KR100534416B1 - 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치에 관한 것으로, 그 목적은 협잡물이 전극에 걸리지 않고 방류수가 전극 사이로 통과하면서 전기분해되는 자연스런 유체 흐름을 가질 수 있도록 직병렬혼합결선방식의 평판형 다전극을 구성하고, 촉매성 산화물 전극을 사용하여 연속적인 극성변환 운전을 할 수 있으며, 설치된 전극의 간격을 조절하여 전압분포를 조절할 수 있도록 하며, 공간구조를 적게 차지하면서도 다 전극간에 발생하는 손실 전류를 방지하고, 처리 후 배출되는 처리수의 수압에 의해 수문이 가변 되도록 한 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 전기분해살균장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 구성은 방류수의 흐름 방향에 평행하게 적어도 2개 이상이 설치되고, 그 상하부에 설치된 전극가이드에 삽입고정되어 통전시 복극(bipolar)을 띄어 이웃하는 전극과 직렬연결되는 평판형전극들과; 이러한 평판형전극들의 양 측단에 설치되어 단자를 통해 외부전원의 +·-전압을 평판형전극들에 인가되도록 구성된 터미널전극;으로 구성된 개별 전극단이 적어도 전후 2개의 전극단으로 이루어지고, 전극단간에 병렬 결선되어 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치{ Bipolar electrolysis disinfection equipment with complex electric-connection using plate type electrode}

본 발명은 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치에 관한 것으로, 하폐수를 처리하는 하수처리장의 끝단에 설치되어 방류수의 수질을 개선시키는 전기분해살균장치에 관한 것이다.

산업화가 진행되면서, 물의 사용량이 증가되고, 대기·수질 오염이 날로 심화되면서 오폐수의 처리 및 물의 재이용의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 목적을 위한 하폐수 살균처리장치는 하폐수 처리장치장의 방류전 마지막 단계에 설치된다. 이러한 살균장치에 의해 처리된 방류수의 기준을 대한민국 특허 10-2002-0036086호의 종래 기술분야에 언급된 자료를 참조하여 설명하자면 다음과 같다.

하폐수처리 및 물의 재이용화를 위해서는 박테리아, 바이러스 등을 제거하기 위한 소독 및 물에 존재하는 부유물질의 제거가 중요한 요소로 되고 있다. 즉 하수도법 시행규칙 중 개정령(환경부령 제113호)에 의한 방류수 수질기준은 아래의 [별표1]과 같다.

[별표1] 방류수 수질기준(제6조 제1항 관련)(㎎/ℓ)

대장균 수는 모든지역에 대하여 2003년 1월 1일부터 적용하고 수질환경보전법 시행규칙 별표 5 의 규정에 의한 청정지역이나 수도법 제5조 규정에 의한 상수 원 보호지역 및 그 경계구역으로부터 상류로 유하거리 10㎞ 이내 지역 또는 수도법 제3조 제15호 규정에 의한 취수시설로부터 상류로 유하거리 15㎞ 이내 지역은 방류수질 기준으로 대장균 수가 1,000개/㎖이하로 강화하여 적용된다.

이와 같이 하수처리장에서 발생된 방류수의 살균 필요성이 법으로 강제되어 있다. 종래의 방류수 살균 기술로는 염소소독, UV소독, 오존소독, 전기분해를 이용한 소독 등이 개발·적용되어 왔다.

상기 염소소독법은 물의 소독법으로 가장 널리 이용되고 있는데, 잔류성이 높아서 효율적인 것으로 알려져 있다. 그러나 염소소독법은 공정 과정에서 THM, chloramine과 같은 강독성 부산물이 생성되며, 밀도가 낮은 oil, grease 또는 콜로이드성 물질이 물에 포함되어 있는 경우에는 소독효과가 크지 않은 단점이 있다.

UV소독은 자외선에 이한 살균방법으로 최근에 집중적으로 연구되고 있다. 그러나 UV소독은 잔류효과가 거의 없고, 시설비 및 유지비가 과도하며, 처리수의 유량변동에 대응하기가 상대적으로 어려운 것으로 알려져 있다. 또한 처리수 내에 부유고형물(SS)이나 색소성분이 있는 경우 처리효과가 매우 낮을 뿐만 아니라 미생물이 UV에 의해 손상된 DNA를 자가복구할 수 있기 때문에, 현장에서 확실한 소독효과를 거둘 수 있다고 규명하기 어렵다.

오존 소독법은 강력한 산화력으로 큰 소독효과를 얻을 수 있는 방법이지만 오존의 용해성이 낮고 시설비 및 운전비가 많이 소요되며 수처리 과정에서 발생하는 오존의 유출을 방지하기 위한 (후)처리 시설이 필요하다. 또한 오존 소독법은 처리부산물의 안정성에 대한 명확한 검증이 이루어지지 않았다.

전기분해를 이용한 소독은 물을 전기분해하는 과정에서 첨가 혹은 생성된 각종 화학물질이 미생물이나 바이러스를 사멸시키는 기제로 활용되도록 하는 방식이다.

소독을 목적으로 하는 전기분해법은 첨가물(NaCl, Ag, Ca, Br, I), 첨가물을 공급하기 위한 각종 부대장치 등이 필요하고, 소독의 대상이 되는 물의 성상, 유량 변동에 따라 첨가물의 종류 및 그 첨가량이 달라지게 되며 따라서 매우 복잡한 소독법으로 알려져 있다.

상기와 같은 소독법 중 전기분해를 이용한 방법으로는 대한민국 특허 10-2002-0036086호(도 5내지 7참조: 이하 종래 기술을 설명하는 도면에 나타난 부호는 인용기술 참조시 편리를 위해 출원시 명세서에 기재된 번호를 그대로 기재하였다.)가 있는데, 그 구성을 살펴보면 "하수처리장의 방류수가 유입되고 유출되는 유입구와 유출부가 형성된 방류조에 있어서, 방류수의 유입구와 유출구가 동일 높이에 형성된 장방형(長方形) 방류조의 방류수 유입구 전방에 방류수를 두 개의 흐름으로 나누는 "Y"자 형태의 분류벽(分流壁)이 형성되어 각 분류된 공간내에 각각 복수조의 전극판이 지그재그로 엇갈리게 배열 설치되거나, 방류수의 유입구는 하부측에 형성되고 유출구는 상부측에 형성된 폭은 좁고 깊이가 깊은 심저형(深底形) 방류조의 내부에 길이방향으로 양측 내벽면에 수평으로 형성되고 복수조의 전극판이 상하로 엇갈리어 배열 설치되는 것으로, 방류조의 내부에 방류수의 흐름과 대략 평행 또는 경사지게 배열된 복수조의 전극판이 설치되어 방류수를 전해소독하는 하수처리장 방류수 전해소독설비"가 있다.

이와 같은 설비의 목적은 전기분해장치를 기존의 방류조에 설치하여 보다 효율적이고 염가의 방류수 소독처리수단을 제공한다는데 그 특징이 있으나, 그 구조상 다음과 같은 문제점이 있다. 이하 문제점 제기시 상기 특허출원 내용을 포함한 일반적인 전기분해 소독장치의 문제점을 제기한다.

상기 종래 전기분해 살균처리장치의 문제점으로는, 전극판을 경사지거나 지그재그로 배치하여 방류수가 흐를 수 있는 구조로 되어 있어, 방류수가 모두 전극판을 통과 하지 못하고 직방류 되어 전해 효율이 감소 된다는 문제점이 있다.

또한 일반적인 종래 전해 살균처리장치는 방류수가 양극과 음극 사이 즉 전극판 사이를 지나가도록 되어 있어, 일반 하수 처리장의 대량의 방류수가 배출되는 곳에 설치할 경우 유속(선속도)이 증가하여 전극표면이 빠르게 훼손된다는 문제점이 있다.

또한 상기 전기분해 살균처리장치 및 일반적인 종래 전기분해 살균처리장치는 결선 방식에 제한이 있다. 즉, 전극판의 형상에 따라 메쉬형의 다공질 전극은 병렬결선을 평판형의 경우 직병렬 결선으로 제한되어 있어서 단선등이 있으면 정류기에 과부하가 생겨 전체 장치의 운전이 정지되는 등의 문제점이 있다.

또한 상기 전기분해 살균처리장치 및 일반적인 종래 전기분해 살균처리장치의 양극은 코팅 전극을 사용하고 음극은 금속전극을 사용하기 때문에 극성 변환시 시간에 제한이 있으며,

단전극 평판형 전극은 연속적인 극성변환 운전을 할수 없어 전극의 건전성이 떨어지고 음극판의 잦은 교체가 필요하다는 문제점이 있다.

또한 by-pass current(손실전류)가 크다는 단점이 있다.

또한 상기 전기분해 살균처리장치는 설치시 지하에 매설하기 위한 토목공사가 필요하다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결한 본 출원인의 기출원건으로 특허 출원번호 10-2004-0098042호(도 8내지 10 참조)가 있는데, 그 목적은 방류수가 다수의 전극판 사이에서 모두 전해 반응이 일어나 전해 효율이 증가하도록 하고, 메쉬형의 전극형상을 가진 양극과 음극을 관통하는 구조로 유체흐름의 저항을 작게 하여 미세한 극 간격 이내 에서도 영향을 받지 않고 자연스런 유체 흐름을 가질 수 있도록 하고, 메쉬형 전극을 사용하여 직렬결선을 하는 구조로 되어 전기적 안정도가 우수하도록 하며, 양극과 음극을 동시에 촉매성 산화물 전극을 사용하여 연속적인 극성변환(reverse polarity)운전을 할 수 있어 전극의 오염을 사전에 방지하고 오랫동안 전극판의 건전성을 유지할 수 있는 전기분해 살균장치를 제공하는 것이었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단인 구성은 해당 출원의 청구범위에 기재된 바와 같이, "하폐수처리장의 말단으로 배출되는 방류수를 정류기를 통해 공급되는 직류전기로 양극극판과 음극극판에 통전시켜 전기분해 살균소독 후 배출하는 장치에 있어서, 유입되는 방류수를 다수개의 유로로 나눔과 동시에 전극을 직렬화하기 위해 방류수의 흐름과 평행하게 수직설치된 다수개의 격벽과; 방류수의 흐름과 직각방향으로 상기 격벽과 격벽사이에 설치되어 직렬연결 결선되고, 직렬연결된 전극의 양측단은 전류리더로 병렬 연결되어 정류기와 연결되는 다수개의 메쉬형 전극으로 구성된 것"을 특징으로 한다.(이하 기타 구성상의 특징에 대한 설명은 생략함)

하지만 상기 본 출원인의 기출원 특허는 비록 이전 출원건들에 비해 현저하게 증진된 전기분해살균 효과를 가지지만, 종래 기술의 문제점을 하기 위해 채택한 메쉬망 통과 구조가 오폐수에 포함된 협잡물에 취약하다는 문제점과, 바이패스를 방지하기 위한 필연적인 구조로 인해 전기 전기분해 처리장치의 크기가 커진다는 문제점과, 살균처리된 물을 방류하기 위한 수문이 고정형으로 형성되어 물의 공급이 적을 경우 물에 잠기지 않는 전극 부분이 많아 전기분해 반응이 월활하지 못하다는 문제점과, 설치된 메쉬전극 구조상 전극의 간격을 조절할 수 없어 전압분포를 일정하게 조절하기 어려워 전극간의 전압분포가 불규칙하다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 하폐수처리장에서 처리 후 방류되는 오폐수에 포함된 협잡물이 전극에 걸리지 않도록 함과 동시에 대부분의 방류수가 전극사이로 통과되면서 전기분해되는 자연스런 유체 흐름을 가질 수 있도록 직병렬혼합결선방식의 평판형 다전극을 구성하고, 양극과 음극에 촉매성 산화물 전극을 사용하여 연속적인 극성변환(reverse polarity) 운전을 할 수 있어 전극의 오염을 사전에 방지하고 오랫동안 전극판의 건전성을 유지할 수 있으며, 설치된 전극의 간격을 조절하여 전압분포를 조절할 수 있도록 하며, 공간구조를 적게 차지하면서도 다 전극간에 발생하는 손실 전류(by-pass current)를 방지할 수 있는 평판형 전극구조를 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 처리 후 배출되는 처리수의 수압에 의해 수문이 가변되도록 하여 전극이 항상 일정량의 물에 잠겨 있도록 하여 안정적으로 전기분해반응이 일어나도록 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명 전기분해 살균장치는 하폐수처리장의 말단으로 배출되는 방류수를 정류기를 통해 공급되는 직류전기로 양극극판과 음극극판에 통전시켜 전기분해 살균소독 후 배출하는 장치에 있어서,

방류수의 흐름 방향에 평행하게 적어도 2개 이상이 설치되고, 그 상하부에 설치된 전극가이드에 삽입고정되어 통전시 복극(bipolar)을 띄어 이웃하는 전극과 직렬연결되는 평판형전극들과;

이러한 평판형전극들의 양 측단에 설치되어 단자를 통해 외부전원의 +·-전압을 평판형전극들에 인가되도록 구성된 터미널전극;으로 구성된 개별 전극단이 적어도 전후 2개의 전극단으로 이루어지고, 전극단간에 병렬 결선되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전극단의 병렬연결구조는 전단의 +단은 후단의 +단과 연결되고, 앞단의 -단은 후단의 -단과 연결한 다음 +, - 각 한개의 단자에서 외부 전원과 연결되도록 결선하여 구성한다.

상기 전극단을 이루는 평판형 전극들은 설치시 그 전극단 하부에 형성된 전극가이드의 슬롯에 임의의 간격으로 삽입되어 끼워지게 되는데, 이와 같은 슬롯방식에 의한 전극 설치로 인해 평판형 전극들간의 전압분포를 일정하게 임의로 조절할 수 있게 된다. 즉, 등간격으로 설치된 다수의 전극간에는 그 위치에 따라 전압분포가 일정치 않고 불균일하게 나타날 수 있는데 이와 같은 문제는 전압분포가 일정치 않게 나타나는 부분의 평판형 전극을 슬롯에서 빼내거나 삽입함으로써 자유롭게 조절할 수 있다. 이때 전극의 간격은 1~10mm 사이에서 조정한다. 이와 같은 수치 한정 이유는 물의 전도도를 고려시 미생물 소독이 가능한 전극간격이기 때문이다. 상기 수치보다 좁으면 협잡물이 낄 수가 있고, 상기 수치보다 높으면 너무 많은 전기가 소모되므로 비경제적이기 때문이다.

본 발명의 평판형 전극들은 바이패스커런트(By-pass current)를 방지하여 전류의 손실을 최소화하도록 구성하였다. 즉, 평판형전극들 각각은 유체흐름방향 기준으로 전후단에 Ti층을 형성하여 바이패스커런트를 방지하는 구조로 형성하였다. 전기분해 반응은 Ti층에 의해 보호되는 내부 활성층(Active layer)에서만 일어나도록 구성하였고, 상기 활성층에는 촉매성 산화물 전극이 코팅되어 형성되었다.

상기와 같은 평판형전극의 구조에 따라 Ti층을 넘어 다른 전극으로 흐르는 바이패스커런트를 방지하므로 종래 전해 반응기에서 나타나던 바이패스커런트를 방지하기 위한 별도의 차단벽과 같은 구조가 필요치 않게 되었다.

상기 평판형전극의 활성층에 코팅된 촉매성 산화물로 인해 본 발명은 연속적인 극성변환(reverse polarity) 운전을 할 수 있다. 이러한 촉매성 산화물 전극은 종래와 같은 백금 도금 티타늄 전극판을 대체하여 티타늄에 루테륨, 이리듐, 백금, 로듐, 팔라듐 등의 백금족 귀금속과 탄달륨, 주석, 안티모늄 등을 적절히 혼합하여 고온 산화 처리에 의해 코팅 처리된 산화물 촉매 코팅 티타늄 전극판이다.

상기에서 평판형전극 상하부에 설치되는 슬롯구조를 가지는 전극가이드는 부도체로 구성된다. 이와 같은 구조로 인해 개별 평판형전극끼리 직접접촉하는 것을 방지하게 된다.

본 발명에서는 방류수의 유량에 따라 그 닫힘이 가변 되는 수문을 후단에 설치하였다. 그 구성은 힌지축의 회전 작용에 의해 수문의 자중으로 닫히는 구조로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해 방류수의 유량이 작을 경우 자중에 의해 수문이 하부로 내려오게 되어 방류수가 일정 높이 이상 유지하게 되고, 유량이 클 경우 수압에 의해 수문이 상부로 올라가게 된다. 만약 이보다도 다 많은 유량이 공급될 경우 본 발명 장치의 상부에 형성된 오버플로수로를 통해 전기분해 없이 방류하게 된다. 따라서 자중에 의해 작동하는 수문으로 인해 방류수 높이가 일정 높이를 유지하게 됨으로써 평판형전극들이 안정적으로 전기분해 반응을 하게 된다.

본 발명에서 개별 평판형전극 하나가 복극을 가지는 원리는 다음 참고도면과 같이 하나의 전극 전후에 2개의 전극이 생성됨을 이용하는 것이다. 도시된 참고도는 전극의 상부에서 내려다본 평면상태 참고도이다.

<참고도>

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 평판형전극을 사용한 전기분해살균장치의 전방 사시도이고, 도 2는 본 발명 평판형전극을 사용한 전기분해살균장치의 후방 사시도를 도시하고 있는데, 본 발명의 평판형전극을 사용한 전기분해살균장치의 반응구간은 중앙부에 도시된 수로 역할을 하는 커버(10)에 의해 그 측면 4면이 덮여져 있고, 커버(10)의 전후단은 개방되어 유입되는 방류수가 전기분해 처리 후 배출되도록 구성된다.

방류수가 유입되는 입구 개방부쪽에는 입구판(11)이 형성되고, 그 반대쪽 출구쪽에는 출구판(12)이 형성된다. 입구판(11) 및 출구판(12)은 각각 커버(10)와 경계면에서 연결플랜지(101)로 연결 구성된다.

입구판(11) 및 출구판(12)은 커버(10)의 결합으로 형성되는 유로의 수직 단면 크기보다 크게 형성되는데 그 이유는 이와 같은 구조를 가진 본 발명의 살균처리장치가 하수로, 방류조 및 기타 공간에 설치시 공급되는 방류수와 본 발명 장치간을 분리시켜 안정적인 전기분해 반응을 일으킬 수 있기 때문이다. 만약 이와 같은 구조를 가짐에도 공급되는 방류수의 양이 과다하여 침수의 위험이 있게 되면 입구판(11) 및 출구판(12)의 상부간을 연결하는 오버플로수로(13)를 통해 전기분해 없이 방류수가 흘러가도록 구성하였다. 이와 같은 구성에 의해 본 발명 장치의 침수를 방지하게 된다.

입구판(11)은 일부면이 천공되어 방류수가 커버(10) 내부에 장치된 평판형 전극들로 공급되도록 구성된 입구가 형성되는데, 이 입구에는 도어케이스(14)가 설치되어 입구도어(15) 및 커런트스크린(16)이 착탈식으로 설치된다.

상기 입구도어는 평상시는 입구판(11) 상부에 걸림수단(151)이 걸려 고정되는데 필요시 입구판(11) 수로 입구 주위에 형성된 도어케이스(14)에 승하강된다. 입구도어의 승하강시 상기 걸림수단을 뒤집어서 고정력을 해제한 후 승하강하면 된다.

입구도어는 도어케이스(14)에 수납되면 평판형전극(도 3참조)에 방류수의 공급이 차단되어 전극청소 및 교체등과 같은 일련의 유지보수 업무를 수행하게 된다.

상기 커런트스크린(16)은 본 발명의 전기분해 장치 구성이 바이패스커런트 방지 구조로 이루어졌음에도 불구하고 작업자의 감전과 같은 안전사고를 방지하기 위한 추가적인 안전구조로 이루어진 어스망이다. 이 커런트스크린은 도어케이스(14)에 양측 내부방향에 형성된 홈에 끼워져 수직방향으로 착탈하게 된다. 물론 이와 같은 착탈의 방향은 수직 또는 수평 중 어느 방향이라도 상관 없다. 또한 커런트스크린은 비록 도시되지는 않았지만 후방에도 추가적으로 설치할 수 있음은 물론이다. 또한 커런트스크린의 상부쪽에는 커런트스크린 인출용 수단(161)이 길이방향으로 설치되어 필요시 이를 인출하거나 삽입시킬 수 있다.

또한 입구판(11)에는 양쪽에서 돌출 형성된 필터스크린가이드가 형성되는데, 이 필터스크린가이드(17)에는 필터스크린(18)이 삽입되어 설치된다. 이 필터스크린(18)에서는 1차적으로 공급되는 방류수인 오폐수 중에 포함된 협잡물이 걸러지게 된다. 본 발명 평판형전극들이 협잡물에 강하지만 기본적으로는 이러한 필터스크린에서 협잡물을 걸러주도록 구성한다. 또한 이러한 필터스크린은 그 평단면 형상을 'ㄷ'자로 형성하였는데, 이와 같은 이유는 전면부의 필터스크린에 협잡물이 너무 많이 걸리더라도 측면 필터스크린을 통해 지속적인 방류수가 본 발명의 전기분해장치에 공급되도록 하기 위함이다.

도 1b를 보면 본 발명장치의 수문구조가 보이는데, 하부와 양측으로는 하부격벽(19) 및 측면격벽(20)이 설치되고, 상부방향에는 길이가 짧은 상부격벽(21)과 이 상부격벽 끝단부에 설치된 힌지장치(도시없음)에 일측이 장치되는 수문(22)이 설치구성된다. 이와 같이 일측에서 힌지장치와 연결됨으로 인해 본 발명의 수문은 자중에 의해 내려오게 되어 평상시 일정 량 이상의 방류수가 전기분해장치에 머물게 된다. 따라서 전극들이 항시 일정 깊이 이상의 방류수 속에 잠기게 되어 안정적인 전기분해가 가능하게 된다.

도 3은 본 발명 내부의 평판형전극 및 수문을 보인 내부 사시도를 도시하고 있는데, 슬롯(도 4참조)에 삽입되어 장치되는 다수의 평판형전극(1)들이 도시되어 있고, 이 평판들의 양 측단은 터미널전극(2)으로 구성되어 있는 것을 알 수 있고, 이 평판형전극 및 터미널전극은 하나의 전극단을 구성한다. 이 전극단이 전후 2개로 구성되어 병렬결선된 구조가 보인다. 즉, 각각의 평판형전극은 터미널전극에 인가된 전기에 의해 방류수가 흐를경우 통전되어 복극(bipolar)에 의해 이웃하는 전극들과 직렬결선된다. 물론 인위적인 직접접촉은 없다. 평판형전극들은 상하부에 설치된 전극가이드(3)의 슬롯(31)에 임의의 간격으로 삽입설치된다. 이웃하는 전극단은 터미널전극(2) 상부에 형성된 단자(201)가 단자연결선(202)를 통해 병렬로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해 전단의 전극단에서 일부 미처리된 방류수가 후단 전극단에서 재차 전기분해된다.

평판형전극들을 커버(10) 내부에 설치시 하부 전단에 고정판(4)을 설치하여 평판형 전극들이 입구판(11)으로부터 일정 간격 이격되어 설치되도록 함과 동시에 앞단이 나란히 설치되도록 하였다. 또한 전극단 사이와 후단 전극단 뒤쪽에도 고정판을 설치하여 평판형전극들을 나란히 하고 일정 간격 출구판(12)과 이격되도록 구성하였다.

상기 전극단을 지난 방류수는 후단에서 수문과 만나게 되는데, 이 수문(22)은 힌지장치(23)에 의해 회전하는 구조로 유량이 많으면 상부방향으로 많이 열리고, 유량이 작으면 하부방향으로 자중에 의해 내려오는 구조이다.

상기 수문은 상부격벽(19)의 일측단에 형성된 힌지장치(23)에 연결된다.

도 4는 본 발명 평판형 전극이 삽입되는 슬롯구조도를 도시하고 있는데, 본 발명의 전기분해장치는 평판형전극의 상하부를 고정지지하는 전극가이드(3)에 각각 형성된 일정각격을 가지는 슬롯(31)이 형성되어, 이 슬롯(31)에 개별 평판형전극(1)이 삽입되어 전극을 구성하게 된다.

이와 같은 슬롯 구조로 인해 평판형전극들의 개별적인 삽입이 가능하게 되어 전압분포가 고르지 못할 경우 전극의 삽입에 의한 이웃하는 전극과의 간격을 조절하여 전체적인 전압분포를 조절하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전기분해살균장치를 설치하고자 하는 저류조가 설치된 하수구 끝단 또는 중간단에 설치한다. 이후 방류수를 흘려보내면 방류수는 1차적으로 필터스크린에서 협잡물이 걸러지게 된다. 이후 협잡물이 걸러진 방류수는 전단 또는 측단의 필터스크린을 통과하여 커런트스크린을 통과하여 평판형전극들 사이를 흐르게 된다. 이때 필터스크린에서 걸러지지 못한 협잡물은 2차적으로 커런트스크린에서 걸러지게 된다. 평판형전극들을 흐르는 방류수는 전단의 전극단 및 후단의 전극단을 거치면서 다수의 평판형전극들 사이에서 전기분해 및 살균되게 된다. 이후 후단을 통해 방류하게 되는데 방류수의 양이 많을 경우 수문의 자중보다 방류수의 힘이 커 수문이 많이 열리게 되고, 적을 경우는 수문의 자중 힘이 커 하부쪽으로 많이 닫히게 되어 일정 양 이상의 방류수가 평판형전극과 접촉하여 전기분해반응이 일어나게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 하폐수처리장에서 처리 후 방류되는 방류수 속에 포함된 협잡물이 전극에 걸리지 않으면서 그 대부분이 전극 사이를 통과하면서 전기분해되는 자연스런 유체 흐름을 가지는 직병렬혼합결선방식의 평판형 다전극이라는 장점과, 양극과 음극을 동시에 촉매성 산화물 전극을 사용하여 연속적인 극성변환(reverse polarity)운전을 할 수 있어 전극의 오염을 사전에 방지하고 오랫동안 전극판의 건전성을 유지할 수 있다는 장점과, 슬롯구조에 장치되는 설치된 평판형 전극의 삽입 유무에 따라 그 간격을 조절하여 전압분포를 조절할 수 있다는 장점과, 평판형전극의 Ti층과 활성층으로 이루어진 구조로 인해 공간구조를 적게 차지하면서도 다 전극간에 발생하는 손실 전류(by-pass current)를 방지할 수 있다는 장점과, 처리 후 배출되는 처리수의 수압에 의해 수문이 가변되도록 하여 평판형전극이 항상 일정량의 물에 잠겨 있도록 하여 안정적으로 전기분해반응을 유지할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 평판형 전극을 사용한 전기분해살균장치의 전방 사시도,

도 2는 본 발명 평판형 전극을 사용한 전기분해살균장치의 후방 사시도,

도 3은 본 발명 내부의 평판형전극 및 수문을 보인 내부 사시도,

도 4는 본 발명 평판형 전극이 삽입되는 슬롯구조도,

도 5 내지 7은 종래의 하폐수처리장용 전기분해 소독장치도,

도 8 내지 9는 본 출원인의 선출원 건인 메쉬형 전극을 가지는 전기분해살균장치의 사시도,

도 10은 본 출원인의 선출원 건인 메쉬형 전극을 가지는 전기분해살균장치의 다른 실시예이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 평판형전극 (2) : 터미널전극

(3) : 전극가이드 (4) : 고정판

(10) : 커버 (11) : 입구판

(12) : 출구판 (13) : 오버플로수로

(14) : 도어케이스 (15) : 입구도어

(16) : 커런트스크린 (17) : 필터스크린가이드

(18) : 필터스크린 (19) : 하부격벽

(20) : 측면격벽 (21) : 상부격벽

(22) : 수문 (23) : 힌지장치

(31) : 슬롯 (101) : 연결플랜지

(151) : 걸림수단 (161) : 커런트스크린 인출용 수단

(201) : 단자 (202) : 단자연결선

Claims (9)

1. 삭제
2. 하폐수처리장의 말단으로 배출되는 방류수를 정류기를 통해 공급되는 직류전기로 전극판인 양극극판과 음극극판에 통전시 복극을 이루면서 전기분해 살균소독 후 배출하는 장치에 있어서,

   방류수의 흐름 방향에 평행하게 적어도 2개 이상이 설치되고, 그 상하부에 설치된 전극가이드에 삽입고정되어 통전시 복극(bipolar)을 띄어 이웃하는 전극과 직렬연결되는 평판형전극들과;

   이러한 평판형전극들의 양 측단에 설치되어 단자를 통해 외부전원의 +·-전압을 평판형전극들에 인가되도록 구성된 터미널전극;으로 구성된 개별 전극단이 적어도 전후 2개의 전극단으로 이루어지고, 전극단간에 병렬 결선하여 구성하되,

   상기 전극단을 이루는 평판형 전극들은 그 전극단 상하부에 형성된 전극가이드에 슬롯을 형성하여 이 슬롯에 임의의 간격으로 끼워지는 방식으로 설치되어 전압분포를 조절토록 구성하고,

   상기 평판형 전극들은 각각 유체흐름방향 기준으로 전후단에 Ti층을 형성하 여 바이패스커런트를 방지하는 구조로 형성하고, 전기분해 반응은 Ti층에 의해 보호되는 내부 활성층(Active layer)에서만 일어나도록 구성한 것을 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전극단 후단에 힌지축과 연결된 수문을 설치하여 방류수의 유량에 따라 열리거나 자중에 의해 닫히도록 구성한 것을 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 평판형 전극들 양측단에 설치된 터미날전극 높이를 평판형전극들 보다 높게하여 높아진 부분에 병렬연결 결선 및 외부전원인가를 위한 단자 및 단자연결선이 설치된 구조를 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.
5. 삭제
6. 제 2항에 있어서,

   상기 활성층에는 촉매성 산화물 전극이 코팅되어 형성된 것을 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 평판형 전극들의 간격은 1~10mm가 되도록 평판형전극 및 슬롯의 간격을 조절하여 설치 구성한 것을 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.
8. 제 2항 또는 6 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 평판형 전극들 내부에 형성된 활성층에 코팅된 촉매성 산화물 전극은 연속적인 극성변환(reverse polarity) 운전을 위해 티타늄에 루테륨, 이리듐, 백금, 로듐, 팔라듐 등의 백금족 귀금속과 탄달륨, 주석, 안티모늄 중에서 선택된 하나이상을 혼합하여 고온 산화 처리에 의해 코팅 처리된 산화물 촉매 코팅 티타늄 전극판인 것을 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.
9. 제 2항에 있어서,

   상기 평판형전극들 상하부를 슬롯이 형성된 전극가이드로 고정하고, 이와 같이 슬롯에 끼워진 전극단 전후를 고정판으로 간격을 조정하고, 이웃하는 전극단간을 상부에서 단자 및 단자연결선을 이용 병렬연결한 후, 측면 4면을 커버로 덮어 수로를 형성하고, 커버의 전후단은 일부면이 개방된 입구 개방부쪽 입구판과 출구쪽 출구판으로 형성하며, 입구판 및 출구판의 상부간은 오버플로수로를 형성하여 구성하되,

   상기 입구판은 일부면이 천공되어 방류수가 커버 내부에 장치된 평판형 전극들로 공급되도록 구성된 입구가 형성되고, 이 입구에는 도어케이스가 설치되어 입구도어 및 커런트스크린이 착탈식으로 설치되며, 입구판의 양쪽에서 돌출 형성된 필터스크린 가이드에 'ㄷ'자 형상의 필터스크린이 삽입되어 설치되고,

   상기 출구판 후단에는 하부와 양측으로 하부격벽 및 측면격벽이 설치되고, 상부방향에는 길이가 짧은 상부격벽과 이 상부격벽 끝단부에 설치된 힌지장치에 일측이 장치되는 수문을 포함하여 설치구성한 것을 특징으로 하는 평판형 전극을 사용한 직병렬혼합결선방식의 복극식 전기분해살균장치.