KR101640416B1 - 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 - Google Patents
조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101640416B1 KR101640416B1 KR1020140048809A KR20140048809A KR101640416B1 KR 101640416 B1 KR101640416 B1 KR 101640416B1 KR 1020140048809 A KR1020140048809 A KR 1020140048809A KR 20140048809 A KR20140048809 A KR 20140048809A KR 101640416 B1 KR101640416 B1 KR 101640416B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- chlorine
- ultraviolet
- water
- oxidation
- injection amount
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 231
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 178
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 title claims abstract description 178
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 178
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 144
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 title description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 101
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 101
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 40
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims abstract description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- LFYXNXGVLGKVCJ-FBIMIBRVSA-N 2-methylisoborneol Chemical compound C1C[C@@]2(C)[C@](C)(O)C[C@@H]1C2(C)C LFYXNXGVLGKVCJ-FBIMIBRVSA-N 0.000 claims description 29
- LFYXNXGVLGKVCJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylisoborneol Natural products C1CC2(C)C(C)(O)CC1C2(C)C LFYXNXGVLGKVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- DTGKSKDOIYIVQL-UHFFFAOYSA-N dl-isoborneol Natural products C1CC2(C)C(O)CC1C2(C)C DTGKSKDOIYIVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 22
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229960001680 ibuprofen Drugs 0.000 claims description 14
- 239000001075 (4R,4aR,8aS)-4,8a-dimethyl-1,2,3,4,5,6,7,8-octahydronaphthalen-4a-ol Substances 0.000 claims description 13
- JLPUXFOGCDVKGO-UHFFFAOYSA-N dl-geosmin Natural products C1CCCC2(O)C(C)CCCC21C JLPUXFOGCDVKGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229930001467 geosmin Natural products 0.000 claims description 13
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- JLPUXFOGCDVKGO-TUAOUCFPSA-N (-)-geosmin Chemical compound C1CCC[C@]2(O)[C@@H](C)CCC[C@]21C JLPUXFOGCDVKGO-TUAOUCFPSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 12
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 108010073357 cyanoginosin LR Proteins 0.000 claims description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 11
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 claims description 10
- 229930002868 chlorophyll a Natural products 0.000 claims description 10
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 claims description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 9
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 8
- DGAIEPBNLOQYER-UHFFFAOYSA-N iopromide Chemical compound COCC(=O)NC1=C(I)C(C(=O)NCC(O)CO)=C(I)C(C(=O)N(C)CC(O)CO)=C1I DGAIEPBNLOQYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229960002603 iopromide Drugs 0.000 claims description 8
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 claims description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 8
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 7
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 claims description 7
- SGNXVBOIDPPRJJ-PSASIEDQSA-N 1-[(1r,6r)-9-azabicyclo[4.2.1]non-4-en-5-yl]ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CCC[C@@H]2CC[C@H]1N2 SGNXVBOIDPPRJJ-PSASIEDQSA-N 0.000 claims description 6
- SGNXVBOIDPPRJJ-UHFFFAOYSA-N Anatoxin a Natural products CC(=O)C1=CCCC2CCC1N2 SGNXVBOIDPPRJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 claims description 6
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LHJPHMKIGRLKDR-UHFFFAOYSA-N cylindrospermopsin Natural products C1C(N23)CC(OS(O)(=O)=O)C(C)C2CN=C3NC1C(O)C1=CC(=O)NC(=O)N1 LHJPHMKIGRLKDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LHJPHMKIGRLKDR-VDPNAHCISA-N cylindrospermopsin zwitterion Chemical compound C1([C@H](O)[C@@H]2NC3=NC[C@@H]4[C@H]([C@H](C[C@H](C2)N43)OS(O)(=O)=O)C)=CC(=O)NC(=O)N1 LHJPHMKIGRLKDR-VDPNAHCISA-N 0.000 claims description 6
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 6
- ZYZCGGRZINLQBL-GWRQVWKTSA-N microcystin-LR Chemical compound C([C@H](OC)[C@@H](C)\C=C(/C)\C=C\[C@H]1[C@@H](C(=O)N[C@H](CCC(=O)N(C)C(=C)C(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H]([C@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1)C(O)=O)C(O)=O)C)C1=CC=CC=C1 ZYZCGGRZINLQBL-GWRQVWKTSA-N 0.000 claims description 6
- DIDLWIPCWUSYPF-UHFFFAOYSA-N microcystin-LR Natural products COC(Cc1ccccc1)C(C)C=C(/C)C=CC2NC(=O)C(NC(CCCNC(=N)N)C(=O)O)NC(=O)C(C)C(NC(=O)C(NC(CC(C)C)C(=O)O)NC(=O)C(C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CCC(NC(=O)C2C)C(=O)O)C(=O)O DIDLWIPCWUSYPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RPQXVSUAYFXFJA-HGRQIUPRSA-N saxitoxin Chemical compound NC(=O)OC[C@@H]1N=C(N)N2CCC(O)(O)[C@@]22N=C(N)N[C@@H]12 RPQXVSUAYFXFJA-HGRQIUPRSA-N 0.000 claims description 6
- RPQXVSUAYFXFJA-UHFFFAOYSA-N saxitoxin hydrate Natural products NC(=O)OCC1N=C(N)N2CCC(O)(O)C22NC(N)=NC12 RPQXVSUAYFXFJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 6
- OWHASZQTEFAUJC-GJRPNUFSSA-N (5r,8s,11r,12s,15s,18s,19s,22r)-15-[3-(diaminomethylideneamino)propyl]-8-[(4-hydroxyphenyl)methyl]-18-[(1e,3e,5s,6s)-6-methoxy-3,5-dimethyl-7-phenylhepta-1,3-dienyl]-1,5,12,19-tetramethyl-2-methylidene-3,6,9,13,16,20,25-heptaoxo-1,4,7,10,14,17,21-heptazac Chemical compound C([C@H](OC)[C@@H](C)\C=C(/C)\C=C\[C@H]1[C@@H](C(=O)N[C@H](CCC(=O)N(C)C(=C)C(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)N[C@H]([C@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1)C(O)=O)C(O)=O)C)C1=CC=CC=C1 OWHASZQTEFAUJC-GJRPNUFSSA-N 0.000 claims description 5
- OWHASZQTEFAUJC-UHFFFAOYSA-N MCYR Natural products COC(Cc1ccccc1)C(C)C=C(/C)C=CC2NC(=O)C(CCCNC(=N)N)NC(=O)C(C)C(NC(=O)C(Cc3ccc(O)cc3)NC(=O)C(C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CCC(NC(=O)C2C)C(=O)O)C(=O)O OWHASZQTEFAUJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JIGDOBKZMULDHS-UHFFFAOYSA-N cyanogenosin-RR Natural products N1C(=O)C(CCCN=C(N)N)NC(=O)C(C)C(C(O)=O)NC(=O)C(CCCN=C(N)N)NC(=O)C(C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CCC(C(O)=O)NC(=O)C(C)C1C=CC(C)=CC(C)C(OC)CC1=CC=CC=C1 JIGDOBKZMULDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims description 5
- 108010004476 microcystin RR Proteins 0.000 claims description 5
- JIGDOBKZMULDHS-UUHBQKJESA-N microcystin RR Chemical compound C([C@H](OC)[C@@H](C)\C=C(/C)\C=C\[C@H]1[C@@H](C(=O)N[C@H](CCC(=O)N(C)C(=C)C(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N[C@H]([C@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1)C(O)=O)C(O)=O)C)C1=CC=CC=C1 JIGDOBKZMULDHS-UUHBQKJESA-N 0.000 claims description 5
- JIGDOBKZMULDHS-HZJVMCKBSA-N microcystin RR Natural products CO[C@@H](Cc1ccccc1)[C@@H](C)C=C(C)C=C[C@@H]2NC(=O)[C@H](CCCNC(=N)N)NC(=O)[C@@H](C)[C@@H](NC(=O)[C@H](CCCNC(=N)N)NC(=O)[C@@H](C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CC[C@@H](NC(=O)[C@H]2C)C(=O)O)C(=O)O JIGDOBKZMULDHS-HZJVMCKBSA-N 0.000 claims description 5
- 108010080307 microcystin YR Proteins 0.000 claims description 5
- OWHASZQTEFAUJC-BKBILFGQSA-N microcystin-YR Natural products CO[C@@H](Cc1ccccc1)[C@@H](C)C=C(C)C=C[C@@H]2NC(=O)[C@H](CCCNC(=N)N)NC(=O)[C@@H](C)[C@@H](NC(=O)[C@H](Cc3ccc(O)cc3)NC(=O)[C@@H](C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CC[C@@H](NC(=O)[C@H]2C)C(=O)O)C(=O)O OWHASZQTEFAUJC-BKBILFGQSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 5
- 239000012907 medicinal substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 abstract description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Substances OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 80
- 235000019640 taste Nutrition 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 12
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 6
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 6
- ARYKTOJCZLAFIS-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;ozone Chemical compound OO.[O-][O+]=O ARYKTOJCZLAFIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 5
- UXFSPRAGHGMRSQ-UHFFFAOYSA-N 3-isobutyl-2-methoxypyrazine Chemical compound COC1=NC=CN=C1CC(C)C UXFSPRAGHGMRSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 241000192497 Oscillatoria Species 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 3
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 3
- 229940088679 drug related substance Drugs 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 241000192542 Anabaena Species 0.000 description 2
- NTOPKICPEQUPPH-UHFFFAOYSA-N IPMP Natural products COC1=NC=CN=C1C(C)C NTOPKICPEQUPPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000192701 Microcystis Species 0.000 description 2
- 230000002292 Radical scavenging effect Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 2
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- ACNUVXZPCIABEX-UHFFFAOYSA-N 3',6'-diaminospiro[2-benzofuran-3,9'-xanthene]-1-one Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(N)C=C1OC1=CC(N)=CC=C21 ACNUVXZPCIABEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000192660 Aphanizomenon Species 0.000 description 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 1
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 206010053567 Coagulopathies Diseases 0.000 description 1
- 241000224466 Giardia Species 0.000 description 1
- 241000350665 Hapalosiphon Species 0.000 description 1
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N L-cystine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H]([NH3+])CSSC[C@H]([NH3+])C([O-])=O LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 1
- 108010049746 Microcystins Proteins 0.000 description 1
- IXBQSRWSVIBXNC-HSKGSTCASA-N Nodularin Chemical compound C([C@H](OC)[C@@H](C)\C=C(/C)\C=C\[C@H]1[C@@H](C(=O)N[C@H](CCC(=O)N(C)C(=C\C)/C(=O)N[C@H]([C@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1)C(O)=O)C(O)=O)C)C1=CC=CC=C1 IXBQSRWSVIBXNC-HSKGSTCASA-N 0.000 description 1
- IXBQSRWSVIBXNC-UHFFFAOYSA-N Nodularin Natural products N1C(=O)C(CCCN=C(N)N)NC(=O)C(C)C(C(O)=O)NC(=O)C(=CC)N(C)C(=O)CCC(C(O)=O)NC(=O)C(C)C1C=CC(C)=CC(C)C(OC)CC1=CC=CC=C1 IXBQSRWSVIBXNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000192656 Nostoc Species 0.000 description 1
- 241000192608 Phormidium Species 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000035602 clotting Effects 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229960003067 cystine Drugs 0.000 description 1
- 231100000599 cytotoxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000002619 cytotoxin Substances 0.000 description 1
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 231100000784 hepatotoxin Toxicity 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002581 neurotoxin Substances 0.000 description 1
- 231100000618 neurotoxin Toxicity 0.000 description 1
- 108010065793 nodularin Proteins 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
하천 녹조 발생으로 유발되는 조류-기인 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없고, 또한, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있는, 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치, 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 염소-자외선 복합산화 수처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 상수원의 조류 번성으로 인해 정수장 유입원수 내의 조류(Algae)에 기인하는 이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질(Noxious Substance)을 제거하기 위하여 염소-자외선(Chlorine-UV)이 순차적으로 결합된 복합산화 수처리장치 및 이를 이용하여 유해물질의 종류와 농도에 따라 염소 주입량(Chlorine Dosage)과 자외선 강도(UV Dose)를 가변적으로 선택 및 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 조류(Algae)는 육상식물을 제외한 물속에 사는 하등식물인 광합성 생물로서, 매우 다양한 분류군을 포함한다. 이러한 조류는 대형조류(Macro-algae) 및 미세조류(Micro-algae)로 구분되며, 예를 들면, 미세조류는 남조류(Blue-green Algae 또는 Cyanobacteria), 녹조류(Green Algae), 와편모조류(Dino Flagellate), 규조류(Diatoms) 등으로 구분될 수 있다.
특히, 호소나 하천에 영양염류의 유입이 증가하면 부영양화(Eutrophcation)가 되고, 이후, 조류가 급속히 성장함으로써 녹조(Green tide 또는 Algae bloom)를 형성하게 된다. 이러한 조류들 중에서 가장 문제가 되고 있는 남조류는 독성과 냄새를 유발하는 대사물질을 발생함으로써 먹는물의 질에 직접적으로 영향을 미치며, 향후 기후변화로 인해 세계적으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 예를 들면, 이러한 남조류 종에는 가장 일반적으로, 아나베나(Anabaena), 아파니조메논(Aphanizomenon), 마이크로시스티스(Mcrosystis), 오실라토리아(Oscillatoria), 포르미디움(Phormidium) 등이 있으며, 이들은 마이크로시스틴(Microcystin), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin), 노둘라린(Nodularin) 등과 같은 남조류 독성을 발생시킨다.
구체적으로, 이러한 남조류의 모양은 매우 다양하며, 예를 들면, 마이크로시스티스(Mcrosystis)는 구형이고, 오실라토리아(Oscillatoria)는 세포들이 머리카락처럼 연결되어 있으며, 아나베나(Anabaena)는 염주알처럼 목걸이 형태로 연결되어 있다. 이때, 모두가 조류의 형태를 유지하기 위해서 서로 연결하여 뭉치는 형태를 취하고 되는데, 특히, 마이크로시스티스(Mcrosystis)는 하나의 세포로 된 단세포 생물의 조류로서, 세포 주변이 끈적끈적한 한천질층으로 둘러싸여 있어서 조체들이 서로 뭉치는 성질을 지니고 있다. 이러한 마이크로시스티스는 약간의 비린내 외에는 심한 냄새를 발생하지 않지만, 다른 종류의 남조류들, 특히, 아나베나, 오실라토리아, 포르미디움 등은 흙냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin) 및 곰팡이냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol)를 생성함으로써, 음용수의 수질을 떨어뜨려 많은 민원을 유발시키고 있다.
이러한 남조류의 독소 중에서 마이크로시스틴은 아나베나(Anabena), 오실라토리아(Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon과 같은 사상성 남조류 및 마이크로시스티스(Microcystis)와 같은 군체성 남조류에 의해서 생성된다. 이러한 독성물질은 피부염증(Dermatotoxins), 세포손상(Cytotoxins), 간손상(Hepatotoxins) 및 신경시스템 손상(Neurotoxins)과 같은 심각한 건강 문제를 야기한다. 이와 같이 하천에 발생한 조류 및 독성물질은 수처리 공정운영에서도 유입스크린의 폐색, 웨어(Weir)의 오염, 플록(Floc)의 침전방해, 조류매트의 생산, EOM(Extracellular Organic Matter) 또는 조류에 의한 필터의 폐색, 응집제 요구량 증가, 염소요구량 증가, 소독부산물의 증가, pH의 변화, 이취미(맛냄새) 유발물질과 남조류 독성물질의 방출 등 여러 가지 문제를 발생시킨다.
또한, 대표적인 이취미 물질에는 2-MIB, 지오스민(Geosmin), IBMP, IPMP, TCA 등이 있고, 조류 독성물질에는 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크로시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크로시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a (Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin) 등이 있다. 또한, 대상 의약물질로는 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine), 이부프로펜(Ibuprofen) 등이 있다.
한편, 종래의 기술에 따른 재래식 공정의 구성에서는 혼화-응집 공정 및 침전공정은 수 ㎛의 수준의 콜로이드 입자성 물질에 응집제를 혼화-응집 공정에 첨가하여 플록(Floc)을 형성시킨 후, 침전지에서 중력 침강에 의해 플록을 제거시킨다. 또한, 모래여과 공정은 원수의 탁질 물질을 약품으로 응집시킨 후에 여과 층에 빠른 속도로 물을 통과시켜(운반 작용) 모래 여재로의 부착작용에 탁질을 제거하는 고액분리공정으로서, 이때, 자연에서의 여과상은 물이 흙의 다공층을 통과하면서 발생한다. 즉, 모래여과 공정은 비교적 대형이고 균일한 입상여과재의 내부 간극표면에 미세한 플록이 부착해 응집하는 현상이라고 할 수 있다.
이러한 재래식 공정으로는 조류-기인 이취미 유발물질과 조류 독성물질을 제거할 수 없고, 이에 따라, 오존, 오존-과산화수소, 자외선-과산화수소, 초음파 등을 이용한 고도산화처리 기술을 활용하거나, 또는 활성탄 등의 물리적 흡착기술이나 나노막 이상의 막여과 기술에 의하여 이를 제거하여야 한다.
예를 들면, 나노막 기술의 경우, 낮은 회수율과 높은 전력소모량으로 인해서 상기 조류-기인 유해물질을 처리하기 위해서 초기 투자비와 높은 운영비가 요구되기 때문에 현실적으로 도입하기 힘들다는 문제점이 있다. 또한, 오존처리, 고도산화처리 기술 후단에는 잔류 산화제를 제거 및 잔류 유해물질 제거를 위하여 활성탄 처리를 하여야 한다.
또한, 고도산화기술로 보편화된 오존-과산화수소 공정과 자외선-과산화수소 공정의 경우, 오존 및 자외선 강도 조절이 유입수질 특성에 따라 운영되기 보다는 일정 잔류오존 농도 제어기법 또는 일정 자외선 강도로 유지하기 때문에, 고도산화를 위한 과산화수소 투입량이 오주입되는 경우가 발생한다. 특히, 자외선-과산화수소 고도산화기술에서는 과산화수소가 흡수하는 자외선의 광량(
)이 19 
로 매우 적어서 주입된 과산화수소의 20% 이상이 자외선 접촉 후에도 그대로 방출되고, 이에 따라 해당 잔류 과산화수소를 제거하기 위해서는 활성탄 공정이 필요하다는 단점이 있다.
또한, 자외선-과산화수소 공정에서 생성된 OH 라디칼은 과산화수소와의 반응성(
)이 
로 매우 높기 때문에 상기 OH 라디칼을 생성시키기 위해 주입한 과산화수소에 의해 다시 OH 라디칼이 소멸되는 단점이 있다.
한편, 전술한 과산화수소 대신에 사용할 수 있는 염소는 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있으며, OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮아서, 같은 자외선에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키면서도 차아염소산(HOCl) 형태의 잔류염소에 의한 OH 라디칼의 소멸률을 약 300배 정도 줄일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해서 차아염소산(HOCl) 형태의 염소를 잔류염소로 통칭하기로 한다.
특히, 차아염소산(HOCl)의 경우, 정수장에서 전염소 및 후염소로 사용하고 있기 때문에 특별하게 만들어진 차아염소산(HOCl)이 자외선 반응 시스템에서 소독의 목적이 아닌 라디칼 생성을 통한 산화 목적의 약품 투입이 가능하다.
따라서 조류-기인 이취미 유발물질과 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 효과적으로 제어하기 위해서 상기 유해물질의 종류와 농도에 따른 약품주입률을 결정하는 의사결정 시스템이 도입될 필요가 있고, 또한, 제한된 부지 안에서 기존의 재래식 공정 이외의 오존처리나 활성탄 등의 추가 공정이 없어야 한다. 또한, 종래에 사용되는 있는 약품의 사용성을 개선하고, 해당 약품을 사용하더라도 약품이 오주입되지 않아야 하며, 특히, 고도산화기술을 사용하는 경우, 원수 수질 특성이 반영된 제어 기법이 필요하다.
종래의 기술에 따른 오존-과산화수소, 자외선-과산화수소의 고도산화 수처리장치는, OH 라디칼을 극대화시켜 수중의 유해물질을 산화 처리하는데 별도의 과산화수소를 사용하고 있다. 하지만, 미반응한 잔류 과산화수소가 발생하고, 오존 또는 과산화수소와 같은 잔류 산화제의 제거를 위하여 별도의 환원제가 필요하며, 또한, 잔류 산화제와 미제거 유해물질을 추가로 제거하기 위하여 입상 활성탄 등의 흡착 공정이 반드시 필요하기 때문에 약품 및 에너지 사용량이 증가하고, 이에 따라 생산단가를 증가시키는 원인이 되고 있다.
또한, 전술한 오존-과산화수소, 자외선-과산화수소 산화처리 기술에서는 유입하는 원수의 유해물질의 종류와 농도에 상관없이 잔류 오존 또는 잔류 과산화수소의 농도에 비례하여 산화제를 투입하고 있기 때문에 공정이 효율적으로 운영되지 못하고 있는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 조류-기인 이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없는, 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있는, 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는, 착수정, 혼화-응집지, 침전지, 모래여과 또는 막여과 및 정수지로 구성된 수처리장치에 있어서, 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정한 결과에 따라 원수내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단하는 이취미 유발물질 유입 판단부; 상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력하는 유해물질 종류 및 농도 입력부; 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드를 선택하는 운전모드 결정부; 상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 강도(조사량)를 제어하는 약품 주입량 모델 예측제어 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 수질에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입하는 pH 조절제 투입부; 염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 산화제로서 염소를 투입할지 여부 및 농도를 결정하고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 강도에 따라 유입원수를 처리하는 염소-자외선 복합 산화반응 장치; 및 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1 수질측정 유닛은 클로로필-a, 수소이온지수(pH) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부는 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.
여기서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는, 상기 운전모드 결정부에서 자외선 산화용 모드 선택시, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기; 및 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 상기 염소 투입기 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과 및 정수지 사이의 유입원수 관로 상에 설치되는 일정한 pH 조건을 유지하면서 후염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 혼화-응집지 전단의 유입원수 관로 상에 설치되어 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 조류-기인 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 곰팡이냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 흙냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)을 포함하고, 상기 조류 독성물질은 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin)을 포함하며, 상기 의약물질은 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법은, 착수정, 혼화-응집지, 침전지, 모래여과 또는 막여과 및 정수지로 구성된 수처리장치에서 염소 주입량과 자외선 강도를 제어하는 방법에 있어서, a) 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단하는 단계; b) 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력하는 단계; c) 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 선택하는 단계; d) 상기 자외선 산화용 모드로 선택된 경우, 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하는 단계; e) 대상 유해물질에 대한 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계; f) 염소-자외선에 의한 유해물질 제거율을 계산 및 평가하는 단계; 및 g) 목표값/평가값에 따라 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어하는 단계를 포함하되, 상기 염소 투입기는 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하고, 상기 관로형 자외선 반응기는 상기 염소 투입기 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 a) 단계에서 클로로필-a, 수소이온지수(pH), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.
여기서, 상기 e) 단계는, e-1) 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하는 단계; e-2) UV 투과율(UVT)을 계산하는 단계; e-3) 광반응 라디칼 방해지수를 산출하여 입력하는 단계; e-4) 자외선 조사량별 염소소비 특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하는 단계; 및 e-5) 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 f) 단계에서 목표값/평가값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 변경하고, 상기 목표값/평가값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량 및 염소를 산출하여 소독 부산물을 평가하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 c) 단계에서 자외선 소독용 모드 운전을 선택한 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않은 상태에서, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고, 자외선 및 염소에 의한 미생물 불활성화를 각각 계산하고, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 판단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하천 녹조 발생으로 유발되는 조류-기인 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소(HOCl)를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없다.
본 발명에 따르면, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 염소 분해는 순간염소 반응 구간으로 나누고, 소독지에서는 1차 반응속도로 감소하는 염소 반응모델 등을 통해 염소 분해 특성을 고려한 염소 주입 방식이기 때문에 염소 주입량에 따른 유해물질 뿐만 아니라 미생물 불활성화, 소독부산물 발생 특성을 실시간으로 정량적으로 해석할 수 있다.
도 1은 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치의 연결구성도이다.
도 2는 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 구성도이다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 pH 변화에 따른 HOCl과
의 농도 변화를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 자외선 강도별 염소 소비특성을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 동작흐름도이다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 구체적인 동작흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 나타내는 도면이다.
도 2는 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 구성도이다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 pH 변화에 따른 HOCl과
도 7은 본 발명의 실시예에서 자외선 강도별 염소 소비특성을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 동작흐름도이다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 구체적인 동작흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 전술한 본 발명의 출원인에 의해 특허등록된 대한민국 등록특허번호 제10-883035호에는 "정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(2-MIB) 실시간모니터링 장치 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허번호 제10-1253251호에는 "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.
구체적으로, 대한민국 등록특허번호 제10-883035호에 개시된 "정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(2-MIB) 실시간모니터링 장치 및 방법"은 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치의 연결구성도이다.
도 1을 참조하면, 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치는, 투입 착수정(1), 유량계(3), 염소배출장치(7) 및 모니터링 장치(10)를 포함하며, 여기서, 상기 모니터링 장치(10)는, 원수에 포함된 클로로필-a를 형광측정방식을 이용하여 실시간으로 측정하는 제1 측정부(11); 원수의 pH를 실시간으로 측정하는 제2 측정부(13); 상기 제1 및 제2 측정부(11, 13)로부터 측정되는 값에 응답하여 2-MIB 농도를 계산하는 연산부(15); 계산된 2-MIB 농도를 디스플레이 하는 디스플레이부(17); 계산된 2-MIB 농도가 미리 설정된 기준값 이상인지 아닌지를 판단하는 비교부(18); 및 상기 비교부(18)의 출력에 응답하여, 계산된 2-MIB 농도가 기준값 이상이면 경보를 발생하고 맛냄새 유발물질 처리를 위한 분말활성탄 및 염소 투입시기를 제어하는 제어신호를 출력하는 알람부(19)를 포함한다.
전술한 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치의 경우, 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치 및 방법은 실시간으로 2-MIB 농도를 연속측정이 가능하고, 측정방법이 간단하며, 현장 적용시 정수처리시스템의 원수 및 최종처리수에 대한 맛냄새 유발 여부를 정량적으로 파악할 수 있다.
또한, 대한민국 등록특허번호 제10-1253251호에 개시된 "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법"은 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 구성도이다
도 2를 참조하면, 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치는, 정수장유입원수에 포함된 맛냄새 유발물질인 지오스민(Geosmin)과 2-MIB를 전자코 후각센서에 의해 맛냄새 유발물질을 실시간 감시하고, 라디칼 발생지수를 이용하여 고도산화처리 공정의 약품 주입량을 제어하는 장치로서, 유입원수 저장설비(21), 유입원수 배관(22), 유량계(23), 전자코 후각센서(24), 고도산화처리 제어부(25), 저압램프 자외선 처리부(26), 진공 자외선 처리부(27), 과산화수소 저장설비(28) 및 과산화수소 주입펌프(29)를 포함한다.
전술한 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 경우, 맛냄새 유발물질을 제거하기 위해 고도산화처리 공정을 도입하는 정수처리 공정에 있어서, 맛냄새 유발물질 조건에 따라 평상시에는 소독을 강화하고, 비상시에는 산화처리를 강화함으로써 약품이 과량 또는 소량으로 주입되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 전자코 후각센서 및 라디칼 발생지수를 이용하여 고도산화처리 운전시기를 결정함으로써 전체 시스템의 전력 소비량 및 약품 주입량을 절약할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 설명하고, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
[염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는, 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리장치로서, 제1 수질측정 유닛(110), 이취미 유발물질 유입 판단부(120), 유해물질 종류 및 농도 입력부(130), 운전모드 결정부(140), 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150), 제2 수질측정 유닛(160), 수소이온지수(pH) 조절제 투입부(170) 및 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)를 포함한다.
먼저, 조류-기인 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 곰팡이 냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 흙냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)을 포함하고, 상기 조류 독성물질은 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin)을 포함하며, 상기 의약물질은 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함할 수 있다.
제1 수질측정 유닛(110)은 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정한다. 이때, 상기 제1 수질측정 유닛(110)은 클로로필-a, 수소이온지수(pH) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자후각장치는 전자코 후각센서일 수 있고, 정수처리를 위한 유입원수 배관에 설치되어 유입원수 내의 맛냄새 유발물질을 실시간 감지한다. 여기서, 상기 전자코 후각센서는 상기 유입원수 배관으로부터 연속적으로 채수된 시료가 휘발성 유기화합물에 특이적 화학반응을 보이는 메탈옥사이드 센서가 부착될 수 있고, 또한, 상기 연속적으로 채수된 시료는 클로로필-a와 pH가 측정 분석될 수 있다.
이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 결과에 따라 원수내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단한다. 이때, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.
유해물질 종류 및 농도 입력부(130)는 상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력한다.
운전모드 결정부(140)는 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 원수 수질 특성에 따라 가변적으로 선택한다. 상기 운전모드 결정부(140)에서 자외선 소독용 모드 운전을 선택한 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않은 상태에서, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고, 자외선 및 염소에 의한 미생물 불활성화를 각각 계산하고, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 판단하며, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경한다.
약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)은 상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 강도(조사량)를 제어한다. 즉, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)은 자외선 강도와 염소 주입 적정량을 수치연산에 계산하여 유입원수의 수량과 유해물질의 농도에 따라 가변 제어한다.
수소이온지수(pH) 조절제 투입부(170)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 수질에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입한다. 예를 들면, 상기 pH 조절제 투입부(170)는 상기 원수의 pH를 7.5 이하로 유지하도록 관로 상에 이산화탄소 가스 또는 황산을 투입할 수 있다.
염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 산화제로서 염소를 투입할지 여부 및 농도를 결정하고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 강도에 따라 유입원수를 처리한다.
제2 수질측정 유닛(160)은 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정한다. 구체적으로, 상기 제2 수질측정 유닛(160)은 자외선 강도 및 염소 적정 주입량 제어후 약품의 오주입을 방지와 정수지의 염소 소독능 확보 및 소독부산물질 모니터링을 위하여 상기 관로형 자외선 반응기(182) 후단에 잔류염소 농도와 pH, UV 흡광물질을 모니터링하게 된다. 다시 말하면, 상기 제2 수질측정 유닛(160)은 처리수 잔류 염소농도, pH, 수온, UV 흡수물질 등 처리수 수질을 측정하여, 정수지(240) 이후에 예상되는 지아디아 등 병원성 미생물 제거 불활성화율과 소독부산물의 농도를 계산하여 수질 안전성을 평가할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는, 상기 운전모드 결정부(140)에서 자외선 산화용 모드 선택시, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기(181); 및 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기(182)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는, pH 조절제 투입부가 전처리 공정에 설치되고 염소-자외선 복합 산화반응 장치가 후처리 공정에 설치되는 후처리 개념의 염소-자외선 복합산화 수처리장치로서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240) 사이의 유입원수 관로 상에 설치되는 일정한 pH 조건을 유지하면서 후염소(HOCl)를 투입한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는, 혼화-응집 공정, 침전 공정, 모래여과 공정 등으로 구성된 재래식 정수처리 시스템 또는 모래여과 대신 정밀여과 또는 한외여과 분리막 공정으로 구성된 수처리장치에서, 모래여과 또는 막여과(230) 후단에 저압 자외선램프를 관로형 자외선 반응기(182)로 구성하되, 상기 자외선 반응기(182)의 전단에 급속 분사 교반기가 장착된 염소 투입기(181)를 설치한다.
한편, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는 pH 조절제 투입부가 전처리 공정에 설치되고 염소-자외선 복합 산화반응 장치가 유입원수 관로 상에 설치되는 전처리 개념의 염소-자외선 복합산화 수처리장치로서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 혼화-응집지(210) 전단의 유입원수 관로 상에 설치되어 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입한다.
한편, 도 3 내지 도 5의 구성을 갖는, 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 원리 및 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에 적용되는 유리염소가 자외선과 반응할 경우, 종래의 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있음에도 OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮기 때문에 동일한 자외선 에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키면서도 잔류 염소(HOCl)에 의한 OH 라디칼의 소멸률은 매우 낮다는 특징이 있다. 그러나 이러한 유리염소는 염소로만 존재하는 것이 아니라 수중의 pH에 따라 유리염소의 pKa 값을 기준으로 HOCl과 
의 분률 상태로 존재하기 때문에, 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH를 통해 HOCl과 
의 분률을 정확히 계산하고, 이때, pH를 7.5 이하로 선택적으로 유지하며, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 수치연산에 의한 유리염소 주입량에 따라 제어하게 된다.
또한, pH 7.5 이상의 조건에서 유리염소는 
로 존재하게 되는데, 이러한 
의 경우, 몰흡광계수는 과산화수소에 비해 2.5배 더 크지만, 양자수득률이 적어 라디칼 생성률이 과산화수소에 비해 낮을 뿐만 아니라 생성된 OH 라디칼과 반응해 소멸시키는 속도도 빠르기 때문에 과산화수소와 비교해 효율적인 라디칼 생성을 할 수 없게 된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 자외선-유리염소 공정은 pH 7.5 이상의 조건에서는 대상물질을 제거하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 효율이 저하될 수 있기 때문에, 원수 수질을 측정할 때 pH를 모니터링하고, 또한, 상기 pH를 7.5 이하로 유지하거나, 또는 자외선 강도를 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 조절하여 pH 7.5 이상의 원수 수질에서도 유해물질이 처리되도록 한다.
또한, 유리염소 주입량은 후단의 소독능 확보를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 제2 수질측정 유닛(160)에서 원수 수온, 잔류염소 농도, pH, UV 흡수물질을 모니터링함으로써, 일정 수준의 소독능을 확보하도록 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 소독부산물질 이하의 적정 염소 주입량이 산출된다.
또한, 자외선 강도와 유입수질 특성에 따라 상기 관로형 자외선 반응기(182) 내부에서 상당한 염소의 감소가 발생하기 때문에 염소분해 특성을 고려한 염소 주입량이 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 산출 및 제어된다. 이때, 상기 염소분해 특성은 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180) 반응 영역 및 후속 공정에 따른 소독지 반응 영역의 2단계로 구분할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에서 염소분해는 순간 염소반응 구간으로 나누고, 소독지에서는 1차 반응속도로 감소하는 염소 반응모델을 통하여 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 염소 주입량을 산출할 수 있다.
그리고 자외선 강도는 조류-기인 유해물질과 OH 라디칼의 이차 반응속도와 유해물질별 몰흡광계수, 광분해수율과 UV 흡광물질 및 알칼리도 등의 OH 라디칼 방해인자의 농도가 고려된 모델을 통해서 자외선 강도가 수치연산되어 가변 제어될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고효율의 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용하여 유입 원수의 유해물질의 종류와 농도, 및 정수지 소독능 및 소독부산물의 발생 특성에 따라 자외선 강도와 염소 주입량을 가변 제어하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는 상수원 조류 번성으로 인하여 정수장 유입원수에서 조류로 기인하는 2-MIB 및 지오스민(Geosmin) 등 이취미 유발물질, 마이크로시스틴 등과 같이 조류 독성물질, 카페인, 이부프로펜 등 의약물질을 처리하기 위하여 염소-자외선이 순차적으로 결합된 복합산화 수처리장치, 및 상기 수처리장치에서 유해물질의 종류와 농도에 따라 자외선 강도와 염소 주입량을 가변적으로 선택 및 제어하는 방법에 관한 것이다.
이때, 대표적인 이취미 물질에는 2-MIB, 지오스민(Geosmin), IBMP, IPMP, TCA 등이 있고, 조류 독성물질에는 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크로시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크로시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a (Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin) 등이 있다. 또한, 대상 의약물질로는 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine), 이부프로펜(Ibuprofen) 등이 있다.
종래의 기술에 따른 오존처리, 오존-과산화수소 처리, 자외선-과산화수소 처리 등의 고도산화기술과 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 특징은 후속 공정으로 활성탄 공정이 필요 없다는 것과 염소 소독제를 산화제로 사용하는 것이다. 구체적으로, 염소는 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있으면서도 OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮다는 장점이 있고, 예를 들면, 동일한 자외선 에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키면서도 잔류 염소(HOCl)에 의한 OH 라디칼의 소멸률이 매우 낮기 때문에 원수 수질에 따라 과산화수소보다 낮은 전력소모량으로 수처리장치를 운영할 수 있게 한다. 또한, 부가적으로 잔류된 잔류염소의 경우, 미생물 불활성을 위한 소독제로서, 연속된 반응으로 활용될 수 있고, 자외선에서 추가 미생물 불활성화가 이루어졌기 때문에 염소 사용량을 추가로 절감할 수 있다.
구체적으로, 기존의 자외선-과산화수소 공정의 경우, 과산화수소가 흡수하는 자외선의 광량(
)이 19 
로 매우 적기 때문에 주입된 과산화수소의 30% 이상이 자외선 접촉 후에도 미반응 물질로 방출될 수 있고, 해당 잔류 과산화수소를 제거하기 위해서는 활성탄 공정 등의 후속 공정이 필요한 단점이 있다. 또한, 자외선-과산화수소 공정에서 생성된 OH 라디칼은 과산화수소와의 반응성(
)이 
로 매우 높기 때문에 상기 OH 라디칼을 생성시키려고 주입한 과산화수소에 의해 다시 OH 라디칼이 소멸되는 단점이 있다.
이에 반해서 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는 다음의 수학식 1 내지 수학식 3으로 나타낸 화학반응에 의해 OH 라디칼을 생성하게 된다.
이때, 상기 HOCl 및 
의 자외선 에너지 흡수율은 기존의 과산화수소보다 약 2.5∼3.0배 높기 때문에 몰흡광계수 및 양자수득률이 높게 되고, 많은 OH 라디칼을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는 조류-기인 맛냄새물질과 조류 독성물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 수질측정 유닛(110)은 원수의 클로로필-a, pH, UV 흡수물질, 전자후각장치를 구성된 수질감시부로서, 클로로필-a와 pH, 전자후각장치를 이취미 유발물질을 측정하고, 또한, UV 흡수물질은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 유해물질 제거율을 평가하거나 또는 염소 주입량을 산출하기 위한 반응 모델(후술할 수학식 7 참조)에서 OH 라디칼 생성 방해인자로 UV 투과율을 실시간 측정하기 위하여 다음의 수학식 4를 이용하여 계산하고, 수중에서 HOCl과 
로 분해되는 화학종에서 HOCl과 
이 반응에 관여하는 농도를 측정하기 위하여 다음의 수학식 5를 이용하여 계산할 수 있다.
로 주어지고, 여기서, Absorbance는 UV 흡광도 값(254nm 파장)을 나타낸다.
로 주어지고, 여기서, Chlorine은 Chlorine 농도(M)를 나타내고, pKa는 해리상수를 나타내며, 이때, pKa = 7.5로 주어질 수 있다.
이는 유리염소는 HOCl로만 존재하는 것이 아니라 수중의 pH에 따라 유리염소의 pKa 값 7.5를 기준으로 HOCl과 
의 분률 상태로 존재하는데, pH 7.5 이상의 조건에서 유리염소는 
로 존재하게 되는데, 의 경우, 몰흡광계수는 과산화수소에 비해 2.5배 더 크지만, 양자수득률이 적어 라디칼 생성률이 과산화수소에 비해 낮기 때문에 HOCl과 
의 분률은 전술한 수학식 5를 이용하여 계산해야 하고, 실제 반응에 관여한 염소 농도를 계산하여 조류-기인 유해물질의 처리능을 계산한다.
또한, 원수의 수질중 알칼리도, 용존된 유기물의 농도 및 구조 특성 등이 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에서 OH 라디칼 생성을 방해하는 인자, 즉 원수에서 특성화 지수를 정량화하여 이를 수치연산을 수행하는 모델예측모델에 입력하는데, 이때, 사용하는 화학물질은 Rhodamin B 물질을 이용하며, 이는 본 발명의 출원인이 등록한 특허 KR10-883035호에 기재된 바와 같다.
또한, 유입수 pH가 8 이상으로 증가할 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 혼화-응집 공정의 유입관로 상에 이산화탄소 가스 또는 황산을 이용하여 pH를 조절할 수 있다. 본 발명의 실시예로서, 이취미 유발물질인 2-MIB 및 지오스민(Geosmin)의 유입 판단여부는 본 발명의 출원인이 등록한 특허 KR10-883035호 및 KR10-1253251호에 기재된 바와 같다.
여기서, 클로로필-a와 pH 변화값을 통계 모델에 의한 이취미 유발물질 유입여부 판단을 실시하여 이취미 유발물질의 농도가 10ng/L 이상이고, 전자후각장치에 의한 직접 냄새가 감시될 경우, 자외선 강도를 산화용 운전모드로 전환하고, 관로형 자외선 반응기(182)의 유입 관로 상에 염소를 투입한다. 만일, 이취미 유발물질이 유입되지 않은 경우, 자외선 강도(조사량)를 소독용 수준으로 조절하고, 관로형 자외선 반응기(182)의 유입 관로 상에 염소를 투입하지 않는다. 또한, 기타 조류 독성물질 및 의약물질은 운전자가 직접 분석하여 그 종류와 농도를 입력할 수 있다. 전술한 바와 같이 자외선은 크게 자외선 산화용 모드와 자외선 소독용 모드로 선택적으로 운영할 수 있으며, 상기 자외선 산화용 모드로 전환할 때 염소가 투입된다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에서 pH 변화에 따른 HOCl과 
의 농도 변화를 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에서, 조류-기인 이취미 유발물질과 조류 독성물질, 의약물질의 종류와 농도에 따라 자외선 강도와 염소 주입량을 계산하는 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 자외선 강도별 감소되는 최소한의 염소농도를 고려한다. 이때, 자외선 강도별 염소 소비특성에 관한 실험 모델식은 다음의 수학식 6과 같이 주어질 수 있다.
여기서, 
은 염소 제거율을 나타내고, 
는 자외선 강도(조사량)를 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 원수내 유해물질의 종류에 따른 염소-자외선 복합 산화공정의 자외선 조사량과 염소 주입량을 가변 제어하기 위해서 다음의 수학식 7 및 수학식 8을 이용하여 자외선 조사량과 염소 주입량을 산출하고, 이를 제어한다.
구체적으로, 운전자가 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)에서 판단되어 상기 유해물질 종류 및 농도 입력부(130)에서 입력한 종류 및 농도에 따른 목표 제거율을 만족하는데 필요한 염소 주입량을 다음의 수학식 7을 이용하여 산출 및 제어하고, 또한, 자외선 강도는 다음의 수학식 8을 이용하여 산출 및 제어한다.
이때, 대상 원수의 수질 특성인자는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 인자(라디칼 소모인자, 자외선 흡광도, pH)를 입력하고, 제거 대상 오염물질의 종류가 결정되면, 별도의 데이터베이스(도시되지 않음)에서 OH 라디칼과의 이차반응속도상수, 몰흡광계수, 양자수득률이 자동으로 입력되어 자외선 조사량 및 염소 주입량이 산출될 수 있다. 여기서 수학식 7 및 수학식 8은 각각 다음과 같이 주어질 수 있다.
여기서, 
는 염소 주입량(단위는 mg/L), 
는 자외선 조사량(단위는 
), 
는 removal of target compound(단위는 %), 
는 UV 흡수물질(파장 254nm), 
는 UV 투과율, 
은 몰흡광계수(단위는 
), 
은 광분해수율(단위는 mol/einstein), 
는 제거 대상물질의 이차분해속도 상수(단위는 
), 
는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH, 및 
는 OH 라디칼 방해지수(단위는 sec-1)를 각각 나타낸다.
여기서, 
는 자외선 조사량(단위는 
), 
는 염소 주입량(단위는 mg/L), 
는 removal of target compound(단위는 %), 
는 UV 흡수물질(파장 254nm), 
는 UV 투과율, 
은 몰흡광계수(단위는 
), 
은 광분해수율(단위는 mol/einstein), 
는 제거 대상물질의 이차분해속도 상수(단위는 
), 
는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH, 및 
는 OH 라디칼 방해지수(단위는 sec-1)를 각각 나타낸다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에서 자외선 강도별 염소 소비특성을 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에서, 염소 주입량은, 도 7에 도시된 자외선 강도별 염소 소비특성을 반영하여 염소 주입량이 최소농도 이상 주입되도록 다음의 수학식 9를 이용하고, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 처리수의 잔류 농도, pH, 온도, UV 흡수물질 값을 제2 수질측정 유닛(160)을 측정하여 후속 공정인 정수지(240)에서의 발생 가능한 최대 농도인 80㎍/L을 초과하지 않는 염소 주입량으로 제어되도록 소독부산물 기준의 염소 주입량의 적정 여부를 판단한다. 수학식 9는 다음과 같이 주어질 수 있다.
여기서, TTHM은 THMs 생성 농도(단위는 ㎍/L)를 나타내고, UV는 UV254 흡광도(단위는 
)를 나타내며, 
는 염소주입농도를 나타내며, t는 정수지 접촉 시간(단위는 시간)을 나타내고, T는 수온(단위는 ℃)을 나타낸다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 하천 녹조 발생으로 유발되는 조류-기인 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없게 된다.
[염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법]
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 동작흐름도이다.
전술한 도 3 내지 도 5, 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법은, 먼저, 대상 원수에 대해 이취미 유발물질 유입을 측정 및 판단한다(S110). 이때, 클로로필-a, 수소이온지수(pH), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.
다음으로, 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력한다(S120).
다음으로, 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 어느 하나를 선택한다(S130).
다음으로, 자외선 산화용 모드인 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입한다(S140). 이때, 염소 투입기(181)는 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하고, 관로형 자외선 반응기(182)는 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하게 된다.
다음으로, 대상 유해물질에 대한 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정한다(S150).
다음으로, 염소-자외선의 유해물질 제거율을 계산 및 평가한다(S160).
다음으로, 목표값/평가값에 따라 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어한다(S170).
보다 구체적으로, 도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 구체적인 동작흐름도로서, 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 전처리 공정, 자외선 강도 및 유리염소 주입량을 유입 수질의 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 가변 제어하는 운전모드를 결정하는 의사결정모델 트리를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법은, 먼저, 대상 원수를 채수하고(S201), 다음으로, 전자후각장치를 사용하여 이취미 유발물질 유입을 측정 및 판단한다(S202).
다음으로, 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력한다(S203).
다음으로, 자외선산화용 모드 또는 자외선소독용 모드 중에서 운전모드를 선택한다(S204).
다음으로, 자외선 산화용 모드 운전인 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입한다(S205).
다음으로, 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하고(S206), 다음으로, 전술한 수학식 4를 참조하여, UV 투과율(UVT)을 계산하며(S207), 다음으로, 전술한 수학식 5를 참조하여, 광반응 라디칼 방해지수 산출 및 입력한다(S208).
다음으로, 전술한 수학식 6을 참조하여, 자외선 조사량별 염소소비특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하고(S209), 다음으로, 전술한 수학식 7을 참조하여, 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정한다(S210).
다음으로, 염소-자외선의 유해물질 제거율 계산 및 평가한다(S211).
다음으로, 목표값/평가값이 1.0보다 큰지 비교하고(S212), 다음으로, 목표값/평가값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 변경한다(S213).
다음으로, 자외선 조사량 및 염소를 산출하고(S214), 다음으로, 소독 부산물을 평가한다(S215).
한편, 전술한 S204 단계에서 선택한 운전모드가 자외선 소독용 모드 운전인 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않고 자외선 소독용 모드로 운전한다(S216).
다음으로, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고(S217), 다음으로, 자외선에 의한 미생물 불활성화를 계산하고(S218), 또한, 염소에 의한 미생물 불활성화를 계산한다(S219).
다음으로, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 비교하고(S220), 다음으로, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경한다(S221).
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면으로서, 자외선 단독처리, 자외선-과산화수소 등에 대하여 조류-기인 이취미 유발물질인 지오스민(Geosmin), 대표적 조류 독성물질인 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 대표적 의약물질인 이부프로펜(Ibuprofen)및 이오프로마이드(Iopromide) 등의 제거 대상물질에 대한 처리 효율을 비교한 것을 나타낸다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치, 및 기존의 자외선 단독 또는 자외선-과산화수소 수처리장치에서 이취미(맛냄새) 유발물질과 미량의 유기오염물질에 대하여 처리 효율을 비교하였다. 기존의 자외선 단독 수처리장치 또는 자외선-과산화수소 수처리장치, 및 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치에 대하여 조류-기인 이취미 유발물질인 지오스민(Geosmin)과 대표적 조류 독성물질인 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 대표적 의약물질인 이부프로펜(Ibuprofen) 및 이오프로마이드(Iopromide) 등의 제거 대상물질에 대하여 일정 자외선 강도에서 과산화수소와 염소 주입농도를 2 mg/L 주입하였을 경우, 각각의 제거율을 비교하였다. 상기 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 동일한 효율의 제거 효율을 확보하는 것으로 확인되었다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 나타내는 도면으로서, 대표적 의약물질 중 하나인 이부프로펜(Ibuprofen)에 대하여 염소 주입량 변화에 따른 제거 효율을 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 대표적 의약물질이면서, 국내 수계에 빈번히 검출되고 있는 이부프로펜(Ibuprofen: IBF)을 이용한 제거 실험을 평가하였다. 이때, 실험에 사용한 자외선램프는 저압 254nm 단독 파장 램프를 이용했으며, 시험 조건은 증류수에 IBF를 초기농도 1μM 주입하였고, 유리염소의 초기농도는 0, 2, 5㎎/L로 주입하였다. 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 2㎎/L의 미량의 산화제 주입만으로도 제거 효율을 급격히 증가시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 염소 분해는 순간염소 반응 구간으로 나누고, 소독지에서는 1차 반응속도로 감소하는 염소 반응모델 등을 통해 염소 분해 특성을 고려한 염소 주입 방식이기 때문에 염소 주입량에 따른 유해물질 뿐만 아니라 미생물 불활성화, 소독부산물 발생 특성을 실시간으로 정량적으로 해석할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 염소-자외선 복합산화 수처리장치
110: 제1 수질측정 유닛
120: 이취미 유발물질 유입 판단부
130: 유해물질 종류 및 농도 입력부
140: 운전모드 결정부
150: 약품 주입량 모델 예측제어 유닛
160: 제2 수질측정 유닛
170: 수소이온지수(pH) 조절제 투입부
180: 염소-자외선 복합 산화반응 장치
181: 염소 투입기
182: 관로형 자외선 반응기
190: 응집제 주입부
210: 혼화-응집지
220: 침전지
230: 모래여과 또는 막여과
240: 정수지
110: 제1 수질측정 유닛
120: 이취미 유발물질 유입 판단부
130: 유해물질 종류 및 농도 입력부
140: 운전모드 결정부
150: 약품 주입량 모델 예측제어 유닛
160: 제2 수질측정 유닛
170: 수소이온지수(pH) 조절제 투입부
180: 염소-자외선 복합 산화반응 장치
181: 염소 투입기
182: 관로형 자외선 반응기
190: 응집제 주입부
210: 혼화-응집지
220: 침전지
230: 모래여과 또는 막여과
240: 정수지
Claims (11)
- 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리장치에 있어서,
유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛(110);
상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 결과에 따라 원수내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단하는 이취미 유발물질 유입 판단부(120);
상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력하는 유해물질 종류 및 농도 입력부(130);
자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드를 선택하는 운전모드 결정부(140);
상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 강도(조사량)를 제어하는 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150);
상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 수질에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입하는 수소이온지수(pH) 조절제 투입부(170);
염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 산화제로서 염소를 투입할지 여부 및 농도를 결정하고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 강도에 따라 유입원수를 처리하는 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180); 및
처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛(160);을 포함하며,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는, 상기 운전모드 결정부(140)에서 자외선 산화용 모드 선택시, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기(181); 및 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기(182)를 포함하며,
상기 운전모드 결정부(140)에서 자외선 소독용 모드 운전을 선택한 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않은 상태에서, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고, 자외선 및 염소에 의한 미생물 불활성화를 각각 계산하고, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 판단하며, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 수질측정 유닛(110)은 클로로필-a, 수소이온지수(pH) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240) 사이의 유입원수 관로 상에 설치되는 일정한 pH 조건을 유지하면서 후염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 조류-기인 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 곰팡이 냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 흙냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)을 포함하고, 상기 조류 독성물질은 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin)을 포함하며, 상기 의약물질은 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치. - 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리장치에서 염소 주입량과 자외선 강도를 제어하는 방법에 있어서,
a) 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단하는 단계;
b) 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력하는 단계;
c) 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 선택하는 단계;
d) 상기 자외선 산화용 모드로 선택된 경우, 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하는 단계;
e) 대상 유해물질에 대한 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계;
f) 염소-자외선에 의한 유해물질 제거율을 계산 및 평가하는 단계; 및
g) 목표값/평가값에 따라 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어하는 단계를 포함하되,
염소 투입기(181)는 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하고, 상기 관로형 자외선 반응기(182)는 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하며,
상기 c) 단계에서 자외선 소독용 모드 운전을 선택한 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않은 상태에서, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고, 자외선 및 염소에 의한 미생물 불활성화를 각각 계산하고, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 판단하며, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법. - 제6항에 있어서,
상기 a) 단계에서 클로로필-a, 수소이온지수(pH), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법. - 제6항에 있어서, 상기 e) 단계는,
e-1) 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하는 단계;
e-2) UV 투과율(UVT)을 계산하는 단계;
e-3) 광반응 라디칼 방해지수를 산출하여 입력하는 단계;
e-4) 자외선 조사량별 염소소비 특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하는 단계; 및
e-5) 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계
를 포함하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법. - 제6항에 있어서,
상기 g) 단계에서 목표값/평가값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 변경하고, 상기 목표값/평가값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량 및 염소를 산출하여 소독 부산물을 평가하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 혼화-응집지(210) 전단의 유입원수 관로 상에 설치되어 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140048809A KR101640416B1 (ko) | 2014-04-23 | 2014-04-23 | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140048809A KR101640416B1 (ko) | 2014-04-23 | 2014-04-23 | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150122876A KR20150122876A (ko) | 2015-11-03 |
| KR101640416B1 true KR101640416B1 (ko) | 2016-08-01 |
Family
ID=54599020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140048809A KR101640416B1 (ko) | 2014-04-23 | 2014-04-23 | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101640416B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101803904B1 (ko) | 2016-06-21 | 2018-01-10 | 한국과학기술연구원 | 마이크로시스틴 및 이취미물질 제거용 활성탄을 이용한 정수처리시스템 |
| KR20180022331A (ko) | 2016-08-24 | 2018-03-06 | 한국건설기술연구원 | 다채널 연속흐름 반응기를 구비한 라디칼지수 측정장치 및 이를 이용한 고도산화공정의 공정제어변수 최적화 방법 |
| KR20180047220A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 가톨릭관동대학교산학협력단 | 카페인을 이용한 유해조류 제거방법 |
| KR20190128477A (ko) * | 2018-05-08 | 2019-11-18 | 광주과학기술원 | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106018595B (zh) * | 2016-05-17 | 2018-12-11 | 青岛惠国新材料科技有限公司 | 毛细管柱法检测3-甲胺基-1,2-丙二醇纯度的方法 |
| CN105758970B (zh) * | 2016-05-17 | 2018-05-15 | 泰山医学院 | 一种气相色谱法检测3-甲胺基-1,2-丙二醇纯度的方法 |
| US10662100B2 (en) * | 2016-08-26 | 2020-05-26 | Purdue Research Foundation | Chlorination-UV process for decomposition and detoxification of microcystin-LR |
| CN107473366A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-15 | 同济大学 | 一种高效去除水中丙烯酰胺的方法 |
| CN108751379A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-06 | 南京农业大学 | 一种水体微囊藻毒素－lr处理药剂及使用方法 |
| CN110204090A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-06 | 上海电力学院 | 一种去除水中碘代x射线造影剂的装置 |
| CN110282693A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-09-27 | 上海应用技术大学 | 一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法 |
| CN111646559A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-09-11 | 同济大学 | 一种强化去除水中碘代造影剂的方法 |
| CN116693012A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-09-05 | 同济大学 | 一种含氯消毒剂的排水管道溢流污水消毒协同快速除氨氮方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100367219B1 (ko) * | 1999-02-09 | 2003-01-14 | 엘지건설 주식회사 | 미량유해물질을 제거하기 위한 고도정수처리장치 |
| US20120298592A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-29 | Miox Corporation | Organic Contaminant Destruction Using Chlorine or Mixed Oxidant Solution and Ultraviolet Light |
| KR101253251B1 (ko) * | 2011-04-14 | 2013-04-16 | 한국건설기술연구원 | 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법 |
| KR101306155B1 (ko) * | 2012-06-14 | 2013-09-10 | 한국건설기술연구원 | 라디칼 방해인자 및 라디칼 반응지수를 이용한 고도산화 공정의 자동제어장치 및 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100581746B1 (ko) | 2005-11-10 | 2006-05-22 | 이앤위즈(주) | 수처리 장치 |
| KR100883035B1 (ko) | 2007-09-10 | 2009-02-09 | 한국건설기술연구원 | 정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(２－ｍｉｂ) 실시간모니터링 장치 및 방법 |
| KR101020943B1 (ko) | 2009-03-11 | 2011-03-09 | 한국수자원공사 | 맛냄새 제어 의사결정 지원 시스템 |
-
2014
- 2014-04-23 KR KR1020140048809A patent/KR101640416B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100367219B1 (ko) * | 1999-02-09 | 2003-01-14 | 엘지건설 주식회사 | 미량유해물질을 제거하기 위한 고도정수처리장치 |
| KR101253251B1 (ko) * | 2011-04-14 | 2013-04-16 | 한국건설기술연구원 | 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법 |
| US20120298592A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-29 | Miox Corporation | Organic Contaminant Destruction Using Chlorine or Mixed Oxidant Solution and Ultraviolet Light |
| KR101306155B1 (ko) * | 2012-06-14 | 2013-09-10 | 한국건설기술연구원 | 라디칼 방해인자 및 라디칼 반응지수를 이용한 고도산화 공정의 자동제어장치 및 방법 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101803904B1 (ko) | 2016-06-21 | 2018-01-10 | 한국과학기술연구원 | 마이크로시스틴 및 이취미물질 제거용 활성탄을 이용한 정수처리시스템 |
| KR20180022331A (ko) | 2016-08-24 | 2018-03-06 | 한국건설기술연구원 | 다채널 연속흐름 반응기를 구비한 라디칼지수 측정장치 및 이를 이용한 고도산화공정의 공정제어변수 최적화 방법 |
| KR20180047220A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 가톨릭관동대학교산학협력단 | 카페인을 이용한 유해조류 제거방법 |
| KR101874874B1 (ko) | 2016-10-31 | 2018-07-05 | 가톨릭관동대학교산학협력단 | 카페인을 이용한 유해조류 제거방법 |
| KR20190128477A (ko) * | 2018-05-08 | 2019-11-18 | 광주과학기술원 | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 |
| KR102086341B1 (ko) * | 2018-05-08 | 2020-03-06 | 광주과학기술원 | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150122876A (ko) | 2015-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101640416B1 (ko) | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 | |
| Pei et al. | State of the art of tertiary treatment technologies for controlling antibiotic resistance in wastewater treatment plants | |
| KR101759066B1 (ko) | 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 | |
| Senogles et al. | Photocatalytic degradation of the cyanotoxin cylindrospermopsin, using titanium dioxide and UV irradiation | |
| James et al. | Micropollutant removal by advanced oxidation of microfiltered secondary effluent for water reuse | |
| Jolis et al. | Particle effects on ultraviolet disinfection of coliform bacteria in recycled water | |
| Gehr et al. | Disinfection efficiency of peracetic acid, UV and ozone after enhanced primary treatment of municipal wastewater | |
| Nguyen et al. | Treatment of surface water using cold plasma for domestic water supply | |
| Singh et al. | Continuous flow pulse corona discharge reactor for the tertiary treatment of drinking water: Insights on disinfection and emerging contaminants removal | |
| Szymański et al. | Effectiveness of treatment of secondary effluent from a municipal wastewater treatment plant in a photocatalytic membrane reactor and hybrid UV/H2O2–ultrafiltration system | |
| Amin et al. | A review on wastewater disinfection | |
| Szymanska et al. | Hybrid ozonation–microfiltration system for the treatment of surface water using ceramic membrane | |
| AU2009275991A1 (en) | Process and installation for the treatment of waste waters with a view to combating the endocrine disrupting effect and/or the toxic or genotoxic effect thereof | |
| Sánchez-Montes et al. | UVC-based advanced oxidation processes for simultaneous removal of microcontaminants and pathogens from simulated municipal wastewater at pilot plant scale | |
| CN101372369A (zh) | 一种水的紫外光催化消毒与氯消毒联用的消毒方法 | |
| US11267734B2 (en) | Apparatus and process for water treatment | |
| JP4673709B2 (ja) | 水処理システム | |
| KR20140144933A (ko) | 가압-침지 조합형 이단 막여과 시스템 및 그 가변제어 방법 | |
| US8323496B2 (en) | Methods for treatment of perchlorate contaminated water | |
| Almuhtaram et al. | Evaluation of ultraviolet/peracetic acid to degrade M. aeruginosa and microcystins-LR and-RR | |
| Alfonso-Muniozguren et al. | The role of ozone combined with UVC/H2O2 process for the tertiary treatment of a real slaughterhouse wastewater | |
| Bennett | Drinking water: Pathogen removal from water–technologies and techniques | |
| JP4468223B2 (ja) | 紫外線照射を利用した水処理システム | |
| Garcia et al. | Efficiency of a multi-barrier household system for surface water treatment combining a household slow sand filter to a Mesita Azul® ultraviolet disinfection device | |
| Schulze-Hennings et al. | Response surface method for the optimisation of micropollutant removal in municipal wastewater treatment plant effluent with the UV/H2O2 advanced oxidation process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |