KR100554109B1 - 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치에 관한 것으로, 오존을 급속히 용해시키는 순간혼화기(1), 오존 전달률이 향상되도록 밀폐형이며 그 내부에 도류벽(6)이 좌우 교호로 설치되어 도류벽을 통하여 물이 좌우로 흐르는 오존접촉조(2), 상기 오존접촉조(2) 후단에 설치되며, 용존 오존(Z)이나 다른 가스(G)가 탈기되도록 수면위로 공기층(A)이 형성되며, 탈기된 오존(Z) 및 가스(G)를 제거하기 위한 배출가스제거펌프(4)와 스컴 발생시 스컴을 제거하는 스컴제거관(5)을 구비하는 탈기조(3)로 이루어지며, 상기 탈기조(3)에서 물의 체류시간을 30초∼5분으로 조절됨으로써,

오존의 전달률을 높여 살균, 색도유발물질제거, 맛·냄새유발물질제거, 페놀류 및 유기물질의 제거 비율을 증대시켜 수처리 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 처리수에 잔류 오존의 농도를 낮추는 효과가 있다.

오존, 수처리장치.

Description

상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치{ozone injection and contact systems for water and wastewater treatment}

도 1은 본 발명에 따른 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치를 나타내는 평면도,

도 2는 본 발명의 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치를 나타내는 단면도.

<<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>>

1 : 순간혼화기 2 : 오존접촉조

3 : 탈기조 4 : 배출가스제거펌프

5 : 스컴제거관 6 : 도류벽

10: 오존발생기 Z : 오존

I : 유입수 O : 유출수

A : 공기층 G : 배출가스

본 발명은 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오존 전달률을 높여 수처리 효율을 향상시키고 처리가 끝난 뒤 처리수에 잔류오존의 농도를 낮출 수 있는 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치에 관한 것이다.

오존(O₃)은 강력한 산화제로서 불소와 OH기 다음으로 높은 전위차를 가지기 때문에 백금과 은을 제외한 모든 금속과 미생물 및 유기물질 등을 산화시킨다. 오존은 본래 불안정하여 서서히 자기분해를 하며 산소로 변화하는데 습도, 은, 백금, 이산화망간, 수산화나트륨, 소석회, 브롬, 염소 또는 광화학반응들의 촉매작용에 의해 그 분해 속도가 빨라진다. 또, 수중의 잔류오존은 비교적 단시간에 분해되어 산소로 되는데, 산성에서는 안정하나 알칼리성으로 갈수록 분해속도가 빨라지게 되므로 분해속도는 pH의 영향을 받는 특성이 있다.

이와 같은 특성을 갖는 오존은 물 속에 포함된 유기물을 산화시켜 이들을 제거할 수 있는 한편, 별도의 살균소독제 없이도 물 속의 유해한 미생물을 박멸시킬 수 있어서, 바이러스나 조류 등의 살균 및 살조, 냄새 성분의 탈취 및 물맛의 개선, 유기물의 산화분해, 무기물의 산화분해, 난분해성 유기물질의 생물학적 분해성 향상, 응집조작개선, 유기물 및 유해물의 무해화, 탁도 제거, 할로겐화 유기물의 제어 등의 수처리에 이용되고 있다.

종래 오존을 사용한 수처리는 산기관을 통하여 실시되었는데, 통상 오존발생기로부터 공급되는 오존은 접촉조로 보내지고, 상기 접촉조 내의 오존발생장치용 산기관에 의해 오존이 폭기됨으로써 접촉조 내에서 피처리수가 살균되었다.

그러나, 이와 같은 종래 시스템은 오존의 주입량이 적은 경우 산기관이 접촉조 바닥의 한정된 면적에만 설치되어 있어 오존이 유입수의 일부에만 접촉하게 되어 살균력이나 산화력이 떨어진다.

뿐만 아니라 종래 시스템은 오존의 용해를 높여 전달률을 향상시키기 위하여 접촉조의 깊이를 더욱 깊게 설치하기 때문에 건설비용이 늘어나는 단점이 있으며, 이렇게 설치된 접촉조에서의 오존 전달률도 85~93%로 비교적 낮아 고가로 생산되는 오존을 더 많이 주입하여야 하기 때문에 오존을 낭비하게 됨은 물론 수처리 효율도 떨어지는 문제점이 있다.

또, 상기 접촉조를 통과한 처리수로부터 나오는 가스는 오존이 함유된 배출가스로서 별도로 처리하여야 한다.

또한, 종래 시스템은 여러 지점에 오존을 주입함으로써 처리된 유출수에 많은 양의 잔류 오존이 남아 활성탄 접촉조로 유입시 용존된 오존이 대기중으로 방출되어 운영자의 건강을 위협하고 있다.

한편, 종래의 일반 오존 접촉조는 상부에 일정 부피의 공기층(head space)이 있어 오존이 공기층으로 탈기되어 오존 손실이 큰 단점이 있으며, 도류벽을 천정부터 걸쳐 내려오게 설치하여야 하기 때문에 공사비가 많이 들 뿐만 아니라 스컴(scum)도 쌓여 주기적인 청소가 요구된다.

본원은 상술된 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 오 존접촉조로 들어오는 관내 순간혼화기를 설치하여 오존이 유입수에 급속히 용해되게 한 뒤 밀폐형의 도류벽이 설치된 접촉조에 통과시켜서 오존 전달률을 향상시키고 배출가스 제거펌프가 설치된 탈기조에서 잔류 오존을 제거시킬 수 있는 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명에 따른 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치는 오존을 급속히 용해시키는 순간혼화기, 오존 전달률이 향상되도록 밀폐형이며 그 내부에 도류벽이 좌우 교호로 설치되어 도류벽을 통하여 물이 좌우로 흐르는 오존접촉조, 상기 오존접촉조 후단에 설치되며, 용존 오존이나 다른 가스가 탈기되도록 수면위로 공기층이 형성되며, 탈기된 오존 및 가스를 제거하기 위한 배출가스제거펌프와 스컴 발생시 스컴을 제거하는 스컴제거관을 구비하는 탈기조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치는 상기 탈기조에서 처리수에 용존되어 있는 오존 및 기타 가스가 충분히 탈기되도록 물의 체류시간이 30초∼5분으로 조절되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상수 및 폐수 처리시 오존 주 입 및 접촉장치는 순간혼화기(1), 오존접촉조(2) 및 탈기조(3)로 구성된다.

본 발명에 따른 오존을 이용한 상수 및 폐수처리장치는 오존으로 처리될 유입수(I)가 들어오는 유입관(11)의 내부에 순간혼화기(1)가 설치된다.

상기 순간혼화기(1)는 유입관(11)의 내부에 위치되어 유입수(I)가 순간혼화기(1)를 통과하게 된다. 오존발생기(10)로부터 공급되는 오존(Z) 또한 유입관(11)의 내부로 주입되어, 상기 유입수(I)와 오존(Z)이 순간혼화기(1)에 의해 순간적으로 혼화가 이루어진다. 이러한 순간적인 혼화에 의해 오존(Z)이 유입수(I)에 잘 용해되는 것이다.

본 발명에서는 순간혼화기(1)로서 기계식 혼화기, 고정식 혼화기(in-line static mixer), 워터챔프(Water Champ) (US Filter 제품) 또는 분사식 주입설비를 사용하여 오존을 주입하는 것이 바람직하다.

상기 순간혼화기(1)를 통과한 유입수(I)는 오존접촉조(2)로 들어간다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오존의 수처리용장치의 오존접촉조(2)는 오존 전달률을 향상시킬 수 있도록 밀폐형으로 구성되며 그 내부에는 천장부터 바닥까지 내려오는 도류벽(6)이 좌우 교호로 설치된다. 이때, 상기 도류벽(6)은 천장부터 바닥까지 내려오도록 설치되기 때문에 오존접촉조(2) 내에서의 밀폐 정도를 좋게 하며 공사비도 절감된다.

오존접촉조(2)의 크기는 체류시간에 따라 결정되며 체류시간은 제거물질의 목표 제거율에 따라 설계된다.

본 발명의 오존접촉조(2)는 물이 위 아래로 흐르지 않고 좌우 교호로 개방되 어 있는 개방부(14)를 통하여 도류벽(6)을 따라 흐르며 밀폐형으로 물이 꽉 차서 흐른다는 데 특징이 있다. 체류시간 및 수온에 따라 전달률에 차이가 있으나 체류시간이 8분 이상 되면 오존 전달률을 97% 이상 달성할 수 있다.

상기 오존접촉조(2)는 밀폐되어 있기 때문에, 전달되지 않은 오존이 탈기될 수 없어 오존접촉조(2) 내에서의 오존 전달률이 향상된다. 특히 오존이 유입수(I)에 있는 병원성 미생물이나 유기물질 등의 특정 물질에 직접 접촉되어 효율이 높아진다.

오존 소모율이 아주 높은 경우에는 밀폐형 오존접촉조(2) 내에 추가로 순간혼화기(1)를 한두 군데 더 설치할 수도 있다.

상기 오존접촉조(2)의 후단에는 탈기조(3)가 설치된다. 본 발명에 따르면, 상기 탈기조(3)에는 용존 오존(Z)이나 다른 가스(G)가 탈기되도록 수면위로 공기층(A)이 형성된다.

오존접촉조(2)를 통과한 물은 그 내에 용존되어 있는 오존(Z)이 탈기되도록 탈기조(3)에서 30초∼5분 동안 체류된다. 수면위 공기층(A)으로 탈기된 오존(Z)과 기타 가스(G)는 배출가스제거펌프(4)에 의해 제거된다.

탈기조(3)는 항시 진공이 걸리도록 되어 있다.

또한 혹시 발생할지 모르는 스컴도 이곳에서 형성되므로, 상기 탈기조(3)에는 스컴제거관(5)이 설치된다. 상기 스컴제거관(5)이 설치됨으로써 종래 시스템처럼 접촉조를 비우고 들어가 청소하지 않고도 스컴을 제거할 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 오존의 수처리용장치를 보다 상세히 설명하기 위해 서 본 발명을 이용한 상수 및 폐수처리를 바람직한 적용예를 들어 상세히 설명하기로 한다.

<적용예>

처리가 필요한 물(I)이 유입관(11)을 통해 유입관(11) 내부에 위치된 순간혼화기(1)로 이송되었다.

한편, 오존발생기(10)에서 발생된 오존(Z)이 유입관(11)으로 공급되었다.

상기 유입관(11) 내부에 위치된 순간혼화기(1)에서는 유입수(I)와 공급된 오존(Z)이 급속히 혼화되었다.

다음, 상기 급속한 혼화로 인해 오존(Z)이 용해되어 용존하고 있는 유입수(I)는 밀폐형으로 된 오존접촉조(2)로 이송된다. 이때, 밀폐형의 오존접촉조(2) 내부로 이송되는 유입수(I)는 오존접촉조(2)를 꽉 차게 공급되었다.

내부에 도류벽(6)이 좌우 교호로 설치된 오존접촉조(2)를 통과하는 상기 유입수(I)는 도류벽(6)의 한편에 개방되어 있는 개방부(14)를 통하여 도류벽(6)을 따라 흘렀다. 상기 유입수(I)가 오존접촉조(2)를 통과하는 동안 수온은 15℃를 유지하였고 총 체류시간은 8분이었다.

유입수(I)가 상기 도류벽(6)을 따라 흐르며 오존접촉조(2)를 통과하는 동안 오존접촉조(2) 내에서의 오존(Z) 전달률은 98％로 높게 나타났다. 이것은 상기 오존접촉조(2)가 밀폐되어 있기 때문에 전달되지 않은 오존(Z)이 전혀 탈기될 수 없어 오존(Z) 전달률이 향상된 것이다. 따라서, 유입수에 있는 병원성 미생물이나 유기물질 등의 특정 물질에 더 많은 양의 오존(Z)이 직접 접촉되어 수처리 효율이 월 등히 높아진 것으로 사료된다.

상기 오존접촉조(2)를 통과하면서 살균 및 철, 망간, 맛, 냄새, 조류, 색도, 미량유기화학물들이 제거된 처리수는 연결관(12)을 통하여 오존접촉조(2) 후단에 설치된 탈기조(3)로 이송된다. 탈기조(3)에서는 상기 처리수를 2분간 체류시켰다. 상기 탈기조(3)에서 체류하는 동안 처리수에 용존되어 있던 오존(Z) 및 기타 가스(G)가 수면 위 공기층(A)으로 탈기되었다. 공기층(A)으로 탈기된 오존(Z)과 기타 가스(G)는 탈기조(3)의 상부에 위치된 배출가스제거펌프(4)에 의해 외부로 제거되었다.

한편, 탈기조(3)에서 발생된 스컴은 탈기조(3)의 일측에 위치된 스컴제거관(5)으로 제거되었고, 오존 처리가 모두 끝난 유출수(O)는 외부로 배출되었다.

이상과 같이 오존 처리된 유출수(O)에는 미생물이 살균되어 존재하지 않았고 철, 망간, 맛, 냄새, 조류, 색도, 미량유기화학물들이 제거되어 무색무취의 맑고 투명한 유출수(O)를 얻을 수 있었다. 또한, 이렇게 얻어진 유출수(O)는 잔류 오존의 농도가 종래 시스템을 이용하여 처리된 물 보다 월등히 낮았다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 오존 전달률을 높여 살균, 색도유발물질제거, 맛·냄새유발물질제거, 페놀류 및 유기물질의 제거 비율을 증대시켜 수처리 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 처리수에 잔류 오존의 농도를 낮추는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 오존을 사용한 수처리 장치에 있어서,

   오존(Z)을 급속히 용해시키는 관내 순간혼화기(1),

   오존(Z) 전달률이 향상되도록 밀폐형이며 그 내부에 도류벽(6)이 좌우 교호로 설치되어 도류벽을 통하여 물이 좌우로 흐르는 오존접촉조(2),

   상기 오존접촉조(2) 후단에 설치되며, 용존 오존(Z)이나 다른 가스(G)가 탈기되도록 수면위로 공기층(A)이 형성되며, 탈기된 오존(Z) 및 가스(G)를 제거하기 위한 배출가스제거펌프(4)와 스컴 발생시 스컴을 제거하는 스컴제거관(5)을 구비하는 탈기조(3)로 이루어지며,

   상기 탈기조(3)에서 처리수에 용존되어 있는 오존(Z) 및 기타 가스(G)가 충분히 탈기되도록 물의 체류시간이 30초∼5분으로 조절되는 것을 특징으로 하는 상수 및 폐수 처리시 오존 주입 및 접촉장치.
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