KR20150124255A - 영가철을 이용한 수처리장치 및 수처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영가철을 이용한 수처리장치 및 수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질산성 질소를 포함하는 각종 오염물질을 제거할 수 있는 영가철을 자석에 부착하여 처리대상수 중에 고정시킴으로써 영가철의 손실을 방지하고 수처리 효율이 우수한 수처리장치 및 수처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 영가철을 이용한 수처리장치는 처리대상수가 유입될 수 있도록 내부에 공간이 형성된 하우징과, 하우징 내부로 유입된 처리대상수와 접촉할 수 있도록 상기 하우징 내부에 설치되며 표면에 영가철이 부착될 수 있도록 자성을 갖는 영가철고정유닛을 구비한다.

Description

영가철을 이용한 수처리장치 및 수처리방법{water treating apparatus and method using zero-valent iron}
본 발명은 영가철을 이용한 수처리장치 및 수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질산성 질소를 포함하는 각종 오염물질을 제거할 수 있는 영가철을 자석에 부착하여 처리대상수 중에 고정시킴으로써 영가철의 손실을 방지하고 수처리 효율이 우수한 수처리장치 및 수처리방법에 관한 것이다.
최근 몇 년간, 나노기술의 응용은 놀라운 제거능력으로 환경문제를 해결하는 많은 시도 중의 일부분에 비용-효율적인 해결책을 제공할 수 있는 대단한 가능성을 보여주고 있다.
환경오염 처리에 사용되고 있는 나노 기술 중에서, 영가철(Fe0, zero-valent iron)은 그것의 높은 제거 효율을 가진 다양한 응용능력 때문에 환경기술자들과 과학자들 사이에서 가장 주목받고 있다.
영가철은 철강산업 및 기타 천연에서 발생되는 산화철(FeO, Fe2O3, Fe3O4)에서 산소분자를 가지지 않는 순수한 철을 의미하는 데, 영가철은 표면의 강력한 산화력을 이용하여 각종 환경유해물질 분해에 사용된다.
이러한 영가철은 TCE, PCB, 크롬, 납 및 메탈로이드 비소 (III 및 V)와 같은 중금속, 질산염, 제초제, PAH, TCA 및 PCA, 클로로포름(CF), 니트로벤젠(NB), 니트로톨루엔(NT), 디니트로벤젠 (DNB), 및 디니트로톨루엔, 염소화메탄과 같은 일반적인 환경오염물질의 폭넓은 다양한 성분변환 (transformation)과 해독 (detoxification)에 매우 효과적이라고 알려져 있다. 대표적으로는 유기염소계, 중금속, 농약 및 염색폐수로 오염된 지하수 및 토양을 처리하는 용도로 많이 사용되고 있다.
특히, 나노사이즈 수준의 영가철은 기존의 범용 영가철인 나노사이즈 수준의 영가철에 비해서 거대한 표면적과 높은 반응성으로 인해 훨씬 빠르고 효과적인 처리효율을 제공할 수 있다.
대한민국 공개특허 제 2014-0013373호에는 수중 질산성질소를 제거하기 위한 영가철 기반 수처리 공정 및 장치가 개시되어 있다.
상기 개시된 종래의 기술은 영가철에 의한 질산성질소의 환원반응이 일어나는 영가철 반응조, 공기 주입에 의한 포기공정이 수행되는 포기조, 응집물의 침전이 이루어지는 침전조, 분리막에 의한 여과공정이 수행되는 분리막조를 포함한다.
상기 종래의 기술은 영가철을 영가철 반응조에 주입한 후 처리대상수를 유입시켜 처리대상수 중의 질산성 질소를 환원시켜 제거하고 있다.
하지만, 마이크로미터 크기의 미세한 영가철 입자는 비중이 크지 않아 처리대상수가 흐르게 되면 영가철이 유동하는 문제점이 있다. 따라서 연속흐름식으로 반응조를 구성할 경우 처리수와 함께 영가철이 반응조 외부로 연속적으로 배출되는 문제가 생긴다. 또한, 반응조를 회분식으로 구성한다 하더라도 처리수의 배출시 영가철이 함께 배출되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 마이크로 또는 나노 크기의 영가철을 자석에 부착하여 처리대상수 중에 고정시킴으로써 영가철의 손실을 방지하고 수처리를 효율적으로 수행할 수 있는 수처리 장치 및 수처리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영가철을 이용한 수처리장치는 처리대상수가 유입될 수 있도록 내부에 공간이 형성된 하우징과; 상기 하우징 내부로 유입된 처리대상수와 접촉할 수 있도록 상기 하우징 내부에 설치되며 표면에 영가철이 부착될 수 있도록 자성을 갖는 영가철고정유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 영가철고정유닛은 지지체와, 상기 지지체를 자화시키는 자석을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지체는 상기 하우징의 내부공간을 가로막도록 설치되되 처리대상수는 통과할 수 있도록 망 구조로 형성된 제 1금속망체와, 상기 자석을 사이에 두고 상기 제 1금속망체와 포개지도록 배치되며 망 구조로 형성된 제 2금속망체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리대상수가 상기 하우징의 하부로 분산되어 유입될 수 있도록 분산유입수단;이 더 구비되며, 상기 분산유입수단은 상기 처리대상수가 공급되는 처리대상수공급관과 연결되며 상기 하우징의 상부에서 상기 하우징의 하부 방향으로 연장되어 형성되는 유입관과, 상기 유입관의 단부에서 분기되어 형성되며 출구가 하방을 향하는 적어도 2개의 분기관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징에서 배출되는 처리수 중의 철 입자를 제거하기 위한 여과부;를 더 구비하고, 상기 여과부는 상기 처리수가 하부로 유입되어 상부로 배출되는 케이싱과, 상기 케이싱 내부에 설치되어 상기 처리수는 통과시키되 상기 철 입자의 통과를 막는 필터부재와, 상기 케이싱의 상부에 설치되며 단부가 대기 중으로 노출되는 통기관과, 상기 통기관에 설치되어 상기 필터부재의 역세척시 상기 통기관의 통로를 개방시키는 역세밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영가철을 이용한 수처리방법은 자성을 갖는 영가철고정유닛을 하우징 내부에 설치하는 단계와; 상기 영가철고정유닛에 영가철을 부착시키는 단계와; 상기 하우징 내부로 처리대상수를 유입시켜 상기 영가철에 접촉시키는 단계와; 상기 하우징으로부터 배출되는 처리수를 내부에 필터부재가 설치된 케이싱의 하부로 유입시켜 상기 처리수 중에 포함된 철 입자를 제거하는 단계와; 상기 케이싱의 상부에 설치된 통기관의 통로를 개방하여 상기 케이싱에 저장된 처리수를 상기 케이싱의 하부로 배출시켜 상기 필터부재를 역세척하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 마이크로 또는 나노 크기의 영가철을 자석을 이용하여 지지체에 부착하여 고정시킴으로써 영가철의 손실을 방지할 수 있다.
또한, 연속흐름방식으로 수처리장치의 운영이 가능하므로 수처리를 짧은 시간에 효과적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 요부를 발췌한 분리 사시도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수처리장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영가철을 이용한 수처리장치 및 수처리방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리장치는 크게 하우징(10)과, 영가철고정유닛(30)을 구비한다.
하우징(10)은 내부에 빈 공간이 형성된 원통형의 구조를 갖는다. 도시된 예에서 하우징은 3개의 몸체를 적층하여 일체로 구성한다. 각 몸체는 플랜지(11)에 의해 상호 결합된다. 도시된 바와 달리 하우징(10)은 하나 또는 2개의 몸체로 이루어질 수 있음은 물론이다.
하우징(10)의 내부로 처리대상수가 유입된다. 처리대상수는 하수, 폐수, 오수, 지하수, 중수, 상수 등을 이용할 수 있으며, 그 종류에 제한이 없다.
처리대상수를 하우징(10)으로 유입시키기 위해 처리대상수공급관(1)이 하우징(10) 내부에 설치된 유입관(13)과 연결된다. 처리대상수공급관(1)에는 처리대상수를 하우징(10) 내부로 이송시키기 위한 펌프(3)가 설치된다. 그리고 하우징(10) 내부로 유입되는 처리대상수의 유량과 압력을 측정하기 위해 처리대상수공급관(1)에 유량계(5)와 압력계(7)가 설치될 수 있다. 또한, 처리대상수공급관(1)에는 체크밸브(9)가 설치될 수 있다.
처리대상수공급관(1)을 통해 공급되는 처리대상수가 하우징(10)의 내측 하부로 분산되어 유입될 수 있도록 분산유입수단이 하우징(10)의 내부에 마련된다.
분산유입수단은 유입관(13)과, 2개의 분기관(15)(17)으로 이루어진다.
유입관(13)은 하우징(10)의 내부에 설치된다. 유입관(13)은 하우징(10)의 상부에서 하부 방향으로 길게 연장되어 형성된다. 유입관(13)의 상부는 처리대상수공급관(1)과 연결된다.
2개의 분기관(15)(17)은 유입관(10)의 하부에서 좌우 방향을 분기되어 형성된다. 각 분기관(15)(17)의 단부, 즉 출구는 하방을 향하도록 절곡되어 형성된다.
상기와 같은 분산유입수단을 통해 처리대상수는 하우징(10)의 하부로 유입된다. 하우징 하부로 유입된 처리대상수는 상향류를 형성하여 하우징(10)의 상부로 이동하면서 영가철에 의해 오염물질이 제거된다. 오염물질이 제거된 처리대상수, 즉 처리수는 처리수배출관(19)을 통해 외부로 배출된다.
하우징(10)의 하부에는 드레인관(20)이 설치된다. 드레인관(20)에는 제 2드레인밸브(21)가 설치되어 드레인관(20)의 통로를 개폐할 수 있도록 구성된다.
하우징(10)의 외부에는 영가철을 보충하기 위한 영가철공급부(23)가 마련될 수 있다. 영가철공급부(23)는 필요에 따라 하우징(10) 내부공간의 하부측으로 영가철을 공급한다. 영가철공급부(23)는 분말 형태의 영가철이 저장된 저장탱크(25)와, 저장탱크(25)와 하우징(10)의 내부를 연결하는 영가철공급관(27)과, 영가철공급관(27)을 개폐하는 밸브(29)로 구비된다. 저장탱크(25)의 하부에는 영가철을 정량배출하기 위한 통상적인 정량배출장치가 설치될 수 있음은 물론이다.
영가철고정유닛(30)은 하우징 내부에 설치된다. 하우징(10) 내부에 설치된 영가철고정유닛(30)은 하우징(10) 내부로 유입된 처리대상수와 접촉할 수 있도록 설치된다. 도시된 예에서 영가철고정유닛(30)은 다수가 상하로 이격되어 하우징(10) 내부에 설치된다.
영가철고정유닛(30)은 영가철을 하우징(10) 내부에 고정시키는 역할을 한다. 고정방법의 일 예로 영가철고정유닛(30)은 자성을 가져 영가철이 표면에 부착될 수 있도록 한다.
영가철고정유닛은 지지체(31)와, 지지체(31)를 자화시키는 자석(37)을 구비한다.
지지체(31)는 하우징(10)의 내부공간을 하부에서 상부방향으로 흐르는 처리대상수와 접촉면적을 넓힐 수 있도록 하우징(10)의 내부공간을 가로막도록 설치된다. 즉, 처리대상수의 흐름과 교차하는 방향으로 설치된다. 지지체(30)는 하우징(10)의 내측면에 돌출되어 형성된 고정턱(39)에 의해 지지될 수 있다.
지지체(31)는 자석과 접촉되어 자화될 수 있도록 철 소재로 이루어진다. 지지체(31)는 자석(37)을 지지하면서 처리대상수를 통과시킬 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 지지체의 일 예는 망 구조이다. 또한, 망 구조 외에도 해면체 구조, 원판에 다수의 구멍이 형성된 구조일 수 있다. 지지체(31)는 부식을 방지하기 위해 표면에 부식방지를 위한 도금층이나 코팅층이 형성될 수 있다.
도시된 지지체(31)는 2개의 금속 망체(33)(35)를 나란하게 포갠 형태로 이루어진다. 가령, 망 구조로 형성된 제 1금속망체(33)와, 자석(37)을 사이에 두고 제 1금속망체(35)와 포개지도록 배치되는 제 2금속망체(35)로 이루어진다. 제 2금속망체(35) 역시 망 구조로 형성된다.
제 1 및 제 2금속망체(33)(35)는 원형으로 형성된다. 제 1 및 제 2망체(33)(35)는 동일한 모양과 크기로 형성된다. 제 1 및 제 2금속망체(33)(35)는 용접 또는 별도의 체결도구에 의해 상하로 포개진 상태로 고정될 수 있다.
자석(37)은 철 소재의 지지체(31)를 자화시켜 지지체(31)가 자성을 갖게 하여 지지체(31)의 표면에 영가철이 부착될 수 있도록 한다. 자석(37)은 제 1 망체(33)와 제 2망체(35) 사이에 설치된다. 자석(37)은 하나 이상이 설치될 수 있다. 영가철이 지지체(31) 전체에 균일하게 부착될 수 있도록 다수의 자석(37)을 골고루 분산되게 배치한다.
지지체(31)의 표면에 영가철을 부착하기 위한 방법으로 분말 형태의 영가철을 지지체(31)에 직접 도포할 수 있다. 또한, 분말 형태의 영가철을 처리대상수 중에 투입한 후 처리대상수를 하우징(10)의 내부로 유입시켜 지지체(31)의 표면에 영가철을 부착시킬 수 있다. 또한, 영가철공급부(23)를 이용하여 하우징(10) 내부공간 하부에 영가철을 투입한 후 하우징(10)의 내부로 처리대상수를 유입시키면 영가철이 유동하면서 처리대상수와 함께 상부로 이동하고, 상부로 이동하는 과정에서 지지체(31)의 표면에 영가철이 부착될 수 있다.
표면에 영가철이 부착된 지지체(31)를 처리대상수가 통과하게 되면, 처리대상수와 영가철이 접촉하면서 처리대상수 중의 오염물질이 영가철의 강력한 산화력에 의해 환원되면서 오염물질이 제거된다. 가령, 영가철이 산화되면서 (-)이온 형태의 오염물질이 환원되어 제거될 수 있다.
예를 들어 아래의 반응식에서와 같이 처리대상수 중의 질산성질소(NO3 -)는 영가철과 반응하여 암모늄 이온 또는 질소로 환원되고, 영가철은 2가 철로 산화된다.
NO3 - + 4Fe0 + 10H+ → 4Fe2 + + NH4 ++ 3H2O
2NO3 - + 5Fe0 + 12H+ → 5Fe2 + + N2(g) + 6H2O
영가철은 표면에서 반응이 일어나기 때문에 비표면적이 반응속도에 미치는 영향이 크다. 따라서 영가철은 마이크로미터 또는 나노미터 크기를 갖는 입자로 이루어진 분말형태를 이용한다. 가령, 영가철 입자는 크기는 1 내지 100㎛ 또는 20 내지 500nm일 수 있다.
하우징(10)의 내부로 유입된 처리대상수는 하우징(10)에 일정시간 체류하면서 영가철에 의해 오염물질이 제거된다. 오염물질이 제거된 처리수는 처리수배출관(19)을 통해 배출된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 수처리장치가 도 3에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 수처리장치는 하우징(10)에서 배출되는 처리수 중의 철 입자를 제거하기 위한 여과부(40)와, 여과부(40)를 통과한 처리수 중의 암모니아성 질소를 제거하기 위한 후처리부(60)를 구비한다.
여과부(40)는 처리수가 하부로 유입되어 상부로 배출되는 케이싱(41)과, 케이싱(41) 내부에 설치되어 처리수는 통과시키되 철 입자의 통과를 막는 필터부재(43)와, 케이싱(41)의 상부에 설치되며 단부가 대기 중으로 노출되는 통기관(45)과, 통기관(45)에 설치되어 통기관의 통로를 개방시키는 역세밸브(47)를 구비한다.
케이싱(41)은 내부가 비어있는 원통형 구조를 갖는다.
케이싱(41)의 하부에는 처리수유입관(47)이 설치된다. 처리수유입관(47)의 상부는 케이싱(41)의 내부로 연결되고, 하부는 케이싱(41)의 하방으로 일정 길이 연장된다. 처리수유입관(47)의 하부에는 처리수유입관(47)의 하부측 통로를 개폐하는 제 2드레인밸브(49)가 설치된다. 수처리를 진행하는 동안에는 제2드레인밸브(49)는 처리수유입관(47)의 하부측 통로를 폐쇄시키고, 역세척시에는 처리수유입관(47)의 하부측 통로를 개방시키는 역할을 한다.
처리수배출관(19)은 처리수유입관(47)의 중간에 연결된다. 처리수배출관(19)과 처리수유입관(47)의 연결부위는 제2드레인밸브(49) 위치보다 더 높은 위치이다. 수처리가 진행되는 동안 하우징(10)으로부터 배출된 처리수는 처리수유입관(47)을 통해 케이싱(41) 내부로 유입된다.
필터부재(43)는 케이싱(41) 내부에 설치된다. 필터부재(43)는 처리수는 통과시키되 철 입자의 통과를 막는다. 여기서 철 입자는 하우징(10)에서 배출되는 처리수 중에 포함된 미반응 영가철 또는 산화된 산화철을 의미한다. 필터부재(43)로 분리막(맴브레인) 또는 디스크 형상의 섬유상 여재가 사용될 수 있다.
통기관(45)은 케이싱(41)의 상부에 설치된다. 통기관(45)은 하단부가 케이싱(41)의 내부공간과 연통되고, 상단부는 대기 중으로 노출된다. 통기관(45)에는 통로를 개폐하는 역세밸브(47)가 설치된다.
필터부재(43)의 공극이 막혀 여과효율이 저하될 경우 역세밸브(47)를 조작하여 필터부재(43)를 용이하게 역세척할 수 있다.
필터부재(43)의 역세척시 처리수배출관(19)에 설치된 밸브(18)를 조작하여 처리수배출관(19)의 통로를 폐쇄시켜 처리수가 케이싱 내부로 유입되는 것을 차단한다. 그리고 처리수의 유입을 차단한 상태에서 역세척밸브(47)를 조작하여 통기관(45)의 통로를 개방시킨다. 이와 함께 처리수유입관(47)의 하부에 설치된 제2드레인밸브(49)를 작동하여 처리수유입관(47)의 통로를 개방시킨다. 이에 따라 케이싱(41)에 남아있는 처리수는 처리수유입관(49)을 통해 외부로 배출되면서 필터부재(43)를 역세척한다.
후처리부(60)는 여과부(40)를 통과한 처리수 중의 암모니아성 질소를 제거한다. 이와 함께 여과부에서 걸러지지 않은 철 입자를 최종적으로 필터링한다. 후처리부(60)와 여과부(40)는 연결관(50)에 의해 연결된다. 연결관(50)에는 체크밸브(51)가 설치된다.
후처리부(60)는 원통형의 카트리지(61)와, 카트리지(61) 내부에 설치된 제 1필터부(63)와, 제 1필터부(63) 위에 형성된 제 2필터부(65)로 이루어진다.
카트리지(61)는 내부에 빈 공간이 형성된 원통형의 구조를 갖는다. 도시된 예에서 카트리지(61)는 하우징처럼 3개의 몸체를 각각 제작한 후 적층하여 일체로 구성된다.
카트리지(61)의 하부에는 여과부(40)에서 배출되는 처리수가 유입될 수 있도록 유입관(67)이 설치된다. 유입관(67)의 상부는 카트리지(61)의 내부로 연결되고, 하부는 카트리지(61)의 하방으로 일정 길이 연장된다. 유입관(67)의 하부에는 유입관(67)의 하부측 통로를 개폐하는 제 3드레인밸브(69)가 설치된다. 수처리를 진행하는 동안에는 제3드레인밸브(69)는 유입관(67)의 하부측 통로를 폐쇄시키고, 청소시에는 유입관(67)의 하부측 통로를 개방시키는 역할을 한다.
연결관(50)은 유입관(67)의 중간에 연결된다. 연결관(50)과 유입관(67)의 연결부위는 제3드레인밸브(69) 위치보다 더 높은 위치이다. 수처리가 진행되는 여과부의 케이싱(41)으로부터 배출된 처리수는 유입관(67)을 통해 카트리지(61) 내부로 유입된다.
제 1필터부(63)는 처리수 중에 함유된 암모니아성 질소를 제거하기 위함이다. 암모니아성 질소는 영가철에 의해 제거가 되지 않으므로 제 1필터부에서 제거한다. 제 1필터부(63)는 일 예로 제올라이트로 형성될 수 있다.
제 2필터부(65)는 각종 유기오염물질과 부유물질, 냄새 등을 제거하기 위한 것으로서, 활성탄으로 형성될 수 있다.
제 2필터부(65)를 통과한 처리수는 카트리지(61)의 상부에 설치된 배출관(69)을 통해 배출된다.
한편, 상술한 도 2의 실시 예에서는 여과부와 후처리부가 모두 구비된 수처리장치에 대하여 설명하였으나 이와 달리 후처리부가 생략될 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 본 발명의 수처리장치를 이용한 수처리방법에 대하여 설명한다.
먼저, 자성을 갖는 영가철고정유닛(30)이 설치된 하우징(10) 내부로 영가철을 투입한다.
영가철의 공급은 영가철공급부(23)를 통해 이루어진다. 영가철공급부(23)에 의해 하우징(10)의 내부공간 하측에 영가철을 일정량 투입한다.
다음으로, 하우징(10) 내부로 처리대상수를 유입시켜 영가철을 유동시킨다.
처리대상수공급관(1)을 통해 공급되는 처리대상수는 분산유입수단의 분기관(15)(17)을 통해 하우징(10)의 내부로 유입된다. 하우징(10) 내부로 처리대상수가 유입되면 영가철은 처리대상수의 흐름에 의해 유동한다. 처리대상수는 상향류를 형성하여 하우징(10)의 상부로 이동하면 영가철도 함께 상부로 이동한다.
그리고 처리대상수와 함께 상부로 이동하는 영가철은 영가철고정유닛(30)을 구성하는 지지체(31)의 표면에 부착된다.
지지체(31)의 표면에 영가철이 부착된 상태에서 처리대상수를 하우징에 일정시간 동안 체류시켜 처리대상수 중의 오염물질을 제거한다.
그리고 오염물질이 제거된 처리수는 처리수배출관(19)을 통해 외부로 배출시킨다.
한편, 처리부배출관을 통해 배출되는 처리수를 여과부로 유입시켜 처리수 중에 포함된 철 입자를 제거하는 단계와, 여과부로부터 배출되는 처리수를 후처리부로 유입시켜 암모니아성 질소를 제거하는 단계를 더 수행할 수 있음은 물론이다.
<실험예>
본 발명의 수처리장치의 수처리효과를 살펴보기 위해 도 1과 같이 구성된 실험실 규모의 장치를 제작하였다. 100메쉬 입도 크기의 영가철 분말이 부착된 영가철고정유닛을 하우징 내부에 5개를 설치한 후, DO 8mg/L, 수온 12℃의 지하수를 3.3ℓ/min의 속도로 하우징 내부로 유입시켰다. 체류시간에 따른 처리수 중의 질산성 질소와 암모니아성 질소의 함량을 3회 측정하여 평균값을 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.
구분
 질산성질소(mg/L) 암모니아성질소(mg/L)
1회 2회 3회 평균 1회 2회 3회 평균
원수 12.0 12.0 12.0 12.0 0.01 0.0 0.0 0.0

처리수
 10분 0.8 1.3 1.0 1.03 0.12 0.17 0.16 0.15
20분 1.2 1.5 1.0 1.23 0.16 0.20 0.15 0.17
30분 1.2 1.3 0.9 1.13 0.18 0.24 0.06 0.16
표 1과 도 4를 참조하면, 원수의 질산성질소의 평균은 12.0mg/L이었으나, 처리수의 평균은 1.03~1.13mg/L로 현저하게 낮아진 것으로 나타났다. 체류시간 10분 이내에 질산성 질소는 약 83%가 감소된 것으로 확인되었다. 그리고 체류시간이 증대하여도 처리효율은 나아지지 않는 것으로 나타났다. 이를 통해 본 발명의 수처리 장치는 10분 이내의 짧은 시간에 수중의 질산성질소를 효과적으로 제거할 수 있음이 확인되었다.
다음으로, 하우징에서 배출되는 처리수를 여과하는 후속공정을 추가로 진행한 경우의 실험결과를 하기 표 2와 도 5에 나타내었다.
DO 8mg/L, 수온 12℃의 지하수를 3.3ℓ/min의 속도로 하우징 내부로 유입시켰고, 체류시간은 10분으로 하였다. 그리고 하우징에서 배출되는 처리수를 내부에 활성탄이 충전된 카트리지로 즉시 유입시켜 여과하거나 일정시간 방치 후 카트리지로 유입시켜 여과하였다. 하우징으로 유입되는 원수의 질산성 질소와 암모니아성 질소는 상기 표 1의 원수의 평균값과 동일하였다.
여과방법 질산성질소(mg/L) 암모니아성질소(mg/L)
즉시 여과 1.2 0
30분 방치 후 여과 1.2 0
1시간 방치 후 여과 1.3 0
2시간 방치 후 여과 1.4 0
3시간 방치 후 여과 1.6 0.01
표 2와 도 5를 참조하면, 즉시 여과하거나 일정 시간 방치한 후 여과하더라도 질산성질소의 처리효율에서는 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서 영가철의 반응 후 즉시 후처리 공정을 진행시켜도 무방한 것으로 보인다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 처리대상수가 유입될 수 있도록 내부에 공간이 형성된 하우징과;
    상기 하우징 내부로 유입된 처리대상수와 접촉할 수 있도록 상기 하우징 내부에 설치되며 표면에 영가철이 부착될 수 있도록 자성을 갖는 영가철고정유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 영가철을 이용한 수처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 영가철고정유닛은 지지체와, 상기 지지체를 자화시키는 자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 영가철을 이용한 수처리장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 지지체는 상기 하우징의 내부공간을 가로막도록 설치되되 처리대상수는 통과할 수 있도록 망 구조로 형성된 제 1금속망체와, 상기 자석을 사이에 두고 상기 제 1금속망체와 포개지도록 배치되며 망 구조로 형성된 제 2금속망체를 구비하는 것을 특징으로 하는 영가철을 이용한 수처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 처리대상수가 상기 하우징의 하부로 분산되어 유입될 수 있도록 분산유입수단;이 더 구비되며,
    상기 분산유입수단은 상기 처리대상수가 공급되는 처리대상수공급관과 연결되며 상기 하우징의 상부에서 상기 하우징의 하부 방향으로 연장되어 형성되는 유입관과, 상기 유입관의 단부에서 분기되어 형성되며 출구가 하방을 향하는 적어도 2개의 분기관을 구비하는 것을 특징으로 하는 영가철을 이용한 수처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 하우징에서 배출되는 처리수 중의 철 입자를 제거하기 위한 여과부;를 더 구비하고,
    상기 여과부는 상기 처리수가 하부로 유입되어 상부로 배출되는 케이싱과, 상기 케이싱 내부에 설치되어 상기 처리수는 통과시키되 상기 철 입자의 통과를 막는 필터부재와, 상기 케이싱의 상부에 설치되며 단부가 대기 중으로 노출되는 통기관과, 상기 통기관에 설치되어 상기 필터부재의 역세척시 상기 통기관의 통로를 개방시키는 역세밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 영가철을 이용한 수처리장치.
  6. 자성을 갖는 영가철고정유닛이 설치된 하우징 내부로 영가철을 투입하는 단계와;
    상기 하우징 내부로 처리대상수를 유입시켜 상기 영가철을 유동시키는 단계와;
    상기 처리대상수에 의해 유동하는 상기 영가철이 상기 영가철고정유닛에 부착되는 단계와;
    상기 처리대상수를 상기 하우징에 일정시간 동안 체류시켜 상기 처리대상수 중의 오염물질을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영가철을 이용한 수처리방법.
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