KR100664557B1 - Water treatment equipment using pulsed ultraviolet lamp - Google Patents

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KR100664557B1
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박순호
양동진
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그린엔텍 주식회사
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Abstract

A water treatment apparatus by using a pulse ultraviolet lamp is provided to decompose peroxide usefully at the waste water having the high turbidity. The water treatment apparatus includes a UV(Ultraviolet) reaction cistern(12). A waste water inflow member(10) transmits the waste water toward the reaction cistern. A waste water discharge member(15) discharges the waste water. A medicine injection device(11) injects sulfuric acid, sodium hydroxide and hydrogen peroxide so that the injected substances decompose the organic matters by the UV. A power supply(13) supplies the pulse type power into a UV lamp. A control member(14) controls entirely the devices.

Description

펄스 자외선 램프를 이용한 수처리 장치{WATER TREATMENT EQUIPMENT USING PULSED ULTRAVIOLET LAMP}WATER TREATMENT EQUIPMENT USING PULSED ULTRAVIOLET LAMP}

도 1은 본 발명에 의한 펄스 UV 램프를 이용한 수처리장치의 구성도이며,1 is a block diagram of a water treatment apparatus using a pulse UV lamp according to the present invention,

도 2는 도 1의 수처리장치 상세도이다. 2 is a detailed view of the water treatment apparatus of FIG.

도면의 주요부분에 대한 부호설명Explanation of Signs of Major Parts of Drawings

10: 폐수 유입부 11: 약품투입설비10: wastewater inlet 11: chemical injection equipment

12: UV 반응조 13: 파워서플라이12: UV reactor 13: power supply

14: 제어설비 15: 폐수 유출부14: control equipment 15: wastewater outlet

31: 램프고정장치31: lamp fixing device

본 발명은 펄스 자외선 램프를 이용한 수처리장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고출력, 고투과성 펄스 자외선을 방출하는 펄스 자외선 램프를 이용한 수처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a water treatment apparatus using a pulsed ultraviolet lamp, and more particularly, to a water treatment apparatus using a pulsed ultraviolet lamp that emits high power, high permeability pulse ultraviolet light.

산업구조의 다양화로 인하여 난분해성 산업폐수의 발생이 증가함에 따라 이를 효과적으로 처리하기 위한 처리기술들의 필요성이 점차로 증가하고 있다. 난분 해성 물질의 처리를 위한 화학적 처리기술의 일환으로 과산화수소와 UV 를 조합한 산화공정이 개발되고 있다.Due to the diversification of industrial structure, the generation of hardly decomposable industrial wastewater is increasing, and the necessity of treatment techniques for effectively treating it is increasing. As part of chemical treatment technology for the treatment of hardly decomposable substances, an oxidation process combining hydrogen peroxide and UV has been developed.

UV, 자외선은 파장 영역을 보면 X-ray보다는 길고 가시광선보다는 짧은 약 100 nm ~ 400 nm의 파장을 가지고 있는 빛으로 파장에 따라 Vacuum UV, short wave UV(UVC), middle wave UV(UVB), long wave UV(UVA)로 분류할 수 있다. (아래 그림 참조) UV and UV light has a wavelength of about 100 nm to 400 nm that is longer than X-ray and shorter than visible light in the wavelength range. Vacuum, short wave UV (UVC), middle wave UV (UVB), can be classified as long wave UV (UVA). (See picture below)

Figure 112005039766088-pat00001
Figure 112005039766088-pat00001

<UV의 종류별 파장 분포> <Wavelength distribution by type of UV>

Vacuum UV의 경우는 공기나 물에 의해 대부분 진행이 차단되고 진공중에서만 투과가 이루어지기 때문에 붙여진 이름으로 산소와 반응하여 오존을 생성시키는 역할을 한다. 투과의 한계로 적용 대상이 극히 제한적이다. UVC의 경우는 살균에 가장 효과적이라고 알려진 253.7nm의 파장을 포함하고 있으며 과산화수소를 분해시켜 하이드록실 라디칼을 생성하는 데 유용한 180~280nm의 파장도 포함하고 있기 때문에 수처리에 있어 가장 많이 이용되는 UV영역이라고 할 수 있다. 특히 253.7nm의 경우 DNA가 가장 잘 흡수하는 파장이므로 자외선 소독램프의 대부분은 253.7nm의 파장을 주로 내보내는 램프를 사용하고 있다. UVB나 UVA는 직접 수처리에 적용되는 경우는 드물고 이러한 긴 파장의 UV에도 활성을 나타내는 광촉매와 함께 사용되는 경우가 있다.In the case of Vacuum UV, most of the process is blocked by air or water, and permeation is performed only in the vacuum, so it reacts with oxygen to generate ozone. Due to the limitation of transmission, the application is extremely limited. UVC has a wavelength of 253.7nm, which is known to be the most effective for sterilization, and it is the most widely used UV area for water treatment because it contains a wavelength of 180 ~ 280nm which is useful for decomposing hydrogen peroxide to generate hydroxyl radicals. can do. Particularly, in the case of 253.7 nm, most of the ultraviolet disinfection lamps use lamps that emit 253.7 nm. UVB and UVA are rarely applied directly to water treatment and are sometimes used with photocatalysts that are active in such long wavelengths of UV.

이러한 UV 를 이용하여 물 또는 폐수를 처리하는 방식으로는 저압 수은 램프를 이용한 수처리 방식과 중압수은 램프를 이용한 수처리 방식이 이용되고 있다. 저압 수은 램프를 이용한 수처리 기술에서는, 수은 기체를 약 0.007 torr(표준램프) ~ 0.76 torr(저압 고출력) 정도의 낮은 기압으로 충진하여 254nm의 빛을 약 40% 까지 발생시키는 램프를 사용하는데, 산업에서 일반적으로 많이 사용되는 램프 중의 하나로 표준램프라고도 부른다. 일반적인 수은 램프의 경우 출력이 약 15-60 W이며 낮은 출력으로 적용 범위가 가정이나 실험용 등으로 지극히 제한적이어서 상용화에 한계가 있으며, 고농도 및 난분해성 물질, 예를 들어 폐수처리에는 적용하기 어려운 문제가 있어왔다. 이에 따라 많은 램프 제조 업체들과 적용 업체들의 연구 개발로 출력을 점차 높여감으로서 현재는 120W이상의 저압 고출력 램프가 일반적으로 살균에 사용되며 320W까지 출력을 낼 수 있는 램프로 선을 보이고 있다. 램프의 길이는 대략 1.2-2 m까지 다양하며 고출력의 경우 램프 표면 온도가 120~200℃에 이르기 때문에 별도의 냉각 설비가 필요하다는 단점이 있다. As a method of treating water or wastewater using such UV, a water treatment method using a low pressure mercury lamp and a water treatment method using a medium pressure mercury lamp are used. Water treatment technology using low pressure mercury lamps uses lamps that fill mercury gas at low atmospheric pressures of about 0.007 torr (standard lamps) to 0.76 torr (low pressure high powers) and generate up to about 40% of 254 nm light. One of the most commonly used lamps is also called a standard lamp. In general, mercury lamps have a power output of about 15-60 W and a low power range, which is extremely limited in applications such as homes or experiments, which limits their commercialization. Has been. As a result, many lamp manufacturers and application companies are gradually increasing the power output. Currently, low-voltage high-power lamps of more than 120W are generally used for sterilization, and have been shown as lamps capable of outputting up to 320W. The length of the lamp varies from about 1.2 to 2 m, and there is a disadvantage that a separate cooling device is required at high power because the surface temperature of the lamp reaches 120 to 200 ° C.

중압 수은 램프의 경우 충진 기체는 수은으로 동일하나 충진 압력을 300 torr 이상으로 크게 높임으로서 저압 수은램프보다 훨씬 높은 수백-수천W의 높은 출력을 내도록 제조된 램프이다. 그러나 수은 기체의 UV 재흡수 현상에 의해 UVC의 발생효율이 크게 저하되어 살균 파장을 포함한 전체 UVC 발생 효율이 15% 이하라는 단점을 가지고 있다. 또한 램프의 표면온도가 600-800 ℃이기 때문에 램프를 냉각시킬 다량의 냉각수를 공급하는 설비가 추가되어 시설비가 증가하며 램프의 수명이 짧아 유지관리 비용도 같이 증가하는 문제가 있다.In the case of medium pressure mercury lamps, the filling gas is the same as mercury, but the lamp is manufactured to produce several hundred-thousands of thousands of W, which is much higher than the low pressure mercury lamp by greatly increasing the filling pressure to 300 torr or more. However, due to the UV reabsorption of mercury gas, the generation efficiency of UVC is greatly reduced, and the overall UVC generation efficiency including sterilization wavelength is 15% or less. In addition, since the surface temperature of the lamp is 600-800 ℃, a facility for supplying a large amount of cooling water to cool the lamp is added to increase the cost of the facility, there is a problem that the maintenance cost also increases as the lamp life is short.

또한 중압 수은 램프는 저압 수은 램프에 비해 출력이 상승되었음에도 불구하고 여전히 투과길이가 짧아 상용화에 한계가 있다. 그 이유는 UV가 폐수를 투과하는 정도는 UV 램프 출력에 비례하는데, 중압수은램프으로 출력으로는 10cm이상의 투과거리를 확보하기가 어려워 대량의 폐수처리시스템에 적용하는 데 있어서, 다수의 램프를 사용할 경우 막대한 설비비가 소요되고, 또한 램프마다 설치해야하는 냉각장치도 늘어나게 되기 때문이다.In addition, although the medium-pressure mercury lamp has an increased output compared to the low-pressure mercury lamp, the transmission length is still short and there is a limit to commercialization. The reason is that the UV penetration rate is proportional to the UV lamp output, but it is difficult to secure a transmission distance of more than 10 cm by the medium pressure mercury lamp. In this case, enormous equipment costs are required, and the cooling devices that need to be installed for each lamp also increase.

그러므로 중압수은 램프보다 훨씬 높은 램프 출력을 제공하면서도 또한 냉각장치가 필요없는 새로운 시스템에 대한 요구가 계속되고 있다. Therefore, there is a continuing need for new systems that provide much higher lamp output than medium pressure mercury lamps and also require no cooling.

본 발명의 목적은 펄스 자외선을 이용하여 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 시스템을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a system for treating wastewater by decomposing peroxides using pulsed ultraviolet light.

본 발명의 또 다른 목적은 단파장 펄스자외선을 방사하는 UV 램프를 이용하여 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 시스템을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a system for treating wastewater by decomposing peroxides using a UV lamp that emits short-wavelength pulsed ultraviolet radiation.

본 발명의 또 다른 목적은 단파장 펄스자외선을 방사하면서도 UV 의 재흡수현상이 없는 UV 램프를 이용하여 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 시스템을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a system for treating wastewater by decomposing peroxides using a UV lamp that emits short-wavelength pulsed ultraviolet rays but does not have reabsorption of UV.

본 발명의 또 다른 목적은 UV 램프를 이용하여 펄스자외선을 방사하여 과산화물을 분해하면서, 또한 자연냉각이 가능한 폐수처리시스템을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a wastewater treatment system capable of spontaneous cooling while decomposing peroxides by emitting pulsed ultraviolet rays using a UV lamp.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 펄스자외선을 방사하여 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method of treating wastewater by decomposing peroxide by radiating pulsed ultraviolet rays.

본 발명에 있어서, 상기 펄스 자외선은 자외선 램프에 펄스파형의 전원을 인가하여 발생시킨다. 상기 펄스파형의 전원은 당업자에게 공지된 방식을 이용하여 발생될 수 있다. 발명의 일 실시에 있어서, 상기 펄스형태의 전원은 DC 전력공급기에 의해서 공급되는 전기 에너지가 축전기에 축적된 후, 축전기에 축적된 고에너지의 전류가 펄스발생기에 의해서 펄스파형으로 전환되어 발생되고, 자외선 램프에 인가되어 펄스 자외선이 발생하게 된다. 발명의 다른 일 실시에 있어서, 상기 펄스파형의 전원은 펄스파형의 전원을 발생시킬 수 있는 파워서플라이를 자외선 램프에 연결하여 운전함으로서 발생될 수 있다. 펄스파형의 전원을 발생시킬 수 있는 파워서플라이는 상업적으로 구입하여 사용할 수 있으며, 필요한 특성에 맞춰 주문생산 방식을 통하여 구입하여 이용할 수 있다.In the present invention, the pulsed ultraviolet light is generated by applying a pulse wave power to the ultraviolet lamp. The pulse waveform power source can be generated using a method known to those skilled in the art. In one embodiment of the invention, the pulse type power is generated after the electrical energy supplied by the DC power supply is accumulated in the capacitor, the current of high energy stored in the capacitor is converted into a pulse waveform by a pulse generator, Pulsed ultraviolet rays are generated by being applied to the ultraviolet lamp. In another embodiment of the present invention, the pulse wave power may be generated by driving a power supply capable of generating pulse wave power to an ultraviolet lamp. Power supplies capable of generating pulse wave power can be purchased and used commercially, and can be purchased and used through customized production according to required characteristics.

본 발명에 있어서, 상기 자외선 램프에 인가되는 펄스파형의 전원은 램프에서 발생하는 빛의 강도를 높이면서 또한 단파장의 자외선, 바람직하게는 180 - 250 nm 의 자외선의 발생 비율이 높아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 이론적으로 한정되는 것은 아니나, 램프의 출력이 올라갈 경우, 발광되는 단파장의 UV 가 많이 발생하게 되어 과산화물 및/또는 폐수의 분해에 용이하게 작용할 수 있게 된다.In the present invention, it is preferable that the pulse wave power applied to the ultraviolet lamp is configured to increase the intensity of light generated from the lamp and to increase the generation rate of short wavelength ultraviolet rays, preferably ultraviolet rays of 180 to 250 nm. Do. Although not limited in theory, when the output of the lamp is increased, a lot of short-wavelength UV light is generated, and thus it is easy to act on the decomposition of peroxide and / or wastewater.

본 발명에 있어서, 상기 자외선 램프에 펄스파형의 전원이 인가될 경우, 전압이 높아질 경우 낮은 전압을 사용할 경우보다 큰 출력을 발생시킬 수 있으므로, 램프가 견딜 수 있는 한도내에서 전압을 올려 사용하는 것이 바람직하다. 발명의 실시에 있어서, 상기 전압은 충분한 출력을 제공할 수 있도록 1000V~3000V의 전압을 사용하는 것이 바람직하다. 전원이 낮아지게 되면 출력이 낮아져 충분한 출력을 얻을 수 없게 되며, 너무 높게 되면 사용되는 램프에 과부하가 걸리게 되는 문제가 있게 된다. 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 전압은 1000 V 이상의 전압을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1500 V 이상의 전압을 사용하는 것이 좋다.In the present invention, when the pulse wave power is applied to the ultraviolet lamp, when the voltage is high, it may generate a larger output than when using a low voltage, it is recommended to use the voltage up within the limit that the lamp can withstand desirable. In the practice of the invention, it is preferable to use a voltage of 1000V to 3000V so that the voltage can provide a sufficient output. If the power is lowered, the output will be lowered to obtain a sufficient output. If the power is too high, the lamp used will be overloaded. In one preferred embodiment of the invention, the voltage is preferably to use a voltage of 1000V or more, more preferably 1500V or more.

본 발명에 있어서, 상기 자외선 램프에 펄스파형의 전원이 인가될 경우, 전류가 커질 경우 큰 출력을 발생시킬 수 있으므로, 상기 파워서플라이가 발생시킬 수 있는한 큰 순간 피크 전류를 사용하는 것이 바람직하다. 발생되는 UV 에서 폐수처리에 충분한 출력을 제공하여 유용한 UVC 의 양을 높일 수 있도록 1000~1500 A 의 전류를 사용하는 것이 바람직하다. 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 전류는 약 1200 A 정도의 순간피크전류를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, when a pulse waveform power is applied to the ultraviolet lamp, a large output can be generated when the current increases, so it is preferable to use a momentary peak current as large as the power supply can generate. It is desirable to use a current between 1000 and 1500 A to provide sufficient power for wastewater treatment in the generated UV to increase the amount of useful UVC. In a preferred embodiment of the invention, it is preferable that the current is a momentary peak current of about 1200 A.

본 발명에 따른 펄스형 전원에 있어서, 펄스의 폭이 좁을 경우 동일한 에너지에서 펄스의 피크값을 높여주게 되며, 또한 UV 의 효율을 상승시켜 UVC 의 분포가 높아지는 역할을 할 수 있도록 하게 된다. 발명의 실시에 있어서, 발생되는 UV 에서 폐수처리에 충분한 출력을 제공하여 유용한 UVC 의 양을 높일 수 있도록 펄스폭은 100 ㎲- 250 ㎲ 로 유지하는 것이 바람직하다. 펄스폭이 너무 넓으면 효율이 떨어지며 너무 좁으면 출력이 감소하는 문제가 있다. 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 펄스의 폭은 약 150 ㎲ 를 사용하는 것이 바람직하다. In the pulsed power supply according to the present invention, when the width of the pulse is narrow, the peak value of the pulse is increased at the same energy, and the efficiency of the UV is increased to serve to increase the distribution of the UVC. In the practice of the invention, it is desirable to maintain a pulse width of 100 mW-250 mW to provide sufficient power for wastewater treatment in the generated UV to increase the amount of useful UVC. If the pulse width is too wide, the efficiency decreases. If the pulse width is too narrow, the output decreases. In one preferred embodiment of the invention, the width of the pulse is preferably about 150 Hz.

본 발명에 따른 펄스형 전원에 있어서, 상기 펄스의 빈도는 상기 자외선 램프가 사용되는 환경을 고려하여 조절할 수 있으나, 램프의 온도가 자연냉각될 수 있는 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 펄스는 초당 10 회정도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. In the pulsed power supply according to the present invention, the frequency of the pulse can be adjusted in consideration of the environment in which the ultraviolet lamp is used, it is preferable to use in the range that the temperature of the lamp can be naturally cooled. In one preferred embodiment of the invention, the pulse is preferably adjusted to about 10 times per second.

본 발명에 있어서, 상기 자외선 램프는 투과효율이 좋은 재질, 바람직하게는 석영 또는 사파이어를 사용하는 것이 바람직하며, 사용환경에 따라 다양한 형태로 성형이 가능하다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 자외선 램프는 발생된 UV 의 재흡수를 방지하여 다량의 UV 를 발생시킬 수 있도록 비활성 기체로 충진된다. 발명의 일 실시예에서, 바람직한 비활성 기체로는 제논(xenon) 또는 크립톤(Krypton)을 충진시켜 제조하는 것이 좋다. 본 발명에 실시에 있어서, 상기 자외선 램프에 충진되는 제논 또는 크립톤 기체는 충진기체의 양을 늘려도 재흡수 현상이 없기 때문에 충진압력을 높일 수 있으나, 충진압력이 높을 경우에 동일한 자외선 효율을 내기 위해서는 더 큰 출력의 파워 서플라이가 요구되므로, 500 - 1000 Torr 정도의 압력으로 충진해서 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the UV lamp is preferably made of a material having good transmission efficiency, preferably quartz or sapphire, and can be molded in various forms according to the use environment. In the practice of the present invention, the ultraviolet lamp is filled with an inert gas to prevent the reabsorption of the generated UV to generate a large amount of UV. In one embodiment of the invention, the preferred inert gas is preferably prepared by filling xenon or krypton. In the present invention, the xenon or krypton gas filled in the ultraviolet lamp can increase the filling pressure because there is no reabsorption phenomenon even if the amount of the filling gas is increased, but in order to achieve the same ultraviolet efficiency when the filling pressure is high Since a large output power supply is required, it is preferable to use it at a pressure of about 500-1000 Torr.

본 발명에 있어서, 상기 과산화물은 자외선에 의해 분해되어 라디칼을 형성하여 유기물과 반응하여 오염원을 분해할 수 있는한 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 과산화수소이다. 발명의 실시에 있어서, 폐수내에 자외선이 조사되면 폐수에 투입되어 있는 과산화수소와 프로톤이 몰대몰로 반응하여 2 몰의 OH 라디칼이 생성 되고, 생성된 OH 라디칼은 과산화수소, HCO3 -, CO3 2 -, O2 -, 유기물과 연쇄적으로 반응하면서 산화반응이 연쇄적으로 일어나 유기물이 분해되게 된다.In the present invention, the peroxide is not particularly limited as long as it can be decomposed by ultraviolet light to form radicals and react with organic substances to decompose the pollutant. Preferably hydrogen peroxide. In the practice of the invention, when irradiated with ultraviolet light in the waste water the hydrogen peroxide and a proton is added to the waste water react in a molar daemol the OH radical of 2 moles is generated, the generated OH radical is hydrogen peroxide, HCO 3 -, CO 3 2 - , O 2 -, it is a chain of organic material and the reaction with the oxidation reaction to be up to the chain decomposition of organic matter.

본 발명은 다른 측면에서 펄스 자외선이 직접 오염원을 분해하여 제거하는 방법을 제공한다. 과산화물은 UV 에 의해서 분해가 용이하여 오염원을 분해하는 매개물로 사용할 수 있으나, 자외선 자체가 오염원을 분해할 수도 있게 되는 것이다. In another aspect, the present invention provides a method in which pulsed ultraviolet light directly decomposes and removes a pollutant. Peroxide is easily decomposed by UV and can be used as a medium for decomposing pollutants, but ultraviolet light itself can decompose pollutants.

본 발명은 다른 일측면에서 펄스 자외선을 발생시켜 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 시스템을 제공한다.  The present invention provides a system for treating wastewater by decomposing peroxides by generating pulsed ultraviolet rays in another aspect.

본 발명에 따른 폐수 처리 시스템은 UV 램프가 장착되는 UV 반응조를 포함하며, UV 반응조에는 폐수가 유입되고 처리된 폐수가 유출되는 출입구가 설치된다. 상기 UV 반응조에는 펄스 UV 램프가 장착되며, 자외선이 투과하는 길이와 UV 반응조의 크기를 고려하여 하나 또는 다수의 램프를 설치할 수 있다. 바람직하게는 UV 반응조에 전체적으로 UV 가 조사되도록 중앙에 하나의 램프를 설치하는 것이 바람직하다. The wastewater treatment system according to the present invention includes a UV reactor equipped with a UV lamp, and the UV reactor is installed with an entrance through which wastewater flows in and the treated wastewater flows out. The UV reactor may be equipped with a pulsed UV lamp, and one or more lamps may be installed in consideration of the length of the ultraviolet ray transmitted and the size of the UV reactor. Preferably, it is preferable to install one lamp in the center so that UV is irradiated to the UV reactor as a whole.

본 발명에 따른 폐수 처리시스템은 UV 반응조로 유입되는 폐수나 배출되는 처리된 폐수의 pH 를 조절할 수 있도록 pH 조절기를 설치되는 것이 바람직하다. 상기 pH 조절용 약품은 산성과 염기성 약품의 조합으로 이루어질 수 있으며, 강산 및 강염기를 이용하여 pH 를 조절하는 것이 바람직하다. 바람직한 일 실시예에서 상기 pH 조절용 약품은 황산 및 수산화나트륨이다. The wastewater treatment system according to the present invention is preferably provided with a pH controller to adjust the pH of the wastewater flowing into the UV reactor or the treated wastewater discharged. The pH adjusting agent may be made of a combination of acidic and basic drugs, it is preferable to adjust the pH using a strong acid and a strong base. In a preferred embodiment, the pH adjusting agent is sulfuric acid and sodium hydroxide.

본 발명에 있어서, 상기 폐수처리시스템에는 펄스자외선에 의해서 분해되는 과산화물, 바람직하게는 과산화수소를 투입하는 장치가 포함된다. 과산화수소의 투입량은 폐수의 농도에 따라서 결정될 수 있다. In the present invention, the wastewater treatment system includes a device for introducing peroxide, preferably hydrogen peroxide, which is decomposed by pulsed ultraviolet rays. The dosage of hydrogen peroxide can be determined according to the concentration of the waste water.

본 발명에 따른 폐수처리 시스템은 회분식, 반회분식, 또는 연속식으로 폐수를 처리할 수 있으며, 대용량의 폐수를 처리하기 위해서 연속식 폐수처리 방식을 사용하는 것이 바람직하다. The wastewater treatment system according to the present invention can treat wastewater in a batch, semibatch, or continuous manner, and it is preferable to use a continuous wastewater treatment method to treat a large amount of wastewater.

본 발명에 따른 폐수처리 시스템은 UV 반응조에 설치된 UV 램프에 펄스 전원을 인가하는 파워서플라이가 설치되는 것이 바람직하다. In the wastewater treatment system according to the present invention, it is preferable that a power supply for applying pulse power to a UV lamp installed in a UV reactor is installed.

본 발명에 따른 폐수처리시스템은 UV 반응조에 유입되는 폐수량, 유출되는 폐수량, UV 램프, 파워서플라이, pH 및 과산화물의 양을 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다. The wastewater treatment system according to the present invention preferably further includes a control unit capable of adjusting the amount of wastewater flowing into the UV reactor, the amount of wastewater flowing out, the UV lamp, the power supply, the pH, and the amount of peroxide.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 에서는 본 발명에 따른 고출력의 펄스 자외선 램프를 폐수나 하수처리에 적용하기 위한 시스템이 도시된다. Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 shows a system for applying a high power pulsed ultraviolet lamp according to the invention to wastewater or sewage treatment.

도 1 에 도시된 시스템에는 UV 반응조(12)와 상기 반응조로 폐수를 유입시키는 폐수 유입부(10)와 폐수를 배출시키는 폐수 유출부(15)가 설치된다. 여기에 유출되는 폐수의 pH조절하기 위한 약품, 예를 들어 황산 및 수산화나트륨과 UV 에 의해서 분해되어 유기물을 분해하기 위한 과산화수소를 투입하기 위한 약품 투입설비(11)와 UV 램프에 펄스형 전원을 공급하는 파워서플라이(13) 및 이들을 제어하는 제어부(14)가 포함되어 이루어진다. The system shown in FIG. 1 is provided with a UV reactor 12, a wastewater inlet 10 for introducing wastewater into the reactor and a wastewater outlet 15 for discharging wastewater. Supplying pulse type power to chemical input equipment 11 and UV lamp for inputting chemicals for controlling pH of wastewater discharged therein, for example, sulfuric acid, hydrogen peroxide and hydrogen peroxide to decompose organic matter. The power supply 13 and the control unit 14 for controlling them are included.

도 2 에 도시된 상세한 도면에 따라서, UV 반응조를 자세히 살펴보면 과산 화수소가 혼합되고 pH가 적정 범위로 조절된 폐수가 유입되어(20) 반응조 바닥에 설치된 유입부의 배플(21)을 거쳐 반응조에 투입된다. Pulsed UV 램프가 설치된 지점(22)을 중심으로 조사되는 자외선에 의해 과산화수소가 분해되면서 OH 라디칼이 다량 발생하여 유기물을 산화시켜 제거하게된다. 1개에 반응조에는 폐수의 종류와 특성에 따라 램프 수를 조절할 수 있으며 필요한 체류시간에 따라 한번 유입된 폐수가 거쳐가는 반응조 수도 조절할 수 있다. UV 반응조를 거쳐 처리된 폐수는 상부 배플(23)을 지나 다음 반응조로 다시 투입되거나 유출부(26)를 통해 다음 공정으로 다시 투입되거나 방류된다. 이 반응조에 설치된 램프를 가동하는 power supply(40)는 반응조 상부에 부착될 수도 있고 별도의 공간에 배치될 수도 있다. 램프에 대한 전력의 공급은 Power supply 후면의 송출부분(41)을 통해 전력선(42)을 거쳐 램프에 공급된다. 이 반응조의 형태나 구조는 Pulsed UV 램프의 가동을 위해서 설계된 것으로서 설치위치나 대상 폐수의 특성에 따라 램프의 개수, 반응조의 제원 등은 다양하게 변화시킬 수 있다.According to the detailed view shown in FIG. 2, when the UV reactor is examined in detail, the hydrogen peroxide is mixed and the wastewater in which the pH is adjusted to an appropriate range is introduced (20) and introduced into the reactor through the inlet baffle 21 installed at the bottom of the reactor. . Hydrogen peroxide is decomposed by ultraviolet rays irradiated around the point 22 where the pulsed UV lamp is installed, and a large amount of OH radicals are generated to oxidize and remove the organic material. In one reactor, the number of lamps can be adjusted according to the type and characteristics of the wastewater, and the number of reaction tanks through which the wastewater introduced once can be adjusted according to the required residence time. The wastewater treated via the UV reactor is passed back through the upper baffle 23 into the next reactor or through the outlet 26 back into the next process or discharged. The power supply 40 for operating the lamp installed in the reactor may be attached to the upper part of the reactor or may be arranged in a separate space. The power supply to the lamp is supplied to the lamp via the power line 42 through the discharge portion 41 at the rear of the power supply. The shape and structure of the reactor are designed for the operation of the pulsed UV lamp, and the number of lamps and the specifications of the reactor can be varied depending on the installation location and the characteristics of the target wastewater.

실시예 1Example 1

상기 도면들에 도시된 장치에서, 제논이 충진된 UV 램프에 펄스형 파워서플라이를 이용하여 가동 전압을 약 1,800V, 순간전류 약 1,000A, 가동 시간 150μsec, 초당 가동 횟수 10회로 유지되는 펄스파 전원을 인가하였다.In the device shown in the drawings, a pulse wave power source is maintained at about 1,800 V, instantaneous current about 1,000 A, 150 μsec operating time, and 10 operating cycles per second using a pulsed power supply in a UV lamp filled with xenon. Was applied.

본 실시예 1은 본 발명에 의한 수처리장치를 D제강 폐수에 적용한 실험결과로서 다음 표1에 나타내었다.Example 1 is shown in Table 1 below as an experimental result of applying the water treatment apparatus according to the present invention to D steelmaking wastewater.

[표1]Table 1

구분division COD-Mn(mg/L)COD-Mn (mg / L) COD-Cr(mg/L)COD-Cr (mg / L) 유입수Influent 62.262.2 128128 유출수Runoff 6.16.1 11.211.2 제거효율(%)Removal efficiency (%) 90.290.2 91.291.2

위의 표1에 나타난 것과 같이 COD-Mn의 경우는 약 90.1%, COD-Cr의 경우는 약 91.2%의 제거율을 나타내었다.As shown in Table 1, the removal rate was about 90.1% for COD-Mn and about 91.2% for COD-Cr.

실시예 2Example 2

실시예 2는 본 발명에 의한 수처리장치를 D반도체 폐수체 적용한 것으로서 그 시험결과는 다음 표와 같다.Example 2 is to apply the D semiconductor wastewater to the water treatment apparatus according to the present invention, the test results are shown in the following table.

구분division COD-Cr(mg/L)COD-Cr (mg / L) 유입수Influent 141141 유출수Runoff 19.319.3 제거효율(%)Removal efficiency (%) 86.386.3

위의 표에 나타난 것처럼 제거 대상이 되는 COD-Cr이 장치를 통해서 86.3% 정도 제거되었다. 이상의 실시예는 단순히 이 수처리장치의 적용예로서 특정한 폐수에 국한된 것을 의미하지는 않는다.As shown in the table above, about 86.3% of the COD-Cr was removed through the device. The above embodiment is not merely limited to a specific wastewater as an application example of this water treatment apparatus.

본 발명에 의해서 펄스 자외선을 이용하여 폐수를 처리하거나 펄스 자외선을 이용하여 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 시스템을 제공되었다. 이러한 시스템은 중압수은램프에 비해서 높은 출력을 내면서도 가동중간에 자연냉각이 이루어지므로 별도의 냉각장비가 필요하지 않는 폐수처리시스템을 제공하게 된다. According to the present invention, there is provided a system for treating wastewater using pulsed ultraviolet rays or for treating wastewater by decomposing peroxides using pulsed ultraviolet rays. Such a system provides a high power output compared to the medium pressure mercury lamp and provides a wastewater treatment system that does not require separate cooling equipment because of natural cooling during operation.

또한 본 발명에 의해서 UVC 가 다량 포함된 펄스자외선을 방사하는 UV 램프가 제공되었다. 이러한 램프는 폐수처리에 유용한 영역인 UVC 의 발생량이 많아 동일한 조건에서도 높은 폐수처리 효율을 나타내게 된다. Also provided by the present invention is a UV lamp that emits pulsed ultraviolet radiation containing a large amount of UVC. These lamps show a high amount of UVC generation, which is a useful area for wastewater treatment, and shows high wastewater treatment efficiency even under the same conditions.

또한 본 발명에 의해서 처리 대상이 되는 폐수 또는 하수의 단위부피당 필요한 램프의 수가 줄어들게 되고, 또한 냉각장치가 필요없게 되어 동일한 폐수를 처리하기 위한 설비 비용이 감소되어 다른 폐수처리방식과 경쟁할 수 있는 경쟁력이 확보되었다. In addition, the present invention reduces the number of lamps required per unit volume of wastewater or sewage to be treated, and also eliminates the need for a cooling device, thereby reducing the cost of treating the same wastewater, thereby competing with other wastewater treatment methods. This was secured.

Claims (12)

펄스파형의 전원을 UV 램프에 인가하여 펄스 자외선을 발생시키고, 이를 이용하여 폐수내 과산화물을 분해하여 폐수를 처리하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.Pulsed power is applied to a UV lamp to generate pulsed ultraviolet light, and the wastewater is treated by decomposing peroxide in the wastewater using the same. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 펄스 파형의 전원은 펄스형 파워서플라이를 이용하여 발생하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.The method of claim 1, wherein the power of the pulse waveform is generated using a pulsed power supply. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 펄스 파형의 전원은 1000V 에서 3000 V의 전압을이용하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.The water treatment method according to claim 1 or 3, wherein the power supply of the pulse waveform uses a voltage of 1000V to 3000V. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 펄스파형의 전원은 1000A 에서 1500 A 의 순간 피크 전류를 이용하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.The water treatment method according to claim 1 or 3, wherein the pulse wave power source uses an instantaneous peak current of 1000 A to 1500 A. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 펄스파형의 폭을 100㎲ 에서 250 ㎲ 인 것을 특징으로 하는 수처리 방법. The water treatment method according to claim 1 or 3, wherein the pulse waveform has a width of 100 Hz to 250 Hz. 제1항에 있어서, 상기 자외선 램프는 불활성 기체가 충진되는 것을 특징으로 하는 수처리방법.The water treatment method according to claim 1, wherein the ultraviolet lamp is filled with an inert gas. 제7항에 있어서, 상기 불활성 기체는 제논 또는 크립톤인것을 특징으로 하는 수처리방법.8. The water treatment method according to claim 7, wherein the inert gas is xenon or krypton. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 불활성 기체는 500 - 1000 Torr 인 것을 특징으로 하는 수처리방법.The method of claim 7 or 8, wherein the inert gas is 500-1000 Torr. 폐수출입부, 자외선 반응조, 자외선 램프, 램프에 펄스파형 전원을 제공하는 파워서플라이, 과산화물 및 pH 조절용 약품 투입기 및 제어부를 포함하며, 여기서 상기 파워서플라이는 1000 V 에서 3000 v 전압, 1000 A 에서 1500 A 피크전류의 펄스파형 전원을 제공하는 수처리시스템. Wastewater entry and exit, UV reactor, UV lamp, power supply for providing pulsed wave power to the lamp, peroxide and pH regulating agent and control, wherein the power supply is 1000 V to 3000 v voltage, 1000 A to 1500 A A water treatment system that provides a peak current pulse waveform power supply. 제10항에 있어서, 상기 자외선 램프는 제논 또는 크립톤의 기체가 500 - 1000 torr 의 압력으로 충진된 수처리시스템.The water treatment system of claim 10, wherein the ultraviolet lamp is filled with a gas of xenon or krypton at a pressure of 500-1000 torr. 제10항에 있어서, 상기 과산화물은 과산화수소인 수처리시스템.The water treatment system according to claim 10, wherein the peroxide is hydrogen peroxide.
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