KR101369647B1 - 연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치에 관한 것으로, 장방형의 챔버와, 상기 챔버에 삽입 및 인출 가능하게 다단 설치되는 전극판 및 상기 전극판에 수직하게 설치되는 다수의 구리 전극을 포함하고, 상기 전극에 정전압 가변 전류 방식으로 전원을 인가하여 상기 전극 사이로 흐르는 하폐수를 연속적으로 처리할 수 있을 뿐 아니라 상기 챔버에 연속하여 설치되는 폭기조의 폭기에 의한 전해처리수의 고급산화를 통해 추가적으로 오염물질을 제거함은 물론 방출수의 pH도 조절할 수 있는 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치를 제공한다.

Description

연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치{APPARATUS FOR CONTINUOUS ELECTROPHORETIC WASTEWATER TREATMENT AND OXIDATION}

본 발명은 하폐수 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 하폐수를 연속적으로 처리하고, 폭기에 의한 고급산화 공정을 통해 추가적인 오염물질의 제거와 방출수의 pH 조절이 가능한 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치에 관한 것이다.

최근 인간의 산업활동과 소비활동이 증가하면서 다량의 산업폐수 및 생활오수가 발생하고 있으며, 그 결과 수자원이 오염되거나 부폐하는 등의 다양한 환경 문제가 대두되고 있다. 특히, 수자원 오염은 인간의 실생활과 밀접한 관련이 있기 때문에 국내 뿐 아니라 해외에서도 큰 문제로 부각되고 있으며, 이에 각 국에서는 하폐수의 배출을 제한하거나 정화시설의 설치를 의무화하는 등 각종 법규를 규정하여 엄격히 관리하고 있는 실정이다.

이와 관련하여, 일반적인 하폐수 처리방법으로는 침전, 여과 등을 이용한 물리적 처리방법, 화학약품과 반응시켜 처리하는 화학적 처리방법, 미생물을 이용하여 하폐수 내의 유기물을 분해하는 생물학적 처리방법 등이 알려져 있다.

그러나 상술한 방법들은 대부분 부지 면적을 많이 차지하고, 구조가 복잡하여 초기 설비에 많은 비용이 소요될 뿐 아니라 유지 관리도 어려운 문제점이 있었다.

특히, 최근 가장 널리 사용되고 있는 생물학적 처리방법의 경우에는 다단계로 진행되는 수처리에 상대적으로 매우 넓은 용적이 요구되고, 유입수량, 유입수질의 변동 등 부하 변동에 대해 즉각적으로 대응할 수 있는 전문가의 운용이 필수적이다. 또한, 미생물의 경우 계절에 따라 활성화 정도가 다르기 때문에 계절적 영향이 매우 클 수 밖에 없고, 설비 규모가 커 이동식 제작이 어려우며, 오염물 중 질소와 인을 동시에 제거하기 어려운 단점이 있다. 참고적으로, 본 발명의 배경이 되는 기술은 등록특허 제10-0939379호(2010.01.29. 공고), 등록특허 제10-0320604호(2002.04.22. 공고) 등에 개시되어 있다.

이에, 본 발명자는 상술한 종래기술의 문제점을 예의, 주시하여 하폐수를 간편, 용이하게 연속적으로 처리할 수 있는 방안을 모색한 끝에 본 발명에 이르게 된 것이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 처리 용량에 따라 컴팩트한 설계가 가능하고, 간단한 교육으로도 누구나 손쉽게 운용할 수 있으며, 부하변동에 신속한 대응이 가능하고, 계절의 영향을 받지 않으며, 이동식으로 제작이 가능할 뿐 아니라 모든 오염원을 동시에 제거할 수 있는 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은, 챔버와, 상기 챔버에 수평하게 설치되는 전극판 및 상기 전극판에 수직하게 배치되는 다수의 전극을 포함하여, 상기 전극 사이로 흐르는 하폐수를 연속적으로 분해하는 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치를 제공한다.

이 경우, 상기 전극으로는 귀금속계 구리를 사용하고, 이러한 구리 전극에 인가되는 전기는 정전압 가변 전류 방식을 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전극판은 상기 챔버에 삽입 및 인출 가능하게 다단 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 전극판 사이에는 세정용 노즐 또는 스크래퍼가 설치되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치는 상기 챔버를 통과한 전해처리수를 폭기에 의해 산화시킴으로써 오염물질을 추가적으로 제거하고, 방출수의 pH를 조절하는 폭기조를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 챔버 내에 다단 설치되는 구리 전극을 이용하여 외부로부터 공급되는 하폐수를 연속적으로 처리할 수 있으며, 처리 용량에 따라 가변적 설계가 가능하기 때문에 하루에 수 톤에서 수 만 톤까지 처리가 가능하다.

또한, 생물학적 처리방법이나 기타 종래 다른 방식에 비해 상대적으로 매우 컴팩트하게 제작할 수 있어 초기 비용을 절감할 수 있으며, 계절에 따른 영향도 받지 않아 지속적으로 일정한 처리 효율을 얻을 수 있다.

아울러, 전원의 온/오프(ON/OFF), 전극의 관리 등 간단한 조작만으로 누구든지 손쉽게 운용할 수 있을 뿐 아니라 부하 변동에 따라 신속한 대응이 가능하여 유지, 보수 비용을 절감할 수 있다.

뿐만 아니라, 전해처리수의 폭기를 통해 처리수 내 COD 성분의 고급산화 공정과 pH 조절을 통해 처리 성능을 향상시킬 수 있다.

게다가, 필요에 따라 이동식으로 차량에 설치하는 것도 가능하여 기동성을 확보할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 정면도,
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 측면도,
도 1c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 후면도,
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 전극판과 전극의 조립 상태를 도시한 정면도,
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 전극판과 전극의 조립 상태를 도시한 측면도,
도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 전극판과 전극의 조립 상태를 도시한 평면도,
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 노즐판과 전극을 도시한 평면도,
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 노즐판을 도시한 평면도.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 정면도, 측면도, 후면도이고, 도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 전극판과 전극의 조립 상태를 도시한 정면도, 측면도, 평면도이다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치(100)는 챔버(110)와, 전극판(120) 및 전극(130)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 챔버(110)는 외부로부터 공급되는 하폐수를 상기 전극(130)에 의해 전기화학적으로 처리한 후 흘려 보내기 위한 구성으로 대략 장방형의 구조를 가진다. 이 경우, 하폐수를 연속적으로 처리하기 위해 상기 챔버(110)의 상부와 하부가 개방되는 것은 물론이다. 또한, 여기서는 설명의 편의를 위해 상기 챔버(110)가 장방형인 것만을 예시하였으나, 요구되는 처리 용량이나 기타 설계요소에 따라 크기, 형태 등을 변형할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

다음으로, 상기 전극판(120)은 상기 전극(130)의 설치를 위한 구성으로 상기 챔버(110) 내에 수평하게 장착된다. 이 경우, 상기 전극판(120)은 도 1a에 도시된 바와 같이 다단 설치될 수 있다. 이처럼 상기 전극판(120)을 다단 설치하면 외부로부터 공급되는 하폐수가 상기 전극판(120)을 차례대로 통과하는 과정에서 상기 전극(130)에 의해 전기화학적으로 수회 처리됨으로써 정화력이 극대화될 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 전극판(120)은 수납식으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 챔버(110)의 일측에 개구부를 형성하고, 상기 개구부에 상기 전극판(120)을 삽입 및 인출 가능하게 구성함으로써 가변 설계가 가능하도록 한 것이다. 이를 위해, 상기 전극판(120)의 일단부에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 파지부재(121)를 형성하여 삽입 또는 인출시 작업자가 용이하게 파지할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 상기 전극판(120)을 수납식으로 구성하면 상기 챔버(110)의 처리 용량에 따라 상기 전극판(120)을 적절하게 추가 또는 제거하는 맞춤 설계가 가능할 뿐 아니라 상기 전극(130)을 교체하거나 보수할 때에도 신속, 간편한 처리가 가능하여 바람직하다.

마지막으로, 상기 전극(130)은 하폐수를 전기화학적으로 처리하여 오염물질을 제거하기 위한 구성으로 상기 전극판(120)에 수직하게 다수 설치된다. 구체적으로, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 전극판(120)에 다수의 요홈부(122)를 일정한 간격으로 형성하고, 상기 요홈부(122)에 상기 전극(130)을 수직하게 삽입하면 설치가 완료된다.

이 경우, 본 발명에서 상기 전극(130)으로는 전기화학적으로 안정한 귀금속계 금속 중에서 구리(Cu)를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 전극(130)은 전해처리를 위해 양극과 음극이 교호로 배치되는데, 보다 효과적인 처리를 위해서는 상기 전극(130)을 폭이 좁은 긴 판형으로 제작하여 10mm 내외의 간격으로 배열하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 전극(130)에 인가되는 전기는 정전압 가변 전류 방식을 통해 이루어진다. 이와 같이 정전압 가변 전류 방식을 채택하면 유입수량, 유입수질의 변동과 같은 부하 변동에 따라 상기 전극(130)에 인가되는 전기량을 연속적으로 조절할 수 있으며, 이에 따라 급격한 부하 변동에도 신속하게 대응할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 구성되는 상기 전극(130)은 장기간 사용시 각종 오염물질에 의해 노후될 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 전극(130)의 세정을 위한 노즐이 추가적으로 구비되는 바 이하 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치의 노즐판을 도시한 평면도이다.

도 3a 및 도 3b을 추가적으로 참고하면, 노즐(141)은 전술한 바와 같이 다단 설치되는 상기 전극판(120)의 상부에 각각 설치된다. 상기 노즐(141)은 상기 전극(130)에 세정수를 분사하여 오염물질을 제거하기 위한 구성으로 상기 챔버(110) 내에 별도로 설치되는 것도 가능하나, 상기 챔버(110)에 탈착되는 노즐판(140)에 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 앞서 설명한 상기 전극판(120)과 마찬가지로 상기 노즐판(140)을 수납식으로 구성하면 상기 노즐(141)의 삽입 및 인출이 용이해지기 때문에 상기 노즐(141)이 막히거나 기타 유지, 보수가 필요할 경우 작업성이 향상될 수 있다. 이 경우, 상기 노즐판(140)의 설치 위치는 특별히 제한되지 않으나, 상기 전극판(120)과의 간섭을 최소화할 수 있도록 상기 전극판(120)의 반대편에 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 세정수는 상기 노즐판(140)의 일단부에 형성되는 세정수 주입구(142)를 통해 공급되며, 이를 위해 상기 세정수 주입구(142)와 상기 노즐(141)이 연결되는 것은 물론이다.

이 경우, 상기 노즐(141)의 설치 형태는 특별히 제한되지 않으나 상기 전극(130)에 세정수를 전체적으로 분사하여 오염물질을 제거할 수 있도록 상기 전극(130) 사이에 상기 전극(130)과 대략 동일한 길이로 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 상기 노즐(141) 대신 스크래퍼(Scraper)(도면 미도시)를 설치하는 것도 가능하다. 상기 스크래퍼는 상기 노즐(141)과 마찬가지로 상기 전극(130)에 부착된 오염물질을 제거하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 상기 전극(130)의 상부에 적절한 수로 설치되어 오염물질을 긁어내며, 이를 통해 전극 관리가 보다 간편하고 효율적으로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명은 폭기조(도면 미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 폭기조는 상기 챔버(110)에 연속하여 설치되어 상기 챔버(110)를 통과한 전해처리수를 일정 시간의 폭기를 통해 고급산화(Advanced Oxidation)시킴으로써 오염물질을 추가적으로 제거할 뿐 아니라 방출수의 pH를 조절하여 처리 효율을 극대화하게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 연속식 전해 하폐수 처리 및 고급산화 장치
110 : 챔버 120 : 전극판
121 : 파지부재 122 : 요홈부
130 : 전극 140 : 노즐판
141 : 노즐 142 : 세정수 주입구

Claims (7)

1. 챔버와, 상기 챔버에 수평하게 설치되는 전극판과, 상기 전극판에 수직하게 배치되는 다수의 전극 및 상기 챔버를 통과한 전해 처리수를 폭기에 의해 산화시킴으로써 오염물질을 추가적으로 제거하고, 방출수의 pH를 조절하는 폭기조를 포함하되,
   상기 전극판의 상부에는 세정용 노즐 또는 스크래퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극에는 정전압 가변 전류 방식의 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극은 구리인 것을 특징으로 하는 연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극판은 다단 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극판은 상기 챔버에 삽입 및 인출 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 전해 하폐수 처리 및 산화 장치.
6. 삭제
7. 삭제

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