KR20180075923A - Treatment Apparatus of Non-biodegradable Organic Wastewater or Anaerobic Digestion Effluent - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a treatment apparatus for non-degradable organic wastewater or digestion tank effluent and, more specifically, to a treatment apparatus for non-degradable organic wastewater or digestion tank effluent comprising a nanocatalyst electroflotation tank and a nanocatalyst electrolysis oxidation tank for removing COD and nitrogen. In the treatment apparatus for non-degradable organic wastewater or digestion tank effluent according to the present invention, the nanocatalyst electroflotation tank can float and separate solid matters contained in organic wastewater or digestion tank effluent, and in the nanocatalyst electrolysis oxidation tank including an iridium-ruthenium-titanium based nanocatalyst alloy plate, COD and nitrogen can be removed. In addition, the treatment apparatus of the present invention can reliably treat dissolved algae in effluents, which are difficult to remove without a chemical treatment, and COD, nitrogen, and phosphorus; due to the non-use of chemicals, can reduce the amount of sludge formation; due to a good water quality of drain water, does not require a separate filtration facility; and can be conveniently maintained and managed with a low maintenance and management cost.

Description

난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치{Treatment Apparatus of Non-biodegradable Organic Wastewater or Anaerobic Digestion Effluent}[0001] The present invention relates to an apparatus for treating organic wastewater or a digestion tank,

본 발명은 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 COD, 질소를 제거하기 위한 나노촉매 전해부상조 및 나노촉매 전기분해 산화조를 포함하는 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to an apparatus for treating degradation organic wastewater or digestion tank effluent, and more particularly, to an apparatus for treating degradation organic wastewater or digestion tank desalination liquid containing COD, a nanocatalyst electrolytic flocculation tank for removing nitrogen, ≪ / RTI >

런던협약의 해양배출 금지와 온실가스 저감을 고려하여 음식폐기물 처리를 혐기성 소화기술로 적용하는 BioGasPlant(BGP)의 적용이 증가하고 있는 추세이며 음식물 폐수를 방류하기 위해서는 BGP에서 혐기소화 공정 후 발생하는 다량의 염분, 질소, 유기물 등 포함된 혐기소화 탈리액를 처리하여야 할 필요성이 있다. BioGasPlant (BGP), an application of food waste treatment as an anaerobic digestion technology, is on the rise due to the ban on marine emissions from the London Convention and the reduction of greenhouse gases. In order to discharge food wastewater, a large amount It is necessary to treat the anaerobic digestion desalination liquid containing salinity, nitrogen, organic matter and the like.

또한, 음식물 등 유기물의 바이오가스화 기술이 발달하는데 난분해성 물질과 질소의 농도가 높아 하수처리장에 유입하거나 폐수를 방류하는데 어려움이 있어 혐기소화 탈리액을 처리하여야 할 필요성이 증가하고 있다. 특히 음식폐기물 혐기성 소화조 탈리액은 높은 COD, 질소농도와 다량의 염분이 존재하여 현재의 단순한 미생물처리방법으로는 안정적인 처리효율을 얻기 어려워 물리화학적처리와 생물학적 처리를 겸비한 공법이 요구되고 있다. In addition, biogasification technology of organic matter such as food is developed, and there is a high concentration of refractory substance and nitrogen, and it is difficult to flow into the sewage treatment plant or to discharge the waste water, so that the need to treat the anaerobic digestion effluent is increasing. In particular, since the food waste anaerobic digestion tank desalin has a high COD, nitrogen concentration and a large amount of salinity, it is difficult to obtain a stable treatment efficiency with the present simple microbial treatment method, so that a method combining both physico-chemical treatment and biological treatment is required.

음식물 등 유기성 폐기물은 농도가 높아 혐기성 소화를 이용한 유기성 폐기물 처리를 시도되고 있으나 COD와 T-N의 농도가 높아 방류수 수질을 낮추기 위한 연구가 진행되고 있다. 상기 전기분해에 의해 잉여 슬러지를 처리하는 기술과 관련한 선행기술로는 국내 등록특허 10-0319022에 음극과 양극을 교대로 배치한 2개의 연속하는 전해부상조를 이용한 전해부상법을 이용한 폐수처리장치를 개시하고 있고, 국내 등록특허 10-1651080는 슬러지 소화조 전처리 과정이 포함된 하수 및 슬러지 자원화 처리시스템을 개시하고 있으며, 국내 등록특허 10-0644758에 하폐수의 생물학적 처리 후 발생되는 잉여활성슬러지의 처리방법 및 그 장치를 개시하고 있다. 또한, 국내 등록특허 10-1102275는 하ㆍ폐수의 생물학적 처리과정에서 발생하는 유기 슬러지를 전기분해에 의해 가용화하는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극 및 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 구비한 전해가용화장치를 제공하고 있으며, 국내 등록특허 10-0593497는 반류수 전기분해를 이용한 고도 하폐수처리시스템에 관한 것으로서, 농축조 상징액, 탈수기 탈리액 등으로 이루어진 반류수를 전기분해 처리하여 생물반응조로 유입시킬 수 있도록 한 것이다. 고농도의 유기물질과 영양소를 포함하고 있는 방류수를 효과적으로 제거함으로써 하폐수처리의 효율을 증대시킬 수 있게 한다. 국내 등록특허 10-1618757에서는 COD, 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 질소를 제거하는 이리듐 합금 나노촉매의 제조방법과 국내 등록특허 10-1665619에서는 조류, COD, 질소 및 인을 제거하는 이리듐 합금 나노촉매 디바이스를 포함하는 전기분해 부상응집방식의 방류수 처리장치를 개시하고 있다. 국내 등록특허 10-0425954, 10-0490307 및 10-0533246는 이리듐 합금 나노촉매판 전극으로 사용하여 이리듐 합금 나노촉매 이온 또는 수소이온과 하이드록시 라디칼(·OH)을 발생시키고, 상기 이리듐 합금 나노촉매 이온 또는 수소이온과 하이드록시 라디칼로 질소를 제거하는 방법을 개시하고 있으나, 단순한 나노촉매판으로 고농도의 COD, 질소를 효율적으로 제거하기 어렵다는 문제점이 있다. Although organic wastes such as food are high in concentration, organic wastes treated by anaerobic digestion are being tried, but studies are under way to lower the quality of discharged water due to high concentration of COD and T-N. As a prior art related to the technology of treating excess sludge by the electrolysis described above, Korean Patent No. 10-0319022 discloses a wastewater treatment apparatus using an electrolytic floating method using two consecutive electrolytic floating floats in which cathodes and anodes are alternately arranged Korean Patent No. 10-1651080 discloses a sewage and sludge resource treatment system including a pretreatment process of a sludge digestion tank. Korean Patent Registration No. 10-0644758 discloses a treatment method of excess activated sludge generated after biological treatment of wastewater, And discloses the apparatus. In addition, Korean Patent No. 10-1102275 discloses an electrolytic solubilization (electrolytic solution) including electrodes of a multi-layer matrix type structure and a multi-layer matrix type structure in which organic sludge generated in a biological treatment process of waste water and wastewater is solubilized by electrolysis And Korean Patent Registration No. 10-0593497 discloses an advanced wastewater treatment system using counter current water electrolysis, in which electrolytic treatment of reflux water comprising an enriched tank supernatant and a dehydrator desalination solution is introduced into a bioreactor will be. It is possible to effectively remove effluent containing high concentrations of organic substances and nutrients, thereby increasing the efficiency of wastewater treatment. Korean Patent No. 10-1618757 discloses a process for preparing an iridium alloy nanocatalyst for removing COD, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen and nitrogen, and a process for producing an iridium alloy nanocatalyst for removing algae, COD, nitrogen and phosphorus, Discloses an electrolyzed flocculation type effluent treatment apparatus including a device. Korean Patent Nos. 10-0425954, 10-0490307, and 10-0533246 use iridium alloy nanocatalyst as a plate electrode to generate an iridium alloy nanocatalyst ion or a hydrogen ion and a hydroxy radical (.OH), and the iridium alloy nanocatalyst ion Or a method of removing nitrogen with a hydrogen ion and a hydroxyl radical. However, there is a problem that it is difficult to efficiently remove COD and nitrogen at a high concentration by a simple nano catalyst plate.

이에, 본 발명자들은 높은 COD, 고농도 질소 및 다량의 염분을 함유하는 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액을 효과적으로 처리하기 위하여 예의 노력한 결과, 나노촉매 전해부상조 및 나노촉매 전기분해 산화조를 포함하는 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치를 이용하여 화학적 처리 없이 COD, 질소 및 인을 안정적으로 처리할 수 있고, 화공약품 미사용으로 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있으며, 배출수의 수질이 양호하여 별도의 여과시설이 필요하지 않는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made intensive efforts to effectively treat degradation-resistant organic wastewater or digestion tank desolvation solution containing high COD, high concentration nitrogen, and a large amount of salt, and as a result, have found that the nano-catalytic electrolytic flocculation bath and the nano- It is possible to treat COD, nitrogen and phosphorus stably without chemical treatment by using organic wastewater or digestion tank desalination treatment system and it is possible to reduce the amount of sludge to be generated by using chemical agent without using chemical agent. And the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus for treating refractory organic wastewater or digesters.

상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액에 함유된 고형물을 부상 분리하기 위한 시설로, 하부에는 나노촉매형 미세기포 발생기가 설치되고, 상부에는 부상 분리된 고형물을 수집하는 스컴제거부가 구비된 나노촉매 전해부상조(30); 및 (b) 상기 나노촉매 전해부상조 처리수에 잔류하는 COD와 질소를 제거하기 위하여 하부에 이리듐-루테늄-티타늄 함유하고, 양극 및 음극의 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조(70)를 포함하는 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치를 제공한다.In order to accomplish the above object, (a) a facility for flotation and separation of solid matter contained in refractory organic wastewater or digestion tank desalination liquid, a nanocatalyst type micro-bubble generator is installed in the lower part, A nanocatalyst electrolytic floating tank 30 provided with a scum removing part; And (b) a nano-catalytic electrolytic oxidation vessel containing iridium-ruthenium-titanium at the bottom and a nano-catalytic alloy plate of an anode and a cathode for removing COD and nitrogen remaining in the crude treated water on the nano- 70) which is provided in the digester tank.

본 발명에 따른 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치에서 나노촉매 전해부상조는 유기폐수 또는 소화조 탈리액에 함유된 고형물을 부상 분리하고, 이리듐-루테늄-티타늄 함유 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조에서 COD와 질소를 제거할 수 있다. 또한, 화학적 처리 없이 제거하기 어려운 방류수의 용존 조류와 COD, 질소 및 인을 안정적으로 처리할 수 있고, 화공약품 미사용으로 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있으며, 배출수의 수질이 양호하여 별도의 여과시설이 필요하지 않는 동시에 장치의 유지관리가 간단하고 유지관리 비용이 저렴한 효과가 있다. In the refractory organic wastewater or digestion tank desolvation treatment apparatus according to the present invention, the nanocatalyst electrolytic flocculation tank is constructed such that the solid matter contained in the organic wastewater or the digestion tank desolvate is flashed off, and the nanocatalyst electrolysis including the iridium-ruthenium- COD and nitrogen can be removed from the oxidation tank. In addition, it is possible to treat the dissolved algae and COD, nitrogen and phosphorus of discharged water that is difficult to remove without chemical treatment, and it is possible to reduce the amount of sludge to be generated by the use of chemicals without use of chemicals, and a separate filtration facility The maintenance of the apparatus is simple and the maintenance cost is low.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 저장조(10); 나노촉매 전해부상조(30); AGS-SBR(50); 및 나노촉매 전기분해 산화조(70)를 포함하는 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 저장조(10); AGS-SBR(50); 나노촉매 전해부상조(30); 및 나노촉매 전기분해 산화조(70)를 포함하는 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 처리장치의 물질수지를 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 그래뉼 슬러지 및 AGS-SBR 공정을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노촉매 전기분해 산화조에서 하이드록시 라디칼(·OH)이 발생하는 메카니즘을 나타낸 것이다.
1 shows a digester tank storage tank 10 according to an embodiment of the present invention; A nano-catalyst electrolytic floating tank (30); AGS-SBR 50; And a nano-catalytic electrolytic oxidation tank (70).
FIG. 2 is a schematic diagram of a digester tank storage tank 10 according to an embodiment of the present invention; AGS-SBR 50; A nano-catalyst electrolytic floating tank (30); And a nano-catalytic electrolytic oxidation tank (70).
FIG. 3 shows a mass balance of a digester tank decanting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 through 7 illustrate an aerobic granular sludge and an AGS-SBR process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a mechanism of generation of a hydroxyl radical (.OH) in a nanocatalytic electrolytic oxidation reactor according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체적인 예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.The present invention can be all accomplished by the following description. It is to be understood that the following description is only illustrative of preferred embodiments of the invention, but the invention is not necessarily limited thereto. It is to be understood that the accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention and are not to be construed as limiting the present invention. The details of the individual components may be properly understood by reference to the following detailed description of the related description.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명에서는 나노촉매 전해부상조에서 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액에 함유된 고형물을 부상 분리하고, 이리듐-루테늄-티타늄 함유 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조에서 잔류하는 COD와 질소를 제거할 수 있다. 또한, 화학적 처리 없이 제거하기 어려운 방류수의 용존 조류와 COD, 질소 및 인을 안정적으로 처리할 수 있고, 화공약품 미사용으로 슬러지 발생량을 감소시킬 수 있으며, 배출수의 수질이 양호하여 별도의 여과시설이 필요하지 않는 장치를 제공할 수 있다. In the present invention, the solids contained in the refractory organic wastewater or the digestion tank desolvation solution are separated by flotation in a nanocatalyst electrolytic bath and the residual COD and nitrogen in the nano-catalytic electrolytic oxidation tank containing iridium-ruthenium- Can be removed. In addition, it is possible to treat the dissolved algae and COD, nitrogen and phosphorus of discharged water that is difficult to remove without chemical treatment, and it is possible to reduce the amount of sludge to be generated by the use of chemicals without use of chemicals, and a separate filtration facility It is possible to provide a device that does not.

따라서, 본 발명은 일 관점에서 (a) 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액에 함유된 고형물을 부상 분리하기 위한 시설로, 하부에는 나노촉매형 미세기포 발생기가 설치되고, 상부에는 부상 분리된 고형물을 수집하는 스컴제거부가 구비된 나노촉매 전해부상조(30); 및 (b) 상기 나노촉매 전해부상조 처리수에 잔류하는 COD와 질소를 제거하기 위하여 하부에 이리듐-루테늄-티타늄 함유하고, 양극 및 음극의 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조(70)를 포함하는 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것이다. Accordingly, in one aspect, the present invention provides a facility for float separation of (a) solids contained in refractory organic wastewater or digestion tank desalination liquid, a nanocatalyst type micro-bubble generator at the lower part, A nano-catalyst electrolytic floating tank 30 provided with a scum removing portion; And (b) a nano-catalytic electrolytic oxidation vessel containing iridium-ruthenium-titanium at the bottom and a nano-catalytic alloy plate of an anode and a cathode for removing COD and nitrogen remaining in the crude treated water on the nano- 70). The present invention also relates to an apparatus for treating waste water of a digestion tank.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 처리장치는 (a) 음식물 소화조 탈리액을 저장하고 고형물의 침전을 방지하기 위하여 Agitator형 교반시설을 포함하는 소화조 탈리액 저장조(10); (b) 상기 저장조에서 배출된 소화조 탈리액에 함유된 고형물을 부상 분리하기 위한 시설로, 하부에는 나노촉매형 미세기포 발생기가 설치되고, 상부에는 부상 분리된 고형물을 수집하는 스키머(Skimmer)와 스컴제거기(Scum Collector)가 구비된 나노촉매 전해부상조(30); (c) 상기 전해부상조 처리수에 함유된 COD와 질소를 제거하기 위하여 유입-무산소-호기-배출의 과정을 반복하는 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식 반응조(AGS-SBR, 50); 및 (d) 상기 AGS-SBR 처리수에 잔류하는 COD와 질소를 제거하기 위하여 하부에 이리듐-루테늄-티타늄 함유하고, 양극 및 음극의 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조(70)를 포함할 수 있다. The apparatus for treating a desalting tank desalination liquid according to an embodiment of the present invention comprises: (a) a digester turgor reservoir 10 including an agitator type stirring apparatus for storing a food digestion tank desorption solution and preventing precipitation of solids; (b) a facility for floating and separating the solid matter contained in the digestion tank desorbing liquid discharged from the storage tank, a nano-catalytic microbubbles generator installed at the lower part, a skimmer for collecting floating solids, A nano-catalyst electrolytic bath 30 provided with a scum collector; (c) a continuous batch reactor (AGS-SBR) 50 fed with an aerobic granular sludge which repeats the processes of influent-anoxic-aerobic-discharge to remove COD and nitrogen contained in the electrolytic flotage treated water; And (d) iridium-ruthenium-titanium in the lower part to remove COD and nitrogen remaining in the AGS-SBR treated water, and a nano-catalytic electrolytic oxidation vessel 70 comprising a nano- . ≪ / RTI >

본 발명에 있어서, 상기 소화조 탈리액 처리장치는 (e) AGS-SBR에서 탈질 반응시 필요한 유기 탄소원을 함유하는 음식물 상등액 저장소(150); (f) 상기 저장소에서 공급되는 음식물 상등액(160)을 이용하여 유기산을 제조하는 유기산 반응조(130); 및 (g) 상기 제조된 유기산을 AGS-SBR로 공급하는 수단(140)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. (E) a food supernatant reservoir 150 containing an organic carbon source necessary for the denitrification reaction in the AGS-SBR; (f) an organic acid reaction tank 130 for producing an organic acid using the food supernatant 160 supplied from the reservoir; And (g) means 140 for supplying the prepared organic acid to the AGS-SBR.

또한, 상기 소화조 탈리액 처리장치는 (h) 나노촉매 전해부상조에서 발생되는 침전슬러지 및 스컴(120), AGS-SBR에서 발생되는 잉여슬러지(100), 및 나노촉매 전기분해 산화조에서 발생되는 침전슬러지 및 스컴(80)을 처리하는 슬러지 처리조(90); 및 (i) 상기 슬러지 처리조 상등액(110)을 AGS-SBR로 공급하는 수단(110)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. (H) the sediment sludge and scum 120 generated in the nano-catalytic electrolytic bath, the excess sludge 100 generated in the AGS-SBR, and the sediment generated in the nano-catalytic electrolytic oxidation tank A sludge treatment tank (90) for treating sludge and scum (80); And (i) means 110 for supplying the sludge treatment tank supernatant 110 to the AGS-SBR.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것으로, 소화조 탈리액 저장조(10)에서 배출된 소화조 탈리액(20)을 나노촉매 전해부상조(30)에서 전해부상으로 고형물과 스컴을 부상시켜 제거하고, 제거된 침전슬러지와 스컴(120)은 슬러지 처리조(90)로 보낸다. 상기 나노촉매 전해부상조(30)에서 처리된 처리수(40)는 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식 반응조(AGS-SBR, 50)에 보내 COD와 질소를 처리하고, AGS-SBR 처리수(60)는 이리듐-루테늄-티타늄을 주성분으로 하는 나노촉매 합금판을 이용한 나노촉매 전기분해 산화조(70)로 보내 잔류하는 COD와 질소를 처리한다. AGS-SBR에서 발생되는 잉여슬러지(100)는 슬러지 처리조(90)로 보내고 상등액(110)은 연속회분식 반응조(AGS-SBR)(50)에 보내 재처리하도록 한다. AGS-SBR에서 탈질 반응시 필요한 유기탄소원을 공급하기 위하여 음식물 상등액 저장소(150)에서 음식물 상등액(160)을 받아서 유기산 반응조(130)에서 유기산으로 제조한 다음, AGS-SBR로 공급하여(140) 질소를 제거하는 탄소원으로 사용한다. FIG. 1 is a schematic view of a digester tidal liquid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a digester tidal liquid 20 discharged from a digester tidal liquid reservoir 10 is discharged from the nocatalyst electrolytic floating tank 30, And the removed sediment sludge and the scum 120 are sent to the sludge treatment tank 90. The treated water 40 treated in the nanocatalyst electrolytic floating tank 30 is sent to a continuous batch reactor (AGS-SBR) 50 in which aerobic granular sludge is injected to treat COD and nitrogen, and AGS-SBR treated water 60 ) Treats the remaining COD and nitrogen by sending it to the nano-catalytic electrolytic oxidation unit 70 using a nano-catalytic alloy plate composed mainly of iridium-ruthenium-titanium. The excess sludge 100 generated in the AGS-SBR is sent to the sludge treatment tank 90 and the supernatant 110 is sent to the AGS-SBR 50 for reprocessing. In order to supply the organic carbon source necessary for the denitrification reaction in the AGS-SBR, the food supernatant 160 is received in the food supernatant reservoir 150, and the organic supernatant 160 is prepared in the organic acid reaction tank 130 and supplied to the AGS- Is used as a carbon source to remove carbon dioxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 처리장치는 (a) 음식물 소화조 탈리액을 저장하고 고형물의 침전을 방지하기 위하여 Agitator형 교반시설을 포함하는 소화조 탈리액 저장조(10); (b) 상기 저장조에서 배출된 소화조 탈리액에 함유된 COD와 질소를 제거하기 위하여 유입-무산소-호기-배출의 과정을 반복하는 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식 반응조(AGS-SBR, 50); (c) 상기 AGS-SBR 처리수에 함유된 고형물을 부상 분리하기 위한 시설로, 하부에는 나노촉매형 미세기포 발생기가 설치되고, 상부에는 부상 분리된 고형물을 수집하는 스키머(Skimmer)와 스컴제거기(Scum Collector)가 구비된 나노촉매 전해부상조(30); 및 (d) 상기 나노촉매 전해부상조 처리수에 잔류하는 COD와 질소를 제거하기 위하여 하부에 이리듐-루테늄-티타늄 함유하고, 양극 및 음극의 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조(70)를 포함한다.The apparatus for treating a desalting tank desalination liquid according to an embodiment of the present invention comprises: (a) a digester turgor reservoir 10 including an agitator type stirring apparatus for storing a food digestion tank desorption solution and preventing precipitation of solids; (b) a continuous batch reactor (AGS-SBR) 50 injected with an aerobic granular sludge which repeats the processes of inlet-anoxic-aerobic-discharge to remove COD and nitrogen contained in the desalination tank discharged from the storage tank; (c) a facility for float separation of the solid matter contained in the AGS-SBR treated water, a nanocatalyst type micro-bubble generator at the lower part, a skimmer and a scum remover for collecting floating solids A nano-catalyst electrolytic floating tank 30 provided with a scum collector; And (d) a nano-catalytic electrolytic oxidation vessel containing iridium-ruthenium-titanium in the lower portion and a nano-catalytic alloy plate of an anode and a cathode for removing COD and nitrogen remaining in the crude treated water on the nano- 70).

본 발명에 있어서, 상기 소화조 탈리액 처리장치는 (e) 나노촉매 전해부상조에서 탈질 반응시 필요한 유기 탄소원을 함유하는 음식물 상등액 저장소(150); (f) 상기 저장소에서 공급되는 음식물 상등액(160)을 이용하여 유기산을 제조하는 유기산 반응조(130); 및 (g) 상기 제조된 유기산을 나노촉매 전해부상조로 공급하는 수단(140)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. (E) a food supernatant reservoir (150) containing an organic carbon source necessary for the denitrification reaction in the nanocatalyst electrolytic bath; (f) an organic acid reaction tank 130 for producing an organic acid using the food supernatant 160 supplied from the reservoir; And (g) means 140 for supplying the prepared organic acid to the nanocatalyst electrolytic bath.

또한, 상기 소화조 탈리액 처리장치는 (h) 나노촉매 전해부상조에서 발생되는 침전슬러지 및 스컴(120), AGS-SBR에서 발생되는 잉여슬러지(100), 및 나노촉매 전기분해 산화조에서 발생되는 침전슬러지 및 스컴(80)을 처리하는 슬러지 처리조(90); 및 (i) 상기 슬러지 처리조 상등액(110)을 나노촉매 전해부상조로 공급하는 수단(110)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. (H) the sediment sludge and scum 120 generated in the nano-catalytic electrolytic bath, the excess sludge 100 generated in the AGS-SBR, and the sediment generated in the nano-catalytic electrolytic oxidation tank A sludge treatment tank (90) for treating sludge and scum (80); And (i) means 110 for supplying the sludge treatment tank supernatant 110 to the nanocatalyst electrolytic bath.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 처리장치에 관한 것으로, 소화조 탈리액 저장조(10)에서 배출된 소화조 탈리액(20)을 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식 반응조(AGS-SBR, 50)에 보내 COD와 질소를 처리하고, AGS-SBR 처리수(170)는 나노촉매 전해부상조(30)에서 전해부상으로 고형물과 스컴을 부상시켜 제거하고, 제거된 침전슬러지와 스컴(100)은 슬러지 처리조(90)로 보낸다. 상기 나노촉매 전해부상조 처리수(180)는 이리듐-루테늄-티타늄을 주성분으로 하는 나노촉매 합금판을 이용한 나노촉매 전기분해 산화조(70)로 보내 잔류하는 COD와 질소를 처리한다. AGS-SBR에서 발생되는 잉여슬러지(100)는 슬러지 처리조(90)로 보내고 상등액(110)은 나노촉매 전해부상조(30)에 보내 재처리하도록 한다. 나노촉매 전해부상조 탈질 반응시 필요한 유기탄소원을 공급하기 위하여 음식물 상등액 저장소(150)에서 음식물 상등액(160)을 받아서 유기산 반응조(130)에서 유기산으로 제조한 다음, 나노촉매 전해부상조로 공급하여(140) 질소를 제거하는 탄소원으로 사용한다. The present invention relates to an apparatus and method for disposing of a digester tannery liquid according to an embodiment of the present invention. The digester tannery effluent 20 discharged from the digester tannery effluent storage tank 10 is introduced into a continuous batch reactor (AGS-SBR) 50 fed with aerobic granular sludge, And the AGS-SBR treated water 170 is sent to the nanocatalyst electrolytic floating tank 30 to flocculate and remove solids and scum on the electrolytic solution, and the removed sediment sludge and the scum 100 are treated with sludge And sends it to the treatment tank 90. The nano-catalytic electrolytic solution-based pretreatment water 180 is fed to a nano-catalytic electrolytic oxidation tank 70 using a nano-catalytic alloy sheet containing iridium-ruthenium-titanium as a main component to treat residual COD and nitrogen. The surplus sludge 100 generated in the AGS-SBR is sent to the sludge treatment tank 90 and the supernatant 110 is sent to the nanocatalyst electrolytic flocculation tank 30 for reprocessing. The food supernatant 160 is received in the food supernatant reservoir 150 to supply the organic carbon source necessary for the nano catalytic electrolytic flocculation denitrification reaction and is then made into an organic acid in the organic acid reaction tank 130 and then supplied to the nanocatalyst electrolytic bath ) It is used as a carbon source to remove nitrogen.

본 발명의 일 실시예에 따르면 다음 구성을 포함하는 소화조 탈리액 처리장치를 이용할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a digester tank desalination apparatus having the following configuration can be used.

(a) 음식물소화조 탈리액을 저장하고 고형물침전 방지를 위한 Agitator형 교반시설; (a) an agitator-type agitator for storing the food digestion tank desalination solution and preventing solid matter precipitation;

(b) 소화탈리액내 고형물을 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식생물학적장치(AGS-SBR)에 적합하도록 고형물을 부상분리하기 위한 시설로 하부에는 나노촉매형 미세기초 발생기를 설치하고, 상부에는 부산분리된 고형물을 수집하는 Skimmer와 스컴제거기(Scum Collector)로 구성된 나노촉매 전해부상장치; (b) A facility for float separation of solids in a digestion liquor so as to be suitable for a continuous batch biological apparatus (AGS-SBR) injected with aerobic granular sludge. A nanocatalytic micro-basal generator is installed in the lower part, A nano-catalytic electrolytic flotation device consisting of a Skimmer and a Scum Collector for collecting solids;

(c) COD와 질소를 제거하기 위한 목적으로 유입-무산소-호기-배출의 과정을 반복하는 호기성 그래뉼 슬러지(AGS)형의 미생물을 형성하는 SBR반응조와; (c) an SBR reactor forming an aerobic granular sludge (AGS) type microorganism that repeats the process of influx - anoxic - aerobic - discharge for the purpose of removing COD and nitrogen;

(d) AGS-SBR에서 발생되는 잉여슬러지를 저류 후 배출수로조로 이송하기 위한 시설; (d) Facilities for transporting surplus sludge generated from AGS-SBR to the reservoir after storage;

(e) AGS-SBR 반응 후 잔류하는 COD와 질소를 제거하는 시설로 하부에 이리듐-루테늄-티타늄을 주성분으로 하는 나노촉매 합금판을 이용한 나노촉매 산화장치;(e) a facility for removing COD and nitrogen remaining after AGS-SBR reaction, a nano-catalytic oxidation apparatus using a nano-catalyzed alloy sheet comprising iridium-ruthenium-titanium as a main component;

(f) 상부에 부상되는 고형물과 Scum을 제거하기 위한 Skimmer와 Collector를 설치하고, 산화반응시 발생되는 가스상 성분을 배출처리하는 환기장치; (f) a ventilator for installing a skimmer and a collector for removing the solid material floating on the upper part, the scum, and discharging the gaseous component generated in the oxidation reaction;

(g) AGS-SBR의 탈질반응시 필요한 유기탄소원을 생산하여 공급하기 위한 유기산반응조와 AGS-SBR로 공급하는 장치를 통해 혐기성소화조 탈리액을 제거하는 공법을 제공하고자 한다.(g) To provide a method of removing the anaerobic digestion tank desolvation solution through an organic acid reaction tank for producing and supplying the organic carbon source necessary for the denitrification reaction of AGS-SBR and a device for supplying AGS-SBR.

본 발명에서는 음식물소화액 탈리액을 처리시설의 원수저류조까지 이송하기 위한 시설로 탈리액 저장조의 수위와 연계하여 제어한다. 이송된 소화조 탈리액을 나노촉매 부상분리 반응조로 원활하게 공급하기 위한 시설로 고형물침전 방지를 위한 Agitator형 교반시설과 수위계와 연계된 추진공동형 펌프로 구성한다. 체류시간은 2시간이며 전극면적은 0.76㎡이상이고 나노촉매 부상분리 장치는 소화탈리액내 고형물을 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식생물학적장치(AGS-SBR)에 적합하도록 고형물을 분상분리하여 500mg/L이하로 제거하기 위한 시설로 하부에는 나노촉매형 미세기초 발생기를 설치하고, 상부에는 부산분리된 고형물을 수집하는 Skimmer와 스컴제거기(Scum Collector)로 구성한다. 분상분리된 처리수를 AGS-SBR의 원수공급 주기에 원활하게 공급하기 위한 체류시간은 48시간의 저류조로 , 수위계와 연계한 공급펌프시설로 구성하다. 전해부상장치에서 COD를 3500ppm, T-N을 생물학적 처리가 가능한 500ppm이하로 처리하여 생물반응조로 유입하여 COD 2500ppm, 질소농도 216ppm으로 처리하고 나노촉매산화환원장치에서 COD 760ppm, 질소농도 140ppm으로 처리하도록 하였다. 혐기성소화조 탈리액을 처리하기 위한 공정의 단계는 다음과 같다. 원수 인입시설은 COD 5000ppm, 질소농도 800ppm 이상인 음식물 혐기성 소화 탈리액 1.0㎥/일을 원수저류조까지 이송하기 위한 시설로 탈리액 저장조의 수위와 연계하여 제어한다. 나노촉매 부상분리 장치는 혐기성 소화조탈리액을 AGS-SBR의 에 적합하도록 유입수를 부상분리하여 COD를 3500ppm, T-N을 500ppm이하로 제거하기 위한 시설로 하부에는 나노촉매 미세기초 발생기를 설치하고, 상부에는 부산분리된 고형물을 수집하는 Skimmer와 Collector로 구성한다. AGS-SBR반응조는 질소를 제거하기 위한 목적으로 AGS형의 미생물을 형성하는 SBR반응조로 무산소-호기-배출의 과정을 반복한다. 무산소상태를 위한 교반시설과 호기반응을 위한 폭기시설을 구성하고 무산소반응시 원수를 순차적으로 공급 후 일정 주기에서 침전 후 처리수를 배출하는 형식으로 운전된다. 질소를 제거하기 위한 목적으로 호기성 그래뉼 슬러지(AGS)형의 미생물을 형성하는 SBR반응조로 무산소-호기-배출의 과정을 반복한다. 무산소상태를 위한 교반시설과 호기반응을 위한 폭기시설을 구성하고 무산소반응시 원수를 순차적으로 공급 후 일정 주기에서 침전 후 처리수를 배출하는 형식으로 운전된다. 실시예로 교반시설은 Agitator형(0.4kW), Paddle, 산기시설은 Membrane Disk형, 송풍시설은 Root형 송풍기(1.5kW)와 수위계로 초음파식 수위계를 사용할 수 있다. AGS-SBR반응조는 체류시간 : 7.2일, 필요용량 : 7.2㎥, 교반시설 : Agitator형(1.5kW), Membrane Disk형의 산기시설, AGS-SBR에서 발생되는 잉여슬러지를 저류 후 배출수로조로 이송하기 위한 슬러지 저류조시설로 초기 미생물 활성화시 간이 배양조로 활용도 가능하여야 하며, 실험 중 운영조건 변경시 반응조내 미생물을 일시적으로 저류하기 위한 시설로 부상분리 처리수조의 이송펌프와 연계하여 구성한다. AGS-SBR 반응 후 잔류하는 유기물을 산화하기 위한 시설로 하부에 나노촉매 산화장치를 설치하고, 상부에 부상되는 고형물과 Scum을 제거하기 위한 Skimmer와 Collector를 설치하고, 산화반응시 발생되는 가스상 성분을 배출처리하는 환기장치로 구성한다. AGS-SBR의 탈질반응시 필요한 유기탄소원을 생산하여 공급하기 위한 시설로 음식물탈리액을 원수로 하여 유기산반응을 유도하며, 내부에는 원활한 반응을 위한 교반시설을 구성한다. 반응시간은 2-24시간이며 0.1KW이상의 전력으로 구성하며 전극면적은 4-10㎡으로 구성한다. 생산된 유기산은 원수저류조로 이송하여 반응액내 고형물을 제거 후 AGS-SBR로 공급되도록 하며, 개별적 운영이 가능하도록 무기막을 설치하여 AGS-SBR로 공급도 가능하도록 한다. 나노촉매부상, 생물막반응조, 나노산화촉매장치, 처리수의 처리공정도와 물질수지는 도 3에 나타난 바와 같다.In the present invention, it is a facility for transferring the food digestion liquid to the raw water storage tank of the treatment facility, and is controlled in connection with the level of the waste liquid storage tank. It is a facility to smoothly feed the transferred digesters tannery liquid into the nano catalytic flotation separation tank. It consists of an agitator-type agitator for preventing precipitation of solids and a propellant-type pump connected to the water level meter. The retention time is 2 hours and the electrode area is 0.76m2 or more. The nanocatalyst flotation separator separates the solids in the digestion liquor into 500 mg / L of the solids to be suitable for the continuous batch biological apparatus (AGS-SBR) injected with aerobic granular sludge The system consists of a nano-catalytic microstructure generator at the bottom and a skimmer and a scum collector at the top to collect suspended solids. In order to smoothly supply the separated water to the raw water supply cycle of the AGS-SBR, the residence time is 48 hours, which is composed of a feed pump facility connected to the water level meter. In the electrolytic flotation device, COD of 3500ppm and T-N of 500ppm or less which can biological treatments were treated and treated with COD of 2500ppm and nitrogen concentration of 216ppm and COD of 760ppm and nitrogen concentration of 140ppm in the nano-catalytic redox system. The steps of the process for treating anaerobic digesters desolvate are as follows. The raw water intake facility is a facility for transferring 1.03 m3 / day of food anaerobic digestion decontamination, which has a COD of 5000 ppm and a nitrogen concentration of 800 ppm or more, to the raw water reservoir and is controlled in connection with the level of the effluent reservoir. The nano catalytic flotation separator is a facility to remove 3500ppm of COD and 500ppm of TN by floatation of the influent water so that the anaerobic digestion tank desalination solution is suitable for AGS-SBR, and a nano-catalytic micro- It consists of a skimmer and a collector that collect the separated solids. The AGS-SBR reactor repeats the anaerobic-aerobic-evacuation process with an SBR reactor that forms AGS-type microorganisms for the purpose of removing nitrogen. An agitation facility for anoxic condition and an aeration facility for exhalation reaction are constituted, and raw water is sequentially supplied in the anaerobic reaction, and then the treated water is discharged after settling in a certain period. For the purpose of removing nitrogen, anaerobic-aerobic-discharging process is repeated in an SBR reactor forming an aerobic granular sludge (AGS) type microorganism. An agitation facility for anoxic condition and an aeration facility for exhalation reaction are constituted, and raw water is sequentially supplied in the anaerobic reaction, and then the treated water is discharged after settling in a certain period. As an example, an agitator type (0.4 kW), a paddle for an agitation type, a membrane disk type for an acid type facility, a root type blower (1.5 kW) for a blowing facility, and an ultrasonic water level meter can be used as a water level gauge. The AGS-SBR reaction tank has a retention time of 7.2 days, a required capacity of 7.2㎥, an agitator type (1.5 kW), a membrane plant of a membrane disk type, and an excess sludge generated from AGS-SBR This is a facility for temporarily storing the microorganisms in the reaction tank when operating conditions are changed during the experiment, and it is constructed in connection with the transfer pump of the floating separation treatment tank. A facility for oxidizing residual organic matter after AGS-SBR reaction is equipped with a nano catalytic oxidation unit at the bottom, a skimmer and a collector to remove the solid substances and scum floating on the upper part, And a ventilation device for discharging the air. It is a facility to produce and supply organic carbon source needed for denitrification reaction of AGS-SBR. It uses organic deionized water as the raw water to induce organic acid reaction and constitutes agitation facility for smooth reaction inside. The reaction time is 2-24 hours and it is composed of electric power of 0.1KW or more and electrode area is 4-10m2. The produced organic acid is transferred to the raw water storage tank to remove solids in the reaction solution and then supplied to the AGS-SBR. An inorganic membrane can be installed to enable the AGS-SBR to be supplied separately. The nanocatalyst floatation, the biofilm reaction tank, the nano oxidation catalyst device, the treatment process chart and the mass balance of the treated water are as shown in FIG.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조로 하여 호기성 그래뉼 슬러지 및 AGS-SBR 공정에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the aerobic granular sludge and the AGS-SBR process will be described in more detail with reference to FIGS.

본 발명에 있어서, 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식 반응조(AGS-SBR)의 경우 유입, 교반, 포기, 침전, 유출을 반복하여 음폐수 소화조 탈리액의 고농도 유기물 및 질소 제거를 수행하게 된다. 원수 유입단계에서는 교반을 동시에 실시하여 질산성 질소의 탈질반응을 유도하며 포기단계에서는 유기물 산화 및 암모니아성 질소의 질산화 반응이 이루어진다. 이러한 유입-포기 단계의 반복을 통하여 처리된 원수는 침전단계에서 고액분리가 이루어지며 유출단계에서 최종적으로 유출된다. 호기성 그래뉼 슬러지(Aerobic Granular Sludge, AGS)는 생물학적, 물리적, 화학적 요인에 의해 미생물들이 서로 뭉쳐서 입상화된 활성슬러지를 의미한다. 호기성 그래뉼 슬러지는 미생물막과 달리 호기성 조건아래에서 매개체의 도움 없이 미생물의 자가 고정화 현상에 의해 형성된다. 호기성 그래뉼 슬러지는 다양한 미생물 종으로 구성된 고밀도의 미생물 군집체로서, 기존 활성슬러지는 솜털처럼 느슨하고 불규칙적인 구조를 가지고 있는 반면, 호기성 그래뉼 슬러지는 규칙적이고 조밀하며, 단단한 구조를 가지고 있어 호기성 그래뉼 슬러지 내 미생물 밀도가 높고 강한 내부구조를 가져 침강성이 우수하다. 호기성 그래뉼 슬러지 관련 원천기술 중 호기성 그래뉼 슬러지의 대량생산 기술 및 유기물 및 질소제거의 특화된 호기성 그래뉼 슬러지 생산 및 운영기술에 기반하여 일반 활성슬러지 대신 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 SBR(Sequencing Batch Reactor) 고도처리시스템을 개발하여 수력학적 체류시간 및 반응조 부피를 최소화함으로서 질산화 및 탈질 미생물이 우점화된 호기성 그래뉼 슬러지를 이용하여 유기물 및 질소의 안정적인 제거가 가능하다. SBR 공정의 운전조건은 1 cycle/1 day로 1 cycle의 운전시간은 총 24시간이다. 운전중 유입수 유입은 1 cycle 내 총 14회 주입되며 운전방식은 원수유입 및 교반-포기(14회 반복)-침전-유출로 이루어진다. 총 유입비(Vf/Vt)는 0.14이며 1회 주입량은 반응조 부피의 1%로써 원수 유입시에는 탈질에 필요한 외부탄소원을 주입하여 원활한 탈질반응을 유도하게 된다. 호기성 그래뉼 슬러지의 표면층(0~70um)에서는 종속영양생물이 우점화되어 유기물을 제거하고, 70~100um 깊이에서는 독립영양생물인 질산화 미생물에 의해 질산화가 일어나고, 가장 깊은 층인 100~500um에서는 무산소 조건을 유지하며 인 제거 및 탈질 반응이 동시에 일어난다. 또한, 호기성 그래뉼 슬러지(AGS)는 고밀도의 미생물 군집체로서 미생물막과는 달리 호기성 조건하에서 매개체의 도움 없이 미생물의 자가 고정화 현상에 의해 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, in the case of a continuous batch reactor (AGS-SBR) injected with aerobic granular sludge, high concentration organic matter and nitrogen are removed from the waste water digestion tank remover by repeating the inflow, stirring, aeration, precipitation and outflow. In the raw water inflow stage, agitation is simultaneously carried out to induce denitrification of nitrate nitrogen and oxidation of organic matter and nitrification of ammonia nitrogen are carried out in the aeration step. The raw water treated through repetition of the inflow-desorption step is subjected to solid-liquid separation in the precipitation step and finally to the effluent step. Aerobic Granular Sludge (AGS) refers to activated sludge formed by granulation of microorganisms due to biological, physical and chemical factors. Unlike microbial membranes, aerobic granular sludge is formed by self immobilization of microorganisms without the aid of mediators under aerobic conditions. Aerobic granule sludge is a high density microorganism aggregate composed of various microorganism species. Existing activated sludge has a loose and irregular structure like fluff, whereas aerobic granule sludge has a regular, dense, and rigid structure. Therefore, aerobic granule sludge It has high microbial density and strong internal structure and is excellent in sedimentation. SBR (Sequencing Batch Reactor) advanced treatment system using aerobic granulated sludge instead of general activated sludge based on mass production technology of aerobic granulated sludge and special aerobic granulated sludge production and operation technique of removing organic matter and nitrogen among source technology related to aerobic granulated sludge By minimizing the hydrodynamic residence time and the tank volume, it is possible to reliably remove organic matter and nitrogen by using aerobic granular sludge, in which nitrification and denitrifying microorganisms are dominant. The operating conditions of the SBR process are 1 cycle / 1 day and the total operation time of one cycle is 24 hours. During the operation, the inflow water is injected 14 times in 1 cycle. The operation method is composed of raw water inflow and agitation - abandonment (14 repetitions) - sedimentation - outflow. The total inflow ratio (Vf / Vt) is 0.14, and the injection amount of 1 time is 1% of the volume of the reactor. In the introduction of raw water, external carbon source necessary for denitrification is injected to induce a smooth denitrification reaction. In the surface layer (0 ~ 70um) of the aerobic granule sludge, heterotrophic organisms are ignited to remove organic matter, nitrification occurs by the nitrifying microorganisms as the autotrophic organisms at 70 ~ 100um depth, and anaerobic conditions at 100 ~ And the phosphorus removal and the denitrification reaction occur at the same time. In addition, aerobic granular sludge (AGS) is preferably a dense microorganism aggregate formed by self-immobilization of microorganisms under aerobic conditions without the aid of mediators, unlike microbial membranes.

[표 1] 호기성 그래뉼 슬러지 주요 인자와 제거효율[Table 1] Aerobic granule sludge main factor and removal efficiency

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호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 SBR 공정(AGS-SBR)은 유기물은 호기성 그래뉼 슬러지에 의하여 제거되며 호기성 그래뉼 슬러지 표면에 우점화된 종속영양 미생물의 유기물 산화반응을 이루어지게 하여 에너지를 얻고, 세포합성을 하여 유기물이 미생물의 새로운 세포(C5H7O2N), CO2 등으로 전환되어 제거된다. 이때, 1kg의 C5H7O2N을 합성하기 위해서는 0.12kg의 질소와 0.025kg의 인이 소비된다. 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다. In the SBR process (AGS-SBR) injected with aerobic granule sludge, organic matter is removed by aerobic granule sludge, organic matter oxidation of the right-burning heterotrophic microorganism is performed on the aerobic granular sludge surface, energy is obtained, Organic matter is converted into new cells (C 5 H 7 O 2 N), CO 2, etc., and is removed. At this time, 0.12 kg of nitrogen and 0.025 kg of phosphorus are consumed in order to synthesize 1 kg of C 5 H 7 O 2 N. This can be expressed as follows.

유기물 제거 반응 Organic matter removal reaction

: CHON(유기물) + O2 + 영양소 → C5H7O2N + CO2 + NH3 + 기타 생성물 : CHON (organic matter) + O 2 + nutrients → C 5 H 7 O 2 N + CO 2 + NH 3 + other products

질소제거는 호기 조건에서 암모니아성 질소의 질산화가 이루어지게 되며 호기성 그래뉼 슬러지 내부의 독립영양미생물에 의하여 암모니아성 질소가 아질산과 질산성 질소로 산화된다.Nitrogen removal results in nitrification of ammonia nitrogen in aerobic conditions and oxidation of ammonia nitrogen to nitrite and nitrate nitrogen by autotrophic microorganisms in aerobic granular sludge.

암모니아성 질소 산화 반응 : NH4+ + 1.5O2 → NO2 - + H2O + 2H+ + EnergyAmmonia Nitrogen Oxidation: NH 4+ + 1.5O 2 → NO 2 - + H 2 O + 2H + + Energy

아질산성 질소 산화 반응 : NO2 - + 0.5O2 → NO3 - + EnergyNitrite Nitrogen Oxidation: NO 2 - + 0.5O 2 → NO 3 - + Energy

호기 조건에서 생성된 질산성 질소의 경우 유입교반시의 무산소 조건에 의해 탈질화가 이루어지게 된다. 탈질화는 유기 또는 무기 전자공여체를 이용하여 NO3 - 또는 NO2 -를 N2 가스로 환원시키게 된다.In the case of nitrate nitrogen produced under aerobic condition, denitrification is carried out by anaerobic conditions at the time of influent agitation. The denitrification reduces NO 3 - or NO 2 - to N 2 gas using an organic or inorganic electron donor.

질산성 질소 탈질 반응 Nitrate nitrogen denitrification

: NO3 - + 1.08CH3OH + H+ → 0.065C5H7O2N + 0.47N2 + 0.76C02 + 2.44H2O: NO 3 - + 1.08 CH 3 OH + H + ? 0.065 C 5 H 7 O 2 N + 0.47 N 2 + 0.76 CO 2 + 2.44 H 2 O

AGS-SBR 의 최적 운전조건은 MLSS 농도 10,000mg/L 이상을 확보하고 AGS 표면의 독립영양미생물 및 슬러지 내부의 종속영양미생물을 이용한 BOD 및 T-N의 동시 제거가 가능하도록 하는 것이다. 필요시 반응시간(포기/비포기)을 조절하고 탄소원 부족시에는 메탄올 투입량을 조절하고 슬러지체류시간을 위해 슬러지 폐기량을 조절할 수 있다. AGS-SBR을 원활히 운영할 경우 설계수치를 보면 SNR: 0.09 kg NH4 +-N/kg MLVSS·day 이상 확보, SDNR: 0.2 kg NO3 --N/kg MLVSS·day 이상 확보, MLVSS/MLSS: 0.8 (8,000mg/L / 10,000 mg/L) 유지, SRT: 45.7 day 이상 확보, HRT: 7.2 day 유지하는 것이다. 호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 SBR 공정(AGS-SBR)의 특징은 기존 활성슬러지에 비하여 고농도 미생물 농도 유지가 가능하며 고농도 유입원수에 기인한 충격부하에 강한 저항성을 가지고 있고 잉여슬러지 발생량이 낮다는 것이다. 원활한 고액분리가 가능하며 짧은 체류시간으로 인한 컴팩트한 반응조 설계가 가능하고 타공정에 비해 질소 제거 속도의 경우 기존 공정 대비 200% 이상 확보 가능하다. The optimum operating condition of AGS-SBR is to ensure that the MLSS concentration is over 10,000 mg / L and that simultaneous removal of BOD and TN using autotrophic microorganisms on the surface of AGS and heterotrophic microorganisms in the sludge is possible. If necessary, the reaction time (aeration / non-aeration) can be controlled. When the carbon source is insufficient, the amount of methanol injected can be controlled and the sludge disposal amount can be adjusted for sludge residence time. When smoothly operating the AGS-SBR design value the look SNR: 0.09 kg NH 4 + -N / kg MLVSS · day or more secure, SDNR: 0.2 kg NO 3 - -N / kg MLVSS · day or more secure, MLVSS / MLSS: 0.8 (8,000 mg / L / 10,000 mg / L), SRT: 45.7 days or more, and HRT: 7.2 days. The characteristics of the SBR process (AGS-SBR) injected with aerobic granule sludge is that it can maintain high concentration of microbial concentration compared to existing activated sludge, has a high resistance to impact load due to high concentration of influent water, and low excess sludge generation. It is possible to design a compact reactor due to the short residence time and to secure a nitrogen removal rate of over 200% compared to other processes.

AGS-SBR의 질소제거에 공급하는 탄소원은 유기산 발효에 의한 탄소원을 공급하는 것으로 혐기소화 원수를 활용하여 아세트산, 프로피온닉산, 부틸산등 유기산을 생산하고 이를 AGS-SBR공정의 외부탄소원으로 활용한다. 유기산 반응조는 체류시간을 5-6일로 하며, 온도유지를 위한 가온시설을 구성한다. 생성된 유기산은 PILOT PLANT의 원수저류조로 이송한 후 부상분리 과정에서 고형물을 500mg/L이하로 처리하여 AGS-SBR의 무산소 공정시 공급한다. 유기산 공급량은 C/N ratio 5를 기준으로 공급량을 결정하며 0.01-0.02(0.015)㎥/day로 제어한다.The carbon source for the nitrogen removal of AGS-SBR is a carbon source by the organic acid fermentation. The organic acid such as acetic acid, propionic acid, and butyric acid is produced by using the anaerobic digestion raw water and utilized as an external carbon source of the AGS-SBR process. The organic acid reaction tank has a retention time of 5-6 days and constitutes a heating facility for maintaining the temperature. The resulting organic acid is transferred to the raw water tank of the PILOT PLANT, and then treated with an amount of less than 500 mg / L of solids in the floatation separation process and supplied during the anoxic process of AGS-SBR. The amount of organic acid supplied is determined based on the C / N ratio 5 and is controlled to 0.01-0.02 (0.015) ㎥ / day.

이리듐-루테늄-티타늄 나노촉매장치는 전기에너지를 받으면 이리듐 등으로 구성된 나노촉매판 표면에 있는 물(H2O)은 밴드갭(bandgap) 이상의 에너지를 받으면 전자가 하나 이동하여 전자-전공쌍이 생성되면서 생성된 강력한 산화력이 있는 하이드록시 라디칼(·OH)과 산소 라디칼(·O2)은 오염물질의 공유결합을 파괴하여 이산화탄소와 물로 분해하고, 암모니아(NH3)를 질산성질소, 질소가스와 수소가스로 분해시킨다. 또한, 독성물질인 포름알데하이드도 하이드록시 라디칼(·OH)과 산소 라디칼(·O2)에 의해서 물과 이산화탄소로 전환되어 제거된다(도 8 참조). 이리듐-루테늄-티타늄 나노합금 촉매장치의 구성도는 티타늄에 이리듐과 루테늄등 촉매를 코팅하여 전기분해시 산소라디칼을 발생시키는 이리듐-루테늄-티타늄 나노합금촉매판; (b) 상기 전해조의 나노합금촉매판에서 발생된 산소라디칼과 수산라디칼이 유입된 원수의 난분해성 COD를 깨는 전해조(전기분해조) (c) 전해조의 나노촉매판에서 발생되는 수소기체, 산소기체등으로 용존된 유기물질을 부상시키고 부상된 스컴(오염수)를 수거하는 스컴제거부; (d) 상기 전해부상조의 스컴제거부로부터 수거된 플록을 일시 저장한 다음, 반출하는 스컴저류조로 구성되어 있다. In the iridium-ruthenium-titanium nanocatalyst device, when water (H 2 O) on the surface of the nanocatalyst plate composed of iridium and the like receives energy above a bandgap, electrons move to generate an electron- Hydroxy radicals (ÂOH) and oxygen radicals (Â O 2 ), which have strong oxidizing properties, break down the covalent bonds of pollutants and decompose them into carbon dioxide and water, and convert ammonia (NH 3 ) into nitrate nitrogen, Gas. In addition, formaldehyde, which is a toxic substance, is also converted into water and carbon dioxide by the hydroxyl radical (.OH) and the oxygen radical (.O 2 ) (see FIG. 8). The structure of the iridium-ruthenium-titanium nano-alloy catalyst device is an iridium-ruthenium-titanium nano alloy catalyst plate which generates oxygen radicals by coating a catalyst such as iridium and ruthenium on the titanium by electrolysis; (b) an electrolytic bath (electrolytic bath) which breaks down the poorly decomposable COD of the raw water into which oxygen radicals and hydroxyl radicals generated in the nano-alloy catalyst plate of the electrolytic bath are introduced; (c) a hydrogen gas generated in the nanocatalyst plate of the electrolytic bath, And the like, which collects floating scum (contaminated water) by flooding the dissolved organic material with water or the like; (d) a scum storage tank for temporarily storing the floc collected from the electrolytic floating tank and for discharging the floc collected therefrom.

이리듐-루테늄-티타늄 나노합금촉매판을 5-20장씩 1-10개 단위로 고정하고 절연성 브라켓을 전기에너지 소모를 줄이고 나노촉매판의 간격을 2~10㎜ 범위내에서 최소화하여 나노촉매 전해장치의 전류밀도를 낮추고자 한다. 전해부상조의 상기 스컴제거부를 설치하여 수면 위로 부상한 플록, 조류 및 오염물을 긁어모아 스컴저류조로 이송시킨다. 침전조는 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하기 위해 경사판이 부착된 하부 바닥부가 콘(cone)형태로 구성되어 침전과 부상하는 유기물의 고액분리를 도와주도록 한다. 이리듐-루테늄-티타늄 나노합금촉매판장치의 특징은 인, 조류와 부유물질을 부상시키기 위해서 응집제와 응집장치를 상용하지 않는다. 이리듐-루테늄-티타늄 나노합금촉매판장치는 전기분해시 발생되는 산소와 OH 라디칼을 생성하고, 중간생성물(OH·,O·,O3)에 의한 미세기포가 발생하고 COD와 조류 및 고도처리를 할 수 있는 마이크로버블 산화촉매 장치이다. 정격직류전압을 적용한 산화촉매판을 침지하여 산화촉매 극판에서 방출하는 나노버블로 부유물질과 조류등을 상승시키고 물은 응집침전하여 인과 오염물질을 제거한 청정수를 저수지로 유입하는 형식의 장치이다. The iridium-ruthenium-titanium nano-alloy catalyst plates were fixed in a unit of 1-10 units by 5-20 sheets, the electrical energy consumption of the insulative brackets was reduced, and the intervals of the nano catalytic plates were minimized within the range of 2 to 10 mm. We want to lower the current density. The scum removing portion of the electrolytic floating tank is provided to scrape flocks, algae, and contaminants that have floated above the water surface, and transfer the flocks to the scum storage tank. The sedimentation tank is constructed in the form of a cone to deposit undiluted flocs and to discharge the supernatant of the effluent water. The feature of the iridium-ruthenium-titanium nano-alloy catalyst plate device is that it does not use coagulant and coagulation device to float phosphorus, algae and suspended matter. The iridium-ruthenium-titanium nano-alloy catalytic plate device generates oxygen and OH radicals generated during electrolysis, generates minute bubbles by intermediate products (OH ·, O ·, O 3 ), and treats COD, Which is a micro bubble oxidation catalyst device. It is a type of device that immerses the oxidation catalytic plate applied with rated DC voltage and raises suspended substances and algae by nano bubbles released from the oxidation catalyst plate and cools and precipitates water and removes phosphorus and pollutants into the reservoir.

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산화 이리듐(Iridium oxide)은 물을 전기분해하여 산소로 만드는 water oxidation 과정에 대해 백금보다 좋은 촉매물질로서 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 전기분해시 물속에 있는 전해질인 염분 등이 있으면 전기분해가 더 세게 일어나 생성된 O2 -, OH-, OCl, HOCl 등이 폐수의 유기물질을 분해시킨다.Iridium oxide has been recently studied as a better catalytic material than platinum for the water oxidation process of electrolyzing water to oxygen. Electrolysis causes electrolysis to occur more severely when salts such as electrolytes in water are present. O 2 - , OH - , OCl, HOCl, and so on, decompose the organic matters in the wastewater.

전기분해장치의 양극에서의 기본적인 전기분해는 다음과 같다.The basic electrolysis at the anode of the electrolysis apparatus is as follows.

H2O +M[ ]+Cl- -> M[ClOH]+H+ +2e- H 2 O + M [] + Cl - -> M [ClOH] + H + + 2e -

H2O +M[ ]+Cl- -> M[OH-]+H+ +2e- H 2 O + M [] + Cl - -> M [OH - ] + H + + 2e -

2차 전기 화학적 반응은 다음과 같다. The secondary electrochemical reaction is as follows.

12OCl+6H2O +12e- -> 3O2 +12H+ +8Cl+4ClO3 12OCl + 6H 2 O + 12e - -> 3O 2 + 12H + + 8Cl + 4ClO 3

음극에서의 기본적인 전기분해반응은 다음과 같다.The basic electrolysis reaction at the cathode is as follows.

2H2O +2e- -> H2 +2OH- 2H 2 O + 2e - -> H 2 + 2OH -

음극에서 수소 이온이 방전되어 수소 가스가 발생하며 여러 가지의 유기물이 환원되며 색소등은 환원되어 무색이 된다. 환원되는 과정에서 pH가 6.06에서 7.39까지 증가하여 알칼리도를 상승시키는 것으로 나타나 탈질에 도움을 주는 것으로 나타났다. Hydrogen ions are discharged from the cathode to generate hydrogen gas, and various kinds of organic substances are reduced, and the pigment and the like are reduced to become colorless. In the reduction process, pH increased from 6.06 to 7.39, indicating that alkalinity was increased.

음극(Cathode)에서는 주로 전기분해에 의한 질산성 질소의 환원이 일어나며 다음과 같다.In cathode, reduction of nitrate nitrogen occurs mainly by electrolysis as follows.

2NO3 - +6H2O +10e N2 +12OH- E0 = 0.52V2NO 3 - + 6H 2 O + 10e N 2 + 12OH - E 0 = 0.52V

NO3 - +6H2O +8e NH3 +9OH- E0 = -0.12VNO 3 - + 6H 2 O + 8e NH 3 + 9OH - E 0 = -0.12V

양극에서 OH의 방전이 일어나 산소가 발생하며 여러가지 유기물을 산화시킨다. Oxygen is generated by the discharge of OH at the anode, and various organic substances are oxidized.

4OH- O2↑ +2H2O +4e- 4OH - O 2 ↑ + 2H 2 O + 4e -

2차 전기 화학적 반응은 다음과 같다. The secondary electrochemical reaction is as follows.

OCl+H2O +2e- -> Cl- +2OH- OCl + H 2 O + 2e - -> Cl - + 2OH -

닫힌계 안에서 산화반응에서는 음극과 양극에서 발생되는 수소와 산소기체에 의해 gas bubble이 형성되어 오염물질을 부착시켜 부상시키고 응집된 물질은 침전되어 오염물질을 제거한다. In the closed system, gas bubbles are formed by the hydrogen and oxygen gas generated from the cathode and the anode in the oxidation reaction, and the contaminants are adhered to float, and the flocculated substances are precipitated to remove contaminants.

나노촉매 합금판장치에서 발생하는 하이드록시 라디칼로 COD, T-N, 지오스민, 2-MIB, 조류, 항생제등을 제거한다. 마이크로버블을 발생시키기 위해 가압탱크나 충돌 및 버블을 주입하는 배관이 필요없이 나노합금촉매판에서 발생하는 산소와 수소기체로 전해부상장치로 이용할 수 있다. 나노촉매판의 전류밀도에 의한 난분해성물질인 COD와 총질소의 제거, 산화환원반응과 산소라디칼과 OH라디칼로 난분해성물질과 암모니아와 질산성질소를 제거하고 아민화합물을 효과적으로 제거한다. 이리듐-루테늄-티타늄 나노합금촉매판장치의 제작시 장치에서 1개씩 쉽게 교체할 수 있는 삽입구조로 조성하며 산화촉매석출장치의 산화촉매판 두께는 2-10mm로 한다. 혐기성소화조 상등액에 설치한 산화촉매석출장치 모듈은 전기공급방식이 10분에서 1시간 간격으로 플러스 단자와 마이너스 단자를 전기적으로 교환하는 방식으로 산화촉매판에 붙어 있는 이온성물질과 난분해성물질을 제거하는 제어 방식이다. 혐기성소화조의 이온성물질과 난분해성물질과 부유물질을 상승시키기 위한 버블과 부유물질을 응집하여 처리하는 장치로 반응조, 산화촉매판 모듈, 산기관, 제어반으로 구성되어 있다. 각 설비는 연속운전에 견디는 이리듐-루테늄-티탄늄 나노합금구조로 하고, 진동이나 소음이 적고 원활히 운전되며 케비테이션 현상 등이 발생하지 않도록 견고하여야 한다. It removes COD, T-N, Geosmin, 2-MIB, algae, and antibiotics with a hydroxy radical generated in the nano-catalytic alloy plate device. In order to generate micro bubbles, a pressurized tank, a pipe for injecting impacts and bubbles is not necessary, and oxygen and hydrogen gas generated from the nano-alloy catalyst plate can be used as an electrolytic floating device. Removal of COD and total nitrogen, oxidation and reduction reaction by oxidation of nano-catalytic plate due to current density, and removal of ammonia and nitrate nitrogen by oxygen radicals and OH radicals effectively removes amine compounds. The iridium-ruthenium-titanium nano-alloy catalyst plate device is constituted by an insertion structure which can be easily replaced one by one in the apparatus, and the thickness of the oxidation catalyst plate of the oxidation catalyst deposition apparatus is set to 2-10 mm. The oxidation catalyst deposition module installed in the anaerobic digestion tank supernatant is a system in which the positive terminal and the minus terminal are electrically exchanged at intervals of 10 minutes to 1 hour by the electric supply method, thereby removing ionic substances and refractory substances attached to the oxidation catalyst plate Respectively. It consists of a reaction tank, an oxidation catalytic plate module, an oxidation catalyst, and a control panel, which treats the bubbles and suspended substances to raise ionic substances, refractory substances and suspended matters in the anaerobic digestion tank. Each equipment shall be made of iridium-ruthenium-titanium nano-alloy structure that can withstand continuous operation, and shall be rigid so that vibration and noise are few and smooth operation and cavitation phenomenon does not occur.

본 발명에 있어서, 상기 전해조의 기판은 이리듐-루테늄-티타늄 나노촉매 합금판으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the substrate of the electrolytic bath may be an iridium-ruthenium-titanium nano-catalytic alloy plate.

양극의 이리듐 나노촉매 합금판은 이리듐과 루테늄으로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 금속과 티타늄(Ti)의 합금으로 제조된 티타늄 합금판을 0.5~1.5M의 염화이리듐(IrCl3)과 0.5~1.5M의 염화루테늄(RuCl3)을 각각 100~200ml를 혼합한 다음, 2-5℃/h로 승온시키며 40℃에서 80℃로 가열하되, 0.1~0.5M의 황산을 1-2ml/min로 적가하면서 교반하여 5~10시간을 공침시켜 제조한 산화이리듐 졸(IrO2)과 산화루테늄졸(RuO2)에 30~60분간 침지시킨 후, 건져 상온에서 건조시키고 자외선(UV)을 조사한 다음, 500~800℃로 소성시켜 코팅하고, 상기 코팅과정을 2~10회 반복하여 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다. The iridium nano-catalytic alloy plate of the anode is made of a titanium alloy plate made of an alloy of at least one selected metal selected from the group consisting of iridium and ruthenium and titanium (Ti), and an iridium nano-catalyst alloy plate of 0.5 to 1.5 M of iridium chloride (IrCl 3 ) (R) chloride (RuCl 3 ), and the mixture was heated at a rate of 2-5 ° C / h and heated at 40 ° C to 80 ° C. While 0.1-0.5 M sulfuric acid was added dropwise at a rate of 1-2 ml / (IrO 2 ) and ruthenium oxide (RuO 2 ) prepared by coprecipitation for 5 to 10 hours for 30 to 60 minutes, and then dried at room temperature, irradiated with ultraviolet rays (UV) Lt; 0 > C, followed by repeating the coating process 2 to 10 times.

제조된 산화이리듐 졸과 산화루테늄 졸은 티타늄 합금판에 도포되어 티타늄 합금판을 코팅하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 합금판에 산화이리듐 졸과 산화루테늄졸을 티타늄 합금판에 도포하는 방법은 티타늄 합금판을 산화이리듐 졸과 산화루테늄 졸에 각각 1-2시간 침지 시킨 후, 꺼내어 건조시키면서 254-380nm의 파장으로 UV코팅을 하는 것이 바람직하다. 상기 코팅 과정은 접착강도를 높이기 위해 2~10회 반복하여주는 것이 바람직하다. 상기 코팅 과정을 2~10번 반복하여 주면 산화이리듐 졸과 산화루테늄 졸의 접착강도가 증가되며, 5~20um의 두께의 접착표면을 얻을 수 있지만, 10회를 초과하는 경우 표면의 균열이 발생하는 등 접착강도가 약해져 표면에 접착된 졸이 떨어질 수 있으므로 코팅 과정은 2~10회 반복하여주는 것이 바람직하다.The prepared iridium oxide sol and ruthenium oxide sol may be coated on a titanium alloy plate and coated with a titanium alloy plate. In the method of applying the iridium oxide sol and the ruthenium oxide sol to the titanium alloy sheet, the titanium alloy sheet is immersed in the iridium oxide sol and the ruthenium oxide sol for 1-2 hours, and then taken out and dried to a wavelength of 254-380 nm UV coating is preferred. The coating process is preferably repeated 2 to 10 times in order to increase the bonding strength. If the coating process is repeated 2 to 10 times, the bonding strength between the iridium oxide sol and the ruthenium oxide sol is increased and a bonding surface having a thickness of 5 to 20 um can be obtained. However, It is preferable that the coating process is repeated 2 to 10 times.

본 발명에 있어서, 상기 이리듐 합금 나노촉매 디바이스는 양극의 이리듐 나노촉매 합금판과 음극의 티타늄 촉매 합금판 또는 이리듐 나노촉매판을 각각 5~20장씩 1~10개 단위로 고정하여 제조하는 것이 바람직하다. 상기 이리듐 합금 나노촉매 디바이스는 티타늄을 포함한 니켈, 철, 알루미늄, 아연이 포함한 티타늄 촉매 합금판과 산화이리듐 졸과 산화루테늄 졸로 코팅한 이리듐 나노촉매 합금판을 폴리플로필렌과 같은 절연성 브라켓(미도시)에 각각 조립시키고, 상기 절연성 브라켓은 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판 사이 간격을 조절하여 전해모듈(미도시)에 삽입되어 있는 구조로 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판이 마모되면 용이하게 교체할 수 있는 구조로 된 것이 바람직하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 절연성 브라켓만으로 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판을 고정하기가 어려울 경우, 니켈, 망간 등을 혼합하여 부식이 되지 않도록 하여 기판의 형태를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 양극의 이리듐 나노촉매 합금판과 음극의 티타늄 나노촉매 합금판 간의 거리는 2~10mm로 하는 것이 바람직하다. 상기 두 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 나노촉매 합금판 간의 거리가 가까우면 적은 전압과 전류로 오염물을 분해하는 라디칼을 생성하는 양이 많아지므로 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 나노촉매 합금판의 거리는 10mm이하여야 하고, 효과적으로 오염물질을 분해하기 위해서 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 나노촉매 합금판 사이에 물이 유입되어야 하므로 나노촉매 합금판과 티타늄 나노촉매 합금판의 거리는 2-10mm이상인 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the iridium alloy nanocatalyst device is manufactured by fixing an iridium nano-catalytic alloy plate of a positive electrode and a titanium catalyst alloy plate or an iridium nano catalyst plate of a negative electrode in a unit of 1 to 10, . The iridium alloy nanocatalyst device comprises a titanium catalyst alloy plate including nickel, iron, aluminum, and zinc including titanium, an iridium nano-catalytic alloy plate coated with iridium oxide sol and ruthenium oxide sol, and an insulating bracket (not shown) And the insulative bracket is inserted into an electrolytic module (not shown) by adjusting the distance between the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalytic alloy plate, thereby facilitating the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalytic alloy plate But it is not limited thereto. In addition, when it is difficult to fix the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalytic alloy plate using only the insulating bracket, it is preferable to mix the nickel, manganese, and the like to prevent the corrosion, thereby maintaining the shape of the substrate. The distance between the iridium nano-catalytic alloy plate of the positive electrode and the titanium nano-catalytic alloy plate of the negative electrode is preferably 2 to 10 mm. If the distance between the two iridium nano-catalytic alloy plates and the titanium nano-catalytic alloy plate is close to that of the iridium nano-catalytic alloy plate, the distance between the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium nano- And the water must flow between the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium nano-catalytic alloy plate in order to effectively decompose the pollutant, so that the distance between the nano-catalytic alloy plate and the titanium nano-catalytic alloy plate is preferably 2 to 10 mm or more.

본 발명에 있어서, 상기 전해조는 유입수를 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 하층으로 유입시켜 기판 층을 통과하면서 오염물질이 제거될 수 있도록 하며, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 수리학적 체류시간이 길 경우에는 수류가 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 기판으로 반복해서 유입할 수 있는 구조로 하는 것으로 특징으로 할 수 있다. 필요에 따라서는 혼합조를 두어 산소라디칼, 수산라디칼, 치아염소산, 철 및 알루미늄이 함유된 방류수를 교반시켜 플록을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 혼합조는 상기 산소라디칼, 수산라디칼, 치아염소산, 철 및 알루미늄이 질소 또는 인과 반응하여 첨가되는 화학물질 없이도 질소 또는 인을 응집시켜 플록화 시킬 수 있다는 것을 특징으로 할 수 있다. 플록을 형성한 질소 또는 인은 제거가 용이하다는 특징을 가지고 있다. In the present invention, the electrolytic cell allows the inflow water to flow into the lower layer of the iridium alloy nanocatalyst device so that contaminants can be removed while passing through the substrate layer. When the hydraulic retention time of the iridium alloy nanocatalyst device is long, The iridium alloy nanocatalyst device may have a structure capable of repeatedly flowing into the substrate of the iridium alloy nanocatalyst device. If necessary, a flask may be formed by agitating an oxygen radical, a hydroxyl radical, hypochlorous acid, water containing iron and aluminum in a mixing bath. At this time, the mixing tank may be characterized in that the oxygen radical, hydroxyl radical, hypochlorous acid, iron and aluminum react with nitrogen or phosphorus to flocculate nitrogen or phosphorus without chemical substance added thereto. Nitrogen or phosphorus forming flocs is characterized by being easy to remove.

본 발명에 있어서, 상기 전해조는 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 0.01-1.0A/㎠ , 더욱 바람직한 전류밀도 0.1-0.5A/㎠이게 직류전류를 가해주는 것이 바람직하다. 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 0.01A/㎠ 미만일 경우, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 효율이 급격하게 저하되고, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 1.0A/㎠를 초과하게 되면 상기와 같은 높은 전류를 발생시킬 수 있는 고가의 전해장치가 필요하므로, 하폐수 처리비용면에서 비효율적이므로, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 0.01-1.0A/㎠ , 더욱 바람직한 전류밀도 0.1-0.5A/㎠이게 직류전류를 가해주는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the electrolytic bath apply a direct current to the iridium alloy nanocatalyst device so that the current density is 0.01-1.0 A / cm 2, and more preferably the current density is 0.1-0.5 A / cm 2. When the current density of the iridium alloy nanocatalyst device is less than 0.01 A / cm < 2 >, the efficiency of the iridium alloy nanocatalyst device sharply decreases, and when the current density of the iridium alloy nanocatalyst device exceeds 1.0 A / The current density of the iridium alloy nanocatalyst device is 0.01 to 1.0 A / cm 2, and the more preferable current density is 0.1 to 0.5 A / cm 2, It is preferable to apply an electric current.

본 발명에 있어서, 상기 전해부상 및 응집조는 플록을 부상 또는 침강시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 전해부상 및 응집조는 이리듐 합금 나노촉매 디바이스에서 발생된 공기보다 가벼운 산소, 수소기체 및 라디칼 버블 등의 마이크로버블로 물속에 용해된 오염물, 유입된 조류 및 질소와 인의 플록을 부상시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 종래의 전해부상이나 부상법에서는 버블을 공기로 가압하여 공급하거나 공기를 충돌시켜 발생한 기체를 공급하는 형태이거나 H2O2 같은 산화수를 넣거나 티타늄판으로 구성된 OH라디칼을 발생시키는 버블 형태을 사용하고 있으나, 본 발명에서는 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판의 산화, 환원전극에서 발생되는 수산화 라디칼(OH), 산소라디칼(O) 및 중간생성물인 오존(O3)이 난분해성물질인 COD나 질소를 제거하면서 이산화탄소 또는 질소가스를 생성하고, 공기보다 가벼운 수소기체나 라디칼 버블등의 마이크로버블을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 형성된 마이크로 버블은 물속에 용해된 오염물, 유입된 조류 및 질소와 인의 플록을 부상시키며, 부상 후 물의 와류에 의해 다시 혼합되는 것을 방지하기 위해 전해부상 및 응집조의 높이를 이리듐 합금 나노촉매 디바이스 기준으로 30~100cm를 높여 제작한다. 상기 부상된 플록과 조류 등은 스컴제거조로 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 전해부상 및 응집조는 부유물질, 용존성물질 및 인을 제거하기 위해 0.01~1g/L의 고분자응집제인 폴리머를 공급하여 부유물질과 용존성물질을 부상시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the electrolytic flocculation and flocculation bath may be characterized in that flocs float or settle. The electrolytic flocculation and flocculation baths are characterized by flotation of contaminants, inflow algae and nitrogen and phosphorus dissolved in water by microbubbles such as oxygen, hydrogen gas and radical bubbles which are lighter than the air generated in the iridium alloy nanocatalyst device . In the conventional electrolytic floating or floating method, bubbles are supplied by pressurizing with air or by supplying air generated by collision with air, or by adding oxidation water such as H 2 O 2 or generating OH radicals composed of a titanium plate. However, In the present invention, the oxidation of the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalyst alloy plate, the hydroxyl radical (OH), the oxygen radical (O) and the intermediate product ozone (O 3 ) generated from the reducing electrode are decomposed COD or nitrogen And carbon dioxide or nitrogen gas is generated while removing it, and microbubbles such as hydrogen gas and radical bubbles which are lighter than air are formed. The microbubbles formed float flocs dissolved in water, incoming algae and nitrogen and phosphorus in the water, and the heights of the electrolytic flocculation and flocculation baths are adjusted with respect to the iridium alloy nanocatalyst device 30 ~ 100cm is raised. The floating flocs and algae may be removed with a scum removing tank. The electrolytic flocculation and coagulation bath may be characterized by supplying a polymer as a polymer coagulant of 0.01 to 1 g / L to float the suspended material and the dissolved substance to remove floating material, dissolved material and phosphorus.

본 발명에 있어서, 상기 전해부상 및 응집조는 이리듐 합금 나노촉매 디바이스에서 발생(석출)된 철, 알루미늄, 니켈이 부유물질과 응집하여 플록을 형성하고, 형성된 고중량의 플록을 침전시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 석출된 철, 알루미늄, 니켈은 응집제 역활을 하여 부유물질을 응집시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 분해 부상방식에서 형성된 플록 중 금속이온과 응집된 고중량의 플록들은 침강성이 높아 수면상에 부상되기 힘들기 때문에 스컴제거부로 수거하는데 한계가 있다. 상기 응집된 고중량의 플록을 제거하기 위해 전해부상 및 응집조의 바닥부분은 침전된 부유물질을 제거할 수 있도록 콘(cone)형태로 구성하는 것을 특징으로 한다. 전해부상 및 응집조의 바닥부분에 침전된 불순물은 스컴저류조로 이송되어 처리하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the electrolytic flocculation and flocculation baths may be characterized in that iron, aluminum, and nickel generated (precipitated) from the iridium alloy nanocatalyst device coagulate with suspended matters to form flocs and precipitate flocs with a high weight have. The precipitated iron, aluminum, and nickel act as coagulant to coagulate the suspended material. Flocs formed in the decomposition flotation system have a high sedimentation rate and are difficult to float on the surface of the flocs. The bottom portion of the electrolytic float and the flocculating tank are formed in a cone shape so as to remove precipitated suspended matters in order to remove the flocculated heavy flocculant. The electrolytic floating and the impurities precipitated in the bottom portion of the flocculation tank are transferred to the scum storage tank for treatment.

상기 스컴제거조는 전해부상 및 응집조 위에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 스컴제거조는 한 쌍의 롤러, 컨베이어체인, 스크레이퍼 및 구동모터(미도시)를 포함할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 한 쌍의 롤러는 전해부상 및 응집조 상단부 측벽에 회전가능하게 설치되며, 상기 컨베이어체인는 상기 한 쌍의 롤러에 감겨 있고, 상기 스크레이퍼는 상기 컨베이어체인의 원주면에 일정간격을 두고 각각 부착되어 상기 컨베이어체인의 움직임에 연동하여 움직이면서 수면 위로 부상된 플록, 조류 및 오염물을 수거할 수 있다. 또한, 상기 구동모터는 상기 한 쌍의 롤러를 구동시키는 것으로, 구동모터가 작동하면, 한 쌍의 롤러가 반시계 반향으로 회전하여 컨베이어체인을 작동시키고, 작동된 컨베이어체인에 연동되는 스크레이퍼는 수면 위로 부상한 플록, 조류 및 오염물을 긁어모아 스컴저류조로 이송시킨다. The scum removing tank may be disposed on the electrolytic bath and on the flocculation tank. The scum removing tank may include, but is not limited to, a pair of rollers, a conveyor chain, a scraper, and a driving motor (not shown). Wherein the pair of rollers are rotatably installed on the electrolytic portion and on the sidewalls of the top of the flocculation tank, the conveyor chain is wound on the pair of rollers, and the scraper is attached to the circumferential surface of the conveyor chain at a predetermined interval, Floating flocks, algae and pollutants can be collected while moving in conjunction with the movement of the conveyor chain. The drive motor drives the pair of rollers. When the drive motor is operated, the pair of rollers rotates counterclockwise to operate the conveyor chain, and the scraper interlocked with the operated conveyor chain moves up Scrape floated flocks, algae and contaminants and transport them to the scum storage tank.

본 발명에 있어서, 상기 스컴 저류조는 전해부상 및 응집조와 스컴제거조로부터 유입된 플록, 조류 및 스컴 등의 오염물질을 일시 저장한 다음, 반출하는 것을 특징으로 한다. 회수된 오염물질에는 다량의 물이 포함되어 있어 그대로 배출하는 경우 2차 오염을 발생시킬 수 있으며, 운반 및 보관에 많은 비용이 소모된다. 따라서 회수된 플록을 일시적으로 저장하여 물이 자연스럽게 분리되도록 한 다음, 반출하는 것이 바람직하다.In the present invention, the scum storage tank temporarily stores contaminants such as flocs, algae, and scum that have flowed in from the electrolytic bath and from the flocculation tank and the scum removing tank, and then takes out the water. The recovered pollutants contain a large amount of water, which can lead to secondary pollution if they are discharged as they are, and they are expensive to transport and store. Therefore, it is preferable to temporarily store the recovered flocs to allow the water to separate naturally, and then carry it out.

본 발명에 있어서, 상기 침전조는 미수거된 플록을 침전시키고, 방류수의 상등수를 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 침전조는 원통형의 경사판(내내통배플)이 부착된 하부 바닥부가 콘(cone)형태로 구성되어 침전과 부상하는 유기물의 고액분리를 도와주고, 가압 부상조의 수면에 부상하지 못해 스컴제거부로 수거되지 못한 무거운 중량을 가지는 플록을 침전시켜 제거할 수 있다. 침전조로부터 배출되는 상등수는 오염물질이 제거된 처리수로 외부로 배출할 수 있다.In the present invention, the settling tank may be characterized by precipitating undrawn flocs and discharging the supernatant of the discharged water. The settling tank has a cone-shaped lower bottom portion attached with a cylindrical swash plate (through-the-tube baffle) to assist in sedimentation and solid-liquid separation of the floating organic matter, and can not float on the surface of the pressurized floating tank, It is possible to precipitate and remove the flock having a heavy weight which is not sufficient. The supernatant discharged from the settling tank can be discharged to the outside as treated water from which pollutants have been removed.

상기 침전조는 전기분해 부상방식에서 형성된 플록 중 금속이온과 응집되어 침강성이 높은 고중량의 플록들은 제거하기 위해, 전해부상 및 응집조 후단에 설치하여 스컴제거부와 전해부상 및 응집조에서 수거하지 못하는 침강성이 높은 고중량의 플록들을 침전시켜 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다. The sedimentation tank is installed on the electrolytic float and after the flocculation tank in order to remove the floccs of flocculated and formed flocculent flocculated metal ions, And the flocks of high weight are precipitated and removed.

본 발명에 따른 이리듐 합금 나노촉매 디바이스를 포함하는 전기분해 부상 응집방식의 방류수 처리장치는 이리듐 합금 나노촉매 디바이스에서 발생되는 수산화라디칼, 산소라디칼, 차아염소산으로 암모니아성질소를 산화시켜 질소로 제거 가능하고, 질산염을 환원시켜 질소를 제거 가능하며, 발생되는 차아염소산으로 유기물질을 분해하여 COD의 농도를 낮출 수 있다는 효과를 가지고 있다. 또한, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스에서 발생되는 산소와 수소기체로 수중의 유기물질과 조류를 부상시키거나 이리듐 합금 나노촉매 디바이스에서 발생되는 철, 알루미늄이 부유물질과 플록을 형성한 후 침전되어 제거 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.The electrolyzed flocculation type effluent treatment apparatus including the iridium alloy nanocatalyst device according to the present invention can remove nitrogen by oxidation of ammonia nitrogen with hydroxyl radicals, oxygen radicals and hypochlorous acid generated in the iridium alloy nanocatalyst device , It is possible to remove nitrogen by reducing nitrate and decompose organic materials with hypochlorous acid generated to lower COD concentration. In addition, oxygen and hydrogen gas generated from the iridium alloy nanocatalyst device float organic substances and algae in the water, and iron and aluminum generated from the iridium alloy nanocatalyst device can be removed after forming flocs with the suspended substances .

이리듐-루테늄-티타늄 나노합금촉매판장치의 제작시 장치에서 1개씩 쉽게 교체할 수 있는 삽입구조로 조성하며 산화촉매석출장치 모듈은 제1열에 양극판-음극판-양극판을 연결하고 제2열에는 음극판-양극판-음극판을 설치하여 제1열과 제2열의 양극과 음극이 교차하도록 하여 제1열의 양극판에 양극을 제 2열의 음극판에 음극의 전류를 연결하면 연결되는 않은 나노촉매판에 전류가 교대반응으로 전류가 흐르도록 하여 산화촉매판에 붙어 있는 이온성물질과 염분, 난분해성물질을 제거하는 제어 방식으로 한 장치를 포함하고 있다. 나노촉매판에 전기공급방식이 10분에서 1시간 간격으로 음극과 양극을 교대하도록 한 장치를 포함하고 있다. In the production of the iridium-ruthenium-titanium nano-alloy catalytic plate device, one insert is easily inserted into the device, and the oxidation catalyst deposition module connects the positive plate, the negative plate and the positive plate to the first row, The positive and negative electrodes of the first and second rows are crossed to connect the positive electrode to the positive electrode of the first row and the negative electrode of the second row to the negative electrode of the second row. To remove ionic substances, salts and refractory substances attached to the oxidation catalyst plate. The nanocatalyst plate includes a device for alternating the cathode and the anode at intervals of 10 minutes to 1 hour.

음극에서 수소 이온이 방전되어 수소 가스가 발생하며 여러 가지의 유기물이 환원되며 색소등은 환원되며 환원되는 과정에서 pH가 6.06에서 7.39까지 증가하여 알칼리도를 상승시키며 질산성 질소를 환원시켜 질소가스로 날려보내며, 양극에서 OH의 방전이 일어나 산소가 발생하며 생성되는 차아염소산이온이 암모니아성질소를 질소로 산화시키며 난분해성 유기물을 산화시키는 것을 구성하고 있다. 음극과 양극에서 발생되는 수소와 산소기체에 의해 gas bubble이 형성되어 오염물질을 부착시켜 부상시키고 응집된 물질은 침전되어 오염물질을 제거한다.Hydrogen ions are discharged from the cathode, hydrogen gas is generated, various kinds of organic substances are reduced, and the pigment and the like are reduced and reduced. In the course of reduction, the pH is increased from 6.06 to 7.39 to increase alkalinity and reduce nitrate nitrogen, And the generated hypochlorous acid ions oxidize the ammonia nitrogen to nitrogen and oxidize the decomposable organic matter. Gas bubbles are formed by the hydrogen and oxygen gas generated from the cathode and the anode to adhere the contaminants to float, and the aggregated substances are precipitated to remove contaminants.

이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판 사이 간격을 조절하여 전해모듈(미도시)에 삽입되어 있는 구조로 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판이 마모되면 용이하게 교체할 수 있는 구조로 된 것이 바람직하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 절연성 브라켓만으로 이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판을 고정하기가 어려울 경우, 니켈, 망간 등을 혼합하여 부식이 되지 않도록 하여 기판의 형태를 유지하는 것이 바람직하다. The iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalytic alloy plate are inserted into the electrolytic module (not shown) by adjusting the distance between the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalytic alloy plate, However, it is not limited thereto. In addition, when it is difficult to fix the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalytic alloy plate using only the insulating bracket, it is preferable to mix the nickel, manganese, and the like to prevent the corrosion, thereby maintaining the shape of the substrate.

본 발명에 있어서, 상기 전해조는 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 0.01-1.0A/㎠, 더욱 바람직한 전류밀도 0.1-0.5A/㎠이게 직류전류를 가해주는 것이 바람직하다. 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 0.01A/㎠ 미만일 경우, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 효율이 급격하게 저하되고, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 1.0A/㎠를 초과하게 되면 상기와 같은 높은 전류를 발생시킬 수 있는 고가의 전해장치가 필요하므로, 하폐수 처리비용면에서 비효율적이므로, 이리듐 합금 나노촉매 디바이스의 전류밀도가 0.01-1.0A/㎠, 더욱 바람직한 전류밀도 0.1-0.5A/㎠이게 직류전류를 가해주는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the electrolytic bath apply a direct current to the iridium alloy nanocatalyst device so that the current density is 0.01-1.0 A / cm 2, and more preferably the current density is 0.1-0.5 A / cm 2. When the current density of the iridium alloy nanocatalyst device is less than 0.01 A / cm < 2 >, the efficiency of the iridium alloy nanocatalyst device sharply decreases, and when the current density of the iridium alloy nanocatalyst device exceeds 1.0 A / The current density of the iridium alloy nanocatalyst device is 0.01 to 1.0 A / cm 2, and the more preferable current density is 0.1 to 0.5 A / cm 2, It is preferable to apply an electric current.

이리듐 나노촉매 합금판과 티타늄 촉매 합금판의 산화, 환원전극에서 발생되는 하이드록시 라디칼(OH·), 산소라디칼(·O2) 및 중간생성물인 오존(O3)이 마이크로버블을 형성하는 것을 특징으로 상기 형성된 마이크로 버블은 물속에 용해된 오염물, 유입된 조류 및 질소와 인의 플록을 부상시키며, 부상 후 물의 와류에 의해 다시 혼합되는 것을 방지하기 위해 전해부상 및 응집조의 높이를 이리듐 합금 나노촉매 디바이스 기준으로 10~30cm를 높여 제작한다. 상기 부상된 플록과 조류 등은 스컴제거조로 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 전해부상 및 응집조는 부유물질, 용존성물질 및 인을 제거하기 위해 0.01~1g/L의 고분자응집제인 폴리머를 공급하여 부유물질과 용존성물질을 부상시키거나 이리듐 합금 나노촉매 디바이스에서 발생(석출)된 철이온이 부유물질과 응집하여 플록을 형성하고, 형성된 고중량의 플록을 침전시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 석출된 철, 알루미늄, 니켈은 응집제 역활을 하여 부유물질을 응집시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 응집된 고중량의 플록을 제거하기 위해 전해부상 및 응집조의 바닥부분은 침전된 부유물질을 제거할 수 있도록 콘(cone)형태로 구성하는 것을 특징으로 한다. 전해부상 및 응집조의 바닥부분에 침전된 불순물은 스컴저류조로 이송되어 처리하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.The oxidation of the iridium nano-catalytic alloy plate and the titanium catalyst alloy plate, the hydroxyl radical (OH ·), the oxygen radical (· O 2 ) and the intermediate product ozone (O 3 ) The formed micro bubbles float flocs dissolved in water, influent algae and nitrogen and phosphorus in the water, and to prevent mixing again by swirling of water after floating, the heights of electrolytic flocculation and coagulation baths are measured by the iridium alloy nano catalytic device standard 10 ~ 30cm height is raised to produce. The floating flocs and algae may be removed with a scum removing tank. The electrolytic flocculation and coagulation baths are provided with a polymer flocculating agent of 0.01 to 1 g / L to remove floating matters, dissolved substances and phosphorus to float floating matters and dissolved substances, or to occur in iridium alloy nanocatalyst devices ) Iron ions coagulate with the suspended material to form flocs and precipitate the formed flocs with a high weight. The precipitated iron, aluminum, and nickel act as coagulant to coagulate the suspended material. The bottom portion of the electrolytic float and the flocculating tank are formed in a cone shape so as to remove precipitated suspended matters in order to remove the flocculated heavy flocculant. The electrolytic floating and the impurities precipitated in the bottom portion of the flocculation tank are transferred to the scum storage tank for treatment.

상기 스컴제거조는 한 쌍의 롤러, 컨베이어체인, 스크레이퍼 및 구동모터(미도시)를 포함할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 한 쌍의 롤러는 전해부상 및 응집조 상단부 측벽에 회전가능하게 설치되며, 상기 컨베이어체인는 상기 한 쌍의 롤러에 감겨 있고, 상기 스크레이퍼는 상기 컨베이어체인의 원주면에 일정간격을 두고 각각 부착되어 상기 컨베이어체인의 움직임에 연동하여 움직이면서 수면 위로 부상된 플록, 조류 및 오염물을 수거할 수 있다. 또한, 상기 구동모터는 상기 한 쌍의 롤러를 구동시키는 것으로, 구동모터가 작동하면, 한 쌍의 롤러가 반시계 반향으로 회전하여 컨베이어체인을 작동시키고, 작동된 컨베이어체인에 연동되는 스크레이퍼는 수면 위로 부상한 플록, 조류 및 오염물을 긁어모아 스컴저류조로 이송시킨다. The scum removing tank may include, but is not limited to, a pair of rollers, a conveyor chain, a scraper, and a driving motor (not shown). Wherein the pair of rollers are rotatably installed on the electrolytic portion and on the sidewalls of the top of the flocculation tank, the conveyor chain is wound on the pair of rollers, and the scraper is attached to the circumferential surface of the conveyor chain at a predetermined interval, Floating flocks, algae and pollutants can be collected while moving in conjunction with the movement of the conveyor chain. The drive motor drives the pair of rollers. When the drive motor is operated, the pair of rollers rotates counterclockwise to operate the conveyor chain, and the scraper interlocked with the operated conveyor chain moves up Scrape floated flocks, algae and contaminants and transport them to the scum storage tank.

나노촉매 합금판이 설치된 침전조는 미수거된 플록을 침전시키고, 경사면이 1-10/100인 경사판이 있는 직방형으로 하부 바닥부가 콘(cone)형태로 구성되어 슬러지가 침전조 호퍼로 이동하도록 한 구조이며 전해부상 및 응집조 후단에 설치하여 스컴제거부와 전해부상 및 응집조에서 수거하지 못하는 침강성이 높은 고중량의 플록들을 침전시켜 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.The sedimentation tank equipped with the nano-catalytic alloy plate has a structure in which undoped flocs are precipitated, a rectangular plate having a slope of 1-10 / 100 on the slope is formed, and a bottom is formed in a cone shape to move the sludge to the settling tank hopper It is characterized in that it is installed at the downstream end of the electrolytic floatation and flocculation tank to precipitate and remove floccules having high sedimentation and which can not be collected in the electrolytic floatation and flocculation tank.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 탈리액 처리장치는 (a) 폐수내 유기물과 암모니아성 질소를 제거하는 나노촉매 전기분해 장치의 전극표면 스케일 형성을 제어하는 기술로 나노촉매 전기분해 장치로 직류전원을 공급하는 정류기의 전압과 전류를 감시/제어하는 제어부와 제어부의 공정값(PV)과 제어값을 연산하는 관리부로 구성; (b) 폐수처리시 설정된 전압과 전류의 변화를 이용하여 전극을 관리하는 기술로 전극표면에 스케일을 형성하게 되고 형성된 스케일은 전류값을 낮추는 것을 막기 위해 전류값 감소변화율의 경향을 분석하여 전극 표면의 스케일 형성상태를 감시 할 수 있고, 상 전환시기를 결정하는 것을 주요 기술; (c) 제어부는 전압과 전류값인 디지칼 신호를 정류기에서 입출력 할 수 있도록 구성하고, 관리부는 정류기에서 출력되어 전극에 공급하는 전압과 전류의 변화를 유입유량, 상 전환 후 경과시간, 주기별 전압과 전류의 변화 경향 등을 정해진 알고리즘으로 분석하여 상 전환 시기와 약품세정 시기를 결정 할 수 있는 퍼지형 전문 프로그램으로 구성될 수 있다.(A) A technology for controlling the electrode surface scale formation of a nanocatalytic electrolytic apparatus for removing organic matter and ammonia nitrogen in wastewater, comprising a DC power source A control unit for monitoring / controlling the voltage and current of the rectifier to be supplied, and a management unit for calculating a process value (PV) and a control value of the control unit; (b) A technique of managing the electrode using the set voltage and current during the wastewater treatment. The scale is formed on the surface of the electrode. The formed scale is analyzed by analyzing the tendency of the rate of decrease of current value to prevent the current value from being lowered. To determine the phase change timing, and to determine the phase change timing. (c) The control unit is configured to input and output a digital signal, which is a voltage and a current value, from the rectifier, and the managing unit controls the change of the voltage and current output from the rectifier and supplied to the electrode by the influent flow rate, And a fuzzy specialized program that can determine the phase change timing and the cleaning time of the chemical by analyzing the tendency of the voltage and the current change with a predetermined algorithm.

또한, 나노촉매 합금판에 오염물질이 부착되지 않도록 전류의 방향을 일정한 간격으로 변경하여 촉매판에서 발생하는 산소기체와 수소기체를 이용하여 촉매판의 유기물이 부착되지 않도록 한 나노촉매 전기분해 산화조를 포함하는 것이 바람직하다.In order to prevent the contaminants from adhering to the nano-catalytic alloy plate, the direction of the electric current is changed at regular intervals and the nano-catalytic electrolytic oxidation vessel .

본 발명에 있어서, 나노촉매 전기분해 산화조는 나노촉매 합금판이 쉽게 삽입하고 탈착하여 교체할수 있도록 카트리지 형식으로 제작되었으며 촉매판과 촉매판에 연결되는 부분은 실리콘같은 테프론 재질을 사용하였다. 상부에 고정브라켓이 붙어있어 고정브라켓베이스에 나노촉매 합금판을 삽입할수 있도록하였다. 나노촉매 합금판은 여러 개가 고정브라켓베이스에 고정되고, 상부의 고정브라켓은 상부베이스에 조립된다. 나노촉매 전기분해 산화조는 스컴등이 상부로 부상하여 제거되도록 하였으며 처리수는 중간단계에서 방류하도록 하고 침전된 슬러지는 하단의 호퍼를 통해 슬러지 저류조로 유입되는 것이 바람직하다.In the present invention, the nanocatalytic electrolytic oxidation reactor is manufactured in a cartridge type so that the nano-catalytic alloy sheet can easily be inserted, removed, and replaced, and the portion connected to the catalyst plate and the catalyst plate is made of Teflon. A fixing bracket is attached on the top so that the nano-catalytic alloy plate can be inserted into the fixing bracket base. Several nano-catalytic alloy plates are fixed to the fixing bracket base, and the upper fixing bracket is assembled to the upper base. The nano-catalytic electrolytic oxidation unit is preferably arranged such that the scum or the like floats upwards and the treated water is discharged at an intermediate stage, and the precipitated sludge is introduced into the sludge storage tank through the hopper at the lower end.

또한, 본 발명의 상기 스컴제거부는 상단부 측면에서 회전하는 롤러와 롤러에 감겨있는 컨베이어체인, 컨베이어체인에 연동되어 플럭이나 스컴을 제거하는 스키머(SKIMER) 및 롤러를 구동시키는 구동모터를 포함하며, 수면 위로 부상한 플록, 오염물질을 스컴저류조로 제거하는 것이 바람직하다.Further, the scum removing portion of the present invention includes a roller rotating on the upper end side, a conveyor chain wound on the roller, a skimmer interlocked with the conveyor chain for removing the flock or scum, and a driving motor for driving the roller, It is desirable to remove floated flocs and contaminants with a scum reservoir.

본 명세서에서 사용된 용어 "난분해성 유기폐수"는 음식물 쓰레기, 가축분뇨, 생활용 폐수, 공업용 폐수 등 유기물을 고농도로 함유하는 하·폐수를 의미하고, 난분해성 유기폐수는 COD 5000ppm, 질소 800ppm 이상의 농도를 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. As used herein, the term "degradable organic wastewater" means a wastewater containing high concentrations of organic matter such as food wastes, livestock wastes, domestic wastewater, industrial wastewater and the like, and the degradable organic wastewater has a COD of 5000 ppm, But is not limited thereto.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

실시예 1: 소화조 탈리액 처리장치의 오염물질 제거 효과Example 1: Effect of removing contaminants from the digester waste liquid treatment apparatus

본 실시예에서는 본 발명의 소화조 탈리액 처리장치를 이용한 오염물질 제거효과를 확인한 것으로, 소화조 탈리액에 함유된 부유물질(SS), 화학적 산소 요구량(COD), 암모니아성질소(NH3-N) 및 질산성질소(NO3-N)이 본 발명의 처리장치를 통해 현저하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. In the present embodiment, the effect of removing the pollutants using the digester trollius treatment apparatus of the present invention is confirmed. It is confirmed that the suspended solids (SS), the chemical oxygen demand (COD), the ammonia nitrogen (NH 3 -N) It was confirmed that the acidic nitrogen (NO 3 -N) was remarkably reduced through the treatment apparatus of the present invention.

하기 표 2는 본 발명의 소화조 탈리액 처리장치를 이용하여 소화조 탈리액 저장조, 나노촉매 부상분리조, 및 나노촉매 전기분해 산화조 각각의 출구에서 샘플을 수득하여 오염물질의 농도를 분석한 결과를 나타낸 것이다. The following Table 2 shows the results of analyzing the concentrations of pollutants by obtaining samples at the outlet of each of the digestion tank desalination tank, the nano catalytic floating separation tank, and the nano-catalytic electrolytic oxidation tank using the digester trolling apparatus of the present invention .

[표 2] 소화조 탈리액 처리장치를 이용한 오염물질 제거 효과[Table 2] Removal of contaminants using a digester trolley disposal unit

Figure pat00004
Figure pat00004

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible, will be. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

10 : 소화조 탈리액 저장조
20 : 소화조 탈리액
30 : 나노촉매 전해부상조
40, 180 : 나노촉매 전해부상조 처리수
50 : AGS-SBR(호기성 그래뉼 슬러지가 주입된 연속회분식 반응조)
60, 170 : AGS-SBR 처리수
70 : 나노촉매 전기분해 산화조
80 : 나노촉매 전기분해 산화조 침전슬러지 및 스컴
90 : 슬러지 처리조
100 : AGS-SBR 슬러지
110 : 슬러지 처리조 상등액
120 : 나노촉매 전해부상조 침전슬러지 및 스컴
130 : 유기산 반응조
140 : 유기산
150 : 음식물 상등액 저장조
160 : 음식물 상등액
200 : 배출수
10: Digestion tank storage tank
20: Digestion talli juice
30: Nano-catalytic electrolytic floating tank
40, 180: Nano-catalytic electrolytic flotation treatment
50: AGS-SBR (Continuous Batch Reactor with Aerated Granule Sludge)
60, 170: AGS-SBR treated water
70: Nano catalytic electrolytic oxidation tank
80: Nano-catalysed electrolysis oxidation-precipitation sludge and scum
90: sludge treatment tank
100: AGS-SBR sludge
110: Sludge treatment tank supernatant
120: Nano-catalytic electrolytic floating sludge and scum
130: organic acid reaction tank
140: Organic acid
150: Food supernatant storage tank
160: Food supernatant
200: drain water

Claims (8)

다음 구성을 포함하는 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액 처리장치:
(a) 난분해성 유기폐수 또는 소화조 탈리액에 함유된 고형물을 부상 분리하기 위한 시설로, 하부에는 나노촉매형 미세기포 발생기가 설치되고, 상부에는 부상 분리된 고형물을 수집하는 스컴제거부가 구비된 나노촉매 전해부상조(30); 및
(b) 상기 나노촉매 전해부상조 처리수에 잔류하는 COD와 질소를 제거하기 위하여 하부에 이리듐-루테늄-티타늄 함유하고, 양극 및 음극의 나노촉매 합금판을 포함하는 나노촉매 전기분해 산화조(70).
A refractory organic wastewater or digester effluent treatment apparatus comprising:
(a) a facility for float separation of solids contained in refractory organic wastewater or digestion tank desalination liquid, a nanocatalyst type micro-bubble generator at the lower part, and a nano catalyst having a scum removing part for collecting floating solids An electrolytic floating tank (30); And
(b) a nano-catalytic electrolytic oxidation vessel 70 containing iridium-ruthenium-titanium at the bottom and containing a nano-catalytic alloy plate for the anode and the cathode for removing COD and nitrogen remaining in the crude treated water on the nano- ).
제1항에 있어서, 상기 나노촉매 전기분해 산화조에서는 전기분해하여 발생하는 전자전위차에 의한 직접분해와 하이드록시 라디칼(·OH)과 산소라디칼(·O2)에 의한 간접분해로 난분해성 물질인 COD와 암모니아성질소를 질소가스로 산화시키고, 질산성질소를 질소와 암모니아성질소로 환원시키는 것을 특징으로 하는 처리장치.
The nanocatalytic electrolytic oxidation reactor according to claim 1, wherein the direct decomposition by the electron potential difference generated by the electrolysis and the indirect decomposition by the hydroxyl radical (.OH) and the oxygen radical (O 2 ) Characterized in that COD and ammonia nitrogen are oxidized to nitrogen gas, and nitrate nitrogen is reduced to nitrogen and ammonia element.
제1항에 있어서, 상기 양극의 나노촉매 합금판은 티타늄 합금판을 산화이리듐 졸과 산화루테늄 졸에 1~2시간 침지시킨 다음, 꺼내어 건조시키면서 254 nm의 파장으로 UV코팅을 하고, 접착강도를 높이기 위해 상기 침지 및 UV코팅 과정을 1~2회 반복하여 제조되고, 1-5 um의 코팅 두께를 갖는 것을 특징으로 처리장치.
The nanocatalyst alloy plate of claim 1, wherein the titanium alloy sheet is immersed in an iridium oxide sol and a ruthenium oxide sol for 1 to 2 hours, and then is UV-coated at a wavelength of 254 nm while being taken out and dried. Wherein the coating is made by repeating the above immersion and UV coating processes one or two times, and has a coating thickness of 1-5 [mu] m.
제1항에 있어서, 상기 양극의 나노촉매 합금판은 이리듐(Ir) 0.01~0.1wt%, 산화아연(ZnO) 0.01~0.1wt%, 루테늄(Ru) 0.01~0.1wt%, 니켈(Ni) 1~5wt%, 철(Fe) 1~5wt%, 및 티타늄(Ti) 95~99wt%을 포함하고, 1~2M의 아세트산 50~100ml에 티타늄 합금판을 0.1~0.5M의 염화이리듐(IrCl3)과 0.1~0.5M의 염화루테늄(RuCl3)을 각각 50~100ml를 혼합한 다음, 1~2M의 요드화수소산 20~50ml를 혼합하고 100℃로 가열하여 생성된 산화이리듐 졸(IrO2)과 산화루테늄졸(RuO2) 혼합액에 티타늄 나노합금판을 침지시키고 상온에서 코팅하여 건조시키킨 다음, 800~1200℃에서 소성시키는 것을 5~10회 반복하여 제조된 것을 특징으로 하는 처리장치.
The nano-catalyst alloy plate of claim 1, wherein the anode comprises 0.01 to 0.1 wt% of iridium (Ir), 0.01 to 0.1 wt% of zinc oxide (ZnO), 0.01 to 0.1 wt% of ruthenium (Ru) (IrCl 3 ) in an amount of 0.1 to 0.5M is added to 50 to 100 ml of 1 to 2M acetic acid, which contains 0.1 to 5 wt% of iron (Fe) and 1 to 5 wt% of titanium (Ti) And 0.1 to 0.5 M of ruthenium chloride (RuCl 3 ), respectively, and then mixed with 20 to 50 ml of 1 to 2M hydroiodic acid, heated to 100 ° C., and mixed with the iridium oxide (IrO 2 ) Wherein the titanium nano-alloy plate is immersed in a ruthenium oxide (RuO 2 ) mixed solution, coated at room temperature and dried, and then fired at 800 to 1200 ° C for 5 to 10 times.
제1항에 있어서, 상기 나노촉매 전기분해 산화조에서 나노촉매 합금판의 전류밀도가 0.01 내지 1.0 A/cm2인 것을 특징으로 하며, 음극에서 수소이온이 방전되어 수소가스가 발생하고 유기물이 환원되며, 환원되는 과정에서 pH 7 내지 pH 8까지 증가하여 알칼리도를 상승시키며 질산성 질소를 질소가스로 환원시키고; 양극에서 OH의 방전이 발생하여 산소가 발생하며 차아염소산 및 차아염소산 이온이 생성되어 암모니아성 질소를 질소로 산화시키며 난분해성 유기물을 산화시키는 것을 특징으로 하는 처리장치.
2. The method of claim 1, wherein the nano-catalytic alloy plate has a current density of 0.01 to 1.0 A / cm < 2 > in the nano-catalytic electrolytic oxidation reactor, wherein hydrogen ions are discharged from the cathode, Increasing the pH from 7 to 8 during the reduction, increasing the alkalinity and reducing the nitrate nitrogen to nitrogen gas; Wherein a discharge of OH occurs in the anode to generate oxygen to generate hypochlorous acid and hypochlorous acid ions to oxidize ammonia nitrogen to nitrogen and oxidize the refractory organic matter.
제1항에 있어서, 상기 나노촉매 합금판에 오염물질이 부착되지 않도록 전류의 방향을 일정한 간격으로 변경하고, 나노촉매 합금판에서 발생하는 산소기체와 수소기체를 이용하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
The processing apparatus according to claim 1, wherein a direction of a current is changed at regular intervals so that contaminants do not adhere to the nanocatalyst alloy plate, and oxygen gas and hydrogen gas generated from the nanocatalyst alloy plate are used.
제1항에 있어서, 상기 나노촉매 전기분해 산화조는 나노촉매 합금판이 쉽게 삽입하고 탈착하여 교체할 수 있도록 카트리지 형식으로 제작되고, 상부에 고정브라켓이 붙어있어 고정브라켓베이스에 나노촉매 합금판을 삽입할 수 있으며, 다수개의 나노촉매 합금판이 고정브라켓베이스에 고정되고 상부의 고정브라켓은 상부베이스에 조립되며, 나노촉매 전기분해 산화조는 스컴 등이 상부로 부상하여 제거되고, 처리수는 산화조 중간에서 방류하며, 침전된 슬러지는 산화조 하단의 호퍼를 통해 슬러지 처리조로 유입되는 것을 특징으로 하는 처리장치.
The nanocatalytic electrolytic oxidation reactor according to claim 1, wherein the nanocatalytic electrolytic oxidation reactor is formed in a cartridge type so that the nanocatalytic alloy sheet can be easily inserted, removed, and replaced, and a fixing bracket is attached to the top, A plurality of nano-catalytic alloy plates are fixed to the fixing bracket base, and the upper fixing bracket is assembled to the upper base. In the nano-catalytic electrolytic oxidation unit, the scum is lifted up and removed, And the precipitated sludge is introduced into the sludge treatment tank through the hopper at the lower end of the oxidation tank.
제1항에 있어서, 상기 나노촉매 전해부상조의 스컴제거부는 (i) 상단부 측면에서 회전하는 롤러, (ii) 롤러에 감겨있는 컨베이어체인, (iii) 컨베이어체인에 연동되어 플럭이나 스컴을 제거하는 스키머(SKIMER), 및 (iv) 롤러를 구동시키는 구동모터를 포함하고, 수면 위로 부상한 플록과 오염물질을 스컴 저류조로 제거하는 것을 특징으로 하는 처리장치.The method of claim 1, wherein the nano-catalyst electrolytic floating scoop removing unit comprises: (i) a roller rotating on a side of an upper end; (ii) a conveyor chain wound on a roller; (iii) a skimmer (SKIMER), and (iv) a drive motor for driving the rollers, wherein flocks and contaminants floating above the water surface are removed by a scum storage tank.
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