KR20040023836A - 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법 - Google Patents

가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업현장에서 먼지와 함께 배출되는 가스로부터 먼지를 제거하기 위해 물을 분사하고 다시 수집하여 순환하는 가스청정설비에 있어서, 순환수에 포함된 양/음이온을 제거하여 순환수의 수질을 향상시키기 위한 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 배출가스를 청정화하기 위해 배출가스에 물을 분사하고 분사된 물을 수집하여 순환하는 가스청정설비(150) 중에서 순환하는 순환수에 포함된 이온을 제거하는 수처리장치에 있어서, 유입되는 순환수를 계면활성을 갖는 순환수로 변환하여 배출하는 전기분해장치(100)와, 전기분해장치(100)로부터 유입되는 순환수에서 양이온과 음이온을 분리하고 양/음이온이 제거된 순환수와 분리된 양이온을 다량 포함한 배출수 및 분리된 음이온을 다량 포함한 배출수를 각각 다른 유로로 배출하는 전해조(120)와, 전해조(120)에서 배출된 양/음이온이 제거된 순환수를 여과하는 필터(140) 및, 전해조(120)에서 배출된 음이온을 다량 포함한 배출수가 수산화칼슘과 반응하도록 수산화칼슘을 수용하는 이온처리장치(130)를 포함하는 수처리장치가 제공된다.

Description

가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법{Treatment apparatus of circulation water for gas cleaning equipment and its treatment method}
본 발명은 분진과 같은 유해물질이 가스와 함께 대기 중으로 배출되는 것을 방지하기 위해 순환수를 분사하여 유해물질을 포집하는 가스청정설비에 관한 것이며, 특히, 가스청정설비 중에서 순환수에 의해 포집된 이물질이 전하를 띠게 하고 이를 순환수로부터 분리하여 제거하는 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 제선설비에는 가스청정설비가 설치되어 제선공정 중에 발생한 분진(dust)들이 가스와 함께 대기 중으로 배출되는 것을 방지하기 위해 배출가스에 물을 분사하고 있다. 이러한 물은 하수구로 바로 배출되지 않고 순환하면서 재사용된다. 이와 같이 순환수가 계속적으로 사용됨에 따라 순환수에 포함된 분진과 같은 이물질의 농도는 증가하게 되고, 이런 이물질의 증가로 인해 배관의 부식 및 배관의 막힘 등이 발생하게 된다.
따라서, 순환수에 포함된 이물질들을 제거하여 순환수의 수질을 개선하기 위한 순환수처리장치가 가스청정설비에 필수적으로 구비되어야 합니다.
앞에서 설명한 배관의 부식 및 막힘을 방지하기 위해 개발된 종래의 기술로는, 대한민국 공개특허번호 제95-8377호(발명의 명칭; 폐수중의 잔류염소 제거방법)가 공지되어 있다. 이 공지된 기술에서는 폐수 중의 잔류염소를 제거하기 위해서 화학약품을 첨가하여 염소이온을 제거하는데, 이때 침전물이 발생하고 화학약품이 포함된 침전물을 처리하는데 또 다른 중화설비가 필요하게 된다는 단점이 있다.
그리고, 개발된 다른 방법으로는 미세한 필터를 이용하여 순환수를 여과하는 방법이 있다. 이런 방법에서는 순환수가 필터를 통과하면서 순환수에 포함된 이물질이 필터에 부착됨으로써 순환수의 수질이 개선되지만, 이물질이 필터에 부착됨에 따라 필터의 기공이 막힌다는 문제점이 발생한다.
또 다른 공지된 종래의 기술로서, 일본 특허공개 평10-249170호(발명의 명칭 : 코크스분말 및 활성탄을 이용한 이온성분 흡착방법)와 미국특허 제6096179호(발명의 명칭 : 복합탄소전극을 사용한 전기분해방법)가 공지되어 있다.
하지만, 코크스 분말 및 활성탄을 이용한 이온성분 흡착방법은 염소이온 흡착의 효율이 낮을 뿐만 아니라, 코크스 분말 및 활성탄을 자주 교체하여야 한다는 단점이 있고, 복합탄소전극을 이용한 전기분해방법에서는 전극에 칼슘이나 마그네슘 등이 부착되어 전기분해 효율이 저하된다는 단점이 있다.
이외에 또 다른 방법으로는 부식된 배관의 내부에 염산을 주입하여 부식된 스케일을 용해시키는 방법이 있으나, 염산 등 강한 산성화학 약품을 사용하여 스케일을 제거할 경우에도 스케일이 쉽게 제거되지 않을 뿐만 아니라 배관에도 손상이 발생한다는 단점이 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 순환수에 포함된 이물질이 전하를 띠도록 한 후에 음이온과 양이온을 순환수로부터 분리하여 제거하는 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 가스청정설비의 순환수처리장치를 나타낸 개념도이고,
도 2는 도 1에 도시된 순환수처리장치의 전기분해장치를 나타낸 개략도이고,
도 3은 도 1에 도시된 전해조를 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 한 쌍의 덮개판을 나타낸 평면도이고,
도 5는 도 3에 도시된 음극 전극판과 양극 전극판을 나타낸 평면도이고,
도 6은 도 3에 도시된 칸막이판들을 나타낸 평면도이며,
도 7은 도 3에 도시된 분리막들을 나타낸 평면도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
100 : 전기분해장치 120 : 전해조
130 : 염소이온제거장치 140 : 필터
150 : 가스청정설비 101, 102, 122a, 122b : 전극판
121a, 121b : 덮개판 123a, 123b, 123c : 칸막이판
124a, 124b : 분리막 201~215 : 유입구
301~315 : 배출구 400 : 사각 관통공
401 : 유로막 500 : 유로
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 배출가스를 청정화하기 위해 상기 배출가스에 물을 분사하고 분사된 물을 수집하여 순환하는 가스청정설비 중에서 순환하는 순환수에 포함된 이온을 제거하는 수처리장치에 있어서, 유입되는 상기 순환수를 계면활성을 갖는 순환수로 변환하여 배출하는 전기분해장치와, 상기 전기분해장치로부터 유입되는 상기 순환수에서 양이온과 음이온을 분리하고 양/음이온이 제거된 순환수와 분리된 양이온을 다량 포함한 배출수 및 분리된 음이온을 다량 포함한 배출수를 각각 다른 유로로 배출하는 전해조와, 상기 전해조에서 배출된 양/음이온이 제거된 순환수를 여과하는 필터 및, 상기 전해조에서 배출된 음이온을 다량 포함한 배출수가 수산화칼슘과 반응하도록 수산화칼슘을 수용하는 이온처리장치를 포함하며, 상기 전기분해장치에는 음극 전극판과 양극 전극판이 마주하여 위치하고, 상기 순환수가 상기 음극 전극판과 상기 양극 전극판의 사이로 유동하며, 상기 전해조에는 음극 전극판과 양극 전극판이 마주하여 위치하고, 상기 음극 전극판과 상기 양극 전극판의 사이에는 계면 활성화된 순환수가 유동하는 유로가 형성되고, 상기 유로와 음극 전극판의 사이와 상기 유로와 양극 전극판의 사이에는 상기 배출수가 유동하는 다른 유로가 각각 형성되는 수처리장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 물에 포함된 양이온과 음이온을 제거하기 위한 전해조에 있어서, 최외측에 각각 위치한 2장의 덮개판과, 상기 2장의 덮개판의 사이에 위치하는 양극 전극판과 음극 전극판과, 상기 양극 전극판과 음극 전극판의 사이에 위치하는 3장의 칸막이판과, 상기 칸막이판들의 사이에 각각 위치하는 2장의 분리막들이 밀착 배치되고, 상기 칸막이판 각각에는 장공이 길이방향으로 일측에서 타측으로 형성되며, 2개의 유로가 어느 한 덮개판에서 상대적으로 가장 멀리 위치한 칸막이판의 일측과 타측으로 각각 형성되고, 2개의 유로가 상기 어느 한 덮개판에서 중간에 위치한 칸막이판의 일측과 타측으로 각각 형성되고, 2개의 유로가 상기 어느 한 덮개판에서 상대적으로 가장 근접한 칸막이판의 일측과 타측으로 각각 형성되고, 상기 유로들의 각 단부에 위치한 칸막이판의 장공과 상기 유로는 상호 연통되며, 상기 칸막이판의 장공과 연결된 2개의 유로 중에서 어느 한 유로로 물이 공급되고 다른 유로로 배출되는 전해조가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기의 수처리장치를 이용한 수처리방법에 있어서, 계면 활성화된 순환수가 음극 전극판과 양극 전극판의 사이로 유동하는 단계와, 상기 순환수에 포함된 양이온과 음이온이 상기 순환수로부터 분리되어 서로 다른 극을 띠는 전극판으로 이동하는 단계와, 상기 순환수의 유로와 상기 전극판들 사이에 각각 형성된 다른 경로의 유로를 따라 배출수가 유동하면서 분리된 음이온과 양이온을 각각 수용하여 상기 전해조 밖으로 배출하는 단계 및, 상기 전해조에서 배출된 상기 음이온을 포함한 배출수가 수산화칼슘과 반응하는 단계를 포함하는 수처리방법이 제공된다.
아래에서, 본 발명에 따른 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 가스청정설비의 순환수처리장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 순환수처리장치의 전기분해장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 1에 도시된 전해조를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 한 쌍의 덮개판을 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 음극 전극판과 양극 전극판을 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 3에 도시된 칸막이판들을 나타낸 평면도이며, 도 7은 도 3에 도시된 분리막들을 나타낸 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수처리장치는 가스청정설비(150)를 거쳐 나온 순환수를 계면 활성화된 순환수로 변환하는 전기분해장치(100)와, 활성화된 순환수에서 음이온과 양이온을 분리하여 순환수로부터 제거하는 전해조(120)와, 상기 전해조(120)에서 음이온과 양이온이 제거된 순환수를 여과하는 필터(140)와, 전해조(120)로부터 배출되는 높은 염소이온농도를 갖는 배출수를 처리하는 염소이온처리장치(130)를 포함한다. 그리고, 필터(140)를 통과한 순환수는 제선공정 즉 가스에 포함된 분진을 포집하는 가스청정설비(150)로 유동하며, 이와 같은 경로로 계속 순환수는 순환된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기분해장치(100)는 그 일측에 유입구(103)가 형성되고 타측에 배출구(104)가 형성되며, 분진 등을 포집한 순환수가 유입구(103)로 유입되고 배출구(104)를 통해 배출된다. 이런 전기분해장치(100)의 내부에는 유입구(103)에서 배출구(104)로 흐르는 순환수의 유로방향을 중심으로 양극전극판(102)과 음극 전극판(101)이 마주하도록 위치하여 유입된 순환수를 계면활성을 갖는 순환수로 변환한다.
일반적으로 계면활성을 갖는 물은 표면장력이 약화되고, 침투, 적심, 분산기능의 세정효과가 뛰어나 설사, 부유물질을 많이 함유한 물일지라도 수처리장치에 부착물이 생성되지 않으며, 필터를 막지 않아 필터교체 없이 장시간 사용할 수 있다.
이와 같이 활성화된 순환수는 펌프(110)에 의해 전기분해장치(100)에서 전해조(120)로 유입된다. 이런 전해조(120)의 구조에 대해서는 차후에 상세히 설명하기로 하고, 아래에서는 전해조(120)에서 음이온과 양이온이 제거되는 관계에 대해 개략적으로 설명하겠다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전해조(120)의 내부에는 음극 전극판(122a)과 양극 전극판(122b)이 위치하고, 염소의 음이온(Cl-)과 칼슘 및 마그네슘의 양이온(Ca+, Mg2+)을 갖는 순환수는 이런 음극 전극판(122a)과 양극 전극판(122b)의 사이로 유입되며, 순환수에 함유된 양이온과 음이온은 반대의 극을 갖는 음극 전극판(122a)과 양극 전극판(122b) 쪽으로 이동한다. 이와 같이 한 쪽으로 이동한 양이온과 음이온은 전해조(120)에 유입되는 배출수를 따라 전해조(120) 외부로 배출된다. 이와 같이, 전해조(120)를 통과한 순환수는 양이온과 음이온이 현저하게 감소된 상태로서 수질이 개선된 상태로 전해조(120)에서 배출된다.
이와 같이 음이온과 양이온이 분리된 순환수 즉, 수질이 개선된 순환수는 필터(140)에 의해 여과된다. 전해조(120)에서 완전히 분리되지 않은 음이온과 양이온은 서로 결합하여 응집물을 형성하게 되는데, 필터(140)는 이런 응집물을 여과하기 위해 설치된다. 필터(140)를 통해 여과된 순환수는 가스청정설비(150)로 유동하여 분진 등을 포집하기 위해 분사된다.
한편, 음이온인 염소이온(Cl-)을 다량 함유한 배출수는 염소이온처리장치(130)로 유입된다. 염소이온처리장치(130)는 그 내부에 30wt%의 수산화칼슘 수용액이 채워져 있으며, 유입된 염소이온을 다량 함유한 배출수는 수산화칼슘 수용액과 아래의 화학식1과 같이 반응하여 표백분을 형성한다.
Cl2+ Ca(OH)2→ Ca(ClO)2+ H2
아래에서는 전해조(120)의 구조에 대해 상세히 설명하겠다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전해조(120)는 다수의 판들이 적층된 구조로서, 이런 판은 9장으로 4종류로 구분된다. 9장의 판은 한 쌍의 덮개판(121a, 121b)과, 한 쌍의 전극판(122a, 122b)과, 3장의 칸막이판(123a, 123b, 123c)과, 2장의 분리막(124a, 124b)으로 구분된다.
아래에서는 이들 각각의 판에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.
전해조(120)의 양 외측에 각각 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 덮개판(121a, 121b)이 위치한다. 이런 한 쌍의 덮개판(121a, 121b)은 순환수가 유입 및 배출되도록 형성된 관통공과 다수의 판들을 체결하기 위한 체결공(600)이 형성된 제1 덮개판(121a)과, 다수의 판을 체결하기 위한 체결공(600)만이 형성된 제2 덮개판(121b)으로 구분된다.
그리고, 제1 덮개판(121a)에 형성된 관통공은 제1 덮개판(121a)의 상하단부에 각각 판의 폭방향으로 3개씩 형성되고, 네 변을 따라 가장자리에 체결공(600)이 형성된다.
여기에서 상단에 형성된 3개의 관통공은 음이온이 다량 함유된 배출수가 배출되는 제1 배출구(301), 개선된 수질의 순환수가 배출되는 제2 배출구(302), 양이온이 다량 함유된 배출수가 배출되는 제3 배출구(303)이다. 그리고, 제1 덮개판(121a)의 하단에 형성된 3개의 관통공은 양이온을 배출하기 위한 배출수가 유입되는 제1 유입구(201), 활성화된 순환수가 유입되는 제2 유입구(202), 음이온을 배출하기 위한 배출수가 유입되는 제3 유입구(203)이다.
한편, 한 쌍의 전극판(122a, 122b)은 도 5에 도시된 바와 같다. 이들 전극판 중에서 음극 전극판(122a)에는 6개의 관통공이 제1 덮개판(121a)의 제1, 제2, 제3 배출구(301, 302, 303)와 제1, 제2, 제3 유입구(201, 202, 203)에 대응하여 형성된다.
여기에서, 제1 덮개판(121a)의 제1, 제2, 제3 배출구(301, 302, 303)와 대응하는 관통공을 제4, 제5, 제6 배출구(304, 305, 306)라 하고, 제1 덮개판(121a)의 제1, 제2, 제3 유입구(201, 202, 203)와 대응하는 관통공을 제4, 제5, 제6 유입구(204, 205, 206)라 하며, 음극 전극판(122a)의 관통공은 제1 덮개판(121a)의 관통공과 대응한 상태로, 음극 전극판(122a)은 제1 덮개판(121a)에 밀착된다.
그리고, 양극 전극판(122b)은 관통공이 형성되지 않은 평판으로서, 제2 덮개판(121b)에 밀착되어 위치한다.
이런 음극 전극판(122a)과 양극 전극판(122b)의 사이에는 3장의 칸막이판(123a, 123b, 123c)이 위치하고, 3장의 칸막이판(123a, 123b, 123c)의 사이에는 분리막(124a, 124b)이 각각 삽입되어 위치한다.
여기에서, 음극 전극판(122a)에 밀착된 한 칸막이판을 제1 칸막이판(123a)이라 하고, 가운데 위치한 다른 한 칸막이판을 제2 칸막이판(123b)이라 하며, 양극 전극판에 밀착된 또 다른 한 칸막이판을 제3 칸막이판(123c)이라 한다. 그리고, 제1 칸막이판(123a)과 제2 칸막이판(123b)의 사이에 위치한 분리막을 제1 분리막(124a)이라 하고, 제2 칸막이판(123b)과 제3 칸막이판(123c)의 사이에 위치한 분리막을 제2 분리막(124b)이라 한다.
각 칸막이판(123a, 123b, 123c)은 전극판(122a, 122b)의 크기와 대응하며, 상단부와 하단부에는 적어도 한 개의 관통공에서 3개의 관통공까지 형성되는데, 제1 칸막이판(123a)은 각각 3개씩의 관통공이 형성되고, 제2 칸막이판(123b)에는 2개씩의 관통공이, 그리고 제3 칸막이판(123c)에는 1개씩의 관통공이 형성된다.
그리고 칸막이판(123a, 123b, 123c)의 중앙부에 사각형의 관통공(400)이 형성된 상태에서, 사각 관통공(400)의 길이방향 양측변에는 그 길이방향을 따라 유로막(401)들이 상대 측변의 유로막(401)과 교차하게 형성된다.
한편, 제1 칸막이판(123a)의 상하단부에 각각 형성된 3개씩의 관통공은 음극 전극판(122a)에 형성된 관통공과 대응한다. 여기에서 음극 전극판(122a)의 제4,제5, 제6 유입구(204, 205, 206) 각각에 대응한 3개의 관통공을 제7, 제8, 제9 유입구(207, 208, 209)라 하고, 음극 전극판(122a)의 제4, 제5, 제6 배출구(304, 305, 306)에 대응하는 3개의 관통공을 제7, 제8, 제9 배출구(307, 308, 309)이라 한다.
그리고, 제7 유입구(207)와 제9 배출구(309)에는 사각 관통공(400)과 연결되는 유로(500)가 형성된다.
한편, 제1 칸막이판(123a)과 접하여 위치하는 제1 분리막(124a)은 그 상하단에 2개씩의 관통공이 각각 형성되는데, 제1 칸막이판(123a)의 제8, 제9 유입구(208, 209)와 제7, 제8 배출구(307, 308)와 각각 대응하는 제10, 제11 유입구(210, 211)와 제10, 제11 배출구(310, 311)가 형성된다.
그리고, 제2 칸막이판(123b)에 형성된 관통공은 제1 분리막(124a)의 제10, 제11 유입구(210, 211)와 제10, 제11 배출구(310, 311)에 대응하여 제12, 제13 유입구(212, 213)와 제12, 제13 배출구(312, 313)가 형성된다. 여기에서 제12 유입구(212)와 제13 배출구(313)에는 제2 칸막이판(123b)의 사각 관통공(400)과 연결되는 유로(500)가 각각 형성된다.
그리고, 제2 분리막(124b)에는 제2 칸막이판(123b)의 제12 배출구(312)와 제13 유입구(213)와 대응하여 제14 배출구(314)와 제14 유입구(214)가 형성된다.
그리고, 제3 칸막이판(123c)에는 제2 분리막(124b)의 제14 배출구(314)와 제14 유입구(214)와 대응하여 제15 배출구(315)와 제15 유입구(215)가 각각 형성되며, 제15 배출구(315)와 제15 유입구(215)에는 사각 관통공(400)과 연결되는유로(500)가 각각 형성된다.
이런 제3 칸막이판(123c)에는 양극 전극판(122b)이 밀착되고 양극 전극판(122b)에 제2 덮개판(121b)이 밀착된다.
그리고, 제1 덮개판(121a)과 제2 덮개판(121b)에 형성된 체결공(600)에는 볼트가 삽입되어 체결되어 제1 덮개판(121a)과 제2 덮개판(121b)의 사이에 위치한 전극판(122a, 122b)과 칸막이판(123a, 123b, 123c) 및 분리막(124a, 124b)을 압착한다.
이상과 같이 구성된 전해조에 공급된 활성화된 순환수를 수처리하는 과정에 대하여 상세히 설명하겠다.
전기분해장치(100)에서 활성화된 순환수가 제1 덮개판(121a)의 제2 유입구(202)로 유입된다. 그리고, 제1 덮개판(121a)의 제1 유입구(201)와 제3 유입구(203)에는 배출수가 전해조(120)의 내부에서 분리된 양이온 및 음이온을 각각 배출하기 위해 유입된다.
우선, 제2 유입구(202)를 통해 유입된 순환수는 음극 전극판(122a)의 제5 유입구(205)와 제1 칸막이판(123a)의 제8 유입구(208)와 제1 분리막(124a)의 제10 유입구(210)를 통과하여 제2 칸막이판(123b)의 제12 유입구(212)로 유동한다. 이때, 제2 칸막이판(123b)의 제12 유입구는 제2 분리막(124b)에 의해 막혀 있기 때문에 제12 유입구(212)에 형성된 유로(500)를 통해 제2 칸막이판(123b)의 사각 관통공(400)으로 유입된다. 이렇게 유입된 순환수는 유로막(401)을 따라 사각 관통공(400)에 채워지고, 제2 칸막이판(123b)의 제13 배출구(313)와 제1 분리막(124a)의 제11 배출구(311)와 제1 칸막이판(123a)의 제8 배출구(308)와 음극 전극판(122a)의 제5 배출구(305) 및 제1 덮개판(121a)의 제2 배출구(302)를 통해 배출된다. 이와 같이 배출된 순환수는 제2 칸막이판(123b)의 사각 관통공(400)을 통과하는 동안에 함유된 음이온과 양이온이 제거되어 수질 개선된 순환수의 상태로 필터(140)로 유동한다.
한편, 순환수가 제2 칸막이판(123b)의 사각 관통공(400)을 통과하면서, 순환수의 양이온은 음극 전극판(122a)이 위치한 쪽으로 이동하고, 그 반대로 음이온은 양극 전극판(122b)이 위치한 쪽으로 이동한다. 이와 같이 이동한 양이온과 음이온은 각각 이동방향에 위치한 제1 분리막(124a)과 제2 분리막(124b)을 관통하여 제1 칸막이판(123a)과 제3 칸막이판(123c)의 사각 관통공(400)에 위치한다.
이와 같이, 제1 칸막이판(123a)에 위치한 양이온과 제3 칸막이판(123c)에 위치한 음이온은 제1 덮개판(121a)의 제1 유입구(201)와 제3 유입구(203)를 통해 유입되는 각각의 배출수에 포함되어 전해조(120) 밖으로 배출된다.
아래에서는 제1 덮개판(121a)의 제1 유입구(201)를 통해 유입된 배출수의 유동경로에 대해 설명하겠다.
제1 덮개판(121a)의 제1 유입구(201)로 유입된 배출수는 음극 전극판(122a)의 제4 유입구(204)와 제1 칸막이판(123a)의 제7 유입구(207)로 유동한다. 이런 배출수는 제1 분리막(124a)에 막혀 제7 유입구(207)에 형성된 유로(500)를 통해 제1 칸막이판(123a)의 유로막(401)을 따라 사각 관통공(400)의 내부에 채워진다. 이와 같이 제1 칸막이판(123a)의 사각 관통공(400)에 채워진 배출수는 상단부에 형성된제9 배출구(309)에 형성된 유로(500)를 통해 제9 배출구(309)와 음극 전극판(122a)의 제6 배출구(306)와 제1 덮개판(121a)의 제3 배출구(303)를 통해 배출된다. 이와 같이 배출된 배출수에는 제1 칸막이판(123a)에 위치한 양이온을 다량 함유한 상태로 전해조(120)에서 배출된다. 이와 같이 배출된 다량의 양이온을 함유한 배출수는 무해하기 때문에 바로 하수구에 배출하여도 문제가 발생하지 않는다.
하지만, 아래에서 설명하는 주로 Cl-의 음이온을 다량 함유한 배출수는 염소이온처리장치(130)로 배출되어 상기 화학식1과 같은 화학반응을 통해 표백분으로 배출된다.
아래에서는 이런 음이온을 전해조로부터 배출하기 위해서 유입되는 배출수의 유동경로에 대해 설명하겠다.
음이온을 제거하기 위한 배출수가 전해조(120)의 제1 덮개판(121a)의 제3 유입구(203)를 통해 유입된다. 이런 배출수는 음극 전극판(122a)의 제6 유입구(206)와 제1 칸막이판(123a)의 제9 유입구(209)와 제1 분리막(124a)의 제11 유입구(211)와 제2 칸막이판(123b)의 제13 유입구(213)와 제2 분리막(124b)의 제14 유입구(214)를 통해 제3 칸막이판(123c)의 제15 유입구(215)에 채워지고, 이런 순환수는 제15 유입구(215)에 형성된 유로(500)를 통해 제3 칸막이판(123c)의 사각 관통공(400)에 채워지고, 제3 칸막이판(123c)의 제15 배출구(315)에 형성된 유로(500)를 통해 제15 배출구(315)에 채워진다.
이와 같이 제15 배출구(315)에 채워진 순환수는 제2 분리막(124b)의 제14 배출구(314)와 제2 칸막이판(123b)의 제12 배출구(312)와 제1 분리막(124a)의 제10배출구(310)와 제1 칸막이판(123a)의 제7 배출구(307)와 음극 전극판(122a)의 제4 배출구(304)를 통해 제1 덮개판(121a)의 제1 배출구(301)로 배출된다.
이와 같이 배출된 순환수에는 제3 칸막이판(123c)에 위치한 음이온을 다량 포함한 상태로 전해조(120)로부터 배출되어 염소이온처리장치(130)로 유입된다.
한편, 앞에서 설명한 전해조(120)의 각 칸막이판(123a, 123b, 123c)의 사각 관통공(400)에는 다수 개의 유로막(401)이 교차하여 설치되는데, 이는 순환수가 제2 칸막이판(123b)의 사각 관통공(400)을 느린 속도로 유동하면서 순환수에 함유된 양이온 및 음이온 대부분을 제거하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 가스청정설비의 순환수처리장치에서 전해조(120)로 유입되고 전해조(120)에서 배출되는 순환수와 배출수를 구분하여 설명하였으나, 이는 그 기능을 이해하기 편하도록 구분하여 기재한 것일 뿐이며, 배출수는 전기분해장치(100)로부터 배출된 순환수 일부가 분할되어 배출수의 기능을 수행할 수 있고, 다른 경우에는 다른 수질의 물이 배출수로 전해조에 유입되어 배출될 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 순환수처리장치를 실제 공정에 적용하여 실험하였다. 아래에서는 그 실험조건 및 결과에 대해 상세히 설명하겠다.
[실시예]
실제 제선공정에서 사용하는 순환수를 1m3/min의 유량으로 순환수처리장치에 공급하면서 실험하였다. 이때, 1350cm2의 면적을 갖는 음극 및 양극 전극판을 이용하였으며, 전원은 26V, 10.5A로 조정하였다. 그 결과 전해조로 공급되는 순환수를 4~6기압(Kg/cm2)으로 유입하였을 때에 이온분리가 용이하게 되었다. 전해조로 공급되는 수압변동에 따른 이온제거율은 표 1과 같다.
표 1에 나타난 바와 같이, 수압이 높아질수록 전해조의 전극에서 발생하는 기포가 미세하게 다량 발생함을 관찰할 수 있었으며, 따라서 전해조의 수압을 높일 경우에 물 속에 녹아 있는 염소이온이 다량 기화하여 음이온의 함량이 감소되었다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 가스청정설비의 순환수처리장치를 이용하여 순환수의 수질을 개선하기 전과 후의 측정한 결과를 표2에 나타내었다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 가스청정설비의 순환수처리장치로 순환수의 이온을 제거하였을 때에, 순환수의 수질이 크게 개선되었음을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법은 1차적으로 전해조에서 다량의 이온물질이 여과된 상태에서 잔존하는 이온물질이 서로 결합하여 생성된 응집물을 여과하기 때문에 생성된 응집물의 양이 작아 필터의 교체주기가 장기화 될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법은 화학약품을 사용하지 않기 때문에 2차적인 환경오염을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 가스청정설비의 순환수처리장치 및 그 수처리방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

  1. 배출가스를 청정화하기 위해 상기 배출가스에 물을 분사하고 분사된 물을 수집하여 순환하는 가스청정설비 중에서 순환하는 순환수에 포함된 이온을 제거하는 수처리장치에 있어서,
    유입되는 상기 순환수를 계면활성을 갖는 순환수로 변환하여 배출하는 전기분해장치와,
    상기 전기분해장치로부터 유입되는 상기 순환수에서 양이온과 음이온을 분리하고 양/음이온이 제거된 순환수와 분리된 양이온을 다량 포함한 배출수 및 분리된 음이온을 다량 포함한 배출수를 각각 다른 유로로 배출하는 전해조와,
    상기 전해조에서 배출된 양/음이온이 제거된 순환수를 여과하는 필터 및,
    상기 전해조에서 배출된 음이온을 다량 포함한 배출수가 수산화칼슘과 반응하도록 수산화칼슘을 수용하는 이온처리장치를 포함하며,
    상기 전기분해장치에는 음극 전극판과 양극 전극판이 마주하여 위치하고, 상기 순환수가 상기 음극 전극판과 상기 양극 전극판의 사이로 유동하며,
    상기 전해조에는 음극 전극판과 양극 전극판이 마주하여 위치하고, 상기 음극 전극판과 상기 양극 전극판의 사이에는 계면 활성화된 순환수가 유동하는 유로가 형성되고, 상기 유로와 음극 전극판의 사이와 상기 유로와 양극 전극판의 사이에는 상기 배출수가 유동하는 다른 유로가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리장치.
  2. 물에 포함된 양이온과 음이온을 제거하기 위한 전해조에 있어서,
    최외측에 각각 위치한 2장의 덮개판과, 상기 2장의 덮개판의 사이에 위치하는 양극 전극판과 음극 전극판과, 상기 양극 전극판과 음극 전극판의 사이에 위치하는 3장의 칸막이판과, 상기 칸막이판들의 사이에 각각 위치하는 2장의 분리막들이 밀착 배치되고,
    상기 칸막이판 각각에는 장공이 길이방향으로 일측에서 타측으로 형성되며,
    2개의 유로가 어느 한 덮개판에서 상대적으로 가장 멀리 위치한 칸막이판의 일측과 타측으로 각각 형성되고, 2개의 유로가 상기 어느 한 덮개판에서 중간에 위치한 칸막이판의 일측과 타측으로 각각 형성되고, 2개의 유로가 상기 어느 한 덮개판에서 상대적으로 가장 근접한 칸막이판의 일측과 타측으로 각각 형성되고,
    상기 유로들의 각 단부에 위치한 칸막이판의 장공과 상기 유로는 상호 연통되며, 상기 칸막이판의 장공과 연결된 2개의 유로 중에서 어느 한 유로로 물이 공급되고 다른 유로로 배출되는 것을 특징으로 하는 전해조.
  3. 청구항 1의 수처리장치를 이용한 수처리방법에 있어서,
    계면 활성화된 순환수가 음극 전극판과 양극 전극판의 사이로 유동하는 단계와,
    상기 순환수에 포함된 양이온과 음이온이 상기 순환수로부터 분리되어 서로 다른 극을 띠는 전극판으로 이동하는 단계와,
    상기 순환수의 유로와 상기 전극판들 사이에 각각 형성된 다른 경로의 유로를 따라 배출수가 유동하면서 분리된 음이온과 양이온을 각각 수용하여 상기 전해조 밖으로 배출하는 단계 및,
    상기 전해조에서 배출된 상기 음이온을 포함한 배출수가 수산화칼슘과 반응하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.
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