KR20060104476A

KR20060104476A - 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치

Info

Publication number: KR20060104476A
Application number: KR1020050026687A
Authority: KR
Inventors: 이평범
Original assignee: 이평범
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-09
Also published as: KR100642986B1

Abstract

오존에 의하여 용수를 처리하는 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치에 관한 것으로, 기존의 용해장치를 개량하여 기체의 용해 효율을 극대화시키는 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치를 제공하기 위해, 용수에 오존을 주입하여 오폐수를 처리하는 고도 수 처리장치에 있어서, 제1의 가압펌프에 의해 유입된 용수와 오존을 흡인하여 1차 혼합하는 제1의 혼합수단, 제1의 혼합수단에서 분사된 용수와 오존을 고압으로 통과시켜 에멀젼 상태로 용해시켜 초임계화하는 제1의 혼합실, 제2의 가압 펌프에 의해 유입되고 제1의 혼합실내의 하부에 저장된 혼합액과 제1의 혼합실의 상부에 잔존하는 오존을 흡입하여 2차 혼합하는 제2의 혼합수단, 제2의 혼합수단에서 분사된 용수와 잔존 오존을 고압으로 통과시켜 동적으로 혼합하고, 그 내부의 가스를 대기중으로 배출하는 제2의 혼합실, 제3의 가압펌프에 의해 유입되고, 상기 제2의 혼합실내의 하부에 저장된 오존수를 일정 압력과 일정 시간 동안 순환 배관내에 접촉시켜 외부로 배출하는 고접촉 반응수단을 포함하는 구성을 마련한다.

상기와 같은 구성에 의해, 수 처리후 대기로 배출되는 오존의 농도를 극히 낮게하여 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 공급되는 오존의 양을 저감할 수 있어 고도 수 처리장치의 운용비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

가압펌프, 혼합실, 순환배관, 벤츄리 인젝터, 원수, 이온

Description

오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치{Dirty/waste water treatment system using the ozone}

도 1은 종래의 유존 살균수 제조 장치의 전체적인 시스템 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치의 시스템 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 혼합실이 장착되는 충격판의 단면 구조를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 원수 유입관 101 : 제1의 가압 펌프

105 : 오존 발생기 106 : 제1의 벤츄리 인젝터

107 : 제1의 혼합실 108 : 제1의 정지형 혼합기

113 ; 제2의 가압 펌프 118 : 제2의 벤츄리 인젝터

119 : 제2의 혼합실 120 : 제2의 정지형 혼합기

본 발명은 오존에 의하여 용수를 처리하는 오존 용해 산화 장치를 이용한 고 도 수 처리장치에 관한 것으로, 특히 용수에 오존을 주입하고 혼합하여 용해시키며 접촉과 반응 과정을 거쳐 산화작용에 의한 효과적인 정수처리 및 오폐수처리를 실현할 수 있는 고도 수 처리장치에 관한 것이다.

산소는 물에 필요 불가결한 것이며, 수중에 산소가 부족하면 수중에 생물이 생식할 수 없는 환경이 되어 수중에 생식하는 동식물의 생태계는 붕괴되어 버린다.

따라서, 이와 같은 상황을 개선하기 위해서는 오염물질의 유입을 방지함과 동시에 인위적으로 산소를 공급하는 것이 요구된다.

한편, 오존은 염소와 비교하여 강력한 산화, 살균능력을 갖고, 반응시간이 짧으며, 반응 후는 트리할로메탄을 생성하지 않고 바로 산소로 환원되는 등의 특징을 갖고 있어 최근 상하수도 정수 처리를 비롯하여 각 분야에서 이용이 확대되고 있다.

특히, 오존과 천연유기물과의 반응은 그 결과 생성되는 중간 산물이나 반응생성물의 대부분이 자연 생태계의 물질환원 사이클중에서 분해, 재이용, 처리할 수 있는 물질이며, 생태계나 환경에 대해 대단히 유익성을 갖고 있다.

최근 국내외의 환경산업과 관련된 기술은 급진전하여 수처리 분야에 있어서 BOD, SS, COD 처리는 별로 문제가 없을 정도로 연구 개발되었고, 이제는 질소(T-N)와 인(T-P)을 효과적으로 제거해야 하는 단계에서 많은 여러 방법이 개발되고 있는 실정이며, 점차 오염되어 고갈되는 수자원을 위하여 하수 또는 오폐수도 고도처리를 하여 재사용하여야 되는 시점에 와 있고 또한 상수도의 정수처리에 있어 소독처리 문제로 수인성 전염병 예방을 위해 좀더 고도처리를 요하고 있는 실정이다.

이러한 문제를 해결하고자 개발된 하수 또는 오폐수의 고도처리를 위한 통상의 기체 용해 장치로는 공기나 순 산소 또는 오존을 다공성 산기관을 사용하여 처리수 속에 유입시키는 방식의 공기확산형 산기식 기체(오존) 용해장치의 물을 교란하여 대기중의 공기를 용해시키는 구조를 갖는 기계식 기체(오존) 용해장치의 두종류로 대별된다.

즉, 오존 용해수는 강한 산화력을 이용하여 물의 소독, 살균, 수중 오탁 물질의 분해 내지 무해화시키고, 이러한 산화 반응 처리는 수처리에서 중요한 역할을 차지한다. 예를 들면, 유해한 유기물을 완전 산화하면 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O), 질소(N₂) 가스 등으로 변화하고, 철(Fe⁺²)과 망간(Mn⁺²) 같은 수용성 금속이온을 불용성의 수산화물로서 제거할 수 있으며, BOD 및 COD도 오존에 의해 CO₂나 H₂O 등으로 분해되어 처리된다.

이러한 오존 용해수를 만드는 장치 중 기존의 공기확산형 산기식 기체 용해장치는 용해 효율이 낮은 단점이 있어서 최근에는 이를 좀더 보완한 방식으로 인젝터(ENJECTOR) 방식 또는 스태틱 믹서 방식을 혼합한 것을 사용하고 있으며, 이는 일정한 수조속에 기포를 주입하는 방식으로 개발된 것으로서 종전의 산기방식과 달리 고농도의 용해수를 얻을 수는 있으나, 오폐수의 전처리 과정에서 인젝터 또는 스태틱 믹서 부분에서 자주 막혀 기계 작동중 고장이 너무 잦은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 대한민국 공개 특허공보 2000-73107호(가압 분사식 기체 용해수의 제조 방법), 동 2002-48581호(수압을 이 용한 오존 산소 용해 방법 및 장치), 동 2004-32669호(초임게 상태를 이용한 용해수 제조장치), 대한민국 등록실용신안공보 20-344145호(오존 접촉식 반응기를 이용한 유존 살균수 제조장치), 대한민국 등록실용신안공보 20-354665호(기/액체 혼합 오존 용해수의 제조장치) 등에 기재되어 있다.

도 1은 상기 등록실용신안공보 20-344145호에 개시된 유존 살균수 제조장치의 전체적인 시스템 구성도이다.

도 1에 도시된 유존 살균수 제조 장치는 유입되는 원수의 부유물, 모래, 불순물을 여과하고, 여과된 물을 일측으로 배출할 수 있도록 된 마이크로 필터(10), 마이크로 필터(10)로부터 유입된 물과 UV램프(18)에 의해 1차 자외선으로 살균된 물 및 오존이 소정의 시간과 압력으로 접촉 반응이 이루어지도록 직사각형 형태로 된 배관(12)이 연속적으로 설치된 반응기(11), 반응기(11)의 물이 제1 순환 펌프(13)에 의해 공급되는 반응기(11)의 물과 오존을 혼합하는 벤츄리관(14), 벤츄리관(14)으로부터 혼합되어 유입된 물과 오존을 1차 자외선으로 살균시켜 반응기(11)로 공급하고 외부의 공기를 UV램프(18)를 통과시켜 오존을 생성하도록 된 오존 발생기(15)를 구비하고, 반응기(11)에서 오존에 의해 완전 살균된 살균수를 제2 펌프(22)를 통하여 배출시키며, 반응기(11)의 내측 상단부에 마이크로 필터(10)의 배출관(23)과 연결되어 반응기에 물을 공급할 수 있도록 된 상부 노즐(24), 상부 노즐(24)로부터 유입되는 물의 상하 표시선 위치에 따라서 인입밸브(33)를 개폐시켜 물의 공급을 제어할 수 있도록 설치된 수위 감지 센서(28), 일측의 오존 발생기(15)로부터 유입되는 1차 자외선 살균수를 소정의 시간과 압력으로 오존과 접촉이 이루 어지도록 설치된 배관(12), 배관(12) 말단부에 다수 설치되어 반응기 바닥부에서 상부로 살균수를 분출할 수 있도록 된 하부 노즐(25), 상부 노즐(24)로부터 유입된 물을 오존발생기로 공급할 수 있도록 몸체 중간부에 설치된 토출구(29)와, 완전 살균된 살균수를 배출할 수 있도록 몸체 바닥 중앙에 배출구(30)로 구성되어 있다.

즉, 상기 공보에 개시된 기술은 오존의 주입 및 혼합 방법이 가압 펌프를 이용하고 벤츄리 인젝터와 스테틱 믹서를 통과시켜 혼합하는 방법으로서, 1차 용해된 오존수가 가압 펌프에 의해 접촉장치(압력탱크)로 공급된다.

그러나, 상기 공보에 개시된 기술에 있어서는 압력용기를 통하여 용해된 용존 오존수를 접촉, 반응시키거나 용기의 상, 중, 하부의 용해율이 차이가 나며 상층부로 오존이 몰리며 접촉 효과가 일정하지 못하여 산화효과가 떨어진다는 문제점이 있었다.

또, 벤츄리 인젝터와 스테틱 믹서와 압력용기가 인라인으로 되어 있어 후단의 탱크의 압력에 의한 오존의 혼합과 용해율이 떨어진다는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 기존의 용해장치를 개량하여 기체의 용해 효율을 극대화시키는 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 처리장치에 공급되는 오존을 거의 100% 활용할 수 있는 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고도 수 처리장치는 용수에 오존을 주입하여 오폐수를 처리하는 고도 수 처리장치에 있어서, 제1의 가압펌프에 의해 유입된 용수와 오존을 흡인하여 1차 혼합하는 제1의 혼합수단, 상기 제1의 혼합수단에서 분사된 용수와 오존을 고압으로 통과시켜 에멀젼 상태로 용해시켜 초임계화하는 제1의 혼합실, 제2의 가압 펌프에 의해 유입되고 상기 제1의 혼합실내의 하부에 저장된 혼합액과 상기 제1의 혼합실의 상부에 잔존하는 오존을 흡입하여 2차 혼합하는 제2의 혼합수단, 상기 제2의 혼합수단에서 분사된 용수와 잔존 오존을 고압으로 통과시켜 동적으로 혼합하고, 그 내부의 가스를 대기중으로 배출하는 제2의 혼합실 및 제3의 가압펌프에 의해 유입되고, 상기 제2의 혼합실내의 하부에 저장된 오존수를 일정 압력과 일정 시간 동안 순환 배관내에 접촉시켜 외부로 배출하는 고접촉 반응수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 제1의 혼합실의 상부에 존재하는 잔존 오존을 상기 제2의 혼합실로 공급하는 잔류 오존 배출관을 더 포함하고, 상기 잔존 오존은 상기 제1의 혼합실에 공급되는 오존의 약 10%인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 제1의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제3의 가압펌프에서 공급되는 압력의 크기는 상기 제1의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제3의 가압펌프의 순으로 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 제1의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제3의 가압펌프의 가동시간은 상기 제3의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제1의 가압펌프의 순으로 길게 설정된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 제2의 혼합실에서 대기중으로 배출되는 오존의 농도는 0.03PPM 이하인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 제1의 혼합실 및 제2의 혼합실은 각각 원수와 오존을 고압으로 통과시켜 에멀젼 상태로 용해시키는 정지형 혼합기와 상기 정지형 혼합기를 통과한 원수와 오존의 용존 오존수를 충돌시키는 충격판을 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 충격판의 설치위치는 제1의 혼합실 및 제2의 혼합실의 하부에 고이는 액체 상태의 용존 오존수의 수위보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 충격판의 표면에는 원수와 오존의 용존 오존수의 충격 효과를 증진시키기 위한 돌기부재 또는 오목부가 마련된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 제1의 혼합실 및 제2의 혼합실의 각각에 충전된 혼합액의 수위를 측정하기 위한 수위 감지 센서를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고도 수 처리장치에 있어서, 상기 고접촉 반응수단내에 마련된 상기 순환배관은 사각 나선형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치의 시스템 구성도이다.

도 2에 있어서, (100)은 도시하지 않은 원수 저장 탱크 또는 원수 공급 라인으로부터 공급되는 원수를 유입하는 원수 유입관이고, (101)은 원수 유입관(100)으로 유입되는 원수를 가압하는 제1의 가압펌프이며, (102)는 원수 유입관(100)내의 압력상태를 표시하는 제1의 압력계이고, (103)은 제1의 가압펌프(101)에 의해 가압되어 원수 유입관(100)내에 흐르는 원수의 양을 제어하기 위한 제1의 제어밸브이고, (104)는 원수 유입관(100)내에 흐르는 원수의 양을 측정하기 위한 제1의 유량계이다. 이 제1의 압력계(102), 제1의 제어밸브(103) 및 제1의 유량계(104)는 통상의 수처리장치에 사용되는 기기와 동일 기기를 사용하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

또, (105)는 본 발명의 고도 수 처리장치에 사용되는 오존 발생기이고, (106)은 제1의 가압펌프(101)에 의해 일정한 압력과 유량으로 유입되는 원수와 오존 발생기(105)로부터 공급된 오존을 흡입하여 혼합하는 제1의 벤츄리 인젝터이다. 이 때의 공급압력은 약 4kg/㎠를 유지한다.

즉, 제1의 벤츄리 인젝터(106)는 통상의 흡입 혼합 장치에 사용되며, 그 입구와 출구의 압력차이에 의해 진공상태로 형성되어 오존과 원수의 1차 혼합이 실행된다. 본 발명에 있어서는 제1의 벤츄리 인젝터(106)에 공급되어 용해되는 오존량을 전체 공급 오존량의 약 90%로 한정하였다.

그 이유는 이후에 설명하는 바와 같이, 혼합실에서 오존이 완전 용해되지 않 고, 남은 오존이 배출되기 때문이다.

또한 도 2에 있어서, (107)은 원수 유입관(100)에서 공급된 원수와 오존 발생기(105)에서 공급된 오존을 동적(Dynamic)으로 혼합하는 제1의 혼합실이며, 이 제1의 혼합실(107)은 제1의 벤츄리 인젝터(106)에 공급된 원수와 오존을 고압으로 통과시켜 에멀젼(Emulsion) 상태로 용해시키는 제1의 정지형 혼합기(108)와 제1의 정지형 혼합기(108)를 통과한 원수와 오존의 용존 오존수를 충돌시켜 초임계(Supercritical)화 시키는 제1의 충격판(109)을 구비한다.

여기서 제1의 충격판(109)은 제1의 혼합실(107)내에서 이하에서 설명되는 용존 오존수가 액체 상태로 유지되는 수위보다 높은 위치에 설치된다.

(110)은 제1의 혼합실(107)내의 압력을 0.5kg/㎠이하로 유지시키기 위해 제1의 가압펌프(101)의 압력과 제1의 유량계(104)의 측정값에 따라 오존 발생기(105)에서의 오존주입량과 제1의 제어밸브(103)에서의 원수 공급량을 조절하기 위한 제2의 압력계이다. (111)은 제1의 혼합실(107)내의 바닥부에 저장된 원수와 오존의 혼합액의 수위를 측정하기 위한 제1의 수위 감지 센서이다.

본 발명에 따르면, 제1의 정지형 혼합기(108)에서 공급된 용존 오존수가 제1의 충격판(109)에 충돌하여 초임계 상태로 되므로, 도 2에 도시된 제1의 혼합실(107)의 상부는 거의 오존상태인 기체로 유지되고, 그 중앙부는 기체와 액체가 혼합된 상태로 유지되며, 하부에는 액체 상태로 유지된다. 즉, 제1의 충격판(109)의 하부에는 거의 액체상태로 되어 있으며, 이 액체상태의 혼합액은 제1의 수위 감시 센서(111)에 의해 제1의 혼합실(107)내에 저장된 수위가 감지된다. 이 때, 제1의 혼합실(107)내의 오존 용해율은 약 90%이다.

또, 도 2에 있어서, (112)는 제1의 혼합실(107)내에 저장된 혼합액이 제1의 수위 감시 센서(111)에 의해 소정의 감지량으로 충전된 경우 혼합액을 배출하기 위한 제1의 배출관이고, (113)은 제1의 배출관(112)으로 배출된 혼합액을 가압하기 위한 제2의 가압펌프이다.

(114)는 제1의 배출관(112)내의 압력 상태를 표시하는 제2의 압력계이고, (115)는 제2의 가압펌프(113)에 의해 가압되어 제1의 배출관(112)내에 흐르는 혼합액의 양을 제어하기 위한 제2의 제어밸브이고, (116)은 제1의 배출관(112)내에 흐르는 혼합액의 양을 측정하기 위한 제2의 유량계이다. 제2의 압력계(114), 제2의 제어밸브(115) 및 제2의 유량계(116)의 구성은 제1의 압력계(102), 제1의 제어 밸브(103) 및 제1의 유량계(104)의 기기와 동일 기기를 사용해도 좋다.

또, 도 2에 있어서, (117)은 제1의 혼합실(107)의 상부 덮개 부분에 마련된 잔류 오존 배출관으로서, 제1의 혼합실(107)에서 완전히 용해되지 않고 제1의 혼합실(107)의 상부에서 기체 상태로 존재하는 약 10%의 오존을 배출한다.

(118)은 제1의 혼합실(107)에서 혼합된 용존 오존수가 제1의 배출관(112)을 통해 공급되고, 제1의 혼합실(107)의 상부에 존재하는 잔존 오존이 잔류 오존 배출관(117)을 통해 공급되어 혼합되는 제2의 벤츄리 인젝터이다.

제2의 벤츄리 인젝터(118)의 구성 기기도 제1의 벤츄리 인젝터(106)와 마찬가지의 구성으로 이루어지며, 이 제2의 벤츄리 인젝터(118)는 제1의 혼합실(107)에서 공급된 혼합액과 잔존 오존의 2차 혼합을 실행한다.

또한, (119)는 제2의 벤츄리 인젝터(118)에서 공급된 혼합액과 잔존 오존을 재차 동적으로 혼합하는 제2의 혼합실이다.

이 제2의 혼합실(119)도 제1의 혼합실(107)과 마찬가지로, 제2의 벤츄리 인젝터(118)에 공급된 혼합액과 잔존 오존을 통과시켜 2차 에멀젼 상태로 용해시키는 제2의 정지형 혼합기(120)와 제2의 정지형 혼합기(120)를 통과한 혼합액과 잔존 오존의 용존오존수를 충돌시켜 초임계(Supercritical)화 시키는 제2의 충격판(121)을 구비한다.

여기서 제2의 충격판(121)은 제2의 혼합실(119)내에서 이하에서 설명되는 용존 오존수가 액체 상태로 유지되는 수위보다 높은 위치에 설치된다.

(122)는 제2의 혼합실(119)내의 압력을 일정상태 이하로 유지시키기 위해 제2의 가압펌프(113)의 압력과 제2의 유량계(116)의 측정값에 따라 제2의 제어밸브(115)에서의 공급량을 조절하기 위한 제3의 압력계이다. (123)은 제2의 혼합실(119)내의 바닥부에 저장된 원수와 오존의 혼합액의 수위를 측정하기 위한 제2의 수위 감지 센서이다.

본 발명의 주요 특징적인 구성인 제2의 정지형 혼합기(120)에서 공급된 용존 오존수가 제2의 충격판(121)에 충돌하여 재차 초임계 상태로 되므로, 도 2에 도시된 제2의 혼합실(119)의 상부 및 중앙부는 거의 오존이 용해된 기체로 유지되고, 하부에는 액체 상태로 유지된다. 즉, 제2의 충격판(121)의 하부에는 거의 액체상태로 되어 있으며, 이 액체상태의 혼합액은 제2의 수위 감시 센서(123)에 의해 제2의 혼합실(119)내에 저장된 수위가 감지된다. 이 때, 제2의 혼합실(119)내의 용 존 용해율은 약 97% 이상이다.

(124)는 제2의 혼합실(119)에 잔존하는 기체를 배출시키기 위한 가스 배출관으로서, 가스 배출관(124)을 통해 대기중으로 배출되는 가스는 오존이 용해되어 O₂ 또는 O의 가스이다.

또, 도 2에 있어서, (125)는 제2의 혼합실(119)내에 저장된 혼합액이 제2의 수위 감시 센서(123)에 의해 소정의 감지량으로 충전된 경우 혼합액을 배출하기 위한 제2의 배출관이고, (126)은 제2의 배출관(125)으로 배출된 혼합액을 가압하기 위한 제3의 가압펌프이다.

(127)은 제2의 배출관(125)내의 압력 상태를 표시하는 제3의 압력계이고, (128)은 제3의 가압펌프(126)에 의해 가압되어 제2의 배출관(125)내에 흐르는 혼합액의 양을 제어하기 위한 제3의 제어밸브이고, (129)는 제2의 배출관(125)내에 흐르는 혼합액의 양을 측정하기 위한 제3의 유량계이다. 제3의 압력계(127), 제3의 제어밸브(128) 및 제3의 유량계(129)의 구성은 제1의 압력계(102), 제1의 제어 밸브(103) 및 제1의 유량계(104)의 기기와 동일 기기를 사용해도 좋다.

제3의 제어밸브(128)와 제3의 유량계(129)를 통과한 혼합액은 고접촉 반응기(130)로 공급된다. 이 고접촉 반응기(130)는 제2의 혼합실(119)에서 용해된 용존오존수를 외부로 유출시키는 경우, 용해된 오존이 공기중으로 배출되어 접촉 반응 효과가 반감되므로, 고도 처리 산화 효율이 저하되는 것을 방지하기 위한 사각 나선형으로 이루어진 순환배관(131)을 구비한다.

이 순환배관(131)로서는 PVC 또는 STS 관으로 구성하여도 좋으며, 제2의 가 압펌프(126)의 압력에 의해 순환배관(131)으로 유입된 처리수는 90ㅀ로 급해져 수평 및 상하 수직 방향으로 반복 이동하여 오존이 처리수내에서 순환배관(131)과 접촉하여 분해되어 최종 배출관(132)으로 공급된다. 또한, 오존수는 일정 압력과 일정의 시간 동안 순환 배관(131) 내에서 접촉하여 오존이 살균수 내에서 분해된다.

즉 오폐수가 순환배관(131)을 통과할 때마다 전단이 생기며 순환배관(131)에서 여러개의 전단을 통과할 때마다 난류가 생기게 된다.

난류 작용과 용수와 미세한 기포의 용존 오존은 긴밀한 접촉(intimate contack)이 전체 순환배관(131)을 통과하는 동안 유지되며, 용존 오존수가 순환배관(131) 내부를 통과하는 동안은 용수 속의 오존은 가스형태와 용해형태를 동시에 갖게 된다.

다음에 도 2에 도시된 본 발명에 따른 고도 수 처리장치의 작용에 대해 설명한다.

원수 저장 탱크에서 원수 유입관(100)을 통해 공급된 원수는 제1의 가압펌프(101)에 의해 약 4kg/㎠의 압력상태로 유지되어 제1의 제어밸브(103) 및 제1의 유량계(104)를 거쳐서 제1의 벤츄리 인젝터(106)에 공급된다,

또한, 제1의 유량계(104)를 거쳐서 공급되는 원수의 유입과 오존 발생기(105)에서 생성된 오존도 제1의 벤츄리 인젝터(106)에 공급되어 원수와 오존이 1차 혼입된다.

제1의 벤츄리 인젝터(106)에 의해 분사된 1차 혼합액은 제1의 혼합실(107)내 의 제1의 정지형 혼합기(108)를 통과하여 제1의 충격판(109)에 충돌하여 1차 혼입액이 에멀젼 상태로 용해되고, 제1의 혼합실(107)의 상부는 제1의 혼합실에서 완전 용해되지 않고 남아있는 약 10%의 오존이 잔류 오존 배출관(117)을 통해 제2의 벤츄리 인젝터(118)로 공급된다. 즉, 본 발명에 있어서는 제1의 혼합실(107)내에서 공급된 오존의 약 90%정도가 용해된다. 이 때, 제1의 혼합실(107) 내부의 압력은 약 0.5kg/㎠이하로 유지된다.

이와 같이 오존 용해율이 높게 되는 것은 벤츄리 인젝터(106)와 정지형 혼합기(108)에서 혼합될 뿐만 아니라, 제1의 혼합실(107)에서 제1의 충격판(109)이 제1의 혼합실(107)내의 하부에 고이는 용존 오존수의 액체 상태의 수위보다 높은 위치에 설치된 제1의 충격판(109)에 용존 오존수가 분사되기 때문이다. 즉, 정지형 혼합기(108)에서 분사되는 용존 오존수가 제1의 충격판(109)에 직접 부딪히므로 분사되는 오존수에 발생되는 충격이 크기 때문이다.

제1의 혼합실(107)의 하부에 충전된 혼합액은 제1의 배출관(112)을 통해 제2의 벤츄리 인젝터(118)로 공급된다. 또, 잔류 오존 배출관(117)에서 공급된 오존의 유입과 동시에 혼합액의 공급이 이루어지도록 제2의 제어밸브(115)가 조작된다.

즉, 본 발명에서는 제1의 혼합실(107)에서 완전 용해되지 않는 잔존 오존을 2차 용해시키기 위해 제2의 혼합실(119)로 공급하는 것이다.

따라서, 본 발명에 있어서는 제2의 혼합실(119)에서의 2차 용해작용에 의해 오존의 용해율이 97%이상 실현되고, 가스 배출관(124)을 통해 대기중으로 잔존 오 존이 배출된다. 즉, 대기 중으로 배출되는 오존은 허용기준치 이하인 0.03PPM정도이다.

이와 같이, 오존 발생기(105)에서 공급된 오존이 97%이상 용해되는 이유는 제2의 혼합실(119)에서의 잔존 오존이 제1의 혼합실(107)에서 용존된 혼합액에 공급되므로, 그 용해 효율이 증가하고, 제2의 혼합실(119)에서 제2의 충격판(121)이 하부에 고이는 용존 오존수의 액체 상태의 수위보다 높은 위치에 설치된 제2의 혼합실(119)의 정지형 혼합기(120)에서 용존 오존수가 분사되기 때문이다. 즉, 정지형 혼합기(120)에서 분사되는 용존 오존수가 제2의 충격판(121)에 직접 부딪히므로 분사되는 오존수에 발생되는 충격이 크기 때문이다.

그 후, 제2의 혼합실(119)에 2차 혼합된 혼합액은 고접촉 반응기(130)내의 다수의 사각 나선형의 순환배관(131)을 통과하여 오폐수가 처리되어 정화된 물로서 배출된다.

즉, 제2의 혼합실(119)에서 2차 용해된 오존수는 제3의 가압펌프(126)에 의해 고접촉 반응기(130)으로 공급되고, 순환배관(131)에서 일정 압력과 일정 시간 동안 접촉과 반응 과정을 통해 정화되고, 이를 위해 제3의 가압펌프의 공급압력은 3.0kg/㎠이상으로 유지되며, 6.0kg/㎠이상일 때가 가장 접촉, 반응, 산화 효과가 높게 된다.

따라서, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 수처리장치에 있어서, 가압펌프의 공급압력은 제1의 가압펌프(101), 제2의 가압펌프(113), 제3의 가압펌프(126)의 순으로 높게 구성되어야 하며, 각각의 가압펌프의 가동시간은 처리되는 오폐수의 공급 량에 따라 조정되지만, 공급압력의 높이순과 역순으로 설정된다. 즉, 예를 들어 제1의 가압펌프(101)가 10시간 가동되는 경우, 제2의 가암펌프(113)은 8∼10시간 가동되고, 제3의 가압펌프(126)는 8∼9시간 가동되도록 제어하면 된다.

또, 제1의 충격판(109) 및 제2의 충격판(121)의 형태는 특정되지 않으며, 정지형 혼합기에서 공급되는 용존 오존수가 충돌하는 경우, 충격판이 파손되지 않을 정도의 경도를 갖는 물질로 구성하면 좋다.

한편, 제1의 혼합실(107) 및 혼합실(119)에서의 초임계 상태의 효과를 증진시키기 위해 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 채택할 수도 있다.

도 3은 제1의 충격판(109) 및 제2의 충격판(121)의 단면구조를 나타내는 도면이다.

즉, 도 3(a)는 제1의 충격판(109) 및 제2의 충격판(121)의 상부에 돌기부재(140)를 마련하여 정지형 혼합기에서 공급되는 용존 오존수의 충격 효과를 증진시킨 구조를 나타내고, 도 3(b)는 제1의 충격판(109) 및 제2의 충격판(121)의 상부에 오목부(141)를 마련하여 도 3(a)와 같은 효과를 얻기 위한 구조를 나타내는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 충격판의 표면에 돌기부재(140) 또는 오목부(141)를 마련하는 것에 의해, 충격판에 충돌하는 용존 오존수의 충격효과가 증진되어 초임계화가 더욱 용이하게 달성된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기 실시예에 있어서는 순환배관(131)으로서 PVC 또는 STC관을 사용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 통상의 호스 등을 사용할 수도 있으며, 그 형상은 예를 들어 등록 실용신안 공보 20-0344145호에 개시된 배관 구조를 채택해도 좋다.

또, 본원의 고접촉 반응수단에서 설명된 일정시간 또는 일정 압력은 순환배관(131)내를 순환하는 살균수 속의 오존이 기포되어 배관내의 천장에 포집되어 머무르는 시간을 말하는 것으로서, 이는 시간을 특별히 한정할 수 없을 뿐만 아니라 설치되는 배관의 직경과 길이, 높이와 순환되는 살균수의 유속에 따라서 상이한 관계로서 수치로 특정할 수 없는 것이므로 일정시간 및 일정압력이라 설명한 것이다.

또한, 상기 실시예의 설명에 있어서는 제1의 혼합실(107)과 제2의 혼합실(119)의 규모에 대한 설명은 생략하였지만, 이는 공급되는 오폐수의 처리용량에 따라 제1의 혼합실(107)과 제2의 혼합실(119)의 가변으로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고도 수 처리장치에 있어서, 가압 펌프, 감지센서 등의 구성 요소의 제어는 통상의 시스템 제어기기에 의해 달성될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고도 수 처리장치에 의하면, 1차 혼합실과 2차 혼합실에 의해 공급된 오존의 용해율이 97%이상 이루어지므로, 수 처리후 대기로 배출되는 오존의 농도를 극히 낮게하여 환경오염을 방지할 뿐만 아니라, 공 급되는 오존의 양을 저감할 수 있어 고도 수 처리장치의 운용비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 고도 수 처리장치에 의하면, 2차에 걸쳐 초임계화 현상이 달성되므로, 기존의 처리장치에서 분해되기 힘든 오염물질에 대해서도 용이하게 분해가 실행되므로, 거의 완벽한 수처리가 실행된다는 효과도 얻어진다.

Claims

용수에 오존을 주입하여 오폐수를 처리하는 고도 수 처리장치에 있어서,

제1의 가압펌프에 의해 유입된 용수와 오존을 흡인하여 1차 혼합하는 제1의 혼합수단,

상기 제1의 혼합수단에서 분사된 용수와 오존을 고압으로 통과시켜 에멀젼 상태로 용해시켜 초임계화하는 제1의 혼합실,

제2의 가압 펌프에 의해 유입되고 상기 제1의 혼합실내의 하부에 저장된 혼합액과 상기 제1의 혼합실의 상부에 잔존하는 오존을 흡입하여 2차 혼합하는 제2의 혼합수단,

상기 제2의 혼합수단에서 분사된 용수와 잔존 오존을 고압으로 통과시켜 동적으로 혼합하고, 그 내부의 가스를 대기중으로 배출하는 제2의 혼합실 및

제3의 가압펌프에 의해 유입되고, 상기 제2의 혼합실내의 하부에 저장된 오존수를 일정 압력과 일정 시간 동안 순환 배관내에 접촉시켜 외부로 배출하는 고접촉 반응수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제1의 혼합실의 상부에 존재하는 잔존 오존을 상기 제2의 혼합실로 공급하는 잔류 오존 배출관을 더 포함하고,

상기 잔존 오존은 상기 제1의 혼합실에 공급되는 오존의 약 10%인 것을 특징 으로 하는 고도 수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제1의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제3의 가압펌프에서 공급되는 압력의 크기는 상기 제1의 가압펌프,. 제2의 가압펌프, 제3의 가압펌프의 순으로 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제3항에 있어서,

상기 제1의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제3의 가압펌프의 가동시간은 상기 제3의 가압펌프, 제2의 가압펌프, 제1의 가압펌프의 순으로 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제2의 혼합실에서 대기중으로 배출되는 오존의 농도는 0.03PPM 이하인 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제1의 혼합실 및 제2의 혼합실은 각각 원수와 오존을 고압으로 통과시켜 에멀젼 상태로 용해시키는 정지형 혼합기와 상기 정지형 혼합기를 통과한 원수와 오존의 용존 오존수를 충돌시키는 충격판을 구비하는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제6항에 있어서,

상기 충격판의 설치위치는 제1의 혼합실 및 제2의 혼합실의 하부에 고이는 액체 상태의 용존 오존수의 수위보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제7항에 있어서,

상기 충격판의 표면에는 원수와 오존의 용존 오존수의 충격 효과를 증진시키기 위한 돌기부재 또는 오목부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제1의 혼합실 및 제2의 혼합실의 각각에 충전된 혼합액의 수위를 측정하기 위한 수위 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 고접촉 반응수단내에 마련된 상기 순환배관은 사각 나선형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고도 수 처리장치.