KR200386781Y1 - 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기분해를 이용하여 폐수 등을 처리하는 전기응집처리장치에 관한 것으로; 몸체내에 유로분배구멍(11)이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구(12)와 유입구(13)가 각각 형성된 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 상단부에 맞대어져 보울트(21)로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성된 상부커버(20) 및; 상기 하우징(10)에 수용되어 스페이서(31)를 사이에 두고 대치되게 양극(32)과 음극(33)이 각각 배치됨은 물론 이 양/음극(32,33)의 선단부가 고정대(35)를 통해 관통공(22,23)에 돌출되게 고정된 전극부(30)로 이루어져; 사용 전극의 수가 줄어들기 때문에 전극 교체가 쉬울 뿐만 아니라 금속선으로 나권형 형태로 전극을 만들기 때문에 전극 및 장치 제작이 쉬워져 장치비용과 유지 보수비용이 절감되게 한 것이다.

Description

나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치 {Apparatus for electro- coagulative treatment with spiral wound electrode}

본 고안은 전기분해를 이용하여 폐수 등을 처리하는 전기응집처리장치에 관한 것으로, 특히 전기응집처리장치에 유입되는 폐수가 양극과 음극으로 이루어진 나권형 전극을 통과되게 하여 처리효율을 극대화시킬 수 있도록 된 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업폐수 및 생활오수 등의 폐수를 처리하는 방법으로는 침전이나 여과 등을 이용한 물리적 처리방법이나 화학약품을 투입하여 화학반응을 이용하여 처리하는 화학적 처리방법이나 미생물을 이용하여 유기물을 분해 처리하는 생물학적 처리방법 등이 주종을 이루고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 폐수처리장치는 설치규모가 크고, 설치 구조가 복잡하여 설치비용이 고가일 뿐만 아니라 설치규모의 크기로 인하여 대규모의 설치면적이 필요하여 공간상 제약을 받으며, 설치한 경우에도 설치구조가 복잡하여 고도의 처리기술이 필요하고, 이로 인한 운전 미숙 및 전문성의 결여로 인하여 처리장치를 정상적으로 가동할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 점들을 감안하여 보다 용이하게 폐수처리장치를 운전할 수 있도록 한 전기분해를 이용한 전기응집처리 방법이 사용되고 있다.

상기한 종래의 전기응집처리 방법은 폐수 저장 반응조에 다수의 음극과 양극의 전극판을 침전시켜 이의 전극판에서 발생되는 양/음이온과 폐수와의 전기반응을 이용하여 폐수를 처리하는 것으로서, 유분이나 무기성 오염물질이나 유기성오염물질 및 콜로이드성 오염물질의 제거에 효과적이며, 장치의 크기에 비하여 고농도의 오염폐수를 처리할 수 있는 장점이 있다.

그런데, 전기응집처리 방법은 일정시간이 경과하면 소모전극을 교체해야 하지만 다수의 전극판으로 구성되어 있어 전극판을 교체하기 위한 시간과 비용이 많이 소요되며, 전기효율과 처리효율을 높이기 위하여 전극의 면적을 최대로 적용해야 하지만 한정된 장치내에 다수의 전극판을 장착하기에 어려움이 많고, 장치가 밀봉된 가압형이 아닌 일정부분이 개방된 형태로 전극부분이 노출되어 운전시 안전사고를 유발할 수 있는 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기응집처리장치에 유입되는 폐수가 양극과 음극으로 이루어진 나권형 전극을 통과되게 하여 처리효율을 극대화시킬 수 있도록 된 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 몸체내에 유로분배구멍이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구와 유입구가 각각 형성된 하우징과; 상기 하우징의 상단부에 맞대어져 보울트로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공이 형성된 상부커버; 상기 하우징에 수용되어 스페이서를 사이에두고 대치되게 양극과 음극이 배치됨은 물론 이 양/음극의 선단부가 고정대를 통해 관통공에 돌출되게 고정된 전극부;로 구성된다.

이하, 본 고안에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 전기응집처리장치의 도시한 정단면도이며, 도 2는 본 고안에 따른 전기응집처리장치를 도시한 평단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 전기응집처리장치의 전극을 도시한 부분확대도로서,

폐수 중에 포함된 불순물을 전기분해를 이용하여 처리하는 전기응집처리장치를 구성함에 있어서, 몸체내에 유로분배구멍(11)이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구(12)와 유입구(13)가 각각 형성된 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 상단부에 맞대어져 보울트(21)로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성된 상부커버(20) 및; 상기 하우징(10)에 수용되어 스페이서(31)를 사이에두고 대치되게 양극(32)과 음극(33)이 배치됨은 물론 이 양/음극(32,33)의 선단부가 고정대(35)를 통해 관통공(22,23)에 돌출되게 고정된 전극부(30); 로 이루어진 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 고안에 따른 전기응집처리장치(1)는 하우징(10)의 상단부에 상부커버(20)가 장착되면서 이 하우징(10)의 내부공간에 전극부(30)가 수용되며, 특히 전극부(30)의 양극(32)과 음극(33) 사이를 통과하는 폐수를 양이온과 음이온으로 전기응집시켜 배출하는 구성임을 첨언한다.

여기서, 하우징(10)은, 펌프(미도시)로부터 압송되는 폐수를 수용하는 원통형상의 함체로서, 그 내부공간에 유입구(13)로부터 유입되는 폐수를 분배시키는 다수개의 유로분배구멍(11)이 형성되면서, 그 둘레면에 전기응집된 폐수가 배출되는 배출구(12)가 형성되어 있다.

이때, 유로분배구멍(11)은, 하우징(10)의 하부측에 다수개의 구멍들이 형성된 별도의 부재를 개재하여 구성함이 바람직하며, 특히 전기가 통전하지 않는 절연재료를 이용하여 성형함이 바람직하다.

그리고, 상부커버(20)는, 하우징(10)의 상단부에 덮혀씌워져 보울트(21)와 너트를 통해 고정되는 것으로서, 그 몸체에 이후에 설명하게 되는 전극부(30)가 외측방향으로 돌출되게 설치되는 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성되며, 특히 전기가 통전되지 않는 절연재료로 성형되어 있다.

그리고, 전극부(30)는, 하우징(10)내에 수용되어 폐수를 전기응집시키는 것으로서, 스페이서(31)를 사이에 두고 상호 대치되는 방향으로 나란하게 배치되는 양극(32)과 음극(33)이 구비되어 있다.

또한, 양극(32)과 음극(33)의 선단부가 고정대(35)와 오링(34)을 통해 관통공(22)과 관통공(23)에 각각 삽입되어 고정된다.

물론, 양극(32)과 음극(33)의 선단부는 전원공급부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있음은 당연하다.

또한, 양/음극(32,33)은 그 재질을 철선이나 알루미늄선 또는 이들의 합금을 가공하여 1∼10mm 직경으로 성형함이 바람직하며, 특히 금속을 평면형태로 성형하고 둥글게 말아서 나권형상으로 성형함이 바람직하다.

또한, 스페이서(31)는 양극(32)과 음극(33)이 서로 접촉되지 않도록 플라스틱재질의 망사 모양으로 성형함이 바람직하며, 양극(32)의 외곽측에 동일한 스페이서(31)를 사이에 두고 원통형으로 말아 나권형 전극을 형성한다.

이하, 본 고안에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안에 따른 전기응집처리장치(1)를 이용하여 폐수를 처리시키려는 경우, 일단 펌프(미도시)를 가동하여 하우징(10)의 하부에 위치한 유입구(13)로 폐수를 유입시키는 과정이 선결되어야 한다.

이렇게 하면, 하우징(10)내로 유입된 폐수는 양극(32)과 음극(33)의 사이를 통과하는 과정에서 전극과 연속적으로 접촉하면서 처리되어 하우징(10)상부에 위치한 배출구(12)로 배출가능하게 되는 것이다.

이때, 전원공급부(미도시)를 작동하여 양극(32)과 음극(33)에 전원을 인가시키면, 양극(32)으로 인가되는 전극에서는 금속이 용해되면서 금속양이온이 발생되어 금속수산화물이 생성되고 폐수속의 부유물과 응집 반응을 일으키며, 시간이 지날수록 전극의 크기가 줄어들게 되며, 양극(32)에 접촉되는 물은 분해되어 산소와 수소이온을 생성하고, 폐수속의 염소이온은 염소가스로 물에 녹아 HOCl이 되어 유기물을 산화시키고, 음극(33)으로 인가되는 전극에서는 물이 분해되어 수소가스와 OH- 이온을 생성한다.

그리고, 양극(32)에서 발생되는 금속수산화물 및 금속양이온과 폐수내의 유기물 및 음이온성분이 결합하여 음극(33)에 부착되지만, 종래의 운전 방법과 유사하게 일정시간 운전한 후에 역전을 걸게 되는 경우 양극(32)이 음극(33)으로 바뀌게 됨은 물론 음극(33)이 양극(32)으로 바뀌게 되고, 이 결과로 인하여 음극(33)에 부착된 이물질들이 떨어지게 되어 스케일과 같은 이물질 부착에 의한 전류효율 감소를 방지하게 되는 것이다.

하우징(10)에 유입된 폐수는 음극으로 하전된 전극과 양극으로 하전된 전극을 경유하면서 양극 전극의 용해로 인해 생성되는 금속양이온, 금속수산화물 및 산소 등에 의해 응집반응 및 산화반응 등이 일어나게 되고, 이와 동시에 반응결과 생성되는 응집 슬러지 및 부산물들은 폐수와 함께 배출구(12)로 배출된다.

본 장치는 폐수의 성상에 따라 연속적으로 여러번 순환시키도록 구성되며, 또한 장치를 한 개 또는 여러개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용된다.

한편, 양/음극(32,33)은 운전 시간의 경과에 따라 용해되어 소모되면, 상부커버(20)를 열고 새로운 전극으로 교체하므로, 전극 교체시 전극의 수가 적기 때문에 교체 시간이 단축되며, 교체가 용이하다.

본 고안의 금속선을 이용한 나권형 전극과 종래의 금속판으로 만든 전극에서 유체와 접촉하는 면적을 비교하기 위하여, 직경3mm 금속선과 두께 3mm 금속판을 가지고 각각 직경 10cm 높이 10cm의 나권형 전극을 만들었을 때 면적을 계산하면 직경 3mm 금속선으로 서로 밀착 되게 만든 나권형 전극은 직경 3mm 금속선 길이 10cm 의 금속선이 약 33개로 연결되어 형성됨으로, 이의 면적은 약 300㎠ 이고 두께 3mm 금속판을 가지고 만든 나권형 전극의 면적은 약 200㎠이다.

따라서, 금속선으로 만든 전극의 총면적이 금속판으로 만든 원통형 전극보다 약 50% 넓다. 이는 동일한 크기의 장치 제작시 전극면적을 약50% 증가 시킬수 있고, 유체와 접촉하는 면적이 50% 커지기 때문에 저항도 비례적으로 적어지며, 옴의 법칙[전류(I) = 전압(V)/저항(R)]에 따라 동일 전류를 얻기 위해서는 저항이 낮기 때문에 낮은 전압을 인가해도 가능한 것이다.

따라서, 전기사용량(W)=전류(I) ×전압(V) 식의 결과에 따라서 전기사용량이 감소하게 되어 종래의 장치보다 전기사용량이 줄어들어 운전비용이 적게 든다.

본 고안의 장치를 통해 처리된 폐수는 배출구(12)를 통해서 배출되어 부상조나, 침전조 혹은 여과기로 연결되어 고액 분리된다. 이때 고액 분리는 약품 투입 없이 쉽게 고액 분리되며, 일반 화학 약품으로 응집된 경우와는 달리 전해 응집된 물질은 여과성이 뛰어난 특징을 가진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치에 의하면, 전기응집장치내에 한 쌍의 나권형 전극을 장착하여 폐수를 전기응집시키므로 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째: 사용 전극의 수가 줄어들기 때문에 전극 교체가 쉬울 뿐만 아니라 금속선으로 나권형 형태로 전극을 만들기 때문에 전극 및 장치 제작이 쉬워져 장치비용과 유지 보수비용이 절감되는 효과가 있다.

둘째: 종래의 장치 보다 사용되는 전극의 면적이 상대적으로 증가되므로 전류 흐름이 향상됨은 물론 폐수의 처리에 따른 효율이 향상될 뿐만 아니라 운전비용도 절감되는 효과가 있다.

셋째: 종래의 장치는 전극이 외부에 노출되어 장치의 운전시 감전 등의 사고가 발생될 우려가 있으나, 본 장치는 밀폐형으로 전극이 외부로 노출되지 않아 운전시 안전성이 향상되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 전기응집처리장치의 도시한 정단면도,

도 2는 본 고안에 따른 전기응집처리장치를 도시한 평단면도,

도 3은 본 고안에 따른 전기응집처리장치의 전극을 도시한 부분확대도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전기응집처리장치 10 : 하우징

11 : 유로분배구멍 12 : 배출구

13 : 유입구 20 : 상부커버

21 : 보울트 22,23 : 관통공

30 : 전극부 31 : 스페이서

32,33 : 양/음극 35 : 고정대

Claims (4)

1. 폐수 중에 포함된 불순물을 전기분해를 통해 처리하여 제거하는 전기응집처리장치를 구성함에 있어서,

   몸체내에 유로분배구멍(11)이 형성됨은 물론 그 둘레면의 상/하부측에 배출구(12)와 유입구(13)가 각각 형성된 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)의 상단부에 맞대어져 보울트(21)로 고정됨은 물론 그 몸체에 한 쌍의 관통공(22,23)이 형성된 상부커버(20);

   상기 하우징(10)에 수용되면서 스페이서(31)를 사이에 두고 대치되게 양극(32)과 음극(33)이 각각 배치됨은 물론 이 양/음극(32,33)의 선단부가 고정대(35)를 통해 관통공(22,23)에 돌출되게 고정된 전극부(30);

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 양/음극(32,33)은, 철선이나 알루미늄선 또는 이들의 합금을 평판형태로 성형하고 둥글게 말아서 나권형상으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 양/음극(32,33)은 그 직경이 1∼10mm로 성형된 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 고정대(35)는, 그 재질이 절연체인 것을 특징으로 하는 나권형 전극을 이용한 전기응집 처리 장치.