KR19980063730A - 인산이온함유배수의 처리방법 및 처리장치 - Google Patents

Abstract

전해용출법을 피처리배수 중의 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온농도가 2mg/ℓ이상의 상태로 행한다. 철 또는 알루미늄의 전해용출법에 의한 인산이온함유배수의 인산이온제거법에 있어서의 제거율을 향상시켜 절전을 도모할 수가 있다.

Description

인산이온함유배수의 처리방법 및 처리장치

본 발명은 배수 특히 가정배수 또는 집합주택의 배수등의 인산이온을 함유하는 생활배수의 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.

하천이나 호수의 부영양화의 원인의 하나에 인화합물의 존재가 있는 것은 주지하는 사실이다. 또 이 인화합물은 공장배수보다도 일반가정의 생활배수중에 많이 존재하기 때문에 정화처리가 곤란한 것이며 유효한 대책이 취해지지 않는 것이 현w재의 상황이다.

인화합물의 정화처리방법은 여러가지가 제안되어 있으나 가정배수에 대해서는 철의 전해용출법이 알려져 있다(일본국 특개평 3-89998호공보). 이 기술은 배수중의 인산이온을 철이온과 반응시켜 물에 불용성의 염, 예를 들면 FePO₄나 Fe(OH)_x(PO₄)_y로서 응집침전시켜서 제거하려고 하는 기술이며 철제의 전극에 통전시켜서 배수중에 철이온을 용출시키는 것이다.

그러나 이 철의 전해용출법은 인산이온량이 동일해도 배수의 종류에 의해 인산이온제거효율이 크게 변동하고 안정된 배수의 정화가 얻어지지 않는 다고 하는 문제가 있다.

본 발명자등은 그 원인을 검토해서 연구를 거듭한 결과 인산이온의 제거율은 배수중의 칼슘이온과 마그네슘이온의 농도와 밀접하게 관계되고 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 농도가 2mg/ℓ를 하회하면 철이온에 의한 인산이온의 제거효율이 크게 저하하는 것을 알아냈다.

또 상기한 전해용출법을 사용한 오수처리장치로서 예를 들면 혐기(嫌氣)로형상탱크에 유입한 생활배수를 혐기처리한 후 발기탱크에서 호기(好氣)처리하고 발기탱크내의 처리수를 철이온을 용출시키는 철용해장치를 거쳐서 혐기로형상탱크로 반송하고 혐기로형상탱크에서 철용해장치로부터 용해된 철이온과 처리수 중의 오르토인산과를 반응시켜서 난용성인화합물로 하여 응집, 침전시켜서 정기 점검시에 혐기로형상탱크 저면부에 퇴적한 난용성인화합물 및 혐기로형상탱크에 반송된 오니를 흡인 배제하는 것이 있다(일본국 특개평 7-108296호공보).

그러나 이 방법도 인산이온량이 동일하더라도 배수의 종류에 의해 인산이온의 제거효율이 크게 변동하고 안정된 정화가 얻어지지 않는 다는 문제가 있다.

한편 인화합물의 정화처리방법으로서 배수중에 CaCl₂또는 Fe₂Cl₃등의 응집제를 투입하는 방법이 있다.

그러나 그러한 정화처리방법으로서는 인제거율을 높이기 위해 응집제의 종류에 의해 pH를 조정할 필요가 있다. 예를 들면 응집제로서 CaCl₂를 사용하는 경우 pH 9∼10이 가장 인제거율이 높게 되기 때문에 pH 조정제로서 NaOH 용액등을 투입하지않으면 안된다. 따라서 상기한 정화처리방법에서는 인화합물의 제거를 위해 응집제 및 pH 조정제의 2종류의 약품을 배수에 투입해야할 뿐만 아니라 항상 pH를 관찰하지 않으면 안된다고 하는 문제가 있다. 또 상기한 응집제 예를 들면 CaCl₂및 FeCl₃의 투입량은 배수중의 인에 대해서 몰비로 환산해서 다같이 Fe/P = 2∼3 및 Ca/P = 2∼3이 된다. 이와 같이 인에 대한 응집제가 대량으로 필요하기 때문에 비용이 상승한다는 문제도 있다.

또 종래로부터 제안되고 있는 인화합물의 정화처리방법은 그 처리시에 환경파괴에 연결되는 약품을 사용하기 때문에 다시 또 후처리가 필요하게 되거나 복수의 약품을 사용하기 때문에 그 제어가 복잡한 점등 무엇인가의 문제점이 있었다.

여기서 본 발명자등은 효율적으로 또한 환경에 안전한 방법으로 안정된 배수의 정화를 달성하기 위해 각종을 검토하고 연구를 거듭한 결과 배수가 인산이온과 칼슘이온 및 /또는 마그네슘이온을 함유하는 경우 그 배수의 pH를 8이상으로 조정하면 물에 불용성의 염을 형성시키기 쉽게 할 수있고 상기한 배수의 정화를 달성할 수 있는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

본 발명은 철 또는 알루미늄의 전해용출법에 의한 인산이온함유배수의 인산이온제거법에 있어서의 제거율을 향상시키고 절전시키는 것을 목적으로 한다. 또 pH 조정제를 사용하지 않고 pH를 용이하게 조정하는 것을 목적으로 한다. 또 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수를 효율적으로 또한 안전하게 정화하는 것을 목적으로 한다.

도1은 제1의 발명의 방법을 실시하기 위한 배수처리장치의 1실시형태의 개략 설명도

도2는 제1의 발명의 실시예 1에 있어서의 철전극을 사용한 경우의 칼슘이온 농도와 인산이온제거율의 관계를 나타내는 그래프.

도3은 제1의 발명의 실시예 2에 있어서의 철전극을 사용한 경우의 마그네슘 이온농도와 인산이온제거율의 관계를 나타내는 그래프.

도4는 제1의 발명의 실시예 3에 있어서의 알루미늄전극을 사용한 경우의 칼 슘이온농도와 인산이온제거율의 관계를 나타내는 그래프.

도5는 제1의 발명의 실시예 4에 있어서의 알루미늄전극을 사용한 경우의 마 그네슘이온농도와 인산이온제거율의 관계를 나타내는 그래프.

도6은 제3의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 1실시의 형태를 나타내 는 설명도.

도7은 제3의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 다른 실시의 형태를 나 타내는 설명도.

도8은 제2∼제3의 발명에 있어서의 전극의 다른 배치예를 나타내는 개략설명 도.

도9는 제2∼제3의 발명에 있어서의 전극의 다른 예를 나타내는 설명도.

도10은 제2∼제3의 발명에 있어서의 전극의 다시 또 다른 예를 나타내는 설 명도.

도11은 제6의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 1실시의 형태를 나타내 는 설명도.

도12은 제6의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 다른 실시의 형태를 나 타내는 설명도.

도13은 제6의 발명의 배수처리장치의 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도.

도14은 제8의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 1실시의 형태를 나타내 는 설명도.

도15는 제8의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 다른 실시의 형태를 나 타내는 설명도.

도16은 제8의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 다시 또 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도.

도17은 제8의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치의 다시 또 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도.

도18은 제9∼제10의 발명의 실시예에 있어서 사용한 배수처리장치의 1실시형 태의 개략설명도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1. 배수처리실

2. 배수

3. 유입구

4. 유출구

5. 전극

6. 전원

100. 격막

115. pH 미터

116. pH 제어장치

117. pH 조정제 첨가장치

제1의 발명의 인산이온함유배수의 처리방법은 철이온 및/또는 알루미늄이온을 함유하는 전극을 사용해서 인산이온을 함유하는 배수중에 철이온 및/또는 알루미늄이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산이온을 철 및/또는 알루미늄과의 물에 불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법으로서, 피처리배수중의 칼슘이온농도, 마그네슘이온농도 또는 칼슘이온과 마그네슘이온의 합계농도가 2mg/ℓ이상의 상태로 행하는 것을 특징으로 한다.

또 제2의 발명의 인산이온함유배수의 처리방법은 철이온 및/또는 알루미늄이온을 함유하는 전극을 사용해서 인산이온을 함유하는 배수중에 철이온 및/또는 알루미늄이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산이온을 철 및/또는 알루미늄과의 물에불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법으로서, 피처리배수중의 칼슘이온농도, 전극중에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온 발생원을 존재시키는 것을 특징으로 한다.

또 제3의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 배수처리실, 그 처리실내의 배수중에 적어도 일부가 침지되도록 배치되어 있는 전극 및 그 전극에 통전시키기 위한 전원으로 이루어지고 그 전극의 적어도 하나가 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원 및 철이온 및/또는 알루미늄이온발생원을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또 제4의 발명의 인산이온함유배수의 처리방법은 철이온 및/또는 알루미늄이온을 함유하는 전극을 사용해서 인산이온을 함유하는 배수중에 철이온 및/또는 알루미늄이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산이온을 철 및/또는 알루미늄과의 물에불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법으로서, 배수중에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원을 존재시키는 것을 특징으로 한다.

또 제5의 발명의 배수의 처리방법에 사용되는 칼슘 및/또는 마그네슘이온 발생원은 금속칼슘, 금속마그네슘 및 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 배수중에 용출시킬 수있는 화합물로 된 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로한다.

또 제6의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 배수처리실, 그 처리실내의 배수중에 적어도 일부가 침지되도록 배치되어 있는 전극 및 그 전극에 통전시키기 위한 전원으로 이루어지고, 그 전극의 적어도 하나가 철이온 및/또는 알루미늄이온발생원을 포함하고 있고 또한 상기한 유입구의 앞 또는 상기한 배수처리실내에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원이 배치되어있는 것을 특징으로 한다.

또 제7의 발명의 인산이온함유배수의 처리방법은 인산이온을 함유하는 배수중으로부터 인산이온을 물에 불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법으로서, 배수중에 적어도 한쌍의 전극을 존재시켜서 직류전류를 통전시키고 음극의 근방에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원을 투입시키는 것과 및/또는 양극의 근방에 철이온 및/또는 알루미늄이온 발생원을 투입시키는 것을 특징으로 한다.

또 제8의 발명의 인산이온함유배수의 처리장치는 배수의 유입구와 유출구를 갖는 배수처리실, 그 처리실내의 배수중에 적어도 일부가 침지되도록 배치되어 있는 적어도 한쌍의 전극과 그 한쌍의 전극에 통전시키기 위한 전원으로 이루어지고, 상기한 한쌍의 전극에 통전시킬 때에 음극이 되는 전극의 근방에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원 투입장치 및/또는 양극의 근방에 철이온 및/또는 알루미늄이온발생원 투입장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 제9의 발명의 배수처리방법은 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수의 pH를 8이상으로 조정하는 것을 특징으로 한다.

또 제10의 발명의 배수처리방법은 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수의 처리장치로서, 베수의 pH를 검출하는 pH 미터, 배수에 pH 조정제를 첨가하는 pH 조정제첨가장치 및 그 pH 미터의 검출 pH가 8미만이 되면 pH 조정제첨가장치에 pH 조정제의 첨가를 지령해서 배수의 pH를 8이상으로 유지하는 pH 제어장치로 된 것을 특징으로 한다.

다음에 본 발명의 인산이온함유배수의 처리방법 및 처리장치를 첨부한 도면에 기초해서 설명한다.

인산이온함유배수의 철의 전해용출법에 의한 처리는 전극으로부터 용출된 철이온이 배수중의 인산이온과 반응해서 물에 불용성의 인산과 철과의 염을 생성시키는 반응(반응A)을 이용하는 것이지만 배수중에는 수산화물이온(OH^-이온)이 존재하고있고 용출된 철이온은 수산화물이온과도 반응한다(반응B). 반응 B는 반응 A 보다도 빠르기때문에 인산이온을 포착하기 위해서는 전류량을 많게 해서 철이온의 용출량을 증가시킬 필요가 있다. 그 결과 전극과 전력의 소비가 증대해버린다.

제1의 발명은 철이온과 수산화물이온의 반응B를 억제하고 철이온과 인산이온의 반응 A를 효율적으로 행하게 하는 것이며 그때문에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 배수중에 2mg/ℓ 이상 존재시키는 점에 특징이 있다.

배수중에 칼슘이온 또는 마그네슘이온이 존재하면 그들 이온은 수산화물이온과 반응한다(반응 D). 이 반응D는 철이온과 수산화물이온과의 반응B 에 우선하므로 반응B가 억제되고 철이온은 인산이온과의 반응 A에 유효하게 이용된다. 다시 또 칼슘이온 및 마그네슘이온도 인산이온과 반응해서 물에 불용성의 염을 형성(반응 E)하므로 인산이온의 제거에 공헌한다.

상기한 반응A는 산성측(pH 4∼5)에서 반응E는 알칼리성측(pH 9∼11)에서 촉진되므로 반응A는 양극(아노드측)에서 반응 E는 음극(캐소드측)에서 일어나기 쉽게된다.

또한 인산이온과 철이온과의 반응 A 및 인산이온과 칼슘이온 또는 마그네슘이온과의 반응 E에서는 반응조건에 따라 단독의 염, 함수염 등 각종 형태의 물에 불용성의 염을 생성한다. 따라서 인산과의 염으로서 물에 불용성의 염은 본 발명에 있어서의 인산과 철, 칼슘, 마그네슘과의 염에 포함된다.

그러한 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 효과가 철이온의 인산이온의 제거에 크게 영향을 미치기 시작하는 시점은 후술하는 도2 및 도3에 나타내는 바와 같이 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 배수중의 농도가 2mg/ℓ 이다.

2mg/ℓ를 초과해서 10mg/ℓ까지는 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 농도에 대응해서 급격히 인산이온의 제거율이 상승하고 10mg/ℓ를 초과하면 인산이온의 제거율의 상승이 완만하게 된다.

또 본 발명에 있어서는 인산이온과 물에 불용성의 염을 형성하는 알루미늄도 철대신에 또는 병용해서 사용할 수있다. 알루미늄의 경우에는 도4, 5에 나타내는 바와 같이 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 존재에 의해 철의 경우와 같은 급격한 변화는 없으나 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 존재에 의해 확실히 인산이온의 제거율이 향상된다.

본 발명자등에 의해 처음으로 발견된 이상의 발견에 의해 제1의 발명에 있어서는 배수중의 칼슘이온농도, 마그네슘이온농도, 또는 이들 합계농도가 2mg/ℓ이상, 바람직하게는 2∼10mg/ℓ의 상태로 철 또는 알루미늄의 전해용출법에 의해 인산이온을 제거한다.

칼슘이온 또는 마그네슘이온을 2mg/ℓ이상의 농도로 배수중에 존재시키는 수단은 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 발생원을 단일체 또는 그들의 수용성의 염등의 화합물을 고체 또는 수용액의 형태로 배수에 연속적 또는 단속적으로 투입하든지, 본래 배수중에 존재하는 칼슘이온 또는 마그네슘이온의 농도가 저하할 때에 축차로 투입하든가 혹은 배수중에 계속적으로 배치해두는 방법, 전극중에 상기한 칼슘이온 또는 마그네슘이온 발생원을 배치하는 방법등을 들 수가 있다.

칼슘 또는 마그네슘의 수용성염으로서는 염화칼슘(용해도 :59.9g/물100g), 수산화칼슘(용해도 :185mg/물100g),탄산칼슘(용해도 1.4mg/물 100g), 옥살산칼슘(용해도 :0.67mg/물100g), 염화마그네슘(용해도 :52.8g/물100g), 수산화마그네슘(용해도 :0.9mg/물100g), 탄산마그네슘(용해도 10.6mg/물 100g), 옥살산마그네슘(용해도 :70mg/물100g) 등을 들 수가 있다.

이들 중 칼슘이온 또는 마그네슘이온이 소량씩 용출하는 서서히 방출되는 성질을 바라는 경우에는 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 옥살산칼슘 등이 특히 바람직하다. 또 양호한 수용성의 염의 경우에도 물투과성의 막으로 피복하는등 외적으로 서서히 방출되는 성질을 부여해도 된다.

철(알루미늄)의 전해용출법에는 종래의 공지의 방법이 채용될 수있고 전극으로서는 철, 철합금, 알루미늄, 알루미늄합금 등이 사용된다. 통전은 연속적이라도 단속적이라도 펄스적으로도 된다. 통전량은 인산이온이나 다른 이온의 농도, 배수의 유량등에 의해 다르지만 철이온 및 또는 알루미늄이온의 배수중의 농도/인산이온농도의 비 (이하 「Fe/P」라 약칭한다)가 0.8∼3.0, 바람직하게는 1.0∼2.5가 되도록 조절하면 된다. 본 발명에 의하면 그러한 통전량을 대폭으로 절감시킬 수가 있고 절전됨과 동시에 철이나 알루미늄의 용출량이 저감된다.

본 발명의 배수의 처리방법은 상기한 바와 같이 일반 가정배수에 특히 유리하게 이용할 수있다. 따라서 단독으로 사용해도 되지만 다른 정화시스템 예를 들면 활성오니법, 막분리법, 혐기, 호기순환법 등과 조합하여 가정용, 집합주택용의 총합배수정화시스템으로 할 수가 있다. 또 대규모처리시스템(시뇨처리장)에도 이용할 수있다.

다음에 제1의 발명의 방법을 실시예에 기초해서 설명하지만 본 발명은 그러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예1

도1에 나타내는 철의 전해용출배수처리장치를 사용하여 시험배수로서 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가), Na⁺200mg/ℓ를 함유하는 물을 사용하여 행했다.

도1에 있어서 (1)은 배수처리실이며 배수(2)의 유입구(3)및 유출구(4)를 갖고있다. 배수처리실(1)내에는 배수(2)중에 침지되어 있는 고순도의 철제의 전극(5)이 2매 배치되어 있고 전원(6)에 접속되어 있다. 전극에의 통전량은 Fe/P 가 0.9, 1.8, 및 2.7이 되도록 각각 467mA, 933mA, 및 1400mA로 하고 어느 경우에도 30분마다에 극성을 반전시켰다. 시험배수에는 칼슘이온발생원으로서 수산화칼슘을 칼슘이온농도가 0, 2, 3, 4, 5, 10 및 50mg/ℓ가 되도록 첨가하고 0.5ℓ/분의 유량으로 유입시켰다. 처리제의 배수중의 인산이온농도는 통전개시로부터 2시간 후에 유출구(4)에서 채취한 배수를 구멍직경 0.45㎛의 필터로 여과한 여과액을 일본공업규격(JIS)K 0102에 규정된 전인분석법(46.3)에 준거하여 조사했다. 결과를 도2에 나타낸다.

도2로부터 칼슘이온농도가 2mg/ℓ의 시점에서 인산이온의 제거율이 급격히 상승하고 있는 것을 알 수있다. 또 Fe/P가 커질수록 제거율이 커진다.

실시예2

실시예1에 있어서 칼슘이온대신에 마그네슘이온(발생원:염화마그네슘)을 시험배수에 농도 0, 3, 5, 10 및 50mg/ℓ가 되도록 첨가한 것 외는 같은 방법으로 배수처리하여 처리제의 배수중의 인산이온의 농도를 실시예1과 같이 해서 측정했다. 결과를 도3에 나타낸다.

도3으로부터 명백한 바와 같이 마그네슘이온에 대해서도 농도 2mg/ℓ부근에서 인산이온의 제거율이 급상승하고 있고 또 Fe/P가 커지면 제거율도 향상되고 있다.

실시예 3

실시예 1에 있어서 전극으로서 고순도의 알루미늄제의 전극을 사용하고 Al/P(피처리배수중의 알루미늄이온농도/인산이온농도의 비)가 0.6, 1.2 및 1.8이 되도록 통전량을 조절하고 시험배수중의 칼슘이온농도를 0.5 및 10mg/ℓ로 조정한 것이외는 같은 방법으로 배수처리하여 처리제의 배수중의 인산이온농도를 실시예 1과 같이 해서 측정했다. 결과를 도4에 나타낸다.

도4로부터 Al/P가 1전후의 경우에는 칼슘이온농도가 5mg/ℓ의 근방으로부터 인산이온의 제거율이 상승하지만 Al/P가 커지면 칼슘이온농도가 2mg/ℓ정도에서 제거율의 상승이 시작되는 것을 알 수있다.

실시예4

실시예3에 있어서 칼슘이온대신에 마그네슘이온(발생원:염화마그네슘)을 시험배수에 첨가한 것외는 같은 방법으로 배수처리하여 처리제의 배수중의 인산이온의 농도를 실시예1과 같이 하여 측정했다. 결과를 도5에 나타낸다.

도5로부터 명백한 바와 같이 마그네슘이온을 첨가할 때에는 저농도(2mg/ℓ)로부터 인산이온의 제거율의 상승이 시작된다. 제1의 발명의 방법에 의하면 배수중의 인산이온을 고율로 제거할 수있고 더구나 전극인 철 또는 알루미늄의 소비량 및 용출을 위한 전력을 저감시킬 수있고 배수처리장치를 장기간 연속해서 저전력으로 운전할 수있다.

다음에 제2∼제3의 발명을 설명한다. 도6에 나타내는 바와 같이 처리장치는 배수의 유입구(3)과 유출구(4)를 갖는 배수처리실(1)과 그 처리실(1)내의 배수중에 적어도 일부가 침지하도록 배치되는 전극(7),(8) 및 그 전극(7),(8)에 통전시키기위한 전원(6)으로 구성되어 있다. 전극 (7),(8)에는 철, 철합금, 알루미늄, 알루미늄합금 또는 철-알루미늄합금 등의 기초 금속에 인산이온을 제거하기 위한 이온발생원으로서는 칼슘 또는 마그네슘의 수용성염 등을 사용할 수가 있다. 그러한 수용성염의 구체예로서는 상기한 제1의 발명에 있어서의 수용성염을 들 수가 있다. 그리고 이들의 이온발생원을 기초금속에 함유시키는 방법으로서는 기초금속을 제작할 때에 상기한 CaCO₃등을 주입하는 방법(주형에 기초금속과 CaCO₃를 투입하여 아아크용접등을 사용해서 용융시킨 후 냉각시키는 방법)등을 적절히 사용할 수가 있다. 상기한 전원(6)에는 전극(7),(8)간에 흐르는 전류를 제어하는 제어장치(9)를 접속하는 것이 바람직하다.

양극측의 전극 예를 들면 전극(7)의 표면은 유기물 및 무기물의 산화피막이 발생하지만 음극측의 전극(8)의 표면에는 음극측철재 또는 알루미늄재로부터 발생하는 수소가스에 의해 세정되고 산화피막이 발생하지 않는다. 이때문에 제어장치(9)에 의해 양극측의 전극(7)의 표면에 산화피막이 발생해서 철이온 또는 알루미늄이온의 용출량이 감소된 경우에 소정의 시간간격으로 극성을 반전시킨다.

이것에 의해 철이온의 용출량을 거의 일정하게 유지할 수가 있기때문에 탈인성능을 일정하게 유지할 수가 있다. 또한 반전의 시간으로서 예를 들면 1시간 미만의경우 철이온의 용출량이 저하하기때문에 1시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시의 형태는 2개의 전극의 각각에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원이 포함되어 있으나 본 발명에 있어서는 이에 한정되는 것은 아니고 2개의 전극중 하나만에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원이 포함되어 있어도 된다. 또 도7에 나타내는 바와 같이 전극(14),(15)를 기초금속(16)에 상기한 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원으로된 화합물층(17)을 도장, 적층한 것으로 할 수도 있다. 이 화합물층(17)은 기초금속(16)으로부터 용출되는 금속이온이 대전극으로 발생하는 수산화물이온의 영향을 받기 어렵게 되도록 상호 대향하도록 설치하는 것이 바람직하다. 또한 도6∼도7에 나타내는 실시의 형태에서는 대향하는 한쌍의 전극이 사용되고 있으나 본 발명에 있어서는 그러한 배치 및 수에 한정되는 것은 아니고 양극측 및 음극측의 전극수를 적절히 설정할 수있음과 동시에 그들의 배치를 각종으로 변경할 수있다. 예를 들면 도8(a)에 나타내는 바와 같이 음극측의 다열의 전극군(24)과 양극측의 다열의 전극군(25)을 상호 대향시킬 수가 있다. 또 도8(b)에 나타내는 바와 같이 양극측의 전극 (35)과 음극측의 전극(34)을 교대로 배치할 수도 있다. 또한 양극측과 음극측의 전극의 수는 동일하지 않아도 된다.

또 본 발명에있어서 사용되는 전극의 다른 예로서 도9∼도10에 나타내는 것이있다. 도9에 나타내는 전극은 다수의 구멍을 갖는 기초금속(40)의 그 구멍내에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원(41) 예를들면 CaCO₃를 입자상으로 충전시킨 것이다. 또 도10에 나타내는 전극은 메슈상으로 한 기초금속(50)의 메슈내에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원(51), 예를 들면 CaCO₃를 입자상으로 충전시킨 것이다.

다음에 제2∼제3의 발명을 실시예에 기초해서 설명하지만 본 발명은 그러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예5

도6에 나타내는 철의 전해용출배수처리장치를 사용하여 유입구로부터 인산이온농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가) 및 Na⁺200mg/ℓ를 함유하는 시험배수를 유속 1ℓ/분으로 유입시켰다.

배수중에 침지시키는 전극으로서는 고순도의 철판에 1000mg의 CaCO₃를 아아크용융법에 의해 함유시킨 것을 사용했다. 전극에의 통전량은 Fe/P가 1.5가 되도록 1.2A로 하고 0.5시간마다에 극성을 반전시켰다.

그리고 전극의 전기분해에 의해 철이온과 칼슘이온이 동시에 용출되었다. CaCO₃의 용해도는 온도 25℃의 물에 대해 15mg/ℓ이므로 시험배수의 칼슘이온농도는 2mg/ℓ를 상회하는 6mg/ℓ였다. 2시간 통전한후 유출구(4)에서 채취한 배수를 구멍직경 0.45㎛의 필터로 여과한 여과액을 일본공업규격 K 0102에 규정된 전인분석법(46.3)에 준거해서 조사한 결과 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다.

실시예6

실시예5에 있어서의 전극에 함유되는 CaCO₃를 용해성의 Ca(OH)₂로 대체한 것이외에는 같은 장치를 사용해서 같은 시험조건으로 행했다. 이때 유출구로부터 유출되는 시험배수의 칼슘이온농도는 12mg/ℓ였다.

실시예5의 절반의 통전시간경과 후 실시예5와 같이 해서 인의 함유량을 조사한 결과 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다. 또 본 실시예와 같이 칼슘이온농도를 상기한 실시예5의 칼슘이온농도의 2배로 함으로서 절반의 통전시간으로 실시예5와 같은 인의 제거효율(90%이상)을 얻을 수 있는 결과로, 소비전력을 반감시킬 수 있는 것을 알았다.

제2∼제3의 발명에 의하면 배수중의 인산이온을 고율로 제거할 수 있고 더구나 전극인 철 또는 알루미늄의 소비량 및 용출을 위한 전력을 저감시킬 수 있고 배수처리를 장시간 연속해서 저전력으로 운전할 수 있다.

다음에 제4∼제5의 발명을 설명한다.

도11에 나타내는 바와 같이 처리장치는 배수의 유입구(3)과 유출구(4)를 갖는 배수처리실(1)과 그 처리실(1)내의 배수중에 적어도 일부가 침지되도록 배치되는 전극(54),(55) 및 그 전극(54),(55)에 통전시키기 위한 전원(6)과 배수처리실(1)내에 배치된 인산이온을 제거하기 위한 이온발생원(60)으로 구성되어 있다. 또한 (9)는 전극 (54),(55)간에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제어장치이다. 상기한 전극 (54),(55)는 철, 철합금, 알루미늄, 알루미늄합금 또는 철-알루미늄합금 등으로 제작되어 있다.

상기한 이온발생원에는 칼슘이온발생원, 마그네슘이온발생원 및 이들이 조합된 이온발생원의 3종류가 있다. 상기한 칼슘이온발생원으로서는 제1의 발명에 있어서의 수용성염을 들 수가 있다. 그리고 이들 이온발생원을 상기한 배수처리실(1)내에 배치하는 방법으로서는 입자상 또는 벌크상의 이온발생원(60)을 망(61) 또는 필터로 둘러싸서 배수처리실(1)내에 설치하는 방법, 이온발생원(60)을 망 또는 필터로 둘러싸서 배수중에 달아매는 방법, 또는 이온발생원을 케이스로 피복해서 유입측에 설치하는 방법 등이 있으나 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온이 배수처리실내로 용출될 수 있는 방법이면 특히 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시의 형태는 이온발생원이 배수처리실(1)내에 배치되어 있으나 본 발명에 있어서는 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도12에 나타내는 바와 같이 배수의 유입구(3)의 앞에 설치된 용해탱크(62)에 이온발생원(60)을 배치해도 된다.

그러한 용해탱크(62)에 배치하는 경우 용해탱크(62)와 배수처리실(1)을 펌프(63)를 거쳐서 배관에 의해 접속하고 용해탱크(62)내에서 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 용출시킨 배수를 펌프(63)에 의해 퍼올려 배수처리실(1)로 흘려버리도록 할 수가 있다. 또 용해탱크를 배수처리실보다 높게 위치하고 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 용출시킨 배수가 자연히 배수처리실측으로 유입하도록 해도 된다.

도12에 나타내는 실시의 형태는 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 용출시킨 배수를 배수처리실로 보내도록 하고 있으므로 상기한 배관의 토출구의 수자 위치를 변경함으로서 도11에 나타내는 실시의 형태보다도 배수처리실내의 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온농도를 용이하게 제어할 수가 있다.

도13에 나타내는 형태는 이온발생원(60)을 교환가능한 카트리지형의 케이스에 채운 것을 유입측에 설치한 것이다. 이 구성이면 케이스를 간단히 떼어낼 수 있으므로 이온발생원의 보급등 보수가 용이하게 된다. 또한 도11∼13에 나타내는 실시의 형태에서는 대향하는 한쌍의 전극이 사용되고 있으나 본 발명에 있어서는 그러한 배치 및 수에 한정되는 것은 아니고 양극측 및 음극측의 전극수를 적절히 설정함과 동시에 그들의 배치를 다양하게 변경할 수도 있다. 예를 들면 상기한 도8(a)에 나타내는 바와 같이 음극측의 다열의 전극군(24)과 양극측의 다열의 전극군(25)을 상호 대향시킬 수가 있다. 또는 도8(b)에 나타내는 바와 같이 양극측의 전극(35)과 음극측의 전극(34)을 교대로 배치할 수도 있다. 또한 양극측과 음극측의 전극의 수는 동일하지 않아도 된다.

다음에 제4∼제6의 발명을 실시예에 기초해서 설명하지만 본 발명은 그러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 7

도11에 나타내는 철의 전해용출배수처리장치를 사용하여 유입구로부터 인산이온농도 15mg/ℓ또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가) 및 Na⁺200mg/ℓ를 포함하는 시험배수를 유속 1ℓ/분으로 유입시켰다. 배수중에 침지시키는 전극으로서는 고순도의 철판을 사용했다. 또 배수처리실에 배치하는 이온발생원으로서는 1000mg의 CaCO₃를 망으로 둘러쌌다. 전극에의 통전량은 Fe/P가 1.5가 되도록 1.2A로 하고 0.5시간마다에 극성을 반전시켰다.

그리고 전극의 전기분해에 의해 철이온과 칼슘이온이 동시에 용출했다. CaCO₃의 용해도는 온도 25℃의 물에 대해서 15mg/ℓ이므로 시험배수의 칼슘이온농도는 2mg/ℓ를 상회하는 6mg/ℓ였다.

2시간 통전한후 유출구(4)에서 채취한 배수를 구멍직경 0.45㎛의 필터로 여과시킨 여과액을 일본공업규격 K 0102에 규정된 전인분석법(46.3)에 준거해서 조사한결과 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다.

실시예 8

실시예 7에 있어서의 CaCO₃를 용해성의 Ca(OH)₂로 교체한 것이외는 같은 장치를 사용해서 같은 시험조건으로 행했다. 이때의 유출구로부터 유출되는 시험배수의 칼슘이온농도는 12mg/ℓ였다.

실시예 7의 절반의 통전시간 경과 후 실시예 7과 같이 해서 인의 함유량을 조사한 결과 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다. 또 본 실시예와 같이 칼슘이온농도를 상기한 실시예7의 칼슘이온농도의 2배로함으로서 절반의 통전시간으로 실시예 7과 같은 인의 제거효율(90%이상)로 할 수가 있는 결과로, 소비전력을 반감시킬 수 있는 것을 알았다. 이상 설명한 바와 같이 제4∼제6의 발명에 의하면 배수중의 인산이온을 고율로 제거할 수 있고 더구나 전극인 철 또는 알루미늄의 소비량 및 용출을 위한 전력을 저감시킬 수 있고 배수처리를 장시간 연속해서 저전력으로 운전할 수 있다.

다음에 제7∼제8의 발명을 설명한다.

도14에 나타내는 바와 같이 처리장치는 배수의 유입구(3)와 유출구(4)를 갖는 배수처리실(1)과 그 처리실(1)내의 배수중에 적어도 일부가 침지되도록 배치되어 있는 한쌍의 전극 및 그 한쌍의 전극에 통전시키기 위한 전원(6)으로 구성되어 있다. 상기한 전극 (74),(75)은 어느 것이나 백금, 금, 탄소, 은, 티탄 등으로 제작할 수가 있으나 백금, 금 등의 이온화경향이 적은 금속 또는 탄소로 제작하면 전극자체의 용출이 적게되기 때문에 전극의 수명을 연장 할 수가 있다.

본 실시의 형태에서는 전극 (74), (75)에 통전시키면 음극측의 전극(74)주변의 액질은 배수중의 수산화물이온에 의해 알칼리성이 되고 양극측의 전극(75)주변의 액질은 배수중의 수소이온의 농도증가에 의해 산성이 된다. 이때문에 배수중에 투입된 CaCl₂또는 FeCl₃등의 반응을 위한 pH 조정은 pH 조정제를 사용하는 일이 없이 전극(74),(75)간에 흐르는 전류량으로 조정할 수가 있다. 예를 들면 칼슘이온발생원으로서 CaCl₂를 배수에 투입하는 경우 CaCl₂는 알칼리성으로 인제거율이 높게되기 때문에 전극(74)의 근방으로부터 투입한다. 이것에 의해 용출된 칼슘이온이 배수 중의 인산이온과 반응해서 물에 불용성의 인산이온과의 염이 생성된다.

따라서 본 실시의 형태에서는 pH 조정을 위한 관찰장치 및 pH 조정제의 정기적인 투입작업을 생략할 수 있다.

상기한 전원(6)에는 전극(74), (75)간에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제어장치(9)를 접속하는 것이 바람직하다. 양극측의 전극(75)의 표면은 단백질등의 유기물 및 무기물의 산화피막이 발생하지만 음극측의 전극 (74)의 표면에는 양극측으로부터 발생하는 수소가스에 의해 정화되고 산화피막이 생기지 않는다. 이때문에 제어장치(9)에 의해 양극측의 전극(75)의 표면에 산화피막이 발생해서 양전극(74), (75)간의 저항이 증대해 온 경우에는 소정의 시간간격으로 극성을 반전시킨다. 이것에 의해 양전극(74), (75)간에 흐르는 전류를 거의 일정하게 유지할 수가 있으므로 음극측주변의 액질을 알칼리성으로 양극측주변의 액질을 산성으로 유지할 수가 있다. 또한 반전의 시간으로서는 예를 들면 1시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시의 형태에서는 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원을 음극측의 전극(74)의 근방에 투입한다. 도14에 나타내는 (78)은 그러한 이온발생원을 배수중에 투입하기 위한 투입장치이다. 투입장치(78)로서는 이온발생원이 수용액등의 유체인경우 이온발생원을 넣기 위한 탱크와 이온발생원을 정량씩 송출하기 위한 예를 들면 정량펌프등의 공급수단으로 된 것이 사용되고 또 이온발생원이 입자상물질인 경우 호퍼 또는 스크류 등에 의해 이온발생원을 정량씩 송출하기 위한 공급수단으로 된 것을 사용한다.

상기한 이온발생원에는 칼슘이온발생원, 마그네슘이온발생원, 및 이들이 조합된 이온발생원의 3종류가 있다. 상기한 칼슘이온발생원으로서는 금속칼슘, 또는 칼슘의 수용성염 등을 사용할 수가 있다. 또 상기한 마그네슘이온발생원으로서는 금속마그네슘 또는 마그네슘수용성염 등을 사용할 수가 있다. 이들 수용성염의 구체예로서는 종래로부터 응집제로서 사용되고 있는 염화칼슘(용해도 :59.5g/물 100g)외에 수산화칼슘(용해도 :185mg/물100g), 탄산칼슘(용해도 :1.4mg/물 100g),염화마그네슘(용해도 :52.8g/물 100g), 옥살산마그네슘(용해도 :70mg/물 100g) 등을 들 수가 있다. 이들 중 즉시 물에 용해해서 칼슘이온 또는 마그네슘이온을 다량으로 발생시키는 점에서 염화칼슘, 수산화칼슘, 염화마그네슘이 특히 바람직하다. 또 물에 대한 용해성이 적은 염의 경우에도 미리 수용액의 형태로 투입해도된다.

도14에 나타내는 실시의 형태에서는 전극 (74), (75)에 통전시키면 음극측의 전극(74)의 주변이 알칼리성이 되고 용출된 칼슘이온(마그네슘이온)이 배수 중의 인산이온과 반응해서 인산이온과의 물에 불용성의 염을 생성시킨다.

도14에 나타내는 실시의 형태에서는 투입장치(78)로부터 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원을 음극측의 전극 (74)근방에 투입하도록 하고 있으나 본 발명에 있어서는 이에 한정되는 것은 아니고 예를 들면 도15에 나타내는 바와 같이 투입장치(88)로부터 철이온 및/또는 알루미늄이온발생원을 양극측의 전극(85)의 근방에 투입할 수가 있다. 상기한 철이온발생원으로서는 철의 수용성염등을 사용할 수가 있다. 그러한 수용성염의 구체예로서는 염화제2철, 아세트산제2철, 황산제2철 등을 들 수가 있다.

이들 중 즉시 물에 용해해서 철이온이 다량 발생한다는 점으로부터 염화제2철이 특히 바람직하다. 또 물에 대한 용해성이 적은 염인 경우 미리 수용액의 형태로 투입해도 된다.

또 알루미늄이온발생원으로서는 알루미늄의 수용성염등을 사용할 수가 있다. 그러한 알루미늄의 수용성염의 구체예로서는 아세트산알루미늄, 황산알루미늄 등을 들 수가 있다. 이들 중 즉시 물에 용해해서 알루미늄이온이 다량으로 발생한다는 점에서 아세트산알루미늄이 특히 바람직하다. 또 물에 용해성이 적은 염인 경우에는 미리 수용액의 형태로 투입해도 된다.

도15에 나타내는 실시의 형태에서는 전극(84),(85)에 통전시키면 양극측의 전극(85)주변이 산성이 되고 용출된 철이온(알루미늄이온)이 배수중의 인산이온과 반응해서 인산이온과의 물에 불용성의 염을 생성시킨다.

또 도 16에 나타내는 바와 같이 투입장치(98a)로부터 음극측의 전극 (94)의 근방에 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온발생원을 투입하고 투입장치(98b)로부터 양극측의 전극(95)의 근방에 철이온 및/또는 알루미늄이온발생원을 투입하도록 해도된다.

또한 도14∼16에 나타내는 실시의 형태에서는 배수처리실의 배수가 끊임없이 유동하고 있으므로 배수의 유속이 빨라지면 음극측의 전극주변의 알칼리성배수와 양극측의 전극주변의 산성배수가 혼합되기 쉽게 되어 음극측주변의 액질을 알칼리성으로 양극측주변의 액질을 산성으로 유지하는 것이 어렵게 된다. 이때문에 예를 들면 도 17에 나타내는 바와 같이 양전극 (104), (105)의 사이에 음극측의 알칼리성배수와 양극측의 산성배수가 혼합되지 않도록 격막(100)을 배치하는 것이 바람직하다. 그러한 격막(100)으로서는 예를 들면 나일론, 폴리프로필렌 등으로 제작한 것을 사용할 수가 있다. 또 격막(100)의 배치로서는 배수의 흐름이 상기한 전극(104), (105)의 주변에서 완만히 되도록 배치한다. 격막대신에 세라믹제격벽(알루미나, 지르코니아)등으로 된 격벽을 사용해서 물의 흐름을 제어하도록 해도 된다.

또한 도14∼17에 나타내는 실시의 형태에서는 대향하는 한 쌍의 전극이 사용되고 있으나 본 발명에 있어서는 그러한 배치 및 수에 한정되는 것은 아니고 양극측 및 음극측의 전극수를 적절히 설정함과 동시에 그들의 배치를 각종으로 변경하는 것도 가능하다. 예를 들면 도8(a)에 나타내는 바와 같이 음극측의 다열의 전극군(24)과 양극측의 다열의 전극군(25)을 상호 대향시킬 수도 있다. 또 도8(b)에 나타내는 바와 같이 양극측의 전극(35)과 음극측의 전극(34)을 교대로 배치할 수도 있다. 또한 양극측과 음극측의 전극의 수는 동일하지 않아도 된다. 단 대향하는 전극간에는 산성영역과 알칼리성영역이 지나치게 접근하지 않도록 거리를 두든지 격막(벽)을 설치하는 것이 바람직하다.

이어서 제7∼제8의 발명을 실시예에 기초해서 설명하지만 본 발명은 그러한 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 9

도15에 나타내는 배수처리장치를 사용하여 유입구로부터 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가) 및 Na⁺200mg/ℓ를 함유하는 시험배수를 유속 1ℓ/분으로 유입시켰다. 배수중에 침지시키는 전극으로서는 백금판을 사용했다. 또 음극측의 전극의 근방에 이온발생원으로서 35mg의 CaCl₂를 투입했다. 전극에의 통전량은 Ca/P가 2.0이 되도록 1.2A로 했다. 2시간 통전한 후 유출구에서 채취한 배수를 구멍직경 0.45㎛의 필터로 여과시킨 여과액을 일본공업규격 K 0102에 규정된 전인분석법(46.3)에 준거해서 조사한 결과 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다.

실시예 10

도16에 나타내는 배수처리장치를 사용하여 유입구로부터 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가) 및 Na⁺200mg/ℓ를 함유하는 시험배수를 유속 1ℓ/분으로 유입시켰다. 배수중에 침지시키는 전극으로서는 백금판을 사용했다. 또 양극측의 전극의 근방에 이온발생원으로서 39mg의 FeCl₃를 투입했다. 전극에의 통전량은 Fe/P가 1.5 가 되도록 1.2A로 했다. 2시간 통전한 후 실시예 9와 같이 해서 인의 함유량을 조사한 결과 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다.

실시예 11

도17에 나타내는 배수처리장치를 사용하여 유입구로부터 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가) 및 Na⁺200mg/ℓ를 함유하는 시험배수를 유속 1ℓ/분으로 유입시켰다. 배수중에 침지시키는 전극으로서는 백금판을 사용했다. 또 음극측의 전극의 근방에 이온발생원으로서 7mg의 CaCl₂를 투입함과 동시에 양극측의 전극의 근방에 이온발생원으로서 31mg의 FeCl₃를 투입했다. 전극에의 통전량은 Ca/P가 2.0, Fe/P가 1.5 가 되도록 1.2A로 했다.

실시예 9∼10의 절반의 시간경과 후 실시예 9∼10과 같이 해서 인의 함유량을 조사한 결과 실시예9∼10의 이온발생원의 절반의 투입량으로 인의 제거효율이 90% 이상인 것을 알았다. 제7∼8의 발명에 의하면 pH의 조정을 용이하게 할 수 있음과 동시에 인산이온의 제거를 저비용으로 행할 수가 있다.

다음에 제9∼10의 발명에 대해 설명한다.

제9의 발명은 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수의 pH를 8이상으로 조정하는 배수의 처리방법에 관한 것이다.

배수중에 인산이온, 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온이 존재하면 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온이 인산이온과 알칼리성측에서 반응해서 물에 불용성의 염을 형성한다. 제9∼10의 발명에 있어서는 이와 같이 배수 중에 존재하는 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 이용해서 배수 중으로부터 인산이온을 제거한다. 제9∼10의 발명에 있어서의 처리의 대상이 되는 배수는 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하고 또한 이들 이온의 농도는 물에 불용성의 염을 형성할 수 있는 화학량 논리량이면 되지만 보다 효율적으로 처리를 행할 수가 있다는 점으로부터 인산이온을 9∼21mg/ℓ, 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 6∼23mg/ℓ함유하고 있는 것이 바람직하다.

상기한 물에 불용성인 염은 반응조건에 따라 단독의 염, 함수염 등의 각종 형태의 염을 생성한다. 따라서 인산과의 염으로서 물에 불용성인 염은 본 발명에 있어서의 인산과 칼슘, 마그네슘과의 염에 포함된다.

그러한 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온과의 물에 불용성의 염이 형성되는 시점은 대략 이들 이온을 함유하는 배수가 알칼리성인 경우이지만 제9∼10의 발명에 있어서는 상기한 물에 불용성의 염을 보다 형성하기 쉽게 하기 위해 pH를 8이상, 바람직하게는 9이상으로 조정한다. 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수의 pH를 조정하는 수단은 특히 한정되지 않지만 조작이 손쉽고 일반적으로 가정배수에 대해서도 응용하기 쉽다는 점에서 배수중에 pH 조정제를 첨가하는 것이 바람직하다.

이 경우의 pH 조정제로서는 상기한 배수의 pH를 8이상으로 조정할 수 있는 것이면 되지만 사용후의 처리가 불필요하고 또한 환경에 적합하다는 점에서 완충액을 사용하는 것이 바람직하다.

그 완충액으로서는 pH를 8이상으로 유지할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면 붕산-수산화나트륨완충액, 탄산수소나트륨-수산화나트륨완충액 등을 들 수가 있으나 반응성이 높다고 하는 점으로부터 탄산수소나트륨-수산화나트륨완충액을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 별도의 관점으로부터 pH 조정제로서 Ca(OH)₂를 사용하면 칼슘이온원의 보충이라는 효과를 나타내는 점에서 바람직하다. 또 제10의 발명은 상기한 처리방법을 실시할 수 있는 배수처리장치에 관한 것이다.

그 배수처리장치는 도18에 나타내는 바와 같이 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수의 처리장치로서 배수의 pH를 검출하는 pH 미터(115), 배수에 pH 조정제를 첨가하는 pH 조정제첨가장치(117) 및 pH 미터의 검출 pH가 8미만이 되면 pH 조정제첨가장치에 pH 조정제의 첨가를 지령해서 배수의 pH를 8이상으로 유지하는 pH 조정장치(116)로 된 배수처리장치이다.

또 제10의 발명에 있어서의 배수처리장치는 도18에 나타내는 바와 같이 유입구(3)와 유출구(4)를 갖는 배수처리탱크(1)내의 배수(2)를 교반하기 위한 교반장치(119)를 구비하고있는 것이 바람직하다. 다시 또 pH 조정제는 pH 조정장치(116)의 지령에 따라 pH 조정제첨가장치(117)에 의해 pH 조정제탱크(118)로부터 처리탱크(1)내로 공급되지만 그 공급의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니다.

다음에 제9∼10의 발명의 처리방법 및 처리장치를 실시예에 기초해서 설명하지만 본 발명은 그러한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 12∼16 및 비교예 1

도18에 나타내는 제10의 발명의 배수처리장치를 사용하여 시험배수로서 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서첨가) 및 Ca²⁺14mg/ℓ(Ca(OH)₂로서첨가) 및 Mg²⁺10mgℓ(MgCl₂로서 첨가)를 함유하는 물(pH 7)를 사용해서 행했다. 상기한 시험배수를 1ℓ/시간의 유량으로 유입시켰다.

또 pH 조정제로서는 (0.2M H₃BO₃+ 0.2M KCl) :0.2M NaOH :물 = 50:21:130(㎖)로 된 완충액 A(pH9), (0.2M H₃BO₃+ 0.2M KCl) :0.2M NaOH:물 = 50:44:110(㎖)로된 완충액 B(pH 10), 0.05M NaHCO₃:0.1M NaOH :물 = 50:11:40(㎖)로 된 완충액 C(pH 11), 0.2M KCl:0.2M NaOH:물 = 25:6:70(㎖)로 된 완충액 D(pH 12), 0.2M KCl: 0.2M NaOH: 물 = 25:66:9(㎖)로 된 완충액 E(pH 13), 0.1M 트리스아미노메탄:0.1M HCl:물 = 50:47:5(㎖)로 된 완충액 F(pH 7)를 사용했다. 각각의 완충액을 시험배수에 유입시키기 시작하고 나서 2시간 후에 pH 값을 측정하고 또한 그 처리제의 배수중의 인산이온농도를 유출구(4)에서 채취한 배수를 직경구멍 0.45㎛의 필터로 여과시킨 여과액을 일본공업규격 K 0102 에 규정된 전인분석법(46.3)에 준거해서 측정함으로서 조사했다. 결과를 표1에 나타낸다.

	실시예12	실시예13	실시예14	실시예15	실시예16	비교예1
완충액의 종류	A	B	C	D	E	F
pH	8.0	9.0	10.0	11.0	12.0	7.0
인산이온농도(mg/ℓ)	7.5	1.5	1.0	1.0	1.0	15

실시예17∼21

실시예12에 있어서 시험배수로서 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서첨가) 및 Ca²⁺16mg/ℓ(Ca(OH)₂로서 첨가)를 함유하는 물(pH 7)을 사용한 것이외에는 같은 방법으로 배수처리하여 처리제의 배수중의 인산이온의 농도를 실시예 12와 같이 해서 측정했다. 결과를 표2에 나타낸다.

	실시예17	실시예18	실시예19	실시예20	실시예21	비교예1
완충액의 종류	A	B	C	D	E	F
pH	8.0	9.0	10.0	11.0	12.0	7.0
인산이온농도(mg/ℓ)	7.5	1.0	1.0	1.0	1.0	15

실시예22∼26

실시예12에 있어서 시험배수로서 인산이온농도 15mg/ℓ 또는 인농도 5mg/ℓ(H₃PO₄로서 첨가) 및 Mg²⁺11mg/ℓ(MgCl₂로서 첨가)를 함유하는 물(pH 7)을 사용한 것이외에는 같은 방법으로 배수처리하여 처리제의 배수중의 인산이온의 농도를 실시예 12와 같이 해서 측정했다. 결과를 표3에 나타낸다.

	실시예22	실시예23	실시예24	실시예25	실시예26	비교예1
완충액의 종류	A	B	C	D	E	F
pH	8.0	9.0	10.0	11.0	12.0	7.0
인산이온농도(mg/ℓ)	9.0	2.0	2.0	1.5	1.5	15

제9∼10의 발명에 의하면 배수 중의 인산이온을 효율적으로 제거할 수가 있다.

본 발명은 철 또는 알루미늄의 전해용출법에 의한 인산이온함유배수의 인산이온제거법에 있어서의 제거율을 향상시키고 절전시키는 것을 특징으로 한다. 또 pH의 조정을 pH 조정제를 사용하지 않고 용이하게 행하는 것을 특징으로 한다. 또 인산이온과 칼슘이온 및/또는 마그네슘이온을 함유하는 배수를 효율적으로 또한 안전하게 정화시키는 것을 특징으로 한다.

Claims (20)

1. 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상을 함유하는 전극을 사용해서 인산이온을 함유하는 배수 중에 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상을 전기화학적으로 용출시켜 인산이온을 철 및 알루미늄 중 1종 이상과의 물에 불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법에 있어서,

   피처리배수중의 칼슘이온농도, 마그네슘이온농도 또는 칼슘이온과 마그네슘이온의 합계농도가 2mg/ℓ 이상의 상태로 행하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
2. 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상을 함유하는 전극을 사용해서 인산이온을 함유하는 배수 중에 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상을 전기화학적으로 용출시켜 인산이온을 철 및 알루미늄 중 1종 이상과의 물에 불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법에 있어서,

   전극 중에 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원을 존재시키는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
3. 제2항에 있어서,

   칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원 및 철이온 및 알루미늄이온중 1종 이상의 발생원을 포함하는 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
4. 배수(2)의 유입구(3)와 유출구(4)를 갖는 배수처리실(1), 그 처리실(1)내의 배수(2) 중 일부가 침지되도록 배치되어 있는 전극(5) 및 그 전극(5)에 통전시키기 위한 전원(6)으로 이루어지고, 그 전극(5)의 하나 이상이 칼슘이온 및 마그네슘 중 1종 이상의 이온발생원 및, 철이온 및 알루미늄 중 1종 이상의 이온발생원을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 인산이온함유배수의 처리장치.
5. 철이온 및 알루미늄 중 1종 이상의 이온을 함유하는 전극을 사용해서 인산이온을 함유하는 배수 중에 철이온 및 알루미늄 중 1종 이상의 이온을 전기화학적으로 용출시켜 인산이온을 철 및 알루미늄 중 1종 이상과의 물에 불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법에 있어서,

   배수 중에 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원을 존재시키는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
6. 제5항에 있어서,

   금속칼슘, 금속마그네슘 및, 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상을 배수 중에 용출시킬 수 있는 화합물로 된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원을 사용하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
7. 배수(2)의 유입구(3)와 유출구(4)를 갖는 배수처리실(1), 그 처리실(1)내의 배수(2) 중에 일부가 침지되도록 배치되어 있는 전극(5) 및 그 전극(5)에 통전시키기 위한 전원(6)으로 이루어지고, 그 전극(5)의 하나 이상이 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상의 발생원을 포함하고 있고, 또한 상기한 유입구(3)의 앞 또는 상기한 배수처리실(1)내에 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 인산이온함유배수의 처리장치.
8. 인산이온을 함유하는 배수 중으로부터 인산이온을 물에 불용성의 염의 형태로 응집침전시키는 배수의 처리방법에 있어서,

   배수 중에 한 쌍 이상의 전극을 존재시켜서 직류전류를 통전시키고, 음극의 근방에 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원을 투입시키는 것, 또는 양극의 근방에 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상의 발생원을 투입시키는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
9. 제8항에 있어서,

   양극과 음극의 사이에 격막(100) 또는 격벽을 배치하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
10. 배수(2)의 유입구(3)와 유출구(4)를 갖는 배수처리실(1), 그 처리실(1)내의 배수(2) 중에 일부가 침지되도록 배치되어 있는 적어도 한 쌍의 전극(5)과 그 한 쌍의 전극(5)에 통전시키기 위한 전원(6)으로 이루어지고, 상기한 한쌍의 전극(5)에 통전시킬 때에 음극이 되는 전극의 근방에 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상의 발생원 투입장치 및, 양극의 근방에 철이온 및 알루미늄이온 중 1종 이상의 발생원 투입장치 중 1종 이상이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인산이온함유배수의 처리장치.
11. 제10항에 있어서,

    양극과 음극의 사이에 격막(100) 또는 격벽이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수의 처리장치.
12. 인산이온과 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상을 함유하는 배수의 pH를 8이상으로 조정하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
13. 제12항에 있어서,

    pH의 조정을 pH 조정제의 첨가에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
14. 제13항에 있어서,

    pH의 조정제가 완충액인 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
15. 제12항, 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    pH를 9이상으로 조정하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
16. 제12항, 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    배수가 생활배수인 것을 특징으로 하는 배수의 처리방법.
17. 인산이온과 칼슘이온 및 마그네슘이온 중 1종 이상을 함유하는 배수의 처리장치에 있어서,

    배수의 pH를 검출하는 pH 미터(115), 배수에 pH 조정제를 첨가하는 pH 조정제첨가장치(117), 및 그 pH 미터의 검출 pH가 8미만이 되면 pH 조정제첨가장치(117)에 pH 조정제의 첨가를 지령해서 배수의 pH를 8이상으로 유지하는 pH 제어장치(116)로 된 것을 특징으로 하는 배수의 처리장치.
18. 제17항에 있어서,

    pH 제어장치(116)가 배수의 pH를 9이상으로 유지하는 것을 특징으로 하는 배수의 처리장치.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,

    pH의 조정제가 완충액인 것을 특징으로 하는 배수의 처리장치.
20. 제17항 또는 제18항에 있어서,

    배수가 생활배수인 것을 특징으로 하는 배수의 처리장치.