KR100271945B1 - Treating method of sewage and waste water by radiation and TiO2catalyst - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wastewater treatment method using ultraviolet ray and TiO2 photocatalyst is provided to effectively treat water contamination factors such as color, COD, and TOC by irradiating high energy beam to wastewater as supplying oxygen or ozone. CONSTITUTION: As irradiating γ-rays or electronic rays as high energy beam to wastewater within 0.1 to 100kgy (0.01-10Mrad) range, ozone or pure oxygen is supplied into wastewater. Further, a photocatalyst comprising TiO2, ZnO, Fe, Zr, W, Cd, SiC, manganese oxides is added to wastewater within 0.01-0.10% range, based on the wastewater.

Description

방사선과 TiO₂를 이용한 하수 및 폐수의 처리방법{Treating method of sewage and waste water by radiation and TiO2catalyst}Treatment method of sewage and waste water by radiation and TiO2catalyst}

본 발명은 고 에너지 빔을 이용하여 각종 하수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수 및 폐수에 방사선을 조사할 때 하수/폐수 처리용 촉매를 첨가함으로써 각종 하수 및 폐수를 빠른 시간 내에 효과적으로 처리할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating various sewage and wastewater using a high energy beam, and more particularly, by adding a catalyst for sewage / wastewater treatment when irradiating radiation to sewage and wastewater, The present invention relates to a method that can be effectively processed.

급격한 산업화로 발생되는 각종 오염물질로 인한 환경파괴의 문제가 날이 갈수록 심각해지고 있다. 특히, 생활 하수, 축산 오수 및 각종 공장 폐수 등으로 인한 하천 및 바닷물의 오염이 사회적으로 큰 문제 되고 있으며, 이에 따라 각종 하수 및 폐수로 발생되는 환경 오염을 방지하기 위한 규제가 날이 갈수록 까다로워지고 있다.The problem of environmental destruction caused by various pollutants caused by rapid industrialization is getting worse day by day. In particular, pollution of rivers and seawater due to domestic sewage, livestock sewage, and various factory wastewaters has become a big problem in society, and as a result, regulations to prevent environmental pollution caused by various sewage and wastewater are becoming increasingly difficult. .

하수 및 폐수가 하천 및 바닷물을 오염시키는 직접적인 원인은 하수 및 폐수내에 다량 함유된 각종 유기물질 및 무기물질 때문이다. 즉, 수중 유기물질의 농도가 증가되면 호기성 미생물의 작용에 의해 유기물질이 분해되는 과정에서 물의 생물학적 산소 요구량(biological oxygen demand; 이하, "BOD"라 약칭한다)이 과도하게 증가되고, 이에 따라 수중 산소(DO)의 농도가 감소하여 결국에는 수중 생태계가 파괴된다. 또한, 혐기 생성물인 CH4, NH3및 H2S 등이 생성되어 악취가 발생된다. 한편, 수중 무기물질의 농도가 증가되면 화학적 산소 요구량(chemical oxygen demand; 이하, "COD"라 약칭한다)이 증가되어 수중 산소(DO)의 농도가 감소하여 수중 생태계가 파괴된다.The direct cause of sewage and wastewater contamination of rivers and seawater is due to various organic and inorganic substances contained in large amounts in sewage and wastewater. In other words, when the concentration of organic matter in the water is increased, the biological oxygen demand of the water (abbreviated as "BOD") is excessively increased in the process of decomposing the organic material by the action of aerobic microorganisms, and accordingly The concentration of oxygen (DO) decreases, eventually destroying the aquatic ecosystem. In addition, anaerobic products CH 4 , NH 3 , H 2 S, and the like are produced to cause odors. On the other hand, when the concentration of inorganic materials in the water increases, the chemical oxygen demand (hereinafter, abbreviated as "COD") increases, the concentration of oxygen in the water (DO) decreases and destroys the aquatic ecosystem.

종래의 하수 및 폐수를 처리하는 방법을 그 기능별로 분류하면 크게 물리적 처리, 화학적 처리 및 생물학적 처리법이 있으며, 하수 및 폐수의 특성에 따라 적합한 처리방법이 선택되며, 상기 방법들은 서로 조합하여 사용되는 것이 일반적이다.If the conventional methods of treating sewage and wastewater are classified by their functions, there are largely physical, chemical and biological treatment methods, and suitable treatment methods are selected according to the characteristics of the sewage and wastewater, and the above methods are used in combination with each other. It is common.

최근, 하수 및 폐수 처리과정에서 처리된 물을 재이용하거나 3차 처리를 위하여 고도 산화 처리방법(Advanced Oxidation Process)이 많은 관심을 끌고 있다. 이중에서도 전자선 가속기나60Co 또는137Cs 등과 같은 방사성 동위원소로부터 방출되는 전자선 또는 방사선을 이용하여 하수 및 폐수를 처리하는 방법이 산업화될 가능성이 높다.Recently, the Advanced Oxidation Process has been attracting much attention for reuse of water treated in sewage and wastewater treatment or for tertiary treatment. Among them, there is a high possibility of industrialization of sewage and wastewater using electron beams or radiation emitted from radioactive isotopes such as electron beam accelerators or 60 Co or 137 Cs.

한편, 방사선을 이용하여 하수 및 폐수를 처리할 때 반응기내에 공기나 산소를 공급하거나 오존을 공급하면서 방사선을 조사하는 방법 등이 연구되어 왔으나, 이러한 방법은 사용되는 오·폐수에 따라 그 처리 효율에 상당한 차이를 나타내고 있다. 즉, 염색 폐수 또는 염색폐수 처리수 등을 처리할 경우에는 방사선 처리 전보다 화학적 산소 요구량(chemical oxygen demand; 이하, "COD"라 약칭한다)가 증가되기도 하며, 색도를 완벽하게 제거하기 위해서는 방사선 조사량을 상당히 증가시켜야 하기 때문에 경제적인 측면에서 많은 문제점을 나타내고 있다. 한편, 하수 처리수에 방사선을 조사하여 처리할 경우에는 색도, COD 및 총유기탄소(total organic carbon, 이하, "TOC"라 약칭한다)의 제거 속도가 느리다는 문제점이 발생된다. 이는 하수 처리수에 방사선을 조사하면서 오존을 주입하는 것만으로는 하수내의 유기물을 산화 분해시키는데 필요한 충분한 양의 히드록실 라디칼(OH·)을 생성시키지 못하기 때문인 것으로 알려져 있다. 또한, 오·폐수 중에 포화 탄화수소 물질이 포함되어 있을 경우, 포화 탄화수소 물질의 산화에 관여하는 히드록실 라디칼이 반응중 자체에서 모두 소모되며, 방사선과 오존에 의해 발생되는 수퍼옥사이드 라디칼(O2 -)도 생성되지 않아 연쇄반응이 중단되기 때문인 것으로 알려져 있다.On the other hand, when treating sewage and wastewater by using radiation, a method of irradiating the air while supplying air or oxygen into the reactor or by supplying ozone has been studied. Significant difference is shown. In other words, the treatment of dyed waste water or dyed waste water may increase the chemical oxygen demand (hereinafter abbreviated as "COD") than before radiation treatment, and in order to completely remove chromaticity, There are many problems in the economy because they have to be increased considerably. On the other hand, when irradiated with sewage treatment water treatment, there is a problem that the removal rate of chromaticity, COD and total organic carbon (hereinafter, abbreviated as "TOC") is slow. This is known because injecting ozone while irradiating the sewage treatment water does not generate sufficient hydroxyl radicals (OH ·) necessary for oxidative decomposition of organic matter in the sewage. In addition, when the saturated hydrocarbon material is contained in the waste water, all of the hydroxyl radicals involved in the oxidation of the saturated hydrocarbon material are consumed in the reaction itself, and the superoxide radical (O 2 ) generated by the radiation and ozone is It is known that the chain reaction is stopped because it is not produced.

이에 본 발명자들은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 연구를 계속하여 오던 중, 고 에너지 빔을 조사하여 각종 하수 및 폐수를 처리할 때 하수/폐수 처리용 촉매를 첨가하면 그 처리 효율을 현저하게 향상 시킬 수 있다는 사실을 알아내어 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventors of the present invention, while continuing to research to solve the above-mentioned problems, when treating a variety of sewage and wastewater by irradiating a high energy beam can add a catalyst for sewage / wastewater treatment can significantly improve the treatment efficiency. The present invention has been completed by finding out that the present invention exists.

본 발명의 목적은 고 에너지 빔을 조사하여 각종 하수 및 폐수를 처리함에 있어서, 그 처리 효율을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of improving the treatment efficiency in treating various sewage and wastewater by irradiating a high energy beam.

도 1a 는 분말상의 TiO2촉매가 첨가된 하수 및 폐수에 산소를 공급하면서 방사선을 조사하여 하수 및 폐수를 처리하는 본 발명의 방법을 나타내는 개략도이며,1A is a schematic diagram showing the method of the present invention for treating sewage and wastewater by irradiating with radiation while supplying oxygen to sewage and wastewater to which a powdery TiO 2 catalyst is added,

도 1b 는 TiO2가 담체에 담지된 형태의 촉매(TiO2-담체 촉매)가 첨가된 하수 및 폐수에 산소를 공급하면서 방사선을 조사하여 하수 및 폐수를 처리하는 본 발명의 방법을 나타내는 개략도이고,A schematic view to investigate the radiation diagram illustrating a method of the invention for processing sewage and waste water, while the oxygen in the sewage and waste water addition (carrier catalyst TiO 2), Figure 1b is a TiO 2 of the types of the catalyst supported on the carrier

도 2 는 본 발명의 방법에 의하여 방사선 조사량을 변화시키면서 하수 처리수를 처리하였을 때의 색도 변화를 나타낸 그래프도이며,2 is a graph showing the chromaticity change when the sewage treatment water is treated while varying the radiation dose by the method of the present invention.

도 3 은 본 발명의 방법에 의하여 방사선 조사량을 변화시키면서 하수 처리수를 처리하였을 때 COD의 변화를 나타낸 그래프도이고,3 is a graph showing the change in COD when treating the sewage treatment water while varying the radiation dose by the method of the present invention,

도 4 는 본 발명의 방법에 의하여 방사선 조사량을 변화시키면서 하수 처리수를 처리하였을 때 TOC의 변화를 나타낸 그래프도이며,4 is a graph showing changes in TOC when treating sewage treatment water while varying the radiation dose by the method of the present invention.

도 5 는 본 발명의 방법에 의하여 방사선 조사량을 변화시키면서 염색폐수 처리수를 처리하였을 때 색도 변화를 나타낸 그래프도이고,5 is a graph showing the chromaticity change when the treated wastewater treated water while changing the radiation dose by the method of the present invention,

도 6 은 본 발명의 방법에 의하여 방사선 조사량을 변화시키면서 염색폐수 처리수를 처리하였을 때 COD의 변화를 나타낸 그래프도이며,Figure 6 is a graph showing the change in COD when the treated wastewater treatment water while varying the radiation dose by the method of the present invention,

도 7 은 본 발명의 방법에 의하여 방사선 조사량을 변화시키면서 염색폐수 처리수를 처리하였을 때 TOC의 변화를 나타낸 그래프도이다.7 is a graph showing changes in TOC when treated with dyed wastewater while varying the radiation dose by the method of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하수 및 폐수에 고 에너지 빔을 조사하여 하수 및 폐수를 처리함에 있어서 그 처리 효율을 향상시키는 하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for improving the treatment efficiency in treating sewage and wastewater by irradiating high energy beam to the sewage and wastewater.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 하수/폐수 처리용 촉매를 하수 및 폐수에 첨가하고, 여기에 오존 또는 산소를 공급하면서 고 에너지 빔을 조사하여 하수 및 폐수를 처리하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for treating sewage and wastewater by adding a catalyst for sewage / wastewater treatment to sewage and wastewater, and irradiating a high energy beam while supplying ozone or oxygen thereto.

본 발명의 방법을 이용하여 하수 및 폐수를 처리할 때 그 처리 효율이 매우 향상될 수 있는데, 이는 다음과 같은 두 가지 사실에 의해 설명될 수 있다. 첫째, 하수/폐수에 방사선 등과 같은 고 에너지 빔이 조사되면 물이 분해되어 히드록실 라디칼(OH·)과 전자(eaq-)가 발생된다. 이때 발생되는 히드록실 라디칼은 수중 유기물을 산화시키는 역할을 하며, 전자(eaq-)는 물 중의 용존 산소(DO)와 반응하여 수퍼옥사이드 라디칼(O2 -)의 농도를 증가시킨다. 둘째, 방사선 조사가 진행되는 동안 광촉매 물질인 금속 산화물이 첨가되면 방사선 조사에 의해 우선 전자(eaq-)가 생성되고, 이들 전자는 물 중의 용존 산소와 반응하여 수퍼옥사이드 라디칼을 생성시켜 수퍼옥사이드 라디칼의 농도를 증가시킨다. 농도가 증가된 수퍼옥사이드 라디칼은 히드록실 라디칼의 생성을 촉진시켜 유기물을 산화시켜 분해한다. 또한, 광촉매 물질인 금속 산화물이 지니고 있는 강력한 산화/환원력에 의해 산화작용만으로는 분해되지 않은 수중 유기물을 환원시켜 수중 유기물의 분해를 촉진시키며, 이로 인하여 하수/폐수의 처리 효율이 향상된다.The treatment efficiency can be greatly improved when treating sewage and wastewater using the method of the present invention, which can be explained by the following two facts. First, when a high energy beam such as radiation is irradiated to sewage / wastewater, water is decomposed to generate hydroxyl radicals (OH ·) and electrons (e aq- ). The hydroxyl radical generated is a role for the oxidation of organic material and water, an electron (e aq-) are superoxide radicals react with the dissolved oxygen (DO) in the water - to increase the concentration of the (O 2). Second, when metal oxide, a photocatalytic material, is added during irradiation, electrons (e aq- ) are first generated by irradiation, and these electrons react with dissolved oxygen in water to generate superoxide radicals to produce superoxide radicals. To increase the concentration. Increased concentrations of superoxide radicals promote the production of hydroxyl radicals that oxidize and decompose organic matter. In addition, the strong oxidation / reduction power of the metal oxide, which is a photocatalytic material, reduces the organic matters that are not decomposed only by oxidation, thereby promoting decomposition of the organic matters in water, thereby improving the treatment efficiency of sewage / wastewater.

본 발명에서는, 하수/폐수 처리용 촉매로 광촉매 물질인 산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 카드뮴(Cd) 등의 금속산화물과 탄화규소(SiC) 등이 사용될 수 있다. 이중에서 산화티탄(TiO2)을 광촉매 물질로 사용하는 것이 가장 바람직한데, 이는 광촉매 물질로 널리 사용되어 온 금속 화합물 중에서 산화 티탄(TiO2)이 가장 효과적인 광촉매 물질로 알려져 있으며, 물을 분해하는 반응에서는 그 산화/환원력이 수소와 산소를 방출할 수 있을 정도로 강력하며, 전자를 생성시키기 때문이다.In the present invention, metal oxides such as titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), iron (Fe), zirconium (Zr), tungsten (W) and cadmium (Cd) as photocatalysts as catalysts for sewage / wastewater treatment. And silicon carbide (SiC) may be used. Of these, titanium oxide (TiO 2 ) is most preferably used as a photocatalytic material, and titanium oxide (TiO 2 ) is known as the most effective photocatalytic material among metal compounds that have been widely used as a photocatalytic material. This is because the oxidation / reduction power is strong enough to release hydrogen and oxygen and generates electrons.

한편, 이에 더하여 하수/폐수 처리용 촉매는 망간(Mn) 산화물과 철(Fe), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 카드뮴(Cd)으로 이루어지는 화합물 중에서 적어도 1종 이상을 더 함유할 수 있다.In addition, the catalyst for sewage / wastewater treatment may include at least one of manganese (Mn) oxide and a compound consisting of iron (Fe), titanium (Ti), zirconium (Zr), tungsten (W) and cadmium (Cd). It may contain more.

본 발명에서 사용되는 하수/폐수 처리용 촉매는 분말 형태 또는 담체에 담지된 형태인 것이 바람직하다. 이때, 분말 형태의 하수/폐수 처리용 촉매는 처리되는 하수 및 폐수에 대해 0.01∼0.10 %으로 첨가되는 것이 바람직하다.The catalyst for sewage / wastewater treatment used in the present invention is preferably in the form of a powder or supported on a carrier. At this time, the catalyst for sewage / wastewater treatment in powder form is preferably added in an amount of 0.01 to 0.10% based on the treated sewage and wastewater.

담체에 담지된 형태의 촉매에서 담체로는 금속, 유리, 석영 및 세라믹 등이 있으며, 이와 유사한 특성을 갖는 물질이면 어느 것이든지 사용될 수 있다.In the catalyst supported on the carrier, the carrier may be metal, glass, quartz, ceramic, or the like. Any material having similar characteristics may be used.

본 발명에서 하수 및 폐수에 공급되는 오존 또는 산소는 오존이 함유된 공기, 단순한 공기 또는 산소 등을 펌프를 통하여 반응기의 산기관을 통하여 하수 및 폐수 내에 주입하거나, 고 에너지 빔 조사장치를 이용하여 인위적으로 오존을 발생시켜 사용한다. 이때, 하수 및 폐수에 공급될 오존 또는 산소는 500∼1500 ㎖/분의 유속으로 공급되는 것이 바람직하다.In the present invention, ozone or oxygen supplied to the sewage and wastewater is injected into the sewage and wastewater through ozone-containing air, simple air or oxygen, etc., through an acid pipe of the reactor through a pump, or artificially using a high energy beam irradiator. To generate ozone. At this time, the ozone or oxygen to be supplied to the sewage and waste water is preferably supplied at a flow rate of 500 ~ 1500 ml / min.

본 발명에서 하수 및 폐수에 조사되는 고 에너지 빔은 방사선 또는 전자선을 의미하는 것으로서, 방사선은60Co 및137Cs 등과 같은 방사성 동위원소에서 발생되는 감마선(γ-ray) 등을 포함한다. 또한, 전자선은 전자선 가속기 등에 의해 발생되는 전자선을 포함한다. 이들 고 에너지 빔의 조사선량은 2.5∼4.5 k㏉/시간이고, 조사량은 0.1∼100 k㏉(0.01∼10 M㎭)의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.In the present invention, the high energy beam irradiated to sewage and wastewater means radiation or electron beam, and the radiation includes gamma rays (γ-ray) generated from radioisotopes such as 60 Co and 137 Cs. The electron beam also includes an electron beam generated by an electron beam accelerator or the like. The irradiation dose of these high energy beams is preferably 2.5 to 4.5 kPa / hour, and the irradiation dose is preferably in the range of 0.1 to 100 kPa (0.01 to 10 MPa).

또한, 본 발명에서 처리될 수 있는 하수 및 폐수로는 하수 종말처리시설로 유입되는 유입수, 하수 종말처리시설에서 처리되어 방출되는 방출수, 염색폐수, 염색폐수 처리수, 산업체에서 배출되는 유기물질을 함유하는 모든 폐수 및 이들을 재활용하기 위해 처리된 처리수 등이 있다.In addition, the sewage and wastewater that can be treated in the present invention is the influent water flowing into the sewage terminal treatment facility, the discharged water treated and discharged from the sewage terminal treatment facilities, dyeing wastewater, dyeing wastewater treatment water, organic substances discharged from the industry And all wastewater contained therein and treated water treated for recycling.

이하 실시예에 의하여 본 발명의 하수 및 폐수의 처리방법에 관하여 상세히 설명한다. 단 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the sewage and wastewater treatment methods of the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, these Examples are only for illustrating the present invention and the present invention is not limited by the Examples.

〈실시예 1〉 방사선과 TiO2분말을 이용한 하수 처리수의 처리Example 1 Treatment of Sewage Treatment Water Using Radiation and TiO 2 Powder

먼저, 하수 처리장의 방류수인 하수 처리수를 반응기에 담고, 여기에 분말 형태의 TiO2를 하수 처리수에 대해 0.04% 첨가한 뒤 공기 펌프를 통하여 자연적으로 발생된 미량의 오존이 함유된 공기를 1000 ㎖/분의 유속으로 공급하면서 방사선을 조사하였다. 이때, 방사선원으로는60Co를 사용하였으며, 3.5 k㏉/시간의 조사선량으로, 1∼15 k㏉으로 조사량을 변화시키면서 조사하였다. 그런 다음, 재사용을 위하여, 공극의 크기가 0.45㎛인 여과지로 TiO2분말을 여과한 뒤 회수하였다.First, the sewage treatment water, which is the effluent from the sewage treatment plant, is added to the reactor, and TiO 2 in powder form is added 0.04% to the sewage treatment water. Irradiation was carried out while feeding at a flow rate of ml / min. At this time, 60 Co was used as a radiation source, and it irradiated with the irradiation dose of 3.5 kPa / hour, changing the irradiation dose to 1-15 kPa. Then, for reuse, the TiO 2 powder was collected by filtration with filter paper having a pore size of 0.45 μm.

상기 방법에 의해 처리된 하수 처리수의 색도, COD 및 TOC를 측정하였다. 그 결과, 생물학적 처리를 거친 후 방류되기 때문에 분해되지 않은 유기 물질이 다량 함유되어 있는 하수 처리수에 분말상 또는 담체에 담지된 TiO2촉매(TiO2-담체 촉매)를 넣고 방사선을 조사하였을 때, 색도, COD 및 TOC가 크게 감소되었다. 이는 색도를 유발하는 색도 유발물질의 결합부분이 파괴된 것이 아니라, 오염 물질 자체가 분해되어 하수 처리수로부터 제거되었음을 의미한다. 특히, 방사선의 조사량이 0.5 M㎭(5 k㏉)일 경우에 하수 처리수의 COD의 제거 효율은 방사선이 조사되기 전에 비해 75%로 증가되었으며, TOC의 제거 효율은 45%로 증가되었는데, 이는 TiO2분말이 첨가되었을 때 분해되기 어려운 물질이 방사선과 TiO2의 상승작용에 의해 CO2및 H2O로 분해되어 COD 및 TOC가 크게 감소되었음을 의미한다. (도 2 내지 도 4 참조)The chromaticity, COD and TOC of the sewage treatment water treated by the above method were measured. As a result, when the TiO 2 catalyst (TiO 2 -carrier catalyst) supported in powder form or in a carrier was added to the sewage treatment water containing a large amount of undecomposed organic substances because it was discharged after biological treatment, chromaticity , COD and TOC are greatly reduced. This means that the contaminant itself is broken down and removed from the sewage treatment water, rather than a broken portion of the chromatographic inducing substance. In particular, when the radiation dose was 0.5 M㎭ (5 k㏉), the COD removal efficiency of the sewage treatment water was increased to 75% compared to before the radiation was irradiated, and the TOC removal efficiency was increased to 45%. When TiO 2 powder is added, the material that is difficult to decompose is decomposed into CO 2 and H 2 O by synergy of radiation and TiO 2 , which means that COD and TOC are greatly reduced. (See FIGS. 2-4)

〈실시예 2〉 방사선과 TiO2-담체 촉매를 이용한 하수 처리수의 처리Example 2 Treatment of Sewage Treatment Water Using Radiation and TiO 2 -Carrier Catalyst

하수 처리수를 반응기에 담고, 여기에 금속 담체 표면에 TiO2가 담지된 TiO2-담체 촉매를 넣은 뒤 공기 펌프를 통하여 자연적으로 발생된 미량의 오존이 함유된 공기를 1000 ㎖/분의 유속으로 공급하면서 방사선을 조사하였다. 이때, 방사선원으로는60Co를 사용하였으며, 3.5 k㏉/시간의 조사선량으로, 1∼15 k㏉으로 조사량을 변화시키면서 조사하였다. 그런 다음, TiO2촉매 담체를 제거한 뒤 처리된 하수 처리수의 색도, COD 및 TOC를 측정하였다.Containing the sewage to be treated to the reactor, the excited TiO 2 is supported on a metal substrate surface to TiO 2 - the naturally ozone a small amount of generated by-containing air via the rear air pump into the carrier catalyst at a flow rate of 1000 ㎖ / min Radiation was irradiated while feeding. At this time, 60 Co was used as a radiation source, and it irradiated with the irradiation dose of 3.5 kPa / hour, changing the irradiation dose to 1-15 kPa. Then, after removing the TiO 2 catalyst carrier, the chromaticity, COD and TOC of the treated sewage water were measured.

그 결과, TiO2하수 처리수의 색도가 방사선 조사에 의해 급격히 감소하였으며, COD 및 TOC 역시 크게 감소되었다. 특히, 방사선의 조사량이 0.5 M㎭(5 k㏉)일 경우에 하수 처리수의 COD의 제거 효율은 방사선이 조사되기 전에 비해 66.7%로 증가되었으며, TOC의 제거 효율은 방사선이 조사되기 전에 비해 33% 이상 증가되었다. (도 2 내지 도 4 참조)As a result, the chromaticity of the TiO 2 sewage treatment water was drastically reduced by irradiation, and the COD and TOC were also greatly reduced. In particular, when the radiation dose was 0.5 M㎭ (5 k㏉), the COD removal efficiency of the sewage treatment water was increased to 66.7% compared to before the radiation was irradiated, and the TOC removal efficiency was 33 Increased by more than%. (See FIGS. 2-4)

〈실시예 3〉 방사선과 TiO2분말을 이용한 염색폐수 처리수의 처리Example 3 Treatment of Dyeing Wastewater Treatment Using Radiation and TiO 2 Powder

염색폐수 처리수를 반응기에 담고, 여기에 분말 형태의 TiO2를 하수 처리수에 대해 0.,04% 첨가한 뒤 공기 펌프를 통하여 자연적으로 발생된 미량의 오존이 함유된 공기를 1000 ㎖/분의 유속으로 공급하면서 방사선을 조사하였다. 이때, 방사선원으로는60Co를 사용하였으며, 3.5 k㏉/시간의 조사선량으로, 조사량을 1∼15 k㏉으로 변화시키면서 조사하였다. 그런 다음, 재사용을 위하여, 공극의 크기가 0.45㎛인 여과지로 TiO2분말을 여과한 뒤 회수하고, 처리된 염색폐수 처리수의 색도, COD 및 TOC를 측정하였다.The dyeing wastewater is placed in a reactor, where 0., 04% of powdered TiO 2 is added to the sewage, followed by 1000 ml / min of naturally occurring traces of ozone-containing air through an air pump. Irradiation was conducted while feeding at a flow rate of. At this time, 60 Co was used as a radiation source, and it irradiated with the irradiation dose of 3.5 kPa / hour, and changing the irradiation dose into 1-15 kPa. Then, for reuse, the TiO 2 powder was collected by filtration with filter paper having a pore size of 0.45 μm, and the chromaticity, COD, and TOC of the treated dyed wastewater were measured.

그 결과, 염색폐수 처리수의 색도 및 COD 및 TOC가 크게 제거되었음을 알 수 있다. 특히, 방사선의 조사량이 1.5 M㎭(15 k㏉)일 경우에 하수 처리수의 색도 제거율은 91.6%이었으며, COD의 제거 효율은 55% 였다. 또한, TOC의 제거 효율 역시 증가되었다. 이는 염색폐수 내의 오염 물질이 다른 물질로 변환되어 색도가 감소된 것이 아니라, 오염 물질 자체가 CO2및 H2O로 분해되어 염색폐수로부터 제거됨으로써 색도, COD 및 TOC가 크게 감소되었음을 의미한다. (도 5 내지 도 7 참조)As a result, it can be seen that chromaticity and COD and TOC of the dyeing wastewater treated water were largely removed. In particular, when the radiation dose was 1.5 M㎭ (15 k㏉), the chromaticity removal rate of the sewage treatment water was 91.6%, and the COD removal efficiency was 55%. In addition, the removal efficiency of the TOC was also increased. This does not mean that the contaminants in the dyeing wastewater are converted to other substances and thus the color is not reduced, but the colorants, COD and TOC are greatly reduced as the pollutants themselves are decomposed into CO 2 and H 2 O and removed from the dyeing wastewater. (See FIGS. 5-7)

〈실시예 4〉 방사선과 TiO2-담체 촉매를 이용한 염색폐수 처리수의 처리Example 4 Treatment of Dyeing Wastewater Treatment Using Radiation and TiO 2 -Carrier Catalyst

염색폐수 처리수를 반응기에 담고, 여기에 TiO2-담체 촉매를 넣은 뒤 공기 펌프를 통하여 자연적으로 발생된 미량의 오존이 함유된 공기를 1000 ㎖/분의 유속으로 공급하면서 방사선을 조사하였다. 이때, 방사선원으로는60Co를 사용하였으며, 3.5 k㏉/시간의 조사선량으로, 1∼15 k㏉으로 조사량을 변화시키면서 조사하였다. 그런 다음 TiO2촉매 담체를 제거하고, 처리된 염색폐수 처리수의 색도, COD 및 TOC를 측정하였다.The dyeing wastewater treated water was placed in a reactor, and a TiO 2 -carrier catalyst was added thereto, followed by irradiation while supplying naturally occurring traces of ozone-containing air at a flow rate of 1000 ml / min through an air pump. At this time, 60 Co was used as a radiation source, and it irradiated with the irradiation dose of 3.5 kPa / hour, changing the irradiation dose to 1-15 kPa. Then, the TiO 2 catalyst carrier was removed, and the chromaticity, COD, and TOC of the treated dyed wastewater were measured.

그 결과, 염색폐수 처리수의 색도 및 COD 및 TOC가 크게 제거되었음을 알 수 있다. 특히, 방사선의 조사량이 1.5 M㎭(15 k㏉)일 경우에 하수 처리수의 색도 제거율은 81%이었으며, COD의 제거 효율은 52% 였다. 또한, TOC의 제거 효율 역시 증가되었다. (도 5 내지 도 7 참조)As a result, it can be seen that chromaticity and COD and TOC of the dyeing wastewater treated water were largely removed. In particular, when the radiation dose was 1.5 M㎭ (15 k㏉), the chromaticity removal rate of the sewage treatment water was 81%, and the COD removal efficiency was 52%. In addition, the removal efficiency of the TOC was also increased. (See FIGS. 5-7)

〈비교실시예 1〉 방사선을 이용한 하수 처리수의 처리Comparative Example 1 Treatment of Sewage Treatment Water Using Radiation

하수 처리장의 방류수인 하수 처리수를 반응기에 담고, 공기 펌프를 통하여 자연적으로 발생된 미량의 오존이 함유된 공기를 1000 ㎖/분의 유속으로 공급하면서 방사선을 조사하였다. 이때, 방사선원으로는60Co를 사용하였으며, 3.5 k㏉/시간의 조사선량으로, 1∼15 k㏉으로 조사량을 변화시키면서 조사하였다. 그런 다음, 처리된 하수 처리수의 색도, COD 및 TOC를 측정하였다. 그 결과, 방사선의 조사량이 0.5 M㎭(5 k㏉) 이상일 경우에는 색도가 거의 감소되지 않았다. 또한, 방사선의 조사량이 1.5 M㎭(15 k㏉)일 경우에 하수 처리수의 COD의 처리 효율은 34.7% 였다. 또한, 도 3 에서 볼 수 있듯이, COD 값은 증가하다가 감소하였는데, 이는 방사선의 조사로 인하여 산화되기 어려웠던 물질이 쉽게 산화될 수 있는 물질로 변화되어 COD가 증가된 것으로 보인다.The sewage treatment water, which is the effluent from the sewage treatment plant, was placed in a reactor and irradiated with air while supplying naturally occurring traces of ozone-containing air at a flow rate of 1000 ml / min through an air pump. At this time, 60 Co was used as a radiation source, and it irradiated with the irradiation dose of 3.5 kPa / hour, changing the irradiation dose to 1-15 kPa. Then, the chromaticity, COD and TOC of the treated sewage treatment water were measured. As a result, the chromaticity hardly decreased when the radiation dose was 0.5 MPa (5 kPa) or more. In addition, when the radiation dose was 1.5 MPa (15 kPa), the treatment efficiency of the COD of the sewage treatment water was 34.7%. In addition, as can be seen in Figure 3, the COD value increased and decreased, which seems to increase the COD is changed to a material that can be easily oxidized due to the irradiation of radiation.

한편, 상기한 조사량에서 TOC의 처리 효율은 12%였다. 또한, 도 2 및 도 3 에서 볼 수 있듯이, 방사선 만을 조사한 경우 색도가 감소하였지만 이는 단순히 색을 유발하는 부분의 결합이 파괴되어 색도가 감소된 것임을 알 수 있다. (도 2 내지 도 4 참조)On the other hand, the treatment efficiency of TOC was 12% in the said irradiation amount. In addition, as can be seen in Figures 2 and 3, when irradiated with radiation only reduced the chromaticity, it can be seen that the chromaticity is reduced simply because the bonding of the portion causing the color is broken. (See FIGS. 2-4)

〈비교실시예 2〉 방사선을 이용한 염색폐수 처리수의 처리Comparative Example 2 Treatment of Dyeing Wastewater Treatment Using Radiation

염색폐수 처리수를 반응기에 담고, 공기 펌프를 통하여 자연적으로 발생된 미량의 오존이 함유된 공기를 1000 ㎖/분의 유속으로 공급하면서 방사선을 조사하였다. 이때, 방사선원으로는60Co를 사용하였으며, 3.5 k㏉/시간의 조사선량으로, 1∼15 k㏉으로 조사량을 변화시키면서 조사하였다. 그런 다음, 처리된 염색폐수 처리수의 색도, COD 및 TOC를 측정하였다. 그 결과, 방사선의 조사량이 1.5 M㎭(15 k㏉) 이상일 경우에는 색도의 제거 효율은 60.4% 였으며, COD 의 처리 효율은 41.3% 였다. 한편, TOC는 TiO2분말 또는 담체에 담지된 TiO2촉매를 사용한 경우에서 보다 그 처리 효율이 낮은 것으로 나타났다. (도 5 내지 도 7 참조)The dyeing wastewater treated water was placed in a reactor and irradiated with a supply of naturally occurring traces of ozone-containing air at a flow rate of 1000 ml / min through an air pump. At this time, 60 Co was used as a radiation source, and it irradiated with the irradiation dose of 3.5 kPa / hour, changing the irradiation dose to 1-15 kPa. Then, the chromaticity, COD and TOC of the treated dyed wastewater were measured. As a result, when the radiation dose was 1.5 MPa (15 kPa) or more, the chromaticity removal efficiency was 60.4%, and the COD treatment efficiency was 41.3%. On the other hand, TOC was found that the lower the processing efficiency than in the case with the TiO 2 catalysts supported on TiO 2 powder or carrier. (See FIGS. 5-7)

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 방법은 하수 및 폐수에 산소 또는 오존을 공급하면서 고 에너지 빔을 조사하여 하수 및 폐수를 처리할 때, 하수/폐수 처리용 촉매를 첨가함으로써, 하수 및 폐수의 색도, COD 및 TOC를 보다 효율적으로 낮추어 그 처리 효율을 향상시킬 수 있고, 처리시간 또한 단축시킬 수 있어 각종 하수 및 폐수의 처리에 유용하게 사용될 수 있으며, 본 발명의 방법으로 처리된 처리수를 각종 산업 용수 등으로 재이용할 수 있어 수자원의 재활용 측면에서 매우 효과적인 방법이다.As described above, the method of the present invention, when treating the sewage and wastewater by irradiating a high energy beam while supplying oxygen or ozone to the sewage and wastewater, by adding a catalyst for sewage / wastewater treatment, It is possible to reduce the chromaticity, COD and TOC more efficiently to improve the treatment efficiency, and also to shorten the treatment time, which can be usefully used for the treatment of various sewage and wastewater. As it can be reused as industrial water, it is a very effective way of recycling water resources.

Claims (4)

고 에너지 빔(high energy beam)을 조사하여 하수/폐수를 처리하는 방법에 있어서,In the method of treating sewage / wastewater by irradiating a high energy beam (high energy beam), 고 에너지 빔으로 감마선 또는 전자선을 0.1∼ 100 k㏉(0.01∼10 M㎭)의 범위내에서 조사하는 동시에While irradiating gamma rays or electron beams with high energy beams within the range of 0.1 to 100 k㏉ 고 에너지 빔 조사실 내부에서 자연적으로 생성 또는 고 에너지 빔 조사장치를 이용하여 인위적으로 발생된 오존; 또는 고 에너지 빔 조사실 내부에서 자연적으로 발생된 오존이 함유된 공기, 단순한 공기 또는 산소 가스를 이용하여 산소;를 공급하고,Ozone naturally generated inside the high energy beam irradiation chamber or artificially generated using a high energy beam irradiation device; Or supply oxygen by using ozone-containing air, simple air, or oxygen gas naturally generated inside the high energy beam irradiation chamber, 하수/폐수 처리용 촉매를 첨가하는 것을 특징으로 하는 하수 및 폐수의 처리방법.A method for treating sewage and wastewater, comprising adding a catalyst for sewage / wastewater treatment. 제1항에 있어서, 하수/폐수 처리용 촉매는 산화티탄(TiO2); 산화아연(ZnO); 철(Fe), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 카드뮴(Cd)의 산화물; 및 탄화규소(SiC)를 단독으로 사용하거나, 이에 더하여 망간 산화물과 철(Fe), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W) 및 카드뮴(Cd)으로 이루어지는 화합물 중에서 적어도 1종 이상을 더 함유하여 사용하는 것을 특징으로 하는 하수 및 폐수의 처리방법.The catalyst for sewage / wastewater treatment according to claim 1, further comprising: titanium oxide (TiO 2 ); Zinc oxide (ZnO); Oxides of iron (Fe), zirconium (Zr), tungsten (W) and cadmium (Cd); And silicon carbide (SiC) alone or in addition to at least one of the compounds consisting of manganese oxide and iron (Fe), titanium (Ti), zirconium (Zr), tungsten (W) and cadmium (Cd). A method for treating sewage and wastewater, further comprising and using. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하수/폐수 처리용 촉매는 분말 형태 또는 담체에 담지된 형태이며, 분말 형태의 하수/폐수 처리용 촉매는 처리되는 하수 및 폐수에 대해 0.01∼0.10 %로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하수 및 폐수의 처리방법.The catalyst for sewage / wastewater treatment according to claim 1 or 2, wherein the catalyst for sewage / wastewater treatment is in powder form or supported on a carrier, and the catalyst for sewage / wastewater treatment in powder form is added at 0.01 to 0.10% of the treated sewage and wastewater. Method for treating sewage and wastewater, characterized in that. 제 2항에 있어서, 담체에 담지된 형태의 하수/폐수 처리용 촉매의 담체는 금속, 유리, 석영 및 세라믹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 하수 및 폐수의 처리방법.The method for treating sewage and wastewater according to claim 2, wherein the carrier of the catalyst for sewage / wastewater treatment in the form supported on the carrier is selected from metals, glass, quartz and ceramics.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100368837B1 (en) * 2000-07-03 2003-01-24 한국전력공사 Reactor for reclamation of dffluent from sewage treatment facility by irradiation combined with TiO2
KR100399153B1 (en) * 2000-07-03 2003-09-26 한국전력공사 Water treatment system for production of industrial water from secondary effluent by gamma irradiation and TiO2
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102357565B1 (en) * 2020-10-20 2022-02-07 한국수력원자력 주식회사 A device that continuously produces hydrogen and sterilizes wastewater using gamma rays and zirconia, and a method that produces hydrogen and sterilizes wastewater using the same
KR102558112B1 (en) * 2021-07-21 2023-07-24 한국수력원자력 주식회사 Hydrogen production system and method using a gamma ray source in a large radiation sterilization facility

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09253695A (en) * 1996-03-26 1997-09-30 Ebara Corp Method for treating waste water containing hardly decomposable organic matter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09253695A (en) * 1996-03-26 1997-09-30 Ebara Corp Method for treating waste water containing hardly decomposable organic matter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100368837B1 (en) * 2000-07-03 2003-01-24 한국전력공사 Reactor for reclamation of dffluent from sewage treatment facility by irradiation combined with TiO2
KR100399153B1 (en) * 2000-07-03 2003-09-26 한국전력공사 Water treatment system for production of industrial water from secondary effluent by gamma irradiation and TiO2
CN107540045A (en) * 2017-10-16 2018-01-05 中国科学院过程工程研究所 The application method of carbofrax material, ozone enhanced photocatalysis agent and include its reactor

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