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전기분해 공법

공법설명

전기응집처리공법(Electro-coagualation System)이란?

전기분해 및 전기응집을 이용한 수처리 이론은 약 180년전 성립되어 수소가스제조, 도금공업등의 분야에서 이용되다가 비교적 최근에 수처리에 적용되기 시작한 이론으로 금속전극(가연성 전극)에 일정전압을 주면 금속이 용해되어 상당량의 수산화물을 생성하고 이것이 폐수중의 Colloid성 물질등과 응집하여 침전함으로써 오염물질들이 제거된다. 일반적으로 전해법으로 생성된 신선한 금속수산화물보다 이른바 활성이 크고 정화효과가 현저하다.
폐수중에 함유되어있는 대부분의 콜로이드물질은 (-)전하를 띄고 있으며, 유사전하 사이의 반발력의 작용에 의해 부유상태로 존재한다.
콜로이드상태로 존재하는 물질들을 포함한 폐수속의 오염물질은 전기에너지에 의해 극판에서 용출되어진 금속양이온과 전기적으로 중화되어 응집반응이 일어나는 동시에 산화, 환원반응도 일어나 제거된다.
전기응집은 양극에서 용출되는 금속의 가수분해에 의한 금속수산화물 생성에 의한 것으로서 이들을 침전시킴으로서 오염물질을 제거하는 것을 말한다.

[반응과정을 보면]

<양극>
Me → Me2+ + 3e(or 2e-)
4OH- → 2H2O + O2 + 4e-

<음극>
O2 + 2H2O +4E- → 4OH-(중성)
2H+ +2E- →H2(산성)

전극에 전기를 가하면 양극에서는 양이온인 금속이온이 +2가 또는 +3가의 이온 상태로 산화되며 음극에서는 발생된 히드록실 이온(OH-)이 산화되면서 산소가 발생된다. 이렇게 발생된 산소는 유기물의 산화에 관여하며 이와 동시에 음극에서는 환원반응이 일어나 중성의 조건에서는 히드록실이온(OH-),그리고 산성조건에서는 수소가스가 발생된다.
수중의 유기오염물질인 콜로이드 및 용존물질은 히드록실기(OH-), 카르복실기(HCOO-), 인산기(PO4-3), 슬폰기(SO42-)등을 가지고 있어 수중에서 음전하를 띠고 있으며 이러한 작용기들은 다원자가의 금속이온들과 반응하여 가수분해 및 다양한 복합체를 형성한다.
수중의 pH조건에 따라 산성 또는 중성의 조건에서 형성되어진 양전하를 띈 금속 수산화물 복합체는 음전하를 띈 유기오염 물질인 콜로이드의 표면전하를 전기적으로 중화시켜 이중충압축(Double layer compression)에 의한 응집을 통해 유기물이 응집, 침전된다.
전기응집(Electro-coagulation)의 경우 용출되어지는 금속이온의 이온가가 큰 것이 응집효과가 더 크다. 예를들면 +3가의 알루미늄과 철이온이 콜로이드(Colloid)의 응집에 있어 Na+보다1,500∼2,500배 더 효과적이다.
폐수내에 존재하는 질소와 인같은 영양염류중 수중에서 음전하인 인산기(PO43-)의 형태로 존재하는 인의 경우에는 +3가의 금속이온과 결합하여 MePO4의 형태로 침전되며 질소의 경우에는 전기적인 산화(Electrooxidat ion)에 의해서 질소와 물로 반응하여 제거된다.
암모니아 성분은 음극에서 발생되어지는 히드록시기(OH-)에 의해서 아질산과 질산의 형태로 변화되며 수중에 존재하는 염소이온으로 인해 생성된 차아염소산염(HOCl)에 의해 다음과 같은 반응에 의해 제거된다.

NH3 + 3OH- → 1/2N2 + 3H2O + 3e-
NH3 + 7OH- → NO2 + 5H2O + 6e-
NH3 + 3OH- → NO3 + 6H2O + 8e-
HOCl + NH4 → NH2Cl + H2O +H+
HOCl + NH2Cl → NHCl2 + H2O +H+
NHCl2 + H2O → NOH + 2H+ + 2Cl-
NH2Cl + NOH → N2 + HOCl +H+ + Cl-


전기분해공법의 장점

- 광범위하게 유기·무기오염물질을 제거할 수 있다
- 대부분의 경우 독성이 없는 금속산화물이 형성되어 분리된다
- 다른기술보다 설치, 운전비용이 적게든다
- 유지관리(운전)가 간단하다
- 특정폐수의 경우 오염물질제거율이 아주높다
- 전극에서 발생하는 과산화수소 및 오존은 살균효과가 있다
- 일반적으로 약품첨가가 필요없다.
- 낮은 전류를 사용한다
- 슬러지가 적게 발생한다
- 다양한 오염물질을 처리한다
- 응집효과가 탁월하다


전기분해공법의 단점

- 특정폐수의 경우 전극을 자주 갈아줘야 한다
- 특정폐수의 경우 약품주입장치를 보조수단으로 사용할 수 있다
* ALUM 100ppm 투입시 10∼15%의 제거효율을 증가시킬수 있다.


처리계통(flow-sheet)



적용SITE

  • 병원폐수
  • 식품폐수
  • 생활오수
  • 도금폐수
  • 염색폐수
  • 매립지 침출수(Color 제거 및 COD저감)
  • 난분해성 유기오염물질
  • 제지폐수
  • 기타 산업폐수

 
< 전기분해 폐수처리장치 >
 
 
 
 
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