KR100918555B1 - 질소 처리 방법 및 질소 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효율적으로 질소 화합물의 제거를 행할 수 있음과 동시에 장치의 소형화 및 비용의 저감을 도모할 수 있는 질소 화합물의 처리 방법을 제창하는 것이다. 또한, 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 방법으로서, 캐소드를 구성하는 금속 재료로서, 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것을 사용하는 것이다.

배수의 질소 처리, 생물적 처리, 전기화학, 도전체

Description

질소 처리 방법 및 질소 처리 시스템 {Method and System for Treating Nitrogen-Containing Compound}

본 발명은, 유기태(態) 질소, 아질산태 질소, 질산태 질소, 질산 이온, 암모니아태 질소 및 암모니아를 포함하는 배수(排水)의 질소 처리 방법 및 질소 처리 시스템에 관한 것이다.

종래부터, 강이나 호수의 부영양화의 원인의 하나로서 질소 화합물의 존재가 있는 것은 주지의 일이다. 또한, 이 질소 화합물은 일반 가정의 생활 배수 중이나 공장 배수 중에 많이 존재하지만, 정화 처리가 곤란한 물질인 것도 주지의 일이다. 종래, 이 질소 화합물의 정화 처리로는 일반적으로 생물적 처리가 행하여지고 있지만, 우선 암모니아태 질소를 질산태 질소로 변환하는 질화 공정과, 질산태 질소를 질소 가스로 변환하는 탈질 공정의 2개 공정에 의해 행해지기 때문에, 2개의 반응조가 필요할 뿐 아니라 처리 시간이 느리므로 처리 효율이 저하된다는 문제가 있었다.

또한, 상기 생물적 처리에는 탈질소 세균을 보유하기 위해서 대용량의 혐기조가 필요하고, 설비 건설 비용의 급등, 장치 설치 면적의 증대를 초래하는 문제가 있었다. 또한, 상기 탈질소 세균은 주위의 온도 환경, 기타 피처리수 중에 포함되 는 성분 등에 의해 현저히 영향받기 때문에, 특히, 온도가 낮아지는 겨울철이 되면 활동이 저하되고, 탈질소 작용이 저하되며, 처리 효율이 불안정해진다는 문제가 있었다.

그래서, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서 피처리수에 전류를 흘려 암모니아, 아질산태 질소, 질산태 질소를 산화 또는 환원 분해 질소 가스로 하는 방법이 고안되고 있다. 상기 전기 분해에 의한 피처리수의 처리 방법으로는 애노드에 예를 들면 백금, 이리듐, 팔라듐 등의 금속 재료나 이들의 산화물 등의 도전성 재료를 사용하고 있다. 그리고, 피처리수에 전류가 흐르게 하는 것을 통해, 애노드에 있어서 활성 산소나 차아염소산을 생성하고, 이것과 화학 반응시킴으로써 질소 화합물을 질소 가스로 변환시키고 질소 화합물의 처리를 행한 바 있다.

또한, 일본 특허 공개 소 54-16844호 공보에는, 애노드에 백금을 사용하고 캐소드에 부녹동 등을 사용하여 피처리수의 전해에 의해 유기성 배수를 무해화시키는 방법이 표시되어 있다.

그러나, 종래의 전해에 의한 질소 화합물의 처리 방법으로는 희박 염화물 이온 조건하에서 질소 화합물을 제거하는 처리 능력이 낮기 때문에, 실제로 생활 배수나 공장 배수의 처리에서 질소 화합물을 처리하는 것은 곤란하였다. 또한, 질산태 질소는 질소 가스로 되기 어렵고 저농도의 질산 이온의 제거가 어렵기 때문에 수중의 질소 성분으로서 잔류하고, 제거할 수 없다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명은 종래의 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로,희박 염화물 이온 조건하에서도 효율적으로 저농도의 질소 화합물도 제거할 수 있 음과 동시에 장치의 소형화 및 비용의 저감을 도모할 수 있는 질소 화합물의 질소 처리 방법 및 질소 처리 시스템을 제창한다.

본 발명은 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 방법에 있어서, 캐소드를 구성하는 금속 재료는 주기표의 제Ⅰb족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족(同族) 금속을 도전체에 피복한 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 방법에 있어서, 캐소드를 구성하는 금속 재료는 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것인 동시에 피처리수는 할로겐 이온, 또는 할로겐 이온을 포함하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 방법에 있어서, 캐소드를 구성하는 금속 재료는 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것인 동시에 피처리수는 염화물 이온, 또는 염화물 이온을 포함하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 질소 처리 방법은 상기 질소 처리 방법에 더하여 피처리수 중에 포함되는 염화물 이온, 또는 염화물 이온을 포함하는 화합물의 염화물 이온의 양은 1O ppm 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 질소 처리 방법은 상기 각 발명에 더하여, 캐소드를 구성하는 금속 재료로서 구리와 아연 또는 구리와 니켈 또는 구리와 알루미늄을 포함하는 합금 또는 소결체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 질소 처리 방법은 상기 각 발명에 더하여, 캐소드와 애노드 사이에 산소 기포의 통과를 저지하고, 또한 애노드측이 유수(流水)의 영향을 받는 것을 방지하는 구조를 가지며, 이온의 통과는 허용하는 차폐 부재를 배치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 질소 처리 방법은, 애노드를 구성하는 도전성 재료는 불용성 재료 또는 카본인 동시에, 캐소드의 면적을 애노드의 면적과 동등 이상으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 질소 처리 방법은 상기 각 발명에 더하여 피처리수가 생물적 처리 정화조에 의해 처리한 후의 물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 질소 처리 시스템은 상기 각 발명의 질소 처리 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 질소 처리 장치를 생물적 처리 정화조의 후단에 배치한 것을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명의 질소 처리 방법을 실현하기 위한 질소 처리 장치의 개요를 나타내는 설명도.

제2도는 애노드의 구조 설명도.

제3도는 각종 단체 금속에 의해 구성되는 캐소드의 환원 특성을 나타낸 도 면.

제4도는 각종 구리 합금에 의해 구성되는 캐소드의 환원 특성을 나타낸 도면.

제5도는 피처리수 중에 염화칼륨을 첨가한 경우에 있어서의 NO₃ ^-의 농도 변화를 나타낸 도면.

제6도는 본 발명의 제1의 구체적 응용예를 설명하는 도면.

제7도는 본 발명의 제2의 구체적 응용예를 설명하는 도면.

제8도는 본 발명의 제3의 구체적 응용예를 설명하는 도면.

제9도는 본 발명의 제4의 구체적 응용예를 설명하는 도면.

이하, 도면을 근거로 본 발명의 실시 양태를 상술한다. 본 실시예에서의 질소 처리 장치 (1)는 도시하지 않은 배수의 유입구와 유출구를 갖는 처리실 (4)을 구성하는 처리조 (2)와, 상기 처리실 (4) 내의 피처리수 중에 적어도 일부가 침지하도록 대향하여 배치되는 한쌍의 전극, 즉, 애노드 (5)와, 캐소드 (6)과, 상기애노드 (5) 및 캐소드 (6)에 통전하기 위한 전원 (7)과, 상기 전원 (7)을 제어하기 위한 도시하지 않은 제어 장치로 구성되어 있다. 또한, 도면 중 (10)은 처리조 (2)내를 교반하기 위한 교반 수단으로서의 교반자이다.

상기 캐소드 (6)은 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것, 예를 들면 구리와 아연 또는 구리와 철 또는 구리와 니켈 또는 구리와 알루미늄의 합금 또는 소결체에 의해 구성되어 있고, 상기 애노드 (5)는 불용성 금속, 예를 들면 백금, 이리듐, 팔라듐, 또는 그 산화물을 포함하는 불용성 전극, 또는 카본 등으로 구성되어 있다.

또한, 애노드 (5)와 캐소드 (6)의 사이에 위치하고, 애노드 (5)를 둘러싸도록 제2도에 나타내는 것과 같은 원통형으로 형성된 차폐 부재 (9)가 설치된다. 상기 차폐 부재 (9)는 예를 들면 유리 섬유나 플라스틱 메쉬 등의 비도전성 부재로 구성되어 있고, 이로 인해, 애노드 (5)로부터 발생하는 산소 기포가 캐소드 (6)측에 통과하는 것을 저지할 수가 있다. 이 때 애노드 (5) 측에 존재하는 이온은 상기 차폐 부재 (9)를 통과하여 캐소드 (6) 측으로 이동할 수 있다. 또한, 차폐 부재 (9)는 피처리수의 유수에 의해 발생하는 교반 또는 상기 교반자 (10)에 의한 교반에 의해 애노드 (5)에 유수의 영향을 주지 않는 것으로 되어 있다.

이상의 구성에 의해 처리조 (2) 내의 처리실 (4)에 질산성 질소를 포함하는 피처리수를 저류하고, 상기 제어 장치에 의해 전원 (7)을 ON으로 하여, 캐소드 (6) 및 애노드 (5)로 통전한다. 이에 따라 캐소드 (6) 측에서는, 피처리수 중에 포함되는 질산 이온이 환원 반응에 의해 아질산 이온으로 변환된다 (반응 A). 또한, 질산 이온의 환원 반응에 의해 생성된 아질산 이온은 또한, 환원 반응에 의해 암모니아로 변환된다 (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, 애노드 (5) 측에서는 애노드 (5)의 표면에서 활성 산소나 차아염소산이 발생하고, 이에 따라 피처리수 중의 암모니아가 산화되고, 질소 가스를 생성한다 (반응 C). 이하에 반응 C을 나타낸다.

반응 C: NH₃(aq)+3(O)→N₂↑+3H₂O

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

여기서 제3도 및 제4도를 참조하여, 캐소드 (6)의 구성 전극에 대해서 설명한다. 실제의 질소 처리의 전기 분해로는 특히 캐소드 (6)을 구성하는 금속의 종류에 따라 질소 처리 능력이 현저히 다르다. 제3도는 각종 단체 금속에 의해 구성되는 캐소드의 환원 특성을 나타낸 도면이다. 제3도에 나타내는 실험 결과는 염화물 이온 없음의 조건하에서 O.OO1 M의 KNO₃를 가한 용액 3OO ㎖를 전기 분해한 경우에 있어서 시간 경과에 따르는 NO₃ ^-의 농도를 나타내고 있다. 또한, 이 때 사용되는 애노드 (5)는 백금이고, 캐소드 (6)과 애노드 (5)의 면적비는 10:1이다.

제3도에 나타낸 바와 같이, 캐소드 (6)을 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 예를 들면 아연, 구리, 은, 아연과 구리의 합금인 놋쇠로 구성하면, 질산태 질소, 즉 저농도의 NO₃-의 환원 특성은 현저하게 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 조건으로는 백금, 니켈, 티탄은 거의 환원 특성을 나타내지 않았다. 이에 따라, 캐소드 (6)을 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체로 구성하면 NO₃ ^- 및 NO₂ ^-의 처리에 유효하다는 것을 알 수 있다.

또한, 제4도는 각종 구리 합금에 의해 구성되는 캐소드의 환원 특성을 나타낸 도면이다. 제4도에 표시되는 실험 결과는, 제3도의 실험와 마찬가지의 조건에서 행해진 것이다. 제4도에 의하면 구리와 니켈 및 망간의 합금인 어드밴스(advance)와, 구리와 주석의 합금인 인청동과, 구리와 니켈의 합금인 큐블러니켈을 각각 캐소드 (6)에 사용한 경우에는, 각각 상기 아연의 단체 금속을 캐소드 (6)에 사용한 경우에 비하여, NO₃ ^-의 감소 비율이 적은 것이었다.

상기로부터 염화물 이온 없음 또는 희박 염화물 이온의 조건하에서 구리 합금으로는 구리와 아연, 구리와 니켈, 구리와 알루미늄이 NO₃ ^- 및 NO₂ ^-의 처리에 유효하다는 것을 알 수 있다. 또한, 구리 합금으로서 망간이나 주석을 사용한 경우에는 그 양과 관계 없이 저농도의 NO₃ ^- 및 NO₂ ^-의 환원 성능이 현저히 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 구리의 합금 이외에도 구리와 철의 소결체도 환원 특성이 높다.

이에 따라, 캐소드 (6)에 구리 및 아연의 합금을 사용한 경우에는 종래의 아연 또는 구리의 단체 금속을 사용한 경우에 비하여 특히 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응을 촉진시킬 수 있고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축시킬 수 있게 된다. 구리는 용액이 전해의 진행에 따라 알칼리 성이 되면 NO₃ ^- 및 NO₂ ^-의 환원 속도가 저하되지만, 구리와 아연의 합금인 놋쇠의 경우에는 구리보다 이온화 경향이 큰 아연이 희생 전극으로서 작용하기 때문에, 질소 화합물의 환원 속도의 pH 의존성이 없어지고, 결과적으로 구리, 아연 단체보다도 환원 특성이 향상되기 때문이다.

그 때문에 일반 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효율적으로 질소 화합물을 제거할 수 있게 되고, 질소 화합물의 처리 능력이 향상된다.

특히, 캐소드 (6)에 놋쇠를 사용한 경우에는 현저히 NO₃ ^_ 농도를 감소시킬 수 있기 때문에, 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응을 더 한층 촉진시킬 수 있고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축하여, 저농도의 질산 이온도 환원시킬 수 있게 된다.

한편, 애노드 (5)측에서는 전술한 바와 같은 탈질소 반응에 더하여, 캐소드 (6) 측에는 질산 이온의 환원으로부터 생성된 아질산 이온이 재차 질산 이온으로 산화하는 산화 반응이 발생되고 있다. 이로부터 캐소드 (6)에서의 질산 이온의 환원 반응에 대하여 애노드 (5)에서 아질산 이온의 산화 반응 (반응 D)이 생기기 때문에, 질소 처리 효율이 나빠진다는 문제가 있었다. 이하에 반응 D를 나타낸다.

반응 D: NO₂ ^-+H₂O→NO₃ ^-+H⁺+2e^-

이 때문에 본 발명에서는 이 애노드 (5)에서 생기는 아질산 이온의 산화 반 응을 지연시키고, 캐소드 (6)에서 생기는 질산 이온의 환원 반응을 촉진하기 위해서 캐소드 (6)의 표면적을 애노드 (5)의 표면적과 동등 이상인 것을 사용한다.

이에 따라 애노드 (5)에서 생기는 질소 화합물, 특히, 아질산태 질소, 즉 아 질산 이온으로부터 질산태 질소, 즉 질산 이온으로의 산화 반응을 저감시키고, 이에 따라 캐소드 (6)에서 생기는 질산 이온의 환원 반응을 촉진할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서의 질소 처리 장치 (1)에는 전술한 바와 같이 애노드 (5)와 캐소드 (6)의 사이에 위치하고, 애노드 (5)를 둘러싸도록 차폐 부재 (9)가 설치되어 있기 때문에, 애노드 (5) 표면에서 발생한 활성 산소가 캐소드 (6)로 이동하고, 캐소드 (6)에서 환원 반응을 저해하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 피처리수　중의 이온만이 차폐 부재 (9)를 투과함으로써 질산태 질소, 즉, 질산 이온이 상기 차폐 부재 (9)를 투과하고, 애노드 (5)로부터 캐소드 (6)으로 이동하여, 캐소드에서 환원 반응을 행할 수 있기 때문에, 질산 이온의 환원 반응을 촉진할 수 있게 된다.

또한, 애노드 (5)측이 유수의 영향을 받지 않는 구조를 가짐과 동시에 이온의 통과는 허용하는 차폐 부재 (9)를 배치하기 때문에, 피처리수의 유수에 의한 교반 또는 상기 교반자 (10)에 의한 교반이 캐소드 (6)측의 질산태 질소의 환원 반응을 촉진할 때 애노드 (5) 측의 피처리수가 교반되는 것을 방지하고, 전기 영동(泳動)에 의한 희박 염화물 이온의 애노드 (5)로의 공급을 재촉하고, 결과적으로 차아염소산에 의한 질소 화합물의 처리가 향상된다.

또한, 차폐 부재 (9)는 전술한 바와 같이, 원통형으로 형성되고, 아래쪽으로 개방되어 있기 때문에, 애노드 (5)를 완전히 차폐 부재 (9)로 포위함으로써 NO₃ ^-가 애노드 (5)에 적극적으로 끌리고, 캐노드 (6)에 NO₃ ^-가 이동하지 않고, NO₃ ^-의 환원반응의 효율이 저하되는 것을 미연에 회피할 수 있게 된다. 이에 따라 질산태 질소의 환원 반응을 더 한층 촉진할 수 있게 되고, 질소 화합물의 처리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 피처리수 중에 염화물 이온이나 요오드 이온, 브롬 이온 등의 할로겐이온이나 이들 할로겐 이온을 포함하는 화합물, 예를 들면, 염화나트륨이나 염화칼륨 등을 첨가함으로써, 효과적으로 NH₄ ⁺를 제거할 수 있게 되고, 질소 화합물의 처리 능력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 제5도는 피처리수 중에 염화칼륨을 첨가한 경우에 있어서의 NO₃ ^-의 농도 변화를 나타낸 도면이지만 이에 의하면 염화칼륨을 첨가하지 않은 경우와 비교하면 단시간으로 현저하게 NO₃ ^-가 감소하고, NO₃ ^- 농도가 낮아지고 있다. 이에 따라 캐소드 (6)으로부터 생기는 암모니아가 애노드 (5)로부터 생기는 차아염소산 등의 물질과 탈질 반응을 함으로써 상승 효과에 따라, 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 따라서, 일반 가정이나 공장 등으로부터 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효과적 으로 질소 화합물을 제거할 수 있게 되고, 질소 화합물의 처리 능력이 향상된다.

또한, 첨가되는 염화물 이온이나 요오드 이온, 브롬 이온 등의 할로겐 이온이나, 이들 할로겐 이온을 포함하는 화합물, 예를 들면 염화나트륨이나 염화칼륨의 염화물 이온의 농도는 예를 들면 1O ppm 이상으로 함으로써 상승 효과에 따라 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 보다 한층, 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

특히, 피처리수 중에 염화나트륨을 첨가하는 경우에는, 첨가제로서 안정 또한 안전하기 때문에 첨가제의 관리나 첨가 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다. 또한, 해수가 포함되는 피처리수의 질소 처리를 행할 경우에는 해수에 염화나트륨이 다량으로 예를 들면 4OOO ppm 이상 포함되어 있기 때문에 각별히 첨가제를 가하는 일 없이, 효과적으로 질소 성분의 제거를 행할 수 있게 된다.

또한, 첨가제를 사용할 경우에는, 현저하게 질소 화합물의 제거 효율이 향상되기 때문에, 애노드 (5)와 캐소드 (6)의 면적을 동일하게 할 수 있다. 이에 따라 본 발명을 실현하는 질소 처리 장치 (1)의 구조를 간소화할 수 있고, 또한 장치의 소형화를 가능하게 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제1의 구체적 응용예로는, 제6도에 나타내는 바와 같이 생물적 처리 정화조, 본 실시예에서는 소위 활성 오니 처리조 (11)에 피처리수를 저류하고, 상기 활성 오니 처리조 (11)에서 COD 및 BOD를 제거한 후, 상기 COD 및 BOD 처리가 이루어진 피처리수를, 본 발명을 적용한 질소 처리 장치 (1)의 처리조 (2)에서 질소 화합물을 처리한다.

이에 따라, 피처리수를 활성 오니 처리조 (11)에서 일단 COD 및 BOD의 처리를 한 후, 추가로 질소 처리 장치 (1)에서 질소 화합물의 처리를 행할 수 있게 되어, 피처리수를 효과적으로 처리할 수 있게 된다. 또한, 활성 오니 처리조 (11)에서 처리된 피처리수에는 활성 오니 처리조 (11) 내에서 발생하는 균이 포함되어 있지만 질소 처리 장치 (1)에서 전술한 바와 같이 차아염소산이나 활성 산소에 의해 살균되기 때문에, 피처리수를 환경에 알맞은 상태로 배수 처리할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제2의 구체적 응용예로는 제7도에 나타내는 바와 같이, 소위 전해 부상에 의해서 피처리수 중의 부유 물질을 제거할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제3의 구체적 응용예로는 제8도에 나타내는 바와 같이 양어장이나 수족관 등에서의 어류를 생식시키는 수조 (12) 물중의 질소 화합물을 제거하는 데 사용할 수 있다. 어류를 생식시키는 수조에는 물고기로부터 배출되는 암모니아 등의 질소 화합물에 따라 물이 현저히 오염되기 때문에 정기적으로 수조 내의 물을 교환할 필요가 있었다. 그래서 질소 화합물을 포함하는 수조 (12) 내의 물을 상기 질소 처리 장치 (1)에 도입하여 질소 화합물을 처리하고, 그 후, 질소 처리 장치 (1)로부터 배수된 피처리수를 차아염소산 제거 장치 (13)에 도입하여 피처리수 중의 차아염소산을 제거하고, 수조 (12) 내로 복귀시킨다.

이에 따라, 수조 (12) 내의 물을 정기적으로 교환할 필요가 없게 되고, 수조 (12)의 유지관리 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수조 (12) 질소 처리 장치 (1)에 저류된 피처리수는 차아염소산 (1)으로 살균된 후, 수조 (12)에 복귀됨으로써, 수조 (12) 내의 물고기의 생존율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 이 밖에, 본 발명의 제4의 구체적인 응용예로서 제9도에 나타내는 것과 같이 공기 중의 NOx 가스를 광촉매나 스크러버 등에 의해 수중에 녹이고, 질산 수용액으로 만든다. 그리고, 이 질산 수용액을 본 발명을 적용한 질소 제거 장치 (1)에 의해 질소 제거한다. 이에 따라, NOx 가스를 수중에 녹이고, 질산 수용액으로 하여, 상기 질산 수용액을 토양에 배수함으로써 생기는 토양이 현저한 산성이 되는 것을 미연에 회피할 수 있다. 그 때문에, 산성이 된 토양을 약제를 사용하는 일 없이, 중성으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 이것 이외에, 본 발명을 적용한 질소 제법 방법은, 풀이나 목욕탕에서의 피처리수의 정화 및 우물물이나 지하수의 정화 등에도 적용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 다르면, 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 방법으로서, 캐소드를 구성하는 금속 재료는 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것을 사용하기 때문에 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응을 촉진시킬 수 있고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 방법으로서, 캐소드를 구성하는 금속 재료는 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것이고, 피처리수는 할로겐 이온, 또는 할로겐 이온을 포함하는 화합물을 포함하기 때문에, 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응을 촉진시킬 수 있고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 피처리수 중에 포함되는 염화물 이온, 또는 염화물 이온을 포함하는 화합물의 염화물 이온의 양이 1O ppm 이상이기 때문에 캐소드에서 생기는 암모니아를, 비교적 취급하기 쉬운 화합물을 사용함으로써 애노드에서 생기는 예를 들면 차아염소산 등의 물질과 탈질 반응시켜, 상승 효과에 의해서 질산태 질소, 암모니아태 질소 및 질소 화합물 등의 질소 성분을 더 한층 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 각 발명에 더하여 캐소드를 구성하는 금속 재료로서 구리와 아연 또는 구리와 철 또는 구리와 니켈 또는 구리와 알루미늄을 포함하는 합금 또는 소결체를 사용하기 때문에, 특히, 피처리수 중의 질산태 질소의 아질산태 질소 및 암모니아로의 환원 반응을 더 한층 촉진시킬 수 있고, 환원 반응에 요하는 시간을 단축할 수 있게 된다.

이로 인하여, 일반 가정이나 공장 등에서 배출되는 질소 화합물을 포함하는 피처리수로부터 효율적으로 질소 화합물을 제거할 수 있고, 질소 화합물의 처리 능력이 한층 향상된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 각 발명에 더하여, 캐소드와 애노드 사이에 산소 기포의 통과를 저지하고, 또한 애노드측에 유수의 영향을 받지 않은 구조로 함 과 동시에 이온의 통과는 허용하는 차폐 부재를 배치하기 때문에, 애노드측에서 발생한 활성 산소에 의해 질소 화합물의 탈질 반응을 행함과 동시에, 이온만이 차폐 부재를 투과함으로써 질소 화합물, 특히 질산태 잘소의 환원 반응을 촉진할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 애노드를 구성하는 도전성 재료로서 불용성 재료 또는 카본을 사용함과 동시에, 캐소드의 면적을 애노드의 면적과 동등 이상으로 하기 때문에, 애노드에서 생기는 질소 화합물, 특히, 아질산태 질소 질산태 질소에의 산화 반응을 저감시키고, 이에 따라 캐소드에서 생기는 질산태 질소의 환원 반응을 촉진할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 각 발명에 더하여, 피처리수는 생물적 처리 정화조에 의해 처리한 후의 물이기 때문에, 상기 생물적 처리 정화조, 예를 들면 활성 오니 처리조 등으로 COD나 BOD 등을 고도로 제거함과 동시에 활성 오니 처리조에서 발생하는 균을 차아염소산이나 활성 산소에 의해 살균한 후, 배수 처리할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 질소 처리 시스템에 따르면, 상기 질소 처리 방법에 의해 피처리수 중의 질소 화합물을 처리하는 질소 처리 장치를 생물적 처리 정화조의 후단에 배치하였기 때문에, 생물적 처리 정화조, 예를 들면 활성 오니 처리조 등에서 COD나 BOD 등을 고도로 제거함과 동시에, 활성 오니 처리조에서 발생하는 균을 차아염소산이나 활성 산소에 의해 살균한 후, 배수 처리할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 유기태 질소, 질산태 질소, 아질산태 질소, 질산 이온 또는 암모니아 중의 어느 하나의 질소 화합물을 처리하는 방법으로서,

   캐소드를 구성하는 금속 재료로서 주기표의 제Ib족 또는 제Ⅱb족 금속을 포함하는 도전체, 또는, 동족(同族) 금속을 도전체에 피복한 것을 사용하고,

   상기 캐소드에 구리와 아연의 합금인 놋쇠를 사용하여, 구리보다 이온화 경향이 큰 아연을 희생전극으로 작용시키는 것을 특징으로 하는 질소 화합물의 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   산소 기포의 통과를 저지하고, 또한 애노드측이 유수의 영향을 받는 것을 방지하는 구조를 가짐과 동시에 이온 통과는 허용하는 차폐 부재를 상기 캐소드와 애노드의 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 질소 화합물의 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,

   애노드를 구성하는 도전성 재료로서 불용성 재료 또는 카본을 사용함과 동시에, 상기 캐소드의 면적을 상기 애노드의 면적과 동등 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 질소 화합물의 처리 방법.
4. 제3항에 있어서,

   산소 기포의 통과를 저지하고, 또한 애노드측이 유수의 영향을 받는 것을 방지하는 구조를 가짐과 동시에 이온 통과는 허용하는 차폐 부재를 상기 캐소드와 애노드의 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 질소 화합물의 처리 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피처리수가 생물적 처리 정화조에 의해 처리한 후의 물인 것을 특징으로 하는 질소 화합물의 처리 방법.
6. 전기화학적 방법에 의해 피처리수 중의 유기태 질소, 질산태 질소, 아질산태 질소, 질산 이온 또는 암모니아 중의 어느 하나의 질소 화합물을 처리하는 장치를 생물적 처리정화조의 후단에 배치한 질소 처리 장치로서,

   상기 질소 화합물을 처리하는 장치는 캐소드를 구성하는 금속 재료로서 주기표의 제Ib족 또는 제IIb족 금속을 포함하는 도전체, 또는 동족 금속을 도전체에 피복한 것을 사용하고, 상기 캐소드에 구리와 아연의 합금인 놋쇠를 사용하여, 구리보다 이온화 경향이 큰 아연을 희생 전극으로 작용시키는 것을 특징으로 하는 질소 처리 장치.
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