KR20120033063A - 폐수 처리용 전기 분해 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수 처리용 전기 분해 장치에 관한 것으로 폐수 저장조에 연결된 폐수 유입 관부재와 상기 폐수 배출 관부재를 폐수 반송 관부재로 연결하여 상기 폐수 저장조 내의 물을 상기 유입 관부재로 유입시켜 반송함으로써, 폐수 저장조 내의 상기 폐수 저장조 내의 유량을 증가시켜 상기 폐수 저장조 내에 배치되는 상기 양극 판부재와, 상기 음극 판부재 사이에서의 확산을 증가시킴으로써 상기 양극 판부재와, 상기 음극 판부재 사이 간격을 좁게 배치할 수 있게 하는 것이다.

Description

폐수 처리용 전기 분해 장치{Electrolysis apparatus for Wastewater}

본 발명은 폐수 처리용 전기 분해 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 전기 분해로 폐수의 오염물 처리 시 효율을 증대시킨 발명인 것이다.

산업폐수 및 각종 오.폐수에는 다양한 오염물질이 포함되며, 폐수 중에 함유되어 있는 오염물질은 산업발전의 영향으로 그 발생량이 증가하고 있다.

폐수 중에 함유되어 있는 오염물질의 제거는 생물학적 방법과 물리화학적 방법이 활용된다.

생물학적 방법은 미생물이 혐기상태와 호기상태를 오가면서 오염물질의 방출과 흡수를 통하여 슬러지를 인출함으로써 오염물질을 제거하는 방법이고, 물리화학적 방법은 응집침전법을 이용하여 오염물질을 제거하는 방법이다.

여기에 추가로 전기화학적 처리방법 역시 많이 이용되고 있다. 전기화학적 처리공법은 생물학적 처리가 불가능한 독성물질 처리 및 중금속 처리등에 사용되고 있다.

본 발명의 목적은 전극의 간격을 줄이고, 폐수의 이동을 빠르게 하여 전기 분해로 폐수 처리 시 효율을 극대화한 폐수 처리용 전기 분해 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 내부에 폐수가 저장되며 일 측에 폐수가 유입되는 유입구가 구비되고, 타 측에 폐수가 배출되는 배출구가 형성된 폐수 저장조와;

상기 폐수 저장조의 유입구에 연결되며 상기 폐수 저장조 내로 폐수를 유입시키는 유입 관부재와;

상기 폐수 저장조의 배출구에 연결되며 상기 폐수 저장조 내의 폐수를 배출시키는 배출 관부재와;

상기 폐수 저장조 내에 배치되며 전기 전원의 양극이 연결되는 양극 판부재와;

상기 폐수 저장조 내에서 상기 양극 판부재와 이격되게 배치되며 전기 전원의 음극이 연결되는 음극 판부재와;

일 측이 상기 유입 관부재에 연결되고, 타 측이 상기 배출 관부재에 연결되는 폐수 반송 관부재와;

상기 폐수 반송 관부재에 장착되며 상기 배출 관부재로 배출되는 폐수의 일부를 상기 유입 관부재로 유입시키는 반송 펌프를 포함한 폐수 처리용 전기 분해 장치를 제공함으로써 해결되는 것이다.

상기 유입 관부재와와 상기 배출 관부재는 상기 폐수 저장조 내로 동일한 유량을 유입, 배출시키는 것을 특징으로 한다.

상기 양극 판부재와 상기 음극 판부재는 상기 유입구와 상기 배출구를 잇는 기준선과 평행하게 교대로 복수 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 양극 판부재와 상기 음극 판부재 사이의 간격을 일정하게 배치한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전극의 간격을 좁힘으로 인해 전극간 저항의 감소와 이로 인한 처리효율을 향상시키는 효과가 있다. 결과적으로 본 발명은 처리 효율의 증대로 콤팩트한 설계가 가능하여 설치 공간을 최소화하는 효과가 있다.

본 발명은 폐수 저장조 내에서 빠른 유속으로 폐수를 내부 순환시킴으로써 전극간 농도 분극현상의 감소 및 환원 전극 오염 감소 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 비교 예를 도시한 개략도
도 2는 도 1의 비교 예에서 전극 간격 대비 처리 효율을 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 구조를 도시한 개략도
도 4는 본 발명을 이용한 폐수의 질산성 질소 제거 공정에서 반송량 증가에 따른 제거 효율을 나타낸 그래프

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전기 분해 공정으로 폐수를 처리하는 장치이며, 전기 분해 공정은 전극의 표면에서 발생한 전자의 이동에 의해 오염 물질이 분해되는 직접 분해와 수용액 중에서 발생하는 산화력이 강한 중간 산화제에 의해 분해되는 간접 분해를 통해 폐수의 오염물을 처리하는 것이다.

상기 전기 분해 공정에서 폐수의 처리 효율에 영향을 미치는 인자로는 pH, 전해질, 전류 밀도, 전극 간격, 전극 종류 등이 있다.

그리고 상기 전극 간격은 폐수의 처리 효율에 영향을 미치는 상기 인자들 중 가장 폐수 처리 효율에 영항을 많이 주는 인자인 것이다.

본 발명의 비교 예로 도 1에서 도시한 바와 같이 전기 분해 장치는 일 측에 폐수 유입 관부재(20)가 연결되고, 타 측에 폐수 배출 관부재(30)가 연결된 폐수 저장조(10)와, 상기 폐수 저장조(10) 내에 배치되며 전기 전원의 양극이 연결되는 양극 판부재(40)와, 상기 폐수 저장조(10) 내에서 상기 양극 판부재(40)와 이격되게 배치되며 전기 전원의 음극이 연결되는 음극 판부재(50)를 포함한다.

상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)는 상기 폐수 저장조(10) 내에서 수직으로 배치되고, 서로 교대로 복수 배치된다.

상기 전기 분해 장치는 상기 폐수 저장조(10) 내로 폐수를 유입시키고, 배출시키면서 상기 양극 판부재(40) 및 상기 음극부재에 전기 전원을 공급하면서 상기 전기 분해 공정을 통해 폐수의 오염 물질을 처리하는 것이다.

그리고 상기 전기 분해 공정에서 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)의 간격이 좁을수록 처리 효율이 증가하고, 전압이 낮아져 에너지 소모가 작아지는 잇점이 있는 것이다.

상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)의 간격 즉, 전극판 간격이 좁아지면 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50) 사이에 가해지는 전기량이 증가하여 전해 처리량이 증가하는 것이다.

반면, 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)의 간격이 너무 좁으면 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)의 사이로 폐수의 이동이 어려워 오히려 처리 효율이 저하되는 문제가 있는 것이다.

즉, 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)의 사이가 좁아 처리 용액이 폐수 내에서 빠르게 확산되지 못해 내부적으로 이온의 농도가 0에 근접하게 낮아져 물분해가 발생하는 한계 전류 밀도가 발생하게 되는 것이다.

상기 비교 예의 전기 분해 장치에서 전극 간격에 따른 폐수의 오염 물질 처리 효율을 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 전극의 간격이 작아질 수록 처리 효율이 높아지다가 일정 간격 이하로 전극의 간격이 작아지면 다시 처리 효율이 저하되는 것을 확인할 수 있는 것이다.

본 발명인 폐수 처리용 전기 분해 장치는 상기한 비교 예의 문제점을 해결한 것으로 전극의 간격을 최소화함과 동시에 폐수의 이동을 빠르게 함으로써 폐수 처리 효율을 향상시킨 것이다.

본 발명은 내부에 폐수가 저장되며 일 측에 폐수가 유입되는 유입구(11)가 구비되고, 타 측에 폐수가 배출되는 배출구(12)가 형성된 폐수 저장조(10)를 포함한다.

상기 폐수 저장조(10)는 상기 유입구(11)와 상기 배출구(12)만 개방된 탱크 형상을 가져 상기 유입구(11)를 통해 유입되는 폐수의 양 만큼 상기 배출구(12)를 통해 배출되는 구조를 가지는 것이다.

상기 폐수 저장조(10)의 유입구(11)에는 상기 폐수 저장조(10) 내로 폐수를 유입시키는 유입 관부재(20)가 연결된다.

상기 폐수 저장조(10)의 배출구(12)에는 상기 폐수 저장조(10) 내의 폐수를 배출시키는 배출 관부재(30)가 연결된다.

상기 유입구(11)와 상기 배출구(12)는 상기 폐수 저장조(10)의 중심에서 수직 또는 수평의 기준선을 중심으로 서로 대향되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

또 상기 유입 관부재(20)와와 상기 배출 관부재(30)는 상기 폐수 저장조(10) 내로 동일한 유량을 원활히 유입, 배출시키도록 동일한 직경을 가지도록 형성된다.

상기 폐수 저장조(10) 내에는 전기 전원의 양극이 연결되는 양극 판부재(40)와, 전기 전원의 음극이 연결되는 음극 판부재(50)가 서로 이격되게 배치된다.

상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)는 상기 유입구(11)와 상기 배출구(12)를 잇는 기준선과 평행하게 교대로 복수 배치되는 것이 바람직하다.

상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)는 상기 유입구(11)와 상기 배출구(12)를 잇는 기준선과 평행하게 배치되어 폐수가 흐르는 방향, 즉, 상기 유입구(11)에서 유입된 후 상기 배출구(12)를 향해 흐르는 흐름에 방해되지 않는 것이다.

폐수는 상기 유입구(11)를 통해 상기 폐수 저장조(10)로 유입된 후 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50)의 사이를 원활히 통과하여 유속의 저하 없이 상기 배출구(12)로 자연스럽게 배출되는 것이다.

그리고 교대로 복수 배치된 상기 양극 판부재(40)와 상기 음극 판부재(50) 사이의 간격을 일정하게 배치하여 각 양극 판부재(40)와 음극 판부재(50)의 사이에서 균일한 처리 반응이 발생하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 유입 관부재(20)와 상기 배출 관부재(30)는 폐수 반송 관부재(60)로 연결된다.

상기 폐수 반송 관부재(60)는 일 측이 상기 유입 관부재(20)에 연결되고, 타 측이 상기 배출 관부재(30)에 연결되는 것이다.

상기 폐수 반송 관부재(60)에는 상기 폐수 저장조(10) 내의 폐수를 상기 유입 관부재(20)로 유입시키는 반송 펌프(70)가 장착된다.

상기 폐수 저장조(10)에는 폐수가 채워지며 상기 유입 관부재(20)를 통해 상기 폐수 저장조(10) 내로 공급되는 유량과 상기 반송 펌프(70)의 작동으로 상기 폐수 반송 관부재(60)에 의해 반송되는 유량이 상기 유입구(11)를 통해 유입되는 것이다.

그리고 상기 배출구(12)에서는 상기 유입구(11)를 통해 유입된 유량이 배출되는 것이다.

상기 배출 관부재(30)에서는 상기 배출구(12)에서 배출되는 유량 중 일부 유량이 상기 폐수 반송 관부재(60)에 의해 상기 유입 관부재(20)로 반송되므로 상기 유입 관부재(20)를 통해 상기 폐수 저장조(10) 내로 공급되는 유량만큼 배출하게 되는 것이다.

일 예를 들면 상기 유입 관부재(20)로 1Q(m³/min)의 유량이 공급되고, 상기 폐수 반송 관부재(60)로 9Q(m³/min)의 유량이 반송되면 상기 유입구(11)를 통해서 상기 폐수 저장조(10) 내로 10Q(m³/min)의 유량이 유입되며, 상기 배출 관부재(30)로 1Q(m³/min)의 유량이 배출되는 것이다.

본 발명은 상기 폐수 저장조(10) 내로 상기 폐수 저장조(10) 내의 폐수를 반송시켜 상기 폐수 저장조(10) 내의 유량을 증가시켜 상기 양극 판부재(40)와, 상기 음극 판부재(50) 사이에서의 확산을 증가시키는 것이다.

또한 환원 전극에 침착되는 부분도 빠른 유속에 의해 쉽게 탈착되므로 전극 오염이 방지되는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 폐수의 반송을 통해 상기 폐수 저장조(10) 내의 유량을 증대시켜 상기 양극 판부재(40)와, 상기 음극 판부재(50) 사이의 간격이 좁아질 경우 발생하는 농도 분극 현상의 심화를 억제하는 것이다.

따라서 본 발명은 폐수 처리 시 폐수 처리 효율이 저하되는 시점의 상기 양극 판부재(40)와, 상기 음극 판부재(50)의 간격을 최소화할 수 있어 상기 양극 판부재(40)와, 상기 음극 판부재(50) 사이의 전기량을 최대한 증가시켜 전해 처리량을 증가시키는 것이 가능한 것이다.

본 발명을 이용하여 상기 폐수 반송 관부재(60)로 반송되는 폐수의 반송 유량에 따른 질산성 질소 제거 처리 효율 그래프는 도 4에서 도시한 바와 같다.

도 4에서 확인되는 바와 같이 상기 폐수 반송 관부재(60)를 통한 반송으로 처리 효율이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

10 : 폐수 저장조 11 : 유입구
12 : 배출구 20 : 유입 관부재
30 : 배출 관부재 40 : 양극 판부재
50 : 음극 판부재 60 : 폐수 반송 관부재
70 : 반송 펌프

Claims (4)

1. 폐수가 저장되며 일 측에 폐수가 유입되는 유입구가 구비되고, 타 측에 폐수가 배출되는 배출구가 형성된 폐수 저장조와;
   상기 폐수 저장조의 유입구에 연결되며 상기 폐수 저장조 내로 폐수를 유입시키는 유입 관부재와;
   상기 폐수 저장조의 배출구에 연결되며 상기 폐수 저장조 내의 폐수를 배출시키는 배출 관부재와;
   상기 폐수 저장조 내에 배치되며 전기 전원의 양극이 연결되는 양극 판부재와;
   상기 폐수 저장조 내에서 상기 양극 판부재와 이격되게 배치되며 전기 전원의 음극이 연결되는 음극 판부재와;
   일 측이 상기 유입 관부재에 연결되고, 타 측이 상기 배출 관부재에 연결되는 폐수 반송 관부재와;
   상기 폐수 반송 관부재에 장착되며 상기 배출 관부재로 배출되는 폐수의 일부를 상기 유입 관부재로 유입시키는 반송 펌프를 포함한 것을 특징으로 하는 폐수 처리용 전기 분해 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유입 관부재와와 상기 배출 관부재는 상기 폐수 저장조 내로 동일한 유량을 유입, 배출시키는 것을 특징으로 하는 폐수 처리용 전기 분해 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 양극 판부재와 상기 음극 판부재는 상기 유입구와 상기 배출구를 잇는 기준선과 평행하게 교대로 복수 배치되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리용 전기 분해 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 양극 판부재와 상기 음극 판부재 사이의 간격을 일정하게 배치한 것을 특징으로 하는 폐수 처리용 전기 분해 장치.
   

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