KR102537057B1 - 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템 - Google Patents

전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축산폐수에 대한 수처리과정에서 질량전달의 증가와 전류밀도 증가를 최소화하며, 수처리에 대한 공정시간을 단축 및 불필요한 공정구성을 최소화하여 운영비를 절감시킬 수 있는 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 제공받은 폐수 오염물질의 부하량을 균질화시키는 조정조(100), 상기 조정조(100)에서 폐수를 제공받아 오염물질을 전기분해하는 전기화학적 산화반응조(200), 상기 전기화학적 산화반응조(200)에서 전기분해된 처리수를 공급받아 미생물에 의해 슬러지를 감소시키는 미생물처리부(300), 상기 전기화학적 산화반응조(200)에 직류 형태의 필요전압을 인가하는 전원제어부(400)를 포함하는 축산폐수 처리시스템에 있어서, 상기 전기화학적 산화반응조(200)는 개방된 상부와 하부가 개폐가능하게 형성되되 내면에는 길이방향으로 상기 전원제어부(400)에서 음(-)의 극성이 인가되는 음극체(212)가 서로 이웃하게 방사상으로 다수 돌출 형성된 몸체부재(210) 및 서로 회전가능하게 기둥의 형상으로 결합하되 외면에는 상기 음극체(212)와 서로 마주보게 길이방향으로 상기 전원제어부(400)에서 인가되는 양(+)의 극성이 인가되는 양극체(222)가 서로 이웃하게 방사상으로 다수 돌출 형성된 회전부재(220)를 포함하되, 상기 몸체부재(210) 내부에는 전기분해하고자 하는 폐수가 유입되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템{LIVESTOCK WASTEWATER TREATMENT SYSTEM USING ELECTROCHEMICAL OXIDATION AND BIOLOGICAL PROCESS}
본 발명은 축산폐수에 대한 수처리과정에서 질량전달의 증가와 전류밀도 증가를 최소화하며, 수처리에 대한 공정시간을 단축 및 불필요한 공정구성을 최소화하여 운영비를 절감시킬 수 있는 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 축산폐수 처리는 주로 물리화학적 고액분리를 통하여 고형분을 분리하고 여액을 생물학적 고도처리방법(MLE, AO, A2O 등)에 의하여 처리하고 있으나 질소화합물(NH3-N, organic-N), 난분해성 유기물질(persistent organic substances) 그리고 색도(color) 유발물질이 고농도로 함유되어 있어 처리시간이 20 - 30일로 매우 길기 때문에 설비비와 운전비비가 매우 높으며 대부분 유기물질 처리효율은 높으나 질소화합물의 처리효율이 매우 낮아 방류수 기준을 만족하지 못하고 있는 현장 사례가 많다. 따라서 주로 고농도의 질소화합물 처리에 선택도가 높은 기술개발이 필요하다.
그리고, 축가 운영에 있어 폐수처리와 더불어 주요 민원의 대상이 되는 환경문제가 악취의 발생이다. 축산농가에서 발생하는 악취성분은 주로 암모니아 계열과 황화수소다. 악취를 처리하는 방법은 물리적, 화학적, 생물학적 처리 분류별로 다양한 기술이 있으나 현재 축사에 적용되고 있는 일반적인 악취 처리 방법은 수용성 가스에 효율과 경제성이 높은 약액세정법이 주로 사용되고 있기 때문에 안정적인 처리효율을 유지시키기 위해서는 세정수의 관리가 중요하며 최근 약품비용이 상승하고 있어 이에 대한 대안이 필요하다.
또한, 산 또는 알카리용액으로 세정하는 약액세정법의 경우에는 악취성분을 흡수하여 농축하는 방법이기 때문에 이차적인 폐수처리가 필요하다.
따라서 산화제를 접촉시켜 세정하는 것이 바람직하나 산화제의 가격이 비교적 비싸기 때문에 현장에서 많이 채택되지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 축가의 위생적 운영에 있어 각종 전염성 바이러스 및 미생물의 살균은 직접적인 생산소득과 집결되는 주요 사항이다. 특히 FTA등 개방화 추세에 따라 축산물의 수입개방은 불가피한 현실이며 가격과 품질경쟁력을 확보하기 위한 축산농가의 노력이 절실한 시점이다.
따라서 위생적인 축가 운영은 경쟁력을 확보하고 재산피해를 최소화하는 기본 요소이다. 최근 피코나 바이러스(Picornaviridae Aphthovirus)의 일종인 구제역에 의한 축산농가의 재산피해 사례가 빈번해지고 있으며 축산농가의 항생제 남용으로 인하여 축산농가 내에 MRSA (메티실린 내성 황색포도상구균)의 증식이 심각한 수준에 있어 발생된 MRSA는 대기 및 폐수방류를 통하여 전국적으로 전파되어 사회적 문제를 발생시키고 있다.
일반적으로 축가에 흔히 사용되는 살균제는 가격대비 효율이 우수한 무기염소계를 사용하고 있으나 최근 전체적인 화학약품의 가격이 급상승하고 있어 이에 대한 대안이 필요하다.
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시한 바와 같은, 국내공개특허 제10-2011-80287호인 '전기화학적 산화반응을 이용한 축산폐수 처리 장치 및 그 방법'이 개시되어 있으며, 해당 공개공보의 요지를 간략하게 살펴보면, 제공받은 축산폐수를 알카리제를 이용하여 pH 10 이상으로 조절함과 동시에 전해질을 이용하여 전기전도도를 10 mS/cm 이상 범위로 조절하면서 오염원의 부하량을 균질화시켜 pH 및 전기전도도를 조정하는 조정조; 상기 조정조로부터 pH 및 전기전도도가 조정된 축산폐수를 제공받고, 이 제공받은 축산폐수에 고농도로 함유되어 있는 질소화합물(NH3-N, organic-N), 난분해성 유기물질(persistent organic substances) 그리고 색도(color)를 처리하는 전기화학적 산화반응조; 그리고, 상기 전기화학적 산화반응조로 직류 전류를 공급하며, 상기 공급되는 직류 전류의 전류량은 폐수의 오염원 농도에 따라 가변되도록 구성된 전원제어부:를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
하여, 축산폐수 처리에 있어 질소화합물과 난분해성 유기물질에 대한 선택도가 높은 고효율의 처리 능력을 확보할 수 있으며, 전기화학적 산화반응조와 연계한 통합공정을 구현하여 별도의 약품투입 없이 살균수와 탈취수로 재이용할 수 있는 효과를 구현하게 하였다.
그러나, 상술한 종래기술의 경우, 폐수를 수용하는 수조(반응조)의 형태로 이루어지되 그 내측으로 고정 형태의 봉 형상으로 이루어진 음극봉과 양극봉이 서로 이격 배치된 상태로 구비되어 있기에 수용된 폐수가 유기물질과 반응하는 시간이 길어짐이 자명하여 이로 인한 전기분해의 시간적 소요가 많은 문제점은 물론, 해당 음극봉과 양극봉이 망사형상으로 형성된 경우에는 망사형상으로 인한 관통공의 지름 폭이 조밀하게 이루어져 있어 이물질의 고착에 의한 내구성 저하와 유지보수가 자주 이루어져야 하는 문제점을 동반하게 된다.
국내공개특허 제10-2011-0080287호(공개일:2011.03.13.) 국내등록특허 제10-0419827호(공고일:2004.02.21.) 국내공개특허 제10-2006-0083333호(공개일:2006.07.20.)
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 축산폐수의 오염물질을 제거하기 위해 해당 폐수에 대한 질량전달의 증가와 전류밀도 증가를 최소화하여 수처리에 대한 공정시간을 단축 및 불필요한 공정구성을 최소화하여 운영비를 절감시키고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 전기화학적 산화방식과 미생물에 의한 축산폐수를 병합하여 만족도가 높은 처리수를 획득하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템은 외부로부터 제공받은 폐수 오염물질의 부하량을 균질화시키는 조정조(100), 상기 조정조(100)에서 폐수를 제공받아 오염물질을 전기분해하는 전기화학적 산화반응조(200), 상기 전기화학적 산화반응조(200)에서 전기분해된 처리수를 공급받아 미생물에 의해 슬러지를 감소시키는 미생물처리부(300), 상기 전기화학적 산화반응조(200)에 직류 형태의 필요전압을 인가하는 전원제어부(400)를 포함하는 축산폐수 처리시스템에 있어서, 상기 전기화학적 산화반응조(200)는 개방된 상부와 하부가 개폐가능하게 형성되되 내면에는 길이방향으로 상기 전원제어부(400)에서 음(-)의 극성이 인가되는 음극체(212)가 서로 이웃하게 방사상으로 다수 돌출 형성된 몸체부재(210) 및 서로 회전가능하게 기둥의 형상으로 결합하되 외면에는 상기 음극체(212)와 서로 마주보게 길이방향으로 상기 전원제어부(400)에서 인가되는 양(+)의 극성이 인가되는 양극체(222)가 서로 이웃하게 방사상으로 다수 돌출 형성된 회전부재(220)를 포함하되, 상기 몸체부재(210) 내부에는 전기분해하고자 하는 폐수가 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체부재(210)는 소정의 지름을 갖는 원통의 형상으로 이루어되 내면에는 상기 음극체(212)가 형성된 몸체(211)와, 상기 몸체(211) 상부와 하부에 체결되어 상기 몸체(211) 내부의 기밀을 유지하되 외면에는 상기 회전부재(220)가 관통 삽입되는 제1관통공(215)이 천공 형성된 한 쌍의 덮개(213) 및 상기 몸체(211) 내외부로 출입하는 폐수의 농도를 측정하기 위한 농도측정센서(217)를 포함하되, 상기 농도측정센서(217)의 측정정보는 상기 전원제어부(400)에 전송되어 상기 음극체(212)와 상기 양극체(222)에 인가되는 전압의 세기 또는 상기 회전부재(220)의 회전속도 중 적어도 어느 하나가 조절될 수 있도록 하며, 상기 농도측정센서(217)는 상기 덮개(213) 외면에 형성되되 상기 몸체(211) 내측으로 폐수의 유입과 배출을 위한 제2관통공(216)과 관 연결되는 연결관(218)에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전부재(220)는 상기 몸체(211) 내측으로 관통 삽입되되 서로 회전가능하게 결합하는 두 분체로 이루어지며, 각각의 분체 외면에는 상기 양극체(222)가 돌출 형성된 한 쌍의 회전봉(221) 및 상기 회전봉(221) 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 회전봉(221)을 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(223)를 포함하되, 한 쌍의 상기 회전봉(221)은 상기 농도측정센서(217)의 측정값에 따라 서로 동일한 회전속도를 갖거나 서로 다른 회전속도를 갖도록 회전할 수 있게 상기 구동모터(223)에 의해 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전기화학적 산화반응조(200)는 폐수의 전기분해가 복수회에 걸쳐 순차진행될 수 있도록 다수로 설치되며, 상기 미생물처리부(300)는 상기 전기화학적 산화반응조(200)에서 전기분해된 처리수를 공급받아 미생물에 의한 슬러지가 제거될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 축산폐수의 오염물질을 제거하기 위해 극성회전방식의 전기화학적 산화반응조를 적용하여 해당 폐수에 대한 질량전달의 증가와 전류밀도 증가를 최소화하며, 수처리에 대한 공정시간을 단축 및 불필요한 공정구성을 최소화하여 운영비를 절감시킬 수 있는 효과를 구현하게 된다
또한, 종래와는 차별적으로 극성회전방식의 전기화학적 산화반응조와 미생물에 의한 유기물질의 제거가 가능한 미생물처리부의 병합을 통하여 만족도가 높은 처리수를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 축산폐수처리시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템을 나타낸 개념도.
도 3은 도 2에 대한 상세도.
도 4는 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템에 대한 전기화학적 산화반응조를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 대한 A-A'단면도.
도 6은 도 4에 대한 분해 단면도.
도 7은 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템에 대한 작용관계도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템(이하, 간략하게 '처리시스템'이라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 본 발명에 따른 처리시스템(1)은 종래기술인 국내공개특허 제10-2011-0080287호의 구성을 기반으로 하되 종래기술과 대비하여 전기화학적 산화반응조(200) 및 미생물처리부(300)에 요지를 두고 있는 바, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 조정조(100) 및 전원제어부(400) 구성은 해당 종래기술에 기재된 내용과 동일한 구조적 특징을 가지고 있으므로 상세한 설명은 개시된 공개공보의 내용을 차용하도록 한다(도 1 참조).
먼저, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 처리시스템(1)은 크게 조정조(100), 전기화학적 산화반응조(200), 미생물처리부(300) 및 전원제어부(400)를 포함한다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 전기화학적 산화반응조(200)는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 외부로부터 제공받은 폐수 오염물질의 부하량을 균질화시키는 조정조(100)에서 폐수를 제공받아 오염물질을 전기분해하기 위한 구성으로 몸체부재(210) 및 회전부재(220)를 포함한다.
예컨대 몸체부재(210)는 조정조(100)에서 공급되는 균질화된 폐수가 수용될 수 있도록 하기 위한 구성으로 몸체(211), 덮개(213) 및 연결관(218)을 포함한다.
몸체(211)는 상부와 하부가 개방된 소정의 지름을 갖는 원통형상으로 성형되어 있으며, 그 내면에는 음극체(212)가 방사상으로 다수 돌출 형성된다.
음극체(212)는 전원제어부(400)에서 인가되는 직류전압 중 음(-)의 극성을 인가받아 양극체(222)와 함께 몸체(211) 내부에 수용된 폐수의 전기분해가 가능하도록 설치된다.
몸체(211)는 필요에 따라 수용되는 폐수의 용량에 따라 볼트 등과 같은 체결수단에 의해 내부의 기밀이 유지될 수 있도록 한 쌍이 서로 체결되는 구조를 가질 수 있다.
덮개(213)는 도시한 바와 같이, 한 쌍의 몸체(211) 상부와 하부에 각각 체결수단을 통해 체결되어 상기 몸체(211) 내부에 수용된 폐수가 전기분해시에 외부 유출이 방지될 수 있도록 한다.
도시되지는 않았으나, 덮개(213)와 면접하는 몸체(211) 상면과 하면에는 각각 가스킷(미도시)이 더 구비되어 기밀성을 향상시킬 수 있도록 하며, 한 쌍의 상기 몸체(211) 역시, 해당 가스킷을 통하여 내부 기밀이 유지될 수 있도록 한다.
덮개(213) 외면에는 후에 설명하는 회전봉(221)이 관통 삽입되기 위한 제1관통공(215) 또는 상기 몸체(211) 내부와 연통하는 파이프 형태의 연결관(218)이 관통 삽입되기 위한 제2관통공(216) 중 적어도 어느 하나가 형성될 수 있다.
바람직한 연결관(218)의 설치되는 몸체(211) 상부와 하부에 각각 체결된 덮개(213)에 상기 연결관(218)이 개별 설치된 구조를 가지며, 특히 상기 몸체(211) 하부에 체결된 상기 덮개(213)에 구비된 상기 연결관(218)에는 조정조(100)에서 공급되는 폐수가 이동하기 위한 이동로로 사용되고, 상기 몸체(211) 상부에 체결된 상기 덮개(213)에 구비된 상기 연결관(218)의 출구 측은 미생물처리부(300)와 연통되게 설치된다.
즉, 도시한 바와 같이, 본 발명에서의 전기화학적 산화반응조(200)는 조정조(100)에서 공급되는 폐수의 오염물질 전기분해를 위해 다수가 구비되되 그 사이에는 미생물처리부(300)가 배치되어 오염물질의 처리기능이 향상되어 축산폐수의 처리 기준치인 설정값과 용이하게 도달할 수 있도록 한다.
이때, 각각의 연결관(218)에는 농도측정센서(217)가 더 구비되어 전기화학적 산화반응조(200) 및 미생물처리부(300)를 통하여 처리된 폐수의 오염물질 농도를 측정하여 후에 설명하는 회전부재(220)의 제어가 가능하도록 해당 측정정보는 전원제어부(400)에 전송되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서의 폐수는 전기화학적 산화반응조(200)와 미생물처리부(300) 순서로 반복되게 오염물질이 처리되는 것으로 기재되어 있으나, 농도측정센서(217)의 측정값이 설정값에 도달한 경우에는 전원제어부(400)에 의해 제어되게 연결관(218)에 설치된 밸브의 개폐를 통하여 설정값에 도달한 처리수가 처리수 저장탱크(500)에 바로 공급되도록 하는 것도 가능하다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 연결관(218)을 통해 서로 연통하는 전기화학적 산화반응조(200)와 미생물처리부(300)를 임의의 세트로 나뉜 제1 ~ 제3처리구역(Z3)으로 분할된 상태를 일 예로 하여, 제1처리구역(Z1)을 통해 처리된 처리수의 농도가 설정값에 도달하였음을 상기 제1처리구역(Z1)에 속하는 농도측정센서(217)에서 측정되어 전원제어부(400)에 전송하면 상기 전원제어부(400)는 상기 제1처리구역(Z1)에서 출수된 처리수가 제2 및 제3처리구역(Z2,Z3)에 공급되지 않도록 다수의 밸브(V1,V2,V3,V4)를 제어하여 처리수 저장탱크(500)에 공급되도록 하는 것이다.
물론, 도시하지는 않았으나, 상기와 같은 방식으로 전원제어부(400)는 제3처리구역(Z3)에서 출수되는 처리수의 오염물질 농도가 설정값 이하로 측정되면 상기 제3처리구역(Z3)에서 출수된 처리수를 제1 또는 제2처리구역(Z1,Z2)에 공급할 수 있도록 밸브를 제어하여 처리수의 재순환에 의한 오염물질의 농도를 낮추는 것도 가능하게 된다.
또한, 회전부재(220)는 양의 전극을 인가받아 상술한 음의 전극을 갖는 음극체(212)와 함께 몸체(211) 내부에 수용된 폐수의 오염물질을 전기분해하기 위한 구성으로 회전봉(221), 양극체(222) 및 구동모터(223)를 포함한다.
회전봉(221)은 도시한 바와 같이, 한 쌍이 서로 결합한 몸체(211)의 내측에 위치할 수 있도록 상기 몸체(211) 상부와 하부에 체결된 한 쌍의 덮개(213)를 관통하여 설치된다.
이때, 회전봉(221)은 베어링에 의해 서로 회전가능하게 결합하는 두 분체로 이루어지되 각각의 상기 회전봉(221)은 구동모터(223)와 회전가능하게 결합하여 몸체(211) 내부에서 회전할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
양극체(222)는 도시한 바와 같이, 원기둥의 형상을 갖는 회전봉(221) 길이방향으로 방사의 형태를 갖도록 다수가 돌출 형성되되 전원제어부(400)를 통해 양의 극성을 인가받아 상술한 음극체(212)와 함께 몸체(211) 내부에 수용된 폐수의 오염물질을 전기분해한다.
아울러, 양극체(222)의 돌출된 끝단은 도시한 바와 같이, 음극체(212)의 돌출된 끝단과 서로 일정 간격을 유지하여 전기분해가 일어날 수 있도록 하며, 상기 음극체(212)와 상기 양극체(222)는 불용성 산화 전극 소재(Dimensionally Stable Anode, DSA)를 이용하여 성형된다.
상기한 양극체(222)는 회전봉(221)과 함께 회전하는 구조를 만족함에 따라 몸체(211)에 수용된 폐수의 질량의 전달을 개선함과 동시에 전기적 저항도가 낮아져 건기에너지의 소모량을 감소시키는 장점을 가지면서 종래와 대비하여 오염물질에 대한 처리속도가 향상되는 장점을 구현하게 된다.
그리고, 상기 미생물처리부(300)는 상술한 각각의 전기화학적 산화반응조(200) 개수에 비례하여 근접하게 배치되되 상기 전기화학적 산화반응조(200)에서 전기분해가 이루어진 처리수를 공급받아 상기 전기화학적 산화반응조에서 미처리된 잔류 유해물질(예를 들어, 유기물질)을 미생물에 의해 제거시키기 위한 구성이다.
설명에 앞서, 본 발명에서의 미생물처리부(300)는 일 예로 호기조를 사용할 수 있다.
이를 위해, 미생물처리부(300)는 미생물의 번식을 위해 도시되지 않은 산소발생기(미도시)와 용해기(미도시)을 통해 충분한 양의 용해된 산소를 공급할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에서는 전기화학적 산화반응조(200) 이후의 처리수가 미생물처리부(300)에 유입되어 미생물에 의한 축산폐수의 처리가 가능한 것으로 기재 및 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 필여에 따라 상기 미생물처리부(300)에 의한 처리수가 상기 전기화학적 산화반응조(200)에 유입되는 방식으로의 축산폐수 처리도 가능하다는 점에 유의한다.
이하, 첨부된 도면을 팜조하여 본 발명에 따른 처리시스템(1)에 대한 작용관계에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 설명에 앞서, 하기의 작용관계에서는 본 발명의 요지를 명확하게 이해시키기 위해 제2처리구역(Z2)의 출구측에서 폐수의 농도가 설정값에 도달한 것을 일 예로 하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 조정조(100)에서 제1처리구역(Z1)에 속하는 전기화학적 산화반응조(200a)로 폐수가 공급되면 해당 제1처리구역(Z1)에 속하는 농도측정센서(217a-1)에서 폐수의 농도를 측정함과 동시에 상기 전기화학적 산화반응조(200a)로 폐수가 유입된다.
여기서, 농도측정센서(217a-1)로 측정된 폐수 농도의 측정값은 전원제어부(400)에 전송되어 제1처리구역(Z1)에 위치한 전기화학적 산화반응조(200a)에 필요전압을 인가시키게 된다.
이 상태에서 제1처리구역(Z1)에 속하는 전기화학척 산화반응조(200a)는 전원제어부(400)에 인가되는 필요전압을 통해 음극체(212)와 양극체(222)에 음의 극성과 양의 극성을 인가하게 되고, 이와 동시에 한 쌍의 구동모터(223)는 한 쌍의 회전봉(221)을 회전시켜 상기 양극체(222)가 회전과 동시에 몸체(211) 내부로 유입된 폐수의 유해물질을 전기분해시켜 해당 제1처리구역(Z1)에 속하는 미생물처리부(300a)로 전기분해된 처리수를 방출하게 된다.
이 과정에서 방출된 처리수는 또 다른 농도측정센서(217)를 통해 처리수의 농도를 특정하게 되고, 그 측정값이 전원제어부(400)에서 요구하는 설정값에 미달시에 제2처리구역(Z2)에 속하는 또 다른 전기화학적 산화반응조(200b)로 1차 처리수가 유입될 수 있도록 한다.
이때, 전원제어부(400)는 제1처리구역(Z1)에서 방출되는 1차 처리수가 제2처리구역(Z2) 방향으로 공급될 수 있게 상기 제1처리구역(Z1)과 상기 제2처리구역(Z2) 사이에 존재하는 밸브(V1)의 개폐를 조절할 수 있도록 하며, 해당 밸브(V1)를 포함한 다른 밸브(V2,V3,V4) 역시, 3-way 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
이를 통해, 1차 처리수가 제2처리구역(Z2)에 속하는 전기화학적 산화반응조(200b)에 유입되면 상술한 제1처리구역(Z1)에서의 과정에서와 같이, 1차 처리수의 전기분해가 이루어짐과 동시에 미생물처리부(300b)로 출수되어 2차 처리수를 획득하게 된다.
이 과정에서 전원제어부(400)는 제2처리구역(Z2)에 속하는 농도측정센서(217b-2)의 측정값을 통해 2차 처리수의 농도가 설정값에 도달하였다고 판독되면 제2처리구역(Z2)과 제3처리구역(Z3) 사이에 존재하는 다른 밸브(V2)를 제어하여 2차 처리수가 곧바로 처리수 저장탱크(500)에 유입될 수 있도록 이동로를 제어하게 된다.
물론, 2차 처리수의 농도가 설정값에 미달되었음이 판독되면 전원제어부(400)는 밸브(V3)의 추가제어를 통해 3차 처리구역(Z3)에 속하는 전기화학적 산화반응조(200c)와 미생물처리부(300c)를 통해 3차 처리수를 획득 및 농도를 농도측정센서(217c-2)로 측정하여 처리수 저장탱크(500)에 공급하는 방식도 가능하며, 필요에 따라 3차 처리수도 설정값이 미달되었음이 판독되면 밸브(V1,V2,V3,V4)들의 제어를 통해 3차 처리수가 제1처리구역(Z1) 또는 제2처리구역(Z2)으로 재순환되어 복수의 회차에 걸쳐 설정값에 준하는 농도의 처리수가 획득될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 처리시스템(1)은 종래와는 차별적으로 축산폐수의 오염물질을 제거하기 위해 극성회전방식의 전기화학적 산화반응조(200)를 적용하여 해당 폐수에 대한 질량전달의 증가와 전류밀도 증가를 최소화하며, 수처리에 대한 공정시간을 단축 및 불필요한 공정구성을 최소화하여 운영비를 절감시킬 수 있는 효과를 구현하게 된다
또한, 종래와는 차별적으로 극성회전방식의 전기화학적 산화반응조(200)와 미생물에 의한 유기물질의 제거가 가능한 미생물처리부(300)의 병합을 통하여 만족도가 높은 처리수를 획득할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템
100: 조정조
200: 전기화학적 산화반응조
210: 몸체부재 211: 몸체
212: 음극체 213: 덮개
214: 제1관통공 215: 제2관통공
216: 제2관통공 217: 농도측정센서
218: 연결관 220: 회전부재
221: 회전봉 222: 양극체
223: 구동모터
300: 미생물처리부
400: 전원제어부
500: 처리수 저장탱크

Claims (4)

  1. 외부로부터 제공받은 폐수 오염물질의 부하량을 균질화시키는 조정조(100), 상기 조정조(100)에서 폐수를 제공받아 오염물질을 전기분해하는 전기화학적 산화반응조(200), 상기 전기화학적 산화반응조(200)에서 전기분해된 처리수를 공급받아 미생물에 의해 슬러지를 감소시키는 미생물처리부(300), 상기 전기화학적 산화반응조(200)에 직류 형태의 필요전압을 인가하는 전원제어부(400)를 포함하는 축산폐수 처리시스템에 있어서,
    상기 전기화학적 산화반응조(200)는
    개방된 상부와 하부가 개폐가능하게 형성되되 내면에는 길이방향으로 상기 전원제어부(400)에서 음(-)의 극성이 인가되는 음극체(212)가 서로 이웃하게 방사상으로 다수 돌출 형성된 몸체부재(210); 및
    서로 회전가능하게 기둥의 형상으로 결합하되 외면에는 상기 음극체(212)와 서로 마주보게 길이방향으로 상기 전원제어부(400)에서 인가되는 양(+)의 극성이 인가되는 양극체(222)가 서로 이웃하게 방사상으로 다수 돌출 형성된 회전부재(220);를 포함하되,
    상기 몸체부재(210) 내부에는 전기분해하고자 하는 폐수가 유입되며,
    상기 몸체부재(210)는 소정의 지름을 갖는 원통의 형상으로 이루어되 내면에는 상기 음극체(212)가 형성된 몸체(211)와, 상기 몸체(211) 상부와 하부에 체결되어 상기 몸체(211) 내부의 기밀을 유지하되 외면에는 상기 회전부재(220)가 관통 삽입되는 제1관통공(215)이 천공 형성된 한 쌍의 덮개(213) 및 상기 몸체(211) 내외부로 출입하는 폐수의 농도를 측정하기 위한 농도측정센서(217)를 포함하되, 상기 농도측정센서(217)의 측정정보는 상기 전원제어부(400)에 전송되어 상기 음극체(212)와 상기 양극체(222)에 인가되는 전압의 세기는 물론, 상기 회전부재(220)의 회전속도가 조절될 수 있도록 하며, 상기 농도측정센서(217)는 상기 덮개(213) 외면에 형성되되 상기 몸체(211) 내측으로 폐수의 유입과 배출을 위한 제2관통공(216)과 관 연결되는 연결관(218)에 구비되고,
    상기 회전부재(220)는 상기 몸체(211) 내측으로 관통 삽입되되 서로 회전가능하게 결합하는 두 분체로 이루어지며, 각각의 분체 외면에는 상기 양극체(222)가 돌출 형성된 한 쌍의 회전봉(221) 및 상기 회전봉(221) 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 회전봉(221)을 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(223);를 포함하되, 한 쌍의 상기 회전봉(221)의 회전속도는 상기 농도측정센서(217)의 측정값에 따라 각각의 상기 구동모터(223)에 인가되는 전압의 세기를 달리하여 서로 동일한 회전속도를 갖거나 서로 다른 회전속도를 갖도록 회전할 수 있게 제어되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기화학적 산화반응조(200)는
    폐수의 전기분해가 복수회에 걸쳐 순차진행될 수 있도록 다수로 설치되며, 상기 미생물처리부(300)는 상기 전기화학적 산화반응조(200)에서 전기분해된 처리수를 공급받아 미생물에 의한 슬러지가 제거될 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 산화반응과 미생물을 이용한 축산폐수 처리시스템.
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