WO2010055982A1 - 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조 - Google Patents

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WO2010055982A1
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ozone
upflow
contact
chamber
contact tank
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PCT/KR2009/002820
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조우현
백영애
백강석
홍병의
장병철
손문호
최영준
한상태
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서울특별시
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/02—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration
    • B01D24/10—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration the filtering material being held in a closed container
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation

Definitions

  • the present invention relates to an ozone contact tank for removing residual ozone by means of carbonaceous media, in particular anthracite, and more particularly to an ozone contact tank for influent to penetrate the carbonaceous media from below to remove residual ozone.
  • the ozone treatment process also belongs to the highly purified water treatment field.
  • ozone ozone; O 3
  • THM trihalomathane
  • Ozone is divided into pre-ozonation, intermediate-ozonation and post-ozonation depending on the injection point.
  • Pre-ozonation refers to ozone treatment in the intake stage.
  • Zone treatment refers to the injection of sedimentation basin, more specifically, in front of the sand filter.
  • post ozone treatment means injecting ozone into the rear end of the sand filter paper.
  • granular activated carbon processes are connected and operated as bioactive carbon processes in Korea.
  • ozone is produced through ozone generator using air or oxygen as source gas, and gaseous ozone is dissolved in water through an acid pipe (or ejector).
  • ozone is not completely dissolved in 100% water, and the remaining ozone in contact with water is transferred to the ozone destructor at the top of the sealed ozone contact tank for disposal.
  • ozone gas is frequently used for water treatment due to the water quality improvement effect of ozone
  • prolonged inhalation of the ozone gas reaches bronchioles or alveoli, causing emphysema, and reacts with biological materials to produce peroxides, resulting in chromosomal abnormalities or It can change red blood cells. Therefore, operators of water purification plants should be careful not to be exposed to gaseous ozone.
  • the ozone contact bath is hermetically sealed to handle the ozone in the contact bath but is exposed to various problems in the process after the ozone contact bath. Ozone gas is volatilized when water containing residual ozone is exposed to the atmosphere.
  • ozone is injected to maintain the residual ozone concentration in the effluent in the range of 0.03 to 0.4 mg / L, and the granular activated carbon to be applied as a post-stage process after the ozone contacting tank is moved downwardly (from top to bottom). Because of the open top of the granular activated carbon, there is no choice but to smell ozone.
  • the metallic structural members in the granular activated carbon have high corrosion resistance. The material must be used.
  • the upper part of the granular activated carbon is covered so as not to be exposed to ozone gas, but these facilities have difficulty in directly confirming the management and process operation status.
  • visitors or operators of the water treatment plant will recognize that the water treatment process is a dangerous facility.
  • chemicals such as potassium thiosulfate, sodium sulfite and hydrogen peroxide, for this purpose, the increase in operating costs is inevitable and environmentally friendly methods are not available due to the handling and use of chemicals.
  • the present invention was created to solve the above-mentioned problems, and is characterized by installing an upflow ozone contacting tank unlike a conventional downflow granular activated carbon contacting tank.
  • the present invention includes an upflow ozone contact tank between an existing ozone contact tank and a granular activated carbon tank.
  • it controls the flow rate of raw water (water) to flow into the upflow ozone contact tank and removes residual ozone more actively by using various carbonaceous media.
  • the present invention uses granular activated carbon as a carbonaceous medium.
  • the present invention uses anthracite as a carbonaceous medium to cause oxidation with carbon to remove residual ozone.
  • anthracite has the advantage of having a low specific gravity and a low expansion rate due to its larger specific gravity than granular activated carbon.
  • the present invention is provided to remove the residual ozone by passing the water containing the residual ozone through the carbonaceous media.
  • the present invention removes residual ozone by supplying water containing residual ozone from bottom to top, that is, upward flow, to penetrate the carbonaceous media.
  • the present invention is designed to supply the raw water in an upflow, it is operated in a state where the carbonaceous medium is slightly expanded has the advantage that the head loss due to turbidity retention in the filter medium hardly occurs.
  • the present invention can reliably remove residual ozone to solve the problem of ozone odor and corrosion in the post-stage process, and does not use external power and chemicals to provide environmentally friendly technology.
  • FIG. 1 is a schematic side view of an upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
  • Figure 3 is a graph of the residual ozone concentration of the effluent flowing through and exiting the carbonaceous particulate medium in the upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • Figure 4 is a graph of the residence time of the influent and the residual ozone concentration of the effluent in the carbonaceous particulate medium in the upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • FIG. 5 is a graph illustrating residual ozone concentration of influent and effluent water in an upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • Figure 1 is a schematic side view of the upflow ozone contact tank according to the present invention, the arrow shown indicates the flow direction of water.
  • the upflow ozone contact tank 1 according to the present invention is similar to the ozone contact tank (not shown) of the prior art, and the inlet 100 into which the purified water is introduced, The diffuser 101, at least one contact chamber 102, at least one reaction chamber 103, and an outlet 110 for discharging ozonated raw water.
  • the present invention and the prior art has a very similar structure, it is possible to easily change the last reaction chamber of the ozone contact tank according to the prior art to the upflow contact chamber according to the present invention, which is only the present invention It is also a feature.
  • ozone is injected into the pipeline using an ejector and a nozzle before flowing into the ozone contacting tank instead of the diffuser 101.
  • the present invention can be applied because the system changes only at the rear end of the ozone contact portion.
  • the present invention is a structure used in the ozone treatment process of the purified water treatment process, a structure for ozone treatment.
  • the description is based on a post ozone treatment process, which is widely distributed in Korea, and it is known that the present invention can be applied to a pre-zone treatment process or a heavy ozone treatment process depending on the situation.
  • the present invention is passed through the sand filter paper (filter) and attached to the filter medium and the inlet 100 is introduced into the raw water to remove the turbidity through the sieve in the filter layer, at least one contact chamber 102, at least one reaction chamber 103 ), A bottom up contact chamber 104, and a discharge port 110 for discharging the treated water passing through the upflow contact chamber 104.
  • the upflow ozone contact tank 1 of the present invention is composed of a plurality of chambers as described, and the three contact chambers 102 and the three reaction chambers 103 and the outlet 110 on the front end side adjacent to the inlet 100. At the rear end side adjacent to is one or more upflow contact chambers 104. In FIG. 1, three contact chambers 102, three reaction chambers 103, and one upflow contact chamber 104 are illustrated, but the number may vary depending on the surrounding situation and design.
  • the contact chamber 102 provides space and time for sufficiently contacting the gaseous ozone to be injected with the raw water by means of the diffuser 101 installed at the bottom thereof.
  • the reaction chamber 103 provides a space in which residual ozone and raw water can react.
  • the upflow contact chamber 104 according to the upflow ozone contact tank 1 of the present invention is designed at the rear end of the upflow ozone contact tank 1, and the carbonaceous media 12 are disposed therein so that the carbon The residual ozone is removed from the raw water containing the residual ozone in contact with the filter medium 12. Residual ozone is not removed through adsorption reaction with the carbonaceous media but in contact with the following equation.
  • the contact chamber 102 and the reaction chamber 103 direct the flow of raw water downwardly from the top of the chamber to the bottom of the chamber, as shown by arrows, to ensure contact time and reaction time, while
  • the flow contact chamber 104 allows flow from the bottom of the chamber to the top of the chamber.
  • 105 is provided. Although not shown, the ozone transferred along the ozone outlet 105 is removed so as not to leak outside in an ozone destroyer (not shown).
  • a gate portion 10 is provided under the panel that separates the final reaction chamber 103 from the upflow contact chamber 104, and the gate portion 10 is openable.
  • the raw water introduced into the upflow contact chamber 104 from the reaction chamber 103 through the open gate portion 10 may pass through the carbonaceous media 12 to remove residual ozone.
  • the carbonaceous media 12 may be seated on the porous plate 11 to be supported.
  • the raw water introduced through the porous plate 11 is evenly distributed to pass through the carbonaceous media 12 and is preferably made of a material having ozone resistance.
  • the porous plate 11 may apply integral media support (IMS).
  • the rectifying plate may be provided before the porous plate 11 is reached to provide a buffering action.
  • Raw water passing through the carbonaceous medium 12 is introduced into the purified water along the outlet 110, or sent to the granular activated carbon tank provided in the prior art to remove the final residual ozone.
  • the ozonated raw water to be discharged to the outlet 110 is filled with granular activated carbon or anthracite, which is carbonaceous medium 12, inside the water pipe in fluid communication between the outlet 110 and the subsequent process to further remove ozone. You may.
  • the carbonaceous medium 12 uses granular activated carbon or anthracite, more preferably anthracite. Since anthracite has a smaller particle size than granular activated carbon, when the contact area with the raw water is increased, residual ozone can be removed in comparison with the granular activated carbon at the residual ozone concentration value as illustrated in FIGS. 3 to 5. This will be described later.
  • the turbidity moving along the raw water is attached or filtered on the surface of the carbonaceous media 12, so that the turbidity accumulates on the carbonaceous media 12, thereby increasing the head loss, and the carbonaceous media 12
  • the water level in the upflow ozone contact tank 1 of the present invention is increased. This level rise is detected by means of the water level gauge 20 so as to preserve the durability of the ozone contact tank 1, so as not to adversely affect the purified water treatment.
  • a pressure gauge may be provided in place of the level gauge.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
  • the upflow contact chamber 104 of the present invention includes a gate portion 10, a porous plate 11, and a carbonaceous medium 12 for controlling the flow rate of raw water.
  • the rectifying plate may be installed below the porous plate 11.
  • the upflow contact chamber 104 is separated into one or more compartments, preferably two compartments, in parallel arrangement (in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the ozone contact bath). Specifically, when a lot of turbidity accumulates in the carbonaceous medium 12 provided in the upflow contact chamber 104 and the level of the ozone contact tank 1 (see FIG. 1) increases, one of the two contact chambers 104 is formed. To close the gate portion 10. The remaining gate portion 10 remains open. Since one gate portion 10 is closed, the flow rate of raw water flowing into the upflow contact chamber 104 through the open gate portion 10 is increased. . At such a flow rate, the carbonaceous media 12 may expand and perform a backwash process to separate the turbidity from the carbonaceous media. The backwash drainage is further provided with a separate backwash discharge gate 14 at each upper end of the upflow contact chamber 104.
  • the upflow contact chamber 104 is separated into two, and when replacing the carbonaceous medium 12 used for a long time, the gate portion 10 is alternately closed without interrupting the operation of the ozone contact tank of the present invention. It is designed to replace the carbonaceous media easily.
  • the backwashing process may be performed by adjusting the gate of the inlet 100 while the gate portion 10 is in full bloom.
  • Figure 3 is a graph of the residual ozone concentration of the effluent flowing through and exiting the carbonaceous media in the upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • the inflow residual ozone concentration of the upflow ozone contact tank according to the present invention After fixing the inflow residual ozone concentration of the upflow ozone contact tank according to the present invention to 0.6 mg / L which is a very high state (generally, the residual ozone concentration in the rear stage of the ozone contact tank of a domestic water purification plant is 0.05 to 0.4 mg / L),
  • the removal effect of residual ozone concentration between granular activated carbon (GAC) and anthracite was analyzed according to the inflow rate of raw water flowing through the porous plate (11). In the case of granular activated carbon, the residual ozone is detected at 0.2 m / min or more as shown in the graph and in the case of anthracite at 1.0 m / min or more.
  • Figure 4 is a graph of the residence time of the influent and the residual ozone concentration of the effluent in the carbonaceous particulate medium in the upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • the residence time required for the anthracite and granular activated carbon (GAC), which are carbonaceous media to be used in the upflow ozone contact tank according to the present invention, is 0.5 to 1 min for anthracite and 2 to 2.5 min for granular activated carbon. It can be seen that residual ozone does not appear in. This shows that anthracite effectively removes residual ozone at short contact times and at high flow rates compared to granular activated carbon.
  • GAC granular activated carbon
  • FIG. 5 is a graph illustrating residual ozone concentration of influent and effluent water in an upflow ozone contact tank according to the present invention.
  • the inflow rate of raw water passing through the gate part 10 was fixed at 1.6 m / min, and the residual ozone concentration of raw water penetrated through the filter media (anthrasite and granular activated carbon) by changing the residual ozone concentration of the raw water was observed. .
  • the residual ozone concentration of the effluent is detected at a residual ozone concentration of 0.4 mg / L in the inflow water in the case of granular activated carbon and 0.5 mg / L or more in the case of anthracite.

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Abstract

본 발명은 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조에 관한 것으로, 정수처리된 원수가 유입되는 유입구(100)와, 하나 이상의 접촉챔버(102), 하나 이상의 반응챔버(103), 상향류식 접촉챔버(104) 및, 오존처리된 원수를 배출하는 배출구(110)로 이루어진다. 특히 본 발명은 반응챔버(103)와 배출구(110) 사이에는 다공판(11) 상에 탄소성 여재(12)를 안착시킨 상향류식 접촉챔버(104)를 구비하는데, 최종 반응챔버(103)와 상향류식 접촉챔버(104)를 구별하는 패널 하부에는 개폐가능한 게이트부(10)를 갖춰 유속속도를 제어하며, 상기 반응챔버(103)에서 상기 상향류식 접촉챔버(104)로 유입된 원수가 상기 탄소성 여재(12) 아래에서 위로 관통하도록 상향류로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조
본 발명은 탄소성 여재, 특히 안트라사이트를 수단으로 하여 잔류오존을 제거하는 오존접촉조에 관한 것으로, 특히 유입수가 아래에서 위로 탄소성 여재를 관통하여 잔류오존을 제거하는 오존접촉조이다.
일반적으로, 오존처리공정은 정수처리분야에서도 고도의 정수처리분야에 속한다. 정수처리에서 있어서, 오존(ozone;O3)은 강력한 산화력으로 맛 및/또는 냄새물질, THM(trihalomathane) 전구물질을 분해·제거, 색도 제거, 철 및 망간의 불용화, 각종 미량의 유해물질을 산화제거할 수 있어 정수처리에서 그 활용도가 매우 광범위하다. 이러한 효과로 인하여, 국내·외에서 설치된 다수의 정수장에서 오존공정을 도입하여 운영하고 있다.
오존은 주입지점에 따라 전오존처리(Pre-ozonation)와 중오존처리(Intermediate-ozonation) 및 후오존처리(Post-ozonation)로 구분되는데, 전오존처리는 취수단계에서 오존처리하는 것을 말하며, 중오존처리는 침전지 다음, 더욱 구체적으로 모래여과지 전단에 주입하는 것을 말한다. 또한, 후오존처리는 모래여과지 후단에 오존을 주입하는 것을 말한다. 통상적으로, 국내에서는 후오존 이후에 입상활성탄공정이 연결되어 생물활성탄공정으로 운영되고 있다.
정수처리시스템에서 오존은 공기나 산소를 원료가스로 하여 오존발생기를 통해 생산되며 기체상태의 오존을 산기관(혹은 이젝터)를 통해 수중에 용해시켜 사용하게 된다. 하지만, 오존은 완전하게 100% 물에 용해되지 않으며, 물과 접촉되고 남은 배오존은 밀폐형 오존접촉조 상부에서 배오존파괴기로 이송되어 처리되도록 되어 있다.
전술된 바와 같이, 오존의 수질개선효과 때문에 정수처리에 많이 사용되고는 있지만, 이러한 오존기체를 장시간 흡입하면 세기관지나 폐포까지 도달하여 폐기종을 야기하고, 생체물질과 반응하여 과산화물 등을 생성하여 염색체 이상 혹은 적혈구를 변화시킬 수 있다. 따라서, 정수장의 작업자들은 기체상의 오존에 노출되는 일이 없도록 주의해야만 한다.
현재 운영중인, 오존접촉조는 밀폐형으로 되어 있어 접촉조 내의 배오존을 처리할 수 있으나 오존접촉조 이후의 공정으로 가는 과정에서 여러 문제점에 노출된다. 잔류오존이 포함된 물이 대기 중에 노출될 때 오존가스가 휘산된다. 덧붙여서, 후오존공정에서는 유출수의 잔류오존농도를 0.03~0.4 mg/L 범위로 유지할 수 있게 오존을 주입하고, 오존접촉조 이후의 후단공정으로 적용될 입상활성탄지는 하향류(위에서 아래로 이동시킴)식으로 되어 있어 입상활성탄지의 상부가 개방되어 있으므로 오존냄새가 날 수 밖에 없다.
오존가스는 공기보다 무겁기 때문에 냄새를 건물 밖으로 배출되지 않고 고이게 되는바, 입상활성탄지 건물에서 근무하는 운영자의 건강을 해치게 되고, 오존의 강한 부식성에 견디기 위해서는 입상활성탄지 내 금속성 구조부재들은 고가의 내식성 재질을 사용해야만 한다.
오존가스에 노출되지 않도록 입상활성탄지 상부를 복개하는 경우도 있으나, 이러한 설비들은 그 관리와 공정운영상태를 직접적으로 확인하는데 어려움이 따른다. 또한, 정수장의 방문객 또는 작업자들에게 정수처리공정이 위험한 시설로 인식하게 된다. 티오황산칼륨, 아황산나트륨, 과산화수소 등과 같은 화학약품을 주입하여 잔류오존을 제거할 수는 있으나 이를 위해서 운영비의 상승은 피할 수 없으며 화학약품의 취급과 사용으로 친환경적 방안은 되지 못하고 있는게 현실이다.
본 발명은 전술된 다수의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 종래의 하향류식 입상활성탄 접촉조와는 달리 상향류식 오존접촉조를 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존 설치되어 있던 오존접촉조와 입상활성탄조 사이에 상향류식 오존접촉조를 구비한다. 특히, 상향류식 오존접촉조로 유입될 원수(물)의 유속을 제어하고 다양한 탄소성 여재를 사용하여 더욱 적극적으로 잔류오존을 제거한다.
본 발명은 입상활성탄을 탄소성 여재로 사용하는데, 바람직하기로는, 본 발명은 안트라사이트(anthracite)를 탄소성 여재로 사용하여 탄소와 산화반응을 일으켜 잔류오존을 제거한다. 특히, 안트라사이트는 입상활성탄에 비해 비중이 커서 팽창율이 적을 뿐만 아니라 저렴하다는 장점을 갖는다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 잔류오존을 함유한 물을 탄소성 여재를 관통하여 잔류오존을 제거하도록 제공된다.
특히, 본 발명은 탄소성 여재를 관통하기 위해서 잔류오존을 함유한 물을 아래에서 위로, 다시 말하자면 상향류식으로 공급하여 잔류오존을 제거한다.
또한, 본 발명은 원수를 상향류식으로 공급하도록 설계되어 있어, 탄소성 여재가 약간 팽창한 상태에서 운영되므로 여재 내에서 탁질억류에 의한 수두손실이 거의 일어나지 않는 장점을 갖는다.
본 발명은 잔류오존을 확실하게 제거할 수 있어 오존냄새와 후단공정에서의 부식문제를 해결하는 한편, 외부동력을 사용하지 않고 화학약품을 사용하지 않아 친환경적인 기술을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조의 개략적인 측면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에서 탄소성 입상여재로의 유입속도와 이를 관통하고 빠져나온 유출수의 잔류오존농도의 그래프도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에서 탄소성 입상여재에서 유입수의 체류시간과 유출수의 잔류오존농도의 그래프도이다.
도 5는 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에서 탄소성 입상여재로의 유입수 잔류오존농도와 유출수의 잔류오존농도의 그래프도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 ----- 상향류식 오존접촉조, 10 ----- 게이트부,
11 ----- 다공판, 12 ----- 탄소성 여재,
14 ----- 역세척 배출게이트부, 20 ----- 수위계,
100 ----- 유입구, 101 ----- 산기관,
102 ----- 접촉챔버, 103 ----- 반응챔버,
104 ----- 상향류식 접촉챔버, 110 ----- 배출구.
이제, 본 발명은 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조의 개략적인 측면도로서, 도시된 화살표는 물의 흐름방향을 표시한 것이다.
당해분야의 숙련자들에 주지되어 있듯이, 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조(1)는 종래기술의 오존접촉조(도시되지 않음)와 유사하게 정수처리된 원수가 유입되는 유입구(100)와, 산기관(101), 하나 이상의 접촉챔버(102), 하나 이상의 반응챔버(103) 및, 오존처리된 원수를 배출하는 배출구(110)로 이루어져 있다. 이와 같이 본 발명과 종래기술이 매우 유사한 구조로 되어 있어, 종래기술에 따른 오존접촉조의 최후단 반응챔버를 본 발명에 따른 상향류식 접촉챔버로 용이하게 변경하여 실시할 수 있으며, 이는 본 발명만의 특징이기도 하다.
도시하지는 않았지만, 최근에는 산기관(101)을 대신하여 오존접촉조로 유입되기 전에 관로에 이젝터와 노즐을 사용하여 오존을 주입하는 형태도 있다. 이 경우에도 본 발명은 오존접촉부의 후단부에만 변경하는 시스템이므로 적용가능하다.
본 발명은 정수처리 공정중 오존처리공정에 사용되는 구조물로, 오존처리를 위한 구조물이다. 여기서는, 국내에 많이 보급되어 있는 후오존처리공정을 기준으로 하여 기술하는데, 상황에 따라 전오존처리공정 또는 중오존처리공정에 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
본 발명은 모래여과지(여과사)를 통과시켜 여재에 부착 및 여층에서 체거름을 통해 탁질제거를 한 원수가 유입되는 유입구(100)와, 하나 이상의 접촉챔버(102), 하나 이상의 반응챔버(103), 상향식 접촉챔버(104), 이 상향류식 접촉챔버(104)를 통과한 처리수를 배출하는 배출구(110)로 구성된다.
본 발명의 상향류식 오존접촉조(1)는 기술되었듯이 다수의 챔버로 구성되되, 유입구(100)에 인접한 전단측에는 3개의 접촉챔버(102)와 3개의 반응챔버(103) 및 배출구(110)에 인접한 후단측에는 하나 이상의 상향류식 접촉챔버(104)로 되어 있다. 도 1에서는 3개의 접촉챔버(102), 3개의 반응챔버(103), 1개의 상향류식 접촉챔버(104)로 도시되어 있으나, 주변 상황과 설계에 따라 그 갯수는 변동될 수 있다.
접촉챔버(102)는 그 바닥부에 설치된 산기관(101)을 수단으로 하여 주입되는 기체상의 오존을 원수와 충분히 접촉시킬 수 있는 공간과 시간을 제공한다. 반응챔버(103)는 잔류오존과 원수가 반응할 수 있는 공간을 제공한다. 특히, 본 발명의 상향류식 오존접촉조(1)에 따른 상향류식 접촉챔버(104)는 상향류식 오존접촉조(1)의 후단에 설계되되, 그 내부에 탄소성 여재(12)를 배치하여 탄소성 여재(12)와 접촉하여 잔류오존을 함유한 원수로부터 잔류오존을 제거한다. 잔류오존는 탄소성 여재와 흡착반응을 통해 제거되는 것이 아니라 접촉하여 다음과 같은 반응식을 통해 제거된다.
화학식 1
Figure PCTKR2009002820-appb-C000001
선택가능하기로, 접촉챔버(102)와 반응챔버(103)는 접촉시간과 반응시간을 확보하기 위해 원수의 흐름을 화살표와 같이 챔버 상부에서 챔버 하부로 향하도록 하향류되게 유도하는 반면에, 상향류식 접촉챔버(104)는 챔버 하부에서 챔버 상부로 유동하도록 한다.
반응챔버(103)의 상단부에는 산기관(101)에서 배출된 오존이 원수에 용해되고 남은 오존(이를 배오존이라 칭함)을 본 발명의 상향류식 오존접촉조(1)로부터 외부로 내보내는 배오존 배출구(105)를 구비한다. 도시되지 않았지만, 배오존 배출구(105)를 따라 이송된 배오존은 배오존파괴기(도시되지 않음)에서 외부로 누출되지 않도록 제거된다.
덧붙여서, 반응챔버(103)의 상단부에는 수위계(20)를 추가로 부착하여, 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조(1)의 미리 설정된 수위 이상으로 상승하는 것을 감지한다.
최종 반응챔버(103)와 상향류식 접촉챔버(104)를 구분하는 패널 하부에는 게이트부(10)가 구비되되, 이 게이트부(10)는 개폐가능하도록 되어 있다.
개방된 게이트부(10)를 통과하여, 반응챔버(103)에서 상향류식 접촉챔버(104)로 유입된 원수가 탄소성 여재(12)를 관통하면서 잔류오존을 제거할 수 있다. 탄소성 여재(12)는 다공판(11) 상에 안착되어, 지지될 수 있다. 다공판(11)을 통해 유입된 원수가 균등하게 분산되어 탄소성 여재(12)를 지나갈 수 있도록 하며, 내오존성을 갖춘 재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 선택가능하기로, 다공판(11)은 IMS(integral media support)를 적용할 수도 있다.
원수의 유속을 제어하기 위해서, 다공판(11)에 도달하기 전에 정류판을 구비하여 완충작용을 구비할 수 있다.
탄소성 여재(12)를 관통한 원수는 배출구(110)를 따라 정수지로 유입되던지, 종래에 구비되어 있던 입상활성탄조로 보내져 최종 잔류오존을 제거한다. 덧붙여서, 배출구(110)로 배출될 오존처리된 원수는 배출구(110)와 후속공정 사이를 유체연통하는 수관 내부에 탄소성 여재(12)인 입상활성탄 또는 안트라사이트로 충전시켜 추가로 오존제거를 실시할 수도 있다.
바람직하기로, 탄소성 여재(12)는 입상활성탄 또는 안트라사이트를 사용하는데, 더욱 바람직하기로는 안트라사이트를 사용한다. 안트라사이트는 입상활성탄에 비해서 입도가 작기 때문에 원수와의 접촉면적을 크게 하면, 도 3 내지 도 5에 도해되었듯이 잔류오존농도값에서 입상활성탄에 비해 월등하게 잔류오존을 제거할 수 있다. 이에 대해서는 다음에 설명토록 한다.
작동시간이 경과하면서, 원수를 따라 이동한 탁질이 탄소성 여재(12) 표면상에 부착 혹은 걸러져 탄소성 여재(12) 상에 탁질이 누적되게 되어 수두손실이 증가하며, 탄소성 여재(12)간의 공극 사이가 탁질로 인해 좁혀져 원수가 원활하게 상향류되지 못해 지체되면 본 발명의 상향류식 오존접촉조(1) 내의 수위가 상승하게 된다. 이러한 수위 상승을 수위계(20)를 수단으로 하여 감지하여 오존접촉조(1)의 내구성을 보존토록 하며, 정수처리에 나쁜 영향을 미치지 않도록 한다. 수위조절을 위해서, 수위계를 대신하여 압력계가 구비될 수도 있다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 상향류식 접촉챔버(104)는 원수의 유량을 제어하는 게이트부(10)와 다공판(11) 및 탄소성 여재(12)를 구비한다. 기술되었듯이, 다공판(11) 아래에 정류판을 설치할 수도 있다.
상향류식 접촉챔버(104)는 1개 이상의 구획칸, 바람직하기로는 2개의 구획칸으로 (오존접촉조의 길이방향과 직각방향으로) 병렬배치되게 분리되어 있다. 구체적으로, 상향류식 접촉챔버(104)에 구비된 탄소성 여재(12)에 탁질이 많이 누적되어 오존접촉조(1;도 1 참조)의 수위가 상승하게 되면 2개 중 하나의 접촉챔버(104)의 게이트부(10)를 폐쇄하게 된다. 나머지 게이트부(10)는 개방상태를 유지하는데, 하나의 게이트부(10)가 폐쇄되어 있기 때문에 개방된 게이트부(10)를 통해 상향류식 접촉챔버(104)로 유입되는 원수의 유속이 증가된다. 이러한 유속으로 탄소성 여재(12)는 팽창하게 되어 탄소성 여재로부터 탁질을 분리하는 역세척공정을 수행할 수 있다. 역세척 배수는 상향류식 접촉챔버(104)의 각 상단부에 별도의 역세척 배출게이트부(14)를 추가로 구비하여 이루어진다.
이를 위해 상향류식 접촉챔버(104)는 2개로 분리되어 있는 것이 바람직하며, 장시간 사용한 탄소성 여재(12)의 교체시 본 발명의 오존접촉조의 작동을 중단하지 않고 교대로 게이트부(10)를 폐쇄하여 탄소성 여재를 교체하는 데에 용이하게 설계되어 있다.
만약 대규모 시설에 적용하기 위해 상향류식 오존접촉조가 2개 이상 구성되는 경우에는 게이트부(10)를 만개한 상태에서, 유입구(100)의 게이트를 조절하여 역세척 공정을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에서 탄소성 여재로의 유입속도와 이를 관통하고 빠져나온 유출수의 잔류오존농도의 그래프도이다.
본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조의 유입수 잔류오존농도를 매우 높은 상태인 0.6 mg/L (일반적으로 국내 정수장의 오존접촉조의 후단 잔류오존농도는0.05 ~ 0.4 mg/L 이다) 로 고정한 후에, 게이트부(10)를 관통하여 다공판(11)으로 유입되는 원수의 유입속도에 따라 입상활성탄(GAC)과 안트라사이트와의 잔류오존농도의 제거효과를 분석한 것이다. 입상활성탄의 경우에는 유입속도가 그래프도에서 보여지듯이 0.2 m/min 이상에서, 그리고 안트라사이트의 경우에는 유입속도가 1.0 m/min 이상에서 잔류오존이 검출되는 것을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에서 탄소성 입상여재에서 유입수의 체류시간과 유출수의 잔류오존농도의 그래프도이다.
본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에 사용될 탄소성 여재인 안트라사이트와 입상활성탄(GAC)에 필요한 체류시간을 나타낸 것으로, 안트라사이트의 경우는 0.5 ~ 1 min, 입상활성탄의 경우에는 2 ~ 2.5 min 이후에 잔류오존이 나타나지 않음을 알 수 있다. 이로써, 안트라사이트가 입상활성탄에 비해서 짧은 접촉시간과 빠른 유속에서도 잔류오존을 효과적으로 제거한다는 사실을 보여준다.
도 5는 본 발명에 따른 상향류식 오존접촉조에서 탄소성 입상여재로의 유입수 잔류오존농도와 유출수의 잔류오존농도의 그래프도이다.
게이트부(10)를 지나는 원수의 유입속도를 1.6 m/min으로 고정하고, 원수의 잔류오존농도를 변화시켜 여재별(안트라사이트와 입상활성탄)로 관통하여 나온 원수의 잔류오존농도를 관찰한 것이다. 도시된 바와 같이, 입상활성탄의 경우에는 유입수의 잔류오존농도 0.4 mg/L, 안트라사이트의 경우에는 0.5 mg/L 이상에서 유출수의 잔류오존이 검출되고 있다.
본 발명은 상세한 설명에 국한되지 않고 아래의 청구범위의 범주 내에서 변형과 변경이 가능함을 밝혀둔다.

Claims (6)

  1. 정수처리된 원수가 유입되는 유입구(100)와, 하나 이상의 접촉챔버(102), 하나 이상의 반응챔버(103) 및, 오존처리된 원수를 배출하는 배출구(110)으로 이루어진 오존접촉조에 있어서,
    상기 반응챔버(103)와 배출구(110) 사이에 배치된 상향류식 접촉챔버(104)와;
    다수의 구멍을 형성하고, 상기 상향류식 접촉챔버(104)를 가로질러 배치되어 있는 다공판(11);
    상기 다공판(11) 상에 안착되어 잔류오존을 제거하는 탄소성 여재(12) 및;
    상기 반응챔버(103)와 상향류 접촉챔버(104)를 구별하는 패널 하부에 구비된 하나 이상의 게이트부(10);로 이루어지며,
    상기 게이트부(10)는 개폐되어 상기 상향류식 접촉챔버(104)로 유입될 원수의 유입속도를 제어할 수 있고, 상기 반응챔버(103)에서 상기 상향류식 접촉챔버(104)로 유입된 원수가 상기 탄소성 여재(12) 아래에서 위로 관통하도록 상향류로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상향류 접촉챔버(104)는 1개 이상의 구획칸으로 병렬배치되게 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상향류식 오존접촉조(1)는 수위계(20)를 그 내부에 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소성 여재(12)는 입상활성탄 또는 안트라사이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다공판(11) 앞에 정류판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조.
  6. 제1항에 있어서, 상기 오존접촉조(1)에서 오존처리된 원수는 상기 오존접촉조(1)와 그 후속공정 사이를 유체연통하는 수관 내부에 탄소성 여재로 충전되어 있는 잔류오존을 제거하는 상향류식 오존접촉조.
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