KR20100032941A - 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치에 관한 것으로, 구체적으로 병원폐수가 수용되는 혼합조와; 하부에 유입구가 형성되고 상부에 배출구가 형성되며, 내면을 음극판으로 사용되고 내부에 망형상의 티타늄에 이산화리듐을 전착하여 이루어진 불용성 양극판이 구비된 전기분해 반응조와; 상기 전기분해 반응조 또는 혼합조에 무기응집제를 공급하는 무기응집제 공급부와; 상기 혼합조에 수용된 병원폐수를 상기 전기분해 반응조로 공급하는 펌프와; 상기 전기분해 반응조의 음극판 및 불용성 양극판에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치에 관한 것이다.

상기 병원폐수처리장치는 전해질 농도가 낮은 병원폐수를 전기화학공정으로 처리하는데 있어 반응시간을 대폭 단축시키고 처리효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 병원으로부터 발생되는 폐수용량에 따라 적극적으로 대응할 수 있는 이점이 있다.

병원폐수, 전기분해

Description

전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치{HOSPITAL WASTEWATER TREATMENT APPARATUS USING ELECTRO-COAGULATION PROCESS}

본 발명은 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치에 관한 것으로서, 구체적으로 전해질 농도가 낮은 병원폐수의 용존성 유기물질, 질소 및 인을 동시에 모두 제거할 수 있을 뿐만 아니라 처리효율과 반응시간을 대폭 단축시킬 수 있는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치에 관한 것이다.

병원폐수는 일반 사무용 건물에서 발생되는 하수와 달리 환자의 검사 및 진료행위에 의해 발생된다. 이들 행위는 X-ray 촬영과 현상, 채혈, 채뇨와 검사, 동위원소에 의한 검사와 치료, 인공 투석 수술과 처치는 물론 환의 등의 세탁, 소독 등으로 구별된다. 따라서 병원폐수는 유기물, 중금속, 전염성균, 혈액 또는 방사성 물질 등을 함유하고 있어 일반 오폐수와는 성분과 성질이 상이하여 보다 엄격한 처리를 요구하고 있다.

이에 환경부는 2003년부터 병원 폐수 배출시설의 적용 범위를 종합병원에서 병상 100개 이상인 모든 일반 병원으로 확대하는 내용의 수질환경보전법 시생규칙 개정령을 공포하고 시행하고 있다.

병원폐수의 특성은 중금속, 산알칼리, 방사성 물질, 연구 활동에 의해 발생되는 독성물질과 유기용제와 같은 난분해성 물질 및 외래객 및 환자 등이 발생시키는 생활하수 등이 혼재되어 있고, 유량이나 성분, 농도 등이 자주 변동한다. 전통적인 화학적 침전이나 화학적 산화 공법 또는 생물학적 처리공법 등에 의해 병원폐수를 처리할 때 운전비와 장치설비비가 많이 들고 처리시간이 길다는 문제점이 있다. 따라서 전기화학적 처리법은 소규모라도 처리효율이 높고, 반응의 제어가 용이하며, 슬러지 발생량이 적으며, 난분해성 독성물질의 파괴능력이 우수하여 전기분해법에 대한 관심이 높아지고 있다.

전기분해에 의한 폐수처리의 최적조건은 처리대상 폐수의 종류에 따라 다르며, 사용전극 종류, 전해질 종류, 장치의 구조 등 많은 조건의 영향을 받으므로 효과적인 전기분해 처리를 위해서는 처리대상 시료의 특성에 대한 이해와 여러 공정조건이 전기분해에 미치는 영향을 정확히 알아야 한다. 유기오염물질은 전기분해시 전극표면에서 생성되는 hydroxyl radial에 의해 직접 산화되기도 하고, 용액중에 생성된 active chlorine에 의해 산화분해되기도 한다. 일반적으로 전기화학적 산화시간은 물질의 안정성과 농도, 전해질농도, 전류밀도(current density), pH, 온도, 재순환 시간, 양극(anode)의 크기, 작용전압(working voltage) 등의 영향을 받으며, 이외에도 양극재질, 전극간격, 교반, 유량 등 많은 영향요소가 있다. 전해질(supporting electrolyte)은 종류뿐만 아니라 그 농도도 중요하다.

전기분해법은 전해반응에 의해 발생된 환원, 중화, 전기분해, 석출 등의 반응에 의해 전극면과 폐수의 경계면에서 발생되는 일차반응과 일차 전극 반응 생성물과 폐수 중의 오염물질이 반응하여 일어나는 침전, 응집, 흡착 및 부상분리 등과 같은 이차반응들이 동시에 일어나서 폐수 중의 부유물질과 용존성 물질 등을 동시에 제거하는 공법이다. 일반적으로 오염물질들은 직접 양극산화 혹은 간접산화 공법에 의해 전기화학적으로 분해될 수 있다. 직접 양극산화 공법은 오염물질들이 처음에 양극 표면에 흡착되고 그 다음 양극 전자 전달반응에 의해 오염물이 파괴된다. 간접산화 공법에서 hypochlorite와 산화된 금속이온과 같은 강산화제들이 전기분해 동안 중간 생성물로서 발생된 후, 용액중의 오염물질이 산화반응에 의해 간접 분해된다. 각종 폐수를 전기분해하여 처리할 때 전해물질로서 염소가 주로 사용되었고, 염소는 산화되어 전기화학적으로 chlorine/hypochlorite를 형성한다. 염소의 양극산화는 빠르게 발생되므로, 간접산화 효과가 염소를 함유한 폐수의 전기화학적 산화처리동안 발생될 수 있다.

이러한 전기화학적 방법을 이용한 폐수처리는 다양한 폐수에 대하여 적용되고 있으나, 용존성 유기물질이 많은 반면 전해질 농도가 낮은 폐수의 경우 별도의 전해질을 투입하지 않을 경우 처리효율이 낮게 나타난다. 일반적으로 병원폐수에는 많은 양의 생활오수가 섞여 있어 폐수 중의 전해질 농도가 낮아 전기화학적 방법으로 처리할 경우 반응시간을 길게 할 필요가 있어 경제성이 떨어진다. 또한, 전기화학적 처리시 많은 거품이 발생하며 생성되는 플럭(floc)이 작고 가벼워 거품과 함께 부상하는 현상이 발생하여 운전상의 문제점이 도출되고 있는 실정이다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전해질 농도가 낮은 병원폐수를 전기화학공정으로 처리하는데 있어 반응시간을 대폭 단축시키고 처리효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 병원으로 발생되는 폐수용량에 따라 적극적으로 대응할 수 있는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 병원폐수가 수용되는 혼합조와;

하부에 유입구가 형성되고 상부에 배출구가 형성되며, 내면을 음극판으로 사용되고 내부에 불용성 양극판이 구비된 전기분해 반응조와;

상기 혼합조에 수용된 병원폐수를 상기 전기분해 반응조로 공급하는 펌프와;

상기 전기분해 반응조의 음극판 및 불용성 양극판에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치를 제공한다.

특히, 상기 불용성 양극판은 상기 전기분해 반응조의 내부에 수직방향으로 구비되는 것이 바람직하고, 나아가 상기 불용성 양극판은 망형상의 티타늄에 이산화리듐을 전착하여 이루어진 것이 더욱 바람직하다.

그리고 병원폐수의 전기분해성을 극대화하고 응집효과를 동시에 얻기 위해 상기 혼합조에 전해질로서 무기응집제를 공급하는 무기응집제 공급부가 구비되는 것이 좋다.

병원폐수량에 따라 상기 전기분해 반응조를 모듈화하여 상기 혼합조에 2이상 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치는 전해질 농도가 낮은 병원폐수를 전기화학공정으로 처리하는데 있어 반응시간을 대폭 단축시키고 처리효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 병원으로부터 발생되는 폐수용량에 따라 적극적으로 대응할 수 있는 효과가 있다.

특히, 무기응집제를 전해질 농도가 낮은 병원폐수에 투입한 상태로 전기분해 반응조에서 전기분해함으로써, 상기 전기분해 반응조에서 전기분해되어 생성된 여러가지 용존 입자들과 부유물질을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 무기응집제가 전해질로서 사용되어 반응시간을 대폭 줄일 수 있고 처리효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치를 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치는 혼합조(10), 전기분해반응조(30), 상기 혼합조(10)에 저장된 병원폐수를 상기 전기분해 반응조(30)로 공급하는 펌프(20), 상기 전기분해 반응조(30)의 음극판(350) 및 양극판(370)에 전원을 공급하는 전원공급부(40)를 포함하여 구성된다.

상기 혼합조(10)는 병원폐수가 저장되고, 상측에 병원에서 발생된 병원폐수가 유입되는 유입파이프와 연결되는 폐수유입구(110)가 구비되고, 하부에는 폐수가 배출되는 폐수배출구(130)가 구비된다.

그리고 상기 전기분해 반응조(30)는 상기 혼합조(10)로부터 공급되는 병원폐수를 전기분해시키기 위한 것으로서, 상기 반응조(30)의 내면을 음극판(350)으로 사용하고, 내부에 불용성 양극판(370)이 구비되고, 하부에는 유입구(310)가 형성되고 상부에는 배출구(330)가 구비된다.

상기 불용성 양극판(370)은 병원폐수에 포함된 유기물, 중금속, 산·알칼리, 방사성 물질 등을 효과적으로 전기분해하기 위해 망형상의 티타늄에 이산화리듐을 전착하여 이루어진다. 상기 불용성 양극판(370)이 티타늄에 이산화이리듐을 전작한 불용성 극판으로 이루어짐으로써 염소가스 발생 및 극판의 전자방출로 유발되는 극판 부식을 방지할 수 있다.

나아가 전기분해 성능을 향상시키기 위해 상기 불용성 양극판(370)을 상기 전기분해 반응조(30)의 내부에 수직방향으로 형성하는 것이 좋다.

상기 혼합조(10)의 폐수배출구(130)와 상기 전기분해 반응조(30)의 유입구(310)는 연결파이프(210)에 의해 연결되고, 상기 연결파이프(210)에는 펌프(20)가 구비되어 상기 혼합조(10)에 저장된 병원폐수를 상기 전기분해 반응조(30)의 유입구를 통하여 상기 전기분해 반응조(30)의 내부로 공급한다.

그리고 상기 전기분해 반응조(30)의 유입구 및 배출구가 도 1과 같이 병원폐수가 상향류로 유입되어 배출되도록 상기 전기분해 반응조(30)의 하부에 유입구(310)가 형성되고, 상부에 배출구(330)가 형성된다. 상기 전기분해 반응조(30)에 병원폐수가 상향류로 유입되어 배출되기 때문에, 병원폐수의 체류시간을 용이하게 제어하고 병원폐수의 전기분해 분해성능을 향상시킬 수 있다.

상기 전원공급부(40)는 상기 전기분해 반응조(30)의 음극판(350) 및 불용성 양극판(370)에 전원을 공급한다.

그리고 도 1과 같이 상기 혼합조(10)에 무기응집제를 공급하는 무기응집제 공급부(50)가 구비된다. 상기 무기응집제 공급부(50)에 의해 무기응집제가 병원폐수에 공급됨으로써, 상기 전기분해 반응조(3)에 전기분해되어 생성된 여러가지 용존 입자들과 부유물질을 효과적으로 제거할 수 있고, 또한 전해질 농도가 낮은 병원폐수에 대해 무기응집제가 전해질로서 사용될 수 있어 반응시간을 대폭 줄이고 처리효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

상기 무기응집제로서는 황산알루미늄(LAS), 폴리염화알루미늄(PAC) 등을 사용할 수 있다. 상기 무기응집제는 경제성과 COD제거효율 등의 처리효율을 볼때 병원폐수에 대해 500ppm을 사용하는 것이 가장 적합하다.

그리고 병원폐수의 전기분해 성능을 향상시키기 위해 상기 전원공급부(40)가 전류밀도를 0.71A/dm²를 인가하도록 제어하는 것이 바람직하다. 전류밀도가 0.71A/dm²인 경우 반응시간이 경과함에 따라 pH 및 알칼리도의 증가되고 COD·영양염·T-N·T-P의 제거효율이 뚜렷이 증가하기 때문이다.

상기 전기분해 반응조(30)에서의 병원폐수의 수리학적 체류시간이 0.5hr이 되도록 상기 펌프(20)를 제어하는 것이 좋다. 0.5hr 미만인 경우 pH, 알칼리도의 증가율이 저조하고 COD 등의 제거효율이 좋지못하는 문제가 있고, 0.5hr 초과인 경우 처리비용이 상승하는 문제가 있다.

도 2는 2개의 전기분해 반응조(30)가 구비된 병원폐수처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

상기 전기분해 반응조(30)를 모듈화하여 병원으로부터 발생되는 병원폐수의 양에 따라 하나 이상의 전기분해 반응조(30)를 상기 혼합조(10)에 연결하여 사용하는 것이 바람직하다. 병원의 확장 등에 따라 병원에서 발생되는 병원폐수의 양이 변하는 경우 상기 혼합조(10)에 필요 용량에 맞게 하나 이상의 전기분해 반응조(30)를 상기 혼합조(10)에 더 연결하여 사용할 수 있어, 종래와 같이 새로운 용량의 병원폐수처리장치를 재설치해야할 필요가 없는 이점이 있다.

한편, 도면으로 도시하지 않았으나, 상기 전기분해 반응조(30)의 배출구(330)가 상기 혼합조(10)와 연결되어 병원폐수가 필요에 따라 수회에 걸쳐 상기 전기분해 반응조(30)를 통해 전기분해 등이 일어나도록 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 2개의 전기분해 반응조가 구비된 병원폐수처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

Claims (4)

1. 병원폐수가 수용되는 혼합조와;

   하부에 유입구가 형성되고 상부에 배출구가 형성되며, 내면을 음극판으로 사용되고 내부에 망형상의 티타늄에 이산화리듐을 전착하여 이루어진 불용성 양극판이 구비된 전기분해 반응조와;

   상기 혼합조에 전해질로서 무기응집제를 공급하는 무기응집제 공급부와;

   상기 혼합조에 수용된 병원폐수를 상기 전기분해 반응조로 공급하는 펌프와;

   상기 전기분해 반응조의 음극판 및 불용성 양극판에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 불용성 양극판은 상기 전기분해 반응조의 내부에 수직방향으로 구비된 것을 특징으로 하는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전기분해 반응조는 병원폐수량에 따라 2 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급부는 0.71A/dm²의 전류밀도를 인가하고, 상기 펌프는 병원폐수의 상기 전기분해 반응조에서 수리학적 체류시간이 0.5hr이 되도록 병원폐수를 상기 전기분해 반응조에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기응집공정을 이용한 병원폐수처리장치.

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