KR800001368B1 - 폐액의 살균방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐액의 살균방법

제1도는 종래의 살균방식의 부분적인 개략도.

제2도는 본 발명의 살균방식의 한 실시예의 단면도.

제3도는 염소수로 폐액을 처리하는 복식 노즐 혼합기의 실시예의 단면도.

제4도는 폐액으로부터 대장균 박테리아를 제거한 결과를 살균제 투여량의 함수로 나타낸 도표.

제5도는 폐액으로부터의 f₂바이러스 제거 백분율을 살균제 투여량의 함수로 나타낸 도표.

제6도는 대장균 박테리아 제거 백분율을 시간의 함수로 나타낸 도표.

제7도는 f₂바이러스 제거 백분율을 시간의 함수로 나타낸 도표.

제8, 9, 10도는 본 발명의 원리에 따라 개조한 기존의 염소처리 살균시설의 운전에 의한 살균자료를 보여주는 도표들.

제11도는 제8, 9, 10도에 나타낸 자료를 얻은 살균방식의 부분적인 개략평면도.

제12도는 제11도에 나타난 방식의 액류(液溜)부분의 부분 확대단면도.

본 발명은 일반적으로 폐기물을 처리하는 분야, 특히 하수와 같은 폐액을 오존이나 염소와 같은 살균제를 사용하여 살균하는 분야에 관한 것이다.

여러해 동안에 걸쳐서 염소는 우수한 소독제로 인정되어 오고 있으며, 무균의 물을 제조하기 위한 대부분의 시스템에서 여러가지 형태로서 포함되어 오고 있다. 근대화된 거의 모든 하수 처리공장에서, 예를든다면, 염소는 시스템으로부터 통상 강이나 내로 배출되기 전의 최종의 유출물로부터 박테리아의 수를 줄이는데에 사용되고 있다. 염소처리 공장이나 시스템은 또한, 탈색하고 맛을 조정하고, 냄새를 제거하고, 그리고 바람직하지 못한 다른 형태의 생물학적인 성장을 억제시키는데 사용될 수도 있다. 염소는 또한 산업폐기물이나 폐수의 처리과정에 있어서도 널리 사용되고 있다.

최근의 수십년간에 걸쳐서, 물의 염소처리에 대한 화학은 현저히 발전하여 왔다. 이 화학은 비교적 복잡한 것으로 알려져 있으며, 물의 염소처리에 관한 화학의 여러 면모가 팰린(A.T. Palin)에 의한 “근대 염소처리의 화학과 조절”(1973)에 고찰되어 있다. 이와 관련해서, 염소(Cl₂)개스의 수용액의 형태로서 염소가 폐액에 투여될때, 염소는 좋은 살균제로서 작용하는 것으로 인식되어 있다. 염소가 물에 가해지면 즉시 가수분해되어 염화수소산(HCl)과 차아염소산(HOCl)을 만들며, 이 차아염소산은 부분적으로 해리해서 수소이온과 차아염소산 이온(H⁺OCl^-)을 제공한다. 얻어지는 염소의 이 세 형태, 즉, 분자상태의 염소(Cl₂), 이온화하지 않은 차아염소산(HOCl) 그리고 차아염소산 이온(OCl^-)은 평형을 이루며 함께 존재하는데, 이들의 상대적 비율은 물의 온도와 pH값에 따라서 결정된다. 이런 형태들의 유리염소들은 어떤 질소나 탄화수소 화합물들을 포함하는 여러형태의 폐수성분들과 비교적 빠르게 반응한다. 차아염소산염 형태의 유리염소화합물들은, 일반적으로 처리된 폐액내에 존재하는 화합물들과의 반응에 의해서 생성되는“결합된”형태에 비해서 더 유효한 것으로 알려져 있다. 용해된 분자형태의 Cl₂도 또한 매우 유효한 살균제로 작용하는 것으로 믿어지지만, 대부분의 폐액의 pH값에서의 평형 조건하에서는, 눈에 뜨일 정도의 양을는 존재하지 않는다. 용액상에서 분자상의 Cl₂가 상당한 농도로 존재할 수 있도록 하기 위해서는, pH는 상당히 낮은 값으로 낮추어져야만 한다. 다량의 폐액에 pH를 낮추는 거리를 하는 것은 일반적으로 막대한 비용을 필요로 하며, 특히 잇다른 중화처리가 필요한 경우에는 더욱 그러하다.

통상적인 대규모의 소독장치에 있어서 가장 중요한 두개의 설계 및 작동변수는 염소의 투여량 또는 농도 및 접촉 또는 체류시간이며, 여기서 체류시간이란 염소처리 폐액이 염소접촉 탱크내에 머무르고 있는 동안의 시간을 말한다. 염소의 투여량 또는 농도를 결정하는 데에는 염소투여량을 증가시킴으로써 얻어지는 살균속도의 증가, 접촉시간의 감소등의 여러 요인들을, 이에 반해서 증가하는 살균제의 가격과 조화시키는 것이 고려된다. 많은 양의 염소를 투여함으로써 나타나는 바람직하지 않은 과잉의 잔류염소와 여러가지 염소처리 부산물들 역시 점차 고려되어야 할 중요한 요인으로서 나타나고 있다. 이런 점에서 볼때에는, 잔류염소와 염소화된 아민이나 탄화수소등의 염소처리 부산물들은 환경적 충격면에서 점점 더 바람직하지 않은 것임이 증명되고 있다.

이와같은 초기비용, 공간 요구조건, 체류시간 그리고 염소투여량 조건등을 고려해볼때, 현재의 염소 접촉탱크의 최적의 설계는 일반적으로, 폐액의 체류시간이 15분 내지 30분정도 되게하면서 구불구불한 다중 통로를 통과하게끔 되는 것이다. 살균은, 폐액이 염소 접촉탱크로 들어가는 주입구에 염소의 수용액을 도입함으로써 이루어진다.

비교적 최근의 연구결과에 의하면, 폐기물 처리장치로부터 폐액을 살균하는데 있어서, 폐액과 HOCl이나 OCl^-을 혼합할 때, 폐액이 통상적인 염소 접촉탱크에 들어가면서 초기혼합 또는 플래쉬(flash) 혼합을 하면 박테리아나 바이러스의 살균속도가 증가하는 것으로 알려졌다.

“할로겐에 의한 바이러스의 불활성화의 향상”[크루스(C.W. Kruse), 올리베리(V.P. Olivieri), 카와타(K. Kawate), 물과 하수에 관한 연구(1971. 6월), 187-193면], 연속 유동공정을 통한 폐액의 염소살균의 동력학〔[셀레크(R.E. Selleck), 콜린즈(H.F. Collins), 화이트(G. White), 제5차 국제수질 오염연구 발표회(1970. 7월-8월)] 등의 논문은 이와같은 초기혼합 또는 플래쉬 혼합등에 대한 최근의 연구결과를 알려주고 있다. 또한 염소처리 살균기술에 대한 최근의 포괄적인 연구 논문으로서는 “폐액의 최종살균이 개량”[미국 매릴랜드주 볼티모어시 죤 홉킨스 위생 및 공중 보건학교 환경위생과의 크루스, 카와타, 올리베리, 롱리(K.E. Longley), 물과 하수에 관한 연구(1973. 6월)(1972년 미국 매릴랜드주 포오드 미드 제2하수오물 처리공장에서 수행된 연구의 결과로 간행됨)]을 열거할 수 있다. 이 논둔의 결과에 의하면 하수오니와 염소수용액의 혼합을 개선하고 염소작용 pH를 낮추어 줌으로써 소독효과를 개선시킬 수 있게 된다.

본 발명을 얻게 된 연구들도 역시 부분적으로는 죤 홉킨스 위생 및 공중보건학교 환경위생과와 포오트미드 제2하수오물처리 공장에서 수행되었다. 최초로 관심을 가졌던 분야는 수용액상의 염소살균제를 반응 유발유체로 사용하면서, 벤츄리원리를 이용한 단일 노즐 분사형 혼합기로서 폐액을 처리하는 것이 포함되어 있었다.

하수오니, 세균과 바이러스로 합성된 폐액등을 이용하여 약 10개월여에 걸쳐 행해진 초기의 작업을 통하여는 크루스 등에 의해 보고된 작업결과를 능가할 정도의 실질적인 향상을 얻지 못하였다. 그러나, 이와같은 초기의 연구를 통해서, 소망하는 혼합효과를 얻기 위해서는 상당한 양의 반응 유출량을 필요로 하며, 이 효과를 얻기 위한 필요한 염소 수용액의 유속은, 허용될 수 있을 정도의 염소 투여량 수준을 제공할 수 있는 유속보다 실질적으로 더 커야한다는 것을 알 수 있었다. 더욱이, 상당한 양의 희석된 살균제 용액을 사용할 수도 있지만 이렇게 되면 희석을 위한 물의 수요가 증가하게 되고 따라서 최종 폐액의 증가를 초래하게 된다. 또한 난류대역을 사용하여 처리되어야할 모든 폐액을 통과시키면, 염소수용액과 폐액과의 더욱 철저한 혼합이 이루어져 살균을 촉진시킴도 알 수 있었다. 또한 이 연구기간을 통해서, 이 난류의 폐액혼합 대역에 염소의 수용액을 넣는 대신에 기체상태의 염소나 오존을 직접 주입하는 방법을 검토할 것도 결정되었다. 따라서, 더욱 복잡한 분사형 혼합장치들과 방법들이 연구되었다. 이렇게해서 이루어진 작업을 통해서, 반응유발 액체로서는 처리되어야 할 폐액의 일부분이 채택되었고, 수용액상의 염소살균제는 반응유발 액체분사구 주위에 환상으로 주입되었다. 그 구조를 보면, 두개의 동축의 노즐이 혼합실로 나와 있는데, 내부의 노즐은 비교적 빠른 속도로 폐액유출물의 분류로 토출하여, 두번째 훅은 주위의 노즐은 액체염소의 분류(噴流)로 토출한다.

이러한 이중 노즐혼합장치는 혼합효과와 살균제 용액의 양을 독립적으로 조절할 수 있는 능력을 제공하였으며, 난류 혼합대역을 사용하고, 폐액에 직접 기체상태의 염소나 오존을 주입하는 살균방법들도 아울러 검토되었다. 이러한 작업과정을 통해서 개발되고 개량된 방법과 장치들은, 폐액의 살균에 있어서 살균시간, 살균제 투여량, 그리고 주어진 살균제 투여량하에서 박테리아나 바이러스를 죽이는 것 등에 있어서 상당한 유리함을 알게 되었다. 더욱이, 오늘날의 대부분의 염소 살균장치들의 크고 비싼 접촉실은 그 크기를 축소하거나 제거할 수 있으며, 중요한 수정없이도 현재의 염소살균 접촉실들의 작용능력을 실질적으로 높일 수 있다.

염소 살균기술에 있어서의 현재의 상태는 일반적으로 “살균”, 그리고 염소사용을 통해서 제공될 수 있는 기타의 유리한 결과들을 제공해 줄수 있다. 그렇기는 하지만, 폐액살균의 여러 면모에 관련된 개량, 예컨대 만족할만한 살균을 위한 시간과 경비, 살균의 완결정도, 만족할만한 살균을 위하여 필요한 염소의 양, 그리고 염소처리과정에 따라 생기는 잔류염소의 양이나 염소처리 부산물등에 관련된 개량이 몹시 요망되고 있다.

따라서, 본 발명의 주목적은 하수처리장치의 최종 유출물등과 같은 폐액의 살균을 위한 개량된 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 짧은 살균시간, 완전한 살균정도, 낮은 살균제 투여량, 그리고 낮은 양의 잔류염소 및 염소처리 부산물 등의 결과를 제공할 수 있는 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명에 있어서의 이와같은 그리고 기타의 목적들은 다음에 상술되는 설명 및 첨부된 도면에 의하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.

일반적으로 본 발명은, 부분적으로 처리된 하수와 같은 수성폐액을, 유체살균제를 빠르고 균일하게 소독하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 알맞은 살균제는 기체나 액체로서 염소가스, 오존, 이산화염소 및 염소, 불소 그리고 요드의 수용액이 있다. 염소수, 염소가스 그리고 오존이 바람직한 살균제이며, 염소가스를 택하여 만들어진 발명품들이 특히 바람직하다.

일반적으로 본 발명에 의하면, 유체살균제와 처리될 폐액이 살균제의 농도구배가 단시간에 급속하게 감소되는 최초의 난류혼합구역을 연속적으로 통과하며 난류상으로 혼합한 폐액을 이 난류혼합구역으로부터 인도하여 처리된 폐액의 배출류를 형성하며 한편 난류혼합구역을 통과하지 않은 폐액은 배출류로부터 제거된다. 또한 본 발명에 의하면, 살균처리하는 동안에 난류혼합구역에서 적어도 최소한도의 에너지 손실 수준이 유지되며, 처리된 폐액의 단위생산당 적어도 최소량의 에너지가 소비된다.

상술한 바와같이, 살균제 및 처리될 폐액은 단시간에 거의 균질한 생성물류를 형성하면서 소독제의 농도기울기를 급격하게 감소시키는 난류혼합구역을 통과하게 된다. 이와 관련해서, 더 오랜 시간동안 혼합하는 것이 가능하기는 하지만(과도혼합), 에너지 소산(消散)은 약 1.5초 이내에 이러한 소망하는 불균일성을 얻기에 충분해야만 한다. 본 발명에서는 난류혼합구역에서의 폐액과 살균제의 평균 체류시간 θ를 다음과 같이 정의하였다.

여기서 V는 난류혼합구역의 부피이고

Q는 처리될 폐액배출류의 유량이다.

통상의 각종 조건하에서는 평균 체류시간 θ가 약 1.5초 정도 또는 이보다 작은 시간이어야 한다.

상술한 바와같이, 처리중의 난류혼합구역에는 적어도 최소한도의 에너지 소산속도가 유지된다. 이와 관련해서, 이 최소한의 에너지 소산속도는 난류혼합구역이 적어도 10Sec^-1정도의 혼합속도 τ^-1(Sec^-1)[이것은 “전단속도(剪斷速度)”라고도 불리워진다.]를 갖도록 유지될 필요가 있다. 물론 1분당 약 750리터(200갈론) 이상의 처리능력을 갖는 대형의 혼합구역의 경우에는 혼합속도가 적어도 약 5Sec^-1이 되어야 한다. 유체역학적 원리에 의하면, 혼합속도 τ^-1는 난류혼합구역의 난류에너지 소산속도 ε에 비례관계가 있으며, 또한 난류혼합구역의 난류구조의 스칼라 매크로스케일 LS의 제곱에 반비례 관계가 있는 것으로서, 다음 식과 같이 표시된다.

단 K는 비례상수로서, 그 값은^cg^s단위로 했을 때 0.489이다.

불균일도 I는 살균제의 국부적 농도변동 a를 (혼합된) 평균농도 A로 나눈 값의 제곱을 평균 평방근으로 정의될 수 있으며, 유체역학적 원리에 의하면, 최초의 난류혼합구역에 존재하는 생성류내에서의 살균제의 농도 기울기에 대한 생성류위 불균일도를 특징지우는 것으로서, 혼합속도나 혼합체류시간이 사용될 수도 있다.

본 발명에서는 살균제의 농도 기울기는 매주 짧은 체류시간 이내에 거의 균일한 농도로 감소되며, 실질적으로 살균제가 활성 즉 효력을 지나치게 상실함이 없이 유기물 비활성화를 위한 균일한 유독한 환경을 만드는 것으로 여겨진다. 염소와 같은 살균제들과 관련해서 볼때, 생성물의 불균일도는 충분히 빨리 감소되어서 살균작용을 가진 화학제의 가장 유효한 형태가 난류구역 전체에 걸쳐 이용될 수 있으며, 또 난류지역에서 이들 화학제가 물과의 반응, 또는 다른 화학제나(비생물학적 불순물 등과의 반응에 의한 pH의 변화에 의해서 이 살균제의 화학적 형태가 변화되기 이전에 난류의 역에서 다른 유기물들과 상호작용함에 있어서 매우 높은 통계학적 유응성을 줄 정도로 균일하게 분포되어 있다.

실용적인 관점에서 볼때, 혼합속도는 약 10Sec^-1또는 그보다 크며 이에 대응하는 혼합체류시간이 1.5초 혹은 그 이내일 때, 살균효과가 대단히 개선된다. 측정을 해보지는 않았으나, 이런 조건하에서는 생성물의 불균일도가 0.1 혹은 그 이하로 감소될 것으로 추정된다.

이미 언급된대로, 혼합횟수 θτ^-1을 정의하는 것이 또한 유용하다. 이 혼합횟수는 혼합체류시간과 혼합 속도의 곱으로서, 생성류의 불균일도를 표시하게 된다. 우수한 살균결과를 얻기 위해서는 혼합횟수가 1.5 내지 15 혹은 그 이상이 되어야 한다.

또한 연속혼합이 이루어지는 계통을 통하는 흐름의 경우, 비(比)에너지 요구 e(생성류의 단위 생산량당 손실되는 에너지 혹은 생성류의 혼합에 행해지는 일)는 최선의 상태에서 1일당 처리된 폐액 100만갈론(MGD)당, 적어도 0.2마력(hp) 정도는 되어야 한다. 특정한 수준의 혼합을 이루기 위해서는, 비에너지 요구는 혼합스케일 Ls의 증가에 따라 증대될 것이지만, 일반적으로는 0.2hp/MGD 내지 3hp/MGD의 범위내의 값이다.

액체내에서 소산되는 혼합에너지는 궁극적으로는 점성적으로 열로서 소산된다. 혼합에너지는 평균속도 기울기(층류에서 일어나는 동력분산과 유사함)를 통하여 소산되며, 또한 난류구역에서는 속도변화 기울기를 통해서 소산된다. 따라서, 액체의 단위질량당 소산되는 총 에너지의 양과 난류속도 변화에 따른 액체의 단위질량당 소산되는 에너지 부분과의 구분하는 것이 유용하다.

본 발명의 목적을 위해서, 전자는 총에너지 소산속도 ε_T로 정의하고, 후자는 난류에너지 소산속도 ε로 정의한다. 총에너지 소산속도 ε_T는 다음과 같이 정의된다.

단, P는 액체에 손실되는 순(net)동력이고,

ρ는 유체의 밀도, V는 유체의 부피이다.

난류에너지 소산속도 ε는 다음과 같이 정의된다.

단, n는 난류의 강도이다.

본 발명 방법의 바람직한 실시예에 있어서는, 처리되어질 폐액의 대부분이 공급되어 있는 유도구역내에 처리되어질 폐액의 소부분으로 이루어진 원동액(原動液)을 도입함으로써 난류지역이 된 이젝터(ejector)형의 혼합방식을 사용하고 있다. 원동액은 적당한 노즐이나 적당한 오리피스를 강제로 통과시킴에 의해 형성된다. 원동액을 유도구역으로 도입하면 이 구역으로부터의 폐액을 원동액으로 연행하여 이 구역에 난류분야를 형성하게 된다. 이렇게해서 형성된 난류혼합구역은 유도구역내의 운동방향에 따라 차차 그 부피와 단면적을 넓혀간다. 살균제는 원동액이 유도구역에 도입될 때 이 원동류와 함께 한류 혼합구역으로 도입되는 것이 가장 좋다. 그 다음, 폐액의 적어도 일부분을 난류혼합구역으로부터 유도하여 배출류를 형성하여, 이때 배출류로부터 원래의 분출류의 일부가 아닌(즉 난류혼합구역에 도입되었던 일이 없던) 폐액을 제거하여 배출류 중의 폐액의 대부분이 난류혼합 구역으로부터 나오게 한다.

제2도에는 본 발명의 바람직한 실시예의 방법을 실시하는 장치가 도시되어 있는데, 이 장치를 참고로 하면서 본 발명의 방법을 상세히 설명하기로 한다. 제2도에 도시된 바와같이, 유도관(15)은 직경 Di의 원통형의 입구부(16), 좁아지는 목부분(17a), 직경 Dp의 원통형의 혼합평행부(18), 그리고 넓어지는 종단부(17b)로 되어 있다. 복식노즐 조립체(19)는 도관(15)의 입구부(16)내에 그 길이방향 축선을 따라 위치하고 있다.

노즐조립체(19)는 내경 d의 내측노즐(21a)과 동축상으로 둘러싸고 있는 노즐(21d)로 되어 있는데 이 노즐(21b)은 노즐(21a)의 배출 측단부에 위치하며 내측노즐(21a)의 직경 d보다 약간 큰 직경의 배출오리피스를 가지고 있다. 주입관(20)은 액체노즐(21a)로 유체를 공급하며, 노즐(21a)과 살균제 가스유도관(22)과 함께 노즐(21b)로 가스와 액체를 공급한다. 성공적으로 작동된 혼합방식에 있어서, 직경 d의 노즐(21b)의 오리피스는 혼합평행부(18)의 직경 Dp에 대하여 Dp:d의 비율이 대략 2.5:1 내지 13:1 사이의 범위(대응되는 면적비는 6.25:1 내지 169:1의 범위)로 되도록 관계를 유지시킨다. 면적비의 범위가 25:1에서 169:1까지 (대응하는 직경비 5:1에서 13:1) 일때가 바람직한데, 이 면적비는 이젝터형 혼합방식에서 일반적으로 채택되고 있는 값보다 조금 높은 값이다.

난류혼합구역을 형성하여 이 혼합구역을 혼합평행부(18)나 좁아지는 목부분(17a)의 벽에 일치시키기 위하여는, 노즐(21b)의 배출측단부는 혼합평행부(18)의 근접한 단부로부터 길이방향으로 노즐(21b) 및 혼합평행부(18)의 직경에 관계된 거리만큼의 간격을 두고 있다. 이와 관련해서, 노즐(21b)은 혼합평행부(18)의 근접 단부로부터 Dp의 대략 1 내지 2배의 거리 간격을 둘 필요가 있으며, 1.5Dp 정도의 거리가 바람직하다. 마찬가지로, 혼합평행부(18)의 길이는 그 직경의 2배 내지 5배 정도로 할 필요가 있으며, 그 직경의 3배 정도가 바람직하다.

작동과정에 있어서, 처리될 폐액의 소부분을 공급관(200을 통하여 압송하여 노즐(21a)을 강제적으로 통과시켜 폐액의 분사류를 형성하며, 이 분사류는 또한 노즐(21b)도 통과한다. 노즐(21b)을 통과하는 동안, 염소가스와 같은 살균제를 노즐 실(室)로부터 분사류속으로 주입하면, 이렇게 주입되는 살균제의 양은 노즐 실을 통과하는 폐액의 양과는 별도로 제어된다. 전형적으로, 진공작용 가스 염소처리의 경우, 살균제는 약 5 내지 7인치 수은주 정도의 진공도에서 폐액분사류속으로 주입되는데, 이와같은 저진공에서의 주입이 사용될 수도 있지만 가압된 장치 역시 사용될 수 있다. 폐액분사류와 주입된 살균제는 노즐(21b)을 통해서 나와서 원동류를 형성하며, 이 원동류는 유도실로 도입된다. 매초 약 17 내지 82ft 범위의 원동류 속도가 유효한 것으로 판단되었으며, 일반적으로 원동류의 속도는 매초당 적어도 약 17ft일 필요가 있다. 따라서 노즐(21b)은 염소가스와 원동류를 비교적 빠른 속도의 분사형태로 만들어 난류혼합실내에서 주위의 폐액내로 배출하여 난류구역을 형성하며, 살균제 가스를 이 가스가 용액중에 유입될 때 거의 순간적으로 폐액과 혼합되도록 한다.

난류유도실로 도입된 이 비교적 빠른 속도의 폐액과 살균제와의 분사혼합물은 원추형태의 고도의 난류구역을 형성하는데 [점선(23)부분], 이 구역은 분사류 원동류체, 그리고 이 분사류내로 유도된 산균제 및 폐액을 충분히 혼합한다. (즉, 살균제의 농도 기울기를 급격히 감소시킨다). 난류형성구역은 그의 확장된 단부에서 유도관(15)의 벽에 교차하여, 난류혼합구역을 통과하지 못한 폐액이 원통형의 혼합평행부(18)를 통하여 배출류로 도입되지 못하도록 연속적인 난류 밀봉부분을 형성한다.

제2도에 도시된 장치는 그의 길이방향 축선을 중심으로 하여 반경방향으로 대칭이기 때문에 [살균제 주입관(22)는 예외], 이하 “혼합원추”라고 불리워질 난류혼합구역 역시 노즐(21)의 배출측의 장점으로부터 유도관(15)의 벽과 원형으로 접하는 그 밑면에 이르기까지 대칭적인 모양을 갖는다. 이 혼합원추의 정점에 형성된 개선각도(開先角度) α는 혼합실에서의 폐액의 상대속도에 관련된 여건들에 따라 변화하는 것이지만, 정지된 폐액의 경우에는 이 개선각도는 일반적으로 약 14°이다.

이미 언급된대로, 처리될 폐액량의 소부분 Q₁은 노즐(21b)을 통해서 원동류를 형성하며, 처리될 폐액의 대부분을 Q₂은 유도구역에 공급되어 이 구역내에서 난류혼합원추로 연행된다. 유도된 폐액의 유량 Q²의 원동류 폐액의 유량 Q₁에 대한 비율 M이 대략 1.4:1 내지 23.1:1의 값을 가질 때 만족한 결과를 얻을 수 있었다. 이 Q₂:Q₁의 비율이 약 5:1 내지 15:1일 때가 바람직하다.

제2도에 도시된 형식의 장치에 있어서, 평균 체류시간 θ는 난류혼합원추의 부피로부터 쉽게 결정될 수 있다. 폐액과 살균제는 일반적으로 유도관(15)과 교차하는 혼합원추 밑면근처의 부분에 이르는동안 살균제의 허용된 농도 기울기 한계내에서 혼합되는 것으로 추측된다. 따라서, 이와같이 정의된 혼합원추의 부피 V는 다음과 같이 계산될 수 있다.

단, D는 혼합원추와 교차하는 점에서의 유도관의 직경,

R은 혼합원추와 교차하는 점에서의 유도관의 횡단면적에 대한 원래의 분사류 오리피스 면적의 비율,

α는 혼합원추의 개선각도이다.

제2도의 장치의 체류시간은 혼합원추를 통과하는 유체의 대부분이 분출액으로 직접 유도된다는 조건하에서 식(1)과 (3)으로부터 다음과 같이 계산될 수 있다.

단, M은 Q₂:Q₁의 비율이다.

Q₁을 치환한 다음, 식(4)와 (3)을 결합시키면 체류시간 θ는 다음과 같이 쓸 수 있다.

이 관계식들을 통해서 알 수 있는 바와같이, 연행된 폐액의 Q₂의 원동류 폐액의 Q₁에 대한 바람직한 부피유속비율 M은 장치의 물리적 구조 및 작동에 있어서의 여러가지 요인들을 변화시킴으로써 얻을 수 있다. 또한 본 발명에서의 바람직한 실시예에 사용된 난류 혼합원추의 부피는 이 혼합원추로부터 유도되는 분출류의 매초당 유량의 1.5배를 넘지 않도록 제한되어 있다. 이젝터형 혼합장치에 있어서, 본 발명의 방법과 장치는 면적비율 R, 원동류 속도 U, 그리고 유량비율 M의 범위 항목으로 특징지울 수 있는데, 이들 범위는 상기 범위밖의 τ^-1혹은 e값으로 주어질 수 있다.

그러나 본 방법에 의하면, 에너지 소산속도는 일반적으로 적어도 5Sec^-1의 혼합속도 τ^-1를 부여할 수 있을 정도로 충분해야만 한다. 이와 관련해서, 난류에너지 소산속도 ε는 일반적으로 원동류에 대한 력동 입력 P와 다음과 같이 관련되어 있다.

단, n는 난류의 강도,

P는 반 원동류로부터 가해진 순(net) 동력,

ρ는 유체의 밀도로서, 수용액상의 폐액의 경우에는 물의 밀도와 매우 유사하다.

인자 f는 혼합구역에서 소산된 일차 동력의 일부분을 나타낸다. 속도 기울기를 촉진하는 표면저항은 이 방식에서 최소로 되므로 ε는 ε_T에 아주 가깝고, n는 1에 아주 가깝다. 이것은 ε가 ε_T의 단지 10 내지 15% 밖에 안되는 순수한 도관(pipeline) 혼합기와는 상이하다. 제2도에 도시된 형식의 장치에 있어서의 난류 에너지 소산속도 ε도 역시 혼합 원추 개선각도 α, 단면적 비율 R, 원동류 속도 u₁, 그리고 유도관(15)의 벽과 교차하는 점에서의 혼합원추의 밑면의 직경 D 등으로서 표시될 수 있다.

제2도에 도시된 것과 같은 장치에 있어서의 스칼라 매크로 스케일 Ls는 장치 설계용 계산을 위한 목적으로는 0.131D로 근사할 수 있으며, 관계식(2)와 (7)을 결합함으로써 이와 같은 장치의 혼합속도 τ^-1은 아래와 같이 표시될 수 있다.

본 발명에 의한 염소가스 살균제를 사용하여 폐액을 살균할 때에 수초(예컨대 3초) 이내에, 배설물의 대장균 제거로서 측정한 경우 99.9% 이상의 박테리아 살균율을, 또한 f₂바이러스의 제거로써 측정한 경우 99% 이상의 바이러스 살균율을 일관성 있게 또 믿을 수 있을 정도로 행할 수 있음을 알 수 있었다. 염소 가스를 사용했을 때 얻어진 그와 같은 결과는 염소수가 여러가지 질소를 가진 물질 등의 폐액 성분과 원하지 않은 부반응을 일으키기 시작하는 속도에 비교해서, 용해된 Cl₂가 폐액전체와 혼합되는 속도가 적어도 부분적으로 빠름에 기인하는 것이다.

또한 염소 가스를 매우 빨리 용해시킬 수 있으며 또한 폐액의 pH값에 있어서 일반적으로 통상의 조건하에서는 용해된 Cl₂(차아염소산 이온과는 달리)가 거의 평형으로 존재할 수 없는 pH값이 있음이 인정되었다. 이와 관련해서 볼 때, 염소 가스를 미세하게 그리고 매우 분산된 기포의 형태로서 폐액의 난류구역에 도입함으로써, 용액내에서 이동하여 용해된 Cl₂는 난류구역내의 폐액을 Cl₂형태의 염소에 노출시키기에 충분하고도 신속히 혼합한 결과로 된다.

이상의 설명이 맞는지 어떤지를 불문하고, 본 발명에서의 유체역학적 조건하에서 염소에 의한 폐액 처리는 실제로 가능하게 개선된 살균효과를 나타내며, 또한 박테리아와 바이러스를 주어진 정도까지 감소시키기 위해 소요되는 시간을 단축시킨다는 것은 사실이다. 또한 최초의 난류혼합구역을 통과하지 않은 폐액을 원래의 시스템이 배출류로부터 제거하는 것도 중요하다. 따라서 살균제를 도입하는 짧은 시간내에, 이 살균제와 완전히 혼합된 폐액만이 이 장치로부터 배출되고, 따라서 바람직하지 못한 부반응의 악영향을 최소로 하고 또 이 장치의 효과를 최대로 하게 된다. 제2도의 장치를 이용한 실시예에 관련하여, 난류적으로 확장된 혼합원추는 유도관(15)의 경계에서 교차하여 연속적인 난류 밀봉부분을 형성하며, 이 난류 밀봉부분은 혼합원추의 일부분이 아닌 폐액이 이 난류 밀봉부분을 넘어서 흐르는 것을 저지한다. 이 점에서 보면, 혼합원추의 교차부분의 난류효과는 난류 밀봉부분 부근에서의 유도관(15)의 벽가까이에 있는 층류를 분쇄하기에 충분한 것이다.

이와 같은 난류 밀봉부분을 형성하고 유지하기 위해서는, 이 장치의 형태 크기 및 원동류에 대한 동력 입력이, 난류 혼합원추가 밀봉된 배출류의 유도관 벽과의 교차점에 이르기까지 충분한 난류 에너지를 난류 혼합원추내에 유지시킬 필요가 있다. 작동에 있어서, 노즐(21a)을 통해서 원동류의 유량을 일정하게 유지시키면서(예컨데, 일정부피 펌프를 사용하여서), 한편으로는 혼합원추로 유도되는 폐액의 유량 및 배출류량을 유도실로 공급되는 살균된 폐액량의 변화에 따라 광범위하게 변화시킬 수 있다. 노즐(21b)을 포함한 이 장치의 형태 및 크기는 이 혼합원추가 유도관(15)과 만나는 교차부분이 중간 유량의 유출액에 대한 혼합평행부(18)의 가까운 단부 주위에 위치되어 있다.

원동류의 양을 일정하게 유지시키면서 전체 처리유량을 작게하면, 이 혼합원추의 교차 밀봉부분이 유도관(15)의 좁아지는 목부분(17a)의 표면을 따라 형성되며, 총 처리 유량을 크게하면 유도관(15)의 좁아지는 목부분의 아래쪽 부분에 혼합원추의 교차부분에서 밀봉 부분을 연장된 혼합평행부(18)가 유지시키게 된다. 만일 노즐이 혼합원추와 교차하는 경계면에 대하여 부적절하게 위치되거나, 또는 폐액 원동류에 가해지는 동력 입력이 효과적인 교차부분을 형성하기에 충분하지 못할때에는, 적절한 밀봉 부분이 형성될 수 없고 따라서 높은 생물학적 값을 갖는 폐액이 이 장치의 혼합 평행부 및 배출류로 들어가게 된다. 이 후자의 경우와 관련해볼 때, 혼합에 관한 유체역학적 원리에 의하면 난류강도 n와 소사된 1차 동력부분 F가 1에 접근하여 전체동력 입력이 전부 잔류적으로 소산된 상태에 가까와지거나 또는 난류적으로 소산되도록 이 장치를 작동시키는 것이 바람직하다.

이것을 성취하기 위해서는, 원동류로부터 분출류로 압력 회수(回收)를 거의 않거나 또는 전혀 않으면서 이 장치를 작동시키는 것이 좋은데(즉 최선의 배출 압력이 이 혼합장치의 주요압력과 거의 같으면 된다), 이 압력회수는(1-F) P로서 측정된다.

효과적인 밀봉부분을 형성하여 유지하기 위해서는, 혼합원추와 교차하는 경계가, 표면 근처에 거의 살균되지 않은 폐액의 적충 경계층이 형성됨을 최소로 하는 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 조건에 따라서 작동시킬 경우에는, 진리섬유로 보강된 폴리에스테르 도관 등에서 볼 수 있는 매우 매끄러운 경계를 가진 경우에 있어서도 매우 훌륭한 결과를 얻을 수 있음이 판명되었다. 그렇기는 하지만 효과적인 밀봉부분을 형성하고 적층류를 분쇄하는 것은 교차 표면의 경계에 이 표면근처의 층류를 분열시키는 일련의 돌출 링크와 같은 표면돌기 또는 요소(凹所)를 설치함으로써 촉진될 수 있다. 물론 난류구역이 어떤 고정된 경계에 접근할수록, 등방성으로부터의 벗어남이 생기고 난류의 강도는 감소한다는 것은 인식되어야 할 것이다. 그렇기는 하지만 효과적인 밀봉 부분을 형성하기 위해서는, 난류의 강도를 고정된 경계로부터 0.1D만큼의 거리에서 약 0.1 혹은 그 이상으로 할 필요가 있다.

제3도에는 하수액 또는 폐액을 염소수로써 처리하기에 특히 적합한 혼합장치(25a)가 도시되어 있다. 이 혼합장치(25a)는 외측 노즐(26)과 동축상에 있는 내측 노즐(25)을 포함하고 있다. 외측 노즐(26)은 하우징(27)내에 나사로 연결되어 있고, 이 하우징내에는 점점 좁아지는 목부분(28)과 관모양의 혼합 평행부(29)가 형성되어 있다. 1차 폐액의 원동유체가 입구(30)를 통해서 내측 노즐(25)로 도입되고, 염소수는 유도관(31)을 통해서 외측 노즐(26)에 공급된다. 2차 폐액을 노즐(25)(26)의 축선에 대해 수직한 축선을 갖는 입구(32)를 통해서 유도구역으로 공급한다.

1차 폐액의 원동유체를 내측 노즐(25)을 통해서 상당한 압력으로 도입시키면, 이 유체는 노즐(26)로 공급된 염소수와 상당한 속도로 접촉하게 되며, 외측 노즐(26)로부터 벗어나기 전에 염소수를 압출시킨다. 염소수의 유량은 폐액 원동류의 유량과는 별도로 제어될 수 있으며, 폐액 원동류량과 총 폐액 처리유량에 비해서 비교적 작은 값을 갖는다. 예를 든다면, 염소수 살균 처리용액은 약 300mg/ℓ 내지 약 3000mg/ℓ 범위의 농도를 갖는 것이 편리하며, 약 2mg/ℓ의 전형적인 처리제 투여량에 있어서의 염소수 살균제의 유량은 약 0.7GPM(0.7갈론/분) 내지 7GPM까지의 값을 갖는 것이다. 약 120GPM의 폐액 원동류량 및 1000GPM의 총 폐액 처리속도를 가진 장치로서 적합하다.

1차 폐액과 염소수와의 원동류는 노즐(26)을 통해서 난류 유도구역으로 유입되는데, 이 구역에서는 추가의 폐액이 이 분사류로 유도되어 고도의 난류성의 원추형으로 연속적으로 퍼져나가는 혼합원추(26a)를 형성하며, 이 혼합원추(26a)는 혼합평행부(29)의 근접 단부와 교차하고 있다. 혼합원추를 통과하지 못한 폐액은 혼합 평행부(29)를 통해서 흘러나가 생성류로 부터 제거된다. 같은 조건하에서 작동시킬 경우에, 염소수를 사용하는 것은 염소가스를 사용하는 것에 비해 효과적이지 못하지만, 제3도에 도시된 혼합장치는 처리제로서 염소수를 사용하는 종래 기술의 살균장치와 비교해 볼 때 상당한 잇점들을 제공한다. 염소수를 사용할 때에는 살균제의 pH가 5 이하인 것이 좋으며, pH가 3 이하인 것이 더욱 바람직하다. 살균제 용액의 산성도는 처리된 폐액의 pH에 거의 영향을 미치지는 못하지만, 이 산성도는 살균성이 더욱 강한 Cl₂와 Hocl의 농도를 증가시키기 위하여 살균제 성분의 평형을 변화시키게 된다.

신속한 혼합작용에 의해, 혼합된 생성류가 더욱 높은 pH에 대한 평형조건에 도달하기 이전에 살균제의 농도 증가에 의한 잇점들을 얻을 수 있다. 염소 가스(G)와 염소수(A)를 교호적으로 공급받은 시험혼합기를 이용하여 2차 폐액에 대해 행해진 시험들을 통해서, 상당량의 실험결과가 얻어졌다. 이 작업을 통해서 얻을 수 있었던 성공적인 변수의 범위는 다음과 같다.

살균속도, 총살균량, 그리고 염소의 필요량에는 주목할만한 매우 큰 차이가 있었다. 제4도 및 제5도에는 대장균 박테리아와 f₂바이러스의 총 제거량이 살균제 투여량의 함수로 백분율로 나타나 있다. 제4도에는 단지 4mg/ℓ의 염소가스 투여량에 의해 거의 완전하게 대장균 박테리아를 제거할 수 있으나, 염소수로써 같은 살균효과를 얻기 위해서는 16mg/ℓ이 넘는 투여량을 필요로 하게 됨을 알 수 있다. 하수오니로 부터 대장균 박테리아를 거의 완전하게 제거하기 위한 염소의 필요량은 본 발명에 따른 염소 가스를 사용함으로써 감소된다는 사실은 재료의 상당한 절감을 의미한다. 또한 이것은 통상의 방법에 비교해볼때 염소의 함유량(잔류 염소)이 낮은 생성류를 만들며, 따라서 수중 생활계에 덜 유해하다.

제5도에 도시된 f₂바이러스의 제거 결과는 더욱 중요하다. 종래에 사용된 염소계 살균제가 바이러스의 살균에 있어 덜 유효하다고 하는 것은 잘 알려진 사실이다. 염소접촉실에서는 일반적으로 바이러스가 소량밖에 감소되지 않는다. 제5도에 도시된 염소수와 염소가스에 의해 행한 바이러스 감소효과는 시중에서 얻을 수 있는 염소계 살균제에 의해 얻어진 결과에 비해 월등 우수하다.

본 발명의 개량된 혼합조건을 이용하여 염소에 의해 바이러스를 제거한 결과는 항바이러스 능력이 있는 것으로 알려진 시약인 오존을 사용하여 처리하는 종래 방법에 의한 결과와 맞먹거나 또는 더 우수하다. 물론, 오존의 항바이러스 능력을 이용하여 살균제로서 오존을 사용하면서 본 발명의 방법을 이용할 수도 있다.

제6도 및 제7도는 물과 폐액을 검사하기 위하여 본 발명에 따라서 측정된 대장균 박테리아와 f₂바이러스의 제거율을 각각 17mg/ℓ의 투여량에 대하여 시간의 함수로 나타낸 것이다. 이 2개의 도표에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 매우 높은 살균율을 제공하고 있으며, 수초 이내에 99% 또는 그 이상의 f₂바이러스 제거율을 나타내고 있다(이 살균을 가능한 정도로 신속하게 진행되었다).

물론 보건이나 환경위생학적 관점에서 볼 때 중요한 의미를 갖는 개량된 박테리아 및 바이러스의 살균 효과의 점에 있어서 본 발명의 살균효과의 잇점이 있겠지만, 그 이외에도 본 발명은 부가적인 잇점들을 제공하고 있다. 우선 무엇보다도, 본 발명은 제1도에 도시된 바와 같은 종래의 염소처리 장치에서 통상적으로 사용되고 있는 접촉실의 필요성을 제거할 수 있는 것이다. 접촉식(10)은 대형의 견고한 구조체로서 1쌍의 평행한 조절판(11)(12)을 갖고 있는데, 이 조절판(11)(12)들은 접촉실의 수직측벽과 연결되어 있어 처리될 폐액에 대한 통로를 형성한다. 폐액은 폐액입구(13a)를 통해서 접촉실(10)로 도입되며, 염소수는 이에 근접한 제2의 입구(14)를 통해서 접촉실로 도입된다.

이와 같은 방식에 있어서 폐액의 체류시간은 전형적으로는 15분 내지 30분의 범위이다. 이 접촉실은 비용이 가장 많이 드는 부분일 뿐만 아니라 상당히 큰 면적을 필요로 하게 되는데, 염소처리 장치의 규모에 따라 이 접촉실의 위치 및 크기가 매우 중요한 요인이 될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 일정량의 폐액을 살균하기 위한 전체 총 비용을 실질적으로 감소시킨다. 종래 기술의 접촉실형 살균장치에서는, 접촉실의 제조에 대한, 그리고 염소수를 제조하여 접촉실로 압송시키는 동력에 대한 고정 자본의 필요가 불가피하다.

제11도에는 제1도에 도시된 장치와 유사한 접촉실형 살균장치가 도시되어 있다. 제11도는 미국 일리노즈주, 프로펫타운에 위치한 시영의 활성화 슬러지 폐수 처리장에서 사용되는 접촉실의 개략도이다. 제11도에 도시된 접촉실과 프로펫타운에 위치한 접촉실과의 단 한가지 차이점은 통로의 수가 다른 것이다.

프로펫타운의 접촉실은 단 하나의 통로를 사용하고 있으나, 제11도의 접촉실은 3개의 통로를 사용하고 있다. 그러나 기능적으로 볼 때, 이들 통로는 서로 동일한 것이며, 제11도의 접촉실에 3개의 통로가 도시된 것은 단지 제1도의 접촉실과 대응시키려는 목적뿐이다.

본래 프로펫타운의 접촉실은 제1도에서 참조부호(13a)로 표시된 폐액 입구와, 참조부호(13b)로 표시된 폐액출구, 그리고 참조부호(14a)로 표시된 도입관을 포함하고 있었다.

그러나 최근에 이 접촉실은 본 발명의 원리를 이용하여 제11도와 같은 형태로 개조되었다.

제11도와 제12도에 도시된 바와 같이, 전체가 참조부호(110)으로 표시된 접촉실은 폐액 입구(113a)와 폐액출구(113b)를 포함한다. 접촉실(110)의 입구 단부에는 오니통(30)이 형성되어 있는데, 이 오니통(30)을 경계짓기 위해서 분리벽(31)이 설치되어 있다.

이 오니통(30) 내에는 제1도의 유도관(15)과 유사한 유도관(115)가 위치하고 있다. 노즐 조립체(119)는 유도관(115)과 축선방향으로 나란히 배치되어 있고, 이 노즐 조립체의 내측 노즐에는 물에 가라앉을 수 있는 펌프(32)에 의해 유도관(33)을 통해 가압된 폐액이 공급되며, 외측 노즐에는 공급관(122)에 의해 염소가스가 공급된다. 수직봉(34)은 펌프(32)에 설치된 플랜지(36)을 통해서 세워져 있어서 펌프와 노즐 조립체의 설치 및 수리에 있어서 안내작용을 한다.

조정가능한 조절 밸브(37)가 염소가스 공급관(122)에 붙어 있어서 노즐조립체(119)로 가는 염소가스의 유동을 제어한다. 유도관(115)의 하류[바람직하게는 폐액 출구(113b)의 부근]에 감지기 즉 탐침(Probe)(38)이 위치하고 있는데, 이 감지기(38)의 기능은 접촉실(110)로 부터 배출되는 폐액내의 잔류 염소량의 변화에 따라서 변화하는 신호를 발생하는 것이다.

이 감지기(38)와 조절 밸브(37)는 분석기(39)를 통해서 전기적으로 연결되어 있으며, 이 분석기(39)는 노즐조립체(119)로 향하는 염소가스의 유동에 제어하여 접촉실(110)로부터 배출되는 폐액중의 잔류염소의 양이 어떤 선택된 수준으로 유지될 수 있도록 조절된다. 또한 이 제어장치는 남아 있는 잔류염소를 제거하기 위하여 살균된 폐액중에 가해지는 SO₂와 같은 탈 염소제의 적당한 유동을 계량하는데 이용될 수도 있다. 프로펫타운 접촉실을 개조하기 전의 상태(제1도에 도시된 상태)에서 이전에 작동되었던 방법 그대로 하여 염소 가스를 살균제로 사용하여 시험을 행하였다. 이때 염소가스는 접촉실의 입구측 단부에서 폐액중으로 그대로 확산할 뿐이었다.

또한 접촉실을 본 발명의 원리에 따라 개조한 후에도 시험을 수행하였다. 이 시험들의 결과가 제8, 9, 10도에 나타나 있다. 프로펫타운 염소처리 살균 접촉실의 개조전과 개조후의 효과를 비교한 이 도표들은, 본 발명의 원리에 의하여 살균효과가 매우 개선됨을 보여주고 있다. 이때 제거된 백분율로서, 또한 실제의 박테리아 제거에 있어서 배설물의 대장균이 크게 감소하고 있을 뿐만 아니라, 이러한 살균은 염소의 사용량을 감소시켜서 이루어질 수 있었다.

본 발명의 결과로서 배설물의 연쇄상 구균의 제거에 있어서도 큰 감소를 보여주었다.

다음 표 I에는 본 발명을 이용한 프로펫타운 살균 공장의 개선에 대한 추가적인 결과가 나타나 있다.

[표 I]

다음의 표 II는 폐액의 특성에 관한 자료는 모아놓은 것이다.

[표 II]

NH₃-N 범위;4.9-23.0mg/ℓ

pH 범위;7.1-7.65

(BOD_s=생물학적 산소 요구량)

상기 표 I에서, “살균전”이라고 표시된 부분은 폐액이 개조된 살균장치로 들어갈 때의 이 폐액 100ml당의 배설물의 대장균의 실제 수효를 나타낸다. “살균후”라고 표시된 부분은 이 폐액이 개조된 살균 장치로부터 배출될 때 이 배출 폐액 속에 남아있는 대장균의 실제 수효를 나타낸다. 따라서 이 표 I에 의하면, 배설물이 접촉실로부터 배출될 때 이 폐액의 1ml당의 대장균의 실제 수효가 현저하게 감소됨을 알 수 있을 뿐만 아니라, 소량의 살균제 투여량을 사용하여 살균율을 실질적으로 증가시키며 잔류염소의 양을 실질적으로 감소시킴을 알 수 있다. “염소 투여량”으로 표시된 부분에 있어서, 이 방면의 기술자들은 염소수를 사용하는 종래 기술의 접촉실에서는 전형적으로 5-10mg/ℓ, 어떤 경우에는 15-20mg/ℓ까지의 높은 투여량을 사용한다는 것을 잘 알 수 있을 것이다. 프로펫타운 처리시설에서의 연구를 통하여 얻을 수 있었던 성공적인 변수의 범위는 다음과 같다.

본 발명은 또한 폐액의 유량이 충분히 큰 경우에는 각각 하나 이상의 플러그 유도관 및 노즐 조립체를 사용할 것도 의도하고 있다. 따라서, 제11도 및 제12도를 참조로 해볼때, 더욱 큰 폐액의 유량을 가진 더욱 큰 방식에 적용할 수 있도록 다수의 플러그 유도관(115)과 노즐 조립체(119)를 오물통(30) 내에 설치할 수 있다. 이 다수의 노즐들은 각각의 개별적인 유도관-혼합 평행부에 설치될 수도 있고, 또는 하나의 유도관-혼합평행부에 하나 이상의 노즐이 향하게 하여 혼합원추들이 단단한 경계에서 교차하거나 혹은 상호 교차하여 밀봉 부분을 형성하도록 할 수도 있다. 더욱이, 비원형 단면을 가진 노즐이나 유도관들을 사용하여 유체가 1개 이상의 장소에서 난류 혼합구역으로부터 나갈 수 있도록 할 수도 있다.

하루에 수백만 갈론을 처리하는 대규모 공장에서, 2열 접촉실의 반쪽부분에 있는 분리벽에 제11도에 도시된 바와 같은 장치 4대를 설치하였다. 이 4대의 원동 노즐 조립체들은 하나의 펌프에 의해 공급되었다. 접촉실의 다른 반쪽은 동시 비교를 가능하게 하기 위해서 개조하지 않았다. 염소 가스를 상술한 바와 같은 방법으로 개조된 장치의 노즐들로 직접 공급하였다. 종래 기술의 가스 용해 및 정량 공급장치를 그대로 사용하여 종래 방식의 통상의 방법으로 염소수를 공급하였다.

이 때의 살균 결과가 다음 표 III에 나타나 있다.

[표 III]

Claims (1)

1. 살균될 폐액 및 효과적인 살균처리를 행할 수 있는 양의 살균제 용액을 연속적으로 혼합하고, 난류 혼합구역에서의 이들의 혼합속도가 적어도 약 5sec^-1이 되도록 난류 에너지 소산 수준을 유지시키면서, 상기 혼합 용액을 난류 혼합구역으로 통과시킴으로써, 유기물 비활성화에 대하여 거의 균질한 살균 조건을 부여할 수 있는 난류적으로 혼합된 생성류를 형성시키는데, 이때 상기 난류 혼합구역은 처리되어질 폐액의 대부분이 공급되어 있는 유도구역내에 처리되어질 폐액의 소부분으로 이루어진 원동액(原動液)을 도입함으로써 형성되며, 또한 유도구역으로부터 난류 혼합구역으로 유도되는 폐액의 유량과 원동액 유량과의 비율은 약 1.4:1 내지 23:1이며, 유도구역으로 도입되는 원동액의 속도는 적어도 약 17ft/sec로 하고, 상기 폐액과 살균제가 난류적으로 혼합된 생성류의 상기 난류 혼합구역에서의 평균 체류시간이 약 1.5초 또는 그 이하가 되도록 이 생성류를 난류혼합구역으로부터 유도하여서, 처리된 배출류를 형성하여 이 배출류의 비(比) 에너지 요구를 매일 100만 갈론당 적어도 0.2마력으로 유지시키고, 상기 난류 혼합구역을 거치지 않은 폐액을 상기 배출류로부터 제거함으로써, 배설물의 대장균 제거에 의해 측정된 박테리아 살균율이 적어도 99.9%이며 f₂바이러스 제거에 의해 측정된 바이러스 살균율이 적어도 99%인 분출류를 형성시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 폐액의 살균방법.

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