KR101370395B1

KR101370395B1 - 캐터필러형 전기분해 시스템을 이용한 오폐수의 고도처리 방법

Info

Publication number: KR101370395B1
Application number: KR20130059700A
Authority: KR
Inventors: 김성철; 김민규; 안경섭; 송영일
Original assignee: 김성철; 성수기공 주식회사
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2014-03-07

Abstract

본 발명은, (a)무산소조에서 처리대상 오폐수의 탈질 공정을 수행하는 단계; (b)상기 무산소조에서 처리된 처리수를 호기성 전해반응조로 유입시켜 철의 전기분해에 의해 형성된 철이온과 상기 처리수 중의 인산염, 질소화합물 및 유기물을 반응시키는 공정을 수행하는 단계; 및 (c)상기 호기성 전해반응조에서 처리된 처리수를 침전조로 유입시켜 철이온과 인산염 및 유기물의 반응물을 침전시켜 제거하는 공정을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 호기성 전해반응조에는 철이온을 공급할 수 있는 캐터필러형 전기분해장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 캐터필러형 전기분해 시스템을 이용한 오폐수 고도처리 방법을 제공한다.

Description

캐터필러형 전기분해 시스템을 이용한 오폐수의 고도처리 방법{Sewage and wastewater advanced treatment methods using Caterpillar-type electrolysis system}

본 발명은 오폐수에 포함되는 질산염, 인, 유기물 등을 처리하는 방법에 관한 것이며, 더 상세하게는 무산소조 처리, 호기성 전해반응조 처리 및 침전조 처리 공정을 포함하는 캐터필러형 전기분해 시스템을 이용한 오패수의 고도처리 방법에 관한 것이다.

최근 정부에서 하천과 호수의 부영양화와 연안의 적조발생의 원인물질인 인(T-P)의 방류를 사전에 예방하기 위해 2012년 1월 1일부터 공공하수처리시설의 방류수수질기준을 0.2 ㎎/ℓ로 강화함에 따라 인(T-P)의 처리에 있어 보다 경제적이고 효율적인 기술들이 개발되고 있다.

일반적으로 오폐수에 포함된 인의 제거 방법으로는 혐기성 반응조에서 미생물 내의 인을 세포 밖으로 과잉방출시킨 후, 호기조에서 유기물질의 산화과정에서 생성된 에너지를 이용하여 미생물 세포 내로 인을 과잉흡수되게 하여 폐슬러지의 형태로 제거시키는 방법과, 혐기성 반응조에서 미생물에 의해 인을 과잉방출시킨 후 혼합액을 미생물과 분리시킨 후 분리된 상등액에 석회 또는 금속염을 첨가하여 제거하는 방법 등이 알려져 있다.

질소의 제거는 오폐수의 유입수 중 암모니아성 질소가 호기조의 미생물 호흡과정에 의해 질산염으로 질산화되면, 질산화된 질산염을 무산소조로 반송시켜 질산염을 질소가스로 환원시켜 질소를 제거하는 방법이 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 생물학적 처리방법은 최적공정관리가 매우 복잡하고, 활성 미생물에 의한 영양염류 제거율의 신뢰도가 매우 낮으므로, 제거효율을 높이기 위해 오폐수에 화학약품을 투입하는 화학적 처리방법이 병행되고 있다. 그러나 이러한 방법은 비용이 많이 들고, 잉여슬러지의 처리량이 증가되며, 화학약품을 계속 투입할 경우 미생물의 활성도도 저하되는 단점이 있다.

이에 반해 폐수처리 시 전기분해의 전극으로 철을 이용하면 전극에서 생성되는 철이온이 폐수 중의 인, 질소 및 유기물들과 반응하여 불용성 염을 형성시켜 침전시키므로 효과적으로 폐수를 처리할 수 있는 장점이 있다.

전기분해를 이용하여 오폐수를 처리하는 방법과 관련하여 대한민국 등록특허 제10-0490310호는 기존의 철-전기분해장치가 장착된 오폐수처리 방법에서 혐기조를 제거하여, 탈인 및 탈질 효율을 높인 철-전기분해를 이용한 하수처리방법에 관하여 기재하고 있다.

그러나, 상기 방법은 고정방식의 전극을 사용하고 있기 때문에 전극의 불균일 부식이 발생하며, 전극의 기능을 저하시켜서 오염물질의 처리효율을 감소시키는 스케일(Scale)의 처리수단이 없다는 단점이 있으며, 고가의 D.C Converter를 사용해야 하며, 철전극이 전기분해로 소모된 후 이를 교환하는 것이 번거롭다는 단점을 갖는다.

대한민국 등록특허 제10-0490310호

본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 호기성 전해반응조에 철전극의 불균일 부식이 발생하지 않으며, 철전극이 전기분해로 소모된 후 이를 교환하는 것이 용이하며; 전극 간 거리를 조절할 수 있고, 전극의 개수 조절이 용이하여 효율적으로 철이온의 발생량을 조절할 수 있으며; 철전극의 기능을 저하시키는 스케일(Scale)의 처리수단을 구비한 철 전기분해장치를 구비함으로써, 오폐수에 포함된 질소, 인 및 유기물 등을 효율적으로 처리할 수 있는 오폐수의 고도처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은,

(a)무산소조에서 처리대상 오폐수의 탈질 공정을 수행하는 단계;

(b)상기 무산소조에서 처리된 처리수를 호기성 전해반응조로 유입시켜 철의 전기분해에 의해 형성된 철이온과 상기 처리수 중의 인산염, 질소화합물 및 유기물을 반응시키는 공정을 수행하는 단계; 및

(c)상기 호기성 전해반응조에서 처리된 처리수를 침전조로 유입시켜 철이온과 인산염 및 유기물의 반응물을 침전시켜 제거하는 공정을 수행하는 단계를 포함하며,

상기 호기성 전해반응조에는 철이온을 공급할 수 있는 캐터필러형 전기분해장치가 구비되며, 상기 전기분해장치는

상기 호기성 전해반응조에 거치할 수 있게 설치된 메인 프레임과;

상기 메인 프레임에 설치된 메인 구동스프라켓과;

상기 메인 구동 스프라켓을 회전 구동하는 메인 구동부와;

상기 메인 구동 스프라켓에 의해 회전구동될 수 있게 폐루프를 갖게 형성되되 상기 호기성 전해반응조 내의 처리수에 일부가 잠기면서 회전될 수 있게 하방으로 연장되어 있고, 철로 된 단위 전극이 다수 어레이된 체인 전극체와;

상기 체인전극체에 전위를 인가하는 전원 인가부와;

상기 메인 프레임에 설치되어 상기 체인전극체의 상기 단위 전극의 표면을 세척하는 브러쉬를 갖는 세척부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐터필러형 전기분해 시스템을 이용한 오폐수 고도처리 방법을 제공한다.

본 발명의 오폐수의 고도처리 방법에 의하면, 호기성 전해반응조에 캐터필러(무한궤도)형 회전방식의 철전극과 철전극에 발생하는 스케일을 제거할 수 있는 와이어 브러시를 구비한 전기분해장치를 구비함으로써, 철전극의 불균일 부식이 발생하지 않으며, 철전극이 전기분해로 소모된 후 이를 교환하는 것이 용이하며, 전극 간 거리를 조절할 수 있고 전극의 개수 조절이 용이하여 효율적으로 철이온의 발생량을 조절할 수 있으며, 스케일에 의한 철전극의 기능저하가 발생하지 않으므로, 오폐수에 포함된 질소, 인 및 유기물 등을 매우 효율적으로 처리하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 오폐수 고도처리 방법에 사용되는 처리 시스템을 모식적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 본 발명의 호기성 전해반응조에 설치되는 캐터필러형 전기분해장치를 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 2의 체인전극체를 상세하게 나타내 보인 측면도이고,
도 4는 도 3의 체인전극체를 다른 각도에서 나타내 보인 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 캐터필러형 전기분해 장치를 나타내 보인 도면이다.

이하에서, 본 발명을 자세히 설명한다. 본 발명은

(c)상기 호기성 전해반응조에서 처리된 처리수를 침전조로 유입시켜 철이온과 인산염 및 유기물의 반응물을 침전시켜 제거하는 공정을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 오폐수 고도처리 방법에 사용되는 처리 시스템은 도1에 모식적으로 도시되어 있으며, 호기성 전해반응조에 캐터필러형 전기분해장치(아래에서 상세히 설명됨)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 캐터필러형 전기분해장치는 전기분해에 의해 철이온을 생성시킨다.

상기 (a)단계의 무산소조의 탈질 공정은 유입 하수에 함유된 질산염을 니트로소모나스(Nitrosomonas)와 니트로소코쿠스(Nitrosococcus)속의 미생물 등에 의해 아질산으로 산화시키고, 상기 아질산을 니트로박테리아(Nitrobacter) 등에 의해 질산화시키며, 이렇게 형성된 질산을 탈질산화 미생물인 디니트로박테리아 등에 의해 질소가스로 환원시키는 과정에 의해 이루어진다. 상기 탈질산화 미생물은 용존산소가 거의 존재하지 않는 조건에서 오폐수의 탄소원과 질산성 질소를 결합하여 질소가스를 생성시켜 질소화합물을 제거한다. 이때, 경우에 따라서는 외부에서 유기탄소원을 공급할 수도 있다.

상기 무산소조는 유입수 중에 포함되어 있는 질소 화합물과 호기조에서 질산화되어 내부반송되어 온 질산성질소를 질소가스로 전환시켜 제거시킨다.

상기 무산소조의 내부에는 교반기가 구비될 수 있다.
상기 (b)단계에서 호기성 전해반응조에는 캐터필러형 전기분해장치(아래에서 상세히 설명됨)가 구비되며, 상기 전기분해장치에서는 전기분해에 의해 철이온이 생성된다.

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무산소조에서 일부 제거되고 호기성 전해반응조로 유입된 인은 호기성 전해분해조에서 생성된 철산화물에 흡착되어 제거된다. 즉, 전기분해장치 양극의 철전극 표면에서 생성된 2가 철이온은 수용액에서 전류의 흐름에 따라 양극에서 음극의 철전극 표면으로 이동하는 과정에서 호기성 전해반응조 내 용존산소와 반응하여 3가 철로 산화된다. 이때, 반응조 내 철이온은 용존 산소와 반응하여 주로 입자상의 철산화물을 형성하며, 오폐수 중의 인산염을 흡착하여 제거한다.

또한, 상기 전기분해장치에서 석출된 철이온은 호기성 전해반응조 내의 질산화 박테리아의 증식을 활성화시킨다. 무산소조로부터 유입된 처리수 중에 포함된 암모니아성 질소는 질산화 박테리아의 호흡과정에 의해 질산염으로 질산화되고, 이러한 질산화물은 다시 무산소조로 내부반송되어 질소가스로 제거된다.

즉, 본 발명에 있어서, 철의 전기분해에 의한 인 제거는 전기분해에 의해 발생한 철이온과 유입수 중의 용해성 인산염을 반응시켜 불용성 침전물 형태로 만들어 제거하는 원리에 의해 이루어지며, 질소의 제거는 철의 전기분해에 의해 생성된 철이온이 질산화 박테리아의 증식을 촉진시켜 질산화율을 향상시키고, 이렇게 질산화된 질산화물을 무산소조로 내부반송시킴으로써 무산소조에서 탈질하는 원리에 의해 이루어진다.

또한, 호기성 전해반응조에서는 석출된 철이온에 의해 호기성 박테리아의 증식이 촉진되므로 유기물질의 산화, 분해능력도 향상된다.

상기 호기성 전해반응조에서 호기처리된 처리수의 일부 또는 전부는 내부반송에 의해 무산소조로 내부 반송되고, 나머지 호기처리수는 침전조로 이송된다. 상기 내부반송에 호기성 전해반응조의 처리수의 30~100%가 반송되는 것이 바람직하다.

상기 호기성 전해반응조에는 슬러지 침전을 방지하기 위해 에어리프트 또는 코팅된 수중펌프가 구비될 수 있으며, 상기 장치들을 이용하여 처리수를 교반시킨다.

상기 (c)단계의 침전조에서는 호기성 전해반응조에서 이송된 처리수 내부에 함유되어 있는 슬러지를 침전조 아래로 침전시키고, 침전된 슬러지의 일부를 외부반송에 의해 무산소조로 반송시키며, 그 나머지의 슬러지는 외부로 배출시킨다. 또한, 상부의 처리수도 외부로 배출시킨다. 상기 외부반송은 슬러지의 30~100%가 반송되도록 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 오폐수 고도처리 방법은 혐기조를 추가하여 구성될 수도 있으며, 2개 이상의 무산소조를 포함하여 수행될 수도 있다.

또한, 본 발명에서 무산소조, 호기성 전해반응조(전기분해장치의 운용 제외) 및 침전조의 운용 및 상기 각각의 반응조에서 사용되는 미생물 등을 포함하는 생물학적 및 화학적 처리 방식은 이 분야에서 통상적으로 사용되는 방식이 채용될 수 있다. 상기에서 호기성 전해반응조의 생물학적 및 화학적 처리 방식은 종래의 호기조와 동일하게 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태로 예시된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 오폐수 고도처리 방법에 사용되는 처리 시스템을 모식적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오폐수 고도처리 방법에 사용되는 처리시스템은 무산소조, 호기성 전해반응조 및 침전조로 구성될 수 있으며, 상기 호기성 전해반응조에는 캐터필러형 전기분해장치가 구비된다.

상기 무산소조, 호기성 전해반응조 및 침전조에서는 상기에서 설명한 바와 같은 오폐수 처리 공정이 수행된다.

본 발명에서 사용되는 오폐수 처리 시스템에서는 철의 전기분해를 촉진하기 위하여, 호기성 전해분해조 하부에서 에어공급 펌프를 통해 공기를 공급하는 산기관(미도시)을 더 설치할 수 있다. 상기 산기관은 에어공급 펌프로부터 유입된 공기를 저장하는 에어탱크와 에어탱크 내부의 에어를 전기분해조로 분산시키는 에어 디스트리뷰터로 구성된다.

상기 산기관은 에어공급펌프로부터 공급되는 공기 중의 산소가 혼합액속에서 좀 더 잘 용해되도록 하고, 호기성 전해반응조의 처리수의 혼합을 용이하게 하며, 철의 분해 및 부식을 촉진하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 캐터필러형 전기분해장치를 나타내 보인 도면이고, 도 3은 도 2의 체인전극체를 상세하게 나타내 보인 측면도이고, 도 4는 도 3의 체인전극체를 다른 각도에서 나타내 보인 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 캐터필러형 전기분해장치(100)는 메인 프레임(110), 보조 프레임(120), 제1 및 제2 메인 구동 스프라켓(131)(132), 메인 구동부(140), 제1 및 제2 체인전극체(151)(152), 전원인가부(180) 및 세척부(190)를 구비한다.

메인 프레임(110)은 처리수가 담기고 상부가 개방된 호기성 전해반응조(101)에 처리수와 이격되게 호기성 전해반응조(101)의 상면에 거치할 수 있게 설치되어 있다.

여기서 메인 프레임(110)은 호기성 전해반응조(101)의 상면에 결합될 수 있음은 물론이다.

메인 프레임(110)은 후술되는 제1 및 제2 체인 전극체(151)(152)가 상하 방향으로 순환될 수 있는 순환공간을 제공할 수 있도록 중앙부분이 개방된 구조로 형성되어 있다.

제1 메인 구동 스프라켓(131)은 메인 프레임(110)에 설치된 지지하우징(133)에 수평상으로 회전가능하게 연장된 구동축(135)에 일체로 결합되어 있다.

제1 메인 구동 스프라켓(131)과 구동축(135)은 도전성 소재로 형성되어 있고, 구동축(135)을 지지하는 지지하우징(133)은 구동축(131)과 절연될 수 있게 형성되어 있다.

제2메인 구동 스프라켓(132)은 제1 메인 구동 스프라켓(131)과 이격되되 제1메인 구동스프라켓(131)과 동일한 구조로 메인 프레임(110)에 회전가능하게 지지되어 있다.

즉, 제2 메인 구동 스프라켓(132)은 메인 프레임(110)에 설치된 지지하우징(134)에 수평상으로 회전가능하게 연장된 구동축(136)에 일체로 결합되어 있다.

메인 구동부(140)는 제1 및 제2 메인 구동 스프라켓(131)(132)을 회전 구동할 수 있도록 되어 있다.

메인 구동부(140)는 제1 메인 구동 스프라켓(131)을 구동하는 제1메인 구동부(141)와, 제2메인 구동 스프라켓(132)을 구동하는 제2메인 구동부(142)로 되어 있다.

제1메인 구동부(141)는 모터(141a)와, 모터(141a)의 회전력을 구동축(135)에 절연되게 결합된 중계 스프라켓(137)을 통해 회전력을 전달하는 동력전달부재(145)로 되어 있다. 여기서 동력 전달부재(145)는 벨트 또는 체인이 적용될 수 있다.

제2메인 구동부(142)도 제1메인 구동부(141)와 동일 구조로 되어 있다. 즉, 제2메인 구동부(142)는 모터(142a)와, 모터(142a)의 회전력을 구동축(136)에 절연되게 결합된 중계 스프라켓(138)을 통해 회전력을 전달하는 동력전달부재(146)로 되어 있다. 여기서 동력 전달부재(146)는 벨트 또는 체인이 적용될 수 있다.

한편, 도시된 예와 다르게 메인 구동부(140)는 하나의 모터를 통해 제1메인 구동스프라켓(131)과 제2메인 구동스프라켓(132)에 동력을 전달할 수 있도록 구축될 수 있음은 물론이다.

보조 프레임(120)은 장력조절부(170)를 통해 메인프레임(110)으로부터 하방으로 연장되어 후술되는 종동 스프라켓(148)(149)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 되어 있다.

보조 프레임(120)은 메인 프레임(110)으로부터 상호 이격되어 하방으로 연장된 수직부분(121)과, 수직부분(121)의 하부에서 수직부분을 상호 연결하는 수평부분(123)을 갖는 구조로 되어 있다. 참조부호 124는 지지강도 보강용으로 수직부분(121)의 상호 연결하는 보강봉이다.

종동 스프라켓(148)(149)은 제1메인 구동 스프라켓(131) 및 제2 메인 구동스프라켓(132)에 각각 결합된 제1 및 제2 체인 전극체(151)(152)의 회전에 의해 연동되어 회전될 수 있게 보조 프레임(120)에 회전가능하게 장착되어 있다.

장력 조절부(170)는 보조프레임(120)을 메인 프레임(110)에 대해 하방으로 멀어지는 방향으로 장력을 조절할 수 있도록 메인 프레임(110)과 보조 프레임(120) 사이에 설치되어 있다.

장력 조절부(170)는 메인 프레임(110)에 수직부분의 종단부분이 관통되게 입출될 수 있게 형성된 관통홀(114)의 주변에 하방으로 연장되게 장착되어 수직부분(121)이 내부 가이드공(173)을 따라 상하방향으로 슬라이딩 될 수 있게 구속하는 구속관부재(172)와, 수직부분(121) 종단으로부터 수직부분(121)보다 외경이 좁아지게 연장된 간섭부분(127)과 메인프레임으로부터 상방으로 이격되어 지지되게 장착된 구속판(174) 사이에 설치되어 수직부분(121)을 하방으로 탄성바이어스 시키는 스프링(176)으로 되어 있다.

참조부호 178은 구속판(174)을 메인 프레임(110)에 대해 상방으로 이격되게 지지하는 지지볼트이고, 참조부호 179는 구속판(174)의 메인 프레임(110)에 대한 이격거리를 조정할 수 있게 지지볼트(178)의 상하에서 결합된 너트이다.

제1 및 제2 체인 전극체(151)(152)는 캐터필러형태로 동일 구조로 되어 있고, 대응되는 제1 및 제2 메인 구동스프라켓(131)(132)에 의해 회전구동될 수 있게 폐루프를 갖게 형성되되 호기성 전해반응조(101) 내의 처리수에 일부가 잠기면서 회전될 수 있게 하방으로 연장되어 있다.

제1 및 제2 체인 전극체(151)(152)는 도전소재로 된 단위 전극(154)이 상호 힌지(156a)에 의해 연결되어 굴곡이 가능하게 폐루프로 연결된 체인편(156)에 각각 결합되어 있다.

단위 전극(154)은 체인편(154)에 대해 착탈이 용이하게 도전성 볼트와 같은 결합부재를 통해 결합되는 것이 바람직하다. 여기서, 체인편(156)은 단위전극(154)과 전기적으로 도통될 수 있게 도전소재로 형성될 수 있다. 이와는 다르게 체인편(156)은 비도전성 소재로 형성되고, 제1 및 제2 메인 구동스프라켓(131)(132)의 기어치가 단위전극(154)과 접촉이 유지될 수 있도록 형성하거나, 단위 전극(154)들 상호간을 플렉서블한 도전용 점퍼선으로 연결하고, 제1 및 제2 구동 스프라켓(131)(132)의 구동축을 통해 전위를 인가하지 않고 외측으로 노출된 단위전극(154)에 후술되는 세척부(190)와 같은 방식으로 접촉에 의해 전위를 인가할 수 있도록 구축될 수 있음은 물론이다.

전원 인가부(180)는 체인 전극체(151)(152)를 통해 전위를 인가한다.

도시된 예에서는 직류전원을 공급하는 전원 인가부(180)의 양극단자(181)는 제1 메인 구동스프라켓(131)의 구동축(135)에 링형태로 접속된 링단자(188)와 접속되어 회전상태에서도 전원공급이 가능하게 되어 있다. 음극단자(182)는 제2 메인 구동스프라켓(132)의 구동축(136)에 회전상태에서도 전원공급이 가능하게 구동축(136)에 링형태로 접속된 링단자(189)와 접속되어 있다.

이와는 다르게 전원 인가부(180)는 용도에 따라 교류전원이 인가되게 접속될 수 있음은 물론이다.

세척부(190)는 메인 프레임(110)에 설치되어 회전되는 제1 및 제2 체인전극체(151)(9152)의 단위 전극(154)의 표면을 브러쉬(1910에 의해 세척할 수 있도록 되어 있다. 세척부(190)는 표면에 세척용 브러쉬가 장착된 브러쉬 본체(191)와, 브러쉬 본체(191)를 동력전달부재를 통해 회전구동하는 서브 모터(195)로 되어 있다.

여기서 브러쉬 본체(191)에 장착되는 브러쉬는 절연소재로 형성되며 다수의 핀이 어레이된 솔타입 등 다양한 형태로 적용할 수 있음은 물론이다.

이러한 전기분해장치(100)는 제1 및 제2 체인 전극체(151)(152)가 상하방향으로 순환 회전될 때 호기성 전해반응조(101)에 항상 일정한 개수의 단위 전극(154)이 처리수 내에 잠긴 상태를 유지하기 때문에 전기분해가 이루어지고, 처리수의 수면으로부터 상승되는 단위 전극(154)들은 세척부(190)에 의해 이물질이 제거됨으로써 단위 전극(154)의 오염이 운전중에 실시간으로 방지됨으로써 전기분해 효율이 안정적으로 유지될 수 있다.

한편, 전기분해장치(100)의 전기 분해능을 조절할 수 있도록 호기성 전해반응조의 처리수의 수면에 대한 제1 및 제2 체인 전극체(151)(152)의 진입 깊이 및 제1 및 제2 체인 전극체(151)(152) 사이의 이격거리를 조정할 수 있도록 구축될 수 있고 그 예가 도 5에 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 메인 프레임은 언더 플레이트(210), 베이스 플레이트(220) 및 두 개의 메인 플레이트(110a)(110b)로 되어 있다.

언더 플레이트(210)는 호기성 전해반응조(101)에 안착되게 설치되며 그 형상은 적용되는 호기성 전해반응조(101)에 따라 적절하게 형성하면 된다.

베이스 플레이트(220)는 언더 플레이트(210) 상부에 마련되어 후술되는 승하강 실린더(230)에 의해 언더 플레이트(210)에 대해 상방으로 승하강될 수 있게 되어 있다.

상호 분리된 두 개의 메인 플레이트(110a)(110b)는 베이스 플레이트(220)에 대해 각각 수평방향으로 이동가능하게 설치되어 있고, 좌측의 메인 플레이트(110a)에는 제1 메인 구동 스프라켓(131) 및 제1메인 구동부(141)가 설치되어 있고, 우측의 메인 플레이트(110b)에는 제2 메인 구동 스프라켓(132) 및 제2메인 구동부(142)가 설치되어 있다.

승하강부로서 승하강 실린더(230)는 언더 플레이트(210)에 대해 베이스 플레이트(220)를 승하강 시킬 수 있게 언더 플레이트(210)와 베이스 플레이트(220) 사이에 설치되어 있고, 조작부(미도시)의 조작에 의해 로드가 승하강 될 수 있는 것이 적용될 수 있다.

수평 이동부로서 적용된 이동 실린더(240)는 베이스 플레이트(220)에 대해 메인 플레이트(110a)(110b)를 수평방향으로 진퇴 시킬 수 있게 베이스 플레이트(220)와 각 메인 플레이트(110a)(110b) 사이에 설치되어 있다.

이동 실린더(240)도 조작부(미도시)의 조작에 의해 로드가 승하강 될 수 있는 것이 적용될 수 있다.

도시된 예와 다르게 이동 실린더(240)는 하나만 적용되고 두 개의 메인 플레이트(110a)(110b) 중 하나는 베이스 플레이트(220)에 고정되게 하여 이동 가능한 하나의 메인플레이트만 이동시켜 제1 및 제2 체인 전극체(151)(152) 사이의 간격을 조절할 수 있도록 구축될 수 있음은 물론이다.

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.

실시예 1: 반응조 및 운전조건

무산소조, 호기성 전해반응조 및 침전조로 구성되고, 상기 호기성 전해반응조에 전기분해장치가 구분된 본 발명의 오폐수 처리 시스템(도1)을 사용하여 오폐수 처리를 실시하였다.

유입수는 하수를 사용하였고, 슬러지는 하수처리장의 잉여슬러지를 사용하였다.

무산소조 및 호기성 전해반응조에서 하수는 각각 4시간, 12시간으로 총 16시간의 체류시간을 유지하고, 처리수는 내부반송(호기성 전해반응조→무산소조) 100%와 외부반송(침전조→무산소조) 50%로 운전하였다.

전기분해장치에 장착되는 철판은 음극 70개, 양극 70개로 구성하였으며, 인가하는 전압 및 전류는 각각 106V 및 20A로 유지하며 실험을 진행하였다.

실시예 2: 인 제거효율

유입수의 T-P(전체 인) 농도는 4.91㎎/L이었으며, 실시예 1과 같은 방법으로 처리한 경우, 처리수의 T-P농도는 0.15㎎/L로 T-P 제거효율은 96.9%이었다.

실시예 3: 질소 제거 효율

유입수의 T-N(전체 질소)농도는 28.6㎎/L이었으며, 실시예 1과 같은 방법으로 처리한 경우, 처리수의 T-N농도는 6.578㎎/L로 T-N 제거효율은 77.0%이었다.

실시예 4: 유기물 제거 효율

유입수의 BOD(생물학적 산소요구량)는 123.7㎎/L이었으며, 실시예 1의 방법으로 처리한 결과, 처리수의 BOD는 4.80㎎/L로, BOD 저감효율은 96.1%이었다.

유입수의 COD(화학적 산소요구량)은 135.3㎎/L이었고, 실시예 1의 방법으로 처리한 처리수의 COD는 13.3㎎/L로 CODMn 감소효율은 90.1%이었다.

101: 호기성 전해반응조 110: 메인 프레임
120: 보조 프레임 131: 제1 메인 구동 스프라켓
132: 제2 메인 구동 스프라켓 140: 메인 구동부
151: 제1 체인전극체 152: 제2 체인전극체
180: 전원 인가부

Claims

(a)무산소조에서 처리대상 오폐수의 탈질 공정을 수행하되, 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로소코쿠스(Nitrosococcus), 니트로박테리아(Nitrobacter) 및 디니트로박테리아의 혼합 미생물에 의해 산화 및 환원을 수행하는 단계;
(b)상기 무산소조에서 처리된 처리수를 호기성 전해반응조로 유입시켜 철의 전기분해에 의해 형성된 철이온과 상기 처리수 중의 인산염, 질소화합물 및 유기물을 반응시키는 공정을 수행하는 단계; 및
(c)상기 호기성 전해반응조에서 처리된 처리수를 침전조로 유입시켜 철이온과 인산염 및 유기물의 반응물을 침전시켜 제거하는 공정을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 호기성 전해반응조에는 철이온을 공급할 수 있는 캐터필러형 전기분해장치가 구비되며, 상기 전기분해장치는
상기 호기성 전해반응조에 거치할 수 있게 설치된 메인 프레임과;
상기 메인 프레임에 설치된 메인 구동 스프라켓과;
상기 메인 구동 스프라켓을 회전 구동하는 메인 구동부와;
상기 메인 구동 스프라켓에 의해 회전구동될 수 있게 폐루프를 갖게 형성되되 상기 호기성 전해반응조 내의 처리수에 일부가 잠기면서 회전될 수 있게 하방으로 연장되어 있고, 철로 된 단위 전극이 다수 어레이된 체인 전극체와;
상기 체인전극체에 전위를 인가하는 전원 인가부와;
상기 메인 프레임에 설치되어 상기 체인전극체의 상기 단위 전극의 표면을 세척하는 브러쉬를 갖는 세척부;를 구비하고,
상기 무산소조와 호기성 전해반응조 사이에는 내부반송관이 연결되며, 상기 무산소조와 침전조 사이에는 외부반송관이 연결되며,
상기 전기분해장치는 메인프레임으로부터 하방으로 연장된 보조 프레임과, 상기 보조 프레임에 설치되어 상기 체인전극체의 회전에 연동되어 회전되는 종동 스프라켓;을 더 구비하고,
상기 보조 프레임은 상기 메인 프레임에 대해 멀어지는 방향으로 장력을 조절할 수 있도록 상기 메인 프레임과 상기 보조 프레임 사이에 설치된 장력 조절부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수 고도처리 방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 메인 구동 스프라켓은 도전성 소재로 형성되어 있고,
상기 전원 인가부는 상기 메인 스프라켓의 구동축을 통해 전원을 공급하도록 접속된 것을 특징으로 하는 오폐수 고도처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 프레임은 상기 호기성 전해반응조에 안착되게 설치되는 언더 플레이트와;
상기 언더 플레이트에 대해 승하강될 수 있게 상기 언더 플레이트 상부에 설치되는 베이스 플레이트와;
상기 베이스플레이트에 대해 수평방향으로 이동가능하게 설치되며 상기 메인 구동 스프라켓 및 상기 메인 구동부가 설치된 메인 플레이트;로 되어 있고,
상기 언더 플레이트에 대해 상기 베이스 플레이트를 승하강시킬 수 있게 상기 언더 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이에 설치된 승하강부와;
상기 베이스 플레이트에 대해 상기 메인 플레이트를 진퇴 시킬 수 있게 상기 베이스 플레이트와 상기 메인 플레이트 사이에 설치된 수평 이동부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 오폐수 고도처리 방법.