KR100400054B1 - 자외선조사및용존산소량제어를이용한매립지침출수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선 조사 및 용존산소량 제어를 이용한 매립지 침출수 처리장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 펜톤산화반응시 자외선반응의 효율을 높이도록 펜톤반응조에 내부조사형 자외선 광조사 장치를 구성하여 처리효율을 향상시켜, 이때 소요되는 에너지를 절약하고 반응효율을 높이기 위해 광반응기내 용존산소량을 제어하여 자외선광의 주기적인 조사에 의한 난분해성 폐수인 침출수를 처리하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 펜톤산화장치를 가지는 매립지 침출수 처리장치에 있어서, 자외선 광원(3)과 유량조절기(6)를 제어하는 제어기(5)와, 광섬유(2)로 전달되는 광의 손실을 줄이기 위해 연결관(9)으로 연결되어 자외선을 공급하는 자외선 광원(3)과, 자외선 광을 조사하는 광섬유(2)와, 용존산소량을 측정하는 용존산소 측정기(4)와, 유량조절기(6)를 통해 과산화수소를 공급하는 과산화수소 저장조(7)와, 하단에 설치된 교반기(8)로 구성된 광반응기(1)로 이루어지되, 상기 광섬유 다발(2)은 자외선 광이 골고루 전달되도록 측면 발광용 광섬유로 이루어지고, 상부와 하부는 고정판(10)을 사용하여 고정되며, 측면은 광 투광성이 뛰어난 플라스틱관으로 된 외부자켓(11)으로 보호되며, 광섬유(2)의 측면에서의 발광성을 향상하기 위해 하단의 고정판(10)에 설치된 반사판(12)으로 구성된다.

Description

자외선 조사 및 용존산소량 제어를 이용한 매립지 침출수 처리장치

본 발명은 자외선 조사 및 용존산소량 제어를 이용한 매립지 침출수 처리장치에 관한 것으로, 펜톤산화반응시 자외선반응의 효율을 높이도록 펜톤반응조에 내부조사형 자외선 광조사 장치를 구성하여 처리효율을 향상시켜, 이때 소요되는 에너지를 절약하고 반응효율을 높이기 위해 광반응기내 용존산소량을 제어하여 난분해성 폐수인 침출수를 처리하는 장치에 관한 것이다.

기존의 침출수 처리 공정의 경우 생물학적 처리 후 폐하 조정조에서 폐하를 2으로 조정하여 고도산화처리중 하나인 펜톤산화공정을 거쳐 최종적으로 생물학적 처리 후 방류토록 되어 있다.

펜톤산화반응은 2가철이 과산화수소에 의해 산화되어 3가철이 되고 이때 생성된 하이드록시 라디칼과 3가철에 의해 산화, 응집 반응하는 특성을 가지고 있으며, 그 반응 특성상 처리 시간이 길고(산화반응: 2시간, 응집·침전반응: 1시간), 난분해성 유기물의 처리효능에 그 한계를 가지고 있다.

펜톤산화공정의 경우 공정의 최대효율을 얻을 수 있는 최적의 펜톤시약의 비(2가철 : 과산화수소)와 양이 존재하게 되어 이 이상 또는 이하 투여시 처리효율이 감소 되는 특징이 있다,

즉 투여된 2가철에 대해 이와 반응할 수 있는 과산화수소의 양과, 생성될 수 있는 하이드록시 라디칼에 그 한계가 있다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 펜톤산화반응시 자외선 광을 선택적으로 조사할 경우 2가철과 3가철 사이에 교환반응이 일어나 일정양의 2가철에 대해 기존의 펜톤산화반응에 비해 더 많은 과산화수소와 반응하여 하이드록시 라디칼를 생성할 수 있다는 점을 이용하여, 즉 3가철의 경우 산성조건하에서 자외선 광 조사시 2가철로 전이되고 과량의 과산화수소가 존재할 경우 2가철은 2가철로 재산화하게 되므로 이를 이용하여 펜톤산화반응시 자외선반응의 효율을 높이도록 펜톤반응조에 내부조사형 자외선 광조사 장치를 구성하여 처리효율을 향상시켜, 이때 소요되는 에너지를 절약하고 반응효율을 높이기 위해 광반응기내 용존산소량을 제어하여 자외선광의 주기적인 조사에 의한 난분해성 폐수인 침출수를 처리하는 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 펜톤산화장치를 가지는 매립지 침출수 처리장치에 있어서, 자외선 광원과 유량조절기를 제어하는 제어기와, 광섬유로 전달되는 광의 손실을 줄이기 위해 연결관으로 연결되어 자외선을 공급하는 자외선 광원과, 자외선 광을 조사하는 광섬유와, 용존산소량을 측정하는 용존산소 측정기와, 유량조절기를 통해 과산화수소를 공급하는 과산화수소 저장조와, 하단에 설치된 교반기로 구성된 광반응기로 이루어지되, 상기 광섬유 다발은 자외선 광이 골고루 전달되도록 측면 발광용 광섬유로 이루어지고, 상부와 하부는 고정판을 사용하여 고정되며, 측면은 광 투광성이 뛰어난 플라스틱관으로 된 외부자켓으로 보호되며, 광섬유의 측면에서의 발광성을 향상하기 위해 하단의 고정판에 설치된 반사판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 및 용존산소량 제어를 이용한 매립지 침출수 처리장치를 제공함으로써 달성된다.

도 1 은 본 발명의 침출수 처리를 위한 처리장치도

도 2 는 도 1 의 광반응기 세부도

도 3 은 도 2 의 광섬유 고정판의 평면도

도 4 는 본 발정의 펜톤반응시 반응기내 용존산소량 변화

도 5 는 본 발명의 장치에 의한 침출수 처리결과

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 광반응기 (2) : 측면발광용 광섬유

(3) : 자외선 광원 (4) : 용존산소 측정기

(5) : 제어기 (6) : 과산화수소 유량 조절기

(7) : 과산화수소 저장조 (8) : 교반기

(9) : 연결관 (10) : 광섬유 고정판

(11) : 광섬유 보호용 외부자켓 (12) : 반사판

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 철, 과산화수소, 자외선 광 사이의 반응특성을 응용한 침출수 처리장치도이다.

도 1에서 광반응기(1)내에 반응에 필요한 자외선 광의 조사를 위해 광섬유(2) 다발을 설치하였고, 광반응기내 용존산소량 측정을 위해 용존산소 측정기(4)를 설치하였다.

또한 반응에 필요한 과산화수소는 별도의 저장조(7)에서 유량조절기(6)를 통해 광반응기내로 공급토록 하였고, 광반응기 하단에 설치된 교반기(8)에 의해 교반을 수행하였다.

침출수의 경우 외부에서 광조사시 높은 탁도로 인해 광의 흡수와 산란이 일어나 광 손실이 많이 일어나며, 자외선 광이 광반응기내로 골고루 전달되지 못하여 광반응기내 조도의 불균일성이 생기고 이에 따라 반응효율 역시 감소하게 된다.

이런 단점을 극복하기 위해 도 2와 같이 측면 발광용 광섬유(2)를 이용하여 광반응기(1)내 자외선 광이 골고루 전달될 수 있도록 하였다.

여러 가닥의 광섬유(2)는 고정판(10)을 사용하여 고정하였고, 광섬유(2) 다발를 보호하기 위해 광 투광성이 뛰어난 플라스틱관으로 제작된 외부자켓(11)을 사용하였다.

또한 자외선 광원(3)에서 광섬유(2)로 전달되는 광의 손실을 줄이기 위해 광원(3)과 광섬유(2)는 연결관(9)을 이용해 연결하였고, 광섬유(2)의 측면에서의 발광성을 향상하기 위해 하단의 고정판에 반사판(12)을 설치하였다.

도 3은 일정직경과 배열간격으로 천공하여 만든 광섬유(2) 고정을 위한 고정판(10)에 대한 평면도이다.

이를 이용해 여러 가닥의 광섬유(2)를 광반응기(1) 내 용이하게 설치하고, 자외선 광을 골고루 조사할 수 있을 뿐 아니라 광섬유의 배열간격을 조절하여 설치할 수 있어 반응기내 조사되는 자외선 광의 조도를 쉽게 조절할 수 있다.

상기 고정판(10)은 직경 0.1~10 mm, 간격 1 mm~10 cm로 천공된 것을 사용한다

또한 상기 자외선 광원(3)으로 태양광을 집광하여 사용할 수도 있다.

도 4는 펜톤산화반응에 있어 반응시간에 따른 용존산소량의 변화를 나타내고 있다.

2가철이 과산화수소에 의해 산화되어 3가철로 전환시 반응시스템내 용존산소량은 반응이 진행됨에 따라 급속히 증가하다가 일정 시간후 그 양이 약간의 증감을 보이거나 일정한 값을 나타내게 된다.

이는 펜톤산화반응이 거의 종결되었음을 의미하는 것으로, 대부분의 2가철이 3가철로 전이가 일어난 것이다.

이와 같이 반응시스템내 용존산소량을 계속적으로 모니터링함으로써 적절한 자외선 광의 조사와 과산화수소의 재투여 시점을 알 수 있어 연속적인 자외선 광조사와 부적절한 과산화수소 투여에 의한 과다한 에너지 소비를 줄일 수 있을 뿐 아니라 반응효율을 높일 수 있다.

즉, 광반응기(1)내 설치된 용존산소 측정기(4)에 의해 용존산소량을 측정하고 이 값을 광원(3) 및 유량조정기(6)를 제어하는 제어기(5)에 보내 이를 이용해 광원(3)과 과산화수소의 유량조절기(6)의 작동을 제어하게 구성하였다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.

실시예

도 5는 펜톤산화반응시 자외선 광을 선택적으로 조사하였을 경우 다양한 조건에서의 CODcr의 제거효율을 나타내고 있다.

이미 언급한 바와 같이 광반응기내 용존산소량의 변화에 따라 자외선 광의 명/암 주기를 결정하였다.

도 4의 결과는 펜톤산화반응시 자외선 광의 명/암 주기는 1회 실시하였고, 과산화수소의 양은 여러번의 실험을 통해 철과 과산화수소의 비가 1:2(무게비)에서 최적의 결과를 나타내어 이 기준에 맞춰 투여해 주었다.

COD_cr제거효율은 최대 60 %까지 얻을 수 있어 기존의 펜톤산화반응의 결과인 42 %에 비해 뛰어난 성능을 보였다.

상기와 같이 된 본 발명은 난분해성 폐수인 침출수를 처리하는 펜톤산화반응시 광반응기내에서의 자외선반응에 의해 과산화라디칼의 생성 효율이 높으며, 이때 광반응기내의 용존산소량을 이용한 제어방법에 의해 난분해성 폐수인 침출수시 처리시 소요되는 에너지를 절약하고 반응효율을 높일수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 펜톤산화장치를 가지는 매립지 침출수 처리장치에 있어서,

   자외선 광원(3)과 유량조절기(6)를 제어하는 제어기(5)와, 광섬유(2)로 전달되는 광의 손실을 줄이기 위해 연결관(9)으로 연결되어 자외선을 공급하는 자외선 광원(3)과, 자외선 광을 조사하는 광섬유(2)와, 용존산소량을 측정하는 용존산소측정기(4)와, 유량조절기(6)를 통해 과산화수소를 공급하는 과산화수소 저장조(7)와, 하단에 설치된 교반기(8)로 구성된 광반응기(1)로 구성하되,

   상기 광섬유 다발(2)은 자외선 광이 골고루 전달되도록 측면 발광용 광섬유로 이루어지고, 상부와 하부는 고정판(10)을 사용하여 고정되며, 측면은 광 투광성이 뛰어난 플라스틱관으로 된 외부자켓(11)으로 보호되며, 광섬유(2)의 측면에서의 발광성을 향상하기 위해 하단의 고정판(10)에 설치된 반사판(12)으로 구성되고,

   상기 고정판(10)은 직경 0.1~10mm, 간격 1 mm~10cm로 천공하여 구성하고,

   상기 자외선 광원(3)은 인공 광원 또는 태양광 중 선택된 하나를 집광하여 사용하도록 구성한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 및 용존산소량 제어를 이용한 매립지 침출수 처리장치.