KR101186922B1 - 오존반응 가압부상장치와 생물 활성탄 여과지를 이용한 정수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상수도 정수장에서 사용하는 오존반응 가압부상장치와 생물활성탄 여과지를 이용한 정수처리장치에 관한 기술이다.
본 발명의 목적은 오존 반응과 함께 고형물 제거를 위한 적절한 A/S비를 가지고, 적절한 운전압력을 가진 오존화 가스를 이용한 오존 반응 가압부상장치와 생물 활성탄 여과지를 이용하여, 원수 중에 포함된 고형물과 미량의 유기물,맛 냄새의 원인물질, 바이러스를 효과적으로 제거하고, 소독 부산물 발생을 최소화하기 위한 정수처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 이를 위하여, 오존화 가스주입라인에서 잉여 오존화 가스(주로 산소 또는 공기와 극히 미량의 오존가스를 포함)를 분리하여, 부상분리장치에서 교란 작용을 일으키는 커다란 가스 기포가 부상분리장치로 유입되는 것과 지나치게 많은 가스 기포가 부상 분리장치로 유입되는 것을 방지하고, 재 순환수와 오존화 가스의 일부를 고압으로 가압하여 적정한 A/S비와 적당한 크기의 지름을 가진 기포를 발생하여 효과적으로 유기물 분해와 고형물을 제거하는 오존 반응 가압부상장치를 구성하고, 이 오존 반응 부상장치와 생물 활성탄 여과지로 정수처리장치를 구성하였다.
본 발명은 오존 주입과 동시에 적절한 A/S비로 운전이 되는 오존 반응 가압부상장치와 생물활성탄 여과지를 이용하여, 정수처리장치를 단순화, 소형화하여 건설비가 저렴하여 경제적이고, 원수 중에 포함된 유기물, 맛 냄새 원인물질, 바이러스, 조류, 철 망간,고형물질 등을 효과적으로 제거할 수 있어, 수돗물의 질을 향상시키는 효과가 있다.

Description

오존반응 가압부상장치와 생물 활성탄 여과지를 이용한 정수처리장치{A treatment apparatus of raw water by use of ozon reaction with DOF separator and bio activated carbon filter }

본 발명은 상수도 정수장에서 사용하는 오존 가압부상장치에 관한 기술이다.

용존 공기 부상(dissolved air floatation)은 가압부상이라고도 하며(이하 가압부상이라 칭한다) 상수도 정수장에서 원수 중의 고형물질을 고속으로 분리하는데 널리 사용하고 있으며, 특히 응집침전으로 제거되지 않는 원수 중의 조류(algae)를 제거하는데 효과적이다.

최근에는 상수도 원수의 취수원인 댐 등의 부영양화로 인하여, 원수 중에 조류와 맛과 냄새를 유발하는 유기물이 유입되고, 지하수나 강변여과수의 경우에는 철이나 망간 등이 추가로 유입되기 때문에, 이를 효과적으로 제거하기 위하여 전, 후 오존 처리와 생물 활성탄여과지를 많이 사용하고 있다.

이런 추세에 맞추어 가압부상장치도 단순히 공기를 포화시켜서 발생하는 미세기포의 부력을 이용하여 부상분리하는 것으로부터, 공기대신 오존(또는 오존화 가스)을 주입하여 유기물 분해와 철이나 망간의 산화 및 조류, 고형물 제거를 동시에 수행할 수 있도록 발전하고 있다.

그러나 흔히 우리가 오존을 주입한다고 할 때, 오존이라고 하는 것은 100％ 순수한 오존가스가 아니고, 실제로는 오존원료로 공기 또는 순수한 산소 중 어느 것을 사용하는가 및 오존 발생기의 형식에 따라서 변화하지만 대략 오존 농도가 3～11％정도의 오존과 89～97％의 공기 또는 산소로 구성된 혼합가스를 통상적으로 오존이라고 부르는 것이며, 오존화 공기 또는 오존화 산소라고 하여야 정확한 것이다.

그래서 본 발명에서는 순수한 오존은 "오존"으로, 오존과 공기 또는 산소가스가 혼합된 것은 "오존화 가스"라는 명칭으로 통일하여 사용하기로 한다.

그러나 기존의 오존화 가스를 이용한 부상장치는, 부상장치에 단순히 공기 대신 오존화 가스를 주입한다는 것에 그치고 있으며, 오존화 가스의 특성과 가압부상에서 적합한 공기/고형물 비율(A/S비) 등을 고려하지 못하여, 오존(또는 오존화 가스)을 그대로 압축하여 부상장치를 구성하는 경우에, 다음과 같은 문제점으로 인하여 실제로는 효과적인 사용이 불가능한 것이다.

가압부상장치에서 A/S비는 0.6～4％범위에서 운전하며 통상적으로 3％를 표준으로 하는 경우가 많다.

또한 오존 발생기에서 발생하는 오존화 가스 중에 오존은 3～11％정도이고 88～97％는 산소 또는 공기이다.

대부분의 정수장 원수의 평상시 탁도는 통상 10～20NTU(NTU는 탁도의 단위로서 부유 고형물 농도(SS mg/L)로 환산하면 이 수치보다 약간 높아짐)정도이고, 비가 많이 올 때에만 탁도가 높아진다.(한강 수계의 경우 장마철에는 탁도가 300NTU까지 상승하기도 한다)

예를 들어 설명하면, 10NTU탁도인 원수의 부유 고형물이 측정결과 12mg/L이라고 하고, 정수장의 처리용량이 30,000㎥/일이라고 한다면, 이 정수장의 고형물을 100％ 제거했을 때 고형물량은 360kg/일이다.

만약 적정한 공기/고형물 비를 3％라고 한다면, 가압 부상에 적합한 공기량은 10.8kg/일이다.

또한 오존 처리의 경우 3mg/L(전 오존 처리의 경우 통상 2～5mg/L 주입한다)의 오존을 주입한다고 가정하면, 필요한 오존의 량은 90kg/일이다.

오존 주입을 위한 오존화 가스의 오존 농도가 10％라고 하면(순산소식 오존 발생기의 오존화 가스의 대표적 농도) 오존화 가스량은 그 10배인 900kg/일이고 오존화 가스 중에 포함된 산소의 중량은 900kg의 90％인 810kg/일이다.

산소의 비중은 1.43이고 공기의 비중은 1.3이므로, 오존 주입을 위해 공급된 오존화 가스 중의 산소량 810kg/일은 가압부상에 필요한 적정 공기량 10.8kg/일에 대하여 (810/10.8)×(1.3/1.43)인 68배이다.

오존 발생기의 오존화 가스 중의 오존 농도는 통상적으로 상기에서 예시한 10％보다 낮은 경우가 많으므로, 그런 경우에는 더 큰 비율로 공기 또는 산소가 과잉이 된다.

가압 부상장치에서는 통상적으로 고형물 제거율을 높이기 위하여, 가압 전에 응집공정을 거치는데, 상기에서 설명한 것처럼, 너무 많은 양의 가스(공기 또는 산소)가 주입되면 과도하게 많은 기포에 의하여 플록이 파괴되고, 기포가 서로 겹쳐서 기포의 지름이 커지므로, 고형물 제거 효율이 현저하게 저하하고 상등수 수질이 악화한다.

가압부상장치에서 발생하는 기포의 크기는 통상 가스 용해탱크 내의 압력이 높을수록 작아지며, 목적에 따라 기포의 지름은 10～100㎛범위가 되도록 운전압력을 조절하며, 기포의 지름이 커질수록 제거효율이 낮아지는 경향이 있다.

따라서 적정한 양의 오존을 주입함과 동시에 적정한 A/S비와 적정한 기포 지름을 갖는 오존 반응 가압부상장치와 이 가압부상장치와 연계한 생물활성탄 여과지를 이용한 정수처리 장치가 필요하게 되었다.

본 발명이 해결하려는 과제는 원수 중의 맛, 냄새 원인물질과 유기물 분해제거, 철, 망간 등의 산화, 소독 부산물 발생방지를 위한 적정한 오존 주입과 조류, 철 망간 산화물,고형물 분리를 위한 가압부상에 필요한 적정 A/S비와 적정한 기포 크기를 맞출 수 있는 오존반응 가압 부상장치와 생물 활성탄 여과지를 이용한 정수처리장치를 제공하는 것이다.

원수 분류관(98) 또는 재순환 수 관(96)에 오존화 가스를 공급하는 오존 발생기(10); 원수 중의 고형물질과 응집제를 반응시켜서 플록을 형성하거나 또는 플록형성과 오존 반응을 함께 하는 응집 부(40-1)와 고형물을 기포로 부상시켜서 제거하는 부상 분리부, 수면에 부상한 슬러지를 슬러지 배출 피트로 이송하는 부상 슬러지 수집기(40-2) 및 슬러지 배출피트(40-3)로 구성한 밀폐 덮개를 가진 부상 분리장치(40); 부상 분리장치(40)의 상등수 일부를 재순환하기 위한 재 순환수 관(96); 대기압 수준의 압력을 유지하는 원수 분류관(98) 또는 재 순환수 관(96); 상기 재 순환수 관에 설치하여 오존화 가스와 재 순환수를 혼합하여 오존화 가스 혼합수를 만드는 혼합기(20); 오존화 가스 혼합수 내의 가스를 분리하기 위한 가스 분리관(30); 원수 또는 재 순환수를 이송하는, 이송량 조절이 가능한 이송펌프(15); 상기 가스 분리관에서 분리된 가스를 압축하여 가스 용해 탱크(60)로 이송하는 가스 압축기(80); 상기 이송펌프에서 이송된 재 순환수의 일부를 가압하여 가스 용해탱크(60)로 이송하는, 이송량 조절이 가능한 가압펌프(50); 상기 가스 압축기에서 공급된 가스와 가압펌프에서 이송된 재 순환수를 3～7kg/㎠의 압력으로 2분 이상 가압하여, 가스 포화수를 발생하고, 가스 포화수를 이송펌프의 토출 배관(97)으로 이송하는 가스용해탱크(60); 상기 가스 포화수와 재 순환수가 혼합된 물을 가압 부상장치(40)의 하부 입구부분에서 분사하여 미세기포를 발생하는, 1개 이상으로 구성한 분사노즐(70); 상기 가스 분리관((30)에서 분리된 가스의 일부를 가압부상장치의 상부공간 또는 배오존 처리기로 이송하는 가스 송풍기(90)로 구성한 오존 반응 가압부상장치(100); 및 원수 중의 잔여 맛, 냄새 원인 물질 및 유해물질을 제거하는 생물 활성탄여과지(400)를 이용한 정수처리장치를 제공한다.

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본 발명은 오존 주입과 동시에 적절한 A/S비로 운전이 되는 오존 반응 가압부상장치와 생물활성탄 여과지를 이용하여, 정수처리장치를 단순화, 소형화하여 경제적이고, 원수 중에 포함된 조류, 유기물, 맛,냄새 원인물질, 바이러스, 철, 망간 산화물, 고형물질 등을 효과적으로 제거할 수 있어, 수돗물의 질을 향상시키는 효과가 있고, 기존 정수장에 적용할 때는 처리용량 증가 및 처리수질 향상의 효과가 있다.

도 1은 원수분류관 및 원수관에 오존을 주입하고, 응집부를 가진 가압부상장치의 상등수 일부를 재순환하여, 오존 반응과 가압부상분리를 하는 오존반응 가압부상장치의 구성도.
도 2는 응집부를 가진 가압부상장치의 상등수 일부를 재순환하여 오존화 가스를 주입하여 오존반응과 가압부상 분리를 하는 오존반응 가압부상장치의 구성도.
도 3은 원수분류관 및 원수관에 오존을 주입하고 반응부를 가진 가압부상장치의 상등수 일부를 재순환하여, 오존 반응과 가압부상분리를 하는 오존반응 가압부상장치의 구성도.
도 4는 가압부상장치에 원수를 직접 공급하고, 가압부상장치의 상등수 일부를 재순환하여, 오존화 가스를 주입하여 오존 반응과 가압부상분리를 하는 오존반응 가압부상장치의 구성도.
도 5는 오존반응 가압부상장치와 생물활성탄 여과지로 구성한 정수처리장치의 처리공정도.
도 6은 오존반응 가압부상장치와 급속 모래여과지, 오존 접촉지, 생물활성탄 여과지로 구성한 정수처리 공정도.

가압부상장치는 최근 들어서 정수처리공정에서 많은 기대와 관심을 이끄는 장치로서, 지름이 10～100㎛ 정도의 작은 기포를 고형물에 부착시켜서, 수면 위로 띄워서, 수면위에 뜬 슬러지를 제거하는 정수장치로서, 특히 조류제거에 효과적인 것으로 밝혀지고 있다.

가압부상장치는 가압부상 부의 부하속도를 표준 가압부상장치의 400 ㎥/㎡.일에서 고속 가압부상장치의 800 ㎥/㎡.일까지 높일 수 있어서, 기존의 응집침전공정의 침전부하속도 20 ㎥/㎡.일에 비하여 20～40 배 빠르고, 응집시간도 기존 응집침전공정의 20～30분보다 짧은 10～20분으로 충분하기 때문에, 가압부상장치를 사용함으로서, 기존의 응집침전공정보다 매우 작은 설치면적과 컴팩트한 시설이 가능하다.

이러한 가압 부상장치는 제거하려는 고형물(kg)에 대하여, 0.6～4％의 공기 또는 산소를 필요로 하고, 가스(공기 또는 산소가스) 용해탱크의 운전압력은 일반적으로 3～7kg/㎠로 운전하지만, 특수한 목적에 따라서는 더 작은 기포를 발생하기 위하여 더 높은 압력에서 운전하기도 한다.

오존반응 가압부상장치는 상기에서 설명한 가압부상장치에 공기대신 오존 발생기에서 발생한 오존화 가스를 공급하여 가압부상 및 오존 반응을 일으키는 장치이다.

오존화 가스 중에 오존(O₃)은 오존 원료가 공기인 경우에는 약 3％정도, 순산소(액체산소)일 경우에는 10～12％가 포함되어 있고, 나머지는 공기 또는 산소가스이다.

대부분의 정수장에서 평상시 탁도는 10NTU 정도로서, SS(부유 고형물)로 환산하면 수질에 따라 12～15mg/L의 농도이다.

이렇게 낮은 고형물 농도에 오존화 가스를 그대로 가스 용해탱크에서 오존화 가스로 포화시켜서 가압 부상조에 공급하면, 오존은 물에 잘 용해되기 때문에 아무런 문제 없이 용존 오존으로 주입되어 원수와 균등한 농도로 혼합되지만, 나머지 공기나 산소는 상기 배경기술에서 설명한 것처럼 적정한 양보다 수십 배나 많은 지나치게 많은 양의 기포가 발생하여서, 격렬한 난류 형성에 의한 플록(floc) 파괴 및 기포 상호 간의 충돌로 큰 지름의 기포가 되어, 오히려 고형물 부상분리효율이 나빠지게 된다.

이러한 문제를 방지하기 위하여 본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이, 원수 유입관에서 이송량 조절이 가능한 이송펌프(15)를 이용하여 원수의 일부(오존화 가스의 예비용해를 위하여 원수량의 20～30％가 필요)를 양수하고, 이송펌프의 토출 측 배관인 원수 분류관(98)에 오존 발생기(10)에서 발생한 오존화 가스를 주입하고, 오존화 가스가 주입된 원수는 혼합기(20)에서 원수와 오존화 가스가 순간적으로 혼합되면서 오존화 가스 중의 물에 잘 용해되는 오존은 원수에 용해된다.

이송펌프의 토출측 배관 내의 압력을 대기압 수준으로 유지하면, 물에 잘 용해되는 오존은 높은 농도로 용해되지만, 오존화 가스 중의 산소 또는 공기는 상온에서 물에 잘 녹지 않고, 대부분의 상수도 원수의 용존 산소 농도가 포화농도에 가깝기 때문에 오존화 가스 중의 산소 또는 공기는 원수 중에서 유리된 기체상태로 존재한다.

이런 상태의 원수는 가스 분리관(30)으로 유입되고, 가스 분리관(30)에서 오존은 용존 상태로 원수 중에 계획된 농도로 용해되고(따라서 오존이 기포를 형성하는 것은 아님), 원수 중에 유리된 기체 상태로 존재하던 산소 또는 공기는 부력에 의하여 원수에서 분리되어 부상하면서, 가스 분리관(30)의 상부 돔으로 모이게 된다.

가스 분리관(30)의 상부 돔에 모인 산소 또는 공기( 이 산소 또는 공기 중에는 5ppm정도의 미량의 오존 가스가 포함되어 있으므로 순수한 공기 또는 산소가 아니지만 편의상 공기 또는 산소로 표현하기로 한다)는 대부분 송풍기(90)를 이용하여 가압부상장치(40)의 상부 공간으로 공급하고, 가압부상에 필요한 산소 또는 공기량은 가스 압축기(80)에 의하여 고압(3～7kg/㎠)으로 압축되어 가스 용해탱크(60)에 공급된다.

한편 가압부상장치(40)의 상등수의 일부는 재 순환수로서 재 순환수 관(96)을 통하여, 가압펌프(50)에 의하여 가압 되어서, 가스 용해탱크(60)로 이송된다.

가스 용해탱크(60) 내에서 원수가 2분 이상 체류하면, 산소 또는 공기는 그 압력에서의 포화농도의 50～80％까지 포화 된다.

이렇게 산소 또는 공기로 포화 된 원수는 가스 용해탱크(60)에서 토출 배관(97)으로 이송되어서 토출 배관(97) 내의 재 순환수와 혼합되어, 가압부상장치의 하부 입구부에 설치한 분사노즐(70)을 통하여 가압부상장치 내로 이송된다.

가스 용해탱크(60)에 용해되는 공기 또는 산소량은 가스 용해탱크(60) 내의 압력과 재 순환수의 양에 의하여 결정되므로, 재순환수의 양은 상기의 관계를 이용하여 정하며, 원수의 탁도가 낮은 경우 재순화수량은 유입 원수량의 1～5％정도로 작다.

만약 원수의 탁도가 높아지면, 재순환수의 양을 증가시키면 된다.

분사노즐(70)에서 분사되는 재 순환수의 압력은 대기압 수준으로 낮아지게 되므로, 고압일 때 재 순환수 중에 포화 되었던 산소 또는 공기는 대기압 수준에서는 과포화상태가 되므로, 재 용출하면서 무수히 많은 작은 기포를 형성하고, 이 기포들이 조류, 철 망간 등의 산화물, 고형물에 부착하여 수면상으로 뜨게 한다.

수면에 뜬 조류, 철, 망간 산화물, 고형물은 점차 농도가 높아지고, 슬러지 수집기(40-2)에 의하여 수집되어 가압부상장치의 후단에 설치한 슬러지 배출 피트(40-3)로 이송된 다음 외부로 유출되어 처리된다.

상기와 같이 설명한 구조로 오존반응 가압부상장치(100)를 구성한다.

원수 유입관을 통하여 원수 중에 용해된 오존은 원수 중의 유기물, 맛, 냄새 원인 물질, 철분, 망간 등을 분해 또는 산화하고 조류와 바이러스를 사멸시키지만, 소독 부산물을 발생하는 염소와는 달리 오존은 처리과정에서 소독부산물을 발생하지 않는 것으로 알려져 있다.

철은 오존과 접촉하면 즉시 산화하며, 망간은 오존과 접촉하여 이산화망간이 되는데 약 10～20분의 시간을 필요로 하는데, 응집부를 거치는 동안에 충분히 이산화망간으로 산화되어 플록을 형성하므로, 철과 망간도 가압부상장치에서 효과적으로 제거된다.

상기 설명과 같이 원수 중의 유기물, 맛 냄새 원인물질이 분해되고, 산화된 철분, 이산화망간 및 사멸한 조류, 고형물이 제거된 상등수는 유출되어, 다음의 처리 공정인 생물활성탄 여과지(400)로 이송된다.(제 4도 참조)

상기 가압부상장치(40)의 응집부(40-1)는 원수에 응집제를 주입한 다음 완속교반을 통하여, 가압부상에 적절한 크기와 강도를 가진 플록을 생성한다.

생물 활성탄 여과지(400)는 입상 활성탄으로 구성한 여과층에서, 활성탄의 흡착작용으로 오존 반응 가압부상장치(100)에서 처리된 상등수 중에 남아 있을 수 있는 미량의 유기물, 맛, 냄새 원인 물질, 고형물, 바이러스 등을 추가적으로 제거하고, 오존 반응 가압부상장치에서 아직 산화되지 않은 일부 망간을 입상 활성탄 표면에 서식하는 철 박테리아의 작용으로 산화 흡착하여 제거한다.

오존은 수질에 따라서는 응집공정에 부정적인 작용을 하는 경우도 있음으로, 이런 경우는 도 2와 같이 오존 반응 가압부상장치를 구성한다.

원수는 응집부(40-1)의 하단에서 가압부상장치(40)로 유입하고, 가압부상장치(40)의 상등수의 일부를 재 순환수로 하여, 이송펌프(15)의 흡입작용으로 재 순환수 관(96)을 통하여 흐르게 되는데, 오존 발생기(10)에서 발생한 오존화 가스를 재 순환수 관에 주입하고, 혼합기(20)에서 재 순환수와 오존화 가스를 혼합하고, 가스 분리관(30)에서 재 순환수 중의 공기 또는 산소가스를 분리한다.

이송 펌프(15)는 오존이 용해된 재 순환수를 양수하여 가압부상장치(40)의 하단 입구부에 설치한 분사노즐(70)로 이송한다.

이송 펌프에서 양수한 재 순환수의 일부는 가압 펌프(50)에서 가압하여 가스 용해탱크(60)로 이송하고, 가스 분리관(30)의 돔에서 수집된 공기 또는 산소가스의 대부분은 송풍기(90)를 통하여 가압부상장치(40)의 상부 공간으로 이송되거나 배오존 처리장치로 이송되어 처리된다.

가스 분리관(30)에서 분리된 공기 또는 산소가스 중 가압부상에 필요한 양은 가스 압축기(80)에서 압축하여 가스 용해탱크(60)로 이송되고, 가스 용해탱크에서 2분 이상 체류하면서, 포화 된다.

공기 또는 산소가스로 포화 된 재 순환수는 가스 용해탱크(60)에서 이송펌프의 토출 배관(97)으로 이송되어, 이송 펌프에서 양수된 재 순환수와 함께 혼합되어서, 가압 부상장치의 입구 하단부에 설치한 분사노즐(70)에서 분사된다.

분사노즐(70)에서 대기압 수준으로 압력이 저하되어 분사되는 재 순환수 내의 포화 공기 또는 산소가스가 재 용출하면서 무수히 많은 작은 기포를 발생하고, 이 기포들이 원수 중에 포함된 조류, 철 망간 산화물, 고형물에 부착하여 수면 위로 뜨게 하고, 슬러지 수집기(40-2)로 수집하여 슬러지 배출 피트(40-3)에서 외부로 슬러지를 배출하여 처리한다.

한편 가압부상조의 하부에 설치한 분사노즐을 통하여, 재 순환수 중에 용해된 오존은 가압 부상조에서 원수와 혼합되어 계획된 농도로 균일하게 용해된 다음, 원수 중의 유기물, 맛, 냄새 원인 물질, 철분 망간, 바이러스 등을 분해하거나 산화시켜서 정화한다. 이런 과정에서 발생하는 고형물도 미세 기포에 의하여 제거됨은 물론이다.

철분은 오존에 의하여 즉시 산화하고, 망간은 산화에 시간이 필요하므로, 일부 미 산화된 망간은 가압부상장치에서 제거되지 않고 생물활성탄 여과지로 이송된다.

상수도 원수가 강변 여과수 인 경우에는 특별한 이유가 없는 한 강변여과수의 깨끗한 수질을 유지하기 위하여, 비록 유해하지는 않다고 하여도, 물속에 황 화합물질이나 염소 화합물질 같은 부산물을 남기는 응집제 주입을 꺼리는 경우가 많이 있다.

이러한 경우에는, 도 3과 같이 가압 부상장치(40)의 전단에 반응부(40-4)를 설치하고,원수에 오존을 용해시켜서 반응부(40-4)의 입구 하단부로 유입시키되 응집제를 주입하지 않고 완속교반을 하여, 원수와 오존 그리고 철과 망간, 맛 냄새 원인물질등을 충분히 접촉, 산화, 반응시켜 맛 냄새 원인 물질을 분해하고, 철, 망간을 산화시켜서, 입자를 형성하게 하고, 상기에서 설명한 것처럼 재 순환수와 가스 용해탱크(60)를 이용하여 가압부상에 필요한 오존화 가스를 가압부상장치(40)의 입구부 하단에 설치한 분사노즐(70)로 공급하여 분사함으로써, 원수를 정화한다.

응집제를 주입하지 않고 반응부(40-4)에서 오존 반응을 시키는 오존 반응 가압부상장치(100)는 응집제를 주입한 경우에 비하여 고형물 제거율은 약간 저하하지만 85％이상의 고형물 제거가 가능하므로, 강변 여과수와 같이 원수의 탁도가 1～3mg/L로 낮은 경우에는 충분히 사용할 수가 있다.

강변 여과수를 처리하는 또 다른 방법은 도 4와 같이 원수를 바로 가압부상장치(40)의 입구 하단으로 유입시키고, 도 2를 참조로 설명한 것처럼 상등수의 일부를 재 순환수로 이용하여 오존과, 가스 분리관(30)에서 분리한 오존화 가스의 일부를 가스 용해탱크(60)에서 포화시킨 가스 포화수를 토출 배관(97)에서 함께 혼합한 다음 분사노즐(70)에서 분사하여, 오존의 맛 냄새 원인물질 분해 및 바이러스, 조류 등의 사멸작용과 철과 망간의 산화물 , 고형물질을 제거하여 원수를 정화한다.

도 4에 의한 방법을 적용할 때에는 망간의 산화에 시간이 필요하므로 경우에 따라서는 일부 망간의 산화물은 가압부상장치(40)에서 제거되지 않고 후단의 생물 활성탄 여과지로 이송될 수 있다.

도 5의 생물 활성탄 여과지(400)는 입상 활성탄으로 여과층을 구성하고 입상 활성탄의 흡착작용을 이용하여, 오존 반응 가압부상장치에서 이송된 상등수 중의 맛, 냄새 원인 물질, 바이러스, 기타 미량 유기물질을 흡착하여 제거하고, 여과층의 물리적인 체 작용을 이용하여 고형물을 제거하고, 입상 활성탄 표면에 부착하여 서식하는 철 박테리아의 작용으로, 일부 산화되지 않은 망간을 산화, 흡착하여 세척시 과잉의 철 박테리아를 제거함으로써, 정화한다.

도 6은 급속 여과지(200), 오존 접촉지, 생물활성탄 여과지로 구성한 정수 처리 공정에 전 처리 공정으로 본 발명의 오존 반응 가압부상장치(100)를 이용한 정수처리 공정을 표시한 것이다.

상수도 원수의 수질 조건이 상대적으로 좋지 않을 경우는 제5도와 같은 처리 공정을 이용하여 원수를 정화하는 것이 더 효과적이다.

급속 여과지, 오존 접촉지는 그 구조와 작용이 널리 알려진 것이므로, 상세한 설명은 생략하였다.

상기 오존반응 가압부상장치는 상수도 용 외에도 하수,폐수처리장이나 축산폐수처리장, 분뇨처리장 등에서 3차 처리장치로도 사용이 가능하다.

10 오존 발생기
15 이송펌프
20 혼합기
30 가스 분리관
40 부상분리장치 40-1 응집부 40-2 슬러지 수집기
40-3 슬러지 배출피트 40-4 반응부
50 가압펌프
60 가스용해탱크
70 분사노즐
80 가스 압축기
90 가스 송풍기
95 분리가스관
96 재 순환수 관
97 토출 배관
98 원수 분류관
100 오존반응 가압부상장치
200 급속 여과지
300 오존 접촉지
400 생물 활성탄 여과지
가. 원수배관
나. 혼화기

Claims (4)

1. 원수 분류관(98) 또는 재순환 수 관(96)에 오존화 가스를 공급하는 오존 발생기(10);
   원수 중의 고형물질과 응집제를 반응시켜서 플록을 형성하거나 또는 플록형성과 오존 반응을 함께하는 응집부(40-1)와 고형물을 기포로 부상시켜서 제거하는 부상 분리부, 수면에 부상한 슬러지를 슬러지 배출 피트로 이송하는 부상 슬러지 수집기(40-2) 및 슬러지 배출 피트(40-3)로 구성한 밀폐 덮개를 가진 부상 분리장치(40);
   부상 분리장치(40)의 상등수 일부를 재순환하기 위한 재 순환수 관(96);
   대기압 수준의 압력을 유지하는 원수 분류관(98) 또는 재 순환수 관(96);
   상기 원수 분류관 또는 재 순환수 관에 설치하여 오존화 가스와 재 순환수를 혼합하여 오존화 가스 혼합수를 만드는 혼합기(20);
   오존화 가스 혼합수 내의 가스를 분리하기 위한 가스 분리관(30);
   원수 또는 재 순환수를 이송하는, 이송량 조절이 가능한 이송펌프(15);
   상기 가스 분리관에서 분리된 가스를 압축하여 가스 용해 탱크(60)로 이송하는 가스 압축기(80);
   상기 이송펌프에서 이송된 재 순환수의 일부를 가압하여 가스 용해탱크(60)로 이송하는, 이송량 조절이 가능한 가압펌프(50);
   상기 가스 압축기에서 공급된 가스와 가압펌프에서 이송된 재 순환수를 3～7kg/㎠의 압력으로 2분 이상 가압하여, 가스 포화수를 발생하고, 가스 포화수를 이송펌프의 토출 배관(97)으로 이송하는 가스용해탱크(60);
   상기 가스 포화수와 재 순환수가 혼합된 물을 가압 부상장치(40)의 하부 입구부분에서 분사하여 미세기포를 발생하는, 1개 이상으로 구성한 분사노즐(70);
   상기 가스 분리관((30)에서 분리된 가스의 일부를 가압부상장치의 상부공간 또는 배오존 처리기로 이송하는 가스 송풍기(90)로 구성한 오존 반응 가압부상장치(100).
2. 원수 분류관(98) 또는 재순환 수 관(96)에 오존화 가스를 공급하는 오존 발생기(10);
   원수 중에 포함된 맛과 냄새의 원인물질이나 조류, 철, 및 망간 중 적어도 하나를 포함하는 부산물과 오존을 접촉 반응시키는 반응부(40-4)와, 고형물을 기포로 부상시켜서 제거하는 부상 분리부, 수면에 부상한 슬러지를 슬러지 배출 피트로 이송하는 부상 슬러지 수집기(40-2), 및 슬러지 배출피트(40-3)로 구성한 밀폐 덮개를 가진 부상 분리장치(40);
   부상 분리장치(40)의 상등수 일부를 재순환하기 위한 재 순환수 관(96);
   대기압 수준의 압력을 유지하는 원수 분류관(98) 또는 재 순환수 관(96);
   상기 원수 분류관 또는 재 순환수 관에 설치하여 오존화 가스와 재 순환수를 혼합하여 오존화 가스 혼합수를 만드는 혼합기(20);
   오존화 가스 혼합수 내의 가스를 분리하기 위한 가스 분리관(30);
   원수 또는 재 순환수를 이송하는, 이송량 조절이 가능한 이송펌프(15);
   상기 가스 분리관에서 분리된 가스를 압축하여 가스 용해 탱크(60)로 이송하는 가스 압축기(80);
   상기 이송펌프에서 이송된 재 순환수의 일부를 가압하여 가스 용해탱크(60)로 이송하는, 이송량 조절이 가능한 가압펌프(50);
   상기 가스 압축기에서 공급된 가스와 가압펌프에서 이송된 재 순환수를 3～7kg/㎠의 압력으로 2분 이상 가압하여, 가스 포화수를 발생하고, 가스 포화수를 이송펌프의 토출 배관(97)으로 이송하는 가스용해탱크(60);
   상기 가스 포화수와 재 순환수가 혼합된 물을 가압 부상장치(40)의 하부 입구부분에서 분사하여 미세기포를 발생하는, 1개 이상으로 구성한 분사노즐(70);
   상기 가스 분리관((30)에서 분리된 가스의 일부를 가압부상장치의 상부공간 또는 배오존 처리기로 이송하는 가스 송풍기(90)로 구성한 오존 반응 가압부상장치(100).
3. 청구항 1 또는 청구항 2의 오존 반응 가압부상장치(100)와
   원수 중의 잔여 맛, 냄새 원인 물질 및 철,망간산화물, 고형물, 바이러스를 제거하는 생물 활성탄여과지(400)로 정수처리장치를 구성한 것을 특징으로 하는 오존 반응 가압부상장치와 생물활성탄 여과지를 이용한 정수처리장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2의 오존 반응 가압부상장치(100)와
   철 망간 산화물, 고형물을 제거하는 급속 여과지(200);
   급속 여과지에서 이송된 원수 중의 맛 냄새 원인 물질, 바이러스 등을 분해하는 오존 접촉지(300); 및
   오존 접촉지에서 이송된 원수 중의 잔여 맛, 냄새 원인 물질 , 고형물, 바이러스를 제거하는 생물 활성탄여과지(400)로 정수처리장치를 구성한 것을 특징으로 하는 오존 반응 가압부상장치와 생물활성탄 여과지를 이용한 정수처리장치.

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