KR100288974B1 - 전해산화폐수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초진동교반기와 듀티정류기를 사용하여 고속으로 폐수를 효율좋게 처리할 수 있는 전해산화 폐수처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 금속이온과 COD 및 BOD를 함유하는 폐수를 전해산화법으로 처리하기 위해 폐수가 유입되는 유입관(102)과 처리된 폐수를 배출되는 배출관(103)이 구비된 처리조(101)와, 이 처리조(101)에 병렬설치된 다수의 양극판(104)및 음극판(105)과, 상기 극판(104,105)에 전압을 인가하는 정류기(106)를 포함하는 전해산화 폐수처리장치에 있어서, 상기 정류기(106)는 출력전압이 주기적으로 반전되는 듀티정류기로 이루어지고, 상기 처리조(101)에는 진동모터(108)와 이 진동모터(108)에 축결되어 처리조(101) 속으로 연장되는 진동축(109) 및 이 진동축(109)에 대하여 횡방향으로 가로질러 장착된 다수의 진동날개(110)로 이루어진 초진동교반기(107)가 구비된 것을 특징으로 하는 전해산화 폐수처리장치가 제공된다.

Description

전해산화 폐수처리장치
본 발명은 전해산화 폐수처리장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 초진동교반기와 듀티정류기를 사용하여 고속으로 폐수를 효율좋게 처리할 수 있는 새로운 구조의 전해산화 폐수처리장치에 관한 것이다.
무전해니켈폐액이나 화학동폐액, 탈지폐액, 전착폐액, 징케이트폐액 또는 레지스트폐액과 같은 산업용 폐수 속에는 다량의 BOD와 COD 및 금속성분이 고농도로 포함되어 있다. 종래에 이러한 산업용 폐수를 전기화학적으로 처리하기 위해서는 전해조 내에 다수의 극판을 병렬배치하고, 전원으로서는 정류기를 통한 직류전원을 사용하여 극판에 인가하는 전해산화장치가 사용되었다. 그런데, 종래의 전해산화장치는 전원으로써 직류전원을 사용하기 때문에, 양극판에서 발생하는 산소나 음극판에서 발생하는 수소가 극판표면에 부착된 상태에서 신속하게 이탈되지 못하므로 극판에서의 중금속이온의 산화반응이 신속하고 효율적으로 이루어지지 못하는 반면, 전력소비가 크다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 전해산화처리장치는, 처리조 내의 폐액에 산소를 공급하거나 폐수 속에 함유된 입자의 분산을 촉진하기 위해, 순환펌프를 작동하거나 교반날개로 폐액을 교반하여 에어레이션을 행하였으나, 진동수가 낮아서 역시 극판 주의에서 수소나 산소가 효과적으로 이탈되지 않아서 만족스러운 처리효과를 얻을 수 없었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 전해산화 폐수처리장치의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 처리조 내의 폐액의 순환을 원활히 하고, 입자의 분산과 산소의 공급을 촉진하여 단시간 내에 다량의 폐액을 처리하여 높은 처리효율 달성할 수 있는 새로운 구조의 전해산화 폐수처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 전해산화처리장치의 극판에 인가되는 전원이 부전류를 갖도록 전류를 반전시킨 듀티정류기를 사용함으로써 처리효율을 더욱 높일 수 있는 새로운 구조의 전해산화 폐수처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전해산화 폐수처리장치의 구성도
도 2는 본 발명에 사용되는 초진동교반기의 구성도
도 3와 도 4는 본 발명에 사용되는 정류기의 구성도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10. 전원입력부 20. 메인트랜스
30. 제1사이리스터유닛 40. 제2사이리스터유닛
50. 트리거부 60. 트리거부
70. 방전회로부 100. 제어부
101. 처리조 104. 양극판
105. 음극판 106. 정류기
107. 초진동교반기
본 발명에 따르면, 금속이온과 COD 및 BOD를 함유하는 폐수를 전해산화법으로 처리하기 위해 폐수가 유입되는 유입관(102)과 처리된 폐수를 배출되는 배출관(103)이 구비된 처리조(101)와, 이 처리조(101)에 병렬설치된 다수의 양극판(104)및 음극판(105)과, 상기 극판(104,105)에 전압을 인가하는 정류기(106)를 포함하는 전해산화 폐수처리장치에 있어서, 상기 정류기(106)는 출력전압이 주기적으로 반전되는 듀티정류기로 이루어지고, 상기 처리조(101)에는 진동모터(108)와 이 진동모터(108)에 축결되어 처리조(101) 속으로 연장되는 진동축(109) 및 이 진동축(109)에 대하여 횡방향으로 가로질러 장착된 다수의 진동날개(110)로 이루어진 초진동교반기(107)가 구비된 것을 특징으로 하는 전해산화 폐수처리장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 정류기(5)는 삼상교류전원이 입력되는 전원입력부(10)와, 상기 전원입력부(10)의 후단에 일차권선이 접속되는 메인트랜스(20)와, 상기 메인트랜스(20)의 2차권선에 접속되며 메인트랜스(20) 2차권선의 정방향출력에 대하여 일방향으로 도통되도록 접속된 다수의 사이리스터로 이루어진 제1사이리스터유닛(30)과, 제어전원출력단(P,N)을 사이에 두고 상기 제1사이리스터유닛(30)에 대해 역방향으로 접속된 다수의 사이리스터로 이루어진 제2사이리스터유닛(40)과, 상기 제1 및 제2사이리스터유닛(30,40)의 게이트단자들에 소정의 타이밍으로 순차적인 트리거신호를 발하는 트리거부(50,60)와, 이들을 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해산화 폐수처리장치가 제공된다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 전해산화 폐수처리장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 초진동교반기의 구성도이며, 도 3과 도 4는 각각 본 발명의 장치에 사용되는 정류기의 블록도 및 회로구성도이다.
도 1을 참조하면, 처리조(101) 내에 폐수가 유입되는 유입관(102)과, 처리된 폐수가 유출되는 배출관(103)이 구비되고, 이 처리조(101)에는 병렬로 다수배치된 양극판(104)과 음극판(105)이 구비된다. 그리고, 이들 양극판(104)과 음극판(105)는 본 발명의 특징을 이루는 듀티정류기(106)를 통해 전원이 인가된다. 양극판(105)에서는 BOD와 COD를 구성하는 유기물이나 착체(錯體)가 산화처리되어 금속단체로 분해되고, 음극판(105)에는 폐수 속에 함유된 중금속이온이 금속으로 환원되어 석출된다. 이때, 전기화학반응이 원활히 일어나도록 극판 주의의 폐수의 순환을 촉진하기 위해 음극판(105)에는 다수의 관통공(122)을 뚫는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 산화처리장치에는 폐액의 전기화학반응을 촉진하기 위해 초진동교반기(107)가 부설된다. 이 초진동교반기(107)는 도 2에 도시된 바와같이, 진동모터(108)가 완충스프링(116)이 개재된 한쌍의 지지판(112,114) 상에 지지되며, 이 진동모터(108)에서 진동축(109)이 축방향으로 하향 연장된다. 이 진동축(109)에는 다수의 진동날개(110)가 대략 횡방향으로 연장되어 장착된다. 이 진동날개(110)는 대체로 상향으로 경사진 형태로 구성되나 하단부의 진동날개는 하향경사되어 진동을 처리조(101)의 저면측으로 전달하도록 한다. 이 초진동교반기(107)의 진동주기는 용도에 따라 10 내지 250Hz로 진동되며, 이러한 진동을 가함으로써 극판에서 발생된 수소나 산소이온의 이탈을 가속시켜서 폐수 속에 산소이온의 공급을 지속적으로 촉진하여 폐수와의 산화반응을 촉진할 수 있다. 이러한 초진동교반기(107)는 처리조의 용량에 따라 단축식 또는 다축식으로 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 산화처리장치의 전원으로서, 듀티정류기(106), 즉, 출력을 소정의 듀티비로 반전시킬 수 있는 전류반전형 정류기가 사용된다. 이러한 듀티정류기는 일반적인 직류정류기나 펄스정류기에 비해 산화처리에 요구되는 산소의 생성효율이 증대되며, 소비전력도 대폭 절감할 수 있는 잇점이 있다. 도 3과 도 4는 본 발명의 산화처리장치에 사용되는 듀티정류기의 블록도 및 회로구성도로서, 이를 구체적을 설명하면 다음과 같다.
삼상교류가 입력전원부(10)의 개폐기(11)를 거쳐서 메인트랜스(20)의 △결선된 일차권선에 입력된다. 입력전원부(10)의 후단에는 전압계(12), 전류계(13) 및 과부하방지회로(14)가 접속된다. 메인트랜스(20)의 세 개의 일차권선에는 요구되는 출력조건에 따라 그 권선수를 조절하기 위한 마그네트릴레이(M1∼M4)가 접속된다. 메인트랜스(20)의 2차측 권선에는 그 정방향출력에 대하여 일방향으로 도통되도록 배치된 다수의 사이리스터(SCR1∼SCR6)로 구성된 제1사이리스터유닛(30)이 접속된다. 구체적으로는, 이 제1사이리스터유닛(30)은 메인트랜스(20)의 2차권선의 각 상의 출력단의 전후에 한쌍이 사이리스터가 직렬로 접속된 6개의 사이리스터로 이루어진다. 한편, 이에 대응하여, 상기 제1사이리스터유닛(30)에 대하여 역방향으로 병렬접속된 다수의 사이리스터(SCR7∼SCR12)로 이루어진 제2사이리스터유닛(40)이 구비된다. 이때, 메인트랜스(20)의 2차권선의 단자는 제2사이리스터유닛(40) 내의 직렬 접속된 한쌍의 사이리스터 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제1사이리스터유닛(30)과 제2사이리스터유닛(40)의 연결점에서 제어전원출력단(P,N)이 인출된다. 그리고, 각각의 사이리스터유닛(30,40)의 캐소드단과 제어전원출력단(P,N) 사이에는 리플제거용 리액턴스(L)이 직렬접속된다.
제1 및 제2사이리스터유닛(30,40)에는 각각의 사이리스터의 게이트단자에 순차적으로 트리거신호를 발하는 트리거부(50,60)가 구비된다. 이 트리거부(50,60)에서 각각의 사이리스터의 도통주기를 제어함으로써, 도 4에 도시된 바와같이, 메인트랜스(20)의 2차출력을 임의의 듀티비의 출력파형으로 변형할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 제2사이리스터유닛(40)을 통해 메인트랜스(20)의 2차출력의 마이너스 반주기에 대하여도 마이너스출력파형을 얻을 수 있어서 제어전원출력단(P,N)에서 전류가 반전된 듀티파형을 얻을 수 있다. 이때, 제어전원의 출력파형은 키패드(92)를 통해 직접 입력할 수 있고, 이것은 마이컴으로 이루어진 제어부(100)와 미리 입력된 프로그램에 의해 메인트랜스(20)의 2차권선의 권선수나 제1 및 제2사이리스터유닛(30,40)의 트리거타이밍을 소프트웨어적으로 제어할 수 있어서 더욱 편리하다.
이와같이, 임의의 듀티비로 변형된 파형의 제어전원은 션트부(82,84)를 통해 제어전원출력단(P,N)에서 인출되고, 이 션트부(82,84)에서 분기된 전류는 각각 전류 및 전압제어부(86,88)로 피드백되어 제어전원출력단(P,N)에서 출력되는 제어전원을 피드백제어하게 된다.
한편, 제1사이리스터유닛(30)의 캐소드단과 제2사이리스터유닛(40)의 캐소드단 사이에는 스위칭부(72)와 저항(74)이 직렬접속되는 방전회로부(70)가 구비된다. 도시된 실시예에서는 이 스위칭부(72)도 역병렬로 접속된 한쌍의 사이리스터로 구성되나, 이 스위칭부(72)는 트랜지스터나 기타의 스위칭소자로 변경될 수 있다. 또한, 스위칭부(72)의 사이리스터를 트리거하기 위한 방전트리거부(66)가 더 구비된다. 이 방전회로부(70)는 고속스위칭되는 제어전원출력이 플러스 또는 마이너스로 반전되는 과도기에 불가피하게 존재하는 과도전류를 방전시켜서 제어전원의 출력이 제로인 휴지기를 확보하기 위한 것이다. 이러한 방전회로부(70)를 구비함으로써 휴지기에 의해 플러스위상과 마이너스위상이 명백히 구별되는 듀티파형을 얻을 수 있고, 이에 따라, 극성의 반전에 따른 전자소자의 소손을 방지하여 장치의 내구성을 증대할 수 있다.
이러한 듀티정류기를 전해산화폐수처리장치에 사용하면, 소비전력을 줄이면서도 극판의 극성을 순간적으로 반전시킴으로써 극판에서의 산소 및 수소의 이탈을 촉진하여 폐수 속에 산소의 공급을 촉진함으로써 폐수처리반응을 촉진할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 처리조(101) 내에 초진동교반기(107)를 설치함으로써 폐액속의 입자의 분산과 교반을 촉진하여 전기화학반응을 촉진할 수 있으며, 또한, 장치의 전원으로써 출력을 주기적으로 반전시키는 듀티정류기를 사용함으로써 소비전력을 줄이면서도 처리조 내에 산소의 공급을 촉진하여 폐수 속의 COD 및 BOD와 중금속의 처리를 원활하게 수행할 수 있다.

Claims (1)

  1. 금속이온과 COD 및 BOD를 함유하는 폐수를 전해산화법으로 처리하기 위해 폐수가 유입되는 유입관(102)과 처리된 폐수를 배출되는 배출관(103)이 구비된 처리조(101)와, 이 처리조(101)에 병렬설치된 다수의 양극판(104)및 음극판(105)과, 상기 극판(104,105)에 전압을 인가하는 정류기(106)를 포함하는 전해산화 폐수처리장치에 있어서, 상기 정류기(106)는 출력전압이 주기적으로 반전되는 듀티정류기로 이루어지고, 상기 처리조(101)에는 진동모터(108)와 이 진동모터(108)에 축결되어 처리조(101) 속으로 연장되는 진동축(109) 및 이 진동축(109)에 대하여 횡방향으로 가로질러 장착된 다수의 진동날개(110)로 이루어진 초진동교반기(107)가 구비되고, 상기 정류기(5)는 삼상교류전원이 입력되는 전원입력부(10)와, 상기 전원입력부(10)의 후단에 일차권선이 접속되는 메인트랜스(20)와, 상기 메인트랜스(20)의 2차권선에 접속되며 메인트랜스(20) 2차권선의 정방향출력에 대하여 일방향으로 도통되도록 접속된 다수의 사이리스터로 이루어진 제1사이리스터유닛(30)과, 제어전원출력단(P,N)을 사이에 두고 상기 제1사이리스터유닛(30)에 대해 역방향으로 접속된 다수의 사이리스터로 이루어진 제2사이리스터유닛(40)과, 상기 제1 및 제2사이리스터유닛(30,40)의 게이트단자들에 소정의 타이밍으로 순차적인 트리거신호를 발하는 트리거부(50,60)와, 상기 제1사이리스터유닛(30)의 캐도드단과 제2사이리스터유닛(40)의 캐소드단 사이에 구비되는 방전회로부(70)와, 이들을 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해산화 폐수처리장치.
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