KR20090047641A - 전기분해에 의한 폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기분해에 의한 폐수처리장치에 관한 것으로, 유입되는 폐수를 차집하는 집수조; 일정시간 차집한 폐수를 상기 집수조로부터 유입하여 가성소다를 주입함으로써 PH를 조절하고, 소금용해조로부터 전해질을 주입하는 PH조정조; 상기 PH조정조로부터 유입된 폐수를 PH와 전기전도도를 일정하게 유지시키는 유량조정조 ; 상기 유량조정조로부터 유입된 폐수를 전기분해처리하여 폐수의 오염 물질을 산화, 분해하는 전기분해조; 상기 전기분해조를 통과한 폐수가 유입되어 콜로이드성 입자와 상등수로 분리하는 가압부상조; 전기적 성질에 의해 플록(Floc)화 된 상기 콜로이드성 입자를 스크레이퍼(Scraper)에 의해 일차 제거하고 농축하는 농축조 및 상기 농축조로부터 이송된 농축물을 탈수하여 케익(Cake)화 하는 탈수기; 상기 가압부상조에서 분리된 상등수가 유입되고 황산제이철을 투입하여 미세 플록(Floc)을 응집시키는 중간차집조; 상기 중간차집조에서 응집된 플록(Floc)을 침전시키기 위한 침전조; 상기 침전조의 상등수를 방류하는 방류조로 구성된다.

폐수, 전기분해, 폐수처리장치, 가압부상조, PH조정조, 가성소다, 전해질, 황산제이철

Description

전기분해에 의한 폐수처리장치{Wastewater treatment device by electroly-zation}

본 발명은 전기분해에 의한 폐수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기분해조 내부에 일정간격으로 유지되어 설치된 다수의 전극판에 전원을 인가하여 유입되는 폐수중의 오염물질인 COD(Chemical Oxygen Demand, COD), CN(CN­), T-N(총질소), T-P(총인), 색도 및 대장균 등을 전기분해에 의해 산화, 분해할 수 있도록 한 전기분해에 의한 폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였다는 것은 주지의 사실이다. 이처럼 환경보전에 대한 인식의 부족으로 인하여 대기는 물론 수질 또한 그 오염의 정도가 매우 심각한 지경에 이르렀다. 특히 생활하수, 축산폐수 및 산업폐수 등은 공용 수역과 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있다.

종래의 생활하수, 축산폐수, 산업폐수의 오염물질은 주로 일정한 미생물에 의해 분해가능한 유기물인 반면에 근래에 들어서 급속한 산업의 발달과 인구증가 및 도시의 인구 집중으로 인하여 각종 용수량의 증가와 함께 폐수 중에 무기 및 유 기성분이 차지하는 비율이 점차로 증가하고 있다. 특히, 축산시설의 폐수, 피혁공장의 폐수, 염색공장의 폐수등은 악성 폐수를 배출하는 산업으로 하천, 호소, 해안등의 수질을 오염시키는 가장 큰 원인이라 할 수 있다.

상기와 같이, 생활하수, 축산폐수 및 산업폐수를 처리하는데 있어서 미생물의 부유식 성장을 이용한 표준 활성슬러지법이 거의 보편적으로 이용되어 왔다. 그러나, 기존의 활성슬러지법은 공용 수역과 도시 하천 등에 있어서 폐수에 포함된 불순물의 제거 및 분리가 어려우며, 관리 보전에도 많은 문제점이 발생하였다.

또한, 침출수, 염색폐수 및 도금폐수 등의 난분해성 폐수의 처리는 화학적 응집처리 후 생물학적 처리를 행하는 방법이 대부분으로, 상기 화학적 응집처리는 폐수 내의 인을 화학약품에 의하여 응집 침전시켜 제거한다. 그러나 상기 화학적 응집처리의 인 제거 효과는 높은데 비해 질소제거가 미비한 실정이다.

따라서, 전처리가 완전하게 처리되지 않은 난분해성 폐수의 생물학적 처리는 폐수처리하는데 있어서 효과적이지 못하고, 침출수 등의 폐수는 높은 농도의 색도를 함유하고 있어 생물학적 처리만으로 색도를 적정 수준까지 제거하기가 어렵다.

최근에는 전기분해장치가 주목받고 있는데 전해조에 양극과 음극을 갖는 철이나 알루미늄 재질로 된 전극을 다수 개 배열하여 오폐수를 통과시킴으로써 오폐수내에서 분자상 물질과 이온성 물질로 존재하는 유기물 등을 산화 및 환원반응과 분해반응이 일어나게 하여 정화처리하는 방법이다.

그러나, 상기 전기분해장치는 기본적으로 전극을 이루는 철이나 알루미늄이 오폐수에 의해 쉽게 산화되므로 설치 초기와 후기의 성능에 차이가 크고 잦은 교체 에 따른 유지보수비용 증가의 문제가 있었으며, 각 전극이 모두 병렬로 연결 설치되므로 오폐수 유입량은 상황에 따라 가변적인데 대해 그 처리능력을 변화시킬 수 없어 오폐수 유입량이 적을 경우 그 효율이 떨어진다고 할 수 있고, 전기분해장치를 통해 처리된 부산물을 후처리하는 과정이 필요하여 장치가 대형화하는 문제가 있었다.

또한 종래의 전기분해장치는 폐수처리시설의 보조적 수단으로서 색도 및 살균의 역할만을 수행하고, COD, CN, T-N, T-P 등의 동시제거가 이루어지지 못했다.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 유입된 폐수 중의 오염물질인 COD(Chemical Oxygen Demand, COD), CN(CN­), T-N(총질소), T-P(총인), 색도 및 대장균 등을 전기분해에 의해 산화, 분해할 수 있도록 한 전기분해를 통한 폐수처리장치를 제공함에 있다.

아울러, 유입되는 폐수의 수질 및 처리수의 수질 변화에 따른 요구조건에 따라 처리공정을 조절하여 폐수 내 COD, CN(CN­), T-N, T-P, 색도 및 대장균 등을 효율적으로 제거할 수 있고, 전기분해 CELL을 직렬식으로 구성하고, 전기분해 전처리로서 PH와 전기전도도를 일정수준으로 유지하여 처리함으로써 수질변화 등의 유입부하변동에 따른 추가 설비가 필요 없어 경제적이며 안정적으로 양호한 처리수를 얻을 수 있는 전기분해에 의한 폐수처리장치를 구성할 수 있도록 함에 있다.

또한 전기분해를 이용한 최적 처리방안을 고안하고, 최적 운전조건 및 그 실 용성을 고려한 전기분해를 이용한 처리방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전해물질로서 소금용해조로부터 소금수용액을 주입하여 전기적 저항을 줄이며 가성소다를 투입하여 PH를 9 내지 10으로 유지할 수 있도록 한 PH조정조와 유량조정조를 전기분해조 앞에 두어 유입되는 폐수가 전기분해조 내에서 최적의 조건에 맞게 산화, 분해될 수 있도록 하였다.

또한, 상기 유량조정조로부터 유입된 폐수를 전기분해처리하여 폐수의 오염 물질을 산화, 분해하는 전기분해조 및 상기 전기분해조를 통과한 폐수가 유입되어 콜로이드성 입자와 상등수로 분리할 수 있도록 한 가압부상조를 설치하였다.

더불어, 전기적 성질에 의해 플록(Floc)화 된 상기 콜로이드성 입자를 스크레이퍼(Scraper)에 의해 일차 제거하고 농축하는 농축조 및 상기 농축조로부터 이송된 농축물을 탈수하여 케익(Cake)화 하는 탈수기; 상기 가압부상조에서 분리된 상등수가 유입되고 황산제이철을 투입하여 미세 플록(Floc)을 응집시키는 중간차집조를 설치하였다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 유입되는 고농도의 난분해성 폐수의 수질 및 처리수의 요구 조건에 따라 능동적으로 안정적인 처리수질을 얻을 수 있으며, 생물학적인 처리의 문제점으로 작용하는 관리 및 유지 비용의 문제점과 기후에 영향을 받지 않는 경제성 있는 폐수 처리장치이다. 또한 색도나 대장균 등의 오염물질에도 적용할 수 있고 특히 T-N, T-P를 효과적으로 제거함으로써 양호한 수질을 안정적으로 얻을 수 있을 뿐만 아니라 슬러지를 현저히 감소시키고 일반 폐수 처리시 사용하는 폐수처리약품 등에 의한 2차 오염을 감소할 수 있다. 또한 설치가 간단하고 그 설치면적이 최소화되며, 유입되는 폐수량에 따라 처리조건을 가변적으로 달리 적용할 수 있어 효율적인 정화처리가 가능한 폐수처리장치이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유입되는 폐수를 차집하는 집수조;

일정시간 차집한 폐수를 상기 집수조로부터 유입하여 가성소다를 주입함으로써 PH를 조절하고, 소금용해조로부터 전해질을 주입하는 PH조정조;

상기 PH조정조로부터 유입된 폐수를 PH와 전기전도도를 일정하게 유지시키는 유량조정조;

상기 유량조정조로부터 유입된 폐수를 전기분해처리하여 폐수의 오염 물질을산화, 분해하는 전기분해조;

상기 전기분해조를 통과한 폐수가 유입되어 콜로이드성 입자와 상등수로 분리하는 가압부상조;

전기적 성질에 의해 플록(Floc)화 된 상기 콜로이드성 입자를 스크레이퍼(Sc -raper)에 의해 일차 제거하고 농축하는 농축조 및 상기 농축조로부터 이송된 농축물을 탈수하여 케익(Cake)화 하는 탈수기;

상기 가압부상조에서 분리된 상등수가 유입되고 황산제이철을 투입하여 미세 플록(Floc)을 응집시키는 중간차집조;

상기 중간차집조에서 응집된 플록(Floc)을 침전시키기 위한 침전조;

상기 침전조의 상등수를 방류하는 방류조로 구성된다.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 전기분해를 이용한 폐수처리장치를 나타낸 순서도이다.

먼저 유입되는 폐수를 차집하기 위해 집수조를 설치하여 일정시간 폐수를 차집하게 된다. 이렇게 차집한 폐수는 상기 집수조로부터 PH조정조로 유입시킨다.

상기 PH조정조에서는 응집제의 응집을 유도하기 위하여 최적 PH로 조절하기 위해 가성소다를 주입함으로써 PH를 9 내지 10으로 조절한다. 특히 유입되는 폐수에 부유물질, 콜로이드성 입자물질 등이 높고, 인 함유 농도가 비정상적으로 높으며 색도가 높은 경우에 PH를 조절하여 응집제의 응집을 유도한다.

또한 폐수 내에 전해질이 부족하면 이에 따라 전기저항의 증가로 전해효율이 떨어지고, 전력비 상승을 초래한다. 이러한 이유로 상기 PH조정조에는 소금용해조로부터 전해질을 주입시킨다. 특히 폐수 중의 전기전도도는 5 내지 15ms를 유지시키는 것이 바람직하다.

상기 PH조정조에서 가성소다와 전해질이 투입된 폐수는 유량조정조로 유입되어 PH와 전기전도도를 일정하게 유지시키고 유량을 조정하게 된다.

상기 유량조정조의 폐수는 펌프에 의해 전기분해조로 강제 유입시켜 전기분해 처리하게 되며 폐수의 오염 물질을 산화, 분해하게 된다. 상기 전기분해 공정은 양극과 음극을 변환시킬 수 있는 직류전원공급 전용 정류기를 이용하여 직류를 공 급하며 일정한 정전압 정전류가 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 전기분해조에 유입되는 폐수를 전기분해하면 수산화 이온, 하이포아염소산 및 발생기 산소 등이 생성되는데 이들 산화성 물질이 유기물질에 작용하여 산화작용을 일으킴으로써 유기물질이 제거된다.

특히 본 발명에 의한 전기분해조는 전기분해 셀(Cell)을 직렬식으로 연결 구성하였고, 상기 전기분해조가 폐쇄형(Closed type)으로서 외부 환경의 영향을 적게 받는다는 장점이 있다. 따라서, 상기 전기분해조를 운전 시 양극과 음극 셀이 장착되어 있는 전기분해조 내부로 폐수를 가압으로 밀어주어 전기분해 반응이 시작되어 종료되는 시점까지 외부 공기와의 접촉이 없이 전기분해조 내부에서만 반응이 일어나는 특징이 있다. 이때 전기분해조에 공급하는 전압은 1 CELL당 5V, 전류는 200A를 유지하도록 하며, 전기분해조를 통과하는 폐수는 1 내지 2kg/cm²의 압력을 유지하도록 한다.

상기 전기분해조를 통과한 폐수는 가압부상조에서 콜로이드(Colloid)성 입자와 상등수로 분리된다. 상기 콜로이드성 입자는 전기적 성질에 의해 플록(Floc)화 되며 가압부상조 상단 수면에 부상하게 된다.

상기 플록(Floc)은 스크레이퍼(Scraper)에 의해 1차 제거되고 농축조로 이송된다.

상기 농축조로 이송된 플록(Floc)은 탈수기를 거쳐 케익(Cake)화 된다.

한편, 가압부상조에서 분리된 상등수는 중간차집조로 유입되며 응집제인 황 산제이철 또는 염화제이철을 투입하여 미세 플록(Floc)을 응집시킨다. 상기 응집제는 다가 양이온 금속염인 것이 바람직하다.

상기 중간차집조에서 응집된 플록(Floc)을 침전시키기 위한 침전조를 설치하며 상기 침전조의 상등수는 방류조를 설치하여 방류한다.

본 발명은 하천, 호소, 해안으로 유입되는 생활하수, 축산폐수, 산업폐수 및 침출수, 염색폐수, 도금폐수 중의 오염물질인 COD, CN(CN­), T-N(총질소), T-P(총인), 색도 및 대장균 등을 처리할 수 있는 폐수처리장치로서 이용가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 전기분해에 의한 폐수처리장치를 나타낸 순서도

Claims (1)

1. 유입되는 폐수를 차집하는 집수조;

   일정시간 차집한 폐수를 상기 집수조로부터 유입하여 가성소다를 주입함으로써 PH를 조절하고, 소금용해조로부터 전해질을 주입하는 PH조정조;

   상기 PH조정조로부터 유입된 폐수를 PH와 전기전도도를 일정하게 유지시키는 유량조정조;

   상기 유량조정조로부터 유입된 폐수를 전기분해처리하여 폐수의 오염 물질을산화, 분해하는 전기분해조;

   상기 전기분해조를 통과한 폐수가 유입되어 콜로이드성 입자와 상등수로 분리하는 가압부상조;

   전기적 성질에 의해 플록(Floc)화 된 상기 콜로이드성 입자를 스크레이퍼(Sc -raper)에 의해 일차 제거하고 농축하는 농축조 및 상기 농축조로부터 이송된 농축물을 탈수하여 케익(Cake)화 하는 탈수기;

   상기 가압부상조에서 분리된 상등수가 유입되고 황산제이철을 투입하여 미세 플록(Floc)을 응집시키는 중간차집조;

   상기 중간차집조에서 응집된 플록(Floc)을 침전시키기 위한 침전조;

   상기 침전조의 상등수를 방류하는 방류조;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기분해에 의한 폐수처리장치.

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