KR100602058B1 - 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치에 관한 것으로, 전기분해반응 과정과 전기응집반응 과정을 통해 폐수를 전해처리 함으로써 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거시간을 단축시켜 전해처리 효율을 보다 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 폐수의 전기분해반응이 이루어지는 제 1 반응챔버, 제 1 반응챔버를 통해 전해처리된 전해처리수를 유입하여 전기응집반응이 이루어지는 제 2 반응챔버, 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부에 설치되어 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수를 전기분해반응 및 전기응집반응시키는 전극판, 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부에 설치된 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부, 전해처리되어 제 2 반응챔버의 내부로 유입되는 전해처리수에 오존(O3)을 공급하는 오존발생기 및 제 2 반응챔버의 전기응집반응시 순도 70% 이상의 산소를 미세기포 형태로 주입하기 위한 산소주입수단의 구성으로 이루어진다.
폐수, 오존, 전기분해, 전기응집, 폐수처리장치

Description

전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치{Electrolysis and electro-coagulation treatment apparatus of wastewater}
도 1 은 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치를 보인 종단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치의 구성에서 전극판의 제 1 실시 예를 보인 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치의 구성에서 전극판의 제 2 실시 예를 보인 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치의 구성에서 전극판의 제 3 실시 예를 보인 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치의 구성에서 전극판의 제 4 실시 예를 보인 사시도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100. 폐수처리장치 110. 제 1 반응챔버
120. 제 2 반응챔버 130, 130a. 전극판
140, 140a. 전원공급부 150. 오존발생기
164. 산소발생기
본 발명은 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 1 반응챔버와 제 2 반응챔버 각각의 내부에 일정 간격으로 유지되어 설치된 다수의 전극판에 전원을 인가하여 유입되는 폐수 및 전해처리수에 포함된 불순물을 전기분해반응과 전기응집반응을 통해 제거하거나 분리할 수 있도록 한 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였다는 것은 주지의 사실이다. 이처럼 환경보전에 대한 인식의 부족으로 인하여 대기는 물론 수질 또한 그 오염의 정도가 매우 심각한 지경에 이르렀다. 특히, 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등은 호소, 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 수질의 오염으로 인한 호소, 내만 및 내해 등의 총질소(N)와 총인(P)에 관련된 수질환경 기준인 COD(Chemical Oxygen Demand), BOD(Biochemical Oxygen Demand)의 달성률은 매우 낮은 상태이다. 더욱이 하천, 호소 및 댐은 식수원인 경우가 많기 때문에 곰팡이 냄새, 여과장해 및 유독성 조류의 이상 증식 등은 커다란 수질오염의 원인으로 대두되고 있다.
종래의 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수의 오염물질은 주로 일정한 미생물에 의해 분해가 가능한 유기물인 반면에 근래에 들어서 급속한 산업의 발달과 인 구증가 및 도시의 인구 집중으로 인하여 각종 용수량의 증가와 함께 폐수 중에 무기 및 유기성분이 차지하는 비율이 점차로 증가하고 있는 실정이다. 특히, 축산시설의 폐수, 피혁공장의 폐수, 염색공장의 폐수 등은 악성폐수를 배출하는 산업으로 하천, 호소, 해안, 만 등의 수질을 오염시키는 가장 큰 원인이라 할 수 있다.
전술한 바와 같은 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수를 처리하는데 있어서 국내의 경우 미생물의 부유식 성장을 이용한 표준 활성슬러지법 및 그 변법이 거의 보편적으로 이용되어 왔다. 그러나, 기존의 활성슬러지법은 호소, 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등에 있어서 폐수에 포함된 불순물의 제거 및 분리가 어려워 최근래에는 전해처리를 통한 불순물의 응집을 통해 처리하는 폐수처리장치가 개발되어 사용되고 있다.
전술한 바와 같은 종래의 전기응집을 통한 폐수처리장치는 폐수가 유입되는 유입구와 전해처리된 처리수가 배출되는 배출구가 구비된 반응챔버, 반응챔버의 내부에 일정간격으로 배열 고정된 전극판 및 전극판에 전원을 공급하기 위한 전원공급부의 구성으로 이루어진다. 이러한 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 전원의 공급을 통해 전극판의 표면에서 유입된 폐수와의 반응이 이루어져 불순물의 응집이 이루어지도록 함으로써 불순물이 제거 및 분리된 상태의 처리수가 배출될 수 있도록 한다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 전기응집을 통한 폐수처리장치는 유입된 폐수의 불순물을 처리하는데 있어 전기분해만으로는 불순물의 제거 및 분리에 한계가 따른다. 따라서, 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 대용량 의 폐수를 처리하는데 어려움이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 전극판의 표면에 유입된 폐수나 전기분해로 인하여 스케일이 발생되기 때문에 어느 정도의 기간이 흐르면 전기분해반응이 현저히 저하되어 폐수의 전해처리 효율이 저하될 수밖에 없는 문제가 있다. 따라서, 전극판 표면의 스케일을 정기적으로 제거해 주어야 하지만 스케일의 제거에 따른 작업도 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전기분해반응 과정과 전기응집반응 과정을 통해 폐수를 전해처리함으로써 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거시간을 단축시켜 전해처리 효율을 보다 향상시킬 수 있도록 한 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 전기분해반응 과정과 전기응집반응 과정을 통해 폐수를 전해처리하여 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거시간을 단축시킬 수 있도록 함으로써 대용량의 폐수처리장치를 구성할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 폐수처리장치는 유입된 폐수를 전기분해를 통해 전해처리한 후, 전해처리된 전해처리수를 전기분해반응을 통한 응집을 통해 처리하는 폐수처리장치에 있 어서, 폐수가 유입되는 유입구와 전해처리된 전해처리수를 배출시키는 배출구가 구비되어 유입된 폐수를 전기분해하는 일정 크기의 제 1 반응챔버; 제 1 반응챔버에서 전해처리된 전해처리수가 유입되는 유입구와 전기응집 처리된 처리수를 배출시키는 배출구가 구비되어 전해처리수를 전기응집시키는 일정 크기의 제 2 반응챔버; 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수를 전기분해반응 및 전기응집반응시키는 전극판; 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부에 설치된 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부; 제 1 반응챔버에 의해 전해처리되어 제 2 반응챔버의 내부로 유입되는 전해처리수에 발생된 오존(O3)을 공급하는 오존발생기; 및 제 2 반응챔버의 전기응집반응시 순도 70% 이상의 산소를 미세기포 형태로 주입하기 위한 산소주입수단을 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 산소주입수단은 제 2 반응챔버의 하부측으로부터 내측으로 설치된 산소주입관; 제 2 반응챔버 내측에 위치된 산소주입관의 끝단에 분기되어 주입된 산소를 미세기포의 형태로 공급하는 폭기관; 및 산소주입관을 통해 순도 70% 이상의 산소를 생성하여 주입하는 산소발생기의 구성으로 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 구성의 전극판은 제 1 및 제 2 반응챔버 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수와의 접촉면적을 극대화하기 위해 그 횡단면의 형태를 파형으로 형성한 구성으로 이루어질 수 있다.
또한, 전극판에는 제 1 및 제 2 반응챔버 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수와의 접촉면적을 극대화하기 위해 전후로 관통 형성된 다수의 관통구멍이 구비된 구성으로 이루어질 수 있다.
삭제
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치를 보인 종단면도, 도 2 는 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치의 구성에서 전극판의 제 1 실시 예를 보인 사시도, 도 3 은 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치의 구성에서 전극판의 제 2 실시 예를 보인 사시도이다.
본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치(100)는 앞서도 기술한 바와 같이 유입된 폐수를 전기분해를 통해 폐수에 포함된 유기물을 제거하여 BOD를 낮추고, 전기분해반응에 의해 전해처리된 전해처리수를 다시 응집반응을 통해 유기물을 응집 제거할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치(100)를 설명하기에 앞서 본 발명에서 기술될 오존(O3)에 대한 일반적인 배경에 대해 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 오존(O3)이라 함은 순수한 산소의 동체로써 전기적인 무성방전으로 오존(O3)을 만들어 물 속에 불어넣거나 공기 중에 사용하면 강력한 살균과 산화 력이 강하기 때문에 유해성 중금속 등을 분해하고 전염성 병원균을 수 초 이내에 멸균시키고, 다시 물 속 용존산소로 되돌아가는 기체를 말한다.
전술한 바와 같은 오존(O3)은 불안정한 가스로써 화학적으로 매우 활성이 높아 공기 및 물 속의 박테리아나 바이러스, 곰팡이균, 악취를 내는 각종 유해가스 및 인체에 해로운 유기물질(솔벤트류, 농약, 중금속 성분 등) 등을 공격하여 이들과 화학 반응을 일으켜 산화시킨다. 이러한 성질을 이용하여 공기나 물을 깨끗하고 살균된 상태로 만들게 된다.
전술한 오존(O3)은 무색의 자극성 냄새가 있는 기체로서 강력한 산화력을 가지고 있으며, 산소원자 3개로 결합구성 되어 있다. 이러한 오존(O3)은 염소 등과 달리 산화제로 쓰일 때 유해 잔류물을 전혀 남기지 않으며, 살균력이 강하여 박테리아와 바이러스균을 제거하며, 강력한 표백력을 가지고 있다.
또한, 오존(O3)은 담배연기, 기타 악취를 내는 가스, 각종 유해 유기물질 등의 유기물질과 반응하여 무해화하는 탁월한 효능을 가지고 있다. 이러한 오존(O3)은 백여년 전부터 유럽, 미국 등에서 대규모 수도정수장을 필두로 여러 분야에서 안전하게 대량 사용되어 오고 있으며, 자연적으로는 지구 성층권에 오존층을 형성하여 강력한 태양 자외선으로부터 인간을 보호해 주고 있다.
한편, 장시간의 근무환경에서의 오존(O3) 허용농도는 0.1 ppm이며, 해수욕장의 상쾌한 공기에는 0.05 ppm 정도의 자연오존이 포함되어 있고, 삼림 속의 신선한 공기에는 0.03 ppm 정도의 오존(O3)이 포함된 경우가 많다. 보통사람이면 0.01 ~ 0.03 ppm 정도의 오존(O3)이 공기 중에 포함된 것을 냄새로 감지할 수가 있다.
전술한 바와 같은 오존(O3)은 염소보다 수백 배나 빠른 살균능력을 가지고 있으며, 수중에서도 종래의 염소계 살균제보다 7배의 살균력을 보유하면서도 잔류성이 없는 무공해 물질이다. 사용되고 남은 오존가스 자체는 서서히 산소로 완전 분해되어 버리므로 해가 없게 된다(오존농도 반감기 : 공기 중에서 10 ~ 15시간, 물 속에서 20 ~ 30분).
전술한 바와 같은 오존(O3)의 효과로는 살균과 소독효과, 탈취효과, 농약이나 유해가스 및 중금속 제거효과, 장기 보존 및 신선도 유지효과, 표백 및 탈색효과 등이 있다. 이러한 오존(O3)의 효과 중 첫 번째 효과로써 오존(O3)의 살균과 소독 효과는 실내공기로부터 각종 세균, 바이러스를 제거 멸균하고, 오존수를 이용한 과일, 생선, 야채 등 식품재료 및 즙기, 주방기구 등을 세척하여 세균이나 진드기 등을 제거한다.
두 번째 효과로써 오존(O3)의 탈취효과는 요식업, 호텔, 빌딩, 가정 등 실내의 악취를 내는 유기가스성분을 오존가스와 반응 분해시켜 쾌적한 공기를 만들고, 각 종 공장, 쓰레기 처리장 등의 냄새를 오존처리로 없애 작업환경을 개선한다.
세 번째 효과로써 오존(O3)의 농약, 유해가스, 중금속 제거효과는 과일, 야채 등의 잔류농약을 오존수로 세척을 통해 분해 제거하여 청정화하고, 지하수 등에 유입된 농약 및 중금속 성분을 오존으로 분해 제거하고 청정화하며, 공해를 유발하는 각종 유기가스를 오존으로 분해 안전하게 배출시킨다.
네 번째 효과로써 오존(O3)의 장기 보존 및 신선도 유지효과는 청과류의 저온창고 보관시 오존처리 및 육류의 오존처리로 신선도 유지 및 보존기간을 연장시키게 된다.
다섯 번째 효과로써 오존(O3)의 표백 및 탈색효과는 제지, 섬유, 식품산업에서 펄프, 섬유 및 식품 등을 탈색 및 표백가공 하게 된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치(100)는 폐수의 전기분해반응이 이루어지는 제 1 반응챔버(110), 제 1 반응챔버(110)를 통해 전해처리된 전해처리수를 유입하여 응집반응이 이루어지는 제 2 반응챔버(120), 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 각각의 내부에 설치되어 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 각각의 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수를 전기분해시키는 전극판(130), 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 각각의 내부에 설치된 전극판(130)에 전원을 공급하는 전원공급부(140, 140a), 전해처리되어 제 2 반응챔버(120)의 내부로 유입되는 전해처리수에 오존(O3)을 공급하는 오존발생기(150) 및 제 2 반응챔버(120)의 전기응집반응시 순도 70% 이상의 산소를 미세기포 형태로 주입하기 위한 산소주입수단의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치(100)는 1차적으로 제 1 반응챔버(110)로 유입된 폐수를 전기분해를 통해 전해 처리하여 폐수에 포함된 유기물을 제거하여 BOD를 낮춘 후, 제 1 반응챔버(110)의 전기분해에 의해 전해처리된 전해처리수를 제 2 반응챔버(120)의 전기응집반응을 통해 응집처리 함으로써 폐수를 보다 효율적으로 처리할 수 있도록 한 기술이다. 이때, 본 발명의 기술은 제 2 반응챔버(120)를 전해처리수를 전기응집반응시키는 경우 그 응집효과를 더욱 향상시키기 위해 오존(O3)과 순수산소(O2)를 주입한다.
본 발명에 따른 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치(100)를 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다. 먼저, 제 1 반응챔버(110)는 폐수를 유입시켜 전기분해반응을 통해 폐수의 1차적인 전해처리를 할 수 있도록 한 것으로, 이 제 1 반응챔버(110)는 폐수가 유입되는 유입구(112)와 전기분해반응을 통해 전해처리된 전해처리수를 배출시키는 배출구(114)가 구비된 일정 크기의 형태로 이루어진다.
전술한 제 1 반응챔버(110)의 구성에서 폐수가 유입되는 유입구(112)는 제 1 반응챔버(110)의 일측 하부에 구성되고, 전기분해반응을 통해 전해처리된 전해처리수가 배출되는 배출구(114)는 제 1 반응챔버(110)의 타측 상부에 구성된다. 따라서, 제 1 반응챔버(110)의 내부로 유입되는 폐수는 일측의 하부측으로 유입된 후, 전기분해반응을 통해 전해처리되어 타측의 상부측으로 배출된다.
제 2 반응챔버(120)는 제1 반응챔버(110)의 내부에서 전해처리된 전해처리수를 유입시켜 응집반응을 통해 2차적인 전해처리를 할 수 있도록 한 것으로, 이 제 2 반응챔버(120) 역시 제 1 반응챔버(110)와 마찬가지의 구성으로 이루어진다. 즉, 제 2 반응챔버(120)는 제 1 반응챔버(110)의 내부에서 전해처리된 전해처리수가 유입되는 유입구(122)와 전기응집반응을 통해 응집처리된 처리수가 배출되는 배출 구(124)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 제 2 반응챔버(120)는 제 1 반응챔버(110)의 내부에서 전해처리된 전해처리수를 유입구(122)로 유입시켜 전기분해에 의해 이온화된 금속을 통해 전해처리수에 포함된 불순물을 응집 제거한 후, 배출구(124)를 통해 방류수계로 배출시킨다.
전극판(130)은 인가된 전원의 공급을 통해 발생하는 산화 및 환원 반응에 의해 폐수에 포함된 오염물질을 분해하거나 전기분해에 의해 철, 알루미늄 등의 금속이 이온화하여 응집을 일으켜 폐수에 포함된 불순물을 제거하기 위한 것으로, 이 전극판(130)은 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 각각의 내부에 설치되어 각각의 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수를 전기분해 및 전기응집시켜 폐수 및 전해처리수에 포함된 오염물질을 제거하게 된다.
즉, 제 1 반응챔버(110)의 내부에 설치된 전극판(130)은 유입구(112)를 통해 제 1 반응챔버(110)의 내부로 유입된 폐수에 직류전원을 통전시켜 발생하는 산화 및 환원 반응을 통해 폐수에 포함된 각종 오염물질을 분해하는 것이고, 제 2 반응챔버(120)의 내부에 설치된 전극판(130)은 제 1 반응챔버(110)의 내부에서 전기분해에 의해 전해처리되어 유입구(122)를 통해 제 2 반응챔버(120)의 내부로 유입된 전해처리수에 전원을 인가하여 전극판(130)으로부터 방출되는 전자의 교환을 통해 이온성 물질의 염으로의 석출 및 플럭(floc)의 성장을 가속화시킴으로써 오염물질을 처리하는 것이다.
전술한 바와 같이 전극판(130)이 설치된 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 중에서 제 1 반응챔버(110)에서는 직류전원을 통전시켜 발생하는 산화 및 환원 반응을 통해 폐수의 BOD(유기물)를 제거하고, 제 2 반응챔버(120)에서는 전극에서 방출되는 전자의 교환을 통해 이온성 물질의 염으로의 석출 및 플럭(floc)의 성장을 가속화시켜 전해처리수의 탁도, COD 제거, 중금속 및 알칼리금속 제거하여 오염물질을 처리하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 전극판(130)은 제 1 반응챔버(110)와 제 2 반응챔버(120) 각각의 내부에 설치되는 경우 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어 후술하는 전원공급부(140, 140a)로부터 공급되는 전원을 통해 통전된다. 이처럼 전원의 통전에 의해 제 1 반응챔버(110)에서는 산화 및 환원반응이 일어나고, 제 2 반응챔버(120)에서는 전극에서 방출되는 전자의 교환이 이루어져 폐수 및 전해처리수에 포함된 각종 오염물질이 분해 및 응집되어 제거된다.
전술한 바와 같이 구성된 전극판(130)은 도 2 에서와 같이 판 상으로 이루어질 수도 있고, 도 3 에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수와의 접촉면적을 극대화하기 위해 전후로 관통 형성된 다수의 관통구멍(132)이 구비된 구성으로 이루어질 수도 있다. 또한, 도 4 에 도시된 바와 같이 전극판(130a)은 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수와의 접촉면적을 극대화하기 위해 그 횡단면의 형태를 파형으로 형성한 구성으로 이루어질 수도 있고, 도 5 에 도시된 바와 같이 파형의 형태로 구성된 전극판(130a)에 전후로 관통 형성된 다수의 관통구멍(132a)이 구비된 구성으로 이루어질 수도 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 구성된 전극판(130, 130a)은 철판이나 알루미늄판 등의 소모성 재질과 스테인리스 스틸판, 티타늄판 및 백금과 같은 비소모성 재질로 이루어질 수 있는데, 본 발명의 제 1 반응챔버(110)에 사용되는 전극판(130, 130a)은 스테인리스 스틸판, 티타늄판 및 백금과 같은 비소모성 재질을 사용하고, 제 2 반응챔버(120)에 사용되는 전극판(130, 130a)은 소모성 전극판과 비소모성 전극판을 단독 또는 혼용하여 사용된다.
전원공급부(140, 140a)는 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 각각의 내부에 설치된 전극판(130, 130a)에 전원을 공급하는 것으로, 이 전원공급부(140, 140a) 중 제 1 반응챔버(110) 내부의 전극판(130)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(140)는 유입된 폐수의 전기분해를 위한 직류전원을 공급시키게 되고, 제 2 반응챔버(120) 내부의 전극판(130)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(140a)는 1차로 전해처리된 전해처리수를 전기응집시키게 위한 전원을 공급하게 된다.
오존발생기(150)는 제 1 반응챔버(110)를 통해 BOD가 제거되어 제 2 반응챔버(120) 내부로 유입되는 전해처리수에 오존(O3)을 주입하기 위한 것으로, 이 오존발생기(150)는 제 1 반응챔버(110)의 배출구(114)로부터 배출되어 제 2 반응챔버(120)의 유입구(122)로 유입되는 전해처리수에 오존(O3)을 주입할 수 있도록 제 2 반응챔버(120)의 유입구(122) 상에 설치된다.
전술한 바와 같이 구성되는 오존발생기(150)는 발생되는 오존(O3)을 제 2 반응챔버(120)의 유입구(122)로 유입되는 전해처리수에 주입하여 전해처리수에 오존(O3)이 함유되도록 함으로써 오존(O3)의 기능에 의해 세균, 바이러스 및 악취 등이 살균 및 멸균되고, 또한 탈취되어 제거될 수 있도록 한다.
더구나, 제 2 반응챔버(120) 내부의 전해처리수는 오존(O3)의 표백 및 탈색기능에 의해 탈색되어 그 색도가 무색에 가까울 정도로 탈색되어지고, 폐수의 COD(Chemical Oxygen Demand: 화학적 산소 요구량), BOD(Biochemical Oxygen Demand: 생물학적 산소 요구량), TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 역시 오존(O3)의 살균과 소독, 유해가스 및 중금속 제거, 표백 및 탈색기능을 통해 그 제거시간이 단축된다.
전술한 바와 같이 전해처리수 주입된 오존(O3)의 살균과 소독, 유해가스 및 중금속 제거, 표백 및 탈색기능을 통해 폐수의 색도가 무색화 되고, 폐수의 COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소)의 제거시간이 단축됨으로써 제 2 반응챔버(120) 내부의 전기응집반응시 전해처리수의 전기응집처리 효율이 향상되어 폐수처리 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같은 오존발생기(150)로부터 발생된 오존(O3)은 살균과 소독, 유해가스 및 중금속 제거, 표백 및 탈색기능을 통해 전극판(130) 표면에 스케일이 부착되는 것을 저해하여 전극판(130) 표면의 스케일 부착량을 적게 함으로써 제 2 반응챔버(120) 내의 전기응집반응을 일정하게 유지시키는 기능도 있다.
산소주입수단은 제 2 반응챔버(120)의 내부에서 전기응집반응이 일어나는 전해처리수에 생성된 산소를 미세기포의 형태로 주입하여 색도제거, 전해처리수의 경도를 낮출 수 있도록 한 것으로, 이 산소주입수단은 제 2 반응챔버(120)의 하부측 으로부터 내측으로 설치된 산소주입관(160), 제 2 반응챔버(120) 내측에 위치된 산소주입관(160)의 끝단에 분기되어 주입된 산소를 미세기포의 형태로 공급하는 폭기관(162) 및 산소주입관(160)을 통해 순도 70% 이상의 산소를 생성하여 주입하는 산소발생기(164)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 산소주입수단은 산소발생기(164)로부터 발생된 순도 70% 이상의 순수산소를 주입하는 산소주입관(160)을 경유하여 폭기관(162)을 통해 미세기포의 형태로 제 2 반응챔버(120)의 내부로 주입하게 된다. 이처럼 주입된 순도 70% 이상의 순수산소는 제 2 반응챔버(120) 내부의 전해처리수에 녹아 들어감으로써 전해처리수의 색도를 제거하고, 캄슘이나 마그네슘의 농도를 낮춤(BOD 제거)으로써 전해처리수의 경도를 낮추게 된다.
한편, 본 발명에 따른 구성에서 제 1 반응챔버(110)와 제 2 반응챔버(120) 각각의 상부 일측에는 주기적으로 황산(H2SO4)을 일정량 주입하여 전극판(130)에 부착된 스케일을 제거할 수 있도록 하는 황산투입구(116, 126)가 더 형성된다. 이처럼 전극판(130)에 부착된 스케일을 제거할 때 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120)의 황산투입구(116, 126)를 통해 황산(H2SO4)을 일정량 주입함으로써 스케일의 제거효율을 향상시킬 수가 있고, 또한 제 1 및 제 2 반응챔버(110, 120) 내부의 세척효과를 향상시킬 수가 있다.
다음의 표 1, 표 2, 표 3 및 표 4 는 각종 폐수의 전기분해 및 전기응집에 따른 총경도 제거실험, COD 제거실험, 불소 제거실험 및 BOD 제거실험의 결과를 보 인 것이다.
1. 총경도 제거실험
- 지하수 1
탄산칼슘(CaCO3)농도 전기응집 산소+전기응집
190(ppm) 162 121
총경도제거율(%) 14.7 36.3
- 지하수 2
탄산칼슘(CaCO3)농도 전기응집 산소+전기응집
450(ppm) 315 195
총경도제거율(%) 30.0 56.7
- 제지공장폐수
탄산칼슘(CaCO3)농도 전기응집 산소+전기응집
1800(ppm) 1240 670
총경도제거율(%) 31.1 62.8
전술한 표 1a, 1b, 1c 는 전기응집을 통해 폐수를 처리하는 경우와 전기응집시 산소를 주입하여 폐수를 처리하는 경우의 탄산칼슘(CaCO3)의 처리결과를 보인 것으로, 표 1a, 1b, 1c 의 처리 결과에서와 같이 산소를 주입하여 폐수를 처리하는 경우가 전기응집만을 했을 경우보다 탄산칼슘(CaCO3)의 처리 효율이 향상됨을 알 수 있다.
2. COD 제거실험
- 유기화학공장폐수
COD 전기응집 산소+전기응집
10800(ppm) 8200 6100
COD제거율(%) 24.1 43.5
- 제지공장폐수
COD 전기응집 산소+전기응집
168(ppm) 104 79
COD제거율(%) 24.1 43.5
- 염색공장폐수 1
COD 전기응집 산소+전기응집
124(ppm) 78 69
COD제거율(%) 37.1 44.4
-염색공장폐수 2
COD 전기응집 산소+전기응집
82(ppm) 39 26
COD제거율(%) 52.4 68.3
전술한 표 2a, 2b, 2c, 2d 역시 전기응집을 통해 폐수를 처리하는 경우와 전기응집시 산소를 주입하여 폐수를 처리하는 경우를 보인 것으로, 표 2a, 2b, 2c, 2d 에서는 COD의 처리결과를 보인 것이다. 표 2a, 2b, 2c, 2d 의 처리 결과에서도 역시 산소를 주입하여 폐수를 처리하는 경우가 전기응집만을 했을 경우보다 COD의 제거효율이 보다 향상됨을 알 수 있다.
3. 불소 제거실험
- 제철공장폐수
불소 전기응집 산소+전기응집
82(ppm) 39 26
불소제거율(%) 52.4 68.3
- 동파이프 제조공장폐수
불소 전기응집 산소+전기응집
131(ppm) 8 5
불소제거율(%) 93.9 96.2
전술한 표 3a, 3b 역시 전기응집을 통해 폐수를 처리하는 경우와 전기응집시 산소를 주입하여 폐수를 처리하는 경우를 보인 것으로, 표 3a, 3b 에서는 불소의 처리결과를 보인 것이다. 표 3a, 3b 의 처리 결과 역시 산소를 주입하여 폐수를 처리하는 경우가 전기응집만을 했을 경우보다 불소의 제거효율이 보다 향상됨을 알 수 있다.
4. BOD 제거실험
- 축산폐수
BOD 처리-1 처리-2 처리-3
1710(ppm) 320 260 210
BOD제거율(%) 81.3 84.8 87.7
- 음식물쓰레기폐수 1
BOD 처리-1 처리-2 처리-3
78000(ppm) 19400 18500 16100
BOD제거율(%) 75.1 76.3 79.4
- 음식물쓰레기폐수 2
BOD 처리-1 처리-2 처리-3
124000(ppm) 41000 19500 15800
BOD제거율(%) 66.9 84.3 87.3
전술한 표 4a, 4b, 4c 는 전기분해(처리-1), 전기분해 후 전기응집(처리-2), 전기분해 후 산소의 주입에 의한 전기응집(처리-3)을 통해 폐수를 처리하는 경우를 보인 것으로, BOD의 제거효율을 보인 것이다. 표 4a, 4b, 4c 의 결과에서와 같이 폐수의 처리시 전기분해만을 하여 폐수를 처리하는 경우보다는 전기분해 후 전기응집을 하여 폐수를 처리하는 경우가 BOD의 처리 효율이 향상됨을 알 수 있고, 전기분해 후 전기응집을 하여 폐수를 처리하는 경우보다는 전기분해 후 산소의 주입에 의한 전기응집을 하여 폐수를 처리하는 경우가 BOD의 처리 효율이 더욱 향상됨을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 전기분해가 이루어지는 제 1 반응챔버(110)를 통해 발생되는 산화와 환원반응을 이용하여 BOD(유기물 제거)를 제거한 후, 제 1 반응챔버(110)를 거친 전해처리수를 제 2 반응챔버(120)를 통해 전자의 교환에 의한 전기응집반응이 이루어지도록 함으로써 이온성 물질의 염으로의 석출 및 플럭(floc)의 성장을 가속화시켜 탁도의 제거, COD 제거, 중금속 및 알칼리금속 의 제거하게 된다.
전술한 바와 같이 산화와 환원반응을 통해 오염물질을 제거하는 전기분해반응과 전자의 교환에 의한 이온성 물질의 염으로의 석출 및 플럭(floc)의 성장을 가속화시켜 오염물질을 제거하는 전기응집반응이 순차적으로 이루어져 폐수의 오염물질을 처리하는 본 발명의 폐수처리장치는 화학적인 처리를 필요로 하지 않음으로써 폐수처리 효율을 향상시켜 처리시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 폐수처리장치는 대용량의 폐수처리에 적합하다고 할 수 있다.
더구나, 본 발명에 따른 기술은 오존발생기(150)와 산소주입수단을 통해 오존(O3)과 산소농도 70% 이상의 순수산소를 제 1 반응챔버(110)의 전기분해반응 과정을 거쳐 전해처리된 전해처리수에 주입함으로써 폐수처리의 처리효율을 더욱 향상시킬 수가 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 전기분해반응 과정과 전기응집반응 과정을 통해 폐수를 전해처리함으로써 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거시간을 단축시켜 전해처리 효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 발현된다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 전기분해반응 과정과 전기응집반응 과정을 통해 폐수를 전해처리하여 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있어 대용량의 폐수처리장치를 구성하는데 적합하다.

Claims (5)

  1. 유입된 폐수를 전기분해를 통해 전해처리한 후, 상기 전해처리된 전해처리수를 전기분해반응을 통한 응집을 통해 처리하는 폐수처리장치에 있어서,
    폐수가 유입되는 유입구와 전해처리된 전해처리수를 배출시키는 배출구가 구비되어 유입된 폐수를 전기분해하는 일정 크기의 제 1 반응챔버;
    상기 제 1 반응챔버에서 전해처리된 전해처리수가 유입되는 유입구와 응집처리된 처리수를 배출시키는 배출구가 구비되어 전해처리수를 전기응집시키는 일정 크기의 제 2 반응챔버;
    상기 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어 상기 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수를 전기분해반응 및 전기응집반응시키는 전극판;
    상기 제 1 및 제 2 반응챔버 각각의 내부에 설치된 상기 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 제 1 반응챔버에 의해 전해처리되어 상기 제 2 반응챔버의 내부로 유입되는 전해처리수에 발생된 오존(O3)을 공급하는 오존발생기; 및
    상기 제 2 반응챔버의 하부측으로부터 내측으로 설치된 산소주입관과 상기 제 2 반응챔버 내측에 위치된 산소주입관의 끝단에 분기되어 주입된 산소를 미세기포의 형태로 공급하는 폭기관 및 상기 산소주입관을 통해 순도 70% 이상의 산소를 생성하여 주입하는 산소발생기로 이루어진 산소주입수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기분해와 응집을 통한 폐수처리장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극판은 제 1 및 제 2 반응챔버 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수와의 접촉면적을 극대화하기 위해 그 횡단면의 형태를 파형으로 형성한 것을 특징으로 전기응집을 통한 폐수처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전극판에는 제 1 및 제 2 반응챔버 내부로 유입된 폐수 및 전해처리수와의 접촉면적을 극대화하기 위해 전후로 관통 형성된 다수의 관통구멍이 구비된 것을 특징으로 하는 전기응집을 통한 폐수처리장치.
  5. 삭제
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