KR101123543B1

KR101123543B1 - 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑

Info

Publication number: KR101123543B1
Application number: KR1020090080649A
Authority: KR
Inventors: 경 진 정
Original assignee: (주)이엠엔씨코리아
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2012-03-13
Also published as: KR20110023055A

Abstract

본 발명은 활성탄의 흡착력을 이용하여 원수 중의 유기물 등을 제거하는 활성탄 흡착탑에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성탄 흡착탑 내부에 충전되어 있는 활성탄의 흡착능력을 측정할 수 있도록 활성탄 흡착탑 내부에서 활성탄 샘플을 자동으로 채취하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑에 관한 것이다. 본 발명에 따른 활성탄 자동채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑은, 여과탱크 내부의 활성탄 충전층을 이용하여 원수 중의 오염물질을 제거하는 활성탄 흡착탑에 있어서, 상기 여과탱크의 상부에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 이송하는 이송관과; 상기 이송관 상에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 압송하는 압송펌프와; 상기 이송관과 연결되고 상기 활성탄 충전층에 수직으로 설치된 다수 개의 취출관과; 상기 취출관에 설치된 취출밸브를 포함하여 구성되되, 상기 다수 개의 취출관의 단부는 상기 활성탄 충전층의 다른 곳에 위치하도록 상하로 이격되게 설치된 것을 특징으로 한다.

활성탄, 흡착능력, 교체, 재생시기

Description

활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑{ACTIVATED CARBON ADSORPTION COLUMN FOR WATER TREATMENT HAVING SAMPLER OF ACTIVE CARBON PARTICLES}

본 발명은 활성탄의 흡착력을 이용하여 원수 중의 유기물제거, 탈취, 탈기의 효과와 페놀, 벤젠, 계면활성제 등을 흡착 제거하는 활성탄 흡착탑에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성탄 흡착탑 내부에 충전되어 있는 활성탄의 흡착능력을 측정할 수 있도록 활성탄 흡착탑 내부에서 활성탄 샘플을 자동으로 채취할 수 있도록 한 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑에 관한 것이다.

활성탄(Activated Carbon)은 미세 세공이 잘 형성된 탄소의 집합체로, 나무, 톱밥, 과일의 씨앗 및 코코넛 껍질, 석탄, 갈탄 또는 석유의 기저잔유물 등 탄소를 함유한 물질을 탄화(Pyrolitic Carbonization)시킨 후 뜨거운 공기나 증기로 활성화(Activation)시켜 제조한다.

이러한 활성탄은 형상에 따라 분말활성탄(PAC:Powdered Activated Carbon)과 입상활성탄(GAC:Granular Activated Carbon)으로 나누어지고, 분말 및 입상활성탄은 처리형태에 따라 사용이 구분되나 활성탄으로서의 물성 및 흡착기작 등은 유사하다.

활성탄은 세공의 표면적이 보통 500~1700㎡/g에 달하고 그 표면에 존재하는 탄소 원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피 흡착물질의 분자를 흡착하는 흡착 능을 갖는다. 이에 따라 활성탄은 환경, 식품공업 등 제반 산업 분야에서 필터용, 탈색, 탈취, 용제회수, 가스제거 등 다방면에 활용되고 있다.

활성탄 흡착탑 또는 활성탄 여과장치는 소정 크기의 여과탱크 내부에 활성탄을 충전하여 소정 두께의 활성탄 충전층을 형성하고, 이 활성탄 충전층 위로부터 일정한 전처리과정을 거친 원수를 통과시켜 원수에 포함되어 있는 부유물질, 각종 금속이온이나 유기물질과 맛, 냄새, 색도 등을 흡착 제거하도록 하는 장치이다.

그러나 활성탄은 운영기간이 증가할수록 오염물질의 제거율과 활성탄의 흡착여력이 감소한다. 따라서 활성탄 흡착탑은 일정 시간 운전 후, 흡착능력 회복을 위한 재생 또는 교체가 필요하다. 활성탄의 교체시기는 활성탄 흡착능력에 따라 결정되는 것으로 일반적으로 수개월~수개 년이다. 그러나 실질적으로 활성탄의 재생이나 교체시기에 대한 자료 및 지식이 부족하여 적절한 시기에 활성탄을 재생 또는 교체하지 못하고 있다. 비용절감의 차원에서 활성탄의 교체가 거의 필요 없는 생물활성탄을 사용하는 경우에도 장기적인 운영 후에는 교체가 필요한데 교체 여부와 시기에 대한 판단이 어려운 실정이다.

현재, 활성탄 교체 시기를 결정하기 위한 방법으로는 수질 변화 추이 분석방법이 주로 사용되고 있다. 수질 변화 추이 분석방법은 활성탄 흡착탑의 출구에서의 수질을 관리기준으로 설정하여 교체시기를 결정하는 방법이다. 즉, 활성탄 흡착탑 출구에서 각종 유해 물질들의 농도가 배출 허용 기준을 초과할 경우 활성탄을 교체 하는 것이다. 예를 들어, 오염항목별(TOC, DOC, UV254 Absorbance, THMFP)로 일정기간 동안(2주, 3주, 4주 등)의 농도평균치가 일정기준을 초과할 경우를 재생시점으로 판정한다. 그러나 수질 변화 추이 분석방법은 원수 수질의 변동이 크거나 일시적으로 처리목표치를 초과할 경우 재생시점을 선택하는 것이 어려우므로 주관적인 판단에 의해 활성탄을 교체하므로 경제적 손실을 입는 경우가 많다.

이러한 손실을 방지하기 위해서는 현재 사용 중인 활성탄의 In-Situ 품질평가를 통해 활성탄의 재생시기를 결정하는 것이 필요하다. 이러한 방법으로는 활성탄 흡착탑 내부의 활성탄에서 샘플을 채취한 후, BET Surface Area, Total Poro Volume, Skeletal Density, Iodine No, 메틸렌블루 흡착능, Phenol Value와 같은 활성탄의 물리, 화학적 특성평가 값을 측정하고, 그 측정값을 기준으로 재생시점을 판단하는 기술이 제시되어 있다.

예를 들어, 활성탄의 흡착능력은 일반적으로 요오드가(Iodine Number)로 나타내는데, 입상활성탄 한국공업 규격에 의하면, "요오드 흡착력은 활성탄 시료에 요오드 용액을 가하여 흡착시킨 다음 상층 액을 분리하여 잔존 되어 있는 요오드의 농도로부터 구한다."라고 규정되어 있다. 활성탄의 수명(Oprating Time)은 활성탄의 흡착능력에 의해 결정되므로 요오드가가 높을수록 길어진다. 활성탄의 교체시기는 활성탄의 요오드가(Iidine Number)가 600~900mg/g일 때 교체하는 것이 경제적이다. 여기서, Iodine Number(요오드가)는 여과 후 남은 iodine의 잔류농도가 0.02N일 때 활성탄 1g에 흡착된 iodine의 양을 나타내는 지표로서, 이것은 흡착을 위한 유효표면적과 유사하며 분자량이 작은 물질의 흡착에 의미가 있다. 입상활성탄 규 격에서는 Iodine No, 1,100 이상을 1급, 1,000 이상을 2급, 900 이상을 3급으로 규정하고 있다. 따라서 재생시기의 판단을 Iodine No. 800으로 본다면 대략 5개월간 운전이 가능하고, Iodine No. 700으로 본다면 7개월간 운전이 가능하다.

그러나 활성탄 흡착탑에 충전되어 있는 활성탄의 요오드가 등을 측정하여 주기적으로 활성탄 흡착탑에서 활성탄 시료를 채취하여야 하는데, 현재까지 사용되는 활성탄 시료 채취방법으로는 삽과 같은 굴착도구를 이용하여 시료를 채취하거나 원형관 내부에 스크류를 설치하고 이 스크루의 상단에서 스크류를 회전시킬 수 있도록 모터가 구비된 시료채취기를 통해 시료를 채취하고 있다.

그러나 이러한 방법으로 활성탄을 채취하기 위해서는 작업자가 활성탄 흡착탑 위로 올라가 작업하여야 하므로 매우 번거로울 뿐만 아니라 작업 중에 안전사고가 발생할 우려가 있다. 또한, 종래의 삽 등을 이용하여 활성탄 샘플을 채취하기 위해서는 활성탄 충전층의 넒은 면적을 굴착하여야 하는데 그러면 활성탄 충전층의 층 구조가 변경되는 문제가 있다. 또한, 스크루 시료채취기를 사용하는 경우에는 활성탄 충전층이 단단한 경우에는 깊이가 깊은 충전층의 시료를 채취하기 어려운 문제가 있고 작업자가 활성탄 흡착탑에 올라가서 작업하여야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적을 작업자가 활성탄 흡착탑에 올라갈 필요 없이 활성탄 샘플을 채취할 수 있는 자동 활성탄 샘플 채취장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 활성탄 흡착탑의 사용경과에 따라 하부로 이동하는 흡착대에서 활성탄 샘플을 채취할 수 있도록 다수 개의 취출관이 구비된 활성탄 샘플 채취장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 세척수를 가압하는 압송펌프를 이용하여 물과 함께 활성탄 샘플을 채취함으로써 활성탄 입자가 깨지지 않도록 하는 활성탄 샘플 채취장치를 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑은, 소정 크기의 여과탱크(110)의 내부에 소정 높이로 활성탄 충전층(111)이 충전되어 있는 활성탄 흡착탑에 있어서, 상기 여과탱크(110)의 상부에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 이송하는 이송관(12)과; 상기 이송관(12) 상에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 압송하는 압송펌프(14)와; 상기 이송관(12)과 연결되고 상기 활성탄 충전층(111) 내에 수직으로 설치된 다수 개의 취출관(16)과; 상기 취출관(16)에 설치된 취출밸브(18)를 포함하여 구성된 활성탄 샘플 채취장치(10)를 더 포함하되; 상기 다수 개의 취출관(16)의 하단(19)은 상기 활성탄 충전층(111)의 서로 다른 곳에 위치하도록 상하로 이격되게 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 활성탄 흡착탑(100)은, 상기 여과탱크(110)의 하단에 설치되어 있는 스크린(112)과, 상기 활성탄 충전층(111)의 상부에 개폐가능하게 장착된 맨홀뚜껑(113)과, 상기 여과탱크(110)의 상단에 설치된 관측창(114)과, 상기 관측창(114) 위쪽에 설치되어 있는 활성탄 토출관(115)과, 상기 활성탄 흡착 탑(110)에 원수를 공급하는 원수 공급관(120)과, 상기 맨홀뚜껑(113)을 관통하여 접속되어 있는 통기관(119)과, 상기 여과탱크(110)의 하부에 설치되어 상기 활성탄 충전층(111)에 의해 여과된 처리수를 방류시키는 방류관(116)과, 상기 방류관(116)에 접속되어 있는 세척수 공급관(117) 및 압축공기 공급관(118)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 이송관(12)의 타 단에는 세척수순환관(22)이 연결되고, 상기 세척수순환관(22)에는 세척수의 흐름을 단속하기 위한 세척수밸브(24)가 설치된다.

상기 이송관(12)의 타 단에는 이송관(12)을 통해 압송된 물과 활성탄 샘플로부터 활성탄 샘플을 걸러내기 위한 거름통(26)이 구비된다.

상기 이송관(12)에는 물과 활성탄 샘플의 이송 여부를 확인하기 위한 투시관(29)이 더 설치된다.

상기 이송관(12)에는 다수 개의 취출관(16)과 연통 되는 벤츄리관(50)이 설치된다.

상기 압송펌프(14)는 상기 벤츄리관(50)의 후방에 인접하게 설치된다.

본 발명의 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑에 따르면, 활성탄 샘플 채취장치가 주기적으로 활성탄 흡착탑 내부에서 활성탄 샘플을 자동으로 취출하기 때문에 작업자가 활성탄 흡착탑에 올라갈 필요가 없으며, 활성탄 충전층 내부에서 채취된 활성탄 샘플을 통해서 활성탄의 흡착능력을 측정하기 때문에 활성탄의 재생이나 교체시기를 정확하게 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑은 다수 개의 취출관이 활성탄 충전층의 서로 다른 곳에서 활성탄 샘플을 채취하므로 운영시간의 경과에 따라 이동하는 흡착대의 위치와 흡착대의 흡착능력을 정확히 측정할 수 있으므로 불필요한 활성탄 교체를 방지함과 아울러 적시에 활성탄을 교체할 수 있도록 함으로써 처리수의 수질기준을 항상 만족시킬 수 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑의 일 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 활성탄 흡착탑의 일 예를 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑을 보여주는 구성도이다.

먼저, 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치(10)가 설치되는 활성탄 흡착탑(100)은, 소정 크기의 여과탱크(110)와, 상기 여과탱크(110)의 하단에 설치되어 있는 스크린(112)과, 상기 스크린(112) 상에 충전되어 있는 소정 높이의 활성탄 충전층(111)과, 상기 활성탄 충전층(111)의 상부에 개폐가능하게 장착된 맨홀뚜껑(113)과, 상기 여과탱크(110)의 상단에 설치된 관측창(114)과, 상기 관측창(114) 위쪽에 설치되어 있는 활성탄 토출관(115)과, 상기 활성탄 흡착탑(110)에 원수를 공급하는 원수 공급관(120)과, 상기 맨홀뚜껑(113)을 관통하여 접속되어 있는 통기관(119)과, 상기 여과탱크(110)의 하부에 설치되어 상기 활성탄 충전층(111)에 의해 여과된 처리수를 방류시키는 방류관(116)과, 상기 방류관(116)에 접속되어 있는 세척수 공급관(117) 및 압축공기 공급관(118)을 포함하여 구성된다.

상기 활성탄 흡착탑(100)은 소정 크기의 내부 공간을 갖는 밀폐된 여과탱크(110)로, 내부에 원수를 활성탄으로 처리하기 위한 활성탄 충전층(111)이 형성된다. 상기 활성탄 흡착탑(100)의 내부에는 활성탄 충전층(111)을 지지하는 다공판(112)이 설치된다.

상기 활성탄 흡착탑(100)의 활성탄 충전층(111)의 위쪽에는 원수공급관(120)이 설치되고, 하부에 상기 활성탄 충전층(111)에 의해 여과된 여과수를 방류하는 방류관(116)이 연결된다.

상기 활성탄 흡착탑(100)의 상부에는 맨홀뚜껑(113)이 개폐가능하게 장착되어 있고, 그 하부에는 활성탄 흡착탑(100)의 내부를 관측할 수 있게 관측창(114)이 설치되어 있다. 또한, 상기 활성탄 흡착탑(100)의 상부에는 활성탄 토출관(115)이 연결되어 있다. 그리고 상기 맨홀뚜껑(113)에는 통기관(119)이 관통되어 내부의 공기를 외부로 배출시킨다.

그리고 상기 방류관(116)에는 도시되지 않은 펌프에 의해 세척수를 상기 활성탄 흡착탑(100) 내부로 유입시키고 상기 활성탄 흡착탑(100) 내에 충전되어 있는 활성탄을 상기 활성탄 흡착탑(100) 밖으로 배출시키기 위한 세척수 공급관(117)이 접속되어 있고, 그리고 압축공기를 상기 활성탄 흡착탑(100) 내로 유입시키는 압출 공기 공급관(118)이 접속되어 있다.

이와 같은 활성탄 흡착탑(100)은, 상기 원수공급관(120)의 밸브(101)와 방류 관(116)의 밸브(105)를 개방하고 다른 밸브는 폐쇄한 상태에서 여과공정을 수행한다. 상기 원수 공급관(120)을 통해 유입된 원수는 중력에 의해 활성탄 충전층(111)을 서서히 통과하면서 활성탄과 반응하여 부유물질 등의 오염물을 흡착하고 그 처리수는 방류관(116)을 통해 밖으로 방류된다.

상기 활성탄 흡착탑(100)에 충전되는 활성탄은 원수 중의 유기물, 부유물질, 악취 성분, 잔류 염소 등을 흡착하므로 사용 기간이 길어짐에 따라서 흡착능력이 떨어지게 된다. 따라서 활성탄은 일정기간 사용한 다음에 세척하거나 부분 또는 전체적으로 새것으로 교체해 주어야만 여과효율을 유지할 수가 있다.

상기 활성탄 흡착탑(100)은 활성탄 세척시 세척수 공급관(117)의 밸브(103)와 압축공기 공급관(118)의 밸브를 개방하고 다른 밸브는 폐쇄하여 세척수와 압축공기를 상기 활성탄 충전층(111)에 유입시켜 활성탄에 흡착된 오염물을 떼어낸 다음, 개방된 밸브(103) 및 밸브(104)를 폐쇄하고 상기 활성탄 충전층(111) 상부에 쌓인 세균을 맨홀뚜껑(113)을 열고 제거한다.

또한, 상기 활성탄 흡착탑(100)에 충전된 활성탄 충전층(111)이 그 수명을 다하면, 상기 밸브(104)를 개방시켜 배출시키거나 상기 밸브(104) 및 상기 밸브(102)를 개방시켜 상기 활성탄 토출관(115)을 통하여 외부로 배출시킨다. 그리고 맨홀뚜껑(113)을 열어 새로운 활성탄을 충전한다. 일반적으로 활성탄의 교체주기는 약 6개월~1년이다.

이어, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치(10)는 상기 활성탄 흡착탑(100)의 상부에 설치되는 것으로, 상기 여과탱크(110)의 상부에 설치 되어 물과 활성탄 샘플을 이송하는 이송관(12)과; 상기 이송관(12) 상에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 압송하는 압송펌프(14)와; 상기 이송관(12)과 연결되고 상기 활성탄 충전층(111) 내에 수직으로 설치된 다수 개의 취출관(16)과; 상기 취출관(16)에 설치된 취출밸브(18)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 다수 개의 취출관(16)의 하단(19)은 상기 활성탄 충전층(111)의 서로 다른 곳에 위치하도록 상하로 이격되게 설치된다.

또한, 상기 이송관(12)의 타 단에는 세척수순환관(22)이 연결된다. 상기 세척수순환관(22)에는 세척수의 흐름을 단속하기 위한 세척수밸브(24)가 설치된다.

상기 이송관(12)의 타 단에는 이송관(12)을 통해 압송된 물과 활성탄 샘플로부터 활성탄 샘플을 걸러내기 위한 거름통(26)이 구비된다. 상기 거름통(26)에서 배출되는 물은 드레인관(28)을 통해 배출된다.

그리고 상기 이송관(12)에는 물과 활성탄 샘플의 이송 여부를 확인하기 위한 투시관(29)이 더 설치된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치(10)는 다수 개의 취출관(16)으로 이루어지고 이들 다수 개의 취출관(16)의 하단(19)은 상기 활성탄 충전층(111)의 서로 다른 곳에 위치하도록 상하로 이격되게 설치된 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치(10)는 필요에 따라 활성탄 충전층(111)의 서로 다른 높이에서 활성탄 샘플을 쉽게 채취할 수 있다. 이러한 점은 활성탄 흡착탑의 운영기간에 따라 흡착대가 이동하는 하향류 고정상 흡착탑에서 활성탄의 흡착능력을 정확하게 측정하는데 매우 유용한다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 하향류 고정상 흡착탑의 경우, 활성탄 흡착탑 내부의 활성탄 충전층(111)의 높이가 상당히 높기 때문에 활성탄의 운영시간이 지날수록 흡착대가 상부에서 하부로 점차 이동한다. 즉, 원수는 충전층(111)의 상부로부터 하부로 통과하게 되고 충전층(111)의 상층부로부터 오염물질의 흡착이 시작되며 흡착량이 증가함에 따라 흡착대(Adsorption Zone)는 아래로 이동한다.

도 3은 하향류 고정상 흡착탑에서의 활성탄의 파괴곡선을 보여준다. 도시된 바와 같이, 파괴곡선(Breakthrough curve)은 활성탄 흡착탑 출구에서의 톨루엔(Toluene)농도(Co)와 출구에서의 농도(C1,C2,C2)의 비율에 의해서 활성탄의 흡착 능력과 포화상태를 그래프화 한 것이다. 흡착시간이 지남에 따라 출구에서의 농도가 증가하여 시간-오염물질 농도 곡선은 S자 형태를 가진다. 이 농도 변화 곡선을 파괴곡선이라 하고, 출구농도가 입구농도의 약 10%가 되는 점을 파과점(Break Point)이라 한다. 상기 파과점 이후부터는 출구농도가 급격히 증가하게 되므로 활성탄 흡착탑은 이 파과점에 도달하기 전에 활성탄을 재생하거나 교체하여야 한다.

이와 같이, 고정상 흡착탑은 사용 시간의 경과에 따라 흡착대의 위치가 변하기 때문에 활성탄의 흡착능력을 시험하기 위해서는 흡착대에 있는 활성탄의 흡착능력을 측정하여야 한다. 이를 위해서, 본 발명은 활성탄 충전층(111)의 서로 다른 높이에 위치하도록 다수 개의 취출관(16)을 설치하고, 각 취출관(16) 하단의 높이를 상하로 이격되게 설치함으로써 시간의 경과에 따라 적정한 위치에서 활성탄 샘플을 채취할 수 있도록 구성하였다.

예를 들어, 본 발명의 활성탄 샘플 채취장치(10)는 그 하단의 높이가 서로 다른 세 개의 취출관(16:16a,16b,16c)을 구비하고, 각각의 취출관(16)에는 취출밸브(18:18a,18b,18c)가 구비된다. 따라서 활성탄 흡착탑의 운영 초기에는 길이가 가장 짧긴 제1 취출관(16a)의 취출밸브(18a)를 개방하고 나머지 취출밸브(18b,18c)는 폐쇄하여 활성탄 충전층(111) 상부에서 활성탄 샘플을 채취하고, 운영시간이 지나면, 제2 취출관(16b)의 취출밸브(18b)를 개방하여 활성탄 충전층(111) 중간부에서 활성탄 샘플을 채취하면, 말기에는 길이가 가장 긴 제2 취출관(16c)의 제3 취출밸브(18c)를 개방하여 활성탄 충전층(111) 하부에서 활성탄 샘플을 채취한다. 이때, 활성탄 샘플을 채취한 취출관의 상부 또는 하부에 있는 다른 취출관에서도 별도로 활성탄 샘플을 채취함으로써 흡착대의 위치를 추정할 수 있다.

이하, 본 발명의 활성탄 샘플 채취장치(10)의 작용을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

다시 도 2를 참조하면, 활성탄 샘플 채취장치(10)는 제어부(30)에 의해 자동으로 작동된다. 상기 제어부(30)는 압송펌프(14), 취출관(16)에 설치된 다수 개의 취출밸브(18:18a,18b,18c) 및 활성탄 흡착탑(100)의 각종 밸브와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제어부(30)에는 일정 시간마다 활성탄 샘플 채취장치(10)를 작동하도록 미리 프로그램되어 있다.

따라서 설정된 시간이 도래하면, 상기 제어부(30)가 압송펌프(14)를 구동시켜 활성탄 충전층(111)에서 활성탄 샘플을 채취한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 아래와 같다. 상기 압송펌프(14)가 작동될 때, 먼저 세척수밸브(24)가 개방되어 세척수순환관(20)을 통해서 세척수를 압송펌프(14)로 공급한다. 그러면 세척수 가 이송관(12)과 압송펌프(14)를 통해 이송되기 시작하고, 세척수가 충분한 유속으로 이송되기 시작하면, 다수 개의 취출관(16:16a,16b,16c) 중 어느 하나의 취출관을 개방하기 위해 각 취출관(16)에 설치된 취출밸브(18:18a,18b,18c) 중 어느 하나의 취출밸브(18)를 개방한다.

그리고 해당하는 취출관(16)이 개방되면, 이송관(12)을 통해서 빠르게 이송되는 세척수에 의해서 상기 취출관(16) 내부에 저압이 형성된다. 따라서 취출관(16)은 개방된 하단(18)을 통해서 물과 활성탄을 빨아올리게 되고, 흡입된 물과 활성탄은 상기 이송관(12) 및 압송펌프(14)를 통해 이동하여 거름통(26)으로 배출되게 된다. 그리고 일정 시간 동안 활성탄 샘플을 채취한 후, 취출밸브(18)를 폐쇄시켜 활성탄 샘플의 흡입을 중지시킨다. 이때 상기 압송관(12)으로는 세척수가 이송되어 내부를 세척하고 이어서, 상기 세척수밸브(24)를 폐쇄하는 동시에 압송펌프(14)의 작동을 중지시킨다.

그리고 상기 거름통(26)으로 배출된 물과 활성탄은 거름통(26) 하단에 설치된 스크린을 통해 분리되어 물을 드레인관(28)을 통해 배출되고 거름통(26)에는 활성탄 샘플만 남게 된다. 따라서 거름통(26)에 남아 있는 활성탄 샘플을 이용하여 활성탄의 흡착능력을 시험하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치(10)의 다른 실시 예를 보여주는 구성도이다. 본 실시 예는 전술한 실시 예와 유사하나, 압송펌프(14)의 위치가 이송관(12)의 후방에 위치하고, 이송관(12)에 활성탄의 흡입을 용이하게 하기 위한 벤츄리관(50)이 더 설치되는 점이 다르다.

도시된 바와 같이, 상기 벤츄리관(50)의 협소부에 다수 개의 취출관(16)이 설치된다. 이때, 상기 벤츄리관(50)의 협소부는 처리수의 유속이 빨라지는 부분이므로 취출관(16)의 입구에 저압이 걸리게 된다. 특히, 길이가 긴 제3 취출관(16c)을 압송펌프(14)와 인접하게 설치하여 충분한 부압(-)이 걸리도록 함으로써 활성탄 샘플이 원활하게 채취할 수 있도록 한다. 도 4에는 하나의 벤츄리관(50)에 다수의 취출관(16)이 연결되어 있으나, 각각의 취출관(16)에 각각의 벤츄리관(50)을 설치하는 것도 당해 분야에서 가능하므로 본 발명의 벤츄리관(50)은 어느 것이나 적용할 수 있다.

그리고 각 취출관(16:16a,16b,16c)의 상부에는 압송펌프(14)에 의해 이송되는 세척수가 공급될 수 있도록 세척관(36:36a,36b,36c)이 설치된다. 상기 세척관(36)에는 세척수의 흐름을 단속하기 위한 밸브(37:37a,37b,37c)가 구비되고, 다수 개의 세척관(36)은 연결관(35)을 통해 세척수순환관(22)과 연결된다. 그리고 상기 각 세척관(36)의 하단은 취출관(16)에 설치된 취출밸브(18:18a,18b,18c)의 하부에 연결되어 취출밸브(18)를 폐쇄한 후 각 취출관(16)의 하단부에 잔류하는 활성탄을 세척할 수 있도록 한다.

이어, 상기 각 취출관(16:16a,16b,16c)의 하단(19)에는 활성탄 충전층(111) 내의 활성탄을 골고루 채취할 수 있도록 십자 형태의 채취관(39)이 설치된다. 상기 채취관(39)에는 물과 활성탄이 흡입되는 다수 개의 관통홀(38)이 형성된다.

따라서 상기 압송펌프(14)가 구동되어 세척수가 상기 벤튜리관(50)의 협소부를 빠른 속도로 흘러가면, 취출관(16)의 상부에 저압이 형성된다. 이때 해당 취출 관(16)의 취출밸브(18)를 개방하면, 상기 벤츄리관 형성된 흡입 압력에 의해서 활성탄 충전층(111) 내의 활성탄이 취출관(16)을 따라 상부로 흡입된 후 세척수와 함깨 이송관(12)으로 이송되게 된다. 그리고 활성탄 샘플 채취가 완료되면, 해당 취출밸브(18)를 폐쇄하고, 해당 취출관(16)에 연결된 세척관(36)의 밸브(37)를 개방하여 취출관(16)을 세척한다. 이어 세척이 끝나면 상기 밸브(37)를 닫고 압송펌프(14)를 정지시켜 샘플 채취 공정을 완료한다.

이와 같이 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑은 미리 설정된 시간 주기에 따라 활성탄 충전층 내부의 활성탄을 자동으로 채취함으로써 활성탄의 재생 및 교체시기를 정확하게 선정함으로써 부적절한 활성탄 교체에 의한 경제적, 환경적 손실을 방지할 뿐만 아니라 자동화로 인건비와 유지관리 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치가 적용되는 활성탄 흡착탑의 일 예를 보여주는 구성도이고,

도 2는 본 발명의 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑을 보여주는 구성도,

도 3은 활성탄의 파괴곡선을 보여주는 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 활성탄 샘플 채취장치의 다른 실시 예를 보여주는 구성도,

도 5는 본 발명의 취출관 하단에 설치되는 채취관의 일 예를 보여주는 사시도이다.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10: 활성탄 샘플 채취장치 12: 이송관

14: 압송펌프 16: 취출관

18: 취출밸브 19: 취출관의 하단

22: 세척수순환관 24: 세척수밸브

26: 거름통 28: 드레인관

29: 투시관 36: 세척관

39: 채취관 100: 활성탄 흡착탑

111: 활성탄 충전층 112: 스크린

113: 맨홀뚜껑 114: 관측창

115: 활성탄 토출관 116: 방류관

117: 세척수 공급관 118: 압축공기 공급관

119: 통기관 110: 여과탱크

Claims

소정 크기의 여과탱크(110)의 내부에 소정 높이로 활성탄 충전층(111)이 충전되어 있는 활성탄 흡착탑에 있어서,

상기 여과탱크(110)의 상부에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 이송하는 이송관(12)과;

상기 이송관(12) 상에 설치되어 물과 활성탄 샘플을 압송하는 압송펌프(14)와;

상기 이송관(12)과 연결되고 상기 활성탄 충전층(111) 내에 수직으로 설치된 다수 개의 취출관(16)과;

상기 취출관(16)에 설치된 취출밸브(18)를 포함하여 구성된 활성탄 샘플 채취장치(10)를 더 포함하되;

상기 다수 개의 취출관(16)의 하단(19)은 상기 활성탄 충전층(111)의 서로 다른 곳에 위치하도록 상하로 이격되게 설치된 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 1항에 있어서,

상기 이송관(12)의 타단에는 세척수순환관(22)이 연결되고, 상기 세척수순환관(22)에는 세척수의 흐름을 단속하기 위한 세척수밸브(24)가 설치된 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 2항에 있어서,

상기 이송관(12)의 타단에는 이송관(12)을 통해 압송된 물과 활성탄 샘플로부터 활성탄 샘플을 걸러내기 위한 거름통(26)이 구비되는 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 3항에 있어서,

상기 이송관(12)에는 물과 활성탄 샘플의 이송 여부를 확인하기 위한 투시관(29)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 2항에 있어서,

상기 이송관(12)에는 상기 취출관(16)과 연통되는 벤츄리관(50)이 설치되는 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 5항에 있어서,

상기 압송펌프(14)는 상기 벤츄리관(50)의 후방에 설치되는 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 1항에 있어서,

상기 다수 개의 취출관(16)의 하단(19)에는 상기 취출관(16)에 수평하게 설치되고 관통홀이 형성된 채취관(39)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 6항에 있어서,

상기 각 취출관(16)에는 상기 압송펌프(14)에 의해 이송되는 세척수가 공급되도록 각각 세척관(36)을 설치하되, 상기 세척관(36)에는 세척수의 흐름을 단속하기 위한 밸브(37)가 구비되고 상기 세척관(36)의 단부는 상기 취출밸브(18)의 하부 쪽에 연결되는 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 활성탄 흡착탑(100)은, 상기 여과탱크(110)의 하단에 설치되어 있는 스크린(112)과, 상기 활성탄 충전층(111)의 상부에 개폐가능하게 장착된 맨홀뚜껑(113)과, 상기 여과탱크(110)의 상단에 설치된 관측창(114)과, 상기 관측창(114) 위쪽에 설치되어 있는 활성탄 토출관(115)과, 상기 활성탄 흡착탑(110)에 원수를 공급하는 원수 공급관(120)과, 상기 맨홀뚜껑(113)을 관통하여 접속되어 있는 통기관(119)과, 상기 여과탱크(110)의 하부에 설치되어 상기 활성탄 충전층(111)에 의해 여과된 처리수를 방류시키는 방류관(116)과, 상기 방류관(116)에 접속되어 있는 세척수 공급관(117) 및 압축공기 공급관(118)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 활성탄 샘플 채취장치가 구비된 활성탄 흡착탑.