KR101051454B1 - 오폐수에 혼합된 ｔｏｃ를 제거하여 재활용하는 방법 - Google Patents

오폐수에 혼합된 ｔｏｃ를 제거하여 재활용하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법에 관한 것으로서, 과초산을 이용하여 용기를 세척하고, 용기를 세척한 오폐수를 미세기포 및 전기분해를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 1차적으로 처리하여 정화하고, 역삼투를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 2차적으로 처리하여 정화하며, 1차 및 2차 처리된 오폐수를 재활용하여 용수의 사용량을 절감할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법은, 희석수를 저수조에 저류하고, 용기를 세척대에 거치하는 제 1단계와; 상기 제 1단계의 희석수로 용기를 세척하여 오폐수가 발생되도록 하는 제 2단계와; 상기 제 2단계의 오폐수를 수처리하는 제 3단계와; 상기 제 3단계에서 수처리된 오폐수를 역삼투로 처리하는 제 4단계와; 상기 제 4단계에서 역삼투로 처리된 오폐수를 저수조에 저류시켜 희석수로 재활용하는 제 5단계;로 이루어지고,
상기 희석수는 용수 및 과초산이 희석된 희석수이되, 상기 과초산은 구연산, 포르말린, 글루타알데히드, 과산화수소, 차아염소산, 차아염소산나트륨, 빙초산, 아세트산, 황산, 질산, 염산, 노말헥산, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 알콜 중에서 선택되는 어느 하나로 대체되며,
상기 제 3단계의 수처리는 오폐수를 반응조에 유입시켜 정화처리하여 되고,
상기 반응조에는 미세기포가 투입되거나 촉매전극이 매입되며,
상기 미세기포는 오존, 산소 미세기포, 오존 및 산소혼합 미세기포 중 선택되는 어느 하나이고,
상기 촉매전극은 티타늄, 스테인레스 및 알루미늄 중 선택된 어느 하나의 금속판 상부에 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라늄, 오스뮴 중 선택된 어느 하나의 백금족원소가 코팅된 복합성분 전극인 것을 특징으로 한다.

Description

오폐수에 혼합된 ＴＯＣ를 제거하여 재활용하는 방법{THE REMOVAL METHOD OF TOC FROM WASTE WATER}
본 발명은 과초산을 이용하여 용기를 세척하고, 용기를 세척한 오폐수를 미세기포 및 전기분해를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 1차적으로 처리하여 정화하고, 역삼투를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 2차적으로 처리하여 정화하며, 1차 및 2차 처리된 오폐수를 재활용하여 용수의 사용량을 절감할 수 있도록 한 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법에 관한 것이다.
도시화 및 산업화에 따라 인간활동에 있어서 용기의 사용량이 나날이 증가하고 있다. 상기 용기에는 음료수, 주류, 생수 등 다양한 물질이 저장되어 판매되며, 사용된 용기는 재활용을 위해 수거되어 생산공장에서 세척되어 진다.
그리고, 사용된 용기는 다양한 방법에 의해 세척되어 재활용된다. 그 일예로, 글루타알데히드(glutaldehyde)를 사용하는 세척방법과, 과초산(acetyl hydroperocide : peracetic acid; CH3COOOH)을 사용하는 세척방법이 사용되고 있다.
특히, 상기 과초산은 과산화아세트산, 과산화초산이라고도 하며, 우수한 소독력과 세척력을 가지고 있어 화학적 멸균 소독을 하고자 할 때 사용되며 글루타알데히드와 비교하여 시간 절약과 사용에 편리성에서 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기 과초산은 높은 살균력 및 세척력이 있지만 비철 금속 계열인 구리, 아연, 동 등에 10분이상 침적하게 되면 부식이 진행되므로 주의해서 사용해야하기 때문에 취급이 용이하지 못한 문제점이 있다.
또한, 상기 과초산이 인체에 침투할 경우 피부 점막에 심한 자극이 있고 염증을 일으킨다. 따라서 과초산을 사용하여 용기를 세척한 후에 발생되는 오폐수는 별도의 정화과정을 거쳐 방류하거나 재사용하여야 하지만 현재에는 과초산 오폐수에 대한 별도의 처리없이 그대로 방류하거나 고가의 처리공정을 거쳐 정화처리하고 있어 친환경적이지 못하고 고가의 비용이 요구되는 문제점이 수반된다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 과초산을 이용하여 용기를 세척하고, 용기를 세척한 오폐수를 미세기포 및 전기분해를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 1차적으로 처리하여 정화하고, 역삼투를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 2차적으로 처리하여 정화하며, 1차 및 2차 처리된 오폐수를 재활용하여 용수의 사용량을 절감할 수 있도록 한 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적과제를 달성하기 위한 본 발명의 수단은, 희석수를 저수조에 저류하고, 용기를 세척대에 거치하는 제 1단계와; 상기 제 1단계의 희석수로 용기를 세척하여 오폐수가 발생되도록 하는 제 2단계와; 상기 제 2단계의 오폐수를 수처리하는 제 3단계와; 상기 제 3단계에서 수처리된 오폐수를 역삼투로 처리하는 제 4단계와; 상기 제 4단계에서 역삼투로 처리된 오폐수를 저수조에 저류시켜 희석수로 재활용하는 제 5단계;로 이루어지고,
상기 희석수는 용수 및 과초산이 희석된 희석수이되, 상기 과초산은 구연산, 포르말린, 글루타알데히드, 과산화수소, 차아염소산, 차아염소산나트륨, 빙초산, 아세트산, 황산, 질산, 염산, 노말헥산, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 알콜 중에서 선택되는 어느 하나로 대체되며,
상기 제 3단계의 수처리는 오폐수를 반응조에 유입시켜 정화처리하여 되고,
상기 반응조에는 미세기포가 투입되거나 촉매전극이 매입되며,
상기 미세기포는 오존, 산소 미세기포, 오존 및 산소혼합 미세기포 중 선택되는 어느 하나이고,
상기 촉매전극은 티타늄, 스테인레스 및 알루미늄 중 선택된 어느 하나의 금속판 상부에 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라늄, 오스뮴 중 선택된 어느 하나의 백금족원소가 코팅된 복합성분 전극인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법은 과초산을 이용하여 용기를 세척하고, 용기를 세척한 오폐수를 미세기포 및 전기분해를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 1차적으로 처리하여 정화하고, 역삼투를 통해 과초산 성분 또는 TOC 성분을 2차적으로 처리하여 정화하며, 1차 및 2차 처리된 오폐수를 재활용하여 용수의 사용량을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 오폐수에 혼합된 TOTAL ORGANIC CARBONATE(이하 "TOC"라 함.)를 제거하여 재활용하는 방법은 과초산이 희석된 희석수로 용기를 세척한 후 발생되는 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 정화된 물로 재활용하기 위한 것이다.
본 발명의 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법은 먼저 적정량의 희석수를 저수조에 저류하고, 다수개의 용기를 세척대에 거치하는 단계로부터 시작된다.
여기서, 상기 희석수는 용수에 과초산이 희석된 희석수이며, 상기 과초산 대신 구연산, 포르말린, 글루타알데히드, 과산화수소, 차아염소산, 차아염소산나트륨, 빙초산, 아세트산, 황산, 질산, 염산, 노말헥산, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 알콜 중에서 선택되는 어느 하나로 대체될 수 있으며, 상기 용수 및 과초산의 혼합비율은 당업자에 의해 적절한 비율로 혼합되어도 무방하다.
또한, 상기 용수는 물, 수돗물, 하수, 지하수, 하천수, 광천수, 암반수, 우수,재활용수 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있다.
계속해서, 상기 저수조에 저류된 희석수로 용기를 세척하여 오폐수가 발생되도록 유도한다. 여기서, 상기 희석수를 용기에 공급하기 위한 일 예로서, 펌프(미도시)로 저수조의 희석수를 흡입하여 분사장치로 이송한 다음 상기 분사장치를 작동시켜 희석수가 용기에 고루게 살포되도록 할 수 있다.
이후, 상기의 과정을 통해 발생된 오폐수를 수처리한다. 상기 수처리는 오폐수를 반응조에 유입시켜 정화처리하여 이루어진다. 여기서 , 상기 반응조는 오폐수를 공급받아 혼합, 포기 침전 및 방류 등의 일련의 연속 회분식 반응 과정이 진행되는 공간이다.
이때, 상기 반응조에는 미세기포가 투입되거나 촉매전극이 매입된다.
상기 반응조에 잔류하면서 오폐수를 정화시키기 위한 것이며, 미세기포발생기를 통해 반응조 내부에 투입된다. 이러한 미세기포는 오존, 산소 미세기포 또는 오존 및 산소혼합 미세기포 중 선택되는 어느 하나로 적용될 수 있다.
상기 오존은 순수한 산소의 동체로써 강력한 살균과 산화력이 강하기 때문에 오폐수에 투입될 경우 유해성 중금속 등을 분해하고 전염성 병원균을 수 초 이내에 멸균시키고, 다시 물 속 용존산소로 되돌아간다.
전술한 바와 같은 오존은 불안정한 가스로써 화학적으로 매우 활성이 높아 공기 및 오폐수 내의 박테리아나 바이러스, 곰팡이균, 악취를 내는 각종 유해가스 및 인체에 해로운 유기물질 등을 공격하여 이들과 화학 반응을 일으켜 산화시킴으로써 오폐수를 깨끗하고 살균된 상태로 만든다.
상기 오존 및 산소혼합 미세기포는 단순한 오폐수 정화 효과 이외에도 오폐수에 혼합된 환경호르몬 등을 분해할 수 있다.
또한, 본 발명에서 반응조는 오존미세기포주입 + 전기분해를 이용하여 과초산 성분 또는 TOC 성분을 분해 및 제거하는 것이다. 본 반응조에서 발생하는 과초산의 분해 과정은 아래와 같다.
CH3COOC2H5 (아세트산에틸) + H2O → CH3COOH(아세트산) + CH3CH2OH.(에틸알코올)
CH3COOH(아세트산) + H2O2 → CH3COOOH(과초산) + H2O
CH3COOH + 1/2 O2
이과정에서 과초산은 초산과 산소로, 과산화수소는 물과 산소로 분해되며,
CH3COOOH → CH3COOH + 1/2O2
H2O2 → H2O + 1/2O2
과초산으로 분해된 초산은 과초산과 과산화수소에서 유래된 발생기 산소에 의해 산화되어, 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해된다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O
상기 CH3COOH가 오폐수에 남아있는 것이 TOC의 구성원이다.
만일, 유입수에 충분한 용존산소가 부족할 경우 CH3COOH가 미처 반응하지 못하고 남아있게 된다. 여기에 추가로 산소를 미세기포로 주입하고, 전기분해를 실시하여 반응을 촉진시켜 TOC가 이산화탄소로 제거되는 것으로 평가된다.
한편, 상기 촉매전극은 반응조 내부로 유입된 오폐수를 전기분해한다.
이를 좀 더 자세히 설명하면 정류기를 이용하여 상기 촉매전극에 전압을 인가하게 되면 전류도 상승하는데 이때, 상기 촉매전극의 양극에서는 산소가 발생되고, 촉매전극의 음극에서는 수소가 발생된다.
상기 산소는 발생되어 과초산에서 분해된 초산과 반응하여 이산화탄소와 물로 분해되고, 상기 이산화 탄소는 미세기포, 산소, 수소 중 선택되는 어느 하나에 의하여 수면위로 부상되어 제거되거나 물속에 용존되어 존재된다.
상기한 촉매전극은 처리효율이 높고 수명이 긴 전극으로서 음극과 양극소재에 대하여 티타늄, 스테인레스 및 알루미늄 중 선택된 어느 하나의 금속판 상부에 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라늄, 오스뮴 중 선택된 어느 하나의 백금족원소가 코팅된 복합성분 전극이다. 상기 전극은 전도율이 우수하고 C10 - 발생효율을 높여 백금전극에 의해 30% ~ 50%정도 향상된 처리효율을 보이며 수명도 백금보다 길다. 가격은 백금과 비슷하나 효율 상승 등으로 인한 유지관리비 절약이 가능하고 전체적으로 20% ~ 30%정도 경비를 절감할 수 있다.
이후에, 상기 수처리된 오폐수를 역삼투로 처리하여 농축수와 처리수로 분리하여 처리수는 상기 저수조로 이송하여 저류시켜 용기를 세척하는 희석수로 재활용한다. 그리고 상기 농축수는 작업자에 의해 수시로 제거하는 것이 바람직하다.

Claims (7)

  1. 과초산이 희석된 희석수로 용기를 세척한 후 발생되는 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법에 있어서,
    상기 희석수를 저수조에 저류하고, 용기를 세척대에 거치하는 제 1단계와;
    상기 제 1단계의 희석수로 용기를 세척하여 오폐수가 발생되도록 하는 제 2단계와;
    상기 제 2단계의 오폐수를 수처리하는 제 3단계와;
    상기 제 3단계에서 수처리된 오폐수를 역삼투로 처리하는 제 4단계와;
    상기 제 4단계에서 역삼투로 처리된 오폐수를 저수조에 저류시켜 희석수로 재활용하는 제 5단계;로 이루어지고,
    상기 희석수는 용수 및 과초산이 희석된 희석수이되, 상기 과초산은 구연산, 포르말린, 글루타알데히드, 과산화수소, 차아염소산, 차아염소산나트륨, 빙초산, 아세트산, 황산, 질산, 염산, 노말헥산, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 알콜 중에서 선택되는 어느 하나로 대체되며,
    상기 제 3단계의 수처리는 오폐수를 반응조에 유입시켜 정화처리하여 되고,
    상기 반응조에는 미세기포가 투입되거나 촉매전극이 매입되며,
    상기 미세기포는 오존, 산소 미세기포, 오존 및 산소혼합 미세기포 중 선택되는 어느 하나이고,
    상기 촉매전극은 티타늄, 스테인레스 및 알루미늄 중 선택되는 어느 하나의 금속판 상부에 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라늄, 오스뮴 중 선택되는 어느 하나의 백금족원소가 코팅된 복합성분 전극인 것을 특징으로 하는 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매전극은 반응조 내부로 유입된 오폐수를 전기분해하여 촉매전극의 양극에는 산소가 발생되도록 하고, 음극에는 수소가 발생되도록 하되, 상기 산소는 과초산에서 분해된 초산과 반응하여 이산화탄소와 물로 분해되고, 상기 이산화 탄소는 미세기포, 산소, 수소 중 선택되는 어느 하나에 의하여 수면위로 부상되어 제거되거나 물속에 용존되어 존재되도록 한 것을 특징으로 하는 오폐수에 혼합된 TOC를 제거하여 재활용하는 방법.
  7. 삭제
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