KR100293311B1 - 오수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오수중에 불용성 인산염 형성금속이온을 전기화학적으로 용출시킬 때의 부동태화를 방지하여 오수중의 인산을 안정적으로 제거시키는 동시에 전극간전압의 상승을 방지할 수 있는 오수처리장치에 관한 것으로서, 본 발명의 오수처리장치D₁는 오수수납조(1)와 그 내부에 4조의 철제전극과 직류전원(126)을 구비하고, 소형합병처리정화조(101)에 조립되어 있다. 전원(126)은 전극에 전기분해를 위해 전류를 공급한다. 제어부(125)는 전극에서 철이온을 용출시킬 때 부동태화를 방지하여 오수중의 인산을 안정적으로 제거함과 동시에 전극간전압의 상승을 방지하는 것을 목적으로 하고 다음과 같은 제어를 행한다. 즉, 전해시의 전류밀도를 항상 0.1 ~ 5.0mA/㎠로 유지하여 정전류전해를 행하도록 하고 또 30분간 ~ 5일간 마다 1회의 극성반전을 지시하도록 제어한다.

Description

오수처리장치

본 발명은 오수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분뇨폐수나 생활폐수등과 같은 오수에 포함된 인산을 전기분해에 의해 용출된 금속이온과 반응시켜 제거하기 위한 오수처리장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 오수처리장치로서는 종래 다음과 같은 것들이 알려져 있다.

즉, 처리되어야 하는 오수가 수납되는 오수수납조를 설치하고 이 조내에 불용성 인산염 형성금속으로 이루어진 전극을 1조 이상 배치시켜 두고, 이들의 전극간에 전압을 인가시켜 전기화학적으로 수불용성 인산염 형성금속이온을 오수중에 용출시킴으로써 인산을 수불용성 인산염에 의해 침전제거하기 위한 장치이다.

이러한 오수처리장치에 있어서는 경우에 따라 전극의 표면에 부동태피막이라고 불리우는 내식성산화피막이 형성되기 때문에 수불용성 인산염 형성금속이온의 용출이 감소되거나 또는 정지될 우려가 있다(부동태화). 이러한 부동태화가 일어나면 오수중에 인산을 수불용성 인산염으로 제거하는 것이 곤란하게 되거나 불가능하게 된다.

또 경우에 따라 전극간 전압이 너무 높게 되어 소비전압이 증대될 우려가 있다.

본 발명은 이러한 사정에 감안하여 안출된 것으로서, 오수중에 수불용성 인산염 형성금속이온을 전기화학적으로 용출시킬 때의 부동태화를 방지하여 오수중의 인산을 안정적으로 제거하는 동시에 전극간전압의 상승을 방지할 수 있도록 하는 오수처리장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 오수처리장치의 분해사시도이다.

도 2는 도 1의 오수처리장치의 일부를 상면에서 본 구성설명도이다.

도 3은 도 1의 오수처리장치의 구성부재인 전극체 및 전극지지체의 사시도이다.

도 4는 도 3의 전극체 및 전극지지체의 분해사시도이다.

도 5는 도 1의 오수처리장치가 조립된 합병처리정화조의 내부를 정면에서 본 확대

구성설명도이다.

도 6은 도 1의 오수처리장치에 의해 전류밀도를 항상 0.3 mA/㎠로 유지시키고, 또

1시간마다 1회의 극성반전을 시키면서 정전류전해를 행할 때의 전극간 전압

의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 7은 도 1의 오수처리장치에 의해 전류밀도를 항상 0.05 mA/㎠로 유지시키고, 또

1시간마다 1회의 극성반전을 시키면서 정전류전해를 행할 때의 전극간 전압

의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 제2실시형태에 관한 오수처리장치가 조립된 합병처리정화조의 내

부를 정면에서 본 확대구성설명도이다.

도 9는 도 8의 오수처리장치에 의해 전류밀도가 0.1 mA/㎠를 밑도는 정전류전해를

행할 때의 전극간전압의 변화와, 전류밀도를 정기적이고도 일시적으로

0.1~5.0 mA/㎠로 상승시킨 때의 전극간전압의 변화를 나타낸 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 오수수납조 2, 3 : 전극

D₁, D₂: 오수처리장치 101 : 소형합병처리정화조

125, 129 : 제어부 126 : 전원

본 발명에 의하면, 오수수납조와, 이 오수수납조에 배치되고 그 오수중의 인산을 침전제거하기 위해 철이온 또는 알루미늄이온을 전기분해로 용출시키는 적어도 1조의 전극과, 이 전극에 전해용전류를 공급하기 위한 전원과, 전극에 대해 부동태피막의 생성이 방지될 수 있고 또한 전극간전압의 상승을 방지할 수 있도록 전류밀도를 제어하는 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치가 제공된다.

오수수납조는 전기분해처리에 제공되는 오수가 수납된다. 전극은 예를들어 장방형 판형상의 것이 2장 1조로 소정위치에 배치되고 전기분해에 의해 철이온 또는 알루미늄이온을 오수수납조에서 용출시킨다. 전원은 각조의 전극의 전기분해를 위해 전류를 공급한다.

1조의 전극은 예를들면, 양쪽 다 철 전극 및 알루미늄전극 중 하나이거나 또는 한쪽이 철 전극 및 알루미늄전극 중 하나이고 다른쪽이 불용성 금속전극이다. 전자의 경우에는 필요에 따라 전극의 극성반전을 행함으로써 전극의 부동태화를 방지할 수가 있다. 또한 후자의 경우에는 철 전극 및 알루미늄전극 중 하나를 양극으로 하고, 불용성 금속전극을 음극으로 한다. 여기서 불용성 금속전극으로는 예를 들면 은전극 및 백금전극등이 있다. 또 1조의 전극은 예를 들면 손잡이부가 있는 전기절연성 스페이서등에 고정되고 상호 간격이 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.

오수수납조에서 용출된 철이온 또는 알루미늄이온은 오수중에 인산(오르토인산)과 반응하여 수불용성 인화합물(Fe (OH)_x(PO₄)_y또는 Al (OH)_x(PO₄)_y)로 되어 응집되어 오수수납조에 침전된다.

제어부는 전극에 대해 부동태피막의 생성이 방지될 수 있고 또한 감전의 우려가 방지될 수 있도록 전류밀도를 제어하는 것이다. 이러한 전류밀도를 제어하는 것은 본 발명자들이 연구한 결과, ①부동태화와 전해시의 전류밀도 사이에는 얼마간의 상관관계가 있음, ②전류밀도가 너무 작으면 부동태화가 일어남, ③전류밀도가 너무 크면 전극간 전압이 상승하여 소비전력이 증대할 우려가 있음, 등이 밝혀졌기 때문이다.

즉, 상기 철 이온을 용출시킬 수 있도록 정전류전해를 행한 경우의 적절한 전류밀도는 0.1 ~ 5.0 mA/㎠ 이고, 상기 알루미늄이온을 용출시킬 수 있도록 정전류전해를 행한 경우의 적절한 전류밀도는 0.2 ~ 6.0 mA/㎠ 인 것이 실험에 의해 판명되었다. 여기서 전류밀도가 각각의 하한치에 미달될 때는 부동태화가 일어나고, 각각의 상한치를 넘어설 때는 전극간전압이 너무 높아져서 소비전력이 증대될 우려가 있다. 즉, 소비전력의 상한치로 전극간전압을 약 25V로 설정했다.

이들의 전류밀도는 상기 철이온 용출의 경우, 보다 바람직하게는 0.2 ~ 4.0 mA/㎠, 더욱 바람직하게는 0.4 ~ 3.0 mA/㎠ 이고, 상기 알루미늄이온의 용출의 경우, 보다 바람직하게는 0.3 ~ 5.0 mA/㎠, 더욱 바람직하게는 0.6 ~ 4.0 mA/㎠ 인 것으로 판명되었다.

본 발명에 관한 오수처리장치는, 오수수납조로 유입된 오수가 유출후에 순환되어 다시 유입되도록 구성되어 있는 오수처리장치에 있어서, 오수수납조로 유입되는 1일치의 오수량을 V(ℓ/일), 오수수납조로 유입되는 오수중의 인의 농도를 p(㎎/ℓ), 오수수납조로 유입된 오수가 유출후에 다시 유입되기까지의 순환시간을 H(sec), 정수를 α라고 하면, 전극을 오수수납조의 오수중에 침지배치시킬 때의 전극침지총표면적 S(㎠)가 S = α×p×V÷H에서 구해지는 것이 바람직하다. 전해중의 전극에 대해 전류밀도는 전류치와 전극침지총표면적 S에서 결정되기 때문에 계산에 의해 구해진 전극침지총표면적 S에 따라 전극을 오수수납조의 오수중에 침지배치시켜 원하는 전류밀도를 얻을 수 있기 때문이다.

예를들면 철전극을 양극으로 하고, 철(Fe)과 인(P)의 몰비 Fe/P를 b로 한 경우, 전류의 세기 A(mA)는

A = (p×10^-3÷30.97)×V×2×(96500÷H)×b = 6.23×b×V÷H … 식 1

로 표시된다. 여기서, 30.97은 인(P)의 원자량, 2는 Fe 1몰 = 2g 당량으로 유래되는 수치, 96500은 패러데이 정수이다.

전류밀도를 a (mA/㎠)라고 하면 S는

S = A/a …식 2

로 나타낼 수 있다.

따라서, 식 1과 식 2에서

S = 6.23×b×V÷H÷a

= α×p×V÷H … 식 3

로 나타내 진다. 여기서 α는 α= 6.23×b÷a이고, a와 b로 결정되는 정수이다.

본 발명에 관한 오수처리장치는 전극이 모두 철전극이거나 알루미늄전극이고, 제어부는 전원에 전극의 극성반전을 지시하는 기능을 갖는 동시에 구해진 S의 값에 따라 적정시간마다 1회의 극성반전을 지시할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 극성반전을 행할 때에 전극의 부동태화를 보다 확실히 방지하여 전기분해의 효율화를 도모할 수가 있다.

본 발명에 관한 오수처리장치는 모든 전극이 철 및 알루미늄 중 하나로 구성되고, 제어부는 전원에 전극의 극성반전을 지시하는 기능을 갖으며, 상기 정전류전해를 행할 때에 제어부가 30분 ~ 5일마다 1회 극성반전을 지시하도록 구성되는 것이 바람직하다. 일정시간마다 극성반전을 행함으로서 전극의 부동태화를 한층 더 확실히 방지하고 전기분해의 효율화를 도모할 수가 있다.

이하 본 발명의 2개의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 그러나 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

(제1실시형태)

도 1에 나타낸 것과 같이 본 발명의 하나의 실시형태에 관한 오수처리장치 D₁에는 하나의 오수수납조(1)와, 4조의 전극(2, 3)과 각조의 전극(2, 3)에 전류를 제공하기 위한 직류전원(도시되지 않음)과 2개의 전극지지체(4)가 구비되어 있다.

도 2에 나타낸 것과 같이 오수수납조(1)는 직사각형상의 상자로 이루어지고 분뇨폐수 및 생활폐수등의 처리되어야 하는 오수가 수납된다. 오수수납조(1)의 대향측벽의 상부에는 오수유입로(1a) 및 오수유출로(1b)가 형성되어 있다. 또 오수수납조(1)의 바닥에는 좌우방향으로 연장된 2개의 바닥부 위치결정봉(5)이 설치되어 있다. 그리고 이들의 바닥부 위치결정봉(5)의 내측에는 종방향으로 연장된 6개의 좌우위치결정봉(6)이 설치되어 있다.

각조의 전극(2, 3)은 모두 길다란 봉형상의 철제이고, 오수중에 인산을 제거하는 철이온을 전기분해로 용출시킨다. 도 3 및 도 4에 확대하여 표시된 것과 같이 1조의 전극(2, 3)은 이들의 상단에 설치된 염화비닐수지제의 전기절연성 스페이서(7)에 의해 상기 전극의 간격이 일정하게 유지되어 있다. 스페이서(7)에는 손잡이부(7a)가 설치되어 있다.

전극(2, 3)의 상단에는 접속용단자(8)가 설치되어 있다. 이들의 단자(8)는 리드선(9)을 거쳐 컨넥터(10)에 접속되어 있다. 컨넥터(10)는 상기 전원에 접속된다. 더욱이 1조의 전극(2, 3)과 하나의 스페이서(7)와 2개의 단자(8)와 리드선(9), 하나의 컨넥터로 이루어진 집합체를 설명의 편의상, 전극체(11)라고 칭한다.

도 3 및 도 4에 확대하여 나타낸 것과 같이 전극지지체(4)는 직사각형 박스형상이고, 폴리프로필렌수지제로 되어 있다. 전극지지체(4)의 좌우양측벽은 인접해있는 전극지지체(4)끼리를 구분시키기 위한 전기절연성 칸막이판(4a)이다. 전극지지체(4)의 전후양단은 길다란 오수유입구(4b) 및 오수유출구(4c)이다.

또, 전극지지체(4)의 상하양면은 가장자리부를 남기고 중앙을 길게 절개시켜 각각 전극착탈구(4d) 및 폭기구(4e)로 하고 있다. 게다가 전극지지체(4)의 좌우폭(2개의 칸막이판(4a)의 외면끼리의 간격)은 오수수납조(1)내에서 인접해 있는 2개의 좌우위치결정봉(6)끼리의 간격과 거의 같게 되어 있다. 더욱이 전극지지체(4)의 상면에 형성된 2개의 원형공(4f)은 스페이서(7)를 전극지지체(4)의 상면에 나사로 체결시키기 위한 것이다.

이러한 구성의 전극지지체(4)는 오수수납조(1)내에서 취출이 가능하게 배치되어 있다. 즉, 조내에 설치된 바닥부 위치결정봉(5) 및 좌우위치결정봉(6)에 의해 정위치에 느슨하게 고정된다.

또, 전극체(11)는 전극지지체(4)의 전극착탈구(4d)로 끼워져서 스페이서(7)가 전극지지체(4)에 나사로 체결됨으로써 전극지지체(4)에 착탈가능하게 지지된다. 따라서 전극(2, 3)의 점검 및 교환작업을 간단하고 단시간에 행할 수가 있다. 또 1조의 전극(2, 3) 및 전극지지체(4)의 2개의 칸막이판(4a)은 서로 평행하게 되어 있다. 따라서 전극지지체(4)내의 오수중의 SS(1μ이상 1㎜이하의 입자)는 각 전극(2, 3)의 전극면을 따라 오수유입구(4a)에서 오수유출구(4b)쪽으로 멈추지 않고 흐른다.

도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같이, 전극지지체(4)의 바닥면 중앙은 좌우방향으로 연장되는 오목홈부(1c)가 형성되어 있다. 그리고 이 오목홈부(1c)에 1개의 폭기관(12)이 끼워져 있다.

폭기관(12)은 이 오수처리장치D₁에 구비된 폭기장치의 일부이다. 즉, 이 폭기장치에는 오수수납조(1)외부에 설치된 급기용송풍기(도시되지 않았음)와, 이 송풍기에 접속되어 조내로 연장되는 급기관(도시되지 않았음)과, 이 급기관에 접속되어 조바닥부에 배치된 폭기관(12)이 구비되어 있다.

전극지지체(4)의 폭기구(4e)를 통해 폭기관(12)에서 폭기를 행함으로써 전극(2, 3) 및 칸막이판(4a)의 세정효과를 한층 향상시킬 수 있다.

도 5에 나타낸 것과 같이 이 오수처리장치D₁은 소형합병처리정화조(101)에 조립되어 있다.

정화조(101)의 내부는 분뇨폐수 및 생활폐수가 혼합된 오수가 유입되는 유입관(102)측에서 오수처리가 끝난 물을 외부로 방류시키는 방류관(103)측에 걸쳐 오수정화처리의 공정순에 따라 복수의 조가 구획 형성된 구조로 되어 있다.

부호 104는 유입관(102)측의 최전방부에 구획형성된 제1혐기여과마루조이다. 이 제1혐기여과마루조(104)에는 분뇨폐수 및 생활폐수중에 혼입되어 있는 정화처리가 불가능한 협잡물을 침전분리시켜 제거한다.

제1혐기여과마루조(104)에는 혐기성미생물의 여과마루인 혐기여과마루(105)가 설치되어 있고 혐기여과마루(105)에 미생물을 서식시킴으로써 악취처리를 행할 수 있다. 혐기여과마루(105)는 유입수 및 씻겨진 폐수가 일시적으로 역유입될 때 수류에 의해 침전물이 부풀어올라 부유물질로 되어 다음 조로 유출되는 것을 억제시켜 다음 조에 부하가 걸리는 것을 낮출수 있다.

부호 106은 제1혐기여과마루조(104)에 인접되어 구획형성된 다음의 제2혐기여과마루조이다. 제2여과마루조(106)에는 혐기여과마루(107)에 혐기성미생물을 서식시킴으로써 혐기처리가 행해질 수 있도록 되어 있다.

부호 108은 제2혐기여과마루조(106)에 인접되어 구획 형성된 다음의 생물막여과조이다.

제1혐기여과마루조(104)와 제2혐기여과마루조(106)는 수직한 격벽(109)으로 칸막이되어 있다. 격벽(109)의 상부에는 격벽(109)을 관통하는 이송구(110)가 형성되어 있다. 그리고 이송구(110)에 이송관(111)이 끼워져 있다.

제2혐기여과마루조(106)와 다음의 생물막여과조(108)는 수직인 격벽(112)으로 간막이 되어 있다. 격벽(112)의 상부에는 격벽(112)을 관통하는 이송구(113)가 형성되어 있다. 그리고 이송구(113)에는 이송관(114)이 끼워져있다. 제1혐기여과마루조(104)에서 이송관(111)을 통해 제2혐기여과마루조(106)로 이송되어 온 오수는 혐기여과마루(107)를 아래쪽으로 흐르면서 통과한 후 이송관(114)을 통해 다음의 생물막여과조(108)로 보내진다.

제2혐기여과마루조(106)에 설치된 혐기여과마루(107)에 의해 어느 정도의 SS가 포착된다. 포착된 SS는 서서히 혐기분해되어 용해성 물질로 되거나, 제2혐기여과마루조(106)의 바닥에 오니로 저장되거나 한다. 또 혐기여과마루(107)에는 유기성 질소가 암모니아성 질소로 혐기분해된다.

생물막여과조(108)에는 호기성미생물의 여과마루인 호기여과마루(115)가 설치되어 있고 호기여과마루(115)에 호기성미생물을 서식시킴으로써 호기처리를 행하도록 되어 있다. 생물막여과조(108)의 바닥부 근방에는 폭기장치의 폭기관(116)이 횡방향으로 설치되어 있다. 폭기장치는 폭기관(116)에서 공기를 불어냄으로써 생물막여과조(108)의 호기여과마루(115)에 서식하는 호기성미생물에 산소를 공급한다.

부호 117은 생물막여과조(108)에 인접해서 구획형성된 다음의 처리수조이다. 처리수조(117)에는 생물막여과조(108)에서 호기처리되고 여과되어 이송되어온 처리수를 정위치에 저장시킨다.

부호 118은 처리수조(117)의 상부에 구획형성된 소독조이다. 소독조(118)는 처리수조(117)에서 처리된 후의 상측 맑은물을 소독처리하여 방류관(103)에서 외부로 배출시키도록 되어 있다.

생물막여과조(108)와 다음의 처리수조(117) 사이에는 수직인 격벽(119)으로 간막이되어 있다. 격벽(119)의 상부에는 격벽(119)을 관통하는 이송구(120)가 형성되어 있다. 그리고 이송구(120)에 이송관(121)이 끼워져 있다. 제2혐기여과마루조(106)에서 이송관(114)을 통해 생물막여과조(108)에 이송되어 온 오수는 호기여과마루(115)를 아래쪽으로 흐르면서 통과한 후 이송관(121)을 통해 다음의 처리수조(117)로 보내진다.

처리수조(117)의 상부에서 제1혐기여과마루조(104)의 상부에 걸쳐 처리수중의 상측 맑은물을 반송하기 위한 반송관(122)이 배치되어 있다. 그리고 처리수조(117)에서 리프트관(123)에 의해 길어 올려진 상측 맑은물은 분수계량장치(124), 반송관(122)을 경유하여 오수처리장치 D₁으로 보내져 인제거처리에 쓰인 후 제1혐기여과마루조(104)로 되돌아간다.

도 5에 있어서, 부호 125는 오수처리장치 D₁에 구비되어 있는 제어부를, 부호 126은 전원을 각각 나타내고 있다. 전원(126)은 오수수납조(1)의 내부에 배치된 전극(2, 3)에 전기분해를 위한 전류를 공급한다. 부호 127은 오수수납조(1)의 외부에 설치된 급기용송풍기를 나타내고 있다. 송풍기(127)는 오수수납조(1)의 내부의 전극(2, 3) 및 간막이판(4a)에 폭기를 실시하므로써 함으로써 이들 면을 세정하기 위한 폭기장치의 일부이다.

정화조(101)에 유입되는 오수량을 1일 1200ℓ로 하고 정화조(101)내의 순환유량은 6000ℓ로 한다. 이때 오수수납조(1)의 내부에 배치된 전극(2, 3)에는 전류를 약 650mA 흘린다(철이온의 용출량은 몰비 Fe/P = 1.5 ~ 2.5가 되도록 제어하면 좋다). 각 전극체(11)의 전극간 거리는 25mm로 하여 전극간전압이 항상 감시될 수 있도록 되어 있다. 더욱이 전해시의 오수수납조(1)에 대한 전류밀도는 상기 식 3에서 얻어진 S에 따라 오수수납조(1)에 전극(2, 3)의 침지깊이를 적절히 조절함으로써 원하는 값으로 설정할 수가 있다.

제어부(125)는 상기 철이온 용출을 위해 전해시의 전류밀도를 항상 0.5 ~ 5.0 mA/㎠로 유지시켜 정전류전해를 행할 수 있도록, 또 30 ~ 50분마다 1회 극성반전을 지시하도록 제어한다. 전류밀도가 0.1 mA/㎠ 미달일 때는 부동태화가 일어나고, 5.0 mA/㎠를 넘어설 때는 전극간 전압이 약 25V이상이 되어 소비전력이 증대한다.

여기서는 정화조(101)의 운전개시로부터 3개월간, 제어부(125)에 의해 전류밀도를 항상 0.3 mA/㎠ 로 유지시켜 1시간마다 1회 극성반전을 해가면서 정전류전해가 행해졌다. 그 결과를 도 6에 나타낸다.

도 6에 의하면 운전개시로부터 3개월째에 대해 전극간 전압은 운전개시시 보다 약간 증가해 있지만, 안정되어 있다. 이때의 인제거율은 80~90%이고 극히 양호하였다.

더욱이 비교를 위해 정화조(101)의 운전개시부터 3개월간, 제어부(125)에 의해 전류밀도를 항상 0.05 mA/㎠로 유지시키고, 또 1시간마다 1회 극성반전을 하면서 정전류전해가 행해졌다. 그 결과를 도 7에 나타낸다.

도 7에 의하면 운전개시부터 3개월째에 대해 전극간전압은 운전개시시보다 높게 되어 있다. 또, 전극(2, 3)의 양극측에서 산소가스의 발생이 인지되었다. 이것은 양극측에서 용출되는 상기 철이온의 양이 저하되고 물의 전해가 일어나는 것을 나타낸다. 그 원인으로는 전극(2, 3)의 표면에 Fe₃O₄등의 부동태피막이 형성되었기 때문이라고 생각된다. 이 경우에 철이온의 용출량이 저하하고, 인제거율이 저하한다. 이 전류밀도로 정화조(101)의 연속운전을 행하면 전극간전압이 상승하여 소비전력이 증대한다.

더욱이 전극(2, 3)에서 용출된 철이온은 오수중에 포함된 인산이온과 응집반응하여 인산철염 및 산화철을 생성시킨다. 이 반응은 양극측에서 일어난다고 여겨진다. 음극측에서는 수소가스가 발생한다. 이 수소가스는 전극(2, 3)의 표면에 부동태피막 및 유기성부착물의 생성을 방지시키거나 제거시키는 효과를 갖고 있다. 다시 말해서 이 수소가스가 전극(2, 3)의 세정효과를 가져온다. 전류밀도가 너무 작은 경우, 이 수소가스의 발생량이 적어지고 부동태피막의 생성이 진행된다.

다음 전류밀도를 항상 0.3 ~ 5.0 mA/㎠의 범위내에서 여러가지를 일정한 값으로 유지시키고, 또 30분 ~ 5일 마다 1회 극성반전을 시켜 정전류전해를 행하였다. 이들의 결과는 모두 안정된 인제거효과를 얻을 수 있는 것이었다.

이 오수처리장치 D₁에 대해 오수수납조(1)의 오수중에 전극(2, 3)을 침지배치시킬 때의 전극침지총표면적 S(㎠)는 원하는 전류밀도를 얻기 위해 상기 식 3에서 구할 수 있다.

예를 들어 유입측의 인농도 p를 5mg/ℓ로 한 때 몰비 Fe/P 1.0 ~ 2.5의 범위(이 범위가 적절하고 1.5 ~ 2.0이 더욱좋다)중 1.5를 이용하면, 필요한 철농도는 14mg/ℓ가 된다. 오수처리장치 D₁에 오수의 유입량 및 순환시간을 각각 1200ℓ/일, 23.5시간으로 하면 오수수납조(1)에 대해 전해전류치는 690mA가 된다.

따라서 원하는 전류밀도 a를 1.0 mA/㎠로 설정하면 식 3에서 S는 690㎠로 결정된다.

다시말해서 유입인농도, 오수유입량, 순환시간이 결정되면 최적의 전극침지총표면적을 구할 수가 있다.

(제2실시형태)

도 8에 나타낸 것과 같이 본 발명의 다른 하나의 실시형태에 관한 오수처리장치 D₂에는 하나의 오수수납조(1)와 4조의 철제전극과, 각조의 전극에 전류를 공급하기 위한 직류전원(126)과 급기용송풍기(127)와 시각적알림부인 LED램프(128)와, 제어부(129)가 구비되어 있다.

전극은 오수처리장치 D₁에 대한 것과 같다. LED램프(128)는 전해중의 전극간전압이 25V이상이 되면 점등은 제어부(129)의 지시에 의해 이루어진다.

제어부(129)는 전류밀도가 0.1mA/㎠를 밑도는 정전류전해를 행하는 경우에는 전류밀도를 정기적이고도 일시적으로 0.1 ~ 5.0mA/㎠로 상승되도록 제어한다. 그 일례를 도 9에 나타낸다.

여기서, 「정기적이고도 일시적으로」전류밀도를 상승시킨다는 것은, 예를들어 수시간 마다 수분동안만 전류밀도를 상승시키는 것을 의미한다.

즉, 도 9의 상측에 나타낸 것과 같이 전류밀도를 0.05mA/㎠로 유지시켜 12시간 마다 1회 극성반전을 시켜 정전류전해를 행할 경우에는 인제거효과가 좋지않았다. 이것은 전극표면에 부동태피막이 생성되었기 때문이라고 생각된다. 도 9의 하측에 나타낸 것과 같이 0.05mA/㎠의 전류밀도로 10시간의 정전류전해를 행하고 다음에 0.2mA/㎠의 전류밀도로 2시간의 정전류전해를 행하여 그 후에 극성반전을 시켜 재차 0.05mA/㎠의 전류밀도로 10시간의 정전류전해를 행한 경우에는 높은 인제거효과가 인지되었다. 이것은 생성된 부동태피막이 전류밀도의 일시적 상승에 의해 파괴,제거되었기 때문이라고 생각된다.

이러한 높은 인제거효과는 전류밀도를 일시적으로 상승시킴으로써 유지할 수가 있다.

오수처리장치 D₂의 다른 부분의 구성 및 오수처리장치 D₂가 갖는 효과는 오수처리장치 D₁의 그것과 실질적으로 동일하기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.

바라건데, 본 발명의 실시형태에 있어서는 오수처리장치 D₁또는 오수처리장치 D₂에 의해 소형합병처리정화조(101)내의 오수 중 인산을 제거하는 구성에 대해서 상술하였지만 수조, 양식장 또는 수족관등의 수중의 인산의 제거에 이용하여도 좋다.

청구항 1기재의 발명에 의하면 오수수납조와, 오수중의 인산을 제거하기 위해 철이온 또는 알루미늄 이온을 전기분해에 의해 용출시키기 위한 전극과 이 전극에 전해용전류를 공급하기 위한 전원과, 제어부를 구비하고, 제어부가 전극에 대해 전류밀도를 부동태피막의 용출의 생성이 방지될 수 있도록 그리고 전극간전압의 상승이 방지될 수 있도록 제어한다. 따라서 전류밀도를 적절한 값으로 유지하여 정전류전해를 행함으로써 오수중의 불용성 인산염 형성금속이온을 전기화학적으로 용출시킬 때의 부동태화를 방지하여 오수중의 인산을 안정적으로 제거하는 동시에 소비전력의 증대를 방지할 수가 있다.

청구항 2기재의 발명에 의하면 제어부가 상기 전류밀도를 철이온 용출시에는 0.1 ~ 5.0mA/㎠의 범위내의 일정한 값으로 유지시키고, 알루미늄이온 용출시에는 0.2 ~ 6.0mA/㎠의 범위내의 일정한 값으로 유지시켜 정전류전해를 행하도록 제어한다. 따라서 전극간전압의 이상상승을 방지하고 전류밀도를 적절한 값으로 유지함으로써 청구항 1기재의 발명에 관한 상기 효과를 한층 더 확실히 얻을 수가 있다.

청구항 3기재의 발명에 의하면 오수수납조에 유입된 오수가 유출후 순환하여 다시 유입하도록 구성되어 있는 오수처리장치에서, 오수수납조로 유입되는 1일치의 오수량을 V(ℓ/일), 오수수납조로 유입되는 오수중의 인 농도를 p(mg/ℓ), 오수수납조에 유입된 오수가 유출후에 다시 유입되기까지의 순환시간을 H(sec), 정수를 α라고 하면, 전극을 오수수납조의 오수중에 침지배치될 때 전극침지총표면적 S(㎠)는 S = α×p×V÷H에서 구할 수 있다. 따라서 전해중의 전극에 대해 전류밀도는 전류치와 전극침지총표면적 S에 의해 결정되기 때문에 계산으로 구한 전극침지총표면적 S에 따라 전극을 오수수납조의 오수중에 침지배치함으로써 원하는 전류밀도를 얻을 수 있다.

청구항 4기재의 발명에 의하면 전극이 모두 철전극이나 또는 모두 알루미늄 전극이고, 더구나 제어부가 전원에 전극의 극성반전을 지시하는 기능을 갖는 동시에 구해진 S의 값에 따라 적정시간 마다 1회의 극성반전을 지시한다. 따라서 일정시간 마다 전극의 극성반전을 행함으로써 청구항 3기재의 발명이 꾀하는 전극의 부동태화를 한층 더 확실하게 방지하고, 전기분해의 효율화를 도모할 수가 있다.

Claims (4)

1. 오수수납조와, 이 오수수납조에 배치되고 그 오수중의 인산을 침전제거하기 위한 철이온 또는 알루미늄이온을 전기분해로 용출시키는 적어도 1조의 전극과, 이 전극에 전해용 전류를 공급하기 위한 전원과, 전극에서 부동태피막의 생성이 방지되고 전극간 전압의 상승이 방지될 수 있게 전류밀도를 제어하는 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
2. 제1항에 있어서, 제어부는 상기 전류밀도를 철이온의 용출시에는 0.1 ~ 5.0 mA/cm²의 범위내의 일정한 값으로 유지시키고, 알루미늄이온의 용출시에는 0.2 ~ 6.0 mA/cm²의 범위내의 일정한 값으로 유지시켜 정전류전해를 행할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오수수납조로 유입된 오수가 유출후 순환하여 다시 유입하도록 구성되어 있는 오수처리장치에서, 오수수납조에 유입되는 1일분의 오수량을 V(ℓ/일), 오수수납조에 유입되는 오수 중 인의 농도를 p(㎎/ℓ), 오수수납조에 유입된 오수가 유출후에 다시 유입되기까지의 순환시간을 H(sec), 정수를 α라고 하면, 전극이 오수수납조의 오수중에 침지배치될 때 전극침지 총표면적 S(㎠)는 S=α×p×V÷H에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.
4. 제3항에 있어서, 전극은 모두 철 전극 또는 알루미늄전극이고, 제어부는 전원에 전극의 극성반전을 지시하는 기능을 갖는 동시에 구해진 전극침지 총표면적의 값에 따라 적정시간마다 1회의 전극반전을 지시하는 것을 특징으로 하는 오수처리장치.