KR100875506B1 - 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수가 컴팩트하게 배치된 다단의 복수 반응조를 통하여 연속적으로 처리되기 때문에 장치설치면적을 줄일 수 있으며, 폐수처리반응의 효율 또한 우수한 폐수처리장치에 관한 것이다.

본 발명은, 일측에 폐수유입구가 형성되고, 다른 일측에는 처리수배출구가 형성되며, 상기 폐수유입구와 처리수배출구 사이에 복수개의 열로 나란히 배치되고 그 각각의 내부에는 양극판과 음극판이 소정 비율로 교대로 배치되며 폐수가 순차 유통되게 연결된 복수개의 반응조가 위치한 폐수처리반응조와; 상부의 적어도 일부가 개방된 채 상기 폐수처리반응조에 있어서 상기 복수개의 반응조의 각 열의 동일한 한 끝단측 부분에 설치되며, 하단부에 외부와 연통하는 부상슬러지 배출구가 연결된 부상슬러지 저류조와; 구동수단에 의하여 상기 복수개의 반응조 상을 이동하면서 폐수처리반응조에서 발생하는 부상슬러지를 상기 부상슬러지 저류조로 포집하는 스크레이퍼를 구비한 부상슬러지 제거수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

폐수, 산화, 응집, 반응조, 부상슬러지

Description

전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치{Waste water treatment apparatus using electrical reactor}

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리장치의 종단면 개략구성도,

도 2는 본 발명에 따른 폐수처리장치의 횡단면 개략구성도,

도 3은 도 1의 폐수처리장치를 위에서 바라본 평면도,

도 4는 폐수처리반응조의 전류흐름 관계를 설명하기 위한 개략 구성도,

도 5는 폐수 흐름을 설명하기 위해 상기 폐수처리반응조를 전개하여 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 폐수처리장치를 별도의 침전지에 연결한 상태를 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 폐수처리반응조 20-1: 제1반응조

20-2: 제2반응조 20-3: 제3반응조

21: 폐수 유입구 S: 안정조

22a, 22b: 격벽 24a,24b: 구리선

25a: 내벽 25b: 외벽

26a: 양극판 26b: 음극판

27a, 27b: 유통 경로 28: 처리수 배출구

30: 부상슬러지 저류조 32: 부상슬러지 배출슬롯

33: 부상슬러지 배출구 40: 부상슬러지 제거수단

41: 모터 42: 스크레이퍼

43: 체인 44: 구동스프로킷

45: 종동스프로킷 46: 체인

100:폐수처리장치 200: 침전지

본 발명은 각종 산업폐수나 생활오수 등을 처리하여 정화시키기 위한 폐수처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기적인 산화 및 응집작용에 의하여 폐수를 연속적으로 정화처리하는 폐수처리반응조를 복수개의 열로 나란하게 설치함과 동시에, 상기 폐수처리반응조 내에서 부상하는 부상슬러지를 외부로 유출시키기 위한 부상슬러지 저류조 및 부상슬러지 제거수단을 하나의 장치로 컴팩트하게 구성하여 간소화함과 동시에, 폐수의 처리능력 및 처리효율을 월등히 높일 수 있는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치에 관한 것이다.

최근, 생활수준의 향상과 산업발달로 인해 물 소비량이 증가하면서 하수 및 폐수의 배출량이 크게 증대되고 있으며, 각종 산업폐수 및 생활오수의 처리방법으로서는 침전, 여과 등을 이용한 물리적 처리방법, 화학약품을 투입하여 화학반응에 의한 처리를 하는 화학적 처리방법, 미생물을 이용하여 유기물을 분해 처리하는 생물학적 처리방법 등이 알려져 있다.

특히, 전기분해나 전기응집에 의한 폐수 처리방법은 그 처리효율 및 처리속도가 뛰어나고 수용액에 녹아 있는 다양한 불순물을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 화학약품에 의한 처리에 비해 새로운 오염문제를 야기하는 정도가 상당히 낮기 때문에 각광을 받아 오고 있다.

일반적인 전기분해 방식은 유분, 무기성 및 유기성 오염물질, 콜로이드성 오염물질의 제거에 효과적이며 장치의 크기에 비하여 고농도의 폐수를 처리할 수 있다는 장점은 있으나, 폐수 중에 제거해야 할 오염물질의 농도가 낮은 경우에는 처리하려는 물질의 반응속도가 느리고 또한 장시간 걸쳐서 전기분해를 행하는 경우 전극봉의 소모가 크기 때문에 실질적으로 적용하는데 한계가 있다.

이와 관련하여 국내 특허등록 제167123호 공보에서와 같이 통상의 전기분해 방식을 응용한 폐수처리방법과 장치가 제안된 바 있으나, 전극봉이 설치된 전기 반응조에 무기응집제를 투입하여 전기분해를 실시하기 때문에 오염물질을 순수하게 전기분해 할 수 없으며, 특히 무기응집제를 사용함에 따라 전기분해속도가 느려져 전력소모가 커지는 등의 단점이 있다. 또한, 전기반응조, 중화조, 응집조가 별개로 구성되어 있어, 장치가 차지하는 면적이 많고, 그 반응조의 구성도 전극봉이 단순하게 나란히 배치된 구조로 되어 있어 그 처리능력도 좋지 않았다.

한편, 국내 특허등록 제633454호 공보에는 상부가 개방된 직육면체 형태의 본체부 내에 알루미늄 박막을 양극과 음극이 2:1의 비율로 경사지게 배치한 후 직 류 전류를 공급하도록 하고, 본체부의 상부를 덮는 캡의 저면은 단면이 직삼각형 형태인 삼각뿔 형태로 홈부를 형성하여 폐수의 응집과 흡수, 흡착, 침전 및 부상 반응을 촉진시킬 수 있도록 한 "폐수처리용 전기 반응조"에 대해 개시되어 있다.

또한, 특허등록 제705271호 공보에는 하나의 반응조를 이용하여 폐수 내에 잔존하는 고농도 난분해성 오염물질을 정화하기 위해 전기응집과 산화를 동시에 발생시키고 압축공기를 생성시켜 교반 및 폭기작용에 의해 폐수의 응집과 흡수, 흡착, 침전 및 부상 반응을 촉진시킬 수 있도록 한 "전기응집을 이용한 폐수정화장치"에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상기 "폐수처리용 전기 반응조"나, "전기응집을 이용한 폐수정화장치"는, 동일한 재질의 양극판과 음극판을 2:1의 비율로 일정하게 배치한 단 하나의 반응조를 이용하여 폐수처리를 하고 있기 때문에, 폐수의 최종 처리를 거친 후에 도 처리된 상등수의 생물학적 산소요구량(BOD: Biochemical Oxygen Demand)이 매우 높아서 그 처리능력에 한계가 있다는 단점이 있었다.

또한, 상기 극판의 수가 2:1로 일정하게 배치되고 있었기 때문에, 반응조 내를 진행함에 따라 점차 감소되는 폐수의 농도에 대응하여 효율적으로 폐수처리반응을 진행할 수 없다는 문제가 있다.

그리고, 양극판이 음극판의 2배로 배치되고 있었기 때문에, 양극판에서 발생하는 반응량에 대비하여 그만큼 음극판에서 일어나는 반응량이 따라가지 못하여 그 처리능력이 더욱 떨어지게 되는 단점이 있다.

이 때문에, 상기 종래기술의 폐수처리장치들은, 처리능력을 원하는 수준으로 끌어올리기 위하여, 동일한 구성의 폐수처리장치를 하나 또는 그 이상으로 연결배치하여, 폐수처리반응을 반복시행할 필요가 있었기 때문에, 전반적인 장치의 구성이 복잡하고 설치면적을 크게 차지하여 결과적으로 처리비용이 상승하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 간이하고 컴팩트한 구성으로 장치 설치면적을 줄이면서도, 처리수의 BOD를 종래보다 현저하게 향상시킬 수 있는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각종 산업폐수나 생활오수 등을 전기 산화 및 응집반응을 통해 처리하여 정화시키기 위한 폐수처리장치로서,

일측에 폐수유입구가 형성되고, 다른 일측에는 처리수배출구가 형성되며, 상기 폐수유입구와 처리수배출구 사이에 복수개의 열로 나란히 배치되고 그 각각의 내부에는 양극판과 음극판이 소정 비율로 교대로 배치되며 폐수가 순차 유통되게 연결된 복수개의 반응조가 위치한 폐수처리반응조와; 상부의 적어도 일부가 개방된 채 상기 폐수처리반응조에 있어서 상기 복수개의 반응조의 각 열의 동일한 한 끝단측 부분에 설치되며, 하단부에 외부와 연통하는 부상슬러지 배출구가 연결된 부상슬러지 저류조와; 구동수단에 의하여 상기 복수개의 반응조 상을 이동하면서 폐수처리반응조에서 발생하는 부상슬러지를 상기 부상슬러지 저류조로 포집하는 스크레 이퍼를 구비한 부상슬러지 제거수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 반응조에 배치된 양극판 및 음극판의 수는, 폐수의 유동방향을 따라 후순위에 배치된 반응조로 갈수록 순차적으로 작아지는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 반응조는 폐수의 유동방향을 따라 동일한 방향으로 2개의 열로 나란히 배치되고, 1열의 끝에 배치된 반응조와 2열의 처음에 배치된 반응조가 유통 가능하게 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수개의 각 반응조는 그 하부가 서로 유통되며, 상기 각 반응조 내에는 격벽이 형성되어 상기 각 반응조가 상기 격벽에 의하여 폐수가 상향으로 흐르는 상향유동 반응조와 격벽을 월류한 폐수가 하향으로 흐르는 하향유동 반응조로 구획되는 것이 바람직하다.

상기 격벽에 의하여 구획된 각 반응조에 배치된 양극판 및 음극판의 비율은, n+1:n인 것이 바람직하다.

한편, 상기 부상슬러지 저류조의 하부에, 상기 부상슬러지 배출구와 연결되며 상기 배출구를 향하여 하향 경사진 부상슬러지 배출슬롯이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 부상슬러지 배출슬롯은 상기 폐수처리반응조 내의 복수의 반응조의 열 사이의 공간을 관통하여 연장되고, 상기 부상슬러지 배출구는 상기 폐수처리반응조의 일측벽 하부에 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 부상슬러지 제거수단은, 구동수단인 모터와, 감속기를 개재하여 모터에 의해 회전하는 구동스프로킷 및 이와 연결된 종동스프로킷과, 양단에서 상기 구동 스프로킷 및 종동스크로킷에 감기며 상기 복수개의 반응조의 열을 따라 배치된 체인과, 상기 체인에 장착된 하나 이상의 스크레이퍼를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 폐수처리반응조는 2개의 열로 배치되고, 상기 스크레이퍼는 이에 대응하여 상기 각 열을 따라 배치된 것이 바람직하다.

상기 복수개의 반응조는, 1열에 배치된 제1반응조와, 2열에 순차로 배치된 제2반응조 및 제3반응조로 구성되며, 상기 제1반응조 및 제2반응조에 배치된 양극판은 스테인레스, 철, 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 제3반응조에 배치된 양극판은 알루미늄인 것이 바람직하다.

상기 제1 반응조 내지 제3반응조의 양극의 재질이 모두 상이한 것이 바람직하다.

또한, 상기 폐수처리반응조의 복수개의 반응조 중 첫번째 열의 최초에 배치된 반응조 앞에 안정조가 배치되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치(100)를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명은 폐수를 산화 및 응집반응에 의해 정화 처리하는 복수개의 반응조를 포함하여 이루어진 폐수처리반응조(20)와, 상기 폐수처리반응조(20)의 일측에 배치된 부상슬러지 저류조(30)와, 상기 폐수처리 반응조(20) 상으로 부상하는 슬러지를 포집하여 제거하기 위한 부상슬러지 제거수단(40)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 폐수처리반응조(20)의 일측 하부에는 안정조(S)를 개재하여 폐수유입구 (21)가 구비되어 있고, 다른쪽 하부에는 폐수처리반응조(20)에서 처리되어 나온 처리수가 배출되는 처리수배출구(28)가 구비되어 있다. 안정조(S)는 격벽(22a)에 의하여 폐수처리반응조(20)의 첫번째 반응조(20-1)와 구분된다. 상기 각 반응조는 격벽(22a)에 의하여 구분되고 그 내부에는 양극판(26a)과 음극판(26b)이 각각 소정의 비율로 배치되어 있다.

바람직하게는, 상기 각 반응조에 배치된 양극판(26a) 및 음극판(26b)의 수는, 폐수의 유동방향을 따라 후순위에 배치된 반응조로 갈수록 순차적으로 작아지는 것이 좋다. 폐수유입구(21)를 통하여 유입되는 폐수의 불순물 농도는 처음에는 높았다가, 상기 반응조의 처리반응에 의하여 뒤에 배치된 반응조로 갈수록 점차 낮아진다. 따라서, 앞에 배치된 반응조 내의 극판의 수를 많이 하여 초기에 집중적으로 처리반응을 수행하고, 뒤에 배치된 반응조 내에서는 극판의 수를 점차 줄여 처리반응을 수행하면, 처리되어야 할 폐수 원수의 불순물 농도에 대응되도록 처리반응을 수행할 수 있다.

종래와 같이, 하나의 반응조 내에서 극판을 일정한 개수로 배치하는 방식으로 하면, 불순물 농도가 높은 반응조 전단부에 배치된 극판은 빨리 소모되고, 불순물 농도가 낮은 반응조 후단부의 극판은 거의 소모되지 않는 문제가 있다. 이러한 구조에서는, 폐수 내의 불순물 농도에 대응하여 처리반응을 즉각 즉각 적시에 처리 하기 힘들기 때문에, 처리반응시간이 더 길어지고, 반응효율도 떨어진다. 더구나, 소모가 빠른 반응조 전단부의 극판은 수시로 교체할 필요가 있으며, 상기 극판의 교체를 위하여 전체 장치의 가동을 중단하여야 했기 때문에, 처리효율의 면에서 아주 불리하였다.

그러나, 본 발명과 같이, 폐수처리반응조(20)를 복수의 반응조로 구획하고, 각 반응조 내의 극판의 수를 처리수의 불순물 농도에 대응하여 후순위의 반응조로 갈수록 작아지도록 배치하면, 각 반응조 내의 반응상황을 불순물 농도에 부합하도록 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 앞순위 반응조에는 극판이 다수 배치되어 있고, 후순위 반응조에는 극판이 상대적으로 적게 배치되어 있으므로, 각 반응조의 극판 소모량도 거의 동등한 정도로 조절할 수 있고, 이에 따라 극판 교체시기도 동일하게 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 전체 반응조의 극판 소모량을 추적하여 한꺼번에 극판을 교체할 수 있으므로, 극판의 교체를 위하여 자주 장치 가동을 중단시킬 필요가 없으며, 이에 따라 장치가동시간을 늘려, 처리효율의 면에서 매우 유리하게 된다.

또한, 종래에는 상기 반응조 내의 양극판과 음극판을, 양극판(+)-음극판(-)양극판(+), 양극판(+)-음극판(-)양극판(+),양극판(+)-음극판(-)양극판(+)과 같이, 2:1의 일정한 비율로 하고 있었다.

그런데, 전기산화 및 응집에 의한 폐수처리반응 중 주요한 메커니즘의 하나는, 양극측에서 용출된 양극이 폐수내의 유기물 등 불순물과 결합하여 불순물을 산화 및 응집시키고, 이러한 응집된 응집물이 음극측에서 발생된 수소, 산소 또는 염 소기체에 포집되어 반응조 내를 부상하여 부상슬러지로서 제거되는 과정에 의하여 진행된다. 하지만, 종래와 같이, 양극판을 음극판의 2배의 비율로 배치하면, 양극판보다 음극판의 수가 훨씬 적게 되므로, 예컨대 양극측에서 산화 및 응집된 응집물을 음극측에서 충분히 포집하여 부상슬러지로서 제거하기 곤란하게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 각 반응조에 배치되는 양극판(26a)과 음극판(26b)의 비율을, 후순위로 배치된 반응조로 갈수록 작게 하면서도, 각 반응조 내에 배치된 양극판(26a) 및 음극판(26b)의 비율을 n+1:n으로 하여 양극판과 음극판의 개수 차이를 최소화함으로써, 양극에서의 처리반응량과 이에 대응하는 음극에서의 처리반응량을 비슷하게 맞추도록 하고 있다.

본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이 폐수처리반응조(20) 내에, 제1, 제2 및 제3 반응조(20-1,20-2,20-3)의 3개의 반응조를 배치하고, 제1반응조(20-1)에는 5:4, 제2반응조(20-2)에는 4:3, 제3반응조(20-3)에는 3:2의 비율로 순차적으로 극판의 수가 작아지도록 양극판(26a) 및 음극판(26b)을 교대로 배치하여 상술한 효과를 달성하도록 하고 있다.

본 발명은, 또한 장치의 설치면적을 최소화하고, 그 구성을 컴팩트하고 간소하게 하기 위하여, 상기 복수개의 반응조를 복수개의 열로 나란히 배치하도록 하고 있다. 상기 열의 개수, 하나의 열에 배치되는 반응조의 수 등은, 처리해야 할 폐수의 양, 폐수의 불순물 농도, 처리시간 및 속도, 처리능력 및 효율 등 여러 가지 인자를 고려하여 가장 바람직하다고 생각되는 선에서 결정할 수 있다.

본 실시예에서는, 설치면적 및 장치 최소화를 위하여 복수개의 반응조를 2개 의 열로 나란하게 배치하고, 하나의 열에는 제1반응조(20-1)를, 다른 반응조에는 제2반응조(20-2)와 제3반응조(20-3)를 배치한 총 3개의 반응조를 배치한 구조로 하였지만, 그 열의 개수 및 각 열에 배치되는 반응조의 수는 필요에 따라 얼마든지 가감할 수 있다.

또한, 상기 반응조의 열을 따라 유통하는 폐수의 유동방향은 각 열 별로 동일한 방향으로 흐르도록 하거나 혹은 서로 반대방향으로 흐르도록 할 수도 있다. 전자의 경우는 하나의 열(첫번째 열)에 배치된 반응조를 관통하여 흐르는 폐수가 그 열의 마지막에 배치된 반응조로부터, 그와 나란하게 배치된 다음 열의 가장 앞에 배치된 반응조로 흘러 상기 첫번째 열과 동일한 방향, 즉 그와 나란한 방향으로 흘러가는 구조이다. 반면, 후자의 경우는 첫번째 열의 끝에 배치된 반응조를 흘러나온 폐수가 상기 반응조와 인접한 다른 열의 끝에 배치된 반응조로 곧바로 흘러가게 되며, 그 다른 열에서의 폐수의 유동방향은 상기 첫번째 열의 폐수유동방향과 반대가 된다. 전자의 경우는, 후자의 경우에 비하여 폐수유통경로가 다소 길어지게 되지만, 상기 반응조의 각 열을 따라 동일한 방향으로 흐르게 되므로, 후술하는 부상슬러지 제거수단(40)의 스크레이퍼(42)가 반응조로부터 발생하는 부상슬러지를 제거할 때 수류의 저항을 덜 받게 된다는 점에서 유리한 점이 있다.

본 실시예에서는, 2개의 열 중 1열의 끝에 배치된 반응조(제1반응조)와 2열의 처음에 배치된 반응조(제2반응조)를 유통 가능하게 구성하여 각 열을 따르는 폐수의 유동방향을 동일하게 구성하고 있다.

도4 및 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 각 반응조 내에 배치된 양극판 (26a)과 음극판(26b)은, 상기 폐수처리반응조(20)의 내벽(25a) 및 외벽(25b)을 따라 배치되며 각각 해당되는 극성의 전류가 도통되는 구리선(24a) 및 구리선(24b)과 전기적으로 연결되어 있다. 상기 양극판(26a)과 음극판(26b)은 상기 반응조의 내벽 (25a) 및 외벽(25b)과의 사이에 설치된 연결부재(도시하지 않음)를 개재하여 상기 반응조 내에 고정설치되어 있으며, 도시의 편의를 위하여, 이러한 양극판(26a)과 음극판(26b)의 고정 설치구조는 도시를 생략하였다.

한편, 본 발명에서는, 상기 복수의 반응조에 설치된 양극판의 재질을 처리수에 포함된 불순물의 종류, 불순물의 농도 등을 감안하여 적절하게 변경할 수 있다.

예컨대, 제1반응조(20-1) 및 제2반응조(20-2) 내에 설치된 양극판(26a)의 재질을 스텐레스판이나 철판 또는 알루미늄판 중에서 선택되는 하나로 구성하고, 제3반응조(20-3) 내의 양극판(26a)을 알루미늄판으로 구성할 수 있다. 혹은, 상기 제1반응조 내지 제3반응조(20-3)의 양극판의 재질을 모두 상이하게 구성할 수도 있다.

각종 산업폐수나 생활오수에 포함되는 불순물의 종류는 다종다양하고, 그 농도도 균일하지 않기 때문에, 각 반응조의 양극판을 모두 동일한 재질로 하는 것보다는 상기와 같이 양극판의 재질을 각 반응조 별로 적절하게 변경하여 설치한다면, 각 재질 및 농도에 따라 반응성이 좋은 양극이 선택적으로 작용할 수 있으므로, 처리반응성이 높아지는 장점이 있다. 또한, 상기와 같이, 각 반응조의 극판의 재질을 달리하면, 하나의 반응조에서 미처 처리되지 않은 불순물이 후속 반응조에서 처리될 수 있기 때문에, 전체적으로 불순물의 제거확률이 높아지게 되는 이점이 있다. 또한, 이러한 양극판의 배치에 의하여, 오염물질의 응집이 극대화되어 적은 체류시간으로 최대의 응집효율을 얻을 수 있다.

한편, 상기 제1 내지 제3의 각 반응조(20-1,20-2,20-3)의 내부에 격벽(22b)을 설치하여 상기 각 반응조를 다시 2개의 반응조로 구분할 수 있다. 본 실시예에서와 같이, 각 반응조 내에 모두 격벽(22b)을 설치하면, 전체 반응조는 모두 6개 (20-1a,20-1b, 20-2a,20-2b,20-3a,20-3b)가 되어, 작은 공간 안에 다수의 반응조를 배치할 수 있어 보다 효율적으로 폐수처리를 할 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3반응조(20-1,20-2,20-3)의 하부에 유통 경로(27a, 27b)를 형성하여 각 반응조의 하부를 통하여 폐수가 유동하도록 하고, 상기 각 반응조 내의 폐수가 상기 격벽(22b)을 타고 넘도록, 즉 월류하도록 폐수의 유동방향을 설계하여, 상기 반응조를 상기 격벽(22b)을 경계로 폐수가 상향으로 흐르는 상향유동 반응조(20-1a,20-2a,20-3a)와 격벽(22b)을 월류한 폐수가 하향으로 흐르는 하향유동 반응조(20-1b,20-2b,20-3b)로 구분하면, 폐수는 하부로부터 각 반응조에 도입-각 반응조의 상향유동 반응조에서 상향유동-격벽월류-하향유동 반응조에서 하향유동-다음 반응조의 하부로 도입되는 유동과정을 반복하게 된다. 이와 같이, 격벽(22b)을 경계로 폐수의 상하 유동이 반복되게 하면, 폐수와 상기 극판의 접촉회수가 증가하고, 폐수가 자연히 교반되는 결과가 되어 처리반응효율이 향상된다. 물론, 폐수와 극판과의 처리반응은 전기를 통하는 전해반응으로서, 기포가 형성되는 반응 자체의 성질상 반응계면 상에서 끊임없이 와류가 생성되므로, 반응조 내에 교반기를 설치할 필요성은 적지만, 상기와 같이 격벽(22b)을 형성함에 의하여, 교반기를 설치하는 것과 동등하거나 그 이상의 교반효과를 얻을 수 있는 것이다.

한편, 상기 각 반응조 내에 배치된 양극판(26a)과 음극판(26b)의 비율은, 동일한 순위의 반응조라면 반응의 균일성을 위하여 동일하게 되어 있다. 즉, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 반응조(20-1) 내의 상향유동 반응조(20-1a)와, 하향유동 반응조(20-1b) 내에 배치된 양극판(26a)과 음극판(26b)의 비율은 각각 5:4로 동일하며, 제2 반응조(20-2) 내의 두 반응조(20-2a,20-2b)에서는 각각 4:3으로, 제3 반응조 (20-3) 내의 두 반응조(20-3a,20-3b)에서는 각각 3:2로 되어 있다.

본 발명에서는 또한, 상기 폐수처리반응조(20)에서 발생한 부상슬러지를 곧바로 부상슬러지 저류조(30)로 포집할 수 있는 컴팩트한 구조를 형성한 점에 특징이 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 폐수처리반응조 내의 반응조의 각 열의 동일한 한 끝단 측에 상부의 적어도 일부가 개방된 부상슬러지 저류조(30)를 설치하고, 후술하는 부상슬러지 제거수단에 의하여 각 반응조에서 발생하는 부상슬러지를 상기 저류조(30)의 개방된 상부로 포집할 수 있도록 하고 있다.

상기 부상슬러지 저류조(30)의 하부에는, 외부와 연통된 부상슬러지 배출구 (33)와 연결되며 상기 배출구(33)를 향하여 하향 경사진 부상슬러지 배출슬롯(32)이 형성되어 있어, 저류조(30)에 투입되는 부상슬러지를 상기 배출슬롯(32)을 따라 신속히 제거할 수 있도록 하고 있다. 상기 부상슬러지 배출구(33)는 폐수처리반응조의 일측벽 하부에 형성되어 있다.

상기 배출슬롯(32)은, 상기 반응조가 배치된 열 사이의 공간, 예컨대 하나의 열의 반응조 내벽(25a)과 다른 열의 반응조 내벽(25a) 사이 공간을 관통하여 연장되도록 형성할 수 있으며, 이러한 구조에 의하면, 폐수처리반응조(20) 내의 공간을 효율적으로 활용하고 폐수처리반응조(20)와 부상슬러지 저류조(30)를 보다 컴팩트하게 결합시켜 장치를 최소화할 수 있다.

상기 복수개의 반응조의 상부에는 반응조에서 발생된 부상슬러지를 상기 부상슬러지 저류조(30)로 포집하는 부상슬러지 제거수단(40)이 설치된다. 상기 부상슬러지 제거수단(40)은, 구동수단인 모터(41)와, 감속기를 개재하여 모터(41)에 의해 회전하는 구동스프로킷(44) 및 이와 연결된 종동스프로킷(45)과, 양단에서 상기 구동스프로킷(44) 및 종동스크로킷(45)에 감기며 상기 복수개의 반응조의 열을 따라 배치된 체인(43)과, 상기 체인(43)에 장착된 하나 이상의 스크레이퍼(42)를 포함하여 구성할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 폐수처리반응조(20)가 2개의 열로 배치되어 있으므로, 상기 구동스프로킷(44) 및 종동스프로킷(45)도 각 열에 대응하여 각각 2쌍이 배치되며, 상기 2쌍의 구동스프로킷(44)과 종동스프로킷(45)은 각각 회전축(46)에 의하여 연결되어 있다. 또한, 상기 구동스프로킷(44)과 종동스프로킷 (44)에 맞물려진 체인(43)은 반응조의 각 열을 따라 배치되며, 상기 체인(43)에는 스크레이퍼(42)가 하나 이상 부착되어 있어, 이 스크레이퍼(42)가 반응조의 상부를 지나면서 부상슬러지를 저류조(30) 내로 긁어 담을 수 있도록 되어 있다.

도 1 내지 도 5에 개시된 본 발명의 폐수처리장치(100)를 이용하여 폐수를 처리하는 과정을 설명한다. 특히, 도 5는 폐수 흐름을 설명하기 위해 사각형상의 폐수처리반응조(20)를 펼쳐서 나타낸 도면이다.

도시하지 않은 펌프 등에 의하여 펌핑된 폐수는 폐수유입구(21)를 통하여 폐 수처리반응조(20)의 안정조(S)를 거쳐 제1반응조(20-1) 하부로 유입된다. 안정조 (S)는, 폐수를 일정시간 저류하여 안정화하기 위한 것으로, 본 발명의 폐수처리장치(100)에 있어서, 꼭 구비하여야 하는 것은 아니다.

제1반응조(20-1)에 유입된 폐수는 제1반응조(20-1)의 상향유동 반응조(20-1a) 내의 격벽(22b) 상단까지 점차로 차오른 후 격벽(22b)을 월류하고, 상기 격벽 (22b)을 월류한 폐수는 하향유동 반응조(20-1b)로 흘러내려간다.

다음에, 상기 폐수는 제1반응조(20-1)의 햐향유동 반응조(20-1b)와 제2반응조(20-2)의 상향유동 반응조(20-2a) 사이에 위치한 파이프 형태의 유통 경로(27b)를 통하여 제2반응조(20-2)로 흘러들러가며, 제2반응조(20-2) 및 제3반응조(20-3) 내에서도 각각 상향유동-격벽 월류-하향유동되어 제3반응조(20-3)에서 최종 처리된 처리수는 처리수배출구(28)를 통해 외부로 배출된다.

도시의 편의를 위하여, 제1반응조(20-1)의 하향유동 반응조와 제2반응조(20-2)의 상향유동 반응조를 도5와 같은 파이프 형태의 유통경로(27b)로 연결되는 것으로 나타내었지만, 상기 제1반응조(20-1)와 제2반응조(20-2)의 유통경로는 도4에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도3과 같이, 제1반응조(20-1)의 하향유동 반응조의 바닥면 하부(또는 내벽(25a) 하부)에 유출공(O)이 형성되고, 제2반응조(20-2)의 상향유동 반응조의 바닥면 하부(또는 내벽(25a) 하부)에 유입공(I)이 형성된 형태로 하고, 그 사이에 폐수가 흐를 수 있는 빈 공간이 형성되도록 한다면, 어떠한 형태의 유통경로도 채용할 수 있다.

상기 각 반응조의 양극판(26a)과 음극판(26b)에는, 상기 폐수처리반응조(20) 의 내벽(25a)과 외벽(25b)에 설치된 구리선(24a,24b)에 의하여 직류 전류가 도통되며, 이 전류에 의하여 폐수 내에 포함된 유기물, 무기물 등 각종 제거대상 불순물이 산화 및 응집된다. 이 응집된 불순물(플럭;floc)은 음극에서 발생하는 가스에 의하여 부상하면서 좀 더 큰 플럭으로 응집되고, 최종적으로 수면으로 부상하여 제거대상으로서의 부상슬러지가 된다.

생성된 부상슬러지는, 부상슬러지 제거수단(40)의 스크레이퍼(42)에 의하여 상기 부상슬러지 저류조(30)로 포집 제거된다. 도시하지 않은 제어수단과 연결된 부상슬러지 제거수단(40)의 모터(41)가 회전하면 감속기를 개재하여 모터(41)와 연결된 구동스프로킷(44)과 이와 연결된 종동스프로킷(45)이 회전하며, 이에 따라 상기 스프로킷(44,45))에 감겨진 체인(43)이 소정 속도로 폐수처리반응조(20) 상을 회전하게 된다. 상기 체인(43)에 설치된 스크레이퍼(42)는 폐수처리반응조(20)의 각 반응조 상을 지나면서 그 수면상의 부상슬러지를 상기 부상슬러지 저류조(30)의 개방된 상부 내로 포집 제거하게 된다. 이 때, 상기 스크레이퍼(42)의 일부는 반응조 내의 처리수에 일부가 잠겨지게 되는 바, 스크레이퍼(42)의 이동방향이 폐수의 유동방향과 반대가 된다면, 스크레이퍼(42)가 수류의 저항을 받아 설정위치에서 이동하게 될 가능성이 있다. 따라서, 바람직하게는, 스크레이퍼(42)의 이동방향을 폐수의 유동방향과 동일하게 되도록 하는 것이 좋다.

이와 같이, 상기 폐수처리반응조(20)에서는 각 반응조내에서 연속적으로 폐수의 산화 응집에 의한 처리반응이 행해짐과 동시에, 폐수 내의 불순물은 부상슬러지로서 제거되어 부상슬러지 배출구(33)를 통해 방출되고, 최종적으로 처리된 처리 수는 제3반응조(20-3)의 처리수 배출구(28)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 상기 처리수 배출구(28)를 통하여 외부로 배출된 처리수에는, 부유성이 강한 불순물은 거의 부상슬러지로 제거된 상태로서, 처리수 내에는 소량의 침강성 불순물이 주로 남아 있다. 상기 침강성 불순물은, 폐수처리반응조(20)의 전해반응으로 인한 와류의 형성 및 폐수의 상하 유동에 의한 자연 교반효과로 인하여 상기 반응조 내에서 침강되지 않고 폐수 내에 부유하고 있던 것으로서, 이러한 침강성 불순물은 상기 폐수처리장치(100)와 별도로 설치된 침전지(200)에서 침전슬러지로서 제거할 수 있다.

한편, 펌프를 통한 폐수의 유입, 반응조의 가동(반응조내 극판으로의 전류의 도통에 의한 폐수의 처리), 반응조 내 수위조절, 설정수위에 이르렀을 때의 부상슬러지 제거수단(40)의 작동 등은 모두 도시하지 않은 제어수단에 의하여 이루어진다.

도 6은, 본 발명의 폐수처리장치(100)를 별도의 침전지(200)에 연결한 상태를 나타낸 개략도이다. 도시의 편의를 위하여 본 발명의 처리수배출구(28)가 길게 연장된 처리수배출관을 개재하여 상기 침전지(200)에 연결되는 것으로 하였지만, 장치 설계에 따라 상기 처리수배출관의 길이는 얼마든지 조절 가능하다.

침전지(200)에서의 침전슬러지 제거과정은, 본 발명의 논점 밖이므로 그 자세한 설명은 하지 않겠지만, 대략적으로 설명하면 다음과 같다.

침전지(200)로 도입된 처리수는, 침전지(200)에서 침강성 불순물이 가라앉아 형성되는 침전슬러지와 상등수로 분리된다. 상기 침전슬러지는 침전지(200) 하부에 밸브(13a)를 개재하여 연결된 침전슬러지 배출구(13)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 또한, 침전슬러지가 제거된 상등수는 침전지(100) 상부의 월류통(12)으로 월류하여 배출구(11)를 통하여 배출될 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것으로서, 이들에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 또 다른 변형이 가능한 것임은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 폐수처리장치에 의하면, 폐수가 컴팩트하게 배치된 다단의 복수 반응조를 통하여 연속적으로 처리되기 때문에 장치설치면적을 줄일 수 있으며, 폐수처리반응의 효율 또한 우수하다.

또한, 각 반응조의 극판의 수 또는 재질을 조절함으로써, 그 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 반응조 내의 부상슬러지를 제거하기 위한 부상슬러지 저류조 및 제거수단이 폐수처리반응조에 효율적으로 결합되어, 장치 컴팩트화 및 간소화가 가능하다.

또한, 각 반응조 내에 배치된 극판의 교체시기를 연장시킬 수 있을 뿐 아니라, 각 반응조 내에 배치된 극판의 교체시기를 거의 비슷하게 맞출 수 있다.

Claims (13)

1. 일측에 폐수유입구가 형성되고, 다른 일측에는 처리수배출구가 형성되며, 상기 폐수유입구와 처리수배출구 사이에 복수개의 열로 나란히 배치되고 그 각각의 내부에는 양극판과 음극판이 소정 비율로 교대로 배치되며 폐수가 순차 유통되게 연결된 복수개의 반응조가 위치한 폐수처리반응조와; 상부의 적어도 일부가 개방된 채 상기 폐수처리반응조에 있어서 상기 복수개의 반응조의 각 열의 동일한 한 끝단측 부분에 설치되며, 하단부에 외부와 연통하는 부상슬러지 배출구가 연결된 부상슬러지 저류조와; 구동수단에 의하여 상기 복수개의 반응조 상을 이동하면서 폐수처리반응조에서 발생하는 부상슬러지를 상기 부상슬러지 저류조로 포집하는 스크레이퍼를 구비한 부상슬러지 제거수단을 포함하여 구성된 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치에 있어서,

   상기 복수개의 각 반응조는 그 하부가 서로 유통되며, 상기 각 반응조 내에는 격벽이 형성되어 상기 각 반응조가 상기 격벽에 의하여 폐수가 상향으로 흐르는 상향유동 반응조와 격벽을 월류한 폐수가 하향으로 흐르는 하향유동 반응조로 구획되는 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 반응조에 배치된 양극판 및 음극판의 수는, 폐수의 유동방향을 따라 후순위에 배치된 반응조로 갈수록 순차적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 반응조는 폐수의 유동방향을 따라 동일한 방향으로 2개의 열로 나란히 배치되고, 1열의 끝에 배치된 반응조와 2열의 처음에 배치된 반응조가 유통 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 격벽에 의하여 구획된 각 반응조에 배치된 양극판 및 음극판의 비율은, n+1:n인 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
6. 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부상슬러지 저류조의 하부에, 상기 부상슬러지 배출구와 연결되며 상기 배출구를 향하여 하향 경사진 부상슬러지 배출슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 부상슬러지 배출슬롯은 상기 폐수처리반응조 내의 복수의 반응조의 열 사이의 공간을 관통하여 연장되고, 상기 부상슬러지 배출구는 상기 폐수처리반응조의 일측벽 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 부상슬러지 제거수단은, 구동수단인 모터와, 감속기를 개재하여 모터에 의해 회전하는 구동스프로킷 및 이와 연결된 종동스프로킷과, 양단에서 상기 구동스프로킷 및 종동스크로킷에 감기며 상기 복수개의 반응조의 열을 따라 배치된 체인과, 상기 체인에 장착된 하나 이상의 스크레이퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 폐수처리반응조는 2개의 열로 배치되고, 상기 스크레이퍼는 이에 대응하여 상기 각 열을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
10. 제3항에 있어서, 상기 복수개의 반응조는, 1열에 배치된 제1반응조와, 2열에 순차로 배치된 제2반응조 및 제3반응조로 구성되며, 상기 제1반응조 및 제2반응조에 배치된 양극판은 스테인레스, 철, 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제3반응조에 배치된 양극판은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집반응을 이용한 폐수처리장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 반응조 내지 제3반응조의 양극의 재질이 모두 상이한 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집 반응을 이용한 폐수처리장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 폐수처리반응조의 복수개의 반응조 중 첫번째 열의 최초에 배치된 반응조 앞에 안정조가 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 산화 및 응집 반응을 이용한 폐수처리장치.

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