KR100256547B1 - Apparatus for purifying organic waste water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐수를 처리하는 정화장치에 관한 것으로 특히 염색 산업폐수 또는 화학 산업폐수 등 다양한 고농도 성상의 유기 폐수를 저온, 저압의 조건에서 처리할 수 있는 유기 폐수 정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a purification apparatus for treating wastewater, and more particularly, to an organic wastewater purification apparatus capable of treating various high concentration organic wastewater such as dyeing industrial wastewater or chemical industrial wastewater at low temperature and low pressure.
일반적으로 염색 산업폐수 또는 화학 산업폐수 등을 정화시키는 장치로는 습식 산화 개념을 이용한 촉매층을 갖는 충진상 반응기 또는 슬러리상의 유동상 반응기를 이용하여 150℃~325℃의 고온 및 20atm~200atm의 고압 반응 조건하에서 산화 효율을 얻어 유기 폐수를 정화하는 장치들이 제공된다.Generally, as a device for purifying dyeing industrial wastewater or chemical industrial wastewater, a high temperature reaction of 150 ° C to 325 ° C and a high pressure of 20atm to 200atm using a packed bed reactor or a slurry bed fluidized bed reactor having a catalyst layer using a wet oxidation concept. Apparatuses are provided for purifying organic wastewater by obtaining oxidation efficiency under conditions.
상기 습식 산화공정으로 이루어지는 장치중 하나인 고압 충진상 반응기는 도 4에서와 같이 폐수를 수용하는 액체탱크(84)로부터 공급되는 폐수와 기체실린더(86)로부터 공급되는 기체가 증발기(85)를 통과하면서 분무상이 되며, 상기 분무상의 폐수가 가열맨틀(82)로 둘러싸여 있는 고정화된 탱크내에 충진되어 있는 촉매층(81)인 주 반응부분을 통과하면서 산화 반응을 연속적으로 이루어지게 되고, 산화 반응을 거친 후 콘덴서(83)를 통과함으로써 정화를 하도록 되어 있으나, 상기에 있어서는 고정화된 촉매층(81)을 제공하는 부분으로 통과하는 분무화된 폐수의 흐름경로가 불규칙적이어서 액상의 분산이 불량하여 반응률이 낮을 뿐만 아니라 반응부분의 탱크 상하부간에 압력이 걸려 압력 강하가 쉽게 일어나 흐름자체가 불규칙적이므로 촉매 유실이 과다하게 일어나며, 그로 인하여 기상 및 액상 흐름의 상당한 막힘 현상이 일어남으로써 촉매층의 일부가 효과적으로 사용되지 못하는 문제가 발생된다. 또한 충진상 촉매층의 반응기는 온도조절의 어려움을 가지고 있으며, 고정화된 탱크내에 충진된 촉매를 교체하는 작업이 매우 어렵다.In the high pressure packed-bed reactor, which is one of the apparatuses of the wet oxidation process, waste water supplied from the liquid tank 84 containing the wastewater and gas supplied from the gas cylinder 86 pass through the evaporator 85 as shown in FIG. While the sprayed wastewater passes through the main reaction portion, which is the catalyst layer 81 filled in the fixed tank surrounded by the heating mantle 82, the oxidation reaction is continuously performed. After passing through the condenser 83 for purification, the flow path of the atomized wastewater passing through the portion providing the immobilized catalyst layer 81 is irregular, so that the dispersion of the liquid phase is poor and the reaction rate is low. In addition, the pressure drop between the upper and lower tanks of the reaction part easily causes a pressure drop, resulting in an irregular flow flow. It takes place, whereby gas and significant blockage of liquid flow occurs as part of the catalyst is a problem that can not be effectively used. In addition, the reactor of the packed bed catalyst bed has difficulty in temperature control, and it is very difficult to replace the catalyst packed in the fixed tank.
또한 상기 습식 산화공정으로 이루어지는 장치중 하나인 슬러리상의 유동상 반응기는 도 5에서와 같이 가열맨틀(91)이 내부 둘레에 배치된 반응기 함체(90)에 폐수를 수용하고, 상기 폐수에 기체실린더(93)와 기체주입구(94)로 공급되는 기체를 교반기(92)가 혼합시켜주면서 회분식으로 반응을 갖도록 하여 정화하는 것으로서 이러한 유동상 반응기는, 하나의 반응기 함체에 일정량의 폐수를 수용한 후 정화하게 되고 정화수는 외부로 배출하는 반복과정을 이루고 있기 때문에 정화량에 한계가 있으며, 정화 과정이 연속 공정이 아니므로 필연적으로 반응후 슬러지나 침전물이 발생하므로 이를 처리하기 위한 후속 처리 공정이 부가되어야 하는 단점으로 매우 비효율적이며 비경제적인 것이다.In addition, the slurry-phase fluidized bed reactor, which is one of the apparatuses of the wet oxidation process, receives wastewater in a reactor enclosure 90 in which a heating mantle 91 is disposed around the inside, as shown in FIG. 5, and a gas cylinder ( 93) and the gas supplied to the gas inlet (94) to purify by mixing the stirrer (92) to have a reaction in a batch type, such a fluidized bed reactor is to receive a certain amount of waste water in one reactor chamber and to purify The purified water is limited in the amount of purification because it is repeated to discharge to the outside, and since the sludge or sediment is inevitably generated after the reaction because the purification process is not a continuous process, a subsequent treatment step for treating this is added. It is very inefficient and uneconomical.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 저온 저압의 조건하에서 유해 유기물을 함유한 폐수를 부산물의 생성 없이 오염물질을 산화시켜 제거함은 물론 물과 이산화탄소로 용이하게 분해시킴으로써 경제성을 얻으며, 슬러리 처리등 2차 처리비용의 발생이 불필요하고 고농도 또는 난분해성 유기 폐수를 효율적으로 처리할 수 있는 유기 폐수 정화장치를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to oxidize and remove contaminants without generation of by-products as well as easily decompose into water and carbon dioxide under the condition of low temperature and low pressure. The present invention provides an organic wastewater purification apparatus which can obtain economical efficiency and can efficiently process high concentration or hardly decomposable organic wastewater without generating secondary treatment cost such as slurry treatment.
또한 본 발명은 폐수를 산화 및 분해시키는 촉매부재에 전이금속 또는 금속산화물을 코팅하여 정화 효율을 증대시키며, 교체를 용이하게 하여 산업 공정에서의 촉매회수단계의 비용절감 및 각 폐수의 특성에 따라 적정의 촉매부재를 용이하게 교체 사용할 수 있는 유기 폐수 정화장치를 제공하는데 있다.In addition, the present invention increases the purification efficiency by coating a transition metal or metal oxide on the catalyst member for oxidizing and decomposing wastewater, and easy replacement, appropriate for the cost reduction of the catalyst recovery step in the industrial process and the characteristics of each wastewater The present invention provides an organic wastewater purification apparatus that can easily replace and use a catalyst member.
또한 본 발명은 폐수를 산화시키는 공기나 순수 산소의 산화제와 더불어 보조산화제인 과산화수소를 함께 혼합하여 산화 효율을 보다 혁신적으로 향상시킬 수 있는 유기 폐수 정화장치를 제공하는데 있다.In another aspect, the present invention is to provide an organic wastewater purification apparatus that can further improve the oxidation efficiency by mixing together with the oxidizing agent of air or pure oxygen oxidizing waste water and hydrogen peroxide as an auxiliary oxidant.
또한 본 발명은 촉매부재를 통과하면서 정화되고 분리기에서 분리되어 최종적으로 배출되는 기체성분 및 액체성분의 처리효율을 보다 향상시키기 위하여 활성탄필터를 통하여 배출되도록 한 유기 폐수 정화장치를 제공하는데 있다.In addition, the present invention is to provide an organic wastewater purification apparatus to be discharged through the activated carbon filter to further improve the treatment efficiency of the gas and liquid components that are purified while passing through the catalyst member and separated in the separator.
도 1은 본 발명의 정화장치를 개략적으로 도시한 분해사시도,1 is an exploded perspective view schematically showing a purification apparatus of the present invention,
도 2는 본 발명의 정화장치의 주요부분의 개략 단면도,2 is a schematic cross-sectional view of an essential part of the purification apparatus of the present invention;
도 3은 본 발명의 정화장치의 촉매부재의 작동을 도시한 설명도,3 is an explanatory view showing the operation of the catalyst member of the purification device of the present invention,
도 4는 종래의 고압 충진상 반응기의 개략도,4 is a schematic view of a conventional high pressure packed bed reactor,
도 5는 종래의 고압 유동상 반응기의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a conventional high pressure fluidized bed reactor.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 반응기 2 : 분리기1: reactor 2: separator
21 : 액체유출관 22 : 기체유출관21: liquid outflow pipe 22: gas outflow pipe
23 : 배기관 24 : 회수관23 exhaust pipe 24 recovery pipe
3 : 촉매부재 41 : 공기실린더3: catalyst member 41: air cylinder
42 : 폐수저장탱크 43 : 가열부재42: wastewater storage tank 43: heating member
44 : 배압밸브 45 ; 응축기44: back pressure valve 45; Condenser
46,47 : 활성탄필터 48 : 과산화수소탱크46,47: activated carbon filter 48: hydrogen peroxide tank
5 : 분배부재 61 : 기체주입구5: Distribution member 61: Gas inlet
62 : 액체주입구 63 : 배출관62: liquid inlet 63: discharge pipe
64,65 : 예열장치64,65: preheater
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 순수한 공기를 주입하는 기체주입실과, 다공질물질의 분배부재를 통하여 분배되는 공기의 주입과 유입되는 폐수가 혼합됨과 동시에 기포화시키는 기포실과, 상기 기포실의 상부에 배치되고 상기 기포실로부터 공급되는 기포화된 폐수가 산화반응을 일으키면서 유기물질을 물과 이산화탄소로 분해시키는 하니컴 촉매부재가 내부에 배치되며 분리된 물과 이산화탄소를 상부의 배출관으로 배출시키는 반응실로 각각 분리 형성하여 분리 및 조립이 용이한 반응기와; 상기 반응실의 둘레에 감싸지게 설치되어 상기 하니컴 촉매부재에 산화반응을 촉진시키기 위한 열을 제공하는 가열부재와; 상기 반응실 상부에 설치된 배출관과 연통되며, 상기 분리된 물과 이산화탄소를 중력에 의해 재분리시키고, 상기 분리된 물을 배출하는 액체유출관은 하부에 이산화탄소의 기체를 배출시키는 기체유출관은 상부에 각각 연통되게 설치한 분리기와; 상기 분리기의 기체유출관과 일단이 연결되고 타단에 배기관과 연통되며, 상기 기체유출관으로부터 배출되는 기체를 응축시키는 응축기와; 상기 배기관의 하측으로 연통되고, 상기 기체유출관으로부터 배출되는 기체에 포함되어 있던 미량의 수분이 상기 응축기를 통과하면서 응축된 액체를 상기 액체유출관으로 수집하는 회수관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a gas injection chamber for injecting pure air, a bubble chamber for aeration and bubbled at the same time as the injection of the air distributed through the distribution member of the porous material and the incoming waste water, and the upper portion of the bubble chamber And a honeycomb catalyst member disposed therein to decompose organic matter into water and carbon dioxide while oxidizing the bubbled wastewater supplied from the bubble chamber and discharging the separated water and carbon dioxide into the upper discharge pipe, respectively. A reactor formed by separating and easily separating and assembling; A heating member installed to be wrapped around the reaction chamber to provide heat to promote the oxidation reaction to the honeycomb catalyst member; The gas outlet pipe communicating with the discharge pipe installed in the upper part of the reaction chamber, re-separated the separated water and carbon dioxide by gravity, and the liquid discharge pipe for discharging the separated water to discharge the gas of carbon dioxide at the bottom Separators installed in communication with each other; A condenser connected to one end of the gas outlet pipe of the separator and in communication with an exhaust pipe at the other end, the condenser condensing the gas discharged from the gas outlet pipe; And a recovery pipe communicating with the lower side of the exhaust pipe and collecting a small amount of water contained in the gas discharged from the gas outlet pipe while collecting the condensed liquid into the liquid outlet pipe while passing through the condenser. .
또한 본 발명은 상기 반응실 내에 배치되는 하니컴 촉매부재가 세라믹 소재로 성형되며, 촉매부재의 표면에 전이금속 또는 금속산화물이 코팅되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the honeycomb catalyst member disposed in the reaction chamber is formed of a ceramic material, the transition metal or metal oxide is coated on the surface of the catalyst member.
또한 본 발명은 상기 응축기에 연통된 배기관과 상기 분리기 하부에 연통되는 액체유출관에 활성탄필터를 배치한 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is characterized in that the activated carbon filter is disposed in the exhaust pipe communicating with the condenser and the liquid outflow pipe communicating with the lower part of the separator.
또한 본 발명은 상기 반응기의 기포실에 일단이 연결되고 타단이 폐수저장탱크에 연결된 폐수 주입관의 사이에 과산화수소를 공급할 수 있도록 과산화수소탱크를 설치하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is characterized in that the hydrogen peroxide tank is installed so that one end is connected to the bubble chamber of the reactor and the other end is supplied between the waste water inlet pipe connected to the waste water storage tank.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면 도 1내지 도 3은 도 1은 본 발명의 정화장치를 개략적으로 도시한 분해사시도, 주요부분의 개략 단면도 및 촉매부재의 작동을 도시한 설명도이다.1 to 3 is an exploded perspective view schematically showing the purification apparatus of the present invention, a schematic cross-sectional view of the main portion and an explanatory view showing the operation of the catalyst member.
부호 1은 본 발명의 반응기이며, 반응기(1)는 하측으로부터 기체주입실(11)과 기포실(12) 그리고 반응실(13)로 분리 형성하되 상호 연결되어 조립될 수 있는 통상의 체결용 플랜지부를 일체로 형성하게 되고, 그 형상은 원형으로 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 타원형 또는 다각형의 통형상으로 제조하여도 무방하다.Reference numeral 1 is a reactor of the present invention, the reactor 1 is separated from the lower side into the gas injection chamber 11, bubble chamber 12 and the reaction chamber 13, but the conventional fastening plan that can be assembled to be connected to each other The branch is integrally formed, and the shape thereof is preferably formed in a circular shape, but is not limited thereto, and may be manufactured in an oval or polygonal tubular shape.
상기 기체주입실(11)과 상기 기포실(12) 사이에는 다공질물질의 분배부재(5)를 배치하게 되며, 상기 기체주입실(11)의 저면에는 산화제로 사용되는 산소 또는 순수공기를 저장하고 있는 공기실린더(41)와 일단이 연결된 기체주입관(61)의 타단이 연결되어 주입되는 산소 또는 순수공기가 상기 분배부재(5)를 통과할 때에 원활하게 분배 및 분산될 수 있는 공간을 제공하게 된다.The distribution member 5 of the porous material is disposed between the gas injection chamber 11 and the bubble chamber 12, and oxygen or pure air used as an oxidant is stored in the bottom of the gas injection chamber 11. The other end of the air cylinder 41 and the one end is connected to the gas injection pipe 61 is connected to provide a space that can be smoothly distributed and dispersed when oxygen or pure air injected through the distribution member (5) do.
분배부재(5)는 상기 기체주입실(11)로 유입되는 산소 또는 순수공기를 미세하게 분산할 수 있는 공극직경이 대략 70㎛~100㎛인 소결 유리필터판인 다공질물질로 구성되며, 상기 기체주입실(11)과 상기 기포실(12) 사이에 형성되는 홈에 끼워 넣거나 통상의 석면 개스킷과 볼트를 이용하여 플랜지부를 체결함과 동시에 고정되어 있도록 설치하게 된다.The distribution member 5 is composed of a porous material that is a sintered glass filter plate having a pore diameter of about 70 μm to 100 μm to finely disperse oxygen or pure air introduced into the gas injection chamber 11. It is inserted into a groove formed between the injection chamber 11 and the bubble chamber 12, or is installed to be fixed at the same time as fastening the flange portion using a conventional asbestos gasket and bolt.
기포실(12)은 상기 기체주입실(11)의 상부에 배치되고 측면으로 내부의 기포현상을 육안으로 식별할 수 있는 투시창(121)이 설치되며, 그 일측으로는 폐수저장탱크(42)와 일단이 연결되어 있는 폐수주입관(62)의 타단을 연결하고, 상기 분배부재(5) 및 폐수저장탱크(42)로부터 공급된 기체와 폐수가 혼합됨과 동시에 기포화될 수 있는 충분한 공간이 제공되도록 구성된다.Bubble chamber 12 is disposed in the upper portion of the gas injection chamber 11 and is provided with a see-through window 121 that can visually identify the bubble phenomenon inside the side, the waste water storage tank 42 and one side The other end of the waste water injection pipe 62 is connected to one end, so that the gas and waste water supplied from the distribution member 5 and the wastewater storage tank 42 are mixed and provided with sufficient space to be bubbled. It is composed.
반응실(13)은 상기 기포실(12)의 상부에 배치되고 기포화된 폐수를 물과 이산화탄소로 분해시키는 하니컴 촉매부재(3)를 내부에 배치하며 분해된 물과 이산화탄소를 상부의 배출관(63)으로 배출시키도록 구성된다.The reaction chamber 13 has a honeycomb catalyst member 3 disposed above the bubble chamber 12 and decomposes the bubbled wastewater into water and carbon dioxide, and disassembles the decomposed water and carbon dioxide into an upper discharge pipe 63. Is configured to discharge).
상기 하니컴(honeycomb) 형상의 촉매부재(3)는 반응기(1)의 통 형상과 동일한 단면 형상으로 제조되며, 소재로는 세라믹을 사용하게 되고 일체로 형성하거나 이중 또는 삼중으로 적층시켜 산화 반응시키는 시간을 충분하게 제공할 수 있도록 그 길이를 길게 할 수 있으며, 그 표면에는 폐수의 특성에 적합한 산화 반응을 촉진시키는 촉매인 Pt, Ru, Rh, V₂O5, Cr₂O₃, Fe₂O₃, CoO, CuO, NiO, MoO₃과 같은 전이금속 또는 금속산화물등을 코팅하게 되고, 상기 금속산화물로 코팅된 표면적은 일반적인 모놀리스(monolith) 표면적인 0.1~1.0㎡/g 보다 큰 2.5~4.0㎡/g 정도로 산화 반응면적을 증대시키게 되고, 반응실(13)의 내부에 도시되지 않은 별도의 실리콘고무 등의 지지체로 견고하게 고정시키게 된다.The honeycomb-shaped catalyst member 3 is manufactured in the same cross-sectional shape as the tubular shape of the reactor 1, and a ceramic material is used as a material and is formed integrally or in a double or triple stacked time for oxidation reaction. Its length can be increased to provide enough, and its surface has catalysts for promoting oxidation reactions suitable for the characteristics of wastewater, Pt, Ru, Rh, V₂O 5 , Cr₂O₃, Fe₂O₃, CoO, CuO, NiO, MoO₃ Transition metal or metal oxide, such as, and the surface area coated with the metal oxide is to increase the oxidation reaction area to 2.5 ~ 4.0㎡ / g, which is larger than the general monolith surface area of 0.1 ~ 1.0㎡ / g Then, the inside of the reaction chamber 13 is firmly fixed by a support such as a separate silicone rubber or the like.
상기 반응실(13)의 바깥둘레에 설치된 가열부재(43)는 100℃~150℃(1atm~10atm) 저온의 열을 제공하게 되며, 발생된 열은 상기 반응실(13)내에 배치된 하니컴 촉매부재(13)에 전달되어 산화처리 공정의 효율을 높이게 된다. 한편, 열을 제공하는 매체는 온수, 증기 등을 순환시키거나 철크롬 또는 니켈크롬의 발열 선을 이용한 히터를 설치하여 가열부재(43)로 사용하여도 된다.The heating member 43 provided on the outer circumference of the reaction chamber 13 provides 100 ° C to 150 ° C (1 atm to 10 atm) of low temperature heat, and the generated heat is a honeycomb catalyst disposed in the reaction chamber 13. It is delivered to the member 13 to increase the efficiency of the oxidation treatment process. On the other hand, the medium for providing heat may be used as the heating member 43 by circulating hot water, steam or the like, or by installing a heater using a heating line of iron chromium or nickel chromium.
한편 상기 가열부재(43)에서 제공되는 저온의 열을 가지고도 더욱 효율적인 산화처리 공정을 얻으며, 반응실(13)의 과다한 가온을 줄이기 위해서 상기 기체주입관(61)과 폐수주입관(62)을 각각의 항온수조 등의 예열장치(64,65) 내부를 통과하도록 배치하게 되고, 각 기체주입관(61)과 폐수주입관(62)으로 공급되는 순수공기 및 폐수들이 예열장치(64,65)로 흐를 때에 상온보다 높은 온도로 1차 예열되므로 기포실(12)에서 순수공기와 폐수가 더욱 활성화되면서 최적의 기포상태를 얻게 된다.Meanwhile, the gas injection pipe 61 and the waste water injection pipe 62 are provided to obtain a more efficient oxidation treatment process even with low temperature heat provided by the heating member 43 and to reduce excessive heating of the reaction chamber 13. Pure air and wastewater supplied to each gas injection pipe 61 and wastewater injection pipe 62 are disposed to pass through the preheating devices 64 and 65 of the respective constant temperature water tanks. As it is preheated to a temperature higher than room temperature when flowing into the furnace, pure air and wastewater are further activated in the bubble chamber 12 to obtain an optimal bubble state.
상기 반응실(13) 상부에 설치된 배출관(63)과 연통되는 분리기(2)는 반응실(13)로부터 산화 분리된 물과 이산화탄소를 중력에 의해 분리시키기 위해 상기 분리된 물을 배출하는 액체유출관(21)은 하부에 연통되게 설치되며 이산화탄소의 기체를 배출시키는 기체유출관(22)은 상부에 각각 설치하게 된다. 또한 상기 분리기(2)에서 중력에 의해 분리된 기체의 배출 흐름을 제어하기 위하여 상기 분리기(2)의 상부와 응축기(45)의 일단을 연통시키는 기체유출관(22) 사이에 배압밸브(44)가 설치되고, 상기 응축기(45)는 상기 기체유출관(22)으로부터 배출되는 기체에 포함되어 있던 미량의 수분들이 응축시키게 되고 응축된 액체를 상기 액체유출관(21)으로 수집되도록 회수관(24)을 설치하게 된다.The separator (2) communicating with the discharge pipe (63) installed above the reaction chamber (13) is a liquid discharge pipe for discharging the separated water to separate the water and carbon dioxide oxidized and separated from the reaction chamber (13) by gravity. 21 is installed to communicate in the lower portion and the gas outlet pipe 22 for discharging the gas of carbon dioxide is installed in the upper portion, respectively. In addition, the back pressure valve 44 between the gas outlet pipe 22 which communicates one end of the condenser 45 with the upper part of the separator 2 in order to control the discharge flow of the gas separated by gravity in the separator 2. Is installed, the condenser 45 is a condenser 45 to condense a small amount of moisture contained in the gas discharged from the gas outlet pipe 22 and collect the condensed liquid to the liquid outlet pipe 21 Will be installed.
또한 상기 응축기(45)에 연통된 배기관(23)과 상기 분리기(2) 하부에 연통되는 액체유출관(47)에 입상활성탄이 충진된 활성탄필터(46,47)를 각각 배치하여 미량의 잔류 공해물질 및 악취성분 등을 최종적으로 정화하게 된다.In addition, activated carbon filters 46 and 47 filled with granular activated carbon are disposed in the exhaust pipe 23 communicating with the condenser 45 and the liquid outlet pipe 47 communicating with the lower part of the separator 2, respectively. Substances and odor components are finally purified.
또한 상기 반응기(1)의 기포실(12)에 일단이 연결되고 타단이 폐수저장탱크(42)에 연결된 폐수주입관(62)의 사이에 과산화수소를 공급할 수 있도록 과산화수소탱크(48)를 설치하여 산화반응 효율을 향상시키게 된다.In addition, one end is connected to the bubble chamber 12 of the reactor 1 and the other end is installed to oxidize hydrogen peroxide tank 48 to supply hydrogen peroxide between the waste water injection pipe 62 connected to the waste water storage tank 42 The reaction efficiency will be improved.
그리고 각각의 반응기(1), 분리기(2), 폐수저장탱크(42), 과산화수소탱크(48), 순수 공기실린더(41)에는 공급용 펌프들과, 유량계, 압력계, 온도계등 정화를 위한 흐름을 자동제어 하는 장치들이 부착되며 이들은 범용으로 사용되는 것을 적용하되 화학적 부식에 강하며 고온 및 고압에 적합한 것이 필요하다. 또한 주요부분인 반응기, 분리기 및 연결관들 역시 화학적 부식에 강한 스테인레스의 소재를 사용하는 것이 바람직하고 고온 및 고압에 견딜 수 있도록 각 연결부분에 개스킷등으로 밀폐시키게 구성하게 되며 이들은 부호의 기재를 생략한다.Each reactor (1), separator (2), wastewater storage tank 42, hydrogen peroxide tank (48), pure air cylinder (41) has a pump for supply, flow for purification, such as a flow meter, a pressure gauge, a thermometer Automatic control devices are attached and they are used for general purpose but are resistant to chemical corrosion and suitable for high temperature and high pressure. In addition, the reactor, separator and connectors, which are main parts, are also preferably made of stainless steel, which is resistant to chemical corrosion, and is configured to be sealed with a gasket on each connection part to withstand high temperature and high pressure. do.
이와 같은 본 발명은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 순수 공기실린더(41)와 폐수저장탱크(42)로부터 공기와 폐수가 기체주입관(61)과 액체주입관(62)으로 공급되며, 기체주입관(61)과 액체주입관(62)으로 공급되는 공기와 폐수는 예열장치(64, 65)를 통과하면서 1차 예열되고, 1차 예열된 공기는 기체주입실(11)로 공급된 후 분배부재(5)를 통과하면서 분배되고 동시에 기포실(12)로 유입된 폐수를 분배된 공기가 혼합하여 거품형태로 만들게 된다.1 and 3, the air and waste water are supplied to the gas injection pipe 61 and the liquid injection pipe 62 from the pure air cylinder 41 and the waste water storage tank 42, as shown in FIGS. Air and wastewater supplied to the gas injection pipe 61 and the liquid injection pipe 62 are first preheated while passing through the preheaters 64 and 65, and the first preheated air is supplied to the gas injection chamber 11. After the distribution is passed through the distribution member (5) and at the same time the wastewater introduced into the bubble chamber 12 is mixed with the dispensed air to make a bubble form.
상기의 과정중 주 산화제인 공기와 더불어 산화효율의 증대 및 100℃~150℃, 1atm~10atm 상온, 상압의 조건하에서도 실용성 있는 처리효과를 얻을 수 있도록 35%의 공업용 과산화수소를 과산화수소탱크(48)로부터 기포실(12)로 함께 공급하게 된다.Hydrogen peroxide tank (48) with 35% of industrial hydrogen peroxide in order to increase the oxidation efficiency along with air as the main oxidizing agent and to obtain a practical treatment effect under conditions of 100 ° C to 150 ° C, 1atm to 10atm room temperature, and atmospheric pressure. Are supplied to the bubble chamber 12 together.
기포실(12)에서 거품형태의 기포화된 폐수는 반응실(13)의 하니컴 촉매부재(3)로 이동하면서 슬러그 흐름(slug flow)이 발생된다. 즉 거품형태의 큰 폐수 방울들이 파괴되지 않으면서 도 3에서와 같이 폐수 방울이 통로내로 들어가기 위해 그 직경이 통로 직경과 동일 또는 보다 작게 압착되어 길쭉하게 되면서 촉매부재(3)의 통로내에서 슬러그 흐름이 발생되는 것이다. 상기 슬러그 흐름 상태를 이루며 촉매부재(3)의 통로로 통과하는 폐수는 전이금속 또는 금속산화물의 촉매층과 가열부재(43)의 가열 그리고 공기, 과산화수소의 산화제에 의하여 반응을 갖게되며, 촉매부재(3)의 통로를 완전히 통과한 폐수는 오염물질은 산화되고 물과 이산화탄소로 분리된다.Bubble-bubble wastewater in the bubble chamber 12 moves to the honeycomb catalyst member 3 of the reaction chamber 13 to generate a slug flow. That is, as the sludge flows in the passage of the catalyst member 3, the diameter of the wastewater is compressed to be equal to or smaller than the passage diameter so as to enter the passage as shown in FIG. It happens. Wastewater passing through the passage of the catalyst member 3 while forming the slug flow state is reacted by heating the catalyst layer of the transition metal or metal oxide and the heating member 43 and oxidizing agent of air and hydrogen peroxide, and the catalyst member 3 Wastewater that has passed completely through) can be oxidized and separated into water and carbon dioxide.
상기한 반응과정에 있어서 세라믹 재질로된 하니컴 형상의 소재에 전이금속 또는 금속산화물의 촉매층이 코팅된 가열부재(43)는,In the above reaction process, the heating member 43 coated with a catalyst layer of a transition metal or a metal oxide on a honeycomb-shaped material made of a ceramic material,
①. 세라믹 재질이므로 폐수처리 온도의 제한이 적다.①. Because of the ceramic material, the waste water treatment temperature is not limited.
②. 내식성이 우수하므로 산, 알카리액등 각종 폐수를 처리할 수 있다.②. Its excellent corrosion resistance makes it possible to treat various wastewater such as acid and alkaline liquid.
③. 기계적 강도가 높아 내구성이 우수하다.③. High mechanical strength and excellent durability.
④. 촉매가 세락믹에 코팅되어 있어 촉매유실이 적어 장기간 사용이 가능하다.④. Since the catalyst is coated on the ceramic, there is little catalyst loss, so it can be used for a long time.
⑤. 반응면적이 넓어 폐수처리효율이 높다.⑤. Large reaction area, high efficiency of wastewater treatment.
⑥. 소형화가 가능하여 설치 및 운용이 간단하다.⑥. It can be miniaturized and its installation and operation is simple.
⑦. 대상 폐수에 따라 적합한 촉매가 코팅된 것을 용이하게 교환하여 사용할 수 있어 다방면의 폐수를 처리하게 된다.⑦. Depending on the target wastewater, a suitable catalyst can be easily exchanged and used to treat various wastewaters.
⑧. 폐수의 유량이 적어도 산화제의 공급으로 액상의 분산이 양호하고 균일한 흐름을 얻을 수 있다.⑧. The flow rate of the wastewater is at least supplied with the oxidant, so that the dispersion of the liquid phase is good and a uniform flow can be obtained.
⑨. 촉매층 및 통로가 유동화할 우려가 없으므로 폐수의 흐름을 크게 할 수 있고 압력강하가 적은 장점들을 제공하게 된다.⑨. There is no risk of fluidization of the catalyst beds and passages, which can increase the flow of waste water and provide advantages of low pressure drop.
상기와 같이 촉매부재(3)의 통로를 완전히 통과하면서 산화 반응하여 얻어진 물과 이산화탄소는 반응실(13)의 상부로 이동된 후 배출관(63)을 거쳐 분리기(2)로 이동되며, 분리기(2)로 이동된 액체인 물과 기체인 이산화탄소는 중력에 의해 분리되면서 배압밸브(44)의 내압 조절상태에서 기체는 상부의 기체유출관(22)으로 배출되며, 액체는 하부의 액체유출구(21)로 배출된다.As described above, the water and carbon dioxide obtained by the oxidation reaction while completely passing through the passage of the catalyst member 3 are moved to the upper portion of the reaction chamber 13 and then moved to the separator 2 through the discharge pipe 63 and the separator 2 Water and gaseous carbon dioxide separated by gravity are separated by gravity and the gas is discharged to the upper gas outlet pipe 22 in the internal pressure control state of the back pressure valve 44, and the liquid is discharged from the lower liquid outlet 21. To be discharged.
기체유출관(22)으로 배출되는 기체는 응축기(45)를 통과하면서 기체에 혼합되어 있던 미소량의 액체는 응축되어 회수관(24)으로 회수되고 기체는 활성탄필터(46)를 통과하면서 완전하게 정화 처리되어 대기로 배출된다.The gas discharged to the gas outlet pipe 22 passes through the condenser 45, and a small amount of liquid mixed in the gas is condensed and recovered into the recovery pipe 24, and the gas passes completely through the activated carbon filter 46. Purified and discharged to the atmosphere.
상기 회수관(24)과 액체유출관(21)으로 배출되는 액체는 재차 활성탄필터(47)를 통과하면서 역시 완전한 정화 처리를 하게 되는 것이다.The liquid discharged to the recovery pipe 24 and the liquid outflow pipe 21 again passes through the activated carbon filter 47 to undergo a complete purification process.
이와 같이 본 발명은 산화제인 공기에 과산화수소를 첨가시키고 산화효율을 더욱 증대시키기 위하여 이들을 용이하게 거품형태의 기포를 만들고 이들을 하니컴 형태의 세라믹 소재에 전이금속 또는 금속산화물을 코팅한 촉매부재를 통하여 산화 저온, 저압 상태에서 반응 및 분리 과정을 더욱 효과적으로 처리할 수 있으므로 폐수를 완벽하게 처리할 수 있음은 물론 산화 반응을 위한 열의 제공에 소요되는 과다한 경비의 절감을 줄이는 효과를 얻으며, 그 구조가 간단하고 폐수의 처리 대상에 따라 촉매부재를 용이하게 교체할 수 있으므로 경제적인 비용으로 처리효율을 높일 수 있는 매우 실용적인 것이다.As described above, the present invention makes it easy to add hydrogen peroxide to the air as an oxidant and to further increase the oxidation efficiency, thereby making them easily bubble-type bubbles, and these are oxidized at low temperature through a catalyst member coated with a transition metal or metal oxide on a honeycomb-type ceramic material. In addition, the reaction and separation process can be more effectively processed at low pressure, so that the wastewater can be treated perfectly, and the effect of reducing the excessive cost for providing heat for the oxidation reaction is reduced. According to the treatment target of the catalyst member can be easily replaced because it is very practical to increase the treatment efficiency at an economic cost.
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