KR20230122613A - 수처리 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

수처리 방법(예: 폐수, 상수도, 공업용수, 광업용수, 피처리수)은 제1 처리 탱크에서 피처리수를 수용하는 단계, DC 드라이브를 사용하여 교류(AC) 소스를 직류(DC)로 변환하는 단계, 및 DC 드라이브를 사용하여 제1 처리 탱크에 위치한 제1 전극 쌍에 전력을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 한 쌍의 전극 중 적어도 하나의 전극으로부터 피처리수에 이온을 도입하는 단계 및 처리수를 생성하기 위해 이온으로 처리되는 수에서 적어도 하나의 불순물의 응집을 촉진하는 단계를 더 포함한다.

Description

수처리 방법 및 시스템

본 출원은 2020년 11월 25일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 63/118,465의 우선권 및 이익을 주장하며, 이는 전체 내용이 참조로 본원에 포함된다.

전기 응고(electrocoagulation)로도 알려진 전기 응집(electroflocculation)은 수성 매질에 전위를 가하여 매질을 정제하는 과정이다. 프로세스는 희생 전극을 사용하여 이온을 수성 매질에 도입한다. 이온은 불순물과 오염을 제거하기 위해 수성 매질에서 응집을 촉진한다.

전기 응집은 비효율적인 전력 전달 및 정류기 회로에서 전극으로의 다양한 전력으로 수십 년 동안 사용되어 에너지 낭비, 신뢰할 수 없는 장비 및 불안전한 조건을 초래했다.

일부 실시예에서, 물을 처리하는 방법(예: 폐수, 도시 용수, 공업용수, 광업 용수 및 처리할 물)은 제1 처리 탱크에서 피처리수를 수용하는 단계, DC 드라이브를 사용하여 교류(AC) 소스를 직류(DC)로 변환하는 단계, 및 DC 드라이브를 사용하여 제1 처리 탱크에 위치한 제1 전극 쌍에 전력을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 쌍의 전극 중 적어도 하나의 전극으로부터 피처리수에 이온을 도입하는 단계, 및 처리수를 생성하기 위해, 이온으로 처리되어야 할 피처리수에서 적어도 하나의 불순물의 응집을 촉진하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 물을 처리하기 위한 시스템은 피처리수를 담도록 구성된 처리 탱크, 처리 탱크 내에 위치하며 적어도 일부가 피처리수에 잠기도록 구성된 한 쌍의 전극, 및 한 쌍의 전극에 연결된 직류(DC) 드라이브를 포함한다. DC 드라이브는 AC 소스를 변환하고 한 쌍의 전극에 DC 전력을 제공하도록 구성된다.

이 요약은 이하의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 제한하는 데 도움이 되도록 사용하려는 것도 아니다.

본 발명의 실시예의 추가적인 특징 및 장점은 다음의 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 설명으로부터 명백하거나 이러한 실시예의 실시에 의해 학습될 수 있다. 이러한 실시예의 특징 및 이점은 특히 첨부된 청구범위에서 지적된 장치 및 조합에 의해 실현되고 획득될 수 있다. 이러한 특징 및 다른 특징은 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 보다 완전하게 명백해지거나 이하에 설명된 실시예의 실행에 의해 학습될 수 있다.

본 발명의 전술한 특징 및 기타 특징을 얻을 수 있는 방식을 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 더 나은 이해를 위해, 유사한 구성요소는 다양한 첨부 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호로 지정되었다. 도면 중 일부는 개념을 개략적으로 나타내거나 과장된 표현일 수 있지만, 도면 중 적어도 일부는 축척에 맞게 그려질 수 있다. 도면이 일부 예시적인 실시예를 묘사한다는 것을 이해하고, 실시예는 첨부된 도면을 사용하여 추가의 구체적이고 상세하게 기술되고 설명될 것이다.
도 1은 직류(DC), 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른, 드라이브에 의해 구동되는 전극을 갖는 처리 탱크의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 피드백 제어를 갖는 처리 탱크의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 수처리 시스템의 개략도이다.
도 4는 DC 구동 전력 전기 응집으로 물을 처리하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

본 발명은 일반적으로 수처리(예: 폐수, 상수도, 공업용수, 광업용수, 처리 대상수) 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 전기 응고 또는 전기 응집은 물을 처리하기 위해 피처리수로부터 불순물을 제거한다. 전기 응집은 피처리수에 이온을 도입하기 위해 피처리수에 있는 한 쌍의 전극 사이에 전위를 제공한다. 이온은 물 속의 불순물과 상호 작용하여 불순물이 서로 결합하여 물 속에서 응집된 덩어리("플록(flocs)")를 형성하도록 한다. 플록은 처리 및 제거할 피처리수에서 침전될 수 있으므로 전기 응집 후에 더 깨끗한 양의 물을 남긴다.

상이한 전극 재료에 의해 생성된 이온은 상이한 불순물에 영향을 미칠 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 물 처리 시스템은 피처리수을 상이한 전극으로부터의 복수의 상이한 이온에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 물 처리 시스템은 일련의 처리 탱크를 통해 피처리수를 통과시키는 것을 포함하며, 각 처리 탱크에는 처리할 물에서 이온을 생성하기 위해 탱크에 위치한 한 쌍의 전극(양극 및 음극)이 있다. 일부 실시예에서, 피처리수를 처리하기 위한 시스템의 적어도 하나의 처리 탱크는 적어도 하나의 다른 처리 탱크와 상이한 전극 재료를 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 시스템의 각 처리 탱크는 다른 처리 탱크와 상이한 전극 재료를 포함한다.

양극에 의해 생성된 이온은 음극에 인접하여 피처리수에서 불순물의 응집을 조장하여 음극 패시베이션(passivation)을 유발할 수 있다. 일부 실시예에서, 양극 주변의 플록은 음극 주변의 유체 및/또는 이온 흐름을 손상시키고 수처리의 효율성을 감소시킬 수 있다. 전극의 극성은, 플록 및/또는 산화물이 음극의 표면으로부터 이동하도록 촉진하기 위해, 일정 시간 동안 역전될 수 있다. 플록은 탱크에 침전되어 불순물이 여과, 배수 또는 탱크 밖으로 펌핑되어 더 깨끗한 물이 남을 수 있다. 일부 실시예에서, 처리된 물은 이후 다른 전극이 있는 두 번째 탱크로 펌핑되어 프로세스를 반복하고 더 많거나 다른 불순물을 제거한다.

일부 실시예에서, 전극은 전극에 직류 전력을 제공하는 직류 구동(DC 구동)에 의해 구동된다. 기존 시스템은 정류기 회로를 사용하여 물 탱크의 전극에 DC를 제공한다. 정류기 회로는 교류(AC) 전력을 DC 전력으로 전환하지만, 결과적인 DC 전력은 입력 AC 전력을 기준으로 주기성으로 시간이 지남에 따라 변화한다. DC 드라이브를 사용하면 전극에 대한 전력이 보다 안정적이고 응답이 빠르고 효율적이다.

이온은 전기분해를 통해 전극에서 생성된다. (물을 통한) 전극 양단의 전압은 물의 구성과 물의 불순물이 변함에 따라 변할 수 있기 때문에, 적용된 전류는 물의 전도성에 맞게 자주 변경되어야 한다. 전기분해는 응집을 촉진하기 위해 물에 이온을 제공한다. 일부 실시예에서, 전극에 너무 높은 전류 및/또는 전압을 가하면 물 자체의 분해로 인해 수소 가스가 생성될 수 있다. 수소 가스의 생성은 안전상의 위험이며 또한 전기 응집에 필요한 것 이상으로 에너지가 낭비되고 있음을 나타낸다.

DC 드라이브는 정류기 회로에 의해 생성되는 DC 전류의 가변 전압을 제거하고 보다 안정적인 DC 전류를 제공한다. DC 드라이브는 전극에 안정적인 DC 전류를 전달하기 위해 가변 변압기가 있는 변압기를 사용한다. 일부 실시예에서, DC 드라이브는 정류기 회로가 있는 기존 AC 소스보다 약 30 내지 40% 더 효율적이다. 정류기 회로가 있는 기존의 AC 소스는 전극이 전기분해에 충분한 전력을 받을 수 있도록 전기 응집에 필요한 것보다 높은 전력에서 작동된다. 그러나, 전극을 과도하게 구동하는 것은 비효율적이며 수소 가스 생성의 위험을 증가시킬 수 있다. DC 드라이브가 보다 안정적인 전압과 전류를 제공할 수 있고 DC 드라이브가 더 빠르게 전압에 응답하고 조정할 수 있기 때문에, 에너지 낭비가 적고 안전성이 향상되었다. 또한, 전극을 과도하게 구동하면 전극이 더 빨리 열화되고, 본 발명에 따른 DC 드라이브를 갖는 전기 응집 시스템은 전극이 정류 회로를 갖는 종래의 AC 소스보다 30% 내지 40% 더 오래 작동하게 할 수 있다.

정류 회로를 갖는 종래의 AC 소스는 30% 리플(예: 전력의 30% 변동)을 갖는다. 일부 실시예에서, DC 드라이브는 10% 미만의 리플을 갖는다. 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 DC 드라이브는 리플이 5% 미만이므로 훨씬 더 안정적인 전기 신호를 제공한다.

도 1은 처리될 물(102)을 포함하는 처리 탱크(100)의 개략도이다. 처리될 물(102)은 전극(104)에서 생성된 이온에 의해 제거될 수 있는 불순물을 포함한다. 일부 실시예에서, 전극(104)은 DC 드라이브(106)에 연결되고 이에 의해 전력이 공급된다. DC 드라이브(106)는 전극(104)에 안정적인 전력을 제공하고 전극(104)에 대한 전압 및/또는 전류가 신속하게 조정되도록 한다.

일부 실시예에서, DC 드라이브(106)는 AC 소스(108)에 연결된다. AC 전원(108)은 AC 신호를 리플이 10% 미만인 안정적인 DC 신호로 변환하는 DC 드라이브(106)에 전력을 제공한다. 전극(104)에 의해 생성된 이온은 피처치수(102)의 불순물과 반응하여 피처리수(102)에서 침전되는 플록(110)을 생성한다. 플록(110)은 처리 탱크(100)의 바닥에 가라앉고 슬러지(112)를 형성하며, 이는 주기적으로 배수되거나 그렇지 않으면 처리 탱크(100)로부터 제거될 수 있다.

도 2는 피드백 제어를 갖는 처리 탱크(200)의 다른 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 처리 탱크(200)는 적어도 하나의 센서(212)를 포함한다. 센서(212)는 논리 제어기(214)와 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 논리 제어기(214)는 DC 드라이브(206)와 데이터 통신한다. 논리 제어기(214)는 센서(212)에 의해 제공된 측정 및/또는 정보에 응답하여 DC 드라이브(206)를 동적으로 조정할 수 있다.

일부 실시예에서, 센서(212)는 처리 탱크(200) 내의 피처리수(202)의 온도를 측정하는 온도 센서이다. 예를 들어, 전극(204)은 피처리수(202)에서 열로서 전력을 소산하여, 피처리수(202)의 온도를 상승시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(212)는 피처리수(202)에서 총 부유 물질(TSS)을 측정한다. 논리 제어기(214)는 피처리수(202)에서 측정된 TSS에 기초하여 DC 드라이브(206)를 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 논리 제어기(214)는 1초 미만으로 DC 드라이브(206)에 대한 조정을 허용한다. 일부 실시예에서, 논리 제어기(214)는 0.5초 미만으로 DC 드라이브(206)에 대한 조정을 허용한다. 일부 실시예에서, 논리 제어기(214)는 0.1초 미만으로 DC 드라이브(206)에 대한 조정을 허용한다.

피처리수가 탱크 사이로 펌핑되어 연속으로 여러 번 처리될 수 있도록, 본 발명에 따른 수처리 탱크는 직렬로 연결될 수 있다. 도 3은 내부에 펌프(318-1, 318-2)가 있는 유체 도관(316-1, 316-2)에 의해 연결된 복수의 처리 탱크(300-1, 300-2, 300-3)를 포함하는 수처리 시스템을 도시한다. 각각의 처리 탱크(300-1, 300-2, 300-3)는 서로 독립적으로 전극(304-1, 304-2, 304-3)에 전력을 제공하는 전용 DC 드라이브(306-1, 306-2, 306-3)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(304-1, 304-2, 304-3)은 서로 다른 전극 물질을 포함하므로 각각의 처리 탱크(300-1, 300-2, 300-3)에 의해 영향을 받는 불순물이 상이하다.

이제 도 4를 참조하면, 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 피처리수의 처리 방법(420)은 제1 처리탱크(422)에서 피처리수를 수용하고 DC 드라이브(424)를 통해 AC를 DC로 변환하는 것을 포함한다. 적어도 하나의 예에서, 480V AC 소스는 DC 드라이브를 통해 100V DC로 변환되고 전류는 물과 선택한 전극을 기준으로 설정된다. DC 전력은 제1 처리 탱크(426)에 위치한 제1 전극 쌍에 제공되며, DC 전력은 전극이 처리될 물(428)에 이온을 도입하게 한다. 이어서, 이온은 불순물을 침전시키고 처리된 물(430)을 생성하기 위해 피처리수에서 적어도 하나의 불순물의 응집을 촉진한다.

방법은 피처리수에 함유된 불순물을 측정하고 피처리수의 전도도를 결정하기 위해 피처리수를 사전 테스트하는 단계를 더 포함한다. 사전 테스트를 통해 작업자는 전극 전류 값과 전극 전압 값을 미리 설정할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 미리 설정된 전극 전압 값은 100볼트(V) 미만이다. 적어도 하나의 실시예에서, 미리 설정된 전극 전류 값은 약 250 암페어(A)이다.

상이한 조성으로 처리될 상이한 물은 피처리수의 불순물에 맞춰진 미리 설정된 전극 전압 및 전류 값을 사용한다. 예를 들어, 도시 폐수의 사전 설정된 전극 전압 및 전류 값은 약 60 내지 80A 및 20 내지 50V일 수 있다. 오일 및 가스 폐수에 대한 미리 설정된 전극 전압 및 전류 값은 약 200 내지 250A 및 70 내지 100V일 수 있다.

일부 실시예에서, 피처리수의 사전 테스트는 제거되어야 할 불순물 중 적어도 하나의 화학적 조성을 식별한다. 방법은 제거하고자 하는 불순물에 기초하여 전극 재료를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전극 재료는 알루미늄, 마그네슘, 철, 구리, 다른 전기 전도성 금속 또는 이들의 조합(예를 들어, 합금)을 포함할 수 있다. 전극은 제공된 이온 및 그 전극 물질에 의해 확인된 불순물과 함께 형성될 수 있는 금속 수산화물에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 양극은 플레이트 전극이다. 일부 실시예에서, 양극은 로드 전극이다. 일부 실시예에서, 음극은 플레이트 전극이다. 일부 실시예에서, 음극은 로드 전극이다.

일부 실시예에서, 전극 재료를 선택하는 것은 양극 재료를 선택하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 전극 재료를 선택하는 것은 음극 재료를 선택하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 전극 재료를 선택하는 것은 양극 재료 및 음극 재료를 선택하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크에는 복수의 쌍의 전극이 있고 전극 재료를 선택하는 것은 2개의 상이한 양극 재료 및/또는 2개의 상이한 음극 재료를 선택하는 것을 포함한다.

방법은 일부 실시예에서 전기 응집 동안 처리될 물에 있는 총 부유 물질(TSS)을 모니터링하는 것을 포함한다. TSS 측정은 피처리수의 응집 속도, 따라서 물의 처리 속도를 나타낼 수 있다. 시스템은 TSS 값을 모니터링하고 TSS를 목표 값 이상으로 유지하기 위해 전극 전류 값을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 전류 값을 높이면 피처리수에서 측정된 TSS가 증가할 수 있다.

전극 전류의 증가는 또한, 전극의 저항이 전력을 소산함에 따라, 전극 및 피처리수에서 열을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 양극의 열화 및/또는 음극의 패시베이션으로 인해 전기 응집 공정 중에 전극의 저항이 변화한다. 방법은 피처리수 및/또는 전극(들)의 온도를 모니터링하고 측정 온도를 목표 온도 미만으로 유지하기 위해 전극 전류 값을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 목표 온도는 피처리수의 끓는 온도이다. 예를 들어, 피처리수의 끓는 온도는 물의 끓는 온도일 수 있다. 다른 예에서, 피처리수의 불순물은 피처리수의 끓는 온도를 변경하여 끓는 온도를 높이거나 낮출 수 있다. 일부 실시예에서, 목표 온도는 전극의 녹는 온도이다. 목표 온도는 안전 계수를 보장하기 위한 끓는 온도, 녹는 온도 또는 기타 임계 온도의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 전기 응집 공정의 목표 온도는 물의 결빙 온도에 대해 처리할 물의 끓는 온도의 80%일 수 있다. 105℃의 상승된 끓는점을 갖는 피처리수를 갖는 그러한 예에서, 목표 온도는 84℃일 수 있다.

일부 실시예에서, 방법은 온도를 모니터링하면서 동시에 TSS를 모니터링하는 단계를 포함한다. 전류는 TSS를 목표 값 이상으로 유지하면서(즉, 전류를 증가시켜 측정된 TSS 및 반응 속도를 증가시킨다) 측정된 온도를 목표 온도 아래로 유지하도록 조정된다(즉, 발생하는 열을 감소시키기 위해 전류를 감소시킨다). 측정된 온도가 목표 온도 이상이고 TSS가 목표 값 미만인 경우, 방법의 일부 실시예는 온도를 원하는 범위로 유지하는 것보다 TSS 목표 값을 원하는 범위로 유지하는 것을 우선순위에 두도록 전류를 조정하는 단계를 포함한다.

방법은 응답 윈도우 내에서 전극에 제공되는 전력을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 기존의 정류기 회로는 응답 시간이 최소 몇 초 이상 지연된다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 DC 구동 전력 전기 응집 시스템은 1초 미만의 응답 윈도우에서 전력을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 응답 윈도우는 0.5초 미만이다. 일부 실시예에서, 응답 윈도우는 0.1초 미만이다. 일부 실시예에서, 응답 윈도우는 50밀리초 미만이다. DC 드라이브로 구동되는 전기 응집 시스템의 빠른 응답 시간 덕분에 기술자가 직접 감독하지 않고도 시스템을 작동할 수 있어 신뢰성, 자동화 및 안전성이 향상된다.

적어도 하나의 실시예에서, 방법은 피처리수에서 침전된 고형물을 제거하기 위해 전기 응집 탱크에서 슬러지 탱크로 고형물을 배출하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 고형물 배출에는 최소 10초 동안 탱크 하부 내 또는 하부 근처의 밸브를 개방하는 것이 포함된다. 일부 실시예에서, 고형물 배출에는 최소 20초 동안 탱크 하부 내 또는 하부 근처의 밸브를 개방하는 것이 포함된다. 일부 실시예에서, 고형물 배출에는 최소 30초 동안 탱크 하부 내 또는 하부 근처의 밸브를 개방하는 것이 포함된다.

일부 실시예에서, 피처리수는 다른 산업 응용을 위한 공정 용수이다. 고형물이 제거되면 공정 용수가 재사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 피처리수는 다른 목적으로 사용하기 전에 추가로 여과하거나 처리할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 방법은 피처리수를 전기 응집으로 처리하는 단계, 피처리수를 여과하는 단계 및 여과된 물을 전기 응집으로 2차 처리하는 단계를 포함한다.

측정된 TSS 및/또는 측정된 온도에 따라 이루어진 전류에 대한 조정에 더하여, 전류의 극성은 전류 및/또는 전압에 대한 측정된 변화에 기초하여 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극의 암페어 또는 전압의 상승은 음극의 패시베이션을 나타낼 수 있다. 방법은 음극 상의 수산화물 및/또는 산화물의 적어도 일부를 제거를 시도하기 위해 전극의 극성을 전환하는 단계를 포함할 수 있다.

종래의 시스템에서, 극성 역전은 위험할 수 있다. 기존의 정류기 회로에서 극성을 바꾸면 작업자에게 위험한 아크가 발생하거나 장비가 손상될 수 있다. 특히, 통상적으로 정류된 DC 전류의 과도한 전기분해에 의해 생성된 수소 가스가 있는 상태에서, 전기 아크는 화재를 유발할 위험이 있다. 본 발명에 따른 DC 드라이브는 극성 반전 동안 아킹(arcing)을 제한 및/또는 방지하여 음극이 패시베이션되는 경우 안전성을 향상시킨다.

일부 실시예에서, 전극은 제1 기간 동안 제1 극성 방향으로 전력이 공급되고, 전극은 제1 기간보다 짧은 제2 기간 동안 제2 극성 방향으로 전력이 공급된다. 일부 예에서, 제2 기간은 제1 기간의 5% 미만이다. 다른 예에서, 제2 기간은 제1 기간의 1% 미만이다. 또 다른 예에서, 제2 기간은 제1 기간의 0.5% 미만이다. 특정 예에서, 전극은 45분 내지 120분 사이의 제1 기간 동안 제1 극성 방향으로 전력을 공급받으며, 전극은 30초 미만인 제2 기간 동안 제2 극성 방향으로 전력을 공급받는다.

본 발명의 하나 이상의 특정 실시예가 본원에서 설명된다. 이들 설명된 실시예는 현재 개시된 기술의 예이다. 또한, 이들 실시예에 대한 간결한 설명을 제공하기 위한 노력의 일환으로, 실제 실시예의 모든 특징이 명세서에 기재되지 않을 수 있다. 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이 이러한 실제 구현의 개발에서 개발자의 특정 목표를 달성하기 위해 실시예마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약 조건 준수와 같은 수많은 구현별 결정이 내려질 것임을 이해해야 한다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의의 이점을 갖는 통상의 기술자에게는 설계, 제작 및 제조의 일상적인 작업이 될 것임을 이해해야 한다.

관사 "a", "an" 및 "the"는 전술한 설명에 하나 이상의 요소가 있음을 의미하도록 의도된다. "포함하는," "포함하고 있는," "갖는" 등의 용어는 포괄적인 것으로, 나열된 구성요소 외에 추가적인 구성요소가 존재할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 발명의 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 언급된 특징을 포함하는 추가적인 실시예의 존재를 배제하는 것으로 해석되지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원의 실시예와 관련하여 설명된 임의의 요소는 본원에서 설명된 임의의 다른 실시예의 임의의 요소와 결합 가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의해 포함되는 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 본원에 언급된 숫자, 백분율, 비율 또는 기타 값은 해당 값 및 명시된 값 "약" 또는 "대략"인 기타 값을 포함하도록 의도되었다. 따라서, 명시된 값은 원하는 기능을 수행하거나 원하는 결과를 달성하기 위해 명시된 값에 적어도 충분히 근접한 값을 포함하도록 충분히 넓게 해석되어야 한다. 명시된 값은 적어도 적절한 제조 또는 생산 공정에서 예상되는 편차를 포함하며 명시된 값의 5% 이내, 1% 이내, 0.1% 이내 또는 0.01% 이내의 값을 포함할 수 있다.

당업자는 동등한 구성이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다는 것을 본 발명의 관점에서 인식해야 하며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 원에 개시된 실시예에 대해 다양한 대안, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해한다. 기능적 "수단과 기능" 절을 포함하는 동등한 구성은 동일한 방식으로 작동하는 구조적 등가물과 동일한 기능을 제공하는 등가 구조를 모두 포함하여 인용된 기능을 수행하는 것으로 본원에 설명된 구조를 포함하도록 의도된다. '~을 위한 수단'이라는 단어가 관련 기능과 함께 나타나는 경우를 제외하고 모든 청구에 대해 수단과 기능 또는 기타 기능적 청구를 원용하지 않는 것이 출원인의 명시적인 의도이다. 청구범위의 의미 및 범위 내에 속하는 실시예에 대한 각각의 추가, 삭제 및 수정은 청구범위에 의해 포괄된다.

본원에서 사용되는 용어 "대략," "약" 및 "실질적으로"는 원하는 기능을 여전히 수행하거나 원하는 결과를 달성하는 언급된 양에 가까운 양을 나타낸다. 예를 들어, 용어 "대략," "약" 및 "실질적으로"는 명시된 양의 5% 미만, 1% 미만, 0.1% 미만 및 0.01% 미만의 양을 의미할 수 있다. 또한, 전술한 설명에서 임의의 방향 또는 기준 프레임은 단지 상대적인 방향 또는 움직임이라는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, "상부" 및 "하부" 또는 "위에" 또는 "아래"에 대한 언급은 관련 요소의 상대적인 위치 또는 움직임을 설명하기 위한 것일 뿐이다.

본 발명은 그 사상 또는 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적이지 않다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 표현된다. 청구범위의 의미 및 균등 범위 내에서 발생하는 변경은 그 범위 내에 포함된다.

Claims (21)

1. 수처리 방법으로서, 상기 수처리 방법은:
   제1 처리 탱크에서 피처리수를 수용하는 단계;
   DC 드라이브를 사용하여 교류(AC) 소스를 직류(DC)로 변환하는 단계;
   상기 DC 드라이브를 사용하여 상기 제1 처리 탱크에 위치한 제1 쌍의 전극에 전력을 제공하는 단계;
   상기 제1 쌍의 전극 중 적어도 하나의 전극으로부터 상기 피처리수에 이온을 도입하는 단계; 및
   처리수를 생산하기 위해, 상기 이온으로 처리되어야 할 상기 피처리수에서 적어도 하나의 불순물의 응집을 촉진하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 피처리수의 상기 적어도 하나의 불순물을 식별하기 위해, 상기 피처리수를 사전 테스트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 불순물에 기초하여 전극 재료를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피처리수의 전도도를 확인하기 위해 상기 피처리수를 사전 테스트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 피처리수의 전도율에 따라 상기 전력의 전류를 사전 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DC 드라이브로부터의 상기 전력은 100볼트(V) 미만의 전극 전압 값을 갖는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DC 드라이브로부터의 상기 전력은 150 암페어(A)보다 큰 전극 전류 값을 가지는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피처리수의 온도를 모니터링하는 단계; 및
   상기 온도를 목표 온도 미만으로 유지하기 위해, 상기 DC 드라이브로부터의 상기 전력을 조정하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 전력의 조정은 1초 미만의 응답 윈도우 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    총 부유 물질(TSS)을 모니터링하는 단계; 및
    상기 TSS를 임계값 이상으로 유지하기 위해 상기 DC 드라이브로부터의 상기 전력을 조정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 전력의 조정은 1초 미만의 응답 윈도우 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 시스템의 온도를 목표 온도 미만으로 유지하는 것보다 총 부유 물질을 상기 임계값 이상으로 유지하는 것에 우선순위를 두는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 쌍의 전극을 포함하는 제2 처리 탱크로 상기 피처리수를 펌핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2 쌍의 전극은 상기 제1 쌍의 전극과 상이한 전극 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1처리 탱크와 상기 제2처리 탱크 사이에서 상기 피처리수를 여과하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 음극의 패시베이션을 감소시키기 위해 상기 제1 쌍의 전극에 제공된 상기 전력의 극성을 반전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 극성의 반전은 측정된 전극 전압 증가에 대한 응답인 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 처리 탱크로부터 고형물을 배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 방법.
19. 수처리 시스템으로서, 상기 시스템은:
    피처리수를 수용하도록 구성된 처리 탱크;
    상기 처리 탱크 내부에 위치하며 적어도 일부가 피처리수에 잠기도록 구성된 한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극에 연결된 직류(DC) 드라이브
    를 포함하고,
    상기 DC 드라이브는 AC 소스를 변환하고 상기 한 쌍의 전극에 DC 전력을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 DC 드라이브의 리플(ripple)은 10% 미만인 것을 특징으로 하는 시스템.
21. 본원에 설명된 임의의 시스템, 장치 또는 방법.