KR100327802B1 - A sewage disposal plant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수 및 폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 전기 화학반응을 이용하여 하폐수를 물리·화학적으로 처리할 수 있도록 한 하폐수 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to sewage and wastewater treatment apparatuses, and more particularly, to a sewage wastewater treatment apparatus capable of physically and chemically treating sewage wastewater using an electrochemical reaction.
이와 같은 본 발명은, 하폐수가 저장되는 하폐수 저장조와, 상기 하폐수 저장조에 저장된 하폐수의 pH 및 전기 전도도를 측정하는 pH 및 전기전도도 감지 수단과, 상기 감지 수단의 감지 결과를 입력받아 제어 신호를 출력하는 제어 수단과, 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 하폐수 저장조에 pH 조정 약품 및 전기 전도도 조절 약품을 투입하는 약품 저장수단과, 상기 하폐수 저장조로부터 하폐수를 공급받아 하폐수를 처리하여 배출하는 전기화학 반응수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.As described above, the present invention provides a wastewater storage tank in which wastewater is stored, a pH and electrical conductivity sensing means for measuring pH and electrical conductivity of the wastewater stored in the wastewater storage tank, and outputs a control signal by receiving a sensing result of the sensing means. Control means, chemical storage means for injecting the pH adjustment chemicals and electrical conductivity control chemicals into the wastewater storage tank according to the control of the control means, and the electrochemical reaction means for receiving the wastewater from the wastewater storage tank to treat and discharge the wastewater Characterized in that configured.
Description
본 발명은 하수 및 폐수 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 전기 화학반응을 이용하여 하폐수를 물리·화학적으로 처리할 수 있도록 한 하폐수 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to sewage and wastewater treatment apparatuses, and more particularly, to a sewage wastewater treatment apparatus capable of physically and chemically treating sewage wastewater using an electrochemical reaction.
일반적으로 하폐수의 처리는 생물학적 처리방법이 널리 사용되고 있으며, 최근에 산화제를 이용한 화학적 처리방식이 이용되기 시작했고, 막분리 공정을 활용한 물리적 처리방식도 도입되고 있다.In general, the treatment of sewage water is widely used biological treatment method, recently chemical treatment method using an oxidant has been started, and a physical treatment method using a membrane separation process is also introduced.
상기와 같은 하폐수 처리 방식중 상기 생물학적 처리방법의 경우는 부지 면적을 많이 차지하고, 처리시간이 길고, 온도변화 및 오염부하량의 변화로 성능 저하가 두드러지게 나타나는 문제점이 있다.The biological treatment method of the wastewater treatment method as described above has a problem that occupies a lot of site area, has a long treatment time, and a marked performance degradation due to temperature change and pollution load change.
상기 화학적 처리방법은 과도한 약품 사용에 따른 비용 상승과 2차 오염이 발생되는 문제점을 갖고 있다. 또한 상기 물리적 처리방법은 막교체 및 유지 보수에 따른 비용 상승이 크기 때문에 하폐수처리 방법으로는 부적절한 문제점이 있다.The chemical treatment method has a problem in that the cost increases and secondary pollution caused by excessive use of the drug. In addition, the physical treatment method has a problem that is inadequate as the wastewater treatment method because the cost increase due to membrane replacement and maintenance is large.
따라서 각 공정의 문제점을 보완할 수 있는 안정적 처리 기술의 개발이 필요한 바, 이러한 취지에서 전기화학장치를 이용한 하폐수의 처리기술이 개발되고 있다.Therefore, it is necessary to develop a stable treatment technology that can compensate for the problems of each process, the treatment technology of wastewater using the electrochemical device has been developed for this purpose.
이와 같은 전기화학장치를 이용한 하폐수 처리 기술은 염색 폐수의 경우에 pH3 의 조건에서 최고 95%이상의 처리효율을 나타내고 있고, 침출수 중의 아질산성 질소 및 암모니아성 질소 제거에서도 조건에 따라 다소 차이를 보이지만 약 40% 정도의 처리효율을 보이는 것으로 보고되고 있다.The wastewater treatment technology using the electrochemical device shows a treatment efficiency of up to 95% or more in the case of dye wastewater at pH 3, and the difference in the removal of nitrous and ammonia nitrogen in the leachate is somewhat different depending on the conditions. It is reported that the processing efficiency is about%.
또한 전기 응집에 의한 처리 효과가 탁월하여 부유물질의 농도가 높은 하폐수도 용이하게 처리되는 것으로 나타나고 있다.In addition, it has been shown that the sewage water having a high concentration of suspended solids is easily treated because of its excellent treatment effect by electrocoagulation.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 전기화학장치를 이용한 하폐수 처리 기술은 대부분의 전기화학공정이 사각형 형태의 극판을 사용하고, 침전조가 따로 설치되어 있어 부지 면적을 많이 차지하는 문제점이 있다.However, the wastewater treatment technology using the electrochemical device of the prior art as described above has a problem that most of the electrochemical process uses a rectangular pole plate, and the sedimentation tank is installed separately to occupy a lot of site area.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단위 체적당 전극판의 면적을 극대화하며, 기존의 하·폐수처리용 전기화학반응 시스템에서 면적을 가장 많이 차지하는 침전조를 줄임으로써 보다 효율적이고 콤팩트한 반응조를 제공하는 하폐수 처리 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to maximize the area of the electrode plate per unit volume, and to reduce the sedimentation tank that occupies the most area in the existing electrochemical reaction system for sewage and wastewater treatment. The present invention provides a wastewater treatment apparatus that provides a more efficient and compact reactor.
도 1은 본 발명에 따른 하폐수 처리 장치가 도시된 구성도,1 is a block diagram showing a wastewater treatment apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에서 전기화학 반응기가 도시된 내부 구성도,2 is an internal configuration diagram showing an electrochemical reactor in the present invention,
도 3은 본 발명에서 전기화학 반응기의 분배관이 도시된 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a distribution tube of the electrochemical reactor in the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 하폐수관 5,7 : 펌프1: sewage pipe 5,7: pump
8 : 솔레노이드 밸브 9 : 유량계8: solenoid valve 9: flow meter
10 : 하폐수 저장조 11 : pH 측정봉10: wastewater storage tank 11: pH measuring rod
12 : 전기 전도도 측정봉 15 : 교반기12: electrical conductivity measuring rod 15: stirrer
20 : 약품 저장조 21 : pH 조정용 약품탱크20: chemical storage tank 21: pH adjusting chemical tank
22 : 전기전도도 조절용 약품탱크 23 : 무기응집제 탱크22: chemical tank for adjusting the conductivity 23: inorganic coagulant tank
25 : 약품정량 주입펌프 30 : 제어부25: chemical metering pump 30: control unit
40 : 전기화학 반응기 41 : 반응조40: electrochemical reactor 41: reactor
42 : 슬러지 침전부 43 : 슬러지 배출구42: sludge settling portion 43: sludge discharge port
45 : 분배관 46 : 분배 구멍45: distribution pipe 46: distribution hole
47 : 유동 차단막 48 : 전극판47: flow blocking film 48: electrode plate
49 : 극판 지지대 50 : 정류기49: plate support 50: rectifier
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 하폐수 처리 장치는, 하폐수가 저장되는 하폐수 저장조와, 상기 하폐수 저장조에 저장된 하폐수의 pH 및 전기 전도도를 측정하는 pH 및 전기전도도 감지 수단과, 상기 감지 수단의 감지 결과를 입력받아 제어 신호를 출력하는 제어 수단과, 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 하폐수 저장조에 pH 조정 약품 및 전기 전도도 조절 약품을 투입하는 약품 저장수단과, 상기 하폐수 저장조로부터 하폐수를 공급받아 하폐수를 처리하여 배출하는 전기화학 반응수단으로 구성되고; 상기 전기화학 반응수단은 상부에 처리된 하폐수 배출구가 형성된 원통형의 반응조와, 상기 반응조의 하부에 위치되어 상기 하폐수 저장조로부터 하폐수가 유입되는 분배관과, 상기 반응조 내에 동심원상으로 배치되어 하폐수가 통과하면서 전기 화학 반응이 일어나도록 하는 복수개의 전극판과, 상기 반응조 하부에 결합되어 슬러지가 배출되도록 하는 슬러지 침전부로 이루어진 것을 특징으로 한다.Wastewater treatment apparatus of the present invention for realizing the above object, the wastewater storage tank in which the wastewater is stored, pH and electrical conductivity sensing means for measuring the pH and electrical conductivity of the wastewater stored in the wastewater storage tank, and the detection of the sensing means A control means for receiving a result and outputting a control signal, a chemical storage means for introducing a pH adjusting chemical and an electrical conductivity adjusting chemical into the wastewater storage tank according to the control of the control means, and receiving the wastewater from the wastewater storage tank An electrochemical reaction means for treating and discharging; The electrochemical reaction means is a cylindrical reaction tank having a treated wastewater outlet formed on the upper portion, a distribution pipe positioned at the lower portion of the reaction tank to introduce the wastewater from the wastewater storage tank, and disposed concentrically in the reactor, while the wastewater passes. It is characterized by consisting of a plurality of electrode plates for causing an electrochemical reaction, and a sludge precipitation unit is coupled to the lower portion of the reactor to discharge the sludge.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 하폐수 처리 장치가 도시된 전체적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기화학 반응기가 도시된 내부 구성도이며, 도 3은 도 2의 'A'부분 상세 단면도이다.1 is an overall configuration diagram showing a wastewater treatment apparatus according to the present invention, Figure 2 is an internal configuration diagram showing an electrochemical reactor according to the present invention, Figure 3 is a detailed cross-sectional view 'A' portion of FIG.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 하폐수가 저장됨과 아울러 부하 변동에 따른 오염물질의 농도 변화폭을 감소시킬 수 있도록 된 하폐수 저장조(10)와, 상기 하폐수 저장조(10)에 저장된 하폐수의 pH 및 전기 전도도를 측정하는 pH 및 전기전도도 감지 수단(11)(12)과, 상기 감지 수단의 감지 결과를 입력받아 제어 신호를 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 제어에 따라 상기 하폐수 저장조(10)에 pH 조정 약품 및 전기 전도도 조절 약품을 투입하는 약품 저장조(20)와, 상기 하폐수 저장조(10)로부터 하폐수를 공급받아 하폐수를 정화하여 처리 배출하는 전기화학 반응기(40)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the sewage water storage tank 10 and the waste water storage tank 10 and the pH and electricity of the sewage water stored in the wastewater storage tank 10 are able to reduce the concentration variation of the pollutant according to load change as shown in FIG. 1. PH and electric conductivity detecting means 11 and 12 for measuring conductivity, a control unit 30 for receiving a detection result of the detecting means and outputting a control signal, and the wastewater storage tank under control of the control unit 30. It consists of a chemical storage tank (20) for introducing a pH adjusting chemical and an electrical conductivity adjusting chemical to (10), and an electrochemical reactor (40) receiving the wastewater from the wastewater storage tank (10) to purify and discharge the wastewater.
상기한 하폐수 저장조(10)에는 처리하고자 하는 하폐수가 유입되는 하폐수 관(1)이 연결되고, 이 하폐수관(1) 상에는 하폐수를 강제 유입시키는 펌프(5)가 설치된다.The wastewater storage tank 10 is connected to a wastewater pipe 1 through which wastewater to be treated is introduced, and a pump 5 for forcibly introducing wastewater on the wastewater pipe 1 is installed.
그리고, 상기 하폐수 저장조(10)와 전기화학 반응기(40) 사이에는 유입 배관(2)이 연결되고, 이 유입 배관(2) 상에는 개폐 밸브(6), 하폐수를 전기화학 반응기(40)로 강제 유동시키는 유입 펌프(7), 하폐수의 유입을 자동 조절하는 솔레노이드 밸브(8), 유입 하폐수의 양을 측정하여 하폐수가 과소 또는 과잉 공급되는 것을 방지하여 일정한 유입량을 유지할 수 있도록 하는 유량계(9)가 설치된다.In addition, an inflow pipe 2 is connected between the wastewater storage tank 10 and the electrochemical reactor 40, and an on / off valve 6 and the wastewater are forced to the electrochemical reactor 40 on the inflow pipe 2. The inflow pump (7), the solenoid valve (8) to automatically regulate the inflow of wastewater, the flow meter (9) to measure the amount of inflow wastewater to prevent the wastewater from being under or oversupplied to maintain a constant flow rate do.
물론, 상기 유량계(9)와 유입 펌프(7)는 상기 제어부(30)와 연결되어 작동된다.Of course, the flow meter 9 and the inflow pump 7 are operated in connection with the control unit 30.
상기한 하폐수 저장조(10)에는 하폐수의 pH 및 전기 전도도를 측정하기 위한 측정봉(11)(12)이 각각 설치되어 상기 제어부(30)에 연결되며, 하폐수를 혼합하기 위한 교반기(15)도 설치된다.In the wastewater storage tank 10, measuring rods 11 and 12 are respectively installed to measure pH and electrical conductivity of the wastewater, and are connected to the control unit 30, and an agitator 15 for mixing the wastewater is also installed. do.
여기서 상기 pH 측정봉(11)은 하폐수 저장조(10) 내의 pH를 지속적으로 측정하여 상기 제어부(30)에 신호를 보내게 되고, 하폐수 처리 조건인 중성 범위를 벗어나게 되면 상기 제어부(30)에서 자동적으로 약품 저장조(20)측에 제어 신호를 출력하여 상기 하폐수 저장조(10)내에 약품이 투입되도록 한다.Here, the pH measuring rod 11 continuously measures the pH in the sewage water storage tank 10 and sends a signal to the control unit 30. When the pH measuring rod 11 is out of the neutral range which is the wastewater treatment condition, the control unit 30 automatically The control signal is output to the chemical storage tank 20 so that the chemical is introduced into the wastewater storage tank 10.
상기 전기 전도도 측정봉(12)은 처리 대상수가 전기화학반응에 의해 안정적으로 처리될 수 있는가를 측정하여 상기 제어부(30)에 입력하는 장치로서, 최적 전기전도도 값은 하폐수의 성상에 따라 달라지며 전기화학 반응기(40)에서 전압 및 전류 조건을 결정하는데 활용된다.The electrical conductivity measuring rod 12 is a device for measuring the number of treatment targets can be stably treated by an electrochemical reaction and input the control unit 30, the optimum electrical conductivity value depends on the properties of the sewage water and electrochemical It is utilized to determine voltage and current conditions in the reactor 40.
상기 교반기(15)는 하폐수와 약품을 혼합하여 균일한 상태를 유지시켜 주며, 하폐수 저장조(10) 내에 부유 물질이 침전되어 처리 조건이 변하는 것을 방지하는 역할을 한다.The stirrer 15 maintains a uniform state by mixing the wastewater and chemicals, and serves to prevent the floating conditions are precipitated in the wastewater storage tank 10 to change the treatment conditions.
다음, 상기한 약품 저장조(20)는 상기 하폐수 저장조(10)에 NaOH 또는 HCl를 투입할 수 있도록 약품이 저장된 pH 조정용 약품탱크(21), 하폐수가 최적의 전기전도도 범위 내에 있도록 하는 약품이 저장된 전기전도도 조절용 약품탱크(22), 전기화학반응의 응집 효과를 배가시키도록 하는 약품이 제장된 무기응집제 탱크(23)로 이루어지고, 각 탱크(21)(22)(23)에서 상기 하폐수 저장조(10)로 연결되는 배관 상에는 약품정량 주입펌프(25)가 각각 설치된다.Next, the chemical storage tank 20 is a pH adjustment chemical tank 21 for storing the chemical so as to inject NaOH or HCl into the wastewater storage tank 10, the electrical storage of the chemical so that the wastewater is within the optimum electrical conductivity range A chemical tank 22 for controlling conductivity, and an inorganic coagulant tank 23 loaded with chemicals for doubling the coagulation effect of the electrochemical reaction, and in each tank 21, 22, 23, the wastewater storage tank 10 Chemical dosage injection pump 25 is installed on the pipe connected to each other.
상기 pH조정용 약품 탱크(21)는 상기 하폐수 저장조(10)의 pH 측정봉(11)에 의해 하폐수의 pH가 측정되면 중성범위를 벗어났다고 판단되는 경우에는 제어부(30)에 신호가 전달된다. 이때 제어부(30)의 신호에 따라 약품정량 주입펌프(25a)가 작동되어 하폐수의 pH가 중성보다 높은 경우에는 HCl용액을 주입하고, 낮은 경우는 NaOH 용액을 주입하게 된다.The pH adjustment chemical tank 21 is signaled to the control unit 30 when it is determined that the pH of the wastewater is out of the neutral range by the pH measuring rod 11 of the wastewater storage tank 10 is measured. At this time, the chemical dose injection pump 25a is operated in response to the signal from the controller 30 to inject HCl solution when the pH of the sewage water is higher than neutral, and NaOH solution when low.
상기 전기전도도 조절용 약품탱크(22)는 상기 하폐수 저장조(10)에 설치된 전기전도도 측정봉(12)에서 하폐수의 전기 전도도를 지속적으로 측정하여 제어부(30)에 신호를 보내게 되는 바, 하폐수가 최적 전기전도도 범위를 벗어나면약품정량 주입펌프(25b)가 가동되어 약품 탱크내의 Na2SO4를 하폐수 저장조(10)에 투입하여 유입 하폐수의 전기 전도도를 조절하게 된다.The chemical conductivity adjusting chemical tank 22 continuously measures the electrical conductivity of the wastewater from the electrical conductivity measuring rod 12 installed in the wastewater storage tank 10, and sends a signal to the controller 30, so that the wastewater is optimal. If the electrical conductivity is out of the range, the chemical injection pump 25b is operated to inject Na 2 SO 4 in the chemical tank into the wastewater storage tank 10 to adjust the electrical conductivity of the incoming wastewater.
상기 무기응집제 탱크(23)는 무기응집제를 투입하여 전기화학반응의 응집 효과를 배가시키도록 앨럼(Alum)계열의 무기응집제 70∼100ppm을 정량 주입펌프(25c)를 통하여 하폐수 저장조(10)로 주입시켜 하폐수와 혼합하게 된다.The inorganic coagulant tank (23) is injected into the sewage water storage tank (10) through the metering pump (25c) through the injection of the inorganic coagulant 70 to 100ppm of the alum-based inorganic coagulant to increase the coagulation effect of the electrochemical reaction It is mixed with wastewater.
다음, 상기한 전기화학 반응기(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 반응조(41)내에 동심원 형태의 전극판(48)을 배치한 원통형상으로 이루어지고, 상기 유입 펌프(7)의 작동으로 유입 배관(2) 및 분배관(45)을 통해 반응조(41)의 하측으로 투입된 하폐수가 전극판(48)을 따라 상승하면서 처리되어 반응조(41) 상단부에 연결된 배출관(3)을 통해 배출된다.Next, the electrochemical reactor 40 has a cylindrical shape in which an electrode plate 48 having a concentric shape is disposed in the reactor 41 as shown in FIG. 2, and is introduced by the operation of the inflow pump 7. The wastewater introduced into the lower side of the reaction tank 41 through the pipe 2 and the distribution pipe 45 is processed while rising along the electrode plate 48 and is discharged through the discharge pipe 3 connected to the upper end of the reaction tank 41.
여기서 상기 분배관(45)은 상기 반응조(41)의 중심부에 설치되며, 상부로부터 유입된 하폐수가 하부의 유동 차단막(47) 바로 위의 분배 구멍(46)을 통하여 반응조(41) 내로 유입되게 한다. 여기서 상기 분배 구멍(46)의 위치는 슬러지 침전부(42)의 바로 상부에 위치된다.In this case, the distribution pipe 45 is installed at the center of the reaction tank 41, and the wastewater introduced from the upper portion is introduced into the reaction tank 41 through the distribution hole 46 directly above the lower flow blocking membrane 47. . The position of the dispensing hole 46 here is located just above the sludge settling section 42.
상기 유동 차단막(47)은 상기 분배관(45)을 통해 하폐수가 유입될 때 유입 유동으로 인해 슬러지 침전부(42)에 침전된 슬러지 층이 교란되지 않도록 하폐수의 유동을 수평 방향으로 유도하는 역할을 하며, 상기 분배 구멍(46)은 유동 차단막(47)의 바로 위에서 반응조(41) 내의 모든 전극판(48) 사이로 동일한 유속으로 하폐수가 상향 유동하도록 상측보다 하측의 구멍이 상대적으로 크게 형성되어유량을 차등 분배시키도록 이루어진다.The flow blocking membrane 47 guides the flow of the wastewater in the horizontal direction so that the sludge layer precipitated in the sludge settling portion 42 is not disturbed due to the inflow when the wastewater flows through the distribution pipe 45. In addition, the distribution hole 46 is formed with a larger hole in the lower side than the upper side so that the waste water flows upward at the same flow rate between all the electrode plates 48 in the reactor 41 immediately above the flow blocking membrane 47. Is made to be differentially distributed.
상기 유동 차단막(47)은 상기 분배관(45)의 2 ~ 3배 정도의 면적을 갖는 판형으로 형성된다.The flow blocking film 47 is formed in a plate shape having an area of about 2 to 3 times the distribution pipe 45.
상기 분배관(45)을 통해 반응조(41) 내부로 유입된 하폐수는 도 2에 도시된 바와 같이 동심원상에 균일 간격으로 설치된 원통형상의 전극판(48) 사이를 통하여 상부로 유동하면서 배출되고, 상기 전극판(48)은 슬러지 침전부(42)의 상부에 설치된 극판 지지대(49)에 의해 지지된다.The wastewater introduced into the reactor 41 through the distribution pipe 45 is discharged while flowing upwardly between the cylindrical electrode plates 48 installed at uniform intervals on concentric circles, as shown in FIG. The electrode plate 48 is supported by the pole plate support 49 provided on the upper part of the sludge settling portion 42.
여기서 상기 전극판(48)은 스테인레스 재로 형성하는 것이 바람직한 바, 그 이유는 장기간의 운전에도 부식이 적으므로 교체 유지비가 적은 장점이 있기 때문이다.Here, the electrode plate 48 is preferably formed of a stainless material, because the corrosion is less even in long-term operation because there is an advantage of less replacement maintenance cost.
또한 상기 전극판(48)은 그 형상이 단위부피에 대해 최대의 표면적을 가질 수 있는 원통형상으로 이루어지므로 반응조(41)의 전체 소요면적을 최소화하여 설치면적을 축소시킴으로써 설치비용이 절감되는 효과를 가져올 수 있다.In addition, since the electrode plate 48 is formed in a cylindrical shape having a maximum surface area with respect to the unit volume, the installation cost is reduced by minimizing the total required area of the reactor 41 to reduce the installation area. Can bring
그리고 상기 전극판(48)의 각 극판 상부에는 전류공급단자(55)에 의해 순차적으로 양극, 음극의 특성을 띠며, 전류의 공급은 교류전원을 저용량의 정류기(50)를 통해 직류로 변환시켜 전극판(48)에 공급하게 된다.And the upper part of each electrode plate 48 of the electrode plate 48 has the characteristics of the positive electrode and the negative electrode in sequence by the current supply terminal 55, the supply of current converts the AC power into a direct current through the low-capacity rectifier 50 It is supplied to the plate 48.
또한, 각 전극판(48)의 전극은 일정한 주기로 극판의 (+), (-) 극성을 변환시켜줌으로써, 극판 전극이 단일모드에서 장기 운전시에 양(+) 극판 표면에 생기는 부식이나 음(-)극판에서 석출되는 유기물 및 철이온을 발생을 방지할 수 있게 된다.In addition, the electrode of each electrode plate 48 converts the positive and negative polarities of the electrode plate at regular intervals, so that the electrode plate may be corroded or negatively generated on the surface of the positive electrode plate during long-term operation in a single mode. -) It is possible to prevent the generation of organic matter and iron ions precipitated in the electrode plate.
이와 같은 반응조(41) 내부로 유입된 하폐수는 상기 전극판(48) 사이를 통과하면서 전기화학반응을 일으키게 되는 바, 전기응집(Electrocoagulation), 전기부상(Electroflotation), 전기적 산화(Electrooxidation)등을 통해서 전기화학반응이 일어난다.The wastewater introduced into the reaction tank 41 causes electrochemical reaction while passing between the electrode plates 48, through electrocoagulation, electroflotation, electrooxidation, and the like. An electrochemical reaction takes place.
상기 전기적 산화(Electrooxidation)와 전기응집(Electrocoagulation)은 폐수처리 이론 중 가장 핵심적 반응으로서, 전기적 산화(Electrooxidation) 과정은 (+)극판중의 금속형태의 철이 +2 또는 +3가의 이온상태로 산화되며, 음극에서 발생된 수산화 이온(OH-)이 산화되면서 산소(O2)가 발생된다. 이렇게 발생된 산소(O2)는 유기물의 간접적인 산화(indirect oxidation)에 관여하며, 이와 동시에 음극에서는 환원이 일어나 중성조건에서 수산화 이온(OH-), 산성조건에서 수소(H2) 가스가 발생된다.The electrooxidation and electrocoagulation are the most important reactions in the theory of wastewater treatment. In the electrooxidation process, iron in the form of metal in the (+) plate is oxidized to +2 or +3 valence ions. As the hydroxide ions (OH − ) generated at the cathode are oxidized, oxygen (O 2 ) is generated. Thus generating the oxygen (O 2) are involved in the indirect oxidation (indirect oxidation) of the organic matter and at the same time, the cathode up the reducing hydroxyl ion (OH -) from the neutral condition, the hydrogen (H 2) gas in an acidic condition occurs do.
한편, (+)극에서는 용출된 금속이온은 수중의 pH 조건에 따라 산성 또는 중성의 조건에서 (+)전하를 띤 금속수화물 복합체를 형성하며, 강알칼리성 조건에서 (-)전하를 띤 금속수화물 복합체를 형성하게 된다.On the other hand, in the (+) electrode, the eluted metal ion forms a metal hydrate complex having a (+) charge under acidic or neutral conditions, depending on the pH of the water, and a metal hydrate complex with a (-) charge under the strong alkaline conditions. Will form.
따라서 일반적으로 유입 하폐수의 pH가 중성 또는 약산성 조건에서 운전이 되므로 (+)전하를 띤 금속수화물 복합체와 (-)전하를 띤 유기오염물질인 콜로이드(Colloid)의 표면전하를 전기적으로 중화시켜 이중층압축(Double layer compression)에 의한 응집을 통해 유기물이 응집 침전된다.Therefore, in general, the pH of the influent sewage is operated in neutral or weakly acidic conditions. Therefore, the double layer compression is performed by electrically neutralizing the surface charges of the metal hydrate complex with (+) charge and the colloid (Colloid) with (-) charge. Organic matter coagulates and precipitates through coagulation by double layer compression.
또한, 하폐수내의 영양염류인 인과 질소 중에서 인 성분의 경우에는 수중에서 인산기(PO4 3-)의 형태로 존재하는 인의 경우, 하기의 화학식과 같이 +3가의 Fe 이온과 결합하여 FePO4의 형태로 침전된다.In addition, in the case of phosphorus in phosphorus and nitrogen as nutrients in the wastewater, phosphorus in the form of phosphate group (PO 4 3- ) in water, in the form of FePO 4 in combination with + trivalent Fe ions as shown in the following formula Precipitates.
Fe3++Po4 3-→ FePO4↓Fe 3+ + Po 4 3- → FePO 4 ↓
그리고, 질소 성분 경우에는 일반적으로 다음과 같은 화학식 반응에 의해 제거된다.In the case of the nitrogen component, it is generally removed by the following chemical reaction.
NH3++3OH-→ 1/2N2+3H2O+3e- NH 3+ + 3OH - → 1 / 2N 2 + 3H 2 O + 3e -
NH3+7OH-→ NO2+5H2O+6e- NH 3 + 7OH - → NO 2 + 5H 2 O + 6e -
NH3+9OH-→ NO3+6H2O+8e- NH 3 + 9OH - → NO 3 + 6H 2 O + 8e -
HOCl+NH4+→ NH2Cl+H20+H+ HOCl + NH 4+ → NH 2 Cl + H 2 0 + H +
HOCl+NH2Cl → NHCl2+H2OHOCl + NH 2 Cl → NHCl 2 + H 2 O
NHCl2+H2O → NOH+2H++2Cl- NHCl 2 + H 2 O → NOH + 2H + + 2Cl -
NHCl2+NOH → N2+HOCl+H++Cl- NHCl 2 + NOH → N 2 + HOCl + H + + Cl -
한편, 상기 슬러지 침전조(42)는 60°로 경사진 역원뿔 모양으로 형성되어반응조(41)의 하단부에 결합되는 바, 반응조(41) 내에서 중력에 의해 분리된 부유물질은 무기응집제와 반응하여 응집되면서 분리 침전되어 상기 슬러지 침전조(42)에 쌓이게 된다. 이와 같이 슬러지 침전조(42)에 농축된 슬러지는 개폐 밸브(44)의 개방을 통해 슬러지 배출구(43) 및 배출관(4)을 통해 배출됨으로써 압축 처리할 수 있게 된다.On the other hand, the sludge settling tank 42 is formed in an inverted conical shape inclined at 60 ° is coupled to the lower end of the reaction tank 41, the suspended solids separated by gravity in the reaction tank 41 reacts with the inorganic coagulant While agglomerated, the precipitate is separated and accumulated in the sludge settling tank 42. As such, the sludge concentrated in the sludge settling tank 42 is discharged through the sludge discharge port 43 and the discharge pipe 4 through the opening and closing valve 44 so as to be compressed.
상기와 같은 과정을 거치면서 오폐수 중의 유기물질 및 영양염류가 제거되는데, 반응시간은 하·폐수의 성상에 따라 10∼30분 이내로 매우 빠르게 진행된다.Through the above process, the organic substances and nutrients in the wastewater are removed, and the reaction time proceeds very quickly within 10 to 30 minutes depending on the properties of the sewage and wastewater.
다음은, 강원도 춘천시의 하수종말처리장 내에서 실제의 하수를 대상으로 본 장치를 1998년 1월부터 1998년 11월까지 약 10개월간 실시한 실험실 규모(Lab Scale) 및 현장 실험 운전 결과를 나타낸 것이다.The following shows the laboratory scale and field test operation results of the device for 10 months from January 1998 to November 1998 for the actual sewage in the sewage treatment plant in Chuncheon, Gangwon-do.
<하폐수 처리 장치의 사양><Specifications of sewage water treatment device>
- 반응조 용량 : 300ℓ-Reactor capacity: 300ℓ
- 반응조 크기 : Φ 500 × H2200㎜-Reactor size: Φ 500 × H2200㎜
- 체류시간 : 10∼20분-Residence time: 10 ~ 20 minutes
- 처리용량 : 50톤/일-Capacity: 50 tons / day
- 극판 총 표면적 : 16.88㎡-Total surface area of pole plate: 16.88㎡
- 극판 공급전원 : 5 V, 70 APole plate power supply: 5 V, 70 A
< 운전결과 ><Operation result>
따라서, 본 발명의 하폐수 처리 장치는 상기한 바와 같은 실험 결과를 통해 기존의 물리화학적 처리 및 생물학적처리보다 처리효율 면에서 약 10∼20% 향상되고, 체류시간이 10∼30분으로 반응속도가 빠르며, 톤당 소비전력은 1.53 w/g-COD 로 상당히 작아 설치비 및 처리효율, 처리시간, 처리비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.Therefore, the wastewater treatment apparatus of the present invention is improved by about 10 to 20% in terms of treatment efficiency compared to the conventional physicochemical and biological treatments, and has a residence time of 10 to 30 minutes. However, the power consumption per ton is 1.53 w / g-COD, which is considerably small, which can reduce installation cost, processing efficiency, processing time and processing cost.
또한, 극판면적은 종래 기술의 평판 전극판 경우보다 약 2배 정도 증가되어 처리 효율이 증가되었으며, 별도의 침전조가 필요 없게 되어 전체 부지 면적도 30% 정도 줄일 수 있는 이점도 있다.In addition, the electrode plate area is increased by about 2 times as compared to the case of the flat electrode plate of the prior art, the treatment efficiency is increased, and there is also an advantage that the total site area can be reduced by about 30% without the need for a separate settling tank.
그리고, 전극판 부식은 6개월 이후에도 미미하게 진행되므로 극판 교체에 따른 유지 보수비가 작게 들고, 전기분해에 의해 발생되는 산소 및 오존에 의한 살균효과가 발생되어 처리수를 별도의 염소 소독 없이도 중독수로 활용할 수 있는 이점도 있다.In addition, since the electrode plate corrosion proceeds insignificantly after 6 months, the maintenance cost due to the replacement of the electrode plate is small, and the sterilization effect by oxygen and ozone generated by electrolysis is generated, so that the treated water is treated as poisoned water without additional chlorine disinfection There are also benefits to take advantage of.
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