KR20030094948A - 악성폐수처리방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

각종 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수 등과 같은 각종 악종폐수를 처리 정화처리할 수 있도록 유입되는 악성 폐수에 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 오존을 투입 이물질을 1차 분해하고 폐수를 2차 분해조로 이송하는 1차분해 단계와, 상기 1차 분해단계에서 1차분해된 악성폐수를 초음파 진동 및 자외선 광촉매를 이용하여 폐수중에 함유된 이물질을 분해 제거하고 폐수를 3차분해조로 이송하는 2차 분해단계와, 상기 2차분해 단계에서 2차분해된 악성폐수를 플라즈마처리, 전해처리, 자외선램프와 산화티탄 광촉매이 의한 광촉매처리 및 광촉매 분말과 태양광에 의한 광촉매반을에 의해 이물질을 분해 처리리하고 PH조정조로 이송하는 3차 분해단계와, 상기 3차 분해단계에서 3차분해된 악성폐수에 산 및 알카리를 적당량 투입하여 PH치를 조정하는 PH조정단계와, 상기 PH조정단계에서 PH치가 조정된 정화처리된 폐수에 미생물 반응시켜 처리하는 미생물반응단계와. 상기 미생물반응단계에서 처리된 폐수에 침전제를 투입하여 슬러지를 침전 처리하는 침전단계와, 상기 침전단계에서 침전처리가 완료된 폐수를 활성탄필터로 잔존하는 이물질을 처리하는 활성탄 처리단계를 포함하는 악성폐수처리방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

악성폐수처리방법 및 그 장치{A Process and a machine for a waste Water disposal Plant}

본 발명은 악성폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쓰레기 매립장 침출수, 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지폐수와 같은 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수 등과 같은 각종 악종폐수를 처리 정화하는 폐수처리장치에 있어서, 폐수중에 수화 된 각종 유기물이나 중금속 착이온들을 물층에서 이탈시키어 분해 정화할 수 있는 악성폐수처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.

각종 오염물질이 함유된 폐수는 색도가 높아서 강물이나 지하수 및 바닷물과 같은 수질을 오염시키고 또한 수중으로 유입되는 빛과 산소 등을 차단시켜 수중생물 및 미생물에 엄청난 피해를 끼치고 있으며 수자원의 오염으로 용수생산에도 큰 장애요소가 되고 있다.

또한, 인구의 증가와 산업의 발달에 따라 특히 악성 산업폐수의 발생량 또한 급증추세에 있으며 이들로 인한 환경공해 및 생태계파괴가 큰 사회문제로 대두됨에 따라 방류폐수의 법적 환경기준치를 마련하여 엄격히 규제하고 있으며, 그 처리수단 및 방법에 대하여 많은 고심과 더불어 꾸준한 연구가 진행되고 있는 실정이다.

종래에도 화공약품으로 오염성분을 응집하는시키는 방법, 미생물에 의한 처리방법 등 여러 방식의 폐수처리장치가 안출 된 바 있으나, 폐수 중의 계면활성성분과 같은 난 분해성 오염성분의 분해나 물질변화 및 집체에 의한 정화 및 제거가 현실적으로 어려워 정화효율이 매우 낮고 처리비용이 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 1급수나 2급수와 같이 COD가 비교적 낮은 상수도 원수를 오존으로 고도 정화처리하는 것은 가능하나 특히 쓰레기 매립장의 침출수, 고농도 축산폐수와 염색폐수, 석유화학폐수, 제지폐수, 제당폐수와 같은 고농도(악성) 산업폐수를 정화처리하는 것은 거의 불가능하다.

따라서 본 발명은 쓰레기 매립장 침출수, 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지폐수와 같은 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수와 같은 각종 악종 폐수중으로 20,000Hz∼40,000Hz의 초음파와 산화티탄광촉매를 동시에 이용하여 초음파에 의해 준 분자 수준으로 마이크로믹싱되어 폐수 중에 용해되어 수화되어 있는 유기물이나 중금속착이온들과 라디컬, 전자, 이온들은 수화된 물층을 벗어나게 하고, 광촉매에 의해 모든 유기물이나 세균을 소각 분해하고 각종 오염물질을 분해하고 악취를제거하여 할 수 있으며, 염화나트륨을 전기분해하여 산화, 환원의 과정에서 발생된 하이포 아 염소산, 염소, 하이포 아염소 이온 등을 이용하여 무기물질인 중금속 등과 반응하여 침전하거나 유기물을 파괴제거하고, 투입되는 광촉매에 의해 모든 유기물이나 세균을 소각 분해하고 각종 오염물질을 분해하고 악취를 제거하여 할 수 있으며, 오존발생기에서 발생된 오존을 폭기 방사하여 폐수의 색도, 화학적 산소요구량, 생물학적 산소요구량 그리고 분산된 고체 입자 등을 크게 저하시며 정화 처리할 수 있는 악성폐수처리방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

일반적으로 광촉매는 태양광이나 형광등에서 방사되는 300∼400nm 대역의 파장영역을 가지는 자외선을 산화티탄이 코팅된 물체의 표면에 조사하면 강력한 산화, 환원반응이 진행된다.

즉, 전자에 의한 반응(환원반응)과 정공에 의한 반응(산화반응)이 동시에 일어나게되는데 이것이 광촉매 반응이다.

산화티탄의 특징은 여기전자가 갖는 환원력보다도 정공이 갖는 대단히 강한 산화력이 있다.

이 정공의 에너지 위치는 전위로 나타내면 수소기준 전위로 약 +3V로써 물의 산화전위가 약 1.2V, 수처리에서 자주 사용되는 염소, 오존이 각각 1.36V, 2.07V인 것을 감안하면 산화력의 강도를 짐작할 수 있으며, 이를 열에너지와 비교하면 36,000℃의 에너지에 상당한다.

즉 산화티탄에 광을 조사하면 표면이 36,000℃로 가열되는 것과 같은 상태로 되어 모든 유기물이나 세균을 소각 분해할 뿐만아니라 각종 오염물질을 분해시키고 악취를 제거하는 역할을 하는 것이다.

그리고, 염화나트륨을 수중에서 전기분해하면 -극에서는 수산화 나트륨과 수소 그리고 +극에서는 염소가 발생하여 물과 작용하여 산화작용에 의한 살균 표백을 한다.

그리고 양극에서 산소의 활성화가 진행할 때 유리된 염소는 음극에서 생성되는 수산화 나트륨과 반응하여 하이포 아염소산 및 하이포 아 염소이온을 생성시킨다.

즉 이 강력한 산화력에 의해 폐수, 유,무기물을 분해처리할 수 있다.

통상적으로 공기 중에서 고전압 저전류에 의한 교류방전으로 생성되는 플라즈마는 이온, 라디컬, 전자로 구성되어 있다.

이 경우 코로나 방전에서는 산소 이온, 오존 이온, 하이드록시 라디컬 등과 같은 음이온, 라디컬과 전자가 주로 발생함으로 플라즈마 발생장치는 이온발생장치라고도 한다. 그러나 스파크 방전에서는 오존이 주로 발생하므로 플라즈마 발생장치를 오존발생장치라 부르기도 한다.

이와 같이 오존발생기에서 발생된 오존이나 각종 이온 및 혼합가스를 폐수에 버블링시키면 산업폐수의 색도, 화학적 산소요구량, 생물학적 산소요구량 그리고 분사된 고체입자(중금속)입자 등을 크게 저하시켜 폐수가 정화처리되며 산소 용해도 크게 증가한다.

이하, 본 발명의 폐수처리용 분해조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 악성폐수처리방법을 보인 개략도,

도 2는 본 발명의 악성폐수처리장치의 2차분해조를 보인 개략 단면 예시도,

도 3은 본 발명의 악성폐수처리장치의 3차분해조를 보인 개략 단면 예시도,

[도면중 중요한 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 분해조, 2 : 급수관,

3 : 배수관, 4 : 공간부,

5 : 휠터판, 6 : 초음파진동부재,

7 : 자외선 램프, 8 : 전해처리부재,

9 : 제어부재, 10 : 분해조,

20 : 급수관, 30 : 배수관,

40 : 공간부, 50 : 자외선램프,

60 : 플라즈마발생기, 70 : 폭기부재,

80 : 렌즈, 90 : 반사판

100 : 광촉매 분말, 110 : 제어부재 이다.

도 1은 본 발명의 악성폐수처리방법을 보인 개략도로써, 본 발명의 악성폐수처리방법은 유입되는 악성 폐수에 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 오존을 투입이물질을 1차 분해하고 폐수를 2차 분해조로 이송하는 1차분해 단계와, 상기 1차 분해단계에서 1차분해된 악성폐수를 초음파 진동 및 자외선 광촉매를 이용하여 폐수중에 함유된 이물질을 분해 제거하고 폐수를 3차분해조로 이송하는 2차 분해단계와, 상기 2차분해 단계에서 2차분해된 악성폐수를 플라즈마처리, 전해처리, 자외선 램프와 산화티탄 광촉매이 의한 광촉매처리 및 광촉매 분말과 태양광에 의한 광촉매반을에 의해 이물질을 분해 처리리하고 PH조정조로 이송하는 3차 분해단계와, 상기 3차 분해단계에서 3차분해된 악성폐수에 산 및 알카리를 적당량 투입하여 PH치를 조정하는 PH조정단계와, 상기 PH조정단계에서 PH치가 조정된 정화처리된 폐수에 미생물 반응시켜 처리하는 미생물반응단계와. 상기 미생물반응단계에서 처리된 폐수에 침전제를 투입하여 슬러지를 침전 처리하는 침전단계와, 상기 침전단계에서 침전처리가 완료된 폐수를 활성탄필터로 잔존하는 이물질을 처리하는 활성탄 처리단계를 포함하고 있다.

그리고 상기 악성폐수처리방법에 적합한 본 발명의 악성폐수처리장치는 유입되는 악성 폐수에 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 오존을 투입 이물질을 1차 분해하고 폐수를 이송하는 1차분해수단과, 상기 1차분해수단에서 1차분해된 악성폐수를 유입받아 초음파 진동 및 자외선 광촉매를 이용하여 폐수중에 함유된 이물질을 분해 제거하고 폐수를 이송하는 2차분해수단과, 상기 2차분해수단에서 2차분해된 악성폐수를 유입받아 플라즈마처리, 전해처리, 자외선램프와 산화티탄 광촉매이 의한 광촉매처리 및 광촉매 분말과 태양광에 의한 광촉매반을에 의해 이물질을 분해처리리하고 이송하는 3차분해수단과, 상기 3차 분해단계에서 3차분해된 악성폐수를 유입받아 산 및 알카리를 적당량 투입하여 PH치를 조정하는 PH조정수단과, 상기 PH조정수단에서 PH치가 조정된 정화처리된 폐수를 유입받아 미생물 반응시켜 처리하는 미생물반응수단과. 상기 미생물반응수단에서 미생물 처리된 폐수를 유입받아 침전제를 투입하여 슬러지를 침전 처리하는 침전수단과, 상기 침전수단에서 침전처리가 완료된 폐수를 유입받아 활성탄필터로 잔존하는 이물질을 처리하는 활성탄 처리수단을 포함하고 있다.

그리고 상기한 2차분해수단은 양측으로 폐수를 공급하는 급수관(2)과 폐수를배출하는 배수관(3)을 가지며 폐수를 일정량 담수할 수 있도록 된 공간부(4)를 가지는 2차분해조(1)에 있어서; 상기한 2차분해조(1)의 공간부(4)에는 산화티탄 등과 같은 광촉매가 도포된 다수의 판상 휠터판(5)이 일정한 간격으로 서로 이격되게 마련되며, 상기 휠터판(5)의 각각의 공간 사이에 초음파진동부재(6)와 산화티탄이 코팅된 자외선 램프(7) 및 염화나트륨을 전기분해하는 촉매전극을 가지는 전해처리부재(8)가 배열 마련되어 있다.

또한 상기한 3차분해수단은 양측으로 폐수를 공급하는 급수관(20)과 폐수를 배출하는 배수관(30)을 가지며 폐수를 일정량 담수할 수 있도록 된 공간부(40)를 가지는 3차분해조에 있어서; 상기 3차분해조(10)의 공간부(40)에 산화티탄 등과 같은 광촉매가 도포된 자외선램프(50)를 서로 일정한 간격을 가지도록 하여 다수 배열 마련하고, 통상의 플라즈마발생기(60)에서 발생된 오존 및 각종 이온 등을 상기 공간부(40)에 폭기분사할 수 있도록 공간부(40)의 하부 일정위치에 폭기부재(70)가 마련되며, 상기한 3차분해조(10)의 상부에는 태양광을 투광할 수 있도록 된 렌즈(80)가 부설되며, 3차분해조(10)의 공간부(40)에는 상기 렌즈(80)에서 투광된 태양광을 반사하여 상기 공간부(40)에 방사할 수 있도록 반사판(90)이 마련되고, 상기한 공간부(40)에는 산화티탄 등과 같은 광촉매 분말(100)이 마련되어 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 악성폐수처리방법 및 그 장치는 먼저 통상의 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 악성폐수에 오존을 투입하여 투입된 오존에 의해 폐수중에 함유된 이물질을 분해처리하면서 이송을 하게된다.

상기에서 와류교반터보믹서펌프에 의해 1차분해처리된 폐수는 2차분해처히수단으로 이동을 하며 여기서 2차분해된다.

이것은 먼저 1차분해수단에서 유입된 폐수는 급수관(2)을 통해 2차분해조(1)의 공간부(4)에 담수된다.

이와 같이 2차분해조(1)에 폐수가 담수된 후 제어부재(9)를 통해 자외선램프(7)와 초음파진동부재 (6) 및 전해처리부재(8)에 전원을 인가하면 자외선 램프(7)와 광촉매 휠터판(5)에서는 광촉매 반응이 발생하고, 초음파진동부재(6)에서는 20,000-40,000nm의 초음파 파장을 발생하며, 전해처리부재(8)에서는 염화나트륨이 전기분해되어 염소 및 수소, 하이포 아 염소산, 하이포 아 염소이온을 발생시키게 된다.

이와 같이 2차분해조(1)에서 각종 산화 및 환원 반응이 일어나면 초음파에 의해 준 분자 수준으로 마이크로믹싱되어 폐수 중에 용해되어 수화되어 있는 유기물이나 중금속착이온들과 라디컬, 전자, 이온들은 수화된 물층을 벗어나게 되고, 광촉매에 의해 모든 유기물이나 세균을 소각 분해하며 각종 오염물질을 분해하고 악취를 제거하여할 수 있으며, 염화나트륨의 전기분해의 산화, 환원의 과정에서 하이포 아 염소산, 염소, 하이포 아염소 이온 등를 발생시켜 무기물질인 중금속 등과 반응하여 침전하거나 유기물을 파괴제거한다.

상기와 같이 폐수의 분해처리가 완료되면 배수관(3)을 통해 3차분해수단으로 이송이 된다.

상기와 같이 2차분해수단에서 이송된 폐수는 급수관(20)을 통해 3차분해조(10)의 공간부(40)에 담수된다.

이와 같이 3차분해조(10)에 폐수가 담수된 후 제어부재(110)를 통해 자외선 램프(50)에 전원을 인가하면 자외선 램프(50)와 광촉매 분말(100)에서는 광촉매 반응이 발생하고, 플라즈마발생기(60)에서는 크로나 방전이 발생하여 오존 및 각종 이온이 발생을 하게 된다.

이와 같이 플라즈마발생기(60)에서 오존 및 이온이 발생을 하면 발생된 이온 및 오존은 폭기부재(70)에 의해 3차분해조(10)의 공간부(40)에 폭기 방사되어 폐수중에 함유된 각조 이물질(중금속, 유기물, 무기물)등을 제거 분해 처리하게 되며 악취를 제거하게 된다.

그리고 자외선 램프(50)에서 발생된 자외선이 광촉매와 반응하여 강력한 산화, 환원반응이 진행되고 유기물이나 세균을 분해할 뿐만아니라 각종 오염물질을 분해시키고 악취를 제거하게 된다.

그리고 렌즈(80)를 통해 투광된 태양광은 반사판(90)을 통해 3차분해조(10)의 공간부(40)로 방사되어 태양광에 의한 폐수의 정화작용이 촉진되게 되며 태양광에 포함된 자외선파장에 의해 광촉매 분말에서 산화,환원반응이 발생하여 폐수의 분해처리를 보다 촉진할 수있다.

이와 같이 3차분해조(10)에서 각종 산화 및 환원 반응이 일어나면 폐수 중에 용해되어 수화되어 있는 유기물이나 중금속착이온들 및 각종 유기물이나 세균들은 분해되며 각종 오염물질이 분해되고 악취 또한 제거될 수 있다.

상기와 같이 폐수의 분해처리가 완료되면 배수관(30)을 통해 폐수처리장치의 다음 단계의 처리조로 이송시켜 폐수의 정화처리를 진행한다.

이와 같은 본 발명의 악성폐수처리장치는 먼저 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 유입된 폐수를 분해조(1)(10)들로 압송을 하면서 폐수에 오존을 투입시켜 오존에 의해 이물질을 정화처리할 수 있게 한 후, 2차분해수단의 2ㅏ차분해조(1)을 거처 3차분해조(10)를 통과하면서 동과하는 폐수를 초음파진동 및 광촉매 반응 플라즈마에 의한 오존 그리고 전해처리에 의해 각종 유기물, 무기물 중금속, 세균 등과 같은 유해물을 분해처리를 하고, 배수관을 통해 PH조정조로 투입을 시킨다.

이와 같이 PH조정조에 분해처리 된 폐수가 유입되면 산 및 알카리를 투여하여 PH치를 조정하고, 미생물반응조에서 미생물을 처리한 후, 침전제가 투여된 침전조에서 침전을 시키고, 활성탄 필터를 통해 여과 시킨 후 방류하여 정화된 물을 재사용을 하게 된다.

이와 같이 본 발명의 악성폐수처리방법 및 그장치는 그 구조가 간단하면서 폐수중에 함유된 각종 고 농도의 이물질을 효율적으로 분해처리할 수 있어 각종 쓰레기 매립장 침출수, 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지폐수와 같은 산업폐수와 축산폐수 및 생활폐수 등과 같은 각종 악종폐수를 처리 정화하는 폐수처리장치에 있어서, 폐수중에 수화 된 각종 유기물이나 중금속 착이온들을 물층에서 이탈시키어 분해 정화할 수 있어 악성 폐수를 경제적으로 정화처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 유입되는 악성 폐수에 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 오존을 투입 이물질을 1차 분해하고 폐수를 2차 분해조로 이송하는 1차분해 단계와,

   상기 1차 분해단계에서 1차분해된 악성폐수를 초음파 진동 및 자외선 광촉매를 이용하여 폐수중에 함유된 이물질을 분해 제거하고 폐수를 3차분해조로 이송하는 2차 분해단계와,

   상기 2차분해 단계에서 2차분해된 악성폐수를 플라즈마처리, 전해처리, 자외선램프와 산화티탄 광촉매이 의한 광촉매처리 및 광촉매 분말과 태양광에 의한 광촉매반을에 의해 이물질을 분해 처리리하고 PH조정조로 이송하는 3차 분해단계와,

   상기 3차 분해단계에서 3차분해된 악성폐수에 산 및 알카리를 적당량 투입하여 PH치를 조정하는 PH조정단계와,

   상기 PH조정단계에서 PH치가 조정된 정화처리된 폐수에 미생물 반응시켜 처리하는 미생물반응단계와,

   상기 미생물반응단계에서 처리된 폐수에 침전제를 투입하여 슬러지를 침전처리하는 침전단계와,

   상기 침전단계에서 침전처리가 완료된 폐수를 활성탄필터로 잔존하는 이물질을 처리하는 활성탄 처리단계를 포함하는 악성폐수처리방법
2. 유입되는 악성 폐수에 와류교반 터보믹서펌프를 이용하여 오존을 투입 이물질을 1차 분해하고 폐수를 이송하는 1차분해수단과,

   상기 1차분해수단에서 1차분해된 악성폐수를 유입받아 초음파 진동 및 자외선 광촉매를 이용하여 폐수중에 함유된 이물질을 분해 제거하고 폐수를 이송하는 2차분해수단과,

   상기 2차분해수단에서 2차분해된 악성폐수를 유입받아 플라즈마처리, 전해처리, 자외선램프와 산화티탄 광촉매이 의한 광촉매처리 및 광촉매 분말과 태양광에 의한 광촉매반을에 의해 이물질을 분해 처리리하고 이송하는 3차분해수단과,

   상기 3차 분해단계에서 3차분해된 악성폐수를 유입받아 산 및 알카리를 적당량 투입하여 PH치를 조정하는 PH조정수단과,

   상기 PH조정수단에서 PH치가 조정된 정화처리된 폐수를 유입받아 미생물 반응시켜 처리하는 미생물반응수단과,

   상기 미생물반응수단에서 미생물 처리된 폐수를 유입받아 침전제를 투입하여 슬러지를 침전 처리하는 침전수단과,

   상기 침전수단에서 침전처리가 완료된 폐수를 유입받아 활성탄필터로 잔존하는 이물질을 처리하는 활성탄 처리수단을 포함하는 악성폐수처리장치
3. 제 2항에 있어서;

   상기한 2차분해수단은 양측으로 폐수를 공급하는 급수관(2)과 폐수를 배출하는 배수관(3)을 가지며 폐수를 일정량 담수할 수 있도록 된 공간부(4)를 가지는 분해조(1)에 있어서;

   상기한 분해조(1)의 공간부(4)에는 산화티탄 등과 같은 광촉매가 도포된 다수의 판상 휠터판(5)이 일정한 간격으로 서로 이격되게 마련되며, 상기 휠터판(5)의 각각의 공간 사이에 초음파진동부재(6)와 산화티탄이 코팅된 자외선 램프(7) 및 염화나트륨을 전기분해하는 촉매전극을 가지는 전해처리부재(8)가 배열 마련된 것을 특징으로 하는 악성폐수처리장치
4. 제 2항에 있어서;

   상기한 3차분해수단은 양측으로 폐수를 공급하는 급수관(20)과 폐수를 배출하는 배수관(30)을 가지며 폐수를 일정량 담수할 수 있도록 된 공간부(40)를 가지는 분해조에 있어서;

   상기 3차분해조(10)의 공간부(40)에 산화티탄 등과 같은 광촉매가 도포된 자외선램프(50)를 서로 일정한 간격을 가지도록 하여 다수 배열 마련하고, 통상의 플라즈마발생기(60)에서 발생된 오존 및 각종 이온 등을 상기 공간부(40)에 폭기분사할 수 있도록 공간부(40)의 하부 일정위치에 폭기부재(70)가 마련되며,

   상기한 3차분해조(10)의 상부에는 태양광을 투광할 수 있도록 된 렌즈(80)가 부설되며, 3차분해조(10)의 공간부(40)에는 상기 렌즈(80)에서 투광된 태양광을 반사하여 상기 공간부(40)에 방사할 수 있도록 반사판(90)이 마련되고,

   상기한 공간부(40)에는 산화티탄 등과 같은 광촉매 분말(100)이 마련된 것을 특징으로 하는 악성폐수처리장치