KR910001616B1 - 프로톤의 제공에 의한 수처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Description

프로톤의 제공에 의한 수처리 방법 및 장치

제1A도는 본 발명에 따른 장치의 1실시예의 처리탱크의 수관의 직경을 포함하는 면과 평행하게 취한 수직단면도.

제1B도는 제1A도에 도시한 수관이 종방향 수직단면도.

제2A도는 원판형 자석을 사용하는 유수 탱크의 평면도.

제2B도는 제2A도에 도시한 구조물의 수직단면도.

제2C도는 제2A도에 도시한 원판형 자석의 사시도.

제3도는 자석시이트를 사용하는 유수탱크의 사시도.

제4A도는 홍연석(cristobalite) 보유 실린더(8)을 내장하는 유수탱크의 횡방향 수직단면도.

제4B도는 제4A도에 도시한 유슈탱크의 종방향 수직단면도.

제5도는 희석 방법을 채용하는 수처리 방법을 나타내는 개략도.

제6도는 희석 방법을 채용하는 테스트플랜트를 나타내는 개략도.

제7 내지 14도는 실시예 4에서의 각종 처리수로 희석되는 각종 처리수 중에서의 이온 변동을 나타내는 그래프(제9내지 14도에서, ○표는 미처리(희석전)의 특성치를 나타내고, 그중 첫번째는 초기치를, 두번째는 처리후치를 나타내며, ○표는 희석후의 물의 특성치를 나타내고, 그중 첫번째는 초기치를, 두번째는 처리후치를 나타낸다.)

제15도는 실시예 5에서의 각 종류에 대한 희석율과 에이징 기간(aging period)에 따른 P와 N의 변동을 나타내는 그래프.

제16 및 17도는 실시예 6에서 배치희석 처리한 양어장 물의 P, N 및 광투과율의 변동을 나타내는 그래프.

제18도는 실시예 7에서 연속 유동 희석 처리한 물의 P, N 및 광투과율의 변동을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유수(water flowing)탱크 또는 수관 2 : 여자 코일

3 : 자성체 또는 자기 메모리 4 : 세척 노즐

6 : 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물 8 : 실린더

본 발명은 예를 들어 담수(일반적인 생활폐수, 하수, 농업폐수, 산업폐수, 공업폐수, 하천수, 연못수, 호수수, 수도수, 지하수, 온천수, 우수, 니수 등을 포함하는), 해수(만내해수, 항구내 해수, 내륙해수 등을 포함하는), 혼합해수(염호수, 하구수, 해수호수수 등을 포함하는) 등과 같은 모든 종류의 물의 정화, 경수의 연화, 미량의 유분, 단백질 등의 분리 또는 회수를 위해 채택된 수처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 물속에 함유되어 있는 물질들을 플록화(flocculating)하고, 그들을 플록들에 흡착시키며, 그들을 콜로이드화하거나 표면상에 부상 및 분리되게 함으로써 피처리수의 정화, 경수의 연화 또는 미량의 유분, 단백질 등을 분리 또는 회수하기 위해 제어지표로서 프로톤 방출량 또는 프론톤 방출량 및 자장의 강도를 제어하면서 피처리수에 프로톤 또는 프로톤 및 자장을 제공하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

인 및 부영양화된(eutrophicated) 물질에 의한 호수, 습지 및 내해를 포함하는 폐쇄된 수역의 오염은 현재 세계적으로 큰 문제가 되고 있다. 이런 오염의 진행이 호수, 습지 및 내해에 유입하는 농업 배출물, 생활폐수 등에 함유된 부영양화된 물질과 연안개발에 기인하는 수역의 수위레벨의 저하로부터 유발되는 것은 주지되어 있다.

따라서, 예를 들어 도시형 생활폐수, 농업집단 폐수 및 농업 배출물과 우수에 의해 발생된 표토출 물질의 집중처리와 같이 부영양화된 물질이 폐쇄된 수역으로 유입되는 것을 억제하기 위한 기술 및 예를 들어 퇴적된 슬러지 및 조류를 제거하고 석희와 같은 화학물질을 투입하며 산소 또는 공기를 취입하는 기술같은 물의 자체 정화능력을 유지 및 증진시키기 위한 기술들이 수행되고 있다.

경수의 연화 방법으로서, 경수를 일정기간 동안 저장함으로써 알칼리토류금속(예를 들어 CaO)을 침전시키는 방법, 증류 또는 이온 교환 수지에 의해 알칼리토류금속을 제거하는 방법, 및 비등에 의해 이들 금속을 침전시키고, 그 상청액을 사용하는 방법이 공지되어 있다.

그러나, 이들 종래의 기술들은 흡착제, 응집제, 중화재, 산화재, 환원제 등을 사용하는 경우 및 생물처리를 하는 경우에는 2차 오염물질이 처리수에 흡입되고 대량의 슬러지가 발생되므로 그들을 제거해야 하며, 다른 기술을 사용하는 경우에는 거액의 설비비 및 운전비를 투과하여도 만족스러운 효과를 얻을 수가 없는 문제점을 갖고 있다.

또한, 피처리수 중에 에멀젼으로서 함유되는 또는 미량 용해되어 있는 유분의 분리가 원심 분리법을 사용하더라도 곤란하다. 기본적으로, 이 원심분리법은 대량 수처리에는 부적당하다.

종래의 센 경수를 연화하기 위해 일정기간 저장함으로써 침전시키는 방법에서는 물에 용해되어 있는 알칼리토금속의 농도가 높으면 대부분의 경우 물의 pH가 약 알칼리가 되었다. 따라서, 장시간 방치에 의해 수산화칼슘 등을 생성 침전시키지만, 그반응은 불안정하며 그 농도가 저하되어 침전량이 감소된다. 한편, 증류, 이온 교환 수지 또는 비등에 의한 연화의 경우는 비용이 상승되어 대량 수처리는 곤란하다.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 양이온, 일부의 음이온, 부영양화물질, 엽록소, 조류(algae), 박테리아, 단백질, 또는 미량의 유분 등을 제거, 감소, 소실, 증식 억제 또는 회수할 수 있는 수처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 경우 필연적인 현상인 2차 오염물질이 물에 혼입되는 현상을 방지하며 극히 소량의 슬러지만을 발생시키는 수처리 방법을 제공하는 것이다.

이 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 1면에 의해서, 프로톤 방출량 또는 프로톤 방출량 및 자장의 강도를 제어하면서 피처리수에 프로톤 또는 프로톤 및 자장을 제공함으로써 수중에 함유된 물질, 즉 양이온, 일부의 음이온, 부영양화 물질, 엽록소, 조류, 박테리아, 단백질, 또는 미량의 오일등을 플록화, 플록에의 흡착, 콜로이드화 또는 표면상에의 부상 및 분리시켜 제거, 감소, 소실, 증식 억제 또는 회수하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 1면에 의해서, 상술한 프로톤의 제공이 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물에 의해 이루어지는 수처리 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 1면에 의해서, 상기 수처리 방법에 의해 얻은 처리수를 피처리수에 희석 확산시킴으로써 상기 불순물을 제거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수할 수 있는 수처리 방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 1면에 의해서, 침전의 생성 또는 성장을 촉진시키는 침전핵을 생성시키기 위해 필요한 양이온이 부족하면 미량의 양이온을 첨가함으로써 처리를 행하는 수처리 방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 1면에 의해서, 프로톤 방출성 결정수 함유 결정성 광물을 내장하는 유수탱크 또는 수관외부에 마련된 여자된 코일, 유수탱크 또는 수관외부에 마련된 여자된 코일, 유수탱크 또는 수관내에 마련된 자성체 또는 자기메모리 및 유수탱크 또는 수관내에 마련된 프로톤 방출성 물질 및 자성체 또는 자기메모리 표면에 부착된 플록을 공기 및 또는 물로 세척하기 위해 마련된 세척노즐을 포함하는 수처리 장치가 제공된다.

본 발명의 또다른 1면에 의해서, 상기 장치에서 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물의 내장 형태가 적당히 회전될 수 있으며 그 동부(trunk part)가 망으로 구성되는 프로톤 방출 물질 보유실린더인 수처리 장치가 제공된다.

본 발명이 하기 실시예들을 참고로 하여 더욱 상세히 설명되지만, 본 발명이 그것들에 국한되는 것이 아닌 것은 이해되어야 한다.

피처리수중에 함유되며 본 발명에 의해 제거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수되는 물질로서는 양이온, 일부의 음이온, 부영양화물질, 엽록소, 조류, 박테리아, 단백질 또는 미량의 유분등이 열거된다.

프로톤의 제공 방법으로서는 물의 전기분해법, 이온교환법, 전자충돌법, 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물의 제공법 등이 있다.

프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물로서는 예를 들어, 천연 홍연석, 합성 홍연석, 제올라이트 등 프로톤을 방출하기 쉬운 특성을 갖는 한 어떤 물질이라도 사용 될 수 있다.

하기의 실시예들에서, 프로튼 방출성의 결정 함유 결정성 광물 제공에 의한 방법이 가장 값싸고, 용이하며, 안전한 프로톤 제공방법이다.

프로톤 방출량은 프로톤 방출성 결정수 함유 결정성 광물의 종류, 처리될 수량, 처리시간 등에 따라 자유롭게 조절될 수 있다.

프로톤 방출량, 즉 그것이 고 또는 중/저 프로톤 상태인가는 홍연석과 같은 프로톤 방출물질을 피처리수에 제공하고 24시간동안 방치한후 그 pH치를 측정함으로써 결정된다. 다시 말하면, 프로톤 방출량은 수처리 목적에 따라서 5.5 이하의 pH치를 갖는 고 프로톤 상태 도는 5.6이상의 ph치를 갖는 중 또는 저 프로톤 상태가 되도록 제어된다.

자장은 물의 통로자체를 코일내에 배치하고 코일을 여자하는 통상적인 방법(자속밀도는 코일의 권회수를 변화시킴으로써 자유롭게 세트 될 수 있다.) 또는 물의 통로중에 자성체 또는 자기메모리를 자속분포가 평균화되도록 배치하여 유수에 대한 저항을 최소화하는 통상적인 방법(제1,2,3 및 4도 참고)에 의해 제공된다. 자성체 또는 자기메모리의 소재로서는 일반적인 자장재료 및 플라스틱을 결합제로서 사용하는 페라이트, 바륨 페라이트 등이 사용되며, 후자의 사용이 바람직하다.

하기의 실시예들에서, 자장은 페라이트 자석 및 자석시이트(N극과 S극이 망상으로 배치된 페라이트 압착시이트)에 의해 제공된다.

프로톤 및 자장의 제공에 대해서는, 프로톤 방출량이 중, 또는 저 상태이고 자장의 강도가 탱크내 최대 자속밀도로서 약 100내지 600가우스(이하 G로 표시한다)의 정 자장일 때, 피처리수 중에 함유된 물질, 특히 양이온의 플록화가 크게 진행되고, 일부의 음이온(인산 이온)이 공침되며, 유기질소, 조류등이 플록에 의해 흡착, 침전되고 미량의 유분이 표면에 부상 및 분리된다.

프로톤 방출량이 다량이며 자장의 강도가 탱크내 최대 자속밀도로서 약 1,000 내지 2,000G의 고 자장일 때, 수중에 함유된 물질, 특히 양이온, 인산이온, 지방, 단백질 등은 콜로이드화하여 박테리아를 위한 영양원이 되는 것을 방지하며 폐쇄된 수역의 저부에 유기물질이 퇴적되는 것을 방지하거나 그 퇴적량을 감소시킨다. 과도한 프로톤을 방출하는 합성 제올라이트의 사용은 역시 고 자장 제공의 경우 콜로이드화를 촉진시킨다. 프로톤 방출량 또는 프로톤 방출량 및 자장의 강도는 수처리의 목적에 따라서 선택되어야 한다.

본 발명에 따라서, 피처리수에 직접 프로톤 또는 프로톤 및 자장을 제공하여 피처리수 중에 함유된 물질을 처리할 수 있으며 또한 상기 처리에 의해 얻은 처리수를 피처리수 중에서 희석 및 확산시켜 피처리수 중에 함유된 물질을 처리할 수 있다. 상기 처리 방법에서, 침전의 생성 및 성장을 촉진하는 침전핵 생성에 필요한 양이온의 양이 처리수 또는 피처리수 중에서 부족하면, 처리시 미량의 양이온을 첨가하는 것이 이상적이다.

피처리수에 함유된 물질이 엽록소 및 조류인 경운 홍연석에 의해 프로톤 방출량을 중 또는 소량이 되게 하며 자장을 탱크내 최대 자속밀도로서 약 100내지 600G의 중 또는 저 자장이 되게 함으로써 그 물질을 신속히 플록화하며 완전히 제거할 수 있다.

피처리수가 경수인 경우, 즉 피처리수중에 함유된 물질이 주로 칼슘이온. 마그네슘이온 등과 같은 알카리토류금속 이온인 경우, 상기 이온들은 프로톤 방출량을 중 또는 소량이 되게하고 자장의 강도를 탱크내 최대자속 및 밀도로서 약 100내지 600G가 되게 함으로써 신속히 플록화 되고 완전히 제거되어 경수를 연수로 연화시킬수 있다.

피처리수중에 함유된 물질이 단백질 및 또는 미량의 유분인 경우, 프로톤이 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물에 의해 직접 제공될 때, 프로톤의 제공량은 자장의 강도가 탱크내 최대 자속밀도로서 약 100내지 600G인 중 도는 저 자장의 중성구역에 피처리수의 pH가 있는 것을 목표로 하여 결정된다.

프로톤이 프로톤 용존수에 의해 제공되는 경우(희석 처리의 경우), 첨가되는 처리수량(프로톤 용존수)은 처리수가 첨가될 피처리수의 pH가 원래의 피처리수 pH보다 0.3이상 낮게 하고, 희석후의 피처리수의 pH가 6-8의 중성구역이 되게 하는 것을 목표로 하여 결정된다.

프로톤이 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물과 함께 직접 및 간접으로 피처리수에 제공되는 경우, 유분 분리를 위한 프로톤의 제공량은 상기 피처리수의 pH뿐 아니라 에멀젼의 소실, 유적의 표면상의 부상 완료를 목표로 하여 결정된다.

상기 방법에 의해, 단백질이 플록화되고, 응집되며 침전되는 동안 미량의 유분은 표면으로 부상되며 분리 및 제거된다.

수중의 단백질을 분리 및 회수하기 위해서는 프로톤 용존수의 첨가에 의해 희석된 처리수의 pH를 6.9내지 6.0으로 조절하는 것이 특히 바람직하다. 미량의 유분을 분리하기 위해서는 프로톤 용존수를 첨가하는 방법, 즉 희석처리를 사용하는 방법이 가장 효과적이다.

각종 원소의 분석 방법은 JIS 분석법 또는 일본 환경청의 고시 제13호를 기초로 하였다. 특히, 각 원소는 하기와 같이 분석되었다.

1. 인

분석시료에 철 표준액이 첨가되고 또한 질산 및 과염소산이 거기에 첨가되었다. 그 혼합물은 가열, 농축 및 완전산화되었으며 유기물이 분해되었다. 몰리브덴 블루법에 의해 인이 정량되었다.

2. 질소

분석시료가 켈달-네슬러법 또는 데발다환원 켈달-네슬러법에 의해 비색 정량되었다.

3. 칼슘

분석시료에 염산이 첨가되어 블록을 용해시키고 원자 흡광법에 의해 정량되었다.

4. 나트륨 및 칼륨

분석시료에 염산 및 물이 첨가되고 원자 흡광법에 의해 정량되었다.

하기 실시예들에서, NH₄ ⁺로서의 N, PO₄ ^3-로서의 P,R.N.,R.F., COD 및 SS는 각기 NH₄ ⁺로서의 질소, PO₄ ^3-로서의 인, 유기질소, 초기치, 화학적 산소요구량 및 부유물질을 나타낸다.

T.N, T.P 및 T.Fe의 T.는 “Total”의 약자다. T.N은 NH₄ ⁺형 N, 유기 N 및 NOx형 N의 총계이며, T.P는 인산 화합물 및 유기 P의 총계이고, T.Fe는 Fe, Fe⁺⁺및 Fe⁺⁺⁺형 Fe의 총계를 나타낸다.

[실시예 1]

(T.N, T.P, 및 COD 등의 경시 변화)

[표 1]

실시예 1의 실험에서, 표1에 표시된 성분과 화학적 값들을 갖는 생활폐수(오미하치만시 주택단지 폐수처리장의 피처리수, 1차 처리수, 및 2차 처리수)가 검사되었다.

340G의 강도를 갖는 자기 시이트와 홍연석 100g이 비이커의 내벽에 밀착되게 500ml 비이커에 장입되었다. 피처리수, 1차 처리수 및 2차 처리수 각각 400ml가 이 비이커에 장입되었다. 처리시간은 30분과 300분 사이에서 순차적으로 설정되었으며, 설정시간에 도달한 로트(lot)는 즉시 GF/F 글래스 여과지를 통해 여과되었고, 그것으로부터 플록들이 분리된 여과액은 T.N, T.P, 및 COD등의 경시변화에 따른 변동을 조사하기 위해 측정되었다. 그 결과가 표 2에 표시된다.

[표 2]

상기 결과로부터, 미처리수의 T.P, NH₄T.Fe 및 Ca는 시간 경과와 함께 순조롭게 감소되는 경향을 나타내는 것을 명백하게 알 수 있다. 그러나, NO₃의 공존하(1차 처리수 및 2차 처리수의 경우)에서는 P를 제외하고는 그다지 현저한 처리 효과가 관찰되지 않는다. 미처리수는 다량의 유기 SS를 함유하며, 그것은 시간 경과와 함께 콜로이드화 하며 COD값을 증가시키는 원인으로 간주된다.

[실시예 2]

(최대 자속밀도에 기인한 T.P, NH₄, COD등의 변동)

실시예 2의 실험에서, 녹조류(green algae)가 발생된 가고가와시 주변의 저수지의 물이 검사되었다. 500ml의 검사수가 1ℓ 비이커에 장입되고 200g의 천연 홍연석이 거기에 첨가되었다. 180, 600 및 1,000G Max의 자장이 각기 비이커들의 물에 가해졌으며, 그것들은 그후 120분후 여과되었다. 각 여과액의 총 P 및 NH₄, COD치 및 광투과율이 측정되었다. 그 결과가 표 3에 표시된다.

[표 3]

실험의 결과, 넓은 범위의 자속밀도에서의 P의 양이 감소되는 바람직한 경향이 관찰되었다. 한편 NH₄에 대해서는 탈인 반응과 마찬가지로 저자속밀도의 범위에서 NH₄가 감소되었으며, 고자속밀도의 범위에서는 플록으로서 석출한 NH₄가 다시 시간 경과와 함께 콜로이드화 하며 잔류하는 것으로 생각된다.

[실시예 3]

[경수를 연화한 예]

경수의 해로운 효과를 갖는 하기 시료로부터 칼슘이온을 제거하는 실험이 수행되었다. 미량의 마그네슘이온 등도 칼슘이온의 경우와 같은 식으로 플록의 형태로 제거되었다.

[시료]

(a) 고야마 가든의 연못물(지하수)

(b) 하가시 가고가와시의 저수지물

(c) 스웨덴 보스타트라스크의 물(호수수)

(d) 스웨덴 브런스 비켄의 물(생활용 지하수)

100g의 홍연석(아키타) 및 240G의 경도를 갖는 자기 시이트가 300ml 비이커에 장입되고, 250ml의 각 시료수가 첨가되었다. 각 비이커는 시계 접시로 씌워지며, 24시간 방치후 물은 GF/F 여과지를 통해 여과되었다. 50ml의 여과액이 채취되었으며 10ml의 염산이 거기에 가해지고 100ml의 일정용량으로 원자 흡광법으로 측정되었다.

적당량의 미처리수가 채취되었으며 같은 식으로 원자 흡광법에 의해 측정되었다. 미처리수와 처리수의 Ca 이온 농도는 표 4에 표시된다.

[표 4]

실험에서, 어느 음료수에서나 칼슘이 제거되는 바람직한 경향이 나타났으며 본 발명의 기술이 경수의 연화, 관 등에의 칼슘의 퇴적방지에 적용될 수 있음이 명백해졌다.

[실시예 4]

[각종 미처리수에 의해 희석된 각종 처리수중의 이온 변동]

1. 처리수의 준비

(a) 방류수 및 해수로 구성된 혼합 처리수

내해, 만, 연못, 호수 및 습지로 유입되는 부영양화물질은 일반 생활폐수로부터 유발된다고 말할 수 있다.

실험에서는, 생활폐수가 해수로 유입된다는 가정하에, 처리수는 혼합해수(1:1의 비율로 혼합된 생활폐수와 해수)를 홍연석과 자장(220G)을 사용하는 처리탱크내로 장입하고 24시간 방치함으로써 준비된다. 희석처리를 위해 사용된 이렇게 해서 얻은 처리수의 pH는 약 5.0 내지 3.0 정도를 목표로 한다.

(b) 방류수 처리수

생활폐수 처리장(히메지시 에부나 주택단지 수처리장, 방류수랑:600t/일)의 방류수는 (a)의 경우와 같은 식으로 처리되었다. 그밖에, 처리수는 처리수(a, b)에 Al겔을 첨가함으로써 준비되었다.

2. 희석수에서의 이온 변동의 조사

희석수에서의 이온 변동을 조사하기 위해서, 표 5의 피처리수, 즉 방류수, 혼합된 해수 및 해수(이하, 표에서 각기 A, B 및 C라 한다)와 처리수, 즉 그 속에서 방류수와 해수가 혼합되는 처리수, 방류수 처리수 및 그 각각에 Al겔이 첨가되는 전기 2처리수(이하, 표에서 a,b,a+겔, 및 b+겔이라 한다)를 조합함으로써 플록이 형성되며, P,N 및 다른 양이온이 검사된다.

[표 5]

처리시간은 각 레벨에 대해 60분이었다. 혼합후 60분이 경과했을 때 각 여과수 중에 잔류하는 각 이온의 농도가 측정되었으며 세척병을 사용함으로써 침전물을 원래의 비이커에 씻어내려서 침전물 중의 각 이온의 농도를 측정하였다.

[측정 결과]

측정 결과가 제7 내지 14도에 그래프로 표시되었다. ○표는 피처리수(희석전)의 특성치를 나타내며, 그중 첫 번째는 초기치를, 두 번째는 처리후치를 나타낸다. 마찬가지로, ○는 희석후의 물의 특성치를 나타내며, 그중 첫 번째는 초기치를, 두 번째는 처리후치를 나타낸다. pH가 산성측을 향해 이동함에도 불구하고, CaO, MgO, Al₂O₃, Fe₃O₄, ZnO등의 양이온이 침전되며, 특히 약산성 상태에서 수산화물을 생성하는 이온은 Al₂O_3,Fe₃O₄, ZnO 등을 급속히 침전시키기에 충분하게 예민하게 반응한다. 알칼리성측에서, MgO 및 CaO와 같은 수산화물을 생성하는 이온은 장기간에 걸쳐 점진적으로 침전하게 된다. P 및 N의 제거는 이들 양이온의 침전과 밀접한 관계를 가지며, PO₄ ^3-로서의 P와 NH₄ ⁺로서의 N은 특히 산성측에서 수산화물을 생성시키는 미량(1-5ppm)의 양이온과 예민하게 결합하여 침전물이 되어, 수계로부터 제거된다.

따라서, 물로부터 P 및 N을 제거하기 위해서는 적당량의 양이온이 처리수 및/또는 피처리수에 함유되고 적당량의 프로톤 및 자속밀도가 존재하는 것이 필수적이다. 적당량의 양이온이 처리수 및/또는 피처리수에 존재하지 않으면 약 1내지 5ppm 의 Al 이온(Fe 이온등)을 첨가함으로써 P를 완전히 제거할 수 있다. 통상적인 알칼리 처리에 의해서는 수산화물로서 수 ppm이하의 양이온을 분리하기는 곤란하다.

적당량의 양이온이 처리수 및/또는 피처리수에 함유되면 희석후 pH 가 6.5 내지 6.8에 도달하더라도 그 목적을 달성하기에 충분하게 신속히 플록이 생성된다. 희석처리에 의해서 자장의 분포를 가능한한 평균화할 수 있음이 명백해졌다.

[실시예 5]

[각 종류에 대한 희석율과 에이징 기간에 따른 P 및 N의 변동]

피처리수로서 1:1의 비율로 혼합된 해수와 방류수(히메지시 에부나 주택단지 하수처리장에서의 방류수)로 구성된 혼합해수와 같은 처리장에서의 방류수가 사용되었다.

처리수는 상기한 혼합해수, 방류수 및 Al겔 2.65ppm 상당량이 첨가된 방류수를 실시예 4에서와 같은 식으로 처리함으로써 얻어진다. 희석처리수중의 이온 변동을 조사하기 위해 표 6의 피처리수, 즉 방류수, 혼합해수(이하, 표에서 각기 A,B라 한다)와 처리수, 즉 혼합해수 처리수, 방류수 처리수, Al겔 2.65ppm이 첨가된 방류수를 처리함으로써 얻어지는 처리수(이하, 표에서 각기 a,b 및 c라 한다)를 조합함으로써 플록이 생성되며, P,N 및 다른 양이온들의 변동이 조사되었다.

[표 6]

에이징 테스트가 표 6에 따라서 수행되었다. 그 결과는 제15도의 그래프에 표시되었다. 분석에 있어서, GF-F 필터를 통해 생성된 플록이 여과되며 여과수 중에 잔류하는 T.P 및 T.N이 측정되어 효과적인 종류의 처리수, 효과적인 희석배율 및 에이징 효과가 조사되었다.

제15도의 그래프에 표시된 바와 같이, 1. 혼합해수+혼합해수처리수의 경우, 100배 희석에서도 양호한 P 및 N제거효과가 나타나며, 에이징 처리도 양호한 제거효과를 나타낸다. 2. 방류수+방류수처리수의 경우, 에이징 처리가 된 단지 10배의 희석에서 P 및 N제거효과가 나타났다.

이 사실은 양이온의 부족으로부터 유도된 침전물의 부족이 흡착 및 침전성능을 저하시키는 것을 나타낸다.

3. 방류수+Al겔이 첨가된 방류수처리수의 경우, 100배 희석에서도 완전히 양호한 P제거효과를 나타내었는데, 그 이유는 프로톤 양이 적으며 처리 후 pH가 6.7 내지 6.8임에도 불구하고 적당량의 양이온이 얻어졌기 때문이다. N제거 효과는 양호하였으며, 에이징 효과와 유사한 경향을 나타냈다.

이들 결과로부터, 피처리수 및/또는 처리수가 적당량의 양이온을 함유하거나 함유하게 하며 적당량의 프로톤이 양이온의 플록화를 위해 제공되면 희석배율을 더욱 증가시킬 수 있다는 것이 증명되었다.

[실시예 6]

[배치희석처리된 양어장물의 P, N 및 광투과율의 변동]

양어장물이 피처리수로서 사용되며, 처리수로서 “a”:실시예 4에서와 같은 식으로 처리된 해수+방류수, “b”:실시예 4에서와 같은 식으로 처리된 양어장물, “b+겔”:Al겔이 첨가되고 실시예에서와 같은 식으로 처리된 양어장물이 사용된다. 희석배율이 10배 및 20배인 경우의 P,N 및 광투과율의 경시 변화가 희석배율에 대한 P,N 및 광투과율의 변동과 함께 제16도 및 제17도에 표시된다.

[실시예 7]

[연속유동 희석처리된 물의 P,N 및 광투과율의 변동]

제6도는 본 발명의 처리수를 사용하는 물을 희석함으로써 수처리하기 위한 테스트플랜트를 개략도시한다. 도면 부호(14)는 피처리수탱크, (1)은 홍연석과 자장을 사용하는 처리탱크, (15)는 해수 및 처리수탱크, (16)은 처리수탱크, (17)은 정량송출펌프, (9)는 혼합탱크(10)은 침전탱크를 나타낸다.

제6도에 나타낸 희석방법을 사용하는 테스트 플랜트를 사용함으로써, 피처리수 및 처리수는 각기 1500ml/hr 및 150ml/hr의 속도로 연속적으로 유동한다. 피처리수로서, 양어장의 물과 방류수(에부나 주택단지의 하부처리장에서의 방류수)가 사용되며, 처리수로서, a:방류수+해수, b:방류수, 및 b+겔:방류수+실시예 4에서와 같은 식으로 처리된 Al겔이 사용되었다. 피처리수와 처리수는 혼합탱크에서 자연 혼합되어 플록이 생성되고 침전탱크내에 침전되었다. 자연 혼합되어 플록이 생성되고 침전탱크내에 침전되었다. 상청액이 유출되어 처리수를 얻게 되었으며 하기 값들이 측정되었다. 각 채수시의 분석에 의해 얻은 값들이 각 초기치로서 사용되었다. 제18도의 그래프에 표시된 것과 같은 만족스러운 결과들이 P, N 및 조류의 제거(광투과율로 대체되어)에 대해 얻어졌다. 연속유동 희석처리에 대한 실험결과는 표 7에 도시된다.

[표 7]

실시예 7의 연속유동희석 처리의 실험에 의해 얻어진 처리수는 다시 양어장의 물로 희석 되었으며(xllx5 내지 xllx50)플록은 같은 식으로 생성되었다. 상청액에 잔류하는 T,N과 T,P 및 광투과율이 측정됨으로써, 11배 희석된 처리수내에 잔류하는 효과가 확인되었다. 제17도의 하부단에 표시된 결과로부터 희석수가 충분한 여력을 갖고 있는 것이 증명되었다.

처리수의 효과에 대해서는, 방류수+방류수 처리수+500겔의 경우 550배 희석까지 효과적이며, 방류수+해수의 경우 330배 희석까지 효과적이다.

상술한 실시예들로부터 하기 결론을 얻을 수 있다.

1. 엘리멘트가 수산화물을 생성하기 위해 보다 낮은 pH를 가질 때 보다 큰 탈이온 경향을 갖지만, 알칼리측에서 수산화물을 생성하는 엘리멘트까지도 본 발명에 따른 처리가 약산류에서 수행되더라도 탈이온경향을 나타낸다.

2. 본 발명의 방법에서 나타난 경향과 효과는 배치처리 및 연속처리에서도 공통적이다.

3. 본 발명의 처리에 있어서, 미량의 양이온까지 침전물이 되며 이 경향은 특히 낮은 pH 구역에서 수산화물을 생성하는 엘리멘트에서 현저하다.

4. 본 발명의 처리에서, 양이온은 먼저 플록화되며 일부의 음이온은 양이온이 플록화될때 양이온에 의해 흡착 및 플록화됨으로써, 양이온과 일부의 음이온은 피처리수로부터 제거된다.

5. 본 발명의 처리에서, 적당량의 양이온(1 내지 5ppm의 Fe, Al등이 바람직하지만, 그 양은 변화될 수 있고 다른 양이온이 사용되기도 한다)이 피처리수 또는 처리수에 함유되는 것이 필수적이다. 따라서, 처리시간, 방법, 피처리수의 이온농도, 처리수의 이온농도 등을 고려하여, 미량의 양이온이 필요에 따라 처리전에 가해진다.

6. 본 발명의 처리에서, 양이온의 양을 기초로 하여 프로톤의 필요량이 피처리수 또는 처리수에 존재하는 것이 필수적이다(처리수의 프로톤의 양은 도달하고자 하는 pH를 기초로 하여 처리시간에 의해 제어된다).

7. 연속유동 처리에 의해 얻어진 처리수(11배 희석된)에 잔류하는 정화처리 능력을 조사한 결과로서, 방류수 처리수에서는 50배 희석(미처리수로는 550배 희석)될때까지 프로톤이 여력을 가지며, 혼합해수 처리수에서는 30배 희석될 때까지 잔류 이온과 프로톤이 여력을 갖는 것이 확인되었다. 혼합해수 처리수가 50배 희석될 때 탈인율은 크게 저하되었다. 이것은 양이온의 양이 플록의 발생에 기인하여 불충분해졌기 때문으로 생각된다.

8. 연속 유동테스트 전,후의 특성치 비교로부터 BOD, T.P, 조류, 엽록소 A의 제거에 대한 아주 유효한 결과가 얻어졌다.

[실시예 8]

점토분을 포함하는 토목폐수, 하천수 및 온천수(즉, 벤토나이프를 포함하는 물)의 처리

[시료수]

1. 시마네현 하천수

2. 시마네현 산중 공사장 폐수

3. 아이찌현 산중 공사장 폐수

4. 히메지시 지하 공사장 폐수

5. 히메지시 주변 언덕사이 공사장 폐수

6. 가누마시 온천수

7. 하부가시 온천수

[처리수의 준비]

1kg의 천연 홍연석(입자크기<200mm)이 1ℓ의 일반 하천수에 침지되고 탱크내에서 230G의 최대 자속밀도로 6시간 동안 유지되어 수중에 프로톤을 충분히 용존시켰다. 얻어진 물의 pH는 4.5였다. 그후, 3ppm의 Fe이온 Al이온이 프로톤용존수에 첨가되어 그 기능을 조절했다.

[실험의 레벨]

1. 시료수 1, 1ℓ+처리수 2ml

2. 시료수 2, 1ℓ+처리수 5ml

3. 시료수 3, 1ℓ+처리수 5ml

4. 시료수 4, 1ℓ+처리수 3ml

5. 시료수 5, 1ℓ+처리수 3ml

6. 시료수 6, 1ℓ+처리수 2ml

7. 시료수 7, 1ℓ+처리수 2ml

(점토분을 함유하는 물의 처리실험)

본 발명에 따른 처리수가 벤토나이트를 용존상태 또는 콜로이드상태로 함유하는 진흙물, 즉 점토분을 함유하는 토목폐수, 하천수 및 온천수에 첨가되었으며, 첨가 후 pH가 중성 구역이 되었다. 첨가 직후 가볍게 혼합되었으며 2분후에 다시 혼합되었다. 그후, 혼합물은 액중에 함유된 양이온과 콜로이드상 물질이 플록상 침전물화하여 침강되도록 정치유지된다. 생성된 침전물의 침강속도는 30cm/분이었다. 침전탱크내 체류시간으로서 60분은 충분하였다.

[측정 결과]

처리 전, 후의 각 성분의 측정치가 표 8에 표시되어 있다.

처리 후의 값들은 상청수의 분석치들이다.

[표 8]

상기 실험결과로부터 벤토나이트 함유수로부터 알칼리토류금속 이온을 침전 및 생성시키기 위해서 에이징이 필요하지만 다른 양이온, 현탁물 및 콜로이드상 물질은 신속히 플록상 침전물이 되어 분리 및 제거되는 것이 발견되었다.

[실시예 9]

연속유동 혼합에 의한 하수처리

[시료수]

히메지시의 하수처리장에서의 유입수

[처리수의 준비]

10kg의 천연 홍연석(입자크기<200mm)이 상기 처리장에서의 15리터의 방류수에 침전되고 그것이 탱크속에 230G의 최대 자속밀도 하에 장시간 동안 유지되어 수중에 프로톤을 충분히 용존시켰다. 이 경우 물의 pH는 4.45였다. 그리고, 2ppm의 Fe이온 또는 Al이온이 이 프로톤용존수에 첨가되었으며 그 기능이 조절되었다. 따라서, 프로톤용존수인 처리수가 얻어졌다.

[연속 유동 혼합에 의한 하수처리]

미처리 하수와 프로톤용존수가 100ℓ용량의 피처리수저장탱크와 처리수 저장탱크로부터 각기 10ℓ/hr와 0.02ℓ/hr의 속도로 연속적으로 유출되었다. 그후, 혼합수는 20ℓ용량의 침전탱크로 유도되어 침전 및 침강된다. 상청수가 연속적으로 방출되는 동안(처리후 하수), 침전물은 펌핑에 의해 침전탱크의 저부로부터 인출되며 모래 여과탱크내로 유도되고, 거기서 여과수와 침전물은 분리되었다. 여과수는 방류되었다.

침전탱크의 용량은 안전계수 200%를 적용하여 120분의 체류시간을 취하도록 정해졌다.

[측정 결과]

미처리하수 및 처리후 방류수의 각 성분의 값들이 환경 측정소에 의해 측정되었다. 측정결과는 표 9에 표시되어 있다.

[표 9]

상기 실험결과로부터, BOD, T.P, SS, 대장균군 및 투시도에 대해서는 특히 높은 처리 효과가 나타남이 발견되었다.

종래의 하수처리에서는 1차 및 2차 생물처리를 수행한 후 3차 처리(응집침전법, 인산 칼슘 결정화법 등에 의한)가 필요하며 탈인기능이 부족하였다. 본 발명에 따르면, 1차 처리만으로 충분하여 조작이 간단하고 처리수의 품위 레벨이 3차 처리를 거친 물의 레벨과 상응한다.

특히 탈인효과에 있어서, 본 발명은 다른 기술보다 비교도 안되리만큼 월등히 우수하다. 처리수는 무색이며, 투명도가 양호하고 거의 냄새가 없다.

실시예 10 Fe, Al이온 및 /또는 부유물질의 분리

이 실시예에서 사용된 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물은 SiO₂87.2%와 결정수 5.25%를 함유하는 20mm미만의 천연 홍연석이다.

시료수로서는 (1)이이강의 유동수, (2)이주모지역의 온천수, (3) 제철 공정에서 발생된 용액이 사용되었다.

프로톤이 충분히 수중에 방출되고 그 속에 용존되도록 1kg의 천연 홍연석이 1리터의 물(pH 7.0)속에 3내지 8시간동안 침지되었다. 이 경우, 프로톤이 용존된 물의 pH는 물이 3시간 동안 유지된때 5.20이고 물이 8시간 동안 유지된때 4.05이었다. 물이 발취되고 그중 10ml 및 100ml가 상기 (1), (2) 및 (3)의 각 시료수의 1리터에 첨가되었다. 이런 혼합물은 60분간 정치되었다.

수중 및 용액중의 Fe이온, Al이온 또는 SS는 플록상침전물이 됨에 따라 조용히 침전되었다. 상청액은 Fe이온, Al이온 또는 SS가 현저히 제거되는 경향을 나타냈다.

피처리수 또는 미처리용액 및 처리수 또는 처리용액은 모두 JIS법에 의해 분석되었다. 분석의 결과는 표 10에 표시되었다.

[표 10]

[실시예 11]

미량의 유분의 분리

[시료수]

히메지시 하수처리장 유입측에서의 미량의 유분을 함유하는 물

[프로톤 제공방법]

10kg(입자크기<200mm)의 천연 홍연석이 처리장의 탱크로부터 15리터의 방류수에 230G의 최대자속 밀도에서 6시간 동안 침지되어 프로톤이 충분히 수중에 용존되게 하였으며, 그때 물의 pH는 4.45이었다. 2ppm Fe 또는 Al이온이 프로톤용존수에 첨가되었으며 프로톤용존수인 처리수를 얻기 위해 그 기능이 조절되었다. 프로톤은 이 프로톤용존수에 의해 제공되었다.

[미량의 유분을 분리하는 실험]

프로톤용존수와 미량의 유분을 함유하는 미처리 하수가 연속적으로 유동되며 각기 0.021/h1와 101/hr의 속도에서 혼합되며 침전탱크에 도입되었다. 하수중의 각종 이온, 부유물질, 박테리아 등이 플록상 침전물로서 첨가되었다. 플록상 침전물이 120분간 체류되었을 때, 미량의 유분이 표면으로 부상하여 분리되었다.

[측정 결과]

처리 전, 후의 각 성분의 측정치들이 표 11에 표시되었다. 처리 후 값들은 상청수의 측정치들이다.

[표 11]

n-헥산 추출물과 투시도의 값들로부터, 용액 또는 에멀젼 상태로 피처리수중에 존재하던 유분이 아주 높은율로 분리 및 제거되었음이 명백하다.

[실시예 12]

미량의 유분의 분리

[시료수]

일부는 에멀젼으로 그리고 일부는 수용성 유분으로 미량의 유분을 함유하는 일반적인 폐수

[프로톤제공 방법]

1. 프로톤은 실시예 11의 프로톤용존수에 의해 제공되었다.

2. 프로톤은 천연 홍연석에 의해 직접 제공되었다.

[미량의 유분을 분리하는 실험]

1. 2ml의 프로톤용존수가 혼합을 위해 1리터의 시료수에 첨가되었다. 그 혼합물은 pH 7.1로 조절되었으며 60분간 정치되고 생성된 침전물은 침강되었으며 유분은 유적으로서 표면으로 부상하였다.

2. 500g의 천연 홍연석(입자크기<20mm)이 1리터의 시료수에 침지되고 양자는 120분간 탱크내에 220G의 최대자속 밀도의 상태하에 정치되었다. 처리 후의 pH가 6.4로 조절되고 미량의 유분이 유적으로서 표면으로 부상 및 분리되었다.

[측정 결과]

피처리수와 상기 1 및 2의 처리수가 pH, n-헥산 추출물 및 탁도에 대해 측정되었다. 측정치는 표 12에 표시되었다. 처리후치들은 상청수의 측정치들이었다.

[표 12]

미량의 유분 때문에 n-헥산추출물은 어느 시료수에서도 0.5ppm미만이었으며 처리 전, 후의 특정치 사이에서 차이가 발견되지 않았지만, 유적이 표면으로 부상하는 것과 탁도에 있어서는 처리 전, 후의 수치사이에 큰 차이가 발견되었으며, 그것으로부터 수중에 용존 또는 에멀젼으로서 함유되어 있는 미량의 유분이 분리되는 것이 확인되었다.

상기 분리방법 1 및 2 어느것에서나 수중에 함유된 미량의 유분은 유적으로서 표면으로 부상되고 분리되며, 에멀젼은 해소되어 유분이 물로부터 완전히 분리되었다. 탁도의 측정치로부터, 분리방법 1(회수처리)이 수중에 용존 또는 에멀전으로서 함유되어 있는 미량의 유분을 분리하기에 가장 효과적인 것을 알 수 있었다.

[실시예 13]

단백질 및 미량의 유분의 분리

[시료수]

1. 배유함유수

2. 어육 가공 공정수(해수를 포함하는)

3. 식품 가공 공정수(수용성 단백질 함유수)

4. 식물성 단백질 함유수

[프로톤 제공 방법]

10kg의 천연 홍연석(입자크기<20mm)이 하수처리장의 탱크로부터의 방류수 15리터 내에 침지되었으며 수중에 프로톤을 충분히 용존시키기 위해 230G의 최대 자속밀도 상태하에 6시간 유지되었다. 이렇게 하여 얻은 물의 pH는 4.45였다. 2ppm의 Fe이온 또는 Al이온이 이 프로톤용존수에 첨가되었으며 프로톤용존수인 처리수를 얻기 위해 그 기능이 조절되었다. 프로톤은 이 프로톤용존수에 의해 제공된다.

[단백질 및 미량의 유분의 분리 실험]

1 내지 5ml의 상기 프로톤용준수기 상기 4종류의 시료수의 각각의 1리터에 첨가되어 혼합되었다. 이 혼합물은 6.1 내지 6.8 범위의 pH로 조절되었으며 약 60분동안 정치시켜 침전을 숙성시켰다. 단백질은 침전에 의해 분리되었으며 미량의 유분은 유적으로서 표면으로 부상됨으로써 분리되었다. 상청수가 처리수로서 측정되었다.

이 처리에서 pH는 프로톤용존수에 의해 조절되었으며 수중에 함유된 단백질등은 침전되었다. 다른방법으로 pH를 조절함으로써 침전이 생성될 수 있는가를 확인하기 위해 0.1N·HCL, L-아스코르브산(10w/v%) 및 1N·H₂SO₄를 사용함으로써 조절되었지만, 침전은 생성되지 않았다. 이 사실로부터, 수중에 함유된 단백질의 침전현상은 상술한 프로톤 제공방법에 의해서만 생성될 수 있는 반응인 것임이 확인되었다.

[측정 결과]

처리 전, 후의 각 성분의 측정치들이 표 13에 표시되었다. 처리후치들은 상청수의 분석치들이다.

[표 13]

어느 처리수에서도 양호한 단백응집 침전이 생성되었으며 단백질은 수계로부터 분리 및 회수될 수 있었다.

(회수율 : 92 내지 95%)

0.5ppm미만의 미량의 유분의 분리에서 그 수치는 측정될 수 없었지만 유적이 표면으로 부상되고 탁도가 현저히 감소되는 사실로부터 그 분리가 증명되었다.

미량의 유분의 분리는 처리의 전,후 사이의 식물성단백질 함유수의 n-헥산 추출물의 측정치 차이로부터 명백하다.

[실시예 14]

제1도 내지 제4도는 본 발명에 따른 장치의 실시 태양을 도시한다. 제1도는 처리탱크로서 수관(유로 파이프)(1)자체를 사용하는 정수 장치를 나타낸다. 코일(2)가 수관(1) 둘레에 감겨져 있어 관에 자장을 공급하기 위해 여자된다. 자속 밀도는 코일의 권회수에 의해 결정된다. 홍연석(6)이 수관(1) 내에 장입되며 절연피복(5)가 코일(2)외측에 마련된다. 피처리수(7)이 수관(1)내로 유입되며 코일을 여자시킴으로써 자장을 제공하여 물을 정화한다. 2 내지 5kg/㎠의 공기 제트 및/또는 물이 세척노즐(4)로부터 주기적으로 분사되어 홍연석등을 세척한다. 플록들이 여과탱크, 침강탱크 또는 유도분리탱크 내에서 분리된다.

제2도는 처리탱크로서 유수탱크(1)을 사용하는 정수장치를 도시한다. 이것은 원판형 자석(3)(플라스틱결합제+페라이트자석)을 사용하는 장치의 1예다. 자석(3) 상에서 N극과 S극은 엇갈려 비치되며, 자석 사이의 최적 간격은 2 내지 3cm이다. 그들은 자속의 분포가 가능한한 평균화되도록 배치되어 있다. 자석(3)의 형상, 자속밀도 등은 강한 자장에 적합하도록 자유롭게 선택된다. 피처리수(7)이 수처리를 위해 유수탱크(1)로 유입된다. 2 내지 5kg/㎠의 공기제트 및/또는 물이 자석시이트(3)과 홍연석(6)의 표면에 부착된 플록을 세척하기 위해 세척노즐(4)로부터 주기적으로 분사된다. 생성된 플록과 콜로이드는 제1도에서와 같은 식으로 처리된다.

제4도는 처리탱크로서의 유수탱크(1)과 자석시이트(3)을 사용하는 정수장치를 도시한다. 홍연석은 망으로 구성된 본체부를 갖는 회전할 수 있는 형연석 보유 실린더(8)(홍연석 바스켓)에 내장된다. 필요에 따라 홍연석 보유 실린더를 회전시킴으로써 홍연석의 표면에 부착된 플록을 쉽게 제거할 수 있다.

[실시예 15]

제5도 및 제6도는 본 발명의 1실시 태양을 도시한다. 제5도는 희석법을 채용하는 수처리방법을 개략 도시한다. 제5도에서, 도면부호(1)은 홍연석과 자장을 사용하는 처리탱크를 나타낸다. 처리탱크(1)에서, 프로톤이 방출되고 자장이 기억됨으로써, 처리수가 얻어진다. 부호(9)는 혼합탱크를 나타내고, 그속에서 프로톤과 자속의 분포가 평균화되며, 양이온의 플록화가 진행되고 인산이온이 침전되며, 유기태 질소가 흡착 및 침전되고, 조류가 흡착 및 침전된다. (10)은 침전, 에이징 및 분리를 수행하기 위한 침전탱크를 나타낸다. (11)은 여과탱크를 나타내며, 그속에서 인산알미늄, 인산마그네슘, 인산칼슘, 인산질소, 인산철, 유기태질소, 암모늄염 및 조류와 같은 침전물이 분리된다. 이 분리된 물질들은 침전탈수탱크(12)내에서 탈수되며 농업용 비료로서 사용된다. (13)은 경우에 따라 처리탱크(1) 또는 혼합탱크(9)에 양이온을 첨가하기 위한 양이온 첨가탱크를 나타낸다.

제6도는 희석법을 채용하는 테스트 플랜트를 개략 도시한다.

제6도에서, 부호(1,1,15,16,17,9 및 10)은 각기 피처리수 저장탱크, 홍연석 및 자장에 의한 처리탱크, 해수 및 처리수 저장탱크, 처리수 저장탱크, 정량 송출펌프, 혼합탱크 및 침전탱크를 나타낸다. 이 테스트플랜트에서는, 에부나 주택단지의 방류수가 피처리수로서 사용되었다. 피처리수는 처리탱크(1)내에서 홍연석과 자장으로 처리되며, 그중 일부는 에부나 주택단지에서의 방류수(50%)+해수(50%)의 혼합처리수로서 해수 및 처리수저장탱크(15)에 도입되며 그중 나머지는 에부나 주택단지에서의 방류수 자체로서 처리수저장탱크(16)에 도입되었다. 이 2종류의 처리수는 각기 정량송출 펌프를 경유하여 150ml/hr 속도로 2개의 혼합탱크(9)(그중 하나는 1.8ℓ 그리고 다른 하나는 4.5ℓ의 용량을 갖는다). 한편, 방류수 A₂와 양어장에서의 피처리수 B₂가 피처리수로서 사용된다. 1,500ml/hr의 속도로, 에부나 주택단지에서의 미처리 방류수가 혼합처리수를 보유하는 1.8ℓ용량의 혼합탱크(9)(A₃)에 도입되고 양어장에서의 피처리수가 처리수 자체를 보유하는 4.5ℓ용량의 혼합탱크(9)(B₃)도입된다. 혼합탱크(9)에서, 양이온의 플록화인산이온의 공침, 유기태질소의 흡착 및 침전 및 조류의 흡착 및 침전이 이루어진다. 침전탱크(10)(A₄, B₄)내에서, 침전 에이징 및 분리가 이루어지며 정수가 방출된다.

상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 수처리 기술에 따라서 프로톤 방출량 또는 프로톤 방출량 및 자장의 강도를 선택하는 간단한 조작에 의해 자유롭게 유지 및 제어하면서 모든 주변수를 정화하고, 경수를 연화하거나 유용물질을 회수할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술은 낮은 설비비와 운전경비로서 수처리를 할 수 있는 우수한 경제적인 효과를 갖는다.

본 발명에 의하면, 프로톤량 또는 프로톤량 및 자장의 강도를 선택함으로써 모든 주변수 중의 P, N 및 다른 양이온, 일부의 음이온, 부영양화물질, 엽록소, 조류, 박테리아, 단백질 또는 미량의 유분 등의 제거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수가 가능하다.

본 발명에 따른 처리방법은 높은 실용적가치를 갖는데, 그 이유는 흡착제, 응집제, 중화제, 산화제, 환원제등을 사용하거나 생물처리를 하는 경우에 발생되는 2차적 오염물질의 혼입이 아주 적고 생성된 슬러지의 양이 아주 적기 때문이다.

본 발명에 따른 처리방법을 활용함으로써 경수를 연화하고 공장 방류수 등에 함유 미량의 중금속 등을 제거할 수 있다. 또한, 폐수중에 잔류하는 미량의 유분 또는 단백질을 분리 또는 회수할 수 있다. 본 발명은 또한 종래에는 원심 분리법에 의해서도 분리하기 어려웠던 피처리수중에 에멀젼으로서 함유되어 있거나 미량 용존되어 있는 유분을 분리할 수 있게 한다.

본 발명의 수처리에 의해 얻은 고활성화수는 강관의 내벽으로부터 철이 용출하는 것을 억제하고 또한 수산화철의 생성을 억제함으로써, 수산화철의 침전이 관내에 퇴적되어 관을 협착한다든가 관을 폐쇄하는 것을 방지한다.

본 발명에 따라 처리된 수중에서는 박테리아의 활동이 억제되며 녹조류등의 생성이 방지된다.

적당량의 Fe이온 및/또는 Al이온이 폐수중에 함유될 때 녹조류에 대한 응집효과와 NH₄형 N, 유기태 N, PO₄등에 대한 높은 흡착 및 침전효과가 나타난다.

본 발명에 의해 얻은 처리수를 피처리수로 희석하고 필요에 따라 양이온을 제공함으로써, 피처리수로부터 양이온, 일부의 음이온, 엽록소, 조류등을 제거할 수 있다.

처리수를 희석함으로써 피처리수를 정화할 때 대량의 피처리수가 소량의 피처리수를 처리함으로써 가능하며, 처리방법이 완벽하고 어떤 화학 제품이나 구동력을 사용하지 않고 정수가 가능하기 때문에 이 방법은 특히 넓은 지역의 정수에 큰 힘을 발휘한다.

본 발명의 수처리기술은 조작이 간단하고 설비비가 염가이며 운전경비가 적게 듬에도 불구하고 상술한 많은 이점들을 가짐으로써 이 분야에 크게 기여하는 것이다.

Claims (8)

1. 프로톤 또는 프로톤 및 자장이 프로톤의 방출량 또는 프로톤의 방출량 및 자장의 강도가 제어되면서 피처리수에 제공됨으로써, 피처리수중에 함유된 물질들을 플록화, 플록에의 흡착, 콜로이드화 또는 표면 상에의 부상 및 분리에 의해 제거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수하는 것을 특징으올 하는 수처리방법.
2. 제1항에 있어서, 프로톤의 제공이 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물을 제공함으로써 이루어지는 수처리 방법.
3. 제2항에 있어서, 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물이 홍연석인 수처리 방법.
4. 프로톤 또는 프로톤 및 자장이 프로톤의 방출량 또는 프로톤의 방출량 및 자장의 강도가 제어되면서 피처리수에 제공됨으로써, 피처리수 중에 함유된 물질들을 플록화, 플록에의 흡착, 콜로이드화 또는 표면상에의 부상 및 분리시킴으로써 재거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수하며, 침전물의 생성 및 성장을 촉진시키기 위한 침전핵의 생성에 필요한 양이온의 양이 불충분한 경우 미량의 양이온이 처리에 첨가되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
5. 프로톤 또는 프로톤 및 자장을 프로톤의 방출량 또는 프로톤의 방출량 및 자장의 강도를 제어하면서 피처리수에 제공함으로써 피처리수 중에 함유된 물질들을 플록화, 플록에의 흡착, 콜로이드화 또는 표면상에의 부상 및 분리에 의해 제거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수하여 얻은 처리수가 피처리수 내에서 희석 및 확산되어 피처리수중에 함유된 물질들을 처리하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
6. 프로톤 또는 프로톤 및 자장을 프로톤의 방출량 또는 프로톤의 방출량 및 자장의 강도를 제어하면서 피처리수에 제공함으로써 피처리수중에 함유된 물질들을 플록화, 플록에의 흡착, 콜로이드화 또는 표면상에의 부상 및 분리, 즉 수처리에 의해 제거, 감소, 소실, 증식억제 또는 회수하여 얻은 처리수가 피처리수 내에서 희석 및 확산되어 피처리수 중에 함유된 물질들을 처리하며, 침전물의 생성 및 성장을 촉진시키기 위한 침전핵의 생성에 필요한 양이온의 양이 불충분한 경우 미량의 양이온이 처리에 첨가되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
7. 프로톤 방출성이 결정수함유 결정성광물(6)을 내장하는 유수탱크 또는 수관(1), 상기 유수탱크 또는 수관(1)의 외부에 마련된 여자 코일(2) 또는 상기 유수탱크수관(1)내에 마련된 자성체 또는 자기메모리(3), 및 공기 또는 물을 분사함으로써 상기 프로톤 방출성의 물질(6) 및 상기 자성체 또는 자기 메모리(9)의 표면에 부착된 플록들을 세척하기 위한 세척 노즐(4)를 포함하는 수처리 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 프로톤 방출성의 결정수 함유 결정성 광물이 망으로 구성된 본체부를 갖는 프로톤 방출물질을 보유하기 위한 회전할 수 있는 실린더(8) 내에 내장되는 수처리 장치.

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