122a,122b ; 123a,123b)들이 서로 대향되는 위치에 놓여지도록 고정되며, 이물질여과용 필터(131a,131b ; 132a,132b ; 133a,133b)가 칸막이(121,122,123)의 구멍(121a,121b ; 122a,122b ; 123a,123b)에 연통되도록 칸막이(121,122,123) 상면에 개별적으로 설치된다. 상기 제1·2폭기부(B1 ; B2)의 본체(110)에는 각각 에어분배기(141 ; 142)가 설치되고, 이들 제1·2폭기부(B1 ; B2)의 저면을 이루는 칸막이(121 ; 122)의 상면에는 다수의 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e ; 152a,152b,152c)가 설치되며, 이들 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e ; 152a,152b,152c)들은 제1·2폭기부(B1 ; B2)의 에어분배기(141 ; 142)에 연결된다. 또한, 본체(110)의 하단에는 밸브(161)를 갖춘 물방출라인(160)이 설치되고, 상기 와류방지용 쳄버부(A)에는 물공급라인(400)이 연결되며, 에어공급라인(500 ; 510)을 매개로 폭기부(B1 ; B2)의 에어분배기(141 ; 142)와 브로워(200)가 연결되고, 연결라인(600)을 매개로 정상류유도용 쳄버부(C)와 금속산화물여과용 필터장치(300)가 연결된다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 상부에 밸브(181)를 갖춘 에어방출라인(180)을 설치하면, 수중에 함유되지 못하고 본체(110)의 상부에 층을 이루며 모여진 에어를 외부로 방출할 수 있게 되어, 에어층의 증가에 의해 발생될 수 있는 연결라인(600)으로의 배출유량의 변동이 억제되는 잇점이 있다.

도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도로서, 산화반응로에 설치되는 기포발생기의 일예를 도시한 도면인 바, 본 실시예에서는 제1폭기부(B1)에 설치되는기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e)가 5개로 구분되어 폭기된 에어가 제1폭기부(B1)로 유입된 수중에 고르게 함유되도록 배치하였다.

한편, 도시되지는 않았지만 본 실시예에 따른 제2폭기부(B2)도 역시 상기 제1폭기부(B1)와 동일한 크기의 것을 동일한 갯수로 동일하게 배치하였다.

상기 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e ; 152a,152b,151c)의 갯수 및 그 크기는 산화반응로(100)의 처리용량에 따라 적절하게 변화시킬 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명에 따른 수처리장치를 구성하는 금속산화물여과용 필터장치의 일예를 도시한 부분단면도인 바, 이에 의하면, 윗면이 개구된 원통형태의 본체(310) 내부에 1개의 칸막이(320)가 설치되어서, 본체(310) 내부 공간이 상부의 금속산화물여과용 쳄버부(D)와, 하부의 여과수집수용 쳄버부(E)로 구획된다. 상기 칸막이(320)에는 윗쪽으로 돌출면서 윗면이 개구되어진 원통형태의 다수의 필터고정부(321)가 형성되고, 칸막이(320) 중심위치에는 고정축(330)이 윗쪽으로 돌출되도록 설치되며, 고정축(330)의 자유단부에는 나사산이 형성된다. 상기 필터고정부들(321)에는 상하면이 개구되어진 원통형태의 금속산화물여과용 필터(300a)가 각각 끼워져서 세로방향으로 고정된다. 또한, 필터고정부재(340)가 고정축(330)에 끼워져서 금속산화물여과용 필터들(300a)의 상부에는 고정축(330)에 탈착가능하게 끼워진 필터고정부재(340)가 얹혀진 상태에서, 고정축(330)의 상부에 나사산체결되어진 너트부재(350)를 매개로 필터고정부재(340)가 하방향으로 가압되어, 금속산화물여과용 필터들(300a)이 필터고정부(321)에 끼워진 상태로 필터고정부재(340)에 의해 고정되는데, 필터고정부재(340)의 하면에는 각 금속산화물여과용 필터(300a)에 접하는 다수의 스프링(341)이 설치되어, 가압되는 필터고정부재(340)에 의해 금속산화물여과용 필터(300a)가 파손되지 않도록 되어 있다. 또한, 본체(310)의 상부에는 커버(360)가 개폐가능하게 고정되어서 개구된 본체(310)의 상면을 밀봉하고, 커버(360)에는 압력계(370)가 설치되어 이를 매개로 밀봉된 본체(310)의 내압을 관리자가 쉽게 인식할 수 있도록 되어 있다. 본체(310)의 하단에는 밸브(381)를 구비한 물방출라인(380)이 설치되고, 금속산화물여과용 쳄버부(D)의 본체(310) 상부에 연결라인(600)이 연결되며, 여과수집수용 쳄버부(E)의 본체(310)에는 물배출라인(700)이 연결된다.

상기 본 발명에 따른 수처리장치의 작동상태를 물의 흐름에 따라서 설명해 보면, 물공급라인(400)을 통해서 산화반응로(100)로 연속적으로 유입되는 물은, 우선 와류방지용 쳄버부(A)에 채진 후, 와류방지용 쳄버부(A)와 제1폭기부(B1)를 구획하는 칸막이(121)의 구멍(121a,121b)을 통해서 제1폭기부(B1)로 유입되고, 제1폭기부(B1)와 제2폭기부(B2)를 구획하는 칸막이(122)의 구멍(122a,122b)을 통해서 제2폭기부(B2)로 유입된 후, 제2폭기부(B2)와 정상류유도용 쳄버부(C)를 구획하는 칸막이(123)의 구멍(123a,123b)을 통해서 최상부에 위치된 정상류유도용 쳄버부(C)로 유입되어, 연결라인(600)을 통해서 금속산화물여과용 필터장치(300)로 배출된다.

상기 칸막이(121 ; 122 ; 123)의 구멍(121a,121b ; 122a,122b ; 123a,123b)에는 이물질여과용 필터(131a,131b ; 132a,132b ; 133a,133b)가 각각 연통되게 설치되어 있으므로, 정상류유도형 쳄버부(C)에 유입된 물은 고형물질인 이물징이 제거된 상태를 이룬다.

또한, 브로워(200)로부터 에어공급라인(500,510)을 통해서 공급되는 소정 압력의 에어는, 제1폭기부(B1)와 제2폭기부(B2)에 각각 설치된 에어분배기(141,142)로 유입되어 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e ; 152a,152b,152c)로 분배된 후, 제1폭기부(B1)와 제2폭기부(B2)의 수중에 폭기된다.

따라서, 정상류유도용 쳄버부(C)로 유입되는 물에는 폭기된 미세한 기포를 함유하고 있어서, 정상류유도용 쳄버(C)로부터 연결라인(600)을 통해서 금속산화물여과용 필터장치(300)의 금속산화물여과물 필터(300a)에 여과되기 전까지, 수중에 함유된 금속이온이 기포와 반응하여 금속산화물 입자로 전환되어진다.

연결라인(600)을 통해서 금속산화물여과용 필터장치(300)의 금속산화물여과용 쳄버부(D)로 유입된 물은, 금속산화물여과용 필터(300a)를 통과하며 여과된 후, 윗면이 개구된 칸박이(320)의 필터고정부(321)를 통해서 여과수집수용 쳄버부(E)로 유입되어, 물배출라인(700)으로 배출된다.

한편, 산화반응로(100)의 내압과, 금속산화물여과용 필터장치(300)의 내압 및, 연결라인(600)의 내압이 허용 압력을 초과하는 경우에는, 연결라인(600)에 설치된 물방출라인(610)의 안전변(611)이 자동으로 열려져서 내압을 낮추게 되고, 이후 이들 내압이 허용 압력 보다 낮아지게 되면 안전변(611)이 자동으로 닫혀져서물의 흐름이 정상을 유지하도록 한다.

상기 안전변(611)이 혹시라도 손상되어 내압조절기능이 상실되었다고 하더라도, 관리자가 금속산화물여과용 필터장치(300)의 압력계(370)를 통해서 이를 인식할 수 있게 되므로, 만약에 발생될 수 있는 안전상의 위험이 방지된다.

도 1 및 도 3에 도시된 본 실시예의 경우, 연결라인(600)에 밸브(601)가 설치되고, 에어공급라인(500 ; 510)에 밸브(501 ; 511)가 설치되고, 금속산화물여과용 필터장치(300)의 금속산화물여과용 쳄버부(D) 하부의 본체(310)에 밸브(391)를 갖춘 보조 방출라인(400)이 설치되며, 밸브(801)를 갖춘 필터세척용 에어공급라인(800)을 매개로 에어공급라인(500)과 물배출라인(700)이 연결되어서, 브로워(200)로부터 공급되는 에어를 매개로 금속산화물여과용 필터(300a)를 세척할 수 있도록 되어 있다.

상기 필터세척용 에어공급라인(800)을 통한 금속산화물여과용 필터(300a)의 세척작업을 상세히 설명해 보면, 우선 브로워(200)가 정지되고, 물공급라인(400)의 밸브(401)가 닫혀져서 산화반응로(100)로의 물공급이 중단되며, 연결라인(600)의 밸브(601)가 닫혀져서 금속산화물여과용 필터(300a)로의 물공급이 중단되고, 물배출라인(700)의 밸브(701)가 닫혀져서 여과수의 배출이 중단된 상태에서, 에어공급라인(500,510)의 밸브(501,511)를 닫고, 필터세척용 에어공급라인(800)의 밸브(801)와 보조 방출라인(390)의 밸브(391)를 연 후, 브로워(200)를 가동시킨다.

브로워(200)가 가동되면, 브로워(200)로부터의 소정 압력의 에어가 에어공급라인(510) → 필터세척용 에어공급라인(800) → 물배출라인(700) → 여과수집수용 쳄버부(E) → 칸막이(320)의 필터고정부(321) → 산화물여과용 필터(300a) → 보조 방출라인(390)으로 유입되어 외부로 방출된다.

따라서, 산화물여과용 필터(300a)에 포집된 금속산화물 입자들이 보조 방출라인(390)을 통해 외부로 방출된다.

이하 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명에 따른 수처리장치를 이용하여 수처리한 결과를 구체적으로 설명한다.

본 실험에 사용한 물은, 철 이온의 농도가 0.98 mg/l이고, 망간 이온의 농도가 0.87 mg/l이며, 총 용존 고형물의 농도가 2.87 mg/l이고, pH는 7.8이다.

또한, 금속산화물여과용 필터(300a)로는 필터의 평균 세공이 1.0 ㎛인 공지의 마이크로 필터를 이용하였다.

제1실험 ;산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 10 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.052 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.038 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.091 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 94.7%, 망간 이온의 95.6%, 총 용존 고형물의 96.8%가 제거되었다.

제2실험 :산화반응로(100)에 0.15 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 10 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.028 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.017 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.081 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 97.1%, 망간 이온의 98.0%, 총 용존 고형물의 97.2%가 제거되었다.

제3실험 :산화반응로(100)에 0.10 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 10 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.020 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.011 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.072 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 98.0%, 망간 이온의 98.7%, 총 용존 고형물의 97.5%가 제거되었다.

제4실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 5 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.039 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.024 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.080 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 96.0%, 망간 이온의 97.2%, 총 용존 고형물의 97.2%가 제거되었다.

제5실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 1 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.029 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.016 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.071 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 97.0%, 망간 이온의 98.2%, 총 용존 고형물의 97.5%가 제거되었다.

제6실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 10 ㎛인기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 7일 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.054 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.039 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.091 mg/l로 나타났다.

제7실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 10 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 30일 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.068 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.045 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.102 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 91.2%, 망간 이온의 94.8%, 총 용존 고형물의 96.5%가 제거되었다.

제8실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 10 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 90일 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.143 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.102 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.177 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 85.4%, 망간 이온의 88.2%, 총 용존 고형물의 93.8%가 제거되었다.

제9실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 100 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.567 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.492 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 0.101 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 42.1%, 망간 이온의 43.5%, 총 용존 고형물의 64.8%가 제거되었다.

제10실험 :산화반응로(100)에 0.3 ㎥/분의 유속으로 수처리할 물을 연속 유입시키면서, 평균 기공의 크기가 1000 ㎛인 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)를 통해서 에어를 폭기시켜서, 60분 동안 연속 운전후의 처리수를 채취하여 수질을 분석한 결과, 여과수의 철 이온의 농도는 0.83 mg/l, 망간 이온의 농도는 0.72 mg/l, 총 용존 고형물의 농도는 1.03 mg/l로 나타났다.

즉, 철 이온의 15.3%, 망간 이온의 17.2%, 총 용존 고형물의 64.1%가 제거되었다.

상기 제1실험과 제2실험 및 제3실험을 비교해 보면, 유속을 느리게 할수록 폭기부(B1,B2)에 유입된 물이 폭기부(B1,B2)에 보다 많은 시간동안 머무르게 되어, 수중에 보다 많이 폭기된 에어를 함유하게 되므로, 금속 이온과의 산화반응이 촉진되어 이의 제거효율이 향상된다는 것을 알 수 있다.

상기 제1실험과 제4실험 및 제5실험을 비교해 보면, 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)의 기공이 작을수록 폭기된 에어가 수중에 보다 많이 함유되므로, 금속 이온과의 산화반응이 촉진되어 이의 제거효율이 향상된다는 것을 알 수 있다.

상기 제1실험과 제6실험, 제7실험 및 제8실험을 비교해 보면, 운전시간이 경과될수록 이물질여과용 필터(131a,131b,132a,132b,133a,133b)와 금속산화물여과용 필터(300a)의 여과기능이 점진적으로 저하된다는 것을 알 수 있으며, 더욱이 이물질여과용 필터(131a,131b,132a,132b,133a,133b)에 비해서 금속산화물여과용 필터(300a)의 여과기능이 보다 빨리 저하된다는 것을 알 수 있다. 제6실험을 제1실험과 비교해 보면, 7일 동안의 연속 운전에도 불구하고 수처리장치의 처리효율이 제1실험과 거의 유사함을 알 수 있다. 또한, 제7실험을 제1실험과 비교해 보면, 제1실험에 비해서 수처리장치의 처리효율이 다소 감소하였지만, 여전히 만족할 만한 90% 이상의 제거효율을 유지하고 있음을 알 수 있다. 한편, 제8실험의 경우에는, 이물질의 제거효율은 90% 이상인 반면, 금속 이온의 제거효율은 90% 미만으로 저하되므로, 금속산화물 입자에 의해 세공이 막힌 금속산화물여과용 필터(300a)를 세척하여 재생하거나, 금속산화물여과용 필터(300a) 자체를 교환하여야 한다. 이중 금속산화물여과용 필터(300a)의 세척은 앞서 언급한 본 실시예와 같이 수행할 수 있으며, 금속산화물여과용 필터(300a)를 금속산화물여과용 필터장치(300)로부터 끄집어내서 별도의 세척액으로 세척할수도 있음은 물론이다.

상기 제1실험과 제9실험 및 제10실험을 비교해 보면, 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)의 기공이 클수록 폭기된 에어가 수중에 함유되지 못하여 수면과 층을 이루며 상부에 포집되어, 금속 이온의 산화율이 저하되고, 이로 인해 금속 이온의 제거효율이 크게 저하됨을 알 수 있다. 따라서, 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c)의 기공은 10 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수처리장치는, 고형물질인 이물질과, 금속 이온을 제거하기 위한 단일 장치로 이용될 수 있고, 다양한 유독성 물질을 함유하고 있는 오·폐수를 복합적으로 처리하는 수처리장치의 일부분을 구성하는 장치로 활용될 수도 있다.

일예로, 비닐하우스의 외부 표면에 물을 흐르게 하여 수막을 형성시키고, 형성된 수막이 외부와의 열전달을 최소화시켜서, 비닐하우스 내의 온도가 장시간 일정하게 유지되도록 하는 비닐하우스 농법이 널리 이용되고 있다.

종래에는 고형물질인 이물질과, 금속 이온을 함유한 지하수를 직접 비닐하우스의 표면에 직접 흐르게 하고 있어서, 철 이온과 망간 이온을 포함하는 금속 이온과, 고형물질인 이물질이 비닐 표면에 침착되어 무기산화물 고체막을 형성하게 된다. 이와 같이 비닐 표면에 침착된 무기산화물 고체막은 태양빛의 투과를 차단하므로, 비닐하우스 내의 온도 강하가 초래되어, 비닐하우스의 오염된 비닐을 빈번하게 교체해야하는 문제가 발생되고, 농작물이 제대로 재배되지 못하는 문제가 발생된다.

그러나, 본 발명에 따른 수처리장치를 이용하여 지하수에 함유된 고형물질인 이물질과 금속 이온을 여과하여 제거한 후, 여과수를 비닐하우스의 표면에 흐르게 하여 수막을 형성하면 상기 문제가 해소된다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 수중에 함유된 고형물질인 이물질을 여과시키면서, 에어를 수중에 폭기시켜서 수중에 함유된 금속 이온이 산화되도록 한 후, 이들 금속산화물 입자를 여과시켜서, 수중에 함유된 고형물질인 이물질과 금속 이온을 제거하므로, 별도의 화학적 처리용 약품이 불필요하고, 수처리에 관련한 전문지식이 없는 어느 누구라도 쉽게 이용할 수 있게 되어, 보수 및 유지가 편리한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 수처리장치는 그 구조가 단순하여 제품비용 및 설치비용이 상당히 싸서 누구나 쉽게 구입하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 수처리장치는 상기 실시예에 한정되지 않고 누구라도 쉽게 변경 실시할 수 있는데, 일예로 본 실시예에 따른 산화반응로는 2개의 폭기부가 형성되어 있지만, 필요에 따라서 1개, 또는 3개 이상의 폭기부를 형성할 수 있음은 물론이다.

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물공급라인(400)에 연결되어 수중에 함유된 고형물질인 이물질을 여과하면서, 에어를 폭기시켜서 수중에 함유된 금속이온이 산화되도록 하는 산화반응로(100)와 ; 에어공급라인(500, 510)을 매개로 산화반응로(100)와 연결되어, 산화반응로(100)에 일정 압력으로 에어를 공급하는 브로워(200) 및; 연결라인(600)을 매개로 산화반응로(100)와 연결되면서, 물배출라인(700)에 연결되어, 산화반응로(100)로부터 공급되는 물에 함유된 금속산화물 입자를 여과한 후 여과수를 물배출라인(700)으로 배출하는 금속산화물여과용 필터장치(300)로 이루어지되, 상기 산화반응로(100)는, 밀폐된 원통형태의 본체(110)와 ; 본체(110) 내부에 설치되어 본체(110) 내부 공간을 최하부의 와류방지용 쳄버부(A)와, 최상부의 정상류유도용 쳄버부(C) 및, 이들 와류방지용 쳄버부(A)와 정상류유도용 쳄버부(C) 사이에 위치되는 적어도 하나의 폭기부(B1,B2)로 구획하는, 구멍(121a,121b,122a,122b,123a,123b)들이 형성된 다수의 칸막이(121,122,123) ; 칸막이(121,122,123)의 구멍(121a,121b,122a,122b,123a,123b)에 연통되도록 칸막이(121,122,123)에 각각 설치되어 물에 함유된 고형물질인 이물질을 여과하는 이물질여과용 필터(131a,131b,132a,132b,133a,133b) ; 폭기부(B1, B2)의 본체(110)에 설치되는 에어분배기(141,142) ; 폭기부(B1,B2)의 저면을 이루는 칸막이(121, 122)의 상면에 고정되어 에어분배기(141, 142)로부터 에어를 공급받아서 기포를 발생하는 다수의 기포발생기(151a,151b,151c,151d,151e,152a,152b,152c) ; 및 밸브(161)를 구비하면서 본체(110)의 하단에 설치되는 물방출라인(160)으로 이루어져서, 와류방지용 쳄버부(A)에 물공급라인(400)이 연결되고, 에어공급라인(500, 510)을 매개로 폭기부(B1, B2)의 에어분배기(141, 142)와 브로워(200)가 연결되며, 연결라인(600)을 매개로 정상류유도용 쳄버부(C)와 상기 금속산화물여과용 필터장치(300)가 연결되는 수처리장치.
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제 2항에 있어서, 상기 금속산화물여과용 필터장치(300)는, 윗면이 개구된 원통형태의 본체(310)와 ; 본체(310) 내부에 설치되어 본체(310) 내부 공간을 상부의 금속산화물여과용 쳄버부(D)와, 하부의 여과수집수용 쳄버부(E)로 구획하는, 윗면이 개구된 원통형태의 다수의 필터고정부(321)를 갖춘 칸막이(320) ; 칸막이(320) 중심위치에 고정되는 세로방향의 고정축(330) ; 칸막이(320)의 필터고정부들(321)에 각각 끼워져 고정되는, 상하면이 개구되어진 원통형태의 다수의 금속산화물여과용 필터(300a) ; 자유단이 금속산화물여과용 필터(300a)에 각각 접하는 다수의 스프링(341)이 하면에 설치되어, 고정축(330)에 끼워져서 금속산화물여과용 필터(300a)의 상부에 얹혀지는 필터고정부재(340) ; 고정축(330)의 상부에 나사산결합되어 필터고정부재(340)를 가압하는 너트부재(350) ; 본체(310)의 상부에 개폐가능하게 고정되는 커버(360) ; 커버(360)에 설치되어 밀폐된 본체(310)의 내압을 감지한 후 이를 인식가능하게 표시하는 압력계(370) 및; 밸브(381)를 구비하면서 본체(310)의 하단에 설치되는 물방출라인(380)으로 이루어져서, 금속산화물여과용 쳄버부(D)의 본체(310) 상부에 연결라인(600)이 연결되고, 여과수집수용 쳄버부(E)의 본체(310)에 물배출라인(700)이 연결되는 수처리장치.
제 6항에 있어서, 상기 연결라인(600)에 밸브(601)가 설치되고, 에어공급라인(500, 510)에 밸브(501, 511)가 설치되고, 상기 금속산화물여과용 필터장치(300)의 금속산화물여과용 쳄버부(D) 하부의 본체(310)에 밸브(391)를 갖춘 보조 방출라인(400)이 설치되며, 밸브(801)를 갖춘 필터세척용 에어공급라인(800)을 매개로 에어공급라인(500)과 물배출라인(700)이 연결되어서, 브로워(200)로부터 공급되는 에어를 매개로 금속산화물여과용 필터(300a)를 세척할 수 있도록 된 수처리장치.