KR101148145B1 - 수중의 미생물을 살.감하는 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제]
발라스타 수처리에 적합하고 수중의 미생물을 효율적으로 살감하고 안전하며 콤펙트한 장치를 제공한다.
[해결의 수단]
물이 흐르는 배관의 접속부에 장진가능한 전해이고 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 애노드전극과 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 캐소드전극이 절연성의 패킹으로 끼워 수류에 직교하도록 협지된 것을 특징으로 한 미생물을 살감하기 위한 장치.
미생물, 발라스타, 수처리, 콤펙트, 장치

Description

수중의 미생물을 살.감하는 장치{Device for sterilization and removal of microorganism underwater}
본 발명은 해수 또는 담수 중의 세균, 플랑크톤 등의 미생물을 전기?물리적으로 살균하는 장치에 관한 것이고, 본 발명은 특히 선박의 발라스타의급, 배수용 해수 중의 미생물을 전기?물리적으로 살균하는 장치로서 유용하다.
수중의 세균, 플랑크톤 등의 미생물을 제거하는 것은 물의 이용기술 면에서 중요하다. 특히 최근 유조선이나 컨테이너 선 등의 중심을 유지하기 위하여 발라스타 수중의 미생물을 부착시키고 있다. 이러한 선박들은 화물들을 하역하면 그 대신에 발라스타 탱크에 해수를 주입하여 선박의 중심을 컨트롤한다. 또한 선박에 화물들을 적재할 때는 발라스타 탱크의 해수를 배출한다.
한편, 2004년2월에 IMO(국제해사기관)에서는「선박의 발라스타 수 및 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제조약(발라스타 수 관리조약」을 채택하고 내년 7월에는 이 조약을 실시하기 위한 구체적 규정을 정하는 가이드라인이 정해진다. IMO의 발라스타 수 배출기준(D-2)기준 에는 50마이크로메타 이상의 생물(주로 동물 플랑크톤), 10마이크로메타 이상 50마이크로메타 미만의 생물(주로 식물 플랑크톤)이나 병독성 콜레라 등을 살상하는 것 등이 정해져 있다. 또 대장균에 있어서도 일본 해수욕장에서도 엄격한 기준이 정해져 있다.
발라스타 수중의 미생물 살균법으로서 이하의 방법이 검토되어지고 있다.
발라스타 수중의 미생물 살감법으로는
(1) 물리적 방법 : 유속에 의한 충격, 여과, 자외선 방사, 전기적 쇼크, 초음파
(2) 화학적 방법(살균물질의 첨가) : 오존가스, 차아염소산, 과산화수소, 과초산 등
(3) 물리화학적 방법 : 용존산소저감, 전기분해법 등이 알려져 있다.
여기에서 최대의 문제점은 일반적으로 해외항로에서 사용되는 선박은 수만 톤 이상이고 이러한 선박의 발라스타 탱크는 수천 톤 이상이다. 이러한 발라스타 탱크에 해수를 주입, 배수하게 된다. 이것은 단시간에 대량의 해수를 처리해야하는 것을 의미한다. 더구나 실용성을 고려하면 안전성, 저가격, 장치의 소형화가 요구된다.
이러한 조건에서 전기의 방법을 검토하면 우선 안전성 면에서 물리적 방법이 요망되지만 여과, 자외선조사, 초음파 등은 장치의 수명 및 대형화가 문제점으로 된다. 전기적 쇼크에 관해서는 일반적으로 수㎸/㎝전계강도가 필요하지만 해수의 전도도가 높기 때문에 고전계를 해수 중에 형성하기 위해서는 대용량의 고압전원이 필요하게 되어 경제성의 측면에서 곤란하다.
유속에 의한 충격을 이용한 방법은 단순한 유속만이 아닌 도 1에 나타낸 것처럼 배관내에 설치된 슬릿 등이 유속을 변화시키는 부재가 필요하다. 슬릿부에서 캐비테이션 등이 발생하여 플랑크톤 등이 부상을 받는다. 도 1에 있어서 스릿판 61, 62에 의해 설치되어진 슬릿을 통과할 때에 물은 유속을 증가시키고 게다가 후방 슬릿 64에 충돌하여 유속이 변화한다 흐름의 변화가 큰 영역인 65와 66에서 플랑크톤 등이 부상을 받는다.
화학적 방법으로서는 오존가스, 과산화수소, 과초산, 차아염소산 등을 해수에 주입하는 것이다. 오존은 잔류성이 없지만 오존을 발생시키려면 대규모의 장치 가 필요하게 되고 동시에 미반응 오존가스를 처리하는 설비가 필요하게 되는 것 등을 고려하면 실용화면에서 문제가 남는다. 과산화수소 및 과초산에 관해서는 잔류의 문제가 남는다. 차아염소산에 관해서는 유해성물질의 생성가능성이 있다. 따라서 화학적 방법에서는 첨가하는 물질농도를 극저감 할 필요가 있지만 효과를 고려하면 농도를 높이는 것이 요망된다. 이러한 양방의 인자를 균형시키는 것이 필요하고 실용화에서는 이것들의 제어가 중요하게 된다.
한편, 식물 플랑크톤이 생육하기 위해서는 산소가 필요하다. 동물 플랑크톤은 식물 플랑크톤을 먹이로 생육하는 것이 보고되어 있다. 따라서 우선 식물 플랑크톤의 번식을 억제하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 해수 중의 용존 산소 농도를 저하시키는 것에 의해 식물 플랑크톤의 생육을 저하시킨다. 용존산소를 저하시키기 위해서는 공기 중의 질소가스를 농축하여 해수 중에 버블링하는 방법이 시험되고 실용화단계에 와 있다. 그러나 이 방법에서는 공기로부터 질소가스를 농축하는 플랜트가 크게 되고 실용적이지는 않다.
최후로 전기화학적방법이 남아있지만 통상 도 2에 나타낸 것처럼 배관의 도중에 애노드전극(53)과 캐소드전극(54)을 짝으로 한 무격막 전해조를 설치하는 방법이 있다. 51은 원수 입구부이고, 52는 전해수출구부이다. 해수를 단순히 전기분해하면 염소가스를 발생한 후 염소가스를 해수에 용해시켜 차아염소산을 생성시킨다. 또 해수중에 용해되어 있는 칼슘이온 및 마그네슘이온이 캐소드전극에 부착하는 결점이 있다. 무격막전해조를 사용한 경우 살균효과는 차아염소산이온이 주체로 되고 화학적방법과 같은 차아염소산이온의 최적농도가 문제로 된다. 그러나 전기 화학적 방법은 전계강도 또는 전류밀도 및 전류를 증가시키는 것에 의해 살균효과를 향상시키고 장치를 콤팩트화 할 가능성이 있다.
본 발명이 해결하려고하는 과제는, 발라스타 수의 처리에 적합하고 수중의 미생물을 효율적으로 살감하고 콤팩트하며 안전한 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단은 하기와 같다.
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본 발명의 다른 일면에 따라, 물이 흐르는 배관의 접속부에 장진 가능한 전해조이고 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 애노드전극과 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 캐소드전극사이의 공간, 혹은 그 애노드전극과 그 캐소드전극 사이에 설치한 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 2개의 쎄파레타 사이의 공간에 관통공의 직경이상의 입경을 갖은 입자상의 금속 또는 반금속을 충진하고 그 애노드전극, 그 캐소드전극 및 그 쎄파레타는 절연성의 스페이서를 끼워 협지되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 애노드전해액출구 및 캐소드전해액출구의 중간에 원수공급구를 설치한 3방의 입구를 설치하고 캐소드전해액 출구측에 2매이상의 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극을 애노드전해액 출구측에 다수의 관통공을 형성한 애노드전극을 짜 넣고 통전한 그 캐소드전극을 교환하는 것에 의해 전해전류의 저하를 방지하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명장치는 콤팩트한 동시에 안전하고 수중의 미생물을 효율적으로 살감하기 때문에 발라스타 수처리에 적합하다.
본 발명의 대상으로 된 물이란 담수 또는 해수이다. 본 발명에 의해 살감되는 미생물이란 동물 및 식물 플랑크톤 및 살균을 말한다.
식물 플랑크톤의 예로서 규조류 등의 크리프트 조류가 있다. 동물플랑크톤으로서 전중류, 실충류, 미지콘류 등이 있다. 세균으로서 대장균등의 통성협기성균인 대장균, 살모넬라균 및 호기성균인 녹농균등이 있다.
본 발명에 있어 애노드전극, 캐소드전극의 부재는 통상의 전해조에 사용되는 백금 등의 귀금속을 도금 또는 코팅한 티탄재가 가능하다.
본 발명의 실시 예를 하기에 설명한다.
본 발명에서는 장치의 콤팩트화, 코스트저감을 목표하고 있다. 그러기 위해서는 전극표묜의 반응생성물의 이용효율을 향상하는 것과 더불어 물리적 방법을 병용하는 것이 요망된다.
본 발명은 장치를 코스트다운 하기 위하여 배관에 직결가능한 플랜지를 활용한 전해조를 검토했다.
도 3에 기본전해조의 모식단면도를 나타낸다. 전해조는 플랜지(1), 절연성의 패킹(2), 다수의 관통공을 형성한 애노드전극(3), 중간 플랜지(7) 및 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(6)으로 구성되어진다. 애노드전극(3), 캐소드전극(6)은 원반상 또는 다각형 평판이다. 이 전극은 수류에 직교하도록 협지되어져 있다. 즉 애노드전극(3)은 상류측이라도 하류측이 틀어져도 좋다.
다수의 관통공을 형성한 전극의 평면도를 도 4에 나타낸다.
애노드전극과 캐소드전극을 다수의 관통공을 형성한 판상으로 하여 배관의 접속부에 장진 가능한 것에 의해 전해조를 콤팩트화 하는 것이 가능하다.
미생물 살감의 효율성을 향상시키기 위해서는 물리적인 파괴를 촉진하기 위하여 유속의 변화부를 설치하는 것이 필요하다.
그래서 도 5에 나타내는 것처럼 다수의 관통공을 형성한 세파레타(5)를 다수의 애노드전극(3)과 캐소드전극(6) 사이에 설치하는 것이 좋다.
도 5에 나타낸 전해조는 플랜지(1), 절연성패킹(2), 다수의 관통공을 형성한 애노드전극(3), 중간플랜지(7), 다수의 관통공을 형성한 쎄파레타(5) 및 다수의 관통공을 형성한 케소드전극(6)으로 구성시킨다.
도 6은, 다수의 관통공을 형성한 세파레타(5)의 평면도이다.
도 5에 나타낸 것처럼 애노드전극과 캐소드전극의 관통공의 중심을 비켜놓아 물의 방향을 변화시키는 것에 의해 수류의 충격력을 높이는 방법을 조합하는 것이 가능하고 보다 살감방법을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
즉, 세파레타(5)를 도전성으로 하는 것에 의해 세파레타(5)의 관통성의 내부에서 캐소드전극과 애노드전극을 유기시켜 세파레타 내부에서 전해반응을 일으키고 전해에 의한 살감효율이 향상한다. 세파레타(5)를 전도성으로 하려면 은, 동 또는 스텐레스등의 금속 혹은 카본등의 반금속으로 형성하고 산화물, 세라믹, 수지의 세파레타 표면에 백금, 은, 동등의 금속을 코팅하여도 좋다.
다음으로 전해반응은 애노드전극 표면의 주된 흡착물질은 H2O분자이고 우선 H2O분자의 산화분해반응이 일어난다. 산화분해반응결과 H+ 이온과 O2 분자가 생성되지만 O2 가스의 전구체 O?라디칼을 생성시킨다. 전극표면에 O2 분자가 존재하면 O2분자와 O?라디칼의 수명은 매우 짧아 전극표면 근방에서만 존재한다.
2H2O - 2e- → O2 + 4H+ (1)
2H2O - 4e- → 4H+ + O2 (2)
2H2O - 2e- → H2O2 + 2H+ (3)
2H2O - O2 - 2e- → O3 + 2H+ (4)
더구나 알카리성 물을 산화분해하면 이하의 반응식처럼 수산화물이온OH-을 산화시켜 OH?라디칼이 생긴다. OH?라디칼 산화력이 강해 미생물 살감효과가 큰 것이 알려져 있다.
O?라디칼과 같이 수명이 매우 짧고 전극표면 근방에서만 이용가능하다.
OH- - 2e- → OH? (5)
해수를 전해하는 경우에는 애노드전극에는 염소이온 Cl-가 존재하기 때문에 부분적으로 하기의 반응을 일으킨다.
2Cl- - 2e- → Cl2 (6)
생성된 Cl2 는 이하의 반응에 의해 일부 물로 용해하여 차아염소산으로 된다.
Cl2 + 2H2O → HCLO + HCl (7)
2Cl- - 2e- → Cl2 (8)
Cl2 + H2O → ClO- + HCl + H+ (9)
이상의 반응 외에 전극 표면의 산화물질인 O3분자와 O?라디칼이 염소이온 Cl- 와 직접반응하여 차아염소이온 ClO- 을 생성시키는 반응도 존재한다.
캐소드전극에서는 이하의 반응을 일으킨다. 캐소드전극표면에는 주로 H2O 분자가 흡착하고 있기 때문에 우선 물의 환원반응이 일어난다.
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (10)
이 결과, 수소분자의 생성과 OH-이온을 생성시키는 것에 의해 전극주변이 알카리성으로 된다. 해수를 전해하면 캐소드전극에는 Ca+2 칼슘이온, Mg+2 마그네슘이온 등의 금속이온이 이행해서 전극표면의 강알카리성 때문에 수산화칼슘, 수산화마그네슘으로 되고 전극표면에 침착한다. 더구나 실리카 또는 탄산이온이 공존하면 규산칼슘, 탄산칼슘 등을 형성시키게 된다. 이 규산칼슘, 탄산칼슘의 침착은 캐소드반응을 제해하기 때문에 침착시키지 않는것이 좋지만 실용상 필요하다.
수중에는 이온 외에 산소, 질소가스가 존재하고 있다. 미생물의 살감을 고려하면 산소가스의 환원체가 중요하다. 산소의 환원반응으로서 이하가 일어나다.
O2 + e- → O2 - (11)
HO2 - + H2O + e- → OH? + OH- (12)
O2 + H+ + e- → H2O (13)
O2 + 2H2 + e- → H2O2 + 2OH- (14)
O2 + 2H2 + e- → HO2 - + OH- (15)
이상의 반응식으로부터 알 수 있듯이 활성산소를 생성시킨다. 이러한 활성산소는 미생물의 살균효과를 나타내는 것이 보고되어져 있다. 이러한 활성산소 중에서 전술한 것처럼 OH?라디칼이 최고로 살균효과가 높지만 그 수명이 초로 짧은 것을 고려할 필요가 있다.
본 발명에서는 전해생성물의 잔류성을 저감하기 위하여 전해에 의한 차아염소산이온의 생성을 억제하고 산소계의 산화환원물질을 이용하여 미생물을 효율적으로 살감하는 방법을 확립하는 것을 목적으로 하고 있다. 산소계에서 효과가 높은 물질은 O?라디칼과 OH?라디칼이다. 전술한 것처럼 이 산화물질은 전극 근방에서 밖에 이용할 수 없다. 통상의 도 2에 나타낸 단순한 2실형전해조를 사용한 경우에는 전극표면근방의 유속은 제로에 가깝기 때문에 산화물질을 효율적으로 이용하는 것은 곤란하다.
O?라디칼과 OH?라디칼을 이용하기 위해서는 전극표면의 유속을 향상할 필요가 있다. 그러기 위해서는 전극간 거리를 좁게 하는 것이 요구되어지지만 너무 좁게되면 유속량이 저하한다. 전극표면의 유속을 향상하고 유량을 올리기 위해서는 다수의 관통공을 설치한 전극을 채용했다.
게다가 표면전극의 유속을 올리기 위해서는 전극에 형성한 관통공의 내면에서만 전해반응을 일으키도록 애노드전극과 동일한 관통공을 형성한 절연성의 스페이셔를 애노드전극에 밀착시켜 애노드전극의 표면을 뒤집는 것에 의해 관통공의 내 면에서만 애노드전해가 일어나도록 한다. 그 예를 도 7에 나타낸다.
도 7에 나타낸 것처럼 다수의 관통공을 형성한 애노드전극(3)의 표면에 같은 홀 및 분포의 관통공을 형성한 절연성의 스페이서(4)를, 애노드전극(3)과 스페이서(4)에 형성한 관통공이 정합하도록 캐소드전극(6)측에 밀착시킨다. 이 구조에 의해 애노드전해는 관통공의 내면에서만 일어나게 되고 고활성의 산화물질을 활용하는 것이 가능하다. 더구나 관통공이 좁은 공간에서 오존, 차아염소산이온 등 기타의 산화물질과 미생물의 반응효율도 향상하는 장점이 있다.
도 7에 나타낸 것처럼 애노드전극(3)에 더하여 캐소드전극(6) 표면에도 절연성의 스페이서(4)를 관통공이 정합하도록 밀착시키는 것에 의해 캐소드전극(6) 표면의 고산화물질 OH?라디칼을 이용하는 것이 가능하게 된다.
다음으로 전해에 더하여 물리적방법을 조합시키면 미생물의 살감효과가 향상한다. 그 예를 도 9 및 10에 나타낸다. 다수의 관통공을 형성한 쎄파레타 스페이서(5)를 다수의 관통공을 형성한 애노드전극(3)과 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(6)의 사이에 관통공의 중심을 틀어지게 조립하는 것에 의해 물의 방향을 변화시켜 플랑크톤 등을 물리적으로 손상하는 것이 가능하다. 도 1에 나타낸 것처럼 쎄파레타(5)는 2개 이상 설치하는 것에 의해 물리적 손상효과를 향상시키는 것이 가능하다.
게다가 도 5에 극성을 나타내는 것처럼 쎄파레타(5)가 전도성을 가지는 경우에는 쎄파레타(5)의 내부에서 캐소드전극과 애노드전극이 유기되어 쎄파레타 내부에서 전해반응이 일어나고 전해에 의한 살감효과가 향상한다. 이 쎄파레타 상태를 복극화하여 있다고 칭한다.
이 도전성의 쎄파레타 대신에 도 12의 15에 나타낸 것처럼 입자상의 금속 또는 반금속을 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 애노드전극과 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 캐소드전극사이 혹은 그 애노드전극과 그 캐소드전극사이에 설치한 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 2이상의 쎄퍼레타 사이에 관통공의 직경이상의 입경을 갖은 입자상의 금속 반금속을 충진하는 것도 좋다. 금속으로는 철, 동,스텐레스가 반금속으로는 카본이 있다. 입자상의 산화물, 세라믹, 수지의 표면에 백금, 은 또는 동 등의 금속을 도금 등으로 코팅해도 좋다. 입자의 직경으로서는 유량저항을 고려하면 500um이상 가능하면 1mm이상이 요망된다.
다음으로 해수와 같이 칼슘, 마그네슘 등의 알카리성 토류금속이온이 용해한 물을 전기분해하면 캐소드전극에 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 규산칼슘 등이 부착해서 전극의 전도성을 저하하여 전해가 곤란하게 되는 것이 문제시된다. 그래서 알카리 토류금속이 캐소드전극에 부착하지 않게 세정기능을 전해조에 넣는 것이 필요하다. 부착방지 기능으로서
(1)전극의 극성을 반전시킨다.
(2)캐소드전극의 메인터넌스 용이화
(3)캐소드전극에 세정기능 추가
를 생각할 수 있다. 극성의 반전을 고려하여 도 8, 도 10에 나타낸 다수의 관통공을 형성한 애노드전극3과 캐소드전극6이 대칭인 구조의 전해조가 좋다.
게다가 도 13에 나타낸 애노드전극(3), 캐소드전극(6), 스페이서(4)에 짝을 2대경상대상으로 배치한 구조를 요망한다. 이 구조에서는 주기적으로 애노드전극과 캐소드전극의 극성을 반전시킨다. 단순히 반전하면 미생물 살균효과가 저감하기 때문에 애노드전극(3), 캐소드전극(6),및 스페이서(4)를 대칭으로 배치하는 것이 요망된다.
다음으로 교환용의 캐소드전극 3매를 조립한 전해조 예를 도 14에 나타낸다. 이 전해조에서는 애노드전해액 출구(17), 및 캐소드전해액 출구(14)의 중간에 원수공급구(13)을 세운 3방의 입구를 세우고 원수공급구(13)에서 해수 등을 공급하여 전해한다. 애노드전해액은 애노드전해액 출구(17)로부터 배출되어진다.
한편 캐소드에서 전해한 전해액은 캐소드전해출구(14)에서 배출되어진다. 캐소드전해액의 배출 속도를 제하기위하여 제어밸브(10)을 설치한다. 우선 최초에 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(12)를 이용하여 전해하고 캐소드전극(12)에 칼슘 등이 부착하여 전해가 곤란하게 될 때 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(11)로 바꾼다. 캐소드전극(11)이 사용불가능하게 된 시점에서 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(6)으로 교체한다. 즉 칼슘 등이 부착하더라도 캐소드전해파를 통과하도록 캐소드전극(12, 11 및 6)의 각각의 관통공의 내경은 캐소드전극(12, 11, 6)의 순서로 작게 되도록 한다. 순차 캐소드전극을 교환하는 것에 의해 미생물 살감효과를 장시간 유지시키는 것이 가능하다.
별도의 방법으로서 도 15에 나타낸 것처럼 분지관 또는 방을 이용하여 원수의 공급구(13)과 애노드전해액 출구(17)의 중간에 복수의 캐소드전해실을 설치한 전해조구조가 있다. 각각의 캐소드전해실에는 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(6)을 넣었다. 전해는 다수의 관통공을 형성한 애노드전극(3)과 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극(6)과의 사이에서 일어나지만 복수의 캐소드전극은 교호로 사용한다. 한 개의 캐소드전극이 알카리 토류금속이온의 부착으로사용 불가능하게 된 시점에서 남은 캐소드전극으로 교체한다. 더구나 이 전해조를 쓰면 캐소드전극의 교환이 편리하고 메인터넌스가 용이하게 되는 잇점이 있다. 이 경우 캐소드전극으로 홀의 유무는 중요하지 않다.
더구나 캐소드전극의 부착을 방지하기위해서는 애노드전극과 캐소드전극간에 직류전압이 아닌 펄스상의 전장 또는 교번전장을 인가하여 전장을 제어하는 방법을 사용한다. 일반적으로 전극반응의 주파수응답 최대는 약 1000Hz이다. 전장은 이 근방의 주파수가 인가되지만 전해반응은 추수하지 않게 된다. 그래서 강전장과 물리적충돌의 상승효과에 의해 미생물을 살감하지만 다공질 캐소드전극의 표면에 알카리토류금속의 침착을 방지할수 있다.
본 발명의 효과를 확인하기 위하여 우선 단순한 다수의 관통공을 형성한 전해조를 조립한 전해조의 성능을 확인했다. 도 6에 나타낸 시험장치를 사용했다. 도에 있어서 500리터의 원수탱크(101)에 입구해수를 넣고 평가용의 균으로 대장균을 사용했다. 급수펌프(103)을 사용하여 도 3에 나타낸 구조의 전해조(104)에 대장균수용액을 공급했다. 전해한 액은 탱크(102)에 저장하고 탱크(102)의 물을 채수하여 대장균의 균수를 측정했다.
도 3에 나타낸 전해조로서 염화비닐(PVC)제 50A의 플랜지를 활용했다. 애노 드전극과 캐소드전극으로서 도 4에 나타낸 구조의 전극을 사용했다. 홀의 직경은 4mm로 하고 전극 유효부의 직경은 61mm로 하고 유효면적부(홀이 없는 표면을 포함)에는 백금을 도금하고 20A의 배관을 사용했다.
유량을 25 l/min으로 설정하고 직류전원105를 사용하여 전해조에 통전했다.
도 17에 전해처리 한 입구해수중의 대장균수와 전해전류의 관게를 나타낸다. 이렇게 다수의 관통공을 형성한 전해조를 사용하여 수중의 미생물을 저감하는 것이 가능했다.
[실시 예2]
다음으로 동물성 플랑크톤의 손상효과를 확인했다. 실시 예1과 동일한 시험장치를 사용했다. 전해조로는 도 5에 나타낸 것처럼 애노드전극과 캐소드전극사이에 쎄파레타를 설치했다.
쎄파레타의 홀은 4mm로 하여 홀의 중심을 애노드전극 중신에서 4mm비틀었다. 이 결과 도 1에 나타낸 것처럼 애노드전극을 통과한 캐소드전극 액은 쎄파레타에 충돌하고 플랑크톤에 충격을 가한다. 손상을 받은 플랑크톤은 광학현미경을 사용하여 카운터 하는 것으로 손상비율을 산출했다. 이 실험 예에서는 통전을 하지 않았다. 시험결과를 도 18에 나타낸다. 도 18에 있어 유속은 전해조 내부의 평균유속이다. 전극의 홀과 전극의 유효면적의 비율 약5배 이다. 도에서 알 수 있는 것처럼 유속이 증가하면 플랑크톤의 손상율도 증가한다.
[실시 예3]
실시 예2와 동일한 시험장치 및 조건에서 애노드전극과 캐소드전극 간에 직 류를 통전했다. 통전량과 플랑크톤의 손상율 관계를 도 19에 나타낸다. 유속은 3m/sec로 했다. 도에서 알 수 있는 것처럼 통전하는 것에 의해 손상율이 향상하는 것을 알 수 있다.
[실시 예4]
도 5에 나타낸 것처럼 애노드전극과 캐소드전극 사이에 편심의 홀을 갖은 스페이서를 조합했을 때의 살균효과를 확인했다. 시험장치로는 실시 예1과 동일한 창치를 사용했다. 스페이서 두께는 1mm 백금도금 티탄 판을 사용했다. 유속은 4m/sec로 하여 대장균수의 감소율과 전류의 관계를 도 20에 나타낸다.
이 도에서 통전하는 것에 의해 플랑크톤의 물리적 살감효과와 전장의 상승를 알게 되었다.
[실시 예5]
실시 예4와 동일한 시험장치 및 조건에서 플랑크톤의 손상율을 확인했다. 도 5에 나타낸 전해장치를 사용하여 플랑크톤의 물리적 손상율에 대한 전해의 영향을 재확인 했다. 유속은 3m/sec로 했다. 도 21에 손상율에 대한 전류치의 영향을 나타낸다. 도에서 알 수 있는 것처럼 물리적손상과 전기적손상의 상승효과를 알 수 있다.
[실시 예6]
도 6에 나타낸 것처럼 애노드전극에 동심의 홀을 갖은 스페이서를 조합 때의 살균효과를 확인했다. 시험장치로서 예1과 동일한 장치를 사용했다. 스페이서 두께는 10mm의 PVC판을 사용했다. 애노드전극과 같은 홀을 뚫었다. 유속은 4m/sec로 하 여 대장균의 감소율과 유속의 관계를 도 22에 나타낸다. 이 도에서 알 수 있는 것처럼 스페이서 홀 중에서 애노드전해에 의해 생성한 고 산화물질과 미생물의 혼합도가 높아 미생물의 살균효과가 향상했다고 생각되어진다.
[실시 예7]
도 11에 나타낸 전해조를 사용하여 실시 예6과 같은 시험조건에서 미생물의 살균효과를 확인했다.
도 23에 시험결과를 나타냈지만 도 22와 비교하여 스페이서를 2매로 증가하는 것으로 살균효과가 향상하는 것을 알 수 있다.
[실시 예8]
도 9에 나타낸 전해조를 사용하여 실시 예2와 같은 조건하에서 다공질 애노드전극과 다공질 캐소드전극 사이에 100V로 1000kHz 펄스를 전장에 인가했다. 도 24에 나타낸 결과를 얻었다. 실시 예2의 도 18에 나타낸 유속만에 의한 손상과 비교하여 펄스전장을 인가한 쪽이 손상의 정도는 크게 됐다. 이때 캐소드표면에 부착양은 보여지지 않았다.
도 1은 물의 충격모델의 설명도.
도 2는 2실형전해조의 설명도.
도 3은 본 발명의 전해조 모식 단면도.
도 4는 다수의 관통공을 형성한 전극의 평면도.
도 5는 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 6은 스페이서의 평면도.
도 7은 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 8은 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 9는 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 10은 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 11은 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 12는 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 13은 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 14는 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 15는 본 발명의 전해조 모식단면도.
도 16은 실시 예에서 사용한 시험장치의 설명도.
도 17은 도 3의 전해조를 사용한 대장균수와 전해전류의 관계를 나타낸 그래프.
도 18은 도 5의 전해조를 사용한 플랑크톤 손상율과 유량의 관계를 나타낸 그래프.
도 19는 도 5의 전해조를 사용한 플랑크톤 손상율과 전해전류의 관계를 나타낸 그래프.
도 20은 도 5의 전해조를 사용한 대장균수와 전해효과를 나타낸 그래프.
도 21은 도 9의 전해조를 사용한 때의 플랑크톤 손상과 전해효과를 나타낸 그래프.
도 22는 도 9의 전해조를 사용한 때의 대장균수와 전해효과를 나타낸 그래프.
도 23은 도 11의 전해조를 사용한 때의 대장균수와 전해효과를 나타낸 그래프.
도 24는 도 9의 전해조를 사용해 펄스전장을 인가한 때의 대장균수와 펄스전장의 효과를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 출입구 플랜지,
2 : 패킹,
3 : 다수의 관통공을 형성한 애노드전극.
4 : 다수의 관통공을 형성한 절연성 스페이서,
5 : 다수의 관통공을 형성한 쎄파레타,
6 : 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극,
7 : 중간 플랜지,
9 : 캐소드전해액 출구,
10 : 유량제어밸브,
11 : 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극,
12 : 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극,
13 : 원수입구,
15 : 복극입자,
14 : 캐소드전해액출구,
16 : 캐소드전해액용 플랜지,
17 : 캐소드전해액 출구,
18 : 캐소드전해용 실,
51 : 원수입구부,
52 : 전해액출구,
53 : 애노드전극,
54 : 캐소드전극,
61 : 전방 슬릿,
62 : 전방 슬릿,
64 : 후방 슬릿,
65 : 수류의 변화부,
66 : 수류의 변화부,
101 : 원수 탱크,
102 : 처리수 탱크,
103 : 공급펌프,
104 : 전해조,
105 : 전원

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  7. 물이 흐르는 배관의 접속부에 장진 가능한 전해조이고 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 애노드전극과 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 캐소드전극 사이의 공간 혹은 그 애노드전극과 그 캐소드전극간에 설치한 다수의 관통공을 형성한 원반상 또는 다각형 평판상의 2이상의 쎄파레타 사이의 공간에 관통공의 직경 이상의 입경을 갖은 입자상의 금속 또는 반금속을 충진하고 그 애노드전극, 그 캐소드전극 및 그 쎄파레타는 절연성의 스페이서를 끼워 협지되어져 있는 것을 특징으로 한 수중의 미생물을 살감하기 위한 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 애노드전해액출구 및 캐소드전해액출구의 중간에 원수공급구를 설치한 3방의 입구를 설치하고 캐소드전해액 출구측에 2매이상의 다수의 관통공을 형성한 캐소드전극을 애노드전해액 출구측에 다수의 관통공을 형성한 애노드전극을 짜 넣고 통전한 그 캐소드전극을 교환하는 것에 의해 전해전류의 저하를 방지하는 수중의 미생물을 살감하는 장치.
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