KR102273723B1 - Ammonia Treatment System for Wastewater Using Electrolysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음식 폐기물이나 축산 폐기물 등에서 나오는 폐수에서 암모니아를 제거하는 폐수의 암모이나 처리장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 폐수의 암모니아를 탈기탑에서 분리하고 흡수탑에서 염산과 반응시켜 염화암모늄(NH4Cl)을 생성한 후 이를 전기 분해 과정으로 암모니아를 파괴시켜 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하는 전기분해를 이용한 폐수의 암모니아 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater ammonia treatment apparatus for removing ammonia from wastewater from food waste or livestock waste, and more particularly, by separating ammonia from wastewater in a degassing tower and reacting it with hydrochloric acid in an absorption tower to form ammonium chloride (NH 4 Cl) is generated and then ammonia is destroyed through an electrolysis process and discharged as exhaust gases such as nitrogen and hydrogen. It relates to an ammonia treatment device for wastewater using electrolysis.
일반적으로 음식물이나 축산 폐기물 등의 폐수에는 다량의 암모니아가 함유되어 방출되고 있다.In general, wastewater such as food or livestock waste contains a large amount of ammonia and is discharged.
이와 같이 폐수의 암모니아는 그 자체가 오염물질로써 수중 생태계 파괴 및 수자원 가치 상실 뿐만 아니라, 부영양화 현상을 유발함으로써 수질을 더욱 악화시키는 원인이 되고 있다.As such, ammonia in wastewater is itself a pollutant, which not only destroys the aquatic ecosystem and loses the value of water resources, but also causes eutrophication, which further deteriorates water quality.
따라서 상기한 폐수의 암모니아 제거를 위한 다양한 방법이 제시되고 있는데, 주로 생물학적 방법과 물리화학적 방법이 많이 이용되었다.Therefore, various methods for removing ammonia from the wastewater have been proposed, and mainly biological methods and physicochemical methods have been widely used.
특히 음식물이나 축산 폐기물 등의 폐수와 같이 고농도의 암모니아를 포함하는 경우에 생물학적 방법과 물리화학적 방법으로 이온교환법, 막 분리법, 공기 탈기법(Air Stripping) 등을 연계하는 방법이 더 효율적인 것으로 알려져 있다.In particular, when wastewater such as food or livestock waste contains a high concentration of ammonia, a method of linking ion exchange, membrane separation, and air stripping with a biological method and a physicochemical method is known to be more efficient.
예를 들면, 특허 제 10-0886533호 등에서 음식물이나 축산 폐기물의 고농도 암모니아 함유 폐수를 pH 조정, 온도 조절 후, 탈기탑에서 액상의 폐수와 공기의 접촉에 의해 암모니아를 기체로 분리하고, 이 분리된 암모니아를 흡수탑에서 비료화하도록 하였다.For example, in Patent No. 10-0886533, etc., after pH adjustment and temperature adjustment of high concentration ammonia-containing wastewater of food or livestock waste, ammonia is separated into gas by contact between liquid wastewater and air in a degassing tower, and this separated Ammonia was allowed to fertilize in an absorption tower.
뿐만 아니라 상기한 폐수의 암모니아 제거를 위해 전기 분해 방식을 이용한 기술들도 개시된 바 있는데, 이는 폐수를 전기 분해 조에 투입하여 전기 전해 반응을 일으키므로 폐수의 암모니아아를 질소, 수소로 방출하도록 하였다.In addition, there has been disclosed a technique using an electrolysis method to remove ammonia from the wastewater, which causes an electrolytic reaction by putting the wastewater into an electrolysis tank, so that ammonia in the wastewater is released as nitrogen and hydrogen.
그러나 상기한 종래 방법들은 폐수의 암모니아 처리 효율을 극대화하지 못하는 한계를 갖고 있었다.However, the above conventional methods have a limitation in not maximizing the ammonia treatment efficiency of the wastewater.
즉, 생물학적 방법과 물리화학적 방법 그리고 전기 분해 방식을 각각 적용함과, 특히 암모니아 농도가 높은 음식폐기물, 가축 분뇨, 폐기물 침출수 등의 전기 분해시에 있어서는 처음에 암모니아 제거 효율이 높지만 짧은 시간에 극판에 스케일이 형성되기 때문에 암모니아 처리 효율이 급격히 떨어지져 실제 운전에 문제점이 많이 발생되었다.In other words, when biological method, physicochemical method, and electrolysis method are applied respectively, and especially when electrolysis of food waste, livestock manure, waste leachate, etc. with high ammonia concentration, ammonia removal efficiency is high at first, but Due to the formation of scale, the efficiency of ammonia treatment fell sharply, causing many problems in actual operation.
뿐만 아나라 상기한 종래 전기 분해 장치의 구조에 있어서 전극판을 조립 설치하거나 분해 작업, 상기 전극판을 청소하는 작업 등이 불편하여 폐수의 암모니아 처리장치에 적용함에 있어서 여러 문제점이 있었다.In addition, in the structure of the conventional electrolysis device, assembling, installing, disassembling, and cleaning the electrode plate are inconvenient in the structure of the conventional electrolysis device, so there are several problems in applying it to an ammonia treatment device for wastewater.
본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 폐수의 암모니아를 탈기탑에서 분리하고 흡수탑에서 염산과 반응시켜 염화암모늄(NH4Cl)을 생성한 후 이를 전기 분해 과정으로 암모니아를 파괴시켜 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하므로 극판의 스케일 발생을 줄이면서 폐수의 암모니아 처리 효율을 극대화하도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve the problems of the prior art, and after separating ammonia from wastewater in a degassing tower and reacting it with hydrochloric acid in an absorption tower to produce ammonium chloride (NH 4 Cl), it is electrolyzed. Since ammonia is destroyed and discharged as exhaust gas such as nitrogen and hydrogen, the purpose is to maximize the ammonia treatment efficiency of the wastewater while reducing the scale generation of the electrode plate.
본 발명은 폐수의 암모니아 분리 전에 이물질을 응집시켜 분리하는 전처리 수단과 함께 전기 분해 과정 후 배출되는 배출 가스의 악취를 제거하는 후 처리 수단을 더 마련하면서 폐수의 처리 효율을 높이고, 악취의 방출을 효과적으로 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention further provides a post-treatment means for removing the odor of exhaust gas discharged after the electrolysis process together with a pre-treatment means for agglomeration and separation of foreign substances before separation of ammonia in the wastewater, improving the treatment efficiency of the wastewater, and effectively reducing the emission of odors The purpose is to prevent it.
이러한 본 발명은 각종 음식 폐기물이나 축산 폐기물 등에서 나오는 폐수를 이젝터에서 송풍기에 의해 공급되는 에어와 혼합한 후 타워 상부에서 하부로 공급하고, 상기 송풍기에서 공급되는 에어를 타워 하부에서 상부로 공급하되 상기 폐수와 에어가 메디아에서 접촉 반응하면서 암모니아(NH3)를 분리 배출하는 탈기탑과, 상기 탈기탑에서 분리 배출된 암모니아(NH3)를 타워 하부에서 상부로 공급하고, 염산(HCl)이 첨가된 용해수 및 에어를 타워 상부에서 하부로 공급하되, 상기 암모니아와 염산이 메디아에서 접촉 반응하면서 염화암모늄(NH4Cl)을 수용액 상태로 생성하는 흡수탑 및, 상기 흡수탑에서 생성된 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 펌프에 의해 본체로 순환 공급하면서 전기 분해 과정을 수행하되, 상기 본체는 양측에 투입구와 배출구를 형성하고 내부에 길이 방향을 따라 서로 반대측이 개구되면서 지그 재그 형태의 이송 경로를 형성하도록 다수의 격벽에 의해 격실을 구획 형성하며, 상기 각 격실에는 +,- 전극판을 병렬 설치하고 하부에 전극판 사이로 에어를 분사하는 에어 주입부를 연결 설치하여 염화암모늄 수용액의 전기분해로 암모니아를 파괴하면서 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하는 전기분해 수단으로 구성함에 그 특징이 있다.According to the present invention, wastewater from various food wastes or livestock waste is mixed with air supplied by a blower from an ejector and then supplied from the upper part of the tower to the lower part, and the air supplied from the blower is supplied from the lower part of the tower to the upper part, but the wastewater and the air is dissolved is supplied from the lower the in contact reaction in the media ammonia (NH 3) separate discharge degassing tower and, for the separate discharge of ammonia (NH 3) in the stripping tower the tower to the upper part, and hydrochloric acid (HCl) is added number and, but the air supplied from the tower top to bottom, the ammonium chloride produced in the ammonia and the absorption tower and the absorption tower of hydrochloric acid is in contact reaction in the media generation of ammonium chloride (NH 4 Cl) in aqueous (NH 4 Cl) The electrolysis process is performed while the aqueous solution is circulated to the main body by a pump, but the main body has an inlet and an outlet on both sides, and opposite sides are opened along the longitudinal direction inside to form a zigzag transfer path. A compartment is partitioned by a plurality of partition walls, and + and - electrode plates are installed in parallel in each compartment, and an air injection unit that sprays air between the electrode plates is connected and installed at the bottom to destroy ammonia by electrolysis of ammonium chloride aqueous solution. It is characterized in that it is composed of an electrolysis means for discharging exhaust gases such as nitrogen and hydrogen.
본 발명에 따르면, 상기 +,- 전극판은 장 방형의 바 타입으로 형성하여 절연판 상부에 일정 간격으로 형성되는 설치 요홈에 삽입하여 서로 이격되게 수직으로 설치하고, 상기 전극판의 상하 동일 높낮이로 관통 형성된 관통공으로 지지대를 삽입하여 서로 지지하도록 조립 구성하되, 본체의 각 격실에 일체로 삽입 설치하거나 분리 가능하도록 구성함에 그 특징이 있다.According to the present invention, the + and - electrode plates are formed in a rectangular bar type, inserted into installation grooves formed at regular intervals on the insulating plate, installed vertically spaced apart from each other, and penetrated at the same height as the top and bottom of the electrode plate. It is characterized in that it is configured to be assembled to support each other by inserting the support into the formed through-hole, but to be integrally inserted and installed in each compartment of the body or to be separated.
본 발명에 따르면, 상기 흡수탑과 전기분해 수단 사이에는 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 저장하는 저장조를 마련하여 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 pH 4~5로 조절하여 공급하도록 구성함에 그 특징이 있다.According to the present invention, a storage tank for storing an aqueous solution of ammonium chloride (NH 4 Cl) is provided between the absorption tower and the electrolysis means to supply an aqueous solution of ammonium chloride (NH 4 Cl) by adjusting the pH to 4-5. There is a characteristic.
본 발명에 따르면, 상기 탈기탑의 상류에는 반응 수조에서 폐수에 약품을 투입한 후 교반기에 의해 교반시켜 이물질을 응집시키고 이를 경사판에 의해 부유 또는 침전시켜 분리한 후 처리 수조에 탈기에 적정한 pH 조절을 위한 수산화나트륨을 추가하여 저장하는 전처리 수단과, 상기 전기분해 수단의 하류에는 배출 가스를 타워 하부에서 상부로 배출하고 세정수를 타워 상부에서 하부로 분사하면서 배출 가스의 잔존 악취를 제거하는 후처리 수단을 더 마련하도록 구성함에 그 특징이 있다.According to the present invention, in the upstream of the degassing column, a chemical is added to the wastewater in the reaction water tank, stirred by a stirrer to agglomerate foreign substances, and separated by floating or precipitation by a swash plate. A pre-treatment means for adding and storing sodium hydroxide for the electrolysis means, and a post-treatment means for discharging the exhaust gas from the lower part of the tower to the upper part and removing the residual odor of the exhaust gas while spraying the washing water from the upper part to the lower part of the electrolysis means It is characterized in that it is configured to provide more.
이러한 본 발명은 폐수를 이젝터에서 에어와 혼합한 후 탈기탑에서 분사하면서 에어와의 접촉 반응에 의해 폐수에서 암모니아(NH3)를 분리 배출하고, 상기 분리 배출된 암모니아를 흡수탑에서 염산(HCl)이 혼합된 세정수와 접촉 반응하면서 염화암모늄(NH4Cl)을 수용액 상태로 생성하여 전기분해 수단에서 전기 분해 과정을 수행하되, 이는 본체 내부에 길이 방향을 따라 구획 형성된 격실에 +,- 전극판을 병렬 설치하여 염화암모늄 수용액이 본체 내부의 격실을 지그 재그 경유하여 전기 분해 과정을 수행하면서 암모니아를 파괴하여 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하도록 하므로 극판의 스케일 발생을 줄이면서 폐수의 암모니아 처리 효율을 극대화하게 되는 것이다. The present invention separates and discharges ammonia (NH 3 ) from wastewater by a contact reaction with air while mixing wastewater with air in an ejector and spraying it in a degassing tower, and discharging the separated and discharged ammonia with hydrochloric acid (HCl) in an absorption tower The electrolysis process is performed in the electrolysis means by generating ammonium chloride (NH 4 Cl) in an aqueous solution state while reacting with the mixed washing water, which is a +,- electrode plate in a compartment partitioned along the longitudinal direction inside the body. is installed in parallel so that the ammonium chloride aqueous solution zigzags through the compartment inside the body to perform the electrolysis process while destroying ammonia and discharging it as exhaust gas such as nitrogen and hydrogen, reducing the scale generation of the electrode plate and the ammonia treatment efficiency of wastewater will be maximized.
뿐만 아니라 상기 탈기탑 전방에 폐수의 이물질을 응집시켜 분리하는 전처리 수단과 함께 전기 분해 과정 후 배출되는 배출 가스의 악취를 제거하는 후 처리 수단을 더 마련하면서 폐수 처리 효율을 더욱 높이고, 악취의 방출도 더욱 효과적으로 방지하도록 하는 효과를 갖는 것이다.In addition, a post-treatment means for removing the odor of the exhaust gas discharged after the electrolysis process is further provided together with a pre-treatment means for coagulating and separating foreign substances from the wastewater in front of the degassing tower, thereby further increasing the efficiency of wastewater treatment and releasing the odor It has the effect of preventing it more effectively.
도 1은 본 발명의 장치를 보여주는 전체 구성도.
도 2 내지 도 4는 도 1의 요부 확대도.
도 5는 본 발명 전기분해 수단을 보여주는 요부 정 단면도.
도 6은 도 5의 측 단면도.
도 7은 도 5의 평 단면도.
도 8은 도 5의 전극판 조립 구조를 보여주는 요부 사시도. 1 is an overall configuration diagram showing an apparatus of the present invention.
2 to 4 are enlarged views of the main part of FIG. 1 .
5 is a sectional view showing the main part of the electrolysis means of the present invention.
Fig. 6 is a side cross-sectional view of Fig. 5;
Fig. 7 is a plan cross-sectional view of Fig. 5;
8 is a perspective view of a main part showing the electrode plate assembly structure of FIG. 5;
이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명 전기분해를 이용한 폐수의 암모니아 처리장치는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 폐수의 부유 물질 및 침전물(이물질)을 분리 제거하는 전처리 수단(100))과, 상기 전처리 수단을 통과한 폐수에서 암모니아(NH3)를 분리하는 탈기탑(200)과, 상기 탈기탑에서 분리된 암모니아를 염산(HCl)과 반응시켜 염화암모늄(NH4Cl) 수용액으로 생성하는 흡수탑(300)과, 상기 흡수탑에서 생성된 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 전기 분해에 의한 암모니아 파괴 과정에 의해 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하는 전기분해 수단(400) 및, 상기 전기분해 수단에서 배출되는 배출 가스의 악취를 다시 한번 제거한 후 외부로 방출하는 후처리 수단(500)으로 구성하여 이루어지는 것이다.As shown in FIGS. 1 to 8, the ammonia treatment apparatus for wastewater using electrolysis of the present invention includes a pretreatment means 100) for separating and removing suspended solids and sediments (foreign substances) from wastewater, and the wastewater passing through the pretreatment means A degassing
상기 전처리 수단(100)은 폐수에 약품을 투입한 후 교반기(12)에 의해 교반시켜 이물질을 응집시키고 이를 부유 또는 침전 상태에서 경사판(13)에 의해 분리하는 반응 수조(11)와, 상기 반응 수조에서 이물질을 분리한 폐수를 저장하되 탈기에 적정한 pH 조절을 위한 수산화나트륨을 추가하여 저장하는 처리 수조(15)로 구성한다.The pretreatment means 100 includes a
이때, 상기 반응 수조(11)는 이물질(슬러지)를 배출 펌프에 의해 슬러지 저장조(16)로 이송 배출하고, 상기 처리 수조(15)의 폐수는 펌프(17)에 의해 탈기탑(200)으로 이송 공급하도록 구성한다.At this time, the
상기 탈기탑(200)은 폐수를 이젝터(21)에서 송풍기(22)에 의해 공급되는 에어와 혼합한 후 타워 상부에서 하부로 공급하고, 상기 송풍기(22)에서 공급되는 에어를 타워 하부에서 상부로 공급하되, 상기 폐수와 에어가 메디아(23)에서 접촉 반응하면서 암모니아(NH3)를 분리 배출하도록 구성한다. The
이때, 상기 폐수에서 분리되는 암모니아는 탈기탑 상부로 배출되고, 암모니아가 분리된 폐수는 탈기탑 하부에 저장한 후 배출 펌프(25)에 의해 폐수 수집조(26)로 배출하도록 구성되는 것이다.At this time, ammonia separated from the wastewater is discharged to the upper portion of the degassing tower, and the ammonia-separated wastewater is stored in the lower portion of the degassing tower and then discharged to the
상기 흡수탑(300)은 탈기탑에서 분리 배출되는 암모니아를 타워 하부에서 상부로 공급하고, 염산(HCl)이 첨가된 용해수 및 에어를 타워 상부에서 하부로 공급하되, 상기 암모니아와 염산이 메디아(33)에서 접촉 반응하면서 염화암모늄(NH4Cl)을 수용액 상태로 생성하도록 구성한다.The
이때, 상기 염산(HCl)은 염산 저장탱크(35)에 저장하여 펌프(36)에 의해 흡수탑 하부의 수용액으로 첨가하도록 구성하고, 상기 흡수탑의 염화암모늄 수용액은 후술하는 펌프(41)에 의해 전기분해 수단(400)으로 공급함과 함께 순환 펌프(37)에 의해 타워 상부에서 하부로 공급하는 용해수로 공급하도록 구성하는 것이다.At this time, the hydrochloric acid (HCl) is stored in the hydrochloric
상기 전기분해 수단(400)은 흡수탑(300)에서 생성된 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 펌프(41) 이송에 의해 본체(42) 내부로 공급 및 전기 분해 과정 후 흡수탑으로 재 순환하도록 구성하는 것이다.The electrolysis means 400 supplies the ammonium chloride (NH 4 Cl) aqueous solution generated in the
여기서, 상기 본체(42)는 양측에 투입구와 배출구를 형성하고 내부에 길이 방향을 따라 서로 반대측이 개구되면서 지그 재그 형태의 이송 경로를 형성하도록 다수의 격벽(43)에 의해 격실(44)을 구획 형성하며, 상기 각 격실(44)에는 +,- 전극판(46)(46')을 병렬 형성하고, 상기 각 격실 하부에는 전극판 사이로 에어를 분사하는 에어 주입부(45)를 형성하여 염화암모늄(NH4Cl) 수용액의 전기분해로 암모니아를 파괴하면서 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하도록 구성한다.Here, the
이때, 상기 배출 가스는 에어 주입부(45)에서 주입되는 에어 량에 비례하여 배출되는 것이다.At this time, the exhaust gas is discharged in proportion to the amount of air injected from the
또한, 상기 전기분해 수단의 +,- 전극판(46)(46')은 절연판(47) 상부에 일정 간격으로 형성되는 설치 요홈(47a)에 삽입하여 서로 이격되게 수직 설치하고, 상기 전극판들은 상하 동일 높낮이로 관통 형성된 관통공(46a)으로 지지대(48)를 삽입하여 일체로 조립 구성하면서 본체의 각 격실(44)에 일체로 삽입 설치 및 분리 가능하도록 구성하는 것이다.In addition, the +, -
상기 지지대(48)에는 전극판 사이로 위치하는 스페이서 링(48a)들을 삽입하여 전극판이 좌우로 유동하지 않으면서 일정 간격을 유지하도록 고정 설치되게 구성하는 것이다.By inserting spacer rings (48a) positioned between the electrode plates in the
그리고 상기 흡수탑(300)에서 염화암모늄(NH4Cl) 수용액의 생성시에는 pH 1~2에서 운전하도록 하고, 상기 전기분해 수단(400)에서는 pH 4~5에서 운전하도록 함이 바람직하다.And when the ammonium chloride (NH 4 Cl) aqueous solution is generated in the
이를 위해 상기 흡수탑(300)과 전기분해 수단(400) 사이에 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 저장하는 저장조(49)를 마련하여 상기 저장조에서 염화암모늄(NH4Cl) 수용액의 pH를 조절하도록 구성하는 것이다.To this end, a
상기 후처리 수단(500)은 전기분해 수단의 본체(42)에서 배출되는 배출 가스를 타워(51) 하부에서 상부로 배출 유도함과 함께 세정수를 타워 상부에서 하부로 분사하면서 배출 가스의 악취(잔존 암모니아 등)을 용해시켜 제거하도록 구성하는 것이다. The post-treatment means 500 induces the exhaust gas discharged from the
미 설명 부호로서, 47b는 절연판(47)의 전후로 수직 설치되는 지지판, 48b는 체결 부재, 55는 순환 펌프를 각각 나타내는 것이다.As an unexplained reference numeral, 47b denotes a support plate vertically installed before and after the insulating
다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.Next, we will look at the operation and operation of the present invention configured as described above.
먼저, 음식 폐기물이나 축산 폐기물 등에서 나오는 폐수를 전처리 수단(100)의 반응 수조(11)로 공급하고 이에 약품을 투입한 후 교반기(12)에 의해 교반시켜 이물질을 응집시키므로 부유 또는 침전되도록 한다.First, wastewater from food waste or livestock waste is supplied to the
이 상태에서 경사판(13)에 의해 부유 또는 침전되는 이물질을 분리한 후 폐수는 처리 수조(15)로 공급하여 탈기에 적정한 pH 조절을 위해 수산화나트륨을 추가하여 저장하고, 이물질(슬러지)는 배출 펌프에 의해 슬러지 저장조(16)로 배출하는 것이다.In this state, after separating foreign substances suspended or precipitated by the
상기 처리 수조(15)로 저장된 폐수는 펌프(17)에 의해 탈기탑(200)으로 이송 공급하되, 이젝터(21)에서 송풍기(22)에 의해 공급되는 에어와 혼합한 후 타워 상부에서 하부로 공급하는 것이다.The wastewater stored in the
이와 함께 상기 송풍기(22)에서 공급되는 에어를 타워 하부에서 상부로 공급하는 것이다.Along with this, the air supplied from the
이와 같이 상기 타워 상부에서 하부로 공급되는 폐수와 하부에서 상부로 공급되는 에어가 메디아(23)에서 접촉 반응하면서 폐수에서 암모니아(NH3)를 분리하여 상부로 배출하게 되는 것이다.As described above, while the wastewater supplied from the upper part of the tower to the lower part and the air supplied from the lower part to the upper part react in contact with the
그리고 상기 암모니아가 분리된 폐수는 탈기탑(200) 하부에서 배출 펌프(25)에 의해 폐수 수집조(26)로 배출하게 되는 것이다.And the ammonia-separated wastewater is discharged to the
상기 탈기탑(200) 상부로 배출되는 암모니아(NH3)는 흡수탑(300)의 타워 하부에서 상부로 공급하는 것이다. Ammonia (NH 3 ) discharged to the upper portion of the
이와 함께 염산 저장탱크(35)의 염산(HCl)을 펌프(36)에 의해 흡수탑(300) 하부로 공급하되, 상기 염산(HCl)이 첨가된 용해수를 순환 펌프(37)에 의해 순환시켜 타워 상부에서 하부로 공급하게 되는 것이다.In addition, hydrochloric acid (HCl) of the hydrochloric
이와 같이 상기 타워 상부에서 하부로 공급되는 염산(HCl)이 첨가된 용해수와 에어, 그리고 타워 하부에서 상부로 공급되는 암모니아(NH3)가 메디아(33)에서 접촉 반응하면서 염화암모늄(NH4Cl)을 수용액 상태로 생성시켜 흡수탑(300) 하부에 저장하게 되는 것이다.As such, the dissolved water and air supplied with hydrochloric acid (HCl) supplied from the upper part of the tower to the lower part, and ammonia (NH 3 ) supplied from the lower part of the tower to the upper part, react with ammonium chloride (NH 4 Cl) in the
이와 같이 생성된 상기 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 펌프(41) 이송시켜 전기 분해 수단의 본체(42)로 공급한다.The ammonium chloride (NH 4 Cl) aqueous solution thus generated is transferred to the
이때, 상기 흡수탑(300)에서는 염화암모늄(NH4Cl) 수용액의 생성시 pH 1~2에서 운전하기 때문에 이를 pH 4~5로 조절하여 전기 분해 수단(400)으로 공급하면서전기 분해 과정을 수행하는 것이 안전하다.At this time, since the
이를 위해 상기 흡수탑(300)과 전기분해 수단(400) 사이에서 저장조(49)에 저장하여 pH를 조절한 후 전기분해 수단의 본체(42)로 공급하는 것이다.To this end, it is stored in the
이와 같이 상기 전기분해 수단의 본체(42) 일측으로 공급되는 염화암모늄(NH4Cl) 수용액은 본체 내부에 길이 방향을 따라 서로 반대측이 개구되는 다수의 격벽(43)에 의해 구획된 다수의 격실(44)을 지그 재그 형태로 지나면서 상기 각 격실(44)에 설치된 +,- 전극판(46)(46')에 의한 전기 분해 과정을 다단계로 거치게 되는 것이다. As such, the ammonium chloride (NH 4 Cl) aqueous solution supplied to one side of the
즉, 상기 각 격실(44)에서는 +,- 전극판(46)(46')이 병렬 설치되어 있어 상기 전극판 사이로 염화암모늄(NH4Cl) 수용액이 통과하면서 전기 분해 과정으로 암모니아(NH3)가 파괴되어 질소(N)와 수소(H) 등으로 분해되는 배출 가스를 생성하게 되는 것이다.That is, in each of the
이와 같은 상기 전기분해 수단의 전기분해 과정에서 다양한 반응들이 일어나는데, 몇가지 예를 들면 다음과 같다.Various reactions occur in the electrolysis process of the electrolysis means as described above. Some examples are as follows.
(1). NH4Cl + Cl2 → NH2Cl + 2HCl(One). NH 4 Cl + Cl 2 → NH 2 Cl + 2HCl
(2). 3NH2Cl → N2 + NH4Cl + 2HCl(2). 3NH 2 Cl → N 2 + NH 4 Cl + 2HCl
(3). 4NH2Cl → N2 + 2NH4Cl + Cl2 (3). 4NH 2 Cl → N 2 + 2 NH 4 Cl + Cl 2
(4). NH2Cl + Cl2 → NHCl2 + HCl(4). NH 2 Cl + Cl 2 → NHCl 2 + HCl
(5). NHCl2 + Cl2 → NCl3 + HCl(5). NHCl 2 + Cl 2 → NCl 3 + HCl
(6). 8NHCl2 → N2 + 2NH4Cl + 7Cl2 (6). 8NHCl 2 → N 2 + 2NH 4 Cl + 7Cl 2
(7). 2NH4Cl + 3Cl2 → N2 + 8HCl(7). 2NH 4 Cl + 3Cl 2 → N 2 + 8HCl
이와 같이 상기 전기 분해 과정에 의해 생성된 질소와 수소 등의 배출 가스는 본체(42) 상부로 배출하게 되는데, 상기 배출 가스는 본체(42) 하부에서 에어 주입부(45)에 의해 주입되는 에어 량에 비례하여 상부로 배출하게 되는 것이다.As such, the exhaust gas such as nitrogen and hydrogen generated by the electrolysis process is discharged to the upper portion of the
한편, 상기 전기분해 수단의 +,- 전극판(46)(46')은 절연판(47) 상부에 일정 간격으로 형성되는 설치 요홈(47a)에 삽입하고 상기 전극판들은 관통공(46a)으로 지지대(48)를 삽입하되, 전극판 사이 위치에서 삽입되는 스페이서 링(48a)도 함께 삽입하여 각 전극판이 일정 간격을 이루도록 하면서 일체로 결합하여 조립 하기 때문에 본체(42) 내부에 설치 및 분해, 청소 등이 간단히 이루어지게 되는 것이다.On the other hand, the +, -
이와 같이 상기 전기분해 수단(400)에서 배출되는 배출 가스는 후처리 수단(500)의 타워(51) 하부에서 상부로 배출 유도함과 함께 세정수를 타워 상부에서 하부로 분사하면서 배출 가스의 악취(잔존 암모니아 등)을 용해시켜 제거한 후 외부로 방출하게 되는 것이다.In this way, the exhaust gas discharged from the electrolysis means 400 is induced to be discharged from the lower part of the
따라서, 본 발명은 폐수에서 암모니아(NH3)를 분리 배출하고, 상기 분리 배출된 암모니아를 염산(HCl)이 혼합된 세정수와 접촉 반응하면서 염화암모늄(NH4Cl)을 수용액 상태로 생성하여 전기분해 수단에서 전기 분해 과정을 수행하되, 본체 내부에 길이 방향을 따라 구획 형성된 격실에 +,- 전극판을 병렬 설치하여 염화암모늄 수용액이 본체 내부의 격실을 지그 재그 경유하여 전기 분해 과정을 수행하면서 암모니아를 파괴하여 질소, 수소 등의 배출 가스로 배출하므로 극판의 스케일 발생을 줄이면서 폐수의 암모니아를 효과적으로 처리하게 되는 것이다.Therefore, the present invention separates ammonia (NH 3 ) from wastewater and reacts the separated and discharged ammonia with washing water mixed with hydrochloric acid (HCl) to generate ammonium chloride (NH 4 Cl) in an aqueous solution state to generate electricity The electrolysis process is performed in the decomposition means, but + and - electrode plates are installed in parallel in the compartments partitioned along the longitudinal direction inside the body so that the aqueous ammonium chloride solution passes through the compartment inside the body zigzag while performing the electrolysis process. By destroying it and discharging it as exhaust gas such as nitrogen, hydrogen, etc., it is possible to effectively treat ammonia in the wastewater while reducing the generation of scale on the electrode plate.
뿐만 아니라 본 발명은 상기 흡수탑에서 염화암모늄(NH4Cl) 이외에 생성될 수 있는 일부 황산 암모늄이나 인산 암모늄의 처리를 위해 전기분해 수단을 이용하면서 이를 간단히 해결할 수 있게 되는 것이다.In addition, the present invention will be able to solve this simply while using an electrolysis means for the treatment of some ammonium sulfate or ammonium phosphate that may be generated other than ammonium chloride (NH 4 Cl) in the absorption tower.
11: 반응 수조 12: 교반기
13: 경사판 15: 처리 수조
21: 이젝터 22: 송풍기
23,33: 메디아 41: 펌프
42: 본체 43: 격벽
44: 격실 45: 에어 주입부
46,46': 전극판 46a: 관통공
47: 절연판 47a: 설치 요홈
48: 지지대 49: 저장조
100: 전처리 수단
200: 탈기탑
300: 흡수탑
400: 전기분해 수단
500: 후처리 수단11: reaction bath 12: stirrer
13: swash plate 15: treatment tank
21: ejector 22: blower
23,33: media 41: pump
42: body 43: bulkhead
44: compartment 45: air inlet
46,46':
47:
48: support 49: reservoir
100: pretreatment means
200: degassing tower
300: absorption tower
400: electrolysis means
500: post-processing means
Claims (4)
상기 폐수를 이젝터(21)에서 송풍기(22)에 의해 공급되는 에어와 혼합한 후 타워 상부에서 하부로 공급하고, 상기 송풍기(22)에서 공급되는 에어를 타워 하부에서 상부로 공급하되 상기 폐수와 에어가 메디아(23)에서 접촉 반응하면서 암모니아(NH3)를 분리 배출하는 탈기탑(200)과,
상기 탈기탑에서 분리 배출된 암모니아를 타워 하부에서 상부로 공급하고, 염산이 첨가된 용해수 및 에어를 타워 상부에서 하부로 공급하되, 상기 암모니아와 염산(HCl)이 메디아(33)에서 접촉 반응하면서 염화암모늄(NH4Cl)을 수용액 상태로 생성하는 흡수탑(300) 및,
상기 흡수탑에서 생성된 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 펌프(41)에 의해 본체(42)로 순환 공급하면서 전기 분해 과정을 수행하되, 상기 본체(42)는 양측에 투입구와 배출구를 형성하고 내부에 길이 방향을 따라 서로 반대측이 개구되면서 지그 재그 형태의 이송 경로를 형성하도록 다수의 격벽(43)에 의해 격실(44)을 구획 형성하며, 상기 각 격실(44)에는 +,- 전극판(46)(46')을 병렬 설치하고 하부에 전극판 사이로 에어를 분사하는 에어 주입부(45)를 연결 설치하여 염화암모늄 수용액의 전기분해로 암모니아를 파괴하면서 배출 가스로 배출하는 전기분해 수단(400)으로 구성한 것을 특징으로 하는 폐수의 암모니아 처리장치.
In the ammonia treatment apparatus of wastewater to remove ammonia from various wastewater,
The wastewater is mixed with air supplied by the blower 22 from the ejector 21 and supplied from the top of the tower to the bottom, and the air supplied from the blower 22 is supplied from the bottom of the tower to the top, but the wastewater and air A degassing tower 200 for separating and discharging ammonia (NH 3 ) while catalytically reacting in the gas media 23;
Ammonia separated and discharged from the degassing tower is supplied from the lower part of the tower to the upper part, and dissolved water and air to which hydrochloric acid is added are supplied from the upper part of the tower to the lower part, but the ammonia and hydrochloric acid (HCl) are reacted in the media (33). Absorption tower 300 for generating ammonium chloride (NH 4 Cl) in an aqueous solution state and,
The electrolysis process is performed while circulating and supplying the ammonium chloride (NH 4 Cl) aqueous solution generated in the absorption tower to the body 42 by the pump 41, wherein the body 42 has an inlet and an outlet on both sides, The compartments 44 are partitioned by a plurality of partition walls 43 so as to form a zigzag-shaped transport path with opposite sides opened along the longitudinal direction therein, and each compartment 44 has + and - electrode plates ( 46) (46') are installed in parallel, and an air injection part 45 for spraying air between the electrode plates is connected to the lower part, so that the electrolysis means 400 is discharged as exhaust gas while destroying ammonia by electrolysis of ammonium chloride aqueous solution. ) Ammonia treatment device for wastewater, characterized in that it consists of.
상기 전기분해 수단의 +,- 전극판(46)(46')은 장 방형의 바 타입으로 형성하여 절연판(47) 상부에 일정 간격으로 형성되는 설치 요홈(47a)에 삽입하여 서로 이격되게 수직으로 설치하고, 상기 전극판의 상하 동일 높낮이로 관통 형성된 관통공(46a)으로 지지대(48)를 삽입하여 서로 지지하도록 조립 구성하되, 본체의 각 격실(44)에 일체로 삽입 설치하거나 분리 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐수의 암모니아 처리장치.
According to claim 1,
The + and - electrode plates 46 and 46' of the electrolysis means are formed in a rectangular bar type and inserted into the installation grooves 47a formed at regular intervals on the insulating plate 47 to be vertically spaced apart from each other. Installed and assembled to support each other by inserting the supports 48 into the through-holes 46a formed through the electrode plate at the same height as the top and bottom, but configured to be integrally inserted and installed in each compartment 44 of the body or to be separated Ammonia treatment device for wastewater, characterized in that.
상기 흡수탑(300)과 전기분해 수단(400) 사이에는 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 저장하는 저장조(49)를 마련하여 염화암모늄(NH4Cl) 수용액을 pH 4~5로 조절하여 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐수의 암모니아 처리장치.
According to claim 1,
A storage tank 49 for storing an aqueous solution of ammonium chloride (NH 4 Cl) is provided between the absorption tower 300 and the electrolysis means 400, and the aqueous solution of ammonium chloride (NH 4 Cl) is adjusted to pH 4-5 and supplied. Ammonia treatment apparatus for wastewater, characterized in that it is configured to be
상기 탈기탑(200)의 상류에는 반응 수조(11)에서 폐수에 약품을 투입한 후 교반기(12)에 의해 교반시켜 이물질을 응집시키고 이를 경사판(13)에 의해 부유 또는 침전시켜 분리한 후 처리 수조(15)에 탈기에 적정한 pH 조절을 위한 수산화나트륨을 추가하여 저장하는 전처리 수단(100)과,
상기 전기분해 수단(400)의 하류에는 배출 가스를 타워 하부에서 상부로 배출하고 세정수를 타워 상부에서 하부로 분사하면서 배출 가스의 잔존 악취를 제거하는 후처리 수단(500)을 더 마련하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐수의 암모니아 처리장치According to claim 1,
In the upstream of the degassing tower 200, a chemical is added to wastewater in the reaction tank 11, agitated by the stirrer 12 to agglomerate foreign substances, and the foreign substances are suspended or precipitated by the swash plate 13 to separate them and then a treatment tank A pretreatment means (100) for adding and storing sodium hydroxide for pH adjustment suitable for degassing (15);
At the downstream of the electrolysis means 400, a post-treatment means 500 for discharging the exhaust gas from the lower part of the tower to the upper part and spraying the washing water from the upper part to the lower part of the tower to remove the residual odor of the exhaust gas. Ammonia treatment device for wastewater characterized by
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