KR101163285B1

KR101163285B1 - 수중 칼슘?염소이온 제거장치 및 방법

Info

Publication number: KR101163285B1
Application number: KR1020090085628A
Authority: KR
Inventors: 손덕순
Original assignee: 손덕순
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2012-07-05
Also published as: KR20090104791A

Abstract

수중에 용해되어 있는 칼슘?염소이온 제거에 관한 것으로서, 물부족이 예견 되면서 산업폐수 처리수의 재이용에 관심이 집중되고 있다.

그런데 산업폐수 처리수 중에는 칼슘 및 염소 이온이 함유되어 있어 재이용시에 장치 및 공정에 지장을 초래시키는 문제점이 있다.

본 발명은 산업폐수 처리수 중에 용해되어 있는 칼슘 및 염소 이온을 효율적으로 제거하여 재이용을 용이하게 한다.

탄산가스, 초미세기포, 염소이온, 접촉관, 칼슘제거

Description

수중 칼슘?염소이온 제거장치 및 방법{omitted}

수중에 용해되어 있는 칼슘?염소이온 제거에 관한 것이다.

최근에 와서 물부족이 예견되면서 물부족에 대처하기 위한 방법으로서, 폐수처리과정에서 정화처리된 처리수를 공정수로 재이용하는데 관심을 가지게 되고, 이에 대한 연구가 활발해 지고 있다.

특히 제철산업 등의 분야에서는 용수를 많이 사용하게 되어 폐수 발생량도 많아 재이용이 요구되지만 정화처리된 처리수 중에 칼슘 및 염소이온이 많이 함유되어 있어 사용시 스케일이 발생하여 장치 및 공정에 지장을 초래시키게 되므로 맴브레인 여과 등, 여과처리를 행하게 된다.

그러나, 고농도의 염소 및 칼슘이온은 여과처리장치 자체에 스케일을 형성하게 되어 장치 및 공정에 지장은 물론이고 여과처리 자체를 어렵게 하는 문제점이 있다.

수중의 칼슘?염소 이온을 효율적으로 제거하는 장치와 방법을 제공하는데 목적을 두고 있다.

칼슘반응실(2)?칼슘응집실(3)?칼슘침전실(5)이 순차 연결되고, 이송관(6)과 접촉장치(E)를 통해서 염소반응실(11)?염소응집실(13)?부상분리실(15)?염소침전실(16)이 순차 연결되어 장치는 구성되며,

칼슘반응실(2)은 원수 유입관(1), 알카리제 가성소다(NaOH) 공급관이 부설되며, 내부 하측에 토출밸브(F1)가 부설되고, 외부에 제1초미세기포발생장치(A1)가 설치되어 압송관(9)을 통해서 토출밸브(F1)에 연결되며, 공급관(8)이 부설되어 제1초미세기포발생장치(A1)와 칼슘반응실(2)은 서로 연결되고, 또 탄산가스를 공급하는 압축 탄산가스탱크(B)가 공급관(10)을 통해서 제1초미세기포발생장치(A1)에 연결되며, 칼슘응집실(3)은 교반 작용을 행하는 교반기(4)가 부설되며, 황산(H2SO4), 고분자 응집제(Anion?Cation) 공급관이 부설되고, 칼슘침전실(5)은 상등수 이송관(6), 침전물 배출구(7)가 부설되고, 염소반응실(11)은 교반기(12), 가성소다(NaOH), 아연이온을 공급하는 공급관이 부설되며, 외부에서 접촉장치(E)가 설치연결되고, 염소응집실(13)은 상부에 교반기(14)가 부설되며, 황산(H2SO4), 고분자 응집제(Anion?Cation) 공급관이 부설되고, 부상분리실(15)은 내측 하부에 토출밸브(F2)가 부설되어 압송관(18)을 통해 제2초미세기포발생장치(A2)에 연결되는 한편 공급관(20)을 통해 염소침전실(16)에 연결되어 기포수를 공급받으며, 또 제2초미세기포발생장치(A2)는 공급관(19)을 통해서 콤프레서(G)에 연결되고, 염소침전실(16)은 상등수 이송관(17), 침전물 배출구(21)가 부설된다.

상기에서, 염소반응실(11)의 접촉장치(E)는 장전관(34)과 가압펌프(P)가 연결되어 구성되고, 접촉장치(E) 양측에 압입관(32)과 공급관(33)이 각각 연결되며, 이 압입관(32)과 공급관(33)이 염소반응실(11)에 각각 연결되면 접촉장치(E)는 염소반응실(11)의 피처리수를 순환시키게 되어 순환 접촉장치의 작용을 하게 되며, 한편 공급관(33)이 이송관(6)에 연결되면 접촉장치(E)는 유입 접촉장치로 작용하게 된다.

상기에서, 순환 접촉장치(E)는 염소반응실(11)의 둘레를 필요에 따라 복수의 개수로 설치된다.

상기에서, 장전관(34)은 내부에 아연분말, 동?아연합금망, 동?아연합금 입자, 아연판을 절단한 조각 중에서 1가지, 또는 복수로 장전되어 구성된다.

칼슘반응실(2)은 원수가 유입되고 가성소다(NaOH)가 주입되어 PH는 11 이상이 유지되며, 제1초미세기포발생장치(A1)의 작동에 의해서 칼슘반응실(2)의 피처리수는 순환을 하게 되고, 한편 탄산가스탱크(B)에서 압축 탄산가스를 공급받아 순환수에 탄산가스(CO2)를 혼합?가압하여 초미세탄산가스(CO2)기포를 생성시켜 칼슘반 응실(2)의 수중에 토출시킴으로서 수중에 용해되어 있는 칼슘이온은 탄산가스와 반응하여 탄산칼슘(CaCO3)으로 산화되어 격판을 통해 자연 흐름에 의해서 칼슘응집실(3)로 이송되게 된다.

염소반응실(11)은 피처리수가 이송관(6) 및 접촉장치(E)를 통과하면서 아연이온과 염소이온은 접촉?반응하여 염화아연(ZnCl₂)으로 산화되면서 염소반응실(11)에 유입되며, 한편 염소반응실(11)에서는 가성소다(NaOH)가 주입되어 PH를 11 이상 유지하게 되고, 한편 염소반응실(11) 상부에서는 아연분말을 용해시킨 아연이온이 주입되어 교반이 이루어지며, 이로 인해서 아연이온과 염소이온은 반응하여 염화아연(ZnCl₂)으로 산화되는 2중 염소이온 제거 작용이 행하여진다.

산업폐수의 처리수중에 함유하는 염소 및 칼슘 이온을 효율적으로 제거하게 되어 산업폐수 재이용에 기여하게 된다.

이하, 본 발명은 실시를 위해 도면에 근거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 구성의 예를 도시한 것이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 칼슘반응실(2)?칼슘응집실(3)?칼슘침전실(5)이 순차 연결되고 이송관(6)과 접촉장치(E)를 통해서 염소반응실(11)?염소응집 실(13)?부상분리실(15)?염소침전실(16)이 순차 연결되어 장치는 구성되어 있다.

본 발명에서는 피처리수의 이송은 각실의 격판을 통해 넘쳐 흘러 다음 공정으로 이송되게 된다.

칼슘반응실(2)은 원수 유입관(1), 도시되지 않았지만 알카리제로서 가성소다(NaOH) 공급관이 부설되고, 내부 하측에는 토출밸브(F1)가 부설되어 압송관(9)을 통해서 제1초미세기포발생장치(A1)에 연결되고, 공급관(8)이 부설되어 칼슘반응실(2)과 제1초미세기포발생장치(A1)는 서로 연결되며, 이로 인해 칼슘반응실(2)의 피처리수는 제1초미세기포발생장치(A1)의 작동에 의해 흡입과 압송이 행하여져서 순환되게 되며, 또 가스 공급관(10)을 통해서 압축 탄산가스탱크(B)가 제1초미세기포발생장치(A1)에 연결되는데, 압축 탄산가스를 공급받아 기액을 혼합?가압하여 초미세탄산가스를 생성시켜 칼슘반응실(2)에 토출시키게 된다.

칼슘응집실(3)은 교반작용을 행하는 교반기(4)가 부설되며, 도시되지 않은 황산(H2SO4), 고분자 응집제(Anion?Cation) 공급관이 부설되고, 이들 공급관을 통해 황산(H2SO4), 고분자 응집제(Anion?Cation)를 주입하여 PH 수치를 조정하고 응집을 행하게 된다.

칼슘침전실(5)은 상등수 이송관(6), 침전물 배출구(7)가 부설되며 칼슘응집실(3)에서 유입되는 피처리수를 침전시키고 상등수를 이송관(6)을 통해 이송시킨 다.

염소반응실(11)은 상부에서 교반기(12)가 부설되고, 도시되지 않은 가성소다(NaOH), 아연이온을 공급하는 공급관이 부설되며, 외부 둘레에 접촉장치(E)가 설치되어 연결된다.

상기에서, 가성소다(NaOH)의 주입은 PH를 미리 정하는 수치로 유지조절하기 위해 보조로 주입되고, 아연이온은 연속 주입된다.

상기에서, 접촉장치(E)는 장전관(34)과 가압펌프(P)가 연결되어 구성되고, 접촉장치(E) 양측에 압입관(32)과 공급관(33)이 각각 연결되고, 이 압입관(32)과 공급관(33)이 염소반응실(11)에 각각 연결되면 접촉장치(E)는 작동시에 염소반응실(11)의 피처리수를 순환시키게 되어 순환 접촉장치의 작용을 하게 되며, 한편 공급관(33)이 이송관(6)에 연결되면 접촉장치(E)는 유입 접촉장치로 작용하게 된다.

상기에서, 장전관(34)은 내부에 아연분말, 동?아연합금망, 동?아연합금입자, 아연판을 절단한 조각 중에서 1가지, 또는 복수로 장전되어 구성된다.

상기에서, 접촉장치(E)를 통과하는 피처리수의 통과 압력은 3기압으로 가압되어 통과하게 되며, 이때 피처리중의 염소이온은 아연이온과 반응하게 된다.

염소응집실(13)은 상부에 교반기(14)가 부설되며, 도시되지 않았지만 황산(H2SO4), 고분자 응집제(Anion?Cation)를 공급하는 공급관이 부설되고, 유입되는 피처리수를 응집시키게 되고, PH 수치 조정을 위해 황산(H2SO4), 고분자 응집 제(Anion?Cation)가 주입된다.

부상분리실(15)은 내측 하부에 토출밸브(F2)가 부설되어 압송관(18)을 통해 제2초미세기포발생장치(A2)에 연결되는 한편 기포수를 공급하는 공급관(20)이 염소침전실(16)로 연결되고, 또 제2초미세기포발생장치(A2)는 공급관(19)을 통해서 압축 공기를 공급하는 콤프레서(G)에 연결된다.

염소침전실(16)은 상등수 이송관(17), 침전물 배출구(21)가 부설되고, 부상분리실(15)에서 유입되는 피처리수를 침전시키고 침전처리수를 다음 공정, 또는 사용처로 이송관(17)을 통해 이송시킨다.

본 발명에서는 피처리수의 이송을 격판을 넘쳐 흘러 다음 공정으로 유입시키고, 한편 황산(H2SO4), 알카리제 가성소다(NaOH), 고분자 응집제(Anion?Cation) 등의 주입은 자동 조절 공급이 되는 장치에 연결되는 정량펌프에 의해서 주입된다.

도 2는 접촉장치(E)를 상세히 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이 접촉장치(E)은 염소반응실(11) 둘레를 따라 복수 개로 설치되어 있으며, 그 중 1개는 유입 접촉장치이고 2개는 순환용 접촉장치로 되어 있고, 3개 전부를 유입 접촉장치로 연결할 수도 있다.

상기에서, 접촉장치(E)는 복수로 여러개를 설치 할 수 있다.

이상으로서 수중 칼슘 및 염소이온제거장치는 구성된다.

이하 작동에 대해서 설명한다.

칼슘반응실(2)에 피처리수가 유입이 되면서 가성소다(NaOH)가 주입되어 PH는 11 이상으로 조정되어 유지되고, 제1초미세기포발생장치(A1)의 작동에 의해서 칼슘반응실(2)의 피처리수는 제1초미세기포발생장치(A1)에 흡입되어 가압되는 한편, 탄산가스탱크(B)에서 압축 탄산가스가 제1초미세기포발생장치(A1)에 공급되어 피처리수와 탄산가스(CO2)는 혼합?가압되면서 초미세탄산가스(CO2)기포가 생성되고, 생성된 초미세탄산가스(CO2)기포는 칼슘반응실(2)의 수중에 토출되며, 토출되는 초미세탄산가스(CO2)기포는 초미세탄산가스(CO2)기포 고유의 확산력으로 수중에 확산되면서 수중에 용해되어 있는 칼슘이온과 반응하여 탄산칼슘(CaCO3)으로 산화되어 칼슘응집실(3)로 이송되게 된다.

칼슘반응실(2)로부터 칼슘응집실(3)에 피처리수가 유입되고, 교반기는 작동하여 교반작동을 행하며, 한편 황산(H2SO4)이 공급되어 PH는 미리 정한 수치로 조정되며, 고분자 응집제로서 음이온계(Anion) 응집제가 공급되어 피처리수는 응집이 이루어지고, 응집된 피처리수는 칼슘침전실(5)로 유입된다.

칼슘응집실(3)에서 칼슘침전실(5)로 유입된 피처리수는 침전이 이루어지고 상등수는 이송관(6)을 통해서 염소반응실(11)에 연결 설치된 접촉장치(E)로 이송된 다.

칼슘침전실(5)에서 염소반응실(11)로 유입되는 피처리수는 유입 접촉장치(E)를 통과하면서 피처리수 중의 염소이온의 일부는 아연이온과 반응하여 염화아연(ZnCl₂)으로 산화되면서 염소반응실(11)에 유입되게 되는 한편, 염소반응실(11)에서는 가성소다(NaOH)가 주입되어 PH는 11 이상 유지조절되고, 용해된 아연분말이 주입되어 아연분말의 아연이온은 염소이온과 반응하여 염화아연(ZnCl₂)으로 산화되는 2중 염소이온 산화가 이루어져서 염소응집실(13)로 이송된다.

염소반응실(11)에서 염소응집실(13)로 피처리수는 유입되고, 교반 작동이 행하여지며, 한편 황산(H2SO4)이 주입되어 PH는 미리 정한 수치로 조정되고, 고분자 응집제로서 양이온계(Cation) 응집제가 공급되어 피처리수는 응집이 이루어지며, 응집된 피처리수는 부상분리실(15)로 유입되게 된다.

염소응집실(13)에서 부상분리실(15)로 피처리수는 유입되고, 제2초미세기포발생장치(A2)가 작동하여 침전실(16)에서 기포수를 공급받고 콤프레서(G)로부터 압축공기를 공급받아 기액을 혼합?가압하여 초미세기포기포를 생성시키며, 생성된 초미세기포기포는 부상분리실(15) 내에 토출되고, 토출된 초미세기포는 수중에 확산되면서 수중의 부유물질을 흡착, 또는 부착하여 수면으로 부상하며, 수면에서 분리된 부유물질은 통로를 따라 외부로 배출되고, 분리수는 염소침전실(16)로 유입된 다.

부상분리실(15)에서 염소침전실(16)로 유입된 피처리수는 침전이 이루어지고상등수는 이송관(17)을 통해 다음 공정, 또는 사용처로 이송된다.

상기에서 제1?2초미세기포발생장치(A1?A2)는 기포 구경 50미크론 이하의 마이크로기포를 생성시키는 초미세기포발생장치가 사용되고, 처리효율의 향상을 위해서는 0.5-3미크론 구경의 마이크로-나노기포를 생성시키는 라인믹서방식 초미세기포발생장치의 사용이 바람직하다.

이상과 같은 작용에 의해서 칼슘 및 염소이온을 함유하는 피처리수는 효율적으로 처리되게 된다.

칼슘?염소이온 처리가 행하여진 처리수는 추가로 오존처리 활성탄 여과처리를 행하여 더욱 고정도 처리를 하여 재이용수로 이용할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 개략도로서, 구성을 도시 한 것이다.

도 2는 접촉장치를 상세히 도시한 것이다.

부호의 설명

A1?A2 : 제1?2초미세기포발생장치 B : 탄산가스탱크

E : 접촉장치 F1?F2: 토출밸브

P : 펌프 G : 콤프레서

1 : 유입관 2 : 칼슘반응실

3 : 칼슘응집실 4 : 교반기

5 : 칼슘침전실 6 : 이송관

7?21: 배출구 8 : 공급관

9 : 압송관 10 : 공급관

11 : 염소반응실 12 : 교반기

13 : 염소응집실 14 : 교반기

15 : 부상분리실 16 : 염소침전실

17 : 이송관 18 : 압송관

19?20 : 공급관 32 : 압입관

33 : 공급관 34 : 장전관

Claims

칼슘반응실(2)?칼슘응집실(3)?칼슘침전실(5)이 순차 연결되고, 이송관(6)과 접촉장치(E)를 통해서 염소반응실(11)?염소응집실(13)?부상분리실(15)?염소침전실(16)이 순차 연결되어 구성된 장치에서,

내부에 교반기(12), 가성소다 공급관, 아연이온 공급관이 부설되고, 아연분말, 동?아연합금망, 동?아연합금입자, 아연판 조각 중에서 1가지 또는 복수로 장전되는 장전관(34), 이 장전관(34)에 가압펌프(4)가 연결되어 구성된 접촉장치(E)가 압입관(32)과 공급관(33)에 의해서 염소반응실(11) 외부 둘레에 복수개로 연결설치되며, 이 접촉장치(E)중 1개 또는 복수개의 접촉장치(E)의 공급관(33)이 이송관(6)에 연결되어 이루어지는 염소반응실(11)을 특징으로 하는 수중 칼슘?염소이온제거장치.
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이송관(6)을 통해 유입되는 피처리수는 아연분말, 동?아연합금망, 동?아연합금입자, 아연판 조각 중에서 1가지 또는 복수로 장전된 접촉장치(3)를 통과하면서 피처리수 중의 염소이온이 염화아연(ZnCl₂)으로 산화되어 염소반응실(11)로 유입되며, 염소반응실(11)에는 가성소다(NaOH)가 주입되고 교반기(12)가 작동하여 피처리수가 PH 11로 조정되고 아연이온이 공급되어 피처리수 중 염소이온을 염화아연으로 산화시킴으로서, 동일 염소반응실(11)에서 이중으로 염소이온을 제거시키는 것을 특징으로 하는 수중 칼슘?염소이온제거방법.