KR101910483B1 - 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모래에 의해 여과된 원수를 자외선공정과 활성탄 공정을 통해 정수 처리하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법에 관한 것으로, 약품에 의해 응집 침전된 오염물질을 포함하는 원수를 모래를 이용하여 원수의 자외선 투과율이 95% 이상이 되도록 모래 여과하는 모래여과조와; 상기 모래여과조와 제1배관으로 연결되고, 과산화수소 공급조로부터 제2배관을 통해 공급되는 과산화수소를 모래여과된 원수와 혼합하는 과산화수소 혼합기를 구비하며, 상기 모래여과조에서 모래여과되어 공급된 원수에 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm이 되도록 과산화수소를 혼합하여 저장하는 제1 저장조와; 상기 제1 저장조와 제3배관으로 연결되며, 상기 제1 저장조로부터 공급되는 과산화수소가 혼합된 원수에 자외선램프에서 조사되는 자외선을 조사하는 자외선발생기와; 상기 자외선발생기와 제4배관으로 연결되며, 상기 자외선발생기에 의해 자외선이 조사된 원수에서 조사된 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 활성탄을 이용하여 흡착하고 공탁체류시간이 3~10분이 소요되도록 형성되는 활성탄처리조; 및 상기 활성탄처리조와 제5배관으로 연결되며, 상기 활성탄처리조에서 처리된 원수를 저장하는 제2 저장조;를 포함한다.
Description
본 발명은 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법에 관한 것으로 모래에 의해 여과된 원수를 자외선공정과 활성탄 공정을 통해 정수 처리하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 물은 인간을 비롯한 모든 생물체의 생명유지에 필수 불가결할 뿐만 아니라, 산업 전반의 활동에 중요한 영향을 미치는 자원으로서, 근래에 국민 생활수준의 향상과 인간과 환경을 생각하는 웰빙(well-being) 산업분야가 발전함에 따라 생활용수의 질적 향상에 대한 요구가 현저하게 커지고 있다. 또한, 우리나라 수계에 잦은 조류가 발생함에 따라 물에 미량유해 물질뿐만 아니라 맛과 냄새가 악화되어 고도정수처리기술이 필요하다.
상기 고도정수처리기술 중에서 고도산화정수처리는 오존과 과립형활성탄(Granular Activated Carbon)을 이용하는 것과 자외선과 과립형활성탄을 이용하는 것이 있다. 하지만, 오존을 이용하게 되면 물과 오존의 접촉과정에서 물에 함유된 유기화합물과 산화반응과정에서 각종 소독 부산물이 생성된다. 특히, 원수 중에 Br 이온이 존재하면 오존과 만나서 브로메이트(Br03-)라는 발암물질이 생성되게 되는 문제점이 있다. 또한, 오존을 이용하여 원수를 처리하게 되면서 발생하는 부산물들을 처리하기 위해서는 과립형활성탄(GAC)을 사용하게 되는데 활성탄의 사용이 많아 정수 처리비용이 증가하게 된다. 특히, 활성탄은 대부분 수입되고 있어 외화유출이 발생하게 되는 문제점이 있다.
하기의 선행특허 1은 반응조에 과산화수소(H2O2)를 주입하고 자외선을 조사하여 페록시라디칼의 생성을 극대화하고 생성된 패록시 라디칼과 오존 반응으로 생성된 수산화라디칼을 이용하여 용존 유기물을 산화반응에 의해 분해할 수 있는 것이 개시되어 있다. 또한, 상기 선행특허 1은 활성탄으로 구성된 여과지층이 개시되어 있고 여과지층은 오존 및 용존오존을 미세기포로 나누어 수산화라디칼을 보다 효율적으로 생성할 수 있도록 하는 것이 개시되어 있다. 하지만, 선행특허 1은 오존을 이용하는 것으로 상기의 종래 기술의 문제점이 그대로 나타나는 것이며 활성탄을 통해 잉여과산화수소를 제거하는 것은 나타나 있지 않다.
또한, 하기의 선행특허 2는 자외선의 흡광도에 따라 유입수를 입상활성탄 충진탑을 통과시킨 후 처리수 저장조로 보내는 것이 개시되어 있다. 하지만, 선행특허 2는 입상활성탄을 통해 입자성 물질을 제거하기 때문에 종래 기술의 문제점인 활성탄의 사용량을 줄일 수 없으며 활성탄을 통해 잉여 과산화수소를 제거하는 것은 나타나 있지 않다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 원수를 모래로 여과하여 오염물질 제거와 원수의 탁도를 저하시킨 후 자외선과 활성탄을 통해 정수 처리하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템은, 약품에 의해 응집 침전된 오염물질을 포함하는 원수를 모래를 이용하여 원수의 자외선 투과율이 95% 이상이 되도록 모래 여과하는 모래여과조와; 상기 모래여과조와 제1배관으로 연결되고, 과산화수소 공급조로부터 제2배관을 통해 공급되는 과산화수소를 모래여과된 원수와 혼합하는 과산화수소 혼합기를 구비하며, 상기 모래여과조에서 모래여과되어 공급된 원수에 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm이 되도록 과산화수소를 혼합하여 저장하는 제1 저장조와; 상기 제1 저장조와 제3배관으로 연결되며, 상기 제1 저장조로부터 공급되는 과산화수소가 혼합된 원수에 자외선램프에서 조사되는 자외선을 조사하는 자외선발생기와; 상기 자외선발생기와 제4배관으로 연결되며, 상기 자외선발생기에 의해 자외선이 조사된 원수에서 조사된 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 활성탄을 이용하여 흡착하고 공탁체류시간이 3~10분이 소요되도록 형성되는 활성탄처리조; 및 상기 활성탄처리조와 제5배관으로 연결되며, 상기 활성탄처리조에서 처리된 원수를 저장하는 제2 저장조;를 포함하고, 상기 제2배관은 과산화수소 혼합기로 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위한 과산화수소 공급펌프와 과산화수소 공급유량계가 구비되고, 상기 제3배관은 제3배관을 통해 유동하는 원수의 유량을 조절하는 밸브와 원수의 양을 측정하는 유량계 및 원수에 포함된 과산화수소의 농도를 측정하는 제1과산화수소 농도계가 구비되며, 상기 제4배관은 제4배관을 통해 유동하는 과산화수소의 농도를 측정하는 제2과산화수소 농도계가 구비되고, 상기 제1 저장조의 과산화수소 혼합기에 공급되는 과산화수소의 양은 상기 제1,2과산화수소 농도계에서 측정된 과산화수소의 농도에 대응하여 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리방법은, 원수에 포함되어 있는 오염물질을 약품으로 응집처리한 후, 응집처리된 오염물질을 포함하는 원수를 모래여과조를 통해 자외선 투과율이 95% 이상이 되도록 모래여과되는 단계와; 상기 모래여과조와 제1배관으로 연결되어 모래여과조에서 모래여과되어 공급된 원수에 과산화수소를 혼합하여 제1 저장조에 저장하되, 상기 모래여과된 원수에 혼합되는 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm이 되도록 과산화수소 공급조로부터 제2배관과 과산화수소 혼합기를 통해 공급되는 과산화수소가 모래여과된 원수와 혼합하는 단계와; 상기 제1 저장조와 제3배관으로 연결되며, 상기 제1 저장조로부터 공급되는 과산화수소가 혼합된 원수에 자외선램프에서 조사되는 자외선을 조사하는 자외선발생기에 의해 자외선 처리되게 하는 단계; 및 상기 자외선발생기와 제4배관으로 연결되며, 상기 자외선발생기에 의해 자외선이 조사된 원수에서 조사된 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 활성탄을 이용하여 흡착하고 공탁체류시간이 3~10분이 소요되도록 형성된 활성탄처리조를 통해 자외선 처리되지 않은 과산화수소를 활성탄을 이용하여 흡착하는 단계;를 포함하고, 상기 제2배관은 과산화수소 혼합기로 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위한 과산화수소 공급펌프와 과산화수소 공급유량계가 구비되고, 상기 제3배관은 제3배관을 통해 유동하는 원수의 유량을 조절하는 밸브와 원수의 양을 측정하는 유량계 및 원수에 포함된 과산화수소의 농도를 측정하는 제1과산화수소 농도계가 구비되며, 상기 제4배관은 제4배관을 통해 유동하는 과산화수소의 농도를 측정하는 제2과산화수소 농도계가 구비되고, 상기 제1 저장조의 과산화수소 혼합기에 공급되는 과산화수소의 양은 상기 제1,2과산화수소 농도계에서 측정된 과산화수소의 농도 차이에 대응하여 조절되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법은 약품에 의해 응집/침전된 원수에 포함되어 있는 오염물질을 모래 여과를 통해 걸러 낸 후 자외선 살균을 실시하므로, 자외선 조사의 효과가 높아지게 된다는 이점이 있다.
또한, 활성탄을 미량의 유기물 처리가 아닌 잉여 과산화수소 처리를 목적으로 하게 되고 활성탄에 의해 잉여 과산화수소를 흡착할 때 공탁체류시간(EBCT: Empty Bed Contact Time)을 저감시킬 수 있어 활성탄의 사용량 획기적으로 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템의 구성을 설명하기 위한 개략적 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템의 상세 구성도.
도 3은 자외선발생기에서 처리된 원수에 대해 활성탄처리조의 공탁 채류시간을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리방법을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템의 상세 구성도.
도 3은 자외선발생기에서 처리된 원수에 대해 활성탄처리조의 공탁 채류시간을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리방법을 나타내는 순서도.
이하, 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템의 구성을 설명하기 위한 개략적 블럭도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템의 상세 구성도이며, 도 3은 자외선발생기에서 처리된 원수에 대해 활성탄처리조의 공탁 채류시간을 나타내는 그래프이며, 도 4는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리방법을 나타내는 순서도이다.
이제, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템을 살펴보고자 한다.
본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템은 약품에 의해 응집 침전된 오염물질을 포함하는 원수를 모래를 이용하여 여과하는 모래여과조(100)와, 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수를 취수하여 과산화수소(H2O2)와 혼합하여 저장하는 제1 저장조(200)와, 상기 제1 저장조(200)에 저장된 원수에 자외선램프에서 조사되는 자외선을 조사하는 자외선발생기(300)와, 상기 자외선발생기(300)에 의해 자외선이 조사된 원수에서 활성탄을 이용하여 상기 과산화수소를 흡착하는 활성탄처리조(400), 및 상기 활성탄처리조(400)에서 처리된 원수를 저장하는 제2 저장조(500)를 포함한다.
여기서, 상기 모래여과조(100)는 모래를 통해 원수에 포함되어 있는 오염물질을 여과하는 여과조이다. 상기 원수는 집수조(미도시)를 통해 집수된 후, 약품처리조(미도시)를 통해 약품처리된 원수를 공급받아 약품에 의해 생성된 응집/침전된 오염물질을 포함한다. 상기 모래여과조(100)는 원수에 포함되어 있는 응집/침전된 오염물질을 모래를 이용하여 여과를 한다. 상기 모래여과조(100)에서 모래에 의해 오염룰이 여과된 원수는 탁한 성분이 제거되게 된다. 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수는 자외선 투과율이 95% 이상 된다. 상기 원수는 취수원으로부터 유입되는 물일 수도 있다.
또한, 상기 제1 저장조(200)는 상기 모래여과조(100)와 제1 배관(110)을 통해 연결되며 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수에 미량의 과산화수소를 주입하고 혼합한다. 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수와 과산화수소를 혼합하는 이유는 자외선 조사 전에 과산화수소를 혼합한 후 원수에 자외선을 조사하면, 과산화수소가 자외선을 흡수하고 반응하여 강력한 산화제로 작용하는 OH 라디칼로 전환되기 때문이다.
또한, 상기 제1 저장조(200)는 제1 배관(110)을 통해 모래여과된 원수를 공급받으며, 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급조(210)와 연결되어 과산화수소 공급조(210)로부터 과산화수소를 공급받는다. 또한, 상기 제1 저장조(200)에는 과산화수소 혼합기(220)가 장착되어 있으며, 상기 과산화수소 공급조(210)로부터 공급되는 과산화수소를 과산화수소 혼합기(220)로 공급하여 상기 제1 저장조(200)에 저장되어 있는 원수와 혼합되도록 한다. 상기 과산화수소 공급조(210)와 상기 과산화수소 혼합기(220) 간에는 제2 배관(230)이 연결되어 있으며, 상기 제2 배관(230)에는 과산화수소 공급펌프(240)와 과산화수소 공급유량계(250)가 연결되어 과산화수소 혼합기(220)로 공급되는 과산화수소의 양을 조절할 수 있다. 상기 과산화수소는 모래여과된 원수에 혼합되는 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm의 수준으로 공급될 수 있다. 여기서, 상기 과산화수소가 3ppm 미만이 투입되면 OH 라디칼로 전환되어 산화제로 작용할 과산화수소의 양이 너무 적어 산화제로서의 역활을 기대하기 어려우며, 상기 과산화수소가 10ppm을 초과하여 투입되면 필요 이상으로 혼합되어 가성비가 저하되기에 불필요한 제조원가 상승의 요인이 될 수 있다.
또한, 상기 자외선발생기(300)는 제1 저장조(200)에서 과산화수소와 혼합된 원수에 자외선을 인가하여 원수가 자외선에 조사되게 한다. 상기 자외선발생기(300)는 제1 저장조(200)과 제3 배관(260)을 통해 연결된다. 상기 자외선발생기(300)에서 자외선을 원수에 조사되게 함으로써, 자외선과 OH 라디칼에 의해 상기 모래여과된 원수에 포함되어 있는 박테리아, 바이러스, 크립토스포리디움(Cryptospordium), 지아디아(Giardia), 스핑고모나스(Spingomonas) 등과 같은 유해물질이 자외선 조사에 의해 살균, 분해, 및/또는 불활성화된다. 이렇게 자외선을 이용하는 경우 오존 등을 이용한 것과 달리 유기물에 의한 반응물이 생성되지 않으므로, 소독 부산물이 발생하지 않는다. 또한, 단시간의 자외선 조사를 통해 병원성 원충의 불활성화와 같은 효과를 달성할 수 있다. 특히, 원수에 자외선을 조사하면, THM(Trihalomethane), THA(Tetrahydroaminoacridine), 브로메이트와 같은 유해한 부생성물이 발생하지 않는다. 상기 과산화수소 혼합기(220)에 의해 상기 제1 저장조(200)에서 원수와 혼합된 과산화수소 총중량에 대해 60~80 중량%의 과산화수소는 상기 자외선발생기(300)에서 조사된 자외선에 반응하지 않은 상태로 상기 원수에 남아 있게 된다.
또한, 상기 자외선발생기(300)에는 상기 자외선발생기(300)에 의해 조사되는 자외선의 상태에 대한 정보를 표시하는 자외선강도계(310)가 연결되어 있다.
또한, 상기 자외선발생기(300)와 제1 저장조(200)가 연결되는 제3 배관(260)에는 상기 제3 배관(260)을 통해 흐르는 원수의 유량을 조절하는 밸브(270)와, 상기 제3 배관(260)을 통해 흐르는 원수의 양을 측정하는 유량계(280), 및 상기 제3 배관(260)을 통해 흐르는 원수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도를 측정하는 제1 과산화수소 농도계(290)가 연결된다.
또한, 상기 자외선발생기(300)에서 원수를 배출하는 제4 배관(320)에도 상기 제4 배관(320)을 통해 흐르는 원수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도를 측정하는 제2 과산화수소 농도계(330)가 연결된다. 따라서, 상기 제3 배관(260)을 통해 상기 자외선발생기(300)에 공급되는 원수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도와 상기 자외선발생기(300)에 의해 자외선 처리되어 상기 제4 배관(320)을 통해 흐르는 원수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도를 알 수 있고, 상기 과산화수소 농도 차이에 대응하여 상기 제1 저장조(200)의 과산화수소 혼합기(220)에 공급되는 과산화수소의 양을 조절할 수 있다.
또한, 자외선발생기(300)는 자외선램프(미도시)를 통해 원수에 자외선을 조사하는데, 상기 자외선램프는 램프 내의 수은 증기 압력에 따라 조사하는 자외선의 파장이 다르며, 상기 자외선발생기(300)에 사용되는 자외선램프는 중압램프, 저압램프로 구분될 수 있다. 상기 중압램프는 210-300nm 범위의 다파장의 자외선을 조사하고 10,000W 정도의 출력을 할 수 있어 램프의 수를 적게 할 수 있으나 소비전력이 높은 단점이 있고, 상기 저압램프는 253.7nm의 파장을 갖는 자외선을 조사하고 250W, 500W, 600W, 1000W 정도의 출력을 갖기 때문에 램프의 수가 많이 필요하기에 상기 자외선발생기(300)의 크기가 커지는 단점이 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 자외선발생기(300)는 상기 중압램프와 저압램프의 장점을 살린 500~1000W의 출력을 하는 저압 고출력 자외선램프가 사용된다. 상기 자외선램프는 원수의 수질과 요구되는 생산수량, 수질에 적합하게 자외선 램프의 갯수가 조절된다. 상기 자외선램프는 석영관에 의해 보호되는데, 석영관은 오염에 따라 기계적 세정과 화학적 세정을 진행할 수 있다.
또한, 상기 활성탄처리조(400)는 상기 자외선발생기(300)에 의해 조사된 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 활성탄으로 흡착함으로써 상기 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 제거한다. 상기 활성탄처리조(400)는 자외선발생기(300)와 제4 배관(320)을 통해 연결된다. 상기 활성탄처리조(400)에는 활성탄(410)이 채워져 있고 상기 자외선발생기(300)와 연결된 제4 배관(320)을 통해 배출되는 원수를 공급받는다. 상기 제4 배관(236)에는 제2 과산화수소 농도계(330)가 설치되어 상기 활성탄처리조(400)로 공급되는 원수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도를 파악할 수 있다. 상기 활성탄(410)은 코코넛 껍질, 석탄, 나무 등을 고온에서 탄화시켜 만들 수 있으며, 내부에 미세한 구멍이 무수히 많다. 상기 활성탄(410)은 과립형활성탄(Granular Activated Carbon)을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 생물 활성탄(biological activated carbon)을 사용하는 것도 가능하다. 상기 자외선발생기(300)를 통과한 원수에 남아 있는 잉여 과산화수소는 2~8ppm 정도이다. 상기 활성탄처리조(400)가 상기 자외선발생기(300)의 후단에 설치되기 때문에 오염물질을 제거하는 것이 아니라 자외선 처리 후에 남아 있는 과산화수소를 흡착하는 역할만을 수행하도록 하기 때문에 상기 활성탄(410)의 사용을 줄일 수 있다. 상기 활성탄처리조(400)에 채워진 상기 활성탄(410)에 의해 자외선 처리되지 않은 과산화수소가 흡착되기 때문에 상기 자외선 처리되지 않은 과산화수소는 신속히 제거되게 된다. 특히, 상기 활성탄처리조(400)가 자외선발생기(300)의 후단에 설치되기 때문에 상기 활성탄처리조(400)에서 상기 자외선 처리되지 않은 과산화수소를 흡착하는데 소요되는 시간을 짧게 구현할 수 있다.
상기 자외선발생기(300)는 기존 정수시설에 간단히 설치할 수 있고, 상기 자외선발생기(300)로 인한 압력손실이 적으므로, 자외선발생기(300)를 제3배관(260)과 제4배관(320) 사이에도 설치할 수도 있기에 큰 면적과 큰 부피를 차지하지 않고도 상기 자외선발생기(300)가 설치될 수 있다.
또한, 자외선발생기(300)는 다른 고도산화설비에 비하여 건설비 및 유지관리비가 적게 들고 유량계, 흡광광도계, 자외선 모니터 등을 설치하면 자동운전 및 감시가 용이해진다.
도 3은 자외선발생기(300)에서 처리된 원수에 대해 활성탄처리조의 공탁 채류시간을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 과산화수소가 15ppm 수준으로 남아 있는 원수가 활성탄처리조(400)에 투입되었을 시점에는 과산화수소가 15ppm이 잔존해있지만, 2분 경과한 시점에서는 2.5ppm으로 떨어지고 4분 경과한 시점에서는 잔존한 과산화수소가 없다는 것을 알 수 있다. 즉, 15ppm 정도의 과산화수소를 포함하는 원수가 상기 활성탄처리조(400)에서 4분이 경과하면 과산화수소가 남지 않게 된다는 것이다. 본 발명의 실시예에서 상기 자외선발생기(300)에서 처리된 물은 2~8ppm 정도의 과산화수소를 포함하고 있기 때문에 상기 자외선 처리되지 않은 과산화수소를 처리하는 데에는 4분보다 더 짧은 시간이 소요되게 됨을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 자외선 처리되지 않은 과산화수소를 활성탄으로 흡착하여 제거하는데 소요되는 공탁체류시간(EBCT: Empty Bed Contact Time)은 3~10분이다. 여기서, 상기 공탁체류시간이 3분 미만이면 자외선 처리되지 않은 과산화수소가 잔존하며, 상기 공탁체류시간이 10분을 초과하면 필요 이상으로 공탁제체류시간이 길어져 가성비가 저하되기에 불필요한 제조원가 상승의 요인이 될 수 있다. 통상적으로 일반적인 정수처리장치에서는 공탁체류시간을 12-18분 정도 적용하기 때문에 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템에서의 공탁체류시간은 이보다 짧은 약 1/3의 시간이 소요되는 것을 알 수 있고, 이로 인하여 상기 활성탄처리조(400)의 크기를 일반적인 정수처리장치에 비해 1/3이 되게 줄일 수 있다. 상기 활성탄처리조(400)의 크기가 작아지게 되면, 활성탄(410)의 소비를 줄일 수 있어 정수 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 활성탄처리조(400)의 크기가 작아진 만큼 정수처리장의 크기도 줄일 수 있어 고도정수처리시스템의 시설 부지 면적이 감소되게 할 수 있어 정수처리장의 건설에 따른 설치비용을 줄일 수 있다.
하기의 표 1은 활성탄에 의한 과산화수소의 흡착실험결과를 나타내는 데이터이다. 여기서, 모래여과되어 탁도가 개선된 원수는 자외선투과율이 95.6%임을 알 수 있고, 자외선 살균에 의해 원수에 총유기탄소(TOC: Total Organic Carbon)가 2ppm 정도 포함되어 있음을 알 수 있다. 또한, EBCT(Empty Bed Contact Time)는 공탁체류시간을 의미한다. 또한, A는 활성탄처리조(400)의 활성탄이 과립형활성탄(GAC: Granular Activated Carbon)이고 15m/h의 속도로 물이 활성탄처리조(400)에 유입되는 것을 나타내고, B는 활성탄이 과립형활성탄(GAC)이고 10m/h의 속도로 물이 활성탄처리조(400)에 유입되는 것을 나타낸다. 또한, C는 활성탄이 생물활성탄(Biological Activated Carbon)이고 5m/h의 속도로 물이 활성탄처리조(400)로 유입되는 것을 나타낸다.
| 원수종류 |
자외선투과도(%) |
TOC(ppm) |
Column |
과산화수소(ppm) | ||
| EBCT(0분) | EBCT(2분) | EBCT(4분) | ||||
| 모래여과 지표수 |
95.6 |
2 |
A | 4.5 | 0.2 | 0.02 |
| B | 4.7 | 0.17 | 0.01 | |||
| 모래여과 지표수 |
95.6 |
2 | A | 4.7 | 0.4 | 0.04 |
| B | 4.65 | 0.2 | 0.02 | |||
| 모래여과 지표수 |
95.6 |
2 |
A | 4.03 | 0.2 | 0.01 |
| C | 3.4 | 0.03 | - | |||
상기의 표 1을 보면, 활성탄처리조(400)의 공탁체류시간이 4분을 경과하면 과산화수소가 원수에 남아있지 않는 것을 알 수 있다.
그리고 활성탄처리조(400)에 의해 처리된 원수는 제2 저장조(500)에 공급되어 저장된다. 제2 저장조(500)는 제5 배관(420)을 통해 상기 활성탄처리조(400)와 연결된다. 또한, 상기 제2 저장조(500)는 상기 활성탄처리조(400)과 연결되어 있는 상기 제5 배관(420)을 통해 원수를 공급받는다. 상기 제5 배관(420)에는 유량을 조절하는 제2 밸브(430)와 제3 과산화수소 농도계(440)가 설치되어, 상기 제2 저장조(500)로 공급되는 원수의 유량을 조절하고 원수에 포함되어 있는 과산화수소의 농도를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리방법을 나타내는 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리방법은 먼저, 원수에 포함되어 있는 오염물질을 약품으로 응집처리한 후, 응집처리된 원수가 모래여과조(100)를 통해 모래 여과된다(S410). 이때, 상기 모래여과조(100)를 통해 모래여과된 원수는 오염물질이 제거되고 탁한 정도가 개선되어 탁도가 저하된다.
이후, 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수가 제1 저장조(200)에 저장되고 과산화수소와 혼합된다(S420). 이때, 상기 과산화수소는 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수에 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm이 공급된다. 또한, 상기 모래여과조(100)에서 여과된 원수와 과산화수소의 혼합 정도를 파악하기 위해 제1 과산화소수 농도계(290)가 사용된다. 또한, 상기 과산화수소는 제2 배관(230)을 통해 연결되어 있는 과산화수소 공급조(210)를 통해 공급받는데, 상기 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위해 상기 제2 배관(230)에는 과산화수소 공급유량계(250)가 연결되고 있고, 상기 과산화수소 공급유량계(250)의 밸브를 조절함으로써 상기 제1 저장조(200)에 공급되는 과산화수소의 양이 조절된다.
그 후, 상기 과산화수소와 혼합된 원수에 자외선을 조사하여 상기 과산화수소와 혼합된 원수가 자외선 처리되게 한다(S430). 여기서, 상기 과산화수소와 혼합된 원수는 모래 여과에 의해 오염물질이 제거되고 원수의 탁한 정도가 개선되었기 때문에 자외선이 상기 과산화수소와 혼합된 원수를 잘 투과하게 되어 자외선에 의한 반응이 효과적으로 원활하게 진행될 수 있다. 상기 자외선에 의해 상기 과산화수소와 혼합된 원수에 혼합되어 있는 과산화수소는 OH 라디칼이 되어 산화제의 역할을 하게 됨으로써, 상기 과산화수소와 혼합된 원수에 포함되어 있는 물질의 일부는 자외선에 의해 분해 및 제거되고 나머지 일부는 OH 라디칼에 의해 제거된다. 이때, 상기 과산화수소와 혼합된 원수에 혼합된 과산화수소의 일부는 자외선에 반응하지 않고 남아 있게 된다. 상기 자외선을 이용하기 때문에 염소나 오존 등을 이용한 경우와 달리 부산물이 발생하지 않게 된다.
이후, 상기 자외선에 반응하지 않은 과산화수소는 활성탄을 이용하여 흡착한다(S440). 따라서, 상기 자외선에 반응하지 않은 과산화수소는 활성탄에 의해 여과된다. 여기서, 상기 활성탄은 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 흡착처리하는데 사용되고 소독 부산물을 제거하는데에 사용되지 않으며, 상기 자외선은 소독부산물을 생성하지 않는다. 따라서, 상기 활성탄의 사용량을 줄일 수 있기에, 정수하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 활성탄의 사용량을 줄임에 따라 활성탄처리조의 크기를 줄일 수 있어 고도정수처리시스템의 시설부지 면적을 줄일 수 있다.
본 발명의 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 이런 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다.
본 명세서의 청구항들에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 요소는 특정 기능을 수행하는 임의의 방식을 포괄하고, 이러한 요소는 특정 기능을 수행하는 회로 요소들의 조합, 또는 특정 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 수행하기 위해 적합한 회로와 결합된, 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 임의의 형태의 소프트 웨어를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 모래여과조 200: 제1 저장조
300: 자외선발생기 400: 활성탄처리조
500: 제2 저장조
300: 자외선발생기 400: 활성탄처리조
500: 제2 저장조
Claims (9)
- 약품에 의해 응집 침전된 오염물질을 포함하는 원수를 모래를 이용하여 원수의 자외선 투과율이 95% 이상이 되도록 모래 여과하는 모래여과조(100)와;
상기 모래여과조(100)와 제1배관(110)으로 연결되고, 과산화수소 공급조(210)로부터 제2배관(230)을 통해 공급되는 과산화수소를 모래여과된 원수와 혼합하는 과산화수소 혼합기(220)를 구비하며, 상기 모래여과조(100)에서 모래여과되어 공급된 원수에 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm이 되도록 과산화수소를 혼합하여 저장하는 제1 저장조(200)와;
상기 제1 저장조(200)와 제3배관(260)으로 연결되며, 상기 제1 저장조(200)로부터 공급되는 과산화수소가 혼합된 원수에 자외선램프에서 조사되는 자외선을 조사하는 자외선발생기(300)와;
상기 자외선발생기(300)와 제4배관(320)으로 연결되며, 상기 자외선발생기(300)에 의해 자외선이 조사된 원수에서 조사된 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 활성탄(410)을 이용하여 흡착하고 공탁체류시간이 3~10분이 소요되도록 형성되는 활성탄처리조(400); 및
상기 활성탄처리조(400)와 제5배관(420)으로 연결되며, 상기 활성탄처리조(400)에서 처리된 원수를 저장하는 제2 저장조(500);를 포함하고,
상기 제2배관(230)은 과산화수소 혼합기(220)로 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위한 과산화수소 공급펌프(240)와 과산화수소 공급유량계(250)가 구비되고, 상기 제3배관(260)은 제3배관(260)을 통해 유동하는 원수의 유량을 조절하는 밸브(270)와 원수의 양을 측정하는 유량계(280) 및 원수에 포함된 과산화수소의 농도를 측정하는 제1과산화수소 농도계(290)가 구비되며, 상기 제4배관(320)은 제4배관(320)을 통해 유동하는 과산화수소의 농도를 측정하는 제2과산화수소 농도계(330)가 구비되고,
상기 제1 저장조(200)의 과산화수소 혼합기(220)에 공급되는 과산화수소의 양은 상기 제1,2과산화수소 농도계(290,330)에서 측정된 과산화수소의 농도에 대응하여 조절되는 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선발생기(300)는 조사되는 자외선의 상태에 대한 정보를 표시하는 자외선강도계(310)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제5배관(420)은 제5배관(420)을 통해 유동하는 원수의 유량을 조절하는 제2밸브(430)와 과산화수소의 농도를 측정하는 제3과산화수소 농도계(440)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 자외선발생기(300)는 제1 저장조(200)에서 과산화수소와 혼합된 원수에 자외선을 인가하여 상기 과산화수소와 혼합된 원수가 자외선에 조사되게 함으로써, 자외선과 OH 라디칼에 의해 상기 과산화수소와 혼합된 원수에 포함되어 있는 박테리아, 바이러스, 크립토스포리디움(Cryptospordium), 지아디아(Giardia), 스핑고모나스(Spingomonas)와 같은 유해물질이 살균, 분해, 및/또는 불활성화되는 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 활성탄처리조(400)의 활성탄(410)은 과립형활성탄인 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 활성탄처리조(400)의 활성탄(410)은 생물 활성탄인 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템.
- 원수에 포함되어 있는 오염물질을 약품으로 응집처리한 후, 응집처리된 오염물질을 포함하는 원수를 모래여과조(100)를 통해 자외선 투과율이 95% 이상이 되도록 모래여과되는 단계(S410)와;
상기 모래여과조(100)와 제1배관(110)으로 연결되어 모래여과조(100)에서 모래여과되어 공급된 원수에 과산화수소(H2O2)를 혼합하여 제1 저장조(200)에 저장하되, 상기 모래여과된 원수에 혼합되는 과산화수소의 농도가 부피를 기준으로 3~10ppm이 되도록 과산화수소 공급조(210)로부터 제2배관(230)과 과산화수소 혼합기(220)를 통해 공급되는 과산화수소가 모래여과된 원수와 혼합하는 단계(S420)와;
상기 제1 저장조(200)와 제3배관(260)으로 연결되며, 상기 제1 저장조(200)로부터 공급되는 과산화수소가 혼합된 원수에 자외선램프에서 조사되는 자외선을 조사하는 자외선발생기(300)에 의해 자외선 처리되게 하는 단계(S430); 및
상기 자외선발생기(300)와 제4배관(320)으로 연결되며, 상기 자외선발생기(300)에 의해 자외선이 조사된 원수에서 조사된 자외선에 반응하지 않은 과산화수소를 활성탄(410)을 이용하여 흡착하고 공탁체류시간이 3~10분이 소요되도록 형성된 활성탄처리조(400)를 통해 자외선 처리되지 않은 과산화수소를 활성탄을 이용하여 흡착하는 단계(S440);를 포함하고,
상기 제2배관(230)은 과산화수소 혼합기(220)로 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위한 과산화수소 공급펌프(240)와 과산화수소 공급유량계(250)가 구비되고, 상기 제3배관(260)은 제3배관(260)을 통해 유동하는 원수의 유량을 조절하는 밸브(270)와 원수의 양을 측정하는 유량계(280) 및 원수에 포함된 과산화수소의 농도를 측정하는 제1과산화수소 농도계(290)가 구비되며, 상기 제4배관(320)은 제4배관(320)을 통해 유동하는 과산화수소의 농도를 측정하는 제2과산화수소 농도계(330)가 구비되고,
상기 제1 저장조(200)의 과산화수소 혼합기(220)에 공급되는 과산화수소의 양은 상기 제1,2과산화수소 농도계(290,330)에서 측정된 과산화수소의 농도 차이에 대응하여 조절되는 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리 방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 자외선발생기(300)는 조사되는 자외선의 상태에 대한 정보를 표시하는 자외선강도계(310)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리 방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 활성탄처리조(400)에 채워진 활성탄은 과립형활성탄 또는 생물 활성탄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170143863A KR101910483B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020170143863A KR101910483B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법 |
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| KR101910483B1 true KR101910483B1 (ko) | 2018-10-24 |
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ID=64132107
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| KR1020170143863A KR101910483B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 자외선과 활성탄을 이용한 고도정수처리시스템 및 이를 이용한 고도정수처리방법 |
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| KR (1) | KR101910483B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007253115A (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Kurita Water Ind Ltd | 有機物含有排水の処理方法及び処理装置 |
-
2017
- 2017-10-31 KR KR1020170143863A patent/KR101910483B1/ko active IP Right Grant
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