KR100345955B1

KR100345955B1 - 인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법

Info

Publication number: KR100345955B1
Application number: KR1019990047228A
Authority: KR
Inventors: 모리이즈미마사키; 후지모토게이이치
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2002-08-01
Also published as: TW585840B; CN1259489A; JP2000176455A; KR20000047563A; CN1163420C

Abstract

인산 제거성능을 안정적으로 유지할 수가 있는 인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법을 제공한다.

전해처리조(4)내의 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 적어도 일부가 침지되도록 대향해서 배치되고, 적어도 한쪽이 철 및/또는 알루미늄을 포함하는 적어도 한쌍의 전극(5)과, 그 전극(5)에 통전시키기 위한 전원(6)과, 상기한 처리조(4)내를 폭기(曝氣)하는 폭기수단(7)으로 된 처리장치(1)로서, 상기한 한쌍의 전극(5)에의 통전을 소정시간 차단하는 통전전환수단(8)을 구비하고 있다.

Description

인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법 {TREATING DEVICE AND METHODE OF THE SAME FOR PHOSPHORIC ACID ION CONTAINING WATER}

본 발명은 가정배수 또는 집합주택의 배수 등의 인산 이온을 함유하는 생활배수나 열대어의 수조 등에서 순환하는 물의 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.

종래로부터 하천이나 호수의 부영양화의 원인의 하나에 인산 이온화합물의 존재가 있는 것은 주지의 사실이다.

또, 이 인화합물은 일반 가정의 생활 배수중에 많이 존재하지만, 정화처리가 곤란하여, 유효한 대책이 이루어지고 있지 않은 것이 현실이다.

인화합물의 처리장치는 각종 제안되어 있지만, 가정배수에 대해서는 철의 전해용출법(電解溶出法)이 알려져 있다(일본국 특개평 3-89998호 공보, 동 특개평 10-43781호 공보 참조, CO2F 3/12).

이 기술은 배수중의 인산 이온을 철이온과 반응시켜 수(水)불용성의 염, 예를들면 FePO₄나 Fe(OH)_x(P0₄)_y로서 응집 침전시켜 제거하고자 하는 기술이며, 전해조중에 설치된 철제의 전극에 통전하여 배수중에 철이온을 용출시키는 것이다.

그리고, 이러한 전해용출법을 사용한 처리장치는 예를들면 혐기조(嫌氣槽),호기조(好氣槽) 및 처리수조로 이루어지며, 그 처리수조의 오수를 인산 반응하는 철이온을 용출하는 전해장치를 통하여, 혐기조에 순환하도록 구성된 오수처리장치 등이 사용되고 있다.

상기한 전해용출법에 의한 인 제거장치에 있어서는, 장시간 사용하면 전극 표면에 부동태막이 발생하여, 인 제거능력을 크게 저하시킨다.

이 때문에 예를들면 상기 일본국 특개평 10-43781호 공보에 기재된 장치에서는 양극상에 생성된 부식생성물(αFeOOH)을 전극의 극성 반전에 의해 음극에서 발생하는 수소에 의한 세정효과와 폭기에 의한 흐름의 힘으로 낙하시켜, 부식생성물의 막두께의 증가와 검은 녹(Fe₃O₄)으로의 변화를 방지하여 철의 용출량 저하를 방지하고 있다.

그러나, 처리하는 배수의 조건 등에 따라서는 서서히 부식 생성물의 막이 성장하며, 또한, 강고한 검은 녹(Fe₃O₄)의 막으로 변화하는 것에 의해 철의 용출이 감소하고, 안정된 인산 제거 성능을 유지하는 것이 어렵다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 인산 제거 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치의 일실시의 형태를 나타내는 설명도.

도 2는 도 1에 있어서의 처리장치의 확대도.

도 3은 한쌍의 전극에의 통전과 그 통전의 차단을 나타내는 설명도.

도 4는 한쌍의 전극의 극성을 반전시키는 경우의 한쌍의 전극에의 통전과 그 통전의 차단을 나타내는 설명도.

도 5는 제어부를 접속시킨 경우의 제어회로를 나타내는 설명도.

도 6은 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치의 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1. 처리장치 2. 유입구

3. 유출구 4. 전해처리조

5. 전극 6. 전원

6a. 양극단자 6b. 음극단자

7. 폭기수단(曝氣手段) 8. 통전전환수단

10. 산기관(散氣管) 11. 에어펌프

12. 파이프 20. 조작반

21. 제어부 22. 표시부

본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치는 전해처리조내의 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 적어도 일부가 침지되도록 대향해서 배치되고, 적어도 한쪽이 철 및/또는 알루미늄을 포함하는 적어도 한쌍의 전극과, 그 전극에 도통시키기 위한 전원과, 상기 처리조내를 폭기하는 폭기수단으로 된 처리장치로서, 상기 한쌍의 전극에의 통전을 소정시간 차단하는 통전전환수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인산 이온 함유수의 처리방법은 철 및/또는 알루미늄을 포함하는 적어도 한쌍의 전극을 사용해서 인산 이온을 포함하는 피처리수중에 철이온 및/또는 알루미늄 이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산 이온을 철이온 및/또는 알루미늄 이온과의 반응에 의해 불용성 염의 형태로 응집 침전시키는 처리방법으로서, 상기 한쌍의 전극에의 통전을 소정시간 차단시키는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치의 일실시의 형태를 나타내는 설명도, 도 2는 도 1에 있어서의 처리장치의 확대도, 도 3은 한쌍의 전극에의 통전과 그 통전의 차단을 나타내는 설명도, 도 4는 한쌍의 전극의 극성을 반전시키는 경우의 한쌍의 전극에의 통전과 그 통전의 차단을 나타내는 설명도, 도 5는 제어부를 접속시킨 경우의 제어회로를 나타내는 설명도, 도 6은 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치의 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도이다.

본 발명의 처리장치는 예를들면 합병정화조 등의 배수처리장치에 사용된다.

합병정화조는, 도 1에 나타내는 바와 같이 제1혐기로상조(A)와, 제2혐기로상조(B)와, 생물로과조 등의 호기조(C)와, 처리수조(D)와, 소독조(E)로 이루어지고, 상기한 제1혐기로상조(A)에 유입한 배수를 각 조에서 처리한 후 소독조(E)로부터 배출시키도록 되어 있다.

그리고, 처리장치(1)가 상기한 처리수조(D)로부터 에어펌프(F)에 의해 양수된 물을 제1혐기로상조(A)로 복귀시키는 순환경로(L)에 설치되어 있다.

상기한 처리장치(1)는 도 2에 나타내는 바와 같이 피처리수인 배수의 유입구(2)와 유출구(3)를 갖는 전해처리조(4)와, 그 전해처리조(4)내의 배수중에 적어도 일부가 침지되도록 대향하여 배치되어 있는 적어도 한쌍의 전극(5)과, 그 전극(5)에 통전시키기 위한 전원(6)과, 상기 전해처리조(4)내의 배수중에 공기를 공급하고 폭기하는 폭기수단(7)과, 상기 한쌍의 전극(5)의 통전전환수단(8)으로 구성되어 있다.

그 통전전환수단(8)은 전원(6)의 양극단자(6a)와 음극단자(6b)에 각각 접속되어 있다.

또, 이 통전전환수단(8)은 타이머 기능을 갖고 있고, 상기한 한쌍의 전극(5)에의 통전을 소정시간 차단하는 제어를 행한다.

상기한 전극(5)은 철, 철합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 철-알루미늄 합금 등의 철이온 및/또는 알루미늄 이온발생원으로 제작할 수가 있다.

상기한 전원(6)으로서는 정전류 전원을 사용할 수가 있다.

이러한, 정전류 전원을 사용하므로서 자립적으로 전극(5)에 흐르는 전류를 일정하게 할 수가 있다.

또, 상기한 폭기수단(7)은 전해처리조(4)의 저중앙에 설치되는 다공질의 산기관(10) 또는 산기판과, 그 산기관(10)에 압축 공기를 흡입시키기 위한 에어펌프(11)로 구성되어 있고, 상기한 산기관(10)과 에어펌프(11)는 파이프(12)에 의해 접속되어 있다.

본 실시의 형태에서는 3쌍의 전극(5)이 배치되어 있기 때문에 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 한쌍의 전극(5)에 예를들면 전압(V1)이 각각 24시간 주기로 인가 되어 있는 동안에, 상기한 통전전환수단(8)에 의해 각 한쌍의 전극(5)에의 통전을 차단하는 시간이 각 한쌍의 전극(5)마다에 중첩되지 않도록 소정시간, 예를들면 6시간씩 전극(5)에의 통전을 전압(V1)으로부터 영(0)으로 차단하고 있다.

이 전압의 차단시간, 즉 전극(5)과 전원(6)과의 접속이 해방되어 있는 전극의 무통전 시간이 존재하기 때문에, 전극(5) 및 철 및/또는 알루미늄 이온을 흡인하는 전기적인 인력이나 철 및/또는 알루미늄 이온의 용출이 없다.

이 때문에 폭기에 의한 산소 공급으로 전극(5)상에 발생하는 검은 녹(Fe₃O₄)을 붉은 녹 등의 부식생성물(αFeOOH)과 같은 폴라스상태(다공질상태)로 복귀시키고, 그 구멍을 통하여 산소의 공급이나 이동이 될 수 있도록 한다.

이에 의해 전극(5)상의 부식생성물은 폭기류에 의해 박리되기 쉽게 된다.

또한, 본 실시의 형태에서는 각 한쌍의 전극(5)의 전압(V1)의 무통전시간을 어긋나게 하여 각각의 전극(5)의 무통전시간이 중첩되지 않도록 하고 있기 때문에, 한쌍의 전극(5)에의 통전이 차단되고 있는 때에 나머지 두쌍의 전극(5)에 3쌍의 전극(5)에 전류가 흐르고 있는 것과 같은 전류가 흐르도록 설정하므로서 인 제거성능을 일정하게 유지할 수가 있다.

따라서, 본 실시의 형태에서는 배수가 전해처리조(4)에 들어가서, 전극(5)이 철제인 경우에는 그 전극(5)의 양극측으로부터 용출한 철이온과 인산 이온이 응집반응하여 불용성의 인산철을 안정적으로 생성시킬수가 있다.

이 인산철은 제1혐기로상조(A)로 방류되고, 그 응집물은 제1, 제2혐기로상조(A),(B) 및 호기조(C)에서 포착되므로서 액중으로부터 인을 제거할 수가 있다.

또한, 상기한 처리장치(1)가 도 2에 나타내는 바와 같이 각 한쌍의 전극(5)의 극성을 정기적으로 반전시키는 극성반전수단(13)을 구비하고 있는 경우에는 전극(5)의 극성 반전에 의해 전극(5)의 균일한 소모와 표면의 수소에 의한 세정을 행할 수가 있다.

또, 상기한 한쌍의 전극(5)의 극성을 정기적으로 반전시키는 사이에, 상기한 한쌍의 전극(5)에의 통전으로부터 그 통전의 차단으로 전환하도록 한다.

예를들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 전극(5)에 인가하는 전압(V2)은 48시간이 일주기로 변화하고, 전극(5)의 극성이 플러스(＋)로부터 마이너스(－)로 또는 역으로 반전하는 동안에 무통전시간을 설정한다.

이에 의해 전술한 바와 마찬가지로 전극(5)상의 부식생성물의 제거를 행함과 동시에, 반전시 직전에 용출된 철이온 및/또는 알루미늄 이온을 재흡인하는 것을 방지할 수가 있다.

다음으로 상기한 처리장치(1)에 마이크로컴퓨터 등의 제어부를 구비한 경우의 제어회로를 설명한다.

본 실시의 형태에서는 도 5에 나타내는 바와 같이 조작반(20)에서의 설정에 의해 제어부(21)로부터의 신호로 전원(6)과 통전전환수단(8)이 제어되고, 전원(6)의 전류량이나 전압의 인가패턴이 제어된다.

또, 본 실시의 형태에 있어서의 처리장치(1)에서는 상기 제어부(21)에 이상이나 전극의 교환 시기를 표시하기 위한 표시부(22)를 접속할 수도 있다.

본 실시의 형태에 있어서의 철(알루미늄)의 전해용출법에는, 종래 공지의 방법이 채용될 수 있고, 전극에의 통전은 단속적, 펄스적이라도 된다.

통전량은 인산이나 기타의 이온의 농도, 배수의 유량 등에 따라 다르지만, 철이온 및/또는 알루미늄 이온의 배수중의 농도/인농도의 비(이하,「Fe/P」라 약칭한다)가 0.8∼3.0, 바람직하게는 1.0∼2.5가 되도록 조절하면 된다.

본 실시의 형태에 관한 처리장치는 전술한 바와 같이 일반 가정배수에 특히 유리하게 이용된다.

따라서, 단독으로 사용해도 되지만 다른 정화시스템, 예를들면 활성오니법, 막분리법, 혐기·호기순환법 등을 조합하여 가정용, 집합주택용의 총합 배수 정화시스템으로 할 수가 있다.

또, 대규모 처리시스템(분뇨 처리장)에도 이용할 수가 있다.

다음에 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치를 상기 배수 이외의 피처리수로부터 인 제거를 행하는 물정화장치에 적용한 다른 실시의 형태를 설명한다.

이 물정화장치는 수조에서 사육하고 있는 생물(열대어나 어패류, 거북 또는 수서곤충 등)의 분뇨나 사료찌꺼기 등의 유기물을 제거하여 수조의 물을 정화시키기 위한 장치이다.

도 6에 나타내는 바와 같이 물정화장치는, 수조(50)와 그 수조(50)의 상부에 탑재되는 여과기(51)로 이루어지고, 그 여과기(51)는 하부용기(51a)와 덮개(51b)의 내부에 여과부로서의 여과조(52)와, 이 여과조(52)의 하류측에 설치된 처리장치(53)와, 그 처리장치(53)의 하류측에 설치된 탈색부로서의 탈색조(54)와, 이송수단으로서의 스트레이너(55a)와, 흡상관(55b)을 갖는 흡상펌프(55)와, 반송수단으로서의 복귀관(56)을 구비하고 있다.

상기 처리장치(53)는 상기한 도 2∼도 5에 나타내는 처리장치(1)와 동일하게 구성되어 있으며, 전극(5)이 전극 홀더(5a)에 부착되어 전극고정판(58)에 삽입되어서 수중에 침지되어 있다.

물은 상기한 처리장치(53)의 하부에 형성된 유입구(2)를 통하여 전해처리조(4)로 들어가, 상기한 전극(5)이 철제인 경우에는 그 전극(5)의 양극측으로부터 용출된 철이온과 인산 이온이 응집반응하여 불용성의 인산철이 생성된다.

그리고, 이 인산철은 폭기수단(7)에 의해 부상하여 배출구(3)로부터 탈색조(54)로 배출된다.

본 실시의 형태에서는 상기한 통전전환수단(8)에 의해 한쌍의 전극(5)에의 통전을 소정시간 차단한다.

이에 의해 안정된 인산 제거성능을 유지할 수가 있다.

상기한 여과조(52)는, 어패류의 분뇨나 사료찌꺼기 등의 유기물을 위시한 수중의 부유물을 물리 여과 및 생물 여과시키기 위한 필터(52a)를 내장하고 있다.

필터(52a)는 폴리 프로필렌을 원료로 한 니들펀치형의 시트상부직포(예를들면 눈크기 400g/㎡, 두께 4.0mm, 통기량 160cc/㎠/sec)가 복수매 적층된 것이다.

수조(50)내의 물은, 흡상관(55b)을 통하여 여과조(52)로 흡입되고, 그 필터(52a)에서 물리여과 및 생물여과를 받아 수중부유물이 포착 및 제거된다.

상기한 탈색조(54)는 수중에 부유하여 전해처리조(4)의 배출구(3)로부터 유출된 상기한 인산철을 제거하기 위한 것이며, 전해처리조(4)에 인접하여 설치되고, 그 인산철의 제거 및 생물 여과를 행하기 위한 필터(54a)를 내장하고 있다.

이 필터(54a)는 폴리 프로필렌수지로 된 길이 10mm 정도, 외경 6mm 정도, 내경 3mm 정도의 중공 원주가 다수 봉지에 수납된 것이다.

또, 본 실시의 형태에서는 전해처리조의 하류측에 탈색조가 설치되어 있으나, 본 발명에 관한 물정화장치는 이에 한정되는 것이 아니라, 탈색조가 없는 것이라도 된다.

또한, 본 실시의 형태에서는 여과조(여과부)가 수조 위쪽에 배치된 경우에 대해 설명했으나, 이 여과부는 수조내에 배치되어 물리여과 및/또는 생물여과를 행하기 위한 필터로 된 것이라도 좋다.

또, 본 실시의 형태에서는 수조의 물 정화장치에 적용했으나, 양식장 또는 수족관의 정화장치에 적용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 통전전환수단에 의해 전극의 무통전시간을 설정하므로서, 전기화학적인 산화·환원력이나 이온의 용해 이동이 없는 상태에서 전극 표면에 부착되는 부식생성물(αFeOOH 등)을 폭기하여, 산소부족으로 부동체화(Fe₃O₄)되어 가고 있는 전극과의 경계부근을 재차 포러스한(αFeOOH) 상태로 복귀시킬수 있기 때문에 폭기류에 의한 부식생성물을 박리시킬수가 있다.

이 때문에 인산 제거 성능을 안정적으로 유지할 수가 있다.

또, 복수의 전극쌍의 무통전시간을 어긋나게 하여 하나의 정전류 전원에 접속하므로서, 한쌍의 전극이 무통전상태가 되어도 전해조내의 전극 전체로서는 일정량의 전류가 흐르게 되는 것에 의해 무통전시간을 설정해도 인의 제거량이 저하되는 일이 없다.

그 결과, 인산 제거 성능을 안정적으로 유지할 수가 있다.

Claims

전해처리조내의 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 적어도 일부가 침지하도록 대향해서 배치되며 적어도 한쪽이 철 및/또는 알루미늄을 포함하는 적어도 한쌍의 전극과, 상기 전극에 통전하기 위한 전원과, 상기 처리조내를 폭기하는 폭기수단으로 이루어진 처리장치로서, 상기 한쌍의 전극에의 통전을 소정시간 차단하는 통전전환수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 한쌍의 전극의 극성을 정기적으로 반전시키는 극성반전수단을 구비하고 있으며, 상기 통전전환수단이 한쌍의 전극에의 통전과 그 통전의 차단의 전환을 상기 한쌍의 전극의 극성반전시에 행하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 전원과 통전전환수단 사이에 상기 전원으로부터 한쌍의 전극에의 전류의 공급 및 상기 한쌍의 전극의 극성반전을 행하는 제어부가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
철 및/또는 알루미늄을 포함하는 적어도 한쌍의 전극을 사용하여 인산 이온을 포함하는 피처리수중에 철이온 및/또는 알루미늄 이온을 전기 화학적으로 용출시켜 인산 이온을 철이온 및/또는 알루미늄 이온과의 반응에 의해 불용성 염의 형태로 응집 침전시키는 처리방법으로서, 상기 한쌍의 전극에의 통전을 소정시간 차단하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.
제4항에 있어서,

상기 한쌍의 전극이 복수개 배치되어 있는 경우에, 상기 한쌍의 전극에의 통전을 차단하는 시간이 각 한쌍의 전극마다 중첩되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 한쌍의 전극의 극성을 정기적으로 반전시키는 사이에, 상기 한쌍의 전극에의 통전으로부터 그 통전의 차단으로 전환하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.
제6항에 있어서,

상기 전원으로부터 한쌍의 전극에의 전류의 공급 및 상기 한쌍의 전극의 극성 반전을 제어부에서 행하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.