KR100343098B1

KR100343098B1 - 폐수처리용 티타늄 광반응공법

Info

Publication number: KR100343098B1
Application number: KR1020000007424A
Authority: KR
Inventors: 안석규
Original assignee: 안석규
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2002-07-05
Also published as: KR20000030262A

Abstract

본 발명은 폐수처리용 티타늄 광 반응 공법으로서 응집 반응조, 폐수처리용 티타늄 광 반응조(약칭:광수반응조), 침전조, 여과조를 순서대로 배열, 설치하고 응집반응조에서 폐수를 일정범위로 응집하게 하고 응집처리 된 처리수를 광수반응조로 이송하여 광수반응조에서 폐수처리용 티타늄 광 반응기를 작동시켜 총질소(T-N), 총인(T-P), SS 등을 법정기준치 이하로 처리하여 침전조로 이송하며 광수반응조에서는 미 처리된 SS를 재침전 후 원적외선이 발생하는 여과조(FIR)를 통과하게 하여 양질의 처리수를 얻어 방류하는 공법으로서 이때 방류수의 수질은 법정기준치 이하로 안정될 뿐만 아니라 원적외선을 입력시킴으로 방류수는 자정능력을 발휘함으로 타 오염수까지 정화시키는 양질의 처리수를 얻을 수 있는 폐수처리용 티타늄 광촉매 반응공법을 제공하고는데 있다.

Description

폐수처리용 티타늄 광반응공법 { PHOTO TITANNIUM CATALYTIC REACTOR TREATMENT PROCESS }

본 발명은 폐수처리 장치에 관한 것으로, 폐수처리용 티타늄 광 반응기를 이용한 폐수처리용 티타늄 광 반응조로 폐수를 법정기준치 이하로 처리하여 안정된 처리수를 얻는 폐수처리용 티타늄 광 반응공법에 관한 것이다.

일반적으로 심각하게 사회 문제화되고 있는 각종 오폐수 특히 쓰레기 침출수, 축산폐수, 분뇨, 공장폐수로 인하여 극심한 수질오염이 발생하고 있음은 이미 주지하고 있는 사실이라 할 것이다.

일상생활에서 발생되는 생활오수에서 고농도 폐수에까지 저비용 고효율 광 효과로 처리 할 수 있는 처리 장치를 개발하여 쾌적한 환경을 조성하고 날로 심각해져가고 있는 환경문제를 해소하고 수질보전에 만전을 기하여 인류를 수자원의 보을 위해 다양한 노력에도 불구하고 그 오염도가 매우 오염도가 매우 심각한 상태에 도달하여 사회 문제화되어 있는 상태이며 특히 쓰레기 매립지의 침출수, 공업용 폐수는 매우 심각한 실정이다.

또한 매립지 침출수, 공업용폐수 뿐만 아니라 축산폐수 등은 자체적으로 여과 장치를 시설을 이용하여 처리하지만 투자시설비는 엄청나게 투자되는 것에 비하여 기준치에 미달하는 방류수가 종종 발생하여 문제가 되고 있는 실정이다.이는 각 오·폐수처리장에서 현재 실시하고 있는 생물학적 정화처리방법, 화학적 정화처리방법, 자연 정화처리법 등이 보편적으로 적용되고 있으나 난 분해성 물질을 처리함에는 부족함이 있을 뿐만 아니라 처리비용이 많이 투입됨에 비례하여 처리 효율이 저조한 상태이고 따라서 저렴한 운영비와 적은 공간에서 난 분해성 물질을 효율적으로 처리한 수 처리 공법이 절실히 요구되어 왔다.본 발명자는 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 수 년간 연구개발에 전념하여 폐수처리용 티타늄 광 반응기 개발과 동시에 이를 이용한 폐수처리용 티타늄 광 반응조를 개발하였으며 이를 수처리에 적용하기 위하여 폐수처리용 광 반응 공법을 개발하게 되었다.

현재 시설가동중인 타 공법의 처리장은 오·폐수 유입에서 방류까지 처리기간이 약 15일 전후이나 본 발명의 처리공법을 채택하게 된다면 1시간 30분내에 완전 분해 처리되며 1조(set)에 일일 5,000㎥ 처리가 가능하며 수질이 매우 깨끗하게 여과되어 일반 생활하수로 재활용할 수 있는 폐수처리용 티타늄 광 반응 공법을 제공하는데 있다.따라서 본 발명은 티타늄과 산화티타늄과 자외선을 이용한 광 촉매를 이용하여 물, 폐수 등을 광분해시키는 설비의 공정을 제공하는데 있다.광분해 반응에서는 이산화 티타늄 반도체와 금속 등을 전극으로 사용해 자외선 및 빛이 닿으면 산소와 수소가 발생하게 되고 이때 어느 정도 빛에서도 이산화티타늄이나 티타늄은 변하지 않고 광 촉매 역할을 하게 된다.이산화티타늄(Tio2), 티타늄 광 반응에서는 반응이 촉매 표면에서 일어나며 이산화티타늄 과 티타늄 반응기는 산화 반응과 환원반응이 광 촉매 표면에서 일어나지만 산화력이 매우 강하고 수 처리에 이용되는 염소나 오존의 산화력을 상회하게 된다광 반응기를 수처리에 이용함에는 물에 이산화 티타늄을 담지하는 방법이 주요한 요점이 되어 왔으며 담지되어 분산, 분포된 이산화티타늄의 회수에 기술적 문제가 되고 있으며 이 문제를 해결하기 위하여 탱크형 광 반응기(TANK TYPE PHOTO REACTOR)를 설계할 것인가가 문제되어 왔다,어떻게 관형반응기(PIPE TYPE PHOTO REACTOR)에 자외선의 투과율이 좋게하여 광 반응을 일으키게 할 수 있는냐 하는 것과 관련하여 활성탄(AC)및 실리카겔 같은 흡착제에 이산화 티타늄을 탐지시켜 고정 후 촉매 반응을 하는 장치 그 외 나선형 광 반응기(SPIRAL TYPE PHOT0 REACTOR)등이 제안되고 이 밖에도 여러가지 형태의 반응기가 고안되어 있으나 거의 실용화에는 못 미치며 실용화를 위해서는 반응효율과 가동 비용 등 여러 면에서 큰 규모가 필요하였다.위와 같은 여러 가지 현실적 문제들을 해결하기 위하여 다량의 고농도 현탁 폐수를 처리 할 수 있는 폐수처리용 티타늄 광 반응공정(PROCESS)이 필요하였고 이를 해결하기 위하여 부단히 노력 연구한 결과 아래 기술구성의 폐수 처리용 티타늄 광 반응 공법을 발명하기에 이르렀고 오·폐수 원수를 처리하여 법정기준치 이하이고 안정된 처리수가 얻어짐을 확인하여 발명을 완성하기에 이르렀다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리용 티타늄 광 반응 공법의 공정도,

도 2는 본 발명에 따른 폐수처리용 티타늄 광 반응기의 광 반응 작용을 원활하게 하기 위한 응집 반응조의 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 폐수처리의 기본인 총질소(T-N), 총인(T-P), SS 등을 기준치 이하로 분해 처리하는 폐수처리용 티타늄 광 반응조의 상세도,

도 4는 본 발명에 따른 광수 반응조에서 미 처리된 SS를 재처리하는 침전조,

도 5는 본 발명에 따른 법정기준치 이하로 처리된 처리수를 원적외선을 조사하여 처리수 의 자정능력을 높이는 원적외선이 발생하는 여과조이다.＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞①:응집반응조②:폐수처리용 티타늄 광 반응조(약칭:광수반응조)③:침전조④:여과조(FIR)

다음 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명에 따른 폐수처리용 광 반응공법을 예시한 것으로서 응집 반응조, 티타늄 광반응조, 침전조, 여과조 순의 시스템으로 구성되어 있고 각 반응조의 구성과 작용에 대하여 도면을 참조하여 설명하고자 한다.응집 반응조(도2)의 본체는 원기둥의 하단에 원뿔형을 부착하여 슬러지가 수집될 수 있도록 하는 구조로 되어 있으며 본체 상단 하부에 유체 유입구(도2-②)로 원수펌프⑬과 밸브⑨를 통하여 응비반응조에 원수가 유입되고, 하단에 슬러지 배출구(도2-⑩)가 취부되어 있으며 본체 상단에 수위조절기(도2-①)를 취부하고 그 옆에 응집제를 투입하는 약품 주입구를 설치 응집재를 공급받아 슬러지를 최대한 분리하기 위하여 공기를 주입. 교반하는 설비(도2-⑧)가 연계 가동됨으로 슬러지와 물을 분리하여 처리하고 원수는 광 반응조로 이송하고 슬러지는 슬러지조로 이송 탈수한다.광 반응조(도3)는 응집반응조에서 공급받은 원수를 광분해 시키는 곳으로 광 반응기(도2-⑦)의 작용 즉 광 반응기의 역할을 간략하게 설명하면 이산화티타늄(Tio2)를 석영관에 도포하고 석영관내에서 외부로 자외선을 방사함으로 석영관에 도포된 이산화티타늄과 폐수가 접촉함으로 이때 전자 전공대가 형성되어 강한 산화력을 가진 하이드록시라디칼(OH -)를 형성하게 되고 이때 난 분해성 유기물질 들이 광분해가 이루어지고 색도도 변화시키게 된다.광반응조에서 처리된 처리수는(도3-③)통과하여 침전조 (도4)로 이송하고 슬러지는(도3-⑩)통과하여 슬러지 탈수시설로 이송하며 수위를 조절하기 위하여 수위조절기 (도3-①)가 취부되며 이때의 작동은 폐수처리의 종류와 수질에따른 처리기준을 입력해 놓고 센서의 감지기능으로 인하여 자동화시스템으로 운전할 수 있도록 하였다.침전조 (도-4)는 반응기로부터 공급받은 처리수에 미량의 슬러지까지 자염침전 처리하기 위하여 침전조가 설치되고 여기에는 유입구(도4-②)와 수위조절기(도4-①)처리수배출구(도4-③) 슬러지배출구(도4-⑩) 등으로 구성하고 전 자동화하였다.원적외선이 발생하는 여과조(FIR)(도5)는 침전조로 부터 공급받은 처리수를 자연 청정수와 근접한 정도의 처리수를 생산하는 곳으로 (도5)를 참고로 하여 설명하면 (도5-②)로 원수가 유입되어 (도5-⑭)여과사를 통과하면서 수질의 질을 향상하여 (도5-⑩) 배출구를 통하여 청정수가 방류되는 시스템인 것이다

상기에서 서술한 바와 같이 본 발명에 따른 폐수처리용 광 반응 공법은 물을 광분해시켜 양질의 처리수를 만드는 공법으로서 처리할 폐수의 상태와 양에 따라 그 용량의 크기를 적정하게 설계하고 시설하는 공법으로 이때 모든 시설물은 완전 자동화 설비로 무인 운전이 용이하도록 한다. 장점은 적은 부지에서 저렴한 공사비로 짧은 시간에 많은 폐수를 효과적으로 처리 할 수 있으며 하수처리장, 축산폐수처리장, 쓰레기 침출수 처리장, 식음용수처리장, 중수처리 등을 시공할 경우 반영구적이므로 저렴한 운영비로 신속하게 양질의 처리수를 얻을 수 있다.

Claims

응집반응조, 티타늄 광 반응조, 침전조 및 여과조가 연계된 오·폐수처리 반응공법에 있어서,

티타늄 광반응조는 이산화티타늄(Tio2)이 석영관에 도포되고 석영관내에서 외부로 자외선을 방사함으로 석영관에 도포된 이산화티타늄과 처리수가 접촉함으로 광분해 기능을 수행하는 광반응기가 담지되고, 유입 및 유출수를 조절하는 수위조절장치가 구비되어 광반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 오·폐수처리 광반응 공법.