KR100346500B1

KR100346500B1 - 인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법

Info

Publication number: KR100346500B1
Application number: KR1019990047229A
Authority: KR
Inventors: 모리이즈미마사키; 후지모토게이이치
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2002-07-27
Also published as: TW523494B; CN1124232C; KR20000047564A; JP2000176456A; CN1257043A

Abstract

인산 제거 성능을 유지하면서, 설비료를 낮게 할 수 있는 인산 이온 함유수의 처리장치를 제공한다.

전해처리조(4)내의 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치되며, 적어도 한쪽이 철 및 / 또는 알루미늄을 함유하는 적어도 한쌍의 전극(5)와, 그 전극에 통전하기 위한 전원(6)과, 상기 처리조(4)내를 폭기하는 폭기수단(7)로 이루어지는 처리장치로서, 상기 전극(6)이 정전압 전원으로 되어 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 생활 배수나 열대어의 수조 등에서 순환하는 물의 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.

종래로부터, 하천이나 호수의 부영양화의 원인의 하나로 인화합물의 존재가 있는 것은 주지의 사실이다.

또, 이 인화합물은 일반 가정의 생활 배수중에 많이 존재하지만, 정화처리가 곤란하여, 유효한 대책이 이루어지지 않고 있는 것이 현실이다.

인화합물의 처리장치는 각종 제안되어 있지만, 가정배수에 대해서는 철의 전해용출법(電解溶出法)이 알려져 있다(일본국 특개평3-89998호 공보, 동 특개평6-254584호 공보 참조, CO2F 3/12).

이 기술은, 배수중의 인산 이온을 철이온과 반응시켜 수(水)불용성의 염, 예를들면, FePO₄나 Fe(OH)_x(PO₄)_y로서 응집 침전시켜 제거하고자 하는 기술이며, 전해조중에 설치된 철제의 전극에 통전하여 배수중에 철이온을 용출시키는 것이다.

그리고, 이러한 전해용출법을 이용한 처리장치는, 예를 들면 혐기조(嫌氣槽), 호기조(好氣槽) 및 처리수조로 이루어지며, 그 처리수조의 오수를인산 반응하는 철이온을 용출하는 전해장치를 통하여, 혐기조에 순환하도록 구성된 오수처리장치 등에 사용되고 있다.

상기 전해법에 의한 인 제거장치에 있어서는, 전극간에 직류전류를 흘려 철이온을 용출시키고 있지만, 인 제거성능은 패러디의 법칙에 의해 전극에 흐르는 총전류량에 의존하기 때문에, 안정된 인 제거성능을 확보하기 위해서는 전류량을 일정치로 유지할 필요가 있다.

이 때문에 전원으로서는 통상, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, AC필터(50), 정류·평활부(51), 스너버회로(52), 스위칭회로(53), 2차 평활회로(54) 및 전류검출회로(55)로 구성되는 스위칭형의 정전류 전원이 사용되고 있다.

그러나, 이 스위칭형의 정전류전원은, 비교적 고가이며, 설비료가 높게 된다는 결점이 있다.

본 발명은, 이와 같은 사정에 감안하여, 인산 제거성능을 유지하면서, 설비료를 저렴하게 할 수가 있는 인산 이온 함유수의 처리장치 및 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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

도 2는, 도 1에 있어서의 처리장치의 확대도.

도 3은, 정전압 전원의 일실시의 형태를 나타내는 회로도.

도 4는, 도 3에 있어서의 전원에 전압 전환수단과 전압 제어수단을 접속시킨 경우의 회로도.

도 5는, 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치의 일실시의 형태를 나타내는 설명도.

도 6은, 종래의 정전류 전원의 일예를 나타내는 회로도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1. 처리장치 2. 유입구

3. 유출구 4. 전해처리조

5. 전극 6. 전원

7. 폭기수단(曝氣手段) 10. 산기관(散氣管)

11. 에어펌프 12. 파이프

13. 정류·평활부 17. 전압전환수단

18. 전류검지수단 19. 전압제어수단

본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치는, 전해처리조내의 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치되며, 적어도 한쪽이 철 및 / 또는 알루미늄을 함유하는 적어도 한쌍의 전극과, 그 전극에 통전하기 위한 전원과, 상기 처리조내를 폭기(曝氣)하는 폭기수단으로 이루어지는 처리장치로서, 상기 전원이 정전압 전원으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리방법은, 철 및 / 또는 알루미늄을 함유하는 전극을 사용하여 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 철이온 및 / 또는 알루미늄 이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산 이온을 철 및 / 또는 알루미늄과의 불용성 염의 형으로 응집 침전시키는 물의 처리방법으로서, 상기 전극에 정전압을 통전하는 것을 특징으로 한다.

(실시의 형태)

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 정전압 전원의 일실시의 형태를 나타내는 회로도, 도 4는 도 3에 있어서의 전원에 전압 전환수단과 전압제어수단을 접속시킨 경우의 회로도, 도 5는 본 발명의 인산 이온 함유수의 처리장치의 일실시의 형태를 나타내는 설명도이다.

본 발명의 처리장치는, 예를 들면 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 이루어지며, 상기 제1혐기로상조(A)에 유입한 배수를 각 조에서 처리한후, 소독조(E)로부터 배출하도록 되어 있다.

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

상기 처리장치(1)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 피처리수인 배수의 유입구(2)와 유출구(3)을 갖는 전해처리조(4)와, 그 전해처리조(4)내의 배수중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치되어 있는 적어도 한쌍의 전극(5)와, 그 전극(5)에 통전하기 위한 전원(6)과, 상기 전해처리조(4)내의 배수중으로 공기를 공급하고 폭기하는 폭기수단(7)로 구성되어 있다.

또, 상기 처리장치(1)에는, 상기 전극(5)의 극성을 정기적으로 반전시키는 극성반전수단을 구비할 수도 있다.

상기 전극(5)는, 철, 철합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 철-알루미늄 합금 등의 철 이온 및 / 또는 알루미늄 이온 발생원으로 제작할 수가 있다.

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

본 발명은, 상기 전원(6)이 정전압 전원인 것을 특징으로 하고 있다.

이 정전압 전원으로서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 정류·평활부(13)과 정전압부(14)로 구성할 수가 있다.

그리고, 상기 정류·평활부(13)으로서는 변압기(트랜스)(15a), 정류기(다이오드 브리지)(15b) 및 전해콘덴서(15c)로 이루어지며, 상기 정전압부(14)로서는 3단자 레귤레이터(1소자형 정전압소자)(16a), 콘덴서(16b) 및 전해콘덴서(16c)로 이루어진 것을 사용할 수가 있다.

상기 전극(5)에 부식생성물(αFeOOH)의 부동태막이 발생되지 않고, 안정된 인 제거성능을 얻기 위해서는, 액중의 인산 이온 농도에 대한 철이온(알루미늄 이온)의 용출 농도의 비(이하, '몰비'라 한다)를 1.5배 이상으로 설정하는 것이 적당한 것이 알려져 있다.

그래서, 본 실시의 형태에서는, 상기 몰비를 1.5 보다 어느 정도 큰 값, 예를 들면 2.0으로 설정하면, 다소의 전류의 변동이 있어도 안정된 인 제거성능을 얻을 수가 있다.

따라서, 본 실시의 형태에서는, 배수가 전해처리조(4)에 들어가, 전극(5)가 철제인 경우에는, 그 전극(5)의 양극측으로부터 용출한 철이온과 인산 이온이 응집반응하여, 불용성의 인산철이 생성된다.

그리고, 이 인산철은 제1혐기로상조(A)로 유출되며, 그 응집물은 제1, 제2혐기로상조(A)(B) 및 호기조(C)에서 포집되는 것에 의해 액중으로부터 인이 제거된다.

다음으로 본 발명의 다른 실시의 형태를 설명한다.

본 실시의 형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 정전압을 3단계로 전환하도록, 상기 정전압부(14)를 3개의 정전압부(14a, 14b) 및 (14c)로 분리하고, 상기 정류·평활부(13)과 각 정전압부(14a, 14b) 및 (14c)간에, 전압전환수단(17)을 접속하고 있다.

따라서, 경시변화에 의해 전극(5)간의 저항이 변화한 경우에도, 상기 전압전환수단(17)로 정전압 전원의 공급을 전환하는 것에서 전극(5)에 흐르는 전류를 대략 일정하게 유지할 수 있다.

또, 이러한 전압 변경은, 정기적인 유지보수시 등에 행할 수가 있지만, 자동적으로 행하는 경우에는 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 전극(5)에 흐르는 전류를 검지하는 예를 들면 전류센서 등의 전류검지수단(18)과, 그 전류검지수단(18)에 의해 검지한 값에 기초하여 전압을 제어하는 마이크로 컴퓨터나 비교기로 이루어지는 전압제어회로 등의 전압제어수단(19)를 접속시키는 것이 바람직하다.

이에 의해 전류검지수단(18)로부터의 검지결과를 전압제어수단(19)에 입력하여, 전압전환수단(17)을 자동적으로 작동시킬수가 있다.

본 실시의 형태에 관계하는 처리장치는 전술한 바와 같이, 일반가정배수에 특히 유리하게 이용될 수 있다.

따라서, 단독으로 사용하여도 좋지만, 다른 정화시스템, 예를 들면 활성 오니법, 막분리법, 혐기·호기순환법 등과 조합시켜 가정용, 집합주택용의 총합 배수 정화시스템으로 할 수가 있다.

또, 대규모 처리시스템(뇨처리장)에도 이용할 수가 있다.

다음으로 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 다른 어패류, 거북이 또는 수서곤충 등)의 분뇨나 잔이 등의 유기물을 제거하여 수조의 물을 정화하기 위한 장치이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 물정화장치는 수조(50)과 그 수조(50)의 상부에 탑재되는 여과기(51)로 이루어지고, 그 여과기(51)은 하부용기(51a)와 덮개(51b)의 내부에 여과부로서의 여과조(52)와, 그 여과조(52)의 하류측에 설치된 처리장치(53)과, 그 처리장치(53)의 하류측에 설치된 탈색부로서의 탈색조(54)와, 이송수단으로서의 스트레이너(55a)와 흡상관(55b)를 갖는 흡상펌프(55)와, 반송수단으로서의 복귀관(56)을 구비하고 있다.

상기 처리장치(53)은, 도 1∼도 3 또는 도 4에 나타내는 처리장치(1)과 동일한 구성으로 되어 있으며, 전극(5)가 전극 홀더(5a)에 설치되고 전극고정판(58)에 꽂혀 수중에 침지되어 있다.

물은 상기 처리장치(53)의 하부에 형성되는 유입구(2)를 통하여 전해처리조(4)에 들어가, 상기 전극(5)가 철제인 경우에는 그 전극(5)의 양극측으로부터 용출한 철 이온과 인산 이온이 응집반응하여 불용성의 인산철이 생성된다.

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

본 실시의 형태에서는, 정전압 전원을 사용하여, 몰비를 약간 높게 설정하던가, 또는 그 전원에 전압전환수단을 설정하던가, 또한 전류를 검지하는 것에 의해 안정된 인산 제거성능을 유지할 수가 있다.

상기 여과조(52)는 어패의 분뇨나 사료 찌꺼기 등의 유기물을 위시한 수중의 부유물을 물리 여과 및 생물 여과하기 위해 필터(52a)를 내장하고 있다.

필터(52a)는, 폴리 프로필렌을 원료로한 니들 펀치 타입의 시트상 부직포(예를 들면, 눈크기 400g/㎡, 두께 4.0mm, 통기량160cc/㎠/sec)가 복수매, 적층된 것이다.

수조(50)내의 물은 흡상관(55b)를 통하여 여과조(52)로 흡상되며, 그 필터(52a)에서 물리 여과 및 생물 여과를 받아 수중 부유물이 포착 및 제거된다.

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

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

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

또한, 본 실시의 형태에서는 여과조(여과부)가 수조의 위쪽에 배치된 경우에 대하여 설명하였지만, 이 여과부는 수조내에 배치되어 물리 여과 및 / 또는 생물 여과를 행하기 위한 필터로 이루어진 것이라도 된다.

더욱이, 본 실시의 형태에서는, 수조의 물의 정화장치에 적용하였지만, 양식장 또는 수족관의 정화장치에 적용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 정전압 전원을 사용하여 몰비를종래보다 약간 높게 설정한 것에서, 인 제거성능을 저하시키지 않고 장치 전체의 비용을 저렴하게 할 수가 있다.

그 결과, 설비료를 낮게 할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 몰비를 종래보다 약간 높게 설정하는 대신에, 정전압전원에 전압 전환수단을 접속하는 것에 의해, 경시변화에 의해 전극간의 저항이 변화한 경우에도, 전압을 변경하여 전류변화를 적게하고, 안정적인 인 제거성능을 얻을 수가 있다.

Claims

전해처리조내의 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치되며 적어도 한쪽이 철 및 / 또는 알루미늄을 함유하는 적어도 한쌍의 전극과, 상기 전극에 통전하기 위한 전원과, 상기 처리조내를 폭기하는 폭기수단으로 이루어진 처리장치로서, 상기 전원이 정전압 전원으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 정전압 전원이 정류·평활회로와 정전압회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 정전압회로가 3단자 레귤레이터와 콘덴서로 이루진 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 정전압 전원으로부터의 전압을 복수의 전압으로 전환하는 전압전환수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
제4항에 있어서,

상기 전극에 흐르는 전류를 검지하는 전류검지수단과 상기 전류검지수단에 의해 검지한 값에 기초하여 전압을 제어하는 전압제어수단을 구비하고 있으며, 상기 정전압 전원으로부터의 전압을 전환하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리장치.
철 및 / 또는 알루미늄을 함유하는 전극을 사용하여 인산 이온을 함유하는 피처리수중에 철이온 및 / 또는 알루미늄 이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산 이온을 철 및 / 또는 알루미늄과의 불용성 염의 형으로 응집침전시키는 물의 처리방법으로서, 상기 전극에 정전압을 통전하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.
제6항에 있어서,

상기 정전압을 복수의 정전압으로 전환하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.
제7항에 있어서,

상기 전극에 흐르는 전류를 검지하고, 상기 정전압 전원으로부터의 전압을 전환하는 것을 특징으로 하는 인산 이온 함유수의 처리방법.