KR200218523Y1 - Water treatment system using TiO2 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 유동상 코팅여재(3a)와 자외선램프를 이용하여 물속에 함유되어 있는 처리하기 힘든 유기물, THM, 잔류농약성분, 중금속 성분 등을 제거하여 안정된 수질을 얻기 위한 수처리장치를 제공함에 있다.The present invention is to provide a water treatment apparatus for obtaining a stable water quality by removing the organic matter, THM, residual pesticide components, heavy metal components, etc., which are difficult to process in the water by using the fluidized bed coating medium (3a) and the ultraviolet lamp.
본 고안에 따라 코팅여재(3a)를 유동시키기 위해 처리수유입구(2)는 처리조(1) 상부에 비스듬이 설치되며, 처리수유입구(2)의 반대쪽 일면에는 월류웨어(8a)를 전단에 두고 처리수를 유출 시키기 위한 처리수유출구(8)가 설치된다.In order to flow the coating medium (3a) according to the present invention the treatment water inlet (2) is installed obliquely on the upper treatment tank (1), the opposite side of the treatment water inlet (2) on the opposite side of the overflow wear (8a) to the front end In addition, a treatment water outlet 8 is provided to allow the treatment water to flow out.
처리조(1) 일측 상면에는 자외선램프(4)에 전기를 공급해주기 위한 전기공급선(7)이 설치되며, 자외선램프(4)는 처리조(1) 내에 원통형으로 구비되어 그 외측에는 자외선램프(4)를 보호하기 위한 자외선램프보호막(6)이 구비되어 있고, 자외선램프(4)의 고정은 처리조(1) 상부에 자외선램프고정볼트(6)에 의해 고정되어 진다.An electric supply line 7 for supplying electricity to the ultraviolet lamp 4 is installed on one side of the treatment tank 1, and the ultraviolet lamp 4 is provided in a cylindrical shape in the treatment tank 1 so that the ultraviolet lamp ( 4) An ultraviolet lamp protective film 6 is provided for protecting, and the fixing of the ultraviolet lamp 4 is fixed by the ultraviolet lamp fixing bolt 6 on the upper part of the treatment tank 1.
처리조(1)의 하부 일면에는 발생슬러지를 배출시키기 위한 슬러지배출구(11)가 구비되며, 그 하부에는 처리조(1)를 지지하기 위한 처리조기둥(9)과 처리조하부받침대(12)가 구비되며, 코팅여재(3a)를 처리조(1)내로 원활히 공급해 주기 위한 코팅여재주입구(3)가 처리조(1) 하부 일측면에 설치되어 여재 유지관리 및 처리장치 처리효율을 효과적 상승시킬 수 있다.The lower surface of the treatment tank 1 is provided with a sludge discharge port 11 for discharging the sludge, the lower portion of the treatment tank (9) and the treatment tank lower support 12 for supporting the treatment tank (1). Is provided, the coating filter inlet (3) for smoothly supplying the coating material (3a) into the treatment tank (1) is installed on one side of the lower treatment tank (1) to effectively increase the efficiency of the media maintenance and processing equipment treatment Can be.
Description
산업체로부터 배출된 유해오염 물질의 하천과 지하수 등의 상수원으로의 유입으로 인한 오염은 많은 국가들에게 심각한 사회 및 경제적 문제로 대두 되고 있다. 배출된 대부분의 환경오염 물질들은 하천의 자정 능력을 초과하며, 강한 분자결합이나 고리형태의 결합으로 인해 미생물에 의한 분해가 어려워 기존의 수처리 공정으로는 제거되기가 매우 힘들다.Pollution caused by the inflow of hazardous pollutants from industrial sources into water supplies such as rivers and groundwater has become a serious social and economic problem for many countries. Most of the environmental pollutants released exceed the river's self-cleaning ability, and due to strong molecular bonds or ring-shaped bonds, it is difficult to be decomposed by microorganisms, which is difficult to remove by conventional water treatment processes.
특히 우리나라와 같은 경우에는 이러한 수질오염 문제가 매우 시급한 현안으로 대두되고 있다. 수질을 오염 시키는 유해물질들은 휘발성 유기오염물질과 농약류 및 중금속류 등으로 구분되는데 이들중 정수처리 과정에서 염소소독으로 인해 생성되는 THM(Trihalomethanes) 및 각종 산업체에서 배출되는 염소계 유기화합물은 기존의 정수처리공정으로는 쉽게 제거되지 않으며 인체에 극미량으로 유입되어도 치명적인 영향을 미친다. 또한 화학적 안정성과 지용성을 지니기 때문에 생체 축척이 쉽게 이루어지므로 이에 따른 대책이 시급한 실정이다.Especially in the case of Korea, such water pollution problem is emerging as an urgent issue. Hazardous substances polluting water are classified into volatile organic pollutants, pesticides and heavy metals. Among them, THM (Trihalomethanes) produced by chlorine disinfection in chlorine disinfection and chlorine-based organic compounds emitted from various industries are treated with conventional water treatment. As it is not easily removed, it has a fatal effect even when introduced into the human body in a very small amount. In addition, since it has chemical stability and fat solubility, it is easy to accumulate a living body, and therefore, an urgent measure is required.
이와 같은 난분해성 물질의 제거를 위해 현재까지 사용된 처리방법에는 염소소독, 활성탄 흡착, 오존산화법 등이 있는데 염소소독은 부산물로서 발암물질인 THMs을 생성하게 되는 단점이 있고, 활성탄 흡착법은 물리적 흡착에 의한 오염가능성을 지니고 있으며 선진국가에서 이용하고 잇는 방법인 오존산화법은 난분해성 유기물의 오존산화시 생물학적으로 분해 가능한 분산물을 생성하기 쉽고, 브롬(Br) 화합물을 생성할 수 있다.Treatment methods used up to now for the removal of such hardly decomposable substances include chlorine disinfection, activated carbon adsorption, and ozone oxidation. Chlorine disinfection has a disadvantage of generating THMs, which are carcinogens as by-products. The ozone oxidation method, which has the possibility of contamination by the developed countries and is used in developed countries, is easy to produce a biodegradable dispersion during ozone oxidation of hardly decomposable organic matter, and can produce bromine (Br) compounds.
현재 정부가 추진중인 맑은 물 보급정책은 이와같은 걸림돌을 제거해야 하는 과제를 안고 있다. 그러므로 광촉매 산화반응을 이용한 정수의 고도처리는 이와같은 문제점을 해결할 수 있는 실마리를 제공할 수 있으며 이의 실용화를 위한 주요 운전인자 및 기술의 습득이 절실히 요구되는 실정이다.The current government's clear water supply policy has a challenge to remove this obstacle. Therefore, advanced treatment of purified water using photocatalytic oxidation can provide a clue to solve such problems, and it is urgently required to acquire major driving factors and techniques for its practical use.
광촉매 산화반응(Photocatalytic oxidation)이란 자외선이 조사된 반도체 표면에서 생성된 OH radical, superoxode radical 등의 강한 산화력에 의해 표면에 흡착된 물질을 분해하는 반응을 말한다. 광촉매 반응의 대표적인 예로는 유기화합물의 산화반응, 유기산이나 시안화물 등의 폐기물처리, 염소계 탄화수소의 분해 등이 있다. 반도체 표면에 광자가 흡착 되었을 때, 광에너지 hv가 반도체 결합에너지(Band gap energy) 보다 같거나 그 이상이 되면 반도체의 가전자대(Valence band)에서 전자가 방출되게 된다.Photocatalytic oxidation refers to a reaction that decomposes a substance adsorbed on a surface by strong oxidizing power such as OH radicals and superoxode radicals generated on the surface of ultraviolet-irradiated semiconductor. Representative examples of photocatalytic reactions include oxidation of organic compounds, treatment of wastes such as organic acids and cyanide, and decomposition of chlorinated hydrocarbons. When photons are adsorbed on the surface of the semiconductor, electrons are emitted from the valence band of the semiconductor when the light energy hv is equal to or greater than the band gap energy.
hv + solid -----→ h++ e- hv + solid ----- → h + + e -
이때 근자외선 영역의 광선이 필요하게 된다. n형 반도체의 경우 반도체 내부에서 대전된 전하를 띠는 부분의 포텐셜이 변동하여 광자홀(hole)을 표면으로 이동시키게 된다. 우선 TiO2입자에 자외선을 조사하면 다음과 같은 반응이 발생한다.At this time, light rays in the near ultraviolet region are required. In the case of the n-type semiconductor, the potential of the charged part in the semiconductor is changed to move the photon hole to the surface. First, when ultraviolet rays are irradiated onto TiO 2 particles, the following reaction occurs.
hvhv
TiO2-------→ TiO2(e- cb+ h+ vb)TiO 2 ------- → TiO 2 (e - cb + h + vb )
발생된 전자와 광자홀은 표면의 공극(trap)으로 이동하게 된다.The generated electrons and photon holes move into traps on the surface.
e- cb-------→e- tr e - cb ------- → e - tr
h- vb-------→h+ tr h - vb ------- → h + tr
이때 광촉매 표면에 산소가 존재하면 표면공극에서 환원제의 역할을 하여 superoxide 음이온 라디칼이 생성된다.When oxygen is present on the surface of the photocatalyst, superoxide anion radical is generated by acting as a reducing agent in the surface pores.
e- tr+ O2------→O2 - e - tr + O 2 → O 2 ------ -
한편 표면에 흡착된 음이온은 광자홀과 반응하여 OH 라디칼을 형성하게 된다.On the other hand, the negative ions adsorbed on the surface react with the photon holes to form OH radicals.
e- tr+ OH-------→OH e - tr + OH - ------ → OH
또한 광자홀은 물을 산화시키거나, 입자표면의 수산화 이온과 반응하여 OH 라디칼을 형성하기도 한다.Photon holes also oxidize water or react with hydroxide ions on the particle surface to form OH radicals.
h- tr+ H2O ------→OH + H+ h - tr + H 2 O ------ → OH + H +
광촉매 산화반응의 매카니즘은 전자와 양공은 H2O, OH-, 유기화합물, O2와 같이 흡착된 물질들과의 산화-환원 반응에 참여하는데 OH 라디칼은 양공이 H2O, OH-와의 산화반응에 의해서 생성된다. 전자는 흡착된 산소와의 환원반응에 참여하여 O2 -를 생성하는데, 이때 O2 -는 H2O와 반응하여 OH 라디칼을 생성하기도 한다. 유기물의 광촉매 산화반응에 있어서 OH 라디칼이 가장 중요한 산화제이다.Mechanism of photocatalytic oxidation reactions electron and electron hole is H 2 O, OH - oxidation with - OH radical to participate in the reduction reaction is electron hole is H 2 O, OH -, oxidation with an adsorbent material, such as organic compounds, O 2 Produced by the reaction. E is O 2 to participate in the reduction reaction of the adsorbed oxygen - to generate, wherein O 2 - is reacted with H 2 O sometimes generate OH radicals. The OH radical is the most important oxidant in the photocatalytic oxidation of organic matter.
근거리에서 조사되는 자외선에 의하여 전하-양공이 반도체내에 형성하게 되는데 이 두가지 물질들은 재결합하거나 또는 흡착물질들과 반응할 수 있는 표면으로 이동하게 된다. 이 과정을 통해 형성된 양공이나 전자는 다음의 3가지 반응중 한가지를 통해 소멸하게 된다.Ultraviolet rays irradiated at close range cause charge-holes to form in the semiconductor, where they move to a surface that can recombine or react with adsorbents. The holes or electrons formed through this process will disappear through one of the following three reactions.
첫째로 광촉매 반응으로 다음과 같다.First, the photocatalytic reaction is as follows.
Aad(흡착물질 A) + h+→(Aad)+ Aad (adsorbent A) + h + → (Aad) +
Bad(흡착물질 B) + ecb -→(Bad)- Bad (adsorbent B) + e cb - → ( Bad) -
(Aad)++ (Bad)-→ 생성물(Aad) + + (Bad) - → product
이 반응에 있어서는 생성된 양공과 전자가 최종적으로 다시 결합하는 경우이지만, 이미 흡수된 빛에너지는 반응의 활성화에너지를 공급하는데 사용된 것이다. 그리고 반응에 사용된 반도체는 변화하지 않은 상태로 있게된다.In this reaction, the generated holes and electrons finally recombine, but the light energy already absorbed is used to supply the activation energy of the reaction. And the semiconductor used for the reaction remains unchanged.
두 번째로는 격자의 변화 반응이다.The second is the change response of the lattice.
h++ 격자 →(격자)+ h + + grid → (grid) +
(격자)+→격자반응 생성물(Grid) + → lattice reaction products
'격자 변화 반응' 의 경우를 보면, 반응에 사용된 반도체는 자신이 반응의 진행에 따라 변화를 일으키게 된다. 그리고 반응에 사용된 반도체는 변화하지 않은 상태로 있게 된다. 실제로 CdS와 같은 황화물계 반도체는 빛의 조사에 의해 수용액중에서 쉽게 광부식(photocorrosion)을 일으키게 된다.In the case of the 'grid change reaction', the semiconductor used in the reaction changes as the reaction proceeds. The semiconductor used in the reaction remains unchanged. In fact, sulfide-based semiconductors such as CdS easily cause photocorrosion in aqueous solution by irradiation of light.
세 번째로는 전자와 양공의 재결합 반응이다.Third is the recombination reaction of electrons and holes.
h++ ecb -→열에너지h + + e cb - → heat
'전자와 양공의 재결합 반응' 은 생성된 양공과 전자가 광촉매 산화반응에 참여하지 않고 직접 재결합하는 경우이다. 따라서 아래 그림에 나타난것과 같이 공간 전하층에서 전자대의 휨은 생성된 양공과 전자가 서로 반대 방향으로 움직이게 함으로서 궁극적으로 전자와 양공의 재결합을 방지하는 효과를 나타내게 되는 것이다. 이에따라 생성된 양공과 전자가 촉매 반응에 참여할 수 있는 가능성이 커지므로 이와 같은 현상은 불균일계 광촉매 반응에 있어서 중요한 요소라고 할수 있다.The recombination reaction between electrons and holes is a case where the generated holes and electrons recombine directly without participating in the photocatalytic oxidation reaction. Therefore, as shown in the figure below, the warpage of the electron band in the space charge layer causes the generated holes and electrons to move in opposite directions, ultimately preventing the recombination of electrons and holes. As a result, the generated holes and electrons are more likely to participate in the catalytic reaction, and thus such a phenomenon is an important factor in the heterogeneous photocatalytic reaction.
광촉매에서 표면에서의 반응은 크게 광자의 흡수에 의하여 전자-양공쌍의 생성반응, 전자수용체와 전자공여체 및 유기물의 흡착반응, 흡착된 분자에 의한 전자와 양공의 Trapping, 전자-양공쌍의 재결합과 생성된 OH 라디칼에 의한 유기물의 산화반응으로 구분할 수 있다.In photocatalysts, the reaction on the surface is largely due to the absorption of photons by the formation of electron-pore pairs, the adsorption of electron acceptors and electron donors and organics, the trapping of electrons and holes by adsorbed molecules, It can be distinguished by the oxidation reaction of organics by the generated OH radicals.
여기반응 및 공간전하대의 형성시 반도체는 원자궤도들이 모여 에너지 띠를 이루고 완전히 전자로 채워진 띠와 완전히 비어있는 띠가 띠간격(△Eg)을 두고 배치되어 있다. 기저상태의 반도체에서는 모든 전자들이 가전자대에 채워져 있으며 띠간격에너지(Band gap energy, Eg)에 해당하는 빛이 조사되면 가전자대(VB)의 전자가 전도대(CB)로 전이되고 가전자대는 양공(Hole)이 남는다. 전도대에 생성된 전자는 가전자대에 있는 전자보다 화학적으로 보다 강한 환원력을 갖고 있으며 가전자대에 있는 양공은 산화력을 갖는다.In the excitation reaction and the formation of the space charge band, the semiconductor is arranged with the bands of atoms orbits forming an energy band, and a band filled with electrons and a band completely empty with a band gap (ΔEg). In the ground state semiconductor, all electrons are filled in the valence band. When light corresponding to the band gap energy (Eg) is irradiated, electrons in the valence band (VB) are transferred to the conduction band (CB), and the valence band is positive hole ( Hole). The electrons generated in the conduction band have chemically stronger reducing power than the electrons in the valence band, and the holes in the valence band have oxidizing power.
표면에 흡착된 전자 수용체 및 전자 공여체는 각각 광생성된 전자, 양공과 반응하여 환원 및 산화반응을 일으키며 이를 포착(Trapping)이라 한다. 전도대에서 광생성된 전자 농도의 증가로 인해 입자의 전도도가 증가하게 된다. 이에 따라 전자-양공쌍의 형성은 지엽적인 전자의 분리를 유발하게 되며 전자와 양공은 각각 다른 장소에서 포착된다. 표면 흡착종이 전자수용체 및 전자 공여체의 역할을 하기 위해서는 pH 및 등전점의 영향을 받는다. 즉 산성에서 입자 표면은 양으로 하전되어 이온 및 극성 물질의 흡착량이 증가하여 염기성에서는 표면이 음으로 하전되어 음이온의 흡착량이 증가한다.The electron acceptor and the electron donor adsorbed on the surface react with the photogenerated electrons and the positive holes to cause reduction and oxidation reactions, which is called trapping. Increasing the photogenerated electron concentration in the conduction band increases the conductivity of the particles. As a result, the formation of electron-hole pairs causes localized electron separation, and electrons and holes are captured at different locations. Surface-adsorbed species are affected by pH and isoelectric point in order to act as electron acceptors and electron donors. That is, in acidity, the particle surface is positively charged to increase the adsorption amount of ions and polar substances, and in basicity, the surface is negatively charged to increase the adsorption amount of anions.
전도대나 가전자대는 열적평형의 경우보다 더 많은 전자나 양공이 존재하며 이들 과잉의 운송자들은 적절한 방법으로 열적평형 상태로 돌아오려 한다. 이를 전자-양공쌍의 재결합(recombination)이라 하며 과잉운송자의 재결합은 반도체 내부에서 일어나는 내부 재결합과 표면 부근에서 일어나는 표면 재결합이 있다. 재결합 속도에 영향을 주는 인자로는 촉매막의 비표면적, 기공분포, 입자크기 등이 있다. 입자의 크기 및 기공이 작아질수록 입자간의 접촉면적이 증가하므로 재결합 속도가 증가한다고 볼 수 있다. 그러나 입자크기가 지나치게 클 경우 비표면적이 감소하여 전체 반응속도에 영향을 미치게 되므로 산소 및 H2O2등의 전자 수용체를 충분히 공급해 주거나 표면에 Fe2+, Mg2+등의 dopant를 담지하여 oxygen vacancy를 메워주는 등의 방법을 사용하는 것이 바람직하다.There are more electrons or holes in the conduction band or valence band than in the case of thermal equilibrium, and these excess carriers try to return to the thermal equilibrium in a proper way. This is called the recombination of electron-porous pairs, and the recombination of the excess transporter includes internal recombination that occurs inside the semiconductor and surface recombination that occurs near the surface. Factors affecting the recombination rate include the specific surface area, pore distribution, and particle size of the catalyst membrane. As the particle size and pores become smaller, the contact area between the particles increases, so the recombination rate increases. However, if the particle size is too large, the specific surface area decreases and affects the overall reaction rate. Therefore, oxygen or H 2 O 2 can be sufficiently supplied with electron acceptors such as oxygen, or dopant such as Fe 2+ and Mg 2+ is supported on the surface. It is preferable to use a method such as filling up the vacancy.
OH 라디칼에 의한 유기물의 산화반응은 다음과 같은 4가지 경로에 의하여 일어난다.Oxidation of organics by OH radicals takes place in four ways:
표면흡착된 유기물과 흡착된 OH 라디칼간의 반응, 수용액상으로 확산된 OH 라디칼과 흡착된 유기물과의 반응, 표면 흡착된 OH 라디칼이 수용액으로부터 표면으로 충돌하는 유기물과 반응, 유기물과 OH 라디칼이 모두 수용액상으로 확산되는 반응이다.Reaction between surface-adsorbed organics and adsorbed OH radicals, reaction between OH radicals diffused into aqueous solution and adsorbed organics, surface-adsorbed OH radicals react with organics colliding from the aqueous solution to the surface, and both organic and OH radicals are accommodated It is a reaction that diffuses into the liquid phase.
이 밖에도 OH 라디칼은 수용액에 H2O2가 존재할 경우 자외선 에너지에 의한 H2O2의 해리 및 H2O2와 광생성된 분자종의 반응 등에 의해 생성될 수 있다. 유기물과 OH 라디칼의 반응은 자유라디칼 반응과 유사한 일련의 반응을 걸쳐 CO2로의 완전 산화에 이르게 된다.In addition, OH radicals may be generated by dissociation of H 2 O 2 by ultraviolet energy and reaction of H 2 O 2 with photogenerated molecular species when H 2 O 2 is present in the aqueous solution. The reaction of organics with OH radicals leads to complete oxidation to CO 2 over a series of reactions similar to free radical reactions.
TiO2를 이용한 광촉매기술이 기존의 처리기술에 비하여 우수한 점은 1) TiO2생산비가 매우 저렴하며 2) TiO2는 인체에 전혀 무해하고 3) 반응기 운전 조건이 매우 간단하며 태양광등을 이용할 수 있어 유지비가 저렴하고 4) 첨가약품이 필요치 않으며 5) 금속이온 분리시 금속상태로 수거가 가능한 점 등이다. 이러한 장점들로 인해 반도체를 사용한 광촉매 반응에 의한 물의 정화는 연구분야에 뿐만 아니라 정수시설 관련 회사에게도 큰 관심사로 떠오르고 있는데 TiO2를 이용한 광촉매에 대한 많은 관심에도 불구하고 수처리 분야의 시설에서 이 분야가 차지하는 비중은 1% 미만이다. 이러한 이유는 대용량의 처리에 필요한 최적조건의 광반응기(photoreactor)의 설계 등에 대한 내용들이 아직 해결되어야 할 과제로 남아있기 때문이다. 그러므로 이와 같은 기술을 현장에서 적용하여 대용량의 용수 및 폐수를 처리하기 위하여는 반응속도에 영향을 미치는 운전인자들을 확인하고 TiO2의 반응 표면적을 증대시킬 수 있는 효과적인 설계방안 등에 대한 연구가 시급히 요구되고 있다.The photocatalyst technology using TiO 2 is superior to the existing treatment technology. 1) TiO 2 production cost is very low. 2) TiO 2 is harmless to human body. 3) Reactor operation conditions are very simple. Maintenance costs are low, 4) no additives are needed, and 5) metal ions can be collected in a metal state. Purification of water by Due to these advantages, the photocatalytic reaction using semiconductors there as well as in the areas of research emerged as a major concern even water facility related companies, despite much attention to the photocatalyst with TiO 2 and this sector in the Water Treatment Facility The share is less than 1%. The reason for this is that the contents of the design of the optimal photoreactor required for the processing of the large volume remain to be solved. Therefore, in order to treat such a large amount of water and wastewater by applying this technology on site, it is urgently required to identify the operating factors affecting the reaction rate and to study effective design methods to increase the reaction surface area of TiO 2 . have.
현재 국내 대부분의 정수장은 하천수를 상수원수로 사용하고 있으며 정수방법으로는 응집, 침전, 여과, 그리고 염소에 의한 소독과 같은 일련의 공정을 주로 사용하고 있어 이러한 기존의 공정은 원수의 수질이 양호한 경우에는 별 문제가 없으나 미량으로도 독성을 나타내는 염소계 유기화합물질 등을 함유하고 있는 원수를 처리하기에는 한계가 있다.Currently, most domestic water treatment plants use river water as a source of water and the water purification method mainly uses a series of processes such as flocculation, sedimentation, filtration and disinfection by chlorine. There is no problem, but there is a limit in treating raw water containing chlorine-based organic compounds which are toxic even in a small amount.
이에 본 고안은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 기존 광촉매반응을 효율적으로 운전하기 위한 장치로서, 수처리를 위한 접촉 면적을 증가시켜 처리효율을 증진시키고, 아울러 처리조내 코팅여재의 교체를 손쉽게 할 수 있는 장치를 제공함으로서 보다 양질의 산화티타늄을 이용한 수처리장치를 제공함에 있다.The present invention is designed to solve the problems of the prior art as a device for efficiently operating the existing photocatalytic reaction, to increase the contact area for water treatment to improve the treatment efficiency, and also to replace the coating medium in the treatment tank It is to provide a water treatment device using a higher quality titanium oxide by providing a device that can be easily.
도 1은 본 고안의 설치상태를 나타낸 구성을 나타낸 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치 사시도.1 is a perspective view of a water treatment apparatus using titanium oxide (TiO 2) showing the configuration showing the installation state of the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치 정면도2 is a front view of a water treatment apparatus using titanium oxide (TiO 2) according to the present invention
도 3은 본 고안에 따른 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치 상부 평면도3 is a top plan view of a water treatment apparatus using titanium oxide (TiO 2) according to the present invention
도 4는 본 고안에 따른 자외선램프 설치상태를 나타낸 정면도4 is a front view showing a UV lamp installation state according to the present invention
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
1 : 처리조1: treatment tank
2 : 처리수유입구2: treated water inlet
3 : 코팅여재유입구3: Coating media inlet
3a : 코팅여재3a: Coating material
4 : 자외선램프4: UV lamp
5 : 자외선램프보호막5: UV lamp protective film
6 : 자외선램프고정볼트6: UV lamp fixing bolt
7 : 전기유입선7: electric inflow line
8 : 처리수유출구8: Treated water outlet
8a : 월류웨어8a: Monthly wear
9 : 처리조 기둥9: treatment tank pillar
10 : 슬러지침전부10: sludge precipitation part
11 : 슬러지배출구11: sludge discharge outlet
12 : 처리조하부받침대12: treatment tank lower support
상기한 목적을 달성하기 위한 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치는 상부 한쪽면에 처리수유입구(2)가 구비되고, 처리수유입구(2) 보다는 다소낮게 처리수유출구(8)가 구비되며, 그 상면 일측으로는 자외선램프(4)에 전기를 공급하기 위한 전기유입선(7)이 구비되며, 자외선램프(4)의 고정은 자외선램프고정볼트(6)에 의해 이루어진다.Water treatment apparatus using titanium oxide (TiO2) for achieving the above object is provided with a treated water inlet (2) on one side of the upper side, a treated water outlet (8) is somewhat lower than the treated water inlet (2), One side of the upper surface is provided with an electric inlet line 7 for supplying electricity to the ultraviolet lamp 4, the fixing of the ultraviolet lamp 4 is made by the ultraviolet lamp fixing bolt (6).
그리고 처리조(1)의 하면에는 코팅여재를 처리조(1)내로 유입시키기 위한 코팅여재유입구(3)가 비치되며, 처리조(1) 안에는 본 고안의 주요장치인 자외선램프(4)가 구비되며, 그 하부 일면에는 슬러지침전부(10)와 슬러지배출구(11)가 구비되어진 것을 특징으로 한다.And the lower surface of the treatment tank (1) is provided with a coating filter inlet (3) for introducing the coating material into the treatment tank (1), the treatment tank (1) is provided with an ultraviolet lamp (4) which is the main device of the present invention It is characterized in that the lower surface is provided with a sludge settling portion 10 and the sludge discharge port (11).
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안의 설치상태를 나타낸 구성을 나타낸 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치 정면도, 도 3은 본 고안에 따른 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치 상부 평면도, 도 4는 본 고안에 따른 자외선램프 설치상태를 나타낸 정면도이다.1 is a perspective view of a water treatment apparatus using titanium oxide (TiO2) showing a configuration showing the installation state of the present invention, Figure 2 is a front view of the water treatment apparatus using titanium oxide (TiO2) according to the present invention, Figure 3 4 is a top plan view of the water treatment apparatus using titanium oxide (TiO 2) according to the present invention.
도 1에 나타난바와 같이 본 고안의 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리장치는 상부에 전기를 유입시키는 전기장치가 구비되어야 하며, 전기유입선(7)은 자외선램프고정볼트(6)에 접지되어 자외선램프(5)에 전기를 공급해주는 역할을 수행한다.As shown in Figure 1, the water treatment apparatus using titanium oxide (TiO2) of the present invention should be provided with an electrical device for introducing electricity to the top, the electric inlet line (7) is grounded to the ultraviolet lamp fixing bolt (6) ultraviolet It serves to supply electricity to the lamp (5).
처리조(1) 내에서 정수처리작용이 원활히 이루어지기 위해서는 자외선램프(4)의 표면적을 넓혀주기 위한 최적의 표면적을 채택해주어야 하며, 실험결과 처리조(1) 내경 대 자외선램프(4)의 표면적 비는 1 : 1 정도가 적당한 것으로 나타났다.In order to facilitate the water treatment in the treatment tank (1), it is necessary to adopt the optimum surface area to increase the surface area of the ultraviolet lamp (4), and as a result of the experiment, the inner diameter of the treatment tank (1) versus the surface area of the ultraviolet lamp (4). The ratio was about 1: 1.
이하 좀 더 자세한 처리계통을 본 고안의 대표도인 도 2를 들어 설명한다.Hereinafter, a more detailed processing system will be described with reference to FIG. 2, which is a representative diagram of the present invention.
도 2에 나타난바와 같이 상면 일측에는 처리조(1)에 처리수를 유입시키기 위한 처리수유입구(2)와 반대쪽 일면에는 월류웨어(8a)를 전단에 두고 처리수를 유출 시키기 위한 처리수유출구(8), 맨 위 상면에는 자외선램프(4)에 전기를 공급해주기 위한 전기공급선(7)이 구비된다.As shown in FIG. 2, a treatment water inlet for discharging the treatment water is provided on one side of the upper surface of the treatment water inlet 2 for introducing the treatment water into the treatment tank 1, and the overflowware 8a is placed at the front end of the treatment water inlet ( 8), the upper surface is provided with an electricity supply line (7) for supplying electricity to the ultraviolet lamp (4).
자외선램프(4)는 도3에 도시된바와 같이 처리조(1) 내에 원통형으로 구비되며, 그 외측에는 자외선램프(4)를 보호하기 위한 자외선램프보호막(6)이 구비되어 있다. 자외선램프(4)의 고정은 처리조(1) 상부에 자외선램프고정볼트(6)에 의해 고정되어 진다.The ultraviolet lamp 4 is cylindrical in the processing tank 1 as shown in FIG. 3, and an ultraviolet lamp protective film 6 for protecting the ultraviolet lamp 4 is provided outside. The ultraviolet lamp 4 is fixed to the upper part of the treatment tank 1 by the ultraviolet lamp fixing bolt 6.
자외선램프(4)를 원통형으로 설치하는 이유로는 자외선램프(4)의 표면적을 최대화시키고 처리조(1)내의 여재흐름에 원활히 하기 위함이다.The reason for installing the ultraviolet lamp 4 in a cylindrical shape is to maximize the surface area of the ultraviolet lamp 4 and to smooth the median flow in the treatment tank 1.
처리조(1)내의 자외선램프(4) 직경은 처리조(1)의 내경에 따라 달리 설치되며, 본 고안에 있어서는 총 12조가 설치되었다.The diameter of the ultraviolet lamp 4 in the treatment tank 1 is set differently according to the inner diameter of the treatment tank 1, and in this design, a total of 12 sets were installed.
처리조(1)의 하부 일면에는 발생슬러지를 배출시키기 위한 슬러지배출구(11)가 구비되며, 그 하부에는 처리조(1)를 지지하기 위한 처리조기둥(9)과 처리조하부받침대(12)가 구비된다.The lower surface of the treatment tank 1 is provided with a sludge discharge port 11 for discharging the sludge, the lower portion of the treatment tank (9) and the treatment tank lower support 12 for supporting the treatment tank (1). Is provided.
자외선램프(4)의 외측면에는 자외선램프보호막(5)이 위치하는데 자외선램프 보호막(5)은 코팅여재(3a)의 유동으로 인한 자외선램프(4)의 파손을 방지하는 역할은 한다.The ultraviolet lamp protective film 5 is located on the outer surface of the ultraviolet lamp 4, the ultraviolet lamp protective film 5 serves to prevent damage to the ultraviolet lamp 4 due to the flow of the coating material (3a).
코팅여재(3a)는 처리조(1)하부 일측면에 코팅여재주입구(3)를 통해 주기적으로 공급하여주며, 코팅여재(3a)는 산화티타늄으로 코팅된 부유성여재를 이용한다.The coating filter 3a is periodically supplied to the lower surface of the treatment tank 1 through the coating filter inlet 3, and the coating filter 3a uses a floating filter coated with titanium oxide.
코팅여재(3a)는 처리조(1)내에 자유롭게 유동할 수 있는 비중을 지닌 여재를 이용하는데 코팅여재(3a)의 재질로는 중공형 플라스틱 비드를 사용하였다.The coating medium 3a uses a medium having a specific gravity that can flow freely in the treatment tank 1, and hollow plastic beads are used as the material of the coating medium 3a.
코팅여재(3a)의 교환은 처리수유입구(2) 밸브를 폐쇄시킨 후 슬러지배출구(11)를 통해 손쉽게 이루어진다.The exchange of the coating medium 3a is made easily through the sludge outlet 11 after closing the treated water inlet 2 valve.
처리수유입구(2)는 처리조(1)내의 일정유속이 발생될 수 있게끔 일측면에 비스듬히 설치하는 것이 유리하며, 이때 원심력이 발생하여 코딩여재(3a)의 유동이 원활해지게 된다.The treatment water inlet 2 is advantageously installed at an angle so that a constant flow rate in the treatment tank 1 can be generated. At this time, the centrifugal force is generated to smoothly flow the coding medium 3a.
자외선램프(4)에 의해 발생된 빛이 처리조(1)내로 원활히 조사될 수 있게끔 처리조(1) 내측면에는 조사가 용이한 반사광체로 코팅을 시켜주는 것이 바람직하다.It is preferable to coat the inner surface of the treatment tank 1 with a reflecting light that is easily irradiated so that the light generated by the ultraviolet lamp 4 can be smoothly irradiated into the treatment tank 1.
본 고안에 따른 수처리 원리는 다음과 같다.The principle of water treatment according to the present invention is as follows.
도 2에 도시된바와 같이 처리수유입구(2)를 통해 유입된 처리수는 처리조(1) 일측면을 따라 비스듬히 설치 되어있어 처리조(1)내에 유속을 일으키게 되며, 이때 처리조(1)내의 코팅여재(3a)가 처리조(1)내를 이동하면서 자외선램프(4) 표면에 코팅된 산화티타늄과 반응하면서 유입수중에 함유된 유기물, THM, 잔류 농약성분 등을 제거하게 되며 중금속 등은 흡착시킨 후 처리조(1) 하부로 침전시켜 슬러지배출구(12)를 통해 배출되게 된다.As shown in FIG. 2, the treated water introduced through the treated water inlet 2 is installed obliquely along one side of the treated tank 1 to cause a flow rate in the treated tank 1, in which case the treated tank 1 The coating material 3a in the inside moves in the treatment tank 1 and reacts with titanium oxide coated on the surface of the ultraviolet lamp 4 to remove organic matter, THM, residual pesticides, etc. contained in the influent, and heavy metals are adsorbed. After settling down to the bottom of the treatment tank (1) is discharged through the sludge outlet (12).
코팅여재(3a)는 유입수의 유속에 의해 이동하면서 처리조(1)내에서 오염물질과 반응하여 지속적으로 분해작용을 일으키게 되고 이러한 이유 때문에 수처리효율이 양호한 상태로 지속되게 된다.The coating medium 3a continuously reacts with the contaminants in the treatment tank 1 while moving by the flow rate of the inflow water, causing continuous decomposition. For this reason, the water treatment efficiency is maintained in a good state.
상기한 본 고안의 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리 장치는 종래 기술에 비하여 다음과 같은 효과를 지니고 있다.The water treatment apparatus using titanium oxide (TiO 2) of the present invention has the following effects as compared to the prior art.
첫째, 본 고안의 산화티타늄(TiO2)을 이용한 수처리 장치는 유동상 코팅여재를 충진시키기 때문에 기존 장치보다 처리효율이 나은 효과를 얻을 수 있다.First, the water treatment device using titanium oxide (TiO2) of the present invention can obtain a better treatment efficiency than the existing device because the filling fluid bed filter medium.
둘째, 유동상 코팅여재로 인한 유입수와의 접촉면적이 증가되어 수처리효율을 향상시킬 수 있다.Second, the contact area with the influent due to the fluidized bed coating medium is increased to improve the water treatment efficiency.
셋째, 손상된 유동상코팅여재는 슬러지배출구를 통해 간단히 배출시킴으로서 기존 시설보다 유지관리가 편리하다.Third, damaged fluidized bed coating media can be easily discharged through the sludge discharge port, which is easier to maintain than existing facilities.
넷째, 코팅여재의 유동을 모터 등의 전기적 힘을 이용하는 것이 아니라 유입수의 유속을 활용하기 때문에 여재유동을 위한 동력비를 절감할 수 있다.Fourth, it is possible to reduce the power cost for the flow of the filter media because the flow of the coating media using the flow rate of the influent rather than using the electric force of the motor.
다섯째, 산화티타늄을 이용한 수처리장치는 정수장 수처리장치뿐만 아니라 공업용수를 재활용하기 위한 중수도시설 등에도 효과적으로 사용될 수 있다.Fifth, the water treatment apparatus using titanium oxide can be effectively used not only for the water treatment plant, but also for heavy water facilities for recycling industrial water.
Claims (1)
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| KR (1) | KR200218523Y1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411591B1 (en) * | 2000-12-06 | 2003-12-18 | 서울대학교 공과대학 교육연구재단 | A photocatalyst for oxidation of cyanides, a method for producing the photocatalyst and a method for treating wastewater containing cyanides using the photocatalyst |
-
2000
- 2000-10-26 KR KR2020000029990U patent/KR200218523Y1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR100411591B1 (en) * | 2000-12-06 | 2003-12-18 | 서울대학교 공과대학 교육연구재단 | A photocatalyst for oxidation of cyanides, a method for producing the photocatalyst and a method for treating wastewater containing cyanides using the photocatalyst |
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