WO2022039363A1 - 차아염소산나트륨 제조시스템 및 이를 이용한 수처리방법 - Google Patents

차아염소산나트륨 제조시스템 및 이를 이용한 수처리방법 Download PDF

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water
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anode
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김정식
조태신
최동혁
김태우
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Definitions

  • the present invention relates to a sodium hypochlorite production system and a water treatment method using the same.
  • Sodium hypochlorite (NaOCl) is being applied to various fields such as water and sewage, wastewater treatment, seawater electrolysis and ballast water treatment, and sterilization of agricultural food and food materials.
  • This sodium hypochlorite is manufactured using a low-concentration sodium hypochlorite manufacturing system and a high-concentration sodium hypochlorite manufacturing system according to the concentration thereof.
  • Low-concentration sodium hypochlorite with a concentration of 0.4 to 1.0% is obtained by passing brine through a diaphragm-free electrolysis tank in which a contact electrode reaction is performed.
  • High-concentration sodium hypochlorite with a concentration of 2% or more is obtained by reacting chlorine gas and caustic soda in a separate reactor with chlorine gas generated in a diaphragm-type electrolysis tank in which the anode and the cathode are partitioned by a diaphragm.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional high-concentration sodium hypochlorite manufacturing system.
  • the conventional sodium hypochlorite production system a raw water treatment device (2) to obtain purified water by treating a branched part of the water to be treated (1), a part of the purified water (3) and a salt tank (4) may include a brine treatment device 6 for processing the saturated brine 5 prepared from the salt stored in the They can be transferred to the anode chamber and cathode chamber constituting the electrolysis device 8, respectively.
  • the electrolysis device 8 is a diaphragm-type electrolysis tank, and may include an anode chamber, a cathode chamber, and a diaphragm for partitioning the anode chamber and the cathode chamber, wherein the anode chamber and the cathode chamber circulate the anode product and the cathode product, respectively.
  • the system includes an anode water tank 10 and a cathode water tank 14, and anode water 11 and hydrogen gas 16 are discharged from the anode water tank 10 and the cathode water tank 14, respectively.
  • chlorine gas 12 and caustic soda 15 generated in the anode chamber and the cathode chamber move to the reactor 17 through the anode water and cathode water tanks 10 and 14 to react, thereby causing Sodium chlorate is produced.
  • the caustic soda tank 18 and injection device for injecting caustic soda into the reaction device 17 and/or the sodium hypochlorite tank 22 so that the obtained sodium hypochlorite can be stored stably by maintaining the pH at 12 or higher 20 is provided, and a cooling device 23 for suppressing the production of by-products during storage of sodium hypochlorite is further provided.
  • the conventional sodium hypochlorite manufacturing system has a problem of contamination of the surrounding environment by the anode water discharged from the anode water tank, and a number of facilities (tanks, pipes, etc.) for the stable storage of the manufactured high-concentration sodium hypochlorite.
  • a number of facilities for the stable storage of the manufactured high-concentration sodium hypochlorite.
  • the configuration is complicated, there is a problem in that the burden on maintenance is increased.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art described above, an object of the present invention is to provide a sodium hypochlorite manufacturing system and a water treatment method using the same, environmentally friendly and convenient maintenance and management.
  • a first means for obtaining saturated brine and purified water using a first sub-stream branched from the main stream of untreated water a second means for electrolyzing the saturated brine and the purified water to obtain a positive electrode product and a negative electrode product; and a third means for obtaining sodium hypochlorite by reacting the positive electrode product and the negative electrode product using a second sub-stream branched from the main stream of untreated water.
  • the second means may include an anode chamber including an anode, a cathode chamber including a cathode, and a diaphragm partitioning the anode chamber and the cathode chamber.
  • the third means includes a reaction device, but may not include a facility for injecting caustic soda into the obtained sodium hypochlorite.
  • the first sub stream may provide power for transferring the purified water and the saturated brine to the second means.
  • the second sub-stream may provide power for transferring the anode product and the cathode product to the third means.
  • the sodium hypochlorite production system may not include a facility for storing the sodium hypochlorite obtained in the third means.
  • the difference between the pH of the main stream and the sodium hypochlorite of the water to be treated may be 2 or less.
  • Another aspect of the present invention provides a water treatment method using the sodium hypochlorite production system, comprising the steps of: (a) obtaining saturated brine and purified water using a first sub-stream branched from the main stream of untreated water; (b) electrolyzing the saturated brine and the purified water to obtain a positive electrode product and a negative electrode product; (c) reacting the positive electrode product and the negative electrode product using a second sub-stream branched from the main stream of untreated water to obtain sodium hypochlorite; and (d) injecting the sodium hypochlorite into the main stream of untreated water without storing the sodium hypochlorite.
  • the difference between the pH of the main stream and the sodium hypochlorite of the water to be treated may be 2 or less.
  • the amount of change in the pH of the main stream of the target water according to the injection of sodium hypochlorite may be 2 or less.
  • the sodium hypochlorite manufacturing system is manufactured by branching some of the water to be treated and to act as a power required for material movement in the production system to minimize the difference in pH between the water to be treated and sodium hypochlorite. It is possible to immediately inject sodium hypochlorite into the water to be treated without the need to separately store sodium hypochlorite, and accordingly, facilities or devices for separately adjusting the pH of sodium hypochlorite in the manufacturing system or separately storing sodium hypochlorite can be omitted, so maintenance It has the advantage of convenient maintenance and management.
  • the second means for electrolysis in the sodium hypochlorite production system includes an anode chamber, a cathode chamber and a diaphragm, if necessary, a cathode water tank for circulating the cathode product obtained in the cathode chamber and/or By not including an anode water tank for circulating the anode product obtained in the anode chamber, it is possible to solve the problem of worsening the surrounding environment as the anode water containing a large amount of by-products is discharged from the conventional anode water tank.
  • FIG. 1 is a schematic view of a conventional sodium hypochlorite production system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a sodium hypochlorite manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are schematic views of an electrolysis apparatus and a reaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a sodium hypochlorite manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
  • the sodium hypochlorite production system includes a first means for obtaining saturated brine and purified water using a first sub-stream branched from a main stream of untreated water; a second means for electrolyzing the saturated brine and the purified water to obtain a positive electrode product and a negative electrode product; and a third means for obtaining sodium hypochlorite by reacting the positive electrode product and the negative electrode product using a second sub-stream branched from the main stream of untreated water.
  • the first means is a raw water treatment unit 2 to obtain purified water 3 by treating a first sub stream 1 ′ branched from the main stream 1 of the water to be treated, a part of the purified water 3 and a salt tank It may include a brine treatment device (6) for processing the saturated brine (5) prepared from the salt stored in (4).
  • to-be-treated water refers to contaminated water that needs to be treated and sterilized with sodium hypochlorite obtained using the manufacturing system
  • main stream is stored in a predetermined place or , may collectively refer to a dynamic state of polluted water flowing along a predetermined path.
  • sub-stream refers to a dynamic state of contaminated water flowing along a set path in which a part of the main stream of untreated water is branched.
  • the first sub-stream 1' branched from the main stream 1 is the sodium hypochlorite production It may rejoin the main stream (1) together with sodium hypochlorite (21) through the first to third means constituting the system.
  • the second sub-stream (1 ′′) branched from the main stream (1) may be rejoined into the main stream (1) together with sodium hypochlorite (21) through the third means.
  • At least a portion of the first and second sub-streams 1 ', 1 '' may directly participate in an inter-substance reaction in at least one of the first to third means, and in some cases, without participating in the reaction It may also act only as an inert carrier for transporting the material.
  • the remainder of the purified saturated brine 7 obtained in the brine treatment device 6 and the purified water 3 may be transferred to an anode chamber and a cathode chamber constituting an electrolysis device of a second means to be described later, respectively.
  • the second means may be an electrolysis device, preferably a diaphragm type electrolysis tank (8).
  • the diaphragm-type electrolysis tank may include an anode chamber including an anode, a cathode chamber including a cathode, and a diaphragm partitioning the anode chamber and the cathode chamber.
  • the purified saturated brine is electrolyzed to generate chlorine gas (Cl 2 ) as the anode product 13, and in the cathode chamber, the sodium ions (Na + ) and water that have moved through the diaphragm are electrolyzed. Hydroxide ions (OH ⁇ ) generated by the reaction may react to produce caustic soda (NaOH) as a negative electrode product (9).
  • the sodium hypochlorite manufacturing system is a second means including an anode chamber including an anode, a cathode chamber including a cathode, and a diaphragm partitioning the anode chamber and the cathode chamber, that is, It may include a diaphragm-type electrolysis tank 8, and may further include a third means for obtaining sodium hypochlorite by reacting the materials produced in the anode chamber and the cathode chamber, that is, a reactor 17. .
  • the reactor 17 may be separately provided outside the diaphragm-type electrolysis tank 8 .
  • An anode water tank and a cathode water tank may be provided between the anode chamber and the reactor and between the cathode chamber and the reactor, respectively, and the anode water and cathode water stored in the anode water tank and the cathode water tank are
  • the anode chamber and the anode water tank and the cathode chamber and the cathode water tank may be circulated, respectively.
  • the anode water tank and the cathode water tank are facilities for storing anode water and cathode water circulating in the anode chamber and the cathode chamber of the diaphragm electrolysis tank, respectively.
  • the anode water tank and/or the cathode water tank may include a conductivity sensor and/or a water level sensor.
  • the conductivity sensor may be provided on the anode water circulation line and/or the cathode water circulation line
  • the water level sensor may be provided in the anode water tank and/or the cathode water tank.
  • the concentration of anode water and/or cathode water can be controlled, and by opening and closing the water level valve by the water level sensor, pure water is supplied and the level of the anode water and/or cathode water accordingly can control That is, the material balance of the anode water tank and/or the cathode water tank may be adjusted by simultaneously controlling the level and concentration of the anode water and/or the cathode water through the conductivity sensor and the water level sensor.
  • the sodium hypochlorite manufacturing system having the first to third means as described above, if necessary, may omit the equipment provided for properly circulating and discharging the materials generated in the conventional anode chamber and cathode chamber.
  • a branched sub-stream of the main stream of the water to be treated is at least one of the first to third means constituting the sodium hypochlorite production system, and/or a substance (raw material, intermediate An anode water tank and cathode water provided to properly circulate and discharge materials generated in the conventional anode chamber and cathode chamber by acting as a carrier for the transport of products and final products) Equipment such as a tank and a circulation line can be omitted, and in this case, productivity and economy can be improved by compacting the overall system, and environmental friendliness can be improved by solving the problem of anode water discharge.
  • FIG. 4 is a schematic view of an electrolysis apparatus and a reaction apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 and 4, by configuring the reactor 17 of the third means integrally with the diaphragm electrolysis tank 8 of the second means, an anode water tank, a cathode water tank, and circulation Lines and the like can be appropriately omitted, and thus the same operational effects as those described above can be obtained.
  • Chlorine gas and caustic soda respectively generated in the anode chamber and the cathode chamber of the second means are transferred to the reactor 17 of the third means provided downstream of the second means and react with each other to produce sodium hypochlorite.
  • the water to be treated may be weakly acidic, weakly basic, or neutral, that is, the pH of the water to be treated may be about 5 to 9, and by branching some of the water to be treated, it is necessary for material movement in the manufacturing system.
  • the pH of the sodium hypochlorite prepared to act as a power may also be about 5 to 9.
  • the difference in pH between the water to be treated and the sodium hypochlorite may be 2 or less, preferably 1 or less, more preferably, 0.5 or less, and in this case, since their pH is substantially the same, It can be continuously injected and applied to the water to be treated immediately without storing the prepared sodium hypochlorite separately.
  • a facility or device for separately controlling or separately storing the pH of sodium hypochlorite prepared in the third means for example, a caustic soda tank for injecting caustic soda into the reaction tank 11, and / or sodium hypochlorite tank for storing the manufactured sodium hypochlorite can be omitted, there is an advantage of convenient maintenance and management.
  • Another aspect of the present invention provides a water treatment method using the sodium hypochlorite production system, comprising the steps of: (a) obtaining saturated brine and purified water using a first sub-stream branched from the main stream of untreated water; (b) electrolyzing the saturated brine and the purified water to obtain a positive electrode product and a negative electrode product; (c) reacting the positive electrode product and the negative electrode product using a second sub-stream branched from the main stream of untreated water to obtain sodium hypochlorite; and (d) injecting the sodium hypochlorite into the main stream of untreated water without storing the sodium hypochlorite.
  • steps (a) to (c) are characterized by using the first to third means constituting the sodium hypochlorite production system, the configuration and effect of each step are the same as described above.
  • the sodium hypochlorite may be injected into the main stream of untreated water without storing.
  • the sodium hypochlorite production system is a separate facility for adjusting the pH of the obtained sodium hypochlorite to a preset range, specifically, a facility for storing the sodium hypochlorite produced in the third means, and/or the generated It may not include a facility for injecting caustic soda into the sodium hypochlorite.
  • the pH of sodium hypochlorite produced by using one or more sub-streams branched from the main stream of untreated water as a power required for mass movement in the sodium hypochlorite production system, that is, as a carrier, is adjusted to a predetermined range, for example For example, it can be adjusted to a range similar to the pH of the target water, in this case, it is possible to minimize the amount of change in the pH of the main stream of the target water according to the injection of sodium hypochlorite.
  • the water treatment method does not require a separate facility and control method for adjusting the pH of the obtained sodium hypochlorite to a preset range, operation, maintenance and management are convenient.
  • the difference between the pH of the main stream and the sodium hypochlorite of the water to be treated may be 2 or less, preferably 1 or less, and more preferably, 0.5 or less.
  • the pH change amount of the main stream of the water to be treated according to the injection of sodium hypochlorite may be 2 or less, preferably, 1 or less, more preferably, 0.5 or less.

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 제1 수단; 상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 제2 수단; 및 피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 제3 수단;을 포함하는 차아염소산나트륨 제조시스템 및 이를 이용한 수처리방법을 제공한다.

Description

차아염소산나트륨 제조시스템 및 이를 이용한 수처리방법
본 발명은 차아염소산나트륨 제조시스템 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것이다.
차아염소산나트륨(NaOCl)은 상하수도, 폐수 처리, 해수 전해 및 선박평형수 처리, 농식품 및 식자재 살균소독 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
이러한 차아염소산나트륨은 그 농도에 따라 저농도 차아염소산나트륨 제조시스템 및 고농도 차아염소산나트륨 제조시스템을 이용하여 제조된다.
농도가 0.4~1.0%인 저농도 차아염소산나트륨은 소금물을 접촉식 전극반응이 이루어지는 무격막식 전기분해조를 통과시켜 얻어진다. 농도가 2% 이상인 고농도 차아염소산나트륨은 양극과 음극이 격막에 의해 구획된 격막식 전기분해조에서 생성된 염소가스와 가성소다를 별도의 반응장치에서 반응시켜 얻어진다.
도 1은 종래의 고농도 차아염소산나트륨 제조시스템을 도식화한 것이다. 도 1을 참고하면, 종래의 차아염소산나트륨 제조시스템은, 피처리수(1) 중 분기된 일부를 처리하여 정제수를 얻는 원수처리장치(2), 정제수(3) 중 일부와 소금 탱크(4)에 저장된 소금으로부터 제조된 포화소금물(5)을 처리하는 소금물 처리장치(6)를 포함할 수 있고, 상기 소금물 처리장치(6)에서 얻은 정제 포화소금물(7) 및 상기 정제수(3) 중 잔부는 각각 전기분해장치(8)를 구성하는 양극실 및 음극실로 이송될 수 있다.
상기 전기분해장치(8)은 격막식 전기분해조로서, 양극실, 음극실 및 상기 양극실과 음극실을 구획하기 위한 격막을 포함할 수 있고, 양극실 및 음극실은 각각 양극생성물과 음극생성물을 순환시키는 양극수 탱크(10)와 음극수 탱크(14)를 포함하며, 상기 양극수 탱크(10) 및 상기 음극수 탱크(14)에서 각각 양극수(11)와 수소가스(16)가 배출된다.
또한, 상기 양극실 및 상기 음극실에서 각각 생성된 염소가스(12) 및 가성소다(15)는 상기 양극수 및 음극수 탱크(10, 14)를 거쳐 반응장치(17)로 이동하여 반응함으로써 차아염소산나트륨이 생성된다.
또한, 얻은 차아염소산나트륨의 pH를 12 이상으로 유지시켜 안정적으로 저장할 수 있도록 반응장치(17) 및/또는 차아염소산나트륨 탱크(22)에 가성소다를 주입하기 위한 가성소다 탱크(18) 및 주입장치(20)가 구비되고, 차아염소산나트륨의 저장 간 부산물의 생성을 억제하기 위한 냉각장치(23)가 더 구비된다.
이와 같이, 종래의 차아염소산나트륨 제조시스템은, 양극수 탱크에서 배출되는 양극수에 의해 주변 환경이 오염되는 문제, 제조된 고농도 차아염소산나트륨의 안정적인 저장을 위한 다수의 설비(탱크, 배관 등)가 복잡하게 구성됨에 따라 유지보수에 대한 부담이 가중되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 친환경적이고 유지보수 및 관리가 편리한 차아염소산나트륨 제조시스템 및 이를 이용한 수처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 제1 수단; 상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 제2 수단; 및 피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 제3 수단;을 포함하는 차아염소산나트륨 제조시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 수단은 양극을 포함하는 양극실, 음극을 포함하는 음극실, 및 상기 양극실 및 상기 음극실을 구획하는 격막을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 수단은 반응장치를 포함하되, 얻은 상기 차아염소산나트륨에 가성소다를 주입하기 위한 설비를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브 스트림은 상기 정제수 및 상기 포화소금물을 상기 제2 수단으로 이송하기 위한 동력을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 서브 스트림은 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 상기 제3 수단으로 이송하기 위한 동력을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차아염소산나트륨 제조시스템은 상기 제3 수단에서 얻은 상기 차아염소산나트륨을 저장하기 위한 설비를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 피처리수의 상기 메인 스트림 및 상기 차아염소산나트륨의 pH의 차이는 2 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 차아염소산나트륨 제조시스템을 이용한 수처리방법에 있어서, (a) 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 단계; (b) 상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 단계; (c) 피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 단계; 및 (d) 상기 차아염소산나트륨을 저장하지 않고 피처리수의 상기 메인 스트림에 주입하는 단계;를 포함하는 수처리방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 피처리수의 상기 메인 스트림 및 상기 차아염소산나트륨의 pH의 차이는 2 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서, 상기 차아염소산나트륨의 주입에 따른 피처리수의 상기 메인 스트림의 pH 변화량이 2 이하일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차아염소산나트륨 제조시스템은, 피처리수 중 일부를 분기하여 제조시스템 내 물질 이동에 필요한 동력으로 작용하도록 하여 피처리수와 차아염소산나트륨의 pH의 차이를 최소화함으로써 제조된 차아염소산나트륨을 별도로 저장할 필요없이 즉시 피처리수에 주입할 수 있고, 이에 따라, 제조시스템에서 차아염소산나트륨의 pH를 별도로 조절하거나 차아염소산나트륨을 별도로 저장하기 위한 설비 내지 장치가 생략될 수 있으므로 유지보수 및 관리가 편리한 장점이 있다.
또한, 상기 차아염소산나트륨 제조시스템 중 전기분해를 위한 제2 수단은 양극실, 음극실 및 격막을 포함하되, 필요에 따라, 상기 음극실에서 얻은 상기 음극생성물을 순환시키기 위한 음극수 탱크 및/또는 상기 양극실에서 얻은 상기 양극생성물을 순환시키기 위한 양극수 탱크를 포함하지 않음으로써, 종래 양극수 탱크에서 다량의 부산물을 함유한 양극수가 배출됨에 따라 주변 환경을 악화시키는 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 차아염소산나트륨 제조시스템을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차아염소산나트륨 제조시스템을 도식화한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해장치 및 반응장치를 도식화한 것이다.
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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"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.
차아염소산나트륨 제조시스템
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차아염소산나트륨 제조시스템을 도식화한 것이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 차아염소산나트륨 제조시스템은, 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 제1 수단; 상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 제2 수단; 및 피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 제3 수단;을 포함할 수 있다.
상기 제1 수단은 피처리수의 메인 스트림(1)으로부터 분기된 제1 서브 스트림(1')을 처리하여 정제수(3)를 얻는 원수처리장치(2), 정제수(3) 중 일부와 소금 탱크(4)에 저장된 소금으로부터 제조된 포화소금물(5)을 처리하는 소금물 처리장치(6)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어, "피처리수"는 상기 제조시스템을 이용하여 얻은 차아염소산나트륨에 의한 처리, 살균이 필요한 오염수를 의미하며, "메인 스트림"은 기설정된 장소에 저류(貯留)하거나, 기설정된 경로를 따라 흐르는 오염수의 동적 상태를 통칭할 수 있다. 또한, "서브 스트림"은 피처리수의 메인 스트림 중 일부가 분기되어 설정된 경로를 따라 흐르는 오염수의 동적 상태를 의미한다.
피처리수의 메인 스트림(1)이 기설정된 경로를 따라 흐르는 오염수의 동적 상태를 의미하는 경우, 상기 메인 스트림(1)으로부터 분기된 상기 제1 서브 스트림(1')은 상기 차아염소산나트륨 제조시스템을 구성하는 상기 제1 내지 제3 수단을 거쳐 차아염소산나트륨(21)과 함께 상기 메인 스트림(1)으로 재합류할 수 있다.
또한, 상기 메인 스트림(1)으로부터 분기된 상기 제2 서브 스트림(1'')은 상기 제3 수단을 거쳐 차아염소산나트륨(21)과 함께 상기 메인 스트림(1)으로 재합류할 수 있다.
상기 제1 및 제2 서브 스트림(1', 1'') 중 적어도 일부는 상기 제1 내지 제3 수단 중 적어도 하나에서 물질 간 반응에 직접 참여할 수 있고, 경우에 따라, 이러한 반응에 참여하지 않고 물질을 이송시키기 위한 불활성 캐리어(carrier)로만 작용할 수도 있다.
상기 소금물 처리장치(6)에서 얻은 정제된 포화소금물(7) 및 상기 정제수(3) 중 잔부는 각각 후술할 제2 수단의 전기분해장치를 구성하는 양극실 및 음극실로 이송될 수 있다.
상기 제2 수단은 전기분해장치, 바람직하게는, 격막식 전기분해조(8)일 수 있다. 상기 격막식 전기분해조는 양극을 포함하는 양극실, 음극을 포함하는 음극실, 및 상기 양극실 및 상기 음극실을 구획하는 격막을 포함할 수 있다.
상기 양극실에서는 상기 정제 포화소금물이 전기분해되어 양극생성물(13)인 염소가스(Cl2)가 생성될 수 있고, 상기 음극실에서는 상기 격막을 통해 이동해온 나트륨 이온(Na+)과 물의 전기분해에 의해 생성된 수산화 이온(OH-)이 반응하여 음극생성물(9)인 가성소다(NaOH)가 생성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해장치 및 반응장치를 도식화한 것이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 차아염소산나트륨 제조시스템은 양극을 포함하는 양극실, 음극을 포함하는 음극실, 및 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는 격막을 포함하는 제2 수단, 즉, 격막식 전기분해조(8)를 포함할 수 있고, 상기 양극실 및 상기 음극실에서 생성된 물질을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 제3 수단, 즉, 반응장치(17)를 더 포함할 수 있다.
상기 반응장치(17)는, 상기 격막식 전기분해조(8)의 외부에 별도로 구비될 수 있다. 상기 양극실과 상기 반응장치의 사이, 및 상기 음극실과 상기 반응장치의 사이에는 각각 양극수 탱크 및 음극수 탱크가 구비될 수 있고, 상기 양극수 탱크 및 상기 음극수 탱크에 저장된 양극수 및 음극수는 각각 상기 양극실과 상기 양극수 탱크, 및 상기 음극실과 상기 음극수 탱크를 순환할 수 있다.
상기 양극수 탱크 및 상기 음극수 탱크는 상기 격막식 전기분해조의 상기 양극실 및 상기 음극실을 각각 순환하는 양극수 및 음극수를 저장하기 위한 설비이다.
필요에 따라, 상기 양극수 탱크 및/또는 상기 음극수 탱크는 전도도 센서 및/또는 수위 센서를 구비할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전도도 센서는 양극수 순환관로 및/또는 음극수 순환관로 상에 구비될 수 있고, 상기 수위 센서는 상기 양극수 탱크 및/또는 상기 음극수 탱크 내에 구비될 수 있다.
상기 전도도 센서에 의해 전도도 밸브를 개폐함으로써 양극수 및/또는 음극수의 농도를 제어할 수 있고, 상기 수위 센서에 의해 수위 밸브를 개폐함으로써 순수의 공급과 그에 따른 양극수 및/또는 음극수의 수위를 제어할 수 있다. 즉, 상기 전도도 센서 및 상기 수위 센서를 통해 양극수 및/또는 음극수의 수위와 농도를 동시에 제어함으로써 상기 양극수 탱크 및/또는 상기 음극수 탱크의 물질 밸런스를 조절할 수 있다.
다만, 이와 같이 양극실 및 음극실에서 생성된 물질을 적절히 순환, 배출하기 위해서는 저장조, 배관 등 설비가 복잡해질 뿐만 아니라 양극수 탱크에서 다량의 부산물을 함유한 양극수를 배출함에 따라 주변 환경이 악화되는 문제가 있다.
상기와 같이 제1 내지 제3 수단을 구비한 상기 차아염소산나트륨 제조시스템은, 필요에 따라, 종래 양극실 및 음극실에서 생성된 물질을 적절히 순환, 배출하기 위해 구비된 설비를 생략할 수도 있다.
피처리수의 메인 스트림 중 분기된 서브 스트림이 상기 차아염소산나트륨 제조시스템을 구성하는 상기 제1 내지 제3 수단 중 적어도 하나에서, 및/또는 상기 제1 내지 제3 수단을 통한 물질(원료, 중간 생성물, 최종 생성물을 포함함)의 이송에 캐리어(carrier)로 작용하여 필요한 동력을 제공하도록 함으로써, 종래 양극실 및 음극실에서 생성된 물질을 적절히 순환, 배출하기 위해 구비된 양극수 탱크, 음극수 탱크, 순환 라인과 같은 설비를 생략할 수 있고, 이 경우, 전체적인 시스템을 컴팩트화하여 생산성, 경제성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 양극수 배출에 따른 문제를 해결하여 친환경성을 제고할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해장치 및 반응장치를 도식화한 것이다. 도 2 및 도 4를 참고하면, 상기 제3 수단의 상기 반응장치(17)를 상기 제2 수단의 상기 격막식 전기분해조(8)와 일체형으로 구성함으로써, 양극수 탱크, 음극수 탱크, 순환 라인 등을 적절히 생략할 수 있고, 그에 따라 전술한 것과 같은 작용효과를 얻을 수 있다.
상기 제2 수단의 양극실 및 음극실에서 각각 생성된 염소가스 및 가성소다는 상기 제2 수단의 하류에 구비된 제3 수단의 반응장치(17)로 이송되어 상호 반응함으로써 차아염소산나트륨이 생성될 수 있다.
상기 피처리수는 약산성, 약염기성, 또는 중성일 수 있고, 즉, 상기 피처리수의 pH는 약 5~9일 수 있고, 이러한 피처리수 중 일부를 분기하여 상기 제조시스템 내 물질 이동에 필요한 동력으로 작용하도록 하여 제조된 차아염소산나트륨의 pH 또한 약 5~9일 수 있다.
즉, 상기 피처리수 및 상기 차아염소산나트륨의 pH의 차이는 2 이하, 바람직하게는, 1 이하, 더 바람직하게는, 0.5 이하일 수 있고, 이 경우, 이들의 pH가 실질적으로 동일하기 때문에, 제조된 차아염소산나트륨을 별도로 저장하지 않고 즉시 피처리수에 연속적으로 주입, 적용할 수 있다.
또한, 이 경우, 상기 제3 수단에서 제조된 차아염소산나트륨의 pH를 별도로 조절하거나 이를 별도로 저장하기 위한 설비 내지 장치, 예를 들어, 상기 반응조(11)에 가성소다를 주입하기 위한 가성소다 탱크 및/또는 제조된 차아염소산나트륨을 저장하기 위한 차아염소산나트륨 탱크가 생략될 수 있으므로 유지보수 및 관리가 편리한 장점이 있다.
수처리방법
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 차아염소산나트륨 제조시스템을 이용한 수처리방법에 있어서, (a) 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 단계; (b) 상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 단계; (c) 피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 단계; 및 (d) 상기 차아염소산나트륨을 저장하지 않고 피처리수의 상기 메인 스트림에 주입하는 단계;를 포함하는 수처리방법을 제공한다.
상기 (a) 내지 (c) 단계는, 상기 차아염소산나트륨 제조시스템을 구성하는 상기 제1 내지 제3 수단을 이용하는 것을 특징으로 하므로, 각 단계에서의 구성과 작용효과에 대해서는 전술한 것과 같다.
상기 (d) 단계에서는 상기 차아염소산나트륨을 저장하지 않고 피처리수의 상기 메인 스트림에 주입할 수 있다.
상기 차아염소산나트륨 제조시스템은 얻어진 차아염소산나트륨의 pH를 기설정된 범위로 조절하기 위한 별도의 설비, 구체적으로, 상기 제3 수단에서 생성된 상기 차아염소산나트륨을 저장하기 위한 설비, 및/또는 생성된 상기 차아염소산나트륨에 가성소다를 주입하기 위한 설비를 포함하지 않을 수 있다.
그 대신, 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 하나 이상의 서브 스트림을 상기 차아염소산나트륨 제조시스템에서의 물질 이동에 필요한 동력, 즉, 캐리어로 이용함으로써 생성된 차아염소산나트륨의 pH를 기설정된 범위, 예를 들어, 피처리수의 pH와 유사한 범위로 조절할 수 있고, 이 경우, 상기 차아염소산나트륨의 주입에 따른 피처리수의 상기 메인 스트림의 pH 변화량을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 수처리방법은 얻어진 차아염소산나트륨의 pH를 기설정된 범위로 조절하기 위한 별도의 설비와 제어방법을 필요로 하지 않으므로, 운전, 유지보수 및 관리가 편리한 장점이 있다.
피처리수의 상기 메인 스트림 및 상기 차아염소산나트륨의 pH의 차이는 2 이하, 바람직하게는, 1 이하, 더 바람직하게는, 0.5 이하일 수 있다. 또한, 상기 (d) 단계에서, 상기 차아염소산나트륨의 주입에 따른 피처리수의 상기 메인 스트림의 pH 변화량이 2 이하, 바람직하게는, 1 이하, 더 바람직하게는, 0.5 이하일 수 있다.
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.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
<부호의 설명>
1: 피처리수의 메인 스트림
1': 피처리수의 제1 서브 스트림
1'': 피처리수의 제2 서브 스트림
2: 원수처리장치
3: 정제수
4: 소금 탱크
5: 포화소금물
6: 소금물 처리장치
7: 정제 포화소금물
8: 격막식 전기분해조
9: 양극생성물
10: 양극수 탱크
11: 양극수
12: 염소가스
13: 음극생성물
14: 음극수 탱크
15: 음극수(가성소다)
16: 수소가스
17: 반응장치
18: 가성소다 탱크
19: 가성소다
20: 가성소다 주입장치
21: 차아염소산나트륨
22: 차아염소산나트륨 탱크
23: 냉각장치
24: 차아염소산나트륨 주입장치

Claims (10)

  1. 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 제1 수단;
    상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 제2 수단; 및
    피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 제3 수단;을 포함하는,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수단은 양극을 포함하는 양극실, 음극을 포함하는 음극실, 및 상기 양극실 및 상기 음극실을 구획하는 격막을 포함하는,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 수단은 반응장치를 포함하되, 얻은 상기 차아염소산나트륨에 가성소다를 주입하기 위한 설비를 포함하지 않는,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브 스트림은 상기 정제수 및 상기 포화소금물을 상기 제2 수단으로 이송하기 위한 동력을 제공하는,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 서브 스트림은 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 상기 제3 수단으로 이송하기 위한 동력을 제공하는,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차아염소산나트륨 제조시스템은 상기 제3 수단에서 생성된 상기 차아염소산나트륨을 저장하기 위한 설비를 포함하지 않는,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    피처리수의 상기 메인 스트림 및 상기 차아염소산나트륨의 pH의 차이는 2 이하인,
    차아염소산나트륨 제조시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 차아염소산나트륨 제조시스템을 이용한 수처리방법에 있어서,
    (a) 피처리수의 메인 스트림으로부터 분기된 제1 서브 스트림을 이용하여 포화소금물 및 정제수를 얻는 단계;
    (b) 상기 포화소금물 및 상기 정제수를 전기분해하여 양극생성물 및 음극생성물을 얻는 단계;
    (c) 피처리수의 상기 메인 스트림으로부터 분기된 제2 서브 스트림을 이용하여 상기 양극생성물 및 상기 음극생성물을 반응시켜 차아염소산나트륨을 얻는 단계; 및
    (d) 상기 차아염소산나트륨을 저장하지 않고 피처리수의 상기 메인 스트림에 주입하는 단계;를 포함하는,
    수처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    피처리수의 상기 메인 스트림 및 상기 차아염소산나트륨의 pH의 차이는 2 이하인,
    수처리방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 차아염소산나트륨의 주입에 따른 피처리수의 상기 메인 스트림의 pH 변화량이 2 이하인,
    수처리방법.
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