KR101220891B1 - A porous 3-dimensional bipolar electrode, an electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode, and water treatment method using the electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode - Google Patents

A porous 3-dimensional bipolar electrode, an electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode, and water treatment method using the electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode Download PDF

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Abstract

이 발명은 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 가지며 금속 재질로 구성되어 치수안정성을 갖는 3차원 다공성 모재와, 3차원 다공성 모재에 코팅되는 전극 촉매층으로 구성된 3차원 다공성 복극 전극(140)을 이용해, 처리수 내에 함유된 미생물 등을 살균함에 따라, 미생물 제거에 요구되는 에너지를 최소화하고, 2차 오염을 방지하며, 전극의 내구성을 확보할 수 있다.The present invention is composed of a three-dimensional porous base material having a three-dimensional structure consisting of a metal material having a three-dimensional structure in which a plurality of pores are arranged in a multi-layer structure in communication with each other and composed of a metal material, and an electrode catalyst layer coated on the three-dimensional porous base material By using the three-dimensional porous bipolar electrode 140 to sterilize the microorganisms, etc. contained in the treated water, it is possible to minimize the energy required to remove the microorganisms, prevent secondary contamination, and ensure the durability of the electrode.

Description

3차원 다공성 복극 전극 및 이를 구비한 전기살균 필터와 이를 이용한 수처리 방법{A porous 3-dimensional bipolar electrode, an electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode, and water treatment method using the electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode}A porous 3-dimensional bipolar electrode, an electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode, and water treatment method using the electrolyzer having the porous 3-dimensional bipolar electrode}

이 발명은 처리수 내에 함유된 미생물 등을 살균하는 수처리 기술에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 환경 친화적인 공정으로 처리수 내에 함유된 미생물 등을 살균할 수 있도록 구성된 3차원 다공성 복극 전극 및 이를 구비한 전기살균 필터와 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a water treatment technology for sterilizing microorganisms contained in the treated water, and more particularly, to a three-dimensional porous bipolar electrode configured to sterilize the microorganisms contained in the treated water by an environmentally friendly process, and Electrosterilization filter and a water treatment method using the same.

밸러스트수(ballast water), 우물물, 수돗물, 공업용수, 순수, 초순수, 욕조 수, 수영장 수, 산업 배수 혹은 생활 배수 등에는 다양한 미생물이 존재하며, 보건 및 위생을 목적으로 필요에 따라 이를 제거하는 공정이 도입되고 있다.Ballast water, well water, tap water, industrial water, pure water, ultrapure water, bath water, swimming pool water, industrial drainage or domestic drainage, various microorganisms exist, and processes for removing them as necessary for health and hygiene purposes. This is being introduced.

밸러스트수(ballast water)는 선박의 화물을 하역한 후 운항할 때 선박의 균형을 잃는 것을 방지하기 위하여 선박 내에 채우는 해수를 의미한다. 미국에서는 밸러스트수로 인한 해양 오염 문제로 인해 1996년 국가 침입종 법률을 제정하여 외래종을 침입자로 규정하여, 밸러스트수에 대한 관리와 통제를 의무화하였으며, 국제해사기구(international maritime organization, 이하 'IMO'라 함)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 밸러스트수 살균처리장치를 선박에 탑재하도록 하여 위반시 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다. Ballast water refers to seawater filled in a vessel in order to prevent the vessel from losing its balance when operating after unloading the vessel's cargo. In the United States, due to the problem of marine pollution caused by ballast water, the National Invasive Species Act was enacted in 1996 to define alien species as intruders, which required mandatory management and control of ballast water.The International Maritime Organization (IMO) In February 2004, the international agreement was signed, and from 2009, the ballast water disinfection treatment device should be installed on the ship in order to prohibit the entry of the ship in case of violation.

이러한 밸러스트수 처리장치와 관련한 현재 실용화단계 기술로는 오존, 전기분해, 자외선, 약품처리 등의 다양한 처리장치들이 제시되고 있으나, 운전비 및 투자비 측면에서 만족스럽지 못한 실정이다. 이와 같은 이유는 밸러스트수 중에 존재하는 크기 50㎛ 이상의 동물성 플랑크톤 때문이다. 즉, 밸러스트수(ballast water) 처리에 필요로 하는 장치의 크기 및 소비되는 에너지의 3/4 정도가 50㎛ 이상의 동물성 플랑크톤을 살균하기 위한 용도로 사용되기 때문이다.As a practical technology for the ballast water treatment device, various treatment devices such as ozone, electrolysis, ultraviolet light, and chemical treatment have been proposed, but are not satisfactory in terms of operation cost and investment cost. This is because of the zooplankton having a size of 50 µm or more present in the ballast water. That is, the size of the apparatus required for ballast water treatment and about three quarters of the energy consumed are used to sterilize zooplankton of 50 µm or more.

한편, 수영장 또는 욕조 수에는 인체에 유해한 세균류 등이 많이 서식하기 때문에, 이러한 세균류들이 이용객의 눈이나 상처에 직접 접촉해 질환을 일으키게 할 가능성이 높다. 따라서, 차아염소산 나트륨 등의 약품을 투입해 물을 소독하여 질환의 발생을 예방하고 있으나, 살균 효과가 강한 차아염소산 나트륨은 자체 또는 소독 후 부산물이 자극성을 가지기 때문에, 약품에 의한 살균 효과는 있으나 이용자의 눈 통증이나 피부가 건조해지는 부작용이 발생하며, 특히 저항력이 약한 유아의 경우는 큰 문제가 되고 있다. On the other hand, because the pool or bath water is inhabited with a lot of bacteria, such as harmful to the human body, these bacteria are likely to directly contact the eyes or wounds of the user to cause disease. Therefore, while disinfecting water by disinfecting water by adding drugs such as sodium hypochlorite, sodium hypochlorite, which has a strong sterilization effect, has a sterilizing effect by chemicals because the by-products are irritating by itself or after disinfection. Eye pain or dry skin side effects occur, especially in infants with low resistance has become a big problem.

최근에 아파트, 맨션 등과 같은 다세대 주택 또는 빌딩 등의 건축물이 증가하면서, 건축물에 설치되는 각종 냉난방 설비의 설치 대수도 비약적으로 증가하고 있다. 이러한 냉난방 설비가 설치되어 있는 빌딩에는 냉난방 설비의 열교환기 설비(예를 들면, 쿨링 타워) 등이 옥상에 설치되어 있다. 이러한 열교환기 설비의 냉각수도 장기간 사용을 계속하면 세균류 등의 미생물이 번식하여 열교환기의 열교환면에서 증식하여 열교환 성능을 약화시키거나 바이오 필름(미생물이 덩어리진 형태)이 배관 내에서 발생해 배관을 막거나, 미생물 부산물로 인해 배관이나 기기 등을 부식시키는 중대한 문제를 가지고 있다. Recently, as buildings such as multi-family houses or buildings such as apartments and mansions have increased, the number of installations of various air-conditioning and heating facilities installed in buildings has increased dramatically. In a building where such air conditioning and heating facilities are installed, a heat exchanger facility (for example, a cooling tower) and the like of the air conditioning and heating facilities are installed on the roof. If the cooling water of such heat exchanger equipment continues to be used for a long time, microorganisms such as bacteria grow and multiply on the heat exchanger surface of the heat exchanger to decrease the heat exchange performance, or biofilm (agglomerated microorganisms) is generated in the pipes. There is a serious problem of preventing or corroding pipes and equipment due to microbial by-products.

또한, 가정용 욕조, 온천 등에서 물의 사용량이 증대하고 있지만, 목욕탕 물은 40℃ 전후로서 미생물이 가장 번식하기 쉬운 온도이기 때문에, 방치만으로도 미생물이 급속히 번식해 사용을 계속할 수 없게 되며, 입욕을 반복하게 되면 사람의 때 등에 의해 오염이 크게 증가하여 미생물이 번식하기 좋은 환경을 제공하게 된다. 이렇게 번식한 미생물은 여과 조작으로는 제거하기 어렵다. In addition, the amount of water used is increased in home bathtubs and hot springs, but since bath water is at a temperature of about 40 ° C., the microorganisms are most likely to multiply, and microorganisms multiply rapidly even if left alone and cannot continue to be used. Pollution is greatly increased by the time of human beings to provide a good environment for microorganisms to reproduce. Microorganisms thus propagated are difficult to remove by filtration.

상기와 같이 물을 소독해야 하는 수요가 증가하고 있으며, 이에 많은 물 소독 관련 기술이 도입되고 있으나, 그 중 대표적인 공정은 여과 방법과 전기분해 방법이다. As mentioned above, the demand for disinfecting water is increasing, and many water disinfection-related technologies have been introduced. Among them, representative processes are filtration and electrolysis.

미생물 제균을 목적으로 하는 여과방법의 공정(예를 들면, RO, MF, UF 여과 필터)은 2차 오염의 발생이 없는 장점을 가진 반면, 막 표면에 미생물 덩어리(floc)나 용존 고형물(Suspension Solid)이 쌓여 케이크 층이 형성되어 막오염 현상이 발생하는 단점이 있다. 막오염 현상은 분리막의 투과저항을 급격하게 증가시켜 처리효율을 감소시키므로 이를 억제하거나 주기적으로 오염층을 제거해야 한다. 따라서, 분리막을 이용한 미생물 처리 공정은 환경 친화적인 매력은 있으나, 미생물 및 오염물질에 대한 분리막의 오염을 최소화하는 것이 필수적으로 선행되어야 한다. Filtration processes aimed at disinfecting microorganisms (eg RO, MF, UF filtration filters) have the advantage of no secondary contamination, while microbial flocs or dissolved solids on the membrane surface. ) Has a disadvantage in that the cake layer is formed by the accumulation of membrane fouling phenomenon. Membrane fouling dramatically increases the permeation resistance of the membrane, which reduces the treatment efficiency. Therefore, the membrane fouling phenomenon should be suppressed or periodically removed. Therefore, the microbial treatment process using the separator is an environmentally friendly charm, but it is essential to minimize the contamination of the separator to microorganisms and contaminants.

다른 방법 중의 하나인 전기화학적인 방법은 대상 처리수를 전극에서 직접 살균하는 방법과, 살균제를 전기화학적으로 제조한 후 제조한 살균제를 대상 처리수에 공급하여 살균하는 간접 살균하는 방법으로 구분된다.The electrochemical method, which is one of other methods, is classified into a method of sterilizing a target treated water directly from an electrode and an indirect sterilization method in which a sterilant prepared after electrochemical preparation of a sterilant is supplied to the target treated water.

간접 살균방법은 소금물을 전기분해하여 살균제인 차아염소산 나트륨(염소계 살균제)을 제조하기 위하여 많은 에너지가 소비되는 반면, 직접 살균방법은 차아염소산 나트륨의 발생을 억제하거나 최소화하여 즉, 다른 의미로 저전압 저전류의 저에너지로 미생물을 살균할 수 있다. 따라서, 직접 살균방법이 관심의 대상이 되고 있다. The indirect sterilization method consumes a lot of energy to electrolyze the brine to produce the disinfectant sodium hypochlorite (chlorine disinfectant), while the direct sterilization method suppresses or minimizes the generation of sodium hypochlorite, namely low voltage low The low energy of the electric current can kill microorganisms. Therefore, direct sterilization methods are of interest.

직접 살균방법의 원리는 물에 직류 전류를 흘려서 형성되는 전기장을 이용하여 세포막을 파괴하는 원리를 이용하는 것으로, 다수의 양극과 음극을 일정 간격으로 유출입 배관 내에 설치하고, 여기에 전압을 인가하여 양극과 음극 사이의 전체 공간에 전류가 흐르게 함으로써, 수중의 모든 미생물, 박테리아의 조직을 전기에너지로 파괴하는 것이다. The principle of the direct sterilization method is to destroy cell membranes by using an electric field formed by flowing a DC current through water. A plurality of anodes and cathodes are installed in the outlet pipe at regular intervals, and a voltage is applied to the anodes and the cathodes. Electric current flows through the entire space between the cathodes, destroying all microorganisms and bacteria in the water with electrical energy.

이와 같은 직접 살균방법에 대한 기술로는 대한민국 공개특허 제2009-0109359호가 있다. 이 기술은 일정한 모양을 가지는 양의 전극과 음의 전극을 서로 특정한 방향으로 이격 및 배치함으로써, 양 전극 간의 가상 전극을 형성하여 미생물의 막을 뚫어 살균함과 동시에 전기화학적 살균을 추가적으로 수행할 수 있도록 그 구조가 개선된 격자 전극 및 이를 포함하는 수처리 시스템에 관한 것이다. 그런데, 이 기술은 산업적으로 적용되는 처리수의 경우 배관 내에서의 유속이 매우 빠르기 때문에, 미생물과 전극 사이에서의 접촉시간이 매우 짧아 미생물의 사멸효과가 급격히 저감되어 산업적 응용 효과가 매우 낮은 단점이 있다. As a technique for such a direct sterilization method there is Republic of Korea Patent Publication No. 2009-0109359. This technology separates and arranges positive and negative electrodes having a certain shape from each other in a specific direction, thereby forming a virtual electrode between the positive electrodes to penetrate the microbial membrane and perform electrochemical sterilization at the same time. A grating electrode having an improved structure and a water treatment system including the same. However, this technique has a disadvantage in that industrially treated water has a very fast flow rate in the piping, and thus, the contact time between the microorganism and the electrode is very short, and the killing effect of the microorganism is drastically reduced and the industrial application effect is very low. have.

다른 방법으로는 탄소재질의 고정형 전극을 적용하여 접촉효율을 개선한 일본 특개평3-224686호, 특개평4-27488호 및 특개평11-10156호 등이 있다. 그런데, 이들 기술들은 전기분해시 부반응으로 생성되는 산소로 인해 탄소재질의 고정형 전극의 부식(즉, 전극에서 발생하는 산소와 반응하여 전극의 재질인 탄소가 CO2로 전환되는 부식현상)이 급격히 일어나 내구성이 감소되어 산업적으로 이용하는데 문제점을 가지고 있다.Other methods include Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 3-224686, Hei 4-27488, and Hei 11-10156, which have improved contact efficiency by applying a fixed electrode made of carbon material. However, these techniques are due to the oxygen generated by side reactions during the electrolytic corrosion of the fixed electrode of a carbon material (i.e., react with the oxygen generated at the electrode erosion is switched are the materials of carbon in the electrode to the CO 2 developed) rapidly up Durability is reduced and has a problem in industrial use.

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 가지며 금속 재질로 구성되어 치수안정성을 갖는 3차원 다공성 모재를 이용하여 제작된 3차원 다공성 복극 전극을 이용해 처리수 내에 함유된 미생물 등을 살균함에 따라, 미생물 제거에 요구되는 에너지를 최소화하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, a plurality of pores are arranged in a multi-layer structure has a three-dimensional structure in which one side and the other side is in communication with each other and is composed of a metal material dimensional stability By sterilizing microorganisms, etc. contained in the treated water using a three-dimensional porous bipolar electrode manufactured using a three-dimensional porous base material having a, the purpose is to minimize the energy required to remove the microorganisms.

또한, 이 발명은 3차원 다공성 복극 전극을 이용한 환경 친화적인 미생물 살균공정으로 전기분해 과정에서 과량의 살균제(예를 들면 차아염소산 나트륨)의 발생을 억제하거나 최소화할 수 있어 2차 오염을 방지하는 데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is an environmentally friendly microbial sterilization process using a three-dimensional porous bipolar electrode to prevent or minimize the generation of excess fungicides (eg, sodium hypochlorite) during the electrolysis process to prevent secondary contamination. There is another purpose.

또한, 이 발명은 3차원 다공성 복극 전극을 제작함에 있어 금속 재질의 모재를 사용함에 따라 사용기간이 경과하더라도 초기의 치수를 유지하는 전극의 내구성을 확보하는 데 또다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to ensure the durability of the electrode that maintains the initial dimensions even after the period of use, as the base metal material is used in manufacturing the three-dimensional porous bipolar electrode.

이 발명의 3차원 다공성 복극 전극은 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 가지며 금속 재질로 구성되어 치수안정성을 갖는 3차원 다공성 모재와, 3차원 다공성 모재에 코팅되는 전극 촉매층으로 구성되어, 통전시에 처리수 내에 함유된 미생물을 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균이 가능한 것을 특징으로 한다. The three-dimensional porous bipolar electrode of the present invention has a three-dimensional structure in which a plurality of pores are arranged in a multi-layered structure and one side and the other side communicate with each other, and composed of a metal material, having a dimensional stability and a three-dimensional porous base material. It is composed of an electrode catalyst layer to be coated, by adsorbing microorganisms contained in the treated water at the time of energization, it is characterized in that the sterilization is possible by generating an oxidizing agent and an electric sterilization.

이 발명의 3차원 다공성 모재는 엉켜져 있는 가느다란 금속선(Fiber)을 일정 두께로 압착하여 구성하거나, 다수의 금속분말을 바인더와 혼합하여 일정 형태로 성형한 후 소결하여 구성할 수 있다.The three-dimensional porous base material of the present invention may be configured by compressing entangled thin metal wires (Fiber) to a predetermined thickness, or by mixing a plurality of metal powders with a binder to form a predetermined shape and then sintering.

이 발명의 3차원 다공성 모재는 0.1 ~ 60㎛의 기공과, 0.5 ~ 5.0mm의 두께를 가질 수 있다. The three-dimensional porous base material of the present invention may have a pore of 0.1 ~ 60㎛, and a thickness of 0.5 ~ 5.0mm.

이 발명의 3차원 다공성 모재는 탄소, 니켈, 코발트, 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐, 하프늄, 하스텔로이, 스테인레스 스틸, 철 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 혼합물, 산화물 또는 합금으로 구성할 수 있다. The three-dimensional porous base material of the present invention may be composed of carbon, nickel, cobalt, titanium, zirconium, niobium, tungsten, hafnium, hastelloy, stainless steel, iron or a mixture, oxide or alloy containing two or more thereof. .

이 발명의 전극 촉매층은 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴, 탄소, 금, 탄탈륨, 주석, 인듐, 니켈, 텅스텐, 망간 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 혼합물, 산화물 또는 합금으로 구성할 수 있다. The electrode catalyst layer of the present invention may be composed of platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, carbon, gold, tantalum, tin, indium, nickel, tungsten, manganese or a mixture, oxide or alloy containing two or more thereof. Can be.

이 발명의 전기살균 필터는 유로를 구비한 유로관과, 유로관 내에 일정 간격을 두고 설치되는 한 쌍의 급전용 전극과, 한 쌍의 급전용 전극 사이에 배열되는 상기와 같이 구성된 1개 이상의 3차원 다공성 복극 전극과, 한 쌍의 급전용 전극과 3차원 다공성 복극 전극 간의 사이 및 3차원 다공성 복극 전극들 간의 사이에 설치되어 전극들 간의 간격을 조절하는 다수의 스페이서, 및 제1, 제2 외부 도선을 통해 한 쌍의 급전용 전극에 직류전류를 공급하는 급전용 직류전원 공급기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The electrosterilization filter of the present invention comprises at least one of three or more constitutions as described above arranged between a flow path tube having a flow path, a pair of electrodes for feeding arranged at a predetermined interval in the flow path, and a pair of feeding electrodes. A plurality of spacers disposed between the dimensional porous bipolar electrode and the pair of feeding electrodes and the three-dimensional porous bipolar electrode and between the three-dimensional porous bipolar electrodes to control the spacing between the electrodes, and the first and second external parts. It characterized in that it comprises a DC power supply for supplying a DC current to a pair of electrodes for feeding through the wire.

이 발명의 수처리 방법은 처리수를 상기와 같이 구성된 전기살균 필터를 통해 통과시키되, 처리수의 통과시에 한 쌍의 급전용 전극에 전류를 인가하여 처리수 내에 함유된 미생물을 3차원 다공성 복극 전극에서 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균하는 것을 특징으로 한다. In the water treatment method of the present invention, the treated water is passed through the electrosterilization filter configured as described above, and when passing through the treated water, the microorganisms contained in the treated water are applied to the pair of feeding electrodes to pass the three-dimensional porous bipolar electrode. Adsorption at and characterized in that the sterilization by generating an oxidant as well as electrosterilization.

이 발명은 한 쌍의 급전용 전극에 인가되는 인가 전류의 극성을 일정 주기로 반전시키면서 살균할 수 있다. The present invention can be sterilized while reversing the polarity of the applied current applied to the pair of power supply electrodes at regular cycles.

이 발명은 처리수에 전해질을 첨가한 상태에서 전기살균 필터를 통해 살균할 수 있다. The present invention can be sterilized through an electrosterilization filter in the state where an electrolyte is added to the treated water.

이 발명은 처리수를 전기살균 필터를 이용한 직접 살균공정과, 해수 성분인 소금물을 전기분해하여 차아염소산을 1000ppm 이상의 농도로 제조하는 간접 살균기를 이용한 간접 살균공정을 혼합하여 처리수 내에 함유된 플랑크톤 및 미생물을 살균할 수 있다. The present invention mixes the direct sterilization process using an electrosterilization filter and the indirect sterilization process using an indirect sterilizer to produce hypochlorous acid at a concentration of 1000 ppm or more by electrolyzing salt water as a seawater component, and the plankton contained in the treated water. Microorganisms can be sterilized.

이 발명의 밸러스트 수처리 방법은, 해수를 펌핑하여 공급하는 해수 공급 펌프와, 해수 저장용 선박평형수 탱크의 시스템에 상기와 같이 구성된 전기살균 필터와 해수를 전기분해하여 차아염소산을 1000ppm 이상의 농도로 제조하는 간접 살균기를 더 구비하여 구성한 밸러스트 수처리 시스템에서의 수처리 방법으로서, 해수를 전기살균 필터를 통해 통과시키되, 해수의 통과시에 한 쌍의 급전용 전극에 전류를 인가하여 해수 내에 함유된 미생물을 3차원 다공성 복극 전극에서 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균하는 것을 특징으로 한다. The ballast water treatment method of the present invention comprises a seawater supply pump for pumping and supplying seawater, an electrosterilization filter configured as described above in a system of a ballast water tank for seawater storage, and electrolysis of seawater to produce hypochlorous acid at a concentration of 1000 ppm or more. A water treatment method in a ballast water treatment system comprising an indirect sterilizer which further comprises an inert sterilizer, wherein seawater is passed through an electrosterilization filter, and when the seawater passes, a current is applied to a pair of electrodes for feeding the microorganisms contained in the Adsorption on the dimensional porous bipolar electrode is characterized in that the sterilization by generating an oxidant as well as electrosterilization.

이 발명의 전기살균 필터는 간접 살균기의 전단 또는 후단에 위치할 수 있다. The electrosterilization filter of this invention may be located at the front or rear of the indirect sterilizer.

이 발명은 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 가지며 금속 재질로 구성되어 치수안정성을 갖는 3차원 다공성 모재를 이용하여 제작된 3차원 다공성 복극 전극을 이용해 처리수 내에 함유된 미생물 등을 살균함에 따라, 미생물 제거에 요구되는 에너지를 최소화할 수 있다. The present invention is processed using a three-dimensional porous bipolar electrode manufactured using a three-dimensional porous base material having a three-dimensional structure in which a plurality of pores are arranged in a multi-layer structure, one side and the other side communicate with each other and composed of a metal material having a dimensional stability By sterilizing the microorganisms and the like contained in the water, it is possible to minimize the energy required to remove the microorganisms.

또한, 이 발명은 3차원 다공성 복극 전극을 이용한 환경 친화적인 미생물 살균공정으로 전기분해 과정에서 과량의 살균제(예를 들면 차아염소산 나트륨)의 발생을 억제하거나 최소화할 수 있어 2차 오염을 방지할 수 있다. In addition, the present invention is an environmentally friendly microbial sterilization process using a three-dimensional porous bipolar electrode to prevent or minimize the generation of excess fungicides (eg, sodium hypochlorite) during the electrolysis process to prevent secondary contamination. have.

또한, 이 발명은 3차원 다공성 복극 전극을 제작함에 있어 금속 재질의 모재를 사용함에 따라 사용기간이 경과하더라도 초기의 치수를 유지하는 전극의 내구성을 확보할 수 있다. In addition, the present invention can ensure the durability of the electrode that maintains the initial dimensions even after the period of use as the base material of the metal material used in manufacturing the three-dimensional porous bipolar electrode.

도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 전기살균 필터의 구성관계를 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1에 도시된 3차원 다공성 복극 전극의 원리를 나타낸 개념도이고,
도 3은 이 실시예에서 대상 처리수를 전기 살균할 때 전극에 인가되는 전압의 극성을 반전시키는 방법에 대한 그래프이고,
도 4는 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 수처리 시스템의 개략도이고,
도 5는 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 다른 수처리 시스템의 개략도이고,
도 6은 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 밸러스트 수처리 시스템의 개략도이고,
도 7은 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 다른 밸러스트 수처리 시스템의 개략도이고,
도 8은 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 수영장 수처리 시스템의 개략도이고,
도 9는 도 1에 도시된 3차원 다공성 복극 전극의 표면을 촬영한 사진이고,
도 10은 체류시간과 전류밀도와 A. salina의 사멸율의 관계를 나타낸 그래프이고,
도 11은 A. salina 사멸에 대한 차아염소산 나트륨의 영향을 나타낸 그래프이고,
도 12는 소듐치오설페이트로 염소를 중화시켰을 때의 A. salina 사멸율을 나타낸 그래프이며,
도 13은 돈사 폐수를 수처리한 전과 후의 색도변화를 보여주는 사진이다.
1 is a schematic diagram showing the configuration of the electrosterilization filter according to an embodiment of the present invention,
2 is a conceptual diagram showing the principle of the three-dimensional porous bipolar electrode shown in FIG.
3 is a graph showing a method of inverting the polarity of the voltage applied to the electrode when the target treated water is electrosterilized in this embodiment,
4 is a schematic diagram of a water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment,
5 is a schematic diagram of another water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment,
6 is a schematic diagram of a ballast water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment,
7 is a schematic representation of another ballast water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment,
8 is a schematic diagram of a swimming pool water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment,
9 is a photograph of the surface of the three-dimensional porous bipolar electrode shown in FIG.
10 is a graph showing the relationship between residence time, current density, and A. salina killing rate,
11 is a graph showing the effect of sodium hypochlorite on A. salina killing,
12 is a graph showing the A. salina killing rate when neutralizing chlorine with sodium thiosulfate,
Figure 13 is a photograph showing the change in chromaticity before and after water treatment of pig sand wastewater.

아래에서, 이 발명에 따른 3차원 다공성 복극 전극 및 이를 구비한 전기살균 필터와 이를 이용한 수처리 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a three-dimensional porous bipolar electrode according to the present invention, an electrosterilization filter having the same and a water treatment method using the same will be described in detail.

도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 전기살균 필터의 구성관계를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 3차원 다공성 복극 전극의 원리를 나타낸 개념도이다. 1 is a schematic view showing the configuration of the electrosterilization filter according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram showing the principle of the three-dimensional porous bipolar electrode shown in FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 전기살균 필터(100)는 그 전단 및 후단이 개방된 구조를 갖는다. 즉, 전기살균 필터(100)는 대상 처리수가 그 전단으로 유입되어 전기살균 처리된 후 후단으로 배출되도록 구성된다. As shown in FIG. 1, the electrosterilization filter 100 according to this embodiment has a structure in which the front and rear ends thereof are opened. That is, the electrosterilization filter 100 is configured to be discharged to the rear end after the treated water flows into the front end of the electrosterilization process.

전기살균 필터(100)는 일정 폭과 길이를 갖는 유로를 구비한 유로관(110)과, 유로관(110) 내에 일정 간격을 두고 설치되는 한 쌍의 급전용 전극(120, 130)과, 한 쌍의 급전용 전극(120, 130) 사이에 배열되는 1개 또는 1개 이상의 3차원 다공성 복극 전극(140)과, 한 쌍의 급전용 전극(120, 130)과 3차원 다공성 복극 전극(140) 간의 사이 및 3차원 다공성 복극 전극(140)들 간의 사이에 설치되어 전극(120, 130, 140)들 간의 간격을 조절하는 스페이서(150), 및 제1, 제2 외부 도선(170, 180)을 통해 한 쌍의 급전용 전극(120, 130)에 직류전류를 공급하는 급전용 직류전원 공급기(160)로 구성된다.The electrosterilization filter 100 includes a flow path tube 110 having a flow path having a predetermined width and length, a pair of electrodes for feeding 120 and 130 installed at a predetermined interval in the flow path pipe 110, and One or more three-dimensional porous bipolar electrodes 140 arranged between the pair of feeding electrodes 120 and 130, and the pair of feeding electrodes 120 and 130 and the three-dimensional porous bipolar electrodes 140. Between the spacers 150 and between the three-dimensional porous bipolar electrodes 140 to adjust the distance between the electrodes 120, 130, and 140, and the first and second external conductors 170 and 180. It is composed of a power supply DC power supply 160 for supplying a DC current to a pair of power supply electrodes (120, 130) through.

여기서, 유로관(110)은 그 단면이 원형을 비롯하여 다각형 형태를 갖는 것으로서, 전기가 통하지 않는 비전도성 재질로 구성된다. 급전용 전극(120, 130)은 처리수가 잘 유동할 수 있는 메쉬 형태로 구성된 것으로서, 그 일측에 제1, 제2 외부도선(170, 180)이 접속된다. 이때, 제1, 제2 외부도선(170, 180)은 유로관(110)에 구멍을 형성하고 그곳을 통해 급전용 전극(120, 130)에 접속된다.Here, the flow pipe 110 has a polygonal shape including a circular shape in cross section, and is made of a nonconductive material that does not pass electricity. The electrodes 120 and 130 for power supply have a mesh shape in which treated water can flow well, and the first and second external conductors 170 and 180 are connected to one side thereof. In this case, the first and second external conductors 170 and 180 form a hole in the flow path tube 110 and are connected to the electrodes for power feeding 120 and 130 there through.

3차원 다공성 복극 전극(Bipolar Electrode)(140)은 한 개의 전극을 기준으로 통전시 산화특성과 환성특성을 동시에 가지는 전극을 의미하는 것으로서, 다공성을 갖도록 구성된다. 이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극(140)은 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 가지며 금속 재질로 구성되어 치수안정성을 갖는 3차원 다공성 모재와, 3차원 다공성 모재에 코팅되는 전극 촉매층으로 구성되어, 통전시에 처리수 내에 함유된 미생물을 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균하는 역할을 한다. 여기서, 3차원 다공성 모재는 엉켜져 있는 가느다란 금속선을 일정 두께로 압착하여 구성하거나, 다수의 금속분말을 바인더와 혼합하여 일정 형태로 성형한 후 소결하여 구성한 것이다. Three-dimensional porous bipolar electrode (Bipolar Electrode) (140) refers to an electrode having both oxidative and cyclic properties when energized based on one electrode, it is configured to have a porosity. The three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this embodiment has a three-dimensional structure in which a plurality of pores are arranged in a multi-layer structure and one side and the other side is in communication with each other and composed of a metal material having a dimensional stability and three-dimensional It is composed of an electrode catalyst layer coated on the porous base material, and serves to sterilize the microorganisms contained in the treated water at the time of energization to generate an oxidizing agent and to sterilize. Here, the three-dimensional porous base material is composed by squeezing the tangled thin metal wire to a certain thickness, or by mixing a plurality of metal powder with a binder to form a certain shape and then sintered.

스페이서(150)는 전극(120, 130, 140)들 사이에 각각 설치되어 전극(120, 130, 140) 간의 간격을 조절하는 것으로서, 물이 원활하게 유동할 수 있는 형태로 구성된다. 한편, 이 실시예의 급전용 전극(120, 130) 및 3차원 다공성 복극 전극(140)은 전도성 재질로 구성된다. The spacer 150 is installed between the electrodes 120, 130, and 140, respectively, to adjust the distance between the electrodes 120, 130, and 140, and is configured in a form in which water can flow smoothly. Meanwhile, the electrodes 120 and 130 and the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this embodiment are made of a conductive material.

따라서, 전류는 급전용 직류전원 공급기(160)에서 제1 외부 도선(170)을 통해 일측의 급전용 전극(120)에 공급되며, 이어서 다수의 3차원 다공성 복극 전극(140) 층을 거쳐 타측의 급전용 전극(130) 및 제2 외부도선(180)을 거쳐 다시 직류전원 공급기(160)로 이동한다. Accordingly, the current is supplied from the power supply DC power supply 160 to the power supply electrode 120 on one side through the first external conductor 170, and then through the plurality of three-dimensional porous bipolar electrode 140 layers on the other side. The power supply 130 moves to the DC power supply 160 again through the power supply electrode 130 and the second external conductor 180.

여기서, 3차원 다공성 복극 전극(140)은 복극의 특성을 갖는다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 3차원 다공성 복극 전극(140)에는 한 개의 전극을 기준으로 서로 다른 2개의 극성이 형성된다. Here, the 3D porous bipolar electrode 140 has a bipolar characteristic. That is, as shown in FIG. 2, two different polarities are formed in the three-dimensional porous bipolar electrode 140 based on one electrode.

이 실시예의 전기살균 필터(100)에서의 살균 과정은 다음과 같다.The sterilization process in the electrosterilization filter 100 of this embodiment is as follows.

첫째는 미생물을 3차원 다공성 복극 전극(140)으로 흡착하는 과정이다. 둘째는 3차원 다공성 복극 전극(140)에 접촉한 미생물이 전자를 잃고 산화되면서 그들의 생명활동에 필요한 효소가 파괴되어 1차적으로 직접 소멸되는 과정으로 1차 살균과정이다. 셋째는 3차원 다공성 복극 전극(140)에서 일어나는 산화 환원반응을 통해 부가적으로 발생한 산화제, 예를 들면 염소, 오존, 과산화수소 및 각종 라디칼(하이드록실, 카보네이트)에 의한 2차 살균과정이다. The first is a process of adsorbing microorganisms to the three-dimensional porous bipolar electrode 140. Second, as the microorganisms in contact with the three-dimensional porous bipolar electrode 140 loses electrons and is oxidized, enzymes necessary for their life activities are destroyed and are directly extinguished. Third, secondary sterilization by an oxidizing agent, for example, chlorine, ozone, hydrogen peroxide, and various radicals (hydroxyl, carbonate) generated through the redox reaction occurring in the three-dimensional porous bipolar electrode 140.

상기와 같은 3차원 다공성 복극 전극(140)의 한 특징은 전극에서 미생물을 흡착하고, 전극에 가해준 전압에 의해 살균하는 것이다. 이는 짐머만(Zimmerman)의 연구결과의 미생물 제거 과정으로 추론할 수 있다. 짐머만은 "미생물 세포막 주위에 약 1Volt의 전위차가 있으면 세포막이 절연 파괴(Dielectric Breakdown)되어 세포안의 내용물이 세포 밖으로 흘러 나가 미생물이 사멸된다"는 연구결과를 발표하였다(Zimmerman, U., G. Pilwat, and F. Riemann, "Dielectric breakdown of cell membranes", Biophys. J. 1974 Nov;14(11):88199.). One feature of the three-dimensional porous bipolar electrode 140 as described above is to adsorb microorganisms at the electrode and to sterilize by the voltage applied to the electrode. This can be deduced from the process of microbial removal by Zimmerman. "If there is a potential difference of about 1 volt around the microbial cell membrane, the cell membrane will undergo a dielectric breakdown, the contents inside the cell will flow out of the cell and the microbe will be killed" (Zimmerman, U., G. Pilwat , and F. Riemann, "Dielectric breakdown of cell membranes ", Biophys. J. 1974 Nov; 14 (11): 88199).

3차원 다공성 복극 전극(140)의 다른 특징은 전해질의 전기화학 촉매 반응에 의해 발생하는 살균제(전기화학 반응에 의해 물 또는 염소이온 등이 산화되어 오존분자, OH·라디칼, HO2(hydroperoxyl radical), 카보네이트 라디칼(Carbonate Radical), 염소 등)를 통해 미생물을 용이하게 제거할 수 있다는 것이다(E nv iron. S ci. & T echnol., Vol. 12, No. 1, pp. 79- 84, 1978, Environ. Sci. & T echnol., Vol. 32, No. 1, pp. 63- 70, 1998).Another characteristic of the three-dimensional porous bipolar electrode 140 is a fungicide generated by an electrochemical catalysis of an electrolyte (water or chlorine ions are oxidized by the electrochemical reaction and thus ozone molecules, OH radicals, and HO 2 (hydroperoxyl radicals)). , Carbonate radicals (Carbonate Radical, chlorine, etc.) can easily remove microorganisms ( E nv iron. S ci. & T echnol., Vol. 12, No. 1, pp. 79-84 , 1978 , Environ. Sci. & T echnol., Vol. 32, No. 1, pp. 63- 70, 1998).

3차원 다공성 복극 전극(140)은 3차원 다공성 모재와, 모재에 코팅된 전극 촉매층으로 구성된다. 3차원 다공성 복극 전극(140)의 양극 측(산화 반응측 또는 +측) 촉매층은 다공성 모재에 흡착된 미생물을 전기살균하고, 전해질인 물 또는 소금물을 전기화학적 산화 과정을 통해 살균제인 오존, OH·라디칼, 염소 등을 생성하는 기능을 하며, 음극 측(환원 반응측 또는 -측) 촉매층은 물의 환원 반응을 통해 수소를 발생시키는 반응을 한다.The three-dimensional porous bipolar electrode 140 includes a three-dimensional porous base material and an electrode catalyst layer coated on the base material. The anode side (oxidation reaction side or + side) catalyst layer of the three-dimensional porous bipolar electrode 140 electrosterilizes microorganisms adsorbed on the porous base material, and electrolytic oxidation of water or salt water, which is electrolyte, is ozone, OH. It functions to generate radicals, chlorine and the like, and the cathode side (reduction reaction side or -side) catalyst layer reacts to generate hydrogen through a reduction reaction of water.

전기화학적 산화와 환원 과정에 동시에 적합한 촉매 금속으로는, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴, 탄소, 금, 탄탈륨, 주석, 인듐, 니켈, 텅스텐, 망간 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 혼합물, 산화물 또는 합금 등이 있으며, 가장 바람직하게는 하나 이상의 백금, 이리듐, 루테늄 등의 혼합촉매로 이루어진다. Suitable catalyst metals for the electrochemical oxidation and reduction processes simultaneously include platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, carbon, gold, tantalum, tin, indium, nickel, tungsten, manganese or two or more thereof. Mixtures, oxides, or alloys, and most preferably consists of a mixed catalyst of one or more platinum, iridium, ruthenium or the like.

3차원 다공성 모재의 재질로는 도전성 기능과 전기분해 공정에서의 산화-환원 분위기에 대한 내구성을 가지는 물질이면 적합하며, 바람직하게는 탄소, 니켈, 코발트, 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐, 하프늄, 하스텔로이, 스테인레스 스틸, 철 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 혼합물, 산화물 또는 합금 등이다.The material of the three-dimensional porous base material is suitable as long as it has a conductive function and durability against an oxidation-reduction atmosphere in the electrolysis process. Preferably, carbon, nickel, cobalt, titanium, zirconium, niobium, tungsten, hafnium, ha Steroids, stainless steel, iron or mixtures comprising two or more thereof, oxides or alloys.

3차원 다공성 모재의 형상은 섬유형태의 금속선, 그래뉼, 입자상의 금속분말 등으로부터 형성된 3차원 구조가 바람직하다. 즉, 3차원 다공성 모재는 섬유와 같이 엉켜져 있는 가느다란 금속선을 일정 두께로 압착하여 구성하거나, 다수의 금속분말을 바인더와 혼합하여 일정 형태로 성형한 후 소결하여 구성할 수 있다. 따라서, 3차원 다공성 모재는 서로 간에 겹쳐짐에 따라 가느다란 금속선들 사이에 형성되거나 소결시에 타버린 바인더들에 의해 형성된 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 갖는다. 또한, 3차원 다공성 모재는 금속 재질로 구성됨에 따라 사용 기간이 경과하더라도 초기의 치수를 유지하는 치수안정성을 갖는다. The shape of the three-dimensional porous base material is preferably a three-dimensional structure formed from metal wires, granules, granular metal powders and the like in the form of fibers. That is, the three-dimensional porous base material may be configured by pressing a thin metal wire entangled like fibers to a certain thickness, or by mixing a plurality of metal powders with a binder to form a predetermined shape and then sintering. Accordingly, the three-dimensional porous base material is a three-dimensional structure in which a plurality of pores formed between the thin metal wires or overlapped by the binders burned at the time of sintering are arranged in a multi-layered structure so that one side and the other side communicate with each other. Has In addition, since the three-dimensional porous base material is composed of a metal material has a dimensional stability to maintain the initial dimensions even after the period of use.

3차원 다공성 모재의 두께는 10mm 이하의 두께를 가질 수 있으며, 약 0.5 내지 약 5.0mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 그 이유는 0.5mm 이하에서는 미생물의 흡착에 필요한 시간이 짧고, 5.0mm 이상에서는 단일 전극층에서의 압력 강하가 커지는 문제를 갖기 때문이다. The three-dimensional porous base material may have a thickness of 10 mm or less, and preferably has a thickness of about 0.5 to about 5.0 mm. The reason is that the time required for adsorption of microorganisms is short at 0.5 mm or less, and the pressure drop at a single electrode layer becomes large at 5.0 mm or more.

3차원 다공성 모재의 적당한 기공율은 일반적인 부피비로 약 10% 이상이고, 바람직하게는 약 40% 내지 약 90% 이다. 그 이유는 10% 이하에서는 대상 처리수가 다공성 모재를 통과하는 데 압력손실이 발생하게 되며, 90% 이상에서는 다공성 모재에 대상 처리수 중에 존재하는 미생물의 흡착이 어려워져 살균 목적의 효과를 기대하기 어렵기 때문이다. Suitable porosity of the three-dimensional porous base material is at least about 10% by volume ratio, preferably about 40% to about 90%. The reason for this is that at 10% or less, pressure loss occurs when the treated water passes through the porous base material, and at 90% or more, adsorption of microorganisms present in the treated water on the porous base material becomes difficult, so it is difficult to expect the effect of sterilization purpose. Because.

3차원 다공성 모재의 평균 기공은 약 100㎛ 이하일 경우 이용될 수 있으나, 0.1㎛ 내지 60㎛인 것이 바람직하다. 그 이유는 0.1㎛ 이하에서는 대상 처리수가 3차원 다공성 모재를 통과하는 데 압력손실이 발생하게 되며, 60㎛ 이상에서는 3차원 다공성 모재에 대상 처리수 중에 존재하는 미생물의 흡착이 어려워져 살균 목적의 효과를 기대하기 어렵기 때문이다. The average pore of the three-dimensional porous base material may be used when less than about 100㎛, preferably 0.1㎛ to 60㎛. The reason is that the pressure loss occurs when the treated water passes through the three-dimensional porous substrate at 0.1 µm or less, and at 60 µm or more, adsorption of microorganisms present in the treated water on the three-dimensional porous substrate becomes difficult, which is an effect of sterilization. Because it is difficult to expect.

3차원 다공성 모재에 전기화학 촉매층을 형성하는 방법은 원하는 전기화학 촉매 성분을 가지는 전구체 및 이를 용해할 수 있는 용매로 구성된 촉매 전구체 용액에 3차원 다공성 모재를 딥핑(Dipping)한 후 소결하여 3차원 다공성 전극을 형성하는 것이다. 이 실시예의 전기화학 촉매층 형성방법이 상기와 같은 방법으로만 국한되는 것은 아니다.In the method of forming an electrochemical catalyst layer on a three-dimensional porous substrate, a three-dimensional porous substrate is dipped in a catalyst precursor solution composed of a precursor having a desired electrochemical catalyst component and a solvent capable of dissolving the same, and then sintered by sintering. To form an electrode. The electrochemical catalyst layer forming method of this embodiment is not limited to the above-described method.

3차원 다공성 모재에 적용하는 촉매 로딩량은 0.24 내지 24mg/cm2 인 것이 바람직하다. 그 이유는 0.24mg/cm2 이하에서는 촉매의 활성이 매우 낮아 균을 사멸시키는 데 한계가 있으며, 24mg/cm2 이상에서는 살균 효과가 증가되지 않아 귀금속 촉매의 손실이 발생하기 때문이다.The catalyst loading applied to the three-dimensional porous base material is preferably 0.24 to 24 mg / cm 2 . This is because the loss of the noble metal catalyst does not increase the sterilizing effect occurs in the 0.24mg / cm 2 or less, and is limited to a very low to kill bacteria, the activity of the catalyst, 24mg / cm 2 or more.

전기를 공급하는 급전용 전극(120, 130)의 터미널의 재질로는 백금족 산화물 피복 티탄재, 백금 피복 티탄재, 니켈재, 스테인레스재, 하스테로이, 탄소재, 또는 백금족 금속을 피복한 금속재료 등이 적합하다. The terminals of the power supply electrodes 120 and 130 for supplying electricity may be made of a platinum group oxide-coated titanium material, a platinum-coated titanium material, a nickel material, a stainless material, a Hastelloy material, or a metal material coated with a platinum group metal Is suitable.

이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극(140)에 인가되는 전류는 전류밀도로 환산하여 1 내지 1000mA/cm2 인 것이 바람직하다. 그 이유는 1mA/cm2 이하에서는 미생물을 살균시키기가 어렵고, 1000mA/cm2 이상에서는 과전류로 인해 촉매 손상 및 내구성 감소가 일어날 수 있기 때문이다. The current applied to the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this embodiment is preferably 1 to 1000 mA / cm 2 in terms of current density. The reason is that the 1mA / cm 2 or less, because the it is difficult to sterilize the microorganisms, 1000mA / cm 2 or more due to excess current may occur catalyst damage, and durability decreases.

이 실시예의 전기살균 필터(100)내 스페이서(150)는 급전용 전극(120, 130) 및/또는 인접하는 3차원 다공성 복극 전극(140) 사이에 위치하며, 재질로는 유리, 세라믹, 수지, 섬유, 부직포 등의 비전도성 물질이 바람직하고, 두께는 0.5 내지 5mm, 평균 구멍 지름은 200㎛ 이상인 것이 바람직하다. The spacer 150 in the electrosterilization filter 100 of this embodiment is located between the power feeding electrodes 120 and 130 and / or adjacent three-dimensional porous bipolar electrodes 140, and may be made of glass, ceramic, resin, Non-conductive materials such as fibers and nonwovens are preferred, and the thickness is preferably 0.5 to 5 mm and the average pore diameter is 200 µm or more.

도 3은 대상 처리수를 전기 살균할 때 전극에 인가되는 전압의 극성을 반전시키는 방법에 대한 그래프로서, 제1 인가전압(Vf)을 전해조에 인가한 후에 인가전압의 극성을 반전시킬 때 제2 인가전압(Vr)은 제1 인가전압(Vf) 보다 낮거나 같고, 극성은 역 전압을 인가하는 것이다. 이와 같은 방법은 극성 반전 방법에 의해 미생물의 살균이 용이하다는 것에 기초한 것이다. 3차원 다공성 복극 전극(140)에 미생물이 흡착되고, 흡착된 미생물은 전극에 인가된 전압이나 전극에서 발생한 살균제에 의해 살균된다. 3차원 다공성 복극 전극(140)에서 살균된 균은 전극에서 쉽게 박리도 되지만, 전압의 극성을 반복 반전시키면 흡착 미생물이 더 쉽게 박리되고, 다시 새로운 미생물이 3차원 다공성 복극 전극(140) 상에 쉽게 흡착되어 살균 효과를 상승시킬 수 있다. FIG. 3 is a graph illustrating a method of inverting the polarity of a voltage applied to an electrode when electrostatically treating a target treated water. FIG. 3 illustrates a second method of inverting the polarity of an applied voltage after applying a first applied voltage Vf to an electrolytic cell. The applied voltage Vr is lower than or equal to the first applied voltage Vf, and the polarity is to apply a reverse voltage. This method is based on the easy sterilization of microorganisms by the polarity reversal method. Microorganisms are adsorbed to the three-dimensional porous bipolar electrode 140, and the adsorbed microorganisms are sterilized by a voltage applied to the electrode or a sterilizing agent generated at the electrode. The bacteria sterilized in the three-dimensional porous bipolar electrode 140 may be easily peeled off the electrode, but if the polarity of the voltage is repeatedly reversed, the adsorbed microorganisms are more easily peeled off, and again, the new microorganism is easily on the three-dimensional porous bipolar electrode 140. Adsorption can increase the sterilization effect.

제1 인가전압을 Vf, 제2 인가전압을 Vr 이라고 하면, Vr/Vf의 비는 1 ~ 0.5 인 것이 바람직하며, 공급시간(tf, tr)의 변경주기는 각각 약 15 ~ 60분 간격으로 하되, 제1 인가전압(Yf)의 공급시간(tf)이 제2 인가전압(Vr)의 공급시간(tr)보다 큰 것이 바람직하다. 반전 방법은 +Vf → -Vr → +Vf 로 반전시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 방법에 의해 장기간 높은 살균 효율을 얻을 수 있다.When the first applied voltage is Vf and the second applied voltage is Vr, the ratio of Vr / Vf is preferably 1 to 0.5, and the change period of the supply time (tf, tr) is about 15 to 60 minutes, respectively. It is preferable that the supply time tf of the first applied voltage Yf is larger than the supply time tr of the second applied voltage Vr. The inversion method is preferably inverted to + Vf → -Vr → + Vf. By this method, high sterilization efficiency can be obtained for a long time.

도 4는 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 수처리 시스템의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 수처리 시스템(400)은 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100)를 이용하여 수처리하는 것으로서, 대상 처리수를 저장하는 제1 저장조(410)와, 제1 저장조(410) 내의 대상 처리수를 공급하는 공급 펌프(420)와, 공급 펌프(420)에 의해 공급되는 대상 처리수를 전기 살균하는 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100), 및 전기 살균된 처리수를 저장하는 제2 저장조(430)로 구성된다.4 is a schematic view of a water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment. As shown in FIG. 4, the water treatment system 400 of this embodiment is a water treatment using the electrosterilization filter 100 configured as described above, and includes a first reservoir 410 for storing the target treated water, and a first reservoir. A supply pump 420 for supplying the target treated water in the reservoir 410, an electrosterilization filter 100 configured as described above for electrosterilizing the target treated water supplied by the supply pump 420, and the electrosterilized treatment It consists of a second reservoir 430 for storing the number.

도 5는 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 다른 수처리 시스템의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 수처리 시스템(500)은 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100)를 이용하여 수처리하는 것으로서, 대상 처리수에 전해질을 첨가하여 처리하도록 구성된다. 즉, 수처리 시스템(500)은 대상 처리수를 저장하는 저장조(510)와, 저장조(510) 내의 대상 처리수를 공급하는 공급 펌프(520)와, 공급 펌프(520)에 의해 공급되는 대상 처리수를 전기 살균하는 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100), 및 전기 살균된 처리수를 저장하는 저장조(530)로 구성된다. 여기서, 대상 처리수에 첨가되는 전해질로는 소금(NaCl), 염화칼륨(KCl), 산 또는 알카리 등이며, 전해질의 농도는 0.1 ~ 3%인 것이 바람직하다. 전해질의 농도가 3% 이상인 경우에는 과량의 염소가 발생하여 대상 처리수 중의 유기물과 반응하여 부산물이 생성될 수 있다. 5 is a schematic diagram of another water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment. As shown in FIG. 5, the water treatment system 500 of this embodiment is a water treatment using the electrosterilization filter 100 configured as described above, and is configured to add and treat an electrolyte to the treated water. That is, the water treatment system 500 includes a storage tank 510 for storing target treatment water, a supply pump 520 for supplying target treatment water in the storage tank 510, and target treatment water supplied by the supply pump 520. Electrosterilization filter 100 configured as described above, and a storage tank 530 for storing the electrosterilized treated water. Here, the electrolyte added to the treated water is salt (NaCl), potassium chloride (KCl), acid or alkali, and the concentration of the electrolyte is preferably 0.1 to 3%. When the concentration of the electrolyte is 3% or more, an excess of chlorine may be generated to react with organic materials in the treated water, thereby generating byproducts.

도 5의 수처리 시스템(500)은 전기살균 필터(100)에 의한 전기 살균의 목적이 아닌 유기물의 전기분해 용도로 적용할 수도 있다. 즉, 물에 다량의 유기물이 포함된 경우에는 대상 처리수에 염화물을 첨가하여 전기분해 함으로써, 효율적인 유기물 제거 및 색도 제거 등을 실시할 수 있다. The water treatment system 500 of FIG. 5 may be applied for the purpose of electrolysis of organic matter, not for the purpose of electrosterilization by the electrosterilization filter 100. That is, when a large amount of organic matter is contained in water, by adding chloride to the target treated water and electrolyzing, efficient organic matter removal, chromaticity removal, and the like can be performed.

도 6은 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 밸러스트 수처리 시스템의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 밸러스트 수처리 시스템(600)은 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100)를 이용한 직접살균 방법과, 간접 살균기에 의한 간접살균 방법을 동시에 적용하도록 구성된다. 즉, 이 실시예의 밸러스트 수처리 시스템(600)은 해수를 펌핑하여 공급하는 해수 공급 펌프(610)와, 해수 저장용 선박평형수 탱크(640) 등의 기존 시스템에 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100), 간접 살균기(620) 및 수소 분리기(630)를 더 구비하여 구성된다. 6 is a schematic diagram of a ballast water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment. As shown in FIG. 6, the ballast water treatment system 600 of this embodiment is configured to simultaneously apply the direct sterilization method using the electrosterilization filter 100 configured as described above and the indirect sterilization method by an indirect sterilizer. That is, the ballast water treatment system 600 of the present embodiment is a seawater supply pump 610 for pumping and supplying seawater, and the electrosterilization filter 100 configured as described above in existing systems such as a ballast water tank 640 for seawater storage. ), An indirect sterilizer 620 and a hydrogen separator 630 are further provided.

여기서, 전기살균 필터(100)는 간접 살균기(610)의 전단에 위치하며, 50㎛ 이상의 플랑크톤을 흡착하여 살균 제거하고, 간접 살균기(620)는 해수 성분인 소금을 전기분해하여 차아염소산을 1000ppm 이상의 농도로 제조하여 밸러스트 메인라인에 공급한다. 이와 같이 구성된 이 실시예의 밸러스트 수처리 시스템(600)은 밸러스트 메인 스트림의 염소 농도를 5ppm 이하로 유지할 수 있어, 기존의 간접 살균기(620)로 단독처리하는 경우(밸러스트 메인 스트림의 염소 농도를 20ppm 염소 농도 유지) 보다 낮게 농도를 유지할 수 있어, 유기물과의 반응에 의한 부산물이 적어지고, 에너지 소비량 또한 75% 저감할 수 있다.Here, the electrosterilization filter 100 is located at the front end of the indirect sterilizer 610, and the sterilization removal by adsorbing plankton of 50㎛ or more, and the indirect sterilizer 620 is electrolyzed salt of seawater components to more than 1000ppm hypochlorous acid It is manufactured in concentration and supplied to the ballast mainline. The ballast water treatment system 600 of this embodiment configured as described above can maintain the chlorine concentration of the ballast main stream at 5 ppm or less, and when treated alone with the existing indirect sterilizer 620 (the chlorine concentration of the ballast main stream is 20 ppm chlorine concentration). The concentration can be kept lower, so that the by-products by the reaction with the organic material is less, the energy consumption can be reduced by 75%.

도 7은 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 다른 밸러스트 수처리 시스템의 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 밸러스트 수처리 시스템(700)은 전기살균 필터(100)가 간접 살균기(720)의 후단에 설치되는 것을 제외하고는 도 6의 밸러스트 수처리 시스템(600)과 동일하게 구성된다. 즉, 이 실시예의 밸러스트 수처리 시스템(700)은 해수를 펌핑하여 공급하는 해수 공급 펌프(710)와, 해수 저장용 선박평형수 탱크(740) 등의 기존 시스템에 전기살균 필터(100), 간접 살균기(720) 및 수소 분리기(730)를 더 구비하여 구성된다.7 is a schematic representation of another ballast water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment. As shown in FIG. 7, the ballast water treatment system 700 of this embodiment is the same as the ballast water treatment system 600 of FIG. 6 except that the electrosterilization filter 100 is installed at the rear end of the indirect sterilizer 720. It is configured. That is, the ballast water treatment system 700 of the present embodiment is an electrosterilization filter 100, an indirect sterilizer, to an existing system such as a seawater supply pump 710 for pumping and supplying seawater and a ballast water tank 740 for seawater storage. 720 and a hydrogen separator 730 are further provided.

도 8은 이 실시예의 전기살균 필터를 이용한 수영장 수처리 시스템의 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 수영장 수처리 시스템(800)은 상기와 같이 구성된 전기살균 필터(100)를 이용하여 수영장의 물을 처리하도록 구성된다. 즉, 이 실시예의 수영장 수처리 시스템(800)은 수영장 풀(810)에 유입되는 오염물과 세균을 순환 과정을 통해 제거하도록 구성된다. 8 is a schematic diagram of a swimming pool water treatment system using the electrosterilization filter of this embodiment. As shown in FIG. 8, the pool water treatment system 800 of this embodiment is configured to treat the water in the pool using the electrosterilization filter 100 configured as described above. That is, the pool water treatment system 800 of this embodiment is configured to remove contaminants and bacteria entering the pool pool 810 through a circulation process.

수영장 수처리 시스템(800)은 순환수의 유량을 조절하기 위한 중간 탱크인 균형조(820)와, 균형조(820) 내의 물을 펌핑하여 순환시키는 순환 펌프(830)와, 순환 펌프(830)에 의해 순환되는 물에 포함된 오염물질을 제거하는 여과기(840)와, 차아염소산 나트륨 액체 염소 주입장치 또는 현장에서 소금물을 전기분해하여 차아염소산 나트륨을 생성하여 여과기(840)를 거쳐 유동하는 유동라인에 공급하는 살균 장치(850, 도 8에서는 현장형 차아염소산 나트륨 발생기의 구조임)와, 차아염소산 나트륨이 함유된 물을 전기 살균하는 전기살균 필터(100)와, 전기살균 필터(100)에 의해 전기 살균된 물을 열교환하는 열교환기(860)로 구성된다. The pool water treatment system 800 includes a balance tank 820 which is an intermediate tank for adjusting the flow rate of the circulating water, a circulation pump 830 for pumping and circulating water in the balance tank 820, and a circulation pump 830. Filter 840 for removing contaminants contained in the water circulated by the sodium hypochlorite liquid chlorine injector or on-site electrolysis of the brine to produce sodium hypochlorite to flow through the filter 840 flows The sterilization apparatus (850, which is the structure of the field type sodium hypochlorite generator in FIG. 8) to supply, the electrosterilization filter 100 which electrosterilizes the water containing sodium hypochlorite, and the electric sterilization filter 100 It consists of a heat exchanger 860 to heat exchange the sterilized water.

여기서, 전기살균 필터(100)는 여과기(840)의 후단에 설치되어 살균 기능외에 물속에 함유된 유기물 및 무기물을 효과적으로 분해하여 여과기(840)의 오염물 부하를 낮추어 물의 역세주기를 보다 길게 유지할 수 있어, 수영장의 물사용량을 감소시켜 물을 가온하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있다. 한편, 전기살균 필터(100)는 여과기(840)에 전단에 설치되어 상기와 동일한 기능을 수행할 수도 있다.
Here, the electrosterilization filter 100 is installed at the rear end of the filter 840 to effectively decompose organic and inorganic substances contained in the water in addition to the sterilization function to lower the pollutant load of the filter 840 to maintain a longer backwash cycle of water In addition, the amount of water needed to warm the water can be saved by reducing the pool's water consumption. On the other hand, the electrosterilization filter 100 may be installed at the front end of the filter 840 to perform the same function as above.

아래에서는 이 발명을 다양한 실험예에 근거해 설명하겠지만, 이 발명의 실시형태가 이것으로 국한되는 것은 아니다. Although this invention is demonstrated based on various experiment examples below, embodiment of this invention is not limited to this.

[실험예 1] [Experimental Example 1]

실험예 1은 3차원 다공성 복극 전극(140)을 이용하여 미생물의 전기살균을 수행한 예이다.Experimental Example 1 is an example of performing the electrosterilization of microorganisms using the three-dimensional porous bipolar electrode 140.

가. 전기살균 필터 및 이를 이용한 수처리 시스템(도 1 및 도 4 참조)end. Electrosterilization filter and water treatment system using the same (see FIGS. 1 and 4)

(1) 3차원 다공성 복극 전극(140)(1) three-dimensional porous bipolar electrode 140

○ 모재 : 기공율 60%, 평균 기공 지름 51㎛, 직경 10cm, 두께 0.5mm인 섬유형 티타늄○ Base material: Fibrous titanium with porosity of 60%, average pore diameter of 51㎛, diameter of 10cm, and thickness of 0.5mm

○ 촉매층 : 모재를 산으로 화학세정한 후 팔라듐, 이리듐, 루테늄(무게비로 1 : 0.1 : 0.5)이 포함된 염화물과 알코올이 포함된 용액에 딥핑한 후 이를 소결하는 방법을 통해 촉매층을 형성하였다. 이 과정을 통해 얻은 전극의 표면 사진은 도 9와 같다.○ Catalyst layer: The catalyst layer was formed by chemically cleaning the base material with an acid, dipping the solution containing chloride and alcohol containing palladium, iridium, and ruthenium (1: 0.1: 0.5 by weight) and sintering it. The surface photograph of the electrode obtained through this process is shown in FIG. 9.

○ 개수 : 1○ Number: 1

(2) 급전용 전극(120, 130) : 티타늄소재의 메쉬 타입 모재에 팔라듐, 이리듐, 루테늄 코팅하여 제작(2) Power supply electrodes (120, 130): Manufactured by coating palladium, iridium, and ruthenium on a mesh-type base material made of titanium

(3) 수처리 시스템(도 4)의 운전조건(3) Operation conditions of the water treatment system (Fig. 4)

도 4와 같이 시스템을 구성하고, Pseudomonas diminuta을 포함한 물을 제1 저장조(410) 내에 준비하고 대상 처리수를 2L/분의 양으로 공급 펌프(420)를 이용하여 전기살균 필터(100)에 공급하고, 전류를 인가하여 실험을 수행했다. 이때, 주요한 운전인자는 다음과 같다. The system is configured as shown in FIG. 4, and water including Pseudomonas diminuta is prepared in the first reservoir 410, and the treated water is supplied to the electrosterilization filter 100 using the feed pump 420 in an amount of 2 L / min. And the experiment was performed by applying a current. At this time, the main driving factors are as follows.

○ 전류공급 : 전극면적기준으로 0.1A/cm2 정전류 인가○ Current supply: Apply 0.1A / cm 2 constant current based on electrode area

○ 전기살균 필터 통과속도 : 1sec○ Electrosterilization filter passing speed: 1sec

대상 처리수를 저장하고 있는 제1 저장조(410)와 전기 살균된 처리수를 보관하고 있는 제2 저장조(430)에서 물을 각각 채수하여 생균수를 측정했다.Water was collected from the first reservoir 410 storing the target treated water and the second reservoir 430 holding the electrosterilized treated water, respectively, and the number of live bacteria was measured.

나. 분석 방법I. Analysis method

Figure 112010042460382-pat00001
Figure 112010042460382-pat00001

(1) 미생물 측정방법(1) Microorganism measuring method

측정방법은 한천 배지(에이켄 화학제)를 이용한 한천 평판법을 이용하였다. Pseudomonas diminuta를 액체 배양지를 이용해 1일간 배양한 후, 균체를 5,000rpm으로 원심분리한 후, 순수로 세정하고 재차 원심분리했다. 이를 수돗물(잔류 염소 농도가 0.01ppm 이하)에 첨가하여 대상 처리수로 했다. The measurement method was agar plate method using agar medium (Aiken Chemical). After incubating Pseudomonas diminuta for one day using a liquid culture medium, the cells were centrifuged at 5,000 rpm, washed with pure water and centrifuged again. This was added to tap water (residual chlorine concentration of 0.01 ppm or less) to obtain the treated water.

(2) 염소분석방법(2) Chlorine analysis method

잔류염소는 standard method 4500 Cl-B method I 법으로 측정하고, 염도는 Crison microCM 2002 conductivity meter로 측정하였다. Residual chlorine was measured by standard method 4500 Cl-B method I and salinity was measured by Crison microCM 2002 conductivity meter.

다. 결과All. result

측정결과를 표 1에 나타냈다. 표 1로부터 이 실험예의 3차원 다공성 복극 전극을 이용한 시스템에서 분명하게 제균효율이 뛰어난 것으로 판명되었다.
The measurement results are shown in Table 1. From Table 1, it was clear that the system using the three-dimensional porous bipolar electrode of this experimental example was excellent in the sterilization efficiency.

[실험예 2][Experimental Example 2]

실험예 1과 동일한 구성 및 실험조건에서 인가전류(전압)를 펄스형으로 공급하여 제균성능을 비교했다. Under the same configuration and experimental conditions as in Experimental Example 1, the applied current (voltage) was supplied in a pulse form to compare the bactericidal performance.

가. 전기살균 필터 및 이를 이용한 수처리 시스템(도 1 및 도 4 참조)end. Electrosterilization filter and water treatment system using the same (see FIGS. 1 and 4)

(1) 3차원 다공성 복극 전극(140) : 실험예 1과 동일(1) three-dimensional porous bipolar electrode 140: same as Experimental Example 1

(2) 급전용 전극(120, 130) : 실험예 1과 동일(2) electrodes for power feeding (120, 130): same as Experimental Example 1

(3) 수처리 시스템(도 4)의 운전조건(3) Operation conditions of the water treatment system (Fig. 4)

실험예 1과 동일하며, 전류인가 조건을 달리 하였다.Same as Experimental Example 1, and the current application conditions were different.

○ 전류공급 : 전극면적 기준으로 0.1A/cm2 정전류로 펄스 인가(정방향 30분, 역방향 30분)○ Current supply: Pulse applied at 0.1A / cm 2 constant current based on electrode area (30 minutes in the forward direction and 30 minutes in the reverse direction)

나. 분석 방법 : 실험예 1과 동일I. Analysis method: same as Experimental Example 1

다. 결과All. result

실험결과를 표 1에 나타냈다. 표 1로부터 이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극을 이용한 시스템이 분명하게 제균효율이 뛰어난 것으로 판명되었다.The experimental results are shown in Table 1. It is clear from Table 1 that the system using the three-dimensional porous bipolar electrode of this example is clearly excellent in sterilization efficiency.

Figure 112010042460382-pat00002
Figure 112010042460382-pat00002

[실험예 1과 실험예 2의 비교][Comparison of Experimental Example 1 and Experimental Example 2]

표 1에서 알 수 있듯이, 실험예 1, 2와 같이 이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극(140)을 이용한 전기살균 필터(100)와 실험예 2의 펄스형 전기인가를 이용하는 전기살균 필터 공정이 제균효율이 뛰어나며, 특히 저전력으로도 제균 효율이 뛰어난 것으로 판명되었다.
As can be seen from Table 1, the electrosterilization filter 100 using the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this embodiment and the electrosterilization filter process using the pulsed electric application of Experimental Example 2, as in Experimental Examples 1 and 2 It was found to be excellent in efficiency and, in particular, at low power, excellent in disinfection efficiency.

[실험예 3][Experimental Example 3]

실험예 3은 밸러스트 수처리 공정에 이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극(140)의 적용 가능성을 파악하기 위하여 50㎛ 이상 크기의 미생물을 전기 살균한 예이다. 실제 밸러스트 수처리 공정은 도 6 및 도 7과 같으나 50㎛ 이상 크기의 미생물을 제거할 목적으로 하는 전기살균 필터만의 효과를 살피기 위하여 도 4와 같이 구성하여 평가하였다.Experimental Example 3 is an example of electrosterilizing microorganisms having a size of 50 μm or more in order to grasp the applicability of the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this embodiment to a ballast water treatment process. The actual ballast water treatment process is the same as FIG. 6 and 7, but was configured and evaluated as shown in Figure 4 to examine the effect of the electrosterilization filter only for the purpose of removing microorganism of the size of 50㎛ or more.

가. 전기살균 필터 및 이를 이용한 수처리 시스템(도 1 및 도 4 참조)end. Electrosterilization filter and water treatment system using the same (see FIGS. 1 and 4)

(1) 3차원 다공성 복극 전극(140) : 실험예 1과 동일(1) three-dimensional porous bipolar electrode 140: same as Experimental Example 1

(2) 급전용 전극(120, 130) : 실험예 1과 동일(2) electrodes for power feeding (120, 130): same as Experimental Example 1

(3) 대상미생물 : Artemia salina(이하 A. salina로 기술함)(3) Target microorganisms: Artemia salina (hereinafter referred to as A. salina)

Artemia salina는 탈수된 낭종(cysts) 형태로 구입하여 4℃의 암실에서 보관하였다. 사용을 위한 부화시에는 낭종 25mL를 1L의 인공해수에 넣어 28℃에서 유지하면서 공기로 지속적인 에어레이션(aeration)을 하였다. Artemia salina의 부화는 24시간 후 완료되었다. 그 후 부화된 Artemia salina를 대상 처리수로 사용되는 200L의 인공해수에 첨가하여 사용하였으며, 또한 에어레이션(aeration)을 지속적으로 수행하였다. Artemia salina was purchased in the form of dehydrated cysts and stored in the dark at 4 ° C. At the time of hatching for use, 25 mL of the cyst was placed in 1 L of artificial seawater and maintained at 28 ° C, followed by continuous aeration with air. Incubation of artemia salina was completed after 24 hours. After that, the hatched Artemia salina was added to 200L of artificial seawater used as the treated water, and aeration was continuously performed.

나. 시스템의 구성 및 운전I. System configuration and operation

도 4와 같이 시스템을 구성하고, 최종농도 30‰ 염도를 갖는 인공염수는 수돗물에 정제되지 않은 소금을 첨가하여 약 30gpl인 인공해수를 제조하였다. 이렇게 제조된 인공염수에 A. salina를 첨가하여 제1 저장조(410)에서 보관하고 있다가, 대상 처리수를 공급 펌프(420)를 이용하여 4개의 다른 유량조건 50L/h(체류시간 기준 65.5sec), 100L/h(체류시간 기준 32.8sec), 20L/h(체류시간 기준 16.4sec), 그리고 300L/h(체류시간 기준 10.9sec)로 전기살균 필터(100)에 공급하고, 전압을 각각의 유량조건에서 0 ~ 20V 범위(전류값 0 ~ 47A 상당)에서 공급하였다. 4, the artificial brine having a final concentration of 30 ‰ salinity was prepared by adding unrefined salt to tap water, about 30 gpl of artificial seawater. A. salina is added to the artificial brine thus prepared and stored in the first storage tank 410, and the treated water is supplied using four feed pumps 420 at 50 L / h for four different flow conditions (65.5 sec based on residence time). ), 100 L / h (32.8 sec based on the dwell time), 20 L / h (16.4 sec based on the dwell time), and 300 L / h (10.9 sec based on the dwell time) are supplied to the electrosterilization filter 100, and the voltage is It supplied in the range of 0-20V (current value 0-47A) under flow conditions.

연속적으로 운전하면서 살균 처리된 인공해수의 샘플은 전기 살균된 인공해수가 저장되어 있는 제2 저장조(430)에서 채수하여 생균수를 측정했다. 즉, 제2 저장조(430) 내의 물을 500mL씩 2개의 샘플 비이커에 수집한 후, 한 비이커에는 샘플채수 즉시 전기분해 과정에서 생성된 자유염소를 분해하기 위하여 2mL의 소디움치오설페이트용액(1N)을 첨가하고, 다른 비이커에는 소디움치오설페이트 용액을 첨가하지 않았다. 1차 샘플은 생존한 A. salina 미생물을 측정하는데 이용하고, 다른 2차 샘플은 총잔류 염소(total residual chlorine) 측정에 이용하였다. 주어진 유량과 전류조건에서 샘플링은 3회 반복하였다.The samples of the artificial seawater sterilized while continuously running were taken from the second reservoir 430 in which the electrosterilized artificial seawater was stored to measure the number of live bacteria. That is, after collecting 500 mL of water in the second reservoir 430 in two sample beakers, 2 mL of sodium thiosulfate solution (1N) was added to one beaker to decompose free chlorine generated during electrolysis. No sodium thiosulfate solution was added to the other beakers. The primary sample was used to determine the viable A. salina microorganisms, and the other secondary sample was used to determine the total residual chlorine. Sampling was repeated 3 times at the given flow and current conditions.

다. 분석방법All. Analysis method

Figure 112010042460382-pat00003
Figure 112010042460382-pat00003

(1) 미생물 분석(1) Microbial analysis

전기분해 전과 전기분해 후의 A. salina의 샘플링 및 측정을 3회 반복하였다. A. salina의 측정에 사용된 각 샘플의 부피는 5mL다. 각 샘플들은 페트리접시(Petri dishes, 직경 90mm)에 옮겨 콜리노 카운터 장치(colony counter apparatus)를 이용하여 측정하였다. 생존 유무의 판단은 생물의 움직임 여부로 판단하였다. A. salina 개수는 l리터 당 생물의 수로 표현하였다.Sampling and measurement of A. salina before and after electrolysis was repeated three times. A. The volume of each sample used in the measurement of the salina is 5 mL. Each sample was transferred to a Petri dish (90 mm in diameter) and measured using a colony counter apparatus. The determination of whether or not to survive was judged as whether the organism was moving. The number of A. salinas is expressed as the number of organisms per liter.

라. 결과la. result

도 10은 체류시간과 전류밀도와 A. salina의 사멸율의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 10에 나타난 바와 같이, 체류시간과 전류밀도가 높을수록, A. salina의 사멸율이 커졌다. 한편, 65.5sec 체류시간과 전류밀도 135mA/cm2 조건에서 A. salina는 완전히 사멸되었다. 도 10에서 알 수 있듯이, 전기살균 처리공정은 그 체류시간이 비록 1분과 같이 매우 짧더라도 매우 효과적인 공정임을 알 수 있다.
10 is a graph showing the relationship between residence time, current density, and A. salina killing rate. As shown in Figure 10, the higher the residence time and the current density, the higher the killing rate of A. salina. On the other hand, A. salina was completely killed under the residence time of 65.5 sec and current density of 135 mA / cm 2 . As can be seen in Figure 10, the electrosterilization process is a very effective process even if the residence time is very short, such as 1 minute.

[비교예 1]Comparative Example 1

가. 실험방법end. Experimental Method

비교예 1은 시장에서 유통되고 있는 불활성화제제로 차아염소산의 Artemia salina에 대한 영향을 파악하기 위한 실험으로 500mL 원뿔형 플라스크에서 수행하였다. 인공해수에 차아염소산 화학약품을 첨가한 후에 부화된 Artemia salina를 첨가했다. 이때, 잔류 염소농도는 50, 100 및 200mg/L 수준으로 조절하였다. 샘플은 5, 10, 15, 30 그리고 45분이 경과한 상태에서 살아 있는 Artemia salina를 측정하였다.Comparative Example 1 is an inactivating agent distributed in the market to test the effect of hypochlorous acid on Artemia salina was performed in a 500 mL conical flask. After adding hypochlorite chemicals to artificial seawater, hatched Artemia salina was added. At this time, the residual chlorine concentration was adjusted to 50, 100 and 200 mg / L level. Samples were measured for live Artemia salina at 5, 10, 15, 30 and 45 minutes.

나. 결과I. result

A. salina 사멸에 대한 차아염소산 나트륨(자유잔류염소, free residual chlorine)의 영향을 도 11에 나타냈다. 잔류염소 수준은 50, 100, 200mg/L로 하고, 염소 접촉시간은 0 에서 45분으로 하였다. 일반적으로 A. salina의 사멸은 염소 도징 농도(chlorine dose)와 접촉시간이 클수록 컸다. 가장 큰 A. salina 사멸율(75% 이상)은 고농도의 염소농도(200mg/L)와 15분 이상의 접촉시간에서 얻을 수 있었다.
The effect of sodium hypochlorite (free residual chlorine) on A. salina killing is shown in FIG. Residual chlorine levels were 50, 100 and 200 mg / L and chlorine contact time was from 0 to 45 minutes. In general, the killing of A. salina was larger as the chlorine dose and contact time increased. The highest A. salina killing rate (more than 75%) was obtained at high chlorine concentrations (200 mg / L) and contact time of more than 15 minutes.

[비교예 2]Comparative Example 2

가. 실험방법end. Experimental Method

비교예 2에서는 Artemia salina 증식에 대한 잔류염소와 소듐치오설페이트의 영향을 파악하는 실험을 수행하였다.In Comparative Example 2, an experiment was performed to determine the effect of residual chlorine and sodium thiosulfate on the proliferation of artemia salina.

1N 소듐치오설페이트 용액(sodium thiosulfate solution, Na2S2O3·5H2O) 2mL를 원뿔형 플라스크에 첨가한다. 이 양은 200mg/L 잔류염소(residual chlorine)를 제거하는데 충분한 양이다.Add 2 mL of 1N sodium thiosulfate solution (Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O) to the conical flask. This amount is sufficient to remove 200 mg / L residual chlorine.

나. 결과I. result

도 12는 소듐치오설페이트로 염소를 중화시켰을 때의 A. salina 사멸율을 나타낸 것이다. 도 12에 나타난 바와 같이, 임의의 염소 도징 조건과 접촉시간 조건에서도 A. salina 사멸율이 14%를 넘지 않는다. 이는 샘플의 탈염소화 과정에 의해 A. salina의 사멸율이 감소되는 것을 의미한다.
12 shows the A. salina killing rate when neutralizing chlorine with sodium thiosulfate. As shown in FIG. 12, A. salina killing rate does not exceed 14% even under any chlorine dosing conditions and contact time conditions. This means that the killing rate of A. salina is reduced by the dechlorination process of the sample.

[실험예 3과 비교예 1, 비교예 2의 비교 검토][Comparison Review of Experimental Example 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2]

전기분해 과정에서 잔류염소의 농도 수준을 비교하면, 매우 짧은 체류시간에서 고농도를 얻는다. 예를 들면, 135mA/cm2, 체류시간 66.5초에서 염소수준은 475mg/L이며, 동일한 염소농도를 기준으로 하는 전기화학적 처리는 차아염소산 나트륨보다 효과적이다. 한편, A. salina 사멸은 차아염소산 나트륨을 이용하는 경우보다 전기화적 처리에서 더욱 크다. 이는 불활성화 메커니즘이 양극 표면에서의 직접산화 뿐만 아니라 전극에서 발생하는 차아염소산과의 결합 효과에 의한 것임을 의미한다. Comparing the concentration levels of residual chlorine during electrolysis, high concentrations are obtained at very short residence times. For example, at 135 mA / cm 2 and a residence time of 66.5 seconds, the chlorine level is 475 mg / L, and electrochemical treatment based on the same chlorine concentration is more effective than sodium hypochlorite. On the other hand, A. salina killing is greater in the electrochemical treatment than in the case of using sodium hypochlorite. This means that the inactivation mechanism is due to the direct oxidation at the anode surface as well as the coupling effect with hypochlorous acid occurring at the electrode.

상기와 같은 결과로부터 얻는 결론은 다음과 같다.The conclusion obtained from the above result is as follows.

첫째, 차아염소산 나트륨은 효과적인 살균제이지만, 200mg/L의 고농도 염소 농도, 접촉시간 1.5min 이상에서는 사멸율이 75% 수준이다.First, sodium hypochlorite is an effective fungicide, but at a high concentration of 200 mg / L chlorine and a contact time of more than 1.5 min, the mortality is 75%.

둘째, 전기화학적 처리는 높은 사멸율을 제공한다. 즉, 전류밀도 135mA/cm2 과 1분 정도의 체류시간에서도 A. salina를 100% 수준으로 사멸시킨다. 이 조건에서 잔류염소의 농도는 약 400mg/L이다. Second, electrochemical treatment provides high mortality. That is, A. salina is killed at 100% even at a current density of 135 mA / cm 2 and a residence time of about 1 minute. Under these conditions, the concentration of residual chlorine is about 400 mg / L.

셋째, 전기소모량은 0.07 ~ 19.2kWh/m3 수준이다. 따라서, 최적의 처리조건은 전류밀도 135mA/cm2, 체류시간 65.5sec이고, A. salina 사멸율 100%에서 전기소모량은 3.6kWh/m3 이다.
Third, the electricity consumption is 0.07 ~ 19.2 kWh / m 3 level. Therefore, the optimum treatment conditions are current density 135mA / cm 2 , residence time 65.5sec, and electricity consumption is 3.6kWh / m 3 at 100% A. salina killing rate.

[실험예 4][Experimental Example 4]

실험예 4에서는 일반 수처리 공정에 이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극(140)의 적용 가능성을 파악하였다. In Experimental Example 4, the applicability of the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this example to the general water treatment process was grasped.

가. 3차원 다공성 복극 전극(140) 제조 : 실험예 1과 동일end. Preparation of 3D porous bipolar electrode 140: same as Experimental Example 1

나. 전기분해용 실험장치I. Electrolysis Experiment

돈사 폐수 500ml를 비이커에 넣고, 3차원 다공성 복극 전극(140)을 설치하여, 회분식 방법(Batch)으로 0.2A/cm2의 운전조건에서 40분간 실시하였다. 실험에 사용한 돈사 폐수의 성상은 표 2의 시간 0에서의 값이다. 500 ml of pig wastewater was placed in a beaker, a three-dimensional porous bipolar electrode 140 was installed, and a batch method (Batch) was performed for 40 minutes under 0.2 A / cm 2 operating conditions. The property of the pig wastewater used for the experiment is the value at time 0 of Table 2.

다. 분석방법All. Analysis method

원수 및 처리수의 물리화학적 특성분석은 색도의 경우 흡광도법을 적용하고, 암모니아성질소(NH3-N)는 Salicylate method를 적용하였으며, 전기화학 반응에서의 전해 전압은 멀티미터를 적용하고, 염소 발생효율는 요오드 적정법을 적용하였다.For physicochemical characterization of raw water and treated water, the absorbance method was applied for chromaticity, the ammonia nitrogen (NH3-N) was applied with Salicylate method, and the electrolytic voltage in the electrochemical reaction was applied with a multimeter. The efficiency was applied to the iodine titration method.

라. 결과la. result

실험 결과는 표 2에 나타냈다. 표 2와 같이 시간에 따라 3차원 다공성 복극 전극(140)을 사용하였을 때 색도가 쉽게 제거되었다.
The experimental results are shown in Table 2. When using the three-dimensional porous bipolar electrode 140 with time as shown in Table 2, the chromaticity was easily removed.

[비교예 3][Comparative Example 3]

기존의 2차원 평판 전극(DSA 전극)을 이용하여 동일크기, 동일 전류밀도 조건에서 표 2의 돈사 폐수의 색도를 제거하였다. 이때, 실험예 1에서 적용한 것과 동일하게 전극 촉매 로딩, 실험장치, 분석방법을 적용하였다. The chromaticity of the pig wastewater in Table 2 was removed under the same size and the same current density conditions using the existing two-dimensional flat electrode (DSA electrode). At this time, the electrode catalyst loading, the experimental apparatus, the analysis method was applied in the same manner as in Example 1.

Figure 112010042460382-pat00004
Figure 112010042460382-pat00004

[실험예 4와 비교예 3의 비교 결과][Comparison Result of Experimental Example 4 and Comparative Example 3]

표 2에서 알 수 있듯이, 실험예 4의 3차원 다공성 복극 전극(140)을 사용하였을 때 시간에 따라 색도 및 암모니아가 쉽게 제거되는 반면, 비교예 3의 기존 평판 전극은 암모니아는 제거되지만 색도가 증가되는 것을 확인할 수 있다. 색도와 관련된 이와 같은 원인은, 평판 전극의 경우에는 색과 관련한 유기체와 전기화학 반응에서 발생한 염소와의 반응에 의해 색도가 증가하는 부산물이 형성되는 것에 반하여, 3차원 다공성 복극 전극(140)의 경우에는 색과 관련한 유기체가 3차원 다공성 복극 전극(140)에 흡착 분해되는 양이 염소와의 반응에 참여한 양보다 커서 색도의 감소가 이루어지는 것으로 추정된다.
As can be seen from Table 2, when the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of Experimental Example 4 is used, chromaticity and ammonia are easily removed with time, whereas the conventional flat electrode of Comparative Example 3 has ammonia but with increased chromaticity. You can see that. This cause associated with chromaticity is, in the case of the flat electrode, in the case of the three-dimensional porous bipolar electrode 140, whereas the by-product of increasing the chromaticity is formed by the reaction of the color-related organisms and chlorine generated in the electrochemical reaction It is estimated that the amount of color-related organisms adsorbed and decomposed onto the three-dimensional porous bipolar electrode 140 is greater than the amount participating in the reaction with chlorine, thereby decreasing the chromaticity.

[실험예 5] (소금이 첨가된 전해질의 전기분해)Experimental Example 5 (Electrolysis of Electrolyte with Salt Added)

실험예 5에서는 전해질 소금물 1%를 가지는 폐수에 이 실시예의 3차원 다공성 복극 전극(140)의 적용 가능성을 파악하였다.In Experimental Example 5, the applicability of the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of this embodiment to the wastewater having an electrolyte brine 1% was grasped.

가. 3차원 다공성 복극 전극(140) 제조 : 실험예 1과 동일end. Preparation of 3D porous bipolar electrode 140: same as Experimental Example 1

나. 전기분해용 실험장치I. Electrolysis Experiment

돈사 폐수 500ml와 소금물 농도로 1%가 되도록 소금을 비이커에 넣고, 3차원 다공성 치수안정성 전극(140)을 설치하여, 회분식 방법(Batch)으로 0.2A/cm2의 운전조건에서 40분간 실시하였다. 실험에 사용한 돈사 폐수의 성상은 표 3의 시간 0에서의 값이다. Salt was put in a beaker so that 500 ml of pig waste water and 1% of brine concentration were prepared, and a three-dimensional porous dimensional stable electrode 140 was installed, and it was carried out for 40 minutes under a batch method (Batch) at 0.2 A / cm 2 operating conditions. The properties of pig wastewater used in the experiment are the values at time 0 in Table 3.

다. 분석방법 : 실험예 4와 동일All. Analysis method: same as Experimental Example 4

라. 결과la. result

실험 결과는 표 3에 나타냈다. 표 3과 같이 시간이 경과함에 따라 3차원 다공성 복극 전극(140)을 사용하였을 때 색도가 쉽게 제거되었다.The experimental results are shown in Table 3. As shown in Table 3, when the three-dimensional porous bipolar electrode 140 was used, chromaticity was easily removed.

Figure 112010042460382-pat00005
Figure 112010042460382-pat00005

[비교예 4][Comparative Example 4]

비교예 4에서는 비교예 3의 조건에서 전해질에 소금 농도가 1% 되게 돈사 폐수에 소금을 첨가하여, 동일한 전류밀도, 전극 촉매 로딩, 실험장치 및 분석방법을 적용하였다. 실험결과는 표 3에 나타냈다.
In Comparative Example 4, salt was added to pig wastewater so that the salt concentration was 1% in the electrolyte under the conditions of Comparative Example 3, and the same current density, electrode catalyst loading, experimental apparatus, and analytical method were applied. The experimental results are shown in Table 3.

[실험예 4, 실험예 5와 비교예 3, 비교예 4의 비교 결과][Comparison Result of Experimental Example 4, Experimental Example 5, Comparative Example 3, Comparative Example 4]

표 2, 표 3에서 알 수 있듯이, 실험예 4, 실험예 5의 3차원 다공성 복극 전극(140)이 비교예 3, 비교예 4의 기존의 평판 전극 보다 시간 경과에 따른 색도제거율이 컸다. 실험예 4와 실시예 5에 의하면 전해질 첨가에 의해 색도 및 암모니아 제거율이 증가됨을 알 수 있다. As can be seen from Table 2 and Table 3, the three-dimensional porous bipolar electrode 140 of Experimental Example 4, Experimental Example 5 was larger than the conventional flat electrode of Comparative Example 3, Comparative Example 4, the chromaticity removal rate over time. According to Experimental Example 4 and Example 5, it can be seen that chromaticity and ammonia removal rate are increased by the addition of electrolyte.

도 13은 실험예 5에서 수행한 연구결과로서 처리전과 처리후의 색도변화를 보여주는 사진이다.
FIG. 13 is a photograph showing chromaticity changes before and after treatment as a result of the study performed in Experimental Example 5. FIG.

이상에서 이 발명의 3차원 다공성 복극 전극 및 이를 구비한 전기살균 필터와 이를 이용한 수처리 방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. The technical details of the three-dimensional porous bipolar electrode of the present invention, the electrosterilization filter having the same, and the water treatment method using the same have been described together with the accompanying drawings, which are illustrative examples of the best embodiments of the present invention. It is not limited.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 전기살균 필터 120, 130 : 급전용 전극
140 : 3차원 다공성 복극 전극 150 : 스페이서
160 : 직류전원 공급기 170 : 제1 외부도선
180 : 제2 외부도선
100: electrosterilization filter 120, 130: electrode for feeding
140: three-dimensional porous bipolar electrode 150: spacer
160: DC power supply 170: the first external lead
180: second external lead

Claims (13)

삭제delete 다수의 기공이 다층 구조로 배열되어 일측과 타측이 서로 연통하는 3차원 구조를 가지며 금속 재질로 구성되어 치수안정성을 갖는 3차원 다공성 모재와, 상기 3차원 다공성 모재에 코팅되는 전극 촉매층으로 구성되어, 통전시에 처리수 내에 함유된 미생물을 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균이 가능하며,
상기 3차원 다공성 모재는 엉켜져 있는 가느다란 금속선을 일정 두께로 압착하여 구성하거나, 다수의 금속분말을 바인더와 혼합하여 일정 형태로 성형한 후 소결하여 구성한 것을 특징으로 하는 3차원 다공성 복극 전극.
A plurality of pores are arranged in a multi-layer structure has a three-dimensional structure in which one side and the other side is in communication with each other, consisting of a metal material consisting of a three-dimensional porous base material having a dimensional stability, and an electrode catalyst layer coated on the three-dimensional porous base material, At the time of energization, the microorganisms contained in the treated water can be adsorbed and sterilized by generating oxidizing agent and electric sterilization.
The three-dimensional porous base material is a three-dimensional porous bipolar electrode, characterized in that by forming a tangled thin metal wire to a certain thickness or by mixing a plurality of metal powders with a binder to form a predetermined shape and then sintering.
청구항 2에 있어서,
상기 3차원 다공성 모재는 0.1 ~ 60㎛의 기공과, 0.5 ~ 5.0mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 다공성 복극 전극.
The method according to claim 2,
The three-dimensional porous base material is a three-dimensional porous bipolar electrode, characterized in that having a pore of 0.1 ~ 60㎛, and a thickness of 0.5 ~ 5.0mm.
청구항 2에 있어서,
상기 3차원 다공성 모재는 탄소, 니켈, 코발트, 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐, 하프늄, 하스텔로이, 스테인레스 스틸, 철 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 혼합물, 산화물 또는 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 다공성 복극 전극.
The method according to claim 2,
The three-dimensional porous base material is composed of carbon, nickel, cobalt, titanium, zirconium, niobium, tungsten, hafnium, Hastelloy, stainless steel, iron or a mixture containing two or more thereof, oxides or alloys Three-dimensional porous bipolar electrode.
청구항 2에 있어서,
상기 전극 촉매층은 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴, 탄소, 금, 탄탈륨, 주석, 인듐, 니켈, 텅스텐, 망간 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 혼합물, 산화물 또는 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 다공성 복극 전극.
The method according to claim 2,
The electrode catalyst layer is composed of platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, carbon, gold, tantalum, tin, indium, nickel, tungsten, manganese or a mixture, oxide or alloy containing two or more thereof. A three-dimensional porous bipolar electrode.
유로를 구비한 유로관과, 상기 유로관 내에 일정 간격을 두고 설치되는 한 쌍의 급전용 전극과, 상기 한 쌍의 급전용 전극 사이에 배열되는 1개 이상의 3차원 다공성 복극 전극과, 상기 한 쌍의 급전용 전극과 상기 3차원 다공성 복극 전극 간의 사이 및 상기 3차원 다공성 복극 전극들 간의 사이에 설치되어 상기 전극들 간의 간격을 조절하는 다수의 스페이서, 및 제1, 제2 외부 도선을 통해 상기 한 쌍의 급전용 전극에 직류전류를 공급하는 급전용 직류전원 공급기를 포함하며,
상기 3차원 다공성 복극 전극은 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 것을 특징으로 하는 전기살균 필터.
A flow path tube having a flow path, a pair of electrodes for feeding arranged at predetermined intervals in the flow path, one or more three-dimensional porous bipolar electrodes arranged between the pair of feeding electrodes, and the pair A plurality of spacers disposed between the power feeding electrode and the three-dimensional porous bipolar electrode and between the three-dimensional porous bipolar electrodes to adjust the distance between the electrodes, and the first and second external wires. It includes a power supply DC power supply for supplying a DC current to the pair of power supply electrodes,
The three-dimensional porous bipolar electrode is an electrosterilization filter according to any one of claims 2 to 5.
처리수를 청구항 6에 기재된 전기살균 필터를 통해 통과시키되, 상기 처리수의 통과시에 상기 한 쌍의 급전용 전극에 전류를 인가하여 상기 처리수 내에 함유된 미생물을 상기 3차원 다공성 복극 전극에서 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.Pass the treated water through the electrosterilization filter as set forth in claim 6, and when passing the treated water, an electric current is applied to the pair of feeding electrodes to adsorb microorganisms contained in the treated water at the three-dimensional porous bipolar electrode. Water treatment method characterized in that the sterilization by generating an oxidizing agent in addition to the electrosterilization. 청구항 7에 있어서,
상기 한 쌍의 급전용 전극에 인가되는 인가 전류의 극성을 일정 주기로 반전시키면서 살균하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
The method of claim 7,
And sterilizing while inverting the polarity of the applied current applied to the pair of power supply electrodes at a predetermined cycle.
청구항 7에 있어서,
상기 처리수에 전해질을 첨가한 상태에서 상기 전기살균 필터를 통해 살균하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
The method of claim 7,
The water treatment method characterized in that the sterilization through the electrosterilization filter in the state in which the electrolyte is added to the treated water.
청구항 7에 있어서,
상기 처리수를 상기 전기살균 필터를 이용한 직접 살균공정과, 해수 성분인 소금물을 전기분해하여 차아염소산을 1000ppm 이상의 농도로 제조하는 간접 살균기를 이용한 간접 살균공정을 혼합하여 상기 처리수 내에 함유된 플랑크톤 및 미생물을 살균하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
The method of claim 7,
Plankton contained in the treated water by mixing the treated water with the direct sterilization process using the electrosterilization filter, and an indirect sterilization process using an indirect sterilizer to produce hypochlorous acid at a concentration of 1000 ppm or more by electrolyzing salt water as a seawater component; A water treatment method characterized by sterilizing microorganisms.
해수를 펌핑하여 공급하는 해수 공급 펌프와, 해수 저장용 선박평형수 탱크의 시스템에 청구항 6에 기재된 전기살균 필터와 상기 해수를 전기분해하여 차아염소산을 1000ppm 이상의 농도로 제조하는 간접 살균기를 더 구비하여 구성한 밸러스트 수처리 시스템에서의 수처리 방법으로서,
상기 해수를 상기 전기살균 필터를 통해 통과시키되, 상기 해수의 통과시에 상기 한 쌍의 급전용 전극에 전류를 인가하여 상기 해수 내에 함유된 미생물을 상기 3차원 다공성 복극 전극에서 흡착하여 전기살균함과 더불어 산화제를 발생시켜 살균하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수처리 방법.
Further comprising a seawater supply pump for pumping and supplying seawater, an electrosterilization filter according to claim 6 and an indirect sterilizer for electrolysis of the seawater to produce hypochlorous acid at a concentration of 1000 ppm or more in a system of a ballast water tank for seawater storage. As a water treatment method in the configured ballast water treatment system,
The seawater is passed through the electrosterilization filter, and when passing through the seawater, electric current is applied to the pair of power supply electrodes to adsorb the microorganisms contained in the seawater at the three-dimensional porous bipolar electrode to electrosterilize and Ballast water treatment method characterized in that the sterilization by generating an oxidizing agent.
청구항 11에 있어서,
상기 전기살균 필터는 상기 간접 살균기의 전단에 위치하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수처리 방법.
The method of claim 11,
The electrosterilization filter is ballast water treatment method, characterized in that located in the front end of the indirect sterilizer.
청구항 11에 있어서,
상기 전기살균 필터는 상기 간접 살균기의 후단에 위치하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수처리 방법.
The method of claim 11,
The electrosterilization filter is ballast water treatment method, characterized in that located in the rear end of the indirect sterilizer.
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