KR101080385B1 - Method for controlling current in electrochemical wastewater treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는, 전극 표면의 주기적인 청소와 같은 번거로운 유지보수작업을 통하지 않더라도, 극성 반전 후의 매우 짧은 시간 내에, 전극의 표면에 형성되어 있는 부동태(산화피막) 및 스케일을 용이하게 제거할 수 있는, 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법은, 전극의 극성을 반전시키는 극성 반전 단계; 및 상기 극성 반전 단계 후, 전극에 상승된 전압 또는 상승된 전류를 인가하는 단계;를 포함한다.In the present invention, it is possible to easily remove the passivation (oxide film) and scale formed on the surface of the electrode within a very short time after the polarity reversal, even if it is not through cumbersome maintenance work such as periodic cleaning of the electrode surface. An object of the present invention is to provide a method for controlling current of an electrochemical wastewater treatment apparatus. The current control method of the electrochemical wastewater treatment apparatus of the present invention, the polarity inversion step of inverting the polarity of the electrode; And after the polarity inversion, applying an elevated voltage or an elevated current to the electrode.

전기화학적 폐수 처리 장치, 극성 반전 Electrochemical Wastewater Treatment Equipment, Polarity Reversal

Description

전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법 {Method for controlling current in electrochemical wastewater treatment apparatus}Method for controlling current in electrochemical wastewater treatment apparatus

본 발명은 전기화학적 폐수처리에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to electrochemical wastewater treatment, and more particularly, to a method for controlling current in an electrochemical wastewater treatment apparatus.

전기화학적 폐수 처리 장치는, 예를 들면, 전기분해, 전기응집, 전기부상 또는 이들의 조합과 같은 전기화학적 처리를 통하여, 폐수 중의 오염물질을 제거하거나 오염물질의 제거를 촉진시키는 장치이다. Electrochemical wastewater treatment devices are devices that remove or facilitate the removal of contaminants in wastewater through, for example, electrochemical treatments such as electrolysis, electrocoagulation, electroinjuries or combinations thereof.

전기응집에 기초한 수처리는 19세기 말에 처음으로 시도된 이래, 철과 알루미늄 등을 전극재료로 사용하는 음용수 정수 시스템 및 폐수처리 시스템에 대한 적용 연구가 수행되어 왔다. 이러한 일련의 연구에서 전해응집 공정은 도금 산업 및 반도체 산업에서 발생하는 폐수의 유독성 중금속 제거, 탁도 개선 및 색도 개선에 있어서 우수한 성능을 보였으나, 화학적 처리공정에 비해 높은 초기 장치 투자비 및 높은 전력사용량으로 인하여 널리 상용화되지는 못하고 있는 실정이다. 그러나 최근 강화된 폐수방류 규제기준 및 슬러지 저감에 대한 국제적인 요구로 인하여 전기화학적 폐수처리가 관심의 대상이 되고 있다.Since electrotreatment-based water treatment was first attempted at the end of the 19th century, application research on drinking water purification systems and wastewater treatment systems using iron and aluminum as electrode materials has been conducted. In this series of studies, the electrocoagulation process has shown excellent performance in removing toxic heavy metals, improving turbidity, and improving the color of wastewater generated in the plating and semiconductor industries. Due to this situation is not widely commercialized. However, due to the recent tightened wastewater discharge regulations and the international demand for sludge reduction, electrochemical wastewater treatment is of interest.

전기화학적 응집처리에 대한 종래의 많은 연구들에서는, 수처리 효율을 높이기 위한 수단으로 전극의 형태, 유체의 흐름 방향, 전기인가 방식, 첨가제 투입 등에 있어 새로운 기술을 제시하였다. 그러나, 전극표면에서의 환원현상에 의한 철 또는 알루미늄 부동태 형성 및 불활성 콜로이드 물질의 표면 흡착에 의한 전해반응 저해로 인하여 수처리 효율이 저하되는 문제점을 궁극적으로 해결할 수 없었다. Many conventional studies on electrochemical flocculation have proposed new techniques in the form of electrodes, flow direction of fluid, application method of electricity, additives, etc. as a means to increase the efficiency of water treatment. However, it was not possible to ultimately solve the problem that the water treatment efficiency is lowered due to the inhibition of the electrolytic reaction by the iron or aluminum passivation by the reduction phenomenon on the electrode surface and the surface adsorption of the inert colloidal material.

전기응집 기술을 사용한 종래의 기술에서는 일반적으로, 전극교체 시기를 연장시키기 위하여, 양극(용출 전극) 및 음극(비용출 전극)으로서 모두 "용출성 전극"을 사용하고, 일정 시간의 가동 후에 음극 및 양극의 극성을 반전시킨다. 극성 반전 전의 음극(비용출 전극)은, 극성 반전 후에는 양극(용출 전극)으로 작용한다. 그리하여, 순차적으로 모든 전극이 금속이온을 용출시키는데 활용될 수 있으므로, "전극 소모에 따른 전극교체 주기"가 연장될 수 있다. In the prior art using the electrocoagulation technique, generally, in order to prolong the time of electrode replacement, both the eluting electrode (elute electrode) and the negative electrode (non-ejecting electrode) are used, and the cathode and Invert the polarity of the anode. The cathode (non-ejection electrode) before polarity inversion acts as an anode (elution electrode) after polarity inversion. Thus, since all electrodes can be utilized to elute metal ions sequentially, the "electrode replacement cycle according to electrode consumption" can be extended.

전해응집 공정에서는 전기화학적 반응에 의해 양극(용출 전극)이 산화되어 금속 양이온이 생성되고, 전기장과 농도 구배에 의해서 대류/확산되어, 용존유기물 또는 콜로이드성 입자들과 전기적으로 결합하여 중성화되어 응집/침전된다. 전해질 수용액 중에서 금속을 양극으로 하여 전류를 통과시킬 때, 전극표면에서는 금속으로서의 용출반응, 용출에 의해서 생성된 금속이온과 용액성분과의 화학반응, 금속의 양극용 산화피막의 생성반응 및 금속표면에 생성된 산화물의 용해반응이 진행된다. 이러한 금속의 전해반응 중 특히 알루미늄 금속의 경우는 양극산화물 피막이 잘 형성되는 경향성이 있으며 pH 4~8 영역 즉 중성 부근에서는 특히 부동태 피막이 안정한 영역이다. 산화물 피막이 안정한 영역 이외에서도 피막형성이 존재할 경우 피막 생성속도가 피막용해속도보다 클 때에는 부동태화 피막성장 형상이 가속화되게 되며 불활성 콜로이드 물질도 정전기적 흡착반응에 의하여 전극 표면에 부착하여 스케일을 형성하게 된다. In the electrocoagulation process, the anode (elution electrode) is oxidized by the electrochemical reaction to produce metal cations, convection / diffusion by electric field and concentration gradient, and electrically combined with dissolved organic matter or colloidal particles to neutralize and aggregate / Precipitates. When a current is passed through a metal as an anode in an aqueous electrolyte solution, the electrode surface is eluted as a metal, a chemical reaction between the metal ions produced by the elution and a solution component, the formation reaction of an oxide film for the anode of the metal, and a metal surface. Dissolution reaction of the produced oxide proceeds. In the electrolytic reaction of such metals, particularly aluminum metal, anodization film tends to be well formed, and the passivation film is particularly stable in the pH 4-8 region, that is, in the vicinity of neutral. If the film formation exists outside the stable oxide film, the passivation film growth shape is accelerated when the film formation rate is greater than the film dissolution rate, and the inert colloidal material adheres to the electrode surface by the electrostatic adsorption reaction to form scale. .

이러한 부동태 피막 및 스케일은 전해반응에 의하여 금속이온이 용출되는 양극(용출 전극)보다 음극(비용출 전극)에서 활발히 진행되게 되며 일정 시간 간격으로 전극의 극성을 반전시킬 때 반전 시기까지의 반응시간에 비례하여 증가하게 된다. This passivation film and scale is more active in the cathode (non-ejection electrode) than the anode (elution electrode) in which metal ions are eluted by the electrolytic reaction, and the reaction time until the inversion time when the polarity of the electrode is reversed at regular intervals. It will increase in proportion.

그리하여, 극성 반전 시에는 다음과 같은 문제점이 발생한다. 극성 반전 전의 음극(비용출 전극)의 표면에는 부동태(산화피막) 및 스케일이 형성되어 있다. 이러한 음극을 극성 반전시켜 양극(용출 전극)으로 사용하게 되면, 그 표면에 형성되어 있는 부동태 및 스케일로 인하여, 상당한 시간 동안, 금속이온이 원활하게 용출되지 못하게 된다. 그에 따라, 극성 반전 후의 상당한 시간 동안, 처리수의 수질이 기준치를 만족하지 못하거나 처리효율이 급격히 저하된다. Thus, the following problems occur during polarity reversal. The passivation (oxide film) and scale are formed on the surface of the cathode (non-ejection electrode) before the polarity inversion. When the cathode is polarized inverted and used as a cathode (elution electrode), due to the passivation and scale formed on the surface thereof, metal ions cannot be smoothly eluted for a considerable time. Therefore, during a considerable time after the polarity reversal, the water quality of the treated water does not satisfy the reference value or the treatment efficiency drops drastically.

물론, 전극의 표면을 연마하면, 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나, 전극의 표면을 연마하기 위해서는, 전극 소모에 따른 전극교체 주기 이전에, 전극을 여러 번 탈부착하여야 한다. 일반적으로 전기화학적 폐수처리 장치의 전극은 크기와 중량이 매우 크다. 따라서, 전기화학적 폐수처리 장치에 있어서, 전극의 탈부착은 가장 힘들고 시간이 많이 소요되는 유지보수 항목이다. 결국, 극성 반전 전의 음극(비용출 전극)의 표면에 형성되어 있는 부동태 및 스케일을 제거하기 위한 빈번한 전극의 탈부착 및 연마는, 전기화학적 폐수처리 장치의 유지비용을 급격히 상 승시키게 될 뿐만아니라, 전기화학적 폐수처리 장치의 유효한 가동시간을 낭비하게 된다.Of course, polishing the surface of the electrode can solve this problem. However, in order to polish the surface of the electrode, the electrode must be detached several times before the electrode replacement cycle due to electrode consumption. In general, the electrodes of an electrochemical wastewater treatment apparatus are very large in size and weight. Therefore, in the electrochemical wastewater treatment apparatus, attachment and detachment of electrodes is the most difficult and time-consuming maintenance item. As a result, the frequent attachment and detachment and polishing of electrodes to remove the passivation and scale formed on the surface of the cathode (non-ejection electrode) before the polarity inversion not only dramatically increase the maintenance cost of the electrochemical wastewater treatment apparatus, The effective uptime of chemical wastewater treatment equipment is wasted.

본 발명에서는, 전극 표면의 주기적인 청소와 같은 번거로운 유지보수작업을 통하지 않더라도, 극성 반전 후의 매우 짧은 시간 내에, 전극의 표면에 형성되어 있는 부동태(산화피막) 및 스케일을 용이하게 제거할 수 있는, 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법을 제공하고자 한다.In the present invention, it is possible to easily remove the passivation (oxide film) and scale formed on the surface of the electrode within a very short time after the polarity reversal, even if it is not through cumbersome maintenance work such as periodic cleaning of the electrode surface. An object of the present invention is to provide a method for controlling current of an electrochemical wastewater treatment apparatus.

본 발명의 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법은, The current control method of the electrochemical wastewater treatment apparatus of the present invention,

전극의 극성을 반전시키는 극성 반전 단계; 및 A polarity inversion step of inverting the polarity of the electrode; And

상기 극성 반전 단계 후, 전극에 상승된 전압 또는 상승된 전류를 인가하는 단계;를 포함한다. And after the polarity inversion, applying an elevated voltage or an elevated current to the electrode.

극성 반전 후의 양극(용출 전극)의 표면에는 부동태(산화피막) 및 스케일이 형성되어 있지만, 전극에 상승된 전압 또는 상승된 전류를 인가하면, 양극(용출 전극) 표면에서의 금속이온 용출반응이 강제적으로 가속화된다. A passivation (oxide film) and scale are formed on the surface of the anode (eluting electrode) after the polarity inversion, but when an elevated voltage or an elevated current is applied to the electrode, metal ion elution reaction on the surface of the anode (eluting electrode) is forcibly enforced. Is accelerated.

그리하여, 양극(용출 전극)의 표면에 피복되어 있는 부동태(산화피막) 및 스케일의 존재에도 불구하고, 양극(용출 전극) 금속층 표면에서의 금속이온 용출이 활발하게 진행된다. 이 과정에서, 부동태(산화피막) 및 스케일 피복이 양극(용출 전극) 금속층 표면으로부터 박리되는 놀라운 현상이 발생하게 된다. Thus, in spite of the presence of the passivation (oxide film) and scale coated on the surface of the anode (elution electrode), metal ion elution proceeds actively on the surface of the anode (elution electrode) metal layer. In this process, a surprising phenomenon occurs in which the passivation (oxide film) and scale coating are peeled off from the surface of the anode (eluting electrode) metal layer.

이러한 박리현상으로 인하여, 전극 표면 연마와 같은 번거로운 유지보수작업 에 비하여 훨씬 용이하고도 신속하게, 극성 반전 후의 양극(용출 전극)의 표면으로부터 부동태(산화피막) 및 스케일을 제거할 수 있다. Due to this peeling phenomenon, passivation (oxide film) and scale can be removed from the surface of the anode (eluting electrode) after polarity reversal much more easily and quickly compared to cumbersome maintenance work such as electrode surface polishing.

양극(용출 전극)의 표면으로부터 부동태(산화피막) 및 스케일이 제거된 후에는, 전극에 인가되는 전압 또는 전류를 정상 전압 또는 정상 전류로 하강시키더라도, 전기화학적 폐수처리 장치는 최적의 폐수처리 효율을 발휘하게 된다.After the passivation (oxide film) and scale are removed from the surface of the anode (eluting electrode), the electrochemical wastewater treatment device is optimized wastewater treatment efficiency even if the voltage or current applied to the electrode is lowered to a normal voltage or a steady current. Will be used.

이하에서는, 본 발명의 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the current control method of the electrochemical wastewater treatment apparatus of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법은, The current control method of the electrochemical wastewater treatment apparatus of the present invention,

전극의 극성을 반전시키는 극성 반전 단계; 및 A polarity inversion step of inverting the polarity of the electrode; And

상기 극성 반전 단계 후, 전극에 상승된 전압 또는 상승된 전류를 인가하는 단계;를 포함한다.And after the polarity inversion, applying an elevated voltage or an elevated current to the electrode.

전기화학적 폐수처리 장치는, 예를 들면, 유입폐수 입구 및 처리폐수 출구를 구비한 반응조; 상기 반응조 내에 설치된 적어도 한 쌍의 용출성 전극; 상기 적어도 한 쌍의 용출성 전극에 전기적으로 연결되어 있는 직류전원공급장치;를 포함할 수 있다. 용출성 전극이라 함은, 양의 전압이 인가되었을 때, 금속이온을 용출시킬 수 있는 전극을 의미한다. 용출성 전극은, 예를 들면, 철 또는 알루미늄일 수 있다. 한 쌍의 용출성 전극 중 제1전극은 양극(용출 전극)으로 작용하고, 제2전극은 음극(비용출 전극)으로 작용하다. An electrochemical wastewater treatment apparatus includes, for example, a reaction tank having an inflow wastewater inlet and a treatment wastewater outlet; At least a pair of elutable electrodes installed in the reactor; And a DC power supply electrically connected to the at least one pair of elutable electrodes. The elutable electrode means an electrode capable of eluting metal ions when a positive voltage is applied. The elutable electrode may be, for example, iron or aluminum. Among the pair of elutable electrodes, the first electrode serves as an anode (eluting electrode), and the second electrode serves as a cathode (non-ejecting electrode).

극성 반전 단계에서는, 직류전원공급장치와 전극 사이의 전기적 연결을 변화 시켜서, 한 쌍의 용출성 전극 중 제1전극에 인가되던 양의 전압을 음의 전압으로 전환시키고, 제2전극에 인가되던 음의 전압을 양의 전압으로 전환시킨다. 그리하여, 극성 반전 후에는, 제1전극은 음극(비용출 전극)으로 작용하게 되고, 제2전극은 양극(용출 전극)으로 작용하게 된다. 극성 반전을 위한 전기적 연결의 변화는, 예를 들면, 직류전원공급장치 내의 배전회로의 극성전환 스위치의 전환, 또는, 직류전원공급장치 내의 정류기 자체의 출력전압의 극성전환에 의하여 수행될 수 있다.In the polarity reversal step, the electrical connection between the DC power supply and the electrode is changed to convert the positive voltage applied to the first electrode of the pair of eluting electrodes to the negative voltage, and the negative voltage applied to the second electrode. Convert the voltage of to positive voltage. Thus, after the polarity reversal, the first electrode acts as the cathode (non-ejection electrode) and the second electrode acts as the anode (elution electrode). The change in the electrical connection for the polarity reversal can be performed, for example, by switching the polarity switching switch of the distribution circuit in the DC power supply, or by switching the polarity of the output voltage of the rectifier itself in the DC power supply.

극성 반전 단계 후, 전극에 상승된 전압 또는 상승된 전류를 인가한다. 상승된 전압 또는 상승된 전류라 함은, 전기화학적 폐수처리 장치의 정상적인 가동시에 전극에 인가되는 정상전압범위 또는 정상전류범위 보다 높은 전압 또는 전류를 의미한다. 정상전압 또는 정상전류를 기준으로 한, 상승된 전압 또는 상승된 전류의 상승폭이 클수록, 양극(용출 전극) 표면에서의 금속이온 용출반응의 강제적 가속화에 의한 부동태(산화피막) 및 스케일 피복의 박리현상이 점점 더 강화되며, 그에 따라, 부동태(산화피막) 및 스케일 피복을 제거하는 데 걸리는 시간이 점점 더 단축될 수 있다. After the polarity reversal step, an elevated voltage or an elevated current is applied to the electrode. The elevated voltage or elevated current means a voltage or current higher than the normal voltage range or the normal current range applied to the electrode in the normal operation of the electrochemical wastewater treatment apparatus. Peeling phenomenon of passivation (oxide film) and scale coating by forcibly accelerating metal ion elution reaction on the surface of anode (elution electrode) as the rise of increased voltage or elevated current on the basis of steady voltage or steady current This is getting stronger and, accordingly, the time taken to remove the passivation (oxide) and scale coating can be shortened more and more.

정상전압 또는 정상전류를 기준으로 한 상승된 전압 또는 상승된 전류의 상승폭을 너무 작게 하면, 양극(용출 전극) 표면의 부동태(산화피막) 및 스케일 피복에 의한 저항만이 상승할 뿐 부동태 및 스케일 피복의 박리현상이 미약하게 발생될 수 있으며, 그에 따라, 부동태 및 스케일 피복을 제거하는 데 걸리는 시간이 과도하게 연장될 수 있다. 따라서 형성된 피막이 빨리 용해될 수 있는 수준의 전압 또 는 전류를 초기에 인가해 주는 것이 바람직하다. 반면에, 정상전압 또는 정상전류를 기준으로 한 상승된 전압 또는 상승된 전류의 상승폭을 너무 크게 하면, 직류전원공급장치의 전압 또는 전류의 출력폭이 과도하게 커져야 하므로, 직류전원공급장치의 가격이 과도하게 상승할 수 있으며, 그에 따른 에너지 소비의 증가도 자명하다. 또한, 적정한 세기 및 시간을 초과하는 전류 및 전압을 인가할 경우 초기에는 부동태 및 스케일의 제거에 유용할 수 있으나 과도한 금속이온의 용출에 의하여 금속 전극이 판상으로 박리되어 전극 사이의 공간을 좁아지게 하거나 막아버림으로써 결국 처리 효율저하와 설비 손상을 유발할 수 있다. If the rising width of the rising voltage or rising current on the basis of the normal voltage or the normal current is made too small, only the resistance due to the passivation (oxide film) and the scale coating on the surface of the anode (eluting electrode) increases, but the passivation and scale coating are increased. Delamination can be weakly generated, and the time taken to remove the passivation and scale coating can be excessively extended. Therefore, it is desirable to initially apply a voltage or current at a level that can quickly dissolve the formed film. On the other hand, if the rising width of the rising voltage or rising current on the basis of the normal voltage or the normal current is too large, the output width of the voltage or the current of the DC power supply must be excessively large, so that the price of the DC power supply is increased. It can rise excessively and the increase of energy consumption is obvious as well. In addition, the application of current and voltage exceeding the appropriate intensity and time may be useful for the removal of passivation and scale at the beginning, but the metal electrode may be peeled into a plate by the elution of excessive metal ions, thereby narrowing the space between the electrodes. Blocking can eventually lead to poor treatment efficiency and equipment damage.

이러한 점을 고려하여 바람직한 예를 들면, 정상전압 또는 정상전류를 기준으로 한 상승된 전압 또는 상승된 전류의 상승폭은, 정상전압 또는 정상전류의 약 20 % 내지 약 35 %일 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 전기화학적 폐수처리 장치에 있어서, 통상적으로, 약 2 mA/전극표면적-cm2 내지 약 5 mA/전극표면적-cm2 의 정상전류가 사용되고 있다. 이러한 경우, 상승된 전류는 약 2.4 mA/전극표면적-cm2 내지 약 6.75 mA/전극표면적-cm2 일 수 있다. 전극판에 인가되는 전류 및 전압은 공급되는 원수의 전기전도도 및 불용성 고형분의 함량과 같은 수질 특성, 원수와 접촉하는 전극의 표면적, 전극간의 간격, 유체의 흐름 속도와 같은 물리적 구성 여건에 따라 매우 다양할 수 있으므로, 본 발명의 범위가 상기의 예로 한정되는 것은 아니다.In view of this point, for example, the rising width of the increased voltage or the increased current based on the steady voltage or the steady current may be about 20% to about 35% of the steady voltage or the steady current. More specifically for example, in electrochemical wastewater treatment apparatus, a steady current of about 2 mA / electrode surface area-cm 2 to about 5 mA / electrode surface area-cm 2 is typically used. In this case, the elevated current may be about 2.4 mA / electrode surface area-cm 2 to about 6.75 mA / electrode surface area-cm 2 . The current and voltage applied to the electrode plate vary greatly depending on the physical properties such as the electrical properties of the raw water supplied and the content of insoluble solids, the surface area of the electrodes in contact with the raw water, the spacing between the electrodes, and the flow velocity of the fluid. As such, the scope of the present invention is not limited to the above examples.

상승된 전압 또는 상승된 전류를 전극에 인가하는 형태는, 예를 들면, 계단 형, 2차 함수형, 톱니형, 또는 이들의 혼합형일 수 있다. 계단형은, 예를 들면, 1단 계단형 또는 다단 계단형일 수 있다. 부동태 및 스케일 피복의 박리현상을 촉진시키는 효과의 극대화 측면에 있어서는, 상승된 전압 또는 상승된 전류를, 용출되는 금속이온의 양이 증가함에 따라(또는, 극성반전 후 금속이온의 용출이 진행됨에 따라) 역으로 2차함수의 형태로 감소하도록 전극에 인가하는 것이 바람직하다. 적용의 용이성 측면에 있어서는, 1단 계단형 또는 다단 계단형이 바람직하다.The form of applying the elevated voltage or the elevated current to the electrode may be, for example, stepped, quadratic, toothed, or a mixture thereof. The stepped form may be, for example, a single stepped step or a multistage stepped step. In terms of maximizing the effect of promoting the passivation of the passivation and scale coating, as the amount of metal ions eluted increases (or as the elution of metal ions proceeds after polarity inversion) Conversely, it is preferable to apply to the electrode to decrease in the form of the second function. In terms of ease of application, one-step staircase or multi-step staircase is preferable.

이러한 인가 형태는, 예를 들면, 직류전원공급장치에 내장되는 출력전류 또는 출력전압 조정수단 및 출력시간을 제어할 수 있는 타이머에 의하여 용이하게 제공될 수 있다.This type of application can be easily provided by, for example, an output current or output voltage adjusting means built in the DC power supply and a timer capable of controlling the output time.

<실시예><Examples>

실시예Example 1 One

4 리터 용량의 반응조에, 한 쌍의 철전극(가로 250mm, 세로 300mm, 두께 10mm)을 10mm 간격을 유지하도록 설치한 후 1000 ppm의 구리표준용액을 순수와 혼합하여 얻은 구리함량 50 ppm의 시험용 폐수를 반응조에 연속적으로 공급하였다. 또한 반응조 내에서의 시험용 폐수의 체류시간이 40 초가 되도록 시험용 폐수의 공급유량을 조절하였다. 직류 정류기를 이용하여, 3 mA/cm2 의 전류를 전극에 인가하였다. 이러한 조건하에서 10 분간 운전한 후, 전극의 극성을 반전시켰다. 극성 반전은 직류 정류기의 전환스위치를 사용하여 순간적으로 이루어 졌다. 극성 반전 후, 30 초 동안 4 mA/cm2 의 전류를 전극에 인가하고, 이어서, 30 초 동안 3.5 mA/cm2 의 전류를 전극에 인가한 다음, 이어서, 다시 3 mA/cm2 의 전류를 전극에 인가하였다 (이러한 인가 방식은 2단 계단형 전류제어의 형태이다). 시험용 폐수 중의 구리이온의 제거 효율을 평가하기 위하여, 극성 반전 60초 전부터 30초 간격으로 처리 폐수를 취한 후, 원자흡광분석기를 이용하여 처리 폐수 중의 구리함량을 분석하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다. A 50-ppm test wastewater obtained by mixing a 1000-ppm copper standard solution with pure water after installing a pair of iron electrodes (250 mm wide, 300 mm long, 10 mm thick) in a 4-liter reactor with a 10 mm gap. Was fed continuously to the reactor. In addition, the supply flow rate of the test wastewater was adjusted so that the residence time of the test wastewater in the reactor was 40 seconds. Using a direct current rectifier, a current of 3 mA / cm 2 was applied to the electrode. After operating for 10 minutes under these conditions, the polarity of the electrode was reversed. Polarity reversal was done instantaneously using the DC rectifier switch. After polarity reversal, a current of 4 mA / cm 2 is applied to the electrode for 30 seconds, followed by a current of 3.5 mA / cm 2 for 30 seconds, followed by a current of 3 mA / cm 2 again. To the electrode (this application is in the form of two-stage stepped current control). In order to evaluate the removal efficiency of copper ions in the test wastewater, the treated wastewater was taken at intervals of 30 seconds from 60 seconds before the polarity inversion, and the copper content in the treated wastewater was analyzed using an atomic absorption spectrometer. The results are shown in FIG.

비교예Comparative example 1 One

4 리터 용량의 반응조에, 한 쌍의 철전극(가로 250mm, 세로 300mm, 두께 10mm)을 10mm 간격을 유지하도록 설치한 후 1000 ppm의 구리표준용액을 순수와 혼합하여 얻은 구리함량 50 ppm의 시험용 폐수를 반응조에 연속적으로 공급하였다. 또한 반응조 내에서의 시험용 폐수의 체류시간이 40 초가 되도록 시험용 폐수의 공급유량을 조절하였다. 직류 정류기를 이용하여, 3 mA/cm2 의 전류를 전극에 인가하였다. 이러한 조건하에서 10 분간 운전한 후, 전극의 극성을 반전시켰다. 극성 반전은 직류 정류기의 전환스위치를 사용하여 순간적으로 이루어 졌다. 극성 반전 후에도, 3 mA/cm2 의 동일한 전류를 전극에 인가하였다. 시험용 폐수 중의 구리이온의 제거 효율을 평가하기 위하여, 극성 반전 60초 전부터 30초 간격으로 처리 폐수를 취한 후, 원자흡광분석기를 이용하여 처리 폐수 중의 구리함량을 분석하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. A 50-ppm test wastewater obtained by mixing a 1000-ppm copper standard solution with pure water after installing a pair of iron electrodes (250 mm wide, 300 mm long, 10 mm thick) in a 4-liter reactor with a 10 mm gap. Was fed continuously to the reactor. In addition, the supply flow rate of the test wastewater was adjusted so that the residence time of the test wastewater in the reactor was 40 seconds. Using a direct current rectifier, a current of 3 mA / cm 2 was applied to the electrode. After operating for 10 minutes under these conditions, the polarity of the electrode was reversed. Polarity reversal was done instantaneously using the DC rectifier switch. Even after polarity inversion, the same current of 3 mA / cm 2 was applied to the electrode. In order to evaluate the removal efficiency of copper ions in the test wastewater, the treated wastewater was taken at intervals of 30 seconds from 60 seconds before the polarity inversion, and the copper content in the treated wastewater was analyzed using an atomic absorption spectrometer. The results are shown in FIG.

평가 결과 비교Evaluation result comparison

도 1 및 도 2에서, y-축의 구리이온 제거효율은 다음과 같이 계산되었다.1 and 2, the copper ion removal efficiency of the y-axis was calculated as follows.

Figure 112008089504198-pat00001
Figure 112008089504198-pat00001

도 1에 나타난 바와 같이, 극성 반전 후 상승된 전류를 2단 계단파의 형태로 전극에 인가한 실시예 1의 경우, 극성 반전 후 구리이온 제거효율이 75% 이상을 유지하였을 뿐만아니라, 극성 반전 후 구리이온 제거효율의 회복시간도 120 초에 불과하였다. As shown in FIG. 1, in the case of Example 1 in which the increased current after the polarity inversion was applied to the electrode in the form of a two-stage step wave, the copper ion removal efficiency was maintained not less than 75% after the polarity inversion, as well as the polarity inversion. After the recovery time of copper ion removal efficiency was only 120 seconds.

반면에, 도 2에 나타난 바와 같이, 극성 반전 후에도 상승된 전압 또는 전류를 인가하지 않은 비교예 1의 경우, 극성 반전 후 구리이온 제거효율의 최저치가 30% 로 극심하게 저하되었을 뿐만아니라, 극성 반전 후 구리이온 제거효율이 회복되는 데에 무려 200 초가 소요되었다. On the other hand, as shown in FIG. 2, in Comparative Example 1, in which the increased voltage or current was not applied even after the polarity inversion, the lowest value of the copper ion removal efficiency after the polarity inversion was drastically lowered to 30%, as well as the polarity inversion. After that, it took about 200 seconds to recover the copper ion removal efficiency.

실시예 1에서, 극성 반전 후 구리이온 제거효율이 크게 저하되지 않고, 또한, 극성 반전 후 구리이온 제거효율 회복시간이 짧다는 것은, 극성 반전 전의 음극(비용출 전극)의 표면에 형성되어 있던 부동태(산화피막) 및 스케일이 효과적으로 그리고 신속하게 제거되었다는 것을 의미한다. 또한, 시험용 폐수를 사용하여 얻은 실시예 1과 비교예 1의 성능차이는, 실제폐수를 사용한 장기간의 운전에서는 더욱 더 증폭된다.In Example 1, the copper ion removal efficiency after the polarity inversion does not significantly decrease, and the recovery time of the copper ion removal efficiency after the polarity inversion is short is that the passivation formed on the surface of the cathode (non-ejection electrode) before the polarity inversion. (Oxide film) and scale have been removed effectively and quickly. In addition, the performance difference between Example 1 and Comparative Example 1 obtained using the test wastewater is further amplified in the long term operation using the actual wastewater.

도 1은 본 발명에 따른 실시예에서 얻은, 시험용 폐수 중의 구리이온 제거효율의 변화를 나타내는 그래프이다. 1 is a graph showing the change of copper ion removal efficiency in test wastewater obtained in the example according to the present invention.

도 2는 종래기술에 따른 비교예에서 얻은, 시험용 폐수 중의 구리이온 제거효율의 변화를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing a change in copper ion removal efficiency in test wastewater obtained in a comparative example according to the prior art.

Claims (1)

전극의 극성을 반전시키는 극성 반전 단계; 및 A polarity inversion step of inverting the polarity of the electrode; And 상기 극성 반전 단계 직후, 상기 전극에, 상승된 전압 또는 상승된 전류를 인가하는 단계;를 포함하는Immediately after the polarity inversion step, applying an elevated voltage or an elevated current to the electrode; 전기화학적 폐수처리 장치의 전류 제어 방법.Current Control Method of Electrochemical Wastewater Treatment System.
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