KR200293499Y1 - 이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 수처리용 약품을 투입하는 장치에 있어서,약품탱크(11)에 연결된 파이프(12)를 통하여 운모계 광물이 풍화한 버어미큘라이트를 황산 수용액에 용해하여 얻은 다종의 금속염 및 비금속염을 주성분으로서 함유하는 산성첨가제에 정제수를 가수한 다음, 고주파 처리한 상수도용 이, 취미 제거제를 펌프(13)에 의해 집수정(14)에 투입할 때 상기 펌프(12)의 후단부의 파이프(12)내에 에어 인젝터(15)가 설치된 이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치에 관한 것이다. 본 고안의 투입장치를 이용하면 주입된 약품과 수중에 포함되어 있는 유기물 및 이, 취미 물질 등과 접촉면을 넓혀 줌으로써 기존의 정량 주입보다 처리 효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치{Putting apparatus of water treatment agent for removing bad taste}

본 고안은 이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 상수원수중에 포함되어 있는 질소와 인과 같은 영양염류 및 조류 독성물질인 미크로키스틴(Microcystin)과 이·취미 물질인 지오스민 (Geosmin), MIB(Methyl isoborneol)를 제거하며, 대장균, 병원성균을 살균시켜서 이미 및 이취를 제거할 수 있는 양질의 상수를 얻을 수 있는 상수도용 수처리제의 투입장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수의 공급체계는 양적인 팽창을 추구해 오면서 수요에 대한 공급 부분은 많이 충당되었지만, 산업화 및 도시화의 과정에서 파생된 상수원 수변의 난개발로 인해 조류 및 플랑크톤의 고밀도 성장으로 수질오염은 새로운 문제를 발생시키고 있으며, 양질의 수돗물을 요구하는 국민들의 욕구를 충족시키지 못하고 있다.

상수처리에서 재래식 공정인 혼화-응집-침전-여과-살균의 방식은 일반적인 정수목적인 탁도와 병원성 세균 등의 제거에는 적합한 공정이나, 이·취미 유발물질, 색도, 암모니아성 질소, 음이온 계면활성제 및 각종 농약류의 제거에는 부적합하며 국민건강에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 보고되고 있다.

국내의 고도정수처리에 관한 연구는 선진국에서 개발된 염소소독처리, 오존처리, 활성탄처리, 생물활성탄처리 기술을 응용하고 적용하는 분야에 치중하고 있어 기반기술이 취약하다.

기존의 염소소독은 비교적 경제적이고 소독효율이 높아 가장 일반적으로 사용되고 있으나, 염소는 물 속에 자연적으로 존재하는 유기물질(natural organic matters, NOMs), 조류(algae) 등과 반응하여 발암물질인 트리할로메탄 (trihalomethanes; THMs), HAAs(haloacetic acids), HANs (halaceto-nitriles) 등의 소독 부산물(disinfection by-products)을 생성시키며, 염소 소독만으로는 바이러스, 원생동물(Crytosporidium, Giardia 등) 및 병원성 미생물을 충분히 제거되지않은 것으로 판명되었다. 특히, 우리나라 상수원의 경우 과다한 질소·인의 존재로 부영양화가 지속적으로 발생하고 조류와 염소의 반응으로 다량의 THMs가 생성되는 것으로 알려졌다.

이와 같은 문제들을 해결하기 위하여 이산화염소, 오존, UV 살균 또는 이들의 혼합 방식에 의한 소독방법들이 대두되고 있으나, 오존의 경우 살균력이 높지만 잔류성이 없기 때문에 반드시 염소 등 보조 살균제를 필요로 하며, 취소산염(bromate) 등의 부산물을 생성한다. 또 UV를 사용한 살균방법도 탁도가 충분히 제거되지 않은 경우, 적절한 소독효과를 기대할 수 없으며, 잔류성이 없어 보조 살균제가 필요하다는 단점이 있다.

이산화염소는 염소에 비해 약 2.5배정도 소독능력이 높으며 넓은 pH영역에서 안정적인 소독을 기대할 수 있지만 제조시 장치에 따라 아염소산염(chlorite), 염소산염(chlorate) 및 염소(chlorine) 등이 부산물로 생성되는 것으로 알려졌는데, 이는 청색증을 유발하기도 하며, 과잉으로 존재하는 염소는 THMs 등을 생성시켜 이산화염소의 장점을 상쇄시키는 경우도 있다.

최근, 세계적으로 이용되어지고 있는 고도정수처리기술에는 오존을 이용한 기술, 활성탄을 이용한 기술, 막분리 기술, 생물학적 전처리 기능을 이용한 기술, 이온교환법을 이용한 기술, 고도산화법을 이용한 기술 등이 있다. 그 중에서도 오존처리는 오존의 강력한 산화력을 이용하여 분해·제거하거나, 원수중에 있는 미량유기물질의 성상을 변화시킨 후 활성탄에 흡착시켜 제거하는 방법으로 선진국에서는 이미 연구개발이 완료되어 실용화된 기술이다. 그러나 오존은 이론적으로 모든유기물을 이산화탄소와 물로 완전분해시켜야 하지만, 실제로 각종 제한요소 때문에 완전 산화반응이 이루어지지 않는다. 이와 같은 단점을 보완하기 위한 대안으로 오존과 산화제 등을 동시에 반응시켜 OH라디칼 생성을 가속화하여 유기물질을 처리하는 고도산화기술을 중점 연구하고 있다.

이에 본 출원인은 특히 부영양화가 심하고 질소를 상대적으로 많은 양을 포함한 상수원수에서 바이러스, 원생동물 및 박테리아 등의 병원성 미생물을 효과적으로 비활성화와 이·취미 등의 제거를 위한 응집 보조제, 즉 유기물 제거능력이 우수하며 살균능력이 매우 강한 수처리제를 개발하였고, 이를 한국 특허출원 제2002-42635호로 출원하였다.

그러나, 상기 수처리제를 포함하는 기존의 약품투입장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 약품탱크(1)에 연결된 파이프(2)를 통하여 약품을 펌프(3)로 집수정(4)으로 투입시켰다. 다시 말하면, 집수정(4)에 원수가 유입되면 집수정(4)내에 설치된 센서(도시되지 않음)에 의해 원수의 수질(예: pH, 탁도, 색도, 냄새 및 유량 등)이 감지되어 중앙제어 장치로 그 정보가 전달되고, 이를 다시 약품탱크(1)에 연결된 펌프(3)에 지시하여 원수의 수질에 따라 단순히 약품탱크(1)에 있는 수처리제를 설정된 프로그램의 양으로 정량적으로 투입시킨다.

그러나, 본 출원인이 출원한 한국 특허출원 제2002-42635호의 수처리제의 주성분인 산화력이 우수한 SiO₂, TiO₂, Al₂O₃등의 광촉매 물질로 이루어진 천연 광물질로부터 얻은 수처리제를 도 1과 같은 투입장치를 이용하여 투입시에는 약품과의완전반응이 어렵고, 통상의 물분자(H₂O) 형태로 첨가되어 오염물질과의 접촉면적의 저하에 따른 수처리 효율이 떨어지는 단점이 있었다.

이에 본 고안에서는 운모계 광물이 풍화한 버어미큘라이트를 무기산 수용액에 용해하여 얻은 다종의 금속염 및 비금속염을 주성분으로서 함유하는 산성첨가제로 이루어진 물처리용 석출응집제를 전처리하고, 이를 집수정에 투입할 때 에어 인젝터를 사용함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있었고, 본 고안은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 고안의 목적은 우수한 이, 취미 제거능을 나타내는 수처리제의 투입장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 투입장치는 수처리용 약품을 투입하는 장치에 있어서, 약품탱크에 연결된 파이프를 통하여 운모계 광물이 풍화한 버어미큘라이트를 황산 수용액에 용해하여 얻은 다종의 금속염 및 비금속염을 주성분으로서 함유하는 산성첨가제에 정제수를 가수한 다음, 고주파 처리한 상수도용 이, 취미 제거제를 펌프에 의해 집수정에 투입할 때 상기 펌프의 후단부의 파이프내에 에어 인젝터가 설치된 것으로 구성된다.

도 1은 종래에 수처리제를 포함하는 약품을 투입하는 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 수처리제 투입하는 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1, 11: 약품탱크 2, 12: 약품투입 파이프

3, 13: 펌프 4, 14: 집수정

15: 에어 인젝터(Air injector) 16: 노즐

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 종래의 수처리용 약품의 투입장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 집수정(4)에 원수가 유입되면 집수정(4)내에 설치된 센서(도시되지 않음)에 의해 원수의 수질(예: pH, 탁도, 색도, 냄새 및 유량 등)이 감지되어 중앙제어 장치로 그 정보가 전달되고, 이를 다시 약품탱크(1)에 연결된 펌프(3)에 지시하여 원수의 수질에 따라 단순히 약품탱크(1)에 있는 수처리제를 설정된 프로그램의 양으로 정량적으로 투입시킨다. 그러나, 본 고안에 사용되는 수처리제는 종래의 투입장치를 이용하여 투입시에는 약품과의 완전반응이 어렵고, 통상의 물분자(H₂O) 형태로 첨가되어 오염물질과의 접촉면적의 저하에 따른 수처리 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이에 본 고안에서는, 도 2를 참조하면, 약품탱크(11)에 연결된 파이프(12)를 통하여 상수도용 이, 취미 제거제를 펌프(13)에 의해 집수정(14)에 투입할 때 상기 펌프(12)의 후단부의 파이프(12)내에 에어 인젝터(15)를 설치하였다.

본 고안에 있어서, 상기 에어 인젝터를 통하여 유입되는 공기량은 0.5∼1.0㎥/㎥-water가 바람직하고, 이때 0.5㎥/㎥-water 미만이면 이, 취미 제거능이 떨어지고, 1.0㎥/㎥-water를 초과하면 경제성이 떨어지는 경향이 있다.

본 고안에 사용되는 수처리제의 주성분인 석출응집제는 한국 등록특허 제23311호로 등록되어 있으며, 이의 유기물 제거능력은 총유기탄소(TOC) 89∼94%, SS 99%이상, BOD 98%의 효율을 나타낸다. 한국 등록특허 제23311호에서 언급된 상기 석출응집제에 관한 모든 내용은 본 고안의 포함된다.

본 고안에 따른 석출응집제는 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O 및 MgO를 주성분으로 하는 다종의 금속산화물 및 비금속산화물을 함유하는 암석 또는 이 암석과 실질적으로 같은 성분을 함유하는 물질로서, 예를 들어 운모, 운모를 함유하는 암석(예를 들어, 화강암), 운모 또는 화강암 등의 부식암(예를 들어, 버어미큘라이트) 또는 이들 부식암이 더욱 풍화된 토양을 들 수 있다. 상기 부식암 및 이 부식암이 더욱 풍화된 토양이 경제성과 무기산과의 반응성을 고려할 때 바람직하다. 또 그 석출응집작용의 점에서는 흑색운모를 사용하는 것이 좋으므로 흑색운모의 부식암 및 이 부식암이 더욱 풍화된 토양을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본 고안의 석출응집제를 제조하려면, 예를 들면 운모 또는 화강암의 부식암 또는 이들이 더욱 풍화된 토양에 25% 전후의 황산수용액을 바람직하게는 원재료 : 황산수용액이 4 : 3 내지 4 : 4가 되는 중량비로 가하고, 교반하면서 실온 내지 100℃부근에서 반응시키면 된다.

반응시간은 반응온도에 따라 수시간 내지 수일간을 요하지만 반응온도가 높아질수록 반응시간이 짧아도 되는 것은 물론이다. 예를 들어 동기(온도 약 0℃)에 옥외에서 실시하면 약 20시간 필요하지만, 하기(온도 약 30℃)에는 옥외에서 7시간정도 반응시키면 되고, 또 100℃로 가열한 경우에는 3 내지 5시간 반응시키면 된다.

이와 같이 해서 얻어진 본 고안의 석출응집제는 물을 가하여 적당한 농도로 한 후에 여과하여 액상응집제로 제공된다.

본 고안에서는 상기 성분외에 용매로써 안전한 물(정제수)을 사용한다. 용매로써 정제되지 않는 물을 사용하게 되면 석출응집제와의 결합반응으로 플록(floc)이 형성되어 고·액으로 분리되어 제품으로서의 이용가치가 전혀 없게 된다.

이와 같이, 본 고안에 따르면, 상기 수처리제를 투입시 에어 인젝터(15)의 노즐(16)을 통하여 공기를 불어 넣어 줌으로써 물(약품)의 분자 집단을 작게 할 수 있다. 이렇게 물(약품)의 분자집단을 작게하여 물 속의 산소 용존량을 극대화시킬 뿐만 아니라 희석되는 물질의 분자 구조도 작게된다. 또한 이 원리를 이용하면 주입된 약품과 수중에 포함되어 있는 유기물 및 이, 취미 물질 등과 접촉면을 넓혀 줌으로써 기존의 정량 주입보다 처리 효율을 극대화시킬 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 고안을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 고안의 범주가 한정되는 것은 아니다.

제조예 1

액상 석출응집제의 제조

버어미큘라이트에 25% 황산수용액을 원재료 : 황산수용액이 4 : 3의 중량비가 되는 양을 가하고, 때때로 교반하면서 20일간 옥외(동기; 약 0℃)에 방치하면, 원재료중의 Al, Mg, Fe, K, Na, Rb 등의 원소나 산화물이 황산수용액중에 용출하여 상기의 금속이나 비금속의 황산염이나 산화물이 된다.

이들은 단순한 황산염이나 산화물이 아닌 복염이나 착염으로서 생성되는 것으로 생각된다. 또한 상기이외에 미량이기는 하나 원재료중에 원소 또는 산화물로서 함유되는 Li, Zr, V, Ni, Co, P, Ti, Ba, W 등의 황산염도 생성된다.

이상과 같이해서 얻어진 황산염류를 함유하는 산성액을 생성하고, 다음에 이 수분의 일부를 증발시켜서 120kg으로 한후 80kg의 정제수을 가하여 원재료의 배량인 200kg의 수용액으로 한 후에 잔사를 여과하여 액상응집제를 얻었다. 반응을 실온으로 20일간 방치시키는 대신에 100℃로 4시간 가온시켰다. 그 다음, 상기 수용액에 1,000kHz의 고주파를 약 30분간 투사하여 이, 취미 제거제를 얻었다.

실시예 1 및 비교예 1

상기 제조예 1의 액상 석출 응집제를 도 1 및 2에 도시된 투입장치를 통하여 약품 투입농도 10ppm으로 하고, 반응시간을 50분 및 본 고안의 에어 인젝터의 유입 공기량을 0.9㎥/㎥-water로 하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	비교예 1	실시예 1
	실험전	실험후	효율	실험전	실험후	효율
투시도	10㎝	70㎝		10㎝	80㎝
대장균	170마리/㎖	15마리/㎖	91.1%	170마리/㎖	2마리/㎖	98.9%
전질소	92.4㎎/ℓ	27.2㎎/ℓ	70.1%	92.4㎎/ℓ	0.55㎎/ℓ	99.4%

●대장균(E.Coli, O-157)에 대한 테스트 방법은 석탄산 계수를 구하는 방법에 준한다.

이와 같이, 본 고안에 따른 투입장치는 주입된 약품과 수중에 포함되어 있는 유기물 및 이, 취미 물질 등과 접촉면을 넓혀 줌으로써 기존의 정량 주입보다 처리 효율을 극대화시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 수처리용 약품을 투입하는 장치에 있어서,

   약품탱크(11)에 연결된 파이프(12)를 통하여 운모계 광물이 풍화한 버어미큘라이트를 황산 수용액에 용해하여 얻은 다종의 금속염 및 비금속염을 주성분으로서 함유하는 산성첨가제에 정제수를 가수한 다음, 고주파 처리한 상수도용 이, 취미 제거제를 펌프(13)에 의해 집수정(14)에 투입할 때 상기 펌프(12)의 후단부의 파이프(12)내에 에어 인젝터(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 에어 인젝터를 통하여 유입되는 공기량은 0.5∼1.0㎥/㎥-water인 것을 특징으로 하는 이, 취미 제거용 수처리제의 투입장치.