KR100498642B1 - 적층형 고도수처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고도수처리 기술에 있어 경제적이고 효과적 처리를 위해 적층형 고도 수처리 장치에 관한 것으로, AOP접촉지를 간벽을 이용하여 다수개의 AOP접촉지로 구성하고, 각 AOP접촉지내에 다수의 패널를 적층하고, 패널통수구를 중심으로 지그재그로 배치하며, 각 AOP접촉지 상부를 밀폐 오버플로우하기 위한 격벽을 설치하며, 각 AOP접촉지를 분리하는 간벽을 설치하며, 자외선 조사램프를 배출오존 공간과 오버플로우 격벽상단에 장착하며, 간벽 하단 부분을 간벽통수구를 만들어 처리수의 이동통로를 만든다. 오존가스가 처음 유입되는 AOP접촉지는 오존 발생기로 연결하여 산기관을 통해 오존가스를 AOP접촉지에 주입하며 오존가스가 미세 공기 방울이 되어 수표면으로 적층된 패널을 따라 지그재그로 상승한다. 상기 적층 패널은 오존공기 부상으로 혼화를 왕성하게 하고 오존의 산화 반응에 필요한 체류시간을 충분하게 한다. AOP접촉지는 밀폐하여 배출오존 공간을 형성 오존수처리를 하고 나온 오존가스를 수거하여 다음 AOP접촉지에 오존 순환펌프를 이용 다시 재주입 한다. 상기 공정은 다수개의 AOP접촉지를 직렬연결 상기 AOP접촉지에 공정을 단계별로 수처리함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고도수처리 기술에 있어 경제적이고 효과적으로 수처리를 처리하기 위한 오존 접촉에 있어 오존의 용해율을 높이며, 오존산화수처리에 혼화를 원활하게 하는 적층형 고도수처리 장치에 관한 것이다.
도시발달과 산업발전의 가속화에 따라 생활하수 및 공장폐수 등이 수질악화를 심화시키는 원인으로 작용하고 있으며, 이러한 각종 유해물질에 의한 수질오염사고가 빈발하면서 탁도와 병원성세균의 제거를 목적으로 한 수처리 공정은 한계를 드러냈다.
그러므로 고도수처리장치를 도입, 기존 수처리 방법으로는 제거하기 어려운 소독 및 조류제거(대장균, 녹농균, 간상균, 병원성 세균 등 소독), 무기물질의 산화(철, 망간, 질소 및 황합물등의 산화) 유기물질의 산화(맛, 냄새, 페놀 , 농약, 탈색, THMFP등 산화) ABS 분해, BOD제거, 생물학적 처리 등을 처리를 하게 되었다.
상기 수처리공정에 있어서, 오존의 효율을 높이기 위해서는 오존을 처리수내로 효과적으로 이동시켜 오존의 기포를 작게 하여 기액접촉면을 크게하고 기액접촉 시간을 증가시키는 방법이 있다.
기 개발된 오존과 처리수의 접촉시키는 방법에는 터빈 교반, 레디알, 인제터, 포러스디퓨저방식 사용중에 있으며, 터빈 교반, 인제터, 레디알 방식은 동력이 과다하게 소비되며, 유지관리 보수가 어렵다. 오존산화수처리는 수위 높이에 비래하여 오존접촉체류시간의 한계로 오존산화반응에 많은 체류시간을 필요로 하는 철, 망간, THM전구물질과 같은 처리는 미흡한 단점이 있다.
오존은 분해하면서 HO라디칼를 생성하는데, HO라디칼은 오존보다 산화환원 전위가 높기 때문에 반응성도 크며, 동일한 오존처리 시간으로 많은 화합물이 제거되고, 난분해성 오염물질을 CO2+H2O로 완전히 산화분해 시킨다. 상기 오존광분해법은 자외선(UV)조사로 이루어져 HO라디칼, 과산화수소(H2O2)를 생성한다. 상기 생성은 pH에 영향을 받지 않고 생성 할수 있으므로, 수처리 방법에 이용되고 있으며, 현재 국내에서 실용화하여 적용되고 있는 기존의 수중자외선 방식은 자외선(UV)의 조사거리의 제약 및 물의 탁도에 따른 UV 강도의 현저한 감소로 현장 적용 시 경제성과 실용화 측면에서 어려움이 있다.
오존처리에 의한 산화반응 후 배출되는 폐오존은 대기 중에 그대로 방출할 경우 자연 생태계에 악영향을 미칠뿐만 아니라 공기 중에 오존농도 0.2ppm이상에서 장기간 사람이 노출되면 시각 저하 와 상부기도자극이 일어나고 오존 농도 5ppm이상인 곳에 사람이 노출되면 맥박 증가를 일으키고 오존 농도가 더 높으면 폐수종을 일으킨다. 인위로 오존방출 시 대기환경기준에 따라서 오존농도는 8시간 평균치가 0.06ppm 이하, 1시간 평균치는 0.1ppm 이하에서 오존을 방출해야 한다. 따라서 오존처리 공정에서 발생하는 배출오존을 활성탄 흡착분해법, 가열 분해법, 촉매 분해법 등에 의한 방법으로 분해를 하고 있으나, 배출오존을 재이용 오존산화수처리를 하는 것은 없는 실정이다. 이 것은 오존 처리공정의 오존산화수처리를 함으로서 오존공정의 건설설비 시 배출오존처리를 위한 추가시설의 구축 및 관리에 따른 비용 발생의 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, AOP접촉지내에 지그재그로 패널을 적층시켜 산기관을 통해 분출한 미세오존기포가 적층된 패널에 의해 수표면으로 직접상승을 못하고 패널을 따라 이동케 하여 오존 체류시간을 길게 함으로써, 오존산화처리를 왕성하게하고 혼화를 활발하게 하여 오존산화처리의 표면적을 높이는데 목적이 있다. 배출오존 공간에 자외선조사는 자외선 투과율을 높여, 자외선에 의한 OH라디칼 생성을 활발하게 하는데 목적이 있다.
AOP접촉지를 간벽을 이용 다수의 AOP접촉지로 분리하여, 오존산화처리공정 수행후 폐기되는 배출오존가스를 AOP접촉지에 재순환하여 오존의 용해율을 높이고 오존접속지에서 오존이 체류하는 시간을 많게 하여 오존의 자체 반감을 유도 및 오존접속지에서 오존의 확산이 원활하게 진행되도록 하여 원수의 완벽한 정수처리 및 폐오존의 양을 극소화 하는데 목적이 있다.
본 발명은 고도수처리 기술에 있어 적층형 오존접속을 이용 상기 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, AOP접촉지(1)를 간벽(9)을 이용하여 수처리 단계별 AOP접촉지(100)로 구성하고, AOP접촉지(1)의 바닥으로 오존가스를 공급하는 오존 공급관(51b)을 설치, 각 AOP접촉지(1)내에 적정한 높이에 일정한 간격으로 패널 (33)을 적층하며, 패널통수구(31)를 만들어 지그재그 형태로 구성하고, 각 AOP접촉지(1)의 상부를 삼각형 블록(2)으로 구성하여 밀폐 배출오존공간(2a)을 확보하고, 배출오존공간(2a)에 다수개의 자외선램프장치(32)를 설치하며, 각 AOP접촉지(10)에 일정 수위를 확보하기 위하여 격벽(90)을 설치하며, 처리수를 다음 AOP접촉지(100)의 하부로 이송하기 위기 위하여 간벽(91b)을 설치하며, 간벽(91b)의 하단 부분에 간벽통수구(8b)를 만들어 처리수의 이동통로를 만든다.
각각의 AOP접촉지(10)에 오존공급관(51b)을 독립시키고, 수위(7a)는 격벽(90)을 중심으로 일정한 높이로 한다. 오존가스가 처음 유입되는 AOP접촉지(5a)는 오존 발생기(6)로 연결하여 산기관(8)를 통해 오존가스를 AOP접촉지(1)에 주입하며 오존가스가 미세 공기 방울이 되어 수표면으로 상승하면, AOP접촉지(1) 상부의 삼삭형 밀폐블럭(2) 하부에 형성된 배출오존공간(2a)으로 오존가스를 수집한다. 삼각형 밀폐블록(2)에 플렌지(5)를 만들어 오존산화수처리를 하고 나온 배출오존가스를 수거하여 오존산화수처리를 행한 다음 AOP접촉지에 오존주입펌프(3)를 이용 재 주입한다. 상기 공정은 다단계의 AOP접촉지로 직렬 연결시킨 AOP접촉지에 오존가스를 주입ㆍ회수 공정반복으로 오존을 재이용 오존가스의 오존 농도를 감소시키는 적층형 고도수처리장치다.
이하, 본 발명의 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 적층형 고도수처리장치의 실시예를 도시한 것이다. 본 발명에 의한 적층형오존접촉장치에 의하면, 다수의 층으로 이루어진 패널통수구(31)는 지그재그로 배치되어 있어 오존가스가 산기관(8)을 통해 분출한 미세오존기포(71)는 패널(33)의 안내를 받아 처리수 표면으로 상승이동하며, 미세오존기포(71)가 수와 접촉하여 오존산화수처리를 한다.
상기 처리수는 적층패널(30)에 지그재그로 구성된 패널통수구(31)를 통과하면서 흐름의 상하가 바뀌는 과정이 발생하는데 이때 오존처리된 수와 처리가 미흡한 수의 혼화가 일어나고, 상기 반복공정은 기체를 다수의 적층패널을 이용하여 체류시간과 표면적을 증가시킴으로써 오존산화처리효율을 향상시키데 그 목적이 있다.
상기 오존접촉조에서 산화과정을 마친 오존은 수표면에서 기액분리되어 밀폐시킨 배출오존공간(2a)에 수집된다. 상기 자외선(UV) 조사는 배출오존공간(2a)에서 수행됨으로써 자와선(UV) 빛의 투과에 대한 제약이 없이 이루어진 자외선조사는 오존이 자외선에너지에 의하여 광분해(Photolysis )되며, OH라디칼을 생성 중간 생성물질로 H2O2(과산화수소)가 형성되며, 생성된 H2O2는 오존의 분해와 HO라디칼 생성에 참여하여 오존반응을 진행시키며 유기화합물이 보다 안전하게 CO2와 H2O로 완전히 산화분해 시킨다.
상기 자외선조사 시킴으로써 오존보다 산화력이 높은 OH라디칼의 생성에 의하여 오존보다 배 이상 향상된 오염제거율을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 다단계의 AOP접촉지(100) 바닥에 오존가스를 공급하는 오존공급관(51b)이 인접 설치된 AOP접촉지(100)의 분기배관(80) 및 이와 분기된 다수개의 산기관(8)과 연결되도록 구성되어 배출오존이 재이용되는 특징이 있다.
상기 AOP접촉지(100)를 밀폐 분리하는 간벽(91b), 오존산화처리수에서 미세오존기포(71)와 처리수를 분리하기 위한 격벽(90), 간벽(91b) 하단 부분에 오존산화처리수를 다음 AOP접촉지로 이동시키기 위한 통수구(8b)를 만들고, AOP접촉지(1) 상부에 삼각형 불럭(2)으로 밀폐하여 배출오존공간(2a) 확보하고, 삼각형불럭(2) 중앙부에 플렌지(5)배관을 연결하며, 각 AOP접촉지(10)를 인접 독립시켜 서로 나란하게 배치구성 한다. AOP접촉지에서 배출된 오존은 배기배관(50a)을 통해 오존주입펌프(3)로 이송되고, 오존공급관(51b)을 통해 2차 AOP접촉지로 주입된다. 소정 부피의 수조로 구성된 AOP접촉지에 오존주입펌프(3)을 일정한 간격으로 배치하여 각AOP접촉지를 연결시켜 배출오존을 폐기하지 않고 재이용한다.
상기 AOP접촉지(1)내부의 바닥에서부터 일정한 수위까지 격벽(90)을 설치하여 처리수가 오버플로하게 한다. AOP접촉지(100)를 분리하는 간벽(91b)은 상부에서 하단 통수구(8b)까지 연장됨으로써 AOP접촉지(1)를 분리 및 밀폐의 기능을 갖게 된다. 간벽 하단의 통수구(8b)는 격벽(90)에서 오버플로우한 처리수틀 통과시킨다. 격벽(90)은 산기관(8)으로부터 분출한 오존 공기 방울을 다음 AOP접촉지로 이동하는 것을 못하게 하고, AOP접촉지 상부의 밀폐오존공간(2a)에서 수처리를 마친 오존기체가 축적된다.
상기 AOP접촉지(1)의 수위는 일정한 높이(7a)를 유지하여 처리수가 격벽(90)에 오버플로우 되며 간벽(91b) 하단의 통수구(8b)를 이용하여 처리수를 다음 AOP접촉지로 이동시키고, 오존산화처리수의 이동을 상향류방식으로 하여 슬러지가 쌓이는 것을 막는다. 상기 오존산화수처리는 1차, 2차, 3차, 4차 단계공정을 거치면서 오염된 원수를 정수처리 한다.
상기 배출오존공간(2a)에 자외선조사로 오존은 OH라디칼을 생성 중간 생성물질로 H2O2(과산화수소)가 공존한다. 오존주입펌프(3)를 이용 밀폐오존공간(2a)에 있는 기체를 다음 AOP접촉지(1)에 주입한다. 1차 AOP접촉지(5a)는 오존발생기(6)로부터 주입된 오존만 산화수처리에 이용 되지만 2차 AOP접촉지(5b)부터는 오존과 자외선조사로 OH라디칼을 생성 중간 생성물질로 H2O2(과산화수소)가 유기적으로 고도산화수처리(AOP)를 하여, 3차 AOP접촉지(5c), 4차 AOP접촉지(5d)를 거치면서 오존산화수처리를 한다.
상기, 반복공정으로 오존분해전달효율이 증대되므로 최종 AOP접촉지(5d) 배출오존가스의 오존 농도는 극소량만 배출되어 오존발생기(6)의 부하를 경감시킨다.
또한, 오존처리 후 배출되는 오존가스를 재이용하면 오존공정의 건설 설비 시 배출오존처리를 위한 추가시설의 구축 및 관리에 따른 비용 절감, 오존처리 후 오존접촉조 내에서 반응하지 않고 배출되는 오존의 재이용은 오존생산단가 절감 및 오존발생기치의 용량축소 등에 따른 부가적인 비용 절감 효과 등이 있다.
도5은 AOP접촉지의 다양한 구성의 실시예다.
우리나라는 4계절이 뚜렷한 관계로 수온은 약10℃의 온도차가 발생한다. 수처리시 오존은 온도차에 따라 융해도가 변화하므로 상기 AOP접촉지를 여유 있게 설치하고, 오존가스에 압력을 주기 위해서 수면으로 깊은 곳에 산기관(8)를 설치한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환과 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.
본 발명의 적층형 AOP접촉은 오존을 1차, 2차, 3차, 4차 오존접촉을 통해 오존 이용률을 최대한 높이므로 기존의 산기식 오존 용해기보다 배 이상의 효율을 얻을 수 있다. 상기 AOP접촉조에 적층패널을 설치함으로써 미세오존기포가 지그재그로 적층된 다수의 패널을 안내를 받아 이동 오존기체와 액체의 접촉 표면적이 증가되고 기체의 체류시간을 증가시켜 많은 오존산화반응이 일어나고, 지그재그 공간에 와류가 발생되어, AOP접촉조에 슬러지가 쌓이지 못하게 하여 항상 청결을 유지할 수 있다.
상기 자외선(UV) 조사를 배출오존공간에서 함으로 UV빛의 투과에 대한 제약이 없이 OH 라디칼 생성은 기존 수중자외선방식보다 많이 발생시킨다. 난분해성 오염물질이 보다 안전하게 CO2와 H2O로 산화되어 다음 AOP접촉지에서 분해 된다. 상기 오존처리 후 배출되는 오존가스를 재이용하면 오존이용효율을 극대화하고 폐오존 발생량을 극소화 할 수 있어 오존발생량 절감 및 배출오존 처리장치의 부하를 줄일 수 있다. 또한, 오존공정의 건설 설비시 배출오존처리를 위한 시설의 축소 및 관리에 따른 비용절감, 오존생산단가 절감 및 오존발생기치의 용량축소 등에 따른 부가적인 비용 절감 효과 등이 있다.
제 1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 고도수처리장치의 사시도.
제 2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 고도수처리장치의 정면도.
제 3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 고도수처리장치의 AOP접촉지 상세도.
제 4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 고도수처리장치의 평면도.
제 5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 예의 적층형 고도수처리장치 평면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞
1 : AOP접촉지 2 : AOP접촉지 밀폐를 위한 삼각형 블록
3 : 오존주입펌프 30 : 적층 패널
31 : 패널통수구 32 : 자외선램프
33 : 패널 50a : 오존배기배관
51b : 오존주입배관 6 : 오존발생기
6a : 배출오존 배출기 7 : 원수 유입구
7a : 처리수 수위 7c : 오존처리수배출구
71 : 오존기포 8 : 산기관
8b : 간벽통수구 90 : 격벽
91b : 간벽 100 : 수처리 AOP접촉지 단계
Claims (7)
- 상,하 수처리에서 AOP접촉지(100)에 미세오존기포를 이용하여 오존산화 수처리장치에 있어서,상기 오존산화처리수에서 미세오존기포(71)와 처리수를 분리하기 위해 바닥에서부터 일정한 높이까지 격벽(90)이 설치되고, 상기 AOP접촉지를 밀폐 분리하기 위한 간벽(91b)이 설치되며, AOP접촉지에 유입된 오염된 원수를 단계별로 처리 함으로써 2차 이상 오존산화수처리할 수 있는 고효율의 산화반응을 수행하며, 상기 AOP접촉지(1)의 산기관(8) 상부에 다수의 패널(30)을 적층시키며, 상기 패널의 한쪽부분에 통수를 위한 패널통수구(31)를 만들고, 하나 이상의 패널(30)을 상하 일정한 간격을 두고 설치하며, 패널통수구(31)를 중심으로 지그재그로 패널(30)을 적층하며, 상기 AOP접촉지(1)의 상부에 형성된 밀폐 배출오존공간(2a)부분에 다수의 자외선램프(32)를 일정한 간격으로 설치하며, 1차 AOP접촉지(5a)에서 처리수를 2차 오존접촉지(5b), 3차 오존접촉지(5c), 4차 오존접촉지(5d)을 통해 단계적으로 수처리하며, 상기 산기관(8)에서 배출되는 미세오존기포(71)가 부력에 의해 지그재그로 적층된 패널(33)을 따라 상승하면서 오존산화 반응을 하고, 패널통수구(31)를 통과하면서 흐름의 상하가 바뀌는 과정이 발생하는데 이때 오존처리된 수와 처리가 미흡한 수의 혼화가 일어남으로써 체류시간과 표면적을 증가시켜 오존산화처리효율을 극대화하며, 상기 1차 AOP접촉지에서 배출된 오존,OH라디칼을 2차 AOP접촉지에 주입하며, 2차 AOP접촉지에서 배출한 오존,OH라디칼을 3차 AOP접촉지에 주입하는 공정을 반복처리함으로써 배출오존을 재이용함을 특징으로 하는 적층형 고도수처리장치.
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- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 패널을 일정한 간격으로 적층한 패널과 패널의 공간에 처리수 흐르는 방향으로 일정한 칸막이를 설치하여 미세오존기포와 처리수의 편중화를 막는 적층형 고도수처리장치
- 제 1 항에 있어서,상기 자외선램프에 자외선조사가 있어 배출오존공간에 수집된 오존을 자외선 조사를 통해 OH라디칼생성과 중간 생성물 H2O2(과산화수소)을 이용 오존산화분해를 촉진시켜 오존산화수처리를 활발하게 진행하는 적층형 고도수처리장치.
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