KR100659252B1

KR100659252B1 - 배수의 소독방법 및 장치

Info

Publication number: KR100659252B1
Application number: KR1020017003843A
Authority: KR
Inventors: 야스하라요시하루; 하세가와가즈히로; 다나카가즈나리; 후츄유이치; 니이다유타카; 요시다히데유키; 가이하츠히로마사; 도리우미히로시; 다카스히로시; 나카와다다시; 고미네스미오
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2006-12-18
Also published as: EP1118587A1; WO2000018689A1; KR20010079926A; CN1324331A; CA2345333C; CA2345333A1; EP1118587B1; EP1118587A4; DE69929804D1; CN1277757C; US6562244B1; DE69929804T2

Abstract

배수를 소독하는 방법 및 장치가 제공된다. 브롬계 또는 요오드계 소독제를물에 첨가하여 소독수를 얻고, 상기 소독수를 소정의 배수에 첨가한다. 소독제와 배수로부터 소독수를 제조하는 장치와, 침사지와, 소독수를 침사지로 도입하기 위한 유로를 가지고, 배수가 상기 침사지에 체류 중에 소독된다.

Description

배수의 소독방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DISINFECTING DRAINAGE}

본 발명은 배수(drainage)를 소독하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 빗물(rainwater)로 희석된 하수(sewage)를 소독하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

하수처리장(sewage works)에서 하수는 모래 등을 제거하기 위한 침사지(sand basin), 부유고체(suspendedsolid;SS)를 제거하기 위한 고액(固液)분리처리, 활성오니처리, 이어서 소독을 이 순서대로 거쳐 하천, 호수, 항만, 연안해역 등의 공공용수역(public water)으로 방류되고 있다.

그리고 소독으로서는 일반적으로는 염소가스나 염소계 소독제로 소독하는 것이 일반적이다. 하수, 분뇨, 산업배수 등에는 감염증의 원인이 되는 병원균이 포함되는 경우가 있기 때문이다. 일반적으로는 염소계 소독제가 첨가되어 1㎖당 대장균군수 3000개 이하로 하고 있다. 또한 염소계 소독제를 첨가하지 않고 자외선조사나 오존첨가가 행하여지는 경우도 있으나, 설비가 방대해지기 때문에 용도가 제한되어 있다.

「합류식 하수도」(combined sewer)는 가정오수 및 산업배수와, 빗물을 동일관에 포집하여 하수처리장으로 보내는 방식으로, 하수처리장에서 상기한 처리가 행하여진다. 강우량이 많은 경우에는 하수처리장에서 처리 가능한 양을 초과하는 빗 물혼입 하수가 유입할 염려가 있기 때문에, 빗물토출실, 펌프장 등의(우천시) 하수배제시설로부터 공공수역으로 방류된다. 최근 하천 등의 공공용수역의 경관을 지키기 위해 하수배제시설에 스크린을 설치하여 거칠고 큼직한 쓰레기, 부유물 등의 유출을 방지하는 기술이 검토되기 시작하였다. 그러나 하수배제시설로부터 방류되는 배제수 중에 수만 내지 수십만 포함되는 대장군군의 소독기술에 관한 검토는 행하여지고 있지 않았다.

한편 「분류식 하수도」 (separated sewer)는 가정오수 및 산업배수와, 빗물을 별도의 관에 포집하여 가정오수 및 산업배수를 하수처리장으로 보내고, 빗물을월(越)유수로서 방류하는 방식이다. 분류식 하수도 월유수(separated sewer over -flow)는 원래 빗물만이 포함되는 것이다. 그러나 실제로는 대량의 비가 내렸을 때 등에는 대량의 빗물이 하수도를 흐르고, 이 때에 도로 등의 지표면에 존재하는 오탁물이나 하수도내에 퇴적된 오니(slime)도 함께 흘러 버린다. 따라서 분류식 하수도의 월유수(separated sewer overflow)에도 지표면에 존재하는 오탁물 및 오니에 기인하는 대장균이 포함된다. 어느 경우에도 월유수중의 대장균군수가 방류 규제치(300O CFU/㎖ 이하)를 넘는 경우가 있어 소독을 할 것이 요망된다. 여기서 CFU란, 콜로니 형성단위(colony forming unit)를 의미한다.

염소계 소독제는 자외선조사나 오존살균에 비하여 설비가 간결하고, 오염상태에 대하여 적용성이 높은 등, 이점이 많다.

그러나 통상의 하수처리에 적용된 기술을 우천시 하수처리에 전용하면 다음의 문제점이 생긴다. 먼저, 우천시 하수에는 암모니아, 아민이 공존하기 때문에 하기 반응식 I로 대표되는 화학반응이 일어나 활성염소가 클로라민으로 변화되어 살균효과가 1/10 이하로 저하된다. 따라서 병윈균의 수는 변하지 않더라도 암모니아나 아민이 존재하면 염소계 소독제의 첨가량을 증대시킬 필요가 있다.

NH₄ ⁺+HClO →NH₂Cl + H₂O + H⁺

또 염소계 소독제를 사용할 때의 소독시간은 15분 이상 필요하기 때문에("하수도 시설계획·설계지침과 해설"참조) 우천시 하수와 염소계 소독제를 혼합하여 15분 이상 체류시키는 혼합탱크가 필요하게 된다. 그러나 (우천시) 하수배제시설에는 그와 같은 혼합탱크를 설치할 수 있는 공간적 여유가 없다.

따라서 우천시 하수처리에는 소독시간이 짧은 소독제 및 그 혼합방법이 요구된다.

퍼듀 유니버시티(Purdue University) 및 그레이트 레익스 케미컬 컴퍼니 (Great Lakes Chemical Company)의 연구자가 저자인 논문, 즉 「브롬계 살균의 성능」(Bromine-Based Disinfection Performance)(J.E. Alleman, J.E. Etzel, D.E. Gendron, J.C. Conley, W.F. McCoy, 및 A.J. Hein)에는 염소화 브롬(bromine chloride, BrCl), 브롬(bromide, Br₂), 브로모클로로디메틸히단토인(BCDMH)을 대장균군 등의 세균을 포함하는 모의배수에 첨가한다는 실험실 규모의 실험을 보고하고 있다. 모의배수에는 저농도의 암모니아(2mg/L)를 포함하는 pH 7.2의 물, 또는 고농도의 암모니아(20mg/L)를 포함하는 pH 8.2의 물이 사용되고 있다. 세균으로서는 대장균, 슈도모나스(Pseudomonas), 스트렙토코커스 팩칼리스(Streptococcus faccalis)가 사용되고 있다. 그러나 모의배수에 유기물이 포함되어 있는 것까지는 기재되어 있지 않다.

일본국 특개평4-156994호 공보에는 냉각수에 살균제를 주입하는 방법이 기재되어 있다. 살균제로서는 오존과 브롬이온의 산화환원반응에 의해 차아브롬산이온을 생성하는 것이 기재되어 있다. 그러나 냉각수에는 암모니아는 포함되어 있지 않다.

일본국 특개평11-47755호 공보에는 히단토인계 화합물을 유효성분으로 하는슬라임컨트롤제 및 방법이 기재되어 있다. 펄프공장, 제지공장에서 사용하는 용수에 슬라임컨트롤제가 사용된다.

본 발명의 일 측면에서는 HOX(식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자임)를 생성할 수 있고, 또한 브롬원자 또는 요오드원자를 포함하는 소독제를 물에 혼합하여 소독수를 얻는 공정과, 상기 소독수를 유기물과 암모니아 또는 암모늄이온을 포함하는 배수에 첨가하여 소독하는 공정을 포함한 배수를 소독하는 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서 상기 배수 중의 총 유기물탄소(total organic carbon)가 5 mg/ℓ이상인 것이 바람직하다. 상기 배수 중의 암모늄이온농도가 1 mg/ℓ이상인것이 바람직하다.

상기 배수가 빗물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 배수가 빗물로 희석된하수를 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 소독제가 다른 고리와 축합하고 있어도 되는 질소원자 또는 황원자로 이루어지는 헤테로원자, 1 내지 4개를 포함한, 4 내지 10원 헤테로고리를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 헤테로고리가 식 - N(X)-C(=O)- 로 표시되는 기(식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자를 포함함)를 고리골격에 포함하는 것이 바람직하다. 또 소독제가 고체이고, 소독수를 얻는 공정이 상기 소독제를 상기 배수에 용해시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 소독수중의 소독제의 농도가 활성염소농도로 환산하여 100 mg/ℓas Cl내지 10mg/ℓ as Cl 인 것이 바람직하다.

상기 배수중인 소독제의 첨가농도가 활성염소농도로 환산하여 0.5 mg/ℓas Cl 내지 25mg/ℓas Cl 인 것이 바람직하다.

상기 첨가공정이 상기 소독수를 상기 배수의 수면하로 도입시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 소독된 배수를 공공용수역으로 방류하는 공정을 더포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에서는 소독제와 배수로부터 소독수를 제조하는 장치와,배수 중의 모래를 제거하기 위한 침사지와, 상기 소독수를 침사지로 도입하기 위한 제 1 유로를 가지고, 상기 배수가 상기 침사지에 체류중에 소독되는, 배수를 소독하는 장치가 제공된다.

본 발명에 있어서 상기 소독수제조장치는 소독제 저류장치와, 상기 소독제를상기 배수에 첨가하는 장치와, 상기 소독제와 상기 배수를 혼합하는 장치를 가지는것이 바람직하다. 또 상기 침사지가 2 이상의 침사부를 가지고, 상기 제 1 유로는 각각의 침사부로 소독수를 도입하기 위한 분배탱크를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제 1 유로는 상기 소독수를 상기 배수의 수면하로 도입하기 위한 첨가장치에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

소독된 배수를 공공용수역으로 방류할 수 있도록 저류하기 위한 저류지 또는방류수로를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 저류지 또는 방류수로에, 소독된 배수의 수질을 검사하기 위한 계측기가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 침사지중의 배수의 일부를 상기 소독수 제조장치에 도입하기 위한 제 2유로를 더 가지는 것이 바람직하다.

상기 소독제가 HOX(식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자임)를 생성할 수 있고, 또 브롬원자 또는 요오드원자를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 소독제가 다른 고리와 축합하고 있어도 되는 질소원자 또는 황원자로 이루어지는 헤테로원자, 1 내지 4개를 포함한 4 내지 10원 헤테로고리를 포함하는것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 장치의 일 실시형태의 설명도,

도 2는 본 발명의 장치의 다른 실시형태의 부분 설명도,

도 3은 본 발명에 사용할 수 있는 장치의 일 실시형태의 단면도이다.

본 발명의 일 측면에서는 유기물과, 암모니아 또는 암모늄이온을 포함하는 배수가 소독된다.

예를 들면 합류식 하수도에서는 생하수 및 빗물이 혼합되어 하수도를 흐른다. 그리고 이와 같이 양자가 혼합된 우천시 하수, 특히 하수처리장에서 아직 처리되지 않은 우천시 하수가 본 발명의 방법으로 소독된다.

분류식 하수도에서는 생하수의 하수도와 빗물의 하수도가 나뉘어져 있는 방식으로, 빗물용 하수도를 흐르는 우천시 하수가 본 발명의 방법으로 소독된다.

배수중인 유기물의 함유량으로서는 예를 들면 이 배수에는 총 유기물탄소 (total organic carbon)가 5 mg/ℓ이상이어도 되고, 10 mg/ℓ이상이어도 되고, 30 mg/ℓ 이상이어도 좋고, 50 mg/ℓ이상이어도 된다. 합류식 하수에서나 분류식 하수에서도 일반적으로는 총 유기물탄소(total organic carbon)가 5 mg/ℓ이상이다.

배수의 암모늄이온 농도가 1 mg/ℓ이상이어도 되고, 10 mg/ℓ이상이어도 된다. 배수중에 암모늄이온이 포함되어 있을 때에는 활성브롬 또는 활성요오드가 NH₂X, NHX₂ 등(식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자를 의미함)으로 변화된다. 그러나 브로모아민(NH₂Br)의 경우에는 차아브롬산과 동일한 정도의 소독효과를 유지하기 때문에 효과적으로 소독할 수 있다. 합류식 하수에서는 일반적으로는 암모니아이온 농도가 1 mg/ℓ이상이다. 또 분류식 하수에서는 강우 직후의 제 1 플러시(first flush)라 불리우는 월유수에서는 암모니아 이온농도가 1 mg/ℓ이상인 것이 많다.

본 발명의 일 측면에서는 배수는 빗물로 희석된 하수를 주대상으로 하나, 분 류식 하수도에 의한 빗물을 대상으로 해도 된다. 또한 하수, 분뇨 또는 산업배수 또는 이들의 처리수 등, 유기물과 암모니아 또는 아민을 포함하는 물을 본 발명의 방법으로 처리하여도 된다.

본 발명의 일 측면에서는 피처리수에는 대장균을 포함하고 있다. 이와 같은물은 특히 소독을 할 필요가 높기 때문이다. 합류식 하수에는 일반적으로는 대장균도 포함되어 있다. 또 분류식 빗물에도 대장균이 포함되어 있는 경우가 많다.

본 발명의 일 측면에서는 HOX(식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자임)를 생성할 수 있고, 또한 브롬원자 또는 요오드원자를 포함하는 소독제가 사용되며, 바람직하게는 차아브롬산(HOBr)을 생성할 수 있으며, 또한 브롬원자를 포함하는 소독제가 사용된다. 염소계 소독제와 비교하여 상기한 브롬계 소독제 또는 요오드계 소독제는 소독시간이 짧은 것이 특징이다. 예를 들면 브롬계 소독제 등에서는 수십초 내지 수분의 소독을 할 수 있다. 또 차아할로겐산(HOX, 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자임)은 천연으로 용이하게 분해되기 때문에, 배수에 잔존한 차아할로겐산을 분해처리하기 위한 장치를 설치할 필요가 없다. 이에 대하여 염소계 소독제에서는 활성염소가 하수 중의 암모니아와 반응하여 클로라민를 형성하여 살균력을 저하시키기 때문에, (우천시) 하수배제시설의 체류시간내에 소독하는 것은 곤란하다. 또 클로라민의 잔류성이 높기 때문에 분해처리하기 위한 장치를 설치할 필요가 있다.

본 발명에서 적합하게 사용되는 소독제로서는 예를 들면 히단토인류, 시아누르산류, 이소티아졸론류, ε-카프로락탐류, 프탈이미드류, 피롤리돈류, 아크리돈 류, 우라실류, 숙신이미드류, 바르비투르산류, 크레아티닌류, 디옥소피페라딘류, 우라졸류, 글리신무수물류, ω-헵타락탐류, 말레인산히드라지드류, 말레인산이미드류, 옥타락탐류, 옥시인돌류 등을 들 수 있다.

히단토인류(hydantoins)는 예를 들면 화학식 2로 표시된다.

식 중, X¹ 및 X²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자또는 요오드원자이고, 단, X¹ 및 X²중의 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이고;

R¹및 R²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 6 이하인 저급 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 3 이하인 저급 알킬기이다.

히단토인류로서는 예를 들면 1-브로모-3-클로로-5, 5-디메틸히단토인[화학식 1로 표시되는 화합물]을 들 수 있다. 브로모클로로디메틸히단토인은 높은 안정성을 가지고, 직사 일광을 피하면 수년간 활성을 유지할 수 있다. BCDMH는 고체이고,해리함으로써 차아브롬산이온이 생성되어 높은 소독효과를 발휘한다.

시아누르산류(cyanuric acids)은 예를 들면 화학식 3으로 표시된다.

식 중, R^l, R²및 R³은 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자, 요오드원자, 수산기, 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, 단, R^l, R² 및 R³중 적어도 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이다. 저급 알킬기는 탄소 수 6이하가 바람직하고, 탄소수 3 이하가 더욱 바람직하다.

이소티아졸론류(isothiazolon)는 예를 들면 화학식 4로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이고;

R¹ 및 R²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자, 요오드원자, 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이다. 저급 알킬기는 탄소수 6이하가 바람직하고, 탄소수 3 이하가 더욱 바람직하다.

예를 들면 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온이 바람직하다.

ε-카프로락탐류(ε-caprolactams)는 예를 들면 화학식 5로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

프탈이미드류(phtalimides)는 예를 들면 화학식 6으로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

피롤리돈류(pyrrolidones)는 예를 들면 화학식 7로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

아크리돈류(acrydones)는 예를 들면 화학식 8로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

우라실류(uracils)는 예를 들면 화학식 9로 표시된다.

식 중, X¹ 및 X²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자또는 요오드원자이고, 단, X¹ 및 X²중 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이고;

R¹은 수소원자, 탄소수 10 이하인 저급 알킬기, 아미노기 또는 니트로기이다. 저급알킬기는 탄소수 6 이하인 것이 바람직하고, 탄소수 3 이하인 것이 더욱 바람직하다.

R² 및 R³은 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 6 이하인 저급 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 3 이하인 저급 알킬기이다.

숙신이미드류(succinimides)는 예를 들면 화학식 10으로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

바르비투르산류(barbituric acids)는, 예를 들면 화학식 11로 표시된다.

R¹ 및 R²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 6 이하인 저급 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 3 이하인 저급 알킬기이다.

크레아티닌류(creatinines)는, 예를 들면 화학식 12로 표시된다.

식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이고;

R은 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 6 이하인 저급 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 3 이하인 저급 알킬기이다.

디옥소피페라진류(dioxopiperazines)는, 예를 들면 화학식 13으로 표시된다.

식 중, X¹ 및 X²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자 또는 요오드원자이고, 단, X¹ 및 X²중 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

우라졸류(urazoles)는 예를 들면 화학식 14로 표시된다.

식 중, X¹ 및 X²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자 또는 요오드원자이고, 단, X¹ 및 X²중 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이고;

R¹, R² 및 R³ 은 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자, 요오드원자, 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, R¹, R² 및 R³중 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이다. 저급 알킬기는 탄소수 6 이하가 바람직하고, 탄소수 3 이하가 더욱 바람직하다.

글리신무수물류(glycine anhydrides)는, 예를 들면 화학식 15로 표시된다.

식 중, X¹ 및 X²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자,요오드원자, 수소원자 또는 탄소수 10 이하인 저급 알킬기이고, X¹ 및 X²중 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이다. 저급 알킬기는 탄소수 6 이하가 바람직하고, 탄소수 3 이하가 더욱 바람직하다.

ω-헵타락탐류(ω-heptalactams)는, 예를 들면 화학식 16으로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

말레인산히드라지드류(maleic acid hydrazides)는, 예를 들면 화학식 17로 표시된다.

식 중, X¹ 및 X²는 각각 동일하거나 다르고, 독립적으로 염소원자, 브롬원자또는 요오드원자이고, 단, X¹ 및 X²중 어느 하나는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

말레인산이미드류(maleimides)는, 예를 들면 화학식 18로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

옥타락탐류(octalactams)는 예를 들면 화학식 19로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

옥시인돌류(oxindoles)는, 예를 들면 화학식 20으로 표시된다. 식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자이다.

본 발명에서 사용할 수 있는 소독제는 상기 화학식 1 내지 화학식 20으로 표시되는 바와 같이 질소원자 또는 황원자를 포함한, 4 내지 10원 헤테로고리를 포함하는 것이 바람직하고, 5 내지 9원 헤테로고리를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 헤테로고리는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하는 것이 바람직하고, 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 헤테로원자는 질소원자 또는 황원자이다.

헤테로고리의 고리골격에는 식 - N(X)- 으로 표시되는 기(X는 염소원자, 브롬원자 또는 요오드원자이고, 바람직하게는 브롬원자 또는 요오드원자이고, 더욱 바람직하게는 브롬원자이다)를 포함하는 것이 바람직하다.

화학식 21로 표시되는 바와 같이 헤테로고리(A)의 고리골격에는 식 - N(X)-C(=0)- 으로 표시되는 기(식 중, X는 브롬원자 또는 요오드원자를 포함함)를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이 구조의 경우에는 특히 차아할로겐산을 생성하기 쉽기 때문이다.

헤테로고리는 상기 화학식 6, 화학식 8, 화학식 20으로 표시되는 바와 같이 다른 고리, 예를 들면 벤젠고리와 같은 방향족고리와 축합되어 있어도 좋다.

본 발명의 일 측면에서는 소정의 소독제를 물에 혼합하는 공정을 포함한다.본 발명에서는 (우천시) 하수배제시설에서 소독제를 배수에 첨가하여도 좋다. 예를 들면 (우천시) 하수배제시설로 유입하는 하수관홈에서 첨가하여도 되고, 침사지특히 침사지의 유입부에서 첨가하여도 되고, 빗물배제펌프우물에서 첨가하여도 되고, 빗물배제펌프유입관내에서 첨가하여도 된다. 즉 이들 중 어느 것으로 하여도 되고, 1곳에 한정하지 않고 여러곳으로 나누어 첨가할 수 있다.

또는 (우천시) 하수배제시설에 배수가 흐르는 주유로와, 주유로로부터 분기되는 바이패스유로를 설치하고, 이 바이패스유로에 소독탱크를 설치하여도 된다.

이 소독탱크에서 소독제를 배수에 첨가하여 소독제를 배수에 용해시켜도 된다.

소독제를 첨가하는 장소가 빗물배제펌프의 유입측이면 펌프내의 교반력에 의해 소독제와 우천시 하수와의 혼합이 충분히 행하여지기 때문에 바람직하다. 또 소독제를 침사지 유입부에서 첨가하면 침사지에서의 체류시간을 반응시간에 이용하할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 소독제는 실온에서 고체인 경우가 많다. 고체인 소독제를 배수에 직접 첨가하였을 때에는 용해되지 않은 고체가 배수와 함께 방류되어공공용수역에서 수서생물에 악영향을 줄 위험이 있다. 따라서 소독제가 고체일 때에는 소독제를 물에 용해시켜 소독수로 하여 배수에 첨가하는 것이 바람직하다.

용해방법은 특별히 한정하지 않지만 이젝터에 의한 수류교반, 유로교반, 혼합장치를 설치한 용해탱크중 어느 것이어도 된다.

예를 들면 소독제의 포화용해농도에 대하여 1중량% 이상, 바람직하게는 10중량% 이상, 더욱 바람직하게는 20중량% 이상의 소독제가 용해되어 있는 소독수를 사용하여도 된다. 다만, 소독제가 고체일 때에도 첨가한 소독제 전부를 물에 용해시킬 필요는 없고 소독수 중에 고체의 소독제가 잔류하고 있어도 된다.

한편, 소독제가 실온에서 액체인 경우에도 소량의 액체를 다량의 배수에 첨가하였을 때에는 양자가 혼합되는 데에는 약간의 시간이 걸리므로 반드시 균일하게혼합되지 않는다. 따라서 소독제를 물에 첨가하고 나서 배수에 첨가하는 것이 바람직하다.

소독수의 농도는 활성염소농도로 환산하여 100 mg/ℓas Cl 내지 10 mg/ℓas Cl 인 것이 바람직하고,200 mg/ℓas Cl 내지 2 mg/ℓas Cl 인 것이 더욱 바람직하다. 소독수의 농도가 100 mg/ℓas Cl 보다 작은 경우에는 소독수의 첨가량이 다량이 될 뿐만 아니라, 회석수에 의해 소독제가 소비되는 경우도 있기 때문에 살균이 충분치 않을 염려가 있다. 한편 소독수의 농도가 10 mg/ℓas Cl 보다 큰 경우에는 소독제와 배수의 혼합이 불충분하게 되어 소독효과가 저감된다.

소독수 첨가량은 소독수 중의 소독제의 농도, 강우량, 배수의 수질 등에 의존하며, 일반적으로는 강우량, 즉 배수량 및 수질의 증가에 대응하여 소독수 첨가량이 증가한다. 그러나 본 발명의 일 실시형태에서는 빗물이 증가함으로써 유입수질의 오탁도가 줄어든다. 따라서 본 발명의 일 실시형태에서는 빗물이 증가하여 유입수량이 3배가 되었다고 하더라도 소독수 또는 소독제의 첨가량을 3배로 할 필요는 없다. 따라서 미리 비커 테스트 등으로 유입수질에 있어서의 최적 첨가량을 예상하고, 그 값에 유입수량을 곱하여 소독수 또는 소독제 첨가량을 결정하는 것이 합리적이다.

유입수질의 파악에 대해서는 탁도(濁度) 또는 전기전도도를 측정함으로써 빗물의 혼입상태를 파악할 수 있다. 이 지표이면 온타임 검출이 가능하다. 이들 지표 이외에는 강우패턴, 우천시 하수중의 입자성상, SS함유량, 화학적 산소요구량 (COD, Chemical Oxygen Demand), 생물학적 산소요구량(BOD, Biological Oxygen Demand) 등을 사용할 수 있고, 이들 지표를 임의로 조합시켜도 된다. 또 유입수량에 대해서는 여러가지 유량계를 이용하여도 좋으나, 빗물배제펌프의 가동대수·부하상황으로부터 산출하여도 상관없다.

이어서, 상기 소독수를 소정의 배수에 첨가하여 소독한다. 예를 들면 소독수탱크 중의 소독수를 바이패스유로를 거쳐 메인유로로 도입시킨다.

배수가 하수, 분뇨, 또는 산업배수 등인 경우에는 통상 배수 중인 소독제의 첨가농도가 활성염소농도로 환산하여 0.5 내지 25 mg/ℓas Cl 인 것이 바람직하고, 1 내지 15 mg/ℓas Cl 인 것이 더욱 바람직하다. 소독제의 첨가농도는 소독수 중의 소독제의 농도 및 양, 그리고 배수량으로부터 계산할 수 있다. 소독제의 첨가농도는 배수 중에서 소독제가 소비되기 전의 값이다.

피처리수가 하수, 분뇨, 산업배수 등인 경우, 이들 피처리수는 일반적으로 대장균군이 10⁴ 내지 10⁷ CFU/㎖의 범위에 포함되나, 소독제의 상기 첨가량에 의해확실하고 신속하게 통상, 1분 정도로 피처리수에 대한 살균을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 방법인 일 실시형태를 설명하는 개략 설명도이다.

우천시 하수가 메인유로로부터 침사지(10)로 흘러 들고 있다. 그리고 침사지(10)에는 유입부(12)와 서로 평행으로 배치되어 있는 침사부(14a,14b,14c)가 포함된다. 우천시 하수는 유입부(12)로부터 침사부(14a,14b,14c)로 흘러 들 수 있다.

침사지(10)의 출구에는 배제펌프(16)가 배치되어 있고, 배제펌프(16)는 소독된 우천시 하수를 방류 수로(17)로 이동시킨다. 이어서 방류 수로(17)중의 우천시하수에 대하여 잔류 할로겐 검출기, 탁도계, 전기전도도계 등의 계측기(18)로 계측한다. 잔류 할로겐 검출기는 차아브롬산 등의 활성할로겐의 잔류농도를 측정한다.이와 같이 잔류 할로겐 검출기는 통상 침사지 출구로부터 방류구의 바로 앞의 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

잔류 할로겐 검출기로 검출한 활성할로겐농도가 LC₅₀ 값 [예를 들면 BCDMH의경우에는 활성염소(Cl₂)환산으로 0.4 mg/ℓ] 이상인 경우에는 LC₅₀ 값 이하가 되도록, 바람직하게는 LC₅₀ 값의 1/2 [예를 들면, BCDMH의 경우에는 활성염소(Cl₂) 환산으로 0.2 mg/ℓ이상인 경우에는 LC₅₀ 값의 1/2 이하가 되도록 소독제 또는 소독수의공급량을 줄이거나 또는 일시적으로 차단한다. 이에 의하여 공공용수역 중의 수서생물에 미치는 악영향을 경감시킬 수 있다.

그리고 이들 계측치 및 대장균군수가 소정의 방류기준을 만족하고 있음을 확인하고 하천 등의 공공용수역으로 방류한다.

공공용수역(public water)에는 하천, 호수, 항만, 연안해역, 공공도랑, 관개용수로, 및 그 밖의 공공용으로 제공되는 수역 또는 수로가 포함된다. 그러나 공공용수역에는 하수도, 특히 하류에 종말처리장을 가지는 하수도는 포함되지 않는다.

도 1의 실시형태에서는 침사지(10)의 유입부(12)에 바이패스유로(20)가 접속되어 있다. 침사지(10)의 유입부(12)로 흘러 들어 온 우천시 하수의 일부가 바이패스유로(20)로 도입된다. 그리고 이 우천시 하수에는 소독제가 첨가되어 소독수로 변환되고, 다시 침사지(10)로 복귀된다.

침사지(10)의 유입부(12)에는, 버킷펌프(13)가 배치되어 있다. 유입부(12)의 우천시 하수의 일부는, 버킷펌프(13)에 의해 바이패스유로(20)로 양수(揚水)된다. 한편 유입부(12)의 우천시 하수의 다른 부분은 침사부(14a,14b,14c)로 유입한다.

바이패스유로(20)에는 한 쌍의 자동스크린(22a,22b), 유량계(23), 소독제 첨가장치(30), 용해장치(40), 펌프(46) 및 분배탱크(48)가 이 순서대로 배치되어 있 다. 자동스크린(22a,22b)은 서로 병렬로 배치되어 있다.

소독제 첨가장치(30)는 소독제(39)를 저장하기 위한 호퍼(32)와, 소독제(39)를 공급하기 위한 공급기(34)와, 소독제를 유로로 배출하기 위한 이젝터(36)를 가진다.

소독제가 첨가된 우천시 하수는 장치(40)로 도입된다. 장치(40)는 소독제가고체일 때에는 소독제를 우천시 하수에 용해시키는 것이다. 소독제가 액체일 때에는 소독제를 우천시 하수에 혼합하는 것이다. 장치(40)는 탱크(41)를 가지고, 도 1의 실시형태에서는 탱크(41)는 교반탱크(41a)와 저류탱크(41b)로 나누어져 있다. 하지만 이와 같이 2개의 탱크로 나눌 필요는 없다.

교반탱크(41a)에는 수위계(42) 및 배수를 교반하기 위한 교반기(44)가 설치되어 있다. 교반기(44)는 예를 들면 모터(44a)와, 모터(44a)에 연결된 축(44b)과,축에 고정된 블레이드, 임펠러 등의 교반기구(44c)를 가진다. 교반탱크(41a) 내의배수는 교반기(44)로 교반되어 배수 중인 고체 소독제를 용해시킬 수 있다. 저류탱크(41a)로부터 흘러넘친 배수가 저류탱크(41b)로 이송된다.

고체 소독제의 용해도가 작을 때에는, 용해장치(40)를 설치하는 것이 바람직하다. 한편 고체의 소독제의 용해도가 클 때에는 유로 중에서 신속하게 소독제가용해되기 때문에 반드시 용해장치는 필요하지 않다.

장치(40)에서 얻어진 소독수는 바람직하게는 펌프(46)에 의해 유로(47)를 거쳐 침사지(10)로 도입된다. 소독수는 도 1에 표시되는 바와 같이 직접 침사지(10)로 도입하여도 되고, 도 2에 표시되는 바와 같이 분배탱크(48)를 거쳐 침사지(10) 로 도입하여도 된다.

즉, 도 2에서는 유로(47)에 분배탱크(48)가 설치되어 있다. 도 2에서는 설명의 편의상, 침사지(10)의 침사부(14a, 14b, 14c)를 도시하고, 유입부(12)는 생략하고 있다.

소독수는 도 1에 표시되는 바와 같이 침사지(10)의 유입부(12)로 도입하여도되고, 도 2에 표시되는 바와 같이 침사지(10)의 침사부(14a, 14b, 14c)의 각각의 상류로 도입하여도 된다.

도 2에 표시되는 바와 같이 소독수가 침사지(10)의 침사부(14a, 14b, 14c)의 각각의 상류로 도입되는 경우에는 분배탱크(48)에서 소독수를 침사부(14a,14b,14c)각각으로 도입되는 소독수를 미리 분배하는 것이 바람직하다.

침사부(14a, 14b, 14c)에서는 우천시 하수 중에 포함되어 있는 모래가 침강하여 제거된다. 동시에 우천시 하수와 소독수가 혼합되어 우천시 하수가 소독된다. 침사부(14a, 14b, 14c)에서는 우천시 하수 및 소독수를 바람직하게는 1초 내지 30분 체류하고, 더욱 바람직하게는 1초 내지 15분 체류하고, 또 더욱 바람직하게는 1초 내지 10분 체류한다.

도 3에 소독수를 침사부에 첨가하기 위한 첨가장치의 일 실시형태를 표시된다. 첨가장치(50)는 수평방향으로 신장하는 관(52)과, 이 관(52)과 연통하여 소독수를 배수에 도입하는 도입부를 가진다. 관(52)은 유로(49a)와 연결되어 흐르고, 도시되어 있지 않은 지지체로 지지되어 있다. 도입부의 일 실시형태는 예를 들면 관(52)으로부터 매달린 복수의 호스(54)이다. 호스의 개구단(56)은 침사부(14a)의 상류에 위치하고, 또한 수면 아래에 위치하는 것이 바람직하다. 분배탱크(48)로부터 분배된 소독수는 유로(49a), 관(52), 호스(54)를 이 순서대로 흘러 침사부(14a)중의 배수 (15)에 첨가된다.

호스(54)의 개구단(56)이 침사부(14a)의 배수(15)의 수면 위에 위치할 때에는 호스의 개구단(56)으로부터 소독수의 비말(飛沫)이 바람 등에 의해 미스트를 형성하여 침사지(10) 주위의 기기, 특히 전장기기를 부식시킬 위험이 있다. 호스의 개구단(56)은 침사부(14a,14b,14c)의 배수(15)의 수면 아래에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

관(52)은 소독수로 부식되지 않는 재질인 것이 바람직하고, 예를 들면 인코넬 등의 금속재료, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리염화비닐 등의 플라스틱재료를사용할 수 있다. 관(52)은 호스를 지탱하기에 충분한 기계강도를 가지는 것이 바람직하다. 강성인 것이 바람직하나 유연하여도 된다.

각각의 관(52)에는 예를 들면 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 10개, 더욱바람직하게는 2 내지 6개의 호스를 매달아도 된다. 인접하는 2개의 호스 사이의 간격은 일정한 것이 바람직하다. 소독수를 배수에 효율적으로 혼합할 수 있기 때문이다. 다만, 인접하는 2개의 호스 사이의 간격이 달라도 된다. 호스(54)는 유연한 것이 바람직하나, 강성이어도 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하나 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다. 하기의 실시예에서는 도 1 내지 도 3에서 표시되는 시스템으로 배수의 처리를하였다.

(실시예 1)

대장균군을 포함하는 하수처리수를 피처리수로 하여 살균시험을 행하였다. 소독제로서는 1-브로모-3-클로로-5, 5-디메틸히단토인 (이하, BCDMH이라 함) (실시예 1) 및 차아염소산소다 (비교예 1)를 사용하였다. 소독제의 농도를 변화시켜 대장균군에 대한 살균시험을 행하였다. 피처리수의 수질을 표 1에, 시험결과를 표 2에 나타낸다.

BCDMH는 차아염소산소다에 비해 1/2 이하의 농도로 살균효과를 발휘하고, 1mg/L as Cl의 첨가농도로 대장균군수를 300O CFU/mL 이하로 할 수 있었다.

BCDMH을 1 mg/L as Cl 로 첨가한 조건에서 트리할로메탄은 0.1 mg/L 이하이었다.

또한 본 명세서에서 소독제의 첨가율의 표시는 브롬계 소독제, 염소계 소독제와 함께 활성염소 표시로서 활성염소농도로 환산하여 「mg/L as Cl」 로 표시한다. 예를 들면 1 g의 BCDMH를 1ℓ의 배수에 첨가하였을 때에는 540 mg/L as Cl 이 된다.

반응시간에 대해서도 BCDMH에서는 1분으로 충분한 효과를 확인할 수 있었음에 대하여, 차아염소산소다에서는 5분 이상의 시간이 필요하였다.

(실시예 2)

수산가공배수를 응집가압부상 분리한 다음에, 다시 활성오니처리하여 얻어진배수를 피처리수로 하였다. 이 피처리수에 대하여 소독제 첨가농도를 변경하여 살균시험을 행하였다. 피처리수의 수질을 표 3에, 시험결과를 표 4에 표시된다.

유기성 질소란, 아민에 더하여 단백질 등의 유기성 질소 전체로서의 값을 말한다. 예를 들면 단백질의 경우에는 단백질 중의 질소원자만의 양을 말하고, 단백질 중의 탄소원자 또는 수소원자의 양은 포함되지 않는다. 유기성 질소로는 암모니아, 암모늄이온과 같은 무기질소는 포함되지 않는다.

BCDMH는 차아염소산소다에 비해 1/3 이하의 농도로 살균효과를 발휘하고, 2.5 mg/L as Cl의 첨가농도로 대장균군수를 300O CFU/mL 이하로 할 수 있었다.

(실시예 3)

도 1 내지 도 3에서 표시되는 시스템으로 배수처리를 하였다. 그 결과를 표 5에 정리한다.

*1 A는 BCDMH(유효할로겐농도 54%)를 표시된다. B는 차아염소산나트륨(유효할로겐농도 10%)를 표시된다.

*2 염소 (Cl₂) 환산으로의 첨가량 [mg/ℓ]

*3 ND는 검출되지 않음을 의미한다.

RUN 1 (하수량 12O ㎥/hour)에서는 BCDMH 첨가량 12 mg/ℓ로 대장균군수를 300O CFU/㎖ 이하로 할 수 있다.

RUN 2 (하수량 25O ㎥/hour)에서는 BCDMH 첨가량 10 mg/ℓ에서는 소독은 충분하나, 잔류할로겐농도가 0.72 mg/ℓ로서 적절하지 않다. BCDMH 첨가량 5 mg/ℓ로 대장균군수를 300O CFU/㎖ 이하로 할 수 있고, 또한 잔류할로겐농도가 0.03 mg/ℓ이어서 적절하다.

RUN 3 (하수량 53O ㎥/hour)은 강우량이 많은 경우이며, BCDMH 첨가량 3 내지 4.5 mg/ℓ로 적정한 소독이 가능하였다. 또한 이 때의 BCDMH가 빗물배제하수와 접촉한 시간을 구한 바, 50초 정도로서 매우 단시간으로 소독할 수 있었다.

RUN 4 (하수도 25O ㎥/hour)는 염소계 소독제로서 차아염소산나트륨을 사용한 비교예이다. RUN 4에서는 차아염소산나트륨 첨가량을 60 mg/ℓ로 하여도 대장균군수를 300O CFU/㎖ 이하로 할 수 없고, 또한 잔류할로겐농도가 1.53 mg/ℓ 와 LC₅₀ 치[구체적으로는 염소(Cl₂) 환산으로 0.4 mg/ℓ] 보다도 높아 부적절하다.

또한 RUN 1 내지 RUN 4 중 어느 경우나 소독제 첨가량이 0 (제로)인 경우를,빗물배제처리장으로 유입한 우천시 하수의 유입수질을 나타낸다.

본 발명에서는 우천시 하수 등의 배수를 효율적으로 소독할 수 있다. 또 잔류할로겐농도를 LC₅₀ 값 이하인 0.4 mg/ℓ이하로 하여도 소독하는 것이 가능하다. 또한 잔류할로겐농도를 검지함으로써 잔류할로겐농도의 관리값을 넘은 경우에는 소독제 또는 소독수의 공급량을 줄이거나 차단할 수 있어 환경상의 배려를 할 수 있다.

Claims

유기물과 암모니아 또는 암모늄 이온과 빗물을 포함하는, 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 방법에 있어서,

1-브로모-3-클로로-5,5-디메틸히단토인 및 1,3-디브로모-5,5-디메틸히단토인으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물로 이루어지는 고체 소독제를 물에 첨가·용해시켜 소독수를 얻는 공정; 및

상기 소독수를 상기 하수에 첨가하여 소독하는 공정을 포함하는 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 방법.
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제 1항에 있어서,

상기 하수에의 소독제의 첨가농도가 활성 염소 농도로 환산하여 0.5 mg/L as Cl 내지 25 mg/L as Cl인 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 방법.
제 1항 또는 제 10항에 있어서,

상기 첨가공정이 상기 소독수를 상기 하수의 수면 하에 도입시키는 공정을 포함하는 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 방법.
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유기물과 암모니아 또는 암모늄 이온과 빗물을 포함하는, 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 장치에 있어서,

1-브로모-3-클로로-5,5-디메틸히단토인 및 1,3-디브로모-5,5-디메틸히단토인으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물로 이루어지는 고체 소독제를 저류하는 소독제 저류장치;

상기 고체 소독제를 물에 첨가·용해시켜 소독수를 제조하는 장치; 및

상기 소독수를 상기 하수에 첨가하는 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 장치.
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제 1항 또는 제 10항에 있어서,

상기 소독제를 상기 하수에 첨가함으로써 상기 소독수를 얻는 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 방법.
제 22항에 있어서,

상기 첨가공정이 상기 소독수를 상기 하수의 수면 하에 도입시키는 공정을 포함하는 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 방법.
제 13항에 있어서,

상기 소독수를 제조하는 장치가 상기 고체 소독제를 상기 하수에 첨가·용해하는 것인 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 장치.
제 13항 또는 제 24항에 있어서,

고체 소독수를 하수에 첨가·용해하는 장치가, 우천시 하수 배제시설에 유입하는 하수관거, 침사지의 유입부, 빗물배제펌프우물, 빗물배제펌프유입관 중 어느 1 이상에 설치된 우천시에 합류식 하수도의 우천시 하수배제시설로부터 공공용수역으로 방류되는 우천시 방류하수를 소독하는 장치.