KR100220082B1 - 양전극의 교체가 간편한 산업폐수 전해 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지화학폐수 및 폐기물 침출수와 같은 산업폐수에 염소, 염산, 염소화합물 및 간수 또는 이들의 혼합물을 넣고 공기, 산소, 오존 또는 이들의 혼합가스를 버블링시키면서 튜브형 연속 전해 처리장치를 이용하여 가장 효과적으로 산업폐수의 색도, 생물학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 분산된 고체(SS)를 크게 저하시켜 산업폐수를 정화처리하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 전해 마모도가 비교적 빠른 양전극의 교환이 간단하고 편하도록 구성한 것이다.

Description

양전극의 교체가 간편한 산업폐수 전해 정화장치

제1도는 본 발명의 단면 구성도.

제2도는 본 발명의 사용상태 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전해조 2 : 음전극 케이스

4 : 전해실 6 : 나사홈

8,30 : 출수구 10 : 양전극

12 : 지지체 14 : 체결부

16 : 절연체 18 : 나사공

22 : 급수관 24 : 출수관

26,32 : 퀵 클램프 28,40,48,50 : 밸브

34 : 양극단자 36 : 음극단자

38 : 전해전원 42 : 산업폐수

44 : 시약 공급관 46 : 버블러관

52,54,60 : 압력계 56,58 : 체크밸브

62 : 절연관 64 : 급전단자

66 : 전자 제어기 68 : 수납 케이스

70 : 전해조 지지간

본 발명은 염색폐수, 피혁폐수, 석유화학폐수, 제지화학폐수 및 폐기물 침출수와 같은 산업폐수에 염소, 염산, 염소화합물 및 간수 또는 이들의 혼합물을 넣고 연속 전해처리하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 전해 마모도가 비교적 빠른 양전극의 교환이 간편하도록 구성한 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 생태계 파괴가 큰 사회문제로 대두됨에 따라 방류폐수의 법적 환경기준치를 마련하여 엄격히 규제하고 있으며, 그 처리수단과 방법에 대해서는 많은 고심과 더불어 꾸준한 연구를 수행하고 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 처리되며, 상기 화합물이나 이들의 혼합물을 산업폐수에 넣고 공기, 산소 및 오존이나 이들의 혼합가스를 버블링시키면 염소이온(Cl^-)의 산화로 인하여 차아 염소산이온(ClO₂ ^-), 아 염소산이온(ClO₂ ^-), 염소산이온(ClO₃ ^-) 및 과 염소산이온(ClO₄ ^-)이 발생되므로 산업폐수내의 산소 용해도가 크게 증가된다.

또한, 이와 같은 염소산 이온들을 포함한 산업폐수에 저전압(3V∼15V)의 직류나 고주파 교류펄스를 인가하여 전기분해하면 이들 염소산 이온들로부터 높은 에너지를 가진 산소이온(O₂ ^-)들이 분리되어 나와서 염료분자나 안료분자의 발색단이나 조색단을 공격하여 이들 분자들을 산화 분해하므로서 산업용폐수의 색도, COD, BOD 및 SS 등을 크게 저하시켜 정화 처리하게 된다.

상기와 같은 방법으로 산업폐수를 정화처리하는 경우 불연속적인 배지타입 전해조와 연속적이면서 효과적으로 처리할 수 있는 튜브형 전해장치를 만들 수 있으며, 본 발명인은 이러한 "산업폐수 연속 전해 정화처리방법 및 그 장치"를 국내 특허출원 제96-52501호로 출원한 바 있으나 양전극의 재질을 스텐레스 대신에 내마모도가 우수한 탄소전극(또는 흑연전극)을 사용하더라도 전해에 의해 그 수명이 비교적 짧은 편이므로 자주 교체해 주어야 하는 불편함이 있으나 구조상 그 교체가 힘든 편이다.

따라서, 본 발명은 양전극의 교체가 쉽도록 함을 목적으로 하며, 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 전해조(1)의 단면 구성도로, 스텐레스 금속과 같이 전기 전도도와 내화학성이 우수한 음전극 케이스(2)를 다소 큰 직경으로 구성하여 상부가 개방된 전해조(4)를 형성하고, 전해조(4)의 상부 내주면에 나사홈(6)을 빙둘러 형성하고, 나사홈(6)의 하부 일측에 음전극 케이스(2)의 바깥으로 돌출되는 출수구(8)를 형성하여 전해처리된 산업폐수(42)가 배출되게 하고, 전해실(4)의 하부에 산업폐수(42)가 순환하면서 양전극(10)을 지지하는 절연지지체(12)를 설치한다.

상기 지지체(12)는 양전극(10)이 끼워질 수 있게 중앙부에 통공을 형성하고, 또한 통공을 향할수록 하향 경사지게 형성하여 양전극(10)의 삽입이 쉽도록 하며, 지지체(12)는 절연성 세라믹이나 절연성 합성수지로 형성하고, 양전극(10)이 삽입되는 삽입공과 보스와 림 및 2개 내지 5개 정도의 아암으로 구성되며, 아암의 단면 형상은 유선형으로 형성하여 산업폐수의 유속저항을 크게 줄이도록 한다.

음전극 케이스(2)의 나사홈(6)에 4각 내지 8각 형상의 체결부(14)를 갖는 나이론 수지와 같은 절연체(16)를 나사결합하여 수밀 유지시키고, 절연체(16)의 중앙부에 나사공(18)을 형성한 다음 하부가 지지체(12)에 끼워진 튜브 형상의 탄소로 형성된 양전극(10)의 상단부를 절연체(16)상의 상부로 돌출시킴으로써 급수관(또는 절연 급수관:22)이나 다른 전해조(1a)의 출수관(24)을 도전성 퀵 클램프(26) 또는 퀵 커플링으로 수밀 유지되게 연결할 수 있도록 한다.

상기에서 음전극 케이스(2)의 하단부에는 밸브(28)를 갖는 출수구(30)를 설치하여 양전극(10)을 교체하거나 전해실(4)의 바닥에 슬러지와 같은 침전물이 쌓일 경우 손쉽게 배출시킬 수 있도록 한다.

급수관(22)와 출수관(24)에 각각 설치되는 도전성 퀵 클램프(26)(32)에는 양극단자(34)와 음극단자(36)를 각각 설치한 다음 전해전원(38)을 연결하여 양전극(10)과 음전극 케이스(2) 사이로 산업폐수가 연속적으로 흐르면서 전해되어 깨끗이 정화되게 하고, 나사홈(6)과 절연체(16) 사이에는 실런트(sealent), 접착제, 테프론 테이프 등으로 수밀 유지시킴이 바람직하다.

한편, 급수관(22)에는 밸브(40)를 설치하여 수로를 개·폐할 수 있도록 하고, 급수관(22)의 일단에 시약 공급관(44)을 설치하여 도시안된 정량펌프로 산업폐수(42) 처리용 시약을 일정량씩 공급하고, 또한 공기, 산소 또는 오존(O₃)이나 이들의 혼합가스를 공급할 수 있는 버블러관(46)을 설치하여 산업폐수 중으로 버블러 기체가 공급되게 한다.

상기에서 시약 공급관(44)과 버블러 공급관(46)에는 밸브(48)(50)와 압력계(52)(54) 및 산업폐수 역류방지용 체크밸브(56)(58)를 설치 및 연결하고, 급수관(22)의 일측에도 압력계(60)를 설치하여 산업폐수(42)의 압력에 따라 시약 공급량과 버블러 공급량을 적절히 조정할 수 있게 한다.

한편, 제1도 및 제2도와 같이 고도 정수처리를 위하여 전해조(1)를 2개 이상의 복수개로 직렬 연결하여 산업폐수(42)가 전해조(1∼1a)를 차례로 지나면서 산업폐수(42)가 정화되게 함으로써 연속적이면서 고도로 정수할 수 있게 한 것이며, 이때 전해조(1)와 전해조(1a) 사이에 퀵 클램프(26)(32)를 절연관(62)으로 연결하여 전처리된 산업폐수가 후단의 전해조(1a)로 이동하면서 재차 처리되게 하며, 처리량을 더욱 향상시킬 경우 전해조(1)를 병렬로 설치하거나 직·병렬로 혼용 설치할 수 있을 것이다.

또한, 상기에서 복수개의 전해조(1)를 직렬이나 병렬 또는 직, 병렬로 연결한 경우 급전단자(64)를 이용하여 양극단자(34)와 음극단자(36)로 전해전원(38)을 분배 공급할 수 있을 것이며, 전자제어기(66)로 공급전원을 조정함으로써 전해정도를 제어할 수 있을 것이며, 또한 케이스(2)로 구성된 음전극은 전해조(1)가 내설된 수납 케이스(68)를 통하여 접지시킴으로써 전기 안정성을 확보하도록 한다.

본 발명에서 음전극 케이스(2)와 양전극(10)의 길이는 산업폐수의 종류나 오염정도 및 처리수량에 따라 적당한 길이와 직경 및 전압으로 하면 될 것이다.

이와 같이 구성하여서 된 본 발명은 밸브(40)를 개방시킨 상태에서 급수관(22)으로 도시안된 펌프를 이용하여 각종 산업폐수(42)를 공급하고, 음전극 케이스(2)와 양전극(10)으로 직류 또는 고주파 펄스성의 전해전원(38)을 공급하고, 시약 공급관(44)으로 염소, 염산 등의 염소화합물이나 간수 또는 이들을 혼합한 시약을 공급하고, 버블러관(46)으로 공기, 산소 또는 오존(O₃)이나 이들의 혼합가스를 공급하여 버블링하면 전해 및 염소이온(Cl^-)의 산화로 인하여 차아 염소산이온(ClO^-), 아 염소산이온(ClO₂ ^-), 염소산이온(ClO₃ ^-) 및 과 염소산이온(ClO₄ ^-)이 발생되므로 산업폐수(42)내의 산소 용해도가 크게 증가되며, 또한 전기분해에 의해 이들 염소산 이온들로부터 높은 에너지를 가진 산소이온(O₂ ^-)들이 분리되어 염료분자나 안료분자의 발색단이나 조색단을 공격하여 이들 분자들을 산화분해 함으로써 출수구(18)로 배출되는 산업폐수(42)의 색도, COD, BOD 및 SS 등이 크게 저하되어 정화처리 되며, 산업폐수(42)를 계속적으로 공급하면서 연속 정화처리할 수 있으므로 매우 능률적인 효과가 있다.

본 발명에서 버블러관(46)에 의해 급수관(22)으로 공급되는 버블링 가스는 출수구(18)로 빠져 나올 때까지 용존되어 흐르게 되므로 산소용해도가 최대한으로 증가되어 산업폐수(42)의 정화처리 효율은 극대화시킬 수 있으며, 양전극(10) 및 음전극 케이스(2)를 교대로 양극 및 음극화 할 수 있으며 이 과정에서 두 전극(10)(12)을 전기적인 방법으로 세척할 수 있으며, 또한 양전극(10)과 음전극(2)에 고주파 교류 펄스를 인가하면 직류를 인가할 때보다 더욱 증진된 정화처리 효율을 얻을 수도 있을 것이다.

한편, 음전극 케이스(2)의 수명은 반영구적이나 양전극(10)의 수명은 전해에 의해 탄소전극(또는 흑연전극)을 사용하더라도 양전극(10)의 석출 및 마모도가 매우 빠르므로 수시로 교환해 주어야 하며, 본 발명으로 양전극(10)을 매우 쉽게 교환할 수 있다.

즉, 음극단자(34)와 퀵 클램프(32)를 전해조(1)로부터 분리하여 급수관(22) 또는 절연관(62)과 양전극(20)이 체결된 절연체(14)를 음전극 케이스(2)로부터 분리시키고, 또한 체결된 양전극(10)을 파이프렌치 등을 이용하여 절연체(14)로부터 분리시키면 마모된 양전극(10)의 분리작업이 끝나며, 또한 상부 외주면에 나사홈이 빙둘러 형성된 새로운 양전극의 상부를 절연체(16)의 나사공에 나사 결합하되 양전극(10)의 상단부를 절연체(16)의 상부로 다소 돌출시키고, 상기 절연체(16)를 음전극 케이스(2)의 나사홈(6)에 결합하여 양전극(10)의 하부가 지지체(12)의 중심공에 끼워져 지지되도록 하고, 양전극(10)의 상단부에 급수관(22)이나 이웃에 설치된 전해조(1a)의 절연관(62)을 접촉시킨 다음 퀵 클램프(32)와 음극단자(34)를 결합하면 양전극(10)의 결합이 완성되며, 음전극 케이스(2)와 절연체(16) 사이, 절연체(16)와 양전극(10) 사이에 실런트(sealent)나, 접착제, 테프론 테이프 등으로 수밀 유지시키면 될 것이다.

본 발명에서 급수되는 산업폐수(42)는 튜브형의 양전극(10) 내부를 지나면서 전해 공간인 양전극(10)과 음전극 케이스(2) 사이를 지나면서 전해 정화되어 출수구(8)로 배출되며, 고도 정수처리의 경우 이웃하는 전해조(1a)로 유입시켜 재처리함으로써 정화 능률이 향상된다.

한편, 양전극(10)을 교체할 때 전해조(4)에 저수된 산업폐수(42)를 배출시키거나 음전극 케이스(2)의 바닥에 침전물이 쌓인 경우 밸브(28)를 개방시키면 출수구(30)를 통하여 이들을 간단히 배출시킬 수 있다.

본 발명에서 음전하가 흐르는 전해조(1)의 출수구(8)와 양전하가 흐르는 또 다른 전해조(1a)의 양전극(10) 사이에는 절연관(62)으로 연결되므로 전기적인 단락(short)가 방지되며, 퀵 클램프(32)와 음극단자(34)가 결합되는 양전극(10)의 상단부는 절연체(16)보다 더욱 상승되어 설치되므로 모세관 현상에 의해 양전극(10)과 절연체(16) 사이의 결합홈으로 전해액이 상승되더라도 퀵 클램프(32)나 음극단자(34)의 마모가 방지되며, 물론 실런트나 접착제, 테프론 테이프 등으로 방수시키면 될 것이다.

본 발명에서 음전극 케이스(2)의 내경이 클 경우 복수개의 양전극(10)을 내설할 수도 있을 것이며, 양전극 지지체(12)의 경우 이에 적합한 구조로 하면 될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 마모도가 높은 양전극(10)을 간단하고 편하게 교체할 수 있으며, 구조가 간단하여 제작이 쉽고, 제작비가 저렴하면서 효율이 높은 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 전기 전도와 내화학성이 우수한 음전극 케이스(2)에 전해실(4)과 나사홈(6)을 형성하고, 중심 나사공(18)에 양전극(10)이 체결된 절연체(16)를 결합하고, 양전극(10)의 상단부에 산업폐수 정화처리 시약과 버블러 공기가 공급되는 급수관(22)을 퀵 클램프(32)로 결합하고, 양전극(10)과 음전극 케이스(2)에 급전단자를 통하여 전해전원(38)을 공급하도록 한 양전극의 교체가 간편한 산업폐수 전해 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 복수개의 전해조를 직렬 또는 병렬 또는 직·병렬 혼합형으로 연결하고, 전해조와 전해조는 절연관으로 연결하여 절연이 유지되게 한 양전극의 교체가 간편한 산업폐수 전해 정화장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 음전극 케이스(2)의 하부에 밸브(28)를 갖는 출수구(30)를 설치함을 특징으로 하는 양전극의 교체가 간편한 산업폐수 전해 정화장치.

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