KR100611688B1

KR100611688B1 - 배수 처리 방법 및 배수 처리 장치

Info

Publication number: KR100611688B1
Application number: KR1020037016511A
Authority: KR
Inventors: 미네오 이께마쯔; 마사히로 이세끼; 다이조 다까오까
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2006-08-14
Also published as: CN1516679A; WO2003086980A1; EP1496017A1; KR20040089458A; US7300591B2; US20040251212A1

Abstract

본 발명은 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 재료는 불용성 도전체로 이루어지고 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지도록 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것이다.

배수 처리 방법, 배수 처리 장치, 피처리수, 질소, 전극, 애노드, 캐소드, 도전체

Description

배수 처리 방법 및 배수 처리 장치 {Method of Wastewater Treatment and Wastewater Treatment Apparatus}

본 발명은, 예를 들면 유기태 질소, 아질산태 질소, 질산태 질소, 암모니아태 질소 등의 질소 화합물이나, 예를 들면 인산, 인산 이온 등의 인 화합물을 포함하는 배수의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 질소 화합물의 존재가 강이나 호수의 부영양화의 원인 중의 하나인 것은 주지의 사실이다. 또한, 이 질소 화합물은 일반 가정의 생활 배수 중이나 공장 배수 중에 많이 존재하지만 정화 처리가 곤란한 것이며, 유효한 대책을 취할 수 없는 것이 현상이다. 일반적으로 생물학적 처리가 행하여지고 있지만 우선 암모니아태 질소를 질산태 질소로 변환하는 질화 공정과 질산태 질소를 질소 가스로 변환하는 탈질 공정의 2개의 공정에 의해 행해지기 때문에 2개의 반응조가 필요하게 되는 동시에 처리 시간이 느리기 때문에 처리 효율이 낮아진다는 문제가 있었다.

또한, 이 생물학적 처리로서는 질화 세균 및 탈질소 세균을 보유하기 때문에 대용량의 혐기조가 필요하고 설비 건설 비용의 증가, 장치 설치 면적의 확대를 초래하는 문제가 있었다. 또한, 이들 질화 세균 및 탈질소 세균은 주위의 온도 환 경, 기타, 피처리수 중에 포함되는 성분 등에 현저하게 영향을 받기 때문에, 특히 온도가 낮아지는 겨울철이 되면 활동이 저하되어 탈질소 작용이 저하되고, 처리 효율이 불안정하게 되는 문제도 있었다.

그래서, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 피처리수에 전류를 흘려 암모니아, 아질산태 질소, 질산태 질소를 산화 또는 환원 분해하여 질소 가스로 만드는 방법이 있다. 이 경우, 종래의 피처리수의 전기 분해법으로서는 애노드에 예를 들면 백금, 이리듐, 팔라듐 등의 귀금속 재료를 사용하고 있었다.

그리고, 피처리수에 전류를 흘림으로써 애노드에 있어서 암모니아태 질소가 활성 산소나 차아염소산에 의해 산화되고, 질소 화합물이 질소 가스로 변환됨으로써 질소 화합물의 처리가 행하여지는 것이었다.

또한, 상기 이외에 애노드 및 캐소드를 구성하는 전극에 철을 사용하고 피처리수에 전류를 흘려 암모니아, 아질산태 질소, 질산태 질소를 산화, 또는, 환원 분해하여 질소 가스로 만드는 방법이 있다.

그러나, 종래의 전해에 의한 질소 화합물의 처리 방법으로서는, 질소 화합물의 제거 처리 능력이 낮기 때문에, 실제로 생활 배수나 공장 배수의 처리에 있어서 질소 화합물을 처리하는 것은 곤란하였다. 또한, 질산태 질소는 질소 가스가 되기 어렵고 저농도의 질산 이온의 제거는 어렵기 때문에 수 중의 질소 성분으로서 잔류하여 제거할 수 없다는 문제도 있다.

또한, 철 전극을 이용한 전기 분해에 의한 질소 처리 방법으로서는 피처리수 중에 용출된 철을 이용하여 피처리수 중의 질소 화합물의 처리를 행하기 때문에 대 량의 철을 피처리수 중에 용출시킬 필요가 있고, 내구성 면에서 문제가 있었다. 또한, 피처리수 중에 용출된 철 이온은 피처리수 중에 존재하는 인 화합물과 침전 반응을 일으켜, 인산 철 등으로서 침강시켜 인 화합물의 처리를 행하고 있었지만, 이러한 경우에는 인산 철 등에 의해 생기는 슬러지가 대량으로 생성되게 되어 폐기 처리를 행하는 데에 있어서 문제가 되고 있었다.

그래서, 출원인은 먼저 캐소드에 구리와 아연, 또는 구리와 니켈 등의 합금을 사용하고 애노드에 백금, 이리듐, 팔라듐 등의 귀금속 재료를 사용하여 피처리수를 전기 분해하는 방법을 제안하였다. 이러한 처리 방법에 의하면, 캐소드에 있어서의 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응을 촉진시키고 이 캐소드에서 생긴 암모니아를 애노드에서 생기는 차아염소산과 탈질 반응시킬 수 있게 되어, 이러한 상승 효과에 의해서 환원 반응에 요하는 시간을 단축하여 저농도의 질산 이온도 처리할 수 있게 되었다.

그러나, 캐소드에 구리를 포함하는 합금을 사용하는 경우, 아무래도 피처리수 중에 용출하는 독성의 구리 이온이 문제가 되기 때문에 이러한 독성을 발생시키지 않는 질소 화합물의 처리 방법의 개발이 요망되고 있었다.

또한, 종래의 전해에 의한 질소 화합물의 처리 방법으로서는 애노드를 구성하는 전극의 피처리수에 침지된 부분의 표면적은, 캐소드를 구성하는 전극의 피처리수에 침지된 부분의 표면적과 동등 정도의 것이었기 때문에 캐소드에 있어서의 질산태 질소로서의 질산 이온으로부터 아질산 이온으로의 환원 반응이 애노드에 있어서의 아질산 이온으로부터 질산 이온으로의 산화 반응에 의해 억제되어 버리고, 질소 화합물의 제거 처리 능력이 저하된다는 문제도 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 독성을 발생시키는 일 없이 효율적으로 질소 화합물을 제거하여 장치의 소형화 및 비용의 저감을 도모할 수 있는 배수 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 배수 처리 방법은 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 재료는 불용성 도전체로 이루어지고, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지도록 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기에 있어서, 피처리수를, 애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 영역과 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 상기 전극의 영역으로 구획하는 양이온 교환막으로써 구획하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 처리에 의해 피처리수 중에 생성된 암모니아태 질소를 상기 피처리수 중에서 제거하는 암모니아 제거 처리 단계와, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 인 제거 처리 단계를 수행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기에 더하여, 암모니아 제거 처리 단계 에 있어서, 피처리수 중에 차아할로겐산을 첨가하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기에 더하여, 애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 재료가, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 처리의 종료 후, 전극의 극성을 전환하고 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수를 양이온 교환막으로써 한쪽의 영역과 다른 쪽의 영역으로 구획하며, 또한 한쪽의 영역에 제1 전극의 적어도 일부를 침지하고, 다른 쪽의 영역에 제2 전극의 적어도 일부를 침지하며, 애노드를 구성하는 제1 전극은 도전체로 이루어지고, 캐소드를 구성하는 제2 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지도록 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와, 다른 쪽의 영역에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하고, 이 제3 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성하여 이 제3 전극을 애노드로 하고, 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 제1 처리 단계의 종료 후의 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 제2 전극을 애노드로 하고, 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 각 발명에 있어서 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가, 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체, 혹은 세라믹계 도전체, 혹은 탄소계 도전체, 혹은 스테인레스강인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 발명에 있어서, 세라믹계 도전체가 페라이트인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 것으로서, 피처리수 중에 적어도 일부가 침지된 한쌍의 전극을 구비하고, 한쪽의 전극의 재료는 불용성 도전체로 이루어지고, 또한 다른 쪽의 전극의 재료는 주기율표의 제 Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 또는 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지고, 한쪽의 전극을 애노드로 하고, 다른 쪽의 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수를 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 상기 발명에 있어서, 한쪽의 전극의 재료가 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 상기에 있어서, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 수단을 구비하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 것으로서, 피처리수를 한쪽의 영역과 다른 쪽의 영역으로 구획하는 양이온 교환막과, 한쪽의 영역에 적어도 일부가 침지된 제1 전극과, 다른 쪽의 영역에 적어도 일부가 침지된 제2 및 제3 전극을 구비하고, 제1 전극의 재료는 도전체로 이루어지고, 제2 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지고, 제3 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지며, 또한 제1 전극을 애노드로 하고, 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와, 이 제1 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 애노드로 하고, 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 수행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 제2 전극을 애노드로 하고, 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 수행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체, 혹은 세라믹계 도전체, 혹은 탄소계 도전체, 혹은 스테인레스강인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 상기 발명에 더하여, 세라믹계 도전체가 페라이트인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지고, 또한 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지도록 하며, 이 다른 쪽의 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 한쪽의 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적 보다 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 처리의 종료 후, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는데 있어서, 피처리수 중에 제1 전극 및 제2 전극의 적어도 일부를 침지하고, 애노드를 구성하는 제1 전극은 도전체로 이루어지고, 캐소드를 구성하는 제2 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지도록 하며, 이 제2 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와, 피처리수 중에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하고, 이 제3 전극의 재료를 전기 화학적 방법에 의해 애노드로 한 경우에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성함과 동시에, 상기 제3 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하고, 제1 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 애노드로 하고, 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 발명에 더하여, 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온이 소정의 농도에 도달한 경우에, 제1 처리 단계로부터 제2 처리 단계로 이행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 캐소드로 하고, 제2 전극을 애노드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 각 발명에 있어서, 다른 쪽의 전극또는 제2 전극의 재료로서 스테인레스를 사용하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체를 사용하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 세라믹계 도전체 또는 이 세라믹계 도전체를 피복한 도전체를 사용하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 탄소계 도전체 또는 이 탄소계 도전체를 피복한 도전체를 사용하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 방법은 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 스테인레스 또는 이 스테인레스를 피복한 도전체를 사용하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 것으로서, 피처리수 중에 적어도 일부가 침지된 한쌍의 전극을 구비하고, 한쪽의 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지고, 다른 쪽의 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지며, 이 다른 쪽의 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은, 한쪽의 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적 보다도 크게 됨과 동시에, 한쪽의 전극을 애노드로 하고, 다른 쪽의 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 것으로서, 피처리수 중에 적어도 일부가 침지된 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 구비하고, 제1 전극은 도전체로 이루어지고, 제2 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지고, 제3 전극의 재료를, 전기 화학적 방법에 의해 애노드로 한 경우에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 하며, 또한 제2 전극 및 제3 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 함과 동시에 제1 전극을 애노드로 하고, 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와, 이 제1 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 애노드로 하고, 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 수행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 발명에 더하여, 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온을 검출하는 수단을 구비하고 상기 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온이 소정의 농도에 도달한 경우, 제1 처리 단계로부터 제2 처리 단계로 이행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 캐소드로 하고, 제2 전극을 애노드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 수행하는 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 각 발명에 있어서, 다른 쪽의 전극또는 제2 전극의 재료가 스테인레스인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 세라믹계 도전체 또는 이 세라믹계 도전체를 피복한 도전체인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 탄소계 도전체 또는 이 탄소계 도전체를 피복한 도전체인 것이다.

또한, 본 발명의 배수 처리 장치는, 상기 각 발명에 있어서, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 스테인레스 또는 이 스테인레스를 피복한 도전체인 것이다.

도 1은 본 발명의 배수 처리 방법을 실현하기 위한 배수 처리 장치의 제1 실시예의 개요를 나타내는 설명도.

도 2는 도 1의 장치에 있어서 처리되는 질산 이온 (NO₃ ^-)의 농도 변화를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 배수 처리 장치의 제2 실시예의 개요를 나타내는 설명도.

도 4는 도 3의 장치에 있어서 처리되는 질산 이온, 아질산 이온 (NO₂ ^-), 암모늄 이온 (NH₄ ⁺), 인산 이온 (PO₄ ^3-)의 농도 변화를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 배수 처리 장치의 제1 실시예의 또 다른 실시예의 개요를 나타내는 설명도.

도 6은 본 발명의 배수 처리 방법을 실현하기 위한 배수 처리 장치의 제3 실시예의 개요를 나타내는 설명도.

도 7은 도 6의 장치에 있어서 처리되는 질산 이온 (NO₃ ^-)의 농도 변화를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 배수 처리 장치의 제4 실시예의 개요를 나타내는 설명도.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 양태를 상술한다.

(1) 제1 실시예

우선, 도 1 및 도 2를 사용하여 본 발명의 한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예의 배수 처리 방법을 실현하기 위한 배수 처리 장치 (1)의 개요를 표시하는 설명도이다. 이 실시예에서의 배수 처리 장치 (1)은 내부에 도시하지 않는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 처리실 (4)를 구성하는 처리조 (2)와, 이 처리실 (4) 내의 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치된 한쌍의 전극 (5, 6)과, 이 전극 (5, 6)에 통전하기 위한 나타내지 않는 전원 및 이 전원을 제어하기 위한 제어 장치 등으로 구성되어 있다. 또한, 처리조 (2) 내에는 내부를 교반하기 위한 교반 수단을 설치할 수도 있다.

상기 전극 (6)은 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로서, 예를 들면 철 (Fe), 혹은 철을 피복한 도전체에 의해 구성되어 있고, 상기 전극 (5)는 예를 들면 백금 (Pt) 또는 백금과 이리듐 (Ir)의 혼합물 등의 귀금속 전극, 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체로 구성되어 있다. 또한 본 실시예에서는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로서 철 (Fe)을 이용하고 있지만, 이것 이외에 주기율표 제Ⅷ족을 포함하는 도전체이면, 코발트 (Co)나 니켈 (Ni) 등일 수도 있다. 또한, 전극 (5)는 귀금속 전극 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체에 의해 구성되어 있지만, 이것 이외에 페라이트 등의 세라믹계 도전체나 탄소계 도전체 또는 스테인레스강 등일 수도 있는 것으로 한다. 또한, 이 실시예에서는 백금과 이리듐 (백금ㆍ이리듐)의 혼합물을 이용한다.

이상의 구성에 의해 처리조 (2) 내의 처리실 (4)에 질산성 질소로서 질산 이온 및 인 화합물로서 인산 이온을 포함하는 피처리수를 저류하고, 상기 제어 장치에 의해 전원을 ON으로 하여, 전극 (5)에 양전위를, 전극 (6)에 음전위를 인가한다 (질소 처리 단계. 도 1의 좌측). 이에 따라, 전극 (5)는 애노드가 되고, 전극 (6)은 캐소드가 된다.

이러한 전위의 인가에 의해, 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서는 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 생성된 전자가 공급되고, 피처리수 중에 포함되는 질산태 질소로서의 질산 이온이 아질산 이온으로 환원된다 (반응 A). 또한, 아질산 이온으로 환원된 질산태 질소는 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서, 전자가 공급되고, 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원된다 (반응 B). 이하에, 반응 A 및 반응 B를 나타낸다.

반응 A: NO₃ ^-+ H₂O + 2e^-→ NO₂ ^-+ 2OH^-

반응 B: NO₂ ^-+ 5H₂O + 6e^-→ NH₃(aq) + 7OH ^-

한편, 애노드를 구성하는 백금ㆍ이리듐 전극 (5) 측에서는 피처리수 중에 함유되는 할로겐화물 이온으로서의 염화물 이온이 전자를 방출하여 염소를 생성한다. 그리고, 이 염소는 물에 용해하여 차아염소산을 생성한다. 이 때, 동시에 오존, 혹은 활성 산소도 생성된다. 또한, 본 실시예에서는 피처리수 중에 염화물 이온이 함유되어 있기 때문에 차아염소산이 생성되고 있지만, 이것 이외에 다른 할로겐화물 이온이 피처리수 중에 함유되어 있는 경우에는, 차아불소산이나 차아브롬산 등의 다른 차아할로겐산이 생성되어도 동일한 효과를 발휘하는 것으로 한다.

여기서, 피처리수 중에 포함되는 염화물 이온 농도가 낮은 경우에는, 피처리수 중에, 예를 들면 염화물 이온이나, 요오드화물 이온이나, 브롬화물 이온 등의 할로겐 이온이나, 이들 할로겐 이온을 포함하는 화합물, 예를 들면 염화나트륨이나 염화칼륨 등을 첨가할 수도 있다. 즉, 피처리수의 염화나트륨의 염화물 이온을 예를 들면 10 ppm 이상 40000 ppm 이하로 한다.

이러한 피처리수 중에 원래 포함되는 염화물 이온이나 상술한 바와 같이 첨가한 염화나트륨은, 애노드를 구성하는 전극 (5)에서 산화되어 염소를 생성하고 (반응 C. 염화나트륨의 경우로 표시한다), 생성된 염소는 피처리수 중에서 물과 반응하여 차아염소산을 생성한다 (반응 D). 그리고, 생성된 차아염소산은 상술한 반 응 B에 의해 피처리수 중에 생성된 암모니아 (암모늄 이온)과 반응하여 복수의 화학 변화를 거친 후, 질소 가스로 변환된다 (반응 E).

이하, 반응 C 내지 반응 E를 나타낸다.

반응 C: NaCl→ Na⁺+ Cl^-

2Cl^-→ Cl₂+ 2e^-

반응 D: Cl₂+ H₂O → HClO + HCl

반응 E: NH₃+ HClO → NH₂Cl + H₂O

NH₂Cl + HClO → NHCl₂+ H₂O

NH₂Cl + NHCl₂ → N₂↑ + 3HCl

또한, 피처리수 중의 암모니아 (암모늄 이온)은, 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 발생하는 오존, 혹은 활성 산소와 반응 F에 나타내는 바와 같이 반응하고, 이에 따라서도 질소 가스로 탈질 처리된다.

반응 F: 2NH₃(aq) + 3(O)→ N₂↑ + 3H₂O

이에 따라, 피처리수 중의 질산태 질소, 아질산태 질소 및 암모니아태 질소 등의 질소 화합물을 동일 처리조 (2) 내에서 처리할 수 있게 된다.

여기서, 도 2에 나타내는 실험 결과는, 애노드가 되는 전극 (5)에 백금, 이리듐계의 전극을 사용하고, 캐소드가 되는 전극 (6)을 철로 한 경우와, 황동 (아연과 구리의 합금)로 한 경우에 있어서의 피처리수 중의 질산성 질소 농도를 나타내고 있다. 이 실험에서는 100 mM의 KCl 500 ㎖로 500 ㎖의 비이커를 채우고, 전극 (5, 6) 사이에 0.5 A를 5 시간 흘리고, 정전류 전해를 행하였다.

도 2 중 백색 원은 황동, 흑색 사각형은 철을 캐소드로 하여 1 시간 마다 질산성 질소 (NO₃ ^-) 농도를 측정한 결과를 나타내고 있지만, 이 도면에서도 알 수 있듯이 철 전극을 캐소드로서 사용하여도, 황동의 경우와 마찬가지의 (저농도에서는 철 쪽이 좋아진다) 처리 특성을 나타내고, 1 시간을 경과한 때 쯤에서 질산성 질소의 농도가 배수 기준의 10O ppm 이하가 된다는 것을 알 수 있었다. 여기에서, 황동을 캐소드로서 사용한 경우에는 용출하는 유독한 구리 이온이 문제가 되지만, 본 발명과 같이 철을 캐소드로서 사용함으로써, 황동의 경우와 대략 동일하게 효율적인 질소 화합물 처리 능력을 유지하면서 이러한 독성에 의한 문제를 해결할 수 있게 된다.

이러한 질소 화합물의 처리 (질소 처리 단계)의 종료 후, 제어 장치는 각 전극 (5, 6)에 인가하는 전위의 극성을 전환한다 (도 1의 우측. 인 처리 단계. 또한 극성 전환 후에도 피처리수 중에서는 상기 질소 처리 반응이 계속되고 있다). 이에 따라, 전극 (5)는 캐소드, 전극 (6)은 애노드를 구성하는 것이 된다. 이에 따라, 피처리수는 전기 화학적 방법으로서의 전해 처리가 행하여지고, 애노드를 구성 하는 전극 (6)은 상술한 바와 같은 도전체로써 구성되어 있는 것으로부터, 전극 (6)으로부터 철 (Ⅱ) 이온이 피처리수 중에 용출되어 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된다.

생성된 철 (Ⅲ) 이온은 반응 G에 나타내는 바와 같이 탈인 반응에 의해 피처리수 중의 인산 이온과 응집 침전하고, 물에 난용성인 인산 철을 생성한다.

반응 G: Fe³⁺+ PO₄ ^3-→ FePO₄↓

이에 따라, 피처리수 중에 함유된 인 화합물로서의 인산 이온을 인산 철로서 침전 처리할 수가 있다.

또한, 전자의 공급을 위해 피처리수 중에 철 (Ⅱ) 이온의 상태로 용출하고, 전극 상 또는 피처리수 중에서 산화된 철 (Ⅲ) 이온의 일부는, 이 경우에 캐소드를 구성하는 전극 (5) 측에서 재차 전자가 공급되고, 철 (Ⅱ) 이온으로 환원되어 다시 애노드를 구성하는 전극 (6) 측에서 산화되거나 피처리수 중에서 산화된다.

또한, 철 (Ⅱ) 이온을 함유한 피처리수를 전해함으로써, 피처리수 중에 함유되는 질산 이온을 암모늄 이온으로까지 환원 처리하는 기술에 대해서는 이미 1999년 3월 16일부터 3월 18일에 걸쳐 개최된 제33회 일본 물 환경 학회에서 배포된 일본 물 환경 학회 연회 강연집의 「전기 화학 반응을 이용한 무기 질소 화합물 처리 기술의 개발」에 개시되어 있다.

또한, 상기 질소 처리 단계에 있어서 캐소드를 구성하는 전극 (6)의 표면에서 성장하는 스케일 (CaCO₃, Mg(OH)₂등)은 이 인 처리 단계에서 전극 (6)이 애노드 가 됨으로써 표면에서 떨어진다. 이에 따라, 전극 (6)의 전해 성능을 높게 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시예에서는 상기 전극 (5)는, 백금 (Pt) 또는 백금과 이리듐 (Ir)의 혼합물 등의 귀금속 전극, 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체로 구성되지만, 상술한 바와 같이 이것 이외에, 페라이트 등의 세라믹계 도전체나 탄소계 도전체 또는 스테인레스강 등일 수도 있는 것으로 한다. 또한, 이 전극 (5)는 불용성 도전체이면 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생하지 않는, 혹은 발생량이 적은 전극일 수 있는 것으로 한다. 이러한 경우에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 제1 실시예의 또 다른 예로서의 배수 처리 장치 (1)의 개요를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 5에 있어서 도 1과 동일한 부호는 동일 또는 동일 작용을 하는 것으로 한다. 즉, 처리조 (2) 내의 처리실 (4)에 질산성 질소로서 질산 이온 및 인 화합물로서 인산 이온을 포함하는 피처리수를 저류하여, 상기 제어 장치에 의해 전원을 ON으로 하고, 전극 (5)에 양전위를 인가한다 (질소 처리 단계. 도 5의 좌측). 이에 따라, 전극 (5)는 애노드가 되고, 전극 (6)은 캐소드가 된다.

이러한 전위의 인가에 의해, 캐소드를 구성하는 전극 (6)측에서는 애노드를 구성하는 전극 (5)측에서 생성된 전자가 공급되고, 피처리수 중에 포함되는 질산태 질소로서의 질산 이온이 아질산 이온으로 환원된다 (상기 반응 A). 또한, 아질산 이온으로 환원된 질산태 질소는 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서 전자가 공급되고, 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원된다 (상기 반응 B).

이러한 경우에 있어서, 애노드를 구성하는 전극 (5)가 상술한 바와 같이 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산 또는 오존 또는 활성 산소를 발생시키기 어려운 전극인 경우에는, 피처리수 중의 질산태 질소로서의 질산 이온 및 아질산태 질소로서의 아질산 이온이 거의 암모니아태 질소 (암모니아 또는 암모늄 이온)로 환원되었을 때, 상기 제어 장치에 의해 전원을 OFF로 하고, 피처리수 중의 암모니아태 질소 (암모니아 또는 암모늄 이온)을 피처리수 중에서 제거하는 수단으로서 예를 들면, 약제 차아할로겐산, 또는 전해 차아할로겐산, 혹은 오존 등의 질소 제거 효과를 갖는 물질을 첨가한다 (암모니아 제거 처리 단계. 도 5의 상단 중앙).

이에 따라, 피처리수 중에 생성된 암모니아태 질소, 또는 잔존하는 암모니아태 질소는 상기 차아할로겐산 또는 오존에 의해 질소 가스로 변환된다 (상기 반응 E 및 반응 F).

이에 따라, 피처리수 중 내의 질산태 질소, 아질산태 질소 및 암모니아태 질소등의 질소 화합물을 동일 처리조 (2) 내에서 처리 가능하게 된다.

이러한 피처리수 중의 암모니아태 질소의 제거 처리 (암모니아 제거 처리 단계)의 종료 후, 제어 장치는 전극 (6)에 양전위, 전극 (5)에 음전위를 인가한다 (도 5의 상단 우측. 인 처리 단계. 또한, 전위 인가 후에도 피처리수 중에서는 상기 질소 및 암모니아 처리 반응이 계속되고 있다). 이에 따라, 전극 (5)는 캐소드, 전극 (6)은 애노드를 구성하는 것이 된다. 이에 따라, 피처리수는 전기 화학적 방법으로서의 전해 처리가 행하여지고, 애노드를 구성하는 전극 (6)은 상술한 바와 같은 도전체로 구성되어 있는 것으로부터 전극 (6)으로부터 철 (Ⅱ) 이온이 피처리수 중으로 용출하여, 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된다.

생성된 철 (Ⅲ) 이온은 탈인 반응 (상기 반응 G)에 의해 피처리수 중의 인산 이온과 응집 침전하여, 물에 난용성인 인산 철을 생성한다. 이에 따라, 피처리수 중에 함유된 인 화합물로서의 인산 이온을 인산 철로서 침전 처리할 수가 있다.

또한, 이러한 경우에 있어서도, 전자의 공급을 위해 피처리수 중에 철 (Ⅱ) 이온의 상태로 용출하고, 전극 상 또는 피처리수 중에서 산화된 철 (Ⅲ) 이온의 일부는, 이 경우에 캐소드를 구성하는 전극 (5) 측에서 다시 전자가 공급되고, 철 (Ⅱ) 이온으로 환원되어 다시 애노드를 구성하는 전극 (6)측에서 산화되거나 피처리수 중에서 산화된다.

또한, 이러한 실시예에서는 피처리수 중의 질소 화합물의 처리 (질소 처리 단계)을 행한 후, 질소 처리 단계에서 생성된 암모니아태 질소를 제거하는 처리 (암모니아 제거 처리 단계)을 행하고, 그 후 피처리수 중의 인 화합물의 처리 (인 처리 단계)을 수행하고 있지만, 이것 이외에, 도 5의 하단에 나타내는 바와 같이 질소 처리 단계의 종료 후에, 각 전극 (5, 6)의 극성을 전환하여 인 화합물의 처리 (인 처리 단계)을 행한 후, 피처리수 중에 존재하는 암모니아태 질소의 제거 (암모니아 제거 처리 단계)을 행하여도, 상기와 동일한 효과를 나타내는 것으로 한다.

또한, 이러한 실시예에서는 암모니아 제거 처리 단계에 있어서, 약제 차아할로겐산, 또는 전해 차아할로겐산, 혹은 오존 등의 질소 제거 효과를 갖는 물질의 첨가에 의해 암모니아태 질소의 제거를 행하고 있지만, 이것 이외에, 통상적으로 용액 중의 암모니아태 질소를 제거하는 방법으로서 알려져 있는 소위, 암모니아 스 트립핑법 등에 의해 피처리수 중의 암모니아태 질소의 제거를 행할 수도 있다.

이에 따라, 이러한 실시예에 의하면 전극 (5)는 불용성 도전체에 의해 구성되기 때문에 전극 (5) 자체가 용출하는 것을 미연에 회피할 수가 있고, 전극 (5)의 내구성의 향상을 도모할 수 있게 된다. 또한, 종래와 같이 피처리수 중에 용출된 대량의 철에 의해 생기는 대량의 슬러지가 생성되지 않기 때문에 폐기 관리의 작업성 및 환경으로의 적응성이 향상된다.

또한, 이러한 발명에 의하면, 질소 처리 단계에 있어서 애노드가 되는 전극 (5)로서 산소 발생 효율이 높고, 차아할로겐산 발생 효율이 낮은 전극을 사용할 수 있게 되고, 질산태 질소의 환원 중에 생기는 피처리수의 pH의 상승을 억제할 수 있게 된다. 그 때문에, 질산태 질소의 환원 능력의 저하를 현저히 억제할 수가 있게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서, 전극 (5, 6) 사이를 구획하는 상세는 후술하는 (제2 실시예에서 설명한다) 양이온 교환막을 구비할 수 있는 것으로 한다. 이에 따라, 캐소드를 구성하는 전극 (6)에서 발생된 아질산 이온이 애노드를 구성하는 전극 (5)측으로 이동하고, 산화되는 문제점도 방지할 수 있게 되고, 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응의 효율이 보다 더 향상된다.

(2) 제2 실시예

이어서, 또 하나의 본 발명의 실시예에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예의 배수 처리 방법을 실현하기 위한 배수 처리 장치 (1)의 개요를 나타내는 설명도이다. 또한, 각 도면에 있어서 도 1 및 도 2와 동일한 부호는 동일 또는 거의 유사한 작용을 발휘하는 것으로 한다.

이 실시예에서의 배수 처리 장치 (1)도, 내부에 도시하지 않는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 처리실 (4)를 구성하는 처리조 (2)와, 이 처리실 (4) 내의 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치된 한쌍의 전극 (5) (제1 전극), (6) (제2 전극)과, 이들 전극 (5, 6) 사이에 위치하여 설치되고, 처리실 (4) 내의 전극 (5)가 존재하는 한쪽의 영역 (4A)와 전극 (6)이 존재하는 다른 쪽의 영역 (4B)로 구획하는 양이온 교환막 (격막: 듀폰사 제조 Nafion (상품명)) (8)과, 이 양이온 교환막 (8)의 다른 쪽의 영역측 (4B)의 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 배치된 전극 (7) (제3 전극)과, 이들 전극 (5, 6, 7)에 통전하기 위한 도시하지 않는 전원 및 이 전원을 제어하기 위한 제어 장치 등으로 구성되어 있다. 또한, 처리조 (2) 내에는 동일하게 내부를 교반하기 위한 교반 수단을 설치할 수도 있다.

상기 전극 (6)은 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 또는 동족 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로서, 예를 들면 철 (Fe), 혹은 철을 피복한 도전체에 의해 구성되고, 상기 전극 (5)와 전극 (7)은, 예를 들면 백금 (Pt) 또는 백금과 이리듐 (Ir)의 혼합물 등의 귀금속 전극, 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체로 구성되어 있다. 또한, 이러한 실시예에 있어서, 주기율표 제Ⅷ족을 포함하는 도전체로서 철 (Fe)을 이용하고 있지만, 이것 이외에 주기율표 제Ⅷ족을 포함하는 도전체이면, 코발트 (Co)나 니켈 (Ni) 등일 수도 있는 것으로 한다. 또한, 전극 (5)는 귀금속 전극 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체에 의해 구성되어 있지만, 이것 이외에 페라이트 등의 세라믹계 도전체나 탄소계 도전체 또는 스테인레스강 등일 수도 있는 것으로 한다. 또한, 이 실시예에서는 백금과 이리듐 (백금ㆍ이리듐)의 혼합물을 사용한다.

이상의 구성에 의해, 처리조 (2) 내의 처리실 (4)에 질산성 질소로서 질산 이온 및 인 화합물로서 인산 이온을 포함하는 피처리수를 저류하고, 상기 제어 장치에 의해 전원을 ON으로 하고, 우선 전극 (5)에 양전위를, 전극 (6)에 음전위를 인가한다 (제1 처리 단계. 도 3의 좌측). 이 때, 전극 (7)에는 전위는 인가하지 않는다. 이에 따라, 전극 (5)는 애노드가 되고, 전극 (6)은 캐소드가 된다.

이러한 전위의 인가에 의해, 캐소드를 구성하는 전극 (6)측에서는 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 생성된 전자가 공급되고, 피처리수 중에 포함되는 질산태 질소로서의 질산 이온이 아질산 이온으로 환원된다 (상기 반응 A). 또한, 아질산 이온으로 환원된 질산태 질소는 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서 전자가 공급되고, 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원된다 (상기 반응 B).

여기서, 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측 (다른 쪽의 영역 (4B))에 있어서, 질산 이온을 환원함으로써 생성된 아질산 이온이 한쪽의 영역 (4A)로 이동하면 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 산화 반응이 발생되어 아질산 이온이 질산 이온으로 산화되어 버린다 (반응 H).

반응 H: NO₂ ^-+ H₂O → NO₃ ^-+ 2H⁺+ 2e^-

이러한 산화 반응이 발생되면 전극 (6)에 있어서의 질산 이온의 환원 반응에 대하여 전극 (5)에서 아질산 이온의 산화 반응이 발생되어 버리기 때문에, 질소 처리 효율이 저하되지만, 이 실시예에서는 전극 (5)와 전극 (6)의 사이에 양이온 교환막 (8)이 개재되어 있기 때문에, 아질산 이온이 한쪽의 영역 (4A) 측으로 이동하는 것이 방지되고, 이러한 반응 H가 발생되지 않게 된다. 이에 따라, 질산 이온을 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원하는 질소 처리 능력이 개선된다.

이러한 제1 처리 단계의 종료 후, 제어 장치는 이어서 전극 (5)에 음전위를, 전극 (7)에 양전위를 인가한다 (제2 처리 단계. 도 3의 중앙). 이 때, 전극 (6)에는 전위는 인가하지 않거나, 또는 철의 방식 (防食)을 위해 미소 음전위를 인가하여 둔다. 이에 따라, 전극 (7)은 애노드가 되고, 전극 (5)는 캐소드가 된다.

이 경우에 애노드를 구성하는 백금ㆍ이리듐 전극 (7) 측에서는, 피처리수 중에 함유되는 할로겐화물 이온으로서의 염화물 이온이 전자를 방출하여 염소를 생성한다. 그리고, 이 염소는 물에 용해하여 차아염소산을 생성한다 (상기 반응 C 내지 D). 이 때, 동시에 오존, 혹은 활성 산소도 생성된다. 또한, 이러한 실시예에 있어서도 피처리수 중에 염화물 이온이 함유되어 있기 때문에 차아염소산이 생성되어 있지만, 이것 이외에 다른 할로겐화물 이온이 피처리수 중에 함유되어 있는 경우에는 차아불소산이나 차아브롬산 등의 다른 차아할로겐산이 생성되어도 동일한 효과를 발휘하는 것으로 한다.

그리고, 생성된 차아염소산은 제1 처리 단계의 반응 B에서 다른 쪽의 영역 (4B)의 피처리수 중에 생성된 암모니아 (암모늄 이온)과 반응하여 복수의 화학 변 화를 거친 후, 질소 가스로 변환된다 (상기 반응 E). 또한, 피처리수 중의 암모니아 (암모늄 이온)은, 애노드를 구성하는 전극 (7)측에서 발생하는 오존, 혹은 활성 산소와 상기 반응 F에 나타내는 바와 같이 반응하고, 이에 따라서도 질소 가스로 탈질 처리된다.

이에 따라, 피처리수 중 내의 질산태 질소, 아질산태 질소 및 암모니아태 질소 등의 질소 화합물을 동일 처리조 (2) 내에서 처리 가능하게 된다.

여기서, 도 4에 표시되는 좌측 상, 좌측 하 및 우측 상의 각 실험 결과는, 전극 (5, 7)에 백금, 이리듐계의 전극을 사용하고, 전극 (6)을 철로 한 경우에 있어서의 피처리수 중의 질산 이온 (NO₃ ^-), 아질산 이온 (NO₂ ^-) 및 암모늄 이온 (NH₄ ⁺)의 각 농도를 각각 나타내고 있다. 이 실험에서는 10O mM의 KCl 50O ㎖로 500 ㎖의 비이커를 채우고, 전극 (5) (애노드), 전극 (6) (캐소드) 사이에 0.5 A를 4.3 시간 흘려, 정전류 전해를 행한 후, 계속해서 전극 (5) (캐소드), 전극 (7) (애노드) 사이에 전류를 흘려 1 시간 전해를 행한 결과를 나타내고 있다.

각각 1 시간 마다 농도를 측정한 결과를 나타내고 있지만, 이들로부터도 밝혀지는 바와 같이 철 전극을 캐소드로서 사용하여도 실험 개시로부터 1 시간 후에는 질산 이온 농도가 50 ppm 이하까지 저하되어 있고, 상술한 실시예의 경우보다도 더욱 효율적으로 질소 처리가 행하여지고 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 경우도 상술한 바와 동일한 구리 이온의 용출이 없기 때문에 높은 질소 화합물 처리 능력을 유지하면서, 독성에 의한 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한, 도 4의 우측 상에 있어서 실험 개시로부터 약 2 시간 후 이후 제2 처리 단계에 들어 가기 이전에 암모늄 이온의 저하가 보이지만, 이것은 양이온 교환막 (8)이 존재하는 것으로, 다른 쪽의 영역 (4B)에 있어서의 pH가 높아져, 스트립핑 (기체 중으로의 확산)이 발생되어 있는 것에 의한 것이다.

이러한 질소 화합물의 처리 (제1 처리 단계 및 제2 처리 단계)의 종료 후, 제어 장치는 이번에는 전극 (5)에 음전위를, 전극 (6)에 양전위를 인가한다. 또한, 이 때 전극 (7)에는 전위는 인가하지 않거나, 또는 철의 방식을 위해 미소 음전위를 인가하여 둔다 (도 3의 우측. 제3 처리 단계. 또한, 전극 (6)에의 전위의 인가로 전환한 후에도 피처리수 중에서는 상기 질소 처리 반응이 계속되고 있다). 이에 따라, 전극 (5)는 캐소드, 전극 (6)은 애노드를 구성하는 것이 된다. 이에 따라, 피처리수는 전기 화학적 방법으로서의 전해 처리가 행하여지고, 애노드를 구성하는 전극 (6)은 상술한 바와 같이 주기율표 제Ⅷ족을 포함하는 도전체로서 철을 포함하는 도전체로써 구성되어 있는 것으로부터, 전극 (6)으로부터 철 (Ⅱ) 이온이 피처리수 중에 용출되어 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된다.

생성된 철 (Ⅲ) 이온은, 상기 반응 G에 나타내는 바와 같이 탈인 반응에 의해 피처리수 중의 인산 이온과 응집 침전하여, 물에 난용성인 인산 철을 생성한다. 이에 따라, 피처리수 중에 함유된 인 화합물로서의 인산 이온을 인산 철로서 침전 처리할 수가 있다.

여기서, 도 4의 우측 하의 실험 결과는, 전극 (5)에 백금, 이리듐계의 전극 을 사용하고, 전극 (6)을 철로 한 경우에 있어서의 피처리수 중의 인산 이온 (PO₄ ^3-)의 농도를 나타내고 있다. 이 실험에서는 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 전극 (5)를 캐소드, 전극 (6)을 애노드로 하여 전류를 흘려, 4 시간 전해를 행한 결과를나타내고 있다.

이 경우도 1 시간 마다 농도를 측정한 결과를 나타내고 있지만, 이로부터도 분명한 바와 같이 인산 이온은 당초 60 ppm있던 것이 약 1 시간 경과한 단계에서 당초의 농도의 10 ％ 이하 5 ppm 정도까지 농도 저하하고, 그 후 서서히 저하하여 4 시간 후에는 대략 0에 접근하여 간다는 것을 알 수 있다. 이 상황은 상기 제1 실시예에 있어서의 인 처리 단계에서도 동일하다.

또한, 상기 제3 처리 단계에 있어서는 상술한 것과 동등하게 캐소드를 구성하는 전극 (5) 측에서는, 애노드를 구성하는 전극 (6) 측에서 생성된 전자가 공급되고, 피처리수 중에 함유되는 질산성 질소로서의 질산 이온이 아질산 이온으로 환원된다 (상기 반응 A). 또한, 아질산 이온으로 환원된 질산태 질소는 캐소드를 구성하는 전극 (5)측에서 전자가 공급되고, 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원된다 (상기 반응 B).

또한, 상기 제1 실시예에 있어서 질소 처리 단계만을, 또는 제2 실시예에 있어서 제1 및 제2 처리 단계만을 수행하는 경우에는, 전극 (6)을 스테인레스로 구성할 수도 있다. 이 경우 스테인레스로서는 오스테나이트계 강 (SUS 304), 오스테나이트ㆍ페라이트계 강 (SUS 329 J1), 페라이트계 강 (SUS 444), 마루텐사이트계 강 (SUS 410) 또는 석출 경화계 강 (SUS 631)등이 있다. 이러한 스테인레스를 사용한 경우에도 상술한 질소 화합물 처리 작용을 기대할 수 있다. 특히 이 경우에는 전극에 발생되는 녹을 예방하고, 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상의 각 실시예에 의해, 피처리수 중의 질소 화합물 및 인 화합물은 상술한 바와 같은 전기 화학적 처리를 행함으로써 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 때문에 피처리수 중의 질소 화합물 및 인 화합물을 동일 처리조에서 처리가 가능하고 종래와 같이 대형의 생물학적 처리조를 설치할 필요가 없어, 설비 건설 비용의 증가 및 장치 설치 면적의 증대를 회피할 수가 있게 된다.

또한, 생물학적 처리에 있어서 필요한 탈질소 세균의 번잡한 관리 작업이 불필요하게 될 뿐 아니라, 동시에 안정한 높은 질소 및 인의 처리 효율을 제공할 수 있게 된다.

(3) 제3 실시예

이어서, 도 6 및 도 7을 사용하여 본 발명의 또 하나의 실시예를 설명한다. 도 6은 본 발명의 제3 실시예의 배수 처리 방법을 실현하기 위한 배수 처리 장치 (1)의 개요를 나타내는 설명도이다. 이 실시예에 있어서의 배수 처리 장치 (1)은 내부에 나타내지 않는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 처리실 (4)를 구성하는 처리조 (2)와, 이 처리실 (4) 내의 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치된 한쌍의 전극 (5, 6)과, 이 전극 (5, 6)에 통전하기 위한 나타내지 않은 전원 및 이 전원을 제어하기 위한 제어 장치 등으로 구성되어 있다. 또한, 처리조 (2) 내에는 내부를 교반하기 위한 교반 수단을 설치할 수도 있다.

상기 전극 (6)은 철 (Fe), 혹은 철을 피복한 도전체 (철을 포함하는 도전체)에 의해 구성되어 있고, 상기 전극 (5)는 이 전극 (5)가 애노드를 구성한 경우에, 차아염소산 등의 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서, 예를 들면 백금 (Pt) 또는 백금과 이리듐 (Ir)의 혼합물 등의 귀금속 전극, 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체로 구성되어 있다. 또한 이것 이외에, 차아염소산 등의 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서, 예를 들면 세라믹계 도전체, 또는 세라믹계 도전체를 피복한 불용성의 도전체, 혹은 스테인레스, 또는 스테인레스를 피복한 불용성의 도전체, 혹은 탄소계 도전체, 또는 탄소계 도전체를 피복한 불용성의 도전체일 수도 있는 것으로 한다. 이 경우, 이 도전체를 저비용으로 구성할 수가 있게 된다. 특히, 세라믹계 도전체 등이나 스테인레스 등의 도전체를 이용한 경우에는 내구성도 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 이 실시예에서는 백금을 사용한다.

또한, 전극 (6)은 전극 (5)의 적어도 피처리수 중에 침지되는 부분의 표면적보다도 이 전극 (6)의 적어도 피처리수 중에 침지되는 부분의 표면적이 커지도록, 본 실시예에서는 전극 (6)을 판상 부재로써 구성하고, 전극 (5)를 와이어 등의 선조 부재에 의해 구성한다.

이상의 구성에 의해, 처리조 (2) 내의 처리실 (4)에 질산태 질소로서 질산 이온 및 인 화합물로서 인산 이온을 포함하는 피처리수를 저류하고, 상기 제어 장치에 의해 전원을 ON으로 하고, 전극 (5)에 양전위를, 전극 (6)에 음전위를 인가한다 (질소 처리 단계. 도 6의 좌측). 이에 따라, 전극 (5)는 애노드가 되고, 전극 (6)은 캐소드가 된다.

이러한 전위의 인가에 의해, 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서는, 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 생성된 전자가 공급되고, 피처리수 중에 포함되는 질산태 질소로서의 질산 이온이 아질산 이온으로 환원된다 (반응 I). 또한, 아질산 이온으로 환원된 질산태 질소는 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서 전자가 공급되고, 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원된다 (반응 J). 이하에, 반응 I 및 반응 J를 나타낸다.

반응 I: NO₃ ^-+ H₂O + 2e^-→ NO₂ ^-+ 2OH^-

반응 J: NO₂ ^-+ 5H₂O + 6e^-→ NH₃(aq) + 7OH ^-

여기서, 캐소드를 구성하는 전극 (6)에 있어서 질산 이온을 환원함으로써 생성된 아질산 이온이 애노드를 구성하는 전극 (5) 측으로 이동하면, 애노드를 구성하는 전극 (5)에서 산화 반응이 발생되고, 아질산 이온이 질산 이온으로 산화되어 버린다 (반응 K).

반응 K: NO₂ ^-+ H₂O → NO₃ ^-+ 2H⁺+ 2e^-

이러한 산화 반응이 발생되면 전극 (6)에 있어서의 질산 이온의 환원 반응에 대하여 전극 (5)에서 아질산 이온의 산화 반응이 발생되어 버리기 때문에 질소 처리 효율이 저하되지만, 이 실시예에서는 캐소드를 구성하는 전극 (6)의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은, 애노드를 구성하는 전극 (5)의 적어도 피처 리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크기 때문에 이러한 반응 K가 억제된다. 이에 따라, 질산 이온을 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원하는 질소 처리 능력이 개선된다.

한편, 애노드를 구성하는 백금 전극 (5)측에서는, 피처리수 중에 함유되는 할로겐화물 이온으로서의 염화물 이온이 전자를 방출하여 염소를 생성한다. 그리고, 이 염소는 물에 용해하여 차아염소산을 생성한다. 이 때, 동시에 오존, 혹은 활성 산소도 생성된다.

여기서, 피처리수 중에 포함되는 염화물 이온 농도가 낮은 경우에는, 피처리수 중에, 예를 들면 염화물 이온이나, 요오드화물 이온이나, 브롬화물 이온 등의 할로겐화물 이온이나, 이들 할로겐화물 이온을 포함하는 화합물, 예를 들면 염화 칼륨이나 염화 나트륨 등을 첨가할 수도 있다. 즉, 피처리수의 염화칼륨의 염화물 이온을 예를 들면 10 ppm 이상 40000 ppm 이하로 한다.

이러한 피처리수 중에 원래 포함되는 염화물 이온이나 상술한 바와 같이 첨가한 염화칼륨은 애노드를 구성하는 전극 (5)에서 산화되고, 염소를 생성하고 (반응 L. 염화 칼륨인 경우로 나타낸다), 생성된 염소는 피처리수 중에서 물과 반응하여 차아염소산을 생성한다 (반응 M). 그리고, 생성된 차아염소산은 상술한 반응 J에서 피처리수 중에 생성된 암모니아 (암모늄 이온)과 반응하여 복수의 화학 변화를 거친 후, 질소 가스로 변환된다 (반응 N). 이하, 반응 L 내지 반응 N을 나타낸다.

반응 L: KCl → K⁺+ Cl^-

2Cl^-→ Cl₂+ 2e^-

반응 M: Cl₂+ H₂O → HClO + HCl

반응 N: NH₃+ HClO → NH₂Cl + H₂O

NH₂Cl + HClO → NHC1₂+ H₂O

NH₂Cl + NHCl₂→ N₂↑ + 3HCl

또한, 피처리수 중의 암모니아 (암모늄 이온)은 애노드를 구성하는 전극 (5)측에서 발생하는 오존, 혹은 활성 산소와 반응 O에 나타내는 바와 같이 반응하여, 이것에 의해서도 질소 가스로 탈질 처리된다.

반응 O: 2NH₃(aq) + 3(O) → N₂↑ + 3H₂O

이에 따라, 피처리수 중의 질산태 질소, 아질산태 질소 및 암모니아태 질소 등의 질소 화합물을 동일 처리조 (2) 내에서 처리할 수 있다.

여기서, 도 7에 나타내는 실험 결과는, 캐소드가 되는 전극 (6)에 표면적 35 ㎠의 판상의 철 전극을 사용하고, 애노드가 되는 전극 (5)를 표면적 0.5 ㎠로 한 백금선으로 한 경우와, 표면적 35 ㎠로 한 백금ㆍ이리듐계의 판상 전극으로 한 경우에 있어서의 피처리수 중의 질산태 질소 농도를 나타내고 있다. 이 실험에서는 100 mM의 KCl과 1O mM의 KNO₃의 피처리수로서의 혼합 용액에, 전극 (5, 6) 사이에 0.5 A를 5 시간 흘리고, 정전류 전해를 행하였다.

도 7 중, 백색 원은 백금선, 흑색 원은 백금ㆍ이리듐계의 판상 전극을 애노드로 하여 1 시간 마다 질산태 질소 (NO₃ ^-) 농도를 측정한 결과를 나타내고 있지만, 이 도면으로부터도 알 수 있듯이 판상의 백금ㆍ이리듐계의 전극 및 백금선의 전극은 어느 전극을 애노드로서 이용하더라도, 처리 특성을 나타내고 있다는 것을 알 수 있다. 단, 애노드로서 백금선을 이용한 경우와 백금ㆍ이리듐계의 판상 전극을 이용한 경우에서는 처리 특성에 큰 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 백금선의 전극을 애노드로서 이용한 경우, 1 시간을 경과한 쯤에서 질산태 질소의 농도가 배수 기준의 100 ppm 이하가 되고, 5 시간을 경과한 시점에서는 질산태 질소의 농도는 20 ppm 이하까지 처리되어 있는 것을 알 수 있었다. 이에 대하여, 판상의 백금, 이리듐계의 전극을 애노드로서 이용한 경우에는, 3 시간을 경과한 시점에서 질산태 질소의 농도는 80 ppm 이하까지 처리되어 있지만, 5 시간 경과한 시점에서의 질산태 질소의 농도는 70 ppm를 약간 하회한 정도까지 밖에 처리되어 있지 않은 것을 알았다.

이로부터 캐소드를 구성하는 전극 (6)의 피처리수 중에 침지되는 표면적에 대하여 애노드를 구성하는 전극 (5)의 피처리수 중에 침지되는 표면적을 작게 함으로써 피처리수 중의 질산태 질소의 처리 특성이 높다는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 캐소드를 구성하는 전극 (6)의 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을 애노드를 구성하는 전극 (5)의 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 함으로써 캐소드를 구성하는 전극 (6)에 있어서의 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축할 수가 있게 된다. 또한, 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

이러한 질소 화합물의 처리 (질소 처리 단계)의 종료 후, 제어 장치는 각 전극 (5, 6)에 인가하는 전위의 극성을 전환한다 (도 6의 우측. 인 처리 단계. 또한, 극성 전환 후에도 피처리수 중에서는 상기 질소 처리 반응이 계속되고 있다). 이에 따라, 전극 (5)는 캐소드, 전극 (6)은 애노드를 구성하는 것이 된다. 이에 따라, 피처리수는 전기 화학적 방법으로서의 전해 처리가 행하여지고, 애노드를 구성하는 전극 (6)은, 상술한 바와 같이 철을 포함하는 도전체로써 구성되어 있는 것으로부터, 전극 (6)으로부터 철 (Ⅱ) 이온이 피처리수 중에 용출되어 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된다.

생성된 철 (Ⅲ) 이온은 반응 P에 나타내는 바와 같이 탈인 반응에 의해 피처리수 중의 인산 이온과 응집 침전하여, 물에 난용성인 인산철을 생성한다.

반응 P: Fe³⁺+ PO₄ ^3-→ FePO₄↓

또한, 전자의 공급을 위해 피처리수 중에 철 (Ⅱ) 이온의 상태로 용출하여 전극상 또는 피처리수 중에서 산화된 철 (Ⅲ) 이온의 일부는, 이 경우에 캐소드를 구성하는 전극 (5) 측에서 재차 전자가 공급되어, 철 (Ⅱ) 이온으로 환원되어 다시 애노드를 구성하는 전극 (6) 측에서 산화되거나 피처리수 중에서 산화된다.

또한, 철 (Ⅱ) 이온을 함유한 피처리수를 전해함으로써 피처리수 중에 함유되는 질산 이온을 암모늄 이온으로까지 환원 처리하는 기술에 대해서는 상술한 일본 물 환경 학회 연회 강연집의 「전기 화학 반응을 이용한 무기 질소 화합물 처리 기술의 개발」에 개시되어 있다.

또한, 상기 질소 처리 단계에 있어서 캐소드를 구성하는 전극 (6)의 표면에서 성장하는 스케일 (CaCO₃, Mg(OH)₂등)은 이 인 처리 단계에서 전극 (6)이 애노드가 됨으로써 표면에서 떨어진다. 이에 따라, 전극 (6)의 전해 성능을 높게 유지할 수 있게 된다.

(4) 제4 실시예

이어서, 또 하나의 본 발명의 실시예에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제4 실시예의 배수 처리 방법을 실현하기 위한 배수 처리 장치 (1)의 개요를 나타내는 설명도이다. 또한, 각 도에 있어서 도 6과 동일한 부호는 동일 또는 동일한 작용을 나타내는 것으로 한다.

이 실시예에 있어서의 배수 처리 장치 (1)도, 내부에 나타내지 않는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 처리실 (4)를 구성하는 처리조 (2)와, 이 처리실 (4) 내의 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치된 한쌍의 전극 (5) (제1 전극), (6) (제2 전극)과, 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 배치된 전극 (7) (제3 전극)과, 이들 전극 (5, 6, 7)에 통전하기 위한 나타내지 않는 전원 및 이 전원을 제어하기 위한 제어 장치와, 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온 농도를 검출하기 위한 암모니아 농도 검출 센서 (8) 등으로 구성되어 있다. 또한, 처리조 (2) 내에는 동일하게 내부를 교반하기 위한 교반 수단을 설치할 수도 있다.

상기 전극 (6)은 철 (Fe), 혹은 철을 피복한 도전체 (철을 포함하는 도전체)에 의해 구성되고, 상기 전극 (5)와 전극 (7)은, 예를 들면 백금 (Pt) 또는 백금과 이리듐 (Ir)의 혼합물 등의 귀금속 전극 또는 이들을 피복한 불용성의 도전체로 구성되어 있다. 또한 이것 이외에, 차아염소산 등의 차아할로겐산 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서, 예를 들면 세라믹계 도전체, 또는 세라믹계 도전체를 피복한 불용성의 도전체, 혹은 스테인레스, 또는 스테인레스를 피복한 불용성의 도전체, 혹은 탄소계 도전체, 또는, 탄소계 도전체를 피복한 불용성의 도전체일 수도 있는 것으로 한다. 이 경우, 이 도전체를 저비용으로 구성할 수가 있게 된다. 특히, 세라믹계 도전체 등이나 스테인레스 등의 도전체를 사용한 경우에는 내구성도 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 전극 (6)은 전극 (5)의 적어도 피처리수 중에 침지되는 부분의 표면적보다도 상기 전극 (6)의 적어도 피처리수 중에 침지되는 부분의 표면적이 커지도록, 본 실시예에서는 전극 (6)을 판상 부재로써 구성하고, 전극 (5)를 와이어 등의 선조 부재에 의해 구성한다. 또한, 전극 (7)은, 전극 (5)의 적어도 피처리수 중에 침지되는 부분의 표면적보다도 상기 전극 (7)의 적어도 피처리수 중에 침지되는 부분의 표면적이 커지도록, 본 실시예에서는 전극 (7)도 판상 부재로써 구성한다. 또한, 이 실시예에서는 전극 (5) 및 전극 (7)은 백금을 사용한다.

이상의 구성에 의해, 처리조 (2) 내의 처리실 (4)에 질산태 질소로서 질산 이온 및 인 화합물로서 인산 이온을 포함하는 피처리수를 저류하고, 상기 제어 장치에 의해 전원을 ON으로 하여, 우선 전극 (5)에 양전위를, 전극 (6)에 음전위를 인가한다 (제1 처리 단계. 도 8의 좌측). 이 때, 전극 (7)에는 전위는 인가하지 않는다. 이에 따라, 전극 (5)는 애노드가 되고, 전극 (6)은 캐소드가 된다.

이러한 전위의 인가에 의해, 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서는, 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 생성된 전자가 공급되고, 피처리수 중에 포함되는 질산태 질소로서의 질산 이온이 아질산 이온으로 환원된다 (상기 반응 I). 또한, 아질산 이온으로 환원된 질산태 질소는 캐소드를 구성하는 전극 (6) 측에서 전자가 공급되고, 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원된다 (상기 반응 J).

여기서, 캐소드를 구성하는 전극 (6)에 있어서 질산 이온을 환원함으로써 생성된 아질산 이온이 애노드를 구성하는 전극 (5) 측으로 이동하면, 애노드를 구성하는 전극 (5)에서 산화 반응이 발생되고 아질산 이온이 질산 이온으로 산화되어 버린다 (상기 반응 K).

이러한 산화 반응이 생기면 전극 (6)에 있어서의 질산 이온의 환원 반응에 대하여 전극 (5)에서 아질산 이온의 산화 반응이 발생되어 버리기 때문에, 질소 처리 효율이 저하되지만, 이 실시예에 있어서도 캐소드를 구성하는 전극 (6)의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은 애노드를 구성하는 전극 (5)의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크기 때문에 이러한 반응 K가 억제된 다. 이에 따라, 질산 이온을 암모니아 (암모늄 이온)까지 환원하는 질소 처리 능력이 개선된다.

여기서, 상기 암모니아 농도 검출 센서 (8)은 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온 농도를 검출하고, 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온 농도가 소정의 값에 도달한 경우에 제1 처리 단계를 종료한다.

또한, 이 암모니아 농도 검출 센서 (8) 이외에, 피처리수 중의 질산 이온 농도를 검출하는 도시하지 않는 질산 이온 농도 검출 센서를 상기 배수 처리 장치 (1)에 구비하고, 이러한 질산 이온 농도 검출 센서에 의해 피처리수 중의 질산 이온이 거의 제거된 것으로 검지된 상태에서, 암모니아 농도 검출 센서 (8)에 의한 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온 농도를 검출하여, 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온 농도가 소정의 값 이상인 경우에 제1 처리 단계를 종료하여도 좋은 것으로 한다.

이러한 제1 처리 단계의 종료 후, 제어 장치는 다음으로 전극 (6)에 음전위를, 전극 (7)에 양전위를 인가한다 (제2 처리 단계. 도 8의 중앙). 이 때, 전극 (5)에는 전위는 인가하지 않는다. 이에 따라, 전극 (7)은 애노드가 되고, 전극 (6)은 캐소드가 된다.

이 경우에 애노드를 구성하는 백금 전극 (7)로서는, 피처리수 중에 함유되는 염화물 이온이 전자를 방출하여 염소를 생성한다. 그리고, 이 염소는 물에 용해하여 차아염소산을 생성한다 (상기 반응 L 내지 M). 이 때, 동시에 오존, 혹은 활성 산소도 생성된다.

그리고, 생성된 차아염소산은, 제1 처리 단계의 반응 J에서 피처리수 중에 생성된 암모니아 (암모늄 이온)과 반응하여 복수의 화학 변화를 거친 후, 질소 가스로 변환된다 (상기 반응 N). 또한, 제1 처리 단계에 있어서, 피처리수 중의 암모니아 (암모늄 이온)은, 이 때 애노드를 구성하는 전극 (5) 측에서 발생하는 오존, 혹은 활성 산소와 상기 반응 O에 나타내는 바와 같이 반응하여, 이것에 의해서도 질소 가스로 탈질 처리된다.

또한, 본 실시예에서는, 제2 처리 단계에 있어서, 전극 (6)에 음전위를, 전극 (7)에 양전위를 인가하고 있지만, 이것 이외에 전극 (6)에 음전위를, 전극 (7) 및 전극 (5)에 양전위를 인가하여도 동일한 효과를 나타내는 것으로 한다.

이에 따라, 피처리수 중의 질산태 질소, 아질산태 질소 및 암모니아태 질소 등의 질소 화합물은 동일 처리조 (2) 내에서 처리가 가능해진다.

또한, 이와 같이 암모니아 농도 검출 센서 (8)의 검출에 의해, 제1 처리 단계로부터 제1 처리 단계로 전환함으로써, 아질산 이온으로부터 질산 이온으로의 산화 반응을 억제할 수가 있다. 또한, 제1 전극으로서의 전극 (5)에 있어서 조달할 수 없는 암모니아 또는 암모늄 이온을 제3 전극으로서의 전극 (7)로 전환함으로써, 신속하게 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온을 질소 가스로 변환할 수가 있게 된다.

이러한 질소 화합물의 처리 (제1 처리 단계 및 제2 처리 단계)의 종료 후, 제어 장치는 이번에는 전극 (7)에 음전위를, 전극 (6)에 양전위를 인가한다. 또한, 이 때 전극 (5)에는 전위는 인가하지 않는다 (도 8의 우측. 제3 처리 단계. 또한, 전위의 인가를 전환한 후도 피처리수 중에서는 상기 질소 처리 반응이 계속되고 있다). 이에 따라, 전극 (7)은 캐소드, 전극 (6)은 애노드를 구성하는 것이 된다. 이에 따라, 피처리수는 전기 화학적 방법으로서의 전해 처리가 행하여지고, 애노드를 구성하는 전극 (6)은 상술한 바와 같이 철을 포함하는 도전체로써 구성되어 있는 것으로부터, 전극 (6)으로부터 철 (Ⅱ) 이온이 피처리수 중에 용출되어 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된다.

생성된 철 (Ⅲ) 이온은 상기 반응 P에 나타내는 바와 같이 탈인 반응에 의해 피처리수 중의 인산 이온과 응집 침전하여, 물에 난용성인 인산 철을 생성한다. 이에 따라, 피처리수 중에 함유된 인 화합물로서의 인산 이온을 인산 철로서 침전 처리할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 제3 처리 단계에 있어서, 전극 (7)에 음전위를, 전극 (6)에 양전위를 인가하지만, 이것 이외에 전극 (7) 및 전극 (5)에 음전위를, 전극 (6)에 양전위를 인가하여도 동일한 효과를 나타낸다.

또한, 상기 제3 실시예에 있어서 질소 처리 단계만을, 또는 제4 실시예에 있어서 제1 및 제2 처리 단계만을 수행하는 경우에는, 전극 (6)을 스테인레스로 구성할 수도 있다. 이 경우 스테인레스로서는 오스테나이트계 강 (SUS 304),오스테나이트ㆍ페라이트계 강 (SUS 329 J1), 페라이트계 강 (SUS 444), 마루텐사이트계 강 (SUS 410) 또는 석출 경화계 강 (SUS 631) 등이 있다. 이러한 스테인레스를 사용한 경우에도 상술한 질소 화합물 처리 작용을 기대할 수 있다. 특히, 이 경우에는 전극에 생기는 녹을 예방하고, 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상의 각 실시예에 의해, 피처리수 중의 질소 화합물 및 인 화합물은, 상술한 바와 같은 전기 화학적 처리를 행함으로써 효과적으로 처리할 수가 있다. 그 때문에 피처리수 중의 질소 화합물 및 인 화합물은 동일 처리조에서 처리 가능하게 되고 종래와 같이 대형의 생물학적 처리조를 설치할 필요가 없게 되고, 설비 건설 비용의 증가 및 장치 설치 면적의 증대를 회피할 수가 있게 된다.

또한, 생물학적 처리에 있어서, 필요로 하는 탈질소 세균의 번잡한 관리 작업을 불필요하게 될 뿐만 아니라, 안정한 높은 질소 및 인의 처리 효율을 제공할 수 있게 된다.

또한, 상기 각 실시예에 있어서 피처리수 중에 함유되는 할로겐화물 이온은 염화물 이온이고, 이에 따라 차아염소산이 생성되지만, 이것 이외에 불화물 이온이나 브롬화물 이온 등에 의해 다른 차아할로겐산이 생성된 경우라도 동일한 효과를 나타내는 것으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 재료는 불용성 도전체로 이루어지고, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지도록 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하기 때문에, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에 있어서 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아 로의 환원 반응이 촉진되어, 환원 반응에 요하는 시간을 단축하고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

또한, 이 때 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 재료는, 불용성 도전체에 의해 구성되기 때문에 전극 자체가 용출하는 것을 미연에 회피할 수가 있고, 전극의 내구성의 향상을 도모할 수 있게 된다. 또한, 종래와 같이 피처리수 중에 용출된 대량의 철에 의해 발생되는 대량의 슬러지가 생성되지 않기 때문에, 폐기 관리의 작업성 및 환경에의 적응성이 향상된다.

특히 이 경우, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극으로서 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것을 이용하고, 구리를 포함하는 합금을 사용하지 않기 때문에, 피처리수 중으로 구리가 용출되는 것에 의한 독성의 문제도 해결할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 피처리수 중에 생성된 암모니아태 질소를 피처리수 중으로부터 제거함으로써 효율적으로 피처리수 중의 질소 화합물을 처리할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 피처리수를, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 영역과 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 영역으로 구획하는 양이온 교환막으로 구획하기 때문에, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에서 발생된 아질산 이온이 애노드를 구성하는 한쪽의 전극측으로 이동하여, 산화되어 버린다는 문제점도 방지할 수 있게 되고 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응의 효율이 보다 더 향상된다.

또한, 본 발명에 의하면 상술한 처리에 의해, 피처리수 중에 생성된 암모니아태 질소를, 피처리수 중에 차아할로겐산을 첨가함으로써 피처리수 중에서 제거하는 암모니아 제거 처리 단계와, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 인 제거 처리 단계를 수행하기 때문에, 상술한 처리에 의해 생성된 암모니아태 질소를 차아할로겐산에 의해 효율적으로 암모니아 제거 처리 단계로써 처리할 수가 있게 된다.

또한, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 인 제거 처리 단계를 수행함으로써, 애노드가 되는 다른 쪽의 전극으로부터 피처리수 중에 주기율표의 제Ⅷ족의, 예를 들면 철 (Ⅱ)의 이온을 용출시켜 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된 철 (Ⅲ) 이온과 피처리수 중의 인 화합물로서의 인산 이온을 화학적으로 반응시키고, 인산 철로서 침전 처리할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 상기 발명에 더하여, 애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 재료를, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 함으로써, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에 있어서 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되어, 환원 반응에 요하는 시간을 단축하고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

또한, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에 있어서 생기는 암모니아는, 애노 드를 구성하는 한쪽의 전극에서 발생되는 차아할로겐산으로서의 차아염소산 등의 물질과 탈질 반응을 하는 것이 되기 때문에, 상승 효과에 의해 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다. 이에 따라 일반 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효율적으로 질소 화합물을 제거할 수 있게 되고 질소 화합물의 처리 능력이 향상된다.

또한, 본 발명에 의하면 상기 처리의 종료 후, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하기 때문에, 애노드가 되는 다른 쪽의 전극으로부터 피처리수 중에 주기율표의 제Ⅲ족의, 예를 들면 철 (Ⅱ)의 이온을 용출시키고, 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된 철 (Ⅲ) 이온과 피처리수 중의 인 화합물로서의 인산 이온을 화학적으로 반응시켜 인산 철로서 침전 처리할 수가 있게 된다.

이에 따라, 피처리수 중의 인 화합물도 처리할 수가 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수를 양이온 교환막으로써 한쪽의 영역과 다른 쪽의 영역으로 구획함과 동시에, 한쪽의 영역에 제1 전극의 적어도 일부를 침지하고, 다른 쪽의 영역에 제2 전극의 적어도 일부를 침지하고, 애노드를 구성하는 제1 전극을 도전체로 하고, 캐소드를 구성하는 제2 전극의 재료를, 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계를 수행하기 때문 에, 캐소드를 구성하는 제2 전극에 있어서 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되어, 환원 반응에 필요로 하는 시간을 단축하고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

이 경우, 애노드를 구성하는 제1 전극이 침지된 영역과 캐소드를 구성하는 제2 전극이 침지된 영역은 양이온 교환막으로 구획되기 때문에, 캐소드를 구성하는 제2 전극에서 발생된 아질산 이온이 애노드를 구성하는 제1 전극측으로 이동하여 산화되어 버린다는 문제점도 방지할 수 있게 되고, 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응의 효율이 보다 더 향상된다.

또한, 다른 쪽의 영역에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하고, 이 제3 전극의 재료를, 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성하고, 이 제3 전극을 애노드로 하고, 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 제1 처리 단계의 종료 후의 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 수행하기 때문에, 제1 처리 단계에서 캐소드를 구성하는 제2 전극에 있어서 발생된 암모니아는, 제2 처리 단계에서 애노드를 구성하는 제3 전극에서 발생되는 차아할로겐산으로서의 차아염소산 등의 물질과 탈질 반응을 하게 되는 것이며, 상승 효과에 의해서 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다. 이에 따라 일반 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효율적으로 질소 화합물을 제거할 수가 있게 되고, 질소 화합물의 처리 능력이 향상된다.

특히 이 경우, 제1 처리 단계에서 캐소드를 구성하는 제2 전극으로서 주기율 표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것을 사용하고, 구리를 포함하는 합금을 사용하지 않기때문에, 피처리수 중에 구리가 용출되는 것에 의한 독성의 문제도 해결할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 제2 전극을 애노드로 하고, 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 수행하기 때문에, 이 제3 처리 단계에서 애노드가 되는 제2 전극으로부터 피처리수 중에 주기율표의 제Ⅷ족의, 예를 들면 철 (Ⅱ)의 이온을 용출시켜, 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된 철 (Ⅲ)이온과 피처리수 중의 인 화합물로서의 인산 이온을 화학적으로 반응시켜 인산 철로서 침전 처리할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 상술한 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가, 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체, 혹은 세라믹계 도전체, 혹은 페라이트, 혹은 탄소계 도전체, 혹은 스테인레스강이기 때문에, 용이하게 피처리수 중에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있게 되고 효과적으로 암모니아 또는 암모늄 이온의 탈질 처리를 행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극 의 재료를 전기 화학적 방법에 의해 차아 할로겐산 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 함과 동시에 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 재료를, 철을 포함하는 도전체로 하고, 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하기 때문에, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에 있어서 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되어, 환원 반응에 요하는 시간을 단축하고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

또한, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수를 처리하기 때문에, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극에서 발생되는 질소 화합물, 특히 아질산태 질소로부터 질산태 질소로의 산화 반응을 저감시키고, 이에 따라 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에서 발생되는 질산태 질소로부터 아질산태 질소로의 환원 반응을 촉진시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 보다 더 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되어 환원 반응에 필요로 하는 시간을 단축하고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

또한, 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 전극에서 발생되는 암모니아는, 애노드를 구성하는 한쪽의 전극에서 발생되는 차아할로겐산 등의 물질과 탈질 반응을 하게 되기 때문에, 상승 효과에 의해 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다. 이에 따라, 일반 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효율적으로 질 소 화합물을 제거할 수 있게 되고, 질소 화합물의 처리 능력이 향상된다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 처리의 종료 후, 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하기 때문에, 애노드가 되는 다른 쪽의 전극보다 피처리수 중에 철 (Ⅱ) 이온을 용출시켜, 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된 철 (Ⅲ) 이온과 피처리수 중의 인 화합물로서의 인산이온을 화학적으로 반응시켜, 인산 철로서 침전 처리할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 피처리수 중의 질소 화합물을 처리함에 있어서, 피처리수 중에 제1 전극 및 제2 전극의 적어도 일부를 침지하고, 애노드를 구성하는 제1 전극을 도전체로 함과 동시에 캐소드를 구성하는 제2 전극의 재료를, 철을 포함하는 도전체로 하고, 이 제2 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와, 피처리수 중에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하여, 이 제3 전극의 재료를, 전기 화학적 방법으로 애노드로 한 경우에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성함과 동시에, 상기 제3 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 제1 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 애노드로 하고, 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 포함하기 때문에, 캐소드를 구성하는 제2 전극에 있어서 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되어, 환원 반응에 요하는 시간을 단축하고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

또한, 캐소드를 구성하는 제2 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을 애노드를 구성하는 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수를 처리하기 때문에, 애노드를 구성하는 제1 전극에서 발생되는 질소 화합물, 특히 아질산태 질소로부터 질산태 질소로의 산화 반응을 저감시키고, 이에 따라 캐소드를 구성하는 제2 전극에서 발생되는 질산태 질소로부터 아질산태 질소로의 환원 반응을 촉진시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 보다 더 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응이 촉진되고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축시키고, 또한 저농도의 질산 이온도 처리할 수가 있게 된다.

또한, 피처리수 중에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하고, 이 제3 전극의 재료를, 전기 화학적 방법으로 애노드로 한 경우에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성함과 동시에, 상기 제3 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하고, 제3 전극을 애노드로 하고, 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 제1 처리 단계의 종료 후의 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 수행하기 때문에, 제1 처리 단계에서, 캐소드를 구성하는 제2 전극에서 발생된 암모니아는, 제2 처리 단계에서 애노드를 구성하는 제3 전극에서 발생되는 차아할로겐산 등의 물질과 탈질 반응을 하게 되어, 상승 효과에 의 해서 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다. 이에 따라, 일반 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효율적으로 질소 화합물을 제거할 수 있게 되고, 질소 화합물의 처리 능력이 향상된다.

특히 이 경우, 제2 처리 단계에서 애노드를 구성하는 제3 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은, 제1 전극의 적어도 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 형성되기 때문에, 제2 처리 단계에서 애노드를 구성하는 제3 전극에서 발생되는 차아할로겐산 등의 물질의 생성을 촉진시킬 수 있고, 이에 따라 피처리수 중의 암모니아태 질소와의 탈질 반응을 촉진시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 보다 더, 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온이 소정의 농도에 도달한 경우에, 제1 처리 단계에서 제2 처리 단계로 이행하기 때문에 제1 처리 단계에서 캐소드를 구성하는 제2 전극에 있어서 피처리수 중의 질산태 질소 및 아질산태 질소를 환원 반응시켜, 피처리수 중의 질산태 질소가 암모니아 및 암모늄 이온으로 환원된 후, 제2 처리 단계로 이행할 수가 있게 된다.

이에 따라, 피처리수 중의 질산태 질소나 아질산태 질소를 충분히 암모니아 및 암모늄 이온으로 환원시킨 후, 제2 처리 단계에 있어서 애노드를 구성하는 제3 전극에서 생성되는 차아할로겐산 등의 물질에 의해 암모니아의 탈질 반응을 행할 수 있고, 보다 더 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 제2 처리 단계의 종료 후, 제3 전극을 캐소드로 하고, 제2 전극을 애노드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 수행하기 때문에, 이 제3 처리 단계에서 애노드가 되는 제2 전극으로부터 피처리수 중에 철 (Ⅱ) 이온을 용출시켜, 피처리수 중에서 철 (Ⅲ) 이온으로까지 산화된 철 (Ⅲ) 이온과 피처리수 중의 인 화합물로서의 인산 이온을 화학적으로 반응시키고, 인산 철로서 침전 처리할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 각 발명에 있어서, 다른 쪽의 전극 또는 제2 전극의 재료로서 스테인레스를 사용하기 때문에, 피처리수 중의 질소 화합물 처리에 있어서의 다른 쪽의 전극 또는 제2 전극의 내구성을 개선할 수가 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 상술한 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체이기 때문에, 용이하게 피처리수 중에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있게 되고 효과적으로 암모니아 또는 암모늄 이온의 탈질 처리를 행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 상술한 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 세라믹계 도전체 또는 이 세라믹계 도전체를 피복한 도전체이기 때문에, 쉽게 피처리수 중에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있게 되고 효과적으로 암모니아 또는 암모늄 이온의 탈질 처리를 행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이 세라믹계 도전체를 사용함으로써 저비용으로 내구성이 우수한 도전체를 구성할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상술한 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 탄소계 도전체 또는 이 탄소계 도전체를 피복한 도전체이기 때문에, 용이하게 피처리수 중에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있게 되고, 효과적으로 암모니아 또는 암모늄 이온의 탈질 처리를 행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이 탄소계 도전체를 사용함으로써 저비용으로 도전체를 구성할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상술한 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 스테인레스 또는 이 스테인레스를 피복한 도전체이기 때문에, 쉽게 피처리수 중에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있게 되고 효과적으로 암모니아 또는 암모늄 이온의 탈질 처리를 행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이 스테인레스를 사용함으로써 저비용으로 내구성이 우수한 도전체를 구성할 수 있게 된다.

Claims

피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 방법으로서,

상기 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고,

상기 피처리수를, 애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 영역과 캐소드를 구성하는 다른 쪽의 상기 전극의 영역으로 구획하는 양이온 교환막으로써 구획하며,

애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 재료는 불용성 도전체로 이루어지고,

캐소드를 구성하는 다른 쪽의 상기 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지도록 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 처리에 의해 상기 피처리수 중에 생성된 암모니아태 질소를 상기 피처리수 중에서 제거하는 암모니아 제거 처리 단계와,

상기 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 인 제거 처리 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제3항에 있어서, 상기 암모니아 제거 처리 단계가 상기 피처리수 중에 차아할로겐산을 첨가하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 재료가 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제5항에 있어서, 제1항에 기재된 처리의 종료 후, 상기 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 방법으로서,

상기 피처리수를 양이온 교환막으로 한쪽의 영역과 다른 쪽의 영역으로 구획하며, 또한

상기 한쪽의 영역에 제1 전극의 적어도 일부를 침지하고, 상기 다른 쪽의 영역에 제2 전극의 적어도 일부를 침지하며, 애노드를 구성하는 상기 제1 전극은 도전체로 이루어지고, 캐소드를 구성하는 상기 제2 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지도록 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리 수를 처리하는 제1 처리 단계와,

상기 다른 쪽의 영역에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하고, 이 제3 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성하여, 이 제3 전극을 애노드로 하고, 상기 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 제1 처리 단계의 종료 후의 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제7항에 있어서, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 상기 제2 전극을 애노드로 하고, 상기 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체, 혹은 페라이트, 혹은 탄소계 도전체, 혹은 스테인레스강인 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
삭제
피처리수 중에 적어도 일부가 침지된 한쌍의 전극을 구비하고,

한쪽의 상기 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지고, 또한 다른 쪽의 상기 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 또는 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지고,

상기 한쪽의 전극을 애노드로 하고, 상기 다른 쪽의 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하고,

상기 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
삭제
삭제
피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 장치로서,

상기 피처리수를 한쪽의 영역과 다른 쪽의 영역으로 구획하는 양이온 교환막과,

상기 한쪽의 영역에 적어도 일부가 침지된 제1 전극과,

상기 다른 쪽의 영역에 적어도 일부가 침지된 제2 및 제3 전극을 구비하고,

상기 제1 전극의 재료는 도전체로 이루어지고, 상기 제2 전극의 재료는 주기율표의 제Ⅷ족, 또는 제Ⅷ족을 포함하는 도전체, 혹은 동족, 또는 동족을 포함하는 도전체를 도전체에 피복한 것으로 이루어지고, 상기 제3 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지며, 또한

상기 제1 전극을 애노드로 하고, 상기 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와,

이 제1 처리 단계의 종료 후, 상기 제3 전극을 애노드로 하고, 상기 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제14항에 있어서, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 상기 제2 전극을 애노드로 하고, 상기 제1 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제11항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체, 혹은 페라이트, 혹은 탄소계 도전체, 혹은 스테인레스강인 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
삭제
피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 방법으로서,

상기 피처리수 중에 한쌍의 전극을 적어도 일부 침지하고,

애노드를 구성하는 한쪽의 상기 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지고, 또한

캐소드를 구성하는 다른 쪽의 상기 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지도록 하고,

이 다른 쪽의 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 상기 한쪽의 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항에 있어서, 제18항에 기재된 처리의 종료 후, 상기 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 방법으로서,

상기 피처리수 중에 제1 전극 및 제2 전극의 적어도 일부를 침지하고, 애노드를 구성하는 상기 제1 전극은 도전체로 이루어지고, 캐소드를 구성하는 상기 제2 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지도록 하며, 이 제2 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 상기 제1 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와,

상기 피처리수 중에 제3 전극의 적어도 일부를 침지하고, 이 제3 전극의 재료를 전기 화학적 방법에 의해 애노드로 한 경우에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체에 의해 구성함과 동시에, 상기 제3 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적을, 상기 제1 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 하고, 상기 제1 처리 단계의 종료 후, 상기 제3 전극을 애노드로 하고, 상기 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제20항에 있어서, 상기 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온이 소정의 농도에 도달한 경우에, 상기 제1 처리 단계로부터 상기 제2 처리 단계로 이행하는 것 을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제20항에 있어서, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 상기 제3 전극을 캐소드로 하고, 상기 제2 전극을 애노드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 쪽의 전극 또는 상기 제2 전극의 재료로서 스테인레스를 사용하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체를 사용하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 페라이트 또는 이 페라이트를 피복한 도전체를 사용하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 탄소계 도전체 또는 이 탄소계 도전체를 피복한 도전체를 사용하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로서 스테인레스 또는 이 스테인레스를 피복한 도전체를 사용하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 장치에 있어서,

상기 피처리수 중에 적어도 일부가 침지된 한쌍의 전극을 구비하고,

한쪽의 상기 전극의 재료는 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 이루어지고, 다른 쪽의 상기 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지며, 이 다른 쪽의 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은, 상기 한쪽의 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 됨과 동시에,

상기 한쪽의 전극을 애노드로 하고, 상기 다른 쪽의 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제28항에 있어서, 상기 전극의 극성을 전환하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 배수 처리 장치에 있어서,

상기 피처리수 중에 적어도 일부가 침지된 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 구비하고,

상기 제1 전극은 도전체로 이루어지고, 상기 제2 전극의 재료는 철을 포함하는 도전체로 이루어지고, 상기 제3 전극의 재료를 전기 화학적 방법에 의해 애노드로 한 경우에 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체로 하며, 또한 상기 제2 전극 및 제3 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적은, 상기 제1 전극의 적어도 상기 피처리수 중에 침지된 부분의 표면적보다도 크게 함과 동시에,

상기 제1 전극을 애노드로 하고, 상기 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제1 처리 단계와,

이 제1 처리 단계의 종료 후, 상기 제3 전극을 애노드로 하고, 상기 제2 전극을 캐소드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수를 처리하는 제2 처리 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제30항에 있어서, 상기 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온을 검출하는 수단을 구비하고, 상기 피처리수 중의 암모니아 및 암모늄 이온이 소정의 농도에 도달한 경우에, 상기 제1 처리 단계로부터 상기 제2 처리 단계로 이행하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제30항에 있어서, 상기 제2 처리 단계의 종료 후, 상기 제3 전극을 캐소드로 하고, 상기 제2 전극을 애노드로 하여 전기 화학적 방법에 의해 상기 피처리수 중의 인 화합물을 처리하는 제3 처리 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 쪽의 전극 또는 상기 제2 전극의 재료가 스테인레스인 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 귀금속 또는 이 귀금속을 피복한 도전체인 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 페라이트 또는 이 페라이트를 피복한 도전체인 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 탄소계 도전체 또는 이 탄소계 도전체를 피복한 도전체인 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 방법에 의해 차아할로겐산, 또는 오존, 혹은 활성 산소를 발생시킬 수 있는 도전체가 스테인레스 또는 이 스테인레스를 피복한 도전체인 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.