KR20230069136A - 유체 처리 방법 및 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 처리 스테이션에서 과립 형태의 활성탄 베드를 통해 유체의 하향 스트림을 통과시킴으로써 오염물질을 함유하는 유체를, 특히 액체를, 특히 물을, 처리하는 방법으로서, 상기 방법은 적어도 1회의 활성탄 주입 및 적어도 1회의 활성탄 추출을 포함하는 활성탄의 부분 재생을 포함하는, 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 유체 처리 방법의 실행에 적합한 설비에 관한 것이다.

Description

유체 처리 방법 및 설비

본 발명은 유체를, 특히 물을, 특히 마실 수 있게 하려는 물, 및 또한, 도시 또는 산업 배출수를, 활성탄 베드(bed of activated carbon)를 통해 통과시킴으로써, 처리하는 방법에 관한 것이다.

유체의 처리, 특히 음용수 생산, 또는 배출수 처리를 위해, 원수 또는 배출수에 함유된 유기 오염물질의 양의 감소는 상기 물질을 흡착하는 단계에 의해 제안될 수 있다.

실제로, 자원에서 관찰되는 유기 오염물질(천연 유기 물질 및 인위적 또는 자연 기원의 미량 오염물질)의 부하가 증가하는 것은, 음용수 생산자와 배출수 처리 운영자가 그것의 처리 시설을 개조해야 하고, 이는 품질 목표를 달성할 수 없게 되었다는 것을 의미한다. 음용수 생산자는 새로운 처리 설비를 설계할 때 유기 오염물질의 이러한 증가하는 부하와 직면한다. 마지막으로, 배출수 처리 운영자는 또한, 자연 환경 내로 배출되기 전의 산업 또는 서비스 산업 배출수에 관련되었든 아니면 직접적으로 또는 간접적으로 음용가능하게 만들어질 배출수(effluents)(폐수(wastewater))에 관련되었든지 상관없이, 유기 오염물질의 더 많은 존재를 고려하는 처리로부터 이점을 얻을 수 있다. 유기 오염물질에 의한 그러한 중대한 오염을 고려하는 것은, 특히 과립형 활성탄(GAC) 베드에 의한 흡착 및/또는 여과와 같은, 특히 활성탄을 사용하는 정제 시설의, 설계 또는 보수 단계 시점에서의, 추가를 포함할 수 있다.

수처리 분야에서, 합성 기원의 유기 미세 오염물질의 출현을 고려하면, 특히 소량으로 존재하는 경우, 개선이 여전히 필요하다.

더욱 특히, 소형 분자, 극성 분자 또는 친수성 분자 형태의 오염물질이든 상관없이, 새로운 오염물질의 일부는 흡수하기 어렵다. 특히, 따라서 농약 대사산물은, 과립형 활성탄을 사용한 흡착 단계와 같은, 흡착 단계의 하류에서 찾을 수 있다. 오염물질이 특별히 규제되거나 또는 어떤 경우에도 아직 규제되지 않은 새로운 오염물질에 대해 예상되어야 하는 위험을 수반할 수 있는 경우, 처리 시설의 끝에서 이러한 새로운 오염물질의 수준은 규제 임계값을 초과할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 활성탄을 사용한 정제 처리 시설은, 주기적인 교체가 가능하더라도, 제거하기 더 어려운 새로운 오염물질에 적응화하도록 설계되지 않고 특정 기존 오염물질들에 맞게 설계되었다.

유기 물질 또는 다른 천연 또는 인공 오염물질을 보유(retaining)하기 위해 활성탄 필터 또는 활성탄 반응기를 사용하는 것이 문서 FR3003477로부터 알려져 있다. 특히 문헌 FR3003477은, 활성탄 베드로 이루어진 필터를 세척하는 추가 단계와 함께, 상당한 팽창 없이 상행 스트림에서 과립형 활성탄 베드의 사용을 제안한다. 세척은 활성탄 베드의 상당한 팽창에 의해 수행된다. 이러한 유형의 방법은 통상적으로 탄소 필터 내로의 주입 상류에서 미분의 처리를 필요로 하며 유체의 최소 유량으로만 작동할 수 있다.

수처리를 위해 종래의 카본 필터를 사용하는 방법은 공지되어 있지만, 이러한 유형의 방법은, 처리 대상 유체의 품질에 활성탄을 조정하고, 오염물질의 양을 유지하며 지속적으로 제어하기 위해서는 사용될 수 없다.

따라서, 특히 제거하기 어려운 새로운 오염물질이 작은 비율로 존재할 때, 필요한 설비를 단순화하거나 심지어 줄이면서, 특히 제거하기 어려운 새로운 오염물질을 포함하도록, 물과 같은 유체의 처리를 개선할 필요가 있다.

이러한 목표는 본 발명의 새로운 방법에 의해 달성된다.

본 발명은, 처리 스테이션에서 과립 형태의 활성탄 베드를 통해 유체의 하향 스트림을 통과시킴으로써, 오염물질을 함유하는 유체를, 특히 액체를, 특히 물을, 처리하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 적어도 1회의 활성탄 주입 및 적어도 1회의 활성탄 추출을 포함하는 활성탄의 부분 재생을 포함한다.

일 구현예에 따르면, 활성탄의 각각의 주입은 본 방법의 휴지 국면 (interruption phase)동안 수행된다.

우선적으로는(preferentially), 본 발명의 방법은, 활성탄이 주입되고 활성탄이 추출되지 않는 적어도 하나의 휴지 국면을 포함한다.

우선적으로는, 본 발명의 방법은 다음을 순차적으로 포함하는 휴지 국면을 포함한다:

- 처리 대상 유체의 스트림의 휴지;

- 처리 스테이션 내로의 활성탄의 주입;

- 활성탄으로부터 미분(fines)을 제거하는 단계;

- 처리 대상 유체의 스트림의 재시작.

우선적으로는, 상기 구현예에 따르면, 미분을 제거하는 단계는 0.2 mm 미만의 크기를 갖는 석탄 미분(carbon fines)을 제거하도록 한다.

우선적으로는, 미분을 제거하는 단계는 역류(backflow)로 실행된다

본 발명의 일 구현예에 따르면, 활성탄 베드는 고정된 활성탄 베드(fixed activated carbon bed)이다.

우선적으로는, 본 방법은, 본 방법의 하류에서의 유체의 요구(needs)에 적합한 휴지 국면들을 포함한다.

일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은, 별개의 휴지 국면들(distinct interruption phases) 동안 실행되는 적어도 1회의 미분 제거 단계 및 적어도 1회의 세척 단계를 포함한다.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 설비(installation)에 관한 것으로, 본 설비는 처리 스테이션(1)을 포함하고, 처리 스테이션은 다음을 포함한다:

- 활성탄 과립(2);

- 처리 대상 유체를 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(3);

- 과립형 활성탄을 처리 스테이션 내로 주입하기 위해 배열된 개구부(4);

- 활성탄 베드를 통과한 후, 처리된 유체를 회수하기 위해 배열된 개구부(5); 및

- 처리 스테이션으로부터 과립형 활성탄을 추출하기 위해 배열된 개구부(6).

일 구현예에 따르면, 처리 스테이션(1)은 세척 단계 또는 미분 제거 단계 동안 공기를 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(7)를 더 포함하며, 상기 개구부(7)는 우선적으로는 개구부(6)보다 낮은 높이(altitude)에 배치된다.

일 구현예에 따르면, 설비는, 처리 스테이션 하류에서, 개구부(6)에 연결된 유압 회로(hydraulic circuit)를 더 포함한다.

본 발명의 방법은, 활성탄의 최적 사용으로 인해, 대형 장비를 필요로 하지 않는 간단한 설비에서 조차, 규제 요건을 충족하는 음용수를 얻기 위해 사용될 수 있다.

더욱 특히, 유리한 구현예에 따르면, 활성탄은, 예를 들어, 휴지 국면 동안 처리 스테이션 내에서 직접적으로 실행될 수 있는 미분 제거 단계를 사용하는 처리 스테이션 내로 전처리 없이 직접적으로 주입될 수 있다. 본 발명의 방법은, 활성탄 반응기(필터)의 세척 펌프가 미분 제거에 적합하기 때문에, 미분 제거 전용의 비싸고 부피가 큰 장비를 생략할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 구현예에 따른 처리 스테이션을 도시한다.

본 발명은 과립형 활성탄(GAC) 베드를 통해 유체의 하향 스트림을 통과시킴으로써 오염물질을 함유하는 유체를, 특히 액체를, 특히 물을 처리하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 처리 스테이션 내로의 활성탄(신규 및/또는 재생)의 적어도 1회 주입 및 처리 스테이션으로부터 활성탄(사용된)의 적어도 1회의 추출을 포함하는 활성탄의 부분적(또는, 점진적) 재생을 포함한다.

제안된 처리 방법은 처리 대상 유체 내에 함유된 오염물질을 제거하는 것을 목표로 한다. 처리 대상 유체는 물, 특히 음용가능하게 만들어질 물, 및 또한, 자연 환경으로 배출되기 전의 도시 또는 산업 배출수(특히, 액체 폐기물 저장 배출수(liquid waste storage effluents)인 침출액) 또는 직접적으로 또는 간접적으로 음용가능하게 만들어질 배출수(도시 배출수(urban effluents)인 폐수(wastewater)와 같은)일 수 있다.

이하 본 명세서에서 "오염물질(pollutant)"이라는 용어는 유기물(organic matter)과 미세 오염물질(micropollutants) 모두를 의미한다. 미세 오염물질은 환경에서 매우 낮은 농도(리터당 마이크로그램 또는 심지어 리터당 나노그램)로 검출되는 바람직하지 않은 물질로서 정의될 수 있다. 물에 미세 오염물질이 존재하는 것은, 적어도 부분적으로는, 인간 활동(산업적 방법, 농업 관행 또는 약물 및 화장품 잔류물) 때문이다. 미세 오염물질은, 매우 낮은 농도에서도, 미세 오염물질의 독성, 지속성 및 생체 축적으로 인해, 또는 감각적 문제(맛 또는 냄새, 특히 물을 마실 수 있도록 처리할 때 관련됨)로 인해, 살아있는 유기체에 부정적인 영향을 미치는 잠재성이 있는 것으로 특징지어진다. 많은(유럽 규정에 따라 110,000 개 넘는 분자들이 나열됨) 다양한 미세 오염물질이 있다. 오염물질의 다양성으로 인해 오염물질의 기원, 성질 또는 매우 다양한 화학적 성질에 따라 오염물질을 분류할 수 있다. 그에 따라, 미세 오염물질은 자연적 원천(예를 들어, 메틸이소보르네올 또는 MIB을 포함한 토양 분해, 또는 박테리아 잔류물로 인한 화합물), 식물성 원천(예를 들어, 마이크로시스틴을 포함한 조류 대사산물), 동물 또는 인간 원천을 가질 수 있다. 미세 오염물질은, 예를 들어, POC(극성 유기 화합물)로 약칭되는 극성 유기 화합물, 또는 MOC(금속 유기 화합물)로 약칭되는 유기 금속 화합물과 같이, 성질에 따라 분류될 수 있다. 미세 오염물질은, 예를 들어, 세척제, 금속, 탄화수소, 농약, 화장품 또는 의약품과 같이 매우 다른 화학적 성질을 가질 수 있다.

특정 구현예에 따르면, 오염물질은 오염물질에 함유된 미생물과 같은 천연 및/또는 합성 유기 물질이다. 예를 들어, 처리 대상 유체는 농약 및/또는 농약 대사 산물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

우선적으로는, 처리 대상 유체는 물과 같은 액체이다. 특히 우선적인 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 음용수를 처리하는 방법이다.

처리 대상 물은 원수(raw water)라고 불릴 수 있으며, 예를 들어, 수로로부터 취하여 지표수(surface water)라고 하거나, 또는 시추공을 통해 취하여 지하수(groundwater)라고 불릴 수 있다. 처리 대상 물은 또한, 도시 배출수(아니면 도시 폐수라고도 알려진 폐수) 또는 산업 배출수일 수 있다.

활성탄 베드를 통과하기 전에, 수집된 물은, 분리를 얻기 위해 디캔터(decanter) 또는 플로터(floater)에 의해 수행되는, 또는 입자상 물질 또는 콜로이드성 물질을 보유(retain)하기 위해 예를 들어 응집에 의해 수행되는, 그리고 최종적으로는 여과, 특히 모래 여과가 뒤따르는, 전처리 단계(예를 들어, 정화(clarification))를 거칠 수 있다. 전처리의 성질은 처리 대상 유체의 원천에 따라 달라질 수 있다. 처리할 자원이 지하수인 경우, 지표수와 마찬가지로, 전처리 단계를 특히 생략할 수 있다. 배출수의 경우, 예를 들어, 정화의 상류에서, 생분해를 더 포함하는 전처리를 제공하는 것이 유리하다.

전형적으로, 본 발명의 방법은 적어도 하나의 처리 스테이션을 포함하는 설비 내에서 실행된다. 처리 스테이션은 유체 입구 및 유체 출구를 포함할 수 있다. 처리 스테이션은 신규 및/또는 재생된 GAC 주입을 위한 입구 및 사용된 GAC 추출을 위한 출구를 더 포함할 것이다. 우선적으로는, 처리 스테이션 내에서, 신규 및/또는 재생된 GAC의 주입을 위한 입구는, 사용된 GAC의 추출을 위한 출구보다 더 높은 높이(altitude)에 배치된다. 높이는 지구의 중력에 따라 정의된다.

본 발명에 따르면, 유체의 스트림은 하향 스트림이다. 따라서, 전형적으로, 처리 스테이션은 그 상단부에 유체 입구(처리 대상 유체)를 포함하고 그 하단부에 유체 출구(처리된 유체)를 포함할 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상단부는 하단부보다 더 높은 높이에 배치된다.

처리 스테이션은 전형적으로 그러한 하향 스트림을 가능하게 하기 위해 임의의 교반기를 포함하지 않을 것이다.

처리 대상 유체의 상향 스트림을 사용하는 방법과 비교하여, 하향 스트림을 사용하는 본 발명의 방법은 최대 유량의 0 내지 100% 사이 및 압력 하에서 작업하기 쉬운 이점을 갖는다. 게다가, 본 발명의 하향 스트림 방법은, 활성탄 처리의 하류에서의 여과에 대한 필요없이, 음용수를 제공하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 유체는 처리 스테이션 내에서 과립 형태의 활성탄 베드를 통과한다.

제안된 방법에 사용되는 과립형 활성탄은 전형적으로, 예를 들어, 과립들의 적어도 85 내지 90 wt%에 대해 300 내지 2400 ㎛의 입자 크기 분포를 갖는다. 주어진 치수는 건식 체질(dry sieving) 또는 습식 체질(wet sieving)에 대한 등가 입경(equivalent grain diameter)의 치수이다.

우선적으로는, 활성탄 베드는 전형적으로 0.35 내지 0.55 범위의 겉보기 비중을 갖는 고정된(또는, 충전된) 탄소 베드이다. 본 방법의 실행(생산 단계) 동안, 활성탄 베드는 유리하게는 유동화 베드와 반대로 고정 베드이다. 즉, 활성탄 베드는 우선적으로는 유동화되지 않는다.

본 발명의 방법은 다른 유형의 GAC로 실행될 수 있다. 대조적으로, GAC의 유동화 베드를 사용하는 선행 기술의 방법은 유동화되기 쉬운 특정 GAC로만 작동할 수 있다.

본 발명의 방법은 적어도 1회의 활성탄 주입 및 적어도 1회의 활성탄 추출을 포함하는 활성탄의 부분 재생을 포함한다.

활성탄의 추출은 휴지 국면 동안 수행될 수 있지만, 본 발명의 방법은 우선적으로는 물 손실 및 작동 제약을 줄이기 위해 생산 단계 동안 수행되는 적어도 1회의 추출을 포함할 것이다. 우선적으로는, 각각의 추출은 생산 단계 동안 수행될 것이다.

전형적으로, 본 발명의 방법에서, 활성탄의 각각의 주입은 휴지 국면 동안 수행되며, 단 본 발명의 방법은 두 생산 단계들 사이에 활성탄의 단일 주입만을 포함할 수 있다.

휴지 국면 동안 과립형 활성탄을 주입하면, 미분(fines)이 넘어갈 위험이 0으로 줄어든다. 달리 표현하면, 처리된 물 탱크의 오염 위험이 없고, 매질 내에 미분이 축적되어 GAC 반응기/필터의 수두 손실(head loss)을 불필요하게 증가시킬 위험이 없다. 약간의 미분과 함께 GAC는 표면에 가라앉고, 미분은 여과를 다시 시작(본 방법의 재시작)하기 전에 미분을 제거하는 작업 동안 제거될 것이다.

따라서, 본 발명의 방법은 전형적으로 다음의 조건과 함께 휴지 국면 및 생산 국면을 포함할 것이다:

- 본 방법의 휴지 국면은 활성탄 주입이나 활성탄 추출을 포함할 수 없다.

- 휴지 국면은 (i) 활성탄 추출 없이 활성탄 주입 또는 (ii) 활성탄 주입 없이 활성탄 추출을 포함할 수 있다.

실제로, 활성탄(신규 및/또는 재생)의 주입을 포함하고 활성탄(사용된)의 추출을 포함하지 않는 휴지 국면, 및 활성탄(사용된)의 추출을 포함하고 활성탄(신규 및/또는 재생)의 주입을 포함하지 않는 다른 휴지 국면을 포함하는 방법을 구상하는 것이 가능하다.

GAC의 재생은 부분 재생이다. 전형적으로, 처리 스테이션 내에 존재하는 활성탄의 일 부분만이 휴지 국면 동안 재생된다. 그런 다음 우리는 활성탄의 순차적 재생이라고 할 것이다. 부분 재생(순차적)은 활성탄의 흡착 용량을 최적화한다. 실제로, 신규 및/또는 재생 활성탄은 대사산물과 같이 처리하기 더 어려운 화학종을 처리하는 반면, 사용된 활성탄은 농약과 같이 처리하기 더 쉬운 화학종을 처리할 것이다.

활성탄 주입과 활성탄 추출을 모두 포함하는 휴지 국면 동안, 상기 휴지 국면 동안 추출된 활성탄의 양과 주입된 활성탄의 양은, 서로 다를 수 있으며, 통상적으로 필요에 따라, 특히 처리 대상 유체의 품질에 따라, 적합화될 것이다.

예로서, 추출된 활성탄의 분율은 처리 스테이션 내의 활성탄의 총 부피의 최대 50 vol%를, 전형적으로 처리 스테이션 내의 활성탄의 총 부피의 1 내지 50 vol%를 나타낼 수 있다.

예로서, 주입된 활성탄의 양은 처리 스테이션 내의 활성탄의 총 부피의 최대 50 vol%를, 전형적으로 처리 스테이션 내의 활성탄의 총 부피의 1 내지 50 vol%를 나타낼 수 있다.

따라서, 점진적 재생(부분적 및 순차적)을 수행하면, GAC의 수명 사이클 영향들(life cycle effects)이 제거될 것이며, 그에 따라:

- 사이클 시작 시에 과잉 품질을 방지함과 동시에, 출구에서 모든 오염물질들(오염물질 대사산물을 포함)의 농도를 안정적으로, 그리고 승인된 한계 아래로 엄격하게, 유지할 수 있고,

- 임의의 천공(piercing)이 발생하여 출구에서의 오염물질 농도의 현저한 그리고 통제되지 않는 증가를 수반할 위험을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 필요에 따라, 특히 처리 대상 유체로부터 제거될 오염물질의 농도에 따라, 사이클을 적합화하기 위해 우선적으로는 반자동 방법(semi-automatic method)일 것이다. 특히, 오염물질의 농도에 따라 재생을 조절할 수 있는데, 예를 들어, 추출된 활성탄의 양과 주입된 활성탄의 양은 필요에 따라 상이할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 처리 스테이션의 완전한, 때로는 장기간의 정지를 필요로 하는 막대한 유지 보수 작업을 생략하는 것을 가능하게 할 것이다.

전형적으로, 본 발명의 방법은 적어도 하나의 휴지 국면 및 적어도 하나의 생산 단계를 포함한다.

생산 단계 동안, 처리 대상 유체는 활성탄 베드를 통과하며, 전형적으로, 유체는 상단부 입구를 통해 처리 스테이션을 들어가, 활성탄 베드를 통과하고, 하단부 출구를 통해 처리 스테이션을 나간다.

휴지 국면 동안, 처리 대상 유체는 처리 스테이션에 들어가지 않는다. 휴지 국면은 다음을 포함할 수 있다:

- 사용된 GAC의 추출 단계; 및/또는

- 신규 및/또는 재생된 GAC의 주입 단계; 및/또는

- 우선적으로는 역류로 미분을 제거하는 단계;

- 재시작 단계.

본 발명에 의해 정의되는 바와 같이, 용어 "사용된 GAC"는, 적어도 하나의 생산 단계, 즉 처리 대상 유체의 통과를 겪은 GAC를 의미한다.

본 발명에 의해 정의된 바와 같이, 용어 "신규 GAC"는 생산 단계를 거치지 않은, 즉 처리 대상 유체와 접촉하지 않은 GAC를 의미한다.

본 발명에 의해 정의된 바와 같이, 용어 "재생된 GAC"는, 하나 이상의 생산 단계를 거친 후, 신규 GAC의 용량에 근접한 여과 용량을 회복하기 위해, 예를 들어, 열적으로 또는 화학적으로 처리된 GAC를 의미한다.

필요에 따라, 휴지 국면은, 추출 단계만 또는 주입 단계만 포함할 수 있으며, 동일하거나 상이한 양의 GAC를 포함한다. 우선적으로는, 휴지 국면은, 예를 들어, 음용수 처리의 경우, 본 방법의 하류에서 요구에 따라, 본 방법의 하류 요구에 맞게 적합화된다.

일 구현예에 따르면, GAC의 추출은, 예를 들어, GAC 공급 라인 및/또는 GAC 추출 라인에 존재할 수 있는, 하나 또는 복수의 하이드로이젝터(hydroejectors)를 포함하는 유압 회로에 의해 수행된다. GAC 추출 유량은 100 내지 1000 kg/h, 전형적으로 300 내지 700 kg/h의 범위, 예를 들어, 500 kg/h일 수 있다. GAC 추출을 위해, 물 스트림을 사용하여, 1 내지 10 bar, 통상적으로 2 내지 5 bar 범위의 압력에서, 예를 들어, 1 내지 10 m³/h, 전형적으로 1.5 내지 5 m³/h의 유량으로, 하나 또는 복수의 하이드로이젝터에 공급할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은, 휴지 국면 동안 활성탄을 처리 스테이션 내로 주입한 후에, 우선적으로는 휴지 국면 동안 활성탄을 처리 스테이션 내로 주입하는 각각의 단계 후에 실행되는, 활성탄으로부터 미분을 제거하는 단계를 포함한다. 우선적으로는, 미분을 제거하는 단계는 휴지 국면 동안 재시작 단계 동안 실행될 것이다. 예를 들어, 물 하류의 필요에 따라, 휴지 국면은 일정 시간 동안 지속될 수 있으며, 미분을 제거하는 단계는 재시작 단계 동안 실행된다.

이에 따라, 실행될 때, 미분을 제거하는 단계는 우선적으로는 처리 스테이션 내에서 실행된다. 전형적으로, 미분을 제거하는 단계는 0.2 mm 미만 크기의 탄소 미분을 제거한다.

미분을 제거하는 단계는, 처리 스테이션 내로 주입하기 전에 전처리 없이 GAC를 주입할 수 있기 때문에, 부피가 크고 값비싼 장비를 생략할 수 있게 한다.

일 구현예에 따르면, 미분을 제거하는 단계는, 우선적으로는 물을 포함하는 제1 세척 용액의 주입에 의해, 역류(상승 스트림에 의해)로 사용된다. 일 구현예에 따르면, 미분을 제거하는 단계는, 공기를 주입한 후, 물을 포함하는 제1 세척 용액을 주입함으로써 실행된다. 우선적으로는, 미분 제거 단계는, 공기 주입 단계 없이, 물을 포함하는 제1 세척 용액의 주입만으로 수행된다.

미분 제거 단계를 위한 제1 세척 용액은 원수, 처리수(본 발명의 방법에 따라 GAC 베드를 통과한), 또는 염소 처리 또는 염기성화 또는 소독 또는 UV나 오존 처리, 또는 여과의 후속 단계(본 발명의 방법에 따라 GAC 베드를 통과하는 통로의 하류에서)를 거칠 수 있는 처리수를 포함할 수 있다.

미분을 제거하는 단계 동안 또는 세척 단계 동안 공기를 주입하는 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법을 실행하기 위한 처리 스테이션은, 하부 부분에서, 전형적으로는 유체 및 GAC를 위한 입구들에 비해 낮은 높이에서, 세척 공기를 위한 입구를 포함할 것이다.

통상적으로, GAC를 이용하는, 선행 기술의 수처리 방법은, GAC를 처리 스테이션 내로 주입하기 전에, 처리 스테이션의 상류에서 미세먼지를 제거하는 단계를 실행하며, 이는 추가의 설비가 필요하다. 대조적으로, 본 발명의 방법은, 휴지 국면 동안, 처리 스테이션 내에서 미분을 제거하는 단계의 실행으로 인해, 미분의 더 쉬운 관리를 위해 사용될 수 있으며, 이는 본 방법을 실행하는 데 필요한 설비를 단순화한다.

일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은, 휴지 국면 동안, 미분을 제거하는 단계와 별개로, 우선적으로는 역류로(상향 스트림에 의해) 수행되는 세척 단계를 포함한다. 사용되는 경우, 세척 단계는 물을 포함하는 제2 세척 용액의 주입을 포함하고, 최종적으로 공기 주입이 선행된다. 우선적으로는, 사용되는 경우 세척 단계는 공기 주입에 이어 제2 세척 용액 주입을 포함한다.

세척 단계를 위한 제2 세척 용액은, 미분을 제거하는 단계를 위한 제1 세척 용액과 동일하거나 상이할 수 있다. 미분 제거 단계를 위한 제2 세척 용액은 원수, 처리수(본 발명의 방법에 따라 GAC 베드를 통과한), 또는 염소 처리 또는 염기성화 또는 소독 또는 UV나 오존 처리, 또는 여과의 후속 단계(본 발명의 방법에 따라 GAC 베드를 통과하는 통로의 하류에서)를 거칠 수 있는 처리수를 포함할 수 있다.

미분을 제거하는 단계는 통상적으로 세척 단계보다 짧게 지속된다는 점에서 세척 단계와 구별될 수 있다. 미분을 제거하는 단계는 우선적으로는 동일한 휴지 국면 동안 각각의 GAC 주입 단계 후에, 주입 직후에 및 우선적으로는 재시작 단계 동안 실행될 것이며, 이는 몇 시간의 휴지 후에 실행될 수 있다.

세척 단계의 주요 목표는 여과의 영향을 제거하는 것이며, 특히 GAC 베드의 부피 내의 간극들(interstices)에서, GAC 입자 사이의 부유 물질을 제거하는 것이다.

미분을 제거하는 단계의 1차 목표는 크기가 0.2 mm 미만인 석탄 미분을 제거하는 것이다.

일 구현예에 따르면, 본 방법은 적어도 하나의 미분을 제거하는 단계 및 적어도 하나의 세척 단계를 포함하며, 우선적으로는 2개의 다른 휴지 국면 동안 사용되며, 단, 미분을 제거 하는 단계는 세척 단계와 상이하고, 예를 들어, 미분을 제거하는 단계는 통상적으로 세척 단계보다 짧을 것이다.

이러한 구현예는 미분의 통과 위험을 감소시키고, GAC의 전처리가 필요하지 않고 세척 펌프가 세척 단계 및 미분 제거 단계 모두를 수행할 수 있게 하므로 장비를 절약하며, 여과 사이클이 하류에서의 요구에 맞게 적합화될 수 있으므로 향상된 작동 유연성을 제공한다.

일 구현예에 따르면, 세척 단계는, 활성탄의 주입도 추출도 없는 휴지 국면 동안, 사용될 수 있다.

세척 단계는, 예를 들어, 생산 시간 또는 처리되는 물의 양에 따라 또는 휴지 시간에 따라 또는 필터 막힘(필터 입구와 출구 사이의 압력 변화)이 감지된 경우에, 시작될 수 있다.

주목되는 바와 같이, 본 방법의 실행 동안, 본 방법은 신규 및/또는 재생된 GAC의 주입이 없고 사용된 GAC의 추출이 없는 휴지 국면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 과립형 활성탄 베드 상에서 처리 단계 하류에서 여과 단계에 대한 필요성을 없앨 수 있게 한다. 이에 따라, 전형적으로, 본 발명의 방법은 활성탄 처리의 하류에서 과립형 또는 멤브레인 여과에 의한 여과 단계를 포함하지 않는다. 선행 기술의 수처리 방법은 물에 탁도(turbidity)를 더하는 경향이 있으며, 이는 하류 처리를 필요로 한다. 본 발명의 방법은 통상적으로 탁도를 추가하지 않을 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 방법은, 전형적으로 탁도가 2 NFU 미만인 원수를 처리하기 위한, 소형 음용수 생산 유닛에 특히 매우 적합하고, 본 방법은 또한, 모든 유형의 물을 처리하기 위한 다른 설비와 결합될 수 있다. .

더욱 특히, 본 발명의 방법은 유체의 감소된 유량, 전형적으로 피크 유량 미만을 사용하여 작동할 수 있다. 대조적으로, GAC의 유동화 베드를 사용하는 선행 기술의 방법은 최소 10% 유동화로만 작동할 수 있으며, 이는 더 높은 유량을 필요로 한다.

하류 여과는 대기압(약 1bar)에서 최대 15 bar 또는 5 bar의 압력 범위에서 사용될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 활성탄 베드는, 통상적으로 1.5 bar 내지 15 bar, 우선적으로는 1.5 bar 내지 5 bar 범위의 압력에서 가압된다. 이러한 가압 구현예는 본 방법이 소규모 음용수 생산 유닛에서 실행될 때 특히 적합할 것이다.

본 방법이 더 큰 용량의 설비와 결합될 때, 하향 여과는 우선적으로는 대기압 하에서 사용되며, 이 경우 이를 "중력" 압력이라고 한다.

본 발명의 방법은 적어도 하나의 처리 스테이션을 포함하는 설비에서 실행될 수 있다. 처리 스테이션은 압력 하의 폐쇄된 처리 스테이션이거나 또는 본 방법이 대기압에서 실행될 때 "개방" 처리 스테이션일 수 있다.

본 발명은 또한, 적어도 하나의 처리 스테이션(1)을 포함하는, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 설비에 관한 것이며, 상기 처리 스테이션은 다음을 포함한다:

- 활성탄 과립(2);

- 처리 대상 유체를 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(3);

- 과립형 활성탄을 처리 스테이션 내로 주입하기 위해 배열된 개구부(4);

- 활성탄 베드를 통과한 후, 처리된 유체를 회수하기 위해 배열된 개구부(5);

- 처리 스테이션으로부터 과립형 활성탄을 추출하기 위해 배열된 개구부(6).

일 구현예에 따르면, 처리 스테이션은 세척 단계 또는 미분 제거 단계 동안 공기를 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(7)를 더 포함하고, 상기 개구부(7)는 우선적으로는 개구부(4)보다 낮은 높이에 배치된다.

주목되어야 하는 바와 같이, 미분을 제거하는 단계 동안 또는 세척 단계 동안, 개구부(3)는 처리 스테이션으로부터 미분을 세척/제거하기 위한 물의 배출을 위해 사용될 수 있고, 개구부(5)는 세척 용액을 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 사용될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 설비는, 처리 스테이션 하류에서, 출구(6)에 연결된 유압 회로(hydraulic circuit)를 더 포함한다.

본 발명의 방법과 관련하여 설명된 특징은 또한, 본 발명에 따른 설비에 적용 가능하다.

본 발명의 설비에서 실행되는 처리 스테이션의 구현예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 처리 스테이션(1)은 다음을 포함한다:

- 활성탄 과립(2);

- 처리 대상 유체를 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(3);

- 신규 및/또는 재생된 GAC를 처리 스테이션 내로 주입하기 위해 배열된 개구부(4);

- 최종적으로, 세척 단계 동안 또는 미분을 제거하는 단계 동안 공기를 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(7);

- 활성탄 베드를 통과한 후 처리된 유체를 회수하기 위해 배열된 개구부(5),

- 처리 스테이션으로부터 사용된 GAC를 추출하기 위해 배열된 개구부(6).

주목되어야 하는 바와 같이, 치료 스테이션의 개구부(3)는 개구부(5)보다 더 높은 높이에 배치된다.

우선적으로는, 처리 스테이션의 개구부(4)는 개구부(6)의 높이보다 더 높은 높이에 배치된다.

우선적으로는, 입구(7)는 출구(6)보다 더 낮은 높이에 배치된다.

일 구현예에 따르면, 처리 스테이션의 개구부(3)는, 미분 제거 및/또는 세척 단계 동안, 미분 제거 및/또는 세척 후 세척 용액을 배출하는 데 사용될 수 있다. 통상적으로 세척 및/또는 미분 제거 단계 후에 세척 용액을 위한 배출 라인으로부터 처리 대상 물을 갖는 공급 라인을 구별하기 위해 밸브 시스템이 제공될 것이다.

일 구현예에 따르면, 처리 스테이션의 개구부(5)는, 미분 제거 및/또는 세척 단계 동안, 미분 제거 및/또는 세척 전에 세척 용액을 공급해 넣는 데 사용될 수 있다. 세척 및/또는 미분 제거 단계 전에, 세척 용액에 대한 공급 라인으로부터 처리된 물에 대한 인출 라인(여과 후)을 구별하기 위해 밸브 시스템이 제공될 수 있다.

처리 스테이션은 금속(폐쇄) 필터 또는 콘크리트(개방) 용기(concrete (open) receptacle)일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 설비는 사용된 GAC의 추출을 용이하도록 하는 유압 회로를 더 포함한다. 예로서, 이러한 유압 회로는 사용된 GAC를 추출하기 위해 물 회로에 연결된 하나 또는 복수의 하이드로이젝터를 포함할 수 있다. 적합한 경우, 상기 물 회로는 물 부스터(water booster)를 포함할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 설비는 신규 및/또는 재생된 GAC의 주입을 용이하도록 하는 유압 회로를 더 포함한다.

전형적으로, 본 발명의 설비는 신규 및/또는 재생된 GAC 저장 시스템 및 사용된 GAC 회수 시스템을 더 포함할 것이다. 보관 시스템의 예로서, 보관 사일로 또는 하나 또는 복수의 가방을 들 수 있다. 사용된 GAC 회수 시스템의 예로는 오버플로우(overflow) 또는 펌핑에 의한 GAC 배출 시스템을 갖는 회수 용기(recovery bin) 또는 HDPE(고밀도 폴리에틸렌) 유형 탱크가 있다.

일 구현예에 따르면, 사용된 GAC 회수 용기는 사용된 GAC를 위한 여과 용기(filtering bin)이다.

본 설비는 궁극적으로, 처리 스테이션의 하류에, 처리된 유체를 회수하기 위한 저장소를 포함할 수 있다.

우선적으로는, 본 설비는 처리 스테이션 하류에서 과립형 또는 멤브레인 여과 시스템(granular or membrane filtration system)을 포함하지 않는다.

설비는, 물론 필요에 따라, 유체 및/또는 GAC(신규/재생된 또는 사용된) 및/또는 세척 용액의 순환을 위한 덕트, 밸브 및/또는 펌프를 포함할 것이다.

일 구현예에 따르면, 설비는, 처리 스테이션 하류에서의 필요와 같은 필요에 따라, 휴지 국면의 성질 및 기간을 적합화하기 위한 제어 장치를 포함한다. 따라서, 필요에 따라, 휴지 국면은 신규 및/또는 재생된 GAC의 주입 및/또는 사용된 GAC의 추출을 포함할 수 있다. 주목되어야 하는 바와 같이, 본 방법의 실행 동안, 본 방법은 신규 및/또는 재생된 GAC의 주입이 없고 사용된 GAC의 추출이 없는 휴지 국면을 포함할 수 있다.

Claims (12)

1. 처리 스테이션(treatment station)에서 과립 형태의 활성탄 베드(bed of activated carbon)를 통해 유체의 하향 스트림을 통과시킴으로써 오염물질을 함유하는 유체를, 특히 액체를, 특히 물을, 처리하는 방법으로서, 상기 방법은 적어도 1회의 활성탄 주입 및 적어도 1회의 활성탄 추출을 포함하는 활성탄의 부분 재생을 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 각각의 활성탄 주입은 상기 방법의 휴지 국면(interruption phase) 동안 수행되는, 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 활성탄이 주입되고 활성탄이 추출되지 않는 적어도 하나의 휴지 국면을 포함하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 다음을 순차적으로 포함하는 휴지 국면을 포함하는 방법:
   - 처리 대상 유체의 상기 스트림의 휴지;
   - 상기 처리 스테이션 내로의 활성탄의 주입;
   - 상기 활성탄으로부터 미분(fines)을 제거하는 단계;
   - 처리 대상 유체의 상기 스트림의 재시작.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 미분을 제거하는 단계는 0.2 mm 미만의 크기를 갖는 석탄 미분(coal fines)을 제거하는, 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 미분을 제거하는 단계는 역류(backflow)로 사용되는, 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성탄 베드는 고정된 활성탄 베드(fixed activated carbon bed)인, 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법의 하류에서의 유체의 요구(needs)에 적합한 휴지 국면들을 포함하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 별개의 휴지 국면들(distinct interruption phases) 동안 실행되는 적어도 1회의 미분 제거 단계 및 적어도 1회의 세척 단계를 포함하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 설비(installation)로서, 상기 설비는 처리 스테이션(1)을 포함하고, 상기 처리 스테이션은 다음을 포함하는, 설비:
    - 활성탄 과립(2);
    - 처리 대상 유체를 상기 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(3);
    - 과립형 활성탄을 상기 처리 스테이션 내로 주입하기 위해 배열된 개구부(4);
    - 상기 활성탄 베드를 통과한 후, 처리된 유체를 회수하기 위해 배열된 개구부(5); 및
    - 상기 처리 스테이션으로부터 과립형 활성탄을 추출하기 위해 배열된 개구부(6).
11. 제 10 항에 있어서, 상기 처리 스테이션(1)은 세척 단계 또는 미립자 제거 단계 동안 공기를 상기 처리 스테이션 내로 공급하기 위해 배열된 개구부(7)를 더 포함하고, 상기 개구부(7)는 우선적으로는(preferentially) 상기 개구부(6)보다 낮은 높이(altitude)에 배치된, 설비.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 처리 스테이션 하류에서, 상기 개구부(6)에 연결된 유압 회로(hydraulic circuit)를 더 포함하는 설비.

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