KR101759066B1 - 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents
과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101759066B1 KR101759066B1 KR1020150085081A KR20150085081A KR101759066B1 KR 101759066 B1 KR101759066 B1 KR 101759066B1 KR 1020150085081 A KR1020150085081 A KR 1020150085081A KR 20150085081 A KR20150085081 A KR 20150085081A KR 101759066 B1 KR101759066 B1 KR 101759066B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ultraviolet
- hydrogen peroxide
- chlorine
- injection amount
- water
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 205
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 183
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 166
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 title abstract 2
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 title 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 100
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 88
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 12
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims abstract description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 168
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 105
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 105
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 41
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 37
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 37
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 claims description 13
- 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 12
- 108010073357 cyanoginosin LR Proteins 0.000 claims description 12
- 229960001680 ibuprofen Drugs 0.000 claims description 12
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 claims description 12
- 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 10
- LFYXNXGVLGKVCJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylisoborneol Natural products C1CC2(C)C(C)(O)CC1C2(C)C LFYXNXGVLGKVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- DTGKSKDOIYIVQL-UHFFFAOYSA-N dl-isoborneol Natural products C1CC2(C)C(O)CC1C2(C)C DTGKSKDOIYIVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 8
- JLPUXFOGCDVKGO-TUAOUCFPSA-N (-)-geosmin Chemical compound C1CCC[C@]2(O)[C@@H](C)CCC[C@]21C JLPUXFOGCDVKGO-TUAOUCFPSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001075 (4R,4aR,8aS)-4,8a-dimethyl-1,2,3,4,5,6,7,8-octahydronaphthalen-4a-ol Substances 0.000 claims description 7
- 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 7
- 229930002868 chlorophyll a Natural products 0.000 claims description 7
- JLPUXFOGCDVKGO-UHFFFAOYSA-N dl-geosmin Natural products C1CCCC2(O)C(C)CCCC21C JLPUXFOGCDVKGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229930001467 geosmin Natural products 0.000 claims description 7
- 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 7
- 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 7
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 claims description 7
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 6
- 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 6
- 229960002603 iopromide Drugs 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
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012907 medicinal substance Substances 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
- 108010004476 microcystin RR Proteins 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
- 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 4
- SGNXVBOIDPPRJJ-UHFFFAOYSA-N Anatoxin a Natural products CC(=O)C1=CCCC2CCC1N2 SGNXVBOIDPPRJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 claims description 4
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 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 4
- 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 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 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 4
- 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 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 235000019640 taste Nutrition 0.000 abstract description 15
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 abstract description 5
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 10
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 6
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 6
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 6
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 5
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 5
- FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N carbamazepine Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2N(C(=O)N)C2=CC=CC=C21 FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960000623 carbamazepine Drugs 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 3
- 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 3
- 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 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 108010065793 nodularin Proteins 0.000 description 3
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 2
- -1 hepatotoxins Substances 0.000 description 2
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 235000003255 Carthamus tinctorius Nutrition 0.000 description 1
- 244000020518 Carthamus tinctorius Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000224466 Giardia Species 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 231100000599 cytotoxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000002619 cytotoxin Substances 0.000 description 1
- 229940088679 drug related substance Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 231100000784 hepatotoxin Toxicity 0.000 description 1
- ARYKTOJCZLAFIS-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;ozone Chemical compound OO.[O-][O+]=O ARYKTOJCZLAFIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000002581 neurotoxin Substances 0.000 description 1
- 231100000618 neurotoxin Toxicity 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing 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
-
- 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
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- 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
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/14—Additives which dissolves or releases substances when predefined environmental conditions are reached, e.g. pH or temperature
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
이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 기존의 재래식 공정에 2단 자외선 산화반응 장치를 유입원수 관로 상에 추가로 설치함으로써, 자외선-과산화수소 공정 및 자외선-염소 공정을 순차적으로 조합한 2단 자외선 산화 공정에 의해 유입원수 내의 유해물질의 종류와 농도에 따라 OH 라디칼을 극대화시켜 유해물질을 제거하고, 이와 동시에 잔류하는 산화제를 완벽히 처리할 수 있고, 이에 따라 기존의 활성탄 공정과 같은 후속 흡착공정이 필요 없게 되는, 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 복합 수처리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 정수장 유입원수 내의 이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질(Noxious Substance)을 제거하기 위하여 자외선-과산화수소(Hydrogen Peroxide-UV) 공정 및 자외선-염소(Chlorine-UV) 공정을 순차적으로 조합한 2단 자외선 산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 기술에 따른 수처리 방법으로서, 응집 침전 이후 모래 여과 또는 염소소독 방법을 보편적으로 사용하여 유입원수 내의 유해물질을 처리하고 있다. 예를 들면, 유해물질은 이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 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), 노둘라린(Nodularin)을 포함하며, 상기 의약물질은 카바마제핀, 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함할 수 있다.
전술한 유해물질 가운데, 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin), 노둘라린(Nodularin) 등은 남조류 독성물질로 알려져 있다. 이러한, 독성물질은 피부염증(Dermatotoxins), 세포손상(Cytotoxins), 간손상(Hepatotoxins) 그리고 신경시스템의 손상(Neurotoxins)과 같은 심각한 건강문제를 야기할 수 있다.
그러나 종래의 수처리 방법으로는 전술한 유해물질을 효율적으로 처리하는데 한계성이 있어서 다양한 산화 방법이 도입되고 있다.
예를 들면, 종래에 기술에 따라 도입되는 고도산화처리 공정은 OH 라디칼 등은 산화력이 가장 높기 때문에 화학적 산화처리를 중심으로, 후단에서 잔류 산화제를 제거하고, 또한, 잔류 유해물질 제거를 위하여 활성탄 처리 공정을 조합하는 경우가 대부분이다.
특히, OH 라디칼을 이용하여 유해물질을 제거하는 공정들에는 오존을 이용한 오존-High 
공정 및 오존-과산화수소 공정이 있고, 또한, 자외선을 이용한 자외선-오존 공정, 자외선-과산화수소 공정 등이 있으며, 이러한 공정들을 고도산화 공정이라 한다. 여기서, 자외선을 기반으로 하는 자외선-과산화수소 공정은 고도산화공정 중 OH 라디칼 생성 면에서 가장 간단한 방법일 뿐만 아니라, 자외선 직접 광분해에 의한 처리효과를 기대할 수 있으며, 오존과 달리 부산물 생성이 거의 없어서 청정기술로 주목 받고 있다.
한편, 자외선-과산화수소 고도산화 기술의 경우, 과산화수소가 흡수하는 자외선의 광량이 
로 매우 적기 때문에, 주입된 과산화수소의 20% 이상이 자외선 접촉 후에도 그대로 방출되고, 해당 잔류 과산화수소를 제거하기 위해서는 활성탄 공정이나 아황산나트륨 등의 환원제를 추가하거나 새로운 약품을 추가하여야 하는 단점이 있다. 예를 들면, 아황산나트륨 등의 환원제를 추가하는 방식은 주입설비의 관로 부식을 유발할 수 있으며, 이에 따라 환원제 투입시 이에 대한 대책이 필요하며, 오주입으로 인한 안전대책을 마련해야 한다.
또한, 자외선-염소 고도산화 기술의 경우, 유리염소가 자외선과 반응할 경우, 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있어서, 
7.5 이하에서는 자외선-과산화수소 고도산화 기술과 동등 이상의 OH 라디칼이 생성되어 수중의 오염물질을 제거할 수 있다. 그러나 자외선-염소 고도산화 기술의 경우, 유리염소는 HOCl로만 존재하는 것이 아니라 수중의 
에 따라 유리염소의 pKa 값을 기준으로 HOCl과 OCl-의 분률 상태로 존재하기 때문에 
를 7.5 이하로 선택적으로 유지하여야 한다.
따라서 자외선 기반의 고도산화기술을 도입하는 경우, 유입원수 내의 유해물질을 제거하기 위하여 OH 라디칼을 극대화시킬 수 있고, 잔류 산화제를 완벽하게 제거할 수 있다면 종래의 수처리 시스템에서 요구되는 입상활성탄 등의 추가 공정이 필요 없게 되는 장점을 얻을 수 있다.
종래의 기술에 따른 자외선-기반 고도산화 수처리 시스템은 OH 라디칼을 극대화시켜 유입원수 내의 유해물질을 산화처리 하는데 별도의 과산화수소를 사용하고 있으나, 이때 미반응한 잔류 과산화수소가 발생하고, 이러한 잔류 산화제를 제거하기 위하여 별도의 환원제가 필요하거나 또는 고정형의 입상활성탄 등 종래의 수처리 시스템에서 사용하지 않는 새로운 약품, 설비 및 부지가 필요하고, 이것은 초기 투자비 및 운영비를 가중시킴으로써 중소규모의 수처리 시스템을 도입하기 어렵게 한다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 기존의 재래식 공정에 2단 자외선 산화반응 장치를 유입원수 관로 상에 추가로 설치함으로써, 자외선-과산화수소 공정 및 자외선-염소 공정을 순차적으로 조합한 2단 자외선 산화 공정에 의해 유입원수 내의 유해물질의 종류와 농도에 따라 OH 라디칼을 극대화시켜 유해물질을 제거하고, 이와 동시에 잔류하는 산화제를 완벽히 처리할 수 있는, 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템은, 착수정, 혼화-응집지, 침전지, 모래여과 또는 막여과 및 정수지로 구성된 수처리 시스템에 있어서, 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정한 결과에 따라 유입원수 내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단하는 이취미 유발물질 유입 판단부; 상기 유입원수 내의 유해물질의 종류 및 농도를 입력하는 유해물질 종류 및 농도 입력부; 상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 과산화수소-자외선 공정의 과산화수소 주입량 및 1차 자외선 조사량, 염소-자외선 공정의 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량을 가변 제어하는 약품 주입량 모델 예측제어 유닛; 유입원수 관로 상에서 유입원수를 처리하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 수행하도록 순차적으로 조합된 장치로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛을 통해 가변 제어되는 과산화수소 주입량, 1차 자외선 조사량, 잔류 과산화수소를 제거하면서 동시에 산화능을 향상시키는 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량에 따라 유입원수 내의 유해물질을 처리하는 2단 자외선 산화반응 장치; 및 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛을 포함하되, 상기 2단 자외선 산화반응 장치는, 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사하는 제1 자외선 반응기; 상기 제1 자외선 반응기의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치; 상기 제1 자외선 반응기에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 농도 측정부; 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사하는 제2 자외선 반응기; 및 상기 제2 자외선 반응기의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1 수질측정 유닛은 클로로필-a, 수소이온지수(
) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부는 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 신호 패턴에 따라 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 한다.
삭제
여기서, 상기 차아염소산나트륨 주입장치에 의해 주입된 염소는 상기 잔류 과산화수소를 제거하고, 잔류된 염소는 상기 제2 자외선 반응기 내에서 산화반응에 기여하여 유입원수 내의 유해물질을 처리할 수 있다.
여기서, 상기 2단 자외선 산화반응 장치는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 침전지 후단의 유입원수 관로 상에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 2단 자외선 산화반응 장치는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과 후단의 유입원수 관로 상에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 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), 노둘라린(Nodularin)을 포함하며, 상기 의약물질은 카바마제핀, 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법은, 착수정, 혼화-응집지, 침전지, 모래여과 또는 막여과, 정수지 및 2단 자외선 산화반응 장치로 구성된 수처리 방법에 있어서, a) 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단하는 단계; b) 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력하는 단계; c) 약품 주입량 모델 예측제어 유닛이 대상 유해물질에 대한 목표 과산화수소 주입량 및 1차 자외선 조사량을 산정하는 단계; d) 상기 2단 자외선 산화반응 장치의 제1 자외선 반응기 전단에 과산화수소를 주입하는 단계; e) 상기 제1 자외선 반응기에서 유입원수 내의 유해물질을 제거하도록 1차적으로 자외선 처리하는 단계; f) 상기 1차 자외선 처리된 유입원수에 대해 잔류 과산화수소 농도를 측정하는 단계; g) 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛이 상기 잔류 과산화수소 농도에 대응하여 목표 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량을 결정하는 단계; h) 상기 2단 자외선 산화반응 장치의 제2 자외선 반응기의 전단에 염소를 주입하는 단계; 및 i) 상기 제2 자외선 반응기에서 유입원수 내의 유해물질을 제거하도록 2차적으로 자외선 처리하는 단계를 포함하되,
상기 2단 자외선 산화반응 장치는, 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사하는 제1 자외선 반응기; 상기 제1 자외선 반응기의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치; 상기 제1 자외선 반응기에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 농도 측정부; 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사하는 제2 자외선 반응기; 및 상기 제2 자외선 반응기의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치를 포함하여 구성된다.
상기 2단 자외선 산화반응 장치는, 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사하는 제1 자외선 반응기; 상기 제1 자외선 반응기의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치; 상기 제1 자외선 반응기에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 농도 측정부; 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사하는 제2 자외선 반응기; 및 상기 제2 자외선 반응기의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법은, j) 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 염소-자외선의 유해물질 제거율을 계산 및 평가하는 단계; 및 k) 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛이 목표값/평가값에 따라 2차 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 기존의 재래식 공정에 2단 자외선 산화반응 장치를 유입원수 관로 상에 추가로 설치함으로써, 자외선-과산화수소 공정 및 자외선-염소 공정을 순차적으로 조합한 2단 자외선 산화 공정에 의해 유입원수 내의 유해물질의 종류와 농도에 따라 OH 라디칼을 극대화시켜 유해물질을 제거하고, 이와 동시에 잔류하는 산화제를 완벽히 처리할 수 있고, 이에 따라 기존의 활성탄 공정과 같은 후속 흡착공정이 필요 없게 된다.
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 실시예에서 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법의 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 공도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 대상 오염물질 유입시 각 단계별 제거 농도를 나타내는 도면이다.
도 2는 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 구성도이다
도 3은 본 발명의 실시예에서 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법의 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 공도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 대상 오염물질 유입시 각 단계별 제거 농도를 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.
먼저, 전술한 본 발명의 출원인에 의해 특허등록된 대한민국 등록특허번호 제10-883035호에는 "정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(2-MIB) 실시간 모니터링 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"에 대해 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, 주입 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 
를 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 디스플레이하는 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 주입시기를 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 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
[2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템]
도 3은 본 발명의 실시예에서 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구체적인 구성도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템(100)은, 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리 시스템으로서, 제1 수질측정 유닛(110), 이취미 유발물질 유입 판단부(120), 유해물질 종류 및 농도 입력부(130), 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140), 제2 수질측정 유닛(150), 응집제 주입부(160) 및 2단 자외선 산화반응 장치(170)를 포함한다. 여기서, 막여과(230)는 정밀여과 또는 한외여과 분리막을 사용한다.
먼저, 상기 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 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), 노둘라린(Nodularin)을 포함하며, 상기 의약물질은 카바마제핀, 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(
) 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 
가 측정 분석될 수 있다.
이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 결과에 따라 원수 내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단한다. 이때, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 신호 패턴에 따라 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.
유해물질 종류 및 농도 입력부(130)는 상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력한다.
약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)은 상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 과산화수소-자외선 공정의 과산화수소 주입량 및 1차 자외선 조사량, 염소-자외선 공정의 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량을 가변 제어한다.
2단 자외선 산화반응 장치(170)는 유입원수 관로 상에서 유입원수를 처리하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 수행하도록 순차적으로 조합된 장치로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)을 통해 가변 제어되는 과산화수소 주입량, 1차 자외선 조사량, 잔류 과산화수소를 제거하면서 동시에 산화능을 향상시키는 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량에 따라 유입원수 내의 유해물질을 처리한다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 침전지(220) 후단의 유입원수 관로 상에 설치될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 후단의 유입원수 관로 상에 설치될 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 제1 자외선 반응기(171), 과산화수소 주입장치(172), 잔류 과산화수소 농도 측정부(173), 제2 자외선 반응기(174) 및 차아염소산나트륨 주입장치(175)를 포함할 수 있다.
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 제1 자외선 반응기(171)는 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사한다.
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 과산화수소 주입장치(172)는 상기 제1 자외선 반응기(171)의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된다.
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 잔류 과산화수소 농도 측정부(173)는 상기 제1 자외선 반응기(171)에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정한다.
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 제2 자외선 반응기(174)는 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사한다.
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 차아염소산나트륨 주입장치(175)는 상기 제2 자외선 반응기(174)의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된다. 이에 따라 상기 차아염소산나트륨 주입장치(175)에 의해 주입된 염소는 상기 잔류 과산화수소를 제거하고, 잔류된 염소는 상기 제2 자외선 반응기(174) 내에서 산화반응에 기여하여 유입원수 내의 유해물질을 처리하게 된다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 응집제 주입부(160)는 혼화-응집지(210)에 응집제를 주입한다.
또한, 제2 수질측정 유닛(150)은 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정한다. 구체적으로, 상기 제2 수질측정 유닛(150)은 자외선 강도 및 염소 적정 주입량을 제어한 후, 약품의 오주입 방지와 정수지의 염소 소독능 확보 및 소독부산물질 모니터링을 위하여 상기 제2 자외선 반응기(174) 후단에 잔류염소 농도와 
, UV 흡광물질을 모니터링하게 된다. 다시 말하면, 상기 제2 수질측정 유닛(150)은 처리수 잔류 염소농도, 
, 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.
본 발명의 실시예에서 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템(100)의 경우, 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 기존의 재래식 공정에 2단 자외선 산화반응 장치를 유입원수 관로 상에 추가로 설치함으로써, 자외선-과산화수소 공정 및 자외선-염소 공정을 순차적으로 조합한 2단 자외선 산화 공정에 의해 유입원수 내의 유해물질의 종류와 농도에 따라 OH 라디칼을 극대화시켜 유해물질을 제거하고, 이와 동시에 잔류하는 산화제를 완벽히 처리할 수 있고, 이에 따라 기존의 활성탄 공정과 같은 후속 흡착공정이 필요 없게 된다.
[2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법의 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법은, 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230), 정수지(240) 및 2단 자외선 산화반응 장치(170)로 구성된 수처리 방법으로서, 먼저, 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단한다(S110). 이때, 유입원수에 대해 클로로필-a, 수소이온지수(
), UV 흡수물질을 측정하도록 관로 상에 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.
다음으로, 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력한다(S120).
다음으로, 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)이 대상 유해물질에 대한 목표 과산화수소 주입량 및 1차 자외선 조사량을 산정한다(S130).
다음으로, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 제1 자외선 반응기(171) 전단에 과산화수소를 주입한다(S140). 여기서, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는, 전술한 바와 같이, 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사하는 제1 자외선 반응기(171); 상기 제1 자외선 반응기(171)의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치(172); 상기 제1 자외선 반응기(171)에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 농도 측정부(173); 관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사하는 제2 자외선 반응기(174); 및 상기 제2 자외선 반응기(174)의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치(175)를 포함한다. 이때, 상기 차아염소산나트륨 주입장치(175)에 의해 주입된 염소는 상기 잔류 과산화수소를 제거하고, 잔류된 염소는 상기 제2 자외선 반응기(174) 내에서 산화반응에 기여하여 유입원수 내의 유해물질을 처리할 수 있다.
또한, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 침전지(220) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되거나 또는 상기 모래여과 또는 막여과(230) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제1 자외선 반응기(171)에서 유입원수 내의 유해물질을 제거하도록 1차적으로 자외선 처리한다(S150).
다음으로, 상기 1차 자외선 처리된 유입원수에 대해 잔류 과산화수소 농도를 측정한다(S160).
다음으로, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)이 상기 잔류 과산화수소 농도에 대응하여 목표 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량을 결정한다(S170). 구체적으로, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)은, 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하고, UV 투과율(UVT)을 계산하며, 광반응 라디칼 방해지수를 산출하여 입력한다. 이후, 자외선 조사량별 염소소비 특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하고, 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정할 수 있다.
다음으로, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 제2 자외선 반응기(174)의 전단에 염소를 주입한다(S180).
다음으로, 상기 제2 자외선 반응기(174)에서 유입원수 내의 유해물질을 제거하도록 2차적으로 자외선 처리한다(S190).
다음으로, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 염소-자외선의 유해물질 제거율을 계산 및 평가한다(S200).
다음으로, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)이 목표값/평가값에 따라 2차 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어한다(S210).
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면으로서, 자외선 단독처리, 자외선-과산화수소, 2단 자외선 등에 대하여 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 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템과 기존의 자외선 단독 수처리 시스템, 자외선-과산화수소 수처리 시스템 및 염소-자외선 수처리 시스템에서 이취미(맛냄새) 유발물질과 미량의 유기오염물질에 대하여 처리 효율을 비교하였다. 기존의 자외선 단독 수처리 시스템 또는 과산화수소-자외선 수처리 시스템, 염소-자외선 수처리 시스템 및 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정에 대하여 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, 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 우수한 제거 효율을 확보하는 것으로 확인되었다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 예시하는 도면으로서, 대표적 의약물질 중 하나인 이부프로펜(Ibuprofen)에 대하여 염소 주입량 변화에 따른 제거 효율을 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템에서 대표적 의약물질이면서, 국내 수계에 빈번히 검출되고 있는 이부프로펜(Ibuprofen: IBF)을 이용한 제거 실험을 평가하였으며, 제거 효율을 급격히 증가시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 2단 자외선 공도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템을 적용한 결과로서 대상 오염물질 유입시 각 단계별 제거 농도를 나타내는 도면으로서, 자외선 공정으로 유입되는 유입수에 약 100ng/L의 미량오염물질이 잔류할 경우, 1단 자외선/과산화수소, 2단 자외선/염소 공정으로 구성되는 본 발명의 실시예에 따라 단계별로 농도가 저감되는 것을 도시하였다.
구체적으로, 1단 자외선 공정에서는 4mg/L의 과산화수소를 주입하였고, 2단 자외선 공정에서는 2mg/L의 염소를 주입하여 대상물질의 제거효율 및 잔류산화제를 제어하였다. 이때, 각 물질별로 제거효율은 상이하지만 최종 2단 자외선/염소 공정까지 처리를 마치면 대상으로 하는 모든 미량오염물질의 농도를 20ng/L 이하로 낮출 수 있었다. 이에 따라, 주입된 과산화수소는 염소에 의하여 후단 자외선 반응 전에 전량 제거되며, 또한, 주입되는 염소 역시 일부 자외선에 의해 2차 라디칼 반응을 유도하여 대상 오염물질을 추가로 제거하고 목표 잔류염소 농도로 맞춰질 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 침전 공정 후단 또는 여과 공정 후단에 2단 구조의 관로형 자외선램프가 포함된 자외선 반응기를 설치하되, 제1 자외선 반응기(171) 전단에 급속 분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치(172)를 설치하여 과산화수소를 제1 자외선 반응기(171)에서 반응시킨 후, 유입원수 관로 상에 잔류되는 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 측정장치(173)를 이용하여 잔류 과산화수소 농도를 확인하고, 또한, 제2 자외선 반응기(174) 전단에 급속 분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치(175)를 설치하여 염소를 공급함으로써, 상기 제1 자외선 반응기(171)에서 반응하고 잔류된 과산화수소의 농도에 따라 염소를 주입하여 잔류된 과산화수소를 완벽하게 제거하고, 이때, 잔류된 염소가 제2 자외선 반응기(174)에서 산화 반응에 기여하여 유입원수 내의 유해물질을 처리하게 되며, 이에 따라, 후단에 입상활성탄 등의 공정이 필요 없게 된다.
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: 복합 수처리 시스템
110: 제1 수질측정 유닛
120: 이취미 유발물질 유입 판단부
130: 유해물질 종류 및 농도 입력부
140: 약품 주입량 모델 예측제어 유닛
150: 제2 수질측정 유닛
160: 응집제 주입부
170: 2단 자외선 고도산화 반응장치
171: 제1 자외선 반응기
172: 과산화수소 주입장치
173: 잔류 과산화수소 농도 측정부
174: 제2 자외선 반응기
175: 차아염소산나트륨 주입장치
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: 약품 주입량 모델 예측제어 유닛
150: 제2 수질측정 유닛
160: 응집제 주입부
170: 2단 자외선 고도산화 반응장치
171: 제1 자외선 반응기
172: 과산화수소 주입장치
173: 잔류 과산화수소 농도 측정부
174: 제2 자외선 반응기
175: 차아염소산나트륨 주입장치
210: 혼화-응집지
220: 침전지
230: 모래여과 또는 막여과
240: 정수지
Claims (14)
- 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리 시스템에 있어서,
유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛(110);
상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 결과에 따라 유입원수 내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단하는 이취미 유발물질 유입 판단부(120);
상기 유입원수 내의 유해물질의 종류 및 농도를 입력하는 유해물질 종류 및 농도 입력부(130);
상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 과산화수소-자외선 공정의 과산화수소 주입량 및 1차 자외선 조사량, 염소-자외선 공정의 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량을 가변 제어하는 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140);
유입원수 관로 상에서 유입원수를 처리하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 수행하도록 순차적으로 조합된 장치로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)을 통해 가변 제어되는 과산화수소 주입량, 1차 자외선 조사량, 잔류 과산화수소를 제거하면서 동시에 산화능을 향상시키는 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량에 따라 유입원수 내의 유해물질을 처리하는 2단 자외선 산화반응 장치(170); 및
처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛(150)
을 포함하되, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는,
관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사하는 제1 자외선 반응기(171);
상기 제1 자외선 반응기(171)의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치(172);
상기 제1 자외선 반응기(171)에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 농도 측정부(173);
관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사하는 제2 자외선 반응기(174); 및
상기 제2 자외선 반응기(174)의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치(175)를 포함하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 수질측정 유닛(110)은 클로로필-a, 수소이온지수() 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 신호 패턴에 따라 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 차아염소산나트륨 주입장치(175)에 의해 주입된 염소는 상기 잔류 과산화수소를 제거하고, 잔류된 염소는 상기 제2 자외선 반응기(174) 내에서 산화반응에 기여하여 유입원수 내의 유해물질을 처리하는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 침전지(220) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 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 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템. - 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230), 정수지(240) 및 2단 자외선 산화반응 장치(170)로 구성된 수처리 방법에 있어서,
a) 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단하는 단계;
b) 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력하는 단계;
c) 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)이 대상 유해물질에 대한 목표 과산화수소 주입량 및 1차 자외선 조사량을 산정하는 단계;
d) 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 제1 자외선 반응기(171) 전단에 과산화수소를 주입하는 단계;
e) 상기 제1 자외선 반응기(171)에서 유입원수 내의 유해물질을 제거하도록 1차적으로 자외선 처리하는 단계;
f) 상기 1차 자외선 처리된 유입원수에 대해 잔류 과산화수소 농도를 측정하는 단계;
g) 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)이 상기 잔류 과산화수소 농도에 대응하여 목표 염소 주입량 및 2차 자외선 조사량을 결정하는 단계;
h) 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)의 제2 자외선 반응기(174)의 전단에 염소를 주입하는 단계; 및
i) 상기 제2 자외선 반응기(174)에서 유입원수 내의 유해물질을 제거하도록 2차적으로 자외선 처리하는 단계
를 포함하되, 상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는,
관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되고, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 1차적으로 조사하는 제1 자외선 반응기(171);
상기 제1 자외선 반응기(171)의 전단에 설치되어, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 과산화수소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 과산화수소 주입장치(172);
상기 제1 자외선 반응기(171)에서 반응하고 잔류 과산화수소의 농도를 연속적으로 측정하는 잔류 과산화수소 농도 측정부(173);
관로형 자외선램프로서, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 2차적으로 조사하는 제2 자외선 반응기(174); 및
상기 제2 자외선 반응기(174)의 전단에 설치되고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 상기 잔류 과산화수소를 제거하도록 상기 잔류 과산화수소의 농도에 대응하는 염소를 주입하도록 급속분사 교반기가 장착된 차아염소산나트륨 주입장치(175)
를 포함하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 a) 단계에서 클로로필-a, 수소이온지수(), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법.
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 차아염소산나트륨 주입장치(175)에 의해 주입된 염소는 상기 잔류 과산화수소를 제거하고, 잔류된 염소는 상기 제2 자외선 반응기(174) 내에서 산화반응에 기여하여 유입원수 내의 유해물질을 처리하는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 침전지(220) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 2단 자외선 산화반응 장치(170)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법. - 제8항에 있어서,
j) 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)에 의해 염소-자외선의 유해물질 제거율을 계산 및 평가하는 단계; 및
k) 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(140)이 목표값/평가값에 따라 2차 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어하는 단계
를 추가로 포함하는 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150085081A KR101759066B1 (ko) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150085081A KR101759066B1 (ko) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160148284A KR20160148284A (ko) | 2016-12-26 |
| KR101759066B1 true KR101759066B1 (ko) | 2017-07-19 |
Family
ID=57733713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150085081A KR101759066B1 (ko) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101759066B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220040575A (ko) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | 오씨아이 주식회사 | 고도산화 수처리 시스템 및 이를 이용한 고도산화 수처리 방법 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10526227B2 (en) | 2017-05-10 | 2020-01-07 | Creative Water Solutions, Llc | Wastewater treatment and solids reclamation system |
| 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 |
| CN109143840A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-04 | 湖南柿竹园有色金属有限责任公司 | 一种尾矿废水处理加药闭环配方控制技术 |
| CN109133281A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-04 | 广州新奥环境技术有限公司 | Mods消毒系统 |
| CN111320253B (zh) | 2018-11-28 | 2022-08-30 | 香港科技大学 | 利用紫外线、可见光、近红外线辐射的光催化过程活化一价氯产生活性氧化物质 |
| CN109896583A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-18 | 深圳市深水龙岗水务集团有限公司 | 一种高强紫外光-双氧水去除水体中藻毒素的装置 |
| KR102432087B1 (ko) * | 2020-01-30 | 2022-08-12 | 한국건설기술연구원 | 자외선 고도처리와 저전력 교반장치를 이용한 유기물 및 질소 처리 시스템 |
| KR102330266B1 (ko) * | 2020-01-30 | 2021-11-24 | 한국건설기술연구원 | 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법 |
| KR102501315B1 (ko) | 2022-09-20 | 2023-02-22 | 한국건설기술연구원 | 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법, 및 이를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253251B1 (ko) * | 2011-04-14 | 2013-04-16 | 한국건설기술연구원 | 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100367219B1 (ko) | 1999-02-09 | 2003-01-14 | 엘지건설 주식회사 | 미량유해물질을 제거하기 위한 고도정수처리장치 |
| 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 |
-
2015
- 2015-06-16 KR KR1020150085081A patent/KR101759066B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253251B1 (ko) * | 2011-04-14 | 2013-04-16 | 한국건설기술연구원 | 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220040575A (ko) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | 오씨아이 주식회사 | 고도산화 수처리 시스템 및 이를 이용한 고도산화 수처리 방법 |
| KR102414932B1 (ko) * | 2020-09-23 | 2022-07-01 | 오씨아이 주식회사 | 고도산화 수처리 시스템 및 이를 이용한 고도산화 수처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160148284A (ko) | 2016-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101759066B1 (ko) | 과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법 | |
| KR101640416B1 (ko) | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 | |
| Boczkaj et al. | Effective method of treatment of effluents from production of bitumens under basic pH conditions using hydrodynamic cavitation aided by external oxidants | |
| Almomani et al. | Potential use of solar photocatalytic oxidation in removing emerging pharmaceuticals from wastewater: A pilot plant study | |
| Liu et al. | Removal of natural organic matter for controlling disinfection by-products formation by enhanced coagulation: A case study | |
| KR101306155B1 (ko) | 라디칼 방해인자 및 라디칼 반응지수를 이용한 고도산화 공정의 자동제어장치 및 방법 | |
| CN109002688B (zh) | 基于臭氧消毒/紫外线消毒/氯消毒的水处理方法 | |
| CN101372369A (zh) | 一种水的紫外光催化消毒与氯消毒联用的消毒方法 | |
| Teksoy et al. | Influence of the treatment process combinations on the formation of THM species in water | |
| JP4673709B2 (ja) | 水処理システム | |
| WO2013102512A1 (en) | Method and arrangement for a water treatment | |
| Arslan et al. | Application of O3/UV/H2O2 oxidation and process optimization for treatment of potato chips manufacturing wastewater | |
| Alfonso-Muniozguren et al. | The role of ozone combined with UVC/H2O2 process for the tertiary treatment of a real slaughterhouse wastewater | |
| Park et al. | Prediction of varying microcystins during non-thermal plasma oxidation of harvested microalgal biomass | |
| Liu et al. | Enhancing zero valent iron based natural organic matter removal by mixing with dispersed carbon cathodes | |
| KR101253251B1 (ko) | 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법 | |
| Moslemi et al. | Hybrid ozonation–ultrafiltration: The formation of bromate in waters containing natural organic matter | |
| KR102330266B1 (ko) | 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법 | |
| KR101394409B1 (ko) | 페록손 고도산화를 이용한 수처리 방법 및 장치 | |
| KR102086341B1 (ko) | 클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 | |
| JP4334404B2 (ja) | 水処理方法及び水処理システム | |
| KR101169877B1 (ko) | 고도 산화 수처리 공정의 운전 조건 설정 방법 | |
| US20140131285A1 (en) | Method and Arrangement for a Water Treatment | |
| JP2005324124A (ja) | オゾンガス注入制御システム | |
| JP2008194558A (ja) | 水処理システム及び水処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |