KR100727291B1

KR100727291B1 - 응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100727291B1
Application number: KR1020060082912A
Authority: KR
Inventors: 김시환
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-06-13

Abstract

본 발명은 응집제 미세화 펌프를 이용하여 응집제를 수 마이크로미터 크기로 만든 다음 산기관을 이용하여 조류가 함유된 원수에 보다 균일하게 살포되도록 함으로써 후공정에서 섬유상 필터를 통한 조류의 제거 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 구성된 응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 응집제를 사용한 조류 제거방법은, (a) 응집제 미세화 펌프(50)를 이용하여 응집제를 수 마이크로미터 크기로 미세화시켜 정수와 혼합하는 단계; (b) 상기 미세화된 응집제가 포함된 정수를 조류가 발생된 원수가 흐르는 원수 공급관(10) 내로 주입하여 조류를 응집시키는 단계; 및 (c) 상기 원수 공급관(10) 상에 설치된 섬유상 필터를 통해 응집된 조류를 제거하는 단계로 구성된다.

조류, 응집제, 응집제 미세화 펌프, 산기관, 섬유상 필터

Description

응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치{Method for eliminating waterweeds with flocculant and the apparatus thereof}

도1은 본 발명에 따른 조류 제거 장치를 도시한 개략도.

도2는 본 발명에 따른 응집제 미세화 펌프를 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따른 조류 제거 방법을 나타낸 순서도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 원수 공급관 20: 산기관

30: 조류 및 응집제 혼합상 40: 응집제 주입관

50: 응집제 미세화 펌프 60: 응집제 공급관

70: 정수 공급관 80: 산 주입관

본 발명은 응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다량의 조류가 발생한 원수의 처리 시에 응집제를 미세한 크기로 분해하여 투입함으로써 섬유상 필터에 의한 조류의 제거 효율을 향상시켜 주는 응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치에 관한 것이다.

부영양화에 의한 조류, 특히 남조류의 대발생에 의한 폐해 및 생태계에 미치 는 영향은 상당히 크다. 우선 시각적인 측면에서, 조류오염에 의한 착색 또는 녹조현상시료의 형성, 물고기의 집단 폐사 등으로 인한 시각적인 불쾌감 유발 및 이로 인한 레크레이션 활동의 저해 등을 들 수 있다. 또한, 생태학적인 면에서 생태계 파괴로 인한 토종 생물의 사멸 또는 서식처 이동, 개체군 변화, 먹이 손실 등을 들 수 있다. 경제적으로도 조류에 의한 오염은 레크레이션 활동 및 여행의 저해로 인한 지역경제의 손실, 농업용수 및 산업용수 부족으로 인한 경제적 손실을 가져다준다.

그리고, 동물 건강에도 해로운 영향을 미칠 수 있는데, 예를 들어 남조류 독소에 의한 가축이나 야생 동물의 폐사, 대량 증식한 조류의 사멸시 세균의 분해작용에 의해 산소가 소모됨으로써 수중 용존 산소의 부족으로 인한 물고기 및 수중 생물의 폐사를 들 수 있다. 또한 상수원에 미치는 영향으로서, 남조류 독소 발생, 악취 발생, 상수처리과정 중 여고지 폐쇄 및 불충분한 정수처리 시의 응집침전 저해 등이 발생할 수 있다.

이러한 녹조 현상에 따른 폐해를 예방하기 위해 다양한 형태의 조류 제거방법들이 제시되고 있다. 예컨대, 살조제 살포방법, 오일팬스 같은 번식차단장치 및 차광막 설치 등에 의한 처리방법, 조류분해활성을 갖는 박테리아 스핑고모나스속(Ｓｐｉｎｇｏｍｏｎａｓｓｐ．) ＫＦＣＣ 11295 균주 및 이를 이용한 조류제거방법(대한한국 특허출원 제10-2002-0015345호 참조), 이산화티탄 광촉매 코팅소재를 이용하여 하천 및 호수 내 번식하는 조류를 사멸시키는 방법 등이 있다. 그러나, 이 방법들은 원천적으로 조류 생성을 못하게 하거나 초기 발생된 조류의 제거에는 효율성이 높으나 다량으로 발생된 조류의 제거에는 효율적이지 못한 문제점이 있다.

또한, 수돗물을 만드는 정수처리과정에서는 침전시키기 어려운 조류를 물에 띄워 제거하는 부상처리법, 가는 망으로 만들어진 스크린을 회전드럼에 부착시킨 마이크로스트레나라는 거름 장치를 이용해 제거하는 방법, 그리고 최근에는 섬유상 필터를 이용하여 제거하는 방법 등이 나와 있다. 그러나, 섬유상 필터를 이용한 방법에 있어서 비교적 큰 크기의 조류는 제거가 가능하지만 5㎛이하의 크기를 가진 조류는 제거에 한계가 있으며 이를 제거하기 위해서는 응집제와 같은 부가적인 처리를 하여 조류입자의 크기를 크게 하여 처리해야한다. 따라서 응집제의 주입에 따른 혼합방법이 중요하게 된다.

종래의 응집제 혼합방식으로는 관내 혼합방식을 들 수 있는데 이는 스테틱 믹서이며 이는 물의 흐름을 이용하는 것으로 외부에서 에너지를 공급하지 않으며 처리원수가 고정관을 통과하면서 응집제와 혼화되는 것으로 관 내부에 비틀림 날개를 설치하여 와류의 형성 및 혼화가 균일하게 이루어지도록 하는 것이다. 그러나, 이 방법은 혼화강도가 유속에 의해 결정되고, 이물질이 관속에 끼거나 스케일이 끼일 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 종래의 응집제 혼합방식을 개선하여 응집제 미세화 펌프를 이용하여 응집제를 수 마이크로미터 크 기로 만든 다음 산기관을 이용하여 조류가 함유된 원수에 보다 균일하게 투입되도록 함으로써 후공정에서 섬유상 필터를 통한 조류의 제거 효율을 크게 향상시켜 줄 수 있도록 구성된 응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기한 조류 제거방법을 실현하기 위한 장치는, 조류가 발생된 원수가 흐르는 원수 공급관, 응집제 공급관 및 정수 공급관으로부터 응집제와 정수를 공급받아 응집제를 수 마이크로미터 크기로 미세화시킨 후 응집제 주입관을 통해 상기 원수 공급관으로 공급하는 응집제 미세화 펌프, 및 상기 원수 공급관의 일측에 설치되어 응집된 조류를 제거하는 섬유상 필터로 구성된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 응집제를 사용한 조류 제거방법 및 그 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 조류 제거장치는 크게 조류가 발생된 원수가 흐르는 원수 공급관(10)과 이 원수 공급관(10)에 미세한 크기의 응집제 를 공급하여 조류를 응집시키는 응집제 미세화 펌프(50), 및 도시되어 있지는 않으나 상기 원수 공급관(10)의 일측에 설치되어 응집된 조류를 제거하는 섬유상 필터로 구성된다.

특히, 상기 응집제 미세화 펌프(50)는 본 발명에 따른 가장 특징적인 기술 구성으로서, 응집제 공급관(60) 및 정수 공급관(70)으로부터 응집제와 정수를 공급받아 응집제를 수 마이크로미터 크기로 미세화시킨 후 응집제 주입관(40)을 통해 상기 원수 공급관(10)으로 공급한다. 이 응집제 미세화 펌프(50)는 도2에 도시된 바와 같이 펌프 내에 설치된 모터가 고속으로 회전하면서 응집제 및 정수를 균일하게 혼합시킴과 동시에 응집제의 크기를 수 마이크로미터의 미세한 입자로 만드는 것으로, 일본 니쿠니(NIKUNI Co.Ltd)의 센트리퓨갈 펌프 등이 상용화되어 있다.

또한, 상기 응집제 주입관(40)의 끝단에는 상기 원수 공급관(10) 내로 미세한 응집제를 균일하게 살포하기 위한 산기관(20)이 설치되는 것이 바람직하다. 이 산기관(20)은 미세 방울을 이루는 응집제의 관내 혼합 효율을 증대시키기 위한 것으로서 고깔 모양으로 설치된다. 응집제는 이 산기관(20)을 통해 원수 공급관(10) 내로 보다 균일하게 살포되어 조류와의 응집 반응성을 향상시켜준다.

또한, 상기 원수 공급관(10)에는 조류가 발생된 원수의 폐하(pH)를 조절하기 위해 일정량의 산이 공급되도록 산 공급관(80)이 설치되는 것이 바람직하다. 조류와 응집제의 반응은 일정한 폐하(pH)에서 가장 반응성이 좋으므로 원수의 폐하를 조절할 필요가 있다. 우수한 반응성을 나타내는 폐하의 범위는 발생된 조류의 종류 및 양, 응집제의 종류 등에 따라 달라지므로 각 조건에 맞추어 적절하게 산을 투여 하여야 한다. 이러한 원수의 폐하 조절은 응집제와 조류의 혼합 전에 이루어져야 하므로 상기 산 공급관(80)은 응집제 주입관(40)보다 앞쪽에 설치되어야 한다.

상기와 같이 구성된 장치를 이용하여 조류를 제거하는 방법에 대해 도3을 참조로 보다 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 조류 제거방법은 기본적으로 섬유상 필터를 이용하여 조류가 발생된 원수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

먼저, 응집제 미세화 펌프(50)를 이용하여 응집제를 수 마이크로미터 크기의 미세입자로 분해하고 이를 정수와 혼합한다(S10). 일반적으로 녹조 현상을 일으키는 원인 생물 중 가장 흔한 남조류인 마이크로시스티스는 대부분 세포 지름이 2.5 ~ 9.5㎛밖에 되지 않는 미세한 생물이다. 따라서, 종래와 같이 수십에서 수백 마이크로미터나 되는 응집제를 그대로 투입해서는 미세한 크기의 조류를 효과적으로 응집시킬 수가 없다.

이러한 점을 고려해 본 발명에서는 응집제 미세화 펌프(50)를 이용하여 응집제 공급관(60) 및 정수 공급관(70)을 통해 공급받은 두 액체를 균일하게 혼합함으로써 수 마이크로미터 크기의 미세 방울로 만드는 것이다.

S10 단계에서 생성된 미세 크기의 응집제 방울은 응집제 미세화 펌프(50)로부터 원수 공급관(10)까지 연결된 응집제 주입관(40)을 통해 원수 공급관(10) 내부로 주입되어 원수 내에 함유된 조류와 혼합된다(S20). 이 때, 조류 및 응집제가 모두 미세한 마이크로미터 크기로 되어 있으므로 응집 반응성이 크게 향상된다.

여기서, 상기 응집제 주입관(40)의 끝단에 산기관(20)이 설치되면 응집제 미세 방울이 원수 공급관(10) 내로 더욱 균일하게 살포되므로 반응 효율을 더욱 증가 시킬 수 있다. 또한, 상기 원수 공급관(10)에 설치된 산 주입관(80)을 통해 일정량의 산을 주입하여 원수의 폐하를 조절하게 되면 응집제와 조류의 반응성을 더욱 증가시킬 수 있다.

마지막으로, S20 단계를 통해 응집된 조류는 원수 공급관(10)의 일측에 설치된 섬유상 필터로 유입되어 제거된다. 상기 응집 과정을 통해 조류의 입자가 더욱 커졌기 때문에 섬유상 필터에 의한 제거 효율도 크게 향상된다.

상기한 도면과 설명은 본 발명에 따른 최적 실시예에 관한 것이다. 따라서, 여기에 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 구성의 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 제한하기 위한 것이 아님은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 응집제를 사용한 조류 제거방법에 의하면, 응집제를 미세한 크기로 만들어 주입함으로써 종래의 어떤 방법보다 빠른 조류와의 반응성을 달성한다. 이에 따라 응집제와 조류와의 혼합 구간을 짧게 할 수 있어 처리 설비의 크기를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 조류 제거 효율을 보장할 수 있다.

Claims

섬유상 필터를 이용하여 조류가 발생된 원수를 처리하는 방법에 있어서,

(a) 응집제 미세화 펌프(50)를 이용하여 응집제를 수 마이크로미터 크기로 미세화시켜 정수와 혼합하는 단계; (b) 상기 미세화된 응집제가 포함된 정수를 조류가 발생된 원수가 흐르는 원수 공급관(10) 내로 주입하여 조류를 응집시키는 단계; 및 (c) 상기 원수 공급관(10) 상에 설치된 섬유상 필터를 통해 응집된 조류를 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 응집제를 사용한 조류 제거방법.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

산기관(20)을 통해 상기 미세화된 응집제를 원수 공급관(10) 내로 보다 균일하게 살포될 수 있도록 해주는 것을 특징으로 하는 응집제를 사용한 조류 제거방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

(b-1) 원수의 폐하(pH)를 조절하기 위해 상기 원수 공급관(10) 내로 일정량의 산을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제를 사용한 조류 제거방법.
제1항의 조류 제거방법을 실현하기 위한 장치로서, 조류가 발생된 원수가 흐 르는 원수 공급관(10), 응집제 공급관(60) 및 정수 공급관(70)으로부터 응집제와 정수를 공급받아 응집제를 수 마이크로미터 크기로 미세화시킨 후 응집제 주입관(40)을 통해 상기 원수 공급관(10)으로 공급하는 응집제 미세화 펌프(50), 및 상기 원수 공급관(10)의 일측에 설치되어 응집된 조류를 제거하는 섬유상 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 응집제를 사용한 조류 제거장치.
제4항에 있어서, 상기 응집제 주입관(40)의 끝단에는 상기 원수 공급관(10) 내로 미세한 응집제를 균일하게 살포하기 위한 산기관(20)이 설치된 것을 특징으로 하는 응집제를 사용한 조류 제거장치.
제5항에 있어서, 상기 원수 공급관(10)에는 원수의 폐하(pH)를 조절하기 위해 일정량의 산이 공급되도록 산 공급관(80)이 설치된 것을 특징으로 하는 응집제를 사용한 조류 제거장치.