KR101366715B1 - Multi-tubular type mfc by accordion structure-cathode - Google Patents

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KR101366715B1 KR1020120155907A KR20120155907A KR101366715B1 KR 101366715 B1 KR101366715 B1 KR 101366715B1 KR 1020120155907 A KR1020120155907 A KR 1020120155907A KR 20120155907 A KR20120155907 A KR 20120155907A KR 101366715 B1 KR101366715 B1 KR 101366715B1
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김연권
김병군
유재철
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한국수자원공사
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Abstract

The present invention relates to a tubular type microbial fuel cell having a wrinkle type reduction electrode unit which can facilitate the control of reaction time by comprising a microbial reactor in a tubular shape longitudinally; which can minimizes the installation space; which can increase reaction contact area with raw water by having a double tubular type reactor; and which can increase reacting power of microbes by actively stirring the raw water. The present invention comprises a raw water tank and a microbial reactor for producing electric energy by microbial reaction after being supplied with raw water from the raw water tank. The microbial reactor comprises multiple reactors for producing electric energy using the microbial reaction by being formed in a tubular shape; an electrode node for outputting the electric energy of the reactors to the outside by being connected to the reactors; and a bridge node for discharging the raw water to the outside by being connected to the electrode node.

Description

주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지{Multi-tubular type MFC by accordion structure-cathode}Multi-tubular type MFC by accordion structure-cathode

본 발명은 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물 반응조를 길이방향으로 관 형태로 구성하여 반응 시간의 제어가 용이하고, 설치 공간을 소형화될 수 있으며, 이중 튜브 구조의 반응기가 구비되어 원수와의 반응 접촉 면적이 증대되고, 또한, 원수가 활발히 교반됨으로써 미생물 반응력이 증대될 수 있는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode, and more particularly, the microbial reactor is formed in a tubular shape in the longitudinal direction to facilitate the control of the reaction time, and the installation space can be downsized. The present invention relates to a tube-type microbial fuel cell having a double tube structure reactor, in which a reaction contact area with raw water is increased, and the raw water is actively stirred to increase the microbial reaction force.

일반적으로 미생물연료전지는 하폐수 처리시설의 호기조 또는 혐기조에 설치되어 하폐수 내 유기물을 제거하는 동시에 전기를 생산하는 생물 전기화 장치의 주 구성부로서, 유기물 분해 과정에서 생성되는 전자 및 수소이온을 이용하여 전기를 생성한다.Generally, microbial fuel cells are installed in the aerobic or anaerobic tanks of wastewater treatment facilities to remove organics from wastewater and produce electricity at the same time. The microbial fuel cell uses electrons and hydrogen ions generated during organic matter decomposition. Generate electricity.

종래의 미생물연료전지는 이온 교환막을 기준으로 산화전극을 포함하는 음극반응조와 환원전극을 포함하는 양극반응조로 나누어지며, 혐기성 조건의 음극반응조에서 미생물에 의해 유기물이 산화되어 전자와 수소이온을 생산하고, 전자는 외부도선을 통해 환원전극으로 이동된다. 그리고 수소이온은 이온 교환막을 통하여 환원전극으로 이동하고, 이동된 전자는 산소공급장치에서 공급되는 산소와 반응하여 환원수를 생성하게 되며, 이러한 전자의 이동에 의해 전류가 생산되게 된다.Conventional microbial fuel cells are categorized into a cathode reactor including an anode and a cathode reactor including a cathode based on an ion exchange membrane, and organic matter is oxidized by microorganisms in an anode reactor under anaerobic conditions to produce electrons and hydrogen ions. The electrons are transferred to the cathode through the external conductor. In addition, the hydrogen ions move to the reduction electrode through the ion exchange membrane, and the moved electrons react with oxygen supplied from the oxygen supply device to generate reduced water, and the current is produced by the movement of the electrons.

원수를 유입받아 미생물과 반응시키는 과정에서 발생된 전자는 그 접촉 면적이 넓을 수록 전기 생산 효율이 높아지게 되는데, 종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 산화전극부 내부에 전극 접촉부를 복수개 배치하여 접촉 면적이 증대되도록 하였다.The electron generated in the process of receiving raw water and reacting with microorganisms increases the efficiency of electricity production as the contact area is wider. Conventionally, in order to solve this problem, the contact area is increased by placing a plurality of electrode contacts inside the anode part. It was made.

그러나, 원수가 유입되어 유출되는 동안 산화전극부 내부의 원수는 계속적으로 흐르게 되는데, 종래의 내부 표면적의 증대를 위한 구조물을 투입은 이러한 흐름을 방해하는 요소로 작용하게 되고, 이러한 방해 요소에 의해 발생되는 사공간(유체의 흐름이 정체된 구간)에 의해 미생물의 분해 특성이 떨어지게 되고, 효율적인 전기적 접촉이 이루어지지 않는 문제가 있었다.However, the raw water inside the anode portion continuously flows during the inflow and outflow of raw water, and the input of a structure for increasing the conventional internal surface area acts as an obstacle to such flow, and is caused by such an obstacle. Due to the dead space (section in which the flow of fluid is stagnated), the degradation characteristics of the microorganisms are deteriorated, and there is a problem that efficient electrical contact is not made.

또한, 이러한 격막 설치형 미생물 연료전지는 반응시간의 제어가 현실적으로 매우 어려웠고, 매우 큰 설치 공간을 필요로 하므로 현장 설치의 어려움 등의 문제가 있었다.In addition, such a diaphragm-mounted microbial fuel cell was very difficult to control the reaction time in reality, it requires a very large installation space, there was a problem such as difficulty in the field installation.

따라서, 긴 튜브 형태로서 원수의 교반이 자연스럽게 이뤄질 수 있고, 또한 원수 및 외부 공기와의 접촉 면적을 최대화할 수 있으며, 반응 시간 및 반응 길이를 가변할 수 있고, 수직 또는 코일형으로 권취하여 설치하여서 설치 공간을 최소화할 수 있는 미생물 연료 전지의 개발이 필요로 하게 되었다.Therefore, the stirring of raw water in the form of a long tube can be achieved naturally, and also the area of contact with raw water and the outside air can be maximized, the reaction time and reaction length can be varied, and it can be installed by winding it vertically or coiled There is a need for the development of microbial fuel cells that can minimize installation space.

한국등록특허 10-1024823(등록번호) 20008.08.14Korea Patent Registration 10-1024823 (Registration No.) 20008.08.14

본 발명은, 미생물 반응조를 길이방향으로 관 형태로 구성함으로써 정체구역 및 사구간이 형성되지 않고, 별도 공기공급장치가 필요하지 않으며, 반응 시간의 제어가 용이하고, 설치 공간이 소형화될 수 있는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지를 제공하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, the microbial reaction tank is formed in a tubular shape in the longitudinal direction, and thus no stagnation zone and four sections are formed, and a separate air supply device is not required, the reaction time can be easily controlled, and the wrinkles can be reduced in the installation space. It is an object of the present invention to provide a microbial fuel cell having a tube structure having a type reduction electrode part.

또한 본 발명은, 원수와의 반응 접촉 면적이 증대되고, 또한, 원수가 활발히 교반됨으로써 미생물 반응력이 증대될 수 있는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode portion in which the reaction contact area with raw water is increased and the raw water is actively stirred to increase the microbial reaction force.

또한 본 발명은, 공기 접촉 면적이 증대되어 외부 공기와의 반응력을 향상시킬 수 있는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode part capable of increasing an air contact area to improve reaction force with external air.

또한 본 발명은, 미생물 반응조의 길이를 조정할 수 있는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode part capable of adjusting the length of the microbial reactor.

또한 본 발명은, 미생물 반응조 내부를 흐르는 원수의 반응 완료 정도를 예측할 수 있고, 예측된 반응 완료 구간의 원수를 외부로 배출할 수 있는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention also provides a microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode part capable of predicting a reaction completion degree of raw water flowing in a microbial reactor and discharging raw water in a predicted reaction completion section to the outside. There is a purpose.

본 발명은 원수 저장조; 및 상기 원수 저장조로부터 원수를 공급받아 미생물 반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 미생물 반응조;를 포함하여 구성되고, 상기 미생물 반응조는, 관 형태로 형성되어 미생물 반응으로 전기 에너지를 생성하는 복수의 반응기와; 상기 반응기에 연통 결합되어서 상기 반응기의 전기 에너지를 외부로 출력하는 전극 노드; 및 상기 전극 노드에 연통 결합되어서 내부의 원수를 외부로 배출할 수 있도록 구비된 브릿지 노드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention raw water reservoir; And a microbial reaction tank receiving raw water from the raw water storage tank to generate electric energy by a microbial reaction, wherein the microbial reaction tank includes a plurality of reactors formed in a tubular shape to generate electric energy through a microbial reaction; An electrode node communicatively coupled to the reactor to output electrical energy of the reactor to the outside; And a bridge node communicatively coupled to the electrode node, the bridge node provided to discharge the raw water from the outside to the outside.

또한, 상기 반응기는, 외부 공기와 반응하여 전기 에너지를 생성하되 외주연에 주름이 형성된 환원 전극부와; 상기 환원 전극부의 내측에 삽입되어 유로를 형성하며, 상기 유로를 흐르는 미생물의 반응에 의하여 전기 에너지를 생성하는 산화 전극부; 및 상기 환원 전극부와 상기 산화 전극부의 사이에 삽입되어서 상기 환원 전극부와 상기 산화 전극부를 전기적으로 절연시키는 지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reactor, the reduction electrode unit to generate electrical energy by reacting with the outside air, the wrinkles formed on the outer periphery; An oxidation electrode part inserted into the reduction electrode part to form a flow path and generating electrical energy by reaction of the microorganisms flowing through the flow path; And a support inserted between the reduction electrode part and the oxidation electrode part to electrically insulate the reduction electrode part and the oxidation electrode part.

또한, 상기 산화 전극부는, 외부 튜브와, 상기 외부 튜브의 내측으로 삽입되어 이중 유로를 형성하되 상기 외부 튜브와 전기적으로 연결되는 내부 튜브를 포함하여 구성되고, 상기 내부 튜브는 유입된 원수가 교반될 수 있도록 복수의 교반홀이 내외부를 관통하도록 천공된 것을 특징으로 한다.In addition, the oxidation electrode unit is configured to include an outer tube, and an inner tube inserted into the outer tube to form a double flow path, the inner tube electrically connected to the outer tube, the inner tube is stirred raw water It characterized in that the plurality of stirring holes are perforated to penetrate the inside and outside.

또한, 상기 전극 노드는, 원통형의 전극 노드 몸체와, 상기 전극 노드 몸체 내측에 구비되어 산화 전극부에 접속되는 내부 출력부 및 상기 전극 노드 몸체 외측에 구비되어 환원 전극부에 접속되는 외부 출력부를 포함하여 구성되며, 상기 전극 노드 몸체는 유연한 재질로 형성되어서 양측 단부에 결합되는 상기 반응기 또는 상기 브릿지 노드가 상호 형성하는 각도를 가변할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.The electrode node may include a cylindrical electrode node body, an internal output unit provided inside the electrode node body and connected to the oxidation electrode unit, and an external output unit provided outside the electrode node body and connected to the reduction electrode unit. The electrode node body is formed of a flexible material, characterized in that configured to vary the angle formed by the reactor or the bridge node is coupled to both ends.

본 발명은, 튜브 형상의 반응기(100)와, 반응기(100)대 반응기(100), 반응기(100) 대 노드(200, 400), 노드(200, 400) 대 노드(300)의 연통 결합으로서, 길이방향의 미생물 반응조(20) 구성이 가능하며, 따라서 정체구역 및 사구간이 형성되지 않고, 별도 공급장치가 필요하지 않으며, 반응 시간의 제어가 용이하고, 설치 공간이 소형화되는 효과가 있다.The present invention is a communication coupling of a tubular reactor (100), reactor (100) to reactor (100), reactor (100) to node (200, 400), node (200, 400) to node (300). It is possible to configure the microbial reactor 20 in the longitudinal direction, and thus, the stagnation zone and the four sections are not formed, and there is no need for a separate supply device, the reaction time is easy to control, and the installation space is reduced in size.

또한 본 발명은, 산화 전극부(101)가 내 외부 튜브(110, 120)의 이중 튜브 구조로 구성됨으로써 원수와의 접촉 면적이 증대되고, 또한, 내부 튜브(110)에 교반홀(113)이 형성되어 원수가 교반됨으로써 미생물 반응력이 증대되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the oxidation electrode portion 101 has a double tube structure of inner and outer tubes 110 and 120, a contact area with raw water is increased, and a stirring hole 113 is provided in the inner tube 110. It is formed and the raw water is stirred to increase the microbial reaction force.

또한 본 발명은, 환원 전극부(140) 외주연에 주름(143)이 형성되어 환원 전극부 표면(141) 면적이 증대되며, 이로 인해 외부 공기와의 반응력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, the wrinkles 143 is formed on the outer periphery of the reduction electrode portion 140 to increase the area of the surface of the reduction electrode portion 141, thereby improving the reaction force with the outside air.

또한 본 발명은, 유연성 재료로 형성된 전극 노드(200) 또는 연결 노드(400)를 통해 각 반응기(100) 및 브릿지 노드(300)가 연결되고, 연결된 각 구성 사이의 각도 조절이 용이하므로, 길이 방향으로 형성되는 미생물 반응조(20)가 원수 저장조(10)의 외주연에 나선 형태로 설치되어 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, each reactor 100 and the bridge node 300 is connected through the electrode node 200 or the connection node 400 formed of a flexible material, and the angle between the connected configuration is easy, the longitudinal direction Microbial reaction tank 20 is formed in a spiral form on the outer periphery of the raw water storage tank 10 has an effect that can minimize the installation space.

또한 본 발명은, 미생물 반응조(20)를 이루는 각 구성들의 수를 가변함으로써 미생물 반응조(20)의 길이를 조정할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of adjusting the length of the microbial reaction tank 20 by varying the number of components constituting the microbial reaction tank 20.

또한 본 발명은, 각 전극 노드(200)에서 출력되는 전기 에너지의 양을 토대로 미생물 반응조(20) 내부를 흐르는 원수의 반응 완료 정도를 예측할 수 있고, 예측된 반응 완료 구간의 브릿지 노드(300)를 통해 반응이 완료된 원수를 외부로 배출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, based on the amount of electrical energy output from each electrode node 200 can predict the degree of completion of the reaction of the raw water flowing in the microbial reactor 20, the bridge node 300 of the predicted reaction completion section Through the reaction is completed, the raw water can be discharged to the outside.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 반응기의 부분절단사시도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 반응기의 분리사시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 반응기의 단면도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 전극 노드의 단면도.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 전극 노드의 분리단면도.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 연결 노드의 단면도.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 브릿지 노드의 단면도.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 설치예시도.1 is a partial cutaway perspective view of a reactor of a microbial fuel cell having a tube structure with a corrugated cathode according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of the reactor of the microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the reactor of the microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the electrode node of the tube structure microbial fuel cell having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an isolated cross-sectional view of the electrode node of the tube structure microbial fuel cell having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view of the connection node of the microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view of the bridge node of the microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is an installation example of the microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode unit according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode part according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 반응기의 부분절단사시도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 반응기의 분리사시도이고, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 반응기의 단면도이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 전극 노드의 단면도이고, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 전극 노드의 분리단면도이고, 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 연결 노드의 단면도이고, 도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 브릿지 노드의 단면도이고, 도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 주름형 환원 전극부를 가진 튜브구조의 미생물 연료전지의 설치예시도이다.
1 is a partially cutaway perspective view of a reactor of a microbial fuel cell of a tube structure having a corrugated reduction electrode part according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a microorganism of a tube structure having a corrugated reduction electrode part according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is an exploded perspective view of the reactor of the fuel cell, Figure 3 is a cross-sectional view of the reactor of the microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a corrugated reduction according to an embodiment of the present invention 5 is a cross-sectional view of an electrode node of a tube structure microbial fuel cell having an electrode portion, and FIG. 5 is a separated cross-sectional view of an electrode node of a tube structure microbial fuel cell having a corrugated reduction electrode portion according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of a connecting node of a tube structure microbial fuel cell having a corrugated reduction electrode part according to an embodiment of the present invention, and FIG. Fig. 8 is a cross-sectional view of a bridge node of a tube structure microbial fuel cell having a namely reducing electrode part, and Fig. 8 is an exemplary view illustrating the installation of a tube structure microbial fuel cell having a corrugated reducing electrode part according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 8 에 따르면, 본 발명은, 원수를 저장하여 공급하는 원수 저장조(10)와, 원수 저장조(10)의 외주연에 나선형으로 구비되는 미생물 반응조(20)를 포함하여 구성된다.
1 to 8, the present invention includes a raw water storage tank 10 for storing and supplying raw water and a microbial reaction tank 20 spirally provided on the outer circumference of the raw water storage tank 10.

원수 저장조(10)는 내부가 중공된 원통형의 용기 형상으로 형성되어 미생물 반응에 사용될 원수를 저장하는 역할을 하며, 외주연을 따라 반응기(100) 및 노드들이 연결된 미생물 반응조(20)가 설치된다. 이때, 미생물 반응조(20)는 원수 저장조(10)의 외주연을 따라 똬리를 틀듯 상방으로 감아 올린 형태를 띠며, 따라서, 별도의 미생물 반응조(20) 설치 공간이 필요치 않고, 원수 저장조(10)의 설치공간 정도로 미생물 연료전지를 구성할 수 있게 된다.Raw water storage tank 10 is formed in a hollow cylindrical container shape to serve to store the raw water to be used for the microbial reaction, the reactor 100 and the microbial reaction tank 20 is connected to the outer periphery is installed. At this time, the microbial reaction tank 20 has a form wound up along the outer periphery of the raw water storage tank 10, so as not to need a separate microbial reaction tank 20 installation space, the raw water storage tank 10 The microbial fuel cell can be configured as much as the installation space.

한편, 미생물 반응조(20)에 원수를 공급하기 위하여 원수 저장조(10)의 하단부 측면에는 원수 유입구(260)가 형성되며, 후술할 미생물 반응조(20)에 연통 결합된다.
On the other hand, the raw water inlet 260 is formed on the lower side of the raw water storage tank 10 to supply the raw water to the microbial reaction tank 20, it is coupled in communication with the microbial reaction tank 20 to be described later.

미생물 반응조(20)는, 원수 저장조(10)로부터 공급된 원수의 미생물이 반응하여 전기 에너지를 생성할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이를 위하여 미생물 반응조(20)는 원수 저장조(10)의 원수 유입구(260)에 연결되며, 원수 저장조(10)의 외주연을 따라 나선 형태로 감아올린 형상을 띤다.The microbial reaction tank 20 serves to allow the microorganisms of the raw water supplied from the raw water storage tank 10 to react to generate electrical energy. To this end, the microbial reaction tank 20 is connected to the raw water inlet 260 of the raw water storage tank 10, and has a shape wound up in a spiral form along the outer circumference of the raw water storage tank 10.

이러한 미생물 반응조(20)는, 미생물 반응으로 전기 에너지를 생성하는 반응기(100)와, 인접한 두 반응기(100)를 상호 연통되도록 결합하되 반응기(100)의 전기 에너지를 외부로 출력하는 전극 노드(200)와, 인접한 두 반응기(100)를 상호 연통되도록 결합하되 두 반응기(100)간 전기적 연결이 이루어지도록 하는 연결 노드(400)와, 전극 노드(200) 또는 연결 노드(400)에 연통 결합되어 내부의 원수를 외부로 배출할 수 있도록 구비된 브릿지 노드(300)를 포함하여 구성된다.The microbial reactor 20, the electrode 100 for generating electrical energy by the microbial reaction, and the two adjacent reactors 100 to be in communication with each other, the electrode node 200 for outputting the electrical energy of the reactor 100 to the outside ) And two adjacent reactors 100 to be in communication with each other, but are electrically connected to the connection node 400 and the electrode node 200 or the connection node 400 to make an electrical connection between the two reactors 100. It is configured to include a bridge node 300 provided to discharge the raw water to the outside.

이때, 미생물 반응조(20)에서 반응에 사용되는 미생물은 통상의 활성 슬러지 공정 내 미생물을 사용하며, 그 중에서도 지오박터(Geobator), 쉬아넬라(Shewanella) 등의 박테리아가 주요 전기화학적 활성을 가진 미생물로 사용될 수 있다.
In this case, the microorganisms used for the reaction in the microbial reactor 20 uses microorganisms in a conventional activated sludge process, and among them, bacteria such as Geobator and Shewanella are the microorganisms having the main electrochemical activity. Can be used.

반응기(100)는, 외주연에 주름(143)이 형성되어 외부 공기와 반응하는 원통형의 환원 전극부(140)와, 환원 전극부(140)의 내측에 삽입되어 유로를 형성하며, 내부의 미생물 반응에 의하여 전자를 생성하는 이중 튜브 구조의 산화 전극부(101)와, 환원 전극부(140)와 산화 전극부(101)의 사이에 삽입되어 환원 전극부(140)와 산화 전극부(101)를 전기적으로 절연시키는 원통형의 지지체(130)를 포함하여 구성된다.
The reactor 100 has a cylindrical reduction electrode portion 140 formed on the outer periphery of the outer periphery and reacts with external air, and is inserted into the reduction electrode portion 140 to form a flow path, and microorganisms therein. The oxidation electrode unit 101 having a double tube structure to generate electrons by the reaction, and is inserted between the reduction electrode unit 140 and the oxidation electrode unit 101 to reduce the electrode unit 140 and the oxide electrode unit 101. It is configured to include a cylindrical support 130 to electrically insulate.

산화 전극부(101)는 미생물 반응으로 발생한 전자의 이동을 유도하는 역할을 하며, 원통형의 외부 튜브(120)와, 외부 튜브(120)의 내측으로 삽입되는 원통형의 내부 튜브(110)를 포함하여 구성된다.The oxidation electrode unit 101 serves to induce the movement of electrons generated by the microbial reaction, and includes a cylindrical outer tube 120 and a cylindrical inner tube 110 inserted into the outer tube 120. It is composed.

외부 튜브(120)는 원통형의 파이프 형상으로 형성되어 내측으로 원수가 흐르도록 구성된 외부 보강재(122)와, 원수 내의 미생물에 의한 미생물 반응으로 발생된 전자가 이동될 수 있도록 외부 보강재(122)의 내측에 구비되는 외부 산화 전극(121)을 포함하여 구성된다. 외부 산화 전극(121)은 카본(Carbon) 또는 그라파이트(Graphite) 소재를 이용하여 펠트(Felt), 직물(Cloth), 페이퍼(Paper) 또는 브러시(Brush) 등으로 구성된다. 이러한 외부 산화 전극(121)은 외력 또는 내력에 의한 물리적 변형을 방지하기 위하여 외부 보강재(122)의 내주연에 밀착 결합되도록 하는 것이 바람직하다.The outer tube 120 is formed in a cylindrical pipe shape, the outer reinforcement 122 configured to flow the raw water inward, and the inner side of the outer reinforcement 122 so that electrons generated by the microbial reaction by the microorganisms in the raw water can be moved. It is configured to include an external oxidation electrode 121 provided in. The external oxide electrode 121 is formed of a felt, a cloth, a paper, a brush, or the like by using carbon or graphite material. The external oxide electrode 121 is preferably to be in close contact with the inner circumference of the external reinforcing material 122 in order to prevent physical deformation due to external or internal forces.

이러한 외부 튜브(120)의 내측에는 미생물 반응으로 발생된 전자의 이동을 더욱 원활히 하기 위하여 내부 튜브(110)가 더 포함되어 구성될 수 있다. 내부 튜브(110)는 원통형의 파이프 형상으로 형성되어 내외측으로 원수가 흐르도록 구성되는 내부 보강재(112)와, 미생물 반응으로 발생된 전자가 이동될 수 있도록 내부 보강재(112)의 내외측에 구비되는 내부 산화 전극(111)을 포함하여 구성된다. 내부 산화 전극(111)은 외부 산화 전극(121)과 마찬가지로 카본 또는 그라파이트 소재를 이용하여 펠트, 직물, 페이퍼 또는 브러시 등으로 구성된다. 이러한 내부 산화 전극(111)은 외력 또는 내력에 의한 물리적 변형을 방지하기 위하여 내부 보강재(112)의 내주연 또는 외주연에 밀착 결합되도록 하는 것이 바람직하다.The inner tube 110 may be further included inside the outer tube 120 to further facilitate the movement of electrons generated by the microbial reaction. The inner tube 110 is formed in a cylindrical pipe shape and is provided on the inner and outer sides of the inner stiffener 112 so that the raw water flows in and out, and the electrons generated by the microbial reaction can be moved. And an internal oxidation electrode 111. The internal oxidation electrode 111 is made of felt, fabric, paper or brush using carbon or graphite material, like the external oxidation electrode 121. The internal oxidation electrode 111 is preferably to be in close contact with the inner circumference or outer circumference of the internal reinforcing material 112 in order to prevent physical deformation due to external or internal forces.

한편, 내부 산화 전극(111)은 외부 산화 전극(121)과 전기적으로 연결되어야 하는데, 이를 위하여 내부 보강재(112)의 상호 대향되는 외주연으로부터 지지 날개가 돌출 형성된다. 이때, 외부 보강재(122), 외부 산화 전극(121), 내부 보강재(112) 및 내부 산화 전극(111)은 모두 전도성 물질로 이루어져 전기적으로 연결되나, 접촉 면적의 확대 및 안정적인 전기적 연결을 위하여 내부 산화 전극(111)이 지지 날개의 양 측면을 덮도록 밀착 결합되는 것이 바람직하다.On the other hand, the internal oxidation electrode 111 is to be electrically connected to the external oxidation electrode 121, for this purpose, the support wing is formed to protrude from the outer periphery of the inner reinforcing material 112 mutually opposite. At this time, the external reinforcing material 122, the external oxidation electrode 121, the internal reinforcing material 112 and the internal oxidation electrode 111 are all made of a conductive material and electrically connected, but the internal oxidation for the expansion of the contact area and stable electrical connection It is preferable that the electrode 111 is tightly coupled to cover both sides of the support wing.

이러한 내부 튜브(110)는 맥동식으로 유입되는 원수를 교반하여 반응력을 극대화할 수 있도록 교반홀(113)이 등간격으로 천공되어 있다. 이러한 교반홀(113)의 내부에서 외부로, 외부에서 내부로 원수가 맥동하며 교반됨으로써 와류 등의 유동력으로 인하여 미생물의 반응 및 전자의 이동이 활발해질 수 있도록 한다.The inner tube 110 has a stirring hole 113 is perforated at equal intervals so as to maximize the reaction force by stirring the raw water flowing into the pulsating type. Raw water pulsates and stirs from the inside to the outside of the stirring hole 113 to the inside, so that the reaction of the microorganisms and the movement of the electrons can be activated due to the flow force such as vortex.

상술한 구성으로 이루어진 산화 전극부(101)는, 교반홀(113)을 통해 맥동식으로 유입되는 원수가 교반되어 반응력을 높일 수 있으며, 또한, 내 외부 튜브(120)의 이중 튜브 구조로서 원수와의 접촉 면적을 증가시킴으로써 반응 효율을 높일 수 있게 된다.
In the oxidation electrode unit 101 having the above-described configuration, the raw water flowing into the pulsation type through the stirring hole 113 may be agitated to increase the reaction force, and the raw water and the double tube structure of the inner and outer tubes 120 may be mixed with the raw water. The reaction efficiency can be increased by increasing the contact area of.

지지체(130)는 내부의 산화 전극부(101)와 외부의 환원 전극부(140)를 전기적으로 절연시키고, 각 전극부가 외력으로부터 물리적 강성을 갖도록 하며, 전극 노드(200), 브릿지 노드(300) 또는 연결 노드(400)와 반응기(100)가 연결될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이를 위하여 지지체(130)는 전도성 및 강성을 갖는 제 1 지지체(131)와, 제 1 지지체(131)의 외주연에 구비되는 비전도성의 제 2 지지체(132)를 포함하여 구성된다.The support 130 electrically insulates the internal oxidation electrode portion 101 and the external reduction electrode portion 140 and allows each electrode portion to have physical stiffness from an external force, and the electrode node 200 and the bridge node 300. Or it serves to connect the connecting node 400 and the reactor 100. To this end, the support 130 includes a first support 131 having conductivity and rigidity, and a second nonconductive support 132 provided at an outer circumference of the first support 131.

제 1 지지체(131)는, 원통형으로 형성되어 내측에 산화 전극부(101)가 밀착 삽입되며, 내부식성 및 물리적 강성이 강한 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 산화 전극부(101)에서 생성된 전자가 외부로 이동될 수 있도록 양측 단부에 산화 전극부 단자(160)가 구비되어 후술할 내부 출력부(230)에 접속된다.The first support 131 is formed in a cylindrical shape and the oxide electrode portion 101 is tightly inserted into the inside, and is formed of a metal material having strong corrosion resistance and physical rigidity, and is formed in the oxide electrode portion 101. Oxide electrode terminal terminals 160 are provided at both ends to allow electrons to move to the outside, and are connected to an internal output unit 230 to be described later.

이러한 제 1 지지체(131)의 외주연에는 절연성 소재의 제 2 지지체(132)가 밀착 결합된다. 제 2 지지체(132)는 내측의 산화 전극부(101)와 외측의 환원 전극부(140)를 전기적으로 절연시키기 위한 구성으로서, 전도성이 없는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성되며, 양측 단부 외주연에는 반응기 연결부(180)가 형성되어 전극 노드(200), 브릿지 노드(300) 또는 연장 노드가 연결될 수 있도록 한다. 반응기 연결부(180)는 제 2 지지체(132)의 양측 외주연 단부에 홈과 돌기가 지그재그 형태로 형성되거나 또는 나사산이 형성된 형태로서 전극 노드(200), 브릿지 노드(300) 또는 연장 노드의 각 연결부와 결합될 수 있도록 한다.The second support 132 of the insulating material is tightly coupled to the outer circumference of the first support 131. The second support 132 is configured to electrically insulate the inner oxidation electrode portion 101 and the outer reduction electrode portion 140 and is formed of a non-conductive metal or plastic material, and the reactor is formed at both ends of the outer periphery. The connection unit 180 is formed to allow the electrode node 200, the bridge node 300, or the extension node to be connected. The reactor connection unit 180 has grooves and protrusions zigzag or threads formed at both outer peripheral ends of the second support 132. Each connection unit of the electrode node 200, the bridge node 300, or the extension node is formed. To be combined with

이때, 제 2 지지체(132)는 제 1 지지체(131) 및 환원 전극부(140)보다 더 긴 길이로 형성되어 내부에 삽입된 제 1 지지체(131)의 산화 전극부 단자(160)와 외부에 부착된 환원 전극부(140)의 환원 전극부 단자(170)가 상호 단락되지 않도록 한다. 한편, 산화 전극부 단자(160)가 산화 전극부(101)로부터 연장 형성된 경우에는 제 1 지지체(131)의 길이는 제 2 지지체(132)의 길이와 동일하게 형성될 수 있으며, 산화 전극부 단자(160)의 형성 위치 및 제 1 지지체(131)의 길이에 대한 제 2 지지체(132)의 길이는, 산화 전극부(101)에서 생성된 전자가 내부 출력부(230)를 통해 외부로 출력되되 환원 전극부(140) 및 환원 전극부 단자(170)와 전기적으로 절연될 수 있는 구성을 만족하는 조건이면 어느 것이든 가능함은 물론이다.
In this case, the second support 132 is formed to have a longer length than the first support 131 and the reduction electrode 140, and the outside of the oxide electrode terminal 160 of the first support 131 inserted therein. The terminal of the reduction electrode unit 170 of the attached reduction electrode unit 140 is not shorted to each other. On the other hand, when the oxide electrode terminal 160 extends from the oxide electrode portion 101, the length of the first support 131 may be formed to be the same as the length of the second support 132. The length of the second support 132 with respect to the formation position of the 160 and the length of the first support 131 is that the electrons generated in the oxidation electrode unit 101 are output to the outside through the internal output unit 230. Of course, any condition is possible as long as it satisfies the configuration capable of being electrically insulated from the reduction electrode unit 140 and the reduction electrode unit terminal 170.

환원 전극부(140)는 산화 전극부(101)로부터 이동된 수소 이온(H+)과 전자(e-)를 외부 공기(O2)와 반응시켜 물(H2O)을 생성하며, 이 과정에서 전자의 흐름을 지속적으로 유지시킴으로써 전기를 생성하는 역할을 한다.The reduction electrode unit 140 generates water (H 2 O) by reacting the hydrogen ions (H +) and electrons (e −) transferred from the oxidation electrode unit 101 with the outside air (O 2), and in the process, the flow of electrons. It keeps a constant and plays a role in generating electricity.

이를 위하여 환원 전극부(140)는 원통형으로 내측에 지지체(130)가 삽입될 수 있도록 형성되며, 카본 또는 그라파이트 소재를 이용하여 펠트, 직물 또는 페이퍼 등으로 구성된다.To this end, the reduction electrode unit 140 is formed in a cylindrical shape so that the support 130 can be inserted therein, and is made of felt, fabric or paper using carbon or graphite material.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 환원 전극부(140)는 원통형의 환원 전극부 몸체(142)와, 환원 전극부 몸체(142)의 외주연에 톱니 모양으로 돌출 형성되는 주름(143)을 포함하여 구성된다. 이러한 톱니 모양의 주름(143)이 형성됨으로써 환원 전극부 표면(141)의 면적이 증가하게 되고, 따라서 외부 공기와의 접촉 면적이 증가되어 반응 효율을 상승시킬 수 있게 된다.In more detail, the reduction electrode unit 140 includes a cylindrical reduction electrode unit body 142 and a wrinkle 143 protruding in a sawtooth shape on the outer circumference of the reduction electrode unit body 142. do. As the jagged wrinkles 143 are formed, the area of the reduction electrode portion surface 141 is increased, and thus the contact area with the external air is increased to increase the reaction efficiency.

또한, 환원 전극부(140)의 양측 단부에는 환원 전극부 단자(170)가 구비되어 전자가 이동될 수 있도록 하며, 이러한 환원 전극부 단자(170)는 후술할 외부 출력부(240)에 접속된다.
In addition, both ends of the reduction electrode unit 140 are provided with a reduction electrode unit terminal 170 to allow electrons to move, and the reduction electrode unit terminal 170 is connected to an external output unit 240 which will be described later. .

전극 노드(200)는, 반응기(100)에서 생성된 전기 에너지를 외부로 출력하는 역할을 하며, 이를 위하여 원통형의 전극 노드 몸체(210)와, 전극 노드 몸체(210)의 내측에 구비되어 산화 전극부 단자(160)에 접속되는 내부 출력부(230) 및 전극 노드 몸체(210)의 외측에 구비되어 환원 전극부 단자(170)에 접속되는 외부 출력부(240)를 포함하여 구성된다.
The electrode node 200 serves to output electrical energy generated in the reactor 100 to the outside, and for this purpose, a cylindrical electrode node body 210 and an electrode node body 210 are provided inside the oxidation node. An internal output unit 230 connected to the sub terminal 160 and an external output unit 240 provided outside the electrode node body 210 and connected to the reduction electrode unit terminal 170 are included.

전극 노드 몸체(210)는 주름관 또는 유연한 재질로 형성되어 양측 단부에 결합되는 각 반응기(100)가 상호 형성하는 각도를 가변할 수 있도록 구성되되, 내측으로 원수가 흐를 수 있도록 유로 형상을 유지할 수 있는 정도의 물리적 강도를 갖는다.Electrode node body 210 is formed of a corrugated pipe or a flexible material is configured to vary the angle formed by each reactor 100 coupled to both ends, but can maintain the flow path shape so that the raw water flows inward Has a degree of physical strength.

전극 노드 몸체(210)의 양측 단부 내주연에는 전극 노드 연결부(220)가 형성되어 반응기(100)와 결합할 수 있도록 구성되는데, 전극 노드 연결부(220)는 전극 노드 몸체(210)의 양측 내주연 단부에 홈과 돌기가 지그재그 형태로 형성되거나 또는 나사산이 형성된 형태로서 반응기(100)의 반응기 연결부(180)와 결합될 수 있도록 한다.
Electrode node connecting portion 220 is formed at both ends of the inner edge of the electrode node body 210 is configured to be coupled to the reactor 100, the electrode node connecting portion 220 is the inner peripheral edge of both sides of the electrode node body (210) Grooves and protrusions in the end is formed in a zigzag form or threaded form to be coupled to the reactor connection 180 of the reactor 100.

내부 출력부(230)는 전극 노드(200) 양측 단부 내측에 구비되어 반응기(100)의 산화 전극부 단자(160)에 접속되어서 산화 전극부(101)에서 생성된 전기에너지를 외부로 출력하는 역할을 한다. 이를 위하여 내부 출력부(230)는 전극 노드 몸체(210) 내주연에 구비되는 링 형상의 내부 단자(231)와, 내부 단자(231)로부터 연장 형성되어 반응기(100)의 산화 전극부 단자(160)에 접속되는 탄성 핀 형태의 산화 전극부 접속체(232)를 포함하여 구성된다.The internal output unit 230 is provided inside both ends of the electrode node 200 and is connected to the oxidation electrode terminal 160 of the reactor 100 to output electrical energy generated by the oxidation electrode unit 101 to the outside. Do it. To this end, the internal output unit 230 is a ring-shaped internal terminal 231 provided at the inner circumference of the electrode node body 210, and is formed to extend from the internal terminal 231, so that the oxide electrode terminal 160 of the reactor 100 is formed. It is configured to include an oxide electrode connector (232) in the form of an elastic pin connected to the).

내부 단자(231)는 산화 전극부 접속체(232)가 고정될 수 있도록 장착대 역할을 하며, 이를 위하여 도전성 재질의 링 형상으로 형성되어 전극 노드 몸체(210) 내주연에 고정된다. 이러한 내부 단자(231)는 양 단부보다 중앙부의 직경이 큰 원통 형상의 전극 노드 몸체(210)에 고정되기 위하여 링 형상인 것이 바람직하나, 산화 전극부 접속체(232)를 안정적으로 고정할 수 있는 구조이면 어느 것이든 가능하며, 본 발명에서 그 세부 형상을 한정하는 것은 아니다.The inner terminal 231 serves as a mount to fix the oxidation electrode connector 232, and for this purpose, is formed in a ring shape of a conductive material and is fixed to the inner circumference of the electrode node body 210. The inner terminal 231 is preferably a ring shape in order to be fixed to the cylindrical electrode node body 210 having a larger diameter at the center than both ends, but it is possible to stably fix the oxide electrode connector 232. Any structure can be used, and the detailed shape is not limited in the present invention.

한편, 내부 단자(231)에는 전극 노드(200) 외측으로부터 삽입된 전선(250)이 더 연결되어 전기 에너지가 도통될 수 있도록 한다.Meanwhile, the wire 250 inserted from the outside of the electrode node 200 is further connected to the internal terminal 231 so that electrical energy can be conducted.

산화 전극부 접속체(232)는 반응기(100)의 산화 전극부 단자(160)에 전기적 접촉이 될 수 있도록 탄성력을 가진 핀 형상으로 형성되어 내부 단자(231)에 고정되며, 전극 노드 몸체(210)의 단부 외측으로 돌출될 수 있도록 구성된다.The oxide electrode connector 232 is formed in a pin shape having elastic force so as to be in electrical contact with the oxide electrode terminal 160 of the reactor 100 and is fixed to the internal terminal 231, and the electrode node body 210. It is configured to be able to protrude outside the end of the).

이를 좀 더 상세히 설명하면, 산화 전극부 접속체(232)는 내부 단자(231)에 고정되어 전극 노드(200) 단부 외측 방향으로 돌출되도록 연장 형성되되, 그 단부가 숫가락 형상으로 휘어지게 구성됨으로써, 반응기(100)를 전극 노드(200)에 삽입할 때 산화 전극부 단자(160)의 단부와 걸리는 것을 방지하고, 반응기(100)와 전극 노드(200)가 결합되면 산화 전극부 단자(160)에 탄성적으로 가압 접촉될 수 있도록 한다.
In more detail, the oxide electrode connector 232 is fixed to the inner terminal 231 and is formed to extend so as to protrude outward from the end of the electrode node 200, and the end portion thereof is bent in the shape of a finger. When the reactor 100 is inserted into the electrode node 200, it is prevented from being caught by the end of the oxidation electrode terminal 160, and when the reactor 100 and the electrode node 200 are coupled, the oxidation electrode terminal 160 is connected. To be elastically pressurized into contact.

외부 출력부(240)는 전극 노드(200) 양측 단부 외측에 구비되어 반응기(100)의 환원 전극부 단자(170)에 접속되어서 환원 전극부(140)의 전기 에너지를 외부로 출력하는 역할을 한다. 이때, 전기 에너지의 출력이라 함은 외부 장치에서 전기에너지를 사용할 수 있는 상태를 뜻하는 것으로서, 전자의 흐름에 따른 극성을 염두에 둔 것은 아니며, 당업자라면 이러한 출력의 의미를 곡해하지 않는다는 전제를 바탕으로 한 것이다.The external output unit 240 is provided outside both ends of the electrode node 200 and is connected to the reduction electrode terminal 170 of the reactor 100 to serve to output electrical energy of the reduction electrode 140 to the outside. . In this case, the output of electrical energy refers to a state in which the electrical energy can be used in an external device, and does not take into account the polarity according to the flow of electrons, and those skilled in the art do not misunderstand the meaning of such output. I did it.

이를 위하여 외부 출력부(240)는 전극 노드 몸체(210) 외주연에 구비되는 외부 단자(241)와, 외부 단자(241)로부터 연장 형성되어 반응기(100)의 환원 전극부 단자(170)에 접속되는 탄성 핀 형태의 환원 전극부 접속체(242)를 포함하여 구성된다.To this end, the external output unit 240 is formed to extend from the external terminal 241 provided on the outer periphery of the electrode node body 210 and the external terminal 241 and connected to the reduction electrode unit terminal 170 of the reactor 100. It is configured to include a reducing electrode portion connecting body 242 in the form of an elastic pin.

외부 단자(241)는 환원 전극부 접속체(242)가 고정될 수 있도록 장착대 역할을 하며, 이를 위하여 도전성 재질의 링 형상으로 형성되어 전극 노드 몸체(210) 외주연에 고정된다. 이러한 외부 단자(241)는 양 단부보다 중앙부의 직경이 큰 원통 형상의 전극 노드 몸체(210)에 고정되기 위하여 링 형상인 것이 바람직하나, 환원 전극부 접속체(242)를 안정적으로 고정할 수 있는 구조이면 어느 것이든 가능하며, 본 발명에서 그 세부 형상을 한정하는 것은 아니다.The external terminal 241 serves as a mounting table for fixing the reduction electrode unit connector 242, and is formed in a ring shape of a conductive material for fixing to the outer circumference of the electrode node body 210. The external terminal 241 is preferably in the shape of a ring in order to be fixed to the cylindrical electrode node body 210 having a larger diameter at the center portion than both ends thereof, but it is possible to stably fix the reduction electrode connector 242. Any structure can be used, and the detailed shape is not limited in the present invention.

한편, 외부 단자(241)에는 전선(250)이 더 연결되어 전기 에너지가 출력될 수 있도록 한다.On the other hand, the wire 250 is further connected to the external terminal 241 so that the electrical energy can be output.

환원 전극부 접속체(242)는 반응기(100)의 환원 전극부 단자(170)에 전기적 접촉이 될 수 있도록 탄성력을 가진 핀 형상으로 형성되어 외부 단자(241)에 고정되며, 전극 노드 몸체(210)의 단부 외측으로 돌출될 수 있도록 구성된다.The reduction electrode connector 242 is formed in a pin shape having elastic force so as to be in electrical contact with the reduction electrode terminal 170 of the reactor 100, and is fixed to the external terminal 241, and the electrode node body 210. It is configured to be able to protrude outside the end of the).

이를 좀 더 상세히 설명하면, 환원 전극부 접속체(242)는 외부 단자(241)에 고정되어 전극 노드(200) 단부 외측 방향으로 돌출되도록 연장 형성되되, 그 단부가 숫가락 형상으로 휘어지게 구성됨으로써, 반응기(100)를 전극 노드(200)에 삽입할 때 환원 전극부 단자(170)와 걸리는 것을 방지하고, 반응기(100)와 전극 노드(200)가 결합되면 환원 전극부 단자(170)에 탄성적으로 가압 접촉될 수 있도록 한다.
In more detail, the reduction electrode connector 242 is fixed to the external terminal 241 and extends to protrude in an outward direction of the end of the electrode node 200, and the end thereof is configured to be bent in the shape of a finger. When the reactor 100 is inserted into the electrode node 200, it is prevented from being caught with the reduction electrode unit terminal 170. Allow for sexually pressurized contact.

상술한 구성으로 이루어진 전극 노드(200)는 반응기(100) 및 여러 노드들의 결합으로 구성되는 미생물 반응조(20)의 일정 구간마다 구비되어 전기 에너지를 외부로 출력하는 역할을 하며, 이때 각 구간별 출력되는 전기 에너지의 양을 토대로 내부에 흐르는 원수의 반응 진행 정도를 예측할 수 있으며, 이러한 예측 정보에 따라 반응이 종료된 구간의 브릿지 노드(300)에서 원수를 배출할 수 있도록 하는 역할을 병행한다.
The electrode node 200 having the above-described configuration is provided for each section of the microbial reactor 20 composed of a reactor 100 and a combination of several nodes, and serves to output electrical energy to the outside. The progress of the reaction of the raw water flowing therein can be predicted based on the amount of electric energy, and the bridge node 300 in the section in which the reaction is completed according to the prediction information serves to discharge the raw water.

연결 노드(400)는, 두 반응기(100)를 상호 연결하여 반응기(100)의 길이를 연장할 수 있고, 또한, 두 반응기(100)가 상호 형성하는 각도가 가변될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위하여 원통형의 연결 노드 몸체(410)와, 연결 노드 몸체(410)의 양측 단부 내측에 구비되어 산화 전극부 단자(160)에 접속되는 내부 연결부(430) 및 연결 노드 몸체(410)의 양측 단부 외측에 구비되어 환원 전극부 단자(170)에 접속되는 외부 연결부(440)를 포함하여 구성된다.The connection node 400 may extend the length of the reactor 100 by interconnecting the two reactors 100, and also serves to change the angle formed by the two reactors 100. To this end, cylindrical connection node bodies 410 and both ends of the connection node body 410 are provided inside both ends of the internal connection portion 430 and the connection node body 410 connected to the anode electrode terminal 160. It is configured to include an external connection portion 440 provided on the outside and connected to the reduction electrode portion terminal 170.

이러한 연결 노드(400)는, 양측 단부에 각각 접속되는 두 반응기(100)의 산화 전극부(101) 및 환원 전극부(140)가 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 하며, 이를 위하여 두 내부 연결부(430) 사이를 잇는 내부 연결선(450) 및 두 외부 연결부(440) 사이를 잇는 외부 연결선(460)을 더 포함하여 구성된다.The connection node 400 allows the oxidation electrode unit 101 and the reduction electrode unit 140 of the two reactors 100 respectively connected to both ends thereof to be electrically connected to each other. It further comprises an internal connection line 450 between the connection and the external connection line 460 between the two external connection 440.

이러한 연결 노드(400)의 구성은 상술한 전극 노드(200)의 구성에서 전선(250)이 제외되고, 그대신 내부 연결선(450) 및 외부 연결선(460)이 추가된 구성으로서, 이외의 구성은 전극 노드(200)와 동일한 구성을 가지므로 상세한 형상 및 구조에 관한 중복되는 기재는 생략하도록 한다.The configuration of the connection node 400 is a configuration in which the wire 250 is excluded from the configuration of the electrode node 200 described above, and the internal connection line 450 and the external connection line 460 are added instead. Since the electrode node 200 has the same configuration, overlapping descriptions of detailed shapes and structures will be omitted.

한편, 중복되는 구성에 대한 상호 명칭의 변경은, 전극 노드(200)는 연결 노드(400)로, 전극 노드 몸체(210)는 연결 노드 몸체(410)로, 전극 노드 연결부(220)는 연결 노드 연결부(420)로, 내부 출력부(230)는 내부 연결부(430)로, 내부 단자(231)는 내부 연결 단자(431)로, 산화 전극부 접속체(232)는 산화 전극부 연결체(432)로, 외부 출력부(240)는 외부 연결부(440)로, 외부 단자(241)는 외부 연결 단자(441)로, 환원 전극부 접속체(242)는 환원 전극부 연결체(442)로 각각 대응된다.On the other hand, the change of the name of the overlapping configuration, the electrode node 200 to the connection node 400, the electrode node body 210 to the connection node body 410, the electrode node connector 220 is the connection node To the connection portion 420, the internal output portion 230 to the internal connection portion 430, the internal terminal 231 to the internal connection terminal 431, the anode electrode connector 232 is the oxide electrode connector (432) ), The external output unit 240 to the external connection unit 440, the external terminal 241 to the external connection terminal 441, the reduction electrode unit connector 242 to the reduction electrode unit connector 442, respectively Corresponding.

또한, 연결 노드(400)는 별도의 구성으로 구성되지 않고 전극 노드(200)를 활용하여 구성할 수도 있는데, 이때에는 전극 노드(200)에서 전선(250)을 제외하지 않은 채, 전극 노드(200)의 두 내부 단자(231)에 연결된 전선(250)을 서로 연결하고, 두 외부 단자(241)에 연결된 전선(250)을 서로 연결함으로써 동일한 작용 및 효과를 이룰 수 있게 된다.
In addition, the connection node 400 may be configured using the electrode node 200 without being configured in a separate configuration, in which case the electrode node 200 without excluding the wire 250 from the electrode node 200. By connecting the wires 250 connected to the two inner terminals 231 of each other, and connecting the wires 250 connected to the two outer terminals 241 with each other can achieve the same action and effect.

브릿지 노드(300)는, 두 노드 사이에 구비되어서 반응이 종료된 하수를 배출하는 역할을 하며, 이를 위하여 'T'자 파이프 형태의 브릿지 노드 몸체(310)를 포함하여 구성된다.The bridge node 300 serves to discharge the sewage after the reaction is provided between the two nodes, for this purpose is configured to include a bridge node body 310 in the form of a 'T' pipe.

브릿지 노드 몸체(310)는 T자 파이프 형태로 형성되며, 이러한 T자 파이프를 수평관과, 수평관의 일측면에 연통되게 연장 형성되는 수직관의 결합으로 볼 때, 수평관의 양 단부 외주연에는 브릿지 노드 연결부(312)가 형성되어 전극 노드(200) 또는 연결 노드(400)와 결합할 수 있도록 구성되는데, 브릿지 노드 연결부(312)는 브릿지 노드 몸체(310)의 양측 외주연 단부에 홈과 돌기가 지그재그 형태로 형성되거나 또는 나사산이 형성된 형태로서 전극 노드(200)의 전극 노드 연결부(220) 또는 연결 노드(400)의 연결 노드 연결부(420)와 결합될 수 있도록 한다.Bridge node body 310 is formed in the form of a T-pipe, when viewed as a combination of the horizontal pipe and a vertical pipe extending in communication with one side of the horizontal pipe, both ends of the horizontal pipe outer periphery The bridge node connection portion 312 is formed to be configured to be combined with the electrode node 200 or the connection node 400, the bridge node connection portion 312 is grooved at both outer peripheral ends of the bridge node body 310 The protrusions are formed in a zigzag form or threaded form so that the protrusions can be coupled to the electrode node connection portion 220 of the electrode node 200 or the connection node connection portion 420 of the connection node 400.

한편, 브릿지 노드(300)의 수직관의 단부는 반응이 종료된 원수를 외부로 배출할 수 있도록 배출 파이프(320)가 연결되는 개폐구(311)의 역할을 하며, 복수개 설치된 브릿지 노드(300) 중 반응이 종료된 구간의 브릿지 노드(300)를 제외한 나머지 브릿지 노드(300)의 개폐구(311)는 캡(313)으로 막아 원수가 유실되지 않도록 한다.
On the other hand, the end of the vertical pipe of the bridge node 300 serves as the opening and closing port 311 is connected to the discharge pipe 320 so that the discharged raw water to the outside, the plurality of bridge nodes 300 installed The opening and closing holes 311 of the remaining bridge nodes 300 except for the bridge node 300 in the section where the reaction is completed are blocked by the cap 313 so that raw water is not lost.

상술한 구성으로 이루어진 미생물 반응조(20)는, 반응기(100)와 전극 노드(200), 반응기(100)와 연결 노드(400), 전극 노드(200)와 브릿지 노드(300), 연결 노드(400)와 브릿지 노드(300) 등 반응기(100), 전극 노드(200), 연결 노드(400) 및 브릿지 노드(300)가 일렬로 연결되어 내부가 연통되는 길다란 관 형태의 플럭-플로우(Flug-Flow) 반응조를 이루며, 이때 전극 노드(200) 및 연결 노드(400)는 유연한 재질로 형성되어서 양단에 연결된 구성요소 상호간의 각도 조절이 가능하므로, 반응조와 같이 원통형으로 형성된 물체의 외주연을 나선형으로 감아 올리듯 설치할 수 있게 된다. 이러한 미생물 반응조(20)의 하측 단부는 반응조의 원수 유입구(260)에 연결되어 원수를 공급받을 수 있도록 하고, 반응이 끝난 원수를 브릿지 노드(300)를 통해 배출하거나 최상단의 원수 배출구(270)를 통해 배출할 수 있도록 한다.
The microbial reactor 20 having the above-described configuration, the reactor 100 and the electrode node 200, the reactor 100 and the connection node 400, the electrode node 200 and the bridge node 300, the connection node 400 ) And the bridge node 300, the reactor 100, the electrode node 200, the connection node 400, and the bridge node 300 are connected in a line to form an elongate tube-type plug-flow in which the interior is connected. ) And the electrode node 200 and the connection node 400 are made of a flexible material so that angles between components connected to both ends can be adjusted, so that the outer periphery of a cylindrical object such as a reactor is wound in a spiral manner. You can install it as if you were raising it. The lower end of the microbial reaction tank 20 is connected to the raw water inlet 260 of the reaction tank to receive the raw water, and discharge the finished raw water through the bridge node 300 or the top raw water outlet 270 To be discharged.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 튜브 형상의 반응기(100)와, 반응기(100)대 반응기(100), 반응기(100) 대 노드(200, 400), 노드(200, 400) 대 노드(300)의 연통 결합으로서, 길이방향의 미생물 반응조(20) 구성이 가능하며, 따라서 정체구역 및 사구간이 형성되지 않고, 별도의 공기 공급장치가 필요하지 않으며, 반응 시간의 제어가 용이하고, 설치 공간이 소형화되는 효과가 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the tubular reactor 100, the reactor 100 to the reactor 100, the reactor 100 to the nodes 200 and 400, the nodes 200 and 400 to the node 300 ), It is possible to configure the microbial reactor 20 in the longitudinal direction, and thus, a congestion zone and four sections are not formed, a separate air supply device is not required, and the reaction time is easy to control, and an installation space is provided. This has the effect of miniaturization.

또한 본 발명은, 산화 전극부(101)가 내 외부 튜브(110, 120)의 이중 튜브 구조로 구성됨으로써 원수와의 접촉 면적이 증대되고, 또한, 내부 튜브(110)에 교반홀(113)이 형성되어 원수가 교반됨으로써 미생물 반응력이 증대되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the oxidation electrode portion 101 has a double tube structure of inner and outer tubes 110 and 120, a contact area with raw water is increased, and a stirring hole 113 is provided in the inner tube 110. It is formed and the raw water is stirred to increase the microbial reaction force.

또한 본 발명은, 환원 전극부(140) 외주연에 주름(143)이 형성되어 환원 전극부 표면(141) 면적이 증대되며, 이로 인해 외부 공기와의 반응력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, the wrinkles 143 is formed on the outer periphery of the reduction electrode portion 140 to increase the area of the surface of the reduction electrode portion 141, thereby improving the reaction force with the outside air.

또한 본 발명은, 유연성 재료로 형성된 전극 노드(200) 또는 연결 노드(400)를 통해 각 반응기(100) 및 브릿지 노드(300)가 연결되고, 연결된 각 구성 사이의 각도 조절이 용이하므로, 길이 방향으로 형성되는 미생물 반응조(20)가 원수 저장조(10)의 외주연에 나선 형태로 설치되어 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, each reactor 100 and the bridge node 300 is connected through the electrode node 200 or the connection node 400 formed of a flexible material, and the angle between the connected configuration is easy, the longitudinal direction Microbial reaction tank 20 is formed in a spiral form on the outer periphery of the raw water storage tank 10 has an effect that can minimize the installation space.

또한 본 발명은, 미생물 반응조(20)를 이루는 각 구성들의 수를 가변함으로써 미생물 반응조(20)의 길이를 조정할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of adjusting the length of the microbial reaction tank 20 by varying the number of components constituting the microbial reaction tank 20.

또한 본 발명은, 각 전극 노드(200)에서 출력되는 전기 에너지의 양을 토대로 미생물 반응조(20) 내부를 흐르는 원수의 반응 완료 정도를 예측할 수 있고, 예측된 반응 완료 구간의 브릿지 노드(300)를 통해 반응이 완료된 원수를 외부로 배출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, based on the amount of electrical energy output from each electrode node 200 can predict the degree of completion of the reaction of the raw water flowing in the microbial reactor 20, the bridge node 300 of the predicted reaction completion section Through the reaction is completed, the raw water can be discharged to the outside.

10 : 원수 저장조 20 : 미생물 반응조
100 : 반응기 101 : 산화 전극부
110 : 내부 튜브 120 : 외부 튜브
130 : 지지체 140 : 환원 전극부
200 : 전극 노드 300 : 브릿지 노드
400 : 연결 노드10: raw water storage tank 20: microbial reaction tank
100 reactor 101 oxidation electrode
110: inner tube 120: outer tube
130: support 140: reduction electrode
200: electrode node 300: bridge node
400: connection node

Claims (7)

원수 저장조; 및
상기 원수 저장조로부터 원수를 공급받아 미생물 반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 미생물 반응조;를 포함하여 구성되고,
상기 미생물 반응조는,
관 형태로 형성되어 미생물 반응으로 전기 에너지를 생성하는 복수의 반응기와;
상기 반응기에 연통 결합되어서 상기 반응기의 전기 에너지를 외부로 출력하는 전극 노드; 및
상기 전극 노드에 연통 결합되어서 내부의 원수를 외부로 배출할 수 있도록 구비된 브릿지 노드;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.Raw water reservoir; And
And a microbial reaction tank receiving raw water from the raw water storage tank to generate electric energy by a microbial reaction.
In the microbial reaction tank,
A plurality of reactors formed in a tubular shape to generate electrical energy through a microbial reaction;
An electrode node communicatively coupled to the reactor to output electrical energy of the reactor to the outside; And
A bridge node communicatively coupled to the electrode node, the bridge node provided to discharge the raw water to the outside;
Microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode portion, characterized in that comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 반응기는,
외부 공기와 반응하여 전기 에너지를 생성하되 외주연에 주름이 형성된 환원 전극부와;
상기 환원 전극부의 내측에 삽입되어 유로를 형성하며, 상기 유로를 흐르는 미생물의 반응에 의하여 전기 에너지를 생성하는 산화 전극부; 및
상기 환원 전극부와 상기 산화 전극부의 사이에 삽입되어서 상기 환원 전극부와 상기 산화 전극부를 전기적으로 절연시키는 지지체;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.The method of claim 1,
The reactor comprises:
A reduction electrode part which generates electrical energy by reacting with external air but has wrinkles formed on an outer circumference thereof;
An oxidation electrode part inserted into the reduction electrode part to form a flow path and generating electrical energy by reaction of the microorganisms flowing through the flow path; And
A support inserted between the reduction electrode part and the oxidation electrode part to electrically insulate the reduction electrode part and the oxidation electrode part;
Microbial fuel cell of the tube structure having a corrugated reduction electrode portion, characterized in that comprising a. 제 2 항에 있어서,
상기 산화 전극부는, 외부 튜브와, 상기 외부 튜브의 내측으로 삽입되어 이중 유로를 형성하되 상기 외부 튜브와 전기적으로 연결되는 내부 튜브를 포함하여 구성되고, 상기 내부 튜브는 유입된 원수가 교반될 수 있도록 복수의 교반홀이 내외부를 관통하도록 천공된 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.3. The method of claim 2,
The oxidation electrode unit includes an outer tube and an inner tube inserted into the outer tube to form a double flow path, the inner tube electrically connected to the outer tube, and the inner tube so that the introduced raw water can be stirred. A microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode part, wherein a plurality of stirring holes are formed to penetrate the inside and the outside. 제 1 항에 있어서,
상기 전극 노드는, 원통형의 전극 노드 몸체와, 상기 전극 노드 몸체 내측에 구비되어 산화 전극부에 접속되는 내부 출력부 및 상기 전극 노드 몸체 외측에 구비되어 환원 전극부에 접속되는 외부 출력부를 포함하여 구성되며,
상기 전극 노드 몸체는 유연한 재질로 형성되어서 양측 단부에 결합되는 상기 반응기 또는 상기 브릿지 노드가 상호 형성하는 각도를 가변할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.The method of claim 1,
The electrode node includes a cylindrical electrode node body, an internal output unit provided inside the electrode node body and connected to the oxidation electrode unit, and an external output unit provided outside the electrode node body and connected to the reduction electrode unit. ,
The electrode node body is formed of a flexible material microbial fuel cell having a corrugated reduction electrode portion, characterized in that configured to vary the angle formed by the reactor or the bridge node is coupled to both ends. 제 4 항에 있어서,
상기 전극 노드 및 상기 브릿지 노드는 복수개 설치되고, 상기 각 전극 노드에서 출력되는 전기 에너지의 양으로 상기 반응기 내부의 원수의 반응 정도를 파악하며, 원수의 반응이 완료되는 지점이 산출되면 해당 지점의 브릿지 노드를 통해 내부의 원수를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.5. The method of claim 4,
The electrode node and the bridge node is provided in plurality, the amount of electrical energy output from each electrode node to grasp the reaction degree of the raw water in the reactor, and when the point of completion of the reaction of the raw water is calculated, the bridge of the corresponding point A microbial fuel cell having a tube structure having a corrugated reduction electrode part, wherein the raw water is discharged to the outside through a node. 제 1 항에 있어서,
상기 반응기 또는 상기 브릿지 노드에 연통 결합되되, 양측 단부에 결합되는 상기 반응기 도는 상기 브릿지 노드가 상호 형성하는 각도를 가변할 수 있도록 유연한 재질로 형성된 연결 노드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.The method of claim 1,
The reactor is connected to the reactor or the bridge node, the reactor is coupled to both ends or the corrugated form characterized in that it further comprises a connection node formed of a flexible material to vary the angle formed by the bridge node mutually formed. Microbial fuel cell having a tube structure having a reduction electrode part. 제 1 항에 있어서,
상기 미생물 반응조는 상기 원수 저장조의 외주연을 따라 나선형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 주름형 환원 전극부를 가진 튜브 구조의 미생물 연료전지.The method of claim 1,
The microbial reaction tank is a tube structure microbial fuel cell having a pleated reduction electrode portion, characterized in that provided in a spiral along the outer periphery of the raw water storage tank.
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