KR20200061248A - Apparatus for eliminating soluble phosphorous and organics from wastewater using electrolysis - Google Patents

Apparatus for eliminating soluble phosphorous and organics from wastewater using electrolysis Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an apparatus of removing phosphorous and organic matters by an electrochemical flocculation method, which comprises: a cylindrical case which is supported by a support and has a lower part with a downward gradient, wherein a sludge discharge pipe is connected to the center of a lower end part; a plurality of electrode plate sets in which iron electrode plates of a positive electrode and aluminum electrode plates of a negative electrode are alternately arranged and installed at regular intervals inside the case; an aeration container which is installed on the central part of the case; an underwater stirrer which is installed inside the aeration container; an inlet pipe which is connected to an upper end part of the aeration container such that treated water is introduced into the aeration container; and air pipes which are installed between the electrode plate sets by attaching diffusers to a side surface of a lower end part in an inner direction of the case. Therefore, it is possible to prevent a reddening problem occurring when the iron electrode plates are used and to reduce risk of gas accident occurring due to the reddening problem, by alternately arranging iron and aluminum electrode plates.

Description

전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치{APPARATUS FOR ELIMINATING SOLUBLE PHOSPHOROUS AND ORGANICS FROM WASTEWATER USING ELECTROLYSIS}A device for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical coagulation method {APPARATUS FOR ELIMINATING SOLUBLE PHOSPHOROUS AND ORGANICS FROM WASTEWATER USING ELECTROLYSIS}

본 발명은 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하단부가 하향 구배진 원통형의 케이스 내에 철과 알루미늄 전극판이 교대로 설치된 복수의 전극판 세트를 설치하여, 상기 케이스의 하단부 중심에 연결된 슬러지 배출배관에 의해 슬러지의 배출을 원활하게 하면서 상기 철 및 알루미늄 전극판에 의해 처리수의 적색화 문제와 가스로 인한 위험을 감소시킨 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical agglomeration method, and more particularly, by installing a plurality of electrode plate sets in which iron and aluminum electrode plates are alternately installed in a cylindrical case in which a lower end portion is downwardly sloped, Regarding phosphorus and organic matter removal apparatus by electrochemical coagulation method, which reduces the risk of gas and redness of the treated water by the iron and aluminum electrode plates while smoothly discharging sludge by the sludge discharge pipe connected to the center of the lower part will be.

종전까지는 인의 방류수 수질 기준이 없었기 때문에 고농도의 인함유 폐수 처리 기준외에는 별다른 규제가 없었다. 그러나, 최근 인의 방류수 수질 기준이 설정되었으며 이는 더욱 더 강화될 것이다. 고농도 인을 함유한 폐수의 처리에는 주로 화학제 첨가법이 사용되었으나 다량의 슬러지 발생 및 처리 비용의 상승 등으로 이후 생물학적 인 제거법이 사용되었다. 그러나, 생물학적 인 제거 방법은 제거 효율의 안정성에 문제가 있고 저농도 인의 제거는 사실상 불가능하므로 저농도 인을 완벽하게 처리할 수 있는 방법이 요구되고 있다.Previously, there was no standard for effluent water quality of phosphorus, so there was no regulation other than the high-concentration phosphorus-containing wastewater treatment standard. However, recently the water quality standards for phosphorus effluent have been established and will be strengthened further. Chemical treatment was mainly used for the treatment of wastewater containing high concentrations of phosphorus, but biological removal of phosphorus was subsequently used due to the occurrence of large amounts of sludge and increased treatment costs. However, the biological phosphorus removal method has a problem in stability of removal efficiency, and since removal of low concentration phosphorus is virtually impossible, a method capable of completely treating low concentration phosphorus is required.

폐수 중에 포함되어 있는 인을 제거하는 한가지 방법으로 폐수처리 장치 전해조의 양극과 음극에 철을 이용한 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 전기 분해시 철 이온이 과잉 용출되어 폐수가 적색으로 되는 단점이 있다. 또한, 철 및 인 이온을 제거하기 위해서 양극과 음극에 알루미늄을 이용해서 전기분해하는 방법 역시 알려져 있다. 이 방법은 고가의 알루미늄을 이용하기 때문에 유지비가 높다는 결점이 있다. 더욱이, 알루미늄을 양극에 이용하는 경우는 양극 표면에 스케일이 부착되어 스케일의 부동태화가 일어나기 때문에, 장기간 계속해서 운전할 수 없다는 단점이 있다.As a method for removing phosphorus contained in wastewater, a method using iron as an anode and a cathode of an electrolytic cell of a wastewater treatment device is known. However, this method has a disadvantage in that iron ions are excessively eluted during electrolysis and the wastewater becomes red. In addition, a method of electrolysis using aluminum as an anode and a cathode to remove iron and phosphorus ions is also known. This method has the drawback of high maintenance cost because it uses expensive aluminum. Moreover, when aluminum is used for the anode, there is a disadvantage that the scale is adhered to the surface of the anode and passivation of the scale occurs, so that operation cannot be continued for a long period of time.

이에 이러한 선행 기술의 문제점을 해결하고자 양극에 철을, 음극에 알루미늄을 사용한 선행기술문헌의 특허문헌에 제시된 등록특허(제10-0170360호)가 있다. 상기 등록특허는 폐수가 적색으로 되는 등의 문제점이 해소되고, 인과 부유 물질이 효율적으로 제거되는 효과가 있다. 그러나 폐수와 같은 처리수를 처리하는 케이스의 바닥에 슬러지가 고르게 쌓여 이를 적절하게 배출시키는 것에 어려움이 있었다. 또한 상기 등록특허 이후 산업의 계속적인 발전에 따라 세계적으로 폐수의 양은 급격히 늘어나고 있으나, 오래 전의 등록특허의 기술만으로는 인 제거의 효율성에 한계가 있을 수 밖에 없었다.In order to solve the problems of the prior art, there is a registered patent (No. 10-0170360) proposed in the patent literature of the prior art literature using iron as the anode and aluminum as the cathode. The registered patent has an effect of solving problems such as redness of wastewater and efficiently removing phosphorus and suspended matter. However, there was a difficulty in properly discharging the sludge evenly on the bottom of the case for treating treated water such as wastewater. In addition, the amount of wastewater has been rapidly increasing worldwide as the industry continues to develop after the registered patent, but the efficiency of phosphorus removal has to be limited only by the technology of the old registered patent.

한국등록특허 제10-0170360호Korean Registered Patent No. 10-0170360

본 발명은 위와 같은 종래의 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 인 및 유기물 제거의 효율성을 높이고 슬러지의 원활한 배출을 위해 하부가 하향 구배져 슬러지 배출배관이 연결된 원통형 케이스의 내부에 철 및 알루미늄 전극판이 교대로 설치된 복수의 전극판 세트와 공기배관을 각각 설치한 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, to increase the efficiency of phosphorus and organic matter removal, and the lower side is downwardly sloped for smooth discharge of sludge, and the iron inside the cylindrical case to which the sludge discharge pipe is connected And it is an object to provide a phosphorus and organic matter removal apparatus by an electrochemical agglomeration method in which a plurality of sets of electrode plates alternately installed with aluminum electrode plates and air pipes are installed.

또 폭기통을 통해 처리수를 케이스 내로 유입함으로써 상기 폭기통 내의 교반기가 처리수를 교반하여 인 제거율을 높일 수 있도록 한 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object is to provide an apparatus for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical agglomeration method in which a stirrer in the aeration tank agitates the treated water to increase the phosphorus removal rate by introducing the treated water into the case through the aeration tank.

또한 철 및 알루미늄 전극판의 사용에 의해 처리수의 적색화 문제를 해결하고 그로 인해 발생할 수 있는 가스사고의 위험을 감소시킨 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object is to provide a device for removing phosphorus and organic matter by an electrochemical coagulation method that solves the problem of redness of treated water by using iron and aluminum electrode plates and reduces the risk of gas accidents that may occur. .

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 지지대에 의해 지지되면서 하부가 하향 구배져 하단부 중심에 슬러지 배출배관이 연결된 원통형 케이스; 상기 케이스 내부에서 양극의 철 전극판과 음극의 알루미늄 전극판이 교대로 배치되면서 일정간격을 두고 설치된 복수의 전극판 세트; 상기 케이스의 중심부에 설치된 폭기통; 상기 폭기통 내부에 설치된 수중교반기; 상기 폭기통의 상단부에 연결되어 폭기통 내부로 처리수를 유입하는 유입배관; 및 하단부 측면에 상기 케이스 내부 방향으로 산기관을 부착하여 상기 전극판 세트 사이마다 설치된 공기배관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve this object, the present invention is supported by a support, while the lower portion is downwardly sloped, a cylindrical case in which a sludge discharge pipe is connected to the center of the lower portion; A plurality of electrode plate sets installed at regular intervals while the iron electrode plate of the positive electrode and the aluminum electrode plate of the negative electrode are alternately disposed within the case; An aeration cylinder installed at the center of the case; An underwater agitator installed inside the aeration cylinder; An inlet pipe connected to an upper end of the aeration tank to introduce treated water into the aeration cylinder; And an air pipe installed between the electrode plate sets by attaching an air diffuser in the inner direction of the case to the lower side.

또 상기 철 전극판과 알루미늄 전극판은 판 면 전체에 걸쳐 일정간격을 두고 복수개의 관통공이 관통되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the iron electrode plate and the aluminum electrode plate is preferably a plurality of through-holes through a predetermined distance across the entire surface of the plate.

또 상기 철 전극판과 알루미늄 전극판의 상단부에는 보호용 손잡이가 연결되는 것이 바람직하다.In addition, the upper end of the iron electrode plate and the aluminum electrode plate is preferably a protective handle is connected.

본 발명의 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치에 의하면, 철과 알루미늄 전극판의 교대배치에 의해 철 전극판을 사용하였을 때의 적색화 문제와 그로 인해 발생하는 가스사고의 위험을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to the apparatus for removing phosphorus and organic substances by the electrochemical coagulation method of the present invention, it is possible to reduce the redness problem when using the iron electrode plate by alternating arrangement of the iron and aluminum electrode plates and the risk of gas accidents caused thereby. It has an effect.

또 하부가 하향 구배진 원통형의 케이스 하단부에 슬러지 배출배관을 설치함으로써 슬러지의 배출이 원활한 장점이 있고, 원통형의 케이스에 의해 매우 경제적으로 공간활용을 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the sludge discharge pipe is installed at the lower end of the cylindrical case where the lower part is inclined downward, so that the sludge is discharged smoothly, and the cylindrical case has the effect of space utilization very economically.

또한 처리수를 폭기통 내로 유입하면서 교반기에 의해 교반되도록 함으로써 전극판과의 접촉면적은 높아져 인 제거효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, by allowing the treated water to be stirred by the stirrer while flowing into the aeration cylinder, the contact area with the electrode plate is increased, thereby improving the phosphorus removal efficiency.

또한 전극판에 형성된 관통공에 의해 처리수와 접촉하는 표면적을 더 높여 인 제거효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to further increase the phosphorus removal efficiency by further increasing the surface area in contact with the treated water by the through hole formed in the electrode plate.

도 1은 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 종단면도
도 3은 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 평면도
도 4는 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 전극판의 정단면도 및 측단면도
도 5는 전기응집 메커니즘을 보여주는 도면
도 6은 FNR 공정도
도 7은 전기응집 반응도
도 8은 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 반응시간;22.39~24.05 sec)
도 9는 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 반응시간;77.15~78.26sec)
도 10은 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 반응시간;118.03~128.95sec)
도 11은 전압별 반응시간 따른 처리수 SS 농도 그래프(전극판 간격;2 mm)
도 12는 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 반응시간;18.24~18.43 sec)
도 13은 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 반응시간;73.72~90.06 sec)
도 14는 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 반응시간;121.9~124.07 sec)
도 15는 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 반응시간;17.16~19.04 sec)
도 16은 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 반응시간;68.86~80.84 sec)
도 17은 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 반응시간;103.64~121.03 sec)
도 18은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 전압;2.5~2.8 V)
도 19는 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 전압;7.9~8.3 V)
도 20은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 전압;15.03~15.51 V)
도 21은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;2 mm, 전압;24.43~24.6 V)
도 22는 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 전압;2.6~2.7 V)
도 23은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 전압;8.12~8.4 mg/L)
도 24는 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 전압;15.1~15.4 V)
도 25는 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;3 mm, 전압;24.46~25.61 V)
도 26은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 전압;2.6~3.1 V)
도 27은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 전압;8.04~8.28 V)
도 28은 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 전압;15.1~15.78 V)
도 29는 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전극판 간격;5 mm, 전압;24.39~26.22V)
도 30은 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;2.65~3.1 V, 반응시간;18.43~22.94 sec, 68.86~90.06 sec)
도 31은 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;2.5~2.6 V, 반응시간;18.43~22.94 sec, 68.86~90.06 sec)
도 32는 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;7.9~8.4 V, 반응시간;17.16~22.76 sec, 73.79~77.15 sec)
도 33은 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;8.12~8.3 V, 반응시간;118.03~123.12 sec)
도 34는 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;15.03~15.78 V, 반응시간;17.39~24.05 sec, 75.05~78.49 sec)
도 35는 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;15.22~15.51 V, 반응시간;13.64~124.88 sec)
도 36은 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;24.58~26.22 V, 반응시간;17.16~22.39 sec, 73.72~80.84 sec)
도 37은 전극판 간격에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;24.39~24.46 V, 반응시간;105.05~128.95sec)
도 38은 pH에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;7.9~8.4 V, 15.06~16.2 V, 반응시간;63.84~87.59 sec)
도 39는 pH에 따른 처리수 T-N 농도와 제거효율 그래프(전압;7.9~8.4 V, 15.06~16.2 V, 반응시간;63.84~87.59 sec)
도 40은 MLSS 농도에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;15.22~15.7 V, 반응시간;116.28~137.18 sec)
도 41은 MLSS 농도에 따른 처리수 SS 농도와 제거효율 그래프(전압;15.22~15.7 V, 반응시간;116.28~137.18 sec)
도 42는 전기전도도 농도에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프 (전압;15.22~15.3 V, 반응시간;123.12~125.02 sec)
도 43은 전기전도도 농도에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프 (전압;15.22~15.3 V, 반응시간;123.12~125.02 sec)
도 44는 전극판 종류에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율 그래프(전압;15.22~15.5 V, 반응시간;119.32~124.07 sec)
도 45는 전극판 종류에 따른 처리수 T-N 농도와 제거효율 (전압;15.22~15.5 V, 반응시간;119.32~124.07 sec)1 is a perspective view of a phosphorus and organic matter removal apparatus by an electrochemical agglomeration method according to the present invention
Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of a phosphorus and organic matter removal apparatus by the electrochemical agglomeration method according to the present invention
Figure 3 is a plan view of the phosphorus and organic matter removal apparatus by the electrochemical agglomeration method according to the present invention
Figure 4 is a front and side cross-sectional view of the electrode plate of the phosphorus and organic matter removal apparatus by the electrochemical agglomeration method according to the present invention
5 is a view showing an electroaggregation mechanism
6 is an FNR process diagram
7 is an electroaggregation reaction diagram
8 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 2 mm, reaction time; 22.39 ~ 24.05 sec)
9 is a graph of the concentration of the treated water and the removal efficiency according to the voltage (electrode plate spacing; 2 mm, reaction time; 77.15 to 78.26sec)
10 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 2 mm, reaction time; 118.03 ~ 128.95sec)
11 is a graph of the concentration of SS treated water according to the reaction time for each voltage (electrode plate spacing; 2 mm)
12 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 3 mm, reaction time; 18.24 ~ 18.43 sec)
13 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 3 mm, reaction time; 73.72 ~ 90.06 sec)
14 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 3 mm, reaction time; 121.9 ~ 124.07 sec)
15 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 5 mm, reaction time; 17.16 ~ 19.04 sec)
16 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 5 mm, reaction time; 68.86 ~ 80.84 sec)
17 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the voltage (electrode plate spacing; 5 mm, reaction time; 103.64 ~ 121.03 sec)
18 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 2 mm, voltage; 2.5 to 2.8 V)
19 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 2 mm, voltage; 7.9 to 8.3 V)
20 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 2 mm, voltage; 15.03 ~ 15.51 V)
21 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 2 mm, voltage; 24.43 ~ 24.6 V)
22 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the reaction time (electrode plate spacing; 3 mm, voltage; 2.6 to 2.7 V)
23 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the reaction time (electrode plate spacing; 3 mm, voltage; 8.12 to 8.4 mg/L)
24 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 3 mm, voltage; 15.1 to 15.4 V)
25 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the reaction time (electrode plate spacing; 3 mm, voltage; 24.46 to 25.61 V)
26 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the reaction time (electrode plate spacing; 5 mm, voltage; 2.6 to 3.1 V)
27 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 5 mm, voltage; 8.04 to 8.28 V)
28 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 5 mm, voltage; 15.1 to 15.78 V)
29 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the reaction time (electrode plate spacing; 5 mm, voltage; 24.39 ~ 26.22V)
30 is a graph of the treated water TP concentration and removal efficiency according to the electrode plate spacing (voltage; 2.65 to 3.1 V, reaction time; 18.43 to 22.94 sec, 68.86 to 90.06 sec)
31 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the electrode plate spacing (voltage; 2.5 to 2.6 V, reaction time; 18.43 to 22.94 sec, 68.86 to 90.06 sec)
32 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the electrode plate spacing (voltage; 7.9 to 8.4 V, reaction time; 17.16 to 22.76 sec, 73.79 to 77.15 sec)
33 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the electrode plate spacing (voltage; 8.12 to 8.3 V, reaction time; 118.03 to 123.12 sec)
34 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the electrode plate interval (voltage; 15.03 ~ 15.78 V, reaction time; 17.39 ~ 24.05 sec, 75.05 ~ 78.49 sec)
35 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the electrode plate interval (voltage; 15.22 ~ 15.51 V, reaction time; 13.64 ~ 124.88 sec)
36 is a graph of the concentration of treatment water and the removal efficiency according to the electrode plate spacing (voltage; 24.58 ~ 26.22 V, reaction time; 17.16 ~ 22.39 sec, 73.72 ~ 80.84 sec)
37 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the electrode plate interval (voltage; 24.39 ~ 24.46 V, reaction time; 105.05 ~ 128.95sec)
38 is a graph of the treated water TP concentration and removal efficiency according to pH (voltage; 7.9 to 8.4 V, 15.06 to 16.2 V, reaction time; 63.84 to 87.59 sec)
39 is a graph of the TN concentration and removal efficiency according to pH (voltage; 7.9 to 8.4 V, 15.06 to 16.2 V, reaction time; 63.84 to 87.59 sec)
40 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the MLSS concentration (voltage; 15.22 ~ 15.7 V, reaction time; 116.28 ~ 137.18 sec)
41 is a graph of SS concentration and removal efficiency according to MLSS concentration (voltage; 15.22 to 15.7 V, reaction time; 116.28 to 137.18 sec)
42 is a graph of the concentration and removal efficiency of treated water according to the concentration of electrical conductivity (voltage; 15.22~15.3 V, reaction time; 123.12~125.02 sec)
43 is a graph of the concentration and removal efficiency of the treated water according to the electrical conductivity concentration (voltage; 15.22 ~ 15.3 V, reaction time; 123.12 ~ 125.02 sec)
44 is a graph of the treated water TP concentration and removal efficiency according to the type of electrode plate (voltage; 15.22 ~ 15.5 V, reaction time; 119.32 ~ 124.07 sec)
45 shows the TN concentration and removal efficiency according to the electrode plate type (voltage; 15.22 to 15.5 V, reaction time; 119.32 to 124.07 sec)

이하, 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the apparatus for removing phosphorus and organic substances by the electrochemical agglomeration method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform.

도 1은 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 종단면도를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치의 평면도를 도시한 것이다.1 is a perspective view of an apparatus for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical agglomeration method according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an apparatus for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical agglomeration method according to the present invention, and FIG. It shows a plan view of a phosphorus and organic matter removal apparatus by the electrochemical agglomeration method according to the invention.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치는 원통형 케이스(1), 전극판 세트(2), 폭기통(3), 수중교반기(4), 공기배관(5), 상기 폭기통(3) 내에 설치되는 유입배관(6) 및 상기 원통형 케이스(1)의 하단부에 연결되는 슬러지 배출배관(7)을 기본 구성으로 하고 있다.1 to 4, the phosphorus and organic matter removal apparatus by the electrochemical coagulation method according to the present invention is a cylindrical case (1), electrode plate set (2), aeration cylinder (3), agitator (4) , Air piping (5), inlet piping (6) installed in the aeration tube (3) and the sludge discharge piping (7) connected to the lower end of the cylindrical case (1) is a basic configuration.

상기 원통형 케이스(1)는 지면 상에서 지지대(8)에 의해 지지되어 있고, 하부가 하향 구배져 하단부를 뾰족한 원추형으로 하되 뾰족한 부위를 평탄면으로 구성하여 그 평탄면의 중심에 슬러지를 배출시키는 슬러지 배출배관이(7)이 연결되어 있다. The cylindrical case (1) is supported by a support (8) on the ground, and the lower portion is downwardly sloped to make a lower end a pointed cone, but the pointed portion is composed of a flat surface to discharge sludge to discharge the sludge to the center of the flat surface. The piping 7 is connected.

상기 전극판 세트(2)는 원통형 케이스(1) 내부의 열십자 방향에 각각 수직으로 세워 배치된 전극 프레임(9) 내부에 양극의 철 전극판(10)과 음극의 알루미늄 전극판(11)이 교대로 삽입되어 설치되는 것으로 구성된다. 이러한 각각의 전극판(10)(11)은 안전을 위해 상단부에 보호캡(12)을 덮은 상태에서 상기 보호캡(12)의 상단부에 손잡이(13)를 달아 손쉽게 잡을 수 있도록 한다.The electrode plate set (2) has an iron electrode plate (10) of the positive electrode and an aluminum electrode plate (11) of the negative electrode inside the electrode frame (9) arranged vertically in the crosswise direction inside the cylindrical case (1). It consists of being alternately inserted and installed. Each of the electrode plates 10 and 11 is attached to the upper end of the protective cap 12 in a state where the protective cap 12 is covered with the upper end for safety, so that the handle 13 can be easily grasped.

상기 폭기통(3)은 원통형 케이스(1) 내에서 서로 마주보는 4개의 전극판 세트(2)의 사이 공간, 즉 상기 원통형 케이스(1) 내의 중심부에 수직으로 세워지는 관 형태로 설치되며, 이러한 폭기통(3)의 상부에 페수 또는 하수와 같은 처리수를 폭기통(3) 내로 유입시키는 유입배관(6)이 설치된다. 또한 상기 폭기통(3)의 하단부 출구는 유입배관(6)으로부터 유입되는 처리수의 원활한 분산배출을 위해 나팔관관 같이 위보다 넓은 면적으로 구성하는 것이 바람직하다.The aeration cylinder (3) is installed in the form of a tube erected vertically in the space between the four electrode plate sets (2) facing each other in the cylindrical case (1), that is, the center in the cylindrical case (1), such An inlet pipe 6 is installed at the upper portion of the aeration tank 3 to introduce treated water such as wastewater or sewage into the aeration cylinder 3. In addition, the lower end outlet of the aeration tube (3) is preferably configured with a larger area than the above, such as a fallopian tube for the smooth distribution of the treated water flowing from the inlet pipe (6).

상기 수중교반기(4)는 폭기통(3) 내부의 중심부에 수직으로 세워 수중모터의 형태로 설치되며, 상기 유입배관(6)을 통해 폭기통(3) 내부로 유입되는 처리수를 상기 수중교반기(4)로 교반시켜 폭기통(3)의 하단부 출구를 통해 원통형 케이스(1) 내로 배출된다. The underwater agitator (4) is installed vertically in the center of the inside of the aeration cylinder (3) and installed in the form of an underwater motor, and the water agitator flowing through the inlet pipe (6) into the aeration cylinder (3). Stirring with (4) is discharged into the cylindrical case (1) through the lower end outlet of the aeration cylinder (3).

상기 공기배관(5)은 원통형 케이스(1) 내의 둘레에서 각 전극판 세트(2)의 사이마다 상기 원통형 케이스(1)의 상부 위에서 내부의 아래까지 길게 수직으로 세워 설치되며, 상기 원통형 케이스(1) 내부에 있는 공기배관(5)의 하단부 측면에는 중심부를 향해 서로 마주보는 원뿔 형태의 산기관(5a)이 적어도 하나 이상 연결된다.The air pipe (5) is installed vertically elongated from the top of the cylindrical case (1) to the inside and down from the top of the cylindrical case (1) between each electrode plate set (2) in the circumference in the cylindrical case (1), the cylindrical case (1 ) On the lower side of the inside of the air pipe 5, at least one cone-shaped diffuser 5a facing each other toward the center is connected.

따라서 상기 유입배관을 통해 폭기통(3) 내부로 유입되는 폐수 또는 하수와 같은 처리수는 수중교반기(4)에 의해 교반되어 배출되고, 배출되는 처리수는 상기 공기배관(5)의 산기관(5a)을 통해 원통형 케이스(1) 내부로 골고루 퍼지는 공기와 접촉하여 미생물에 의한 유기질의 분해가 왕성하게 실행된다. 즉 상기 폭기통(3)과 수중교반기(4) 및 공기배관(5)에 의해 처리수와 공기를 잘 접촉시켜 원활한 산소의 보급이 이루어지도록 하고, 처리수에 보급된 산소에 의해 상기 처리수 내 슬러지 중의 호기성균이 왕성하게 활동하여 충분하게 유기질의 분해가 실행되도록 한다.Therefore, the treated water such as wastewater or sewage flowing into the aeration tank 3 through the inlet pipe is stirred and discharged by the underwater agitator 4, and the discharged treated water is an air pipe of the air pipe 5 ( The decomposition of organic matter by microorganisms is actively performed by contacting the air evenly spread inside the cylindrical case 1 through 5a). That is, the aeration tank (3), the water agitator (4) and the air piping (5) are in good contact with the treated water and the air so that the smooth supply of oxygen is achieved, and the oxygen supplied to the treated water in the treated water The aerobic bacteria in the sludge act vigorously to ensure sufficient decomposition of organic matter.

한편 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 전극판 세트(2) 내부에 설치되는 철 전극판(10)과 알루미늄 전극판(11)의 판 면 전체에는 일정간격을 두고 복수개의 관통공(14)이 관통된다. 이러한 관통공(14)에 의해 철 전극판(10)과 알루미늄 전극판(11)의 표면적이 더 넓어져 처리수가 상기 철 전극판(10)과 알루미늄 전극판(11) 사이를 더욱 쉽게 접촉할 수 있도록 한다. 따라서 이와 같은 복수의 상기 관통공(14)에 의해 처리수의 전기응집반응을 높여 인 제거효율을 더욱 효율적으로 할 수 있게 된다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, a plurality of through holes 14 are provided at regular intervals on the entire surface of the iron electrode plate 10 and the aluminum electrode plate 11 installed inside the electrode plate set 2. Penetrates. The surface area of the iron electrode plate 10 and the aluminum electrode plate 11 is widened by the through hole 14, so that the treated water can more easily contact between the iron electrode plate 10 and the aluminum electrode plate 11. To make. Therefore, it is possible to increase the electrocoagulation reaction of the treated water by the plurality of through-holes 14 and more effectively remove phosphorus.

이러한 본 발명의 인 및 유기물 제거장치는 전해조의 양극에 철을, 음극에 알루미늄을 이용하여 폐수를 전기 분해하고, 적절히 극성을 변환하여서 알루미늄을 양극으로 하여 알루미늄을 적극적으로 용출시키는 것을 특징으로 한다. 또는 본 발명의 제거장치에 있어서는 철과 알루미늄을 조합하여 사용하는데, 용출량이 많은 철을 사용하여 인을 제거하고, 알루미늄을 용출하여 잉여의 철 이온을 제거하기 때문에 처리수가 적색으로 변하는 일이 없는 동시에 운영비가 저렴하다.The phosphorus and organic matter removal apparatus of the present invention is characterized in that the electrolytic cell is electrolyzed wastewater by using iron as an anode and aluminum as an anode, and the polarity is appropriately converted to actively elute aluminum using aluminum as the anode. Alternatively, in the removal apparatus of the present invention, iron and aluminum are used in combination, and since the iron with a large amount of elution is removed to remove phosphorus and the excess iron ions are removed by eluting aluminum, the treated water does not turn red at the same time. The operating cost is cheap.

이하, 본 발명의 제거장치에 의한 처리수의 처리과정에 대하여 다음과 같이 실시예 1을 통해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the treatment process of the treated water by the removal apparatus of the present invention will be described in more detail through Example 1 as follows.

1. 기술의 원리1. The principle of technology

1.1 전기응집 원리1.1 Electroaggregation principle

본 발명은 전해조로 사용되는 원통형 케이스(1) 내의 양극에 철 전극판(10)을, 음극에 알루미늄 전극판(11)을 사용하고 있다. 따라서 도 5의 전기응집반응을 참조하면, 반적으로 전기응집반응은 가용성 양극, 즉 알루미늄이나 철 등의 전극을 사용하여 양극에서는 전기분해 반응 중 Fe2+ 등의 금속이온이 산화되어 용출이 일어나고 음극에서는 물의 전기화학적 반응에 의해 OH-가 형성된다. 이들이 금속수산화물을 형성하며 이 과정에서 형성된 금속수산화물은 수중에 존재하는 오염물질을 응집, 침전, 흡착, 부상시켜 제거한다. 일반적으로 전해법으로 생성된 금속수산화물보다 활성이 크고 처리효율이 우수하다. 또한 음극에서 발생한 수소방울이 오염물질을 환원시키며 이를 부상시켜 제거한다.In the present invention, an iron electrode plate 10 is used as an anode in a cylindrical case 1 used as an electrolytic cell, and an aluminum electrode plate 11 is used as a cathode. Therefore, when referring to electrical agglutination of Figure 5, electrical agglutination is soluble anode, that is taking place the metal ions are eluted, such as Fe 2+ oxidation of the using electrode such as aluminum or iron anode electrolysis anode reaction generally In the OH - is formed by the electrochemical reaction of water. They form a metal hydroxide, and the metal hydroxide formed in this process removes contaminants present in the water by agglomeration, precipitation, adsorption, and floating. In general, the activity is greater than the metal hydroxide produced by the electrolytic method and the treatment efficiency is excellent. In addition, hydrogen droplets generated at the cathode reduce pollutants and are removed by floating.

1.2 전기응집 반응에 의한 인 제거의 특성1.2 Characteristics of phosphorus removal by electrocoagulation reaction

전기응집반응에서 전극으로는 대부분 값이 싸고 취급이 용이하며 그 효율성이 입증된 가용성 전극인 알루미늄과 철을 사용한다. 각 전극을 이용했을 때 전기응집반응은 다음과 같다. In the electrocoagulation reaction, most of the electrodes are made of aluminum and iron, which are inexpensive, easy to handle, and proven efficient soluble electrodes. The electroaggregation reaction when each electrode is used is as follows.

-메커니즘 Al-Mechanism Al

[Anode][Anode]

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

[Cathode][Cathode]

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

-메커니즘 Fe-Mechanism Fe

[Anode][Anode]

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

Figure pat00009
Figure pat00009

[Cathode][Cathode]

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

양전극에서는 Fe 금속이 산화되어 Fe2+의 상태로 용출된다. 그 후 수중에 인산이온과 결합하여 화학적 제거가 일어나게 된다. 음전극에서는 물이 전해와 만나 반응하여 H+와 OH-로 나누어지고 이로 인해 생성된 OH-와 Fe이 결합하여 Fe(OH)3를 생성한 후 인산이온을 응집제와 같이 흡착시켜 침전한 후 물리적으로 인 제거를 할 수 있게 된다. In the positive electrode, Fe metal is oxidized and eluted in the state of Fe 2+ . Subsequently, chemical removal occurs by combining with phosphate ions in water. In the negative electrode, water reacts with electrolysis to be divided into H + and OH - , and the resulting OH - and Fe combine to form Fe(OH) 3 , and then adsorb and phosphate ions together with a coagulant to precipitate and physically Phosphorus removal is possible.

본 발명의 인 및 유기물 제거장치는 전해조의 양극에 철을, 음극에 알루미늄을 이용하여 폐수를 전기응집한다. 이 제거장치에 있어서는 철과 알루미늄을 조합하여 사용하는데, 용출량이 많은 철을 사용하여 인을 제거하고, 알루미늄을 용출하여 잉여의 철 이온을 제거하기 때문에 적색화현상을 방지하는 동시에 운영비가 저렴하다.The phosphorus and organic matter removal apparatus of the present invention uses iron as an anode and aluminum as an anode to electrolyze the wastewater. In this elimination device, iron and aluminum are used in combination, and since phosphorus is removed by using iron having a large amount of elution, and excess iron ions are removed by eluting aluminum, redness is prevented and operating costs are low.

본 발명은 전해조인 원통형 케이스의 양극에 철을, 음극에 알루미늄을 사용하고 있다. 따라서 양극에서 2가 철 이온이 용출된다. 철 이온의 일부는 폐수 중에서 산화되어 3가 철이온이 된다. 그리고 이 2가와 3가 철 이온이 폐수 중의 인산이온과 다음의 반응식과 같이 결합하게 된다.The present invention uses iron as an anode and aluminum as a cathode in a cylindrical case that is an electrolytic cell. Therefore, divalent iron ions are eluted from the anode. Some of the iron ions are oxidized in the wastewater to become trivalent iron ions. And these divalent and trivalent iron ions are combined with phosphate ions in wastewater as shown in the following reaction formula.

Figure pat00014
Figure pat00014

Figure pat00015
Figure pat00015

이 이온의 결합에 의해서 생성된 Fe3(PO4)2와 FePO4는 난용성이기 때문에 이 전기 분해에 의해 석출된다. 일반적으로 음극에서는 알루미늄이 석출되지 않기 때문에 음극 부근에서는 OH-가 존재하여 다음의 반응식과 같은 반응에 의해 용해되어 알루미늄산 이온으로 될 수 있다.Fe 3 (PO 4 ) 2 and FePO 4 produced by the bonding of these ions are poorly soluble and are precipitated by this electrolysis. In general, since aluminum is not precipitated at the negative electrode, OH − is present in the vicinity of the negative electrode, and may be dissolved into an aluminum acid ion by the reaction as shown in the following reaction formula.

Figure pat00016
Figure pat00016

Figure pat00017
Figure pat00017

또한, 음극 표면으로부터 수소 가스가 발생하기 때문에, 산화 피막에 의한 부동태가 발생되지 않는다. 철 이온을 제거하기 위해서는 몰비에서 Fe:Al=1:0.2∼1의 알루미늄이 필요하다. 예를 들면, 극성을 변환할 수 있는 전기응집 장치에서 알루미늄을 이용한 경우 이론 전기 화학 당량은 용출되는 알루미늄의 양의 20∼60 %가 용출되므로 철 이온을 제거하는 데 충분한 알루미늄산 이온을 얻게 된다. 극성을 변환할 수 있는 장치에서는 철판 : 알루미늄판의 사용비율이 10 : 2∼6이 된다.In addition, since hydrogen gas is generated from the cathode surface, passivation by the oxide film is not generated. In order to remove iron ions, Fe:Al=1:0.2-1 aluminum is required at a molar ratio. For example, when aluminum is used in an electrocoagulation device capable of converting polarity, the theoretical electrochemical equivalent is 20-60% of the amount of aluminum eluted, so that sufficient aluminum acid ions are obtained to remove iron ions. In a device capable of converting polarity, the use ratio of the iron plate: aluminum plate is 10:2-6.

이 알루미늄산 이온이 폐수 중에 존재하고 있으면, 철 이온과 알루미늄산 이온이 반응하여 양이온을 포함한 플록이 형성된다. 따라서 처리수 중에 포함된 잉여철 이온도 제거되어 적색화의 문제가 발생되지 않는다. When these aluminum acid ions are present in the wastewater, iron ions and aluminum acid ions react to form flocs containing cations. Therefore, the excess iron ions contained in the treated water are also removed, so that the problem of redness does not occur.

종래 연구에 따르면 전기응집 공정은 장비가 기존 공정들에 비해 간단하고 따로 부품없이 전기적으로만 제어되기 때문에 유지보수가 쉽고, 화학약품을 주입하지 않아 2차 오염이 없다. 또한 전기가 유용하지 않은 농촌지역에서 태양열을 이용하여 충분히 공정을 수행할 수 있어 용이하게 사용될 수 있는 것으로 보고하고 있다. 또한 COD, 색도, 부유물질, 탁도, 총 질소, 총 인을 일반 화학 응집제를 통한 처리와 효율을 비교한 결과 전해산화 및 전해부상 등 부수적 효과로 인해 효율이 더 우수한 것으로 제시하였다. According to the conventional research, the electroaggregation process is simple compared to the existing processes and is easy to maintain because it is only electrically controlled without parts, and there is no secondary contamination due to no chemical injection. In addition, it is reported that it can be easily used because the process can be sufficiently performed using solar heat in rural areas where electricity is not useful. In addition, COD, chromaticity, suspended matter, turbidity, total nitrogen, and total phosphorus were compared with general chemical coagulants and compared with efficiency. As a result, it was suggested that the efficiency was better due to side effects such as electrolytic oxidation and electrolytic injury.

다음의 <표 1>은 일반적인 인제거 공정인 생물학적 인제거, 물리·화학적인 탈인법과 본공정에서 사용한 철석출장치와의 장점 및 단점을 비교한 것이다.The following <Table 1> compares the advantages and disadvantages of the general phosphorus removal process, biological phosphorus removal, physical and chemical dephosphorization, and the iron precipitation device used in this process.

구분division 장점Advantages 단점Disadvantages 전기응집Electrocoagulation - 약품 투입 필요 없어 약품비용 저감
- 운전이 간단하며 설계 용이
- 공정의 자동화로 유입수 변화에 능동적인 대처 가능
- 단위부지면적당 처리 용량이 큼-Reduction of chemical cost as no chemical input is required
-Simple operation and easy design
-Possible to actively respond to changes in influent by automating the process
-Large processing capacity per unit area - 전극소모에 따른 전극판 교체 필요 -Electrode plate replacement is required according to electrode consumption 생물학적 인제거Biological phosphorus removal - 응집처리보다 저렴
- 슬러지 발생량이 적음-Cheaper than coagulation treatment
-Low sludge generation - 운전조작의 어려움
- 처리효율의 한계
- 유입수 성상에 따른 제한
- 처리속도가 느림-Difficulty driving
-Limitation of processing efficiency
-Restriction according to influent characteristics
-Slow processing speed 물리·화학적 인제거Physical and chemical phosphorus removal - 처리속도가 빠름
- 처리효율이 좋음-Fast processing speed
-Good processing efficiency - 약품비용으로 인한 경제적 부담 증가
- 슬러지 발생량 많음-Increased economic burden due to drug costs
-High amount of sludge generation

1.3 전기응집 영향 인자1.3 Electroaggregation Influencing Factors

1.3.1 전력1.3.1 Power

전력량은 전력과 시간의 곱으로 계산할 수 있다. 전력은 전압과 전류의 곱이므로, 전압이 V, 전류가 I, 사용시간이 t일 때 소비되는 전력량은 V·I·t이다. 전력량의 단위로는 전력의 단위인 와트(W) 또는 킬로와트(kW)에 사용한 시간(h)를 곱하여 와트시(Wh) 또는 킬로와트시(kWh)를 사용한다. 물리량을 표현할 대 시간의 단위로 초(sec)를 많이 사용하지만, 전력량의 경우 초 단위보다는 시간 단위로 사용하는 경우가 많아 와트초(Ws)보다 와트시(Wh)를 더 많이 사용한다. 전기응집 공정 시에 필요한 전력량에 따라 이 공정의 운영비용의 차이가 많이 나며 이에 따라 공정의 적용 가능여부 등이 결정되기 때문에 중요하다.The amount of power can be calculated as the product of power and time. Since power is the product of voltage and current, the amount of power consumed when voltage is V, current is I, and usage time is t is V·I·t. As a unit of the amount of power, watt hour (Wh) or kilowatt hour (kWh) is used by multiplying the unit of electric power by the time (h) used in watts (W) or kilowatts (kW). Although a lot of seconds (sec) is used as a unit of time to express the physical quantity, a watt hour (Wh) is used more than a watt second (Ws) because the power amount is often used as a time unit rather than a second unit. This is important because the operating cost of this process varies greatly depending on the amount of power required during the electro-aggregation process, and whether the process can be applied is determined accordingly.

1.3.2 전극간격1.3.2 Electrode spacing

전극간의 간격이 달라짐에 따라 전기저항이 달라져 응집효율에 차이를 가져오게 된다. 전극 간격에 따른 용액에서의 전기저항을 표현한 식은 다음과 같다.As the distance between the electrodes varies, the electrical resistance varies, resulting in a difference in cohesion efficiency. The equation expressing the electrical resistance in solution according to the electrode spacing is as follows.

Figure pat00018
Figure pat00018

Ω : Electric resistance (ohm)Ω: Electric resistance (ohm)

L : Electrode distance (cm)L: Electrode distance (cm)

α : Electrode surface area (cm2)α: Electrode surface area (cm 2 )

k : Electric conductivity (S/cm)k: Electric conductivity (S/cm)

위의 식과 같이 전극간의 간격은 전기저항과 비례관계에 있으며, 따라서 전극간의 거리가 가까울수록 부유물질 또는 미세조류와의 응집효율이 높은 것은 전극간의 거리 단축으로 인한 전기저항이 작아져 양극에서 용출되는 금속 이온과 빠르게 반응하여 금속 수산화물을 빠르게 형성하기 때문이다.As shown in the above equation, the distance between electrodes is proportional to the electrical resistance. Therefore, the closer the distance between electrodes is, the higher the cohesion efficiency with floating materials or microalgae is. This is because it reacts quickly with metal ions to quickly form a metal hydroxide.

1.3.3 전류밀도1.3.3 Current density

전류밀도는 전기응집에 의해 용출되는 금속 이온의 양과 밀접한 관련이 있으며, 아래의 식과 같이 전류밀도가 커짐에 따라 양이온 전극에서 용출 가능한 금속 이온의 양이 증가하게 되어 미세조류와 응집시키게 되는 금속 수산화물이 많아져 응집효율이 증가하게 된다.The current density is closely related to the amount of metal ions eluted by electrocoagulation, and as the current density increases, the amount of metal ions that can elute from the cation electrode increases as shown in the following equation, thereby causing the metal hydroxide to aggregate with microalgae. Increased cohesion efficiency increases.

Figure pat00019
Figure pat00019

여기서

Figure pat00020
: Mass of dissolved metalhere
Figure pat00020
: Mass of dissolved metal

Figure pat00021
: Current (A)
Figure pat00021
: Current (A)

t : Time in secondst: Time in seconds

M : Atomic mass of AluminiumM: Atomic mass of Aluminum

Z : Valency of AluminiumZ: Valency of Aluminum

F : Faraday's constantF: Faraday's constant

그러나 전류밀도가 높아질수록 전기응집의 효율이 좋은 것은 아니므로 적절한 전류밀도를 유지해주어야 한다.However, as the current density increases, the efficiency of electrocoagulation is not good, so an appropriate current density must be maintained.

1.3.4 전극판의 종류1.3.4 Types of electrode plates

전극은 용액으로 양전하의 전류가 들어가는 양극이라고 하며 전류가 나가는 극을 음극이라고 한다. 전극판의 종류에 따라 양극과 음극이 나눠지는데 양극은 알루미늄, 철, 니켈, 구리, 아연, 카드뮴 등이 사용되며 이들 금속원자들은 용액 속에서 용해되어 금속수산화물을 형성하여 오염물질을 흡착과 동시에 발생하는 H2, O2 등의 기체와 함께 상승하면서 고액분리가 일어나 오염물질을 제거한다. 알루미늄이나 철의 이온들은 응집반응을 하여 침전 또는 부상시킨다. 응집처리는 플록을 형성하여 슬러지가 많이 발생하여 고액분리가 잘 되지 않고 생물학적 처리에 있어 장애 요인이 되기도 하다. 철과 알루미늄을 양극으로 사용하여 유기물질을 제거시킨 실험결과 고분자 유기물질은 응집이 일어나며, 저분자 유기물질은 VOC나 CO2로 전환된다고 보고되고 있다. 또한 Lime의 경우 인제거는 효과적이나 질소제거는 낮은 제거 효율로 부적절한 것으로 보고되고 있다.The electrode is referred to as an anode into which a positively charged current enters the solution, and a pole through which the current flows is called a cathode. The positive electrode and the negative electrode are divided according to the type of electrode plate. As the positive electrode, aluminum, iron, nickel, copper, zinc, cadmium, etc. are used. These metal atoms are dissolved in solution to form a metal hydroxide, which simultaneously adsorbs contaminants. As H 2 and O 2 gas rise together, solid-liquid separation occurs to remove contaminants. The ions of aluminum or iron are coagulated to precipitate or float. The flocculation treatment forms flocs, resulting in a lot of sludge, making it difficult to separate solid-liquid, and also a obstacle to biological treatment. As a result of experiments in which organic materials are removed using iron and aluminum as anodes, it is reported that high-molecular organic materials aggregate and low-molecular organic materials are converted to VOC or CO 2 . In the case of Lime, phosphorus removal is effective, but nitrogen removal is reported to be inappropriate due to low removal efficiency.

1.3.5 반응시간1.3.5 reaction time

전기응집의 반응시간은 전류밀도와 같이 용출되는 금속이온의 양과 밀접한 관계가 있다. 반응시간이 증가할수록 통과 전류량이 증가하며 따라서 용출되는 금속이온의 양은 증가하게 된다. 따라서 전기응집반응에서 반응시간은 중요한 인자로 작용한다. The reaction time of electroaggregation is closely related to the amount of metal ions eluted, such as current density. As the reaction time increases, the amount of passing current increases, and thus the amount of metal ions eluted increases. Therefore, the reaction time is an important factor in the electrocoagulation reaction.

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서

Figure pat00023
: Mass of dissolved metalhere
Figure pat00023
: Mass of dissolved metal

Figure pat00024
: Current (A)
Figure pat00024
: Current (A)

t : Time in secondst: Time in seconds

M : Atomic mass of AluminiumM: Atomic mass of Aluminum

Z : Valency of AluminiumZ: Valency of Aluminum

F : Faraday's constantF: Faraday's constant

따라서 전류의 양, 반응시간이 증가할수록, 폐수의 유입속도가 감소할수록 용출되는 금속이온의 양이 증가하므로 전해응집의 효율이 좋아진다.Therefore, the amount of metal ions eluted increases as the amount of current, the reaction time increases, and the inflow rate of wastewater decreases, so that the efficiency of electrolytic aggregation is improved.

1.3.6 전기전도도1.3.6 Electrical conductivity

전기응집 시 전기전도도가 낮을 경우 수처리에서 양극표면에 산화피막이 형성되어 저항이 급상승하게 된다. 이로 인해 전력 소비량은 증가하고 알루미늄 용출이 방해되어 금속수산화물의 형성이 느리게 되어 처리효율을 떨어뜨린다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 NaCl과 같은 전해질을 첨가하여 전기전도도를 높일 경우 전력소비량 절감과 처리효율 향상이 기대된다. 그러나 이미 충분한 전기전도도를 가진 원수라면 약품비용을 소모할 필요없이 원수 그대로 이용하는 것이 가장 바람직하며 따라서 이 경우에 이는 약품첨가로 인해 발생할 수 있는 2차 오염피해를 방지할 수 있다. 그러나 높은 농도의 전해질 중 Chloride는 오히려 전극의 부식을 촉진시키고 제거율을 떨어뜨리는 측면을 가지고 있기 때문에 이것 또한 고려하여 최적의 전기전도도를 도출해야한다.If the electrical conductivity is low during electrocoagulation, an oxide film is formed on the surface of the anode in water treatment, so that the resistance increases rapidly. Due to this, the power consumption increases and the elution of aluminum is hindered, resulting in slow formation of metal hydroxides, which reduces the processing efficiency. In order to prevent this phenomenon, when an electric conductivity such as NaCl is added to increase electrical conductivity, it is expected to reduce power consumption and improve processing efficiency. However, if the raw water already has sufficient electrical conductivity, it is most preferable to use the raw water as it is, without consuming the cost of the chemical, and in this case, it can prevent secondary pollution damage that may occur due to the addition of the chemical. However, among high concentrations of electrolytes, chloride tends to promote corrosion of the electrode and decrease the removal rate, so this should also be considered to derive the optimum electrical conductivity.

1.3.7 pH1.3.7 pH

전기응집반응에서 pH는 금속수산화물의 용해도뿐만 아니라 전류효율에도 영향을 미친다. 따라서 전기응집반응에서 pH는 아주 중요한 인자로 작용한다. 일반적으로 알루미늄 전류 효율은 중성보다는 산성이나 염기성 상태에서 더 높게 나타난다. 전기응집의 경우 pH 완충능력이 있는데, 전기응집 후 유출수의 pH는 산성영역에서 증가하고 염기성영역에서 감소하는 경향이 있다.In the electrocoagulation reaction, pH affects not only the solubility of the metal hydroxide, but also the current efficiency. Therefore, pH is a very important factor in the electrocoagulation reaction. In general, aluminum current efficiency is higher in the acidic or basic state than in the neutral. In the case of electrocoagulation, it has a pH buffering capacity. After electrocoagulation, the pH of the effluent tends to increase in the acidic region and decrease in the basic region.

Figure pat00025
Figure pat00025

이는 산성영역에서 CO2가 과포화되어 수소이온을 유리시켜 pH를 산성화시키는 것이다. 또한 염기성영역에서는 수소생성 외에도 (+)전극 근처에서 Al(OH)3의 형성이 수소이온을 방출시켜 pH를 감소시키게 된다. 이러한 전기응집의 pH 완충능력으로 인하여 처리수의 pH가 중성 부근에 있기 때문에 처리수의 pH 조절에 따른 약품 주입 등이 불필요하다.This is to acidify the pH by oversaturating CO 2 in the acidic region to release hydrogen ions. In addition, in the basic region, in addition to hydrogen generation, the formation of Al(OH) 3 near the (+) electrode releases hydrogen ions to decrease the pH. Due to the pH buffering capacity of the electrocoagulation, the pH of the treated water is near neutral, so it is unnecessary to inject chemicals according to the pH adjustment of the treated water.

1.4 FNR 공법1.4 FNR method

FNR(Ferrous Nutrient Removal)공법은 무산소조, 포기조로 구성된 생물반응조에서 질산화 및 탈질작용에 의한 질소제거와, 철석출장치 내에 철을 용출시켜 인과 결합하여 인을 제거하는 기술로써 유입수 중의 유기물과 영양염류 농도에 관계없이 영양염류를 제거할 수 있으며, 기존의 A2O공법에 비하여 혐기조가 없으므로 운전이 간단하며, 설비의 감소로 유지관리비 절감 및 공정의 자동화로 최적의 공정관리를 유지할 수 있는 장점이 있다. FNR 공정도는 다음의 도 6과 같다.The FNR (Ferrous Nutrient Removal) method is a technology that removes nitrogen by nitrification and denitrification in a bioreactor composed of anoxic and aeration tanks, and removes phosphorus by eluting iron in an iron precipitation device to remove phosphorus, thereby concentrating the concentration of organic substances and nutrients in the influent. Regardless, it is possible to remove nutrients, and there is no anaerobic tank compared to the existing A2O method, so operation is simple, and it has the advantage of reducing the maintenance cost due to the reduction of equipment and maintaining the optimal process control by automating the process. The FNR process chart is shown in FIG. 6 below.

본 발명의 실시예에서는 철 석출장치에 의한 전기응집을 철뿐만 아니라 알루미늄을 전극판으로 이용하여 전기응집에 대한 실험을 진행하였다. In the embodiment of the present invention, an electric agglomeration by using an iron precipitation device was performed using an aluminum as well as iron as an electrode plate to conduct an electric agglomeration.

무산소조에서는 유기물을 이용하여 포기조에서 반송된 질산성 질소를 질소가스로 전환하는 공정이고 다음 반응식은 탈질과정을 나타낸 것이다.In the oxygen-free tank, nitric nitrogen returned from the aeration tank is converted to nitrogen gas by using organic substances, and the following reaction formula shows the denitrification process.

Figure pat00026
Figure pat00026

혐기조에서 혐기성 미생물이 인 방출을 하기 위해 유기물을 이용하는데 이 공정같은 경우에는 혐기조를 전기응집공정이 대신하기에 혐기조에서의 유기물 사용이 없어 탈질 효율을 극대화하였다. Anaerobic microorganisms in the anaerobic tank use organic matter to release phosphorus. In this case, the electroaggregation process replaces the anaerobic tank, so there is no use of organic matter in the anaerobic tank to maximize denitrification efficiency.

호기조에서는 호기성 미생물에 의해 유기물을 산화시켜 제거하고 생물학적 분해에 의해 NH4-N을 NO2-N와 NO3-N으로 변환시키는 생물학적 질산화 반응이 일어나며 반응식은 다음과 같다.In the aerobic tank, a biological nitrification reaction occurs by oxidizing and removing organic substances by aerobic microorganisms and converting NH 4 -N to NO 2 -N and NO 3 -N by biological decomposition, and the reaction formula is as follows.

Figure pat00027
Figure pat00027

전기응집공정은 인을 제거하기 위한 반응조로 철·알루미늄의 전기분해로 인해 용출된 철과 알루미늄으로 인과 결합시킨 후 인을 제거하는 공정이다. 기존 철 석출장치는 철만 전극판으로 이용하였을 경우 잉여 철로 인한 색도 때문에 문제점을 가졌는데 알루미늄을 음극에 설치함으로써 잉여철을 알루미늄이 제거하여 색도까지 제거하는 효과를 볼 수 있다.The electrocoagulation process is a reaction tank for removing phosphorus and is a process of removing phosphorus after binding with phosphorus with eluted iron and aluminum due to electrolysis of iron and aluminum. In the case of using only iron as an electrode plate, the existing iron precipitation device had a problem due to the chromaticity due to the surplus iron. By installing aluminum at the cathode, aluminum can be removed to remove the chromaticity.

2. 실험 방법2. Experimental method

2.1 실험원수2.1 Number of researchers

본 발명의 실시예에서는 서울시 J하수처리장의 1차 포기조 슬러지를 원수로 선택하였다. 채수해온 원수마다 다음의 표 2와 같이 당일 성상분석을 했으며 각각 실험 변수에 맞게 원수를 이용하여 제조하여 실험을 진행하였다. In the embodiment of the present invention, the primary aeration tank sludge of the J sewage treatment plant in Seoul was selected as raw water. Each of the collected raw water was analyzed on the same day as shown in Table 2 below. Each of the raw water was collected and manufactured using raw water according to the experimental variables.

구분division 농도density MLSS (mg/L)MLSS (mg/L) 1166.67~6357.51166.67~6357.5 CODMn (mg/L)COD Mn (mg/L) 96.67~176096.67~1760 CODCr (mg/L)COD Cr (mg/L) 382.83~4537.88382.83~4537.88 T-P (mg/L)T-P (mg/L) 11.36~44.4611.36~44.46 T-N (mg/L)T-N (mg/L) 41~141.0641~141.06 PO4-P (mg/L)PO 4 -P (mg/L) 0.075~4.4190.075~4.419 T-Fe (mg/L)T-Fe (mg/L) T-Al (mg/L)T-Al (mg/L) Conductivity(μs/cm)Conductivity(μs/cm) 632.8~916.3632.8~916.3 pHpH 6.29~6.826.29~6.82 Temp. (℃)Temp. (℃) 9.1~11.39.1~11.3 SVI (mg/L)SVI (mg/L) 96~34096~340

2.2 실험장치2.2 Experimental equipment

2.2.1 전기응집장치2.2.1 Electric flocculation device

본 발명의 실시예에서는 전체 FNR 공정 중에 전기응집 반응을 부분적으로 하여 실험 진행하다. 도 6은 공정 전체 공정도이며 무산소조, 포기조, 전기응집 반응조, 침전지로 구성되어 있다. In the embodiment of the present invention, an electroaggregation reaction is partially performed during the entire FNR process to perform an experiment. 6 is an overall process diagram of the process and is composed of an oxygen-free tank, an aeration tank, an electroaggregation reaction tank, and a settling tank.

본 발명의 실시예에서는 전류 공급 장치와 도 7과 같은 전기응집 반응조로 구성하였다. 전류 공급 장치는 DC power supply는 SAM HWA A100 모델이며 전극판을 양극(Biopolar)모드로 연결하여 실험하였다. 전기응집 반응조는 plexiglass로 제작하였고 규격은 폭 5 cm, 길이 15 cm, 높이는 각각 10 cm, 11 cm로 하였다. 전기응집 반응조의 높이 차를 두어 처리수가 한쪽으로 유출할 수 있게 제작하였다. 반응조의 하부에는 약간의 공간을 두어 magnetic stirrer에 의해 교반이 되도록 하였다. 원수는 Cole-Parmer Instrument 사의 system model No. 7553-75를 이용하여 반응조로 유입되고 처리수는 반응한 후 침전조에서 30분간 침전시켜 상징수를 분석하였다. In the embodiment of the present invention, the current supply device and an electroaggregation reaction tank as shown in FIG. 7 were configured. The DC power supply of the current supply is a SAM HWA A100 model and was tested by connecting the electrode plate in a bipolar mode. The electrocoagulation reactor was made of plexiglass, and the specifications were 5 cm wide, 15 cm long, and 10 cm and 11 cm high respectively. The difference in height of the electrocoagulation reaction tank was placed so that the treated water could flow to one side. A small space was left at the bottom of the reaction tank to allow stirring by a magnetic stirrer. The enemy is the system model No. of Cole-Parmer Instrument. 7553-75 was introduced into the reaction tank, and the treated water was reacted and then precipitated in the precipitation tank for 30 minutes to analyze the symbolic water.

2.2.2 전극판2.2.2 Electrode plate

전극판의 설계는 다음 표 3과 같으며 너비 4.8cm, 두께 0.3cm, 길이 8.5, 10cm로 총 면적은 40.8cm2 이다.The design of the electrode plate is as shown in Table 3 below, and the total area is 40.8cm 2 with a width of 4.8cm, a thickness of 0.3cm, a length of 8.5, and 10cm.

전극판과의 일정한 간격을 유지하기 위해 전류의 영향이 끼치지 않는 테프론재질을 사용하여 지지대와 1 mm 간격의 와셔를 설계하여 알루미늄, 철로 각 제작된 전극판의 간격을 유지시켜 본 실험을 진행하였다. In order to maintain a constant distance from the electrode plate, we designed a support and a washer 1 mm apart using a Teflon material that does not affect the current. .

구분division 너비 (cm)Width (cm) 두께 (cm)Thickness (cm) 길이 (cm)Length (cm) 면적 (cm2)Area (cm 2 )

Figure pat00028
Figure pat00028
전극판Electrode plate 4.84.8 0.30.3 8.5/108.5/10 40.840.8

2.3 실험방법2.3 Experiment method

전기화학 반응 시 양극에서 용해된 금속이온이 가수분해되어 금속 수산화물을 생성하게 되는데 이러한 금속수산화물은 화학적으로 만들어진 금속수산화물보다 활성이 강하고 응집력, 흡착력, 침강성의 특성이 있다. 앞서 언급한 대로 전기응집의 영향인자는 pH, 전극판의 재질, 반응시간, 전기전도도, 전압 등 포기조 슬러지 중 인을 제거하기 위해 전기응집 반응을 통한 최적의 조건을 도출하였다. 각 조건에 따라 원수를 조정하였으며 반응 후 30분동안 침전시켜 상등액을 분석하여 비교하였고 Fe와 Al은 처리수를 바로 샘플링하여 측정하였다. 각 조건에 따른 실험방법은 다음과 같다.During the electrochemical reaction, metal ions dissolved at the anode are hydrolyzed to form metal hydroxides. These metal hydroxides have stronger activity than chemically made metal hydroxides and have properties of cohesion, adsorption, and sedimentation properties. As mentioned above, the influence factors of electroaggregation were derived by using the electroaggregation reaction to obtain optimum conditions to remove phosphorus in the aeration tank sludge such as pH, electrode plate material, reaction time, electrical conductivity, and voltage. The raw water was adjusted according to each condition, and the supernatant was analyzed and compared by precipitation for 30 minutes after the reaction. Fe and Al were measured by sampling the treated water immediately. The experimental method according to each condition is as follows.

2.3.1 전압에 따른 처리효율 비교2.3.1 Comparison of treatment efficiency according to voltage

DC power supply를 이용하여 대략적인 전압을 맞춘 후 CHEKman TK-202 전압·전류 측정기를 이용하여 정확한 전압과 전류를 측정하였다. 전압은 2, 8, 15, 25V로 변수를 두어 실험하였으며 경제성을 고려하여 25V 이상의 전압을 변수로 두지 않았다.After adjusting the approximate voltage using a DC power supply, the correct voltage and current were measured using a CHEKman TK-202 voltage/current meter. The voltage was tested with variables of 2, 8, 15, and 25V, and the voltage of 25V or more was not set as a variable in consideration of economic efficiency.

2.3.2 반응시간에 따른 처리효율 비교2.3.2 Comparison of treatment efficiency according to reaction time

반응시간은 용출되는 금속이온의 양과 상관관계가 있기에 매우 중요한 인자 중 하나로써 원수가 전극판에 닿아 전기응집 반응이 일어날 때부터 유출되는 시간까지를 반응시간이라 하였다. Cole-Parmer Instrument 사의 system model No. 7553-75 펌프를 이용해 유량을 조절하고 유출수를 1 L 메스실린더에 샘플링하여 1 L까지 도달되는 시간을 측정하여 반응시간을 계산해주었다.The reaction time is one of the very important factors because it correlates with the amount of metal ions eluted. Cole-Parmer Instrument's system model No. The reaction time was calculated by adjusting the flow rate using a 7553-75 pump and measuring the time to reach 1 L by sampling the effluent into a 1 L measuring cylinder.

2.3.3 전극판 간격에 따른 처리효율 비교2.3.3 Comparison of treatment efficiency by electrode plate spacing

전극판 간격에 따른 인의 처리효율을 알아보고자 전극판 간격을 변화시켜 실험하였으며 전극의 간격은 1mm 두께인 테플론 와셔를 이용하여 2, 3, 5mm까지 조정하였다. 양 끝단은 테플론 지지대에 의해 빈 공간이 생겨 그곳은 전기테이프로 막아 전극의 간격에 따른 처리효율을 정밀하게 볼 수 있었다.To investigate the phosphorus treatment efficiency according to the electrode plate spacing, the experiment was performed by changing the electrode plate spacing, and the electrode spacing was adjusted to 2, 3, 5 mm using a 1 mm thick Teflon washer. At both ends, an empty space was formed by the Teflon support, and it was blocked with an electric tape, so that the treatment efficiency according to the spacing of the electrodes could be accurately seen.

2.3.4 pH에 따른 처리효율 비교2.3.4 Comparison of treatment efficiency according to pH

pH에 따른 처리효율을 알아보기 위해 pH 5, 7, 8.5로 변수를 두어 실험하였다. 산성으로 pH 조정하기 위해 1 N H2SO4를 주입하였고 염기성으로 pH 조정하기 위해 1N NaOH를 주입하였다. 농도가 높은 시약을 사용할 경우 원수 슬러지가 분해되기 때문에 적절한 농도의 산·염기를 주입하였다.In order to find out the treatment efficiency according to the pH, experiments were conducted with variables of pH 5, 7, and 8.5. 1 NH 2 SO 4 was injected to adjust the pH to acidic, and 1N NaOH was injected to adjust the pH to basic. When a reagent with a high concentration is used, the raw water sludge is decomposed, so an acid and a base of an appropriate concentration are injected.

2.3.5 MLSS 농도에 따른 처리효율 비교2.3.5 Comparison of treatment efficiency according to MLSS concentration

계절이나 운전인자에 따른 영향으로 인하여 MLSS 농도가 달라질 수 있기에 MLSS 농도 변화에 따른 처리효율을 실험하였다. 원수를 이용하여 MLSS 농도를 조절하였으며 조절 후 시료분석을 하였다. Since MLSS concentrations may vary due to seasonal or operational factors, treatment efficiency was tested according to MLSS concentration changes. MLSS concentration was adjusted using raw water and sample analysis was performed after adjustment.

2.3.6 전기전도도에 따른 처리효율 비교2.3.6 Comparison of treatment efficiency according to electrical conductivity

전기전도도는 전해질 1N NaCl을 사용하여 전기전도도 값을 조정하였다. 그러나 전해질로 인한 염소이온의 농도는 오히려 판의 부식을 야기하기 때문에 너무 높은 전기전도도를 변수로 두지 않았다. For electrical conductivity, the value of electrical conductivity was adjusted using 1N NaCl electrolyte. However, because the concentration of chlorine ions due to the electrolyte causes corrosion of the plate, too high electrical conductivity was not set as a variable.

2.3.7 전극 종류에 따른 처리효율 비교2.3.7 Comparison of treatment efficiency by electrode type

철, 알루미늄 전극을 이용하여 철과 알루미늄을 5:5로 한 것, 모두를 철로 한 것, 모두를 알루미늄으로 한 것으로 총 3가지로 변화를 두어 실험하였다. Using iron and aluminum electrodes, iron and aluminum were 5:5, all iron, and all aluminum.

2.4 분석방법2.4 Analysis method

원수는 당일 분석실험을 진행하고 원수 전체를 혼합하여 분석한다. 실험값은 연속식으로 전기응집 실험을 진행한 후 30분 동안 침전시킨 다음 상등액을 분석한다. 유입수와 유출수의 성상변화를 조사하기 위해 SS, CODMn, CODCr, T-P, T-N, PO4-P, pH, 온도, SVI을 측정한다. 철 및 알루미늄의 용출을 보기 위해 철, 알루미늄 분석을 추가하였다. 다음의 표 4에는 본 연구에서 사용한 분석항목 및 방법을 나타내었다.The raw water is analyzed on the same day and the whole raw water is mixed and analyzed. After the experiment, the electroaggregation experiment was performed in a continuous manner, precipitated for 30 minutes, and then the supernatant was analyzed. SS, COD Mn , COD Cr , TP, TN, PO 4 -P, pH, temperature, and SVI are measured to investigate the changes in the properties of influent and effluent. Iron and aluminum analysis was added to see the elution of iron and aluminum. Table 4 below shows the analysis items and methods used in this study.

항목Item 분석방법Method of analysis SS (mg/L)SS (mg/L) 수질오염공정시험법 (부유물질)Water Pollution Process Test Method (floating material) CODMn (mg/L)COD Mn (mg/L) 수질오염공정시험법
(적정법-산성 과망간산칼륨법)Water Pollution Process Test Method
(Titration method-acidic potassium permanganate method) CODCr (mg/L)COD Cr (mg/L) Standard methodStandard method T-P (mg/L)T-P (mg/L) 수질오염공정시험법
(총인-자외선/가시선 분광법)Water Pollution Process Test Method
(Total phosphorus/ultraviolet/visible spectroscopy) T-N (mg/L)T-N (mg/L) 수질오염공정시험법
(총 질소-자외선/가시선 분광법-산화법)Water Pollution Process Test Method
(Total nitrogen-ultraviolet/visible spectroscopy-oxidation) PO4-P (mg/L)PO 4 -P (mg/L) 수질오염공정시험법
(인산염인-자외선/가시선 분광법
-아스코빈산환원법)Water Pollution Process Test Method
(Phosphate-Ultraviolet/Visible Spectroscopy
-Ascorbic acid reduction method) T-FeT-Fe 유도결합플라스마/질량분석법Inductively coupled plasma/mass spectrometry T-AlT-Al 유도결합플라스마/질량분석법Inductively coupled plasma/mass spectrometry Conductivity (

Figure pat00029
s/cm)Conductivity (
Figure pat00029
s/cm) Orion Star™ A214 pH/ISE Benchtop Multiparameter Meter. Thermo OrionOrion Star™ A214 pH/ISE Benchtop Multiparameter Meter. Thermo Orion pHpH Orion Star™ A214 pH/ISE Benchtop Multiparameter Meter. Thermo OrionOrion Star™ A214 pH/ISE Benchtop Multiparameter Meter. Thermo Orion Temp. (℃)Temp. (℃) Orion Star™ A214 pH/ISE Benchtop Multiparameter Meter. Thermo OrionOrion Star™ A214 pH/ISE Benchtop Multiparameter Meter. Thermo Orion SVI (mL/g)SVI (mL/g)

3. 실험 결과3. Experimental results

3.1 전압에 따른 T-P 제거3.1 T-P removal according to voltage

전압에 따른 T-P 제거를 보기 위해 전극판 간격을 2mm로 조정하고 전압을 2.5, 8, 15, 25V로 변수를 두어 실험하였다. 원수와 전극판이 닿는 순간부터 처리수가 유출될 시점까지 걸리는 시간을 반응시간으로 두어 전압을 변수로 두어 반응시간도 다르게 진행하였다. 아래 표 5는 반응시간별 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율을 볼 수 있다. 도 8을 보면 전극판 간격은 2mm, 반응시간은 약 23sec로 한 결과 전압이 증가할수록 T-P 제거 효율이 대체로 증가하는 것을 볼 수 있다. 전압 24.6V, 반응시간 22.39sec일 때 T-P 농도가 2.07mg/L, 96.5%의 제거효율로 전압 2.8V, 반응시간 22.94sec일 때 T-P 농도 2.6mg/L, 95.6%의 제거율과 비교하였을 때 전압이 높을수록 제거가 잘되는 것을 볼 수 있었다. In order to see the T-P removal according to the voltage, the electrode plate spacing was adjusted to 2 mm, and the voltage was tested with variables of 2.5, 8, 15, and 25V. The reaction time was set differently by setting the time from the moment the raw water contacts the electrode plate to the point at which the treated water flows out as the reaction time and the voltage as the variable. Table 5 below shows the treatment water T-P concentration and removal efficiency according to the voltage for each reaction time. Referring to FIG. 8, the electrode plate spacing is 2 mm, and the reaction time is about 23 sec. As a result, it can be seen that the T-P removal efficiency generally increases as the voltage increases. Voltage 24.6V, reaction time 22.39sec, TP concentration of 2.07mg/L, removal efficiency of 96.5%, voltage 2.8V, reaction time 22.94sec, TP concentration 2.6mg/L, voltage compared to removal rate of 95.6% It was found that the higher the removal, the better.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.82.8 22.94 22.94 2.62.6 90.5290.52 22 8.38.3 22.76 22.76 2.88 2.88 90.990.9 15.215.2 24.05 24.05 2.45 2.45 96.5996.59 24.624.6 22.39 22.39 2.07 2.07 96.5796.57

아래의 표 6은 전극판 간격 2mm, 반응시간을 약 77sec으로 하여 전압을 달리 한 처리수 T-P 농도 및 제거효율이다. 도 9를 보면 앞선 실험과 같게 전압 증가에 따라 T-P 제거 효율은 증가하였다. 전극판 간격 2mm, 전압 24.58V, 반응시간 77.52sec로 했을 때, 처리수의 T-P 농도는 1.13mg/L, T-P 제거효율은 95.66%로 전극판을 2mm으로 하였을 경우 가장 낮은 농도 결과값을 보였다. 전극판의 간격을 2mm로 할 경우 최적의 조건은 약 77sec을 반응시간으로 두고 전압은 25V을 두는 것이라고 볼 수 있다.Table 6 below shows the T-P concentration and removal efficiency of treated water with different voltages with an electrode plate spacing of 2 mm and a reaction time of about 77 sec. Referring to FIG. 9, as in the previous experiment, the T-P removal efficiency increased with increasing voltage. When the electrode plate spacing was 2 mm, the voltage was 24.58 V, and the reaction time was 77.52 sec, the T-P concentration of the treated water was 1.13 mg/L and the T-P removal efficiency was 95.66%, and the lowest concentration result was obtained when the electrode plate was 2 mm. If the interval between the electrode plates is 2mm, the optimal condition can be seen to be about 77sec for the reaction time and 25V for the voltage.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.82.8 78.26 78.26 3.12 3.12 88.03 88.03 22 8.38.3 77.15 77.15 2.45 2.45 90.690.6 15.215.2 77.89 77.89 1.75 1.75 93.28 93.28 24.624.6 77.52 77.52 1.13 1.13 95.66 95.66

아래의 표 7은 전극판 간격 2mm, 반응시간 약 123sec로 하여 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 제거율을 볼 수 있다. 도 10을 보면 24.43V에서 가장 효율이 좋지만 앞선 조건과 비교했을 때 오히려 반응시간이 길수록 T-P 제거효율이 좋지 않은 것을 볼 수 있다. 이는 전극판 간격이 2mm이고 반응시간이 약 120sec로 길기 때문에 응집되기 최적의 조건이지만 전압이 증가할수록 오히려 전기응집으로 생성된 입자의 불안정을 초래하여 SS 농도가 높아 T-P농도에 영향을 주었을 것이라 판단된다. 도 11의 그래프를 보면 반응시간을 길게 하였을 때 SS 농도가 더 높은 것을 볼 수 있다. 전극판 간격을 2mm로 둘 경우 반응시간을 너무 길게 한다면 오히려 효율이 떨어진다는 것을 알 수 있다.Table 7 below shows the treatment plate T-P concentration and removal rate according to the voltage, with an electrode plate spacing of 2 mm and a reaction time of about 123 sec. 10, the most efficient at 24.43V, but compared with the previous conditions, the longer the reaction time, the better the T-P removal efficiency can be seen. This is an optimal condition for agglomeration because the electrode plate spacing is 2 mm and the reaction time is about 120 sec, but as the voltage increases, it causes the instability of the particles generated by electroaggregation, and the SS concentration is high, which is thought to have influenced the TP concentration. . The graph of FIG. 11 shows that the SS concentration is higher when the reaction time is increased. It can be seen that when the electrode plate spacing is 2 mm, if the reaction time is too long, the efficiency is reduced.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.52.5 123.58 123.58 3.07 3.07 88.2288.22 22 8.38.3 118.03 118.03 3.19 3.19 87.76 87.76 15.51 15.51 124.88 124.88 3.28 3.28 87.41 87.41 24.43 24.43 128.95 128.95 2.42 2.42 90.71 90.71

아래의 표 8은 전극판 간격이 3mm, 반응시간을 약 18sec로 하여 전압을 달리 한 후 처리수 T-P 농도 및 제거효율을 나타낸 것이다. 도 12를 보면 전압이 증가할수록 제거효율이 증가하는 것을 볼 수 있으며 전극판 간격이 3mm일 때 전압 15.1V일 때 처리수 T-P 농도는 2.99mg/L로 반응시간을 약 18sec로 두었을 때 전압이 높을수록 제거가 잘되었다. Table 8 below shows the T-P concentration and removal efficiency of the treated water after varying the voltage with an electrode plate spacing of 3 mm and a reaction time of about 18 sec. 12, the removal efficiency increases as the voltage increases, and when the electrode plate spacing is 3 mm, when the voltage is 15.1 V, the treated water TP concentration is 2.99 mg/L, and when the reaction time is about 18 sec, the voltage is The higher the removal, the better.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.65 2.65 18.43 18.43 3.38 3.38 87.03 87.03 33 8.38.3 18.43 18.43 3.01 3.01 88.45 88.45 15.1 15.1 18.24 18.24 2.99 2.99 88.53 88.53

아래의 표 9는 전극판 간격 3mm, 반응시간은 약 75sec로 하여 실험한 후 처리수 T-P 농도와 T-P 제거효율이다. 도 13을 보면 전압 2.7, 8.4, 15.4, 25.61V로 하여 진행한 결과 처리수 T-P 농도는 3.52, 2.18, 2.36, 2.04mg/L로 대체적으로 전압이 높을수록 처리수 속 T-P 농도는 감소하였다. 도 13을 보면 전압이 증가할수록 T-P 제거효율도 증가하였으며 25.61V일 때 제거효율이 92.17%로 가장 제거가 잘되었다.Table 9 below shows the T-P concentration and T-P removal efficiency after the experiment with an electrode plate spacing of 3 mm and a reaction time of about 75 sec. 13, as a result of proceeding with voltages of 2.7, 8.4, 15.4, and 25.61V, the T-P concentrations in the treated water were 3.52, 2.18, 2.36, and 2.04 mg/L. 13, the T-P removal efficiency increased as the voltage increased, and the removal efficiency was best at 92.17% at 25.61V.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.72.7 90.06 90.06 3.52 3.52 86.49 86.49 33 8.48.4 74.48 74.48 2.18 2.18 91.63 91.63 15.415.4 75.05 75.05 2.36 2.36 90.94 90.94 25.61 25.61 73.72 73.72 2.04 2.04 92.17 92.17

아래의 표 10은 전극판 간격을 3mm로 하고 반응시간을 약 122sec로 둔 결과 처리수 속 T-P 농도와 T-P 제거효율을 나타낸 것이다. 도 14를 보면 전극판 간격을 2mm로 했을 경우엔 반응시간을 120sec대로 했을 경우 오히려 효율이 낮아진 것을 볼 수 있었는데 3mm로 한 경우엔 반응시간이 120sec 부근이어도 전압이 증가할수록 T-P 제거효율은 높아지는 것을 볼 수 있다. 또한 3mm, 122sec, 24.46V일 경우 T-P 농도는 1.01mg/L, 제거효율은 96.12%로 3mm로 조정하였을 때 가장 제거가 잘되었다. 전극판 간격을 3mm할 때 최적조건은 120sec, 전압 25V인 것을 알 수 있다.Table 10 below shows the T-P concentration and T-P removal efficiency in the treated water as a result of setting the electrode plate spacing to 3 mm and the reaction time to about 122 sec. Referring to FIG. 14, when the electrode plate spacing was 2 mm, the reaction time was reduced to 120 sec. However, in the case of 3 mm, the TP removal efficiency increased as the voltage increased even if the reaction time was around 120 sec. Can be. In addition, in the case of 3mm, 122sec, and 24.46V, the T-P concentration was 1.01mg/L, and the removal efficiency was 96.12%, and removal was best when adjusted to 3mm. It can be seen that when the electrode plate spacing is 3 mm, the optimum conditions are 120 sec and voltage 25 V.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.6 2.6 124.07 124.07 33 88.49 88.49 33 8.12 8.12 123.12 123.12 2.59 2.59 90.06 90.06 15.22 15.22 121.98 121.98 1.37 1.37 94.74 94.74 24.46 24.46 121.6121.6 1.01 1.01 96.12 96.12

아래의 표 11을 보면 전극판 간격을 5mm로 두고 반응시간을 약 18sec로 하여 전압에 따른 처리수 T-P 농도와 T-P 제거효율을 볼 수 있다. 도 15를 보면 조건 중에 T-P가 가장 제거가 안 될 것이라 예상한 실험이었는데 예상에 맞게 가장 낮은 효율은 보였다. 전압 26.22V로 고압으로 실험하였지만 처리수 중 T-P 농도는 6.53mg/L으로 전극판 간격을 5mm로 조정할 경우에는 더 긴 반응시간과 더 높은 전압으로 처리해야할 것으로 판단하였다.Table 11 below shows the treatment water T-P concentration and T-P removal efficiency according to the voltage by setting the electrode plate interval to 5 mm and the reaction time to about 18 sec. 15, it was an experiment that T-P was the most difficult to remove among the conditions. Although the experiment was conducted at a high pressure with a voltage of 26.22 V, the T-P concentration in the treated water was 6.53 mg/L, and when the electrode plate spacing was adjusted to 5 mm, it was judged that treatment with a longer reaction time and higher voltage was necessary.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 3.05 3.05 19.04 19.04 7.59 7.59 87.17 87.17 55 8.04 8.04 17.16 17.16 8.44 8.44 85.73 85.73 15.115.1 17.39 17.39 8.11 8.11 86.29 86.29 26.22 26.22 17.16 17.16 6.53 6.53 88.96 88.96

아래의 표 12는 전극판 간격을 5 mm로 하고 반응시간을 약 75 sec로 하여 전압 별로 실험한 결과 처리수의 T-P 농도와 T-P 제거효율을 나타내었다. 도 16을 보면 전압증가에 따라 처리수 T-P 농도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 앞선 표 11과 비교하였을 때 반응시간을 증가하니 처리수 T-P 농도가 대폭감소하는 것을 볼 수 있었다.Table 12 below shows the T-P concentration and T-P removal efficiency of the treated water as a result of experiments for each voltage with the electrode plate spacing of 5 mm and the reaction time of about 75 sec. Referring to FIG. 16, it can be seen that the T-P concentration of the treated water decreases with increasing voltage. Compared to the previous Table 11, the reaction time was increased, and the T-P concentration of the treated water was significantly reduced.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 3.13.1 68.86 68.86 4.53 4.53 92.34 92.34 55 8.28 8.28 73.79 73.79 5.17 5.17 91.26 91.26 15.78 15.78 78.49 78.49 3.19 3.19 94.61 94.61 25.83 25.83 80.84 80.84 4.03 4.03 93.19 93.19

아래의 표 13은 전극판 간격 5mm에 반응시간을 약 120sec로 하여 전압별 처리수 T-P 농도와 T-P 제거효율을 나타낸 표이다. 도 17을 보면 전압 증가에 따라 처리수의 T-P 농도가 감소하고 전압을 15.5V으로 했을 때와 24.39V으로 했을 때의 처리수 T-P 농도는 거의 차이가 없었으며 5mm로 했을 경우 전압 15.5V, 반응시간 103.64sec일 때 가장 좋은 제거 효율을 보였고 처리수 T-P 농도는 2.02mg/L이다. Table 13 below is a table showing the T-P concentration and the removal efficiency of T-P for each voltage by setting the reaction time to about 120 sec at an interval of 5 mm between the electrode plates. 17, the TP concentration of the treated water decreased with increasing voltage, and there was almost no difference between the treated water TP concentration when the voltage was 15.5V and 24.39V, and when it was 5mm, the voltage was 15.5V and the reaction time. At 103.64 sec, it showed the best removal efficiency and the treated water TP concentration was 2.02 mg/L.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.62.6 115.62 115.62 5.61 5.61 90.52 90.52 55 8.23 8.23 121.03 121.03 5.38 5.38 90.990.9 15.515.5 103.64 103.64 2.02 2.02 96.58 96.58 24.39 24.39 105.05 105.05 2.03 2.03 96.57 96.57

5.2 반응시간에 따른 T-P 제거5.2 T-P removal according to reaction time

반응시간이 길수록 전극판에서 용출되는 금속이온이 증가하기 때문에 반응시간이 길수록 T-P 제거효율이 증가할 것이라 예상되며 너무 긴 반응시간의 경우엔 전기응집 반응조 크기가 커져 초기투자비용이 증가하기 때문에 반응시간은 전기응집에 있어 중요한 요인이다. 아래의 표 14는 전극판 간격을 2mm로 하고 전압을 약 2.7V로 하여 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율을 나타낸 것이다. 도 18을 보면 2V와 같은 낮은 전압인 경우에는 반응시간이 증가할수록 처리수의 T-P 농도가 감소하지 않고 반응시간에 영향을 받지 않는 것을 볼 수 있다. 오히려 반응시간이 123.58sec일 때보다 반응시간이 22.94sec일 때 더 높은 제거효율과 낮은 처리수 T-P 농도를 보였다. The longer the reaction time, the more metal ions eluted from the electrode plate increase, so the longer the reaction time, the higher the TP removal efficiency is expected to be.In the case of too long reaction time, the size of the electroaggregation reactor increases and the initial investment cost increases. Is an important factor in electrocoagulation. Table 14 below shows the treatment water T-P concentration and removal efficiency according to the reaction time by setting the electrode plate spacing to 2 mm and the voltage to about 2.7 V. 18, it can be seen that in the case of a low voltage such as 2V, as the reaction time increases, the T-P concentration of the treated water does not decrease and is not affected by the reaction time. Rather, it showed higher removal efficiency and lower T-P concentration when the reaction time was 22.94 sec than when the reaction time was 123.58 sec.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.8 2.8 22.94 22.94 2.62.6 95.695.6 22 2.72.7 78.26 78.26 3.12 3.12 88.03 88.03 2.52.5 123.58 123.58 3.07 3.07 88.2288.22

아래의 표 15는 전극판 간격 2mm, 전압 약 8V로 하고 반응시간을 달리 한 결과값을 나타낸 것이다. 아래의 표 16은 전극판 간격 2mm, 전압 약 15V로 하고 반응시간에 대한 처리수의 T-P 농도와 제거효율을 나타낸 것이고, 표 17도 전극판 간격 2mm, 전압 약 25 V로하고 반응시간을 달리 한 결과값이다. 도 19, 도 20, 도 21을 보면 반응시간에 따른 처리수 T-P농도 경향을 보면 반응시간 120sec 보다 반응시간 70sec 일 때 처리수 T-P 농도가 더 낮다. 전압 7.9V, 반응시간 77.15sec의 경우 처리수의 T-P 농도는 2.45mg/L이고 전압 8.3V, 반응시간 118.03sec일 경우는 보다 높은 3.19mg/L이다. 또한 전압을 증가시켰을 경우에도 오히려 반응시간이 길 경우에 더 낮은 효율을 보였다. 전압 24.43V, 반응시간 77.52sec으로 할 경우 처리수 T-P 농도는 1.13mg/L로 가장 낮은 농도를 보였으며, 반응시간 또한 가장 긴 시간이 아닌 70sec대였다. 전극판의 간격을 2mm로 할 경우 효과적으로 T-P를 제거하기 위해서는 반응시간을 무작정 길게 하는 것보다 반응시간은 적당히 하고 전압을 높게 하여야 한다고 판단된다.Table 15 below shows the results obtained by varying the reaction time with an electrode plate spacing of 2 mm and a voltage of about 8 V. Table 16 below shows the TP concentration and removal efficiency of the treated water against the reaction time with an electrode plate spacing of 2 mm and a voltage of about 15 V, and Table 17 also shows an electrode plate spacing of 2 mm and a voltage of about 25 V with different reaction times. It is the result. 19, 20, and 21, the T-P concentration of the treated water according to the reaction time shows that the T-P concentration of the treated water is lower when the reaction time is 70 sec than the 120 sec reaction time. For a voltage of 7.9V and a reaction time of 77.15sec, the T-P concentration of the treated water is 2.45mg/L, and a voltage of 8.3V and a reaction time of 118.03sec is 3.19mg/L higher. In addition, even when the voltage was increased, it showed lower efficiency when the reaction time was long. When the voltage was 24.43V and the reaction time was 77.52sec, the treated water T-P concentration was the lowest with 1.13mg/L, and the reaction time was also in the 70sec range, not the longest time. If the interval between the electrode plates is 2 mm, it is judged that in order to effectively remove the T-P, the reaction time should be appropriately set and the voltage should be increased rather than making the reaction time arbitrarily long.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 8.38.3 22.76 22.76 2.88 2.88 95.13 95.13 22 7.97.9 77.15 77.15 2.45 2.45 90.690.6 8.38.3 118.03 118.03 3.19 3.19 87.76 87.76

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.215.2 24.05 24.05 2.45 2.45 95.86 95.86 22 15.03 15.03 77.89 77.89 1.75 1.75 93.28 93.28 15.51 15.51 124.88 124.88 3.28 3.28 87.41 87.41

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 24.624.6 22.39 22.39 2.07 2.07 96.596.5 22 24.58 24.58 77.52 77.52 1.13 1.13 95.66 95.66 24.43 24.43 128.95 128.95 2.42 2.42 90.71 90.71

아래의 표 18, 표 19, 표 20, 표 21은 전극판 간격을 3mm 조정한 후에 전압별 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도와 제거효율을 나타낸 표이다. 전극판 간격을 2mm로 하였을 경우와 다르게 3mm는 반응시간이 증가할수록 대체적으로 T-P 효율이 증가하는 것을 볼 수 있다. 비교적 낮은 전압인 2, 8V일 때는 처리수의 T-P 농도가 반비례적으로 감소하진 않았지만, 15, 25V일 때는 반비례적으로 감소하는 것을 볼 수 있다. 전압이 약 15V일 경우 도 도 22, 도 23, 도 24, 도 25를 보면 반응시간에 따라 T-P 제거효율이 비례적으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 전압이 15V일 경우 반응시간이 75.05sec일 때 처리수 T-P 농도는 2.36mg/L이고, 반응시간이 121.98sec일 경우 처리수 T-P 농도는 1.37mg/L이며, 전압이 25V의 경우 반응시간이 73.72sec 일 때 처리수 T-P 농도는 2.04mg/L이고, 반응시간이 121.6sec일 때 1.01mg/L로 반응시간이 증가할수록 T-P 제거효율이 증가하는 것을 볼 수 있다. Table 18, Table 19, Table 20, and Table 21 below are tables showing the treatment water T-P concentration and removal efficiency according to the reaction time for each voltage after adjusting the electrode plate spacing 3 mm. Unlike the case where the electrode plate spacing was 2 mm, it can be seen that 3 mm increases the T-P efficiency as the reaction time increases. It can be seen that the T-P concentration of the treated water was not inversely decreased at 2, 8V, which is a relatively low voltage, but decreased inversely at 15, 25V. 22, 23, 24, and 25, when the voltage is about 15V, it can be seen that the T-P removal efficiency is proportionally increased according to the reaction time. When the voltage is 15V, the reaction water TP concentration is 2.36mg/L when the reaction time is 75.05sec, and when the reaction time is 121.98sec, the treated water TP concentration is 1.37mg/L, and when the voltage is 25V, the reaction time is 73.72 At sec, the treated water TP concentration is 2.04 mg/L, and when the reaction time is 121.6 sec, it can be seen that the TP removal efficiency increases as the reaction time increases.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.65 2.65 18.43 18.43 3.38 3.38 87.03 87.03 33 2.70 2.70 90.06 90.06 3.52 3.52 86.49 86.49 2.60 2.60 124.07 124.07 3.00 3.00 88.49 88.49

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 8.38.3 18.43 18.43 3.01 3.01 88.45 88.45 33 8.4 8.4 74.48 74.48 2.18 2.18 91.63 91.63 8.12 8.12 123.12 123.12 2.59 2.59 90.06 90.06

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.115.1 18.24 18.24 2.99 2.99 88.53 88.53 33 15.415.4 75.05 75.05 2.36 2.36 90.94 90.94 15.22 15.22 121.98 121.98 1.37 1.37 94.74 94.74

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 25.61 25.61 73.72 73.72 2.04 2.04 92.17 92.17 33 24.46 24.46 121.60 121.60 1.01 1.01 96.12 96.12

아래의 표 22, 표 23, 표 24, 표 25는 전극판 간격을 5mm했을 경우 전압별 반응시간에 따른 처리수 T-P 농도, T-P 제거효율을 나타낸 것이다. 도 26 내지 도 29를 보면 전극판 간격을 3mm로 할 경우와 비슷한 양상으로 비교적 낮은 전압인 2, 8V의 경우에는 반응시간이 길어질수록 T-P 제거효율이 좋아질 것이라는 예상과 달리 경향성이 없었다. 하지만 15V 경우에는 반응시간이 17.39, 78.49, 103.64sec으로 길어질수록 처리수 T-P 농도는 8.11, 3.19, 2.02mg/L로 감소하는 반비례적인 경향을 보였다. 전압이 25V의 경우 또한 반응시간이 17.16, 80.84, 105.05mg/L일 때 처리수 T-P 농도는 6.53, 4.03, 2.03mg/L로 반비례적인 결과를 나타냈다.Table 22, Table 23, Table 24, and Table 25 below show the treatment water T-P concentration and T-P removal efficiency according to the reaction time for each voltage when the electrode plate spacing was 5 mm. 26 to 29, the electrode plate spacing was similar to that of 3 mm. In the case of relatively low voltages of 2 and 8 V, there was no trend unlike the expectation that the longer the reaction time, the better the T-P removal efficiency would be. However, in the case of 15V, as the reaction time increased to 17.39, 78.49, and 103.64 sec, the T-P concentrations of the treated water decreased to 8.11, 3.19, and 2.02 mg/L. In the case of a voltage of 25 V, when the reaction times were 17.16, 80.84, and 105.05 mg/L, the T-P concentrations of the treated water were 6.53, 4.03, and 2.03 mg/L, showing inversely proportional results.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 3.05 3.05 19.04 19.04 7.59 7.59 87.17 87.17 55 3.13.1 68.86 68.86 4.53 4.53 92.34 92.34 2.62.6 115.62 115.62 5.61 5.61 90.52 90.52

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 8.04 8.04 17.16 17.16 8.44 8.44 85.73 85.73 55 8.28 8.28 73.79 73.79 5.17 5.17 91.26 91.26 8.23 8.23 121.03 121.03 5.38 5.38 90.990.9

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.1 15.1 17.39 17.39 8.11 8.11 86.29 86.29 55 15.78 15.78 78.49 78.49 3.19 3.19 94.61 94.61 15.5 15.5 103.64 103.64 2.02 2.02 96.58 96.58

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 26.22 26.22 17.16 17.16 6.53 6.53 88.96 88.96 55 25.83 25.83 80.84 80.84 4.03 4.03 93.19 93.19 24.39 24.39 105.05 105.05 2.03 2.03 96.57 96.57

5.3 전극판 간격에 따른 T-P 제거5.3 T-P removal according to electrode plate spacing

전극판 간격은 전압세기와 함께 T-P 제거효율을 결정하는 중요한 인자이다. 일정 전류세기에서 전극간격이 멀어지게 되면 전극 저항이 크게 되어 용존 오염물질을 분해하는데 부정적인 영향을 줄 수 있다. 하지만 너무 가까울 경우에는 전극판 사이 막힘 현상으로 인한 제거 효율 저하 및 생성된 플록을 오히려 불안정시켜 플럭이 깨지는 현상도 일어날 수 있다고 판단된다. 그리하여 다른 조건과 전극판 간격의 변화를 주어 최적의 조건을 도출하여야 한다. 아래 표 27, 표 28은 전압을 2V대, 반응시간은 약 20sec와 약 80sec으로 하여 전극판 간격을 달리하여 나타낸 표이다. 2V대로 낮은 전압, 반응시간이 비교적 짧은 20sec대, 70sec대를 보면 전극판 간격이 가까워질수록 처리수 T-P 농도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 도 30을 보면 처리수 T-P 농도는 2mm일 때 가장 낮고 그 다음이 3mm, 5mm순이었다. The electrode plate spacing is an important factor in determining the T-P removal efficiency along with the voltage intensity. If the distance between electrodes at a constant current strength increases, the electrode resistance becomes large, which can negatively affect the decomposition of dissolved pollutants. However, if it is too close, it is considered that the removal efficiency due to clogging between the electrode plates and the generated floc are rather unstable, so that the floc may be broken. Therefore, it is necessary to derive the optimum conditions by giving different conditions and variations in the electrode plate spacing. Tables 27 and 28 below are tables showing different electrode plates with voltages of 2 V and reaction times of about 20 sec and about 80 sec. Looking at the low voltage of 2V and the relatively short response time of 20sec and 70sec, it can be seen that the T-P concentration of the treated water decreases as the electrode plate interval gets closer. Referring to FIG. 30, the treated water T-P concentration was the lowest when 2 mm, followed by 3 mm and 5 mm.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.82.8 22.94 22.94 2.62.6 95.695.6 22 2.65 2.65 18.43 18.43 3.38 3.38 87.03 87.03 33 3.05 3.05 19.04 19.04 7.59 7.59 87.17 87.17 55

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.72.7 78.26 78.26 3.12 3.12 88.03 88.03 22 2.72.7 90.06 90.06 3.52 3.52 86.49 86.49 33 3.13.1 68.86 68.86 4.53 4.53 92.34 92.34 55

아래의 표 29를 보면 전압을 2V대로 하고 반응시간을 120sec대로 설정한 뒤 전극판 간격을 바꿔서 측정한 결과를 볼 수 있다. 도 31을 보면 전극판 간격이 2, 3mm일 때 5mm와 비교하였을 때 더 낮은 처리수 T-P 농도를 보였다. 처리수 T-P 농도를 보면 전극판 간격이 2, 3mm일 때 비슷한 농도를 나타냈고 효율 또한 거의 같다. 전압이 낮고 반응시간이 길 경우엔 2, 3mm의 처리효율은 비슷할 것이라 판단된다. Table 29 below shows the measurement results by changing the electrode plate spacing after setting the voltage at 2V and setting the reaction time at 120sec. Referring to FIG. 31, when the electrode plate spacing was 2 or 3 mm, the treated T-P concentration was lower when compared to 5 mm. Looking at the T-P concentration of treated water, similar concentrations were observed when the electrode plate spacing was 2 or 3 mm, and the efficiency was almost the same. If the voltage is low and the reaction time is long, it is judged that the treatment efficiency of 2 and 3 mm will be similar.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 2.52.5 123.58 123.58 3.07 3.07 88.22 88.22 22 2.62.6 124.07 124.07 33 88.49 88.49 33 2.62.6 115.62 115.62 5.61 5.61 90.52 90.52 55

아래의 표 30과 표 31은 전압 8V대로 반응시간을 18sec대, 70sec대로 하여 실험한 결과 표이다. 도 32를 보면 전극판 간격을 5mm로 하였을 경우 처리수 T-P 농도가 가장 높았으며 반응시간을 18sec대로 하였을 때는 2mm 제거효율이 95.13%로 가장 높았지만 70sec대로 하였을 때는 3mm 제거효율이 91.63%로 가장 높은 것을 볼 수 있다. Tables 30 and 31 below are the results of experiments with the reaction time of 18 sec and 70 sec at a voltage of 8 V. Referring to FIG. 32, when the electrode plate spacing was 5 mm, the treated water TP concentration was the highest, and when the reaction time was 18 sec, the 2 mm removal efficiency was the highest at 95.13%, but when it was 70 sec, the 3 mm removal efficiency was the highest at 91.63%. You can see

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 8.38.3 22.76 22.76 2.88 2.88 95.13 95.13 22 8.38.3 18.43 18.43 3.01 3.01 88.45 88.45 33 8.04 8.04 17.16 17.16 8.44 8.44 85.73 85.73 55

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 7.97.9 77.15 77.15 2.45 2.45 90.690.6 22 8.48.4 74.48 74.48 2.18 2.18 91.63 91.63 33 8.28 8.28 73.79 73.79 5.17 5.17 91.26 91.26 55

아래의 표 32는 전압 8V대, 반응시간을 120sec대로 하고 전극판 간격을 변수로 두어 결과를 나타낸 표이다. 도 33을 보면 전극판 간격 2, 3, 5mm일 때 처리수 T-P 농도는 각각 3.19, 2.59, 5.38mg/L로 전극판 간격별 처리수 T-P 농도를 보면 2mm보다 3mm일 때 더 제거가 잘된 것을 볼 수 있다. Table 32 below shows the results with the voltage of 8 V and the reaction time of 120 sec and the electrode plate spacing as a variable. Looking at Figure 33, when the electrode plate thickness is 2, 3, and 5 mm, the treated water TP concentrations are 3.19, 2.59, and 5.38 mg/L, respectively. Can be.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 8.38.3 118.03 118.03 3.19 3.19 87.76 87.76 22 8.12 8.12 123.12 123.12 2.59 2.59 90.06 90.06 33 8.23 8.23 121.03 121.03 5.38 5.38 90.990.9 55

아래의 표 33과 표 34는 전압을 15V대, 반응시간을 20sec대로 하여 간격에 따라 실험한 결과표이다. 도 34를 보면 간격이 가까워질수록 처리수 T-P 농도는 감소한다. 전극판 간격이 5mm, 반응시간을 17.39sec로 하였을 경우와 78.49sec로 하였을 때랑 비교하면, 처리수 T-P 농도가 각각 8.11mg/L, 3.19mg/L로 2mm, 3mm일 때보다 확연한 제거효율 증가를 볼 수 있다. 5mm의 경우 2mm와 3mm보다 반응시간에 더 영향을 많이 받으며 아무리 높은 전압이라도 적절한 반응시간을 거쳐야 T-P 제거가 효율적으로 제거되는 것을 볼 수 있다. Tables 33 and 34 below show the results of experiments at intervals with a voltage of 15 V and a reaction time of 20 sec. Referring to Figure 34, the closer the interval, the lower the concentration of the treated water T-P. Compared to the case where the electrode plate spacing was 5 mm and the reaction time was 17.39 sec. and 78.49 sec., the removal efficiency was significantly increased when the treated water TP concentrations were 8.11 mg/L and 3.19 mg/L at 2 mm and 3 mm, respectively. can see. In the case of 5mm, it is more affected by the reaction time than 2mm and 3mm, and it can be seen that the removal of T-P is efficiently removed even through a proper reaction time even at a high voltage.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.2 15.2 24.05 24.05 2.45 2.45 95.86 95.86 22 15.1 15.1 18.24 18.24 2.99 2.99 88.53 88.53 33 15.1 15.1 17.39 17.39 8.11 8.11 86.29 86.29 55

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.03 15.03 77.89 77.89 1.75 1.75 93.28 93.28 22 15.4 15.4 75.05 75.05 2.36 2.36 90.94 90.94 33 15.78 15.78 78.49 78.49 3.19 3.19 94.61 94.61 55

아래의 표 35는 전압 15V에 반응시간을 120sec대로 하여 실험한 결과표이다. 도 35에서 처리수의 T-P 농도를 보면 2, 3, 5mm 각각 3.28, 1.37, 2.02mg/L로 3mm일 때 가장 낮은 농도였으며, 오히려 2mm보다 5mm에서 더 낮은 농도값을 보였다. 높은 전압에서 효과적인 T-P 제거를 위해 전극판 간격을 2mm로 하고 반응시간을 길게 한다면 오히려 5mm일 때보다 더 낮은 효율로 처리될 것을 판단할 수 있다.Table 35 below shows the results of the experiment with a voltage of 15V and a reaction time of 120 sec. Looking at the T-P concentration of the treated water in FIG. 35, 2, 3, and 5 mm were 3.28, 1.37, and 2.02 mg/L, respectively, which was the lowest concentration at 3 mm, and rather, the concentration value was lower at 5 mm than 2 mm. For effective T-P removal at high voltage, if the electrode plate spacing is 2 mm and the reaction time is long, it can be judged that the treatment will be performed at a lower efficiency than when 5 mm.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.51 15.51 124.88 124.88 3.28 3.28 87.41 87.41 22 15.22 15.22 121.98 121.98 1.37 1.37 94.74 94.74 33 15.5 15.5 103.64 103.64 2.02 2.02 96.58 96.58 55

아래의 표 36, 표 37, 표 38은 전압 25V대로 하고 반응시간 별로 전극판 간격을 달리하여 실험한 표이다. 도 36을 보면 앞서 전압을 15V대로 한 결과와 비슷한 양상으로 20sec, 70sec대 반응시간일 경우엔 2mm가 가장 낮은 처리수 T-P 농도를 나타내었지만, 도 37을 보면 120sec대 경우엔 5mm보다 높은 처리수 T-P 농도를 보였다. 전압 25.61V, 반응시간 73.72sec, 전극판 간격이 3mm일 때와 전압 24.39V, 반응시간 105.05sec, 전극판 간격이 5mm일 때와 거의 같은 처리수의 T-P 농도를 보였다. 경제성을 고려하여 전극판 간격을 5mm로 할 경우엔 그에 따른 반응시간을 길게 해주어야한다. 이와 마찬가지로 2mm일 때 전압 24.58V, 반응시간 77.52sec의 경우와 3mm일 때 24.46V, 반응시간 121.6sec으로 조정했을 경우 각각 처리수의 T-P 농도는 1.13, 1.01mg/L로 비슷한 처리 농도를 보였으며, 또한 전극판 간격을 넓게 한다면 동일한 제거효율을 얻기 위해 반응시간을 길게 해야 한다는 것을 볼 수 있다.Tables 36, 37, and 38 below are experiments with the voltage at 25 V and the electrode plate spacing for each reaction time. Referring to FIG. 36, 2mm is the lowest treated water TP concentration in the case of a response time of 20sec and 70sec in a similar manner to the result of the voltage being set to 15V, but in FIG. 37, the treated water TP higher than 5mm in the case of 120sec Concentration. The T-P concentration of treated water was almost the same as when the voltage was 25.61V, the reaction time was 73.72sec, the electrode plate spacing was 3 mm, and the voltage was 24.39V, the reaction time was 105.05sec, and the electrode plate spacing was 5 mm. When considering the economical efficiency and the electrode plate spacing is 5 mm, the reaction time should be increased accordingly. Likewise, when the voltage was adjusted to 24.58 V at 2 mm, the response time at 77.52 sec, and 24.46 V at 3 mm, and the response time at 121.6 sec, the TP concentrations of treated water were 1.13 and 1.01 mg/L, respectively. In addition, it can be seen that if the electrode plate is widened, the reaction time must be increased to obtain the same removal efficiency.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 24.624.6 22.39 22.39 2.07 2.07 95.695.6 22 26.22 26.22 17.16 17.16 6.53 6.53 88.96 88.96 55

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 24.58 24.58 77.52 77.52 1.13 1.13 88.03 88.03 22 25.61 25.61 73.72 73.72 2.04 2.04 92.17 92.17 33 25.83 25.83 80.84 80.84 4.03 4.03 93.19 93.19 55

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 24.43 24.43 128.95 128.95 2.42 2.42 88.22 88.22 22 24.46 24.46 121.6121.6 1.01 1.01 96.12 96.12 33 24.39 24.39 105.05 105.05 2.03 2.03 96.57 96.57 55

5.4 pH에 따른 T-P 제거5.4 T-P removal according to pH

pH는 금속수산화물의 용해도 및 전류효율에 큰 영향을 미치는 요인 중 하나로 전기응집 후에 초기 pH가 낮아도 처리수 pH는 다시 높아지기에 후처리가 필요없다. 아래의 표 39와 표 40은 전압 8V대, 15V대로 하고 반응시간을 70sec대로 하여 초기 pH를 달리 하여 나타낸 표이다. pH 6.82일 때 처리수 T-P 농도는 2.18mg/L, pH 4.92일 때는 2.44mg/L, pH 8.37일 때는 1.77mg/L로 염기성 조건일 때 가장 낮은 T-P 농도를 보였다. T-P 제거효율로 보았을 때 가장 효율이 좋은 것은 pH 4.92로 조정했을 때이다. 도 38을 보면 전압 15V대로 pH를 달리하여 실험한 결과 처리수 T-P 농도는 pH 4.92일 때 0.46 mg/L로 가장 낮았고 처리효율은 99.22%로 우수했다. 초기 pH가 산성영역이나 염기성 영역일 경우 중성일 때보다 처리수 T-P 농도가 낮았고, 특히 산성영역에서는 7.9V일 때 95.87%, 16.2V에서는 99.22%로 제거효율이 월등히 증가했다.The pH is one of the factors influencing the solubility and current efficiency of the metal hydroxide, and even after the initial concentration after electrocoagulation, the pH of the treated water is high again and no post-treatment is necessary. Tables 39 and 40 below are tables showing different initial pHs with voltages of 8V and 15V and reaction times of 70sec. At pH 6.82, the T-P concentration of treated water was 2.18 mg/L, 2.44 mg/L at pH 4.92, and 1.77 mg/L at pH 8.37, which showed the lowest T-P concentration under basic conditions. T-P removal efficiency is the most efficient when adjusted to pH 4.92. Referring to FIG. 38, as a result of experiments with varying pH at a voltage of 15 V, the treated water T-P concentration was the lowest at 0.46 mg/L at pH 4.92, and the treatment efficiency was excellent at 99.22%. When the initial pH was acidic or basic, the T-P concentration of the treated water was lower than that of the neutral, especially in the acidic region, the removal efficiency increased significantly to 95.87% at 7.9V and 99.22% at 16.2V.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) pHpH 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 7.97.9 87.5987.59 4.924.92 2.442.44 95.8795.87 33 8.48.4 74.4874.48 6.826.82 2.182.18 91.6391.63 8.48.4 66.3166.31 8.378.37 1.771.77 84.4284.42

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) pHpH 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 16.216.2 77.1477.14 4.924.92 0.460.46 99.2299.22 33 15.415.4 75.0575.05 6.826.82 2.362.36 90.9490.94 15.0615.06 63.8463.84 8.378.37 1.671.67 85.385.3

아래의 표 41과 표 42는 전압 8 V, 15 V대로 반응시간 70sec대로 실험한 결과표이다. 도 39를 보면 pH의 변화에 따른 처리수 T-N 농도를 보면 전압 8V대일 때 pH 6.82의 T-N 제거효율은 48.9%이고, pH 4.92일 때와 pH 8.37일 때 84.13, 84.51%로 제거효울이 대폭적으로 증가하였다. T-P 제거 경향과 같게 pH 6.82일 때보다 pH 4.92, pH 8.37일 때 더 효과적인 제거를 볼 수 있었다. Tables 41 and 42 below are the results of experiments with voltages of 8 V and 15 V and reaction time of 70 sec. 39, the TN concentration of the treated water according to the change in pH shows that the removal efficiency of TN at pH 6.82 is 48.9% when the voltage is 8V and 84.13 and 84.51% at pH 4.92 and at pH 8.37. Did. As with the T-P removal tendency, more effective removal was observed at pH 4.92 and pH 8.37 than at pH 6.82.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) pHpH 처리수의
T-N 농도 (mg/L) Treated water
TN concentration (mg/L) T-N 제거효율(%)T-N removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 7.97.9 87.5987.59 4.924.92 15.4115.41 84.1384.13 33 8.48.4 74.4874.48 6.826.82 20.9520.95 48.948.9 8.48.4 66.3166.31 8.378.37 17.39517.395 84.5184.51

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) pHpH 처리수의
T-N 농도 (mg/L) Treated water
TN concentration (mg/L) T-N 제거효율(%)T-N removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 16.216.2 77.1477.14 4.924.92 12.4112.41 87.2387.23 33 15.415.4 75.0575.05 6.826.82 23.1623.16 43.5143.51 15.0615.06 63.8463.84 8.378.37 11.48911.489 84.5184.51

5.5 MLSS 농도에 따른 T-P 제거5.5 T-P removal according to MLSS concentration

MLSS 농도는 저농도일 경우 응집핵이 부족하여 오히려 제거효율이 낮을 수 있으며 고농도일 경우 응집핵은 많으나 전기응집 전극판의 청소주기간격이 짧아져 비용 증가를 초래할 수 있다. 아래의 표 43은 MLSS 농도에 따른 처리수 T-P 농도 및 제거효율을 나타낸 것이다. 도 40을 보면 MLSS 농도가 증가할수록 처리수 T-P 농도가 증가하는 것을 볼 수 있다. MLSS 농도가 1166.67, 2570, 6357.5mg/L일 때 처리수 T-P 농도는 1.37, 1.65, 3.56 mg/L로 MLSS 농도와 비례하여 증가하는 것을 볼 수 있다. 하지만 T-P 제거효율을 보면 MLSS 농도가 6375.5mg/L일 때 91.99%의 T-P 제거효율로 오히려 MLSS 농도 2570mg/L일 때보다 더 높은 제거효율을 보였는데 이것은 MLSS 농도가 높을수록 응집핵이 많아져 응집효율이 증가했다고 판단된다. 아래의 표 44는 MLSS 농도에 따른 처리수 SS 농도 및 제거효율을 비교한 표로 도 41을 보면 MLSS 농도가 높은 6357.5mg/L일 때 98.72%로 가장 높은 제거효율을 보였다. 하지만 아래의 표 45를 보면 처리수를 30분 침전시킨 뒤 SVI값을 측정하니 MLSS 농도가 높을수록 SVI값이 높아져 슬러지 발생량을 증가시키는 것을 볼 수 있다. The MLSS concentration may have a low removal efficiency due to lack of agglomeration nuclei at low concentrations, and a high concentration may have a large number of agglutination nuclei, but may shorten the cleaning period of the electroaggregation electrode plate, resulting in cost increase. Table 43 below shows the treatment water T-P concentration and removal efficiency according to the MLSS concentration. 40, it can be seen that as the MLSS concentration increased, the T-P concentration of the treated water increased. When the MLSS concentrations are 1166.67, 2570, and 6357.5 mg/L, the T-P concentrations of the treated waters are 1.37, 1.65, and 3.56 mg/L, which can be seen to increase in proportion to the MLSS concentration. However, when looking at the TP removal efficiency, the TP removal efficiency of 91.99% when the MLSS concentration was 6375.5 mg/L showed a higher removal efficiency than the MLSS concentration of 2570 mg/L. It is judged that the efficiency has increased. Table 44 below is a table comparing the SS SS concentration and removal efficiency according to the MLSS concentration. Referring to FIG. 41, when the MLSS concentration was high at 6357.5 mg/L, the highest removal efficiency was 98.72%. However, looking at Table 45 below, the SVI value was measured after 30 minutes of treatment water precipitation. As the MLSS concentration increased, the SVI value increased and the amount of sludge generated increased.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) MLSS (mg/L)MLSS (mg/L) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 1166.67 1166.67 1.37 1.37 94.74 94.74 33 15.7 15.7 116.28 116.28 25702570 1.65 1.65 85.48 85.48 15.56 15.56 137.18 137.18 6357.56357.5 3.56 3.56 91.99 91.99

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) MLSS (mg/L)MLSS (mg/L) 처리수의
SS 농도 (mg/L) Treated water
SS concentration (mg/L) SS 제거효율(%)SS removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 1166.67 1166.67 66.67 66.67 94.29 94.29 33 15.7 15.7 116.28 116.28 2570 2570 165 165 93.58 93.58 15.56 15.56 137.18 137.18 6357.50 6357.50 81.25 81.25 98.72 98.72

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) SVI (ml/g)SVI (ml/g) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 120120 33 15.7 15.7 116.28 116.28 340340 15.56 15.56 137.18 137.18 728728

5.6 전기전도도에 따른 T-P 제거5.6 T-P removal according to electrical conductivity

원수 시료의 전기전도도는 663.7μs/cm로 충분한 전기전도도를 가지고 있지만, 전기전도도 증가는 알루미늄에 의한 산화피막를 방지할 수 있으며 전기화학적 탈질이 가능하여 질소제거 향상을 기대할 수 있다. 아래 표 46, 표 47은 전기전도도에 따른 처리수 T-P 농도와 T-P 제거효율과 처리수 T-N 농도와 T-N 제거효율을 볼 수 있다. 도 42를 보면 전기전도도가 663.7, 798.3, 916.3μs/cm일 때 처리수 T-P 농도가 1.37, 1.14, 1.32mg/L로 798.3μs/cm일 때 가장 낮은 T-P 농도를 보였다. 또한 도 43을 보면 전기전도도가 663.7, 798.3, 916.3μs/cm일 때 처리수 T-N 농도는 15.95, 8.85, 11.23mg/L로 처리수 T-P 농도 경향과 같이 798.3μs/cm일 때 가장 낮은 농도를 보였다. 전기전도도가 916.3μs/cm일 때 798.3μs/cm일 때보다 더 낮은 제거효율을 나타낸 것은 전해질 NaCl의 chloride의 지나친 농도 때문에 전해질 역할을 제대로 하지 못한 것으로 판단된다. The electrical conductivity of the raw water sample is 663.7 μs/cm, which has sufficient electrical conductivity. However, the increase in electrical conductivity can prevent the oxide film by aluminum and can be electrochemically denitrified to improve nitrogen removal. Tables 46 and 47 below show the T-P concentration and T-P removal efficiency of treated water and the T-N concentration and T-N removal efficiency of treated water according to electrical conductivity. Referring to FIG. 42, when the electrical conductivity was 663.7, 798.3, and 916.3 μs/cm, the T-P concentrations of treated water were 1.37, 1.14, and 1.32 mg/L, and the lowest T-P concentration was found when 798.3 μs/cm. In addition, as shown in FIG. 43, when the electrical conductivity is 663.7, 798.3, and 916.3 μs/cm, the TN concentrations of treated water are 15.95, 8.85, and 11.23 mg/L. . When the electrical conductivity was 916.3 μs/cm, it showed that the removal efficiency was lower than that of 798.3 μs/cm, and it was judged that the electrolyte did not function properly due to the excessive concentration of chloride in NaCl.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 전기전도도(μs/cm)Electrical conductivity (μs/cm) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 663.7663.7 1.37 1.37 94.74 94.74 33 15.315.3 125.02 125.02 798.3798.3 1.14 1.14 98.08 98.08 15.3 15.3 123.12 123.12 916.3916.3 1.32 1.32 88.42 88.42

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 전기전도도(μs/cm)Electrical conductivity (μs/cm) 처리수의
T-N 농도 (mg/L) Treated water
TN concentration (mg/L) T-N 제거효율(%)T-N removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 663.7 663.7 15.95 15.95 61.1 61.1 33 15.3 15.3 125.02 125.02 798.3798.3 8.85 8.85 90.89 90.89 15.3 15.3 123.12 123.12 916.3916.3 11.23 11.23 84.85 84.85

5.7 전극판 종류에 따른 T-P 제거5.7 T-P removal according to electrode plate type

다음 표 48, 표 49는 전극판의 종류에 따른 처리수의 T-P 농도와 T-P 제거효율, 처리수의 T-N 농도와 T-N 제거효율을 나타낸 결과표이다. 도 44를 보면 전극판을 Fe와 Al을 1:1로 하여 실험했을 때 처리수 T-P 농도가 1.37mg/L로 가장 낮다는 것을 볼 수 있다. Al으로만 실험했을 때는 처리수 T-P농도가 1.78mg/L이고 Fe로만 실험했을 때 2.92mg/L로 제거효율이 가장 낮았다. 도 45를 보면 T-N 제거에는 Fe로만 실험했을 때 가장 제거효율이 높다는 것을 알 수 있다. 전극판을 Fe와 Al으로 1:1로 했을 때 T-N 제거효율은 61.1%이며 이에 반해 단독으로 Fe, Al로만 하였을 때는 97.28, 92.99%로 높은 제거효율을 보였다. The following Tables 48 and 49 are result tables showing T-P concentration and T-P removal efficiency of treated water according to the type of electrode plate, T-N concentration and T-N removal efficiency of treated water. Referring to FIG. 44, when the electrode plate was tested with Fe and Al 1:1, the T-P concentration of the treated water was the lowest at 1.37 mg/L. When tested only with Al, the T-P concentration of treated water was 1.78 mg/L, and when tested only with Fe, the removal efficiency was the lowest with 2.92 mg/L. Referring to FIG. 45, it can be seen that the removal efficiency is highest when experimenting with Fe only for T-N removal. When the electrode plate was made 1:1 with Fe and Al, the removal efficiency of T-N was 61.1%, whereas when it was made with Fe and Al alone, the removal efficiency was high with 97.28 and 92.99%.

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 전극판 종류Electrode plate type 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 7 Fe : 7 Al7 Fe: 7 Al 1.37 1.37 94.74 94.74 33 15.5 15.5 119.32 119.32 0 Fe : 14 Al0 Fe: 14 Al 1.78 1.78 84.33 84.33 15.28 15.28 121.79 121.79 14 Fe : 0 Al14 Fe: 0 Al 2.92 2.92 74.3 74.3

전압(V)Voltage (V) 반응시간(sec)Response time (sec) 전극판 종류Electrode plate type 처리수의
T-N 농도 (mg/L) Treated water
TN concentration (mg/L) T-N 제거효율(%)T-N removal efficiency (%) 전극판 간격(mm)Electrode plate spacing (mm) 15.22 15.22 124.07 124.07 7 Fe : 7 Al7 Fe: 7 Al 15.95 15.95 61.161.1 33 15.5 15.5 119.32 119.32 0 Fe : 14 Al0 Fe: 14 Al 5.20 5.20 92.99 92.99 15.28 15.28 121.79 121.79 14 Fe : 0 Al14 Fe: 0 Al 2.02 2.02 97.28 97.28

5.8 전력량에 따른 T-P 제거5.8 T-P removal according to power consumption

전류와 금속 용출량은 비례관계를 가지지만 너무 많은 전류를 흘려주면 전기 에너지가 수중 온도 증가에 따라 전기에너지로 변환이 된다. 또한 전류밀도의 증가는 금속 수산화물이 많아지게 되어 에너지와 전극의 손실이 커지게 된다. 이러한 반복된 현상은 시스템의 유지관리에 있어서 전극교체주기가 짧아지고 운영비 또한 증가하며 단위 에너지당 처리효율이 감소하게 된다. 아래의 표 50, 표 51, 표 52는 2, 3, 5mm별 최적반응시간에 따른 전력량을 나타낸 표이다. 처리수 T-P 농도를 최대한 낮은 농도로 제거하려는 경우엔 표 50에서 전압 24.46V, 전류 0.584A, 전력량 0.31Wh으로 할 경우 1.01mg/L이며, 그와 비교하여 표 51>에서 전압 24.58V, 전류 0.578A, 전력량 0.48Wh으로 할 경우 1.13mg/L이다. 오히려 전극판 간격을 2mm로 조정하여 반응시간을 줄여 전력량을 1.52배를 적게 사용하면 더 낮은 처리수 T-P 농도로 처리할 수 있다, 또한 전극판 간격을 5mm로 조정하여 전력량 0.11Wh를 사용하여 처리수의 T-P 농도를 2.02 mg/L까지 제거할 수 있지만, 전극판 간격을 2mm로 하여 0.1Wh를 사용하여도 2.59mg/L까지밖에 제거가능하며, 전극판 간격을 3mm로 하여 0.16Wh를 사용하여도 2.45mg/L으로 제거가능하다. 처리수 목표 T-P 농도에 따라 전력량을 절약하여 전기응집 조건을 조정해야 한다고 판단된다. The current and the amount of metal elution have a proportional relationship, but if too much current is passed, the electrical energy is converted into electrical energy as the water temperature increases. In addition, the increase in current density increases the metal hydroxide, resulting in a large loss of energy and electrodes. The repeated phenomenon in the maintenance of the system shortens the electrode replacement cycle, increases the operating cost, and decreases the processing efficiency per unit energy. Tables 50, 51, and 52 below are tables showing the amount of power according to the optimum reaction time for 2, 3, and 5 mm. In order to remove the treated water TP concentration as low as possible, the voltage is 24.46V in Table 50, the current is 0.584A, and the power is 0.31Wh, which is 1.01mg/L, compared with the voltage in Table 51>. A, when the power amount is 0.48 Wh, it is 1.13 mg/L. Rather, by reducing the reaction time by adjusting the electrode plate spacing to 2 mm, using less 1.52 times the amount of electricity can be treated with a lower treated water TP concentration, and also adjusting the electrode plate spacing to 5 mm to process water using 0.11 Wh of electricity. The TP concentration of can be removed up to 2.02 mg/L, but it can be removed up to 2.59 mg/L even if 0.1Wh is used with the electrode plate spacing of 2mm, and 2.45 even when 0.16Wh is used with the electrode plate spacing of 3mm. It can be removed in mg/L. According to the target T-P concentration of the treated water, it is judged that the electric agglomeration conditions should be adjusted by saving electricity.

전압(V)Voltage (V) 전류(A)Current (A) 접촉시간 (sec)Contact time (sec) 전력량 (Wh)Power (Wh) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 2.62.6 0.5680.568 78.2678.26 0.030.03 33 88.49 88.49 8.128.12 0.5760.576 77.1577.15 0.10.1 2.592.59 90.06 90.06 15.2215.22 0.5760.576 77.8977.89 0.190.19 1.371.37 94.74 94.74 24.4624.46 0.5840.584 77.5277.52 0.310.31 1.011.01 96.12 96.12

전압(V)Voltage (V) 전류(A)Current (A) 접촉시간 (sec)Contact time (sec) 전력량 (Wh)Power (Wh) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 2.62.6 0.5730.573 124.07124.07 0.050.05 3.123.12 88.03 88.03 7.97.9 0.5820.582 123.12123.12 0.160.16 2.452.45 90.6 90.6 15.0315.03 0.5770.577 121.98121.98 0.290.29 1.751.75 93.28 93.28 24.5824.58 0.5780.578 121.6121.6 0.480.48 1.131.13 95.66 95.66

전압(V)Voltage (V) 전류(A)Current (A) 접촉시간 (sec)Contact time (sec) 전력량 (Wh)Power (Wh) 처리수의
T-P 농도 (mg/L) Treated water
TP concentration (mg/L) T-P 제거효율(%)T-P removal efficiency (%) 2.62.6 0.2470.247 115.62115.62 0.020.02 5.61 5.61 90.52 90.52 8.238.23 0.2510.251 121.03121.03 0.070.07 5.38 5.38 90.990.9 15.515.5 0.2520.252 103.64103.64 0.110.11 2.02 2.02 96.58 96.58 24.3924.39 0.2550.255 105.05105.05 0.180.18 2.03 2.03 96.57 96.57

6. 결론6. Conclusion

(1) 전극판 간격을 2mm, 반응시간을 70sec대로 하였을 경우. 전압이 2.8, 8.3, 15.2, 24.6V일 경우 제거효율은 88.03, 90.6, 93.28, 95.66%로 전압이 증가할수록 제거효율이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 전극판 간격을 3mm, 반응시간을 120sec대로 하였을 경우 전압이 2.6, 8.12, 15.22, 24.46V일 경우 T-P 제거효율은 88.49, 90.06, 94.74, 96.12mg/L로 전압이 증가할수록 제거효율이 비례적으로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 효과적인 T-P 제거를 하기 위해서는 전압을 증가시켜야한다.(1) When the electrode plate spacing was 2 mm and the reaction time was 70 sec. When the voltages were 2.8, 8.3, 15.2, and 24.6V, the removal efficiency was 88.03, 90.6, 93.28, and 95.66%. As the voltage increased, the removal efficiency increased. When the electrode plate spacing is 3mm and the reaction time is set to 120sec, when the voltage is 2.6, 8.12, 15.22, 24.46V, the TP removal efficiency is 88.49, 90.06, 94.74, 96.12mg/L. I could see it increase. For effective T-P removal, the voltage must be increased.

(2) 반응시간은 용출되는 금속이온과 큰 영향을 주기 때문에 전기응집에 있어 중요한 요인이다. 전극판 간격이 3mm일 경우 전압이 15 V대일 때 T-P 제거효율은 반응시간 18.24, 75.05, 121.98sec에 따라 88.353, 90.94, 94.74%로 반응시간이 길어질수록 제거효율 또한 증가하는 것을 볼 수 있었다. 5mm의 경우도 마찬가지로 전압 25V대로 반응시간을 17.16, 80.84, 105.05sec으로 달리하였을 때 88.96, 93.19, 26.57%로 증가한다. 전극판 간격을 2mm로 조정할 경우는 전압을 15V대로 하였을 경우 반응시간 24.05, 77.89. 124.88sec에 따라 처리수 T-P 농도가 2.07, 1.13, 2.42로 오히려 반응시간이 가장 길 때 제거효율이 90.71%로 반응시간이 22, 70sec대보다 효율이 떨어진다. 전극판의 간격을 2mm할 경우에는 오히려 너무 긴 반응시간보다 적절한 반응시간으로 조정해 주어야한다고 판단된다.(2) The reaction time is an important factor in electroaggregation because it has a great influence on the eluted metal ion. When the electrode plate spacing was 3 mm, when the voltage was 15 V, the T-P removal efficiency was 88.353, 90.94, and 94.74% according to the reaction time 18.24, 75.05, and 121.98 sec. In the case of 5mm, the reaction time is increased to 88.96, 93.19, and 26.57% when the reaction time is changed to 17.16, 80.84, and 105.05sec at a voltage of 25V. When adjusting the electrode plate spacing to 2mm, when the voltage is set to 15V, the reaction time is 24.05, 77.89. According to 124.88sec, the treated water T-P concentration is 2.07, 1.13, 2.42, and when the reaction time is the longest, the removal efficiency is 90.71%, and the reaction time is lower than the 22, 70sec range. It is judged that when the interval of the electrode plate is 2 mm, it should be adjusted to an appropriate reaction time rather than a reaction time that is too long.

(3) 전극판 간격이 2, 3, 5mm의 경우 전압을 8V대, 반응시간을 18sec하였을 경우 T-P 제거효율은 95.13, 88.45, 88.73로 전극판의 간격이 좁을수록 제거효율이 증가한다는 것을 볼 수 있습니다. 전압 15V, 반응시간이 120sec대일 경우 전극판 간격이 2, 3, 5mm에 따라 T-P 제거율은 87.41, 94.76, 96.58%로 이 경우엔 2mm일 때 제거효율이 낮아지는 것을 볼 수 있다. 전극판 간격을 2mm로 조정할 경우엔 반응시간이 너무 길 경우에는 전극판 간격을 5mm로 할 경우보다 효율이 저하되는 것을 볼 수 있다.(3) When the electrode plate spacing is 2, 3, or 5 mm, the voltage is 8 V, and the reaction time is 18 sec. The removal efficiency of TP is 95.13, 88.45, and 88.73. There is. When the voltage is 15V and the reaction time is about 120 sec, the T-P removal rate is 87.41, 94.76, and 96.58% depending on the spacing of the electrode plates 2, 3, and 5 mm. In this case, it can be seen that the removal efficiency is lowered at 2 mm. If the reaction time is too long when the electrode plate spacing is adjusted to 2 mm, it can be seen that the efficiency is lower than when the electrode plate spacing is 5 mm.

(4) 전압 15V대로 pH에 따라 실험한 결과 처리수 T-P 농도는 pH 4.92일 때 0.46mg/L로 가장 낮았고 처리효율은 99.22%로 우수했다. 초기 pH가 산성영역이나 염기성 영역일 경우 중성일 때보다 처리수 T-P 농도가 낮다. pH에 따른 T-N 제거 경향도 T-P와 마찬가지로 pH 4.92, 6.82, 8.37일 때 제거효율이 84.13, 48.9, 84.51%로 중성보다 산성, 염기성 영역에서 더 높은 제거율을 보였다.(4) As a result of experiments according to the pH at a voltage of 15 V, the T-P concentration of the treated water was the lowest at 0.46 mg/L at pH 4.92, and the treatment efficiency was excellent at 99.22%. When the initial pH is in the acidic or basic region, the treated water T-P concentration is lower than in the neutral. The tendency of T-N removal according to pH was 84.13, 48.9, and 84.51% at pH 4.92, 6.82, and 8.37, similar to T-P, showing higher removal rates in acidic and basic regions than in neutral.

(5) MLSS 농도가 1166.67, 2570, 6357.5mg/L로 증가할수록 처리수 T-P 농도가 1.37, 1.65, 3.56mg/L로 비례적으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 하지만 T-P 제거효율을 보면 MLSS 농도가 6375.5mg/L일 때 91.99%의 T-P 제거효율로 오히려 MLSS 농도 2570mg/L일 때보다 더 높은 제거효율을 보였는데 이것은 MLSS 농도가 높을수록 응집핵이 많아져 응집효율이 증가했다고 판단된다. 처리수를 30분 침전시킨 뒤 SVI값을 측정하니 MLSS 농도가 높을수록 SVI값이 높아져 슬러지 발생량을 증가해 처리비용을 증가시킬 수 있다고 판단된다.(5) As the MLSS concentrations increased to 1166.67, 2570, and 6357.5 mg/L, it can be seen that the treated water T-P concentrations increased proportionally to 1.37, 1.65, and 3.56 mg/L. However, when looking at the TP removal efficiency, the TP removal efficiency of 91.99% when the MLSS concentration was 6375.5 mg/L showed a higher removal efficiency than the MLSS concentration of 2570 mg/L. It is judged that the efficiency has increased. As the SVI value is measured after sedimentation of the treated water for 30 minutes, it is judged that the higher the MLSS concentration, the higher the SVI value, which can increase the amount of sludge and increase the treatment cost.

(6) 전기전도도가 663.7, 798.3, 916.3μs/cm일 때 처리수 T-P 농도가 1.37, 1.14, 1.32mg/L이고 처리수 T-N 농도는 15.95, 8.85, 11.23mg/L로 798.3μs/cm일 때 가장 낮은 처리수 T-P, T-N 농도를 보였다. 전기전도도가 가장 높은 916.3μs/cm일 때 798.3μs/cm일 때보다 낮은 제거효율을 나타낸 것은 전해질 NaCl의 chloride의 지나친 농도 때문에 전해질 역할을 제대로 하지 못한 것으로 예상한다.(6) When the electrical conductivity is 663.7, 798.3, 916.3μs/cm, the treated water TP concentration is 1.37, 1.14, 1.32mg/L, and the treated water TN concentration is 15.95, 8.85, 11.23mg/L, and 798.3μs/cm The lowest treated water showed TP and TN concentrations. When the electrical conductivity was 916.3 μs/cm, which had the highest electrical conductivity, the removal efficiency was lower than that of 798.3 μs/cm, and it is expected that the electrolyte did not function properly due to the excessive concentration of chloride in NaCl.

(7) 전극판을 Fe와 Al을 1:1로 하여 실험했을 때 처리수 T-P 농도가 1.37mg/L로 가장 낮다는 것을 볼 수 있다. Al으로만 실험했을 때는 처리수 T-P농도가 1.78mg/L이고 Fe로만 실험했을 때 2.92mg/L로 제거효율이 가장 낮았다. 이와 다르게 T-N 제거에서는 Fe로만 실험했을 때 가장 제거효율이 높다는 것을 알 수 있다. 전극판을 Fe와 Al으로 1:1로 했을 때 T-N 제거효율은 61.1%이며 이에 반해 단독으로 Fe, Al로만 하였을 때는 97.28, 92.99%로 높은 제거효율을 보였다. (7) When the electrode plate was tested with Fe and Al 1:1, it can be seen that the treated water T-P concentration was the lowest at 1.37 mg/L. When tested only with Al, the treated water T-P concentration was 1.78 mg/L and when tested only with Fe, the removal efficiency was the lowest with 2.92 mg/L. In contrast, T-N removal showed that the removal efficiency was highest when tested only with Fe. When the electrode plate was made 1:1 with Fe and Al, the removal efficiency of T-N was 61.1%, whereas when it was made with Fe and Al alone, the removal efficiency was high with 97.28 and 92.99%.

(8) 처리수 T-P 농도를 최대한 낮은 농도로 제거하려는 경우엔 전극판 간격 2mm, 전압 24.46V, 전류 0.584A, 전력량 0.31Wh으로 할 경우 1.01mg/L이며, 그와 비교하여 전극판 간격 3mm, 전압 24.58V, 전류 0.578A, 전력량 0.48Wh으로 할 경우 1.13mg/L이다. 오히려 전극판 간격 2mm로 조정하여 반응시간을 줄여 전력량을 1.52배 적게 사용하여 더 낮은 처리수 T-P 농도로 처리할 수 있다, 또한 전극판 간격을 5mm로 조정하여 전력량 0.11Wh를 사용하여 처리수의 T-P 농도를 2.02mg/L까지 제거할 수 있지만, 전극판 간격을 2mm로 하여 0.1Wh를 사용하여도 2.59mg/L까지밖에 제거가능하며, 전극판 간격을 3mm로 하여 0.16Wh를 사용하여도 2.45mg/L으로 제거가능하다. 처리수 목표 T-P 농도에 따라 전력량을 절약하여 전기응집 조건을 조정해야한다고 판단된다.(8) In order to remove the treated water TP concentration to the lowest concentration possible, the electrode plate spacing is 2mm, the voltage is 24.46V, the current is 0.584A, and the electric power is 0.31Wh, which is 1.01mg/L, compared with the electrode plate spacing 3mm, When the voltage is 24.58V, the current is 0.578A, and the power amount is 0.48Wh, it is 1.13mg/L. Rather, it is possible to reduce the reaction time by adjusting the electrode plate spacing to 2mm, and use 1.52 times less electricity to process the lower treated water TP concentration, and also adjust the electrode plate spacing to 5mm to use 0.11Wh of electricity to treat the TP of treated water. Concentration can be removed to 2.02mg/L, but it can be removed up to 2.59mg/L even if 0.1Wh is used with the electrode plate spacing of 2mm, and 2.45mg/ even when 0.16Wh is used with the electrode plate spacing of 3mm. It is removable with L. According to the target T-P concentration of the treated water, it is judged that the electric agglomeration conditions should be adjusted by saving electricity.

본 발명의 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.The apparatus for removing phosphorus and organic substances by the electrochemical coagulation method of the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the examples and drawings disclosed herein, and the scope of the technical idea of the present invention Of course, various modifications can be made by those skilled in the art.

1 : 원통형 케이스 2 : 전극판 세트
3 : 폭기통 4 : 수중교반기
5 : 공기배관 5a : 산기관
6 : 유입배관 7 : 슬러지 배출배관
8 : 지지대 9 : 전극 프레임
10 : 철 전극판 11 : 알루미늄 전극판
12 : 보호캡 13 : 손잡이
14 : 관통공1: Cylindrical case 2: Electrode plate set
3: Aerator 4: Underwater agitator
5: air piping 5a: diffuser
6: Inlet piping 7: Sludge discharge piping
8: Support 9: Electrode frame
10: iron electrode plate 11: aluminum electrode plate
12: protective cap 13: handle
14: through hole

Claims (3)

지지대에 의해 지지되면서 하부가 하향 구배져 하단부 중심에 슬러지 배출배관이 연결된 원통형 케이스;
상기 케이스 내부에서 양극의 철 전극판과 음극의 알루미늄 전극판이 교대로 배치되면서 일정간격을 두고 설치된 복수의 전극판 세트;
상기 케이스의 중심부에 설치된 폭기통;
상기 폭기통 내부에 설치된 수중교반기;
상기 폭기통의 상단부에 연결되어 폭기통 내부로 처리수를 유입하는 유입배관; 및
하단부 측면에 상기 케이스 내부 방향으로 산기관을 부착하여 상기 전극판 세트 사이마다 설치된 공기배관;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치.While supported by the support, the lower case is downwardly sloped and the cylindrical case is connected to the sludge discharge pipe in the center of the lower portion;
A plurality of electrode plate sets installed at regular intervals while the iron electrode plate of the positive electrode and the aluminum electrode plate of the negative electrode are alternately disposed within the case;
An aeration cylinder installed at the center of the case;
An underwater agitator installed inside the aeration cylinder;
An inlet pipe connected to an upper end of the aeration tank and introducing treated water into the aeration cylinder; And
An air pipe installed between the electrode plate sets by attaching an air diffuser in the inner direction of the case to a lower side;
Phosphorus and organic matter removal apparatus by an electrochemical agglomeration method, characterized in that comprises a. 제1항에 있어서,
상기 철 전극판과 알루미늄 전극판은 판 면 전체에 걸쳐 일정간격을 두고 복수개의 관통공이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치.According to claim 1,
The iron electrode plate and the aluminum electrode plate is a device for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical coagulation method, characterized in that a plurality of through holes are penetrated at regular intervals over the entire surface of the plate. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 철 전극판과 알루미늄 전극판의 상단부에는 보호용 손잡이가 연결된 것을 특징으로 하는 전기화학 응집법에 의한 인 및 유기물 제거장치.The method according to claim 1 or 2,
A device for removing phosphorus and organic substances by an electrochemical agglomeration method, characterized in that a protective handle is connected to the upper end of the iron electrode plate and the aluminum electrode plate.
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KR0170360B1 (en) 1996-10-01 1999-10-01 한국과학기술연구원 Apparatus for removing kernel and organic substance by electrochemical condensation method

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