KR20110133218A - Apparatus for treating endocrine disrupting chemicals using nonthermal plasma discharg - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 구조 및 처리 공정을 간소화할 수 있으며, 환경호르몬의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an environmental hormone processing apparatus and an environmental hormone processing method, and more particularly, to an environmental hormone processing apparatus and an environmental hormone processing method which can simplify the structure and processing process and improve the processing efficiency of environmental hormones. will be.
환경호르몬(ENDOCRINE DISRUPTING CHEMICALS)이라 지칭되는 내분비계교란물질은 인체의 내분비 계통에 이상을 가져올 가능성이 있는 물질을 의미한다.Endocrine disruptors, referred to as endocrine discharging chemicals, refer to substances that may cause abnormalities in the body's endocrine system.
현재까지 알려진 내분비계교란물질로서는, 다이옥신, 폴리염화비페닐류(Polychlorinated Biphenyls; PCBs), 다고리 방향족 탄화수소, 퓨란, 페놀류, 농약 (DDT 및 그 유도체), 피임약(17-beta ethinylestradiol), 플라스틱 성분인 비스페놀 A(Bisphenol-A), 디에틸프탈레이트(deithyl phthalate) 등이 있다.Endocrine disruptors known to date include dioxins, polychlorinated biphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons, furans, phenols, pesticides (DDT and its derivatives), contraceptives (17-beta ethinylestradiol), plastic components Phosphorus bisphenol A (Bisphenol-A), diethyl phthalate, and the like.
이러한 환경호르몬은 생식 기능 및 면역 기능의 저하, 각종 암질환의 유발, 성장 장애 등을 초래하는 문제점이 있기 때문에 적절한 처리장치를 이용하여 처리될 수 있어야 한다. 이에 따라 최근에는 환경호르몬을 제거하거나 분해하기 위한 개발이 다양하게 시도되고 있다.These environmental hormones should be able to be processed using an appropriate treatment device because of the problems that cause a decrease in reproductive and immune function, causing various cancer diseases, growth disorders. Accordingly, in recent years, various attempts have been made to remove or break down environmental hormones.
종래 환경호르몬을 처리하기 위한 처리방식으로서는 광촉매 산화 공정, 오존 산화 공정, 전기화학적 분해 공정 등이 알려져 있다.Conventionally, photocatalytic oxidation processes, ozone oxidation processes, electrochemical decomposition processes, and the like are known as treatment methods for treating environmental hormones.
종래 환경호르몬 처리방식 중 하나로서, 광촉매 산화공정은 광촉매(예를 들어, TiO2)에 자외선을 조사하여 물에 산화성이 강한 수산화라디칼(hydroxyl radical)을 발생시켜 수중의 유기물을 처리하는 기술로서, 화학약품의 투입 없이 유기물을 처리할 수 있다는 장점이 있으나, 처리시간이 매우 길어야 하고 또한 자외선램프의 전력소모도 매우 커서 실적용이 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 내분비계교란물질은 일반 유기성 폐수와 달리 농도가 매우 낮기 때문에 광촉매의 효율을 높이기 위해서는 광촉매의 표면에 내분비계교란물질을 흡착시킴으로써 농도를 증가시키는 것이 중요하지만, 상업적으로 사용되는 TiO2 광촉매는 비표면적이 작아 흡착 용량이 낮은 문제점이 있으며, 이에 따라 처리 효율을 일정 이상 향상시키기 어려운 문제점이 있다.As one of the conventional environmental hormone treatment methods, the photocatalytic oxidation process is a technique of treating organic matter in water by irradiating ultraviolet light to a photocatalyst (for example, TiO 2 ) to generate highly oxidative hydroxyl radicals in water. There is an advantage that the organic material can be treated without the addition of chemicals, but the processing time should be very long, and the power consumption of the ultraviolet lamp is very large, which makes the performance difficult. Moreover, endocrine trick is material because of general organic wastewater and the concentration is very low contrast in order to increase the photocatalytic efficiency is important to increase the concentration by adsorbing the endocrine trick is material to the surface of the photocatalyst, however, TiO 2 photocatalyst is used commercially is There is a problem that the specific surface area is small, the adsorption capacity is low, and thus there is a problem that it is difficult to improve the treatment efficiency more than a certain.
종래 환경호르몬 처리방식 중 다른 하나로서, 오존 산화공정은 강력한 산화력을 가진 오존을 물에 분산시켜 유기물과 반응시키는 기술이다. 이론적으로 오존은 모든 유기물을 이산화탄소로 완전히 산화시킬 수 있어야 하지만, 실제로 많은 유기물들은 오존과의 반응이 매우 느린 문제점이 있다. 이와 같은 오존처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 오존, 과산화수소, 자외선, 광촉매 등의 방법을 결합한 수처리 기술들이 연구되어 왔다. 그러나, 이러한 단순한 공정 결합 방법은 수처리 성능은 증가시킬 수 있으나 공정이 복잡해지고 운전비용이 크게 증가되는 문제점이 있다. As one of the conventional environmental hormone treatment methods, ozone oxidation process is a technique of dispersing ozone with strong oxidizing power in water and reacting with organic matter. In theory, ozone should be able to completely oxidize all organic matter to carbon dioxide, but in fact, many organic matters have a very slow reaction with ozone. In order to make up for the drawbacks of the ozone treatment process, water treatment technologies combining methods such as ozone, hydrogen peroxide, ultraviolet rays, and photocatalysts have been studied. However, this simple process combining method can increase the water treatment performance, but there is a problem that the process is complicated and the operating cost is greatly increased.
종래 환경호르몬 처리방식 중 또 다른 하나로서, 전기화학적 수처리 방법은 반응기에 설치된 양극과 음극에 전기에너지를 주어, 오염물의 전기적 극성에 따라 오염물을 양극 또는 음극에 부착시키거나, 오염물을 전기화학적으로 분해시키는 기술이다. 대부분의 경우 물에 존재하는 내분비계교란물질의 농도가 매우 낮고, 전해질로 작용할 수 있는 물질의 농도 또한 극히 낮으므로 내분비계교란물질이 함유된 물은 전기저항이 크다. 따라서 전기화학적으로 내분비계교란물질의 처리성능을 향상시키기고 운전전력을 저감하기 위해서는 인위적으로 물에 전해질을 첨가해주어야 한다. 일 예로, 비스페놀 A(Bisphenol-A)을 전기화학적으로 분해하기 위해서는 보통 전해질로 염(NaCl)을 첨가하는데, 전해질의 첨가는 또 다른 수질오염 문제를 유발할 수 있기 때문에, 대량의 전해질을 필요로 하는 전기화학적 방법은 내분비계교란물질의 처리에 적합하지 못한 문제점이 있다. 또한, 전기화학적 방법은 전극의 소모가 심해 빈번히 전극을 교체해야하는 문제점이 있다.As another of the conventional environmental hormone treatment method, the electrochemical water treatment method gives electric energy to the anode and cathode installed in the reactor, attaching the pollutant to the anode or cathode according to the electrical polarity of the pollutant, or electrochemically decomposes the pollutant It is a technique to let. In most cases, the concentration of endocrine disruptors in water is very low, and the concentration of substances capable of acting as electrolytes is extremely low, so the water containing endocrine disruptors has a high electrical resistance. Therefore, in order to electrochemically improve the treatment performance of endocrine disruptors and to reduce the operating power, it is necessary to artificially add electrolyte to water. For example, in order to electrochemically decompose bisphenol A (Bisphenol-A), salt (NaCl) is usually added as an electrolyte, and since the addition of the electrolyte may cause another water pollution problem, a large amount of electrolyte is required. The electrochemical method has a problem that is not suitable for the treatment of endocrine disruptors. In addition, the electrochemical method has a problem in that the electrode is consumed so much that the electrode must be replaced frequently.
이와 같이, 종래 대부분의 환경호르몬 처리방식은 환경호르몬의 처리시간이 길고, 제거 효율이 낮아 적용개소 및 적용범위가 매우 제한적인 문제점이 있으며, 설치가 되더라도 시설물 운영 및 관리가 어려워 실용성이 떨어지는 문제점이 있다.As such, most environmental hormone treatment methods in the related art have a problem that the processing time of the environmental hormone is long and the removal efficiency is low, so that the application point and the scope of application are very limited. have.
이에 따라, 최근에는 환경호르몬의 처리 효율을 향상시키고 유지관리비용을 절감시키기 위한 환경호르몬 처리장치에 대한 일부 대책들이 제안되고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, some countermeasures for environmental hormone processing apparatuses have been proposed to improve treatment efficiency and reduce maintenance costs of environmental hormones.
본 발명은 환경호르몬 처리 성능 및 처리 효율을 향상시킬 수 있는 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법을 제공한다.The present invention provides an environmental hormone processing apparatus and an environmental hormone processing method capable of improving environmental hormone processing performance and processing efficiency.
또한, 본 발명은 구조 및 처리 공정을 간소화할 수 있으며, 다양한 환경호르몬 발생개소에 적용할 수 있는 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법을 제공한다.In addition, the present invention can simplify the structure and processing process, and provides an environmental hormone processing apparatus and an environmental hormone processing method that can be applied to various environmental hormone generation sites.
또한, 본 발명은 전력소비를 최소화하고 유지관리비용을 절감할 수 있는 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an environmental hormone processing apparatus and an environmental hormone processing method capable of minimizing power consumption and reducing maintenance costs.
또한, 본 발명은 환경호르몬이 제거된 후 배출되는 피처리수를 최적화할 수 있는 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an environmental hormone treatment apparatus and an environmental hormone treatment method capable of optimizing the water to be discharged after the environmental hormones are removed.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 피처리수에 포함된 환경호르몬을 제거하기 위한 환경호르몬 처리장치는, 피처리수의 수면으로부터 이격되게 배치되는 방전전극, 및 피처리수와 연결되어 피처리수를 접지(earth)시키는 접지전극을 포함하고, 환경호르몬은 방전전극과 피처리수의 수면 사이에서 발생되는 플라즈마에 의해 생성된 화학적 활성종(chemically active specie) 및 자외선(UV)에 의해 제거된다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the environmental hormone processing apparatus for removing the environmental hormones contained in the water to be treated, discharge electrode disposed to be spaced apart from the surface of the water, And a ground electrode connected to the water to be grounded to ground the water to be treated, wherein the environmental hormone is a chemically active specie generated by a plasma generated between the discharge electrode and the surface of the water to be treated. And by ultraviolet (UV) light.
본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치는 피처리수에 포함된 내분비계교란물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 참고로, 본 발명에서 내분비계교란물질(환경호르몬)이라 함은 통상의 다이옥신, 폴리염화비페닐류(Polychlorinated Biphenyls; PCBs), 다고리 방향족 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon; PAH), 퓨란(furan), 페놀류, 농약(DDT 및 그 유도체), 피임약(17-beta ethinylestradiol), 플라스틱 성분인 비스페놀 A(Bisphenol-A), 디에틸프탈레이트(deithyl phthalate) 등을 포함할 수 있으며, 내분비계교란물의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 아울러, 환경호르몬 처리장치의 적용분야 및 설치장소에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Environmental hormone treatment apparatus according to the invention can be used to remove the endocrine disrupting substances contained in the water to be treated. For reference, in the present invention, endocrine disruptor (environmental hormone) refers to conventional dioxins, polychlorinated biphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), furan, furan, Phenols, pesticides (DDT and derivatives thereof), contraceptives (17-beta ethinylestradiol), plastic components such as bisphenol A (Bisphenol-A), diethyl phthalate (deithyl phthalate), etc. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention. In addition, the present invention is not limited or limited by the application field and the installation place of the environmental hormone processing apparatus.
참고로, 본 발명에서 피처리수라 함은 소정의 전기전도성을 갖는 액체로 이해될 수 있으며, 피처리수의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.For reference, the water to be treated in the present invention may be understood as a liquid having a predetermined electrical conductivity, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the water to be treated.
한편, 방전전극과 피처리수의 수면 사이에서 플라즈마 방전에 의해 생성된 화학적 활성종 중 일부는 미반응 상태로 잔류할 수 있으며, 이와 같이 미반응된 화학적 활성종을 이용하여 피처리수를 처리할 수도 있다. 즉, 방전전극과 피처리수의 수면 사이에서 생성된 화학적 활성종 중 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체를 피처리수로 공급하는 바이패스부를 포함할 수 있다. 일 예로, 바이패스부를 통해 공급되는 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 피처리수가 플라즈마에 의해 처리되기 전에 전처리되도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 피처리수가 플라즈마에 의해 처리됨과 동시에 바이패스부를 통해 공급되는 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 처리되도록 구성할 수도 있다.Meanwhile, some of the chemically active species generated by the plasma discharge may remain in an unreacted state between the discharge electrode and the surface of the water to be treated. Thus, the unreacted chemically active species may be used to treat the water to be treated. It may be. That is, it may include a bypass unit for supplying a gas containing unreacted chemically active species among the chemically active species generated between the discharge electrode and the surface of the water to be treated. For example, the treated water may be configured to be pretreated before being treated by the plasma by a gas including chemically active species supplied through the bypass unit. In some cases, the water to be treated may be configured to be treated by a gas containing chemically active species supplied through the bypass unit while being treated by the plasma.
바이패스부의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 바이패스부는 소정 간격을 두고 이격되게 피처리수의 하부에 제공되는 복수개의 버블노즐을 포함할 수 있으며, 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체는 각 버블노즐을 통해 미세한 크기로 피처리수 내부에 공급될 수 있다.The structure of the bypass unit may be variously changed according to the required conditions and design specifications. For example, the bypass unit may include a plurality of bubble nozzles provided under the water to be spaced at predetermined intervals, and the gas containing unreacted chemically active species may be discharged to a minute size through each bubble nozzle. It can be supplied inside the treated water.
방전전극에는 통상의 전원공급부를 통해 고전압 전원이 공급될 수 있다. 일 예로, 전원공급부는 펄스, 교류 및 직류 중 어느 하나를 방전전극에 인가할 수 있다. 또한, 방전전극과 피처리수의 수면 사이에 기체를 공급하기 위한 기체공급부가 제공될 수 있다. 일 예로, 기체공급부는 공기 또는 산소 중 적어도 하나를 방전전극과 피처리수의 수면 사이에 공급할 수 있다.The discharge electrode may be supplied with high voltage power through a conventional power supply. For example, the power supply unit may apply any one of a pulse, an alternating current, and a direct current to the discharge electrode. In addition, a gas supply unit for supplying a gas between the discharge electrode and the water surface of the water to be treated may be provided. For example, the gas supply unit may supply at least one of air or oxygen between the discharge electrode and the surface of the water to be treated.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 피처리수의 수면으로부터 이격되게 배치되는 방전전극, 및 피처리수와 연결되어 피처리수를 접지(earth)시키는 접지전극을 포함하는 환경호르몬 처리장치를 이용하여 피처리수에 포함된 환경호르몬을 제거하는 환경호르몬 처리방법은, 방전전극과 피처리수의 수면 사이에서 플라즈마 방전을 발생시키는 단계, 및 플라즈마에 의해 생성된 화학적 활성종(chemically active specie) 및 자외선(UV)을 이용하여 환경호르몬을 제거하는 단계를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, using an environmental hormone processing apparatus including a discharge electrode disposed to be spaced apart from the surface of the water to be treated, and a ground electrode connected to the water to be grounded to ground the water to be treated Environmental hormone treatment method for removing the environmental hormone contained in the water to be treated, comprising the steps of generating a plasma discharge between the discharge electrode and the surface of the water to be treated, and chemically active specie (chemically active specie) generated by the plasma and Removing the environmental hormone using ultraviolet (UV).
또한, 방전전극과 피처리수의 수면 사이에서 생성된 화학적 활성종 중 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체를 피처리수로 공급하여 피처리수를 처리할 수 있다. 일 예로, 처리될 피처리수는 플라즈마에 의해 처리되기 전에 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 전처리될 수 있다.In addition, a gas containing unreacted chemically active species among chemically active species generated between the discharge electrode and the surface of the water to be treated may be supplied to the water to be treated. As an example, the treated water to be treated may be pretreated by a gas containing unreacted chemically active species before being treated by the plasma.
본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치 및 환경호르몬 처리방법에 의하면, 전극과 피처리수의 수면 사이에서 발생되는 플라즈마를 이용하여 환경호르몬을 처리할 수 있게 함으로써, 환경호르몬 처리 성능 및 처리 효율을 극대화할 수 있다.According to the environmental hormone processing apparatus and the environmental hormone processing method according to the present invention, by using the plasma generated between the electrode and the surface of the water to be treated, the environmental hormone can be treated, thereby maximizing the environmental hormone treatment performance and processing efficiency Can be.
또한, 본 발명에 따르면 플라즈마 발생시 생성되는 화학적 활성종과 자외선을 함께 이용하여 환경호르몬을 처리할 수 있기 때문에, 환경호르몬의 처리 시간을 단축할 수 있으며, 처리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, since the environmental hormone can be treated by using the chemically active species and ultraviolet rays generated during plasma generation, the treatment time of the environmental hormone can be shortened, and the treatment efficiency can be further improved.
또한, 본 발명에 따르면 자외선을 조사하기 위한 별도의 자외선 램프를 배제할 수 있기 때문에, 구조를 간소화할 수 있으며, 환경호르몬 처리에 필요한 소비전력을 최소화할 수 있다.Further, according to the present invention, since a separate ultraviolet lamp for irradiating ultraviolet rays can be excluded, the structure can be simplified, and power consumption required for environmental hormone treatment can be minimized.
또한, 본 발명에 따르면 유지 및 관리가 매우 용이한 이점이 있다. 특히, 본 발명에 따르면 전극이 피처리수에 직접 접촉하지 않기 때문에, 전극의 부식되는 문제를 미연에 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따르면 전기분해 공정과 달리 전극의 비활성화가 일어나지 않기 때문에 전극을 주기적으로 교체해주어야 하는 번거로움을 저감시킬 수 있으며, 그에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the advantage that the maintenance and management is very easy. In particular, according to the present invention, since the electrode does not directly contact the water to be treated, the problem of corrosion of the electrode can be prevented in advance. Furthermore, according to the present invention, unlike the electrolysis process, since the electrode is not deactivated, it is possible to reduce the trouble of periodically replacing the electrode, thereby reducing the cost.
또한, 본 발명에 따르면 별도의 화학약품을 사용하지 않고 환경호르몬을 처리할 수 있기 때문에 처리된 후 배출되는 피처리수를 최적화할 수 있다.In addition, according to the present invention, since it is possible to treat environmental hormones without using a separate chemical, it is possible to optimize the treated water discharged after the treatment.
또한, 본 발명에 따르면 처리 공정의 중단없이 연속적이고 자동화적인 처리가 가능한 이점이 있다.In addition, according to the present invention there is an advantage that can be continuous and automated processing without interruption of the treatment process.
도 1은 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치에 의한 피처리수의 처리 전/후의 결과를 도시한 그래프이다.1 is a view showing an environmental hormone processing apparatus according to the present invention.
2 and 3 are views for explaining the operation structure of the environmental hormone processing apparatus according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing the results before and after the treatment of the water to be treated by the environmental hormone treatment apparatus according to the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치를 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an environmental hormone processing apparatus according to the present invention, Figures 2 and 3 are views for explaining the operation structure of the environmental hormone processing apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치는 피처리수에 포함된 내분비계교란물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 참고로, 본 발명에서 내분비계교란물질(환경호르몬)이라 함은 통상의 다이옥신, 폴리염화비페닐류(Polychlorinated Biphenyls; PCBs), 다고리 방향족 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon; PAH), 퓨란(furan), 페놀류, 농약(DDT 및 그 유도체), 피임약(17-beta ethinylestradiol), 플라스틱 성분인 비스페놀 A(Bisphenol-A), 디에틸프탈레이트(deithyl phthalate) 등을 포함할 수 있으며, 내분비계교란물의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 아울러, 환경호르몬 처리장치의 적용분야 및 설치장소에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Environmental hormone treatment apparatus according to the invention can be used to remove the endocrine disrupting substances contained in the water to be treated. For reference, in the present invention, endocrine disruptor (environmental hormone) refers to conventional dioxins, polychlorinated biphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), furan, furan, Phenols, pesticides (DDT and derivatives thereof), contraceptives (17-beta ethinylestradiol), plastic components such as bisphenol A (Bisphenol-A), diethyl phthalate (deithyl phthalate), etc. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention. In addition, the present invention is not limited or limited by the application field and the installation place of the environmental hormone processing apparatus.
도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치는 방전전극(100) 및 접지전극(200)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the environmental hormone processing apparatus according to the present invention includes a
상기 방전전극(100)은 피처리수(W)가 수용되는 반응조(10)의 내부에서 피처리수(W)의 수면으로부터 소정 간격을 두고 이격되게 배치된다.The
참고로, 본 발명에서 피처리수(W)라 함은 소정의 전기전도성을 갖는 액체로 이해될 수 있으며, 피처리수(W)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.For reference, the treated water (W) in the present invention may be understood as a liquid having a predetermined electrical conductivity, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the treated water (W).
상기 반응조(10)는 피처리수가 수용될 수 있는 통상의 통 형상으로 제공될 수 있으며, 반응조(10)의 구조 및 특징에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 아울러, 상기 반응조(10)의 일측에는 처리될 피처리수가 유입되기 위한 입구와, 처리된 피처리수가 배출되기 위한 출구가 형성될 수 있다.The
상기 피처리수의 수면에 대한 방전전극(100)의 이격 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다. 이하에서는 방전전극(100)이 피처리수의 수면으로부터 대략 30㎜ 정도 이격되게 배치된 예를 들어 설명하기로 한다.The separation interval of the
상기 방전전극(100)으로서는 통상의 금속전극의 사용될 수 있으며, 상기 방전전극(100)은 통상의 봉, 막대, 플레이트, 소정 메시(mesh)를 갖는 망(網)재 등의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 방전전극(100)의 구조 및 배치구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 복수개의 방전전극(100)이 소정 간격을 두고 이격되게 배치된 예를 들어 설명하기로 한다.As the
아울러, 상기 각 방전전극(100)은 피처리수의 수면으로부터 동일한 이격 간격을 갖도록 배치될 수 있으나, 경우에 따라서는 복수개의 방전전극이 피처리수의 수면으로부터 서로 다른 이격 간격을 갖도록 배치될 수 있다.In addition, the
상기 접지전극(200)은 피처리수와 전기적으로 연결되어 피처리수가 접지(earth)될 수 있게 한다. 즉, 접지전극(200)의 적어도 일부가 피처리수와 연결되어 피처리수가 접지될 수 있기 때문에, 피처리수가 접지전극(200)의 역할을 수행하게 된다.The
상기 방전전극(100)에는 통상의 전원공급부(400)를 통해 고전압 전원이 공급될 수 있다. 일 예로, 상기 전원공급부(400)는 펄스, 교류 및 직류 중 어느 하나를 방전전극(100)에 인가할 수 있다.The
또한, 상기 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에 기체를 공급하기 위한 기체공급부(500)가 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 기체공급부(500)는 공기 또는 산소 중 적어도 하나를 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에 공급할 수 있다. 경우에 따라서는 기체공급부가 공기 또는 산소 대신 여타 다른 기체를 공급하도록 구성될 수 있으며, 기체의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In addition, a
이러한 구성에 의해 상기 방전전극(100)에 전압이 인가되면 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에서 저온 플라즈마 방전이 이루어질 수 있으며, 방전전극(100)과 피처리수(W)의 수면 사이의 기체가 플라즈마에 의해 해리됨으로써 각종 화학적 활성종(chemically active specie)이 생성될 수 있으며, 이와 같이 생성된 화학적 활성종에 의해 피처리수에 포함된 환경호르몬이 제거될 수 있다. 일 예로, 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이의 공기가 플라즈마에 의해 해리됨으로써, 오존, O, H2O2, OH 등과 같은 산화성 활성종이 생성될 수 있으며, 피처리수에 포함된 환경호르몬은 오존, O, H2O2, OH 등과 같은 산화성 활성종에 의해 산화될 수 있다.With this configuration, when a voltage is applied to the
또한, 본 발명에 따르면 상기 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에서 플라즈마 방전이 이루어질 수 있기 때문에, 플라즈마 방전에 의해 방출되는 자외선(UV)이 직업 피처리수에 조사(irradiation)될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 플라즈마 방전에 의한 화학적 활성종과 함께 자외선(UV)을 함께 이용하여 피처리수에 포함된 환경호르몬을 처리할 수 있기 때문에, 보다 빠르고 효율적으로 환경호르몬을 제거할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the plasma discharge may be generated between the
한편, 상기 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에서 플라즈마 방전에 의해 생성된 화학적 활성종 중 일부는 미반응 상태로 잔류할 수 있으며, 이와 같이 미반응된 화학적 활성종을 이용하여 피처리수를 처리할 수도 있다.Meanwhile, some of the chemically active species generated by the plasma discharge may remain in an unreacted state between the
즉, 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치는, 상기 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에서 생성된 화학적 활성종 중 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체를 피처리수로 공급하는 바이패스부(300)를 포함할 수 있다. 이하에서는 바이패스부(300)를 통해 공급되는 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 피처리수가 플라즈마에 의해 처리되기 전에 전처리되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.That is, the apparatus for treating environmental hormones according to the present invention may supply a gas containing unreacted chemically active species among the chemically active species generated between the
즉, 상기 반응조(10)의 전방에는 별도의 전처리조(20)가 연결될 수 있고, 피처리수는 전처리조(20)를 거쳐 반응조(10)로 공급될 수 있는 바, 바이패스부(300)의 일단은 반응조(10)에 연결되고 타단은 전처리조(20)의 하부에 연결되어, 처리될 피처리수는 전처리조(20)에서 바이패스부(300)를 통해 공급되는 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 전처리될 수 있다.That is, a
상기 바이패스부(300)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 바이패스부(300)는 소정 간격을 두고 이격되게 피처리수의 하부에 제공되는 복수개의 버블노즐(310)을 포함할 수 있으며, 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체는 각 버블노즐(310)을 통해 마이크로(㎛) 단위의 버블(B)로 피처리수 내부에 공급될 수 있다. 이와 같이, 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체는 각 버블노즐(310)을 통해 미세한 단위로 피처리수 내부에 고르게 분산될 수 있기 때문에, 피처리수가 전체적으로 고르게 전처리될 수 있다.The structure of the
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체가 피처리수의 전치리 공정에 사용된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 피처리수가 플라즈마에 의해 처리됨과 동시에 바이패스부를 통해 공급되는 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 처리되도록 구성할 수도 있다. 즉, 경우에 따라서는 바이패스부의 일단은 반응조의 측면에 연결되고 타단은 반응조의 저면에 연결될 수 있다.In the above-described and illustrated embodiments of the present invention, a gas containing unreacted chemically active species is described as an example used in the pretreatment process of the water to be treated, but in some cases, the water is treated by plasma. At the same time may be configured to be treated by a gas containing chemically active species supplied through the bypass portion. That is, in some cases, one end of the bypass portion may be connected to the side of the reactor and the other end may be connected to the bottom of the reactor.
이하에서는 본 발명에 따른 악취처리방법을 설명하기로 한다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter will be described the odor treatment method according to the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
피처리수(W)의 수면으로부터 이격되게 배치되는 방전전극(100), 및 상기 피처리수와 연결되어 피처리수를 접지(earth)시키는 접지전극(200)을 포함하는 환경호르몬 처리장치를 이용하여 피처리수에 포함된 환경호르몬을 제거하는 환경호르몬 처리방법은, 상기 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에서 플라즈마 방전을 발생시키는 단계, 및 상기 플라즈마에 의해 생성된 화학적 활성종(chemically active specie) 및 자외선(UV)을 이용하여 상기 환경호르몬을 제거하는 단계를 포함한다.Using an environmental hormone processing apparatus including a
먼저, 방전전극(100)에 고전압 전원이 인가됨에 따라 방전전극(100) 및 피처리수의 수면 사이에서 저온 플라즈마 방전이 발생하게 된다.First, as the high voltage power is applied to the
다음, 상기 플라즈마 방전에 의해 생성된 화학적 활성종 및 자외선을 이용하여 피처리수에 포함된 환경호르몬을 제거할 수 있다.Next, the environmental hormones contained in the water to be treated may be removed using chemically active species and ultraviolet rays generated by the plasma discharge.
즉, 방전전극(100)과 접지 역할을 하는 피처리수의 수면 사이에 고전압 전원이 인가됨에 따라, 방전전극(100)과 수면 사이 기체의 절연이 파괴되면서 다양한 종류의 화학적 활성종(예를 들어, 오존, O, H2O2, OH 등)이 생성될 수 있으며, 각종 화학적 활성종은 주로 피처리수의 수면에서 환경호르몬과 반응하여 환경호르몬을 분해시킬 수 있다.That is, as a high voltage power is applied between the
또한, 플라즈마 상태에서는 이온이나 들뜬 상태의 분자들에 의해 여러 파장의 광자(photons)가 방출될 수 있으며, 이러한 광자로 이루어진 자외선에 의해 피처리수에 포함된 환경호르몬이 제거될 수 있다. 일 예로, 질소 (N2)는 고에너지 전자와의 충돌에 의해 N2(X1∑g +) (바닥상태)에서 N2(C3∏u)로 들뜬다. 들뜬 상태의 질소가 방사 전이 N2(C3∏u→B3∏g)를 하면 파장이 337.1 nm와 357.7 nm인 광자를 방출시킬 수 있으며, 이와 같은 광자로 이루어진 자외선에 환경호르몬이 제거될 수 있다.In addition, in the plasma state, photons of various wavelengths may be emitted by molecules in ions or excited states, and environmental hormones included in the water to be treated may be removed by ultraviolet rays formed of such photons. For example, nitrogen (N 2) is deultteunda in 2 N (X 1 Σ g +) 2 N (C 3 Π u) from (ground state) by collisions with high-energy electrons. Excited nitrogen can emit photons with wavelengths of 337.1 nm and 357.7 nm when radiation transitions to N 2 (C 3 ∏ u → B 3 ∏ g ), and environmental hormones can be removed from ultraviolet light have.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 방전전극(100)과 피처리수의 수면 사이에서 생성된 화학적 활성종 중 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체를 피처리수로 공급하여 피처리수를 처리할 수 있다. 일 예로, 처리될 피처리수는 플라즈마에 의해 처리되기 전에 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 전처리될 수 있다.In addition, as described above, a gas containing unreacted chemically active species among the chemically active species generated between the
한편, 도 4는 본 발명에 따른 환경호르몬 처리장치에 의한 피처리수의 처리 전/후의 결과를 도시한 그래프로서, 비스페놀 A(Bisphenol-A)의 처리 시간에 따른 농도변화를 도시한 그래프이다.On the other hand, Figure 4 is a graph showing the results before and after the treatment of the water to be treated by the environmental hormone treatment apparatus according to the present invention, it is a graph showing the concentration change with the treatment time of bisphenol A (Bisphenol-A).
600㎖의 물에 비스페놀 A를 녹여 10㎎/L의 농도로 피처리수를 제조하였으며, 방전전극(100)에 공급된 전압과 전력이 각각 28kV, 30W인 조건으로 피처리수를 처리하였다. 비스페놀 A의 농도는 자외선분광광도계를 이용하여 276.5㎚에서 측정하였다. 비스페놀 A는 벤젠 고리를 포함하고 있어 276㎚에서 높은 자외선 흡광도를 나타내며, 이러한 비스페놀 A의 구조는 아래와 같다.Bisphenol A was dissolved in 600 ml of water to prepare water to be treated at a concentration of 10 mg / L, and the water to be treated was treated under conditions that the voltage and power supplied to the
[비스페놀 A의 화학식][Formula of Bisphenol A]
도 4와 같이, 비스페놀 A의 흡광도(absorbance)가 시간에 따라 지속적으로 감소함을 확인할 수 있는 바, 비교적 짧은 40분 정도의 처리 시간 동안 약 90% 가량의 비스페놀 A가 저감됨을 확인할 수 있다.As shown in Figure 4, it can be seen that the absorbance (absorbance) of bisphenol A is continuously reduced with time, it can be seen that about 90% of bisphenol A is reduced during a relatively short 40 minutes treatment time.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
100 : 방전전극(100) 200 : 접지전극
300 : 바이패스부 400 : 전원공급부
500 : 기체공급부100:
300: bypass unit 400: power supply unit
500: gas supply unit
Claims (9)
상기 피처리수의 수면으로부터 이격되게 배치되는 방전전극; 및
상기 피처리수와 연결되어 상기 피처리수를 접지(earth)시키는 접지전극;을 포함하고,
상기 환경호르몬은 상기 방전전극과 상기 피처리수의 수면 사이에서 발생되는 플라즈마에 의해 생성된 화학적 활성종(chemically active specie) 및 자외선(UV)에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리장치.In the environmental hormone treatment apparatus for removing the environmental hormone contained in the water to be treated,
A discharge electrode disposed to be spaced apart from the water surface of the water to be treated; And
A ground electrode connected to the water to be treated to ground the water to be treated;
And the environmental hormone is removed by chemically active specie generated by plasma generated between the discharge electrode and the surface of the water to be treated and ultraviolet (UV) light.
상기 화학적 활성종 중 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 상기 방전전극과 상기 수면 사이의 기체를 상기 피처리수로 공급하는 바이패스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리장치.The method of claim 1,
And an bypass unit for supplying the gas between the discharge electrode and the water surface including the unreacted chemically active species among the chemically active species to the water to be treated.
상기 바이패스부는 소정 간격을 두고 이격되게 상기 피처리수의 하부에 제공되는 복수개의 버블노즐을 포함하고,
복수개의 상기 버블노즐은 상기 피처리수의 하부에서 상기 화학적 활성종을 포함하는 버블(gas bubble)을 공급하는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리장치.The method of claim 2,
The bypass unit includes a plurality of bubble nozzles provided below the water to be treated at predetermined intervals,
The plurality of bubble nozzles environmental hormone treatment device characterized in that for supplying a bubble (gas bubble) containing the chemically active species in the lower portion of the water to be treated.
상기 바이패스부는 상기 피처리수의 유동라인 중 상기 방전전극보다 전방에 연결되고,
상기 피처리수는 상기 플라즈마에 의해 처리되기 전에 상기 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 전처리되는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리장치.The method of claim 2,
The bypass unit is connected to the front of the discharge electrode of the flow line of the water to be treated,
And said water to be treated is pretreated with a gas containing said chemically active species before being treated by said plasma.
상기 방전전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고,
상기 전원공급부는 펄스, 교류 및 직류 중 어느 하나를 상기 방전전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리장치.The method of claim 1,
It includes a power supply for supplying power to the discharge electrode,
And the power supply unit applies any one of a pulse, an alternating current, and a direct current to the discharge electrode.
상기 방전전극과 상기 피처리수의 수면 사이에 기체를 공급하는 기체공급부를 포함하고,
상기 기체공급부는 공기 또는 산소 중 적어도 하나를 공급하는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리장치.The method of claim 1,
A gas supply unit for supplying gas between the discharge electrode and the water surface of the water to be treated,
The gas supply unit environmental hormone processing apparatus characterized in that for supplying at least one of air or oxygen.
상기 방전전극과 상기 피처리수의 수면 사이에서 플라즈마 방전을 발생시키는 단계; 및
상기 플라즈마에 의해 생성된 화학적 활성종(chemically active specie) 및 자외선(UV)을 이용하여 상기 환경호르몬을 제거하는 단계;를 포함하는 환경호르몬 처리방법.Environment contained in the water to be treated using an environmental hormone treatment device including a discharge electrode disposed to be spaced apart from the surface of the water to be treated, and an earth electrode connected to the water to be grounded to ground the water to be treated. In the environmental hormone treatment method to remove hormones,
Generating a plasma discharge between the discharge electrode and the surface of the water to be treated; And
And removing the environmental hormone by using chemically active specie generated by the plasma and ultraviolet (UV) light.
상기 화학적 활성종 중 미반응된 화학적 활성종을 포함하는 상기 방전전극과 상기 수면 사이의 기체를 상기 피처리수로 공급하는 단계를 더 포함하는 환경호르몬 처리방법.The method of claim 7, wherein
And supplying a gas between the discharge electrode and the water surface including unreacted chemically active species among the chemically active species to the water to be treated.
상기 피처리수는 상기 플라즈마에 의해 처리되기 전에 상기 화학적 활성종을 포함하는 기체에 의해 전처리되는 것을 특징으로 하는 환경호르몬 처리방법.The method of claim 8,
And said water to be treated is pretreated by a gas containing said chemically active species before being treated by said plasma.
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