KR20030008073A - 다단형 광산화반응장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다단형 광산화반응장치에 관한 것으로, 그 목적은 방해판을 구비하는 다수개의 광반응기를 번들형태로 연결하여, 폐수의 체류시간을 길게 하고, 난분해성 물질 및 유기물을 효과적으로 분해하며, 자외선 램프의 수명을 연장할 수 있는 다단형 광산화반응장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 다수개의 광반응기를 수평연결관에 의해 수평 연결하여 광반응층을 형성하고, 상기 다수개의 광반응층을 수직연결관에 의해 수직연결하여 다단으로 형성하며, 상기 다단으로 설치된 광반응층의 일측에 과산화수소 투입구를 설치함과 동시에, 상기 다단으로 설치된 광반응층의 최상단 광반응층에 폐수유입구와 염화제이철 투입구를 형성/설치하고, 상기 다단으로 설치된 광반응층의 최하단 광반응층의 일측단 광반응기에 폐수배출구를 설치한 다단형 광산화반응장치를 제공함에 있다.
Description
본 발명은 다단형 광산화반응장치에 관한 것으로, 내부에 자외선 램프를 구비하는 실린더형상 반응기 다수개를 상/하/좌/우로 병렬/연결하여 강력한 산화제인 OH-Radical의 형성에 의해 오염물질을 슬러지 발생없이 처리할 수 있는 다단형 광산화반응장치에 관한 것이다.
일반적으로 광산화반응장치는 소정의 파장을 가지는 자외선을 이용하여 폐수중에 포함되어 있는 난분해성물질 및 소량의 유기물이 산화되도록 한 것으로, 소정의 파장을 구비한 자외선을 조사시키는 자외선 램프와, 상기 자외선 램프를 수용하고 폐수의 인입구 및 인출구가 구비된 광반응기로 구성되어 있다.
즉, 상기 광산화 반응장치는 광반응기내로 폐수를 흐르게 하고, 상기 흐르는 폐수에 소정의 파장을 구비한 자외선을 조사시켜 광산화반응이 진행되도록 되어 있으나, 종래의 광산화반응장치는 내부에 자외선 램프가 내장되고, 폐수를 플로우(flow)시킬 수 있도록 라인형상을 구비하고 있어, 폐수의 반응기내 체류시간이 짧고, 그로 인해 난분해성물질 및 유기물이 효율적으로 제거되지 못하는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 방해판을 구비하는 다수개의 광반응기를 번들형태로 연결하여, 폐수의 체류시간을 길게 하고, 난분해성 물질 및 유기물을 효과적으로 분해하며, 자외선 램프의 수명을 연장할 수 있는 다단형 광산화반응장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 다수개의 광반응기를 수평연결관에 의해 수평 연결하여 광반응층을 형성하고, 상기 다수개의 광반응층을 수직연결관에 의해 수직연결하여 다단으로 형성하며, 상기 다단으로 설치된 광반응층의 일측에 과산화수소 투입구를 설치함과 동시에, 상기 다단으로 설치된 광반응층의 최상단 광반응층에 폐수유입구와 염화제이철 투입구를 형성/설치하고, 상기 다단으로 설치된 광반응층의 최하단 광반응층의 일측단 광반응기에 폐수배출구를 설치한 다단형 광산화반응장치를 제공함에 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 광반응기 정면 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 광반응기 평면 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 광조사부의 상세예시도
도 4 는 난분해성물질 및 COD 분해공정 설명도
도 5 는 N-S 화합물중 주요 COD 기여성분인 하이드록실 아민 100 ppm을 함유한 합성폐수를 광산화 반응기에 의해 처리한 결과를 보인 예시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(10) : 광반응기 (11) : 외부자켓
(12) : 광조사부 (13) : 방해판
(20) : 과산화수소 투입구 (30) : 염화제이철 투입구
(40) : 폐수 배출구 (50) : 수평연결관
(60) : 수직연결관 (70) : 광반응기 고정대
(80) : 폐수 유입구 (100) : 광반응층
(121) : 자외선 램프 (122) : 램프 고정판
(123) : 자외선 램프 보호자켓
도 1 은 본 발명에 따른 광반응기 정면 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 광반응기 평면 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 광조사부의 상세예시도를, 도 4 는 난분해성물질 및 COD 분해공정 설명도를 도시한 것으로, 본 발명은 다수개의 광반응기(10)를 일렬로 병렬 연결하여 광반응층(100)을 형성하고, 상기 광반응층(100)을 다단으로 연결하며, 상기 각각의 광반응층(100)에 하나씩의 과산화수소 투입구(20)를 형성하고, 최상단에 위치한 광반응층의 일측 광반응기(10a)에 폐수 유입구(80)와 염화제이철 투입구(30)를 형성하며, 최하단에 위치한 광반응층의 일측 광반응기(10b)에 폐수 배출구(40)를 형성하도록 되어 있다.
상기 광반응기(10)는 내부로 폐수와 염화제이철 및 과산화수소가 유입되는 것으로, 실린더형상을 구비하는 외부자켓(11)과, 상기 외부자켓(11) 중앙에 설치되는 광조사부(12)와, 상기 광조사부(12)를 중심으로 상/하부에 일정간격을 유지하며 외부자켓(11) 내에 설치되는 다수개의 방해판(13)으로 구성되어 있다.
상기 광조사부(12)는 광반응기(10)내에 설치되는 것으로, 소정의 자외선을 발산하는 자외선 램프(121)와, 자외선 램프(121)를 고정하는 램프 고정판(122) 및 자외선 램프(121)를 보호하는 자외선 램프 보호자켓(123)으로 구성되어 있으며, 상기 자외선 램프 보호자켓(123)은 자외선의 손실이 적은 재질로 형성되어 있다. 또한, 자외선 램프(121)의 발광시, 자외선 램프 표면온도가 수백도 이상이므로, 이에 견딜 수 있는 코크판 또는 폴리카보네이트 판을 사용하였다. 즉, 상기 자외선 램프(121)은 자외선 고정판(122)에 의해 자외선 램프 보호자켓(123)에 고정된다.
상기 방해판(13)은 광반응기(10)내를 흐르는 폐수의 흐름을 방해하여 폐수의 반응기내 체류시간을 증가시키고 혼합효율을 향상시키는 것으로, 광조사부(12)를 중심으로 상/하부에 위치하도록 자외선 램프(121)의 길이방향과 직각되는 방향으로 일정간격을 유지하며 인접하는 방해판과 엇갈리도록 지그재그로 설치되어 있다. 즉, 상부에 설치된 방해판 사이사이에 위치하도록 하부에 방해판이 설치되고, 폐수의 흐름이 굴곡을 구비하도록 상부에 다수개의 방해판이 서로 엇갈리도록 설치되며, 하부에 다수개의 방해판이 서로 엇갈리도록 설치되어 있다.
상기 광반응층(100)은 다수개의 광반응기(10)가 일렬로 병렬 배열되어 있으며, 상기 병렬 배열된 광반응기(10)는 인접하는 광반응기와 수평연결관(50)에 의해연결되고, 상기 수평연결관(50)은 광반응기(10) 양단부에 위치하도록 형성되어 있다. 즉, 광반응기(10)를 연결하는 수평연결관(50)은 동일직선상에 위치하지 않으며, 광반응기(10)를 중심으로 서로 반대되는 위치에 연결/설치되어 있어, 다수개의 광반응기(10)는 수평연결관(50)에 의해 'ㄹ'자 형상으로 연결된다.
예를 들면, 3개의 광반응기 제 1, 2, 3 광반응기가 일렬로 병렬 연결되어 있을 경우, 제 1 광반응기와 제 2 광반응기가 수평연결관에 의해 오른쪽 끝단부가 연결/설치되어 있으면, 제 2 광반응기와 제 3 광반응기는 또다른 수평연결관에 의해 왼쪽 끝단부가 연결되도록 되어 있다.
또한, 상기 광반응층(100)은 다단으로 이루어져 있으며, 다단으로 이루어진 광반응(100)층은 수직연결관(60)에 의해 상/하부에 위치하는 광반응층이 연결되고, 상기 수직연결관(60)은 수평연결관(50)와 같이 동일직선상에 위치하지 않도록 형성되어 있다. 즉, 상기 다수개의 광반응층(100) 역시 다수개의 광반응기(10)와 마찬가지로 수직연결관(60)에 의해 'ㄹ' 자 형상으로 연결되어 있다.
즉, a,b,c 3개의 광반응층이 다단으로 이어져 있을 경우, a 광반응층의 오른쪽 끝부분에 위치하는 광반응기 하부와, b 광반응층의 오른쪽 끝부분에 위치하는 광반응기 상부가 수직연결관에 의해 연결되어 있으며, b 광반응층의 왼쪽 끝부분에 위치하는 광반응기 하부와 c 광반응층의 왼쪽 끝부분에 위치하는 광반응기 상부가 수직연결관에 의해 연결되어 있다. 또한, b 광반응층의 일측 광반응기 상부 및 c 광반응층의 일측 광반응기 상부에는 과산화수소투입구가 각각 형성/설치되어 있으며, c 광반응층의 일측 광반응기 하부에는 폐수 배출구가 형성/설치되어 있다.
또한, 상기 다수개의 광반응기(10)내에 설치되어 있는 광조사부(12)의 자외선 램프(121)는 자외선 램프 안정기(도시없음)와 연결되어 있으며, 상기 상/하/좌/우로 연결/설치된 광반응기(10)의 양단부는 광반응기 고정대(70)에 의해 고정되어 있다.
또한, 상기 최하단 광반응층의 광반응기내에는 첨가되는 염화제이철과 과산화수소의 반응인 펜톤산화반응만이 일어나도록 광조사부가 설치되어 있지 않다. 즉, 광산화 반응 종결시, 대부분의 철이온이 2가 형태로 존재하게 되어 광산화 공정 처리수의 중화시 2가 철형태의 슬러지가 발생되어 침전효과가 떨어지는 현상을 미연에 방지하였다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 최상층 광반응층의 일측 광반응기에 형성된 폐수 유입구와 염화제이철 투입구 및 과산화수소 투입구를 통해 폐수와 염화제이철 및 과산화수소를 투입하면, 유입된 폐수는 수평연결관을 통해 다수개의 반응기를 따라 수평이동하면서 광산화 반응이 진행된 후, 수직연결관을 통해 하부에 위치한 또다른 광반응층의 광반응기내로 이동하게 되다. 이때, 상기 각각의 광반응기내를 흐르는 폐수는 관반응기 내에 설치된 방해판에 의해 흐름이 지연되고, 혼합효율이 향상된다.
이와 같이 하부로 이동된 폐수는 또다시 수평연결관을 통해 지그재그로 다수개의 광반응기를 따라 이동되고 수직연결관에 의해 하부의 광반응층으로 이동된다. 이때, 상기 수직연결관이 설치된 광반응층의 일측에 설치되어 있는 과산화수소 투입구를 통해 적당량의 과산화수소를 첨가한다.
상기 산화제인 과산화수소는 염화제이철과 달리 일시에 필요한 양을 공급하지 않고 각 광반응층 마다 분할하여 주입하는 이유는 과산화수소의 자기분해현상 등과 같은 현상을 방지하기 위함이다.
상기 광산화 반응을 마친 폐수는 폐수 배출관을 통해 배출되어 응집반응을 위한 중화조(200)로 유입되고, 중화조(200)에서는 유입폐수를 pH 7.5∼8로 조절하여 3가 철 프록이 형성되도록 되어 있다. 또한, pH 조절이 끝단 폐수는 침전조(300)에서 최종 처리수(400)와 철 슬러지(500)로 분리되도록 되며, 침전조(300)에서 발생된 철수화물 형태의 슬러지는 pH 조정조(600)에 재유입되어 염산과 반응하여 철염으로 전환되고, 재생된 철염은 본 발명에서 철염으로 재사용된다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
도 5 는 N-S 화합물중 주요 COD 기여성분인 하이드록실 아민 100 ppm를 함유한 합성폐수를 광산화 반응기에 의해 처리한 결과도를 도시한 것으로, 도 5 에서 볼 수 있듯이 하이드록실 아민(hydroxyl amine) 산화속도가 매우 빠른 것으로 나타났다. 즉, 반응 초기에 대부분의 하이드록실 아민(hydroxyl amine)이 분해되었으며, 반응 5분 후에는 하이드록실 아민(hydroxyl amine)이 완전 분해되어 CODcr으로는 측정이 되지 않았다.
실시예 2
기존의 탈황폐수 처리에 사용되고 있는 화학적 산화제를 이용한 처리공정과 광산화공정에 대한 하이드록실 아민 제거율, 약품사용량 및 반응시간을 비교하면 [표 1] 과 같다.
[표 1]
| CODcr제거율 (%) | 약품 사용량(처리약품 몰수/NH2OH몰수) | 반응시간(분) | |
| NaNO2 | ≤ 95 | 2 | 60 |
| NaOCl | 100 | 5 | 60 |
| 광산화 반응 | 100 | H2O2: 2.9Fe2+: 0.18 | 10 |
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 내부에 방해판을 구비하는 광반응기를 병렬연결하고, 병렬 연결된 다수개의 광반응기를 다단으로 연결/형성하여, 폐수의 반응기내 체류시간을 증대하였으며, 이로 인해 분해제거효율을 증가시켰다.
또한, 산화제인 과산화수소를 분할하여 주입하도록 되어 있어, 과산화수소의 자기분해현상을 미연에 방지하였다.
또한, 폐수 배출구를 구비하는 최하단층 다수개의 광반응기내에 광조사부를 설치하지 않아, 광산화 공정 처리수의 중화시 2가 철 형태의 슬러지 발생에 따른 침전효과 저하를 방지할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
Claims (8)
- 다수개의 광반응기를 수평연결관에 의해 수평 연결하여 광반응층을 형성하고,상기 다수개의 광반응층을 수직연결관에 의해 수직연결하여 다단으로 형성하며,상기 다단으로 설치된 광반응층의 일측에 과산화수소 투입구를 설치함과 동시에,상기 다단으로 설치된 광반응층의 최상단 광반응층에 폐수유입구와 염화제이철 투입구를 형성/설치하고,상기 다단으로 설치된 광반응층의 최하단 광반응층의 일측단 광반응기에 폐수배출구를 설치한 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 1 항에 있어서;상기 광반응기는 실린더형상을 구비하는 외부자켓과,상기 외부자켓 중앙에 설치되는 광조사부와,상기 광조사부를 중심으로 외부자켓내 상/하부에 일정간격을 유지하며 광조사부와 직각되는 방향으로 설치되는 다수개의 방해판으로 구성된 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 2 항에 있어서;상기 외부자켓내 상부와 하부에 설치되는 방해판은 서로 엇갈려 설치된 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서;상기 외부자켓내 상부에 설치된 방해판은 상부에 설치된 인접하는 방해판과 서로 엇갈려 설치되고, 하부에 설치된 방해판은 하부에 설치된 인접하는 방해판과 서로 엇갈려 설치된 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 2 항에 있어서;상기 광조사부는 자외선을 발산하는 자외선 램프와,상기 자외선 램프를 감싸며 설치되는 자외선 램프 보호자켓과,상기 자외선 램프와 자외선 램프 보호자켓 사이에 설치되어 자외선 램프를 고정하는 램프 고정판으로 구성된 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 1 항에 있어서;상기 광반응기는 수평연결관에 의해 인접하는 또다른 광반응기와 'ㄹ'자 형상으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 1 항에 있어서;상기 광반응층은 수직연결관에 의해 상/하에 인접하는 또다른 광반응층과 'ㄹ'자 형상으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
- 제 1 항에 있어서;상기 최하단 광반응층의 광반응기내에는 광조사부가 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 다단형 광산화반응장치.
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| KR1020010042828A KR20030008073A (ko) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 다단형 광산화반응장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010042828A KR20030008073A (ko) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 다단형 광산화반응장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030008073A true KR20030008073A (ko) | 2003-01-24 |
Family
ID=27715314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010042828A KR20030008073A (ko) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 다단형 광산화반응장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030008073A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101142865B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2012-05-10 | 연세대학교 산학협력단 | 바이오 필터를 이용한 폐수처리 장치 및 폐수처리 시스템 |
| KR101660428B1 (ko) * | 2015-11-24 | 2016-09-29 | 에스앤피환경주식회사 | 광산화반응장치 |
| CN116282466A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-23 | 南京大学盐城环保技术与工程研究院 | 一种处理高浓度难降解有机废水的光催化氧化工艺及反应装置 |
| KR102571157B1 (ko) * | 2023-05-30 | 2023-08-24 | 서울대학교산학협력단 | 진공 자외선 기반 과불화화합물 분해 수처리 장치 |
-
2001
- 2001-07-16 KR KR1020010042828A patent/KR20030008073A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101142865B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2012-05-10 | 연세대학교 산학협력단 | 바이오 필터를 이용한 폐수처리 장치 및 폐수처리 시스템 |
| KR101660428B1 (ko) * | 2015-11-24 | 2016-09-29 | 에스앤피환경주식회사 | 광산화반응장치 |
| CN116282466A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-23 | 南京大学盐城环保技术与工程研究院 | 一种处理高浓度难降解有机废水的光催化氧化工艺及反应装置 |
| CN116282466B (zh) * | 2022-12-30 | 2024-05-03 | 南京大学盐城环保技术与工程研究院 | 一种处理高浓度难降解有机废水的光催化氧化工艺及反应装置 |
| KR102571157B1 (ko) * | 2023-05-30 | 2023-08-24 | 서울대학교산학협력단 | 진공 자외선 기반 과불화화합물 분해 수처리 장치 |
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