KR100848117B1 - 복합 고도정수처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 급속침전과 DOF와 AOP가 결합된 복합 고도정수처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 침전 및 부상에 소요되는 시간을 단축시키고, 고탁도 유입시 처리능력을 향상시키며, 강력한 산화력 및 고액분리 기능으로 기존에 제거하기 힘든 조류 및 조류유발 유기물질 등의 제거는 물론 1,4-다이옥산과 퍼클로레이트 및 미량유기물질을 효과적으로 제거할 수 있는 복합적인 고도정수처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은 원수를 유입하여 교반과 기체주입에 의한 부유물을 제거하는 정수처리 장치에 있어서, 원수가 유입되어 교반에 의해 플록(floc)을 형성하는 혼화조와; 상기 혼화조의 교반수를 하향공급받아 중단에 다수 배열된 경사판에 의해 고액분리가 이루어지도록 하는 급속침전부와, 상기 경사판을 상향 통과한 분리수에 고압기체가 용해된 기체용해장치의 기체가압수를 기체가압분사구를 통해 주입하여 급격한 저압화로 인해 발생된 미세기체기포로 분리수에 포함된 미세 플록을 부상시키고 살균과 산화가 이루진 후 배출되는 용존기체부상부로 이루어진 부상침전조;를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 처리장치는 급속침전, 용존오존부상(Dissolved Ozone Flotation; 이하 DOF)과정을 하나로 시스템화하되 급속침전공정을 오존부상부의 하단에 위치하도록 하여 고탁도유입에 대비하도록 하고, DOF시스템의 탁월한 부상 및 오존 산화능력으로 조류 및 조류유발 유기물질인 AOM 등을 효율적으로 제거함은 물론 별도의 예비침전지를 설치하지 않기 때문에 설치면적을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명은 장치의 후미부분에 UV/TiO2 처리과정이 결합된 분해 반응조를 일체로 더 형성하여 설치된 자외선 램프와 TiO2가 코팅된 분해판에 잉여오존을 더 주입하여 잔류 미량 유기오염물질 및 유해오염물질의 제거효율을 높일 수 있는 환경친화적인 장치의 제공이 가능하게 되었다.
고도정수처리, 급속침전, 용존오존, 광촉매, 다이옥산

Description

복합 고도정수처리 장치{Advanced Water Treatment Equipment}
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도정수처리장치의 개략단면도.
도 1b는 본 발명에 따른 혼화조의 작용상태를 도시한 부분확대 단면도.
도 1c는 본 발명에 따른 부상침전조의 작용상태를 도시한 부분확대 단면도.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수처리장치의 개략단면도.
도 2b는 도 2a에 분해반응조가 결합된 정수처리장치의 개략단면도.
도 3a는 본 발명에 따른 분해반응조가 더 설치된 고도정수처리장치의 개략단면도.
도 3b는 도 3a의 분해반응조를 확대도시한 확대단면도.
도 3c는 본 발명에 따른 분해반응조의 작용상태를 도시한 부분확대 단면도.
도 4a는 부상침전조에서 분해반응조로의 오존공급과 배오존파괴기가 장착된 고도정수처리장치의 개략단면도.
도 4b는 오존용해장치에서 분해반응조로의 오존공급과 배오존파괴기가 장착된 고도정수처리장치의 개략단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 분해반응조만 구비된 정수처리장치을 도시한 개략단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 정수처리장치 20 : 혼화조
21 : 급속혼화조 22a,22b,22c : 제1 내지 3 완속혼화조
23, 41 : 격벽 24 : 유로
25 : 교반장치 30 : 부상침전조
31 : 급속침전부 32 : 용존오존부상부
33 : 오존가압수분사구 34, 47 : 커버
35, 46 : 배오존파괴기 40 : 분해반응조
42 : 분해판 43 : UV램프
44 : 배출챔버 45 : 오존분사구
251 : 교반축 252 : 교반날개
311 : 경사판 312 : 침전물포집부
313 : 경사면 314 : 침전스크래퍼
315 : 교반수유입부 321 : 가로격벽
322 : 부상스크래퍼 323 : 슬러지수집조
324 : 배출관 325 : 이동유로
331 : 기체용해장치 332 : 오존가압장치
451 : 팬
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본 발명은 급속침전과 DOF/DAF와 AOP가 결합된 복합 고도정수처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 침전 및 부상에 소요되는 시간을 단축시키고, 고탁도 유입시 처리능력을 향상시키며, 강력한 산화력 및 고액분리 기능으로 기존에 제거하기 힘든 조류 및 조류유발유기물질 등의 제거는 물론 1,4-다이옥산과 퍼클로레이트 및 미량유기물질을 효과적으로 제거할 수 있는 복합적인 고도정수처리 장치에 관한 것이다.
산업 활동이 고도화되면서 주요 상수원인 하천과 호소에 각종 유해물질이 유입되고 있어 우리가 매일 마시는 먹는 물의 수질관리 문제가 날로 그 중요성이 증가되고 있는 실정이다. 최근 우리나라에서는 먹는 물과 관련해서 미규제 미량유해물질인 퍼클로레이트(OCl4 -) 및 1,4-Dioxane 등이 낙동강 수계에서 검출되어 언론에 보도되었을 뿐만 아니라, 매년 수계에서 조류의 발생으로 인해 정수처리시설의 처리효율 감소 및 운전비용 증가 등의 문제를 야기하고 있다.
상기 퍼클로레이트(OCl4 -)의 경우 로켓 추진제, 전기 도금업, 의약품 제조업, 세정제 및 폭약 제조 등에 사용되고 있으며, 우리나라 일부 수계에서 꾸준하게 검출되고 있어 지속적인 관리가 필요하다. 그동안 우리나라를 비롯한 WHO, 미국 등에서 이러한 퍼클로레이트(OCl4 -)에 대한 수질관리 기준이 없었으나, 미국 EPA는 2006년 초에 음용수 권고기준 24.5㎍/L를 제시하였고, 캘리포니아 주는 이보다 강화된 6㎍/L로 강화된 규정을 적용하고 있다. 또한 우리나라에서도 지난 2006년 해당 물질의 주요 배출기업체와 지방자치단체, 그리고 환경부 등이 자체 가이드라인을 6㎍/L로 설정하고 합의하여 이행 중에 있으며, 국내·외에서 퍼클로레이트(OCl4 -) 제거에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 중이다.
그리고 상기 1,4-Dioxane은 주로 합성피역용, 도료용, 반응용 및 의약품 제조용 용제 등의 산업에 폭넓게 사용되며, 물에 대한 용해도가 높고 낮은 증기압을 가지는 물리적인 특성으로 인해 자연수계에서 전혀 분해되지 않는 환경지속성이 강한 물질이다. 또한 1,4-Dioxane은 국제암연구기관(IARC)에 의해 인간에 발암의 가능성이 있는 Group 2B로 분류되어 있는 화학물질로서 미국 EPA에서는 유기폐기물로 분류하고 있다. 이러한 1,4-Dioxane을 제거하기 위한 방법으로 국내외에서 연구되고 있는 방법을 살펴보면 오존산화공정 및 오존/과산화수소(O3/H2O2) 공정 등이 있다. 그러나 오존산화공정은 오존의 선택적 산화특성으로 말미암아 오존이 일부 유기물과는 전혀 반응하지 않는 경우가 있으며, 또한 분해과정에서 생성된 중간산화 물이 오존과의 반응성이 낮은 물질을 형성하여 완전산화를 저해하고 있는 경우도 있다.
뿐만 아니라 오존/과산화수소(O3/H2O2) 공정은 오존에 비해서 산화력이 강력한 OH 라디칼의 생성이 효율적인 장점이 있으나, 과량으로 존재하는 H2O2는 OH 라디칼의 scavenger로 작용하고, H2O2의 비용이 고가이기 때문에 공정운전 비용이 증가되는 단점이 있다.
뿐만 아니라 상수원 상류 또는 지류 및 본류에 위치한 점오염원 및 비점오염원에서 발생되는 영양염류들이 충분히 처리되지 않고 축적되어 수계에서 조류의 대량번식현상이 발생되고 있으며, 이러한 상수원수 내 조류는 정수장에서 전염소, 전오존 처리를 거치면서 대부분 사멸하나 미처리된 조류 및 조류유래 유기물질인 AOM(Algogenic Organic Matter)에 의해 응집저해를 일으키고, 침전공정에서 조류체를 포함하고 있는 floc은 비중이 낮아 침전효율을 감소시키고, 이로 인해서 여과지 막힘 현상을 유발시켜 여과수 생산능력을 급격히 감소시키며 정수에서 맛, 냄새를 유발하는 원인이 되기도 한다.
따라서 국민들의 먹는 물에 대한 안전성에 대한 관심의 증대와 좀 더 깨끗한 먹는 물을 원하는 욕구가 높아지고, 이에 부응하기 하기 위하여 먹는 물 수질기준도 지속적으로 강화되고 있는 시점에서 정수처리시설의 효율 향상 및 고도 처리 기술의 개발이 필수적이라 할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로,
급속침전, 용존오존부상(Dissolved Ozone Flotation; 이하 DOF)또는 용존공기부상(Dissolved Air Flotation; 이하 DAF)과정을 하나로 시스템화하되 급속침전공정을 기체부상부의 하단에 위치하도록 하여 고탁도유입에 대비하도록 하고, DOF/DAF시스템의 탁월한 부상 및 오존 산화능력으로 조류 및 조류유발 유기물질인 AOM 등을 효율적으로 제거함은 물론 별도의 예비침전지를 설치하지 않기 때문에 설치면적을 축소할 수 있는 장치의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 장치의 후미부분에 UV/TiO2 처리과정인 고급산화법(AOP ; advanced oxidation process)이 결합된 분해반응조를 일체로 더 형성하고, 자외선 램프와 TiO2가 코팅된 분해판을 갖는 분해반응조에 오존을 더 주입하여 잔류 미량 유기오염물질 및 유해오염물질의 제거효율을 높이는 장치의 제공을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 고도정수처리 장치는,
원수를 유입하여 교반과 기체주입에 의한 부유물을 제거하는 정수처리 시스템에 있어서, 원수를 하향공급받아 중단에 다수 배열된 경사판에 의해 고액분리가 이루어지도록 하는 급속침전부와, 상기 경사판을 상향 통과한 분리수에 고압기체가 용해된 기체용해장치의 기체가압수를 기체가압분사구를 통해 주입하여 급격한 저압화로 인해 발생된 미세기체기포로 분리수에 포함된 미세 플록을 부상시키고 살균과 산화가 이루진 후 배출되는 용존기체부상부로 구성된 부상침전조로 이루어진다.
또한, 상기 고도처리 장치는 혼화조외에 급속침전부와 용존기체부상부로 이루어진 부상침전조로만 구성될 수 있다.
상기 기체용해장치는 정수처리장치의 배출수를 펌프로 양수하여 기체가압장치로 고압기체를 강제주입시켜 용존율이 높은 기체가압수를 제조한 후 기체가압수분사구를 통해 부상침전조로 분사되도록 할 수 있다.
또한, 상기 고압기체는 오존을 이용하고, 상기 시스템에는 부상침전조 다음 공정으로 세로로 다수 배열되고 표면에 광촉매가 코팅된 분해판과, 상기 분해판 사이에 다수 설치된 UV램프로 구성되어 하부로 유입된 부상침전조의 배출수가 상향으로 이동되면서 유기물분해와 살균 및 산화가 이루어져 배출되도록 하는 분해반응조가 더 설치된다.
또한, 상기 고압기체는 공기를 이용하고, 상기 정수처리장치에는 부상침전조 다음 공정으로 세로로 다수 배열되고 표면에 광촉매가 코팅된 분해판과, 상기 분해판 사이에 다수 설치된 UV램프로 구성되어 하부로 유입된 부상침전조의 배출수가 상향으로 이동되면서 유기물분해와 살균 및 산화가 이루어져 배출되도록 하는 분해반응조가 더 설치될 수 있다.
상기 분해반응조에는 하부에 구비된 오존분사구로 기체용해장치에서 오존이 용해된 기체가압수를 분사하여 살균과 산화반응이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로는 기체주입에 의한 부유물을 제거하는 정수처리장치에 있어서, 분해반응조의 일측으로 원수가 유입되도록하고, 상기 분해반응조의 내부에는 세로로 다수 배열되고 표면에 광촉매가 코팅된 분해판과, 상기 분해판 사이에 다수 설치된 UV램프로 구성되어 원수를 상향이동되도록 하고, 상기 반응조의 하부에는 기체용해장치에서 오존을 용해시킨 기체가압수를 주입하기 위한 오존분사구를 더 구비하여 유기물분해와 살균 및 산화가 이루어져 배출되도록 할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 복합 고도정수처리 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.
도 1a 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도정수처리장치의 개략단면도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 혼화조의 작용상태를 도시한 부분확대 단면도이고, 도 1c는 본 발명에 따른 부상침전조의 작용상태를 도시한 부분확대 단면도이고, 도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수처리장치의 개략단면도이고, 도 2b는 도 2a에 분해반응조가 결합된 정수처리장치의 개략단면도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 분해반응조가 더 설치된 고도정수처리장치의 개략단면도이고, 도 3b는 도 3a의 분해반응조를 확대도시한 확대단면도이고, 도 3c는 본 발명에 따른 분해반응조의 작용상태를 도시한 부분확대 단면도이고, 도 4a는 부상침전조에서 분해반응조로의 오존공급과 배오존파괴기가 장착된 고도정수처리장치의 개략단면도이고, 도 4b는 오존용해장치에서 분해반응조로의 오존공급과 배오존파괴기가 장착된 고도정수처리장치의 개략단면도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예예 따른 분해반응조만 구비된 정수처리장치를 도시한 개략단면도이다.
도시된 바와같이 본 발명의 복합 고도정수처리 장치(10)는 원수가 유입되고 교반에 의해 플록(FLOC)을 형성하는 혼화조(20)와, 상기 혼화조의 교반수를 공급받아 침전과 부상에 의해 플록을 제거하는 부상침전조(30)를 포함하여 구성된다.
상기 혼화조(20)는 모터의 동력으로 회전하는 교반축(251)과, 상기 교반축 상에 다수 설치된 교반날개(252)로 구성된 교반장치(25)가 장착되어 유입된 원수를 교반하여 플록이 생성되도록 한 것이다. 이러한 혼화조(20)는 도시된 바와같이 급속혼화조(21)와 완속혼화조(22a,22b,22c)로 분리구성될 수 있다. 상기 급속혼화조(21)는 교반날개의 고속교반에 의해 원수에 포함된 미립자를 응집시켜 초기의 플록을 형성하는 것으로, 상기 고체 미립자의 응집이 용이하게 이루어지도록 하기 위해 무기응집제를 첨가하여 응집이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 완속혼화조(22a,22b,22c)는 상대적으로 저속교반이 이루어지며, 교반으로 플록간에 점착이 이루어져 플록의 크기를 증가시킨다. 이러한 완속혼화조(22a,22b,22c)는 유기고분자응집제를 투여하여 교반수에 포함되어 있는 유기물과 부유물이 플록에 점착 또는 교착되도록 한다. 상기 완속혼화조(22a,22b,22c)는 하나 또는 다수개를 직렬로 형성하여 유기물이 충분히 분리되어 플록화되도록 한다. 물론 처리폐수의 성질에 따라 완속혼화조와 급속혼화조 중 일측을 제거하여 사용하도록 할 수 있다.
또한, 상기 혼화조(20) 간에는 격벽(23)으로 분리구성되데 상기 격벽사이에 형성된 유로(24)를 통해 유동이 이루어지도록 한다. 예컨대 도 1b를 참조한 바와같이 상기 급속혼화조(21)의 교반수는 일측면에 형성된 격벽(23)을 월류하여 유로(24)를 따라 유동되어 인접한 제1완속혼화조(22a)의 하부로 공급되고, 제1완속혼화조(22a)에서는 하부에서 상부로 상향 이동되면서 완속교반이 이루어지고 플록에는 다수의 유기물질이 교착 또는 플록간의 점착에 의해 직경이 커지게 된다. 또한 제1완속혼화조(22a)의 일측에 형성된 격벽을 통해 원류하여 인접된 제2완속혼화조(22b)의 하부로 공급되어 상기 과정이 반복되어 제3완속혼화조(22c)를 통해 최종적인 부상침전조(30)의 일측 하부로 공급이 이루어진다.
상기 교반수를 공급받은 부상침전조(30)는 도 1a 및 도 1c를 참조한 바와같이 다수의 경사판(311)이 형성된 급속침전부(31)와, 상기 급속침전부의 상측에 위치하는 용존기체부상부(32)로 이루어진다.
상기 급속침전부(31)는 부상침전조(30)의 중단에 설치된 다수 배열된 경사판(311)에 고액이 분리되어 비중이 높은 플록을 침강되도록 한 것이다. 이러한 급속침전부(31)는 하부면 즉 제3완속혼화조(22c)로부터 배출된 교반수가 유입되는 교반수유입부(315) 부분에 침전물포집부(312)를 형성하고 그 타측 하부면을 상향경사를 갖는 경사면(313)으로 형성하여 상기 다수배열된 경사판(311)에 의해 분리되어 침강되는 침전물이나, 완속혼화조(22c)에서 배출된 비중이 높은 플록이 침전물포집부(312)에 포집되어 밸브의 개폐에 의해 외부로 배출되도록 한다. 여기서 상기 경사면에는 침전스크래퍼(314)를 설치하여 경사면에 쌓인 침전물을 스크래퍼(314)가 긁어서 침전물포집부(312)로 포집하도록 할 수 있다.
또한 상기 다수로 배열된 경사판(311)은 부상침전조(30)의 상부와 하부를 구획하는 것으로, 하부공간으로 유입되는 교반수는 반드시 경사판(311)을 통해서 상측으로 이동되도록 한다. 상기 경사판(311)은 가로방향으로 다수배열하여 경사판 전부분으로 일시에 통과하면서 고액 분리가 이루어지도록 한다. 또한, 상기 경사판(311)의 상부에는 가로격벽(321)을 이중으로 설치해 이동유로(325)를 형성하여 경사판에서 분리된 분리수를 일측방향으로 가이드하게 할 수 있다. 즉, 두 가로격벽(321) 중 하부에 위치하는 가로격벽은 교반수유입구 부분으로부터 연장형성하고, 상부에 위치하는 가로격벽은 교반수유입부(315)와 대향되는 부상침전조의 내벽으로부터 연장형성하여 유입된 교반수가 부상침전조 내부에서 지그재그로 이동되면서 상측으로 이동되게 하는 것이다. 여기서 상기 교반수유입구에서 연장형성된 가로격벽(321)은 다수 천공이 형성된 타공망으로 형성하여 분리수가 천공을 통해 이동유로로 이동되도록 할 수 있다. 이때 상기 천공의 간격은 유입부부분으로부터 천공이 형성된 가로격벽의 단부로 갈수록 천공간의 간격을 좁게 형성하여 이동유로의 시작지점에서 더 많은 분리수가 상부로 이동되도록 하여 급속침전부의 유속이 일정하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 가로격벽에 의해 안내되는 유로상에는 기체가압수분사구(33)가 하나 또는 다수개가 형성되어 상측인 용존기체부상부(32)로 이동되는 분리수에 기체가압수가 균일하게 혼합되도록 함으로써 기체가압수에 의해 분리수내에 함유된 플록이 부상되도록 할 수 있으며, 용해되는 기체를 오존으로 사용할 경우에는 오존 에 의해 살균이 이루어지도록 할 수 있다.
여기서 상기 기체가압수분사구(33)에서 분사되는 기체가압수는 기체용해장치(331)로부터 공급받아 분사가 이루어지는 것으로, 상기 기체용해장치(331)는 도 1a를 참조한 바와같이 부상침전조(30)에서 정화되어 배출되는 상수를 펌핑하여 공급받거나 도 3a 및 도 4a, 도 4b과 같이 후술되는 분해반응조(40)에서 배출되는 최종배출수를 펌핑하여 기체용해장치(331)를 채우고, 오존 또는 공기를 기체가압장치(332)를 이용하여 고압으로 기체용해장치(331)에 주입하여 기체용해장치의 기체가압수가 고압상태를 유지하도록 한다.
따라서, 상기 기체가압수분사구(33)를 통해 기체가압수가 배출되면 상기 기체가압수는 급격히 낮아지는 압력에 의해 다수의 미세한 기체기포가 발생되고, 발생된 기체기포는 경사판(311)을 통과한 분리수에 균일하게 분포되어 분리수에 포함된 플록과 같은 이물질에 교착되어 이물질을 부상시키고, 오존의 경우 화학적 특성에 의해 살균 및 불포화유기물질과 방향족화합물을 저분자물질로 분해하도록 한다. 상기 부상되는 미세기체기포는 부유물질과 접촉하여 부유물질을 일정량 산화시키도록 한다. 그러므로 상기 기체용해장치는 사용되는 기체에 따라 DOF(용존오존부상)와 DAF(용존공기부상방법)로 변경구성된다.
또한, 상기 가로격벽(321)과 근접된 상부에는 부상침전조배출관(324)을 형성하여 오존이 함유된 기체가압수에 의해 산화살균된 반응수 또는 공기가 함유된 기체가압수에 의해 부유물질을 제거한 반응수를 포집해 배출되도록 하며, 이 때 상기 가로격벽(321)은 기체가압수분사구(33)가 형성된 일측단부를 절곡하여, 상기 절곡 된 부분이 분사되는 기체가압수가 부상침전조배출관(324) 방향으로 이동되는 것을 방지하고, 기체가압수를 상향 이동만 가능하게 유도하는 역할을 한다.
다음으로 상기 용존기체부상부(32)에는 상층으로 부상된 부유물을 제거하기 위한 부상스크래퍼(322)가 수면위에 장착되어 부유물을 일측 방향으로 밀어낸다. 상기 부상스크래퍼(322)가 최종적으로 밀어내는 부상침전조(30)의 일측에는 슬러지수집조(323)를 설치하여 부상된 플록이 외부로 배출되도록 한다.
상기한 정수처리장치는 혼합조가 구비되어 있는 형태를 사용하고 있으나, 도 2a를 참조한 바와같이 급속침전부(31)와 용존기체부상부(32)로 이루어진 부상침전조(30)에 원수가 직접 공급되어 급속침전과정과 부상과정이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 도 1a, 도 2a, 도 3a를 참조한 바와같이 상기 부상침전조(30)의 상부에는 커버(34)를 설치해 용해되지 않은 배오존을 포집하여 배오존파괴기(35)로 이송하고, 배오존파괴기는 이송된 배오존을 열 또는 촉매를 이용한 분해 다양한 분해방법을 이용하여 처리한 후 배출되도록 한다.
한편 도 2b와 도 3a와 도 3c을 참조한 바와같이 상기 부상침전조(30)의 일측에는 분해반응조(40)가 더 설치되어 부상침전조에서 배출된 반응수를 광촉매에 의해 유기물질과 무기물질이 산화되어 제거하는 과정이 더 이루어지도록 한다.
상기 분해반응조(40)는 부상침전조배출관(324)의 단부와 근접해 격벽(41)과 분해판(42) 및 UV램프(43)가 순차적으로 설치되며, 이 때 상기 분해판(42)과 UV램 프(43)는 다수개가 교차 설치된다.
여기서 상기 분해반응조(40)의 격벽(41)은 하부가 분해판(42) 및 UV램프(43)가 설치된 방향으로 개구되어 유입된 반응수를 분해판(42)의 하부로 이동되도록 한다. 또한 상기 분해판(42)은 광촉매로 코팅되어 있어 촉매반응에 의해 산화분해가 이루어지도록 하고 대표적인 코팅물질은 TiO2를 사용함이 바람직하다. 또한, 상기 UV램프(43)는 자외선을 조사하여 분해판(42)에서 광산화반응이 발생되도록 하는 것으로, 세로로 설치된 분해판(42)의 전체면에 자외선이 조사될 수 있도록 UV램프를 지그재그 형태로 관형성하거나, 일자형태를 다수개 배열해 UV램프면을 형성하도록하여 분해판에 균일한 자외선이 조사될 수 있도록 할 수 있다.
상기 유입된 반응수는 분해판(42)과 UV램프(43)가 설치된 하부로 안내되어 상부로 이동되면서 광산화반응이 이루어진다. 상기 광산화반응은 자외선을 조사받은 광촉매층에서 전자전이가 발생되어 OH기가 생성된다. 따라서 OH기에 의해 분해판 표면의 유기물질이 산화되는 것이다.
또한 상기 분해판(42)의 표면에는 전자전이 및 광산화반응에 의해 CO2가 발생되어 이들의 응집에 의해 작은 기포가 다수 발생된다. 이러한 기포는 분해판과 유기물질의 접촉에 저해됨으로 광산화반응력을 저해시키는 요인으로 발생된다. 따라서, 상기 분해판에 진동기를 부착해 주기적으로 진동을 발생시켜 분해판 표면에 발생된 기포가 분리되도록 함으로써 유기물질과의 접촉면적을 확보하도록 할 수 있다.
상기 분해판(42)과 UV램프(43) 사이를 따라 상향이동되면서 각종유기물질 및 작은 무기물질이 산화된 처리수는 격벽(41)을 월류하여 배출챔버(44)에 포집되어 배출이 이루어지도록 한다.
이 과정에서 상기 분해반응조(40)의 저면에는 오존분사구(45)를 설치하여 오존을 배출하도록 하여 광산화반응과 더불어 오존에 의한 산화도 동시에 발생되도록 하여 산화분해를 촉진시킬 수 있다. 이 때 상기 오존분사구에서 분사되는 오존은 부상침전조의 배오존을 포집하여 재공급하는 방법과 오존용해장치(331a)로부터 고압의 오존을 직접 공급받아 분사하는 방법이 적용될 수 있다.
즉, 도 4a를 참조한 바와 같이 부상침전조(30)의 상부커버(34)에 모인 미반응된 오존을 팬(451)으로 흡기하여 분해반응조(40)의 하부 오존분사구(45)로 재분사하도록 한다. 이 경우에는 상기 분해반응조의 상부를 커버(46)로 막고 상층부로 부상된 미반응오존을 포집하여 배오존파괴기(46)에서 분해처리한 후 배출이 이루어지도록 한다. 또한, 상기 부상침전조(30)에 기체가압수를 공급하기 위한 기체용해장치(331) 내에서도 용해되지 않고 남은 오존을 분해반응조(40)의 오존분사구(45)로 분사되도록 할 수 있다. 이때 상기 기체용해장치(331)는 고압이므로, 별도의 팬없이 직접 공급이 가능하다.
또한 도 4b를 참조한 바와같이 기체용해장치에서 공기를 용해하여 기체가압수로 사용하는 DAF의 경우에는 오존용해장치(331a)를 더 구비하여 용해된 오존가압수를 오존분사구(45)로 분사하여 분해반응조(40)에서 산화반응이 왕성하게 이루어지도록 할 수 있다.
아울러 상기 분해반응조(40)는 필요에 의해 다양한 형태로 변형사용될 수 있다. 실시예를 통해 설명하면, 첫번째로 UV램프(43)만 설치되어 자외선을 이용한 살균효과만 이루어지도록 할 수 있다. 두번째로 UV램프(43)와 광촉매가 도포된 분해판(42)을 설치하여 살균과 광분해효과를 얻을 수 있도록 할 수 있다. 세 번째로는 UV램프(43)와 오존분사구(45)를 이용하여 자외선과 오존에 의한 살균효과를 증대시키고 부분산화효과를 얻을 수 있도록 할 수 있다. 네 번째로는 UV램프(43)와 광촉매가 도포된 분해판(42)과 오존분사구(45)를 이용하여 살균과 산화작용이 강화되도록 할 수 있다.
이 때 상기 오존분사구로 공급되는 오존은 DOF나 DAF 모두 오존용해장치(331a)로부터 직접 오존가압수 또는 제조된 오존을 공급받아 분사가 이루어지도록 할 수 있다. 또한, DOF의 경우에는 상기 방법이외에 부상침전조(30)의 배오존을 포집하여 분사하는 방법이 적용될 수 있으며, 더 나아가 배오존과 오존가압수로부터의 공급을 모두 이용하여 살균과 산화력을 더욱 활성 시킬 수 있다.
이러한 다양한 방법은 처리수의 성질에 따라 선택적으로 사용할 수 있으며, 과산화수소나 펜톤액을 주입하여 산화효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
또한, 도 5를 참조한 바와같이 본 발명의 정수처리장치는 비교적 부유물질이 적은 수질을 정수함에 있어 분해반응조(40) 단독으로 사용될 수 있다. 이 때 원수는 분해반응조의 하부로부터 상측으로 이동되도록 공급하고, 하부의 오존분사구(45)를 통해 오존용해장치에서 오존을 용해시킨 기체가압수를 분사하여 살균분해를 촉진시킬 수 있다. 물론 본 발명에서의 오존공급은 오존용해장치(331a)를 이용하는 방법이외에 발생된 오존을 직접 분해반응조(40) 또는 부상침전조(30)로 공급하여 사용할 수 있다.
상기 정수처리장치(10)는 급속침전과 용존오존부상공정/용존공기부상공정 및 광촉매산화공정을 하나로 합한 것으로, 용존오존부상공정/용존공기부상공정이 적용된 부상침전조(30)에서 분사되는 기체가압수가 고압으로 기체가 용해되어 있어 분사시 압력차에 의해 작은 미세기포형태로 기체가 공급되어 다량의 OH라디칼의 생성을 촉진시키게 함으로써 조류 및 조류유발유기물질 등의 제거는 물론 1,4-Dioxane, 퍼클로레이트 등과 같은 미량유해물질을 산화제거할 수 있다.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 복합 고도정수처리 시스템은,
급속침전, 용존오존부상(Dissolved Ozone Flotation; 이하 DOF)/용존공기부상(DAF)과정을 하나로 시스템화하되 급속침전공정을 오존부상부의 하단에 위치하도록 하여 고탁도유입에 대비하도록 하고, DOF시스템의 탁월한 부상 및 오존 산화능력으로 조류 및 조류유래 유기물질인 AOM 등을 효율적으로 제거함은 물론 별도의 예비침전지를 설치하지 않기 때문에 설치면적을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명은 정수처리장치의 후미부분에 UV/TiO2 처리과정이 결합된 분해반응조를 일체로 더 형성하여 설치된 자외선 램프와 TiO2가 코팅된 분해판에 잉여오존을 더 주입하여 잔류 미량 유기오염물질 및 유해오염물질의 제거효율을 높일수 있는 환경친화적인 장치의 제공이 가능하게 되었다.
한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. 기체주입에 의한 부유물을 제거하는 정수처리장치에 있어서,
    원수를 하향공급받아 중단에 다수 배열된 경사판(311)에 의해 고액분리가 이루어지도록 하는 급속침전부(31)와, 상기 경사판을 상향 통과한 분리수에 고압기체가 용해된 기체용해장치(331)의 기체가압수를 기체가압분사구(33)를 통해 주입하여 급격한 저압화로 인해 발생된 미세기체기포로 분리수에 포함된 미세 플록을 부상시킨 후 배출되는 용존기체부상부(32)로 구성된 부상침전조(30);로 이루어지되,
    상기 경사판(311)의 상부에는 가로격벽(321)을 복수로 형성하여 상기 가로격벽에 의해 발생된 이동유로(325)를 따라 고액분리된 분리수가 상부로 이동되도록 하고, 상기 유입부로부터 연장된 가로격벽(321)은 다수의 천공이 형성된 타공망으로 형성하고, 상기 천공의 간격은 유입부와 연결된 부분으로부터 단부방향으로 점진적으로 좁게 형성하여 부상침전조 내의 유속을 일정하게 한 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기체용해장치(331)는 정수처리장치의 배출수를 펌프로 양수하여 기체가압장치(332)로 고압기체를 강제주입시켜 용존율이 높은 기체가압수를 제조한 후 기체가압수분사구를 통해 부상침전조(30)로 분사되도록 한 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 부상침전조(30)는
    교반수의 유입부가 형성된 전방 바닥면에 침전물포집부(312)를 형성하고, 타측으로는 경사면(313)을 형성하여 경사면 상부에 설치된 침전스크래퍼(314)의 구동으로 침전물을 침전물포집부에 포집되도록 하고,
    중단에 설치된 경사판(311)의 상부에는 가로격벽(321)을 설치하여 경사판을 통과한 분리수가 오존가압수분사구(33)가 형성된 전방을 통해 상층으로 이동되도록 하고,
    분리수의 수면위에는 부상스크래퍼(322)를 더 장착하여 오존가압수에 의해 부상된 플록이 부상스크래퍼의 구동으로 슬러지수집조(323)를 통해 외부로 배출되도록 구성됨을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고압기체는 오존을 이용하고, 상기 정수처리장치에는 부상침전조 다음 공정으로 세로로 다수 배열되고 표면에 광촉매가 코팅된 분해판(42)과, 상기 분해판 사이에 다수 설치된 UV램프(43)로 구성되어 하부로 유입된 부상침전조(30)의 배출수가 상향으로 이동되면서 유기물분해와 살균 및 산화가 이루어져 배출되도록 하는 분해반응조(40)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부상침전조(30)의 상부에는 커버(34)를 설치하여 용해되지 않은 오존을 팬(451)으로 흡기한 후 분해반응조(40) 하부의 오존분사구(45)로 재분사하여 살균과 산화반응이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기체용해장치(331)에서 용해되지 않은 고압의 오존을 분해반응조(40) 하부의 오존분사구(45)로 재분사하여 살균과 산화반응이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 분해반응조(40)에는 기체용해장치(331a)에서 오존이 용해된 기체가압수를 분해반응조의 하부에 구비된 오존분사구(45)로 분사하여 살균과 산화반응이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고압기체는 공기를 이용하고, 상기 정수처리장치에는 부상침전조 다음 공정으로 세로로 다수 배열되고 표면에 광촉매가 코팅된 분해판(42)과, 상기 분해판 사이에 다수 설치된 UV램프(43)로 구성되어 하부로 유입된 부상침전조(30)의 배출수가 상향으로 이동되면서 유기물분해와 살균 및 산화가 이루어져 배출되도록 하는 분해반응조(40)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
  10. 기체주입에 의한 부유물을 제거하는 정수처리장치에 있어서,
    분해반응조(40)의 일측으로 원수가 유입되도록하고, 상기 분해반응조의 내부에는 세로로 다수 배열되고 표면에 광촉매가 코팅된 분해판(42)과, 상기 분해판 사이에 다수 설치된 UV램프(43)로 구성되어 원수를 상향이동되도록 하고, 상기 반응조의 하부에는 기체용해장치(331a)에서 오존을 용해시킨 기체가압수를 주입하기 위한 오존분사구(45)를 더 구비하여 유기물분해와 살균 및 산화가 이루어져 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 복합 고도정수처리 장치.
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