전기화학 계면반응에 기초한 DSA 전극을 사용한 고성능 폐수처리 시스템 = The wastewater treatment system with high performance based on electrochemical interface reaction using dimensionally stable anode with simple manufacturing

국문 초록 (Abstract)

도시의 산업화와 인구의 빠른 증가로 인해, 지구상에서 여전히 7억 8천만명이 물자원 사용에 어려움을 격고 있으며, 이에 따라 깨끗하고 저렴한 물자원 확보 방안에 대한 관심이 집중되고 있다. 그러나, 현존하는 폐수처리 시스템은 낮은 공정효율, 높은 운영비용, 그리고 넓은 부지 요구 등의 다양한 이슈에 직면하여 있는 실정이다. 따라서, 저렴하고 효율적인 폐수 처리 시스템의 개발이 시급히 요구된다. 이러한 노력의 일환으로 rutile type RuO₂를 기반으로 한 DSA전극을 이용한 전기 화학적 방법에 기초한 폐수 처리 시스템을 제안하였고, 이를 성공적으로 시연하였다. 우리의 폐수 처리 시스템은 생활폐수의 경우, 생화학적 산소 요구량 (BOD), 화학적 산소 요구량 (COD) 및 총 유기탄소 (TOC) 제거 효율이 52.0 %, 77.8 % 및 65.6 % 로 우수한 특성을 보였다. 또한 축산 폐수의 경우, BOD, COD, 총 질소(TN), 총 인 (TP)의 제거 효율이 각각 92.9 %, 75.6 %, 35.1 %, 100 %로 획기적인 감축 효과를 거두었습니다. 이 장치의 탁월한 제거 효율과 작은 크기를 고려할 때, rutile RuO2로 코팅된 DSA를 사용한 전기화학적 폐수 처리는 생활 및 축산 폐수의 처리를 위한 유망한 방안이 될 수 있음을 제안하고자 합니다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the rapidly growing of the population and industrization of cities, the clean and affordable water resources have gained immense interest because of remaining about 780 million people still lack access to it. However, present wastewater treatment systems have been faced with various issues, such as low processing efficiency, high operational costs and the requirement of a large area for manufacturing. It is therefore urgently required to develop an inexpensive and efficient wastewater treatment system. As the one of these efforts, we suggested and successfully demonstrated the wastewater treatment system using and electrochemical method via a dimensionally stable anode (DSA) based on rutile type RuO₂. Our system achieved biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), and total organic carbon (TOC) removal efficiently at the respective rates of 52.0%, 77.8%, and 65.6% from household wastewater. In addition, we were able to remove BOD, COD, total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) from animal husbandry wastewater at rates of 92.9%, 75.6%, 35.1%, and 100%, respectively, thereby achieving dramatic reductions. Considering the excellent removal efficiency and the small size of this device, electrochemical wastewater treatment using a DSA coated in rutile RuO2 presents a promising option for the treatment of both household and animal husbandry wastewater.