KR20050044230A - Electrolytic system with enhanced performance of pollute destroy - Google Patents

Electrolytic system with enhanced performance of pollute destroy Download PDF

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KR20050044230A KR1020030078835A KR20030078835A KR20050044230A KR 20050044230 A KR20050044230 A KR 20050044230A KR 1020030078835 A KR1020030078835 A KR 1020030078835A KR 20030078835 A KR20030078835 A KR 20030078835A KR 20050044230 A KR20050044230 A KR 20050044230A
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Abstract

본 발명은 상수도, 하수도 및 수영장등 살균제를 필요로 하는 곳에서 현장에서 약품 사용없이 전기화학적 원리를 이용 살균제를 제조 하여 공급하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for producing and supplying a disinfectant using electrochemical principles in the field where a disinfectant is required such as water supply, sewage and swimming pool without using chemicals.

더욱 상세히는 제1 전기화학 반응셀 와 제2 전기화학 반응셀를 설치하여 제1 반응기에서는 살균제를 발생하고, 제2 반응기에서는 수영장에 유입된 오염물을 전기분해하여 분해하는 살균제 발생과 오염물을 분해하는 기능을 가지는 전기화학적 시스템에 관한 것이다.More specifically, the first electrochemical reaction cell and the second electrochemical reaction cell are installed to generate a disinfectant in the first reactor, and in the second reactor, disinfectant generation and the function of decomposing contaminants by electrolyzing and decomposing contaminants introduced into the swimming pool. It relates to an electrochemical system having a.

Description

오염물 분해기능이 보강된 전기화학적 시스템{Electrolytic system with enhanced performance of pollute destroy}Electrochemical system with enhanced performance of pollute destroy}

본 발명은 정수장, 하수장, 수영장 및 대중 목욕탕등에서 필요한 살균제를 현장에서 소금을 이용하여 전기화학적으로 살균제를 생성하는 시스템에 관한 것이다.특히 수영장등에서는 기체상의 염소(Cl2), 액체염소계열인 차아염소산소다(NaOCl), 고체 염소 계열인 하이포아염소산칼슘(CaCOCl·2H2O)의 소독약품을 사용하여 왔으나 최근에는 화학약품을 사용하지 않고 소금을 이용한 무격막 전기분해 방식이 최근 이용되고 있다. 격막이 없는 무격막식 전기분해 방법은 전기화학 반응셀내에 소금물을 공급하여 양극에서는 산화 반응이, 음극에서는 환원반응이 일어나, 이들의 혼합에 의해 살균제가 발생한다.The present invention relates to a system for generating a disinfectant by electrochemical by using a salt of disinfectants needed, etc. Water Treatment Plant, Chapter sewage, pool and public bath in the field. In particular etc. pool is chlorine (Cl 2), the liquid chlorine-based gaseous Disinfectant chemicals such as sodium hypochlorite (NaOCl) and calcium chlorite (CaCOCl 2H 2 O), which are solid chlorine series, have been used, but recently, a non-diaphragm electrolysis method using salt has not been used recently. . In the non-diaphragm-type electrolysis method, salt water is supplied into an electrochemical reaction cell, an oxidation reaction occurs at an anode, and a reduction reaction occurs at a cathode, and a fungicide is generated by mixing them.

전기분해를 이용하면서 무격막 방법으로 살균제를 발생시키는 방법은 수영장 물에 소금을 풀어 배관에 흐르는 약 5000pppm의 저농도 소금물 전기분해하여 살균제를 발생시키는 배관설치형 시스템과 수영장 배관과는 별도로 전기화학 반응셀을 설치 셀에 소금물을 공급한 후 전기분해에 의해 살균제를 발생시키고 저장조에 저장한 후 이를 일정량 씩 공급하는 배관 투입형 시스템으로 나눌 수 있다.The method of generating the disinfectant by the non-diaphragm method while using electrolysis is to install the electrochemical reaction cell separately from the pipe installation system and the pool piping, in which the salt is dissolved in the pool water to electrolyze the low concentration salt water of about 5000ppm flowing through the pipe to generate the sterilizer. After supplying brine to the installation cell, it can be divided into a piping input system that generates a disinfectant by electrolysis, stores it in a storage tank, and supplies it by a predetermined amount.

서금아쿠아등에서 보급하고 있는 배관설치형 전기화학적 살균제 발생기는 그림1과 같이 설명할 수 있다. 수영장 풀(1)에 소금을 투입하면 소금물은 수영장 풀(1)에서 오버플로우되는 물을 수집하는 밸런싱탱크(2), 머리카락등 크기가 큰 물체를 제거하는 집모기(3), 오염물을 응집시키는 응집제 투입 및 응집된 오염물을 제거하는 샌드 또는 활성탄 필터로 구성된 여과기(4), 그리고 물을 28C로 유지하기 위한 열교환기를 거쳐 살균제 발생 기능의 전기화학적 반응셀을 통과하여 다시 수영장 풀로 공급하는 순환구조를 가지고 있다.Piping-mounted electrochemical disinfectant generators supplied by Seogeum Aqua etc. can be described as shown in Figure 1. When salt is added to the pool pool (1), the brine collects overflowing water from the pool pool (1), a balancing tank (2), a collector (3) to remove large objects such as hair, and aggregates contaminants. A filter structure consisting of a sand or activated carbon filter which removes coagulant and removes contaminants, and a heat exchanger for maintaining water at 28C, passes through an electrochemical reaction cell having a sterilant generation function, and supplies a circulation structure to the pool pool. Have.

수영장내 소금물 농도는 5000ppm 정도이며, 배관에 설치된 전기분해조에서 살균제를 발생기는 살균제를 발생하는 것외에 유영자와 함께 유입되는 오염물(질소성분, 단백질성분)등을 분해하여 수영장 물의 정화 시스템(여과기(4))등에 부하량을 감소시켜 살균제 대체외에 보충수를 절감하는 경제적인 효과등이 있으나, 배관내에 소금물 때문에 배관의 부식이 일어나 관리의 어려움이 있다.The concentration of salt water in the swimming pool is about 5000ppm, and in the electrolysis tank installed in the pipe, the disinfectant generator generates the disinfectant, in addition to decomposing contaminants (nitrogen and protein components) that flows in with the swimmer (purifier). (4)) There is an economic effect of reducing the supplementary water in addition to replacing the disinfectant by reducing the load, etc., but there is a difficulty in management due to the corrosion of the pipe due to the salt water in the pipe.

한편, 한국 마이옥스(MIOX)사에서 공급하고 있는 배관투입형 전기화학적 시스템은 그림2와 같다.On the other hand, the pipe injection type electrochemical system supplied by MIOX Korea is shown in Figure 2.

수영장 풀(1)에서 오버플로우되는 물을 수집하는 밸런싱탱크(2), 머리카락등 크기가 큰 물체를 제거하는 집모기(3), 오염물을 응집시키는 응집제 투입 및 응집된 오염물을 제거하는 샌드 또는 활성탄 필터로 구성된 여과기(4), 그리고 물을 28C로 유지하기 위한 열교환기를 거쳐 수영장 풀로 공급하는 순환 구조를 가지고 있으며, 살균제 발생기는 수영장 배관 시스템과는 별도로 구성되며 일정량의 소금을 저장하는 소금저장조(10), 소금에 존재하는 칼슘과 마그네슘을 제거하는 연수기, 소금물을 전기분해하여 살균제를 제조하는 전기화학 반응셀(11), 전기화학 반응부에서 제조된 살균제를 저장하는 저장조(12), 저장된 살균제를 배관에 공급하는 펌프등으로 구성되어 있다.Balancing tank (2) for collecting the overflowed water from the pool (1), collector (3) for removing large objects such as hair, injection of flocculant to agglomerate contaminants and sand or activated carbon to remove agglomerated contaminants Filter (4) consisting of a filter, and the circulation structure to supply to the pool pool through a heat exchanger for maintaining water at 28C, the sterilizer generator is configured separately from the pool piping system, salt storage tank for storing a certain amount of salt (10) ), A water softener to remove calcium and magnesium in salt, an electrochemical reaction cell (11) for electrolyzing salt water to produce a disinfectant, a storage tank (12) for storing the disinfectant prepared in the electrochemical reaction unit, and a stored sterilizer Consists of a pump to supply piping.

수영장 배관과는 별도로 전기화학 반응셀을 설치 소금물을 전기분해하여 살균제를 발생시키는 방법은 배관 부식 문제 등이 없으나 공정이 복잡하고, 이로 인한 비용상의 문제, 설치 공간이 많이 요구되는 등의 단점이 있다.The installation of electrochemical reaction cell separately from the pool piping does not cause the corrosion of pipes, but the process is complicated and the cost is complicated and the installation space is required. .

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 수영장 배관상에 전기화학반응셀을 설치하여 수영장에 소금 투입 없이 전기분해에 의해 살균제를 발생시키면서, 유영자와 함께 유입되는 오염물(질소성분, 단백질성분)등을 분해하는 시스템에 관한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems by installing an electrochemical reaction cell on the pool piping to generate a fungicide by electrolysis without adding salt to the pool, while contaminants (nitrogen component, protein component introduced into the swimming pool) It is about a system which disassembles).

첨부한 도면3에 의거하여 본 발명에 따른 원리를 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings 3 will be described in detail the principle according to the present invention.

수영장 풀(1)에서 오버플로우되는 물을 수집하는 밸런싱탱크(2), 머리카락등 크기가 큰 물체를 제거하는 집모기(3), 오염물을 응집시키는 응집제 투입 및 응집된 오염물을 제거하는 샌드 또는 활성탄 필터로 구성된 여과기(4), 그리고 물을 28C로 유지하기 위한 열교환기를 거쳐 전기화학적 반응셀1(51)과 전기화학적 반응셀2(52)를 통과하여 다시 수영장 풀로 공급하는 순환 구조를 가지고 있다. 전기화학 반응셀2(52)은 오염물을 제거하는 기능을 가지며, 전기화학 반응셀1(51)는 외부에서 소금을 공급받아 살균제를 발생시킨다.Balancing tank (2) for collecting the overflowed water from the pool (1), collector (3) for removing large objects such as hair, injection of flocculant to agglomerate contaminants and sand or activated carbon to remove agglomerated contaminants Through a filter 4 composed of a filter, and a heat exchanger for maintaining water at 28C, it has a circulation structure that passes through the electrochemical reaction cell 1 (51) and the electrochemical reaction cell 2 (52) and supplies it back to the pool pool. The electrochemical reaction cell 2 (52) has a function of removing contaminants, the electrochemical reaction cell 1 (51) is supplied with salt from the outside to generate a disinfectant.

첨부한 도면4에 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 수영장 물의 순환 배관을 분기시켜 수영장 순환 배관에 밸브(6)와 분기라인의 인입라인에 밸브(4)와 출구 라인에 밸브(5)를 설치하여 순환수의 흐름 및 방향을 조절한다. 순환되는 물은 전기화학 반응셀1(1)과 반응셀2(2)를 거치며, 전기화학 반응셀1(1)는 소금물 저장조(11)에서 펌프(10)에의해 공급되는 소금물을 이용 살균제를 제조하며, 전기화학 반응셀2(2)에서는 순환수를 전기분해하여 오염물을 제거한다. 이때 수영장 배관내 염소농도(8)와 소금농도(7)을 측정하는 측정센서로부터 측정값을 시스템 콘트롤러(9)로 전달되며 전달된 값과 원하는 값을 비교하여 적절한 소금물의 농도와 염소농도를 유지하기 위해 전기화학 반응셀1(1)과 전기화학 반응셀2 (2)에 공급하는 전류를 제어한다.Referring to the accompanying drawings, an embodiment according to the present invention in detail as follows. By diverting the circulation pipe of the pool water, the valve 6 is installed in the inlet line of the valve 6 and the branch line in the pool circulation pipe, and the valve 5 is installed in the outlet line to adjust the flow and direction of the circulating water. The circulated water passes through the electrochemical reaction cell 1 (1) and the reaction cell 2 (2), and the electrochemical reaction cell 1 (1) uses a salt water supplied by the pump 10 from the brine storage tank 11 to disinfect the fungicide. In the electrochemical reaction cell 2 (2), contaminants are removed by electrolysis of the circulating water. At this time, the measured value is transferred from the measuring sensor for measuring the chlorine concentration (8) and salt concentration (7) in the pool pipe to the system controller (9), and the appropriate salt water concentration and chlorine concentration are maintained by comparing the transferred value with the desired value. In order to control the current supplied to the electrochemical reaction cell 1 (1) and the electrochemical reaction cell 2 (2).

그림5-가는 전기분해를 이용한 살균제 발생 및 오염물 분해를 위한 전기화학 반응셀 시스템의 설치사진 예이며,그림5-나는 5-가의 원부분의 전극 설치도이다. 그림과 같이 격막이 없는 무격막 시스템이며, 그 전기화학셀내에는 양극(2)과 음극(1)이 교대로 복수개가 설치되며, 양극은 양극으로만 용접된 양극전류공급부(4)와 음극으로만 용접된 음극전류취합부(3)을 가지며 이는 외부 전원과 연결을 위한 양극전류공급부(4)에 용접된 양극전류공급볼트(5)와 음극전류취합부(3)과 용접된 음극전류취합볼트(6)으로 구성된다. 이때 전기화학 반응셀1과 전기화학 반응셀2의 수치는 동일하다.Figure 5-A is an example of the installation of electrochemical reaction cell system for the generation of disinfectant and electrolytic decomposition using electrolysis. As shown in the figure, it is a non-diaphragm system, and a plurality of anodes (2) and cathodes (1) are alternately installed in the electrochemical cell, and the anodes are the anode current supply unit 4 and the cathode welded only to the anode. Only the negative electrode current collecting part 3 welded, which is a positive electrode current supply bolt (5) welded to the positive electrode current supply unit (4) for connection with an external power source and a negative current collector bolt welded to the negative current collector (3) It consists of (6). At this time, the values of the electrochemical reaction cell 1 and the electrochemical reaction cell 2 are the same.

전기화학 반응셀 2는 다수의 양극(10)과 음극(20)으로 구성되며, 유영자와 함께 유입되는 오염물을 분해하는 기능을 한다. 이때의 반응식은 그림6과 같다. 양극(10)은 오염물이 원할이 일어나는 전극촉매가 코팅된 것을 제조하며, 이때 티타늄(Ti) 기재(substrate)위에 백금도금 또는 산소발생 촉매인 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등의 산화물을 사용한 수치안정성 전극(DSA)을 주로 사용한다. 바람직하게는 이리듐(Ir)과 주석(Sn)의 복합 산화물이 적합하다. 음극(20)은 스테인레스 스틸, 니켈, 마일드 스틸, 티타늄 기재외에 수소 발생촉매 백금 및 그의 산화물을 주로 사용한다.Electrochemical reaction cell 2 is composed of a plurality of positive electrode 10 and the negative electrode 20, and serves to decompose contaminants introduced with the streamer. The reaction equation is shown in Figure 6. The anode 10 is manufactured by coating an electrocatalyst in which pollutants are desired. In this case, an oxide such as iridium (Ir) or ruthenium (Ru), which is a platinum plating or oxygen generating catalyst, is used on a titanium substrate. Numerically stable electrodes (DSA) are mainly used. Preferably, a composite oxide of iridium (Ir) and tin (Sn) is suitable. The cathode 20 mainly uses hydrogen generating catalyst platinum and oxides thereof in addition to stainless steel, nickel, mild steel, and titanium substrates.

전기화학 반응셀 1의 양극(10)은 살균제인 염소등이 발생 반응이 원활히 일어날 수 있도록 이에 적합한 촉매를 사용한다. 양극(10)은 티타늄(Ti) 기재(substrate)위에 백금도금 또는 산소발생 촉매인 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등의 산화물을 사용한 수치안정성 전극(DSA)을 주로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 루테늄(Ru)와 주석(Sn)의 복합산화물 전극이 바람직하다. 음극(20)은 스테인레스 스틸, 니켈, 마일드 스틸, 티타늄 기재외에 수소 발생촉매 백금 및 그의 산화물을 주로 사용한다.The positive electrode 10 of the electrochemical reaction cell 1 uses a catalyst suitable for the generation of chlorine, which is a bactericide, so that the reaction can occur smoothly. The anode 10 may mainly use a numerically stable electrode (DSA) using an oxide such as iridium (Ir) or ruthenium (Ru), which is a platinum plating or an oxygen generating catalyst, on a titanium (Ti) substrate. Composite oxide electrodes of ruthenium (Ru) and tin (Sn) are preferred. The cathode 20 mainly uses hydrogen generating catalyst platinum and oxides thereof in addition to stainless steel, nickel, mild steel, and titanium substrates.

그림7은 전기화학 반응셀내의 반응 개념도로서 전기화학 반응셀1 (10)내에서는 반응셀 하단부에 소금물이 유입되는 유입부(11)와 유입된 소금물과 순환되는 수영장 물과의 혼합이 일어나는 혼합부(12), 혼합된 소금물의 반응부(13)로 구성된다. 유입부(11)에서의 소금물 농도는 20wt%, 혼합부(12)에서 혼합된 소금물의 농도는 0.5%~4%, 반응부(13)에서는 전기분해 반응에의해 차아염소산 소다 농도가 1%까지 생성된다.Fig. 7 is a conceptual diagram of the reaction in the electrochemical reaction cell. In the electrochemical reaction cell 1 (10), the mixing part where the mixing of the inlet part 11 where the brine flows into the lower part of the reaction cell and the introduced brine and the circulating pool water occurs. (12) and the reaction part 13 of the mixed salt water. The brine concentration in the inlet 11 is 20wt%, the concentration of the brine mixed in the mixing section 12 is 0.5% ~ 4%, the soda hypochlorite concentration up to 1% by the electrolysis reaction in the reaction section 13 Is generated.

상기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하는 것으로서 이들 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하지는 않는다.The above examples are intended to explain the present invention in more detail, and these examples do not limit the technical scope of the present invention.

본 발명은 약품 사용없이 전기화학적 원리를 이용 살균제 발생과 오염물을 분해하는 기능을 가지게 되어 순환되는 물의 정수 및 살균에 매우 경제적으로 적용가능하다.The present invention has the function of generating the disinfectant and decomposing contaminants using the electrochemical principle without the use of chemicals and is very economically applicable to the purification and sterilization of circulating water.

도면 1은 배관 설치형 살균제 발생기1 is a pipe mounted sterilizer generator

도면 2는 배관 투입형 살균제 발생기2 is a pipe input sterilizer generator

도면 3은 본 발명의 장치의 전기화학적 시스템 구성도3 is a schematic diagram of the electrochemical system of the device of the present invention.

도면 4는 본 발명의 장치 배관도4 is a device piping diagram of the present invention

도면 6은 설치 사진 및 전극 구조도6 is an installation photo and electrode structure diagram

도면 7는 전기화학적 반응셀 1내의 살균제 발생 반응Figure 7 shows the bactericide generation reaction in the electrochemical reaction cell 1

도면 8는 제2 전기화학적 반응기내의 오염물 분해반응8 is a contaminant decomposition reaction in a second electrochemical reactor

Claims (3)

순환되는 물을 정수하기 위해 배관에 복수의 전기화학적 반응셀이 설치되며, 동일한 반응셀 구조를 가지나, 기능이 살균제 발생과 물의 오염물을 분해하는 반응셀로 구분되는 시스템In order to purify the water circulated, a plurality of electrochemical reaction cells are installed in the pipe, and have the same reaction cell structure, but the function is divided into reaction cells that generate sterilant and decompose water contaminants. 제l항에 있어서 소금물과 염소의 농도를 측정하여 제어시스템에의해 전기화학 반응셀에 공급되는 전류량과 전압 조절하는 시스템The system for controlling the amount of current and voltage supplied to the electrochemical reaction cell by the control system by measuring the concentration of brine and chlorine according to claim 1. 제1항에 있어서 살균제용 발생 전기화학적 반응셀의 전극이 루테늄(Ru)와 주석(Sn)의 복합 산화물 전극으로 구성되며 오염물 분해 전기화학적 반응셀의 전극은 이리듐(Ru)와 주석(Sn)의 복합 산화물 전극으로 구성되는 시스템The electrode of the generated electrochemical reaction cell for the disinfectant is composed of a composite oxide electrode of ruthenium (Ru) and tin (Sn), and the electrode of the contaminant decomposition electrochemical reaction cell is formed of iridium (Ru) and tin (Sn). System consists of composite oxide electrodes
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