KR20130099709A - 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치에 관한 것이다.
본 발명의 전기분해장치는, 본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 일측에 오폐수가 유입되는 유입구가 형성되어 있고, 타측에 배출구가 형성되어 있는 수조와; 상부가 상기 수조 상부로 돌출되어 있고, 하단이 수조 바닥에 안착되어 있으며, 평면상에서 서로 접한 다수 개의 육각형 형상의 전기분해공간이 형성되는 허니콤 구조로 이루어져 있으며, 각각의 전기분해공간이 서로 접하는 벽면에는 다수 개의 교반홀이 형성되어 있되, 한 벽면에 형성되어 있는 전체 교반홀은 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배로 이루어진 음전극부재와; 상기 전기분해공간 내부 중앙에 수직하게 삽입되어 있고, 음전극부재 내주면과 10 ~ 35 mm 이격되어 설치되어 있는 양전극봉과; 상기 음전극부재과 양전극봉으로 전원을 공급하는 전원공급장치;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 음전극부재를 구성함에 있어서 수조 내부에 평면상에서 다수 개의 육각형 형상의 허니콤 구조가 되도록 형성하고, 양전극봉을 각각의 독립된 공간 내부에 삽입되도록 구성함으로써 수조 내부에 전기분해가 이루어지지 않는 사각지대를 최소화하여 전기분해효율이 높아지는 바, 좁은 공간에서 최대의 수처리 효율을 얻을 수 있게 되고, 특히, 육각형 형상의 전기부해공간의 일측 벽면에 형성되어 있는 교반홀의 전체 면적을 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배가 되도록 함으로써 각각의 전기분해공간 안에 오폐수를 최대한 가두어 둔 채로 전기분해 반응이 일어나도록 하여 오폐수의 정화 효율이 보다 향상되며, 전기분해 과정에서 발생하는 질소 및 수소, 산소 가스의 발생 및 이들의 움직임에 의한 수조 상부와 하부의 불균일한 교반을 방지하여 양전극봉이 고르게 부식될 수 있게 되고, 음전극부재을 스텐레스 스틸 재질로 형성하고, 양전극봉에 산화철을 포함시켜 제조함으로써 전기 분해 반응이 보다 촉진된다.
본 발명의 전기분해장치는, 본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 일측에 오폐수가 유입되는 유입구가 형성되어 있고, 타측에 배출구가 형성되어 있는 수조와; 상부가 상기 수조 상부로 돌출되어 있고, 하단이 수조 바닥에 안착되어 있으며, 평면상에서 서로 접한 다수 개의 육각형 형상의 전기분해공간이 형성되는 허니콤 구조로 이루어져 있으며, 각각의 전기분해공간이 서로 접하는 벽면에는 다수 개의 교반홀이 형성되어 있되, 한 벽면에 형성되어 있는 전체 교반홀은 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배로 이루어진 음전극부재와; 상기 전기분해공간 내부 중앙에 수직하게 삽입되어 있고, 음전극부재 내주면과 10 ~ 35 mm 이격되어 설치되어 있는 양전극봉과; 상기 음전극부재과 양전극봉으로 전원을 공급하는 전원공급장치;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 음전극부재를 구성함에 있어서 수조 내부에 평면상에서 다수 개의 육각형 형상의 허니콤 구조가 되도록 형성하고, 양전극봉을 각각의 독립된 공간 내부에 삽입되도록 구성함으로써 수조 내부에 전기분해가 이루어지지 않는 사각지대를 최소화하여 전기분해효율이 높아지는 바, 좁은 공간에서 최대의 수처리 효율을 얻을 수 있게 되고, 특히, 육각형 형상의 전기부해공간의 일측 벽면에 형성되어 있는 교반홀의 전체 면적을 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배가 되도록 함으로써 각각의 전기분해공간 안에 오폐수를 최대한 가두어 둔 채로 전기분해 반응이 일어나도록 하여 오폐수의 정화 효율이 보다 향상되며, 전기분해 과정에서 발생하는 질소 및 수소, 산소 가스의 발생 및 이들의 움직임에 의한 수조 상부와 하부의 불균일한 교반을 방지하여 양전극봉이 고르게 부식될 수 있게 되고, 음전극부재을 스텐레스 스틸 재질로 형성하고, 양전극봉에 산화철을 포함시켜 제조함으로써 전기 분해 반응이 보다 촉진된다.
Description
본 발명은 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수조 내에 전기 분해가 발생하지 않는 사각지대를 최소화하는 한편, 음전극판 면적을 넓혀 전기분해 효율을 향상시킨, 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치에 관한 것이다.
일반적으로, 오폐수 중에 잔류하는 질소는 하천, 호수와 늪, 폐쇄지역, 폐쇄해역 등에 방류될 경우 부영양화를 초래하고 해양에 유입될 경우 조류(藻類)를 대량 발생시킬 수 있다.
보다 구체적으로 질소는 수중에서 요소 또는 아미노산과 같은 유기질소, 암모니아성 질소, 아질산성 질소 및 질산성 질소와 같이 네 가지 형태로 존재하며, 보통 생활폐수, 산업폐수, 축산폐수 등과 같은 물에 포함된 상태로 배출되어 어폐류에게 독소로 작용하거나 부양영화를 초래하는 원인이 된다.
따라서, 오폐수 처리시 함유된 질소의 제거는 필수 불가결한 것으로, 종래에는 이러한 질소의 처리를 위해 화학적 처리 방법과 생물학적 처리 방법이 주로 사용되었다.
예컨대, 화학적 처리 방법으로는 대부분 약품을 이용한 것으로 화학반응을 통한 응집 침전방식이 대표적이며, 생물학적 처리방법으로는 환원효소를 가지고 있는 독립영양계 유황 산화 탈질세균 혹은 종속영양계 탈질세균을 이용하는 기체상의 질소로 환원 처리하는 방식이 대표적이며, 그 외에도 이온 교환법, 암모니아 탈기법, 염소 주입법 및 촉매 암모니아 산화법 등 다양한 방식이 연구 활용되고 있다.
그러나, 전자의 경우에는 약품이 많이 소요되고, 또 암모니아성 질소 이외에 질산성 질소는 처리되지 않을 뿐만 아니라, 투입된 약품에 의한 부수적인 오염이 유발되는 단점이 있었고, 후자의 경우에는 미생물 처리를 위한 복잡한 설비를 구축해야 하므로 설비비가 급증되며 처리효율이 낮아지는 단점이 있었다.
뿐만 아니라, 이들 방법을 사용한다고 하여도 질산성 질소와 암모니아성 질소를 모두 한꺼번에 분해 제거할 수 없기 때문에 장시간에 걸쳐 다수의 공정을 거쳐야 하는 시간상, 비용상 부담도 상당하였다.
한편, 다른 방법으로 전기분해 방식을 들 수 있는데, 이는 설비가 단순하고 가격이 저렴한 장점을 가진다.
하지만, 이러한 전기분해 방식은 오수 혹은 폐수 중에 존재하는 질소가 미량이고 질소의 분해 전압이 물과 비슷한 위치에 있으므로 통상적인 방식으로 전기 분해할 경우 물만 전기분해되고 질소는 분해되지 않는 문제점이 있었다.
오폐수 처리를 위한 전기분해 장치의 일 예를 살펴보면, "고농도 질소함유 폐수처리를 위한 연속식 전기분해장치"(한국 등록특허공보 제10-0492471호, 특허문헌 1)에는 양극판과 음극판을 그물 형태로 형성한 기술이 공개되어 있다.
그런데, 상기와 같은 기술은 음극판에 비해 상대적으로 가격이 비싸고, 가공이 어려운 양극판을 그물 형태로 형성하므로써 설비 단가가 상승하는 문제점이 있었다.
이에 따라 질소 및 인의 제거 효율을 극대화시키기 위한 고도의 수처리 시설에 적용할 경우 막대한 설비 비용이 소모되므로 경제성이 극히 떨어지는 문제점을 갖는 것이다.
또, 전기분해 반응시 질소, 수소, 산소 등의 기체가 생성되어 배출되는데, 수조 내의 상부에서는 수압이 적어 이러한 기체의 움직임이 활발하게 일어나는 반면, 수조 내의 하부에서는 수압의 영향에 따라 이러한 기체의 움직임이 적게 일어남으로써 상부와 하부의 불균일한 교반이 발생하고, 이에 따라 양극판 상부가 하부에 피해 빨리 산화되어 버려 결국 양극판이 불균일하게 산화되어버리는 문제점도 있었다.
본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 음전극부재를 구성함에 있어서 수조 내부에 평면상에서 다수 개의 육각형 형상의 허니콤 구조가 되도록 형성하고, 양전극봉을 각각의 독립된 공간 내부에 삽입되도록 구성함으로써 수조 내부에 전기분해가 이루어지지 않는 사각지대를 최소화하여 전기분해효율을 높이려는 것이다.
즉, 좁은 공간에서 최대의 수처리 효율을 얻을 수 있게 하려는 것이다.
특히, 육각형 형상의 전기부해공간의 일측 벽면에 형성되어 있는 교반홀의 전체 면적을 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배가 되도록 함으로써 각각의 전기분해공간 안에 오폐수를 최대한 가두어 둔 채로 전기분해 반응이 일어나도록 하여 오폐수의 정화 효율을 보다 향상시키려는 것이다.
더불어, 전기분해 과정에서 발생하는 질소 및 수소, 산소 가스의 발생 및 이들의 움직임에 의한 수조 상부와 하부의 불균일한 교반을 방지하여 양전극봉이 고르게 부식될 수 있게 하려는 것이다.
이때, 음전극관을 스텐레스 스틸 재질로 형성하고, 양전극봉에 산화철등을 포함시켜 초저항으로 제조함으로써 양전극의 산소 과전압을 올리고 산화물을 사용하여 제조하므로 양전극의 산화 작용에 따른 전극 손실를 최소화하고 철포함 재질를 사용하므로 인의 전기 분해 반응이 보다 촉진시키려는 것이다.
본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 일측에 오폐수가 유입되는 유입구가 형성되어 있고, 타측에 배출구가 형성되어 있는 수조와; 상부가 상기 수조 상부로 돌출되어 있고, 하단이 수조 바닥에 안착되어 있으며, 평면상에서 서로 접한 다수 개의 육각형 형상의 전기분해공간이 형성되는 허니콤 구조로 이루어져 있으며, 각각의 전기분해공간이 서로 접하는 벽면에는 다수 개의 교반홀이 형성되어 있되, 한 벽면에 형성되어 있는 전체 교반홀은 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배로 이루어진 음전극부재와; 상기 전기분해공간 내부 중앙에 수직하게 삽입되어 있고, 음전극부재 내주면과 10 ~ 35 mm 이격되어 설치되어 있는 양전극봉과; 상기 음전극부재과 양전극봉으로 전원을 공급하는 전원공급장치;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 음전극부재는 스텐레스 스틸 재질로 이루어져 있고, 상기 양전극봉은 전기분해공간의 내부 중앙에 수직으로 설치되어 있는 동봉과, 동봉 외주면을 감싸며 Mol%로 산화철 50 ~ 59%, 산화아연 25 ~30%, 산화망간 15 ~ 18%, 이산화구리 1 ~ 2%로 조성된 도전성 페라이트부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 수조의 유입구 측과 배출구 측에 각각 일단이 연결되어 있고, 중간에 순환펌프가 설치된 순환관이 설치되어 있으며, 상기 교반홀은 상부의 직경이 하부의 직경보다 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음전극부재의 일측 벽면에 형성된 전체 교반홀의 면적은 유입구 측에서 배출구 측으로 갈수록 음전극부재의 일측 벽면 면적 대비 0.4배에서 0.2배로 점차 줄어드는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 양전극봉의 상부와 하부에 상부패킹과 하부패킹이 설치되어 있으며, 상기 상부패킹과 하부패킹은 비도전성 재질로 이루어져 있고, 일측 끝단은 음전극부재의 벽면에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 음전극부재를 구성함에 있어서 수조 내부에 평면상에서 다수 개의 육각형 형상의 허니콤 구조가 되도록 형성하고, 양전극봉을 각각의 독립된 공간 내부에 삽입되도록 구성함으로써 수조 내부에 전기분해가 이루어지지 않는 사각지대를 최소화하여 전기분해효율이 높아진다.
즉, 좁은 공간에서 최대의 수처리 효율을 얻을 수 있게 되는 것이다.
특히, 육각형 형상의 전기부해공간의 일측 벽면에 형성되어 있는 교반홀의 전체 면적을 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배가 되도록 함으로써 각각의 전기분해공간 안에 오폐수를 최대한 가두어 둔 채로 전기분해 반응이 일어나도록 하여 오폐수의 정화 효율이 보다 향상된다.
더불어, 전기분해 과정에서 발생하는 질소 및 수소, 산소 가스의 발생 및 이들의 움직임에 의한 수조 상부와 하부의 불균일한 교반을 방지하여 양전극봉이 고르게 부식될 수 있게 된다.
이때, 음전극관을 스텐레스 스틸 재질로 형성하고, 양전극봉에 산화철등을 포함시켜 초저항으로 제조함으로써 양전극의 산소 과전압을 올리고 산화물을 사용하여 제조하므로 양전극의 산화 작용에 따른 전극 손실를 최소화하고 철포함 재질를 사용 하므로 인의전기 분해 반응이 보다 촉진된다.
도 1은 본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에서 음전극부재 및 양전극봉, 전원공급장치의 연결 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에서 음전극부재 및 양전극봉의 설치 상태를 나타낸 분해도.
도 4는 본 발명에서 음전극부재 및 양전극봉의 설치 상태를 나타낸 측면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 전기분해장치의 일 실시예를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명에서 음전극부재 및 양전극봉, 전원공급장치의 연결 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에서 음전극부재 및 양전극봉의 설치 상태를 나타낸 분해도.
도 4는 본 발명에서 음전극부재 및 양전극봉의 설치 상태를 나타낸 측면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 전기분해장치의 일 실시예를 나타낸 사진.
이하, 본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 전기분해장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 수조(10), 음전극부재(20), 양전극봉(30), 전원공급장치(40)를 포함하여 구성되어 있다.
수조(10)는 도시된 바와 같이 일측에 오폐수가 유입되는 유입구(11)가 형성되어 있고, 타측에 배출구(12)가 형성되어 있으며, 상부가 개방되어 있는 형상을 취한다.
음전극부재(20)는 도시된 바와 같이 상부가 상기 수조(10) 상부로 돌출되어 있고, 하단이 수조(10) 바닥에 안착되어 수조(10) 내의 오폐수에 잠기도록 구성되어 있다.
아울러, 음전극부재(20)는 평면상에서 서로 접한 다수 개의 육각형 형상의 전기분해공간(21)이 형성되는 허니콤 구조로 이루어져 있다.
이때, 각각의 전기분해공간(21)이 서로 접하는 벽면에는 다수 개의 교반홀(21)이 형성되어 있으며, 한 벽면에 형성되어 있는 전체 교반홀(21)은 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배가 되도록 이루어져 있다.
음전극부재(20)의 구성 예로, 길이가 똑같은 다수 개의 판을 서로 맞대어 전체적으로 육각의 기둥 형태가 되도록 함과 더불어 각 판이 맞대어진 부분을 용접하여 육각 기둥 형태의 구조물을 제조하고, 제조된 각 육각기둥 형태의 구조물을 서로 연속으로 접하도록 함과 더불어 서로 용접이나 볼팅 등의 방법으로 고정하여 구성할 수 있다.
또는 다수 개의 교반홀(21)이 형성되어 있는 판 형상의 부재의 중간을 절곡하여 평행하게 배치한 뒤, 그 사이마다 별도의 플레이트를 연결하여 고정함으로써 다수 개의 육각형 형상의 전기분해공간(21)이 형성되도록 구성할 수도 있다.
음전극부재(20)에 형성되는 교반홀(21)은 육각 기둥을 구성하는 어느 한 쪽의 벽면의 면적 대비, 해당 벽면에 형성되어 있는 전체 교반홀(21)의 면적이 0.1 ~ 0.4배가 되는 것이 바람직하다.
이처럼 면적을 제한하는 것은 교반홀(21)의 면적이 커져 메쉬나 그물망과 같은 형상이 될 경우 인접한 전기분해공간(21) 사이로 오폐수가 자유롭게 유동하게 되고, 이에 따라 오폐수를 충분히 가두어두지 못한 채 전기분해반응이 일어나 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인의 제거 효율이 떨어지기 때문이다.
즉, 본 발명에서는 오폐수 중의 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인을 최대치까지 제거함으로써 별도의 생물학적 처리 시설이나 물리적 처리 시설을 배제한 채 수처리 효율을 높이기 위함이다.
한편, 양전극봉(30)은 도시된 바와 같이 각 전기분해공간(21) 내부 중앙에 수직하게 삽입되어 있고, 음전극부재(20) 내주면과 10 ~ 35 mm 이격되어 설치되어 있다.
구체적으로, 양전극봉(30)은 음전극부재(20)의 내주면과 가장 근접한 지점이 최소 10mm가 되도록 하거나, 음전극부재(20)의 내주면과 가장 먼 지점이 최대 35mm가 되도록 구성되는 것이다.
전원공급장치(40)는 상기 음전극부재(20)과 양전극봉(30)으로 전원을 공급하도록 구성되어 있다.
이러한 구성은 무격막식 전기분해장치로 격막 또는 분리막을 구비한 전기분해장치와 구별된다 할 것이다.
전원공급장치(40)의 구성 예로, 수조(10) 상부에 각각의 양전극봉(30)을 연결하는 부스바를 설치하고, 음전극부재(20)의 일측에 또다른 부스바를 설치하며, 각각의 부스바에 전선을 연결하여 전원을 공급하도록 구성할 수 있다.
상기와 같은 구성에 있어서, 음전극부재(20)는 스텐레스 스틸 재질로 형성하고, 양전극봉(30)은 음전극부재(20) 내부 중앙에 수직으로 설치되어 있는 동봉(31)과, 동봉(31) 외주면을 감싸는 페라이트부재(32)로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 페라이트부재(32)는 특히 Mol%로 산화철 50 ~ 59%, 산화아연 25 ~30%, 산화망간 15 ~ 18%, 이산화구리 1 ~ 2%로 조성되며, 상기 조성으로 혼합한 재료를 1,300 ~ 1,500℃의 온도로 질소 분위기로 유지되는 로 속에서 2 ~ 4 시간 정도 소성하여 제조하여 준비하는 것이 바람직하다.
이렇게 준비된 페라이트부재(32)는 저항율이 0.1 ~ 0.352Ω/㎠로 도전율이 높아 전력비를 줄일 수 있게 된다.
아울러, 음전극부재(20)를 스텐레스 스틸 재질로 사용하는 것은, 수소 과전압이 높은 재질을 선택하는 점과 더불어 납 등과 같이 2차 환경오염을 유발하는 제품을 배재하고, 표면에 다수 개의 교반홀(22)을 형성함에 있어서 작업성 및 유지 관리 면에서 고려한 것이다.
한편, 상기와 같은 구성에 있어서도 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 양전극봉(30)의 상부와 하부에 동봉(31)과 페라이트부재(32) 사이를 밀폐시키는 상부패킹(60)과 하부패킹(70)이 설치되어 동봉(31)과 페라이트부재(32) 사이로 이물질이나 물이 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 상부패킹(60)과 하부패킹(70)은 비도전성 재질로 이루어짐이 바람직하며, 사진들에 나타난 바와 같이 일측 끝단은 음전극부재(20)의 벽면에 연결되어 양전극봉(30)으로 하여금 전기분해공간(21) 내에 수직으로 세워져 음전극부재(20)와 평행하게 간격을 유지할 수 있도록 함이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 구성에서 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 수조(10) 내부의 오폐수의 순환을 위해 수조의 유입구(11) 측과 배출구(12) 측에 각각 일단이 연결되어 있고, 중간에 순환펌프(51)가 설치된 순환관(50)이 설치될 수도 있다.
도 2에는 전원공급장치(40)와 음전극부재(20) 및 양전극봉(30)의 연결 상태가 보다 상세히 도시되어 있다.
도면을 보면 알 수 있듯이 부스바는 음전극부재(20)와 연결되는 제1부스브(41)와, 양전극봉(30)에 연결되는 제2부스바(42)가 각각 구비되어 있음을 알 수 있다.
제2부스바(42)는 도시된 바와 같이 지그재그로 엇갈려 형성되어 있어 각각의 양전극봉(30)과 모두 연결될 수 있도록 구성되어 있다.
교반홀(22)은 장방형 또는 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 전기분해장치는 암모니아성 질소를 오폐수 중에 포함되어 있는 염소 가스를 이용하여 전기분해가 되면서 진행된다.
보다 구체적으로 오폐수중 질산성 질소는 음전극부재(20)의 반응에서 질산성 질소가 전기분해에 의하여 질소로 직접 환원되거나 암모니아성 질소로 환원되게 된다.
또, 양전극봉(30)에서는 음전극부재(20)의 환원작용에 의해 생성된 암모니아성 질소가 산화작용에 의해 생성된 OCl과 반응하여 질소 가스로 배출되어 제거 처리되게 된다.
또, 음전극관을 스텐레스 스틸 재질로 형성하고, 양전극봉에 산화철등을 포함시켜 초저항으로 제조함으로써 양전극의 산소 과전압을 올리고 산화물을 사용하여 제조하므로 양전극의 산화 작용에 따른 전극 손실를 최소화하고 철포함 재질를 사용 하므로 인의 전기 분해 반응이 보다 촉진된다.
더불어, 오폐수 중의 인은 유기인 또는 인산이온 상태로 존재할 수 있는데, 이는 오폐수중에 함유된 칼슘 또는 철분과 반응하여 인산칼슘이나 인산철로써 침전되게 된다.
그런데, 상기와 같이 전기분해반응이 발생함과 더불어 양전극봉(30)과 음전극부재(20)에서 과전압에 따른 산소와 수소가 발생할 수 있으며, 이처럼 전기분해 반응에서 발생되는 질소가스와, 과전압에 의해 발생되는 산소와 수소 가스에 의해 전기분해공간(21) 내의 기체의 배출 압력이 높아지게 된다.
이처럼 생성된 기체의 배출 압력이 높아지게 되면 발생된 기체들이 교반홀(22)을 통해 인접한 전기분해공간(21)으로 이동하려 하게 된다.
본 발명에서는 각 전기분해공간(21)의 경계를 이루는 어느 한 벽면에 형성된 전체 교반홀(21) 면적이 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배로 이루어지도록 함으로써 각 전기분해공간(21) 사이의 오폐수의 활발한 이동을 제한하게 되는 것이다.
이는 종래의 전기분해 장치에서 전극을 메쉬 형태로 형성하는 것과 구별되는데, 메쉬 형태로 형성될 경우 홀의 전체 면적이 통상적으로 판 전체 면적의 50% 이상 되기 때문이다.
이처럼 교반홀(22)이 음전극부재(20) 전체에서 차지하는 면적을 제한하는 것은 본 발명에서 종래의 전기분해장치와 구별되는 작용을 발생시키기 위함이다.
그런데, 이처럼 교반홀(21)의 전체 면적을 줄이게 되면, 개별 교반홀(21)에서는 기체의 배출 압력은 오히려 높아지게 된다.
특히, 기체의 배출 압력은 음전극부재(20)의 상부와 하부에서 서로 다르게 나타나는데, 음전극부재(20)의 하부에서는 수압의 영향으로 기체의 배출 압력이 적게 발생하나, 음전극부재(20)의 상부에서는 수압이 적어 기체의 배출 압력이 커져 기체가 인접한 전기분해공간(21)으로 활발히 이동하려는 작용이 발생할 수 있다.
이처럼 인접한 전기분해공간(21) 상에서 상부에서는 기체의 배출 압력에 따라 오폐수가 활발히 이동하려 하고, 하부에서는 오폐수의 이동이 정체되는 경우 양전극봉(30)의 상부가 하부에 비해 부식 속도가 빨라지는 현상이 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 교반홀(22)은 상부의 직경이 하부의 직경보다 크게 형성되도록 구성할 수 있다.
이처럼 교반홀(22)의 상부 직경이 하부 직경보다 크게 형성될 경우 교반홀(22)을 통해 배출되려 하는 기체의 배출압이 상대적으로 낮아지게 되고, 이에 따라 오폐수가 전기분해공간(21) 사이로 이동하려는 힘이 적게 발생하여 양전극봉(30)의 상부와 하부가 고루 부식될 수 있게 된다.
또, 전기분해반응이 일어나는 접촉면적이 상대적으로 상부가 적고, 하부가 많아지기 때문에 이러한 점을 만회할 수 있기도 하다.
한편, 상술한 바와 같이 순환펌프(51)와 순환관(50)을 이용하여 수조(10) 내부의 오폐수를 서서히 이동시켜가면서 전기분해를 일으킬 경우 유입구(11) 측은 외부로부터 유입된 오염물질이 많은 관계로 전기분해 반응이 활발히 일어나는 바, 역시 유입구(11) 측의 양전극봉(30)의 부식이 빨라질 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방법으로, 상기 음전극부재(20)의 일측 벽면에 형성된 전체 교반홀(22)의 면적은 유입구(11) 측에서 배출구(12) 측으로 갈수록 음전극부재(20)의 일측 벽면 면적 대비 0.4배에서 0.2배로 점차 줄어들도록 구성할 수 있다.
이는, 유입구(11) 측에서는 접촉 면적을 인위적으로 줄이고, 배출구(12) 측에서는 접촉 면적을 인위적으로 넓혀 유입구(11) 측에서의 양전극봉(30)의 빠른 부식을 막는 것이다.
이처럼, 음전극부재의 교반홀(22)의 직경을 상,하, 좌, 우에 따라 제한함에 따라 수조 내의 전체 양전극봉(30)이 골고루 부식되도록 함으로써 유지 보수가 매우 간편해지게 된다.
이처럼 본 발명에서는 별도의 생물학적 처리 시설이나 물리적 처리 시설을 구비하지 않고 전기분해 반응만을 실시하면서도 오폐수의 이동을 제한함으로써 좁은 공간에서 오폐수 중의 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인을 최대로 제거할 수 있게 되는 것이다.
더불어, 전기분해 과정에서 발생되는 기체의 흐름에 의해 발생되는 양전극봉의 불균일한 부식을 방지하여 양전극봉이 전체적으로 균일하게 부식됨으로써 유지 보수가 매우 용이해지게 되는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치는 협소한 공간에서 오폐수를 고도로 정밀하게 정화 처리할 수 있게 되므로 시설 면적이 부족하면서 다량의 오염물질이 함유된 폐수가 방출되는 공장 등의 수처리에 적용되어 사용될 수 있다 할 것이다.
10 : 수조 11 : 유입구
12 : 배출구 20 : 음전극부재
21 : 전기분해공간 22 : 교반홀
30 : 양전극봉 31 : 동봉
32 : 페라이트부재 40 : 전원공급장치
41 : 제1부스바 42 : 제2부스바
50 : 순환관 51 : 순환펌프
60 : 상부패킹 70 : 하부패킹
12 : 배출구 20 : 음전극부재
21 : 전기분해공간 22 : 교반홀
30 : 양전극봉 31 : 동봉
32 : 페라이트부재 40 : 전원공급장치
41 : 제1부스바 42 : 제2부스바
50 : 순환관 51 : 순환펌프
60 : 상부패킹 70 : 하부패킹
Claims (5)
- 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치에 있어서,
일측에 오폐수가 유입되는 유입구(11)가 형성되어 있고, 타측에 배출구(12)가 형성되어 있는 수조(10)와;
상부가 상기 수조(10) 상부로 돌출되어 있고, 하단이 수조(10) 바닥에 안착되어 있으며, 평면상에서 서로 접한 다수 개의 육각형 형상의 전기분해공간(21)이 형성되는 허니콤 구조로 이루어져 있으며, 각각의 전기분해공간(21)이 서로 접하는 벽면에는 다수 개의 교반홀(21)이 형성되어 있되, 한 벽면에 형성되어 있는 전체 교반홀(21)은 벽면 면적 대비 0.1 ~ 0.4배로 이루어진 음전극부재(20)와;
상기 전기분해공간(21) 내부 중앙에 수직하게 삽입되어 있고, 음전극부재(20) 내주면과 10 ~ 35 mm 이격되어 설치되어 있는 양전극봉(30)과;
상기 음전극부재(20)과 양전극봉(30)으로 전원을 공급하는 전원공급장치(40);를 포함하여 구성된,
오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 음전극부재(20)는 스텐레스 스틸 재질로 이루어져 있고,
상기 양전극봉(30)은 전기분해공간(21)의 내부 중앙에 수직으로 설치되어 있는 동봉(31)과, 동봉(31) 외주면을 감싸며 Mol%로 산화철 50 ~ 59%, 산화아연 25 ~30%, 산화망간 15 ~ 18%, 이산화구리 1 ~ 2%로 조성된 도전성 페라이트부재(32)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,
오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수조의 유입구(11) 측과 배출구(12) 측에 각각 일단이 연결되어 있고, 중간에 순환펌프(51)가 설치된 순환관(50)이 설치되어 있으며,
상기 교반홀(22)은 상부의 직경이 하부의 직경보다 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 음전극부재(20)의 일측 벽면에 형성된 전체 교반홀(22)의 면적은 유입구(11) 측에서 배출구(12) 측으로 갈수록 음전극부재(20)의 일측 벽면 면적 대비 0.4배에서 0.2배로 점차 줄어드는 것을 특징으로 하는,
오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 양전극봉(30)의 상부와 하부에 상부패킹(60)과 하부패킹(70)이 설치되어 있으며,
상기 상부패킹(60)과 하부패킹(70)은 비도전성 재질로 이루어져 있고, 일측 끝단은 음전극부재(20)의 벽면에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는,
오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120021417A KR20130099709A (ko) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020120021417A KR20130099709A (ko) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130099709A true KR20130099709A (ko) | 2013-09-06 |
Family
ID=49450962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120021417A KR20130099709A (ko) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130099709A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105217796A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-01-06 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种下行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置 |
| KR20210144561A (ko) * | 2020-05-21 | 2021-11-30 | 한국과학기술원 | 양극산화법을 이용한 베마이트 나노입자 또는 베이어라이트 나노입자 대량 제조방법 및 장치 |
| KR20210144560A (ko) * | 2020-05-21 | 2021-11-30 | 한국과학기술원 | 양극산화법을 이용한 금속 산화물 나노입자 제조장치 및 이를 이용한 금속 산화물 나노입자 대량 제조방법 |
-
2012
- 2012-02-29 KR KR1020120021417A patent/KR20130099709A/ko active IP Right Grant
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| KR20210144561A (ko) * | 2020-05-21 | 2021-11-30 | 한국과학기술원 | 양극산화법을 이용한 베마이트 나노입자 또는 베이어라이트 나노입자 대량 제조방법 및 장치 |
| KR20210144560A (ko) * | 2020-05-21 | 2021-11-30 | 한국과학기술원 | 양극산화법을 이용한 금속 산화물 나노입자 제조장치 및 이를 이용한 금속 산화물 나노입자 대량 제조방법 |
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