KR100968577B1 - 유기폐액의 매개산화 처리장치 - Google Patents

유기폐액의 매개산화 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기화학적 매개산화에 의한 유기폐액의 처리가 가능한 유기폐액의 매개산화 처리장치에 관한 것으로, 매개산화반응조, 전해조, 캐소드액재생조, 증발조 등을 포함하는 유기폐액의 매개산화 처리장치에 관한 것이다.
Figure R1020080000445
유기폐액, 매개이온, 산화처리, 산화, 환원

Description

유기폐액의 매개산화 처리장치{The Apparatus for Mediated Oxidation of Destroying Organic Wastes}
본 발명은 전기화학적 매개산화에 의한 유기폐액의 처리가 가능한 유기폐액의 매개산화 처리장치에 관한 것이다.
최근 다양한 화학공정에서 유기폐수가 발생하고 있으며, 발생하는 유기폐액들은 소각하여 제거하거나 전기화학적인 방법으로 산화시켜 제거하는 방법이 이용되고 있다.
그러나 유기폐액의 소각은 소각장치의 부식이 발생하여 유지비용이 많이 들뿐만 아니라 소각시 다이옥신이나 질소산화물 등 2차 오염원을 발생시켜 소각장치 주변의 주민들의 민원의 대상이 되고 있어 소각장치를 위한 부지의 확보에 많은 어려움을 격고 있는 상황이다.
또한 폐기물 처리에 대한 환경기준이 강화되면서 유기폐액의 처리에 대한 많은 관심이 있어오고 있다.
한편, 유기폐액 중에 포함되어 있는 물과 매개산화과정에서 생성된 물은 전기화학적 산화공정의 아노드액 내의 산화된 매개이온의 농도를 희석시키게 되어, 유기폐액의 처리 효율을 저하시키고, 생성되는 물을 적절히 제거하지 못하면 한정된 부피를 가진 매개산화반응조에 주입되는 유기폐액의 양 또한 제한됨으로써 전기화학적 산화공정의 연속 운전을 방해하는 요인이 된다. 따라서, 유기폐액 중에 포함되어 있는 물과 매개산화과정에서 생성된 물을 제거할 필요가 있다.
본 발명은 유기폐액이 전기화학적 매개산화에 의하여 처리되는 과정에서 물이 증가되는 경우 물을 증발시키고, 물속에 포함된 매개이온을 전해조에 재공급하며, 캐소드액이 산소 또는 오존과 반응시 산화반응 효율을 높이고, 전해셀의 구성을 복극셀로 하여 구조가 간단한 유기폐액의 매개산화 처리장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 유기폐액이 매개이온에 의한 전기화학적인 매개산화과정이 수행되는 매개산화반응조; 정류기로부터의 전류에 의하여 상기 매개산화반응조로부터 유입되는 환원된 매개이온이 산화되는 아노드실, 상기 아노드실로부터 전자를 받아 캐소드액을 환원시키는 캐소드실이 구비된 전해셀; 상기 아노드실의 산화된 매개이온이 상기 매개산화반응조에 유입되도록 하는 매개이온 공급관; 상기 캐소드실로부터 유출되는 환원된 캐소드액을 오존 또는 산소를 접촉시켜 산화시키고 산화된 캐소드액이 다시 상기 캐소드실로 유입되도록 하는 캐소드액재생조;를 구비하되, 상기 전해셀은, 일측면에 아노드 전극이 형성되고 타측면에 캐소드 전극이 형성되는 전극셀; 일측면에 형성된 캐소드 엔드 전극이 상기 전극셀의 아노드 전극을 마주보도록 설치되는 캐소드 엔드 금속판; 일측면에 형성된 아노드 엔드 전극이 상기 전극셀의 캐소드 전극을 마주보도록 설치되는 아노드 엔드 금속판; 상기 아노드실과 캐소드실을 구획하도록, 상기 전극셀의 아노드 전극과 상기 캐소드 엔드 전극 사이 및 상기 전극셀의 캐소드 캐소드 전극과 상기 아노드 엔드 전극 사이에 각각 설치되는 격막;을 포함하는 복극 전해셀인 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 캐소드실의 측벽, 상기 아노드실의 측벽, 상기 캐소드실과 아노드실 사이에 구비되는 격막, 상기 캐소드실과 아노드실 사이에 구비되는 전극셀에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 각각 상호 연통되는 매개이온 제1 통로, 매개이온 제2 통로, 캐소드액 제1 통로 및 캐소드액 제2 통로가 형성되고, 상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 매개이온 제1 통로 및 캐소드액 제1 통로가 형성되고, 상기 복극 전해셀의 아노드 엔드 금속판에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 매개이온 제2 통로 및 캐소드액 제2 통로가 형성되되, 상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판은 이웃한 상기 캐소드실의 측벽에 형성된 매개이온 제2 통로 및 캐소드액 제2 통로를 차단하고, 상기 복극 전해셀의 아노드 엔드 금속판은 이웃한 상기 아노드실의 측벽에 형성된 매개이온 제1 통로 및 캐소드액 제1 통로를 차단하고, 상기 캐소드실의 측벽에 형성된 캐소드액 제1 통로와 캐소드액 제2 통로는 상기 캐소드실의 내부와 연통하고, 상기 아노드실의 측벽에 형성된 매개이온 제1 통로와 매개이온 제2 통로는 상기 아노실의 내부와 연통하기도 한다.
본 발명은 상기 매개산화반응조의 매개산화과정에서 발생한 물 및 상기 캐소드액 재생조의 환원된 캐소드액 중에 포함된 물을 증발시키는 증발조를 포함하거나, 상기 매개산화반응조의 환원된 매개이온이 상기 아노드실에 선택적으 로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제1 유입도관; 상기 매개산화반응조의 매개산화과정에 발생한 물 및 환원된 매개이온이 상기 증발조에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제2 유입도관; 상기 증발조의 환원된 매개이온이 상기 아노드실에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제3 유입도관;을 포함하거나, 상기 매개산화반응조로부터 오버 플로윙되는 물과 환원된 매개이온, 상기 캐소드액 재생조로부터 오버 플로윙되는 환원된 캐소드액이 상기 증발조에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제4 유입도관을 포함할 수 있는데, 상기 증발조는, 상기 제2 유입도관, 제3 유입도관 및 제4 유입도관의 단부에 각각 연결되며 가열수단이 구비된 가열조; 상기 가열조로부터 증발된 물을 응축시키는 응축기; 상기 응축기에 연결되어 응축된 물을 담수하는 저장조; 상기 저장조에 연결되는 진공펌프;를 포함할 수 있고, 상기 캐소드액 재생조는, 상기 캐소드실로부터 환원된 캐소드액이 유입되며 상기 제4 유입도관에 연결되는 캐소드액 유입조; 상기 캐소드액 유입조로부터 유입되는 환원된 캐소드액이 산화되도록 충진재가 내장된 내부 공간에 산소 또는 오존을 함께 유입시키며, 산화된 캐소드액을 상기 캐소드실에 유입시키는 캐소드액 산화조;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐소드액 산화조는 상기 캐소드액 유입조로부터 유입되는 환원된 캐소드액에 속도 변화를 일으켜 압력을 낮춤으로써 산소 또는 오존이 함께 유입되도록 하는 이젝터를 포함하거나, 상기 캐소드액 산화조에 유입되는 상기 환원된 캐소드액에 질산을 공급하기 위한 질산공급기를 포함하거나, 상기 캐 소드액 유입조의 NOx 또는 O2 기체가 상기 매개산화반응조에 유입되도록 하는 기체 유입도관을 포함할 수 있는데, 상기 전극셀은 상기 아노드 전극과 캐소드 전극이 교번하도록 상호 이격되어 2개 이상 설치되고, 상기 이웃한 전극셀과 전극셀 사이에는 격막이 설치되거나, 상기 캐소드실의 측벽과 아노드실의 측벽은 중앙부에 통공이 형성된 고무판, 티타늄판, 테프론판 중 2 이상을 적층하여 형성되거나, 상기 복극 전해셀에 구비되는 전극은 메쉬전극일 수 있고, 상기 메쉬 전극은 티타늄(Titanium)에 이리듐(Iridium)이 코팅된 것, 백금(Platinium)에 이리듐(Iridium)이 코팅된 것, 티타늄(Titanium)에 백금(Platinium)이 코팅된 것에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것일 수 있다.
본 발명은 유기폐액이 전기화학적 매개산화에 의하여 처리되는 과정에서 물이 증가되면 가열조를 통하여 물을 증발시키고, 가열조 내의 매개이온을 전해조로 재공급할 수 있고, 캐소드액이 산소 또는 오존과 반응시 산화반응 효율을 높일 수 있으며, 전해셀의 구성을 복극셀로 하여 구조가 간단해지고 정류기의 전류를 낮게 운전하며 전기배선도 단순화되어 조기장치 투자비와 운전의 용이성이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도1은 본 발명에 따른 일실시예의 개략적 구성도를, 도2는 도1의 전해셀의 개략도를, 도3 내지 도6은 도1의 전해셀의 분해도를 나타낸다.
도1을 참조하면 본 발명에 따른 일실시예는 매개산화반응조(1100), 전해조(1200), 캐소드액재생조(1300) 및 증발조(1400)를 갖는다.
도1을 참조하면 매개산화반응조(1100)는 유기폐액이 매개이온에 의한 전기화학적인 매개산화가 수행되는 반응조이다. 매개산화반응조(1100)는 펌프(131)의 작동에 의하여 유기폐액공급조(130)로부터 유기폐액을 유입시켜 매개이온에 의하여 유기폐액을 매개산화시키는 액상산화반응조(100)를 가지며, 또한 상기 액상산화반응조(100)의 상단에 위치하여 유해가스의 외부 유출을 억제하기 위한 가스페이스리액터(gas phase reactor)(110) 및 응축기(120)를 가진다. 가스페이스리액터(gas phase reactor)(110)에는 충진재가 구비된다. 가스페이스리액터(gas phase reactor)(110)에서는 액상산화반응조(100)에서 발생하는 NOx 가스가 전해조(1200)로부터 유입되는 산화된 매개이온과 반응하여 질산이 생성된다.
도1을 참조하면 매개산화반응은 고온에서 반응이 빨리 일어나므로 액상산화반응조(100)에는 온도조절을 할 수 있는 자켓(102)이 구비된다. 매개이온이 Ag+2 인 경우에 액상산화반응조(100)에서 발열반응이 일어나므로 냉각을 위하여 액상산화반응조(100)에 냉각 파이프(103)를 설치할 수 있다.
도1을 참조하면 전해조(1200)로부터 산화된 매개이온이 매개이온 공급관(540)을 통하여 액상산화반응조(100)에 유입된다. 매개이온공급관(540)은 제1 매개이온공급관(541)과 제2 매개이온공급관(542)으로 분기되는데, 제1 매개이온공급관(541)은 액상산화반응조(100) 상단에 연결되고, 제2 매개이온공급관(542) 은 가스페이스리액터(gas phase reactor)(110) 위쪽에 연결된다. 액상산화반응조(100)에 유입된 상기 산화된 매개이온은 유기폐액을 산화시키게 된다. 산화과정에서 상기 매개이온은 환원되며, 물 및 이산화탄소 등이 발생한다.
도1을 참조하면 액상산화반응조(100)와 전해조(1200)의 아노드실(210)을 연결을 위한 제1 유입도관(610)이 구비된다. 제1 유입도관(610)은 매개산화반응조(1100)의 환원된 매개이온이 아노드실(210)에 유입되어 산화되도록 하기 위한 것인데, 매개산화반응조(1100)의 환원된 매개이온이 아드노실(210)에 선택적으로 유입되도록 제1 유입도관(610)에는 유량 조절수단(612)이 구비된다.
도1을 참조하면 전해조(1200)는 전해셀(200)과 정류기(R)를 갖는다. 전해셀(200)는 정류기(R)로부터의 전류에 의하여 매개산화반응조(1100) 또는 증발조(1400)로부터 유입되는 환원된 매개이온이 산화되는 아노드실(210), 아노드실(210)로부터 전자를 받아 캐소드액을 환원시키는 캐소드실(220)이 구비된다.
도2를 참조하면 전해셀(200)은 일측면에 아노드 전극(251)이 형성되고 타측면에 캐소드 전극(252)이 형성되는 전극셀(도면부호 미부여), 일측면에 형성된 캐소드 엔드 전극(231)이 상기 전극셀의 아노드 전극(251)을 마주보도록 설치되는 캐소드 엔드 금속판(230), 일측면에 형성된 아노드 엔드 전극(241)이 상기 전극셀의 캐소드 전극(252)을 마주보도록 설치되는 아노드 엔드 금속판(240), 상기 전극셀의 아노드 전극(251)과 캐소드 엔드 전극(231) 사이 및 상기 전극셀의 캐소드 전극(252)과 아노드 엔드 전극(241) 사이에 설치되는 격막(260)을 포함한다. 전극 셀(도면부호 미부여)은 아노드 전극(251) 및 캐소드 전극(252)이 양측면에 형성되는 분리 금속판(250)을 포함한다.
한편, 전해셀(200)은 상기 전극셀이 아노드 전극(251)과 캐소드 전극(252)이 교번하도록 상호 이격되어 2개 이상 설치되는 복극 전해셀일 수 있다. 복극 전해셀의 경우 이웃한 전극셀과 전극셀 사이에는 격막(260)이 설치된다.
아노드 전극(251)과 캐소드 전극(252)은 메쉬 전극으로 구성된다. 본 실시예에서 메쉬 전극을 사용하는 경우 쿨롱효율이 높고 에너지 소비효율이 적으며, 또한 상기 메쉬 전극은 티타늄에 이리듐이 코팅된 것, 백금(Platinium)에 이리듐(Iridium)이 코팅된 것, 티타늄(Titanium)에 백금(Platinium)이 코팅된 것에서 선택되는 어느 하나를 사용하며 바람직하게는 티타늄에 이리듐이 코팅된 것을 사용하는 것이 더욱 효율적인 에너지 소비효율을 갖는 전해셀(200)을 제공한다.
한편, 격막(260)은 양이온 및 수소이온을 선택적으로 투과하는 다공성 격막을 사용한다.
도2를 참조하면 캐소드실(210-1, 210-2)의 측벽, 아노드실(220-1, 220-2)의 측벽, 캐소드실(210-1, 210-2)과 아노드실(220-1, 220-2) 사이에 구비되는 격막(260), 캐소드실(210-1, 210-2)과 아노드실(220-1, 220-2) 사이에 구비되는 전극셀(도면부호 미부여)에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 각각 상호 연통되는 매개이온 제1 통로(711), 매개이온 제2 통로(712), 캐소드액 제1 통로(811) 및 캐소드액 제2 통로(812)가 형성된다.
도2를 참조하면 상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판(430)에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 매개이온 제1 통로(711) 및 캐소드액 제1 통로(811)가 형성되고, 상기 복극 전해셀의 아노드 엔드 금속판(440)에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 매개이온 제2 통로(712) 및 캐소드액 제2 통로(812)가 형성된다.
도2를 참조하면 상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판(430)은 이웃한 캐소드실(210-1)의 측벽에 형성된 매개이온 제2 통로(712) 및 캐소드액 제2 통로(812)를 차단하고, 상기 복극 전해셀의 아노드 엔드 금속판(440)은 이웃한 아노드실(220-1)의 측벽에 형성된 매개이온 제1 통로(711) 및 캐소드액 제1 통로(811)를 차단한다.
도2를 참조하면 캐소드실(210-1, 210-2)의 측벽에 형성된 캐소드액 제1 통로(811)와 캐소드액 제2 통로(812)는 캐소드실(210-1, 210-2)의 내부와 연통하고, 아노드실(220-1, 220-2)의 측벽에 형성된 매개이온 제1 통로(711)와 매개이온 제2 통로(712)는 아노실(220-1, 220-2)의 내부와 연통한다.
도1 및 도2를 참조하면 매개산화반응조(1100) 또는 증발조(1400)로부터 유입되는 환원된 매개이온은 상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판(230)에 형성된 매개이온 제1 통로(711)를 통하여 유입되고, 캐소드액재생조(1300)로부터 유입되는 산화된 캐소드액은 상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판(230)에 형성된 캐소드액 제1 통로(811)을 통하여 유입된다.
도3 내지 도6을 참조하면 캐소드실(210-1, 210-2)의 측벽과 아노드실(220-1, 220-2)의 측벽은 중앙부에 통공이 형성된 고무판, 티타늄판, 테프론판 중 2 이상이 적층되어 형성될 수 있다.
도3은 도2의 캐소드실(210-1)의 측벽을 형성하는 부재에 관한 개략도이다. 도3의 a는 티타늄판으로 된 캐소드 엔드 금속판(230)이고, b는 a위에 적층되는 고무판, c는 b위에 적층되는 테프론판, d는 c위에 적층되는 고무판, e는 d위에 적층되는 티타늄판, f는 e위에 적층되는 고무판, g는 f위에 적층되는 격막(260)이다. 도면부호 711, 712는 매개이온 제1 통로 및 매개이온 제2 통로를 나타내고, 811,812는 캐소드액 제1 통로 및 캐소드액 제2 통로를 나타낸다.
도4는 도2의 아노드실(220-2)의 측벽을 형성하는 부재에 관한 개략도이다. 도4의 a는 고무판, b는 a위에 적층되는 티타늄판, c는 b위에 적층되는 고무판, d는 c위에 적층되는 테프론판, e는 d위에 적층되는 고무판, f는 티타늄판으로 e위에 적층되는 분리 금속판이다. 도면부호 711, 712는 매개이온 제1 통로 및 매개이온 제2 통로를 나타내고, 811,812는 캐소드액 제1 통로 및 캐소드액 제2 통로를 나타낸다.도4의 a는 도3의 f위에 적층된다.
도5는 도2의 캐소드실(210-2)의 측벽을 형성하는 부재에 관한 개략도이다. 도5의 a는 고무판, b는 a위에 적층되는 테프론판, c는 b위에 적층되는 고무판, d는 c위에 적층되는 티타늄판, e는 d위에 적층되는 고무판, f는 e위에 적층되는 격막(260)이다. 도면부호 711, 712는 매개이온 제1 통로 및 매개이온 제2 통로를 나타내고, 811,812는 캐소드액 제1 통로 및 캐소드액 제2 통로를 나타낸다. 도5의 a는 도4의 f위에 적층된다.
도6은 도2의 아노드실(220-1)의 측벽을 형성하는 부재에 관한 개략도이다. 도6의 a는 고무판, b는 a위에 적층되는 티타늄판, c는 b위에 적층되는 고무판, d는 c위에 적층되는 테프론판, e는 d위에 적층되는 고무판, f는 티타늄판으로 e위에 적층되는 아노드 엔드 금속판(240)이다. 도면부호 711, 712는 매개이온 제1 통로 및 매개이온 제2 통로를 나타내고, 811,812는 캐소드액 제1 통로 및 캐소드액 제2 통로를 나타낸다. 도6의 a는 도5의 f위에 적층된다.
도1을 참조하면 캐소드액재생조(1300)는 캐소드실(220)로부터 유출되는 환원된 캐소드액을 오존 또는 산소를 접촉시켜 산화시키고 산화된 캐소드액이 도관(620)을 통하여 상기 캐소드실(220)로 유입되도록 하는 재생조이다.
도1을 참조하면 캐소드액재생조(1300)는 캐소드실(220)로부터 유출되는 환원된 캐소드액이 도관(630)을 통하여 유입되는 캐소드액유입조(300), 캐소드액유입조(300)로부터 유입되는 환원된 캐소드액이 산화되도록 충진재(도면부호 미부여)가 내장된 내부 공간에 산소 또는 오존을 함께 유입시키며, 산화된 캐소드액을 다시 캐소드실(220)에 유입시키는 캐소드액산화조(340)를 갖는다.
캐소드액산화조(340)는 캐소드액유입조(300)로부터 유출되는 환원된 캐소드액에 속도 변화를 일으켜 압력을 낮춤으로써 산소 또는 오존이 함께 유입되도록 하는 이젝터(341)를 포함한다.
캐소드액유입조(300)에는 온도조절을 할 수 있는 자켓(302) 및 냉각 파이프(303)가 구비된다.
도1을 참조하면 캐소드액 재생조(1300)는 캐소드액 산화조(340)에 유입되는 환원된 캐소드액에 질산을 공급하기 위한 질산공급기(350)를 갖는다. 매개이온으로 은이온을 사용하는 경우 질산이온의 농도가 낮아져 전해셀(200)의 음극에 은이 달 라 붙을 수 있는데, 질산공급기(350)에 의해 질산을 공급하여 전해셀(200)의 음극에 은이 달라 붙는 것이 방지된다.
도1을 참조하면 캐소드액 유입조(300)에는 기체 유입도관(360)이 연결된다. 기체 유입도관(360)은 캐소드액 유입조(300)의 NOx 또는 O2 기체를 매개산화반응조(1100)에 유입시키기 위한 것이다.
도1을 참조하면 증발조(1400)는 가열조(400), 스크러버(402), 응축기(403), 저장조(410) 및 진공펌프(411)를 갖는다.
가열조(400)는 매개산화반응조(1100)의 매개산화과정에서 발생한 물 및 캐소드액 재생조(1300)의 환원된 캐소드액 중에 포함된 물을 증발시키기 위한 것이다. 가열조(400)는 제2 유입도관(920), 제3 유입도관(930) 및 제4 유입도관(940)의 단부에 각각 연결되며 가열수단(301)을 구비한다.
제2 유입도관(920)은 매개산화반응조(1100)의 매개산화과정에 발생한 물 및 환원된 매개이온이 가열조(400)에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단(922)이 구비되는 도관이다.
제3 유입도관(930)은 가열조(400)의 환원된 매개이온이 아노드실(210)에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단(932)이 구비되는 도관이다.
제4 유입관(940)은 매개산화반응조(1100)로부터 오버 플로윙되는 물과 환원된 매개이온, 캐소드액 재생조(1300)로부터 오버 플로윙되는 환원된 캐소드액이 가열조(400)에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단(942)이 구비되는 도관이다. 액 상산화반응조(100) 상단에는 제1 오버 플로우 도관(105)이 연결되고, 캐소드액 유입조(300) 상단에는 제2 오버 플로우 도관(305)이 연결되는데, 제4 유입관(940)은 제1 오버 플로우 도관(105) 및 제2 오버 플로우 도관(305)에 연결된다.
도1을 참조하면 액상산화반응조(100)에는 유량조절수단(952)이 구비된 도관(950)이 연결되며, 도관(950)에는 제1 유입 도관(610)과 연결도관(960)이 연결될 수 있다. 연결도관(960)은 제2 유입도관(920)과 제3 유입도관(930)에 연결되며, 유량조절수단(962)이 구비될 수 있다.
응축기(403)는 가열조(400)로부터 증발하는 물을 응축하여 담수하도록 저장조(410)에 연결된다. 가열조(400)의 내부 압력을 낮추기 위하여 저장조(410)에는 진공펌프(411)가 연결된다. 진공펌프(411)에 의해 가열조(400)의 내부 압력을 낮춤으로써, 물의 기화온도를 낮출 수 있다.
매개산화과정을 통하여 액상산화반응조(100)에서 발생한 물과 환원된 매개이온은 제1 오버 플로우도관(105)을 통하여 액상산화반응조(100)로부터 가열조(400)에 유입된다. 가열조(400)에는 또한 캐소드액 유입조(300) 상단의 제2 오버 플로우 도관(305)을 통하여 환원된 캐소드액이 유입된다. 가열조(400) 내에 환원된 매개이온이 포함된 물 및 환원된 캐소드액이 어느 정도 유입되면 제1 유입도관(610)의 유량조절수단(612)을 이용하여 도관(950)과 제1 유입도관(610)의 연결을 차단하고, 도관(950)이 연결도관(960)을 통하여 제2 유입도관(920)에 연결되도록 한다. 따라서, 액상산화반응조(100)에서 발생한 물과 환원된 매개이온이 제2 유입도관(920)을 통하여 가열조(400)로 유입되어 액상산화반응조(100)의 수위가 낮아지게 되어 매개 이온공급관(540)을 통하여 유입되는 매개이온이 제1 오버 플로우 도관(105)을 통해 곧바로 유출되는 것이 방지된다.
한편, 가열조(400)에서 물이 증발되어 환원된 매개이온의 농도가 커지면 제3 유입도관(930), 연결도관(960) 및 제1 유입도관(610)을 통하여 환원된 매개이온을 아노드실(210)에 유입시킨다.
도1은 본 발명에 따른 일실시예의 개략적 구성도.
도2는 도1의 전해셀의 개략도.
도3 내지 도6은 도1의 전해셀의 분해도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1100:매개산화반응조 1200:전해조
1300:캐소드액재생조 1400:증발조
100:액상산화반응조 200:전해셀
300:캐소드액유입조 400:가열조

Claims (14)

  1. 유기폐액이 매개이온에 의한 전기화학적인 매개산화과정이 수행되는 매개산화반응조;
    정류기로부터의 전류에 의하여 상기 매개산화반응조로부터 유입되는 환원된 매개이온이 산화되는 아노드실, 상기 아노드실로부터 전자를 받아 캐소드액을 환원시키는 캐소드실이 구비된 전해셀;
    상기 아노드실의 산화된 매개이온이 상기 매개산화반응조에 유입되도록 하는 매개이온 공급관;
    상기 캐소드실로부터 유출되는 환원된 캐소드액을 오존 또는 산소를 접촉시켜 산화시키고 산화된 캐소드액이 다시 상기 캐소드실로 유입되도록 하는 캐소드액재생조;
    상기 매개산화반응조의 매개산화과정에서 발생한 물 및 상기 캐소드액 재생조의 환원된 캐소드액 중에 포함된 물을 증발시키는 증발조;
    를 구비하되, 상기 전해셀은,
    일측면에 아노드 전극이 형성되고 타측면에 캐소드 전극이 형성되는 전극셀;
    일측면에 형성된 캐소드 엔드 전극이 상기 전극셀의 아노드 전극을 마주보도록 설치되는 캐소드 엔드 금속판;
    일측면에 형성된 아노드 엔드 전극이 상기 전극셀의 캐소드 전극을 마주보도록 설치되는 아노드 엔드 금속판;
    상기 아노드실과 캐소드실을 구획하도록, 상기 전극셀의 아노드 전극과 상기 캐소드 엔드 전극 사이 및 상기 전극셀의 캐소드 캐소드 전극과 상기 아노드 엔드 전극 사이에 각각 설치되는 격막;
    을 포함하는 복극 전해셀인 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  2. 유기폐액이 매개이온에 의한 전기화학적인 매개산화과정이 수행되는 매개산화반응조;
    정류기로부터의 전류에 의하여 상기 매개산화반응조로부터 유입되는 환원된 매개이온이 산화되는 아노드실, 상기 아노드실로부터 전자를 받아 캐소드액을 환원시키는 캐소드실이 구비된 전해셀;
    상기 아노드실의 산화된 매개이온이 상기 매개산화반응조에 유입되도록 하는 매개이온 공급관;
    상기 캐소드실로부터 유출되는 환원된 캐소드액을 오존 또는 산소를 접촉시켜 산화시키고 산화된 캐소드액이 다시 상기 캐소드실로 유입되도록 하는 캐소드액재생조;
    를 구비하되, 상기 전해셀은,
    일측면에 아노드 전극이 형성되고 타측면에 캐소드 전극이 형성되는 전극셀;
    일측면에 형성된 캐소드 엔드 전극이 상기 전극셀의 아노드 전극을 마주보도록 설치되는 캐소드 엔드 금속판;
    일측면에 형성된 아노드 엔드 전극이 상기 전극셀의 캐소드 전극을 마주보도록 설치되는 아노드 엔드 금속판;
    상기 아노드실과 캐소드실을 구획하도록, 상기 전극셀의 아노드 전극과 상기 캐소드 엔드 전극 사이 및 상기 전극셀의 캐소드 캐소드 전극과 상기 아노드 엔드 전극 사이에 각각 설치되는 격막;
    을 포함하는 복극 전해셀이고,
    상기 캐소드실의 측벽, 상기 아노드실의 측벽, 상기 캐소드실과 아노드실 사이에 구비되는 격막, 상기 캐소드실과 아노드실 사이에 구비되는 전극셀에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 각각 상호 연통되는 매개이온 제1 통로, 매개이온 제2 통로, 캐소드액 제1 통로 및 캐소드액 제2 통로가 형성되고,
    상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 매개이온 제1 통로 및 캐소드액 제1 통로가 형성되고,
    상기 복극 전해셀의 아노드 엔드 금속판에는 상기 복극 전해셀의 길이 방향으로 매개이온 제2 통로 및 캐소드액 제2 통로가 형성되되,
    상기 복극 전해셀의 캐소드 엔드 금속판은 이웃한 상기 캐소드실의 측벽에 형성된 매개이온 제2 통로 및 캐소드액 제2 통로를 차단하고,
    상기 복극 전해셀의 아노드 엔드 금속판은 이웃한 상기 아노드실의 측벽에 형성된 매개이온 제1 통로 및 캐소드액 제1 통로를 차단하고,
    상기 캐소드실의 측벽에 형성된 캐소드액 제1 통로와 캐소드액 제2 통로는 상기 캐소드실의 내부와 연통하고,
    상기 아노드실의 측벽에 형성된 매개이온 제1 통로와 매개이온 제2 통로는 상기 아노실의 내부와 연통하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 매개산화반응조의 매개산화과정에서 발생한 물 및 상기 캐소드액 재생조의 환원된 캐소드액 중에 포함된 물을 증발시키는 증발조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 매개산화반응조의 환원된 매개이온이 상기 아노드실에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제1 유입도관;
    상기 매개산화반응조의 매개산화과정에 발생한 물 및 환원된 매개이온이 상기 증발조에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제2 유입도관;
    상기 증발조의 환원된 매개이온이 상기 아노드실에 선택적으로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제3 유입도관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 매개산화반응조로부터 오버 플로윙되는 물과 환원된 매개이온, 상기 캐소드액 재생조로부터 오버 플로윙되는 환원된 캐소드액이 상기 증발조에 선택적으 로 유입되도록 유량 조절수단이 구비되는 제4 유입도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 증발조는,
    상기 제2 유입도관, 제3 유입도관 및 제4 유입도관의 단부에 각각 연결되며 가열수단이 구비된 가열조;
    상기 가열조로부터 증발된 물을 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에 연결되어 응축된 물을 담수하는 저장조;
    상기 저장조에 연결되는 진공펌프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 캐소드액 재생조는,
    상기 캐소드실로부터 환원된 캐소드액이 유입되며 상기 제4 유입도관에 연결되는 캐소드액 유입조;
    상기 캐소드액 유입조로부터 유입되는 환원된 캐소드액이 산화되도록 충진재가 내장된 내부 공간에 산소 또는 오존을 함께 유입시키며, 산화된 캐소드액을 상기 캐소드실에 유입시키는 캐소드액 산화조;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캐소드액 산화조는 상기 캐소드액 유입조로부터 유입되는 환원된 캐소드액에 속도 변화를 일으켜 압력을 낮춤으로써 산소 또는 오존이 함께 유입되도록 하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 캐소드액 산화조에 유입되는 상기 환원된 캐소드액에 질산을 공급하기 위한 질산공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 캐소드액 유입조의 NOx 또는 O2 기체가 상기 매개산화반응조에 유입되도록 하는 기체 유입도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전극셀은 상기 아노드 전극과 캐소드 전극이 교번하도록 상호 이격되어 2개 이상 설치되고,
    상기 이웃한 전극셀과 전극셀 사이에는 격막이 설치되는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 캐소드실의 측벽과 아노드실의 측벽은 중앙부에 통공이 형성된 고무판, 티타늄판, 테프론판 중 2 이상을 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 복극 전해셀에 구비되는 전극은 메쉬전극인 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 메쉬 전극은 티타늄(Titanium)에 이리듐(Iridium)이 코팅된 것, 백금(Platinium)에 이리듐(Iridium)이 코팅된 것, 티타늄(Titanium)에 백금(Platinium)이 코팅된 것에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기폐액의 매개산화 처리장치.
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