KR100188232B1 - 산업폐수 연속 전해 정화처리방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지화학폐수, 폐기물 침출수와 같은 산업폐수에 염소, 염산, 염소화합물, 간수 또는 이들의 혼합물을 넣고 공기, 산소, 오존 또는 이들의 혼합가스를 버블링시키면서 튜브형 연속전해 처리장치를 이용하여 가장 효과적으로 산업폐수의 색도, 생물학적 산소요구량 BOD , 화학적 산소요구량 COD , 분산된 고체 SS 를 크게 저하시켜 산업폐수를 정화처리하는 방법과 그 장치에 관한 것이며, 철보다 산화전위가 높은 마그네슘, 아연, 알루미늄과 이들 염용액으로 만든 희생적 양극을 상기 전해전극에 연결하여 전해전극의 마모를 억제할 수 있게 한 것이다.

Description

산업폐수 연속 전해 정화처리 장치

제1도는 본 발명의 단면 구성도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예의 사시도.

제3도는 본 발명의 간격 유지구의 단면 구성도

제4도는 본 발명의 간격 유지구의 일부 분해 사시도.

제5도는 본 발명 간격 유지구의 아암 부분단면도.

제6도는 본 발명 스페이스의 단면도.

제7도는 본 발명 간격유지구의 다른 실시예 단면도.

제8도는 본 발명 제7도에 의한 간격 유지구의 사용상태 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2, 6 : 튜브 4 : 퀵 클램프

8 : 유입구 10 : 유출구

12, 16 : 전극 14 : 간격유지구

20 : 체결구 22, 24 : 요입흠

26 : 스페이스 28 : 전원

30 : 산업폐수 32 : 케이스

34 : 덮개 36 : 공간부

38 : 시약 공급조 40 : 정량펌프

42 : 폐수처리 시약공급원 44 : 버블러

46 : 버블러관 47, 68 : 전극삽입공

48, 68 : 보스 50 : 림

52 : 아암 54 : 개방홈

56 : 스프링 58 : 탄지편

60 : 요입홈 62 : 접지부

본 발명은 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지화학폐수 및 폐기물 침출수와 같은 산업폐수에 염소, 염산, 염소화합물 및 간수 또는 이들의 혼합물을 넣고 연속적으로 전해 처리하는 장치에 관한 것이다.

염색폐수와 같은 각종 산업폐수는 색도가 높아서 강물이나 지하수 및 바닷물과 같은 수질을 오염시키고 또한 수중으로 유입되는 빛과 산소 등을 차단시켜 수중생물과 미생물에게 엄청난 피해를 끼치고 있으며 수자원의 오염으로 용수 생산에도 큰 장애요소로 되고 있다.

또한, 인구의 증가와 산업의 발달에 따라 산업폐수의 발생량 또한 급증추세에 있으며, 이들로 인한 환경공해 및 생태계파괴가 큰 사회문제로 대두됨에 따라 방류 폐수의 법적 환경기준치를 마련하여 엄격히 규제하고 있으며 그 처리수단과 방법에 대해서는 많은 고심과 더불어 꾸준한 연구가 수행되고 있는 실정이다.

한편 산업폐수를 전해 전기분해 처리하면서 공기·산소 또는 오존이나 이들의 혼합가스를 버블링 bubbling 시키면 산업폐수의 색도·화학적 산소요구량 COD ·생물학적 산소요구량 BOD 그리고 분산된 고체 SS 입자 등을 크게 저하시켜 산업폐수가 정화 처리하며, 상기 화합물이나 이들의 혼합물을 산업폐수에 넣고 공기·산소 및 오존이나 이들의 혼합가스를 버블링시키면 염소이온 Cl^-의 산화로 인하여 차아염소산이온 ClO₂ ^-, 아 염소산이온 ClO₂ ^-, 염소산이온 ClO₃ ^-및 과 염소산이온 ClO₄ ^-이 발생되므로 산업폐수내의 산소용해도가 크게 증가된다.

또한, 이와 같은 염소산이온들을 포함한 산업폐수에 저전압 3V~15V 의 직류나 고주파 교류펄스를 인가하여 전기 분해하면 이들 염소산 이온들로부터 높은 에너지를 가진 산소이온 O₂ ^-들이 불리되어 나와서 염료분자나 안료분자의 발색단아니 조색단을 공격하여 이들 분자들을 산화 분해함으로써 산업용폐수의 색도, COD, BOD 및 SS등을 크게 저하시켜 정화 처리하게 된다.

상기와 같은 방법으로 산업폐수를 정화 처리하는 경우에 불연속적인 배지타입 전해조와 연속적인 튜브형 전해장치를 만들 수 있으며, 본 발명에서는 연속적으로 처리되는 산업공정에 의해 계속적으로 방출되는 산업폐수를 가장 효과적으로 연속 처리할 수 있는 튜브형 전해정화처리장치를 제공함에 목적이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

전기 전도가 우수하면서 내 화학성을 갖는 복수 개의 튜브 2 를 통상의 퀵 클램프 (또는Quick disconnect coupling : 4) 와 연결튜브(6) 로 연결하되 유입구(8) 는 높게 설치하고, 유출구(10) 는 낮게 설치하여 산업폐수가 중력에 의해 자연적으로 흐르도록 하고, 튜브(2)의 내부 중앙에는 전극(12) 을 설치하되 절연성 간격 유지구(14) 를 이용하여 전극(12) 이 튜브(2) 의 중앙에 위치하도록 하고, 연결튜브(6) 의 내부 중앙에도 상기 전극(12) 과 전극(12) 을 연결하는 연결 전극(16) 을 연결튜브(6) 의 중앙에 위치하도록 연결하고, 전극(12)과 , 연결전극(16) 은 도전성 체결구(20) 로 연결한다.

상기에서 튜브(2)는 산업폐수의 종류나 오염정도 및 처리수량에 따라 적당한 길이와 직경 및 전압으로 하며 튜브(2)는 제1도와 같이 상호 평행 설치한 다음 양끝 부분에 연결튜브(6)와 연결전극(16)을 결합한 다음 퀵램프(4)와 체결구(20)로 연결하면 되며, 제2도와 같이 튜브(2)를 상하 및 좌우로 평행 설치한 다음 양끝 부분들은 퀵 클램프(4)와 체결구(20)를 이용하여 연결튜브(6)와 연결전극(16)을 연결하면 된다.

상기에서 튜브(2)와 튜브(2)는 제6도와 같이 상하 요입홈(22)(24)을 갖는 절연성 스페이스(spacer : 26)로 지지하고, 도전성을 띄는 전극(12)과 튜브(2)에는 전해용 전해용 전원(직류 또는 고주파 교류펄스 : 28)을 접속시켜 튜브(2)(6)로 흐르는 산업폐수(30)가 전해되게 한다.

또한, 튜브(2)(6)는 사각형의 절연 또는 비절연 케이스(32)내에 수상 설치하고, 케이스(32)가 비절연재(도전재)인 경우 접지시켜 전기 안전성을 확보하도록 한다.

한편, 튜브(2)의 유입구(8) 측 상부에 덮개(34)를 갖는 공간부(36)를 형성한 다음 전극(12)의 단부를 절곡시켜 외부로 돌출되게 설치하고, 공간부(36)의 중간에 깔대기 형상의 시약 공급조(38)를 설치하여 산업 폐수 중으로 폐수처리시약이 일정량 공급되게 하며, 상기 공급조(38)로는 정량펌프(40)에 의해 폐수처리 시약 공급원(42)으로부터 적당량의 폐수처리시약이 상시 공급되어 소모분이 보충되게 하고, 상기 공간부(34)의 일단에 버블링 가스(공기나 산소나 오존 및 이들의 혼합가스)를 공급시켜 산업폐수(30)중으로 용존시킬 수 있는 버블러(bubbler : 44)를 산업폐수(30)의 수중으로 투입설치하고, 버블러관(46)으로는 도시 안된 공기펌프에 의해 정량의 공기나 산소나 오존 및 이들의 혼합가스가 상시 공급되게 한다.

한편, 전극(12)을 튜브(2)의 중앙에 위치하도록 지지하는 간격유지구(14)는 절연성 세라믹이나 절연성 합성수지로 형성하고, 그 형상은 제3,4,5도와 같이 중앙부에 전극(12) 삽입공(47)을 갖는 보스(48)와 림(50) 및 3개 전후의 아암(52)으로 구성되며, 아암(52)의 단면 형상은 제5도와 같이 유선형으로 형성하여 산업폐수의 유속저항을 크게 줄이도록 하고, 또한 유속흐름 방향과는 30도 전후의 기울기를 갖는 경사도(θ)를 갖게하여 산업폐수가 와류되어 흐르게 함으로써 전해 처리 효율이 높아지도록 한다.

또한 림(50)과 아암(52)에는 외향 개방홈(54)을 형성한 다음 스프링(56)을 끼우고, 상기 스프링(56)에 탄지편(58)의 요입홈(60)을 끼워 비교적 큰 평면적의 접지부(62)가 튜브(2)의 내측면에 접촉되어 탄지되게 함으로써 전극(12)이 튜브(2)의 중앙에 위치하도록 하며, 따라서 도전성 전극(12)과 튜브(2)로 급전되는 전원(28)에 의해 산업폐수(30)가 전기분해 되도록한다.

또한, 튜브(2)의 직경이 큰 경우 복수개의 전극을 설치할 수 있으며, 제7,8도는 튜브(20)내에 복수 개의 전극을 설치할 수 있도록 구성한 간격유지구(64)의 다른 실시 예를 도시한 단면도이다. 즉, 보스(48)와 림(50) 및 아암(52)과 아암(52) 사이에 전극 삽입공(66)를 갖는 별도의 보스(68)를 등간격으로 복수개 설치하여 고른 분포의 전기분해가 이루어지도록 하며 상기의 경우 제8도와 같이 직류전원을 인가하는 경우 극성이 교대로 위치하도록 한다. 본 발명에서 튜브(2)(6)속의 양전극(12)(16) 재질은 스텐레스 대신에 내모도가 우수한 탄소전극(또는 흑연전극)을 대체 사용할 수 있으며, 이러한 경우 양전극(12)(16)의 마모를 크게 줄여 사용수명을 대폭적으로 연장시킬 수있다.

미 설명 부호(70)은 유로 개폐밸브, (72)는 보스지지 아암, (76)은 전극단자 이다.

이와 같이 구성하여서된 본 발명은 밸브(70)를 개방시킨 상태에서 유입구(8)로 산업폐수(30)를 자연스럽게 흐르도록 공급하면 자중 및 중력에 의해 튜브(2)로 자연스럽게 흐르게 되며 경사 설치된 간격유지구(14)(64)의 아암(52)에 의해 와류 된다.

한편 상기 산업폐수(30)의 수중으로는 시약공급조(38)에 의해 염소, 염산 등의 염소화합물이나 간수 또는 이들을 혼합한 시약이 공급되어 혼합되고 또한 버블러(44)로 공기, 산소 또는 오존이나 이들의 혼합가스가 버블링되어 용존되고, 또한 전극(12) 및 튜브(2)로 직류 또는 고주파 교류 펄스를 인가하면 염소이온(Cl^-)의 산화로 인하여 차아 염소산이온(ClO^-), 아 염소산이온(ClO₂ ^-), 염소산이온(ClO₃ ^-) 및 과 염소산이온(ClO₄ ^-)이 발생되므로 산업폐수(30)내의 산도용해도가 크게 증가된다.

또한, 전기분해에 의해 이들 염소산 이온들로부터 고에너지를 가진 산소이온(O₂ ^-)들이 분리되어 염료분자나 안료분자의 발색단이나 조색단을 공격하여 이들 분자들을 산화분해 함으로써 유출구(10)로 배출되는 공업폐수(30)의 색도, COD, BOD 및 SS등이 저하되어 정화처리되며, 산업폐수(30)를 계속적으로 공급하면서 연속 정화처리할 수 있으므로 매우 능률적인 효과가 있다.

본 발명에서 전극(12)과 전극역활을 하는 튜브(2)의 마모를 방지 하기 위하여 본 출원인ㅇ이 국내특허 제96-29771호로 출원한 바 있는 활성금속을 이용하여 비활성 전극을 만드는 전기분해 방법과 그 전기 분해 장치를 이용하도록 하며, 직류전압을 인가하는 경우 양전극은 철(Fe)보다 산화전위가 높은 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 또는 알루미늄(Al) 금속들을 그들의 염으로된 용액에 담군 희생적 양극을 연결하고, 고주파 교류펄스를 인가하는 경우 양전극과 음전극 둘다 이와 같은 희생전 양극을 연결하여 전극(12) 및 튜브(2)의 마모를 방지하도록 한다.

본 발명에서 공간부(36)의 상부는 덮개(34)로 밀폐되어 있으므로 펌핑된 버블링 가스는 유출구(10)로 빠져 나올 때까지 용존되어 흐르게 되므로 산소 용해도가 최대한으로 증가되어 산업폐수(30)의 정화처리 효율을 극대화시킬 수 있으며, 전극(12) 및 튜브(2)는 교대로 양극 및 음극화 할 수 있으며 이 과정에서 두 전극(12)(2)을 전기적인 방법으로 세척할 수 있으며, 또한 전극(12)과 튜브(2)에 고주파 교류 펄스를 인가하면 직류를 인가할 때보다 더욱 증진된 정화처리 효율을 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 내 화학성과 전기 도전성을 갖는 복수 개의 튜브를 연결하여 높은 유입구와 낮은 유출구를 형성하고, 튜브의 길이방향 중앙에 내 화학성 전극을 절연성 간격 유지구로 설치하고, 튜브의 유입구측 공간부에 전해전극의 단자와 시약 공급조와 버블러를 설치하여서 된 산업폐수 연속 전해 정화처리장치.
2. 제1항에 있어서 전해전극에 철(Fe)보다 산화전위가 높은 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 또는 알루미늄(Al)과 이들의 염용액으로 만든 희생적 양극을 연결하여 전해전극의 마모를 억제하도록 한 산업폐수 연속 전해 정화처리 장치.