KR20110127216A - 액체 폐수를 정화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용해된 또는 용해되지않은 유기물질 및/또는 무기물질이 섞여있고 유량 Df로 지속적으로 공급되는 액체 하수를 정화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 필요에 따라 사전 폐수 부유 작업 후에, 적어도 1회의 처리 사이클을 실행하고, 그 처리 사이클은 제1 구획부에서 매우 강한 난류를 발생시키면서 순환시킴으로써 폐수를 전기분해 처리하는 제1 단계 및, 이어서 폐수 내에 포함된 용해되지 않은 원소들을 응고/면상침전(flocculation)에 의하여, 자유표면을 갖는 하나의 제2 구획부 내에서 상부에서 획득된 슬러지의 스크레이핑(scraping)을 동반하여, 상기 구획부 내에서 버블링(bubbling)하고 미약한 난류를 유지하면서, 상기 폐수를 순환하기 이전에 응집하는 제2 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 용해된 또는 용해되지않은 유기물질 및/또는 무기물질이 섞여있는 액체 폐수를 정화하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 폐수의 COD 및/또는 COD/BOD5 비율이 설정된 값 미만으로 될 수 있게 할 뿐만 아니라 TOC(탄소총량) 및 SM(부유물질) 함유량이 설정 임계치 미만의 값들로 감소할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 그러한 폐수를 정화하는 하나의 장치에 관한 것이다.
본 발명은 석유 폐수 또는 농산물 생산 과정에서 나온 폐수, 특히 초기 COD가 매우 높고 [(> 30,000 mg O2/l, 또는 이하 사용될 바와 같이 표기 협약에 의한 mg/l)] 탄소 사슬이 매우 길어서, 즉 분해되기 어려운 폐수의 정화 분야에서 특히 중요하게 그러나 유일하지 않게 응용된다. 본 발명은 또한 예를 들어 복합 살충제 등과 같은 복합 분자를 포함하는 확산된 공해의 처리를 실현할 수 있게 한다.
COD 또는 화학적 산소 요구량은 수중 유기물질(및 무기물질)의 산화에 필요한 화학적 강산화제에 의한 산소 소비량이다. 그것은 하수의 오염물질 부하량을 산정할 수 있게 하고 생분해 가능한 물질을 포함한 산화성 물질의 총량을 측정한다.
분석할 수중에 포함된, 생화학적 산화(그들의 산화-환원반응으로부터 에너지를 얻는 호기성 세균에 의한 산화)에 의하여 생분해 가능한 물질들의 양으로 말하자면 그것은 BOD(생물학적 산소요구량) 계수로 정의된다.
종종 하수로 분류되고, 폐수의 전형적인 사례를 구성하는 액체 폐수는 그것이 방출되어 나가는 주변환경을 오염시킬 수 있다는 것이 공지되어 있다.
그 중에서, 폐수의 지나치게 높은 COD 및/또는 지나치게 낮은 BOD는 유해하다.
실제로, 폐수에 함유된 비생분해성 물질들은 수중에 용해된 다이옥시젠(dioxygen) 또는 폐수 표면의 공기 중의 다이옥시젠에 의하여 서서히 산화되어진다.
용해된 기체산소는 생명에 필수불가결한데, 강물 내의, 또는 유수지 표면에서의 지나치게 많은 요구량은 동물 및 식물의 생명에 해로울 것이고, 그에 따라 처리의 필요성이 부각된다.
하수 및/또는 화학적 과정에서 나온 다른 폐수들을 환경으로 배출하기 위하여 처리하는 다수의 방법이 이미 공지되어 있다.
그러한 처리들은 정수장에서 공동으로 실시되거나 또는 개별적으로 실시될 수 있다.
그에 따라, 환경으로의 방출을 허용하는 수용가능한 COD 및/또는 BOD를 얻을 수 있게 하는, 특히 산화 처리에 의한 정수장이 존재한다.
그러나 그러한 시설들에는 단점들이 있다.
실제로 그 시설들은, 성가신, 나아가 유독성인 악취 및 연무의 배출을 고려하여, 주거 지역으로부터 먼 곳에 일반적으로 위치해야 하는 상당히 넓은 공간을 필요로 한다. 게다가 그 시설들은 상당한 운영 비용과 제한된 효율성을 가지며,배출과 관련한 법적 규제의 증가를 고려할 때 점점 더 수용하기 어려워진다.
특히, 1,000 mg/l 미만의 COD 비율, 나아가 그 값에 현저히 미만인 COD 비율이 오늘날 요구되고, 이는 어떤 폐수의 경우에는, 예를 들어 기름생산 공장에서 나오는 폐수 또는 염분 매질 내의 석유에서 기원하는 폐수에 대하여는 불가능한 것으로 밝혀진다.
한편, 새로 등장한 특정 폐수의 경우에는 종래의 방법이 비효율적인 것으로 밝혀진다.
그러므로 현재는 환경에 재방출하기 위하여 요구되는 비율에 도달할 수 없는 일이 흔하고, 이에 따라, 예를 들어 소각 등과 같이 비용면에서 과도한 해결책들이 초래된다.
특히 그 폐수들이, 해상 시추 플랫폼상에서의 경우와 같이 인간이 살기 힘든 멀리 떨어진 환경으로 방출될 때 상당한 운반비용이 별도로 부가되어야 할 것으로 생각된다.
오랫동안 충족되지 않았던 그러한 요구에 응답하는 효율적인 해결책(FR 2.914.919)이 최근 들어 존재한다면, 그것은 더욱 개선될 수 있다.
본 발명은 실생활의 요구에 대하여 기존에 공지된 것보다 더욱 양호하게 적용되고 응답하는 그러한 폐수 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 특히 단일 또는 복수의 연속적 처리의 결합에 기반한 경제적이고 효율적인 콤팩트한 처리를 허용하며, 명백히 분화된 하나 또는 다수의 단계, 즉,
- 한편으로, 화학적 공격은 처리해야할 폐수의 유형에 따라 산화작용이거나, 환원작용이거나, 또는 산화/환원 작용일 수 있고, 더욱 특별히 명시한 실시예에서는 라디칼(radical) 산화작용 또는 일명 초산화작용(hyperoxidation)을 수반하는 기계적 및 화학적 공격 단계와,
-다른 한편으로, 스키밍(skimming)을 동반한 부유(flotation) 단계를 포함한다.
그러한 목적으로 본 발명은 용해된, 또는 용해되지않은 유기물질 및/또는 무기물질이 섞여있고, 유량 Df로 지속적으로 공급되는 액체 폐수를 정화하기 위한 방법을 주로 제안하고, 그 방법에서는 필요에 따라 폐수의 사전 부유 작업 후, 적어도 1회의 처리 사이클이 실행되고, 상기 처리 사이클은, 하나의 제1 구획부 내에서 매우 강한 난류를 발생시키며 순환에 의해 폐수의 라디칼 산화 및/또는 라디칼 환원을 실행하는 제1 단계, 및 이어서 자유표면을 갖는 하나의 제2 구획부 내에서, 상부에서 획득된 슬러지의 스크레이핑(scraping)을 동반하여, 상기 구획부 내에서 버블링(bubbling)하고 미약한 난류를 유지하면서, 상기 폐수를 순환하기 이전에 폐수 내에 포함된 용해되지 않은 원소들을 응고/면상침전(flocculation)에 의하여, 응집하는 제2 단계를 포함한다.
유리하게는 산화작용 및/또는 환원작용은 전기분해 처리에 의해 실행된다.
여기서 전기분해 처리라 함은, 라디칼 화학종의 생성을 가능하게 하는 매우 높은 전기화학적 반응성을 갖는 전기분해 과정에 의한 하나의 산화작용 및/또는 환원작용을 의미한다.
그러한 방법은 설정된 임계치 미만의 COD를 얻을 수 있게 하고, 필요에 따라, COD/BOD5 비율 및/또는 SM 비율을 각각 제2 및 제3 설정 임계치 미만으로 감소시킬 수 있게 한다.
게다가 그 방법은 하나의 특정한 값 미만의 BOD/COD 비율을 찾도록 할 수 있는데, 이는 그 후 생물학적 오염제거를 용이하게 하는데 있어서 유리하다.
매우 강한 난류라 함은, 관련된 구획부 내에서 재순환 펌프에 의하여, 펌프의 유량이 지속적 공급 유량 Df의 5배를 초과하도록, 그리고 유리하게는 10배를 초과하도록, 나아가 상기 유량 Df의 50배 초과까지 되도록 하는 교반의 의미로 이해되어야 한다.
다시 말하자면, 챔버 내의 수직 수압 체제는 초산화작용과 결합하여 오염물질의 긴 분자들을 파열하고 분쇄하게 하는 매우 강한 난류(Re >> 3000 m2 s-1)의 체제이다.
미약한 난류라 함은, 층류 체제(Re < 2000 m2 s-1)에 근접한 구획부 내에서, 예를 들어 지속적 공급 유량과 근접하거나 그 미만인 유량으로, 즉, 유량 q ≤ Df로 폐수를 재순환하여 얻는 가벼운 교반에 의하여 수압 체제를 유지하는 것으로 이해되어야 한다.
그러한 방법으로써, 이와 같이, 특히, 거의 제외된 수평 유동은 불리하도록 편성된 수직 유동을 일으켜, 상호작용하는 원소들 간의 접촉을 최대화한다. 여기서 정화해야 하는 물 그 자체는, 펌프작용의 덕분으로, 그리고 그 자체로 정화되었고 산화작용을 하는 생성물이 재순환하는 덕분으로 반응제로서 사용된다.
유리한 실시예에서는, 하기한 방식들 중 하나의 방식 및/또는 다른 방식을 더 사용한다:
- 전기분해 처리는 하나의 산화작용이다;
- 제1 구획부 내에서 폐수를 유량 Q ≥ 5Df로 상기 구획부의 상부 및 하부 사이에서 순환하게 함으로써 교반에 의하여 강한 난류를 발생시킨다;
- 재순환 유량은 Q ≥ 25Df, 유리하게는 Q ≥ 40Df 또는 Q ≥ 50Df이도록 된다;
- 전기분해 처리는 하나의 전기분해 회로를 통하여 상기 제1 구획부의 하부에서 포집된 폐수를 순환하고 상기 구획부의 상부에서 재주입함으로써 실행된다;
- 전기분해 처리는 다이아몬드 및 붕소를 포함하는 하나의 층으로 코팅된 전극 상에서 실행된다;
- 전기분해 처리는 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 하나의 층으로 코팅된 전극 상에서 실행된다;
- 상기 제2 구획부에서는 수직 버블링을 발생시키기 위한 캐비테이션(cavitation)용 외부 수단을 통하여 상기 구획부의 하부에서 폐수를 유량 q ≤ Df으로 순환시키면서 미약한 난류를 유지한다;
- 전기분해 회로에서 출력시에 폐수의 가스를 제거하고 그 획득된 가스를 수직 버블링용 캐비테이션용 외부 수단에 공급하는데 사용한다;
- 본 방법은 적어도 2회의 처리 사이클을 포함한다;
- 본 방법은 적어도 1회의 강력한 산화처리 사이클 및 적어도 1회의 강력한 환원처리 사이클을 포함한다. 강력한 산화(또는 역으로 강력한 환원)라 함은 주로 산화작용, 즉, 폐수 내에 존재하는 화학물질에서 전자를 잃게(역으로 얻게) 하는 것을 의미한다;
- n회의 처리 사이클을 통하여 폐수를 연속적으로 순환하게 하는데, 횟수 n ≥ 2는 처리과정에서 출력시에 폐수의 COD가 설정된 값으로 되도록, 자유 표면을 갖는 구획부의 표면에서 고체/액체의 상 분리를 점차적으로 이루어 나가도록 설정된다;
- 각각의 처리 사이클은 제1 단계 및 제2 단계 사이에 하나의 중간단계를 더 포함하는데, 그 중간단계에서는 촉매에 의한 후(post)산화 및/또는 후환원 작업을 실행한다.
유리하게는 그 작업은, 하나의 제3 중간 구획부 내에서 전기분해에 의하여 생성된 유동(flux)과 버블이 상부로 상승 되도록 하며 실행된다. 또한 유리하게는 상기 제3 구획부 내에 하나의 중간수준의 난류를 더 발생시킨다;
- 제3 구획부 내에서, 예를 들어 폐수를 중간 유량(Df < d < 3Df)으로 상기 구획부의 하부에서 순환하게 하여, 전기분해 회로의 우회로로부터 상기 구획부의 하부에 유량 Df를 주입한다. 다시 말하자면, 전기분해 회로에서 출력시에 유량 Df를 옮겨와서 후산화 및/또는 후환원 작업을 실행한다;
- 응고/면상침전 후에 버블링에 의해 사전 부유 작업을 실행한 후 자유 표면을 갖고 미약한 난류가 있는 하나의 챔버의 하부에서 폐수를 재순환 시키고, 상기 챔버는 상부에 스크레이핑 수단을 갖추고 상기 챔버 내에서의 산화/분리 작용을 위하여 수직 버블링을 발생하기 위한 캐비테이션 수단을 갖춘다;
- 단일 또는 결합 된 라디칼 산화제는, H2O2, O3, O°또는 OH°산화제들 중에서 선택된다;
- 본 방법은 생물학적 여과를 더 포함한다.
본 방법의 상기 단계들에 의하여 분자 길이를 분쇄 또는 절단한 덕분으로, COD/BOD5 비율은 매우 적절하게 되고 그러한 추가 생물학적 처리는 더욱 예외적인 결과를 가져올 수 있게 한다.
본 발명은 또한 상기 명시한 방법의 하나 또는 다수의 실시예를 실현하는 하나의 장치를 제안한다.
본 발명은 또한 용해된 또는 용해되지 않은 유기물질 및/또는 무기물질이 섞여있고, 유량 Df로 지속적으로 공급되는 액체 폐수를 정화하는 하나의 장치를 제안하고, 그 장치는 2개의 연이은 수직 구획부로 이루어진 제1 세트, 즉, 폐수의 라디칼 산화 및/또는 환원용 수단을 갖춘 하나의 제1 구획부(상기 제1 구획부 내에 매우 강한 난류를 발생시키는 수단을 포함함) 및 산화/분리용 자유 표면을 갖는 하나의 제2 구획부(상기 제2 구획부 내에서 미약한 난류를 유지하도록 설정됨)로 이루어진 제1세트를 적어도 하나 포함하고, 상기 제2 구획부는 응고/면상침전용 외부 수단, 상부의 스크레이핑 수단, 및 버블링 수단을 갖추고, 그 구획부들은 하부에서 서로 소통하는 것을 특징으로 한다.
사실 응고/면상침전 단계는 상기 외부 수단 덕분으로 그 제2 구획부의 외부에서 실행된다. 그 2개의 작용을 받는 폐수들은 그 후 제2 구획부로 주입되고, 그러면 상기 폐수 내에서 버블링 작용에 의하여, 한편으로는 물로, 다른 한편으로는 부유하는 오염물질로 분리될 수 있게 된다.
유리한 실시예에서, 하기 방식들 중 하나 및/또는 다른 방식을 더 이용한다:
- 본 장치는 산화 및/또는 환원을 실행하기 위한 전기분해 처리 수단을 포함한다.
전기분해 처리 수단이라 함은 전기분해에 의한 산화 및/또는 환원을 위한 처리 수단(전극을 포함하는)을 의미한다;
- 매우 강한 난류를 발생하는 수단은 구획부 하부에 포집 되고 유량 Q ≥ 5Df로 상부에 재주입되는 폐수의 재순환용 제1 회로를 포함한다;
- 유량 Q ≥ 25Df, 유리하게는 Q ≥ 40Df, 또는 50Df;
- 본 장치는 자유 표면을 갖고 미약한 난류가 있으며 응고/면상침전용 외부 수단 및 하부의 폐수 재순환용 수단을 포함하는 사전 부유 작업용 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 상부의 스크레이핑 수단 및 상기 챔버 내에서 산화/분리를 위하여 수직 버블링을 발생시키기 위한 캐비테이션 수단을 갖추었다;
- 전기분해 처리 수단은 다이아몬드 및 붕소를 포함하는 하나의 층으로 코팅된 전극을 포함한다;
- 전기분해 처리 수단은 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 하나의 층으로 코팅된 전극을 포함한다;
- 전기분해 처리 수단은 폐수의 재순환용 제1 회로 상에 위치한다;
- 제2 구획부는 상기 구획부 내에서 수직 버블링을 발생시키기 위한 캐비테이션 수단을 포함하는, 하부에서 폐수를 재순환하는 제2 회로를 포함한다;
- 재순환용 제2 회로는 1/20Df(Df의 이십 분의 일)과 1/2(Df의 절반) 사이에 포함되는 미약한 유량을 갖는다;
- 본 장치는 제1 구획부 세트에 연이은 적어도 하나의 제2 구획부 세트를 포함한다;
- 본 장치는 구획부 내부에서 폐수를 연이어 순환하게 하는 n개의 구획부 세트를 포함하고, 개수 n ≥ 2는 처리작업에서 출력시에 폐수의 COD가 설정된 값이 되도록 자유 표면을 갖는 구획부의 표면에서 고체/액체의 상분리를 점차 이루어 나가도록 설정된다;
- 각각의 구획부 세트는 제1 구획부와 제2 구획부의 사이에 적어도 하나의 제3 중간 구획부를 포함하는데, 상기 제3 구획부 내에서는 중간수준의 난류에서 교반하며 촉매에 의해 후산화 및/또는 후환원 작업을 실행한다;
- 본 장치는 상기 제3 구획부 내에 중간 난류를 발생시키기 위하여 유량 Df ≤ d ≤ 3Df로 폐수를 순환하는 하나의 제3 회로를 상기 제3 구획부의 하부에 포함한다;
- 제3 중간 구획부는 그 자체도 전기분해 처리 수단을 갖춘 제1 순환 회로로부터 하부에서 공급받는다;
- 캐비테이션의 버블링은 공기로 실행되고, 버블과 동일한 지름의 평균 규모는 0.2 mm 내지 1 mm 사이에 포함된다;
- 구획부들은 3 m 내지 5m 사이에 포함되는 유용한 높이를 갖는다.
본 발명은 이하 예로서 명시한, 그러나 한정적이지 않는 실시예를 따르는 명세서를 숙독함으로써 더 잘 이해될 것이다. 본 명세서는 첨부된 도면을 참조한다.
도1은 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 작동 개략도.
도2는 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 작동 개략도.
도3은 본 발명에 따른 장치의 제3 실시예의 작동 개략도.
도4는 도3에 따른 처리 사이클의 연속을 도시하는 개략적인 조망.
도5는 도4에 해당하는 유형의 사이클의 연속에 따른 COD의 감소를 도시하는 그래프.
도6은 본 발명에 따른 하나의 방법의 한 실시예에서 실행되는 단계들을 도시하는 다이어그램.
도2는 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 작동 개략도.
도3은 본 발명에 따른 장치의 제3 실시예의 작동 개략도.
도4는 도3에 따른 처리 사이클의 연속을 도시하는 개략적인 조망.
도5는 도4에 해당하는 유형의 사이클의 연속에 따른 COD의 감소를 도시하는 그래프.
도6은 본 발명에 따른 하나의 방법의 한 실시예에서 실행되는 단계들을 도시하는 다이어그램.
도1은 유량 Df, 예를 들어 1 m3/h의 유량으로 (2)에서 지속적으로 유입되는 폐수를 정화하는 하나의 장치(1)를 도시한다.
폐수는 용해된 또는 용해되지 않은, 유기물질 및/또는 무기물질들로, 예를 들어 30,000 mg O2/l의 COD로 부하 되어 있다.
장치(1)는 예를 들어 3 m 높이에 총 체적이 2 m3 정도인 강철로 된 평행육면체이고, 당업자의 이해력 내에서 체류시간 및 재순환시간의 조건의 함수로 계산된 규모의 연이은 4개의 수직 평행육면체 구획부(4, 5, 6, 7)들을 포함하는 하나의 탱크(3)로 형성된다.
더욱 상세하게는, 그리고 여기서 더욱 특별히 명시한 실시예에서, 그 장치는 0.3 m3 정도의 하나의 사전 구획부 또는 부유 챔버(4)를 포함하고, 더 큰 체적의, 예를 들어 1 m3의 라디칼 산화용 제1 구획부(5), 더 작은 값의, 즉 0.3 m3의 산화 분리용 제2 구획부(7) 및 제1 구획부와 제2 구획부 사이에 거의 동일한 규모인 0.3 m3의 제3 중간 구획부(6)를 포함하고, 상기 제3 구획부 내부에서는 후산화 작업을 실행한다.
부유 챔버(4)는 자유 표면(8)을 가지며 부유성 고체 물질들을, 예를 들어 회수용 탱크(도시되지 않은) 내로 배출할 수 있게 하는 스크레이핑 수단들(9)을 포함한다.
장치의 또 다른 실시예도 물론 가능한데, 예를 들어 방사상으로 배치된 구역을 형성하는 구획부 및 사전 챔버를 갖는 하나의 실린더형 개방형 탱크로 형성된 장치로서, 하나의 슬러지 수거용 구획부는 그 경우 상기 실린더 내에 제2 구획부 다음에 구비되고, 스크레이핑 수단들은 원형이고 지속적으로 회전한다.
부유 챔버(4)는 챔버의 상부에서 입력 펌프(11)를 통하여 (10)에서 공급받는다.
폐수는 혼합용 수조(12, 13)를 통하여 응고 및 면상침전되어 연이어 사전 처리된다.
이를 실행하기 위하여, 반응제의 공급 수단(14)들이 구비된다. 그것들은 예를 들어 당업자의 이해력 내에서 처리해야 할 폐수에 따라 서로 적용된, 계량용 펌프(16) 및 전자식 밸브(17)에 의하여 그 자체로 공지된 응고용 반응제를 지속적으로 공급하는 하나의 제1 수조(15) 및 계량용 펌프(19) 및 전자식 밸브(20)에 의하여 그 또한 공지된 유형의 침전용 반응제를 지속적으로 공급하는 하나의 제2 수조(18)를 포함한다.
부유용 챔버는 적은 유량, 예를 들어 유량 Df와 거의 동일한 유량으로 하부(22)에서 폐수를 재순환하는 수단(21)을 더 포함한다.
그 재순환 수단(21)들은 최적의 산화를 가능하게 하도록, 따라서 챔버(4)의 하부로 흘러나가도록 ㄱ자로 구부러진 하나의 배관(26)을 통하여 부유용 구획부 내에서 수직 버블링(25)을 발생시키기 위하여 예를 들어 0.1 m3/h인 하나의 펌프(23) 및 캐비테이션 수단(24)들을 포함한다.
이어서 초산화작용이라고도 지칭되는 라디칼 산화용 제1 구획부(5)는, 예를 들어 유량 Df에 해당하는 지름을 갖고, 제1 구획부와 부유 챔버사이의 분리용 벽(29)내에 설치된 하나의 오리피스(28)에 의하여 형성되거나, 부유 챔버가 그 구획부와 멀리 떨어져 있는 경우 유량 Df를 허용하는 하나의 배관을 통하여 형성된 하나의 통로를 통하여, 사전 부유용 챔버(4)의 하부(27)에 연결된다.
제1 구획부(5)는 대 유량의, 예를 들어 30 m3/h의 순환 펌프(31)를 포함하는 라디칼 산화용 외부 수단(30) 및 예를 들어 다이아몬드로 된, 다수의 전극(33)을 포함하는, 예를 들어 제1 구획부(5)의 상부(35)로 흘러나가는 하나의 공급용 배관(34)과 평행하게 나란히 배치된 5개의 소모성 전극으로 된 세트 3개를 포함하는, 전기분해에 의한 산화 수단(32)을 포함한다.
도1에 도시된 실시예에서 그 제1 구획부는 또한 자유 표면(8)을 갖지만, 상부는 하나의 덮개(36)로 폐쇄되어 있다.
전기분해에 의한 라디칼 산화수단(30)들은 제1 구획부 내에서 약 29 m3/h 정도의 유량을 순환시키도록 설정된다. (따라서 한편으로 1 m3/h의 유량으로 오리피스(28)를 통하여 공급받는 1 m3의 구획부 내에 1시간의 평균체류 시간이 관측됨).
한편 회로(30)는 후산화 처리를 위하여 유량 Df를 제3 중간 구획부(6) 쪽으로 우회할 수 있게 한다.
전극(33)의 하류에서 회로(38) 상에 평행하게 배치된 조절용 밸브(37)들은 제1 구획부(5)와 제3 중간 구획부(6) 사이의 유량들을 조절할 수 있게 한다.
유량 Df는 여기서 또한 구획부의 하부에, 예를 들어 하나의 ㄱ자형관을 갖는 배관(39)에 의해 주입된다.
그 주입 단계에서, 예를 들어 철 이온 Fe2 +, 또는 구리 이온 Cu+, 또는 더욱 일반적으로 나트륨 등과 같이 하나의 전자를 쉽게 잃는, 따라서 후산화 처리를 가능한 효과적으로 가능하게 하는 금속으로 된 하나의 촉매 또한 (40)에서 주입된다.
그 촉매들은, 예를 들어, 하나의 필터 또는 유동층에 의해 또는 Fe2 +등과 같은 환원된 이온 용액을 주입함에 의해 고체 입자 형태의 Fe, Fe2O3, Fe3O4를 하류 내에 혼합함으로써, 생성된 과산화수소 또는 유기물을 불균등화 반응(dismutation) 시킴으로써 전기화학적으로 발생하는 자유 라디칼 화학작용을 완결할 수 있게 한다.
"하류 내로"라는 표현은 직접적으로 전극의 하류에 있거나 또는 동일한 구획부의 동일한 구역(화학 전용의) 상에 위치한 부가적 재순환 유동 상에 있는 것을 의미한다.
마찬가지로 활성 탄소, 레진, 제올라이트 등과 같은 마이크로 또는 나노 다공질의 지지대가 하부의 각각의 영역 또는 하부 위에 통합될 수 있음을 주지해야한다. 그 지지대들의 기능은 따라서 물이 완전히 정화되도록 흡수제 구역 상으로 확산된 오염물질을 고정하고 농축시키는 것이다.
끝으로, 장치(1)는 그 자체로 공지된 하나의 캐비테이션 장치(44)를 통한 버블링에 의한 산화 수단(43)에 예속된 하나의 재순환용 소형 펌프(42)를 통하여 상기 구획부 내에서 미약한 난류를 유지하기 위하여 설정된, 산화/분리용 자유 표면(41)을 갖는 제2 구획부(7)를 포함한다.
챔버의 사전 스크레이핑 수단(9)들은 예를 들어 구획부들 전체의, 특히 그리고 더욱 상세하게는 제2 구획부(7) 및 제3 구획부(6)의 자유 표면을 스크레이핑하기 위하여 사용될 수도 있음을 주지해야하는데, 그 수단들은 표면에 고형화된 생성물들을 부유에 의하여 분리할 수 있게 한다.
제3 중간 구획부 및 제2 구획부는 유량 Df의 하나의 펌프(46) 및 그 자체로 공지되고 회로 상에 나란히 위치한 2개의 반응제 혼합용 블럭(47, 48)을 포함하는 응고/면상침전용 수단(45)을 통하여 하부에서 서로 연결되어 있다.
끝으로, 유량 Df는 경우에 따른 후속 처리를 위하여, 예를 들어 범람에 의해 상부(49)에서 배출된다.
도2는 본 발명에 따른 하나의 장치(50)의 또 다른 실시예를 도시한다.
이후 명세서에서는 동일하거나 유사한 요소를 지칭하기 위하여 동일한 참조 번호를 사용할 것이다.
장치(50)는 도1을 참조하여 명시한 바와 같이, 유량 Df, 예를 들어 5 m3/h로 공급되는 응고/면상침전 수단을 갖춘 하나의 사전 부유 챔버(4)를 포함한다.
그 장치는 강한 유량의 펌프(52)를 포함하는 매우 강한 난류를 갖는 교반 수단(51) 및 예를 들어 상기 명시한 바와 같은 다이아몬드 전극을 갖는 전기분해에 의한 산화 수단(53)을 갖춘 하나의 초산화작용용 제1 구획부를 포함한다.
폐수는 제1 구획부(5)의 하부(54)에서 예를 들어 50 m3/h로 유입되고 상부(56)에서 재방출된다.
제1 구획부(5)는, 하나의 자유 표면(58)을 갖고 있음에도 여기서는, 경우에 따라 탈착 가능한 하나의 밀봉 덮개에 의해, (57)에서 폐쇄되어 있으며, 도1을 참조하여 명시한 유형의 제2 구획부(7)의 하부(63)에 재방출 하기 이전에, 그 자체로 공지된 응고/면상침전용 수단(62)에 유량 Df를 공급하는 하나의 펌프(61)에 의해 상부(60)에서 흡입하는, 소형 체적을 갖는 하나의 평행육면체 측면 수직 챔버(59)를 포함한다.
캐비테이션에 의한 버블링 수단(43)을 더 포함하는 상기 제2 구획부는 하부(64)에서, 상기 명시한 제1 구획부(5)와 동일한 하나의 추가 구획부(5A)에 연결된다.
외부 회로(51)의 덕분으로 매우 강한 난류에서 추가 초산화작용 처리를 함으로써, COD 저감을 또다시 개선할 수 있게 되고, 그 후 폐수는 유량 Df로 (65)에서 배출된다.
도3은 본 발명에 의한 장치(70)의 또 다른 실시예를 도시한다.
그 장치(70)는 상기 명시한 바와 같은 침전/응고 수단을 갖춘 사전 챔버(4)를 포함한다.
그 장치는 한편, 자유표면을 갖고, 하나의 유량 증가용 수중 펌프(71) 및 전기분해에 의한 산화 회로(32) 다음에 폐수 회로의 우회로(73)의 하류에 하나의 가스제거용 용기(72)를 더 포함하는, 도1을 참조하여 명시한 구획부와 동일한 제1 구획부(5)를 포함하고, 한편 가스제거는, 예를 들어 도1을 참조하여 명시한 바와 같이 버블링/캐비테이션(44)을 위하여 제2 구획부(7) 단계에서 사용된다(점선 74).
하나의 중간 구획부(6)로 말하자면 그것은 유리하게는 상기 명시한 바와 같이 Fe2 +유형의 촉매를 (40)에서 공급받는다.
도4는, 이 경우 2회 이상의 사이클, 즉 도3을 참조하여 명시한 유형과 동일한 4회의 처리 사이클을 특별히 유리하게 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 장치(80)를 도시한다.
응고/면상침전(14) 이후에 유량 Df의 폐수가 공급되는 하나의 부유 챔버(4) 다음에, 그 자체로 매우 강한 난류에서 초산화 된 하나의 제1 구획부(5)의 하부에 공급된다.
그 구획부(5) 내에서 약 한 시간 가량의 처리 시간 경과 후, 전기분해에 의한 산화 회로(32) 이후에 유량 Df와 동일한 유량을, 제3 중간 구획부(6)의 하부에 공급하기 위하여 우회시키고, 그 제3 구획부는, 그 자체로 침전/응고 회로(45)를 통하여, 자유표면을 갖고, 스크레이핑 수단 및 미약한 난류를 발생하는 버블링 수단(43)을 갖춘 제2 구획부(7)의 하부에 공급하게 된다.
폐수는 그 후 하나의 동일한 제2 사이클(5', 6', 7')을 향하여 예를 들어 배수관에 의해 배출되고, 그 제2 사이클 자체는 유사한 방식으로 하나의 제3 사이클(5", 6", 7")에 공급하고, 그 제3 사이클은 부가적 처리, 예를 들어 생물학적 처리(도시되지 않은)를 위하여 배출되기 전에 하나의 제4 사이클(5'", 6'", 7'")과 연이어 연결된다.
도5는 도4를 참조하여 명시된 유형의 연이은 사이클의 추가에 따른 사전 처리된 폐수의 COD 함량의 변화 그래프(곡선 81)를 도시하는데, 상기 곡선(81)이 규칙적으로 감소함을 보여준다.
따라서, 사이클의 횟수를 배가시킴으로써, 본 발명의 방법 덕분으로, 결코 이룬 적 없는 COD의 저감을 이룰 수 있다.
본 방법의 특성들 중 하나에 따르면, 앞서 본 바와 같이, 필요한 물리적 화학적 작업을 실행하기 위하여 폐수가 그 자체로 사용된다.
따라서 버블을 생성할 수 있게 하는 것은 하나의 체적 상에 발생한 역학적 에너지일 뿐만 아니라, 생성물 그 자체의 에멀션을 파괴할 수 있게 하는 것도 그 에너지이다.
끝으로, 전기분해에 의한 산화의 경우에서와 같이, 폐수에 포함된 물 분자 상에 생성된 산화 반응제를 주입할 수 있게 하는 것은 그 자체로 전기를 유도하는 생성물의 역량이다.
따라서, 많은 물질과 에너지의 절약이 이루어지고, 이는 본 발명의 큰 장점 중 하나이다.
이제 도6을 참조하여본 발명에 따른 방법의 실시 및 구현 예를 명시하겠다.
사전 챔버의 내부에서 약한 유량으로 (83)에서의 재순환과 함께 부유 물질 및 콜로이드를 분리하는 하나의 제1 단계(82) 이후에, (84)에서 다이아몬드 전극 상에서 재순환(85)과 함께 매우 강한 유량으로 초산화 또는 라디칼 산화를 순환하여 실행한다.
사전 단계(82)는 부유 및 마이크로 버블링에 의한 물리화학적 처리를 통하여, 종래 방법에 의해 가장 용이하게 접근할 수 있는 원소들에 대하여 현저히 COD를 감소할 수 있게 할 것이다.
방금 언급한 바와 같이 단계(84)는 라디칼 산화를 진행하며, 그 후 사이클의 횟수에 따라서 경우에 따라 여러 번 반복될 것이다.
그 초산화 상태는, 특히 그것이 반복될 때, 복합 분자들을 확실히 파괴할 수 있는 것으로 나타난다.
그 상태는 COD 의 하한치(heel)를 깰 수 있게 하고 COD를 120 mg/l 미만으로 감소시킬 수 있게 한다. 그것은 나아가 BOD 5에 대한 COD 비율(BOD 5는 5일간의 생물학적 산소요구량)을 증가시키고 따라서 분자 사슬의 절단을 위한 기질의 높은 생분해성을 나타내며, 이는 가능한 최소의 유기적 구조, 즉 CO2를 마침내 얻을 수 있게 한다.
그러므로 본 발명에 의하여 COD/BOD 5 비율을 2 미만으로, 유리하게는 거의 1.5 미만, 예를 들어 1.2 미만으로 감소시키는 것이 가능하다.
더욱 특별히 명시한 실시예에 있어서, 초산화작용은 전기분해로 얻은 OH0 이온으로부터 실행된다.
그 이온들은 여기서 수십 밀리미터의 두께 상으로 하나의 모듈에 삽입된 평행하게 축적된 평면 전극의 표면상에 생성된다.
매스(mass)의 전이는 전극 접촉 시에 유발되고 그 매스를 횡단하여 가능한 최대로 교란된 유동의 존재가 마이크로버블의 혼입(entrainment)를 일으킨다.
유체를 효과적으로 만들고 그 유체에 산화제 OH0를 충분히 부과하기 위하여 예를 들어 약 10, 15 가량, 나아가 50 m3/h 일 수 있는 유량으로 실현되는 그 전기분해로 인하여, 그 유체는 따라서 초산화제가 된다.
그러면 화학적 관계는 순식간이고 격렬하게 됨이 관찰되며, 수산화 라디칼은 그가 만나는 제1 유기적 구조에서 하나의 양자 H+와 하나의 전자를 떼어내는데, 이는 안정된 물분자를 재형성하기 위함이다.
따라서 그 현상은 제거해야할 수소를 찾아서 하나의 라디칼 구조를 생성하는 탄화 구조의 절단을 동반하는 것으로 이해된다.
그에 따라, 실행가능한 유기물질의 하나의 산화 반응 사슬이 생긴다.
전기분해는 그외에 유기분자의 계면활성 구조로서 작용하는 것으로 밝혀지게 될 매우 높은 농도의 마이크로 버블을 생성한다.
그러면 마이크로버블의 통로에서 분자는 그것의 소수성 극에 의해 달라붙고 표면을 향하여 상승함을 직면한다.
버블링의 밀도가 높을수록 추출은 더욱 양호하고 오염제거 과정은 더욱 효율적임을 직면한다.
예시로서 소위 "백색" 물이라 칭하는 폐수로부터 시작하여 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는 폐수를 이하 명시하였다.
그것은 pH가 중성에 가까운(pH = 6.8), 유백색 성향의 폐수에 관한 것으로서, 원심분리에 의해 생성되고, 그 후 부유법이 기름성분제거를 가능하게 한다. 그것은 따라서 60℃ 정도의 온도를 갖는다.
더욱 상세하게는, 처리된 생성물은 지질 제거 후 유성 입자의 처리에서 나온 유기물들이다.
그 잔여물들은 입자들의 정련으로부터, 그 후 유분기 있는 보충물을 제거하기 위해 사용되는 원심분리상으로부터 나온다.
처리할 폐수는 따라서:
- 단백질, 건조물질의 2 내지 3 %.
- 원심분리로 수거되지 않은 기름성분 잔여물의 왁스(30 탄소를 갖는 지방산), 건조물질의 20 내지 30 %.
- 및 당염(주로 전분), 건조물질의 나머지 부분들로 구성된다.
다시 말하자면, 폐수는 주로 긴 사슬을 갖는 탄화 구조 또는 그 분자구조들의 집합체로 구성된다.
그것은 15,000 내지 30,000 mg/l 사이에 위치한 기준 COD를 갖는 유화된 형태로 있다.
그러한 폐수는 약 26 m3정도인 챔버의 총 부피에 대하여 5 m3/h의 초기 유량에서 2회의, 나아가 3회의 상기 명시한 바와 같은 초산화 부유 작업을 행하는 1회의 사이클로 처리된 후, COD가 500 mg/l, 나아가 100 mg/l 보다 훨씬 미만으로 감소 될 수 있게 한다.
도6을 참조할 때, 그 다음 단계는, 부유를 양호하게 할 수 있도록 캐비테이션에 의한 버블링으로 미약한 유량으로 재순환(90)시키면서, 상기 명시한 바와 같은 제2 구획부(7) 유형의 자유표면을 갖는 하나의 구획부 내에서 응고(87), 침전(88), 및 그 후 배출(89)하기 이전에, 하나의 캐비테이션 회로를 통하여 버블링으로 자연 부유하는 하나의 중간단계(86)이다.
한편 유량 Df는 생성된 고체 거품의 스크레이핑으로 상부에서 지속적으로 제거된다(91).
실시예들에 있어서, 이전 단계들(34 내지 91)을 n회 반복하거나(직선 93) 아닌(92) 가능성이 더 있다.
도2를 참조하여 더욱 특별히 명시한 실시예에 따른 장치의 사용 예를 이하 명시하겠다.
그 장치는 500 내지 2,000 mg/l의 총 COD에 대하여, 하기 열거한 생성물의 미량을 함유하는 화학 제품 저장소의 물을 성공적으로 처리할 수 있게 하였다.
전기분해 처리는 여기서 관련된 분자에 따라 산화 및/또는 환원을 허용했는데, 하기와 같은 분자들이 존재하였다: 에틸아세테이트, 아세톤, 헵탄산, 황산, 벤젠과 역청, 부틸 디글리콜 에테르, 염화 메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 휘발유, 에탄올, 에틸헥사놀, 기름과 첨가제, 이소부탄올, 양잿물, 메탄올, 메틸 에틸 케톤, 모노에틸렌 글리콜, 노말 부탄올, 래더(rather) 에탄올, 프로필렌 글리콜, 사염화탄소, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 1,1,1-삼염화에탄, 삼염화메탄, 삼염화에틸렌, 중유, 자일렌.
처리된 폐수의 복잡성에도 설득력 있게 특별히 얻어진 결과들로 이하 도표 1 및 도표 2를 만들 수 있게 되었다:
도표 1은 3 m3의 반응기로 실행한 테스트에서 얻은 결과들을 제시하고, 그 테스트의 간략한 결과들은 1 내지 11 열에 표시되었다.
도표 2는 도표 1의 테스트 중 하나(테스트 2)에서 처리 전과 후에 소정의 오염물질 분자들로 얻은 결과를 더욱 특별히 예시로서 보여준다.
| 테스트 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 입력 COD mg/l | 500 | 500 | 500 | 1890 | 1400 | 1400 | 1800 | 1800 | 1900 | 1850 | 1850 |
| 출력 COD mg/l |
15 | 12 | 15 | 110 | 106 | 110 | 38 | 111 | 75 | 39 | 106 |
| 효율 | 97% | 98% | 97% | 94% | 92% | 92% | 98% | 94% | 96% | 98% | 94% |
| 입력 pH | 7.7 | 7.7 | 7.7 | 6 | 6 | 3.5 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 출력 pH | 7 | 6.9 | 6 | 7 | 7 | 7.1 | 7.9 | 6.5 | 7 | 7 | 7 |
| 체류시간 h | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 4 | 5 | 5 | 4 |
| 유량 m3/h |
0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.6 | 0.75 | 0.6 | 0.6 | 0.75 |
| 화학 원소 | 이전 결과 | 이후 결과 |
| 벤젠 | 58 μg/l | 0.68 μg/l |
| 톨루엔 | 340 μg/l | 4.3 μg/l |
| 에틸벤젠 | 300 μg/l | 1.7 μg/l |
| o-자일렌 | 190 μg/l | 2.5 μg/l |
| M+P-자일렌 | 1200 μg/l | 2.8 μg/l |
| 2 염화에틸렌 | 2.2 μg/l | 1.6 μg/l |
| 2 염화메탄 | 0.66 μg/l | 16.06 μg/l |
| 2 염화에탄 | 14 μg/l | 0.73 μg/l |
| 클로로포름 | 5900 μg/l | 1500 μg/l |
| 4 염화탄소 | 420 μg/l | < 0.5 μg/l |
| 3 염화에탄 | 83 μg/l | < 0.5 μg/l |
| 2 염화에탄 | 14000 μg/l | 2000 μg/l |
| 3 염화에틸렌 | 3200 μg/l | 9.7 μg/l |
여기서 특히 제조산업에서 유래한 어떤 오염물질들은 산화하기 어려움을 주지할 것이다.
그것은 강화를 목적으로 한, 그 결과 화학적 및/또는 자연 생물학적 산화에 강한 생성물에 관한 것이다. 그 생성물들은 예를 들어 C-Cl-C-F, C-Br 결합을 갖는다.
본 발명의 그러한 실시예에서는, 환원 및 산화 반응 또한 실행된다.
특히, 그 결과는, 환원은 음극에서(전자를 얻음) 이루어지고 산화는 양극에서(전자를 잃음) 이루어지는바, 사용된 전기분해용 셀들이 양극과 음극의 연속일 수 있는 만큼 더욱 용이하게 얻어진다.
유리하게는 폐수가 산소로 포화되게 하는 것도 가능하다.
따라서 그 포화의 덕분으로, 특히 극단적으로 환원적인 라디칼, 즉 초산화 라디칼 O2 -°를 제공하며, 음극에서 O2의 산화 및 환원이 교대로 일어난다.
더욱 상세하게는 실행되는 반응은 특히 다음과 같다:
1. O2 + e- → O2 -°(초산화 라디칼)
2. O2 -°+ H+ → HO2°(과수산기 라디칼)
3. HO2°+ e- → HO2 - (하이드로제노퍼록사이드)
4. HO2 - + H+ → H2O2 (과산화수소)
5. H2O2 + e- → OH°+ OH- (수산기 라디칼)
이와 같이, 질산염 및 황산염에 들어있고, 특히 분해하기 어려운 SO, NO 등과 같은 산소결합 상에서 환원을 얻는 것이 가능하다.
단계 No.4에서 초산화 반응에서 사용된 수산기 라디칼이 생성됨을 주목한다.
당연히, 그리고 한편으로는 상술한 바에서 연역되는 바와 같이, 본 발명은 더욱 특별히 명시된 실시예에 국한되지 않는다. 그와 반대로 본 발명은 모든 변형예, 특히 기체를 수거하는 수단들이 제2 구획부의 캐비테이션 회로 내의 벤튜리(venturi)관의 공급을 위하여 구비되는 변형예, 제1 및 제2 구획부가 용량을 증가시키기 위하여 서로 상하로 배치된 변형예, 또는 상기 명시한 바와 같이 라디칼 산화 수단들이 라디칼 환원 수단들과 결합 된 (또는 결합 되지 않은) 변형예들을 포괄한다.
Claims (34)
- 용해된 또는 용해되지않은 유기물질 및/또는 무기물질이 섞여있고, 유량 Df로 지속적으로 공급되는 액체 폐수를 정화하는 방법에 있어서,
필요에 따라 폐수를 사전 부유(flotation) 작업 한 후, 적어도 1회의 처리 사이클을 실행하고, 상기 처리 사이클은, 제1 구획부 내에서 매우 강한 난류를 발생시킴으로써 순환에 의하여 폐수의 라디칼 산화 및/또는 환원을 실행하는 제1 단계 및 그 후, 자유표면을 갖는 제2 구획부 내에서, 상부에서 획득된 슬러지의 스크레이핑(scraping)을 동반하여 상기 구획부 내에서 버블링(bubbling)을 발생시키고 미약한 난류를 유지하면서, 상기 폐수를 순환하기 이전에 폐수 내에 포함된 용해되지 않은 원소들을 응고/면상침전(flocculation)에 의하여 응집하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 정화 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제1 구획부 내에서 상기 구획부의 상부와 하부 사이에서 유량 Q ≥ 5Df로 상기 폐수를 순환하게 하면서 교반에 의하여 강한 난류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제2항에 있어서, Q ≥ 25Df인 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화 및/또는 환원은 전기분해 처리에 의하여 실행되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 전기분해 처리는 라디칼 산화작용인 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 전기분해 처리는 전기분해 회로를 통해 상기 제1 구획부의 하부에서 포집 된 폐수를 순환시키고 상기 구획부의 상부에 재투입함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 전기분해 처리는 다이아몬드 및 붕소를 포함하는 층으로 코팅된 전극 상에서의 전기분해에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 전기분해 처리는 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 층으로 코팅된 전극 상에서의 전기분해에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 구획부 내에서, 수직 버블링을 발생시키기 위한 캐비테이션(cavitation)용 외부 수단을 통하여 유량 q ≤ Df로 상기 구획부의 하부에서 폐수를 순환시키며 미약한 난류를 유지하는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 종속된 제9항에 있어서, 상기 전기분해 회로로부터의 출력시에 폐수의 가스를 제거하고 그 획득된 가스를 상기 수직 버블링용 외부 캐비테이션 수단에 공급하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 적어도 2회의 처리 사이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 방법은 적어도 1회의 강한 환원 처리 사이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수를 n회의 처리 사이클을 거쳐 연속적으로 순환시키고, 상기 횟수 n ≥ 2 는, 처리를 마친 폐수의 오염 부하량이 설정된 COD 및/또는 TOC에 이르게 하는 방식으로, 자유표면을 갖는 구획부들의 표면에서 고체/액체의 상 분리를 점차 이루어 나가게 하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 처리 사이클은 상기 제1 단계와 상기 제2 단계 사이에 중간단계를 더 포함하고, 상기 중간단계에서는 제3 중간 구획부 내에서, 유동(flux) 및 전기분해로 생성된 버블들을 상부를 향하여 상승하게 하면서 촉매에 의하여 후(post)산화 및/또는 환원 작업이 실행되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제6항 및 제6항에 종속된 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 유량 Df를 상기 전기분해 회로의 우회로로부터 제3 구획부의 하부에서 상기 제3 구획부 내에 주입하는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 종속된 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 후산화 작업은 상기 전기분해 회로로부터의 출력시에 유량 Df를 옮겨와서 실행되는 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 응고/면상침전 이후에 버블링에 의하여 상기 사전 부유 작업이 실행되고, 그 후 자유표면을 갖고 미약한 난류를 갖는 챔버의 하부에서 폐수의 재순환이 실행되고, 상기 챔버는 상부의 스크레이핑 수단 및 상기 챔버 내의 산화/분리를 위하여 수직 버블링을 발생시키기 위한 캐비테이션 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 정화 방법.
- 용해된 또는 용해되지않은 유기물질 및/또는 무기물질이 섞여있고, 유량 Df로 지속적으로 공급되는 액체 폐수를 정화하는 장치에 있어서,
2개의 연속된 수직 구획부, 즉 상기 폐수의 라디칼 산화 및/또는 환원용 수단을 갖춘 제1 구획부로서 상기 제1 구획부 내부에 매우 강한 난류를 생성시키는 수단을 포함하는 제1 구획부 및 자유 표면을 갖는 산화/분리용 제2 구획부로서 상기 제2 구획부 내부에 미약한 난류를 발생시키도록 설정된 제2 구획부로 이루어진 적어도 하나의 제1 세트를 포함하고, 상기 제2 구획부는 응고/면상침전용 외부 수단, 상부의 스크레이핑 수단, 및 버블링 수단을 갖추고, 상기 구획부들은 하부에서 서로 소통하는 것을 특징으로 하는 정화 장치. - 제18항에 있어서, 상기한 매우 강한 난류의 발생 수단들은 상기 구획부의 하부에서 포집 되고 유량 Q ≥ 5Df로 상부에 재주입되는 폐수를 재순환하는 제1 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제19항에 있어서, Q ≥ 25Df인 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 자유표면이 있고 미약한 난류가 있고 응고/면상침전용 수단 및 하부에서 폐수를 재순환하는 수단을 포함하는 사전 부유 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 상부의 스크레이핑 수단 및 상기 챔버 내에서 산화/분리를 위하여 수직 버블링을 발생시키기 위한 캐비테이션 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 산화 및/또는 환원을 실행하기 위한 전기분해 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 전기분해 처리 수단은 다이아몬드로 된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 전기분해 처리 수단은 탄소 질소로 된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제19항에 종속된 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기분해 처리 수단은 폐수의 제1 재순환 회로 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 구획부는 수직 버블링을 상기 구획부 내에 발생시키기 위한 캐비테이션 수단들을 포함하고 하부에서 폐수를 재순환하는 제2 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 제2 재순환 회로는 1/20Df 내지 1/2Df사이에 포함되는 미약한 유량을 갖는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구획부 세트와 연속되는 적어도 하나의 제2 구획부 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 장치는 상기 폐수를 연속적으로 그 내부에서 순환시키는 n개의 구획부 세트를 포함하고, 상기 갯수 n ≥ 2 는, 처리를 마친 폐수가 설정된 COD에 이르게 하는 방식으로, 자유표면을 갖는 구획부들의 표면에서 고체/액체의 상 분리를 점차 이루어 나가게 하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 구획부 세트는 상기 제1 구획부와 상기 제2 구획부 사이에 적어도 하나의 제3 중간 구획부를 포함하고, 상기 중간 구획부 내에서는 중간 정도의 난류로 교반하면서 촉매로 산화 작업을 실행하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제30항에 있어서, 상기 장치는 상기 제3 구획부 내에 중간 정도의 난류를 발생시키기 위하여 유량 Df ≤d ≤ 3Df로 폐수를 순환시키는 제3 회로를 상기 제3 구획부의 하부에 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 중간 구획부는 그자체로 전기분해 처리 수단을 갖춘 상기 제1 순환 회로로부터 하부에서 공급받는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버블링은 공기로 실행되고, 버블에 해당하는 지름의 평균 규모는 0.2 mm 내지 1 mm 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
- 제18항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구획부들은 3 m 내지 5 m 사이에 포함되는 유효 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 정화 장치.
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