KR20210097437A

KR20210097437A - 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210097437A
Application number: KR1020200011135A
Authority: KR
Inventors: 김일호; 이재엽
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-09
Also published as: KR102330266B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치는 일측에 원수(1)가 유입되는 원수 유입관(120), 타측에 원수(1)를 고도산화처리한 처리수(3)가 배출되는 처리수 배출관(130)이 구비된 처리수조(110)를 포함하는 처리수조부(100); 원수(1)에 과산화수소(2)가 혼합되도록 원수 유입관(120)을 통해 과산화수소(2)를 공급하는 과산화수소 공급부(200); 처리수조(110) 내에 구비되며, 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 처리수조(110) 내에 처리수(3)가 생성되도록 하거나 혼합수에 자외선을 조사하는 자외선 조사부(300); 원수(1)의 자외선 투과율과 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 자외선 투과율 센서(400); 처리수 배출관(130)을 통해 배출되기 전의 처리수(3)를 처리수조(110)로 순환시키는 순환부(500); 처리수(3)의 과산화수소 농도 및 원수(1)와 순환부(500)에 의해 순환되는 처리수(3a)가 혼합된 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 과산화수소 센서(600); 처리수조부(100)의 세척에 의해 생성되어 하측으로 낙하된 이물질을 배출하기 위한 이물질 배출관(140)에 구비되는 드레인부(700); 및 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2)의 공급량, 자외선 조사부(300)의 자외선 조사량 및 순환부(500)의 작동을 제어하는 제어부(800);를 포함한다.

Description

난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법{Circulating advanced ultraviolet treatment apparatus and method for treatment of persistent organic substances}

본 발명은 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선(UV) 및 과산화수소(H₂O₂)를 기반으로 원수의 난분해성 유기물질을 처리하고, 처리수의 자외선 투과율과 과산화수소 농도에 따라 처리수를 순환시켜 재처리할 수 있는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법에 관한 것이다.

우리나라 대부분의 정수장은 하천수를 상수원수로 사용하고 있으며, 최근 다양한 오염물질로 인해 상수원의 오염이 심화되고 있어 안전한 정수공급을 위한 오존, 활성탄, 분리막, 고도산화공정(AOP: advanced oxidation process) 등의 수처리 기술 도입이 필요한 실정이다.

종래에는 응집침전 후 모래 여과, 염소 소독 방법 등의 정수방법이 사용되었다. 그러나 종래의 정수방법은 신종 의약물질(예: 카바마제핀, 카페인, 이부프로펜) 및 맛냄새 유발물질(예: 지오스민, 2-메틸이소브로네올(2-MIB))등의 미량유기물질을 함유한 식수원을 효율적으로 처리하는데 한계성이 있어, 이를 극복하기 위한 산화방법이 연구되고 있다.

한편, 수처리에 적용되고 있는 산화제 중 OH 라디칼은 산화력이 가장 높아 화학적 산화처리에 중요한 작용이 기대되는 물질이다. 이러한 OH 라디칼을 이용하여 유해물질을 제거하는 공정들에는 오존을 이용한 오존/High OH, 오존/과산화수소 및 자외선을 이용한 자외선/오존, 자외선/과산화수소 등이 있으며, 이러한 공정을 고도산화공정이라 한다.

특히, 자외선을 기반으로 하는 자외선/과산화수소 공정은 고도산화공정 중 OH 라디칼 생성 면에서 가장 간단한 방법일 뿐만 아니라, 자외선 직접 광분해에 의한 처리효과를 기대할 수 있고, 오존과 달리 부산물 생성이 거의 없어 청정기술로 주목받고 있다.

그리고 자외선/과산화수소 공정은 정수처리와 비교 시 처리 과정이 여러 번(예: 2~3번) 진행된 처리수는 고도처리 반응조에서의 처리조건에 따라 잔류 미량유기물질의 농도나 구성성분에 있어 변동폭이 크게 나타날 수 있어 유입원수 수질(자외선 투과율)에 대응할 수 있도록 자외선 조사량을 실시간으로 조정할 수 있어야 한다.

또한, 자외선/과산화수소 공정은 항생제를 포함한 검출 의약품류의 초기농도를 90 % 이상까지 제거한 일정 수준 이상의 UV AOP 처리수(이하에서는 '처리수'라 한다.)를 지속적으로 확보하기 위해서는 자외선 조사량을 조정하면서 원수 및 처리수의 자외선 투과율을 모니터링하여 과산화수소의 투입 농도를 증가 또는 감소시킬 필요가 있다.

상기 자외선/과산화수소 공정은 고도처리 반응조의 유출수(처리수) 내에 고도산화처리에 이용된 과산화수소가 잔류할 수 있어, 생물학적 처리 공정의 박테리아의 활동을 방해하는 문제점이 있었다.

그리고 상기 자외선/과산화수소 공정이 종료된 고도처리 반응조를 세척할 때 발생되는 이물질을 배출하기 어렵기 때문에, 추후에 진행될 상기 자외선/과산화수소 공정에 의한 처리수에 이물질이 포함될 수 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1306155호 미국특허등록 제8877067호 일본특허공개 제2003-103271호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자외선/과산화수소 공정을 통해 생성되는 일정 수준 이상의 처리수를 지속적으로 확보하기 위해 처리수의 자외선 투과율을 모니터링하여 자외선 조사량을 조절하면서, 상기 처리수에 포함된 과산화수소 농도를 모니터링하여 과산화수소 공급량을 조절할 수 있는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

그리고 본 발명은 자외선/과산화수소 공정이 종료된 고도처리 반응조를 세척하면서 발생되는 이물질을 용이하게 제거하기 위한 수단이 구비되는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치는 일측에 원수(1)가 유입되는 원수 유입관(120), 타측에 원수(1)를 고도산화처리한 처리수(3)가 배출되는 처리수 배출관(130)이 구비된 처리수조(110)를 포함하는 처리수조부(100); 원수(1)에 과산화수소(2)가 혼합되도록 원수 유입관(120)을 통해 과산화수소(2)를 공급하는 과산화수소 공급부(200); 처리수조(110) 내에 구비되며, 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 처리수조(110) 내에 처리수(3)가 생성되도록 하거나 혼합수에 자외선을 조사하는 자외선 조사부(300); 원수(1)의 자외선 투과율과 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 자외선 투과율 센서(400); 처리수 배출관(130)을 통해 배출되기 전의 처리수(3)를 처리수조(110)로 순환시키는 순환부(500); 처리수(3)의 과산화수소 농도 및 원수(1)와 순환부(500)에 의해 순환되는 처리수(3a)가 혼합된 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 과산화수소 센서(600); 처리수조부(100)의 세척에 의해 생성되어 하측으로 낙하된 이물질을 배출하기 위한 이물질 배출관(140)에 구비되는 드레인부(700); 및 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2)의 공급량, 자외선 조사부(300)의 자외선 조사량 및 순환부(500)의 작동을 제어하는 제어부(800);를 포함한다.

그리고 자외선 투과율 센서(400)는, 원수 유입관(120)에 구비되어 원수(1)의 자외선 투과율을 측정하는 제1 자외선 투과율 센서(410); 및 처리수 배출관(130)에 구비되어 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 제2 자외선 투과율 센서(420);를 포함한다.

또한, 제어부(800)는, 제1 자외선 투과율 센서(410)로부터 측정된 원수(1)의 자외선 투과율을 기반으로 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2) 공급량과 자외선 조사부(300)의 자외선 조사량을 제어한다.

그리고 제어부(800)는, 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하면서 순환펌프(520)를 작동시켜 순환 처리수(3a)가 순환 배관(510)을 따라 혼합수 생성 지점(110a)을 향해 순환되도록 한다.

또한, 제어부(800)는, 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하면서 자외선 조사부(300)로부터 자외선이 발생되도록 한다.

그리고 제어부(900)에 기설정된 투과율은, 90 %의 자외선 투과율일 수 있다.

또한, 처리수조부(100)는, 처리수(3)를 배출 또는 처리수(3)의 배출을 차단하기 위해 처리수 배출관(130)에 구비되는 개폐 수단(150);을 더 포함한다.

그리고 처리수조(110)는, 일측벽과 자외선 조사부(300)의 사이에 위치되되, 상측으로부터 하측 방향으로 연장형성되어 내부를 일부 구획지게 하는 내벽(111); 및 이물질이 양 측부를 따라 이물질 배출관(140)으로 이동되도록 유도하는 단턱(113);을 포함한다.

또한, 순환부(500)는, 내벽(111)과 처리수 배출관(130)의 사이에 위치되는 유입구 및 처리수조(110)의 타측벽과 자외선 조사부(300)의 사이에 위치되는 배출구가 양 끝단에 구비되며, 유입구와 배출구를 연결하는 관으로 이루어지는 순환 배관(510); 및 순환 배관(510)에 설치되며, 제어부(900)에 의해 작동되어 처리수(3)가 순환 배관(510)을 통해 유입, 순환 및 배출되도록 하는 순환 펌프(520);를 포함한다.

그리고 과산화수소 센서(600)는, 처리수 배출관(130)에 구비되어 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정하는 제1 과산화수소 센서(610); 및 혼합수가 생성되는 혼합수 생성 지점(110a)과 인접한 처리수조(110)의 타측벽에 구비되어 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 제2 과산화수소 센서(620);를 포함한다.

또한, 제어부(800)는, 제1 과산화수소 센서(610)로부터 처리수(3)의 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이상인 것으로 측정되는 경우, 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하면서 순환펌프(520)를 작동시켜 순환 처리수(3a)가 순환 배관(510)을 따라 혼합수 생성 지점(110a)을 향해 순환되도록 한다.

그리고 제어부(800)는, 제2 과산화수소 센서(620)로부터 혼합수의 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이상인 것으로 측정되는 경우, 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2) 공급량이 감소되도록 과산화수소 공급부(200)를 제어한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리방법은, (A) 원수(1)가 처리수조부(100)에 유입되는 단계; (B) 자외선 투과율 센서(400)가 원수(1)의 자외선 투과율을 측정하는 단계; (C) 과산화수소 공급부(200)가 원수(1)에 과산화수소(2)를 공급하는 단계; (D) 자외선 조사부(300)가 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 처리수(3)를 생성하는 단계; (E) 자외선 투과율 센서(400)가 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하고, 과산화수소 센서(600)가 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정하는 단계; (F) 제어부(800)가 처리수(3)의 자외선 투과율 및 과산화수소 농도를 기반으로 처리수조부(100)로부터 처리수(3)가 배출되도록 하거나, 순환부(500)를 따라 처리수(3)가 순화되도록 제어하는 단계; 및 (G) 자외선 조사부(300)가 원수(1)와 순환부(500)에 의해 순환되는 처리수(3a)가 혼합된 혼합수에 자외선을 조사하고, 과산화수소 센서(600)가 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 자외선/과산화수소 공정을 기반으로 일정 수준 이상의 자외선 투과율을 가지면서 과산화수소가 미잔류된 처리수를 획득할 수 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 처리수조 내에 단턱이 구비되며, 이물질 배출관에 드레인이 구비됨으로써, 자외선/과산화수소 공정의 이물질을 용이하게 처리할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 처리수 배출관이 폐쇄된 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치의 개략도이다.
도 2는 처리수 배출관이 개방된 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치의 개략도이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리(범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치(10)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1은 처리수 배출관이 폐쇄된 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치의 개략도이고, 도 2는 처리수 배출관이 개방된 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치의 개략도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치(10)는 처리수조부(100), 과산화수소 공급부(200), 자외선 조사부(300), 자외선 투과율 센서(400), 순환부(500), 과산화수소 센서(600), 드레인부(700) 및 제어부(800)를 포함하도록 구성된다.

처리수조부(100)는 원수(1)의 유입 및 상기 원수(1)를 고도산화처리한 처리수(3)의 배출을 위해 처리수조(110), 원수 유입관(120) 및 처리수 배출관(130)이 구비되고, 이물질의 배출을 위해 한 쌍의 이물질 배출관(140)이 더 구비된다.

처리수조(110)는 일측에 원수 유입관(120)이 구비되어 원수(1)가 내부로 유입되며, 타측에 처리수(3)의 배출을 위한 처리수 배출관(130)이 구비된다.

그리고 처리수조(110)는 내부에 자외선 조사부(300)가 설치되며, 자외선 조사부(300)와 처리수 배출관(130)으로부터 직교되는 일측벽의 사이에 내벽(111)이 구비된다.

내벽(111)은 자외선 조사부(300)와 처리수조(110)의 일측벽 사이에 위치되되, 처리수조(110)의 상측으로부터 하측 방향으로 연장형성되어 처리수조(110)의 내부가 일부 구획지도록 한다.

이러한 내벽(111)이 구비되는 것은 원수 유입관(120)을 통해 처리수조(110)의 내부로 유입되는 원수(1)가 원수 유입관(120)과 평행한 위치에 구비되는 처리수 배출관(130)을 향해 최단 거리로 유동되어 자외선 조사부(300)에 의해 고도산화처리되지 않는 것을 방지하면서 원수(1)의 자외선 조사 시간을 증가시키기 위함이다.

또한, 처리수조(110)는 한 쌍의 이물질 배출관(140)의 사이에 단턱(113)이 구비된다.

단턱(113)은 처리수조(110), 원수 유입관(120) 및 처리수 배출관(130)의 세척 시 발생되는 이물질이 이물질 배출관(140)을 향해 이동되도록 한다.

이러한 단턱(113)이 구비되는 것은 처리수조(110), 원수 유입관(120) 및 처리수 배출관(130)의 세척을 통해 처리수조(110)의 하측으로 낙하되는 이물질이 사선으로 이루어진 양 측부(113a)를 따라 이물질 배출관(140)을 향해 이동되도록 유도하기 위함이다.

원수 유입관(120)은 처리수조(110)의 일측에 구비되며, 원수(1)가 처리수조(110)의 내부로 유입되도록 한다.

처리수 배출관(130)은 처리수조(110)의 타측에 구비되며, 자외선 조사부(300)의 자외선을 통해 고도산화처리된 후, 처리수조(110)의 일측벽과 내벽(111)을 통과하는 처리수(3)가 처리수조(110)로부터 배출되도록 한다.

이물질 배출관(140)은 처리수조(110)의 양 측부에 설치되기 위해 한 쌍으로 구비되며, 단턱(113)의 양 측부(113a)를 따라 이동되는 이물질이 처리수조(110)로부터 배출되도록 한다.

이러한 이물질 배출관(140)에는 이물질의 배출을 위한 드레인(700)이 구비되며, 이물질 배출관(140)이 한 쌍으로 구비됨에 따라 드레인(700)도 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직할 것이다.

드레인(700)은 이물질의 배출을 용이하게 위해 구비되는 것이며, 이러한 드레인(700)의 이물질 배출 방식은 통상적인 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.

한편, 처리수조부(100)는 처리수(3)의 배출 또는 처리수(3)의 배출을 차단하기 위해 개폐수단(150)이 더 구비된다.

개폐수단(150)은 처리수 배출관(130)에 구비되며, 제어부(800)에 의해 작동되어 처리수 배출관((130)이 개방 또는 폐쇄되도록 하는 개폐밸브일 수 있다. 다만, 개폐수단(150)은 개폐밸브로 한정되는 것은 아니며, 처리수 배출관(130)의 개폐가 가능한 다른 수단으로 구현될 수 있다.

이러한 개폐수단(150)은 후술될 제2 자외선 투과율 센서(420)가 측정한 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율(예: 90 %의 자외선 투과율) 이하이고, 후술될 제1 과산화수소 센서(610)가 측정한 상기 처리수(3)의 과산화수소 농도가 기설정된 농도(예: 0~6.2 mg/L) 이상인 경우, 상기 처리수(3)가 처리수조(110)로부터 배출되는 것을 차단하기 위해 폐쇄된다.

그리고 개폐수단(150)은 후술될 제2 자외선 투과율 센서(420)가 측정한 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하이면서 후술될 제1 과산화수소 센서(610)가 측정한 상기 처리수(3)의 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이하인 경우, 처리수(3)가 처리수조(110)로부터 배출하기 위해 개방된다.

과산화수소 공급부(200)는 원수 유입관(120)을 통해 처리수조(110)로 내로 유입될 원수(1)에 과산화수소(2)를 혼합시키기 위해 구비된다.

이러한 과산화수소 공급부(200)는 원수 유입관(120)에 설치되어 원수 유입관(120)을 통해 과산화수소(2)를 공급함으로써, 원수 유입관(120)을 따라 처리수조(110)의 내부를 향해 이동되는 원수(1)에 과산화수소(2)가 혼합되도록 한다.

자외선 조사부(300)는 처리수조(110)의 내부로 이동되는 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 고도산화처리된 처리수(3)가 생성되도록 한다.

이러한 자외선 조사부(300)는 자외선 조사 각도 및 방향을 변경하기 위해 처리수조(110)에 축 결합될 수 있다.

그리고 자외선 조사부(300)는 자외선 조사 위치를 변경하기 위해 처리수조(110)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 일례로, 자외선 조사부(300)는 도 1 내지 도 2에 도시된 위치보다 처리수조(110)의 타측벽 또는 내벽(111)을 향해 이동될 수 있다.

또한, 자외선 조사부(300)는 원수(1)에 자외선을 조사할 뿐만 아니라, 혼합수 생성 지점(110a)에서 원수(1)와 순환부(500)를 통해 순환된 후 처리수조(110) 내로 배출되는 순환 혼합수(3a) 간의 혼합을 통해 생성되는 혼합수에 자외선을 조사하여 상기 혼합수를 고도산화처리한다.

자외선 투과율 센서(400)는 원수(1)의 자외선 투과율과 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하기 위해 제1 자외선 투과율 센서(410) 및 제2 자외선 투과율 센서(420)로 이루어진다.

제1 자외선 투과율 센서(410)는 원수 유입관(120)에 구비되어 원수(1)의 자외선 투과율을 측정한다.

이러한 제1 자외선 투과율 센서(410)는 과산화수소 공급부(200)로부터 공급되는 과산화수소(2)가 혼합되기 전에 원수(1)의 자외선 투과율을 측정한다.

이와 같이, 제1 자외선 투과율 센서(410)가 과산화수소(2)의 혼합 전에 원수(1)의 자외선 투과율을 측정하는 것은 제1 자외선 투과율 센서(410)로부터 측정되는 원수(1)의 자외선 투과율에 따라 제어부(800)가 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2) 공급량과 자외선 조사부(300)의 자외선 조사량을 조절하기 위함이다.

제2 자외선 투과율 센서(420)는 처리수 배출관(120)에 구비되어 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정한다.

이러한 제2 자외선 투과율 센서(420)는 개폐수단(150)에 의해 배출되지 않고 처리수 배출관(130)에 잔류하는 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정한다.

이와 같이, 제2 자외선 투과율 센서(420)가 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 것은 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 측정되는 처리수(3)의 자외선 투과율에 따라 제어부(800)가 처리수(3)의 순환 여부를 결정하기 위함이다.

구체적인 일례로, 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율(예: 90 %의 자외선 투과율) 이하인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 개폐수단(150)을 통해 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하며, 순환부(500)를 작동시켜 순환 처리수(3a)가 혼합수 생성 지점(110a)을 향해 순환되도록 한다.

이와 달리, 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이상인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 순환부(500)의 작동을 생략하고, 개폐수단(150)을 통해 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되도록 한다.

또한, 제2 자외선 투과율 센서(420)가 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 것은 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 측정되는 처리수(3)의 자외선 투과율에 따라 제어부(800)가 자외선 조사부(300)의 자외선 발생 여부를 결정하기 위함이다.

구체적인 일례로, 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 개폐수단(150)을 통해 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하며, 자외선 조사부(300)로부터 자외선이 발생되도록 하여 개폐수단(150)에 의해 처리수조(110) 내에 잔류하는 처리수(3)에 자외선이 조사되도록 한다.

이와 달리, 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이상인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 자외선 조사부(300)의 작동을 생략하고, 개폐수단(150)을 통해 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되도록 한다.

즉, 제어부(800)는 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 처리수(3)의 순환 여부 또는 자외선 조사부(300)의 자외선 발생 여부를 결정하여 처리수(3)를 재처리할 수 있다.

더 나아가, 제어부(800)는 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 처리수(3)가 순환 되도록 하면서 자외선 조사부(300)로부터 자외선이 발생되도록 하여 처리수(3)를 재처리할 수도 있다.

순환부(500)는 개폐수단(150)을 통해 차단되어 처리수조(110)에 잔류하는 처리수(3)를 순환시켜 자외선 조사부(300)에 의해 재처리되도록 하기 위해 순환 배관(510) 및 순환 펌프(520)가 구비된다.

순환 배관(510)은 일측 끝단을 이루는 유입구가 내벽(111)과 처리수조(110)의 일측벽 사이에 위치되도록 하며, 타측 끝단을 이루는 배출구가 처리수조(110)의 타측벽과 자외선 조사부(300)의 사이에 위치되도록 하고, 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 관으로 이루어진다.

순환 펌프(520)는 순환 배관(510)에 설치되며, 제어부(800)에 의해 작동되어 처리수(3)가 순환 배관(510)의 유입구를 통해 유입되도록 한 후, 유입된 순환 처리수(3a)가 순환 배관(510)의 관을 따라 배출구를 향해 순환되도록 하고, 상기 순환 처리수(3a)가 순환 배관(510)의 배출구를 통해 혼합수 생성 지점(110a)에 배출되도록 한다.

과산화수소 센서(600)는 처리수(3)의 과산화수소 농도와 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하기 위해 제1 과산화수소 센서(610) 및 제2 과산화수소 센서(620)로 이루어진다.

제1 과산화수소 센서(610)는 처리수 배출관(130)에 구비되어 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정한다.

이러한 제1 과산화수소 센서(610)는 개폐수단(150)에 의해 배출되지 않고 처리수 배출관(130)에 잔류하는 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정한다.

이와 같이, 제1 과산화수소 센서(610)가 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정하는 것은 제1 과산화수소 센서(610)로부터 측정되는 처리수(3)의 과산화수소 농도에 따라 제어부(800)가 처리수(3)의 순환 여부를 결정하기 위함이다.

구체적인 일례로, 제1 과산화수소 센서(610)로부터 처리수(3)의 과산화수소 농도가 기설정된 농도(예: 0~6.2 mg/L) 이상인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 개폐수단(150)을 통해 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하며, 순환부(500)를 작동시켜 순환 처리수(3a)가 혼합수 생성 지점(110a)을 향해 순환되도록 한다.

이와 달리, 제1 과산화수소 센서(610)로부터 처리수(3)의 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이상인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 순환부(500)의 작동을 생략하고, 개폐수단(150)을 통해 처리수(3)가 처리수 배출관(130)을 통해 배출되도록 한다.

제2 과산화수소 센서(620)는 처리수조(110)의 타측벽에 구비되며, 혼합수 생성 지점(110a)에서 생성되는 혼합수의 과산화수소 농도를 측정한다.

여기서, 혼합수는 처리수조(110)의 타측벽과 자외선 조사부(300)의 사이에 형성되는 혼합수 생성 지점(110a)에서 원수 유입관(120)을 통해 처리수조(110) 내로 유입되는 원수(1)와 순환 배관(510)의 배출구를 통해 배출되는 순환 처리수(3a)가 혼합됨으로써 생성되는 용액을 의미한다.

이와 같이, 제2 과산화수소 센서(620)가 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 것은 제2 과산화수소 센서(620)로부터 측정되는 혼합수의 과산화수소 농도에 따라 제어부(800)가 과산화수소(2)의 공급량을 조절하기 위함이다.

구체적인 일례로, 제2 과산화수소 센서(620)로부터 혼합수의 과산화수소 농도가 기설정된 농도(예: 0~6.2 mg/L) 이상인 것으로 측정되는 경우, 제어부(800)는 혼합수의 과산화수소 농도를 감소시키기 위해 과산화수소 공급부(200)의 공급량이 감소되도록 하며, 이를 통해 처리수조(110)로부터 배출되는 처리수(3)에 과산화수소가 기설정된 농도 이상 포함되지 않도록 한다.

상기 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치(10)는 상기의 구성들을 통해 일정 수준 이상의 자외선 투과율을 가지면서 과산화수소(2)가 기설정된 농도 이하인 처리수(3) 또는 혼합수를 획득할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리방법에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

먼저, 원수(1)는 원수 유입관(120)을 통해 처리수조부(100)에 유입된다(A).

그 후, 자외선 투과율 센서(400)는 원수(1)의 자외선 투과율을 측정한다(B). 이때, 자외선 투과율 센서(400)는 원수 유입관(120)에 설치된 제1 자외선 투과율 센서(410)로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

그 후, 과산화수소 공급부(200)는 원수(1)에 과산화수소(2)를 공급한다(C). 이때, 과산화수소 공급부(200)는 제1 자외선 투과율 센서(410)로부터 측정되는 원수(1)의 자외선 투과율에 따라 과산화수소(2)의 공급량을 조절한다.

그 후, 자외선 조사부(300)는 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 처리수(3)를 생성한다(D).

그 후, 자외선 투과율 센서(400)는 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하고, 이와 동시에 과산화수소 센서(600)는 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정한다(E). 이때, 자외선 투과율 센서(400)는 원수 배출관(130)에 설치된 제2 자외선 투과율 센서(420)이며, 과산화수소 센서(600)는 원수 배출관(130)에 설치된 제1 과산화수소 센서(610)로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

그 후, 제어부(800)는 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 측정된 처리수(3)의 자외선 투과율 및 제1 과산화수소 센서(610)로부터 측정된 처리수(3)의 과산화수소 농도를 기반으로 처리수조부(100)로부터 처리수(3)가 배출되도록 하거나, 순환부(500)를 따라 처리수(3)가 순환되도록 제어한다(F).

이때 만약, 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이상이면서 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이하인 경우, 제어부(800)는 처리수(3)가 원수 배출관(130)을 통해 처리수조부(100)로부터 배출되도록 제어한다.

이와 달리 만약, 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하이거나, 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이상인 경우, 제어부(800)는 순환펌프(500)를 작동시켜 처리수(3)가 순환 배관(510)을 따라 순환되도록 제어한다.

처리수(3)의 순환 후, 자외선 조사부(300)는 원수 유입관(120)을 통해 유입되는 원수(1)와 순환 배관(510)을 따라 순환되는 처리수(3a)가 혼합된 혼합수에 자외선을 조사하고, 과산화수소 센서(600)는 혼합수의 과산화수소 농도를 측정한다(G). 이때, 과산화수소 센서(600)는 처리수조(110) 내에 설치된 제2 과산화수소 센서(620)로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 혼합수는 자외선 조사 후에도 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하이거나 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이하이면, 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이상이면서 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이하가 될 때까지 순환되면서 처리되는 것이 바람직할 것이다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

1: 원수,
2: 과산화수소,
3: 처리수,
3a: 순환 처리수,
10: 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치,
100: 처리수조부,
110: 처리수조,
110a: 혼합수 생성 지점,
111: 내벽,
113: 단턱,
113a: 단턱의 양 측부,
120: 원수 유입관,
130: 처리수 배출관,
140: 이물질 배출관,
150: 개폐수단,
200: 과산화수소 공급부,
300: 자외선 조사부,
400: 자외선 투과율 센서,
410: 제1 자외선 투과율 센서,
420: 제2 자외선 투과율 센서,
500: 순환부,
510: 순환 배관,
520: 순환 펌프,
600: 과산화수소 센서,
610: 제1 과산화수소 센서,
620: 제2 과산화수소 센서,
700: 드레인,
800: 제어부.

Claims

일측에 원수(1)가 유입되는 원수 유입관(120), 타측에 상기 원수(1)를 고도산화처리한 처리수(3)가 배출되는 처리수 배출관(130)이 구비된 처리수조(110)를 포함하는 처리수조부(100);
상기 원수(1)에 과산화수소(2)가 혼합되도록 상기 원수 유입관(120)을 통해 상기 과산화수소(2)를 공급하는 과산화수소 공급부(200);
상기 처리수조(110) 내에 구비되며, 상기 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 상기 처리수조(110) 내에 상기 처리수(3)가 생성되도록 하거나 혼합수에 자외선을 조사하는 자외선 조사부(300);
상기 원수(1)의 자외선 투과율과 상기 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 자외선 투과율 센서(400);
상기 처리수 배출관(130)을 통해 배출되기 전의 처리수(3)를 상기 처리수조(110)로 순환시키는 순환부(500);
상기 처리수(3)의 과산화수소 농도 및 상기 원수(1)와 상기 순환부(500)에 의해 순환되는 처리수(3a)가 혼합된 상기 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 과산화수소 센서(600);
상기 처리수조부(100)의 세척에 의해 생성되어 하측으로 낙하된 이물질을 배출하기 위한 이물질 배출관(140)에 구비되는 드레인부(700); 및
상기 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2)의 공급량, 상기 자외선 조사부(300)의 자외선 조사량 및 상기 순환부(500)의 작동을 제어하는 제어부(800);를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자외선 투과율 센서(400)는,
상기 원수 유입관(120)에 구비되어 상기 원수(1)의 자외선 투과율을 측정하는 제1 자외선 투과율 센서(410); 및
상기 처리수 배출관(130)에 구비되어 상기 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하는 제2 자외선 투과율 센서(420);를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부(800)는,
상기 제1 자외선 투과율 센서(410)로부터 측정된 상기 원수(1)의 자외선 투과율을 기반으로 상기 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2) 공급량과 상기 자외선 조사부(300)의 자외선 조사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부(800)는,
상기 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 상기 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 상기 처리수(3)가 상기 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하면서 상기 순환펌프(520)를 작동시켜 상기 순환 처리수(3a)가 상기 순환 배관(510)을 따라 상기 혼합수 생성 지점(110a)을 향해 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부(800)는,
상기 제2 자외선 투과율 센서(420)로부터 상기 처리수(3)의 자외선 투과율이 기설정된 투과율 이하인 것으로 측정되는 경우, 상기 처리수(3)가 상기 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하면서 상기 자외선 조사부(300)로부터 상기 자외선이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부(900)에 기설정된 투과율은, 90 %의 자외선 투과율인 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리수조부(100)는,
상기 처리수(3)를 배출 또는 상기 처리수(3)의 배출을 차단하기 위해 상기 처리수 배출관(130)에 구비되는 개폐 수단(150);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 처리수조(110)는,
일측벽과 상기 자외선 조사부(300)의 사이에 위치되되, 상측으로부터 하측 방향으로 연장형성되어 내부를 일부 구획지게 하는 내벽(111); 및
상기 이물질이 양 측부를 따라 상기 이물질 배출관(140)으로 이동되도록 유도하는 단턱(113);을 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 8 항에 있어서,
상기 순환부(500)는,
상기 내벽(111)과 상기 처리수 배출관(130)의 사이에 위치되는 유입구 및 상기 처리수조(110)의 타측벽과 상기 자외선 조사부(300)의 사이에 위치되는 배출구가 양 끝단에 구비되며, 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하는 관으로 이루어지는 순환 배관(510); 및
상기 순환 배관(510)에 설치되며, 상기 제어부(900)에 의해 작동되어 상기 처리수(3)가 상기 순환 배관(510)을 통해 유입, 순환 및 배출되도록 하는 순환 펌프(520);를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 9항에 있어서,
상기 과산화수소 센서(600)는,
상기 처리수 배출관(130)에 구비되어 상기 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정하는 제1 과산화수소 센서(610); 및
상기 혼합수가 생성되는 혼합수 생성 지점(110a)과 인접한 상기 처리수조(110)의 타측벽에 구비되어 상기 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 제2 과산화수소 센서(620);를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부(800)는,
상기 제1 과산화수소 센서(610)로부터 상기 처리수(3)의 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이상인 것으로 측정되는 경우, 상기 처리수(3)가 상기 처리수 배출관(130)을 통해 배출되는 것을 차단하면서 상기 순환펌프(520)를 작동시켜 상기 순환 처리수(3a)가 상기 순환 배관(510)을 따라 상기 혼합수 생성 지점(110a)을 향해 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부(800)는,
상기 제2 과산화수소 센서(620)로부터 상기 혼합수의 과산화수소 농도가 기설정된 농도 이상인 것으로 측정되는 경우, 상기 과산화수소 공급부(200)의 과산화수소(2) 공급량이 감소되도록 상기 과산화수소 공급부(200)를 제어하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리장치.
(A) 원수(1)가 처리수조부(100)에 유입되는 단계;
(B) 자외선 투과율 센서(400)가 상기 원수(1)의 자외선 투과율을 측정하는 단계;
(C) 과산화수소 공급부(200)가 상기 원수(1)에 과산화수소(2)를 공급하는 단계;
(D) 자외선 조사부(300)가 상기 과산화수소(2)가 혼합된 원수(1)에 자외선을 조사하여 처리수(3)를 생성하는 단계;
(E) 상기 자외선 투과율 센서(400)가 상기 처리수(3)의 자외선 투과율을 측정하고, 과산화수소 센서(600)가 상기 처리수(3)의 과산화수소 농도를 측정하는 단계;
(F) 제어부(800)가 상기 처리수(3)의 자외선 투과율 및 과산화수소 농도를 기반으로 상기 처리수조부(100)로부터 상기 처리수(3)가 배출되도록 하거나, 순환부(500)를 따라 상기 처리수(3)가 순화되도록 제어하는 단계; 및
(G) 상기 자외선 조사부(300)가 상기 원수(1)와 상기 순환부(500)에 의해 순환되는 처리수(3a)가 혼합된 혼합수에 자외선을 조사하고, 상기 과산화수소 센서(600)가 상기 혼합수의 과산화수소 농도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물질 처리용 순환식 자외선 고도처리방법.