KR101797592B1 - 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법 - Google Patents

유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101797592B1
KR101797592B1 KR1020150130494A KR20150130494A KR101797592B1 KR 101797592 B1 KR101797592 B1 KR 101797592B1 KR 1020150130494 A KR1020150130494 A KR 1020150130494A KR 20150130494 A KR20150130494 A KR 20150130494A KR 101797592 B1 KR101797592 B1 KR 101797592B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
activated carbon
water
treatment
water treatment
unit
Prior art date
Application number
KR1020150130494A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170032737A (ko
Inventor
김인아
박주홍
Original Assignee
주식회사 케이에스 이엔지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이에스 이엔지 filed Critical 주식회사 케이에스 이엔지
Priority to KR1020150130494A priority Critical patent/KR101797592B1/ko
Publication of KR20170032737A publication Critical patent/KR20170032737A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101797592B1 publication Critical patent/KR101797592B1/ko

Links

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
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • 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
    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • 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
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/02—Odour removal or prevention of malodour

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

본 발명은 수 처리 공정에 이용되는 활성탄 수처리장치 및 이를 이용한 수처리시스템 및 수 처리 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는, 활성탄으로 다양한 형태의 수처리 장치를 제조하여 규조류나 남조류 등의 조류 급속 증식에 기인하는 나쁜 냄새와 맛 등을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 종래의 수 처리 과정과 고도처리 과정에서 활성탄 투입에 따른 제반 문제점을 완전히 해결하며 다양한 유해 물질을 효과적으로 제거할 수가 있으면서 기존의 수처리장에 용이하고도 간편하게 적용할 수가 있는 효과적인 수처리장용 활성탄 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 발명이다.
본 발명은 통상의 수처리 시스템에서,
가압수단(100), 수처리 흡착 분배 장치(210), 다수의 활성탄 처리 장치(200)를 포함하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 수압측정수단(212), 정보처리부(400)를 더 포함하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 하나 또는 2 이상의 활성탄층이 형성되어, 활성탄층에서 오염물질이 흡착 처리되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 단위 활성탄 처리장치가 하나 또는 2 이상이 장치되어, 처리수가 상기의 단위 활성탄 처리장치의 활성탄층에서 처리되며, 처리수가 상기 단위 활성탄 처리장치의 유통구(11)로 유입되거나 배출되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 단위 활성탄 처리장치가 하나 또는 2 이상이 장치되어, 처리수가 상기의 단위 활성탄 처리장치의 활성탄층에서 처리되며, 처리수가 상기 단위 활성탄 처리장치의 유통구(11)로 유입되거나 배출되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 통상의 수처리 방법에서,
막처리공정 및 막처리공정에 연속하는 활성탄 흡착 공정이 포함되어 막처리 공정의 여압을 이용하여 오염물질이 활성탄에 흡착처리되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법을 제공한다.

Description

유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법{an fluid pressure distributed activated carbon watertreatment device and the watertreatment system and the method using thereof}
본 발명은 수처리 공정에 이용되는 활성탄 수처리장치 및 이를 이용한 수처리 시스템 및 수처리 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는, 활성탄을 이용한 다양한 형태의 수처리 장치를 제조하여 규조류나 남조류 등의 조류 급속 증식에 기인하는 나쁜 냄새와 맛을 비롯한 합성유기화합물질을 등을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 종래의 수처리 과정과 고도처리 과정에서 활성탄 투입에 따른 제반 문제점을 완전히 해결하며 다양한 유해 물질을 효과적으로 제거할 수가 있으면서 기존의 수처리장에 용이하고도 간편하게 적용할 수 있는 효과적인 수처리장용 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 발명이다.
현재 우리나라를 포함하여 전세계에서 운영되는 정수처리시스템에서의 수처리는 일반적으로, 혼화, 응집, 침전, 여과, 소독 공정으로 구성된다. 침전 공정은 침전지에 넣어 가라앉혀 처리하는 보통침전과 응집제(예컨대, 황산알루미늄 등)를 투입하는 약품침전으로 구분될 수 있으며, 원수(原水)의 수질에 따라 구분하여 처리하게 된다. 보통침전인 경우에는 완속여과법으로, 약품침전인 경우에는 급속여과법으로 정수하는 것이 일반적이며, 최종적으로는 염소나 염소산염 등으로 소독한 다음 송수, 배수 및 급수하게 된다.
상기한 종래의 수처리시스템에서 최근에는 NOM(natural organic metters), 조류(algae)전체 및 합성유기화합물질(생활용품, 산업용품, 의약품 등)과 기타 유기성 오염물질, 즉 급속여과법으로 제거하지 못하는 물질 등을 제거하기 위하여 다른 정수처리공정(membrane 방법 등), 고도정수처리공정(오존, 활성탄 등)의 특별한 고도처리공정을 요하고 있다.
즉, 수원에서부터 최근 하천 및 호소의 부영양화 현상이 심해지는 경향을 나타내면서 조류나 방선균 등으로부터 유래하는 불쾌한 맛과 냄새가 문제로 대두되는 경우가 빈발하고 있으며, 이러한 맛이나 냄새 문제의 대부분은 곰팡이 등과 같은 진균류의 증식에 기인한다. 현재, 남조류나 방선균에 의한 마이크로시스틴, 지오스민(geosmin)과 2-메틸이소보르네올(2-methyl-isoborneol:2-MIB)의 물질들이 불쾌한 맛과 냄새의 주요 원인 중 하나인 것으로 확인되었다. 그 밖에도 페놀류, 벤젠류, 기름에 기인하는 냄새는 공장 폐수 등에 의한 사고의 경우에도 발생하고 있으며 그 양과 빈도가 지속적으로 증가 추세에 있다.
따라서 상기한 완속여과법에서는 여과막의 생물화학적 작용에 의한 정수 기능에 따라 유기화합물 종류의 맛과 냄새의 제거를 어느 정도 기대할 수 있으나, 급속여과법에서는 응집침전에 의한 조류에 의한 맛 냄새의 제거 및 전염소 처리에 따라 조류 등에 의한 방향취, 조류냄새, 풀냄새, 생선냄새 및 저질에 의한 황화수소냄새, 부패냄새의 제거에는 어느 정도 효과가 있지만, 곰팡이 특유의 고약한 냄새를 비롯한 근본적인 유기물(TOC, Total Organic Carbons)의 제거효과는 전혀 기대할 수 없다.
또한 지금까지의 정수처리공정이 탁도제거 개념으로 무기성콜로이드를 제거하는 기술의 발전이 있어왔을 뿐 유기물 제거의 개념이 없었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 수처리시 고도처리 방법을 이용하는데 고도처리방법은 오존처리법, 고도 산화처리법, 막 분리 처리 방법, 자외선 투과법, 활성탄 처리법 등이 있다.
오존처리법은 오존의 강력한 산화력을 이용하여 유기물을 산화, 분해하거나, 원수 중에 있는 미량 유기물질의 성상을 변화시킨 후, 활성탄에 흡착시켜 제거하는 방법으로서, 맛, 냄새 물질의 변형과 살균에 효과적인 장점은 있으나, 오존은 부식토로부터 원수 중에 유입되는 휴민산 및 펄빅산 등과 반응하여 인체에 유해한 부산물을 형성하는 것으로 알려져 있으며, 그 처리를 위한 별도의 설비와 유지비용이 소요된다는 문제점이 있다.
고도 산화처리법은 오존의 산화력은 좋으나 반응성이 낮은 단점을 보완하기 위하여 오존과 다른 산화제 등을 동시에 반응시켜 OHㆍ라디칼 생성을 가속화하여 유기물질들을 처리하는 방법으로서, 오존, H2O2, UV, TiO2, Fe, 전자빔, 금속 산화물, 높은 pH 등의 방법들을 조합하여 적용하게 되나, 전술한 오존처리법과 마찬가지로 인체 유해 부산물을 생성하며, 고가의 설비와 큰 유지비용을 필요로 한다는 문제점이 있다.
막 분리 처리법은 반투과성 경계막을 이용하여 여과 및 거름에 의하여 오염물질을 제거하는 방법으로서 인체에 유해한 물질을 생성하지 않는다는 장점은 있으나, 역삼투법(Reverse Osmosis: RO)와 나노여과법(Nano-Filtration: NF)의 경우에는 1,000kPa(10기압) 정도의 압력이 필요하고 한외여과법(Ultra-filtration: UF)과 정밀여과법(Micro-filtration: MF)의 경우에도 100kPa(1기압) 정도의 압력이 필요하여 별도의 고가의 펌프 설비가 필요하며, 이러한 막 자체의 가격이 매우 고가인 데다가 막을 정기적으로 재생 사용하여야만 하고 그 유지비용도 고가라는 문제점이 있다.
또한, 활성탄처리법은 야자, 코코넛 껍질이나, 석탄, 나무 등을 고온에서 탄화시켜 만든 활성탄 내부의 무수한 세공을 이용하여 유해 유기물질(예컨대, 과망간산칼륨을 소비하는 물질 등의 용해성 유기물질, THM 유발물질, 맛, 냄새물질, 농약성분 등의 미량 유해물질)을 흡착 제거하는 것으로서, 이러한 활성탄의 사용법으로서는 착수정 등에 분말 활성탄을 투입하고 교반하는 것에 의하여 유해한 용해 유기성분들을 분말 활성탄 입자에 흡착시킨 다음 분말 활성탄을 제거하는 방법과 지름이 0.5~2.0mm 정도의 입상활성탄을 전면에 설치한 모래 여과지와 같은 흡착조에 물을 통과시켜 흡착시키는 방법의 두 가지 방법을 활용한다.
착수정에 분말 활성탄을 투입하는 것은 염석효과(salt out)를 이용하는 방법이고 상기한 흡착을 이용한 반응은 흡착도 반응에 해당하므로 반응에 필요한 에너지(적어도 10kJ/mol 이상)를 요함에도 그와 같은 동력을 제공하지 않고 있어 흡착반응이 일어나지 않는 문제점이 있다.
반면에, 분말 활성탄처리법은 단시간에 대량 처리 가능하다는 장점은 있으나 흡착능이 저하된 활성탄을 재생할 수 없으므로 분말 활성탄이 대량으로 소요되고, 활성탄의 비중은 약 0.45g/cm3로서 물 보다는 작으나 수 표면에 작용하지 못하고
투입하자마자 가라앉아 그 효율성을 기대하기 곤란하며, 활성탄 투입 시 사용되는 호퍼가 막히는 장애도 있으며, 활성탄 투입기와 그 주변 기기들의 사용으로 인한 전력 사용량이 크며, 활성탄 투입량에 따른 슬러지 발생량이 증가하므로 그 처리비용도 증가하고, 수처리장의 건설 초기부터 활성탄 투입 시설에 대한 건설비 부담과 공사 기간 연장을 초래하게 되며, 활성탄 투입에 따른 인건비 등의 부담을 피할 수 없게 된다는 문제점이 있다.
한편, 근래 우리나라에서는 하천이나 댐의 부영양화로 인하여 4월경에는 규조류의 급속 증식이, 그리고 8월말~10월말 경에는 남조류의 급속 증식 현상이 빈번히 일어나고 있으며, 특히 아나베나(anabena)나 마이크로시스티스(microcistis)는
수원 중에 독성 물질을 방출하고 고약한 특유의 곰팡이 냄새를 풍기게 하므로, 이러한 조류의 급속한 이상 증식에 따른 물꽃 현상(water bloom)이 관찰되면 조류 대량 발생을 알리는 조류 경보제를 발령하고 있으며, 이에 따라 수처리장에서는 수원으로부터의 조류 냄새 제거를 위하여 분말 또는 입상 활성탄을 10~30ppm 정도의 농도로 투입하고 있다. 그러나 분말 또는 입상 활성탄은 투입되면 물 속에 침전되는 반면, 냄새 유발 물질들은 주로 표층에 잔류하는 경향이 많으므로 그 제거처리 효과는 최소한도에 그치고 있는 실정으로써 조류 경보에 따른 특단의 대책은 없는 실정이며, 전술한 물꽃 현상이 심하면 취수원을 일시적으로 폐쇄하는 일도 발생하게 된다.
상기한 바와 같이 고도수처리과정은 비용이 과다 소요됨에도 불구하고, 그 처리의 필요성은 증가하고 있어 현재 국내의 400여 개의 정수장 중 15% 이하의 정수장에서 고도수처리과정을 수행하고 있으나 그 효과면에서는 매우 미비한 상황이다.
상기와 같은 문제점으로 본 발명자는 선행특허(10-1426704호, 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법)을 제시한바 있다.
정수처리 공정시 콜로이드 입자를 제거하고 소독하여 공급하는 종래의 방법에서 최근 높아진 삶의 질에 대응하는 고품질의 수도물이 요구되고 있다. 그러나 SS를 약품으로 처리하는 종래의 급속여과방식에서 유기물을 제거하는 개념은 존재하지 않았다. 상기와 같은 문제점인 유기물을 제거하는 공정을 부가하고자 상기한 흡착제거방법, 오존에 의한 산화제거 방법 등을 추가한 것임에도 그 효과가 미비함은 물론 전기료 등의 유지관리비, 위험성의 문제 무엇보다도 초기시설비의 과다함에 따른 문제점이 있어 왔으므로 본 발명은 그와 같은 문제점을 해결하고자 한다.
또한 본 발명은 상기한 수처리방법에 있어서, 비효율적인 활성탄 처리법을 획기적으로 개선한 활성탄 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한 종래의 수처리장에서 사용하는 수처리공정에서 본 발명의 활성탄 처리 장치를 큰 비용을 들이지 않고도 용이하게 설치할 수 있는 활성탄 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 농약, 소독부산물, 계면활성제 등과 같은 친수성 유해물질 제거에 효과적이면서도, 재생 가능하며, 그 제작, 설치 및 유지관리가 비교적 간단하고 용이한 수처리장용 활성탄 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기한 활성탄 처리 장치를 이용하는 공정을 포함하는 수처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 가압수단이 부가된 활성탄 처리 장치를 포함하는 수처리 시스템에서 활성탄 처리 공정을 효율을 높여서 개선한 수처리 시스템을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기한 가압수단이 부가된 활성탄 처리 장치를 포함하는 수처리 시스템에서 활성탄 처리 공정이 잘되는지 감시할 수 있는 개선된 수처리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 문제점과 요구를 해결하기 위하여,
통상의 수처리 시스템에서,
가압수단(100), 수처리 흡착 분배 장치(210), 다수의 활성탄 처리 장치(200)를 포함하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 수압측정수단(212), 정보처리부(400)를 더 포함하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 하나 또는 2 이상의 활성탄층이 형성되어, 활성탄층에서 오염물질이 흡착 처리되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 단위 활성탄 처리장치가 하나 또는 2 이상이 장치되어, 처리수가 상기의 단위 활성탄 처리장치의 활성탄층에서 처리되며, 처리수가 상기 단위 활성탄 처리장치의 유통구(11)로 유입되거나 배출되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 단위 활성탄 처리장치가 하나 또는 2 이상이 장치되어, 처리수가 상기의 단위 활성탄 처리장치의 활성탄층에서 처리되며, 처리수가 상기 단위 활성탄 처리장치의 유통구(11)로 유입되거나 배출되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 통상의 수처리 방법에서,
막처리공정 및 막처리공정에 연속하는 활성탄 흡착 공정이 포함되어 막처리 공정의 여압을 이용하여 오염물질이 활성탄에 흡착처리되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법을 제공한다.
종래의 활성탄 처리 공정이 오염물질 제거 효율은 현저히 낮고 활성탄의 재생율도 매우 낮은 시스템인데 반하여, 본 발명은 오염물질 제거효율이 현저히 높은 효과를 보일 뿐만 아니라 활성탄의 재생도 용이하게 할 수 있는 활성탄 처리 장치 및 이를 이용한 수처리시스템 및 수처리방법을 제공하게 된다.
또한 본 발명은 반경이 다른 원통형의 활성탄층을 내부에 층층이 장착하여 활성탄 처리 장치를 설비하는 경우 오염물질 제거 효과를 증진시킬 수 있으며 활성탄 처리 장치의 부피를 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조비를 감축시키는 효과가 있다.
또한 본 발명은 활성탄 처리 장치에 가압수단을 부가하여 종래의 수처리 스스템의 활성탄 처리 공정이 오염물질 제거 효율이 현저히 낮은 단점을 현저히 개선하는 활성탄 처리 장치 및 방법을 제공하게 된다.
또한 본 발명은 막처리 공정에 연이은 활성탄 처리 공정을 구성하여 막처리 공정의 여압을 이용하여 활성탄 처리 공정의 효율을 현저히 높이는 효과를 나타낸다.
따라서 본 발명은 상기의 막처리 공정에서는 입경이 큰 현탁물질을 제거하며, 활성탄 처리 공정에서는 막처리공정에서의 고압의 여압을 이용하여 유기물을 혁신적으로 제거함으로써 기존의 수처리 공정에서 과다하게 소비되는 염소 소독량을 감소시키고, 맛 냄새 등을 효과적으로 제거하여 고품질 수처리 시스템 및 수처리 방법을 달성하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래의 수처리 시스템에 본 발명의 활성탄 처리장치를 설비하는 것도 매우 용이할 뿐만 아니라 그 설치 비용도 현저히 낮출 수 있는 경제성을 확보하는 효과도 창출한다.
도 1은 본 발명에 따른 단위 활성탄 처리 장치의 예.
도 2는 본 발명에 따른 활성탄 처리 장치의 구조도.
도 3, 도 4, 도 5는 본 발명에 따른 단위 활성탄 처리 장치를 이용하여 적용한 활성탄 처리장치의 예시들.
도 6은 원판형 활성탄층
도 7은 원판형 활성탄층을 이용한 활성탄 처리 장치의 예.
도 8은 통상의 수처리시스템.
도 9는 본 발명에 따른 가압수단을 구비한 활성탄 처리 장치를 통상의 수처리시스템에 구성한 예.
도 10은 본 발명에 따른 막처리 장치 및 이에 연이은 활성탄 처리 장치를 통상의 수처리시스템에 구성한 예.
도 11은 본 발명에 따른 가압수단을 구비한 활성탄 처리 장치를 통상의 수처리시스템에 구성한 다른 예.
도 12는 본 발명에 따른 막처리 장치 및 이에 연이은 활성탄 처리 장치를 통상의 수처리시스템에 구성한 다른 예.
도 13은 본 발명에 따른 반경이 다른 원통형 활성탄층을 이용하여 제조한 활성탄 처리 장치의 단면도.
도 14는 본 발명에 따른 유압분배형 활성탄 수처리 장치.
도 14b는 본 발명에 따른 유압분배형 활성탄 수처리 장치에서의 수처리 흡착 분배 장치 개념도.
도 15는 본 발명에 따른 모니터링 가능한 유압분배형 활성탄 수처리 장치를 이용한 수처리 시스템 개념도.
도 15b는 본 발명에 따른 모니터링 가능한 유압분배형 활성탄 수처리 장치를 이용한 수처리 시스템의 정보처리부 개념도.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
종래의 수처리장에서 사용하는 고도수처리법인 활성탄 처리법은 이미 언급한 바와 같이 분말활성탄을 착수정 등에 투입하거나 모래여과지에 입상활성탄을 사용하여 오염물질을 제거하고자 하였다.
그러나 이러한 종래의 활성탄 처리법은 그 처리효율이 매우 낮은 결과를 도출한다는 것은 이미 설명한 바와 같다.
이와 같이 처리효율이 낮은 이유는 활성탄 흡착 메커니즘은 유해물질이 활성탄의 기공에 물리적 또는/및 화학적으로 흡착함에 따라 이루어지는데, 실질적으로 유체(fluids)가 활성탄에 작용할 때 일정한 압력이상으로 가해지지 않으면 유해물질이 활성탄에 흡착하지 않는 특성을 갖게 된다.
즉, 분자물질이 활성탄에 흡착되는 효율은 온도와 압력의 변수에 의하여 크게 좌우되기 때문이다.
따라서, 등온흡착식으로 유명한 Freundlich 또는 Langmuir 공식이 일정한 온도에 따른 함수이며 압력의 영향을 받은 함수로 되는 것이다.
즉, 온도는 분자의 활성도를 나타내며 압력은 이 분자 물질이 활성탄의 기공에 일정한 압력(초기압력)이상으로 작용하여야 흡착 효율이 급격히 상승하게 되는 것이다. 즉, 활성탄-물의 계면에 평형이 유지되면서 일정한 압력이상의 초기 동력이 전달되어야 흡착효율이 급격히 상승하게 된다.
참고로, 1932년에 노벨화학상으로 검증된 Langmuir Isotherm 공식은 고체표면에 어떤 물질이 흡착되는 것으로 다음과 같이 표시할 수 있다.
(1식), KPa=(Θ)/(1-Θ) 또는
(2식), Θ=(KPa)/(1+KPa)
K는 평형계수로서(정반응 속도계수ka/역반응 속도계수kd)를 나타낸다. Θ(coverage)는 흡착률, Pa는 a지점의 압력을 나타낸다.
또한 비록 실험적이지만 Freundlich 식은 다음과 같다.
Θ = KC(1/n)
여기서, Θ는 흡착률, C는 평형농도, K, n은 상수이다.
이와 같이 흡착공식에서 압력은 매우 중요한 요소로 작용하게 되는 것이다.
본 발명은 이와 같은 활성탄의 흡착 특성에 착안하여 발명한 것으로 흡착되는 물질의 흡착효율을 높이기 위하여 처리수에 압력을 가하는 방법을 채용함으로써 흡착 효율이 현저히 높은 활성탄 흡착 장치를 제공하게 된다.
본 발명의 활성탄 흡착 장치는 활성탄층(20)이 형성되어 있으며, 이 활성탄 층으로 처리수가 통과되면서 오염물질이 흡착 처리되는 구성으로 이루어져 있다.
활성탄층의 구성은 다양한 형태로 이루어질 수 있으며 도 1에서는 원통 형상의 활성탄층을 보여주는 것이며, 도 6에서는 원판형의 활성탄층을 보여주고 있다. 또는 다각형 형태의 활성탄층으로 구성될 수 있다.
따라서 이러한 형상의 활성탄층은 본 발명의 하나의 예시이지 본 발명의 기술적 내용을 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 활성탄층은 분말 또는 입상의 활성탄을 충진체에 충진하여 제조되는 방식으로의 활성탄층에 제공될 수 있다. 이와 같은 방식은 충진체에 활성탄이 충진되는 통상의 방식으로 수행될 수 있다. 따라서 상기한 원통 형상의 충진체에 활성탄을 충진한 원통형상의 활성탄층과 원판 형상의 충진체에 활성탄을 충진한 원판형의 활성탄층을 제공할 수 있다. 이 경우 상기 충진체는 강도가 높은 다공성 물질로 이루어진 것이 좋다.
또한 본 발명의 활성탄층은 고분자화합물질을 이용하여 제조된 것을 이용하여 제공될 수 있다.
따라서 본 발명의 활성탄층은 분말 또는 입상 활성탄을 폴리에틸렌 수지를 혼합하고 가열하여 다공성 과립을 제조한후, 다시 여기에 폴리에틸렌 수지를 더 혼합하고 가압하여 성형체로 만든 후, 다시 성형체에 가열을 하여 소결하는 방법을 통하여 제공될 수 있다.
따라서 다양한 형상의 활성탄 성형체를 제공할 수 있으며 상기한 원통형상의 활성탄층 및 다각형 또는 원판형의 활성탄층을 제공할 수 있게 된다.
본 발명에서 고분자화합물질로 활성탄층을 제조하는 방법은 통상의 고분자화합물질을 이용하여 제조하는 방법으로 수행할 수 있다.
그 하나의 예로 다음과 같은 방법을 제시할 수 있다.
본 발명의 활성탄층은 활성탄 분말과, 바인더로서 폴리에틸렌수지를 혼합하는 제 1차 혼합단계와 상기 제 1차 혼합된 혼합물에 열을 가하면서 교반하여 다공성 과립을 만드는 과립화단계와 상기 과립화단계 후 다공성 과립에 대하여 폴리에틸렌 수지를 더 혼합하는 제 2차 혼합단계와 상기 제 2차 혼합된 혼합물을 가압하여 성형체로 성형하는 성형단계;와 상기 성형단계 완료 후 상기 성형체를 가열하여 소결하는 소결단계;를 포함하여 제조할 수 있다.
이때 상기 제 1차 혼합단계의 폴리에틸렌 수지는 상기 활성탄 분말 100중량부에 대하여 5 내지 35중량부를 혼합하고, 상기 제 2차 혼합단계의 폴리에틸렌 수지는 상기 다공성 과립 100중량부에 대하여 3 내지 20중량부를 혼합하여 제조할 수 있다.
상기의 활성탄은 입상이나 분말의 형태를 이용한다. 보다 바람직하게는 활성탄 입상과 분말 또는 입상 형태로 20 내지 250메쉬의 입도 크기를 갖는다.
상기의 바인더인 폴리에틸렌 수지는 선상저밀도폴리에틸렌 수지를 이용하는 것이 좋으며 선상저밀도폴리에틸렌(LLDPE:linear low density polyethylene)은 주사슬의 탄소(C)수 1000개에 대하여 짧은사슬의 분지수가 5∼30개, 밀도(g/㎤) 0.910이상, 0.939미만, 멜트 플로우 레이트(g/10분) 0.1∼50인 것이다.
이와 같이 본 발명에서 사용하는 활성탄층은 다양한 방법으로 제조되는 활성탄을 사용할 수 있고 다양한 성형체로 형성하여 사용할 수 있다. 따라서 하기할 원통형 형상, 원판형, 다각형형 등 다양한 형상의 활성탄층을 제조할 수 있다.
또한 상기한 0.1~10 kg/m2 수압에 충분히 견딜 수 있는 강도와 경도 및 내구성을 갖출 수가 있게 된다.
본 발명의 활성탄 처리장치는 처리수 유통구(11)와 활성탄층(20)으로 이루어지며, 처리수 유통구로 처리수가 유입되거나 또는 유출이 될 수 있으며 이와 같이 원통형 활성탄층으로 처리수가 유입 또는 유출할 할 수 있는 작용을 하여 처리수가 활성탄층을 통과함으로써 오염물질을 제거할 수 있는 기능을 가진 구조로 되어 있다.
도 1은 처리수 유통구(11)와 원통형 활성탄층(20)으로 이루어진 원통형 형상의 단위 활성탄 처리장치의 예를 볼 수 있다. 이 경우 원통형 형상의 활성탄층은 처리수를 저장할 수 있는 공간을 확보하고 있으며, 이 활성탄층을 통하여 처리수가 통과되면서 처리하는 구조로 되어 있다. 이때 원통형 형상의 활성탄층 하단부는 막혀 있거나 처리수 유통구(11)가 형성되어 있을 수가 있다.
도 2는 상기한 도 1의 활성탄 처리장치에서 원통형 활성탄층을 지지할 수 있는 구조물이 있는 경우로서, 몸체(10)와 원통형 활성탄층(20)으로 이루어진 단위 원통형 형상의 활성탄 처리장치의 예를 볼 수 있다. 몸체에는 처리수 유통구(11)가 형성되어 있고, 활성탄층을 지지하는 뼈대(12)가 형성될 수 있다. 다만 이와 같은 활성탄층 지지 뼈대가 보조적으로 구성된 형태는 활성탄층의 구조적 안정성을 위한 것이므로 활성탄층의 강도에 따라 부가하지 않을 수 있음은 물론이다.
본 발명에서 처리수 유통구의 의미는 처리수가 유입되거나 유출되는 구멍을 의미한다. 따라서 처리수가 유통구를 통해서 유입되고 활성탄층을 통해서 유출되는 경우 뿐만 아니라 처리수가 활성탄층을 통해서 유입되고 그 처리된 물이 유통구를 통해서 유출될 수 있는 것을 의미한다.
또한 본 발명은 도 13에서 보는 바와 같이 다수의 원통형 형상의 활성탄 처리장치가 내부에 순차적으로 구성된 단위 활성탄 처리장치를 제공할 수 있다.
따라서 반경이 서로 다른 활성탄층(20, 20-1, 20-2)을 내부에 순차적으로 구성될 수 있으며 수질의 특성에 맞게 활성탄층의 갯수를 사용자의 선택에 의하여 구성할 수 있는 장점을 보인다.
또한 이와 같은 반경이 서로 다른 활성탄층을 내부에 순차적으로 구성하는 단위 활성탄 처리장치는 활성탄층이 여러 층으로 형성된 효과가 있어 오염물질의 제거 효율을 현저히 높일 수 있으며 또한 전체 활성탄 처리장치의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조 경비를 현저히 줄일 수 있다.
본 발명의 이와 같은 활성탄 처리 장치 구성의 유연성은 다양하게 채용될 수 있으며 그에 따라 수처리 시스템이 구비된 곳의 수질에 적절하게 대응해 주는 효과를 창출한다.
또한 본 발명은 상기한 단위 원통형 형상의 활성탄 처리장치가 하나 또는 2이상의 다수로 이루어진 활성탄 처리장치를 제공할 수 있다.
도 3에서는 상기한 다수의 단위 원통형 형상의 활성탄 처리 장치가 다수로 구비된 활성탄 처리 장치를 구성한 예를 보여준다.
도 3은 처리수가 유입되는 유입구(31)가 형성된 케이싱(30)에 하나 또는 2 이상의 다수의 단위 원통형 형상 활성탄 처리장치로 장착한 경우의 예이다. 이경우 처리수가 케이싱의 유입구로 유입되어 다수의 단위 원통형 형상 활성탄 처리장치의 활성탄층을 통과하여 처리되고 단위 원통형 형상 활성탄 처리장치의 유통구로 처리수가 배출되는 구조를 띠고 있다.
다른 예로, 도 4는 처리수가 유출되는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 하나 또는 2이상의 다수의 단위 원통형 형상 활성탄 처리장치로 장착한 경우의 예이다. 이 경우 처리수는 단위 원통형 형상 활성탄 처리장치의 유통구로 유입이 되어 다수의 단위 원통형 형상 활성탄 처리장치의 활성탄층을 통과하여 처리되고 케이싱의 유출구로 배출되는 구조를 띠고 있다.
도 5는 도 4에 설명한 활성탄 흡착 장치의 변형으로 상기한 단위 원통형 형상의 활성탄 처리장치를 세로로 장착한 경우의 예를 보여준다.
전술한 바와 같이 상기한 원통형 형상의 활성탄 처리 장치가 장착된 활성탄 처리 장치는 도 13에서 예시한 반경이 다른 다수의 원통형 활성탄층을 내부에 층층으로 구비한 활성탄 처리 장치를 장착하여 구성할 수가 있다.
이와 같이 반경이 다른 다수의 원통형 활성탄 처리장치를 장착하여 구성한 활성탄 처리 장치는 단위 활성탄 처리장치의 활성탄층이 여러 층으로 형성된 효과가 있어 오염물질의 제거 효율을 현저히 높일 수 있으며 또한 전체 활성탄 처리장치의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조 경비를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 도 7에서 보는 것과 같이 하나 또는 다수의 원판형의 활성탄층(20)을 구비한 활성탄 처리장치를 들 수 있다. 이때 활성탄층은 원판형뿐만 아니라 장방형 또는 다각형 형상 등 다양하게 채용할 수 있음은 물론이다.
도 7은 처리수 유입구(31)와 유출구(32)를 구비한 케이싱(30)과 케이싱 내부에 원판형의 활성탄층(20)으로 투과층을 형성하여 구성된 활성탄 처리장치를 들 수 있다.
이 경우 원판형의 활성탄층이 수압에 의한 충격을 완화시키고 내구성을 높게 하기 위하여 활성탄층의 상부 또는/및 하부에 지지골격(33)을 형성할 수 있다.
더불어 각각의 활성탄층을 모듈화화여 이 모듈화된 활성탄층을 여러 개로 조립하여 사용할 수 있으며, 각각의 모듈 활성탄층을 용이하게 교체하여 사용할 수 있도록 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 활성탄 처리장치는 활성탄층을 역세척할 수 있는 수단이 구비되어 있을 수가 있다. 따라서 상기한 유통구, 유입구 또는 유출구에 역세척할 수 있는 장치를 부가하여 구성할 수 있으며 또한 상기한 활성탄 처리장치에 별도로 역세척구를 형성하여 구성할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 활성탄 처리장치는 종래의 활성탄 처리 공정이 오염물질 제거 효율은 현저히 낮고 활성탄의 재생도 어려운 시스템인데 반하여, 오염물질 제거효율이 현저히 높은 효과를 보일 뿐만 아니라 활성탄의 재생도 용이하게 할 수 있는 활성탄 처리 장치 및 이를 이용한 수처리시스템 및 수처리방법을 제공하게 된다.
본 발명의 활성탄 처리장치의 활성탄층은 다음과 같은 기술적 특징을 구비하고 있다.
본 발명에 있어서 "활성탄층"에 사용되는 활성탄은 친수성 활성탄(hydrophilic activated carbon) 및/또는 소수성 활성탄(hydrophobic activated carbon)을 의미하며, 그 형태는 직물(fabric) 또는 부직물(non-woven fabric), 분체(粉體), 과립(granule), 조립(pellet) 등과 같은 다양한 형태를 모두 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기한 활성탄층은 원통형 형태, 원평형 등의 예시를 들었는바, 이와 같이 상기한 활성탄을 일정한 형태로 형상화한 것을 의미한다. 따라서 상기한 분체, 과립 또는 조립의 활성탄을 뭉쳐서(쉽게 깨지지 않도록) 또는 층진층 형태로 충진시키는 방법 등 다양하게 채용할 수 있다.
따라서 상기한 '활성탄'이 활성 탄소섬유 직물 또는 부직물인 경우 원통상, 정방형 또는 장방형의 괴상으로 형성된 것이거나, 또는 복수 매의 활성 탄소섬유 직물 또는 부직물이 적층 형성된 것이거나, 또는 활성 탄소섬유와 비활성 탄소섬유가 랜덤하거나 또는 일정한 방향성을 갖고 배열되는 1매 또는 1피스의 직물 또는 부직물로 형성될 수도 있다.
본 발명의 명세서에 있어서 '소수성 활성 탄소체(hydrophobic activated carbon body)'라는 용어는 PAN계(Polyacrylonitrile based: 폴리아크릴로니트릴계), 레이온계, 피치계, 야자각이나 톱밥 등과 천연소재계 등을 이용한 일반적인 유형의 활성 탄소를 일컬으며, 구체적으로는 PAN계, 레이온계, 피치계의 경우에는 150~200℃에서 2~3시간 동안 탄화 처리한 다음 900~1500℃의 질소 분위기에서 2 내지 10분간 활성화시키며, 천연소재계인 경우에는 300~700℃의 온도에서 탄화시킨 후, 다시 상기한 PAN계, 레이온계, 피치계, 천연소재계 탄화물을 700~1300℃의 고온에서 질소 기체를 유입시킨 불활성 분위기 하에 약 30~150분 동안 재탄화시켜 흡착제로서 잘 발달된 20Å 이하의 마이크로포어가 70% 이상인 표면구조를 갖게 한 다음, 활성화 기체인 수증기, 공기, N2 또는 CO2 등의 기체를 유입시키면서 활성화 온도와 시간을 변화시켜 표면성질을 개질한 통상적인 무첨착형 활성 탄소체(Non-Impregnated Activated Carbon Body)를 의미하며, 이러한 소수성 활성 탄소체는 활성화 기체의 종류 및 활성화 정도에 따른 표면 개질 효과에 의해 약간의 친수성을 보유하기는 하나 본질적으로 소수성이므로 수 과정에서 종종 문제로 대두되는 조류에 의한 악취 성분인 마이크로시스틴,지오스민(geosmin)과 2-메틸이소보르네올(methylisoborneol: 2-MIB) 등의 흡착에 효과적이며, 이는 상업적으로 입수가능하다.
본 발명의 명세서에 있어서 '친수성 활성 탄소체(hydrophilic activated carbon body)'라는 용어는 상기한 '소수성 활성 탄소체'에 금속 또는 금속염을 첨착시킴으로써 화학 촉매적 기능을 부가시킨 첨착형 활성 탄소체(Impregnated ActivatedCarbon Body)를 의미하며, 구체적으로는 상기한 '소수성 활성 탄소체'를 증류수로 세정, 건조시킨 다음, 염화아연, 인산, 황산, 및/또는 고체 가성소다 등과 같은 화학약품을 3~8v/v 또는 w/w의 양으로 희석 또는 용해시킨 용액을 이용하여 3~24시간, 통상적으로는 약 6시간 정도 습윤법(Wetness Method) 또는 분무법(Spray Method)에 의하여 담지(carrying)시킨 후 100~150℃의 온도에서 건조시킨 활성 탄소체이다. '친수성 활성 탄소체'는 원수에 용해되어 있는 특정한 친수성유해 유기물과 저비점 악취가스인 H2S, CH3SH, HCl, (CH3)3N, NH3, (CH3)2S2 등과 수 과정에서 문제되는 CHCl3, CH3COOCl을 '소수성 활성 탄소체'에 비하여 유해 유기물의 종류에 따라 선택적으로 약 3~70배 정도 높은 흡착력(량)을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이 또한 상업적으로 입수 가능하다.
본 발명은 상기한 활성탄 처리장치(단위 활성탄 처리장치를 물론 포함한다)에 처리수에 압력을 가하기 위한 가압수단을 장착한 것에 큰 기술적 특징이 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 종래의 수처리방법에서 활성탄의 오염물질 제거 효율이 현저히 떨어진 것은 활성탄에 일정한 압력을 가해 줄 수 없는 조건이었기 때문에 그런 결과를 초래하였다.
따라서 본 발명은 상기한 활성탄 처리장치에 가압수단을 구비하여 처리수에 압력을 가하여 활성탄 처리장치로 유입되도록 하여 오염물질 제거효율을 현저히 상승시키는 작용을 한다.
본 발명에서의 가압수단은 위치에너지를 이용한 수압장치(예컨대 본 발명의 활성탄 처리장치보다 높은 위치에 수조를 위치시키고 있어서 처리수에 자연낙차의 압력을 가할 수 있는 장치 등), 통상의 가압펌프, 콤프레서 등을 총칭하며 유체에 압력을 가하는 수단 또는 장치를 의미한다.
가압하는 정도는 0.1kg/cm2 이상으로 하는 것이 좋으며 가능한 높은 압력을 가하는 것이 효과적이지만 경제성을 고려하여 바람직하게는 0.1~10 kg/cm2으로 가하는 것이 효율적이다.(본 발명에서 가압정도의 의미는 대기압(중력장)을 제외한 압력을 의미한다)
본 발명은 이러한 가압수단이 장착된 활성탄 처리장치를 구비하여 활성탄 처리공법을 포함한 수처리 시스템 및 수처리방법을 제공한다.
앞서 언급한 바와 같이 통상의 수처리 시스템 또는 방법은 혼화, 응집, 침전, 여과, 소독 공정 및 고도처리 공정을 포함하거나 포함하지 않은 시스템으로 이루어져 있다.
도 8은 전통적인 수처리 시스템을 보여준다. 도 8에서 여과지 다음 공정으로 통상의 고도처리 공정을 수반할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 통상의 수처리 시스템에 가압수단을 구비한 활성탄 처리 장치를 장착한 활성탄 처리 공정을 포함시켜 종래의 수처리 시스템보다 효과가 훨씬 높은 수처리 시스템을 제공하는 것에 기술적 특징이 있다.
앞서 설명한 것처럼 종래의 활성탄 처리 공정은 활성탄으로 처리되는 물에 추가로 압력이 작용하지 않는 중력식, 자연유하식을 적용함에 따라 활성탄 처리공정에서 제거되는 오염물질은 극히 미비하거나 거의 전무한 실정이었다.
따라서 본 발명은 통상의 정수처리시스템에 본 발명의 활성탄 처리 장치를 설비하고 그 활성탄 처리 장치에서 처리되는 처리수에 압력을 가하는 수단을 채용한 것이다.
도 9는 본 발명의 상기한 가압수단을 포함한 활성탄 처리 장치를 설비한 수처리 시스템을 보여준다. 이 경우 여과공정 후에 활성탄 흡착 공정을 설비하고 활성탄 흡착 공정을 수행하는 활성탄 처리장치에 유입되는 처리수에 압력을 전달하는 가압수단을 장착한 경우이다.
이 경우에는 부지 등이 협소한 경우 침전지를 생략할 수 있는 형태도 구성할 수 있다. 도 11은 그와 같은 형태를 보여 준다.
이와 같이 본 발명은 상기의 실시예가 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아닌 것으로 통상의 수처리 공정 중 특정한 단계의 공정이 아닌 어느 단계의 공정에든지 본 발명의 가압수단을 구비한 활성탄 처리장치를 설비한 형태라면 모두 가능한 것이다. 예컨대 착수정 단계에서도 이 공정을 부가할 수가 있다.
바람직하게는 통상의 수처리시스템에서 고도처리공정을 수행하는 단계에 장치하여 수행시키는 것이 좋다.
또한 본 발명은 상기한 수처리시스템에서 고도처리공정에서 사용하는 막처리 공정 다음에 본 발명의 활성탄 처리장치를 이용한 활성탄 흡착공정을 부수하는 것에 큰 기술적 특징이 있다.
본 발명은 이와 같이 통상의 수처리 시스템에서 막 처리 공정 다음에 본 발명의 활성탄 처리장치를 이용한 활성탄 처리 공정을 부가하여 포함된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템 또는 수처리 방법을 제공하게 된다.
도 10은 이와 같은 막처리 공정 및 이에 연이은 활성탄 흡착 공정이 부가된 예를 보여준다.
도 12는 침진지와 여과지가 없는 경우의 막처리 공정 및 이에 연이은 활성탄 흡착 공정이 부가된 예를 보여준다.
이와 같이 본 발명은 통상의 정수처리시스템에서 특정한 단계의 공정이 아닌 어느 단계의 공정에든지 막처리공정 및 이에 연이어 활성탄 처리장치를 이용한 활성탄 처리공정을 설비한 형태라면 모두 본 발명의 기술적 내용에 포함되는 것이다.
통상적으로 막처리 공정은 막여과 공정 또는 막분리 처리법 등으로 불려지며 상기에서 이미 언급한 바와 같이 많은 압력을 처리수에 가하게 된다.
즉, 막 분리 처리법은 반투과선택성 경계막을 이용하여 여과 및 거름확산에 의하여 오염물질을 제거하는 방법으로서 인체에 유해한 물질을 생성하지 않는다는 장점은 있으나, 역삼투법(Reverse Osmosis: RO)과 나노여과법(Nano-Filtration: NF)의 경우에는 1,000kPa(10기압) 정도의 압력이 필요하고 한외여과법(Ultra-filtration: UF)과 정밀여과법(Micro-filtration: MF)의 경우에도 100kPa(1기압) 정도의 압력이 필요하다.
막 처리공정에서는 해당입자 크기의 경우에 맞게 막을 제조하여 제거하는 과정을 수행한다.
따라서 이러한 막 처리 공정을 통과한 처리수는 그 압력 강하가 일어난다고 하여도 여전히 높은 압력이 처리수에 Potential Energy로 남아 있게 된다.
예를 들어 상기한 막 처리 공정에서 막을 통과한 처리수의 압력강하는 총압력의 10~20% 정도로 발생하게 된다. 따라서 많은 압력이 유지되고 있는 처리수를 그냥 소멸시키는 것은 막대한 에너지의 손실이라고 할 수 있다.
본 발명은 이와 같이 막 처리 장치 이후에 본 발명의 활성탄 처리장치를 장착하여 막 처리 공정을 거치고 난 후의 여압을 이용하여 활성탄 처리장치에 처리수를 유입하게 되면 오염물질을 제거하는 작용을 현저히 높이게 된다.
상기한 막처리 공정은 입자가 큰 현탁물질을 제거하며 활성탄 처리장치의 처리공정은 앞에서 언급한 용해성 유기물질, THM 유발물질, 맛, 냄새물질, 농약성분 등을 높은 효율로 제거하는 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 종래의 수처리 시스템에서는 도달할 수 없는 유해물질 제거 작용과 효과를 나타내고 있으며, 이와 같은 시스템으로 본 발명의 고도 수처리의 성공적인 효율을 자랑하게 된다.
본 발명은 상기한 통상의 수처리 시스템에서 활성탄 흡착 공정을 수행하는 활성탄 처리 장치(200)가 다수로 구성되고, 그 전에 수처리 흡착 분배 장치(210)를 부가하여 가압수단(100)에 의하여 가압된 처리수의 압력이 어떤 활성탄 처리 장치(200)에서 낮아지는 경우 다른 활성탄 처리 장치(201)로 처리수를 유입하도록 하는 수처리 시스템을 제공한다.
상기한 수처리 흡착 분배 장치(210)는 가압수단(100) 공정 후에 부가된 것이 바람직하다.
도 14에서 보는 것처럼 본 발명은 통상의 수처리 시스템에서 가압수단(100), 수처리 흡착 분배 장치(210), 다수의 활성탄 처리 장치(200)를 포함하는 수처리 시스템을 제공한다.
상기한 다수의 활성탄 처리 장치(200)는 병렬로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기한 수처리 흡착 분배 장치(210)는 유입수 분배부(211), 수압측정수단(212), 제어부(213)를 포함하여 구성되어 있다.
상기한 수압측정수단(212)은 각각의 활성탄 처리 장치(200,201)에 걸리는 수압을 측정하는 장치 또는 수단을 의미한다.
활성탄 처리 장치는 흡착되는 양이 많아 질수록 활성탄의 폐색이 발생하므로 더 높은 수압을 필요로 하게 된다.
따라서 상기한 수압측정수단(212)은 구성된 모든 활성탄 처리 장치의 유입수와 유출수의 압력을 측정하여 수두차(h)를 측정하는 장치 또는 수단으로서, 상기한 수두차가 큰 경우 높은 수압을 요구하는 것으로 해석하게 된다.
본 발명의 상기한 수압측정수단(212)은 수두차를 구할 수 있는 통상의 수압 측정 장치를 사용할 수 있다.
본 발명의 상기한 유입수 분배부(211)는 수압측정수단(212)에서 측정한 각각의 활성탄 처리 장치의 수압을 구하여 서로 비교하고 그에 따라 더 수압이 낮은 활성탄 처리 장치로 유입수를 유입시키는 장치 또는 수단을 의미한다.
도 14에서 보는 것처럼 작동 상태를 설명하면 상기한 유입수 분배부(211)에 의하여 먼저 활성탄 처리 장치(200)로 유입수를 유입시켜 활성탄 흡착 공정을 수행하게 된다.
그리고 이러한 활성탄 처리 장치(200)의 수압은 수압측정수단(212)에 의하여 지속적으로 측정이 되고 있으며 활성탄 처리 장치(200)에 흡착이 많이 된 경우 수압이 다른 활성탄 처리 장치(201)의 수압 보다 높은 경우 다른 활성탄 처리 장치(201)로 유입수를 유입시키는 기능을 수행하게 된다.
다시 상기한 다른 활성탄 처리 장치(201)에 흡착이 많이 되어 수압이 높아지는 경우 다시 활성탄 처리 장치(200)로 유입수를 유입시켜 활성탄 처리 공정을 수행하게 한다.
이와 같이 본 발명은 상기한 다수로 구성된 활성탄 처리 장치(200)에 활성탄 처리 공정의 경과에 따라 유입수를 분배하여 처리하게 되어 처리 효율을 극대화하게 된다.
본 발명의 상기한 제어부(213)는 유입수 분배부(211), 수압측정수단(212)과 연동되어 구성되어 있으며, 수압측정수단에 의하여 측정된 각각의 활성탄 처리 장치의 수압 정보를 받아 유입수 분배부의 밸브 장치에 명령을 전달하여 유입수를 분배하는 기능을 수행하게 된다.
따라서 상기한 제어부(213)는 통상의 CPU, MCU, 전자회로 등의 정보처리장치, 메모리, 하드웨어, 정보송수신 수단, 제어응용프로그램 등을 포함하여 구성되어 있다.
본 발명은 또한 상기한 수처리 시스템은 활성탄 처리 장치(200)에 구비된 수압측정수단(212)에서 측정된 수압 정보를 사용자 또는 관리자에게 전송하여 활성탄 처리 장치(200)가 제대로 가동하고 있는지 모니터링하게 하는 기능을 수행하는 점이 기술적 특징이다.
또한 본 발명은 상기한 수처리 시스템은 활성탄 처리 장치(200)에 구비된 수압측정수단(212)에 의하여 수압이 현저히 높아져서 활성탄 흡착에 필요한 수압이 부족하게 된 경우 상기한 가압수단(100)에 명령을 발하여 수압을 높이게 하는 기능을 수행하는 점이 기술적 특징이다.
도 15에서 보는 것처럼 본 발명은 통상의 수처리 시스템에서 가압수단(100), 활성탄 처리 장치(200), 수압측정수단(212), 정보처리부(400)를 포함하는 수처리 시스템을 제공한다.
도 15b에서 보는 것처럼 본 발명의 상기한 정보처리부(400)는 데이터통합처리부(410), 가압정보모듈(420), 유무선통신모듈부(420)을 포함하여 구성되어 있다.
상기한 데이터통합처리부(410)는 상기한 수압측정수단(212)에서 전송한 수압 정보를 전송 받아 이를 분석, 해석 또는 평가하여 가압정보모듈(420)로 전송하거나 유무선통신모듈부(420)로 전송하여 처리하게 하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.
따라서 상기한 데이터통합처리부(410)는 중앙처리장치가 구비되어 있고 컴퓨터 프로그램, 애플리케이션 프로그램 등과 같은 소프트웨어를 구동할 수 있는 OS(operation system) 기반이 되어 있다.
상기한 중앙처리장치의 의미는 CPU, MCU(Micro controller unit), RAM, ROM 또는 메모리 등이 구비되어 상기한 소프트웨어를 구동할 수 있도록 해주는 수단 또는 장치의 총체적 의미로서 사용된다.
상기한 데이터통합처리부(410)는 기설정된 활성탄 처리 장치(200)의 수압에 따라 그에 필요한 가압수단(100)의 수압이 설정되어 있다.
따라서 데이터통합처리부는 측정된 활성탄 처리 장치(200)의 전보다 수압이 높아진 경우 가압수단(100)에 압력을 더 높이라고 명령하고 낮아지는 경우 낮추라는 명령을 수행하게 하는 응용 소프트웨어가 탑재되어 있다.
상기의 가압수단(100)에 압력을 더 높이라는 명령은 상기한 가압정보모듈(420)로 전송하게 된다.
상기한 가압정보모듈(420)은 가압수단(100)에 구비된 펌프, 압력 펌프, 가압 펌프 등과 같은 수압 장치의 수압을 높이거나 낮춰서 조절하게 하는 기능을 하는 장치 또는 수단을 의미한다.
본 발명의 이와 같은 기능으로 활성탄 처리 장치(200)의 활성탄 처리 공정을 극대화하는 효과가 나타나게 된다.
본 발명의 상기한 유무선통신모듈부(420)는 데이터통합처리부에서 전송한 수압정보를 유무선 통신을 통하여 전송하거나 다른 명령 정보를 수신받는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.
상기한 유무선통신모듈부(420)는 Internet을 포함하고, blutooth 모듈 또는 Zigbee 모듈 등의 근거리 통신 모듈, 4G, LTE, UWB, WiFi, WCDMA, USN, IrDA 모듈 등을 포함하며 유선이나 무선의 통신 수단은 모두 포함된다 할 것이다.
본 발명은 상기한 유무선통신모듈부(420)에 사용자 또는 관리자의 단말기(500)가 연결되어 있어 활성탄 처리 장치(200)의 활성탄 처리 공정이 제대로 수행되고 있는지 모니터링하게 해주는 효과가 나타난다.
상기한 단말기(500)는 상기한 유무선통신모듈부에 의하여 연결되는 휴대용 통신기, PC, 핸드폰, 스마트폰, PDP 등과 같은 장치 또는 수단을 의미한다.
본 발명은 상기한 구성으로 이루어진 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법을 제공한다.
본 발명은 주로 수처리시스템에 적용하여 구성하였지만 하수, 폐수 또는 특정 폐수 처리장 등의 수처리 시스템에 모두 적용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
본 발명은 또한 활성탄을 이용한 수처리 장치 분야에 매우 유용하게 적용할 수 있다.
또한 본 발명은 민간기업, 공기업, 관공서의 환경영향평가 및 환경계획 정책, 수립, 시행하는 산업에도 매우 유익한 발명이다.
10 : 몸체 11 : 처리수 유통구
12 : 활성탄층 지지 뼈대 20 : 활성탄층
20-1 : 활성탄층 20-2 : 활성탄층
30 : 케이싱 31 :처리수 유입구
32 : 처리수 유출구 33 : 활성탄층 지지 골격

Claims (5)

  1. 통상의 수처리 시스템에서,
    가압수단(100), 수처리 흡착 분배 장치(210), 다수의 활성탄 처리 장치(200)를 포함하되,
    상기한 수처리 흡착 분배 장치(210)는 가압수단(100) 공정 후에 부가되며,
    유입수 분배부(211), 수압측정수단(212), 제어부(213)를 포함하여 구성되어 있어,
    상기한 유입수 분배부(211)는 수압측정수단(212)에서 측정한 각각의 활성탄 처리 장치의 수압을 구하여 서로 비교하고 그에 따라 더 수압이 낮은 활성탄 처리 장치로 유입수를 유입시키는 기능을 수행하고,
    상기한 수압측정수단(212)은 각각의 활성탄 처리 장치(200)에 걸리는 수압을 측정하는 기능을 수행하고,
    상기한 제어부(213)는 유입수 분배부(211), 수압측정수단(212)과 연동되어 구성되어 있으며 수압측정수단에 의하여 측정된 각각의 활성탄 처리 장치의 수압 정보를 받아 유입수 분배부의 밸브 장치에 명령을 전달하여 유입수를 분배하는 기능을 수행하여,
    수처리 흡착 분배 장치(210)는 가압수단(100)에 의하여 가압된 처리수의 압력이 활성탄 처리 장치(200)에서 높아지는 경우 다른 활성탄 처리 장치(201)로 처리수를 유입하도록 하는 기능을 수행하고,
    정보처리부(400)를 더 포함하되,
    상기한 정보처리부(400)는 데이터통합처리부(410), 가압정보모듈(420), 유무선통신모듈부(430)을 포함하여 구성되어 있어,
    데이터통합처리부(410)는 상기한 수압측정수단(212)에서 전송한 수압 정보를 전송 받아 이를 분석, 해석 또는 평가하여 가압정보모듈(420)로 전송하거나 유무선통신모듈부(430)로 전송하여 처리하게 하는 기능을 수행하고,
    가압정보모듈(420)은 가압수단(100)에 구비된 펌프인 수압 장치의 수압을 높이거나 낮춰서 조절하게 하는 기능을 수행하고,
    유무선통신모듈부(430)는 데이터통합처리부(410)에서 전송한 수압정보를 유무선 통신을 통하여 전송하거나 다른 명령 정보를 수신받는 기능을 수행하고,
    상기한 데이터통합처리부(410)는 가압정보모듈(420)로 명령하여 활성탄 처리 장치(200)의 수압이 높아져서 활성탄 흡착에 필요한 수압이 부족하게 된 경우 상기한 가압수단(100)에 명령을 발하여 수압을 높이게 하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 하나 또는 2 이상의 활성탄층이 형성되어, 활성탄층에서 오염물질이 흡착 처리되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄 처리 장치는 처리수의 유입구(31) 또는 유출구(32)가 형성된 케이싱(30)에 단위 활성탄 처리장치가 하나 또는 2 이상이 장치되어, 처리수가 상기의 단위 활성탄 처리장치의 활성탄층에서 처리되며, 처리수가 상기 단위 활성탄 처리장치의 유통구(11)로 유입되거나 배출되는 구조로 이루어진 활성탄 처리장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
  5. 통상의 수처리 방법에서,
    청구항 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항의 수처리 시스템에 막처리공정 및 막처리공정에 연속하는 상기 수처리 시스템의 활성탄 처리장치에 의한 활성탄 흡착 공정이 포함되어 막처리 공정의 여압을 이용하여 오염물질이 활성탄에 흡착처리되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
KR1020150130494A 2015-09-15 2015-09-15 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법 KR101797592B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150130494A KR101797592B1 (ko) 2015-09-15 2015-09-15 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150130494A KR101797592B1 (ko) 2015-09-15 2015-09-15 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170146550A Division KR20170129076A (ko) 2017-11-06 2017-11-06 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170032737A KR20170032737A (ko) 2017-03-23
KR101797592B1 true KR101797592B1 (ko) 2017-12-28

Family

ID=58496197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150130494A KR101797592B1 (ko) 2015-09-15 2015-09-15 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101797592B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101886256B1 (ko) * 2017-08-28 2018-08-10 대한민국 퇴적물 배양을 통한 유해 남조류 성장 잠재성 분석 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200251387Y1 (ko) * 2001-07-12 2002-01-09 최용운 입상(粒狀)활성탄에의한 2차처리 오폐수의 고도처리 시설
KR101021213B1 (ko) 2009-07-28 2011-03-11 주식회사 환경시설관리공사 지르코늄 페라이트 충진 카트리지 필터를 이용한 폐수 방류수의 인제거·회수장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200251387Y1 (ko) * 2001-07-12 2002-01-09 최용운 입상(粒狀)활성탄에의한 2차처리 오폐수의 고도처리 시설
KR101021213B1 (ko) 2009-07-28 2011-03-11 주식회사 환경시설관리공사 지르코늄 페라이트 충진 카트리지 필터를 이용한 폐수 방류수의 인제거·회수장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170032737A (ko) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saleh Protocols for synthesis of nanomaterials, polymers, and green materials as adsorbents for water treatment technologies
US10351455B2 (en) Biochar water treatment
Riahi et al. Date-palm fibers media filters as a potential technology for tertiary domestic wastewater treatment
Katsou et al. Examination of zinc uptake in a combined system using sludge, minerals and ultrafiltration membranes
KR101426704B1 (ko) 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법
WO2013119285A1 (en) Rare earth-containing filter block and method for making and using the same
CN104136112A (zh) 颗粒状氧化物吸附剂的制备及使用该吸附剂的水处理方法
KR20130109923A (ko) 수처리용 토양 조성물 및 이의 용도
Garba et al. Valuation of activated carbon from waste tea for the removal of a basic dye from aqueous solution
Hua et al. Physico‐Chemical Processes
Galangashi et al. Removing iron, manganese and ammonium ions from water using greensand in fluidized bed process
WO2016042558A1 (en) A system for treatment of polluted effluents
US20220220007A1 (en) System and method for removal of recalcitrant organic compounds from water
Salmanvandi et al. Photoreduction and removal of cadmium ions over bentonite clay-supported zinc oxide microcubes in an aqueous solution
KR100644236B1 (ko) 정수장용 활성 탄소체 컬럼 및 이를 이용한 정수처리방법
CN108584978B (zh) 一种可去除污染物的a型分子筛的制备方法
Adetunji et al. Applications of nanofiltration for wastewater treatment
KR101797592B1 (ko) 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법
KR100752792B1 (ko) 우수 재이용 시스템
KR20170129076A (ko) 유압분배형 활성탄 수처리 장치 및 이를 포함한 수처리 시스템 및 수처리 방법
Chaudhary et al. Design and principles of adsorbent-based reactors for modular wastewater treatment
US8192635B2 (en) Method for reducing clogging of filters
CN103145272A (zh) 一种污水深度处理装置及其应用
KR101170832B1 (ko) 정수처리장을 포함하는 수처리 시설용 정화장치
Aboushloa et al. Removal of synthetic dye acid red 186 from water by activated carbon

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
R401 Registration of restoration