KR960014032B1

KR960014032B1 - 활성탄을 이용한 고도정수처리장치

Info

Publication number: KR960014032B1
Application number: KR1019940000682A
Authority: KR
Inventors: 이대성
Original assignee: 금호건설 주식회사; 박정구
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2014-01-17
Also published as: KR950023595A

Abstract

내용없음.

Description

활성탄을 이용한 고도정수처리장치

제1도는 본 발명의 전체적인 구성 상태를 도시핼 보인 일부절개 분해사시도,

제2도는 본 발명에 있어, 정수파이프의 외관을 보인 일부 절개삭시도,

제3도는 도면 제2도의 측 단면도.

제4도는 도면 제3도의 망사체 사시도

제5도는 본 발명에 있어, 정수파이프를 거친 물의 흐름을 보인 단면도로써, 오존 발생장치의 위치 등을 표현한 것이다.

제6도는 본 발명의 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 외부벽체 11-11C : 정수파이프

12 : 경사격판 13 : 경사안내판

14 : 오존공급판 20 : 식사공급용파이프

22 : 망사체 23 : 활성탄

26 : 공급구 27 : 캡

본 발명은 깨끗한 식수공급을 위하여 안출된 것으로, 주로 고층건물의 저수조에 저렴한 설치 비용과 유지 비용을 들어 활성탄을 이용한 고도 정수처리장치를 설치함으로 청정한 식수공급을 제공키 위한 것이다.

본 발명은 식수공급용 파이프 라인에 입자에 분말 형태의 활성탄을 충진하여 오염물질의 처리 효율을 높이고 이후 흡착 능력이 평행사태에 도달되면 이를 교체할 수 있는 방안을 마련한 것이다.

지금, 소득의 증가는 건강과 주거환경 개선에 대한 욕구의 확대를 불러일으켰고 이에 따라 정수기 및 생수(Mineral Water)의 수용량이 급격히 향상되었다. 이러한 요구에 따라 안출된 본 발명은 고층건물 예컨대, 아파트등에 적절히 사용가능케 한 것이다.

이른바, 종래의 정수장치는 대부분 필터를 이용한 정수를 사용함이 보편적이고 실제 수도물을 고도정수처리하여 공급하는 시설자레는 마련되지 못하였다. 정수기의 필터는 일정기간의 사용후 그 교체가 필수적이며 이를 교체치 않을 경우 필터주변에 미생물막을 형성하여 물의 오며을 더 가증시키게 되는 것이다. 그럼에도 적절히 필터를 교체해가며 물을 음용하는 시민은 그리많지 않은 실정이다. 일반적으로 고층건물의 급수방식은 옥탑의 저수 탱크에서 각각의 파이프 라인을 따라 각 가정의 수도전으로 연결하여 급수하는 방식을 채택함이 통례이다. 그러나, 저수 탱크의 오염은 저수탱크 자체의 재질에 따른 부식으로 말미암아 녹이스는 등의 문제점이 발생하였고 그 청소 또한 제때에 이루어지고 있지 않은 실정인 것이다.

따라서 음용수의 오염은 매우 심각한 상태에 까지 이르러 국민보건위생에 막대한 영향을 주어옴이 사실인 것이다. 이와는 별도로 현재 정수장에서의 정수처리과정이 취수, 침사, 응집침전, 금속모래여과, 염소소독 등의 1차 및 2차 처리로만 이루어져 있어 음용수 중 발암성 유기물질의 처리에 한계성을 지니고 있다. 본 출원인은 상기의 이유로써 아파트를 포함한 고층건물에서 음료 및 취사에 쓰이는 물만을 활성탄을 이용하여 오염물 흡착과 오존을 이용한 소독으로 고도 정수처리하여 상기의 제반 문제점 해소에 기여코자하는 것이다.

주지하다시피 수중에는 약 2,000가지 이상의 화학 물질이 존재하고 약 750가지의 물질이 음용수에서 확인되었으며, 이중 약 600가지 이상의 물질이 유기 오염물질(Microorganic Pollutants)로써 확인되었는데 여기에서 발암성물질, 돌연변이성 물질등이 포함되는 것이다. 우리나라에서 이용되고 있는 상수원수는 하천 표류수가 51%, 저수지가 36%, 보류수가 11.5%, 지하수가 1.0% 그리고 용천수가 0.5% 등으로 대부분의 수원을 표류수에 의존하고 있다.

최근 산업발달로 인한 환경오염의 급격한 증가로 대부분의 상수원이 오염에 노출되어 상수원수 II-III 급수의 수준을 나타내고 있다. 하지만 대부분의 처리시설이 I급수를 대상으로 하고 있고, 소독 방버중 염소 소독에 의해 생성되는 THMs와 같은 발암성의 유독한 염소화합물은 음용수에 대한 안정성을 크게 의심하게하고 있지만 이에 대한 실제적이고 구체화된 방안 강구는 마련되지 못한 것이다.

앞서 설명한 바와 같이 정수장의 수처리 공정은 약품투입(응집 및 응결)→여과→살균을 통한 처리가 주류를 이루고 있으며 살균방법은 주로 염소를 사용하는 것이다. 이는 오염물질중 탁도와 세균의 제거가 주목적으로 되어 있음을 말하며 이를 계통도로 표현하면 다음과 같다.

현재 국내의 정수 형태별로는 급속 여과가 9%, 완속 여과가 4%, 그리고 간단한 응집, 침전 또는 팩케이지 플랜트(Package Plant)에 의한 방법이 2%를 차지하고 있어 대부분 급속 여과 방식을 취하고 있는 것이다.

본 발명의 적용대상일 수 있는 저수조에 관해서는 상기의 상수원 자체와 먼저 언급한 바와 같이 재질자체의 부식성 그리고 오랜 기간의 저장으로 말미암은 전류염소의 부족으로 미생물의 번식을 가져왔다. 또한, 방식 페인트로부터 납의 용출등은 인체에 매우 심각한 문제를 제거하고 있는 것이다.

본 발명에 의한 고도 정수처리장치는 상수원 수질 오염으로 인한 이취미, 유기 및 무기성 유해물질에 의한 오염심화, 암모니아 Doc에 의한 오염, 기존 정수처리공정으로 제거가 불가능한 물질 검출등의 문제 발생시 적용 가능한 것이다.

본 발명의 고도정수 처리장치는 이미 1,2차 정수처리를 거친 물을 정수코자함으로 발암성 등의 유해성이 있는 유기화합물은 화성탄법을 이용하여 흡착처리하고 최종적으로 오존을 이용하여 살균하는 것으로써 고도 정수처리 시스템 및 주요제거성분을 도식화시키면 다음과 같다.

이제 첨부도면에 의거 보다 상세한 설명은 다음과 같다. 도면 제1도는 본 발명의 전체적 구성상태를 도시한 일부절개 분해사시도로써, 일정길이, 바람직하게는 급수저장탱크(50)의 길이와 같은 크기의 외부벽체(10) 내부에 적어도 2개 이상의 정수파이프(11)(11a)(11b)(11c)를 입설하고 그 저면에 정사격판(12)을 마련하되, 경사격판(12)은 경사 안내판(13)과 오존공급판(14)으로 구분되어 상호교차지게 설치하는데 , 외부벽쳬10) 내면과 각각의 경사격판(12) 선단에 간격을 두어 급수물이 흘러갈 수 있도록 배려한다. 상기 오존공급판(14)은 외부벽체(10) 외부의 오존발생 장치부(15)와 연결되며 다수의 분출구(16)가 통공된 공급관로(17)를 설치하여 포함한다.

도면 제2도는 정수파이프의 외관을 보인 일부 절개사시도록써 도면 제1도의 분해사시도에서와 같이 각각의 정수파이프(11)-(11c)속에는 식수 공급용 파이프(20)를 밀착되게 삽지제공하는데 동일구조의 식수공급용 파이프(20)를 3단계로 구분하여 설치하되, 상기 내주면과 외경이 좁은 하단에 각각 나선(21)(21a)을 삭설하고 역시 상,하 내면에 급속 및 세라믹으로 제조된 망사체(22)를 끼워 고정하고 활성탄(23)을 충전하는 것이다. 상기 망사체(22)의 중앙부 통공(24)에는 중심 설정용 지지파이프(25)를 삽지시키며 제일 상단부에는 공급구(26)가 통공된 캡(27)이 씌워져 정수파이프(11)-(11c)의 외관과 일치시키는 것이다.

상기의 본 발명은 고층건물 및 아파트 등의 급수저장탱크(50) 일측에 설치됨이 바람직하며 도면 제6도에 도시된 바와 같이 메인 급수파이프(30)는 급수저장탱크(50)와 외부 벽체(10) 상단으로 노출된 캡(27)의 공급구(26)에 위치되는 것으로서, 예컨대 급수저장탱크(50)는 음용수용이 아닌 일반 세면용, 샤워용, 변기용, 세탁용 혹은 소화용 등으로 사용되게 하여 각 가정으로 분배하며, 별도의 공급구(26)를 통하여진 급수는 순수 음용수용으로 다단계의 활성탄 흡착 처리를 거치고 오존주입영역(살균)을 지나 고도 정수처리수 저장탱크(40)에 저장되어 배분되는 것으로 활성탄(23)은 수중의 염소, 유기합성물질, 독소 그리고 냄새를 제거시킨다.

활성탄은 종류를 한정하지 않으며 코코닛껍질, 나무 등을 잘말려 공기없이 750℉∼1,100℉로 열을 가하여 태운 다음 탄산가스(Co₂)나 증기(Steam)와 함께, 1,400℉∼1,650℉로 더 열을 가하여 제조한다. 계속열을 유지함으로써 숯속에 있는 불순물이 제거되고 불순물이 차지하고 있던 위치에 기포가 생기면서 탄 표면이 많아진다.

활성탄의 장수효과는 탄의 물리화학적 특성에 따라 크게 좌우되어지는 것으로 기공의 크기(Pore Size), 표면면적(Surface Area), 화학구성성분(Chemical Composition)등이며 다른 요소나 물중에 함유되어 있는 불순물의 종류와 농도, 물의 온도와 산성도(PH) 그리고 물이 탄에 폭로(Exposure)되어지는 시간과 접촉속도(Flow Rate)에 따라 좌우되는 것이다. 일상활성탄(FAC,BAC)은 물리적인 흡착 특성을 이용하여 광범위한 유기물질 제거에 사용되고 있으며 이취미물질이나 THM 전구물질의 제거에도 효과적인 것으로 이미 주지되어 있는 것이다. 용존성 물질을 흡착하여 제거하기 때문에 부산물이 발생하지 않고, 처리 효율이 높기 때문에 정수 처리 공정에 널리 응용되고 있으며, 또한 오존의 후속처리 공정에 널리 응용되어 따라서, 그 효울을 극대화시킬 수 있다.

그러나, 흡착능력이 평형상태에 도달하면 활성탄을 재생시키거나 교체해주어야 하는 문제점이 파생되었다. 따라서 본 발명에서는 활성탄(23)이 충전된 각각의 식수공급용 파이프(20)를 재생사용할 수 있도록 구분지어 나착시키게 함으로써 개별적인 교체를 이룰 수 있다.

상기 오존공급판(14)에 의한 처리시설을 여러종류의 유기어염물질을 산화시킬 수 있는 것으로 알려져 있으며 최근에는 오존과 H₂O₂, UZ등을 병행처리하는 산화법(AOP)이 개발되어 사용되고 있는데 그 성능은 이미 각종의 여러 시험에서 우수성이 인정된바 있는 것이다. 이른바 오존은 불완전한 개스로 대기압하에서 비등점이 -112℃로 물에 용해성이며 독특한 자극적인 냄새를 포함하고 있어 0.01∼0.05㎎/ℓ의 저농도에서 감지할 수 있다. 물에 대한 오존의 용해 속도는 온도범위 0∼30℃에서 산소의 용해속도보다 15배 정도 빠르다.

오존은 산화전위가 2.07V로 불소(F) 다음으로 강력한 산화제로서 원수중에 함유된 많은 유기 및 무기화합물을 산화시킬 수 있다. 상수처리에 있어서 오존은 우수한 수처리 효과를 보여주었는데 일반적으로 오존 주입농도가 증가할 수록, 그리고 반응 시간이 길어질수록 수처리효과가 증가하는 것으로 오존에 의해 산화, 살균되는 과정을 도식화하면 다음과 같다.

M : 산화되는 물질, S : 중간 생성물, R : 자유래디칼

이러한 본 발명에서는 각각의 경사안내판(13)과 오존공급판(14)으로 하여금 오존과 급수와의 접촉면을 최대한 할애하여 그 효과가 높이는 것이다. 따라서, 본 발명은 저렴한 설치비용과 유지비용으로 고도 정수처리장치를 마련제공함으로써 건강한 음용수를 공급함에 그 특징을 찾을 수 있다.

Claims

음용수의 고도정수처리 장치에 있어, 복수개의 정수파이프가 내설된 외부벽체를 제공하되, 정수파이프 저면에 경사안내판과 오존공급판 상호교차지게 외부벽체의 내벽과 일정간격을 두고 설치함과, 상기 오존공급판은 외부의 오존발생장치와 연결되며 다수의 분물구가 통공된 공급관로를 포함함과, 상기 정수파이프속에는 3단계로 구분된 식수공급용 파이프를 삽지하되, 구분된 각각이 동일 구조로 상단 내부면과 하단에 나선을 형성하여 상호결합하고 망사체를 끼우되, 활서안을 충입함과,상기 식수 공급용 파이프 상단에는 공급구를 갖는 캡이 씌워져 메인 급수 파이프와 연결되게 함을 특징으로 하는 활성탄을 이용한 고도정수처리장치.