고도 폐수 처리를 위한 전기화학적 폐수 처리 장비.

I. 제품 개요

고도 폐수 처리는 기존의 2차 처리(생물학적 또는 물리화학적 처리) 후 배출수에서 잔류 COD, 암모니아성 질소, 색도, 부유 물질 및 특성 오염 물질을 제거하여 더 엄격한 배출 기준 또는 재이용 요구 사항을 충족하기 위한 후속 정화 공정을 의미합니다. 폐수 배출 기준의 지속적인 강화로 인해 고도 처리는 많은 폐수 처리 시스템에서 필수적인 요구 사항이 되었습니다.

고도 처리의 과제는 생물학적 처리 후 배출수에 남아 있는 오염 물질이 생물학적으로 분해되기 어려운 잔류 유기 화합물이라는 점입니다. 여기에는 부식산, 풀빅산, 리그닌 유도체, 잔류 염료 및 중간체, 다환 방향족 탄화수소, 항생제 잔류물 등이 포함됩니다. 이러한 물질의 농도는 높지 않지만, 안정적인 구조와 강한 화학적 불활성으로 인해 기존 방법으로는 효과적으로 제거하기 어렵습니다.

기존의 고도 처리 방법은 각각 다음과 같은 한계가 있습니다:

활성탄 흡착: 잔류 유기물을 흡착하는 데 효과적이지만, 오염 물질을 '제거'하는 것이 아니라 '이동'시키는 것일 뿐입니다. 포화된 활성탄은 유해 폐기물이 되며, 재생 비용이 높습니다.

펜톤 산화: 강력한 산화력을 가지지만, 다량의 H₂O₂와 Fe²⁺를 첨가해야 하며, 다량의 철 슬러지(유해 폐기물)를 생성하고 운영 비용이 높습니다.

막 분리(UF/RO): 오염 물질을 농축수에 농축할 수 있지만, 20%~30%의 고농도 농축수를 생성하여 추가 처리가 필요합니다.

본 시스템은 생물학적 시스템 또는 기존 물리화학적 처리 후 고도 처리 장치로 설치되는 전기화학적 산화 기술을 사용하여 생물학적 배출수의 잔류 유기물을 정밀하게 산화 및 분해합니다. 직접적인 양극 산화 및 전기 촉매 작용으로 생성된 수산화 라디칼(·OH) 및 기타 강력한 산화제를 통해 기존 공정으로는 제거할 수 없는 잔류 COD, 암모니아성 질소 및 색도를 완전히 광물화하거나 분해합니다.

전체 공정은 전기만 소비하며, 화학 약품을 도입하지 않고, 슬러지나 농축수를 생성하지 않습니다. 상온 및 상압에서 작동하므로 폐수 업그레이드 및 고도 처리를 위한 이상적인 종말 처리 장치입니다.

II. 고도 폐수 처리의 어려움 및 본 장비를 이용한 해결 방안

III. 작동 원리

생화학 시스템 또는 기존 물리화학적 처리에서 나온 배출수는 전기화학 반응기로 유입되어 전극의 작용 하에 심층 정화됩니다:

(1) 잔류 유기물의 심층 산화(심층 COD 제거)

생화학적 배출수에 남아 있는 COD는 대부분 구조적으로 안정적인 난분해성 유기물입니다. 즉, 부식산, 풀빅산, 리그닌 유도체, 다환 방향족 탄화수소, 장쇄 알칸, 잔류 염료 분자 등입니다. 이러한 물질은 기존 생물학적 환경에서 미생물에 의해 거의 이용되지 않습니다(B/C < 0.05).전기화학 반응기에서: 일부 유기물은 양극 표면에서 직접 전자를 잃고 산화되어 안정적인 분자 구조를 파괴합니다. 수산화 라디칼(·OH)은 강력한 산화력으로 난분해성 유기물을 비선택적으로 공격하여 방향족 고리를 열고, 긴 탄소 사슬을 끊고, 헤테로고리를 분해합니다. 폐수 중의 염화물 이온은 전기분해되어 활성 염소를 생성하고, 이는 잔류 유기물의 산화를 보충합니다. 난분해성 유기물 → 고리 열림/사슬 끊김 → 유기산/알코올/알데하이드 → CO₂ + H₂O로의 추가 광물화.

(2) 잔류 암모니아성 질소의 심층 제거

생화학적 배출수의 잔류 암모니아성 질소는 간접 산화 경로를 통해 제거됩니다. 염화물 이온이 양극에서 전기분해되어 활성 염소를 생성하고, 이는 암모니아성 질소를 질소 가스로 빠르게 산화시킵니다.(3) 색도의 심층 제거

생화학적 배출수의 색도는 주로 안정적인 발색단 구조를 가진 염료 잔류물, 리그닌 유도체 및 부식성 물질에서 비롯됩니다. 전기화학적 작용 하에서 이러한 발색단은 다음과 같습니다. 불포화 공액 구조(—N=N—, 퀴논 유형, 공액 이중 결합 등)는 산화 및 파괴되어 완전히 무색 투명한 배출수를 생성합니다. 배출수는 무색, 투명, 무취, 무균입니다.IV. 핵심 장점 (고도 폐수 처리용)

장점

매개변수범위

2차 생물학적 처리(A/O, A²/O, SBR, MBR 등) → 2차 침전조 → 전기화학 고도 처리 장치 → 기준 충족 배출/생산 재이용설명: 전기화학 장비는 생물학적 시스템의 하류 끝에 직접 설치되어 생물학적 배출수의 난분해성 잔류 COD, 암모니아성 질소 및 색도를 처리합니다. 이는 가장 표준적인 고도 처리 구성으로, 도시 폐수 처리장, 산업 단지 폐수 처리장 및 다양한 산업 폐수 처리장의 업그레이드에 적합합니다. 기존 생물학적 시스템은 수정할 필요가 없으며, 하류 끝에 고도 처리 장치만 추가하면 되므로 엔지니어링 작업량이 적고, 투자 비용이 통제 가능하며, 결과가 신속합니다.옵션 2: 더 엄격한 배출 기준 업그레이드

생물학적 배출수 → 기존 고도 처리(기존 기준 충족) → 전기화학 정화 장치 → 더 엄격한 기준 충족 배출수 → 민감 수역 배출 또는 재이용