KR200333106Y1 - 전해부상처리를 위한 나권형 용해성 전극 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐수처리에 있어 화학응집을 대체하는 전해부상 시스템에 사용되는 용해성 전극모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상형태의 금속전극을 나권형으로 가공하여 전극 간격을 일정하게 유지하고 전극표면에서 발생하는 수소가스와 응집플록의 접촉을 원활하게 할 수 있는 전해부상처리를 위한 나권형 용해성 전극 모듈에 관한 것이다.

본 고안의 구성은 전극부(12)가 형성된 전극(10)을 나권형으로 형성하고 이 나권형 전극(10)의 양 · 음극(24,26) 사이에 절연체(14)를 형성하며 전극(32)과 전극(32')간의 간격을 1∼50 mm로 가공 형성한다.

또한, 상기 나권형 전극(10) 상 · 하부에 각각 전극 조임쇄(18,20)를 설치하고 이 각각의 전극 조임쇄(18,20)는 ""형으로 형성하되 내부에 전원 공급라인(28)을 내장시키며 전기 전도성이 없는 재질로 형성한다.

상기, 나권형 전극(10)의 전극(32)과 전극(32') 사이에 레일 형태로 형성된 스페이서(22)를 설치하고 이 스페이서(22) 끝단부에 고정핀(30)으로 고정하며 상 · 하부 전극 조임쇄(18,20)가 설치된 나권형 전극(10)을 모듈 케이스(16)에 삽입시킨 것이다.

Description

전해부상처리를 위한 나권형 용해성 전극 모듈

본 고안은 폐수처리에 있어 화학응집을 대체하는 전해부상 시스템에 사용되는 용해성 전극모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상형태의 금속전극을 나권형으로 가공하여 전극 간격을 일정하게 유지하고 전극표면에서 발생하는 수소가스와 응집플록의 접촉을 원활하게 할 수 있는 전해부상처리를 위한 나권형 용해성 전극 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에는 폐수처리 공정에서 널리 사용되고 있는 화학응집 시스템의 경우 응집제를 고농도로하여 용해하는 과정과 응집제를 투여하여 혼합하는 과정, 그리고 혼합된 응집제가 폐수와 반응하여 적절한 크기의 플록을 생성하도록 하는 과정, 생성된 플록이 침강될 수 있도록 하는 4 가지 과정이 필요하다. 그러므로, 반응 시간이 길고 고체 형태의 응집제를 다루어야 하므로 복잡한 장치가 요구되며 체류시간이 길기 때문에 대규모 처리 장치가 필요하고 초기투자비가 높고 응집제의 농도제어가 어려우며 또한, 침강된 슬러지 형태로 처리되므로 부상처리 슬러지에 비해 함수율이 높아서 많은 에너지가와 비용이 요구되는데 이러한 단점을 극복하기 위하여 최근 DAF(Dissoived Air Floatation)나 전해응집 또는 전해부상처리 등이 대체 공정으로서 시도되고 있다. 전해응집은 전극반응에 의해 발생되는 금속이온 응집제의 농도를 전류량으로 제어하고 발생된 금속이온과 수산화이온, 그리고 폐수내에 존재하는 용존 유기물 또는 콜로이드 입자를 결합시켜 플록(flock)을 형성하고 이 플록을 다음 단계에서 제거하는 과정을 택하고 있다.

여기에서 사용되는 전극은 판상, 관형, 또는 충진형태의 전극이 사용되고 있으나 기존의 응집공정에 사용되는 무기금속염 응집제를 용해성 전극으로 대체한 것외에는 차이점이 없어 여전히 침전조 등의 장치가 필요하다.

또한, 전해 부상처리의 경우 판상, 관형 또는 그물 형태의 전극을 사용하여 형성된 고분자 엉김제를 부상제거하는 과정으로 반응시간과 침전조 등에서 기인하는 단점을 극복하였다. 그러나, 판형 전극의 경우 모듈화가 어려워 처리장치의 설계에 따라 반응조와 함께 전극의 배치나 간격 구조, 크기 등이 별도로 설계되어야 하는 불편함이 있고 관형의 경우 반응단위 부피당 전극 표면적이 적다는 단점이 있으며 그물 형태의 경우 역시 모듈화가 어렵고 용해성 전극으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 폐수처리 공정에 있어 기존의 판상형태의 금속전극을 나권형으로 가공함으로써 판형전극의 단위 부피당 표면적 특성을 유지하면서도 관형모듈의 모듈화가 용이한 전해부상처리를 위한 나권형 용해성 전극 모듈을 제공하는 것이다.

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여 전해부상처리를 위한 전극을 나권형으로 형성하고 이 나권형 전극 가장자리 부분의 전해안정성과 절연체 부위로의 폐수 유입을 방지하기 위해 접착성 고분자를 사용하며 나권형 전극 상 · 하부에 각각 전기 전도성이 없는 재질로 형성된 나권형의 전극 조임쇄를 설치하되 이 전극 조임쇄 내부에 도선을 내장시키며 또한 전극과 전극 사이에 유체의 혼합과 흐름을원활히해주는 스페이서를 설치한 것을 제공함에 의해 달성된다.

도 1 은 본 고안의 부품도

도 2 는 본 고안의 나권형 전극 개략도

도 3 은 본 고안의 상부 전극 조임쇄 구조도

도 4 는 본 고안의 스페이서 구조도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 나권형 전극

(12) : 전극부

(14) : 절연체

(16) : 모듈 케이스

(18,20) : 상 · 하부 전극 조임쇄

(22) : 스페이서

(24,26) : 양 · 음극

(28) : 전원 공급라인

(30) : 고정핀

(32,32') : 전극

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 부품도,

도 2 는 본 고안의 나권형 전극 개략도,

도 3 은 본 고안의 상부 전극 조임쇄 구조도,

도 4 는 본 고안의 스페이서 구조도를 도시한 것으로서,

폐수처리의 전해부상 시스템에 사용되는 용해성 전극모듈에 있어서, 전극부(12)가 형성된 전극(10)을 나권형으로 형성하고 이 나권형 전극(10)의 양 · 음극(24,26) 사이에 절연체(14)를 형성하며 전극(32)과 전극(32')간의 간격을 1 ∼ 50 mm로 가공 형성한다.

또한, 상기 나권형 전극(10) 상 · 하부에 각각 전극 조임쇄(18,20)를 설치하고 이 각각의 전극 조임쇄(18,20)는 ""형으로 형성하되 내부에 전원 공급라인(28)을 내장시키며 전기 전도성이 없는 재질로 형성한다.

상기, 나권형 전극(10)의 전극(32)과 전극(32') 사이에 레일 형태로 형성된 스페이서(22)를 설치하고 이 스페이서(22) 끝단부에 고정핀(30)으로 고정하며 상 · 하부 전극 조임쇄(18,20)가 설치된 나권형 전극(10)을 모듈 케이스(16)에 삽입시킨 구성으로 되어진 것이다:

본 고안의 설계예를 살펴보면 다음과 같다.

- 기본 자료

폐수 유량 : 1 ton/day, 연속 운전기간 : 100 days

단위부피당 요구 전하량 : 1500 Coulomb/liter

사용전극 : aluminum, (M.W.: 27, density : 2.7 g/㎤)

- 계산 자료

폐수 전체 용량 = 1×100×1000 = 100000 liter

요구 전하량 = 폐수 전체 용량×1500 = 1.5×10⁸Coulomb

알루미늄 요구량=요구 전하량/(Faraday's constant×당량)× M.W.=1.4×10⁴g = 5.2×10³㎤

- 설계 자료

전극 소진율 : 85 %, 전극 두께 : 2 mm

∴ 전극 면적 = (5.2×10³㎤ ×1000/(2×0.85) = 3.06×10⁶㎟ = 3.06 ㎡

상기와 같은 구성을 참조하여 본 고안의 작용을 설명하겠다.

상기, 나권형 전극(10) 모듈에서 전극(32,32')간의 간격을 1 ~ 50 mm 범위로 가공하여 사용할 수 있고 전극(10)의 재질은 쉬트형태로 가공하기 편리하며, 부상처리에 적합한 알루미늄 재질을 사용하며 전극 모듈에 유입되는 폐수의 pH는 3.5 ~ 8 정도로 조절되어 모듈의 하부로 유입된다. 또한, 사용되는 전류 밀도를 0.1 - 100 μA/㎟ 범위에서 조절이 가능하며 유입 폐수의 pH와 전류밀도는 대상폐수의 전기전도도와 폐수에 포함된 오염물질의 특성을 고려하여 조절한다.

또한, 사용되는 전극은 두께 0.01 ∼ 3 mm 범위내의 알루미늄 판형 재질을 가공하여 모듈에 장착하고 전극(32)과 전극(32') 사이의 폐수 흐름 공간에는 발생가스와 플록(flock)의 접촉을 효과적으로 하기 위하여 스페이서(22)를 설치하며 사용되는 스페이서(22)의 기능은 전극(10) 하부에서 발생되어 상부로 부상되는 수소 가스의 분산을 돕고 발생된 금속이온의 수산화물 플록과 오염물질의 결합을 원활하게 해준다.

그리고, 전극(32)과 전극(32') 사이에 설치되는 물질은 범용성 고분자나 기름종이 등의 절연물질을 사용할 수 있고 또한, 전극(10) 끝단부에 전해안정성과 절연체(14) 부위로의 폐수 유입을 방지하기 위해 접착성 고분자를 사용하며 모듈에 공급되는 전원은 직류를 사용하되 이 직류 전원은 전극 표면에 고른 전위차를 유지하기 위해서 전극 상 · 하부에서 동시에 공급한다.

상기, 나권형 전극(10) 상 · 하부에 설치된 나권형의 전극 조임쇄(18,20)를 이용하여 전극(10)의 형태를 유지하며 이때 사용되는 조임쇄(18,20)의 재질은 전기전도성이 없는 재질을 사용하고 전극 조임쇄(18,20)에는 전류 공급을 위한 라인(28)이 내장되어 있어 정상 운전시에는 전극(10)의 수명을 연장하고 전극(10)에 침적된 금속물질을 제거하기 위해서 극반전을 하여 운전하는 것이 가능한데 이때의 극반전 시간 간격은 운전 목적에 맞도록 조절한다.

본 고안은 유체의 혼합과 흐름 방향에 수평하도록 전극 모듈이 설치되고 전극모듈 중간에 스페이서가 설치되어 폐수의 흐름을 원활히하면서도 발생되는 금속이온으로 구성된 플록과 수소가스의 접촉을 효과적으로하여 생성된 연속적 제거가 여타의 모듈에 비해 용이하고 기존의 판형으로 설계된 모듈에 비하여 나권형으로 형성하므로 고른 전극 용해 특성과 양/음극 비를 가지며 전극표면에 일정한 정위차를 유지할 수 있으며 모듈화가 간편하고 전류의 공급과 일정 전위의 유지가 용이함과 단위 부피당 전극 표면적이 넓다.

또한, 수직형태로 설치되어 기 부상된 플록의 재침강을 방지할 수 있고 전극을 완전 소진에 가까운 상태까지 운전이 가능하므로 전극재료비를 절감할 수 있으며 극반전 장치의 도입시에는 전극 수명을 연장할 수 있음과 극반전 주기를 조절하여 전극을 완전소진에 가까운 상태로 운전할 수 있도록 한 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 폐수처리의 전해부상 시스템에 사용되는 용해성 전극모듈에 있어서, 전극부(12)가 형성된 전극(10)을 나권형으로 형성하고 이 나권형 전극(10)의 양 · 음극(24,26) 사이에 절연체(14)를 형성하며 전극(32)과 전극(32')간의 간격을 1 - 50 mm로 가공 형성함과,

   또한, 상기 나권형 전극(10) 상 · 하부에 각각 전극 조임쇄(18,20)를 설치하고 이 각각의 전극 조임쇄(18,20)는 ""형으로 형성하되 내부에 전원 공급라인(28)을 내장시키며 전기 전도성이 없는 재질로 형성함과,

   상기, 나권형 전극(10)의 전극(32)과 전극(32') 사이에 레일 형태로 형성된 스페이서(22)를 설치하고 이 스페이서(22) 끝단부에 고정핀(30)으로 고정하며 상 · 하부 전극 조임쇄(18,20)가 설치된 나권형 전극(10)을 모듈 케이스(16)에 삽입시킨 것을 특징으로 하는 전해부상처리를 위한 나권형 용해성 전극 모듈.