KR100541979B1

KR100541979B1 - 고급 산화 반응장치

Info

Publication number: KR100541979B1
Application number: KR1020050053387A
Authority: KR
Inventors: 연기능
Original assignee: 주식회사 건양기술공사 건축사사무소
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2006-01-10

Abstract

펜톤 산화 반응기와, 광펜톤 산화 반응기를 조합하여 효율적인 산화 반응이 진행되며, 설치비가 저렴하고, 운영비가 경제적일 뿐만 아니라 운전방법이 용이하여 숙련된 작업자가 아니라도 쉽게 운전할 수 있는 고급 산화 반응장치가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 고급 산화 반응장치는 철이온이 잔류하도록 화학처리된 폐수 및 과산화수소가 공급되는 펜톤 반응기와, 다수가 병렬로 배열되고 펜톤 반응기에서 처리된 펜톤 반응수가 유입됨과 아울러 유입된 펜톤 반응수를 광펜톤 반응수로 처리하면서 다시 펜톤 반응기 내로 순환시키는 제 1 광펜톤 반응기; 및 다수가 병렬로 배열되고 펜톤 반응기에서 월류하는 월류수가 유입되고 유입된 월류수를 최종처리수로 배출하는, 제 1 광펜톤 반응기와 동일한 구성을 가지는 제 2 광펜톤 반응기로 이루어진다.

Description

고급 산화 반응장치{advanced oxidation process system}

도 1은 본 발명에 따른 고급 산화 반응장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 2는 도 1에 도시된 펜톤 반응기를 나타낸 도면이며,

도 3은 도 1에 도시된 경사판을 확대하여 나타낸 도면이고,

도 4는 도 1에 도시된 광펜톤 반응기를 나타낸 도면이며, 그리고

도 5는 도 4에 도시된 석영관을 확대하여 나타낸 도면이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

100 : 고급 산화 반응장치 200 : 펜톤 반응기

210 : 펜톤본체부 212 : 호퍼

214 : 월류웨어 216 : 슬러지배출관

218 : 혼합처리관 230 : 침전부

232 : 제 1 폐수공급관 234 : 제 2 폐수공급관

236 : 정류통 238 : 침전경사판

242 : 침전블록 246 : 외측정류벽

248 : 내측정류벽 250 : 분배공

260 : 유입부 262 : 유입정류통

264 : 유입관 270 : 덮개부

272 : 덮개 274 : 열교환기

284 : 순환펌프 286 : 이젝터

300a : 제 1 광펜톤 반응기 300b : 제 2 광펜톤 반응기

310 : 광펜톤본체부 312 : 정류관

320 : 광펜톤반응부 322 : 고정판

330 : 석영관 332 : 자외선램프

본 발명은 난분해성 오염수를 처리하기 위해 생물학적처리 후 후처리 공정으로 적용되는 고급 산화 반응장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펜톤 산화 반응기와, 광펜톤 산화 반응기를 조합하여 효율적인 산화 반응이 진행되며, 설치비가 저렴하고, 운영비가 경제적일 뿐만 아니라 운전방법이 용이하여 숙련된 작업자가 아니라도 쉽게 운전할 수 있는 고급 산화 반응장치에 관한 것이다.

일반적으로, 축산폐수, 침출수를 처리함에 있어 생물학적 또는 물리화학적 처리로는 분해하기 어려운 난분해성 오염물질이 폐수 원수에 포함되어 있어 완전한 처리가 곤란한 실정이며 상기 난분해성 오염물질을 제거하기 위해서 현재 펜톤 산화법이 사용되고 있다.

펜톤 산화법은 잔류 철 이온과 과산화수소를 이용한 산화 반응으로써, 펜톤 (Fenton)산화반응은 2가철을 촉매로 하는 과산화수소 분해 반응을 말하는데, 일반적으로 펜톤 산화 반응의 반응 생성물로 수산화라디칼(hydroxyl radical)이 발생하고 이 수산화라디칼은 수중 유기오염물질과 빠르게 반응하여 오염물을 산화분해 시킨 후 침전물의 형태로 제거된다. 그러나 전술한 펜톤 산화법은 슬러지 발생량이 많고 처리단가가 높아 경제성이 떨어지는 단점이 있어 새로운 기술이 모색되어 최근에는 광펜톤 산화법이 연구되고 있다.

광펜톤 산화법은 펜톤 산화 반응에 자외선을 조사하여 수산화라디칼의 생성을 증가시켜 산화 반응을 가속시키는 반응으로써, 자외선램프의 광 에너지에 의해 과산화수소의 분해가 촉진되고 용액상 존재하는 3가철 이온 및 철 화합물은 광 에너지에 의해 2가철 이온으로 환원되며 수산화라디칼이 생성된다.

그런데, 광펜톤 산화법에서는 산화 반응기 내부의 오염물질 농도, 수온, pH, 자외선 조사강도, 철 이온 농도 및 과산화수소 사용량 등에 따라 산화 반응의 변동 폭이 심하여 난분해성 오염물질을 분해하기 위한 광펜톤 산화 반응이 안정적으로 지속되기 위해서는 기술적으로 많은 어려움이 있다. 특히 광펜톤 산화 반응에 사용되는 석영관의 외주면에 스케일이 생성되어 이를 제거하기 위해 약품에 의한 산 세정 등을 실시하고 있으나 약품의 취급이 용이하지 않고 석영관의 분리 및 설치가 어려운 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 펜톤 산화 반응기와, 광펜톤 산화 반응기를 조합하여 효율적인 산화 반응이 진행되며, 설치비가 저렴하고, 운영비가 경제적일 뿐만 아니라 운전방법이 용이하여 숙련된 작업자가 아니라도 쉽게 운전할 수 있는 고급 산화 반응장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

철이온이 잔류하도록 화학처리된 폐수 및 과산화수소가 공급될 수 있도록 상부 및 하부가 개방된 수직한 원통형상으로 제공되고 개방된 하부에는 방사상 하측으로 좁아지게 연장되는 호퍼가 일체로 장착되며 개방된 상부에 인접한 내측에는 내주면을 따라서 월류웨어가 형성되고, 호퍼에는 슬러지배출관이 장착되며, 월류웨어에는 혼합처리관이 장착되는 펜톤본체부와, 펜톤본체부의 외부에서 수평하게 펜톤본체부의 중앙을 관통하여 내측으로 연장되는 제 1 폐수공급관과, 펜톤본체부의 내측으로 연장된 제 1 폐수공급관의 소정의 위치에서 수직하게 연결되어 호퍼 측으로 연장됨과 아울러 연장단부에는 정류통이 일체로 장착된 제 2 폐수공급관과, 제 2 폐수공급관에서 펜톤본체부의 내주면 측으로 낮아지는 경사로 제공되면서 제 2 폐수공급관을 따라서 소정의 간격으로 적층되게 제공되고 펜톤본체부의 내주면 상에서 돌출된 지지돌기에 의해 지지되는 다수의 침전경사판을 갖는 침전부와, 펜톤 본체부에서 펜톤 산화 반응이 일어나는 제 1 폐수공급관의 상부에 형성되는 유입정류통과, 유입정류통의 하부와 연결되고 펜톤본체부의 외부로 연장되는 유입관을 구비하는 유입부와, 개방된 펜톤본체부의 상부에 분리 가능하게 결합되고 일측에는 펜톤본체부 내의 펜톤 반응수의 온도를 측정할 수 있도록 온도계가 장착되며 중앙부분에는 펜톤본체부 내의 펜톤 반응수의 수온을 유지시키는 통상의 열교환기를 갖는 덮개부를 갖는 펜톤 반응기;

삭제

다수가 병렬로 배열되고 펜톤 반응기에서 처리된 펜톤 반응수가 유입됨과 아울러 유입된 펜톤 반응수를 광펜톤 반응으로 처리하면서 다시 펜톤 반응기 내로 순환시키는 제 1 광펜톤 반응기; 및 다수가 병렬로 배열되고 펜톤 반응기에서 월류하는 월류수가 유입되고 유입된 월류수를 최종처리수로 배출하는, 제 1 광펜톤 반응기와 동일한 구성을 가지는 제 2 광펜톤 반응기; 로 이루어지는데,

삭제

제 1 광펜톤 반응기 및 제 2 광펜톤 반응기는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄한 수직한 원통형상으로 제공되고, 하부면 내측 중앙에는 통상의 유공관 형상의 정류관이 수직하게 배치되며, 하부면 외측에는 정류관과 연결되는 순환관이 장착되고, 순환관의 일측에는 하부면 내측과 연결되는 배출관이 장착되며, 병렬로 배열된 각각의 제 1 광펜톤 반응기 및 각각의 제 2 광펜톤 반응기는 순환관을 연결하는 연결관에 의해 연결되는 광펜톤본체부와, 광펜톤본체부의 개방된 상부에 분리 가능하게 결합되는 고정판과, 고정판의 중앙부분에 관통하여 장착되면서 제 1 광펜톤 반응기에는 유입관이 연결되고 제 2 광펜톤 반응기에는 혼합처리관이 각각 연결되는 안내관과, 안내관의 일측에서 고정판을 관통하여 장착되는 공기관과, 안내관 및 공기관에 간섭되지 않게 상기 고정판에 장착되어 광펜톤본체부 측으로 연장되는 자외선램프가 내장된 석영관을 갖는 광펜톤반응부로 이루어진 고급 산화 반응장치를 제공한다.

삭제

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펜톤 산화 반응기와, 광펜톤 산화 반응기를 조합하여 효율적인 산화 반응이 진행되며, 설치비가 저렴하고, 운영비가 경제적일 뿐만 아니라 운전방법이 용이하여 숙련된 작업자가 아니라도 쉽게 운전할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고급 산화 반응장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고급 산화 반응장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고급 산화 반응장치(100)은 철이온이 잔류하도록 화학처리된 폐수 및 과산화수소가 공급되는 펜톤 반응기(200)와, 펜톤 반응기(200)에서 처리된 펜톤 반응수가 유입됨과 아울러 유입된 펜톤 반응수를 광펜톤 반응으로 처리하면서 다시 펜톤 반응기(200) 내로 순환시키는 제 1 광펜톤 반응기(300a)와, 펜톤 반응기(200)에서 월류하는 월류수가 유입되고 유입된 월류수를 최종처리수로 배출하는 제 1 광펜톤 반응기(300a)와 동일한 구성을 가지는 제 2 광펜톤 반응기(300b)로 이루어진다.

펜톤 반응기(200) 내의 펜톤 반응수가 유입되는 제 1 광펜톤 반응기(300a)는 다수가 병렬로 연결되게 배열된다. 또한 펜톤 반응기(200)에서 월류되는 월류수가 유입되는 제 2 광펜톤 반응기(300b)는 제 1 광펜톤 반응기(300a)와 마찬가지로 다수가 병렬로 연결되게 배열된다.

도 2는 도 1에 도시된 펜톤 반응기를 보인 도면이다. 도 2를 참조하면, 펜톤 반응기(200)는 펜톤본체부(210)와, 펜톤본체부(210) 내로 유입된 폐수에 잔류하는 고형물과 펜톤 산화 반응 및 광펜톤 산화 반응에서 산화되어 생성되는 또 다른 고형물이 침전되는 침전부(230), 펜톤본체부(210) 내의 펜톤 반응수를 제 1 광톤펜 반응기(300)로 안내하는 유입부(260) 및 펜톤본체부(210)의 상부를 마감하는 덮개부(270) 및 순환펌프(284)를 구비한다.

먼저, 펜톤본체부(210)는 상부 및 하부가 개방된 수직한 원통형상으로 제공된다. 개방된 하부에는 방사상 하측으로 좁아지게 연장되는 호퍼(212)가 일체로 장착되고, 개방된 상부에 인접한 내측에는 펜톤본체부(210)의 내주면을 따라서 월류웨어(214)가 장착된다.

호퍼(212)에는 침전된 슬러지 등을 배출할 수 있도록 슬러지배출관(216)이 장착되고, 월류웨어(214)에는 제 2 광톤펜 반응기(300b)로 안내하는 혼합처리관(218)이 장착된다. 바람직하게는 펜톤본체부(210)는 지면에서 연장되는 다수의 제 1 고정다리(220)에 의해서 지지된다. 이렇게 형성된 펜톤본체부(210)에는 침전부(230), 유입부(260) 및 덮개부(270)가 배치된다.

침전부(230)는 제 1 폐수공급관(232), 제 2 폐수공급관(234) 및 다수의 침전경사판(238)을 구비한다. 제 1 폐수공급관(232)은 펜톤본체부(210)의 일측 외부에서부터 수평하게 펜톤본체부(210)를 관통하여 타측 외부로 관통되게 연장된다. 제 2 폐수공급관(234)은 펜톤본체부(210)의 내측으로 연장된 제 1 폐수공급관(232)에 소정의 위치에서 수직하게 연결되고 호퍼(212) 측으로 연장된다. 즉, 제 1 폐수공급관(232)과 제 2 폐수공급관(234)은 대략 “T”자 형으로 이루어진다. 한편, 제 2 폐수공급관(234)의 연장단부에는 방사상 하측으로 넓어지는 정류통(236)이 일체로 장착된다.

도 3은 도 2에 도시된 침전경사판을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 침전경사판(238)은 침전면적 및 단계적인 침전분리로 높은 효율을 얻을 수 있도록 제 2 폐수공급관(234)에서 펜톤본체부(210)의 내주면 측으로 낮아지는 경사로 제공되면서 제 2 폐수공급관(234)을 따라서 소정의 간격으로 적층되게 제공된다. 이렇게 제 2 폐수공급관(234)을 따라 펜톤본체부(210)에 적층될 수 있도록 펜톤본체부(210)의 내주면 상에는 침전경사판(238)을 지지하는 지지돌기(240)가 돌출되게 형성된다.

지지돌기(240)에 지지되는 침전경사판(238)은 원형의 판재를 90°로 분할한 대략 삼각형상을 가지는 침전블록(242)들의 결합으로 이루어진다. 이를 위해서 각각의 침전블록(242)의 양단에는 침전블록(242)의 상부 측으로 외측정류벽(246)이 형성되어 이웃하게 배치된 또 다른 침전블록(242)의 외측정류벽(246)과 소정의 간격으로 이격되게 나사 결합되고, 각각의 침전블록(242)의 중앙에는 마찬가지로 침전블록(242)의 상부 측으로 대략 삼각형상으로 절곡되는 내측정류벽(248)이 형성된다. 한편, 어느 하나의 외측정류벽(246)과 이격되게 결합된 이웃한 또 따른 외측정류벽(246) 사이에는 분배공(250)이 형성되고, 어느 하나의 외측정류벽(246)과 결합된 이웃한 또 다른 외측정류벽(246)은 120°로 벌어진 대략 “∨”자 형상을 가진다. 또한 내측정류벽(248)은 150°로 벌어진 대략 “∧”자 형상을 가진다. 바람직하게는 어느 하나의 침전경사판(238)과 적층된 또 다른 침전경사판(238)은 10㎝의 간격으로 적층됨과 아울러 45°회전되게 적층된다. 즉, 적층된 침전경사판(238)의 내측정류벽(248)은 적층된 또 다른 침전경사판(238)의 분배공(250)과 마주보게 적층된다. 더욱 바람직하게는, 내측정류벽(248)과 외측정류벽(246)은 5㎝의 높이를 가지도록 절곡된다.

다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 유입부(260)는 펜톤본체부(210)에서 펜톤 산화 반응이 일어나는 제 1 폐수공급관(232)의 상부에 형성된다. 이러한 유입부(260)는 유입정류통(262)과 유입관(264)을 구비한다. 유입정류통(262)은 상부에서부터 하측으로 방사상 모양으로 좁아지면서 연장되고, 유입관(264)은 유입정류통(262)의 하부와 연결되어 펜톤본체부(210)의 외부로 연장된다. 이러한 유입관(264)의 연장단부는 제 1 광펜톤 반응기(300a)와 연결된다.

덮개부(270)는 덮개(272)와, 덮개(272)에 장착되는 열교환기(274)를 구비한다. 덮개(272)는 개방된 펜톤본체부(210)의 상부에 분리 가능하게 결합되는데, 통상의 결합수단 즉, 나사에 의해서 결합된다. 덮개(272)의 일측에는 펜톤본체부(210) 내의 펜톤 반응수의 온도를 측정할 수 있도록 온도계(276)가 장착된다. 한 편, 열교환기(274)는 덮개(272)의 중앙부분에서 덮개(272)의 하부측으로 수직하게 장착되면서 펜톤본체부(210) 내의 펜톤 반응수의 수온을 유지시킨다. 이러한 열교환기(274)는 텅스텐 재질을 가지면서 외부에는 다수의 열방출판(278)이 형성되고, 내부에는 열매체오일(280) 및 전기히터(282)가 내장된다.

한편, 순환펌프(284)는 펜톤본체부(210)의 일측에 배치되는데, 순환펌프(284)의 토출 측에는 과산화수소가 유입되는 이젝터(286)가 배치된다. 이러한 과산화수소는 제 1 폐수공급관(232)을 통해 폐수와 함께 펜톤본체부(210) 내로 유입된다.

전술한 바와 같이 형성된 펜톤 반응기(200)의 펜톤본체부(210), 침전부(230), 유입부(260) 및 덮개부(270)는 산화 반응에 의해서 부식되지 않는 재질을 채택하여 제작되는 것을 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다. 한편, 펜톤 반응이 일어나는 침전부(230)의 상부에서부터 덮개부(270) 사이에는 펜톤본체부(210)의 외부를 감싸는 펜톤보온재(288)가 배치된다.

도 4는 도 1에 도시된 제 1 광펜톤 반응기를 보인 도면이다. 하기에는 동일한 구성을 가지면서 동일한 도면부호를 갖는 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b) 중 제 1 광펜톤 반응기(300a)를 기준으로 설명한다.

제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)는 광펜톤본체부(310a, 310b)와, 광펜톤반응부(320a, 320b)를 구비한다.

먼저, 광펜톤본체부(310a)는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄한 수직한 원통형상으로 제공된다. 이러한 광펜톤본체부(310a)의 하부면 내측 중앙에는 통상의 유공 관 형상의 정류관(312a)이 수직하게 배치된다. 광펜톤본체부(310a)의 하부면 외측에는 정류관(312a)과 연결되는 순환관(314a)이 장착되고, 순환관(314a)의 일측에는 폐수저장조(도시되지 않음)로 연결되는 배출관(316a)이 장착된다. 병렬로 배치되는 제 1 광펜톤 반응기(300a)의 순환관(314a)은 별도의 제 1 연결관(P1)에 의해서 연결되어 펜톤 반응기(200)의 순환펌프(284)와 연결되고, 병렬로 배치되는 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 순환관(314b)은 별도의 제 2 연결관(P2)에 의해서 중화공정을 위한 별도시설의 배관과 연결된다. 한편, 광펜톤본체부(310a)는 지면에서 연장되는 다수의 제 2 고정다리(318a)에 의해서 지지된다.

광펜톤반응부(320a)는 고정판(322a)과, 자외선램프(332a)가 내장된 다수의 석영관(330a)을 구비한다. 고정판(322a)은 광펜톤본체부(310a)의 개방된 상부에 분리 가능하게 결합되는데, 통상의 결합수단 즉, 나사에 의해서 결합된다. 고정판(322a)의 중앙부분에는 안내관(324a)이 고정판(322a)을 관통하여 장착되고 안내관(324a)의 일측에는 공기관(326a)이 마찬가지로 고정판(322a)을 관통하여 장착된다. 한편, 고정판(322a)의 하부와 광펜톤본체부(310a)의 상부 사이에는 가스켓(328a)이 배치된다.

석영관(330a)은 내부에는 자외선램프(332a)가 내장되고 석영관(330a)에는 압축공기를 주입할 수 있도록 공기튜브(334a)가 내장되는데, 공기튜브(334a)는 자외선램프(332a)의 열 상승을 방지한다. 이러한 석영관(330a)은 고정판(322a)의 안내관(324a)과 공기관(326a)에 간섭되지 않게 고정판(322a)에 장착되는데, 이를 위해서 고정판(322a)에는 다수의 소켓(336a)이 고정판(322a)을 관통하여 용접 고정되 고, 각각의 소켓(336a)의 상부에는 내측에 다수의 O-링(338a)이 끼워지는 중공볼트(340a)가 결합된다. 이렇게 O-링(228a)이 끼워진 중공볼트(340a)의 내측으로는 석영관(330a)이 끼워지는데, 중공볼트(340a)에 끼워진 석영관(330a)은 중공볼트(340a)에 체결되는 조임너트(342a)에 의해서 고정된다.

이와 같이 형성된 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)는 가동시간이 증가함에 따라 자외선램프(332a)가 내장된 석영관(330a)에는 스케일이 형성되어 자외선의 조사강도를 약하게 하는데, 이를 위해서 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)는 스케일 제거할 수 있는 세정수단(350)을 추가로 구비한다.

도 1을 참조하면, 세정수단(350)은 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 안내관(324a, 324b)에 배치되는 유입차단밸브(352a, 352b)와, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 배출관(316a, 316b)에 배치되는 배출밸브(354a, 354b)와, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 순환관(314a, 314b)에 배치되는 연결차단밸브(356a, 356b)와, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 공기관(326a, 326b)에 배치되는 공기유입밸브(358a, 358b)로 이루어진다.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 고급 산화 반응장치(100)의 작동상태를 간략하세 설명한다.

먼저, 철이온이 잔류하도록 화학처리된 폐수를 제 1 폐수공급관(232) 및 제 2 폐수공급관(234)을 통해 펜톤본체부(210) 내로 공급한다. 이때, 순환펌프(284)를 작동시켜 이젝터(286)를 통해 과산화수소를 함께 공급한다. 제 1 폐수공급관(232)으로 공급되는 폐수는, 순환되는 제 1 광펜톤 반응수와 침전부(230)의 상부 즉, “T”자 형의 제 2 폐수공급관(234)에서 혼합되어 정류통(236)을 거쳐 호퍼(212)에 침전되고 이젝터(286)를 통해 주입된 과산화수소와 반응하여 펜톤 반응수를 생성하게 된다. 이와 같이 생성된 펜톤 반응수는 덮개(272)에 장착된 열교환기(274)에 의해서 35℃의 수온을 유지하게 되고, 펜톤 반응수의 수온은 마찬가지로 덮개(272)에 장착된 온도계(276)를 통해 확인된다.

전술한 바와 같이, 생성된 펜톤 반응수는 병렬로 배열된 제 1 광펜톤 반응기(300a) 측으로 안내되는데, 이를 위해서 펜톤본체부(210)의 펜톤 반응수는 유입정류통(262) 및 유입관(264)을 통해 어느 하나의 제 1 광펜톤 반응기(300a)의 안내관(324a)으로 안내되어 광펜톤본체부(310a) 내로 공급된다.

이렇게 제 1 광펜톤 반응기(300a)의 광펜톤본체부(310a) 측으로 안내된 펜톤 반응수는 광펜톤본체부(310a) 내에서 일정 시간 잔류하게 되는데, 잔류하는 펜톤 반응수는 자외선램프(332a)에서 조사되는 자외선에 의해서 반응하고, 자외선램프(332a)에서 발생하는 열이 석영관(330a) 외주면을 통해 전달되어 광펜톤 산화 반응을 촉진시킨다. 이와 같이 반응하는 광펜톤 반응수는 병렬로 배열된 각각의 제 1 광펜톤 반응기(300a)를 거쳐 순환펌프(284)로 안내된다.

순환펌프(284)로 안내된 광펜톤 반응수는 다시 펜톤본체부(210) 측으로 공급되는데, 이때 이젝터(286)를 통해 유입되는 과산화수소와, 제 1 폐수공급관(232)을 통해 공급되는 폐수와 함께 펜톤본체부(210) 내로 공급되면서 일정시간 동안 상기 의 과정을 순환하게 된다.

전술한 순환과정을 거치는 동안 펜톤본체부(210)에서 월류웨어(214)로 월류된 월류수는 병렬로 배열된 제 2 광펜톤 반응기(300b) 측으로 안내되는데, 이를 위해서 월류수는 혼합처리관(218)을 통해 어느 하나의 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 안내관(324b)으로 안내되어 광펜톤본체부(310b) 내로 공급된다.

이렇게 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 광펜톤본체부(310b) 측으로 안내된 월류수는 제 1 광펜톤 반응기(300a)에서와 마찬가지로 광펜톤본체부(310b) 내에서 일정 시간 잔류하게 되고, 잔류하는 월류수는 자외선램프(332b)에서 조사되는 자외선에 의해서 반응하고, 자외선램프(332b)에서 발생하는 열이 석영관(330b) 외주면을 통해 전달되어 광펜톤 산화 반응을 촉진시킨다. 이와 같이 반응하는 월류수는 병렬로 배열된 각각의 제 2 광펜톤 반응기(300b)를 거쳐 완전 산화된다.

한편, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)에 장착된 각각의 석영관(330a, 330b)은 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 가동시간에 늘어남에 따라서 산화된 이물질에 의해 스케일이 형성된다. 이러한 스케일은 자외선램프(332a, 332b)에서 조사되는 자외선의 조사강도를 약하게 하고 광펜톤 산화 반응을 방해한다. 따라서 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)를 주기적으로 직렬 운전하면서 열팽창 차이를 이용하여 각각의 석영관(330a, 330b)을 세정하여야 한다.

이와 같이 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 각각의 석영관(330a, 330b)을 세정하기 위해서는 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜 톤 반응기(300b)로 순환하는 폐수의 수온을 35~50℃로 유지하고, 자외선램프(332a, 332b)의 온도를 80~85℃로 유지한 상태 하에서, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)에 유입되는 폐수를 차단 즉, 유입차단밸브(352a, 352b) 및 연결차단밸브(356a, 356b)를 폐쇄하고, 배출밸브(354a, 354b) 및 공기유입밸브(358a, 358b)를 개방하면, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b) 내의 폐수는 배출관(316a, 316b)을 따라 배출된다. 이때, 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b) 내의 온도는 70~80℃ 로 상승하게 된다. 이때 석영관(330a, 330b) 외주면에 부착된 스케일이 건조되고 온도 상승에 따라 제 1 광펜톤 반응기(300a) 및 제 2 광펜톤 반응기(300b)의 석영관(330a, 330b)과 스케일은 팽창되는데, 석영관(330a, 330b)의 팽창정도가 석영관(330a, 330b)에 부착된 스케일보다 크기 때문에 스케일이 석영관(330a, 330b)에서 탈리된다.

전술한 바와 같이 작동하는 본 발명에 따른 고급 산화 반응장치(100)은 프로그램화된 별도의 제어반에 의해서 자동으로 작동되는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고급 산화 반응장치(100)은 산화 반응의 방해물질인 고형물이 제거되고 수온 및 자외선 조사 강도를 일정하게 유지할 수 있어 난분해성 오염 물질을 효과적으로 산화시킬 수 있다.

또한, 폐수와 접하는 석영관(330a, 330b) 외주면에 생성되는 스케일을 열팽창 차이를 이용하여 스케일 탈리시킬 수 있기 때문에 석영관(330a, 330b) 파손율이 적고, 종래 석영관(330a, 330b)을 약품세정하지 않아도 되기 때문에 시간적 손실이 없어 경제적이며, 약품세정으로 인한 강한 산성약품에 의한 위험성이 없어 난분해성 오염 물질의 처리에 활용하여 수질환경보전에 기여할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

철이온이 잔류하도록 화학처리된 폐수 및 과산화수소가 공급될 수 있도록 상부 및 하부가 개방된 수직한 원통형상으로 제공되고 개방된 하부에는 방사상 하측으로 좁아지게 연장되는 호퍼가 일체로 장착되며 개방된 상부에 인접한 내측에는 내주면을 따라서 월류웨어가 형성되고, 상기 호퍼에는 슬러지배출관이 장착되며, 상기 월류웨어에는 혼합처리관이 장착되는 펜톤본체부와, 상기 펜톤본체부의 외부에서 수평하게 상기 펜톤본체부의 중앙을 관통하여 내측으로 연장되는 제 1 폐수공급관과, 상기 펜톤본체부의 내측으로 연장된 상기 제 1 폐수공급관의 소정의 위치에서 수직하게 연결되어 상기 호퍼 측으로 연장됨과 아울러 연장단부에는 정류통이 일체로 장착된 제 2 폐수공급관과, 상기 제 2 폐수공급관에서 상기 펜톤본체부의 내주면 측으로 낮아지는 경사로 제공되면서 상기 제 2 폐수공급관을 따라서 소정의 간격으로 적층되게 제공되고 상기 펜톤본체부의 내주면 상에서 돌출된 지지돌기에 의해 지지되는 다수의 침전경사판을 갖는 침전부와, 상기 펜톤본체부에서 펜톤 산화 반응이 일어나는 상기 제 1 폐수공급관의 상부에 형성되는 유입정류통과, 상기 유입정류통의 하부와 연결되고 상기 펜톤본체부의 외부로 연장되는 유입관을 구비하는 유입부와, 개방된 상기 펜톤본체부의 상부에 분리 가능하게 결합되고 일측에는 상기 펜톤본체부 내의 펜톤 반응수의 온도을 측정할 수 있도록 온도계가 장착되며 중앙부분에는 상기 펜톤본체부 내의 펜톤 반응수의 수온을 유지시키는 통상의 열교환기를 갖는 덮개부를 갖는 펜톤 반응기;

다수가 병렬로 배열되고 상기 펜톤 반응기에서 처리된 펜톤 반응수가 유입됨과 아울러 유입된 상기 펜톤 반응수를 광펜톤 반응으로 처리하면서 다시 상기 펜톤 반응기 내로 순환시키는 제 1 광펜톤 반응기; 및 다수가 병렬로 배열되고 상기 펜톤 반응기에서 월류하는 월류수가 유입되고 유입된 월류수를 최종처리수로 배출하는, 상기 제 1 광펜톤 반응기와 동일한 구성을 가지는 제 2 광펜톤 반응기; 로 이루어지는데,

상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄한 수직한 원통형상으로 제공되고, 하부면 내측 중앙에는 통상의 유공관 형상의 정류관이 수직하게 배치되며, 상기 하부면 외측에는 상기 정류관과 연결되는 순환관이 장착되고, 상기 순환관의 일측에는 하부면 내측과 연결되는 배출관이 장착되며, 병렬로 배열된 각각의 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 각각의 상기 제 2 광펜톤 반응기는 상기 순환관을 연결하는 연결관에 의해 연결되는 광펜톤본체부와, 상기 광펜톤본체부의 개방된 상부에 분리 가능하게 결합되는 고정판과, 상기 고정판의 중앙부분에 관통하여 장착되면서 상기 제 1 광펜톤 반응기에는 상기 유입관이 연결되고 상기 제 2 광펜톤 반응기에는 상기 혼합처리관이 각각 연결되는 안내관과, 상기 안내관의 일측에서 상기 고정판을 관통하여 장착되는 공기관과, 상기 안내관 및 상기 공기관에 간섭되지 않게 상기 고정판에 장착되어 상기 광펜톤본체부 측으로 연장되는 자외선램프가 내장된 석영관을 갖는 광펜톤반응부로 이루어진 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
제 1 항에 있어서, 상기 펜톤 반응기는 상기 펜톤본체부의 일측에 배치되면서 흡입 측은 상기 제 1 광펜톤 반응기와 연결되고, 토출 측은 상기 제 1 폐수공급관과 연결되면서 과산화수소가 유입될 수 있도록 이젝터가 배치된 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
제 1 항에 있어서, 상기 침전경사판은 원형의 판재를 90°로 분할한 대략 삼각형상을 가지는 침전블록들의 결합으로 이루어지고, 각각의 상기 침전블록의 양단에는 상기 침전블록의 상부 측으로 외측정류벽이 형성되어 이웃하게 배치된 또 다른 상기 침전블록의 상기 외측정류벽과 소정의 간격으로 이격되게 나사 결합되고, 각각의 상기 침전블록의 중앙에는 마찬가지로 상기 침전블록의 상부 측으로 대략 삼각형상으로 절곡되는 내측정류벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
제 3 항에 있어서, 어느 하나의 상기 외측정류벽과 이격되게 결합된 이웃한 또 따른 상기 외측정류벽 사이에는 분배공이 형성되고, 어느 하나의 상기 외측정류벽과 결합된 이웃한 또 다른 상기 외측정류벽은 120°로 벌어진 대략 “∨”자 형상을 가지며, 상기 내측정류벽은 150°로 벌어진 대략 “∧”자 형상을 가지고, 어느 하나의 상기 침전경사판과 적층된 또 다른 상기 침전경사판은 10㎝의 간격으로 적층되면서 45°회전각으로 적층되며, 상기 내측정류벽과 상기 외측정류벽은 5㎝의 높이를 가지도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
제 1 항에 있어서, 상기 침전부의 상부에서부터 상기 덮개부 사이에는 상기 펜톤본체부의 외부를 감싸는 펜톤보온재가 배치되는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 고정판의 하부와 상기 광펜톤본체부의 상부 사이에는 가스켓이 배치되는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 석영관에는 상기 자외선램프의 자외선이 원활하게 발산될 수 있도록 절개홈이 형성되고, 상기 석영관은 상기 고정판에 장착될 수 있도록 상기 고정판을 관통하여 용접 고정되는 다수의 소켓과, 각각의 상기 소켓의 상부에 체결되면서 내측에 다수의 O-링이 끼워지면서 내측으로 상기 석영관이 끼워지는 중공볼트와, 상기 석영관이 끼워진 상기 중공볼트에 체결되어 상기 석영관을 고정하는 조임너트를 구비하는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기는 가동시간이 증가함에 따라 상기 석영관에 증착되는 스케일 제거할 수 있도록 상기 안내관에 배치되는 유입차단밸브와, 상기 배출관에 배치되는 상기 배출밸브와, 상기 순환관에 배치되는 연결차단밸브와, 상기 공기관에 배치되는 공기유입밸브로 이루어진 세정수단을 더 구비하며, 상기 석영관의 스케일을 제거하기 위해서는, 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기로 순환하는 폐수의 수온을 35~50℃로 유지하고, 상기 자외선램프의 온도를 80~85℃로 유지한 상태 하에서 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기에 유입되는 폐수를 차단하기 위해 상기 유입차단밸브 및 상기 연결차단밸브를 폐쇄하고, 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기 내의 폐수를 배출하여 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기 내의 온도를 70~80℃로 상승되도록 상기 배출밸브 및 상기 공기유입밸브를 개방하면, 상기 석영관 외주면에 부착된 스케일이 건조되고 온도 상승에 따라 상기 제 1 광펜톤 반응기 및 상기 제 2 광펜톤 반응기의 상기 석영관과 스케일은 팽창되면서 스케일이 상기 석영관에서 탈리되는 것을 특징으로 하는 고급 산화 반응장치.