KR100994178B1 - 오·폐수의 재이용을 위한 고도 산화 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오존산화부, 자외선 산화부 및 촉매부를 구비하는 반응조가 설치된 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 반응조 상단에 분리막을 침지하고 있는 집수조를 더 구비함으로써 분리막에 의해 입자상물질을 제거한 후, 오존산화부, 자외선 산화부 및 촉매부를 구비한 반응조를 통과하여 폐수 내 함유되어 있는 유해물질을, 반응조 내에 생성된 오존, 수산화라디칼과 같은 과량의 활성기 등으로 제거시키는 폐수처리 장치 및 폐수처리 방법을 제공한다.
본 발명은, 기존의 폐수 고도처리방법에서 활용되고 있는 오존처리방법, 막분리방법, 활성탄처리방법, 고도산화방법보다 이 들 방법들을 병합시키는 막/오존/자외선/촉매를 이용한 하이브리드 고도처리기술로서 막분리로 미세한 입자까지 제거시키고, 오존, 자외선 및 촉매에 의해 생성된 오존, OH라디칼, 활성기 들이 분자성 유기화합물까지 분해제거함으로써 처리수는 재이용수로 활용할 수 있어 환경적 오염부하가 적게 할 수 있다.
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Description
본 발명은 환경오염물질인 오수, 하수 및 폐수처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리시설 전단에 중공사막을 설비하여 입자상 물질을 제거하고, 후단에 오존과 자외선 램프 및 이산화티탄이 함유된 촉매를 장착하여 후단에 의해 생성된 수산화라디칼과 같은 과량의 활성기 등으로 폐수속에 포함되어 있는 유해 유기물질을 제거시키는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폐수 및 정수의 고도처리방법은 오존처리방법, 막분리방법, 활성탄처리방법, 고도산화방법 등으로 구분되며, 막분리방법에는 MF(Microfiltration, 미세여과), UF(Ultrafiltration, 한외여과), RO(Reverse Osmosis, 역삼투여과), NF(Nanofiltration, 나노여과), 전기투석법 등이 있고, 활성탄처리방법은 분말활성탄, 입상활성탄, 생물활성탄 등으로 나누어지며, 고도산화방법으로는 펜톤(Fenton) 산화와 오존을 이용한 오존/높은 pH(Ozone/high pH), 오존/과산화수소(Ozone/Hydrogen Peroxide), 오존/UV(Ozone/UV), 과산화수소/UV(Hydrogen Peroxide/UV) 등의 종류가 있다.
오존산화방법은 오존을 폐수 속에 용해시켜 폐수 속에 포함되어 있는 분자성 유기화합물을 분해시키는 방법으로서, THM(Trihalomethane) 전구물질이나 색도 또는 냄새물질 제거에 효과적이며, 또한 오존은 살균효과도 우수하여 처리수의 모든 세균을 사멸시키며, 염소 살균시 발생될 수 있는 THM 등의 염소계 유기화합물 등을 생성치 않는 장점이 있으나 오존발생기가 고가이고 오존에 의한 유기화합물 분해가 선택적이라는 단점이 있다.
막분리방법은 반투과성 고분자 막을 이용하여 여과에 의해 오염물질을 제거시키는 방법으로서 공업용수의 탈염을 위한 RO(역삼투여과)를 중심으로 개발되어 졌으며, 선진국에서는 점차 강화되고 있는 폐수처리 기준과 상수처리 기준에 적합하게 하기 위한 방법으로서 수처리 공정으로 MF, UF, RO, NF 등의 적용가능성을 개발하고 있다. 그러나 국내에서는 막 방법이 정수처리 기술로 MF, UF, RO 와 활성탄을 조합한 가정용 정수기에 사용되고 있을 뿐, 폐수 및 정수의 대량처리를 위한 방법으로는 고가의 시설 투자비 등으로 인해 실용화가 적은 편이다.
활성탄처리방법은 다공성의 활성탄으로 원수에 포함된 미량의 흡착 가능한 유기화합물을 흡착시켜 제거하는 방법으로서, 정수처리에는 오염물질이 미량이기 때문에 활성탄 처리가 가능하지만 폐수는 분자성 유기화합물과 무기화합물이 많이 포함하고 있기 때문에 처리시설의 용량이 커지고, 활성탄 교환주기가 짧다는 단점이 있어 폐수처리에는 거의 사용치 않고 있다.
고도처리방법은 산화력이 큰 OH 라디칼을 오존, 과산화수소, 자외선, 철염, 이산화티탄과 같은 화학물질을 단독으로 사용하여 생성시키거나, 과량의 OH라디칼을 오존/높은 pH(Ozone/high pH), 오존/과산화수소(Ozone/Hydrogen Peroxide), 오존/UV(Ozone/UV), 과산화수소/UV(Hydrogen Peroxide/UV) 등의 병합 방법으로 생성시켜 폐수 속의 분자성 유기화합물을 이산화탄소와 물로 완전 분해시키는 방법이다. 그러나 단독처리 방법은 폐수 속에 포함되어 있는 분자성 유기화합물을 분해시킬 수 있는 충분한 양의 OH라디칼 생성이 어렵거나, 또는 많은 유기화합물과 선택적으로 반응하여 처리효율이 낮아지는 단점 등으로 완벽한 폐수처리를 위해서는 과량의 화학물질을 주입해야하므로, 높은 초기투자비와 운영관리비가 요구된다. 또한, 병합처리 방법은 단독처리 방법보다 소규모 처리시설에서는 처리효율이 좋으나, 대규모 용량을 처리할 경우에는 초기투자비의 상승, 높은 유지관리비, 처리효율의 문제점 등의 이유로 일부분만 실용화되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 폐수 및 용수의 고도처리시 발생될 수 있는 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 처리장치가 대용량의 폐수까지 처리할 수 있으며, 초기투자비 및 유지관리비가 일반적인 고도처리방법보다 저렴하면서도 효과적으로 유기화합물을 분해할 수 있는 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 발생되는 폐수의 성상에 따라 기존의 고도처리방법보다 처리효율이 우수하고, 초기투자비 및 유지관리비가 저렴한 폐수 및 용수 처리시설을 제공함에 있다.
본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위하여 폐수 집수조에 한외여과막을 설치하고, 오존산화부, 자외선 산화부 및 촉매부를 구비하는 반응조를 통해 오폐수를 고도처리하는 장치 및 방법을 개발하게 되었다.
본 발명은 오존산화부, 자외선 산화부 및 촉매부를 구비하는 반응조가 설치된 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 반응조 상단에 분리막을 침지하고 있는 집수조를 더 구비함으로써 분리막에 의해 입자상물질을 제거한 후, 오존산화부, 자외선 산화부 및 촉매부를 구비한 반응조를 통과하여 폐수 내 함유되어 있는 유해물질을, 반응조 내에 생성된 오존, 수산화라디칼과 같은 과량의 활성기 등으로 제거시키는 폐수처리 장치 및 폐수처리 방법을 제공한다.
본 발명은 통상적으로 유수 분리 및 침전조, 집수조, 반응조 및 처리수조로 이루어지는 폐수처리 장치에 있어서, 상기 집수조에 분리막을 구비하여 입자상 물질을 제거하여 입자상물질이 제거된 폐수를 오존산화부, 자외선산화부 및 촉매부를 구비하고 있는 반응조로 유입하여 오존산화, 자외선 산화와, 촉매 흡착 및 산화 과정을 통해 폐수 내 유기물을 효과적으로 분해하는 폐수처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 폐수 처리 장치는
유입되는 폐수로부터 입자상 물질을 제거하는 분리막 및 상기 분리막 하단에 위치하며 분리막 막힘 방지를 위한 공기 분사기를 구비하는 집수조;
상기 집수조의 분리막으로부터 입자상 물질이 제거된 폐수를 흡인펌프를 통하여 유입하는 유입부 및 오존발생기를 통하여 발생된 오존이 유입되어 유입 폐수의 유기물을 산화하는 오존산화부가 상단에 위치하며, 오존 산화부 하부에 자외선램프를 구비하는 자외선산화부, 및 다공성 촉매로 이루어진 촉매부가 순차적으로 구비된 반응조; 및
상기 반응조에서 처리된 처리수를 저장하는 처리수조;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치의 상기 반응조는 유입되는 폐수를 분사하는 유입폐수 분사기 및 반응조의 저장부로부터 순환되어 유입되는 처리수를 분사하는 처리수 분사기를 반응조 상단에 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 공기분사기 및 오존발생기에 공기를 공급하기 위한 에어컴프레셔, 상기 저장부에 저장된 처리수를 처리수 분사기로 공급하기 위한 순환펌프를 구비하며, 저장부에 저장된 처리수를 유입하여 저장하는 처리수조를 더 구비할 수 있다.
또한 본 발명은 하기의 단계로 이루어지는 폐수 처리 방법을 제공한다.
폐수 유입관에 의해 집수조로 폐수가 유입되는 단계;
상기 유입된 폐수로부터 분리막을 통하여 입자상 물질을 제거하는 단계;
입자상 물질이 제거된 폐수가 흡인펌프에 의해 반응조 내로 유입폐수 분사기를 통하여 분사되는 단계;
분사된 폐수가 오존산화부, 자외선 산화부 및 촉매부를 순차적으로 통과하여 폐수 내 유기물질이 분해되는 유기물 분해 단계; 및
상기 유기물 분해 단계 후 처리수를 반응조 내 저장부에 저장하는 단계.
또한, 본 발명에 따른 폐수 처리 방법은 상기 저장부에 저장된 처리수를 순환시켜 반응조 상단의 처리수 분사기를 통해 분사하여 상기 유기물 분해 단계를 더 진행하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이렇게 진행하는 경우 처리수의 유기물 함량을 보다 줄일 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 통상적인 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이, 유입된 폐수를, 유수분리 및 침전조, 집수조, 및 반응조를 통해 처리하며, 처리수는 처리수조에 저장되어 재이용수로 사용한다. 상기 집수조에는 공기공급부(에어컴프레셔)가 연결되어 있을 수 있으며, 상기 공기공급부로부터 유입된 공기가 오존발생기를 통해 오존이 생성되고, 생성된 오존은 반응조에 유입된다.
본 발명에 따른 폐수처리 장치의 예를 도 2에 나타내었다. 유수분리 및 침전조(미도시)에 유입된 폐수의 유량조정, 유수분리 및 침전 등을 거친 폐수를 집수조(30)로 유입시킨다. 집수조에는 분리막(31)이 구비되어 있으며 집수조 하단에는 공기 분사기가 구비되어 있어 에어컴프레셔로부터 유입되는 공기가 집수조 하단으로부터 분사되어 분리막의 막힘을 방지한다. 집수조(30) 내에 설치된 분리막(31)은 PA(Polyamide), PS(Poly Sulfone), PP(Poly Propylene), PAN(Polyacrylonitrile), CA(Cellulose acetate), CTA(Cellulose triacetate), PES(Polyethersulfone), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PES/SPES(Polyethersulfone/Sulfonated Polyethersulfone) 등의 막을 사용할 수 있으며, 중공사형 PP, PES/SPES 복합막이 분리막 성능 및 경제성 측면에서 더욱 바람직 할 수 있다.
에어컴프레셔(41)에서 발생시킨 공기는 분리막(31)이 있는 집수조(30)와 오존발생부(42)로 나뉘어 보내고, 집수조(30)로 보낸 공기 분사기(33)는 집수조(30) 내의 어느 곳에 설치하여도 무방하나 유수분리 및 침전조에서 이송된 폐수 속에 포함되어 있는 미세한 0.1 이상의 입자성 물질이 막(31)의 기공에 쌓이는 것을 방지하기 위해 분리막(31)의 아래쪽에 설치하여 공기방울을 분사하는 것이 바람직하며, 오존발생기(42)로 유입된 공기는 유입폐수 속에 포함된 분자성 유기화합물의 농도에 따라 오존발생량을 저농도부터 고농도까지 조절하여 반응조(50)로 보낸다. 오존발생기(42) 내의 오존발생 셀은 유리, 스테인레스, 알루미늄, 구리, 폴리아크릴 등을 사용할 수 있지만 내산화성이 강한 스테인레스 재질을 사용하여 플라즈마 세라믹코팅한 후, 무성방전 식으로 오존을 만들었으며, 오존 필요량에 따라 오존 발생 셀의 크기를 조절하였다.
흡인펌프(32)를 이용하여 집수조(30) 내의 분리막(31)으로부터 0.1 이상의 입자상 물질이 제거된 폐수를 반응조(50)의 상단의 유입폐수 분사기(52)를 통해 유입하였으며, 동시에 오존발생기(42)로부터 발생된 오존을 유입폐수 분사기(52)가 설치된 반응조 상단으로 유입하여 유입페수 분사기로부터 유입된 폐수와 접촉시켜 유입 폐수내의 유기물을 오존에 의해 산화한다. 반응조(50)의 재질은 내부식성에 강한 스테인레스가 적절하다. 반응조 상단에는 반응조 하단의 처리수 저장부(55)로부터 순환하여 처리수를 유입하는 처리수 분사기(53)를 더 구비할 수 있다.
상기 유입폐수 분사기(52) 및 처리수 분사기(53) 하부에 자외선 램프(51)를 구비하여 자외선 산화가 이루어지도록 한다. 상기 자외선 램프는 반응조 밖의 자외선 램프 조절장치(57)과 연결되어 있다. 반응조(50) 내의 자외선램프(51)는 파장이 180nm부터 380nm까지의 램프를 사용할 수 있으며, 살균효과가 우수한 주파장이 254nm인 자외선램프를 사용하는 것이 보다 효과적으로 유기물을 분해할 수 있어 더욱 바람직하다. 자외선램프(51)는 유입폐수의 성상 및 분리막(31)의 성능에 따라 반응조(50) 내에 설치 유무를 결정할 수 있으며, 유입폐수 중 분자성 유기화합물의 농도가 높을 경우에는 램프(51)의 수를 증가시켜야 된다. 오존발생장치(42)에서 발생된 오존은 자외선램프(51) 층을 통과하면서 산화력이 우수한 OH라디칼 및 활성기를 만들어 유입된 폐수 또는 처리수 속에 포함된 유기화합물을 분해시키게 되며, 분사된 폐수는 자외선 램프(51)를 구비하고 있는 자외선산화부를 통과한 후, 촉매부(54)에 유입되어 촉매부(54)를 이루고 있는 다공성 촉매에 흡착되며, 잉여의 오존, OH라디칼 및 활성기 들은 촉매에 흡착된 유기물을 분해시킨다. 폐수 속에 포함된 유기물들은 오존산화부 및 자외선산화부를 통과하면서 산화, 분해되고, 분해되지 않은 유기물들은, 활성탄, 점토, 제올라이트, 이산화티탄, 철염 등의 화합물을 함유하는 다공성의 촉매가 충진된 촉매부(54)에 흡착된다. 상기 다공성 촉매는 촉매성분으로 활성탄 5-20중량%, 점토 40-60중량%, 제올라이트 10-20중량%, 이산화티탄 5-10중량%, 철염 3-8중량%로 이루어진 촉매로서, 상기의 촉매 성분 전체 중량에 대하여 물 5-15중량%을 혼합한 뒤, 2-7mm의 원형으로 만들어 500-900 로 소성하여 제조된 것이다. 본 발명에 따른 폐수 처리장치에 사용하는 다공성 촉매는 활성탄, 점토, 제올라이트를 함유하여 유기물을 효과적으로 흡착하며, 흡착된 유기물은 자외선램프에 의해 활성화되는 OH라디칼 및 활성기와 잉여 오존에 의해 분해된다. 또한 다공성 촉매는 이산화티탄을 함유하고 있어 자외선이 조사되면 이산화티탄의 광촉매 작용에 의해 활성산소, OH 라디칼 등의 활성기등이 생성되고 이 활성기들이 흡착된 유기물을 분해할 수 있어 더욱 유리하다.
상기 분사된 폐수는 오존산화부, 자외선산화부 및 촉매부를 통과하면서 폐수내 유기물이 효과적으로 분해되고, 폐수 내 유기물이 분해 처리된 처리수는 반응조 내 저장부(55)에 저장된다. 저장부에 저장된 처리수 내에 미처리된 분자성 유기화합물을 처리하기 위해 순환펌프(56)를 이용하여 처리수 분사기(53)를 통해 반응조 상단으로 재유입하여 상기 오존산화부, 자외선산화부 및 촉매부를 다시 통과하도록 함으로써 유기물을 제거 효율을 더욱 높일 수 있고, 처리수의 농도를 일정하게 할 수 있다.
반응조(50) 내의 저장부(55)에 집수된 처리수 중 일부는 처리수조(60)로 보내고, 잔류 오존농도측정을 측정하여 최종적으로 재이용수로 이용한다.
본 발명에 따른 처리 대상 폐수는 하수, 공업폐수, 세차폐수, 축산폐수, 공업용수, 상수, 침출수 등을 포함한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 기존의 폐수 고도처리방법에서 활용되고 있는 오존처리방법, 막분리방법, 활성탄처리방법, 고도산화방법보다 이 들 방법들을 병합시키는 막/오존/자외선/촉매를 이용한 하이브리드 고도처리기술로서 막분리로 미세한 입자까지 제거시키고, 오존, 자외선 및 촉매에 의해 생성된 오존, OH라디칼, 활성기 들이 분자성 유기화합물까지 분해제거시키므로 처리수는 재이용수로 활용할 수 있어 환경적 오염부하가 적게 할 수 있다.
처리시설의 초기투자비는 기존의 시설과 비슷하지만, 추가적인 약품투입이 없고 촉매는 반영구적으로 활용할 수 있으므로 유지관리 비용이 기존 시설보다 저렴하여 경제적 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 저농도의 용수처리 및 고농도의 유기화합물이 포함된 침출수, 축산폐수, 난분해성 폐수까지도 처리할 수 있는 시스템이다.
도 1은 폐수처리 장치의 개요도이고,
도 2는 본 발명에 따른 폐수처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐수처리 장치를 나타낸 도면이다.
이하 실시 예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 이로 인해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명의 실시 예는 하루에 40 톤 정도 폐수가 발생되는 자동차 세차폐수를 이용하여 실험하였으며 유수분리를 거쳐 8m3의 집수조에 발생된 세차폐수를 유입(세차 시에만 물이 유입됨)하였으며, 집수조에는 기공 크기가 0.1-0.2 , 막두께가 40-50um, 외경이 360um, 세공율이 40-50% 인 중공사형의 폴리프로필렌(PP) 재질 한외여과막을 20모듈을 설치하였고, 흡인펌프를 이용하여 1.5m3/시간의 유량으로 흡인하여 입자상 물질이 제거된 폐수를 1,000*1,000*2,300 mm 크기의 스테인레스 반응기 상단의 유입폐수 분사기를 통해 반응조 내로 유입하였다. 스테인레스 재질의 세라믹 무성방전식 오존발생 셀을 구비하는 오존 발생장치로부터 30g/hr의 양으로 발생된 오존을 상기 유입 분사된 폐수와 접촉시켜 오존에 의해 유입 폐수 내에 유기물이 1차 분해되도록 하였다. 주파장이 254nm, 64W인 자외선 램프를 상기 유입폐수 분사기 하부에 10개 설치하였으며, 분사된 폐수 및 잉여 오존은 자외선 램프 층을 통과한 후, 자외선 램프층 하부에 구비된 다공성 촉매로 충진된 1,000*1,000*700 mm 크기의 촉매부를 통과하였다. 상기 다공성 촉매는 활성탄 15중량%, 점토 55중량%, 제올라이트 15중량%, 이산화티탄 8중량%, 염화철 7중량%로 이루어진 1000 kg의 촉매물질에 대하여 물 100 kg을 가하여 혼합한 뒤, 직경 2m의 원형 밀러에 넣고 촉매를 3-7mm의 원형으로 만들어 700 로 소성하여 제조한 것을 사용하였다.
< 표 1 >
유입되는 폐수 속에 함유된 부유물질(SS) 및 유기화합물은 본 처리 시스템을 통과하면서 오존, 자외선, OH라디칼 및 활성기 등에 의해 신속히 분해되어 아래 표 2와 같은 결과를 나타냈다. 하기 표 2에서 CODMn은 KMnO4에 의한 COD를 나타낸 것이고, CODCr은 K2Cr2O7에 의한 COD값을 나타낸 것이며, ABS는 알킬벤젠술포네이트로 세차시 세제에 포함된 계면활성제 성분을 나타낸 것이다.
< 표 2 >
Claims (6)
- 유입되는 폐수로부터 입자상 물질을 제거하는 분리막 및 상기 분리막 하단에 위치하며 입자성 물질로 인해 분리막의 기공이 막히는 것을 방지하기 위해 공기방울을 분사할 수 있는 공기 분사기를 구비하는 집수조;
상기 집수조의 분리막으로부터 입자상 물질이 제거된 폐수를 흡인펌프를 통하여 유입하는 유입부 및 오존발생부를 통하여 발생된 오존이 유입되어 유입 폐수의 유기물을 산화하고, 에어컴프레셔에서 공급받은 공기에 의해는 오존산화부가 상단에 위치하며, 오존 산화부 하부에 자외선램프를 구비하는 자외선산화부, 및 활성탄 5-20중량%, 점토 42-60중량%, 제올라이트 10-20중량%, 이산화티탄 5-10중량%, 철염 3-8중량%로 이루어진 원형 다공성 촉매로 이루어진 촉매부가 순차적으로 구비된 반응조; 및
상기 반응조에서 처리된 처리수를 저장하는 처리수조;
를 포함하는 폐수 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 분리막은 미세여과(MF)막, 한외여과(UF)막 또는 나노여과(NF) 막인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 분리막은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에테술폰/술폰화 폴리에테르술폰(PES/SPES)의 복합막의 중공사형인 것을 특징으로 하는 유기물 분해 효율이 높은 폐수 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 오존발생부는 스테인레스 재질 표면에 플라즈마 세라믹 코팅한 후 무성방전 식으로 오존을 발생하는 오존발생 셀을 구비하며, 상기 오존발생 셀은 유입 폐수 속 유기화합물의 농도에 따라 발생량을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 반응조는 유입되는 폐수를 분사하는 유입폐수 분사기 및 저장조로부터 순환되어 유입되는 처리수를 분사하는 처리수 분사기를 반응조 상단에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
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Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711259B1 (ko) * | 2005-12-06 | 2007-04-25 | 넵클러스터(주) | 정화처리 장치 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711259B1 (ko) * | 2005-12-06 | 2007-04-25 | 넵클러스터(주) | 정화처리 장치 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103102037A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电脱盐废水的处理方法 |
| US10773219B2 (en) | 2016-08-12 | 2020-09-15 | Research Cooperation Foundation Of Yeungnam University | Polymeric water-separation membrance containing sulfonated inorganic particles |
| KR20190073869A (ko) | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 재단법인 포항금속소재산업진흥원 | 순환식 고도산화처리용 반응장치 |
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