KR20170069965A - 이산화탄소 환원조를 포함하는 하폐수처리시설에서의 에너지 생산방법 - Google Patents

이산화탄소 환원조를 포함하는 하폐수처리시설에서의 에너지 생산방법 Download PDF

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Abstract

하폐수처리장치가 개시된다. 개시된 하폐수처리장치는 하폐수를 침전물과 처리수로 분리하는 침전조, 상기 처리수의 적어도 일부를 전기분해시켜 산소와 수소를 생성하는 전해장치, 상기 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 농축조, 상기 슬러지를 혐기성 상태에서 생물학적으로 분해시켜 바이오가스를 생성하는 혐기성 소화조, 상기 바이오가스를 연소시켜 전기를 생산하고 부산물로서 이산화탄소를 생성하는 바이오가스 발전장치, 및 상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소를 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소로 환원시켜 메탄을 생성하는 CO2 환원조를 포함한다.

Description

이산화탄소 환원조를 포함하는 하폐수처리시설에서의 에너지 생산방법{Method of producing energy in sewage and wastewater treatment facility including Carbon dioxide reduction tub}
CO2 환원조를 포함하는 하폐수처리시설에서의 에너지 생산방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 하폐수처리시설 내 바이오가스 발전시설에서 배출되는 CO2 가스를 하폐수 처리수의 전기분해로 얻은 수소로 환원시켜 CH4를 생산하고, 상기 CH4를 바이오가스 발전시설의 원료를 사용하는 에너지 생산방법이 개시된다.
최근 하폐수처리장의 에너지 자립화 사업이 추진되고 있다. 이러한 에너지 자립화 사업은 2010년부터 2030년까지 총 3단계로 추진되어, 에너지 자립율을 1단계(2010년~2015년)에 18%, 2단계(2016년~2020년)에 30%, 3단계(2021년 2030년)에 50%까지 증대시키는 것을 목표로 하고 있다. 이에 따라, 하폐수처리장에 바이오가스 발전, 소수력 발전, 태양광 발전 및 하수열 발전 등을 도입하는 방안이 시도되었다. 그러나, 이러한 시도는 사업비 증대를 초래하여 경제성을 악화시키는 문제점이 있다.
또한, 2015년부터 철광, 발전 등 다양한 산업시설에 CO2 배출거래제가 시행되고 있다. 이 제도는 초과 1KAU(Korean Allowance Unit) 당 3만원의 과징금을 징수하도록 규정하고 있다. 예를 들어, 철강업체 추징금은 2,000억원 규모로 알려져 있다.
더욱이, 최근 하폐수 방류수의 수질 기준이 강화되고 있다. 예를 들어, 총유기탄소(TOC: total organic carbon)와 총질소(T-N: total nitrogen) 제한 규정이 신설되거나 강화될 예정이다. 이에 따라, 하폐수 방류수의 적정처리방법으로서 고도 산화시설의 도입과 추가적인 외부 탄소원 확보의 필요성이 대두되고 있다. 그러나, 광촉매시설, 오존산화시설 등의 고도산화시설은 고전력을 사용해야 하기 때문에, 하폐수처리시설에서 실시하고 있는 에너지 자립화 사업에 역행하는 문제점이 있다.
따라서, 하폐수처리장에 CO2를 저감하고, 에너지를 자체적으로 생산하며, 하폐수 방류수의 강화된 수질 기준을 충족하는 등 모든 요구사항을 해결할 수 있는 새로운 개념의 하폐수처리기술이 시급한 실정이다.
<선행기술문헌>
1. 대한민국 등록특허 제10-0599554호
2. 대한민국 등록특허 제10-0562943호
3. 대한민국 등록특허 제10-0810598호
4. 대한민국 공개특허 제10-2004-0056549호
본 발명의 일 구현예는 하폐수처리시설 내 바이오가스 발전시설에서 배출되는 CO2 가스를 하폐수 처리수의 전기분해로 얻은 수소로 환원시켜 CH4를 생산하고, 상기 CH4를 바이오가스 발전시설의 원료를 사용하는 에너지 생산방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
하폐수를 침전물과 처리수로 분리하는 침전조;
상기 처리수의 적어도 일부를 전기분해시켜 산소와 수소를 생성하는 전해장치;
상기 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 농축조;
상기 슬러지를 혐기성 상태에서 생물학적으로 분해시켜 바이오가스를 생성하는 혐기성 소화조;
상기 바이오가스를 연소시켜 전기를 생산하고 부산물로서 이산화탄소를 생성하는 바이오가스 발전장치; 및
상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소를 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소로 환원시켜 메탄을 생성하는 CO2 환원조를 포함하는 하폐수처리장치를 제공한다.
상기 하폐수처리장치는 상기 혐기성 소화조와 상기 바이오가스 발전장치 사이에 배치되어 상기 혐기성 소화조에서 배출된 상기 바이오가스로부터 이물질을 제거하는 바이오가스 전처리조를 더 포함할 수 있다.
상기 이물질은 수분, 황화수소, 실록산, 암모니아 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 침전조는 1차 침전조 및 2차 침전조를 포함하고, 상기 하폐수처리장치는 상기 1차 침전조와 상기 2차 침전조 사이에 배치된 생물반응조를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 침전조로부터 배출된 침전물은 전량 상기 농축조로 유입되고, 상기 2차 침전조로부터 배출된 침전물은 일부는 상기 농축조로 유입되고 다른 일부는 반송라인을 통해 상기 생물반응조로 유입될 수 있다.
상기 하폐수처리장치는 상기 혐기성 소화조로부터 배출된 슬러지를 탈수하는 탈수기를 더 포함할 수 있다.
상기 하폐수처리장치는 상기 CO2 환원조로부터 배출된 메탄을 상기 바이오가스 발전장치로 공급하는 메탄 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 하폐수처리장치는 상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소와 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 가스 혼합조를 더 포함하고, 상기 가스 혼합조로부터 배출된 혼합가스가 상기 CO2 환원조로 유입될 수 있다.
상기 CO2 환원조는 촉매를 포함할 수 있다.
상기 촉매는 Pt/AlO(OH), Pt/TiO2, Pt/Al2O3, Pd/TiO2, Pt/Na/Al2O3, Pt/Ba/Al2O3, Pt/Mg/Al2O3, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 촉매는 광촉매를 포함하고, 상기 광촉매는 금속, 금속 화합물 및 광감응제를 함유할 수 있다.
상기 금속은 Fe, Ru, Rh, Co, Ir, Os, Pt, Pd, Ni, Au, Cu, Co, Zn, Ti, V, Mn, Sn, In, Pb, Cd, Ga, 이들의 조합 또는 이들 중 2 이상의 합금을 포함할 수 있다.
상기 금속 화합물은 금속 산화물, 금속 카바이드, 금속 옥시카바이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 광감응제는 -CO2H, -PO3H, -NH3 또는 이들의 조합을 포함하는 작용기를 함유하는 링커를 포함하는 화합물일 수 있다.
상기 광감응제는 -CO2H, -PO3H, -NH3 또는 이들의 조합을 포함하는 작용기를 함유하는 링커를 포함하지 않는 화합물일 수 있다.
상기 CO2 환원조는 200~600℃의 온도에서 작동할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 하폐수처리장치는 CO2 발생량을 저감하고, 에너지 자체 생산량을 개선하며, 하폐수 방류수의 강화된 수질 기준을 충족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 CO2 환원조를 포함하는 하폐수처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 구비된 CO2 환원조의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 구비된 CO2 환원조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 하폐수처리장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 CO2 환원조를 포함하는 하폐수처리장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 하폐수처리장치는 침사조, 1차 침전조, 생물반응조, 2차 침전조, 전해장치, 농축조, 혐기성 소화조, 탈수기, 바이오가스 전처리조, 바이오가스 발전장치 및 CO2 환원조를 포함할 수 있다.
상기 침사조는 하폐수처리 과정에서 비중이 커서 물 속에 가라앉는 돌, 모래 등이나 비중이 작아 물위에 뜨는 플라스틱병 등을 걸러내는 장치 또는 설비이다. 상기 침사조는, 예를 들어, 연못일 수 있다.
상기 1차 침전조 및 상기 2차 침전조는 상기 침사조를 거친 하폐수를 침전물과 처리수로 분리하는 장치 또는 설비이다. 상기 침전물은 오염물질을 포함할 수 있다.
도 1에는 비록 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 상기 각 침전조는 하폐수의 유입부, 침전실, 침전물의 수집부 및 처리수의 유출부를 포함할 수 있다.
상기 유입부에는 정류 장치가 설치될 수 있으며, 상기 유입부는 이에 유입되는 하폐수가 상기 각 침전조 전체에 균일하게 분포되도록 구성된다.
상기 침전실은 침전 시간과 수면적 부하를 고려하여 설계된다.
상기 침전물의 수집부에는 침전물의 긁어내기 장치가 설치될 수 있다.
상기 처리수의 유출부에는 월류 장치(예를 들어, 월류 둑)가 설치될 수 있고, 부유물이 발생하는 경우에는 부유물 제거장치도 추가로 설치될 수 있다.
상기 생물반응조는 상기 1차 침전조와 상기 2차 침전조 사이에 배치되어, 상기 하폐수 속의 유기물(BOD)을 호기성 세균, 혐기성 세균 또는 미호기성 세균(microaerophile)을 이용하여 분해 및 제거하는 장치이다.
상기 호기성 세균은 초산균, 고초균, 결핵균, 아조토박터, C5H7NO2 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 혐기성 세균은 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens), 클로스트리디움 부티리컴(Clostridium butyricum), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 비피더스(Lactobacillus bifidus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 폴리퍼멘티커스(Bacillus polyfermenticus), 바실러스 메센테리커스(Bacillus mesentericus), 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae), 스트렙토코커스 패칼리스(Streptococcus faecalis), 스트렙토코커스 패시움(Streptococcus faecium) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 미호기성 세균은 캄필로박터(Camphylobacter), 리스테리아균 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 2차 침전조로부터 배출된 침전물은 일부는 상기 농축조로 유입되고 다른 일부는 반송라인을 통해 상기 생물반응조로 유입될 수 있다.
상기 전해장치는 상기 처리수의 적어도 일부를 전기분해시켜 산소와 수소를 생성하는 장치이다. 도 1에는 비록 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 상기 전해장치는 전극 및 격막을 포함하고, 상기 제2 침전조로부터 배출된 처리수 중의 일부가 전해액으로 사용될 수 있다.
상기 농축조는 상기 1차 침전조와 상기 2차 침전조로부터 배출된 상기 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 장치이다.
상기 농축조는 중력식 농축조, 부상 농축조, 원심 농축조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 중력식 농축조는 원통형의 구조로서 중앙에 구동부와 더불어, 주벽에 월류보, 월류구 및 중간 분리액 추출관을 구비할 수 있다. 상기 구동부는 교반기, 슬러지 제거기 및 스컴(scum) 제거장치를 포함할 수 있다.
상기 혐기성 소화조는 상기 슬러지를 혐기성 상태에서 생물학적으로 분해시켜 바이오가스를 생성하는 장치이다. 상기 슬러지에는 전술한 혐기성 세균이 함유되어 있으며, 상기 혐기성 세균이 살기 슬러지 중의 유기물을 섭취하여 상기 유기물을 환원분해(reductive cleavage)시킴으로써 바이오가스를 생성한다. 상기 바이오가스는 메탄, 이산화탄소, 질소 및 황화수소 등을 포함할 수 있다.
상기 탈수기는 상기 혐기성 소화조로부터 배출된 슬러지(즉, 유기물이 저감된 슬러지)를 탈수하는 장치이다. 상기 탈수기에서 탈수된 슬러지는 외부로 배출되어 최종적으로 처분된다.
상기 바이오가스 전처리조는 상기 혐기성 소화조와 상기 바이오가스 발전장치 사이에 배치되어 상기 혐기성 소화조에서 배출된 상기 바이오가스로부터 이물질을 제거하는 장치이다. 상기 이물질은 수분, 황화수소, 실록산, 암모니아 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 비록 도 1에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 상기 바이오가스 전처리조는 수분 제거를 위한 필터, 황화수소 제거를 위한 가성소다 흡수탑 또는 산화철 흡착탑, 실록산의 제거를 위한 활성탄, 및/또는 암모니아 제거를 위한 킬레이트 수지를 포함할 수 있다.
상기 바이오가스 발전장치는 상기 바이오가스를 연소시켜 전기를 생산하고 부산물로서 이산화탄소를 생성하는 장치이다. 구체적으로, 상기 바이오가스 발전장치는 상기 바이오가스를 연소시켜 내연기관을 작동시켜 발전기를 가동시키거나, 상기 바이오가스를 연소시켜 물을 데워 터빈을 작동시켜 발전기를 가동시키도록 구성될 수 있다.
상기 CO2 환원조는 상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소를 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소로 환원시켜 메탄을 생성하는 장치이다. 상기 메탄은 메탄 공급라인을 통해 상기 바이오가스 발전장치로 공급될 수 있다.
도 2는 도 1에 구비된 CO2 환원조의 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1에 구비된 CO2 환원조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 하폐수처리장치는 상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소와 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 가스 혼합조를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 혼합조로부터 배출된 혼합가스는 상기 CO2 환원조로 유입될 수 있다.
상기 가스 혼합조는 상기 이산화탄소와 상기 수소를 약 1:4(CO2:H2)의 몰비로 혼합할 수 있다.
상기 CO2 환원조는 촉매를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 CO2 환원조에서, 상기 촉매는 Pt/AlO(OH), Pt/TiO2, Pt/Al2O3, Pd/TiO2, Pt/Na/Al2O3, Pt/Ba/Al2O3, Pt/Mg/Al2O3, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 CO2 환원조에서, 상기 촉매는 광촉매를 포함할 수 있다.
상기 광촉매는 금속, 금속 화합물 및 광감응제(photosensitizer)를 함유할 수 있다.
상기 광촉매는 상기 금속 화합물을 포함하는 담체의 표면에 상기 금속 및 상기 광감응제가 코팅되어 있는 형태일 수 있다.
상기 담체는 다공성으로서, 수 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 크기를 갖는 입자, 메조세공 구조체, 막대(rod), 파이버(fiber) 또는 튜브 형태일 수 있다.
상기 금속은 0.5~100nm의 평균입경을 갖는 입자일 수 있다.
상기 금속은 Fe, Ru, Rh, Co, Ir, Os, Pt, Pd, Ni, Au, Cu, Co, Zn, Ti, V, Mn, Sn, In, Pb, Cd, Ga, 이들의 조합 또는 이들 중 2 이상의 합금을 포함할 수 있다.
상기 금속 화합물은 금속 산화물, 금속 카바이드, 금속 옥시카바이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 비금속 원소, 알칼리 금속, 알칼리토금속 또는 이들의 조합으로 도핑 또는 도핑되지 않은 전이금속, 비전이금속 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 가시광선, 자외선 및/또는 적외선 영역의 빛을 흡수할 수 있는 것으로서, N, P, As, C, Y, V, Mo, Cr, Cu, Al, Ta, B, Ru, Mn, Fe, Li, Nb, In, Pb, Ge, C, N, S, Sb 또는 이들의 조합으로 도핑 또는 도핑되지 않은, TiO2, ZnO, Ta2O5, ZrO3, WO3, 철산화물, 망간산화물, 구리산화물, 코발트산화물, 니켈산화물, 크롬산화물, 몰리브덴 산화물, 바나듐산화물, 인듐산화물, 납산화물, ZnCrO4, ZnFe2O4, MnTiO3, CaTiO3, BaTiO3, SrTiO3, BiVO4, Pb4Ti3, CdIn2O4, Fe2TiO5, CrNbO4, Cr2Ti2O7 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 카바이드는 SiC, 전이금속의 카바이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 옥시카바이드는 SiOC, 전이금속의 옥시카바이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
*상기 광감응제는 가시광선, 자외선 및/또는 적외선 영역의 빛을 흡수하는 것일 수 있다.
상기 광감응제는 -CO2H, -PO3H, -NH3 또는 이들의 조합을 포함하는 작용기를 함유하는 링커(linker)를 포함하는 화합물일 수 있다.
상기 광감응제는 -CO2H, -PO3H, -NH3 또는 이들의 조합을 포함하는 작용기를 함유하는 링커를 포함하지 않는 화합물일 수 있다.
상기 광감응제가 링커를 포함하지 않는 화합물인 경우 상기 광감응제는 양이온 또는 음이온 형태를 갖는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 광촉매는 상기 금속 화합물을 함유하는 담체의 표면에 코팅된 상기 금속 입자와 상기 금속 입자 사이에 양이온성 고분자에 혼합된 음이온 형태의 상기 광감응제 또는 음이온성 고분자에 혼합된 양이온 형태의 상기 광감응제가 코팅되어 있는 형태를 갖는 것일 수 있다.
상기 양이온성 고분자는, 폴리라이신(polylysine), 덴드리머(dendrimer), 선형 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 가지형 폴리에틸렌이민, 키토산(chitosan), 디에틸아미노에틸-덱스트란(DEAE-dextran), 폴리디메틸 아미노에틸메타크릴레이트(pDMAEMA) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 음이온성 고분자는 나피온, 폴리스티렌 설포네이트, 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스, 나트륨 카르복시메틸구아, 나트륨 알기네이트, 나트륨 폴리펙테이트, 폴리(나트륨-2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설포네이트) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 광감응제는 하이포크렐린 B(Hypocrellin B), 아크리딘 오렌지(Acridine orange), 쿠마린(Coumarin), 로즈 벵갈(Rose Bengal), 로다민 B(Rhodamine B), 메로시아닌 540(Merocyanine 540), 메틸렌 블루(Methylene blue), 페오포르바이드 A(Pheophorbide A), 크립토시아닌(Cryptocyanine), 포르피린계 화합물 및 그 치환체, 프탈로시아닌계 화합물 및 그 치환체, 염료, 5,10,15-트리페닐-20-(4-카르복시페닐)-포르피린 백금(5,10,15-triphenyl-20-(4-carboxyphenyl)-porphyrin platinum, PtCP), 5,15-비스페닐-10,20-비스(4-메톡시카르보닐페닐)-포르피린 백금(5,15-bisphenyl-10,20-bis(4-methoxycarbonylphenyl)-porphyrin platinum, t-PtCP), 테트라페닐포르피린(tetraphenyl porphyrin, H2TPP), 헤마토포르피린(hemato porphyrin, HP), 프로토포르피린(proto porphyrin, PP), 인도시아닌그린(indocyanin green, ICG), 메조-테트라키스(p-설포나토페닐) 포르피린(meso-tetrakis (p-sulfonatophenyl)porphyrin, TSPP) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 광촉매는 상기 담체 100중량부에 대하여 상기 금속 0.01~5.0중량부, 상기 금속 화합물 0.01~5.0중량부 및 상기 광감응제 0.01~5.0중량부를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 CO2 환원조는 광원 및 상기 광원을 투과시키는 석영판을 더 포함할 수 있다.
상기 광원은 365~254nm 범위의 파장을 갖는 빛을 방출하는 것으로, 자외선(UV) 램프 또는 자외선 발광 LED(light emitting diode)일 수 있다.
상기 각 가스 혼합조 및 상기 각 CO2 환원조는 서로 독립적으로 200~600℃의 온도에서 작동할 수 있다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 하폐수를 침전물과 처리수로 분리하되 1차 침전조와 2차 침전조로 구성되는 침전조;
    상기 처리수의 적어도 일부를 전기분해시켜 산소와 수소를 생성하는 전해장치;
    상기 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 농축조;
    상기 슬러지를 혐기성 상태에서 생물학적으로 분해시켜 바이오가스를 생성하는 혐기성 소화조;
    상기 바이오가스를 연소시켜 전기를 생산하고 부산물로서 이산화탄소를 생성하는 바이오가스 발전장치; 및
    상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소를 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소로 환원시켜 메탄을 생성하는 CO2 환원조;
    상기 혐기성 소화조와 상기 바이오가스 발전장치 사이에 배치되어 상기 혐기성 소화조에서 배출된 상기 바이오가스로부터 이물질을 제거하는 바이오가스 전처리조; 및
    상기 1차 침전조와 상기 2차 침전조 사이에 배치된 생물반응조;를 포함하며,
    상기 1차 침전조로부터 배출된 침전물은 전량 상기 농축조로 유입되고, 상기 2차 침전조로부터 배출된 침전물은 일부는 상기 농축조로 유입되고 다른 일부는 반송라인을 통해 상기 생물반응조로 유입되는 하폐수처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혐기성 소화조로부터 배출된 슬러지를 탈수하는 탈수기를 더 포함하는 하폐수처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이오가스 발전장치에서 배출된 상기 이산화탄소와 상기 전해장치에서 배출된 상기 수소를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 가스 혼합조를 더 포함하고, 상기 가스 혼합조로부터 배출된 혼합가스가 상기 CO2 환원조로 유입되는 하폐수처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 CO2 환원조는 촉매를 포함하는 하폐수처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촉매는 Pt/AlO(OH), Pt/TiO2, Pt/Al2O3, Pd/TiO2, Pt/Na/Al2O3, Pt/Ba/Al2O3, Pt/Mg/Al2O3, 또는 이들의 조합을 포함하는 하폐수처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 촉매는 광촉매를 포함하고, 상기 광촉매는 금속, 금속 화합물 및 광감응제를 함유하는 하폐수처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속은 Fe, Ru, Rh, Co, Ir, Os, Pt, Pd, Ni, Au, Cu, Co, Zn, Ti, V, Mn, Sn, In, Pb, Cd, Ga, 이들의 조합 또는 이들 중 2 이상의 합금을 포함하는 하폐수처리장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 금속 화합물은 금속 산화물, 금속 카바이드, 금속 옥시카바이드 또는 이들의 조합을 포함하는 하폐수처리장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광감응제는 -CO2H, -PO3H, -NH3 또는 이들의 조합을 포함하는 작용기를 함유하는 링커를 포함하는 화합물인 하폐수처리장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 CO2 환원조는 200~600℃의 온도에서 작동하는 하폐수처리장치.
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