KR20080008921A

KR20080008921A - 산업 폐수 처리용 폐수정화장치

Info

Publication number: KR20080008921A
Application number: KR1020060069126A
Authority: KR
Inventors: 서두하; 김학석; 구봉헌; 전봉준; 박승철
Original assignee: 주식회사 씨티아이
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-01-24

Abstract

본 발명은 다양한 종류의 폐수를 다수의 전극판 사이로 폐수를 유입시켜,

1차 반응조에서 전기응집/산화 반응중 응집반응을 주로 하여 폐수를 처리하고, 슬러지 및 혼합 SS를 분리처리할 수 있으며, 유출수는 2차 반응조로 유입시키는 구조로,

2차 반응조에서는 전기응집 산화반응중 산화반응을 주로하며, 1차 반응조 유출수를 유입수로하고, 1차 반응조에서 처리되지 못한 특정 성상의 폐수 처리를, 역시 전기응집의 원리를 이용하여 처리한다. 그리고 유출수는 DAF 펌프(용존공기부상펌프)로 슬러지와 처리수를 분리한다.

이때, 1차 반응조, 2차 반응조 및 DAF 펌프(용존공기부상펌프)에서 분리된 슬러지는 슬러지 수집조로 모여지고, DAF펌프에서 유출된 처리수는 기타 여과장치 및 알카리수 제조 반응조로 보내진다.

알카리수 제조 반응조에서 제조된 알카리수는 1차 반응조 투입전 폐수, 즉 원폐수를 중화시키는 약품 대용으로 사용함에 따라 원폐수 pH조정을 위한 약품의 투입이 없이 본 시스템의 운전 및 가동이 가능하다. 그러므로, 경제적인 시스템 가동이 가능하다.

본 특허는 상기와 같이 공업화와 불가분의 요소인 화학폐수, 섬유염색폐수, 중금속 및 도금 폐수를 경제적이고 효율적으로 처리하여 사회 환경 발전에 이바지하고자 함에 발명의 목적이 있다.

중화조, 1차 반응조, 2차 반응조, DAF 펌프(용존공기부상펌프), 알카리수 제조 반응조,

Description

산업 폐수 처리용 폐수정화장치{INDUSTRY WASTEWATER TREATMENT SYSTEM}

도1은 전기응집 반응조의 결합상태 단면도

도2은 전기응집반응조의 웨어의 구조도

도3는 폐수처리장치의 공정도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100:중화조 110:알카리수 투입구

200:제1차반응조 210:원폐수 유입구

220:제1차 처리수 유출구 221:1차 처리수 구분 밸브

230:슬러지 배출구

240:유입 유도구 241:혼합방지벽 243:웨어

250:전극판(ELECTRODE) 260:전극판 하부지지대

270:전극판 상부고정부

300:제2차반응조 310:2차반응조 유입구

320:2차반응조 유출구 330:2차반응조 슬러지 배출구

400:DAF SYSTEM(용존공기 부상펌프) 410:유입구 420:슬러지 배출구

430:처리수 유출구 440:처리수 회수(RECYCLE)구

500:알카리수 제조장치 510:유입구

520:알카리수 유출구

600:슬러지 저장조

700:정류기

본 발명은 전기응집을 이용한 폐수정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수속에 존재하는 중금속류 및 유해금속을 다수개의 전기응집 반응조, DAF SYSTEM(용존공기부상펌프) 및 알카리수 제조 반응조를 이용하여, 간편하고 경제적인 운전 및 가동을 위한 폐수정화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 산업폐수 및 생활오수 처리방법으로는 침전, 여과 등을 이용한 물리적 처리방법, 화학약품을 투입하여 화학반응에 의한 처리를 하는 화학적 처리방법, 미생물을 이용하여 유기물을 분해 처리하는 생물학적 처리방법이 주종을 이루고 있다.

이와 같은 종래의 폐수처리장치는 설치규모가 크고, 설치구조가 복잡하여 설치비용이 고가일 뿐만 아니라 설치규모의 크기로 인하여 대규모의 설치면적이 필요하며, 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.

공지의 기술을 살펴보면, 다음과 같다.

전기응집 및 자성유체분리를 조합한 산업폐수의 처리장치 및 그 처리방법[등록번호 10-0479646, 등록일자 2005.03.21]는 폐수의 처리를 위하여, 자성미분체를 투입하여, 오염물질을 전기응집시켜 자성을 갖는 자성플럭을 형성시키고, 혼합슬러지에서 자성플럭을 포집하여, 자성플럭과 처리수를 분리하는 방법이다. 또 pH조정을 위해서 지속적으로 pH조정제를 투입 하여야 한다. 그러므로, 적정량의 자성 미분체를 투입하기 위한 시설 및 슬러지에서 자성미분체를 회수하기 위한 시설이 추가적으로 설치되어야 하는 문제점이 있다. 그리고 pH 조정을 위해서는 처리수 유입에 따라 지속적으로 pH조정제 투입이 이루어져야 하므로, 운영비용이 증가하여 경제적인 운영에 어려움이 많을 수 있다.

액체의 전기응집 방법 및 장치[등록번호 10-0395731, 등록일자 2003.08.12]는 챔브 및 하우징으로 구성된 2중 구조로, 폐수를 챔브로 유입시키기 위해서는 폐수에 압력을 가하기 위한 펌프 등의 장치를 설치하여야 하고, 전기적인 반응시 기포의 생성 등으로 인하여 내부압력이 상승함에 따른 문제 등으로 대용량의 폐수처리에는 문제가 있을 수 있다.

전도성 메니아를 이용한 전기응집처리 장치[공개번호 10-2004-0092663, 공개 일자 2004.11.04]는 응집제 용출 금속을 고정시키지 않고 저장통에 넣어서 반응시키고, 반응을 활성화 시키고자 전도성 메디아(탄소소재 또는 전도성 고분자로 성형된 메니아로, 크기가 1mm 이상 10mm 이하인 메니아)를 이용하는 것이다. 전극 교체를 하지 않는 장점이 있으나, 전도성 메니아의 사용 등 부수적인 작업 및 비용이 발생한다,

고효율 전기응집 폐수처리장치[등록번호 20-0314427, 등록일자 2003.05.14]는 하우징의 내부 양측면에 수직으로 다수의 전극판을 설치함에 따라, 소규모의 저농도의 폐수처리에는 이용가능할 수 있으나, 전기응집에 따른 기포의 발생이 많거나 반응에 따른 슬러지가 많이 발생하는 폐수의 경우, 장치의 파손 및 처리 불능의 상태가 되기 쉽고, 내부 파이프의 외측벽에 절연판 부착 등으로 제작의 어려움 있고, 전극판을 구성하는 부분과 외부 하우징의 2중구조로, 소용량의 폐수처리에 이용 가능하다 할 수 있다.

상기에 언급한 종래의 기술들은, 전기응집 반응을 위해 유입수에 압력을 가하는 장치가 필요하고, 전도성 메디아를 투입하거나, 자성미분체 등 전기응집 반응 및 반응의 활성화를 위하여, 여러가지 부수적인 장치가 필요하다. 그러므로, 상기 기술을 이용한 시스템 이용시, 부수시스템의 고장으로 시스템 전체에 영향을 미칠 수 있는 요소가 증가 함으로, 전체적인 시스템의 신뢰도는 저하될 수 밖에 없다. 또 하우징 및 챔브의 2중 구조로, 처리용량이 작은 소용량의 폐수 처리에는 적용이 가능할지라도, 공업용 대용량의 시스템에 적용하기에는 한계가 있을 것으로 판단된다.

본 발명의 발명자들이, 종전에 개발 특허 출원한 기술인, 폐수처리용 전기반응조[공개번호 10-2005-0096873, 공개일자 2005.10.06] 및 전기응집을 이용한 폐수정화장치[공개번호 10-2006-0042419, 공개일자 2006.05.12]는 원폐수에 슬러지가 많이 포함되어 있을 때, 적용하면 효과적인 시스템이다. 일반적으로 산업현장에서 발생하는 폐수는 중금속 및 화학약품에 의한 특정 성상의 오염물질만을 포함하는 경우가 많다. 특히, 산업현장의 단위 사업장별로 특정 성상의 폐수처리에 적합한 전기응집 반응조 및 폐수정화장치의 필요성이 절실하게 대두되고 있다.

본 시스템의 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 산업현장에서 설치 및 가동이 쉽고, 경제적 시설 운용이 가능토록, 팩키지 형식의 폐수정화 시스템을 제작코자 하며, 관련분야 통상의 지식을 사람이 인지 가능토록, 다음과 같이 상세히 설명코자 한다.

본 발명의 특징에 따르면,

액체 전기응집용 장치가 제공된다. 가장 간단한 형태에 있어서, 폐수를 유입하는 유입구와 처리수를 배출하는 배출구 및 전기적인 반응에 따른 침전 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구와 전극판(ELECTRODE) 및 전극판을 고정하는 장치를 포함한다. 상기 장치에 유입된 폐수는 전기적인 반응과 함께 자연적으로 혼합되며, 전기 적인 반응에 따라 침전 슬러지는 하부로 가라 앉고, 처리수는 배출통로를 따라 상향 배출되는 구조로, 반응시간의 경과에 따라, 유입구보다 낮게 위치한 배출구를 통하여 다음 처리 공정으로 이동하는 구조이다. 즉, 액체의 흐름은 전극판과 반응조의 측면을 따라 자연적인 대류의 흐름을 이루고, 반응의 진행에 따라 수평으로 이동한다.

제어유닛은 입력되는 AC 선전압을 DC 전압으로 정류하고, 반응시간에 따라 반응조에 유입되는 유량을 조절하고, 전기 리드선은 제어 유닛에 의해 형성된 DC전압을 상기 전극판(ELECTRODE)에 인가한다. 또 제어 유닛은 입력상태를 감시할 뿐만 아니라 상기 응집과정을 제어할 있는 출력을 산출할 수 있도록 프로그램 가능한 논리 콘트롤러(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)의 형태로 구성한다. 그리고 제어유닛에 연결된 극성은 상기 콘트롤러에 의해 제어되는 타이밍스퀀스(TIMING SEQUENCE)에 따라 반전될 수 있다.

제1반응조에서 처리하고자 하는 오염물질은 전극판(ELECTRODE) 금속의 종류, 폐수가 반응조 내에 위치해 있는 시간과 적정 전류의 공급에 의하여 일정 성분의 오염물질을 슬러지 형태로 배출시키고, 처리된 폐수는, 제1반응조 하류에 설치된 제2반응조에서 추가적인 오염물질의 처리가 가능하다. 상기에 응급한 바와 같이 전기극판 금속의 종류를 변경시키거나, 전극판에 인가되는 전류량의 변경 및 반응시간의 조절에 의하여 추가적인 오염물질을 제거한다. 일반적으로 공업용폐수(화학공장, 도금공장 및 기타제조업의 폐수)는 기업체별로 폐수의 성상, 농도 및 부유물 등 오염정도가 모두 상이하기에 반응조건을 변경한 반응조를 다수 설치하여 처리함으로서, 폐수처리의 진정한 목적을 달성할 수 있다. 즉, 반응조를 직렬 연결한 형태로, 제1반응조의 유출구를 통한 유출수가 제2반응조 유입수로 유입되어 처리되고, 제2반응조의 유출수는 제3반응조 유입수로 유입시켜 처리하는 구조이다.

상기 열거한 다단계 반응조에 의한 폐수처리는, 각각의 반응조를 파이프 형태로 연결하여, 밸브로서 각 반응조를 차단할 수 있는 구조로 한다. 동일 사업체에서도 작업공정에 따라 폐수의 성상이 변화할 수 있기에, 폐수의 성상에 맞는 적정처리를 위하여, 반응공정 단계의 증감 변경이 가능하다. 제1반응조에서 처리된 유출수가 오염물질 제거목표에 도달하였다면, 제2반응조 등 하단의 추가적인 반응조에서 반응없이 다음 처리공정(DAF SYSTEM, 침전조, 필터)으로 진행시켜 나간다.

이것은 제어유닛과 각 반응조 유출구의 처리수 성상 감지 센스를 통해 자동적으로 조절이 가능하거나, 인위적인 밸브조절에 의하여, 본 시스템의 경제적 운영도 가능하다.

본 발명이 제공하는 또 하나의 특징은, 여러 단계의 반응조를 거치면서 반응조 내에서 산화, 응집, 침전을 통한 오염물질을 분리하고, 마지막 반응조 하류에 슬러지를 제거하기 위한 DAF SYSTEM을 연결하여, 반응조 하부 슬러지 배출구을 통해 제거하지 못한 여분의 슬러지를 제거한다. DAF SYSTEM에서 처리된 처리수는 필터를 통하여 또 한번 정화하여 최종적으로 방류된다. 이때, DAF SYSTEM에서 처리된 처리수 일부를 회수하여, 알카리수 제조장치로 보내진다. 알카리수 제조장치는 폐 수를 전기응집을 위한 최적의 pH를 맞추는데 사용되므로, pH조정에 따른 약품투입량을 극소화하는데 이용된다. 즉, 본 시스템을 가동함에 있어, 최초 운전시에만 pH조정제를 투입하고, 그 이후 연속 가동시에는 원폐수를 중화조에서 알카리수로 희석시켜 pH를 조정하므로, 추가적인 약품 투입이 없다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,산업현장에서 발생하는 오염물질(중금속 및 도금폐수, 화학약품)을 전기응집/산화를 이용한 반응조와 슬러지 분리를 위한 DAF SYSTEM, 알카리수를 제조하여 원폐수의 중화제로 이용하는 폐수처리장치 및 그 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면,산업폐수를 유입시켜 반응조에서 적정한 반응이 일어날 수 있도록 pH를 조정하는 중화조와, 중화조를 통과한 폐수는 제1차 반응조에 유입시키고 반응조 내부 폐수 유입구에 유입유도구를 설치하여, 반응조 하단으로 폐수가 유입되며, 기계적인 교반장치가 없는 상태에서 전자 이동력에 의해, 자연적인 대류 현상에 의한 교반이 이루어지도록 설계된 것을 포함하는 전기응집 반응조가 제공된다.

또한 본 발명에 따르면, 성상이 복잡한 혼합 오염물질의 처리를 위하여, 여러개의 반응조를 설치하여,성상이 다른 폐수를, 각각의 다른 반응조에서 처리하고, 반응조에서 처리된 처리수는 DAF SYSTEM에서 처리수와 슬러지를 분리하여, 일부는 알카리수 제조를 위해 회수하고, 나머지 폐수는 필터를 통해 방류하거나, 기타 필요한 용도로 재활용할 수 있다.

그리고, 알카리수 제조장치는 슬러지가 제거된 처리수를 이용하여, 알카리수를 제조한 후, 원폐수의 적정한 pH조정을 위하여, 중화조에서 원폐수와 혼합된다.

아래에서, 본 발명에 따른 중화조, 전기응집 반응조, 슬러지 분리 및 알카리수 제조장치를 조합한 폐수정화장치 및 그 처리방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서 도1은 전기응집 반응조의 전극판 결합상태 단면도로, 전기응집반응조를 도면에 따라 처리 단계별로 설명하면, 다음과 같다.

첫째, 전기응집 반응조에 대해 살펴보면, 원폐수 유입구(210)로 유입된 폐수를, 반응조 저면으로 유도하는 유입 유도구(240)을 따라, 폐수는 반응조 저면으로 보내진다.즉 전극판(250) 하부에 위치하게 된다.

반응조(200) 내부 중앙에는 전극판(250)이 설치되어 있고, 이 전극판은 전극판 하부지지대(260)와 전극판 상부고정부(270)에 의해 반응조 내에 설치 고정된다. 그리고, 상부고정부(270)는 외부 전기장치(270)와 연결되어 전극판(250)으로 전기를 공급한다, 즉, 상부고정부(270)를 통하여 전극판(250)에 전기를 공급한다.

반응조 저면으로 유도된 폐수는 전기적인 반응에 의해 상승 순환하며, 반응시간이 경과함에 따른, 전기응집으로 전극판(250) 하부 일정공간에 슬러지가 수집 되고, 처리수는 슬러지 혼합방지벽(241)을 따라 배출구(220)로 배출한다. 이때, 슬러지 혼합방지벽(241)으로 유입된 소량의 슬러지는, 슬러지 분리 웨어(243)를 통하여 1차적으로 제거된다. 그리고 전기응집 반응조(200)에서 생성된 슬러지는 반응조 가장 저면에 설치된 슬러지 배출구(230)으로 배출한다.

반응조의 전기적인 부분에 대해 살펴보면, 본 발명을 위한 많은 실험결과,

전극판(250)의 극성은 양극과 음극이 1:1로 대응하는 구조. 즉, 양극과 음극의 비율은 1:1로 했을 때 가장 강한 전기응집 반응이 일어났다. 각 전극판의 극성 배열 형태는 A type "양극-음극-음극-양극-양극-음극-음극-양극"이 가장 좋은 결과를 얻었다.

그리고 전기응집/산화 반응이 지속적으로, 장시간 반응조를 가동시킬 경우, 전극판의 소모가 다르게 나타나므로, 주기적으로 극성 배열이 B type "음극-양극-양극-음극-음극-양극-양극-음극" 형태로 변경 시켜준 결과, 극판 소모량을 상당부분 절가할 수 있었다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 전극판은 양극 4개와 음극 4개의 극성으로 전기응집 반응을 실시 하였으나, 폐수 성상에 따라, 전극판(250) 갯수가 늘어나도 극성의 형태와 극성 비율은 상기와 같은 형태가 가장 효과적일 것으로 판단된다.

둘째, 각 전기응집 반응조에서 처리과정을 살펴보면,1차 반응조(200)에서 처리된 처리수는, 제1차반응조 유출구(220)를 통하여, 제2차 반응조(300) 유입구 (310)으로 유입되어 2차 반응조(300)의 유입수로 된다.

제1차 반응조에서 특정 성상의 오염물질을 처리하고, 나머지 여분의 오염물질은 2차 반응조(300)에서 처리되는 것이 원칙이다. 이때, 1차 반응조(200) 및 2차 반응조(300)의 반응 조건은 서로 상이하나, 전체적인 구조는 차이가 없다. 다만, 반응조건의 차이만 있을 뿐이다. 구체적인 반응조건 및 실시예를 살펴보면,

1) 1차 반응조(200)의 전극판 재질은 알루미늄(Al)로 하고, 2차 반응조(300)의 전극판 재질로 철(Fe)를 사용하면, 동일 재질의 전극판에 의한 전기응집보다, 더욱 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있다. 즉, 개별기업 폐수 성상의 성질상, 알루미늄(Al) 전극판으로, 전기응집 반응이 효과적으로 일어난다면, 제1차 반응조(200)에서 대부분의 오염물질을 제거하며, 나머지 소량의 오염물질은 제2차 반응조(300)에서 제거한다.

2) 폐수발생 업체의 특성상 1차 반응조(200)에서 오염물질을 모두 제거할 수 있다면, 2차 반응조(300)를 통과하지 않고, 1차 반응조(200) 유출구(220)를 통하여 슬러지 분리장치(400) 또는 침전조, 원심분리기 등으로 이송시켜 처리단계를 단축시킴으로서 더욱 경제적인 폐수처리가 가능하다. 이것은 유출구(220) 하류에 설치된 1차 처리수 분리밸브(221)를 이용하여, 폐수 성상별로 선택적인 전기반응 처리가 가능하다.

3) 폐수의 성상이 복잡하여, 상기 제1차 반응조(200) 및 제2차 반응조(300)에서 처리가 되지 않는 특이 성상의 오염물질이 있다면, 본 발명의 처리조건인 전극판 재질, 반응시간, 전류밀도 등을 변화시킨 제3전기응집 반응조 등을 추가적으 로 설치한다면, 더욱 높은 수준의 처리수를 생성할 수 있다.

4) 상기와 같은 반응조건과 더불어 사용가능한 또 하나의 반응조건으로, 전극판(250)의 전류밀도의 변화를 들 수 있다. 본 발명을 구체화하기까지의 실험결과에 따르면, 상기와 같은 구조의 전기응집 반응조(200),300)에서, 전기응집 반응이 가능한 전류밀도는 3㎃/㎠ ~ 50㎃/㎠인 것으로 확인되었다.

5) 복합적인 오염물질 처리를 위한 또 다른 반응조건으로, 전기응집 반응조에서 반응하는 반응시간의 변화이다. 제어유닛으로 각 반응조(200,300)의 전기공급을 제어하여 전기응집 반응시간을 달리 함으로서, 더욱 수준 높은 오염물질의 제거가 가능하다.

셋째, 상기 설명한 본 발명의 부분적인 구성요소를 종합하여, 전체적인 폐수정화장치에 대하여 단계별로 설명하면, 다음과 같다.

1단계:폐수를 중화조(100)으로 유입시켜, 전기응집 반응에 적합한 적정 pH로 중화시키는 단계, 만약 알카리수가 제조되어 있지 않다면 중화 약품을 투입하여 적정한 pH로 조정한다.

2단계:중화된 원폐수를 제1반응조(200)의 원폐수 유입구(210)로 유입시켜 전기응집 반응을 시켜고, 슬러지는 슬러지 배출구(230)로, 1차 처리수는 유출구(220)로 배출하여, 제2반응조로 이송한다.

3단계:1차 처리된 처리수를 제2반응조(300)의 유입구(310)으로 유입시켜고, 슬러지는 슬러지 배출구(330)로, 2차 처리수는 유출구(320)으로 배출하여, DAF SYSTEM으로 이송한다. 2차 반응조의 특징은 전기응집/산화 반응중 주로 산화반응을 유도하는 것이 좋다.

4단계:제1,2차 반응조에서 처리된 처리수를 유입구(410)으로 유입시켜, 처리수는 유출구(430)로 필터를 통해 최종적으로 배출한다. 슬러지는 배출구(420)를 통하여 슬러지 저장조로 이송시킨다.

5단계:DAF SYSTEM(400)에 의해 슬러지가 완전 제거된 처리수의 일부를 회수(RECYCLE)하여, 알카리수 제조장치 유입구(510)으로 유입시켜, 전기적인 반응으로, 알카리수를 제조하는 하여, 알카리수 유출구(520)를 통하여, 중화조로 투입한다.

상기와 같은 단계로 처리되는 폐수정화장치는, 원폐수중 슬러지 비율이 상대적으로 낮은 화학공장, 표면처리업체 및 섬유 관련 폐수처리를 발생하는 개별 기업의, 자가 폐수처리시설로서 일반적인 사양이다.

넷째, 본 발명의 알카리수 제조장치에 대해 살펴보면,

제2반응조(300)에서 처리된 처리수를 DAF SYSTEM(400)을 통해 슬러지를 완전 제거하고 필터를 통해 방류하게 된다. 이때, 필터를 통과하기전 일부를 회수(RECYCLE)하여, 전단의 반응조(200,300)와 동일한 구조이나, 전단의 반응조 및 슬러지 분리장치를 통과한 처리수로 반응을 일으키므로, 슬러지가 없는 순수 알카리수를 제조한다.

이때 사용하는 전극판(250)의 재질은 철(Fe) 또는 텅스텐, 티탄 등의 재질로 전극판으로 구성한다.그러나, 반응조건에 따라서는 알루미늄(Al)을 사용하여도 동일한 반응을 일으킬 수 있다.

이렇게 제조된 알카리수를 중화조(100)로 유입하면, 중화제 주입량은 최소화 된다. 알카리수 제조원리를 알아보면,

물(H₂O)이 전기 화학 반응에 의해 H⁺와 OH^-로 분리하며, 이중 수소이온(H⁺)은 수소(H)가스로 생성되어 슬러지와 함께 부상하여 대기 중으로 방출된다. 이때 수중에 잔류하는 다량의 OH^-에 의해 알칼리수가 생성되게 된다.

좀더 상세히 이론적인 면을 살펴보면,

일반적으로 용액의 산성 혹은 알카리성의 강약의 표현은 pH로 표현하며, pH7이 중성을 나타내며, 물은 다음과 같이 전이된다.

H₂O ⇔ H⁺ + OH^- …………………………………………………………… 식(1)

식(1)에서 H⁺와 OH^-의 농도는 순수한 물과 중성용액에서는 같은 양이고 어느 것이나 1ℓ 중에 H+와 OH-는 각각 10^-7mole을 함유하고 있다. 이와 같은 농도를 〔H⁺〕,〔OH^-〕로 표시하면 이 양자의 곱은 항상 용액에 10^-14으로 일정하게 되어 있다.

〔H⁺〕×〔OH^-〕 = 10^-14 ………………………………………………… 식(2)

식(2) 식으로부터 용액의 산성, 알카리성은 수소이온농도〔H⁺〕에 따라 나타 나게 되며 〔H+〕의 역수의 대수를 pH라고 한다. 이것으로 산성, 알카리성을 표현하게 되어 있다.

이때 물이 산성을 나타내는 것은 수소이온(H⁺) 때문이며, 알카리성은 수산이온(OH^-) 때문으로 이온의 농도에 따라서 결정되며 본 발명에서는 수소이온은(H⁺)은 대기 중으로 방출시키고, 수중에는 다량의 OH^-이온이 존재하므로 인해 강알칼리(pH10~12)를 띄게 된다.

이상에서 본 발명의 폐수정화장치는 산업폐수의 처리장치 및 그 처리방법에 대한 기술사항을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능하다.

종래의 폐수처리 기술과 비교하면, 산업 현장에서 발생하는 화학폐수, 중금속 및 도금 폐수 등의 고농도 폐수를 처리함에 있어, 기존의 화학적 생물학적 처리시설에 비하여, 저렴한 설치비, 작은 설치면적, 저렴한 가동경비 및 손쉬운 가동 기술 등 많은 부분이 경쟁우위에 있고, 화학약품의 투입이 없기 때문에 2차적 환경오염도 최소화 할 수 있기에, 직접 설치 가동하는 사업장의 경제적 이익을 가져다 줄뿐아니라, 관련 산업 발전에 획기적인 전기가 마련될 것이다.

Claims

폐수처리용 전기응집 반응조에 있어서,

상부 일측에 폐수를 유입시키는 유입구(210)와 또 다른 일측에 처리수를 유출시키는 유출구(220)가 설치되어 있고, 하부 소정의 위치에 형성된 침전 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구(230);

전극판(250)을 하부지지대(260)와 상부고정부(270)로 고정 설치 가능한 반응조 내부;

전극판(250)에 인가되는 전류는 양극과 음극이 1:1의 비율;

전극판(250) 극성 배열이 A type "양극-음극-음극-양극-양극-음극-음극-양극" 또는 B type "음극-양극-양극-음극-음극-양극-양극-음극" 형태인 것을 특징으로 하는 전기응집 반응조
1항에 있어서,

전극판(250) 극성 배열을 주기적으로 변환 가능한 것을 특징으로 하는 전기응집 반응조.
제1항에 있어서,

반응조의 유입구(210)가 유출구(220)보다 높이 위치해 있고;

반응조(200) 유입수를 저면으로 유도하는 유도구(240);

처리수 배출을 유도하는 혼합 방지벽(241);

슬러지 분리 웨어(243)를 포함한 것을 특징으로 하는 전기응집 반응조
제1항에 있어서,

전극판(250)에 인가되는 전류밀도는 3㎃/㎠ ~ 50㎃/㎠인 것을 특징으로 하는 전기응집반응조
전기응집을 위한 폐수정화장치에 있어서,

유입구,유출구 및 슬러지 배출구를 구비한 제1반응조,제2반응조;

제1반응조(200)에서 처리된 폐수를 유출구(220)를 통하여, 제2반응조 유입구(310)로 유입시키는 구조;

제1반응조(200)와 제2반응조(300)에 설치되는 전극판(250)의 금속 재질이 상이한 구조;

제1반응조(200) 및 제2반응조(300)에서 발생한 슬러지를 슬러지 수집조로 보내는 구조를 가진 것을 특징으로하는 전기응집 폐수정화장치
제5항에 있어서,

제1반응조(200)와 제2반응조(300)는, 반응시간(처리시간)이 상이한 것을 특징으로 하는 폐수정화장치
제5항에 있어서,

제1반응조(200)와 제2반응조(300)는, 전극판(250)에 인가되는 전류밀도가 다른 것을 특징으로 하는 폐수정화장치
제5항에 있어서,

제1반응조(200) 유출구(220) 하단에 처리수 구분 밸브(221)를 설치하여, 폐수의 성상에 따라 하단의 제2반응조(300)를 통과하지 않고, 슬러지 분리장치(DAF SYSTEM,침전조,원심분리기) 등의 다음 공정으로 처리를 진행시키는 것을 특징으로 하는 폐수정화장치
제5항에 있어서,

제2반응조 다음 공정에 다수의 반응조를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 폐수정화장치
폐수정화장치의 pH를 조정하는 장치에 있어서,

처리수의 일부를 회수(RECYCLE)하여;

반응조의 일측에 슬러지가 제거된 방류수를 유입시키는 유입구9510) 및 또다른 일측에 알카리수를 유출시키는 유출구(520)가 구비된 전기 반응조(500);

전기적인 반응을 일으키는 다수의 전극판(250)으로 이루어진 구조의 전기 반응조;

전극판의 재질은 철(Fe)인 것을 특징으로 하는 알카리수 제조장치
제10항에 있어서,

알카리수 제조용 전극판의 재질은 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al) 중에서 하나의 종류인 것을 특징으로 하는 알카리수 제조장치
전기응집을 위한 폐수정화장치에 있어서,

폐수를 유입시켜 pH를 조정하는 중화조(100);

중화조(100)에서 처리된 물은 1차 반응조(200) 유입구(210)로 유입되고, 슬러지는 슬러지 배출구(230)를 통하여 슬러지 저장조로 유출시키고, 처리수는 2차 반응조(300) 유입구(310)로 유입되는 구조의 1차 전기응집 반응조(200);

1차반응조(200) 처리수를 2차반응조(300) 유입구 유입하여, 2차적인 전기응집/산화 처리를 하고, 슬러지는 슬러지 배출구(330)를 통하여 슬러지 저장조로 유출하고, 처리수는 유출구(320)를 통하여 슬러지 분리장치(DAF SYSTEM 또는 침전조)로 유출하는 2차 전기응집 반응조(300);

슬러지 분리장치(DAF SYSTEM 또는 침전조)(400)에서 불순물이 제거된 처리수 일부를 회수하여 알카리수 제조장치(500)로 유입시켜, 알카리수를 제조한 후, 알카리수로 pH를 조정하는 중화조로 구성된 것을 특징으로 하는 폐수정화장치