KR100830216B1 - Purification device for lake - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호수 정화 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a lake purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 전원 110: 산소발생기100: power supply 110: oxygen generator
120: 유입부 130: 여재층120: inlet 130: filter layer
140: 조절밸브 150: 원수이송펌프140: control valve 150: feed water pump
160: 광촉매 폭기장치 170: 산소용해기160: photocatalytic aerator 170: oxygen dissolving unit
180: 배출부180: discharge part
본 발명은 호수 정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호수의 부영양화를 억제하기 위해 산소 공급 및 광촉매 폭기를 통하여 연속적으로 수처리할 수 있고, 환경문제를 발생하는 패각을 여재로 활용하여 인 및 질소를 흡착할 수 있는 호수 정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lake purification apparatus, and more particularly, in order to suppress the eutrophication of the lake, it is possible to continuously treat the water through oxygen supply and photocatalytic aeration, and utilize phosphorus and nitrogen by using shells that generate environmental problems as media. It is related with the lake purification apparatus which can adsorb | suck.
호수는 갈수시 및 홍수시에 대비한 재해방지의 역할을 하거나, 인접수계에 대한 오염 물질의 유출을 사전에 방지하는 역할을 한다.The lake serves as a disaster protection in case of watering and flooding or prevents the release of pollutants into adjacent water systems.
또, 호수는 주변경관 조성의 일부분을 담당하는 조경요소로써의 역할을 한다.The lake also serves as a landscape element that is part of the surrounding landscape.
이러한, 호수에 초기 강우시 농약, 비료 등의 침출수 유입 및 낙엽부패물, 비점오염물질 유입과, 오수처리수 등의 유입으로 인한 수질악화가 유발될 수 있고, 4월부터 10월까지의 따뜻한 기간에는 태양에너지에 의한 부영양화로 인하여, 녹조현상이 발생하고 이에 따른 악취 및 해충이 발생하게 되며, 상기 조경요소로써의 기능도 상실하게 된다.In the early rainfall, leachates such as pesticides and fertilizers, decayed debris, nonpoint pollutants, and deterioration of water due to inflow of sewage treatment water can be caused. In the warm period from April to October, Due to eutrophication by solar energy, algae phenomena occur, odors and pests are generated, and the function as a landscape element is also lost.
그러나, 이러한 문제발생에도 불구하고 호수의 물을 정화하고 수질을 양호하게 유지할 수 있는 처리시설이 개발되지 못하고 있는 실정이다.However, despite such problems, treatment facilities for purifying the water of the lake and maintaining the water quality are not developed.
그리고, 종래의 응집침전법의 경우, 시설에 소요되는 면적이 상당히 커서 호수 수준의 물을 정화하기 위하여 설치하기에는 부적합하다.In the case of the conventional flocculation sedimentation method, the area required for the facility is so large that it is not suitable for installation to purify the water at the lake level.
또한, 기존의 응집침전법은 호수 내에 용존된 인 또는 질소의 제거가 불량하여, 수초를 이용하여 제거하고 있으나, 이러한 종래기술에 의해 제겨될 수 있는 인 및 질소의 양은 미미하여 이에 대한 대안이 요구된다.In addition, the existing flocculation sedimentation method is poor in the removal of phosphorus or nitrogen dissolved in the lake, it is removed by using a few plants, but the amount of phosphorus and nitrogen that can be eliminated by the prior art is so small that an alternative is required. .
상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 호수의 부영양화를 억제하기 위해 산소 공급 및 광촉매 폭기를 통하여 연속적으로 수처리할 수 있고, 환경문제를 발생하는 패각을 여재로 활용하여 인 및 질소를 흡착할 수 있는 호수 정화 장치를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems, to suppress the eutrophication of the lake can be continuously treated with water through the oxygen supply and photocatalytic aeration, by using phosphorus and nitrogen as a filter to produce an environmental problem It is to provide a lake purification apparatus capable of absorbing.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 호수의 원수를 여과하여 유입하는 여재층을 가지는 유입부; 상기 원수에 고순도의 산소를 발생시켜 공급하는 산소발생기; 상기 산소가 공급된 원수에 압력을 부여하는 원수이송펌프; 상기 원수이송펌프로부터 배출된 원수를 자외선 및 광촉매로 정화시키는 광촉매 폭기장치; 상기 광촉매 폭기장치에 의해 정화된 원수와 함께 공급되는 산소를 상기 원수에 용해시켜 용존산소량을 증대시키는 산소용해기; 및 상기 산소용해기를 통과한 원수를 여과하여 다시 호수로 재유입시키는 여재층을 가지는 배출부를 포함하는 호수 정화 장치이다.The present invention for achieving the above object, the inlet having a filter layer for filtering the raw water in the lake; An oxygen generator for generating and supplying high purity oxygen to the raw water; A raw water feed pump for applying pressure to the raw water supplied with oxygen; A photocatalyst aeration device for purifying the raw water discharged from the raw water transfer pump with ultraviolet light and a photocatalyst; An oxygen dissolving agent for dissolving oxygen supplied with the raw water purified by the photocatalytic aeration device in the raw water to increase the amount of dissolved oxygen; And a discharge unit having a filter layer for filtering the raw water that has passed through the oxygen dissolving unit and re-introducing the raw water back into the lake.
상기 산소용해기는 플렉시블한 튜브를 원통형상으로 감아서 이루어지는 것을 특징으로 한다.The oxygen dissolver is characterized in that formed by winding a flexible tube in a cylindrical shape.
또, 상기 여재층의 여재는 패각, 황토, 및 제올라이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the media of the media layer is characterized in that it comprises a shell, ocher, and zeolite.
또, 상기 여재층의 여재는 패각, 황토, 및 제올라이트를 소결하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The media of the media layer is characterized by sintering shells, ocher, and zeolites.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.
초기 강우시 농약, 비료 등의 침출수 등의 유입으로 인하여 호수의 수중의 오염도는 증가하게 된다. During the initial rainfall, the contamination of the lake water is increased due to the inflow of leachate such as pesticides and fertilizers.
이에 본 발명은 호소의 부영양화를 억제하고 맑은 수질을 유지하기 위하여 패각을 이용하여 질소와 인을 제거하였다.Therefore, the present invention removed nitrogen and phosphorus by using a shell to suppress eutrophication of the appeal and to maintain a clear water quality.
본 발명은 기존에 자사에서 개발한 TiO2 광촉매 포기장치를 이용한 호소정화 장치로써 질소와 인 제거효율을 높이기 위하여 패각+황토+제올라이트(패각+황토)를 세라믹화하여 혼합한 여재를 개발하여 원수유입구와 최종방류구에 세라믹화한 여재를 주입하여 질소와 인 제거효율을 극대화 시켰다. The present invention is an appeal purifying device using the TiO 2 photocatalytic aeration device developed by the company, and developed a filter medium in which shell shell + ocher + zeolite (shell shell + ocher) were mixed to improve nitrogen and phosphorus removal efficiency. Ceramic and filter media were injected into the final outlet to maximize nitrogen and phosphorus removal efficiency.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호수 정화 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a lake purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 호수 정화 장치는 크게, 유입부(120), 원수이송펌프(150), 산소발생기(110), 광촉매 폭기장치(160), 산소용해기(170), 배출부(180)를 포함하여 이루어진다.Lake purification apparatus according to an embodiment of the present invention is largely, the
상기 유입부(120)는 호수의 원수를 받아들이는 부분으로, 여재층(130)을 포 함하고 있다.The
상기 여재층(130)에 내장된 여재는 제올라이트, 패각, 및 황토를 분말화하여 이를 소결하여 성형하는 것에 의해 제조된다. 이 때, 상기 여재의 크기는 일정한 입도를 가지게 하거나, 여러 종류의 입도를 가지게 할 수 있다.The media embedded in the
상기 여재층(130)에 의해 여과된 원수에 산소발생기(110)에 의해 발생된 산소가 혼합된다.Oxygen generated by the
그리고, 상기 산소가 혼합된 원수는 원수이송펌프(150)에 의해 다음단계로 이송되게 된다.Then, the raw water mixed with oxygen is transferred to the next step by the raw
본 발명에서는 유입부(120)에 여재층(130)을 사용하기 때문에 상기 원수이송펌프(150) 전에 협잡물을 제거하기 위한 필터의 설치가 반드시 요구되지 않는다. In the present invention, since the
상기 원수이송펌프(150)의 전방 또는 후방에는 공급되는 원수량을 조절하기 위한 조절밸브(140)가 설치된다.A
그리고, 산소발생기(110)는 원수에 용존산소 농도를 높이기 위한 장치이다.And, the
일반적으로 호소나 연못에 수중 용존산소가 부족할 시에는 호소나 연못이 혐기성화 되어 연못 바닥에서의 인의 방출이 촉진화 되어 녹조 발생을 촉진하게 되므로, 원수에의 산소의 공급은 중요하다.In general, when there is a lack of dissolved oxygen in lakes or ponds, the supply of oxygen to the raw water is important because the lakes or ponds are anaerobic and the release of phosphorus from the bottom of the pond is accelerated to promote the formation of algae.
대기에 있는 공기 중 산소를 고농도로 만들어서 일반적인 포기 장치보다 작은 면적과 시설로 더 높은 효율을 얻을 수 있다.Higher concentrations of oxygen in the atmosphere can be achieved with smaller footprints and facilities than conventional aeration systems.
상기 산소발생기(110)로는 공지의 멤브레인을 이용한 산소발생기를 이용할 수 있다.As the
상기 산소발생기(300)로부터 산소를 배출하는 관은 상기 유입부(120)로부터 연결된 관과 만나서 혼합되어 상기 원수이송펌프(150)로 공급된다.A pipe for discharging oxygen from the oxygen generator 300 is mixed with the pipe connected from the
상기 광촉매 폭기장치(160)에는 이산화티타늄(TiO2) 촉매가 외벽에 코팅되고 그 내부에 UV램프가 설치된 투명관이 다수 설치된다.The
상기 투명관에 의한 원수 내의 오염물질의 제거과정을 상술하면 다음과 같다.The process of removing contaminants in raw water by the transparent tube is as follows.
자외선의 광에너지를 이산화티타늄에 조사하여 이산화티타늄 표면에 OH 라디컬(radical)을 생성시켜 유기물질을 제거할 수 있게 되는데, 이는 반도체인 이산화티타늄 표면에 빛에너지의 조사가 이루어지게 되면 이산화티타늄 밸런스 밴드(valance band)에는 전자가 유도 밴드(conduction band)로 전이되고, 상기 밸런스 밴드에는 전자가 비어있는 양공(positive hole)을 남기게 된다. By irradiating titanium dioxide with light energy of ultraviolet rays, OH radicals are generated on the surface of titanium dioxide to remove organic substances. When the energy is irradiated on the surface of titanium dioxide, a semiconductor, the balance of titanium dioxide In the band, the electrons are transferred to the induction band, and in the balance band, the electrons are left with a positive hole.
이때 전자가 전이되는데 필요한 광에너지는 밴드갭(band gab)에 해당하는 약 3.2eV 정도의 에너지가 필요하며, 이 에너지를 발생시키기 위하여 상기 UV램프(미도시)는 254nm 이하의 자외선을 조사할 수 있는 것을 사용한다.In this case, the light energy required for electron transfer is about 3.2 eV corresponding to a band gap, and the UV lamp (not shown) can irradiate ultraviolet rays of 254 nm or less to generate this energy. Use what you have.
이렇게 생긴 e-CB(유도 밴드에 전이된 전자), h-VB(밸런스 밴드에 남은 양공)은 이산화티타늄 표면에서 확산, 이동되게 되는데, 이렇게 확산된 h-VB는 물속의 수산화 이온과 반응해서 OH 라디칼을 생성하고 또 물분자와 반응해서 OH 라디칼과 수소이온(H+)을 생성시키기도 하며 직접 VOC물질과 반응하여 VOC물질을 산화하기도 한다. The e-CB (electrons transferred to the induction band) and h-VB (holes remaining in the balance band) are diffused and moved on the surface of the titanium dioxide. The diffused h-VB reacts with hydroxide ions in water to give OH It generates radicals and reacts with water molecules to generate OH radicals and hydrogen ions (H + ), and directly reacts with VOCs to oxidize VOCs.
e-CB은 수중 산소와 반응해서 초산화 라디칼(superoxide radical)(O·)을 만들고, 다시 초산화 라디칼은 물분자와 반응해서 두개의 OH 라디칼과 두개의 수산화이온(OH-), 그리고 산소 한 분자(O2)를 만들거나 H+와 반응하여 HO2O2를 만들고 결국은 H2O2를 생성해 이 H2O2가 몇 가지 반응경로를 거쳐 OH 라디컬이 유기물질 산화에 관계하게 된다. e-CB reacts with oxygen in water to form superoxide radicals (O ·), which in turn react with water molecules to produce two OH radicals, two hydroxide ions (OH − ), and one oxygen The molecules make (O 2 ) or react with H + to form HO 2 O 2, which in turn generates H 2 O 2, which then passes through several reaction pathways, where OH radicals are involved in the oxidation of organic matter.
결국 이러한 몇 단계의 과정을 거쳐서 생성된 OH 라디컬이 유기물질과 반응해서 VOC 물질을 제거하게 된다.As a result, the OH radicals generated through these several steps react with the organic material to remove the VOC material.
따라서, 상기 광촉매 폭기장치(160)의 저부로 원수가 유입관을 통해 공급하면, 상기 투명관에서 발생하는 자외선의 광에너지 및 이산화티타늄 촉매에 의해 원수내의 오염물질이 제거된다.Therefore, when the raw water is supplied to the bottom of the
전원(100)은 상기 원수이송펌프(150), 상기 산소발생기(110), 및 상기 UV램프에 전력을 공급한다. The
상기 산소용해기(170)는 상기 산소발생기(110)에서 발생된 고농도 산소를 원수에 용해 시키기 위한 장치로써, 상기 원수와 상기 산소의 접촉면적 및 접촉시간을 늘이면서, 그 내부에서 난류를 일으켜 용존산소량을 증대시키게 된다.The
따라서, 상기 산소용해기(170)를 구현하기 위해, 플렉시블한 튜브를 원통형태로 감아서 제조할 수 있다.Therefore, in order to implement the
또는, 상기 산소용해기(170)는 경사판을 이용한 통로를 지그재그의 형태로 길게 형성하여 산소와 원수의 접촉시간 및 접촉면적을 늘이면서, 장치 전체의 크기 는 줄일 수 있는 산소용해기를 사용하는 것도 가능하다.Alternatively, the oxygen dissolver 170 may form a passage using an inclined plate in the form of a zigzag to increase the contact time and the contact area of oxygen and raw water, and may use an oxygen dissolver that can reduce the size of the entire apparatus. Do.
상기 산소용해기를 지난 원수는 배출부(180)를 통해 다시 호수로 재유입된다.The raw water passing through the oxygen dissolver is reintroduced back into the lake through the
상기 배출부(180)는 상기 유입부(120)와 마찬가지로 패각, 황토, 제올라이트를 포함하는 여재를 내장하고 있다. 따라서, 원수 속에 포함된 인 및 질소를 제거하는 것이 가능하다.Like the
이하, 본 발명의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
본 발명의 호수정화장치를 살펴보면 원수유입(산소공급)-> 광촉매장치->산소용해기->처리수의 방류의 장치로 구성되어있다.Looking at the lake purification apparatus of the present invention is composed of raw water inflow (oxygen supply)-> photocatalyst device-> oxygen dissolver-> discharge of treated water.
최초 연못으로부터 유입수가 세라믹화한 여재층을 통과하게 되는데 이때 세라믹화 된 상기 유입부(120)의 여재에 의해 1차적으로 PO4-P(인산염인)와 N(질소)의 제거가 이루어진다. SS(부유물질) 또한 상기 여재의 공극에 의하여 제거가 이루어진다.The inflow water from the first pond passes through the ceramicized filter bed, and the removal of PO4-P (phosphate) and N (nitrogen) is primarily performed by the filter medium of the
1차적으로 불순물 등이 제거된 원수에 90%이상의 고순도의 산소를 주입한 후에 광촉매 폭기장치(160)로 우수를 유입시킨다. After injecting oxygen of high purity of 90% or more into raw water from which impurities and the like are first removed, rainwater is introduced into the
유입된 우수는 광촉매 장치의 자외선의 광 에너지와 TiO2촉매를 이용하여 오염물질을 제거시킨 후 상기 산소용해기(170)로 유입된다.The introduced rainwater is introduced into the
상기 산소용해기(170)로 유입된 우수는 호수에 있는 미생물에 산소를 공급해 줌으로써 미생물의 활동이 활발히 진행되어 호수의 자정작용이 활발히 일어나게 된다. Rainwater introduced into the
우수는 2차적으로 최종방류구에 설치된 상기 배출부(180)의 여재를 거쳐 PO4-P(인산염인)와 N(질소)이 제거된 후 최종 방류수로 배출된다. Rainwater is discharged to the final effluent after the removal of PO 4 -P (phosphate) and N (nitrogen) through the media of the
따라서, 본 발명은 원수유입부에 소결(세라믹화)한 여재층을 설치하여 1차적으로 인(PO4-P)과 질소를 제거하고 2차적으로 최종방류구에 여재를 주입하여 질소와 인산염인(PO4-P)의 제거효율을 극대화 시켰다.Therefore, in the present invention, by installing a sintered (ceramic) media layer on the raw water inlet, phosphorus (PO 4 -P) and nitrogen are firstly removed, and the media is injected into the final outlet to form nitrogen and phosphate phosphorus ( PO 4 -P) to maximize the removal efficiency.
또한, 본 발명에 사용된 여재는 간단한 청소 과정을 거치므로써 반 영구적으로 사용이 가능하기 때문에 경제적인 이점도 발생할 수 있겠다.In addition, the media used in the present invention may be economically advantageous because it can be used semi-permanently by a simple cleaning process.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, it has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.
본 발명을 통하여 초기 강우시 농약, 비료 등의 침출수 유입 및 낙엽부패물, 비점오염물질 유입 등과, 오수처리수 등의 유입으로 인한 수질악화를 방지하고, 부영양화로 인한 녹조현상이 발생할 수 있다.The present invention prevents water deterioration due to inflow of leachate and deciduous debris, nonpoint pollutants, etc., and inflow of sewage treatment water during the initial rainfall, and may cause green algae due to eutrophication.
따라서, 악취 및 해충의 발생도 억제될 수 있어서, 상기 조경요소로써의 기능을 충실히 수행할 수 있다.Therefore, the occurrence of odor and pests can also be suppressed, so that the function as the landscaping element can be faithfully performed.
또, 설치공간이 적어서, 소규모의 저류지에도 본 발명을 적용할 수 있다.Moreover, since the installation space is small, the present invention can be applied to a small reservoir.
그리고, 버려지는 패각을 재활용하여 여재로써 사용함으로써 환경보전에 도움이 될 뿐 아니라, 호수의 물에 용존된 인 또는 질소를 제거할 수 있다.In addition, the discarded shells can be recycled and used as media to help preserve the environment and to remove dissolved phosphorus or nitrogen in the lake water.
따라서, 일반적으로 부영양화 현상을 일으키는 물질의 제한 영양소로 작용하고 있는 질소와 인을 제거함으로써 수중의 부영양화 현상을 방지할 수 있다. Therefore, it is possible to prevent eutrophication in water by removing nitrogen and phosphorus which act as limiting nutrients of substances causing eutrophication generally.
또한, 본 장치는 1차와 2차의 세라믹화한 여재층에 우수를 통과시킴으로써 질소와 인 제거효율을 극대화 시켰다. In addition, the device maximizes nitrogen and phosphorus removal efficiency by passing rainwater through the first and second ceramic media layers.
그리고, 상기 여재는 세수 후 건조시키는 간단한 청소과정을 거친 후 재사용할 수 있어서 본 발명은 자원의 절약 측면에서도 장점을 가지고 있다. In addition, the filter medium can be reused after a simple cleaning process to dry after washing the present invention has an advantage in terms of saving resources.
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- 2007-03-16 KR KR20070026314A patent/KR100830216B1/en not_active IP Right Cessation
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