KR102536400B1 - 전기분해와 오존반응을 접목하여 toc 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오존가스의 용해와 전기분해를 통한 자가 생성된 과산화수소의 반응에 의해 생성된 OH 라디컬의 강력한 산화 분해력을 통해 원수에 잔류된 난분해성 물질을 산화처리하여 향상된 TOC 제거효율을 갖도록 한 복합 페록손 기반의 고도산화처리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오존가스의 용해와 전기분해를 통해 자가 생성된 과산화수소의 반응에 의해 생성된 OH 라디컬의 강력한 산화 분해력을 통해 원수에 잔류된 난분해성 물질을 산화처리하여 향상된 TOC 제거효율을 갖도록 한 복합 페록손 기반의 고도산화처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수중의 오염물질을 산화하여 처리하는 산화법은, 염소나 오존과 같은 산화력이 높은 물질을 이용하여 처리하는 방법으로 정수 처리공정은 물론 오폐수 처리공정에서 사용되고 있다.
여기서, 염소 처리법은 주로 정수 처리공정에서 미생물 소독에 이용되고 있으나, 잔류 염소에 의해 하수처리시 방류 수역에서의 수서 생물에 대해 피해를 입히기도 한다.
그리고, 오존 처리법은 산화력이 뛰어나 염색폐수의 색도 제거나 정수 처리공정에서 고도처리에 이용되고 있으나, 오존은 산화력이 강하지만 유기물과 선택적으로 반응하기 때문에 일부 난분해성 물질의 경우 물과 이산화탄소로 완전히 광물질화시키지 못하고 알데히드(aldehyde)나 브로메이트(bromate) 등의 반응 부산물을 생성하기도 한다.
이러한 기존 산화법의 단점을 보완하기 위해 OH라디칼을 생성하여 수중의 난분해성 물질을 분해하는 고급산화공정(AOPs : Advanced oxidation processes)에 대한 연구가 진행되고 있다.
상기 고급산화공정은, OH라디칼을 생성하기 위해 자외선과 광촉매를 이용하는 UV/TiO2 광촉매 공정, 산화제에 자외선을 조사하는 UV/H2O2, UV/O3 공정 등이 있고, 철 이온을 이용하는 O3/Fe2+, H2O2/Fe2+공정 등이 있으며, 오존과 과산화수소를 반응시키는 페록손(peroxone, O3/H2O2) 공정 등이 있다.
이들 공정은 모두 OH라디칼을 생성시키기 위한 공정으로 약품의 주입량과 자외선 조사량 등에 따라 처리성능과 경제성이 달라지며 각 공정마다 장단점이 있다.
한편, 본 발명과 관련하여 페록손(Peroxone) 공정은 오존과 과산화수소가 반응하여 산화력이 강한 OH라디칼을 생성하여 유기오염 물질을 분해시키는 공법으로, 오존 자체의 반응과 오존과 과산화수소의 반응에 의하여 OH라디칼을 생성하기 때문에 배오존 처리장치를 줄이거나 오존 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
상기 페록손 공정은 기존 염소공정에서의 트리할로메탄과 같은 소독부산물, 오존공정에서의 잔류시간 및 비용 등의 한계점을 극복할 수 있는 공정으로, 과산화수소와 오존에 의해 생성되는 강력한 산화력을 갖는 OH라디컬은 염소, 이산화염소보다 훨씬 강한 산화제로 물질을 분해할 때 분해대상 물질의 종류와 관계없이 비선택적으로 산화시키기 때문에 오염물질이 분해될 때 생성되는 중간 생성물질도 완전히 분해시킬 수 있어 오존보다 더 효율적으로 수중 생태계의 잠재적인 악영향을 감소시킬 수 있다.
그러나, 종래 페록손 공정은 원수에 오존가스와 외부에서 시약형태로 공급되는 과산화수소의 반응에 의해 OH라디컬을 생성하여 원수에 잔류된 난분해성 물질을 분해하는 관계로, 고농도의 과산화수소를 시약형태로 외부에서 투입함에 따른 고비용이 발생되고 고농도의 과산화수소를 장시간 보관함에 따른 현실적인 문제점이 야기되어서, 실제 현장의 폐수처리시스템에 적용이 어려워 적용 사례가 많지 않은 실정이다.
즉, 종래에는 값비싼 고농도의 과산화수소(H2O2)을 시약을 원수에 다량 투입하므로 약품 구매 비용이 매우 높아 경제성이 떨어지고, 특히 최근 약품의 사용 및 보관 규제가 더욱 강화됨에 따라 상기 고농도의 과산화수소를 현장에 장시간 보관함에 따른 현실적인 문제가 지적되고 있다.
상기 오존과 반응하여 OH라디컬을 생성하는 과산화수소는, 다른 물질과의 반응성이 높아 수송과 저장 등의 취급시 위험 요소가 많으므로, 과산화수소를 안정적으로 공급하면서 물질의 분해 효율을 향상시키는 새로운 방안이 요구되고 있다.
그리고, 종래에는 원수에 대한 오존의 용존율을 높이는 효율적인 오존 용해구조가 제공되지 아니한 관계로, 주입된 오존이 반응에 대부분 이용되지 못하여 기상으로 배출되었다.
그리하여, 오존과 과산화수소의 반응에 의해 생성되는 OH라디칼의 농도가 낮아 원수에 잔류된 난분해성 물질의 분해효율이 기대치에 못미치고, 또 미반응 오존을 후처리하는 대용량의 배오존 처리장치가 요구되었다.
즉, 기존 페록손 반응기반의 수처리시스템의 경우 가스상태의 오존을 수중에 산기하는 형태로 접촉시키기 때문에 오존 용해율이 낮아 OH라디칼 생성반응이 낮고, 공기중으로 방출되는 배오존 가스의 양이 많아 오염물질 제거 효율성이 떨어지는 문제점이 지적되고 있다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 반응조 내에 저수된 저수 처리공간 내에 오존가스를 주입하여 원수에 오존을 용해한 오존 용해수 생성공정과, 상기 오존 용해수를 전기 분해하여 과산화수소를 자체 생성하고, 상기 오존 용해수에 용해된 오존과 전기 분해에 의해 자체 생성된 과산화수소의 반응을 통해 OH 라이컬을 생성하여서, 오존 용해수에 잔류된 난분해성 물질을 효율적으로 분해처리하여 TOC 제거효율이 극대화되도록 한 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제안하고 있는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템은,
오존 용해조와, 페록손 반응조, 및 처리수조를 포함하는 수처리조부와; 상기 오존 용해조에 유입된 원수에 오존을 급기하여, 오존이 용해된 오존 용해수를 생성하는 오존 용해장치와; 상기 오존 용해조에서 페록손 반응조로 유입된 오존 용해수를 전기 분해하여 과산화수소를 자가 생성하고 상기 자가 생성된 과산화수소와 오존 용해수에 용해된 오존의 반응을 통해 OH라디컬을 생성하여서, 상기 OH라디컬에 의해 오존 용해수에 잔류된 난분해성 물질을 분해하는 페록손 반응장치; 및 상기 수처리조부에서 배기되는 오존을 회수하여 파괴처리하는 배오존 처리장치를 포함하여 구성하되,
상기 페록손 반응장치는, 적어도 상기 페록손 반응조의 반응공간 내에 배치되는 한 쌍의 전극편을 포함하는 전극편 유닛과, 상기 전극편 유닛의 각 전극편에 직류 전원을 공급하는 직류 전원유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 오존 용해장치는, 회수관을 통해 오존 용해조에 저수된 원수를 회수하고, 급수관을 통해 회수된 원수를 오존 용해조에 재급수하는 순환펌프를 포함하는 순환급수부와; 오존을 발생하여 상기 순환급수부를 통해 오존 용해조에 재급수되는 원수에 발생된 오존을 급기하여 공급하는 오존 발생기를 포함하고,
상기 순환급수부의 급수관과 오존 발생기의 급기관 사이에는, 확관구간 사이에 축관구간이 형성된 급수관로를 갖는 이젝터 바디를 포함하고, 상기 이젝터 바디의 축관구간에는 오존 발생기의 급기관을 연통되게 이음하는 급기포트가 형성된 벤츄리 이젝터가 배치된다.
보다 바람직하게는, 상기 순환급수부의 급수관에는 오존 용해조와 각각 연통하는 복수의 병렬 분배관들을 갖는 분배챔버가 형성되고, 상기 각 병렬 분배관에는 오존 발생기의 급기관과 연통하는 벤츄리 이젝터가 배치되어,
상기 분배챔버에 충진되는 원수는 각 병렬 분배관을 통해 벤츄리 이젝터로 분배 공급되어 오존 발생기의 급기관을 통해 급기되는 오존을 용해하여 오존 용해조에 급수되도록 구성한다.
그리고, 상기 순환 급수부의 급수관에는 오존 용해조와 연통하는 복수의 병렬 분배관들을 갖는 충진되는 분배챔버가 배치되어, 상기 급수관을 통해 분배챔버에 충진된 원수는 병렬 분배관을 통해 병렬구조로 분배하여 배출되도록 구성되고, 상기 각 병렬 분배관에는, 오존 발생기의 급기관과 연통하는 벤츄리 이젝터가 배치되어서,
상기 순환 급수부의 급수관을 통해 분배챔버에 충진된 원수는 벤츄리 이젝터가 배치된 병렬 분배관을 통해 병렬구조로 분배하여 오존 용해조 내에 급수되면서, 오존의 용해가 병렬구조로 분배하여 형성되도록 구성한다.
또한, 상기 처리수조에는 바닥면과 설정높이로 이격되어 하부에 설정높이의 수로를 형성한 배오존 회수편이 기립하여 배치된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 오존과 과산화수소의 반응을 통해 OH라이컬을 생성하여 원수에 잔류된 난분해성 물질을 분해하는 페록손기반의 고도산화처리를 구현함에 있어, 상기 과산화수소를 전기분해를 통해 자가 생성하도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 종래 고농도의 과산화수소를 시약형태로 보관 및 투입함에 따른 경제성과, 장시간 대량의 과산화수소를 시약형태로 운영 관리에 따른 위험성 등의 현실적 문제점이 해소되므로, 이러한 문제점들에 구현이 어려웠던 페록손 기반의 고도산화처리를 현장에 구현하는 것이 가능하다.
그리고, 본 발명에서는 원수에 오존을 다량 용해하는 벤츄리 인젝터를 포함하는 혼입 용해구조를 마련하여 오존의 용해량을 증대하여 과산화수소와의 반응을 통한 OH라디컬의 생성량을 증대하고, 또 배오존의 발생을 최소화할 수 있어, 원수의 고도산화처리 효율이 극대화되고, 또 적은량의 오존을 공급하고도 원수에 잔류된 난분해성 물질의 안정된 처리가 가능하므로, 요하는 TOC 제거효율을 갖는다.
특히, 본 발명은 병렬 분산 용해장치에 균압구조를 마련하여, 항시 일정한 량의 원수가 병렬구조로 순환 공급되면서 오존이 혼입하여 용해되도록 구성되어서, 장시간 구동시에 항시 균일한 수처리 효율을 갖고, 결과적으로 수처리에 따른 안정성과 신뢰성이 확보된다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 전기분해 구조와 오존반응 구조를 접목한 TOC 제거효율을 갖는 복합 페록손 고도산화처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 오존 용해장치를 통한 오존 용해수의 생성과정을 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 페록손 반응장치를 통한 OH라디컬의 생성상태를 모식적으로 보여주는 것이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 오존 용해장치와 병렬 분산 용해장치 및 혼입 스크린 장치의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 오존 용해장치를 통한 오존 용해수의 생성과정을 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 페록손 반응장치를 통한 OH라디컬의 생성상태를 모식적으로 보여주는 것이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 오존 용해장치와 병렬 분산 용해장치 및 혼입 스크린 장치의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 전기분해 구조와 오존반응 구조를 접목한 TOC 제거효율을 갖는 복합 페록손 고도산화처리 시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 전기분해 구조와 오존반응 구조를 접목한 TOC 제거효율을 갖는 복합 페록손 고도산화처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 오존 용해장치를 통한 오존 용해수의 생성과정을 보여주는 것이고, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 페록손 반응장치를 통한 OH라디컬의 생성상태를 모식적으로 보여주는 것이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 복합 페록손 고도산화처리 시스템에 있어, 오존 용해장치와 병렬 분산 용해장치 및 혼입 스크린 장치의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.
본 발명에 따른 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템(1)은, 도 1에서 보는 바와 같이 오존과 원수의 용해공간을 제공하는 오존 용해조(11)와, 상기 오존 용해조(11)에서 유입된 오존 용해수의 페록손 반응공간을 제공하는 페록손 반응조(12), 및 상기 페록손 반응조(12)에서 난분해성 물질이 분해된 처리수의 저수 및 배출공간을 제공하는 처리수조(13)를 포함하는 수처리조부(10)를 포함한다.
상기 오존 용해조(11)에서 생성된 오존 용해수는 오버플로잉하여 페록손 반응조(12)에 유입되고, 또 페록손 반응조(12)에서 오버플로잉되는 처리수는 처리수조(13)에 오버플로잉하여 유입하여 저수 및 배수된다.
그리고, 상기 처리수조(13)에는 바닥면과 설정높이로 이격되어 하부에 설정높이의 수로(13b)를 형성한 배오존 회수편(13a)이 기립되게 배치되어, 상기 페록손 반응조(12)를 통과하면서 페록손 반응에 의해 난분해성 물질이 분해 처리되어 처리수조(13)로 유입된 처리수는 배오존 회수편(13a)의 하부에 형성된 수로(13b)를 통과하여 배수되면서, 잔류된 오존을 기화하여 후술되는 배오존 처리장치(40)에 회수 및 파괴 처리된다.
바람직하게는, 상기 배오존 회수편(13a)에 진동력을 제공하는 발진유닛(14)을 마련하여, 상기 배오존 회수편(13a)은 발진유닛(14)을 통해 제공되는 진동력에 의해 처리수조(13) 내에서 진동하면서, 처리수에 잔류된 오존이 보다 신속하게 부상하여 후술되는 배오존 처리장치(40)에 회수되도록 한다.
또한, 상기 페록손 기반의 고도산화처리시스템(1)에는 상기 오존 용해조(11)에 유입된 원수에 오존을 급기하여 오존이 용해된 오존 용해수를 생성하는 오존 용해장치(20)와; 상기 오존 용해조(11)에서 페록손 반응조(12)로 유입된 오존 용해수를 전기 분해하여 과산화수소를 자가 생성하고, 상기 자가 생성된 과산화수소와 오존 용해수에 용해된 오존의 반응을 통해 OH라디컬을 생성하여서, 상기 OH라디컬에 의해 오존 용해수에 잔류된 난분해성 물질을 분해하는 페록손 반응장치(30)와; 상기 수처리조부(10)에서 배기되는 오존을 회수하여 파괴처리하는 배오존 처리장치(40)를 더 포함한다.
상기 페록손 반응장치(30)는, 적어도 상기 페록손 반응조(12)의 반응공간 내에 배치되는 한 쌍의 전극편(31a, 31b)을 포함하는 전극편 유닛(31)과, 상기 전극편 유닛(31)의 각 전극편(31a, 31b)에 직류 전원을 공급하는 직류 전원유닛(32)을 포함한다.
따라서, 본 발명은 과산화수소를 시약형태로 페록손 반응조(12)에 투입하지 아니하고, 도 3에서 보는 바와 같이 전극편 유닛(31)과 직류 전원유닛(32)을 포함하는 페록손 반응장치(30)을 통한 전기 분해과정을 통해 과산화수소를 자가 생성하고, 상기 자가 생성된 과산화수소와 오존 용해수에 용해된 오존의 반응을 통해 강력한 산화력을 갖는 OH라디컬을 생성하여 오존 용해수에 잔류된 난분해성 물질을 고도산화처리한다.
상기 페록손 반응장치(30)를 통한 과산화수소의 자가 생성과, 오존 용해수에 용해된 오존과 자가 생성된 과산화수소의 반응을 통한 OH라디컬의 생성과정은,
최초 페록손 반응장치(30)가 페록손 반응조(12) 내에 저수된 오존 용해수를 전기 분해하면, 양극편(31a)에는 수학식 1과 같이 산소, 수소이온, 전자가 발생하고, 음극편(31b)에는 수학식 2와 같이 산소, 수소이온, 전자가 환원과정을 통해 과산화수소가 생성된다.
상기와 같은 페록손 반응장치(30)를 통한 전기분해 반응에 의해 생성된 과산화수소는 오존 용해수에 용해된 오존과 수학식 3과 같이 페록손 반응을 통해 OH라디칼을 생성한다.
이와 같이 페록손 반응에 의해 생성된 OH라디칼은 오존 용해수 내의 유기오염물질을 비롯하여, 강력한 산화력을 통해 난분해성 물질을 단시간 내에 고도 산화처리한다.
본 발명은 페록손 반응장치(30)를 통한 전기 분해과정을 통해 페록손 반응조(12) 내에서 과산화수소를 자가 생성하여 강력한 산화력을 갖는 OH라디컬을 다량 생성하므로, 종래 페록손 반응을 유도하기 위해 고농도의 과산화수소를 시약형태로 보관 및 투입함에 따른 제반적인 문제점이 해소된다.
이때, 전극편 유닛(31)을 구성하는 전극편(31a, 31b) 표면에서 OH라디칼, 수퍼옥사이드 라디칼(·O2-), 하이드로퍼옥시 라디칼(·OOH) 등의 라디칼이 소량 발생한다.
한편, 본 발명에 따르면 상기 전기분해에 의해 자가 생성되는 과산화수소는 기준량만 생성되더라도 OH라디컬의 충분한 생성이 가능하며, 상기 OH 라디컬의 생성량은 과산화수소의 생성량에 비례하지 아니하고 용존 오존량에 비례하는 것으로 확인되었다.
이를 토대로, 본 발명에서는 상기 원수에 오존을 효율적으로 용해하는 독특한 오존 용해구조를 마련하여, 상기 오존 용해구조를 통해 오존 용해수의 용존 오존량을 극대화하여 OH라디컬의 생성량을 증대함으로써, OH라디컬에 의한 원수에 잔류된 난분해성 물질의 분해율을 향상하면서 배오존의 발생량을 억제한다.
본 발명에서 제안하고 있는 오존 용해장치(20)는, 도 2와 도 4 내지 도 6에서 보는 바와 같이 회수관(21b)을 통해 오존 용해조(11)에 저수된 원수를 회수하고, 급수관(21c)을 통해 회수된 원수를 오존 용해조(11)에 재급수하는 순환펌프(21a)를 포함하는 순환급수부(21)와; 오존을 발생하여 상기 순환급수부(21)를 통해 오존 용해조(11)에 재급수되는 원수에 발생된 오존을 급기하여 공급하는 오존 발생기(22)를 포함한다.
본 실시예에서는 순환급수부(21)의 급수관(21c)과 오존 발생기(22)의 급기관(21) 사이에, 상기 급수관(21a)을 통해 급수되는 오존 용해수에 오존을 급기 혼입하는 하나 이상의 벤츄리 이젝터(50)를 배치한다.
상기 벤츄리 이젝터(50)는, 도 5와 도 6에서 보는 바와 같이 입구와(51a) 출구(51b)사이에 축관구간(51c)이 형성된 급수관로(51)를 갖는 이젝터 바디(50a)를 포함하며, 상기 이젝터 바디(50a)의 축관구간(51c)에는 오존 발생기(52)의 급기관(22a)을 연통되게 이음하는 급기포트(52)가 형성된다.
따라서, 상기 순환펌프(21a)에 의해 이젝터 바디(50a)의 급수관로(51)를 통과하는 원수는 급수관로(51)의 축관구간(51c)을 통과하면서 유속은 증가하고 압력은 감소한다.
그리고, 상기 감압상태가 형성된 이젝터 바디(50a)의 축간구간(50c)과 오존 발생기(22)의 급기관(21) 사이의 압력편차에 의해 오존 발생기(22)에서 급기되는 오존은 축관구간(50c) 내로 흡입 혼입되어 오존 용해수를 생성하고, 최종적으로 상기 오존 용해수는 오존 용해조(11) 내에 분출된다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 벤츄리 이젝터(50)를 통해 다량의 오존을 원수와 혼입한 오존 용해수를 오존 용해조(11)에 용해 공급하는 과정을 병렬구조로 분산처리하는 병렬 분산 용해장치(60)를 부가하여서 원수와 오존의 접촉빈도 및 접촉시간을 증대하여 오존 용해조(11) 내에 급수되는 원수에 보다 많은 량의 오존이 용해되도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 상기 순환 급수부(21)의 급수관(21c)에 오존 용해조(11)와 각각 연통하는 복수의 병렬 분배관(61a)들이 형성된 분배챔버(61)를 형성한다.
바람직하게는, 상기 각 병렬 분배관(61a)의 관로에는 동일 직경의 균압공(62a)이 형성된 균압판(62)을 배치하여, 상기 균압판(62)에 의해 병렬 분배관(61a)의 관로는 축관하여 부분 차폐되도록 구성한다.
이와 같이 구성하면, 상기 분배챔버(61)에 충진된 원수는 동일 직경의 균압공(62a)이 형성된 균압판(62)의 균압 차폐작용에 의해 병렬 분배관(61a)을 통해 균일한 압력으로 분배된다.
즉, 급수관(22c)을 통해 분배챔버(61) 내에 충진된 원수는 각 병렬 분배관(61a) 내에 배치된 균압판(62)의 부분 차폐작용에 의해 일정한 내압을 유지하면서, 균압판(62)에 형성된 균압공(62a)을 통해 원수를 오존 용해조 내에 균압 급수한다.
그리고, 상기 각 병렬 분배관(61a)에는 오존 발생기(22)의 급기관(22a)과 연통하는 벤츄리 이젝터(50)를 각각 배치하여, 오존 발생기(22)를 통해 제공되는 급기압과, 벤츄리 이젝터(50)의 축관구간(51c)과 오존 발생기(22)의 급기관(22a) 사이의 압력편차에 의해 오존은 벤츄리 이젝터(50)의 급수관로(51)를 통과하면서 원수에 혼입 및 용해되어서 오존 용해조(11)에 급수된다.
또한, 상기 분배챔퍼(61)에는 분배챔버(61) 내에 급수하여 충진된 원수량에 따라 분배챔버(61)에 탄력적으로 진출하면서 분배챔버(61)의 체적을 증감하여 분배챔버(61)의 내압이 항시 일정하게 유지되도록 하는 가압 완충구(63)를 진퇴구조로 배치한다.
본 발명에서는 일예로 가압 완충판이 공압 실린더에 의해 지지된 형태의 가압 완충구(63)를 분배챔버(61)에 배치하여, 상기 분배챔버(61)내 순간적으로 원수가 다량 유입하여 내압이 상승하면 가압 완충판은 후퇴하여 분배챔버의 체적을 증가하고, 분배챔버(61)내 원수의 유입량이 감소하면 가압 완충판은 진출하여 분배챔버(61)의 체적을 감소하여서, 분배챔버(61)는 일정한 내압을 유지하여 병렬 분배관(61a)에 원수를 급수하도록 한다.
따라서, 상기 급수관(21c)을 통해 오존 용해조(11)에서 회수되어 분배챔버(61)에 충진된 원수는, 균압판(62)에 형성된 균압공(62a)을 통해 각 병렬 분배관(61a)들을 통해 균일한 압력으로 분배하여 오존 용해조(11)로 급수되며, 이러한 과정에 상기 병렬 분배관(61a)에 배치된 벤츄리 이젝터(50)를 통해 오존 발생기(22)의 급기관(22a)을 통해 급기되는 다량의 오존은 원수에 안정되게 혼입하여 용해된다.
특히, 본 실시예에서는 상기 오존 용해조(70)에 혼입 스크린 장치(70)를 배치하여, 상기 병렬 분산 용해장치(60)에 의해 원수에 용해되지 아니한 일부의 오존들이 보다 많은 접촉빈도와 접촉시간으로 원수와 2차적으로 혼입하여 용해되어서, 오존 용해조(11)에 저수된 오존 용해수는 보다 높은 용존 오존량을 갖도록 한다.
상기 혼입 스크린 장치(70)는 상기 오존 용해조(11) 내에 배치되어 오존 용해조(11)를 투수구조로 상하 구획하며, 복수의 투수공(71a)들이 형성된 혼입 스크린(71)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 혼입 스크린(71)의 저면에는 오존 용해수에 용해되지 아니한 오존을 포집하여 일정시간 동안 수중에 채류되도록 하는 하나 이상의 에어포켓(71b)이 형성되어, 상기 에어포켓(71b)에 포집하여 채류되는 오존은 혼입 스크린(71)을 투과하여 부상되는 오존 용해수에 용해되어 오존 용해수의 용존 오존량이 증가하도록 한다.
그리고, 상기 혼입 스크린(71)은 오존 용해조(11)에 승강구조로 배치되고, 상기 혼입 스크린(71)은 견인 스프링(72)에 의해 오존 용해조(11)의 바닥방향으로 하향 탄성 견인되도록 구성한다.
따라서, 상기 혼입 스크린(71)은 오존 용해장치(20)를 통해 오존 용해조(11)의 하반부에 급수되는 오존 용해수에 용해되지 아니한 오존은, 오존 용해조(11)의 상부에 곧바로 부상하지 아니하고, 혼입 스크린(71)에 형성된 에어포켓(71b)에 일시적으로 포집되고, 상기 에어포켓(71b)에 포집된 오존은 오존 용해수와 접촉하여 오존 용해수에 용해된다.
바람직하게는, 상기 에어포켓(71b)에는 오존과 용해수를 혼입하는 부직포 재질의 흡착부재를 충진하여, 에어포켓 내에 포집된 오존과 오존 용해수 사이의 접촉 빈도를 증대하여 오존의 용해가 보다 향상되도록 한다.
보다 바람직하게는, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 에어포켓(71b)의 저면에는 복수의 용존공이 형성된 아치형의 혼입 보조편(73)을 진동 스프링(74)을 통해 상하 진동구조로 배치하여, 상기 혼입 스크린(71)의 상하 승강에 의한 혼입 보조편(73)의 미세 진동에 의해 에어포켓(71b)에 채류된 오존과 오존 용해수의 용해가 보다 극대화되도록 한다.
그리고, 상기 혼입 스크린(71)은 오존 용해장치(20)를 통해 제공되는 오존 용해수의 급수압과, 에어포켓(71b)에 포집된 오존의 부상압에 의한 부상력과, 견인 스프링(72)을 통해 하부로 제공되는 탄성 견인력에 의해 상하 탄력적으로 유동하므로, 상기 오존 용해수와 에어포켓(71b)에 포집된 오존 사이의 접촉빈도가 증대되어 오존 용해수에 보다 많은 오존이 용해된다.
그리하여, 본 실시예에 따른 페록손기반의 고도산화처리 시스템(1)은 오존 용해장치(20)와, 상기 오존 용해장치(20)와 유기적으로 접목된 병렬 분산 용해장치(60) 및 혼입 스크린 장치(70)에 의해서 용존 오존량이 많은 오존 용해수의 생성이 가능하고, 또 상기 오존 용해수는 페록손 반응조(12) 내에서 페록손 방응장치(30)에 의해 자가 생성되는 과산화수소와 반응하여 다량의 OH라디컬을 생성하여서, 원수에 잔류된 난분해성 물질의 고도산화 처리가 극대화된다.
1. 페록손기반의 고도산화처리 시스템
10. 수처리조부 11. 오존 용해조
12. 페록손 반응조 13. 처리수조
13a. 배오존 유도편 13b. 수로
14. 발진유닛
20. 오존 용해장치 21. 순환급수부
21a. 순환펌프 21b. 회수관
21c. 급수관 22. 오존 발생기
22a. 급기관
30. 페록손 반응장치 31. 전극편 유닛
31a. 전극편(양극편) 31b. 전극편(음극편)
32. 직류 전원유닛
40. 배오존 처리장치 50. 벤츄리 이젝터
50a. 이젝터 바디
51. 급수관로 51a. 확관구간
51b. 축관구간 51c. 급기포트
60. 병렬 분산 용해장치 61. 분배챔버
61a. 병렬 분배관 62. 균압판
62a. 균압공 63. 가압 완충구
70. 혼입 스크린장치 71. 혼입 스크린
71a. 투수공 71b. 에어포켓
71b. 압력 밸브유닛
72. 견인 스프링
10. 수처리조부 11. 오존 용해조
12. 페록손 반응조 13. 처리수조
13a. 배오존 유도편 13b. 수로
14. 발진유닛
20. 오존 용해장치 21. 순환급수부
21a. 순환펌프 21b. 회수관
21c. 급수관 22. 오존 발생기
22a. 급기관
30. 페록손 반응장치 31. 전극편 유닛
31a. 전극편(양극편) 31b. 전극편(음극편)
32. 직류 전원유닛
40. 배오존 처리장치 50. 벤츄리 이젝터
50a. 이젝터 바디
51. 급수관로 51a. 확관구간
51b. 축관구간 51c. 급기포트
60. 병렬 분산 용해장치 61. 분배챔버
61a. 병렬 분배관 62. 균압판
62a. 균압공 63. 가압 완충구
70. 혼입 스크린장치 71. 혼입 스크린
71a. 투수공 71b. 에어포켓
71b. 압력 밸브유닛
72. 견인 스프링
Claims (5)
- 오존 용해조와, 페록손 반응조, 및 처리수조를 포함하는 수처리조부와; 상기 오존 용해조에 유입된 원수에 오존을 급기하여, 오존이 용해된 오존 용해수를 생성하는 오존 용해장치와; 상기 오존 용해조에 유입된 원수에 오존을 급기하여 오존이 용해된 오존 용해수를 생성하는 오존 용해장치와; 상기 오존 용해조에서 페록손 반응조로 유입된 오존 용해수를 전기 분해하여 과산화수소를 자가 생성하고 상기 자가 생성된 과산화수소와 오존 용해수에 용해된 오존의 반응을 통해 OH라디컬을 생성하여서, 상기 OH라디컬에 의해 오존 용해수에 잔류된 난분해성 물질을 분해하는 페록손 반응장치; 및 상기 수처리조부에서 배기되는 오존을 회수하여 파괴처리하는 배오존 처리장치를 포함하여 구성하되,
상기 페록손 반응장치는, 적어도 상기 페록손 반응조의 반응공간 내에 배치되는 한 쌍의 전극편을 포함하는 전극편 유닛과, 상기 전극편 유닛의 각 전극편에 직류 전원을 공급하는 직류 전원유닛을 포함하고,
상기 오존 용해장치는, 회수관을 통해 오존 용해조에 저수된 원수를 회수하고, 급수관을 통해 회수된 원수를 오존 용해조에 재급수하는 순환펌프를 포함하는 순환급수부와; 오존을 발생하여 상기 순환급수부를 통해 오존 용해조에 재급수되는 원수에 발생된 오존을 급기하여 공급하는 오존 발생기를 포함하고,
상기 순환급수부의 급수관과 오존 발생기의 급기관 사이에는, 급수관을 통해 오존 용해조로 급수되는 원수에, 오존 발생기의 급기관을 통해 급기되는 오존을 용해하는 벤츄리 이젝터가 배치되고,
상기 순환 급수부의 급수관에는 오존 용해조와 연통하는 복수의 병렬 분배관들을 갖는 충진되는 분배챔버가 배치되어, 상기 급수관을 통해 분배챔버에 충진된 원수는 병렬 분배관을 통해 병렬구조로 분배하여 배출되도록 구성되고, 상기 각 병렬 분배관에는, 오존 발생기의 급기관과 연통하는 벤츄리 이젝터가 배치되어서,
상기 순환 급수부의 급수관을 통해 분배챔버에 충진된 원수는 벤츄리 이젝터가 배치된 병렬 분배관을 통해 병렬구조로 분배하여 오존 용해조 내에 급수되면서, 오존의 용해가 병렬구조로 분배되어 이루어지도록 구성되고,
상기 분배챔버에는 가압 완충판이 공압 실린더에 의해 지지된 형태 이루어지며, 분배챔버 내에 급수하여 충진된 원수량에 따라 분배챔버에 탄력적으로 진출하면서 분배챔버의 체적을 증감하여 분배챔버의 내압이 항시 일정하게 유지되도록 하는 가압 완충구가 진퇴구조로 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 분배챔버에 형성된 각 병렬 분배관의 관로에는 균압공이 형성된 균압판이 배치되어 상기 균압판에 의해 병렬 분배관의 관로는 동일한 직경으로 축관하여 분배챔버에 충진된 원수가 각 병렬 분배관을 통해 균일한 압력으로 분배하여 배출되도록 구성되고, 상기 각 병렬 분배관에는 오존 발생기의 급수관과 연통하는 벤츄리 이젝터가 배치하여서,
상기 분배챔버에 충진된 원수는 동일 직경의 균압공이 형성된 균압판에 의해 각 벤츄리 이젝터의 급수관로에 균일한 압력으로 분배 공급되어 오존 용해조로 급수되면서, 상기 오존 발생기의 급기관을 통해 공급되는 오존을 혼입하여 용해하도록 구성한 것을 특징으로 하는 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템. - 제 1항에 있어서, 상기 처리수조에는 바닥면과 설정높이로 이격되어 하부에 설정높이의 수로를 형성한 배오존 회수편이 기립하여 배치되고, 상기 배오존 회수편에 진동력을 제공하는 발진유닛이 배치되어서,
상기 배오존 회수편이 상기 발진유닛을 통해 제공되는 진동력에 의해 처리수조 내에서 진동하면서, 처리수에 잔류된 오존이 보다 신속하게 부상하여 상기 배오존 처리장치에 회수되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해와 오존반응을 접목하여 TOC 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템.
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| KR1020220131147A KR102536400B1 (ko) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | 전기분해와 오존반응을 접목하여 toc 제거효율이 향상한 복합 페록손 기반의 고도산화처리시스템 |
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| KR102536400B1 true KR102536400B1 (ko) | 2023-05-26 |
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ID=86536717
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| KR (1) | KR102536400B1 (ko) |
Citations (7)
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-
2022
- 2022-10-13 KR KR1020220131147A patent/KR102536400B1/ko active IP Right Grant
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