KR20190128477A - Non-biodegradable amine waste water treatment method and apparatus of chloramine forming and uv-photolysis - Google Patents

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Abstract

Provided are chlorine-UV composite oxidation water treatment method and apparatus for removing non-biodegradable amine wastewater, which are economical by injecting chlorine into the front end of a UV reactor at a predetermined pH range condition such that an existing oxidizer such as ozone, hydrogen peroxide or the like is not used in order to treat wastewater containing an excessive amount of a non-biodegradable amine nitrogen compound used in various industrial activities, lower possibility of additional pollution by making it not necessary to perform a subsequent adsorption process using material such as activated carbon, and provide operational convenience, reduce power consumption and used chemical amounts, and can prevent chemical mis-injection in advance by feedback controlling UV irradiation amounts and chlorine injection amounts through numerical analysis according to water quality characteristics of inflow raw water.

Description

클로라민 형성 및 자외선 광분해를 통한 난분해성 아민 폐수 처리 방법 및 장치 {NON-BIODEGRADABLE AMINE WASTE WATER TREATMENT METHOD AND APPARATUS OF CHLORAMINE FORMING AND UV-PHOTOLYSIS}Non-biodegradable AMINE WASTE WATER TREATMENT METHOD AND APPARATUS OF CHLORAMINE FORMING AND UV-PHOTOLYSIS}

본 발명은 염소-자외선 복합산화 수처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수 중 난분해성 아민 화합물을 제거하기 위하여 폐수 중 아민 화합물의 농도 및 pH, DOC, Carbonate 등 수질조건에 따라 염소 주입량(Chlorine Dosage)과 자외선 조사량(UV Fluence)를 가변적으로 선택 및 제어하여 투입함으로써 복합산화 하여 수처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for treating chlorine-ultraviolet complex oxidation water, and more particularly, in order to remove hardly decomposable amine compounds in wastewater, chlorine injection amount according to the concentration of amine compounds in wastewater and water quality conditions such as pH, DOC, and Carbonate ( The present invention relates to a method and apparatus for treating water by complex oxidation by variably selecting, controlling, and introducing chlorine dosage and ultraviolet radiation.

일반적으로 아민 화합물(Amine-compounds)은 아민기의 치환상태에 따라서 quarternary (4o), tertiary (3o), secondary (2o), primary (1o) 그리고 inorganic

Figure pat00001
ammonia (0o)로 나뉠 수 있다. 이러한 아민 화합물은 산업화의 고도화가 진행될수록 그 중요성이 더욱 커지고 있는데, 그 이유는 산업 전반적으로 탄소 배출 포집제로써 사용되며 (이산화탄소 등의 capture reagent) 거의 대다수의 원전에서 pH 조절제로써 높은 농도 (
Figure pat00002
30 wt%)로 사용 되기 때문이다. 대표적으로, 에탄올아민(ETA)은 현재 산업/원전 분야에서 그 중요성이 매우 부각되고 있는데, 이는 우수한 가스 포집 및 pH 조절 기능을 지님으로써 기존 사용되고 있는 아민 화합물들을 대체하는 대체제로써 큰 역할을 하고 있다. 그 외에도, piperidine, piperazine, 2-amino-2-methyl-1-propanol 등이 있다. 하지만, 산업 전반에 대한 큰 역할에도 불구하고 아민화합물의 처리를 위한 처리 시설은 미비한 실정이다. 실제로, 처리되지 않은 ETA가 그대로 방류되어 방류수 내의 COD가 높아지고 있는 상황이 보고되고 있다. 이러한 아민화합물은 종래 폐수 처리방식으로는 잘 제거가 되지 않는 난분해성 성질을 가지는데, 그 이유는 대부분 반응성이 높은 방향족 기능기를 가지지 않을 뿐 아니라 쉽게 biodegradable되지 않는 성질을 동시에 가지기 때문이다. 또한 그 구조가 bulk 하지 않고 아민기를 중심으로 탄소 사슬을 형성하는 친수성(hydrophilic) 특성을 지님으로 종래의 응집·흡착 기술로 쉽게 제거가 되지 않는다. 예를 들어, 혼화-응집 공정 및 침전공정은 수 ㎛의 수준의 콜로이드 입자성 물질에 응집제를 혼화-응집 공정에 첨가하여 플록(Floc)을 형성시킨 후, 침전지에서 중력 침강에 의해 플록을 제거시킨후 모래여과 공정에서 여과 층에 빠른 속도로 물을 통과시켜(운반 작용) 모래 여재로의 부착작용에 탁질을 제거하는 고액분리공정인데, 이러한 재래식 공정으로는 아민 화합물을 효과적으로 제거할 수 없다. 이와 마찬가지로 생물학적 처리방법 역시 아민 화합물에 대한 처리 효율이 낮고 넓은 부지와 많은 부대시설을 필요로 한다는 단점을 지니고 있다. 따라서 난분해성 유기물인 아민 화합물을 처리하기 위해 새로운 수처리 기술 개발이 요구되고 있는데, 기존 연구된 바에 의하면 전기화학적 처리방법 및 오존 산화 방법이 있다. 예를 들면, 전기화학적 처리방법의 경우, 낮은 처리효율과 높은 전력소모량으로 인해서 상기 ETA 화합물을 처리하기 위해서 전기 셀 구축 등 초기 투자비와 높은 운영비가 요구되기 때문에 현실적으로 도입하기 힘들다는 문제점이 있다. 오존처리 기술은 보편적으로 높은 반응성을 지니나 특정 화합물 외에 용존 유기물(DOC)과의 반응으로 인해 수질인자에 큰 영향을 받으며 특유의 냄새로 인한 거부감과 별도의 공간을 요구하는 반응조가 필요한데 이를 위한 유지보수 비용 및 인력도 만만치 않은 실정이다. 또한 후단에는 잔류 산화제를 제거 및 bromate등의 잔류 유해물질 제거를 위하여 활성탄 처리를 하여야 한다는 어려움이 존재한다. 그 외에 펜톤-자외선 결합 장치 (UV/fenton)를 통한 수처리 기술도 연구된 사례가 있으나 주로 라디칼 생성을 통한 제거 방식으로 국한되어 있어 처리효율이 낮으며, 그에 따른 처리비용이 기존 시설과 대비하여 상당 부분 높은 것으로 판단된다. 또한 미반응한 잔류 산화제의 제거를 위하여 별도의 환원제 (i.e. 입상 활성탄)와 같은 흡착 공정이 반드시 필요하기 때문에 약품 및 에너지 사용량이 증가하고, 이에 따라 생산단가를 증가시키는 원인이 되고 있다. 대부분의 단순 탄소 사슬기로 치환된 아민 화합물의 경우 OH 라디칼과의 반응상수가 매우 낮은 편이며 이로 인해 고도산화처리공법(AOP)의 장점이 발현되지 않는 단점이 있다. 따라서 난분해성 아민 폐수를 보편적이고 효과적으로 처리할 수 있는, 새로우면서도 적용가능성이 높은 (경제성, 시장 상황 고려) 수처리 기술 개발이 시급한 실정이다. Amine-compounds are generally divided into quarternary (4 o ), tertiary (3 o ), secondary (2 o ), primary (1 o ) and inorganic depending on the substitution state of the amine group.
Figure pat00001
divided by ammonia (0 o ). These amine compounds are becoming more important as the industrialization progresses, because they are used as carbon emission trapping agents (capturing reagents such as carbon dioxide) throughout the industry, and high concentrations as pH regulators in most nuclear power plants (
Figure pat00002
30 wt%). Representatively, ethanolamine (ETA) is currently of great importance in the industrial / nuclear field, which plays an important role as an alternative to the existing amine compounds by having excellent gas collection and pH control functions. In addition, there are piperidine, piperazine and 2-amino-2-methyl-1-propanol. However, despite the large role for the industry as a whole, treatment facilities for the treatment of amine compounds are insufficient. In fact, a situation is reported in which untreated ETA is discharged as it is and the COD in the effluent is increased. Such amine compounds have hardly decomposable properties that are not easily removed by conventional wastewater treatment methods because most of them have not only highly reactive aromatic functional groups but also have properties that are not easily biodegradable. In addition, since the structure is not bulky and has a hydrophilic characteristic of forming carbon chains around amine groups, it is not easily removed by conventional flocculation and adsorption techniques. For example, the mixing-aggregation process and the precipitation process add flocculants to the mixing-aggregation process to a colloidal particulate material having a level of several micrometers to form flocs, and then remove the flocs by gravity settling in the sedimentation basin. In the sand filtration process, a solid-liquid separation process removes the turbidity from the adhesion to the sand filter by passing the water through the filtration layer at a high speed (transporting action). Such a conventional process cannot effectively remove the amine compound. Similarly, biological treatment methods have disadvantages of low treatment efficiency for amine compounds, requiring large sites and many additional facilities. Therefore, there is a need for developing a new water treatment technology to treat amine compounds, which are hardly decomposable organic materials. Previous studies have shown that there are electrochemical treatment methods and ozone oxidation methods. For example, in the case of an electrochemical treatment method, it is difficult to introduce it realistically because an initial investment cost such as an electric cell construction and a high operating cost are required to process the ETA compound due to low processing efficiency and high power consumption. Ozone treatment technology is generally highly reactive, but it is affected by water quality factors due to the reaction with dissolved organic matter (DOC) in addition to specific compounds, and requires a reaction tank that requires a special space and rejection due to the characteristic odor. Costs and manpower are also abundant. In addition, there is a difficulty in that activated carbon must be treated to remove residual oxidants and residual harmful substances such as bromate. In addition, water treatment technology through Fenton-UV coupling device (UV / fenton) has been studied, but treatment efficiency is low because it is mainly limited to the removal method through radical generation, and the treatment cost is considerably higher than that of existing facilities. We believe the portion is high. In addition, since the adsorption process such as a separate reducing agent (ie granular activated carbon) is necessary for the removal of the unreacted residual oxidant, chemical and energy consumption increases, thereby increasing the production cost. In the case of the amine compound substituted with most simple carbon chain groups, the reaction constant with the OH radical is very low, and thus there is a disadvantage in that the advantages of the advanced oxidation treatment method (AOP) are not expressed. Therefore, there is an urgent need to develop a new and highly applicable water treatment technology (considering economic feasibility and market conditions) that can treat the hardly degradable amine wastewater universally and effectively.

장치의 개발과는 별개로, 난분해성 아민 폐수를 효과적으로 제어하기 위해서 상기 유해물질의 농도에 따른 약품주입률을 결정하는 의사결정 방법이 도입될 필요가 있다. 특히, 원수 수질 특성 (pH, DOC, UV254, DON)에 따른 가변 제어 기법이 구비되어야 상황에 따른 적합 투입 요소 강도(e.g. 약품 투입량, 자외선 조사량, 전기 강도)를 결정할 수 있다. 하지만, 전술한 생물학적처리, 응집·침전 처리, 오존, 펜톤-자외선 처리 기술에서는 유입하는 원수의 특성에 대한 고려없이 잔류 약품 농도에 비례하여 약품을 투입하고 있기 때문에 공정이 효율적으로 운영되지 못하고 있는 실정이다.  Aside from the development of the device, in order to effectively control the hardly degradable amine wastewater, a decision method for determining the chemical injection rate according to the concentration of the harmful substance needs to be introduced. In particular, variable control techniques based on raw water quality characteristics (pH, DOC, UV254, DON) must be in place to determine the appropriate input element strength (e.g. chemical dosage, UV dose, electrical strength) in some circumstances. However, the biological treatment, flocculation and sedimentation treatment, ozone, and Fenton-UV treatment technologies do not operate efficiently because the chemicals are injected in proportion to the residual chemical concentration without considering the characteristics of the incoming raw water. to be.

대한민국 등록특허 제10-1727148호Republic of Korea Patent No. 10-1727148 대한민국 등록특허 제10-1533979호Republic of Korea Patent No. 10-1533979 대한민국 등록특허 제10-0722929호Republic of Korea Patent No. 10-0722929 대한민국 등록특허 제10-0670629호Republic of Korea Patent No. 10-0670629

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업 폐수 내의 난분해성 아민 화합물을 제거하기 위하여 기존의 오존 혹은 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 산화제 탈화공정이 필요 없는 염소-자외선 복합산화 수처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above problems, in order to remove the hardly decomposable amine compound in industrial wastewater, without using an existing oxidizing agent such as ozone or hydrogen peroxide, a subsequent oxidant deoxidation process such as activated carbon is required. To provide a method and apparatus for chlorine-ultraviolet combined oxidation free water treatment.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 난분해성 아민을 포함하는 유입원수에서 제거대상 난분해성 아민의 농도를 입력하는 단계; 상기 제거대상 난분해성 아민에 대한 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계; 상기 산정된 목표값에 의한 상기 제거대상 난분해성 아민 제거율을 계산 및 평가하여 평가값을 도출하는 단계; 상기 산정된 목표값 및 상기 도출된 평가값에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 단계; 상기 가변 제어된 염소 주입량에 따라 염소를 주입하는 단계; 및 상기 가변 제어된 자외선 조사량에 따라 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention comprises the steps of inputting the concentration of the target degradable amine to be removed from the influent water containing the hardly decomposable amine; Calculating target values of the chlorine injection amount and the UV irradiation amount of the removal-degradable amine to be removed; Calculating and evaluating the removal target hardly degradable amine removal rate based on the calculated target value to derive an evaluation value; Variably controlling the amount of chlorine injected and the amount of ultraviolet irradiation according to the calculated target value and the derived evaluation value; Injecting chlorine according to the variable controlled chlorine injection amount; And it provides a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment method for the hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that it comprises the step of irradiating ultraviolet rays according to the variable controlled ultraviolet irradiation amount.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제거대상 난분해성 아민에 대한 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계는, 상기 제거대상 난분해성 아민 농도에 따른 투입 염소 농도를 결정하는 단계; 상기 유입원수의 자외선 보정계수를 계산하는 단계; 상기 유입원수의 라디칼 방해지수를 산출하는 단계; 상기 자외선 보정계수 및 상기 라디칼 방해지수를 고려하여 최소 자외선 농도를 계산하는 단계; 및 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of calculating the target value of the chlorine injection amount and the UV irradiation amount for the removal target hardly decomposable amine, determining the input chlorine concentration according to the removal target hardly decomposable amine concentration; Calculating an ultraviolet ray correction coefficient of the inflow source water; Calculating a radical blockage index of the inflow source water; Calculating a minimum ultraviolet ray concentration in consideration of the ultraviolet ray correction coefficient and the radical interference index; And calculating a target value of the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제거대상 난분해성 아민 농도에 따른 투입 염소 농도를 결정하는 단계는, 상기 유입원수의 용존유기질소(DON) 농도의 2배 이상으로 투입 염소 농도를 결정하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the input chlorine concentration according to the removal target hardly decomposable amine concentration is to determine the input chlorine concentration to more than twice the concentration of dissolved organic nitrogen (DON) of the influent. Can be.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유입원수의 자외선 보정계수는 하기 식 (1)에 의해 계산되고, 라디칼 방해지수는 하기 식 (2)에 의해 산출되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the UV correction coefficient of the inflow source water may be calculated by the following equation (1), the radical disturbance index may be calculated by the following equation (2).

Figure pat00003
(1)
Figure pat00003
(One)

(상기 식 (1)에서 WF=water factor, A254(cm-1)는 유입원수의 254nm에서의 흡광도, L(cm)은 자외선 반응기의 반지름임.)(In Formula (1), WF = water factor, A 254 (cm −1 ) is the absorbance at 254 nm of the influent, L (cm) is the radius of the ultraviolet reactor.)

Figure pat00004
=
Figure pat00005
(2)
Figure pat00004
=
Figure pat00005
(2)

(상기 식 (2)에서 DOC는 유입원수의 용존유기탄소임)(In formula (2), DOC is dissolved organic carbon of influent.)

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 산정된 목표값 및 상기 도출된 평가값에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 단계는, 상기 목표값을 상기 평가값으로 나눈 값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 증가시켜 재평가하고, 상기 목표값을 상기 평가값으로 나눈 값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량을 감소시켜 재평가하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of variably controlling the chlorine injection amount and the UV irradiation amount according to the calculated target value and the derived evaluation value, the value obtained by dividing the target value by the evaluation value is not greater than 1.0 Re-evaluation by increasing the amount of ultraviolet radiation, if the value obtained by dividing the target value by the evaluation value is greater than 1.0 may be to re-evaluate by reducing the amount of ultraviolet radiation.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정한 결과에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 조사량을 제어하는 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 수질에 따라 상기 유입원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입하는 pH 조절제 투입부; 염소 투입 농도를 결정하고 상기 모델 예측제어 유닛을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 조사량에 따라 상기 유입원수를 처리하는 염소-자외선 복합 산화반응 장치; 및 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛;을 포함하고, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는, 급속분사 교반기가 장착되어 상기 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기; 및 상기 유입원수 관로 후단 상에 설치되어 상기 모델 예측제어 유닛에 의해 가변 제어된 자외선(UV) 조사량을 조사하는 관로형 자외선 반응기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention is installed on the inlet source water pipe to measure the first water quality unit; A chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit which variably controls the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount according to the result measured by the first water quality measurement unit; A pH regulator input unit for introducing a hydrogen ion index (pH) regulator into the inflow source water according to the water quality measured by the first water quality measurement unit; A chlorine-ultraviolet combined oxidation apparatus for determining the chlorine input concentration and treating the inflow water according to the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount which are variably controlled through the model predictive control unit; And a second water quality measurement unit installed on the treated water pipe to measure the quality of the treated water, wherein the chlorine-UV composite oxidation reaction apparatus is equipped with a rapid injection stirrer to inject chlorine onto the inlet water pipe. Chlorine dosers; And a pipeline type ultraviolet reactor installed on a rear end of the inflow source water pipe and irradiating a variable amount of ultraviolet (UV) radiation controlled by the model predictive control unit. The chlorine-ultraviolet ray for hardly decomposable amine wastewater treatment comprising: Provided is a complex oxidation treatment apparatus.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1수질측정 유닛에서 측정하는 인자는 상기 유입원수 내의 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON), 용존유기탄소(DOC) 및 UV 흡광도(UV254)를 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the factors measured by the first water quality measurement unit are hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON), dissolved organic carbon (DOC) and UV absorbance (UV 254 ) in the influent water. ) May be included.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는 상기 유입원수 관로 상에 일정한 pH를 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the chlorine-ultraviolet complex oxidation reaction apparatus may add the whole chlorine (HOCl) while maintaining a constant pH on the inlet water pipe.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 일정한 pH는 5 내지 11의 범위에서 정해질 수 있다.In another embodiment of the present invention, the constant pH may be set in the range of 5 to 11.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 전염소(HOCl)를 투입한 후 상기 관로형 자외선 반응기를 통과하기 전까지의 반응시간은 10분 이하일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the reaction time after the introduction of the whole chlorine (HOCl) before passing through the pipeline UV reactor may be 10 minutes or less.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 염소 투입기에서 투입되는 염소의 양은 상기 제1수질측정 유닛에서 측정한 용존유기질소(DON) 농도의 2배 이상일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the amount of chlorine introduced from the chlorine injector may be at least twice the concentration of dissolved organic nitrogen (DON) measured in the first water quality measurement unit.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제2수질측정 유닛에서 측정하는 인자는 상기 처리수 내의 잔류염소 농도, 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON) 및 UV 흡광도(UV254)를 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the factors measured in the second water quality measurement unit include residual chlorine concentration, hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON) and UV absorbance (UV 254 ) in the treated water. can do.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 유입원수는 에탄올아민, 피페리딘, 피페라진 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the influent water may include one or more of ethanolamine, piperidine, piperazine and 2-amino-2-methyl-1-propanol.

본 발명의 실시예에 따르면, 산업 전반적인 사용 및 난분해 특성에 따라서 유발되는 아민 폐수물질을 일정한 pH 범위에서 전염소 투입 후 관로형 자외선 반응기를 통과시키면, 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정을 사용 하지도 않은 채로 효과적으로 제거할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, if the amine wastewater caused by the industrial use and hard decomposition characteristics of the industry is passed through the duct-type UV reactor after the introduction of prechlorine in a certain pH range, without using an oxidizing agent such as ozone or hydrogen peroxide, It can be effectively removed without the use of subsequent adsorption processes such as activated carbon.

본 발명에 따르면, 유입원수의 수질특성 및 염소-자외선 복합 산화 수치해석을 통해 결정된 염소 주입량 및 자외선 조사량을 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있다.According to the present invention, by providing feedback control of the chlorine injection amount and UV irradiation amount determined through the water quality characteristics and chlorine-ultraviolet composite oxidation numerical analysis of the inflow source water, it provides the convenience of operation, reduces the power consumption and drug consumption, and preemptive injection of chemicals To prevent it.

염소-자외선 결합 공법은 이미 정수처리분야(Drinking water treatment)에서 활발히 연구되고 있는 차세대 고도산화처리공법(AOP) 기술이지만, 그 목적 역시 OH 라디칼의 생성에 초점이 맞춰져있다. 한편, 염소-자외선 결합 공법은 라디칼 생성 외에도 아민 화합물에 한해서 또 다른 변환 기작을 수반하는데, 그 내용은 chlorinated-amine 기능기에 자외선을 조사하게되면 아민 라디칼이 생성되면서 추가적인 부산물로 분화하게 되는 것이다. 이는 기존 정수장에서 폭넓게 사용하던 염소를 사용하므로 전혀 사용 부담이 없으며 별도의 환원제 역시 수용범위내에서 사용할 필요 없으며 설치/운영 단가가 낮으며 유지보수의 어려움이 없다. 또한 compact한 UV 장치로 인해 별도의 반응조와 같은 공간이 필요 없다는 장점을 가진다.The chlorine-ultraviolet bonding method is a next generation advanced oxidation treatment (AOP) technology that is already being actively studied in drinking water treatment, but its purpose is also focused on the production of OH radicals. On the other hand, the chlorine-ultraviolet bonding method involves another conversion mechanism for the amine compound in addition to the radical generation. The content of the chlorinated-amine functional groups is that when the ultraviolet rays are irradiated to the chlorinated-amine functional group, the amine radicals are differentiated into additional by-products. Since it uses chlorine widely used in the existing water purification plant, there is no burden to use at all, and a separate reducing agent does not have to be used within the acceptance range, and the installation / operation cost is low and there is no difficulty in maintenance. In addition, the compact UV device has the advantage of not requiring a separate space, such as a separate reaction tank.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 폐수처리시스템에 유입하는 원수내 난분해성 아민 폐수의 실시간 모니터링 장치의 연결구성도이다.
도 2는 폐수처리를 위한 실시간 아민 폐수 감시제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 pH 변화에 따른 HOCl/OCl-과 ETA-H+/ETA의 농도 변화를 예시하는 도면이다.
도 7은 암모니아의 breakpoint chlorination의 자세한 mechanism 및 pathway를 나타내는 scheme이다.
도 8는 단독 염소 공정 및 자외선/염소 결합 공정에서 암모니아의 변환 및 nitrate의 생성을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 에탄올아민(ETA)의 제거 효율을 기존 수처리 공정들과 비교한 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 에탄올아민(ETA)의 염소-자외선 복합 수처리에 따른 감소량 및 부산물의 생성량을 나타내는 도면이다.
1 is a connection diagram of an apparatus for real-time monitoring of hardly degradable amine wastewater in raw water flowing into a wastewater treatment system.
2 is a block diagram of a real-time amine wastewater monitoring and control device for wastewater treatment.
3 is a block diagram of a chlorine-UV composite water treatment apparatus for removing hardly decomposable amine wastewater according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed block diagram of a chlorine-UV composite water treatment apparatus for removing hardly decomposable amine wastewater according to a first embodiment of the present invention.
5 is a detailed block diagram of a chlorine-UV composite water treatment apparatus for removing hardly decomposable amine wastewater according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating concentration changes of HOCl / OCl- and ETA-H + / ETA according to pH change in an embodiment of the present invention.
7 is a scheme showing a detailed mechanism and pathway of breakpoint chlorination of ammonia.
Figure 8 shows the conversion of ammonia and the production of nitrate in a single chlorine process and UV / chlorine combined process.
9 is a view showing that the removal efficiency of ethanolamine (ETA) compared with the existing water treatment processes as a result of applying the chlorine-UV composite oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the amount of reduction and by-products generated by the chlorine-ultraviolet composite water treatment of ethanolamine (ETA) as a result of applying the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예는 난분해성 아민을 포함하는 유입원수에서 제거대상 난분해성 아민의 농도를 입력하는 단계; 상기 제거대상 난분해성 아민에 대한 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계; 상기 산정된 목표값에 의한 상기 제거대상 난분해성 아민 제거율을 계산 및 평가하여 평가값을 도출하는 단계; 상기 산정된 목표값 및 상기 도출된 평가값에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 단계; 상기 가변 제어된 염소 주입량에 따라 염소를 주입하는 단계; 및 상기 가변 제어된 자외선 조사량에 따라 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises the steps of inputting the concentration of the difficult-degradable amine to be removed from the influent source containing the hard-degradable amine; Calculating target values of the chlorine injection amount and the UV irradiation amount of the removal-degradable amine to be removed; Calculating and evaluating the removal target hardly degradable amine removal rate based on the calculated target value to derive an evaluation value; Variably controlling the amount of chlorine injected and the amount of ultraviolet irradiation according to the calculated target value and the derived evaluation value; Injecting chlorine according to the variable controlled chlorine injection amount; And it provides a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment method for the hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that it comprises the step of irradiating ultraviolet rays according to the variable controlled ultraviolet irradiation amount.

상기 제거대상 난분해성 아민에 대한 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계는, 상기 제거대상 난분해성 아민 농도에 따른 투입 염소 농도를 결정하는 단계; 상기 유입원수의 자외선 보정계수를 계산하는 단계; 상기 유입원수의 라디칼 방해지수를 산출하는 단계; 상기 자외선 보정계수 및 상기 라디칼 방해지수를 고려하여 최소 자외선 농도를 계산하는 단계; 및 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.Calculating the target values of the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount for the removal target degradable amine, Determining the input chlorine concentration according to the removal target degradable amine concentration; Calculating an ultraviolet ray correction coefficient of the inflow source water; Calculating a radical blockage index of the inflow source water; Calculating a minimum ultraviolet ray concentration in consideration of the ultraviolet ray correction coefficient and the radical interference index; And calculating the target values of the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount.

상기 제거대상 난분해성 아민은 에탄올아민, 피페리딘, 피페라진 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 중 하나 이상을 포함하는 난분해성 아민 화합물이다. 상기 유입원수의 용존유기질소(DON) 농도를 측정하고 그 농도의 2배 이상으로 투입 염소 농도를 결정할 수 있다.The removed hardly decomposable amine is a hardly decomposable amine compound comprising at least one of ethanolamine, piperidine, piperazine and 2-amino-2-methyl-1-propanol. Dissolved organic nitrogen (DON) concentration of the inflow source water may be measured and the concentration of chlorine added may be determined to be twice or more of the concentration.

상기 유입원수의 자외선 보정계수는 하기 식 (1)에 의해 계산되고, 라디칼 방해지수는 하기 식 (2)에 의해 산출되는 것일 수 있다.The UV correction coefficient of the inflow source water may be calculated by the following equation (1), and the radical interference index may be calculated by the following equation (2).

Figure pat00006
(1)
Figure pat00006
(One)

(상기 식 (1)에서 WF=water factor, A254(cm-1)는 유입원수의 254nm에서의 흡광도, L(cm)은 자외선 반응기의 반지름임.)(In Formula (1), WF = water factor, A 254 (cm −1 ) is the absorbance at 254 nm of the influent, L (cm) is the radius of the ultraviolet reactor.)

Figure pat00007
=
Figure pat00008
(2)
Figure pat00007
=
Figure pat00008
(2)

(상기 식 (2)에서 DOC는 유입원수의 용존유기탄소임)(In formula (2), DOC is dissolved organic carbon of influent.)

상기 산정된 목표값 및 상기 도출된 평가값에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 단계는, 상기 목표값을 상기 평가값으로 나눈 값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 증가시켜 재평가하고, 상기 목표값을 상기 평가값으로 나눈 값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량을 감소시켜 재평가하는 것일 수 있다. 즉, 목표값이 평가값보다 작은 경우 유입물질의 제거가 충분히 이루어지지 않았으므로 자외선 조사량을 증가시키고, 목표값이 평가값보다 큰 경우 유입물질의 제거가 충분히 이루어졌으므로 자외선 조사량을 감소시키는 것이다.According to the calculated target value and the derived evaluation value, variably controlling the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount, if the value obtained by dividing the target value by the evaluation value is not greater than 1.0, increasing the ultraviolet irradiation dose and re-evaluating the When a value obtained by dividing a target value by the evaluation value is greater than 1.0, the radiation dose may be reduced and reevaluated. In other words, when the target value is smaller than the evaluation value, the removal of the influent material was not made sufficiently, so that the amount of ultraviolet radiation was increased. When the target value was larger than the evaluation value, the amount of the ultraviolet light was increased.

도 1은 폐수처리시스템에 유입하는 원수내 용존유기질소 (DON) 농도의 실시간 모니터링 장치의 연결구성도이다.1 is a connection diagram of a real-time monitoring device of dissolved organic nitrogen (DON) concentration in raw water flowing into a wastewater treatment system.

도 1을 참조하면, 폐수처리시스템에 유입하는 DON 농도의 실시간 모니터링 장치는, 투입 착수정(1), 유량계(3), 염소배출장치(7) 및 모니터링 장치(10)를 포함하며, 여기서, 상기 모니터링 장치(10)는, 원수에 포함된 DON 농도를 염색을 통한 비색법방식을 이용하여 실시간으로 측정하는 제1 측정부(11); 원수의 pH를 실시간으로 측정하는 제2 측정부(13); 측정된 DON 농도가 미리 설정된 기준값 이상인지 아닌지를 판단하는 비교부(15); 및 상기 비교부(15)의 출력에 응답하여, 측정된 DON 농도가 기준값 이상이면 경보를 발생하고 DON 처리를 위한 염소 주입 및 자외선 조사 투입시기를 제어하는 제어신호를 출력하는 알람부(17)를 포함한다.Referring to Figure 1, the real-time monitoring device of the DON concentration flowing into the wastewater treatment system includes an input launching well (1), a flow meter (3), a chlorine discharge device (7) and a monitoring device (10), wherein The monitoring device 10 includes: a first measuring unit 11 measuring the concentration of DON contained in raw water in real time using a colorimetric method through dyeing; A second measuring unit 13 measuring pH of raw water in real time; A comparison unit 15 that determines whether or not the measured DON concentration is equal to or greater than a preset reference value; And in response to the output of the comparison unit 15, the alarm unit 17 for generating an alarm when the measured DON concentration is more than the reference value and outputs a control signal for controlling the chlorine injection and ultraviolet irradiation injection timing for DON processing Include.

전술한 폐수처리시스템에 유입하는 원수내 DON 농도의 실시간 모니터링 장치의 경우, DON 농도의 실시간 모니터링 장치 및 방법은 실시간으로 DON 농도를 연속측정이 가능하고, 측정방법이 간단하며, 현장 적용시 폐수처리시스템의 원수 및 최종처리수에 대한 DON 농도를 측정함으로써 아민 화합물의 농도 역시 정량적으로 파악할 수 있다.In the case of the real-time monitoring device of the DON concentration in the raw water flowing into the wastewater treatment system, the real-time monitoring device and method of the DON concentration enables continuous measurement of the DON concentration in real time, the measuring method is simple, and the wastewater treatment in the field application. By measuring DON concentrations in the raw and final treated water of the system, the concentration of amine compounds can also be determined quantitatively.

도 2는 폐수처리를 위한 실시간 아민 폐수 감시제어 장치의 구성도이다2 is a block diagram of a real-time amine wastewater monitoring and control device for wastewater treatment

도 2를 참조하면, 폐수처리를 위한 실시간 아민 폐수 감시제어 장치는, 유입원수에 포함된 DON 농도를 실시간 감시하고, 원수수질특성을 이용하여 염소-자외선 복합 공정의 염소 주입량 및 자외선 조사량을 제어하는 장치로서, 유입원수 저장설비(21), 유입원수 배관(22), 유량계(23), 수질측정유닛(24), 염소-자외선 복합 공정 제어부(25), 저압램프 자외선 처리부(26), 염소수 저장설비(27) 및 염소수 주입펌프(28)를 포함한다.2, the real-time amine wastewater monitoring and control device for wastewater treatment, real-time monitoring the concentration of DON contained in the influent source water, and using the raw water quality characteristics to control the chlorine injection amount and UV irradiation amount of the chlorine-ultraviolet complex process As the apparatus, the inflow water storage facility 21, the inflow water pipe 22, the flow meter 23, the water quality measuring unit 24, the chlorine-ultraviolet composite process control unit 25, the low pressure lamp ultraviolet treatment unit 26, chlorine water Storage facility 27 and chlorine water injection pump 28 is included.

전술한 폐수처리를 위한 실시간 아민 폐수 감시제어 장치의 경우, 아민 폐수를 제거하기 위해 염소-자외선 복합 공정을 도입하는 수처리 공정에 있어서, 유입 원수의 DON 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량을 제어함으로써 염소가 과량 또는 소량으로 주입되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 수질측정유닛 및 원수수질특성을 이용하여 자외선 조사량을 결정함으로써 전체 시스템의 전력 소비량 및 염소 주입량을 절약할 수 있다.In the case of the above-described real-time amine wastewater monitoring and control device for wastewater treatment, in a water treatment process in which a chlorine-ultraviolet complex process is introduced to remove amine wastewater, chlorine is controlled by controlling the amount of chlorine injected in accordance with the DON concentration of the influent raw water. It is possible to prevent the injection of excessive or small amount, and also to save the power consumption and the chlorine injection amount of the whole system by determining the amount of ultraviolet irradiation using the water quality measuring unit and raw water quality characteristics.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치를 설명하고, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 조사량의 가변제어 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus for removing the amine wastewater according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7, and the chlorine- according to the embodiment of the present invention with reference to FIGS. 8 to 11. The variable control method of the chlorine injection amount and the UV irradiation amount using the UV composite water treatment apparatus will be described in detail.

<염소-자외선 복합 수처리장치(100)><Chlorine-UV composite water treatment device 100>

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치의 구성도이다.3 is a block diagram of a chlorine-UV composite water treatment apparatus for removing amine wastewater according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 아민폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치(100)는 제1 수질측정 유닛(110), 난분해성 아민 폐수 초과 유입 판단부(120), 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130), 제2 수질측정 유닛(140), 수소이온지수(pH) 조절제 투입부(150) 및 염소-자외선 복합 산화반응 장치(160)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the chlorine-UV composite water treatment apparatus 100 for removing amine wastewater according to an embodiment of the present invention includes a first water quality measuring unit 110, a hardly decomposable amine wastewater excess inflow determination unit 120, And a chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit 130, a second water quality measurement unit 140, a hydrogen ion index (pH) regulator input unit 150, and a chlorine-ultraviolet complex oxidation reaction device 160.

먼저, 아민 폐수는 에탄올아민, piperidine, piperazine, 2-amino-2-methyl-1-propanol 등 이외에도 아민 기능기를 지닌 화합물을 포함할 수 있다.First, the amine wastewater may include a compound having an amine function in addition to ethanolamine, piperidine, piperazine, 2-amino-2-methyl-1-propanol and the like.

제1 수질측정 유닛(110)은 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정한다. 이때, 상기 제1 수질측정 유닛(110)은 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON) 및 용존유기탄소(DOC), UV 흡광도(UV254)를 측정할 수 있는 분석기기가 설치된다. 여기서, 제1 상기 수질측정 유닛은 상기 유입원수 배관으로부터 연속적으로 채수된 시료가 아조 화합물과의 비색반응으로 용존유·무기질소(DON·DIN)를 측정 하는 센서가 부착될 수 있고, 또한, 상기 연속적으로 채수된 시료는 용존유기탄소(DOC)와 pH 및 흡광도가 측정 분석될 수 있다.The first water quality measuring unit 110 is installed on the inflow source water pipe to measure the water quality. At this time, the first water quality measurement unit 110 is installed an analyzer capable of measuring the hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON) and dissolved organic carbon (DOC), UV absorbance (UV 254 ). Here, the first water quality measurement unit may be attached to a sensor for measuring the dissolved oil and inorganic nitrogen (DON, DIN) by the colorimetric reaction of the sample continuously collected from the inlet source pipe with the azo compound, Continuously taken samples can be analyzed for dissolved organic carbon (DOC), pH and absorbance.

난분해성 아민 폐수 초과 유입 판단부(120)는 상기 제 1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 용존유기질소 (DON) 및 다양한 측정값을 통해 난분해성 아민 폐수 화합물의 농도가 기존 운전 조건에 맞춰진 처리 농도에 비해서 초과된 값을 지니는지 판단한다. 판단부에서 내려진 결정은 다음 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130)에 의해 더욱 구체화 된다.The non-degradable amine wastewater excess inflow determination unit 120 is a process in which the concentration of the non-degradable amine wastewater compound is adjusted to the existing operating conditions through the dissolved organic nitrogen (DON) and various measurement values measured by the first water quality measurement unit 110. Determine if you have an excess of the concentration. The decision made by the determination unit is further embodied by the next chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit 130.

염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130)은 상기 유입원수의 수량과 상기 난분해성 아민 폐수 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 조사량을 제어한다. 즉, 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130)은 염소 주입량과 자외선 조사량을 수치연산에 의해 계산하여 유입원수의 수량과 난분해성 아민 폐수 농도에 따라 가변 제어한다.The chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit 130 controls the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount in accordance with the quantity of the inflow water and the hardly decomposable amine wastewater concentration. That is, the chlorine-ultraviolet injection-irradiation model prediction control unit 130 calculates the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount by numerical calculation and controls the variable amount according to the quantity of inflow water and the concentration of the hardly degradable amine wastewater.

제2 수질측정 유닛(140)은 관로형 자외선 반응기를 통과한 처리수의 원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정한다. 구체적으로, 상기 제2 수질측정 유닛(140)은 염소의 오주입 방지와 배수지의 잔류 염소에 의한 산화능을 확보하기 위하여 상기 관로형 자외선 반응기(160) 후단에 잔류염소 농도와 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON) 및 UV 흡광도(UV254)를 모니터링하게 된다. The second water quality measuring unit 140 is installed on the raw water pipe of the treated water passing through the pipeline type ultraviolet reactor to measure the water quality. Specifically, the second water quality measurement unit 140 is a residual chlorine concentration and hydrogen ion index (pH) at the rear end of the pipeline type UV reactor 160 in order to prevent the chlorine mis-injection and to ensure the oxidation capacity by the residual chlorine in the drainage basin. Dissolved organic nitrogen (DON) and UV absorbance (UV 254 ).

수소이온지수(pH) 조절제 투입부(150)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 원수 pH에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입한다. 예를 들면, 상기 pH 조절제 투입부(150)는 상기 원수의 pH를 5 내지 11 범위로 유지하도록 관로 상에 이산화탄소 가스 또는 황산을 투입할 수 있다. The hydrogen ion index (pH) regulator input unit 150 injects a hydrogen ion index (pH) regulator into the raw water according to the raw water pH measured by the first water quality measurement unit (110). For example, the pH regulator input unit 150 may inject carbon dioxide gas or sulfuric acid on the conduit to maintain the pH of the raw water in the range of 5 to 11.

염소-자외선 복합 산화반응 장치(160)는 염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 염소 투입 여부 및 농도를 결정하고, 상기 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130)을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 조사량에 따라 유입원수를 처리한다.The chlorine-ultraviolet combined oxidation reaction apparatus 160 is a chlorine-ultraviolet rays combined apparatus for treating inflow water. The chlorine-ultraviolet complex oxidation reaction apparatus 160 determines whether chlorine is injected and concentration, and through the chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit 130. Influent water is treated according to the variable controlled chlorine injection amount and UV irradiation amount.

한편, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치의 구체적인 구성도이다.On the other hand, Figure 4 is a specific block diagram of a chlorine-UV composite water treatment apparatus for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치에서, 상기 염소-자외선 복합 산화 장치(160)는, 상기 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130)에 의해 염소 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소수를 투입하는 염소 투입기(161); 및 상기 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(130)에 의해 자외선 조사량이 가변 제어되며, 상기 염소 투입기(161) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기(162)를 포함할 수 있다.4, in the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the first embodiment of the present invention, the chlorine-ultraviolet combined oxidation apparatus 160 is the chlorine-ultraviolet injection-irradiation amount A chlorine injector variablely controlled by the model predictive control unit 130, and equipped with a rapid injection stirrer to inject chlorine water onto the inlet water pipe; And a UV irradiation amount is variably controlled by the chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit 130 and is installed on an inlet water pipe of the rear end of the chlorine injector 161 to irradiate ultraviolet (UV) light. 162 may be included.

본 발명의 제1 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치는, pH 조절제 투입부(150)가 전처리 공정에 설치되고 염소-자외선 복합 반응 장치가 후처리 공정에 설치되는 후처리 개념의 염소-자외선 복합 수처리장치로서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(160)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 잔류 염소에 의한 추가적인 산화능을 가진다.In the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the first embodiment of the present invention, the pH regulator input unit 150 is installed in the pretreatment process and the chlorine-ultraviolet complex reaction apparatus is installed in the post treatment process. As a chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus having a post-treatment concept, the chlorine-ultraviolet composite oxidation reaction apparatus 160 has an additional oxidation capacity by residual chlorine without a subsequent activated carbon adsorption process.

본 발명의 제1 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치는, 혼화-응집 공정(210), 침전-여과 공정(220) 등으로 구성된 재래식 폐수처리 시스템에서, 침전-여과지(220) 후단에 저압 자외선램프를 관로형 자외선 반응기(162)로 구성하되, 상기 자외선 반응기(162)의 전단에 급속 분사 교반기가 장착된 염소 투입기(161)를 설치한다.The chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the first embodiment of the present invention, in the conventional wastewater treatment system consisting of a mixing-aggregation process 210, a precipitation-filtration process 220, etc. -After the filter paper 220, the low pressure ultraviolet lamp is configured as a pipeline type ultraviolet reactor 162, but a chlorine injector 161 equipped with a rapid injection stirrer is installed at the front end of the ultraviolet reactor 162.

한편, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치의 구체적인 구성도이다. On the other hand, Figure 5 is a specific block diagram of a chlorine-UV composite water treatment apparatus for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치는 pH 조절제 투입부(150) 및 염소 투입부(161)가 전처리 공정에 설치되고 재래식 폐수 처리 시스템 후단의 자외선 반응기(162)로 구성된 전 염소 처리 개념의 염소-자외선 복합산화 수처리장치로서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(160)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입한다.5, in the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the second embodiment of the present invention, the pH adjuster input unit 150 and the chlorine input unit 161 are installed in a pretreatment process. A chlorine-ultraviolet combined oxidation water treatment apparatus of a pre-chlorine treatment concept composed of an ultraviolet reactor 162 at a rear end of a conventional wastewater treatment system, wherein the chlorine-ultraviolet combined oxidation reaction apparatus 160 has a constant pH without a subsequent activated carbon adsorption process. While maintaining the conditions, the whole chlorine (HOCl) is added.

한편, 도 3 내지 도 4의 구성을 갖는, 본 발명의 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치(100)의 원리 및 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the principle and operation of the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus 100 for removing the hardly decomposable amine wastewater having the configuration of FIGS. 3 to 4 will be described in detail.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 난분해성 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리장치(100)에 적용되는 급속 분사 교반기가 장착된 염소 투입기(151)에 의해 투입된 유리염소가 난분해성 아민과 상당한 속도로 반응(k >102)하여 염소화 아민 부산물(chlorinated-amine byproducts)을 형성하게 된다. 여기서 주의해야 할 점은 유리염소 및 난분해성 아민 폐수는 한가지 형태로만 존재하는 것이 아니라 수중의 pH에 따라 각각의 pKa 값을 기준으로 HOCl/OCl-과 RnNH/RnNH2 + 상태로 존재하기 때문에, 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH를 통해 각각의 분포율을 대략 계산할 수 있으며 (도 6 참조) 그에 따라 pH 범위를 5 내지 11로 선택적으로 유지하고 상기 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(120)에서 수치연산에 의한 유리염소 주입량에 따라 제어하게 된다. 제어된 염소 주입량에 따라 유입원수 관로 상에 전염소(HOCl)를 투입하게 되며, 상기 전염소(HOCl)를 투입한 후 관로형 자외선 반응기를 통과하기 전까지의 반응시간은 10분 이하이다. 10분 이하에서 대부분 반응을 완료하게 되며, 더욱 바람직하게는 5분 이내에 99%이상 반응을 완료하게 된다.First, the free chlorine introduced by the chlorine injector 151 equipped with the rapid injection stirrer applied to the chlorine-ultraviolet complex water treatment device 100 for removing the hardly decomposable amine wastewater according to the embodiment of the present invention is hardly decomposable amine. It reacts at a significant rate (k> 10 2 ) to form chlorinated-amine byproducts. It should be noted that free chlorine and hardly decomposable amine wastewater are not present in one form, but because they are present in HOCl / OCl and RnNH / RnNH 2 + states based on their pKa values, depending on the pH of the water. It is possible to roughly calculate each distribution rate through the pH measured by the first water quality measuring unit 110 (see FIG. 6), thereby selectively maintaining the pH range of 5 to 11 and predicting the chlorine-ultraviolet injection-irradiation model. In the unit 120 is controlled according to the free chlorine injection amount by the numerical operation. According to the controlled chlorine injection amount, all the chlorine (HOCl) is introduced into the inlet water supply line, and the reaction time is less than 10 minutes after the introduction of the whole chlorine (HOCl) before passing through the tubular UV reactor. Most of the reaction is completed in 10 minutes or less, more preferably 99% or more of the reaction is completed within 5 minutes.

다음으로 이 염소화 아민 부산물은 자외선과 매우 쉽게 반응하여 두가지 라디칼로 쪼개지게 되는데, 하나는 아민 라디칼(aminyl radical), 다른 하나는 염소 라디칼(Cl radical)로 분해된다. 생성된 염소 라디칼은 AOP 공정의 수단으로써 다시 사용될 수 있으나 그 효과가 미비한 반면, 아민 라디칼은 분자내 라디칼 반응으로 그 구조가 바뀌면서 새로운 부산물을 형성하게 된다.Next, the chlorinated amine by-product reacts very easily with ultraviolet light and splits into two radicals, one being an amine radical and the other being broken down into a chlorine radical. The resulting chlorine radicals can be used again as a means of the AOP process, but the effect is insignificant, while the amine radicals change their structure by intramolecular radical reactions to form new byproducts.

또한 아민 폐수와 반응하고 남은 잔류 유리염소가 자외선과 반응할 경우, 수산화 라디칼과 염소 라디칼을 생성하는데, 이 역시 아민 폐수 처리에 도움이 될 수 있다. 특히, 염소(HOCl)는 종래의 과산화수소(H2O2)보다 저압램프 자외선 파장대(254nm)에서 높은 몰흡광계수(ε)와 양자수득률(Φ)을 가지고 있고 OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮기 때문에 동일한 자외선 에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키는 것으로 알려져있으나 pH에 의한 영향을 많이 받는다는 특징이 있다. 이는 OCl- 의 경우 몰흡광계수(ε)와 양자수득률(Φ) 역시 비슷한 값을 가지나 OH 라디칼과의 반응속도상수가 현저히 높기 때문이다. 따라서 높은 pH (>8) 에서는 불리한 특징을 가진다. 다만, 잔류 유리염소의 광분해로 인한 OH 라디칼 생성 과정은 아민 폐수를 제거하기 위한 염소-자외선 복합 수처리 장치에서 크게 중요한 기작이 아니므로 이를 위한 pH 조절은 간과할 만한 수준이다.In addition, when the residual free chlorine remaining after reacting with the amine wastewater reacts with the ultraviolet rays, it generates hydroxide radicals and chlorine radicals, which may also be useful for treating the amine wastewater. In particular, chlorine (HOCl) has a higher molar extinction coefficient (ε) and quantum yield (Φ) at a lower pressure ultraviolet wavelength band (254 nm) than conventional hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and the reaction rate constant with OH radicals is lower. Therefore, when irradiated with the same UV energy, it is known to generate more OH radicals than hydrogen peroxide, but it is characterized by a lot of influence by pH. This is because the molar extinction coefficient (ε) and the quantum yield (Φ) have similar values for OCl , but the reaction rate constant with OH radicals is remarkably high. Thus, at high pH (> 8) it has disadvantageous characteristics. However, the process of generating OH radicals due to photolysis of residual free chlorine is not an important mechanism in the chlorine-ultraviolet complex water treatment apparatus for removing amine wastewater, so the pH control for this is negligible.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합 수처리 공정은 pH 5 내지 11 범위 조건에서 행하고 이 범위 조건 외에서는 대상물질을 제거하는 염소-자외선 복합 수처리장치(100)의 효율이 저하될 수 있기 때문에, 원수 수질을 측정할 때 pH를 모니터링하고, 상기 pH를 5 내지 11 범위내로 유지하거나, 또는 상기 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛(120)에서 염소주입량 혹은 반응시간을 증가 (5분 이상)시켜서 pH 범위 외의 원수 수질에서도 난분해성 폐수가 처리되도록 한다.Therefore, the chlorine-ultraviolet composite water treatment process according to the embodiment of the present invention may be performed at a pH range of 5 to 11, and the efficiency of the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus 100 for removing a target substance outside the range may be lowered. Monitoring the pH when measuring raw water quality, maintaining the pH within the range of 5 to 11, or increasing the chlorine injection amount or reaction time in the chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit 120 (at least 5 minutes). So that hardly degradable wastewater is treated in raw water quality outside the pH range.

또한, 유리염소 주입량은 원수매트릭스에 의한 소모 및 후단의 산화능 확보를 고려하여 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 용존유기질소(DON) 농도보다 약 2배 이상 주입한다. 실질적으로 아민 폐수의 제거를 위해서 과량의 염소가 필요치 않지만, 원수 matrix demand 및 inorganic chloramines의 제거 등을 고려하여 2배 이상의 염소를 주입한다. 또한, 제2 수질측정 유닛(110)에서 잔류염소 농도와 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON) 및 UV 흡광도(UV254)를 모니터링하게 되면서 후단의 산화능을 측정하게 된다.In addition, the amount of free chlorine injected is measured in the first water quality measurement unit 110 of the chlorine-ultraviolet combined oxidation water treatment device 100 according to the embodiment of the present invention in consideration of consumption by the raw water matrix and securing the oxidation capacity of the rear stage. Inject about twice as much as the concentration of nitrogen (DON). In practice, excess chlorine is not required to remove amine wastewater, but more than twice as much chlorine is injected in consideration of raw water matrix demand and removal of inorganic chloramines. In addition, while monitoring the residual chlorine concentration, hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON) and UV absorbance (UV 254 ) in the second water quality measurement unit 110 to measure the oxidation capacity of the rear stage.

그리고 관로형 자외선 반응기(151)의 자외선 강도는 유입원수의 유량 및 원수 수질매트릭스의 자외선 흡광도 (투과도) 및 OH 라디칼 방해인자의 농도가 고려된 모델을 통해서 자외선 강도가 수치연산되어 가변 제어될 수 있다.In addition, the UV intensity of the pipeline UV reactor 151 may be variably controlled by numerically calculating the UV intensity through a model in which the flow rate of the inflow water and the UV absorbance (transmittance) of the raw water quality matrix and the concentration of the OH radical blocker are considered. .

구체적으로, 본 발명의 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고효율의 염소-자외선 복합 수처리장치 및 이를 이용하여 유입 원수 내 아민 폐수의 농도 및 수질특성에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합 수처리장치(100)는 산업 폐수원으로부터 유입되는 난분해성 아민 화합물을 처리하기 위하여 염소-자외선이 순차적으로 결합된 복합산화 수처리장치 및 유입 아민 폐수의 농도에 따라 염소 주입량과 자외선 조사량을 가변적으로 선택 및 제어하는 방법에 관한 것이다.Specifically, the embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, using a high-efficiency chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus and using it to control the amount of chlorine injection and UV irradiation variable according to the concentration and water quality characteristics of the amine wastewater in the incoming raw water Provide a way to. That is, the chlorine-ultraviolet composite water treatment device 100 according to the embodiment of the present invention is a combined oxidation of the chlorine-ultraviolet water treatment device and influent amine wastewater to treat the hardly decomposable amine compound introduced from an industrial wastewater source. The present invention relates to a method for selecting and controlling the amount of chlorine injected and the amount of UV irradiation in accordance with the concentration.

종래의 오존, 오존-과산화수소 및 자외선-과산화수소 등의 고도산화기술과 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합 수처리장치(100)의 특징은 후속 공정으로 활성탄 공정이 필요 없다는 것과 염소를 산화제로 사용하는 것, 그리고 라디칼에 의한 반응뿐만 아니라 N-Cl 결합에 따른 추가적인 광분해 반응이 수반된다는 것이다.Compared with the conventional high-oxidation technologies such as ozone, ozone-hydrogen peroxide and ultraviolet-hydrogen peroxide, the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is characterized in that it does not require an activated carbon process as a subsequent process and Use as an oxidant, and entails additional photolysis reactions following N-Cl bonds as well as reactions by radicals.

구체적으로, 염소는 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있으면서도 OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮다는 장점으로 인해 동일한 자외선 조사량 하에 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키므로 더 낮은 전력소모량으로 수처리장치를 운영할 수 있다. 또한, 잔류염소의 경우, chlorinated-amine 기능기에 자외선을 조사하여 생성된 암모니아에 대한 breakpoint chlorination 혹은 추가적인 chlorinated-ammonia 광분해를 위한 산화제로서, 연속된 반응으로 활용될 수 있다.Specifically, chlorine generates more OH radicals than hydrogen peroxide under the same UV irradiation due to the advantage of having a higher molar extinction coefficient and higher quantum yield than OH radicals and lower OH radicals. Can be operated. In the case of residual chlorine, it can be used as a continuous reaction as a breakpoint chlorination for ammonia generated by irradiating chlorinated-amine functional groups or an oxidant for further chlorinated-ammonia photolysis.

기존 자외선-과산화수소 공정의 경우, 저압 램프(Low-pressure lamp) 파장대인 254nm에서의 과산화수소수의 흡광도계수(ε)가 20 M-1cm-1로 매우 작아서, 주입된 과산화 수소수의 80% 이상이 자외선 접촉 후에도 잔류 상태로 방출된다. 이를 처리하기 위한 후속 공정에 활성탄 등이 수반되어야 하며 또한, OH 라디칼과 과산화수소의 매우 큰 반응성으로 인해서 (k= 2.7x107 M-1s-1) 생성된 OH 라디칼이 잔류 과산화수소에 의해 다시 소멸되는 단점을 지닌다.In the case of the conventional UV-hydrogen peroxide process, the absorbance coefficient (ε) of hydrogen peroxide at 254 nm, which is a low-pressure lamp wavelength band, is very small, 20 M -1 cm -1 , which is more than 80% of the injected hydrogen peroxide solution. Even after this ultraviolet contact, it is emitted in a residual state. Subsequent processes for treating this should involve activated carbon and the like, and due to the very high reactivity of the OH radicals and hydrogen peroxide (k = 2.7x10 7 M -1 s -1 ), the OH radicals produced are again extinguished by residual hydrogen peroxide. Has disadvantages

이에 반해서 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합 수처리장치(100)에서는 OH 라디칼 생성에 따른 오염물질 제거의 효용성 보다 N-Cl 결합 생성 후 빠르게 광분해되는 다음의 화학식 1,2로 나타낼 수 있다. On the contrary, in the chlorine-ultraviolet composite water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, it is represented by the following Chemical Formula 1 and 2 which is rapidly decomposed after N-Cl bond generation rather than the effectiveness of removing contaminants due to OH radical generation.

<화학식 1><Formula 1>

Figure pat00009
Figure pat00009

<화학식 2><Formula 2>

Figure pat00010
Figure pat00010

이때, N-Cl 결합의 보편적 흡광도계수(ε)는 약 350 M-1cm-1이고 양자수득률(Φ)은 0.6인 보편적인 값을 가짐으로써, 염소 및 과산화수소보다 훨씬 큰 자외선 조사량 반응 상수를 가진다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합 장치(100)는 고도산화처리를 요구하는 난분해성 폐수의 제거와 동시에 OH 라디칼과도 잘 반응하지 않는 난분해성 아민 폐수 역시 제거할 수 있다.In this case, the universal absorbance coefficient (ε) of the N-Cl bond is about 350 M −1 cm −1 and the quantum yield (Φ) has a universal value of 0.6, which is much higher than the chlorine and hydrogen peroxide. . Accordingly, the chlorine-ultraviolet composite device 100 according to the embodiment of the present invention may remove the hardly decomposable amine wastewater that does not react well with the OH radical at the same time as the hardly-decomposable wastewater requires highly oxidation treatment.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 수질측정 유닛(110)은 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON) 및 용존유기탄소(DOC), UV 흡광도(UV254)를 측정하는 장치들로 구성된 수질 감시부로서 용존유기질소로 아민 폐수 화합물의 농도를 측정하고, 수소이온지수(pH), 용존유기탄소(DOC), UV 흡광도(UV254)를 이용하여 원수특성에 따른 아민폐수 제거율을 평가하거나 염소-자외선 주입-조사량을 산출하기 위한 반응 모델에서 자외선 투과도를 고려한 자외선 보정계수 (water factor, WF) (식 (1)) 및 라디칼 생성 방해인자 (식 (2))를 계산한다. In an embodiment of the invention, the first water quality measurement unit 110 is a device for measuring the hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON) and dissolved organic carbon (DOC), UV absorbance (UV 254 ) As a water quality monitoring unit, the concentration of the amine wastewater compound is measured by dissolved organic nitrogen, and the amine wastewater removal rate according to the raw water characteristics is evaluated by using hydrogen ion index (pH), dissolved organic carbon (DOC) and UV absorbance (UV 254 ). In the reaction model for calculating the chlorine-ultraviolet injection-irradiation, the ultraviolet water factor (WF) (Equation (1)) and the radical generation disturbance factor (Equation (2)) in consideration of the UV transmittance are calculated.

Figure pat00011
(1)
Figure pat00011
(One)

여기서, A254(cm-1)는 유입원수의 254nm에서의 흡광도를 나타내고 L(cm)은 자외선 반응기의 반지름을 나타낸다. 계산된 WF를 이용하여 아민폐수 화합물의 제거를 위한 자외선의 목표 조사량을 결정할 수 있다. Here, A 254 (cm -1 ) represents the absorbance at 254 nm of the influent and L (cm) represents the radius of the ultraviolet reactor. The calculated WF can be used to determine the target dose of ultraviolet light for removal of the amine wastewater compound.

Figure pat00012
=
Figure pat00013
(2)
Figure pat00012
=
Figure pat00013
(2)

여기서, HOCl은 OH 라디칼과의 반응 상수가 상대적으로 작기 때문에 포함시키지 않는다. 또한 Bicarbonate/carbonate ion은 OH 라디칼과 반응할 수 있는 무기물 수질 인자이지만, 주요한 영향을 지니지 않기에 포함시키지 않는다. HOCl/OCl- 분포는 다음과 같은 수학식 1을 이용하여 pH를 고려하여 계산한다.Here, HOCl is not included because the reaction constant with the OH radical is relatively small. Bicarbonate / carbonate ions are also inorganic water quality factors that can react with OH radicals, but do not include them because they do not have a major effect. The HOCl / OCl distribution is calculated by considering pH using Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, pKa는 해리상수를 나타내며, 이때, HOCl/OCl-의 pKa는 7.5로 주어진다. 이렇게 얻어진 제거율을 예측하는 식은 기존의 라디칼에 의한 산화반응보다 훨씬 간단한 계산식으로 구할 수 있다.Here, pKa represents a dissociation constant, where pKa of HOCl / OCl is given as 7.5. The equation for predicting the removal rate thus obtained can be obtained by a much simpler formula than the oxidation reaction by conventional radicals.

본 발명의 아민화합물에 대한 자외선/염소 결합 공정은 자외선에 의한 직접적 변환(kUV), chloramines로 변환 후 photolysis에 의한 변환(kN-Cl UV), 그리고 잔류염소의 photolysis로 인해 생성된 라디칼에 의한 변환(kOH·), 총 3가지로 이루어진다. 첫 번째 자외선에 의한 직접적 변환은 아민기의 낮은 흡광 특성 (εUV) 때문에 아민기에 대한 직접적 변환이 아닌 발색단을 지닌 아민 화합물에만 한정된다. 따라서 본 발명에서는 이에대한 고려를 하지 않고자 한다. 두 번째 및 세 번째 변환기작을 고려하여 반응속도 식을 세워보면 다음 수학식 2와 같다. 두 번째 변환기작은 1차 반응 속도 식, 세 번째 변환기작은 2차 반응 속도 식임을 고려하여 다음과 같은 수학식 2로 세워진다. UV / chlorine bonding process for the amine compound of the present invention is a direct conversion by ultraviolet (k UV ), conversion to chloramines by photolysis (k N-Cl UV ), and radicals generated by photolysis of residual chlorine Conversion by k OH The first direct conversion by ultraviolet light is limited only to amine compounds with chromophores, not direct conversion to amine groups because of the low light absorption properties of the amine groups (ε UV ). Therefore, the present invention will not be considered. Considering the second and third converter operation, the reaction rate equation is shown in Equation 2 below. Considering that the second converter operation is the first reaction rate equation and the third conversion operation is the second reaction rate equation, Equation 2 is established as follows.

<수학식 2><Equation 2>

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서 kN-Cl UV t및 [OH·]ss t는 여러 가지 구성성분들로 이루어지는데, 각각 다음과 같은 수학식 3으로 확장하여 나타낼 수 있다. Here, k N-Cl UV t and [OH ·] ss t is composed of various components, which can be expanded by the following equation (3), respectively.

<수학식 3><Equation 3>

따라서 chloramines로 변환 후 photolysis에 의한 변환(kN-Cl UV)률은 아민화합물의 chlorinated form의 흡광계수와 quantum yield를 얻을 수 있다면 사전에 예측 할 수 있다. 또한, 잔류염소의 광분해로 인해 생성된 라디칼에 의한 변환(kOH·)률은 수계의 라디칼 생성 방해인자를 구한다면 사전에 예측 가능하다. Therefore, the conversion (k N-Cl UV ) rate by photolysis after conversion to chloramines can be predicted in advance if the absorption coefficient and quantum yield of chlorinated form of amine compound can be obtained. In addition, the conversion (k OH · ) rate due to radicals generated due to photolysis of residual chlorine can be predicted in advance if a factor for generating radicals in the aqueous system is obtained.

기타 난분해성 질소 화합물(아민기가 아닌 amide 계열 혹은 hetero-aromatic compound)은 운전자가 직접 채취 및 분석하여 그 종류와 농도를 입력할 수 있다. 상기 기타 난분해성 질소 화합물의 농도가 높아지면 N-Cl 광분해뿐만 아니라 염소의 광분해로 인한 OH 라디칼 생성을 수반하여 제거하여야 하므로 투입 염소의 농도를 2-3배 더 높여주게 된다. Other hardly decomposable nitrogen compounds (amide-based or hetero-aromatic compounds other than amine groups) can be collected and analyzed by the operator and input their type and concentration. When the concentration of the other hardly decomposable nitrogen compounds increases, the concentration of the chlorine added 2-3 times is increased because the N-Cl photolysis as well as the OH radicals generated by the photolysis of chlorine must be removed.

본 발명에서 난분해성 아민 화합물에 대한 염소-자외선 복합장치 적용시 추가적인 기작으로 인한 여러 가지 장점이 있다. 잔류염소가 매우 적으며, 암모니아 역시 breakpoint chlorination, N-Cl photolysis 과정으로 인해 nitrite, nitrate, N2 gas 등 무해한 자연계 물질로 분해된다. In the present invention, the application of the chlorine-ultraviolet composite device for the hardly decomposable amine compound has various advantages due to additional mechanisms. Residual chlorine is very low and ammonia is decomposed into harmless natural substances such as nitrite, nitrate and N 2 gas due to breakpoint chlorination and N-Cl photolysis.

생성된 암모니아는 잔류염소와 반응하여 breakpoint chlorination과정을 거쳐 분해 되는데, 도 7을 보면 Intermediate인 NOH를 생성하여 N2 가스로 분해되는 과정이 대표적이다. 수학식 2에서와 같이 NH3는 염소와 반응하여 쉽게 NH2Cl 및 NHCl2를 형성하지만, NCl3는 거의 형성하지 않는다. 이와 같이 NH3는 과량의 염소 존재 하에 빠르게 클로라민 군 (NH2Cl, NHCl2)으로 변환되고 이는 중간 생성물 (NOH)과의 반응으로 N2 gas로 최종 분해된다. 본 발명에서 ETA의 부산물로 생성되는 과량의 암모니아는 잔류 염소와 반응하여 이와 같이 쉽고 빠르게 분해될 수 있다. The generated ammonia is decomposed through the breakpoint chlorination process by reacting with the residual chlorine. Referring to FIG. 7, a process of generating NOH, which is an intermediate, is decomposed into N 2 gas. As in Equation 2, NH 3 easily reacts with chlorine to form NH 2 Cl and NHCl 2 , but hardly forms NCl 3 . As such NH 3 is rapidly converted to the chloramine group (NH 2 Cl, NHCl 2 ) in the presence of excess chlorine which is finally decomposed into N 2 gas by reaction with the intermediate product (NOH). Excess ammonia produced as a by-product of ETA in the present invention can be decomposed easily and quickly in this manner by reacting with residual chlorine.

그 외에도 본 발명에서 암모니아가 분해될 수 있는 추가 기작이 있는데, 생성과 동시에 UV에 의해 소멸되는 경우이다. ETA은 염소만으로 제거할 수 없으므로, 이를 제거 하기 위해서는 반드시 UV가 수반되어야 하는데, 이때 생성되는 주요 부산물은 암모니아이다. 이 암모니아는 잔류 염소와 빠르게 반응하여 클로라민 군 (NH2Cl, NHCl2)을 형성하고 이들은 UV 조사 하에 nitrate로 빠르게 분해 된다. In addition, in the present invention, there is an additional mechanism by which ammonia can be decomposed, which is a case where it is destroyed by UV at the same time of production. Since ETA cannot be removed by chlorine alone, it must be accompanied by UV to remove it. The main by-product produced is ammonia. This ammonia reacts rapidly with residual chlorine to form chloramine groups (NH 2 Cl, NHCl 2 ), which are rapidly broken down into nitrate under UV irradiation.

본 발명에서 생성된 암모니아를 분해할 수 있는 두가지 기작에 대해서 비교할 수 있는 도 8을 보면 UV 존재 시, breakpoint chlorination은 잘 작용하지 않는 것을 알 수 있다. 그 이유로 NOH를 형성하고 그와 반응해서 N2 gas로 분해될 수 있는 클로라민 군 (NH2Cl, NHCl2)이 UV에 의해 이미 상당량 제거되고 없어지기 때문이다. 따라서 UV 반응기를 지나고 있을 때에는 chloramine photolysis에 의한 nitrate 생성이 주요 기작이 되고 UV 반응기를 지나고 난 후에는 잔류 염소의 breakpoint chlorination에 의한 N2 gas 생성이 주요 기작이 된다. Referring to FIG. 8, which compares two mechanisms capable of decomposing ammonia generated in the present invention, it can be seen that breakpoint chlorination does not work well in the presence of UV. This is because chloramine groups (NH 2 Cl, NHCl 2 ), which can form NOH and react with it to be decomposed into N 2 gas, are already removed and eliminated by UV. Therefore, nitrate production by chloramine photolysis is the main mechanism when passing through the UV reactor, and N 2 gas generation by breakpoint chlorination of residual chlorine is the main mechanism after passing through the UV reactor.

도 9에서 다양한 수처리 공정에 의한 ETA의 처리 효율 및 이를 달성하기 위한 에너지 소모량을 나타내는데, 자외선/염소 공정이 같은 주입 산화제의 농도에서 제거 시간이 가장 빠르며 에너지 소모량 역시 가장 적은 것을 알 수 있다. 염소/자외선 복합 처리 공정을 도입함으로써 염소 혹은 자외선 공정만으로는 제거가 어려운 ETA를 80% 이상까지 제거 가능하다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서 제안하는 염소는 기존 처리 기술에 사용된 약품(e.g., 오존, 과수),과 비교하여 비용을 획기적으로 감소시킬 뿐만 아니라 필요 접촉시간 역시 감소시켜 (시간 -> 분), 운영 및 관리 비용을 감소시킬 수 있다. 나아가서 실제 폐수에서의 DOC, CO3 2-, NO3 2- 등 수질인자를 고려하게 된다면, 위 차이는 더욱 벌어질 것으로 예상할 수 있는데 이는 DOC에 의한 light screening effect보다 O3, OH radical demand effect가 더욱 크기 때문이다. 잔류염소의 광분해로부터 생성되는 라디칼을 이용하는 산화방법이 아닌 염소화 (chlorinated form)된 화합물의 광분해가 주된 산화 방법이므로 라디칼 scavenger인 용존유기물(DOC) 등의 농도가 질소화합물 제거에 미치는 영향이 비교적 매우 낮다 (높은 유기물 농도에서도 제거가 수월함). 결과적으로 본 발명에서 제시한 아민화합물에 대한 자외선/염소 공정의 효과는 라디칼에 의한 반응뿐만 아니라 클로라민 photolysis효과에 의한 변환을 주요한 pathway로 정함으로써 얻을 수 있는 효과이다. In Figure 9 shows the treatment efficiency of ETA by various water treatment process and the energy consumption to achieve this, it can be seen that the UV / chlorine process is the fastest removal time at the same concentration of the injected oxidant and the energy consumption is also the least. By introducing the chlorine / ultraviolet combination process, it can be seen that up to 80% of the ETA, which is difficult to remove only by the chlorine or ultraviolet process, can be removed. The chlorine proposed in the present invention not only drastically reduces the cost compared to the chemicals used in the existing treatment technology (eg, ozone, fruit), but also reduces the required contact time (hours-> minutes), and thus the operation and maintenance costs. Can be reduced. Furthermore, if we consider water quality factors such as DOC, CO 3 2- , and NO 3 2- in actual wastewater, the above difference can be expected to be wider. This is because the O3, OH radical demand effect is more than the DOC light screening effect. Because it is larger. Since the photolysis of chlorinated form compounds is the main oxidation method, not the oxidation method using radicals generated from the photolysis of residual chlorine, the concentration of dissolved organic matter (DOC), which is a radical scavenger, is relatively low. (Easy to remove even at high organic concentrations). As a result, the effect of the UV / chlorine process on the amine compound proposed in the present invention is an effect that can be obtained by determining the conversion by the chloramine photolysis effect as well as the radical reaction as the main pathway.

도 10은 ETA의 자외선/염소 처리에 따른 ETA의 변환 및 주요 부산물들의 생성을 나타내는데, 이 때 실험조건은 [ETA]:[HOCl] = 1:1의 비율이다. 주요 부산물들로 알데히드와 암모니아가 생성되며 암모니아는 잔류염소 존재하에 클로라민(chloramines)으로 변환되고 직후 breakpoint chlorination 혹은 광분해되어 N2가스, nitrate(NO3 -), nitrite(NO2 -) 종으로 mineralization되어 수내의 Total nitrogen이 감소할 수 있다. 또한 생성된 암모니아는 후단의 biological treatment로 손쉽게 처리 할 수 있으며 이는 동시에 생성된 알데히드 부산물 역시 같은 원리로 처리·제거 될 수 있다.FIG. 10 shows the conversion of ETA and the generation of major by-products according to the UV / chlorine treatment of ETA, wherein the experimental condition is a ratio of [ETA]: [HOCl] = 1: 1. Aldehyde and ammonia is generated in the main by-product is ammonia chloramine (chloramines) to be converted and immediately after the breakpoint chlorination or photolysis N 2 gas, nitrate (NO 3 -) under the residual chlorine present - the mineralization in the longitudinal, nitrite (NO 2) The total nitrogen in the water may decrease. In addition, the produced ammonia can be easily processed by biological treatment of the latter stage, and at the same time, the generated aldehyde by-products can be treated and removed on the same principle.

이와 같이 자외선/염소 결합 공정은 기존 수처리 기술(오존/과수, 과수/자외선)에 비해 질소화합물에 대한 추가적인 변환기작을 지님으로써 효과적인 처리를 가능케할뿐만 아니라, 향상된 라디칼 생성능으로 인하여 대상 폐수 내 질소화합물 뿐만 아니라 다양한 오염물의 제거에 기여하여 폐수의 전체적인 TOC 감소를 이끌어낼 수 있는 가능성을 지닌다.As such, UV / chlorine bonding process has an additional conversion mechanism for nitrogen compounds compared to existing water treatment technologies (ozone / fruit water, fruit tree / ultraviolet), which enables effective treatment, as well as nitrogen compounds in the target wastewater due to improved radical generation ability. Rather, it has the potential to contribute to the removal of various contaminants, leading to a reduction in the overall TOC of the waste water.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 유입원수의 수질특성에 따른 수치해석을 통해 결정된 자외선 조사량과 염소 주입량을 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있다. After all, according to an embodiment of the present invention, by providing feedback control of the UV irradiation amount and the chlorine injection amount determined through the numerical analysis according to the water quality characteristics of the inflow water, to provide the convenience of operation, to reduce the power consumption and chemical consumption, and to reduce the chemical injection You can prevent it in advance.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.

100: 염소-자외선 복합산화 수처리장치
110: 제1 수질측정 유닛
120: 난분해성 아민 폐수 초과 유입 판단부
130: 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛
140: 제2 수질측정 유닛
150: 수소이온지수(pH) 조절제 투입부
160: 염소-자외선 복합 산화반응 장치
161: 염소 투입기
162: 관로형 자외선 반응기
170: 응집제 주입부
210: 혼화-응집지
220: 침전-여과지
230: 배수지
100: chlorine-ultraviolet combined oxidation water treatment device
110: first water quality measurement unit
120: hardly decomposable amine wastewater excess inflow determination unit
130: chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit
140: second water quality measurement unit
150: hydrogen ion index (pH) regulator input unit
160: chlorine-ultraviolet combined oxidation apparatus
161: chlorine injector
162: pipeline ultraviolet reactor
170: flocculant injection unit
210: mixed-agglomerate
220: sedimentation-filter
230: drain

Claims (14)

난분해성 아민을 포함하는 유입원수에서 제거대상 난분해성 아민의 농도를 입력하는 단계;
상기 제거대상 난분해성 아민에 대한 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계;
상기 산정된 목표값에 의한 상기 제거대상 난분해성 아민 제거율을 계산 및 평가하여 평가값을 도출하는 단계;
상기 산정된 목표값 및 상기 도출된 평가값에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 단계;
상기 가변 제어된 염소 주입량에 따라 염소를 주입하는 단계; 및
상기 가변 제어된 자외선 조사량에 따라 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법.
Inputting the concentration of the hardly decomposable amine to be removed from the influent water comprising the hardly decomposable amine;
Calculating target values of the chlorine injection amount and the UV irradiation amount of the removal-degradable amine to be removed;
Calculating and evaluating the removal target hardly degradable amine removal rate based on the calculated target value to derive an evaluation value;
Variably controlling the amount of chlorine injected and the amount of ultraviolet irradiation according to the calculated target value and the derived evaluation value;
Injecting chlorine according to the variable controlled chlorine injection amount; And
The chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment method for the hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that it comprises the step of irradiating ultraviolet rays according to the variable controlled ultraviolet irradiation amount.
제1항에 있어서,
상기 제거대상 난분해성 아민에 대한 염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계는,
상기 제거대상 난분해성 아민 농도에 따른 투입 염소 농도를 결정하는 단계;
상기 유입원수의 자외선 보정계수를 계산하는 단계;
상기 유입원수의 라디칼 방해지수를 산출하는 단계;
상기 자외선 보정계수 및 상기 라디칼 방해지수를 고려하여 최소 자외선 농도를 계산하는 단계; 및
염소 주입량 및 자외선 조사량의 목표값을 산정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법.
The method of claim 1,
Calculating a target value of the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount for the removal target degradable amine,
Determining the input chlorine concentration according to the removal target degradable amine concentration;
Calculating an ultraviolet ray correction coefficient of the inflow source water;
Calculating a radical blockage index of the inflow source water;
Calculating a minimum ultraviolet ray concentration in consideration of the ultraviolet ray correction coefficient and the radical interference index; And
A method for treating chlorine-ultraviolet complex oxidation water for treatment of hardly decomposable amine wastewater, comprising the step of calculating target values of chlorine injection amount and ultraviolet irradiation amount.
제2항에 있어서,
상기 제거대상 난분해성 아민 농도에 따른 투입 염소 농도를 결정하는 단계는,
상기 유입원수의 용존유기질소(DON) 농도의 2배 이상으로 투입 염소 농도를 결정하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법.
The method of claim 2,
Determining the input chlorine concentration according to the removal target degradable amine concentration,
The chlorine-ultraviolet combined oxidation water treatment method for the hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that the input chlorine concentration is determined to be at least two times the concentration of dissolved organic nitrogen (DON) of the influent.
제2항에 있어서,
상기 유입원수의 자외선 보정계수는 하기 식 (1)에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법.
Figure pat00017
(1)
(상기 식 (1)에서 WF=water factor, A254(cm-1)는 유입원수의 254nm에서의 흡광도, L(cm)은 자외선 반응기의 반지름임.)
The method of claim 2,
The chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment method for the hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that the UV correction coefficient of the inflow source water is calculated by the following equation (1).
Figure pat00017
(One)
(In Formula (1), WF = water factor, A 254 (cm −1 ) is the absorbance at 254 nm of the influent, L (cm) is the radius of the ultraviolet reactor.)
제2항에 있어서,
상기 유입원수의 라디칼 방해지수는 하기 식 (2)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법.
Figure pat00018
=
Figure pat00019
(2)
(상기 식 (2)에서 DOC는 유입원수의 용존유기탄소임)
The method of claim 2,
The chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment method for the hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that the radical interference index of the influent is calculated by the following formula (2).
Figure pat00018
=
Figure pat00019
(2)
(In formula (2), DOC is dissolved organic carbon of influent.)
제1항에 있어서,
상기 산정된 목표값 및 상기 도출된 평가값에 따라 염소 주입량 및 자외선 조사량을 가변 제어하는 단계는,
상기 목표값을 상기 평가값으로 나눈 값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 증가시켜 재평가하고,
상기 목표값을 상기 평가값으로 나눈 값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량을 감소시켜 재평가하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 방법.
The method of claim 1,
According to the calculated target value and the derived evaluation value, the variable control of the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount,
When the target value divided by the evaluation value is not greater than 1.0, the UV irradiation dose is increased to reevaluate,
When the target value is divided by the evaluation value is greater than 1.0, the chlorine-ultraviolet combined oxidation water treatment method for hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that to reduce the ultraviolet irradiation dose.
유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛;
상기 제1 수질측정 유닛에서 측정한 결과에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 조사량을 제어하는 염소-자외선 주입-조사량 모델 예측제어 유닛;
상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 수질에 따라 상기 유입원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입하는 pH 조절제 투입부;
상기 모델 예측제어 유닛을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 조사량에 따라 상기 유입원수를 처리하는 염소-자외선 복합 산화반응 장치; 및
처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛;을 포함하고,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는,
급속분사 교반기가 장착되어 상기 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기; 및
상기 유입원수 관로 후단 상에 설치되어 상기 모델 예측제어 유닛에 의해 가변 제어된 자외선(UV) 조사량을 조사하는 관로형 자외선 반응기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
A first water quality measurement unit installed on the inflow water source pipe to measure water quality;
A chlorine-ultraviolet injection-irradiation model predictive control unit which variably controls the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount according to the result measured by the first water quality measurement unit;
A pH regulator input unit for introducing a hydrogen ion index (pH) regulator into the inflow source water according to the water quality measured by the first water quality measurement unit;
A chlorine-ultraviolet composite oxidation reaction apparatus for treating the inflow water according to the chlorine injection amount and the ultraviolet irradiation amount which are variably controlled by the model predictive control unit; And
And a second water quality measuring unit installed on the treated water pipe to measure the quality of the treated water.
The chlorine-UV composite oxidation reaction device,
A chlorine injector equipped with a rapid injection stirrer to inject chlorine into the inlet water pipe; And
A chlorine-ultraviolet complex for hardly decomposable amine wastewater treatment, comprising: a pipeline-type ultraviolet reactor installed on a rear end of the inlet water pipe and irradiating variable controlled ultraviolet (UV) radiation by the model predictive control unit. Oxidation water treatment device.
제7항에 있어서,
상기 제1수질측정 유닛에서 측정하는 인자는 상기 유입원수 내의 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON), 용존유기탄소(DOC) 및 UV 흡광도(UV254)를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
The method of claim 7, wherein
Factors measured by the first water quality measurement unit include a hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON), dissolved organic carbon (DOC) and UV absorbance (UV 254 ) in the influent source water. Chlorine-UV composite oxidation water treatment apparatus for treatment of degradable amine wastewater.
제7항에 있어서,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는 상기 유입원수 관로 상에 일정한 pH를 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
The method of claim 7, wherein
The chlorine-UV composite oxidation reaction apparatus is a chlorine-UV composite oxidized water treatment apparatus for treatment of difficult-decomposable amine wastewater, characterized in that the introduction of all chlorine (HOCl) while maintaining a constant pH on the inlet water pipe.
제9항에 있어서,
상기 일정한 pH는 5 내지 11의 범위에서 정해지는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
The method of claim 9,
The constant pH is chlorine-ultraviolet complex water treatment apparatus for hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that determined in the range of 5 to 11.
제9항에 있어서,
상기 전염소(HOCl)를 투입한 후 상기 관로형 자외선 반응기를 통과하기 전까지의 반응시간은 10분 이하인 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
The method of claim 9,
Chlorine-ultraviolet complex water treatment apparatus for hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that the reaction time after the introduction of all chlorine (HOCl) and before passing through the pipeline type ultraviolet reactor is 10 minutes or less.
제7항에 있어서,
상기 염소 투입기에서 투입되는 염소의 양은 상기 제1수질측정 유닛에서 측정한 용존유기질소(DON) 농도의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
The method of claim 7, wherein
Chlorine-ultraviolet complex water treatment apparatus for hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that the amount of chlorine introduced from the chlorine injector is more than twice the concentration of dissolved organic nitrogen (DON) measured in the first water quality measurement unit.
제7항에 있어서,
상기 제2수질측정 유닛에서 측정하는 인자는 상기 처리수 내의 잔류염소 농도, 수소이온지수(pH), 용존유기질소 (DON) 및 UV 흡광도(UV254)를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.
The method of claim 7, wherein
Factors measured in the second water quality measurement unit include a residual chlorine concentration, hydrogen ion index (pH), dissolved organic nitrogen (DON) and UV absorbance (UV 254 ) in the treated water. Chlorine-UV composite oxidation water treatment device for treatment.
제7항에 있어서,
상기 유입원수는 에탄올아민, 피페리딘, 피페라진 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 아민 폐수 처리를 위한 염소-자외선 복합산화 수처리 장치.

The method of claim 7, wherein
The source water is chlorine-ultraviolet complex water treatment apparatus for hardly decomposable amine wastewater treatment, characterized in that it comprises at least one of ethanolamine, piperidine, piperazine and 2-amino-2-methyl-1-propanol.

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