KR20020066487A - 오존 수처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존 수처리방법 및 장치에 관한 것으로서, 그 장치의 구성은 원수를 공급하는 송수펌프(10)와, 상기 원수에 오존을 주입하여 용해시키는 인젝터(12)와, 상기 오존 수처리에 적합한 오존농도와 소요오존량을 공급하는 오존발생기(14)와, 상기 인젝터(12)에서 배출된 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 혼합기(16)와, 이 혼합기(16)에 의해 혼합 정류된 오존처리수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 노즐관(18)과, 이 노즐관(18)을 통해 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 시간을 일정하게 유지하면서 반응을 조속히 완료시키는 반응탱크(20)와, 이 반응탱크(20)내의 잔류가스를 물에서 분리 배출시켜 반응탱크(20)의 반응압력을 유지시키는 기액분리기(22)와, 이 기액분리기(22)에서 분리 배출된 가스의 잔류오존을 다시 분해하여 배출하는 배오존분해기(24) 및 상기 오존처리수의 반응압력과 오존처리수의 반응시간을 유지시킨 상태에서 오존처리수를 오존처리수 수조(28)로 분사시켜 수집하는 동시에 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진시키는 분사관(26)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 따라서, 오존이용효율이 매우 높고, 신속처리로 설비규모가 최소화되어 현장 적응력이 뛰어나며, 잔류 오존가스의 배출이 극히 적어 원천적으로 안전성이 높아 오존활용성을 제고(提高)하는 경쟁력이 매우 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Description

오존 수처리방법 및 장치{Method and apparatus for processing of ozone water treatment}

본 발명은 오존 수처리방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소의 에너지와 최소량의 오존(ozone)을 이용하여 단시간내에 오폐수 등을 처리하기 위한 오존 수처리방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 오존 수처리방법은 오존의 강력한 산화력과 그 응용방법으로 과산화수소, 유브이(UV) 등을 오존에 복합 사용한 산화촉진법 등에 사용되는 기술분야로서지금까지 오존가스를 이용한 수처리 분야에서는 오존의 용해와 반응처리 방식으로 산기(散氣)방식이 주종을 이루고 있으며, 그 밖의 방식으로는 인젝터방식, 가압펌프방식, 터빈 밋셔방식, 유(U)튜브방식, 오존가스 분사방식 등이 있다.

이중, 산기방식은 수중에 오존가스를 디퓨져(diffuser)을 통해 미세기포로 산기하는 방식으로, 디퓨져에 의한 깊은 산기 수심과 미세기포 발생으로 수처리를 하고 있으며, 주입에너지는 적게 들지만 미세기포구의 막힘, 기포크기의 조절곤란, 연속분출 라인형성의 문제점, 산화물질의 부착 등으로 산기의 균질화가 잘되지 않고 기포의 크기와 상승속도의 부조화 및 접촉시간의 장기화로 오존용해율의 저하와 자기분해의 확대로 이용 효율이 낮고 배기오존농도가 높아 상수처리 이외는 거의 실용화에 실패하고 있다.

그외의 방법으로는 인젝터방식, 혼합기 사용방식 등이 있으나 이들은 사용기술의 낙후로 실용화 되지 않고 있다.

그리고, 실제로 오존수처리가 필요한 오폐수 처리에는 반응시간이 긴 산기 방식등을 사용하고 있는데 그 반응시간은 5 ~ 60분이 소요되고 오존처리가 잘 되지 않을 뿐만 아니라 오존이용률이 매우낮아 경제성이 없어 오존 수처리 보급에 문제점으로 되어 있으며, 인젝터 등 다른 방식은 단일공정방식으로 용해, 반응, 신속처리 등 복합처리기능이 없어 극히 제한된 분야에만 사용되며 기술 및 장치 개발이 매우 부진하여 널리 이용되지 않는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 최소한의 에너지를 사용하여 처리하고자 하는 원수에 적합한 오존을 주입하고 오존용해 효율을 90%이상 높이며 원수속의 오염물질과 신속하게 반응을 촉진시켜 반응력 향상과 반응시간을 최소화하며 오존자체 분해를 최대한 억제하여 오존반응율과 이용효율을 극대화하는 오존 수처리방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 오존 수처리장치를 나타낸 개략적인 장치도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 송수펌프12 : 인젝터

14 : 오존발생기16 : 혼합기

18 : 노즐관20 : 반응탱크

22 : 기액분리기24 : 배오존분해기

26 : 분사관28 : 오존처리수 수조

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오존 수처리방법은 원수를 공급하는 단계와, 상기 오존 수처리에 적합한 농도를 가진 오존량을 공급하는 단계와, 상기 공급된 오존을 원수에 주입하여 용해시키는 단계와, 상기 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 단계와, 상기 혼합 정류된 오존처리수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 단계와, 상기 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 시간을 일정하게 유지하면서 반응을 조속히 완료시키는 단계와, 상기 반응이 완료된 후 발생된 잔류가스를 물에서 분리 배출시키는 단계와, 상기 분리 배출된 가스의 잔류오존을 분해하여 배출하는 단계 및 상기 잔류가스가 분리된 오존처리수를 여과기 등을 통해 수집하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 오존 수처리방법은 원수를 공급하는 단계와, 상기 오존 수처리에 적합한 농도를 갖는 오존량을 공급하는 단계와, 상기 공급된 오존을 원수에 주입하여 용해시키는 단계와, 상기 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 단계와, 상기 혼합 정류된 오존수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 단계와, 상기 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 시간을일정하게 유지하면서 반응을 조속히 완료시키는 단계와, 상기 반응 완료되고 발생된 잔류가스를 물에서 분리 배출시키는 단계와,상기 분리 배출된 가스의 잔류오존을 다시 분해하여 배출하는 단계 및 상기 오존처리수의 반응압력과 반응시간을 유지시킨 상태에서 오존처리수를 오존처리수 수조의 수중에 분사시켜 수집하는 동시에 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 오존 수처리장치는 원수를 공급하는 송수펌프와, 상기 오존 수처리에 적합한 농도를 갖는 오존량을 공급하는 오존발생기와, 상기 공급된 오존을 원수에 주입하여 용해시키는 인젝터와, 상기 인젝터에서 배출된 오존혼합수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 혼합기와, 이 혼합기에 의해 혼합 정류된 오존수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 노즐관과, 이 노즐관을 통해 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 시간을 일정하게 유지하면서 반응을 조속히 완료시키는 반응탱크와, 이 반응탱크내의 잔류가스를 물에서 분리 배출시켜 반응탱크의 반응압력을 유지시키는 기액분리기와, 이 기액분리기에서 분리 배출된 가스의 잔류오존을 분해하여 배출하는 배오존분해기 및 상기 오존처리수의 반응압력과 반응시간을 유지시킨 상태에서 오존처리수를 오존처리수 수조의 수중으로 분사시켜 수집하는 동시에 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진시키는 분사관을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 오존 수처리장치에 있어서, 상기 혼합기는 오존가스의 용해, 반응, 균질화를 효율적으로 하여 유속저하와 압력상승으로 노즐관에서 2회 이상 분사 전단되도록 함으로써 반응을 촉진시키고 가압하는 반응탱크와 기액분리를 통해 압력을 유지하는 동시에 반응시간을 최소화하고 압력손실을 최소화시키기 위해 엘레멘트의 핏치와 수를 최적화시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 오존 수처리장치에 있어서, 상기 배오존분해기는 오존 수처리과정 중 배오존가스의 잔류오존을 안전하게 분해처리할 수 있도록 무동력으로 운전되는 활성탄 분해장치가 사용됨이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 의한 오존 수처리장치의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

상기 송수펌프(10)는 원수를 공급하는 것으로서, 유량과 양정에 따라 가장 효율이 높은 펌프를 선정하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 인젝터(injecter)(12)는 수유량과 주입 오존량, 특히, 기체량에 따라 흡입력을 결정하는 부압에 의한 강력한 오존흡입, 공동현상에 따른 오존가스 미세화 및 가압으로 오존가스의 용해와 반응을 촉진한다.

상기 오존발생기(14)는 오존수처리에 적합한 오존의 농도와 오존소요량을 공급할 수 있는 것으로, 오존주입에 필요한 보호장치를 갖추고 있다.

상기 혼합기(16)는 인젝터(12)에서 나온 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해 및 반응을 촉진하는 것으로, 오존수처리의 정도에 따라 혼합기의 엘레멘트수와 구경이 결정되며 최소의 압력손실이 발생하도록 혼합기의 사양을 선정하는 것이 바람직하다.

상기 노즐관(18)은 혼합기(16)에서 정류되어 넘어온 오존이 주입된 원수를 분사, 전단(剪斷)하여 난류화 시킴으로써 2회 이상 용해, 반응을 촉진시킨다.

상기 반응탱크(20)는 노즐관(18)을 통해 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 시간을 유지하여 반응을 조속히 완료하도록 한다.

상기 기액분리기(22)는 반응탱크(20)내의 잔류가스를 오존처리수에서 분리시키고 반응탱크(20)내에서 배출시켜 이 반응탱크(20)내의 반응압력을 유지시킨다.

상기 배오존분해기(24)는 기액분리기(22)에서 분리되어 나온 가스의 잔류오존을 분해하여 배출한다. 여기서, 상기 배오존분해기(24)는 배오존가스를 최소화하여 안전하게 분해 처리할 수 있도록 무동력으로 운전되는 활성탄 분해방식을 사용함이 바람직하다. 이는 또한, 잔류오존농도가 매우낮고 오존량이 극히 적은 경우에 적합한 장치로 고속 오존 수처리장치에 가장 적합하다.

상기 분사관(26)은 반응탱크(20)의 반응압력을 유지시키며, 오존처리수의 반응시간을 끝까지 유지시켜 오존처리수를 최종적으로 오존처리수 수조(28)의 깊은 수심에서 분사시켜 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진한다.

한편, 상기 오존처리수 수조(28)에 오존처리수를 송수하지 않고 여과기(미도시) 등 다른 처리기에 직접 연결 송수할 때는 상기 분사관(26)을 사용하지 않는다.

상기 오존처리수 수조(28)는 처리된 오존처리수를 받아 사용목적에 따라 오존수 수조, 여과수 수조, 용수 수조, 세척수 수조 등으로 사용되며 오폐수 등 최종 처리수 수조로 사용될 때는 방류 수조로 사용된다.

그리고, 상기 오존처리수 수조(28)는 통상 처리수를 보통 1m이상 깊은 수심에서 분사순환이 잘 되도록 하며 상부 덮개(미도시)가 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따른 본원발명의 오존 수처리방법은 송수펌프(10)가 작동되어 원수를 공급하고 인젝터(12)를 통해 원수에 오존을 주입 용해시킨다. 이때, 상기 오존발생기(14)는 오존수처리에 적합한 오존의 농도와 오존소요량을 공급하게 된다.

그리고, 상기 혼합기(16)에서는 인젝터(12)에서 나온 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해 및 반응을 촉진시키고, 이 혼합기(16)에서 정류되어 넘어온 오존이 주입된 원수를 노즐관(18)에 의해 분사 전단하여 난류화 시킴으로써 2회 이상 용해, 반응을 촉진시킨다.

그런 다음, 상기 노즐관(18)을 통해 반응처리된 오존처리수는 반응탱크(20)내로 유입되어 소정의 반응압력과 시간을 유지하면서 반응이 조속히 완료된다. 여기서, 상기의 제반과정을 거치는 동안 반응시간은 종래의 산기식에 비해 10분의 1정도로 단축되며 통산 0.5 ~ 5분 미만 정도의 시간이 경과된다.

그리고, 기액분리기(22)에 의해 반응탱크(20)내의 잔류가스를 오존수에서 분리시켜 반응탱크(20)내에서 배출시켜 상기 반응탱크(20)가 다시 반응압력을 유지할 수 있도록 하며, 배오존분해기(24)에 의해 기액분리기(22)에서 분리되어 나온 가스의 잔류오존을 분해한다.

그리고, 분사관(26)에 의해 반응탱크(20)의 반응압력이 유지되고, 오존처리수의 반응시간을 끝까지 유지시켜 오존처리수를 최종적으로 오존처리수 수조(28)의 깊은 수심에서 분사시켜 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진시킨다.

이상에서와 같이 본 발명은 송수에서 처리수 수조까지 일련의 연속된 복합 오존 처리공정을 통하여 최소의 에너지로 강력한 용해, 반응과 가압 등으로 오존용해율, 오존반응력, 반응률, 처리시간 최소화로 오존의 자체 분해를 최대한 억제하고 오존이용효율을 최대화하여 그 효율이 90 ~ 99.9%까지 상승하며, 종래 기술보다 오존사용량이 25 ~ 40%밖에 들지 않는 고효율 최소형 고속 오존 수처리방법 및 장치로서, 종합오존 이용효율이 매우높고, 오존수처리설비의 규모를 최소화 할 수 있으며, 오존 수처리설비의 용량을 소형에서 대형까지 자유자재로 할 수 있다.

그리고, 오존 수처리설비의 경제성, 안전성, 활용성 등 경쟁력이 매우 높고, 오존 수처리의 적용분야가 매우 넓다. 그 일례로서, 수처리 분야에서는 오폐수처리, 상하수도처리, 간이상수도처리, 중수도처리를 들 수있고, 오존수 제조분야에서는 살균, 위생분야를 들 수 있으며, 용수분야에서는 두체, 화훼, 수경재배 공장의 용수분야를 들 수 있고, 세척분야에서는 농축산물 세척액, 세탁소 세척액을 들 수 있다. 이렇게, 종합적으로 볼때 본 발명은 오존이용효율이 매우 높고, 신속처리로 설비규모가 최소화되어 현장 적응력이 뛰어나며, 잔류 오존가스의 배출이 극히 적어 원천적으로 안전성이 높아 오존활용성을 재고하는 경쟁력이 매우 우수한 효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술상의 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

1. 원수를 공급하는 단계;

   상기 오존 수처리에 적합한 농도를 갖는 오존량을 공급하는 단계;

   상기 공급된 오존을 원수에 주입하여 용해시키는 단계;

   상기 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 단계;

   상기 혼합 정류된 오존수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 단계;

   상기 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 반응시간을 연장하면서 반응을 조속히 완료시키는 단계;

   상기 반응이 완료된 후 발생된 잔류가스를 물에서 분리 배출시키는 단계;

   상기 분리 배출된 가스의 잔류오존을 분해하여 배출시키는 단계; 및

   상기 잔류가스가 분리된 오존처리수를 여과기 등을 통해 송수하는 단계;

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오존 수처리방법.
2. 원수를 공급하는 단계;

   상기 오존 수처리에 적합한 농도를 갖는 오존량을 공급하는 단계;

   상기 공급된 오존을 원수에 주입하여 용해시키는 단계;

   상기 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 단계;

   상기 혼합 정류된 오존수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 단계;

   상기 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 반응시간을 연장하면서 반응을 조속히 완료시키는 단계;

   상기 반응이 완료된 후 발생된 잔류가스를 물에서 분리 배출시키는 단계;

   상기 분리 배출된 가스의 잔류오존을 분해하여 배출시키는 단계; 및

   상기 오존처리수의 반응압력과 반응시간을 유지시킨 상태에서 오존처리수를 오존처리수 수조의 수중으로 분사시켜 수집하는 동시에 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진시키는 단계;

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오존 수처리방법.
3. 원수를 공급하는 송수펌프;

   상기 오존 수처리에 적합한 농도를 갖는 오존량을 공급하는 오존발생기;

   상기 공급된 오존을 원수에 주입하여 용해시키는 인젝터;

   상기 인젝터에서 배출된 오존이 주입된 원수를 균질하게 혼합, 용해하고 반응을 촉진시키는 혼합기;

   상기 혼합기에 의해 혼합 정류된 오존수를 분사, 전단하여 난류화시키면서 반응을 촉진시키는 노즐관;

   상기 노즐관을 통해 반응처리된 오존처리수의 반응압력과 반응시간을 연장하면서 반응을 조속히 완료시키는 반응탱크;

   상기 반응탱크내의 잔류가스를 물에서 분리 배출시켜 반응탱크의 반응압력을 유지시키는 기액분리기;

   상기 기액분리기에서 분리 배출된 가스의 잔류오존을 분해하여 배출하는 배오존분해기; 및

   상기 오존처리수의 반응압력과 오존처리수의 반응시간을 유지시킨 상태에서 오존처리수를 오존처리수 수조의 수중으로 분사시켜 수집하는 동시에 잔류오존의 용존농도 유지와 반응을 촉진시키는 분사관;

   을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 오존 수처리장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 혼합기는 오존가스의 용해, 반응, 균질화를 효율적으로 하여 유속저하와 압력상승으로 노즐관에서 2회 이상 분사 전달되도록 함으로써 반응을 촉진시키고 가압하는 반응탱크와 기액분리를 통해 압력을 유지하는 동시에 반응시간을 최소화하고 압력손실을 최소화시키기 위해 엘레멘트의 핏치와 수를 최적화시키는 것을 특징으로 하는 상기 오존 수처리장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 배오존분해기는 오존 수처리과정 중 배오존가스를 최소화하여 잔류오존을 안전하게 분해처리할 수 있도록 무동력으로 운전되는 활성탄 분해장치가 사용됨을 특징으로 하는 상기 오존 수처리장치.