KR20170095717A - MODULAR ELECTROLYTIC PROCESS SYSTEM FOR REMOVING VOCs - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrolytic process system capable of effectively removing VOCs dissolved in wastewater generating in an industrial facility and the like, and in a process for processing the wastewater containing a bioreactor, provides an integrated electrolytic process system comprising: an electrolysis unit (1100) for electrolyzing and removing dissolved volatile organic compounds present in a water body flowing in a process of a biological reactor previous stage, and a combustion unit (1200) communicated with the electrolysis unit (1100), and burning and removing gaseous volatile organic compounds generated on the open surface of the wastewater or treated water through an oxidation reaction of hydrogen generated in the electrolysis unit.

Description

VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템{MODULAR ELECTROLYTIC PROCESS SYSTEM FOR REMOVING VOCs}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrolytic process system for eliminating VOCs,

본 발명은 폐수처리와 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 산업시설 등에서 발생되는 폐수 내 용존된 VOCs의 효과적인 제거를 수행할 수 있는 전해공정시스템에 관한 것이다. The present invention relates to wastewater treatment, and more particularly, to an electrolytic process system capable of performing effective removal of dissolved VOCs in wastewater generated in industrial facilities and the like.

산업이 발달하고 인구가 증가하며 수계의 오염부하가 증가하고 있는 가운데, 기존의 수처리 방식으로 해결이 힘든 휘발성유기화합물(VOCs)과 같은 미량 유해물질들이 수계로 유입되고 있다.As the industry develops, the population increases, and the pollution load of the water system increases, trace harmful substances such as volatile organic compounds (VOCs) that are difficult to be solved by the conventional water treatment system are flowing into the water system.

국내의 대기환경보전법시행령에 따르면 VOCs를 석유화학제품, 유기용제 또는 기타물질로 정의하고 있으며 규제대상의 범위가 탄화수소류 중 레이드증기압이 27.6㎪ 이상인 물질에서 10.3㎪(또는 1.5psia)로 확대된 바 있다. According to the Enforcement Decree of Korea's Atmospheric Environment Conservation Act, VOCs are defined as petrochemical products, organic solvents, or other substances. The scope of the regulation is expanded to 10.3 ㎪ (or 1.5 psia) in the hydrocarbons whose rawe vapor pressure is 27.6 ㎪ or more have.

VOCs의 대표적인 물질로는 벤젠, 톨루엔, 프로판, 부탄, 헥산 등이 있다. 이러한 VOCs 물질은 인간 활동에 의해 배출되며 유기용제 사용 및 제조 등을 포함하는 도장 공업이 가장 큰 오염원으로 알려져 있다. Representative materials of VOCs include benzene, toluene, propane, butane, and hexane. These VOCs are emitted by human activities, and the painting industry, which includes the use and manufacture of organic solvents, is the largest source of pollution.

VOCs는 인간에게 장기간 노출 시 심각한 영향을 초래하며 다량 섭취 시 급성, 만성 중독현상, 발암, 유전자변이 및 기형 등을 초래할 수 있다.VOCs can have a profound effect on long-term exposure to humans and can lead to acute, chronic intoxication, carcinogenesis, genetic mutations and malformations upon ingestion.

현재 석유화학단지, 정유, 섬유, 페인트 및 제지시설 등 각각의 산업시설에서 VOCs가 함유되어 있는 폐수가 발생되고 있고, 폐수 내 용존 된 VOCs의 경우 전기분해 등의 처리를 통해 제거가 가능하나, 흡수탑, 응축시설 및 분리시설을 설치하고, 수소처리시설을 따로 구비하여야 하는 단점이 있으며, 개방면으로 배출되는 VOCs의 경우 처리가 불가능하다. At present, waste water containing VOCs is generated in each industrial facility such as petrochemical complex, refinery oil, textile, paint and paper making facility, and dissolved VOCs in wastewater can be removed by treatment such as electrolysis, It is necessary to install a tower, a condensation facility, a separation facility, and a separate hydrotreating facility. In the case of VOCs discharged to an open side, it is impossible to treat the VOCs.

이렇게 개방면으로 배출되는 VOCs가 폐쇄된 유량조정조와 같은 장치 내부에 농축되어 한계치에 다다르면 환경 조건에 따라 폭발이 일어날 가능성이 존재한다. 실제로 최근 H케미컬에서 VOCs 폭발사고가 발생하였으며, 그 원인은 상기에서 기술한 바와 같이 개방면으로 배출되는 VOCs 농축으로 인한 폭발 사고로 확인되었다.There is a possibility that the VOCs discharged to the open side are condensed in a device such as a closed flow control tank and reach the limit, and explosion may occur according to environmental conditions. In fact, the recent explosion of VOCs occurred in H-chemical, which was confirmed by the explosion of VOCs enriched in the openings as described above.

난분해성 페수를 처리하는 가장 일반적인 방법은 생물학적 처리, 화학적 처리(O3나 Cl2) 또는 물리적 처리(흡착, 여과 등)이다. 그러나 이런 방법들은 다량의 고형 폐기물이 생성되거나, 그 자체로 해로운 산화제를 사용하거나 다량의 부지가 필요한 단점이 있다.The most common methods for treating degradative effluents are biological treatment, chemical treatment (O3 or Cl2) or physical treatment (adsorption, filtration, etc.). However, these methods are disadvantageous in that a large amount of solid waste is generated, or a harmful oxidizing agent is used in itself or a lot of sites are required.

최근에는 기존 공정들의 문제점들을 해결하기 위하여 전기분해법, 오존산화법, 펜톤산화법, E-beam(전자빔), 광촉매 공정(UV/TiO2) 등과 같은 고도산화법(AOPs, advanced oxidation processes)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 고도산화법 중 자동화가 용이하고, 처리효율이 높으며 환경적 적합성이 우수하여 수중에서 유기 오염물질의 전기화학적 분해법에 대한 관심이 증가되는 추세이다.In recent years, studies on advanced oxidation processes (AOPs) such as electrolysis, ozone oxidation, Fenton oxidation, E-beam, and UV / TiO2 have been actively conducted . In this high oxidation method, there is a tendency to increase the interest in electrochemical decomposition of organic pollutants in water because of easy automation, high treatment efficiency and excellent environmental suitability.

국내공개특허 제10-2005-0099281호는 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 개시하고 있으며, 도 1은 이를 나타내는 블록도이다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0099281 discloses an advanced wastewater treatment system using counter current water electrolysis, and Fig. 1 is a block diagram thereof.

이를 구체적으로 살펴보면, 유입하수(110) 내의 부유물질을 제거하는 부유물질 제거조(10)와, 생물학적 처리로 유기물질과 영양소를 제거하는 생물반응조(20)과, 상기 생물반응조 내의 혼합 부유물질(130)을 고액분리하는 고액분리조(30)와, 1차 슬러지인 부유물질 제거공정의 슬러지(170)와 2차 슬러지인 생물학적 처리과정의 생물학적 폐 슬러지(160)를 처리하는 슬러지 처리조(40)와, 반류수(180) 전기분해를 위한 전기분해조(50)로 구성되어 있다. In detail, it includes a floating substance removing tank 10 for removing floating substances in the inflow sewage 110, a biological reaction tank 20 for removing organic substances and nutrients by biological treatment, a mixed suspended substance A sludge treatment unit 40 for treating the biological waste sludge 160 in the biological treatment process which is the secondary sludge, And an electrolytic bath 50 for electrolysis of the reflux water 180.

이러한 종래기술의 경우 하폐수처리과정에서 전기분해공정을 통하여 생물반응조의 유입부하를 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있으나 상술한 바와 같은 VOCs축적 및 폭발의 위험성이 잔존하고 있는 실정이다.In this case, the conventional method has the advantage of reducing the inflow load of the bioreactor through the electrolysis process in the wastewater treatment process. However, the above-mentioned risk of accumulation and explosion of VOCs remains.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐수 내 용존 VOCs의 처리 효율을 증가시킬 수 있으면서도 구조적인 부담이 저감되고 경제성이 향상될 수 있는 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above and it is an object of the present invention to provide an integrated electrolytic process system for eliminating VOCs which can increase the treatment efficiency of dissolved VOCs in wastewater, The purpose is to provide.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,As means for solving the above-mentioned technical problem,

본 발명은, 생물반응조를 포함하는 폐수의 처리공정에 있어서, 생물반응조 전단계의 공정에서 유입되는 수체 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물을 전기분해하여 제거하는 전기분해부(1100)와, 상기 전기분해부(1100)와 연통되며 폐수 또는 처리수의 개방면에서 발생되는 기상의 휘발성유기화합물을 전기분해부에서 발생된 수소의 산화반응을 통하여 연소하여 제거하는 연소부(1200)를 포함하는 일체형 전해공정시스템을 제공한다. 따라서, 폐수의 처리 과정에서의 물성에 따라 효과적으로 휘발성유기화합물의 제거를 수행할 수 있게 된다. The present invention relates to an electrolytic unit 1100 for electrolyzing dissolved volatile organic compounds present in a water body introduced in a process of a biological reaction tank before electrolysis in a wastewater treatment process including a biological reaction tank, And a combustion unit (1200) which is in communication with the oxidation catalyst (1100) and burns and removes gaseous volatile organic compounds generated in open wastewater or treated water through an oxidation reaction of hydrogen generated in the electrolysis unit . Therefore, it is possible to effectively remove the volatile organic compounds according to the physical properties in the treatment of wastewater.

또한, 상기 전기분해부는 전처리부로부터 처리수유로를 통하여 수체를 공급받아 전기분해한 이후에 생물반응조로 공급하고, 상기 연소부는 유량조정조 및 전처리부로부터 개방면유로로 연통된 기체를 연소시켜 배출하는 것이 바람직하다.The electrolytic unit supplies the water body from the pretreatment unit to the biological reaction tank after electrolyzing the water body through the treatment and feeding channel, and the combustion unit burns the gas communicated with the open channel from the flow rate adjusting tank and the pre- .

한편, 상기 연소부는 수소와의 촉매반응에 의하여 발열되는 자가발열부를 포함할 수 있다. Meanwhile, the combustion unit may include a self-heating unit that generates heat by catalytic reaction with hydrogen.

또한, 상기 전기분해부와 연소부 사이의 수소유로에 공기 또는 수소를 공급하는 조절부(1300)를 더 포함하며, 상기 조절부는 수소의 농도가 설정값보다 높은 경우 공기를 공급하고 설정값보다 낮은 경우 수소를 보충할 수 있다. The controller may further include an adjusting unit 1300 for supplying air or hydrogen to the hydrogen passage between the electrolysis unit and the combustion unit, wherein the adjusting unit supplies air when the concentration of hydrogen is higher than the set value, Hydrogen can be replenished.

상기 연소부에서 발생되는 폐열을 수집하여 저장하는 폐열회수부(200)를 더 포함하는 것이 바람직하다.And a waste heat recovery unit 200 for collecting and storing the waste heat generated in the combustion unit.

추가적으로, 처리수의 처리공정 및 전기분해부와 연소부의 작동을 원격으로 모니터링하고 제어하는 모니터링 및 제어부(300)와 연결되는 통신모듈을 더 구비할 수 있다. In addition, the apparatus may further include a communication module connected to the monitoring and controlling unit 300 for remotely monitoring and controlling the processings of the process water and the operation of the electrolysis unit and the combustion unit.

본 발명에 따라, 폐수의 성상별로 가변적인 통합 전해처리부를 구비함으로써 휘발성유기화합물의 처리 효율이 비약적으로 향상될 뿐만 아니라 전기분해장치의 안정성 향상의 효과가 있다. According to the present invention, since the integrated electrolytic treatment part is provided which is variable according to the properties of the wastewater, the treatment efficiency of the volatile organic compound is remarkably improved and the stability of the electrolytic device is improved.

또한, 수체의 전기분해에서 발생된 수소로 자가발열 과정을 통하여 기상의 휘발성유기화합물의 제거하기 때문에 시설의 부담이 저감되고 경제성이 향상되는 장점이 있다. In addition, since hydrogen generated in the electrolysis of the water body removes the volatile organic compounds in the gas phase through the self-heating process, the burden on the facility is reduced and the economical efficiency is improved.

또한, 산화과정에서 발생되는 열을 회수하여 에너지원으로 활용할 수 있으므로 환경친화적일 뿐만 아니라 에너지 효율의 향상도 기대할 수 있으며, 기상과 액상의 처리 시설에 대한 모듈화 및 컴팩트화가 가능하고 종래의 공정에 추가적인 시설의 부담이 최소화되어 경제성이 보장될 뿐 아니라 원격제어가 가능하여 공정의 안정성이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다. In addition, since the heat generated in the oxidation process can be recovered and utilized as an energy source, it can be expected not only to be environmentally friendly but also to improve the energy efficiency, and to modularize and compact the gas and liquid processing facilities, The burden of the facility is minimized, thereby ensuring economical efficiency, and remote control can be performed, thereby improving the stability of the process.

도 1은 종래기술의 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템의 공정처리순서를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템에서 통합 전해처리부의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템의 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an advanced wastewater treatment system using counter current water electrolysis of the prior art.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a process procedure of an integrated electrolytic process system for removing VOCs according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a preferred embodiment of the integrated electrolytic treatment unit in the integral electrolytic process system for removing VOCs according to the present invention.
4 is a block diagram of an integrated electrolytic process system for removal of VOCs according to a further embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an integrated electrolytic process system for removing VOCs according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood, however, that the embodiments described below are only for explanation of the embodiments of the present invention so that those skilled in the art can easily carry out the invention, It does not mean anything.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the following description, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it includes not only a direct connection but also a case where another part or device is connected in between. In addition, when a part is referred to as including an element, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless specifically stated otherwise.

본 발명은 기본적으로, 폐수 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물(VOCs)을 전기분해하여 제거하고, 전기분해를 통하여 발생된 수소(H2)의 산화반응을 통하여 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 연소하여 제거하는 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템을 제공한다.The present invention basically comprises the steps of electrolyzing and removing dissolved volatile organic compounds (VOCs) present in wastewater, burning open-phase volatile organic compounds through the oxidation reaction of hydrogen (H 2 ) generated through electrolysis An integrated electrolytic process system for removing VOCs to be removed is provided.

개방면 휘발성유기화합물이란 후술될 유량조정조나 전처리부의 계면으로부터 발생되는 기상의 물질을 의미하는 것으로 정의하도록 한다. 이러한 개방면 휘발성유기화합물은 유량조정조나 전처리부의 공간 내부에서 축적되어 폭발의 가능성이 있는 문제가 있음은 상술한 바와 같다.The term "open-end volatile organic compound" is defined as meaning a gas phase substance generated from the interface of the flow rate regulator or the pretreatment unit, which will be described later. Such open volatile organic compounds are accumulated in the space of the flow control tank or the pretreatment unit, and there is a possibility that the volatile organic compounds may explode as described above.

다만, 상기 개방면 휘발성유기화합물은 반드시 유량조정조나 전처리부와 같은 한정된 구성에 의하여서만 발생되는 것은 아니며 폐수의 처리 및 유동 과정에서 생물반응조 전단계에서 발생되는 기상의 물질을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. However, it should be understood that the open-phase volatile organic compound is not necessarily generated only by a limited constitution such as a flow rate regulator or a pretreatment unit, and includes a gaseous substance generated in the pre-stage of the biological reactor in the treatment and flow of wastewater .

도 2는 본 발명의 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템의 공정처리순서를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram for explaining a process procedure of an integrated electrolytic process system for removing VOCs according to the present invention.

본 발명은 폐수의 여과 처리시스템상에서 기상 및 액상의 휘발성유기화합물을 처리하는 통합 전해처리부(1000)를 결합하게 되는바, 기본적으로는 유량조정조(110), 전처리부(120) 및 생물반응조(130)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템을 구성하기 위한 구성은 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention basically comprises a flow rate regulator 110, a pretreatment unit 120, and a bio-reaction tank 130, which collectively include an integrated electrolytic treatment unit 1000 for treating vapor and liquid volatile organic compounds on a wastewater filtration system. ). However, the constitution for constructing the integral electrolytic process system for removing VOCs of the present invention is not limited to the illustrated embodiment.

유량조정조(110)는 중력침강 방식으로 분리된 원수를 집수하여 전처리부(120)로 유입하도록 기능할 수 있으며, 상기 전처리부(120)는 유수분리장치 및/또는 가압부상조를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 유수분리장치는 원수에서 오일을 분리하고 분리된 오일을 포집 및 제거한 후 저장하도록 기능할 수 있다. 또한, 가압부상조는 공기가 용존된 가압수를 공급받아 압력차에 의하여 발생된 미세기포에 의하여 소정의 비중 이하 오염물을 부상하여 스컴을 분리하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 유량조정조(110)와 전처리부(120) 및 생물반응조(130)는 공지의 다양한 구성이 적용될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 실시예의 설명은 생략하도록 한다.The flow rate adjusting tank 110 may collect the raw water separated by the gravity settling system and may flow into the pretreatment unit 120. The pretreatment unit 120 may include a water separation unit and / . The oil-water separation apparatus can function to separate oil from raw water and to collect and remove the separated oil and store it. In addition, the pressurized floatation tank is capable of performing the function of separating the scum by supplying the pressurized water in which the air is dissolved, floating the contaminant having a specific gravity or less by fine bubbles generated by the pressure difference. Since various known configurations of the flow rate adjusting tank 110, the preprocessing unit 120, and the bioreactor 130 can be applied, a detailed description of the embodiments will be omitted.

본 발명에서는 상기 유량조정조(110) 및 전처리부(120)로부터의 처리수가 생물반응조(130)로 유입되기 전단계에서 액상 및 기상의 휘발성유기화합물을 처리하도록 복합공정을 수행하는 통합 전해처리부(1000)를 거치도록 하는바, 이하에서 이를 위한 결합관계를 더욱 구체적으로 살펴본다.In the present invention, an integrated electrolytic treatment unit 1000 that performs a combined process to treat liquid and gaseous volatile organic compounds before the flow of treatment water from the flow control unit 110 and the pretreatment unit 120 into the biological reaction tank 130, And the connection relation for this will be described in more detail below.

도시된 사항에서 실선은 액상의 폐수 내지는 처리수의 유로를 나타내며, 점선은 기상의 휘발성유기화합물의 유로를 나타내고 있다. 이러한 유로는 다양한 형태의 관로나 유동로 등으로 형성될 수 있으며 특정한 형태에 한정되는 것은 아니다.In the drawings, the solid line indicates the flow path of the liquid waste water or the treated water, and the dotted line indicates the flow path of the vapor-phase volatile organic compound. Such a flow path may be formed by various types of conduits, flow paths, and the like, and is not limited to a specific form.

상기 유량조정조(110) 및 전처리부(120)에서는 개방면으로부터 발생되는 휘발성유기화합물이 내부 공간에 수집되는 과정에서 배출될 수 있는 개방면유로(참조번호 미표시)와 연결될 수 있으며 이러한 개방면 유로는 통합 전해처리부(1000)로 유입된다. 이러한 개방면 유로로부터 유입된 휘발성유기화합물의 처리과정에 대해서는 후술하도록 한다.The flow rate adjusting tank 110 and the pretreatment unit 120 may be connected to an open channel (not shown) which can be discharged in the process of collecting the volatile organic compounds generated from the open side in the inner space, And flows into the integrated electrolytic treatment unit 1000. A process of treating the volatile organic compounds introduced from the open channel will be described later.

또한, 상기 유량조정조(110)로부터의 폐수는 전처리부(120)로 유입되어 소정의 처리과정을 거치게 됨은 상기한 바와 같고 이러한 처리수는 처리수유로(참조번호 미표시)를 통하여 통합 전해처리부(1000)로 유입된다. The wastewater from the flow rate regulator 110 flows into the pretreatment unit 120 and is subjected to a predetermined treatment process. The treated water is supplied to the integrated electrolytic treatment unit 1000 ).

상기 통합 전해처리부(1000)에서는 처리수유로로부터 유입된 전처리 폐수에 대해 전기분해 방식을 통하여 휘발성유기화합물을 제거하도록 기능하게 된다. In the integrated electrolytic treatment unit 1000, the pretreatment wastewater introduced from the treatment and feeding channel functions to remove the volatile organic compounds through the electrolysis method.

예를 들어, 전기분해 대상이 되는 수체가 담긴 수조에서 애노드전극과 캐소드전극이 배치되고 이에 대하여 전원공급부(미도시)에서 전력을 인가하게 되면, 각각의 전극의 부위에서 전기분해가 시작된다. 상기 캐소드전극으로서 탄소나노섬유전극이 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 탄소나노섬유전극의 경우 전도성과 내구성이 뛰어나기 때문에 폐기물 등이 함유된 수체에 대해 고효율의 휘발성유기화합물의 제거성능을 제공할 수 있는 전극이 획득 가능한 장점이 있는 동시에 종래기술에 비하여 상대적으로 제법이 간단하고 제조비용이 저렴하여 경제적이다. For example, when an anode electrode and a cathode electrode are disposed in a water tank containing a water body to be electrolyzed and power is supplied from a power supply unit (not shown), electrolysis is started at each electrode. It is preferable that a carbon nanofiber electrode is applied as the cathode electrode. Since the carbon nanofiber electrode has excellent conductivity and durability, it is possible to obtain an electrode capable of providing a highly efficient removal of volatile organic compounds from a water body containing waste and the like, and at the same time, This is simple and economical because of low manufacturing cost.

이때, 캐소드전극에서는 수소(H2)가 발생될 수 있는바 이러한 수소는 소정의 촉매장치를 포함하는 연소부에서 산화반응하여 열을 발생하고 이러한 산화열을 이용하여 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 제거하게 된다. 상기 산화는 상온에서 이루어질 수 있는 촉매가 선택되는 것이 바람직하다. At this time, hydrogen (H 2 ) may be generated in the cathode electrode. The hydrogen is oxidized in the combustion unit including the predetermined catalyst unit to generate heat, and the vaporized open-circuit volatile organic compound . It is preferable that the oxidation can be performed at room temperature.

이를 위하여 유량조정조(110) 및 전처리부(120)는 개방면유로를 통하여 통합 전해처리부(1000)와 연통될 수 있고, 기상의 개방면 휘발성유기화합물은 액상의 처리수를 전기분해하는 과정에서 생성된 수소의 산화반응을 활용하여 제거할 수 있다. For this purpose, the flow rate regulating tank 110 and the pretreatment unit 120 can communicate with the integrated electrolytic treatment unit 1000 through the open-circuit flow path, and the open-phase volatile organic compound in the gas phase is generated during the electrolysis of the liquid- Can be removed by utilizing the oxidation reaction of hydrogen.

따라서, 본 발명의 하나의 통합 전해처리부(1000)에서 수체 내의 용존 휘발성유기화합물을 제거하는 동시에 이에 의한 부산물로서 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 제거할 수 있도록 함으로써 이원적인 처리과정을 하나의 장치를 통하여 해결할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 개념에 의하여 기존의 전기분해장치를 포함하는 폐수처리장치에서 필수적이었던 분리시설이나 수소처리시설의 부담이 경감되는 이점을 제공하게 됨에 유의하여야 한다.Accordingly, in the integrated electrolytic treatment unit 1000 of the present invention, the dissolved volatile organic compounds in the water body can be removed, and at the same time, the volatile organic compounds in the gaseous phase can be removed as a by-product, So that it can be solved. It should be noted that this concept provides an advantage of reducing the burden on the separation facility or the hydrogen treatment facility, which was essential in the wastewater treatment apparatus including the existing electrolysis apparatus.

한편, 상기 통합 전해처리부(1000)의 연소부에서 발생되는 산화열은 폐열(h)로서 방출될 수 있는데, 본 발명은 에너지 활용의 효율성을 극대화하기 위하여 폐열회수부(도 4의 200)를 더 구비할 수 있다.The oxidation heat generated in the combustion unit of the integrated electrolytic treatment unit 1000 may be discharged as waste heat h. In order to maximize the efficiency of energy utilization, the waste heat recovery unit 200 .

이렇게 통합 전해처리부(1000)에서는 처리수의 휘발성유기화합물을 처리하여 생물반응조(130)에서 정화를 수행하도록 하여 방류수(a)로서 배출되도록 하는데, 이에 따라 생물반응조(130)의 부하가 종래에 비하여 비약적으로 저감될 수 있을 것이다.The integrated electrolytic treatment unit 1000 treats the volatile organic compounds of the treated water and purifies it in the biological reaction tank 130 to be discharged as the discharged water a so that the load of the biological reaction tank 130 It can be dramatically reduced.

도 3은 본 발명의 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템에서 통합 전해처리부의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.FIG. 3 is a schematic view for explaining a preferred embodiment of the integrated electrolytic treatment unit in the integrated electrolytic process system for removing VOCs according to the present invention.

통합 전해처리부(1000)는 액상의 처리수를 유입하여 전기분해를 통하여 용존 휘발성유기화합물을 제거하는 동시에, 전기분해의 부산물인 수소의 산화열을 이용하여 기상의 개방면 휘발성유기화합물을 제거할 수 있음은 상술한 바와 같다. The integrated electrolytic treatment unit 1000 removes the dissolved volatile organic compounds through electrolysis by flowing the treated water in the liquid phase and removes the open volatile organic compounds in the gaseous phase using the oxidation heat of hydrogen which is a by- As described above.

따라서, 통합 전해처리부(1000)는 처리수유로를 통하여 전처리부(120)와 연통되는 전기분해부(1100)와, 개방면유로를 통하여 유량조정조(110) 및/또는 전처리부(120)와 연통되되 상기 전기분해부(1100)로부터의 수소가 유입되어 발열반응을 일으키는 연소부(1200)를 포함하여 구성될 수 있다.Accordingly, the integrated electrolytic treatment unit 1000 includes an electrolytic unit 1100 that communicates with the pretreatment unit 120 through a treatment and feeding channel, and an electrolytic unit 1100 that communicates with the flow rate adjustment tank 110 and / or the pretreatment unit 120 through the open- And a combustion unit 1200 for introducing hydrogen from the electrolysis unit 1100 to generate an exothermic reaction.

전기분해부(1100)는 외부의 인가전력에 의하여 각각의 극성에 따라 수체를 전기분해하는 캐소드 및 애노드 전극을 포함하여 이루어지며, 상기 전극들은 다양한 물질 또는 물질의 조합으로 구성될 수 있다. 캐소드 전극의 구성을 위하여 탄소복합소재가 바람직할 수 있음은 상술한 바와 같다. 이러한 전기분해부(1100)는 처리수 내에 존재하는 휘발성유기화합물을 제거하게 되고, 캐소드 전극 측에서 발생되는 수소는 수소유로(참조번호 미표시)를 통하여 연소부(1200)로 유입된다.The electrolytic unit 1100 includes a cathode and an anode electrode that electrolyzes a water body according to an external applied electric power according to respective polarities, and the electrodes may be composed of various materials or combinations of materials. The carbon composite material may be preferable for the structure of the cathode electrode as described above. The electrolysis unit 1100 removes the volatile organic compounds present in the treated water and the hydrogen generated at the cathode electrode flows into the combustion unit 1200 through the hydrogen flow path (not shown).

상기 연소부(1200)는 수소를 통한 자가발열이 가능한 촉매를 포함할 수 있으며 수소와 산화반응을 통하여 발생한 산화열은 개방면 휘발성유기화합물을 연소하도록 하는 것이다. 상기 촉매는 다양한 유형과 물성을 가지는 물질이 선택적으로 적용될 수 있다. 이러한 연소부(1200)의 구성에 따라 종래의 전기분해장치 적용시 분리시설이나 수소처리시설의 구성에 대한 부담이 저감되는 이점이 있음은 상술한 바와 같다.The combustion unit 1200 may include a catalyst capable of self-heating through hydrogen, and the oxidation heat generated through the oxidation reaction with hydrogen may burn the openable volatile organic compound. The catalyst can be selectively applied to materials having various types and physical properties. According to the structure of the combustion unit 1200 as described above, there is an advantage that burden on the separation facility or the configuration of the hydrogen treatment facility is reduced when the conventional electrolysis apparatus is applied.

한편, 이렇게 발열반응이 발생하는 경우 자연대류가 일어나므로 추가적인 공기의 이송수단이 구비되지 않고도 안정적으로 연소작용이 발생할 수 있는 장점이 있으며, 폐열(h)은 추가적인 에너지원으로서 활용이 가능할 것이다.On the other hand, when the exothermic reaction occurs, the natural convection occurs. Therefore, the combustion operation can be stably performed without additional air transfer means, and the waste heat h can be utilized as an additional energy source.

또한, 상기 전기분해부(1100)와 연소부(1200)를 연통하는 수소유로에는 조절부(1300)가 추가적으로 개재될 수 있다. 상기 조절부(1300)는 소정의 제어부(미도시)의 제어명령에 따라 전기분해부(1100)로부터 유입되는 수소의 농도가 설정값보다 높은 경우 공기를 주입하고, 그보다 낮은 경우에는 수소를 추가적으로 공급하도록 함으로써 연소의 효율을 보장하도록 한다.In addition, the hydrogen passage for communicating the electrolysis part 1100 and the combustion part 1200 may further include a regulating part 1300. [ The control unit 1300 injects air when the concentration of hydrogen introduced from the electrolysis unit 1100 is higher than the predetermined value according to a control command of a predetermined control unit (not shown), and additionally supplies hydrogen Thereby ensuring the efficiency of combustion.

상기와 같이 연소처리된 기상의 물질은 대기중으로 방출될 수 있고, 수체의 경우 용존 휘발성유기화합물이 전기분해되어 생물반응조(130)로 유입될 수 있다. As described above, the gaseous material that has been subjected to the combustion process can be released into the atmosphere, and in the case of a water body, the dissolved volatile organic compound can be electrolyzed and flowed into the bioreactor 130.

도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템의 블록도이다. 4 is a block diagram of an integrated electrolytic process system for VOCs removal in accordance with a further embodiment of the present invention.

본 발명의 추가적인 실시예에서는 통합 전해처리부(1000)를 포함하는 일체형 전해공정시스템(100)에서 폐수의 성상별로 효과적으로 처리하여 방류수(a)를 배출하는 동시에, 연소부(1200)에서 발생되는 열을 수집하여 에너지화할 수 있도록 폐열회수부(200)를 더 구비할 수 있다. 상기 폐열회수부(200)는 예를 들어 발전 및 축전 방식 또는 온수 생산 등의 방식으로서 에너지를 저장하고 활용할 수 있을 것이다. In a further embodiment of the present invention, in the integrated electrolytic processing system 100 including the integrated electrolytic processing unit 1000, the effluent water a is effectively treated by the properties of the wastewater, and the heat generated in the combustion unit 1200 A waste heat recovery unit 200 may be further provided so as to be collected and energized. The waste heat recovery unit 200 may store and utilize energy as a power generation and storage system or a hot water production system, for example.

이러한 본 발명의 일체형 전해공정시스템(100)은 외부 또는 원격으로 모니터링이 가능하도록 원격단말장치(RTU)인 모니터링 및 제어부(300)와 연결되는 통신모듈(미도시)을 구비할 수 있다. 이러한 통신은 휴대용 디스플레이를 구비하는 모바일감시부(400)와의 연결도 포함할 수 있을 것이다.The integrated electrolytic process system 100 of the present invention may include a communication module (not shown) connected to the monitoring and controlling unit 300, which is a remote terminal unit (RTU), to allow external or remote monitoring. Such communication may also include a connection with a mobile monitoring unit 400 having a portable display.

상기 통신모듈을 통하여 원격의 서버나 휴대폰과의 다양한 방식으로의 통신이 가능하며 처리수의 처리과정은 물론 개방면으로부터 발생되는 기상의 휘발성유기화합물의 처리공정의 상태와, 폐열회수 공정 등에 대한 모니터링 및 제어가 가능할 수 있을 것이다.It is possible to communicate with a remote server or a cellular phone through various communication methods through the communication module, and it is possible to monitor the state of the processing process of the gaseous volatile organic compounds generated from the open surface as well as the process of the process water, And control may be possible.

이러한 통신모듈은 선택된 통신프로토콜 내지는 통신방식을 적용할 수 있을 것이며, 예를 들어 WIFI, 블루투스, 지그비, 3G 또는 4G 등의 다양한 형태의 무선통신은 물론 전력선통신을 포함하는 유선의 통신방식이 적용될 수 있을 것이다.Such a communication module may apply a selected communication protocol or a communication method. For example, a wired communication method including power line communication as well as various types of wireless communication such as WIFI, Bluetooth, Zigbee, 3G or 4G may be applied There will be.

상술된 본 발명의 VOCs 제거를 위한 일체형 전해공정시스템은 폐수의 성상별로 가변적인 통합 전해처리부를 구비함으로써 휘발성유기화합물의 처리 효율이 비약적으로 향상될 뿐만 아니라 전기분해장치의 안정성 향상의 이점이 있다. The integrated electrolytic process system for removing VOCs according to the present invention has an integrated electrolytic treatment unit that is variable depending on the properties of wastewater, thereby remarkably improving the treatment efficiency of volatile organic compounds and improving the stability of the electrolytic apparatus.

또한, 수체의 전기분해에서 발생된 수소로 자가발열 과정을 통하여 기상의 휘발성유기화합물의 제거하기 때문에 시설의 부담이 저감되고 경제성이 향상되는 장점을 제공한다.In addition, since hydrogen generated in the electrolysis of a water body removes volatile organic compounds in the gas phase through self-heating process, the burden on the facility is reduced and the economical efficiency is improved.

또한, 산화과정에서 발생되는 열을 회수하여 에너지원으로 활용할 수 있으므로 환경친화적일 뿐만 아니라 에너지 효율의 향상도 기대할 수 있다. In addition, since the heat generated during the oxidation process can be recovered and utilized as an energy source, not only environmentally friendly but also energy efficiency can be expected to be improved.

또한, 기상과 액상의 처리 시설에 대한 모듈화 및 컴팩트화가 가능하고 종래의 공정에 추가적인 시설의 부담이 최소화되어 경제성이 보장될 뿐 아니라 원격제어가 가능하여 공정의 안정성이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다. In addition, it is possible to modularize and compact the gas and liquid processing facilities, minimize the burden of additional facilities in the conventional process, thereby ensuring economical efficiency and remote control, thereby further improving the stability of the process .

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.

100...일체형 전해공정시스템 110...유량조정조
120...전처리부 130...생물반응조
200...폐열회수부 300...모니터링 및 제어부
400...모바일감시부 1000...통합 전해처리부
1100...전기분해부 1200...연소부
1300...조절부100 ... integrated electrolytic process system 110 ... flow control tank
120 ... Pretreatment unit 130 ... Bioreactor
200 ... waste heat recovery unit 300 ... monitoring and control unit
400 ... mobile monitoring unit 1000 ... integrated electrolytic processing unit
1100 ... Electrolysis unit 1200 ... Combustion unit
1300 ... regulating portion

Claims (6)

생물반응조를 포함하는 폐수의 처리공정에 있어서,
생물반응조 전단계의 공정에서 유입되는 수체 내에 존재하는 용존 휘발성유기화합물을 전기분해하여 제거하는 전기분해부(1100)와,
상기 전기분해부(1100)와 연통되며 폐수 또는 처리수의 개방면에서 발생되는 기상의 휘발성유기화합물을 전기분해부에서 발생된 수소의 산화반응을 통하여 연소하여 제거하는 연소부(1200)를 포함하는 일체형 전해공정시스템.
In the treatment process of wastewater containing bioreactors,
An electrolysis unit 1100 for electrolyzing and removing the dissolved volatile organic compounds present in the water body introduced in the process of the previous stage of the biological reactor,
And a combustion unit 1200 which communicates with the electrolysis unit 1100 and burns and removes gaseous volatile organic compounds generated from open surfaces of wastewater or treated water through oxidation reaction of hydrogen generated in the electrolysis unit Integrated electrolytic process system.
제1항에 있어서,
상기 전기분해부는,
전처리부로부터 처리수유로를 통하여 수체를 공급받아 전기분해한 이후에 생물반응조로 공급하고,
상기 연소부는,
유량조정조 및 전처리부로부터 개방면유로로 연통된 기체를 연소시켜 배출하는 일체형 전해공정시스템.
The method according to claim 1,
Wherein:
The water body is supplied from the pretreatment unit through the treatment feeding channel, electrolyzed, and then supplied to the biological reaction tank.
The burner
A flow rate adjusting tank, and an integral electrolytic process system for burning and discharging the gas communicated with the open channel from the pretreatment unit.
제2항에 있어서,
상기 연소부는,
수소와의 촉매반응에 의하여 발열되는 자가발열부를 포함하는 일체형 전해공정시스템.
3. The method of claim 2,
The burner
And a self-heating portion that generates heat by catalytic reaction with hydrogen.
제1항에 있어서,
상기 전기분해부와 연소부 사이의 수소유로에 공기 또는 수소를 공급하는 조절부(1300)를 더 포함하며,
상기 조절부는,
수소의 농도가 설정값보다 높은 경우 공기를 공급하고 설정값보다 낮은 경우 수소를 보충하는 일체형 전해공정시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising an adjusting unit (1300) for supplying air or hydrogen to the hydrogen passage between the electrolysis unit and the combustion unit,
The control unit includes:
An integrated electrolytic process system that supplies air when the hydrogen concentration is higher than the set value and replenishes the hydrogen when the hydrogen concentration is lower than the set value.
제2항에 있어서,
상기 연소부에서 발생되는 폐열을 수집하여 저장하는 폐열회수부(200)를 더 포함하는 일체형 전해공정시스템.
3. The method of claim 2,
And a waste heat recovery unit (200) for collecting and storing the waste heat generated in the combustion unit.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
처리수의 처리공정 및 전기분해부와 연소부의 작동을 원격으로 모니터링하고 제어하는 모니터링 및 제어부(300)와 연결되는 통신모듈을 더 구비하는 일체형 전해공정시스템.




6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a communication module connected to a monitoring and control unit (300) for remotely monitoring and controlling the processing of the treated water and the operation of the electrolysis unit and the combustion unit.




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