KR100555055B1 - 광촉매 섬유 여과필터 및 자외선을 이용한 방류수처리장치 및 이를 이용한 방류수 처리방법 - Google Patents

광촉매 섬유 여과필터 및 자외선을 이용한 방류수처리장치 및 이를 이용한 방류수 처리방법 Download PDF

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ultraviolet
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KR1020040086528A
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손종화
장성환
홍민
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일신엠텍(주)
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Abstract

본 발명은 광촉매섬유여과필터 및 자외선 처리를 이용한 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수의 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광촉매를 코팅한 섬유여과필터로 1차 처리를 하고, 자외선 처리장치로 2차 처리를 하여 하수처리장의 방류수를 중수로 효율적으로 처리하는 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수의 처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광촉매섬유여과필터 및 자외선 처리를 이용한 방류수 처리장치에 의하면, 강력한 산화, 환원력을 이용하여 각종 유기물 및 병원균을 효과적으로 분해 제거하고 살균처리 하는 것이 가능하다. 또한, 방류수의 성상에 관계없이 완벽한 살균처리를 하여 안정적으로 수처리시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방류수를 빠르고 효율적으로 처리함으로써 방류수량을 감소시켜 수자원의 낭비가 방지되어 수자원의 확보가 가능하며, 상, 하수도 요금 및 환경개선부담금등 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.
방류수처리, 광촉매, 자외선

Description

광촉매 섬유 여과필터 및 자외선을 이용한 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수 처리방법{Apparatus for Treating Wastewater Effluent Using Photocatalistic Fiber Filter-Ultraviolet and Wastewater Effluent Treatment Method Using Thereof}
도 1은 본 발명에 따른 방류수 처리장치의 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매를 코팅한 섬유여과필터 및 자외선 처리장치의 공정도이다.
도 3는 본 발명에 따른 방류수 배출을 조절하는 진공처리장치의 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방류수 처리장치의 평면도이다.
도 5는 섬유여과기의 전체 3D 도면이다.
도 6는 섬유여과기의 부분 3D 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A) 방류수 탱크
B) 필터
C) 자외선 처리장치
D) 진공처리장치
E) 오존공급장치
101) 중공관 102) 하우징
103) 고리 104) 한방향 베어링
105) 축 106) 브라켓
107) 필터 108) 섬유
109) 메인기어 110) 로컬기어
111) 인버터 112) 감속기
113) 커플링 114) 산기관
115) 수로 116) 배관
117) 수로 201) 몸체
202) 램프 203) 캡
204) 와이퍼 모듈 205) 와이퍼
206) 플랜지 207) 엔드캡
301) 밸브(샘플 채취) 302) 밸브(메인배관)
303) 밸브(슬러리배출용) 304) 밸브(진공펌프)
305) 밸브(드레인)
306, 309) 밸브(압력용기 드레인)
307, 308) 밸브(진공라인 에어밴트)
310, 311) 압력용기(방류수 저장)
312) 진공펌프(수봉식)
313) 레벨센서 314) 압력센서
발명의 분야
본 발명은 광촉매 및 자외선을 이용한 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수의 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광촉매를 코팅한 섬유여과필터로 1차 처리를 하고, 자외선 처리장치와 광촉매 담체 처리로 2차 처리를 하여 하수처리장의 방류수를 중수로 효율적으로 처리하는 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수의 처리방법에 관한 것이다.
발명의 배경
오수, 폐수, 공정수 등 사용하고 버려지는 물을 처리하여 반복적으로 재사용하는 물을 중수라 하고 이에 관한 제반시설을 중수도라 하는 것으로서, 이러한 수질오염 방지와 수자원의 안정적이고 경제적인 확보를 위하여 여러 용도의 용수중에서 쓰고 버린 오염도가 낮은 하수를 경제적으로 재처리하여 전체 수돗물 중 양적인면에서 상당부분을 차지하고 청소나 조경, 화장실 등의 용수로 정화하여 재활용하는 중수도 장치가 최대의 관심사가 되고 있다.
중수도의 수질은 물론 깨끗할수록 좋지만 처리 비용을 고려하여 용도에 맞게 적당한 수질로 만드는 것이 중요하다. 수질 목표는 사용자의 건강을 보호하고, 쾌적한 이용과 안정성을 확보하는 것이며, 이를 위해 다음과 같은 기본적인 사항이 검토되어야 하고 위생상의 문제점이 없어야 한다. 이용면에서 지장이 없어야 하고, 불쾌감을 주지 않아야 하며 시설이나 기구에 악영향을 미치지 않아야 한다. 또한 처리기술에 대한 안정성이 확립되어 있어야 하고, 유지관리 수준의 확보 및 판정을 위한 적절한 지표가 있어야 한다.
광촉매는 촉매에 조사된 빛에너지에 의해 활성이 높은 물질을 표면에 생성하여 화학반응을 촉진시키는 물질로서, 표면에 광선을 받아 활성화된 OH 래디칼에 의해 주변의 유기 물질을 완전 산화, 분해시키는 첨단 환경오염 방지물질로서, 일반적으로 금속의 산화물 형태로서 산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2)등이 있으며, 재료의 표면을 광촉매로 코팅하면 밝은 장소에 놓아두기만 하여도 더러움이나 냄새나는 물질을 분해시킬 수 있다. 이러한 광촉매 물질은 밴드갭 에너지 이상의 빛을 조사하면 전자와 전공이 생성되고, 이들에 의해 강한 산화-환원 반응이 진행되며 이 과정에서 유해화학물질이나 병원균이 접촉하여 분해 또는 살균처리가 이루어지게 된다.
광촉매를 방류수처리에 사용하는 방법으로, 광촉매를 담체에 고정된 팰릿 형태로 사용하는 것은 광촉매의 회수에는 어려움이 없지만 처리 효율이 낮다는 문제점이 있다. 즉, 광촉매 반응에서 가장 중요한 것은 단위 입자당 반응 효율로서 오 염 물질과의 접촉 기회와 직접 관계가 있다. 그러나, 광촉매를 담체에 고정된 팰릿 형태로 사용하는 방법을 이용한 종래의 폐수 처리 방치는, 장치 내로 유입된 폐수가 광촉매와 접촉되지 않고 배출될 수 있는 구조를 가지고 있기 때문에 폐수처리 효율이 낮다. 따라서, 처리 효율을 향상시키기 위하여 다수의 유닛을 연결하여 처리하는 구조를 채택하고 있으나, 이 경우 장치의 부피가 커지게 되고 에너지원인 광선 발생 장치에 소요되는 에너지의 이용 효율도 저하되기 때문에, 폐수를 처리하는 것뿐만 아니라 장치를 관리하는 데에도 상당히 많은 비용이 소요된다.
일반적으로 오폐수를 처리하는 수처리 기술로는 응집, 침전, 분리, 흡착, 이온교환, 산화 등의 단위공정을 가지는 물리화학적 처리, 호기적 처리, 혐기적 처리, 동식물이나 미생물에 의한 생물학적 처리 및 상기 물리화학적 처리와 생물학적 처리공정을 단위공정으로 하여 조합하고 연계하여 처리하는 다단계처리가 개발되고 있다. 통상의 스크린 여과, 약품투입에 의한 응집, 침전처리, 활성탄 여과 등의 방법만으로는 운전비용이 많이 소요되고, 효율적인 정수처리가 되지 못하여 처리수질이 양호하지 못하다. 활성 슬러지를 이용한 생물학적 처리는 넓은 처리공간이 필요하고, 처리에 장시간이 소요됨은 물론 전문적인 관리가 필요하며, 처리비용이 과다한 문제점이 있다. 종래 물의 안정성을 확보하기 위한 살균처리로 또한, 수중에 염소나 항생제 등을 투여하는 방법이 있으나, 이는 살균작용은 하지만 수중에 소독제가 잔존하고 다른 화합물과 반응하여 2차 오염을 유발하게 되어 살균 후 안정성에 문제가 있었다. 이러한 염소나 항생제에 의한 살균방법의 문제점을 개선한 것으로을 효과적으로 살균할 수 있고, 강력한 산화력으로 중금속이서, 살균력이 염소보다 강력하여 대장균 등의 유해 미생물나 악취를 분해처리 하는 오존에 의한 살균방법이 있으나 오존 단독으로는 유기물을 물과 이산화탄소로 분해하는 것이 곤란하다.
이에 본 발명자들은, 높은 효율성을 지닌 광촉매 필터의 미세 섬유구조에 의한 강력한 산화, 환원력을 이용하여 병원균 및 각종 유기물등을 분해 제거하고, 자외선 처리장치에 의하여 2차적으로 살균처리함으로써, 효율적으로 처리할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 목적은 섬유여과필터와 감속기 및 인버터를 포함하는 섬유여과필터장치, 자외선 처리장치, 진공처리장치를 포함하는 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수의 처리방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 방류수 저장탱크에 위치하는 관형몸체에 부착된 광촉매 코팅 섬유여과필터, 상기 섬유여과필터의 상기 몸체를 회전시켜 섬유를 인장시키는 동력전달장치인 감속기 및 상기 감속기의 회전속도를 조절하는 인버터를 포함하는 섬유여과필터장치; (b) 상기 섬유여과필터로 여과된 방류수를 살균처리하는 자외선 처리장치; 및 (c) 상기 섬유여과필터의 압력을 체크하여 방류수 배출을 조절하는 진공처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매섬유필터 및 자외선을 이용한 방류수 처리장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 방류수 처리장치는 자외선 처리장치에 오존을 공급하는 오존공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방류수 처리장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 방류수의 처리방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 광촉매제로는 산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2)등을 사용할 수 있으며, 이 중 산화티탄(TiO2)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 섬유 필터에 광촉매를 코팅하면, 섬유의 탈색방지 및 수명을 연장할 수 있으며, 섬유 필터 상 및 몸체에 미생물 막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 방류수를 중수로 처리하는 장치의 공정도를 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방류수 처리장치는 방류수 탱크(A), 섬유여과필터(B), 자외선 조사기(C), 진공처리장치(D) 및 오존공급장치(E)로 구성되어 있다.
섬유여과필터는 광촉매(c-zon78-1, 엔비넷, 한국)를 코팅한 것으로 방류수 탱크(A)내부의 수중에 침지되어 설치된 구조로 되어 있으며, 탱크의 상부에는 섬유를 밀집시키는 동력전달장치인 감속기(112)가 부착되어 있으며, 인버터(111)가 오른쪽 왼쪽으로 섬유여과필터의 섬유를 인장시킬 수 있는 구조이다. 광촉매코팅을 한 섬유여과필터를 통과한 방류수는 수로 및 관로형의 자외선 장치를 통과하고, 이 때 오존장치는 자외선 장치에 오존을 공급한다. 방류수 탱크(A)는 바닥수위보다 배수구 수위가 높을 경우 진공처리장치(D)로 방류수를 배출한다.
도 2는 본 발명의 방류수 처리장치 중, 광촉매를 코팅한 섬유여과필터 및 자외선 처리장치를 도시한 것이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 섬유여과필터 및 자외선 처리장치는 중공관(101), 한 방향 베어링이 삽입되어 있고 섬유모듈이 부착되어있는 구조인 하우징(102), 광촉매섬유의 양끝에 섬유다발을 고정하는 연결고리(103), 축(105), 중공관 모듈을 지지하는 브라켓(106), 광촉매가 코팅된 섬유여과필터(107), 광촉매가 코팅되어 있는 테프론 재질의 섬유(108), 동력전달을 하는 베벨기어(메인기어)(109), 메인기어의 동력을 전달받는 구조의 베벨기어(로컬기어)(110), 섬유의 인장 및 회전 속도를 조절하는 인버터(111), 동력전달장치인 감속기(112), 감속기 축과 베벨기어 축의 연결부인 커플링(113), 관형의 몸체에 에어분산 모듈이 붙어있는 구조인 산기관(114), 관형의 수로(115), 슬러리 배출 배관(116), 스케일이 생기면 슬러리를 배출하는 수로(117), 스테인리스 재질로 내부는 버핑 되어 있는 몸체(201), 자외선 C파장이 나오는 램프(202), 나사형으로 자외선램프 교체 시 사용하는 캡(203), 세척용 와이퍼가 여러개 붙어있는 와이퍼모듈(204), 테프론 재질의 링인 와이퍼(205), 방류수 배관의 연결부인 플랜지(206) 및 테프론 재질의 자외선 석영관을 고정하는 엔드캡(207)으로 구성되어 있다.
섬유여과필터는 앞서 언급한 바와 같이, 방류수 탱크(A)의 수중에 침지된 형태를 가지는 것으로, 브라캣(106)에 바닥이 고정되어 있는 구조로서, 상부에는 섬유를 인장시키는 동력으로 감속기(112)가 부착되어 있다. 감속기는 섬유여과필터축의 베벨기어(109)와 연결되어 있으며, 인버터(111)가 감속기의 속도를 조절제어 할 수 있도록 되어있다.
또한, 오른쪽으로 감속기가(112) 회전하면 베벨기어(109)가 수직으로 회전하고, 좌우 베벨기어(108)는 광촉매가 코팅되어 있는 섬유모듈을 좌측우측으로 회전을 시켜서 섬유모듈의 섬유를 인장시키며, 좌, 우측 관형 기둥축의(101) 균일한 인장으로 기공을 막는다. 이 때 섬유모듈을 지지하고 축(105)에 고정되어 있는, 한방향 회전 베어링(104)은 고정되어 있다.
한방향 회전 베어링(104)이 반시계방향일 때는 축 방향으로 회전을 하지만, 시계방향일 때는 고정이 된다. 섬유모듈을 인장시킬 때에는, 고정이 되어 회전하지 않으며, 반대로 섬유의 필터를 청소할 때는 반시계방향으로 회전하므로 베어링(104)은 회전을 한다. 방류수 탱크의 방류수는 인장되어진 관형몸체(101)의 기공으로 통과되면서 SS(부유물질)가 섬유여과필터로 여과된다.
광촉매를 코팅한 섬유는 이물질이 달라붙지 않는 장점이 있으므로 역세할 때와 에어버블할 때(117), SS 및 기타 바이오성 물질들이 잘 떨어진다. 침전된 SS는 관형의 (116)배관의 드레인으로 밸브(303)를 열면 일정한 량의 SS를 자동 배출한다. 광촉매를 코팅한 섬유여과필터를 통과한 방류수는 관로 또는 수로형에 설비되어 있는 자외선 처리장치(C)를 통과하면서 살균소독된다.
방류수의 잔류성 살균을 목적으로, 펄스파워콘트롤 방식의 오존공급장치가 자외선시스템 상단에 연결되어 있다. 자외선 살균기는 석영관 바이오막제거용 와이퍼가 부착되어 있는 구조이며, 에어실린더 및 스크류 방식의 전달동력으로 세척이 가능하다.
도 2에 도시한 본 발명의 섬유여과필터 및 자외선 처리장치는 광촉매를 코팅한 섬유여과필터에 의한 강력한 산화-환원력을 이용하여 병원균 및 각종 유기물을 분해 제거할 수 있고, 처리된 방류수를 2차적으로 자외선살균처리를 함으로써 효율적인 방류수처리가 가능하다.
도 3은 진공처리장치의 방류수 배출 공정도를 나타낸 것이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 진공처리장치는 샘플 채취밸브(301), 메인배관을 닫는 밸브(302), 슬러리 배출용 밸브(303), 진공펌프 라인의 밸브(304), 드레인 라인의 밸브(305), 압력용기 드레인 밸브(306), 진공라인 에어밴트 밸브(307), 압력용기 드레인 밸브(309), 방류수를 저장하는 압력용기(310, 311), 수봉식 진공펌프(312), 압력용기의 수위조절을 하는 레벨센서(313) 및 배관라인의 압력을 체크하는 압력센서(314)로 구성되어 있다.
본 발명의 진공처리장치는 방류수 탱크(A)의 바닥수위가 방류수 저장용 압력용기(310 및 311)의 수위보다 높을 경우 밸브(304)가 잠기고 밸브(305)가 열려서 진공처리장치를 통과하지 않고 방류수를 배출한다. 또한, 방류수 저장용 압력용기(310 및 311)의 수위가 방류수 탱크(A)의 바닥수위보다 높을 경우, 진공펌프(312)를 활용한 진공처리장치(D)로 방류수를 배출한다.
압력용기(310)를 좌우로 구성해서 교대로 하는 방식이다. 운전전방법은 원격감시를 활용한 HMI(Human Machine Interface)시스템으로 진공펌프(312)가 작동하면 압력용기에 진공이 걸리고, 방류수는 레벨(313)수위에 도달할 때까지 채워진다. 압력센서(314)는 진공을 걸었을 때 섬유여과필터(A)의 압력을 체크하고, SS(부유물질)가 많이 붙어서 압력이 올라갈 때 역세할 수 있는 기준을 데이터 베이스에 저장한다. 압력용기에 채워진 방류수는 밸브(308)를 자동개패하면서 드레인시킨다. 방류수의 용량은 플루메타에 의해 누적 계산된다.
도 3에 나타낸 바와 같이 진공처리장치는 섬유여과필터의 압력을 체크하고 조절하여 방류수의 용량을 관리한다.
본 발명은 섬유여과필터와 감속기 및 인버터를 포함하는 섬유여과필터장치, 자외선 처리장치, 진공처리장치를 포함하는 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수의 처리방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 광촉매섬유여과필터 및 자외선 처리를 이용한 방류수 처리장치에 의하면, 강력한 산화, 환원력을 이용하여 각종 유기물 및 병원균을 효과적으로 분해 제거하고 살균처리 하는 것이 가능하다. 또한, 오존을 자외선 처리장치에 공급함으로써 더욱 강력한 산화-환원력을 가지며, 방류수의 성상에 관계없이 완벽한 살균처리를 하여 안정적으로 수처리시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방류수를 빠르고 효율적으로 처리함으로써 방류수량을 감소시켜 수자원의 낭비가 방지되어 수자원의 확보가 가능하고, 상, 하수도 요금 및 환경개선부담금등 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

  1. 방류수를 중수로 처리하는 방류수 처리장치에 있어서,
    (a) 방류수 저장탱크에 위치하는 관형몸체에 부착된 광촉매 코팅 섬유여과필터, 상기 섬유여과필터의 상기 몸체를 회전시켜 섬유를 인장시키는 동력전달장치인 감속기, 및 상기 감속기의 회전속도를 조절하는 인버터를 포함하는 섬유여과필터장치;
    (b) 상기 섬유여과필터로 여과된 방류수를 살균처리하는 자외선 처리장치;
    (c) 상기 섬유여과필터의 압력을 체크하여 방류수 배출을 조절하는 진공처리장치;
    (d) 자외선 처리장치에 오존을 공급하는 오존공급장치; 및
    (e) 상기 섬유여과필터장치의 하부에 섬유여과필터장치를 공기로 세척하기 위한 산기관을 포함하되, 산기관에서 발생하는 공기와 상기 섬유여과필터의 공극이 수직으로 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매섬유필터 및 자외선을 이용한 방류수 처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항의 방류수 처리장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 방류수의 처리방법.
KR1020040086528A 2004-10-28 2004-10-28 광촉매 섬유 여과필터 및 자외선을 이용한 방류수처리장치 및 이를 이용한 방류수 처리방법 KR100555055B1 (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100726010B1 (ko) 2006-09-25 2007-06-08 재단법인서울대학교산학협력재단 하수처리장 방류수 및 저수지,하천수의 자외선살균처리시스템 및 이를 이용한 농업재이용수 처리방법
KR101080983B1 (ko) * 2008-12-11 2011-11-09 주식회사 가경코스모 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수 처리방법

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KR101080983B1 (ko) * 2008-12-11 2011-11-09 주식회사 가경코스모 방류수 처리장치 및 이를 이용한 방류수 처리방법

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