KR100224642B1 - Injection type reactor for treating wastewater by using an electron beam - Google Patents
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Abstract
폐수를 분사시킨 상태에서 전자선에 조사될 수 있도록 하여 전자선 반응효율을 높이고 다량의 폐수를 처리할 수 있도록 된 전자선을 이용한 폐수처리용 분사형 반응기에 관하여 개시된다. 개시된 분사형 반응기는: 전자선 가속기의 하부에 설치되며 그 내부에 상기 폐수가 도입되는 반응조; 상기 반응조의 상부에 설치되어 반응조 내부로 전자선의 에너지에 따라 전자선이 투과 가능한 적정 두께로 폐수를 분사하는 노즐; 및 상기 반응조의 일측에 설치되어 전자선에 조사된 폐수를 배출하는 폐수배출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 전자선에 조사된 폐수가 산란된 전자선과 다시 반응할 수 있도록 산마루형 분할판이 반응조의 내부에 설치되며, 상기 전자선 가속기에 의해 발생된 오존을 반응조 내부의 폐수 내에 불어 넣는 버블링 장치가 마련된다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 전자선 반응효율과 전자선 이용율이 높아지며, 오존의 대기 중 배출을 최대한 억제할 수 있게 되고, 다량의 폐수를 처리할 수 있게 된다.Disclosed is an injection type reactor for wastewater treatment using an electron beam that can be irradiated to an electron beam in a state in which the wastewater is injected, thereby improving the electron beam reaction efficiency and treating a large amount of wastewater. The disclosed spray reactor includes: a reaction tank installed at the bottom of an electron beam accelerator and introducing the wastewater therein; A nozzle installed at an upper portion of the reaction tank and spraying the wastewater to an appropriate thickness through which the electron beam can pass according to the energy of the electron beam into the reaction tank; And a wastewater discharge port installed at one side of the reactor to discharge the wastewater irradiated to the electron beam. In addition, a ridge-shaped partition plate is installed inside the reaction tank so that the wastewater irradiated with the electron beam can react with the scattered electron beam again, and a bubbling device is provided for blowing ozone generated by the electron beam accelerator into the wastewater inside the reactor. . According to the present invention, the electron beam reaction efficiency and the electron beam utilization rate is increased, it is possible to suppress the ozone emission to the air as much as possible, and it is possible to treat a large amount of wastewater.
Description
본 발명은 오염물질이 함유된 각종 산업폐수를 전자선 조사에 의해 처리하는 폐수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 폐수를 분사시킨 상태에서 전자선에 조사될 수 있도록 하여 전자선 반응효율을 높이고 대량의 폐수를 처리할 수 있도록 된 전자선을 이용한 폐수처리용 분사형 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment apparatus for treating various industrial wastewater containing contaminants by electron beam irradiation, and more particularly, to increase the electron beam reaction efficiency by allowing the electron beam to be irradiated in the state in which the wastewater is sprayed. The present invention relates to a spray reactor for wastewater treatment using an electron beam capable of treating wastewater.
종래의 폐수 처리 형태는 폐수를 발생시키는 현장에서부터 정제, 침전, 여과 등의 기본적인 공정과 화학적, 생물학적 처리 단계를 통해 복합적인 방법으로 처리하고 있으나, 만족할만한 성과를 얻지 못하고 있는 것이 현실이다.Conventional wastewater treatment forms are treated in a complex manner through the basic processes such as purification, precipitation, filtration and chemical and biological treatment steps from the site of generating wastewater, but the reality is that it does not achieve satisfactory results.
일반적으로 난분해성 유기물질 등의 오염물질이 많이 함유된 폐수를 처리하는 방법은 화학처리후 생물학적처리(활성오니처리)를 행하는 것이 보통이다. 그 처리 방법은 1차적으로 산,알칼리 약제에 의한 중화공정을 거치고 각종 유기 및 무기의 응집제를 사용하여 폐수중의 BOD, COD 및 색도원인 물질과 기타 중금속 물질을 흡착,침전 또는 부상시켜 제거하는 화학적처리 공정을 거친다.In general, a method of treating wastewater containing a large amount of pollutants such as hardly decomposable organic substances is usually performed by chemical treatment and then biological treatment (active sludge treatment). The treatment method is primarily chemical neutralization by acid and alkali chemicals, and absorbs, precipitates, or floats BOD, COD, and other heavy metal substances in wastewater using various organic and inorganic flocculants. Go through the treatment process.
통상으로 1차 화학처리에서 BOD, COD 및 색도의 제거효율은 60% 정도이며, 다음의 2차 공정인 생물학적 처리(활성오니처리)에서 배출허용기준 수준으로 처리 한다. 생물학적 처리방법은 호기성 미생물 또는 혐기성 미생물을 이용하여 폐수중의 유기물질을 제거하는 방법이다. 다만, 생물학적 처리후에도 배출허용기준을 준수하기 어려운 경우에는 생물학적 처리공정을 반복하거나 또는 2차 화학처리를 행하여야만 한다.In general, the removal efficiency of BOD, COD and chromaticity is about 60% in the first chemical treatment, and the treatment in the second process, biological treatment (active sludge treatment), is at the emission limit level. Biological treatment is a method of removing organic substances from wastewater by using aerobic or anaerobic microorganisms. However, if it is difficult to comply with the emission limits after biological treatment, the biological treatment process must be repeated or secondary chemical treatment must be performed.
그러나, 이와 같은 종래 방법은 약품 소요량이 많고 생물학적 처리에 시간이 매우 길게 소요되므로 배출허용기준에 도달하는데 시설비와 운영 부담이 상당히 큰 문제점으로 인해, 일정 한도 이상의 유기물질 제거효율을 얻는 것이 곤란하다.However, such a conventional method requires a large amount of chemicals and takes a long time for biological treatment, and thus, it is difficult to obtain an organic material removal efficiency over a certain limit due to a considerable problem of facility cost and operation burden to reach the emission limit.
이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 방법이 도입되고 있으며, 그 중 한가지로 난분해성 유기물질이 함유된 폐수의 처리에 오존산화에 의한 화학적 처리 방법이 각종 폐수처리 현장에서 사용되고 있다. 오존 산화법은 유기물질에 대한 산화력 및 살균력은 우수하나 오존 사용에 따른 비용이 많이 요구되며, 초기의 일정 수준 제거 효과 이외에는 더 이상의 효과를 보이지 못하는 문제점이 있다.In order to solve such a problem of the prior art, various methods have been introduced, and among them, a chemical treatment method by ozone oxidation is used in various wastewater treatment sites for the treatment of wastewater containing hardly decomposable organic substances. The ozone oxidation method is excellent in oxidation and sterilizing power for organic materials, but requires a lot of costs due to the use of ozone.
또한, 최근에는 전자선 가속기를 이용한 산업폐수 처리방법이 제안되고 있다. 전자선 가속기에 의한 폐수처리방법은 산업폐수에 전자선을 조사하여 종래의 생화학적 방법에 의한 폐수처리시에 그 제거효율이 낮았던 폐수중의 각종 중금속이나 난분해성물질을 효과적으로 분해시킴으로써 폐수처리 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.Recently, industrial wastewater treatment methods using electron beam accelerators have been proposed. The wastewater treatment method by the electron beam accelerator can enhance the wastewater treatment efficiency by irradiating the electron beam to industrial wastewater and effectively decomposing various heavy metals or hardly decomposable substances in the wastewater which have low removal efficiency in the wastewater treatment by the conventional biochemical method. There is an advantage.
도 1은 상술한 전자선을 이용한 폐수처리장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a wastewater treatment apparatus using the above-described electron beam.
도 1을 참조하면, 상기 폐수처리장치는 전자선 가속기(130)와, 상기 전자선 가속기로부터 발생한 전자선을 조사하기 위하여 폐수를 담고 있는 전자선 반응기(110)와, 상기 폐수를 버블링(Bubbling)시키는 버블링 장치(120)와, 상기 폐수 내의 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전조(140)를 기본적으로 포함하고 있다.Referring to FIG. 1, the wastewater treatment apparatus includes an
이와 같은 폐수처리장치를 이용한 폐수처리공정은, 오염물질이 함유된 폐수를 전자선 반응기(110)에 도입하고, 버블링장치(120)를 통해 버블링가스를 상기 폐수 내에 불어 넣어 버블링 시키면서 전자선 가속기(130)로부터 발생된 전자선을 조사하여 상기 폐수내의 오염물질을 제거되기 쉬운 상태로 변화시키는 전자선 조사 단계를 거친다. 여기에서, 상기 버블링가스는 전자선이 폐수 깊숙히 효율적으로 조사될 수 있도록 하며, 상기 전자선(Electron beam)은 폐수중의 오염물질을 분해 또는 산화시켜 무해한 성분으로 변화시키든지 쉽게 제거될 수 있는 상태로 변화시키게 된다. 다음에는, 이와 같이 변화된 오염물질을 침전조(140)에서 침전시켜 슬러지로 제거하는 침전제거 단계를 거친다. 이때 전자선에 조사된 오염물질들을 응집시켜 빨리 침전시키기 위해 일반적으로 응집제가 전자선 조사 단계 전 또는 후에 투입된다. 또한, 도시되지는 않았지만 필요에 따라 전자선 조사 이후에 여과공정이나 생물학적 처리공정을 거치게 되는 경우도 있다.In the wastewater treatment process using the wastewater treatment device, the wastewater containing contaminants is introduced into the
한편, 상술한 종래의 전자선을 이용한 폐수처리장치에 사용되는 전자선 반응기(110)는 단순히 폐수를 흘릴 수 있는 구조로 되어 있다. 즉, 전자선 반응기(110)의 일측으로부터 폐수를 도입하여 그 내부를 흐르도록 한 뒤, 타측 또는 저면을 통해 전자선에 조사된 폐수를 배출할 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 대량의 폐수를 처리하기 위하여 상기 전자선 반응기(110) 내부에 많은 양의 폐수를 흘릴 경우에는, 폐수의 흐름두께가 두꺼워지게 된다. 그런데, 통상 산업용으로 사용되는 1~2 MeV 급의 에너지를 가진 전자선은 폐수의 투과 깊이가 4~10mm 정도(1 MeV인 경우 약 4mm, 2 MeV인 경우 약 8mm)이므로, 그 이상 깊은 곳의 폐수에는 전자선이 도달하지 못하게 되는 문제점이 있다. 따라서, 전자선 반응기(110)에 폐수를 흘리면서 버블링하는 방식으로는 1 MeV의 전자선으로써 투과할 수 있는 폐수의 깊이가 4mm에 불과하므로 80KW 정도의 전자선 가속기로써 하루에 4,000㎥ 정도의 폐수를 처리하기 위해서는 수십초 이상의 버블링을 통해야만 전체 폐수에 대하여 전자선이 고르게 조사될 수 있다.On the other hand, the
만약, 상기와 같은 종래의 전자선 반응기(110)에 1초 이내의 짧은 시간동안 고출력의 전자선이 조사된다고 하면, 폐수 상부의 4mm 깊이에 해당하는 폐수에만 많은 양의 전자선이 조사되는 반면, 그 하부의 폐수에는 전혀 전자선이 조사되지 않아, 계속되는 버블링으로써 단순하게 모든 폐수가 평균적인 흡수선량의 에너지를 전자선으로부터 받았다고 볼 수 없으며, 실제로 전자선에 의하여 처리된 폐수의 양은 소량에 불과할 것이다.If the conventional
또한, 종래의 전자선 반응기(110)에서는 많은 양의 폐수를 처리하고자 할 경우에 단순히 전자선 반응기(110)에 흘려주는 폐수의 두께를 늘이는 것 이외에 추가적으로 유속을 빨리하기는 힘들다. 그 이유는 폐수와 전자선 반응기(110) 저면사이의 마찰력 때문으로서, 이 경우에는 상술한 바와 같이 표면의 폐수에만 전자선이 조사되는 현상이 발생하게 된다.In addition, in the conventional
이와 같이 종래의 전자선 반응기(110)로는 폐수 중의 오염물질 제거효율이 만족할 정도가 되지 못하고, 또한 전자선 반응기(110)의 벽면 중 전자선이 직접 조사되는 부위가 있게 되어 전자선의 손실이 발생되므로 전자선 이용율도 70% 정도를 상회하기 힘들게 되는 문제점이 있다.As described above, the efficiency of removing pollutants in the waste water is not satisfactory in the conventional
한편, 도시되지는 않았지만 이와 같은 문제점을 보완하기 위해 분무식 반응기를 채용하는 방식이 제안되고 있다. 상기 분무식 반응기는 폐수를 작은 입자상의 분무형태로 만들어 전자선에 조사시키는 방식의 반응기로서, 폐수가 전자선 및 공기에 접할 기회는 많지만 한꺼번에 많은 양의 폐수를 처리할 수 없는 단점이 있다.Meanwhile, although not shown, a method of employing a spray reactor has been proposed to compensate for such a problem. The spray reactor is a reactor in which the waste water is made into a small particle spray form and irradiated with electron beams, but the waste water has many opportunities to contact the electron beam and air, but has a disadvantage in that it cannot process a large amount of waste water at once.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폐수를 소정 두께로 분사시킨 상태에서 전자선에 조사될 수 있도록 하여 전자선 반응효율을 높이고 다량의 폐수를 처리할 수 있도록 된 전자선을 이용한 폐수처리용 분사형 반응기를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, wastewater treatment using an electron beam to increase the electron beam reaction efficiency and to treat a large amount of wastewater by being irradiated to the electron beam in the state in which the wastewater is sprayed to a predetermined thickness The purpose is to provide a spray injection reactor.
도 1은 종래의 전자선을 이용한 폐수처리장치의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a wastewater treatment apparatus using a conventional electron beam,
도 2는 본 발명에 따른 폐수처리용 분사형 반응기를 도시한 사시도,2 is a perspective view showing a spray reactor for wastewater treatment according to the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 버블링 장치의 분해 사시도,3 is an exploded perspective view of the bubbling device shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 노즐의 단면도,4 is a cross-sectional view of the nozzle shown in FIG.
도 5는 도 2에 도시된 분사형 반응기의 횡단면도,5 is a cross-sectional view of the spray reactor shown in FIG.
도 6은 도 2에 도시된 분사형 반응기의 종단면도.6 is a longitudinal sectional view of the spray reactor shown in FIG. 2;
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
110...전자선 반응기 120,220...버블링(Bubbling) 장치110 ... electron reactor 120,220 ... bubbling device
130...전자선 가속기 131...전자선 인출창130.Electron Beam Accelerator 131 ... Electron Beam Drawer
140...침전조 210...분사형 반응기140
211...반응조 212...산마루형 분할판211
213...브라켓 214...홀더213 Bracket 214 Holder
221...버블러 222...중공부221
223...공급관 250...노즐223
251...폐수도입부 252...노즐몸통부251
253...노즐선단부 254...폐수분사구253
255...폐수도입구 261...폐수배출구255
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전자선을 이용한 폐수처리용 분사형 반응기는: 전자선 가속기의 하단부와 소정 간격을 두고 상기 전자선 가속기의 하부에 설치되는 것으로, 그 내부에 폐수가 도입되어 전자선에 조사되는 반응조; 상기 반응조의 상부에 설치되어 상기 반응조 내부로 상기 전자선의 에너지에 따라 상기 전자선이 투과 가능한 적정 두께로 상기 폐수를 분사하는 적어도 하나의 노즐; 및 상기 반응조의 일측에 설치되어 상기 전자선에 조사된 폐수를 배출하는 폐수배출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the injection reactor for wastewater treatment using an electron beam according to the present invention is installed at a lower portion of the electron beam accelerator at a predetermined interval with a lower end of the electron beam accelerator, and the wastewater is introduced into the inside and irradiated to the electron beam. Reactor; At least one nozzle installed in an upper portion of the reaction tank and spraying the wastewater to an appropriate thickness through which the electron beam penetrates in accordance with the energy of the electron beam; And a wastewater discharge port installed at one side of the reactor to discharge the wastewater irradiated to the electron beam.
그리고, 상기 반응조의 내부에 설치되는 것으로 그 중심부로부터 양측으로 경사진 판 형상의 산마루형 분할판을 구비하여, 상기 노즐에 의해 분사되어 상기 전자선에 조사된 폐수가 상기 산마루형 분할판의 경사면을 따라 흘러 내리면서 다시 산란된 전자선과 반응할 수 있도록 된 것이 바람직하다.And it is provided in the inside of the reactor, and provided with a plate-shaped ridged partition plate inclined to both sides from the center, the waste water sprayed by the nozzle irradiated to the electron beam along the inclined surface of the ridged partition plate It is desirable to be able to react with the scattered electron beam as it flows down.
상기 노즐은 소정 거리 떨어져 서로 마주보도록 두 개가 설치되며, 상기 두 개의 노즐은 그 각각에서 분사된 폐수가 대략 2.5m/s의 유속으로서 상기 반응조의 내부에서 만나 밑으로 떨어질 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.Two nozzles are provided to face each other at a predetermined distance, and the two nozzles are preferably disposed so that the waste water injected from each of them can meet and fall below the inside of the reactor at a flow rate of approximately 2.5 m / s. .
여기에서, 상기 노즐은 폐수를 도입하는 관 형상의 폐수도입부와, 상기 폐수를 분사하기 위해 좁고 긴 단면을 갖는 노즐선단부와, 상기 폐수도입부와 상기 노즐선단부를 연결하는 노즐몸통부를 구비하며, 상기 노즐의 상기 폐수도입부에 형성된 폐수도입구의 단면적과 상기 노즐선단부에 형성된 폐수분사구의 단면적이 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.Here, the nozzle includes a tubular wastewater introduction portion for introducing wastewater, a nozzle tip portion having a narrow and long cross section for injecting the wastewater, and a nozzle body portion connecting the wastewater introduction portion and the nozzle tip portion, and the nozzle It is preferable that the cross-sectional area of the wastewater inlet formed in the wastewater introduction section of is substantially the same as that of the wastewater injection port formed in the nozzle tip.
또한, 상기 전자선 가속기에 의해 발생된 오존을 상기 반응조 내부의 폐수 내에 불어 넣는 버블링 장치가 더 구비된다. 여기에서, 상기 버블링 장치는 공기와 섞여 있는 상기 오존을 상기 반응조의 외부에서 상기 반응조의 내부로 공급하는 공급관과, 상기 공급관에 연결되며 상기 반응조 내부에 설치되어 상기 송급관을 통해 공급된 상기 오존을 상기 폐수내에 버블링시키는 적어도 하나의 버블러를 구비하여, 상기 오존이 상기 폐수내에 효과적으로 흡수될 수 있도록 된 것이 바람직하다.In addition, a bubbling device is further provided to blow ozone generated by the electron beam accelerator into the wastewater inside the reactor. Here, the bubbling device is a supply pipe for supplying the ozone mixed with air from the outside of the reaction tank to the inside of the reaction tank, and the ozone connected to the supply pipe and installed inside the reaction tank and supplied through the supply pipe It is preferable that the at least one bubbler for bubbling in the wastewater, so that the ozone can be effectively absorbed in the wastewater.
상기 폐수배출구는 상기 반응조의 바닥면으로부터 소정 높이 돌출되도록 설치되어 상기 반응조 내부의 폐수가 소정 깊이를 유지할 수 있도록 함으로써, 상기 오존의 흡수가 효과적으로 이루어질 수 있도록 된 것이 바람직하다.The waste water outlet is installed so as to protrude a predetermined height from the bottom surface of the reaction tank to maintain the waste water inside the reaction tank, it is preferable to be able to effectively absorb the ozone.
따라서, 본 발명에 의하면 전자선 반응효율과 전자선 이용율이 높아지며, 오존의 대기 중 배출을 최대한 억제할 수 있게 되고, 다량의 폐수를 처리할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, the electron beam reaction efficiency and the electron beam utilization rate are increased, the ozone emission to the air can be suppressed as much as possible, and a large amount of wastewater can be treated.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전자선을 이용한 폐수처리용 분사형 반응기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the injection reactor for wastewater treatment using an electron beam according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 폐수처리용 분사형 반응기를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 버블링 장치의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 노즐의 단면도이다.Figure 2 is a perspective view showing a spray reactor for wastewater treatment according to the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view of the bubbling device shown in Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional view of the nozzle shown in FIG.
우선 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 전자선을 이용한 폐수처리용 분사형 반응기(210)는 반응조(211)와, 상기 반응조(211)의 상부에 설치되는 노즐(250)과, 상기 반응조(211)의 일측에 설치되는 폐수배출구(미도시)를 구비한다. 그리고, 산마루형 분할판(212)과 버블링장치(220)를 더 구비하는 것이 바람직하다.First, according to FIG. 2, the
상기 반응조(211)는 전자선 가속기의 하단부, 즉 전자선 인출창(미도시)과 소정 간격을 두고 그 하부에 설치된다. 상기 반응조(211)의 상부에는 상기 전자선 인출창의 좁고 긴 형상에 따라 장방형 개구부가 형성되어 있다. 상기 반응조(211)의 내부에는 오염물질을 함유한 폐수가 도입되고, 상기 폐수는 반응조(211)의 상부에 설치되는 전자선 가속기(미도시)로부터 발생하는 전자선에 의해 조사되어 오염물질의 산화 또는 분해반응이 일어나게 된다.The
상기 노즐(250)은 상기 반응조(211)의 상부에 설치되어 상기 반응조(211) 내부로 폐수를 분사하는 역할을 하게 된다. 상기 노즐(250)은 소정 거리 떨어져 서로 마주보도록 상기 반응조(211)의 상부 양측에 각각 하나씩 설치되며, 청소가 쉽도록 착탈 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 전자선 가속기로부터 발생된 전자선이 상기 두 개의 노즐(250)로부터 분사되는 폐수 모두에 조사될 수 있게 된다.The
이러한 상기 노즐(250)은 폐수를 도입하는 관 형상의 폐수도입부(251)와, 상기 폐수를 분사하기 위해 좁고 긴 단면을 갖는 노즐선단부(253)와, 상기 폐수도입부(251)와 상기 노즐선단부(253)를 연결하는 노즐몸통부(252)로 구성된다. 상기 노즐(250)은 도 3에 도시된 바와 같이 그 높이가 폐수도입부(251)에서 노즐몸통부(252)를 거쳐 노즐선단부(253) 쪽으로 갈수록 점점 낮아지는 형상을 가지게 된다. 반면에 그 길이는 노즐선단부(253) 쪽으로 갈수록 점점 길어지게 되어 있다.The
여기에서, 상기 폐수도입부(251)에 형성된 폐수도입구(255)의 단면적과 상기 노즐선단부(253)에 형성된 폐수분사구(254)의 단면적을 동일하게 하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to make the cross-sectional area of the
따라서, 폐수도입구(255)에 도입되는 폐수의 유량, 압력 및 유속이 폐수분사구(254)를 통해 분사될 때에도 그대로 유지되므로, 폐수도입구(255) 측의 폐수의 압력을 조절함으로써 폐수분사구(254)를 통해 분사되는 폐수의 유량을 조절 가능하게 되고, 이에 따라 목적하는 폐수처리량을 조절할 수 있게 되며 다량의 폐수도 처리할 수 있게 된다.Therefore, since the flow rate, pressure, and flow rate of the wastewater introduced into the
그리고, 상기 노즐(250)은 상기 전자선의 에너지에 따라 상기 전자선이 투과 가능한 적정 두께로 상기 폐수를 분사하게 된다. 즉, 상기 전자선의 에너지가 대략 1 MeV인 경우에는 그 폐수 투과 가능 깊이가 4mm 정도이므로, 노즐선단부(253)에 형성된 폐수분사구(254)의 높이를 4mm 정도로 함으로써 분사되는 폐수의 두께가 4mm 정도가 되도록 하며, 상기 전자선의 에너지가 대략 2 MeV인 경우에는 그 폐수 투과 가능 깊이가 8mm 정도이므로, 상기 폐수분사구(254)의 높이를 8mm 정도로 함으로써 상기 폐수의 두께가 8mm 정도가 되도록 한 것이 바람직하다.The
따라서, 노즐(250)로부터 분사되는 폐수 전체에 전자선이 조사되므로, 전자선의 에너지가 폐수의 모든 부분에 전달되어 전자선의 반응효율이 높아지게 된다. 또한, 이 경우에는 폐수에 조사된 전자선의 에너지 흡수선량을 폐수에 조사된 전자선의 출력을 환산한 평균적인 조사선량으로 간주할 수 있게 된다.Therefore, since the electron beam is irradiated to the entire wastewater sprayed from the
폐수배출구(미도시)는 상기 반응조(211)의 일측, 바람직하게는 저면에 설치되어 상기 전자선에 조사된 폐수를 배출하는 역할을 하게 된다.Wastewater discharge port (not shown) is installed on one side, preferably the bottom surface of the
상기 산마루형 분할판(212)은 상기 반응조(211)의 내부에 설치되며, 그 중심부로부터 양측으로 경사진 판 형상을 가지게 된다. 보다 상세하게 설명하면 상기 산마루형 분할판(212)은 두 개의 판재를 서로 경사지게 그 일측 가장자리를 맞붙이고, 이 부위를 브라켓(213)으로 고정시킨 형상을 가지게 된다. 이와 같은 산마루형 분할판(212)은 상기 노즐(250)에 의해 분사되어 1차적으로 상기 전자선에 조사된 폐수가 상기 산마루형 분할판(212)의 경사면을 따라 흘러 내리면서 2차적으로 산란된 전자선과 반응할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.The ridged
따라서, 조사된 전자선의 에너지는 폐수에 거의 완전히 흡수되므로 전자선의 이용율이 90%를 상회할 수 있게 된다.Therefore, the energy of the irradiated electron beam is almost completely absorbed by the wastewater, so that the utilization rate of the electron beam can be more than 90%.
또한, 상기 산마루형 분할판(212)은 후술하는 바와 같이 그 하부의 폐수중에 미흡수된 오존이 노즐(250)로부터 분사되는 폐수에 직접적으로 접촉하는 것을 방지하는 역할도 하게 된다.In addition, the ridged
그리고, 상기 산마루형 분할판(212)은 상기 반응조(211)의 내부에 착탈 가능하도록 설치되는 것이 반응조(211) 내부 청소 등을 위하여 바람직하다. 이를 위해 상기 반응조(211)의 내측벽에는 홀더(214)가 설치되고, 상기 산마루형 분할판(212)은 상기 홀더(214)에 의해 지지된다.In addition, the ridged
한편, 전자선 가속기의 전자선 인출창을 식히기 위한 냉각공기는 전자선에 의해 생성된 고농도의 오존을 함유하게 되어, 대기중에 방출되면 인체에 유해한 상황을 야기시킬 수 있으므로 별도로 수집하여 처리할 필요가 있게 된다.On the other hand, the cooling air for cooling the electron beam withdrawal window of the electron accelerator accelerator contains a high concentration of ozone generated by the electron beam, and when released into the atmosphere may cause a harmful situation to the human body it needs to be collected and treated separately.
이를 위해, 본 발명에서는 상기 오존을 상기 반응조(211) 내부에 불어 넣어 폐수 중에 흡수시키는 버블링장치(220)가 마련된다. 이와 같은 역할을 하는 상기 버블링 장치(220)는 공기와 섞여 있는 오존을 상기 반응조(211)의 외부에서 반응조(211)의 내부로 공급하는 공급관(223)과, 상기 공급관(223)에 연결되며 상기 반응조(211) 내부에 설치되어 공급관(223)을 통해 공급된 오존을 폐수내에 버블링시키는 하나 또는 두 개의 버블러(221)를 구비한다. 도 4를 참조하면, 상기 버블러(221)는 통기성 소재로 되어 있고, 그 내부에는 중공부(222)가 형성되며, 상기 중공부(222)의 일측에 상기 공급관(223)이 삽입된다.To this end, the present invention is provided with a bubbling
따라서, 상기 공급관(223)을 통해 상기 중공부(222)에 도입된 오존은 상기 버블러(221)를 통해 폐수내에 골고루 버블링되므로 폐수내에 효과적으로 흡수되어 대기중으로 방출되는 오존의 양을 최소화할 수 있게 된다.Therefore, since the ozone introduced into the
그런데, 상기 오존이 폐수중에 흡수되지 않고 노즐(250)로부터 분사되는 폐수에 접촉하게 되면, 전자선 조사과정의 폐수처리에 불리한 영향을 미치는 경우가 있으므로, 상술한 바와 같이 산마루형 분할판(212)이 폐수중에 미흡수된 오존이 노즐(250)로부터 분사되는 폐수에 직접적으로 접촉하는 것을 방지하게 된다.However, when the ozone is not absorbed into the wastewater and comes into contact with the wastewater sprayed from the
도 5는 도 2에 도시된 분사형 반응기의 횡단면도이다.5 is a cross-sectional view of the spray reactor shown in FIG. 2.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 분사형 반응기의 반응조(211)는 전자선 가속기의 전자선 인출창(131)으로부터 소정 거리(예컨데, 약 40cm) 떨어져 설치된다. 상기 반응조(211)의 상부에는 두 개의 노즐(250)이 전자선에 직접 조사되지 않도록 소정 간격(예컨데, 약 80cm)을 두고 서로 마주보도록 설치되며, 반응조(211)의 내부에는 산마루형 분할판(212)이 상기 노즐(250)의 폐수분사구(254)로부터 약 40cm 밑에 설치되어 있다. 그리고, 반응조(211) 내의 하부에는 버블러(221)와 폐수배출구(261)가 마련되어 있다.Referring to FIG. 5, the
상기 폐수배출구(261)는 상기 반응조(211)의 바닥면으로부터 소정 높이 돌출되도록 설치되어 상기 반응조(211) 내부의 폐수가 소정 깊이를 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 폐수배출구(261)의 상단부와 반응조(211)의 바닥면 사이에 상기 버블러(221)가 설치되며, 이를 통해 버블링되는 오존이 폐수 내에 효과적으로 흡수될 수 있으므로, 대기중으로 방출되는 오존의 양을 최소화할 수 있게 된다.The
도 5에는 상기 노즐(250)로부터 분사되는 폐수의 유속에 따른 궤적이 도시되어 있다. a1과 a2는 1.57 m/s의 유속을 가진 폐수의 궤적을 나타내며, b1과 b2는 2.5 m/s, c1과 c2는 5m/s의 유속을 가진 폐수의 궤적을 나타낸다. 1 MeV의 에너지를 가진 전자선으로써 하루 4,000㎥의 폐수를 처리하기 위해서는, 상기 노즐(250)의 폐수분사구(254)의 단면적이 높이 4mm, 길이 2,200mm를 가지는 조건 하에서 상기 폐수분사구(254)를 통해 분사되는 폐수의 유속은 대략 2.5m/s를 가지게 된다.5 shows a trajectory according to the flow rate of the wastewater sprayed from the
그리고, 상기 전자선 인출창(131)은 통상 폭 7cm, 길이 180cm의 장방형으로 되어 있다. 이와 같은 전자선 인출창(131)을 통해 조사되는 전자선의 빔폭은 하부로 진행하며 점차 넓어지게 되며, 일반적인 가속기의 경우 빔 속의 중심선으로부터 양측으로 멀어지더라도 전자선의 분포가 유지될 수 있도록 전자선의 주사속도가 조절된다.The electron beam lead-out
따라서, 상기 조건에서 하루 4,000㎥의 폐수를 처리하고, 전자선의 효율적인 조사를 위해서는, 상기 두 개의 노즐(250)은 그 각각에서 분사된 폐수가 대략 2.5m/s의 유속으로서 상기 반응조(211)의 중심부, 즉 전자선 인출창(131)의 직하부에서 만나 밑으로 떨어질 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.Therefore, in order to treat the wastewater of 4,000 m 3 per day under the above conditions, and to efficiently irradiate the electron beams, the two
도 6은 도 2에 도시된 분사형 반응기의 종단면도이다.6 is a longitudinal cross-sectional view of the spray reactor shown in FIG. 2.
도 6을 참조하면, 상술한 바와 같이 상기 전자선 인출창(131)의 길이는 통상 180cm로 되어 있다. 이와 같은 전자선 인출창(131)을 통해 조사되는 전자선의 빔폭은 하부로 진행하며 점차 넓어지게 되어 반응조(211)의 상부에 설치된 노즐의 폐수분사구(254)의 높이에서는 상기 빔폭이 대략 220cm가 된다. 따라서, 상기 노즐의 폐수분사구(254) 길이도 220cm가 되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 6, as described above, the length of the electron
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐수처리용 분사형 반응기는 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 전자선이 투과할 수 있는 두께로 폐수를 분사하는 상태에서 전자선을 조사하게 되므로, 전자선이 폐수의 모든 부분에 조사될 수 있게 되어 전자선 반응효율이 높아진다. 둘째, 1차적으로 전자선에 조사된 폐수가 산마루형 분할판에 의해 2차적으로 산란전자선과 반응할 수 있게 되어 전자선 이용율이 높아진다. 셋째, 전자선에 의해 발생되는 유해한 오존이 폐수 중에 충분히 흡수되므로, 오존의 대기 중 배출을 최대한 억제할 수 있게 된다. 넷째, 폐수의 유속을 조절할 수 있게 되어 다량의 폐수를 처리할 수 있게 된다.As described above, the injection reactor for wastewater treatment according to the present invention has the following effects. First, since the electron beam is irradiated in the state of spraying the wastewater to a thickness that the electron beam can penetrate, the electron beam can be irradiated to all parts of the wastewater, the electron beam reaction efficiency is increased. Second, the wastewater irradiated to the electron beam can react with the scattered electron beam secondarily by the ridge-shaped partition plate, which increases the electron beam utilization rate. Third, since the harmful ozone generated by the electron beam is sufficiently absorbed in the wastewater, the emission of ozone into the air can be suppressed as much as possible. Fourth, it is possible to adjust the flow rate of the wastewater can be treated a large amount of wastewater.
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