KR101306980B1 - 철 전기분해를 이용한 수처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철 전기분해를 이용한 수처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 개선된 전기분해장치를 이용하여 인의 제거효율을 향상시킬 수 있는 수처리장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 철 전기분해를 이용한 수처리장치는 처리대상수를 무산소조로 유입시켜 질산성 질소를 제거한 후 호기조로 유입시켜 인을 제거하는 생물반응공정을 포함하는 수처리장치에 있어서, 상기 호기조로 유입된 처리대상수에 철 이온을 공급하기 위해 상기 처리대상수를 전기분해하는 전해수단을 구비하며, 상기 전해수단은 상기 호기조로 유입된 처리대상수가 경유하는 전해조와, 상기 전해조에 설치되며 양극 및 음극 전극이 번갈아 배치되는 전극부와, 상기 전극부로 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 구비하고, 상기 전극은 냉연강판을 열처리하여 형성시킨다.

Description

철 전기분해를 이용한 수처리장치 및 방법{water treating apparatus and method using electrolysis}
본 발명은 철 전기분해를 이용한 수처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 개선된 전기분해장치를 이용하여 인의 제거효율을 향상시킬 수 있는 수처리장치 및 방법에 관한 것이다.
지금까지 알려진 전기분해를 이용하여 폐수를 처리하는 방법은 대부분 SS, n-헥산, 색도, 전질소 등이 포함된 악성폐수에 전류를 인가하여, 폐수 중에 포함된 오염물질 자체를 전기분해하여 처리하는 방법들이었다(대한민국 특허공고 0231331, 대한민국 특허공고 0148315, 대한민국 특허공개 2004-0035634).
그러나 상기와 같은 전기분해를 이용한 폐수처리 방법은 자체가 전기분해 가능한 오염물질에만 적용될 수 있으며, 축산폐수나 가정용 오수에 포함된 인, 질소 및 유기물들을 제거할 수 없는 단점이 있었다.
인과 질소의 제거를 위한 생물학적 처리공정은 최적공정관리가 매우 복잡하고, 활성 미생물에 의한 영양염류 제거율이 신뢰도가 매우 낮아 제거효율을 높이기 위하여, 오 폐수에 화학약품을 투입하는 화학적 처리방법을 병행하여 사용하고 있으나, 비용이 많이 들고, 잉여슬러지의 처리량이 증가되며, 화학약품을 계속 투입할 경우 미생물의 활성도가 저하하게 된다.
이에 반해 폐수처리 시의 전기분해의 전극으로 철을 이용하면 전극에서 생성되는 철 이온이 폐수 중의 인, 질소 및 유기물들과 반응하여 불용성 염을 형성시키고, 침전된 불용성 염을 제거함으로써 효과적으로 폐수를 처리할 수 있는 장점이 있다.
철의 전기분해를 이용한 오폐수의 처리방법(대한민국 특허등록 0142894)은 오폐수 처리조 내에 설치된 봉형태의 철 전극에 전류를 인가하여 철 전극으로부터 2가 철이온(Fe2+)을 생성시키고, 석출된 Fe2 +은 전류의 흐름 방향에 따라 양극에서 음극의 철판표면으로 이동하는 과정에서 철의 전기분해조의 용존산소와 반응하여 2가 철이온의 일부분은 3가 철로 전환되며, 전해반응에 의해 발생된 철 이온은 Fe2 +, Fe3+, Fe(OH)2+, 및 Fe(OH)2+ 등과 같은 형태로 존재하며 용액 내의 부유물질 및 용해성 유·무기물과 반응하여 불용성 침전물을 형성하여 처리조 바닥으로 침전되게 된다. 철의 전기분해에 의해 석출된 철산화물에 의해 처리조 내의 호기성 박테리아의 증식을 활성화시켜 유기물질의 산화, 분해 능력이 증가되어 오폐수 내의 유기물질이 효과적으로 제거되게 된다.
철 전기분해를 이용한 폐수처리조 내부의 질소는 철의 전기분해에 의해 석출된 철산화물에 의해 폭기조 내의 질산화 박테리아의 증식이 활발해 지고, 오폐수 중 암모니아성 질소가 호기성 미생물의 호흡과정에 의해 질산염으로 질산화되고, 최종 침전지에서는 철염이 혼합된 활성슬러지와 질산염이 함유된 폐수를 폭기조로부터 무산소조로 반송시켜 무산소조에서 탈질미생물에 의해 질산염이 질소가스로 환원되어 질소산화물을 제거하게 된다.
또한 인의 경우는 폭기조에 투입된 양극의 철봉표면에서 생성된 2가 철 이온이 수용액에서 전류의 흐름에 따라 양극에서 음극의 철봉표면으로 이동하는 과정에서 폭기조 내 용존산소와 반응하여 3가 철로 환원되고, 이때, 반응조 내 철 이온은 용존 산소와 반응하여 주로 입자상의 철산화물을 형성하여 오폐수 중의 인산염이 철산화물의 표면에 흡착되어 제거되게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 철 전기분해를 이용한 오폐수처리공정에서는 철 전극이 폭기조 내에 존재하여, 처리조 내부에서 발생하는 스컴 등이 전극에 부착되어 안정적인 전기분해가 이루어지지 못하며, 철 전극으로 사용되는 철봉이 전기분해로 소모되고 난 후에 교환하는 것이 번거로웠다.
이를 해결하고자 혐기조, 무산소조, 호기조로 구성된 오폐수 처리 장치에 철의 전기분해조를 별도로 설치하여 호기조에서 유입된 오폐수를 이용하여 철을 전기분해하는 시스템이 개발되었으나(대한민국 특허등록 제 10-0490307호), 상기 시스템은 오폐수가 혐기조로 유입되면 혐기조 내의 미생물이 유기물에서 인을 용출시키는데 에너지원을 사용하여, 정작 무산소조에서 탈질을 위한 에너지원이 부족하여 탈질 효율이 떨어지는 단점이 있었다.
또한, 전극의 재질로 냉연강판을 사용하고 있으나 쉽게 부식되어 수명이 짧다는 문제점이 있다. 또한, 다수의 전극을 브라켓에 결합되어 있으므로 각각의 전극 교체시 시간이 많이 걸리고 복잡하다. 또한, 전극이 브라켓에 의해 상부에서 결합되어 있으므로 하부에서 전극의 휨 현상이 발생하여 숏트가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 전해조의 내부에서 부유물질들이 수면으로 상승하여 전극의 표면에 부착되므로 전기분해효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 무산소조와 호기조로 구성된 생물반응공정을 통해 처리대상수를 처리함과 동시에 호기조로 유입된 처리대상수를 전기분해하여 철 이온을 공급함으로써 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 철 전기분해를 이용한 수처리장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철 전기분해를 이용한 수처리장치는 처리대상수를 무산소조로 유입시켜 질산성 질소를 제거한 후 호기조로 유입시켜 인을 제거하는 생물반응공정을 포함하는 수처리장치에 있어서, 상기 호기조로 유입된 처리대상수에 철 이온을 공급하기 위해 상기 처리대상수를 전기분해하는 전해수단을 구비하며, 상기 전해수단은 상기 호기조로 유입된 처리대상수가 경유하는 전해조와, 상기 전해조에 설치되며 양극 및 음극 전극이 번갈아 배치되는 전극부와, 상기 전극부로 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 구비하고, 상기 전극은 냉연강판을 열처리하여 형성시킨 것을 특징으로 한다.
상기 냉연강판을 산화방지가스가 공급되는 노에 투입하여 100℃에서 1200℃까지 승온시킨 다음 1200℃에서 1 내지 3시간 동안 유지한 후 서냉하여 열처리한 것을 특징으로 한다.
상기 전해수단은 상기 전해조에 설치되며 상기 전극이 설정된 간격으로 배치되도록 상기 전극의 좌우 양측을 지지하는 한쌍의 지지패널과, 상기 양극 및 음극 전극 사이로 공기를 폭기시키는 산기관을 더 구비하고, 상기 지지패널은 측면에 상하로 길게 형성되며 상기 전극의 가장자리가 삽입되는 다수의 삽입슬롯이 등간격으로 구비되고, 상기 전극의 좌우 가장자리의 상부에 돌출되게 형성되어 상기 전극을 상기 삽입슬롯에 삽입시 상기 지지패널의 상단에 걸리는 스토퍼가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 전극에 스컴이 부착되는 것을 방지하기 위해 상기 전해조의 수면과 대응되는 높이에 상기 전극의 전후를 관통시켜 형성한 타공부가 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 전해수단은 상기 전해조에 설치되어 상기 전극과 전기적으로 연결되는 퓨즈와, 상기 퓨즈의 단락을 시각적으로 나타내기 위한 발광다이오드를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 양극 및 음극 전극 사이에서 상하로 이동하면서 상기 전극의 표면을 세척하는 세척수단을 더 구비하고, 상기 세척수단은 상기 지지패널에 회전가능하도록 설치된 리드스크류와, 리드스크류에 좌우 양측이 나사결합되어 상기 양극 및 음극 사이에 배치되며 상기 리드스크류의 회전시 상하로 이동하면서 상기 전극의 표면을 닦아내는 스크레이퍼와, 상기 리드스크류를 회전시키기 위한 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철 전기분해를 이용한 수처리방법은 상기의 수처리장치를 이용하여 하수 중의 인을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 혐기조 없이 무산소조와 호기조로 구성된 생물반응공정을 이용하여 처리대상수를 처리하므로 처리대상수에 포함된 유기물질을 탈질에 활용할 수 있다.
또한, 전극의 재질이나 구조 등을 개선한 전기분해수단을 이용하여 처리대상수르 전기분해함으로써 종래에 비해 인 제거 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 전기분해수단을 나타내는 평면도이고,
도 3은 도 2의 전기분해수단의 단면도이고,
도 4는 도 2의 전기분해수단의 요부를 발췌한 분리사시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전해수단을 개략적으로 나타낸 평면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수처리장치의 요부를 발췌한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철 전기분해를 이용한 수처리장치 및 방법에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 철 전기분해를 이용한 수처리장치는 크게 탈질을 수행하는 무산소조(5)와, 탈인 및 유기물 제거를 수행하는 호기조(10)와, 탈질 및 탈인 그리고 유기물 제거를 수행하는 전해수단(20)을 구비한다.
처리대상수인 하수나 폐수는 공지의 전처리 장치 즉 스크린, 침사조, 1차침전지, 유량조정조 등을 거쳐 무산소조(5)로 유입된다. 무산소조(5)는 무산소 조건으로 운영되며, 탈질소화에 관련된 미생물에 의해 처리대상수 중의 질산성 질소가 질소가스로 환원되면서 질소가 제거된다.
호기조(10)는 무산소조(5)의 후단에 설치된다. 무산소조(5)에서 일정 시간 체류한 처리대상수는 호기조(10)로 유입된다.
호기조(10)에서는 폭기조건에서 무산조(5)로부터 유입되는 처리대상수를 미생물과 접촉시켜 암모니아성 질소를 질산화시킨다. 이와 함께 미생물에 의한 인의 과잉섭취 및 유기물의 산화반응이 일어난다.
호기조(10)의 내부에 폭기를 위한 폭기수단이 마련된다. 도시되지 않았지만 폭기조건을 조성하기 위한 폭기수단으로 블로워와, 블로워와 연결되어 호기조(10) 하부에 설치되는 산기관이 구비될 수 있다.
호기조(10)에서 일정 시간 체류한 처리대상수는 잔여 인, 질소 및 유기물의 처리를 위하여 무산소조(5)로 내부반송시키거나, 2차 침전지(15)로 이송시킨 후 무산소조(5)로 외부반송시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 무산소조(5)와 호기조(10)로 구성되는 생물반응공정을 통해 수처리가 이루어지므로 혐기조를 설치할 필요가 없어 보다 경제적인 시공이 가능하다. 이러한 본 발명은 혐기조 내부의 미생물이 하수에 포함된 유기물에서 인을 용출시키는 데에 탄소원 등을 사용하여 무산소조에서 탈질반응시 에너지원이 부족했던 종래의 수처리방법을 개선시킨 것이다. 본 발명은 처리대상수가 곧바로 무산소조(5)로 유입되어 처리대상수에 포함된 유기물질을 탈질에 활용함으로써 탈질효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 처리대상수 중의 인의 제거는 호기조(10)와 전해수단(20)을 통해 수행된다.
이와 같이 본 발명은 처리대상수를 무산소조(5)로 유입시켜 질산성 질소를 제거한 후 호기조(10)로 유입시켜 인을 제거하는 생물반응공정에 적용된다. 이러한 생물반응공정에 전해수단(20)이 추가된다.
전해수단(20)은 호기조(10)로 유입된 처리대상수에 철 이온을 공급하기 위한 것이다.
전기분해에 의한 인 제거는 전기분해에 의해 발생한 철 이온과 처리대상수 중의 용해성 인산염을 반응시켜 불용성 침전물 형태로 만들어 제거하는 원리이며, 질소의 제거는 전기분해과정에서 인산염과 반응하지 않고 남은 철 이온이 호기조(10)에 유입되면 호기조(10) 내의 질산화박테리아의 증식이 촉진되어 질산화율의 향상을 가져와 무산소조(5)에서 탈질효율을 높이게 된다.
그리고 유기물의 제거는 석출된 철산화물에 의해 호기조(10) 내 호기성 박테리아의 증식을 촉진시켜 유기물질의 산화, 분해능력을 증가시켜 침전지에서 침전시켜 제거하게 된다.
전해수단(20)은 호기조(10)의 외부에 설치된다. 전해수단(20)은 일 예로 호기조(10)로 유입된 처리대상수가 경유하는 전해조(21)와, 전해조(21)에 설치되며 양극(31) 및 음극(35) 전극이 번갈아 배치되는 전극부(30)와, 상기 전극부로 전원을 공급하기 위한 전원공급부(미도시)를 구비한다.
전해조(21)는 사각의 통 형상으로 이루어지며, 외함(23)과 내함(25)의 이중 구조를 갖는다. 외함(23)은 스테인리스 재질로 만들어지고, 내함(25)은 FRP소재로 만들어질 수 있다.
전해조(21)는 호기조(10)와 유입관(27) 및 유출관(29)으로 연결된다. 유입관(27)을 통해 호기조(10)로부터 처리대상수가 전해조(21)의 내함(25)으로 유입된다. 유입관(27)에는 처리대상수를 펌핑하는 펌프(미도시)가 설치된다. 전해조(21)의 내함(25)으로 유입된 처리대상수는 유출관(29)을 통해 유출되어 전해조(21)의 내함(25)으로 다시 유입된다. 이와 같이 호기조(10)로 유입된 처리대상수 중 일부는 전해조(21)를 경유하여 다시 호기조(10)로 유입되는 순환구조를 갖는다.
전해조의 내함(25) 바닥에는 공기를 폭기시키기 위한 산기관들(26)이 설치된다. 산기관들(26)은 블로워(미도시)와 연결되어 공기가 공급된다. 전해조 내함(25)으로 공기를 폭기시켜 처리대상수의 혼합을 용이하게 한다.
전극부(30)는 전해조의 내함(25) 내부에 설치된다. 도시된 예에서 3개의 전극부(30)가 하나의 전해조(21)에 설치된다. 이와 달리 하나 또는 둘, 넷 이상의 전극부가 설치될 수 있음은 물론이다.
각 전극부(30)는 다수의 전극으로 이루어진다. 가령, 양극(31) 및 음극(35) 이 번갈아 가며 다수가 일정 간격으로 배치된다. 양극(31)과 음극(35)의 간격은 10 내지 30mm이다. 양극(31)과 음극(35)은 제 1케이블(37) 및 제 2케이블(39)에 의해 전원공급부와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받는다. 예를 들어 제 1케이블(37)은 전원공급부의 +극 단자와 연결되고, 제 2케이블(39)은 전원공급부의 -극 단자와 연결된다. 제 1 및 제 2케이블(37)(39)은 후술할 고정프레임(50)에 설치된 제 1동판(71) 및 제 2동판(73)과 각각 연결된다. 고정프레임(50)과 제 1 및 제 2동판(71)(73)은 절연되어 있다. 그리고 도시되지 않았지만 제 1동판(71)은 전극부의 양극(31)과 전기적으로 연결되고, 제 2동판(73)은 전극부의 음극(35)과 전기적으로 연결된다.
전극은 얇은 판상으로 형성된다. 전극의 재질로 철 이온을 공급할 수 있도록 철 소재를 이용한다.
바람직하게 전극은 냉연강판을 열처리하여 형성시킨다. 통상적으로 전기분해에 사용되는 전극 소재인 냉연강판은 산화와 부식에 취약해 수명이 짧은 단점이 있다. 따라서 본 발명은 이러한 단점을 보완하기 위해 냉연강판을 열처리한 소재로 전극을 제작한다.
열처리는 냉연강판을 산화방지가스가 공급되는 노(furnace)에 투입하여 수행된다. 열처리를 하는 동안 철의 산화를 방지하기 위한 산화방지가스가 노의 내부로 주입된다. 산화방지가스로 아르곤 가스 또는 질소 가스를 이용할 수 있다. 밀폐가 가능한 노에 냉연강판을 투입한 다음 온도를 100℃에서 1200℃까지 점진적으로 올려 승온시킨다. 가령, 50 ~100℃/min 속도로 승온시킬 수 있다. 1200℃까지 승온시킨 다음 1200℃에서 1 내지 3시간 동안 유지한 후 서서히 냉각시킨다. 이와 같은 열처리를 통해 냉연강판은 내구성이 우수한 전극 소재로 이용될 수 있다.
열처리된 냉연강판은 적당한 크기와 모양으로 잘라 전극으로 이용한다. 바람직하게 전극에 스컴이 부착되는 것을 방지하기 위해 양극(31) 및 음극(35)에 타공부(33)가 각각 마련된다. 타공부(33)는 전해조(21)의 수면과 대응되는 높이에 형성된다. 전해조(21) 내부에 유입된 처리대상수 중에 함유된 부유물은 수면으로 부상하여 수면에 점착성이 있는 스컴을 형성한다. 이러한 스컴은 전극의 표면에 부착되어 전해분해효율을 저하시킨다. 따라서 전해조(21) 수면과 대응되는 높이에 타공부(33)를 마련함으로써 수면에서 이동하는 스컴은 전극에 부착되지 않는다. 스컴은 유출관(29)을 통해 호기조(10)로 배출된다.
상술한 바와 같이 전극부(30)는 다수의 양극(31) 및 음극(35)이 상호 번갈아 가며 배치된다.
다수의 전극을 지지하기 위한 지지수단의 일 예로 한 쌍의 지지패널(40)이 마련된다. 지지패널(40)은 전해조(21)의 상부에 설치된 고정프레임(50)에 결합된다. 전후로 길게 형성된 고정프레임(50)은 전해조 내함(25)의 전면 상단과 후면 상단에 양단부가 고정된다. 도시된 예에서 총 6개의 고정프레임(50)이 설치된다. 고정프레임(50)의 측면에 지지패널(40)은 나사부재(53)에 의해 고정된다.
지지패널(40)은 전극(31)(35)의 좌우 양측을 지지한다. 서로 마주하는 한 쌍의 지지패널(40)의 이격거리는 전극(31)(35)의 좌우 폭보다 약간 더 작다.
각 지지패널(40)의 측면에는 전극의 가장자리가 삽입될 수 있도록 삽입슬롯(45)이 형성된다. 삽입슬롯(45)은 상단에서부터 하단까지 상하로 길게 형성된다. 삽입슬롯(45)은 다수가 일정한 간격으로 형성된다. 삽입슬롯(45)의 간격에 의해 전극의 간격이 결정된다. 따라서 삽입슬롯의 간격은 10 내지 30mm이다. 각 삽입슬롯(45)에 하나의 전극이 삽입되어 결합된다.
전극의 좌우 가장자리를 삽입슬롯(45)의 상부에서부터 삽입하여 삽입슬롯(45)에 전극을 장착한다. 전극(31)(35)의 상부측 좌우 가장자리에는 스토퍼(60)(65)가 마련된다. 스토퍼(60)(65)는 전극의 바깥 방향으로 돌출되어 형성된다. 스토퍼(60)(85)는 전극의 장착시 지지패널(40)의 상단에 걸려 전극(31)(35)이 하강하는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이 전극의 좌우 양측을 삽입슬롯이 형성된 지지패널(40)로 지지하는 구조이므로, 전극을 일정한 간격으로 유지시켜 전극 간의 접촉에 의한 쇼트를 방지할 수 있으며, 결합 및 분리가 매우 용이하여 설치, 교환 및 수리가 매우 간편하다.
본 발명의 다른 실시 예로, 전해수단은 전해조에 설치되어 전극(31)(35)과 전기적으로 연결되는 퓨즈(미도시)와, 퓨즈의 단락을 시각적으로 나타내기 위한 발광다이오드를 더 구비할 수 있다.
도 5에 퓨즈와 전극의 연결상태를 간략하게 나타내고 있다. 도 5를 참조하면, 전극부(30)의 좌우 양측에 다수의 퓨즈박스(70)가 설치된다. 전극부(30)의 일측에 위치한 퓨즈박스들(70)은 양극(31)과 각각 연결되고, 전극부(30)의 타측에 위치한 퓨즈박스들(70)은 음극(35)과 각각 연결된다. 도시되지 않았지만 각 퓨즈박스(70)의 내부에는 퓨즈가 장착되어 있고, 상부에는 발광다이오드가 설치되어 있다.
전원공급부의 +극 단자로부터 연장되는 제 1케이블은 제 1동판(71)과 연결되고, 전원공급부의 -극 단자로부터 연장되는 제 2케이블은 제 2동판(73)과 연결된다. 퓨즈박스(70) 내부에 설치된 퓨즈의 일측은 제 1동판(71) 또는 제 2동판(73)과 전기적으로 연결되고, 퓨즈의 타측은 양극(31) 또는 음극(35)과 전기적으로 연결된다.
퓨즈가 정상인 상태에서 발광다이오드는 점등이 되나, 전극에 쇼트가 발생되면 퓨즈가 단락되면 소등이 된다. 따라서 전극의 이상 유무를 한눈으로 확인할 수 있다.
도 5에서 미설명 부호 32는 퓨즈와 전선으로 연결되어 양극에 결합된 클립이고, 36은 퓨즈와 전선으로 연결되어 음극에 결합된 클립이다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예로 전해수단은 양극 및 음극 전극 사이에서 상하로 이동하면서 상기 전극의 표면을 세척하는 세척수단을 더 구비한다. 세척수단 외에 나머지 전해수단의 구성은 상술한 실시 예와 동일하다.
세척수단은 시간이 지남에 따라 전극의 표면에 부착되는 이물질을 제거하기 위함이다.
도 6에 도시된 세척수단은 일 예로, 지지패널(40)에 회전가능하도록 설치된 리드스크류(80)와, 리드스크류(80)에 좌우 양측이 나사결합되어 양극 및 음극 사이에 배치되며 리드스크류(80)의 회전시 상하로 이동하면서 전극의 표면을 닦아내는 스크레이퍼(90)와, 리드스크류(80)를 회전시키기 위한 액츄에이터(미도시)를 구비한다.
지지패널(40)에 리드스크류(80)가 수직으로 설치된다. 이를 위해 지지패널(40)에는 리드스크류(80)가 수용될 수 있는 수용홈(85)이 형성된다. 수용홈(85)은 2개의 삽입슬롯(45) 사이에 마련된다. 리드스크류(80)의 상부 및 하부는 지지패널(40)에 회전가능하도록 지지된다. 그리고 도시되지 않았지만 지지패널(40)의 상부에는 리드스크류(80)를 회전시키기 위한 액츄에이터가 설치된다. 액츄에이터로 모터를 이용할 수 있다.
스크레이퍼(90)는 양극과 음극 사이에 배치되어 리드스크류(80)의 회전에 의해 상하로 왕복 이동한다.
스크레이퍼(90)는 베이스부(91)와, 베이스부(90)의 전후면에 결합되는 고무블레이드(95)로 이루어진다. 베이스부(91)의 양단은 나사홀이 형성된 결합부(93)가 마련된다. 결합부(93)의 나사홀에는 리드스크류(80)가 나사결합된다. 고무블레이드(95)는 나사부재에 의해 베이스부(91)에 결합된다. 베이스부(91)의 전면에 장착된 고무블레이드(95)는 양극에 접촉되고, 베이스부(91)의 후면에 장착된 고무블레이드(95)는 음극에 접촉된다. 스크레이퍼(90)가 상하로 이동하면 양극 및 음극의 표면에 부착된 이물질을 고무블레이드(95)가 닦아낸다. 이와 같은 세척수단에 의해 전극의 표면에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하면서 본 발명의 수처리방법에 대하여 간단하게 설명한다.
처리대상수인 하수나 폐수가 무산소조(5)로 유입시킨다. 무산소조(5)로 유입된 처리대상수 중의 질산성 질소는 미생물에 의해 질소가스로 환원되면서 질소가 제거된다.
무산소조(5)에서 유출되는 처리대상수는 호기조(10)로 유입된다. 호기조(10)에서는 폭기조건에서 무산조(5)로부터 유입되는 처리대상수를 미생물과 접촉시켜 암모니아성 질소를 질산화시킨다. 이와 함께 미생물에 의한 인의 과잉섭취 및 유기물의 산화반응이 일어난다.
이와 함께 호기조(10)로 유입된 처리대상수 중 일부를 전해조(21)로 순환시켜 전기분해를 한다. 전해조(21)에서 유출되는 처리대상수 중에는 전기분해시 발생한 철 이온이 함유되어 있다. 전기분해에 의해 발생한 철 이온은 호기조(10)로 공급되어 호기조(10) 내부의 처리대상수에 함유된 용해성 인산염과 반응하여 불용성 침전물을 만들어 인을 제거한다. 또한, 철 이온이 호기조(10)에 유입되면 호기조(10) 내의 질산화박테리아의 증식이 촉진되어 질산화율의 향상을 가져와 무산소조(5)에서 탈질효율을 높이게 된다.
호기조(10)에서 일정 시간 체류한 처리대상수는 잔여 인, 질소 및 유기물의 처리를 위하여 무산소조(5)로 내부반송시키거나, 2차 침전지(15)로 이송시킨 후 무산소조(5)로 외부반송시킨다.
이와 같이 본 발명은 무산소조와 호기조로 구성된 생물반응공정을 이용하여 처리대상수를 처리하고, 전기분해를 이용하여 질소나 인의 처리효율을 향상시킨다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
5: 무산소조 10: 호기조
20: 전해수단 21: 전해조
31: 양극 35: 음극
40: 지지패널 45: 삽입슬롯
50: 고정프레임

Claims (7)

  1. 처리대상수를 무산소조로 유입시켜 질산성 질소를 제거한 후 호기조로 유입시켜 인을 제거하는 생물반응공정을 포함하는 수처리장치에 있어서,
    상기 호기조로 유입된 처리대상수에 철 이온을 공급하기 위해 상기 처리대상수를 전기분해하는 전해수단을 구비하며,
    상기 전해수단은 상기 호기조로 유입된 처리대상수가 경유하는 전해조와, 상기 전해조에 설치되며 양극 및 음극 전극이 번갈아 배치되는 전극부와, 상기 전극부로 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 구비하고,
    상기 전극은 냉연강판을 열처리하여 형성시키며,
    상기 냉연강판을 산화방지가스가 공급되는 노에 투입하여 100℃에서 1200℃까지 승온시킨 다음 1200℃에서 1 내지 3시간 동안 유지한 후 서냉하여 열처리한 것을 특징으로 하는 철 전기분해를 이용한 수처리장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전해수단은 상기 전해조에 설치되며 상기 전극이 설정된 간격으로 배치되도록 상기 전극의 좌우 양측을 지지하는 한쌍의 지지패널과, 상기 양극 및 음극 전극 사이로 공기를 폭기시키는 산기관을 더 구비하고,
    상기 지지패널은 측면에 상하로 길게 형성되며 상기 전극의 가장자리가 삽입되는 다수의 삽입슬롯이 등간격으로 구비되고,
    상기 전극의 좌우 가장자리의 상부에 돌출되게 형성되어 상기 전극을 상기 삽입슬롯에 삽입시 상기 지지패널의 상단에 걸리는 스토퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 철 전기분해를 이용한 수처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전극에 스컴이 부착되는 것을 방지하기 위해 상기 전해조의 수면과 대응되는 높이에 상기 전극의 전후를 관통시켜 형성한 타공부가 마련된 것을 특징으로 하는 철 전기분해를 이용한 수처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전해수단은 상기 전해조에 설치되어 상기 전극과 전기적으로 연결되는 퓨즈와, 상기 퓨즈의 단락을 시각적으로 나타내기 위한 발광다이오드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철 전기분해를 이용한 수처리장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 양극 및 음극 전극 사이에서 상하로 이동하면서 상기 전극의 표면을 세척하는 세척수단을 더 구비하고,
    상기 세척수단은 상기 지지패널에 회전가능하도록 설치된 리드스크류와, 리드스크류에 좌우 양측이 나사결합되어 상기 양극 및 음극 사이에 배치되며 상기 리드스크류의 회전시 상하로 이동하면서 상기 전극의 표면을 닦아내는 스크레이퍼와, 상기 리드스크류를 회전시키기 위한 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 철 전기분해를 이용한 수처리장치.
  7. 제 1항 및 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 수처리장치를 이용하여 하수 중의 인을 제거하는 것을 특징으로 하는 철 전기분해를 이용한 수처리방법.
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