KR20150088416A

KR20150088416A - 전기분해식 수처리 장치 및 이를 포함하는 선박 평형수 정화 시스템

Info

Publication number: KR20150088416A
Application number: KR1020140008694A
Authority: KR
Inventors: 변기택
Original assignee: 주식회사 루트제이제이
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-08-03
Also published as: KR101568169B1

Abstract

본 발명은, 전기분해식 수처리장치에 관한 것으로, 전기분해하기 위한 원수의 유입구와 전기분해된 처리수의 배출구 사이에 마련되는 수처리공간을 가지는 커버; 커버의 수처리공간에 음극과 양극들 중 어느 하나의 극성으로 원수의 흐름방향과 동축 상에 교번하여 배치되고, 각각 원수의 흐름방향을 따라 관통된 관통공을 가지는 복수의 전극판들; 및 원수가 통과될 수 있도록 각 전극판의 관통공에 결합되는 다공질 필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기분해식 수처리 장치 및 이를 포함하는 선박 평형수 정화 시스템{Electrolytic type wastewater treatment apparatus and Ship ballaster water purification system comprising electrolytic type wastewater treatment apparatus}

본 발명은 전기분해식 수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 분해를 이용하여 오염수의 처리 효율을 높여주기 위해 그 구조가 개선된 하수처리용 전기 분해 장치에 관한 것이다.

최근 많은 인구증가와 산업 발달로 인하여 수자원이 절대적으로 부족한 상황에서 하루에도 상당한 하수 및 산업폐수가 배출되고 있으며, 이로 인해 수질오염이 심각한 사회 문제로 대두되고 있는 실정이다.

특히, 생활하수, 축산폐수 및 산업 폐수 등은 공용 수역과 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 주원인이 되고 있다.

상기와 같은 생활하수, 축산폐수, 산업폐수의 오염물질은 주로 특정 미생물에 의해 분해가능한 유기물인 반면에 근래에 들어서 급속한 산업의 발달과 인구증가 및 도시의 인구 집중으로 인하여 각종 용수량의 증가와 함께 폐수 중에 무기 및 유기성분이 차지하는 비율이 점차로 증가하고 있다.

기존 생활하수, 축산폐수, 산업폐수를 처리하는 방식은 미생물의 부유식 성장을 이용한 표준 활성 슬러지 법이 보편적으로 이용되고 있다.

그러나 기존의 생물학적 처리공법은 반응속도가 느릴 뿐만 아니라, 처리 효율이 떨어져 별도의 고도처리시설을 구비해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 생물학적 처리공법보다 처리 효율 및 속도가 뛰어난 물리 화학적 처리방법이 연구되고 있으며, 그 중에서 전기 분해를 이용한 처리 방법이 부각되고 있는 실정이다.

상기한 전기 처리방법을 개략적으로 설명하면 먼저, 전기 분해조에서 보다 큰 효율을 갖도록 처리하고자 하는 처리수를 전처리 공정인 조정조에 투입시킨 후 가성소다, 무기응집제 및 적절한 첨가제(NaCl, Na₂SO₄)등을 넣고 혼합하여 전도성을 조정하는 전처리 단계를 거친다.

이후, 전도성 조정단계가 완료된 처리수를 전기 분해조를 통과시켜 전기 반응을 유도함에 따라, 전기응집(electrocoagulation), 전기부상(electroflation), 전기적산화(electrooxidation) 작용으로 인해 처리수에 함유되어 있던 불순물을 제거하고, 여과된 여과수를 배출함과 동시에 처리과정에서 발생된 부유물은 부유물 저장조로 이송되고 침전된 응집물이 배출관을 통해 배출되는 후처리 단계를 거치게 된다.

전처리 공정을 거친 처리수를 전기 분해조에서 전기 분해하는 과정을 갖게 되며, 기존 전기분해를 이용한 수처리 장치의 일 예로는 공개특허공보 10-2012-0069213호 "전류 누설 방지가 가능한 복극식 전기분해 반응기"가 출원되어 공개된 바 있다.

도 1은 공개특허공보 10-2012-0069213호 전류 누설 방지가 가능한 복극식 전기분해 반응기의 대표도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 전류 누설 방지가 가능한 복극식 전기분해 반응기는 외관을 이루는 전해조(11)와, 이 전해조(11)의 내부에 복수 구비되는 전극판(12)으로 이루어진 구조이며, 상기 전해조(11)의 전후방으로는 수처리를 위한 유입구(11a)와 유출구(11b)가 형성된다. 또한, 상기 전해조(11)는 기본적으로 절연처리되는 것을 특징으로 하고 있다.

종래 전기분해식 수처리장치는 수처리를 위해 복수의 전극판을 구비하고 있으며 전극판과 전극판 사이의 통로를 오수가 통과하면서 전기분해가 이루어지고 있다.

그러나, 종래 전기분해식 수처리장치는 오수의 경로에 있어서 오수의 진행방향에 아무런 방해요소가 없음에 따라 오수의 전기분해가 다 이루어지기 전에 오수가 외부로 배출되어 오수처리에 대한 정화효율이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 오염물질이 포함되어 있는 원수를, 인접한 전극판들 사이를 통과시키거나 우회시키지 않고 그대로 전극판들을 관통하여 통과시킴으로써, 오염수에 대한 오염물질의 정화효율을 높일 수 있는 전기분해식 수처리 장치를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하고자 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해식 수처리 장치는, 전기분해하기 위한 원수의 유입구와 전기분해된 처리수의 배출구 사이에 마련되는 수처리공간을 가지는 커버; 상기 커버의 수처리공간에 음극과 양극들 중 어느 하나의 극성으로 상기 원수의 흐름방향과 동축 상에 교번하여 배치되고, 각각 상기 원수의 흐름방향을 따라 관통된 관통공을 가지는 복수의 전극판들; 및 상기 원수가 통과될 수 있는 다공질 구조를 가지고, 상기 각 전극판의 관통공에 결합되는 다공질 필터;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전극판은, 상기 관통공을 한정하는 부위에 상기 다공질 필터의 가장자리가 안착되는 안착리브를 가지는 지지부; 상기 지지부의 외측에 마련되고, 상기 전극판에 인가된 전압을 상기 지지부를 통해 상기 다공질 필터에 전달시키는 통전부; 및 상기 지지부와 통전부를 연결시키되, 상기 통전부의 지지부에 대한 근접 단부가, 상기 커버의 중심축선을 기준으로 하여 그 지지부의 마주하는 단부와 적어도 동일한 위치에 배치되게 하고, 상기 통전부와 지지부 사이에 상기 중심축선 방향을 따라 간격이 형성되게 하는 연결부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지지부와 통전부는 평행한 위치에 배치되고, 상기 연결부는, 상기 지지부 및 통전부와의 각 사잇각이 90도 이상 135도 이하인 각도가 되도록, 상기 지지부와 통전부 사이에 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전극판들 중 인접한 한 쌍의 전극판들 사이의 상기 연결부에 대응되는 위치에 배치되는 절연체;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전극판들의 인접한 통전부들을 각각 동축적으로 관통하여 각 통전부에 전기적으로 연결되고, 그 선단은 상기 커버의 외측으로 노출됨으로써 외부 전력원과의 전기적 연결을 가능하게 하는 버스바;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 커버는, 상기 전극판들이 위치되는 메인바디; 상기 메인바디에 결합되고 상기 원수가 유입되는 유입구가 형성되어 있는 하부캡; 및 상기 메인바디에 결합되고 상기 처리수가 배출되는 배출구가 형성되어 있으며, 상기 통전부들을 관통한 버스바의 선단이 외부로 노출되게 하는 통전홈이 형성되어 있는 상부캡;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 다공질 필터는, 거품(foam) 구조의 일종인 메탈폼(metalfoam)과 세라믹폼(ceramicfoam) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 다공질 필터는, 하니콤(honeycomb) 구조로 형성되는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 오염물질이 포함되어 있는 원수를 인접한 전극판들 사이를 통과시키거나 우회시키지 않고 그대로 전극판들을 관통하여 통과시킴으로써, 상기 오염물질의 정화효율을 높일 수 있게 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예는, 오염물질이 포함된 원수가 촘촘한 기공을 가지는 메탈폼 또는 세라믹폼을 통과하게 함으로써 원수와의 접촉면적을 크게 하여 전기분해 효율을 높여 수처리 효율 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는, 지지부(210)와 통전부(230)가 형성됨에 따라 전극판(200)을 적층시키기 위한 가이드를 별도로 구비하지 않고도 연결부(250)에 의해 위치정렬 없이도 상호 적층이 가능하게 되는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 종래 전기분해장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기분해식 수처리 장치의 단면도.
도 3은 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판의 결합을 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판의 분해 사시도.
도 5는 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판의 결합 사시도.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 단면도.
도 7은 본 발명 일실시예에 채용되는 통전 볼트의 연결 구조를 설명하기 위한 참고도면이다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 하수처리용 전기 분해 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기분해식 수처리 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판의 결합을 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판의 결합 사시도이며, 도 6은 본 발명 일실시예에 채용되는 전극판 간의 연결구조를 설명하기 위한 부분 단면도이며, 도 7은 본 발명 일실시예에 채용되는 통전 볼트의 연결 구조를 설명하기 위한 참고도면이다.

상기 도면에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기분해식 수처리 장치은 커버(100), 복수의 전극판(200) 및 다공질 필터(300)를 포함한다.

커버(100)는 전기분해하기 위한 원수의 유입구(11)와 전기분해된 처리수의 배출구(12) 사이에 마련되는 수처리공간(13)을 가진다.

그리고, 복수의 전극판(200)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 커버(100)의 수처리공간(13)에 음극과 양극들 중 어느 하나의 극성으로 원수의 흐름방향과 동축 상에 교번하여 배치되고, 각각 원수의 흐름방향을 따라 관통된 관통공(201)을 가진다.

또한, 다공질 필터(300)는 원수가 통과될 수 있도록 상기 각 전극판(200)의 관통공(201)에 결합된다. 이때, 다공질 필터(300)는 상부에 마감캡(220)을 통해 전극판(200)에 고정되는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따르면, 오염물질이 포함되어 있는 원수를, 인접한 전극판(200)들 사이를 통과시키거나 우회시키지 않고 그대로 전극판(200)들을 관통하여 통과시킴으로써 오염물질의 정화효율을 높이는 효과가 있다.

여기서, 다공질 필터(300)는 도전성이고 다공질인 거품(foam)구조를 가지는 것이 바람직하고, 예컨대, 메탈폼(metalfoam), 세라믹폼(ceramicfoam), 그라파이트 계열의 폼 또는 흑연계 폼들 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 즉, 오염물질이 포함된 원수가 촘촘한 기공을 가지는 메탈폼 또는 세라믹폼을 통과하게 함으로써 원수와의 접촉면적을 크게 하여 전기분해 효율을 높여 수처리 효율 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그 뿐만 아니라, 다공질 필터(300)는 하니콤(honeycomb) 구조로 형성되는 것도 가능하다. 이와 같이, 다공질 필터(300)가 거품(foam) 구조 또는 하니콤(honeycomb) 구조를 가짐에 따라 오염물질이 포함된 원수가 촘촘한 기공을 가지는 거품 또는 하니콤 구조의 필터를 통과하게 함으로써 원수와의 접촉면적을 크게 하여 전기분해 효율을 높여 수처리 효율 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 3 및 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극판(200)은 지지부(210), 통전부(230) 및 연결부(250)를 포함한다.

지지부(210)는 관통공(201)을 한정하는 부위에 다공질 필터(300)의 가장자리가 안착되는 안착리브(211)를 가진다.

그리고, 통전부(230)는 지지부(210)의 외측에 마련되고, 전극판(200)에 인가된 전압을 지지부(210)를 통해 다공질 필터(300)에 전달시킨다.

또한 연결부(250)는 지지부(210)와 통전부(230)를 연결시키되 통전부(230)의 지지부(210)에 대한 근접 단부가, 커버(100)의 중심축선(C)을 기준으로 하여 그 지지부(210)의 마주하는 단부와 적어도 동일한 위치에 배치되게 하고, 통전부(230)와 지지부(210) 사이에 중심축선(C) 방향을 따라 간격이 형성된다.

도 6에 잘 도시된 바와 같이, 커버(100) 내에 배치되는 부분 중에서 지지부(210)의 사이즈는 정화효율에 영향을 미치는 부분이고 통전부(230)는 지지부(210)에 전류를 전달시켜 주기 위한 부분이며, 연결부(250)는 인접한 전극판(200)들이 서로 단락되지 않도록 절연체(400)가 놓이는 부분이다.

이때, 커버(100) 내에서 지지부(210)의 사이즈가 상대적으로 큰 것이 요구되는데, 간격이 크게 되면 지지부(210)의 사이즈가 작아지게 되어 오염물질의 정화효율이 떨어지게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 종래 전기분해식 수처리장치와 달리 오염수가 다공질 필터(300)를 통과하면서 수처리가 처리됨에 따라 다공질 필터(300)에 연결된 지지부(210)에는 휨 응력이 인가된다.

따라서, 전극판(200)의 지지부(210)와 통전부(230)는 평행한 위치에 배치되고, 연결부(250)는 지지부(210) 및 통전부(230)와의 각 사잇각이 90도 이상 135도 이하인 각도가 되도록, 지지부(210)와 통전부(230) 사이에 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 지지부(210)와 통전부(230)가 형성됨에 따라 전극판(200)을 적층시키기 위한 가이드를 별도로 구비하지 않고도 연결부(250)에 의해 위치정렬 없이도 상호 적층이 가능하게 되는 효과가 있다.

만약, 지지부(210)와 통전부(230)의 사잇각이 90도 미만인 경우에는 지지부(210)보다 중심축선(C)에 대해 가깝게 위치되어 그 지지부(210)에 의한 정화기능을 방해하게 되고, 135도 초과인 경우에는 경사가 완만하여 중심축선(C) 방향을 따라 가해지는 수압을 견뎌내는 압력저항 기능이 약화 된다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따르면, 오염수의 수압에 따른 휨 응력에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 전극판(200)들 중 인접한 한 쌍의 전극판(200)들 사이의 연결부(250)에 대응되는 위치에 배치되는 절연체(400)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 일실시예에서는 전극판(200)들의 인접한 통전부(230)들을 각각 동축적으로 관통하여 각 통전부(230)에 전기적으로 연결되고, 그 선단은 커버(100)의 외측으로 노출됨으로써 외부 전력원과의 전기적 연결을 가능하게 하는 버스바(500)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 버스바(500)가 통전부(230)들을 각각 동축적으로 관통하여 각 통전부(230)에 전기적으로 연결됨으로써, 복수개로 이루어져 있는 전극판(200)을 각각 연결하거나 고정하지 않고 고정 및 전기적 연결을 가능하게 하여 전극판(200)의 연결 구조의 최적설계를 가능하게 할 뿐만 아니라 결합 및 연결 구성을 간소화할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 커버(100)는 메인바디(110), 하부캡(120) 및 상부캡(130)으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 커버(100)의 메인바디(110)에는 전극판(200)들이 위치된다. 그리고, 커버(100)의 하부캡(120)에는 메인바디(110)에 결합되고 원수가 유입되는 유입구(11)가 형성된다.

또한, 커버(100)의 상부캡(130)은 메인바디(110)에 결합되고 처리수가 배출되는 배출구(12)가 형성되어 있으며, 통전부(230)들을 관통한 버스바(500)의 선단이 외부로 노출되게 하는 통전홈(131)이 형성된다. 이러한 통전홈(131)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 통전 단자(510)가 연결되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 통전부(230)가 버스바(500)를 통해 연결됨으로써 간단하게 커버(100) 내에 위치한 전극판(200)에 전원을 간편하게 공급할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 본 실시예는 오염수를 처리하기 위한 것으로, 상수처리 또는 하수처리를 위해 사용가능함은 물론, 바닷물의 적조 현상을 억제시키기 위해 사용될 수 있고, 또한 해양 생태계 교란을 초래하는 선박 평형수의 오염을 억제시킬 수 있도록, 상기 평형수의 오염물질 제거에도 사용될 수 있다.

이러한 전기분해식 수처리 장치가 선박에 탑재된 선박 평형수 정화 시스템은, 그 평형수 정화 효율을 높일 수 있음은 물론, 원양 어업으로 인해 먼 바다에서 유입되는 외래종이 우리 해안 인근에 평형수와 함께 유출됨으로써 발생되는 해양 생태계 교란 문제를 현저히 억제시킬 수 있는 장점을 가진다.

이상, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

100 : 커버 110 : 메인바디
120 : 하부캡 130 : 상부캡
200 :복수의 전극판 210 : 지지부
230 : 통전부 250 : 연결부
300 : 다공질 필터

Claims

전기분해하기 위한 원수의 유입구와 전기분해된 처리수의 배출구 사이에 마련되는 수처리공간을 가지는 커버;
상기 커버의 수처리공간에 음극과 양극들 중 어느 하나의 극성으로 상기 원수의 흐름방향과 동축 상에 교번하여 배치되고, 각각 상기 원수의 흐름방향을 따라 관통된 관통공을 가지는 복수의 전극판들; 및
상기 원수가 통과될 수 있는 다공질 구조를 가지고, 상기 각 전극판의 관통공에 결합되는 다공질 필터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 전극판은,
상기 관통공을 한정하는 부위에 상기 다공질 필터의 가장자리가 안착되는 안착리브를 가지는 지지부;
상기 지지부의 외측에 마련되고, 상기 전극판에 인가된 전압을 상기 지지부를 통해 상기 다공질 필터에 전달시키는 통전부; 및
상기 지지부와 통전부를 연결시키되, 상기 통전부의 지지부에 대한 근접 단부가, 상기 커버의 중심축선을 기준으로 하여 그 지지부의 마주하는 단부와 적어도 동일한 위치에 배치되게 하고, 상기 통전부와 지지부 사이에 상기 중심축선 방향을 따라 간격이 형성되게 하는 연결부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 지지부와 통전부는 평행한 위치에 배치되고,
상기 연결부는, 상기 지지부 및 통전부와의 각 사잇각이 90도 이상 135도 이하인 각도가 되도록, 상기 지지부와 통전부 사이에 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 전극판들 중 인접한 한 쌍의 전극판들 사이의 상기 연결부에 대응되는 위치에 배치되는 절연체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 전극판들의 인접한 통전부들을 각각 동축적으로 관통하여 각 통전부에 전기적으로 연결되고, 그 선단은 상기 커버의 외측으로 노출됨으로써 외부 전력원과의 전기적 연결을 가능하게 하는 버스바;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 커버는,
상기 전극판들이 위치되는 메인바디;
상기 메인바디에 결합되고 상기 원수가 유입되는 유입구가 형성되어 있는 하부캡; 및
상기 메인바디에 결합되고 상기 처리수가 배출되는 배출구가 형성되어 있으며, 상기 통전부들을 관통한 버스바의 선단이 외부로 노출되게 하는 통전홈이 형성되어 있는 상부캡;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공질 필터는, 메탈폼(metalfoam)과 세라믹폼(ceramicfoam) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 다공질 필터는, 하니콤(honeycomb) 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전기분해식 수처리 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 전기분해식 수처리 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 정화 시스템.