WO2015102154A1 - 오염수 정화 장치 - Google Patents

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WO2015102154A1
WO2015102154A1 PCT/KR2014/001815 KR2014001815W WO2015102154A1 WO 2015102154 A1 WO2015102154 A1 WO 2015102154A1 KR 2014001815 W KR2014001815 W KR 2014001815W WO 2015102154 A1 WO2015102154 A1 WO 2015102154A1
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polluted water
contaminated water
water
unit
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PCT/KR2014/001815
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김열연
Original Assignee
주식회사 엠티씨엔씨
김열연
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the present invention relates to a contaminated water purifying apparatus, and more particularly, to a contaminated water purifying apparatus capable of effectively purifying contaminated water including organic matter using a condensate extracted from food waste desorbing liquid through a two-step flocculation reaction. It is about.
  • contaminated water containing organic matter such as green algae or red tide blocks the sunlight in the water and reduces the amount of dissolved oxygen, thereby reducing the survival rate of the aquatic organisms and destroying the water state system.
  • green algae refers to a phenomenon in which phytoplankton green algae increase and change the water color to green in eutrophic lakes or slow-flowing streams.
  • the amount of dissolved oxygen in the water is reduced without being introduced into the furnace. This causes fish and aquatic life to die and stink, destroying the ecosystems of the waters and creating many social, economic and environmental problems.
  • the nutrients Once the nutrients have been introduced into the water, they will remain in the aquatic ecosystem unless they are removed, so the green algae will be repeated. To prevent the algae, the algae must be absorbed or removed.
  • red tide is a phenomenon in which plankton multiplies suddenly and changes the color of the sea, rivers, canals and lakes.
  • red tide is called red tide because water often changes red, but the color that actually changes is the cause. It depends on the color of plankton it becomes.
  • Phytoplankton such as diatom and dinoflagellate, are the most common causes of red tide, and red tide is also caused by cyanobacteria and protozoa noctiluca and mesodinium. The biggest cause of red tide is the eutrophication of water, as in South Korea, when there is too much organic nutrients in the water.
  • Korean Laid-Open Patent No. 1020110030838 is a method of removing green algae or red algae through spraying ocher, and more specifically, by spraying ocher in green algae or red tide-producing waters, the green algae or red algae organisms and loess are coagulated and then precipitated into water. And incidentally, the present invention relates to a method of improving water quality by destroying cells of green algae and red tide organisms by aluminum components in loess.
  • the aggregation reaction can be carried out effectively, but serious problems that cause various diseases (for example, Alzheimer's, etc.) can occur as a harmful component to the human body.
  • a metal oxide for example, aluminum sulfate, etc.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, by injecting a first additive made of an aqueous solution of a metal hydroxide in the contaminated water to agglomerate the organic matter contained in the contaminated water first, and aggregate the first aggregate and By using the desorbent condensate extracted from the food waste desorbent in the process of adding the second additive to settle as the second additive, a contaminant purification device capable of treating contaminated water harmless to human body through the desorbent condensate which is a natural substance To provide.
  • the present invention utilizes a valuable food waste stripping solution in the contaminated water purification method, it is possible to utilize the waste causing serious environmental pollution as a valuable industrial resources, and at the same time can be carried out economically contaminated water purification process It is intended to provide a purification device.
  • the present invention by uniformly mixing the organic matter contained in the contaminated water before the first and second flocculation step to increase the reaction area between the first and second additives and the organic material, it is possible to effectively increase the contaminated water purification rate To provide a contaminated water purification device.
  • a first injection unit for injecting a first additive made of an aqueous solution of a metal hydroxide having a hydroxyl group (OH) in the contaminated water to agglomerate organic matter contained in the contaminated water first;
  • a second injection unit for injecting a second additive including condensate from the food waste desorbent extracted from the food waste desorbent to the contaminated water after the completion of the first agglomeration to secondary aggregate and precipitate the primary aggregate.
  • the metal hydroxide may include at least one of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH).
  • the first additive may be made of a saturated aqueous solution of the metal hydroxide.
  • the second additive may further include a metal oxide.
  • the metal oxide is aluminum sulfate [Al 2 (SO 4) 3], aluminum chloride (AlCl 3), ferrous sulfate (FeSO 4), ferric sulfate [Fe 2 (SO 4) 3], ferrous chloride (FeCl 2), And ferric chloride (FeCl 3).
  • a pH measuring unit for measuring the pH of the contaminated water
  • a control unit for controlling the first spraying unit to spray the first additive until the pH of the polluted water is adjusted to a range of 9 to 11 with reference to the measured pH of the polluted water.
  • the first waste additive of an aqueous solution of a metal hydroxide is added to the contaminated water to aggregate the organic matter contained in the contaminated water first, and the food waste in the process of adding the second additive to agglomerate and precipitate the first aggregate.
  • the present invention utilizes a valuable food waste stripping solution in the contaminated water purification method, it is possible to utilize the waste causing serious environmental pollution as a valuable industrial resources, and at the same time can be carried out economically contaminated water purification process
  • a purification device can be provided.
  • the present invention by uniformly mixing the organic matter contained in the contaminated water before the first and second flocculation step to increase the reaction area between the first and second additives and the organic material, it is possible to effectively increase the contaminated water purification rate
  • a contaminated water purification device can be provided.
  • Figure 3 is a photograph showing the result of the secondary aggregation and sedimentation by adding a second additive to the contaminated water after the first aggregation of Figure 1 terminated.
  • the polluted water purification apparatus 100 is mounted to a main body, a main body, and a first injection unit 10 for injecting a first additive into contaminated water, and a main body sprayed with a second additive to contaminated water. It includes a second injection unit 20 to.
  • FIG. 2 is a photograph showing the result when primary agglomerates by adding a first additive to contaminated water in which a predetermined green alga is suspended.
  • FIG. 2 As shown in FIG. 2, the green algae suspended in the contaminated water by the first agglomeration are mostly agglomerated and changed into aggregates having a large volume.
  • the condensate of the desorption liquid according to the present invention has an advantage in that it is also possible to solve the problem of the disposal of food waste, which has recently emerged as a social problem because it is extracted from the food waste desorbing liquid.
  • the algae remover is used in the form of a composition of a uniform mixture of materials effective for flocculation or precipitation.
  • the second additive is formed separately from the first additive, and the second additive is formed by the first additive. After termination is added to the contaminated water to perform the function of inducing secondary flocculation and precipitation of flocculation. Since the second additive is formed in an aqueous solution like the first additive, the second additive may be uniformly sprayed onto the contaminated water.
  • the contaminated water is the main phase is liquid because the water occupies the main volume
  • the injected second additive is also a liquid phase, so the injected second additive changes the chemical state in the contaminated water within a short time, and the first aggregated green algae Rapidly secondary agglomeration to enhance aggregation and settle.
  • Figure 3 is a photograph showing the result of the secondary aggregation and sedimentation by adding a second additive to the contaminated water after the first aggregation of Figure 2 is terminated. As shown in FIG. 3, the aggregates are converted into agglomerates having a large volume by the first agglomeration but are still suspended in the contaminated water. Become.
  • the second additive may further include a predetermined metal oxide for faster precipitation.
  • the second additive is aluminum sulfate [Al 2 (SO 4) 3), aluminum chloride (AlCl 3), ferrous sulfate (FeSO 4), ferric sulfate [Fe 2 (SO 4) 3], ferrous chloride (FeCl 2), or chloride
  • Ferric chloride (FeCl2) or ferric chloride (FeCl3) can be prepared in aqueous phase with high concentration because of its high solubility at room temperature.
  • the contaminated water in which the algae are generated may be acidified due to the generation of nitrogen oxides or phosphates and the decrease of dissolved oxygen, and usually has a pH of 6-7.
  • the contaminated water purification apparatus 100 may further include a mixing unit 30 mounted on the main body to mix contaminated water.
  • the mixing unit 30 is driven before the first injection unit 10 injects the first additive into the contaminated water to perform a function of mixing the contaminated water.
  • the mixing unit 30 is driven, the green algae contained in the contaminated water are randomly dispersed to improve the reaction area with the first additive, thereby improving the first aggregation rate and finally improving the purification rate of the contaminated water.
  • the mixing unit 30 may be applied without limitation as long as it is a device capable of mixing contaminated water, such as a rotating brush, a rotating screw, and an air pump.
  • the mixing unit 30 when the mixing unit 30 is a rotating brush, the contaminated water is mixed by the rotation of the rotating brush immersed in the contaminated water.
  • the mixing unit 30 when the mixing unit 30 is an air pump, the mixing unit 30 injects air into the contaminated water to induce contaminated water to be mixed.
  • the polluted water purification apparatus 100 drives the second injection unit 20 to inject the second additive into the region where the first aggregation is completed.
  • the contaminated water purification apparatus 100 may be installed in a waste water treatment plant of a factory to perform a function of purifying contaminated water.
  • 100 mL of the contaminated water sample (raw water) was added to 100 mL of the first additive prepared in Example to aggregate first. After the completion of the primary aggregation, 100 mL of the second additive prepared in Example was added to induce secondary aggregation and precipitation.
  • the method for purifying contaminated water using the food waste leachate according to the present invention is contaminated by condensing and sedimenting organic substances at a similar rate as compared with the comparative example using aluminum sulfate, which is a metal oxide, as a second additive. It can be seen that the water can be purified. That is, the present invention by using the aqueous solution of the desorption solution, which is a natural material in place of the metal oxide harmful to the human body, can exhibit the same purification rate as the metal oxide and at the same time provide an effective method for purifying contaminated water harmless to the human body.

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Abstract

오염수 정화 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 오염수 정화 장치는, 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키기 위해 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 분사하는 제1 분사 유닛; 및 1차 응집 종료 후, 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키기 위해 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함하는 제2첨가제를 상기 오염수에 분사하는 제2 분사 유닛을 포함한다. 본 발명은 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키고, 제1 응집물을 응집 및 침전시키기 위해 제2첨가제를 투입하는 과정에서 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 제2첨가제로서 이용함으로써, 천연 물질인 탈리액 응축수를 통해 인체에 무해한 오염수 처리를 수행할 수 있는 오염수 정화 장치를 제공할 수 있다.

Description

오염수 정화 장치
본 발명은 오염수 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 이용하여 유기물을 포함하는 오염수를 2단계의 응집 반응을 통해 효과적으로 정화할 수 있는 오염수 정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 녹조 또는 적조 등의 유기물을 포함하는 오염수는 수중으로의 햇빛을 차단하고 용존산소량을 감소시킴으로써, 수중 생물을 생존율을 감소시켜 수역 상태계를 파괴한다.
보다 구체적으로, 녹조란 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 식물성 플랑크톤인 녹조류가 크게 늘어나 물빛을 녹색으로 변화시키는 현상을 말하는데, 호수의 표면에 녹조가 덮히면 수중으로 햇빛이 차단되고 용존산소가 추가로 유입되지 않으면서 물의 용존산소량이 줄어들게 된다. 이렇게 되면 물고기와 수중생물이 죽고 악취가 나며, 그 수역의 생태계가 파괴되어 사회적, 경제적, 환경적 측면에서 많은 문제가 생긴다. 한번 물에 유입된 영양염류는 제거하지 않으면 수중 생태계에 계속 남아 있으므로 녹조가 되풀이되는데, 녹조를 막기 위하여 이미 유입된 영양 염류를 흡수 또는 제거해야 한다.
한편, 적조는 플랑크톤이 갑작스레 엄청난 수로 번식하여 바다나 강, 운하, 호수 등의 색깔이 바뀌는 현상을 말하는데, 일반적으로 물이 붉게 바뀌는 경우가 많아서 붉은 물이라는 의미에서 적조라고 하지만 실제로 바뀌는 색은 원인이 되는 플랑크톤의 색깔에 따라서 다르다. 적조를 일으키는 플랑크톤은 규조류(diatom), 편모조류(dinoflagellate)같은 식물성 플랑크톤이 가장 일반적이며 이외에도 남조류(cyanobacteria)나 원생생물인 야광충(noctiluca), 섬모충(mesodinium)에 의해서 적조가 일어나기도 한다. 적조가 일어나는 가장 큰 요인은 남조와 마찬가지로 물의 부영양화, 즉 물에 유기양분이 너무 많은 경우에 있다.
여기에서, 이와 관련된 다양한 기술이 제공되고 있다.
한국공개특허 제1020110030838호는 황토 살포를 통한 녹조 또는 적조를 제거하는 방법으로서, 보다 구체적으로, 녹조 또는 적조 발생 수역에 황토를 살포하여 녹조 또는 적조 생물과 황토가 응집되게 한 다음, 물속으로 침전시키키며, 부수적으로 황토 속의 알루미늄 성분에 의해 녹조, 적조 생물의 세포를 파괴함으로써 수질을 개선하는 방법에 관한 것이다.
여기에서, 상기 선행 기술은 일시적인 효과만을 가지는 것으로서, 침전된 녹조 또는 적조 생물이 다시 부상하는 문제점, 다량의 황토 살포로 인해 수체의 탁도가 높아져 어류가 폐사하는 문제점, 황토 미립자로 구성된 점, 액질이 형성되어 저질토가 산성화됨에 따라 해양 생물이 생리 장애를 일으키거나 폐사하게 되는 문제점 등 다양한 2차 환경 오염을 유발시킬 수 있다.
한편, 황토 살포법 이외에 금속 산화물을 투입하여 오염수에 포함된 유기물을 응집함으로써 수질을 개선하는 기술이 일반적으로 사용되고 있다.
여기에서, 금속 산화물(예: 황산 알루미늄 등)을 사용하는 경우, 응집 반응은 효과적으로 수행될 수 있으나, 인체에 유해한 성분으로서 각종 질병(예: 알츠하이머 등)을 유발되는 심각한 문제가 발생할 수 있다.
즉, 적조 또는 녹조 등 유기물을 포함하는 각종 오염수를 효과적으로 정화함과 동시에 인체에 무해한 오염수 정화 기술이 절실히 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키고, 제1 응집물을 응집 및 침전시키기 위해 제2첨가제를 투입하는 과정에서 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 제2첨가제로서 이용함으로써, 천연 물질인 탈리액 응축수를 통해 인체에 무해한 오염수 처리를 수행할 수 있는 오염수 정화 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 무가치한 음식물 쓰레기 탈리액을 오염수 정화 방법에 이용함으로써, 심각한 환경 오염을 초래하는 폐기물을 가치 있는 산업 자원으로서 활용할 수 있는 동시에 경제적으로 오염수 정화 공정을 수행하도록 할 수 있는 오염수 정화 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 1차 및 2차 응집 단계 이전에 오염수에 포함된 유기물을 균일하게 혼합하여 제1 및 제2 첨가제와 유기물 간의 반응 면적을 넓힘으로써, 오염수 정화 속도를 효과적으로 상승시킬 수 있는 오염수 정화 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예들을 통하여 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키기 위해 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 분사하는 제1 분사 유닛; 및 1차 응집 종료 후, 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키기 위해 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함하는 제2첨가제를 상기 오염수에 분사하는 제2 분사 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1첨가제를 오염수에 분사하기 이전에, 상기 오염수를 혼합시키는 혼합 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 금속 수산화물은 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1첨가제는 상기 금속 수산화물의 포화 수용액으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제2 첨가제는 금속 산화물을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 금속 산화물은 황산알루미늄[Al2(SO4)3], 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철[Fe2(SO4)3], 염화제1철(FeCl2), 및 염화제2철(FeCl3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오염수의 pH를 측정하는 pH 측정 유닛; 및 상기 측정되는 오염수의 pH를 참조하여 상기 오염수의 pH가 9 내지 11의 범위로 조정될 때까지 상기 제1 분사 유닛이 상기 제1첨가제를 분사하도록 제어하는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오염수의 pH를 측정하는 pH 측정 유닛; 및 상기 측정되는 오염수의 pH를 참조하여 상기 오염수의 pH가 6.5 내지 8.5의 범위로 조정될 때까지 상기 제2 분사 유닛이 상기 제2첨가제를 분사하도록 제어하는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1항에 있어서, 상기 유기물은 녹조 또는 적조일 수 있다.
본 발명은 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키고, 제1 응집물을 응집 및 침전시키기 위해 제2첨가제를 투입하는 과정에서 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 제2첨가제로서 이용함으로써, 천연 물질인 탈리액 응축수를 통해 인체에 무해한 오염수 처리를 수행할 수 있는 오염수 정화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 무가치한 음식물 쓰레기 탈리액을 오염수 정화 방법에 이용함으로써, 심각한 환경 오염을 초래하는 폐기물을 가치 있는 산업 자원으로서 활용할 수 있는 동시에 경제적으로 오염수 정화 공정을 수행하도록 할 수 있는 오염수 정화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 1차 및 2차 응집 단계 이전에 오염수에 포함된 유기물을 균일하게 혼합하여 제1 및 제2 첨가제와 유기물 간의 반응 면적을 넓힘으로써, 오염수 정화 속도를 효과적으로 상승시킬 수 있는 오염수 정화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염수 정화 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 소정의 유기물이 포함된 오염수에 제1첨가제를 첨가하여 1차적으로 응집시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 도 1의 1차 응집이 종결된 후 오염수에 제2첨가제를 첨가하여 2차적으로 응집 및 침전시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염수 정화 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 소정의 유기물이 포함된 오염수에 제1첨가제를 첨가하여 1차적으로 응집시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이며, 도 3은 도 1의 1차 응집이 종결된 후 오염수에 제2첨가제를 첨가하여 2차적으로 응집 및 침전시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다.
도 1을 참조하면, 오염수 정화 장치(100)는 본체, 본체에 장착되어 제1첨가제를 오염수에 분사하는 제1 분사 유닛(10), 및 본체에 장착되어 제2첨가제를 오염수에 분사하는 제2 분사 유닛(20)을 포함한다.
제1첨가제는 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진다. 제1 분사 유닛(10)에서 분사된 제1첨가제는 화학 반응을 통해 오염수에 포함된 유기물을 응집 시킨다. 오염수에 포함된 유기물은 오염수 내에 부유하고 있는 녹조 또는 적조일 수 있으며, 이하 발명의 명확한 이해와 간결한 설명을 위해 오염수에 포함된 유기물은 녹조인 것을 예로 들어 설명할 것이지만 본 발명이 이에 제한되지 않음은 자명하다. 상기한 금속 수산화물은 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1첨가제는 수용액상으로 이루어져 있기 때문에 오염수에 균일하게 분사될 수 있다. 또한, 오염수는 물이 주요 부피를 차지하고 있기 때문에 주요 상이 액상이고, 분사된 제1첨가제 또한 액상이기 때문에 분사된 제1첨가제는 짧은 시간 내에 오염수의 화학적 상태를 변화시키고 녹조를 신속하게 응집시킬 수 있다. 도 2는 소정의 녹조가 부유하고 있는 오염수에 제1첨가제를 첨가하여 1차적으로 응집 시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 2에 나타난 바와 같이 1차 응집에 의해 오염수 내에 부유하고 있는 녹조는 대부분 응집되어 큰 부피를 가진 응집물들로 변화된다. 이때, 1차로 응집된 녹조는 응집력 자체는 응집물의 침전을 유발할 정도로 크지 않아서 빽빽한 형상을 이루지 못하고 여전히 오염수 내에 부유하고 있는 상태로 존재하게 된다. 제1첨가제가 알칼리 금속, 특히 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 유효성분으로 포함하는 경우, 수산화나트륨과 수산화칼륨은 상온에서 높은 용해도를 가지게 때문에 높은 농도를 가진 수용액 상으로 제조할 수 있는 장점이 있다. [수산화나트륨의 물에서의 용해도 : 111g/100㎖(20℃), 수산화칼륨의 물에서의 용해도 : 110g/100㎖(25℃)]. 제1첨가제가 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 유효성분으로 포함하는 경우, 응집 속도 및 경제성을 고려하여 제1첨가제는 금속 수산화물의 포화 수용액으로 이루어지는 것이 바람직할 것이지만, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 자명하다.
제2첨가제는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 응축수를 포함한다. 제2 분사 유닛(20)에서 분사된 제2첨가제는 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시킨다. 일반적으로, 오염수의 응집 및 침전 물질로 황산알루미늄[Al2(SO4)3]이 사용되는데, 황산알루미늄과 같은 응집제는 알루미늄을 주요한 성분으로 포함하고 있는데 이러한 알루미늄을 사람이 과다하게 섭취할 경우 신경성 장애로 인한 알츠하이머병이라 불리는 악성 노인성 치매나 경련 등 뇌질환을 일으킬 수 있는 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 오염수의 응집 및 침전 물질로 천연물질인 탈리액 응축수가 제2첨가제로 사용된다. 또한, 본 발명에 따른 탈리액 응축수는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출되기 때문에 최근 사회적 문제로 대두되고 있는 음식물 쓰레기의 처리 문제도 해결할 수 있는 장점이 있다. 일반적으로 녹조 제거제는 응집 내지 침전에 효과적인 물질들을 균일하게 혼합한 조성물의 형태가 사용되는데, 본 발명에서는 제2첨가제는 제1첨가제와 별도로 구성되며 제2첨가제는 제1첨가제에 의해 1차 응집이 종결된 후 오염수에 첨가되어 2차 응집 및 응집물의 침전을 유도하는 기능을 수행한다. 제2첨가제는 제1첨가제와 마찬가지로 수용액상으로 이루어져 있기 때문에 오염수에 균일하게 분사될 수 있다. 또한, 오염수는 물이 주요 부피를 차지하고 있기 때문에 주요 상이 액상이고, 분사된 제2첨가제 또한 액상이기 때문에 분사된 제2첨가제는 짧은 시간 내에 오염수 내의 화학적 상태를 변화시키고, 1차 응집된 녹조를 신속하게 2차 응집시켜 응집을 강화시키고 침전시킨다. 도 3는 도 2의 1차 응집이 종결된 후 오염수에 제2첨가제를 첨가하여 2차적으로 응집 및 침전시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 3에서 보이는 바와 같이 1차 응집에 의해 큰 부피를 가진 응집물로 변환되었으나 여전히 오염수 내에 부유하고 있는 상태로 존재하고 있는 응집물들은 제2첨가제에 의해 보다 강하게 응집되어 비중이 증가하므로 침전이 보다 유리해진다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 보다 신속한 침전을 위해 제2 첨가제는 소정의 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 이때, 금속 산화물은 황산알루미늄[Al2(SO4)3], 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철[Fe2(SO4)3], 염화제1철(FeCl2), 및 염화제2철(FeCl3) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 제2 첨가제에 포함되는 금속 산화물은 인체에 유해하지 않은 정도의 농도를 가지는 것이 바람직할 것이다. 제2첨가제에 포함된 알루미늄 이온 또는 철 이온과 오염수 내의 수산화기가 반응하여 생성된 불 수용성임과 동시에 비중이 큰 수산화알루미늄[Al(OH)3], 수산화철[Fe(OH)2, 또는 Fe(OH)3] 등이 상승적으로 작용하여 신속한 침전이 이루어지게 한다. 또한, 제2첨가제의 알루미늄 이온 또는 철 이온은 오염수 내의 인 성분과 반응하여 불 수용성이고 비중이 큰 인산염을 형성할 수 있고, 형성된 인산염은 침전되기 때문에 인 성분이 효과적으로 제거된다. 또한, 형성된 인산염은 침전 과정에서 부유하고 있는 1차 응집물의 침전을 유도한다. 제2첨가제가 황산알루미늄[Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철[Fe2(SO4)3], 염화제1철(FeCl2), 또는 염화제2철(FeCl3)을 유효성분으로 포함하는 경우, 황산알루미늄[Al2(SO4)3], 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철[Fe2(SO4)3], 염화제1철(FeCl2), 또는 염화제2철(FeCl3)은 상온에서 높은 용해도를 가지게 때문에 높은 농도를 가진 수용액 상으로 제조할 수 있다[황산알루미늄의 물에서의 용해도 : 36.4g/100㎖(20℃), 염화알루미늄의 물에서의 용해도 : 45.8g/100㎖(20℃), 황산제1철의 물에서의 용해도 : 25.6g/100㎖, 염화제1철의 물에서의 용해도 : 68.5g/100㎖(20℃), 염화제2철의 물에서의 용해도 : 92g/100㎖(20℃)].
일반적으로 녹조가 발생한 오염수는 질소산화물 또는 인산화물의 생성과 용존 산소의 감소로 인해 산성화 되는 현상이 발생할 수 있고, 보통 6~7의 pH를 가진다.
본 발명에 따른 오염수 정화 장치(100)는 본체에 장착되어 오염수를 혼합시키는 혼합 유닛(30)을 더 포함할 수 있다. 혼합 유닛(30)은 제1 분사 유닛(10)이 제1첨가제를 오염수에 분사하기 이전에 구동되어 오염수를 혼합하는 기능을 수행한다. 혼합 유닛(30)의 구동에 따라 오염수에 포함된 녹조는 무질서하게 분산되어 제1첨가제와의 반응 면적이 향상되며, 이에 따라 1차 응집 속도가 향상되며 최종적으로 오염수의 정화 속도가 향상된다. 혼합 유닛(30)은 회전 브러쉬, 회전 스크류, 공기 펌프 등 오염수를 혼합하는 기능을 할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 혼합 유닛(30)이 회전 브러쉬인 경우, 오염수에 침지된 회전 브러쉬의 회전에 의해 오염수는 혼합된다. 또는 혼합 유닛(30)이 공기 펌프인 경우, 혼합 유닛(30)은 오염수 내로 공기를 분사하여 오염수가 혼합되도록 유도한다.
본 발명에 따른 오염수 정화 장치(100)는 본체에 탑재되어 오염수의 pH를 측정하는 pH 측정 유닛(40)을 더 포함할 수 있다. 또한, 오염수 정화 장치(100)는 측정되는 오염수의 pH를 참조하여 오염수의 pH가 9 내지 11의 범위로 조정될 때까지 제1 분사 유닛(10)이 제1첨가제를 분사하도록 제어하는 제어 유닛(50)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(50)은 측정되는 오염수의 pH를 참조하여 오염수의 pH가 6.5 내지 8.5의 범위로 조정될 때까지 제2 분사 유닛(20)이 제2첨가제를 분사하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 오염수 정화 장치(100) 주행 유닛을 더 포함할 수 있다. 주행 유닛은 본체에 장착된 복수의 바퀴이거나 캐터필러(caterpillar)일 수 있다. 주행 유닛을 포함하는 오염수 정화 장치(100)는 오염수가 고여있는 공간을 이동하면서 오염수를 정화할 수 있다. 예를 들어, 녹조가 형성된 호수에 오염수 정화 장치(100)를 투입시키는 경우, 오염수 정화 장치(100)는 호수 바닥을 이동하면서 혼합 유닛(30)을 구동시켜 오염수 정화 장치(100) 주변의 오염수를 혼합한 후, 제1 분사 유닛(10)을 구동시켜 제1첨가제를 분사한다. 이후, 오염수 정화 장치(100)는 제2 분사 유닛(20)을 구동시켜 1차 응집이 종료된 지역에 제2첨가제를 분사한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 오염수 정화 장치(100)는 공장의 폐수 처리장에 고정형으로 설치되어 오염수를 정화하는 기능을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 오염수의 정화 방법을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
<실시예>
1. 제1 및 제2첨가제의 제조
- 실시예
약 20℃의 물 100㎖에 수산화나트륨 110g을 용해시켜 제1첨가제를 제조하였고 약 20℃의 100㎖의 탈리액 응축수로 이루어진 제2 첨가제를 제조하였다.
- 비교예
약 20℃의 물 100㎖에 수산화나트륨 110g을 용해시켜 제1첨가제를 제조하였고 약 20℃의 물 100㎖에 황산알루미늄 35g을 용해시켜 제2첨가제를 제조하였다.
2. 유기물 제거 능력 측정
(1) 녹조 제거 실험
- 실험예 1
오염수 샘플(원수) 100ℓ에 실시예에서 제조한 제1첨가제 100mL를 첨가하여 1차로 응집시켰다. 1차 응집이 종결된 후 실시예에서 제조한 제2첨가제 100mL를 첨가하여 2차 응집 및 침전을 유도하였다.
- 실험예 2
오염수 샘플(원수) 100ℓ를 혼합한 후, 실시예에서 제조한 제1첨가제 100mL를 첨가하여 1차로 응집시켰다. 1차 응집이 종결된 후 실시예에서 제조한 제2첨가제 100mL를 첨가하여 2차 응집 및 침전을 유도하였다.
- 비교 실험예
오염수 샘플(원수) 100ℓ에 비교예에서 제조한 제1첨가제 100mL를 첨가하여 1차로 응집시켰다. 1차 응집이 종결된 후 비교예에서 제조한 제2첨가제 100mL를 첨가하여 2차 응집 및 침전을 유도하였다.
(2) 응집 여부 및 응집 시간 관찰 결과
녹조 제거 실험에서 녹조 생물의 응집 및 침전 여부와 종료시간을 관찰하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 응집 및 침전 여부 응집 및 침전 종료 시간
실험예1 녹조 생물의 음집 및 침전이 이루어짐 1차 응집 종료 : 약 8초2차 응집 및 침전 종료 : 약 4분 58초
심험예2 녹조 생물의 음집 및 침전이 이루어짐 1차 응집 종료 : 약 10초2차 응집 및 침전 종료 : 약 5분 4초
비교 실험예 녹조 생물의 음집 및 침전이 이루어짐 1차 응집 종료 : 약 10초2차 응집 및 침전 종료 : 약 5분
표 1에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법은 제2첨가제로서 금속 산화물인 황산알루미늄을 사용한 비교 실험예와 비교하였을 때, 유사한 속도로 유기물을 응집 및 침전하여 오염수를 정화할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 인체에 유해한 금속 산화물을 대체하여 천연 재료인 탈리액 수용액을 이용함으로써, 금속 산화물과 동일한 정화 속도를 나타낼 수 있는 동시에 인체에 무해한 오염수 정화 방법을 제공할 수 있는 효과가 나타난다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키기 위해 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 분사하는 제1 분사 유닛; 및
    1차 응집 종료 후, 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키기 위해 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함하는 제2첨가제를 상기 오염수에 분사하는 제2 분사 유닛을 포함하는 오염수 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1첨가제를 오염수에 분사하기 이전에, 상기 오염수를 혼합시키는 혼합 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 수산화물은
    수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1첨가제는
    상기 금속 수산화물의 포화 수용액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 첨가제는
    금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 산화물은
    황산알루미늄[Al2(SO4)3], 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철[Fe2(SO4)3], 염화제1철(FeCl2), 및 염화제2철(FeCl3) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오염수의 pH를 측정하는 pH 측정 유닛; 및
    상기 측정되는 오염수의 pH를 참조하여 상기 오염수의 pH가 9 내지 11의 범위로 조정될 때까지 상기 제1 분사 유닛이 상기 제1첨가제를 분사하도록 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오염수의 pH를 측정하는 pH 측정 유닛; 및
    상기 측정되는 오염수의 pH를 참조하여 상기 오염수의 pH가 6.5 내지 8.5의 범위로 조정될 때까지 상기 제2 분사 유닛이 상기 제2첨가제를 분사하도록 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유기물은
    녹조 또는 적조인 것을 특징으로 하는 오염수 정화 장치.
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