KR19980085039A - 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

폐수에 오존을 불어 넣은 상태에서 전자선을 조사하여 폐수중의 오염물질을 제거하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법 및 장치에 관하여 개시된다. 개시된 폐수처리 방법은: 폐수에 오존 및 버블링 가스를 불어 넣어 버블링 시키면서 전자선 가속기로부터 발생된 전자선을 조사하는 전자선 조사 단계; 및 상기 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전제거 단계;를 포함하며, 상기 오존은 상기 전자선에 의해 공기중에 발생하는 오존을 수집하여 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한 폐수처리 장치는: 전자선을 발생시키는 전자선 가속기; 전자선 가속기의 하부에 설치되며, 그 내부에 폐수가 도입되어 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 폐수와의 반응이 일어나는 전자선 반응조; 전자선 반응조의 하부에 설치되어 폐수내에 오존 및 버블링 가스를 불어 넣는 버블링 장치; 전자선에 의해 공기중에 발생된 오존을 수집하여 버블링 장치로 공급하는 오존 수집 장치; 및 폐수중의 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전조;를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 종래에 비해 낮은 전자선 조사선량과 적은 오존 사용량으로도 높은 효율로 폐수중의 오염물질을 제거할 수 있게 되며, 전자선에 의해 발생되는 오존을 회수하여 사용하므로 비용이 절감되고, 다수의 전자선 가속기를 설치하게 되면 다량의 폐수를 빠른 시간 내에 처리할 수 있게 된다.

Description

전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법 및 장치

본 발명은 오염물질이 함유된 폐수처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염물질이 함유된 폐수에 오존을 불어 넣은 상태에서 전자선을 조사하여 폐수중의 오염물질을 제거하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 폐수 처리 형태는 폐수를 발생시키는 현장에서부터 정제, 침전, 여과 등의 기본적인 공정과 화학적, 생물학적 처리 단계를 통해 복합적인 방법으로 처리하고 있으나, 만족할만한 성과를 얻지 못하고 있는 것이 현실이다.

일반적으로 난분해성 유기물질 등의 오염물질이 많이 함유된 폐수를 처리하는 방법은 화학처리후 생물학적처리(활성오니처리)를 행하는 것이 보통이다. 그 처리 방법은 1차적으로 산,알칼리 약제에 의한 중화공정을 거치고 각종 유기 및 무기의 응집제를 사용하여 폐수중의 BOD, COD 및 색도원인 물질과 기타 중금속 물질을 흡착,침전 또는 부상시켜 제거하는 화학적처리 공정을 거친다.

통상으로 1차 화학처리에서 BOD, COD 및 색도의 제거효율은 30% 정도이며, 다음의 2차 공정인 생물학적 처리(활성오니처리)에서 배출허용기준 수준으로 처리 한다. 생물학적 처리방법은 호기성 미생물 또는 혐기성 미생물을 이용하여 폐수중의 유기물질을 제거하는 방법이다. 다만, 생물학적 처리후에도 배출허용기준을 준수하기 어려운 경우에는 생물학적 처리공정을 반복하거나 또는 2차 화학처리를 행하여야만 한다.

그러나, 이와 같은 종래 방법은 약품 소요량이 많고 생물학적 처리에 시간이 매우 길게 소요되므로 배출허용기준에 도달하는데 시설비와 운영 부담이 상당히 큰 문제점으로 인해, 일정 한도 이상의 유기물질 제거효율을 얻는 것이 곤란하다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 방법이 도입되고 있으며, 그 중 한가지로 난분해성 유기물질이 함유된 폐수의 처리에 오존산화에 의한 화학적 처리 방법이 각돈 폐수처리 현장에서 사용되고 있다. 오존 산화법은 유기물질에 대한 산화력 및 살균력은 우수하나 오존 사용에 따른 비용이 많이 요구되며, 초기의 일정 수준 제거 효과 이외에는 더 이상의 효과를 보이지 못하는 문제점이 있다.

또한, 최근에는 난분해성 유기물질의 제거에 보다 효과적인 전자선 조사에 의한 방법이 제안되고 있다. 이 방법은 전자선 가속기에서 발생된 강력한 산화력을 가진 전자선(Electron beam)을 처리 대상 폐수에 조사함으로써 폐수중의 오염물질을 분해 또는 산화시켜 무해한 성분으로 변화시키든지 쉽게 제거될 수 있는 상태로 변화시켜 제거하는 방법이다. 이때 오염물질의 제거 효율을 높이기 위한 수단으로, 폐수내에 버블링 가스를 불어 넣어 폐수를 버블링시킴으로써 전자선이 폐수 깊숙히 효율적으로 조사될 수 있도록 하는 공정과, 응집제를 투입하여 전자선에 조사된 오염물질들을 응집시키고 빨리 침전시켜 제거하는 공정이 일반적으로 구비된다. 이와 같은 전자선 조사에 의한 폐수처리 방법은 종래 기술에 비해 높은 오염물질 제거 효율을 나타내어 보다 낮은 오염도를 갖는 폐수처리에 효과적이다.

그러나, 이 방법의 경우도 단순히 전자선만을 조사하여 오염물질을 완전산화 또는 분해시켜 제거하기 위해서는 매우 높은 전자선 조사선량을 필요로 하게 되며 분해 반응도 일정 수준 이상으로는 더 이상 진행되지 않는 경향을 보인다. 또한, 전자선 조사중 전자선이 공기중의 산소와 반응하여 고농도의 오존을 발생시키며, 이 오존을 별도로 처리하지 않으면 그대로 대기중에 방출되어 인체에 치명적인 상황을 야기시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전자선 조사 및 오존 산화에 의한 폐수처리 방법을 연계시킨 것으로서, 전자선 조사시 오존을 폐수내에 충분히 용존될 수 있도록 투입함으로써 폐수중의 오염물질을 높은 효율로 제거할 수 있는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수 처리 공정도,

도 2는 본 발명에 따른 폐수 처리 장치 개략 구성도,

도 3은 본 발명에 따라 다량의 폐수처리를 위해 복수개의 전자선 가속기가 구비된 폐수 처리 장치 개략 구성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

210...전자선 가속기 220...전자선 반응조

230...버블링(Bubbling) 장치 240...침전조

251...오존 흡입기 252...흡입팬

253...오존 흡입관 260...조정조

371...가스 분리 장치 372...펌프

380...전자선 조사실 390...폐수 조정실

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법은: 오염물질이 함유된 폐수에 오존 및 버블링(Bubbling) 가스를 불어 넣어 버블링 시키면서 전자선 가속기로부터 발생된 전자선을 조사하여 상기 폐수내의 오염물질을 제거되기 쉬운 상태로 변화시키는 전자선 조사 단계; 및 상기 변화된 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전제거 단계;를 포함하며, 상기 오존은 상기 전자선에 의해 공기중에 발생하는 오존을 오존 수집 장치로 수집하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 전자선 조사 단계 이전에, 상기 폐수내에 오존을 미리 투입하여 용존시키는 오존 선투입 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 오존은 상기 오존 수집 장치에 의해 수집된 오존을 사용하는 것이 비용을 절감할 수 있어 더 바람직하고, 상기 버블링 가스는 전자선 조사시에 상기 오존이 충분히 발생될 수 있도록 순산소를 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자선 조사 단계 이후에, 상기 폐수에 상기 산화 또는 변화된 오염물질을 흡착하고 응집하여 제거시키는 응집제를 투입하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하고, 여기에서 사용되는 응집제로는 금속염응집제와 폴리머응집제가 혼합된 것이 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치는: 전자선(Electron beam)을 발생시키는 전자선 가속기; 상기 전자선 가속기의 하부에 설치되며, 그 내부에 오염물질을 함유한 폐수가 도입되어 상기 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 상기 폐수와의 반응이 일어나는 전자선 반응조; 상기 전자선 반응조의 하부에 설치되어 상기 폐수내에 오존 및 버블링 가스를 불어 넣는 버블링 장치; 상기 전자선에 의해 공기중에 발생된 오존을 수집하여 상기 버블링 장치로 공급하는 오존 수집 장치; 및 상기 전자선에 조사된 폐수중의 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전조;를 구비하는 것이 바람직하다.

여기에서 상기 오존 수집 장치는, 상기 전자선 반응조의 상부에 설치되어 상기 오존을 흡입하는 오존 흡입기와, 상기 오존 흡입기의 내부에 상기 오존을 흡입할 수 있도록 부압을 형성시키는 흡입팬과, 상기 오존 흡입기와 상기 흡입팬을 연결하는 오존 흡입관을 구비하는 것이 바람직하다.

전자선 조사전의 폐수를 담고 있으며, 상기 폐수에 오존을 미리 투입하여 용존시키는 조정조;를 더 포함하는 것이 효과적이며, 상기 조정조는 대기에 비해 고농도의 오존 분위기를 유지하기 위해 외부로부터 밀폐된 공간을 갖는 폐수 조정실 내부에 설치된 것이 바람직하고, 상기 오존은 상기 오존 수집장치에 의해 수집된 오존인 것이 더 바람직하다.

또한 상기 버블링장치로부터 상기 전자선 반응조의 폐수를 통해 나온 버블링 가스와 잔여 오존을 회수하여 그 중에서 오존과 산소를 분리하며, 상기 분리된 오존과 산소를 상기 버블링장치로 재공급하는 가스 분리 장치;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

대기에 비해 고농도의 오존 분위기를 유지하기 위해서는 외부로부터 밀폐된 공간을 갖는 전자선 조사실이 설치되고, 그 내부에서 상기 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 상기 전자선 반응조에 도입된 상기 폐수와의 반응이 일어나도록 하는 것이 바람직하며, 다량의 폐수를 처리하기 위해서는 상기 전자선 가속기가 적어도 두 개 이상이 병렬로 설치되고, 이에 따라 상기 전자선 반응조와, 상기 버블링 장치 및 상기 오존 수집 장치도 각각 상기 전자선 가속기와 동일한 숫자로 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법 및 장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 처리 공정도를 나타낸 것이고, 도 2는 그에 따른 폐수 처리 장치 개략 구성도이다.

본 발명에 따른 폐수처리 방법은 기본적으로 전자선 조사 단계와 침전제거 단계를 구비하게 되나, 바람직하게는 도 1에서와 같이 오존 선투입 단계와 응집제 투입 단계를 포함하는 것이 더 효과적이다. 즉, 바람직한 실시 방법으로서는 오존 선투입 단계와, 전자선 조사 단계와, 응집제 투입 단계 및 침전제거 단계를 거치게 된다. 이하, 각 단계별 설명에서는 기본 단계부터 설명하기로 한다.

상기 전자선 조사 단계는 오존을 폐수내에 불어 넣는 상태에서 전자선을 조사하여 폐수중의 오염물질을 분해, 산화 또는 착화합물을 쉽게 형성할 수 있는 상태로 변화시키는 단계이다.

이 단계에서는 우선 오염물질이 함유된 폐수를 전자선 반응조(220)에 도입하고, 상기 전자선 반응조(220)에 설치된 버블링 장치(230)를 통해 버블링 가스를 폐수내에 불어 넣어 폐수를 버블링시키게 된다. 이때 오존(O₃)을 버블링 가스와 함께 폐수내에 투입하여 상기 오염물질과 반응을 일으킬 수 있도록 한다. 폐수의 내부에 투입된 오존과 버블링 가스는 버블(Bubble 즉, 기포)을 형성하여 폐수를 교반시킴으로써, 전자선이 폐수 깊숙히 효율적으로 조사되도록 하고 오존이 오염물질과 접촉할 수 있는 가능성을 높이는 효과가 있다. 상기 버블링 가스로는 공기, 질소 또는 아르곤 가스 등이 사용된다.

상기와 같이 폐수를 버블링 시키면서, 폐수면과 소정의 간격을 유지하며 상부에 설치된 전자선 가속기로(210)부터 발생된 전자선을 상기 폐수에 조사한다. 전자선에 조사된 폐수중 물은 분해되어 강력한 반응성을 갖는 H, OH, e_aq ^-등의 라디칼을 생성시키고, 이러한 라디칼들은 폐수중의 오염물질과 반응하여 오염물질을 산화 또는 침전 가능한 형태 또는 다음 단계에서 투입되는 금속염응집제와 쉽게 착화합물을 형성할 수 있는 형태로 변화시키게 된다. 따라서, 종래의 생화학적 방법으로 분해 또는 제거가 곤란한 오염물질들을 쉽게 제거할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 전자선 조사 단계에서는 전자선 조사시에 폐수내에 오존을 불어 넣어 용존시키게 되는데, 이 때 사용되는 오존을 제조하기 위해서는 별도의 오존 제조 장치를 필요로 하게되며, 또한 전자선 조사시에 전자선에 의해 공기 중의 산소가 산화되어 오존을 생성시키게 되고, 이러한 오존은 대기중에 방출되면 인체에 해를 입히게 되므로 별도의 오존 처리 장치가 필요하게 되어 비용 부담이 커지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기의 문제점을 동시에 해결하기 위한 오존 수집 장치를 구비하게 된다. 상기 오존 수집 장치는 전자선 반응조(220)의 상부에 설치되어 전자선에 의해 발생되는 오존을 흡입하는 오존 흡입기(251)와, 상기 오존 흡입기(251)의 내부에 상기 오존을 흡입할 수 있도록 부압을 형성시키는 흡입팬(252)을 구비한다. 이와 같은 오존 수집 장치로 상기 전자선 조사 단계에서 전자선에 의해 공기중에 발생하는 오존을 수집하여 버블링 장치(230)로 공급함으로써 대기로 방출되는 오존을 없앨 수 있게 되며, 또한, 별도의 오존 제조 장치가 필요 없게 되어 비용이 절감되는 효과가 있다. 즉, 전자선 가속기(210) 자체가 오존 제조 장치의 역할을 하게 되므로, 자체 공정 중에 필요한 오존을 자체 공정내에서 발생되는 오존으로 수급 가능하게 된다.

다음의 침전제거 단계는 산화 또는 침전 가능한 형태로 변화된 오염물질을 침전시켜 제거하는 단계이다.

이 단계에서는 상기 전자선 조사 단계에서 오존과 전자선에 의해 처리된 폐수내의 오염물질을 침전조(240)에서 침전시켜 슬러지로 제거하고, 정제된 처리수는 방류 또는 다른 공정으로 공급하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 방법은 전자선이나 오존에 의한 폐수처리 방법을 연계시켜 적용한 것으로서, 폐수에 오존과 전자선의 강한 산화력이 동시에 작용하게 되면 오염물질에 대한 산화력이 매우 높아질 수 있게 된다. 즉, 폐수중에 오존을 용존시키게 되면 낮은 전자선 조사선량과 적은 오존 사용량으로도 폐수중의 오염물질 제거효율이 증가되는 효과가 있으며, 자체적으로 발생된 오존을 사용하게 되므로 별도의 비용부담이 없게 되는 효과가 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에서는 폐수 중에 충분한 양의 오존이 용존되도록 할 필요가 있는데, 이를 위해서 전자선 조사전의 폐수에 미리 오존을 투입하여 용존시키는 오존 선투입 단계를 거치는 것이 바람직하다.

이 단계에서는 우선 원폐수를 조정조(260)에 도입한 후, 상기 폐수내에 오존을 투입하여 충분히 용존되도록 하는 과정을 거치게 된다. 이때 사용되는 오존은 상술한 오존 수집 장치에서 공급받게 된다. 즉, 전자선에 의해 발생된 오존은 오존 수집 장치에 의해 수집되고 그 일부는 상술한 바와 같이 버블링 장치(230)를 통해 전자선 반응조(220)의 폐수내로 투입되며, 나머지는 상기 조정조(260)의 원폐수내로 공급된다. 상기 조정조(260)에 도입된 폐수는 상기 오존이 충분히 용존되도록 약 5분간 머무른 뒤 전자선 반응조(220)으로 보내진다.

따라서, 전자선 반응조(220)에 도입되는 폐수는 이미 오존이 충분히 용존된 상태이므로 전자선 조사 단계에서 버블링 장치(230)를 통해 투입되는 오존과 더불어 전자선 조사에 의한 폐수내의 오염물질 제거효율을 극대화 시키게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 많은 양의 오존이 사용된다. 따라서, 전자선 조사 단계에서 사용되는 버블링 가스로서 순산소를 함유한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 순산소는 버블링 장치(230)를 통해 전자선 가속기(210)의 하부에 공급되며, 전자선에 조사되어 다량의 오존을 생성시키게 되므로 본 발명의 실시에 필요한 충분한 양의 오존을 얻을 수 있게 된다.

또한, 바람직하게는 전자선 조사 이후에 응집제 투입 단계를 거치는 것이 오염물질들의 침전속도를 높이고 제거효율을 높이게 되어 효과적이다. 전자선 조사 단계에서 전자선에 의해 산화되거나 변화된 폐수중의 오염물질이 상기 침전조(240)에서 침전하여 제거되는데 시간이 소요되고 또한 완전히 제거된다고 볼 수 없기 때문에, 폐수내에 응집제를 투입하여 상기 유기물질들의 침전속도를 높이고 제거효율을 높일 필요가 있게된다.

상기 응집제 투입 단계에서 사용하는 응집제로는 금속염응집제와 폴리머응집제가 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 금속염응집제는 무기응집제로서 철염 오염물질들을 흡착하여 착화합물을 형성하는 작용을 하며, 상기 폴리머응집제는 고분자의 유기물질로서 폐수내의 오염물질을 응집하여 가라앉는 성질을 가지므로, 상기 금속염응집제에 흡착된 오염물질들을 응집하여 빠른 속도로 침전하게 된다. 투입 시기는 전자선 조사 이후, 폐수를 침전조(240)에 도입하는 과정중에 투입하는 것이 오염물질을 응집하는데 필요한 시간을 가질 수 있으므로 바람직하다.

따라서 이와 같은 응집제 투입 단계를 거친 후에 상술한 침전제거 단계를 거치게 되면 보다 높은 오염물질 제거효율을 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 종래의 생화학적 방법으로는 효과가 미미했던 낮은 COD 농도를 갖는 폐수에 대해서도 높은 COD 제거효율을 얻을 수 있게 된다. 즉, 종래의 화학적 응집법은 높은 COD 농도를 갖는 폐수에 대해서는 그 제거효율이 높으나, COD 50ppm 정도의 낮은 초기 COD 농도를 갖는 폐수에 대해서는 그 이하의 농도로 수질을 개선하는 것은 매우 어려우며, 소요되는 약품량에 비해 COD 제거효과는 매우 낮아 초기 COD 농도에 비해 40% 이상의 COD 제거율을 얻는 것은 매우 힘든 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에 따르면 COD 50ppm 정도의 낮은 초기 COD 농도를 갖는 폐수에 대해서도 종래의 화학적 응집법에 의한 COD 제거율에 비해 50% 이상의 추가적인 COD 제거율을 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 효과를 나타내기 위해 사용되는 전자선 조사선량은 1kGy 정도의 낮은 수준이고, 폐수중의 오존 농도도 2ppm 정도의 적은 양으로써 오존만을 사용할 때나 전자선만을 사용할 때에 비해 그 양이 현저히 줄어들게 되어 비용이 절감된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐수처리 방법을 실시하기 위해서는 아래와 같은 폐수처리 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

도 2는 방법의 설명에서 이미 언급한 바와 같이 바람직한 실시 방법에 따른 폐수처리 장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 다량의 폐수처리를 위해 복수개의 전자선 가속기가 구비된 폐수처리 장치의 개략 구성도이다. 여기에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

우선 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 폐수처리 장치는 기본적으로 전자선 가속기(210)와, 전자선 반응조(220)와, 버블링 장치(230)와 오존 수집 장치 및 침전조(240)를 구비하게 되며, 바람직하게는 조정조(260)을 더 구비하게 된다.

전자선 가속기(210)는 전자선을 발생시키는 장치로 전자선 반응조(220)의 상부에 설치된다. 전자선 반응조(220)는 산기 전자선 가속기(210)의 하단과 소정 간격을 두고 그 하부에 설치되며, 오염물질을 함유한 폐수가 그 내부에 도입된다. 따라서, 전자선 반응조(220)는 폐수를 담을 수 있는 형상을 가지고 있으며 그 내부에서 상기 전자선과 폐수와의 반응이 일어나게 된다. 이때 전자선 반응조(220)에 담겨져 있는 폐수내에 상술한 바와 같이 오존과 버블링 가스를 불어 넣어 주어야 하므로 이러한 역할을 하는 버블링 장치(230)가 전자선 반응조(220)의 하부에 설치된다. 전자선 반응조(220)에서 전자선에 조사된 폐수는 침전조(240)로 보내지고 여기에서 폐수중의 오염물질들이 침전되어 슬러지로 제거되며, 정제된 처리수는 방류 또는 다른 공정으로 공급하게 된다.

바람직하게는 전자선에 의해 공기중에 발생하는 오존을 수집하기 위한 오존 수집 장치가 더 구비된다. 상기 오존 수집 장치는 전자선 반응조(220)의 상부, 주로 전자선 가속기(210) 하부의 전자선 방출구 측면에 설치되어 발생된 오존을 흡입하는 오존 흡입기(251)와, 오존 흡입기(251)의 내부에 오존을 흡입할 수 있도록 부압을 형성시키는 흡입팬(252)을 구비하고 있다. 따라서, 오존 흡입기(251)와 흡입팬(252)은 오존 흡입관(253)으로 연결되어 있으며, 상기 오존 흡입관(253)을 통해 오존은 흡입팬(252)으로 이동하며, 흡입팬(252)에 의해 다시 버블링 장치(230) 및 상기 조정조(260)로 보내진다.

조정조(260)는 전자선 조사전의 원폐수를 담고 있으며, 상기 폐수에 상기 흡입팬(252)으로부터 공급된 오존을 투입하여 미리 용존시키는 역할을 한다. 이러한 조정조(260)는 도 3에서 도시된 바와 같이 외부로부터 밀폐된 공간을 갖는 폐수 조정실(390) 내부에 설치되는 것이 바람직하다. 폐수 조정실(390)은 밀폐되어 있으므로 그 내부에 도입된 오존이 외부 대기중에 방출되는 것을 막을 수 있으며, 또한 고농도의 오존 분위기를 유지하여 조정조(260)내의 폐수중에 좀 더 충분한 오존이용존될 수 있도록 한다.

또한, 가스 분리 장치(371)를 구비하는 것이 바람직하다. 가스 분리 장치(371)는 상기 버블링 장치(230)로부터 상기 전자선 반응조(220)의 폐수를 통해 나온 버블링 가스와 잔여 오존을 회수하여 그 중에서 산소와 오존을 분리하며, 상기 분리된 산소와 오존을 버블링 장치(230)로 재공급하는 역할을 한다. 즉, 산소가 함유된 버블링 가스는 오존과 함께 오존 수집 장치의 흡입팬(252)에 의해 흡입되는데, 이 중에서 오존과 산소를 분리하여 재사용할 필요가 있다. 오존, 산소 및 버블링 가스가 혼합된 혼합 가스는 흡입팬(252)에 의해 상기 폐수 조정실(390) 내부에 설치된 조정조(260)에 공급되고 폐수에 용존하고 남은 잔여 혼합가스는 펌프(372)에 의해 가스 분리 장치(371)로 회수된다. 가스 분리 장치(371)에 회수된 상기 혼합가스는 그 중에서 오존과 산소가 분리되고, 나머지는 배기된다. 분리된 오존과 산소는 다시 버블링 장치(230)로 공급되어 재사용하게 되므로 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 전자선과 폐수와의 반응이 일어나는 장소도 외부로부터 밀폐되는 것이 바람직하다. 이에 따라 외부로부터 밀폐된 공간을 갖는 전자선 조사실(380)이 설치된다. 상기 전자선 조사실(380)은 그 벽체와 출입문 사이가 고무 패킹(Packing)에 의해 밀폐되고, 그 내부에 전자선 반응조(220)가 설치되며 그 상부에 전자선 가속기(210)가 설치되어, 그 내부에서 전자선과 폐수와의 반응이 일어난다. 밀폐된 전자선 조사실(380)은 그 내부에 고농도의 오존 분위기를 유지하게 되어 전자선 및 오존과 폐수와의 반응효율을 향상시킬 수 있게 되며, 오존이 외부의 대기중에 방출되는 것을 방지하는 효과가 있다.

한편, 한 개의 전자선 가속기(210)로써는 그 폐수처리량의 한계가 있으므로, 다량의 폐수를 한꺼번에 처리하기 위해서는 적어도 두 개 이상의 전자선 가속기(210)를 병렬로 설치하는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 전자선 반응조(220)와, 상기 버블링 장치(230) 및 상기 오존 수집 장치도 각각 전자선 가속기(210)와 동일한 숫자로 구비된다.

도 3은 상술한 바와 같이 다섯 개의 전자선 가속기가 병렬로 연결된 폐수처리 장치를 보여주고 있다.

도 3에 의하면 다섯 개의 전자선 조사실(380)이 마련되어 있고, 그 각각의 상부에 전자선 가속기(210)가 설치되어 있으며, 그 내부에 전자선 반응조(220)와 버블링 장치(230) 및 오존 흡입기(251)가 설치되어 있다.

상기 전자선 조사실(380)의 일측면에는 폐수 조정실(390)이 마련되어 있으며, 그 내부에 조정조(260)가 설치된다. 상기 폐수 조정실(390) 외부에는 상술한 바와 같이 가스 분리 장치(371)와 펌프(372)가 설치된다.

이러한 폐수처리 장치에는 폐수를 조정조(260)를 거쳐 각각의 전자선 조사실(380) 내부에 설치된 전자선 반응조(220)에 공급하는 폐수 공급 라인과, 산소가 함유된 버블링 가스를 버블링 장치(230)로 공급하는 버블링 가스 공급 라인과, 각각의 오존 수집 장치에 의해 수집된 오존을 흡입팬(252)을 통해 상기 조정조(260)로 공급하는 오존 회수 라인 및 전자선에 조사된 처리수를 각각의 전자선 반응조(220)로부터 배출하는 처리수 배출 라인 등의 각종 배관 라인이 구비되어 있다.

상기 처리수 배출 라인을 통해 배출된 처리수는 상술한 응집제 투입 단계를 거쳐 침전조(240)에 도입되고, 상기 침전조(240)에서 폐수중의 오염물질은 침전되어 슬러지로 제거되며, 정제된 처리수는 방류 또는 다른 공정으로 공급하게 된다.

이와 같이 다수의 전자선 가속기(210)를 병렬로 설치하게 되면 다량의 폐수를 동시에 처리할 수 있게 되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐수처리 방법 및 장치에 의하면 아래와 같은 효과가 있다.

첫째, 낮은 COD 농도를 갖는 폐수에 대해서도 낮은 전자선 조사선량과 적은 오존 사용량으로 높은 COD 제거효율을 얻을 수 있게 됨에 따라 비용이 절감된다.

둘째, 자체 공정내에서 생성되는 오존을 수집하여 사용하게 되므로, 별도의 오존 제조 장치가 필요 없게 되어 경제적이며, 밀폐된 전자선 조사실 내의 오존을 대기중에 방출하지 않게 되므로 대기오염도 방지할 수 있게 된다. 또한, 순산소를 투입하게 되면 오존 발생량이 2배 이상 증가하므로 충분한 양의 오존을 얻을 수 있게 된다.

셋째, 전자선 조사 이전에 원폐수내에 오존을 미리 투입하게 되므로 충분한 양의 오존이 폐수내에 용존하게 되어 높은 오염물질 제거효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명에 따라 응집제 투입 및 침전조에서의 침전 단계를 거치게 되면, 부유물질 5ppm 이하 및 색도 0에 가까운 처리수가 방류되므로 자연계의 수질을 오염시키지 않게 되고, 처리수의 재이용시에도 별도의 표백제가 필요치 않게 되어 값싸고도 양질의 용수를 확보할 수 있게 된다.

다섯째, 전자선과 오존은 모두 강력한 살균력을 가지고 있으므로, 처리수의 재사용시 별도의 소독 공정이 필요없게 된다.

여섯째, 다수의 전자선 가속기를 병렬로 설치하게 되면 대량의 폐수를 동시에 처리할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 오염물질이 함유된 폐수에 오존 및 버블링(Bubbling) 가스를 불어 넣어 버블링 시키면서 전자선 가속기로부터 발생된 전자선을 조사하여 상기 폐수내의 오염물질을 제거되기 쉬운 상태로 변화시키는 전자선 조사 단계; 및

   상기 변화된 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전제거 단계;를 포함하며,

   상기 오존은 상기 전자선에 의해 공기중에 발생하는 오존을 오존 수집 장치로 수집하여 사용하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전자선 조사 단계 이전에, 상기 폐수내에 오존을 미리 투입하여 용존시키는 오존 선투입 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전자선 조사전의 폐수에 미리 투압돠는 오존은 상기 오존 수집 장치에 의해 수집된 오존인 것임을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 버블링 가스는 전자선 조사시에 상기 오존이 충분히 발생될 수 있도록 순산소를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 전자선 조사 단계 이후에, 상기 폐수에 상기 산화 또는 변화된 오염물질을 흡착하고 응집하여 제거시키는 응집제를 투입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 응집제는 금속염응집제와 폴리머응집제가 혼합된 것임을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 방법.
7. 전자선(Electron beam)을 발생시키는 전자선 가속기;

   상기 전자선 가속기의 하부에 설치되며, 그 내부에 오염물질을 함유한 폐수가 도입되어 상기 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 상기 폐수와의 반응이 일어나는 전자선 반응조;

   상기 전자선 반응조의 하부에 설치되어 상기 폐수내에 오존 및 버블링 가스를 불어 넣는 버블링 장치;

   상기 전자선에 의해 공기중에 발생된 오존을 수집하여 상기 버블링 장치로 공급하는 오존 수집 장치; 및

   상기 전자선에 조사된 폐수중의 오염물질을 침전시켜 제거하는 침전조;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 오존 수집 장치는, 상기 전자선 반응조의 상부에 설치되어 상기 오존을 흡입하는 오존 흡입기와, 상기 오존 흡입기의 내부에 상기 오존을 흡입할 수 있도록 부압을 형성시키는 흡입팬과, 상기 오존 흡입기와 상기 흡입팬을 연결하는 오존 흡입관을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
9. 제 7항에 있어서,

   전자선 조사전의 폐수를 담고 있으며, 상기 폐수에 오존을 미리 투입하여 용존시키는 조정조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 조정조는 대기에 비해 고농도의 오존 분위기를 유지하기 위해 외부로부터 밀폐된 공간을 갖는 폐수 조정실 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 전자선 조사전의 폐수에 투입되는 오존은 상기 오존 수집장치에 의해 수집된 오존인 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 버블링장치로부터 상기 전자선 반응조의 폐수를 통해 나온 버블링 가스와 잔여 오존을 회수하여 그 중에서 오존과 산소를 분리하며, 상기 분리된 오존과 산소를 상기 버블링장치로 재공급하는 가스 분리 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
13. 제 7항에 있어서,

    대기에 비해 고농도의 오존 분위기를 유지하기 위해 외부로부터 밀폐된 공간을 갖는 전자선 조사실이 설치되며, 그 내부에서 상기 전자선 가속기로부터 조사된 전자선과 상기 전자선 반응조에 도입된 상기 폐수와의 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.
14. 제 7항에 있어서,

    상기 전자선 가속기는, 대량의 폐수를 처리하기 위해서 적어도 두 개 이상이 병렬로 설치되며, 이에 따라 상기 전자선 반응조와, 상기 버블링 장치 및 상기 오존 수집 장치도 각각 상기 전자선 가속기와 동일한 숫자로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자선 및 오존에 의한 폐수처리 장치.