KR101568170B1 - 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치 - Google Patents

이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 RO 농축수에 함유된 질산성질소와 황산염을 흡착하여 파과될 때까지 처리수를 생성하는 이온교환수지(110)가 수용되는 이온교환컬럼(100); 상기 이온교환컬럼에 흡착된 질산성질소와 황산염을 각각 질소가스와 황화수소로 환원시켜 생물학적으로 재생하기 위한 탈질균과 황산염환원균을 포함하는 미생물이 배양된 생물 반응조(200); 및 상기 생물 반응조(200)에서 이송된 미생물에 함유된 침전물이 제거된 상등수를 상기 이온교환컬럼(100)으로 공급하여 상기 이온교환수지(110)가 생물학적으로 재생되게 하는 침전조(300);를 포함하며, 상기 이온교환수지(110)가 파과되어 생물학적으로 재생될 때, 상기 이온교환컬럼의 내부가 상기 미생물에 의해 폐색되는 것이 방지되도록 상기 이온교환수지(110)가 600㎛ 이상의 다수 공극을 가진 체로 체거름된 입자로 구성되고, 상기 이온교환수지(110)가 500㎛ 이하의 다수 공극을 가진 메쉬케이스(120)의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)에 관한 것이다.

Description

이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치{Bio-regeneration System for Preventing Clogging of Ion-exchange Column}
본 발명은 이온교환컬럼의 내부에 설치된 음이온교환수지를 이용하여 RO 농축수에 존재하는 질산성질소와 황산염을 흡착한 후, 음이온교환수지를 생물학적으로 재생할 때, 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치에 관한 것이다.
역삼투막(Reverse Osmosis:RO) 공정은 해수담수화 공정에서 파생된 형태로 국내ㅇ외에서 원수에 포함된 오염물질을 처리하는 공정으로 발전되어 활발한 연구가 진행 중이며 매우 빠르게 발전하고 있다.
역삼투막 공정은 역삼투막을 이용하여 원수에 포함된 오염물질을 분리하는 공정이며, 이러한 공정에서 오염물질이 제거된 처리수와 오염물질이 농축된 RO 농축수가 발생하며, RO 농축수에는 유기물을 비롯하여 질산성질소와 같은 이온성 오염물질이 포함되어 있다.
또한, 역삼투막을 황산으로 세척 시 고농도의 황산염(SO4 2-)이 함유된 RO 농축수도 발생한다.
이러한 RO 농축수에 함유된 오염물질을 처리하기 위하여 이온교환공정이 도입되었다.
이온교환공정은 RO 농축수에 함유된 질산성질소와 황산염을 흡착하여 제거하는 공정으로 음이온교환수지가 주로 이용된다.
이 때, 종래의 이온교환공정을 활용하는 경우, 질산성질소와 황산염이 이온교환수지에 완전히 흡착하게 되면 재생을 하게 되는데, 파과된 이온교환수지의 재생에는 소금(NaCl)이 사용되었다.
이 때, 재생과정에서 발생한 폐액에는 고농도의 소금(NaCl), 질산성질소, 그리고 황산염이 존재한다. (여기에서 파과된 이온교환수지란, 이온교환수지의 용량이 다하여 RO 농축수에 함유된 오염물질을 더 이상 흡착하지 못하고 RO 농축수의 오염물질이 함유된 상태로 외부로 배출되는 것을 의미한다.)
한편, 본 출원의 발명자는 US 2005-0274927 A1의 과염소산염의 흡착이 완료된 이온교환수지의 과염소산염 부하 레벨을 감소시키는 방법으로, a.과염소산염의 흡착이 완료된 이온교환수지를 얻는 공정, 및 b. 과염소산염의 흡착이 완료된 이온교환수지를 과염소산 분해성 미생물과 직접 접촉시켜, 이온교환수지에 흡착된 과염소산염을 비과염소산염 반응생성물로 변환하여 이온교환수지를 재생하는 방법을 제시한 적이 있었다.
그러나 종래기술은 이온교환수지가 이온교환컬럼의 내부에 설치되는데, 이온교환수지를 미생물을 이용하여 생물학적으로 재생하는 과정에서 미생물이 이온교환수지 층에 축적되어 이온교환컬럼의 내부가 폐색되는 문제점이 있었다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개발이 필요한 실정이다.
US 2005-0274927 A1(2005.12.15)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 이온교환수지를 미생물을 이용하여 생물학적으로 재생하는 과정에서 미생물이 이온교환수지 층에 축적되어 이온교환수지가 설치된 이온교환컬럼의 내부가 폐색되는 것을 방지할 수 있는 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 RO 농축수에 함유된 질산성질소와 황산염을 흡착하여 파과될 때까지 처리수를 생성하는 이온교환수지(110)가 수용되는 이온교환컬럼(100); 상기 이온교환컬럼에 흡착된 질산성질소와 황산염을 각각 질소가스와 황화수소로 환원시켜 생물학적으로 재생하기 위한 탈질균과 황산염환원균을 포함하는 미생물이 배양된 생물 반응조(200); 및 상기 생물 반응조(200)에서 이송된 미생물에 함유된 침전물이 제거된 상등수를 상기 이온교환컬럼(100)으로 공급하여 상기 이온교환수지(110)가 생물학적으로 재생되게 하는 침전조(300);를 포함하며, 상기 이온교환수지(110)가 파과되어 생물학적으로 재생될 때, 상기 이온교환컬럼의 내부가 상기 미생물에 의해 폐색되는 것이 방지되도록 상기 이온교환수지(110)가 600㎛ 이상의 다수 공극을 가진 체로 체거름된 입자로 구성되고, 상기 이온교환수지(110)가 500㎛ 이하의 다수 공극을 가진 메쉬케이스(120)의 내부에 수용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 상기 이온교환컬럼(100)을 둘러싸며, 상기 이온교환컬럼(100)의 온도가 소정 온도로 유지되도록 내부에 가온유체가 순환되는 워터자켓(400);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 RO 농축수가 저장된 RO 농축수 저장탱크(10)와 이온교환컬럼(100) 사이에 설치되는 맥동 펌프(510);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 이온교환수지의 생물학적 재생 장치는 이온교환수지를 미생물을 이용하여 생물학적으로 재생하는 과정에서 미생물이 이온교환수지 층에 축적되어 이온교환수지가 설치된 이온교환컬럼의 내부가 폐색되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개략도
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개략도
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개략도
도 4는 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 실험예에서 RO 농축수 흡착에 한번도 이용된 적 없는 이온교환수지의 BV(bed volume)에 따른 파과상태를 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 실험예에서 탈질균과 황산염환원균에 의해 생물학적 재생이 이루어진 이온교환수지의 BV(bed volume)에 따른 파과상태를 나타낸 그래프
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 질산성질소와 황산염이 농축된 RO 농축수를 처리하고, 파과된 이온교환수지를 생물학적으로 재생하는 장치에 관한 것으로서, 과염소산(perchlorate, ClO4 -)에 의해 파과된 이온교환수지를 생물학적으로 재생하는 경우에도 적용된다.
이 때, RO 농축수는 RO 공정에서 원수에 포함된 오염물질을 처리하는 과정에서 오염물질이 농축된 RO 농축수가 발생한 것을 의미하며, RO 농축수에는 유기물을 비롯하여 질산성질소와 같은 이온성 오염물질이 포함되어 있다.
또한, RO 농축수를 처리하여 파과된 이온교환수지란, 이온교환수지의 용량이 다하여 RO 농축수에 함유된 오염물질을 더 이상 흡착하지 못하고 RO 농축수의 오염물질이 함유된 상태로 외부로 배출되는 것을 의미한다.
본 발명의 방향 표시에 있어서, 도면의 상측을 상측, 도면의 하측을 하측으로 정의하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 이온교환컬럼(100), 생물 반응조(200), 침전조(300)를 포함하여 구성된다.
상기 이온교환컬럼(100)은 RO 농축수의 통과가 가능하도록 내부에 공간이 있는 구조물로 형성될 수 있으며, RO 농축수에 함유된 질산성질소와 황산염을 흡착하여 파과될 때까지 처리수를 생성하는 이온교환수지(110)가 수용된다.
상기 이온교환수지(110)는 질산성질소 선택수지인 A520E 수지(Purolite A520E, 입자 직경 300㎛ ~ 1200㎛)를 포함하여 여타 상용화된 이온교환수지로 구성될 수 있다.
상기 이온교환컬럼(100)은 상기 이온교환수지(110)가 파과될 때까지 농축수에 함유된 오염물질을 흡착시킨다.
이때, 상기 이온교환수지(110)의 파과 여부는 처리수에 함유된 질산성질소가 방류수 수질 기준을 초과하는 것으로 정의될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
상기 이온교환컬럼(100)은 RO 농축수가 저장된 RO 농축수 저장탱크(10)와 연결되어 RO 농축수를 공급받을 수 있으며, 처리수 저장탱크(20)와 연결되어 내부에 수용된 이온교환수지(110)에 의해 생성된 처리수가 처리수 저장탱크(20)로 배출될 수 있다.
상기 생물 반응조(200)는 상기 이온교환컬럼(100)에 흡착된 질산성 질소와 황산염을 각각 질소가스와 황화수소로 환원시켜 생물학적으로 재생하기 위한 탈질균과 황산염환원균을 포함하는 미생물이 배양된다.
이 때, 상기 생물 반응조(200)는 탈질균과 황산염환원균의 배양에 필요한 외부탄소원, 영양염류가 함유된 영양액이 저장된 배양액저장탱크(30)와 연결되어 탈질균과 황산염환원균의 배양에 필요한 영양액을 공급받을 수 있다.
상기 침전조(300)는 상기 생물 반응조(200)에서 이송된 미생물에 함유된 침전물이 침전된 것이 하등수로 생성되고 침전물이 제거된 것이 상등수로 생성되며, 상등수가 상기 이온교환컬럼(100)으로 공급되어 상기 이온교환컬럼(100)의 내부에 수용된 이온교환수지(110)에 흡착된 질산성질소와 황산염이 탈질균과 황산염환원균에 의해 각각 질소가스와 황화수소로 변환되어 생물학적으로 재생된다.
상기 이온교환컬럼(100)으로 공급된 상등수는 상기 이온교환수지(110)을 재생한 후, 다시 상기 생물 반응조(200)로 이송된다.
본 발명은 상기 이온교환컬럼(100)의 내부에 미생물이 이온교환수지 층에 축적되어 상기 이온교환컬럼(100)의 내부가 폐색되는 것을 방지하기 위하여,
상기 이온교환수지(110)가 600㎛ 이상의 다수 공극을 가진 체로 체거름된 입자로 구성되며, 상기 이온교환수지(110)가 500㎛ 이하의 다수 공극을 가진 메쉬케이스(120)의 내부에 수용된다.
이와 같이 구성함으로써, 상기 이온교환수지(110)가 상기 이온교환컬럼(100)의 외부로 유출되는 것이 방지되었으며, 상기 이온교환수지(110)가 메쉬케이스(120)의 내부에 계류하게 되어 미생물과 접촉되는 시간도 증가하여 상기 이온교환수지(110)의 재생효율도 증가하였으며, 상기 이온교환수지(110)가 600㎛ 이상으로 체거름된 입자로 구성되어 상기 이온교환컬럼(100)의 내부가 미생물에 의해 폐색되지 않아서, 상기 이온교환컬럼(100)의 내부로 상기 침전조(300)의 상등수를 이송하는데 고압의 압력을 가할 필요가 없었다.
이에 따라, 본 발명에 따른 이온교환수지의 생물학적 재생 장치는 이온교환수지를 미생물을 이용하여 생물학적으로 재생할 때, 미생물이 이온교환수지 층에 축적되어 이온교환수지가 설치된 이온교환컬럼의 내부가 폐색되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 상기 이온교환컬럼(100)을 둘러싸며, 상기 이온교환컬럼(100)의 온도가 소정 온도로 유지되도록 내부에 가온유체가 순환되는 워터자켓(400)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 워터자켓(400)은 가온유체가 생물학적 재생 장치(1000)의 표면을 순환하면서 내부의 온도를 유지한다.
이하, 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)의 다양한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
<실시예 1>
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 맥동 펌프(510)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 맥동 펌프(510)는 RO 농축수가 저장된 RO 농축수 저장탱크(10)와 이온교환컬럼(100) 사이에 설치된다.
이 때, 상기 맥동 펌프(510)가 작동하면 RO 농축수 저장탱크(10)에서 상기 이온교환컬럼(100)으로 RO 농축수가 이송되며, 상기 맥동 펌프(510)가 작동하지 않으면 RO 농축수 저장탱크(10)에서 상기 이온교환컬럼(100)으로 RO 농축수가 이송되지 않는다.
상기 맥동 펌프(510)로 RO 농축수를 이온교환컬럼(400)으로 주입하여, 상기 이온교환수지(110)가 RO 농축수를 처리하고 완전히 파과되면 맥동 펌프(510)가 닫히도록 제어되는 것이 바람직하다.
<실시예 2>
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 제1센서모듈(600), 제2센서모듈(700)을 더 포함하여 구성된다.
상기 제1센서모듈(600)은 상기 이온교환컬럼(100)에서 생물 반응조(200)로 이송된 상등수의 pH와 산화환원전위(ORP)를 측정하여, 상기 상등수의 오염정도 및 미생물의 활성도를 파악하는 역할을 한다.
상기 제2센서모듈(700)은 상기 생물 반응조(200)의 내부 pH, 산화환원전위(ORP), 온도를 측정하여, 상기 생물 반응조(200)의 환경을 파악하는 역할과 상기 제1센서모듈과 비교하여 오염정도 및 미생물의 활성도를 파악하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 실시예 2에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 제1이송펌프(810), 제2이송펌프(820)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1이송펌프(810)는 상기 침전조(300)에서 이송된 상등수를 상기 이온교환컬럼(100)으로 좀 더 빠르게 이송하는 역할을 한다.
상기 제2이송펌프(820)는 상기 침전조(300)에서 이송된 하등액을 상기 생물 반응조(200)로 좀 더 빠르게 이송하여 슬러지(미생물)의 농도를 일정하게 유지하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는 상기 이온교환수지(110)를 산세척 또는 알카리세척하여 상기 이온교환수지(110)에 잔존하는 유기물을 제거할 수 있다.
이하 본 발명의 실험예에 대해 설명하기로 한다. 이 때, 본 발명의 실험예는 본 발명을 증명하고 설명하기 위한 수단일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
<실험예>
본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치에서 생물 반응조를 유효용량 20 L의 완전혼합형 반응조로 구성하고 침전조를 유효용량 8 L로 각각 구성하였다.
생물 반응조에 탈질균과 황산염환원균의 배양을 위한 영양용액으로 외부탄소원(ethanol), 영양염류, 미량원소를 공급하였다. 상기 미량원소의 조성과 투입량은 하기 문헌에 준하여 결정하였다(Shelton, D. R., and Tiedje, J. M., "General method for determining anaerobic biodegradation potential", Applied and Environmental Microbiology, 47(4), pp. 850-857, 1984).
생물반응조(200)에 Nitrate-N Loading Rate(NLR)을 0.13 g NO3 --N/l·day로 하였고, Sulfate Loding Rate(SLR)을 0.08 g SO4 2-/l·day로 하여 미생물을 배양하였다.
한편, 이온교환수지(110)는 아크릴로 제작된 이온교환컬럼(100)(직경 2.5 cm, 길이 51 cm)에 A520E Virgin 수지 50 mL를 충전한 후, 하향류 방식으로 RO 농축수를 공급(20 BV/hr, 하향류)하였다.
이온교환수지(110)가 완전히 파과된 것을 확인한 후, 이온교환컬럼(100)을 생물 반응조(200) 후단에 설치된 침전조(300)와 연결하여 생물재생(bio-regeneration) 실험을 수행하였다.
이 때, 침전조 상등수의 슬러지(미생물)의 농도는 125±25 mg/L이였고 360 BV/hr의 유량으로 이온교환컬럼에 공급하였다.
이후, RO 농축수에 파과된 이온교환수지(110)를 생물반응조(200) 후단의 침전조(300)에서 공급되는 상등수로 재생할 때, 상등수에 함유된 미생물로 인하여 메쉬케이스(120)의 공극이 막히는 문제가 있어서 이온교환수지를 600㎛의 체로 체거름을 하여 이온교환럼에 충전하였다.
이후, 이온교환컬럼에는 500 ㎛의 메쉬 케이스를 설치하여 이온교환수지의 배출을 방지하였다.
또한, 이온교환수지의 재생율을 알아보기 위해, A520E Virgin 수지(110)를 파과시킨 후, 탈질균과 황산염환원균을 통하여 생물학적으로 재생된 이온교환수지를 다시 재파과하여 이온교환수지(110)의 재생효율을 측정하였다.
이 때, 이온교환수지(110)의 생물재생을 수행한 후, 증류수로 세척한 다음, 산세정과 알카리세정을 수행하였다.
산세정은 0.2 M HCl 용액 500 mL로 세척하였고, 알카리세정은 0.2 M NaOH 용액 500 mL으로 20분간 순환시켜 세정하였다.
산 및 알카리 세정을 마친 이온교환수지는 다시 증류수로 세정하고, 파과실험을 수행하였다.
이 때, 질산성질소와 황산염의 농도의 분석에는 서프레서(ASRS 300, Dionex)가 연결된 이온크로마토그래피(ICS 900, Dionex)를 사용하였다.
도 4는 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 실험예에서 A520E Virgin 이온교환수지의 BV(bed volume)에 따른 파과상태를 나타낸 그래프이다. 이때, 도 4에 도시된 chloride는 A520E Virgin 이온교환수지(110)에 흡착되어있는 염화물 양이다.
도 4에 도시된 바와 같이, A520E Virgin 이온교환수지(110)에 흡착한 RO 농축수 내에 있는 질산성질소(NO3 --N, 도 4의 Nitratre)양은 연산결과 (43.18 - 11)mg/L X 9 L = 289.6 mg 이였다.
또한, A520E Virgin 이온교환수지(110)에 흡착한 RO 농축수 내에 있는 황산염(SO4 2-, 도 4의 sulfate) 양은 연산결과 (1509 - 1447.4)mg/L X 9 L = 554.4 mg
또한, A520E Virgin 이온교환수지(110)에 흡착한 RO 농축수 내에 있는 질산성질소(NO3 --N) 교환능은 연산결과 289.6 mg/50 mL of resin = 0.414 meq/mL of resin 이였다.
또한, A520E Virgin 이온교환수지(110)에 흡착한 RO 농축수 내에 있는 황산염(SO4 2-) 교환능은 연산결과 554.4 mg/50 mL of resin= 0.23 meq/mL of resin 이였다.
도 5는 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치의 실험예에서 탈질균과 황산염환원균에 의해 생물학적 재생이 이루어진 이온교환수지의 BV(bed volume)에 따른 파과상태를 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 탈질균과 황산염환원균에 의해 생물학적 재생이 이루어진 이온교환수지(110)에 흡착된 질산성질소(NO3 --N, 도 5의 Nitratre)양은 연산결과 (43.0 - 15.4)mg/L X 9 L = 248.4 mg 이였다.
또한, 탈질균과 황산염환원균에 의해 생물학적 재생이 이루어진 이온교환수지(110)에 흡착된 황산염(SO4 2-, 도 5의 sulfate) 양은 연산결과 (1504 - 1435)mg/L X 9 L = 621 mg 이였다.
또한, 탈질균과 황산염환원균에 의해 생물학적 재생이 이루어진 후, 다시 파과된 이온교환수지(110)의 질산성질소(NO3 --N) 교환능은 연산결과 248.4 mg/50 mL of resin = 0.35 meq/mL of resin 이였다.
또한, 탈질균과 황산염환원균에 의해 생물학적 재생이 이루어진 후, 다시 파과된 이온교환수지(110)의 황산염(SO4 2-) 교환능은 연산결과 621 mg/50 mL of resin = 0.26 meq/mL of resin 이였다.
A520E Virgin 이온교환수지(110)에 흡착된 RO 농축수 내에 있는 질산성질소와 황산염의 교환능을 각각 측정한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
이때, 표 2에는 비고는 Virgin 이온교환수지의 교환능과 생물재생수지 교환능을 비교하여 이온교환수지의 총 재생효율을 비교한 내용을 나타내었다.
이온의 종류 Virgin 수지의
교환능 (meq/L)		 생물재생
기간(d)		 생물재생수지 교환능 (meq/L) 생물재생
효율(%)		 비고
질산성질소
(NO3 --N)		 0.414 2
 0.35 84.5 이온교환수지의 총 재생효율
= 95%
황산염
(SO4 2-)		 0.23 0.26 100
상기 표 1에 표시된 바와 같이, 상기 '생물재생수지'의 질산성질소 교환능은 상기 Virgin 수지의 질산성질소 교환능의 84.5%를 나타내었으며, 상기 '생물재생수지'의 황산염 교환능은 상기 Virgin 수지의 황산염 교환능의 100%를 유지하여, 파과된 이온교환수지의 생물학적 재생이 탈질균과 황산염환원균에 의해 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 파과된 이온교환수지를 생물학적으로 재생하는 과정에서 이온교환컬럼의 내부가 폐색되지 않았다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 본 발명에 따른 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치
10 : RO 농축수 저장탱크
20 : 처리수 저장탱크
30 : 배양액저장탱크
100 : 이온교환컬럼
110 : 이온교환수지
120 : 메쉬케이스
200 : 생물 반응조
300 : 침전조
400 : 워터자켓
510 : 맥동 펌프
600 : 제1센서모듈
700 : 제2센서모듈
810 : 제1이송펌프
820 : 제2이송펌프

Claims (3)

  1. RO 농축수에 함유된 질산성질소와 황산염을 흡착하여 파과될 때까지 처리수를 생성하는 이온교환수지(110)가 수용되는 이온교환컬럼(100);
    상기 이온교환컬럼에 흡착된 질산성질소와 황산염을 각각 질소가스와 황화수소로 환원시켜 생물학적으로 재생하기 위한 탈질균과 황산염환원균을 포함하는 미생물이 배양된 생물 반응조(200); 및
    상기 생물 반응조(200)에서 이송된 미생물에 함유된 침전물이 제거된 상등수를 상기 이온교환컬럼(100)으로 공급하여 상기 이온교환수지(110)가 생물학적으로 재생되게 하는 침전조(300);를 포함하며,
    상기 이온교환수지(110)가 파과되어 생물학적으로 재생될 때, 상기 이온교환컬럼의 내부가 상기 미생물에 의해 폐색되는 것이 방지되도록 상기 이온교환수지(110)가 600㎛ ~ 1200 ㎛의 다수 공극을 가진 체로 체거름된 입자로 구성되고,
    상기 이온교환수지(110)가 다수 공극을 가진 메쉬케이스(120)의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000).
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는
    상기 이온교환컬럼(100)을 둘러싸며, 상기 이온교환컬럼(100)의 온도가 소정 온도로 유지되도록 외부에 가온유체가 순환되는 워터자켓(400);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000).
  3. 제1항에 있어서, 상기 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000)는
    상기 이온교환컬럼(100)에서 생물 반응조(200)로 이송된 상등수의 pH와 산화환원전위(ORP)를 측정하는 제1센서모듈(600); 및
    상기 생물 반응조(200)의 내부 pH, 산화환원전위(ORP), 온도를 측정하는 제2센서모듈(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온교환컬럼의 폐색 방지를 위한 생물학적 재생 장치(1000).
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JP2007527311A (ja) 2003-07-02 2007-09-27 ベイスン ウォーター， インコーポレイテッド 過塩素酸イオンのようなオシキアニオンのイオン交換樹脂上での生分解
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