KR200227264Y1 - 전기응집 침전조 - Google Patents

Abstract

현재의 오폐수처리기술은 수자원의 부족현상과 더불어 기존기술의 한계점인 처리성능의 한계, 즉 고농도의 부하조건에서도 안정적인 처리수질을 얻을 수 있고, 기존의 고도처리장치나 무기응집 처리공정보다 오폐수의 처리효율이 우수할 뿐만 아니라, 오폐수내의 질소, 인 등의 영양염류까지 동시에 제거할 수 있으며, 반응속도의 느림을 개선하고 중수도로서까지도 사용 가능한 오폐수 고도처리시스템의 개발이 요구되고 있다.

이에 본 고안은 전기응집침전조를 이용한 오폐수처리장치에 관한 것으로, 특히 전기응집침전지 내에 최소의 단위면적을 갖는 다수의 전극판을 설치하여 처리대상 오폐수와의 접촉면적을 최대한 확장시킴으로서, 최대의 처리표면적으로 처리효율을 극대화시킨 전기응집침전조를 제공하기 위함이다.

본 장치도 통상의 전기분해를 이용한 오폐수처리장치와 같이 처리조 전단 상단면에 처리대상 오폐수를 유입시키기 위한 처리수유입관(1)이 구비되며, 유입된 오폐수의 유속을 1차적으로 감소시키기 위한 침전조(2)의 후단에는 본 고안의 주처리장치인 전기응집침전조(3)이 구비되어 대상 오폐수를 처리하게 된다.

전기응집침전조(3)의 하단에는 오폐수 처리과정중 발생된 응집침전물을 외부로 배출시키기 위한 슬러지저류조(6)와 슬러지배출관(5)이 설치되고, 전기응집침전조(3)내에는 다수의 전극판(9)이 3계열로 상호 엇갈리게 설치되어 처리대상 오폐수가 상승과정을 거치면서 응집침전과정을 거치게 되며, 전기응집침전조바닥(7)은 발생응집침전물이 원활히 슬러지저류조(6)로 수집된 후 외부로 배출될 수 있게끔 3% 이상의 일정구배를 주어 자연유하 되도록 한 전기응집침전조(3)에 관한 것이다.

Description

전기응집 침전조 {Electrocoagulation sediment reactor}

최근 급격한 소득수준의 향상과 경제성장으로 인해 하루에도 많은양의 오폐수가 하천으로 방류되고 있으며, 이에 정부에서도 수질오염을 방지하여 보다나은 양질의 수돗물을 공급하고자 배출되는 오폐수의 배출기준을 강화시키고 있다.

이에 기존에 설치되어져 있는 오폐수처리시설의 보완이 요구되고 있고 신설 오폐수처리시설의 경우에도 고도처리시설을 구비해야 하는 당면과제를 안고 있어 이에 대한 신기술개발이 절실히 요구되고 있다.

최근에는 기존 활성슬러지공법 등 생물학적 처리공법 보다 처리효율 및 처리속도가 뛰어나 부족한 생활용수 및 공업용수로도 사용가능한 중수도 용도까지 사용할 수 있도록 처리되는 물리·화학적 처리방법이 중점으로 연구되고 있으며, 그 중에서도 전기분해를 이용한 오폐수처리방법이 부각되고 있는 실정으로 통상의 전기적 원리를 이용한 오폐수처리방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

보다 큰 효율을 가질 수 있도록 처리하고자 하는 처리수를 전처리 공정인 조정조에 투입시킨 후 가성소다, 무기응집제 및 적절한 첨가제(NaCl, Na2so4)등을 넣고 혼합하여 전도성을 조정하는 조정단계를 거친후 처리조내부로 유입되게 된다. 처리조 내부로 유입된 오폐수는 전극판 사이를 통과하면서 전기응집반응을 일으키게 되는데 전극판에서의 전기응집반응은 응집(coagulation), 부상(flotation), 산화(oxidation)등의 현상이 일어난다.

이중 산화(oxidation)반응과 응집(coagulation)반응은 오폐수처리 이론중 가장 핵심적 반응이며 산화(oxidation) 반응은 전극판의 (+)극중의 금속형태의 철이 +2 또는 +3가의 이온상태로 산화되며, 음극에서 발생된 수산화 이온(OH-)이 산화되면서 산소(O2)가 발생된다. 이렇게 발생된 산소(O2)는 유기물의 간접적인 산화(indirectoxidation)에 관여하며 이와 동시에 전극판의 음극에서는 환원이 일어나 중성조건에서 수산화 이온(OH-), 산성조건에서 수소(H2) 가스가 발생된다.

한편, (+)극에서 용출된 금속이온은 수중의 pH 조건에 따라 산성 또는 중성의 조건에서 (+)전하를 띤 금속수화물 복합체를 형성하며, 강알칼리성 조건에서 (-)전하를 띤 금속수화물 복합체를 형성하게 된다. 따라서 일반적으로 유입 오폐수의 pH가 중성 또는 약산성 조건에서 운전이 되므로 (+)전하를 띤 금속수화물 복합체와 (-)전하를 띤 유기오염물질인 콜로이드(Colloid)의 표면전하를 전기적으로 중화시켜 이중층압축(Double layer compression)에 의한 응집을 통해 유기물이 응집 침전된다.

침전조에는 전극판의 산화·환원과정 중에 발생되는 기포(gas bubble)에 의해 응집된 물질이 부착되어 부유성 스컴(scum)이 발생되며, 부유성 스컴은 처리조에서 처리된 오폐수와 함께 처리조 다음에 위치한 부상분리조로 유입되며 이는 상부에 떠오른 부유성스컴이 월류웨어를 넘어 스컴유출부으로 이동, 스컴배출관을 통해 부상분리조로 이동되며 처리수는 상부에 위치한 처리수배출관을 통해 처리된다

그러나, 상기한 종래의 오폐수처리장치에 있어서 전기응집침전부가 원통형상으로 겹쳐지게 형성된 각 전극관의 폭과 길이에 비례함에 따라 겹쳐지는 각 전극판을 넓은 폭을 갖도록 형성시킴은 물론 길이를 길게 함으로써, 처리효율을 향상시킬 수 있었으나, 그로 인한 오폐수처리장치의 전체적인 크기가 커지게 되어 설치부지면적의 과다와 함께 시설설치비용이 증가되는 문제점이 발생하였다.

이에따라 현재까지 전기응집원리를 이용한 오폐수처리장치는 처리효율의 미흡 및 공사비의 증가문제로 인해 현장 적용실적이 그다지 많지 않은 실정에 있다.

또한, 전기응집침전조 오폐수처리기간이 경과하게 되면 침전조내에 설치되어 있는 전극판이 오폐수중의 황화물 등의 성분과 화학적반응을 일으켜서 부식 등이 발생하여 주기적으로 전극판의 교체나 보수를 하여야 하는 데, 상호 겹쳐져 있는 각 전극판을 처리조에서 이탈시키고 삽입시켜야 하는 과정이 매우 불편할 뿐만 아니라 그에 따른 많은 추가 비용이 소요되는 문제점이 발생하였다.

기존 전기응집침전조는 처리효율의 기대치 미흡과 부대장치비용이 고가인 때문에 기피되고 있으며, 특히 최소의 단위면적을 갖는 다수의 전극판을 사용하여 최대의 처리 표면적으로 처리효율을 극대화시켜야 하는 기술적인 문제를 해결하여야 한다.

이에, 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로, 그 목적은 전기분해원리를 이용한 오폐수처리장치에 최소의 단위면적을 갖는 다수의 전극판을 사용하여 최대의 처리표면적으로 처리효율을 극대화 시키고, 전극판의 교체 또한 용이하도록 하여야 한다.

도 1은 본 고안에 따른 전기응집침전조의 전체적인 구성을 나타낸 입체도

도 2는 본 고안에 따른 전극판에서의 수류의 흐름을 나타낸 상세도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 처리수유입관 2 : 침전조

3 : 전기응집침전조 4 : 처리수유출관

5 : 슬러지배출관 6 : 슬러지저류조

7 : 전기응집침전조바닥 8 : 전극판고정프레임지지대

9 : 전극판 9a : 전극판고정프레임

9b : 전극판고정보울트너트 9c : 오폐수의 흐름방향

상기의 목적을 달성하기 위해 통상의 전기응집침전조와 같이, 본 장치도 오폐수내의 입자상물질을 처리조 전단계에서 제거하기 위한 조치로 유입오폐수를 전기응집침전조(3)의 전단에 설치된 오폐수 조정조에 저장, 침전시킨후, 가성소다, 무기응집제, pH 조정용재를 내산성이 FRP계통의 저장탱크으로 부터 약품 정량주입펌프를 사용하여 오폐수 유입조정조 내부로 공급한다.

조정조에는 소용량의 교반기를 설치하여 공급된 약품과 유입오폐수가 완전 혼합하도록 하여야하며, 또한 조정조에 pH meter 와 Conductivity meter를 설치하여 혼합된 오폐수의 pH 와 Conductivity를 제어판에서 인식하여 처리가 적당한 상태로 혼합되었을 경우 펌프 및 교반기의 작동을 중지시킨다.

이렇게 약품과 혼합된 오폐수는 유입펌프를 통하여 본 고안의 주처리장치인 전기응집침전조(3)의 전단에 설치된 처리수유입관(1)을 통해 침전조(2)내로 유입되게 된다.

상기의 처리수 분배장치에 의해 침전조(2)에 유입된 오폐수는 도 1에 도시된 바와 같이 침전조(2)에서 1차적으로 유입유속을 감소시켜 전기응집침전조(3)으로 이송되게 된다.

전기응집침전조(3)에는 균일간격으로 3계열로 상호 엇갈리게 설치된 스테인레스 재질의 전극판(9)이 구비되어 있으며, 이들 전극판(9) 사이를 통하여 처리대상 오폐수가 상부로 이동하는 과정에서 전극판(9)의 (+) (-)극이 물속의 양이온, 음이온과 결합하여 슬러지응집이 발생하게 되며, 이들 발생슬러지는 슬러지저류조(6)에 저류되어 슬러지배출관(5)을 통해 외부로 배출되게 된다.

원활한 전기응집반응을 일으키기 위해 주기적으로 정류기에서 (+)전류와 (-)전류를 번갈아 공급해주는 방식보다는 전극판(9) 자체를 (+)극과 (-)극을 구분하여 설치한 후 항상 일정하게 전류를 공급해주는 것이 처리효율 향상을 위해 바람직하다.

전극판(9)의 고정은 전극판고정프렘임(9a)에 의해 이루어지며, 고정방법은 통상적인 보울트너트 결합방식을 이용하며 전극판고정프렘임(9a)은 전극판고정프레임지지대(8)에 의해 거치되어진다. 전극판고정프레임지지대(8)는 침전조의 양쪽면에 부착되며 이와 대각선 방향으로 전극판고정프레임(9a)가 설치되어진다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 전기응집침전조의 전체적인 구성을 나타낸 입체도이며, 도 2는 본 고안에 따른 전극판에서의 수류의 흐름을 나타낸 상세도를 도시하고 있다.

상기한 본 고안의 전기응집침전조(3)의 외측면에는 전극판(9)에 전류를 공급할 수 있게끔 전류공급단자가 설치되어 전극판(9)에 (+)(-)전기를 공급하게 된다.

또한 상기 전기응집침전조(3)의 하부에 형성된 슬러지저류조(6)에 슬러지가 원활히 포집될 수 있게끔 전기응집침전조(3)의 하부바닥을 3% 정도의 구배를 주어 경사지게 설치하는 것이 슬러지의 원활한 수집을 위하여 바람직하며, 전기응집침전조(3)의 하부 경사각도에 따라 슬러지의 포집효율이 달라지게 된다.

이를 좀더 자세히 상술하면, 도 2에 도시된바와 같이 조정조에서 전처리단계를 거친 오폐수는 상기 전기응집침전조(3)의 전단에 형성된 처리수유입관(1)을 통하여 침전조(2)에 유입되어 지고, 침전조(2)로 유입된 오폐수는 어느정도 유속이 감소된후 전기응집침전조(3)로 유입되어진다.

전기응집침전조(3)로 유입진 오폐수는 전기응집침전조(3)내에 3열로 엇갈려서 설치되어진 전극판(9)을 지나면서 상기에서 언급한 전기응집침전 반응을 일으키게 된다.

처리수는 상호 엇갈리게 설치되어 있는 전극판(9)을 통과하면서, 즉 도2의 상세도에 나타난바와 같이 상호 엇갈리게 설치된 전극판(9)의 형성된 경사진 유로를 따라 상측으로 통과되면서 전극판(9)의 전기작용에 의해 오폐수중에 함유되어 있는 불순물을 응집침전 시키게 되는 것이다.

상기한바와 같이 전극판(9)을 통과한 처리수는 전기응집침전조(3)의 상부에 설치된 처리수유출관(4)을 거쳐 외부로 배출되어지고, 처리수에 함유되어 있던 응집물은 전기응집침전조(3)의 하부에 형성된 슬러지저류조(6)에 포집된 후 슬러지배출관(5)을 통하여 외부로 배출되어 진다.

이때 발생하는 부유성스컴 역시 월류웨어를 넘어 처리수유출관(4)을 통하여 다음처리단계로 넘어가게 된다.

한편, 상기와 같이 전기적원리를 이용함에 따라 전극판(9)은 일정사용기간이 경과하면 교체나 보수를 해야되는 데, 상기한 전극판(9)은 전기응집침전조(3)에 형성된 보울트너트 등으로 끼워져 삽입된 상태에서 실리콘 등으로 마감재로 고정되어 있는 관계로, 마감재인 실리콘 등을 제거하게 되면 손쉽게 교체할 수 있는 조건을 갖는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 전기분해원리를 이용한 오폐수처리장치에서 최소의 단위면적을 갖는 다수의 전극판을 사용하여 최대의 처리 표면적이 형성됨에 따라 시설의 최소화는 물론 처리효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 갖도록 한 전기응집침전장치를 제공함에 있다.

또한 본 고안은 기존의 물리·화학적처리 및 생물학적처리보다 처리효율이 향상되고, 체류시간이 짧아 반응속도가 매우 빠르며, 전극판의 재질은 스테인레스계통 재질을 사용하여 최소한 5년 이상 시설이 유지될 것으로 판단되며, 따라서 전극판의 교체기간이 길어서 처리시설 유지관리비용이 적은 전기응집침전장치를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 상부 일측에 처리수를 조정과정을 거친 오폐수를 침전조(2)로 유입시키기 위한 처리수유입관(1)이 형성되고; 또다른 상부 일측면에는 처리완료된 처리수가 외부로 배출될 수 있도록 처리수유출관(4)이 형성되며; 상기 전기분해에 의해 발생된 응집물을 수집하여 처리하기 위한 슬러지저류조(6)와 슬러지배출관(5)이 전기응집침전조(3)의 하부에 구비되며; 전기응집침전작용이 지속적으로 일어나게끔 전극판(9)은 상호 엇갈리게 설치된 것을 특징으로 하는 전기응집침전조