KR200173554Y1

KR200173554Y1 - 초음파.오존.자외선의 복합반응과 활성탄을 이용한오폐수처리장치

Info

Publication number: KR200173554Y1
Application number: KR2019990020925U
Authority: KR
Inventors: 김정술
Original assignee: 김정술
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2000-03-15

Abstract

(1)고안이 속한 기술 분야

본고안은 폐수가 담긴 용기속에 오존기체를 주입하고 여기에 초음파와 자외선을 복합으로 반응케 한후 활성탄 여과를 거치게 하는장치

(2) 고안의 목적

고농도의 난분해성폐수의 정화 처리를 위하여 오존.초음파.자외선을 병용하여 폐수속에 반응케하는데 이때 폐수의 용기속에 사각지대(공간)가 없도록 하기위하여 초음파의 반사체를 설치하여 음파가 골고루 미치도록 하며 또 폐수를 고속으로 회전시켜 자외선 빛이 굴절되게 하므로서 난분해성의 고농도 유기물을 용이하게 분해산화시키게 하고 잔류유기물을 최대한 제거키 위하여 활성탄 여과기능을 마지막에 두어 오염전의 물처럼 맑게하는데 목적이 있다.

(3) 고안의 구성

고농도의 폐수가 유입되면 1차로 드럼 스크린으로 고형물을 제거하고 2차로 세목 스크린으로 슬러지를 제거하고 3차로 가압부상공정장치로서 약 95%의 슬러지를 제거한후 4차로 오존.초음파.자외선의 복합반응공정으로 이어지는데 이때 오존기포가 골고루 산기되도록 산기 장치를 두고 초음파 진동판 외에 폐수속에 초음파가 반사되도록 반사체를 설치하며 RPM 90-150 정도의 교반장치를 장착하여 오존기포의 원활한 반응을 돕게하고 또 자외선 빛이 굴절되어 LAMP(UV-C)의 빛이 강력하고 골고루 조사되도록하고 5차로 활성탄 여과공정을 두어 잔류슬러지를 거의 완벽하게 제거하며 6차로 활성탄의 타공에 끼인 이물질(잔류슬러지)을 제거하기 위하여 활성탄 세정공정을 두어 활성탄이 항상 깨끗하고 기능이 저하 되지 않도록 하는 공정으로 구성한다.

(4) 고안의 효과

고농도 유기성 폐수속에는 질소. 인 등이 다량 함유되어 있어 강이나 바다에 유입되면 부영양화 현상이 일어나 녹조나 적조현상이 일어나 물고기 등이 살멸되는데 본고안은 난분해성 고농도페수의 경우 악취. 색도. 질소. 인 등도 용이하게 제거 된다.

[색인어]

(1) 고형물 : 나무토막, 걸레, 장갑등 대체로 큰 폐기물

(2) 슬러지 : 부유물질 (3) 오존 : O₃

(4) 초음파 : 1초당 약 28,000의 음파 발진

(5) 자외선 : UV LAMP (UV-C)

(6) RPM : 1분당 회전수

Description

초음파.오존.자외선의 복합반응과 활성탄을 이용한 오폐수처리장치

초음파 및 오존과 자외선의 복합작용에 의하여 고농도 난분해성 폐수처리시초음파와 오존을 병용하고 자외선 존재하에서 오존을 첨가하는 방법을 적용하여 BOD, COD, 슬러지, 질소, 인, 악취, 색도 등의 처리효율을 검토하였는데 복합산화법의 정화이론을 보면 생물학적공법과의 처리 개념이 전혀 상이함을 들 수 있는데 생물학적공법은 유기물을 미생물이 합성(섭취)하는 것이고 복합 처리법은 유기물을 고속으로 분해 산화하여 물과 이산화탄소로 분해하는 것이다. 유기물은 고분자 유기물과 저분자 유기물로 분류되며 또 저분자 유기물 중에는 극성이 강한 저분자 유기물(난분해성 물질)로 이루어져 있어 오존 단독으로는 유기물을 물과 이산화탄소로 분해하는 것은 곤란하고 실질적인 오존처리 조건 하에서는 처리후에 카르복실산처럼 극성이 큰 저분자 유기물(난분해성 물질)이 잔류하게 되는데 이와같은 물질을 완전히 분해하기 위해 수중에 초음파(28,000Hz)를 조사하면 수를 헤아릴 수 없는 미세한 기포가 발생하게 되고 기포가 많을수록 오존과 접촉 면적이 늘어나 유기물이 빨리 분해되며 오존과 자외선에 의해 고속으로 산화되고 초음파의 작은 기포가 오존의 큰 기포를 파쇄해 주므로서 오존 효능은 상승되고 비례하여 폐오존도 훨씬 감소된다. 이리하여 초음파와 오존과 자외선을 병용하는 공법이 취급되었고 이복합반응에 의하여 극성이 큰 저분자 유기물(난분해성유기물)이 물과 이산화탄소로 완전분해된다. 그리고 더욱더 물을 맑게 정화하기 위하여 마지막 공정에 활성탄 여과공정을 두는데 이때 활성탄의 기능이 저하되는 것을 방지하기 위하여 자동활성탄 세정장치를 두어 안정적인 기능을 발휘하도록하여 오염전의 맑은 물처럼 만든다.

― 각종 유기물과의 반응

유기물:(O³) + CnH_2n+2 nCO2 + (n+1) H₂O

― 무기물과의 반응

철 (Fe)의 처리 : 2Fe^3-+ O³+ 5H2O2Fe(OH)₃+ O₂+ 4H

망간(Mn)의 처리 : Mn^2-+ O₃+ H₂OMnO₂+ O₂+ 2H^-

시안(CN)의 처리 : CN^-+ O₃ CNO^-+ O₂

2CNO^-+ 3O₃+ H₂O2HCO₃+ N₂+ H₂O

2CN^-+ 5O₃+ H₂O2HCO₃+ N₂+5H₂O

코발트(Co)의 처리 : Co²+ 2H + O₃ 2Co³+ O₂+ H₂O

페놀(C₅H₅OH)의 처리 : C₅H₅OH + 4O₃+ H₂O2CH₃COOH + 2CO₂

― 질소와의 반응

NH₄+ O₃ 2H⁺+ H₂O + NO₂ ^-

2NO₂ ^-+ 6H⁺(수소공여체)N₂+ 2H₂O + 2OH^-

2NO₃- + 10H⁺(수소공여체)N₂+ 4H₂O + 2OH^-

― 인과의 반응

ALUM 응집 침전시

Al₂(SO₄)₃+ 2PO₄ 2AlP₄+ 3SO₄ ^2-

Fe³⁺첨가 응집 침전시

Fe³⁺+ PO₄ ^3- FePO₄

Ca 첨가시

5Ca²⁺+ 3PO₄ ^3-+ OHCa₅(PO₄)₃(OH)

복합반응공법에서 응집 침전 공정에서 인이 응집제거되며 오존, 초음파 반응시 인주위의 콜로이드 부착 입자가 산화제거 되고 색도.악취 등이 제거된다.

(1)드럼스크린 (2)세목(원심분리)스크린 (3)가압부상조 (4)반응조

(5)활성탄여과조 (6)활성탄세척조 (7)감속회전모타 (8)회전축

(9)회전날개 (10)오존산기관 (11)초음파진동판 (12)초음파반사체

(13)자외선램프 (14)폐수유입구 (15)방류구 (16)반응수유입구

(17)활성탄이송기 (18)활성탄 (19)처리수방류구 (20)재생활성탄이송관

(21)폐수방류구 (22)초음파진동판 (23)회전날개 (24)감속회전모타

(25)회전축 (26)청결수유입구 (27)초음파반사체 (28)활성탄이물질분리망

(29)오존산기장치

이를 실현하기 위하여 유입되는 폐수의 슬러지를 제거하기 위하여

드럼스크린(1)을 설치하고 다음 세목스크린(2)을 설치하고 다음 가압부상조(3)을 설치하고 다음 복합반응조탱크(4)를 설치하는데 종래의 공법에서는 반응조 탱크 내부에 초음파 진동판의 설치 위치를 보면 사각지대(음파의 파장이 미치지 않은 공간)가 생기는데 이를 보완하기 위하여 고가인 초음파기를공간의 여백없이 촘촘히 많은량을 설치해야 하는 경제성의 문제점이 있어 이를 획기적으로 해결하고 또 효율도 극대화 시킬수 있는 방법으로서 초음파의 반사체를 두어 음파의 사각지대를 없애고 또 감속모타를 두어 폐수를 회전(교반)시켜 폐수의 기포를 더욱 많이 형성시키며 오존과의 접촉면적을 많이하여 원활한 반응을 일으키게하고 아울러 자외선 빛을 굴절시켜 복합반응의 효능을 극대화 시키는 방법으로서 반응조(4) 내부 벽면에 초음파 진동판(11)을 설치하고 그 맞은편에 초음파 반사체를(12)를 설치하며 자외선 램프(13)에 닿지 않도록 폐수의 용기속에 회전축(8)을 설치한다. 또한 방법으로는 초음파 진동판(11)을 용기 내부 밑바닥에 설치하여 초음파 파장을 반사케하여 사각지대를 없게하고 오존과 접촉면적이 많아지게 한다.

또 잔류유기물을 완벽하게 제거하기 위하여 활성탄여과조(5)를 두며 이때 여과시 활성탄에 달라붙은 이물질을 제거해주는 활성탄세정장치(6)를 두는데 세척조 내부구조는 청결수를 채우고 활성탄이송기(17)에서 운반된 활성탄이 약간 경사진 초음파진동판(22)위에 놓여지게하여 초음파음파의 진동에 의해 활성탄에 끼인 이물질이 제거되도록하고 세정된 활성탄과 이물질이 하강하면서 다시 붙는 것을 막기 위하여 회전날개(23)를 회전시키고 오존을 반응시켜 세정을 향상시키며 또 벽면의 초음파(22)와 초음파반사체(27)를 작동시켜 재생된활성탄은 이송관(20)을 통하여 다시 활성탄여과조(5)로 이송되는 연속작용을하게 되는데 종래의 방법은 활성탄을 완전히 용기 밖으로 퍼내어 물세척이나 화력으로 재생하여 사용도 하였는데 이럴 경우 과다한 관리 유지비가 소요되고 여과기능도 불량하였으며 또는 새활성탄으로 교체하여 사용도 하였는데 경제성 측면에서 폐수처리에는 현실성이 없어 거의 사용치 않고 음용수 정수장등에는 사용되고 있다.

1.축산폐수와 같은 고농도 난분해성 폐수는 색도가 진하여 강이나 바다에 유입되는 동시에 그 주변이 검은 물로 변하며 또 악취는 너무 독하여 구토증을 일으킬 정도인데 본고안의 기능적 효능은 색도와 악취를 완벽하게 제거 할 뿐아니라 바다에는 적조현상이 되고 강물에는 녹조현상을 일으켜 생물(물고기)을 살멸되게 하는 질소와 인도 안정적으로 제거된다.

2.또 초음파발생장치 및 오존발생장치의 용량(크기)을 약 ½로 줄일수 있어 생산원가가 비례하여 감소된다.

3.활성탄을 자동으로 세정하며 연속적으로 사용할 수 있고 숯은 수명이 만년이나 되기 때문에 기능성이나 경제성에서 탈월하다.

Claims

부유물질제거장치인 가압부상조(3)를 두고 이를 통과하여 반응조(4)로 유입된 폐수의 용기 내부에 오존산기관(10)을 설치하고 또 벽면에 초음파진동판(11)을 장착하고 반대편에 초음파 반사체(12)를 두며 또 자외선램프(13)의 빛을 굴절시키고 폐수의 많은 기포 형성을 위해 회전날개(9)를 설치하는 장치
제1항에 있어서 상기반응조(4)를 거친 폐수를 활성탄 여과조(5)에 유입시켜 활성탄을 거쳐 방류되게하고 이때 활성탄(18) 타공에 끼인 이물질을 제거하기 위해 활성탄이송기(17)가 이물질이 끼인 활성탄을 활성탄세척조(6)로 이송시키면 청결수로 채워진 물속으로 하강하여 초음파진동판(22)위에 놓이게 되면 초음파의 진동에 의해 활성탄에 끼인 이물질이 제거되여 세정이되고 또 회전날개(23)를 회전시키고 오존을 반응시키며 벽면의 초음파(22)와 초음파반사체(27)를 작동시켜 세정 효능을 향상시켜 본기능의 활성탄(18)으로 재생되며 재생된활성탄은 분리막(28)에 의해 이물질과 분리되여 이송관(20)을 통하여 활성탄여과조(5)로 자동연속적으로 유입되게 하는장치