KR20000037890A - 난분해성 유기물질의 처리공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안개형 오존기포의 존재하에서 초음파와 자외선을 조사하여 폐수중의 난분해성 유기물질을 제거정화하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어 종래의 공법에서는 초음파의 조사방법이 기능성 및 경제성 면에서 뒤떨어져 있어 이를 획기적으로 개선하여 효율이 2∼3배 높고 생산원가를 낮게하는 장점을 제공한다.

Description

난분해성 유기물질의 처리공법

본 발명은 난분해성 폐수나 고농도의 폐수를 짧은 시간내에 정화처리하는 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 질소, 인 등의 난분해성 오탁물질을 제거할 수 있도록 한 공법에 관한 것이다.

폐수를 정화처리한다는 것은 폐수 속의 오탁물질, 즉 유무기물질을 제거함인데 종래의 기술인 생물학적 공법은 미생물을 이용하여 제거하는 것이며 본 발명은 초음파와 오존의 안개형기포(RPM 3,400의 강력 분사장치 이용)와 자외선을 병용하여 제거(분해, 산화작용)하는 기술이다.

현재 국내의 폐수처리 기술 수준을 보면 축산폐수나 염색폐수 등 고농도의 폐수처리의 기술은 한계점에 도달해 있으며 축산폐수의 경우는 합당한 처리공법이 없어 1998년 3월에 환경부에서 전국적으로 시공을 전면 중단한 상태인데 이는 생물학적 공법으로서는 처리기능이 전부 실패로 돌아갔기 때문인데 특히 질소, 인, 탁도, 악취 등의 제거가 불가하였음이 지적되었기 때문이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서 본 발명의 목적은 초음파의 조사방법에 있어 종래의 공법에서의 비효율성을 획기적으로 개선하여 폐수중의 오탁물질, 즉 난분해성 유기물질을 완벽하게 처리하여 오염전의 맑은 물처럼 만드는데 있다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

(1) 고속회전모터 (2) 과산화수소와 오존주입구 (3) 고속회전날개

(4) 회전축

(5) 오존안개형 기포반응조 (6) 초음파조사조 (7) 감속모터

(8) 회전원통반사체 (9) 초음파 발생기 (10) 고정반사체

(11) 자외선 램프 (12) 반사음파 (13) 나팔형 반사체

이를 실현하기 위하여 본 발명은 종래의 공법에서 초음파의 설치구조를 보면 초음파는 조사거리가 짧고 사각지역이 생기는데 이를 보완하기 위해서는 고가인 초음파발생기를 촘촘하게 많은 양을 설치해야 하는 경제성의 문제점이 있어 이를 획기적으로 해결하고 또 효율도 극대화시킬 수 있는 방법의 발명으로서 폐수용기(6) 내부 벽면에 초음파발생기(9)를 설치하고 그 앞에 회전원통반사체(8)를 두는데 회전원통반사체(8)의 표면에 모양이 각기 다른 수많은 요철형태를 이루게하여 반사음파(12)가 고정반사체(10)로 최대로 향하게 한다.

또 한 방법으로서는 [도 2]와 같이 초음파(9)를 용기 내부 밑바닥에 설치하였을시는 상단 30cm∼50cm 위치에 나팔형 반사체(13)를 두어 초음파 파장을 반사케하여 사각지대를 없게하고 오존과 접촉면적이 늘어나게 한다. 상기원리를 예를 들자면 높디 높은 바위산 속의 깊은 골짜기에서 내어지른 소리는 온 바위산을 크게 진동시키는 현상을 볼 수 있듯이 소리는 높은 바위 면에서 이리저리 반사되면서 더 큰 소리로 들리는 원리와 일맥 상통하는 것이다.

또 여기에 자외선을 조사하게 되면 빛은 기포에 의해 굴절이 되고 이로 인하여 빛의 모임현상이 무수히 일어나 복합반응의 상승효율을 이룰 수 있다.

(1) 각종 유기물과의 반응

유기물 :

(2) 무기물과의 반응

철(Fe)의 처리 : 2Fe³⁺+ O₃+ 5H₂O → 2Fe(OH)₃+ O₂+ 4H⁺

망간(Mn)의 처리 : 2Mn²⁺+ O₃+ H₂O → MnO₂+ O₂+ 2H⁺

시안(CN)의 처리 : CN^-+ O₃→ CNO^-+ O₂

2CNO^-+ 3O₃+ H₂O → 2HCO₃+ N₂+ H₂O

2CN^-+ 5O₃+ H₂O → 2HCO₃+ N₂+ 5H₂O

코발트(Co)의 처리 : Co^2-+ 2H⁺+ O₃→ 2CO₃+ O₂+ H₂O

페놀(C₆H₅OH)의 처리 : C₆H₅OH + 4O₃+ H₂O → 2CH₃COOH + 2CO₂

(3) 질소 제거 : NH₄+ O₃→ 2H⁺+ H₂O + NO₂ ^-

2NO₂ ^-+ 6H⁺(수소공여체) → N₂+ 2H₂O + 2OH^-

2NO₃ ^-+ 10H⁺(수소공여체) → N₂+ 4H₂O + 2OH^-

(4) 인 제거 : ALUM 응집 침전시 AL₂(SO₄)₃+ 2PO₄→ 2ALPO₄+ 3SO₄ ^2-

FE³⁺첨가 응집 침전시 Fe³⁺+ PO₄ ^3-→ FePO₄

Ca 첨가시 5Ca²⁺+ 3PO₄ ^3-+ OH →Ca₅(PO₄)₃(OH)

응집침전 공정이 포함되어 있어 인이 응집 제거되고, 또한 인 주위의 콜로이드 부착입자를 산화시킴으로서 반응 효율을 증대시킨다.

(5) 병용반응의 목적은 유기물에는 고분자 유기물과 저분자 유기물이 존재하는데 오존 단독으로는 저분자 유기물 중에서도 극성이 강한 저분자 유기물(난해성 물질)의 분해는 한계가 있으므로 이를 타개할 수 있는 방법으로서 초음파와 오존과 자외선 및 안개형 오존기포를 병용하게 된 것이다.

좀더 상세히 설명하자면 초음파를 폐수 속에 조사하게 되면 초당 28,000회의 음파를 일으켜 헤아릴 수 없는 미세한 기포가 발생하게 되고 여기에 산소보다 5∼6배의 산화력이 강한 오존을 접촉시키면 접촉면적이 많아 빠른 시간내에 유기물이 분해 산화되는데 이는 강물이 흐르면서 자정이 도는 원리 즉 기포와 산소의 접촉으로 유기물이 분해되는 것과 같은 원리를 물리적으로 극대화 시킨 것이다.

(6) 오존(O3)을 안개형기포로 만들기 위하여 고속회전산기장치를 두는데 이 또한 오존의 기포를 최대한 미세하게 함으로써 오존의 효능을 극대화시키며 폐오존량을 감소시키게 한다.

(7) 고농도폐수(축산폐수) 정화처리 결과표

(1) 이상 설명한 바와 같이 본 발명은 초음파조사조(6)에 음파반사체를 둠으로써 초음파의 설치비용을줄일 수 있고 전력비도줄일 수 있으며 조사의 사각지대도 없앨 수 있고, 또 유기물질은 초음파의 조사를 반사체의 수에 비례하여 두 번이나 세 번 초음파의 조사를 받게 됨으로써 조사 면적이 늘어나 효율을 극대화시킨다.

(2) 또 여기에 오존을 안개형 기포로 형성시켜 초음파와 자외선과 복합반응 함으로서 난분해성 유기물질을 고속으로 분해산화 시킬 수 있는데 종래의 생물학적 공법에서는 인분뇨나 축산폐수의 처리시간이 약 30일 정도 소요되고 있지만 본 발명은 2일 이내로 가능하고 관리유지비도 절반정도 절약되며 처리 효율도 2배 이상 높아 재사용도 가능하여 물자원 부족에도 대처할 수 있다.

Claims (2)

1. (도1) 그림과 같이 고농도의 난분해성 폐수를 담은 용기 (6)벽면에 초음파 발생기(9)를 설치하며 약 30cm-50cm 정면 위치에 회전원통 반사체(8)를 설치하는데 회전원통반사체 표면은 모양이 각기 다른 요철 부위를 수많이 형성시켜 여기서 반사된 음파가 고정반사체 (10)에 최대로 향하게 하므로서 초음파 조사시의 사각지대가 없어지고 오존과의 접촉시간도 길고 면적도 늘어나 유기물 분해산화 효율이 2-3배 증대되도록 하는 방법.
2. (도2) 그림과 같이 초음파 발생기(9)를 용기 밑바닥에 설치하였을시는 약 30cm-50cm 상단 중앙위치에 나팔형 반사체(13)를 두는데 반사체의 표면 역시 회전원통반사체(8)처럼 사방으로 설치되어 있는 고정반사체에 최댈 향하게 하므로서 사각지대에 반사음파가 조사되도록 하고 RPM 3,400이상의 초고속 회전 흡입 산기작용에 의해서 오존안개형 기포 반응조(5)에서 발생한 안개형 오존기포와 초음파와 자외선을 복합 반응시켜 고농도 폐수의 분해 산화력을 극대화 시키는 폐수처리 시스템이다.