KR100747387B1 - 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 디지털 날염공정에서 발생하는 염색폐수를 처리하는 과정에서 폐수와 오존의 접촉율을 높이고 반응시간을 증대하여 오존 처리 후 활성탄필터로 부유물질을 제거함으로써 염색폐수의 색도 등의 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있도록 함과 동시에 적은 공간에서도 간편하게 사용할 수 있도록 하는 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 디지털 날염 시 수세공정에서 발생된 염색폐수를 처리하는 과정에 있어서, 폐수저장조에 저장된 폐수를 폐수공급펌프로 펌핑하여 오존발생기에서 발생된 오존과 혼입하고, 상기 폐수공급펌프에서 혼입된 폐수와 오존을 오존접촉조로 이송하여 일정 시간 체류시켜 기액 접촉하고, 상기 오존접촉조에서 이송된 폐수와 오존을 상기 오존반응조 내의 다공판을 통해 상부로 이송하면서 반응시키고, 상기 오존 접촉 전후의 폐수의 혼탁도를 각각 감지하여 그 차이가 70~80% 이상 감소된 경우에는 상기 활성탄 여과조로 이송하고 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 상기 폐수저장조로 회수하여 재차 오존 처리하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
디지털 날염(DTP), 염색폐수처리, 오존산화, 활성탄 흡착, 색도 제거
Description
도1은 본 발명에 따른 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리시스템의 개략적인 구성도
＜도면의 주요 부분에 대한 부호설명＞
1 : 폐수저장조 2 : 폐수공급펌프
3 : 오존발생기 4 : 오존접촉조
5 : 오존반응조 6 : 활성탄 여과조
7 : 처리수 저장조 8a,8b : 감지수단
9a,9b : 광전식센서 10a,10b : 자동밸브
11 : 다공판 12 : 배기팬
13 : 오존파괴기 14, 15, 16, 19 : 이송관
17 : 회수관 18 : 배출관
S : 폐수처리시스템
본 발명은 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 디지털 날염공정에서 발생하는 염색폐수를 오존산화와 활성탄필터를 이용하여 처리하는 콤팩트형 폐수처리장치로, 염색폐수를 처리 시 폐수와 오존의 접촉율을 높이고 반응시간을 증대하여 오존산화 처리 후 활성탄필터로 잔류물을 제거함으로써 염색폐수의 색도 등의 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있도록 함과 동시에 좁은 공간에서도 간편하게 사용할 수 있도록 하는 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 날염(DTP : Digital Textile Printing)이란 종래의 아날로그 날염공정에 디지털 기술을 도입하여 디자인에서부터 프린팅까지의 전 공정을 캐드캠(CAD/CAM)을 이용하여 제도·제판 없이 프린터로 원단에 직접 인쇄하는 것으로서, 디지털 날염 프린터에 원단을 넣고 파일을 보내 필요한 분량만큼 원단에 출력하므로 제도, 제판, 조·배색 등과 같은 종래의 섬유제품 제작을 위한 공정에 소요되는 시간이나 비용을 획기적으로 절약하여 고부가가치 섬유제품의 다품종 소량 생산이 가능하고 점차 다양화 및 고급화된 디자인을 추구하는 소비자의 요구에 신속히 부응할 수 있는 첨단 염색가공기술이다.
즉, 이러한 디지털 날염기술은 제품 설계, 색상 조정, 염료 배합 등이 모두 디지털 방식으로 관리되어 색상이나 디자인 변경이 용이할 뿐만 아니라 오랜 시간이 지나도 같은 디자인 및 색감을 그대로 표현할 수 있고 복잡하고 까다로운 종래의 날염방식에 비해 공정이 매우 간단하여 신속한 제품 생산이 가능하므로 대량의 제품 생산보다는 가방, 넥타이, 스카프 등 소량의 다품종 고급 제품군이나 또는 본격적인 제품 생산에 앞서 견본이나 시제품의 제작 등에 많이 적용되고 있다.
또한, 종래의 날염방식은 여러 공정에 있어서 많은 화학물질을 사용하기 때문에 폐수의 오염도가 높고 그 양이 많은 것에 비하여, 디지털 날염은 필요한 부위만 원단에 바로 인쇄하므로 종래의 날염방식에 비해 다량의 물이나 염료, 조제 등의 사용을 제거함에 따라 염료 및 조제의 잔류가 없어 폐수의 농도가 높지 않은 편이고, 이에 사용되는 기기도 규모가 큰 공장이 아닌 일반사무실에 설치하여 운용되고 있으며, 그 크기도 건축 설계용으로 사용되는 플로터(plotter)보다 약간 큰 정도여서 이로부터 발생되는 폐수의 양이 매우 적다고 할 수 있다.
그러나, 디지털 날염은 폐수의 양과 농도가 낮은 것에 비해 색도는 높게 나타난다는 단점이 있는데, 즉, 원단에 인쇄된 염료가 스티밍 공정에서 고착되고 수세공정에서 원단에 미고착된 염료 및 원단에 전처리된 호제가 탈리되어 물 속에 완전히 용해된 성분 및 입자상 성분이 서로 혼재하면서 색도로서 나타나는데, 이러한 색도 수치는 인쇄물과 원단의 종류에 따라 300~1,000도 정도에 이르게 된다.
*이에 따라, 종래에는 디지털 날염공정 중에서 배출되는 염료에 의한 색도를 처리하기 위하여 화학적 응집 및 생물학적 처리를 행한 바, 먼저 흡착필터를 이용하여 입자상 요인을 제거한 후 오존 처리 등에 의해 잔류 요인을 제거하였으나, 이러한 방식으로는 흡착필터의 수명이 단축되어 폐수처리 비용이 증가할 뿐만 아니라 염료성분이 복합적으로 존재함에 따라 처리에 한계가 있어 색도가 완전히 제거되지 못한 상태에서 그대로 방류될 우려가 있었다.
또한, 공장지역이 아닌 도심의 사무실에 주로 설치되는 디지털 날염설비를 위한 소량, 경량의 자동 폐수처리장치가 현재로서는 상용화되어 있지 못하다는 어려움이 있음에 따라 본 발명에서는 단순한 조작만으로도 자동운전이 가능한 폐수처리장치를 개발하기에 이르렀다.
일반적으로, 디지털 날염(DTP : Digital Textile Printing)이란 종래의 아날로그 날염공정에 디지털 기술을 도입하여 디자인에서부터 프린팅까지의 전 공정을 캐드캠(CAD/CAM)을 이용하여 제도·제판 없이 프린터로 원단에 직접 인쇄하는 것으로서, 디지털 날염 프린터에 원단을 넣고 파일을 보내 필요한 분량만큼 원단에 출력하므로 제도, 제판, 조·배색 등과 같은 종래의 섬유제품 제작을 위한 공정에 소요되는 시간이나 비용을 획기적으로 절약하여 고부가가치 섬유제품의 다품종 소량 생산이 가능하고 점차 다양화 및 고급화된 디자인을 추구하는 소비자의 요구에 신속히 부응할 수 있는 첨단 염색가공기술이다.
즉, 이러한 디지털 날염기술은 제품 설계, 색상 조정, 염료 배합 등이 모두 디지털 방식으로 관리되어 색상이나 디자인 변경이 용이할 뿐만 아니라 오랜 시간이 지나도 같은 디자인 및 색감을 그대로 표현할 수 있고 복잡하고 까다로운 종래의 날염방식에 비해 공정이 매우 간단하여 신속한 제품 생산이 가능하므로 대량의 제품 생산보다는 가방, 넥타이, 스카프 등 소량의 다품종 고급 제품군이나 또는 본격적인 제품 생산에 앞서 견본이나 시제품의 제작 등에 많이 적용되고 있다.
또한, 종래의 날염방식은 여러 공정에 있어서 많은 화학물질을 사용하기 때문에 폐수의 오염도가 높고 그 양이 많은 것에 비하여, 디지털 날염은 필요한 부위만 원단에 바로 인쇄하므로 종래의 날염방식에 비해 다량의 물이나 염료, 조제 등의 사용을 제거함에 따라 염료 및 조제의 잔류가 없어 폐수의 농도가 높지 않은 편이고, 이에 사용되는 기기도 규모가 큰 공장이 아닌 일반사무실에 설치하여 운용되고 있으며, 그 크기도 건축 설계용으로 사용되는 플로터(plotter)보다 약간 큰 정도여서 이로부터 발생되는 폐수의 양이 매우 적다고 할 수 있다.
그러나, 디지털 날염은 폐수의 양과 농도가 낮은 것에 비해 색도는 높게 나타난다는 단점이 있는데, 즉, 원단에 인쇄된 염료가 스티밍 공정에서 고착되고 수세공정에서 원단에 미고착된 염료 및 원단에 전처리된 호제가 탈리되어 물 속에 완전히 용해된 성분 및 입자상 성분이 서로 혼재하면서 색도로서 나타나는데, 이러한 색도 수치는 인쇄물과 원단의 종류에 따라 300~1,000도 정도에 이르게 된다.
*이에 따라, 종래에는 디지털 날염공정 중에서 배출되는 염료에 의한 색도를 처리하기 위하여 화학적 응집 및 생물학적 처리를 행한 바, 먼저 흡착필터를 이용하여 입자상 요인을 제거한 후 오존 처리 등에 의해 잔류 요인을 제거하였으나, 이러한 방식으로는 흡착필터의 수명이 단축되어 폐수처리 비용이 증가할 뿐만 아니라 염료성분이 복합적으로 존재함에 따라 처리에 한계가 있어 색도가 완전히 제거되지 못한 상태에서 그대로 방류될 우려가 있었다.
또한, 공장지역이 아닌 도심의 사무실에 주로 설치되는 디지털 날염설비를 위한 소량, 경량의 자동 폐수처리장치가 현재로서는 상용화되어 있지 못하다는 어려움이 있음에 따라 본 발명에서는 단순한 조작만으로도 자동운전이 가능한 폐수처리장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 디지털 날염공정에서 발생되는 염색폐수에 함유된 색도 등의 오염물질을 효과적으로 처리하도록 하는 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치는, 디지털 날염 시 수세공정에서 발생된 폐수가 저장되는 폐수저장조(1); 상기 폐수저장조에 이송관(14)으로 연결되고 상기 폐수저장조의 수량을 감지하는 수위센서에 의해 작동되는 폐수공급펌프(2); 상기 폐수공급펌프에 연결되어 오존을 공급하는 오존발생기(3); 상기 폐수공급펌프에서 혼입된 오존과 폐수를 이송관(15)을 통해 공급받아 일정시간 체류시키고 기액 접촉을 하는 오존접촉조(4); 상기 오존접촉조로부터 이송관(16)을 통해 이송된 오존과 폐수가 균질되게 혼합 및 반응하도록 내부에 지그재그형으로 형성된 다공판(11)이 설치된 오존반응조(5); 상기 오존반응조의 최상단에 연결되어 상기 오존반응조에서 기액 분리된 오존을 외부로 배출하는 배기팬(12)과 상기 배기팬에 연결되어 배출된 오존을 정화하는 오존파괴기(13); 상기 오존반응조에서 오존 처리된 폐수를 공급받아 부유물질을 여과하고 이송관(19)을 통해 처리수 저장조(7)로 이송시키는 활성탄 여과조(6); 및 상기 폐수공급펌프 전단부의 이송관(14) 및 오존반응조 상부에 각각 설치되고 오존 접촉 전후의 폐수의 혼탁도를 각각 감지하여 그 차이가 70~80% 이상 감소된 경우에는 상기 활성탄 여과조로 이송하고 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 상기 폐수저장조로 회수하는 감지수단(8a,8b)으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리방법은, 디지털 날염 시 수세공정에서 발생된 염색폐수를 처리하는 과정에 있어서, 폐수저장조에 저장된 폐수를 폐수공급펌프로 펌핑하고 오존발생기에서 발생된 오존과 혼입하는 단계; 상기 폐수공급펌프에서 혼입된 폐수와 오존을 오존접촉조에서 일정 시간 체류하여 기액 접촉 후 오존반응조로 이송하여 반응시키는 단계; 상기 오존반응조에서 오존 처리 후 기액 분리된 폐수를 활성탄 여과조로 이송하여 부유물질을 여과하는 단계; 상기 폐수공급펌프 전단에서 오존 처리 전의 폐수와 상기 오존반응조 후단에서 오존 처리 후의 폐수의 혼탁도를 각각 감지하여 그 차이가 70~80% 이상 감소된 경우에는 상기 활성탄 여과조로 이송하고 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 상기 폐수저장조로 회수하여 재차 오존 처리하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본 발명에 관한 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치에 대하여 도1에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치(S)는, 염색폐수가 저장되는 폐수저장조(1), 상기 폐수저장조의 수량을 감지하는 수위센서에 의해 작동되는 폐수공급펌프(2), 상기 폐수공급펌프에 오존을 공급하는 오존발생기(3), 상기 폐수공급펌프에서 혼입된 오존과 폐수를 일정시간 체류시키고 기액 접촉을 하는 오존접촉조(4), 상기 오존접촉조에서 이송된 오존과 폐수를 반응시키는 오존반응조(5), 상기 오존반응조에서 오존 처리된 폐수 내의 부유물질을 여과하는 활성탄 여과조(6)로 구성되어 있다.
상기 폐수저장조(1)는 디지털 날염(DTP)이 끝난 날염물의 수세공정에서 발생되는 폐수를 일시 저장하는 것으로, 상기 폐수저장조에는 내부의 수량을 감지하는 수위센서(미도시)가 구비되어 있다.
상기 폐수공급펌프(2)는 상기 폐수저장조(1)에 이송관(14)으로 연결되고 상기 수위센서에 의해 작동되어 폐수를 펌핑하게 되며, 상기 오존발생기(3)는 상기 이송관(14)에 연결되어 상기 폐수공급펌프(2)에 오존을 공급한다.
즉, 상기 폐수저장조(1)로부터 펌핑된 폐수와 상기 오존발생기(3)에서 발생된 오존이 상기 폐수공급펌프(2) 전단에서 혼입된다.
여기에서, 상기 폐수공급펌프(2) 전단부의 이송관(14) 상에는 오존과 접촉하기 전의 폐수에 함유된 유기물질이나 색소 등에 의한 혼탁도를 측정하는 감지수단(8a)이 설치되어 있다.
이러한 감지수단(8a)은 빛의 투과에 따른 전류량에 의해 폐수의 혼탁도를 측정하도록 발광다이오드와 수광다이오드를 조합시킨 포토커플러(Photo coupler)와 같은 공지의 광전식센서(9a)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 광전식센서 외에도 동일한 기능을 하는 것이라면 변경하여 사용할 수 있다.
상기 오존접촉조(4)는 상기 폐수공급펌프(2)로부터 이송관(15)을 통해 공급받은 오존과 폐수를 일정시간 체류시켜 기액 접촉율을 높임에 따라 폐수를 오존 처리하기에 필요한 반응시간을 갖도록 하는 것이다.
상기 오존반응조(5)는 상기 오존접촉조(4)로부터 이송관(16)을 통해 공급받은 오존과 폐수를 반응시키는 것으로, 상기 오존반응조(5)의 하부로부터 오존과 폐수가 유입되어 상부로 이동하면서 산화반응하게 된다.
이때, 상기 오존반응조(5)는 내부에 지그재그형으로 배열된 다공판(perforated plate)이 설치되어 있어 상기 오존반응조 내의 오존과 폐수가 상기 다공판(11)의 미세한 통공을 통과하여 상부로 상승하면서 더욱 균질하게 혼합됨과 동시에 체류시간이 증대되어 오랫동안 반응할 수 있게 된다.
상기 오존반응조(5)의 상부에는 오존 처리된 폐수의 혼탁도를 측정하도록 감지수단(8b)이 설치되어 있다.
이에 따라, 상기 감지수단(8a,8b)에 의해 각각 감지되는 혼탁도의 차이를 산출한 후 그 차이가 기설정된 수치 이상인지 여부를 판단하여 상기 설정 수치 이상이면 폐수가 정화된 것으로 판단하여 폐수를 후술하는 활성탄 여과조(6)로 이송하고, 상기 설정 수치 미만이면 상기 폐수저장조(1)로 회수하여 재오존 처리하도록 한다.
본 발명에서는 상기 설정 수치를 70~80%로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 감지수단(8a)에서 감지된 혼탁도에 비해 상기 감지수단(8b)에서 감지된 혼탁도가 70~80% 이상 감소한 경우에는 상기 활성탄 여과조(6)로 이송하도록 하는 것이다.
이러한 감지수단(8b)은 상기한 바와 같은 광전식센서(9b) 및 상기 광전식센서에 의해 작동되는 자동밸브(10a,10b)로 이루어지며, 상기 광전식센서 외에 동일한 기능을 하는 것이라면 변경하여 사용할 수 있다.
상기 활성탄 여과조(6)는 상기 오존반응조(5)에서 오존 처리 후 기액 분리된 폐수를 배출관(18)을 통해 공급받아 폐수 중에 포함된 부유물질(Suspended Solids : SS성분)을 활성탄소섬유(ACF) 필터 및 마이크로 필터로 여과한다.
상기 활성탄 여과조(6)에는 이송관(19)에 의해 처리수 저장조(7)가 연결되어 여과된 폐수가 상기 처리수 저장조를 거쳐 하수로 방류하도록 되어 있다.
아울러, 상기 오존반응조(5)의 최상단에는 배기팬(12)이 설치되어 상기 오존반응조(5)에서 폐수와 미반응되어 기액 분리된 배오존(오존배출)을 외부로 배출하고, 상기 배기팬(12)에는 오존파괴기(13)가 연결되어 상기 배기팬에서 배출된 폐오존을 정화한다.
상기 오존파괴기(13)에는 이산화망간(MnO2)이 충전되어 있어 이를 촉매로 오존을 2개의 산소분자로 분해 후 외부로 배출하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치에 의하여 폐수를 처리하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
디지털 날염(DTP)이 완료된 날염물을 수세하는 과정에서 발생되는 염색폐수가 폐수저장조(1)에 저장된다.
상기 폐수저장조(1)의 수량은 수위센서에 의해 감지되고 일정 수위에 이르렀을 때 상기 수위센서가 보낸 신호에 의해 폐수공급펌프(2)가 작동함에 따라 상기 폐수저장조(1) 내의 폐수가 이송관(14)을 통해 오존접촉조(4)로 공급된다.
이때, 상기 이송관(14)에 설치된 광전식센서(8a)가 오존과 미접촉 상태인 폐수의 혼탁도를 감지하는데, 폐수가 상기 광전식센서를 통과 시 발광다이오드에서 수광다이오드로 보낸 빛의 투과에 따른 전류량을 측정하게 된다.
이어서, 오존발생기(3)에서 발생된 오존이 상기 이송관(14)을 통해 상기 폐수공급펌프(2)의 인입부에서 폐수와 균일하게 혼입되고, 다시 이송관(15)을 통해 오존접촉조(4)로 공급된다.
상기 오존접촉조(4)로 이송된 오존과 폐수는 기액 접촉을 이루면서 일정 시간 체류한 후 이송관(16)을 통해 오존반응조(5)로 이송된다.
상기 오존반응조(5)로 이송된 오존과 폐수는 오존반응조 내의 하부로 유입되어 상부로 이동하는 과정에서 지그재그형으로 교차된 다공판(반응막 : 11)을 통과하게 되고 이에 따라 좀더 균질되게 접촉하면서 반응하게 된다.
상기 오존반응조(5)를 통과한 폐수는 오존반응조의 상단에서 미반응된 오존과 폐수로 기액 분리되고, 이중 오존은 배기팬(12)을 통해 배출되어 오존파괴기(13)로 이송된 후 이산화망간을 촉매로 하여 산소분자로 분해 후 외부로 배출된다.
이에 대한 반응식은 다음과 같다.
다음으로, 상기 오존반응조(5)에서 오존 처리되어 기액 분리된 폐수는 상기 오존반응조 상부에 설치된 광전식센서(9b)에 이르고, 상기 광전식센서에 의해 폐수의 혼탁도를 측정하는데, 상기 광전식센서(9a,9b)에 의해 감지되는 혼탁도의 차이를 산출하여 그 차이가 기설정된 수치 이상인지 여부를 판단한 후 상기 수치 이상이면 자동밸브(10b)가 작동되어 배출관(18)을 통해 활성탄 여과조(6)로 이송되어 활성탄소섬유 필터 및 마이크로 필터로 부유물질을 여과한다.
이때, 상기 활성탄 여과조(6)에서 여과된 폐수는 청정지역 배출수 허용기준(CODMn 50mg/L, BOD5 40mg/L, 색도 200도) 이하로서, 이를 이송관(19)을 통해 처리수 저장조(7)에 저장된 후 하수로 방류하게 된다.
아울러, 폐수의 혼탁도가 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 자동밸브(10a)가 작동하여 회수관(17)을 통해 상기 폐수저장조(1)로 회수되어 재차 오존산화 처리과정을 거치게 된다.
또한, 본 발명에 따른 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리방법은, 디지털 날염 시 수세공정에서 발생된 염색폐수를 처리하는 과정에 있어서, 폐수저장조에 저장된 폐수를 폐수공급펌프로 펌핑하고 오존발생기에서 발생된 오존과 혼입하는 단계; 상기 폐수공급펌프에서 혼입된 폐수와 오존을 오존접촉조에서 일정 시간 체류하여 기액 접촉 후 오존반응조로 이송하여 반응시키는 단계; 상기 오존반응조에서 오존 처리 후 기액 분리된 폐수를 활성탄 여과조로 이송하여 부유물질을 여과하는 단계; 상기 폐수공급펌프 전단에서 오존 처리 전의 폐수와 상기 오존반응조 후단에서 오존 처리 후의 폐수의 혼탁도를 각각 감지하여 그 차이가 70~80% 이상 감소된 경우에는 상기 활성탄 여과조로 이송하고 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 상기 폐수저장조로 회수하여 재차 오존 처리하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본 발명에 관한 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치에 대하여 도1에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치(S)는, 염색폐수가 저장되는 폐수저장조(1), 상기 폐수저장조의 수량을 감지하는 수위센서에 의해 작동되는 폐수공급펌프(2), 상기 폐수공급펌프에 오존을 공급하는 오존발생기(3), 상기 폐수공급펌프에서 혼입된 오존과 폐수를 일정시간 체류시키고 기액 접촉을 하는 오존접촉조(4), 상기 오존접촉조에서 이송된 오존과 폐수를 반응시키는 오존반응조(5), 상기 오존반응조에서 오존 처리된 폐수 내의 부유물질을 여과하는 활성탄 여과조(6)로 구성되어 있다.
상기 폐수저장조(1)는 디지털 날염(DTP)이 끝난 날염물의 수세공정에서 발생되는 폐수를 일시 저장하는 것으로, 상기 폐수저장조에는 내부의 수량을 감지하는 수위센서(미도시)가 구비되어 있다.
상기 폐수공급펌프(2)는 상기 폐수저장조(1)에 이송관(14)으로 연결되고 상기 수위센서에 의해 작동되어 폐수를 펌핑하게 되며, 상기 오존발생기(3)는 상기 이송관(14)에 연결되어 상기 폐수공급펌프(2)에 오존을 공급한다.
즉, 상기 폐수저장조(1)로부터 펌핑된 폐수와 상기 오존발생기(3)에서 발생된 오존이 상기 폐수공급펌프(2) 전단에서 혼입된다.
여기에서, 상기 폐수공급펌프(2) 전단부의 이송관(14) 상에는 오존과 접촉하기 전의 폐수에 함유된 유기물질이나 색소 등에 의한 혼탁도를 측정하는 감지수단(8a)이 설치되어 있다.
이러한 감지수단(8a)은 빛의 투과에 따른 전류량에 의해 폐수의 혼탁도를 측정하도록 발광다이오드와 수광다이오드를 조합시킨 포토커플러(Photo coupler)와 같은 공지의 광전식센서(9a)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 광전식센서 외에도 동일한 기능을 하는 것이라면 변경하여 사용할 수 있다.
상기 오존접촉조(4)는 상기 폐수공급펌프(2)로부터 이송관(15)을 통해 공급받은 오존과 폐수를 일정시간 체류시켜 기액 접촉율을 높임에 따라 폐수를 오존 처리하기에 필요한 반응시간을 갖도록 하는 것이다.
상기 오존반응조(5)는 상기 오존접촉조(4)로부터 이송관(16)을 통해 공급받은 오존과 폐수를 반응시키는 것으로, 상기 오존반응조(5)의 하부로부터 오존과 폐수가 유입되어 상부로 이동하면서 산화반응하게 된다.
이때, 상기 오존반응조(5)는 내부에 지그재그형으로 배열된 다공판(perforated plate)이 설치되어 있어 상기 오존반응조 내의 오존과 폐수가 상기 다공판(11)의 미세한 통공을 통과하여 상부로 상승하면서 더욱 균질하게 혼합됨과 동시에 체류시간이 증대되어 오랫동안 반응할 수 있게 된다.
상기 오존반응조(5)의 상부에는 오존 처리된 폐수의 혼탁도를 측정하도록 감지수단(8b)이 설치되어 있다.
이에 따라, 상기 감지수단(8a,8b)에 의해 각각 감지되는 혼탁도의 차이를 산출한 후 그 차이가 기설정된 수치 이상인지 여부를 판단하여 상기 설정 수치 이상이면 폐수가 정화된 것으로 판단하여 폐수를 후술하는 활성탄 여과조(6)로 이송하고, 상기 설정 수치 미만이면 상기 폐수저장조(1)로 회수하여 재오존 처리하도록 한다.
본 발명에서는 상기 설정 수치를 70~80%로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 감지수단(8a)에서 감지된 혼탁도에 비해 상기 감지수단(8b)에서 감지된 혼탁도가 70~80% 이상 감소한 경우에는 상기 활성탄 여과조(6)로 이송하도록 하는 것이다.
이러한 감지수단(8b)은 상기한 바와 같은 광전식센서(9b) 및 상기 광전식센서에 의해 작동되는 자동밸브(10a,10b)로 이루어지며, 상기 광전식센서 외에 동일한 기능을 하는 것이라면 변경하여 사용할 수 있다.
상기 활성탄 여과조(6)는 상기 오존반응조(5)에서 오존 처리 후 기액 분리된 폐수를 배출관(18)을 통해 공급받아 폐수 중에 포함된 부유물질(Suspended Solids : SS성분)을 활성탄소섬유(ACF) 필터 및 마이크로 필터로 여과한다.
상기 활성탄 여과조(6)에는 이송관(19)에 의해 처리수 저장조(7)가 연결되어 여과된 폐수가 상기 처리수 저장조를 거쳐 하수로 방류하도록 되어 있다.
아울러, 상기 오존반응조(5)의 최상단에는 배기팬(12)이 설치되어 상기 오존반응조(5)에서 폐수와 미반응되어 기액 분리된 배오존(오존배출)을 외부로 배출하고, 상기 배기팬(12)에는 오존파괴기(13)가 연결되어 상기 배기팬에서 배출된 폐오존을 정화한다.
상기 오존파괴기(13)에는 이산화망간(MnO2)이 충전되어 있어 이를 촉매로 오존을 2개의 산소분자로 분해 후 외부로 배출하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치에 의하여 폐수를 처리하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
디지털 날염(DTP)이 완료된 날염물을 수세하는 과정에서 발생되는 염색폐수가 폐수저장조(1)에 저장된다.
상기 폐수저장조(1)의 수량은 수위센서에 의해 감지되고 일정 수위에 이르렀을 때 상기 수위센서가 보낸 신호에 의해 폐수공급펌프(2)가 작동함에 따라 상기 폐수저장조(1) 내의 폐수가 이송관(14)을 통해 오존접촉조(4)로 공급된다.
이때, 상기 이송관(14)에 설치된 광전식센서(8a)가 오존과 미접촉 상태인 폐수의 혼탁도를 감지하는데, 폐수가 상기 광전식센서를 통과 시 발광다이오드에서 수광다이오드로 보낸 빛의 투과에 따른 전류량을 측정하게 된다.
이어서, 오존발생기(3)에서 발생된 오존이 상기 이송관(14)을 통해 상기 폐수공급펌프(2)의 인입부에서 폐수와 균일하게 혼입되고, 다시 이송관(15)을 통해 오존접촉조(4)로 공급된다.
상기 오존접촉조(4)로 이송된 오존과 폐수는 기액 접촉을 이루면서 일정 시간 체류한 후 이송관(16)을 통해 오존반응조(5)로 이송된다.
상기 오존반응조(5)로 이송된 오존과 폐수는 오존반응조 내의 하부로 유입되어 상부로 이동하는 과정에서 지그재그형으로 교차된 다공판(반응막 : 11)을 통과하게 되고 이에 따라 좀더 균질되게 접촉하면서 반응하게 된다.
상기 오존반응조(5)를 통과한 폐수는 오존반응조의 상단에서 미반응된 오존과 폐수로 기액 분리되고, 이중 오존은 배기팬(12)을 통해 배출되어 오존파괴기(13)로 이송된 후 이산화망간을 촉매로 하여 산소분자로 분해 후 외부로 배출된다.
이에 대한 반응식은 다음과 같다.
다음으로, 상기 오존반응조(5)에서 오존 처리되어 기액 분리된 폐수는 상기 오존반응조 상부에 설치된 광전식센서(9b)에 이르고, 상기 광전식센서에 의해 폐수의 혼탁도를 측정하는데, 상기 광전식센서(9a,9b)에 의해 감지되는 혼탁도의 차이를 산출하여 그 차이가 기설정된 수치 이상인지 여부를 판단한 후 상기 수치 이상이면 자동밸브(10b)가 작동되어 배출관(18)을 통해 활성탄 여과조(6)로 이송되어 활성탄소섬유 필터 및 마이크로 필터로 부유물질을 여과한다.
이때, 상기 활성탄 여과조(6)에서 여과된 폐수는 청정지역 배출수 허용기준(CODMn 50mg/L, BOD5 40mg/L, 색도 200도) 이하로서, 이를 이송관(19)을 통해 처리수 저장조(7)에 저장된 후 하수로 방류하게 된다.
아울러, 폐수의 혼탁도가 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 자동밸브(10a)가 작동하여 회수관(17)을 통해 상기 폐수저장조(1)로 회수되어 재차 오존산화 처리과정을 거치게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치 및 그 방법에 따르면, 날염공정상 부유물질(SS성분)이 적은 디지털 날염방식에 매우 적합한 것으로서, 디지털 날염(DTP)에 의해 발생되는 염색폐수를 오존에 의해 산화처리 후 활성탄으로 잔류물을 제거하되, 폐수와 오존을 오존접촉조에서 기액 접촉하여 접촉율을 높인 후 오존반응조로 공급하여 반응시간을 증대함과 동시에 오존 접촉 전후의 폐수의 혼탁도를 측정하여 혼탁도의 감소정도가 일정 수치 미만이면 재차 오존 처리를 하도록 함으로써 폐수의 색도를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 소형의 경량 설비로 자동운전이 가능하고 용이하며 일반사무실에서도 간편하게 사용할 수 있다.
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- 디지털 날염 시 수세공정에서 발생된 폐수가 저장되는 폐수저장조(1);상기 폐수저장조에 이송관(14)으로 연결되고 상기 폐수저장조의 수량을 감지하는 수위센서에 의해 작동되는 폐수공급펌프(2);상기 폐수공급펌프에 연결되어 오존을 공급하는 오존발생기(3);상기 폐수공급펌프에서 혼입된 오존과 폐수를 이송관(15)을 통해 공급받아 일정시간 체류시키고 기액 접촉을 하는 오존접촉조(4);상기 오존접촉조로부터 이송관(16)을 통해 이송된 오존과 폐수가 균질되게 혼합 및 반응하도록 내부에 지그재그형으로 형성된 다공판(11)이 설치된 오존반응조(5);상기 오존반응조의 최상단에 연결되어 상기 오존반응조에서 기액 분리된 오존을 외부로 배출하는 배기팬(12)과 상기 배기팬에 연결되어 배출된 오존을 정화하는 오존파괴기(13);상기 오존반응조에서 오존 처리된 폐수를 공급받아 부유물질을 여과하고 이송관(19)을 통해 처리수 저장조(7)로 이송시키는 활성탄 여과조(6); 및상기 폐수공급펌프 전단부의 이송관(14) 및 오존반응조 상부에 각각 설치되고 오존 접촉 전후의 폐수의 혼탁도를 각각 감지하여 그 차이가 70~80% 이상 감소된 경우에는 상기 활성탄 여과조로 이송하고 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 상기 폐수저장조로 회수하는 감지수단(8a,8b)으로 구성된 것을 특징으로 하는 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리장치.
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- 디지털 날염 시 수세공정에서 발생된 염색폐수를 처리하는 과정에 있어서,폐수저장조에 저장된 폐수를 폐수공급펌프로 펌핑하고 오존발생기에서 발생된 오존과 혼입하는 단계;상기 폐수공급펌프에서 혼입된 폐수와 오존을 오존접촉조에서 일정 시간 체류하여 기액 접촉 후 오존반응조로 이송하여 반응시키는 단계;상기 오존반응조에서 오존 처리 후 기액 분리된 폐수를 활성탄 여과조로 이송하여 부유물질을 여과하는 단계; 및상기 폐수공급펌프 전단에서 오존 처리 전의 폐수와 상기 오존반응조 후단에서 오존 처리 후의 폐수의 혼탁도를 각각 감지하여 그 차이가 70~80% 이상 감소된 경우에는 상기 활성탄 여과조로 이송하고 상기 수치 미만으로 감소된 경우에는 상기 폐수저장조로 회수하여 재차 오존 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존산화를 이용한 디지털 날염 폐수처리방법.
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