KR19980027107A

KR19980027107A - 전기분해식 오수정화장치 및 방법과 오수정화장치를 갖는 세탁기

Info

Publication number: KR19980027107A
Application number: KR1019960045775A
Authority: KR
Inventors: 김형균; 이창영; 신정수; 이철태
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1998-07-15
Also published as: GB2318128B; CN1097653C; JP3014658B2; JPH10118390A; GB2318128A; GB9711674D0; CN1179488A; TW421215U; US5921113A; DE19723869A1; MY118909A

Abstract

본 발명은 오수정화장치 및 방법과 오수정화장치를 갖는 세탁기에 관한 것이다. 본 오수정화장치는 오수처리실을 형성하며, 오수유입구와 처리된 오수의 유출구를 갖는 오수처리조와, 상기 오수처리조내에 설치되는 적어도 한쌍의 양전극 및 음전극과, 상기 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다. 이에 의해, 전기분해방식를 사용하여 오수에 포함된 오염물질을 제거할 수 있는 오수정화장치가 제공된다.

Description

전기분해식 오수정화장치 및 방법과 오수정화장치를 갖는 세탁기

본 발명은 전기분해식 오수정화장치 및 방법과, 전기분해식 오수정화장치를 갖는 세탁기에 관한 것이다.

합성세제는 보통 비누이외의 세제를 이르며, 합성 계면활성제(界面活性劑)의 대부분이 포함되며, 고급 알코올을 원료로 한 고급 알코올 황산에스테르나 포화탄산수소나트륨과 벤젠을 원료로 한 소프리스소프(soapless soap) 등이 많이 쓰이고 있다. 이러한 합성세제는 세탁제로서는 우수하지만 비누에 비해 몇가지 결점이 있다. 즉 비누를 포함하는 오수가 하수처리장으로 흘러가거나 땅 속을 지나는 동안에 비누분자는 자연에 있는 박테리아에 의해서 파괴되지만, 합성세제는 박테리아에 의해서 분해되지 않는다. 따라서 합성세제를 포함하는 오수가 하수처리장이나 하천 등에 유입되면, 물위에 비누거품에 덮여지는 결과가 되고, 이에 따라 심각한 수질오염의 원인이 되고 있다.

합성세제로 인한 수질오염은 대부분 충분한 오수정화방법을 갖추지 못한 가정에서 배출되는 생활하수가 가장 큰 원인이며, 생활하수중에서도 세탁에 사용된 세척수가 수질오염에 가장 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 생활하수에 대한 적절한 오수정화방법이 요구되고 있으며, 특히 대부분의 가정에서 세탁에 사용하는 세탁기에도 적절한 자체 오수정화방법이 필요하다.

종래에는, 오수정화방법으로 주로 화학적 처리방법과 생물학적 처리방법이 사용되었다. 화학적 처리방법은 응집제, pH 조정제, 보조 응집제 등의 약품을 사용하여 오수에 포함된 불순물을 응집 침전시켜 BOD(Biochemical Oxygen Demand), COD(Chemical Oxygen Demand)를 낮추는 방법을 말하며, 생물학적 처리방법은 미생물 제재, 농도조정, 질소, 인 등 영양제 주입, BOD 안정화, 24시간 균일조정, 희석 등을 이용하는 것이다.

그런데, 화학적 처리방법은 약품처리비용이 많이 들 뿐아니라, 슬러지(sludge)가 과다하게 발생하므로 슬러지의 처리 및 매립지의 과다소요로 비경제적이며 처리효율도 낮은 편이고, 화공약품의 사용에 따른 2차오염문제가 발생할 수 있다는 문제점이 있으며, 생물학적 처리방법은 활성오니(活性汚泥) 배양 등에 어려움이 있어서 화학적 처리방법에 비해 사용하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 생활하수의 발생에서 큰 비중을 차지하고 있는 세탁기에 대해서는 어떠한 방법을 사용한 오수정화장치도 설치되어 있지 않다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 화학적 처리나 생물학적 처리에 의한 오수정화장치나 방법에 비해 효율적이고 환경에 대한 피해가 적은 오수정화장치 및 방법을 제공하는 것이다.

그리고 또 다른 목적은, 자체 오수정화장치를 구비하여 세탁을 마친 세척수를 정화할 수 있는 세탁기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 오수정화장치의 개략도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오수의 CCD 변화를 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 오수의 도전성 변화를 나타낸 그래프,

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 오수의 SS 변화를 나타낸 그래프,

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 오수의 엔-헥산의 농도변화를 나타낸 그래프,

도 6은 본 발명에 따른 제 5 실시예에 따른 음이온 계면활성제의 농도변화를 나타낸 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 세탁기의 측단면도,

도 8은 본 발명에 따른 세탁기의 오수정화장치의 단면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 오수유입구 2 : 음전극

3 : 양전극 4 : 유출구

5 : 오수처리조

상기 목적은, 본 발명에 따라, 오수정화장치에 있어서, 오수처리실을 형성하며, 오수유입구와 처리된 오수의 유출구를 갖는 오수처리조와, 상기 오수처리조내에 설치되는 적어도 한쌍의 양전극 및 음전극과, 상기 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해식 오수정화장치에 의해 달성된다.

여기서, 양전극 및 음전극은 각각 판상체로 형성되며, 다수쌍이 상호 교호적으로 배치되도록 하며, 전극들은 지그재그상의 오수유동경로를 형성하도록 배치하는 것이 바람직하며, 전극들은 알루미늄, 철 및 DSA중 어느 하나로 만드는 것이 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 오수정화방법은, 적어도 한쌍의 양전극과 음전극이 설치된 오수처리조를 마련하는 단계와; 상기 오수처리조내에 오수를 공급하고 상기 각 전극에 전원을 공급하는 단계와; 상기 오수처리조내에서 처리된 오수를 배출하는 단계를 포함한다.

여기서, 오수처리조내에 복수쌍의 판상체로 만들어진 양전극과 음전극이 상호 교호적으로 배치되는 것이 바람직하며, 전극들은 지그재그상의 오수유동경로를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 세척조를 갖는 세탁기에 있어서, 상기 세척조로부터 배출된 세척수를 수령하는 유입구와; 처리된 오수의 유출구를 가지며, 상기 세척수의 처리실을 형성하는 세척수처리조와; 상기 세척수처리조내에 설치되는 적어도 한쌍의 양전극 및 음전극과; 상기 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기가 제공된다.

여기서, 양전극 및 음전극은 각각 판상체로 형성되며, 다수쌍이 상호 교호적으로 배치되는 것이 바람직하며, 전극들은 지그재그상의 세척수유동경로를 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 전극들은 알루미늄, 철 및 DSA중 어느 하나로 만드는 것이 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 오수정화장치의 개략도이다. 본 오수정화장치는 오수가 유입되는 오수유입구(1)를 갖는 오수처리실(5)이 있고, 오수처리실(5)에서 처리된 오수는 유출구(4)를 통하여 배출된다. 오수처리실(5)내에는 판상체로 형성된 다수의 양전극(3)과 음전극(2)의 쌍이 상호 교호적으로 극간거리(1cm 내외)를 유지하며, 지그재그상의 오수유동경로를 형성하도록 배치되어 있다. 이때, 양전극(3)은 전원공급부의 (+)극과 연결되고, 음전극(2)은 전원공급부의 (-)극에 연결된다.

이러한 구성에 의한, 본 오수정화장치의 동작은, 오수유입구(1)를 통해 오수처리실(5)로 유입된 오수가 양전극(3)과 음전극(2)사이를 지그재그상으로 흐르면서, 전원공급부와 연결된 양전극(3)과 음전극(2)에 의해 전기분해반응을 일으키게 된다. 이에 의해 오수에 포함된 오염물질이 응집 침전되고 오염물질이 제거된 오수는 유출구(4)를 통하여 외부로 배출됨으로써 오수가 정화된다.

오수가 전기분해되기 위해서는 오수의 전기전도율이 600 │LS/cm 이상이 되어야 하며, pH 조건은 7~10 이 적절한 것으로 고려되고 있으나, 실제 대부분의 오수는 위의 두조건을 만족하므로 전기분해반응을 일으키는데 지장이 없다. 또, 오수처리실(5)내에 설치되는 전극(2,3)의 재료로는 철이나 알루미늄 등이 사용될 수 있고, 오수의 조건이 알칼리성이나 산성도가 높은 경우에는 DSA 전극을 사용할 수 있다.

철전극을 사용하는 경우 각 전극에서의 산화반응식은 다음의 화학식 1과 화학식 2와 같고, 알루미늄전극을 사용하는 경우에는 다음의 화학식 3 및 화학식 4와 같다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

즉, 오수처리실(5)내에서는 알루미늄전극이나 철전극이 이온상태로 용출되며, 음극반응에서는 생성된 수산기(OH)와 결합되어 응집제 역활을 하는,또는 수산화알루미늄을 생성함으로써 무기물 및 유기물 등의 오염물질을 응집 침전시킨다.

이러한 방식에 의해 생성된 여러가지 수산화물은 화학적 처리방법에 의해 생성되는 가수분해 방식의 수산화물과는 구조상으로 차이가 있어, 각각 생성되는 슬러지의 함수율의 측면에서, 전기분해 방식에 의해 생성된 수산화물로 생성된 슬러지의 함수율이 60% 정도로 가수분해 방식의 경우 70~80%에 비해 낮아서, 이후 슬러지의 탈수고정 등 추후 처리공정에 있어서 보다 효과적이다.

또한, 전해과정에서 생성된 수산화물은 흡착력이 매우 강해서 고체 또는 액체형 미립자가 용해된 성분까지도 흡착해 버리게 된다.

도 2는 본 오수정화장치를 통과전후의 오수의 COD 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서 A, B, C, D 의 4가지 시료는 여러가지 세탁세제를 사용하여 세탁을 마친 오수를 사용한다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 오수정화장치를 통과하기 전에 오수는 모두 법적허용치인 100ppm을 넘고 있으나, 오수정화장치를 통과한 후, 시료의 종류에 관계없이 법적허용기준치인 100ppm 이하로 떨어지고 있음을 알 수 있다.

이것은 물이 전기분해되면 음극에서는 수소가 양극에서는 산소기체가 발생되며, 발생된 산소와 수소기체는 높은 산화와 환원작용을 일으키기 때문에 오수속에 있는 오염물질과 2차 반응을 일으키게 되고, 특히, 산화과정을 통해서 COD와 BOD를 저하시키게 되기 때문이다. 이와 함께, 색도제거의 효과가 생겨 오수의 색도가 선명해진다.

도 3은 본 오수정화장치의 통과전후의 오수의 도전성(conductivity) 변화를 나타낸 그래프이다. 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 오수정화장치의 통과후 오수의 도전성이 감소하는 경향을 볼 수 있는데, 이는 환원과정을 통해 오수중에 있는 중금속 이온을 금속으로 환원시켜 침전시키게 됨으로써 도전성 있는 금속이온의 제거가 이루어 지게 됨을 알 수 있다.

도 4는 본 오수정화장치의 통과전후의 오수의 SS 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5는 오수의 엔-헥산(N-hexane)의 농도 변화를 나타낸 그래프이다. 앞서 설명한 바와 같이, 청정지역의 배출허용기준치인 40ppm 이하로 떨어지고 있음을 알 수 있다.

도 6은 본 오수정화장치의 통과전후의 음이온 계면활성제(anionic surfacta nt)의 농도변화를 나타낸 그래프이다. 합성세제중 계면활성제의 제거는 매우 심각한 난제가 되고 있는 대상으로, 본 오수정화장치를 사용한 계면활성제의 제거율은 시료에 따라 25% ~ 85% 의 제거율이 얻어지고 있다.

한편, 세탁을 마친 오수에는 다양한 유기물질이 포함되어 있고, 전기분해반응을 통해 산화처리되는 동안 이들 오염물질 및 이들의 산화생성물의 분석은 매우 복잡하게 된다. 그러나 이러한 분석은 큰 의미는 갖지 못하여 반응효율과 유기탄소의 직접적인 정보를 주지 못한다. 따라서 세탁을 마친 오수를 전기분해 방법으로 처리하는 경우에 효율은, 전기화학적 총괄매개 변수로서 전류효율(ICE; Instantaneous current efficient)의 계산이나 유기물의 단위 질량당 소비되는 전력량의 산정으로 측정할 수 있다.

도 7은, 본 발명에 따른 오수정화장치를 구비한 세탁기의 측단면도이고, 도 8은 오수정화장치의 확대단면도이다. 도면에서, 세탁기 본체내에 회전가능하게 설치된 세척조(72)가 있고, 세척조(72)의 하부에는 배수밸브(74)와 배수밸브(74)에 연결된 배수관(76)이 설치되어 있다. 배수관(76)은 오수정화장치(80)의 유입구(85)와 연결되고, 오수정화장치(80)는 세척수가 정화되는 세척수처리조(81)와 처리된 세척수가 외부로 배출되는 유출구(86)를 갖는다.

세척수처리조(81)내에는 판상체로 형성된 다수의 양전극(84) 및 음전극(82)의 쌍이 상호 교호적으로 지그재그상의 세탁수유동경로를 형성하도록 배치되어 있다. 이때, 양전극(84)은 전원공급부(88)의 (+)극과 연결되고, 음전극(82)은 전원공급부(88)의 (-)극에 연결되어 전원을 공급받는다.

이러한 구성에 의한 세탁기의 동작은, 세척조(72)에서 세척을 마친 세척수가 배수밸브(74)가 열리면서 배수관(76)을 따라 오수정화장치(80)의 유입구(85)를 통해 세척수저리조(81)내로 유입된다. 세척수처리조(81)내의 세척수는, 앞서 설명한 오수정화장치에서와 같이, 양전극(84)과 음전극(82) 사이를 지그재그상으로 흐르면서, 전원공급부(88)와 연결된 양전극(84)과 음전극(82)에 의해 전기분해반응을 일으킨다. 이에 의해 세척수에 포함된 오염물질이 응집 침전되고 오염물질이 제거된 세척수 유출구(86)를 통하여 세탁기 밖으로 배출됨으로써 세척수는 정화된다.

상기한 바와 같이, 전기분해에 의한 오수처리방법은 화학적 처리방법에서와 같이 화공약품을 사용하지 않기 때문에 화공약품사용에 따른 2차오염을 방지할 수 있고, 슬러지 발생량을 최소화할 수 있기 때문에 장래의 효과적인 오수처리방법이 될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전기분해반응을 이용하여 오수내의 오염물질을 제거할 수 있는 오수정화장치 및 오수정화방법이 제공된다.

또, 오수정화장치를 세탁기의 배수관에 설치하여 세탁을 마친 세척수를 자체정화할 수 있는 세탁기가 제공된다.

Claims

오수정화장치에 있어서,

오수처리실을 형성하며, 오수유입구와 처리된 오수의 유출구를 갖는 오수처리조와;

상기 오수처리조내에 설치되는 적어도 한쌍의 양전극 및 음전극과;

상기 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해식 오수정화장치.
제1항에 있어서,

상기 양전극 및 음전극은 각각 판상체로 형성되며, 다수쌍이 상호 교호적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 오수정화장치.
제2항에 있어서,

상기 전극들은 지그재그상의 오수유동경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 오수정화장치.
제3항에 있어서,

상기 전극들은 알루미늄, 철 및 DSA중 어느 하나로 만들어진 것을 특징으로 하는 오수정화장치.
오수정화방법에 있어서,

적어도 한쌍의 양전극과 음전극이 설치된 오수처리조를 마련하는 단계와;

상기 오수처리조내에 오수를 공급하고 상기 각 전극에 전원을 공급하는 단계와;

상기 오수처리조내에서 처리된 오수를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해식 오수정화방법.
제5항에 있어서,

상기 오수처리조내에 복수쌍의 판상체로 만들어진 양전극과 음전극이 상호 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 오수정화방법.
제6항에 있어서,

상기 전극들은 지그재그상의 오수유동경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 오수정화방법
세척조를 갖는 세탁기에 있어서,

상기 세척조로부터 배출된 세척수를 수령하는 유입구와;

처리된 오수의 유출구를 가지며, 상기 세척수의 처리실을 형성하는 세척수처리조와;

상기 세척수처리조내에 설치되는 적어도 한쌍의 양전극 및 음전극과;

상기 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제8항에 있어서,

상기 양전극 및 음전극은 각각 판상체로 형성되며, 다수쌍이 상호 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제9항에 있어서,

상기 전극들은 지그재그상의 세척수유동경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제10항에 있어서,

상기 전극들은 알루미늄, 철 및 DSA중 어느 하나로 만들어진 것을 특징으로 하는 세탁기.