KR101840987B1 - 고도산화 수처리장치 및 수처리방법 - Google Patents

Abstract

고도산화 수처리장치가 개시된다. 고도산화 수처리장치는 오존반응조, 유입관, 배출관, 제1주입부, 제2주입부, 오존량측정센서 및 제어부를 포함한다. 오존반응조는 원수, 오존 그리고 약품이 혼합된 혼합수가 통과하는 통로가 형성되며, 원수와 오존간의 접촉에 의해 고도산화공정이 진행된다. 유입관은 통로의 전단부에 연결되며, 원수와 오존이 혼합된 오존수가 유입된다. 배출관은 통로의 후단부에 연결되며, 고도산화공정이 처리된 혼합수가 배출된다. 제1주입부는 유입관에 마련되며, 오존수에 약품을 공급한다. 제2주입부는 통로의 후방 일측에 마련되며 혼합수에 약품을 공급한다. 오존량측정센서는 오존반응조 내부에 마련되며 통로를 통과중인 혼합수의 용존오존농도를 측정한다. 대기오존측정센서는 오존반응조 후단의 여과지에 마련되어 대기중의 오존농도를 측정한다. 제어부는 용존오존농도와 혹은 대기오존농도에 기초하여 제2주입부의 약품 주입량을 제어한다.
본 발명에 따르면, 약품과 물의 혼합률이 향상되어 고도산화 수처리효율이 증가된다. 나아가, 용존오존을 기준치 이하로 제거함으로써 오존이 외부로 방출되는 현상을 방지할 수 있어 친환경적으로 수처리장치를 운영할 수 있게 된다.

Description

고도산화 수처리장치 및 수처리방법{WATER TREATMENT APPARATUS FOR ADVANCED OXIDATION PROCESS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 원수의 유해물질을 제거하도록 하는 고도산화 수처리 장치 및 고도산화 수처리장치를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 과산화수소수 또는 티오황산나트륨을 이용하여 보다 효율적으로 고도산화 수처리 공정과 잔류오존을 제거하는 ?칭공정을 수행하는 고도산화 수처리장치 및 고도산화 수처리장치를 이용한 수처리방법에 관한 것이다.

최근 급속한 산업화로 배출되는 하수 및 오폐수의 량이 급속히 증가하고 있다. 이에 따라, 배출되는 오염물을 처리하기 위한 시설 또한 고도화되고 처리비용 또한 증가되고 있다. 특히 먹는 물에 대한 중요성이 증가함에 따라 정수처리공정에 사용되기 위한 다양한 수처리방식의 연구개발이 활발히 진행중에 있다.

고도산화처리 공정은 다양한 수처리 방식 중 하나로서, 원수에 남아 있는 유해물질을 제거하기 위해 원수에 오존을 혼합하고, 오존과 원수의 접촉을 늘려 원수에 포함된 유해물질에 산화처리공정을 수행한다. 종래기술에 따른, 고도산화처리공정에서는 미량의 유해물질을 제거하기 위해 높은 산화력을 갖는 OH 라디칼을 이용한다. OH 라디컬은 원수에 포함된 유해물질을 보다 효율적으로 제거한다. 종래기술에 따르면, 수처리공정에서 OH 라디컬의 생성을 촉진하기 위해 오존이 포함된 원수에 과산화수소수 또는 티오황산나트륨 약품을 혼합한다.

종래기술에 따르면, 원수에 약품을 주입하기 위해 펌프 등을 이용하여 원수에 압력을 가하고, 가압수를 이용하여 이덕터에 진공을 발생시켜 약품을 흡입 및 혼합하게 된다. 하지만, 종래 기술에 따르면 토출되는 가압수는 이덕터를 통과하며 압력손실을 받게 되고, 이 압력손실은 혼합률을 떨어트려 원수 내에서 약품의 반응효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 수처리과정에서 공기중에 배기되거나 고도산화처리공정이 완료되어 외부로 배출되는 오존은 인체에 유해하기 때문에 고도산화처리공정이 완료된 원수에서 잔류오존을 제거하는 공정에 대한 관심 또한 높아지고 있다.

종래기술에 따르면, 원수에 잔류하는 오존의 농도와 무관하게 과산화수소 또는 티오황산나트륨 약품을 일률적으로 주입하여 오존이 제대로 처리되지 못한 상태에서도 장치 외부로 배출되어 환경 및 작업자들에게 영향을 끼치는 문제가 있다.

대한민국등록특허 제10-1181357호

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 흡입력을 이용하여 약품과 물을 혼합하여 원수에 주입함으로써 약품과 물의 혼합률이 향상되어 수처리효율이 증가된다. 나아가, 원수에 고도산화 수처리가 진행중인 혼합수의 용존오존농도에 따라 약품 주입량을 조절함으로써, 용존오존을 기준치 이하로 낮추어 혼합수를 배출할 수 있게 되고, 오존이 외부로 방출되는 현상을 방지하여 친환경적으로 운영할 수 있는 고도산화 수처리장치 및 고도산화 수처리장치를 이용한 수처리방법이 제공된다.

상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 원수, 오존, 약품이 혼합된 혼합수가 통과하며, 복수개의 구간으로 구분되는 통로가 구비되고, 고도산화공정이 진행되는 오존반응조; 상기 통로의 전단부에 연결되며, 상기 원수 및 상기 오존이 혼합된 오존수가 유입되는 유입관; 상기 통로의 후단부에 연결되며, 상기 고도산화공정이 처리된 혼합수가 배출되는 배출관; 상기 유입관에 마련되며, 상기 오존수에 희석된 약품을 공급하는 제1주입부; 상기 통로의 후방 일측에 마련되며, 상기 오존수와 상기 희석된 약품이 혼합된 혼합수에 상기 희석된 약품을 공급하는 제2주입부; 상기 오존반응조 내부에 마련되며, 상기 통로를 통과중인 상기 혼합수의 용존오존농도를 측정하기 위해 상기 복수개의 구간 중 적어도 일부에 설치되는 복수의 오존량측정센서; 및 상기 측정된 용존오존농도에 기초하여 상기 제2주입부의 상기 약품 주입량을 제어하는 제어부를 포함하는 고도산화 수처리장치가 제공된다. 이로 인하여여, 약품과 물의 혼합률이 향상되어 고도산화 수처리효율이 증가된다. 나아가, 용존오존을 기준치 이하로 제거함으로써 오존이 외부로 방출되는 현상을 방지할 수 있어 친환경적으로 고도산화 수처리장치를 운영할 수 있게 된다.

상기 제1주입부는 방사형 디퓨저를 포함하고, 상기 제2주입부는 다층구조로 형성되는 복수개의 노즐을 포함할 수 있다.

상기 약품을 상기 제1주입부와 상기 제2주입부로 공급하는 약품혼합주입장치를 포함하고, 상기 약품혼합주입장치는, 이덕터; 및 상기 이덕터 후단부에 마련되며, 상기 이덕터에 흡입력을 가하여 상기 이덕터 내부에서 약품저장탱크로부터 공급된 약품을 상기 원수와 혼합하여 희석하고, 상기 희석된 약품을 상기 제1주입부와 상기 제2주입부로 공급하는 펌프를 포함할 수 있다.

상기 통로의 전단부와 상기 통로의 후단부가 소정 거리 이내의 근접한 위치에 형성되고, 상기 오존반응조는, 상기 통로의 전단부와 상기 통로의 후단부사이에 마련되는 격벽; 상기 격벽의 일측에 형성되는 관통구; 상기 유입관, 상기 배출관 및 상기 관통구에 마련되며, 상기 혼합수의 흐름을 차단하기 위한 복수의 차단부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정된 용존오존농도가 임계레벨을 초과하는 경우, 상기 유입관 및 상기 배출관을 차단하고, 상기 관통구를 개방하도록 상기 복수의 차단부를 제어할 수 있다.

상기 원수에 혼합될 상기 오존을 공급하는 오존공급기를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 오존공급기의 상기 오존공급량에 기초하여 공급되는 상기 제1주입부의 상기 약품 주입량을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고도산화 수처리장치에 의해 처리되는 수처리방법에 있어서, 유입관을 통해 원수와 오존이 혼합된 오존수가 오존반응조로 유입되는 단계; 상기 유입관에 마련된 제1주입부가 상기 오존수에 희석된 약품을 공급하는 단계; 상기 오존수와 상기 희석된 약품이 혼합된 혼합수가 상기 오존반응조에 형성된 통로를 통과하며 고도산화공정이 진행되는 단계; 상기 오존반응조 내부에 마련된 복수의 오존량측정센서가 상기 통로를 통과중인 상기 혼합수의 용존오존농도를 측정하는 단계; 상기 오존반응조를 통과한 혼합수가 배출관을 통해 여과지로 인입되고, 상기 여과지에 마련된 복수의 대기오존농도측정센서가 상기 여과지의 대기오존농도를 측정하는 단계; 및 상기 오존반응조 후방 일측에 마련된 제2주입부가 상기 혼합수에 상기 희석된 약품을 상기 측정된 용존오존농도 또는 상기 측정된 대기오존농도에 기초하여 조절된 주입량으로 공급하는 단계를 포함하는 수처리방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 약품과 물의 혼합률이 향상되어 고도산화 수처리효율이 증가된다. 나아가, 용존오존을 기준치 이하로 제거함으로써 오존이 외부로 방출되는 현상을 방지할 수 있어 친환경적으로 수처리장치를 운영할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1주입부를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2주입부를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오존반응조의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치를 이용한 수처리방법의 동작흐름을 블록도로 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오존반응조의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기오존측정센서를 포함하는 활성탄여과지를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치의 수처리방법의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2주입부를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 포함한다(comprise) 및/또는 포함하는(comprise) 이란 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 부재, 요소 및 또는 이들의 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 언급되지 않은 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하고자 하는 것이 아니다.

또한 다른 형상에 인접하여(adjacent) 배치된 구조 또는 형상은 인접하는 형상에 중첩되거나 하부에 배치되는 부분을 가질 수 있다.

본 명세서에서 아래로(below), 위로(above), 상부의(upper), 하부의(lower), 수평의(horizontal) 또는 수직의(vertical)와 같은 상대적 용어들은 도면들 상에서 도시된 바와 같이, 일 구성 부재, 층 또는 영역들이 다른 구성 부재, 층 또는 영역과 갖는 관계를 기술하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 표시된 방향뿐만 아니라 장치의 다른 방향들도 포괄한다.

이하에서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들(및 중간구조 들)을 개략적으로 도시하는 단면도들을 참조하여 설명된다. 이들 도면들에 있어서 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현 시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상으로 한정되지 아니한다.

이하에서, '원수'는 외부로부터 공급되는 고도산화 수처리 대상인 물을 의미한다.

또한,'오존수'는 고도산화 수처리공정을 위해 원수와 오존이 혼합된 물을 의미한다.

나아가, '혼합수'는 원수, 오존 그리고 OH라디컬의 생성율을 높이기 위해 오존수로 주입되는 약품이 혼합된 물을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치를 개략적으로 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치를 도시한다. 또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치를 이용한 수처리방법의 동작흐름을 블록도로 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치(1)는 오존반응조(100), 유입관(101), 배출관(103), 약품주입펌프스키드(104), 약품혼합주입부(106), 약품저장탱크(102) 및 제어부(200)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치(1)는 원수에 혼합될 오존을 공급하는 오존공급부(600)를 더 포함한다. 오존공급부(600)는 오존을 저장하고 있는 오존 탱크 또는 실시간으로 오존을 발생시키는 오존발생기로 구성될 수도 있다. 원수와 오존이 혼합된 오존수는 유입관(101)으로 공급된다.

유입관(101)은 오존반응조(100)의 통로(110)의 전단부에 연결된다. 오존수는 유입관(101)을 통해 오존반응조(100)로 인입된다. 유입관(101)은 그 내부에 오존수에 약품을 주입하는 제1주입부(105)를 포함한다. 제1주입부(105)는 약품혼합주입부(106)로부터 공급된 약품을 유입관(101)을 통해 인입되는 오존수에 주입한다. OH 라디컬의 생성율을 높이기 위해 제1주입부(105)와 제2주입부(107)를 통해 주입되는 약품은 과산화수소 또는 티오황산나트륨일 수 있으나 주입되는 약품의 종류는 상기 두가지 약품으로 한정되지 아니한다. 이하에서, 과산화수소 또는 티오황산나트륨 등을 통칭하여 약품이라고 한다. 제1주입부(105)와 제2주입부(107)가 주입하는 약품은 원수와 혼합되어 희석된 상태일 수 있다.

오존반응조(100)는 내부에 통로(110)가 형성된다. 원수, 오존 그리고 약품이 혼합된 혼합수가 통로(110)를 통과하며, 서로의 접촉에 의해 고도산화공정이 진행된다. 약품은 혼합수에서 OH라디컬을 더 많이 생성한다. OH라디컬은 산화력을 향상시킴으로써 고도산화공정의 효율을 증대시킨다.

통로(110)의 전단부는 유입관(101)과 연결되고, 후단부는 배출관(103)과 연결된다. 통로(110)의 후방 일 측에는 통로(110)를 통과중인 혼합수에 약품을 주입하는 제2주입부(107)가 마련된다. 제2주입부(107)는 약품혼합주입부(106)로부터 공급된 약품을 고도산화공정이 진행중인 혼합수에 주입한다.

통로(110)는 서로 연속적으로 연결되는 복수개의 구간으로 구획될 수 있다. 각 구간은 통로(110) 내부에 마련되는 격벽으로 구분된다. 복수개의 구간 중 적어도 일부 구간에는 통로(110)를 통과중인 혼합수의 용존오존농도를 측정하기 위한 오존량측정센서(109)가 마련될 수 있다. 오존량측정센서(109)는 용존 잔류오존 분석기로 구성될 수 있다.

배출관(103)은 오존반응조(100)의 통로(110)의 후단부에 연결된다. 고도산화공정이 진행된 혼합수는 배출관(103)을 통해 외부로 배출된다. 외부로 배출되는 혼합수의 용존오존농도는 0.1ppm이하이며, 바람직하게는 0.08ppm 이하가 될 수 있다.

약품저장탱크(102)는 공급되기 위한 약품을 저장한다. 약품저장탱크(102)는 제어부(200)의 제어에 따라 약품주입펌프스키드(104)로 약품을 공급한다.

약품주입펌프스키드(104)는 제어부(200)의 제어에 따라 약품저장탱크(102)에서 공급되는 약품을 약품혼합주입부(106)로 정량 공급한다. 약품주입펌프스키드(104)는 튜브펌프, 내부의 약품이 기화된 가스가 배출되기 위한 공기배출구, 밸브 및 공급되는 약품의 유량을 측정하기 위한 유량계를 포함할 수 있다.

약품혼합주입부(106)는 내부로 원수와 약품이 인입된다. 약품혼합주입부(106)는 인입된 원수와 약품을 혼합한다. 약품혼합주입부(106)는 원수와 약품이 혼합된 희석약품 또는 희석수를 가압하여 제1주입부(105)와 제2주입부(107)로 공급한다. 이를 위해, 약품혼합주입부(106)는 혼합부, 혼합부에 삽입되는 이덕터(160), 이덕터(160) 후단부에 마련되어 흡입력을 가하는 펌프부(161)를 포함한다.

혼합부로 원수 그리고 원수와 혼합될 약품이 인입된다. 인입된 원수와 약품은 펌프부(161)의 동작에 따라 이덕터(160)로 흡입된다.

이덕터(160)는 혼합부 내부로 삽입된다. 이덕터(160)는 혼합부 내부의 유체를 흡입하기 위한 노즐과 쓰로트를 포함한다. 노즐과 쓰로트의 직경은 원하는 혼합율에 따라 다른 크기를 가질 수 있다. 이덕터(160)의 후단부에 형성되는 배출구는 펌프부(161)와 연결된다.

펌프부(161)는 그 전단부가 이덕터(160)의 배출구와 연결된다. 펌프부(161)는 원수와 약품이 혼합된 희석약품을 가압하여 펌프부(161)의 후단부로 토출한다. 펌프부(161)가 희석약품을 가압하여 토출함에 따라 펌프부(161)와 연결된 이덕터(160)에 흡입력이 가해진다. 이덕터(160)에 가해진 흡입력은 이덕터(160)의 노즐에 진공압력을 발생시킨다. 혼합부로 인입된 원수와 약품은 진공압력에 의해 노즐을 통하여 이덕터(160) 내부로 흡입되고, 흡입력으로 인해 이덕터(160) 내부에서 혼합되어 배출구를 통해 배출된다.

고도산화 수처리장치(1)는 약품혼합주입부(106)에 공기가 유입되는 것을 차단하기 위한 공기유입차단장치(108)를 더 포함할 수 있다. 공기유입차단장치(108)는 혼합부로 인입되는 약품이 모자랄 때 펌프부(161)로 공기가 유입되는 것을 차단한다. 이를 위해 공기유입차단장치(108)는 약품을 저장하기 위한 저장탱크와 저장탱크에 저장되는 유량에 따라 상하로 유동되는 플로트를 더 포함한다. 예컨대, 저장탱크에 저장된 약품의 유량이 임계레벨 이하라면 플로트가 하강하여 저장탱크 하단의 배출구를 차단함으로써 펌프부(161) 공기가 주입되지 않도록 한다. 본 실시예에 따르면, 펌프부(161)에 공기가 주입되는 것이 차단되어 펌프부(161)의 내구성이 향상된다.

제어부(200)는 고도산화 수처리장치(1)의 제반 동작을 제어한다. 제어부(200)는 서버, 컴퓨터 등 고도산화 수처리장치(1)의 각 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 전자장치로 구성될 수 있으나, 제어부(200)의 구현예가 전자장치로 한정되는 것은 아니다. 제어부(200)는 단일한 구성으로 구현되는 것은 아니며, 피제어대상마다 마련될 수도 있다.

보다 구체적으로, 제어부(200)는 피제어대상인 약품저장탱크(102), 오존공급부(600), 제1주입부(105) 및 제2주입부(107)의 동작을 제어하도록 구성된다. 일례로서, 제어부(200)는 약품저장탱크(102)의 약품공급량, 오존공급부(600)의 오존공급량을 조절한다.

제어부(200)는 제1주입부(105)의 약품 주입량을 조절한다. 제어부(200)는 오존공급량에 기초하여 약품의 주입량을 조절할 수 있다. 일례로서, 과산화수소가 약품으로 주입되는 경우, 제어부(200)는 오존공급량에 따라 과산화수소수의 주입률이 0.1(mg/L) 내지 2.5(mg/L)가 되도록 제1주입부(105)를 제어할 수 있다. 측정된 오존공급량에 따른 제1주입부(105)의 약품 주입률은 아래의 수학식에 따라 산출될 수 있다.

상기 수학식 1에서,

은 과산화수소와 원수가 혼합된 과산화수소수의 주입률(mg/L)을,

은 오존공급량(mg/L)을 나타낸다. α는 과산화수소/오존 주입비(무게)로서 0.3~0.5의 값을 가지며, C는 과산화수소의 순도로서 0.2~0.4 사이의 값을 갖는다. Y는 과산화수소의 비중으로서 1.13의 값을 갖는다.

제어부(200)는 제2주입부(107)의 약품 주입량을 조절한다. 제어부(200)는 오존량측정센서(109)에서 측정된 용존오존농도 및 수온에 기초하여 약품의 주입량을 조절할 수 있다. 일례로서, 과산화수소가 약품으로 주입되는 경우, 제어부(200)는 과산화수소수의 주입률이 0.3(mg/L) 내지 5.0(mg/L)이 되도록 제2주입부(107)를 제어할 수 있다. 용존오존농도에 따른 제2주입부(107)의 과산화수소수 주입률은 아래의 수학식에 따라 산출될 수 있다.

상기 수학식 2에서,

는 과산화수소수의 주입률(mg/L)을 나타낸다. T는 혼합수가 오존반응조(100) 내부에서 접촉되는 시간으로 3~5분의 값을 갖는다. f는 수온에 따라 결정되는 인자로서, 예컨대 수온이 5℃이하일 때 85, 수온이 5~10℃일 때 65, 수온이 10~15℃일 때 40의 값을 갖는다. C는 오존량측정센서에서 측정된 잔류오존농도(mg/L)이고, Y는 과산화수소의 비중으로서 1.13의 값을 갖는다. β는 안전율을 의미하며 1.1의 값을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 다른 제어부(102)는 활성탄여과지(800)에 마련된 대기오존농도측정센서(801)에서 측정된 대기오존농도에 기초하여 제2주입부(107)의 약품 주입량을 조절할 수도 있다. 이하, 도 8에서 상세히 설명한다.

과산화수소는 약품의 일 예로서, 제1주입부(105)와 제2주입부(107)에서 주입되는 약품의 종류는 전술된 설명과 같이 과산화수소에 한정되지 않는다. 예컨대, 티오황산나트륨이 과산화수소를 대체할 경우, 티오황산나트륨의 주입률 역시 수학식 1과 수학식 2와 유사한 수학식을 통해 산출될 수 있다.

추가적인 실시예로서, 본 발명에 따른 고도산화 수처리장치(1)는 혼합되기 위해 혼합부로 인입된 약품량을 측정하기 위한 측정센서를 더 포함할 수 있다. 제어부(200)는 펌프부(161)에 공기가 주입되지 않도록 약품량을 측정하는 측정센서로부터 수신되는 신호에 기초하여 약품주입펌프스키드(104) 또는 펌프부(161)의 동작을 제어한다. 이때 제어부(200)는 약품주입펌프스키드(104) 또는 펌프부(161)의 동작을 정지하거나 동작속도를 변경할 수 있다.

또한, 고도산화 수처리장치(1)는 혼합부 내부의 압력 및 진공상태를 측정하기 위한 내부상태측정센서를 더 포함하며, 제어부(200)는 내부상태측정센서에서 이상상태가 감지되면 이상상태가 오래 지속되지 않도록 펌프부(161)의 동작을 제어할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1주입부를 도시하고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2주입부를 도시하며, 도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2주입부를 도시한다.

제1주입부(105)는 유입관(101)에 설치되는 약품을 주입하기 위한 방사형 디퓨저로 구성된다. 제1주입부(105)는 원형의 유입관(101)에 마련되어 약품혼합주입부(106)로부터 토출되는 희석약품을 오존수에 혼합되도록 분사한다. 제1주입부(105)는 상단부 일측에 약품혼합주입장치(106)로부터 가압된 희석약품이 인입되는 인입구와 과산화수소수가 분사되는 분사형 노즐(150)을 포함한다.

배출관(103)에서 혼합수에 약품을 주입하도록 구성되는 제2주입부(107)는 오존반응조(100) 후반에 설치된다. 제2주입부(107)는 각각 복수개의 노즐(173)을 포함하는 복수의 층(170, 171)을 포함하는 다층 구조로 구성될 수 있다. 일례로서, 2층구조로 형성되는 제2주입부(107)의 제1층(170)과 제2층(171)은 서로 일정 간격으로 배치된다. 제2주입부(107)는 제2층(171)에서 분사되는 약품의 흐름이 하류에 위치하도록 하여 혼합수와 제2주입부(107)에서 분사되는 약품의 접촉 효율이 높아지도록 구성된다. 일례로서, 도4에 도시된 바와 같이 제2층(171)은 제1층(170)보다 혼합수의 흐름 하류측 즉, 배출관(103)과 더 가까운 곳에 배치될 수 있다.

도 10을 참조하면 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2주입부(107-2)가 도시된다. 제2주입부(107-2)는 복수개의 층(1000, 1001)을 포함한다. 본 실시예에 따른 제2주입부(107-2)는 혼합수에 주입될 약품을 수직방향으로 분사한다. 2층구조로 형성되는 제2주입부(107-2)의 제1층(1000)과 제2층(1001)은 서로 일정간격으로 배치된다. 제2주입부(107-2)는 제2층(1001)에서 분사되는 약품의 흐름이 하류에 위치하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제2층(1001)은 제1층(1000)보다 혼합수의 흐름의 하류측, 즉, 배출관(103)과 더 가까운 곳에 배치될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 약품이 혼합수에 수직방향으로 분사되어 약품과 혼합수가 더 빠르게 혼합될 수 있다.

제1주입부(105)와 제2주입부(107, 107-2)의 배치형태, 노즐의 개수, 형상 등은 도 3, 도 4 및 도 10에 도시되고 전술한 설명에 한정되지 아니한다. 제1주입부(105)와 제2주입부(107, 107-2)는 혼합수에 희석하기 위한 약품을 적절하게 주입하기 위한 다양한 형태로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오존반응조의 단면도를 도시한다. 이하에서는, 도 5와 도 6을 참조하여 설명한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치(2)는 혼합수의 용존오존농도가 기준레벨이하가 되지 않으면 혼합수를 오존반응조(100)에서 더 순환시키도록 구성된다. 본 실시예에 따르면, 오존농도가 기준레벨 이하가 되어서야 배출되어 환경오염이 효율적으로 방지된다.

본 실시예에서 통로(110)의 전단부(500)와 후단부(501) 사이의 격벽에는 격벽을 관통하며, 개방될 경우 혼합수가 통과할 수 있는 관통구(502)가 형성된다. 관통구(502)에는 제어부(102)의 제어에 따라 관통구(502)를 선택적으로 개방하는 제1차단부(503a)가 마련된다.

고도산화 수처리장치(1)는 유입관(101)과 배출관(103)에 마련되며, 각각을 선택적으로 차단하는 제2차단부(503b)와 제3차단부(503c)를 더 포함한다.

제어부(200)는 오존량측정센서(109)에서 측정된 혼합수의 용존오존농도에 기초하여 각 차단부(503a-c)를 제어한다. 일례로서, 혼합수의 용존오존농도가 임계레벨을 초과하는 경우, 제어부(200)는 용존오존농도가 임계레벨을 넘는 혼합수가 외부로 배출되지 않도록 제1차단부(503a)를 개방하고, 제2차단부(503b)와 제3차단부(503c)가 유입관(101)과 배출관(103)을 차단하도록 제어한다.

오존반응조(100) 내부에는 제1차단부(503a)가 관통구(502)를 개방하고, 제2차단부(503b)와 제3차단부(503c)가 유입관(101)과 배출관(103)을 차단한 후, 혼합수가 순환할 수 있도록 순환부가 더 마련될 수 있다. 순환부는 예컨대, 통로(110) 내부에 마련되는 프로펠러와 프로펠러를 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오존반응조의 단면도를 도시한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 고도산화 수처리장치(3)는 복수개로 마련되는 오존반응조(100a, 100b)를 포함한다. 각 오존반응조(100a, 100b)의 내부는 서로 유사하게 구성된다. 오존반응조(100a, 100b) 내부의 구성요소는 전술한 바 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 제어부(200)는 각 오존반응조(100a, 100b)의 차단부(503a-c)들을 제어하여 배출되는 혼합수의 용존오존농도를 임계레벨 이하로 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 오존반응조(100a, 100b)가 복수개로 마련됨으로써 제1오존반응조(100a)의 각 차단부(503a-c)가 동작하여 혼합수가 내부에서 순환하더라도 다른 제2오존반응조(100b)에서 유입되는 오존수를 처리할 수 있게 되어 수처리효율이 증대한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기오존농도측정센서를 포함하는 활성탄여과지를 도시한다.

배출관(103)을 통해 배출되는 오존수는 활성탄여과지(800)로 인입된다. 활성탄여과지(800)에서는 오존수의 잔류 유해물질 제거를 위해 활성탄 처리 공정을 수행한다. 활성탄여과지(800)에서 수행되는 활성탄 처리 공정은 혼합수에 잔류중인 약품과 기타 오염물질을 제거할 수 있다.

활성탄 공정은 입자의 크기 또는 공정의 처리방식에 따라 분말활성탄, 입상활성탄 또는 생물활성탄 공정으로 구분될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄여과지(800)는 오존반응조(100)에서 고도산화 처리공정이 수행된 오존수 또는 처리수에 공지기술에 따른 활성탄 처리 공정을 수행하는 바, 활성탄 처리 공정에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄여과지(800)는 대기오존농도측정센서(801)를 포함한다. 대기오존농도측정센서(801)는 오존반응조(100)를 통과한 오존수 또는 처리수에 활성탄 처리 공정의 수행이 수행되는 중에 대기중으로 방출되는 대기오존농도를 측정한다. 제어부(102)는 대기오존농도측정센서(801)에서 측정된 대기오존농도에 기초하여 제1주입부(105) 및 제2주입부(107) 중 적어도 하나의 주입량을 제어한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도산화 수처리장치의 수처리방법의 흐름도를 도시한다.

우선, 동작 S900에서, 원수와 오존이 혼합된 오존수가 유입관(101)을 통해 오존반응조(100)로 유입된다. 그리고, 동작 S901에서, 유입관(101)에 마련된 제1주입부(105)는 약품혼합주입장치(106)로부터 공급된 희석된 약품을 오존수에 주입하여 공급한다. 이후, 동작 S902에서, 유입관(101)을 통해 유입된 오존수는 오존반응조(100)에 형성된 통로(110)를 통과하며, 고도산화공정이 진행된다. 그리고, 동작 S903에서, 오존반응조(100)의 통로(110)에 마련된 오존량측정센서(109)가 오존반응조(100)를 통과중인 혼합수의 용존오존농도를 측정한다.

이후, 동작 S904에서, 대기오존농도측정센서(801)는 활성탄여과지(800) 내부에서 혼합수에 활성탄 처리 공정이 수행되는 중에 대기중으로 방출되는 오존량을 측정한다. 오존반응조(100)를 통과한 혼합수는 활성탄여과지(800)로 인입된다. 혼합수는 활성탄여과지(800)에서 잔류 약품 또는 유해물질을 제거하기 위해 활성탄 처리 공정이 수행된다. 활성탄여과지(800)에 마련된 대기오존농도측정센서(801)는 대기오존농도를 측정하여 제어부(102)로 전달한다.

마지막으로, 동작 S905에서, 제2주입부(107)는 측정된 용존오존농도와 또는 대기오존농도에 기초한 주입량으로 약품을 오존수 또는 혼합수에 주입한다. 제어부(102)는 오존량측정센서(109)와 대기오존농도측정센서(801)로부터 잔류오존 또는 대기오존량에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 제2주입부(107)의 주입동작을 제어한다.

본 발명에 따르면, 약품과 물의 혼합률이 향상되어 고도산화 수처리효율이 증가된다. 나아가, 용존오존을 기준치 이하로 제거함으로써 오존이 외부로 방출되는 현상을 방지할 수 있어 친환경적으로 수처리장치를 운영할 수 있게 된다.

1 - 고도산화 수처리장치
100 - 오존반응조
101 - 유입관
102 - 약품저장탱크
103 - 배출관
104 - 약품주입펌프스키드
105 - 제1주입부
106 - 약품혼합주입부
107 - 제2주입부
108 - 공기주입차단부
200 - 제어부
600 - 오존공급부
800 - 활성탄여과지
801 - 대기오존농도측정센서

Claims (6)

1. 내부에 원수, 오존 및 약품이 혼합된 혼합수가 통과하며, 복수개의 구간으로 구분되는 통로가 구비되고, 고도산화공정이 진행되는 오존반응조;
   유입관에 상기 오존을 공급하는 오존공급부;
   상기 통로의 전단부에 연결되며, 상기 원수 및 상기 오존이 혼합된 오존수가 통과하여 상기 통로의 전단부로 유입되도록 구성되는 유입관;
   상기 통로의 후단부에 연결되며, 상기 고도산화공정이 처리된 혼합수가 배출되는 배출관;
   상기 유입관에 마련되며, 상기 오존수에 희석된 약품을 공급하는 제1주입부;
   상기 통로의 후방 일측에 마련되며, 상기 오존수와 상기 희석된 약품이 혼합된 혼합수에 상기 희석된 약품을 공급하는 제2주입부;
   상기 제1주입부 및 상기 제2주입부로 상기 희석된 약품을 공급하는 약품혼합주입부;
   상기 약품혼합주입부에 공기가 유입되는 것을 차단하도록 구성되는 공기유입차단부;
   상기 오존반응조 내부에 마련되며, 상기 통로를 통과중인 상기 혼합수의 용존오존농도를 측정하기 위해 상기 복수개의 구간에 설치되는 복수의 오존량측정센서; 및
   상기 오존공급부의 오존공급량에 기초하여 상기 제1주입부의 약품주입량을 제어하고, 상기 측정된 용존오존농도에 기초하여 상기 제2주입부의 약품주입량을 제어하는 제어부를 포함하며,
   상기 약품혼합주입부는
   상기 원수와 상기 약품이 외부로부터 유입되어 혼합되는 혼합부;
   상기 혼합부 후단부에 마련되어 상기 혼합부에 흡입력을 가하여 상기 혼합부 내부에서 상기 약품을 상기 원수와 혼합하여 희석하고, 상기 희석된 약품을 상기 제1주입부와 상기 제2주입부로 공급하는 펌프부를 포함하며,
   상기 공기유입차단부는
   상기 약품이 상기 혼합부로 배출되는 배출구;
   상기 약품을 저장하기 위한 저장부; 및
   상기 저장부에 저장되는 상기 약품의 양에 따라 상하로 유동되어 상기 약품의 양이 임계레벨 이하가 될 때 상기 배출구를 차단하도록 구성되는 플로트를 더 포함하는 고도산화 수처리장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1주입부는 방사형 디퓨저를 포함하고,
   상기 제2주입부는 다층구조로 형성되는 복수개의 노즐을 포함하는 고도산화 수처리장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 고도산화 수처리장치에 의해 처리되는 수처리방법에 있어서,
   오존공급부가 유입관에 상기 오존을 공급하는 단계;
   상기 유입관을 통해 원수와 상기 오존이 혼합된 오존수가 오존반응조로 유입되는 단계;
   약품혼합주입부가 제1주입부 및 제2주입부로 희석된 약품을 궁급하는 단계;
   상기 유입관에 마련된 상기 제1주입부가 상기 오존공급부의 오존공급량에 기초하여 조절된 주입량으로 상기 오존수에 상기 희석된 약품을 공급하는 단계;
   상기 오존수와 상기 희석된 약품이 혼합된 혼합수가 상기 오존반응조에 형성된 통로를 통과하며 고도산화공정이 진행되는 단계;
   상기 오존반응조 내부에 마련된 복수의 오존량측정센서가 상기 통로를 통과중인 상기 혼합수의 용존오존농도를 측정하는 단계;
   상기 오존반응조를 통과한 혼합수가 배출관을 통해 여과지로 인입되고, 상기 여과지에 마련된 복수의 대기오존농도측정센서가 상기 여과지의 대기오존농도를 측정하는 단계;
   상기 오존반응조 후방 일측에 마련된 상기 제2주입부가 상기 혼합수에 상기 희석된 약품을 상기 측정된 용존오존농도에 기초하여 조절된 주입량으로 공급하는 단계; 및
   제어부가 상기 측정된 대기오존농도에 기초하여 상기 제2주입부의 주입량을 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 제1주입부 및 상기 제2주입부로 상기 희석된 약품을 공급하는 단계는,
   혼합부에서 상기 원수와 약품이 외부로부터 유입되어 혼합되는 단계;
   상기 혼합부 후단부에 마련된 펌프부가 상기 혼합부에 흡입력을 가하여 상기 혼합부 내부에서 상기 약품을 상기 원수와 혼합하여 희석하고, 상기 희석된 약품을 상기 제1주입부와 상기 제2주입부로 공급하는 단계; 및
   공기유입차단부가 상기 약품혼합주입부에 공기가 유입되는 것을 차단하는 단계를 포함하며,
   상기 약품혼합주입부에 공기가 유입되는 것을 차단하는 단계는,
   상기 약품을 저장하며, 상기 혼합부로 상기 저장된 약품을 배출구를 통해 배출하도록 구성되는 저장부에 마련된 플로트가 상기 약품의 양에 따라 상하로 유동하는 단계; 및
   상기 약품의 양이 임계레벨 이하가 될 때 상기 배출구를 차단하는 단계를 포함하는 수처리방법.

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