KR20150001652A - 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템 - Google Patents

금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템

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KR20150001652A
KR20150001652A KR1020140077628A KR20140077628A KR20150001652A KR 20150001652 A KR20150001652 A KR 20150001652A KR 1020140077628 A KR1020140077628 A KR 1020140077628A KR 20140077628 A KR20140077628 A KR 20140077628A KR 20150001652 A KR20150001652 A KR 20150001652A
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손정일
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아산텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철강공장에서 금속 표면 처리에 사용된 후 배출되는 오일성 폐수, 산업단지에서 발생되는 산ㅇ알카리 폐수, 축산폐수, 음식물 오폐수, 다양한 오일성 폐수(이상 난분해성 하폐수), 기타 하폐수를 전기화학적 전위차가 있는 둘 이상의 금속 미디어가 충진된 레독스 금속반응기를 이용하여 후처리 하여 스트루바이트(Struvite)로 응집하여 비료화 함으로써 폐수속에 포함되어 있는 인 또는 질소 또는 이들 모두를 제거할 수 있는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템에 관한 것이다.

Description

금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템{PHOSPHORUS TREATMENT AND FERTILIZED SYSTEM FOR WASTEWATER EQUIPPED WITH REDOX METAL REACTOR}
본 발명은 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철강공장에서 금속 표면 처리에 사용된 후 배출되는 오일성 폐수, 산업단지에서 발생되는 산ㅇ알카리 폐수, 축산폐수, 음식물 오폐수, 다양한 오일성 폐수(이상 난분해성 하폐수), 기타 하폐수를 전기화학적 전위차가 있는 둘 이상의 금속 미디어가 충진된 레독스 금속반응기를 이용하여 후처리 하여 스트루바이트(Struvite)로 응집하여 비료화 함으로써 폐수속에 포함되어 있는 인 또는 질소 또는 이들 모두를 제거할 수 있는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템에 관한 것이다.
철강공장에서 금속 표면 처리에 사용된 후 배출되는 폐유로 인한 오일성 폐수, 산업단지에서 발생되는 산,알카리 폐수, 축산폐수, 기름, 특히 동물성 기름을 다량 함유한 음식물 오폐수, 기타 하폐수는 오일 성분이 이후 폭기 과정 등에서 미생물 등과 결합하거나 다양한 이유로 입자가 커지고 상호 뭉쳐 부상하거나 관로를 폐쇄하기 쉽고, 특히 이후 화학처리과정 등 다양한 원인과 처리과정에서 비누화 반응이 일어날 경우 유수분리나 하폐수 처리는 거의 불가능해 진다.
특히 고농도 하폐수는 COD를 크게 증가시키며, 오일 입자가 산화하는 경우 심각한 악취를 유발한다.
또 음식물 오폐수는 동물성 지방 비율이 높아 낮은 온도에서는 고화되므로 저류시설이나 이송펌프 등에 심각한 막힘 현상을 유발하게 된다.
나아가 고농도 유기성 폐수를 혐기성 소화 공정 등으로 처리하는 것이 일반적인데 중소규모 처리장에서 처리하는 경우 시설비 및 유지관리비가 과도하게 소요된다는 문제점도 일으킨다.
종래의 고농도 유기성 오폐수를 처리하기 위한 기술로는 종래기술 등록특허 제10-0902138호 『오존을 이용한 폐수 정화 장치』와 특허공개 제10-2007-0051604호 『폐수 및 악취 다중 플라스마 처리방법』 및 등록특허 제10-0602058호 『전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치』가 있다.
상기 종래기술 등록특허 제10-0902138호 『오존을 이용한 폐수 정화 장치』오존을 이용한 폐수 정화 시스템에 관한 것으로, 전압을 공급하는 전원부와 산소를 발생하는 산소 발생부와 폐수를 저장 및 공급하는 수조와 상기 전원부로부터 전압을 수신하여 고압을 발생시키는 고압발생부와 상기 수조로부터 공급된 폐수와 오존의 혼합물과 오존 발생기에서 발생된 오존을 혼합하여 배출하는 순환 펌프부로 이루어지고, 상기 순환펌프로부터 배출되는 오존과 폐수를 정화 처리한 물의 혼합물을 공급받아 분사하여 배출하는 분사 펌프부와 상기 순환 펌프부 또는 상기 분사 펌프부로부터 배출되는 혼합물을 공급받아 상기 오존과 폐수의 용존율을 높이기 위해 순환시켜 배출하는 용존부 및 상기 산소 발생부로부터 발생된 산소 또는 공기를 방전 공간에 공급하고 상기 고압 발생부로부터 수신된 고압을 상기 방전 공간에 방전하여 오존을 발생시키고 상기 용존부로부터 배출되는 오존과 폐수의 혼합물을 공급받아 상기 방전 공간에서 발생된 고열을 냉각시킨 후 상기 수조로 배출하는 오존 발생기를 포함하며 상기 오존과 폐수의 혼합물이 상기 순환 펌프부, 상기 분사 펌프부, 상기 용존부, 상기 오존 발생기 및 상기 수조를 순환하면서 상기 오존에 의해 상기 폐수를 정화 처리하는 오존을 이용한 폐수 정화 장치를 제시하고,
종래기술 특허공개 제10-2007-0051604호 『폐수 및 악취 다중 플라스마 처리방법』은 다중고리형 노즐을 사용한 고효율 유체접촉 처리방법과 플라스마 다중 발생방법을 이용한 폐수 및 악취 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 플라스마 다중 발생방법은 고리노즐형 방전플라스마 발생, 이중원통 원침형 방전플라스마 발생 및 마이크로파 자외선플라스마 발생으로 구성되는 것을 특징으로 하며, 다중고리형 노즐 유체접촉 방법은 외부 고리노즐에서 오염유체가 원통형으로 분사되고, 내부 고리노즐에서 플라스마 제트가 분사되어 원통 중심에 플라스마포켓이 형성되며, 외부 고리노즐에서 고속 분사된 오염유체와 원뿔형으로 상호 교차되어, 플라스마와 오염유체가 상압 분위기에서 고효율로 접촉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한느 고밀도 플라스마를 이용한 폐수처리 및 오염대기 악취저감장치 및 그 방법에 관한 폐수 및 악취 다중 플라스마 처리방법을 제시하고,
종래기술 등록특허 제10-0602058호 『전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치』는 전기분해반응 과정과 전기응집반응 과정을 통해 폐수를 전해처리 함으로써 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거시간을 닫ㄴ축시켜 전해처리 효율을 보다 향상시킬 수 있도록 하기 위해 폐수의 전기분해 반응이 이루어지는 제1 반응챔버와 제1 반응챔버를 통해 전해처리된 전해처리수를 유입하여 전기응집반응이 이루어지는 제2 반응챔버와 제1 및 제2 반응챔버 각각의 내부에 설치되어 제1 및 제2 반응챔버 각각의 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수를 전기분해반응 및 전기응집반응시키는 전극판과 제1 및 제2 반응챔버 각각의 내부에 설치도니 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부와 전해처리되어 제2 반응챔버의 내부로 유입되는 전해처리수에 오존을 공급하는 오존발생기 및 제2 반응챔버의 전기응집반응시 순도 70% 이상의 산소를 미세기포 형태로 주입하기 위한 산소주입수단의 구성으로 이루어지는 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치를 제시하고 있다.
그러나 상기 세 종래기술은 오존, 플라즈마, 전기분해를 이용한 수처리공법으로, 생물학적 처리나 화학적 처리 후 색도 및 냄새 제거를 위하여 보조적으로, 후처리수단으로 사용되기에는 적합할지 몰라도, 전처리 또는 주된 오폐수 처리 용도로 사용되기에는 장치의 대형화와 운전비용의 과도함 등만 고려하여도 현실성이 떨어진다.
또한 종래기술 등록특허 제10-0341467호 『가수분해 및 금속염의 이온화 경향을 이용한 화학흡착반응에 의한 고농도 오폐수정화방법』이 있는데,
상기 종래기술은 축산폐수, 생활하수, 음식물찌꺼기 침출수 등의 고농도 오폐수를 가수분해와 금속염의 이온화경향을 이용한 화학흡착반응에 의해 정화하는 방법에 관한 것으로, 그 구성은 고농도 폐수를 산화제와 혼합시켜 가수분해시킨 후 이 반응물에 염기제와 암모니아 해리용 확장제(suspension liquid)를 투입하여 중화, 탈질 및 응집시켜 처리하는 방법을 제공하는데, 본 발명의 방법에 따르면, 산화와 중화반응에 의한 가수분해에 의해 폐수내 콜로이드화 물질들이 조직재 편성되어 고액분리하기 쉬운 상태로 되고, 용해되어 있는 유ㆍ무기 물질은 고체로 석출되는 상변환 촉매작용이 일어나도록 유도하고, 이와 동시에 염산과 암모니아의 반응에 의한 탈기와 구리 접촉 촉매 반응에 의한 탈질을 수행하여 고농도 폐수를 신속하고도 경제적으로 정화시킬 수 있는 가수분해 및 금속염의 이온화 경향을 이용한 화학흡착반응에 의한 고농도 오폐수 정화방법을 제시하고 있다.
그러나 상기 종래기술은 대량 배출되는 오폐수, 특히 유기성, 오일 함유 폐수를 처리하기에는 무리가 있으며, 구리 접촉 촉매는 결국 앞서 언급한 종래기술들과 마찬가지로 후처리 수단으로, 수처리에 있어 보조적 기능을 하고 있다.
또한 종래에는 T-P의 농도에 따라 응집제를 담량비로 투입하여 응집침전하거나 응집여과등으로 제거하였는데 이 경우 응집제의 알루미늄이온등으로 전처리 과정의 미생물의 저해를 발생하여 수처리의 악영항을 줄 수 있고, 응집제가 투입된 슬러지(Sluge)는 탈수 효율이 저하될 뿐만 아니라 과다한 약품비 및 관리비가 상승되며 과잉 응집제 투입시 대처방안이 미비한 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템에 있어서,
금속 표면 처리에 사용된 후 배출되는 오일성 폐수, 산업단지에서 발생되는 산ㅇ알카리 폐수, 축산폐수, 음식물 오폐수, 기타 고농도 하폐수를 처리함에 있어
폐수가 유입되어 처리하는 전처리단계와 상기 전처리단계 후 화학적 또는 생물학적으로 폐수를 처리하는 본처리단계로 이루어지고, 상기 본처리단계로부터 폐수를 공급받는 레독스 금속반응기를 포함하는 후처리단계로 이루어지되, 레독스 금속반응기를 통하여 폐수속의 인 또는 질소 또는 이들 모두를 분리하여 제거할 수 있고, 분리된 질소 또는 인을 수거하는 침전조를 구비하여 폐수의 처리효율을 높일 수 있고,
레독스 금속반응기에 재생수단을 구비하여 레독스 금속반응기의 세척을 통해 고장이나 성능저하를 방지하며,
분리된 인 또는 질소 또는 이들 모두가 스트루바이트(Struvite)로 응집되어 비료로 사용이 가능한 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템을 제공하는 것을 콕적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템은
폐수가 유입되는 유입부와 상기 유입부와 연결되는 체류조를 포함하는 전처리단계와 상기 체류조로부터 폐수를 공급받아 폐수를 화학적 또는 생물학적 또는 이들 모두의 방법으로 처리하는 처리조를 포함하는 본처리단계 및 상기 처리조로부터 폐수를 공급받는 레독스 금속반응기를 포함하는 후처리단계를 포함하여 이루어지되,
상기 레독스 금속반응기는 폐수에 포함되어 있는 인 또는 질소 또는 이들 모두를 분리하는 것을 특징으로 하며,
상기 후처리단계에는
상기 레독스 금속반응기로 분리된 인 또는 질소 또는 이들 모두를 수거하는 침전조가 구비어 있고,
상기 레독스 금속반응기에는 재생수단이 구비되며, 상기 재생수단은 역세부 또는 스팀공급부 또는 이들 모두로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템은 화학적 또는 생물학적으로 폐수를 처리하는 본처리단계와 상기 본처리단계로부터 폐수를 공급받아 폐수속의 질소 또는 인을 분리하여 제거하는 레독스 금속반응기를 포함하는 후처리단계를 구비함으로써 폐수속의 인과 질소를 금속의 전위차로 분리시킬 수 있으며,
레독스 금속반응기에는 재생수단을 구비하여 레독스 금속반응기를 세척할 수 있어, 각종 이물질이 끼이는 것을 방지하여 고장이나 성능저하를 막음으로써 유지보수가 용이하고 내구성이 향상되며,
분리된 인 또는 질소는 스트루바이트(Struvite)로 응집되어 비료로 사용할 수 있어 폐수를 처리함과 동시에 비료를 생산하여 효율성을 증가시킬 수 있고,
후처리단계에서 나오는 방류수의 대장균군이 3000MPN 이하로 발생하여 대장균군의 소독이 불필요하며,
과잉 알루미늄으로 인한 생물학적 처리과정의 저해현상을 해소할 수 있고,
탈수된 cake의 발생을 저하시킬 수 있다.
나아가 레독스 금속반응기를 통하여 금속의 전위차로 폐수속의 인 또는 질소 또는 이들 모두를 분리함으로써 응집제와 같은 약품의 사용을 하지 않아 비용을 절감시키고, 방류수의 잔류 COD 및 BOD를 절감시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 레독스 금속반응기를 이용한 총인처리 및 비료화 시스템의 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 레독스 금속반응기를 이용한 총인처리 및 비료화 시스템의 개략도.
도 3 은 본 발명에 따른 레독스 금속반응기를 이용한 총인처리 및 비료화 시스템의 변형례
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템(A)을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2 을 참고하여 특정하면, 유입부(10)에서 침전조(50)로 이어지는 하폐수의 처리 경로에 맞게 전후를 정한다.
도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템(A)은 철강공장에서 금속 표면 처리에 사용된 후 배출되는 오일성 폐수, 산업단지에서 발생되는 산ㅇ알카리 폐수, 축산폐수, 음식물 오폐수, 다양한 오일성 폐수(이상 난분해성 하폐수), 기타 하폐수를 처리하기 위한 시스템으로 폐수가 유입되는 유입부와 상기 유입부와 연결되는 체류조를 포함하는 전처리단계(100)와 상기 체류조로부터 폐수를 공급받아 폐수를 화학적 또는 생물학적 또는 이들 모두의 방법으로 처리하는 처리조를 포함하는 본처리단계(200) 및 상기 처리조로부터 폐수를 공급받는 레독스 금속반응기(30)를 포함하는 후처리단계(300)로 이루어져 있다.
보다 상세하게는 도 2에서 상기 유입부(10)는 샘플링탱크(13)(sampling tank)도 구비될 수 있으며, 샘플링탱크(13)에는 pH 미터(meter) 등의 각종 수질측정기가 구비되어 있어 유입 하폐수의 성상 변화를 감지하여 금속반응기의 처리 성능을 확인하는 기초값으로 사용되고, 또한, PLC(Programmable Logic controller) 등으로 구성되는 컨트롤러(C)(연결 케이블 등 미도시함)에 송신하고, 컨트롤러(C)는 화학처리조(40)에 투입되는 약품 또는 처리제의 첨가량 등을 가변시켜 최적의 수처리 프로세스가 진행되도록 할 수 있다.
상기 체류조(20)는 유입부와 연결되어 안정된 수처리를 보장하는 것으로, 특히 고농도 하폐수의 보다 완벽한 전처리를 보장하기 위하여 상기 체류조(20)에는 스컴스키머(21)(scum skimmer)가 구비되어 있어 이물질을 비롯하여 오일 입자를 걸러 낼 수 있고, 또 교반기능은 물론 포기 기능을 수행하도록 교반수단(23)으로 컴프레서(23a)와 산기관(23b)이 구비되어 있다.
상기 체류조(20)의 배출측에는 부유성 이물질, 특히 오일성 이물질을 월류 배출하고 위어(weir)의 기능을 수행하는 배플(baffle)이 구비되어 있으며,
월류된 이물질 등은 배출부(25)를 통하여 방출되고, 이후 소각처리되거나 또는 탱크로리를 통하여 제3의 장소로 이송되어 처리된다.
상기 체류조(20)에는 또 수위측정수단, 특히 레빌 트랜스미터(G)(level transmitter)가 구비되어 있어 체류조의 수위 측정을 통해 유입부(10)에서의 공급량, 이송펌프(27)를 통한 후속 처리 배출량, 공급펌프(31)를 통한 레독스 금속반응기(30)로의 공급량 등을 제어하도록 연동되며, 신호선(G1)을 통하여 유입부(10)의 밸브 또는 펌프, 후단 이송펌프(27), 공급펌프(31), 그리고 컨트롤러(C)와 연계 제어되도록 되어 있다.
상기 전처리단계(100)에서 처리된 하폐수는 이송펌프(27)를 통하여 후속 처리를 위하여 배출되는데, 이송관(27a)을 통하여 보조 체류조(28)로 공급되거나, 직송관(27b)을 통하여 화학처리조(40)로 공급될 수 있다.
상기 보조 체류조(28)는 하폐수 유입량이 많거나 전처리단계(100)에 의하여 완벽하게 고농도, 오일성 하폐수가 처리되지 못하거나, 부유성 이물질이 특히 많은 경우 한 번 더 거름 작업이 수행되도록 오일스키머(28A)(oil skimmer)가 구비되어 있다.
보조 체류조(28)의 배출측에는 이송펌프(29)가 구비되어 있고, 필요에 따라 오일스키머(28A)(oil skimmer)에 의한 반복 거림이 가능하도록 반송관(29b)이 구비되어 있고, 화학처리조리 하폐수를 공급하는 이송관(29a)도 구비되어 있다.
상기 보조 체류조(28)에도 수위측정수단, 특히 레빌 트랜스미터(G)(level transmitter)가 구비되어 있고, 이는 신호선(G1)을 통하여 후단 이송펌프(29)와 교신하면서 적절한 이송량을 제어하게 된다. 또 오일스키머(28A)(oil skimmer)에서 수거된 오일성 이물질 등은 역시 배출부(25)를 통하여 방출되고, 이후 소각처리되거나 또는 탱크로리를 통하여 제3의 장소로 이송되어 처리된다.
다시 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템(A)은 상기 체류조(20)로부터 폐수를 공급받아 폐수를 화학적 또는 생물학적 또는 이들 모두의 방법으로 처리하는 처리조를 포함하는 본처리단계(200)가 구비된다.
보다 상세하게는 상기 본처리단계(200)에는 화학적 방법으로 폐수를 처리하는 화학처리조 또는 생물학적 방법으로 폐수를 처리하는 생물학적 처리조가 구비될 수 있으며 상기 화학처리조와 생물학적처리조는 공지의 구성과 대동소이하며, 도면에는 화학처리조만 구비될 수 있도록 도시하였으나, 화학처리조와 생물학적처리조가 모두 구비되거나 둘 중 하나만 구비되는 것도 무방하다. 상기 화학처리조(40)는 체류조(20)의 직송관(27b)과 연결되거나, 보조 체류조(28)의 이송관(29a)과 연결될 수 있다.
화학처리조(40)는 공지의 구성과 대동소이하며, 제1 내지 제3 처리조(41)(43)(45)를 갖고, 각 처리조에는 교반기(47)와 pH미터(49)가 구비되어 있다.
제1처리조(41)에서는 제1처리제 공급부(42)에서 PAC(폴리염화알루미늄) 등의 무기응집제를 정량 공급받으며, 제2처리조(43)에서는 제2처리제 공급부(44)에서 가성소다 등을 정량 공급 받고, 제3처리조(45)에서는 제3처리제 공급부(46)에서 응집 보조제인 폴리머 등을 정량 공급받는다.
상기 화학처리조에서 처리된 폐수는 다시 레독스 금속반응기(30)가 구비된 후처리단계(300)에 공급되어지며, 상기 레독스 금속반응기(30)는 폐수에 포함되어 있는 인 또는 질소 또는 이들 모두를 분리하게 되며, 특히 분리된 암모니아성 질소는 소각, 흡착, 촉매반응 또는 탈기탑에서 탈기시켜 황산암모늄[(NH4)2SO4]으로 생성한 후 에너지원으로 회수한다.
보다 상세하게는 본 발명의 핵심에 해당하는 레독스(redox) 금속반응기(30)는 처리 용량 보장을 위하여 순환관(30a)(30b)에 복수개가 병렬 연결되어 있으며, 필요에 따라서는 한번의 하폐수 순환에도 보다 완벽하게 처리되도록 다수의 금속반응기를 한 라인에 직렬 연결하여 구성할 수 있다.
본 발명에서 레독스 금속반응기(30)를 활용하여 심각한 오일성 폐수를 분해, 전처리 하는 경우 산화작용과 분해작용으로 화학적 처리 효율이 크게 상승된다.
전기화학적 전위차가 있는 둘 이상의 금속 미디어는 달리 이종금속의 전위차인 갈바니 전위차(galvani potential difference)라고도 할 수 있다.
이러한 레독스(redox) 금속반응기(30)에서는 산화되면서 전자(electron)를 생성하는 산화금속(일종의 전극)과 환원금속(일정의 전극)을 포함하며, 전위차에 의한 기전력이 발생된다.
이러한 이종 금속은 알루미늄, 아연, 구리, 은, 마그네슘 등이거나, 이들의 합금일 수 있다.
Co, Ni, Sn, Fe, Al, Ag, Mn, Cu 및 Zn 등의 셀프(self) 레독스(redox, reduction-oxidation) 기능을 제공하는 이종금속은 하폐수, 본질적으로는 오일 함유 입자와의 접촉성을 높이면서도, 하폐수의 통과를 보장하여야 하는데, 다공성 구조로 제조하거나, 단순히 실과 같이 가공된 금속(전기화학적 전위차가 있는 2개 이상의 금속)을 뭉쳐 철수세미와 유사항 형태로 만들어 하우징에 배열하고, 노즐을 갖는 캡을 하우징의 양단에 결합하고, 순환관(30a)(30b)을 각 노즐에 결합하여 설치할 수 있다.
이러한 레독스(redox) 금속반응기(30)는 서로 전기화학적 전위차가 있는 2개 이상의 금속 입자들로 구성되므로 외부에서 전원을 가하지 않아도 하폐수에 포함된 오일 함유 입자와 자발적으로 산화환원 반응을 일으키면서 오일 함유 입자를 분해한다. 각각 양극과 음극 역할을 하는 이종 금속 미디어는 하폐수의 물 성분과 오일 함유 입자, 기타 이물질이 전해질로 작용하게 되므로 셀프(self) 레독스(redox, reduction-oxidation) 반응(산화환원 반응)이 진행된다.
보다 구체적으로는 산화반응은 전자를 잃거나 산소를 얻는 반응이고, 환원반응은 산화반응과는 반대로 전자를 얻거나 산소를 잃는 반응을 말하며, 레독스는 산화반응과 환원반응을 통칭하는 것이다. 따라서 본 발명에 따른 레독스 금속반응기(30)는 산화환원반응이 동시에 일어나고 전자를 주고 받는 과정에서 전기화학적 반응을 야기하여 살균, 스케일방지, 녹방지, 악취제거 등의 작용을 하게 된다.
먼저 살균작용에 대하여 설명을 하면 살균작용 시 산화촉매장치 반응이 일어나게 되는데 이러한 산화촉매장치 반응 과정에서 소재는 산화를 통해 전자를 방출하게 되는데, 이 전자는 박테리아 등 균의 세포에 작용하여 세포벽을 용혈하여 균을 죽게 하는 작용을 하며, 이 방출된 전자는 물과 작용하여 수소라디칼을 생성하고 다시 수소라디칼(ㅇH)은 물과 반응하여 수산라디칼(ㅇOH)을 생성하게 되는데 이 때 생성되는 수산라디칼은 강력한 살균력을 갖게 되고 이는 염소(Cl)의 살균력의 약 800배에 이르게 된다. 또한 상기 산화촉매장치 반응의 과정에서 수산기(OH-)가 생성되는데 이 수산기로 인해 pH가 상승하게 되고, pH가 9.5 이상이 되면 각종 균이 서식하기 어려운 환경 조건이 되므로 하폐수 중의 각종 박테리아, 미생물, 레지오넬라 등의 균류에 대한 살균이 가능하게 된다.
그리고 상기 레독스 금속반응기(30)는 스케일(Scale) 생성을 방지하는데, 일반적으로 스케일은 유체의 흐름과정에 여러 가지 사유로 배관벽이 전하를 띠게 되며 미세한 탄산칼슘 등의 스케일입자가 전하에 끌려 배관벽에 부착하면서 형성된다. 그러나 상기 레독스 금속반응기(30)는 그 반응의 과정에서 스케일형성의 핵이 되는 전하(e-)를 용액 중에 제공하여 배관벽에 부착되어야 하는 스케일이 액중에서 결정을 형성하여 입자가 조대화 되도록 하는 역할을 함으로써 배관벽에 스케일이 부착되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.
나아가 상기 레독스 금속반응기(30)의 환원반응으로 인하여 철이 녹스는 것을 막아주며 녹을 환원하여 배관부식을 방지하고, 기존에 생성되어 있는 녹을 제거하는 효과가 크다.
또한 레독스 금속반응기(30)는 하폐수에서 발생하는 악취를 제거하는 작용을 하는데 상기 레독스 금속반응기(30)의 반응 과정에서 하폐수에서 발생하는 황화수소 및 알데히드 계통의 악취유발 물질을 분해하는데 탁월한 효과가 있으며 근본적으로 악취를 유발하는 물질을 반응을 통하여 분해함으로써 그 효과를 즉각적으로 알 수 있으며 장기간에 걸쳐 효과를 유지하게 된다.
다시 도 2 에 도시된 바와 같이 그러나 본 발명에 따른 레독스 금속반응기(30)를 이용한 하폐수 처리시스템은 도 2과 같이 고농도의 오일성 폐수나 다양한 고농도 하폐수를 처리하기에 적합하도록 별도로 '바이패스(by-pass) 경로'(순환관(30a,30b))를 통하여 본처리 라인과 별도로 레독스 금속반응기(30)를 배열하여 하폐수 처리시스템을 구현하는 것은 물론,
직접적으로 본처리 라인상에 레독스 금속반응기(30)를 배열하는, '온라인(on-line) 경로' 설치방식을 취할수 있고, 이는 비교적 중ㅇ저농도 오일성 폐수나 하폐수 처리에 적합할 수 있고,
또 도 2와 같이, 레독스 금속반응기(30)를 전처리를 위하여 설치하거나, 수처리 라인 후방에 배열하여 최종 방류전 후처리('온라인(on-line) 경로'또는 '바이패스(by-pass) 경로' 설치방식이 바람직함)를 위하여 채용할 수 있으며,
기타 생물학적ㅇ화학적 본처리와 연계하여 수처리 과정 중간에 레독스 금속 반응기를 배열할 수도 있다.
따라서 도 2를 위주로 한 이하의 오일성 폐수, 특히 오일성 오일성 폐수 처리, 전처리, 레독스 금속반응기(30)의 '바이패스(by-pass) 경로' 배열에 대한 설명에 의하여 본 발명이 제한 해석되어서는 안된다.
또한 상기 레독스 금속반응기(30)는 재생수단이 구비되고, 상기 재생수단은 역세부 또는 스팀공급부 또는 이들 모두로 이루어지게 된다.
보다 상세하게는 재생수단(35)은 역세부(미도시)와 스팀공급부(35B)일 수 있다.
역세부는 물을 수처리 흐름 방향의 반대 방향로 공급하여 레독스 금속반응기(30)를 청소, 재생하는 것으로, 역세수는 침전조(5)에서 배출되는 처리수를 이용할 수 있다. 기본적으로 물의 원활한 공급을 위한 가압펌프와 별도의 저장탱크(필요시)로 구성된다. 역세 후 처리수는 별도로 폐기되거나 다시 체류조로 이송될 수 있다.
또 상기 스팀공급부(35B)는 역세부의 작동 전후로 사용되거나 동시에 사용될 수 있고, 독자 활용될 수 있다. 그 스팀 공급 방향성은 순방향 또는 역방향 모두 무관하나 공간활용성 등을 고려하여 도 2에는 역방향으로 공급되도록 배열되어 있다.
아울러 재생수단(35)은 가압공기공급부(35c)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 이는 컴프레서, 가압공기 저장탱크 등으로 구성될 수 있다.
가압공기공급부(35c)는 역세부 또는 스팀공급부(35B)의 사용 전후 또는 동시에 사용될 수 있고, 털기 기능을 수행한다.
상기 레독스 금속반응기(30)는 상기와 언급한 바와같이 전기 화학적 산화ㅇ환원전위차를 갖는 두 개의 금속이 포함되고, 상기 두 개의 금속의 산화ㅇ환원전위차는 0.5V이상인 것을 특징으로 하며, 상기 레독스 금속반응기(30)로 폐수로부터 분리된 인 또는 질소 또는 이들 모두는 스트루바이트(Struvite)로 응집되게 된다.
스트루바이트는 Mg2+, NH4 + 그리고 PO43-가 1 : 1 : 1로 결합한 결정체이며 guanite 또는 Magnesium Ammonium Phosphate(MAP)라고 불리어 진다. 존재 형태로는 MgNH4PO4ㅇH2O, MgNH4PO4ㅇ6H2O의 두 가지 형태가 있으며 백색을 띄고 있다. 비중이 1.7이고 열을 가했을 때 분해되며 용매가 물일 경우 용해도가 낮고 산일 경우 용해도가 매우 높다. 또한 알칼리 용액에서는 용해되지 않는다고 알려져 있다. H3PO4를 함유한 시료에 대해 MgO와 NH4Cl을 투입하였을 경우 결정화 반응식은 하기와 같다.
MgO + H3PO4 → MgHPO4 + H2O
3MgO + 2H3PO4 → Mg3(PO4)2 + 3H2O
3MgO + 2NH4Cl + 2H3PO4 → 2MgNH4PO4 + MgCl2 + 3H2O
인이 존재하는 용액에 마그네슘 응집원으로 MgO 대신에 간수를 첨가하여 스트루바이트 생성시 pH 변화에 따른 생성물질은 하기 [표1]과 같다. pH 8.5~1.1의 범위에서는 Magnesium phosphate가 침전물로 형성된다.
[표1]
Figure pat00001
또한 스트루바이트 형성에 필수조건은 수중에 질소, 인, 마그네슘의 존재외에 약 알카리성 상태의 유지이다. 용해도는 pH가 증가함에 따라 감소하므로 질소 및 인의 제거를 위한 결정생성에서 pH를 8이상으로 유지시키는 것이 효율적이며 이론적으로 pH10.7에서 최소값을 갖는다.
나아가 스트루바이트는 어떤 계 내에서 Mg2+, NH4 +, PO4 3-이온들의 농도가 스트루바이트의 용해도를 초과할 ?? 생성되는데 이 때 그 계내의 pH와 세 이온들의 농도에 의존하게 되며 스트루바이트의 최소 용해도는 pH 9.0에서 나타나게 된다. 하기 [표2]는 pH에 따른 스트루바이트의 용해도를 나타낸 것으로 pH가 낮아질수록 스트루바이트의 용해도가 급격히 높아짐을 관찰할 수 있는 것처럼 부반응이 쉽게 일어날 수 있는 조건에서 높은 처리효율을 달성하기 위해서는 pH의 조절이 매우 중요하다.
[표2]
Figure pat00002
따라서 본 발명에서 하수슬러지 내의 인을 일정한 순도를 가지는 최종 인 화합물을 스트루바이트로 회수하기 위해서 회수 공정 중 스트루바이트 결정 형성 전의 여액에서 PO43-와 공침전을 일으키는 물질을 제거해 주어야 한다.
공침이란 어떤 물질이 침전할 때 아직 용해도에 이르지 않은 다른 물질이나 이온이 함께 침전하는 현상을 말하며, 공침이 일어나는 기본적인 메커니즘은 첫째, 침전성이 있는 입자의 형성이 완전히 이루어진 후 이 입자의 표면에 불순물이 흡착되는 현상이고, 둘째, 침전성을 가진 입자가 결정을 형성하는 과정에서 불순물이 입자 안으로 혼합되어 흡수되는 현상이다.
공침현상을 이용한 처리에 있어 제반인자들의 영향에 대한 연구 결과 중 pH의 영향에 대한 조사 결과들을 살펴보면 제거물질의 공침 또는 흡착 효율은 제거물질의 용해도가 가장 낮은 pH와 밀접한 관계가 있다고 한다.
다시 상기 후처리단계(300)에는 상기 레독스 금속반응기(30)로 분리된 인 또는 질소 또는 이들 모두를 수거하는 침전조가 구비되어 있다.
상기 침전조로 유입된 폐수는 슬러지 등을 침전시켜 분리 제거하고 상징수는 방류하거나 오존 처리 등의 후처리공정을 더 거쳐 방류된다.
가장 깨끗한 처리수는 제1배출부(51)를 통하여 방류될 수 있고, 침전조의 상부에 떠있는 부유물은 스컴스키머로 걷어서 제2방류부(53)로 월류시켜 소각하거나 탈수 처리할 수 있다.
가장 하부의 슬리지는 제2배출부(55)를 통하여 배출되어 탈수 등을 거쳐 제3의 장소 등에서 처리된다.
상기와 같이 침전조에서 분류된 슬러지는 스트루바이트를 이루어 배출됨으로서 비료의 주된 원료로 사용될 수 있는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템(A)의 다른 핵심 중 하나는 pH미터, ORP미터(Oxidation-Reduction Potential Meter)를 이용하여 레독스 금속반응기(30)의 성능이 상시적으로 유지되도록 한다는 것이다.
pH미터, ORP미터는 레독스(redox) 금속반응기(30) 전후에 배열될 수 있는데,
먼저, 유입부(10), 특히 샘플링탱크(13), 또는 이들 모두에 구비된 제1ORP미터와, 체류조(20) 및 보조 체류조(28)의 배출측에 구비된 제2ORP미터와, 침전조(50)의 배출측에 구비된 제3ORP미터로 구성될 수 있다.
필요에 따라서는 제2ORP미터 만으로도 레독스(redox) 금속반응기(30)의 성능 유지 여부나 재생수단(35) 작동 필요성을 판단할 수 있다.
이러한 ORP미터의 개념을 좀 더 확장하면 pH미터나 전기전도도 측정기(Conductivity Meter) 등 다양한 수질측정기기를 레독스(redox) 금속반응기(30) 전후에 배열하고, 이들 측정기기의 측정값을 컨트롤러(C)로 전송하고 판독하여 보다 완벽하게 운전하도록 할 수 있게 구성할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된, 본 발명에 따른 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템(A)에서, 재생수단(35)을 구성하는 역세부의 펌프, 가압공기공급부(35C)의 컴프레서, 스팀공급부(35B)의 펌프, 체류조의 교반기능 및 포기 기능을 수행하도록 교반수단의 컴프레서(23a), 기타 하폐수 처리시스템의 조명램프 등의 전기 관련 설비를 on/off 하기 위하여 시설 영역 내에 설치된 기둥 등에 구비된 스위치, 특히 무선 스위치(60)를 활용할 수 있다.
또 이러한 무선 스위치(60)에 의하여 이들 전기 작동 구성요소가 on/off되도록 하기 위하여 재생수단(35)을 구성하는 역세부의 펌프, 가압공기공급부(35C)의 컴프레서, 스팀공급부(35B)의 펌프, 체류조의 교반기능 및 포기 기능을 수행하도록 교반수단의 컴프레서(23a), 기타 하폐수 처리시스템의 조명램프에는 제어신호 무선 수신부가 구비되어 있는 것이 바람직하다.
하기 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템을 통한 실험을 통한 결과 및 측정 수치를 나타낸 것이다.
하기 [표3]은 RO 농축수 실험결과(1차)를 나타낸 것이다.
[표3] RO 농축수 실험결과(1차)
Figure pat00003

상기 [표3]에서 확인할 수 있듯이 case7의 경우, 모든 수치가 급격하게 감소함을 볼수 잇다.
하기 [표4]는 RO 농축수 실헙결과(2차)를 나타낸 것이다.
[표4] RO 농축수 실험결과(2차)
Figure pat00004

상기 [표4]에서 확인할 수 있듯이 pH, COD, T-N, T-P 의 수치가 급격하게 감소되는 효과를 보였다.
하기 [표5] 및 [표6] 는 하수처리장 유입 염색폐수의 실험결과를 나타낸 것이다.
[표5] 하수처리장 유입 염색폐수 실험결과(1차)
Figure pat00005

[표6] 하수처리장 유입 염색폐수 실험결과(2차, 약물주입)
Figure pat00006

상기 [표5] 및 [표6]에서 확인 할 수 있듯이 원수에 비하여, pH, ORP, 색도, COD가 감소되는 효과를 보인다.
나아가 하기 [표7]는 하수처리장의 침전조 상등수 실험결과를 나타내는 것이다.
[표7] 하수처리장 침전조 상등수 실험결과
Figure pat00007

상기 [표7]에 나타난 바와 같이, 실험 결과, 법적 방류기준 수치에 못미치는 결과를 나타내어 방류 적합성을 확인할 수 있다.
하기 [표8] 및 [표9]은 코크스폐수 실험결과를 나타낸 것이다.
[표8] 코크스폐수 실험결과(1차)
Figure pat00008

[표9] 코크스폐수 실험결과(2차)
Figure pat00009
Figure pat00010

상기 [표8] 및 [표9]에서 확인할 수 있듯이, 그래프를 보면 현저하게 수치가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
하기 [표10]은 고농도 오일폐수의 실험결과를 나타낸 것이다.
[표10] 고농도 오일폐수(방청유+폐압연유) 실험결과
Figure pat00011

상기 [표10]에서 확인할 수 있듯이 고농도의 오일폐수를 정화하는 경우에도 효과적이라는 사실을 알 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템의 핵심 구성 중 하나인 금속반응기 중 수중형 반응기(B1)의 하우징 구조를 개선하여 신규 현장은 물론 기존 슬러지 처리장에 설치하기 용이하고, 미생물 미디어 교체 편리성이 크게 증진시킬 수 있는 구조가 제시되어 있다.
이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 수중형 반응기(B1)는 미디어(media)(M)가 내장된 함체(box)(Bf)와, 이 함체의 개구부를 덮는 메쉬타입 커버(Bc)와, 이 함체를 벽에 고정하는 링크암(Au)(Aℓ)으로 구성되어 있다.
상기 함체(Bf)는 전체 또는 일부가 처리수와 미생물의 접촉성 향상을 위하여 메쉬 타입으로 되어 있는 것이 바람직하며,
커버(Bc)는 전체적으로 메쉬타입으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 미디어(M)는 미생물 서식성 향상을 위한 인공 또는 천연 다공성 소재로 구성되며, 교체 편리성을 위하여 카트리지 타입으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 링크암은 반응기(B1)의 크기에 따라 하나 또는 복수개가 구비될 수 있는데, 도면에서는 상하 링크암(Au)(Aℓ) 2개로 구성되어 있다.
각 링크암(Au)(Aℓ)은 신규 배양조 환경이나 기존 배양조 구조 모두에 적용할 수 있도록 길이 및 각조조절이 가능하도록 구성되어 있어, 도 5와 같이 설치 벽체가 곡면을 이루는 경우에도 쉽게 설치할 수 있다.
각 링크암(Au)(Aℓ)은 벽체에 결합되는 제1링크(A1), 길이 및 각도조절을 위한 제2링크(A2), 함체(Bf)에 결합되는 제3링크(A3)로 구성되고, 각 링크(A1,A2,A3)에는 길이 조절을 위한 다수의 구멍이 형성되어 있다.
제2링크(A2)는 제1 및 제3 링크(A1,A3)에 삽입된 형태로 길이가 조절되며, 길이 및 각도 조절 상태는 긴 볼트(Ab)에 의하여 고정된다.
또 반응기(B1)의 하중이 증가할 경우 이를 추가적으로 지지하기 위하여 함체(Bf)의 하부에는 지지용 보조암(Aa)이 더 구비된다.
이 보조암(Aa)은 하부 지지면에 회전 가능하게 배열된 볼트(Aa1)와, 함체(Bf)의 하부에 구비된 너트(Aa2)로 구성되어, 볼트의 회전에 따라 너트에 대한 결합 위치가 변화되어 긴장된 상태로 반응기(B1)를 지지할 수 있다.
다음으로 미디어(M), 특히 카트리지 타입 미디어의 장입 및 교체 편리성을 위하여 커버(Bc)의 탈착 용이성이 보장되면서도, 부주의한 교체 과정에서 커버(Bc)의 추락으로 작업자가 다치는 상황을 방지하기 위한 구조 개선이 필요하다.
이를 위하여 상기 함체(Bf)는 상부 내측에 제1걸림부(Bf1) 및 상부 외측의 제2걸림부(bf2)가 계단 형태로 연속 형성되어 있다.
또 상기 커버(Bc)는 제1 또는 제2 걸림부(Bf1,Bf2)에 결합되는 상부 제1돌기(Bc1)와, 하부 제2돌기(Bc2)를 갖는다.
나아가 함체(Bf)의 하부에는 스프링, 특히 비틀림 코일스프링(H5)에 의하여 탄성 지지되는 형태로 축핀(Hs)에 의하여 함체 지지부(H4)에 고정된 후크(H)가 구비되어 있다.
상기 후크(H)는 상기 커버(Bc)의 제2돌기(Bc2)에 의하여 가압되어 비틀림 코일스프링(H5)이 변형되면서 상부로 상승하도록 하기 위하여
연속 형성된 제1 및 제2 경사걸림턱(H1,H2)을 갖는다.
상기 커버(Bc)의 결합시에는 커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)를 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸친 상태에서
커버(Bc)의 하부 제2돌기(Bc2)를 함체쪽으로 밀면,
제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)을 지나면서 비틀림 코일스프링(H5)을 변형시키고 후크(H)가 축핀(Hs)을 중심으로 회전 상승하게 되며,
계속 밀면 제2돌기(Bc2)가 후크(H)의 제1경사걸림턱(H1)까지 통과한 후 제2돌기로 인한 가압력이 해소되므로
후크(H)는 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하여
제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)이 엇물려
커버(Bc)와 함체(Bf)의 결합이 완료되고 커버는 이탈이 방지된다.
카트리지형 미디어(M)의 교체 또는 수리를 위하여 커버(Bc)를 개방하는 경우에는
커버(Bc)를 전체적으로 들어 올리면 되는데(이를 위하여 커버에는 적절한 손잡이가 구비되는 것이 바람직하다)
이에 따라 제2돌기(Bc2)와 제1경사걸림턱(H1)을 가압하므로 비틀림 코일스프링(H5)이 변형되면서 축핀(Hs)을 중심으로 후크(H)가 회전 상승하게 된다.
이에 따라 커버(Bc)의 상부 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸린 상태에서 번어나고
커버(Bc)의 제1돌기(Bc1)는 함체(Bf)의 상부 외측 제2걸림부(Bf2)걸리게 된다.
이 상태에서 커버(Bc)의 제2돌기(Bc2)는 후크(H)의 제2경사걸림턱(H2)에 위치하므로 다시 비틀림 코일스프링(H5)의 탄성에 의하여 축핀(Hs)을 중심으로 회전 하강하면서 제2돌기(Bc2)와 제2경사걸림턱(H2)이 엇물린 상태가 된다.
이때 작업자가 손으로 후크(H)를 들어 올려 제2경사걸림턱(H2)에 의한 제2돌기(Bc2)의 구속을 해제한다.
커버(Bc)는 상부 제1돌기(Bc1)가 함체(Bf)의 상부 내측 제1걸림부(Bf1)에 걸쳐진 상태에서 들어 올리는 것이 가능하고, 필요에 따라 커버를 함체에서 완전히 분리하는 것도 가능한데,
작업자의 수나 현장 상황에 따라 알맞은 상태에 두고 수리 또는 교체 작업을 진행하면 된다.
또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
A : 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템
10 : 유입부 13 : 샘플링탱크
21: 스컴스키머 23: 교반수단
27,29: 이송펌프 28: 보조 체류조
28A: 오일스키머 30: 레독스 금속반응기
31: 공급펌프 33: 프리필터
35: 재생수단 35B: 스팀공급부
40,41,43,45: 화학처리조 42,44,46: 처리제공급부
50: 침전조 51,53,55: 배출부
C: 컨트롤러 100 : 전처리단계
200 : 본처리단계 300 : 후처리단계

Claims (4)

  1. 폐수가 유입되는 유입부와 상기 유입부와 연결되는 체류조를 포함하는 전처리단계;
    상기 체류조로부터 폐수를 공급받아 폐수를 화학적 또는 생물학적 또는 이들 모두의 방법으로 처리하는 처리조를 포함하는 본처리단계;
    상기 처리조로부터 폐수를 공급받는 레독스 금속반응기를 포함하는 후처리단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 레독스 금속반응기는 폐수에 포함되어 있는 인 또는 질소 또는 이들 모두를 분리하는 것을 특징으로 하는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리단계에는
    상기 레독스 금속반응기로 분리된 인 또는 질소 또는 이들 모두를 수거하는 침전조가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레독스 금속반응기는 재생수단이 구비되고,
    상기 재생수단은 역세부 또는 스팀공급부 또는 이들 모두로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레독스 금속반응기는
    전기 화학적 산화ㅇ환원전위차를 갖는 두 개의 금속이 포함되고,
    상기 두 개의 금속의 산화ㅇ환원전위차는 0.5V이상인 것을 특징으로 하며,
    상기 레독스 금속반응기로 폐수로부터 분리된 인 또는 질소 또는 이들 모두는 스트루바이트(Struvite)로 응집되는 것을 특징으로 하는 금속반응기를 이용한 총인 및 폐수처리 시스템.
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