KR102352538B1 - 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 취수원으로부터 취수된 원수에 포함된 이물질을 응집하는 응집조, 응집된 플럭을 침강시키는 침전조, 상기 침전조로부터 유출된 상등수를 여과하는 여과지, 상기 여과지를 통과한 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 오존접촉조, 및 상기 오존접촉조를 통과한 제1 여과수가 공급되는 활성탄여과조를 포함하는 정수처리장치에 있어서, 상기 활성탄여과조를 역세척하기 위하여 과산화수소가 함유된 역세척용 수조(100)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수돗물의 안전성을 담보하면서 정수장 운영비용을 절감하고, 나아가 기존 오존산화공정시 발생하는 오존을 효과적으로 처리할 수 있는 도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 관한 것이다.
UN 세계 수자원 개발 보고서에 의하면, 2025년에는 세계 인구의 40%인 약 27억 명이 물 부족에 직면할 것이고, 전 세계 국가의 약 20%는 심각한 물 부족 현상이 발생할 것으로 전망하였다. 이는 공급은 한정되어 있는 반면 인구증가, 소득수준 향상 등으로 인해 수요가 계속 증가하기 때문이다.
먹는 물로 공급하는 물은 도 1에 나타낸 바와 같이, 하천수나 호소수 등을 취하여 정화하는 과정을 거치게 되는데, 일반적으로 응집, 침전, 여과, 오존산화, 흡착 그리고 소독 등을 실시하여 각종 이물질을 제거한다.
그리고 모래 등을 이용한 여과조, 유기물 흡착을 위한 활성탄조는 여과시간이 경과함에 따라 점차 막힘 현상이 발생하기 때문에 주기적 또는 비주기적으로 여과하는 방향과 반대방향으로 역세척수를 공급하는 역세척 과정이 동반된다.
한편, 최근에는 수돗물에 유충이 혼입된 유충 사태가 다수 발생하였다. 현재까지 알려진 바에 의하면, 활성탄 여과지로 깔따구나 나방파리나 유입되어 유충이 발생한 것으로 알려져 있다.
이에 다수의 정수장에서는 활성탄여과조의 역세척 빈도를 높이거나 깔따구나 나방파리가 들어가지 못하도록 차단망을 설치하는 등 유충 대책에 노력하고 있다. 하지만 정수처리장치를 구성하는 모든 시설물에 차단망을 설치하는 것은 한계가 있으며, 설치비용에 따른 운전비용 증가는 큰 부담으로 작용한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 안전한 수돗물을 공급하고 나아가 운전비용을 절감할 수 있는 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 오존산화공정시 발생하는 배오존을 효과적으로 처리할 수 있는 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 정수처리장치는, 취수원으로부터 취수된 원수에 포함된 이물질을 응집하는 응집조, 응집된 플럭을 침강시키는 침전조, 상기 침전조로부터 유출된 상등수를 여과하는 여과지, 상기 여과지를 통과한 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 오존접촉조, 및 상기 오존접촉조를 통과한 제1 여과수가 공급되는 활성탄여과조를 포함하는 정수처리장치에 있어서, 상기 활성탄여과조를 역세척하기 위하여 과산화수소가 함유된 역세척용 수조(100)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 정수처리장치에서, 상기 역세척용 수조(100)에는 오존접촉조로부터 발생하는 배오존이 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 정수처리장치에서, 상기 역세척용 수조(100) 내부에는 물, 과산화수소 및 배오존의 혼합을 유도하기 위한 혼합용기(200)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 정수처리장치에서, 상기 역세척용 수조(100)는 내측면에 단턱(111′)이 형성된 기체 배출구(111)가 상부에 위치하며 나머지 모든 면들은 밀폐되어 있는 수조 몸체(110); 상기 기체 배출구(111) 상부에 위치하면서, 활성탄이 내부공간에 충진되고 하부에는 기체 유입구(121)가 마련된 흡착탑(120); 상기 기체 배출구(111)와 흡착탑(120)을 상호 연결하기 위한 연결부재(130); 상기 기체 배출구(111)와 기체 유입구(121) 사이에 위치하면서, 상기 단턱(111′)에 의해 지지되는 다공성 구조의 하부 지지체(141), 상기 하부 지지체(141) 상부에 위치하는 필터(142), 및 상기 필터(142) 상부에 위치하는 다공성 구조의 상부 지지체(143)를 포함하는 압력조절부(140); 및 상기 수조 몸체(110) 외측면에 구비되어 수조 몸체(110) 내부의 온도를 조절하기 위한 히팅부(150);를 포함하고, 상기 혼합용기(200)는, 상기 역세척용 수조(100) 바닥으로부터 소정 거리 이격되도록 복수개의 다리(211)가 하부 가장자리를 따라 구비되고, 상부로 갈수록 내경이 좁아지는 만곡된 측벽으로 이루어진 제1 몸체(210); 상기 제1 몸체(210) 상부에 위치하면서 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 내경이 증가한 후 다시 감소하는 항아리 구조의 측벽으로 이루어지며, 측벽 내면에는 중앙을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제1 유도판(221)이 구비된 제2 몸체(220); 상기 제2 몸체 상부에 위치하면서 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 내경이 증가한 후 다시 감소하는 항아리 구조의 측벽으로 이루어지며, 측벽 내면에는 중앙을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제2 유도판(231)이 구비되는 한편, 상부 가장자리 측벽 외면에는 외측을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제3 유도판(233)이 구비된 제3 몸체(230); 상기 제1 몸체(210)와 제2 몸체(220) 사이에 마련된 제1 수납부(240); 상기 제2 몸체(220)와 제3 몸체(230) 사이에 마련된 제2 수납부(250); 및 상기 제1 수납부(240)와 제2 수납부(250)에 탈부착 가능하게 수납되는 다공판(260);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 정수처리장치에서, 상기 다공판(260)에는 복수개의 통공(261)이 구비되되, 상기 통공(261)은 상기 제2 몸체(220) 또는 제3 몸체(230)의 내측벽을 향하도록 소정 각도 경사진 상태로 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 정수처리장치에서, 상기 필터(142)는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 소재로 이루어지며 다수의 미세 기공이 형성되어 있어, 소정 압력 이상일 시에만 기체만 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 정수처리장치에서, 복수개의 관로, 복수개의 밸브, 복수개의 혼합기 및 펌프를 더 포함하되, 상기 복수개의 관로는, 상기 역세척용 수조(100)로 물을 공급하는 제1 관로(L1), 상기 역세척용 수조(100)로 과산화수소를 공급하는 제2 관로(L2), 오존접촉조로부터 발생하는 배오존을 상기 역세척용 수조(100)로 공급하는 제3 관로(L3), 상기 물, 과산화수소 및 오존이 혼합된 역세척수를 배출하는 제4 관로(L4), 배출된 역세척수를 상기 활성탄여과조로 공급하는 제5 관로(L5), 배출된 역세척수를 상기 역세척용 수조(100)로 순환시키는 제6 관로(L6), 및 상기 역세척용 수조(100)의 미반응 오존을 순환시키는 제7 관로(L7)를 포함하고, 상기 복수개의 혼합기는, 상기 역세척용 수조(100)로 순환시키는 역세척수와 오존접촉조로부터 발생하는 배오존이 혼합되도록 상기 제6 관로(L6) 및 상기 제3 관로(L3)와 연결되어 있는 제1 혼합기(E1), 및 상기 역세척용 수조(100)의 미반응 오존이 역세척수에 혼합되도록 상기 제4 관로(L4) 및 상기 제7 관로(L7)와 연결되어 있는 제2 혼합기(E2)를 포함하고, 상기 펌프는, 상기 역세척용 수조(100)에서 배출된 역세척수를 상기 활성탄여과조로 공급하거나 역세척용 수조(100)로 순환시키기 위한 상기 제6 관로(L6) 소정 위치에 구비된 제3 펌프(P3)를 포함하고, 상기 복수개의 밸브는, 오존접촉조로부터 발생한 배오존을 상기 역세척용 수조(100)로의 공급을 제어하기 위한 상기 제3 관로(L3)에 구비된 제3 밸브(V3), 배출된 역세척수를 상기 활성탄여과조로의 공급을 제어하기 위한 상기 제5 관로(L5)에 구비된 제4 밸브(V4), 배출된 역세척수를 상기 역세척용 수조(100)로의 순환을 제어하기 위한 상기 제6 관로(L6)에 구비된 제5 밸브(V5), 및 상기 역세척용 수조(100)의 미반응 오존의 순환을 제어하기 위한 상기 제7 관로(L7)에 구비된 제6 밸브(V6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 전술한 정수처리장치를 이용한 본 발명에 따른 정수처리방법은, 취수원으로부터 원수를 취수하는 단계(S1); 취수한 상기 원수에 응집제를 주입하여 플럭을 형성시킨 후 침강시키는 단계(S2); 플럭이 제거된 상등수를 모래 여과하여 제1 여과수를 얻는 단계(S3); 상기 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 단계(S4); 오존 접촉된 제1 여과수를 활성탄 여과하여 제2 여과수를 얻는 단계(S5); 및 상기 제2 여과수에 소독제를 첨가하는 단계(S6)를 포함하되, 상기 S4 단계와 S5 단계 사이에는 활성탄 여과조를 역세척하는 단계가 더 수행되되, 상기 역세척 시에는 물, 오존 및 과산화수소가 혼합된 역세척수를 사용하고, 상기 오존은 상기 S4 단계에서 발생하는 배오존인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 의하면, 활성탄여과조 역세시 과산화수소와 오존과의 반응을 통해 생성되는 수산화기 라디칼을 포함하는 역세척수를 사용하기 때문에 깔따구 등의 사멸이 가능하여 유충 발생을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명의 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 의하면, 오존산화공정시 발생하는 배오존을 활용하기 때문에 배오존 처리 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
게다가 본 발명의 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 의하면, 역세척수로 사용되는 과산화수소, 오존 및 물의 혼합을 극대화할 수 있는 혼합용기가 내부가 구비된 역세척용 수조가 마련되어 있어 활성탄여과조의 역세척 효과를 높일 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 정수공정의 개략적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정수공정의 개략적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 역세척용 수조의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 역세척용 수조의 단면도이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대한 사시도이다.
도 6은 도 4의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 7은 역세척용 수조 내부에 구비된 혼합용기의 사시도이다.
도 8은 역세척용 수조 내부에 구비된 혼합용기의 단면도이다.
도 9는 혼합용기에 수납되는 다공판의 평면도(a) 및 단면도(b)이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정수공정의 개략적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 역세척용 수조의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 역세척용 수조의 단면도이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대한 사시도이다.
도 6은 도 4의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 7은 역세척용 수조 내부에 구비된 혼합용기의 사시도이다.
도 8은 역세척용 수조 내부에 구비된 혼합용기의 단면도이다.
도 9는 혼합용기에 수납되는 다공판의 평면도(a) 및 단면도(b)이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정수공정의 개략적인 흐름도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고도산화공정을 이용한 정수처리장치는 취수원으로부터 취수된 원수에 포함된 이물질을 응집하는 응집조, 응집된 플럭을 침강시키는 침전조, 침전조로부터 유출된 상등수를 여과하는 모래 여과지, 여과지를 통과한 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 오존접촉조, 오존접촉조를 통과한 제1 여과수가 공급되는 활성탄여과조, 활성탄여과조를 통과한 제2 여과수를 살균하기 위한 염소주입 장치 그리고 활성탄여과조를 간헐 또는 비간헐적으로 세척하기 위한 역세척용 수조 등을 포함한다.
한편 상기와 같은 정수처리장치는 전술한 바와 같이, 일반적으로 널리 채용되고 있는 단위 구성들로서, 본 발명에서는 오존접촉조로부터 발생하는 미반응 오존(이하 배오존이라 함)과 과산화수소(H2O2)를 이용하는 역세척용 수조에 특징이 있으므로 이하에서는 역세척용 수조 중심으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 역세척용 수조의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 역세척용 수조의 단면도이다.
도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 역세척용 수조(100)는 수조 몸체(110), 흡착탑(120), 연결부재(130), 압력조절부 및 히팅부(150)를 포함하여 구성된다.
수조 몸체(110)는 활성탄여과조를 역세척하기 위한 역세척수를 일시적으로 저장하는 곳으로, 수평 단면은 원형이며 소정 높이까지는 대략 원기둥 형상이지만 상부로 갈수록 내경이 좁아지는 상협하광 구조인데, 이는 미반응 오존의 포집을 용이하게 하기 위함이다. 그리고 내경이 가장 작은 상부 중앙에는 반응하지 않은 오존을 외부로 배출하기 위한 기체 배출구가 구비되어 있다.
물론 역세척수를 저장해야 하므로 기체 배출구를 제외한 나머지 면들은 모두 밀폐상태이어야 함은 자명하다.
소정의 공간부가 마련된 흡착탑(120)은 기체 배출구 상부에 위치하고 있으며, 미반응 오존이 대기로 배출되지 않도록 공간부에는 활성탄이 충진되어 있다.
연결부재(130)는 전술한 기체 배출구와 흡착탑(120)을 상호 연결하기 위한 구성이고, 압력조절부는 수조 몸체(110) 내부에 오존 등 기체가 다량 충진되어 소정 압력 이상으로 증가할 시 기체 배출구로 방출을 제어하기 위한 구성이다.
그리고 수조 몸체(110) 외측면을 감싸는 모양으로 마련되는 히팅부(150)는 수조 몸체(110) 내부의 온도를 조절하기 위한 것이다. 즉, 오존과 과산화수소가 반응함으로써 생성되는 수산화기 라디칼은 pH 외에도 온도에 따라 상이하므로 최적의 온도 조건을 조절할 목적으로 구비되는 것이 좋다.
여기서, 히팅부(150)는 특별히 제한하지 않지만, 곡면형태의 수조 몸체(110)를 감싸기 쉽도록 면상발열체인 것이 바람직하고, 면상발열체는 공지된 기술에 해당되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 역세척용 수조(100)에는 물, 오존 및 과산화수소가 함께 공급 및 반응함으로써 산화력이 우수한 수산화기 라디칼이 다량 발생하고, 이러한 역세척수를 사용함으로써 활성탄여과조의 폐색을 방지함과 동시에 곤충이나 미생물, 예를 들어 깔따구와 같은 곤충의 제거 내지 사멸을 기대할 수 있어 한층 안전한 수돗물의 공급에 기여할 수 있다.
특히, 오존과 과산화수소를 활용한 고도산화공정 적용 시, 오존접촉조에서 필연적으로 발생하는 배오존을 이용함으로써 배오존 제거를 위한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 고도산화를 위해 오존을 추가적으로 생산하지 않아도 되므로 전체적인 운영비용을 줄일 수 있다.
한편, 역세척용 수조(100)의 내부 공간에는 물, 과산화수소 및 배오존의 혼합을 극대화하기 위한 혼합용기(200)가 추가로 구비되는 것이 바람직하고, 이와 관련하여서는 후술하기로 한다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대한 사시도이고, 도 6은 도 4의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 함께 참조하면서, 흡착탑(120), 연결부재(130) 및 압력조절부(140)에 관해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
수조 몸체(110)로부터의 과량 오존가스를 제거하기 위한 흡착탑(120)은 오존가스가 유입될 수 있도록 저부에는 하방을 향해 돌출한 기체 유입구(121)가 마련되어 있고, 둘레면에는 수나사산(미도시)이 형성되어 있다.
연결부재(130)는 수조 몸체(110)와 흡착탑(120)을 서로 고정하기 위한 것이다. 구체적으로, 연결부재(130)는 상부와 하부의 내경이 상이하고, 상부는 흡착탑(120)과 연결되는 한편, 하부는 기체 배출구(111)가 위치하는 수조 몸체(110)의 상단부와 연결된다.
이때 연결부재(130) 상부 내측면과 하부 내측면에는 암나사산(미도시)이 형성되어, 흡착탑(120)의 기체 유입구(121) 및 수조 몸체(110)와 각각 암수나사체결방식으로 탈부착가능하게 결합된다.
물론 흡착탑(120)과 체결되는 수조 몸체(110)의 기체 배출구(111) 외측면에는 수나사산이 형성되어 있음은 자명하다.
압력조절부(140)는 하부 지지체(141), 필터(142) 및 상부 지지체(143)를 포함하여 구성된다.
하부 지지체(141)는 기체 배출구(111)와 기체 유입구(121) 사이, 보다 상세하게는 기체 배출구(111)의 내측면에 형성된 단턱(111′)에 안착된 후, 필터(142)를 지지하면서 오존 등 가스가 흡착탑(120)으로 이동할 수 있도록 소정 크기의 공극이 다수 형성된 다공성이다.
여기서, 하부 지지체(141)는 내부식성 등이 우수한 세라믹 소재인 것이 좋다.
미세한 기공이 형성되고 평판 형상을 갖는 필터(142)는 하부 지지체(141) 상부에 위치한다. 여기서 필터(141)는 내약품성, 내열성, 소수성을 가지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 소재인 것이 바람직하다.
하부 지지체(143)와 유사하게 세라믹 소재로 이루어지며 다공성인 상부 지지체(143)는 필터(142)를 고정하는 한편, 수조 몸체(110)의 내부 압력이 올라가 필터(142)의 가운데 부분 중심으로 융기하더라도 제한된 범위 내에서만 융기할 수 있도록 한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 수조 몸체(110) 내부가 소정 범위 이하의 압력으로 유지될 시에는 가스가 계속해서 축적되며, 이때 필터(142)가 하부 지지체(143) 상면에 밀착된 상태이다. 하지만, 수조 몸체(110) 내부에서 오존, 또는 오존과 과산화수소 반응에 의한 기체가 축적되어 소정 범위 이상이 압력이 증가할 시에는 오존 등의 가스가 필터(142)의 미세 기공을 통과하기 때문에 필터(142)의 중앙 부근은 하부 지지체(141)와 이격되어 위로 팽창할 수 있다.
하지만, 하면이 개방된 채 측면과 상면으로 이루어진 하부 지지체(143)는 평소에는 측면에서 연장된 플렌지(143′)가 필터(142)의 가장자리를 눌러주며, 내부 압력이 증가한 경우라도 하부 지지체(143)의 상면에 의해 필터(142)가 계속해서 부풀어 오르는 것을 차단하기 때문에 필터(142)의 파손을 최소화할 수 있다.
한편, 상기와 같은 압력조절부(140)는 전술한 연결부재(130)의 절곡된 면에 의해 가압된 상태로 고정된다.
도 7은 역세척용 수조 내부에 구비된 혼합용기의 사시도, 도 8은 역세척용 수조 내부에 구비된 혼합용기의 단면도 그리고 도 9는 혼합용기에 수납되는 다공판의 평면도(a) 및 단면도(b)이다. 도 7 내지 9를 참조하면서 혼합용기에 관해 설명하기로 한다.
물, 과산화수소 및 오존들을 혼합하고 수산화기 라디칼 생성반응을 높이는 기능을 수행하는 혼합용기(200)는 수조 몸체(110) 내부 공간에 수납된다.
구체적으로, 혼합용기(200)는 제1 몸체(210), 제2 몸체(220), 제3 몸체(230), 제1 수납부(240), 제2 수납부(250) 및 다공판(260)을 포함하여 구성된다.
먼저 제1 몸체(210)는 역세척용 수조(100)에 채워진 액체가 하부로 유입될 수 있도록, 역세척용 수조(100) 바닥으로부터 소정 거리 이격되도록 복수개의 다리(211)가 하부 가장자리를 따라 구비되어 있는 한편, 상부로 갈수록 내경이 좁아지는 만곡된 측벽으로 이루어져 있다.
제2 몸체(220)는 제1 몸체(210) 상부에 위치하면서, 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 내경이 증가한 후 다시 감소하는 항아리 구조의 측벽으로 이루어진다.
여기서, 측벽 내면에는 중앙을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제1 유도판(221)이 구비되는 것이 바람직한데, 이를 통해 과산화수소와 물의 혼합을 극대화한다.
제3 몸체(230)는 제2 몸체 상부에 위치하면서, 제2 몸체(220)와 유사하게 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 내경이 증가한 후 다시 감소하는 항아리 구조의 측벽으로 이루어진다. 그리고 측벽 내면에는 중앙을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제2 유도판(231)이 구비되어 과산화수소와 물의 혼합을 극대화한다. 특히 상부 가장자리 측벽 외면에는 외측을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제3 유도판(233)이 구비되는데, 이는 과산화수소와 물로 이루어진 유체와 기체상으로 존재하는 오존과의 접촉효율을 높여 최대한 많은 양의 오존이 용해될 수 있도록 도와준다.
한편, 제1 수납부(240)는 제1 몸체(210)와 제2 몸체(220) 경계면, 제2 수납부(250)는 제2 몸체(220)와 제3 몸체(230) 경계면에 마련된다.
여기서 제1 수납부(240)와 제2 수납부(250)는 각 몸체들 경계면의 절개홈일 수 있다.
그리고 제1 수납부(240)와 제2 수납부(250) 각각에는 탈부착이 가능하게 다공판(260)이 수납되어, 과산화수소와 물로 이루어진 유체의 교반효과를 높이는 기능을 담당한다.
특히, 다공판(260)에 구비된 복수개의 통공(261)은 제2 몸체(220) 또는 제3 몸체(230)의 내측벽을 향하도록 소정 각도 경사진 상태로 위치하는 것이 좋은데, 이는 제1 몸체(210)로 유입된 유체를 제2 몸체(220) 또는 제3 몸체(230)의 내측벽 방향으로 유도하여 교반효과를 한층 증가시키기 위한 것이다.
비록 도면에는 도시하지 않았지만, 제1 수납부(240) 및 제2 수납부(250) 각각에는 다공판(260)의 상하면 가장자리를 지지하기 위한 지지턱(미도시)이 내측벽에 구비되어 있다.
다음은 전술한 정수처리장치를 사용한 정수처리방법에 관해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 정수처리방법은, 취수원으로부터 원수를 취수하는 단계(S1), 취수한 원수에 응집제를 주입하여 플럭을 형성시킨 후 침강시키는 단계(S2), 플럭이 제거된 상등수를 모래 여과하여 제1 여과수를 얻는 단계(S3), 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 단계(S4), 오존 접촉된 제1 여과수를 활성탄 여과하여 제2 여과수를 얻는 단계(S5), 및 제2 여과수에 소독제를 첨가하는 단계(S6)를 포함한다.
여기서, S4 단계와 S5 단계 사이에는 활성탄 여과조를 역세척하는 단계가 더 수행되며, 역세척 시에는 물, 오존 및 과산화수소가 혼합된 역세척수를 사용하고, 오존은 S4 단계 즉 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 단계에서 발생하는 배오존인 것이 좋다.
도 4를 참조하면서, 정수처리과정을 보다 상세하게 설명하면, 제1 관로(L1)를 통해 역세척용 수조(100)로 물을 공급하는 한편, 과산화수소는 제2 관로(L2)를 경유하여 역세척용 수조(100)로 유입된다. 이때, 제1 관로(L1)에는 물의 흐름을 제어하기 위한 제1 펌프(P1)와 제1 밸브(L1), 그리고 제2 관로(L2)에는 과산화수소의 흐름을 제어하는 제2 펌프(P2)와 제2 밸브(L2)가 구비될 수 있다.
물과 과산화수소의 공급과 동시에, 전에 또는 후에 오존접촉조로부터 발생하는 배오존은 제3 관로(L3)를 경유하여 역세척용 수조(100)로 공급되며, 제3 관로(L3)에는 배오존의 공급여부를 결정하는 제3 밸브(V3)가 장착되는 것이 좋다.
물, 과산화수소 및 오존이 혼합된 역세척수는 제4 관로(L4)를 통해 배출된 후, 제6 관로(L6)와 제5 관로(L5)를 순차적으로 경유하여 활성탄여과조 하부로 공급된다. 한편, 제6 관로(L6)는 역세척이 수행되지 않을 시, 지속적으로 오존과 접촉할 수 있도록 역세척수를 순환시키는 관로이다.
여기서, 제6 관로(L6)와 제5 관로(L5)가 만나는 곳에는 역세척수를 활성탄여과조로 공급하거나 역세척용 수조(100)로 순환시키기 위한 제3 펌프(P3)가 위치하면, 각 관로에는 제5 밸브(V5)와 제4 밸브(V4)가 추가적으로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 역세척용 수조(100)로 공급된 배오존은 일부가 미반응 내지 용해되지 않아 역세척용 수조(100) 상부에 모일 수 있고, 이러한 배오존을 다시 활용할 목적으로 제7 관로(L7)를 통해 순환시키는 것이 좋다. 물론 제7 관로(L7)에는 제6 밸브(V6)가 구비될 수 있다.
전술한 관로들 중 일부에는 배오존의 용해율을 높이기 위한 혼합기가 하나 이상 구비될 수 있다. 예를 들어, 제3 관로(L3)와 제6 관로(L6)가 만나는 위치에는 제1 혼합기(E1), 그리고 제4 관로(L4)와 제7 관로(L7)가 만나는 곳에는 제2 혼합기(E2)가 위치할 수 있고, 전술한 혼합기는 이젝터일 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 역세척용 수조
110 : 수조 몸체
111 : 기체 배출구 111′ : 단턱
120 : 흡착탑
121 : 기체 유입구
130 : 연결부재
140 : 압력조절부
141 : 하부 지지체 142 : 필터
143 : 상부 지지체 143′ : 플렌지
150 : 히팅부
200 : 혼합용기
210 : 제1 몸체 211 : 다리
220 : 제2 몸체 221 : 제1 유도판
230 : 제3 몸체 231 : 제2 유도판
232 : 제3 유도판
240 : 제1 수납부
250 : 제2 수납부
260 : 다공판 261 : 통공
E1 : 제1 혼합기 E2 : 제2 혼합기
L1 : 제1 관로 L2 : 제2 관로
L3 : 제3 관로 L4 : 제4 관로
L5 : 제5 관로 L6 : 제6 관로
L7 : 제7 관로
V1 : 제1 밸브 V2 : 제2 밸브
V3 : 제3 밸브 V4 : 제4 밸브
V5 : 제5 밸브 V6 : 제6 밸브
V7 : 제7 밸브
P1 : 제1 펌프 P2 : 제2 펌프
P3 : 제3 펌프
110 : 수조 몸체
111 : 기체 배출구 111′ : 단턱
120 : 흡착탑
121 : 기체 유입구
130 : 연결부재
140 : 압력조절부
141 : 하부 지지체 142 : 필터
143 : 상부 지지체 143′ : 플렌지
150 : 히팅부
200 : 혼합용기
210 : 제1 몸체 211 : 다리
220 : 제2 몸체 221 : 제1 유도판
230 : 제3 몸체 231 : 제2 유도판
232 : 제3 유도판
240 : 제1 수납부
250 : 제2 수납부
260 : 다공판 261 : 통공
E1 : 제1 혼합기 E2 : 제2 혼합기
L1 : 제1 관로 L2 : 제2 관로
L3 : 제3 관로 L4 : 제4 관로
L5 : 제5 관로 L6 : 제6 관로
L7 : 제7 관로
V1 : 제1 밸브 V2 : 제2 밸브
V3 : 제3 밸브 V4 : 제4 밸브
V5 : 제5 밸브 V6 : 제6 밸브
V7 : 제7 밸브
P1 : 제1 펌프 P2 : 제2 펌프
P3 : 제3 펌프
Claims (8)
- 취수원으로부터 취수된 원수에 포함된 이물질을 응집하는 응집조, 응집된 플럭을 침강시키는 침전조, 상기 침전조로부터 유출된 상등수를 여과하는 여과지, 상기 여과지를 통과한 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 오존접촉조, 및 상기 오존접촉조를 통과한 제1 여과수가 공급되는 활성탄여과조를 포함하는 정수처리장치에 있어서,
상기 활성탄여과조를 역세척하기 위하여 과산화수소가 함유된 역세척용 수조(100), 및 상기 역세척용 수조(100) 내부에는 물, 과산화수소 및 배오존의 혼합을 유도하기 위한 혼합용기(200)가 구비되되,
상기 역세척용 수조(100)는,
내측면에 단턱(111′)이 형성된 기체 배출구(111)가 상부에 위치하며 나머지 모든 면들은 밀폐되어 있는 수조 몸체(110);
상기 기체 배출구(111) 상부에 위치하면서, 활성탄이 내부공간에 충진되고 하부에는 기체 유입구(121)가 마련된 흡착탑(120);
상기 기체 배출구(111)와 흡착탑(120)을 상호 연결하기 위한 연결부재(130);
상기 기체 배출구(111)와 기체 유입구(121) 사이에 위치하면서, 상기 단턱(111′)에 의해 지지되는 다공성 구조의 하부 지지체(141), 상기 하부 지지체(141) 상부에 위치하는 필터(142), 및 상기 필터(142) 상부에 위치하는 다공성 구조의 상부 지지체(143)를 포함하는 압력조절부(140); 및
상기 수조 몸체(110) 외측면에 구비되어 수조 몸체(110) 내부의 온도를 조절하기 위한 히팅부(150);를 포함하고,
상기 혼합용기(200)는,
상기 역세척용 수조(100) 바닥으로부터 소정 거리 이격되도록 복수개의 다리(211)가 하부 가장자리를 따라 구비되고, 상부로 갈수록 내경이 좁아지는 만곡된 측벽으로 이루어진 제1 몸체(210);
상기 제1 몸체(210) 상부에 위치하면서 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 내경이 증가한 후 다시 감소하는 항아리 구조의 측벽으로 이루어지며, 측벽 내면에는 중앙을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제1 유도판(221)이 구비된 제2 몸체(220);
상기 제2 몸체 상부에 위치하면서 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 내경이 증가한 후 다시 감소하는 항아리 구조의 측벽으로 이루어지며, 측벽 내면에는 중앙을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제2 유도판(231)이 구비되는 한편, 상부 가장자리 측벽 외면에는 외측을 향해 소정 곡률반경을 갖는 제3 유도판(233)이 구비된 제3 몸체(230);
상기 제1 몸체(210)와 제2 몸체(220) 사이에 마련된 제1 수납부(240);
상기 제2 몸체(220)와 제3 몸체(230) 사이에 마련된 제2 수납부(250); 및
상기 제1 수납부(240)와 제2 수납부(250)에 탈부착 가능하게 수납되는 다공판(260);을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 역세척용 수조(100)에는 오존접촉조로부터 발생하는 배오존이 공급되는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 다공판(260)에는 복수개의 통공(261)이 구비되되, 상기 통공(261)은 상기 제2 몸체(220) 또는 제3 몸체(230)의 내측벽을 향하도록 소정 각도 경사진 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
- 제1항에 있어서,
상기 필터(142)는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 소재로 이루어지며 다수의 미세 기공이 형성되어 있어, 소정 압력 이상일 시에만 기체만 통과하는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
- 제1항에 있어서,
복수개의 관로, 복수개의 밸브, 복수개의 혼합기 및 펌프를 더 포함하되,
상기 복수개의 관로는, 상기 역세척용 수조(100)로 물을 공급하는 제1 관로(L1), 상기 역세척용 수조(100)로 과산화수소를 공급하는 제2 관로(L2), 오존접촉조로부터 발생하는 배오존을 상기 역세척용 수조(100)로 공급하는 제3 관로(L3), 상기 물, 과산화수소 및 오존이 혼합된 역세척수를 배출하는 제4 관로(L4), 배출된 역세척수를 상기 활성탄여과조로 공급하는 제5 관로(L5), 배출된 역세척수를 상기 역세척용 수조(100)로 순환시키는 제6 관로(L6), 및 상기 역세척용 수조(100)의 미반응 오존을 순환시키는 제7 관로(L7)를 포함하고,
상기 복수개의 혼합기는, 상기 역세척용 수조(100)로 순환시키는 역세척수와 오존접촉조로부터 발생하는 배오존이 혼합되도록 상기 제6 관로(L6) 및 상기 제3 관로(L3)와 연결되어 있는 제1 혼합기(E1), 및 상기 역세척용 수조(100)의 미반응 오존이 역세척수에 혼합되도록 상기 제4 관로(L4) 및 상기 제7 관로(L7)와 연결되어 있는 제2 혼합기(E2)를 포함하고,
상기 펌프는, 상기 역세척용 수조(100)에서 배출된 역세척수를 상기 활성탄여과조로 공급하거나 역세척용 수조(100)로 순환시키기 위한 상기 제6 관로(L6) 소정 위치에 구비된 제3 펌프(P3)를 포함하고,
상기 복수개의 밸브는, 오존접촉조로부터 발생한 배오존을 상기 역세척용 수조(100)로의 공급을 제어하기 위한 상기 제3 관로(L3)에 구비된 제3 밸브(V3), 배출된 역세척수를 상기 활성탄여과조로의 공급을 제어하기 위한 상기 제5 관로(L5)에 구비된 제4 밸브(V4), 배출된 역세척수를 상기 역세척용 수조(100)로의 순환을 제어하기 위한 상기 제6 관로(L6)에 구비된 제5 밸브(V5), 및 상기 역세척용 수조(100)의 미반응 오존의 순환을 제어하기 위한 상기 제7 관로(L7)에 구비된 제6 밸브(V6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수처리장치.
- 제1항, 제2항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 정수처리장치를 이용한 정수처리방법으로서
취수원으로부터 원수를 취수하는 단계(S1);
취수한 상기 원수에 응집제를 주입하여 플럭을 형성시킨 후 침강시키는 단계(S2);
플럭이 제거된 상등수를 모래 여과하여 제1 여과수를 얻는 단계(S3);
상기 제1 여과수와 오존을 접촉시키는 단계(S4);
오존 접촉된 제1 여과수를 활성탄 여과하여 제2 여과수를 얻는 단계(S5); 및
상기 제2 여과수에 소독제를 첨가하는 단계(S6)를 포함하되,
상기 S4 단계와 S5 단계 사이에는 활성탄 여과조를 역세척하는 단계가 더 수행되되, 상기 역세척 시에는 물, 오존 및 과산화수소가 혼합된 역세척수를 사용하고, 상기 오존은 상기 S4 단계에서 발생하는 배오존인 것을 특징으로 하는 정수처리방법.
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| KR1020210093265A KR102352538B1 (ko) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | 고도산화공정을 이용한 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102558115B1 (ko) | 2022-06-15 | 2023-07-21 | 이중열 | Aop가 적용된 스마트 간이 정수장치 |
| CN117550746A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-02-13 | 江苏恩飞特环保工程有限公司 | 一种电镀废水处理羟基氧化装置及其处理工艺 |
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- 2021-07-16 KR KR1020210093265A patent/KR102352538B1/ko active IP Right Grant
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