KR200422903Y1 - 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치 - Google Patents

고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수 등의 원수 중에 포함되어 있는 고농도 난분해성 물질 및 유기화학성분 등의 오염물질을 경제적이고 효율적으로 분해, 제거하여 정수처리하는 장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 고안에서는 원수저장조에 저장된 원수가 펌프를 통하여 혼성공정조의 내부로 유입되도록 원수저장조와 혼성공정조를 연결하여 설치된 원수유입관; 원수유입관을 통하여 유입된 원수를 고도산화처리하기 위한 오존발생장치와 고도산화처리에 의해 미분해된 잔류물질을 추가적으로 제거하기 위한 정밀여과막장치를 내부에 함께 구비하고 있는 혼성공정조; 송풍기를 이용하여 혼성공정조 내부로 공기를 주입하여 원수가 충분히 교반되도록 함으로써 오존의 농도를 조절하고 원수가 완전히 혼합될 수 있도록 하기 위해 혼성공정조의 저면에 설치된 최소한 하나 이상의 산기관(diffuser); 정밀여과막장치와 처리수저장조를 연결하여 설치된 처리수유출관; 막여과장치를 통해 처리수를 처리수저장조로 배출하기 위하여 처리수유출관에 설치된 흡입펌프; 혼성공정조 내부로 과산화수소를 공급하기 위한 과산화수소 조제액 공급장치; 처리수의 pH조절을 위하여 혼성공정조 내부에 설치된 pH프로브; 및 혼성공정조의 온도를 조절하기 위해 혼성공정조에 설치된 온도조절기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치를 제공한다.
고도산화처리, 정밀여과, 혼성공정, 정수처리

Description

고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치{WATER PURIFICATION APPARATUS USING ADVANCED OXIDATION PROCESS AND MICROFILTRATION MEMBRANE}
도 1은 본 고안에 따른 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치의 구성도이다.
도 2는 본 고안에 따른 정수처리단계를 나타내는 공정도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 원수저장조
20 : 원수유입관 25 : 펌프
30 : 혼성공정조 32 : 오존발생장치
34 : 정밀여과막장치 36 : 산기관(diffuser)
40 : 송풍기 42 : 과산화수소 조제액 공급장치
44 : pH 프로브 46 : 온도조절기
50 : 처리수유출관 52 : 진공게이지
55 : 흡입펌프
60 : 처리수저장조
본 고안은 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수 등의 원수 중에 포함되어 있는 고농도 난분해성 물질 및 유기화학성분 등의 오염물질을 경제적이고 효율적으로 분해, 제거하여 정수처리하는 장치에 관한 것이다.
근래에 들어, 중금속, 병원성미생물, 농약, 미량유기독성물질 등에 의한 지하수나 상수원, 하천 등의 심각한 오염으로 음용수의 안전성 확보가 매우 중요시 되고 있으며, 이로 인하여 깨끗하고 안전한 식수를 확보하기 위한 음용수의 정수처리장치 및 정수처리방식에 대한 연구에 관심이 고조되고 있다. 지금까지 알려진 정수처리방식에는 염소처리방식, 오존처리방식, 막여과방식 등이 있으며, 상기 방식을 일부 변형하거나 두가지 이상의 처리방식을 단계별로 설치하여 운영되는 정수처리시스템이 주를 이루고 있다. 그러나 상기한 종래의 정수처리방식 중 염소처리방식은 염소소독시 트리할로메탄(trihalomethane)이 부산물로 생성되는 문제점이 있으며, 강력한 산화력을 가지는 수산화라디칼을 생성하여 오염물질인 유기독성물질, 중금속 등을 산화처리하여 분해하는 고도산화처리(Advanced Oxidation Process)방식의 경우 오존의 용해율 및 수산화라디칼의 생성율 증대에 있어서의 한계 등으로 인하여 난분해성 유해물질의 산화처리효을 극대화하지 못하는 한계가 있 다. 한편, 막여과에 의한 정수처리방법은 막(membrane)을 이용하여 원수에 포함되어 있는 오염물질을 여과하여 제거하는 방법으로서 정수처리장치의 규모를 줄일 수 있는 장점은 있으나, 오염물질로 인한 여과막의 폐색은 여과막의 잦은 교체를 유발하여 과다한 운영비용을 발생시키는 단점이 있다. 또한 2가지 이상의 정수처리시스템을 별개로 설치하여 운영하는 경우, 이로 인한 정수처리시스템의 설치에 소요되는 부지면적 및 운영비용 등의 과다 발생이 문제점으로 지적되고 있다. 또한 종래의 염소처리나 오존처리 등의 소독처리에 대하여 강한 내성을 지닌 병원성 미생물의 출현으로 인하여, 종래의 정수처리시스템 및 방법보다 효과적이면서도 안전한 음용수를 취득할 수 있는 새로운 정수처리장치 및 방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 고안은 상기한 종래 정수처리방식의 제반 문제점을 해결하기 위해 고안해 낸 것으로, 고도산화처리에 의한 정수처리 공정과 막여과에 의한 정수처리 공정을 단일 혼성공정조 내에서 실현할 수 있도록 구성하여, 정수처리시스템의 설치면적을 최소화할 수 있게 하고, 단일 혼성공정조 내에서 고도산화처리방식에 의해 1차적으로 원수 중의 오염물질 등을 분해하고 2차적으로 정밀여과에 의한 막분리를 통하여 산화처리에 의해 미분해된 잔류 유해물질을 제거함으로써 고도로 정수된 음용수를 얻을 수 있는 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치를 제공하고자 한다.
또한 본 고안은 단일 혼성공정조 내부에서 고도산화처리를 먼저 시행하고 고도산화처리가 된 원수를 다시 정밀여과장치를 통해 막분리함으로써 여과막의 오염을 줄여 잦은 막교체에 따른 운영비용을 절감할 수 있는 정수처리장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 원수저장조에 저장된 원수가 펌프를 통하여 혼성공정조의 내부로 유입되도록 원수저장조와 혼성공정조를 연결하여 설치된 원수유입관; 원수유입관을 통하여 유입된 원수를 고도산화처리하기 위한 오존발생장치와 고도산화처리에 의해 미분해된 잔류물질을 추가적으로 제거하기 위한 정밀여과막장치를 내부에 함께 구비하고 있는 혼성공정조; 원수를 완전히 혼합하고 원수 중의 오존농도를 조절하기 위해 혼성공정조 내부로 공기를 주입하는 송풍기와 상기 송풍기와 연결되어 혼성공정조의 저면에 설치된 최소한 하나 이상의 산기관 (diffuser); 정밀여과막장치와 처리수저장조를 연결하여 설치된 처리수유출관; 막여과장치를 통해 처리수를 처리수저장조로 배출하기 위하여 처리수유출관에 설치된 흡입펌프; 혼성공정조 내부로 과산화수소를 공급하기 위한 과산화수소 공급장치; 처리수의 pH조절을 위하여 혼성공정조 내부에 설치된 pH프로브; 및 혼성공정조의 온도를 조절하기 위해 혼성공정조에 설치된 온도조절기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치를 제공한다.
본 고안에 따른 정수처리장치 및 이를 이용한 정수처리방법을 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 정수처리 시스템의 구성도에 나타나 있는 바와 같이, 본 고안에 따른 정수처리장치는 원수저장조(10)에 저장된 원수를 펌프(25) 등의 원수공급수단을 통하여 혼성공정조의 내부로 유입시키기 위하여 원수저장조(10)와 혼성공정조(30)를 연결하여 설치된 원수유입관(20)과, 원수유입관(20)을 통하여 유입된 원수를 고도산화처리(AOP, Advanced Oxidation Process)하기 위한 오존발생장치(32)와 고도산화처리 후에도 미분해 상태로 존재하는 잔류유해물질을 추가적으로 제거하기 위한 정밀여과막장치(34)를 내부에 함께 구비하고 있는 혼성공정조(30)와, 송풍기(40, blower)를 이용하여 혼성공정조 내부로 공기를 주입하여 원수가 충분히 교반되도록 함으로서 혼성공정조 내부로 유입된 원수 중의 오존농도를 일정하게 조절하고 원수가 완전히 혼합될 수 있도록 하기 위해 혼성공정조의 저면에 설치된 최소한 하나 이상의 산기관(36, diffuser)과, 혼성공정조 내부에 설치된 정밀여과막장치(34)와 처리수저장조(60)를 연결하여 설치된 처리수유출관(50)과, 혼성공정조 내부에서 1차적으로 고도산화처리된 원수를 다시 정밀여과막장치(34)를 통과시켜(2차 처리) 처리수저장조(60)로 배출하기 위하여 처리수유출관(50)에 설치된 흡입펌프(55)와, 혼성공정조 내부로 과산화수소(H2O2) 조제액을 공급하기 위한 과산화수소 조제액 공급장치(42)와, 혼성공정조 내의 처리수의 pH를 조절하기 위하여 혼성공정조에 설치된 pH 프로브(44)와, 혼성공정조의 온도를 조절하기 위해 혼성공정조에 설치된 온도조절기(46)를 필수적으로 포함하고 있다.
도 1에 기재된 장치를 이용하여 지하수 등의 원수를 정수처리하는 과정은 다음과 같다(도 2 참조).
우선 지하수 등을 원수로 사용하여 정수처리하기 위해 지하수 등을 원수저장조(10)에 담는다. 원수저장조(10)에 저장된 원수는 압력펌프(25) 등의 원수공급수단을 이용하여 원수유입관(20)을 통해 혼성공정조(30) 내부로 유입시킨다. 혼성공정조(30) 내부에는 원수를 정수처리하기 위한 오존발생장치(32)와 정밀여과막장치(34)가 설치되어 있으며, 원수유입관(20)을 통하여 혼성공정조(30) 내부로 유입된 원수는 1차적으로 오존발생장치(32)를 가동하여 고도산화처리(AOP)를 하게 된다. 오존발생장치는 자외선 오존램프방식으로 UV-O3 석영관 램프에 의해 파장 254.7㎚ 또는 184.9㎚의 자외선을 용존산소분자에 조사하여 산소분자를 분해하고 산소분자를 활성화상태로 바꾼 다음 활성화 산소가 산소분자와 결합하여 오존이 발생하도록 한다. 본 고안에 따른 고도산화처리단계에서 바람직한 용존 오존농도는 2.4ppm 내지 5.1ppm이다. 오존발생장치에 사용되는 조사 UV-O3 석영관 램프는 혼성공정조(30)의 처리 용량에 따라 1개 이상을 설치하여 오존발생장치(32)를 구비할 수 있다. 혼성공정조(30) 내부 하단에는 최소한 1개 이상의 산기관(36, diffuser)이 설치되어 있는데, 혼성공정조(30) 외부에 설치된 송풍기(40, blower)를 이용하여 산기관(36)을 통하여 공기를 주입한다. 산기관(36)을 통하여 주입된 공기는 혼 성공정조(30) 내부의 원수 중에 버블(bubble)을 생성하게 되고, 생성된 버블에 의해 원수가 완전하게 혼합될 수 있게 함으로써 교반장치로서의 역할을 하게 된다. 한편, 고도산화처리과정에서 혼성공정조(30) 내부의 오존 농도는 송풍기(40)를 통하여 주입되는 공기량을 조절함으로써 일정 농도로 유지할 수 있게 된다. 따라서 혼성공정조(30) 내부 하단에 설치된 산기관(36)은 혼성공정조(30)에 유입된 원수 중의 오존농도를 일정하게 유지하는 역할뿐만 아니라 오존발생장치(32)에 의해 생성된 수산화라디칼(OH radical)이 원수와 효과적으로 접촉될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
과산화수소(H2O2) 조제액은 수산화라디칼의 생성량을 더욱 증폭시키기 위해 과산화수소 조제액 주입장치(42)를 통해 주입되는데, 과산화수소 조제액은 정량펌프를 사용하여 혼성공정조 내부로 주입하며, 혼성공정조 내부에 유입된 원수의 pH를 조절하기 위해 pH 프로브(44)를 혼성공정조 내부에 설치하며, 원수의 pH는 염산(HCl), 황산(H2SO4), 수산화나트륨(NaOH) 등으로 조절하는데, 본 고안에 따른 고도산화처리 단계에서 바람직한 원수의 pH는 5.5 내지 6.0이다. 한편, 과산화수소 조제액은 증류수 1000㎖당 과산화수소 85㎖를 희석시켜 조제하고, 혼성공정조 내부로 매 10분마다 원수 1L당 과산화수소 조제액 50 내지 100㎖를 정량적으로 공급하는데, 과산화수소가 UV-O3 석영관 램프와 접촉하여 광분해가 잘 일어나도록 UV-O3 석영관 램프 주변으로 투입하여 수산화라디칼의 생산량 증가를 돕도록 한다.
혼성공정조(30)에 유입된 원수는 오존발생장치(32)를 가동하여 1차적으로 고도산화처리를 하게 되는데, 고도산화처리는 상압하에서 원수온도 12-16℃로 유지하며, 반응시간은 30-40분으로 가동하는 것이 바람직하다. 고도산화처리가 완료되면 혼성공정조(30)에 침지되어 있는 정밀여과막장치(34)를 가동하여 1차 처리된 원수 중에 잔류하는 미분해물질을 제거한다. 정밀여과막장치(34)는 흡입펌프(55, suction pump)가 설치된 처리수유출관(50)에 연결되어 있으며, 처리수유출관(50)에 설치된 흡입펌프(55)를 가동하여 혼성공정조(30) 내부에 설치된 정밀여과막장치(34)를 운전하게 되는데(정밀여과처리단계), 정밀여과막을 통과한 처리수는 처리수유출관(50)을 통하여 처리수저장조(60)로 배출되게 된다(처리수유출단계). 정밀여과막으로는 공극 크기(pore size) 0.1-0.45㎛인 것이 바람직하며, 본 고안에서는 할로우 화이버 멤브레인(Hollow fiber membrane)을 사용하여 고도산화처리에 의해 미분해된 잔류유해성분을 제거한다.
이하에서는 실시예 및 실험예를 통하여 본 고안을 좀 더 상세히 설명한다.
기본적인 실시조건을 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1에 도시된 것과 같이 반응조(혼성공정조)에 의한 정수처리장치를 설치하였으며 유효용량 918L의 혼성공정조에 지하수를 원수로 사용하고, 분석하고자 하는 시료를 원수에 혼합시켜 송풍기로 공기를 주입하면서 자연수에 가깝게 충분히 교반하였다. 본 실험은 UV-O3석영 관 Lamp에 전압 220V, 주파수 60Hz에 의한 180㎚-280㎚ 파장사이의 UV/C로 분류하고, 강력한 광에너지를 발휘하는 파장 254.7㎚ 또는 파장 184.9nm의 UV를 용존산소분자에 조사하여 산소분자를 분해하고, 산소분자를 활성화상태로 바꾼 다음 활성화 산소(O)가 산소(O2)와 결합하여 오존이 발생하도록 하는 자외선 오존램프방식의 램프는 길이 376mm, 구경 15mm인 것을 6개 사용하였다.(램프 보호관의 길이는 445mm, 구경은 18mm) 오존의 농도는 0.4kgf/cm2압으로 된 루츠브로와(roots blower)로 1.5m3/min의 공기를 주입하여 조절하도록 하였다. 과산화수소 조제액의 주입은 정량 펌프를 사용하였고, 혼성공정조는 넓이 61.2cm, 길이 180cm, 높이 120cm(1,012m3)이며, 부식성에 대비하여 STS-304로 제작하였다. 생성된 수산화라디칼(OH radical)이 시료수(원수)와 효과적으로 접촉할 수 있도록 하기 위해서 발생된 버블(bubble)에 의해 시료가 완전히 혼합될 수 있도록 혼성공정조 하단에 별도의 산기관(Diffuser)를 설치하여 교반장치로 사용하였으며, pH변화를 조절하기 위하여 pH 프로브를 반응조(혼성공정조) 내에 설치하였고, 혼성공정조 내 좌측에 (주)KMS에서 제작한 침지형 M/F Hollow fiber(pore size : 0.45㎛, 막소재 : PE)설치하여 고도산화처리와 동일 반응조(혼성공정조) 내에서 운전하였다. 막과 연관된 펌프는 자업식 1/6 HP 흡입펌프(suction pump)를 사용하였고, 펌프 우측으로 진공압력계를 장착하였고 방류관은 PE 튜브(Tube)를 사용하였다. pH meter기는 ISTEK(주)에서 나오는 mode 79P를 사용하였고, d-O3측정기는 일본 도쿄 신주구 (주)DKK-TOA에서 나오는 Model OZ-20을 사용하였다. 혼성공정조의 온도를 상온으로 유지하기 위해 온도조절기를 혼성공정조에 장착하였고, 지하수는 1HP 압력 펌프를 이용하여 펌핑(pumping)하였다.
(실시예 1)
페놀용액의 분해 및 제거시험
벤젠에 OH기가 치환된 방향족화합물인 페놀(Phenol)용액을 혼성공정조에 주입시켜 분해 및 제거조사를 실시하였다. 혼성공정조에 지하수를 유효용량 918ℓ되게 펌핑(pumping)하고 페놀 원액 43.36mg을 투입하여 잘 혼합되도록 송풍기와 연결된 산기관으로 교반을 해가며 충분히 희석시켰다. 혼성공정조의 pH는 8.5가 되도록 하였고, 온도는 13-14℃로 반응종료까지 유지하였다. UV-O3 석영관은 혼성공정조에 고정설치하고 송풍기 밸브로 공기량을 증가시켜 오존발생을 증폭시켰다. 과산화수소 조제액을 10분에 100mℓ씩 혼성공정조 내에 정량 펌프로 정량 주입하였다. 과산화수소는 UV-O3와 접촉하여 광분해가 잘 일어나도록 UV-O3 석영관 램프 주변으로 투입하여 수산화라디칼 발생량 증가를 돕도록 하였다. 그리고 혼성공정조 내에 미분해 잔류물질을 제거하기 위해 정밀여과막장치를 가동하여 조사한 결과, 정밀여과막의 TMP변화는 거의 없었고 제거율은 페놀용액의 초기농도 23.82mg/ℓ에서 0.37mg/ℓ로 제거되었는바, 99.18%가 감소하여 충분한 분해 및 제거가 이루어진 것으로 판단되어진다.(표 1 참조)
Figure 112006036398997-utm00001
(실시예 2)
톨루엔 용액의 분해 및 제거시험
벤젠에 CH3기가 치환된 방향족화합물인 톨루엔을 페놀과 유사한 방법으로 분해 및 제거 실험을 수행하였다. 혼성공정조 유효용량 918ℓ에 지하수를 채우고 톨루엔 44.7mg을 투입하고 송풍기로 공기를 주입시켜가며, 충분한 시간 동안 교반하여 희석시켰다. pH는 7.66의 high pH로 하고, 혼성공정조 온도는 13.5∼15.9℃의 상온으로 유지하도록 하였다. 과산화수소 조제액은 10분에 100mℓ씩 정량 펌프로 정량하고, 산소주입량을 늘려가며 d-O3 발생량을 증가시켜 수산화라디칼 생성량이 상승하도록 하여 실험은 40분간 연속 수행하였다. high pH로 인한 수산화라디칼의 Scavenger 작용을 억제하기 위해 실험 중간에 염산 용액을 투입하여 pH가 7.16까지 낮아지도록 하였다. 조사결과 페놀과 유사한 분해율을 나타냈으며, 실험초기 톨루엔은 46.93%의 분해가 이루어졌으나 시간이 경과함에 따라 증가하여 종료 40분경에 91.5%의 높은 분해율을 보였다. (표 2 참조)
Figure 112006036398997-utm00002
(실시예 3)
페놀 및 톨루엔 혼합용액의 분해 및 제거
높은 pH와 동일한 조건과 방법으로 공존하는 두 용질의 분해 및 제거조사를 낮은 pH에서 실시하였다. 단, 시료 양을 각각 21.5mℓ으로 줄이고 1,000mℓ증류수에 용해하여 반응조(혼성공정조)에서 산기관으로 충분히 교반하여 희석하였다. pH는 5.4∼6.2의 낮은 pH를 유지하도록 하였으며, 혼성공정조 온도, d-O3발생량, 반응시간은 높은 pH 실험과 유사한 조건으로 하였으나, 과산화수소 조제액은 10분마다 100mℓ씩 일정하게 정량하였다. 실험결과 반응 초기에 페놀은 42.25%, 톨루엔은 0.32%로 나타났으나, 40분 경과시 페놀은 90.11%, 톨루엔은 35.83%로 높은 pH일 때보다 높은 분해율을 보였다. (표 3 참조)
Figure 112006036398997-utm00003
(실시예 4)
파라티온(Parathion)의 분해 및 제거시험
유기인계 살충제 농약(내분비계장애물질:EDs)으로서 인(P)에 2중 결합을 갖는 O(S)이 결합되고 벤젠기가 치환된 치유성화합물로서 분해가 어려운 물질로 알려진 살충제 중 파라티온(Parathion)용액을 대상으로 본 고안에 따른 혼성공정으로 분해 및 제거경향을 조사하였다. 파라티온 46mg을 증류수 1,000mℓ에 용해하여 혼성공정조에 투입하고 충분히 희석하였다. pH는 7.49∼7.9로 조절하고, 온도는 13∼14.2℃의 상온으로 유지하였다. 공기량을 증폭시켜 d-O3발생량을 상승하도록 하여 UV-O3 석영관에 의한 수산화라디칼의 농도를 증가시켰다. 간접반응 성향의 물질인 파라티온은 대부분 라디칼에 의해서 분해가 되므로 다른 물질에 의한 라디칼 소모반응을 억제하기 위해 pH는 반응종료시까지 8.0 이하로 유지하였다. 과산화수소 조제액은 10분에 100mℓ씩 실험종료시까지 일정하게 정량하였다. 실험결과 초기 10분경에 30.43%의 분해율을 보였으며 20분, 30분경엔 23%미만의 분해율을 보이다가 반응 40분경에 38.26%의 높은 분해율을 보였다. (표 4 참조)
Figure 112006036398997-utm00004
(실시예 5)
다이아지논(Diazinon) 분해 및 제거시험
파라티온과 동일한 방법으로 본 고안에 따른 혼성공정으로 분해 및 제거경향을 조사하였다. 다이아지논 46mℓ/ℓ를 반응조에 투입하여 희석시킨 다음 pH는 5.5∼6.2로 조절하고 온도는 상온인 14.7∼16.3℃로 유지하였다. O3 발생량 증폭으로 d-O3 발생량에 따라 수산화라디칼 생성을 증가시켜 다이아지논을 분해하도록 하였으며, 과산화수소 조제액은 50mℓ, 100mℓ, 150mℓ, 200mℓ씩 매 10분마다 증가시켜가며 40분간 연속실험을 수행하였다. 실험결과 10분 경과시 26.24%의 분해율을 보이다 30분경에 39.72%, 40분엔 56.03%의 분해율을 나타냄으로써 파라티온보다 높은 분해율을 보였다. 정밀여과막장치를 가동하여 다이아지논 제거경향을 정밀여과막을 통과한 시료를 채취하여 분석한 결과 초기농도대비 70.92%의 제거율을 보임으로써 파라티온보다 높은 제거율을 나타냈다. (표 5 참조)
Figure 112006036398997-utm00005
(실시예 6)
카바릴(Carbaryl) 분해 및 제거시험
카바메이트(Carbamate)계 살충제 농약(AchE를 강하게 저해하는 물질) 중 카바릴(carbaryl)은 실용화된 나프틸 카바메이트(napthyl Carbamate) 화합물로서 자연수에 침투시 분해가 어려운 물질로 알려져 있다. 앞서 실험한 파라티온, 다이아지논과 동일한 방법으로 시료 0.4618g을 혼성공정조에 투입하고 pH는 7.71∼7.26로 유지하고, 온도는 11.5∼12.5℃로 유지하였다. 과산화수소 조제액은 10분에 100㎖씩 일정하게 정량하도록 하였으며, 반응초기부터 수산화라디칼의 생성을 상승시키기 위해 UV-O3 석영관 주변에 공기량을 증폭하여 주입하였고, 과산화수소 조제액은 UV와 접촉이 잘 되도록 과산화수소 조제액 투입 튜브관을 UV-O3 석영관에 근접시켜 스프레이식으로 살포하였다. 시료를 분석한 결과, 반응 20분 경과하여 파라티온, 다이아지논과 다르게 83.73%의 높은 분해율을 보였으며, 반응이 진행하면서 카바릴 농도가 계속 감소하다가 40분경엔 완전분해가 된 것으로 조사되었다.(표 6 참조)
Figure 112006036398997-utm00006
(실시예 7)
파라치온, 다이아지논, 카바릴 혼합용액의 분해 및 제거시험
파라치온, 다이아지논, 카바릴 3가지 농약을 혼합하여 본 고안에 따른 혼성공정조에 유입시키고 낮은 pH에서 분해 및 제거조사를 실시하였다. 지하수에 파라티온 10.933mℓ, 다이아지논 15.33mℓ, 카바릴 0.134g을 용해하여 충분히 희석하고 대상물질로 하였다. pH는 6.15∼6.2로 유지하였으며, 온도는 17.2∼17.8℃의 상온으로 하였다. 과산화수소 조제액은 일정하게 10분에 100mℓ씩 정량하였다. 각각의 실험과 동일하게 UV-O3 석영관 주변으로 공기의 양을 증폭시켜 d-O3발생량 상승에 따라 수산화라디칼 생성을 증가시켜 혼합액과 충분한 접촉이 일어나도록 혼성공정조 내에 별도 장착한 산기관으로 추가 공기를 주입하도록 하였다. 다이아지논의 초기농도가 4.05mg/ℓ에서 40분 경과시 2.53mg/ℓ로서 52.47%의 분해율을 보인 반면, 카바릴은 초기 0.0153mg/ℓ에서 40분후 0.0115mg/ℓ로서 24.83% 분해하여 초기시료농도가 높을수록 분해율이 높게 나타났다. 혼성공정내에 침지되어 있는 0.45μm 정밀여과장치 가동시 시료를 채취하여 분석한 결과, 파라치온 27.94%, 다이아지논 33.09%, 카바릴 24.84%로 농도가 감소하였다. (표 7 참조)
Figure 112006036398997-utm00007
(실시예 8)
파라치온, 카바릴, 페놀, 클로로포름 복합용액의 분해 및 제거시험
높은 pH와 동일한 방법에 의하여 시료를 카바릴 9.2mg, 파라티온 10.0mℓ, 클로로포름 10.0mg, 페놀 11.18mg을 복합하여 지하수에 희석시키고 동일한 장치에 의한 분해 및 제거조사를 실시하였다. 반응조 온도는 18℃이상의 상온으로 유지하도록 하였고, 과산화수소 조제액은 10분 간격으로 100mℓ/min으로 일정하게 반응종료시까지 정량 주입하였다. 분석결과는 표 8에 나타난 바와 같다.
Figure 112006036398997-utm00008
상술한 바와 같이 본 고안에 따른 정수처리장치에 있어서는 정수처리시스템의 설치면적을 최소화할 수 있으면서도 고도로 정수된 음용수를 얻을 수 있도록 고도산화처리와 막여과처리를 단일의 혼성공정조에서 운영할 수 있도록 하여, 종래에 비해 원수의 정수처리효율을 극대화할 수 있게 된 것이다.
이상 본 고안의 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 고안은 상기 실시예 및 실험예에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
본 고안은 고도산화처리에 의한 정수처리 공정과 막여과에 의한 정수처리 공정을 단일 혼성공정조 내에서 실현할 수 있도록 구성하여 정수처리시스템의 설치면적을 최소화할 수 있는 장점이 있고, 단일 혼성공정조 내에서 고도산화처리방식에 의해 1차적으로 원수 중의 오염물질 등을 분해하고 2차적으로 고도산화처리에 의해 미분해된 잔류 유해물질을 정밀여과에 의한 막분리를 통하여 제거함으로써 고도로 정수된 음용수를 얻을 수 있는 뛰어난 정수처리 효과가 있다.
또한 본 고안은 단일 혼성공정조 내부에서 고도산화처리를 먼저 시행하고 고도산화처리가 된 원수를 다시 정밀여과장치를 통해 막분리를 하여 여과막의 오염을 줄일 수 있어 정수처리장치의 운영비용을 대폭 절감할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 원수저장조(10)에 저장된 원수가 펌프(25)를 통하여 혼성공정조(30)의 내부로 유입되도록 원수저장조(10)와 혼성공정조(30)를 연결하여 설치된 원수유입관(20);
    원수유입관(20)을 통하여 유입된 원수를 고도산화처리하기 위한 오존발생장치(32)와 고도산화처리에 의해 미분해된 잔류물질을 추가적으로 제거하기 위한 정밀여과막장치(34)를 내부에 함께 구비하고 있는 혼성공정조(30);
    원수를 완전히 혼합하고 원수 중의 오존농도를 조절하기 위해 혼성공정조(30) 내부로 공기를 주입하는 송풍기(40)와 상기 송풍기(30)와 연결되어 혼성공정조(30)의 저면에 설치된 최소한 하나 이상의 산기관(36);
    정밀여과막장치(34)와 처리수저장조(60)를 연결하여 설치된 처리수유출관(50);
    정밀여과막장치(34)를 통해 처리수를 처리수저장조(60)로 배출하기 위하여 처리수유출관(50)에 설치된 흡입펌프(55);
    혼성공정조(30) 내부로 과산화수소 조제액을 공급하기 위한 과산화수소 조제액 공급장치(42);
    처리수의 pH조절을 위하여 혼성공정조(30) 내부에 설치된 pH 프로브(44); 및
    혼성공정조(30)의 온도를 조절하기 위해 혼성공정조(30)에 설치된 온도조절기(46);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 오존발생장치(32)는 파장 180-280㎚의 자외선을 발생시키는 UV-O3 석영관 램프를 사용하는 것을 특징으로 하는 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치.
  3. 제1항에 있어서, 정밀여과막장치(34)에 사용되는 정밀여과막의 공극크기는 0.1-0.45㎛인 것을 특징으로 하는 고도산화처리 및 정밀여과 혼성공정에 의한 정수처리장치.
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