KR102188471B1 - Zt-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치 및 이를 이용한 재이용수의 생산방법 - Google Patents

Zt-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치 및 이를 이용한 재이용수의 생산방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하천수, 저수지 또는 하수처리수로부터 재이용수의 생산장치에 관한 것으로서, ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치를 이용하고, 특정 코팅액으로 코팅하여 제조된 촉매를 이용하여 전기분해시킴으로써 미생물(바이오막) 형성억제로 여과 효율을 향상시키고 또한 여재의 오염방지로 여재의 교체가 필요 없어 유지관리비를 절감시키며 용수에 함유된 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-P, BOD, COD를 효율적으로 제거하여 재이용수를 공급할 수 있다.

Description

ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치 및 이를 이용한 재이용수의 생산방법{High Speed Solid-Liquid Separator Combined with ZT Generator and Method of Preparing Reclaimed Water Using the Same}
본 발명은 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치 및 이를 이용한 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수의 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치를 이용함으로써 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수를 생산하는 방법에 관한 것이다.
급속도로 변화하고 있는 이상기후 현상, 특히 가뭄, 홍수, 녹조 등으로 인해 강수량의 변화가 심하여 음용수, 농업용수의 수자원 확보가 어렵고, 반면에 물 사용량의 증가와 녹지면적 감소, 고속도로, 도시화 등 불투수층의 면적이 증가하면서 지하수 및 저수지가 오염되고 있다. 이에 재이용수, 농업용수 수자원 확보를 위하여 생활오수 또는 하수를 재이용수로 사용하는 것을 제시하고 있으나 이에 대한 사용자의 거부감이 큰 실정이다. 그러나 현행법상 환경부, 농림부에서는 수질기준에 맞춰 재이용수로 사용하는 것은 타당하며, 정부 또한 자자체 하수처리장의 재이용수율을 5~10%에서 20%로 증가하는 것을 의무화하고 있다.
한편, 재이용수 부족을 극복하기 위해서 하천수, 저수지 및 하수처리수를 재처리하여 공급하는 방법은 고가의 장치를 설치해야 하고 처리비용이 증가되며 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-P, BOD, COD, 유기물질이 잔존하는 등 수처리 효율에 문제점이 있다.
폐수로 배출될 수 있는 하수처리수의 생물학적 산소요구량(BOD)은 최대 120mg/L이하, 부유물질량은 최대 120mg/L이하의 기준치를 가지고 있다. 하지만 농업용수의 환경기준치는 생물학적 산소요구량 8mg/L, 부유물질량 100mg/L로 하수처리수와는 많은 차이가 있다. 따라서 대부분의 하수처리수는 강이나 바다로 방류되며, 공업용수와 농업용수는 다시 강이나 바다에서 취수하여 사용하고 있는 실정이다. 더불어 바다로 방류된 하수는 소금이 함유되어 농업용수로는 거의 사용이 불가능하고, 공업용수로 사용하더라도 염의 침착에 의한 손상이나 염에 의한 부식을 가져올 수 있어 제한적으로 사용되고 있다.
따라서 이러한 하수처리수를 직접 사용하기 위한 기술들이 다양하게 개발되고 있다.
재이용수 부족을 극복하기 위해서 하천수, 저수지 및 하수처리수를 재처리하여 공급하는 방법은 한국등록특허 제10-0580770호 및 제10-0895524호에 개시되어 있다. 상기 종래의 장치 및 방법들은 고가의 장치를 설치해야 하고 처리비용이 증가되며, 수질측면은 대장균과 유해 미생물 및 바이러스가 완벽하게 살균되지 않거나 유기물질이 잔존하는 등 수처리 효율에 문제점이 있었으며, 기존의 여과 방식은 필터를 교체하여 유지관리 비용이 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제1080983호에서는 회전식 섬유여과필터를 이용한 하수처리장 또는 여과수조의 방류수 처리장치에 관하여 기재하고 있다. 이 발명은 회전식 섬유여과필터를 이용하여 하수처리수의 부유물질 및 탁도물질을 제거하여 하수처리수를 직접 사용 가능하다는 장점을 가지고 있지만, 섬유여과필터를 사용하므로 방류수 내의 부유물질의 양에 따라 필터의 효율이 저하될 수 있으며, 염분이 함유된 방류수를 처리할 수 없다는 단점을 가진다.
또한, 대한민국 공개특허 제2008-0100899호에서는 감마선 조사기술과 칼슘 치환법을 이용한 하수종말처리장 방류수의 처리방법에 관하여 기재하고 있다. 이 발명은 하수처리수의 병원성 미생물 및 잔류성 유기오염물질을 감마선을 이용하여 제거하며, 칼슘치환법을 이용하여 나트륨을 제거하는 것으로 방류수를 중수 또는 농업용수로 사용할 수 있다는 장점을 가지지만, 감마선 조사장치는 허가받은 사람은 운전가능하며, 잔류방사선에 의한 부작용이 발생할 수 있고, 지속적으로 칼슘이온이 치환된 제올라이트를 사용하여야 하므로 운전비용이 상승한다는 단점을 가진다.
대한민국 등록특허 제10-1706286호는 부유물을 함유하는 원수를 응집제를 공급한 뒤 대용량 분리타워에 주입하여 부유물, 침전물 및 처리수를 분리하는 대용량 분리타워를 구비하는 수처리장치를 개시하고 있다. 많은 유입 유량과 원수 농도 대응에 대한 부하변동 능력이 떨어지며, 촉매단자 크기 및 구조 문제로 부유물질(미생물) 촉매단자 사이사이에 축적되어 촉매단자의 기능 상실과 수명이 3개월 정도로 매우 짧아 현장 적용에 어려움이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1675574호는 촉매전극을 구비하는 초고속 고액분리 시스템, 한외 여과 필터(UF-Filter) 및 역삼투압필터(Reverse Osmosis Filer)을 구비하는 폐수처리 장치를 개시하고 있다. 상기 특허는 연속 운전과 간헐적 운전에 따른 현장 적용시 촉매단자에 유기물 표면 부착 현상으로 고액분리 기능을 상실되며, 촉매단자의 수명 또한 매우 짧아(3개월~6개월) 운전에 어려움과 초고속 고액분리 전처리 공정이 제대로 이루어지지 않으므로 후처리 공정인 UF, RO 용수 공급에 어려움이 도출된다.
이에, 본 발명자들은 상기 기술의 문제점을 해결하고자 노력한 결과 부유물질 및 미생물을 제거하는 ZT-제너레이터가 결합된 ET 고속고액 분리장치를 이용하여 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수를 생산할 경우, 미생물(바이오막) 형성억제로 여과 효율을 향상시키고 또한 여재의 오염방지로 여재의 교체가 필요 없어 유지관리비를 절감시키며 용수에 함유된 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-P, BOD 및 COD를 효율적으로 제거하여 재이용수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 하폐수로부터 총인 및 총질소를 효율적으로 제거할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 하수처리수, 저수지 및 하천수의 여과 성능을 향상시키며 여재의 교체 없이 미생물 형성억제로 유지관리비를 절감시키고 용수에 함유된 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-P, BOD 및 COD를 효율적으로 제거된 깨끗한 재이용수를 공급하는 하천수, 저수지 또는 하수처리수로부터 재이용수의 생산장치 및 생산방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (A) 하천수, 저수지 또는 하수처리수의 원수가 공급되고, 응집제가 투입되어 응집플럭을 생성시키는 ZT-제너레이터(2); (B) 촉매단자가 50~300mm의 간격을 두고 지그재그로 배열된 촉매모듈(700)이 장착되어 있고, 상기 ZT-제너레이터(2)로부터 유체 유입로(3)를 통해 유입된 응집플럭 함유 원수를 전기적으로 처리하여 응집 및 부유를 유발시키고 부유물과 처리수를 고액분리하는 내부 타워관(400); 및 상기 내부 타워관(400)을 둘러싸도록 구성된 외부 타워관(500)을 포함하는 고액분리타워(200); (C) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 버블발생기로부터 발생된 버블을 상기 고액분리타워(200)의 내부 타워관(400)으로 올려 보냄으로써 대류현상을 억제하고 처리효율을 향상시키기 위한 부스터 역할을 수행하는 순환펌프(5); (D) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 축적된 상부 슬러지를 세척하는 세척펌프(6); 및 (E) 상기 고액분리타워(200)에서 처리된 처리수가 배출되는 처리수 배출관(4)을 포함하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1)를 제공한다.
본 발명은 또한, 하천수, 저수지 및 하수처리수를 상기 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수의 생산방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 하폐수로부터 총인 및 총질소의 제거방법을 제공한다.
본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치는 하천수, 저수지 및 하수처리수를 ZT-제너레이터가 결합된 ET 고속고액 장치에서 전기전하 응집을 유발시키고, 극미세버블과 결합한 용존성 물질과 유기물 탁도, 부유물질, 색도, 냄새, COD, BOD를 제거할 수 있다.
본 발명에 따르면 미생물(바이오막) 형성억제로 여과 효율을 향상시키고 또한 여재의 오염방지로 여재의 교체가 필요 없어 유지관리비를 절감시키며 용수에 함유된 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-P, BOD, COD를 효율적으로 제거하여 재이용수를 공급할 수 있다. 또한, 촉매단자의 수명 또한 안정적으로 길어 짧은 수명의 촉매단자로 인한 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치를 이용하는 공정의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치에서 ZT-제너레이터의 측면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치에서 ZT-제너레이터의 상부투시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치에서 세척액 주입펌프(800) 및 세척액 저장탱크(810)의 세척시스템을 도시한 도면이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명에서 부유물질 및 미생물을 제거하는 ZT-제너레이터를 장착한 ET 고속고액 분리장치를 사용하여 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수를 생산할 경우, 미생물(바이오막) 형성억제로 여과 효율을 향상시키고 또한 여재의 오염방지로 여재의 교체가 필요 없어 유지관리비를 절감시키며 용수에 함유된 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-N, T-P, BOD, COD를 효율적으로 제거하여 재이용수를 공급할 수 있는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 일 관점에서 (A) 하천수, 저수지 또는 하수처리수의 원수가 공급되고, 응집제가 투입되어 응집플럭을 생성시키는 ZT-제너레이터(2); (B) 촉매단자가 50~300mm의 간격을 두고 지그재그로 배열된 촉매모듈(700)이 장착되어 있고, 상기 ZT-제너레이터(2)로부터 유체 유입로(3)를 통해 유입된 응집플럭 함유 원수를 전기적으로 처리하여 응집 및 부유를 유발시키고 부유물과 처리수를 고액분리하는 내부 타워관(400); 및 상기 내부 타워관(400)을 둘러싸도록 구성된 외부 타워관(500)을 포함하는 고액분리타워(200); (C) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 버블발생기로부터 발생된 버블을 상기 고액분리타워(200)의 내부 타워관(400)으로 올려 보냄으로써 대류현상을 억제하고 처리효율을 향상시키기 위한 부스터 역할을 수행하는 순환펌프(5); (D) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 축적된 상부 슬러지를 세척하는 세척펌프(6); 및 (E) 상기 고액분리타워(200)에서 처리된 처리수가 배출되는 처리수 배출관(4)을 포함하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1)에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 재이용수 공급을 목적으로 용수에 함유된 부유물질, 탁도, 색도, 대장균, T-P, BOD 및 COD를 제거할 수 있는 재이용수 처리 및 이를 이용한 ZT-제너레이터가 결합된 ET 고속고액 분리장치에 관한 것이며, 상기 장치에 의하여 종래 기술의 여과필터 오염 및 운영에 따른 문제점을 해결할 수 있고, 기존의 여과 방식은 필터를 교체하여 유지관리 비용이 소요되는 문제점이 있었는데, 이 또한 해결할 수 있었다.
본 발명에 의한 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1)는 (A) 하천수, 저수지 또는 하수처리수의 원수가 공급되고, 응집제가 투입되어 응집플럭을 생성시키는 ZT-제너레이터(2); (B) 촉매단자가 50~300mm의 간격을 두고 지그재그로 배열된 촉매모듈(700)이 장착되어 있고, 상기 ZT-제너레이터(2)로부터 유체 유입로(3)를 통해 유입된 응집플럭 함유 원수를 전기적으로 처리하여 응집 및 부유를 유발시키고 부유물과 처리수를 고액분리하는 내부 타워관(400); 및 상기 내부 타워관(400)을 둘러싸도록 구성된 외부 타워관(500)을 포함하는 고액분리타워(200); (C) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 버블발생기로부터 발생된 버블을 상기 고액분리타워(200)의 내부 타워관(400)으로 올려 보냄으로써 대류현상을 억제하고 처리효율을 향상시키기 위한 부스터 역할을 수행하는 순환펌프(5); (D) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 축적된 상부 슬러지를 세척하는 세척펌프(6); 및 (E) 상기 고액분리타워(200)에서 처리된 처리수가 배출되는 처리수 배출관(4)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치를 이용하는 공정의 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
또한, 도 3은 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치에서 ZT-제너레이터의 측면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치에서 ZT-제너레이터의 상부투시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수의 생산장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수의 생산장치에서 ZT-제너레이터의 단면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 ZT-제너레이터가 결합된 ET 고속고액 분리장치(1)에서 유입수 공급부(2), ZT-제너레이터(200), 세척펌프(6) 및 처리수 배출관(4)을 포함한다. 여기에서 ZT는 제타포텐셜(zeta potential)을 의미하며, ET는 Electric Tower의 약자이다.
본 발명에 있어서, 상기 (B)의 촉매단자는 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니켈(Ni), 철(Fe), 크롬(Cr)이 도금된 납(Pb), 탄소(C)로 구성된 불용성 금속에서 선택되는 하나 이상의 금속판에 백금 40~60몰%와 로듐(Rh), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 및 팔라듐(Pd)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 귀금속 40~60몰%을 혼합한 코팅액으로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 촉매를 이용하여 전기(분해)시 전극의 극 변환 안정성 및 기능성을 향상시키기 위하여 기존의 도금기반 백금촉매, 이리듐 전극과 차별하여 열분해 공정으로 최적화하였으며 열분해 온도 범위는 673K에서 923K로서, 이는 촉매조성에 의존한다. 촉매 조성은 백금을 50mol%로 하여 백금족 귀금속인 로듐, 레늄, 이리듐, 팔라듐을 각각 50%로 혼합하거나 2개 또는 3개원소를 0~50 %범위로 조성을 제어하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 티타늄(Ti) 판에 백금 50몰%와 로듐(Rh), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 및 팔라듐(Pd)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 귀금속 50몰%을 혼합한 코팅액으로 코팅된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 촉매를 포함하는 촉매모듈은 전자가 공급되는 두께 0.5~2mm의 코팅촉매판; 상기 코팅촉매판을 고정하며, 전기를 공급하는 분리가이드; 상기 분리가이드에 전원을 공급하며, 탈부착이 가능한 분리판; 상기 분리가이드와 연결되어 촉매판에 전기를 공급하는 제1접촉단자; 및 상기 분리판과 연결되어 분리가이드에 전기를 공급하는 제2접촉단자의 구성을 구비할 수 있다.
상기 금속판은 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니켈(Ni), 철(Fe), 크롬이 도금된 납(Pb), 탄소(C)로 구성된 불용성 금속 그룹에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 금속판을 불용성 금속으로 사용하였을 때, 전극의 산화 또는 환원으로 인한 손상이 없고, 알루미늄이온은 응집제를 통해 공급할 수 있어, 전극의 교체 없이 연속적으로 부유물을 제거할 수 있다. 상기 금속판의 두께는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다. 두께가 0.5 mm 미만인 경우, 전극이 빠른 유체의 흐름 등에 의해 손상될 수 있으며, 2 mm 초과일 경우, 공정 효율 대비 운영 비용이 높아질 수 있다. 공정 조건에 따라 0.5 mm 내지 2 mm의 두께의 범위에서 전극을 제작하여 운영가능하다.
또한 상기 촉매모듈을 통해 유체에 공급되는 전압과 전류는 작업환경과 유입되는 하수처리수의 농도에 따라 적절하게 선택 가능하지만, 바람직하게는 전압은 2V 내지 50V이며, 전류는 0.1A 내지 10.0A로 사용할 수 있다. 이 범위보다 낮은 전압과 전류를 공급하는 경우, 부유물과 응집제가 잘 응집이 되지 않을 수 있으며, 이 범위보다 높은 전압과 전류를 공급하는 경우 내부에서 부유물 및 응집제 등이 전극 주위에서 탈 수 있어 회수 과정에 문제가 생길 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (D)의 처리수 배출관(8)은 상기 유입수 공급부와 연결된 유입관보다 0.5~3M 낮은 높이에 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (B)의 내부 타워관(400)과 외부 타워관(500)의 사이에 유체가 일정한 속도로 회전하기 위한 링 타입의 구조물(4)을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (B)의 상부에서 부유물질의 농도에 따라 처리수의 배출 양을 조절하는 UP/DOWN 다단계 구동모터(7)를 추가로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 10단계의 구동모터일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (B)의 최상부에 고형물을 처리하기 위한 스크래퍼(9)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 ZT-제너레이터(2)의 외부에 세척액 주입펌프(800) 및 세척액 저장탱크(810)로 구성된 세척시스템을 추가로 포함하여 ZT-제너레이터(2) 내부의 스케일을 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서, DC 파워 전력 공급 장치(10)가 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 관점에서 하천수, 저수지 및 하수처리수를 상기 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수의 생산방법에 관한 것이다.
본 발명의 재이용수 생산장치를 통하여 생산된 재이용수는 SS 5㎎/l 이하, COD 7㎎/l 이하, T-N 10㎎/l, T-P 0.1㎎/l 이하이고 대장균이 검출되지 않는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 재이용수는 SS 0.1~5㎎/l, COD 1~7㎎/l, T-N 1~10㎎/l, T-P 0.001~0.1㎎/l일 수 있다.
청소화장실, 세척, 조경, 농업, 하천유지용수 등의 재이용(중수)수질에 기준에 관하여 법규에는 하기와 같이 정해져 있다(제8조제2항 관련(개정 2018.01.17)):
총대장균군수(개/100ml): 불검출, 탁도: 2NTT 이하, COD: 7mg/l 이하, T-N: 10/l 이하, T-P: 0.5mg/l 이하
본 발명에서 부유물질 및 미생물을 제거하는 ZT-제너레이터를 장착한 ET 고속고액 분리장치를 사용하여 하폐수를 처리할 경우, 미생물(바이오막) 형성억제로 여과 효율을 향상시키고 또한 여재의 오염방지로 여재의 교체가 필요 없어 유지관리비를 절감시키며 특히, T-N 및 T-P을 효율적으로 처리할 수 있는 것을 확인하였다.
따라서 본 발명의 또 다른 관점에서 하폐수를 상기 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 하폐수로부터 총인 및 총질소의 제거방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
도 2에 도시된 하천수, 저수지 및 하수처리수를 본 발명의 생산장치(김포에 설치)를 이용하여 하천수, 저수지 또는 하수처리수로부터 재이용수를 생산하였으며(도 1), 재이용수의 수질 결과는 표 1에 나타내었다.
실험은 2018.01.01~2018.12.31의 기간 동안(1년) 수행하고 각 항목에 대한 평균값을 계산하여 기재하였다.
Figure 112019063384637-pat00001
표 1에서 유입수의 5대 항목 수질 측정 결과 원수 유입농도 범위와 평균을 나타내며, 처리수 수질 실험 결과 처리 범위와 평균 데이터를 나타내었다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 재이용수 생산장치를 통하여 생산된 재이용수는 SS 5㎎/l 이하, COD 7㎎/l 이하, T-N 10㎎/l, T-P 0.1㎎/l 이하이고 대장균이 검출되지 않는 것을 확인하였다. 단, 처리수의 COD가 7.8 ㎎/l로 7를 초과한 수치로 나온 것이 오염이 매우 심한 유입수가 유입된 1회의 데이터로 인하여 평균값이 7을 초과한 것으로 확인되었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
2: ZT-제너레이터
3: 유체 유입로
4: 처리수 배출관
5: 순환펌프
6: 세척펌프
7: UP/DOWN 다단계 구동모터
8: 처리수 배출관
9: 스크래퍼
10: DC 파워 전력 공급 장치
200: 고액분리타워
202: ZT-제너레이터 소자
400: 내부 타워관
500: 외부 타워관
600: 클렌지
610: 홀(hole)
700: 촉매모듈
800: 세척액 주입펌프
810: 세척액 저장탱크

Claims (10)

  1. 다음 구성을 포함하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1):
    (A) 하천수, 저수지 또는 하수처리수의 원수가 공급되고, 응집제가 투입되어 응집플럭을 생성시키고 고액분리타워의 외부에 결합된 ZT-제너레이터(2);
    (B) 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니켈(Ni), 철(Fe), 크롬(Cr)이 도금된 납(Pb) 및 탄소(C)로 구성된 불용성 금속에서 선택되는 하나 이상의 금속판에 백금 40~60몰%와 로듐(Rh), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 및 팔라듐(Pd)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 귀금속 40~60몰%을 혼합한 코팅액으로 코팅되어 있는 촉매단자가 50~300mm의 간격을 두고 지그재그로 배열된 촉매모듈(700)이 장착되어 있고, 상기 ZT-제너레이터(2)로부터 유체 유입로(3)를 통해 유입된 응집플럭 함유 원수를 전기적으로 처리하여 응집 및 부유를 유발시키고 부유물과 처리수를 고액분리하는 내부 타워관(400); 및 상기 내부 타워관(400)을 둘러싸도록 구성된 외부 타워관(500)을 포함하는 고액분리타워(200);
    (C) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 버블발생기로부터 발생된 버블을 상기 고액분리타워(200)의 내부 타워관(400)으로 올려 보냄으로써 대류현상을 억제하고 처리효율을 향상시키기 위한 부스터 역할을 수행하는 순환펌프(5);
    (D) 상기 고액분리타워(200)의 하단에 연결되어 있고, 축적된 상부 슬러지를 세척하는 세척펌프(6); 및
    (E) 상기 고액분리타워(200)에서 처리된 처리수가 배출되고 유입수 공급부와 연결된 유입관보다 0.5~3m 낮은 높이에 설치되는 처리수 배출관(8).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 (B)의 내부 타워관(400)과 외부 타워관(500)의 사이에 유체가 일정한 속도로 회전하기 위한 링 타입의 구조물을 추가로 포함하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1).
  5. 제1항에 있어서, 상기 (B)의 고액분리타워(200)의 상부에서 부유물질의 농도에 따라 처리수의 배출 양을 조절하는 UP/DOWN 다단계 구동모터(7)를 추가로 포함하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1).
  6. 제1항에 있어서, 상기 (B)의 고액분리타워(200)의 최상부에 고형물을 처리하기 위한 스크래퍼(9)를 추가로 포함하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1).
  7. 제1항에 있어서, 상기 ZT-제너레이터(2)의 외부에 세척액 주입펌프(800) 및 세척액 저장탱크(810)로 구성된 세척시스템을 추가로 포함하여 ZT-제너레이터(2) 내부의 스케일을 제거하는 것을 특징으로 하는 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치(1).
  8. 하천수, 저수지 및 하수처리수를 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 하천수, 저수지 및 하수처리수로부터 재이용수의 생산방법.
  9. 제8항에 있어서, 생산된 재이용수는 SS 5㎎/l 이하, COD 7㎎/l 이하, T-N 10㎎/l, T-P 0.1㎎/l 이하이고 대장균이 검출되지 않는 것을 특징으로 하는 하천수, 저수지 또는 하수처리수로부터 재이용수의 생산방법.
  10. 하폐수를 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 ZT-제너레이터가 결합된 고속고액 분리장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 하폐수로부터 총인 및 총질소의 제거방법.
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