KR101926540B1 - VOCs REMOVING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 산업시설 등에서 발생되는 폐수 내 용존된 VOCs의 효과적인 제거를 수행할 수 있는 처리 시스템에 관한 것으로서, 유입수가 유입되는 1차 유량조정조(110), 상기 1차 유량조정조로부터의 처리수에 가압부상 및 유수분리를 수행하는 가압부상 및 유수분리조(120), 상기 1차 유량조정조와 개방면유로로 연결되고 기상의 휘발성유기화합물을 제거하는 VOCs처리부(102), 수체 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물을 전기분해하여 제거하는 전기분해조(1100)와, 상기 전기분해조와 연통되며 폐수 또는 처리수의 개방면에서 발생되는 기상의 휘발성유기화합물을 연소하여 제거하는 자가발열 처리장치(1200)를 구비하는 통합 처리부(1000), 상기 통합 처리부의 후단에 배치되는 생물반응조(130), 상기 개방면유로로부터 자가발열 처리장치로 연통되는 기상 바이패스(310) 및 상기 통합 처리부의 전단과 생물반응조의 전단을 연결하는 액상 바이패스(320)를 포함하는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템을 제공한다.The present invention relates to a treatment system capable of effectively removing dissolved VOCs in wastewater generated in an industrial facility and the like. The treatment system includes a first flow rate adjusting tank (110) into which influent water flows, a second flow rate adjusting tank A VOCs treatment unit 102 connected to the primary flow rate regulating tank and the open channel to remove gaseous volatile organic compounds, a dissolved volatile organic compound (VOC) present in the water body, An electrolytic bath 1100 for electrolytically removing the compound, and a self heating apparatus 1200 which is in communication with the electrolytic bath and burns and removes gaseous volatile organic compounds generated from the openings of wastewater or treated water A bioreactor 130 disposed at a rear end of the integrated processing unit, a vaporizer 130 communicating with the self-heating processor from the open- Pass 310 and a liquid bypass 320 connecting the front end of the integrated processing unit and the front end of the bioreactor.
Description
본 발명은 폐수처리와 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 산업시설 등에서 발생되는 폐수로부터의 기상 및 액상 VOCs를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 하수 및 기상물질의 처리 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to wastewater treatment, and more particularly, to a treatment system for wastewater and gaseous matter capable of effectively removing vapor and liquid VOCs from wastewater generated in industrial facilities and the like.
산업이 발달하고 인구가 증가하며 수계의 오염부하가 증가하고 있는 가운데, 기존의 수처리 방식으로 해결이 힘든 휘발성유기화합물(VOCs; Volatile Organic Compounds)과 같은 미량 유해물질들이 수계로 유입되고 있다.As industry develops, population increases, and water pollution load increases, trace harmful substances such as volatile organic compounds (VOCs), which are difficult to solve by conventional water treatment methods, are flowing into the water.
국내의 대기환경보전법시행령에 따르면 VOCs를 석유화학제품, 유기용제 또는 기타물질로 정의하고 있으며 규제대상의 범위가 탄화수소류 중 레이드증기압이 27.6㎪ 이상인 물질에서 10.3㎪(또는 1.5psia)로 확대된 바 있다. According to the Enforcement Decree of Korea's Atmospheric Environment Conservation Act, VOCs are defined as petrochemical products, organic solvents, or other substances. The scope of the regulation is expanded to 10.3 ㎪ (or 1.5 psia) in the hydrocarbons whose rawe vapor pressure is 27.6 ㎪ or more have.
VOCs의 대표적인 물질로는 벤젠, 톨루엔, 프로판, 부탄, 헥산 등이 있다. 이러한 VOCs 물질은 인간 활동에 의해 배출되며 유기용제 사용 및 제조 등을 포함하는 도장 공업이 가장 큰 오염원으로 알려져 있다. Representative materials of VOCs include benzene, toluene, propane, butane, and hexane. These VOCs are emitted by human activities, and the painting industry, which includes the use and manufacture of organic solvents, is the largest source of pollution.
VOCs는 인간에게 장기간 노출 시 심각한 영향을 초래하며 다량 섭취 시 급성, 만성 중독현상, 발암, 유전자변이 및 기형 등을 초래할 수 있다.VOCs can have a profound effect on long-term exposure to humans and can lead to acute, chronic intoxication, carcinogenesis, genetic mutations and malformations upon ingestion.
현재 석유화학단지, 정유, 섬유, 페인트 및 제지시설 등 각각의 산업시설에서 VOCs가 함유되어 있는 폐수가 발생되고 있고, 폐수 내 용존 된 VOCs의 경우 전기분해 등의 처리를 통해 제거가 가능하나, 흡수탑, 응축시설 및 분리시설을 설치하고, 수소처리시설을 따로 구비하여야 하는 단점이 있으며, 개방면으로 배출되는 VOCs의 경우 처리가 불가능하다. At present, waste water containing VOCs is generated in each industrial facility such as petrochemical complex, refinery oil, textile, paint and paper making facility, and dissolved VOCs in wastewater can be removed by treatment such as electrolysis, It is necessary to install a tower, a condensation facility, a separation facility, and a separate hydrotreating facility. In the case of VOCs discharged to an open side, it is impossible to treat the VOCs.
이렇게 개방면으로 배출되는 VOCs가 폐쇄된 1차 유량조정조와 같은 장치 내부에 농축되어 한계치에 다다르면 환경 조건에 따라 폭발이 일어날 가능성이 존재한다. 실제로 최근 H케미컬에서 VOCs 폭발사고가 발생하였으며, 그 원인은 상기에서 기술한 바와 같이 개방면으로 배출되는 VOCs 농축으로 인한 폭발 사고로 확인되었다.There is a possibility that the VOCs discharged to the open side are condensed in a device such as the closed primary flow control tank and reach the limit value, and the explosion may occur according to the environmental conditions. In fact, the recent explosion of VOCs occurred in H-chemical, which was confirmed by the explosion of VOCs enriched in the openings as described above.
난분해성 폐수를 처리하는 가장 일반적인 방법은 생물학적 처리, 화학적 처리(O3나 Cl2) 또는 물리적 처리(흡착, 여과 등)이다. 그러나 이런 방법들은 다량의 고형 폐기물이 생성되거나, 그 자체로 해로운 산화제를 사용하거나 다량의 부지가 필요한 단점이 있다.The most common methods for treating degradation wastewater are biological treatment, chemical treatment (O 3 or Cl 2 ) or physical treatment (adsorption, filtration, etc.). However, these methods are disadvantageous in that a large amount of solid waste is generated, or a harmful oxidizing agent is used in itself or a lot of sites are required.
최근에는 기존 공정들의 문제점들을 해결하기 위하여 전기분해법, 오존산화법, 펜톤산화법, E-beam(전자빔), 광촉매 공정(UV/TiO2) 등과 같은 고도산화법(AOPs; Advanced Oxidation Processes)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 고도산화법 중 자동화가 용이하고, 처리효율이 높으며 환경적 적합성이 우수하여 수중에서 유기 오염물질의 전기화학적 분해법에 대한 관심이 증가되는 추세이다.Recently, studies on advanced oxidation processes (AOPs) such as electrolysis, ozone oxidation, Fenton oxidation, E-beam and UV / TiO 2 have been actively researched to solve the problems of existing processes It is progressing. In this high oxidation method, there is a tendency to increase the interest in electrochemical decomposition of organic pollutants in water because of easy automation, high treatment efficiency and excellent environmental suitability.
국내공개특허 제10-2005-0099281호는 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 개시하고 있으며, 도 1은 이를 나타내는 블록도이다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0099281 discloses an advanced wastewater treatment system using counter current water electrolysis, and Fig. 1 is a block diagram thereof.
이를 구체적으로 살펴보면, 유입하수(11) 내의 부유물질을 제거하는 부유물질 제거조(10)와, 생물학적 처리로 유기물질과 영양소를 제거하는 생물반응조(20)과, 상기 생물반응조 내의 혼합 부유물질(13)을 고액분리하는 고액분리조(30)와, 1차 슬러지인 부유물질 제거공정의 슬러지(17)와 2차 슬러지인 생물학적 처리과정의 생물학적 폐 슬러지(16)를 처리하는 슬러지 처리조(40)와, 반류수 전기분해를 위한 전기분해조(50)로 구성되어 있다. A suspended
이러한 종래기술의 경우 산업단지 내 배출폐수는 전기분해공정을 통하여 생물반응조의 유입부하를 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있으나 상술한 바와 같은 VOCs축적 및 폭발의 위험성이 잔존하고 있는 실정이다.In this conventional technology, the effluent wastewater in the industrial complex has an advantage of reducing the inflow load of the bioreactor through the electrolysis process, but the above-mentioned risk of accumulation and explosion of VOCs remains.
또한, 대부분 단일상의 VOCs를 제거하고 있어 각 처리 과정에서 기상과 액상으로 존재할 수 있는 경우에 대한 효과적인 대처가 어렵다.In addition, most of the single phase VOCs are eliminated and it is difficult to effectively cope with the case where they can exist as vapor and liquid in each process.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐수 내 용존 VOCs의 처리 효율을 증가시킬 수 있으면서도 구조적인 부담이 저감되고 경제성이 향상될 수 있는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an open system and a dissolved VOCs treatment system capable of increasing the treatment efficiency of dissolved VOCs in wastewater, The purpose is to do.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,As means for solving the above-mentioned technical problem,
본 발명은, 유입수가 유입되는 1차 유량조정조(110), 상기 1차 유량조정조로부터의 처리수에 가압부상 및 유수분리를 수행하는 가압부상 및 유수분리조(120), 상기 1차 유량조정조와 개방면유로로 연결되고 기상의 휘발성유기화합물을 제거하는 VOCs처리부(102), 수체 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물을 전기분해하여 제거하는 전기분해조(1100)와, 상기 전기분해조와 연통되며 폐수 또는 처리수의 개방면에서 발생되는 기상의 휘발성유기화합물을 제거하는 자가발열 처리장치(1200)를 구비하는 통합 처리부(1000), 상기 통합 처리부의 후단에 배치되는 생물반응조(130), 상기 개방면유로로부터 자가발열 처리장치로 연통되는 기상 바이패스(310) 및 상기 통합 처리부의 전단과 생물반응조의 전단을 연결하는 액상 바이패스(320)를 포함하는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템을 제공한다. 따라서, 폐수의 처리 과정에서의 물성에 따라 효과적으로 휘발성유기화합물의 제거를 수행할 수 있게 된다. The present invention relates to a water treatment system comprising a primary flow rate adjustment tank (110) into which influent water flows, a pressurization type upper and lower water separation tank (120) for performing pressurization and oil water separation on the treated water from the primary flow rate adjustment tank, An
상기 통합 처리부는, 전기분해조의 전단계에서 유량을 조절하는 2차 유량조정조(1010)를 더 구비하는 것이 바람직하다. Preferably, the integration processing unit further includes a secondary flow rate adjusting
제1실시예로서 상기 기상 바이패스는, VOCs처리부의 유지 보수 또는 1차 유량조정조 내 휘발성유기화합물의 농도가 설정된 농도 이상으로 상승된 경우 1차 유량조정조와 자가발열 처리장치를 직접 연통하도록 작동할 수 있다.As the first embodiment, the vapor phase bypass operates so as to directly communicate with the primary flow rate regulating tank and the self heat-generating processing apparatus when the concentration of the volatile organic compounds in the VOCs processing unit or the concentration of the volatile organic compounds in the primary flow rate regulating tank rises above the set concentration .
상기 1차 유량조정조에 구비되며 기상의 휘발성유기화합물 농도를 측정하여 기상 바이패스의 작동을 결정하도록 하는 VOCs센서를 더 포함할 수 있다. And a VOCs sensor provided in the primary flow rate regulating tank for measuring the concentration of volatile organic compounds in the gas phase to determine the operation of the vapor phase bypass.
제2실시예로서 액상 바이패스는, 기분해조에 대해 설정된 수량 이상의 처리수가 유입되는 경우 그 일부를 가압부상 및 유수분리조로부터 생물반응조로 우회시킬 수 있다. In the liquid-phase bypass as the second embodiment, when the amount of treated water more than a predetermined amount is introduced into the mooring tank, a part of the treated water can be bypassed to the bioreactor from the pressurized vessel and the water-
제3실시예로서 상기 통합 처리부는, 일반적인 유입수의 처리계통에서 작동을 중단하고 액상 바이패스를 통하여 우회하도록 하여 유입수를 처리하도록 하되, 난분해성 물질이 유입수에 포함되는 경우 작동하여 전기분해조를 통하여 전처리를 수행하여 생물반응조의 부담을 경감하도록 할 수 있다.As a third embodiment, the integration processing unit is configured to stop the operation of the general influent treatment system and to bypass the liquid through the liquid bypass to process the influent water. When the refractory material is included in the influent water, It is possible to reduce the burden on the bioreactor by performing the pretreatment.
제4실시예로서 상기 액상 바이패스는, 전기분해조에 대해 설정된 수량 이상의 처리수가 유입되는 경우 그 일부를 가압부상 및 유수분리조로부터 생물반응조를 우회시킬 수 있다. As a fourth embodiment, in the liquid bypass, a part of the liquid bypass can be bypassed from the bioreactor through the pressurization vessel and the water separation tank when a quantity of treated water having a predetermined quantity or more flows into the electrolytic bath.
또한, 상기 자가발열 처리장치에서 발생되는 폐열을 수집하여 저장하는 폐열회수부를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a waste heat recovery unit collecting and storing the waste heat generated in the self-heating apparatus.
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한편, 상기 전기분해조는, 전극이 구비되는 삽입부를 포함하며 극성에 따라 양측으로 배열되는 지지부(1110)와, 상기 삽입부에 삽탈될 수 있는 단자부를 구비하는 전극판부(1120)로 구성될 수 있다. The electrolytic bath may include an
본 발명에 따라, 폐수의 성상별로 가변적인 통합 처리부를 구비함으로써 휘발성유기화합물의 처리 효율이 비약적으로 향상될 뿐만 아니라 전기분해장치의 안정성 향상의 효과가 있다. According to the present invention, the processing efficiency of the volatile organic compound is remarkably improved by providing the integrated processing unit which is variable according to the properties of the wastewater, and the stability of the electrolytic apparatus is improved.
또한, 산화과정에서 발생되는 열을 회수하여 에너지원으로 활용할 수 있으므로 환경친화적일 뿐만 아니라 에너지 효율의 향상도 기대할 수 있으며, 기상과 액상의 처리 시설에 대한 모듈화 및 컴팩트화가 가능하고, 휘발성유기화합물의 농도와 유입수의 양이나 성질에 따라 적절하게 유로를 가변하여 최상의 처리성능이 담보될 수 있는 효과가 있다. In addition, since the heat generated in the oxidation process can be recovered and utilized as an energy source, it can be expected not only to be environmentally friendly but also to improve the energy efficiency, to modularize and compact the gas and liquid processing facilities, The flow path can be appropriately varied according to the concentration and the amount and nature of the influent water, thereby achieving the best processing performance.
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도 1은 종래기술의 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템의 공정처리순서를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템에서 통합 처리부의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템에서 처리계통의 부하에 따른 선택적 작동을 설명하기 위한 블록도들이다.
도 5는 본 발명의 전기분해조에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram illustrating an advanced wastewater treatment system using counter current water electrolysis of the prior art.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the processing sequence of the open system and the dissolved VOCs processing system of the present invention.
3 is a block diagram for explaining a preferred embodiment of the integrated processing unit in the opened and dissolved VOCs processing system of the present invention.
4A to 4C are block diagrams for explaining the selective operation according to the load of the processing system in the opened and dissolved VOCs processing system of the present invention.
5 is a view for explaining an embodiment of the electrolytic bath of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.
다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood, however, that the embodiments described below are only for explanation of the embodiments of the present invention so that those skilled in the art can easily carry out the invention, It does not mean anything.
이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the following description, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it includes not only a direct connection but also a case where another part or device is connected in between. In addition, when a part is referred to as including an element, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless specifically stated otherwise.
본 발명은 기본적으로, 폐수 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물(VOCs)의 성상에 따라 복합적 및 선택적으로 처리함으로써 하폐수 등의 처리 공정에 있어서 각 장비의 부하에 따라 최적의 휘발성유기화합물 처리 성능을 제공할 수 있는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템을 제공한다.The present invention basically provides an optimal volatile organic compound treatment performance according to the load of each equipment in the treatment process of wastewater or the like by complexly and selectively treating the dissolved volatile organic compounds (VOCs) present in wastewater And a dissolved VOCs treatment system.
개방면 휘발성유기화합물이란 후술될 유량조정조나 가압부상 및 유수분리조의 계면으로부터 발생되는 기상의 물질을 의미하는 것으로 정의하도록 한다. 이러한 개방면 휘발성유기화합물은 소정의 수조 공간 내부에서 축적되어 폭발의 가능성이 있는 문제가 있음은 상술한 바와 같다.The term "open-end volatile organic compound" is defined as meaning a gaseous substance generated from the interface of the flow regulating tank or the pressurized flotation tank and the water tank tank, which will be described later. As described above, there is a problem that such an open volatile organic compound accumulates in a predetermined water tank space and there is a possibility of explosion.
다만, 상기 개방면 휘발성유기화합물은 반드시 유량조정조나 가압부상 및 유수분리조와 같은 한정된 구성에 의하여서만 발생되는 것은 아니며 폐수의 처리 및 유동 과정에서 생물반응조 전단계에서 발생될 수 있는 다양한 성분의 기상의 물질을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. However, the above-mentioned open-loop volatile organic compounds are not necessarily generated only by a limited structure such as a flow rate regulator, a pressurized flotation column, and a dewatering tank, and are not limited to the vapor phase materials of various components that can be generated in the pre- As will be understood by those skilled in the art.
도 2는 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템의 공정처리순서를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram for explaining the processing sequence of the open system and the dissolved VOCs processing system of the present invention.
본 발명은 폐수의 여과 처리시스템상에서 기상 및 액상의 휘발성유기화합물을 처리하는 통합 처리부(1000)를 결합하게 되는바, 기본적으로는 1차 유량조정조(110), 가압부상 및 유수분리조(120) 및 생물반응조(130)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템을 구성하기 위한 구성은 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention incorporates an integrated
1차 유량조정조(110)는 중력침강 방식으로 분리된 원수를 집수하여 가압부상 및 유수분리조(120)로 유입하도록 기능할 수 있다. 생물반응조(130)로 유입되기 전의 전처리부인 가압부상 및 유수분리조(120)는 가압부상조 또는 유수분리조 중의 최소한 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 상기 유수분리조는 원수에서 오일을 분리하고 분리된 오일을 포집 및 제거한 후 저장하도록 기능할 수 있다. 또한, 가압부상조는 공기가 용존된 가압수를 공급받아 압력차에 의하여 발생된 미세기포에 의하여 소정의 비중 이하 오염물을 부상하여 스컴을 분리하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 1차 유량조정조(110)와 후술될 2차 유량조절조(1010), 가압부상 및 유수분리조(120) 및 생물반응조(130)는 공지의 다양한 구성이 적용될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 실시예의 설명은 생략하도록 한다.The primary
본 발명에서는 1차 유량조정조(110), 2차 유량조절조(1010) 및 가압부상 및 유수분리조(120)로부터의 처리수가 생물반응조(130)로 유입되기 전단계에서 액상 및 기상의 휘발성유기화합물을 처리하도록 복합공정을 수행하는 통합 처리부(1000)를 거치도록 하는바, 이하에서 이를 위한 결합관계를 더욱 구체적으로 살펴본다.In the present invention, liquid and gaseous volatile organic compounds are collected from the first
유입수(a)가 1차 유량조정조(110)로 유입된 이후 가압부상 및 유수분리조(120)와 생물반응조(130)를 거쳐 처리되는 하수처리 계통에서 일련의 처리공정을 거치는 처리수 유로(참조번호 미표시)로 연결되는데, 이러한 유로는 다양한 형태의 관로나 유동로 등으로 형성될 수 있으며 특정한 형태에 한정되는 것은 아니다.A process water flow path through a series of process steps in the sewage treatment system after the inflow water a flows into the first flow
상기 1차 유량조정조(110)의 개방면으로부터 발생되는 휘발성유기화합물은 기본적으로 VOCs처리부(102)를 통하여 제거될 수 있는데, 이러한 VOCs처리부(102)는 선택적인 처리의 효율성을 고려하여 축열재를 구비하여 유기화합물을 연소산화하는 축열식산화(RTO: Regenerative Thermal Oxidation) 장치 및/또는 촉매산화와 축열식산화를 병행하는 축열촉매식산화(RCO: Recuperative Catalytic Oxidation) 장치로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 축열식산화 장치 및 축열촉매식산화 장치에 대해서는 공지의 다양한 구성이 적용될 수 있다.The volatile organic compounds generated from the open side of the first flow rate regulating
상기 1차 유량조정조(110)로부터 VOCs처리부(102)로 개방면유로(참조번호 미표시)가 연결될 수 있고, 이러한 개방면유로는 후술될 통합 처리부(1000)로 연결되는 기상 바이패스(310)와 추가적 또는 선택적으로 작동할 수 있다. 상기 개방면유로와 기상 바이패스(310)는 기상의 휘발성유기화합물이 이동하는 경로를 나타낸다.An open channel (not shown) may be connected to the
또한, 상기 1차 유량조정조(110)로부터의 폐수는 가압부상 및 유수분리조(120)로 유입되어 소정의 처리과정을 거치게 됨은 상기한 바와 같고 이러한 처리수는 처리수유로(참조번호 미표시)를 통하여 통합 처리부(1000)로 유입된다. In addition, the wastewater from the primary flow
상기 통합 처리부(1000)에서는 처리수유로로부터 유입된 전처리 폐수에 대해 전기분해 방식을 통하여 휘발성유기화합물을 제거하도록 기능하게 된다. 다만, 후술될 바와 같이 본 발명의 통합 처리부(1000)는 처리계통 각각의 구성의 부하를 감안하여 선택적으로 작동하게 되므로 전기분해조(1100)의 전단계에서 2차 유량조정조(1010)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 2차 유량조정조(1010)의 작동 및 구성과 관련하여 1차 유량조정조(110)에 중복되는 설명은 생략하도록 한다. 다만, 상기 2차 유량조정조(1010)의 배치는 선택적일 수 있다. The
상기 전기분해조(1100)는 전기분해 대상이 되는 수체가 담긴 수조에서 애노드전극과 캐소드전극이 배치되고 이에 대하여 전원공급부(미도시)에서 전력을 인가하게 되면, 각각의 전극의 부위에서 전기분해가 시작된다. 상기 캐소드전극으로서 탄소나노섬유전극이 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 탄소나노섬유전극의 경우 전도성과 내구성이 뛰어나기 때문에 폐기물 등이 함유된 수체에 대해 고효율의 휘발성유기화합물의 제거성능을 제공할 수 있는 전극이 획득 가능한 장점이 있는 동시에 종래기술에 비하여 상대적으로 제법이 간단하고 제조비용이 저렴하여 경제적이다. In the
이때, 캐소드전극에서는 수소(H2)가 발생될 수 있는바 이러한 수소는 소정의 촉매장치를 포함하는 자가발열 처리장치(1200)에서 산화반응하여 열을 발생하고 이러한 산화열을 이용하여 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 제거하게 된다. 상기 산화는 상온에서 이루어질 수 있는 촉매가 선택되는 것이 바람직하다. At this time, hydrogen (H 2 ) may be generated at the cathode electrode. The hydrogen is oxidized and generated heat in the self-
이를 위하여 1차 유량조정조(110) 또는 가압부상 및 유수분리조(120)는 기상 바이패스(310)를 통하여 통합 처리부(1000), 더욱 정확하게는 자가발열 처리장치(1200)와 연통될 수 있고, 기상의 개방면 휘발성유기화합물은 액상의 처리수를 전기분해하는 과정에서 생성된 수소의 산화반응을 활용하여 제거할 수 있다. The primary flow
따라서, 본 발명의 하나의 통합 처리부(1000)에서 수체 내의 용존 휘발성유기화합물을 제거하는 동시에 이에 의한 부산물로서 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 제거할 수 있도록 함으로써 이원적인 처리과정을 하나의 장치를 통하여 해결할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 개념에 의하여 기존의 전기분해장치를 포함하는 폐수처리장치에서 필수적이었던 분리시설이나 수소처리시설의 부담이 경감되는 이점을 제공하게 됨에 유의하여야 한다.Therefore, in the
한편, 상기 통합 처리부(1000)의 자가발열 처리장치에서 발생되는 산화열은 폐열(h)로서 방출될 수 있는데, 본 발명은 에너지 활용의 효율성을 극대화하기 위하여 폐열회수부(미도시)를 더 구비할 수 있다.The oxidation heat generated in the self-heating apparatus of the
이렇게 통합 처리부(1000)에서는 처리수의 휘발성유기화합물을 처리하여 생물반응조(130)에서 정화를 수행하도록 하여 방류수(a)로서 배출되도록 하는데, 이에 따라 생물반응조(130)의 부하가 종래에 비하여 비약적으로 저감될 수 있을 것이다.In this way, the
이러한 통합 처리부(1000)는 후술될 바와 같이 선택적으로 작동할 수 있으며, 이를 위하여 2차 유량조정조(1010)의 전단과 생물반응조(130)의 전단에서 처리수유로를 상호 연통할 수 있는 수체 유로인 액상 바이패스(320)를 구비하게 된다. The
상기 액상 바이패스(320)와 처리수유로, 개방면유로 및 기상 바이패스(310)는 각각 밸브를 구비하여 선택적으로 유로가 작동되도록 하는데 이와 관련하여서는 공지의 다양한 밸브가 적용될 수 있다.The
도 3은 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템에서 통합 처리부의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.3 is a block diagram for explaining a preferred embodiment of the integrated processing unit in the opened and dissolved VOCs processing system of the present invention.
통합 처리부(1000)는 액상의 처리수를 유입하여 전기분해를 통하여 용존 휘발성유기화합물을 제거하는 동시에, 전기분해의 부산물인 수소의 산화열을 이용하여 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 제거할 수 있음은 상술한 바와 같다. The
따라서, 통합 처리부(1000)는 처리수유로를 통하여 가압부상 및 유수분리조(120)와 연통되는 전기분해조(1100)와, 기상 바이패스(310)를 통하여 1차 유량조정조(110) 및/또는 가압부상 및 유수분리조(120)와 연통되되 상기 전기분해조(1100)로부터의 수소 및 공기가 유입되어 발열반응을 일으키는 자가발열 처리장치(1200)를 포함하여 구성될 수 있다.Accordingly, the
전기분해조(1100)는 외부의 인가전력에 의하여 각각의 극성에 따라 수체를 전기분해하는 캐소드 및 애노드 전극을 포함하여 이루어지며, 상기 전극들은 다양한 물질 또는 물질의 조합으로 구성될 수 있다. 캐소드 전극의 구성을 위하여 탄소복합소재가 바람직할 수 있음은 상술한 바와 같다. 이러한 전기분해조(1100)는 처리수 내에 존재하는 휘발성유기화합물을 제거하게 되고, 캐소드 전극 측에서 발생되는 수소는 수소유로(참조번호 미표시)를 통하여 자가발열 처리장치(1200)로 유입된다.The
상기 자가발열 처리장치(1200)는 촉매를 포함할 수 있으며 수소와 산화반응을 통하여 발생한 산화열은 개방면 휘발성유기화합물을 연소하도록 하는 것이다. 상기 촉매는 다양한 유형과 물성을 가지는 물질이 선택적으로 적용될 수 있다. 이러한 자가발열 처리장치(1200)의 구성에 따라 종래의 전기분해장치 적용시 분리시설이나 수소처리시설의 구성에 대한 부담이 저감되는 이점이 있음은 상술한 바와 같다.
이러한 자가발열 처리장치(1200)의 자가발열부인 수소산화촉매는 선택적으로 구성될 수 있는데, 팔라듐을 가지는 Ceramic Pellet, Porous Aluminum Pellet이나, 팔라듐 및 백금으로 구성되는 Stainless Steel 또는 백금과 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 Metal Foam을 고려해볼 수 있다. The self-
These self Ceramic Pellet, Porous Aluminum Pellet or palladium and Stainless Steel or platinum and aluminum oxide which is composed of Pt having a may be self-configuring heating denied hydrogen oxidation catalyst, optionally in the heat processing unit (1200), palladium (Al 2 O 3 ) can be considered.
한편, 이렇게 발열반응이 발생하는 경우 자연대류가 일어나므로 추가적인 공기의 이송수단이 구비되지 않고도 안정적으로 연소작용이 발생할 수 있는 장점이 있으며, 폐열(h)은 추가적인 에너지원으로서 활용이 가능할 것이다.On the other hand, when the exothermic reaction occurs, the natural convection occurs. Therefore, the combustion operation can be stably performed without additional air transfer means, and the waste heat h can be utilized as an additional energy source.
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또한, 상기 전기분해조(1100)와 자가발열 처리장치(1200)를 연통하는 수소유로에는 수소 또는 공기의 유입을 조절하는 구성이 추가적으로 개재될 수 있을 것이다. In addition, a configuration for controlling the inflow of hydrogen or air may be additionally provided in the hydrogen flow path that communicates with the
상기와 같이 산화처리된 기상의 물질은 대기중으로 방출될 수 있고, 수체의 경우 용존 휘발성유기화합물이 전기분해되어 생물반응조(130)로 유입될 수 있다. The oxidized gaseous substance can be released to the atmosphere, and in the case of a water body, the dissolved volatile organic compound can be electrolyzed and then introduced into the biological reactor 130.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템에서 처리계통의 부하에 따른 선택적 작동을 설명하기 위한 블록도들이다. 4A to 4C are block diagrams for explaining the selective operation according to the load of the processing system in the opened and dissolved VOCs processing system of the present invention.
여기서, 처리수유로와 기상 바이패스(310) 및 액상 바이패스(320)는 작동되는 선택적인 유로만이 도시되어 있음에 유의한다.It is noted here that only the selective flow path in which the treatment feeding path and the
도 4a에 도시된 일반적인 처리계통으로서, 유입수(a)가 1차 유량조정조(110)에서 유량조정되고 가압부상 및 유수분리조(120)의 전처리부를 거쳐 생물반응조(130)에서 처리되어 방류수(b)로 배출되는 처리계통을 거치게 된다. 이때에는 2차 유량조정조(1010), 전기분해조(1100) 및 자가발열 처리장치(1200)를 포함하는 통합 처리부(1000)의 작동은 중단되고 액상 바이패스(320)를 통하여 가압부상 및 유수분리조(120)로부터 직접 처리수가 생물반응조로 유입되는 것이다.4A, the influent water (a) is adjusted in flow rate in the first flow
상기 VOCs처리부(102)는 1차 유량조정조(110)의 개방면으로부터의 기상 유기화합물을 처리하게 되는데, VOCs처리부(102)에서의 처리용량을 넘어서거나 VOCs처리부(102)의 유지보수가 필요한 경우 추가적 또는 선택적으로 자가발열 처리장치(1200)가 작동될 수 있다. The
도 4b는 예를 들어, VOCs처리부(102)의 고장이나 촉매의 교환 등으로 작동이 중단되는 경우나, 1차 유량조정조(110)에서 휘발성유기화합물의 농도가 설정값보다 높은 경우의 조건에서 선택적으로 자가발열 처리장치(1200)가 작동되는 경우를 나타내고 있으며, 이 경우에는 개방면유로로부터 VOCs처리부(102)로의 유동은 중단되고 기상 바이패스(310)가 작동된다. 이러한 유로의 선택적 작동은 전자제어밸브 등을 통하여 수행될 수 있을 것이다. FIG. 4B shows a case where the operation is stopped due to, for example, a failure of the
이를 위하여 상기 1차 유량조정조(110)는 VOCs농도를 측정할 수 있는 VOCs센서(미도시)를 더 포함할 수 있고, 후술될 제어부를 통하여 제공된 농도정보를 기초로 기상 바이패스(310)의 제어를 수행하도록 할 수 있다. The first
다만, 도시된 예에서는 액상 바이패스(320), 기상 바이패스(310) 및 처리수유로가 모두 작동되는 경우를 나타내고 있으며 이 경우는 전기분해조(1100)측과 생물반응조(130)측에 가압부상 및 유수분리조(120)의 전처리부로부터 처리수가 분할되어 유동되는 경우일 수 있다.In the illustrated example, the
상기 액상 바이패스(320)는 전기분해조(1100)의 용량에 대해 소정의 설정된 처리용량을 초과한 경우 이를 가압부상 및 유수분리조(120)로부터 생물반응조(130)로 바로 유입되도록 할 수 있다.The
다만, 이때 액상 바이패스(320)의 작동은 중단되고 처리수유로만이 기능하는 경우도 고려될 수 있을 것이다.However, at this time, the operation of the
도 4c는 VOCs처리부 및 기상 바이패스(310)와 액상 바이패스(320)의 작동이 중단되고 처리수유로와 통합 처리부(1000)가 함께 기능하는 경우를 나타내고 있다.4C shows a case where the operation of the VOCs processing unit and the
도 4a를 참고하면, 생물반응조(130)에 유입되는 처리수에 난분해성의 물질이 포함되는 경우 전기분해 이후에 생물학적 반응을 수행하는 것이 바람직할 수 있고 이를 위하여 생물반응조(130)를 거치기 전에 통합 처리부(1000)의 전기분해조(1100)에서 전처리를 수행함으로써 생물반응조(130)의 부하를 경감하여 처리효율을 향상하는 것이다. Referring to FIG. 4A, it may be preferable to perform a biological reaction after electrolysis when the treatment water flowing into the biological reaction tank 130 contains a substance having a hardly decomposable property. For this purpose, The pretreatment is performed in the
상기와 같은 처리수유로, 개방면유로, 기상 바이패스(310) 및 액상 바이패스(320)의 작동에 대한 조합은 휘발성유기화합물의 농도와 유입수(a)의 성질에 따라 선택적으로 이루어질 수 있을 것이다. The combination of the open channel, the
한편, 상기 자가발열 처리장치(1200)에서 발생되는 열을 수집하여 에너지화할 수 있도록 폐열회수부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 폐열회수부는 예를 들어 발전 및 축전 방식 또는 온수 생산 등의 방식으로서 에너지를 저장하고 활용할 수 있을 것이다. In addition, a waste heat recovering unit (not shown) may be further provided to collect and energize the heat generated in the self
이러한 본 발명의 일체형 공정시스템(100)은 외부 또는 원격으로 모니터링이 가능하도록 원격단말장치(RTU)인 모니터링 및 제어부(미도시)와 연결되는 통신모듈(미도시)를 더 구비할 수 있고, 이에 추가적으로 휘발성유기화합물의 농도를 측정할 수 있는 센서를 구비하여 각각의 유로에 대한 자동적인 제어를 수행할 수 있도록 할 수 있을 것이다. The integrated process system 100 of the present invention may further include a communication module (not shown) connected to a monitoring and control unit (not shown) that is a remote terminal unit (RTU) In addition, a sensor capable of measuring the concentration of the volatile organic compound may be provided so that automatic control of each flow path can be performed.
상기 통신모듈은 선택된 통신프로토콜 내지는 통신방식을 적용할 수 있을 것이며, 예를 들어 WIFI, 블루투스, 지그비, 3G 또는 4G 등의 다양한 형태의 무선통신은 물론 전력선통신을 포함하는 유선의 통신방식이 적용될 수 있을 것이다.The communication module may apply a selected communication protocol or a communication method. For example, a wired communication method including power line communication as well as various types of wireless communication such as WIFI, Bluetooth, Zigbee, 3G or 4G may be applied There will be.
도 5는 본 발명의 전기분해조에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining an embodiment of the electrolytic bath of the present invention.
상기와 같이 전기분해조(1100)는 생물반응조(130)의 부담을 경감하는 하수의 전처리부로서 기능함과 동시에 이로부터 발생되는 수소를 자가발열 처리장치(1200)로 공급하는 기능을 수행하게 된다.As described above, the
이때, 전극의 효율적인 관리를 위한 실시예로서, 아래와 같은 추가적인 개념이 제시된다.At this time, as an embodiment for efficient management of the electrode, the following additional concept is presented.
소정의 수조 내부에 양측으로 지지부(1110)가 구성되고 상기 지지부(1110)에는 전극판부(1120)가 탈착되는 방식으로 결합될 수 있다. A
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 바람직한 실시예로서 삽입부(1111)는 소정의 연장된 바 형상으로 이루어질 수 있고 내부에 도전성 전극을 포함하는 삽입부(1111)를 구비할 수 있다. 각각의 전극판부(1120) 또는 전극판부(1120)의 세트에는 이러한 삽입부(1111)에 대응되는 단자부(11221)를 구비하여 삽입되는 방식으로 전극의 연결이 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 5 (b), as a preferred embodiment, the
이때, 상기 삽입부(1111)와 단자부(11221)의 연결부위에는 수체의 유입에 의한 오염을 방지하기 위한 다양한 형태의 실링부(1101)가 더 배치되는 것이 바람직할 것이다. At this time, it is preferable that various sealing
이와 같이 전기분해조(1100)가 지지부(1110)와 전극판부(1120)가 탈착되는 구조를 가짐으로 인하여 유지보수성이 비약적으로 향상되는 이점을 가짐에 유의하여야 한다. It should be noted that the
상술된 본 발명의 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템은 폐수의 성상별로 가변적인 통합 처리부를 구비함으로써 휘발성유기화합물의 처리 효율이 비약적으로 향상될 뿐만 아니라 전기분해장치의 안정성 향상의 이점이 있다. The open and dissolved VOCs treatment system of the present invention has an integrated treatment unit which is variable according to the properties of the wastewater, so that the treatment efficiency of the volatile organic compounds is remarkably improved and the stability of the electrolysis apparatus is improved.
또한, 수체의 전기분해에서 발생된 수소로 발열 과정을 통하여 기상의 휘발성유기화합물의 제거하기 때문에 시설의 부담이 저감되고 경제성이 향상되는 장점을 제공한다.In addition, since the volatile organic compounds in the gas phase are removed through the heat generated by the hydrogen generated in the electrolysis of the water body, the burden on the facility is reduced and the economical efficiency is improved.
또한, 산화과정에서 발생되는 열을 회수하여 에너지원으로 활용할 수 있으므로 환경친화적일 뿐만 아니라 에너지 효율의 향상도 기대할 수 있다. In addition, since the heat generated during the oxidation process can be recovered and utilized as an energy source, not only environmentally friendly but also energy efficiency can be expected to be improved.
또한, 기상과 액상의 처리 시설에 대한 모듈화 및 컴팩트화가 가능하고 종래의 공정에 추가적인 시설의 부담이 최소화되어 경제성이 보장될 뿐 아니라 휘발성유기화합물의 농도와 유입수의 양이나 성질에 따라 적절하게 유로를 가변하여 최상의 처리성능이 담보될 수 있는 이점이 있다. In addition, it is possible to modularize and compact the meteorological and liquid treatment facilities and to minimize the burden on the additional facilities in the conventional process, thereby ensuring economical efficiency. In addition, the flow rate of the volatile organic compounds and the amount of influent water There is an advantage that the best processing performance can be assured.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.
102...VOCs처리부 110...1차 유량조정조
120...가압부상 및 유수분리조 130...생물반응조
310...기상 바이패스 320...액상 바이패스
1000...통합 처리부 1010...2차 유량조정조
1100...전기분해조 1110...지지부
1101...실링부 1111...삽입부
1120...전극판부 1121...단자부
1200...자가발열 처리장치 1300...조절부102 ...
120 ... Pressurized flotation and dewatering separation 130 ... Bioreactor
310 ...
1000 ...
1100 ...
1101 ... sealing
1120 ...
1200 self-heating processor 1300 regulator
Claims (10)
1차 유량조정조에서의 처리수가 유입되도록 처리수유로로 연결되고 가압부상 및 유수분리를 수행하는 가압부상 및 유수분리조(120);
1차 유량조정조와 개방면유로로 연결되어 기상의 휘발성유기화합물을 제거하는 VOCs처리부(102);
가압부상 및 유수분리조에 처리수유로로 연결되고 수체 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물을 전기분해하여 제거하고 캐소드 전극에서 수소를 발생하는 전기분해조(1100)와, 전기분해조로부터 수소유로를 통해 전달받은 수소를 수소산화촉매를 통해 산화하여 발생한 열을 통해 1차 유량조정조의 개방면에서 발생한 기상의 휘발성유기화합물을 연소하여 제거하는 자가발열 처리장치(1200)를 구비하는 통합 처리부(1000);
상기 통합 처리부의 후단에 배치되는 생물반응조(130);
상기 개방면유로로부터 자가발열 처리장치로 연통되는 기상 바이패스(310);
상기 통합 처리부의 전단과 생물반응조의 전단을 연결하는 액상 바이패스(320); 및
상기 1차 유량조정조에 구비되며 기상의 휘발성유기화합물 농도를 측정하여 기상 바이패스의 작동을 결정하도록 하는 VOCs센서;를 포함하며,
상기 통합 처리부는, 일반적인 유입수의 처리계통에서 작동을 중단하고 액상 바이패스를 통하여 우회하도록 하여 유입수를 처리하도록 하되, 난분해성 물질이 유입수에 포함되는 경우 작동하여 전기분해조를 통하여 전처리를 수행하여 생물반응조의 부담을 경감하도록 하고,
상기 기상 바이패스는, VOCs처리부의 유지 보수 또는 1차 유량조정조 내 휘발성유기화합물의 농도가 설정된 농도 이상으로 상승된 경우 1차 유량조정조와 자가발열 처리장치를 직접 연통하도록 하고,
상기 액상 바이패스는, 전기분해조에 대해 설정된 수량 이상의 처리수가 유입되는 경우 그 일부를 가압부상 및 유수분리조로부터 생물반응조를 우회시키는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템.
A primary flow rate adjusting tank 110 into which influent water flows;
A pressurized flotation and water separation tank 120 connected to the treatment tank to introduce treated water from the primary flow control tank and performing pressurized flotation and oil separation;
A VOCs processing unit 102 connected to the primary flow rate adjusting tank by an open channel and removing vapor phase organic compounds;
An electrolysis tank (1100) connected with the pressurized floating water tank and the water tank separator by a process oil feeding line to electrolyze and remove the dissolved volatile organic compounds present in the water tank and generate hydrogen at the cathode electrode; (1000) having a self-heating processor (1200) for burning and removing vapor-phase volatile organic compounds generated on the open side of the primary flow rate adjusting tank through heat generated by oxidizing the received hydrogen through a hydrogen oxidation catalyst;
A biological reaction tank (130) disposed at a rear end of the integrated processing unit;
A vapor phase bypass (310) communicating with the self heating apparatus from the open channel;
A liquid bypass (320) connecting the front end of the integrated processing unit and the front end of the bioreactor; And
And a VOCs sensor provided in the primary flow rate adjusting tank for measuring the concentration of volatile organic compounds in the gas phase to determine the operation of the vapor phase bypass,
The integrated processing unit is configured to stop the operation of the general influent water treatment system and bypass the liquid influent through the liquid bypass to process the inflow water. When the refractory material is included in the inflow water, the integrated treatment unit performs pre- The burden on the reaction tank is reduced,
Wherein the vapor phase bypass is arranged to directly communicate with the first flow rate regulating tank and the self heating device when the concentration of the volatile organic compounds in the VOCs treatment section or the concentration of the volatile organic compounds in the first flow rate adjustment tank rises above the set concentration,
Wherein the liquid bypass bypasses a part of the treated water flowing into the electrolytic bath when the quantity of the treated water is greater than a predetermined amount, and bypasses the bioreactor from the water tank.
상기 통합 처리부는,
전기분해조의 전단계에서 유량을 조절하는 2차 유량조정조(1010)를 더 구비하는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템.
The method according to claim 1,
The integrated processing unit,
Further comprising a secondary flow rate adjusting tank (1010) for adjusting the flow rate in the previous stage of the electrolytic bath.
상기 자가발열 처리장치에서 발생되는 폐열을 수집하여 저장하는 폐열회수부;를 더 포함하는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템.
The method according to claim 1,
And a waste heat recovery unit collecting and storing the waste heat generated in the self heat generation processing apparatus.
상기 전기분해조는,
전극이 구비되는 삽입부를 포함하며 극성에 따라 양측으로 배열되는 지지부(1110)와, 상기 삽입부에 삽탈될 수 있는 단자부를 구비하는 전극판부(1120)로 구성되는 개방면 및 용존 VOCs 처리 시스템.
The method according to claim 1,
In the electrolytic bath,
And an electrode plate part (1120) including an inserting part having an electrode and provided with a support part (1110) arranged on both sides according to the polarity and a terminal part which can be inserted into and removed from the inserting part.
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